JP7283629B2 - Light irradiation device - Google Patents
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Description
本発明は、光照射装置に関する。 The present invention relates to a light irradiation device.
従来、半導体や液晶パネルの製造や、空気清浄用のオゾンの生成に、紫外光が用いられている。紫外光を出射する光源としては、例えば、下記特許文献1に記載されているようなエキシマランプが利用されている。
Conventionally, ultraviolet light has been used to manufacture semiconductors and liquid crystal panels and to generate ozone for air cleaning. As a light source for emitting ultraviolet light, for example, an excimer lamp as described in
紫外光光源は、エキシマランプの他に、例えば、低圧水銀ランプがある。これらの発光空間を形成する発光管は、紫外光に対して透過性を有する材料である石英ガラスで形成される。石英ガラスは、温度が上昇すると、波長が短い光に対する透過性が徐々に低下してしまう。このため、低圧水銀ランプは、紫外光の照射量を一定以上に維持するために、点灯時に所定の温度以上まで上昇しないように冷却機構が設けられる。 Ultraviolet light sources include, for example, low-pressure mercury lamps in addition to excimer lamps. The luminous tubes that form these luminous spaces are made of quartz glass, which is a material that is transparent to ultraviolet light. Silica glass gradually loses its transmittance to short wavelength light as the temperature rises. For this reason, the low-pressure mercury lamp is provided with a cooling mechanism so that the temperature does not rise above a predetermined temperature during lighting in order to maintain the irradiation amount of ultraviolet light at a certain level or higher.
エキシマランプは、低圧水銀ランプ等に比べると、点灯時の発熱量が非常に少ない。このため、従来のエキシマランプは、冷却機構を考慮せずとも、上述したような発熱による課題は、ほとんど発生していなかった。 An excimer lamp generates a very small amount of heat during lighting compared to a low-pressure mercury lamp or the like. For this reason, conventional excimer lamps hardly have the above-described problems due to heat generation, even without consideration of the cooling mechanism.
近年、液晶パネルの大型化や紫外光による処理時間の短縮に対応するために、エキシマランプの大型化や高出力化の要求が高まっている。そのため、エキシマランプは、徐々に大型化し、電極に印加される電圧も大きくなってきている。 In recent years, there has been an increasing demand for larger size and higher output excimer lamps in order to cope with the increase in size of liquid crystal panels and the reduction in processing time using ultraviolet light. Therefore, excimer lamps are gradually becoming larger, and the voltage applied to the electrodes is also increasing.
エキシマランプは、発光管のサイズが大きくなると、発光管の熱容量が増大する。また、電極に印加する電圧を高くすると、放電のエネルギーが大きくなり、発生する紫外光の光量が大きくなるが、同時に放電によって発生する熱量も大きくなる。このため、大型化や高出力化の要求に対応することで、エキシマランプの点灯時の温度が徐々に課題となってきている。 As the size of the arc tube of the excimer lamp increases, the heat capacity of the arc tube increases. In addition, when the voltage applied to the electrodes is increased, the energy of the discharge increases and the amount of ultraviolet light generated increases, but at the same time the amount of heat generated by the discharge also increases. For this reason, the temperature at which the excimer lamp is lit has gradually become a problem in response to the demand for larger size and higher output.
そこで、エキシマランプにおいても、紫外光の照射量を一定以上に維持するために、冷却機構を設ける検討が行われている。例えば、上記特許文献1及び2には、エキシマランプに側面から冷却ガスを噴射し、発光管全体を冷却してエキシマランプの点灯時の温度を下げるように構成された光照射装置が開示されている。
Therefore, in the excimer lamp as well, studies are underway to provide a cooling mechanism in order to maintain the irradiation amount of ultraviolet light at a certain level or more. For example,
しかし、本発明者らは、エキシマランプの大型化や高出力化について鋭意検討していたところ、エキシマランプをより効率的に冷却するためには、エキシマランプから熱を吸収して高温となったガスが、エキシマランプ周辺に残留することなく、より確実に光照射装置の外側へと排気する必要がある、ということを見出した。 However, the inventors of the present invention have been earnestly studying how to increase the size and output of excimer lamps. It has been found that the gas needs to be more reliably exhausted to the outside of the light irradiation device without remaining around the excimer lamp.
本発明は、上記課題に鑑み、エキシマランプをより効率的に冷却できる光照射装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a light irradiation device capable of cooling an excimer lamp more efficiently.
