JP2008084568A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】誘電体バリア放電ランプにおけるランプ軸方向を均等な温度分布に冷却して良好なランプ軸均斉度を実現する。
【解決手段】ペルチェ素子１と、外部電極２と、誘電体バリア放電ランプ３と、誘電体バリア放電ランプ３を構成する石英ガラス管４と内部電極５およびエキシマ生成ガス６と、を備える。ペルチェ素子１を外部電極２に密着して配置し、ペルチェ素子１の吸熱側の面を外部電極２に密着させる。一方、放熱側のペルチェ素子１の面は外部に開放されて大気と触れており、送風手段にて送風された冷却用の風（Ｆ）が放熱分を奪いペルチェ素子１を冷却する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光洗浄に用いられる紫外線照射装置に関する。

従来において、液晶基板などをドライ洗浄する祭に、誘電体バリア放電ランプによる紫外線照射が可能な誘電体バリア放電ランプ装置が用いられている。この誘電体バリア放電ランプ装置は、エキシマ生成ガスを封入した石英ガラス管からなるエキシマランプに高周波電圧を印加して、石英ガラス管内に封入されたエキシマ生成ガス中での放電を誘起させている。この放電により、石英ガラス管内に封入されたエキシマ生成ガスはエキシマ状態に変移し、波長が１７２ｎｍの単位波長の発光が生じる。

波長が１７２ｎｍの発光は紫外線であり、この紫外線を大気雰囲気中で対象物に照射することにより、大気中の酸素が分解して活性酸素を生成する。そしてこの活性酸素が結合が切断された有機化合物と反応して炭酸ガス（ＣＯ_２）や（Ｈ_２Ｏ）などを生成させるので、有機化合物の除去が容易になる。こうした性質を利用した誘電体バリア放電ランプ（紫外線照射装置）は光洗浄装置として実用化され、産業上の各方面において活用されている（特許文献１参照）。

また、紫外線照射装置において使用している誘電体バリア放電ランプ３の周囲部には、図４に示すように外部電極２を冷却ブロックとして用い、この冷却ブロックの内部に冷却水２０を循環させる水冷方式の冷却手段を構成し、誘電体バリア放電ランプ３の長手方向軸の表面温度管理を行っている。
特開２００３−１９７１５２号公報

ところが、従来の紫外線照射装置においては、光洗浄の対象となる被照射物である液晶基板等は年々大型する傾向にあり、この大型化した液晶基板を光洗浄するための誘電体バリア放電ランプも長尺のものが必要になってきている。誘電体バリア放電ランプが長尺になるにつれて、紫外線発光に要する電力量も増加するので、結果として誘電体バリア放電ランプの発熱量が増大してきている。

また、増大した誘電体バリア放電ランプからの発熱を冷却するために、従来より用いられている水冷方式では、誘電体バリア放電ランプの長手方向における温度差が大きくなりすぎてしまっていた。すなわち、冷却水の入口側では冷却するに十分な低温を保っているものの、出口側では誘電体バリア放電ランプの冷却に伴い昇温した冷却水となってしまい、無視し得ない温度差が誘電体バリア放電ランプに生じランプ軸方向の均斉度の低下を招いていた。

本発明の目的は、上記に鑑みてなされたものであり、誘電体バリア放電ランプにおけるランプ軸方向の温度分布を均等に冷却して良好なランプ軸均斉度を実現することにある。

本発明に係る紫外線照射装置は、紫外線透過特性を有して中空管状に形成され両端部が封止された気密容器と、前記気密容器の内部空間に封入されたエキシマ生成ガスと、前記気密容器の長手方向へ配置された内部電極と、前記気密容器の外部に密接して配置され前記内部電極との間で放電して紫外線を発生させるための外部電極と、を備え、ペルチェ素子が前記外部電極に密接して配置されてなる冷却手段を備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載の本発明は、請求項１において、前記冷却手段は、前記ペルチェ素子の排熱を空冷するための送排気手段を備える。

また、請求項３に記載の本発明は、請求項１または２において、前記冷却手段は、前記外部電極の温度を検知するための温度検知手段と、前記温度検知手段の検知結果に応じて前記ペルチェ素子への電源供給を制御してあらかじめ設定された温度を保持する制御を行うための温度制御手段と、を備える。

本発明によれば、誘電体バリア放電ランプにおけるランプ軸方向を均等な温度分布に冷却して良好なランプ軸均斉度を実現することができる。

図１は、紫外線照射装置の実施の形態を説明するための構成図を示している。この図１にはペルチェ素子１と、外部電極２と、誘電体バリア放電ランプ３と、誘電体バリア放電ランプ３を構成する石英ガラス管４と内部電極５およびエキシマ生成ガス６と、が示されている。

この図１に示した構成において、誘電体バリア放電ランプ３は内部に配置されている内部電極５と外部電極２との間で誘起された放電により紫外線を発生させる。内部電極５と外部電極２にはそれぞれ図示しない電源が接続されて、紫外線を発生させるのに必要な電力が供給されている。外部の外部電極２は誘電体バリア放電ランプ３の表面に密接して配置され、アルミやＳＵＳなどの導電性金属材料を用いて作製されている。一方、内部電極５は外部電極２に対向して等間隔に沿った形状を備えている。

