JP5146808B2

JP5146808B2 - 紫外線照射装置

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Publication number: JP5146808B2
Application number: JP2007261990A
Authority: JP
Inventors: 敏幸菅; 真一遠藤
Original assignee: Ushio Denki KK
Current assignee: Ushio Denki KK
Priority date: 2007-10-05
Filing date: 2007-10-05
Publication date: 2013-02-20
Anticipated expiration: 2027-10-05
Also published as: CN101404188B; TWI412042B; TW200917283A; CN101404188A; JP2009090189A; KR20090035417A

Description

本発明は、エキシマランプ等の紫外線ランプから放射される真空紫外線を被処理物に照射し、洗浄や改質等を行うための紫外線照射装置に関するものである。

紫外線照射装置に利用される紫外線ランプは、図１１に示すエキシマランプが知られている。
エキシマランプ１は、内側管１１と外側管１２を同軸に配置して中空円筒状にした管型のランプであり、内側管１１、外側管１２は誘電体である石英ガラスからなる。外側管１２の外面には、網目状に形成された外部電極１３が形成されており、網目の隙間から放電空間Ｓで発生する紫外線が照射されるものであり、内側管１１の外面には、断面Ｃ字状の金属板から外部電極１４が形成されている。

放電空間Ｓには、例えばキセノンガスなどの希ガスや、希ガスに塩素ガスなどのハロゲンガスを混合したものが放電ガスとして充填されている。

このようなエキシマランプ１の数値例を示すと、内側管１１の外径Ｄ１が６ｍｍ、外側管１２の内径Ｄ２が８ｍｍ、全長１６００ｍｍである。

このような紫外線ランプを用いた従来の紫外線照射装置を図１２を用いて説明する。
処理室９は、上方が開口した処理空間Ｋを有するものであり、処理室９内には、搬送ローラ９１がローラシャフト９２に取り付けられており、搬送ローラ９１が回転して、被処理物Ｗを搬送しながら紫外線が照射されて被処理物を処理する構造である。
また、処理室９には、紫外線ランプ１の長手方向の外側に位置するところに後述する紫外線処理装置を支持する支持体９３が形成されている。

紫外線照射装置ｄは、紫外線ランプ１を支持する基体２を有し、紫外線ランプ１の両端をランプホルダー３によって保持し、ランプホルダー３が基板２に固定されている。

紫外線照射装置ｄ内には、紫外線ランプ１を点灯させるための点灯手段である電源４１とトランス４２が配置されている。
トランス４２の昇圧側と紫外線ランプ１の電極を結ぶ給電線４３は、基板２に設けられた給電線継続部４４を介して、基板２の一方側から他方側へと配線されている。

そして、基板２の紫外線ランプの管軸方向の両端Ａが支持体９３上に載置され、紫外線ランプ１が処理空間Ｋ内に位置するように、基板２が支持体９３に張り渡されて、紫外線照射装置ｄが処理室９上に配置された構造になっている。

このような紫外線照射装置では、トランス４２の昇圧側に繋がる給電線４３の引き回し距離が長くなる電圧低下を招きランプ効率が悪くなるので、トランス４２を紫外線ランプ１に近づける必要があり、通常、トランス４２や電源４１を紫外線照射装置内に配置しており、最も設置しやすい場所である基板２上にトランス４２と電源４１を載せた構造になっている。

このような紫外線照射装置ｄによれば、紫外線ランプ１を点灯させた状態で、搬送ローラ９１を回転させることにより、紫外線ランプ１の下方に被処理物Ｗが搬送されて、被処理物Ｗを流しながら紫外線処理をするものである。

また、紫外線ランプ１から放射された紫外線が、被処理物Ｗとの間の処理空間で減衰しないように、紫外線ランプ１を被処理物Ｗに近づける必要があり、紫外線ランプ１と被処理物Ｗとの離間距離は２ｍｍ程度まで近づいている。

特開２００４−１１３９８４号公報

最近では、被処理物の大型化が進んでおり、紫外線ランプの全長が長くなる傾向にあり、図１に示す紫外線照射装置では、紫外線ランプ１の全長が１６００ｍｍになっている。
そして、紫外線ランプ１の全長が長くなると、紫外線ランプ１を固定する基板２も大きくなる。
一方、被処理物が大型化すると、処理室も大きくなり、紫外線照射装置を支持する支持体の離間距離が大きくなる。
つまり、基板２は、その両端Ａで支持体９３上に張り渡されて載置された構造であるので、必然的に基板２を支える両端Ａの間の距離が長くなる。

