JP2010244963A - 光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 棒状ランプを液体により冷却しつつも、簡単に取り出し交換できる光源装置を提供すること。
【解決手段】 冷却ジャケット４の内部に高圧放電ランプ３が挿通され、冷却ジャケット４を保持固定するＯリング５１ａと、高圧放電ランプ３を保持固定するＯリング５１ｂとを備えたベース５が両端に取り付けられた棒状ランプ２と、中央に貫通孔７５が形成された継手側金具７１と、該貫通孔７５に対向するように配置された受け手側金具７２とよりなり、棒状ランプ２を囲繞して保持する表面に弾性体７６、７９が設けられた保持部７と、保持部７の貫通孔７５を挿通し、ベース５に接続する継手６と、を有し、冷却ジャケット４と高圧放電ランプ３との間に冷却液が流過することを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、棒状ランプを液体によって冷却する光源装置に関し、特に、ランプを支持する保持部に特徴を有し、容易に棒状ランプを交換できる光源装置に関する。

近年、紫外線照射により材料が反応することを利用した装置が多数提案されている。例えば、ディスプレイパネルの組立工程において、２枚の光透過性基板を貼り合わせる際に、接着剤として紫外線硬化性接着剤を用い、紫外線を照射して貼り合わせる技術が採用されている。特開２００４−１２６６４に記載のディスプレイパネル貼り合わせ装置では、ワークの全面に一括して照射できるように、ワークの長さに対応した長さの棒状ランプを、ワークの幅に対応した本数だけ並べて光照射部が構成されている。棒状ランプとしては、棒状の高圧水銀ランプやメタルハライドランプが用いられている。

ディスプレイパネルは急激に大型化しているため、ワークの全面に一括して照射するためには複数の棒状ランプを並べなければならず、それらの棒状ランプから多大な熱も放出される。過熱されると棒状ランプの放電容器を構成するガラスが破損してしまうため、点灯時には棒状ランプを冷却している。棒状ランプからの熱を除去するためには、一般に空冷が採用されているが、放出される熱量が多いため、冷却機構のための配管も大掛かりなものとなっている。

そこで、空冷よりも冷却効率の高い水やアルコールなどの液体によって熱を除去すれば、冷却機構を小型化できると考えられる。しかしながら、波長が例えば３５０ｎｍ〜４５０ｎｍの紫外線を含む光を放出するランプは、放電容器の内部に水銀が封入されているため、冷却効果の高い液体冷却では、局所的に過冷却してしまう部分が生じやすく、水銀の未蒸発により照度が低下する恐れがある。
一方、特開２００８−１４６９６２には、液体によって冷却しつつも、過冷却を防止して水銀の未蒸発を原因とする照度低下を防ぎ、安定した出力を長時間にわたって得ることができる高圧放電ランプが記載されている。

特開２００４−１２６６４号公報 特開２００８−１４６９６２号公報

一般に、紫外線照射装置では、棒状ランプが寿命になると、装置から棒状ランプを取り出して交換して使用している。空冷により冷却していたときは、保持部から棒状ランプを取り出すだけで容易に交換できていたが、液体により冷却していると、棒状ランプの周りを冷却液が漏れないように覆っているため、簡単に取り出すことができないという問題が生じた。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであって、棒状ランプを冷却液により冷却しつつも、簡単に取り出し交換できる光源装置を提供することを目的とする。

本願第１の発明は、冷却ジャケットの内部に高圧放電ランプが挿通され、前記冷却ジャケットを保持固定するＯリングと、前記高圧放電ランプを保持固定するＯリングとを備えたベースが両端に取り付けられた棒状ランプと、中央に貫通孔が形成された継手側金具と、該貫通孔に対向するように配置された受け手側金具とよりなり、前記棒状ランプを囲繞して保持する表面に弾性体が設けられた保持部と、前記保持部の貫通孔を挿通し、ベースに接続する継手と、を有し、前記冷却ジャケットと高圧放電ランプとの間に冷却液が流過することを特徴とする。
また、本願第２の発明は、本願第１の発明において、前記保持部の継手側金具は、貫通孔を挟んで両側に弾性体が配置され、前記受け手側金具は、継手側金具の両側の弾性体の間に受け手側金具の弾性体が配置されていることを特徴とする。
また、本願第３の発明は、本願第１の発明において、前記継手は、配管が着脱可能に接続されるワンタッチ継手であることを特徴とする。

