(57)【要約】【課題】延在するロッド部の先端側に設けられた電子線出射窓の冷却を効率よく行う。【解決手段】電子線照射装置１は、電子銃ＥＧと、本体部１０及びロッド部２０を有する筐体３と、電子線出射窓１１と、を具備する。ロッド部２０は、先端側の端部に電子線出射窓１１が設けられ電子線ＥＢが内部を通過する第１筒状部材２１と、第１筒状部材２１を包囲する第２筒状部材２２と、第１筒状部材２１の外壁面と第２筒状部材２２の内壁面との間に設けられた冷却気体流路３３を少なくとも含む冷却気体流通空間３２と、電子線出射空間Ｒと冷却気体流通空間３２とを仕切るように設けられた壁部材２４と、を備える。壁部材２４には、冷却気体流通空間３２から電子線出射空間Ｒへ冷却気体を噴出させる冷却気体噴出孔４０が設けられている。冷却気体噴出孔４０は、冷却気体流路３３の流路断面積より小さい流路断面積を有する。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子線を出射する電子銃と、
前記電子銃を収容する本体部、及び、基端側が前記本体部に接続され且つ先端側が前記本体部から突出するように延在するロッド部を有する筐体と、
前記ロッド部の先端側に設けられた電子線出射窓と、を具備し、
前記ロッド部は、
前記ロッド部の延在方向を軸方向とする筒形状を有し、先端側の端部に前記電子線出射窓が設けられ、前記電子線が内部を通過する第１筒状部材と、
前記ロッド部の延在方向を軸方向とする筒形状を有し、前記第１筒状部材を包囲する第２筒状部材と、
基端側から導入された冷却気体を先端側へ流通させる空間であって、前記第１筒状部材の外壁面と前記第２筒状部材の内壁面との間に設けられた冷却気体流路を少なくとも含む冷却気体流通空間と、
前記電子線出射窓の電子線出射側に面する電子線出射空間と前記冷却気体流通空間とを仕切るように設けられた壁部材と、を備え、
前記壁部材には、前記冷却気体流通空間から前記電子線出射空間へ前記冷却気体を噴出させる冷却気体噴出孔が設けられ、
前記冷却気体噴出孔は、前記冷却気体流路の流路断面積より小さい流路断面積を有する、電子線照射装置。
【請求項２】
前記冷却気体噴出孔は、前記冷却気体を前記電子線出射窓の電子線出射領域に向かって噴出させる、請求項１に記載の電子線照射装置。
【請求項３】
前記冷却気体噴出孔は、前記壁部材に複数設けられ、
前記冷却気体流通空間は、
前記壁部材の周囲に形成され、前記冷却気体流路と複数の前記冷却気体噴出孔とを連通させる先端空間をさらに含む、請求項１又は２に記載の電子線照射装置。
【請求項４】
前記冷却気体流通空間は、
前記冷却気体流路を複数含むと共に、
前記ロッド部の基端側に形成され、複数の前記冷却気体流路と連通し、前記ロッド部外から前記冷却気体が導入される基端空間をさらに含む、請求項１〜３の何れか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項５】
前記第１筒状部材の前記外壁面と第２筒状部材の前記内壁面との少なくとも一方には、前記ロッド部の延在方向に垂直な断面において、前記冷却気体流路を構成するように前記外壁面と前記内壁面とを離間させる離間部が形成され、
前記第１筒状部材の前記外壁面と前記第２筒状部材の前記内壁面は、前記ロッド部の延在方向に垂直な断面において、少なくとも２点で接触する、請求項１〜４の何れか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項６】
前記離間部は、前記第１筒状部材の前記外壁面に形成されている、請求項５に記載の電子線照射装置。
【請求項７】
前記電子線の軌道を調整する調整部と、
前記電子線の集束を制御する集束部と、を具備する、請求項１〜６の何れか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項８】
前記第１筒状部材及び前記第２筒状部材の少なくとも一方は、磁性材料により形成されている、請求項１〜７の何れか一項に記載の電子線照射装置。
【請求項９】
前記電子線出射窓は、前記第１筒状部材の先端側の端面上に配置され、
前記壁部材は、筒形状を有し、前記電子線出射窓の電子線出射側の面上に配置され、
前記第２筒状部材に着脱自在に固定され、前記壁部材を前記電子線出射窓に向かって押さえ付ける押さえ部材をさらに具備する、請求項１〜８の何れか一項に記載の電子線照射装置。
【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、電子線を出射する電子銃と、電子銃を収容する本体部及び本体部から突出するように延在するロッド部を有する筐体と、ロッド部の先端側に設けられた電子線出射窓と、を備えた電子線照射装置が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された装置では、ノズル部材（ロッド部）が内側ノズル筒体及び外側ノズル筒体からなる二重管構造を有する。内側ノズル筒体と外側ノズル筒体との間に冷却水を供給することで、ノズル部材の出射窓（電子線出射窓）付近における温度上昇を抑制することが図られている。特許文献２に記載された装置では、処理ヘッド（ロッド部）が外側筐体と内側筐体とを備えた二重壁とされている。外側筐体と内側筐体と間の間隙に沿って流れた気体を出口窓（電子線出射窓）の出射側を通るように誘導することで、出口窓を冷却することが図られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２０１４／１７５０６５号
【特許文献２】特許第５７５３０４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記電子線照射装置では、例えば容器内部にロッド部を挿入して容器内部への直接的な電子線照射を行うために、ロッド部が本体部から突出するように延在されている。この場合においても、電子線出射窓の発熱は大きな問題の一つであり、電子線出射窓を効率よく冷却することが求められている。電子線出射窓は、延在するロッド部の先端側に設けられることから、本体部から離れた位置に配置される。そのため、本体部による放熱又は冷却では電子線出射窓を冷却する効果は期待できず、電子線出射窓が設けられたロッド部自体に冷却構造を備えることが望まれる。
【０００６】
上記特許文献１に記載された装置では、電子線出射窓は、直接的に冷却されるのではなく、ロッド部の電子線出射窓付近が冷却されることで間接的に冷却される。そのため、電子線出射窓を効率よく冷却できないおそれがある。
【０００７】
電子線出射窓を直接冷却する場合、冷却気体を電子線出射窓に接触させて冷却することが考えられる。この場合、電子線出射窓を効率よく冷却するために、接触する冷却気体の圧力（動圧）を高めることが好ましい。しかし、上記特許文献２に記載された装置では、冷却気体の圧力を高める点が十分に考慮されておらず、電子線出射窓の冷却効率が十分ではないおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、延在するロッド部の先端側に設けられた電子線出射窓の冷却を効率よく行うことが可能な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】
【０００９】
