JPH1138196A - 電子線照射装置の照射窓 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子線照射装置において窓箔の交換は時間の
掛かる作業であって、窓箔の交換のために正常な電子線
照射作業が１日〜２日停止してしまう。より簡便で時間
の掛からない窓箔交換を可能にする照射窓の構造を提供
する。 【解決手段】 走査管の下方の一部と窓箔を含む照射窓
の部分を照射窓ユニットとして一体化し、走査管の他の
部分および筐体から照射窓ユニットを取り外し取り付け
できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線照射装置の
照射窓の構造に関する。電子線照射装置は電子線を発生
して対象物に照射し、様々の効果を対象物に与えるよう
にした装置である。電線被覆の改質、発泡プラスチック
の発泡、塗膜の硬化、殺菌、植物の発芽抑制、熱収縮チ
ューブの形状記憶など用途は多彩である。電子線を左右
にスキャンする走査型と、初めから広い断面積の電子線
ビームを発生しスキャンしない非走査型とがある。

【０００２】電子線の加速エネルギーも様々である。加
速エネルギーが１ＭｅＶ以上のものを高エネルギー電子
線照射装置といい、１ＭｅＶ〜３００ｋｅＶのものを中
エネルギー、３００ｋｅＶ以下のものを低エネルギーの
電子線照射装置と呼ぶ。電子ビームを加速しておきこれ
を走査して被処理物に当てる。

【０００３】

【従来の技術】走査型の電子線照射装置は、高電圧を生
ずる電源、電子線を発生する電子銃、電子線を加速する
加速管、電子線を走査する走査管、走査管の下端にある
照射窓、照射窓に張られた窓箔、窓箔の冷却機構、対象
物を入口から照射領域直下を経て出口まで搬送する搬送
装置、搬送装置を囲みＸ線やオゾンが外部に逃げないよ
うにする筐体とを含む。走査管は交番磁場によって電子
線を左右に振るものである。対象物は搬送機構によって
ｘ方向に搬送されるので、電子線はそれと直交するｙ方
向に走査するようになっている。

【０００４】図１は走査型電子線照射装置の主要部を示
す概略図である。縦長の装置であって、最上部には直流
高電圧ケーブル１がつながっている。これがブッシング
２を介して加速管３に連絡している。加速管３の上部に
はフィラメントがあって熱電子が発生しこれが電圧の作
用で加速されるようになっている。加速管には複数の電
極が絶縁体によって絶縁されて流線に沿って設けられ
る。加速管３の下部に磁石を使った走査機構がある。走
査機構は電子線を左右に振る作用がある。

【０００５】走査管４は台形状の管でありその直下には
矩形状の開口である照射窓５がある。照射窓５におい
て、走査管フランジ６に窓箔７が窓箔押え枠８によって
固定される。窓箔７より上は真空であり、下は大気圧で
ある。

【０００６】対象物は大気圧下にあって固体の場合は搬
送機構により送られる。ガスの場合は閉空間を形成し圧
力差によって送られる。電子線は真空中で発生し加速さ
れ走査されるので、当然に電子銃、加速管、走査管は真
空に維持されなければならない。そこで照射窓には窓箔
が設けられる。窓箔より上部にある走査管、加速管、電
子銃などは真空になっており、窓箔より下部は大気圧に
なっている。窓箔は圧力差によって上向きに膨らんでい
る。電子線は窓箔を透過するときに制動を受けエネルギ
ーを失う。窓箔は強く加熱されるのでそのままでは融け
てしまうため窓箔に下方から冷却風を吹き付けるように
なっている。

