電子線照射装置
【課題】特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、不活性ガスの使用量を少なくすることができる電子線照射装置を提供する。
【解決手段】照射室２０の内部には、被処理物に電子線を照射する処理が行われる照射空間２１が含まれている。電子線発生部１０で発生した電子線は、照射窓部３０を介して照射空間２１内に取り出される。被処理物は、搬送装置４０により、照射空間２１を通過するように搬送される。照射空間２１は、照射窓部３０と、照射空間２１を通過した電子線を捕捉するビームキャッチャー５０と、被処理物の搬送を妨げることなく、電子線の照射方向に略平行に設けられた外枠部２１０とにより囲まれた空間として構成される。ガス供給部６０は、電子線照射処理の際、照射空間２１内に不活性ガスを供給することにより、照射空間２１内の照射雰囲気を不活性ガス雰囲気とする。
【解決手段】照射室２０の内部には、被処理物に電子線を照射する処理が行われる照射空間２１が含まれている。電子線発生部１０で発生した電子線は、照射窓部３０を介して照射空間２１内に取り出される。被処理物は、搬送装置４０により、照射空間２１を通過するように搬送される。照射空間２１は、照射窓部３０と、照射空間２１を通過した電子線を捕捉するビームキャッチャー５０と、被処理物の搬送を妨げることなく、電子線の照射方向に略平行に設けられた外枠部２１０とにより囲まれた空間として構成される。ガス供給部６０は、電子線照射処理の際、照射空間２１内に不活性ガスを供給することにより、照射空間２１内の照射雰囲気を不活性ガス雰囲気とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線を被処理物に照射して、被処理物に所望の処理を施す電子線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子線照射装置は、被処理物の表面における重合や架橋処理、被処理物の殺菌処理等、様々な用途に使用されている。この電子線照射装置では、線状のフィラメントから放出された熱電子を電子線として取り出し、この電子線を加速管内の真空空間で加速した後、照射窓部を介して照射室内に取り出し、照射室内を搬送される被処理物に照射することにより、所望の処理を行う。
【０００３】
通常、電子線照射時に、照射室内は不活性ガスの雰囲気とされる。ここで、不活性ガスとは、照射室内の物質と反応しないガスを意味し、例えば窒素ガスやアルゴンガス等がこれに該当する。具体的に、被処理物の表面に塗布された放射線硬化性樹脂の硬化処理を行う場合には、照射室内の雰囲気を窒素ガスで置換する。これは、照射室内に酸素が存在すると、電子線を照射することで生成されたラジカルが酸素と反応してしまい、樹脂の硬化（重合）反応が阻害されてしまうからである。また、照射室内の雰囲気を大気雰囲気にしたまま、電子線照射処理を行うと、照射室内にオゾンが発生する。この発生したオゾンは大気中の窒素と結合して一酸化窒素や二酸化窒素等のＮＯｘガスとなり、さらにＮＯｘガスは大気中の水分と結合して硝酸（ＨＮＯ３）となって、照射室内の各部材を腐食させたり、被処理物に対して劣化等の悪影響を与えたりする。また、オゾンそのものも酸化力があり、装置内部に錆を生じさせたり、装置内部の部材を腐食したりする。このため、照射室内の雰囲気を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気としている。尚、照射室内の雰囲気を不活性ガスで置換せず、空気雰囲気中で電子線を照射する場合がある。この場合には、排気装置を用いて、オゾンを含んだ照射室内の雰囲気を装置外部に放出すると共に、その放出の際に、オゾンを取り除くためのオゾン分解触媒を使用している。このようにオゾンを処理するには、触媒費用等を必要とし、これがコスト高の原因になっている。
【０００４】
特に、最近では、照射室内における照射窓部の直下に窒素ガスチャンバーを設け、この窒素ガスチャンバーの中で被処理物に電子線を照射する電子線照射装置が案出されている（例えば、特許文献１参照。）。この窒素ガスチャンバーは、被処理物がその中を通過することができ、しかも一時的に窒素ガスを高濃度で保有できるような特別な構造の容器である。かかる窒素ガスチャンバーを用いることにより、窒素ガスを照射室の全体に供給する必要がなくなるので、窒素ガスの使用量を節約することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６９４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、窒素ガスを一時的に窒素ガスチャンバーの中に局在させることにより、窒素ガスの使用量を少なくして、窒素ガスのコストを低減することができる。しかし、その一方で、特別な窒素ガスチャンバーを必要とするので、その窒素ガスチャンバーを製造するのに大きなコストがかかる。このため、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、窒素ガス等の不活性ガスの使用量を少なくすることができる電子線照射装置の実現が望まれている。
【０００７】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、不活性ガスの使用量を少なくすることができる電子線照射装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明に係る電子線照射装置は、電子線を発生する電子線発生部と、被処理物に電子線を照射する処理が行われる照射空間を内部に含んでおり、被処理物に電子線を照射する処理の際に二次的に発生するＸ線を遮蔽するための照射室と、電子線発生部内の真空雰囲気と照射空間内の照射雰囲気とを仕切ると共に電子線を照射空間内に取り出す照射窓部と、照射室内において被処理物が照射空間を通過するように被処理物を搬送する搬送手段と、照射窓部に対向して設けられた、照射空間を通過した電子線を捕捉する電子線捕捉部と、被処理物に電子線を照射する処理が行われている間、不活性ガスを照射空間内に供給することにより、照射空間内の照射雰囲気を不活性ガス雰囲気とするガス供給手段と、を備えて構成される。ここで、照射空間は照射窓部及び電子線捕捉部により挟まれた空間であって、照射窓部及び電子線捕捉部が設けられていない照射空間の側部のうち少なくとも一部には、被処理物の搬送を妨げることがないように構成された側壁部が設けられており、電子線の照射方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであり、且つ、被処理物の搬送方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさである。
【０００９】
本発明では、既存の電子線捕捉部を利用して、照射窓部と電子線捕捉部と側壁部とにより仕切られた空間を照射空間としたことにより、従来のように特別な窒素ガスチャンバー等を用いて照射空間を構成する場合に比べて、照射空間を簡易に構成することができると共に照射空間の大きさを小さくすることが可能である。また、電子線の照射方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであり、且つ、被処理物の搬送方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさである。しかも、ガス供給手段は、照射室全体ではなく、照射空間のみに不活性ガスを供給する。このため、本発明では、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、不活性ガスの使用量を少なくして、そのコストの低下を図ることができると共に、照射空間内を通過する被処理物に確実に電子線を照射することができる。
【００１０】
尚、被処理物は連続するシート状部材や連続する線状部材であってもよい。特に、被処理物が連続する線状部材である場合には、搬送手段は、被処理物が照射空間内を複数回往復して通過するように、被処理物を搬送することが望ましい。これにより、電子線を線状部材にムラなく略均一に照射することができる。
【００１１】
また、電子線捕捉部は、電子線の照射方向に沿って上下に移動可能に構成されていることが望ましい。これにより、被処理物の大きさに応じて照射空間の大きさを容易に変更することができると共に、照射窓部等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００１２】
更に、電子線捕捉部は、当該電子線捕捉部自身を冷却する冷却手段を備えていることが望ましい。これにより、電子線照射時における電子線捕捉部の温度上昇を抑制することができる。
【００１３】
また、ガス供給手段は、被処理物に電子線を照射する処理が行われている間、照射空間内の残存酸素濃度が１００ｐｐｍ以上３０００ｐｐｍ以下の範囲の値となるように、不活性ガスを前記照射空間内に供給することが望ましい。これにより、照射空間内の酸素濃度を十分に低くしているので、オゾン発生を確実に抑制することができる。
【００１４】
更に、照射空間を形成する側壁部には、被処理物を通過させるための出入り口部が形成されており、ガス供給手段は、被処理物に電子線を照射する処理が行われている間、照射空間内の気体圧力が照射空間以外の照射室内の気体圧力よりも高くなるように、不活性ガスを照射空間内に供給することが望ましい。これにより、空気が照射空間以外の照射室から照射空間内へ流入するのを防ぐことができるので、オゾン発生を確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電子線照射装置では、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、窒素ガス等の不活性ガスの使用量を少なくして、そのコストの低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の一実施形態である電子線照射装置の概略構成図である。
【図２】図２はその電子線照射装置の概略部分拡大断面図である。
【図３】図３はその電子線照射装置の電子線発生部の概略回路図である。
【図４】図４はその電子線照射装置の照射室内に設けられているプーリ多重構造体の概略側面図である。
【図５】図５はその電子線照射装置の照射室内に設けられている外枠部の概略斜視図である。
【図６】図６はビームキャッチャーの上部が外枠部の下部に嵌め込まれた様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照して、本願に係る発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態である電子線照射装置の概略構成図、図２はその電子線照射装置の概略部分拡大断面図、図３はその電子線照射装置の電子線発生部の概略回路図である。
【００１８】
本実施形態の電子線照射装置は、電子線を被処理物に照射して、被処理物に所望の処理を施すものである。被処理物に施す処理としては、被処理物の表面における重合や架橋処理、被処理物の殺菌処理等、いろいろな処理がある。また、被処理物としては、ペットボトルやゴムロール等の立体物、フィルムや紙等のシート状部材、電線、チューブ等の線状部材など、さまざまなものを用いることができる。特に、本実施形態では、被処理物として電線を用いる場合を考える。例えば、本実施形態で用いる電線の直径は０．８〜３．０ｍｍである。電線は、導体と、その導体を被覆する絶縁体（被覆部）とを有している。ここで、被覆部の素材としては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等が用いられている。この被覆部の厚さは０．２〜１．３ｍｍである。被覆部に電子線を照射することにより、被覆部に架橋処理を施して、被覆部の耐熱性等の特性を向上させることができる。
