(57)【要約】【課題】  簡素な構造で、装置全体を大型化することなく、光強度が均一な光を照射できる光照射装置を提供する。【解決手段】  筐体と、筐体内に、冷却のための冷却風を流入させる給気口と、冷却風を筐体外へ排出させる排気口と、給気口から筐体内に取り込まれた冷却風を排気口に向かって通流させる通流路と、筐体の一の側面である第一面側に係る筐体内の領域に、第一面に沿って複数のＬＥＤ素子が配列されてなり、第一面を介して筐体の外側に向かって光を出射可能に構成された光源部と、通流路内であって、光源部を基準として、第一面とは反対側の位置に配置されたヒートシンクとを備え、通流路は、第一通流領域と、第一通流領域よりも排気口側に位置し、第一通流領域よりも流路断面積が小さい第二通流領域とを含む。【選択図】        図１
2020155359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体内に、冷却のための冷却風を流入させる給気口と、
前記冷却風を前記筐体外へ排出させる排気口と、
前記給気口から前記筐体内に取り込まれた前記冷却風を前記排気口に向かって通流させる通流路と、
前記筐体の一の側面である第一面側に係る前記筐体内の領域に、前記第一面に沿って複数のＬＥＤ素子が配列されてなり、前記第一面を介して前記筐体の外側に向かって光を出射可能に構成された光源部と、
前記通流路内であって、前記光源部を基準として、前記第一面とは反対側の位置に配置されたヒートシンクとを備え、
前記通流路は、
第一通流領域と、
前記第一通流領域よりも前記排気口側に位置し、前記第一通流領域よりも流路断面積が小さい第二通流領域とを含むことを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記ヒートシンクは、前記第一通流領域と前記第二通流領域に跨るように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記第二通流領域は、前記給気口から前記排気口に向かう方向に係る長さが、前記第一通流領域よりも長くなるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記通流路内に配置され、少なくとも２面を有する遮風部材を備え、
前記遮風部材は、
前記第一通流領域内を前記第二通流領域に向かって通流した前記冷却風の一部を遮風する遮風面と、
前記遮風面に連絡され、前記第一面に沿って、前記遮風面よりも前記給気口に近づく方向に延伸した導風面とを有し、
前記第二通流領域は、前記導風面よりも前記第一面に近い領域であり、
前記第一通流領域は、前記第二通流領域よりも前記第一面に直交する方向の長さが長いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記第一通流領域は、前記第二通流領域に近づくにつれて前記流路断面積が徐々に小さくなる領域を有するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記筐体の前記排気口が形成されている側面に、前記冷却風を前記筐体外へ排出させるための送風装置を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光照射装置に関し、特にＬＥＤ素子によって光を照射する光照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線の照射によって硬化する光硬化性インクを用いて印刷を行う印刷装置（以下、適宜「ＵＶ印刷装置」と記載する。）が知られている。従来、ＵＶ印刷装置用の光源としては、放電ランプが用いられていた。しかし近年、消費エネルギーが低く、寿命が長い等の利点があることから、放電ランプに代えてＬＥＤ素子が利用され始めている。ただし、ＬＥＤ素子は単独では出力が低いため、短時間でインク硬化が可能な紫外線量を実現するためには、光源に複数のＬＥＤ素子を配列させる必要がある。
【０００３】
このように、光源として複数のＬＥＤ素子を配列させた場合、光源側での発熱の問題が生じる。ＬＥＤ素子は、動作温度が高くなると発光効率と寿命が低下するため、効率性及び寿命特性の向上の観点から高い排熱性を確保する必要がある。
【０００４】
ＬＥＤ素子で発生する熱を排熱する機構の一つとして、ヒートシンクを設け、冷却風を通流させ、冷却風に熱を吸収させることで排熱するものがある。例えば、下記特許文献１には、投射型映像表示装置に用いられる光源装置の構成として、ＬＥＤ素子に熱的に結合された放熱器に対し、ファンを用いてＬＥＤ素子の配置方向に沿うように冷却空気流を発生させることで、ＬＥＤ素子の排熱を行う構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１５４８５５号公報