そして、基板２には、電源４１とトランス４２が直接載った状態であるので、基板２を支える両端Ａの間の距離が長くなると基板２の撓み量が大きくなり、紫外線ランプ１と被処理物Ｗとの離間距離が変化し、具体的には、紫外線ランプの管軸方向において、ランプと被加熱物の離間距離が大きいところと小さいところができ、被加熱物を均一に処理することができないと問題があった。

さらに、被処理物の処理速度を上げるために紫外線ランプ１の出力が大きくなる傾向にあり、紫外線ランプ１から放射される熱によって基板２が更に一層加熱されることになり、基板２上に電源４１とトランス４２が直接載置されているため、電源４１とトランス４２が耐熱温度以上になり、破壊されるという問題があった。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであって、紫外線ランプが固定された基板が撓むことがなく、紫外線ランプと被処理物との離間距離を一定に保つことができ、被加熱物を均一に処理することができる。

さらには、紫外線照射装置内に配置された電源やトランスなどの点灯手段の温度上昇を抑制するができるものである。

請求項１に記載の本発明の紫外線照射装置は、上方に開口を有する処理室の上部に配置される管形の紫外線ランプを有する紫外線照射装置であって、前記紫外線照射装置は、紫外線ランプを支持する基板と、紫外線ランプを点灯させるための点灯手段と、当該点灯手段が載置された架設板を有し、前記基板の紫外線ランプの管軸方向の両端が、処理室に設けられた紫外線照射装置を支持する支持体上に載置され、前記架設板の中央部分が前記基板から離間しており、前記架設板の自重が、前記支持体上にかかっていることを特徴とする。

さらに、前記架設板の紫外線ランプの管軸方向の両端が、前記支持体上に載置されていることを特徴とする。
或いは、前記架設板の紫外線ランプの管軸方向の両端が、前記支持体と対向する基板上に載置されていることを特徴とする。
或いは、前記架設板の紫外線ランプの管軸方向の両端が、前記支持体と対向する基板上に設けられたブロック上に載置されていることを特徴とする。
或いは、前記架設板の紫外線ランプの管軸方向の両側が、紫外線照射装置の側壁に固定され、当該側壁が前記支持体上に載置されていることを特徴とする。

さらに、前記基板と前記架設板との間には、熱遮蔽体が配置されていることを特徴とする。
さらに、前記基板には、前記紫外線ランプを囲むように規制体が凸設しており、当該規制体によって囲まれたランプ配置空間が不活性ガス空間となっていることを特徴とする。

本発明の紫外線照射装置によれば、紫外線照射装置内に配置された電源やトランスなどの点灯手段が基板とは別の架設板に載置され、紫外線ランプが固定された基板の紫外線ランプの管軸方向の両端が紫外線照射装置を支持する支持体上に載置されており、架設板の中央部分が基板から離間しており、架設板の自重が基板の中央部分にかからず、支持体上にかかる構造であるので、基板が撓むことがなく、紫外線ランプと被加熱物の離間距離を一定に保つことができ、被加熱物を均一に処理することができる。

さらには、基板と架設板との間に、熱遮蔽体が配置されているので、紫外線ランプから発生する熱が架設板に伝わらず、架設板の温度上昇を抑制することができ、電源やトランスなどの点灯手段の温度が上昇せず、破壊されないという効果がある。

さらには、基板には、紫外線ランプを囲むように規制体が凸設しており、規制体によって囲まれたランプ配置空間が不活性ガス空間となっているので、紫外線ランプと被処理物との間の空間で紫外線が減衰せず、効率よく、被処理物に紫外線を照射することできる。

以下、本願発明の紫外線照射装置を図面を用いて説明する。
図１は、本願発明の紫外線照射装置を処理室上に配置した構造説明図であり、図２は、図１における紫外線照射装置を処理室上方から見た一部破断斜視図であり、図３は、図１における紫外線照射装置を紫外線ランプ方向から見た平面図である。

図１に示すように、処理室９は、従来技術で説明した処理室と同様の構造であって、上方が開口した処理空間Ｋを有するものであり、処理室９内には、搬送ローラ９１がローラシャフト９２に取り付けられており、搬送ローラ９１を回転させ、被処理物Ｗを搬送しながら紫外線を照射して被処理物を処理する構造である。
そして、処理室９には、紫外線ランプ１の長手方向の外側に位置するところに本願発明の紫外線処理装置を支持する支持体９３が形成されている。

