JP2006000760A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 作業環境内への不活性ガスの漏洩を極力抑制し、安全性の高い紫外線照射装置を提供するる。
【解決手段】 空気より重い不活性ガスを入れるための容器３を備え、この容器３内に被照射物５を入れて紫外線照射を行う紫外線照射装置１である。
容器３には、底壁部７と、この底壁部７から立設された筒状の内側壁部９と、この内側壁部９を外側から囲む筒状の外側壁部１１が備えられている。内側壁部９は、その上端よりも所定位置下がった位置に開口１５が形成され、内側壁部９と外側壁部１１との間の外側空間３１には排気手段としての排気ブロア２９が接続されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、紫外線照射装置に関する。

いわゆる紫外線硬化型インキ、紫外線硬化型塗料、紫外線硬化型樹脂（以下「紫外線硬化型樹脂等」という）は、溶剤の揮発を必要としないこと、硬化に必要な時間とエネルギが極めて少ないこと等により、幅広い分野で好んで使用される傾向にある。これらの紫外線硬化型樹脂等は、そのほとんどが光開始剤によるラジカル重合反応を利用しており、このラジカルは酸素と反応して消失し、重合しなくなる。このため、紫外線照射による硬化反応を不活性ガス雰囲気中で行う必要があり（例えば特許文献１参照）、例えば硬化反応に使用される紫外線照射装置１００として図５に示されるものが使用される。このものは、上面を開口した容器１０３と、この容器１０３に付設された紫外線ランプ１０５とからなり、容器１０３内にドライアイス１０７を入れて不活性ガス（二酸化炭素）１０９を充填した状態で、被照射物１１１に紫外線照射を行う。
特開平９−２５１４０号公報

この紫外線照射装置１００では、ドライアイス１０７の量を調整することによって、容器１０３の上面から不活性ガス１０９がオーバーフローしないようにするが、万一、図５に示すようにオーバーフローした場合には、作業環境内に二酸化炭素が漏れ出すことなり安全上好ましくない。特に、不活性ガスは無色であるため、作業環境内にオーバーフローしていることを目視で確認することができないため、作業環境内に極力漏れ出さないように配慮しなければならない。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、作業環境内への不活性ガスの漏洩を極力抑制し、安全性の高い紫外線照射装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、空気より重い不活性ガスを入れるための容器を備え、この容器内に被照射物を入れて紫外線照射を行う装置において、前記容器には、底壁部と、この底壁部から立設された筒状の内側壁部と、この内側壁部を外側から囲む筒状の外側壁部が備えられるとともに、前記内側壁部には、その上端よりも所定位置下がった位置に開口が設けられ、前記内側壁部と前記外側壁部との間の空間には排気手段が接続されていることを特徴とする紫外線照射装置である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記開口の下縁付近には、前記内側壁部から内側へ突出した鍔状の板部材が設けられていることを特徴とする。

請求項３の発明は、空気より重い不活性ガスを入れるための容器を備え、この容器内に被照射物を入れて紫外線照射を行う装置において、前記容器には、底壁部と、この底壁部から立設された筒状の内側壁部と、この内側壁部を外側から囲み、かつ前記内側壁部の上端より上方位置まで延びた筒状の外側壁部が備えられており、前記内側壁と前記外側壁との間の空間には排気手段が接続されていることを特徴とする紫外線照射装置である。

＜請求項１の発明＞
本請求項の構成の発明によれば、以下に示す作用効果を奏する。すなわち、底壁部と内側壁部に囲まれた空間内の不活性ガス量が増えてくると、不活性ガスのガス面が上昇する。そして、ガス面が内側壁部の開口まで到達すると、不活性ガスは開口から内側壁部と外側壁部との間の空間にオーバーフローして流れ込む。そして、この不活性ガスは、排気手段により、作業環境外へ排気される。よって、不活性ガスの作業環境への漏れを抑制することができる。

