JPH1138199A - 電子線照射装置の風圧式スクレーパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 粉体に電子線を照射する電子線照射装置にお
いて、コンベヤによって粉体を運ぶが粉体が付着して出
口でコンベヤから離れないので、かきとり装置を設ける
必要がある。 【解決手段】 電子線照射装置において電子線照射処理
を受けた粉体を搬送するコンベヤの終端部をホッパによ
って囲み、高速のガスを吹き付けて粉体をコンベヤから
分離する。

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にお
いて粉体を搬送するコンベヤ端に設けられるスクレーパ
に関する。電子線照射装置は対象物に電子線を当てて物
質の性質を改良するものである。電子線は高分子物質の
中において架橋反応をおこし高分子を強化する事ができ
る。さらに殺菌効果もあるし、脱硫脱硝などの用途もあ
る。

【０００２】

【従来の技術】電子線照射装置は、高電圧に加速した細
い電子ビームを走査して対象物に照射するようにした走
査型のものと、低電圧の大面積ビームをそのまま対象物
に照射するようにした非走査型（エリア型とも呼ぶ）の
ものがある。加速電圧は数十ＭｅＶ〜ｋｅＶに渡るが、
大体３００ｋｅＶがその境界である。３００ｋｅＶ以下
の電子線を低電圧電子線といい、３００ｋｅＶ以上のも
のを中電圧の電子線と呼ぶことが多い。５ＭｅＶ以上を
高電圧電子線ということもある。高電圧に加速するもの
は広いビームが得難いので走査型であることが多い。低
電圧の電子線は広い範囲にフィラメントを巡り渡して大
面積のビームを初めから作り出し、走査しないようにす
る事が多い。

【０００３】走査型の場合は、高電圧を発生する電源
部、電子を発生する電子銃、これを加速する加速管部、
ビームを磁場の作用によって走査する走査部、電子線を
通す照射窓、真空と大気を遮断する窓箔、窓箔の冷却機
構、対象物を入口から照射部を経て出口へ運ぶ搬送部、
Ｘ線などが外部に洩れないように照射部や搬送部を囲む
筐体などを含む。

【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。走査管４の照射窓５の直下には搬送コンベヤ１０
が走査方向（ｙ方向）と直交する方向（ｘ方向）に移動
可能に設けられる。搬送コンベヤ１０には被処理物１１
が載せられて照射窓５の下をｘ方向に通過する。図１に
は省略しているがこの他に、Ｘ線を遮断するため搬送機
構の全体を覆うの筐体や、窓箔を冷却する水冷機構、風
冷機構が設けられる。

【０００６】非走査型の場合は、電源、電子線発生部、
照射窓、窓箔、冷却機構、搬送部、筐体等を有する。電
子線発生部では電子を生ずるフィラメントが蛇行してお
り広い面積の電子ビームを発生する。これがフィラメン
トと窓の間で加速され、窓箔を通って対象物に照射され
る。図２は非走査型電子線照射装置の一例を示す。蛇行
して２次元的な広がりを持つカソードフィラメント１２
が、カソードシールド１３の内部に張られている。それ
がさらに加速チャンバ１４によって囲まれる。これがア
ノードになりフィラメントがカソードになっている。加
速チャンバ１４とフィラメントの間の短い空間で加速さ
れる。加速エネルギーは低い。加速チャンバ１４の下方
向には開口があり照射窓１５となっている。ここで窓フ
ランジ１６に窓箔１７が取り付けられ窓箔押え枠１８に
よって押さえられている。電子線１９はフィラメント１
２から出て照射窓１５までで加速され窓箔１７を通り、
搬送コンベヤ２０によって運ばれる被処理物２１に衝突
する。