【特許文献２】特開２０１６−２４９１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＬＥＤ素子は、温度が上昇するにつれて出射する光の強度が低下してしまうという特性を有している。そのため、複数のＬＥＤ素子を用いた光源装置は、光源部において大きな温度差が生じると、出射される光の強度にムラが生じてしまう。
【０００７】
しかしながら、ＵＶ印刷装置に用いられる光源装置は、ＵＶインクの硬化にムラを生じさせないように、印刷面に対して均一な強度な光を照射できるものが期待されている。従って、ＬＥＤ素子の配置領域全体の温度差が小さくなるような冷却機構が構成されることが好ましい。
【０００８】
ここで、冷却機構を設けないという方法も考えられるが、ＬＥＤ素子を用いた光源装置においてＬＥＤ素子を冷却する機構を設けないと、多くの場合、ＬＥＤ素子の温度が上昇しすぎて、所定の駆動電流では発光できず消灯してしまう恐れがある。そのため、ＬＥＤ素子が消灯してしまう温度まで上昇しないように、何らかの冷却機構を設ける必要がある。
【０００９】
上記特許文献１には、上述のように、ＬＥＤ素子の配置方向に沿うように一方向へ冷却空気流を通流させる冷却機構が記載されている。しかしながら、上記特許文献１に記載の構成では、取り込まれたばかりの空気が通流する上流側に対して、上流側で熱を吸収して高温となった空気が通流する下流側とで、空気が吸収できる熱の量の差が大きく、ＬＥＤ素子に温度差を生じさせてしまう。つまり、光源装置から照射される光は、ＬＥＤの配置位置に応じて光強度がバラついてしまう。
【００１０】
そこで、上記特許文献２には、光源装置のＬＥＤの配置位置に応じた温度差を少なくし、略均一な照射強度の光を照射するための光源装置の構成が記載されている。上記特許文献２に記載の構成は、冷却用の空気を２つの側面から取り込み、中央部で折り返しながら放熱フィンに空気を通流させ、同じ側面へ冷却用の空気を排気する風洞を備えている。
【００１１】
しかしながら、上記特許文献２に記載の構成であったとしても、冷却用の空気が通流する風洞の上流である中央部と、下流である端部において温度差は生じてしまう。また、二つの側面にそれぞれ給気口と排気口を設けると、光源装置が大型化してしまう。さらには、それぞれの給気口と排気口に冷却ファンを設ける場合、部材の数が多くなり、生産コストが高くなってしまう。
【００１２】
また、より排熱性能が高いヒートシンクを用いるという方法も考えられるが、市場で販売されているヒートシンクは、用途等に応じて所定の大きさや形状で販売されており、所望の大きさや形状のものを作成しようとする場合には、コストが高くなってしまう。さらに、排熱性能を高めようと大きなヒートシンクを用いると、装置全体が大型化してしまう。
【００１３】
本発明は、上記課題に鑑み、簡素な構造で、装置全体を大型化することなく、光強度が均一な光を照射できる光照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の光照射装置は、
筐体と、
前記筐体内に、冷却のための冷却風を流入させる給気口と、
前記冷却風を前記筐体外へ排出させる排気口と、
前記給気口から前記筐体内に取り込まれた前記冷却風を前記排気口に向かって通流させる通流路と、
前記筐体の一の側面である第一面側に係る前記筐体内の領域に、前記第一面に沿って複数のＬＥＤ素子が配列されてなり、前記第一面を介して前記筐体の外側に向かって光を出射可能に構成された光源部と、
前記通流路内であって、前記光源部を基準として、前記第一面とは反対側の位置に配置されたヒートシンクとを備え、
前記通流路は、
第一通流領域と、
前記第一通流領域よりも前記排気口側に位置し、前記第一通流領域よりも流路断面積が小さい第二通流領域とを含むことを特徴とする。
【００１５】
第二通流領域は、第一通流領域よりも前記排気口側に構成されている。つまり、第二通流領域を流れる冷却風は、第一通流領域において少なからずの熱を吸収しているため、第一通流領域を流れる冷却風よりも温度が高くなる。
【００１６】
また、第二通流領域は、第一通流領域よりも流路断面積が小さくなるように構成されている。つまり、第二通流領域を流れる冷却風は、ベルヌーイの定理により、第一通流領域を流れる冷却風よりも流速が速くなる。従って、上述の構成とすることで、第二通流領域を流れる冷却風は、第一通流領域を流れる冷却風と比較して、温度は高いものの、流速が速くなる。