本発明の光照射装置は、
第一方向に延伸し、紫外光に対して透過性を有する発光管と、前記発光管の壁面を介して対向する一対の電極とを備え、前記第一方向と直交する第二方向において対向する前記発光管の壁面のうちの、一方の壁面を光出射面とするエキシマランプと、
前記第一方向に延伸し、前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向において、前記発光管を介して対向する一対の側壁板と、
前記第三方向において、前記発光管と、一方の前記側壁板との間に、前記第一方向に延伸する形状を呈し、前記発光管の前記光出射面とは反対側の外壁面に向かって冷却ガスを噴射する噴射口を有する送風機構と、
前記第三方向において、前記発光管と、前記送風機構とは反対側の前記側壁板との間に、前記第一方向に延伸する形状を呈する吸気口を有する吸気機構と、
前記第一方向に延伸し、前記第二方向において、前記発光管の前記光出射面とは反対側に前記発光管と離間して配置され、前記一対の側壁板を直接、又は他の部材を介して間接的に連絡する仕切り板とを備えることを特徴とする。
The light irradiation device of the present invention is
An arc tube that extends in a first direction and is transparent to ultraviolet light, and a pair of electrodes that face each other across a wall surface of the arc tube, and face each other in a second direction orthogonal to the first direction. an excimer lamp having one of the wall surfaces of the arc tube as a light output surface;
a pair of side wall plates extending in the first direction and facing each other across the arc tube in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction;
In the third direction, a shape extending in the first direction is present between the arc tube and one of the side wall plates, and toward the outer wall surface of the arc tube on the side opposite to the light emitting surface. a blower mechanism having an injection port for injecting cooling gas;
an air intake mechanism having an air intake having a shape extending in the first direction between the light emitting tube and the side wall plate on the opposite side of the blower mechanism in the third direction;
It extends in the first direction, is arranged on the opposite side of the light emitting surface of the arc tube in the second direction, and is spaced apart from the arc tube, and is directly attached to the pair of side wall plates or via another member. It is characterized by comprising a partition plate that indirectly communicates via.
送風機構は、送り込まれる冷却ガスを、エキシマランプに向かって噴射する機構である。なお、「第一方向に延伸する噴射口」とは、噴射口として機能する開口が第一方向に向かって連続的に形成されている場合や、第一方向に向かって離散的に形成されている場合を含む。当該噴射口が、第三方向において、発光管と、一方の側壁板との間に形成されていればよく、送風機構全体が、第三方向において、発光管と当該側壁板との間に収まっていなくても構わない。 The blower mechanism is a mechanism that injects the supplied cooling gas toward the excimer lamp. It should be noted that the term “injection port extending in the first direction” refers to the case where openings functioning as injection ports are formed continuously in the first direction, or are formed discretely in the first direction. including cases where It is sufficient that the injection port is formed between the arc tube and one side wall plate in the third direction, and the entire blower mechanism is located between the arc tube and the side wall plate in the third direction. It doesn't matter if you don't.
吸気機構は、第一方向に延伸し、エキシマランプ周辺のガスを吸気する吸気口が形成された機構である。なお、「第一方向に延伸する吸気口」とは、吸気口として機能する開口が第一方向に向かって連続的に形成されている場合や、第一方向に向かって離散的に形成されている場合を含む。当該吸気口が、第三方向において、発光管と、送風機構の噴射口とは反対側の側壁板との間に形成されていればよく、吸気機構全体が、第三方向において、発光管と当該側壁板との間に収まっていなくても構わない。 The intake mechanism is a mechanism that extends in the first direction and has an intake port that draws in gas around the excimer lamp. It should be noted that the term "air inlet extending in the first direction" refers to the case where openings functioning as air inlets are formed continuously in the first direction, or are formed discretely in the first direction. including cases where It is sufficient that the intake port is formed between the arc tube and the side wall plate of the blower mechanism on the side opposite to the injection port in the third direction, and the entire intake mechanism It does not matter if it does not fit between the side wall plate.
上記構成とすることで、第一方向に延伸する発光管の光出射面とは反対側の外壁面には、広範囲にわたって冷却ガスが当たり、エキシマランプ全体が冷却される。また、一方の側壁板側から発光管の光出射面とは反対側の外壁面に向かって噴射された冷却ガスは、発光管の光出射面とは反対側の外壁面に沿って他方の側壁板側に向かって通流し、吸気機構によって吸い出される。したがって、エキシマランプの周辺には、高温となったガスが残留することなく、送風機構によって次々に送り込まれてくる冷却ガスによって冷却される。 With the above configuration, the outer wall surface of the arc tube extending in the first direction, which is opposite to the light emitting surface, is hit over a wide range by the cooling gas, thereby cooling the entire excimer lamp. In addition, the cooling gas injected from one side wall plate toward the outer wall surface on the side opposite to the light emitting surface of the arc tube flows along the outer wall surface on the side opposite to the light emitting surface of the arc tube. It flows toward the plate side and is sucked out by the suction mechanism. Therefore, the surrounding area of the excimer lamp is cooled by the cooling gas that is successively sent by the blowing mechanism without the hot gas remaining.
さらに、冷却ガスは、発光管の光出射面とは反対側の外壁面に向かって噴射されて、発光管の光出射面とは反対側の外壁面を通流して吸気機構によって吸気されるため、光出射面側へ回り込みにくくなり、照射対象物に伝搬する熱量が最小限に抑えられる。なお、光出射面側へ回り込まないように、又は、光出射面側からガスを引き込まないように、本発明の構成においては、送風機構から噴射される冷却ガスの流量と、吸気機構の吸気量とがほぼ同じ量となるように構成されていることが好ましい。ここでの「ほぼ同じ」とは、所定時間内に送風機構から噴射される冷却ガスの流量に対して、吸気機構が吸気できるガスの流量が±20%以内の範囲である。 Furthermore, the cooling gas is jetted toward the outer wall surface on the side opposite to the light emitting surface of the arc tube, flows through the outer wall surface on the opposite side to the light emitting surface of the arc tube, and is taken in by the intake mechanism. , the amount of heat propagated to the object to be irradiated is minimized. In addition, in the configuration of the present invention, the flow rate of the cooling gas injected from the blower mechanism and the intake air amount of the air intake mechanism are controlled so that the gas does not go around to the light exit surface side or is not drawn in from the light exit surface side. are preferably configured so that they are approximately the same amount. Here, "substantially the same" means that the flow rate of the gas that can be taken in by the intake mechanism is within ±20% of the flow rate of the cooling gas that is injected from the blower mechanism within a predetermined time.
