JP6457786B2 - Ｕｖ照射用灯具およびｕｖ照射装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＵＶ照射用灯具およびそのＵＶ照射用灯具を備えたＵＶ照射装置に関する。

従来から、樹脂や接着剤の硬化処理、インキや塗料の乾燥、被処理対象物の表面改質、または半導体基板や液晶基板を露光するための光源として、ＵＶ（紫外線）を放射する光源が使われている。

このような光源を使うＵＶ照射装置として、特許文献１には、放電灯の光照射量に対応させて使用する空冷流路制御機構を構成することで大容量の放電ランプを使用しても的確に冷却できる乾燥装置が記載されている。

しかしながら、特許文献１では、光照射量の大きな放電ランプを使用しており、また、煩雑な空冷流路制御機構を備えていることから装置が大型化する。このような大型のＵＶ照射装置の場合、被処理対象物の特定の箇所のみを照射することができず、ＵＶの照射を必要としない箇所まで照射してしまい、不要な紫外線劣化が進行してしまう。

このような問題を解決するために、特許文献２のような小型で軽量なハンディタイプのＵＶ照射装置が開発されている。

特開平８−２７３４２７号公報 特開２００１−０１５０６４号公報

しかしながら、従来の小型のＵＶ照射装置は、ケースの上面に小型の冷却用のファンが設けられているため、ミラーが冷却風を遮ってしまう。そのため冷却効率が悪く、放電ランプを適切に冷却することができない。放電ランプを点灯中に適切な温度となるように冷却しなければ、放電ランプの破損や立ち上がり不良の原因となるだけでなく、装置全体が熱くなってしまい、電気回路部品などの劣化の原因にもなってしまう。また、ミラーも同様に適切な温度となるように冷却しなければ、形状変形や破損の可能性がある。

さらに、ファンがあることでケースの上面に把手を設けることができず、作業効率が悪い。

そこで本発明は、作業性がよく、小型でありながらも効率良くミラー及びランプを同時に冷却することができるＵＶ照射用灯具およびＵＶ照射装置を提供することを目的とする。

本発明のＵＶ照射用灯具は、一対の電極を有する直管型の放電ランプと、放電ランプの軸方向に沿って設けられ、放電ランプから放射されるＵＶを照射面側に反射するミラーと、放電ランプとミラーを冷却する冷却ファンとを備える。その冷却ファンは、冷却風がミラーの背面側を放電ランプの軸に沿って流れるようにＵＶ照射用灯具内に配置されている。

上記のように構成することで、冷却風がミラーと放電ランプの軸に沿って流れるため、複雑な冷却機構を必要とせず、ミラーと放電ランプを同時に冷却することができる。そのため、装置の小型化を維持することができる。

本発明のＵＶ照射装置を示す外観図である。 本発明のＵＶ照射用灯具の断面図である。

以下、図１、図２を参照しながら本発明の一実施形態について説明する。

本実施形態のＵＶ照射装置１０は、電源２０、ＵＶ照射用灯具３０、給電ケーブル４０、放電ランプ５０を具備している。

図１に示す電源２０には、スイッチ２６、アワーメータ２８、通気口２４が設けられている。また、上面には把手２２が備えられており、持ち運びが可能である。電源２０は、電力を給電ケーブル４０によってＵＶ照射用灯具３０に供給している。

図２に、ＵＶ照射用灯具３０の断面図を示す。

ＵＶ照射用灯具３０は、６つの外面から成る直方体形状である。上面には給電ケーブル４０を接続する端子３３、把手３４を備えている。また、底面には放電ランプ５０から放射されるＵＶを照射する照射口３１を設け、端面には排気口３９を設けている。一方内部には、冷却ファン３２、ミラー３６、放電ランプ５０を内蔵している。内蔵する冷却ファン３２、ミラー３６、放電ランプ５０は、ＵＶ照射用灯具３０の底面から着脱が可能である。

冷却ファン３２は、ここでは吸気型の冷却ファンであり、ＵＶ照射用灯具３０の内部に冷却風を供給し、ミラー３６、放電ランプ５０を冷却する。吸気型の冷却ファンとすることで、冷却ファン３２の動作中はＵＶ照射用灯具３０の内部が陽圧となり、放電ランプ５０やミラー３６への空気中のゴミや埃の付着防止が期待できる。

冷却ファン３２は、直方体形状であるＵＶ照射用灯具３０の長手方向に冷却風を供給できるように、ＵＶ照射用灯具３０の短辺で構成された端面に備えられている。つまり、冷却ファン３２の吸気側面が、ＵＶ照射用灯具３０の上流側（図２の左手側）の外面の一部を構成するように備えられる。

放電ランプ５０は、石英ガラスで形成した、直管型の発光管５２と、発光管５２の両端部に接続する第一の封止管５３及び第二の封止管５４と、第一の封止管５３及び第二の封止管５４の端部に固定した口金５７及び口金５８と、を一体的に備えている。第一の封止管５３と第二の封止管５４は互いに同軸上である。放電ランプ５０内にはＸｅガス、Ｋｒガス、Ａｒガスなどの希ガス、水銀が封入してある。

