JP2003255098A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紫外線照射装置の装置コストを可及的に低減
する。 【解決手段】 放電管部１ｂを保持部１ａにて保持した
低圧水銀ランプ１を備えた紫外線照射装置において、前
記放電管部１ｂに沿うように配置される平板状のランプ
支持部材５に前記保持部１ａが取り付けられ、前記ラン
プ支持部材５における前記放電管部１ｂ及び前記保持部
１ａと対向する領域を冷却する冷却手段ＣＭが設けられ
る構成として、構成の簡素化を図ると共に、使用する材
料について受ける制限を緩和することが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電管部を保持部
にて保持した低圧水銀ランプを備えた紫外線照射装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】かかる紫外線照射装置は、低圧水銀ラン
プが発する紫外線を利用して、殺菌や洗浄等の種々の用
途に利用されている。この紫外線照射装置で利用する低
圧水銀ランプは、発光動作時に放電管内の水銀蒸気圧が
適切な蒸気圧となるように、放電管部を保持する保持部
を冷却して、保持部の取り付け箇所付近の放電管内に液
状に凝縮した水銀を貯留させておく必要がある。又、低
圧水銀ランプの放電管部についても放電管の表面が１０
０℃〜数百℃と高温になるために何らかの冷却手段が必
要になる。

【０００３】このように低圧水銀ランプを冷却するため
に、従来は、図６に概略的に示すように、低圧水銀ラン
プ１の保持部１ａを、ステンレス製の冷却用中空容器１
００に取り付けると共に、低圧水銀ランプ１の放電管部
１ｂの近くにステンレス製の冷却用角パイプ１０１を配
置し、冷却用中空容器１００及び冷却用角パイプ１０１
にステンレス配管１０２を接続して、冷却水を通水して
いた。尚、図６では、遊転ローラ１０３に支承されて紙
面に垂直な方向に搬送される板状の被処理部材１０４に
紫外線を照射して洗浄するための装置に紫外線照射装置
を適用した場合を例示している。又、ここで、冷却用中
空容器１００等をそれほど熱伝導率が高くないステンレ
スにて構成しているのは、低圧水銀ランプから発する紫
外線や紫外線によって発生するオゾンによる浸食を抑制
するためと、冷却水を通水することによる錆の発生を防
止するためであり、例えば、アルミニウム等の熱伝導率
が良好な材料を用いようとすると、例えばアルマイト加
工のような、紫外線等による浸触を防止するための表面
処理を必要とする。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来構成では、ステンレスで中空容器や角パイプを加工形
成する必要があるため、加工コストが上昇してしまう不
都合があった。本発明は、かかる実情に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、紫外線照射装置の装置コス
トを可及的に低減する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記請求項１記載の構成
を備えることにより、放電管部を保持部にて保持した低
圧水銀ランプを備えた紫外線照射装置において、前記放
電管部に沿うように配置される平板状のランプ支持部材
に前記保持部が取り付けられ、前記ランプ支持部材にお
ける前記放電管部及び前記保持部と対向する領域を冷却
する冷却手段が設けられている。すなわち、冷却手段に
て冷却されるランプ支持部材に低圧水銀ランプの保持部
を取り付けてその保持部を冷却するのみならず、ランプ
支持部材が放電管部から放出される熱に対しても冷却作
用するので、低圧水銀ランプを冷却するための構成を簡
素化することができる。

【０００６】しかも、冷却手段の直接の冷却対象である
ランプ支持部材を単純な形状として低コスト化を図ると
共に、冷却手段の直接の冷却対象をランプ支持部材とす
ることで、紫外線等の悪影響をランプ支持部材の存在に
よって遮ることが可能となり、冷却手段の構成材料等に
ついての紫外線対策の負担が緩和される。もって、紫外
線照射装置の装置コストを可及的に低減できるに至っ
た。

【０００７】又、上記請求項２記載の構成を備えること
により、前記冷却手段は、前記ランプ支持部材における
前記保持部の取り付け面と反対側の面に対して冷却作用
するように、冷却液の流路を形成するパイプ部材と、前
記ランプ支持部材又は前記ランプ支持部材に連設する部
材に前記パイプ部材を固定する固定手段とが備えられる
と共に、前記パイプ部材と前記ランプ支持部材又は前記
ランプ支持部材に連設する部材との間の隙間に熱伝導用
の充填部材が充填されて構成されている。すなわち、低
圧水銀ランプを取り付けるランプ支持部材を冷却する冷
却手段としては、ランプ支持部材自体の形状を極力単純
化するという観点から、ランプ支持部材自体に冷却液の
流路を形成するよりも冷却液の流路を形成するパイプ部
材をランプ支持部材に対して冷却作用するように固定す
る構成とする方が合理的であり、又、ランプ支持部材に
冷却液に対する耐性を持たせるような必要もなくなる。