上記光照射装置は、
前記側壁板から前記発光管に向かって突出し、先端部が前記発光管と近接、又は接触するように配置された遮風板を備えていても構わない。The light irradiation device is
A windshield plate may be provided that protrudes from the side wall plate toward the arc tube and has a tip portion disposed in proximity to or in contact with the arc tube.
上記構成とすることで、送風機構から噴射される冷却ガスが遮風され、光出射面側に向かって進行することをさらに抑制することができる。なお、ここでいう「近接」とは、離間距離が3.0mm以下のことをいう。 With the above configuration, the cooling gas jetted from the air blowing mechanism is shielded, and can be further suppressed from advancing toward the light emitting surface side. In addition, "proximity" here means that the separation distance is 3.0 mm or less.
また、半導体や液晶パネルの製造等では、200nm以下の波長の短い紫外光を出射する紫外光光源が用いられており、特に、発光ガスとしてキセノンガスが封入されて、主たる発光波長が172nmの紫外光を出射するエキシマランプが用いられている。 In addition, in the manufacture of semiconductors and liquid crystal panels, etc., an ultraviolet light source that emits ultraviolet light with a short wavelength of 200 nm or less is used. An excimer lamp that emits light is used.
172nmの紫外光は、空気中の酸素に吸収されやすいため、照射対象物に対して、十分に紫外光を照射するために、光出射面と照射対象物との間の酸素濃度ができる限り低くなっていることが好ましい。このため、光出射面と照射対象物との間の酸素濃度が所定の濃度以下となるように、例えば、光出射面と照射対象物との間に、所定の流量で窒素ガス等の酸素濃度が低い不活性ガスを通流させるような制御が通常行われる。 Since 172 nm ultraviolet light is easily absorbed by oxygen in the air, in order to sufficiently irradiate the irradiation target with ultraviolet light, the oxygen concentration between the light exit surface and the irradiation target should be as low as possible. It is preferable that For this reason, oxygen concentration such as nitrogen gas is placed between the light exit surface and the irradiation object at a predetermined flow rate so that the oxygen concentration between the light exit surface and the irradiation object is equal to or less than a predetermined concentration. Controls are usually made to pass an inert gas with a low .
しかし、冷却能力を高めるために、送風機構から噴射する冷却ガスの流量や流速を大きくすると、吸気機構が確実に冷却ガスを吸い出せなかったり、乱流が発生したりする。このため、発光管の光出射面とは反対側に存在するガスが混ざり込んだり、窒素ガスが光出射面と照射対象物との間とは異なる領域に流れ込んだりしてしまい、光出射面と照射対象物との間の酸素濃度の制御が困難になってしまう。 However, if the flow rate or flow velocity of the cooling gas injected from the blower mechanism is increased in order to increase the cooling capacity, the cooling gas cannot be reliably sucked out by the intake mechanism or turbulence occurs. For this reason, gas existing on the opposite side of the light emitting surface of the arc tube is mixed in, or nitrogen gas flows into a region different from the area between the light emitting surface and the object to be irradiated. It becomes difficult to control the oxygen concentration between the object to be irradiated.
上記構成とすることで、光照射面側に向かう冷却ガスが遮風されるため、光出射面と照射対象物との間の酸素濃度への影響が抑制され、冷却ガスの流量や流速を従来よりも大きくすることができる。 By adopting the above configuration, the cooling gas flowing toward the light irradiation surface side is shielded, so the influence on the oxygen concentration between the light emission surface and the irradiation target is suppressed, and the flow rate and flow velocity of the cooling gas can be reduced. can be larger than
さらに、上記光照射装置において、
前記冷却ガスは、外部から取り込まれた空気であっても構わない。Furthermore, in the light irradiation device,
The cooling gas may be air taken in from the outside.
上述したように、遮風板を設けることで、冷却ガスが光出射面と照射対象物との間の酸素濃度に対する影響が抑制される。このため、冷却ガスとしては、不活性ガスであれば様々な気体をも採用することができ、上記のように、コストのかからない外部から取り込んだ空気を採用することができる。 As described above, the provision of the windshield suppresses the influence of the cooling gas on the oxygen concentration between the light exit surface and the object to be irradiated. Therefore, as the cooling gas, various gases can be used as long as they are inert gases, and as described above, the air taken in from the outside can be used because it does not cost much.
上記光照射装置において、
前記送風機構は、前記第一方向に延伸する第一滞留部と、前記第一滞留部よりも下流に、前記第一方向に延伸し、前記第一滞留部よりも容積が小さい第二滞留部とを有していても構わない。In the above light irradiation device,
The blower mechanism includes a first retention section extending in the first direction and a second retention section extending downstream from the first retention section in the first direction and having a smaller volume than the first retention section. and
上記構成とすることで、冷却ガスは、第一滞留部から直接第二滞留部に向かって流れ込むことなく、徐々に第一滞留部全体に充満する。そして、冷却ガスを送風機構内に向けて導入する流入口から次々と送り込まれる冷却ガスによって第一滞留部内の気圧が上昇し、第一滞留部に充満している冷却ガスは、徐々に第二滞留部に向かって押し出されるように通流する。したがって、一部の流入口から冷却ガスが流入する場合であっても、第一方向に延伸する光出射面全体に対して、冷却ガスを導風することができる。 With the above configuration, the cooling gas gradually fills the entire first retention section without flowing directly from the first retention section toward the second retention section. The air pressure in the first retention section rises due to the cooling gas that is successively sent from the inlet that introduces the cooling gas into the blower mechanism, and the cooling gas that fills the first retention section gradually expands into the second retention section. It flows so that it is pushed out toward the part. Therefore, even when the cooling gas flows in from some of the inlets, the cooling gas can be guided to the entire light exit surface extending in the first direction.
