JP6364953B2 - 冷却構造体、及び光源ユニット - Google Patents

Description

本発明は、冷却構造体、及び光源ユニットに関する。

ＬＥＤの高出力化に伴い、当該ＬＥＤを光源とした各種の光源ユニット、及び当該光源ユニットを備えた各種の照射装置が実用化されている。また一般に、出力が比較的大きなＬＥＤを備えた光源ユニットは、ＬＥＤの発熱を放熱するために、空冷式、或いは水冷式の放熱構造を備えている。

水冷式の放熱構造としては、ＬＥＤを実装したＬＥＤ基板の裏面に水冷ユニットを設け、当該水冷ユニットに冷却水を流して水冷する構造が知られている。水冷ユニットとしては、冷却水の流路となる溝が表面に刻まれたユニット体と、このユニット体の表面を覆って流路を封じるプレート状の蓋体とを備え、この蓋体がＬＥＤ基板の裏面に押し当てられて水冷する冷却構造を有したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２０８７９２号公報

しかしながら、従来の水冷式の冷却構造においては、ユニット体と蓋体の間は、例えばＯリング等のシール部材でシールされるものの、シール部材の劣化等でシール性が低下することがある。
また、ユニット本体は、例えば銅等の高熱伝導性を有する金属、或いは合金から形成されることから、冷却水等の冷媒による電食等で腐食され、この結果、上記隙間のシール性が劣化することもある。
ユニット体と蓋体の間のシール性が低下すると、これらの隙間から水漏れが生じる、という問題がある。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、冷媒の漏れを防止できる冷却構造体、及び光源ユニットを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、複数の発光素子を取付ける取付部と、開放端が蓋体で閉じられた複数の溝部を有し、冷媒が流通する冷媒管が前記溝部のそれぞれを貫通するように嵌め込まれ、これらの冷媒管に支持される冷媒管係合部と、を備え、前記発光素子の熱を前記取付部、及び前記冷媒管係合部を通じて前記冷媒管に伝えて前記冷媒に回収させ、前記冷媒管は、断面矩形状であり、前記複数の溝部は、互いに並列に設けられ、かつ、断面コ字状であり、前記蓋体には、前記冷媒管と前記溝部との間の隙間を埋める板状のスペーサが設けられていることを特徴とする冷却構造体を提供する。

また本発明は、上記冷却構造体において、光学部品を組み付けるベース部材に係合するベース部材係合部を備え、前記ベース部材と前記ベース部材係合部の係合により、前記発光素子が前記光学部品に対して所定の位置に配置されることを特徴とする。

また本発明は、上記冷却構造体において、前記ベース部材よりも高い熱伝導率を有する材料で形成さていることを特徴とする。

また上記目的を達成するために、本発明は、上記の冷却構造体と、光学部品、及び前記冷却構造体が組み付けられたベース部材と、を備えることを特徴とする光源ユニットを提供する。

本発明によれば、発光素子を取付ける取付部と、冷媒が流通する冷媒管が係合する溝部を有した冷媒管係合部と、を備え、前記発光素子の熱を前記取付部、及び前記冷媒管係合部を通じて前記冷媒管に伝えて前記冷媒に回収させる構成とした。この構成によれば、冷媒は冷媒管に封じられて漏れ出ることがないため、冷媒の漏れを防止して発光素子を冷却できる。

本発明の実施形態に係る枚葉印刷機の模式図である。 紫外線照射器の構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、図（Ｃ）は底面図である。 紫外線照射器の側面図である。 紫外線照射器の内部構造を示す図であり、上側からみた透視図である。 図２（Ｃ）のＡ−Ａ矢視図である。 ＬＥＤ光源ユニットの構成を示す図であり、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は底面図、（Ｃ）は側面図である。 図６（Ｃ）のＢ−Ｂ断面図である。 ＬＥＤ光源ユニットの概略斜視図である。 光源ユニットの光照射の説明図である。 ＬＥＤ光源ユニットの比較構成例に係る光源ユニットを示す図である。 ＬＥＤ光源ユニットと比較構成例に係る光源ユニットの目標点における照度分布を示す図であり、（Ａ）はＬＥＤ光源ユニットの照度分布を示し、（Ｂ）は比較構成例に係る光源ユニットの照度分布を示す。 反射面の反射面側露出部の構成を拡大して示す図である。 本発明の変形例に係るＬＥＤ光源ユニットの構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る枚葉印刷機１の模式図である。
枚葉印刷機１は、図１に示されるように、給紙装置２、印刷ユニット５、コーティングユニット６、排紙装置７、及び紫外線照射器１０を備えている。
当該枚葉印刷機１の基本構成は、特開２０１１−５０９０９号公報に記載されているものと同様の構成である。すなわち、給紙装置２は、給紙台３に準備された枚葉紙４を給紙し、印刷ユニット５では、所望の絵柄でインキ（活性化エネルギー線硬化型インキ）が枚葉紙４に印刷され、さらに、コーティングユニット６で、枚葉紙４にニス（活性化エネルギー線硬化型ニス）が印刷される。インキ及びニスを印刷された枚葉紙４は、コーティングユニット６から排紙装置７に送られる。