【０００７】さらに窓箔を支持するように桟を設けて桟
の中に水を通して冷却するようになっていることもあ
る。窓箔の材料はＴｉ、Ａｌなどである。大気圧に耐え
なければならないのである程度の厚みが必要である。し
かしあまりに厚いと電子線の損失が大きくなる。それで
適当な厚さの窓箔が選ばれる。窓箔の直下を対象物が搬
送装置に載せられてｘ方向に運ばれる。電子線がｙ方向
に走査されるので対象物の全面に電子線が照射される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】電子線が透過するたび
に窓箔は加熱される。冷却しているが次第に窓箔が劣化
する可能性がある。また強い大気圧を常に受けているの
で張力によっても劣化する可能性がある。それで定期的
にあるいは随時窓箔を交換しなければならない。窓箔７
は照射窓５の下の走査管フランジ６と窓箔押さえ枠８の
間にシール部材（Ｏリング）とともに窓箔の周辺部を挟
んでボルトとナットによってフランジと枠を締結するこ
とによって固定される。

【０００９】窓箔押さえ枠と照射窓下のフランジは矩形
状である。その寸法は様々であるが例えば全長は３００
０ｍｍ程度ある。ナットとボルトは一定ピッチで設けら
れなければならない。たとえばナットとボルトは約５０
ｍｍ毎に設けられる。少ない場合で７０組程度のボル
ト、ナットが必要である。多い場合は１３０組以上のボ
ルトナットをもちいて１枚の窓箔が固定される。

【００１０】１枚の窓箔の交換には、数多くのナットボ
ルトを取り外して古い窓箔を取り去り、新しい窓箔の縁
をフランジと箔押さえ枠の間に挟んで、再びボルトをネ
ジ穴に通してナットとともに締め付けなければならな
い。しかも単にボルトを締めるだけではない。大気圧が
窓箔に掛かるから、締結力が弱いとその力によって枠と
フランジの間から箔縁が抜けてしまうという惧れがあ
る。これを防ぐため箔を押さえる力は一定範囲に入るよ
うに決められている。Ｏリングのように弾力あるシール
部材がフランジ・窓箔間と枠・窓箔間に設けられるので
ボルトの締め量によってシール部材が窓箔を押さえる力
が変わる。強すぎるとシール部材（例えばＯリング）の
疲労が進むし窓箔も破損しやすい。

【００１１】窓箔押さえ枠によって適当な力で押さえな
ければならない。だからボルトを締めるトルクが決めら
れている。そのためにひとつのボルトを締めるのにも何
回にも分けて締める。そのようにボルトを締めるには手
数と時間が掛かる。窓箔の交換は例えば１年に１回とか
２回とかそのような少ない頻度であるが、窓箔の交換に
は４時間以上も掛かる。

【００１２】それに窓箔が２重に設けられることもあ
る。気体を流して気体に電子線照射する場合などは流通
空間を大気圧から遮断するために窓箔を２重にしてその
間の通路に気体を通すようになっている。そのような場
合２枚の窓箔を交換しなければならない。するとボルト
ナットの離脱締結のために７時間〜１０時間の時間がか
かる。手数が掛かるのは仕方がないとしても、その時間
だけ電子線照射装置の運転を中止しなければならない。
７時間〜１０時間運転を停止するとなると２日間運転が
できないということもありうる。電子線照射装置は連続
して使用されるべきものであって窓箔交換のために運転
が１日とか２日とか停止すると言うのは望ましくない。

【００１３】このような難点を克服し窓箔交換をより容
易にし、装置の停止時間を短縮し電子線照射装置をより
有効に利用できる構造を提供することが本発明の目的で
ある。ボルトの数が多くて煩雑な作業である窓箔取り替
え作業を楽な姿勢で行えるようにした電子線照射装置を
提供することが第２の目的である。

【００１４】

【課題を解決するための手段】走査管の下方の一部と窓
箔を含む照射窓の部分を一体化し、走査管の他の部分お
よび筐体から取り外しできるようにした。走査管の一部
と照射窓を一体化したものを照射窓ユニットとよぶこと
にする。窓箔の交換は、照射窓ユニットの全体を交換す
ることによってなされる。電子線照射装置に付いている
照射窓ユニットを甲とし、分離されている照射窓ユニッ
トを乙とする。乙には新しい窓箔が装着されている。窓
箔を交換するには、まず甲の照射窓を走査管と筐体から
取り外し、待機していた乙の照射窓を走査管下部と筐体
に取り付ける。交換にようする時間は、照射窓ユニット
の交換に要する時間だけである。

