CN104838507B - 光照射装置 - Google Patents

Abstract

在光照射装置中，长条体(20)具有能弹性地复原的可挠性。LED芯片(10)被紧贴固定在长条体(20)的前端部(22)，发出紫外光。覆盖部(12)覆盖保护LED芯片(10)，并使LED芯片(10)发出的紫外光透射。导电部(24)沿长条体(20)的长度方向延伸，流过用于使LED芯片(10)发光的电流。绝缘部(26)覆盖导电部(24)，确保导电部(24)的电绝缘。可以还包括被设在前端部(22)附近、使前端部(22)附近弯曲的弯曲机构。此外，可以还设有控制部，能从与长条体(20)的前端部(22)相反一侧的端部控制弯曲机构的弯曲方向。

Description

光照射装置

技术领域

本发明涉及光照射装置，特别涉及将光照射到狭小部的装置。

背景技术

紫外光在基于紫外光的树脂固化领域、医疗和食品领域中的灭菌或杀菌处理等中被广泛运用。目前，随着人们对食品安全性和卫生方面的关心的日益提高，以O-157为首的细菌、流感病毒等的预防感染正受到重视，正寻求一种能有效地实施杀菌处理的装置。

在制造食品或医药品的工场中，为确保卫生，有的会通过定期地拆解、清洗制造装置来除去装置内部的污垢，或通过紫外光的照射来施以杀菌处理。例如，在利用了较细的配管或弯曲的配管的制造装置中，为能对配管的内部进行基于紫外光照射的杀菌，已有通过插入配管的光纤来照射紫外光进行杀菌的装置(参照专利文献1、2)。

[在先技术文献]

[专利文献]

专利文献1:日本特开2005-13723号公报

专利文献2:日本特开2007-618号公报

发明内容

〔发明所要解决的课题〕

但是，作为光纤，若非由数值孔径规定的预定的入射角范围，则无法使光入射，一般来说，仅能将光源发出的光中的一部分光导入光纤。特别是在为向狭小部照射光而使用纤芯直径细的光纤时，光的导入效率下降，根据所选择的纤芯直径不同，有时仅能将来自光源的光中的百分之几程度的光导入。

本发明是鉴于这样的课题而研发的，提供一种在狭小部也能有效地照射光的光照射装置。

〔用于解决课题的手段〕

为解决上述课题，本发明一个方案的光照射装置具有长条体，和被紧贴固定在长条体的前端部的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)芯片。长条体具有沿该长条体的长度方向延伸、流过用于使LED芯片发光的电流的导电部，和覆盖所述导电部、确保该导电部的电绝缘的绝缘部。

根据上述方案的光照射装置，通过将前端部固定有LED芯片的长条体插入配管，并以该状态使通电部流过电流，从LED芯片发出紫外光，能向配管内等狭小部照射光。另外，由于能使LED芯片发出的光的几乎全部都照射到配管内部，故与利用光纤时相比，能高效地利用作为光源的LED芯片所发出的光。

在上述方案的光照射装置中，LED芯片可以发出紫外光。

在上述方案的光照射装置中，可以还具有覆盖保护LED芯片，并使LED芯片发出的紫外光透射的覆盖部。

在上述方案的光照射装置中，长条体可以具有能弹性地复原的可挠性。

在上述方案的光照射装置中，可以还包括：被设在前端部附近、使该前端部附近弯曲的弯曲机构；以及能从与该长条体的前端部相反侧的端部控制弯曲机构的弯曲方向的控制部。

〔发明效果〕

通过本发明的光照射装置，在狭小部也能有效地照射光。

附图说明

图1是表示实施方式的光照射装置的图。

图2是表示插入内径细的配管中的长条体的图。

图3是表示插入弯曲的配管中的长条体的图。

图4是表示变形例的光照射装置的图。

具体实施方式

以下参照附图说明本发明的实施方式。在全部的附图中，对同样的构成要素标注同样的标号，并适当省略说明。

图1表示实施方式的光照射装置100。光照射装置100如后述的图2、3所示那样，在将长条体20插入内径细的配管或弯曲的配管等中的状态下，使固定于长条体20的前端部22的LED芯片10发出紫外光，由此来对配管内部或较细的间隙等狭小部照射紫外光、施以杀菌处理等。光照射装置100的长条体20的前端部22处所固定的LED芯片10发出紫外光，故能将LED芯片10发出的紫外光的几乎全部都照射到狭小部，能有效地照射紫外光。

