JPH0733200Y2 - ダブルウインド型電子線照射装置の照射窓構造 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この考案はダブルウインド型電子線照射装置の照射窓の
水冷桟構造の改良に関する． 電子線照射装置は、真空中で電子線を発生し100kV〜100
00kV程度に加速し大気中に取り出して物体に当て物体に
化学反応を起こさせる装置である。 最もよく利用されるのは高分子の重合である。絶縁被覆
電線、熱収縮チューブ、発泡ポリエチレン、ゴムタイヤ
などの架橋のために用いられる。塗料、塗膜の硬化、印
刷、フィルム、紙、金属板などへのコーテイングにも用
いる事ができる。電子線の照射によって高分子化学反応
を促進するものである。

【従来の技術】

電子線照射装置は、直流高電圧発生装置、電子銃、加速
管、走査管、照射窓、被処理物搬送装置などを備えてい
る。 第３図に概略の構成図を示す。エネルギーの低い電子線
照射装置の場合は電子線を走査しないものもある。この
場合走査管は存在しない。 比較的高電圧のものは電子線を走査するようにする。こ
のため走査管は下方の拡がった台形状になっている。 台形の辺UWに沿う方向をＹ方向、これに直角な方向をＸ
方向とする。被処理物は照射窓の下をＸ方向に進んでゆ
く。電子線はＹ方向に走査される。 ダブルウインド型というのは、第４図に平面図を示すよ
うに照射窓RUWSが長手方向の中線FGによって２分割され
た照射窓を持つものをいう。 この場合電子線は長方形をなす軌跡を描くように走査さ
れる。 照射窓にはTi箔、Al箔などが張られている。走査管の内
部は真空であり外部は大気圧であるから、窓箔によって
内部を真空に維持している。Ti箔の場合厚みが15〜30μ
ｍのものが使われる。Al箔の場合50〜150μｍのものが
使われる。 内外の圧力差が約１気圧であるので、窓の開口面積を大
きくすると窓箔にかかる張力が過大になる。そこで中央
に桟FGを入れて張力を緩和している。それでダブルウイ
ンドになる。 窓箔が厚いと電子線の透過時のロスが大きくなるし、薄
いと内外圧力差に耐える事ができない。 適当な厚さの窓箔が取り付けられるが、電子線が通過す
る時に電子線がエネルギー損失を伴うのでこれが熱にな
る。この熱のため窓箔が溶融し破れてしまう。これを防
ぐために照射窓の両側下方から窓箔の表面に対して冷却
用の空気を吹き付ける。さらに中央の桟には冷却水パイ
プを取り付けて冷却する。 これらに加えて、窓箔の直下にも冷却水パイプを設ける
事がある。これは被照射物に高速の電子が衝突すると二
次電子を発生し、二次電子が窓箔に当たって窓箔をさら
に加熱するのでこれを防ぐためである。 走査管の内部の中央桟上部には冷却水パイプがあり、こ
れとは別に走査管外部に冷却用の中央桟を設けるのであ
る。 従来は走査管内部の中央桟の直下１〜2mmのごく近接し
た位置に正三角形断面の冷却水パイプを設けていた。二
次電子が多量に発生しこれが走査管内部の中央桟に衝突
するとこれを加熱するので、二次電子が走査管内部中央
桟に当たらないようにするためである。 従ってその間隙は狭くなくてはならず１〜2mmとなって
いた。 しかしこのように上下の中央桟の間隙が狭いと間にゴ
ミ、チリがひっかかって冷却風が通らなくなる。そして
箔を破損させる惧れがあった。 これを防ぐために下部の正三角形断面中央桟を廃止し、
上方の走査管内部の中央桟の上下に冷却水パイプを通し
たものも提案されている。 これが本考案者等になる実開昭63-183598号（S63.11.25
公開、実願昭62-74187号）である。