なお、それぞれの滞留部は、流入口から噴射口までの間に形成された、冷却ガスが通流する一部の空間を意味し、必ずしも、内側で冷却ガスが留まり続けていなくてもよい。また、「第二滞留部が第一方向に延伸する」とは、第二滞留部が第一方向に向かって連続的に形成されている場合や、第一方向に向かって離散的に形成されている場合を含む。そして、第二滞留部が複数形成される場合、第一滞留部の容積は、第二滞留部の容積の合計値よりも大きくなるように構成される。 Note that each retention portion means a partial space formed between the inlet and the injection port through which the cooling gas flows, and the cooling gas does not necessarily have to remain inside. Further, "the second retention section extends in the first direction" means that the second retention section is formed continuously in the first direction or discretely formed in the first direction. including when When a plurality of second retention sections are formed, the volume of the first retention section is configured to be larger than the total value of the volumes of the second retention sections.
上記光照射装置において、
前記送風機構は、前記第一方向に沿って複数の前記冷却ガスの流入口を有していても構わない。In the above light irradiation device,
The blower mechanism may have a plurality of inlets for the cooling gas along the first direction.
第一方向に延伸するエキシマランプは、第一方向における中央部側が端部側に比べて温度が高くなる。そこで、上記構成とすることで、エキシマランプの温度分布に合わせるように、それぞれの流入口から導入する冷却ガスの流量を調整することができる。 The temperature of the excimer lamp extending in the first direction is higher on the center side in the first direction than on the end side. Therefore, with the above configuration, the flow rate of the cooling gas introduced from each inlet can be adjusted so as to match the temperature distribution of the excimer lamp.
上記光照射装置は、
複数の前記送風機構が、前記第一方向に沿って配置されていても構わない。The light irradiation device is
A plurality of the blower mechanisms may be arranged along the first direction.
上記構成とすることで、それぞれの送風機構に流入する冷却ガスの流量や流速を調整することができる。 With the above configuration, it is possible to adjust the flow rate and flow velocity of the cooling gas flowing into each blower mechanism.
したがって、光出射面に噴射する冷却ガスの流量や向きを、第一方向におけるそれぞれの位置によって微調整することができる。このため、高温になりやすい第一方向における発光管の中央部側をより強力に冷却することができ、照射対象物に対する紫外光の照射ムラが抑制される。 Therefore, it is possible to finely adjust the flow rate and direction of the cooling gas injected to the light emitting surface according to each position in the first direction. Therefore, the central portion side of the arc tube in the first direction, which tends to become hot, can be cooled more powerfully, and uneven irradiation of the ultraviolet light onto the object to be irradiated can be suppressed.
本発明によれば、エキシマランプをより効率的に冷却できる光照射装置が実現される。 According to the present invention, a light irradiation device capable of cooling an excimer lamp more efficiently is realized.
以下、本発明の光照射装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は、いずれも模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比や個数は、実際の寸法比や個数と必ずしも一致していない。 Hereinafter, the light irradiation device of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following drawings are all schematic illustrations, and the dimensional ratios and numbers in the drawings do not necessarily match the actual dimensional ratios and numbers.
図1は、光照射装置1の一実施形態を模式的に示す斜視図であり、図2は、図1の光照射装置1から仕切り板6を取り除いた斜視図である。図3は、図1の光照射装置1をZ方向に見たときの断面図である。図1~図3に示すように、本実施形態の光照射装置1は、エキシマランプ2と、送風機構3と、それぞれのエキシマランプ2の間に吸気機構4と、Y方向において、それぞれのエキシマランプ2をY方向において区画する側壁板5と、X方向において空間を仕切る仕切り板6と、側壁板5からエキシマランプ2に向かって突出する遮風板7とを備える。