【０００８】ところが、本発明の発明者の実験によれ
ば、固定手段にてパイプ部材を固定しても、ランプ支持
部材に取り付けた低圧水銀ランプの保持部に対する冷却
効果は必ずしも十分ではなく、パイプ部材とランプ支持
部材側との接触箇所の隙間に熱伝導用の充填部材を充填
することで、低圧水銀ランプの保持部に対する冷却効果
が飛躍的に改善することを見出した。もって、ランプ支
持部材及び冷却手段を簡素な構成としながら、十分な冷
却効果が得られるものとなった。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の紫外線照射装置を
紫外線洗浄装置に適用した場合の実施の形態を図面に基
づいて説明する。紫外線洗浄装置は、図１の断面図に示
すように、装置下部に配置される被洗浄物搬送部ＴＵ
と、装置上部に配置される紫外線照射装置ＵＩとから構
成されている。図示を省略するが、紫外線照射装置ＵＩ
は、それの一端側を支軸として揺動開閉可能に構成され
ている。〔被洗浄物搬送部ＴＵの構成〕本実施の形態で
は、被洗浄物としてガラス板等の板材２を例示してお
り、図１において紙面と垂直な方向に図示を省略する駆
動手段にて移動操作される板材２を、支持軸３に支持さ
れた遊転ローラ４が支承する。

【００１０】〔紫外線照射装置ＵＩの概略構成〕紫外線
照射装置ＵＩには、低圧水銀ランプ１と、低圧水銀ラン
プ１を取り付け支持する平板状のランプ支持部材５と、
直接的にはランプ支持部材５を冷却する冷却手段ＣＭと
が備えられている。低圧水銀ランプ１は、低圧水銀ラン
プ１の保持部１ａをランプ支持部材５に取り付け固定し
た状態を底面視で示す図２のように、３台の低圧水銀ラ
ンプ１を洗浄処理される板材２の移動方向に沿って並べ
て備えられ、低圧水銀ランプ１の放電管部１ｂが形成す
る面とランプ支持部材５とを平行姿勢として、ランプ支
持部材５は放電管部１ｂに沿うように配置されている。
平板状のランプ支持部材５は、熱伝導率の良好なアルミ
ニウム板にて形成され、その表面にアルマイト加工を施
すことで十分な紫外線耐性を確保している。このアルマ
イト加工は、既にアルマイト加工されたアルミニウム板
を購入して必要な機械加工を施しても良いし、アルマイ
ト加工無しのアルミニウム板を購入して必要な機械加工
を施した後にアルマイト加工を施しても良い。ランプ支
持部材５の厚さは、紫外線照射装置ＵＩのフレームを構
成するのに十分な強度を有する厚さに設定してある。

【００１１】〔冷却手段ＣＭの構成〕冷却手段ＣＭは、
紫外線照射装置ＵＩを平面視で示す図３のように、ラン
プ支持部材５における放電管部１ｂ及び保持部１ａと対
向する領域を冷却するように構成されており、主に保持
部１ａの冷却を目的とする第１冷却部Ｃ１と、主に放電
管部１ｂの放熱に対する冷却を目的とする第２冷却部Ｃ
２とから構成されている。第１冷却部Ｃ１及び第２冷却
部Ｃ２の何れも、ランプ支持部材５における保持部１ａ
の取り付け面と反対側の面（すなわち、ランプ支持部材
５の上面側）に対して冷却作用するように、冷却液の流
路を形成するパイプ部材６と、ランプ支持部材５又はラ
ンプ支持部材５に連設する部材にパイプ部材６を押圧し
て固定する固定手段ＰＳとが備えられて構成されてい
る。本実施の形態では、冷却液は一般的な冷却水が使用
されることを前提としており、パイプ部材６は、冷却水
を通水するのに適すると共に、熱伝導率が良好で且つ曲
げ加工の容易な銅製のパイプを使用している。パイプ部
材６の形状は丸パイプである。