＜請求項２の発明＞
図３（Ａ）に示されるように内側壁部９に、開口１５を設けた構造では、不活性ガス２のうち一部は、矢印で示すように内側壁部９に沿って、上方へ移動して開口１５から排気される。この不活性ガス２の上方移動（図中、上向き矢印）により不活性ガス２のガス面２Ａが乱れて、不活性ガス２の層と空気の層４９が混合しやすくなり、容器内の不活性ガス雰囲気が乱されるおそれがある。本請求項の発明の構成によれば、開口１５の下縁付近には、内側壁部９から内側へ突出した鍔状の板部材２１が設けられているから、図３（Ｂ）に示されるように、内側壁部９に沿って上方へ移動する不活性ガス２の移動を抑制することができ、不活性ガス２の層と空気の層４９との混合を抑制することができる。

＜請求項３の発明＞
本請求項の構成の発明によれば、以下に示す作用効果を奏する。すなわち、底壁部と内側壁部に囲まれた空間内の不活性ガス量が増えてくると、不活性ガスのガス面が上昇する。そして、ガス面が内側壁部の上端を超えると、不活性ガスは内側壁部と外側壁部との間の空間に流れ込む。そして、この不活性ガスは、排気手段により、作業環境外へ排気される。よって、不活性ガスの作業環境への漏れ出しを抑制することができる。

＜第１実施形態＞
本発明の一実施形態を図１ないし図３を参照しつつ説明する。
本実施形態の紫外線照射装置１は、空気より重い不活性ガス２を入れるための容器３を備え、この容器３内に被照射物５を入れて紫外線照射を行うものである。容器３は、全体として上面を開放した有底の二重管構造をなし、円板状の底壁部７と、底壁部７の周縁より所定距離内側から上方に気密的に立設された円筒状の内側壁部９と、底壁部７の周縁から上方に気密的に立設されて内側壁部９を外側から囲む外側壁部１１とを備えてなる。この容器３は、底壁部７を下にした状態で設置される。なお、内側壁部９と外側壁部１１の上端位置はほぼ同一高さとされている。

内側壁部９の内径Ｌ１は、３００ｍｍ程度とされており、外側壁部１１の内径Ｌ２は４００ｍｍ程度とされている。なお、内側壁部９及び底壁部７により囲まれた内側空間１３内には、被照射物５がつり下げられるようにして入れられる。

内側壁部９には、上端から２００ｍｍ程度、下方位置に矩形状の複数の開口１５が略同一高さ位置にて周設されている（図２中、Ｌ３が２００ｍｍとされている）。各開口１５は同一間隔にて周設されており、内側壁部９の全周からほぼ均等に不活性ガス２が排気されるようにされている。
各開口１５には、開口１５と略同一サイズの開口率調整板１７が備えられている。この開口率調整板１７は、開口１５の両側に取り付けられた一対のＬ字状のガイド部１９によってガイドされつつ、上下にスライド移動可能に設けられている。この開口率調整板１７を上下にスライド移動させて開口１５の開口率を変化させることで、不活性ガス２の排気量が調整可能とされている。また、開口１５の下縁付近には、内側壁部９から内側へ例えば５０ｍｍ程度突出した鍔状の板部材２１が設けられている。

外側壁部１１の開口１５よりも下方位置には紫外線ランプ２３が取り付けられており、紫外線ランプ２３の前方に位置する外側壁部１１及び内側壁部９は、部分的に石英等の透明材料によって形成され、紫外線ランプ２３から放射される紫外線が内側空間１３の被照射物５に照射されるようにされている。なお、透明材料によって形成された部分は、照射窓部９Ａ，１１Ａとされている。

外側壁部１１の底壁部７付近には、ガス排気口２５が設けられ、ここに排気管２７が気密的に取り付けられている。排気管２７の途中には排気手段としての排気ブロア２９が備えられ、この排気ブロア２９が作動すると内側壁部９と外側壁部１１との間の外側空間３１内のガスが、屋外に排気されるようにされている。なお、外側空間３１の上端部は、開口している（符号３１Ａは開口部を示している）。