排紙装置７は、排紙台８と、コーティングユニット６から送られてきた枚葉紙４を排紙台８まで搬送する搬送手段９と、排紙台８への搬送経路の所定箇所を通過する枚葉紙４に紫外線を照射して、枚葉紙４に印刷されているインキ及びニスを硬化させる紫外線照射器１０とを備えている。
搬送手段９は、排紙台８の上部に設けられるスプロケット９Ａと、コーティングユニット６の枚葉紙４の送り口に対応する位置に設けられるスプロケット９Ｂと、スプロケット９Ａ，９Ｂに巻きかけられてスプロケット９Ａ，９Ｂの回転に連動して循環する排紙チェーン９Ｃとを備え、排紙チェーン９Ｃの循環により、コーティングユニット６から送られてきた枚葉紙４が、排紙台８に搬送される。

排紙チェーン９Ｃの循環経路は、一方のスプロケット９Ａから他方のスプロケット９Ｂに向かって枚葉紙４を移動させる往路と、往路の下方に、往路との間に等間隔を保って延在する復路と、往路から復路または復路から往路に、スプロケット９Ａ，９Ｂの部位で反転される反転路とを有している。
排紙チェーン９Ｃの循環経路は、一部の区間で往路及び復路が水平方向に対して傾斜され、他の区間で、往路及び復路が水平方向に延在されている。
また排紙チェーン９Ｃの循環経路に沿ってグリッパ９Ｄが設けられ、グリッパ９Ｄが枚葉紙４を咥え排紙チェーン９Ｃの走行に連動して枚葉紙４を搬送する。この搬送時には、枚葉紙４は、インキ、及びニスが印刷された面を循環経路の内側に向けて搬送される。

紫外線照射器１０は、紫外線を照射する照射装置であり、排紙チェーン９Ｃの循環経路の内側に配置され、循環経路の往路のうち、水平方向に対して傾斜する部位を移動する枚葉紙４のインキ、及びニスの印刷面（照射面）に紫外線の照射口を向けて配置される。枚葉紙４の状態を上方から監視する際、直接紫外線が監視者に照射されないので、監視者は、眩しさを感じずに、枚葉紙４の状況を監視しやすくなる。照射口からの紫外線が枚葉紙４に当てられることで、ニス及びインキが硬化される。また、グリッパ９Ｄを設けるためのスペースが必要となることから、紫外線照射器１０の照射口と枚葉紙４の照射面の間の照射距離が、比較的長い距離に設定されている。
なお、紫外線照射器１０は、排紙チェーン９Ｃの循環移動に連動して搬送される枚葉紙４に紫外線を照射するものとして説明したが、印刷ユニット５やコーティングユニット６を経由した直後の枚葉紙４に紫外線を照射する位置に設けてもよい。

図２は紫外線照射器１０の構成を示す図であり、図２（Ａ）は平面図、図２（Ｂ）は正面図、図２（Ｃ）は底面図である。図３は紫外線照射器１０の側面図である。また図４、及び図５は、紫外線照射器１０の内部構造を示す図であり、図４は上側からみた透視図、図５は図２（Ｃ）のＡ−Ａ矢視図である。

紫外線照射器１０は、搬送路を横断する方向に延びるライン状に紫外線を照射する照射装置であり、略矩形の箱形のケース体１１を有している。このケース体１１の内部は、図４、及び図５に示すように、光源室１２Ａと中継室１２Ｂに区分けされ、光源室１２Ａには紫外線ＬＥＤ光源装置３０が収められている。
またケース体１１の底面には、図２（Ｃ）に示すように、光源室１２Ａに対応して照射開口１３が設けられている。照射開口１３は、ケース体１１に支持フレーム１１Ａで支持したカバープレート１４で閉塞されており、このカバープレート１４には、耐紫外線材から成る石英ガラスが好適に用いられている。

中継室１２Ｂは、ケース体１１に電源、及びチラーユニット２０（図３）を接続する各種部材を設けたユニットである。ケース体１１の上面には、図２、及び図３に示すように、中継室１２Ｂに対応した位置に電源コネクタ１５、及び制御用コネクタ１６が設けられ、ケース体１１の底面には、中継室１２Ｂに対応した位置に一対の継手１７が設けられている。
電源コネクタ１５は、ケース体１１に収められた紫外線ＬＥＤ光源装置３０に電力を供給する電力線の接続端子であり、制御用コネクタ１６は当該紫外線ＬＥＤ光源装置３０の点滅を制御する信号を伝送する制御線の接続端子である。継手１７はチラーユニット２０から延びる冷媒配管１８を接続するものである。