【００１９】
本実施形態の電子線照射装置は、図１及び図２に示すように、電子線発生部１０と、照射室２０と、照射窓部３０と、搬送装置４０と、ビームキャッチャー（電子線捕捉部）５０と、ガス供給部６０とを備えるものである。ここでは、具体的に、電子線照射装置として、加速電圧が５０ｋＶ〜３００ｋＶである低エネルギー電子線照射装置を使用している。
【００２０】
電子線発生部１０は、図２に示すように、電子線を発生するターミナル１１と、ターミナル１１で発生した電子線を真空空間（加速空間）で加速する加速管１２とを有するものである。ターミナル１１は、熱電子を放出する線状のフィラメント１１ａと、フィラメント１１ａを支持するガン構造体１１ｂと、フィラメント１１ａで発生した熱電子をコントロールするグリッド１１ｃとを含む。
【００２１】
加速管１２は円筒形状に形成されており、その中心軸が略水平方向を向くように設置されている。この加速管１２の中心軸に沿ってフィラメント１１ａが配置されている。この加速管１２には、電子線照射時に二次的に発生するＸ線が外部へ漏出しないように、鉛遮蔽が施されている。尚、加速管１２（電子線発生部１０）の内部は、電子が気体分子と衝突してエネルギーを失うことを防ぐため、及びフィラメント１１ａの酸化を防止するため、図示しないポンプ等により１０−４〜１０−５Ｐａの真空に保たれている。
【００２２】
照射室２０は、図１に示すように、電子線発生部１０の下側に設けられている。この照射室２０の左側部には、被処理物Ａを外部から照射室２０内に取り入れるための入口部２５が設けられ、照射室２０の右側部には、被処理物Ａを照射室２０内から外部に取り出すための出口部２６が設けられている。
【００２３】
この照射室２０内には、被処理物Ａを搬送する搬送装置４０が設置されている。被処理物Ａは、搬送装置４０により照射室２０内を所定の経路に沿って搬送される。そして、図２に示すように、被処理物Ａが照射窓部３０の近傍を通過する際に、その照射窓部３０から照射室２０内に取り出された電子線がその被処理物Ａに照射される。以下では、照射室２０内において被処理物Ａが通過する照射窓部３０の近傍領域を、照射空間２１と称することにする。すなわち、照射空間２１とは、電子線を被処理物Ａに照射する処理が行われる空間のことである。尚、この照射空間２１の周囲のうち電子線の照射方向に略垂直な方向の側の周囲には外枠部２１０が形成されている。この外枠部２１０は照射空間２１を規定する一要素である。外枠部２１０については後に詳述する。
【００２４】
また、照射室２０は、電子線照射時に照射室２０内で二次的に発生したＸ線が外部へ漏出しないような構造になっている。すなわち、照射室２０それ自体がＸ線遮蔽構造体となっている。この照射室２０は、例えば鉛やステンレス等の材料で形成されている。
【００２５】
ガス供給部６０は、被処理物Ａに電子線を照射する処理が行われている間、不活性ガスを照射空間２１内に供給することにより、照射空間２１内の照射雰囲気を不活性ガス雰囲気とするものである。すなわち、本実施形態では、被処理物Ａに電子線を照射する処理の際には、照射空間２１内の雰囲気を不活性ガスで置換することにしている。照射空間２１内に酸素が存在すると、電子線を照射することによりオゾンが発生する。かかるオゾンの発生は、照射室２０内の各部材を劣化させたり、被処理物Ａに対して劣化等の悪影響を及ぼしたりする原因となる。このため、照射空間２１内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とすることにより、オゾン発生を抑制することにしているのである。尚、「不活性ガス」とは、照射室２０内の物質と反応しないガスを意味する。例えばヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス等が不活性ガスに該当する。以下では、不活性ガスとして窒素ガスを用いる場合を考える。
【００２６】
また、照射室２０の上板部であって照射窓部３０の近傍の位置には、図２に示すように、窒素ガスを照射空間２１内に放出するためのノズル部２８ａ，２８ｂが設けられている。ここで、窒素ガスは、ガス供給部６０から供給管２９ａ，２９ｂを通じてノズル部２８ａ，２８ｂに供給される。また、ノズル部２８ａ，２８ｂから照射空間２１内に放出される窒素ガスの吹出し方向は、電子線の照射方向と略平行な方向としている。尚、窒素ガスの吹出し方向は、窒素ガスが照射空間２１の中央に向かうように斜め方向としてもよい。これにより、実際に被処理物Ａに電子線が照射される領域に窒素ガスを集中させることができる。
【００２７】
照射窓部３０は、図２に示すように、金属箔からなる窓箔３１と、窓枠部３２と、クランプ板３３とを有する。窓枠部３２は、窓箔３１を冷却すると共に窓箔３１を支持するものである。クランプ板３３は、照射室２０の側から窓箔３１を押さえるものである。窓箔３１は、電子線発生部１０内の真空雰囲気と照射空間２１内の照射雰囲気とを仕切ると共に、窓箔３１を介して電子線発生部１０から照射空間２１へ電子線を取り出すためのものである。窓箔３１に使用する金属としては、電子線発生部１０内の真空雰囲気を十分維持できる機械的強度があって、電子線が透過しやすいように比重が小さくて肉厚が薄く、しかも耐熱性に優れたものが望ましい。
【００２８】
また、電子線照射装置には、図３に示すように、フィラメント１１ａを加熱して熱電子を発生させるための加熱用電源７１と、フィラメント１１ａとグリッド１１ｃとの間に電圧を印加する制御用直流電源７２と、グリッド１１ｃと窓箔３１との間に電圧（加速電圧）を印加する加速用直流電源７３とが備えられている。
【００２９】
加熱用電源７１によりフィラメント１１ａに電流を通じて加熱するとフィラメント１１ａは熱電子を放出し、この熱電子は、フィラメント１１ａとグリッド１１ｃとの間に印加された制御用直流電源７２の制御電圧により四方八方に引き寄せられる。このうち、グリッド１１ｃを通過したものだけが電子線として有効に取り出される。そして、このグリッド１１ｃから取り出された電子線は、グリッド１１ｃと窓箔３１との間に印加された加速用直流電源７３の加速電圧により加速管１２内の加速空間で加速された後、窓箔３１を突き抜け、照射室２０内の照射空間２１を搬送される被処理物Ａに照射される。尚、グリッド１１ｃから取り出された電子線の流れによる電流値はビーム電流と称される。したがって、ビーム電流が大きいほど、電子線の量が多くなる。
【００３０】
電子線照射装置では、加速電圧、ビーム電流、被処理物の搬送速度等を所定の値に設定して、被処理物に電子線を照射する処理が行われる。電子線に与えられるエネルギーは加速電圧によって決まる。すなわち、加速電圧を高く設定する程、電子線の得る運動エネルギーが大きくなり、その結果、電子線は被処理物の表面から深い位置まで到達することができるようになる。このため、加速電圧の設定値を変えることにより、被処理物に対する電子線の浸透深さを調整することができる。また、被処理物に電子線が照射されるときに被処理物が受けるエネルギーの量は吸収線量という値で表される。適切な吸収線量を被処理物に与えるためには、ビーム電流を制御することになる。通常は、加熱用電源７１と加速用直流電源７３とを所定の値に設定し、制御用直流電源７２を可変にすることにより、ビーム電流の調整を行っている。被処理物が受ける吸収線量は、ビーム電流に比例し、被処理物の搬送速度に反比例する。このため、ビーム電流や被処理物の搬送速度を変えることにより、電子線の吸収線量を調整することができる。
【００３１】
また、照射室２０内には、ビームキャッチャー５０が設けられている。ビームキャッチャー５０は、図１及び図２に示すように、被処理物Ａを介して照射窓部３０と対向する位置に設置されている。このビームキャッチャー５０は、照射空間２１を通過してきた電子線を捕捉するものである。ここで、照射空間２１を通過してきた電子線には、被処理物Ａに照射されずにそのままビームキャッチャー５０に到達した電子線だけでなく、被処理物Ａを透過してビームキャッチャー５０に到達した電子線も該当する。ビームキャッチャー５０は、例えば、ステンレスやアルミニウム等で形成されている。尚、本実施形態では、このビームキャッチャー５０は照射空間２１を規定する一要素となっている。
【００３２】
具体的に、ビームキャッチャー５０は、図２に示すように、略直方体形状に形成されており、電子線を捕捉する役割を果たす平板状の本体部５１と、その本体部５１を支持する支持部５２とを有する。ここで、このビームキャッチャー５０は、本体部５１が電子線の照射方向に沿って上下に移動可能であるように構成されている。かかるビームキャッチャー５０の本体部５１は、例えば複数のステンレス製角パイプの側面同士を接合することにより製作される。また、ビームキャッチャー５０は水冷式の冷却手段を備えている。すなわち、上記の角パイプにより本体部５１の内部には通路が形成されることになるので、この通路を冷却水用の流路として利用している。電子線は高い運動エネルギーを持っており、この電子線がビームキャッチャー５０の本体部５１に捕捉されると、その電子線の運動エネルギーが熱エネルギーに変換されて、ビームキャッチャー５０の温度が上昇する。このため、本体部５１の内部に冷却水を流通させることにより、ビームキャッチャー５０を冷却することにしているのである。
【００３３】
次に、被処理物Ａの搬送方法及び搬送経路について詳しく説明する。上述したように、本実施形態では被処理物Ａとして電線を用いている。通常、電線の断面は円形状であり、電線の種類に応じてその直径や被覆部の厚さが異なる。しかも、本実施形態では、電子線照射装置として低エネルギー電子線を照射するものを用いているので、被処理物Ａに対する電子線の浸透深さは比較的浅い。このため、電線を照射空間２１内に一回だけ搬送して、電子線を電線に照射することにすると、当該電線のうち照射窓部３０に対向する側の部分とその反対側の部分とでは電子線の照射分布が不均一になってしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、電線の被覆部に略均一に電子線を照射するために、電線が照射空間２１内を複数回通過するように電線を搬送すると共に電線が照射空間２１内を通過する度に電線を上下にひっくり返すという搬送方法を採用している。
【００３４】
具体的に、搬送装置４０は、図１に示すように、二つのプーリ４１ａ，４１ｂと、四つのプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄとを備えている。プーリ４１ａ，４１ｂとしては通常のものを用いている。すなわち、プーリ４１ａ，４１ｂはそれぞれ略円板形状に形成されており、その側面には電線を嵌めるためのリムが形成されている。一方、図１の例では、四つのプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄはいずれも同じ大きさ・形状を有している。図４はプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの概略側面図である。図４に示すように、各プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは、複数のプーリ４２１，４２１，・・・を備えている。複数のプーリ４２１，４２１，・・・は、それらの回転軸が一致するように重ねられている。このため、各プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの形状は、略円筒形状となっている。電線は各プーリ４２１のリム４２１ａに嵌められた状態で搬送されることになる。尚、四つのプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは必ずしも同じ大きさである必要はない。