図１に示すように、紫外線照射装置Ｄ１は、紫外線ランプ１を支持する基体２を有し、紫外線ランプ１の両端をランプホルダー３によって保持し、ランプホルダー３が基板２に固定されている。
紫外線ランプ１は、図１１を用いて説明した構造と同様の構造であり、説明は省略する。
図１、図２、図３に示すように基板２は、紫外線ランプ１の管軸方向Ｘの長さが１９００ｍｍ、管軸と直交する方向Ｙの長さが４３０ｍｍ、厚みが６ｍｍのアルミニウム製の平板である。

そして、基板２の紫外線ランプの管軸方向の両端Ａが支持体９３上に配置され、紫外線ランプ１が処理空間Ｋ内に位置するように、基板２が支持体９３に張り渡されて、紫外線照射装置Ｄ１が処理室９上に配置された構造になっている。

図３に示すように、基板２に、３本の紫外線ランプ１が平行に配置されており、紫外線ランプ１の両端は、ランプホルダー３によって保持され、ランプホルダー３が適宜の手段によって基板２に固定されている。
また、紫外線ランプ１の管軸方向の長さＬ１は１６００ｍｍであり、基板２の支持体９３と接触しない中央部分の長さＬ２は２０００ｍｍである。

図１、図２に戻り説明を続けると、紫外線照射装置Ｄ１内には、基板２とは別体である架設板５が配置されている。
この架設板５は、厚み３ｍｍのアルミニウム製の平板を折り曲げ加工したものであり、この架設板５には、紫外線ランプ１を点灯させるための点灯手段である電源４１とトランス４２が載置されている。
そして、トランス４２の昇圧側と紫外線ランプ１の電極を結ぶ給電線４３は、架設板５と基板２に渡って設けられた給電線継続部４４を介して、基板２の一方側から他方側へと配線されている。

架設板５の紫外線ランプ１の管軸方向の両側は、処理室９方向に折り曲げられており、折り曲げられた架設板５の両端Ｂが支持体９３上に載置されており、点灯手段が載置されている架設板５の両端Ｂ以外の中央部分は、基板２から離間しており、架設板５の自重が支持体９３上にのみかかる構造になっている。
また、点灯手段が載置されている架設板５の中央部分は、架設板５の撓みを防止するために、上部に開口する断面コ字状になっている。

このような紫外線照射装置Ｄ１によれば、大きな重量物である電源４１とトランス４２が基板２上に載置されておらず、架設板５上に載置されており、架設板５の中央部分が基板２から離間しており、架設板５と基板２の両端が、別々に支持体９３上に載置される構造であるため、架設板５の自重が基板２にかからず、構造的に基板２には大きな重量物である電源４１とトランス４２の自重がかからないため、基板２が架設板５の自重によって撓まないものである。

この結果、紫外線ランプ１が支持された基板２が撓むことがないので、紫外線ランプと被処理物との離間距離を一定に保つことができ、被処理物を均一に処理することができる。

次に、本願発明の紫外線照射装置の他の実施例を説明する。
図４は、本願発明の紫外線照射装置Ｄ２であって、架設板５の形態が、図１〜図３とは異なるものであり、異なる点のみ説明をする。なお、図１〜図３と同一符号は同一部分を示す。
基板２の紫外線ランプの管軸方向の両端Ａは、支持体９３の上面に載置されており、架設板５の紫外線ランプの管軸方向の両側が処理室９方向に折り曲げられており、折り曲げられた架設板５の両端Ｂが、支持体９３と対向する基板上２に載置されている。

このような構造では、例えば支持体９３の上面の幅が狭い場合、支持体９３に基板２の端部と、架設板５の端部をそれぞれ別々に載せるスペースがない時に、支持体９３上の基板２の上部に、架設板５の両端を載せるものである。

このような構造であれば、架設板５の自重が、基板２を介して支持体９３にかかり、基板２に架設板５の自重がかかっても、その自重は、支持体９３と対向している基板２の両端にだけかかり、基板２の中央部分にはかからない構造であるため、基板２が架設板５の自重によって撓まないものである。

次に、本願発明の紫外線照射装置の他の実施例を説明する。
図５は、本願発明の紫外線照射装置Ｄ３であって、架設板５の形態が、図１〜図３とは異なるものであり、異なる点のみ説明をする。なお、図１〜図３と同一符号は同一部分を示す。
基板２の紫外線ランプの管軸方向の両端Ａは、支持体９３の上面全体に載置されている。
架設板５の紫外線ランプの管軸方向の両側は処理室９方向に折り曲げられておらず、架設板５の基板２と対向する面が平面状になっている。
また、支持体９３と対向する基板２上にはアルミニウム製のブロック６が配置され、このブロック６上に、架設板５の紫外線ランプの管軸方向の両端Ｂが載置されている。