【００１７】
ここで、流路断面積とは、通流路を給気口側から排気口側に向かう方向と直交する面で切った時の流路の断面積のことである。第二通流領域の具体的な構成例としては、第一通流領域に対して、通流路の第一面からの高さが低なっている構成や、通流路内においてヒートシンクが配置されていない領域だけ通流路の幅が狭くなっている構成である。
【００１８】
ヒートシンクは、流速の速い冷却風が通流されることによって、より多くの熱を排熱できる。つまり、上述の構成とすることで、冷却風が熱を吸収しにくい通流路の下流側である第二通流領域において、第一通流領域を流れる冷却風よりも流速が速くなり、下流側のヒートシンクでより多くの熱を排熱することができる。従って、上述の光照射装置は、光源部全体の温度差を小さくすることができ、光強度の均一性が向上された光を照射することができる。
【００１９】
上記光照射装置において、
前記ヒートシンクは、前記第一通流領域と前記第二通流領域に跨るように配置されていても構わない。
【００２０】
光源部全体の光強度の均一性を向上するため、ヒートシンクは、前記第一通流領域と前記第二通流領域に跨るように配置されていることが好ましい。なお、ヒートシンクは、光源部に対して、光出射方向とは反対側の位置に一つのヒートシンクが配置されているものであってもよく、光源部の領域に対して複数のヒートシンクがアレイ状に配置されているものであってもよい。
【００２１】
上記光照射装置において、
前記第二通流領域は、前記給気口から前記排気口に向かう方向に係る長さが、前記第一通流領域よりも長くなるように構成されていても構わない。
【００２２】
冷却風によってヒートシンクから排熱を行う場合、冷却風が取り込まれる給気口付近は、ヒートシンクに当たる冷却風の温度が低く、多くの熱をヒートシンクから吸収することができるため温度が下がりやすい。
【００２３】
しかし、給気口付近で多くの熱を吸収した冷却風は、給気口付近以外では吸収できる熱の量が小さくなるため、光源部の温度分布は、排気口に向かうにつれて温度が高くなる。また、冷却風は給気口付近だけで多くの熱を吸収してしまうため、給気口付近以外ではあまり熱を吸収することができず、給気口付近だけ温度が低い温度分布となりやすい。
【００２４】
従って、給気口から排気口に向かう方向に係る長さが、第一通流領域よりも冷却風の流速を速くして排熱効率を上げる第二通流領域が長くなるように構成とすることで、ヒートシンク全体の排熱効率が調整され、光源部全体の温度分布の均一性がより向上される。
【００２５】
上述の通り、通流路内を前記給気口から前記排気口に向かう方向において、冷却風が十分に熱を吸収できる状態で通流できる距離は、冷却風が高温となり、あまりヒートシンクから熱を吸収しにくくなくなった状態で通流する距離よりも短い。そのため、冷却風の流速を速めることで排熱効率を向上させる第二通流領域が第一通流領域よりも長い上記構成であることが好ましい。
【００２６】
なお、筐体やヒートシンクの大きさ等に応じて、前記給気口から前記排気口に向かう方向における第一通流領域と第二通流領域の距離が適宜調整されることによって、通流路全体のヒートシンクの排熱効率が調整され、光源部全体の温度分布の均一性がより向上される。
【００２７】
上記光照射装置において、
前記通流路内に配置され、少なくとも２面を有する遮風部材を備え、
前記遮風部材は、
前記第一通流領域内を前記第二通流領域に向かって通流した前記冷却風の一部を遮風する遮風面と、
前記遮風面に連絡され、前記第一面に沿って、前記遮風面よりも前記給気口に近づく方向に延伸した導風面とを有し、
前記第二通流領域は、前記導風面よりも前記第一面に近い領域であり、
前記第一通流領域は、前記第二通流領域よりも前記第一面に直交する方向の長さが長いものであっても構わない。
【００２８】
第一通流領域と第二通流領域は、筐体の形状によって構成されていても構わない。しかしながら、加工のコストや使いやすさをから直方体状や立方体状の筐体とすることが多く、筐体の内部に構成される通流路も直方体状や立方体状となる。従って、上記構成とすることで、筐体の形状に関わらず簡易的に、第一通流領域と、流路断面積が第一通流領域よりも小さい第二通流領域を構成することができる。なお、第二通流領域は、複数の遮風部材によって構成されていても構わない。
【００２９】
前記第一通流領域は、前記第二通流領域に近づくにつれて前記流路断面積が徐々に小さくなる領域を有するように構成されていても構わない。
【００３０】