【００３５】
図１に示すように、プーリ４１ａは入口部２５の近傍に設置され、プーリ４１ｂは出口部２６の近傍に設置されている。プーリ多重構造体４２ａは照射空間２１の左側に設置され、プーリ多重構造体４２ｂは照射空間２１の右側に設置されている。ここで、プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂの設置高さは同じである。また、プーリ多重構造体４２ｃはプーリ多重構造体４２ｂとプーリ４１ｂとの間に設置され、プーリ多重構造体４２ｄはプーリ多重構造体４２ａとプーリ４１ａとの間に設置されている。ここで、プーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄの設置高さは同じである。一方、プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂとプーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄとでは、それらの設置高さは若干異なっている。実際、プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂは、プーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄよりも僅かな距離だけ低い位置に設置されている。
【００３６】
電線は、これらのプーリ４１ａ，４１ｂ及びプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄにより、照射空間２１内を複数回通過するように所定の搬送経路で搬送される。具体的に、電線の搬送経路に次のように設定されている。すなわち、図１に示すように、入口部２５から照射室２０内に入ってきた電線は、プーリ４１ａからプーリ多重構造体４２ａの上側に送られた後、そのプーリ多重構造体４２ａの上側から照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｂの上側に送られる。そして、電線は、プーリ多重構造体４２ｂの上側からプーリ多重構造体４２ｃの下側に送られた後、プーリ多重構造体４２ｃにおいてその下側から上側に転回する。すなわち、プーリ多重構造体４２ｃは電線の搬送方向を反転させる役割をも果たしている。次に、電線は、プーリ多重構造体４２ｃの上側から照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｄの上側に送られる。そして、電線は、プーリ多重構造体４２ｄにおいてその上側から下側に転回した後、プーリ多重構造体４２ａの上側に送られる。すなわち、プーリ多重構造体４２ｄは電線の搬送方向を反転させる役割をも果たしている。その後は、電線をプーリ多重構造体４２ａからプーリ多重構造体４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを介して再びプーリ多重構造体４２ａに戻すという搬送動作が複数回繰り返される。ここで、プーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄにより電線の搬送方向が反転すると、その後、電線は、各プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄにおいて前回に嵌められていたリム４２１ａの一つ隣に位置するリム４２１ａに嵌められて搬送されることになる。すなわち、電線が照射空間２１内を通過する度に、電線の搬送位置は、例えば図１において紙面の裏側方向に少しずつずれていく。最後に、電線は、プーリ多重構造体４２ａの上側から照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｂの上側に送られた後、プーリ４１ｂを介して出口部２６から外部に取り出される。
【００３７】
尚、上述したように、プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂは、プーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄよりも僅かな距離だけ低い位置に設置されている。具体的に、かかる距離は、プーリ多重構造体４２ｃからプーリ多重構造体４２ｄに送られる電線が、プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂや、プーリ多重構造体４２ａからプーリ多重構造体４２ｂに送られる電線に接触しないような距離であって、できる限り小さな距離に設定されている。
【００３８】
このようにプーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄは電線の搬送方向を反転するので、電線がプーリ多重構造体４２ａからプーリ多重構造体４２ｂに送られるときと、電線がプーリ多重構造体４２ｃからプーリ多重構造体４２ｄに送られるときとでは、電線の上下が逆転する。このため、プーリ多重構造体４２ａから照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｂに送られるときに照射窓部３０と対向している側の電線の部分は、プーリ多重構造体４２ｃから照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｄに送られるときに、照射窓部３０と反対側を向くことになる。すなわち、電線は、照射空間２１内を通過する度に上下逆にひっくり返される。しかも、電線がプーリ多重構造体４２ａからプーリ多重構造体４２ｂに送られるときと、電線がプーリ多重構造体４２ｃからプーリ多重構造体４２ｄに送られるときとでは、電線は照射空間２１内において照射窓部３０から略同じ上下方向の位置を通過する。したがって、かかる搬送方法で電線を搬送することにより、電線の被覆部にはムラなく略均一に電子線を照射することができる。
【００３９】
次に、照射空間２１について詳しく説明する。本実施形態では、照射空間２１は、従来のように特別な窒素ガスチャンバー等を用いて構成しているのではない。かかる特別な窒素ガスチャンバーを用いずに照射空間２１を構成している点が本発明の一つの特徴点である。実際、図１及び図２に示すように、照射室２０の上板部の内面であって照射窓部３０の近傍には、外枠部２１０が取り付けられている。この外枠部２１０は、被処理物Ａの搬送を妨げることなく、電子線の照射方向に略平行な方向に沿って設けられている。図５は外枠部２１０の概略斜視図である。外枠部２１０は、図５に示すように、上から見ると略四角形状に形成されており、四つの側壁部２１１，２１２，２１３，２１４を有する。このうち側壁部２１１，２１３にはそれぞれ、略四角形状の開口部２１１ａ，２１３ａが形成されている。これらの開口部２１１ａ，２１３ａは被処理物Ａを通過させるための出入り口部である。また、側壁部２１２，２１４はそれぞれ、側壁部２１１と側壁部２１３との端部同士を連結している。これにより、外枠部２１０は枠状に形成されている。ここで、外枠部２１０の枠の形状は、ビームキャッチャー５０の外形と略同じである。すなわち、外枠部２１０の内側にビームキャッチャー５０を嵌め込むことができる。更に、電子線の照射方向に沿った各側壁部２１１，２１２，２１３，２１４の長さを長くしている。具体的に、その長さは、図１に示すように照射室２０内の高さの約三分の一である。外枠部２１０は、側壁部２１１がプーリ多重構造体４２ａと対向すると共に側壁部２１３がプーリ多重構造体４２ｂと対向するように照射室２０の上板部の内面に取り付けられる。そして、ビームキャッチャー５０の上部は外枠部２１０の下部に嵌め込まれている。図６はビームキャッチャー５０の上部が外枠部２１０の下部に嵌め込まれた様子を説明するための図である。図６に示すように、本実施形態の電子線照射装置では、外枠部２１０とビームキャッチャー５０との間の隙間を小さくしている。
【００４０】
本実施形態では、外枠部２１０と、照射窓部３０と、ビームキャッチャー５０とにより囲まれた空間が照射空間２１となる。上述したように外枠部２１０とビームキャッチャー５０との間の隙間が小さく、しかも、両者の重なり合っている部分が長いので、外枠部２１０とビームキャッチャー５０との間の隙間からＸ線が漏れたり窒素ガスが漏れたりするのを防止することができる。ここで、もし外枠部２１０とビームキャッチャー５０との間の隙間が大きい場合には、例えばブラシ状の合成樹脂やゴム等の部材を用いて、その隙間からＸ線が漏れたり窒素ガスが漏れたりするのを防ぐことが望ましい。また、電子線の照射方向に沿った各側壁部２１１，２１２，２１３，２１４の長さはかなり長く、しかも、ビームキャッチャー５０は電子線の照射方向に沿って上下に移動可能に構成されているので、ビームキャッチャー５０を上下に移動するだけで、例えば被処理物Ａの大きさに応じて照射空間２１の大きさを容易に変更することができる。更に、ビームキャッチャー５０を下降させることにより照射窓部３０等のメンテナンスを容易に行うことができる。尚、図５の例では外枠部２１０の各側壁部２１１，２１２，２１３，２１４の下端部を外側に曲げているが、これはビームキャッチャー５０を上方に移動するときに、ビームキャッチャー５０が外枠部２１０の下端に当たらず、スムーズに上昇できるように案内するためである。
【００４１】
このように、本実施形態では、ビームキャッチャー５０を、照射空間２１を規定する一要素として利用しているので、従来のように特別な窒素ガスチャンバー等を用いて照射空間を構成する場合に比べて、照射空間２１を簡易に構成することができると共に照射空間２１の大きさを変更することが可能である。実際、電子線の照射方向に沿った照射空間２１の大きさ（照射窓部３０とビームキャッチャー５０との距離）は、大きくても照射雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであることが望ましい。照射空間２１内を通過する被処理物Ａに電子線を確実に照射するためである。また、被処理物Ａの搬送方向に沿った照射空間２１の大きさ（側壁部２１１と側壁部２１３との距離）は、大きくても照射雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさであることが望ましい。電子線はその照射方向に直交する方向にはそれ程拡がらないからである。具体的に、本実施形態では、被処理物Ａとして縦幅の小さなもの（電線）を用いているので、図１及び図２に示すように、電子線の照射方向に沿った照射空間２１の大きさを、被処理物Ａの搬送方向に沿った照射空間２１の大きさよりもかなり小さくしている。尚、電子線の飛程は、加速電圧によって加速される電子の運動エネルギーを用いて計算することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、上述したように、ガス供給部６０が、被処理物Ａに電子線を照射する処理が行われている間、窒素ガスを照射空間２１内に供給することにより、照射空間２１内の照射雰囲気を窒素ガス雰囲気としている。このため、照射室２０の全体ではなく照射空間２１のみに窒素ガスを供給しているので、窒素ガスの使用量を少なくし、そのコストの低下を図ることができる。
【００４３】
