CN220873524U - 紫外线照射装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种能够提高均匀度的紫外线照射装置。实施方式的紫外线照射装置包括：发光管，沿第一方向延伸，呈筒状且在内部空间封入有气体；内部电极，设在所述发光管的内部；外部电极，设在所述发光管的外部；以及冷却部，具有沿所述第一方向延伸的凹部。所述外部电极具有：电极体，设在所述发光管的外表面与所述冷却部的所述凹部的内表面之间，且与所述内部电极相向；以及多个安装部，在与所述第一方向正交的第二方向上分别设在所述电极体的两侧端部。所述多个安装部沿所述第一方向排列安装于所述冷却部的开设有所述凹部的面。所述多个安装部的中心间距离为30mm以上且150mm以下。

Description

紫外线照射装置

技术领域

本实用新型的实施方式涉及一种紫外线照射装置。

背景技术

有一种紫外线照射装置，其包括照射紫外线的势垒放电灯。包括势垒放电灯的紫外线照射装置例如被用于附着于对象物表面的有机物的去除(光清洗处理)、表面改性、氧化膜的形成等表面处理。势垒放电灯例如具有设在发光管内部的内部电极、以及设在发光管外部的外部电极。当对内部电极与外部电极施加交流电压时，产生介电质势垒放电，从而对应于被封入至发光管内部的气体的种类而照射具有特定波长的紫外线。

而且，当使势垒放电灯点亮时，与紫外线一同产生热。因此，有时在发光管的外部设置冷却部。

近年来，为了进行更广范围的处理，势垒放电灯的管轴方向上的长度存在变长的倾向。当势垒放电灯的管轴方向上的长度变长时，管轴方向上的外部电极的长度变长。当外部电极的长度变长时，外部电极的变形量易因所产生的热而变大。若外部电极的变形量变大，则内部电极与外部电极之间的距离发生变化，从而放电状态有可能发生变化。当放电状态发生变化时，均匀度变低而容易产生处理不均。

因此，期望开发出一种紫外线照射装置，即便势垒放电灯的管轴方向的长度变长，也能够提高均匀度。

[现有技术文献]

[专利文献]

[专利文献1]日本专利特开2002-093377号公报

实用新型内容

[实用新型所要解决的问题]

本实用新型所要解决的问题在于提供一种能够提高均匀度的紫外线照射装置。

[解决问题的技术手段]

实施方式的紫外线照射装置包括：发光管，沿第一方向延伸，呈筒状且在内部空间封入有气体；内部电极，设在所述发光管的内部；外部电极，设在所述发光管的外部；以及冷却部，具有沿所述第一方向延伸的凹部。所述外部电极具有：电极体，设在所述发光管的外表面与所述冷却部的所述凹部的内表面之间，且与所述内部电极相向；以及多个安装部，在与所述第一方向正交的第二方向上分别设在所述电极体的两侧端部。所述多个安装部沿所述第一方向排列安装于所述冷却部的开设有所述凹部的面。所述多个安装部的中心间距离为30mm以上且150mm以下。

实施方式的紫外线照射装置还包括：定位构件，呈板状，且设在所述安装部与所述冷却部的开设有所述凹部的面之间，在与所述第一方向正交的第二方向上限制所述电极体的位置以及所述发光管的位置。

实施方式的紫外线照射装置的所述第一方向上的所述定位构件的长度为5mm以上且20mm以下。

[实用新型的效果]

通过本实用新型的实施方式，可提供一种能够提高均匀度的紫外线照射装置。

附图说明

图1是用于例示本实施方式的紫外线照射装置的示意分解图。

图2是用于例示势垒放电灯的示意图。

图3是图2的势垒放电灯的A-A线方向的示意剖面图。

图4是外部电极的示意立体图。

[符号的说明]

