JP7247580B2

JP7247580B2 - 紫外線照射装置

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Publication number: JP7247580B2
Application number: JP2018245091A
Authority: JP
Inventors: 晋也毛利; 明朗石塚
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2023-03-29
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: JP2020107490A

Description

本発明の実施形態は、紫外線照射装置に関する。

従来、例えば、大型船舶等に搭載され、高周波で点灯する放電灯と、点灯装置とを備えた紫外線照射装置が知られている。この種の紫外線照射装置では、船体に配線を布設して、放電灯および点灯装置を接続する。

特開２００７－２４５０８１号公報

ところで、船体に配線を布設した場合、船体がアースとなることで、配線およびアース間の静電容量に応じた漏洩電流が発生するため、放電灯に入力される電力が低下し、照度が低下するおそれがあった。

この点について、従来は、紫外線照射装置の設置場所や、配線の状態等を事前に把握し、一品一様の仕様を設計することで対応していたため、コストの増大や納期の長期化等を招くおそれがあった。つまり、従来は、様々な仕様に柔軟に対応する点で改善の余地があった。

本発明が解決しようとする課題は、様々な仕様に柔軟に対応することができる紫外線照射装置を提供することを目的とする。

実施形態に係る紫外線照射装置は、放電灯を点灯させる点灯装置を具備する。前記点灯装置は、配線を介して前記放電灯に接続される。また、前記点灯装置は、前記放電灯へ出力する駆動電力に関し、定格電力に所定の補足電力を加えた電力を出力可能である。

本発明によれば、様々な仕様に柔軟に対応することができる。

実施形態に係る紫外線照射装置の構成を示すブロック図である。実施形態に係る点灯装置が実行する処理の一例を示す図である。実施形態に係る点灯装置の構成を示すブロック図である。操作部におけるスイッチを示す図である。スイッチ情報を示す図である。対応情報を示す図である。変形例に係る点灯装置の構成を示すブロック図である。

以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置１は、放電灯２００を点灯させる点灯装置１００を具備する。点灯装置１００は、配線Ｃｂを介して放電灯２００に接続される。また、点灯装置１００は、放電灯２００へ出力する駆動電力に関し、定格電力に所定の補足電力を加えた電力を出力可能である。

また、以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置１において、点灯装置１００は、ユーザから所定の操作部３００を介して入力される補足電力に関する補足情報に基づいて補足電力を決定する。

また、以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置１において、点灯装置１００は、配線Ｃｂの状態に関する配線情報を取得し、配線情報に基づいて補足電力を決定する。

また、以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置１において、点灯装置１００は、配線Ｃｂの状態と電力低下との対応関係を示す対応情報を有し、取得した配線情報と対応情報とにより定まる電力低下量に基づいて補足電力を決定する。

また、以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置１において、点灯装置１００は、配線Ｃｂの静電容量を検出し、検出した静電容量に基づいて補足電力を決定する。

以下、図面を参照して、実施形態に係る紫外線照射装置について説明する。実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。

（実施形態）
まず、図１を用いて、実施形態に係る紫外線照射装置の構成例について説明する。図１は、実施形態に係る紫外線照射装置１の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、実施形態に係る紫外線照射装置１は、電源盤１０と、灯具２０とを具備する。電源盤１０は、点灯装置１００を備え、図示しない電源から供給される電力を灯具へ供給する。灯具２０は、放電灯２００を備え、電源盤１０から電力の供給を受けて放電灯２００を点灯させる。

放電灯２００は、例えば、アーク放電を行うことにより紫外線を照射するランプである。例えば、放電灯２００は、大型船舶等のバラスト水処理用の殺菌用光源として用いられる。なお、放電灯２００は、半導体の露光工程や、ＵＶ（ultraviolet）インクやＵＶ塗料の乾燥工程、樹脂の硬化工程、殺菌水処理工程において紫外線を照射する光源であってもよい。