ところで、側壁部２１１，２１３には開口部２１１ａ，２１３ａが形成されているため、外枠部２１０、照射窓部３０及びビームキャッチャー５０は、照射空間２１を完全に密閉しているわけではない。照射空間２１内の窒素ガスを高い濃度で維持するには、窒素ガスの流量を適切に調整することにより、窒素ガスが照射空間２１内から外に流出していき、空気が外から照射空間２１内へ流入しないようにする必要がある。このためには、ガス供給部６０は、被処理物Ａに電子線を照射する処理が行われている間、照射空間２１内の気体圧力が照射空間２１以外の照射室２０内の気体圧力よりも高くなるように、窒素ガスを照射空間２１内に供給すればよい。これにより、空気が照射空間２１以外の照射室２０から照射空間２１内へ流入するのを防ぐことができ、したがって、オゾンの発生を確実に抑制することができる。
【００４４】
また、実際、本発明者等が実験を行ったところ、照射空間２１内でのオゾンの発生を確実に抑制するには、ガス供給部６０は、被処理物Ａに電子線を照射する処理が行われている間、照射空間２１内の残存酸素濃度が最大でも３０００ｐｐｍとなるように、窒素ガスを照射空間２１内に供給すればよいことが分かった。一方、照射空間２１内の残存酸素濃度は実用的には少なくとも１００ｐｐｍとすることが望ましい。残存酸素濃度を１００ｐｐｍよりも小さくするには、かえって大量の窒素ガスを必要とし、窒素ガスのコストが嵩んでしまうからである。但し、電子線照射によって引き起こされる被処理物の反応過程が１００ｐｐｍ以下の残存酸素濃度を要求する場合には、この限りではない。
【００４５】
本実施形態の電子線照射装置では、既存のビームキャッチャーを利用して、そのビームキャッチャーと、照射窓部と、外枠部（側壁部）とにより囲まれた空間を照射空間としたことにより、従来のように特別な窒素ガスチャンバー等を用いて照射空間を構成する場合に比べて、照射空間を簡易に構成することができると共に照射空間の大きさを小さくすることが可能である。また、電子線の照射方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても照射雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであり、且つ、被処理物の搬送方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても照射雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさである。しかも、ガス供給部は、照射室全体ではなく、照射空間のみに窒素ガスを供給する。このため、本実施形態では、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、窒素ガスの使用量を少なくして、そのコストの低下を図ることができると共に、照射空間内を通過する被処理物に確実に電子線を照射することができる。また、照射空間を窒素ガス雰囲気にして被処理物に電子線を照射することにより、電子線照射時にオゾンの発生を抑制することができるので、照射室内の部材の劣化を防ぐことができると共に、オゾン発生に伴う被処理物に対する劣化等の悪影響を低減することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、ビームキャッチャーを、電子線の照射方向に沿って上下に移動可能に構成したことにより、被処理物の大きさに応じて照射空間の大きさを容易に変更することができると共に、照射窓部等のメンテナンスを容易に行うことができる。更に、ビームキャッチャーが水冷式の冷却手段を備えていることにより、電子線照射時における電子線捕捉部の温度上昇を抑制することができる。
【００４７】
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００４８】
例えば、上記の実施形態では、外枠部に形成する開口部の形状を略四角形状とした場合について説明したが、開口部として多数の孔を形成するようにしてもよい。この場合、電線はそれぞれの孔を通過することになる。これにより、照射空間の密閉度を高くすることができるので、窒素ガスが照射空間内から外に流出しにくくして、窒素ガスの使用量をさらに節約することができる。また、外枠部の開口部には、それを覆うように、ブラシ状の合成樹脂や多数の切り込みが入れられたゴム等の部材を設けるようにしてもよい。これにより、照射空間内の窒素ガスが外に流出しにくくすることができる。
【００４９】
また、上記の実施形態では、窒素ガスを照射空間内に放出するためのノズル部（第一のノズル部）を、照射室の上板部であって照射窓部の近傍の位置に設けた場合について説明したが、かかる第一のノズル部に加えて、照射空間内において外枠部の開口部を対して窒素ガスを吹き付ける第二のノズル部を、照射室の上板部に設けるようにしてもよい。このとき、第二のノズル部から放出される窒素ガスの流速は第一のノズル部から放出される窒素ガスの流速よりも大きくしておく。電線が開口部から照射空間内に入ってくる際には、その電線は空気を一緒に照射空間内に引き込んでくることがある。第二のノズル部を設けることにより、開口部の近傍において電線と一緒に引き込まれた空気を剥ぎ取り、照射空間内の窒素ガスを十分高い濃度で維持することができる。
【００５０】
更に、上記の実施形態において、外枠部及びビームキャッチャーは、Ｘ線を遮蔽する構造になっていることが望ましい。この場合、外枠部及びビームキャッチャーを、照射室と同様に、鉛やステンレス等の材料で形成すればよい。これにより、照射空間内で発生したＸ線を、外枠部及びビームキャッチャーで効果的に遮蔽することができるので、照射室についてはその壁を薄く形成しても、Ｘ線が外部に漏出するのを回避することができる。
【００５１】
また、上記の実施形態では、外枠部として、図５に示すように四つの側壁部から構成される枠状の構造体を用いた場合について説明したが、例えば、互いに対向する二つの側壁部から構成される構造体を二つ作製し、この二つの構造体を組み合わせることにより外枠部を形成するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記の実施形態では、ビームキャッチャーと照射窓部と外枠部とにより囲まれた照射空間が略直方体形状になっている場合について説明したが、照射空間の形状は円筒形状等、任意の形状とすることができる。例えば、側壁部２１２，２１４を上から下に向かうにしたがってハの字状に開くように設け、側壁部２１１の側から見たときの照射空間の形状を略台形状としてもよい。
【００５３】
更に、上記の実施形態では、ビームキャッチャーと照射窓部と外枠部とにより囲まれた空間を照射空間とした場合について説明したが、例えば、照射空間は照射窓部及び電子線捕捉部により挟まれた空間であって、照射窓部及び電子線捕捉部が設けられていない照射空間の側部のうち少なくとも一部に、被処理物の搬送を妨げることがないように構成された側壁部を設けるようにしてもよい。すなわち、上記の実施形態では、四つの側壁部を設けているが、側壁部は一つ、二つ又は三つだけ設けるようにしてもよい。この場合、照射空間の側部の一部は開放状態になるが、ガス供給部からの窒素ガスの流量を適切に調整することにより、照射空間内の窒素ガスを十分高い濃度で維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上説明したように、本発明の電子線照射装置では、既存の電子線捕捉部を利用して、照射窓部と電子線捕捉部と側壁部とにより仕切られた空間を照射空間としたことにより、従来のように特別な窒素ガスチャンバー等を用いて照射空間を構成する場合に比べて、照射空間を簡易に構成することができると共に照射空間の大きさを小さくすることが可能である。また、電子線の照射方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであり、且つ、被処理物の搬送方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさである。しかも、ガス供給手段は、照射室全体ではなく、照射空間のみに不活性ガスを供給する。このため、本発明では、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、不活性ガスの使用量を少なくして、そのコストの低下を図ることができると共に、照射空間内を通過する被処理物に確実に電子線を照射することができる。したがって、本発明は、電子線を被処理物に照射して、被処理物に所望の処理を施す電子線照射装置、特に低エネルギー電子線照射装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 電子線発生部
１１ ターミナル
１１ａ フィラメント
１１ｂ ガン構造体
１１ｃ グリッド
１２ 加速管
２０ 照射室
２１ 照射空間
２１０ 外枠部
２１１，２１２，２１３，２１４ 側壁部
２１１ａ，２１３ａ 開口部
２５ 入口部
２６ 出口部
２８ａ，２８ｂ ノズル部
２９ａ，２９ｂ 供給管
３０ 照射窓部
３１ 窓箔
３２ 窓枠部
３３ クランプ板
４０ 搬送装置
４１ａ，４１ｂ プーリ
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ プーリ多重構造体
４２１ プーリ
４２１ａ リム
５０ ビームキャッチャー（電子線捕捉部）
５１ 本体部
５２ 支持部
６０ ガス供給部
７１ 加熱用電源
７２ 制御用直流電源
７３ 加速用直流電源
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線を被処理物に照射して、被処理物に所望の処理を施す電子線照射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子線照射装置は、被処理物の表面における重合や架橋処理、被処理物の殺菌処理等、様々な用途に使用されている。この電子線照射装置では、線状のフィラメントから放出された熱電子を電子線として取り出し、この電子線を加速管内の真空空間で加速した後、照射窓部を介して照射室内に取り出し、照射室内を搬送される被処理物に照射することにより、所望の処理を行う。
【０００３】
通常、電子線照射時に、照射室内は不活性ガスの雰囲気とされる。ここで、不活性ガスとは、照射室内の物質と反応しないガスを意味し、例えば窒素ガスやアルゴンガス等がこれに該当する。具体的に、被処理物の表面に塗布された放射線硬化性樹脂の硬化処理を行う場合には、照射室内の雰囲気を窒素ガスで置換する。これは、照射室内に酸素が存在すると、電子線を照射することで生成されたラジカルが酸素と反応してしまい、樹脂の硬化（重合）反応が阻害されてしまうからである。また、照射室内の雰囲気を大気雰囲気にしたまま、電子線照射処理を行うと、照射室内にオゾンが発生する。この発生したオゾンは大気中の窒素と結合して一酸化窒素や二酸化窒素等のＮＯｘガスとなり、さらにＮＯｘガスは大気中の水分と結合して硝酸（ＨＮＯ３）となって、照射室内の各部材を腐食させたり、被処理物に対して劣化等の悪影響を与えたりする。また、オゾンそのものも酸化力があり、装置内部に錆を生じさせたり、装置内部の部材を腐食したりする。このため、照射室内の雰囲気を窒素ガス等の不活性ガス雰囲気としている。尚、照射室内の雰囲気を不活性ガスで置換せず、空気雰囲気中で電子線を照射する場合がある。この場合には、排気装置を用いて、オゾンを含んだ照射室内の雰囲気を装置外部に放出すると共に、その放出の際に、オゾンを取り除くためのオゾン分解触媒を使用している。このようにオゾンを処理するには、触媒費用等を必要とし、これがコスト高の原因になっている。
【０００４】
