電子線照射装置
【課題】 窓部材及び窓枠体が高温になるのを抑制することができる電子線照射装置を提供する。
【解決手段】 電子線照射装置１は、電子線ＥＢを発生する電子銃４０と、電子銃４０が発生した電子線ＥＢを入射させる入射側開口部３３ａ、及び電子線ＥＢを出射させる出射側開口部３３ｂが設けられた走査管３３と、出射側開口部３３ｂに配置された電子線透過ユニット５０と、を備えている。電子線透過ユニット５０は、出射側開口部３３ｂに取り付けられた窓枠体５０Ａと、窓枠体５０Ａの内側に配置され、走査管３３の内側を通過した電子線ＥＢを透過させる窓部材５５と、を有している。窓枠体５０Ａの熱伝導率は、走査管３３の熱伝導率以上となっている。
【解決手段】 電子線照射装置１は、電子線ＥＢを発生する電子銃４０と、電子銃４０が発生した電子線ＥＢを入射させる入射側開口部３３ａ、及び電子線ＥＢを出射させる出射側開口部３３ｂが設けられた走査管３３と、出射側開口部３３ｂに配置された電子線透過ユニット５０と、を備えている。電子線透過ユニット５０は、出射側開口部３３ｂに取り付けられた窓枠体５０Ａと、窓枠体５０Ａの内側に配置され、走査管３３の内側を通過した電子線ＥＢを透過させる窓部材５５と、を有している。窓枠体５０Ａの熱伝導率は、走査管３３の熱伝導率以上となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子線照射装置として、真空引きされるチャンバと、チャンバ内に配置された電子銃と、チャンバに取り付けられた電子線透過ユニットと、を備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。このような電子線照射装置では、電子銃が発生した電子線がチャンバ内から電子線透過ユニットの窓部材を透過して外部に出射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２８９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような電子線照射装置においては、連続動作時に、窓部材、及び窓部材を支持する窓枠体が高温になるのをより一層抑制することが望まれている。これは、窓部材及び窓枠体が高温になると、窓部材の劣化が早まるばかりか、各部を気密にシールするシール部材等の劣化も早まるからである。
【０００５】
本発明は、窓部材及び窓枠体が高温になるのを抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電子線照射装置は、電子線を発生する電子銃と、電子銃が発生した電子線を入射させる入射側開口部、及び電子線を出射させる出射側開口部が設けられた走査管と、出射側開口部に配置された電子線透過ユニットと、を備え、電子線透過ユニットは、出射側開口部に取り付けられた窓枠体と、窓枠体の内側に配置され、走査管の内側を通過した電子線を透過させる窓部材と、を有し、窓枠体の熱伝導率は、走査管の熱伝導率以上となっている。
【０００７】
この電子線照射装置では、窓枠体の熱伝導率が走査管の熱伝導率以上となっているため、窓枠体から走査管に効率良く熱が伝播することになる。よって、この電子線照射装置によれば、窓部材及び窓枠体が高温になるのを抑制することができる。
【０００８】
また、窓枠体の外表面には、窓枠体の内部よりも熱放射率の高い第１の放熱膜が設けられていてもよい。この構成によれば、窓枠体の外表面からの放熱性が高まるため、窓部材及び窓枠体が高温になるのをより一層抑制することができる。
【０００９】
また、走査管の外表面には、走査管の内部よりも熱放射率の高い第２の放熱膜が設けられていてもよい。この構成によれば、走査管の外表面からの放熱性が高まるため、窓枠体から走査管により効率良く熱が伝播することになり、窓部材及び窓枠体が高温になるのをより一層抑制することができる。
【００１０】
また、走査管は、アルミニウムを含む材料からなり、窓枠体は、銅を含む材料からなってもよい。或いは、走査管及び窓枠体は、アルミニウムを含む材料からなってもよい。これらの構成によれば、窓枠体及び走査管の熱伝導率の向上、走査管の放熱性の向上、並びに走査管の軽量化を図ることができる。
【００１１】
また、電子線照射装置は、電子銃が発生した電子線が内側を通過するように、走査管の入射側開口部に接続された偏向管と、偏向管の外側に取り付けられ、偏向管の内側を通過する電子線を偏向する偏向磁界発生部と、を更に備え、偏向管は、Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｒを含む合金からなってもよい。この構成によれば、偏向管の交流磁界透過特性が良好となるため、偏向磁界発生部による電子線の偏向制御を確実化することができる。
【００１２】
また、電子線照射装置は、走査管の外表面に取り付けられた放熱体を更に備えてもよい。この構成によれば、放熱体から外部に熱が逃がされるので、窓枠体から走査管により効率良く熱が伝播することになり、窓部材及び窓枠体が高温になるのをより一層抑制することができる。
【００１３】
また、放熱体は、複数のフィンを有してもよい。この構成によれば、放熱体の表面積が大きくなるので、放熱体から外部への放熱性をより高めることができる。
【００１４】
また、窓部材の熱伝導率は、窓枠体の熱伝導率よりも高くなっていてもよい。この構成によれば、窓部材から窓枠体に効率良く熱が伝播することになるため、窓部材が高温になるのをより確実に抑制することができる。
【００１５】
また、窓部材は、炭素を含む材料からなってもよい。この構成によれば、窓部材の熱伝導率の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、窓部材及び窓枠体が高温になるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の電子線照射装置の縦断面図である。
【図２】図１の電子線照射装置の電子線透過ユニットの分解断面図である。
【図３】図１の電子線照射装置の電子線透過ユニットの分解斜視図である。
【図４】電子線照射装置の動作時間と窓枠体の温度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態の電子線照射装置の使用状態における正面図である。
【図６】図５の電子線照射装置の側面図である。
【図７】電子線照射装置の動作時間と窓枠体の温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１に示されるように、電子線照射装置１は、電子線通過孔２０を形成するチャンバ３０と、電子線通過孔２０の後端２０ａを塞ぐようにチャンバ３０に気密に取り付けられた電子銃４０と、電子線通過孔２０の前端２０ｂを塞ぐようにチャンバ３０に気密に取り付けられた電子線透過ユニット５０と、を備えている。電子銃４０が発生した電子線ＥＢは、電子線通過孔２０をＺ軸方向前側に進行し、電子線透過ユニット５０を透過して外部に出射する。このような電子線照射装置１は、ライン上を搬送される照射対象物への電子線ＥＢの照射によって、当該照射対象物の乾燥、殺菌、表面改質等を行うために使用される。なお、電子線照射装置１によって電子線ＥＢが照射される側を前側、その反対側を後側とする。
【００２０】