発光管５２の内部にはタングステンなどの高融点金属で構成された一対の電極（図示せず）が互いに対向する状態で配設してある。第一の封止管５３及び第二の封止管５４の発光管５２と反対側の端部には金属製の口金５７、５８がそれぞれ装着してある。電極（図示せず）は、第一の封止管５３及び第二の封止管５４と発光管５２の内部に配設した導電部材（図示せず）により、口金５７、５８と電気的に導通可能に接続されている。口金５７、５８に外部の電源２０と接続して、放電ランプ５０に電力を供給すると、電極間で放電が発生し、ＵＶ（紫外光）を放射する。

放電ランプ５０は、直方体形状であるＵＶ照射用灯具３０の長手方向と放電ランプ５０の軸Ｌの方向とが平行となるように配置される。このとき、放電ランプ５０は、放電ランプ５０の軸Ｌ方向の中心が、ＵＶ照射用灯具３０の長手方向（軸方向）中心よりも下流側（図２の右手側）に配置するとよい。

ミラー３６は、ここではアルミ製のミラーであり、軽量性に優れている。このミラー３６は、放電ランプ５０の軸Ｌ方向に沿うようにＵＶ照射用灯具３０内に設置される。さらに好ましくは、ミラー３６の背面が、ＵＶ照射用灯具３０の高さ方向中央よりも上側に配置するとよい。

放電ランプ５０の放射光（ＵＶ）を効率よく照射するため、ミラー３６のＵＶ照射用灯具３０の長辺方向の長さは、放電ランプ５０の発光管５２の長さよりも長い。また、ミラー３６のＵＶ照射用灯具３０の高さ方向（鉛直方向）の長さは、放電ランプ５０の中心軸Ｌより照射口３１側まで延在する。すなわち、放電ランプ５０のＵＶ照射用灯具３０における照射口３１側以外の五面をミラー３６で囲えればよい。

第一の封止管５３及び第二の封止管５４の下側半周方向を囲むようにアルミ製の反射板３８が設けられる。これにより、放電ランプ５０は、照射口３１側以外をミラー３６と反射板３８で囲まれる。この反射板３８を設けることで、放電ランプ５０から放射される放射光（ＵＶ）をミラー３６と共に反射して、有効に照射口３１から取り出すことができる。これにより、放射光を最大限利用することができ、照射口３１以外からの照射（光漏れ）を低減することができる。

ミラー３６には、ミラー３６の背面側から照射面側、つまり放電ランプ５０に向かって冷却風が流れるように開口した通気口３６１が設けられている。

なお、ミラーは、いわゆるコールドミラーであってもよい。また、ミラー形状は効率よく照射口３１に反射する形状であれば楕円や平面状でよく、限定されるものではない。

本実施形態では、ミラー３６と反射板３８を高さ方向（鉛直方向）に沿った同一平面上に配置しているが、ミラー３６と反射板３８は軸方向に対して重なっていてもよい。これにより、光漏れをさらに低減することができる。また、ミラー３６と反射板３８は一体物として構成されていてもよい。

次に、ＵＶ照射装置１０の動作を説明する。

電源２０の主スイッチ（図示せず）をＯＮにすると、冷却ファン３２が作動し、冷却風が排出される。次に電源２０のスイッチ２６をＯＮにすると、電源２０から給電ケーブル４０で接続されたＵＶ照射用灯具３０に電力が供給され、放電ランプ５０が点灯する。冷却風の多くはミラー３６の背面側を軸方向に沿って流れるが、冷却風の一部は第一の封止管５３と反射板３８との隙間を通って放電ランプ５０を冷却する。

また、ミラー３６に設けられた通気口３６１によって、ミラー３６の背面側に流れた冷却風の一部が照射口３１側に流れ、点灯中に高温となる放電ランプ５０を冷却することができる。

このように、冷却ファン３２は、冷却風がＵＶ照射用灯具３０の長手方向、つまり、ミラー３６の背面側に向かって流れるように配置されているため、放電ランプ５０とミラー３６を同時に冷却できる。一つの冷却ファン３２で効率よく冷却が可能となるため、大型の冷却機構を必要とせず、ＵＶ照射用灯具３０を小型に維持することができる。

さらに、冷却ファン３２は、冷却ファン３２の吸気側面がＵＶ照射用灯具３０の端面の一部を構成するように設けている。したがって、ＵＶ照射用灯具３０の高さを冷却ファン３２の高さとすることができ、ＵＶ照射用灯具３０の低背化を実現できる。

このとき、ミラー３６は、ミラー３６の背面がＵＶ照射用灯具３０の高さ方向中央よりも上側になるように配置されているため、低背化したＵＶ照射用灯具３０においては、ミラー３６とＵＶ照射用灯具３０の上面との間隔は狭くなる。したがって、ミラー３６の背面側を流れる冷却風の流速が速くなり、放電ランプ５０よりも低い使用温度が好ましいミラー３６を効率よく冷却することができる。

