KR20020001851A - 포터블형 광원 장치 - Google Patents

Abstract

이 포터블형 광원 장치는 중수소 램프(10)를 램프 박스(42) 내에 수용시키는 동시에, 외기의 온도 변화의 영향을 극히 적게 하기 위해서, 케이스(41) 내에도 수용시키고 있다. 즉, 온도 변화에 민감한 중수소 램프(10)는 램프 박스(42)뿐만 아니라 케이스(41)에 의해서도 감싸이게 되어, 2중 차폐 구조를 갖고 수용되게 된다. 또한, 공기 중에 자외선이 조사되면 오존이 발생하는 것이 알려져 있다. 그래서, 램프 박스(42)의 광 출사 개구(69)를 연장시키는 도광 통(70)을 설치하여, 자외선 중을 냉각 바람이 가로지르지 않도록 하고 있다. 그 결과, 케이스(41) 내에 있어서, 자외선이 발생하는 부분에서의 오존의 발생을 억제하여, 오존의 발생에 의한 출사 광의 변동을 적절하게 회피시키고 있다.

Description

포터블형 광원 장치{Portable light source}

종래, 이러한 분야의 기술로서, 일본 특개평 8-329732호 공보가 있다. 이 공보에 기재된 광원 장치는 중수소 램프를 냉각하는 수단을 갖고 있다. 즉, 중수소 램프를 광원 블록 내에 수용시키고, 이 광원 블록에 설치된 통풍 구멍과 냉각 팬을 통풍관으로 연결시켜, 냉각 팬으로부터 송출되는 냉각 바람이 광원 블록을 통과함으로써, 간접적으로 중수소 램프를 냉각하도록 하고 있다.

본 발명은 작업 현장으로 갖고 들어 갈 수 있는 포터블형 광원 장치에 관한 것이다.

도 1은 포터블형 광원 장치에 적용시키는 중수소 램프의 1 실시예를 도시하는 사시도.

도 2는 도 1의 횡단면도.

도 3은 본 발명에 따른 포터블형 광원 장치의 1 실시예를 도시하는 사시도.

도 4는 도 3에 도시한 광원 장치의 단면도.

도 5는 도 3에 도시한 광원 장치의 단면도.

도 6은 램프 박스 안에 중수소 램프를 실장시킨 상태를 도시하는 확대 단면도.

도 7은 램프 박스의 평면도.

도 8은 램프 박스의 측면도.

도 9는 도 7의 IX-IX 선에 따른 단면도.

도 10은 램프 박스의 정면도.

도 11은 도 10의 XI-XI선에 따른 단면도.

도 12는 도광 통을 도시하는 정면도.

도 13은 도 12의 XIII-XIII선에 따른 단면도.

도 14는 도광 통과 단열판과 어댑터의 분해 사시도.

도 15는 방열 팬을 도시하는 평면도.

도 16은 방열 팬을 도시하는 측면도.

도 17은 도 16의 XVII-XVII선에 따른 단면도.

도 18은 방열 팬을 도시하는 정면도.

그러나 상술한 종래의 광원 장치는 냉각 바람에 의해서 중수소 램프를 냉각하는 연구가 실시된 것이지만, 중수소 램프는 단순히 냉각하면 안정되게 동작하는 것이 아니며, 지나치게 냉각하여도 출력의 원하는 안정성을 얻을 수 있는 것은 아니다. 이것은 중수소 램프의 구조상에서 오는 것으로, 중수소 램프 안은 1/100 기압의 저압 상태가 유지되고, 외기의 온도 변화의 영향을 극히 받기 쉬운 특성을 갖고 있다. 따라서, 종래에 있어서, 중수소 램프는 광원 블록 내에 수용되어 있지만, 광원 블록이 외기에 직접 닿도록 이용되는 결과, 중수소 램프는 작업 현장에서외기온의 변화를 극히 받기 쉬워져, 중수소 램프의 안정한 출력 특성을 얻기 어렵다는 문제점이 있었다.

또, 일본 특개평 8-1233659호 공보에는 중수소 램프를 광원 챔버 내에 넣은 상태에서, 중수소 램프를 냉각 팬으로 간접적으로 냉각시킬 수단이 개시되어 있다. 또한, 일본 특개평 9-27213호 공보에는 중수소 램프 정도에는 미묘한 온도 제어가 요구되지 않는 크세논 램프를 램프 하우스 내에 수용한 것이 개시되어, 냉각 팬에 의해서 크세논 램프를 간접적으로 냉각시키고 있다. 또한, 일본 특개소 57-165811호 공보에는 램프 점등 직후에 콘덴서 렌즈에 외냉기를 분출하도록 구성한 광원 장치가 개시되어 있다. 일본 실용신안 등록 제 2561305호에는 광원 장치에 있어서의 착탈이 자유로운 광원 유닛(거울 바디)이 개시되어 있다.