特に、最近では、照射室内における照射窓部の直下に窒素ガスチャンバーを設け、この窒素ガスチャンバーの中で被処理物に電子線を照射する電子線照射装置が案出されている（例えば、特許文献１参照。）。この窒素ガスチャンバーは、被処理物がその中を通過することができ、しかも一時的に窒素ガスを高濃度で保有できるような特別な構造の容器である。かかる窒素ガスチャンバーを用いることにより、窒素ガスを照射室の全体に供給する必要がなくなるので、窒素ガスの使用量を節約することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−６９４５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このように、窒素ガスを一時的に窒素ガスチャンバーの中に局在させることにより、窒素ガスの使用量を少なくして、窒素ガスのコストを低減することができる。しかし、その一方で、特別な窒素ガスチャンバーを必要とするので、その窒素ガスチャンバーを製造するのに大きなコストがかかる。このため、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、窒素ガス等の不活性ガスの使用量を少なくすることができる電子線照射装置の実現が望まれている。
【０００７】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、不活性ガスの使用量を少なくすることができる電子線照射装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明に係る電子線照射装置は、電子線を発生する電子線発生部と、被処理物に電子線を照射する処理が行われる照射空間を内部に含んでおり、被処理物に電子線を照射する処理の際に二次的に発生するＸ線を遮蔽するための照射室と、電子線発生部内の真空雰囲気と照射空間内の照射雰囲気とを仕切ると共に電子線を照射空間内に取り出す照射窓部と、照射室内において被処理物が照射空間を通過するように被処理物を搬送する搬送手段と、照射窓部に対向して設けられた、照射空間を通過した電子線を捕捉する電子線捕捉部と、被処理物に電子線を照射する処理が行われている間、不活性ガスを照射空間内に供給することにより、照射空間内の照射雰囲気を不活性ガス雰囲気とするガス供給手段と、を備えて構成される。ここで、照射空間は照射窓部及び電子線捕捉部により挟まれた空間であって、照射窓部及び電子線捕捉部が設けられていない照射空間の側部のうち少なくとも一部には、被処理物の搬送を妨げることがないように構成された側壁部が設けられており、電子線の照射方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであり、且つ、被処理物の搬送方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさである。
【０００９】
本発明では、既存の電子線捕捉部を利用して、照射窓部と電子線捕捉部と側壁部とにより仕切られた空間を照射空間としたことにより、従来のように特別な窒素ガスチャンバー等を用いて照射空間を構成する場合に比べて、照射空間を簡易に構成することができると共に照射空間の大きさを小さくすることが可能である。また、電子線の照射方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであり、且つ、被処理物の搬送方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさである。しかも、ガス供給手段は、照射室全体ではなく、照射空間のみに不活性ガスを供給する。このため、本発明では、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、不活性ガスの使用量を少なくして、そのコストの低下を図ることができると共に、照射空間内を通過する被処理物に確実に電子線を照射することができる。
【００１０】
尚、被処理物は連続するシート状部材や連続する線状部材であってもよい。特に、被処理物が連続する線状部材である場合には、搬送手段は、被処理物が照射空間内を複数回往復して通過するように、被処理物を搬送することが望ましい。これにより、電子線を線状部材にムラなく略均一に照射することができる。
【００１１】
また、電子線捕捉部は、電子線の照射方向に沿って上下に移動可能に構成されていることが望ましい。これにより、被処理物の大きさに応じて照射空間の大きさを容易に変更することができると共に、照射窓部等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００１２】
更に、電子線捕捉部は、当該電子線捕捉部自身を冷却する冷却手段を備えていることが望ましい。これにより、電子線照射時における電子線捕捉部の温度上昇を抑制することができる。
【００１３】
また、ガス供給手段は、被処理物に電子線を照射する処理が行われている間、照射空間内の残存酸素濃度が１００ｐｐｍ以上３０００ｐｐｍ以下の範囲の値となるように、不活性ガスを前記照射空間内に供給することが望ましい。これにより、照射空間内の酸素濃度を十分に低くしているので、オゾン発生を確実に抑制することができる。
【００１４】
更に、照射空間を形成する側壁部には、被処理物を通過させるための出入り口部が形成されており、ガス供給手段は、被処理物に電子線を照射する処理が行われている間、照射空間内の気体圧力が照射空間以外の照射室内の気体圧力よりも高くなるように、不活性ガスを照射空間内に供給することが望ましい。これにより、空気が照射空間以外の照射室から照射空間内へ流入するのを防ぐことができるので、オゾン発生を確実に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電子線照射装置では、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、窒素ガス等の不活性ガスの使用量を少なくして、そのコストの低下を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は本発明の一実施形態である電子線照射装置の概略構成図である。
【図２】図２はその電子線照射装置の概略部分拡大断面図である。
【図３】図３はその電子線照射装置の電子線発生部の概略回路図である。
【図４】図４はその電子線照射装置の照射室内に設けられているプーリ多重構造体の概略側面図である。
【図５】図５はその電子線照射装置の照射室内に設けられている外枠部の概略斜視図である。
【図６】図６はビームキャッチャーの上部が外枠部の下部に嵌め込まれた様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、図面を参照して、本願に係る発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態である電子線照射装置の概略構成図、図２はその電子線照射装置の概略部分拡大断面図、図３はその電子線照射装置の電子線発生部の概略回路図である。
【００１８】
本実施形態の電子線照射装置は、電子線を被処理物に照射して、被処理物に所望の処理を施すものである。被処理物に施す処理としては、被処理物の表面における重合や架橋処理、被処理物の殺菌処理等、いろいろな処理がある。また、被処理物としては、ペットボトルやゴムロール等の立体物、フィルムや紙等のシート状部材、電線、チューブ等の線状部材など、さまざまなものを用いることができる。特に、本実施形態では、被処理物として電線を用いる場合を考える。例えば、本実施形態で用いる電線の直径は０．８〜３．０ｍｍである。電線は、導体と、その導体を被覆する絶縁体（被覆部）とを有している。ここで、被覆部の素材としては、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等が用いられている。この被覆部の厚さは０．２〜１．３ｍｍである。被覆部に電子線を照射することにより、被覆部に架橋処理を施して、被覆部の耐熱性等の特性を向上させることができる。
【００１９】
本実施形態の電子線照射装置は、図１及び図２に示すように、電子線発生部１０と、照射室２０と、照射窓部３０と、搬送装置４０と、ビームキャッチャー（電子線捕捉部）５０と、ガス供給部６０とを備えるものである。ここでは、具体的に、電子線照射装置として、加速電圧が５０ｋＶ〜３００ｋＶである低エネルギー電子線照射装置を使用している。
【００２０】
電子線発生部１０は、図２に示すように、電子線を発生するターミナル１１と、ターミナル１１で発生した電子線を真空空間（加速空間）で加速する加速管１２とを有するものである。ターミナル１１は、熱電子を放出する線状のフィラメント１１ａと、フィラメント１１ａを支持するガン構造体１１ｂと、フィラメント１１ａで発生した熱電子をコントロールするグリッド１１ｃとを含む。
【００２１】
加速管１２は円筒形状に形成されており、その中心軸が略水平方向を向くように設置されている。この加速管１２の中心軸に沿ってフィラメント１１ａが配置されている。この加速管１２には、電子線照射時に二次的に発生するＸ線が外部へ漏出しないように、鉛遮蔽が施されている。尚、加速管１２（電子線発生部１０）の内部は、電子が気体分子と衝突してエネルギーを失うことを防ぐため、及びフィラメント１１ａの酸化を防止するため、図示しないポンプ等により１０−４〜１０−５Ｐａの真空に保たれている。
【００２２】
照射室２０は、図１に示すように、電子線発生部１０の下側に設けられている。この照射室２０の左側部には、被処理物Ａを外部から照射室２０内に取り入れるための入口部２５が設けられ、照射室２０の右側部には、被処理物Ａを照射室２０内から外部に取り出すための出口部２６が設けられている。
【００２３】
この照射室２０内には、被処理物Ａを搬送する搬送装置４０が設置されている。被処理物Ａは、搬送装置４０により照射室２０内を所定の経路に沿って搬送される。そして、図２に示すように、被処理物Ａが照射窓部３０の近傍を通過する際に、その照射窓部３０から照射室２０内に取り出された電子線がその被処理物Ａに照射される。以下では、照射室２０内において被処理物Ａが通過する照射窓部３０の近傍領域を、照射空間２１と称することにする。すなわち、照射空間２１とは、電子線を被処理物Ａに照射する処理が行われる空間のことである。尚、この照射空間２１の周囲のうち電子線の照射方向に略垂直な方向の側の周囲には外枠部２１０が形成されている。この外枠部２１０は照射空間２１を規定する一要素である。外枠部２１０については後に詳述する。
【００２４】
また、照射室２０は、電子線照射時に照射室２０内で二次的に発生したＸ線が外部へ漏出しないような構造になっている。すなわち、照射室２０それ自体がＸ線遮蔽構造体となっている。この照射室２０は、例えば鉛やステンレス等の材料で形成されている。
【００２５】
ガス供給部６０は、被処理物Ａに電子線を照射する処理が行われている間、不活性ガスを照射空間２１内に供給することにより、照射空間２１内の照射雰囲気を不活性ガス雰囲気とするものである。すなわち、本実施形態では、被処理物Ａに電子線を照射する処理の際には、照射空間２１内の雰囲気を不活性ガスで置換することにしている。照射空間２１内に酸素が存在すると、電子線を照射することによりオゾンが発生する。かかるオゾンの発生は、照射室２０内の各部材を劣化させたり、被処理物Ａに対して劣化等の悪影響を及ぼしたりする原因となる。このため、照射空間２１内の雰囲気を不活性ガス雰囲気とすることにより、オゾン発生を抑制することにしているのである。尚、「不活性ガス」とは、照射室２０内の物質と反応しないガスを意味する。例えばヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス等が不活性ガスに該当する。以下では、不活性ガスとして窒素ガスを用いる場合を考える。
【００２６】