本発明に係る電子線照射装置は、電子線を出射する電子銃と、電子銃を収容する本体部、及び、基端側が本体部に接続され且つ先端側が本体部から突出するように延在するロッド部を有する筐体と、ロッド部の先端側に設けられた電子線出射窓と、を具備し、ロッド部は、ロッド部の延在方向を軸方向とする筒形状を有し、先端側の端部に電子線出射窓が設けられ、電子線が内部を通過する第１筒状部材と、ロッド部の延在方向を軸方向とする筒形状を有し、第１筒状部材を包囲する第２筒状部材と、基端側から導入された冷却気体を先端側へ流通させる空間であって、第１筒状部材の外壁面と第２筒状部材の内壁面との間に設けられた冷却気体流路を少なくとも含む冷却気体流通空間と、電子線出射窓の電子線出射側に面する電子線出射空間と冷却気体流通空間とを仕切るように設けられた壁部材と、を備え、壁部材には、冷却気体流通空間から電子線出射空間へ冷却気体を噴出させる冷却気体噴出孔が設けられ、冷却気体噴出孔は、冷却気体流路の流路断面積より小さい流路断面積を有する。
【００１０】
この電子線照射装置において、冷却気体は、第１筒状部材の外壁面と第２筒状部材の内壁面との間の冷却気体流路を通り、壁部材の冷却気体噴出孔から電子線出射空間へ噴出される。これにより、延在するロッド部の先端側の電子線出射窓に冷却空気を接触させ、電子線出射窓を直接冷却することができる。このとき、冷却気体噴出孔は、冷却気体流路の流路断面積より小さい流路断面積を有することから、噴出する冷却気体の圧力を高めることができる。すなわち、電子線出射窓に対して圧力の高い冷却気体を直接的に供給することが可能となる。したがって、延在するロッド部の先端側に設けられた電子線出射窓の冷却を効率よく行うことが可能となる。
【００１１】
本発明に係る電子線照射装置では、冷却気体噴出孔は、冷却気体を電子線出射窓の電子線出射領域に向かって噴出させてもよい。これにより、電子線出射窓において最も高温化する部位に冷却気体を直接吹き付け、電子線出射窓の冷却を一層効率よく行うことができる。
【００１２】
本発明に係る電子線照射装置では、冷却気体噴出孔は、壁部材に複数設けられ、冷却気体流通空間は、壁部材の周囲に形成され、冷却気体流路と複数の冷却気体噴出孔とを連通させる先端空間をさらに含んでいてもよい。この場合、複数の冷却気体噴出孔への冷却気体の供給が、共通の先端空間から行われる。これにより、複数の冷却気体噴出孔から噴出される各冷却気体の状態を均一化することができ、電子線出射窓に対して偏りの少ない冷却を効率よく行うことが可能となる。
【００１３】
本発明に係る電子線照射装置では、冷却気体流通空間は、冷却気体流路を複数含むと共に、ロッド部の基端側に形成され、複数の冷却気体流路と連通し、ロッド部外から冷却気体が導入される基端空間をさらに含んでいてもよい。この場合、複数の冷却気体流路への冷却気体の供給が、共通の基端空間から行われる。これにより、複数の冷却気体流路を流通する各冷却気体の状態を均一化することができ、電子線出射窓に対して偏りの少ない冷却を効率よく行うことが可能となる。
【００１４】
本発明に係る電子線照射装置では、第１筒状部材の外壁面と第２筒状部材の内壁面との少なくとも一方には、ロッド部の延在方向に垂直な断面において、冷却気体流路を構成するように外壁面と内壁面とを離間させる離間部が形成され、第１筒状部材の外壁面と第２筒状部材の内壁面は、ロッド部の延在方向に垂直な断面において、少なくとも２点で接触してもよい。第１筒状部材の外壁面と第２筒状部材の内壁面とが少なくとも２点で接触することから、例えば動作時の外部要因等によって第１筒状部材と第２筒状部材との間隔を変化させようとする力が作用した場合でも、冷却気体流路を精度よく維持できる。冷却気体流路において安定的に冷却気体を流通させることができ、その結果、電子線出射窓の冷却を安定的に行うことができる。
【００１５】
本発明に係る電子線照射装置では、離間部は、第１筒状部材の外壁面に形成されていてもよい。この場合、離間部を容易に形成することができる。
【００１６】
本発明に係る電子線照射装置は、電子線の軌道を調整する調整部と、電子線の集束を制御する集束部と、を具備してもよい。電子線の軌道及び集束を適切に調整することで、第１筒状部材の内壁面への電子線の入射を抑制し、効率よく電子線を電子線出射窓に導くことができる。これにより、ロッド部の発熱を抑制でき、冷却気体流路を流通する冷却気体が当該発熱で加熱されることを抑制できる。その結果、電子線出射窓に至る冷却気体が当該加熱で昇温してしまうことを抑制でき、電子線出射窓の冷却を一層効率よく行うことが可能となる。
【００１７】
本発明に係る電子線照射装置では、第１筒状部材及び第２筒状部材の少なくとも一方は、磁性材料により形成されていてもよい。これにより、第１筒状部材の内部を通過する電子線に外部磁界の影響が及ぶことを抑制できる。
【００１８】
本発明に係る電子線照射装置では、電子線出射窓は、第１筒状部材の先端側の端面上に配置され、壁部材は、筒形状を有し、電子線出射窓上に配置され、第２筒状部材に着脱自在に固定され、壁部材を電子線出射窓に向かって押さえ付ける押さえ部材をさらに具備していてもよい。この場合、冷却気体噴出孔が設けられた壁部材を利用して電子線出射窓を押さえ付けて固定することができる。また、押さえ部材を外すことで、電子線出射窓を容易に交換することができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、延在するロッド部の先端側に設けられた電子線出射窓の冷却を効率よく行うことが可能な電子線照射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】一実施形態に係る電子線照射装置を示す断面図である。
【図２】図１の電子線照射装置の使用例を示す図である。
【図３】図１のロッド部を示す断面図である。
【図４】（ａ）は、図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図５】図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図６】図１のロッド部の先端側を示す拡大断面図である。
【図７】図１のロッド部の先端側における窒素ガスの流れを解析した結果を示す図である。
【図８】（ａ）は、第１変形例に係るロッド部の先端側を示す拡大断面図である。（ｂ）は、第２変形例に係るロッド部の先端側を示す拡大断面図である。（ｃ）は、第３変形例に係るロッド部の先端側を示す拡大断面図である。
【図９】第４変形例に係るロッド部の図３のＢ−Ｂ線に沿う断面に対応する断面図である。
【図１０】第５変形例に係る電子線照射装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２２】
図１は、一実施形態に係る電子線照射装置１の断面図である。図１に示される電子線照射装置１は、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滅菌・殺菌や乾燥又は表面改質等を行うために使用される。電子線照射装置１は、電子線発生部２と、筐体３と、電子線出射窓１１と、制御部１２と、調整用電磁コイル１３と、集束用電磁コイル１４と、を具備する。
【００２３】
