(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管部を保持部にて保持した低圧水銀ランプを備えた紫外線照射装置であって、
前記放電管部に沿うように配置される平板状のランプ支持部材に前記保持部が取り付けられ、
前記ランプ支持部材における前記放電管部及び前記保持部と対向する領域を冷却する冷却手段が設けられ、
前記冷却手段は、前記ランプ支持部材における前記保持部の取り付け面と反対側の面に対して冷却作用するように、冷却液の流路を形成するパイプ部材と、前記ランプ支持部材又は前記ランプ支持部材に連設する部材に前記パイプ部材を固定する固定手段とが備えられると共に、
前記パイプ部材と前記ランプ支持部材又は前記ランプ支持部材に連設する部材との間の隙間に熱伝導用の充填部材が充填されて構成されている紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放電管部を保持部にて保持した低圧水銀ランプを備えた紫外線照射装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる紫外線照射装置は、低圧水銀ランプが発する紫外線を利用して、殺菌や洗浄等の種々の用途に利用されている。
この紫外線照射装置で利用する低圧水銀ランプは、発光動作時に放電管内の水銀蒸気圧が適切な蒸気圧となるように、放電管部を保持する保持部を冷却して、保持部の取り付け箇所付近の放電管内に液状に凝縮した水銀を貯留させておく必要がある。
又、低圧水銀ランプの放電管部についても放電管の表面が１００℃〜数百℃と高温になるために何らかの冷却手段が必要になる。
【０００３】
このように低圧水銀ランプを冷却するために、従来は、図６に概略的に示すように、低圧水銀ランプ１の保持部１ａを、ステンレス製の冷却用中空容器１００に取り付けると共に、低圧水銀ランプ１の放電管部１ｂの近くにステンレス製の冷却用角パイプ１０１を配置し、冷却用中空容器１００及び冷却用角パイプ１０１にステンレス配管１０２を接続して、冷却水を通水していた。尚、図６では、遊転ローラ１０３に支承されて紙面に垂直な方向に搬送される板状の被処理部材１０４に紫外線を照射して洗浄するための装置に紫外線照射装置を適用した場合を例示している。又、ここで、冷却用中空容器１００等をそれほど熱伝導率が高くないステンレスにて構成しているのは、低圧水銀ランプから発する紫外線や紫外線によって発生するオゾンによる浸食を抑制するためと、冷却水を通水することによる錆の発生を防止するためであり、例えば、アルミニウム等の熱伝導率が良好な材料を用いようとすると、例えばアルマイト加工のような、紫外線等による浸触を防止するための表面処理を必要とする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来構成では、ステンレスで中空容器や角パイプを加工形成する必要があるため、加工コストが上昇してしまう不都合があった。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、紫外線照射装置の装置コストを可及的に低減する点にある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記請求項１記載の構成を備えることにより、放電管部を保持部にて保持した低圧水銀ランプを備えた紫外線照射装置において、前記放電管部に沿うように配置される平板状のランプ支持部材に前記保持部が取り付けられ、前記ランプ支持部材における前記放電管部及び前記保持部と対向する領域を冷却する冷却手段が設けられ、前記冷却手段は、前記ランプ支持部材における前記保持部の取り付け面と反対側の面に対して冷却作用するように、冷却液の流路を形成するパイプ部材と、前記ランプ支持部材又は前記ランプ支持部材に連設する部材に前記パイプ部材を固定する固定手段とが備えられると共に、前記パイプ部材と前記ランプ支持部材又は前記ランプ支持部材に連設する部材との間の隙間に熱伝導用の充填部材が充填されて構成されている。
