JP2009095688A - 紫外線照射装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型化、軽量化に適した高出力の紫外線照射装置を提供する。
【解決手段】高圧水銀ランプ５を収容した光源部２と該光源部２へ電力を供給する電源部３とで構成される紫外線照射装置１にあって、前記電源部３は、外部から入力される交流電力を直流電力に整流し、平滑化する整流平滑回路１０と、該整流平滑回路１０の出力する直流電力を定電力の交流電力に変換して光源部２へ供給するインバータ回路１１とを備えてなり、該インバータ回路１１は、直流入力電圧をスイッチングして交流電圧を生成するＨブリッジ回路２１と、パルス幅変調方式によって電力制御を行うＰＷＭ制御回路２０と、該ＰＷＭ制御回路２０の不安定動作を抑制するスロープ補償回路２２を備えている構成とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂の硬化や、殺菌、害虫の駆除等に用いる紫外線照射装置に関する。
紫外線照射装置は、樹脂の硬化や、殺菌、害虫の駆除など広範な用途に使用されている（例えば特許文献１）。紫外線照射装置には様々なタイプがあるが、これらの中で高出力のものは、一般的に、紫外線ランプを収容した光源部と、該光源部へ電力を供給する電源部とで構成されており、紫外線ランプとして高圧水銀ランプが採用されている。
特開２００２−３３６７５９号公報
ところで、近年、フローリングのコーティング剤として紫外線硬化性樹脂が用いられるようになっており、かかるコーティング作業に高出力の紫外線照射装置が使用されている。しかしながら、従来の高出力の紫外線照射装置は、電源部にリーケージトランスを具備しているため、大型で重く、持ち運びが不便であった。
本発明は、かかる現状に鑑みて為されたものであり、小型化、軽量化に適した高出力の紫外線照射装置の提供を目的とする。
本発明は、高圧水銀ランプを収容した光源部と該光源部へ電力を供給する電源部とで構成される紫外線照射装置であって、前記電源部は、外部から入力される交流電力を直流電力に整流し、平滑化する整流平滑回路と、該整流平滑回路の出力する直流電力を定電力の交流電力に変換して光源部へ供給するインバータ回路とを備えてなり、該インバータ回路は、直流入力電圧をスイッチングして交流電圧を生成するＨブリッジ回路と、パルス幅変調方式によって電力制御を行うＰＷＭ制御回路と、該ＰＷＭ制御回路の不安定動作を抑制するスロープ補償回路を備えていることを特徴とする紫外線照射装置である。
かかる構成にあっては、紫外線照射ランプに供給する電力をインバータ回路によって制御するため、電源部にリーケージトランスが不要である。したがって、本発明によれば高出力の紫外線照射装置を大幅に小型化、軽量化することができる。また、本発明において、インバータ回路は、ＰＷＭ制御回路によって定電力制御を行う方式を採用しているため、簡単な回路で、応答性に優れた制御を行うことができる。なお、ＰＷＭ制御回路は、スイッチングデューティサイクルが５０％以上を超えると制御ループが不安定となり、しばしばサブハーモニック発振とよばれる不安定動作を起こして出力電圧に含まれるリップル電圧の増加や異音の原因になることがあるが、本発明においては、インバータ回路にスロープ補償回路が組み込まれているため、かかる不安定動作が起こらず、信頼性の高い制御を行うことができる。
以上に述べたように、本発明によれば、高出力の紫外線照射装置の電源部を、不具合を発生させることなく小型化・軽量化できる。
本発明の実施形態を、以下の実施例に従って説明する。
図１は、本実施例の紫外線照射装置１の回路概略図である。紫外線照射装置１は、高圧水銀ランプ５を収容した光源部２と、該光源部２へ電力を供給する電源部３とで構成される。
電源部３は、整流平滑回路１０とインバータ回路１１とを備えている。整流平滑回路１０は、一般的な変圧回路、整流回路および平滑回路を組み合わせたものであり、電源部３に入力される家庭用の交流電力は整流平滑回路１０によって２８０Ｖの直流電力に変換されてインバータ回路１１へ入力される。インバータ回路１１は、整流平滑回路１０から入力された直流電力を低周波（矩形波５０Ｈｚ）で定電力の交流電力に変換し、光源部２へと出力する。
光源部２は、ランプハウス（図示省略）に高圧水銀ランプ５とスタータ６を収容してなるものであり、電源部３から入力される交流電力は、スタータ６を介して高圧水銀ランプ５に出力される。なお、本実施例の紫外線照射装置１は電源部３の回路構成に特徴があり、光源部２は既存構成を適宜採用することができる。