FIG. 1 is a perspective view schematically showing one embodiment of the
光照射装置1は、図3に示すように、同一のエキシマランプ2が二つ搭載されており、それぞれのエキシマランプ2の光出射面13側に配置された照射対象物W1に対して、発光空間10cから放射される紫外光を照射する。
As shown in FIG. 3, the
以下の説明においては、図1に示すように、エキシマランプ2が延伸する方向(管軸方向)をZ方向(第一方向)、エキシマランプ2の電極11が対向する方向をX方向(第二方向)、X方向及びZ方向に直交する方向をY方向(第三方向)とする。そして、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「+Z方向」、「-Z方向」のように、正負の符号を付して記載され、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Z方向」と記載される。なお、送風機構3及び吸気機構4における各方向は、図1に示すように、エキシマランプ2が光照射装置1に搭載された状態で決まる方向に対応して規定される。
In the following description, as shown in FIG. 1, the direction in which the
まず、エキシマランプ2の構成を説明する。図4は、エキシマランプ2の一実施形態をY方向に見たときの断面図である。図4に示すように、エキシマランプ2は、発光管10と、一対の電極11と、反射膜12とを備える。
First, the configuration of the
発光管10は、紫外光に対して透過性を有する材料、例えば、石英ガラスで形成されており、図4に示すように、Z方向に延伸している。また、発光管10の内側には、発光ガスG1が封入される発光空間10cが設けられている。そして、本実施形態においては、発光管10の-X側の壁面が発光空間10cから放射された紫外光を取り出す光出射面13であり、発光管10の+X側の外壁面が被冷却面14である。
The
上述したように、液晶パネルの製造工程等に用いられる光照射装置1は、液晶パネルの大型化等に対応するため、Z方向における長さが、500mm~3000mm程度の非常に大型のエキシマランプ2が搭載されている。本実施形態においては、発光管10のZ方向における長さは、1500mmである。
As described above, the
本実施形態のエキシマランプ2は、発光ガスG1がキセノンガスであり、主たる発光波長が172nmの紫外光を出射するが、キセノンガス以外の発光ガスG1を用いて、主たる発光波長が172nm以外の紫外光を出射するように構成されていても構わない。
In the
図5は、図4のエキシマランプ2をZ方向に見たときの断面図である。図4に示すように、発光管10は、Z方向から見たときに、XY平面で切断したときの断面が、矩形状を呈するように形成されている。しかし、発光管10の断面形状は、例えば、Y方向に対向する壁面が円弧状を呈する長円形状や、六角形や八角形等の他の多角形状であっても構わない。
FIG. 5 is a cross-sectional view of the
図6は、図4のエキシマランプ2をX方向に見たときの側面図である。電極11は、図6に示すように、発光管10の外壁面10aに網目状に形成されている。電極11に対して、発光に必要な電圧が印加されると、発光空間10c内で放電が発生し、紫外光が放射される。
FIG. 6 is a side view of the
発光空間10c内で発生した紫外光は、-X側の壁面を光出射面13として、電極11の網目を通して発光管10の外側に出射される。図6には、+X側の電極11のみが示されているが、-X側の電極11は、図示されている電極11と同一の形状で対向するように形成されている。
The ultraviolet light generated in the
なお、電極11の形状は、それぞれ異なっていてもよく、+X側の電極11は、紫外光を通過させる必要がないため、ベタ状に形成されていても構わない。また、-X側の電極11は、光を通過させることができる形状であればよく、例えば、スリットが設けられた電極11等であっても構わない。
The
また、本実施形態の一対の電極11は、いずれも同じ材料で、発光管10の外壁面10a上にスクリーン印刷によって印刷され、焼成されて形成されているが、それぞれ異なる材料で、異なる方法によって形成されていてもよい。また、電極11を形成する材料は、例えば、金や白金等、又はこれらの含む合金等を採用し得る。
Further, the pair of
反射膜12は、図3に示すように、発光管10の光出射面13とは反対側(+X側)の内壁面10bに形成されており、発光空間10c内で発生し、+X側に向かって進行する紫外光を、-X側に向かうように反射する。
As shown in FIG. 3, the
反射膜12を形成する材料は、例えば、粒子状のシリカ(SiO2)、アルミナ(Al2O3)等が含まれる懸濁液等を塗布し、焼成することで形成されたものを採用し得る。A material for forming the
本実施形態の反射膜12は、+X側の内壁面10bのみに形成されているが、電極11が形成されていない、Y方向に対向する内壁面10bに形成されていてもよく、全く形成されていなくても構わない。
In this embodiment, the
次に、送風機構3の構成を説明する。光照射装置1は、図1及び図2に示すように、それぞれのエキシマランプ2に対して、Z方向に沿って配置された二つの送風機構3が別々に配置されている。すなわち、光照射装置1には、送風機構3が合計四つ搭載されている。
Next, the configuration of the
図7は、送風機構3を部材ごとに分解した図面である。図7に示すように、送風機構3は、通流管30と、ブロー管31と、底板32と、複数の切欠き33aが設けられた流路制限板33とを備える。
FIG. 7 is a drawing in which the
図8は、送風機構3の一実施形態をXY平面で切断したときの断面斜視図である。通流管30は、一つの送風機構3に対して、Z方向に複数配置されており、内側には冷却ガスC1を通流させるための流路が形成されている。それぞれの通流管30は、パイプやホース等が接続され、冷却ガスC1として光照射装置1の外部から取り込まれた空気が、流入口34を通して送風機構3内に送り込まれる。なお、本実施形態では、通流管30は、仕切り板6を貫通するように構成されるが、図7及び図8では、説明のために、仕切り板6は図示されていない。
FIG. 8 is a cross-sectional perspective view of an embodiment of the
なお、一つの送風機構3に設けられる通流管30は、一つであってもよい。また、冷却ガスC1は、不活性ガスであれば、空気以外であっても構わない。
