| 【発明の名称】 |
高エネルギ電子線照射装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】山川 隆
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| 【要約】 |
【課題】構造が簡単で前記電子線照射域のオゾンを有効に除去することが出来る高エネルギ電子線照射装置の提供。
【解決手段】立体被照射物に高エネルギの電子線を照射するとともに、該照射域に発生したオゾンを除去する為に、前記照射域と対面させて吸引開口部を設けてなる高エネルギ電子線照射装置において、前記吸引開口部をフード状、具体的にはレンジフード状に形成するとともに、該フードを前記電子線照射域の上方空間に配設し、前記のフード状開口部を前記電子線照射域の上方空間と下方空間に夫々配設し、電子線照射運転時は、前記上方空間に配した吸引開口部よりオゾンを吸引し、電子線照射運転停止時は前記照射域の下方空間に配した吸引開口部より残留オゾンを局所的に効率良く吸引可能に構成した事を特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 立体被照射物に高エネルギの電子線を照射するとともに、該照射域に発生したオゾンを除去する為に、前記照射域と対面させて吸引開口部を設けてなる高エネルギ電子線照射装置において、前記吸引開口部をフード状に形成するとともに、該フード状吸引開口部を前記電子線照射域の上方空間に配設し、該照射域で発生する上昇気流を利用して前記オゾンを局所的に効率良く吸引可能に構成した事を特徴とする高エネルギ電子線照射装置。
【請求項２】 請求項１記載の高エネルギ電子線照射装置において、前記フード状吸引開口部の開口域を電子線照射面より被照射体の背面側に位置するビームストップ位置まで延在させた事を特徴とする高エネルギ電子線照射装置。
【請求項３】 立体被照射物に高エネルギの電子線を照射するとともに、該照射域に発生したオゾンを除去する為に、前記照射域と対面させて吸引開口部を設けてなる高エネルギ電子線照射装置において、前記吸引開口部を前記電子線照射域の上方空間と下方空間に夫々配設し、電子線照射運転時は、前記上方空間に配した吸引開口部よりオゾンを吸引し、電子線照射運転停止時は前記照射域の下方空間に配した吸引開口部より残留オゾンを吸引可能に構成した事を特徴とする高エネルギ電子線照射装置。
【請求項４】 立体被照射物に高エネルギの電子線を照射する為に、電子線の照射窓部に電子線透過膜を張設するとともに、該電子線透過膜の周囲をフランジ状の取付フランジにより保持固定させた高エネルギ電子線照射装置において、前記電子線透過膜側方位置に透過膜冷却ノズルを配設して、該ノズルより噴射される空気流によって透過膜表面が空冷されるように構成するとともに、該ノズル取付位置と対面する側の電子線透過膜取付フランジ近傍に負圧力により吸引される吸引開口をおき、前記透過膜表面で発生したオゾンが拡散される前に前記吸引開口により補足可能に構成した事を特徴とする高エネルギ電子線照射装置。
【請求項５】 前記ノズルと対面する側に位置する取付フランジ突設部をノズル吹きつけ方向から吸引開口に向けて沿う傾斜若しくは曲面状のガイド面を形成したことを特徴とする請求項４記載の高エネルギ電子線照射装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば飲料水容器や医療機器等の殺菌処理を必要とする製品に、高エネルギの電子線を照射しながら殺菌等の所期の目的を達成する電子線照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、一般に、十分な殺菌等の処理が必要とされている飲料水容器や医療機器等の滅菌処理には、高圧蒸気滅菌、エチレンオキシドガス滅菌、γ線滅菌等の処理が施されている。その中でも電子線照射滅菌法は、電子線の加速電圧を大きくすることで、医療機器等の滅菌を可能とするもので、被照射物の耐熱性や残留毒性の心配がなく、更に滅菌処理時間が極めて短時間で処理が可能であるとともに、電源を切れば、瞬時に照射を停止し、環境上の安全性が高く、コスト面からも安価である等の有利性を有す。更に、γ線照射との違いは、材料劣化が小さいと言われていることである。このため、材料選択の範囲が広がる可能性がある。