このような構造では、架設板５の両側を基板方向に曲げ加工する必要がなく、架設板５の製作が容易となる。
また、架設板５と基板２はブロック６の高さ分だけ離間させることができ、ブロック６を用いた簡単な構造で、確実に、架設板５と基板２を離すことができる。さらには、基板２と架設板５との間にブロック６が配置されているので、ブロック６が断熱作用を有するために基板２の熱が架設板５に伝熱され難くなり、点灯手段への熱影響を低減させることができる。

このような構造であれば、架設板５の自重が、ブロック６と基板２を介して支持体９３にかかり、ブロック６を介して基板２に架設板５の自重がかかっても、その自重は、支持体９３と対向している基板２の両端にだけかかり、基板２の中央部分にはかからない構造であるため、基板２が架設板５の自重によって撓まないものである。

次に、本願発明の紫外線照射装置の他の実施例を説明する。
図６は、本願発明の紫外線照射装置Ｄ４であって、架設板５の形態が、図１〜図３とは異なるものであり、異なる点のみ説明をする。なお、図１〜図３と同一符号は同一部分を示す。
基板２の紫外線ランプの管軸方向の両端Ａは、支持体９３上に載置されており、架設板５の紫外線ランプの管軸方向の両側が処理室９方向とは反対側に折り曲げられており、折り曲げられた架設板５の両側が、紫外線照射装置の側壁７に固定されており、側壁７の端部Ｃが支持体９３上に載置されている。

このような構造であれば、架設板５の自重は側壁７にかかるが、側壁７にかかった架設板５の自重は支持体９３に直接かかり、基板２にかからない構造であるので、基板２が架設板５の自重によって撓まないものである。

この結果、紫外線ランプ１が支持された基板２が撓むことがないので、紫外線ランプと被処理物との離間距離を一定に保つことができ、被処理物を均一に処理することができる。
なお、架設板５の両端と側壁７との固定構造は、上記した構造以外に、架設板５の紫外線ランプの管軸方向の両側が処理室９方向に折り曲げられており、折り曲げられた架設板５の両側が、紫外線照射装置の側壁７に固定される構造でもよく、或いは、架設板５の両端が折り曲げ加工せず、直接、側壁７に固定される構造でもよく、要は、架設板５が側壁７に固定されていれば、どのような構造であってもよい。

次に、本願発明の紫外線照射装置の他の実施例を説明する。
図７は、本願発明の紫外線照射装置Ｄ５であって、図１〜図３に示す紫外線照射装置と異なる点は、基板２と架設板５との間に熱遮蔽体８が配置されている。
この熱遮蔽体８は、アルミニウム製の角柱状のブロックであり、その一側面が基板２の裏面と接触しており、基板２を冷却して基板２から放熱される熱を抑制し、架設板５が加熱されることを防止するものである。
また、熱遮蔽体８の内部は、冷却効果を上げるために、必要に応じて冷却体が流れる構造になっていてもよい。

この結果、架設板５の温度上昇を確実に防止でき、架設板５上に載置されている電源４１やトランス４２の温度上昇を防止することができ、点灯手段への熱影響を低減させ、点灯手段が破損することを防止できる。

なお、熱遮蔽体８は、適宜の方法で架設板５や側壁７に支持されているものであり、熱遮蔽体８の自重が基板２にかからない構造である。

次に、本願発明の紫外線照射装置の他の実施例を説明する。
図８は、本願発明の紫外線照射装置Ｄ６であって、紫外線照射装置を処理室９上に配置した構造説明図であり、図９は、図８における紫外線照射装置を紫外線ランプ方向から見た平面図である。
図１〜図３に示す紫外線照射装置と異なる点は、基板２に紫外線ランプ１を取り囲むように規制体２１が凸設しており、平行に配置された紫外線ランプ１の間に内部に不活性ガスが流れてガス噴出孔２２を有するガス導入管２３が配置されている。

この規制体２１の先端部２１ａは、紫外線ランプ１を越えて被処理物の方向に伸びおり、紫外線ランプ１は、規制体２１によって囲まれるランプ配置空間Ｐ内に位置している。
そして、ガス噴出孔２２から不活性ガスである窒素ガスを噴出させ、ランプ配置空間Ｐが不活性ガス空間となった状態で紫外線線ランプ１から紫外線が照射されて被処理物を処理するものである。