すなわち、冷却手段にて冷却されるランプ支持部材に低圧水銀ランプの保持部を取り付けてその保持部を冷却するのみならず、ランプ支持部材が放電管部から放出される熱に対しても冷却作用するので、低圧水銀ランプを冷却するための構成を簡素化することができる。
【０００６】
しかも、冷却手段の直接の冷却対象であるランプ支持部材を単純な形状として低コスト化を図ると共に、冷却手段の直接の冷却対象をランプ支持部材とすることで、紫外線等の悪影響をランプ支持部材の存在によって遮ることが可能となり、冷却手段の構成材料等についての紫外線対策の負担が緩和される。
もって、紫外線照射装置の装置コストを可及的に低減できるに至った。
【０００７】
又、低圧水銀ランプを取り付けるランプ支持部材を冷却する冷却手段としては、ランプ支持部材自体の形状を極力単純化するという観点から、ランプ支持部材自体に冷却液の流路を形成するよりも冷却液の流路を形成するパイプ部材をランプ支持部材に対して冷却作用するように固定する構成とする方が合理的であり、又、ランプ支持部材に冷却液に対する耐性を持たせるような必要もなくなる。
【０００８】
ところが、本発明の発明者の実験によれば、固定手段にてパイプ部材を固定しても、ランプ支持部材に取り付けた低圧水銀ランプの保持部に対する冷却効果は必ずしも十分ではなく、パイプ部材とランプ支持部材側との接触箇所の隙間に熱伝導用の充填部材を充填することで、低圧水銀ランプの保持部に対する冷却効果が飛躍的に改善することを見出した。
もって、ランプ支持部材及び冷却手段を簡素な構成としながら、十分な冷却効果が得られるものとなった。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の紫外線照射装置を紫外線洗浄装置に適用した場合の実施の形態を図面に基づいて説明する。
紫外線洗浄装置は、図１の断面図に示すように、装置下部に配置される被洗浄物搬送部ＴＵと、装置上部に配置される紫外線照射装置ＵＩとから構成されている。
図示を省略するが、紫外線照射装置ＵＩは、それの一端側を支軸として揺動開閉可能に構成されている。
〔被洗浄物搬送部ＴＵの構成〕
本実施の形態では、被洗浄物としてガラス板等の板材２を例示しており、図１において紙面と垂直な方向に図示を省略する駆動手段にて移動操作される板材２を、支持軸３に支持された遊転ローラ４が支承する。
【００１０】
〔紫外線照射装置ＵＩの概略構成〕
紫外線照射装置ＵＩには、低圧水銀ランプ１と、低圧水銀ランプ１を取り付け支持する平板状のランプ支持部材５と、直接的にはランプ支持部材５を冷却する冷却手段ＣＭとが備えられている。
低圧水銀ランプ１は、低圧水銀ランプ１の保持部１ａをランプ支持部材５に取り付け固定した状態を底面視で示す図２のように、３台の低圧水銀ランプ１を洗浄処理される板材２の移動方向に沿って並べて備えられ、低圧水銀ランプ１の放電管部１ｂが形成する面とランプ支持部材５とを平行姿勢として、ランプ支持部材５は放電管部１ｂに沿うように配置されている。
平板状のランプ支持部材５は、熱伝導率の良好なアルミニウム板にて形成され、その表面にアルマイト加工を施すことで十分な紫外線耐性を確保している。このアルマイト加工は、既にアルマイト加工されたアルミニウム板を購入して必要な機械加工を施しても良いし、アルマイト加工無しのアルミニウム板を購入して必要な機械加工を施した後にアルマイト加工を施しても良い。ランプ支持部材５の厚さは、紫外線照射装置ＵＩのフレームを構成するのに十分な強度を有する厚さに設定してある。
【００１１】
〔冷却手段ＣＭの構成〕