第一通流領域において、第二通流領域に近づくにつれて流路断面積が徐々に小さくなる領域を構成することによって、第一通流領域を通流する冷却風の流速を徐々に速めることができ、かつ、第二通流領域（下流）に向けて冷却風をスムーズに通流させることができる。さらに、流路断面積が徐々に小さくなる領域の距離や形状を調整することで、通流路全体のヒートシンクの排熱効率を位置に応じてより細かく調整することができるため、光源部全体の温度分布の均一性がより向上される。
【００３１】
前記筐体の前記排気口が形成されている側面に、前記冷却風を前記筐体外へ排出させるための送風装置を備えていても構わない。
【００３２】
筐体の給気口が形成されている側面に送風装置が配置されると、ヒートシンクから熱を吸収した冷却風の一部が、第二通流領域を構成することで生じる空間等に滞留してしまい排気口から排出されない可能性が生じる。そこで、筐体の排気口が形成されている側面に送風装置用ファンを配置することで、筐体内の冷却風は排気口へ向かうように導風されるため、ヒートシンクから熱を吸収した冷却風は、順次排気口から排気される。従って、効率良く冷却風を給気口から取り込み、通流路を通流させて、排気口から排気することができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、簡素な構造で、装置全体を大型化することなく、光強度が均一な光を照射できる光照射装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】光照射装置の一実施形態の模式的な全体斜視図である。
【図２】光照射装置の一実施形態を、図１とは異なる方向から見たときの模式的な全体斜視図である。
【図３】光照射装置の一実施形態であって、送風装置を取り外した状態で図１とは異なる方向から見たときの模式的な全体斜視図である。
【図４】光照射装置の一実施形態であって、筐体と送風装置を取り外した状態で図１と同じ方向から見たときの模式的な全体斜視図である。
【図５】図１の光照射装置の模式的なＸＺ平面の断面図である。
【図６】図１の光照射装置の模式的なＹＺ平面の断面図である。
【図７】検証１のシミュレーション結果である。
【図８】比較例２の光照射装置の模式的なＸＺ平面の断面図である。
【図９】検証２のシミュレーション結果である。
【図１０】光照射装置の別実施形態の模式的なＸＺ平面の断面図である。
【図１１】光照射装置の別実施形態の模式的なＹＺ平面の断面図である。
【図１２】光照射装置の別実施形態の模式的なＸＺ平面の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
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。
【００３６】
図１は、光照射装置１の一実施形態の模式的な上方斜視図である。図２は、光照射装置１の一実施形態を、図１とは異なる方向から見たときの模式的な全体斜視図である。図１及び図２に示すように、本実施形態における光照射装置１は、角筒状の筐体１０と、通流路１１と、給気口１２と、ヒートシンク１３と、送風装置１４と、光源部１６と、排気口１７（後述する図３参照）を備える。
【００３７】
給気口１２は、筐体１０の一の側面に設けられ、冷却風Ｗ１を筐体１０の内側に取り込む機能を有する。筐体１０の内部には給気口１２から取り込まれた冷却風Ｗ１が通流する通流路１１が構成されている。
【００３８】
ヒートシンク１３は、筐体１０の内部に配置されており、通流路１１の一部分を構成している。より詳細には、ヒートシンク１３は、光源部１６を基準として、筐体１０の一の側面である面１５（以下、「第一面１５」と呼ぶことがある。）とは反対側の位置に、光源部１６と熱的に接続されるように配置されている。また、筐体１０の、給気口１２が設けられた側面とは反対側の面に、送風装置１４が配置されている。
【００３９】
また、図２に示すように、光源部１６は、筐体１０内の領域に、第一面１５に沿って複数のＬＥＤ素子１６ａが筐体１０の外側に向かって光を出射可能に配列されている。
【００４０】
ここで、本実施形態の説明において、給気口１２から送風装置１４に向かう方向をＸ方向とし、Ｘ方向に直交する面をＹＺ平面とする。また、ヒートシンク１３が配置されている筐体１０の第一面１５と平行な面をＸＹ平面とする。
【００４１】
図３は、光照射装置１の一実施形態であって、送風装置１４を取り外した状態で図１とは異なる方向から見たときの模式的な全体斜視図である。図３に示すように、給気口１２とは反対側であって、図１に示されている送風装置１４が設置されている面に排気口１７が設けられている。
【００４２】