본 발명은 상술한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 특히, 외기의 온도 변화의 영향을 받기 어렵고, 극히 높은 출력의 안정성을 얻도록 한 포터블형 광원 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 포터블형 광원 장치는 케이스 내에 고정되는 동시에, 소정의 파장 광을 발생시키는 중수소 램프를 수용하여, 중수소 램프로부터 출사시키는 광을 외부로 도출시키는 광 출사 개구를 갖는 램프 박스와, 케이스 내에 고정되어 중수소 램프를 구동시키는 전원부와, 케이스에 고정되어 케이스 내로 강제적인 공기의 흐름을 발생시키는 냉각 팬과, 램프 박스의 광 출사 개구를 연장하도록 램프 박스에 고정한 도광 통을 구비한 것을 특징으로 한다.

이 포터블형 광원 장치는 중수소 램프를 점등/점멸 발광시키기 위한 장치이다. 이 중수소 램프는 단순히 냉각하면 안정되게 동작하는 것은 아니다. 그것은 중수소 램프 안이 저압 상태(예를 들면 1/100 기압 정도)로 유지되어 있는 것에 기인하여, 극히 온도 변화에 민감한 출력 특성을 갖고 있기 때문이다. 그래서, 이러한 중수소 램프는 램프 박스 내에 수용시키는 동시에, 외기의 온도 변화의 영향을 극히 적게 하기 위해서, 케이스 내에도 수용시키고 있다. 즉, 온도 변화에 민감한 중수소 램프는 램프 박스뿐만 아니라 케이스에 의해서도 감싸이게 되어, 2중 차폐 구조를 갖고 수용되게 된다. 또한, 공기 중에 자외선이 조사되면 오존이 발생하는 것이 알려져 있다. 그래서, 본 발명에서는 램프 박스의 광 출사 개구를 연장시키는 도광 통을 설치하여, 자외선 중을 냉각 바람이 가로지르지 않도록 하고 있다. 그 결과, 케이스 내에 있어서, 자외선이 발생하고 있는 부분에서의 오존의 발생을 억제하여, 오존의 발생에 의한 출사 광의 변동을 적절하게 회피시키고 있다.

상기 포터블형 광원 장치에 있어서, 램프 박스의 광 출사 개구 내에 집광 렌즈를 배치시키면 바람직하다. 이러한 구성을 채용하면, 집광 렌즈의 적절한 내장을 가능하게 하고, 중수소 램프에 가깝도록 집광 렌즈를 배치시킬 수 있기 때문에, 보다 많은 광을 집광시킬 수 있어, 광 강도가 상승하게 된다.

상기 포터블형 광원 장치에 있어서, 집광 렌즈를 도광 통과 램프 박스로 끼워 넣어 고정시키면 바람직하다. 이와 같이 구성하면, 중수소 램프의 특성에 합치시키는 집광 렌즈를 간단하게 내장할 수 있고, 작업의 효율화나 집광 렌즈 선택의 자유도가 증가하게 된다.

상기 포터블형 광원 장치에 있어서, 도광 통의 연장 개구 내에 집광 렌즈를배치시키면 바람직하다. 이러한 구성을 채용하면, 집광 렌즈의 적절한 내장을 가능하게 하여, 중수소 램프에 가깝게 집광 렌즈를 배치시킬 수 있기 때문에, 보다 많은 광을 집광시킬 수 있어, 광 강도가 상승하게 된다.

청구항 5에 기재된 포터블형 광원 장치에 있어서, 도광 통의 연장 개구에는 이 전단측으로부터 광 커넥터용의 어댑터의 후단이 삽입되고, 어댑터의 전단을 케이스로부터 노출시키면 바람직하다. 이 경우, 광 커넥터용의 어댑터에 의해서, 케이스 외부에서의 광 접속이 용이해지고, 더욱이, 케이스 내에 있어서, 자외선이 냉각 바람의 영향을 극히 받기 어려운 구조가 되기 때문에, 광 출력 특성의 극히 높은 안정화를 도모할 수 있게 된다.

본 발명의 실시의 형태를 도면에 근거하여 설명한다. 또, 도면의 설명에 있어서 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 중복되는 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명에 따른 포터블형 광원 장치에 적용시키는 중수소 램프를 도시하는 사시도이다. 도 1에 도시하는 중수소 램프(10; deuterium lamp)는 사이드로부터 자외선을 출사시키는 사이드 온형으로 불리는 것이며, 이 중수소 방전관(10)에 있어서, 유리로 된 원통형 용기(11)의 내부에는 발광부 조립체(20)가 수용되어 있는 동시에, 중수소 가스(도시하지 않음)가 수 Torr 정도 밀봉되어 있다. 또, 용기(11)의 바닥부에는 유리로 된 스템(12)이 형성되어 있다. 또한, 용기(11)는 양호한 자외선 투과율을 갖는 자외선 투과 유리나 석영 유리 등으로 형성되어 있다.

스템(12)에는 4개의 리드 핀(13 내지 16)이 일직선형으로 병렬 고정되고, 각 리드 핀(13 내지 16)은 스템(12)을 관통하는 동시에, 각각 절연재로 피복되어 리드선(17)으로서 도출되어, 외부 전원(도시하지 않음)에 접속된다. 또한, 발광부 조립체(20)는 앞 부분에 배치한 금속(Ni나 SUS) 또는 세라믹으로 된 전면(前面) 커버(23)와, 뒤 부분에 배치한 세라믹으로 된 양극 지지 부재(22)와, 이 양극 지지 부재(22)와 전면 커버(23) 사이에 배치되는 금속(Ni나 SUS)으로 된 수속 전극 지지 부재(21)를 갖고 있다.