冷却手段ＣＭは、紫外線照射装置ＵＩを平面視で示す図３のように、ランプ支持部材５における放電管部１ｂ及び保持部１ａと対向する領域を冷却するように構成されており、主に保持部１ａの冷却を目的とする第１冷却部Ｃ１と、主に放電管部１ｂの放熱に対する冷却を目的とする第２冷却部Ｃ２とから構成されている。
第１冷却部Ｃ１及び第２冷却部Ｃ２の何れも、ランプ支持部材５における保持部１ａの取り付け面と反対側の面（すなわち、ランプ支持部材５の上面側）に対して冷却作用するように、冷却液の流路を形成するパイプ部材６と、ランプ支持部材５又はランプ支持部材５に連設する部材にパイプ部材６を押圧して固定する固定手段ＰＳとが備えられて構成されている。本実施の形態では、冷却液は一般的な冷却水が使用されることを前提としており、パイプ部材６は、冷却水を通水するのに適すると共に、熱伝導率が良好で且つ曲げ加工の容易な銅製のパイプを使用している。パイプ部材６の形状は丸パイプである。
【００１２】
図３に示すように、パイプ部材６は、紫外線照射装置ＵＩの側壁に備えられた冷却水流入口１０から第１冷却部Ｃ１を経て第２冷却部Ｃ２を通過し、紫外線照射装置ＵＩの側壁に備えられた冷却水流出口１１に至る一連の流路を形成しているが、パイプ部材６の加工上の便宜等の観点から第１冷却部Ｃ１と第２冷却部Ｃ２との間で管継手１２によって接続される２本の丸パイプによって構成されている。
パイプ部材６の曲げ形状は、第１冷却部Ｃ１及び第２冷却部Ｃ２の何れにおいても、略長方形と想定する冷却対象エリアの短辺側でパイプ部材６を屈曲形成し、パイプ部材６の屈曲回数を極力少なくして冷却水の流路の抵抗を下げるようにしている。
【００１３】
前記固定手段ＰＳは、パイプ部材６の直線経路部分を押圧固定するものであるが、第１冷却部Ｃ１においては、パイプ部材６をランプ支持部材５に直接押圧するのに対して、ランプ支持部材５に連設する部材にパイプ部材６を押圧している。
前記固定手段ＰＳによるパイプ部材６の押圧構成についてより詳細に説明すると、第１冷却部Ｃ１においては、図３のＡ−Ａ’矢視断面を拡大して示す図４のように、ランプ支持部材５の上面に、パイプ部材６の形状に適合するように断面が半円となる溝１３をパイプ部材６の配置位置に沿って形成すると共に、例えばアルミニウム製等の角材の下面にパイプ部材６の形状に適合するように断面が半円となる溝１４ａを形成した第１押圧部材１４にて前記固定手段ＰＳを構成し、パイプ部材６を挟持する状態で第１押圧部材１４をランプ支持部材５の上面に強固にネジ止めする。
この第１押圧部材１４の固定の際、パイプ部材６とランプ支持部材５との間にわずかに生じる隙間に熱伝導用の充填部材を充填している。
より具体的には、本実施の形態では、前記充填部材として例えばシリコングリース等の放熱用グリース用いており、その放熱用グリースを、パイプ部材６の外周，第１押圧部材１４の下面及びランプ支持部材５における第１押圧部材１４やパイプ部材６との接触箇所に薄く塗りのばした後に、第１押圧部材１４をランプ支持部材５にネジ止めする。
【００１４】
一方、第２冷却部Ｃ２においては、図３のＢ−Ｂ’矢視断面を拡大して示す図５のように、アルミニウム製の角材の上面にパイプ部材６の形状に適合するように断面が半円となる溝１５ａを形成したパイプ受け部材１５を、ランプ支持部材５の上面にパイプ部材６の配置位置に沿って配置すると共に、例えばアルミニウム製等の角材の下面にパイプ部材６の形状に適合するように断面が半円となる溝１６ａを形成した第２押圧部材１６にて前記固定手段ＰＳを構成し、パイプ部材６及びパイプ部材６を支承するパイプ受け部材１５を挟持する状態で第２押圧部材１６をランプ支持部材５の上面に強固にネジ止めする。
この第２押圧部材１６の固定の際、パイプ部材６とパイプ受け部材１５との間、及び、パイプ受け部材１５とランプ支持部材５との間にわずかに生じる隙間に熱伝導用の充填部材を充填している。