チラーユニット２０は、枚葉印刷機１に内蔵、又は別置の水冷式の冷却器であり、冷媒配管１８を通じて紫外線照射器１０に冷却水を循環して当該紫外線照射器１０に内蔵の紫外線ＬＥＤ光源装置３０から熱を回収する。このチラーユニット２０は、紫外線照射器１０を循環して排出された冷却水を冷却し、この冷却にあっては、紫外線照射器１０への供給時と、当該紫外線照射器１０からの排出時の冷却水の温度差が所定の温度差（例えば３℃）に維持されるように冷却する。なお、紫外線照射器１０を冷却する冷媒には、冷却水に限らず任意の冷媒（液体、又は気体）を用いることができる。

この紫外線照射器１０のケース体１１の両端には、作業者が把持する回動式の把持部１９が設けられている。枚葉印刷機１のメンテナンス時には、作業者によって紫外線照射器１０の把持部１９が把持されて枚葉印刷機１の側壁から紫外線照射器１０が出し入れされる。

ケース体１１の内部には、図４、及び図５に示すように、紫外線ＬＥＤ光源装置３０を冷却する冷却管２２が設けられている。具体的には、冷却管２２は、ステンレス、又は銅等の高熱伝導性を有し、かつ耐食性を有する材料から形成され、内部を冷却水が流通するパイプであり、パイプの外周面の熱を内部の冷却水に伝えて回収する。
この冷却管２２は、光源室１２Ａの長手方向に亘って直線状に延びる第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂを有している。これら第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂはそれぞれ、中継室１２Ｂに接続された継手１７、１７に接続され、また光源室１２Ａの端部（中継室１２Ｂと反対側の端部）で連結されることで、継手１７、１７の間を循環、流通する冷却水の循環路（往路、及び復路）を構成する。

この紫外線照射器１０では、一対の上記冷却管２２、２２が互いに平行してケース体１１に内設されており、それぞれの冷却管２２が継手１７，１７に接続されることで、互いに並列な一対の循環路が形成されている。

ケース体１１の光源室１２Ａには、図４に示すように、幅方向（長手方向と直交する方向）の両側壁２３、２３の間に、パイプ固定金具２４が架設されている。パイプ固定金具２４は、冷却管２２を支持、固定する部材であり、ケース体１１の長手方向に所定間隔Ｆで設けられている。この所定間隔Ｆは、後述のＬＥＤ光源ユニット３１の長手方向の長さと略等しく設定されている。換言すれば、各ＬＥＤ光源ユニット３１の両端のそれぞれにパイプ固定金具２４が配置されている。

これらパイプ固定金具２４は、図５に示すように、ケース体１１の天面２５の側で、一対の冷却管２２、２２を支持、固定するように設けられている。
そして、この紫外線照射器１０では、これら一対の冷却管２２、２２に、紫外線ＬＥＤ光源装置３０を構成する各ＬＥＤ光源ユニット３１が支持されている。

紫外線ＬＥＤ光源装置３０は、図４、及び図５に示すように、複数（図示例では８個）のＬＥＤ光源ユニット３１を備え、これらのＬＥＤ光源ユニット３１が直線状に連結され、紫外線のライン光源が構成されている。

図６はＬＥＤ光源ユニット３１の構成を示す図であり、図６（Ａ）は平面図、図６（Ｂ）は底面図、図６（Ｃ）は側面図である。図７は図６（Ｃ）のＢ−Ｂ断面図である。また図８はＬＥＤ光源ユニット３１の概略斜視図である。
なお、図６（Ｂ）、及び図６（Ｃ）には、ＬＥＤも併せて示している。また図７ではＬＥＤ光源ユニット３１の固定に係る部材をＬＥＤ光源ユニット３１と併せて示し、各部材の断面のうち冷却構造の主要部にハッチングを入れて示している。

ＬＥＤ光源ユニット３１は、図６〜図８に示すように、底面側が光出射口として開口した略矩形の箱形の外観形状を成し、複数のＬＥＤ光源ユニット３１が、図４、及び図５に示すように、隙間無く連なるように冷却管２２、２２に取付けられて、紫外線ＬＥＤ光源装置３０が構成されている。
各々のＬＥＤ光源ユニット３１は、図７、及び図８に示すように、部品を組み付けるベース材として、樹脂等で形成された矩形板状のベース板３３を備えている。このベース板３３の面上（図中、底面側の面上）には、ＬＥＤ３６と、レンズ４１と、反射鏡３４、及び補助反射鏡３５が設けられており、反対側の面には、端子台３７と熱伝導バー３８が設けられている。

