JP2009043599A - 紫外線照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ランプ冷却のために必要とする窒素量を少なくできる構造を備えた紫外線照射装置を提供する。
【解決手段】本発明は、紫外線を放射する誘電体バリア放電ランプ２１と、誘電体バリア放電ランプを収容する気密性のランプハウス１３と、ランプハウスに窒素気体を供給する窒素供給部１８と、ランプハウスの一側面を構成する低圧端子ブロック１７と、当該低圧端子ブロック１７からランプハウス内に突出する外部電極部１６とで成り、かつ、外部電極部には誘電体バリア放電ランプの上半部の形状と一致する凹条溝２２が形成されており、当該凹条溝が誘電体バリア放電ランプの上半部外周面に密着する導電性の冷却材兼外部電極構成部材１２（１６，１７）とを備えた紫外線照射装置１を特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、紫外線照射装置に関する。

一般に、液晶基板等の回路基板をドライ洗浄する際に誘電体バリア放電ランプを使用した紫外線照射装置が採用されている。この誘電体バリア放電ランプは、エキシマ生成ガスを封入した石英ガラス管で構成されるエキシマランプである。そしてこのエキシマランプに高周波電圧を印加することで石英ガラス管内のエキシマ生成ガスをエキシマ状態にして波長１７２ｎｍの単波長の紫外線を放射させることができる。この波長１７２ｎｍの紫外線を大気雰囲気中で回路基板のような被照射物に照射することにより、大気中の酸素が分解されて活性酸素を生成し、結合が切断された有機化合物が活性酸素と反応して炭酸ガス（ＣＯ_２）や水（Ｈ_２Ｏ）等を生成し、有機化合物の除去が容易となる。このため、誘電体バリア放電ランプは、上記回路基板等の被照射物をドライ洗浄する光洗浄装置に活用されている。

この誘電体バリア放電ランプを紫外線源とする紫外線照射装置は、特開２００１-２３５７９号公報（特許文献１）により知られている。光洗浄に使用されている誘電体バリア放電ランプが発光する１７２ｎｍ波長の紫外線は酸素により大きく減衰させられる。そのため、従来の紫外線照射装置では、照射窓材を用いてランプハウス側と被照射物側との空間を個別化し、ランプハウス内では窒素パージ又は窒素フローを行って酸素による紫外線減衰を抑制している。また、大気雰囲気である被照射物と照射窓との間は、紫外線の酸素減衰を低減させるために例えば３ｍｍ以下の極めて近い距離に設定して紫外線照射するようにしている。さらに、ランプハウス側では、導入する窒素により誘電体バリア放電ランプを冷却する構造にもしている。

しかしながら、従来の紫外線照射装置では、ランプハウスに導入する窒素により誘電体バリア放電ランプを冷却する構造にしていたために、誘電体バリア放電ランプを長時間点灯させ、かつ、安定した照度を得るためにランプ温度をほぼ一定温度に維持させる必要があり、そのためには大量の窒素を必要とする問題点があった。
特開２００１−２３５７９号公報

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、ランプ冷却のために必要とする窒素量を少なくできる構造を備えた紫外線照射装置を提供することを目的とする。

本発明は、紫外線を放射する誘電体バリア放電ランプと、前記誘電体バリア放電ランプを収容し、前記誘電体バリア放電ランプの放射する紫外線を窓部から外部に透過放出させる気密性のランプハウスと、前記ランプハウスに窒素気体を供給する窒素供給部と、前記ランプハウスの一側面を構成する本体部分と、当該本体部分から前記ランプハウス内に突出する外部電極部とで成り、かつ、前記外部電極部には誘電体バリア放電ランプの上半部の形状と一致する凹条溝が形成されており、当該凹条溝が前記誘電体バリア放電ランプの上半部外周面に密着する導電性の冷却材兼外部電極構成部材とを備えた紫外線照射装置を特徴とする。

本発明の紫外線照射装置によれば、ランプハウスの一側面を冷却材兼外部電極構成部材で構成し、この冷却材兼外部電極構成部材のランプハウス内に突出する外部電極部の凹条溝に誘電体バリア放電ランプの上半部の外周面を密着させたことにより、ランプハウスの一側面において冷却材兼外部電極構成部材の本体部分に高電圧を印加することでこの導電性の冷却材兼外部電極構成部材を介して誘電体バリア放電ランプの外面と内部電極との間に高電圧を印加して誘電体バリア放電ランプを点灯させることができる。しかも、誘電体バリア放電ランプの長時間点灯時に発生する熱については、冷却材兼外部電極構成部材の外部電極部を経て本体部分側に伝熱させ、ランプハウスの一側面を構成するこの本体部分から外気に直接に放熱させることができ、窒素供給部からランプハウス内に供給される窒素による冷却と相俟って誘電体バリア放電ランプを効果的に冷却することができ、従来のように窒素だけによって誘電体バリア放電ランプを冷却する場合よりも窒素使用量を少なくできる。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて詳説する。