図４は、光照射装置１の一実施形態であって、筐体１０と送風装置１４を取り外した状態で図１と同じ方向から見たときの模式的な全体斜視図である。光照射装置１の筐体１０の内部には、第一面１５全体にわたってヒートシンク１３が配置され、ヒートシンク１３の一部を覆うように遮風部材２０が配置されている。なお、図５は、図１の光照射装置１の模式的なＸＺ平面の断面図であり、図６は、図１の光照射装置１の模式的なＹＺ平面の断面図である。以下、図４〜図６の各図を参照して説明する。
【００４３】
図４〜図６に示すように、遮風部材２０は、遮風板２０ａとカバー部材２０ｂとを含み、カバー部材２０ｂは、遮風板２０ａが配置されている位置よりも下流側（排気口１７に近い側）において、通流路１１の流路断面積が小さくなるように配置されている。
【００４４】
遮風部材２０の一部を構成する遮風板２０ａは、開口領域である通流口２０ｃを備え、ＹＺ平面上に配置され、第一面１５に近い位置に設けられた通流口２０ｃ以外の領域において、＋Ｘ方向に進行する冷却風Ｗ１の通流を遮風する機能を有する遮風面３０を構成する。給気口１２から筐体１０内に取り込まれた冷却風Ｗ１のうち、第一面１５よりも＋Ｚ側に離れた領域を通流した冷却風Ｗ１は、＋Ｘ方向に進行して遮風板２０ａに衝突した後、第一面１５側に設けられた通流口２０ｃを介してヒートシンク１３の近傍を通流しながら、遮風板２０ａの下流側に流入する。また、給気口１２から筐体１０内に取り込まれた冷却風Ｗ１のうち、第一面１５に近い位置、すなわちヒートシンク１３の近傍を通流した冷却風Ｗ１は、そのまま通流口２０ｃを介してヒートシンク１３の近傍を通流しながら、遮風板２０ａの下流側に流入する。
【００４５】
以下において、筐体１０に取り込まれた冷却風Ｗ１が通流する通流路１１のうち、遮風板２０ａよりも上流側、すなわち給気口１２側に位置する通流領域を「第一通流領域２１」と呼び、遮風板２０ａよりも下流側、すなわち排気口１７側に位置する通流領域を「第二通流領域２２」と呼ぶ。
【００４６】
遮風部材２０の一部を構成するカバー部材２０ｂは、第二通流領域２２内に設けられている。このカバー部材２０ｂは、ヒートシンク１３の＋Ｚ側の領域を覆うように配置され、導風面３１を構成する。これにより、第二通流領域２２は、第一通流領域２１よりも流路断面積が小さくなるように構成され、ヒートシンク１３は、第一通流領域２１と第二通流領域２２に跨るように配置された構成となる。
【００４７】
図５に示すように、給気口１２から取り込まれた冷却風Ｗ１は、Ｘ正方向に向かって第一通流領域２１と第二通流領域２２を通流し、排気口１７から送風装置１４を介して排気される。図５に示す例では、第二通流領域２２のＸ方向に係る長さが、第一通流領域２１のＸ方向に係る長さよりも長くなるように構成されている。
【００４８】
上述したように、第一通流領域２１内を通流した冷却風Ｗ１は、遮風板２０ａにもうけられた通流口２０ｃに導かれる。そして、通流口２０ｃを通過した冷却風Ｗ１は、第一通流領域２１よりも流路断面積が小さい第二通流領域２２を通流する。そのため、第二通流領域２２を通流する冷却風Ｗ１は、ベルヌーイの定理により、第一通流領域２１を流れる冷却風Ｗ１よりも流速が速くなる。
【００４９】
上述したように、通流路１１の下流側である第二通流領域２２を流れる冷却風Ｗ１は、第一通流領域２１を流れる冷却風Ｗ１よりも流速が速くなるため、従来構成よりも、下流側におけるヒートシンク１３の排熱効率が向上される。そのため、本実施形態の光照射装置１は、ヒートシンク１３の大型化や形状の変更をすることなく、上流側から下流側にかけて排熱効率の均一性が向上され、光源部１６全体の温度差を小さくすることができる。従って、光照射装置１全体を大型化することなく、光源部１６に配置されている各ＬＥＤ素子１６ａから出射される光強度の均一性を向上することができる。
【００５０】
［検証１］
まず、上記の実施形態の効果を示すために、シミュレーションによって従来構成と上述の実施形態での温度分布の比較検証を行った結果を示す。
【００５１】
Ｘ方向に関して通流路１１の流路断面積が、全体にわたって一定である従来構成（比較例１）と、図１に示す光照射装置１（実施例１）との対比を行った。
【００５２】
（実施例１）
通流路１１の長さ（Ｘ方向の長さ）を３３０ｍｍとし、幅（Ｙ方向の長さ）は９０ｍｍとし、第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）は１９８ｍｍとした。また、通流路１１内に配置されているヒートシンク１３の高さ（Ｚ方向の長さ）を２９ｍｍとした。光源部１６は、筐体１０内において、複数のＬＥＤ素子１６ａをマトリクス状に配置することで構成し、光源部１６の光出射方向とは反対側の位置にヒートシンク１３を配置した。光源部１６の配置領域は、Ｘ×Ｙが、３２５ｍｍ×５０ｍｍであり、ＸＹ平面上におけるヒートシンク１３の配置領域よりも内側とした。