また、照射室２０の上板部であって照射窓部３０の近傍の位置には、図２に示すように、窒素ガスを照射空間２１内に放出するためのノズル部２８ａ，２８ｂが設けられている。ここで、窒素ガスは、ガス供給部６０から供給管２９ａ，２９ｂを通じてノズル部２８ａ，２８ｂに供給される。また、ノズル部２８ａ，２８ｂから照射空間２１内に放出される窒素ガスの吹出し方向は、電子線の照射方向と略平行な方向としている。尚、窒素ガスの吹出し方向は、窒素ガスが照射空間２１の中央に向かうように斜め方向としてもよい。これにより、実際に被処理物Ａに電子線が照射される領域に窒素ガスを集中させることができる。
【００２７】
照射窓部３０は、図２に示すように、金属箔からなる窓箔３１と、窓枠部３２と、クランプ板３３とを有する。窓枠部３２は、窓箔３１を冷却すると共に窓箔３１を支持するものである。クランプ板３３は、照射室２０の側から窓箔３１を押さえるものである。窓箔３１は、電子線発生部１０内の真空雰囲気と照射空間２１内の照射雰囲気とを仕切ると共に、窓箔３１を介して電子線発生部１０から照射空間２１へ電子線を取り出すためのものである。窓箔３１に使用する金属としては、電子線発生部１０内の真空雰囲気を十分維持できる機械的強度があって、電子線が透過しやすいように比重が小さくて肉厚が薄く、しかも耐熱性に優れたものが望ましい。
【００２８】
また、電子線照射装置には、図３に示すように、フィラメント１１ａを加熱して熱電子を発生させるための加熱用電源７１と、フィラメント１１ａとグリッド１１ｃとの間に電圧を印加する制御用直流電源７２と、グリッド１１ｃと窓箔３１との間に電圧（加速電圧）を印加する加速用直流電源７３とが備えられている。
【００２９】
加熱用電源７１によりフィラメント１１ａに電流を通じて加熱するとフィラメント１１ａは熱電子を放出し、この熱電子は、フィラメント１１ａとグリッド１１ｃとの間に印加された制御用直流電源７２の制御電圧により四方八方に引き寄せられる。このうち、グリッド１１ｃを通過したものだけが電子線として有効に取り出される。そして、このグリッド１１ｃから取り出された電子線は、グリッド１１ｃと窓箔３１との間に印加された加速用直流電源７３の加速電圧により加速管１２内の加速空間で加速された後、窓箔３１を突き抜け、照射室２０内の照射空間２１を搬送される被処理物Ａに照射される。尚、グリッド１１ｃから取り出された電子線の流れによる電流値はビーム電流と称される。したがって、ビーム電流が大きいほど、電子線の量が多くなる。
【００３０】
電子線照射装置では、加速電圧、ビーム電流、被処理物の搬送速度等を所定の値に設定して、被処理物に電子線を照射する処理が行われる。電子線に与えられるエネルギーは加速電圧によって決まる。すなわち、加速電圧を高く設定する程、電子線の得る運動エネルギーが大きくなり、その結果、電子線は被処理物の表面から深い位置まで到達することができるようになる。このため、加速電圧の設定値を変えることにより、被処理物に対する電子線の浸透深さを調整することができる。また、被処理物に電子線が照射されるときに被処理物が受けるエネルギーの量は吸収線量という値で表される。適切な吸収線量を被処理物に与えるためには、ビーム電流を制御することになる。通常は、加熱用電源７１と加速用直流電源７３とを所定の値に設定し、制御用直流電源７２を可変にすることにより、ビーム電流の調整を行っている。被処理物が受ける吸収線量は、ビーム電流に比例し、被処理物の搬送速度に反比例する。このため、ビーム電流や被処理物の搬送速度を変えることにより、電子線の吸収線量を調整することができる。
【００３１】
また、照射室２０内には、ビームキャッチャー５０が設けられている。ビームキャッチャー５０は、図１及び図２に示すように、被処理物Ａを介して照射窓部３０と対向する位置に設置されている。このビームキャッチャー５０は、照射空間２１を通過してきた電子線を捕捉するものである。ここで、照射空間２１を通過してきた電子線には、被処理物Ａに照射されずにそのままビームキャッチャー５０に到達した電子線だけでなく、被処理物Ａを透過してビームキャッチャー５０に到達した電子線も該当する。ビームキャッチャー５０は、例えば、ステンレスやアルミニウム等で形成されている。尚、本実施形態では、このビームキャッチャー５０は照射空間２１を規定する一要素となっている。
【００３２】
具体的に、ビームキャッチャー５０は、図２に示すように、略直方体形状に形成されており、電子線を捕捉する役割を果たす平板状の本体部５１と、その本体部５１を支持する支持部５２とを有する。ここで、このビームキャッチャー５０は、本体部５１が電子線の照射方向に沿って上下に移動可能であるように構成されている。かかるビームキャッチャー５０の本体部５１は、例えば複数のステンレス製角パイプの側面同士を接合することにより製作される。また、ビームキャッチャー５０は水冷式の冷却手段を備えている。すなわち、上記の角パイプにより本体部５１の内部には通路が形成されることになるので、この通路を冷却水用の流路として利用している。電子線は高い運動エネルギーを持っており、この電子線がビームキャッチャー５０の本体部５１に捕捉されると、その電子線の運動エネルギーが熱エネルギーに変換されて、ビームキャッチャー５０の温度が上昇する。このため、本体部５１の内部に冷却水を流通させることにより、ビームキャッチャー５０を冷却することにしているのである。
【００３３】
次に、被処理物Ａの搬送方法及び搬送経路について詳しく説明する。上述したように、本実施形態では被処理物Ａとして電線を用いている。通常、電線の断面は円形状であり、電線の種類に応じてその直径や被覆部の厚さが異なる。しかも、本実施形態では、電子線照射装置として低エネルギー電子線を照射するものを用いているので、被処理物Ａに対する電子線の浸透深さは比較的浅い。このため、電線を照射空間２１内に一回だけ搬送して、電子線を電線に照射することにすると、当該電線のうち照射窓部３０に対向する側の部分とその反対側の部分とでは電子線の照射分布が不均一になってしまうおそれがある。そこで、本実施形態では、電線の被覆部に略均一に電子線を照射するために、電線が照射空間２１内を複数回通過するように電線を搬送すると共に電線が照射空間２１内を通過する度に電線を上下にひっくり返すという搬送方法を採用している。
【００３４】
具体的に、搬送装置４０は、図１に示すように、二つのプーリ４１ａ，４１ｂと、四つのプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄとを備えている。プーリ４１ａ，４１ｂとしては通常のものを用いている。すなわち、プーリ４１ａ，４１ｂはそれぞれ略円板形状に形成されており、その側面には電線を嵌めるためのリムが形成されている。一方、図１の例では、四つのプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄはいずれも同じ大きさ・形状を有している。図４はプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの概略側面図である。図４に示すように、各プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは、複数のプーリ４２１，４２１，・・・を備えている。複数のプーリ４２１，４２１，・・・は、それらの回転軸が一致するように重ねられている。このため、各プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄの形状は、略円筒形状となっている。電線は各プーリ４２１のリム４２１ａに嵌められた状態で搬送されることになる。尚、四つのプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄは必ずしも同じ大きさである必要はない。
【００３５】
図１に示すように、プーリ４１ａは入口部２５の近傍に設置され、プーリ４１ｂは出口部２６の近傍に設置されている。プーリ多重構造体４２ａは照射空間２１の左側に設置され、プーリ多重構造体４２ｂは照射空間２１の右側に設置されている。ここで、プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂの設置高さは同じである。また、プーリ多重構造体４２ｃはプーリ多重構造体４２ｂとプーリ４１ｂとの間に設置され、プーリ多重構造体４２ｄはプーリ多重構造体４２ａとプーリ４１ａとの間に設置されている。ここで、プーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄの設置高さは同じである。一方、プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂとプーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄとでは、それらの設置高さは若干異なっている。実際、プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂは、プーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄよりも僅かな距離だけ低い位置に設置されている。
【００３６】
電線は、これらのプーリ４１ａ，４１ｂ及びプーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄにより、照射空間２１内を複数回通過するように所定の搬送経路で搬送される。具体的に、電線の搬送経路に次のように設定されている。すなわち、図１に示すように、入口部２５から照射室２０内に入ってきた電線は、プーリ４１ａからプーリ多重構造体４２ａの上側に送られた後、そのプーリ多重構造体４２ａの上側から照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｂの上側に送られる。そして、電線は、プーリ多重構造体４２ｂの上側からプーリ多重構造体４２ｃの下側に送られた後、プーリ多重構造体４２ｃにおいてその下側から上側に転回する。すなわち、プーリ多重構造体４２ｃは電線の搬送方向を反転させる役割をも果たしている。次に、電線は、プーリ多重構造体４２ｃの上側から照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｄの上側に送られる。そして、電線は、プーリ多重構造体４２ｄにおいてその上側から下側に転回した後、プーリ多重構造体４２ａの上側に送られる。すなわち、プーリ多重構造体４２ｄは電線の搬送方向を反転させる役割をも果たしている。その後は、電線をプーリ多重構造体４２ａからプーリ多重構造体４２ｂ，４２ｃ，４２ｄを介して再びプーリ多重構造体４２ａに戻すという搬送動作が複数回繰り返される。ここで、プーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄにより電線の搬送方向が反転すると、その後、電線は、各プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄにおいて前回に嵌められていたリム４２１ａの一つ隣に位置するリム４２１ａに嵌められて搬送されることになる。すなわち、電線が照射空間２１内を通過する度に、電線の搬送位置は、例えば図１において紙面の裏側方向に少しずつずれていく。最後に、電線は、プーリ多重構造体４２ａの上側から照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｂの上側に送られた後、プーリ４１ｂを介して出口部２６から外部に取り出される。
【００３７】
尚、上述したように、プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂは、プーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄよりも僅かな距離だけ低い位置に設置されている。具体的に、かかる距離は、プーリ多重構造体４２ｃからプーリ多重構造体４２ｄに送られる電線が、プーリ多重構造体４２ａ，４２ｂや、プーリ多重構造体４２ａからプーリ多重構造体４２ｂに送られる電線に接触しないような距離であって、できる限り小さな距離に設定されている。