チャンバ３０は、電子線を発生する電子銃４０が取り付けられた筐体３１を有している。筐体３１は、金属により円柱状に形成されている。電子線通過孔２０のうち筐体３１によって形成される部分である電子線通過孔２１の断面は、円形状となっており、電子線通過孔２１は、前側の小径部と後側の大径部とが接続された形状となっている。
【００２１】
電子銃４０は、金属により直方体状に形成されたケース４１を有している。ケース４１は、筐体３１の後端部に気密に固定されている。ケース４１の前壁には、ケース４１内と筐体３１内とを連通させる開口４１ａが設けられている。ケース４１の側壁には、コネクタ４３を取り付けるための開口４１ｂが設けられている。
【００２２】
ケース４１内には、絶縁性材料（例えば、エポキシ樹脂等）からなる絶縁ブロック４２が配置されている。絶縁ブロック４２は、ケース４１内に収容された基部４２ａと、基部４２ａからＺ軸方向前側に突出する突出部４２ｂと、を有している。突出部４２ｂは、基部４２ａから開口４１ａを介して電子線通過孔２１の大径部内に突出しており、突出部４２ｂの前端部は、Ｚ軸方向において電子線通過孔２１の小径部の後端に対向している。基部４２ａは、ケース４１の開口４１ａ側及び開口４１ｂ側の内面と接触している。基部４２ａにおいてケース４１の内面と接触しない部分には、導電性材料からなるフィルム４５が貼り付けられており、フィルム４５は、ケース４１と電気的に接続されている。これにより、絶縁ブロック４２の表面電位を接地電位として、電子銃４０の動作の安定性を向上させることができる。
【００２３】
コネクタ４３は、外部の電源装置から、カソードであるフィラメント４４に高電圧を供給するためのものである。コネクタ４３の基端部は、ケース４１の側壁の開口４１ｂを介して外部に突出しており、コネクタ４３の先端部は、絶縁ブロック４２に埋設されている。コネクタ４３の先端部には、一対の内部配線４６，４６が接続されている。一対の内部配線４６，４６は、突出部４２ｂの前端部まで延在しており、一対の給電用ピン４７，４７にそれぞれ接続されている。一対の給電用ピン４７，４７の先端部には、フィラメント４４が掛け渡されている。突出部４２ｂには、給電用ピン４７及びフィラメント４４を包囲するように、グリッド電極４８が固定されている。
【００２４】
筐体３１には、電子線通過孔２１の小径部を挟んで対になるようにアライメントコイル２及び集束コイル３が設けられている。電子銃４０から出射して電子線通過孔２１を通過する電子線ＥＢは、アライメントコイル２によって、電子線ＥＢの中心線が電子線通過孔２０の中心線ＣＬに一致するように調整された後、集束コイル３によって、電子線透過ユニット５０に集束される。なお、筐体３１には、電子線通過孔２１と真空ポンプとを接続する排気管４が設けられており、これにより、チャンバ３０内（すなわち、電子線通過孔２０）が真空引きされる。
【００２５】
また、チャンバ３０は、筐体３１の前端面に固定された偏向管３２を有している。偏向管３２は、オーステナイト系ステンレス（Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｒを含む合金）からなり、四角柱状の外形を有している。偏向管３２には、電子銃４０が発生した電子線ＥＢを入射させる入射側開口部３２ａ、及び電子線ＥＢを出射させる出射側開口部３２ｂが設けられている。電子線通過孔２０のうち偏向管３２によって形成される部分である電子線通過孔２２の断面は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状となっている。偏向管３２の外側には、偏向管３２の内側を通過する電子線ＥＢを偏向する偏向コイル（偏向磁界発生部）５が取り付けられている。集束コイル３によって集束されて電子線通過孔２２を通過する電子線ＥＢは、偏向コイル５によってＹ軸方向に偏向される。
【００２６】
更に、チャンバ３０は、偏向管３２の前端面に固定された走査管３３を有している。走査管３３は、アルミニウム合金（アルミニウムを含む材料）、例えばＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金からなり、前側に向かって末広がりの四角柱状の外形を有している。走査管３３には、電子銃４０が発生した電子線ＥＢを入射させる入射側開口部３３ａ、及び電子線ＥＢを出射させる出射側開口部３３ｂが設けられている。電子線通過孔２０のうち走査管３３によって形成される部分である電子線通過孔２３の断面は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状となっている。走査管３３の外表面（外部に露出する表面）には、走査管３３の内部よりも熱放射率の高い放熱膜（第２の放熱膜）３４が設けられている。放熱膜３４は、走査管３３の外表面にアルマイト処理を施すことにより形成されたアルマイト層である。
【００２７】
なお、偏向管３２の後端部には、フランジ３５が設けられており、偏向管３２の前端部には、フランジ３６が設けられている。また、走査管３３の後端部には、フランジ３７が設けられており、走査管３３の前端部には、フランジ３８が設けられている。偏向管３２と走査管３３とは、フランジ３６とフランジ３７とがＯリング６を介して接触した状態で、複数のボルト７により気密に固定されている。これにより、偏向管３２は、電子銃４０が発生した電子線ＥＢが内側を通過するように、走査管３３の入射側開口部３３ａに接続されることになる。電子線照射装置１は、偏向管３２の後端部に設けられたフランジ３５を介して、適用先の設備の所定箇所に取り付けられる。
【００２８】
電子線透過ユニット５０は、走査管３３の出射側開口部３３ｂに配置されている。走査管３３と電子線透過ユニット５０とは、フランジ３８と窓枠体５０ＡとがＯリング６を介して接触した状態で、複数のボルト７により気密に固定されている。図２及び図３に示されるように、電子線透過ユニット５０は、走査管３３の出射側開口部３３ｂに取り付けられた窓枠体５０Ａを有している。窓枠体５０Ａの内側には（つまり、窓枠体５０Ａを前側から見た場合に窓枠体５０Ａ内に収まるように）、支持部材５２及び窓部材５５が配置されている。
【００２９】
窓枠体５０Ａは、走査管３３の出射側開口部３３ｂに固定された固定部材５１と、固定部材５１に対して窓部材５５を押圧した状態で、複数のボルトにより固定部材５１に固定された押圧部材５７と、を有している。固定部材５１及び押圧部材５７は、無酸素銅（銅を含む材料）からなり、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形枠状の外形を有している。固定部材５１は、入射側開口５１ａを有しており、押圧部材５７は、Ｚ軸方向において入射側開口５１ａと対向する出射側開口５７ａを有している。固定部材５１及び押圧部材５７の外表面（外側に露出する表面）には、固定部材５１及び押圧部材５７の内部よりも熱放射率の高い放熱膜（第１の放熱膜）５８が設けられている。放熱膜５８は、固定部材５１及び押圧部材５７にニッケルめっきを施すことにより形成されたニッケル層である。
【００３０】
支持部材５２は、平板状の枠部５２ａと、枠部５２ａの内側に張られたメッシュ部５２ｂと、を有している。支持部材５２は、オーステナイト系ステンレス（鉄を含む材料）からなり、その表面には、ニッケルめっきが施されてニッケル層が形成されている。枠部５２ａは、メッシュ部５２ｂが固定部材５１の入射側開口５１ａに臨んだ状態で、ロウ付け等により固定部材５１の前面に固定されている。なお、固定部材５１の前面において枠部５２ａが固定される領域の外側には、入射側開口５１ａを包囲するように延在する溝５１ｂが設けられており、溝５１ｂ内には、Ｏリング５３が配置されている。