（第１の実施の形態）
図１、図２を用いて本発明の第１の実施の形態の紫外線照射装置１を説明する。本実施の形態の紫外線照射装置１は、上面が開口する筐体１１と蓋体１２とで構成されるランプハウス１３を備えている。このランプハウス１３の下面はほぼ全面にわたって照射窓となり、その照射窓部分に紫外線透過用の窓材１４が組み込まれている。

ランプハウス１３の蓋体１２は冷却材兼外部電極構成部材を構成し、両サイドの側部材１５と、外部電極ブロック１６及び低圧端子ブロック１７で構成されている。一方の低圧端子ブロック１７には窒素流入口１８と低圧端子台１９が設けられ、他方の低圧端子ブロック１７には窒素流出口２０が設けられている。

本実施の形態では、ランプハウス１３は２本の誘電体バリア放電ランプ２１を収容するサイズであり、２個の外部電極ブロック１６それぞれが備えられている。この外部電極ブロック１６は、誘電体バリア放電ランプ２１の上半部外周面と密着するように下面に凹条溝２２が形成されている。誘電体バリア放電ランプ２１に密着する外部電極ブロック１６は熱伝導特性の優れた導電材としてアルミニウム若しくはステンレス材を用いる。また低圧端子ブロック１７についても導電性と共に熱伝導特性に優れたアルミニウム若しくはステンレス材が好ましい。

誘電体バリア放電ランプ２１は従来同様の構成であり、石英ガラスのような紫外線透過性の材料で形成された細長いランプ管の中心軸位置に内部電極を設置し、ランプ管の内部にエキシマ生成ガスを封入し、内部電極の一端をリード２４にて外部に引き出し、リード２４に高圧端子部２５に接続した構成である。２７は、リード２４を絶縁被覆するチューブである。この誘電体バリア放電ランプ２１は、上面側が半円状の凹部が形成されたスプリング状の保持具２６をその両端それぞれにおいて下側から当てがい、外部電極ブロック１６の両端部それぞれに締着することで外部電極ブロック１６の凹条溝２２に上半部外周面が密着した状態で保持されている。

紫外線照射装置１を図１に示したように組み立てるには、図２に示したように蓋体１２を組み立て、これを筐体１１の上面に取り付ける。尚、蓋体１２は、外部電極ブロック１６それぞれに誘電体バリア放電ランプ２１を保持具２６にて締着し、この外部電極ブロック１６の長手方向の両端に低圧端子ブロック１７を組み付け、さらに両サイドに側部材１５を配置してこれらを適所に設けられているねじにて締着することで一体物として組み立ててある。

上記構成の紫外線照射装置１は、低圧端子ブロック１７の低圧端子台１９に電源の低圧側を接続し、筐体１１の側面の高圧端子部２５に電源の高圧側を接続し、高周波高電圧を印加する。この電気的な接続により、導電材で成る低圧端子ブロック１７と外部電極ブロック１６を介して誘電体バリア放電ランプ２１の上半部の外面に高電圧が印加され、内部電極との間で誘電体バリア放電を生起して誘電体バリア放電ランプ２１を放電点灯させる。そして窒素供給のために窒素流入口１８に窒素供給装置を接続し、ランプハウス１３内に窒素フローを形成して誘電体バリア放電ランプ２１の放射する波長１７２ｎｍの紫外線が酸素により減衰しない環境に維持する。こうして、誘電体バリア放電ランプ２１が放射する紫外線を、窓材１４を透過させて照射窓の下方に近接して置かれる被照射物に照射させる。

誘電体バリア放電ランプ２１が長時間点灯により発する熱に対しては、窒素フローによって一部を冷却する。同時に、熱伝導特性の良い外部電極ブロック１６の外面が直接に外気と接触しているので、誘電体バリア放電ランプ２１からの熱を外気に放熱し冷却する。これにより、従来のように誘電体バリア放電ランプ２１の発する熱を窒素フローにて冷却する場合によりも窒素フローに冷却のためにかける負担を少なくでき、それだけ冷却に必要とされていた窒素使用量を削減することができ、ランニングコストを低減することができる。

（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態の紫外線照射装置１Ａを示している。本実施の形態の紫外線照射装置１Ａは、図１、図２に示した第１の実施の形態の紫外線照射装置１に対して、ランプハウス１３の蓋体１２の外面側にシートシンク構造の放熱ブロック３１を密着して設置したことを特徴とする。尚、図３に示した第２の実施の形態において、図１、図２に示した第１の実施の形態と共通する構成要素については共通の符号を付して示してあり、放熱ブロック３１の採用以外の部分は第１の実施の形態と共通である。

本実施の形態によれば、ランプハウス１３の蓋体１２の外面側に放熱ブロック３１を密着して設置したことにより、誘電体バリア放電ランプ２１の発する熱を外部電極ブロック１６から放熱ブロック３１に伝熱させて放熱することができ、冷却材兼外部電極構成部材を構成する蓋体１２による冷却性能をいっそう高めることができる。