【０００７】窓箔１７は電子線によって加熱されるから
冷却ガス入口２２からガスを窓箔の直下に導きこれを冷
却する。冷却済みのガスは、冷却ガス出口２３から排除
される。搬送機構は鉄の筐体２４によって囲まれる。搬
送コンベヤ２０は送りローラ２５〜３０によって無限周
回運動をする。始端のローラ２５の近傍で被処理物がコ
ンベヤに置かれる。終端のローラ２８で被処理物が取り
除かれる。コンベヤの通路は幾重にも鉄、鉛などの板３
１〜３６で仕切られている。電子線が固体に当たるとエ
ネルギーを失うが全てが電子エネルギーや熱になるので
はなく一部はＸ線になる。Ｘ線が外部に洩れてはいけな
い。それでＸ線遮蔽板が必要である。Ｘ線が外部に洩れ
ないようにしている。また、Ｘ線の作用によってオゾン
が発生する。これも猛毒有害であるから外部に洩れては
いけないのでガス出口３７から強制排気するようになっ
ている。図２は非走査型（エリア型）の一例にすぎず多
くの変形例が存在する。

【０００８】電子線を生じ走行させる空間は真空である
必要がある。対象物が搬送される空間は大気圧下にあ
る。そのために窓には窓箔が設けられ真空を維持してい
る。窓箔はＴｉ、Ａｌなどである。電子が窓箔を通過す
るときに運動エネルギーを失うがこれが熱になるから窓
箔が加熱される。それで下方から風を吹き付けて窓箔を
冷却するようになっている。電子線が対象物やコンベヤ
に衝突するとＸ線を発生する。Ｘ線が外部に洩れては行
けないので筐体や、遮蔽物、コンベヤの構造には特別の
配慮が必要である。電子線やＸ線の作用によって空気中
のＯ₂ と反応してオゾンが生じる。

【０００９】被処理物の搬送方向をｘ方向とする。電子
線の照射方向をｚ方向とする。被処理物はコンベヤによ
って運ばれるが、これはｘｙ方向に広がりを持ってい
る。ｘ方向には搬送機構が動くことによってまんべんな
く照射できる。電子線のｙ方向の広がりは走査型の場合
は走査幅による。非走査型の場合はフィラメントのｙ方
向の分布によってｙ方向広がりが決まる。搬送コンベヤ
は照射窓のｙ方向に広がり程度の幅を持つ。搬送コンベ
ヤはｘ方向に動くので照射窓はｘ方向には狭い。被照射
物はトレイに載せてコンベヤの上を運ばれる事がある。
照射済みの対象物はトレイ毎に出口から排出される。も
のによっては直接にコンベヤに載せることもある。物品
の形状や寸法によってコンベヤの上に載せる態様は異な
る。時としてコンベヤの経路は一直線ではない。入口出
口からＸ線が洩れないように上下に折れ曲がるようにな
っていることもある。

【００１０】一般にコンベヤは無端ベルトであって周回
するので自在に折れ曲がる必要がある。通常の搬送装置
のコンベヤなどでは自然に曲がり易いゴム、プラスチッ
ク等を使う事が多い。しかし電子線照射装置の場合コン
ベヤはゴムやプラスチックでは構成できない。ゴムは電
子線を受けて劣化する。高分子材料も電子線によって分
解する。そのような訳で電子線照射装置の搬送装置コン
ベヤにはゴムやプラスチックを使うことはできない。鉄
の板は錆びるので不適である。それで電子線照射装置の
搬送コンベヤはステンレスの多数の横板をピンなどによ
って相互に回転可能に接続したものによってつくるタイ
プもある。ステンレスであれば電子線によって劣化しな
いし錆びない。金属の板を多数枚長手方向に並べ相互に
蝶番のようなものあるいはピンによって回転可能に連結
する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】電子線照射装置によっ
て被処理物を処理をする目的は様々である。電線被覆の
改質、熱収縮チューブの形状記憶、発泡プラスチックの
発泡処理、ゴムの架橋、医薬品包装材の殺菌、プラスチ
ックの改質、汚泥処理など用途は極めて広い。これらは
いずれも被処理物が固体であるからそのままの状態でコ
ンベヤに載せることができる。そうでない場合でもトレ
イや容器に入れて搬送機構に載せることができる。最近
になって粉体を電子線によって処理するという要求が新
たに現れている。粉体は被処理物として新しいものであ
る。需要も限られている。現在のところ薄い袋に粉体を
入れ袋を押さえて薄くして、コンベヤに載せ電子線照射
するようにしている。電子線は荷電を持つので貫通力が
弱い。袋に入れると袋を透過する時に電子線損失があ
る。また膨らんでいると電子線が通らないので十分に押
さえて薄くする必要がある。加速エネルギーにもよる
が、８００ｋｅＶの電子線は比重１の物質では２．５ｍ
ｍ程度しか進入できないので袋を余程薄くしなければな
らない。また処理後は袋から粉体を出して空にしなけれ
ばならない。手数が掛かり、処理能力は低く極めて非能
率的である。袋詰めの粉体処理には貫通力のより大きい
γ線が適していると言われる。しかしγ線に比べ電子線
は処理効率が高く大量処理に向いており工業用にも適し
ていると言われている。