ＬＥＤ３６は、紫外線を放射する発光素子であり、レンズ４１は、耐紫外線材から形成されＬＥＤ３６の放射光を制御する光制御部材である。
このＬＥＤ光源ユニット３１では、図６（Ｂ）、及び図６（Ｃ）に示すように、複数のＬＥＤ３６が帯状のＬＥＤ基板４２に、その長手方向に並べて配置され、これらＬＥＤ基板４２、及びＬＥＤ３６によって、ライン状に光を放射するラインＬＥＤ４３が構成されている。

反射鏡３４は、ラインＬＥＤ４３の光を所定の位置に集光するものであり、ラインＬＥＤ４３に対向配置されている。反射鏡３４は、概略断面垂直三角形の柱状を成し、その傾斜面には樋状（シリンドリカル状）の反射面４４が光制御面として形成され、この反射面４４がラインＬＥＤ４３に対面する姿勢で、底面４５がベース板３３にネジ止め固定されている。反射面４４は、第１焦点、及び第２焦点の２つの焦点を有する略楕円反射面であり、第１焦点にはラインＬＥＤ４３が配置され、ラインＬＥＤ４３の光を第２焦点に集光する。

レンズ４１は凸レンズであり、ＬＥＤ３６の放射光を、対面する反射面４４の高さ（ベース板３３から反射面４４の頂点までの長さ）に合わせて拡げることで、反射面４４の高さ方向の略全域に光を照射し、反射面４４の全面が光制御に有効に利用されるようにする。

このＬＥＤ光源ユニット３１は、図７に示すように、反射鏡３４と、この反射鏡３４の反射面４４に対向配置されたラインＬＥＤ４３との複数の組がベース板３３に横並び（並列）に配置されている。
具体的には、ＬＥＤ光源ユニット３１のベース板３３には、ベース板３３の中心線Ｃの両側のそれぞれに、反射鏡３４とラインＬＥＤ４３の組が２組ずつ設けられており、各組においては、反射鏡３４の反射面４４を中心線Ｃに向けた姿勢で設けられている。
反射面４４のそれぞれは、図９に示すように、この中心線Ｃの線上に設定された目標点Ｔを第２焦点とした楕円形状に形成され、これにより、各組のラインＬＥＤ４３の光が目標点Ｔに集められ、この目標点Ｔにライン状の照射野を形成する。

ここで、各組のラインＬＥＤ４３は、他の組の反射鏡３４に収められている。
具体的には、各組の反射鏡３４のうち、背面４６の側に他の反射鏡３４の反射面４４が対面配置されているものは、その背面４６の面内にラインＬＥＤ４３が収められている。
また、各組の反射鏡３４のうち、反射面４４に他の反射鏡３４の反射面４４が対面して配置されるものは、反射面４４の面内にラインＬＥＤ４３が収められている。
このように、このＬＥＤ光源ユニット３１では、各組のラインＬＥＤ４３が他のいずれかの組の反射鏡３４の背面４６、又は反射面４４に収められており、これにより、ＬＥＤ光源ユニット３１の横幅（反射鏡３４の並び方向）の長さが抑えられている。

なお、このＬＥＤ光源ユニット３１では、中心線Ｃの両側に、ラインＬＥＤ４３と反射鏡３４の組を２組ずつ配置されているが、３組以上、又は１組のラインＬＥＤ４３と反射鏡３４を配置しても良い。また、中心線Ｃの両側に配置する組数を異ならせても良い。

補助反射鏡３５は、略矩形板状の平面鏡である。
このＬＥＤ光源ユニット３１では、図６（Ｂ）、及び図８に示すように、柱状に延びる反射鏡３４の両端部のそれぞれに補助反射鏡３５が配置されている。これら一対の補助反射鏡３５、３５は、反射鏡３４の長手方向（延在方向、ＬＥＤ光源ユニット３１の前後方向）に向かう光を目標点Ｔに向けて反射し、これにより照射効率が高められている。

端子台３７は、ＬＥＤ３６の各々から延びる配線と、紫外線照射器１０内の配線とを接続する端子部材である。

熱伝導バー３８は、ラインＬＥＤ４３を放熱して冷却する冷却構造体であり、ラインＬＥＤ４３の熱を冷却管２２に伝熱し、当該冷却管２２に熱を回収させることで冷却する。具体的には、この熱伝導バー３８は、図７に示すように、取付係合部５０と、冷却管係合部５１と、ＬＥＤ取付部５２とを備え、これらがアルミニウムや合金等の高熱伝導性材から一体に形成されている。