電子線発生部２は、例えば数ｋｅＶから数１００ｋｅＶ程度のエネルギーを持つ電子線である電子線ＥＢを出射する電子銃ＥＧを備える。電子銃ＥＧは、フィラメント７及びグリッド部８を備える。電子銃ＥＧは、筐体３の内部の真空空間Ｚに収容される。電子線発生部２は、電子銃ＥＧの他に、ケース４と、絶縁ブロック５と、コネクタ６と、内部配線９ａ，９ｂと、導電性部材１６と、を有する。
【００２４】
ケース４は、金属等の導電性材料により形成されている。ケース４は、絶縁ブロック５を収容する。ケース４は、筐体３の内部の真空空間Ｚへ繋がる開口４ａと、電子線照射装置１ａの外側へ繋がる開口４ｂとを有する。開口４ａは、内部配線９ａ，９ｂを通すための円形の開口である。開口４ｂは、コネクタ６を取り付けるための円形の開口である。
【００２５】
絶縁ブロック５は、絶縁性材料により形成されている。絶縁材料は、例えばエポキシ樹脂等の絶縁性樹脂やセラミック等である。絶縁ブロック５は、内部配線９ａ，９ｂと他の部分（例えばケース４等）とを絶縁する。絶縁ブロック５は、基部５ａと、該基部５ａから突出した凸部５ｂとを有する。基部５ａは、ケース４内の殆どを占めるようにケース４内に収容されている。凸部５ｂは、基部５ａから開口４ａを通って前側に突出してケース４から露出している。
【００２６】
コネクタ６は、電子線照射装置１ａの外部から数ｋＶから数１００ｋＶ程度の電源電圧の供給を受けるための高耐電圧型のコネクタ（レセプタクル）である。コネクタ６は、ケース４の側面に取り付けられている。コネクタ６は、ケース４の側壁を貫通するように開口４ｂに配置されている。コネクタ６においてケース４の内部に位置する部分６ａは、絶縁ブロック５の基部５ａに埋め込まれて固定されている。コネクタ６は、絶縁ブロック５とケース４とを強固に固定する。コネクタ６には、図示しない電源装置から延びる外部配線の先端を保持した電源用プラグが挿入される。なお、数ｋＶから数１００ｋＶ程度といった高電圧自体を電子線照射装置１ａの外部から供給するのではなく、外部から供給された数１０Ｖから数１００Ｖ程度の電圧を、絶縁ブロック５内に封入した昇圧部によって昇圧することで、高電圧を発生してもよい。
【００２７】
電子銃ＥＧは、絶縁ブロック５における凸部５ｂの先端側に配置されている。電子銃ＥＧは、電子線ＥＢとなる電子を放出するための電子放出部材であるフィラメント７と、フィラメント７を覆うように配置され電子を引き出すと共に拡散を抑制するための電界を形成するグリッド部８と、を備える。フィラメント７は、タングステンを主成分とした材料により形成されている。フィラメント７の両端は、コネクタ６からフィラメント７へ延びる内部配線９ａ及び９ｂにそれぞれ接続されている。従って、コネクタ６に電源用プラグが挿入されると、フィラメント７の両端は、外部配線を介して電源装置と電気的に接続される。フィラメント７は、数アンペアの電流を流されることにより、２５００℃程度に加熱され、さらに別の電源装置からマイナス数ｋＶ〜マイナス数１００ｋＶといった高い負電圧が印加されることにより、電子を放出する。グリッド部８には、図示しない配線を介して所定の電圧が印加される。従って、フィラメント７から放出された電子は、グリッド部８の一部に形成された孔から電子線ＥＢとして出射される。
【００２８】
内部配線９ａ，９ｂは、高電圧が電源装置から印加される高電圧部である。内部配線９ａ，９ｂは、絶縁ブロック５の内部に埋め込まれることにより、ケース４との絶縁が確保されている。
【００２９】
導電性部材１６は、絶縁ブロック５の表面のうち、ケース４との間に隙間があいた表面を覆う導電性の部材である。導電性部材１６としては、導電性のフィルム、或いは導電性のテープ等の薄い部材が用いられている。導電性部材１６は、絶縁ブロック５のうちケース４に密着していない部分を完全に覆うように当該絶縁ブロック５に貼付されている。なお、導電性部材１６は、導電性塗料や導電性膜等であってもよい。
【００３０】
筐体３は、本体部１０及びロッド部２０を有する。本体部１０は、電子銃ＥＧを収容する真空空間Ｚを構成する真空容器である。本体部１０は、金属等の導電性材料により形成されている。本体部１０は、電子銃ＥＧ、及び絶縁ブロック５の一部である凸部５ｂを収容して気密に封止する。本体部１０において電子銃ＥＧの電子線出射側に対向する部分には、通過孔１０ａが形成されている。通過孔１０ａは、電子銃ＥＧから出射した電子線ＥＢを通過させる円形の貫通孔である。通過孔１０ａは、当該電子線ＥＢの出射方向に沿って延在する。通過孔１０ａは、ロッド部２０の第１筒状部材２１（後述）内と連通する。本体部１０には、排気通路１０ｂを介して真空ポンプ５０が接続されている。真空ポンプ５０により、本体部１０の内部の排気を簡易に行うことができる。
【００３１】
ロッド部２０は、基端側が本体部１０に着脱自在に接続されている。ロッド部２０は、先端側が本体部１０から突出するように延在する。ロッド部２０は、電子銃ＥＧの電子線ＥＢの出射方向に沿って本体部１０から離間するように延出する。ロッド部２０は、本体部１０の内部と連通し、電子銃ＥＧから出射した電子線ＥＢが通過する空間を構成する。ロッド部２０の構成の詳細については、後述する。
【００３２】
図２は、図１の電子線照射装置の使用例を示す図である。ロッド部２０は、容器であるボトルＢの口部Ｂａを介して当該ボトルＢ内に挿入可能に構成されている。適用されるボトルＢとしては、特に限定されず、あらゆるボトルＢを適用できる。ボトルＢの大きさ、材質、形状、外観及び用途等は限定されず、種々のボトルを適用できる。本実施形態のボトルＢとしては、容量が２リットルの飲料用ペットボトルが適用されている。図示する例においては、ボトルＢは、開口部である口部Ｂａを備えた容器である。口部Ｂａの内径は、本体部１０の外形よりも小さく、且つ、ロッド部２０の外径よりも大きい。つまり、ロッド部２０は、ボトルＢの口部Ｂａに対して、ボトルＢの軸方向に沿って挿入可能な外径を有している。ロッド部２０の長さは、電子線ＥＢがボトルＢの底面に照射されるように、ロッド部２０の先端がボトルＢの底面近傍まで届き得る長さとされている。
【００３３】
図１に示されるように、電子線出射窓１１は、ロッド部２０の先端側に設けられている。電子線出射窓１１は、ロッド部２０を通過した電子線ＥＢを透過させて、当該電子線ＥＢを外部に向けて出射する。電子線出射窓１１は、円形の薄膜状の部材であり、電子線ＥＢを透過する材料（例えばベリリウム、チタン又はアルミニウム等）から成る。電子線出射窓１１の厚さは、例えば１５μｍ以下である。
【００３４】
制御部１２は、例えば、プロセッサ及び記憶装置（メモリ等）を有する一以上のコンピュータ装置により構成されている。制御部１２は、記憶装置に記憶されたプログラムに従って動作し、電子線照射装置１ａの各部を制御する。
【００３５】
調整用電磁コイル１３は、電子線ＥＢの軌道（出射軸線）を調整する調整部である。調整用電磁コイル１３は、電磁レンズとして機能する。調整用電磁コイル１３は、電子銃ＥＧから出射した電子線ＥＢが電子線出射窓１１に到達するように、本体部１０の通過孔１０ａを通過する電子線ＥＢの進行方向を偏向させる。例えば調整用電磁コイル１３は、電子線ＥＢの出射軸線がロッド部２０の中心軸線におおよそ一致するように微調整する。調整用電磁コイル１３は、制御部１２に接続されており、流れる電流が制御部１２により制御される。これにより、電子線ＥＢの軌道の微調整が実現される。調整用電磁コイル１３は、真空空間Ｚの外部に配置されている。調整用電磁コイル１３は、本体部１０の通過孔１０ａを包囲するように環状に配置されている。