다음에, 발광부 조립체(20)의 구성에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 리드 핀(14)의 선단에는 금속으로 된 양극부(24)가 고정되어 있다. 이 양극부(24)는 리드 핀(14)의 선단에 고정되는 직사각 형상의 양극 고정판(24a)과 양극 고정판(24a)의 전면(24aB)에 고정되는 판 형상의 양극(24b)으로 이루어져 있다. 또한, 단면 거의 볼록부(凸) 형상의 각 기둥을 이루는 양극 지지 부재(22)의 앞 부분에는 양극 고정판(24a)을 수용하기 위한 양극 수용 오목부(25), 및 양극부(24)의 후방에 위치하는 리드 핀(14)의 선단 부분을 수용하기 위한 리드 핀 수용 오목부(26)가 형성되어 있다. 따라서, 리드 핀(14)에 양극부(24)를 고정한 상태로, 리드 핀(14)을 리드 핀 수용 오목부(26) 내에 수용함으로써 리드 핀(14)에 의해, 양극 지지 부재(22)를 용기(11) 내에 유지시킬 수 있다. 또한, 양극 수용 오목부(25)의 바닥면(25a)에는 양극 고정판(24a)의 배면(24aA)이 접촉 지지된다.

그리고, 양극 지지 부재(22)는 전기 절연성과 높은 열 전도성을 갖는 세라믹으로 일체로 형성되어 있다. 따라서, 양극 지지 부재(22)는 고온이 된 양극부(24)에 대하여 히트 싱크로서 작용하여, 발광부 조립체(20)에 축적되는 열을 외부로 효율 좋게 발산시킬 수 있다.

또한, 양극부(22)의 전방에 배치되는 판 형상의 수속 전극 지지 부재(21)에는 직사각형의 개구부(27)가 설치되고, 이 개구부(27)는 양극(24b)에 대치하는 위치에 설치되어 있다. 또한, 수속 전극 지지 부재(21)에는 금속으로 된 수속 전극 고정판(28)이 접촉 배치되어 있다. 이 수속 전극 고정판(28)의 전면(28a)에는 금속으로 된 수속 전극부(29)가 고정되어 있다. 그리고, 수속 전극 고정판(28)은 수속 전극 지지 부재(21)의 전면(21a)에 고정되고, 수속 전극부(29)의 수속 개구(29a)는 수속 전극 지지 부재(21)의 개구부(27)를 향하여 배치되는 동시에, 양극(24b)과 대치하는 관계로 되어 있다.

또한, 전면 커버(23)는 단면 거의 U자형으로 형성되는 동시에, 수속 전극 지지 부재(21)의 전면(21a)에 고정되어 있다. 이 전면 커버(23)의 중앙에는 수속 개구(29a) 및 양극(24b)과 대치 관계에 있는 자외선 투광용의 개구 창(30)이 형성되어 있다. 그리고, 전면 커버(23)와 수속 전극 지지 부재(21)로 형성되는 공간(S) 내에는 열 전자를 발생시키기 위한 나선형의 열 음극(31)이 배치되어 있다. 이 열 음극(31)은 광로에서 벗어난 위치, 즉 전면 커버(23) 내의 측쪽에 배치되어 있다.

또한, 열 음극(31)과 수속 전극부(29) 사이에는 광로에서 벗어난 위치에 금속(Ni나 SUS) 또는 세라믹으로 된 방전 정류판(32)이 배치되어 있다. 이 방전 정류판(32)의 한 끝은 수속 전극 지지 부재(21)의 전면(21a)에 고정되고, 다른 끝은 전면 커버(23)의 내벽면에 접촉되어 있다. 또한, 방전 정류판(32)에는 열 음극(31)과 수속 전극부(29) 사이를 연통시키는 슬릿(32a)이 형성되고, 이 슬릿(32a)에 의해, 열 음극(31)으로부터 발생하는 열 전자를 정류시키고 있다.

수속 전극 지지 부재(21)와 양극부(24)의 양극 고정판(24b) 사이에는 세라믹으로 이루어지는 원 기둥형의 스페이서(35)가 2개 배치되어 있다. 각 스페이서(35)는 양극 수용 오목부(25) 내에서의 양측쪽의 위치에 있어서, 수속 전극 지지 부재(21)의 배면(21b)과, 양극 고정판(24a)의 전면(24aB)에 접촉 배치되어 있다. 그리고, 스페이서(35)를 이용함으로써, 수속 전극부(29)와 양극부(24)의 간격을 항상 일정하게 유지할 수 있다.

다음에, 상술한 사이드 온형의 중수소 방전관(10)의 동작에 대해서 설명한다.

우선, 방전 전의 20초 정도의 사이에 외부 전원(도시하지 않음)으로부터 10W 전후의 전력을 열 음극(31)에 공급하여, 열 음극(31)을 예열한다. 그 후, 열 음극(31)과 양극(24b) 사이에 150V 정도의 직류 개방 전압을 인가하여, 아크 방전의 준비를 갖춘다.