点灯装置１００は、放電灯２００を点灯させる。点灯装置１００は、配線Ｃｂを介して放電灯２００に接続される。点灯装置１００は、例えば、図示しない電源から供給される電力を駆動電力として放電灯２００へ出力し、放電灯２００を高周波で点灯させる。また、点灯装置１００は、駆動電力に関し、定格電力に所定の補足電力を加えた電力を出力可能である。かかる点について、図２を用いて説明する。

図２は、実施形態に係る点灯装置１００が実行する処理の一例を示す図である。

図２に示すように、点灯装置１００および放電灯２００が配線Ｃｂによって接続され、かかる配線Ｃｂが船体等に設置された場合、船体がアースとなることで、配線Ｃｂとアースとの間に静電容量（図２では、便宜上、キャパシタＣを図示）が生じ、かかる静電容量に応じた漏洩電流が発生する。従って、点灯装置１００から出力される駆動電力は、漏洩電流により電力が低下した状態で放電灯２００に入力される。このため、仮に、点灯装置１００から定格電力のみ出力した場合、放電灯２００の照度低下を招くおそれがあった。

しかしながら、従来は、紫外線照射装置の設置場所や配線の状態等を事前に把握し、一品一様の仕様を設計することで対応していたため、コストの増大や納期の長期化を招くおそれがあった。つまり、従来は、様々な仕様に柔軟に対応する点で改善の余地があった。

そこで、実施形態に係る点灯装置１００は、定格電力に所定の補足電力を加えた電力を出力可能とした。これにより、配線Ｃｂによる漏洩電流を補足電力でカバーできるため、定格電力が放電灯２００へ入力されることで、照度低下を低減できる。

また、実施形態に係る点灯装置１００によれば、紫外線照射装置１の設置場所や配線Ｃｂの状態等に応じた補足電力を出力可能となるため、一品一様の仕様を設計する必要がなくなり、一製品で様々な仕様に対応可能となる。すなわち、実施形態に係る紫外線照射装置１によれば、様々な仕様に柔軟に対応することができる。

次に、図３を用いて、実施形態に係る点灯装置１００の構成について説明する。図３は、実施形態に係る点灯装置１００の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、実施形態に係る点灯装置１００は、制御部１１０と、記憶部１２０とを具備する。また、点灯装置１００は、放電灯２００と、操作部３００とに接続される。

操作部３００は、例えば、操作画面等が表示された表示部等を備え、紫外線照射装置１の製造業者や、納入先の管理者等による操作を受け付ける。例えば、製造業者は、製造段階において、操作部３００を介して、補足電力の初期値等を入力する。また、管理者は、使用段階において、操作部３００を介して、定格電力の設定値や、補足電力の設定値を入力する。なお、補足電力の設定は、例えば、スイッチ等により入力可能であるが、かかる点については図４で後述する。

ここで、点灯装置１００は、たとえば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、入出力ポートなどを有するコンピュータや各種の回路を含む。

コンピュータのＣＰＵは、たとえば、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、制御部１１０の取得部１１１、定格出力部１１２および出力調整部１１３として機能する。

また、制御部１１０の取得部１１１、定格出力部１１２および出力調整部１１３の少なくともいずれか１つまたは全部をＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアで構成することもできる。

また、記憶部１２０は、たとえば、ＲＡＭやＨＤＤに対応する。ＲＡＭやＨＤＤは、スイッチ情報１２１や、対応情報１２２、各種プログラムの情報等を記憶することができる。なお、点灯装置１００は、有線や無線のネットワークで接続された他のコンピュータや可搬型記録媒体を介して上記したプログラムや各種情報を取得することとしてもよい。

取得部１１１は、各種情報を取得する。例えば、取得部１１１は、上記した製造業者や管理者等のユーザから操作部３００を介して入力される補足電力に関する補足情報を取得する。例えば、取得部１１１は、図４に示す操作部３００であるスイッチの入力を補足情報として取得する。