【００３６】
集束用電磁コイル１４は、電子線ＥＢの集束を制御する集束部である。集束用電磁コイル１４は、電磁レンズとして機能する。例えば集束用電磁コイル１４は、出射軸線に沿って拡がるように進行する電子線ＥＢの当該広がりを抑制し、電子線出射窓１１上における電子線ＥＢの照射範囲が一定となるように集束制御を行う。集束用電磁コイル１４は、制御部１２に接続されており、流れる電流が制御部１２により制御される。これにより、電子線ＥＢの集束制御の微調整が実現される。
【００３７】
集束用電磁コイル１４は、真空空間Ｚの外部において、調整用電磁コイル１３よりも電子線出射側の位置に配置されている。つまり、調整用電磁コイル１３及び集束用電磁コイル１４は、電子線ＥＢの出射方向に沿ってこの順で並ぶように配置されている。電子線出射側とは、電子線ＥＢを出射する側（図１において下側）である。電子線出射側は、電子線ＥＢの進行側である。換言すると、電子線出射側は、電子線ＥＢの進行方向における前側である。調整用電磁コイル１３は、集束用電磁コイル１４よりも電子線出射側において本体部１０の通過孔１０ａを包囲するように環状に配置されている。
【００３８】
次に、ロッド部２０の構成について、図３〜図６を参照して詳細に説明する。
【００３９】
図３は、図１のロッド部２０を示す断面図である。図４（ａ）は、図３のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図４（ｂ）は、図３のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図５は、図３のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図６は、図１のロッド部２０の先端側を拡大して示す断面図である。なお、図４（ａ）、図４（ｂ）及び図５に示す各断面図は、説明の便宜上、適宜拡大されている。図４（ａ）、図４（ｂ）及び図５の縮尺は、互いに同じではない。以下において、ロッド部２０の先端側を単に「先端側」と称し、ロッド部２０の基端側を単に「基端側」と称して説明する。
【００４０】
図３に示されるように、ロッド部２０は、第１筒状部材２１、第２筒状部材２２、固定部材２３、壁部材２４、及び、押さえ部材２５を含んで構成されている。第１筒状部材２１は、ロッド部２０の延在方向（つまり、電子線ＥＢの出射方向）を軸方向とする筒形状を有する。ここでの第１筒状部材２１は、円筒形状を有する。第１筒状部材２１は、電子銃ＥＧから出射した電子線ＥＢが内部を通過する。第１筒状部材２１は、確実な真空保持が可能な金属材料（例えばステンレス、アルミニウム又は無酸素銅等の非磁性材料）によって形成されている。一方、第２筒状部材２２は、第１筒状部材２１内の電子線ＥＢに及ぶ地磁気等の外部磁気を遮蔽可能な磁性材料により形成されている。磁性材料としては、パーマロイ又はＰＣパーマロイ等を用いることができる。
【００４１】
第１筒状部材２１は、本体部１０の通過孔１０ａと連通するように配置されている。第１筒状部材２１の基端側の端部には、径方向外側に突出するフランジ２１ａが設けられている。第１筒状部材２１は、フランジ２１ａがネジ等で本体部１０に締結されることで、当該本体部１０に着脱自在に固定されている。
【００４２】
第１筒状部材２１の外周面において基端側の端部には、周方向の全周に沿った凹部である環状凹部２１ｂが形成されている。図３及び図４（ｂ）に示されるように、第１筒状部材２１の外周面において、先端側の端部及び基端側の端部以外の領域には、複数の離間部２１ｄが形成されている。具体的には、第１筒状部材２１の軸方向に沿って延びる離間部２１ｄが、第１筒状部材２１の外周面において環状凹部２１ｂの先端側から当該外周面の先端縁手前までの領域に、周方向に複数並設されている。
【００４３】
離間部２１ｄは、第１筒状部材２１の軸方向に垂直な断面において、第１筒状部材２１の円形の外周面側の一部を弓型形状に面取りして切欠くように設けられている。離間部２１ｄは、第１筒状部材２１の軸方向に沿って延び且つ矩形の平面形状を有する平面２１ｅを備える。離間部２１ｄは、第１筒状部材２１の外周面において周方向に等間隔の４箇所（四等配の位置）に設けられている。このような離間部２１ｄにより、第１筒状部材２１の外周面において先端側の端部及び基端側の端部以外の領域には、互いに対向する平面状の一対の平面２１ｅが２組形成される。第１筒状部材２１の外壁面は、円筒形状の側面である外周面と、４つの平面２１ｅと、により構成される。
【００４４】
図３及び図６に示されるように、第１筒状部材２１の内周面において先端側の端部には、電子線出射窓１１を支持する円筒形状の支持部材２７が設けられている。支持部材２７は、第１筒状部材２１と同軸で配置されている。支持部材２７の先端側の端面は、第１筒状部材２１の先端側の端面と同一平面上に位置する。支持部材２７は、外部雰囲気に対して電子線出射窓１１を基端側から支持する。
【００４５】
第１筒状部材２１の先端側の端部には、電子線出射窓１１が設けられている。具体的には、第１筒状部材２１の先端側の端面上及び支持部材２７の先端側の端面上に、円環膜状のシート材２８を介して電子線出射窓１１が配置されている。換言すると、電子線出射窓１１は、第１筒状部材２１の先端の開口を塞ぐように、第１筒状部材２１の先端側及び支持部材２７の先端側にシート材２８を介して重ねられている。図示する例では、第１筒状部材２１の先端外径と電子線出射窓１１の外径とは一致している。シート材２８としては、放熱性及び気密保持性に優れたグラファイトシートを用いることができる。電子線出射窓１１において支持部材２７の内孔に対応する中央領域は、電子線ＥＢを出射する電子線出射領域Ａを構成する。
【００４６】
図３に示されるように、第２筒状部材２２は、ロッド部２０の延在方向を軸方向とする筒形状を有する。ここでの第２筒状部材２２は、円筒形状を有する。第２筒状部材２２は、第１筒状部材２１を包囲する。第２筒状部材２２は、第１筒状部材２１の外側に当該第１筒状部材２１と同軸で配置されている。これにより、第１筒状部材２１及び第２筒状部材２２は、二重管構造を形成する。
【００４７】
図３及び図４（ｂ）に示されるように、第２筒状部材２２の内径は、第１筒状部材２１の外径に対応している。第２筒状部材２２の内壁面である内周面は、第１筒状部材２１の平面２１ｅとは離間し、これらの間に隙間が形成されている。一方、第２筒状部材２２の内周面は、第１筒状部材２１の外周面（外壁面のうち平面２１ｅを除く円弧面部分）と当接している。すなわち、ロッド部２０の延在方向に垂直な断面において、第２筒状部材２２の内周面は、第１筒状部材２１の外周面に対して少なくとも２点で接触する。本実施形態では、第２筒状部材２２の内周面と第１筒状部材２１の外周面との接触点は、互いに対向する２点を２組含み、離間部２１ｄと隣接する４点である。接触点は、点接触する箇所であってもよいし、線接触する箇所であってもよいし、面接触する箇所であってもよい。
【００４８】
