JP4466271B2

JP4466271B2 - 紫外線照射装置

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Publication number: JP4466271B2
Application number: JP2004231868A
Authority: JP
Inventors: 小島弘之; 久松昭好
Original assignee: iwasakidenki
Current assignee: iwasakidenki
Priority date: 2004-08-09
Filing date: 2004-08-09
Publication date: 2010-05-26
Anticipated expiration: 2024-08-09
Also published as: JP2006043647A

Description

本発明は、紫外線硬化型塗料を硬化させる紫外線照射装置の改良に関する。

従来、紙あるいはプラスチック等の表面に紫外線硬化塗料あるいは紫外線硬化インキを被着し、紫外線硬化塗料や紫外線硬化インキを紫外線ランプから照射される紫外線で硬化することが実施されている。

また近年は高出力で、且つ小型化された紫外線照射装置が使用されている。そのため紫外線照射装置の内部の温度が高温化しやすいので、一部の装置には、その冷却のために空冷と水冷を併用する機構が取り入れられている。

空冷・水冷併用型冷却機構を備える紫外線照射装置の典型的な例が特許文献１に開示されている。同文献によれば、紫外線照射のための開口部から取り入れる空気による空冷と、反射板を支持する反射板支持体の中空部を流通させる冷却用流体（水）による水冷の併用で、高温の発生源である紫外線ランプを効率的に冷却することができる。

特開平１１―２４４７６３号公報

しかしながら、従来の紫外線照射装置では、反射体（以下、反射板と支持体部分とを総称して単に「反射体」と略す）の片方の端に設けられた冷却配管に、冷却水供給・排出用配管と繋ぐ所定長さ以上の連絡用可撓配管（以下、単に「可撓配管」と略す。通常、弾性を有する樹脂等の素材により構成される）が接続されるが、該反射体が紫外線照射部のシャッタを兼ねる構造の装置の場合、該冷却配管は反射体開閉のための支軸と離れた位置に配置されていた。このため、長手方向の装置寸法が長大化するだけでなく、該冷却配管と接続されるこの可撓配管は、反射体の回動に連動してねじれ等を引き起こすためその動作の蓄積により脆くなり破損を招き易いという問題があった。

図８は、特許文献１等に記載されている従来の紫外線照射装置におけるシャッタを兼ねる反射体の典型的な構造を示したものであり、図９は、図８に示す冷却配管に接続される可撓配管の、反射体の回動時の動きを説明するための図である。図８、図９に示す装置の例では、１対のシャッタ兼反射体５１ａ、５１ｂの片端部にそれぞれ２本の冷却配管５２ａ、５２ｂ、及び５２ｃ、５２ｄが設けられているが、それらはシャッタ兼反射体駆動軸５３ａ、５３ｂと離れた場所に配置されている。また、それら冷却配管の各々に可撓配管５４ａ、５４ｂ、及び５４ｃ、５４ｄが接続されている（図９では可撓配管を一部省略）。そこで、開閉時に同反射体５１ａ、５１ｂが回動すると、それら可撓配管がねじれ、絡まり合うことになる。

本発明は、上記した点に鑑み発明したものであって、長手方向の装置寸法が小型で、水冷のための配管等が破損しにくく、且つその配管等の構造が簡単で取り扱いが容易な紫外線照射装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の本発明の紫外線照射装置は、紫外線照射部は少なくとも、下面開口部を有する箱型容器と、該容器内部に収納した直管型の紫外線光源と、該紫外線光源からの光を遮断または反射すると共に該光源の管軸方向に沿って伸在し同光源管軸方向側面外周を回動するシャッタ兼反射体と、を有し、該シャッタ兼反射体は、冷却媒体が流れる適数の中空孔が内部に一体形成され、また該シャッタ兼反射体の長手方向両端の、該中空孔に連通する冷却媒体出入口に、該シャッタ兼反射体の支軸と冷却媒体の流通配管を兼ねた中空管が互いに同軸的に回転自在に連設され、そのうち該シャッタ兼反射体の長手方向の片方の端に連設された中空管には、その壁面の一部に空孔が形成され、その空孔に対応する位置に、冷却媒体供給・排出用固定管が該中空管の管軸に直角に嵌着され、かつ該中空管と該固定管の連通部には、該固定管の内径と前記空孔の孔径のいずれよりも広い幅を有する円環状空間が前記空孔に隣接して形成されていることを特徴とする。