【００１５】
より具体的には、本実施の形態では、第１冷却部Ｃ１と同様に前記充填部材として例えばシリコングリース等の放熱用グリースを用いており、パイプ部材６の外周，第２押圧部材１６の下面，パイプ受け部材１５の上下両面及びランプ支持部材５におけるパイプ受け部材１５との接触箇所に薄く塗りのばした後に、第２押圧部材１６をランプ支持部材５にネジ止めする。
このように、第２冷却部Ｃ２においては、パイプ部材６を直接的にランプ支持部材５の上面に押圧するのではなく、ランプ支持部材５に連設する部材であるパイプ受け部材１５にパイプ部材６を押圧する構成としているのは、面積の広いランプ支持部材５の表面にパイプ部材６の配置形状に沿って溝１３を形成するよりも、角材に直線の溝１５ａを形成する方が容易であること、及び、第１冷却部Ｃ１においては低圧水銀ランプ１の保持部１ａを強力に冷却するために、パイプ部材６と保持部１ａとの間の熱抵抗を極力低減するのが望ましいのに対して、第２冷却部Ｃ２においては第１冷却部Ｃ１ほどの冷却能力を要求されないことを総合的に鑑みてのことである。
【００１６】
次に、上述のように構成した冷却手段ＣＭの冷却能力について説明する。
上述の構成において、２０℃の冷却水の流量を６．５Ｌ／ｍｉｎに設定し、定格電力が１．３ｋＷの低圧水銀ランプ１を使用した場合、低圧水銀ランプ１の保持部１ａ付近の温度は、点灯開始後３０分で３０．８℃、点灯開始後６０分でも３０．８℃と何れも良好な値を示し、低圧水銀ランプ１もほぼ定格出力（電力）で安定して動作した。
一方、上述の構成において、放熱用グリースを塗布せずに冷却手段ＣＭを構成した場合では、上記と同じ実験条件で、低圧水銀ランプ１の保持部１ａ付近の温度が、点灯開始後３０分で３８．２℃、点灯開始後６０分でも３７．６℃と高い値となり、低圧水銀ランプ１は定格出力（電力）に達しなかった。
又、参考のために、上記冷却手段ＣＭの構成において、第１冷却部Ｃ１の構成を従来技術において説明したステンレス製の冷却用中空容器１００（板厚が２ｍｍ弱）に低圧水銀ランプ１の保持部１ａを取り付ける構成に置き換えた場合の実験結果を示すと、低圧水銀ランプ１の保持部１ａ付近の温度は、点灯開始後３０分で３２．８℃、点灯開始後６０分でも３２．４℃と何れも良好な値を示すものの、本発明を適用した冷却手段ＣＭより冷却能力が低く、本発明の冷却手段ＣＭの冷却能力の高さを確認できた。
以上のように、アルマイト加工されたアルミニウム板又はそれに連設する部材に冷却水の流路となる銅パイプを押し当てるという簡素な構成として装置の低コスト化を図りながら、隙間を放熱用グリースにて充填することで、低圧水銀ランプ１に対する冷却効果を従来構成よりもむしろ向上できる紫外線照射装置ＵＩを提供できるに至った。
【００１７】
次に、上記冷却手段ＣＭに冷却水を供給するための構成について説明する。
冷却水の供給源としては例えば工場の冷却水供給設備を使用し、図３に示すように、その冷却水供給設備から供給された冷却水をフローメータ２０にて流量を調整した後、冷却手段ＣＭの冷却水流入口１０に流入し、第１冷却部Ｃ１及び第２冷却部Ｃ２を経て冷却水流出口１１から流出した冷却水が、前記冷却水供給設備に環流する。
この冷却水の流路において、冷却水流入口１０及び冷却水流出口１１にはテフロン（Ｒ）等の樹脂パイプからなる中継配管２１が接続され、更にその中継配管２１にステンレスパイプからなる供給側配管２２が接続されている。
【００１８】
このように、冷却水流入口１０及び冷却水流出口１１にステンレス製の配管を直接に接続しないのは、冷却手段ＣＭ側の銅製の配管と冷却水供給側のステンレス製の配管とを接触させると、いわゆる電触が発生してしまうためである。
この観点から、パイプ部材６の配管中の管継手１２や、冷却水流入口１０及び冷却水流出口１１の継手は全て黄銅製であり、又、中継配管２１と供給側配管２２とを接続する管継手２３はステンレス製のものを使用している。