In addition, the number of
ブロー管31は、Z方向に延伸し、通流管30を通流してきた冷却ガスC1が滞留する第一滞留部35を形成している。また、ブロー管31は、管軸31cから離れる方向に突出し、噴射口37の一部を構成する突出部31aを備える。
The
底板32は、ブロー管31と流路制限板33が載置され、流路制限板33の切欠き33aとの底板32との間にZ方向に離散的に延伸する複数の第二滞留部36を形成する。また、底板32は、ブロー管31が載置された時に、ブロー管31の突出部31aと僅かに離間し、かつ、平行となる導風部32aが形成されている。ブロー管31が底板32に載置された時に、ブロー管31の突出部31aと、底板32の導風部32aによって形成されるZ方向に延伸する間隙が、冷却ガスC1を噴出する噴射口37となる。
The
本実施形態では、各第二滞留部36の容積の合計値が、第一滞留部35の容積よりも小さくなるように構成されている。
In this embodiment, the total value of the volume of each
通流管30から送風機構3内に送り込まれた冷却ガスC1は、通流管30内を通流して第一滞留部35に流れ込む。
The cooling gas C<b>1 sent from the
第一滞留部35に流れ込んだ冷却ガスC1は、第二滞留部36が第一滞留部35よりも容積が小さいため、第二滞留部36に直接向かうように通流せず、第一滞留部35内を拡散するようにZ方向に向かって拡がる。
Since the volume of the
流れ込んでくる冷却ガスC1によって第一滞留部35内の圧力が上昇してくると、第一滞留部35内に拡がっていた冷却ガスC1が押し出されるように、徐々にそれぞれの第二滞留部36に流れ込む。
When the pressure in the
第二滞留部36に流れ込んだ冷却ガスC1は、第二滞留部36から噴射口37に向かって通流し、噴射口37からエキシマランプ2の被冷却面14(図11参照)に向かって噴射される。
The cooling gas C1 that has flowed into the
次に、吸気機構4の構成を説明する。光照射装置1は、図1及び図2に示すように、エキシマランプ2の間に、Z方向に沿って二つ配置されている。
Next, the configuration of the
図9は、吸気機構4の一実施形態を部材ごとに分解した図面である。図9に示すように、吸気機構4は、排気管40と、吸気ボックス41とを備える。なお、本実施形態では、排気管40は、仕切り板6と一体的に構成されているが、仕切り板6とは別々に構成されていても構わない。
FIG. 9 is an exploded view of each member of an embodiment of the
図10は、吸気機構4の一実施形態をXY平面で切断したときの断面斜視図である。図10に示すように、排気管40は、排気口42が形成されており、排気口42とパイプやホース等が接続されて、光照射装置1の外部に吸気した冷却ガスC1を排気する。
FIG. 10 is a cross-sectional perspective view of an embodiment of the
吸気ボックス41は、図9に示すように、冷却ガスC1を吸気する吸気口41aが、-X側の面にZ方向に離散的に延伸するように形成されている。吸気ボックス41の+X側は、図10に示すように、仕切り板6が載置されて、排気管40の開口部40aと連絡される。
As shown in FIG. 9, the
吸気ボックス41は、図10に示すように、側壁板5に載置され、Z方向に離散的に延伸する吸気口41aが、-Y側の吸気口41aと、+Y側の吸気口41aとに分けられる。これにより、図3に示すように、吸気機構4は、-Y側に配置されたエキシマランプ2から熱を吸収した冷却ガスC1と、+Y側に配置されたエキシマランプ2から熱を吸収した冷却ガスC1とをまとめて吸気し、排気口42から排気する。なお、吸気機構4は、それぞれのエキシマランプ2に個別に設けられていても構わない。
As shown in FIG. 10, the
図11は、図2の一つのエキシマランプ2周辺の拡大断面図であり、図12は、図11の送風機構3周辺の拡大断面図である。図11に示すように、送風機構3は、Y方向に関して、エキシマランプ2の発光管10と、エキシマランプ2から見て-Y側の側壁板5との間に、発光管10の被冷却面14に向かって冷却ガスC1を噴射する噴射口37が配置されている。また、吸気機構4は、Y方向に関して、エキシマランプ2の発光管10と、エキシマランプ2から見て+Y側の側壁板5との間に吸気機構4の吸気口41aが配置されている。
11 is an enlarged sectional view around one
側壁板5は、光照射装置1に搭載されるエキシマランプ2を、Y方向にそれぞれ区分けするように配置されており、それぞれのエキシマランプ2に対しては、一対の側壁板5が発光管10を介して対向するように配置されている。また、二つのエキシマランプ2の間の側壁板5は、さらに、吸気機構4の吸気ボックス41を支える支持台としても機能している。
The
仕切り板6は、発光管10の被冷却面14と対向するように配置され、二つのエキシマランプ2に挟まれた側壁板5とは吸気機構4を介して間接的に連絡し、その他の側壁板5とは直接連絡するように配置されている。
The
遮風板7は、図2に示すように、Z方向に延伸しており、図12に示すように、エキシマランプ2の+Y側と-Y側のそれぞれの側壁板5から、エキシマランプ2の発光管10の外壁面10aに向かって突出するように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
なお、本実施形態の遮風板7は、発光管10の外壁面10aに向かってY方向と平行に突出しているが、側壁板5から発光管10に向かうように、Y方向とは非平行に突出していても構わない。また、遮風板7は、発光管10の-X側端部に向かって突出しているが、発光管10の+X側の端部や、X方向における中央部側に向かって突出するように構成されていても構わない。
The
遮風板7の先端部7aは、図12に示すように、発光管10の外壁面10aと近接して配置されている。この構成により、冷却ガスC1は、光出射面13側へと流れ込まないように遮風される。なお、ここでいう「近接」とは、上述したように、離間距離が3.0mm以下のことをいう。本実施形態の光照射装置1は、具体的には、遮風板7と発光管10との離間距離d1は2.0mmである。送風機構3の噴射口37におけるブロー管31と、底板32との離間距離d2は1.5mmである。なお、遮風板7の先端部7aと発光管10の外壁面10aは、接触するように配置されていても構わない。
As shown in FIG. 12, the
上記構成とすることで、図11に示すように、送風機構3から噴射された冷却ガスC1は、光出射面13側には通流せず、発光管10の被冷却面14に沿って熱を吸収しながら、+Y方向、すなわち、吸気機構4側に向かって通流し、被冷却面14全体を冷却する。