本願第１の発明に係る光源装置によれば、冷却ジャケットと高圧放電ランプとの間に冷却液を通していても、保持部を使って継手から配管を着脱することによって、棒状ランプを容易に交換することができる。
そして、保持部は、継手を挟んで両側に継手側金具が配設されているため、ベースに引張力がかかっても、継手側金具の両側に均等に分配される。また、ベースに押し付ける方向に力がかかっても、保持部の受け手側金具が貫通孔に対向するように配置されているので、均等に分配されて伝わる。そのため、一方のＯリングに偏った力がかかって他方のＯリングが浮いてしまうようなことがなく、継手を引き抜いたときに液体が漏れるようなことがない。

本願第２の発明に係る光源装置によれば、貫通孔を挟んで両側に弾性体を配置し、継手側金具の両側の弾性体の間に受け手側金具の弾性体を配置することで、より確実に、どちらか一方のＯリングに偏った力がかからないようにできる。

本願第３の発明に係る光源装置によれば、冷却液の配管を着脱する際にベースに引張力や押圧力がかかっても、力が均等に分配されて液漏れが発生しないので、冷却液を通して冷却していてもワンタッチ継手を用いることができる。

紫外線照射装置に用いられる光源装置を示す説明図 棒状ランプの一端を拡大して示す断面図 保持部を示す斜視図

図１は、紫外線照射装置に用いられる光源装置１を示す説明図である。
光源装置１には、円筒状の冷却ジャケット４の内部に、高圧放電ランプ３が挿通され、両端にベース５が取り付けられて棒状ランプ２が配置されている。冷却ジャケット４は、高圧放電ランプ３から放射される紫外線を透過する材料、例えば石英ガラスにより構成されている。ベース５は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の樹脂よりなり、継手６が取り付けられている。継手６は、通称「ワンタッチ継手」と呼ばれ、押し引きして容易に着脱できるものであり、高圧放電ランプ３の管軸に対して垂直方向からベース５に取り付けられるように構成されている。

棒状ランプ２は、ベース５を保持部７で支持することによって装置に固定されている。保持部７は、継手側金具７１と、受け手側金具７２とよりなり、両金具によりベース５を囲繞して保持している。継手側金具７１は、継手６の周りを囲うように配置されるように構成され、受け手側金具７２は、継手６のベース５との接続部に対向する位置に配置されるように構成されている。

棒状ランプ２の点灯時には、図示しないポンプによって、継手６から冷却ジャケット４の内部に冷却液が供給される。冷却液は、例えば５Ｌ（リットル）／ｍｉｎの流量で水が循環させられる。冷却液は、一方の継手６から、高圧放電ランプ３の外管３１の外周面に沿って軸方向に流過して高圧放電ランプ３全体を冷却した後、他方の継手６から排出される。

図２は、棒状ランプ２の一端を拡大して示す断面図である。
ベース５は、円筒状の部材であり、高圧放電ランプ３および冷却ジャケット４を、管軸が水平方向に伸びる姿勢で保持している。ベース５の高圧放電ランプ３の中央側の一端で、Ｏリング５１ａを介して冷却ジャケット４の外周面が保持固定されている。
冷却ジャケット４とベース５との隙間に、Ｏリング５１ａに続いて、ＭＣナイロンよりなる帯リング状の押し込み部材５４ａが入れられ、ステンレスよりなるリング状の押え部材５５ａがネジ５２止めによって取り付けられる。ネジ５２を締めることによって、押え部材５５ａが押し込み部材５４ａを内部に押し、押し込み部材５４ａによってＯリング５１ａが潰れて奥に押し込まれる。このようにして、冷却ジャケット４とベース５との隙間から冷却液が漏れないように密閉して接続される。

同様にして、ベース５の高圧放電ランプ３の外方側の他端でも、Ｏリング５１ｂを介して高圧放電ランプ３の外周面が保持固定されている。棒状ランプ２とベース５との隙間に、Ｏリング５１ｂに続いて押し込み部材５４ｂが入れられ、押え部材５５ｂがネジ５２止めによって取り付けられている。