図４は、操作部３００におけるスイッチを示す図である。図４に示すように、操作部３００は、４つのスイッチを備える。取得部１１１は、ＯＮされたスイッチの数や、スイッチの番号等を補足情報として取得し、後述の出力調整部１１３へ通知する。

なお、スイッチの数は、３つ以下でも、４つ以上であってもよい。また、ＯＮ・ＯＦＦ切り替えのスイッチに限定されず、補足情報（例えば、補足電力値）を入力可能な操作部３００であれば、ダイヤル式や、１０キー等であってもよい。

また、取得部１１１は、ユーザから操作部３００を介して入力される定格電力に関する定格情報を取得する。定格情報は、例えば、放電灯２００における照度の指定値を含む。取得部１１１は、取得した定格情報を定格出力部１１２へ通知する。

また、取得部１１１は、製造業者から操作部３００を介して入力される配線Ｃｂの状態に関する配線情報を取得する。配線情報には、例えば、配線Ｃｂの材料や、シールド材、配線Ｃｂの布設対象、布設位置、布設長さ等が含まれる。取得部１１１は、取得した配線情報を出力調整部１１３へ通知する。

定格出力部１１２は、取得部１１１によって取得された定格情報に基づいて、放電灯２００へ出力する定格電力を決定する。例えば、定格出力部１１２は、定格情報により指定された照度となる定格電力を決定する。

出力調整部１１３は、取得部１１１によって取得された補足情報に基づいて補足電力を決定する。具体的には、出力調整部１１３は、記憶部１２０に記憶されたスイッチ情報１２１および対応情報１２２を参照して補足電力を決定する。ここで、図５および図６を用いて、スイッチ情報１２１および対応情報１２２について説明する。

図５は、スイッチ情報１２１を示す図である。図６は、対応情報１２２を示す図である。まず、スイッチ情報１２１について説明する。図５に示すように、スイッチ情報１２１は、配線長と、スイッチのＯＮ・ＯＦＦとが対応付けられた情報である。

出力調整部１１３は、スイッチ情報１２１を参照して、取得部１１１によって取得された補足情報に基づいて配線長を決定する。図５に示す例では、補足情報において、４つのスイッチがすべてＯＦＦであった場合、配線長を０～１０ｍとして決定する。また、スイッチ「１」のみがＯＮであった場合、配線長を１０～２０ｍとし、スイッチ「１」および「２」がＯＮであった場合、配線長を２０～３０ｍとし、スイッチ「１」～「３」がＯＮであった場合、配線長を３０～４０ｍとし、スイッチ「１」～「４」すべてがＯＮであった場合、配線長を４０～５０ｍとして決定する。

つまり、ユーザは、船体等に布設される配線長の長さに対応したスイッチのＯＮ・ＯＦＦ切り替えを行い、出力調整部１１３は、スイッチのＯＮ・ＯＦＦの状態を認識することで、配線長である配線情報を取得する。なお、出力調整部１１３は、スイッチのＯＮ・ＯＦＦにより配線情報を取得したが、例えば、ユーザが入力した配線情報、つまり、取得部１１１が取得した配線情報をそのまま取得してもよい。

次に、対応情報１２２について説明する。対応情報１２２は、配線長と電力低下との対応関係を示す情報である。具体的には、図６に示すように、対応情報１２２は、配線長を横軸、電力低下を縦軸としたグラフである。対応情報１２２は、例えば、実験などによって配線長と電力低下との対応関係を予め算出しておくことで生成可能である。

出力調整部１１３は、対応情報１２２を参照して、スイッチ情報１２１を元に決定した配線長から電力低下を算出し、算出結果である電力低下を補う補足電力を決定する。

つまり、出力調整部１１３は、スイッチ情報１２１を参照して、補足情報から配線長を特定し、対応情報１２２を参照して、特定した配線長から電力低下を算出し、算出した電力低下を補う補足電力を決定する。