【００３１】
窓部材５５は、グラファイト（炭素を含む材料）からなる薄膜状の部材である。窓部材５５は、支持部材５２及びＯリング５３を覆うように、固定部材５１の前面に配置されている。これにより、窓部材５５は、メッシュ部５２ｂ上に支持され、走査管３３の内側を通過した電子線ＥＢを透過させることになる。なお、窓部材５５と支持部材５２の枠部５２ａとの間には、Ｚ軸方向から見て入射側開口５１ａを包囲するように枠状に形成された保護シート５４が配置されおり、窓部材５５と押圧部材５７との間には、保護シート５４と略同等の形状に形成された保護シート５６が配置されている。保護シート５４，５６は、窓部材５５と同一の材料からなる薄膜状の部材であり、枠部５２ａや押圧部材５７が窓部材５５に直接接触して窓部材５５が損傷するのを防止するものである。
【００３２】
電子線透過ユニット５０においては、押圧部材５７が、支持部材５２の枠部５２ａ及びＯリング５３を介して、固定部材５１に窓部材５５を押圧している。そして、この状態で、固定部材５１と押圧部材５７とが、複数のボルト（押圧部材５７に設けられた複数の貫通孔５７ｂに挿通されて、固定部材５１に設けられた複数のねじ孔５１ｄに螺合されるボルト）により気密に固定されている。これにより、固定部材５１及び押圧部材５７は、支持部材５２の枠部５２ａにおいて窓部材５５を挟持することになる。なお、固定部材５１には、電子線透過ユニット５０を走査管３３のフランジ３８に固定するためのボルト７が挿通される複数の貫通孔５１ｃが設けられている。
【００３３】
以上のように構成された電子線照射装置１の動作について説明する。排気管４を介して真空ポンプによってチャンバ３０内（すなわち、電子線通過孔２０）が真空引きされ、フィラメント４４に高電圧が印加されると、フィラメント４４から電子が放出される。フィラメント４４から放出された電子は、グリッド電極４８によって形成された電界により加速及び集束され、これにより、電子線ＥＢがＺ軸方向前側に出射する。
【００３４】
電子銃４０から出射して電子線通過孔２１を通過する電子線ＥＢは、アライメントコイル２によって、電子線ＥＢの中心線が電子線通過孔２０の中心線ＣＬに一致するように調整された後、集束コイル３によって、電子線透過ユニット５０に集束される。集束コイル３によって集束されて電子線通過孔２２を通過する電子線ＥＢは、偏向コイル５によってＹ軸方向に偏向される。つまり、電子線通過孔２３を通過する電子線ＥＢの中心線がＹ軸方向に沿って線状に繰り返し振られる。
【００３５】
偏向コイル５によってＹ軸方向に偏向された電子線ＥＢは、電子線透過ユニット５０の窓部材５５を透過して外部に出射する。外部に出射した電子線ＥＢは、照射対象物の乾燥、殺菌、表面改質等のために、ライン上を搬送される当該照射対象物に照射される。
【００３６】
以上説明したように、電子線照射装置１では、走査管３３がアルミニウム合金からなっており、固定部材５１及び押圧部材５７（すなわち、窓枠体５０Ａ）が無酸素銅からなっている。このように、電子線照射装置１では、窓枠体５０Ａの熱伝導率が走査管３３の熱伝導率よりも高くなっているため（下記の表１参照）、窓枠体５０Ａから走査管３３に効率良く熱が伝播することになる。よって、電子線照射装置１によれば、窓部材５５及び窓枠体５０Ａが高温になるのを抑制することができる。そして、その結果、窓部材５５だけでなく、各部を気密にシールするＯリング６，５３の劣化を抑制し、それらの長寿命化を図ることが可能となると共に、電子線照射装置１の内部の真空度が向上する結果、電子銃４０のフィラメント４４の寿命を延ばすことも可能となる。
【００３７】
しかも、電子線照射装置１では、窓枠体５０Ａが無酸素銅からなっており、窓部材５５がグラファイトからなっている。このように、電子線照射装置１では、窓部材５５の熱伝導率が窓枠体５０Ａの熱伝導率よりも高くなっているため（下記の表１参照）、窓部材５５から窓枠体５０Ａに効率良く熱が伝播することになる。よって、窓部材５５が高温になるのをより確実に抑制することができる。
【００３８】
図４は、電子線照射装置の動作時間と窓枠体の温度との関係を示すグラフである。図４のグラフにおいて、破線は、走査管がオーステナイト系ステンレスからなる場合であり、実線は、走査管がアルミニウム合金からなる場合である。当該グラフから、走査管がオーステナイト系ステンレスからなる場合よりも、走査管がアルミニウム合金からなる場合のほうが、窓枠体の温度上昇が緩やかであり、しかも、窓枠体の最高到達温度が低いことが分かる。これは、走査管がオーステナイト系ステンレスからなる場合よりも、走査管がアルミニウム合金からなる場合のほうが、窓枠体から走査管に効率良く熱が伝播することを示している。
【００３９】
また、固定部材５１及び押圧部材５７（すなわち、窓枠体５０Ａ）の外表面には、それらの内部よりも熱放射率の高い放熱膜５８が設けられている。これにより、窓枠体５０Ａの外表面から外部への放熱性が高まるため、放熱膜５８が設けられていない場合に比べ、窓部材５５及び窓枠体５０Ａが高温になるのをより一層抑制することができる。例えば、放熱膜５８がニッケル（熱放射率０．２〜０．４）からなる場合、銅（熱放射率０．０７）からなる窓枠体５０Ａにおいて、３〜６倍程度の熱放射率を得ることができる。また、放熱膜５８が金（熱放射率０．３）からなる場合、銅（熱放射率０．０７）からなる窓枠体５０Ａにおいて、４倍程度の熱放射率を得ることができる。
【００４０】
また、走査管３３の外表面には、走査管３３の内部よりも熱放射率の高い放熱膜３４が設けられている。これにより、走査管３３の外表面から外部への放熱性が高まるため、放熱膜３４が設けられていない場合に比べ、窓枠体５０Ａから走査管３３により効率良く熱が伝播することになり、窓部材５５及び窓枠体５０Ａが高温になるのをより一層抑制することができる。例えば、放熱膜３４がアルマイト処理膜（熱放射率０．８）である場合、アルミニウム合金（熱放射率０．０５）からなる走査管３３において、１６倍程度の熱放射率を得ることができる。特に、放熱膜３４が黒アルマイト処理膜（熱放射率０．９５）である場合、アルミニウム合金（熱放射率０．０５）からなる走査管３３において、１９倍程度の熱放射率を得ることができる。
【００４１】
なお、走査管３３においてアルマイト処理が施されるのは外表面だけであり、走査管３３の内表面や、偏向管３２のフランジ３６との接触面、電子線透過ユニット５０の固定部材５１との接触面には、アルマイト処理が施されていない。これにより、走査管３３が偏向管３２や電子線透過ユニット５０から絶縁されて帯電するのを防止することができる。また、走査管３３の内表面にアルマイト処理が施されていないため、走査管３３の内表面からの放出ガスが少なくなり、電子線通過孔２０の内部を高い真空度で保持することができる。
【００４２】
また、走査管３３がアルミニウム合金からなっており、窓枠体５０Ａが無酸素銅からなっているため、窓枠体５０Ａ及び走査管３３の熱伝導率の向上、走査管３３の放熱性の向上、並びに走査管３３の軽量化を図ることができる。更に、窓部材５５がグラファイトからなっているため、窓部材５５の熱伝導率の向上を図ることができる。
【００４３】