그 준비가 갖춘어진 후, 열 음극(31)과 양극(24b) 사이에 350 내지 500V의 트리거 전압을 인가한다. 이 때, 열 음극(31)으로부터 방출된 열 전자는 방전 정류판(32)이 가늘고 긴 슬릿(32a)을 통과하여, 수속 전극부(29)의 수속 개구(29a)에서 수렴하면서 양극(24b)에 도달한다. 그리고, 수속 개구(29a)의 전방에 아크 방전이 발생하여, 이 아크 방전에 의한 아크 볼로부터 추출되는 자외선은 개구 창(30)을 통과한 후, 유리로 된 용기(11)의 주위 면을 투과하여 외부로 방출된다.

또한, 양극부(24) 및 수속 전극부(29)는 수백℃를 넘는 고온이 되기 때문에, 이 열은 세라믹으로 이루어지는 상술한 부재에 의해서 외부로 적시 방출된다. 그리고, 양극부(24)는 양극 지지 부재(22)에 확실하게 유지되고, 수속 전극부(29)는 수속 전극 지지 부재(21)에 확실하게 유지되어 있기 때문에, 장시간의 연속 발광에 의한 고온하에 있더라도, 변형이 일어나기 어렵고, 양극부(24)와 수속 전극부(29)의 위치 정밀도를 양호하게 유지할 수 있다.

상술한 중수소 램프(10)를 이용하는 포터블형 광원 장치에 대해서 이하 설명한다.

도 3 내지 도 5에 도시하는 바와 같이 광원 장치(40)는 길이 약 26㎝, 폭 약 16㎝, 높이 약 12㎝, 중량 약 3㎏ 정도의 극히 콤팩트하고 경량의 운반에 편리한 장치이다. 이 광원 장치(40)는 직방체 형상의 스틸로 된 케이스(41)를 갖고, 이 케이스(41) 내에 있어서, 앞 부분에는 중수소 램프(10)를 수용시키는 알루미늄으로 된 램프 박스(42)가 바닥면판(41a)에 고정되고, 뒤 부분에는 케이스(41) 내에서 강제적인 공기의 흐름을 만들어 내기 위한 냉각 팬(43)이 배면판(41b)에 고정되어 있다.

또한, 램프 박스(42)와 냉각 팬(43) 사이에는 전원부(44)가 바닥면판(41a)에 고정되고, 전원부(44)는 AC-DC 컨버터(44A)와 램프 구동용 전원 회로(44B)에 의하여 좌우로 나누어져 있다. 그리고, 케이스(41)의 배면판(41b)에 설치된 전원 스위치(45)를 온으로 하면, 전원부(44)를 통해서 중수소 램프(10)에 원하는 전류가 공급되어, 냉각 팬(43)이 회전을 개시하게 된다.

또, 이 광원 장치(40)에는 야외나 옥내에서의 운반이나 취급을 고려하여, 손잡이(46) 및 고무로 된 래그부(47)가 장착되어 있다. 또한, 케이스(41)에는 전원의 온/오프를 알리는 LED 램프(48)나 중수소 램프(10)의 온/오프를 알리는 LED 램프(49)가 설치되어, 작업자의 이용의 편리를 도모하고 있다.

이와 같이, 포터블형 광원 장치(40)는 중수소 램프(10)를 점등/점멸 발광시키기 위한 장치이다. 그런데, 상술한 중수소 램프(10)는 단순히 냉각하면 안정되게 동작하는 것은 아니다. 그것은 중수소 램프(10) 안이 저압 상태(예를 들면 1/100 기압 정도)로 유지되어 있는 것에 기인하여, 극히 온도 변화에 민감한 출력 특성을 갖고 있기 때문이다.

그래서, 이러한 중수소 램프(10)는 램프 박스(42) 내에 수용시키는 동시에, 외기의 온도 변화의 영향을 극히 적게 하기 위해서, 케이스(41) 내에도 수용시키고 있다. 즉, 중수소 램프(10)는 램프 박스(42)뿐만 아니라 케이스(41)로도 감싸이게 되어, 2중 차폐 구조를 갖고 수용되게 된다. 그 결과, 외기의 영향을 가장 받기 쉬운 케이스(41)의 온도 변화가 중수소 램프(10)에 전해지기 어렵게 되어, 야외에서 작업할 때의 날씨의 변화나 실내에서 작업할 때의 공기 조절기 등의 영향에 신경을 쓰지 않고 장시간 이용할 수 있다.

다음에, 본 발명에 따른 광원 장치(40)에서는 상술한 연구와는 별도로, 고성능의 중수소 램프(10)가 갖고 있는 특성을 충분히 이끌어내는 연구가 도처에서 실시되고 있고, 그것에 대해서 이하 설명한다.

