JP2009289529A

JP2009289529A - 紫外線照射装置

Info

Publication number: JP2009289529A
Application number: JP2008139207A
Authority: JP
Inventors: Makoto Yashima; 誠八島; Toshiya Suzuki; 俊也鈴木; Shohei Maeda; 祥平前田; Shoko Kuratani; 晶子倉谷; Kentaro Kinoshita; 健太郎木下
Original assignee: Harison Toshiba Lighting Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】複数のマグネトロンの備えた場合におけるシステムの小型化を実現しながら、マグネトロンに対する適切な冷却効果を確保することで良好な紫外線の特性を実現する。
【解決手段】筐体１１内に、マイクロ波を発生するマグネトロン１３１，１３２および導波管１５１，１５２を介してマイクロ波に基づき紫外線を発光することが可能な放電媒体が封入された無電極ランプ１２が構成される。筐体１１内のマグネトロン１３１，１３２および無電極ランプ１２は、ファンを主体とする冷却機構２０により冷却する。無電極ランプ１２から照射される前記ランプの紫外線は、被照射物に対して反射板２１を用いて集光または拡散させる。マグネトロン１３１と１３２の配置間隔は、２０ｍｍ以上に設定する。
【選択図】図１

Description

この発明は、マイクロ波によって励起を行い、紫外線を発光させる無電極ランプを用いた紫外線照射装置に関する。

従来、紫外線を生成させる放電ランプとして、マイクロ波による放電を利用したマイクロ波給電方式無電極放電ランプが考えられている。なかんずく、鉄を封入したメタルハライドランプは、波長３６０〜３８０ｎｍの紫外線を発光させることで、ペンキ、インク、樹脂、塗装などが塗布された面の表面硬化処理や光化学反応による化学物質の合成および処理等の工程のある半導体や液晶パネルの製造、さらには紫外線を用いて殺菌を行う水処理等に用いられている。このような紫外線照射装置では、同一筐体内に複数のマグネトロンを配置させ、これのマグネトロンから共通の無電極ランプに放射させている。（例えば、特許文献１）
特表２００３−５１０７７３公報

上記した特許文献１の技術は、発熱部品であるマグネトロンを使用していることから、何らかの形の冷却構造が必要があり、一般的には送風による冷却構造で冷却させている。しかしながら、システムの小型化に加え、複数のマグネトロンを使用することで高出力の紫外線を得る考えと相反するものがある。複数のマグネトロンとシステムの小型化との間で、マグネトロンに均一な風を送ることが困難となり、延いてはマグネトロンの特性の劣化を来たしてしまう、という問題があった。

この発明の目的は、複数のマグネトロンの備えた場合におけるシステムの小型化を実現しながら、マグネトロンに対する適切な冷却効果を確保することで、良好な紫外線の特性をすることができる紫外線照射装置を提供することにある。

上記した課題を解決するために、この発明の紫外線照射装置は、マイクロ波により紫外線が放射可能な放電媒体が封入された無電極ランプと、前記ランプにマイクロ波を供給するための第１および第２のマグネトロンと、前記第１および第２のマグネトロンから発生するマイクロ波を、それぞれ前記ランプへ給電するための第１および第２の導波管と、前記ランプの紫外線光を集光または拡散させる反射板と、少なくとも前記マグネトロンおよび前記ランプを送風により冷却する冷却機構と、が筐体内に構成された紫外線照射装置において、前記第１および第２のマグネトロンの間隔を２０ｍｍ以上に設定したことを特徴とする。

この発明によれば、複数のマグネトロンの備えた場合におけるシステムの小型化を実現しながら、マグネトロンに対する適切な冷却効果を確保することで、安定した紫外線の特性を得ることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１〜図３は、この発明の紫外線照射装置に関する一実施形態について説明するためのもので、図１はシステム構成図、図２は図１のＩ−Ｉ’線断面図、図３は図１で用いる無電極ランプの一例について説明するための構成図である。

図１、図２において、１１は筐体であり、この筐体１１の中央部には電極を備えない、いわゆる無電極ランプ１２を配置して取り付けてある。１３１，１３２は、マイクロ波を発生させるマグネトロンである。１４は、マグネトロン１３１，１３２に電力を供給するための電源である。１５１，１５２は、マグネトロン１３１，１３２で発生させアンテナ１６１，１６２から送信されるマイクロ波を、無電極ランプ１２に伝達させる導波管である。

ここで、図３を参照して無電極ランプ１２の構成例について説明する。１２１は紫外光を透過させる石英ガラス製の長さが２４０ｍｍ程度の円筒形状のバルブである。バルブ１２１は、中央部１２２をその両端部１２３，１２４よりも細くなるようにテ―パをつけたもので、両端部１２３，１２４の外径は例えば１７ｍｍ程度、中央部１２２の外径は１０ｍｍ程度である。

バルブ１２１の発光空間１２５内には、不活性ガスとそれに水銀と鉄を主成分とするマイクロ波で放電させる放電媒体を封入する。バルブ１２１の両端にはバルブ１２１を支持する支持部１２６，１２７がバルブ１２１と一体的に形成される。