【００３８】
このようにプーリ多重構造体４２ｃ，４２ｄは電線の搬送方向を反転するので、電線がプーリ多重構造体４２ａからプーリ多重構造体４２ｂに送られるときと、電線がプーリ多重構造体４２ｃからプーリ多重構造体４２ｄに送られるときとでは、電線の上下が逆転する。このため、プーリ多重構造体４２ａから照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｂに送られるときに照射窓部３０と対向している側の電線の部分は、プーリ多重構造体４２ｃから照射空間２１内を通ってプーリ多重構造体４２ｄに送られるときに、照射窓部３０と反対側を向くことになる。すなわち、電線は、照射空間２１内を通過する度に上下逆にひっくり返される。しかも、電線がプーリ多重構造体４２ａからプーリ多重構造体４２ｂに送られるときと、電線がプーリ多重構造体４２ｃからプーリ多重構造体４２ｄに送られるときとでは、電線は照射空間２１内において照射窓部３０から略同じ上下方向の位置を通過する。したがって、かかる搬送方法で電線を搬送することにより、電線の被覆部にはムラなく略均一に電子線を照射することができる。
【００３９】
次に、照射空間２１について詳しく説明する。本実施形態では、照射空間２１は、従来のように特別な窒素ガスチャンバー等を用いて構成しているのではない。かかる特別な窒素ガスチャンバーを用いずに照射空間２１を構成している点が本発明の一つの特徴点である。実際、図１及び図２に示すように、照射室２０の上板部の内面であって照射窓部３０の近傍には、外枠部２１０が取り付けられている。この外枠部２１０は、被処理物Ａの搬送を妨げることなく、電子線の照射方向に略平行な方向に沿って設けられている。図５は外枠部２１０の概略斜視図である。外枠部２１０は、図５に示すように、上から見ると略四角形状に形成されており、四つの側壁部２１１，２１２，２１３，２１４を有する。このうち側壁部２１１，２１３にはそれぞれ、略四角形状の開口部２１１ａ，２１３ａが形成されている。これらの開口部２１１ａ，２１３ａは被処理物Ａを通過させるための出入り口部である。また、側壁部２１２，２１４はそれぞれ、側壁部２１１と側壁部２１３との端部同士を連結している。これにより、外枠部２１０は枠状に形成されている。ここで、外枠部２１０の枠の形状は、ビームキャッチャー５０の外形と略同じである。すなわち、外枠部２１０の内側にビームキャッチャー５０を嵌め込むことができる。更に、電子線の照射方向に沿った各側壁部２１１，２１２，２１３，２１４の長さを長くしている。具体的に、その長さは、図１に示すように照射室２０内の高さの約三分の一である。外枠部２１０は、側壁部２１１がプーリ多重構造体４２ａと対向すると共に側壁部２１３がプーリ多重構造体４２ｂと対向するように照射室２０の上板部の内面に取り付けられる。そして、ビームキャッチャー５０の上部は外枠部２１０の下部に嵌め込まれている。図６はビームキャッチャー５０の上部が外枠部２１０の下部に嵌め込まれた様子を説明するための図である。図６に示すように、本実施形態の電子線照射装置では、外枠部２１０とビームキャッチャー５０との間の隙間を小さくしている。
【００４０】
本実施形態では、外枠部２１０と、照射窓部３０と、ビームキャッチャー５０とにより囲まれた空間が照射空間２１となる。上述したように外枠部２１０とビームキャッチャー５０との間の隙間が小さく、しかも、両者の重なり合っている部分が長いので、外枠部２１０とビームキャッチャー５０との間の隙間からＸ線が漏れたり窒素ガスが漏れたりするのを防止することができる。ここで、もし外枠部２１０とビームキャッチャー５０との間の隙間が大きい場合には、例えばブラシ状の合成樹脂やゴム等の部材を用いて、その隙間からＸ線が漏れたり窒素ガスが漏れたりするのを防ぐことが望ましい。また、電子線の照射方向に沿った各側壁部２１１，２１２，２１３，２１４の長さはかなり長く、しかも、ビームキャッチャー５０は電子線の照射方向に沿って上下に移動可能に構成されているので、ビームキャッチャー５０を上下に移動するだけで、例えば被処理物Ａの大きさに応じて照射空間２１の大きさを容易に変更することができる。更に、ビームキャッチャー５０を下降させることにより照射窓部３０等のメンテナンスを容易に行うことができる。尚、図５の例では外枠部２１０の各側壁部２１１，２１２，２１３，２１４の下端部を外側に曲げているが、これはビームキャッチャー５０を上方に移動するときに、ビームキャッチャー５０が外枠部２１０の下端に当たらず、スムーズに上昇できるように案内するためである。
【００４１】
このように、本実施形態では、ビームキャッチャー５０を、照射空間２１を規定する一要素として利用しているので、従来のように特別な窒素ガスチャンバー等を用いて照射空間を構成する場合に比べて、照射空間２１を簡易に構成することができると共に照射空間２１の大きさを変更することが可能である。実際、電子線の照射方向に沿った照射空間２１の大きさ（照射窓部３０とビームキャッチャー５０との距離）は、大きくても照射雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであることが望ましい。照射空間２１内を通過する被処理物Ａに電子線を確実に照射するためである。また、被処理物Ａの搬送方向に沿った照射空間２１の大きさ（側壁部２１１と側壁部２１３との距離）は、大きくても照射雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさであることが望ましい。電子線はその照射方向に直交する方向にはそれ程拡がらないからである。具体的に、本実施形態では、被処理物Ａとして縦幅の小さなもの（電線）を用いているので、図１及び図２に示すように、電子線の照射方向に沿った照射空間２１の大きさを、被処理物Ａの搬送方向に沿った照射空間２１の大きさよりもかなり小さくしている。尚、電子線の飛程は、加速電圧によって加速される電子の運動エネルギーを用いて計算することができる。
【００４２】
また、本実施形態では、上述したように、ガス供給部６０が、被処理物Ａに電子線を照射する処理が行われている間、窒素ガスを照射空間２１内に供給することにより、照射空間２１内の照射雰囲気を窒素ガス雰囲気としている。このため、照射室２０の全体ではなく照射空間２１のみに窒素ガスを供給しているので、窒素ガスの使用量を少なくし、そのコストの低下を図ることができる。
【００４３】
ところで、側壁部２１１，２１３には開口部２１１ａ，２１３ａが形成されているため、外枠部２１０、照射窓部３０及びビームキャッチャー５０は、照射空間２１を完全に密閉しているわけではない。照射空間２１内の窒素ガスを高い濃度で維持するには、窒素ガスの流量を適切に調整することにより、窒素ガスが照射空間２１内から外に流出していき、空気が外から照射空間２１内へ流入しないようにする必要がある。このためには、ガス供給部６０は、被処理物Ａに電子線を照射する処理が行われている間、照射空間２１内の気体圧力が照射空間２１以外の照射室２０内の気体圧力よりも高くなるように、窒素ガスを照射空間２１内に供給すればよい。これにより、空気が照射空間２１以外の照射室２０から照射空間２１内へ流入するのを防ぐことができ、したがって、オゾンの発生を確実に抑制することができる。
【００４４】
また、実際、本発明者等が実験を行ったところ、照射空間２１内でのオゾンの発生を確実に抑制するには、ガス供給部６０は、被処理物Ａに電子線を照射する処理が行われている間、照射空間２１内の残存酸素濃度が最大でも３０００ｐｐｍとなるように、窒素ガスを照射空間２１内に供給すればよいことが分かった。一方、照射空間２１内の残存酸素濃度は実用的には少なくとも１００ｐｐｍとすることが望ましい。残存酸素濃度を１００ｐｐｍよりも小さくするには、かえって大量の窒素ガスを必要とし、窒素ガスのコストが嵩んでしまうからである。但し、電子線照射によって引き起こされる被処理物の反応過程が１００ｐｐｍ以下の残存酸素濃度を要求する場合には、この限りではない。
【００４５】
本実施形態の電子線照射装置では、既存のビームキャッチャーを利用して、そのビームキャッチャーと、照射窓部と、外枠部（側壁部）とにより囲まれた空間を照射空間としたことにより、従来のように特別な窒素ガスチャンバー等を用いて照射空間を構成する場合に比べて、照射空間を簡易に構成することができると共に照射空間の大きさを小さくすることが可能である。また、電子線の照射方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても照射雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであり、且つ、被処理物の搬送方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても照射雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさである。しかも、ガス供給部は、照射室全体ではなく、照射空間のみに窒素ガスを供給する。このため、本実施形態では、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、窒素ガスの使用量を少なくして、そのコストの低下を図ることができると共に、照射空間内を通過する被処理物に確実に電子線を照射することができる。また、照射空間を窒素ガス雰囲気にして被処理物に電子線を照射することにより、電子線照射時にオゾンの発生を抑制することができるので、照射室内の部材の劣化を防ぐことができると共に、オゾン発生に伴う被処理物に対する劣化等の悪影響を低減することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、ビームキャッチャーを、電子線の照射方向に沿って上下に移動可能に構成したことにより、被処理物の大きさに応じて照射空間の大きさを容易に変更することができると共に、照射窓部等のメンテナンスを容易に行うことができる。更に、ビームキャッチャーが水冷式の冷却手段を備えていることにより、電子線照射時における電子線捕捉部の温度上昇を抑制することができる。
【００４７】
尚、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００４８】
例えば、上記の実施形態では、外枠部に形成する開口部の形状を略四角形状とした場合について説明したが、開口部として多数の孔を形成するようにしてもよい。この場合、電線はそれぞれの孔を通過することになる。これにより、照射空間の密閉度を高くすることができるので、窒素ガスが照射空間内から外に流出しにくくして、窒素ガスの使用量をさらに節約することができる。また、外枠部の開口部には、それを覆うように、ブラシ状の合成樹脂や多数の切り込みが入れられたゴム等の部材を設けるようにしてもよい。これにより、照射空間内の窒素ガスが外に流出しにくくすることができる。
【００４９】
また、上記の実施形態では、窒素ガスを照射空間内に放出するためのノズル部（第一のノズル部）を、照射室の上板部であって照射窓部の近傍の位置に設けた場合について説明したが、かかる第一のノズル部に加えて、照射空間内において外枠部の開口部を対して窒素ガスを吹き付ける第二のノズル部を、照射室の上板部に設けるようにしてもよい。このとき、第二のノズル部から放出される窒素ガスの流速は第一のノズル部から放出される窒素ガスの流速よりも大きくしておく。電線が開口部から照射空間内に入ってくる際には、その電線は空気を一緒に照射空間内に引き込んでくることがある。第二のノズル部を設けることにより、開口部の近傍において電線と一緒に引き込まれた空気を剥ぎ取り、照射空間内の窒素ガスを十分高い濃度で維持することができる。