【００１２】袋に入れる事なく電子線照射できることが
必要である。袋による吸収損失が無視できないし袋へ粉
体を入れて出すのに時間が掛かりすぎる。粉体といって
も粒径は様々である。粒状の物や、細かい粉状の物があ
る。袋詰めしないで運ぶためには従来のステンレス横板
をつなぎ合わせたものでは役に立たない。連結部から粉
体が洩れるし連結部やピンに粉体が付着し曲がりにくく
なる。粉体が汚れるし粉体の損失が無視できない。

【００１３】粉体が洩れないでしかも自在に上下方向に
湾曲するコンベヤでなければならない。そのためにステ
ンレスの薄い帯状の板を作り両端を溶接して周回形状に
したものが試作された。厚さが０．６ｍｍ〜０．８ｍｍ
という薄いステンレス板である。横幅は数十ｃｍで電子
線窓のｙ方向の幅とほぼ同程度である。長さは数ｍ〜数
十ｍである。表面に凹凸がないのが望ましい。粉体がそ
こに溜まるからである。電子線の侵入できる深さは８０
０ｋｅＶで比重１の物質で２．５ｍｍ程度であるから粉
体を載せてへらですいて高さを数ミリにしなければなら
ない。高さをそろえるためにもコンベヤは平坦でなけれ
ばならない。それでステンレス板を研磨し平滑平坦にし
たものでコンベヤベルトを作った。そしてこれが粉体を
輸送できることが確認された。ピカピカ光った鏡面のよ
うなコンベヤである。ステンレスであるから電子線を受
けても劣化しない。Ｘ線によってオゾンが発生するがオ
ゾンによっても酸化しないのである。連続した面である
から粉体が洩れるということはない。コンベヤ自体は薄
板鏡面ベルトを使うということによって解決されたとい
えよう。薄板周回ベルトが電子線照射装置で粉体処理に
用いるコンベヤとしては最適であろうと思われる。

【００１４】しかし更に問題がある。粉体が電子線処理
されて出口にいたるとする。出口付近でコンベヤは下方
に向かうので粉体の多くはコンベヤ下方の粉体容器或い
はホッパに落下する。しかし粒子の細かい粉体は平滑な
ステンレス面に強く膠着しているから一部は残る。水分
を含んでいてステンレス面に付着する場合もある。また
静電気によってステンレスに付着することもある。粉体
の粒子が細かいとファンデルワールス力によってもコン
ベヤに付着する。それで搬送路の終端に、コンベヤ面か
ら粉体を剥離させる機構が必要である。ここでは掻き取
り装置あるいはスクレーパとよぶ。