ベース５の外周面の一部に、内側まで貫通する孔５３が設けられ、高圧放電ランプ３と冷却ジャケット４との隙間に形成された流路につながっている。ベース５の孔５３に継手６が接続されて、流路に冷却液を供給または排出できるように構成されている。

高圧放電ランプ３は、石英ガラスよりなる直管状の外管３１の内部に、終端が封止されて縮径された石英ガラスからなる直管状の内管３２が配置されて構成されている。内管３２の内部に、タングステンからなる棒状の電極３３が配置され、金属箔３４を介して外部リード３６に電気的に接続されている。金属箔３４は、モリブデンよりなり、内管３２に形成されたロッド状の封止部３５に埋設されており、電極３３が配置されている内側を気密空間としている。外部リード３６は、封止部３５の外端より軸方向外方に突出して伸びており、外管３１との間に接着剤により固定されたセラミックベース３７に支持されて、ベース５の外部から給電できるように構成されている。

内管３２の気密空間には、例えば１ｍｇ／ｍｍ³以上の水銀が封入されると共にアルゴンガスなどの希ガスが適宜の量で封入されている。気密空間を構成する内管３２は、外管３１に覆われているため、冷却液によって直接には冷却されない。そのため、内管３２の気密空間は、水銀の未蒸発が発生するような低い温度にまでは下がらない。高圧放電ランプ３を内管３２と外管３１により構成し、外管３１の外周面を液体により冷却することによって、気密空間を適切な温度に保つことができる。

さらに詳細には、気密空間は、中央部の温度が高くなりやすく、両端部ではそれほど温度が高くなりにくい特性がある。そのため、液体により積極的に冷却すると、両端部だけが局所的に水銀が蒸発しない温度にまで下がってしまう恐れがある。この点を考慮し、中央部では外管３１と内管３２を密接して配置し、冷却効果が内管３２に十分に伝わるようにして内管３２が過熱により破損しないようにし、両端部では内管３２が縮径されて外管３１と内管３２との間に空隙を設けて冷却作用を弱め、水銀の未蒸発を発生させないようにしている。

図３は、保持部７を示す斜視図である。
保持部７は、例えばアルミニウムのような金属により形成され、板状の継手側金具７１と、コ字状の受け手側金具７２とよりなり、ネジ７３止めにより両金具が接続されている。継手側金具７１は、受け手側金具７２と対向する表面が、樋状に切削７４されて、ベース５の外周面に沿うように加工されている。樋状切削面７４の中央から裏面に向かって貫通する断面円形の貫通孔７５が形成されており、この貫通孔７５に継手６が挿入されてベース５と接続される。樋状切削面７４における貫通孔７５を挟んで両側に、帯状の弾性体７６がベース５の周方向に沿って円弧状に配設されている。

受け手側金具７２は、継手側金具７１の樋状切削面７４が形成されていない平坦面７７に接続するようにネジ７３止めされており、樋状切削面７４がのびる方向に対して直交するように掛け渡している。受け手側金具７２はコ字状部材であるが、継手側金具７１と向かい合う内表面が円弧状に切削７８されて、ベース５の外周面に沿うように加工されている。受け手側金具７２は、継手側金具７１の貫通孔７５に対向する位置に接続され、円弧状切削面７８に帯状の弾性体７９が円弧に沿うように２本配設されている。継手側金具７１の貫通孔７５を挟んで両側に配置された弾性体７６の間に、受け手側金属の弾性体７９がベース５の周方向に沿って円弧状に配置されている。

光源装置１に装着された棒状ランプ２は、冷却液を供給する流路を継手６で分離し、保持部７のネジ７３を緩めることによって容易に取り外すことができる。また、保持部７に棒状ランプ２を装着し、継手６を取り付けることで容易に取り付けることもできる。保持部７を使って継手６から配管を着脱することによって、棒状ランプ２を容易に交換することができる。