【００５０】
更に、上記の実施形態において、外枠部及びビームキャッチャーは、Ｘ線を遮蔽する構造になっていることが望ましい。この場合、外枠部及びビームキャッチャーを、照射室と同様に、鉛やステンレス等の材料で形成すればよい。これにより、照射空間内で発生したＸ線を、外枠部及びビームキャッチャーで効果的に遮蔽することができるので、照射室についてはその壁を薄く形成しても、Ｘ線が外部に漏出するのを回避することができる。
【００５１】
また、上記の実施形態では、外枠部として、図５に示すように四つの側壁部から構成される枠状の構造体を用いた場合について説明したが、例えば、互いに対向する二つの側壁部から構成される構造体を二つ作製し、この二つの構造体を組み合わせることにより外枠部を形成するようにしてもよい。
【００５２】
また、上記の実施形態では、ビームキャッチャーと照射窓部と外枠部とにより囲まれた照射空間が略直方体形状になっている場合について説明したが、照射空間の形状は円筒形状等、任意の形状とすることができる。例えば、側壁部２１２，２１４を上から下に向かうにしたがってハの字状に開くように設け、側壁部２１１の側から見たときの照射空間の形状を略台形状としてもよい。
【００５３】
更に、上記の実施形態では、ビームキャッチャーと照射窓部と外枠部とにより囲まれた空間を照射空間とした場合について説明したが、例えば、照射空間は照射窓部及び電子線捕捉部により挟まれた空間であって、照射窓部及び電子線捕捉部が設けられていない照射空間の側部のうち少なくとも一部に、被処理物の搬送を妨げることがないように構成された側壁部を設けるようにしてもよい。すなわち、上記の実施形態では、四つの側壁部を設けているが、側壁部は一つ、二つ又は三つだけ設けるようにしてもよい。この場合、照射空間の側部の一部は開放状態になるが、ガス供給部からの窒素ガスの流量を適切に調整することにより、照射空間内の窒素ガスを十分高い濃度で維持することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
以上説明したように、本発明の電子線照射装置では、既存の電子線捕捉部を利用して、照射窓部と電子線捕捉部と側壁部とにより仕切られた空間を照射空間としたことにより、従来のように特別な窒素ガスチャンバー等を用いて照射空間を構成する場合に比べて、照射空間を簡易に構成することができると共に照射空間の大きさを小さくすることが可能である。また、電子線の照射方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであり、且つ、被処理物の搬送方向に沿った照射空間の大きさは、大きくても不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさである。しかも、ガス供給手段は、照射室全体ではなく、照射空間のみに不活性ガスを供給する。このため、本発明では、特別な窒素ガスチャンバー等を用いることなく、簡易な構成で、不活性ガスの使用量を少なくして、そのコストの低下を図ることができると共に、照射空間内を通過する被処理物に確実に電子線を照射することができる。したがって、本発明は、電子線を被処理物に照射して、被処理物に所望の処理を施す電子線照射装置、特に低エネルギー電子線照射装置に適用することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 電子線発生部
１１ ターミナル
１１ａ フィラメント
１１ｂ ガン構造体
１１ｃ グリッド
１２ 加速管
２０ 照射室
２１ 照射空間
２１０ 外枠部
２１１，２１２，２１３，２１４ 側壁部
２１１ａ，２１３ａ 開口部
２５ 入口部
２６ 出口部
２８ａ，２８ｂ ノズル部
２９ａ，２９ｂ 供給管
３０ 照射窓部
３１ 窓箔
３２ 窓枠部
３３ クランプ板
４０ 搬送装置
４１ａ，４１ｂ プーリ
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，４２ｄ プーリ多重構造体
４２１ プーリ
４２１ａ リム
５０ ビームキャッチャー（電子線捕捉部）
５１ 本体部
５２ 支持部
６０ ガス供給部
７１ 加熱用電源
７２ 制御用直流電源
７３ 加速用直流電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を発生する電子線発生部と、
被処理物に前記電子線を照射する処理が行われる照射空間を内部に含んでおり、前記被処理物に前記電子線を照射する処理の際に二次的に発生するＸ線を遮蔽するための照射室と、
前記電子線発生部内の真空雰囲気と前記照射空間内の照射雰囲気とを仕切ると共に前記電子線を前記照射空間内に取り出す照射窓部と、
前記照射室内において前記被処理物が前記照射空間を通過するように前記被処理物を搬送する搬送手段と、
前記照射窓部に対向して設けられた、前記照射空間を通過した前記電子線を捕捉する電子線捕捉部と、
前記被処理物に前記電子線を照射する処理が行われている間、不活性ガスを前記照射空間内に供給することにより、前記照射空間内の照射雰囲気を不活性ガス雰囲気とするガス供給手段と、
を備え、
前記照射空間は前記照射窓部及び前記電子線捕捉部により挟まれた空間であって、前記照射窓部及び前記電子線捕捉部が設けられていない前記照射空間の側部のうち少なくとも一部には、前記被処理物の搬送を妨げることがないように構成された側壁部が設けられており、
前記電子線の照射方向に沿った前記照射空間の大きさは、大きくても前記不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであり、且つ、前記被処理物の搬送方向に沿った前記照射空間の大きさは、大きくても前記不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさであることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】
前記電子線捕捉部は、前記電子線の照射方向に沿って上下に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の電子線照射装置。
【請求項３】
前記電子線捕捉部は、当該電子線捕捉部自身を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子線照射装置。
【請求項４】
前記ガス供給手段は、前記被処理物に前記電子線を照射する処理が行われている間、前記照射空間内の残存酸素濃度が１００ｐｐｍ以上３０００ｐｐｍ以下の範囲の値となるように、前記不活性ガスを前記照射空間内に供給することを特徴とする請求項１、２又は３記載の電子線照射装置。
【請求項５】
前記照射空間を形成する前記側壁部には、前記被処理物を通過させるための出入り口部が形成されており、前記ガス供給手段は、前記被処理物に前記電子線を照射する処理が行われている間、前記照射空間内の気体圧力が前記照射空間以外の前記照射室内の気体圧力よりも高くなるように、前記不活性ガスを前記照射空間内に供給することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の電子線照射装置。
【請求項６】
前記被処理物は連続するシート状部材であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の電子線照射装置。
【請求項７】
前記被処理物は連続する線状部材であり、前記搬送手段は、前記被処理物が前記照射空間内を複数回往復して通過するように、前記被処理物を搬送することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の電子線照射装置。
【請求項１】
電子線を発生する電子線発生部と、
被処理物に前記電子線を照射する処理が行われる照射空間を内部に含んでおり、前記被処理物に前記電子線を照射する処理の際に二次的に発生するＸ線を遮蔽するための照射室と、
前記電子線発生部内の真空雰囲気と前記照射空間内の照射雰囲気とを仕切ると共に前記電子線を前記照射空間内に取り出す照射窓部と、
前記照射室内において前記被処理物が前記照射空間を通過するように前記被処理物を搬送する搬送手段と、
前記照射窓部に対向して設けられた、前記照射空間を通過した前記電子線を捕捉する電子線捕捉部と、
前記被処理物に前記電子線を照射する処理が行われている間、不活性ガスを前記照射空間内に供給することにより、前記照射空間内の照射雰囲気を不活性ガス雰囲気とするガス供給手段と、
を備え、
前記照射空間は前記照射窓部及び前記電子線捕捉部により挟まれた空間であって、前記照射窓部及び前記電子線捕捉部が設けられていない前記照射空間の側部のうち少なくとも一部には、前記被処理物の搬送を妨げることがないように構成された側壁部が設けられており、
前記電子線の照射方向に沿った前記照射空間の大きさは、大きくても前記不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１倍の大きさであり、且つ、前記被処理物の搬送方向に沿った前記照射空間の大きさは、大きくても前記不活性ガス雰囲気中における電子線の飛程の１／２倍の大きさであることを特徴とする電子線照射装置。
【請求項２】
前記電子線捕捉部は、前記電子線の照射方向に沿って上下に移動可能に構成されていることを特徴とする請求項１記載の電子線照射装置。
【請求項３】
前記電子線捕捉部は、当該電子線捕捉部自身を冷却する冷却手段を備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の電子線照射装置。
【請求項４】
前記ガス供給手段は、前記被処理物に前記電子線を照射する処理が行われている間、前記照射空間内の残存酸素濃度が１００ｐｐｍ以上３０００ｐｐｍ以下の範囲の値となるように、前記不活性ガスを前記照射空間内に供給することを特徴とする請求項１、２又は３記載の電子線照射装置。
【請求項５】
前記照射空間を形成する前記側壁部には、前記被処理物を通過させるための出入り口部が形成されており、前記ガス供給手段は、前記被処理物に前記電子線を照射する処理が行われている間、前記照射空間内の気体圧力が前記照射空間以外の前記照射室内の気体圧力よりも高くなるように、前記不活性ガスを前記照射空間内に供給することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の電子線照射装置。
【請求項６】
前記被処理物は連続するシート状部材であることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の電子線照射装置。
【請求項７】
前記被処理物は連続する線状部材であり、前記搬送手段は、前記被処理物が前記照射空間内を複数回往復して通過するように、前記被処理物を搬送することを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載の電子線照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２３０５３６（Ｐ２０１０−２３０５３６Ａ）
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−７９２１５（Ｐ２００９−７９２１５）
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月２７日（２００９．３．２７）
【出願人】（００００００１９２）岩崎電気株式会社 (533)
【Ｆターム（参考）】
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