【００１５】従来のように、窓箔を押さえ枠によってフ
ランジに固定するとトルク調整に時間がかかるが本発明
は予め新しい窓箔を取り付けた照射窓ユニットを、もと
の照射窓ユニットと交換するだけであるから交換に要す
る時間が短縮される。ために電子線照射装置の運転を休
止する時間が短くなる。電子線照射装置をより有効に使
用できる。

【００１６】つまり照射窓ユニットは最低２つ必要であ
り、窓箔自体は余分にもう１枚必要になる。待機中の乙
の照射窓ユニットには新しい窓箔Ｂが取り付けられてい
る。使用中の照射窓ユニット甲には古い窓箔Ａが取り付
けられている。電子線照射装置から、前回の照射窓ユニ
ット甲（窓箔Ａとともに）を取り外し、待機中の照射窓
ユニット（窓箔Ｂとともに）を取り付ける。取り外した
照射窓ユニット甲は装置から離れて自由な状態になり取
扱いが容易である。照射窓ユニット甲においてボルトを
緩めて前回の窓箔Ａを取り去る。代わりに新しい窓箔Ｃ
を取り付ける。

【００１７】古い窓箔Ａを取り、新しい窓箔Ｃを付ける
作業は自由な姿勢で行う事ができ従来よりも格段に容易
になる。しかも窓箔Ａと窓箔Ｃの交換の間、電子線照射
装置が停止する必要はない。電子線照射装置が停止して
いる時間が短くなる。従来のように窓箔交換に２日も掛
かるというようなことはない。３時間〜４時間程度でで
きるので、電子線照射装置の停止時間はせいぜい１日で
ある。半日であっても良いこともある。

【００１８】電子線照射装置の停止時間を短くできると
いうだけのことで窓箔交換の全体としての時間はあまり
変わらない。時間は変わらないにしても先述のように楽
な姿勢で窓箔の交換ができるのはやはり利点の一つであ
る。

【００１９】

【発明の実施の形態】図２は走査型電子線照射装置の下
方の一部の断面図であって本発明の照射窓を有してい
る。走査管４が照射窓まで一体として連続しているので
はなくて途中で分離できるような構造になっている。走
査管４の途中でこれを切断し、下部を独立の照射窓ユニ
ット２０としている。照射窓ユニット２０は下フランジ
２１をもち、走査管４下部の上フランジ２２にボルトに
よって連結される。締結部２３によって、照射窓ユニッ
ト２０と走査管４が着脱自在になる。照射窓ユニット２
０は下フランジ２１の下に下部走査管２４と走査管フラ
ンジ２５を取り付けたような形態になっている。走査管
フランジ２５は中央に窓のある厚い平板である。窓箔７
はその窓を覆うように設けられる。

【００２０】窓箔７の周辺部は走査管フランジ２５の開
口辺において、窓箔押さえ枠２６によって固定される。
窓箔７の中央部は上から桟２７によって押さえられる。
窓箔７が上向きに湾曲するのは、箔より下は大気圧であ
り上が真空であるからである。桟２７には冷却水が通っ
ており窓箔７を冷却する。桟２７は本発明の骨子には関
係ない。窓箔押さえ枠２６と走査管フランジ２５の間に
窓箔の縁とシール部材（Ｏリング）をはさみ、箔止めボ
ルト２８によって窓箔押さえ枠２６を固定する。窓箔押
さえ枠２６の内側が傾斜面になっているのは冷却風が箔
に当たり易いようにするためである。

【００２１】箔止めボルト２８は数段階にトルク調整す
るようになっており、締結するのに時間がかかる。先述
のように箔止めボルト２８は例えば約５０ｍｍ間隔に設
ける必要があり、照射窓の大きさによるが大体、７０本
〜１５０本程度の数に昇る。数が多いしトルク管理も厳
しいので着脱に時間がかかる訳である。