また、偏向管３２がオーステナイト系ステンレスからなっている。これにより、偏向管３２の交流磁界透過特性が良好となるため、偏向コイル５による電子線ＥＢの偏向制御を確実化することができる。
【００４４】
表１に、各種材料の特性を示す。窓枠体５０Ａの材料、走査管３３の材料及び偏向管３２の材料には、共通して、非磁性であること、材料からの放出ガスが少ないこと、最低限一気圧に耐え得る強度を有すること、腐食に強いこと（錆等の発生が少ないこと）が要求される。加えて、窓枠体５０Ａの材料には、導電性に優れること、加工強度に優れること（ねじ加工等、細かな加工が多数必要であるため）が要求されることから、銅系、特に純銅と呼ばれる、極めて高い純度の銅にごくわずかな添加物を加えた合金や、アルミニウム系の材料が好適である。また、走査管３３の材料には、熱伝導性に優れること、軽量であること（密度が小さいこと）が要求されることから、アルミニウム系の材料が好適である。また、偏向管３２の材料には、交流磁界透過特性に優れること（交流磁界による渦電流の発生が少ないこと）が要求されることから、オーステナイト系ステンレスやインコネルが好適である。なお、真鍮は溶接加工が困難であり、チタンは高価であることから、上述した材料に比べると使用し難い。
【表１】
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図５及び図６に示されるように、電子線照射装置１は、走査管３３の外表面に取り付けられた放熱体１０を備え、更に、放熱体１０は、複数のフィン１１を有していてもよい。この電子線照射装置１は、下壁１０１及び上壁１０２によって形成された照射対象物Ｓの搬送路に適用されており、照射対象物Ｓの乾燥、殺菌、表面改質等を行う。電子線照射装置１は、上壁１０２に設けられた開口１０２ａに電子線透過ユニット５０が位置するように、支持壁１０４に固定されている。放熱体１０が取り付けられた走査管３３の外表面に対向する側壁１０３には、窒素等の不活性ガスを噴射する貫通孔１０３ａが設けられている。貫通孔１０３ａから噴射された不活性ガスは、走査管３３の外表面に沿って流れ、上壁１０２の開口１０２ａから搬送路に噴射される。
【００４６】
これにより、電子線ＥＢが不活性ガス雰囲気中に照射されることになるため、酸素からオゾンが生成されたり、発熱した窓枠体５０Ａ等が酸化したりするのを防止することができる。同時に、放熱体１０から外部に熱が逃がされるので、窓枠体５０Ａから走査管３３により効率良く熱が伝播することになり、窓部材５５及び窓枠体５０Ａが高温になるのをより一層抑制することができる。更に、放熱体１０が複数のフィン１１を有しているため、放熱体１０の表面積が大きくなり、放熱体１０から外部への放熱性がより高められている。しかも、不活性ガスが流れる方向に各フィン１１が延在しているので、不活性ガスの流れが阻害されるのを抑制することができる。
【００４７】
図７は、電子線照射装置の動作時間と窓枠体の温度との関係を示すグラフである。図７のグラフにおいて、条件１（６０ｋＶ／５２０Ｗ動作）及び条件２（６０ｋＶ／２４０Ｗ動作）の破線は、放熱体が設けられていない場合であり、条件１及び条件２の実線は、放熱体が設けられている場合である。なお、いずれの場合にも、走査管はアルミニウム合金からなっている。当該グラフから、放熱体が設けられていない場合よりも、放熱体が設けられている場合のほうが、窓枠体の温度上昇が緩やかであり、しかも、窓枠体の最高到達温度が低いことが分かる。これは、放熱体が設けられていない場合よりも、放熱体が設けられている場合のほうが、窓枠体から走査管に効率良く熱が伝播することを示している。
【００４８】
また、上記実施形態では、走査管がアルミニウム合金からなっており、窓枠体が無酸素銅からなっていたが、走査管及び窓枠体の両方がアルミニウムを含む材料からなっていてもよい。この場合にも、窓枠体及び走査管の熱伝導率の向上、走査管の放熱性の向上、並びに走査管の軽量化を図ることができる。そして、窓枠体の熱伝導率が走査管の熱伝導率以上となるため、窓枠体から走査管に効率良く熱が伝播することになり、窓部材及び窓枠体が高温になるのを抑制することができる。なお、強度及び加工性の向上という観点から、窓枠体はアルミニウム合金からなることが好ましく、放熱性の向上という観点から、走査管は純アルミニウムからなることが好ましい。
【００４９】
また、電子線照射装置の各構成部材の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を適用することができる。一例として、固定部材の材料及び押圧部材の材料（すなわち、窓枠体の材料）は、無酸素銅に限定されず、銅を含む材料であればよく、走査管の材料は、アルミニウム合金に限定されず、アルミニウムを含む材料であればよい。更には、窓枠体の熱伝導率が走査管の熱伝導率以上となれば、窓枠体の材料及び走査管の材料は、それらにも限定されない。また、窓部材の材料は、グラファイトに限定されず、炭素を含む材料であればよい。更には、窓部材の熱伝導率が窓枠体の熱伝導率よりも高くなれば、窓部材の材料は、それにも限定されない。また、偏向管の材料は、Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｒを含む合金であれば、オーステナイト系ステンレスに限定されない。
【符号の説明】
【００５０】
１…電子線照射装置、５…偏向コイル（偏向磁界発生部）、１０…放熱体、１１…フィン、３２…偏向管、３３…走査管、３３ａ…入射側開口部、３３ｂ…出射側開口部、３４…放熱膜（第２の放熱膜）、４０…電子銃、５０…電子線透過ユニット、５０Ａ…窓枠体、５５…窓部材、５８…放熱膜（第１の放熱膜）、ＥＢ…電子線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子線照射装置として、真空引きされるチャンバと、チャンバ内に配置された電子銃と、チャンバに取り付けられた電子線透過ユニットと、を備えるものが知られている（例えば特許文献１参照）。このような電子線照射装置では、電子銃が発生した電子線がチャンバ内から電子線透過ユニットの窓部材を透過して外部に出射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１２８９７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述したような電子線照射装置においては、連続動作時に、窓部材、及び窓部材を支持する窓枠体が高温になるのをより一層抑制することが望まれている。これは、窓部材及び窓枠体が高温になると、窓部材の劣化が早まるばかりか、各部を気密にシールするシール部材等の劣化も早まるからである。
【０００５】
本発明は、窓部材及び窓枠体が高温になるのを抑制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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の電子線照射装置は、電子線を発生する電子銃と、電子銃が発生した電子線を入射させる入射側開口部、及び電子線を出射させる出射側開口部が設けられた走査管と、出射側開口部に配置された電子線透過ユニットと、を備え、電子線透過ユニットは、出射側開口部に取り付けられた窓枠体と、窓枠体の内側に配置され、走査管の内側を通過した電子線を透過させる窓部材と、を有し、窓枠体の熱伝導率は、走査管の熱伝導率以上となっている。