図２は、本発明の要部に係るインバータ回路１１のブロック図である。インバータ回路１１は、直流入力電圧をスイッチングして交流電圧を生成するＨブリッジ回路と、パルス幅変調方式によって定電力制御を行うＰＷＭ制御回路と、ＰＷＭ制御回路の不安定動作を抑制するスロープ補償回路２２とを備えてなる。かかるインバータ回路１１は、以下に詳述するように、リーケージトランス等の大型の素子を備えておらず、一基板上で実現することができ、且つ、軽量なものである。
Ｈブリッジ回路２１は、４個のスイッチを組み合わせた既知のスイッチング出力回路であり、二つのドライバ回路３０，３１からの入力に応じて直流入力電圧を１０ｍｓ毎に反転させながら５０ｋＨｚの高周波電圧を出力する。Ｈブリッジ２１の出力は出力チョーク４０、４１および出力コンデンサ４２で構成される出力フィルタ４３により高周波成分が減衰し、５０Ｈｚの矩形波となって光源部２のスタータ６へ出力される。
ＰＷＭ制御回路２０は、パルス幅変調方式によって定電力制御を行う回路であり、汎用で安価なＰＷＭ制御用ＩＣによって構成される。具体的には、ＰＷＭ制御回路２０は、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）２６から入力される５０ｋＨｚの同期信号に基づいて５０ｋＨｚのパルス信号を出力する。また、ＰＷＭ制御回路２０には、直流入力電圧の誤差信号がフィードバックされるようになっており、ＰＷＭ制御回路２０は、かかる誤差信号に基づいてパルス信号のパルス幅を調節することによって定電力制御を行う。なお、ＰＷＭ制御回路２０にフィードバックされる誤差信号は、直流入力電圧の電圧と電流を乗算器２５で乗算し、乗算値を誤差増幅器２６において基準電圧と比較することによって発生する。ＰＷＭ制御回路２０が出力する５０ｋＨｚのパルス信号はフリップフロップ回路２９で１０ｍｓ毎にＨブリッジ回路２１の出力が反転するよう二つに分割され、二つのドライバ回路３０，３１で夫々増幅された後に、Ｈブリッジ回路２１へと出力されることとなる。
スロープ補償回路２２は、二つのトランジスタ３２，３３と抵抗３４とコンデンサ３５により構成される回路であり、ＭＣＵ２６からの同期信号の入力を受けて、スロープ補償パルスをＰＷＭ制御回路２０へと出力する。ＰＷＭ制御回路２０はスイッチングデューティサイクルが５０％を超えると制御ループが不安定となり、サブハーモニック発振と呼ばれる不安定動作を起こすことがあるが、かかるスロープ補償パルスの入力によってサブハーモニック発振は防止される。
以上のように本実施例の紫外線照射装置１にあっては、電源部３にリーケージトランス等の大型の素子が備えられていないため、小型化、軽量化が可能である。特に、インバータ回路１１は、パルス幅変調方式による定電力制御を採用しているため、回路構成が単純であり基板自体もコンパクト化が可能である。また、インバータ回路１１は、ＰＷＭ制御用ＩＣやＨブリッジ回路など汎用で安価な電子部品によって実現できるという利点もある。
なお、本発明の紫外線照射装置は、上記実施例の形態に限らず本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えることができる。
紫外線照射装置１のブロック図である。 インバータ回路１１のブロック図である。
符号の説明
１ 紫外線照射装置
２ 光源部
３ 電源部
５ 高圧水銀ランプ
１０ 整流平滑回路
１１ インバータ回路
２０ ＰＷＭ制御回路
２１ Ｈブリッジ回路
２２ スロープ補償回路
２６ マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）

Claims (1)

  1. 高圧水銀ランプを収容した光源部と該光源部へ電力を供給する電源部とで構成される紫外線照射装置であって、
    前記電源部は、外部から入力される交流電力を直流電力に整流し、平滑化する整流平滑回路と、該整流平滑回路の出力する直流電力を定電力の交流電力に変換して光源部へ供給するインバータ回路とを備えてなり、
    該インバータ回路は、直流入力電圧をスイッチングして交流電圧を生成するＨブリッジ回路と、パルス幅変調方式によって電力制御を行うＰＷＭ制御回路と、該ＰＷＭ制御回路の不安定動作を抑制するスロープ補償回路を備えていることを特徴とする紫外線照射装置。
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