底壁部７の内側壁部９が立設した位置よりも内側位置には、貫通孔が形成され、この貫通孔にガス導入管３３が気密状態で挿入されている。ガス導入管３３により、ガスボンベ等の不活性ガス供給源３５からの所定の不活性ガス（例えば、アルゴン、二酸化炭素あるいはそれらの混合）を、内側壁部９で囲まれた内側空間１３内に供給する。なお、ガス導入管３３の途中には、ガス流量を測定するための流量計３７、ガスを送り出すためのポンプ３９、ガス流量を調整するためのバルブ４１が設けられている。

外側空間３１の上方位置には、酸素濃度を検出するためのガス濃度センサー４３が取り付けられている。ガス濃度センサー４３と排気ブロア２９は、制御手段４５に接続され、制御手段４５はガス濃度センサー４３の検出値に応じて、排気手段としての排気ブロア２９の回転数を調節する（なお、制御手段４５には、インバータが内蔵されており、排気ブロア２９のモータをインバータ制御する）。具体的には、予め、ガス濃度センサー４３の検出値に対して、排気ブロア２９等の回転数が対応させられているテーブルを制御手段４５のメモリ上に電子的に格納する。
制御手段４５に格納された制御プログラムは、ガス濃度センサー４３の検出値を用いて上記テーブルを参照し、排気ブロア２９等の回転数を決定し、この回転数となるように排気ブロア２９を制御する。
なお、上記テーブルは、ガス濃度センサー４３の検出値と、その検出値における最適な回転数を実験的に決定したものであり、例えば、酸素濃度が低くなる（言い換えれば不活性ガス濃度が高くなる）につれて、回転数が上昇するようにされている。このように酸素濃度に応じて回転数を制御すると、ガス供給量がガス排気量を上回って不活性ガス２が容器３から漏れ出した場合（酸素濃度が低下した場合）に、回転数を上げて排気量を増加させ、不活性ガス２の漏れを最小限に食い止めることができる。

以上のように、本実施形態の紫外線照射装置１は構成されており、この構成により、以下に示す作用効果を奏する。すなわち、底壁部７と内側壁部９に囲まれた内側空間１３内の不活性ガス２量が増えてくると、不活性ガス２のガス面２Ａが上昇する。そして、ガス面２Ａが内側壁部９の開口１５まで到達すると、不活性ガス２は開口１５から外側空間３１にオーバーフローして流れ込む。そして、排気ブロア２９により、外側空間３１内には、その上端の開口部３１Ａから下方に向かう気流が生じ、この気流に乗って、不活性ガス２は作業環境外へ排気される。よって、不活性ガス２の作業環境への漏れを抑制することができる。また、開口１５の下縁付近には、内側壁部９から内側へ突出した鍔状の板部材２１が設けられているから、図３（Ｂ）に示されるように、内側壁部９に沿って上方へ移動する不活性ガス２の移動を抑制することができ、不活性ガス２の層と空気層４９との混合を抑制することができる。
また、本実施形態の構成によれば、開口１５は内側壁の上端から２００ｍｍ程度、下方位置に設けられているから、上端から２００ｍｍ以内には不活性ガス２はほとんど存在しない。よって、作業者が内側空間１３に顔を入れたとしても、不活性ガス２をほとんど吸い込むことが無くなり安全性が向上する。