【００１５】工事現場や工場などで使用される一般のコ
ンベヤなどでは粘着性の搬送物の掻き落としのためにブ
ラシやへらが用いられる。そこで鏡面薄板のベルトで粉
体を搬送する装置にもブラシを設けて粉体を掻き落とす
ようにしてしてみた。ところがブラシによってコンベヤ
表面に傷が付きこれが次第に大きくなり粉体が詰まるよ
うになる。柔らかい毛のブラシであっても粉体に何物か
が含まれるものかステンレス板の表面に細かい長手方向
の筋が何条も刻まれてしまう。粉体が挟まって溝をより
深くしてゆく。ブラシでなくへらを掻き落としに用いて
もコンベヤ表面に細かい傷が付く。そのままではステン
レスよりも柔らかい材料のブラシやへらなのであるが、
粉体との協同作用のせいかステンレス面に多くの傷を付
けてしまう。

【００１６】初め鏡面であってもやがて縦筋が幾重にも
できて粉体が挟まりよけい粉体の切れが悪くなる。恒常
的に粉体が膠着しているので、粉体がまき散らされ損失
になる。高価な材料を処理するのであるから材料損失は
極力抑制したいものである。電子線照射装置において粉
体を処理する場合に使う薄板鏡面のコンベヤの表面を傷
つけないような掻き取り装置を提供することが本発明の
目的である。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の掻き取り装置
は、電子線照射装置において電子線照射処理を受けた粉
体を搬送するコンベヤの終端部において高速のガスを吹
き付けて粉体をコンベヤから分離するようにしたもので
ある。風圧によって粉体を吹き取るのである。高速のガ
ス流がコンベヤに膠着した粉体に当たるから粉体をコン
ベヤ面から引き剥す。場合によっては加熱したガスを吹
き付けるにしてもよい。あるいは冷却したガスを使う方
が効果的なこともあろう。粉体がガスによって舞い上が
りコンベヤ面から除かれる。風圧による粉体の剥離であ
る。

【００１８】非接触であるから、鏡面であるステンレス
コンベヤの表面を傷つけることはない。粉体が舞い上が
るのでホッパによってコンベヤの終端部を囲むようにす
ることが望ましい。粉体の乱流を防ぐためにホッパ内に
押え板をいくつか設けるのも有効である。ガスは乾燥空
気や窒素などを用いることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図３は、本発明の実施例に掛かる
電子線照射装置搬送機構の終端部の構造を示す。電子線
発生装置４０（図１の走査管４または図２の加速チャン
バにあたる）から電子線４１が出て、搬送コンベヤ４２
の上に薄く積まれた被処理物である粉体４３に照射され
る。搬送コンベヤ２０はＸ線の漏れを防ぐため上下に蛇
行したりＸ線遮蔽板の穴を経由したりする。その部分は
省略し終端ローラ４４（図２のローラ２８に該当）の近
傍のみを図示している。終端ローラ４４によってコンベ
ヤ４２が支持されここで向きを反転する。コンベヤ面が
下を向くので、粉体は重力によって落下するはずであ
る。しかし粉体は静電力、水分などでベルトに付着して
いる。

【００２０】そこでここに本発明の風圧式スクレーパが
設けられる。終端ローラ４４のコンベヤ部分を囲むよう
にホッパ４５が設けられる。ホッパ内部空間４６でコン
ベヤから粉体が離脱するようにすることがスクレーパの
目的である。粉体が舞い上がらないように空間４６には
いくつかの押え板４７、４８などが設けられる。風圧式
スクレーパは、空気や窒素などを浄化するフィルタ５
０、これを加圧するブロワ５１、ダクト５２、ノズル５
３などを含む。ノズル５３はコンベヤの折り返し点付近
において接線方向に開口する。ブロワ５１が風をコンベ
ヤの表面に吹き付けるので粉体は風の勢いによって吹き
取られる。ベルト（コンベヤ）表面は清浄になる。粉体
はホッパ内部で舞い上がるが押え板などがあるのでやが
て下方に堆積する。処理済み粉体５４はホッパ４５の底
部から適宜排出される。他のコンベヤによって運び出す
こともありうる。また空気圧によってダクト内を搬送す
ることもある。処理済みの粉体の搬送手段は任意であ
る。