取付係合部５０は、ラインＬＥＤ４３の長手方向に延びる矩形板状部であり、ベース板３３に係合する部位である。冷却管係合部５１は、取付係合部５０の一方の面に一体に設けられ、上記冷却管２２が嵌め込まれることで係合する部位である。またＬＥＤ取付部５２は、取付係合部５０の他方の面に一体に設けられ、ラインＬＥＤ４３が取り付けられる部位ある。
この構成により、熱伝導バー３８では、ラインＬＥＤ４３の熱がＬＥＤ取付部５２に伝えられ、取付係合部５０、及び冷却管係合部５１に伝わって、冷却管２２に回収されることとなる。

この熱伝導バー３８は、ベース板３３の面内に挿入して固定される。
すなわち、図７に示すように、ベース板３３の面内には挿入孔４９が設けられており、熱伝導バー３８は、ＬＥＤ取付部５２が反射鏡３４の側に位置するように挿入孔４９から挿入され、取付係合部５０の縁に設けた段差が挿入孔４９の縁部に引掛かり係止される。この状態で熱伝導バー３８の冷却管係合部５１がＬ字金具４８等でベース板３３に締結され、これによりベース板３３に強固に固定される。

冷却管係合部５１は、ベース板３３を基準に冷却管２２の側に配置され、この冷却管係合部５１には冷却管２２が嵌め込まれて係合する。
上述の通り、冷却管２２は、図７に示すように、断面略矩形の管形状に形成された上記第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂを有し、冷却管係合部５１には、これら第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂの断面形状に合わせた断面コ字状の２つの溝部５５が並列に設けられ、こられの溝部５５に第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂが嵌め込まれて収められる。第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂといった複数の複数の管体が冷却管係合部５１に収められて係合することで、冷却能力の向上が図られている。

冷却管係合部５１には、図７に示すように、高熱伝導性材から形成された取付金具６０が固定ネジ５９によって固定される。取付金具６０は、溝部５５の開放端を閉じる蓋体として機能し、取付金具６０によって溝部５５が閉じられることで冷却管係合部５１を貫通して冷却管２２が延びる。これにより、冷却管２２に冷却管係合部５１が脱落不能に支持され、この結果、ＬＥＤ光源ユニット３１が冷却管２２に支持されることとなる。

このように、紫外線照射器１０にあっては、内部を延びる冷却管２２、２２がＬＥＤ光源ユニット３１の支持と冷却の両方を担うことから、別途に支持部材を設ける必要がない。また、複数のＬＥＤ光源ユニット３１を冷却管２２、２２に支持させることで、これらのＬＥＤ光源ユニット３１を冷却管２２、２２に沿ったライン状に簡単に連結配置させることができ、ライン状光源が容易に得られる。

ところで、冷却管２２による熱回収効率には、第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂのそれぞれと溝部５５の接触面積が大きく作用する。そこで、この溝部５５は、その深さが、断面矩形の第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂの高さと同じ、又は高さ以上に形成されている。これにより、これら第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂが溝部５５の中に収まることで、その底面のみならず、側面の全面が溝部５５と接触することとなり接触面積の増大が図られている。

ただし、溝部５５の溝寸法は、設計公差を考慮し、第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂの断面寸法よりも大きく作られており、このため、溝部５５と、第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂの周面との間には、図７に示すように、隙間δが生じる。この隙間δを埋め、かつ第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂの周面と溝部５５の接触性を高めるために、取付金具６０には、取付時に隙間δを埋めるように入り込み、スペーサとして機能する板状部６１が一体に形成されている。

これにより、第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂの周面と溝部５５の接触性が高められ、熱回収効率が大きく高められる。これに加え、隙間δが埋められることで、溝部５５と第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂとの間の緩みやグラツキが抑制されることから、ＬＥＤ光源ユニット３１を冷却管２２に支持、固定したときの位置決め精度も高められる。

なお、溝部５５と、第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂの周面との接触性を高めるために、熱伝導性グリス等を溝部５５に塗布しても良い。

ＬＥＤ取付部５２は、図７に示すように、熱伝導バー３８の取付係合部５０に対して略垂直な厚板状で、かつラインＬＥＤ４３の長手方向に延びる部位であり、その側面５２Ａに、ラインＬＥＤ４３のＬＥＤ基板４２がネジ止め固定され、ラインＬＥＤ４３のレンズ４１を押さえるレンズ押さえ部材５７がネジ止め固定されている。
なお、ラインＬＥＤ４３のＬＥＤ基板４２を高熱伝導性材で形成し、又は／及びＬＥＤ基板４２とＬＥＤ取付部５２の間に熱伝導剤や熱伝導シートを介在させることで、伝熱性を更に高めることもできる。