1：势垒放电灯

2：冷却部

2a：凹部

2b：流路

3：灯座

4：壳体

11：发光管

11a：密封部

11b：导电部

11c：外引线

12：内部电极

12a：线圈

12b：极线

13：反射膜

14：支架

15：导线

16：外部电极

16a：电极体

16b：安装部

16b1：孔

16c：定位构件

100：紫外线照射装置

A-A：线方向

L1、L2、X1、Y1：长度

P：间距尺寸

S：间隙

X、Y、Z：方向

Y2：中心间距离

θ1、θ2：中心角

具体实施方式

以下，参照附图来对实施方式进行例示。另外，各附图中，对于相同的结构要素标注相同的符号并适当省略详细说明。而且，各附图中的箭头X、箭头Y、箭头Z表示彼此正交的三方向。例如，将与势垒放电灯1(发光管11)的管轴方向正交的方向(相当于第二方向的一例)设为X方向，将势垒放电灯1(发光管11)的管轴方向(相当于第一方向的一例)设为Y方向，将紫外线的照射方向设为Z方向。

图1是用于例示本实施方式的紫外线照射装置100的示意分解图。

另外，图1中，例示了设有一个势垒放电灯1的情况，但势垒放电灯1的数量可根据用途或照射对象物的大小等来适当变更。即，势垒放电灯1只要设有至少一个即可。

如图1所示，紫外线照射装置100例如具有势垒放电灯1、冷却部2、灯座3以及壳体4。

图2是用于例示势垒放电灯1的示意图。

图3是图2的势垒放电灯1的A-A线方向的示意剖面图。

另外，图3中也一并描绘了冷却部2。

如图2以及图3所示，势垒放电灯1例如具有发光管11、内部电极12、反射膜13、支架14、导线15以及外部电极16。

发光管11呈筒状，且具有全长(管轴方向的长度)比管径长的形态。发光管11例如可设为圆筒管。在发光管11的管轴方向上的两侧端部分别设有密封部11a。通过设置密封部11a，能够气密地密封发光管11的内部空间。密封部11a例如可使用压封(pinch seal)法或缩封(shrink seal)法而形成。

而且，在密封部11a的内部，可设置导电部11b与外引线11c。导电部11b可相对于一个密封部11a而设置一个。导电部11b的平面形状例如为四边形。导电部11b呈薄膜状。导电部11b例如可由钼箔形成。

外引线11c呈线状，可至少设在设有导线15的一侧的密封部11a。外引线11c的其中一个端部与导电部11b电连接。外引线11c的端部附近可与导电部11b进行激光熔接或电阻熔接。外引线11c的另一个端部可从密封部11a露出。外引线11c例如包含钼等。

在发光管11的内部空间封入有气体。在势垒放电灯1中，在内部电极12与外部电极16之间进行势垒放电，对所封入的气体给予高能量电子而生成准分子激励分子。当准分子激励分子复原时，对应于气体的种类而产生具有特定的峰值波长的光。因此，封入至发光管11的内部空间的气体可根据势垒放电灯1的用途来适当变更。封入至发光管11的内部空间的气体例如可设为氪、氙、氩、氖等稀有气体或者使多种稀有气体混合而成的混合气体。也可视需要而在气体中进而包含卤素气体等。

发光管11的内部空间的25℃下的气体压力(封入压力)例如可设为80kPa～200kPa左右。发光管11的内部空间的25℃下的气体压力(封入压力)可通过气体的标准状态(标准环境温度和压力(Standard Ambient Temperature and Pressure，SATP)：温度25℃、1bar)来求出。

例如，在对平板显示器用的玻璃板的表面进行光清洗的情况下，优选将所封入的气体设为氙。氙的封入压力例如可设为93kPa左右。若将所封入的气体设为氙，则可产生峰值波长为172nm的紫外线，因此可提高清洗效果。

此时，发光管11例如是由峰值波长为200nm以下的紫外线的透射率高的材料形成。例如，发光管11是由使紫外线透射且包含SiO₂(二氧化硅)的材料形成。发光管11例如可由合成石英玻璃形成。

内部电极12被设在发光管11的内部。内部电极12例如具有线圈12a以及极线12b。线圈12a以及极线12b可一体地形成。线圈12a以及极线12b例如是通过对线材进行塑性加工而形成。线材的线径(直径)例如为0.2mm～1.0mm左右。

线圈12a以及极线12b例如包含钨作为主成分。例如，线圈12a以及极线12b可使用在钨中添加有钾等掺杂钨而形成。若使用掺杂钨来形成线圈12a，则可提高线圈12a的尺寸稳定性。