第２筒状部材２２の先端側の端面は、第１筒状部材２１の先端側の端面と同一平面上に位置する。第２筒状部材２２の基端側の端部には、径方向外側に突出するフランジ２２ａが設けられている。フランジ２２ａは、第１筒状部材２１のフランジ２１ａの外径と等しい外径を有する。フランジ２２ａは、離間部２１ｄの基端側の端部に対応する位置に位置している。第２筒状部材２２の外周面において先端側の端部には、押さえ部材２５と螺合する雌螺子（図示せず）が形成されている。第２筒状部材２２の内周面において先端側の端部には、断面円形で先端側に開口する開口部２２ｃが形成されている。開口部２２ｃの内周面は、第１筒状部材２１の外周面における先端側の端部に隙間を有して対面する。
【００４９】
図３及び図５に示されるように、固定部材２３は、第１筒状部材２１及び第２筒状部材２２と同軸の円筒形状を有する。固定部材２３は、第１筒状部材２１のフランジ２１ａと第２筒状部材２２のフランジ２２ａとの間に配置されている。固定部材２３は、ネジ等により第１筒状部材２１及び第２筒状部材２２に固定されている。固定部材２３は、フランジ２１ａ及びフランジ２２ａの外径と等しい外径を有する。固定部材２３は、その内部に第１筒状部材２１が挿通されている。固定部材２３は、第１筒状部材２１の環状凹部２１ｂの周囲を、隙間を有して包囲する。なお、固定部材２３は、第１筒状部材２１及び第２筒状部材２２の何れかと一体で構成されていてもよい。
【００５０】
図４（ａ）及び図６に示されるように、壁部材２４は、第１筒状部材２１及び第２筒状部材２２と同軸の円筒形状を有する。壁部材２４は、電子線出射窓１１における電子線出射側の外縁部上に、円環膜状のシート材２９を介して配置されている。シート材２９としては、放熱性及び気密保持性に優れたグラファイトシートを用いることができる。壁部材２４は、電子線出射窓１１の電子線出射側に面する円柱状空間である電子線出射空間Ｒを画成する。電子線出射空間Ｒは、ロッド部２０外の外部空間である。壁部材２４は、電子線出射空間Ｒと後述の冷却気体流通空間３２とを仕切るように設けられている。
【００５１】
押さえ部材２５は、基端側に開口する有底円筒形状を有する。押さえ部材２５の内周面には、雄螺子（図示せず）が形成されている。押さえ部材２５は、雄螺子を第２筒状部材２２の外周面の雌螺子と螺合することにより、第２筒状部材２２の先端側に着脱自在に固定されている。押さえ部材２５は、第２筒状部材２２の周囲を包囲する。押さえ部材２５は、壁部材２４の周囲を、隙間を有して包囲する。
【００５２】
押さえ部材２５の底部２５ｂは、円環膜状のシート材３０を介して、壁部材２４の先端側の端面と当接する。これにより、押さえ部材２５は、壁部材２４を電子線出射窓１１に向かって押さえ付け、第１筒状部材２１の内部が真空封止されるように当該第１筒状部材２１に電子線出射窓１１を固定する。シート材３０としては、放熱性及び気密保持性に優れたグラファイトシートを用いることができる。押さえ部材２５の軸位置には、断面円形状の貫通孔２５ｃが形成されている。貫通孔２５ｃは、壁部材２４の内径と同じ内径を有する。貫通孔２５ｃは、電子線出射空間Ｒと連通する。
【００５３】
図３及び図６に示されるように、本実施形態のロッド部２０は、冷却気体流通空間３２を有している。冷却気体流通空間３２は、ロッド部２０において基端側から導入された冷却気体を先端側へ流通させる空間である。冷却気体としては、特に限定されないが、窒素ガス、アルゴンガス、オゾンガス、又は、その他の不活性ガスが挙げられる。ここでの冷却気体は、窒素ガスである。冷却気体流通空間３２は、複数の冷却気体流路３３、基端空間３４、先端空間３５及び中継流路３６を含んで構成されている。
【００５４】
冷却気体流路３３は、第１筒状部材２１の離間部２１ｄ（平面２１ｅ）と、第２筒状部材２２の内周面と、の間の隙間により形成される。つまり、離間部２１ｄは、ロッド部２０の延在方向に垂直な断面において、冷却気体流路３３を構成するように第１筒状部材２１の外周面と第２筒状部材２２の内周面とを離間させる。冷却気体流路３３は、ロッド部２０の延在方向に垂直な断面において、径方向外側を弧とする弓形形状の空間を有する。冷却気体流路３３は、ロッド部２０の延在方向に沿って真っ直ぐ延びる。冷却気体流路３３は、基端側から先端側へ窒素ガスを流通させる。冷却気体流路３３は、離間部２１ｄの数に対応した複数形成される。冷却気体流路３３は、ロッド部２０の周方向に等間隔の４箇所に設けられている。つまり、互いに対向する一対の冷却気体流路３３が、２組形成されている。
【００５５】
基端空間３４は、ロッド部２０の基端側に形成されている。基端空間３４は、第１筒状部材２１の周囲に形成された円筒状空間である。基端空間３４は、第１筒状部材２１の環状凹部２１ｂの内周面と固定部材２３の内周面との間の隙間により形成される。具体的には、基端空間３４は、第１筒状部材２１の環状凹部２１ｂ、第１筒状部材２１のフランジ２１ａ、第２筒状部材２２のフランジ２２ａ及び固定部材２３の内周面によって画設（仕切られるように形成）される。基端空間３４は、複数の冷却気体流路３３と連通する。
【００５６】
基端空間３４には、ロッド部２０外から窒素ガスが導入される。基端空間３４へ窒素ガスが導入させる構成として、具体的には次のように構成されている。すなわち、固定部材２３には、基端空間３４と外部とを連通させるものとして、固定部材２３の内周面と外周面とを貫通し且つ径方向に延びるガス導入孔２３ａが形成されている。ガス導入孔２３ａには、ガス導入部Ｋを介して窒素ガス発生器３７（図１参照）が接続されている。これにより、窒素ガス発生器３７で発生させた窒素ガスが、ガス導入部Ｋからガス導入孔２３ａを介して基端空間３４内へ導入される。
【００５７】
先端空間３５は、ロッド部２０の先端側に形成されている。先端空間３５は、壁部材２４の周囲に形成された円筒状空間である。先端空間３５は、壁部材２４の外周面と押さえ部材２５の内周面との間の隙間により形成される。具体的には、先端空間３５は、壁部材２４、押さえ部材２５、及び第２筒状部材２２の先端側の端面によって画設される。先端空間３５は、壁部材２４に形成された複数の冷却気体噴出孔４０（後述）と連通する。先端空間３５は、中継流路３６を介して複数の冷却気体流路３３と連通する。すなわち、先端空間３５は、複数の冷却気体噴出孔４０と複数の冷却気体流路３３とを連通させる。
【００５８】
中継流路３６は、第１筒状部材２１の外周面における先端側の端部と、第２筒状部材２２の開口部２２ｃの内周面との間の隙間により形成される。中継流路３６は、円筒状空間である。中継流路３６は、冷却気体流路３３と先端空間３５との間に設けられている。中継流路３６は、冷却気体流路３３と連通すると共に、先端空間３５と連通する。中継流路３６は、冷却気体流路３３を流れる窒素ガスを先端空間３５へ流入させる。
【００５９】
図４（ａ）及び図６に示されるように、本実施形態のロッド部２０において、壁部材２４には、冷却気体流通空間３２から電子線出射空間Ｒへ窒素ガスを噴出させる冷却気体噴出孔４０が複数設けられている。冷却気体噴出孔４０は、壁部材２４の外周面から内周面に貫通する、断面円形の貫通孔である。冷却気体噴出孔４０は、壁部材２４の径方向に沿って延びる。冷却気体噴出孔４０の内径は、その一端から他端に亘って一定である。冷却気体噴出孔４０は、冷却気体流通空間３２の先端空間３５に連通すると共に、電子線出射空間Ｒに連通する。冷却気体噴出孔４０は、壁部材２４の周方向において等間隔の４箇所に設けられている。つまり、壁部材２４には、当該壁部材２４の中心軸を介して互いに対向する一対の冷却気体噴出孔４０が２組形成されている。