【０００７】
この電子線照射装置では、窓枠体の熱伝導率が走査管の熱伝導率以上となっているため、窓枠体から走査管に効率良く熱が伝播することになる。よって、この電子線照射装置によれば、窓部材及び窓枠体が高温になるのを抑制することができる。
【０００８】
また、窓枠体の外表面には、窓枠体の内部よりも熱放射率の高い第１の放熱膜が設けられていてもよい。この構成によれば、窓枠体の外表面からの放熱性が高まるため、窓部材及び窓枠体が高温になるのをより一層抑制することができる。
【０００９】
また、走査管の外表面には、走査管の内部よりも熱放射率の高い第２の放熱膜が設けられていてもよい。この構成によれば、走査管の外表面からの放熱性が高まるため、窓枠体から走査管により効率良く熱が伝播することになり、窓部材及び窓枠体が高温になるのをより一層抑制することができる。
【００１０】
また、走査管は、アルミニウムを含む材料からなり、窓枠体は、銅を含む材料からなってもよい。或いは、走査管及び窓枠体は、アルミニウムを含む材料からなってもよい。これらの構成によれば、窓枠体及び走査管の熱伝導率の向上、走査管の放熱性の向上、並びに走査管の軽量化を図ることができる。
【００１１】
また、電子線照射装置は、電子銃が発生した電子線が内側を通過するように、走査管の入射側開口部に接続された偏向管と、偏向管の外側に取り付けられ、偏向管の内側を通過する電子線を偏向する偏向磁界発生部と、を更に備え、偏向管は、Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｒを含む合金からなってもよい。この構成によれば、偏向管の交流磁界透過特性が良好となるため、偏向磁界発生部による電子線の偏向制御を確実化することができる。
【００１２】
また、電子線照射装置は、走査管の外表面に取り付けられた放熱体を更に備えてもよい。この構成によれば、放熱体から外部に熱が逃がされるので、窓枠体から走査管により効率良く熱が伝播することになり、窓部材及び窓枠体が高温になるのをより一層抑制することができる。
【００１３】
また、放熱体は、複数のフィンを有してもよい。この構成によれば、放熱体の表面積が大きくなるので、放熱体から外部への放熱性をより高めることができる。
【００１４】
また、窓部材の熱伝導率は、窓枠体の熱伝導率よりも高くなっていてもよい。この構成によれば、窓部材から窓枠体に効率良く熱が伝播することになるため、窓部材が高温になるのをより確実に抑制することができる。
【００１５】
また、窓部材は、炭素を含む材料からなってもよい。この構成によれば、窓部材の熱伝導率の向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、窓部材及び窓枠体が高温になるのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態の電子線照射装置の縦断面図である。
【図２】図１の電子線照射装置の電子線透過ユニットの分解断面図である。
【図３】図１の電子線照射装置の電子線透過ユニットの分解斜視図である。
【図４】電子線照射装置の動作時間と窓枠体の温度との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の他の実施形態の電子線照射装置の使用状態における正面図である。
【図６】図５の電子線照射装置の側面図である。
【図７】電子線照射装置の動作時間と窓枠体の温度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００１９】
図１に示されるように、電子線照射装置１は、電子線通過孔２０を形成するチャンバ３０と、電子線通過孔２０の後端２０ａを塞ぐようにチャンバ３０に気密に取り付けられた電子銃４０と、電子線通過孔２０の前端２０ｂを塞ぐようにチャンバ３０に気密に取り付けられた電子線透過ユニット５０と、を備えている。電子銃４０が発生した電子線ＥＢは、電子線通過孔２０をＺ軸方向前側に進行し、電子線透過ユニット５０を透過して外部に出射する。このような電子線照射装置１は、ライン上を搬送される照射対象物への電子線ＥＢの照射によって、当該照射対象物の乾燥、殺菌、表面改質等を行うために使用される。なお、電子線照射装置１によって電子線ＥＢが照射される側を前側、その反対側を後側とする。
【００２０】
チャンバ３０は、電子線を発生する電子銃４０が取り付けられた筐体３１を有している。筐体３１は、金属により円柱状に形成されている。電子線通過孔２０のうち筐体３１によって形成される部分である電子線通過孔２１の断面は、円形状となっており、電子線通過孔２１は、前側の小径部と後側の大径部とが接続された形状となっている。
【００２１】
電子銃４０は、金属により直方体状に形成されたケース４１を有している。ケース４１は、筐体３１の後端部に気密に固定されている。ケース４１の前壁には、ケース４１内と筐体３１内とを連通させる開口４１ａが設けられている。ケース４１の側壁には、コネクタ４３を取り付けるための開口４１ｂが設けられている。
【００２２】
ケース４１内には、絶縁性材料（例えば、エポキシ樹脂等）からなる絶縁ブロック４２が配置されている。絶縁ブロック４２は、ケース４１内に収容された基部４２ａと、基部４２ａからＺ軸方向前側に突出する突出部４２ｂと、を有している。突出部４２ｂは、基部４２ａから開口４１ａを介して電子線通過孔２１の大径部内に突出しており、突出部４２ｂの前端部は、Ｚ軸方向において電子線通過孔２１の小径部の後端に対向している。基部４２ａは、ケース４１の開口４１ａ側及び開口４１ｂ側の内面と接触している。基部４２ａにおいてケース４１の内面と接触しない部分には、導電性材料からなるフィルム４５が貼り付けられており、フィルム４５は、ケース４１と電気的に接続されている。これにより、絶縁ブロック４２の表面電位を接地電位として、電子銃４０の動作の安定性を向上させることができる。
【００２３】
コネクタ４３は、外部の電源装置から、カソードであるフィラメント４４に高電圧を供給するためのものである。コネクタ４３の基端部は、ケース４１の側壁の開口４１ｂを介して外部に突出しており、コネクタ４３の先端部は、絶縁ブロック４２に埋設されている。コネクタ４３の先端部には、一対の内部配線４６，４６が接続されている。一対の内部配線４６，４６は、突出部４２ｂの前端部まで延在しており、一対の給電用ピン４７，４７にそれぞれ接続されている。一対の給電用ピン４７，４７の先端部には、フィラメント４４が掛け渡されている。突出部４２ｂには、給電用ピン４７及びフィラメント４４を包囲するように、グリッド電極４８が固定されている。
【００２４】
筐体３１には、電子線通過孔２１の小径部を挟んで対になるようにアライメントコイル２及び集束コイル３が設けられている。電子銃４０から出射して電子線通過孔２１を通過する電子線ＥＢは、アライメントコイル２によって、電子線ＥＢの中心線が電子線通過孔２０の中心線ＣＬに一致するように調整された後、集束コイル３によって、電子線透過ユニット５０に集束される。なお、筐体３１には、電子線通過孔２１と真空ポンプとを接続する排気管４が設けられており、これにより、チャンバ３０内（すなわち、電子線通過孔２０）が真空引きされる。
【００２５】