线圈12a呈螺旋状，且设在发光管11的内部空间。线圈12a在发光管11的内部空间的中央区域沿着发光管11的管轴而延伸。线圈12a的间距尺寸P例如可设为10mm～120mm左右。

如图3所示，在与发光管11的管轴方向正交的方向上，线圈12a与发光管11的内壁之间的间隙S例如优选设为10mm以下。另外，也可不设置间隙S，而使线圈12a与反射膜13接触。而且，在未设置反射膜13的情况下，也可使线圈12a与发光管11的内壁接触。若间隙S为规定的尺寸以下，则能够以低的电压来产生稳定的势垒放电。因此，例如可根据发光管11的内径尺寸来设定线圈12a的外径尺寸，以设置规定的间隙S。

极线12b分别设在线圈12a的两侧端部。极线12b呈线状，且从线圈12a的端部沿着发光管11的管轴延伸。

极线12b的端部在密封部11a的内部与导电部11b电连接。极线12b的端部附近可与导电部11b进行激光熔接或电阻熔接。

反射膜13呈膜状，且被设在发光管11的内壁。反射膜13可设在外部电极16与内部电极12(线圈12a)之间。反射膜13将在发光管11的内部空间产生且未朝向照射方向的紫外线反射向照射方向。若设有反射膜13，则可提高紫外线的导出效率。而且，若设有反射膜13，则可减小发光管11的紫外线直接入射的区域，因此可抑制因紫外线造成的发光管11的化学性的结构变化。

如图3所示，在从沿着发光管11的管轴的方向观察时，反射膜13可设在中心角θ1为180°～300°左右的范围。反射膜13的管轴方向的长度L1可设为线圈12a的长度L2以上。若这样，则能够有效地提高紫外线的导出效率。

反射膜13的厚度例如可设为100μm～300μm左右。若这样，则容易维持对紫外线的良好的反射率。

反射膜13例如包含SiO₂。而且，反射膜13也能够包含使紫外线散射的粒子。使紫外线散射的粒子例如包含氧化铝等。

另外，反射膜13也可未必需要而予以省去。但若设有反射膜13，则能够提高紫外线的导出效率，且能够抑制因紫外线造成的发光管11的化学性的结构变化。

支架14分别设在发光管11的管轴方向上的两侧端部。支架14覆盖发光管11的端部。支架14例如可由树脂等有机材料或陶瓷等无机材料形成。支架14例如可包含滑石(steatite)、氧化铝等。支架14既可与外部电极16接触，也可与外部电极16隔开地设置。

导线15电连接于从密封部11a露出的外引线11c的端部。导线15经由外引线11c以及导电部11b而与内部电极12电连接。例如可将设在紫外线照射装置100外部的点亮电路电连接至导线15。另外，导线15既可如图2所示那样仅设在发光管11的其中一个端部侧，也可分别设在发光管11的两侧端部。

外部电极16被设在发光管11的外部。

图4是外部电极16的示意立体图。

如图1至图4所示，外部电极16例如具有电极体16a以及多个安装部16b。电极体16a以及多个安装部16b可一体地形成。

电极体16a沿着发光管11的外表面而沿发光管11的管轴方向延伸。电极体16a被设在发光管11的外表面与后述的冷却部2的凹部2a的内表面之间。电极体16a与内部电极12(线圈12a)相向。在设有反射膜13的情况下，电极体16a可设在与反射膜13相向的位置。

若使电极体16a的发光管11侧的面与发光管11的外表面之间的间隙过大，则紫外线的导出效率有可能下降。例如，当在内部电极12与电极体16a之间产生势垒放电时，若在内部电极12与电极体16a之间的间隙存在环境中的空气，则有时会产生硝化氢气体。而且，在电极体16a的表面，环境中的水分有时会结露。若硝化氢气体溶入至结露的水分中，则会生成硝酸。当硝酸接触至发光管11的外表面时，紫外线的透射性将下降。若每当使势垒放电灯1点亮时反复产生此种化学反应，则紫外线的导出效率有可能会随时间下降。