【０００３】しかしながらかかる技術においても、次のような問題がある。即ち、前記被照射物に５〜１０ＭｅＶ、２５Ｋｗの高エネルギの電子線を照射すると、該電子線により筒体内の空気（酸素）の合成により、環境基準（０．１ｐｐｍ）を大幅に越える３０〜４０ｐｐｍ前後のオゾンが発生する。該オゾンは酸化性が強く人体に有害な影響を与える可能性がある。また、環境上極めて問題であるのみならず、照射コンベアに搬送されて装置外に送られた被照射物交換の際に、作業者が前記オゾンを吸ってしまう危険があった。
【０００４】かかる課題を解決するために、オゾン(分子量：４８)が空気(分子量：略２９)より重いことに着目し、電子線照射装置と被照射体である被照射物との間の電子線照射空間の下方にレンジフード状の吸引開口を配し、前記照射域に発生したオゾンの吸引を図っていたが、必ずしも効果的なオゾン吸引が出来なかった。
【０００５】又後記実施例に記載のように、高エネルギの電子線を照射する電子線照射装置は、電子線の出口側をホーン状に真空域で形成するとともに、外信空域と照射域との間に位置する照射窓部に電子線透過膜を張設して外界との間で気密シールを行うとともに、該電子線透過膜の周囲をフランジ状の取付フランジによりホーン状照射部側に保持固定させている。
【０００６】かかる高エネルギ電子線照射装置では、電子線透過膜を透過後の電子線が空気中の酸素と反応してオゾンを発生することは前記したとおりであるが、電子線透過膜透過後の電子線は、電子線透過膜上において大きな熱エネルギが発生し、そこで後記図１に示すように、電子線透過膜(チタン膜)側方位置に冷却ノズルを配設して、該ノズルより噴射される空気流によってチタン膜表面が空冷されるように構成しているが、一方では、この冷却風によって照射域付近のオゾンが撹拌されて下方に設けたレンジフード状のオゾン吸引装置では有効にオゾンを吸引できない。
【０００７】かかる欠点を解消するために、本出願人は、特願平１１−１４２０６５号に先願技術として図３に示すようなオゾン吸引装置を提案している。即ち、図３は被照射物１が収納されたステンレス筒体１０を横置き状態で電子線８を照射させる技術で、筒体１０は図上右方の面が開口している中空円筒体をなし、そして円板状の図上左方の底面壁をスクリュー状に切り起こしてファン１０１として機能させている。一方コンベア２上には内部に不図示の回転ローラを組込んだ一対のＶ型支持台１０２を多数搬送方向に配列し、そして前記筒体１０はコンベア２の搬送方向と直交する方向に筒体軸心が一致するように、前記Ｖ型支持台１０２上に載置する。そして前記コンベア２の上方にはコンベア搬送方向と直交する方向に電子線８をビーム走査させる電子線照射装置３が配設されるとともに、オゾン吸着器１０３は電子線照射域に位置するコンベア２の側方に配設されている。
【０００８】かかる先願技術によれば、前記一対のＶ型支持台１０２上に夫々被照射物１を収納した筒体１０をコンベア２の搬送方向と直交する方向に置いた状態で、コンベア２を搬送しながら電子線照射域に侵入した時点で、前記支持台１０２内の回転ローラにより、筒体１０を回転させることにより前記電子線照射装置７よりエネルギー１０ＭｅＶの電子線を被照射物１に照射させる。この結果、前記筒体１０の回転に同期して回転するファン１０１の吸引力を利用して筒体底面（図上左側方）より気流が、被照射物１が収納されている筒体１０内に導かれ、該筒体１０内に貯溜しているオゾン５０を右側方に掃き出す。そして、前記電子線照射域で筒体１０外に排出されたオゾン５０は、オゾン吸着器１０３により吸着されて清浄空気のみが装置外に排出させる事が出来る。