케이스(41)에는 후측에 배치한 냉각 팬(43)에 의한 적절한 흡인을 가능하게 하여, 케이스(41) 내에 적절한 냉각 바람을 발생시키기 위한 흡기 구멍(50)이 설치되어 있다. 흡기 구멍(50)은 전원부(44)의 전방에 위치하는 동시에, 램프 박스(42)와 냉각 팬(43)을 연결하는 선에 대하여 좌우 대상의 위치에 설치되어 있다. 케이스(41)에 있어서의 구체적인 장소로서, 좌우의 측면판(41c)에는 램프 박스(42)에 대치하는 복수의 슬릿으로 이루어지는 측면 흡기 구멍(51)이 형성되고(도 3 및 도 5 참조), 전면판(41d)에는 복수의 슬릿으로 이루어지는 전면 흡기 구멍(52)이 좌우에 형성되며(도 3 참조), 바닥면판(41a)에는 램프 박스(42)의 양쪽에 위치하는 복수의 슬릿으로 이루어지는 바닥면 흡기 구멍(53)이 형성되어 있다(도 5 참조).

이와 같이, 각각의 흡기 구멍(51, 52, 53)은 전원부(44)의 전방에 위치하는 결과, 전원부(44)를 적절하게 냉각하게 된다. 따라서, 중수소 램프(10)에 안정된 전압을 공급할 수 있고, 중수소 램프(10)의 출력 특성을 상술한 2중 차폐 구조와 더불어 극히 안정시킬 수 있다.

또한, 각 흡기 구멍(51, 52, 53)은 좌우 대상의 위치에 형성된 결과, 좌우의 흡기 구멍(50)으로부터 냉각 팬(43)까지의 사이에 있어서, 케이스(41) 내에서 좌우 균등한 냉각 바람을 발생시킬 수 있다. 따라서, 램프 박스(42)의 좌우 균일한 냉각을 가능하게 하여, 중수소 램프(10)의 출력 특성의 안정화가 더욱 도모되게 된다. 또, 공기의 흡기량이 충분하면, 바닥면 흡기 구멍(53)만을 남기고, 측면 흡기구멍(51)이나 전면 흡기 구멍(52)을 철폐하여, 외관을 깔끔하게 하여도 좋다. 이 경우, 외부로부터의 쓰레기나 먼지의 침입이 적절하게 방지되게 된다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 케이스(41) 내에 고정시키는 램프 박스(42)는 열 전도를 고려하고 알루미늄으로 된 공중 블록에서 직방체로 형성되어 있다. 이 램프 박스(42)에는 중수소 램프(10)가 그 스템(12)측을 위로 한 상태로, 원주형의 램프 수용 공간부(S) 내에 위에서 넣어져 있다. 따라서, 각 리드선(17)을 위로 함으로써, 케이스(41) 내에서 각 터미널로의 결선(結線) 작업을 쉽게 하고, 더욱이 램프 교환시에, 램프 박스(42)의 램프 삽입 개구(55)를 위에서 들여다보면서 작업할 수 있어, 깨지기 쉬운 램프(10)의 교환을 안전하게 행할 수 있다.

도 7 내지 도 11에 도시하는 바와 같이, 램프 박스(42)의 정상부에는 원형의 램프 삽입 개구(55)가 설치되어 있고, 이 램프 박스(42)는 중수소 램프(10)의 유리로 된 용기(11)보다 직경이 큰 램프 수용 공간(S)을 갖고 있다. 그리고, 램프 수용공간(S)의 벽면과 용기(11)의 표면은, 각 재질의 열 팽창의 차이를 고려하여 약간 이간시키고 있다.

여기서, 도 1 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 중수소 램프(10)에는 램프 박스(42)에 대한 실장을 쉽게 하기 위해서, 금속으로 된 플랜지부(56)가 접착제 등으로 고정되어 있다. 이 플랜지부(56)는 중수소 램프(10)의 스템(12)측을 둘러싸기 위한 통 바디(57)의 단부로부터, 램프(10)의 관 축(L)에 대하여 수직 방향으로 돌출한다. 이러한 플랜지부(56)를 설치하는 결과, 플랜지부(56)를 손가락으로 집도록 하여, 램프 교환 작업을 행할 수 있기 때문에, 용기(11)의 유리 부분에 손가락이 닿지 않아, 지문 등의 더러움에 의해 발생하는 휘도 불균일함을 없앨 수 있다.

또한, 플랜지부(56)는 램프 박스(42)의 상단(上端; 42A)에 접촉시킨다. 그 결과, 램프 박스(42) 내에 중수소 램프(10)를 공중에 단 상태로 간단하게 수용시킬 수 있다. 더욱이 램프 박스(42)와 중수소 램프(10)의 플랜지부(56)의 접촉에 의해, 플랜지부(56)에 의해서 램프 수용 공간부(S)에 적절한 덮개가 형성되어, 램프 수용 공간부(S) 내로의 냉각 바람의 침입을 적절하게 저지할 수 있다.

또한, 램프 박스(42) 내에 있어서, 중수소 램프(10)의 실장 위치를 항상 일정하게 할 필요가 있다. 그래서, 램프 박스(42)의 상단(42A)에 위치 결정 핀(57)을 돌출시키고, 이 위치 결정 핀(57)은 플랜지부(56)의 노치 홈(58) 내에 넣어진다. 따라서, 중수소 램프(10)의 전후를 혼동하지 않고, 확실한 램프 교환 작업을 행할 수 있다.