With the above configuration, as shown in FIG. 11, the cooling gas C1 jetted from the
さらに、遮風板7によって、冷却ガスC1がエキシマランプ2の光出射面13と、照射対象物W1との間の空間にほとんど流れ込まないため、当該空間の酸素濃度の制御に影響を与えることなく、エキシマランプ2を冷却することができる。
Furthermore, the cooling gas C1 hardly flows into the space between the
さらに、本実施形態の光照射装置1は、図2に示すように、送風機構3がZ方向に複数配置されているため、それぞれの送風機構3において、冷却ガスC1の流量や流速を個別に調整することができる。例えば、より高温になりやすい、エキシマランプ2のZ方向における中央部側において、端部側よりも噴射される冷却ガスC1の流量や流速を大きくするように調整することができる。
Furthermore, in the
なお、送風機構3から一定時間内に噴射される冷却ガスC1の流量が、吸気機構4が一定時間内に吸気する流量よりも多いと、吸気機構4が高温となった冷却ガスC1を吸気しきれず、エキシマランプ2を効率的に冷却できない。
Note that if the flow rate of the cooling gas C1 injected from the
送風機構3から一定時間内に噴射される冷却ガスC1の流量が、吸気機構4が一定時間内に吸気する流量よりも少ないと、エキシマランプ2と遮風板7との隙間等から冷却ガスC1以外の気体を取り込んでしまい、冷却ガスC1による冷却の効果を低下させてしまう。さらには、発光管10と照射対象物W1との間の酸素濃度に影響が出てしまう。
If the flow rate of the cooling gas C1 injected from the
つまり、本発明の光照射装置1は、送風機構3から一定時間内に噴射される冷却ガスC1の流量と、吸気機構4が一定時間内に吸気する流量とがほぼ同じに調整されていることが好ましい。そのため、送風機構3の通流管30や、吸気機構4の排気管40には、それぞれ流量を調整するためのコックやバルブ等が設けられていても構わない。
In other words, in the
また、送風機構3に設けられる通流管30や、吸気機構4に設けられる排気管40の数や流量を調整することで、冷却ガスC1が光出射面13と照射対象物W1との間の酸素濃度にはほとんど影響を与えないように構成することもできる。このような場合には、光照射装置1は、遮風板7を備えていなくても構わない。
In addition, by adjusting the number and flow rate of the
[別実施形態]
以下、別実施形態につき説明する。[Another embodiment]
Another embodiment will be described below.
〈1〉 図13は、送風機構3の別実施形態を部品ごとに分解した図面であり、図14は、送風機構3の別実施形態をXY平面で切断したときの断面斜視図である。図13及び図14が示すように、送風機構3は、流路制限板33を備えず、通流管30と、突出部31aを有するブロー管31と、Y方向に延伸する溝32bが形成された底板32で構成されていても構わない。
<1> FIG. 13 is an exploded view of another embodiment of the
当該構成の場合は、ブロー管31の突出部31aと溝32bによって形成される空間が第二滞留部36を構成する。また、±Y方向のそれぞれの端部において、溝32bの底面が導風部32aとする噴射口37が、Z方向に離散的に延伸するように形成される。
In the case of this configuration, the space formed by the projecting
図15は、送風機構3の別実施形態を部材ごとに分解した図面である。底板32に形成される溝32bは、Z方向に連続的に延伸するように形成されていても構わない。当該構成とすることで、図示はしないが、Z方向に延伸する第二滞留部36と、噴射口37とが形成される。
FIG. 15 is an exploded view of each member of another embodiment of the
〈2〉 図16は、光照射装置1の別実施形態を模式的に示す斜視図である。図16に示すように、送風機構3は、ブロー管31等を備えることなく、仕切り板6に貫通孔6aを設け、貫通孔6aに通流管30を連絡しただけの構成であっても構わない。また、吸気機構4も同様に仕切り板6に貫通孔6aを設け、排気管40を連絡しただけの構成であっても構わない。
<2> FIG. 16 is a perspective view schematically showing another embodiment of the
〈3〉 図17は、光照射装置1の別実施形態を模式的に示す斜視図であり、図18は、図17のエキシマランプ2をZ方向に見たときの断面図である。光照射装置1が備えるエキシマランプ2は、図18に示すように、発光管10をXY平面で切断したときの断面が、内側の管(内管10pと称する)と外側の管(外管10qと称する)とで構成された、二重管形状とも称される構成としても構わない。
<3> FIG. 17 is a perspective view schematically showing another embodiment of the
内管10pの内壁面10dと外管10qの外壁面10eには、発光管(10p,10q)を介して対向するように一対の電極11が形成されている。図18に示す、二重管形状の発光管(10p,10q)を備えるエキシマランプ2は、内側の電極11がベタ状に形成され、外側の電極11が発光空間10cで発生した紫外光を出射するために網目状に形成されている。
A pair of
また、本実施形態におけるエキシマランプ2は、外管10qの+X側の内壁面10fに反射膜12が形成されており、発光管(10p,10q)の間で発生した紫外光を、-X側に向かって出射するように構成されている。これにより、外管10qのX方向において対向する壁面のうちの、-X側の壁面が光出射面13となる。
Further, in the
図19は、図17の一つのエキシマランプ2周辺の拡大断面図である。図19に示すように、送風機構3から噴射された冷却ガスC1は、光出射面13側には通流せず、外管10qの外壁面10eから熱を吸収しながら、+Y方向、すなわち、吸気機構4側に向かって通流し、外管10qを冷却する。このように、外管10qからエキシマランプ2で発生した熱が順次排熱されることで、エキシマランプ2全体が冷却される。
FIG. 19 is an enlarged sectional view around one
図20は、図18とは別構成のエキシマランプ2をZ方向に見たときの断面図である。エキシマランプ2は、図20に示すように、発光管10の外壁面10aと発光空間10c内に、発光管10の壁面を介して対向する一対の電極11が設けられた、一重管形状とも称される構成としても構わない。