【００１２】図３に示すように、パイプ部材６は、紫外
線照射装置ＵＩの側壁に備えられた冷却水流入口１０か
ら第１冷却部Ｃ１を経て第２冷却部Ｃ２を通過し、紫外
線照射装置ＵＩの側壁に備えられた冷却水流出口１１に
至る一連の流路を形成しているが、パイプ部材６の加工
上の便宜等の観点から第１冷却部Ｃ１と第２冷却部Ｃ２
との間で管継手１２によって接続される２本の丸パイプ
によって構成されている。パイプ部材６の曲げ形状は、
第１冷却部Ｃ１及び第２冷却部Ｃ２の何れにおいても、
略長方形と想定する冷却対象エリアの短辺側でパイプ部
材６を屈曲形成し、パイプ部材６の屈曲回数を極力少な
くして冷却水の流路の抵抗を下げるようにしている。

【００１３】前記固定手段ＰＳは、パイプ部材６の直線
経路部分を押圧固定するものであるが、第１冷却部Ｃ１
においては、パイプ部材６をランプ支持部材５に直接押
圧するのに対して、ランプ支持部材５に連設する部材に
パイプ部材６を押圧している。前記固定手段ＰＳによる
パイプ部材６の押圧構成についてより詳細に説明する
と、第１冷却部Ｃ１においては、図３のＡ−Ａ’矢視断
面を拡大して示す図４のように、ランプ支持部材５の上
面に、パイプ部材６の形状に適合するように断面が半円
となる溝１３をパイプ部材６の配置位置に沿って形成す
ると共に、例えばアルミニウム製等の角材の下面にパイ
プ部材６の形状に適合するように断面が半円となる溝１
４ａを形成した第１押圧部材１４にて前記固定手段ＰＳ
を構成し、パイプ部材６を挟持する状態で第１押圧部材
１４をランプ支持部材５の上面に強固にネジ止めする。
この第１押圧部材１４の固定の際、パイプ部材６とラン
プ支持部材５との間にわずかに生じる隙間に熱伝導用の
充填部材を充填している。より具体的には、本実施の形
態では、前記充填部材として例えばシリコングリース等
の放熱用グリース用いており、その放熱用グリースを、
パイプ部材６の外周，第１押圧部材１４の下面及びラン
プ支持部材５における第１押圧部材１４やパイプ部材６
との接触箇所に薄く塗りのばした後に、第１押圧部材１
４をランプ支持部材５にネジ止めする。

【００１４】一方、第２冷却部Ｃ２においては、図３の
Ｂ−Ｂ’矢視断面を拡大して示す図５のように、アルミ
ニウム製の角材の上面にパイプ部材６の形状に適合する
ように断面が半円となる溝１５ａを形成したパイプ受け
部材１５を、ランプ支持部材５の上面にパイプ部材６の
配置位置に沿って配置すると共に、例えばアルミニウム
製等の角材の下面にパイプ部材６の形状に適合するよう
に断面が半円となる溝１６ａを形成した第２押圧部材１
６にて前記固定手段ＰＳを構成し、パイプ部材６及びパ
イプ部材６を支承するパイプ受け部材１５を挟持する状
態で第２押圧部材１６をランプ支持部材５の上面に強固
にネジ止めする。この第２押圧部材１６の固定の際、パ
イプ部材６とパイプ受け部材１５との間、及び、パイプ
受け部材１５とランプ支持部材５との間にわずかに生じ
る隙間に熱伝導用の充填部材を充填している。

【００１５】より具体的には、本実施の形態では、第１
冷却部Ｃ１と同様に前記充填部材として例えばシリコン
グリース等の放熱用グリースを用いており、パイプ部材
６の外周，第２押圧部材１６の下面，パイプ受け部材１
５の上下両面及びランプ支持部材５におけるパイプ受け
部材１５との接触箇所に薄く塗りのばした後に、第２押
圧部材１６をランプ支持部材５にネジ止めする。このよ
うに、第２冷却部Ｃ２においては、パイプ部材６を直接
的にランプ支持部材５の上面に押圧するのではなく、ラ
ンプ支持部材５に連設する部材であるパイプ受け部材１
５にパイプ部材６を押圧する構成としているのは、面積
の広いランプ支持部材５の表面にパイプ部材６の配置形
状に沿って溝１３を形成するよりも、角材に直線の溝１
５ａを形成する方が容易であること、及び、第１冷却部
Ｃ１においては低圧水銀ランプ１の保持部１ａを強力に
冷却するために、パイプ部材６と保持部１ａとの間の熱
抵抗を極力低減するのが望ましいのに対して、第２冷却
部Ｃ２においては第１冷却部Ｃ１ほどの冷却能力を要求
されないことを総合的に鑑みてのことである。