また、チャンバ３０は、筐体３１の前端面に固定された偏向管３２を有している。偏向管３２は、オーステナイト系ステンレス（Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｒを含む合金）からなり、四角柱状の外形を有している。偏向管３２には、電子銃４０が発生した電子線ＥＢを入射させる入射側開口部３２ａ、及び電子線ＥＢを出射させる出射側開口部３２ｂが設けられている。電子線通過孔２０のうち偏向管３２によって形成される部分である電子線通過孔２２の断面は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状となっている。偏向管３２の外側には、偏向管３２の内側を通過する電子線ＥＢを偏向する偏向コイル（偏向磁界発生部）５が取り付けられている。集束コイル３によって集束されて電子線通過孔２２を通過する電子線ＥＢは、偏向コイル５によってＹ軸方向に偏向される。
【００２６】
更に、チャンバ３０は、偏向管３２の前端面に固定された走査管３３を有している。走査管３３は、アルミニウム合金（アルミニウムを含む材料）、例えばＡｌ−Ｍｇ系アルミニウム合金からなり、前側に向かって末広がりの四角柱状の外形を有している。走査管３３には、電子銃４０が発生した電子線ＥＢを入射させる入射側開口部３３ａ、及び電子線ＥＢを出射させる出射側開口部３３ｂが設けられている。電子線通過孔２０のうち走査管３３によって形成される部分である電子線通過孔２３の断面は、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形状となっている。走査管３３の外表面（外部に露出する表面）には、走査管３３の内部よりも熱放射率の高い放熱膜（第２の放熱膜）３４が設けられている。放熱膜３４は、走査管３３の外表面にアルマイト処理を施すことにより形成されたアルマイト層である。
【００２７】
なお、偏向管３２の後端部には、フランジ３５が設けられており、偏向管３２の前端部には、フランジ３６が設けられている。また、走査管３３の後端部には、フランジ３７が設けられており、走査管３３の前端部には、フランジ３８が設けられている。偏向管３２と走査管３３とは、フランジ３６とフランジ３７とがＯリング６を介して接触した状態で、複数のボルト７により気密に固定されている。これにより、偏向管３２は、電子銃４０が発生した電子線ＥＢが内側を通過するように、走査管３３の入射側開口部３３ａに接続されることになる。電子線照射装置１は、偏向管３２の後端部に設けられたフランジ３５を介して、適用先の設備の所定箇所に取り付けられる。
【００２８】
電子線透過ユニット５０は、走査管３３の出射側開口部３３ｂに配置されている。走査管３３と電子線透過ユニット５０とは、フランジ３８と窓枠体５０ＡとがＯリング６を介して接触した状態で、複数のボルト７により気密に固定されている。図２及び図３に示されるように、電子線透過ユニット５０は、走査管３３の出射側開口部３３ｂに取り付けられた窓枠体５０Ａを有している。窓枠体５０Ａの内側には（つまり、窓枠体５０Ａを前側から見た場合に窓枠体５０Ａ内に収まるように）、支持部材５２及び窓部材５５が配置されている。
【００２９】
窓枠体５０Ａは、走査管３３の出射側開口部３３ｂに固定された固定部材５１と、固定部材５１に対して窓部材５５を押圧した状態で、複数のボルトにより固定部材５１に固定された押圧部材５７と、を有している。固定部材５１及び押圧部材５７は、無酸素銅（銅を含む材料）からなり、Ｙ軸方向を長手方向とする長方形枠状の外形を有している。固定部材５１は、入射側開口５１ａを有しており、押圧部材５７は、Ｚ軸方向において入射側開口５１ａと対向する出射側開口５７ａを有している。固定部材５１及び押圧部材５７の外表面（外側に露出する表面）には、固定部材５１及び押圧部材５７の内部よりも熱放射率の高い放熱膜（第１の放熱膜）５８が設けられている。放熱膜５８は、固定部材５１及び押圧部材５７にニッケルめっきを施すことにより形成されたニッケル層である。
【００３０】
支持部材５２は、平板状の枠部５２ａと、枠部５２ａの内側に張られたメッシュ部５２ｂと、を有している。支持部材５２は、オーステナイト系ステンレス（鉄を含む材料）からなり、その表面には、ニッケルめっきが施されてニッケル層が形成されている。枠部５２ａは、メッシュ部５２ｂが固定部材５１の入射側開口５１ａに臨んだ状態で、ロウ付け等により固定部材５１の前面に固定されている。なお、固定部材５１の前面において枠部５２ａが固定される領域の外側には、入射側開口５１ａを包囲するように延在する溝５１ｂが設けられており、溝５１ｂ内には、Ｏリング５３が配置されている。
【００３１】
窓部材５５は、グラファイト（炭素を含む材料）からなる薄膜状の部材である。窓部材５５は、支持部材５２及びＯリング５３を覆うように、固定部材５１の前面に配置されている。これにより、窓部材５５は、メッシュ部５２ｂ上に支持され、走査管３３の内側を通過した電子線ＥＢを透過させることになる。なお、窓部材５５と支持部材５２の枠部５２ａとの間には、Ｚ軸方向から見て入射側開口５１ａを包囲するように枠状に形成された保護シート５４が配置されおり、窓部材５５と押圧部材５７との間には、保護シート５４と略同等の形状に形成された保護シート５６が配置されている。保護シート５４，５６は、窓部材５５と同一の材料からなる薄膜状の部材であり、枠部５２ａや押圧部材５７が窓部材５５に直接接触して窓部材５５が損傷するのを防止するものである。
【００３２】
電子線透過ユニット５０においては、押圧部材５７が、支持部材５２の枠部５２ａ及びＯリング５３を介して、固定部材５１に窓部材５５を押圧している。そして、この状態で、固定部材５１と押圧部材５７とが、複数のボルト（押圧部材５７に設けられた複数の貫通孔５７ｂに挿通されて、固定部材５１に設けられた複数のねじ孔５１ｄに螺合されるボルト）により気密に固定されている。これにより、固定部材５１及び押圧部材５７は、支持部材５２の枠部５２ａにおいて窓部材５５を挟持することになる。なお、固定部材５１には、電子線透過ユニット５０を走査管３３のフランジ３８に固定するためのボルト７が挿通される複数の貫通孔５１ｃが設けられている。
【００３３】
以上のように構成された電子線照射装置１の動作について説明する。排気管４を介して真空ポンプによってチャンバ３０内（すなわち、電子線通過孔２０）が真空引きされ、フィラメント４４に高電圧が印加されると、フィラメント４４から電子が放出される。フィラメント４４から放出された電子は、グリッド電極４８によって形成された電界により加速及び集束され、これにより、電子線ＥＢがＺ軸方向前側に出射する。
【００３４】
電子銃４０から出射して電子線通過孔２１を通過する電子線ＥＢは、アライメントコイル２によって、電子線ＥＢの中心線が電子線通過孔２０の中心線ＣＬに一致するように調整された後、集束コイル３によって、電子線透過ユニット５０に集束される。集束コイル３によって集束されて電子線通過孔２２を通過する電子線ＥＢは、偏向コイル５によってＹ軸方向に偏向される。つまり、電子線通過孔２３を通過する電子線ＥＢの中心線がＹ軸方向に沿って線状に繰り返し振られる。
【００３５】
偏向コイル５によってＹ軸方向に偏向された電子線ＥＢは、電子線透過ユニット５０の窓部材５５を透過して外部に出射する。外部に出射した電子線ＥＢは、照射対象物の乾燥、殺菌、表面改質等のために、ライン上を搬送される当該照射対象物に照射される。
【００３６】