另一方面，若使电极体16a的发光管11侧的面与发光管11的外表面之间的间隙过小，则会因尺寸公差或扭曲等而难以在发光管11中安装电极体16a。因此，当将发光管11的半径设为R1(mm)，将电极体16a的发光管11侧的面的曲率半径设为R2(mm)时，优选设为“0.93≦R1/R2≦0.99”。若这样，则可抑制紫外线的导出效率下降，且可使外部电极16的安装变得容易。

而且，与外部电极16相比，发光管11、内部电极12以及反射膜13等更易消耗。因此，优选的是，发光管11容易从外部电极16(电极体16a)拆卸。若设为“0.93≦R1/R2≦0.99”，则发光管11容易从外部电极16(电极体16a)拆卸，因此能够实现维护性的提高或运营成本的降低。

而且，如图3所示，若在从沿着发光管11的管轴的方向观察时，电极体16a的发光管11侧的面的中心角θ2变小，则电极体16a与内部电极12相向的区域变小，因此紫外线的光量有可能变少。另一方面，若中心角θ2变大，则在发光管11的内部空间产生的紫外线易被电极体16a吸收，因此紫外线的导出效率有可能下降。因此，中心角θ2优选设为180°以上且300°以下。若这样，则能够使紫外线的光量增加，且能够抑制紫外线的导出效率下降。

电极体16a的发光管11侧的面的中心角θ2既可与反射膜13的中心角θ1相同，也可不同。

电极体16a的管轴方向的长度例如可与反射膜13的管轴方向的长度L1设为相同。

电极体16a的厚度例如可设为0.1mm以上且1.0mm以下。

电极体16a包含金属等导电性材料。电极体16a例如是使用不锈钢、铝等而形成。而且，当使势垒放电灯1点亮时，与紫外线一同产生热。因此，若电极体16a包含金属等导热率高的材料，则也能够将电极体16a用作散热部。

此处，近年来，为了进行更广范围的处理，势垒放电灯1的管轴方向上的长度存在变长的倾向。当势垒放电灯1的管轴方向上的长度变长时，管轴方向上的电极体16a的长度将变长。当电极体16a的长度变长时，电极体16a的变形量有时会因使势垒放电灯1点亮时所产生的热而变大。

若电极体16a的变形量变大，则内部电极12(线圈12a)与电极体16a之间的距离发生变化，从而放电状态有可能发生变化。当放电状态发生变化时，照度分布有可能产生不均匀而导致均匀度变低。当均匀度变低时，容易产生处理不均。

例如，若势垒放电灯1的管轴方向上的长度为750mm以上，则均匀度变低而处理不均易变大。

因此，在外部电极16设有多个安装部16b。

如图3以及图4所示，在与发光管11的管轴方向正交的方向上，多个安装部16b分别设在电极体16a的两侧端部。多个安装部16b的其中一个端部设在电极体16a的端部。在与发光管11的管轴方向正交的方向上，多个安装部16b朝远离发光管11的方向延伸。

发光管11的管轴方向上的安装部16b的长度Y1例如可设为5mm以上且20mm以下。与发光管11的管轴方向正交的方向上的安装部16b的长度X1例如可设为5mm以上且20mm以下。

多个安装部16b的厚度以及材料可与电极体16a设为相同。

多个安装部16b是沿发光管11的管轴方向排列设置。多个安装部16b被安装于冷却部2的开设有凹部2a的面。多个安装部16b例如可使用螺丝等紧固构件而安装于冷却部2。因此，可在多个安装部16b分别设置贯穿厚度方向的孔16b1。

若将多个安装部16b安装于冷却部2，则可抑制电极体16a因使势垒放电灯1点亮时产生的热发生变形。若可抑制电极体16a的变形，则可抑制内部电极12(线圈12a)与外部电极16(电极体16a)之间的距离发生变化而导致放电状态发生变化的现象。若可抑制放电状态的变化，则可提高均匀度。因此，可抑制处理不均的产生。

此时，若缩短管轴方向上的安装部16b的中心间距离Y2(间距尺寸)，则难以产生电极体16a的变形。

表1是表示安装部16b的中心间距离Y2与均匀度的关系的表。

[表1]