支軸と冷却媒体配管を兼ねる回転自在な中空管と、該中空管と交わるように嵌着させた冷却媒体の出入に係る固定管との連通部は、内部を流れる冷却媒体の流路が大きく変化する場所である。もし該中空管と該固定管を拡大空間を介さずに単に直接接続すると、同連通部付近において冷却媒体が滞留や脈動を起こす恐れがある。該拡大空間は、こうした問題を回避し、冷却媒体の定常的流動が可能であり、それにより効率的に水冷できるように具備したものである。

上記した請求項１に記載の紫外線照射装置によると、シャッタ兼反射体の片方の端に冷却媒体の出入に係る配管との接続部が設けられており、またシャッタ兼反射体の支軸方向に延在して接続される連絡用配管が存在しないので、装置の長手方向の寸法を小型化できると共に、その構造が簡単となって、メンテナンス等での取り扱いが容易になり、更に冷却のための配管等が破損しにくくなるという効果がある。

次に本発明の最良の実施形態を、図１乃至図７を参照して説明する。

図１は本発明の実施例１の紫外線照射装置の長手方向の概略断面図、図２は図１の紫外線照射装置の片方の端部の長手方向の部分的拡大断面図、図３は図１の紙面に垂直な面の紫外線照射装置の要部断面図である。

これらの図において、１は紫外線照射装置本体であり、例えばステンレス等の金属で箱型に構成してあり、全長、奥行、高さはそれぞれ、例えば１２４０ｍｍ、１３０ｍｍ、１７５ｍｍである。同紫外線照射装置本体１は上下方向に概略二分して構成してあり、略下半分には光源収納室２が、また略上半分には光源を冷却した空気が流通する通気ダクト４が構成してある。図１中で矢印により空気の流れを示している。光源収納室２の下面は開口部２１であって、光源からの紫外線照射が可能なように構成してある。紫外線照射装置１はまた、一端に冷却媒体供給・排出の連通部ハウジング１５を、他端にシャッタ兼反射体の開閉のための駆動機構２２及び電気系統接続部２３、２４をそれぞれ設けてなる。この実施例では、冷却媒体に水を用いている。また、空冷風量は１２ｍ^３／ｍｉｎ程度、冷却水量は５〜７Ｌ／ｍｉｎ程度としてある。（Ｌは体積の単位「リットル」）

３は光源収納室２の内部に装着してなる直管型の紫外線光源であって、例えば１７．６ｋＷのメタルハライドランプ１灯を用いて構成してある。５ａ、５ｂは紫外線光源３の下面周囲に配置し開閉自在に構成してなる１対の曲面状のシャッタ兼反射体であって、その凹面上にダイクロイックミラー等の薄膜ミラー６を付着して構成してある。

シャッタ兼反射体５ａは、シャッタ兼反射体の支軸と冷却媒体の配管を兼ねてなる中空管７ａ、７ｂを、同じくシャッタ兼反射体５ｂは中空管７ｃ、７ｄを、それぞれその両端に互いに同軸的に回転自在に配置してなるとともに、シャッタ兼反射体５ａの内部を貫通し且つ中空管７ａ及び７ｂと両端が繋がっている中空孔８ａ、同じくシャッタ兼反射体５ｂの内部を貫通し且つ中空管７ｃ及び７ｄと両端が繋がっている中空孔８ｂ（図示せず）をそれぞれ一体形成してある。ここで、シャッタ兼反射体５ｂ及び中空管７ｄ、７ｃは、図１において示されていないが、それぞれシャッタ兼反射体５ａ及び中空管７ａ、７ｂの裏側に当たる位置に配置されてなる。この中空孔８ａ及び８ｂは、シャッタ兼反射体５ａ及び５ｂの内部においてそれぞれ適数の枝孔に分岐して構成してある。図１に示す紫外線照射装置は、シャッタ兼反射体５ａ、５ｂの端部において中空孔８ａ、８ｂが直管状枝孔に二叉分岐している例である。

冷却水は、図１に示す紫外線照射装置の例では、装置右端から流入し左端で折り返して右端から排出されるという流路をたどる。すなわち、装置右端において手前側のシャッタ兼反射体５ａに連なる中空管７ａに流入した冷却水は、シャッタ兼反射体５ａの中空孔８ａ内を左方へ流動し、装置左端の中空管７ｂに到達する。次いで、連絡通路（図示せず）を経て、図１裏側のシャッタ兼反射体５ｂに連なる中空管７ｃに移った後、シャッタ兼反射体５ｂの中空孔８ｂ内を右方へ流動し、装置右端の中空管７ｄに到達する。（図４も参照）