【００５３】
第一通流領域２１の第一面１５からの高さを９５ｍｍとし、第二通流領域２２の第一面１５からの高さを３０ｍｍとした。遮風板２０ａはＹＺ平面上に配置されているものとした。
【００５４】
（比較例１）
通流路１１の第一面１５からの高さは９５ｍｍとした。すなわち、第一通流領域２１と第二通流領域２２の両者を設けない点以外は、実施例１と共通とした。
【００５５】
（シミュレーション方法）
光源部１６のＹ方向の中央部を通り、Ｘ方向に沿って等間隔に配置された２０か所の各算出点について、給気口１２から風速７ｍ／ｓで冷却風Ｗ１を取り込みながら、光源部１６を構成するＬＥＤ素子１６ａを点灯させ、定常状態に達した時の温度分布を算出した。
【００５６】
（結果）
図７は、検証１のシミュレーション結果である。図７によれば、比較例１（従来構成）の場合、位置１８、１９に配置されたＬＥＤ素子１６ａの温度が最高温度（７８．６℃）を示し、位置２に配置されたＬＥＤ素子１６ａの温度が最低温度（６０．６℃）を示している。この結果、最高温度と最低温度の温度差は１８．０℃である。
【００５７】
一方で、実施例１（本発明構成）の場合、位置５に配置されたＬＥＤ素子１６ａの温度が最高温度（７６．４℃）を示し、位置１０に配置されたＬＥＤ素子１６ａの温度が最低温度（７１．６℃）を示している。この結果、最高温度と最低温度の温度差は４．８℃である。
【００５８】
以上より、実施例１によれば、比較例１よりもＬＥＤ素子１６ａの位置に応じた温度差が抑制されていることが確認される。また、実施例１（本発明構成）の最高温度は、比較例１（従来構成）の最高温度を上回っておらず、ＬＥＤ素子１６ａが消灯してしまう程の温度上昇も発生していないことが確認される。
【００５９】
［検証２］
次に、第一通流領域２１と第二通流領域２２の、Ｘ方向に係る長さの関係と、異なる位置に配置されたＬＥＤ素子１６ａの温度差との関係について検証した。
【００６０】
具体的には、Ｘ方向に関して第一通流領域２１と第二通流領域２２のＸ方向に係る長さを変えたときに、光源部１６全体の最高温度と最低温度の温度差がどのように変化するかにつき、シミュレーションによって検証を行った。シミュレーション条件は以下の通りである。
【００６１】
（実施例２）
通流路１１の長さ（Ｘ方向の長さ）を３０６ｍｍとし、幅（Ｙ方向の長さ）は９０ｍｍとし、第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）は１７５ｍｍとした。また、通流路１１内に配置されているヒートシンク１３の高さ（Ｚ方向の長さ）を２９ｍｍとした。光源部１６は、筐体１０内において、複数のＬＥＤ素子１６ａをマトリクス状に配置することで構成し、光源部１６の光出射方向とは反対側の位置にヒートシンク１３を配置した。光源部１６の配置領域は、Ｘ×Ｙが、３２５ｍｍ×５０ｍｍであり、ＸＹ平面上におけるヒートシンク１３の配置領域よりも内側とした。
【００６２】
第一通流領域２１の第一面１５からの高さを９５ｍｍとし、第二通流領域２２の第一面１５からの高さを３０ｍｍとした。遮風板２０ａはＹＺ平面上に配置されているものとした。
【００６３】
（実施例３）
第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）は１９１ｍｍとした。第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）以外は、実施例１と共通とした。
【００６４】
（実施例４）
第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）は２０５ｍｍとした。第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）以外は、実施例１と共通とした。
【００６５】
（実施例５）
第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）は２５５ｍｍとした。第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）以外は、実施例１と共通とした。
【００６６】
（比較例２）