【０００９】しかしながら前記先願技術においては、被照射物を収納する筒体夫々にファンを設けねばならず、又、被照射物に所定の線量比を確保するために、Ｖ型支持台１０２においても駆動回転ローラ等の筒体回転手段を設けねばならず、装置構成が煩雑化する。
【００１０】本発明はかかる技術的課題に鑑み、構造が簡単で前記電子線照射域のオゾンを局所的かつ有効に除去し得る、主として滅菌に使用する高エネルギ電子線照射装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、立体被照射物に高エネルギの電子線を照射するとともに、該照射域に発生したオゾンを除去する為に、前記照射域と対面させて吸引開口部を設けてなる高エネルギ電子線照射装置において、前記吸引開口部をフード状、具体的にはレンジフード状に形成するとともに、該フード状吸引開口部を前記電子線照射域の上方空間に配設し、該照射域で発生する上昇気流を利用して前記オゾンを局所的に効率良く吸引可能に構成した事を特徴とする。
【００１２】前記したように、立体被照射物の滅菌のために使用する電子線照射装置は、電子線の照射窓部に電子線透過膜を張設するとともに、該電子線透過膜の周囲をフランジ状の取付フランジにより保持固定させて構成される。かかる滅菌用の電子線照射装置では、電子線透過膜を透過後電子線が空気中の酸素と反応してオゾンを発生するが、電子線透過膜透過後の電子線は、大きな熱エネルギが発生し、該熱エネルギによる昇温により上昇気流が発生する。一方オゾンは空気より比重が１．５倍以上重いために、従来技術で示すように、電子線照射域の下方にレンジフード状のオゾン吸引装置を設けていたが、下方に設けたレンジフード状のオゾン吸引装置では有効にオゾンを吸引できなかった。
【００１３】そこで本発明はレンジフード状のオゾン吸引開口部を空気の上昇気流にあわせて上方に設けたために、前記上昇気流にあわせて運転中のオゾンを有効に吸引補足することができる。
【００１４】しかしながら前記電子線透過膜前方に熱エネルギが発生するのは運転中、言い換えれば上昇気流が発生するのは運転中のみであり、運転停止時にはオゾンは空気より比重が１．５倍以上重いために徐々に下方に沈降してしまう。
【００１５】そこで、請求項３記載の発明において、前記吸引開口部を前記電子線照射域の上方空間と下方空間に夫々配設し、電子線照射運転時は、前記上方空間に配した吸引開口部よりオゾンを吸引し、電子線照射運転停止時は前記照射域の下方空間に配した吸引開口部より残留オゾンを吸引可能に構成した事を特徴としている。
【００１６】かかる発明によれば、運転中は上方の吸引装置により上昇気流に乗ったオゾンが、又運転停止後は下方の吸引開口部により残留オゾンを吸引する事が出来、これによりほぼ１００％のオゾン吸引効率が得られた。
【００１７】そして本装置の場合は、上方に設けた前記フード状の吸引開口部の開口域を電子線照射面より被照射体の背面側に位置するビームストップ位置まで延在させるのが良く、更にフード断面幅は、電子線拡散方向にあわせ、下流に向かうに連れ末広状、具体的には扇状にしても良く、又幅広にしても良い。
【００１８】そして更に請求項４において、前記照射膜(窓)を形成する電子線透過膜側方位置に透過膜冷却ノズルを配設して、該ノズルより噴射される空気流によって透過膜表面が空冷されるように構成するとともに、該ノズル取付位置と対面する側の電子線透過膜取付フランジ近傍に負圧力により吸引される吸引開口をおき、前記透過膜表面で発生したオゾンが拡散される前に前記吸引開口により補足可能に構成した事を特徴とする。
【００１９】ノズル取付位置と対面する側の電子線透過膜の取付フランジ近傍にサクションにより吸引されるオゾン吸引開口が配設されているために、電子線透過膜表面で発生したオゾンが拡散される前に効果的に補足出来るとともに、前記吸引開口ではノズルよりの冷風空気流も合わせて吸引できるために、照射域上方に配したフード状吸引部への上昇気流を錯乱することはない。