光照射装置100具有LED芯片10、覆盖部12、长条体20、电源部28。长条体20具有导电部24和绝缘部26。电源部28介由导电部24供给LED芯片10发出紫外光所需的直流电力。

LED芯片10被紧贴固定在长条体20的前端部22，基于介由导电部24从电源部28供给来的电力，发出紫外光。LED芯片10发出中心波长或峰值波长被包含在约200nm～360nm的波长域内的紫外光，具有与导电部24连接的阳极电极和阴极电极。作为这样的LED芯片，已知有采用氮化铝镓(AlGaN)的。此外，为提高杀菌效果，优选能照射出中心波长在260nm附近的被称作杀菌射线的紫外光的器件作为LED芯片10。另外，为能将LED芯片10导入狭小部，优选其大小在0.1～1mm见方程度。

覆盖部12是覆盖LED芯片10的部件，具有在将长条体20插入配管等时保护LED芯片10不直接接触配管等的作用。另外，覆盖部12是使LED芯片10发出的紫外光透射的材料，并且优选即使接触到配管等也不会损坏或破裂、不易受到损伤的材料。例如，作为覆盖部12，只要采用紫外光的透射率高、并且具有适度的柔软性的非晶性氟系树脂即可。

长条体20是用于将前端部22所固定的LED芯片10导入配管内部等狭小部的支承部件，是具有能弹性地复原的可挠性的在一个方向上较长的线状的部件。在此，所谓“具有能弹性地复原的可挠性”，是指兼具能从配管的入口朝深处通入长条体20的程度的刚性、和在配管的弯曲部能不折断地被弯曲的程度的柔软性。

导电部24是沿长条体20的长条方向延伸、流过用于使LED芯片10发光的电流的2根电缆，一端连接于LED芯片10的阳极电极或阴极电极，另一端连接于电源部28。导电部24优选具有不妨碍长条体20的柔软性的程度的柔软性，例如采用含有铜等电导性高的材质的金属线材即可。

绝缘部26是沿长条体20的长度方向延伸的中空构造，在中空的区域通入导电部24，从而覆盖导电部24地确保电绝缘，并且具有作为长条体20的构造体的作用。关于绝缘部26，作为具有上述的刚性和柔软性的材料，例如采用聚乙烯、尼龙等树脂或氟系树脂等即可。此外，根据长条体20所被要求的刚性，也可以在绝缘部26的中空区域通入导电部24后，通过用树脂填埋其中空区域的间隙来提高刚性。

通过以上的构成，光照射装置100在狭小部也能有效地照射紫外光。

图2表示插入到内径d的细配管49中的长条体20。本图表示了从被安装在插入配管49的长条体20的前端部22的LED芯片10向配管49内部照射紫外光的状态。例如，作为LED芯片10，使用一个1mm见方的LED芯片，在为能将1mm见方的LED芯片紧贴固定而使前端部22为直径1.5mm的圆柱形状时，长条体20的直径成为1.5mm左右。这样，针对配管内径d＝2mm左右的较细的配管，也能插入长条体20来对其内部照射紫外光。此外，为对配管内部进行有效的杀菌，优选在使长条体20朝插入配管的方向移动时、和使所插入的长条体20沿从配管拔出的方向移动时，都照射紫外光。

若是利用光纤对紫外光进行导光，则一般来说仅能使光源发出的紫外光的一部分导入光纤，随着透射光纤，光强度逐渐衰减，所以介由光纤照射的紫外光的光强度为光源发出的紫外光的一部分。而光照射装置100是使固定在长条体20的前端部22的LED芯片10发出紫外光的，故能将LED芯片10发出的紫外光的几乎全部都照射到配管49内部。因此，光照射装置100与利用光纤时相比，紫外光的利用效率提高了，能抑制照射相同光强度的紫外光所需的电力，能降低耗电量。

图3表示插入弯曲的配管50的长条体20。本图表示了从配管50的入口52向配管50内部插入长条体20，前端部22到达直角弯曲的弯曲部54前方的状态。此时，为通过直角弯曲的弯曲部54，需要使通过弯曲部54的长条体20的曲率半径r相对于配管的内径d以r<3.4×d的方式弯曲。