ここで、ＬＥＤ光源ユニット３１にあっては、上述の通り、反射鏡３４の背面４６、及び反射面４４にラインＬＥＤ４３が収められることから、図７に示すように、熱伝導バー３８のＬＥＤ取付部５２が反射鏡３４に挿入され、この反射鏡３４からラインＬＥＤ４３が露出される構成となっている。
具体的には、ＬＥＤ取付部５２が挿入される反射鏡３４は、ベース板３３の挿入孔４９を覆う位置に設けられ、この反射鏡３４にあっては、図７、及び図８に示すように、背面４６、及び反射面４４のそれぞれに背面側露出部６３、及び反射面側露出部６４が設けられている。
熱伝導バー３８は、これら背面側露出部６３、及び反射面側露出部６４に側面５２ＡのラインＬＥＤ４３が臨むようにＬＥＤ取付部５２を反射鏡３４に挿入してベース板３３に取付けられる。これにより、背面側露出部６３、及び反射面側露出部６４のそれぞれからラインＬＥＤ４３が露出し、他の反射鏡３４の反射面４４に対向した所定の位置に配置されることとなる。

ここで、この構造においては、反射鏡３４の反射面４４に対面するラインＬＥＤ４３を、当該反射面４４に対向する他の反射鏡３４に収めるように設けることで、ＬＥＤ光源ユニット３１の横幅の寸法が抑えられる。これに加え、目標点Ｔでの集光性の向上が図られるという効果が得られている。
以下、これらの効果について具体的に説明する。

図１０は、ＬＥＤ光源ユニット３１の比較構成例に係る光源ユニットＥを示す図である。
図１０の比較構成例に示すように、ラインＬＥＤ４３と反射鏡３４の複数の組を、それぞれ独立してベース板３３に横並びに配置することで、光源ユニットＥを構成することができる。
しかしながら、この光源ユニットＥにおいては、反射鏡３４とラインＬＥＤ４３を個別にベース板３３に配置することから、ラインＬＥＤ４３の配置スペースＳを要し、この分、光源ユニットＥのユニット幅Ｗが大きくなる、という問題がある。

そこで例えば、ラインＬＥＤ４３と反射鏡３４の間の距離Ｇを縮めれば、ユニット幅Ｗの短縮を図ることが可能である。
しかしながら、距離Ｇが縮まるほど、ラインＬＥＤ４３の発光点の大きさが反射鏡３４の反射面４４の光制御に与える影響が大きくなって光制御の精度が低下することから、目標点Ｔでの集光性が低下するという、新たな問題が生じる。

この問題に対し、このＬＥＤ光源ユニット３１にあっては、各組のラインＬＥＤ４３が他の組の反射鏡３４に収めて配置する構成としていることから、ラインＬＥＤ４３の配置スペースＳが不要となってユニット幅Ｗの短縮化が図られる。
これに加え、反射鏡３４の反射面４４と、それに対面するラインＬＥＤ４３までの距離Ｇが縮められることがないため、反射面４４による光制御の精度が維持され、目標点Ｔでの集光性を良好にできるのである。

図１１はＬＥＤ光源ユニット３１と光源ユニットＥの目標点Ｔにおける照度分布を示す図であり、図１１（Ａ）はＬＥＤ光源ユニット３１の照度分布を示し、図１１（Ｂ）は光源ユニットＥの照度分布を示す。
光源ユニットＥでは、図１１（Ｂ）に示すように、反射鏡３４の反射面４４による光制御が十分ではなく集光性が低下しているため、比較的広い範囲に光量が分散されている。
これに対して、ＬＥＤ光源ユニット３１では、図１１（Ａ）に示すように、反射面４４による光制御が十分に機能して高い集光性が得られることで、光源ユニットＥよりも光量の分散が抑制され、これにより、ピーク照度も高められている。

ここで、ＬＥＤ光源ユニット３１にあっては、ラインＬＥＤ４３の各ＬＥＤ３６にはレンズ４１が設けられ、対面の反射面４４に合わせてレンズ４１がＬＥＤ３６の光を制御することで、反射面４４における光制御を良好にしている。
しかしながら、反射面４４の面内にラインＬＥＤ４３を収める構成においては、レンズ４１が反射面４４から突出すると、このレンズ４１によって反射面４４に入射する光が遮蔽されてしまう。
そこで、この反射鏡３４の反射面４４に反射面側露出部６４が設けられている場合、反射面４４を次のように構成している。

図１２は、反射面４４の反射面側露出部６４の構成を拡大して示す図である。
この図に示すように、反射面４４は、反射面側露出部６４に露出するラインＬＥＤ４３を境にして、目標点Ｔの側（出射側）に近い第１反射面４４Ａと、この第１反射面４４Ａよりも目標点Ｔから通い第２反射面４４Ｂとに分けられ、この反射面側露出部６４にラインＬＥＤ４３のレンズ４１が配置されている。