【考案が解決しようとする課題】

これらの改良工夫は、窓箔の加熱、中央桟の加熱を抑制
し窓箔が破れない事を目的としてなされていた。被照射
物に対する配慮からなされたものではない。 被照射物が剛性の高い物体であったり、線材であって風
の影響を受け難いものであればこれで問題がなかった。 電子線照射装置の被照射物は様々である。ポリエチレン
の幅の広くシート材などを電子線照射処理することがあ
る。この場合、シート材は両端が広幅のローラに巻き付
けられ、ローラを回転することにより、シート材が照射
窓の直下を通過するようになっている。シートは第３
図、第４図に於いて走査窓の短辺に平行な方向（Ｘ方
向）に漸進してゆく。 第２図にこのときの照射窓直下の断面図を示している。 走査管１の下端の中央に長手方向に中央桟２がある。照
射窓には窓箔３が張られており、窓押え板４によって四
周が固定されている。 走査管１の下方の前後には給気ダクト５がありノズルか
ら冷却風が窓箔３に吹き付けられている。 円形断面の中央水冷桟６が中央桟２の直下にある。これ
は25mmφ〜30mmφで、中央桟２との距離は例えば14mmで
ある。 被照射物７が合成樹脂のシート材だとする。両端がロー
ラ８（図示せず）に巻き付けられている。いくつかのロ
ーラで案内される。ここではロール８、９に案内されて
照射窓10の直下を通過するようになっている。 この場合、冷却風が両側から吹きつけられるので中央水
冷桟６の近傍で下向きの流れになる。これが被照射物７
に当たる。被照射物７に張力が加わる。柔軟なプラスチ
ックシートである場合、これは重大な問題を引き起こす
事がある。 電子線の照射により被照射物の温度が上がっているとこ
ろに張力Ｔが加わるのでしばしば永久歪みが生じてしま
う。プラスチックシートが伸びてしまって元の長さより
長くなるのである。するとこれはもはや所期の目的には
使えない。 被照射物が柔軟な幅広のシート材である場合は張力が加
わらないようにしなければならない。 冷却風を窓箔に吹き付けているにも拘らず冷却風によっ
て被照射物に張力が加わらないようにした照射窓の水冷
桟構造を提供する事が本考案の目的である。

【課題を解決するための手段】

本考案の電子線照射装置の照射窓の構造は、大気側の中
央水冷桟の位置に特徴がある。大気側の中央水冷桟は、
真空側の中央桟の直下で距離が30〜50mmの高さに設け、
しかも正三角形断面のものにする。 より望ましくは35〜45mmの高さとし、最も良いのは中央
桟の直下40mmの距離に設けることである。 中央水冷桟は正三角形断面であればよく、一辺の大きさ
は任意である。例えば一辺が25〜35mmであれば良い。こ
れは照射窓の幅にもより適当に定められる。

【作用】

先に説明したように、被照射物から生じた二次電子が中
央桟に当たるとこれを強く加熱するので、これを防ぐた
めに、大気側に中央水冷桟が設けられている。このため
に従来は中央桟の直下１〜2mmとか多くて14mmの位置に
中央水冷桟が設置されていた。 本考案ではこれよりずっと離れていて、中央桟の直下30
〜50mmの位置に中央水冷桟がある。このようなところに
中央水冷桟のあるものは本考案者の知る限りかってなか
った。 中央桟の下端と中央水冷桟の上端の間隙をＬとする。本
考案はＬ＝30〜50mmにしているのである。 Ｌが小さい場合は両側から吹き付けた冷却風が中央水冷
桟より下方で衝突し下方に向きを変える。従って冷却風
がシート状の被照射物に強く吹き付けてこれを下方に撓
ませる。強い張力が生ずるというわけである。 ところが本考案の場合、両側から吹き付ける冷却風が中
央水冷桟の上で衝突する。衝突して風向きを変えるが中
央水冷機に再び衝突し水平方向に風向きを変える。この
ため下向き流が直接被照射物に当たらない。冷却風が当
たらないので被照射物は下方に撓まない。強く張力が生
じないので永久変形が起こらない。このため柔軟なシー
ト材であっても商品価値が減殺されるという事がない。