【００６０】
冷却気体噴出孔４０は、１つの冷却気体流路３３の流路断面積よりも小さい流路断面積を有する。換言すると、窒素ガスの流通方向に垂直な断面の断面積について、複数の冷却気体流路３３それぞれよりも冷却気体噴出孔４０の方が小さい。なお、冷却気体噴出孔４０は、その一端から他端までの何れかの位置の流路断面積が、冷却気体流路３３の流路断面積よりも小さければよい。冷却気体流路３３の流路断面積よりも小さいとは、冷却気体流路３３の一端から他端までの何れかの位置の流路断面積よりも小さい場合を含む。つまり、冷却気体噴出孔４０の最小流路断面積が、１つの冷却気体流路３３の最大流路断面積よりも小さい場合を含む。
【００６１】
冷却気体噴出孔４０は、壁部材２４におけるロッド部２０の延在方向（壁部材２４における高さ方向）の中央部分に形成されている。冷却気体噴出孔４０は、径方向内側に行くに従って基端側に傾斜している。冷却気体噴出孔４０の傾向方向内側の開口は、電子線出射窓１１の電子線出射領域Ａに向いている。ここでは、冷却気体噴出孔４０の中心軸を径方向内側に延長した延長線上に、電子線出射窓１１の電子線出射領域Ａが位置している。これにより、冷却気体噴出孔４０は、窒素ガスを電子線出射窓１１の電子線出射領域Ａに向かって噴出させ、電子線出射窓１１（特に電子線出射領域Ａ）を冷却する。
【００６２】
次に、以上の構成を備える電子線照射装置１の動作例について説明する。
【００６３】
真空ポンプ５０によって本体部１０の内部を排気して真空空間Ｚを形成した後、フィラメント７を通電することにより、フィラメント７を予備加熱し、電子放出の準備を行う。続いて、電源装置からマイナス数ｋＶ〜マイナス数１００ｋＶの電源電圧を印加する。この電源電圧は、内部配線９ａ及び９ｂを介してフィラメント７に供給される。そして、所望の管電流値が得られるような温度までフィラメント７を加熱する。その後、グリッド部８によってフィラメント７から電子を引き出して放出させる。
【００６４】
フィラメント７から放出された電子は、グリッド部８によって拡散が抑制され、印加電圧に応じたエネルギーを持った電子線ＥＢとなる。電子線ＥＢは、拡がるように直進し、ロッド部２０の内部を電子線出射窓１１へ向かって進む。電子線ＥＢは、調整用電磁コイル１３によって軌道が微調整された後、集束用電磁コイル１４によってロッド部２０の内部に集束点が形成されないように集束制御される。その後、電子線ＥＢは、電子線出射窓１１に到達し、電子線出射窓１１を透過して電子線照射装置１の外部へ出射される。電子線ＥＢを出射状態とした後、ロッド部２０の先端側をボトルＢの口部Ｂａを介してボトルＢの内部に挿入する。これにより、電子線ＥＢがボトルＢの内面に効率よく照射され、ボトルＢの内面が滅菌される。
【００６５】
このような電子線ＥＢの照射と同時に、延在するロッド部２０の先端側の電子線出射窓１１を、次のように冷却する。すなわち、窒素ガス発生器３７から窒素ガスを圧送し、当該窒素ガスをガス導入部Ｋからガス導入孔２３ａを介して基端空間３４へ導入する。基端空間３４内の窒素ガスは、複数の冷却気体流路３３に流入し、各冷却気体流路３３において基端側から先端側へと流通する。各冷却気体流路３３を通った窒素ガスは、中継流路３６を介して先端空間３５に流入する。先端空間３５内の窒素ガスは、複数の冷却気体噴出孔４０に流入し、各冷却気体噴出孔４０から電子線出射空間Ｒへ吹き付けられる。これにより、窒素ガスは、電子線出射窓１１に接触して、当該電子線出射窓１１を直接冷却する。その後、窒素ガスは、先端側へと向きを変えて流れ、外部雰囲気に拡散する。
【００６６】
ところで、空冷における熱流量（運ぶ熱の量)は、冷却気体の速度ひいては圧力（動圧）が大きくなるに応じて増加する。そのため、電子線出射窓１１に接触する冷却気体の圧力が大きいほど、その冷却効率は大きくなることが見出される。流路断面積を小さくすれば、流量が同じであれば、冷却気体の速度は速くなるため、冷却効率は向上する。しかし、単純に流路断面積を小さくすると、圧力損失が大きくなって冷却気体は流れ難くなる。
【００６７】
そこで、電子線照射装置１において、冷却気体噴出孔４０は、冷却気体流路３３の流路断面積より小さい流路断面積を有している。これにより、冷却気体流路３３で窒素ガスを確実に流通させると共に、その後に、小さい流路断面積の冷却気体噴出孔４０で当該窒素ガスを噴出して、噴出する窒素ガスの圧力を高めることができる。すなわち、電子線出射窓１１に対して圧力の高い窒素ガスを直接的に供給することを実現可能となる。したがって、延在するロッド部２０の先端側に設けられた電子線出射窓１１に対して、効率よく冷却することが可能となる。電子線出射窓１１の発熱による破損を抑制し、電子線出射窓１１の耐久性の大幅な向上を達成できる。
【００６８】
なお、電子線出射窓１１を効率よく冷却するにあたり、十分な冷却効率を得られる流量で冷却水を流通させて電子線出射窓１１を冷却する水冷冷却構造も考えられる。しかし、ロッド部２０をボトルＢ内部に挿入するためにロッド部２０の太さには制限が存在することから、当該水冷冷却構造をロッド部２０に設けることは非常に困難となる可能性がある。これに対して、電子線照射装置１では、窒素ガスを冷却媒体として電子線出射窓１１を直接冷却する空冷である。空冷の場合、水冷の場合と比べて、電子線出射窓１１に冷却媒体を直接接触させ易い。よって、ロッド部２０の太さには制限が存在する場合においても、電子線出射窓１１の冷却を効率よく行うことができるため、ロッド部２０の小径化を維持しつつ電子線出射窓１１の冷却効率を高めることが可能となる。
【００６９】
電子線出射窓１１を圧力の高い窒素ガスで直接冷却できることから、電子線出射窓１１の冷却効率を高めるために窒素ガスの流路を広げて流量を高めるという必要性を低減できる。ロッド部２０の太さには制限が存在する場合には、窒素ガスの流路を広げる必要性を低減できる当該効果は、特に有効である。
【００７０】
電子線照射装置１では、冷却気体噴出孔４０は、窒素ガスを電子線出射窓１１の電子線出射領域Ａに向かって噴出させる。これにより、電子線出射窓１１において最も高温化する部位に窒素ガスを直接吹き付け、電子線出射窓１１の冷却を一層効率よく行うことができる。
【００７１】
電子線照射装置１では、冷却気体噴出孔４０は壁部材２４に複数設けられている。冷却気体流通空間３２は先端空間３５を含んでいる。先端空間３５をガスだまりとして機能させ、冷却気体流路３３からの窒素ガスを先端空間３５に溜めることができる。これにより、複数の冷却気体噴出孔４０への窒素ガス供給を、共通の先端空間３５から行うことができる。複数の冷却気体噴出孔４０から噴出される各窒素ガスの状態を均一化できる。その結果、電子線出射窓１１に対して偏りの少ない冷却を行うことが可能となる。
【００７２】