假设向配管50内部插入光纤，使被导入光纤的紫外光照射配管50内部，则该光纤必须在不小于与纤芯直径成比例地规定的容许曲率半径的范围内使用。这是因为若使光纤弯曲到小于容许曲率半径的曲率半径来进行使用，则在弯曲的位置会向外部漏光，或光纤破损、光输送效率下降，导致所导光的光强度下降。

例如，在采用以紫外光透射率高的石英为材质的光纤时，所容许的曲率半径一般是纤芯直径的200倍左右，若为提高所能导光的紫外光的光强度而使用比较粗的纤芯直径为500μm的石英光纤，则所容许的曲率半径成为100mm。这样，在想要将纤芯直径500μm的石英光纤通入具有直角弯曲的弯曲部54的配管50时，与所容许的曲率半径r＝100mm对应的配管的内径d成为30mm左右，难以向内径d比此还小的配管导光。此外，虽能够通过减小光纤的纤芯直径来应对较细内径的配管，但越减小纤芯直径，光纤所能导光的光强度就越变小。

另一方面，光照射装置100能采用比石英柔软性更高的材质作为长条体20，故与相同直径的石英光纤相比，能减小所容许的曲率半径，能插入到更细内径的配管中照射紫外光。特别是，即使使长条体20以比相同直径的石英光纤的容许曲率半径小的曲率半径弯曲，供给LED芯片10的电流值也几乎不变，故LED芯片10发出的紫外光的光强度不会下降。因此，光照射装置100针对在采用光纤时难以进行导光的弯曲配管的内部，也能有效地照射紫外光。

例如在使用一个1mm见方的LED芯片10、使长条体20的直径为1.5mm程度的情况下，一般来说以树脂材料作为绝缘部26的电缆的容许曲率半径为直径的10倍程度，故长条体20的容许曲率半径成为r＝15mm。这样，即使是有弯曲部的配管，也能将长条体20插通于与容许曲率半径r＝15mm对应的内径d＝5mm程度的细配管中，在内部照射紫外光。

图4是表示变形例的光照射装置200的图。光照射装置200除上述实施方式的光照射装置100的构成外，还包括在长条体20的前端部22附近所设的弯曲机构30，以及能从与长条体20的前端部22相反一侧的端部控制前端部22的弯曲方向的控制部46。通过具有弯曲机构30和控制部46，在向弯曲的配管内通入长条体20时，能使前端部22朝预定的方向弯曲，使前端部22容易通入深处，或者能使来自LED芯片10的紫外光的照射方向变化。

弯曲机构30具有旋转部32和保持部40。旋转部32是具有在圆柱部件的底面、圆柱与直径相同的半球体相连的形状的部件。旋转部32在未连接半球体的顶面紧贴固定LED芯片10，成为长条体20的前端部22。在旋转部32的半球体上，沿垂直于长条体20的长度方向的方向设有插通孔34，用于插通后述的旋转轴42。在旋转部32的侧面设有连接部36，介由牵引线48与控制部46相连接。

保持部40具有被插通于旋转部32的插通孔34的旋转轴42、和收容旋转部32的半球体的槽部44。由此，保持部40以旋转轴42为中心可自由旋转地保持旋转部32。

控制部46具有用于控制弯曲机构30的弯曲方向的牵引线48。牵引线48在长条体20内部沿长度方向延伸而设，其一端连接于连接部36。控制部46通过牵拉连接于连接部36的牵引线48，来控制旋转部32的弯曲方向。需要说明的是，牵引线48可以兼用作给LED芯片10供给电力的导电部24，也可以在导电部24之外另行设置。

本发明并非限定于上述各实施方式，可以基于本领域技术人员的知识施以各种设计变更等变形，被施以这样的变形的实施方式也可能包含在本发明的范围中。

作为光照射装置，表示了以对配管内部实施杀菌处理为目的来使用的情况，但也可以用于其它用途。例如当配管内部等狭小部产生了龟裂时，为填埋该龟裂而涂覆紫外光固化树脂，通过对涂覆的树脂照射紫外光来使树脂固化，为了该目的也可以采用本实施方式和变形例的光照射装置。