以上説明したように、電子線照射装置１では、走査管３３がアルミニウム合金からなっており、固定部材５１及び押圧部材５７（すなわち、窓枠体５０Ａ）が無酸素銅からなっている。このように、電子線照射装置１では、窓枠体５０Ａの熱伝導率が走査管３３の熱伝導率よりも高くなっているため（下記の表１参照）、窓枠体５０Ａから走査管３３に効率良く熱が伝播することになる。よって、電子線照射装置１によれば、窓部材５５及び窓枠体５０Ａが高温になるのを抑制することができる。そして、その結果、窓部材５５だけでなく、各部を気密にシールするＯリング６，５３の劣化を抑制し、それらの長寿命化を図ることが可能となると共に、電子線照射装置１の内部の真空度が向上する結果、電子銃４０のフィラメント４４の寿命を延ばすことも可能となる。
【００３７】
しかも、電子線照射装置１では、窓枠体５０Ａが無酸素銅からなっており、窓部材５５がグラファイトからなっている。このように、電子線照射装置１では、窓部材５５の熱伝導率が窓枠体５０Ａの熱伝導率よりも高くなっているため（下記の表１参照）、窓部材５５から窓枠体５０Ａに効率良く熱が伝播することになる。よって、窓部材５５が高温になるのをより確実に抑制することができる。
【００３８】
図４は、電子線照射装置の動作時間と窓枠体の温度との関係を示すグラフである。図４のグラフにおいて、破線は、走査管がオーステナイト系ステンレスからなる場合であり、実線は、走査管がアルミニウム合金からなる場合である。当該グラフから、走査管がオーステナイト系ステンレスからなる場合よりも、走査管がアルミニウム合金からなる場合のほうが、窓枠体の温度上昇が緩やかであり、しかも、窓枠体の最高到達温度が低いことが分かる。これは、走査管がオーステナイト系ステンレスからなる場合よりも、走査管がアルミニウム合金からなる場合のほうが、窓枠体から走査管に効率良く熱が伝播することを示している。
【００３９】
また、固定部材５１及び押圧部材５７（すなわち、窓枠体５０Ａ）の外表面には、それらの内部よりも熱放射率の高い放熱膜５８が設けられている。これにより、窓枠体５０Ａの外表面から外部への放熱性が高まるため、放熱膜５８が設けられていない場合に比べ、窓部材５５及び窓枠体５０Ａが高温になるのをより一層抑制することができる。例えば、放熱膜５８がニッケル（熱放射率０．２〜０．４）からなる場合、銅（熱放射率０．０７）からなる窓枠体５０Ａにおいて、３〜６倍程度の熱放射率を得ることができる。また、放熱膜５８が金（熱放射率０．３）からなる場合、銅（熱放射率０．０７）からなる窓枠体５０Ａにおいて、４倍程度の熱放射率を得ることができる。
【００４０】
また、走査管３３の外表面には、走査管３３の内部よりも熱放射率の高い放熱膜３４が設けられている。これにより、走査管３３の外表面から外部への放熱性が高まるため、放熱膜３４が設けられていない場合に比べ、窓枠体５０Ａから走査管３３により効率良く熱が伝播することになり、窓部材５５及び窓枠体５０Ａが高温になるのをより一層抑制することができる。例えば、放熱膜３４がアルマイト処理膜（熱放射率０．８）である場合、アルミニウム合金（熱放射率０．０５）からなる走査管３３において、１６倍程度の熱放射率を得ることができる。特に、放熱膜３４が黒アルマイト処理膜（熱放射率０．９５）である場合、アルミニウム合金（熱放射率０．０５）からなる走査管３３において、１９倍程度の熱放射率を得ることができる。
【００４１】
なお、走査管３３においてアルマイト処理が施されるのは外表面だけであり、走査管３３の内表面や、偏向管３２のフランジ３６との接触面、電子線透過ユニット５０の固定部材５１との接触面には、アルマイト処理が施されていない。これにより、走査管３３が偏向管３２や電子線透過ユニット５０から絶縁されて帯電するのを防止することができる。また、走査管３３の内表面にアルマイト処理が施されていないため、走査管３３の内表面からの放出ガスが少なくなり、電子線通過孔２０の内部を高い真空度で保持することができる。
【００４２】
また、走査管３３がアルミニウム合金からなっており、窓枠体５０Ａが無酸素銅からなっているため、窓枠体５０Ａ及び走査管３３の熱伝導率の向上、走査管３３の放熱性の向上、並びに走査管３３の軽量化を図ることができる。更に、窓部材５５がグラファイトからなっているため、窓部材５５の熱伝導率の向上を図ることができる。
【００４３】
また、偏向管３２がオーステナイト系ステンレスからなっている。これにより、偏向管３２の交流磁界透過特性が良好となるため、偏向コイル５による電子線ＥＢの偏向制御を確実化することができる。
【００４４】
表１に、各種材料の特性を示す。窓枠体５０Ａの材料、走査管３３の材料及び偏向管３２の材料には、共通して、非磁性であること、材料からの放出ガスが少ないこと、最低限一気圧に耐え得る強度を有すること、腐食に強いこと（錆等の発生が少ないこと）が要求される。加えて、窓枠体５０Ａの材料には、導電性に優れること、加工強度に優れること（ねじ加工等、細かな加工が多数必要であるため）が要求されることから、銅系、特に純銅と呼ばれる、極めて高い純度の銅にごくわずかな添加物を加えた合金や、アルミニウム系の材料が好適である。また、走査管３３の材料には、熱伝導性に優れること、軽量であること（密度が小さいこと）が要求されることから、アルミニウム系の材料が好適である。また、偏向管３２の材料には、交流磁界透過特性に優れること（交流磁界による渦電流の発生が少ないこと）が要求されることから、オーステナイト系ステンレスやインコネルが好適である。なお、真鍮は溶接加工が困難であり、チタンは高価であることから、上述した材料に比べると使用し難い。
【表１】
【００４５】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、図５及び図６に示されるように、電子線照射装置１は、走査管３３の外表面に取り付けられた放熱体１０を備え、更に、放熱体１０は、複数のフィン１１を有していてもよい。この電子線照射装置１は、下壁１０１及び上壁１０２によって形成された照射対象物Ｓの搬送路に適用されており、照射対象物Ｓの乾燥、殺菌、表面改質等を行う。電子線照射装置１は、上壁１０２に設けられた開口１０２ａに電子線透過ユニット５０が位置するように、支持壁１０４に固定されている。放熱体１０が取り付けられた走査管３３の外表面に対向する側壁１０３には、窒素等の不活性ガスを噴射する貫通孔１０３ａが設けられている。貫通孔１０３ａから噴射された不活性ガスは、走査管３３の外表面に沿って流れ、上壁１０２の開口１０２ａから搬送路に噴射される。
【００４６】
これにより、電子線ＥＢが不活性ガス雰囲気中に照射されることになるため、酸素からオゾンが生成されたり、発熱した窓枠体５０Ａ等が酸化したりするのを防止することができる。同時に、放熱体１０から外部に熱が逃がされるので、窓枠体５０Ａから走査管３３により効率良く熱が伝播することになり、窓部材５５及び窓枠体５０Ａが高温になるのをより一層抑制することができる。更に、放熱体１０が複数のフィン１１を有しているため、放熱体１０の表面積が大きくなり、放熱体１０から外部への放熱性がより高められている。しかも、不活性ガスが流れる方向に各フィン１１が延在しているので、不活性ガスの流れが阻害されるのを抑制することができる。
【００４７】