또한, 중수소 램프(10)를 램프 박스(42)에 고정시키는 것에 있어서, 플랜지부(57)에는 나사 삽입 구멍(59)이 설치되고, 이것에 대응하도록 램프 박스(42)의 상단(42A)에는 나사 구멍(60; 도 7 및 도 8 참조)이 형성되어 있다. 따라서, 나사 삽입 구멍(59)을 통과하도록 나사(61)를 나사 구멍(60)에 결합시킴으로써, 플랜지부(57)는 램프 박스(42)에 확실하게 고정되게 된다.

또, 램프 교환 작업을 쉽게 하기 위해서, 도 3 및 도 4에 도시하는 바와 같이, 케이스(41)에는 램프 박스(42)의 램프 삽입 개구(55)에 닿도록 하여, 착탈이 자유로운 상측 덮개(62)가 설치되어 있다. 그리고, 상측 덮개(62)는 널링(knurling) 나사(63)의 착탈에 의해서 개폐시킬 수 있다. 이러한 상측덮개(62)의 채용에 의해서, 램프 교환 작업시에 상측 덮개(62)를 간단하게 뗄 수 있고, 램프 박스(42)를 위에서 들여다보면서 작업할 수 있기 때문에, 깨지기 쉬운 램프(10)의 교환을 안전하게 행할 수 있다.

다음에, 극히 온도 변화에 민감한 중수소 램프(10)를 항상 일정한 출력 특성으로 유지시키기 위한 방책에 대해서 설명한다. 도 4 및 도 6에 도시하는 바와 같이, 램프 박스(42)는 케이스(41)의 바닥면판(41a)으로부터 이간시키도록 고정되어 있다. 구체적으로, 바닥면판(41a)과 램프 박스(42)의 바닥면(42B) 사이에 판 형상의 세라믹으로 된 단열 부재(65; 제 1 단열판)를 개재시킨다. 그 결과, 외기에 직접 닿아 있는 케이스(41)와 중수소 램프(10)를 직접적으로 수용하는 램프 박스(42)를 열적으로 차단하여, 케이스(41)의 온도 변화가 램프 박스(42)로 전해지기 어렵게 하고 있다.

따라서, 외기의 온도 변화의 영향을 가장 받는 케이스(41)로부터 램프 박스(42)가 열적으로 차단되게 되어, 케이스(41)의 온도 변화가 중수소 램프(10)의 출력 특성에 영향을 주기 어렵게 되고, 상술한 2중 차폐 구조와 더불어, 중수소 램프(10)의 안정된 동작 특성을 장시간 계속 유지하는 것이 가능해졌다. 이것에 의해서, 야외나 옥내에서의 사용 환경에 좌우되지 않는 범용성이 높은 장치를 실현할 수 있다. 예를 들면, 야외에서의 수질 검사용 분광 광도계, 공장이나 플랜트의 각 장소에서의 화학 물질의 정기 검사 등에 응용 가능하다.

또한, 단열 부재(65)와 케이스(41)의 바닥면판(41a) 사이에는 판 형상의 고무로 된 방진(防振) 부재(66)가 배치되어 있다. 그리고, 방진 부재(66)와 단열 부재(65)와 램프 박스(42)는 4개의 나사(67)에 의해서 케이스(41)의 바닥면판(41a)에 고정된다. 이 경우, 각 나사(67)는 바닥면판(41a)의 아래 쪽으로부터 삽입되어, 램프 박스(42)의 나사 구멍(68; 도 9 참조) 안에 결합된다. 이와 같이, 방진 부재(66)의 채용에 의해, 외부로부터 케이스(41)가 받는 진동을 램프 박스(42)에 전하기 어렵게 하여, 중수소 램프(10)의 적절한 진동을 방지하여, 출력 특성을 안정시키고 있다.

다음에, 중수소 램프(10)로부터 발생하는 자외선을 확실하게 출사시키는 방책에 다음에 설명한다.

도 6에 도시하는 바와 같이, 램프 박스(42)의 앞 벽(42a)에는 자외선 투광용의 개구 창(30)에 대치하는 광 출사 개구(69)가 관통 상태로 설치되어 있다. 또한, 램프 박스(42)의 앞 벽(42a)에는 광 출사 개구(69)를 연장시키기 위한 알루미늄으로 된 도광 통(70)이 전방으로 돌출하도록 고정되어 있다. 도 12 및 도 13에 도시하는 바와 같이, 이 도광 통(70)의 중앙에는 광 출사 개구(69)와 동심적(同心的)으로 배치시키는 연장 개구(71)가 형성되어, 이 안을 자외선이 통과하게 된다. 또한, 도광 통(70)은, 4개의 나사(73)에 의해서 램프 박스(42)에 고정되어 있다. 구체적으로는 연장 개구(71)의 주위에 설치된 4개의 나사 삽입 통과 구멍(72)을 통해서, 도광 통(70)은 나사(73)에 의해서 램프 박스(42)에 고정된다.

이러한 도광 통(70)을 채용하는 이유는 공기 중에 자외선이 조사되면 오존이 발생하는 것이 알려져 있어, 자외선을 공기에 가능한 한 접촉시키지 않도록 하기 위해서이다. 즉, 케이스(41) 내에는 냉각 팬(43)에 의해서 강제적인 공기의 흐름이 발생하고 있고, 이러한 부분을 자외선이 통과하면, 자외선이 존재하는 곳에서, 항상 새로운 공기가 계속 공급되어, 다량의 오존의 발생을 야기하고, 이것이 자외선의 오존 변동을 발생시킨다.