電子線照射装置１では、冷却気体流通空間３２は、複数の冷却気体流路３３と基端空間３４とを含む。基端空間３４をガスだまりとして機能させ、外部から導入された窒素ガスを基端空間３４に溜めることができる。これにより、複数の冷却気体流路３３への冷却気体の供給を、共通の基端空間３４から行うことができる。複数の冷却気体流路３３を流通する各窒素ガスの状態を均一化できる。その結果、電子線出射窓１１に対して偏りの少ない冷却を行うことが可能となる。
【００７３】
電子線照射装置１では、第１筒状部材２１の外周面には、ロッド部２０の延在方向に垂直な断面において、冷却気体流路３３を構成するように当該外周面と第２筒状部材２２の内周面とを離間させる離間部２１ｄが形成されている。第１筒状部材２１の外周面と第２筒状部材２２の内周面とは、ロッド部２０の延在方向に垂直な断面において少なくとも２点で接触する。これにより、例えば動作時の外部要因等によって第１筒状部材２１と第２筒状部材２２との間隔を変化させようとする力が作用した場合や、組立精度による構造のバラツキ又は偏りが生じた場合でも、冷却気体流路３３が狭まったり広がったりするのを抑制でき、冷却気体流路３３を精度よく維持できる。冷却気体流路３３において安定的に窒素ガスを流通させることができ、電子線出射窓１１の冷却を安定的に行うことが可能となる。
【００７４】
また、このように、第１筒状部材２１の外周面と第２筒状部材２２の内周面とが少なくとも２点で接触することから、第２筒状部材２２に対する第１筒状部材２１の位置決め、及び、第１筒状部材２１に対する第２筒状部材２２の位置決めを容易に行うことができる。
【００７５】
電子線照射装置１では、離間部２１ｄが第１筒状部材２１の外周面に形成されている。これにより、第２筒状部材２２の内周面に離間部２１ｄを形成する場合に比べて、離間部２１ｄを容易に形成することができる。
【００７６】
電子線照射装置１は、調整用電磁コイル１３及び集束用電磁コイル１４を備える。調整用電磁コイル１３及び集束用電磁コイル１４によって電子線ＥＢの軌道及び集束を適切に調整することで、第１筒状部材２１の内周面への電子線ＥＢの入射を抑制し、効率よく電子線ＥＢを電子線出射窓１１に導くことができる。ロッド部２０の発熱を抑制でき、冷却気体流路３３を流通する窒素ガスが当該発熱で加熱されることを抑制できる。その結果、電子線出射窓１１に至る窒素ガスが当該加熱で昇温してしまうことを抑制でき、電子線出射窓１１の冷却を一層効率よく行うことが可能となる。
【００７７】
電子線照射装置１では、第２筒状部材２２は磁性材料により形成されている。これにより、第２筒状部材２２を磁気シールドとして機能させ、第１筒状部材２１の内部を通過する電子線ＥＢに外部磁界の影響が及ぶことを抑制できる。具体的には、第１筒状部材２１内の電子線ＥＢに及ぶ地磁気等の外部磁気を遮蔽して、当該電子線ＥＢの軌道のずれを抑制できる。なお、第２筒状部材２２ではなく第１筒状部材２１を磁性材料により形成してもよいし、第１筒状部材２１及び第２筒状部材２２の両方を磁性材料により形成してもよい。また、ロッド部２０を別途に磁性体で覆ってもよい。
【００７８】
電子線照射装置１では、電子線出射窓１１は、第１筒状部材２１の先端側の端面上に配置されている。壁部材２４は、電子線出射窓１１の電子線出射側上に配置されている。第２筒状部材２２に着脱自在に固定された押さえ部材２５は、壁部材２４を電子線出射窓１１に向かって押さえ付ける。これにより、冷却気体噴出孔４０が設けられた壁部材２４を利用して、電子線出射窓１１を押さえ付けて固定できる。また、押さえ部材２５を外すことで、電子線出射窓１１を容易に交換できる。
【００７９】
電子線照射装置１では、電子線出射窓１１が第１筒状部材２１の端面上にシート材２８を介して設けられ、壁部材２４が電子線出射窓１１にシート材２９を介して設けられている。シート材２８によって第１筒状部材２１の内部を気密化できる。シート材２９によって先端空間３５を気密化できる。
【００８０】
電子線照射装置１では、押さえ部材２５が壁部材２４にシート材３０を介して設けられている。シート材３０によって先端空間３５を気密化できる。また、着脱時に押さえ部材２５を回転した場合、シート材３０は押さえ部材２５に対して滑るために押さえ部材２５と一緒に回転しないため、押さえ部材２５を回転した際の回転力が壁部材２４に及ぶのを抑制できる。
【００８１】
電子線照射装置１では、冷却気体噴出孔４０から吹き付けた窒素ガスは、外部雰囲気に流れて拡散する。したがって、窒素ガスをロッド部２０内において循環させる機構を不要にでき、ひいては、窒素ガスを放熱する機構を不要にできる。
【００８２】
電子線照射装置１では、ロッド部２０は本体部１０に着脱自在に固定される。これにより、ロッド部２０を再現性よく交換することが可能となる。組立て及びメンテナンス時の作業を低減できる。
【００８３】
電子線照射装置１では、壁部材２４で冷却気体流通空間３２と電子線出射空間Ｒとを仕切った上で、この壁部材２４に形成した冷却気体噴出孔４０によって窒素ガスを噴出させて電子線出射窓１１を直接冷却している。壁部材２４及び冷却気体噴出孔４０を備えずに電子線出射窓１１を直接冷却する構造に比べて、組立精度による構造のバラツキ又は偏りが万が一に生じ得た場合でも、電子線出射窓１１の冷却を安定的に行うことが可能となる。
【００８４】
電子線照射装置１において、ロッド部２０へ導入する窒素ガスの圧力と、冷却気体噴出孔４０から噴出される窒素ガスの流量（ｌ／ｍｉｎ）とについては、比例関係にあることが見出される。そこで、窒素ガス発生器３７からロッド部２０へ供給する窒素ガスの圧力を、当該比例関係に基づき制御部１２により制御することで、冷却気体噴出孔４０から噴出される窒素ガスの流量を制御できる。
【００８５】
図７は、図１のロッド部２０の先端側における窒素ガスの流れを解析した結果を示す図である。図７は、電子線出射窓１１の電子線出射側の斜視図である。図中の矢印は、解析により求められた窒素ガスの流線である。窒素ガスは、電子線出射空間Ｒ内において、電子線出射窓１１の中央部分（電子線出射領域Ａ）に向かって４方向から吹き付けられている。図７に示される解析結果によれば、壁部材２４の各冷却気体噴出孔４０から噴出した窒素ガスは、電子線出射窓１１に向かって広がるように進み、電子線出射窓１１に当たり、電子線出射窓１１の中央付近で電子線出射側（図示上側）へと向きを変え、拡散していくことを確認できる。電子線出射窓１１に窒素ガスを接触させ、当該電子線出射窓１１を冷却できることを確認できる。
【００８６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。
【００８７】
上記実施形態では、冷却気体噴出孔４０は断面円形であるが、断面円形以外の断面形状であってもよく、断面楕円形であってもよい。冷却気体噴出孔４０は、広範囲を冷却可能にするために、断面矩形のスリットであってもよい。また、冷却気体噴出孔４０を例えば以下のように構成してもよい。
【００８８】
図８（ａ）は、第１変形例に係るロッド部２０Ａの先端側を示す拡大断面図である。図８（ａ）に示されるように、ロッド部２０Ａの壁部材２４には、電子線出射窓１１の電子線出射側の表面に沿って窒素ガスを吹き付ける冷却気体噴出孔４０Ａが設けられている。冷却気体噴出孔４０Ａは、壁部材２４の基端側の端部に設けられ、壁部材２４の径方向に沿って真っ直ぐ延びる。冷却気体噴出孔４０Ａは、壁部材２４の中心軸を介して対向するような対で設けられていない。冷却気体噴出孔４０Ａによれば、電子線出射窓１１の電子線出射側の表面に沿うように窒素ガスを接触させ、電子線出射窓１１の熱を効率よく運び、電子線出射窓１１を効果的に冷却できる。