しかしながら、棒状ランプ２は保持部７に支持された状態で、冷却液用の配管が接続された継手６を押し引きして着脱するため、着脱時にベース５に力が加わってしまう。配管を継手６から取り外すときは、継手６から配管を引き抜くため、ベース５を引っ張る方向に力が働く。ベース５にかかる力は保持部７に伝わるが、継手６を挟んで両側に継手側金具７１が配設されているため、両側に力が均等に分配される。保持部７に引っ張り力が均一にかかるため、継手６を挟んで一方の側面に配置された冷却ジャケット４を保持固定するＯリング５１ａと、継手６を挟んで他方の側面に配置された高圧放電ランプ３を保持固定するＯリング５１ｂとにかかる力は略均等になる。その結果、一方のＯリング５１ａに力が偏ってかかって、他方のＯリング５１ｂが浮いてしまうようなことがなく、継手６を引き抜いたときに冷却液が漏れることがない。

また、配管を継手６に取り付けるときは、継手６に配管を押し込むため、ベース５に押し付ける方向に力が働く。２つのＯリング５１ａ、ｂのほぼ中間に受け手側金具７２が配設されているため、ベース５にかかる力は、均等に分配されて保持部７に伝わる。保持部７には均一に押圧力がかかるため、ベース５にも力が略均一に伝わり、冷却ジャケット４を保持固定するＯリング５１ａと、高圧放電ランプ３を保持固定するＯリング５１ｂとにかかる力は略均等になる。その結果、一方のＯリング５１ａ、ｂに力が偏ってかかって、他方のＯリング５１ａ、ｂが浮いてしまうようなことがなく、継手６を取り付けたときに冷却液が漏れるようなことがない。

また、継手６に配管を押し込んだ反動でベース５に力がかかり、棒状ランプ２の位置が変わってしまう恐れがある。しかし、保持部７の内表面に弾性体７６、７９が配設されているので、その弾性により、配管の接続前後における棒状ランプ２の位置変動を抑えることができる。
また、石英ガラスにより形成された冷却ジャケット４と高圧放電ランプ３とをベース５が固定しているので、ベース５に局所的に強い力がかかると、冷却ジャケット４または高圧放電ランプ３に力が伝わって破損する恐れがある。しかし、ベース５と接触する保持部７の内表面に弾性体７６、７９が配設されているので、保持部７にかかった力が分散してベース５に伝わり、局所的に力がかからず、棒状ランプ２を破損しない。また、棒状ランプ２の製作のばらつきも、弾性体７６、７９を挟むことによって許容できるため、保持部７で両端を押さえつけても、棒状ランプ２にせん断応力が生じない。

また、ベース５は、Ｏリング５１ａ、ｂにより冷却ジャケット４と高圧放電ランプ３との間から液漏れしないように固定しているため、力が均一にかかるように水平に保持されなければならないが、ベース５と接触する保持部７の内表面に弾性体７６、７９が配設されているので、多少の誤差は許容できる。そのため、棒状ランプ２の交換に特殊な技能は必要とせず、どんな作業者でも液漏れさせずに容易に交換することができる。

１ 光源装置
２ 棒状ランプ
３ 高圧放電ランプ
４ 冷却ジャケット
５ ベース
６ 継手
７ 保持部
３１ 外管
３２ 内管
３３ 電極
５１ａ、５１ｂ Ｏリング
７１ 継手側金具
７２ 受け手側金具
７５ 貫通孔
７６、７９ 弾性体

Claims (3)

1. 冷却ジャケットの内部に高圧放電ランプが挿通され、前記冷却ジャケットを保持固定するＯリングと、前記高圧放電ランプを保持固定するＯリングとを備えたベースが両端に取り付けられた棒状ランプと、
   中央に貫通孔が形成された継手側金具と、該貫通孔に対向するように配置された受け手側金具とよりなり、前記棒状ランプを囲繞して保持する表面に弾性体が設けられた保持部と、
   前記保持部の貫通孔を挿通し、ベースに接続する継手と、を有し、
   前記冷却ジャケットと高圧放電ランプとの間に冷却液が流過することを特徴とする光源装置。
2. 前記保持部の継手側金具は、貫通孔を挟んで両側に弾性体が配置され、
   前記受け手側金具は、継手側金具の両側の弾性体の間に受け手側金具の弾性体が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記継手は、配管が着脱可能に接続されるワンタッチ継手であることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。

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