第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）は３０６ｍｍとした。図８は、比較例２の光照射装置１の模式的なＸＺ平面の断面図である。図８に示すように、通流路１１が全体にわたって同じ高さ（Ｚ方向の長さ）である。その他の条件は、実施例１と共通とした。
【００６７】
（シミュレーション方法）
光源部１６の温度を第一面１５全体にわたって、給気口１２から風速７ｍ／ｓで冷却風Ｗ１を取り込みながら、光源部１６を構成するＬＥＤ素子１６ａを点灯させ、定常状態に達した時の温度分布を算出した。
【００６８】
（結果）
図９は、検証２のシミュレーション結果である。図９が示すように、全ての実施例２〜５において、従来構成（比較例２）よりも光源部１６全体の温度差が小さくなっていることがわかる。さらに、第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）が縮むにつれて、温度差が徐々に小さくなっているが、第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）が１９８ｍｍ（実施例１）よりも小さい１７５ｍｍ（実施例２）や１９１ｍｍ（実施例３）では、逆に温度差が大きくなっている。
【００６９】
実施例２及び実施例３における温度差が実施例１の温度差よりも大きくなった原因として、現時点では本発明者らは、実施例２及び実施例３のように、流速が速くならない第一通流領域２１の長さ（Ｘ方向の長さ）が大きくなると、ヒートシンク１３の一部で排熱効率が低下してしまう領域が発生してしまうことによるものと推察している。
【００７０】
さらに、図８に示す比較例２のように、ヒートシンク１３全体をカバー部材２０ｂで覆う構成では、カバー部材２０ｂが配置されていない構成と比較して、通流路１１全体にわたって冷却風Ｗ１の速度が速くなる。しかし、図９に示すように、通流路１１全体にわたって流速を速めたとしても、光源部１６全体の温度差は改善されないことがわかる。
【００７１】
第二通流領域２２の最適な長さ（Ｘ方向の長さ）は、通流路１１の大きさや形状等に基づいて変動するが、本検証の条件においては、第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）が通流路１１の半分の長さである１５３ｍｍよりも長い１９８ｍｍ（実施例３）のときに、最も光源部１６全体の温度差が小さくなっている。つまり、上述の理由も含め、第一通流領域２１の長さ（Ｘ方向の長さ）よりも第二通流領域２２の長さ（Ｘ方向の長さ）の方が長く構成されることが好ましいことがわかる。
【００７２】
［別実施形態］
以下、別実施形態につき説明する。
【００７３】
〈１〉  図１０は、光照射装置１の別実施形態の模式的なＸＺ平面の断面図である。図１０に示すように、遮風部材２０は、遮風板２０ａとカバー部材２０ｂからなるものでなくても構わない。図１０は、一例として、＋Ｘ方向に向かって進行する冷却風Ｗ１の一部を遮風する遮風面３０と、通流路１１の第一面１５からの高さを第一通流領域２１よりも低くさせる導風面３１を備える直方体状の遮風部材２０を示している。
【００７４】
なお、この場合の遮風部材２０の内部は、空洞であっても構わない。図１０に示す遮風部材２０の内部を空洞にして、送風装置１４の電源等を配置することで、装置全体を小型化することもできる。
【００７５】
〈２〉  図１１は、光照射装置１の別実施形態の模式的なＹＺ平面の断面図である。図１１に示すように、本実施形態の光照射装置１は、筐体１０内に遮風部材２０が二つ配置されている。このように、遮風部材２０は、複数配置されていても構わない。
【００７６】
〈３〉  図１２は、光照射装置１の別実施形態の模式的なＸＺ平面の断面図である。図１１に示すように、第一通流領域２１は、第二通流領域２２に向かって第一面１５からの高さが徐々に低くなる、すなわち、第二通流領域２２に向かって徐々に狭くなる領域を有するように構成されていても構わない。
【００７７】
〈４〉それぞれの実施形態において、流路断面積が小さくなっていることの説明のために、通流路１１が直方体形状のものを例示しているが、通流路１１は、一部において、内部を通流する空気が給気口１２から排気口１７に向かう方向からずれた方向に通流するように構成されているものであっても構わない。
【００７８】
〈５〉  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。
【符号の説明】
【００７９】
１        ：    光照射装置
１０        ：    筐体
１１        ：    通流路
１２        ：    給気口
