WO2014034353A1 - 電子線検出装置 - Google Patents

Abstract

電子線検出装置は、電子線照射装置によって照射される電子線の状態を検出する。複数の導電体であるワイヤ電極４６を、電子線が照射される領域内において、複数のフィラメント２５のそれぞれに対応して配置し、相互に電気的に絶縁させて設ける。複数のワイヤ電極４６のそれぞれを流れる電流値を電流測定器（測定手段）４８によって測定する。ＣＰＵ（判定手段）４９は、電流測定器４８から出力される信号を受けて電子線の照射状態を判定する。ＣＰＵ４９は、電流測定器４８が電流値の低下を測定すると、電流値が低下した導電体に対応するフィラメント２５に異常が発生したと判定する。

Description

電子線検出装置

　本発明は、例えば樹脂性ボトルに装着されるキャップを電子線により滅菌する電子線照射装置に関し、より詳しくは、熱電子の放出源であるフィラメントが正常であるか否かを検出する装置に関する。

　高速で搬送される対象物に電子線を照射して滅菌処理している間に、何らかの原因でフィラメントが断線すると、所定の電子線量が得られなくなり滅菌処理が不十分となるので、滅菌不足となった搬送中の対象物を排出することが必要である。このようなフィラメントの断線を検出する装置として、従来種々の構成が提案されている。特許文献１に開示された電子線照射装置では、複数のフィラメントに流れる全電流を計測し、断線した際の全電流の変化をチェックすることにより、断線を判断している。特許文献２に開示された電子線照射装置では、照射窓の外側に設けられたセンサにより、電子線の全線量を計測している。
特開平１１－１０９０９８号公報 特許第４７４５３９９号公報

　しかし特許文献１の電子線照射装置では、この装置の動作中に断線した場合には電流値の変化によって断線を検知することができるが、メンテナンス中に断線した場合、動作中に電流値は変化しないので断線したか否かを判断することができないという問題がある。また特許文献１および特許文献２の電子線照射装置では共に、フィラメントに流れる全電流、あるいは電子線の全線量を計測しており、個々のフィラメントのうち、どのフィラメントが断線したかを検出することはできない。

　本発明は、フィラメントが電子線照射装置の動作中以外のときに断線した場合であっても、その断線を検出することができ、しかも断線したフィラメントを特定することができる電子線検出装置を提供することを目的としている。

　本発明に係る電子線検出装置は、電子線が照射される領域内において、複数のフィラメントのそれぞれに対応して配置され、相互に電気的に絶縁されて設けられた複数の導電体と、複数の導電体のそれぞれを流れる電流値を測定する測定手段と、測定手段から出力される信号を受けて電子線の照射状態を判定する判定手段とを備え、判定手段は、測定手段が電流値の低下を測定すると、電流値が低下した導電体に対応するフィラメントに異常が発生したと判定することを特徴としている。

　複数の導電体は複数のフィラメントに平行に配置されることが好ましい。これにより各導電体から出力された電子線を精度よく検出することができる。

　複数の導電体は、電子線照射装置から電子線を外部へ出力するための照射窓の外面に取付けられてもよい。この構成によれば、照射窓から照射されて拡散する前の電子線を検出することができる。この場合、複数の導電体が絶縁体に取付けられて、絶縁体が照射窓を囲むようにして固定されてもよい。

　本発明によれば、フィラメントが動作中以外のときに断線した場合であってもその断線を検出することができ、また、断線したフィラメントを特定することができる。

本発明の一実施形態である電子線検出装置を備えたキャップ殺菌装置を概略的に示す断面図である。 電子線照射装置と電子線検出装置の配置関係を示す斜視図である。 全てのフィラメントが正常である場合の電流値の分布を示すグラフである。 一部のフィラメントが異常である場合の電流値の分布を示すグラフである。

　２３　照射窓
　２５　フィラメント
　４６　ワイヤ電極（導電体）
　４８　電流測定器（測定手段）
　４９　ＣＰＵ（判定手段）

　以下、本発明の一実施形態である電子線検出装置を、図面を参照して説明する。
　図１はキャップ殺菌装置の構成を概略的に示す。キャップ殺菌装置の無菌チャンバ１０内には棒状のガイド１１～１５が相互に平行に設けられる。これらのガイド１１～１５は紙面に直交する方向に延び、殺菌の対象物であるキャップＣが通過するための通路が形成される。キャップＣは例えば樹脂性ボトルに装着されるものであり、有底筒状を呈する。キャップＣは無菌チャンバ１０の上方から供給され、キャップの開口部が後述する電子線照射装置２０側（図中左側）を向くようにしてガイド１１～１５の間を搬送される。