【００８９】
図８（ｂ）は、第２変形例に係るロッド部２０Ｂの先端側を示す拡大断面図である。図８（ｂ）に示されるように、ロッド部２０Ｂの壁部材２４には、上記冷却気体噴出孔４０Ａ（図８（ａ）参照）と同様な冷却気体噴出孔４０Ｂが、壁部材２４の中心軸を介して対向するような対で設けられている。冷却気体噴出孔４０Ｂにおいても、電子線出射窓１１の電子線出射側の表面に沿うように窒素ガスを接触させ、電子線出射窓１１の熱を効率よく運び、電子線出射窓１１を効果的に冷却できる。
【００９０】
図８（ｃ）は、第３変形例に係るロッド部２０Ｃの先端側を示す拡大断面図である。図８（ｃ）に示されるように、ロッド部３０Ｃの壁部材２４には、電子線出射空間Ｒへ径方向に沿って真っ直ぐ窒素ガスを吹き付ける冷却気体噴出孔４０Ｃが設けられている。冷却気体噴出孔４０Ｃは、電子線ＥＢの出射方向における壁部材２４の中央部分に設けられている。冷却気体噴出孔４０Ｃは、壁部材２４の径方向に沿って真っ直ぐ延び、先端側及び基端側の何れにも傾斜していない。冷却気体噴出孔４０Ｃは、壁部材２４の中心軸を介して対向するような対で設けられている。
【００９１】
上記実施形態では、ロッド部２０の延在方向に垂直な断面において、第２筒状部材２２の内周面が第１筒状部材２１の外周面に対して離間部２１ｄと隣接する４点で接触する構成としたが、３点で接触する構成としてもよいし、２点で接触する構成としてもよいし、５点以上で接触する構成としてもよい。
【００９２】
上記実施形態では、離間部２１ｄの形状は特に限定されず、種々の形状のであってもよい。例えば図９に示される離間部１２１ｄが形成されていてもよい。離間部１２１ｄは、ロッド部１２０の第１筒状部材１２１の外周面において、周方向に等間隔の４箇所に形成されている。離間部１２１ｄは、第１筒状部材１２１の軸方向に沿って延在する。離間部１２１ｄは、第１筒状部材１２１の軸方向に沿い且つ径方向内側に凸となる曲面でもって、第１筒状部材１２１の外周面側の一部を切り欠いて成るような形状を有する。離間部１２１ｄの軸方向に垂直な断面は、径方向を短手方向とする楕円形状を有する。このような離間部１２１ｄにより、第１筒状部材１２１の外周面には、互いに対向する断面円弧状の一対の曲面が２組形成されている。離間部１２１ｄによれば、ロッド部１２０の太さを維持しながら、冷却気体流路３３を広げることができる。
【００９３】
上記実施形態において、冷却気体噴出孔４０の数は、１つでもよいし、複数でもよい。上記実施形態において、冷却気体流路３３の数は、１つでもよいし、複数でもよい。上記実施形態において、電子線出射窓１１は、例えばロウ付け又は溶接により第１筒状部材２１の先端側の端部に接合されていてもよい。上記実施形態において、ロッド部２０の長さは特に限定されず、挿入する容器の大きさ又は形状に応じた長さであればよい。
【００９４】
上記実施形態では、離間部２１ｄを第１筒状部材２１の外周面に設けたが、これに代えてもしくは加えて、離間部２１ｄと同様な離間部を第２筒状部材２２の内周面に設けてもよい。上記実施形態において、離間部は、冷却気体流路３３を構成するように第１筒状部材２１の外周面と第２筒状部材２２の内周面とを離間させるものであればよく、ロッド部２０の延在方向に沿って延びる切欠きであってもよいし、ロッド部２０の延在方向に沿って延びる溝であってもよいし、ロッド部２０の延在方向に沿って延びる凹部（凹条）であってもよい。
【００９５】
上記実施形態では、ロッド部２０（特に第１筒状部材２１）を電子銃ＥＧ側に延長させることで、電子銃ＥＧから出射した電子線ＥＢを通過させる通過孔１０ａを構成してもよい。この場合、電子通過経路における中心軸を容易に得ることができ、電子線ＥＢの調整が容易となる。また、第１筒状部材２１及び第２筒状部材２２の両方を磁性材料で形成しなくてもよい。第１筒状部材２１及び第２筒状部材２２の両方を、例えばステンレス、アルミニウム又は無酸素銅等の非磁性材料で形成してもよい。この場合、調整用電磁コイル１３及び集束用電磁コイル１４の形成する磁界を、第１筒状部材２１内の電子線ＥＢへ容易に導くことができる。
【００９６】
上記実施形態では、調整部として調整用電磁コイル１３を適用したが、調整部は特に限定されず、電子線ＥＢの軌道を調整できるものであれば、種々の手段を調整部として適用できる。上記実施形態では、集束部として集束用電磁コイル１４を適用したが、集束部は特に限定されず、電子線ＥＢを集束制御できるものであれば、種々の手段を集束部として適用できる。また、調整部及び集束部の少なくとも何れかを備えない場合もある。また、複数の調整用電磁コイル１３及び集束用電磁コイル１４を組み合わせてもよく、この場合、電子線ＥＢを高精度に制御できる。また、調整用電磁コイル１３と集束用電磁コイル１４との配置を互いに入れ替えてもよい。
【００９７】
上記実施形態では、基端空間３４と外部とを連通させるものとして、ガス導入孔２３ａ（図３参照）を形成したが、それに代えて、図１０に示されるように、ガス導入孔２３ｂを形成してもよい。ガス導入孔２３ｂは、固定部材２３、第１筒状部材２１のフランジ２１ａ及び本体部１０を貫通する。ガス導入孔２３ｂには、本体部１０における調整用電磁コイル１３の配置領域近傍の外表面に設けられたガス導入部Ｋを介して、窒素ガス発生器３７が接続されている。これにより、窒素ガス発生器３７で発生させた窒素ガスが、ガス導入部Ｋからガス導入孔２３ｂを介して基端空間３４内へ導入される。このようにガス導入部Ｋがロッド部２０から離間した位置に設けられることで、ロッド部２０をボトルＢ内へ挿入する際にガス導入部Ｋが挿入の妨げになり難くなると共に、電子線ＥＢの照射に伴って発生するオゾン等にさらされてガス導入部Ｋが劣化してしまうことを抑制できる。
【００９８】
なお、以上に記載した上記実施形態及び上記変形例の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。上記「等しい」の語は、完全に等しい場合だけでなく、略等しい場合を含む。上記「同じ」の語は、完全に同じ場合だけでなく、略同じ場合を含む。上記「等しい」及び上記「同じ」の語は、設計上、計測上又は製造上等の誤差を含む。
【符号の説明】
【００９９】
１…電子線照射装置、２…電子線発生部、３…筐体、１０…本体部、１１…電子線出射窓、１３…調整用電磁コイル（調整部）、１４…集束用電磁コイル（集束部）、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，１２０…ロッド部、２１，１２１…第１筒状部材、２１ｄ，１２１ｄ…離間部、２２…第２筒状部材、２４…壁部材、２５…押さえ部材、３２…冷却気体流通空間、３３…冷却気体流路、３４…基端空間、３５…先端空間、４０…冷却気体噴出孔、Ａ…電子線出射領域、ＥＢ…電子線、ＥＧ…電子銃、Ｒ…電子線出射空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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