１３        ：    ヒートシンク
１４        ：    送風装置
１５        ：    第一面
１６        ：    光源部
１６ａ      ：    ＬＥＤ素子
１７        ：    排気口
２０        ：    遮風部材
２０ａ      ：    遮風板
２０ｂ      ：    カバー部材
２０ｃ      ：    通流口
２１        ：    第一通流領域
２２        ：    第二通流領域
３０        ：    遮風面
３１        ：    導風面
Ｗ１      ：    冷却風
【図１】
2020155359.tif 000003
【図２】
2020155359.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】令和2年3月10日(2020.3.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体内に、冷却のための冷却風を流入させる給気口と、
前記冷却風を前記筐体外へ排出させる排気口と、
前記給気口から前記筐体内に取り込まれた前記冷却風を前記排気口に向かって通流させる通流路と、
前記筐体の一の側面である第一面側に係る前記筐体内の領域に、前記第一面に沿って複数のＬＥＤ素子が配列されてなり、前記第一面を介して前記筐体の外側に向かって光を出射可能に構成された光源部と、
前記通流路内であって、前記光源部を基準として、前記第一面とは反対側の位置に配置されたヒートシンクとを備え、
前記通流路は、
第一通流領域と、
前記第一通流領域よりも前記排気口側に位置し、前記第一通流領域よりも流路断面積が小さい第二通流領域とを含むことを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
前記ヒートシンクは、前記第一通流領域と前記第二通流領域に跨るように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光照射装置。
【請求項３】
前記第二通流領域は、前記給気口から前記排気口に向かう方向に係る長さが、前記第一通流領域よりも長くなるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の光照射装置。
【請求項４】
前記通流路内に配置され、少なくとも２面を有する遮風部材を備え、
前記遮風部材は、
前記第一通流領域内を前記第二通流領域に向かって通流した前記冷却風の一部を遮風する遮風面と、
前記遮風面に連絡され、前記第一面に沿って、前記遮風面よりも前記排気口に近づく方向に延伸した導風面とを有し、
前記第二通流領域は、前記導風面よりも前記第一面に近い領域であり、
前記第一通流領域は、前記第二通流領域よりも前記第一面に直交する方向の長さが長いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項５】
前記第一通流領域は、前記第二通流領域に近づくにつれて前記流路断面積が徐々に小さくなる領域を有するように構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光照射装置。
【請求項６】
前記筐体の前記排気口が形成されている側面に、前記冷却風を前記筐体外へ排出させるための送風装置を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光照射装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
上記光照射装置において、
前記通流路内に配置され、少なくとも２面を有する遮風部材を備え、
前記遮風部材は、
前記第一通流領域内を前記第二通流領域に向かって通流した前記冷却風の一部を遮風する遮風面と、
前記遮風面に連絡され、前記第一面に沿って、前記遮風面よりも前記排気口に近づく方向に延伸した導風面とを有し、
前記第二通流領域は、前記導風面よりも前記第一面に近い領域であり、
前記第一通流領域は、前記第二通流領域よりも前記第一面に直交する方向の長さが長いものであっても構わない。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
〈３〉  図１２は、光照射装置１の別実施形態の模式的なＸＺ平面の断面図である。図１２に示すように、第一通流領域２１は、第二通流領域２２に向かって第一面１５からの高さが徐々に低くなる、すなわち、第二通流領域２２に向かって徐々に狭くなる領域を有するように構成されていても構わない。