FIG. 20 is a cross-sectional view of an
〈4〉 上述した各光照射装置1は、エキシマランプ2が二本配置されているが、エキシマランプ2は、一本だけ配置されていてもよく、三本以上配置されていても構わない。
<4> Each of the
また、本実施形態の光照射装置1は、送風機構3が、それぞれのエキシマランプ2に対して、Z方向に沿って二つ配置されているが、一つであってもよく、三つ以上であっても構わない。さらに、二つのエキシマランプ2が、同じ送風機構3を共有するように構成されていても構わない。なお、吸気機構4が、Z方向に沿っていくつ配置されていてもよく、それぞれのエキシマランプ2に対して、別々に配置されていても構わない。
In addition, in the
〈5〉 本実施形態の吸気機構4は、光照射装置1において、±Y方向にそれぞれエキシマランプ2が配置されているため、+Y側と-Y側それぞれに、Z方向に離散的に延伸する吸気口41aが設けられている。しかし、配置されるエキシマランプ2が一本の場合等は、吸気機構4の吸気口41aは、いずれか一方のみであっても構わない。また、吸気口41aは、Z方向に連続的に形成された一つの開口であっても構わない。
<5> Since the
〈6〉 第二滞留部36は、それぞれの容積の合計値が第一滞留部35の容積よりも大きく形成されていても構わない。また、第二滞留部36は、容積が第一滞留部35の容積よりも大きく形成されていても構わない。
<6> The
〈7〉 上述した光照射装置1が備える構成は、あくまで一例であり、本発明は、図示された各構成に限定されない。
<7> The configuration provided in the
1 : 光照射装置
2 : エキシマランプ
3 : 送風機構
4 : 吸気機構
5 : 側壁板
6 : 仕切り板
6a : 貫通孔
7 : 遮風板
7a : 先端部
10 : 発光管
10a : 外壁面
10b : 内壁面
10c : 発光空間
10d : 内壁面
10e : 外壁面
10f : 内壁面
10p : 内管
10q : 外管
11 : 電極
12 : 反射膜
13 : 光出射面
14 : 被冷却面
30 : 通流管
31 : ブロー管
31a : 突出部
32 : 底板
32a : 導風部
32b : 溝
33 : 流路制限板
33a : 切欠き
34 : 流入口
35 : 第一滞留部
36 : 第二滞留部
37 : 噴射口
40 : 排気管
40a : 開口部
41 : 吸気ボックス
41a : 吸気口
42 : 排気口
C1 : 冷却ガス
G1 : 発光ガス
W1 : 照射対象物
d1,d2 : 離間距離
REFERENCE SIGNS LIST 1: Light irradiation device 2: Excimer lamp 3: Blower mechanism 4: Intake mechanism 5: Side wall plate 6:
Claims (6)
前記第一方向に延伸し、前記第一方向及び前記第二方向と直交する第三方向において、前記発光管を介して対向する一対の側壁板と、
前記第三方向において、前記発光管と、一方の前記側壁板側の間に、前記第一方向に延伸する形状を呈し、前記発光管の前記光出射面とは反対側の外壁面に向かって冷却ガスを噴射する噴射口を有する送風機構と、
前記第三方向において、前記発光管と、前記送風機構とは反対側の前記側壁板との間に、前記第一方向に延伸する形状を呈する吸気口を有する吸気機構と、
前記第一方向に延伸し、前記第二方向において、前記発光管の前記光出射面とは反対側に前記発光管と離間して配置され、前記一対の側壁板を直接、又は他の部材を介して間接的に連絡する仕切り板とを備えることを特徴とする光照射装置。 An arc tube that extends in a first direction and is transparent to ultraviolet light, and a pair of electrodes that face each other across a wall surface of the arc tube, and face each other in a second direction orthogonal to the first direction. an excimer lamp having one of the wall surfaces of the arc tube as a light output surface;
a pair of side wall plates extending in the first direction and facing each other across the arc tube in a third direction orthogonal to the first direction and the second direction;
In the third direction, a shape extending in the first direction is present between the arc tube and one of the side wall plates, and toward the outer wall surface of the arc tube on the side opposite to the light emitting surface. a blower mechanism having an injection port for injecting cooling gas;
an air intake mechanism having an air intake having a shape extending in the first direction between the light emitting tube and the side wall plate on the opposite side of the blower mechanism in the third direction;
It extends in the first direction, is arranged on the opposite side of the light emitting surface of the arc tube in the second direction, and is spaced apart from the arc tube, and is attached directly to the pair of side wall plates or via another member. and a partition plate that indirectly communicates through the light irradiation device.
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