【００２２】走査管フランジ２５の直下には上ダクト２
９、下ダクト３０が設けられる。これは冷却風を窓箔７
に当てる為である。ダクト２９、３０は鉄板で形成され
右へ一方向に伸びる空洞である。ガス入口３１から冷却
風（窒素ガスや乾燥空気）が上ダクト２９へ導入され
る。上ダクト２９を通過して冷却ガスはノズル３９から
斜め上向きに窓箔７に吹き付ける。窓箔７に接触して暖
められたガスは対向するダクトから排除される。窓箔７
は電子線によって強く加熱されるから冷却風によって下
から冷やす。上ダクト２９も下ダクト３０も中央に開口
を持つ。走査管フランジ２５はユニット取り付けボルト
３３、３４によって上ダクト２９の壁に固定される。

【００２３】締結部２３のボルト（図２では省略）と、
ユニット取り付けボルト３３、３４を緩めることによっ
て、照射窓ユニット２０は、走査管４と上ダクト２９か
ら分離できる。窓箔が１枚だけの場合は、すぐ直下に搬
送コンベヤがあり被処理物が運ばれるようになってい
る。本発明はもちろん、窓箔が１枚の電子線照射装置に
も適用できる。本発明の骨子は照射窓の部分をユニット
として分離できるようにしたところにあるからである。

【００２４】しかしここでは窓箔が２枚ある電子線照射
装置を例示している。下ダクト３０の開口部に、上枠３
６、下枠３７を設けその間にシール部材、下窓箔３５を
挟み込み支持している。窓箔押さえボルト３８によって
下枠３７を上枠３６に締結することによって窓箔を支持
する。これも窓箔の固定であるからトルク調整をして締
めるようにしなければならない。

【００２５】上の窓箔７と下窓箔３５の間の空間が閉空
間となる。この中を窓箔を冷却する冷却風が通る。これ
はガスや粉体を被処理物とするものであって特別に窓箔
が２重になっている。本発明はもちろん固体を被処理物
とする電子線照射装置にも適用できる。その場合は、窓
箔は１重であって、窓箔のすぐ下にコンベヤがあり被処
理物を搬送するようになっている。

【００２６】２重窓箔の場合は、従来ボルト３８を外し
て下枠３７と下窓箔３５を除き、下から上窓箔７の取り
外し、取り付けの作業をしなければならなかった。手向
きが悪くてやりにくい操作である。本発明は照射窓の部
分を取り外し可能な照射窓ユニットとしたのでそのよう
な不都合はない。ボルト３３、３４と、締結部２３のボ
ルトを外せば、照射窓ユニット２０を分離できるので、
自由な姿勢で窓箔の交換、ボルト締めを行うことができ
る。図３に分離された状態の照射窓ユニットを示す。

【００２７】図２では締結部でのボルトの構造を示して
いないが、図４、５、６によって締結部２３での構造を
例示する。好都合なことに窓箔７に上向きの大気圧が掛
かり下部走査管２４、下フランジ２１を持ち上げるの
で、大気圧が締結部を密封するように働く。図４では上
フランジ２２と、下フランジ２１を挟み込むようなコ型
クランプ４０を用いる。下フランジ２１の上面には周回
するＯリング溝４１が刻まれておりここにＯリング４２
が挿入される。コ型クランプ４０には締結ボルト４３が
ねじ込まれている。ボルトを締めるとボルトの端部が上
フランジ２２を強く押さえるので、上下のフランジがし
っかりと結合される。Ｏリングはゴムの他に、金属パイ
プ製のものをも使うことができる。

【００２８】ゴムは安価で様々の形状寸法のものが入手
し易いという長所がある。しかし散乱電子線によって被
爆するとゴムは劣化する。ＡｌパイプでＯリングとした
ものは電子線被爆しても劣化しない。散乱電子線による
Ｏリングの劣化を防ぐには、走査管のうちのりから溝４
１までの距離を長くすれば良い。図５はＯリングの劣化
をより完全に防止するための変形例である。コ型クラン
プ４４と締結ボルト４５によって上フランジ２２と下フ
ランジ２１を結合するという点は同じである。Ｏリング
の溝を下フランジだけでなく上フランジにも設けてい
る。下の溝４６にＯリング４７を入れ、上フランジ２２
の溝４８にＯリング４９を入れる。二つのＯリング４
７、４９の間にはＯリング押さえ金具５０があって両者
を押さえている。これはＯリング４７、４９がＯリング
押さえ金具５０によって隠れるので電子線によるＯリン
グの劣化を免れる。