　無菌チャンバ１０の側面には電子線照射装置２０が固定される。電子線照射装置２０のハウジング２１には枠部２２が形成されており、枠部２２は無菌チャンバ１０の開口１６に固定される。枠部２２には、例えばチタン等の箔から成る、電子線を外部へ出力するための照射窓２３が設けられ、ハウジング２１内は真空に保たれる。ハウジング２１の中央にはターミナル２４が設けられ、ターミナル２４内には熱電子の放出源であるフィラメント２５が収容される。フィラメント２５と照射窓２３の間にはグリッド２６が設けられる。一方、無菌チャンバ１０内において、開口１６とは反対側に、絶縁体３１を介してビームコレクタ３２が固定される。ビームコレクタ３２はリード線３３を介して接地され、リード線３３には電流測定器３４が設けられる。

　フィラメント２５から放出された熱電子は、グリッド２６に引張られ、グリッド２６と照射窓２３との間に印加された高電圧により加速され、照射窓２３を透過して無菌チャンバ１０内の大気中へ照射される。無菌チャンバ１０内において電子線は減衰しながらビームコレクタ３２に到達する。ビームコレクタ３２には、電子線量に応じた電流が発生し、この電流値は電流測定器３４によって測定され、これにより電子線照射装置２０によって照射された電子線の状態、すなわちフィラメント２５が正常であるか否かが判定される。一方、照射窓２３の外面、すなわち無菌チャンバ１０内の面には、次に述べるように、電子線の状態を検出するための電子線検出装置４０が設けられる。

　図２は電子線照射装置２０と電子線検出装置４０の配置関係を示している。フィラメント２５は例えばタングステンから成り、この図示例では６本設けられ、平行に設けられた一対の支持部材２７、２８に架け渡すように設けられている。各フィラメント２５は、支持部材２７、２８に対して垂直方向ではなく、若干傾斜した方向に延びている。

　電子線検出装置４０の枠部材４１は絶縁体であり、支持部材２７、２８とほぼ同じ長さの一対の水平部材４２、４３を有する。枠部材４１は無菌チャンバ１０の開口１６内に位置し、照射窓２３の外面を囲むようにして固定される。水平部材４２にはピン４４が一定間隔を空けて設けられ、水平部材４３にも同様にピン４５が一定間隔を空けて設けられる。ピン４４、４５には導電体であるワイヤ電極４６が張設される。ワイヤ電極４６は例えばタングステンから成り、フィラメント２５に対応させて６本設けられる。すなわち各ワイヤ電極４６は対応するフィラメント２５に平行に配置され、水平部材４２、４３に対して若干傾斜した方向に延びており、相互に電気的に絶縁されている。

　各フィラメント２５から電子線が照射窓２３へ向けて照射され、照射窓２３を透過して無菌チャンバ１０内に出射される。１本のフィラメント２５から照射される電子線は電子線照射装置２０内において、フィラメント２５を含む平面を形成する。ワイヤ電極４６は照射窓２３に近接して設けられており、照射窓２３を透過した電子線はワイヤ電極４６に衝突する。すなわち各ワイヤ電極４６は複数のフィラメント２５のそれぞれに対応して配置されており、電子線が照射される直線状の領域内に設けられている。

　各ワイヤ電極４６はリード線４７を介して接地され、リード線４７の途中には電流測定器４８が設けられる。電子線が衝突することによってワイヤ電極４６にはビーム電流が流れ、この電流値は電流測定器（測定手段）４８によって測定される。各電流測定器４８はＣＰＵ（判定手段）４９に電気的に接続される。電流測定器４８は電流値に応じた検出信号を出力し、ＣＰＵ４９では、この検出信号を受けて、電子線の照射状態が判定される。具体的には、電流測定器４８が電流値が所定値よりも低下したことを測定したとき、その電流値が低下したワイヤ電極４６に対応するフィラメント２５に異常が発生したと判定する。