ＵＶ照射用灯具３０内の放電ランプ５０を、放電ランプ５０の軸Ｌ方向における中心が、ＵＶ照射用灯具３０の長手方向（軸方向）中心よりも下流側に位置するように配置するとよい。点灯中の放電ランプ５０は高温（約７００℃）になるため、放電ランプ５０を冷却した冷却風は熱を帯びてしまう。したがって、放電ランプ５０をＵＶ照射用灯具３０の下流側に配置することで、熱を帯びた冷却風を速やかに排気口３９から排気することができる。これにより、ＵＶ照射用灯具３０の温度上昇を低減できる。

また、放電ランプ５０の配置に合わせて照射口３１もＵＶ照射用灯具３０の下流側に位置する。これにより、被照射対象物の置かれた場所が取り回し環境に制限がある場所でも、照射し易くなる。つまり、照射可能範囲がＵＶ照射用灯具３０の端側になるため、ＵＶ照射装置１０の作業者から離れた場所（奥側）に位置する被照射対象物に放射光（ＵＶ）を照射しやすくなる。

なお、ＵＶ照射用灯具３０の上面には把手３４が設けられており、作業性を高めているが、把手３４の設置位置を、把手３４のＵＶ照射用灯具３０の長手方向における中心が、放電ランプ５０の軸Ｌ方向における中心よりも上流側にするとよい。放電ランプ５０をＵＶ照射用灯具３０の下流側に設置しているため、把手３４が上流側に位置しているとＵＶ照射用灯具３０を扱ううえでバランスがよく、作業性に優れる。さらに、冷却風が排出される排出口３９からも離れるため、安全性もよい。

なお、ミラー３６の通気口３６１や排気口３９から放電ランプ５０の放射光が漏れないように、遮光板３５、３７を設けるとよい。光漏れを防ぎ、安全性が高い。

また、放電ランプ５０への過剰な冷却を避けるために、冷却ファン３２と放電ランプ５０の間に防風板（図示せず）を設けても良い。簡単な構成でありながら、放電ランプ５０を適切な温度に調整可能である。

１０ ＵＶ照射装置
２０ 電源
３０ ＵＶ照射用灯具
３２ 冷却ファン
３６ ミラー
４０ 給電ケーブル
５０ 放電ランプ
Ｌ 放電ランプの軸線

Claims (6)

1. 一対の電極を有する直管型の放電ランプと、
   前記放電ランプの軸方向に沿って設けられ、前記放電ランプから放射されるＵＶを照射面側に反射するミラーと、
   前記放電ランプと前記ミラーを冷却する冷却ファンとを備えるＵＶ照射用灯具であって、
   前記冷却ファンは、その吸気側面が前記ＵＶ照射用灯具の上流側の端面を構成し、前記ミラーの背面側を前記放電ランプの軸に沿って冷却風が流れるように配置され、
   前記ミラーは、前記ミラーの背面が、前記ＵＶ照射用灯具の高さ方向中央よりも上側に配置されていることを特徴とするＵＶ照射用灯具。
2. 前記ミラーには、前記ミラーの背面側から照射面側に冷却風が流れる通気口が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のＵＶ照射用灯具。
3. 前記ＵＶ照射用灯具の下流側の端面には、冷却風を排気する排気口が備えられ、
   前記放電ランプは、前記放電ランプの軸方向中心が、前記ＵＶ照射用灯具の軸方向中心よりも下流側となるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載のＵＶ照射用灯具。
4. 前記ＵＶ照射用灯具の上面には把手が備えられており、
   前記把手は、前記把手の軸方向中心が前記放電ランプの軸方向中心よりも上流側となるように配置されていることを特徴とする請求項１乃至２のいずれか１項に記載のＵＶ照射用灯具。
5. 請求項１乃至２のいずれか１項に記載のＵＶ照射用灯具と、
   前記ＵＶ照射用灯具と給電ケーブルを介して接続された電源とを備えることを特徴とするＵＶ照射装置。
6. 一対の電極を有する放電ランプと、
   前記放電ランプの軸方向に沿って設けられ、前記放電ランプ側に向けて開口した通気口が備えられたミラーと、
   前記放電ランプと前記ミラーを冷却する冷却ファンとを備えるＵＶ照射用灯具であって、
   前記冷却ファンは、その吸気側面が前記ＵＶ照射用灯具の上流側の端面を構成するように配置され、
   前記ミラーは、その背面が前記ＵＶ照射用灯具の高さ方向中央よりも上側に配置され、
   前記冷却ファンによって排出された冷却風は、前記ミラーの背面側を前記放電ランプの軸方向に沿って流れ、少なくとも一部が前記通気口を通って前記放電ランプ側に流れることを特徴とするＵＶ照射用灯具。

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