このとき、レンズ４１は光出射面４１Ａが反射面４４よりも奥まって配置されると、当該レンズ４１を通って出射される光が反射面４４によって遮られてしまう。そこで、図１２に示すように、反射面４４の第２反射面４４Ｂは、レンズ４１の光出射面４１Ａの縁部Ｐ２を通る楕円面Ｍ２に合わせて形成されている。これにより、レンズ４１の凸状の光出射面４１Ａが楕円面Ｍ２たる第２反射面４４Ｂから突出し、この第２反射面４４Ｂによる出射光の遮蔽が防止される。

一方、出射側の第１反射面４４Ａには、対向のラインＬＥＤ４３より、水平方向よりも目標点Ｔの側に傾斜した角度の光線Ｋ１が入射するため、レンズ４１が第１反射面４４Ａよりも突出すると、このようにレンズ４１の側から第１反射面４４Ａに入射する角度の光線Ｋ１が当該レンズ４１によって遮蔽され、目標点Ｔでの照度低下や集光性の劣化を招く。
そこで、図１２に示すように、第１反射面４４Ａは、レンズ４１の光出射面４１Ａの頂点Ｐ１を通る楕円面Ｍ１に合わせて形成され、光線Ｋ１がレンズ４１に遮蔽されずに第１反射面４４Ａに入射されるようになっており、目標点Ｔでの照度低下や集光性の劣化が生じないようなっている。

以上説明したように、本実施形態によれば、ラインＬＥＤ４３を取付けるＬＥＤ取付部５２と、冷却水が流通する冷却管２２が収まる溝部５５を有した冷却管係合部５１と、を備え、ラインＬＥＤ４３の熱をＬＥＤ取付部５２、及び冷却管係合部５１を通じて冷却管２２に伝えて冷却水に回収させる熱伝導バー３８を構成した。
この構成によれば、冷却水が冷却管２２に封じられて漏れ出ることがないため、当該冷却水の漏れを防止してラインＬＥＤ４３を良好に冷却できる。

また本実施形態によれば、冷却管係合部５１には、冷却管２２が備える第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂの各々が係合する複数の溝部５５を設けた。これにより、それぞれの溝部５５で熱回収が生じ、冷却能力が高められる。

また本実施形態によれば、溝部５５の開放端を取付金具６０によって閉じて、熱伝導バー３８を含むＬＥＤ光源ユニット３１を冷却管２２に脱落不能に支持する構成とした。
これにより、紫外線照射器１０にＬＥＤ光源ユニット３１を支持するための支持構造を簡略化することができ、また、冷却管２２に沿って複数のＬＥＤ光源ユニット３１を支持させることで、これらＬＥＤ光源ユニット３１を繋げた紫外線ＬＥＤ光源装置３０を簡単に構成できる。

また本実施形態によれば、溝部５５の開放端を閉じる取付金具６０が、溝部５５と冷却管２２の隙間δを埋めるスペーサとして機能する板状部６１を備えるため、溝部５５と冷却管２２の接触性が高められて冷却性能が向上する。これに加え、冷却管２２に支持した複数のＬＥＤ光源ユニット３１の各々のガタ付きも抑えられる。

また本実施形態によれば、熱伝導バー３８は、反射鏡３４を組み付けるベース板３３に係合する取付係合部５０を備え、ベース板３３と取付係合部５０の係合により、ラインＬＥＤ４３が反射鏡３４に対して所定の位置に配置される構成とした。
これにより、熱伝導バー３８をベース板３３に組み付けるだけで、光源たるラインＬＥＤ４３の位置決めされるから、ＬＥＤ光源ユニット３１の組立作業が容易となる。

また本実施形態によれば、ベース板３３よりも高い熱伝導率を有する材料で熱伝導バー３８が形成さているため、熱伝導バー３８からベース板３３への熱伝導が抑えられ、これにより、ベース板３３に組み付けた反射鏡３４等の他の光学備品への熱的影響を抑制できる。

また本実施形態によれば、反射鏡３４と、この反射鏡３４の反射面４４に対向配置されたラインＬＥＤ４３との複数の組を横並びに設けたＬＥＤ光源ユニット３１において、反射鏡３４と組を成すラインＬＥＤ４３を、当該反射鏡３４の反射面４４に対向する他の組の反射鏡３４に収める構成とした。
この構成により、反射鏡３４とラインＬＥＤ４３の各組において、反射鏡３４とラインＬＥＤ４３の間の距離Ｇが縮められることなく、またラインＬＥＤ４３の配置スペースＳの分だけ、各組の横並び方向のユニット幅Ｗを短縮でき、ＬＥＤ光源ユニット３１の小型化が可能となる。

また本実施形態によれば、２組の反射鏡３４の反射面４４が互いに対向し、対向する各々の反射面４４にラインＬＥＤ４３を収める構成とした。
この構成によれば、２組の反射鏡３４、及びラインＬＥＤ４３が、各組の反射鏡３４の反射面４４を互いに対向配置することで、両組の間に設定した共通の目標点Ｔへの照射が容易となる。