【００２０】この場合好ましくは前記ノズルと対面する側に位置する取付フランジ突設部をノズル吹きつけ方向から吸引開口に向けて沿う傾斜若しくは曲面状のガイド面を形成するのがよい。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。但しこの実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
【００２２】図１及び図２は本発明の実施形態に係る殺菌の為のビーム走査型電子線照射装置で、図１において、３０は高エネルギの電子線(ビーム)８を発生する電子線を発生／加速させる電子線加速部で、例えば電子線を出射する電子銃と、該電子銃から出射された電子線を所定のエネルギーを有するように加速する加速管と、該加速管に前記電子線を加速するためのマイクロ波エネルギーを供給するクライストロンとを具えている。そして前記加速された電子線は筒状のビームガイド筒３１を介して収束電磁石（ビーム絞りレンズ）３２に導かれ、前記電子線を直径方向に収束、言換えればビームの絞りを行ない、細径化させてエネルギーの高密度化を図る。
【００２３】前記収束電磁石３２により高密度化された収束電子線は、前面に進むに連れビーム走査方向に拡開された偏平角錐台状の照射ホーン３４内に導入される。照射ホーン３４は入口側に走査電磁石３５が具えられ、又前面に方形スリット状の照射窓を具え、該照射窓を数１００μｍ程度の薄いチタン膜等の電子線透過膜３６で封止し、内部を真空空間下に維持している。即ち、前記電子線透過膜３６は、偏平角錐台状の照射ホーン３４前面にパッキンを介して密着するように、その外周に偏平角錐台状のフランジ３７を配設し、該フランジ３７を介してネジ止めにて締め付け密封する。
【００２４】そして前記照射ホーン３４内に導入された収束ビームは走査電磁石３５により所定の振れ角と振れ周波数（スキャニング周波数）で偏向走査される訳であるが、この偏向走査を行なう際にビーム走査速度、言換えれば角速度を制御する為に、前記走査電磁石３５への印加電圧を制御する制御信号を走査電磁石制御装置から取込むようにする。角速度を制御しながら偏向走査された走査電子線８は偏平角錐台状の照射ホーン３４内及び電子線透過膜３６を介して被照射物１の基線方向に走査しながら被照射物全幅に亙って照射して所定の殺菌動作を行なう事が出来る。
【００２５】本実施形態における被照射物は、医療機器等を方形のカートンケースに収納したものを用い、該被照射物１を照射コンベア２搬送方向に沿って１列状に配列する。そして、被照射物１を挟んで前記照射ホーン３４の反対側にビームストップ４を設置する。該ビームストップ４は原子番号の大きい金属、例えばタングステン板やステンレス板に金メッキを施した部材で形成するとともに、電子線の吸収により発熱する惧れがあるために、内部に水冷管等の冷却部４ａを具え冷却機能を付加する。
【００２６】照射コンベア２は下方から上方に気流が通過するように、チェーンコンベアを用いる。そして電子線照射域と対向する位置の上方空間にレンジフード状の吸引開口部４３を配設し、該吸引開口部４３にサクション４４や吸気ブロワを接続して該照射域で発生する上昇気流を利用して前記オゾンを吸引可能に構成している。前記フード状の吸引開口部４３は、開口域を電子線照射面より被照射物の背面側に位置するビームストップ４位置まで延在させるのが良く、更にフード断面幅は、電子線拡散方向にあわせ、下流に向かうに連れ、末広状、具体的には扇状にしても良く、又幅広にされる。
【００２７】前記電子線透過膜３６を支持するフランジ３７の下方位置には冷却ノズル４１が配設されており、該ノズル４１より噴射される空気流によって電子線透過膜表面が空冷されるように構成するとともに、該ノズル取付位置と反対側、言い換えればフランジ上部近傍に前記第１のサクション４３の負圧力により吸引される半円状の吸引キャッチャ４２を配設して、前記透過膜３６表面で発生したオゾンが拡散される前に前記キャッチャ４２により捕捉可能に構成する。