また、紫外線透過性を有する石英ガラス管４は密封された空間を内部に保持し、この密封空間内には内部電極５の他にエキシマ生成ガス６が封入されている。このエキシマ生成ガス６としては、たとえばキセノン、クリプトン、アルゴンとの希ガスである。

ペルチェ素子１は工業上の各分野において用いられているものであり、ペルチェ素子１を構成するＰＮ接合部に電流を流すことによりＮ→Ｐ接合部で吸熱現象を得ることができる。この吸熱現象に伴い、Ｐ→Ｎ接合部分では逆に放熱現象が生じ、この放熱分を良好に冷却することが必要となる。

そこで、図１に示す構成では、ペルチェ素子１を外部電極２に密着して配置し、ペルチェ素子１の吸熱側の面を外部電極２に密着させている。一方、放熱側のペルチェ素子１の面は外部に開放されて大気と触れており、図示しない送風手段にて送風された冷却用の風（Ｆ）が放熱分を奪いペルチェ素子１を冷却している。なお、ペルチェ素子１の放熱面側にはより効率よく放熱するための放熱部材を設けてもよく、例えばアルミニウムを加工したヒートシンクなどを装着してもよい。

図２は、図１に示した構成を外部より俯瞰した外観構成図である。この図２において、誘電体バリア放電ランプ３のランプ軸方向へ沿って外部電極２とペルチェ素子１が配置されている。なお、この図２に示すのは誘電体バリア放電ランプ３を３本で並列に配置した場合を示している。

ペルチェ素子１が外部電極２を冷却するための電力は電源１２により供給される。電源１２は一般には大電流が安定供給可能な直流安定化電源装置を用いることが好ましい。ペルチェ素子１にはこの電源１２の陽極（＋）と陰極（−）が接続されている。図２においては３本のペルチェ素子１が並列接続されて電源１２より電力供給を受けている。

このような構成により、ペルチェ素子１で誘電体バリア放電ランプにおけるランプ軸方向を均等な温度分布に冷却でき、非均一な温度分布に起因したランプ軸方向の均斉度の低下を防止でき、もって良好なランプ軸均斉度を実現することができる。

また、ランプ軸均斉度を向上できるので、被照射物においても均一な紫外線を照射することが可能になり、洗浄ムラが生じることなく、良好な光洗浄が行える。

図３は、図２に示した電源１２とペルチェ素子１との接続における変形例を説明するための構成図を示している。この構成においては、電源１２とペルチェ素子１との間に制御部１０を挿入している。制御部１０には温度検知するためのサーミスタ１１が接続されており、このサーミスタ１１は誘電体バリア放電ランプ３の長尺方向の温度分布を検知するために複数で配置されている。サーミスタ１１の配置位置としては外部電極２の内部で誘電体バリア放電ランプ３の温度変化を良好に検知し得る位置を選択することが好ましい。

サーミスタ１１で検知された温度は制御部１０へ温度の検知結果として入力され、この検知結果に基づいて制御部１０ではペルチェ素子１へ供給する電力（電流）を制御する。具体的な制御としては、制御部１０へ入力される、あらかじめ設定された温度となるように検知結果と設定温度との比較を制御部１０の内部で繰返す。そしてこの繰返し制御により、両者の値が等しいかあるいは許容範囲内の差に収まった場合はその電力供給量を保持する。このようにして、複数のペルチェ素子１をそれぞれ制御することにより、誘電体バリア放電ランプ３のランプ軸方向の温度分布を設定した温度に均等に冷却し、維持することができる。

以上説明した実施の形態によれば、誘電体バリア放電ランプにおけるランプ軸方向を均等な温度分布に冷却して良好なランプ軸均斉度を実現することができる。

紫外線照射装置の実施の形態を説明するための構成図を示す。 紫外線照射装置の実施の形態を説明するための外観構成図を示す。 紫外線照射装置の実施の形態の変形例を説明するための構成図を示す。 従来技術による誘電体バリア放電ランプの電極構成例を示す。

符号の説明

１…ペルチェ素子
２…外部電極
３…誘電体バリア放電ランプ
４…石英ガラス管
５…内部電極
６…エキシマ生成ガス
１０…制御部
１１…サーミスタ
１２…電源

Claims (3)

1. 紫外線透過特性を有して中空管状に形成され両端部が封止された気密容器と、前記気密容器の内部空間に封入されたエキシマ生成ガスと、前記気密容器の長手方向へ配置された内部電極と、前記気密容器の外部に密接して配置され前記内部電極との間で放電して紫外線を発生させるための外部電極と、を備え、
   ペルチェ素子が前記外部電極に密接して配置されてなる冷却手段
   を備えることを特徴とする紫外線照射装置。
2. 前記冷却手段は、
   前記ペルチェ素子の排熱を空冷するための送排気手段
   を備え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. 前記冷却手段は、
   前記外部電極の温度を検知するための温度検知手段と、
   前記温度検知手段の検知結果に応じて前記ペルチェ素子への電源供給を制御してあらかじめ設定された温度を保持する制御を行うための温度制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線照射装置。

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