更に、中継配管２１の樹脂パイプの長さは、１ｍｍ以上で３０００ｍｍ以下であることが望ましく、冷却水の電気伝導率は、１μＳ／ｃｍ以上であることが望ましい。
【００１９】
〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態を列記する。
（１）上記実施の形態では、平板状のランプ支持部材５に低圧水銀ランプ１の保持部１ａを直接的に取り付け固定する場合を例示しているが、ランプ支持部材５の一部としてスペーサを備えてそのスペーサを介して保持部１ａを取り付けるように構成しても良い。
【００２０】
（２）上記実施の形態では、第１冷却部Ｃ１ではパイプ部材６をランプ支持部材５に直接押圧し、第２冷却部Ｃ２ではパイプ部材６をランプ支持部材５に連設するパイプ受け部材１５に押圧する構成を例示しているが、第１冷却部Ｃ１及び第２冷却部Ｃ２の両方においてパイプ部材６をランプ支持部材５に直接押圧するように構成しても良いし、第１冷却部Ｃ１及び第２冷却部Ｃ２の両方において、ランプ支持部材５に連設する部材にパイプ部材６を押圧するように構成しても良い。
【００２１】
（３）上記実施の形態では、本発明の紫外線照射装置を洗浄装置に備える場合を例示しているが、殺菌装置等の種々の用途に適用できる。
（４）上記実施の形態では、熱伝導用の充填部材として放熱用グリースを例示しているが、エポキシ樹脂（極力熱伝導率の高いものを選択）や放熱用シリコンシート等の種々の充填部材を用いることができる。
【００２２】
【発明の効果】
上記請求項１記載の構成によれば、冷却手段にて冷却されるランプ支持部材に低圧水銀ランプの保持部を取り付けてその保持部を冷却するのみならず、ランプ支持部材が放電管部から放出される熱に対しても冷却作用するので、低圧水銀ランプを冷却するための構成を簡素化することができる。
しかも、冷却手段の直接の冷却対象であるランプ支持部材を単純な形状として低コスト化を図ると共に、冷却手段の直接の冷却対象をランプ支持部材とすることで、紫外線等の悪影響をランプ支持部材の存在によって遮ることが可能となるので、冷却手段の紫外線対策の負担が緩和される。
もって、紫外線照射装置の装置コストを可及的に低減できるに至った。
【００２３】
又、冷却液の流路を形成するパイプ部材をランプ支持部材に対して冷却作用するように固定する構成として構成の簡素化を図る場合において、固定手段にてパイプ部材を固定しても、ランプ支持部材に取り付けた低圧水銀ランプの保持部に対する冷却効果は必ずしも十分ではなく、パイプ部材とランプ支持部材側との接触箇所の隙間に熱伝導用の充填部材を充填することで、低圧水銀ランプの保持部に対する冷却効果が飛躍的に改善するという知見に基づいて、前記充填部材を利用して紫外線照射装置を構成することで、ランプ支持部材及び冷却手段を簡素な構成としながら、十分な冷却効果が得られるものとなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態にかかる紫外線照射装置の断面図
【図２】本発明の実施の形態にかかる紫外線照射装置の底面図
【図３】本発明の実施の形態にかかる紫外線照射装置の平面図
【図４】本発明の実施の形態にかかる要部拡大図
【図５】本発明の実施の形態にかかる要部拡大図
【図６】従来の紫外線照射装置の断面図
【符号の説明】
１    低圧水銀ランプ
１ａ  保持部
１ｂ  放電管部
５    ランプ支持部材
６    パイプ部材
ＣＭ  冷却手段
ＰＳ  固定手段
【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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