另外，前面表示了将LED芯片10紧贴固定于与长条体20的长度方向垂直的前端部22的面上的情况，但也可以在前端部22形成具有预定角度的倾斜面，在该倾斜面上紧贴固定LED芯片10。由此，不仅是插入配管等的长条体20的前端部22的前方、还能对侧方或后方有效地照射紫外光。需要说明的是，LED芯片10也可以安装在长条体20的侧面，还可以是除在前端部22安装LED芯片10外，还在长条体20的侧面安装多个LED芯片10。

前面表示了使用一个1mm见方的LED芯片作为LED芯片10，使长条体20的直径为1.5mm程度的情况，但也可以根据所需的紫外光的光强度而在前端部22固定更大的LED芯片或多个LED芯片来使用。例如通过使用四个1mm见方的LED芯片，并使长条体20的直径为3mm程度，与使用一个LED芯片时相比，能提高紫外光的光强度。另一方面，为了应对更狭小的位置或更复杂地弯曲的位置，也可以使用更小的LED芯片，并使长条体20的直径更细。

作为LED芯片，之前表示了发出紫外光的情况，但也可以采用发出可见光或发出红外光的LED芯片。

另外，之前表示了长条体20具有可挠性的情况，但也可以采用不会因外力而容易变形的直线的棒状部件作为长条体。例如在具有滤筛等的狭小部需要朝滤筛的对向侧照射光时，通过将长条体20穿过滤筛的网目，能对滤筛的深处的部位也有效地照射光。

作为弯曲机构30，之前表示了具有相对于保持部40能自由旋转地被保持的旋转部32的构成，但前端部22的进行弯曲的机构不限于此。例如也可以采用将比长条体20柔软性更高的材料配置在前端部22附近，通过对配置在其内部的压电元件施加电压来改变弯曲方向的机构。此外，还可以采用利用了形状记忆合金的弯曲机构。

〔标号说明〕

10…LED芯片、12…覆盖部、20…长条体、22…前端部、24…导电部、26…绝缘部、30…弯曲机构、46…控制部、100、200…光照射装置。

〔工业可利用性〕

通过本发明的光照射装置，在狭小部也能有效地照射光。

Claims (7)

1.一种光照射装置，其特征在于，包括：

具有能弹性地复原的可挠性的长条体，

被紧贴固定在所述长条体的前端部、发出紫外光的氮化铝镓的半导体结构、阳极电极和阴极电极组成的LED(Light Emitting Diode：发光二极管)芯片，以及

与所述半导体结构直接接触以覆盖保护所述LED芯片，并且由使所述LED芯片发出的紫外光透射的非晶性氟系树脂材料构成的覆盖部；

所述长条体具有：

沿该长条体的长度方向延伸、流过用于使所述LED芯片发光的电流的导电部，和覆盖所述导电部，确保该导电部的电绝缘的绝缘部；

所述LED芯片具有0.1至1mm见方的大小，所述长条体具有1.5mm至3mm的直径；

该光照射装置通过在使所述长条体插通入狭小部的状态下使所述LED芯片发光，而被用于对象物的杀菌处理。

2.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，

通过在使所述长条体插入配管内的状态下使所述LED芯片发光，而被用于该配管内的杀菌处理。

3.如权利要求1或2的任一项所述的光照射装置，其特征在于，还包括：

被设在所述前端部附近，使该前端部附近弯曲的弯曲机构，以及

能从与该长条体的所述前端部相反一侧的端部控制所述弯曲机构的弯曲方向的控制部。

4.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，

使用所述光照射装置时，所述长条体插入有弯曲部的配管。

5.如权利要求2或4所述的光照射装置，其特征在于，

所述长条体兼具能从所述配管的入口朝深处通入所述长条体的程度的刚性、和在所述配管的弯曲部能不折断地被弯曲的程度的柔软性。

6.如权利要求2或4所述的光照射装置，其特征在于，

使用所述光照射装置时，使所述长条体朝插入所述配管的方向移动时、和使所述长条体沿从配管拔出的方向移动时，都照射紫外光。

7.如权利要求1所述的光照射装置，其特征在于，所述前端部具有与所述长条体的长度方向垂直的面有预定角度的倾斜面，在所述倾斜面上紧贴固定所述LED芯片。