表1是管轴方向上的发光管11的长度为1400mm的情况。

照度栏中的“0”表示管轴方向上的发光管11的中心的位置。“300”表示从发光管11的中心朝其中一个方向为300mm的位置，“600”表示600mm的位置，“700”表示700mm的位置。“-300”表示从发光管11的中心朝另一个方向为300mm的位置，“-600”表示600mm的位置，“-700”表示700mm的位置。

均匀度是设为“1-(最高照度-最低照度)/(最高照度+最低照度)”。均匀度越接近“1”，则均匀度越高，即，均匀度越接近“1”，则照度分布越均匀。

如根据表1可知的那样，若将安装部16b的中心间距离Y2设为150mm以下，则可提高均匀度。此时，即便使安装部16b的中心间距离Y2小于30mm，也无法进一步提高均匀度。而且，若使安装部16b的中心间距离Y2小于30mm，则安装部16b的数量将变多，因此外部电极16的安装或拆卸变得繁杂。

因此，安装部16b的中心间距离Y2优选设为30mm以上且150mm以下。若这样，则能够提高均匀度，因此能够减小处理不均。而且，安装部16b的数量不会变得过多，因此外部电极16的安装或拆卸不会变得繁杂。

而且，图1中例示了中心间距离Y2为固定的情况(等间隔地设有多个安装部16b的情况)，但也可根据势垒放电灯1的管轴方向上的位置而使中心间距离Y2不同。例如，势垒放电灯1的中心侧比起端部侧，温度容易变高。因此，例如可使势垒放电灯1的中心侧的中心间距离Y2比端部侧的中心间距离Y2短。

而且，图1以及图4中例示了下述情况，即，在与势垒放电灯1的管轴方向正交的方向上，设在电极体16a的其中一个端部的安装部16b与设在电极体16a的另一个端部的安装部16b设于相同的位置，但也可将它们设在不同的位置。

而且，当势垒放电灯1的管轴方向上的长度变长时，管轴方向上的发光管11的长度将变长。当发光管11的长度变长时，发光管11的变形量有时会因使势垒放电灯1点亮时所产生的热而变大。

若发光管11的变形量变大，则内部电极12(线圈12a)与电极体16a之间的距离发生变化，从而放电状态有可能发生变化。而且，有可能在发光管11与冷却部2之间产生间隙而导致冷却状态发生变化。若放电状态或冷却状态发生变化，则更容易产生处理不均。

例如，若管轴方向上的发光管11的长度以及电极体16a的长度成为600mm以上，则均匀度有可能进一步变低而处理不均进一步变大。

因此，如图3所示，可进一步设置定位构件16c，所述定位构件16c在与发光管11的管轴方向正交的方向上限制电极体16a的位置以及发光管11的位置。定位构件16c呈板状。定位构件16c例如被设在安装部16b与冷却部2的开设有凹部2a的面之间。定位构件16c的数量例如可与安装部16b的数量设为相同。

定位构件16c例如可使用螺丝等紧固构件而与安装部16b一同安装于冷却部2。因此，在定位构件16c，可设置贯穿厚度方向的孔。

发光管11的管轴方向上的定位构件16c的长度例如可与安装部16b的长度Y1设为相同。即，发光管11的管轴方向上的定位构件16c的长度例如可设为5mm以上且20mm以下。与发光管11的管轴方向正交的方向上的定位构件16c的长度例如可与安装部16b的长度X1设为相同。定位构件16c的厚度例如可设为0.3mm左右。定位构件16c的材料例如可设为不锈钢等金属。

在将定位构件16c安装于冷却部2时，既可在定位构件16c的其中一个端部与电极体16a之间、以及电极体16a与发光管11的外表面之间的至少任一处设置微小的间隙，也可不设置间隙。

而且，例示了在多个安装部16b分别设置定位构件16c的情况，但也可相对于多个安装部16b而设置一个定位构件。例如，也可相对于一个外部电极16而设置一对定位构件。

若设有定位构件16c，则能够抑制电极体16a以及发光管11因使势垒放电灯1点亮时所产生的热发生变形的现象。若可抑制电极体16a以及发光管11的变形，则能够抑制内部电极12(线圈12a)与外部电极16(电极体16a)之间的距离发生变化而导致放电状态发生变化，或者在发光管11与冷却部2之间产生间隙而导致冷却状态发生变化的现象。若可抑制放电状态以及冷却状态的变化，则能够进一步提高均匀度。因此，能够进一步抑制处理不均的产生。