再び図１、図２において、１７は、無電極ランプ１２から照射された光を受光する、金属線をメッシュ状に編み込んだり、金属板にパンチング加工したりしたカバーで覆われた受光素子、１８は受光素子１７が受光した光の量を検出する光量検出器である。また、１９は光量検出器１８により検出された光の量が、予め設定された光の量に等しくなるように電源１４を制御する制御部である。

光量検出器１８は、受光素子１７に対しリード線などで接続され、受光素子１７が受光した光の量を例えば受光素子１７から供給される電流の値により検出するようになっている。光量検出器１８は、制御部１９に対しリード線などで接続され、検出した光の量を示すアナログ電圧を制御部１９へ与えるようになっている。

制御部１９は、コンピュータプログラムにより動作するコンピュータやこのコンピュータを集積化した集積回路により構成される。制御部１９は、所望の光の量を示すアナログ電圧、電源１４の制御量ならびに制御量を増加または減少させるときの１回の量（単位制御量という）が記憶される図示しないメモリを備え、メモリには当初は当該アナログ電圧、制御量の初期値および当該単位制御量が記憶されている。また、制御部１９は、光量検出器１８から与えられるアナログ電圧と、メモリに記憶したアナログ電圧に基づいて、メモリに記憶された制御量を更新し、電源１４に与える制御量を増加または減少させるようになっている。

電源１４は、制御部１９から与えられた制御量に応じたエネルギー量のマイクロ波が発生するようにマグネトロン１３１，１３２を制御するようになっている。

さらに、筐体１１の上部には、筐体１１の内部に、例えば、風を供給することにより無電極ランプ１２とマグネトロン１３１，１３２を冷却させるファンを主体とする冷却機構２０が設けられる。

無電極ランプ１２の背面側には反射板２１が設置される。また、反射板２１の反射面側と被照射物（図示せず）との間には、照射窓を構成するスクリーン２２が筐体１１の一部に設けられている。スクリーン２２は金属であり、かつ開口部が設けられている。スクリーン２２は、例えば、金属線をメッシュ状に編み込んで形成したり、金属板にパンチング加工で形成したりして開口部を有するようになっている。２３は、無電極ランプ１２と反射板２１それにスクリーン２２で構成される空洞共振部である。

筐体１１内でのマグネトロン１３１と１３２は、スペースＳを有した状態で配置される。このスペースＳは、少なくとも２０ｍｍとする。

このように、マグネトロン１３１と１３２との間隔を２０ｍｍ以上であれば、冷却機構２０からの冷却風がマグネトロン１３１と１３２に対して均一に当たるようにすることができる。従って、マグネトロン１３１と１３２の間隔が少なくとも２０ｍｍであれば、システムの小型化を図りながら、マグネトロン１３１，１３２に対する適切な冷却効果を確保することが可能となる。

図４および図５は、それぞれこの発明の効果について説明するための説明図である。図４は、マグネトロン１３１と１３２とのスペースＳを変化させた場合のマグネトロンの陽極の温度をグラフに示し、図５は図４の代表的なスペースＳによるマグネトロンの陽極の温度を表に示したものである。

図４、図５に示すように、マグネトロン１３１と１３２のスペースＳが２０ｍｍを境に、２０ｍｍ未満では、マグネトロンの温度が急激に上昇し、２０ｍｍ以上ではマグネトロンの温度上昇を抑えることができる。

このことから、システムの小型化の要望に対し、マグネトロン１３１と１３２のスペースＳは少なくとも２０ｍｍを確保すれば、マグネトロンの冷却に支障を与えることなく、小型化の実現が可能となる。

この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、同一の筐体内のマグネトロン数は３個以上あっても、相互のスペースを２０ｍｍ以上確保することで同様の効果を享受できる。

この発明の紫外線照射装置に関する一実施形態について説明するためのシステム構成図。図１のＩ−Ｉ’線断面図。図１で用いる無電極ランプの一例について説明するための構成図。この発明の効果について説明するための説明図。図４の代表的な部分を表にして示した説明図。

符号の説明

１１筐体
１２無電極ランプ
１３１，１３２マグネトロン
１４電源
１５１，１５２導波管
１６１，１６２アンテナ
２０冷却機構
２１反射板
２２スクリーン
２３空洞共振部
Ｓスペース

Claims

マイクロ波により紫外線が放射可能な放電媒体が封入された無電極ランプと、
前記ランプにマイクロ波を供給するための第１および第２のマグネトロンと、
前記第１および第２のマグネトロンから発生するマイクロ波を、それぞれ前記ランプへ給電するための第１および第２の導波管と、
前記ランプの紫外線光を集光または拡散させる反射板と、
少なくとも前記マグネトロンおよび前記ランプを送風により冷却する冷却機構と、が筐体内に構成された紫外線照射装置において、
前記第１および第２のマグネトロンの間隔を２０ｍｍ以上に設定したことを特徴とする紫外線照射装置。