【００２１】電子線照射装置の搬送系はゴムやプラスチ
ックを使えないということは既に述べた。ステンレスな
ど錆びない金属でなければならない。粉体をそのままの
状態で運ぶには凹凸のない鏡面のステンレスコンベヤが
良いということも述べた。ステンレスは傷つき易いので
ブラシや櫛のような接触式の掻き落とし装置では次第に
鏡面に傷が付いて粉体がとれなくなる。本発明は非接触
であるからコンベヤ面に傷が付かない。コンベヤの寿命
が長くなって粉体処理に好適な電子線照射装置を得るこ
とができる。さらにコンベヤは電子線の照射によって加
熱される。電子線パワーや加速エネルギー、コンベヤ長
さ、材質等にもよるが、例えば１Ｍｒａｄ相当のエネル
ギーを１回受けると、コンベヤの温度は約２４℃上昇す
る。もしも放熱が不完全であると２回電子線を受けると
約５０℃温度が上がる。コンベヤ５０℃以上になっては
いけないことになっている。それで別途コンベヤの冷却
手段を設けて冷却するが、本発明のように風を吹き付け
る機構があるとコンベヤをその風によって冷却すること
ができる。つまり粉体の分離という作用の他にコンベヤ
の冷却効果もある。

【００２２】

【発明の効果】電子線照射装置は従来固体の被処理物を
処理しており粉体が対象になることは殆どなかった。近
年になって粉体の処理の必要性が出てきた。そのままで
は扱えず袋詰めにし袋詰めの粉体に電子線を照射してい
た。それは搬送手段がないからであるが、ステンレスの
薄板をコンベヤにすると搬送できるということが分かっ
た。ところがステンレスのコンベヤには粉体が付着して
離れにくい。ブラシや櫛のようなものではステンレスの
面を傷つけるので不適当である。傷がつくと粉体が傷に
挟まり傷を広げる。

【００２３】このように粉体を搬送するコンベヤは鏡面
でなければならないが、本発明のスクレーパは風をコン
ベヤ面に強く吹き付けて粉体を除くので、鏡面に傷が付
かない。傷がつかないのでコンベヤの寿命がのびる。接
触式のものに比較して格段に優れている。またホッパ内
に押え板などを設けると粉体の舞い上がりを防ぐことが
できる。風をコンベヤに吹き付けるのでコンベヤを冷却
することができる。他の冷却機構の負担を軽減すること
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構成図。

【図２】非走査型電子線照射装置の概略断面図。

【図３】本発明の風圧式スクレーパの概略断面図。

【図４】本発明の風圧式スクレーパの要部の概略斜視
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 １０ 搬送コンベヤ １１ 被処理物 １２ カソードフィラメント １３ カソードシールド １４ 加速チャンバ １５ 照射窓 １６ 窓フランジ １７ 窓箔 １８ 窓箔押え枠 １９ 電子線 ２０ 搬送コンベヤ ２１ 被処理物 ２２ 冷却ガス入口 ２３ 冷却ガス出口 ２４ 筐体 ２５〜３０ ローラ ３１〜３６ Ｘ線遮蔽板 ３７ ガス出口 ４０ 電子線発生装置 ４１ 電子線 ４２ 搬送コンベヤ ４３ 粉体 ４４ 終端ローラ ４５ ホッパ ４６ ホッパ内部空間 ４７ 押え板 ４８ 押え板 ４９ 風圧式スクレーパ ５０ フィルタ ５１ ブロワ ５２ ダクト ５３ ノズル ５４ 処理済み粉体 ５５ 吹出口

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子線照射装置において電子線照射処理
   を受けた粉体を搬送するコンベヤの終端部において高速
   のガスを吹き付けて粉体をコンベヤから分離するように
   したことを特徴とする風圧式スクレーパ。