(57)【要約】【課題】無電極ランプの種類や形状が変更された場合でも整合の取れた紫外線照射を可能とする。【解決手段】発振されたマイクロ波を発振するマグネトロン１２を内蔵した高周波電源１１から同軸ケーブル１４を伝送できるマイクロ波に変換したのち、同軸ケーブル１４から無電極ランプ１８が収容されたランプハウス１７に放射させる。同軸ケーブル１４とランプハウス１７との間には、整合調整器１６が配置され、マイクロ波の整合状態を調整するスタブ１６１で整合を行い、ランプパフォーマンスを向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電媒体が封入され、光線透過性誘電体からなる無電極ランプと、高周波を発振するマグネトロンと、前記ランプにマグネトロンから発振されたマイクロ波を伝達する同軸ケーブルと、前記ランプを冷却するための機構とから構成される紫外線照射モジュールにおいて、
搭載される前記無電極ランプの変更に伴い、前記無電極ランプに放射される前記マイクロ波の整合状態を調整する整合調整手段とを具備することを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記整合調整手段は、前記無電極ランプを支持するとともに紫外線を照射させるランプハウスの一部を兼用したことを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【請求項３】
前記同軸ケーブルの温度を検出し、検出結果に基づいて前記マグネトロンに高電圧を供給する電源のオン・オフを制御することを特徴とする請求項１または２記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ波給電方式の紫外線照射モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マグネトロンから出力されるマイクロ波を、同軸ケーブルを介して伝搬させ、無電極ランプに供給させるマイクロ波紫外線照射装置は、無電極ランプへのマイクロ波エネルギー供給時にマグネトロンから出力されるマイクロ波を、同軸ケーブルを介して伝搬させて無電極ランプに供給し、無電極ランプから紫外線を発光させている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特開２００３−１０９７８７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記した特許文献１の技術は、マグネトロンから出力されるマイクロ波を、同軸ケーブルを介して伝搬させランプに供給させる場合に整合状態を保持するために、無電極ランプ形状や特性は固定した設計とされていることから、無電極ランプの種類が変わった場合には整合条件が悪化し、最適に無電極ランプへのエネルギー供給ができなくなる、という問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、無電極ランプの種類や形状が変更された場合でも整合の取れた紫外線照射を可能とするとともに、簡易な構造で確実な整合の得られる紫外線照射装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記した課題を解決するために、この発明の紫外線照射装置は、放電媒体が封入され、光線透過性誘電体からなる無電極ランプと、高周波を発振するマグネトロンと、前記ランプにマグネトロンから発振されたマイクロ波を伝達する同軸ケーブルと、前記ランプを冷却するための機構とから構成される紫外線照射モジュールにおいて、搭載される前記無電極ランプの変更に伴い、前記無電極ランプに放射される前記マイクロ波の整合状態を調整する整合調整手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明によれば、無電極ランプの種類や形状が変更された場合でも、整合状態調整手段を調整して整合の取れた状態でのマイクロ波の照射が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【０００８】
図１〜図３は、この発明の紫外線照射装置に関する第１の実施形態について説明するための、図１は概略的な構成図、図２は図１の要部の構成図、図３は、図１の要部の構成図である。
【０００９】
図１において、１１は、マグネトロン１２が同一の筐体に収容された高周波電源部である。高周波電源部１１のマグネトロン１２から発せられたマイクロ波は、コネクタ１３、同軸ケーブル１４、コネクタ１５、それに整合調整器１６をそれぞれ介してランプハウス１７に供給する。ランプハウス１７内には、無電極ランプ１８が所定位置に収容される。ランプハウス１７の上部には冷却用のファン１９が取着され、無電極ランプ１８から発せられる熱を放熱させる。ランプハウス１７の下部に形成された照射窓２０から無電極ランプ１８から発せられた紫外線を背面に配置したリフレクタ２１に反射させて照射する。
【００１０】
照射窓２０には、例えば金属線をメッシュ状に編み込んで形成したり、金属板にパンチング加工で形成したりすることで開口を有するスクリーン２２が配置される。２３は、無電極ランプ１８とリフレクタ２１それにスクリーン２２で構成されるマイクロ波空洞部である。
【００１１】
図２は、高周波電源部１１の構成図を示している。２１は電源であり、電源２１の電力をマグネトロン１２を供給し、マグネトロン１２からマイクロ波を発生させる。このマイクロ波は、導波管１１２を介して導波管１１２のマイクロ波を同軸ケーブル１４を伝送させるマイクロ波に変換するための同軸／導波管変換部１１３に供給する。同軸／導波管変換部１１３で同軸ケーブル１４用に変換されたマイクロ波は、同軸ケーブル１４に伝送し、整合調整器１６で整合させた後、マイクロ波空洞部２３に放射される。
【００１２】
ここで、図３を参照して無電極ランプ１８の構成例について説明する。１８１は紫外光を透過させる石英ガラス製の長さが２４０ｍｍ程度の円筒形状のバルブである。バルブ１８１は、中央部１８２をその両端部１８３，１８４よりも細くなるようにテ―パをつけたもので、両端部１８３，１８４の外径は例えば１７ｍｍ程度、中央部１８２の外径は１０ｍｍ程度である。
【００１３】
バルブ１８１の発光空間１８５内には、不活性ガスとそれに水銀と鉄を主成分とするマイクロ波で放電させる放電媒体を封入する。バルブ１８１の両端にはバルブ１８１を支持する支持部１８６，１８７がバルブ１８１と一体的に形成される。