【００１６】次に、上述のように構成した冷却手段ＣＭ
の冷却能力について説明する。上述の構成において、２
０℃の冷却水の流量を６．５Ｌ／ｍｉｎに設定し、定格
電力が１．３ｋＷの低圧水銀ランプ１を使用した場合、
低圧水銀ランプ１の保持部１ａ付近の温度は、点灯開始
後３０分で３０．８℃、点灯開始後６０分でも３０．８
℃と何れも良好な値を示し、低圧水銀ランプ１もほぼ定
格出力（電力）で安定して動作した。一方、上述の構成
において、放熱用グリースを塗布せずに冷却手段ＣＭを
構成した場合では、上記と同じ実験条件で、低圧水銀ラ
ンプ１の保持部１ａ付近の温度が、点灯開始後３０分で
３８．２℃、点灯開始後６０分でも３７．６℃と高い値
となり、低圧水銀ランプ１は定格出力（電力）に達しな
かった。又、参考のために、上記冷却手段ＣＭの構成に
おいて、第１冷却部Ｃ１の構成を従来技術において説明
したステンレス製の冷却用中空容器１００（板厚が２ｍ
ｍ弱）に低圧水銀ランプ１の保持部１ａを取り付ける構
成に置き換えた場合の実験結果を示すと、低圧水銀ラン
プ１の保持部１ａ付近の温度は、点灯開始後３０分で３
２．８℃、点灯開始後６０分でも３２．４℃と何れも良
好な値を示すものの、本発明を適用した冷却手段ＣＭよ
り冷却能力が低く、本発明の冷却手段ＣＭの冷却能力の
高さを確認できた。以上のように、アルマイト加工され
たアルミニウム板又はそれに連設する部材に冷却水の流
路となる銅パイプを押し当てるという簡素な構成として
装置の低コスト化を図りながら、隙間を放熱用グリース
にて充填することで、低圧水銀ランプ１に対する冷却効
果を従来構成よりもむしろ向上できる紫外線照射装置Ｕ
Ｉを提供できるに至った。

【００１７】次に、上記冷却手段ＣＭに冷却水を供給す
るための構成について説明する。冷却水の供給源として
は例えば工場の冷却水供給設備を使用し、図３に示すよ
うに、その冷却水供給設備から供給された冷却水をフロ
ーメータ２０にて流量を調整した後、冷却手段ＣＭの冷
却水流入口１０に流入し、第１冷却部Ｃ１及び第２冷却
部Ｃ２を経て冷却水流出口１１から流出した冷却水が、
前記冷却水供給設備に環流する。この冷却水の流路にお
いて、冷却水流入口１０及び冷却水流出口１１にはテフ
ロン（Ｒ）等の樹脂パイプからなる中継配管２１が接続
され、更にその中継配管２１にステンレスパイプからな
る供給側配管２２が接続されている。

【００１８】このように、冷却水流入口１０及び冷却水
流出口１１にステンレス製の配管を直接に接続しないの
は、冷却手段ＣＭ側の銅製の配管と冷却水供給側のステ
ンレス製の配管とを接触させると、いわゆる電触が発生
してしまうためである。この観点から、パイプ部材６の
配管中の管継手１２や、冷却水流入口１０及び冷却水流
出口１１の継手は全て黄銅製であり、又、中継配管２１
と供給側配管２２とを接続する管継手２３はステンレス
製のものを使用している。更に、中継配管２１の樹脂パ
イプの長さは、１ｍｍ以上で３０００ｍｍ以下であるこ
とが望ましく、冷却水の電気伝導率は、１μＳ／ｃｍ以
上であることが望ましい。

【００１９】〔別実施形態〕以下、本発明の別実施形態
を列記する。 （１）上記実施の形態では、ランプ支持部材５を冷却す
る冷却手段ＣＭを、冷却水を流すパイプ部材６を固定手
段ＰＳにて押圧固定する構成を例示しているが、ランプ
支持部材５を鋳造にて形成する過程においてパイプ部材
６を鋳込むように構成しても良い。 （２）上記実施の形態では、平板状のランプ支持部材５
に低圧水銀ランプ１の保持部１ａを直接的に取り付け固
定する場合を例示しているが、ランプ支持部材５の一部
としてスペーサを備えてそのスペーサを介して保持部１
ａを取り付けるように構成しても良い。