【００２９】図６は第３の例である。上下のフランジ２
１、２２はコ型クランプで固定する。これは変わらない
のでクランプの図示を略している。溝５１にＯリング５
２を入れているがより内側に遮蔽部５３を設けている。
これが電子線を有効に防ぐ。

【００３０】

【発明の効果】窓箔と窓箔押さえ枠及び走査管下部より
なる照射窓部材ををユニット化し、照射窓ユニットだけ
を走査管から取り外す事ができるようにしている。窓箔
だけを取り替えるのには多大の時間がかかるが、照射窓
ユニットの全体を交換するのでより短時間で交換ができ
る。交換の作業もより容易である。窓箔の交換は例えば
１年に１回とか半年に１回の割りで行わなければならな
い。窓箔だけを取り外し取り付ける作業は１日掛かるの
で、電子線照射作業が１日〜２日停滞してしまった。本
発明は短時間交換を可能にするので１日も作業を休止す
る必要がない。

【００３１】走査管を上下に二分割する必要があるが上
下走査管の結合部は大気圧によって相互に押しつけられ
るので気密封止がより簡単である。照射窓ユニットを他
の部分から取り外した状態で窓箔を外し新しい窓箔を取
り付けることになる。シール部材（Ｏリング）に加わる
圧力を規定範囲内に納めなければならない。そのためス
パナによってボルトを締めトルク調整しなければならな
い。照射窓が他の走査管部分から離れている自由な状態
であるから楽な姿勢で窓箔・シールの取り外し、取付が
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】走査型電子線照射装置の概略図。

【図２】本発明の走査窓の部分を示す走査型電子線照射
装置の一部の断面図。

【図３】本発明で他の部分から分離させている照射窓ユ
ニットの断面図。

【図４】走査管と本発明の照射窓ユニットの締結部の構
造の一例を示す断面図。

【図５】走査管と本発明の照射窓ユニットの締結部の構
造の他の例を示す断面図。

【図６】走査管と本発明の照射窓ユニットの締結部の構
造の第３の例を示す断面図。

【符号の説明】

１ 直流高電圧ケーブル ２ ブッシング ３ 加速管 ４ 走査管 ５ 照射窓 ６ 走査管フランジ ７ 窓箔 ８ 窓箔押さえ枠 ９ 電子線 ２０ 照射窓ユニット ２１ 下フランジ ２２ 上フランジ ２３ 締結部 ２４ 下部走査管 ２５ 走査管フランジ ２６ 窓箔押さえ枠 ２７ 窓桟 ２８ 箔押さえボルト ２９ 上ダクト ３０ 下ダクト ３１ ガス入口 ３２ ガス出口 ３３、３４ユニット取り付けボルト ３５ 下窓箔 ３６ 上枠 ３７ 下枠 ３８ 窓箔押さえボルト ３９ ノズル ４０ コ型クランプ ４１ Ｏリング溝 ４２ Ｏリング ４３ 締結ボルト ４４ コ型クランプ ４５ 締結ボルト ４６ 溝 ４７ Ｏリング ４８ 溝 ４９ Ｏリング ５０ Ｏリング押さえ金具 ５１ 溝 ５２ Ｏリング ５３ 遮蔽部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子線を発生し加速し左右に走査し照射
   窓の窓箔を通して筐体中を搬送される被処理物に電子線
   を照射するようにした電子線照射装置において、走査管
   の下方の一部と窓箔を含む照射窓の部分を照射窓ユニッ
   トとして一体化し、走査管の他の部分および筐体から照
   射窓ユニットを取り外し取り付けできるようにしたこと
   を特徴とする電子線照射装置の照射窓。