　図３、４を参照して、本実施形態の作用を説明する。なおこれらの図において、符号Ａ～Ｆは図２において各ワイヤ電極４６に付した符号Ａ～Ｆに対応する。
　全てのフィラメント２５が正常である場合、図３に示されるように、各ワイヤ電極４６に流れる電流値は、破線により示すようにそれぞれ同じであり、これらを合成した電流値は実線Ｓ１により示すように、符号Ａから符号Ｆにかけてほぼ一定の値を示している。これに対して、符号Ｄに対応するフィラメント２５が断線している場合、図４に示されるように、そのフィラメント２５に流れる電流は存在しない。したがって、合成した電流値は実線Ｓ２により示すように、符号Ｄの部分において大きく窪んでいる。

　このように、断線したフィラメント２５が存在する場合、そのフィラメント２５に対応したワイヤ電極４６には電子線が衝突しないためビーム電流は生じない。したがって、ＣＰＵ４９では断線したフィラメント２５を特定することができ、例えばモニタに表示することも可能である。

　以上のように本実施形態は、複数のフィラメント２５に対応した位置に複数のワイヤ電極（導電体）４６を設けて、各ワイヤ電極４６に流れる電流値を測定し、比較するように構成されている。したがって例えば、電子線照射装置２０のメンテナンス中にフィラメントが断線した場合であっても、断線が発生したことを検出することができ、また断線したフィラメントを特定することができる。

　またワイヤ電極４６は絶縁体の枠部材４１を介して照射窓２３の外面、つまり電子線照射装置２０の外側に取付けられている。したがって、電子線検出装置４０のメンテナンスにおいて、電子線照射装置２０を分解する必要はなく、電子線検出装置４０を照射窓２３から取り外して行えばよい。

　なお本実施形態では、ワイヤ電極４６は照射窓２３の外面に取付けられているが、これに代えて照射窓２３の内側すなわち電子線照射装置２０の中に設けてもよい。

　また本実施形態では、ワイヤ電極４６は電子線の通過領域のほんの一部を遮るに過ぎず、電子線のほとんどは無菌チャンバ１０内に照射されるが、電子線のほとんどを遮断してもよい場合には、ワイヤ電極４６に代えて、丸棒状あるいは帯状の電極を用いてもよい。

　また、各リード線４７にそれぞれ電流測定器４８を設ける構成に代えて、各リード線４７にそれぞれスイッチを設け、これらのスイッチを直列に接続するとともに、ＣＰＵ４９との間に１つの電流測定器４８を設ける構成としてもよい。この場合、１つのスイッチのみがオン状態となるように順次切り替えることにより、各ワイヤ電極４６に流れる電流値を測定することができ、断線したフィラメント２５を特定することができる。

　本実施形態は本発明をキャップ殺菌装置に適用した例であるが、本発明は電子線を使用する種々の装置に応用することができる。具体例としては、衛生容器における殺菌、フィルム・シート類の製造、印刷塗料の定着などの分野が考えられる。

　またワイヤ電極４６は電子線をほとんど遮らないので、電子線検出装置２０は、フィラメント２５の異常を検出するだけでなく、照射中の電子線に応じて生じるビーム電流をモニタするために利用することも可能である。

Claims (4)

1. 　電子線照射装置によって照射される電子線の状態を検出する電子線検出装置であって、
   　電子線が照射される領域内において、前記電子線照射装置に設けられて熱電子を放出する複数のフィラメントのそれぞれに対応して配置され、相互に電気的に絶縁されて設けられた複数の導電体と、
   　前記複数の導電体のそれぞれを流れる電流値を測定する測定手段と、
   　前記測定手段から出力される信号を受けて電子線の照射状態を判定する判定手段とを備え、
   　前記判定手段は、前記測定手段が電流値の低下を測定すると、電流値が低下した導電体に対応するフィラメントに異常が発生したと判定することを特徴とする電子線検出装置。
2. 　前記複数の導電体が前記複数のフィラメントに平行に配置されることを特徴とする請求項１に記載の電子線検出装置。
3. 　前記電子線照射装置から電子線を外部へ出力するための照射窓の外面に、前記複数の導電体が取付けられることを特徴とする請求項１に記載の電子線検出装置。
4. 　前記複数の導電体が絶縁体に取付けられ、前記絶縁体が前記照射窓を囲むようにして固定されることを特徴とする請求項３に記載の電子線検出装置。

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