＜第２実施形態＞
次に本発明の第２実施形態について図４を参照しつつ説明する。なお、第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。
第２実施形態では、内側壁部９の上端と外側壁部１１の上端の高さの位置関係が第１実施形態と異なる。
すなわち、図４に示されるように容器３の外側壁部１１は、内側壁部９の上端より上方まで延設されている。
本実施形態の構成によれば、内側空間１３内の不活性ガス量が増えてくると、不活性ガス２のガス面２Ａが上昇する。そして、ガス面２Ａが内側壁部９の上端を超えると、不活性ガス２はオーバーフローして内側壁部９と外側壁部１１との間の外側空間３１に流れ込む。そして、この不活性ガス２は、排気ブロア２９により、作業環境外へ排気される。よって、不活性ガス２が容器３から作業環境に漏れ出すことを防止できる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、内側壁部９で囲まれた内側空間１３内に、被照射物５がつり下げられるようにして保持されているが、被照射物５の内側空間１３内での保持方法は特に限定されない。例えば、内側空間１３内に設けた台の上に載置してもよい。
（２）上記実施形態では、酸素濃度を検出するガス濃度センサー４３を用いて、容器３の上端付近の酸素濃度を測定し、検出値に応じて排気ブロア２９の回転数を制御するものとしたが、不活性ガス濃度を検出するガス濃度センサー４３を用いてもよい。この場合には、例えば、ガス濃度センサー４３の検出値が大きくなると、それに伴って回転数が上昇するテーブルを用いる。また、ガス濃度センサー４３を設けない構成であってもよいことはもちろんである。
（３）上記実施形態では、ガス濃度センサー４３の検出値に応じて排気ブロア２９回転数を制御して排気量を変化させるものとしたが、排気管２７の途中に電動バルブを設け、この開度を調整して排気量を変化させてもよい。
（４）上記実施形態では、排気手段として排気ブロア２９を用いたが、排気手段は、これに限られず周知のものを用いることができる。
（５）上記実施形態では、円筒状の内側壁部９及び外側壁部１１としたが、内側壁部９及び外側壁部１１は、角筒状であってもよい。
（６）上記実施形態では、内側壁部９の内径Ｌ１、及び外側壁部１１の内径Ｌ２を特定の寸法としたが、これらの寸法は特に限定されない。
（７）上記第１実施形態では、開口１５の位置を内側壁部９の上端から２００ｍｍ程度、下方位置としたが、開口１５の位置は特に限定されない。但し、開口１５の位置を内側壁部９の上端から２００ｍｍ以上４００ｍｍ以下とすることが好ましい。２００ｍｍ以上とすることによって、内側空間１３内に作業者が顔を入れたとしても、不活性ガスをほとんど吸い込むことが無くなり安全性が向上する。その反面、４００ｍｍよりも大きくすると、容器３が大型化し好ましくないからである。
（８）上記第１実施形態では、内側壁部９の上端と外側壁部１１の上端は、同一高さとしたが、両者の高さが異なっていてもよい。例えば、外側壁部１１の上端が内側壁部９の上端よりも低くても、外側壁部１１の上端が開口１５よりも高ければ構わない。
（９）なお、上記実施形態では、開口率調整板１７は、周知のロック手段により、ガイド部１９の任意の位置において保持されるようにされている。

紫外線照射装置の概略斜視図 紫外線照射装置の概略断面図 容器の概略断面図 第２実施形態の紫外線照射装置の概略断面図 従来例の紫外線照射装置の概略斜視図

符号の説明

１…紫外線照射装置
２…不活性ガス
３…容器
５…被照射物
７…底壁部
９…内側壁部
１１…外側壁部
１３…内側空間
１５…開口
２１…板部材
２３…紫外線ランプ
２５…ガス排気口
２７…排気管
２９…排気ブロア（排気手段）
３１…外側空間
３３…ガス導入管
３５…不活性ガス供給源
４３…ガス濃度センサー
４５…制御手段

Claims (3)

1. 空気より重い不活性ガスを入れるための容器を備え、この容器内に被照射物を入れて紫外線照射を行う装置において、
   前記容器には、底壁部と、この底壁部から立設された筒状の内側壁部と、この内側壁部を外側から囲む筒状の外側壁部が備えられるとともに、前記内側壁部には、その上端よりも所定位置下がった位置に開口が設けられ、
   前記内側壁部と前記外側壁部との間の空間には排気手段が接続されていることを特徴とする紫外線照射装置。
2. 前記開口の下縁付近には、前記内側壁部から内側へ突出した鍔状の板部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
3. 空気より重い不活性ガスを入れるための容器を備え、この容器内に被照射物を入れて紫外線照射を行う装置において、
   前記容器には、底壁部と、この底壁部から立設された筒状の内側壁部と、この内側壁部を外側から囲み、かつ前記内側壁部の上端より上方位置まで延びた筒状の外側壁部が備えられており、
   前記内側壁と前記外側壁との間の空間には排気手段が接続されていることを特徴とする紫外線照射装置。

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