（第３の実施の形態）
図４、図５は、本発明の第３の実施の形態の紫外線照射装置１Ｂを示している。本実施の形態の紫外線照射装置１Ｂは、図１、図２に示した第１の実施の形態に対して、蓋体１２を構成するランプ本数分用意されている外部電極ブロック１６Ａそれぞれをヒートシンク構造のものとしたことを特徴とする。すなわち、外部電極ブロック１６Ａの下面には誘電体バリア放電ランプ２１の上半部外周面と密着するように凹条溝２２を形成し、この外部電極ブロック１６Ａの上面側に放熱フィン４１を形成している。第１、第２の実施の形態と同様に、誘電体バリア放電ランプ２１に密着する外部電極ブロック１６Ａは熱伝導特性の優れた導電材としてアルミニウム若しくはステンレス材を用いている。尚、図４、図５に示した第３の実施の形態において、図１、図２に示した第１の実施の形態と共通する構成要素については共通の符号を付して示してあり、外部電極ブロック１６Ａ以外の部分は第１の実施の形態と共通である。

本実施の形態にあってはさらに、図５に示したようにランプ本数と同じ数だけ並設される外部電極ブロック１６Ａの放熱フィン４１の上面に対して空気を通流させる空気ダクト４２を設け、給気口４３から空気を空気ダクト４２に流入させ、排気口４４から排気することにより、誘電体バリア放電ランプ２１の直接熱伝導による放熱性能をより高めている。尚、空気ダクト４２に代えて、放熱フィン４１に空気を吹き付けるための冷却ファンを設置することも可能である。

本実施の形態によれば、ランプハウス１３の蓋体１２を構成する外部電極ブロック１６Ａの外面側に放熱フィン４１を一体に形成したことにより、誘電体バリア放電ランプ２１の発する熱を外部電極ブロック１６Ａの放熱フィン４１から効果的に放熱することができ、冷却材兼外部電極構成部材を構成する蓋体１２による冷却性能をいっそう高めることができる。さらに、空気ダクト４２を設けることで冷却性能をさらに高めることができる。

尚、空気ダクト４２あるいは冷却ファンは第１、第２の実施の形態にあっても採用することができる。また、第３の実施の形態において空気ダクト４２あるいは冷却ファンは必要に応じて設けることができるものであり、冷却性能上必要としない場合には省略することもできる。

また、上記各実施の形態において、蓋体１２を構成する複数体の外部電極ブロック１６又は１６Ａと高圧端子ブロック１７とは一体加工物であってもよい。

さらに、特許請求の範囲における冷却材兼外部電極構成部材の「本体」とはランプハウス１３の上面を構成する蓋体１２の厚み分を指し、「外部電極部」は外部電極ブロック１６，１６Ａにおいて上記蓋体１２の厚み分を除いた下側突出部分を指す。

本発明の第１の実施の形態の紫外線照射装置の断面図。 上記第１の実施の形態の紫外線照射装置の分解斜視図。 本発明の第２の実施の形態の紫外線照射装置の断面図。 本発明の第３の実施の形態の紫外線照射装置の断面図。 上記第３の実施の形態の紫外線照射装置の分解斜視図。

符号の説明

１，１Ａ，１Ｂ 紫外線照射装置
１１ 筐体
１２ 蓋体
１３ ランプハウス
１４ 窓材
１６，１６Ａ 外部電極ブロック
１７ 低圧端子ブロック
２１ 誘電体バリア放電ランプ
２２ 凹条溝
３１ 放熱ブロック
４１ 放熱フィン

Claims (4)

1. 紫外線を放射する誘電体バリア放電ランプと、
   前記誘電体バリア放電ランプを収容し、前記誘電体バリア放電ランプの放射する紫外線を窓部から外部に透過放出させる気密性のランプハウスと、
   前記ランプハウスに窒素気体を供給する窒素供給部と、
   前記ランプハウスの一側面を構成する本体部分と、当該本体部分から前記ランプハウス内に突出する外部電極部とで成り、かつ、前記外部電極部には誘電体バリア放電ランプの上半部の形状と一致する凹条溝が形成されており、当該凹条溝が前記誘電体バリア放電ランプの上半部外周面に密着する導電性の冷却材兼外部電極構成部材とを備えたことを特徴とする紫外線照射装置。
2. 前記冷却材兼外部電極構成部材において、前記ランプハウスの一側面を構成する本体部分の外面に、放熱部材を設置したことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
3. 前記冷却材兼外部電極構成部材において、前記ランプハウスの一側面を構成する本体部分の外面に、放熱フィンを一体に設けたことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
4. 前記冷却材兼外部電極構成部材の外面を空冷する冷却ファン若しくは空気ダクトを設置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の紫外線照射装置。

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