従って、紫外線ランプと被処理物との間の空間が不活性ガスで満たされた状態であるので紫外線が減衰せず、効率よく、被処理物に紫外線を照射することできるものである。

更に、本願発明の紫外線照射装置の他の実施例を説明する。
図１０は、本願発明の紫外線照射装置Ｄ７であって、紫外線照射装置を処理室９上に配置した構造説明図であり、紫外線ランプが管軸方向に複数並んだものである。
この紫外線照射装置では、被処理物が大きくなると、それに対応して紫外線ランプ１の全長を長くする必要があるが、ランプの構造上、ランプ全長を長くすることには限界があり、図１０に示すように、２本のランプを管軸方向に並べて配置するものである。この装置では、ランプの管軸と直交する方向に３列ランプを並べる構造であり、図１０では図示していないが、紫外線ランプは合計６本有するものである。

そして、全ての紫外線ランプ１は、基板２にランプホルダー３によって固定されており、基板２の両端Ａが支持体９３に張り渡されて、紫外線照射装置Ｄ７が処理室上に配置された構造になっている。

紫外線照射装置Ｄ７内には、基板２とは別体である架設板５が配置されており、この架設板５には、それぞれの紫外線ランプ１を点灯させるための点灯手段である電源４１とトランス４２が載置されている。
架設板５の紫外線ランプ１の管軸方向の両側は、処理室方向に折り曲げられておらず、架設板５の基板２と対向する面が平面状になっている。
また、支持体９３と対向する基板２上にはアルミニウム製のブロック６が配置され、このブロック６上に、架設板５の紫外線ランプの管軸方向の両端Ｂが載置されている。

つまり、管軸方向に紫外線ランプ１を複数並べても、全ての点灯手段が架設板５上に載置されているので、設板５の自重が支持体９３にかかり、基板２の中央部分には全ての電源４１とトランス４２の自重がかからないため、基板２が架設板５の自重によって撓まないものである。

なお、紫外線照射装置Ｄ７は、基板２には規制体２１が凸設されており、さらに、熱遮蔽体８は、架設板５の基板２側に取り付けられており、基板２には、熱遮蔽体８の自重がかからない構造になっている。

本願発明の紫外線照射装置を処理室上に配置した構造説明図である。図１における紫外線照射装置を処理室上方から見た一部破断斜視図である。図１における紫外線照射装置を紫外線ランプ方向から見た平面図である。本願発明の他の例の紫外線照射装置を処理室上に配置した構造説明図である。本願発明の他の例の紫外線照射装置を処理室上に配置した構造説明図である。本願発明の他の例の紫外線照射装置を処理室上に配置した構造説明図である。本願発明の他の例の紫外線照射装置を処理室上に配置した構造説明図である。本願発明の他の例の紫外線照射装置を処理室上に配置した構造説明図である。図８における紫外線照射装置を紫外線ランプ方向から見た平面図である。本願発明の他の例の紫外線照射装置を処理室上に配置した構造説明図である。紫外線照射装置に用いられる紫外線ランプの説明図である。従来の紫外線照射装置を処理室上に配置した構造説明図である。

符号の説明

１紫外線ランプ
２基板
２１規制体
２２ガス噴出孔
２３ガス導入管
３ランプホルダー
４１電源
４２トランス
４３給電線
４４給電線継続部
５架設板
６ブロック
７側壁
８熱遮蔽体
９処理室
９３支持体

Claims

上方に開口を有する処理室の上部に配置される管形の紫外線ランプを有する紫外線照射装置であって、
前記紫外線照射装置は、紫外線ランプを支持する基板と、紫外線ランプを点灯させるための点灯手段と、当該点灯手段が載置された架設板を有し、
前記基板の紫外線ランプの管軸方向の両端が、処理室に設けられた紫外線照射装置を支持する支持体上に載置され、
前記架設板の中央部分が前記基板から離間しており、前記架設板の自重が、前記支持体上のみにかかっていることを特徴とする紫外線照射装置。
前記架設板の紫外線ランプの管軸方向の両端が、前記支持体上に載置されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
前記架設板の紫外線ランプの管軸方向の両端が、前記支持体と対向する基板の両端上に載置されて、前記架設板の自重が、前記基板を介して前記支持体上のみにかかっていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
前記架設板の紫外線ランプの管軸方向の両端が、前記支持体と対向する基板の両端上に設けられたブロック上に載置されて、前記架設板の自重が、前記ブロックと前記基板を介して前記支持体上のみにかかっていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
前記架設板の紫外線ランプの管軸方向の両端が、紫外線照射装置の側壁に固定され、当該側壁が前記支持体上に載置され、前記架設板の自重が、前記側壁を介して前記支持体上のみにかかっていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射装置。
前記基板と前記架設板との間には、熱遮蔽体が配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の紫外線照射装置
前記基板には、前記紫外線ランプを囲むように規制体が凸設しており、当該規制体によって囲まれたランプ配置空間が不活性ガス空間となっていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の紫外線照射装置。