그래서, 자외선이 통과하는 영역을 도광 통(70)으로 둘러싸는 동시에, 도광 통(70)을 전면판(41d)까지 연장하고, 자외선에 냉각 바람이 가능한 한 닿지 않도록 한다. 따라서, 이러한 도광 통(70)의 채용에 의해, 케이스(41) 내에 있어서, 자외선이 통과하고 있는 부분에서 오존의 발생을 억제하여, 오존의 발생에 의한 출사 광의 변동을 적절하게 회피시키고 있다.

또한, 도광 통(70)을 전면판(41d) 가까이까지 연장시키는 결과, 도광 통(70)이 케이스(41)에 접근하여, 케이스(41)의 열 변동이 도광 통(70)을 통해서 램프 박스(42)에 전해지게 된다. 그래서, 도광 통(70)의 선단면에 원판 형상의 세라믹으로 된 단열 부재(74; 제 2 단열판)를 고정시키고 있다. 이 단열 부재(74)는 도 14에 도시하는 바와 같이, 2개의 나사(75)에 의해서 도광 통(70)에 고정된다. 이러한 단열 부재(74)의 채용으로, 도광 통(70)을 가능한 한 케이스(41)에 가까이 하는 것이 가능해진다.

또한, 도광 통(70)의 연장 개구(71) 내에는 이 전단측으로부터 광 커넥터용의 어댑터(76)의 후단이 삽입된다. 그리고, 어댑터의 전단을 케이스(41)의 전면판(41d)으로부터 노출시킨다. 그 결과, 이 어댑터(76)에 의해서, 케이스(41)의 외부에서의 도시하지 않은 광 파이버와의 광 접속이 용이해진다. 더욱이 케이스(41) 내에 있어서, 도광 통(70)과의 협력에 의해, 자외선이 냉기풍의 영향을 극히 받기 어려운 구조가 되기 때문에, 광 출력 특성의 극히 높은 안정화도 도모된다.

또, 어댑터(76)에는 플랜지부(76a)가 설치되어 있고, 도광 통(70)에는 2개의 나사 구멍(77)이 설치되어 있다. 따라서, 상술한 2개의 나사(75)에 의해서, 어댑터(76)와 함께 단열 부재(74)가 도광 통(70)에 고정되게 된다.

여기서, 도 6에 도시하는 바와 같이, 램프 박스(42)의 광 출사 개구(69) 내에는 집광 렌즈(80)가 고정되어 있다. 이 집광 렌즈(80)는 중수소 램프(10)에 가까워져 있어, 보다 많은 광을 집광시킬 수 있어, 광 강도가 상승하게 된다. 이 집광 렌즈(80)는 와셔(81; washer)를 개재시켜, 도광 통(70)과 램프 박스(42)로 끼워 넣어 고정되어 있다. 이와 같이 구성하면, 중수소 램프의 출력에 합치시키는 집광 렌즈(80)를 간단하게 내장할 수 있고, 작업의 효율화나 집광 렌즈(80)의 선택의 자유도가 증가하게 된다.

또, 도광 통(70)과 집광 렌즈(80)의 일체화를 도모하기 위해서, 집광 렌즈(80)를 도광 통(70)의 연장 개구(71) 내에 고정시켜도 좋다. 이 경우, 집광 렌즈(80)가 도광 통(70)에 미리 내장된 상태가 되기 때문에, 조립 작업성이 더욱 향상되게 된다.

다음에, 케이스(41) 내에서의 공기의 흐름을 안정화시키고, 냉각 효율을 향상시키는 방책에 대해서 설명한다. 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 케이스(41) 내에 있어서, 램프 박스(42)와 냉각 팬(43) 사이에는 단면 T자형의 방열 팬(83)을 연장시키고, 이 방열 팬(83)을 알루미늄으로 형성시킨다.

또한, 방열 팬(83)은 램프 박스(42)에 고정되어 있고, 케이스(41)와 접촉하지 않도록 바닥면판(41a)으로부터 약간 떼어지는 동시에, 냉각 팬(43)의 가까이까지 연장된다. 그리고, 방열 팬(83)의 후단을 냉각 팬(43)과 대치시킨다. 따라서, 방열 팬(83)에 따른 냉각 바람이 발생하면, 냉각 바람이 냉각 팬(43)에 의해서 빠르게 외부로 배출되게 되어, 케이스(41) 내에서의 공기의 교체 효율을 높일 수 있고, 램프 시동시에 있어서, 출력 안정에 요하는 워밍 업 운전 시간 단축을 가능하게 한다.