【００２８】又前記フランジ３７はネジ止めの必要から断面方形状に形成されているが、前記ノズル４１と対面する側に位置する取付フランジの上部内壁側をノズル吹きつけ方向からキャッチャ４２に向けて沿う傾斜若しくは曲面状のガイド面３８を形成する。照射コンベア２下方には第２のサクション４４Ｂにより吸引されるフード４５が取り付けられ、前記第１及び第２のサクション４４、４４Ｂは、電子線照射装置３の駆動制御回路５と連動して電子線照射運転中は第１のサクション４４が、停止後の所定時間は第２のサクション４４Ｂが作動するように構成されている。又サクション４４、４４Ｂを複数設けずに図２に示すように、１つのサクション４４で共通化して３方弁４９による切り換え、若しくはダンパ４９ａ、４９ｂで開度調節して制御しても良い。又下方に設けた吸引開口部４５はチェーン状のコンベア２の下方のみに設けてもよい。
【００２９】次にかかる実施形態の運転動作について説明する。先ず電子線運転動作開始により電子線透過膜３６より電子線が照射され、前記被照射物１をチェーン状の照射コンベア２に垂直に設置した状態で、照射コンベア２を搬送しながら電子線照射域に侵入した時点で、前記電子線照射装置３よりエネルギー１０ＭｅＶの電子線が被照射物１に照射され、この結果前記被照射物１は所定の線量を確保して滅菌がなされる。
【００３０】そして前記運転開始と連動して駆動制御回路５により、サクション４４、４４Ｂの駆動回転とともに、電子線が照射されているときは冷却ノズル４１より冷却風が噴出されて、前記電子線照射により加熱された電子線透過膜３６の冷却を常時行う。この際ノズル取付位置と対面する側の電子線透過膜の取付フランジ３７近傍にサクション４４により吸引される半円状吸引開口４２が配設されているために、電子線透過膜３６表面で発生したオゾンが拡散される前に効果的に捕捉出来るとともに、前記吸引開口４２ではノズル４１よりの冷風空気流も合わせて吸引できるために、照射域上方に配したレンジフード状吸引開口部４３への上昇気流を錯乱することはない。
【００３１】又前記電子線により照射域で発生したオゾン５０は、該電子線の熱エネルギにより、照射域では上昇気流が発生するが、照射域の上方には第１のサクション４４の駆動に吸引力の発生しているレンジフード吸引開口部４３により上昇気流に乗ったオゾンが吸引される。そして前記電子線照射部３の運転停止によりサクション４４、４４Ｂの駆動制御回路５は、第１のサクション４４の駆動を停止して第２のサクション４４Ｂの駆動を行う。(図２の場合は３方弁の切り替え制御若しくはダンパの開度調節)【００３２】この結果、運転停止時にはオゾンは空気より比重が１．５倍以上重いために徐々に下方に沈降してしまうが、下方のサブフード状吸引開口部４５の吸引力が働き、運転停止後は下方のサブフード状吸引開口部４５により残留オゾンを吸引する事が出来、これにより全体としてほぼ１００％のオゾン吸引効率が得られた。
【００３３】
【発明の効果】以上記載のごとく本発明によれば、構造が簡単で前記電子線照射域のオゾンを有効に除去し得る高エネルギ電子線照射装置を提供出来る。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００６２０８
【氏名又は名称】三菱重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成１２年６月２６日（２０００．６．２６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００８３０２４
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 昌久 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−６０９５（Ｐ２００２−６０９５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年１月９日（２００２．１．９） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−１９１８００（Ｐ２０００−１９１８００） |
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