また本実施形態によれば、ラインＬＥＤ４３の各々に、対向する反射面４４に合わせて光を配光するレンズ４１を設ける構成としたため、反射面４４が光制御に有効に利用される。

また本実施形態によれば、レンズ４１は、光出射面４１Ａが凸状を成すレンズ４１を収める反射面４４は、レンズ４１を境に、出射側に近い第１反射面４４Ａと、この第１反射面４４Ａよりも出射側から遠い第２反射面４４Ｂとに分けられ、第１反射面４４Ａは、レンズ４１の光出射面４１Ａの頂点Ｐ１を通る上記楕円面Ｍ１に合わせて設けられ、第２反射面４４Ｂは、レンズ４１の光出射面４１Ａの縁部Ｐ２を通る上記楕円面Ｍ２に合わせて設けられる構成とした。
この構成によれば、レンズ４１の光出射面４１Ａから出射する光が第２反射面４４Ｂで遮蔽されるのを防止しつつ、対向側のラインＬＥＤ４３から第１反射面４４Ａに入射する光がレンズ４１に遮蔽されるのを抑制でき、ＬＥＤ光源ユニット３１における光の利用効率が高められる。

また本実施形態によれば、複数のＬＥＤ光源ユニット３１の各々を、反射鏡３４とラインＬＥＤ４３の組の横並びの方向と直交する方向に繋げて紫外線ＬＥＤ光源装置３０を構成した。
この構成によれば、高精度な光制御が成されているＬＥＤ光源ユニット３１により、高品位なライン光源が得られる。

なお、上述した実施形態は、あくまでも本発明の一実施の態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。

例えば上述した実施形態において、発光素子にはＬＥＤ３６に限らず、任意の発光素子を用いることができる。
また例えば、反射鏡３４の反射面４３の曲面は楕円面に限らず、所望の照射野や配光に応じた曲面が用いられる。

また上述した実施形態において、熱伝導バー３８には、第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂが互いに離間するように２つの溝部５５を設ける構成としたが、これに限らない。
すなわち、図１３に示すＬＥＤ光源ユニット１３１のように、熱伝導バー１３８の冷却管係合部１５１に、第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂを重ねた深さの溝部１５５を設け、この溝部１５５に、冷却水の循環路の往路と復路となる第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂを重ねて収めても良い。図１３では省略されているが、第１管体２２Ａ、及び第２管体２２Ｂと溝部１５５との間には、上述した実施形態と同様に隙間δが設けられ、この隙間δには、スペーサとして機能する板状部６１が入り込むようになっている。

２０ チラーユニット
２２ 冷却管（冷媒管）
２２Ａ 第１管体
２２Ｂ 第２管体
３０ 紫外線ＬＥＤ光源装置
３１、１３１ ＬＥＤ光源ユニット（光源ユニット）
３３ ベース板（ベース部材）
３４ 反射鏡（光学部品）
３６ ＬＥＤ（発光素子）
３８、１３８ 熱伝導バー（冷却構造体）
４２ ＬＥＤ基板
４３ ラインＬＥＤ
４９ 挿入孔
５０ 取付係合部（ベース部材係合部）
５１、１５１ 冷却管係合部（冷媒管係合部）
５２ ＬＥＤ取付部（取付部）
５５、１５５ 溝部
６０ 取付金具（溝部を閉じる部材）
６１ 板状部（スペーサ）

Claims (4)

1. 複数の発光素子を取付ける取付部と、
   開放端が蓋体で閉じられた複数の溝部を有し、冷媒が流通する冷媒管が前記溝部のそれぞれを貫通するように嵌め込まれ、これらの冷媒管に支持される冷媒管係合部と、を備え、
   前記発光素子の熱を前記取付部、及び前記冷媒管係合部を通じて前記冷媒管に伝えて前記冷媒に回収させ、
   前記冷媒管は、断面矩形状であり、
   前記複数の溝部は、互いに並列に設けられ、かつ、断面コ字状であり、
   前記蓋体には、前記冷媒管と前記溝部との間の隙間を埋める板状のスペーサが設けられている
   ことを特徴とする冷却構造体。
2. 光学部品を組み付けるベース部材に係合するベース部材係合部を備え、
   前記ベース部材と前記ベース部材係合部の係合により、前記発光素子が前記光学部品に対して所定の位置に配置される
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷却構造体。
3. 前記ベース部材よりも高い熱伝導率を有する材料で形成さていることを特徴とする請求項２に記載の冷却構造体。
4. 請求項１に記載の冷却構造体と、
   光学部品、及び前記冷却構造体が組み付けられたベース部材と、
   を備えることを特徴とする光源ユニット。

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