接下来，返回图1，对冷却部2、灯座3以及壳体4进行说明。

如图1以及图3所示，冷却部2夹着外部电极16而与发光管11相向。冷却部2沿势垒放电灯1的管轴方向延伸。冷却部2的管轴方向的长度例如可与外部电极16(电极体16a)的管轴方向的长度设为相同。冷却部2可设置至少一个。在设置多个冷却部2的情况下，如图1所示，可将多个冷却部2沿势垒放电灯1的管轴方向排列设置。

如图3所示，可在冷却部2的其中一个面设置凹部2a。凹部2a沿发光管11的管轴方向延伸。在凹部2a的内部，可设置外部电极16的电极体16a与势垒放电灯1的发光管11。凹部2a的内表面的至少一部分可与电极体16a接触。

在冷却部2的开设有凹部2a的面，安装外部电极16的多个安装部16b。而且，在设置定位构件16c的情况下，可在冷却部2的开设有凹部2a的面与多个安装部16b的各自之间设置定位构件16c。

冷却部2是由导热率高的材料形成。冷却部2例如可由铝或不锈钢等金属形成。

而且，如图3所示，也可在冷却部2的内部设置供制冷剂流动的流路2b。制冷剂例如可设为水等。若使制冷剂在流路2b的内部流动，则可提高散热性。

灯座3例如电连接于点亮电路等。导线15以及外部电极16拆装自如地与灯座3电连接。因此，通过将导线15以及外部电极16电连接于灯座3，从而能够将内部电极12以及外部电极16电连接于点亮电路等。

点亮电路例如具有将来自交流电源的电力转换为高电压且高频(例如频率为37kHz的正弦波)的电力的逆变器。例如，点亮电路以2.4kW左右的灯电力来使势垒放电灯1点亮。

壳体4呈箱状，在内部收纳势垒放电灯1、冷却部2以及灯座3。在壳体4的其中一个面设有开口，以将从势垒放电灯1出射的紫外线照射至外部。点亮电路既可设在壳体4中，也可设在壳体4的外部。

以上，例示了本实用新型的若干实施方式，但这些实施方式是作为示例而提示，并不意图限定实用新型的范围。这些新颖的实施方式能够以其他的各种形态来实施，在不脱离实用新型主旨的范围内可进行各种省略、置换、变更等。这些实施方式或其变形例包含在实用新型的范围或主旨内，并且包含在权利要求所记载的实用新型及其均等的范围内。而且，前述的各实施方式能够相互组合而实施。

Claims (3)

1.一种紫外线照射装置，其特征在于，包括：

势垒放电灯以及冷却部，

所述势垒放电灯具有：

发光管，沿第一方向延伸，呈筒状且在内部空间封入有气体；

内部电极，设在所述发光管的内部；以及

外部电极，设在所述发光管的外部，

所述冷却部具有沿所述第一方向延伸的凹部，

所述外部电极具有：

一个电极体，设在所述发光管的外表面与所述冷却部的所述凹部的内表面之间，且与所述内部电极相向；以及

多个安装部，在与所述第一方向正交的第二方向上分别设在所述一个电极体的两侧端部，

所述多个安装部沿所述第一方向排列安装于所述冷却部的开设有所述凹部的面，

所述第一方向的所述多个安装部的各个的中心间距离为30mm以上且150mm以下，

所述势垒放电灯的所述第一方向的中心侧的所述中心间距离比所述势垒放电灯的所述第一方向的端部侧的所述中心间距离短。

2.根据权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，还包括：

定位构件，呈板状，且设在所述安装部与所述冷却部的开设有所述凹部的面之间，

在与所述第一方向正交的第二方向上限制所述一个电极体的位置以及所述发光管的位置。

3.根据权利要求2所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述第一方向上的所述定位构件的长度为5mm以上且20mm以下。