シャッタ兼反射体５ａと５ｂは、その内部を流通する冷却媒体の流れの方向が異なるだけで、構造自体は互いに対称であるので、シャッタ兼反射体５ａについて説明すると、シャッタ兼反射体５ａの一端の中空管７ａは、図２に示すように、支持板１０ａによって全体が支持されるとともに、その壁面一部に（中空管７ａの外周上に）適数（２個）の空孔１１を有し、該空孔１１に対して固定管９ａを、連通部１２ａを介して直角に嵌着して結合してある。連通部１２ａは、固定管９ａの内径と略同等内径の接続孔１３ａと、中空管７ａの、空孔１１のある部分の外周上に密接して円環状に構成された空間、すなわち連接孔１４ａとから構成される。連通部１２ａを収納した連通部ハウジング１５ａと接する中空管７ａの外周部には、例えばバイトンゴム製のシールリング１６を適数配置してある。連接孔１４ａの大きさ（固定管９ａ及び空孔１１の径方向で測った幅）は固定管９ａ及び空孔１１の径より大きく構成してある。そうして、固定管９ａ、接続孔１３ａ、連接孔１４ａ、空孔１１、中空管７ａはこの順に内部が繋がっている。固定管９ａから導入された冷却水は、図２中に矢印付きの曲線で示すように流通して中空管７ａに流れ込み、二叉分岐した中空孔８ａ内で分流する。

図２には描かれていないが、図２の裏側に当たる位置には、図２と同等構造を有する、シャッタ兼反射体５ｂ及びそれに連なる連通部ハウジング１５ｂが配置されてなる。中空管７ｄに到達した冷却水は、空孔１１、連接孔１４ｂ、接続孔１３ｂの順にこれらの内部を流通し、固定管９ｂを経て排出される。

図３において、２６は、紫外線照射時の１対のシャッタ兼反射体５ａ、５ｂ（実線）のすき間によって形成された通風孔であって、開口部２１から取り入れられ紫外線光源３の周囲を流通した空気が通過するように構成されている。一部に通気孔を有する通風板２７によって隔てられた装置本体１の上部は通気ダクト４を構成する。紫外線非照射時はシャッタ兼反射体５ａ、５ｂを閉じて紫外線が開口部２１から照射されないように構成してある。その時のシャッタ兼反射体５ａ、５ｂの位置を破線にて示す。なお、図３（及び図１）において矢印付きの曲線は空気の流れを表わす。

紫外線光源３は、開口部２１から取り入れられ通風孔２６から排気される空気による空冷と、シャッタ兼反射体５ａ、５ｂ内部に設けた中空孔８ａ、８ｂ内を流通する水による水冷とによって効率的に冷却される。

図４は、本発明の紫外線照射装置においてシャッタ兼反射体の部分のみを取り出してその外観を示したものであり、図５は、図２の部分的拡大断面図を簡略化し必要な部位のみを示したものである。図４及び５に示されているように、シャッタ兼反射体の片方の端には長手方向に延在した冷却水の出入のための可撓配管を接続する必要がない。そこで、開閉時に同反射体を回動させても、可撓配管のねじれ等の不具合は生じない。

すなわち、本発明によれば、同シャッタ兼反射体の片端の冷却媒体の出入の接続部に、シャッタ兼反射体の支軸と冷却媒体の配管を兼ねた中空管を回転自在に設け、同中空管の一部に固定管を同中空管に対して垂直に嵌着してあるので、同シャッタ兼反射体の長手方向に延在する冷却媒体出入のための連絡用接続管が不要となり、紫外線照射装置の長手方向の寸法を従来よりも大幅に短縮出来る効果を奏する。シャッタ兼反射体の端部で冷却媒体の出入のために同反射体の長手方向に延在して必要となる長さは、従来の装置では約２３０ｍｍ（図９に於けるＢの長さ）であったのに対し、実施例１の場合、約４０ｍｍ（図５に於けるＡの長さ）となり、５分の１以下に短縮された。

また本発明によれば、シャッタ兼反射体の片端部において冷却媒体供給・排出のための配管はそれぞれ１箇所にしか取り付けられていないので、メンテナンス等でそれら配管を取り外す際の取り扱いが容易であるという効果がある。

さらに本発明によれば、長手方向に延在した冷却媒体出入のための接続管が存在しないので、配管がねじれ、絡まり合う不具合が発生しないという効果もある。

さらにまた本発明によれば、中空管７と固定管９の連通部１２は、中空管７の空孔１１のある部分の外周を包囲するように密接して円環状に構成された空間が固定管９及び空孔１１の径方向で測った幅を空孔１１の径より大きく構成してあるので、冷却媒体は滞留や脈動を起こすことなく定常的に流動可能であり、効率的に水冷できるという効果を奏する。このことも取り扱いの容易さに寄与している。