【００２０】（３）上記実施の形態では、第１冷却部Ｃ
１ではパイプ部材６をランプ支持部材５に直接押圧し、
第２冷却部Ｃ２ではパイプ部材６をランプ支持部材５に
連設するパイプ受け部材１５に押圧する構成を例示して
いるが、第１冷却部Ｃ１及び第２冷却部Ｃ２の両方にお
いてパイプ部材６をランプ支持部材５に直接押圧するよ
うに構成しても良いし、第１冷却部Ｃ１及び第２冷却部
Ｃ２の両方において、ランプ支持部材５に連設する部材
にパイプ部材６を押圧するように構成しても良い。

【００２１】（４）上記実施の形態では、冷却手段ＣＭ
は、冷却水を通水するパイプ部材６を引き回してランプ
支持部材５を冷却する構成を例示しているが、例えば、
ランプ支持部材５に冷風を吹き付けてランプ支持部材５
を冷却する等、冷却手段ＣＭの具体構成は種々変更可能
である。 （５）上記実施の形態では、本発明の紫外線照射装置を
洗浄装置に備える場合を例示しているが、殺菌装置等の
種々の用途に適用できる。 （６）上記実施の形態では、熱伝導用の充填部材として
放熱用グリースを例示しているが、エポキシ樹脂（極力
熱伝導率の高いものを選択）や放熱用シリコンシート等
の種々の充填部材を用いることができる。

【００２２】

【発明の効果】上記請求項１記載の構成によれば、冷却
手段にて冷却されるランプ支持部材に低圧水銀ランプの
保持部を取り付けてその保持部を冷却するのみならず、
ランプ支持部材が放電管部から放出される熱に対しても
冷却作用するので、低圧水銀ランプを冷却するための構
成を簡素化することができる。しかも、冷却手段の直接
の冷却対象であるランプ支持部材を単純な形状として低
コスト化を図ると共に、冷却手段の直接の冷却対象をラ
ンプ支持部材とすることで、紫外線等の悪影響をランプ
支持部材の存在によって遮ることが可能となるので、冷
却手段の紫外線対策の負担が緩和される。もって、紫外
線照射装置の装置コストを可及的に低減できるに至っ
た。

【００２３】又、上記請求項２記載の構成によれば、冷
却液の流路を形成するパイプ部材をランプ支持部材に対
して冷却作用するように固定する構成として構成の簡素
化を図る場合において、固定手段にてパイプ部材を固定
しても、ランプ支持部材に取り付けた低圧水銀ランプの
保持部に対する冷却効果は必ずしも十分ではなく、パイ
プ部材とランプ支持部材側との接触箇所の隙間に熱伝導
用の充填部材を充填することで、低圧水銀ランプの保持
部に対する冷却効果が飛躍的に改善するという知見に基
づいて、前記充填部材を利用して紫外線照射装置を構成
することで、ランプ支持部材及び冷却手段を簡素な構成
としながら、十分な冷却効果が得られるものとなった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかる紫外線照射装置の
断面図

【図２】本発明の実施の形態にかかる紫外線照射装置の
底面図

【図３】本発明の実施の形態にかかる紫外線照射装置の
平面図

【図４】本発明の実施の形態にかかる要部拡大図

【図５】本発明の実施の形態にかかる要部拡大図

【図６】従来の紫外線照射装置の断面図

【符号の説明】

１ 低圧水銀ランプ １ａ 保持部 １ｂ 放電管部 ５ ランプ支持部材 ６ パイプ部材 ＣＭ 冷却手段 ＰＳ 固定手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3K014 AA02 LA04 MA02 MA05 MA09 4C058 AA01 AA24 BB06 CC02 CC06 EE26 KK02 KK14 KK22 4G075 CA03 CA33 EB31

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放電管部を保持部にて保持した低圧水銀
   ランプを備えた紫外線照射装置であって、 前記放電管部に沿うように配置される平板状のランプ支
   持部材に前記保持部が取り付けられ、 前記ランプ支持部材における前記放電管部及び前記保持
   部と対向する領域を冷却する冷却手段が設けられている
   紫外線照射装置。
2. 【請求項２】 前記冷却手段は、前記ランプ支持部材に
   おける前記保持部の取り付け面と反対側の面に対して冷
   却作用するように、冷却液の流路を形成するパイプ部材
   と、前記ランプ支持部材又は前記ランプ支持部材に連設
   する部材に前記パイプ部材を固定する固定手段とが備え
   られると共に、 前記パイプ部材と前記ランプ支持部材又は前記ランプ支
   持部材に連設する部材との間の隙間に熱伝導用の充填部
   材が充填されて構成されている請求項１記載の紫外線照
   射装置。