このように、出力調整部１１３は、ユーザから入力される補足情報に基づいて補足電力を決定することで、漏洩電流による定格電力の電力低下を最小限に抑えることができる。

なお、出力調整部１１３は、配線長を元に電力低下を算出したが、例えば、配線Ｃｂの材料や、シールド材、配線Ｃｂの布設対象、布設位置、布設長さ等の他の配線情報を元に電力低下を算出してもよい。かかる場合、他の配線情報と電力低下との対応関係を示す対応情報１２２を予め生成しておく。

このように、出力調整部１１３は、配線情報に基づいて補足電力を決定することで、漏洩電流による定格電力の電力低下を最小限に抑えることができる。

さらに、出力調整部１１３は、予め生成した対応情報１２２を参照して補足電力を決定することで、補足電力の算出に係る処理負荷を抑えることができる。

上述したように、実施形態に係る紫外線照射装置１は、放電灯２００を点灯させる点灯装置１００を具備する。点灯装置１００は、配線Ｃｂを介して放電灯２００に接続される。また、点灯装置１００は、放電灯２００へ出力する駆動電力に関し、定格電力に所定の補足電力を加えた電力を出力可能である。これにより、様々な仕様に柔軟に対応することができる。

なお、上記した実施形態では、スイッチである操作部３００を介して補足情報を取得することで、補足電力を決定した、つまり、ユーザから入力される情報を元に補足電力を決定したが、自動で補足電力を決定することもできる。かかる点について、図７を用いて説明する。

図７は、変形例に係る点灯装置１００の構成を示すブロック図である。図７に示すように、変形例に係る点灯装置１００は、検出部１１４をさらに具備する点で、上記した実施形態に係る点灯装置１００とは異なる。

検出部１１４は、配線Ｃｂの静電容量（つまり、図２に示すキャパシタＣの容量）を検出する。具体的には、検出部１１４は、配線Ｃｂのインピーダンスを計測する回路を備え、計測されたインピーダンスに基づいて静電容量を検出する。かかる静電容量は、漏洩電流に対応した値となる。

そして、出力調整部１１３は、検出部１１４によって検出された静電容量に基づいて補足電力を決定する。これにより、実際の電力低下を把握できるため、高精度に補足電力を決定することができる。

また、検出部１１４は、定期的に静電容量を検出して、インピーダンスの経時変化を把握することで、例えば、配線Ｃｂの老朽化等を早期に検出することができる。

さらに、上記した実施形態に係る点灯装置１００に検出部１１４を組み込んでもよい。つまり、スイッチ等の操作部３００により取得した補足情報に基づいて補足電力を決定するとともに、検出部１１４によって検出された静電容量に基づいて補足電力を調整してもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１紫外線照射装置
１０電源盤
２０灯具
１００点灯装置
１１０制御部
１１１取得部
１１２定格出力部
１１３出力調整部
１１４検出部
１２０記憶部
２００放電灯
３００操作部

Claims

放電灯を点灯させる点灯装置を具備する紫外線照射装置であって、前記点灯装置は、
配線を介して前記放電灯に接続され、
前記放電灯へ出力する駆動電力に関し、定格電力に所定の補足電力を加えた電力を出力可能であり、
前記点灯装置は、
ユーザから所定の操作部を介して入力される前記定格電力の設定値、および、前記補足電力に関する補足情報に基づいて前記補足電力を決定する、
紫外線照射装置。
前記点灯装置は、
前記操作部で入力される配線情報を取得し、前記配線情報に基づいて前記補足電力を決定する、
請求項１に記載の紫外線照射装置。
前記点灯装置は、
前記配線の状態と電力低下との対応関係を示す対応情報を有し、取得した前記配線情報と前記対応情報とにより定まる前記電力低下に基づいて前記補足電力を決定する、
請求項２に記載の紫外線照射装置。