【実施例】

第１図は本考案の実施例に係る電子線照射装置照射窓部
分の断面図である。 走査管１は下方が拡がった台形状の構造物である。台形
状であるのは広い被照射物を処理できるようにするため
である。第３図に示すとおりである。下端面は長方形状
の開口になっている。これを照射窓10という。 走査管１の上方に走査機構がある。これは対向する２組
の電極に交番電圧を印加するものである。これにより第
４図のように長方形のループに沿うよう電子線を走査す
ることができる。 照射窓も長方形であって長手方向中央に中央桟２が設け
られる。中央桟２で照射窓が長手方向に沿って２つに分
割される。 照射窓には窓箔３が張られる。これは、走査管フランジ
12と窓押えフランジ４の間に窓箔３の四辺を挟み、窓押
えフランジ４を走査管フランジ12にボルトで固定するこ
とによってなされる。 走査管フランジ12の長辺に沿って給気ダクト５が設置さ
れている。給気ダクト５のノズル13から斜め上方に向か
って冷却風が吹き出される。これは窓箔３の冷却するも
のである。 中央桟２の直下には、中央水冷桟６が長手方向に平行に
設けられる。中央桟２の下端との距離Ｌが30〜50mmとす
る。正三角形断面の水冷桟である。 照射窓10の下を被照射物７がロール８、９に案内されて
一方向へ通過してゆく。 被照射物と中央桟２の距離は任意であって100〜300mmの
範囲で変えても良い。 ノズル13から出た冷却風は窓箔３の下面に当たりこれを
冷却する。中央桟の下で両方から来た冷却風が衝突し下
向き流となる。しかしこれが中央水冷桟６に当たるので
水平流となる。このため冷却風が被照射物７に当たって
強く張力Ｔを生ずるという事がない。従って被照射物は
永久歪みを生じない。 このような作用は中央水冷桟がある適当な範囲にあるか
ら生じるのである。 一例を述べる。ノズル13の斜角が45°、ノズル開口幅が
2mm、中央桟と中央水冷桟の距離Ｌが40mm、中央桟と被
照射物の距離Ｎが150mmとする。この場合、ロール８、
９の中間で被照射物が撓まなかった。 距離Ｎが100〜300mmの範囲で変わっても同じ事であっ
た。多くの実験の結果、距離Ｌが最も重大なパラメータ
である事が分かった。 中央水冷桟が中央桟の直下にあるので二次電子が中央桟
に衝突するのを防ぐ作用は依然としてある。しかし距離
Ｌが大きいので、この作用は従来構造に比べて弱くな
る。

【考案の効果】

照射窓を冷却するため走査管の前後から吹き付ける冷却
風が中央桟の下で衝突しさらに中央水冷桟に衝突して水
平流となるので被照射物に強く吹き付けるという事がな
い。被照射物は殆ど撓まない。余分の張力Ｔが発生しな
いので、柔軟なプラスチックシートであっても永久変形
を起こす惧れがない。 変形（のび）によって商品価値が低下するのを防ぐ事が
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の実施例に係る電子線照射装置の照射窓
近傍のみの断面図。 第２図は従来例に係る電子線照射装置の照射窓近傍のみ
の断面図。 第３図は走査型電子線照射装置の全体図。 第４図は照射窓の概略平面図。 １……走査管 ２……中央桟 ３……窓箔 ４……窓押えフランジ ５……給気ダクト ６……中央水冷桟 ７……被照射物 8,9……ロール 10……照射窓 11……水冷パイプ 12……走査管フランジ 13……ノズル

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】真空中で電子線を発生し加速し照射窓を通
   して大気中にある被処理物に電子線を照射するようにし
   た電子線照射装置において、水平二方向に走査される電
   子線を通し下方に長方形状の照射窓を有する走査管と、
   走査管の照射窓の中央長手方向に沿って設けられた中央
   桟と、照射窓を覆うように取り付けられた窓箔と、走査
   管の照射窓の長辺に沿って設けられ窓箔下面に冷却風を
   吹き付ける給気ダクトと、前記中央桟の直下で距離が30
   〜50mmの位置に設けられる正三角形断面の中央水冷桟と
   よりなる事を特徴とするダブルウインド型電子線照射装
   置の照射窓構造。