도 15 내지 도 18에 도시하는 바와 같이, 방열 팬(83)은 램프 박스(42)와 냉각 팬(43) 사이에서 케이스(41)의 바닥면판(41a)에 대하여 수직으로 연장되는 구분판(83a)과, 구분판(83a)의 상부에 설치되어 구분판(83a)에 대하여 직교하는 방향(바닥면판(41a)에 평행)으로 연장되는 루프판(41b)을 갖고 있다. 그리고, 방열 팬(83)의 전단은 램프 박스(42)에 접촉시키고, 다른 단은 냉각 팬(43) 근방에 위치시키고 있다. 이와 같이, 방열 팬(83)은 단면 T자형으로 형성된 결과, 냉각 바람은 루프판(41b)에 의해서 눌리듯이 흐르기 때문에, 냉각 바람이 케이스(41)의 윗면판(41e)이나 상측 덮개(62)에 닿기 어렵게 되어, 더욱이 냉각 바람을 효율 좋고 빠르게 배출시킬 수 있다.

또한, 램프 박스(42)의 표면에서 일어나는 열 교환에 의해서, 냉각 바람은 따뜻해지고, 이 냉각 바람은 상승하면서 냉각 팬(43)에 의해서 이끌리게 되지만, 구분판(83a) 및 루프판(83b)에서 만들진 단면 L자형의 통로를 따라 효율 좋게 배기되게 된다. 또한, 냉각 바람의 배기 효율을 높이기 위해서, 케이스(41)의 바닥면판(41a)에는 구분판(83a)의 양측에 위치하는 복수의 흡기 구멍(84)이 설치되어 있고, 각 흡기 구멍(84)은 구분판(83a)에 따르도록 일렬로 배열되어 있다(도 5 참조). 그 결과, 방열 팬(83)의 바로 근처에서 아래로부터 흡기되기 때문에, 냉각 바람을 방열 팬(83)에 따라 효율 좋게 냉각 팬(43)에 유도시킬 수 있다.

또한, 방열 팬(83)의 전단에는 램프 박스(42)의 외표면에 접촉시키는 단면 コ자형의 방열부(85)가 일체로 설치되고, 이 방열부(85)에 의해서, 램프 박스(42)와 방열 팬(83) 사이의 열 전도 효율을 높이고 있다. 따라서, 램프 박스(42)의 방열 면적의 확대화를 도모할 수 있고, 램프 박스(42)의 냉각 효율을 높일 수 있게 된다. 또한, 방열 팬(83)을 램프 박스(42)에 고정하기 위해서, 방열부(85)에는 나사 삽입 구멍(85a)이 형성되고, 램프 박스(42)에는 나사 구멍(87; 도 11 참조)이 형성되어 있다. 그리고, 나사 삽입 구멍(85a)과 나사 구멍(87)을 위치 맞춤한 후, 나사(86)에 의해서, 방열부(85)는 램프 박스(42)에 장착되게 된다(도 5 참조).

또, 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 루프판(83b)이 상측 덮개(62)의 근방에 위치하는 결과, 루프판(83b)에 인터로크(interlock) 기구(90)를 장착할 수 있다. 이 인터로크 기구(90)는 상측 덮개(62)가 벗겨진 경우에 전원을 오프로 하기 위한 안전 기구이다.

본 발명에 의한 포터블형 광원 장치는 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 다음과 같은 효과를 얻는다. 즉, 케이스 내에 고정되는 동시에, 소정의 파장 광을 발생시키는 중수소 램프를 수용하여, 중수소 램프로부터 출사시키는 광을 외부로 도출시키는 광 출사 개구를 갖는 램프 박스와, 케이스 내에 고정되어 중수소 램프를 구동시키는 전원부와, 케이스에 고정되어 케이스 내로 강제적인 공기의 흐름을 발생시키는 냉각 팬과, 램프 박스의 광 출사 개구를 연장하도록 램프 박스에 고정한 도광 통을 구비함으로써, 외기의 온도 변화의 영향을 받기 어려워, 극히 높은 출력의 안정성을 얻을 수 있다.

본 발명은 포터블형 광원 장치에 이용할 수 있다.

Claims (5)

1. 케이스 내에 고정되는 동시에, 소정의 파장 광을 발생시키는 중수소 램프를 수용하여, 상기 중수소 램프로부터 출사되는 광을 외부로 도출시키는 광 출사 개구를 갖는 램프 박스와, 상기 케이스 내에 고정되어 상기 중수소 램프를 구동시키는 전원부와, 상기 케이스에 고정되어 상기 케이스 내에서 강제적인 공기의 흐름을 발생시키는 냉각 팬과, 상기 램프 박스의 상기 광 출사 개구를 연장하도록 상기 램프 박스에 고정한 도광 통을 구비한 것을 특징으로 하는 포터블형 광원 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 램프 박스의 상기 광 출사 개구 내에 집광 렌즈를 배치시킨 것을 특징으로 하는 포터블형 광원 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 집광 렌즈를 상기 도광 통과, 상기 램프 박스로 끼워 고정시킨 것을 특징으로 하는 포터블형 광원 장치.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 도광 통의 연장 개구 내에 집광 렌즈를 배치시킨 것을 특징으로 하는 포터블형 광원 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 도광 통의 상기 연장 개구에는 이 전단측으로부터 광 커넥터용의 어댑터의 후단이 삽입되고, 상기 어댑터의 전단(前端)을 상기 케이스로부터 노출시킨 것을 특징으로 하는 포터블형 광원 장치.