図７は、電子線照射装置の動作時間と窓枠体の温度との関係を示すグラフである。図７のグラフにおいて、条件１（６０ｋＶ／５２０Ｗ動作）及び条件２（６０ｋＶ／２４０Ｗ動作）の破線は、放熱体が設けられていない場合であり、条件１及び条件２の実線は、放熱体が設けられている場合である。なお、いずれの場合にも、走査管はアルミニウム合金からなっている。当該グラフから、放熱体が設けられていない場合よりも、放熱体が設けられている場合のほうが、窓枠体の温度上昇が緩やかであり、しかも、窓枠体の最高到達温度が低いことが分かる。これは、放熱体が設けられていない場合よりも、放熱体が設けられている場合のほうが、窓枠体から走査管に効率良く熱が伝播することを示している。
【００４８】
また、上記実施形態では、走査管がアルミニウム合金からなっており、窓枠体が無酸素銅からなっていたが、走査管及び窓枠体の両方がアルミニウムを含む材料からなっていてもよい。この場合にも、窓枠体及び走査管の熱伝導率の向上、走査管の放熱性の向上、並びに走査管の軽量化を図ることができる。そして、窓枠体の熱伝導率が走査管の熱伝導率以上となるため、窓枠体から走査管に効率良く熱が伝播することになり、窓部材及び窓枠体が高温になるのを抑制することができる。なお、強度及び加工性の向上という観点から、窓枠体はアルミニウム合金からなることが好ましく、放熱性の向上という観点から、走査管は純アルミニウムからなることが好ましい。
【００４９】
また、電子線照射装置の各構成部材の材料及び形状には、上述した材料及び形状に限らず、様々な材料及び形状を適用することができる。一例として、固定部材の材料及び押圧部材の材料（すなわち、窓枠体の材料）は、無酸素銅に限定されず、銅を含む材料であればよく、走査管の材料は、アルミニウム合金に限定されず、アルミニウムを含む材料であればよい。更には、窓枠体の熱伝導率が走査管の熱伝導率以上となれば、窓枠体の材料及び走査管の材料は、それらにも限定されない。また、窓部材の材料は、グラファイトに限定されず、炭素を含む材料であればよい。更には、窓部材の熱伝導率が窓枠体の熱伝導率よりも高くなれば、窓部材の材料は、それにも限定されない。また、偏向管の材料は、Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｒを含む合金であれば、オーステナイト系ステンレスに限定されない。
【符号の説明】
【００５０】
１…電子線照射装置、５…偏向コイル（偏向磁界発生部）、１０…放熱体、１１…フィン、３２…偏向管、３３…走査管、３３ａ…入射側開口部、３３ｂ…出射側開口部、３４…放熱膜（第２の放熱膜）、４０…電子銃、５０…電子線透過ユニット、５０Ａ…窓枠体、５５…窓部材、５８…放熱膜（第１の放熱膜）、ＥＢ…電子線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を発生する電子銃と、
前記電子銃が発生した前記電子線を入射させる入射側開口部、及び前記電子線を出射させる出射側開口部が設けられた走査管と、
前記出射側開口部に配置された電子線透過ユニットと、を備え、
前記電子線透過ユニットは、
前記出射側開口部に取り付けられた窓枠体と、
前記窓枠体の内側に配置され、前記走査管の内側を通過した前記電子線を透過させる窓部材と、を有し、
前記窓枠体の熱伝導率は、前記走査管の熱伝導率以上となっている、電子線照射装置。
【請求項２】
前記窓枠体の外表面には、前記窓枠体の内部よりも熱放射率の高い第１の放熱膜が設けられている、請求項１記載の電子線照射装置。
【請求項３】
前記走査管の外表面には、前記走査管の内部よりも熱放射率の高い第２の放熱膜が設けられている、請求項１又は２記載の電子線照射装置。
【請求項４】
前記走査管は、アルミニウムを含む材料からなり、前記窓枠体は、銅を含む材料からなる、請求項１〜３のいずれか一項記載の電子線照射装置。
【請求項５】
前記走査管及び前記窓枠体は、アルミニウムを含む材料からなる、請求項１〜３のいずれか一項記載の電子線照射装置。
【請求項６】
前記電子銃が発生した前記電子線が内側を通過するように、前記走査管の前記入射側開口部に接続された偏向管と、
前記偏向管の外側に取り付けられ、前記偏向管の内側を通過する前記電子線を偏向する偏向磁界発生部と、を更に備え、
前記偏向管は、Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｒを含む合金からなる、請求項１〜５のいずれか一項記載の電子線照射装置。
【請求項７】
前記走査管の外表面に取り付けられた放熱体を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項記載の電子線照射装置。
【請求項８】
前記放熱体は、複数のフィンを有する、請求項７記載の電子線照射装置。
【請求項９】
前記窓部材の熱伝導率は、前記窓枠体の熱伝導率よりも高くなっている、請求項１〜８のいずれか一項記載の電子線照射装置。
【請求項１０】
前記窓部材は、炭素を含む材料からなる、請求項９記載の電子線照射装置。
【請求項１】
電子線を発生する電子銃と、
前記電子銃が発生した前記電子線を入射させる入射側開口部、及び前記電子線を出射させる出射側開口部が設けられた走査管と、
前記出射側開口部に配置された電子線透過ユニットと、を備え、
前記電子線透過ユニットは、
前記出射側開口部に取り付けられた窓枠体と、
前記窓枠体の内側に配置され、前記走査管の内側を通過した前記電子線を透過させる窓部材と、を有し、
前記窓枠体の熱伝導率は、前記走査管の熱伝導率以上となっている、電子線照射装置。
【請求項２】
前記窓枠体の外表面には、前記窓枠体の内部よりも熱放射率の高い第１の放熱膜が設けられている、請求項１記載の電子線照射装置。
【請求項３】
前記走査管の外表面には、前記走査管の内部よりも熱放射率の高い第２の放熱膜が設けられている、請求項１又は２記載の電子線照射装置。
【請求項４】
前記走査管は、アルミニウムを含む材料からなり、前記窓枠体は、銅を含む材料からなる、請求項１〜３のいずれか一項記載の電子線照射装置。
【請求項５】
前記走査管及び前記窓枠体は、アルミニウムを含む材料からなる、請求項１〜３のいずれか一項記載の電子線照射装置。
【請求項６】
前記電子銃が発生した前記電子線が内側を通過するように、前記走査管の前記入射側開口部に接続された偏向管と、
前記偏向管の外側に取り付けられ、前記偏向管の内側を通過する前記電子線を偏向する偏向磁界発生部と、を更に備え、
前記偏向管は、Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｒを含む合金からなる、請求項１〜５のいずれか一項記載の電子線照射装置。
【請求項７】
前記走査管の外表面に取り付けられた放熱体を更に備える、請求項１〜６のいずれか一項記載の電子線照射装置。
【請求項８】
前記放熱体は、複数のフィンを有する、請求項７記載の電子線照射装置。
【請求項９】
前記窓部材の熱伝導率は、前記窓枠体の熱伝導率よりも高くなっている、請求項１〜８のいずれか一項記載の電子線照射装置。
【請求項１０】
前記窓部材は、炭素を含む材料からなる、請求項９記載の電子線照射装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−２４５５７（Ｐ２０１３−２４５５７Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５５９８２（Ｐ２０１１−１５５９８２）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
[ Back to top ]