【００１４】
整合調整器１６は、導電性の例えばアルミ二ウム製の箱状の形状をしており、一側面にコネクタ１５を取り付け、他側面側にマイクロ波をマイクロ波空洞部２３に放射させる開口が形成されている。さらに、整合調整器１６には、マイクロ波の反射電圧を検出し、これに応じた周波数／電力に調整するためのスタブ１６１が設けられている。
【００１５】
スタブ１６１は、図４に示すように、整合調整器１６の上面に取り付けられた整合が取れていない場合に整合調整を行う調整手段である。スタブ１６１は、導電性の複数の調整軸４１を整合調整器１６内に出し入れすることにより無電極ランプ１８に対応した周波数／電力の調整が可能となる。調整軸４１は、例えば調整軸４１の外周にネジ溝４２を形成し、整合調整器１６の上面に開けた調整孔４３の内周にネジ山４４を形成し、スタブ１６１を廻すことで整合調整器１６内外に出し入れ可能にすることができる。
【００１６】
従って、無電極ランプ１８の種類や形状の変更に基づき、整合調整器１６のスタブ１６１でマイクロ波の不整合の調整を行うことにより、無電極ランプ１８の種類や形状の変更に整合したマイクロ波の照射を実現できる。
【００１７】
図５は、この発明の紫外線照射装置に関する第２の実施形態について説明するための概略的な構成図である。上記した第１の実施形態と同一の構成部分には符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００１８】
この実施形態は、スタブ１６１をランプハウス１７の上面に直接設置したものである。つまり、ランプハウス１７そのものを整合調整器１６の一部とし、ランプハウス１７に直接スタブ１６１の調整軸４１を出し入れ可能に取り付けている。調整軸４１を無電極ランプ１８の種類や形状の変更に基づき調整することで、無電極ランプ１８の種類や形状の変更に整合したマイクロ波の照射を実現できる。
【００１９】
この場合、整合調整器１６の構成の一部をランプハウス１７で兼用することができることから、構成をより簡略化することが可能となる。
【００２０】
図６、図７は、この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態について説明するための、図６は概略的な構成図、図７は図６要部の一例について説明するための構成図である。上記した第１の実施形態と同一の構成部分には符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００２１】
この実施形態は、整合調整器１６で調整を行った場合でも、整合がうまく取れずにマイクロ波の反射波で不整合状態のまま使用し続けた場合におけるランプパフォーマンスを悪化させ、マグネトロンの寿命低下を防止するものである。
【００２２】
すなわち、不整合の状態であれは、マイクロ波の反射により同軸ケーブル１４に以上な発熱を生じる。そこで、図６に示すように温度センサー６１を同軸ケーブル１４に取り付け、温度センサー６１の検出結果に基づき高周波電源１１１内の電源２１を停止させるようにしている。
【００２３】
具体的には、図７に示すように、温度センサー６１の出力電圧と基準電圧Ｖｒｅｆとの比較を行う比較器７１により比較し、比較結果に基づき電源２１をオン・オフさせるようにしている。つまり、温度センサー６１の出力が基準電圧Ｖｒｅｆよりも低い場合は、比較器７１はオフの状態で、電源２１はオン状態のままとなる。温度センサー６１の出力が基準電圧Ｖｒｅｆよりも高い場合は、比較器７１はオン状態となり、電源２１をオフ状態に制御する。
【００２４】
このように、整合調整器１６で整合状態が調整された場合でも、温度センサー６１で同軸ケーブル１４の温度の状態で、検出結果で不整合状態が整合状態かを検出し、不整合状態である場合でのランプパフォーマンスの悪化を防止し、マグネトロンの寿命低下の防止に寄与する。
【００２５】
図８、図９は、この発明の紫外線照射装置に関する第４の実施形態について説明するための、図８は要部の概略的な構成図、図９は図８の断面図である。上記した第１の実施形態と同一の構成部分には符号を付し、ここでの説明は省略する。
【００２６】
図８は、整合調整器１６とコネクタ１５による同軸ケーブル１４の接続部分を示している。整合調整器１６は、マイクロ波とマイクロ波空洞部２３との整合を図る手段を改良したものである。
【００２７】
すなわち、整合調整器１６に整合調整器１６と同じような形状のスタブ８１を、図中矢印方向に出し入れすることにより整合の調整が可能となる。
【００２８】
この実施形態でも第１の実施形態のスタブ１６１と同様に、マイクロ波が不整合な状態にある場合に、スタブ８１を整合調整器１６に出し入れすることでも整合調整が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明の紫外線照射装置に関する第１の実施形態について説明するための概略的な構成図。
【図２】図１の要部の構成図。
【図３】図１で使用される無電極ランプの一例について説明するための構成図。
【図４】図１の要部の構成図。
【図５】この発明の紫外線照射装置に関する第２の実施形態について説明するための概略的な構成図。
【図６】この発明の紫外線照射装置に関する第３の実施形態について説明するための概略的な構成図。
【図７】図６要部の構成例について説明するための構成図。
【図８】この発明の紫外線照射装置に関する第４の実施形態について説明するための要部の概略的な構成図。
【図９】図８の断面図。
【符号の説明】
【００３０】
１１  高周波電源部
１１１  電源
１１２  導波管
１１３  同軸／導波管変換部
１２  マグネトロン
１３，１５  コネクタ
１４  同軸ケーブル
１６  整合調整器
１６１，８１  スタブ
１７  ランプハウス
１８  無電極ランプ
１９  ファン
２０  照射窓
２１  リフレクタ
２２  スクリーン
２３  マイクロ波空洞部
６１  温度センサー
７１  比較器
【図１】
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【図２】
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【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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