本発明の紫外線照射装置においては、装置の構造や形態、各種部材の配置、空冷の為の空気や水冷の為の水の流路等が上記実施例のものに限定される訳ではなく、それらに関して本発明の趣旨を逸脱しない範囲でいくつかの変形が可能である。そうした事例の中のいくつかを下記に示す。

図６は実施例２の紫外線照射装置端部の部分的拡大断面図である。この実施例では、シャッタ兼反射体端部において、冷却媒体出入のための配管として、中空管７に直交して嵌着させた固定管９の他に、シャッタ兼反射体の支軸と冷却媒体の配管を兼ねた中空管７と同軸的に支軸配管１８を設けてあるので、シャッタ兼反射体の開閉時に固定されており、しかも支軸配管１８が１本設けてあるだけなので、冷却媒体供給・排出のための配管がねじれたり他の配管と絡まったりすることがないという利点がある。また、１体のシャッタ兼反射体に対して１本の配管を外せばよいので、シャッタ兼反射体の取り外しが容易であるという効果もある。

図７は実施例３の紫外線照射装置端部の部分的拡大断面図である。実施例３の装置は、中空管７と連通部ハウジング１５との接触部に配置するシールリングを収納する溝及びその周辺の構造以外は、実施例１と同じ構造を有する。実施例１では、シールリング１６が連通部ハウジング１５の側に掘られた溝に収納されている。この場合、溝は管内面を掘る形で形成されるのでより高度な加工機を必要とする。これに対して実施例３では、シールリング１７が中空管７の外側面に掘られた溝に収納されているが、外側面に溝を掘る方が技術的には相当に容易である。従って、実施例３の場合、溝の形成に高度な加工機は必要とせず、装置（部材）製造のコストを下げることができる効果がある。

本発明の実施例１の紫外線照射装置の長手方向の概略断面図。図１の紫外線照射装置の端部の部分的拡大断面図。図１の紙面に垂直な面の紫外線照射装置の要部断面図。本発明の紫外線照射装置においてシャッタ兼反射体の部分のみの外観を示した図。本発明の紫外線照射装置におけるシャッタ兼反射体の端部の様子を示す概要図。本発明の実施例２の紫外線照射装置端部の長手方向の部分的拡大断面図。本発明の実施例３の紫外線照射装置端部の長手方向の部分的拡大断面図。従来の紫外線照射装置においてシャッタ兼反射体の部分のみの外観を示した図。従来の紫外線照射装置におけるシャッタ兼反射体の回動に伴う可撓配管の動きを説明するための図。

符号の説明

１…紫外線照射装置本体
２…光源収納室
３…紫外線光源
４…通気ダクト
５ａ、５ｂ…シャッタ兼反射体
６…薄膜ミラー
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ…中空管
８ａ、８ｂ…中空孔
９ａ、９ｂ…固定管
１０ａ、１０ｂ…支持板
１１…空孔
１２ａ、１２ｂ…連通部
１３ａ、１３ｂ…接続孔
１４ａ、１４ｂ…連接孔
１５ａ、１５ｂ…連通部ハウジング
１６、１７…シールリング
１８…支軸配管
２１…開口部
２２…駆動機構
２３、２４…電気系統接続部
２５…冷却水接続部
２６…通風孔
２７…通風板
５１ａ、５１ｂ…シャッタ兼反射体
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ…冷却配管
５３ａ、５３ｂ…シャッタ兼反射体駆動軸
５４ａ、５４ｂ、５４ｃ、５４ｄ…可撓配管
（これら符号は、図面の左と右、手前側と裏側とで各部位を区別する時は、ａ、ｂ、ｃ、ｄを付けて表記している。）

Claims

紫外線照射部は少なくとも、下面開口部を有する箱型容器と、該容器内部に収納した直管型の紫外線光源と、該紫外線光源からの光を遮断または反射すると共に該光源の管軸方向に沿って伸在し同光源管軸方向側面外周を回動するシャッタ兼反射体と、を有し、該シャッタ兼反射体は、冷却媒体が流れる適数の中空孔が内部に一体形成され、また該シャッタ兼反射体の長手方向両端の、該中空孔に連通する冷却媒体出入口に、該シャッタ兼反射体の支軸と冷却媒体の流通配管を兼ねた中空管が互いに同軸的に回転自在に連設され、そのうち該シャッタ兼反射体の長手方向の片方の端に連設された中空管には、その壁面の一部に空孔が形成され、その空孔に対応する位置に、冷却媒体供給・排出用固定管が該中空管の管軸に直角に嵌着され、かつ該中空管と該固定管の連通部には、該固定管の内径と前記空孔の孔径のいずれよりも広い幅を有する円環状空間が前記空孔に隣接して形成されていることを特徴とする紫外線照射装置。