(57)【要約】【課題】液体を紫外線処理する紫外線ランプの保護を図ると共に、液体を紫外線処理する際の液漏れを防止することができる紫外線ランプの保護管を提供すること。【解決手段】本発明の紫外線ランプの保護管１４は、液体に紫外線を照射する紫外線ランプ１５を保護する紫外線透過性管状体４１を有し、前記液体と接する側の前記紫外線透過性管状体の表面が接着性のフッ素樹脂膜４２で覆われている。これにより、フッ素樹脂膜に温度サイクルがかかってフッ素樹脂膜の形成時の長手方向に生じたひずみが徐々に開放されても、フッ素樹脂膜自体の接着性が高いため紫外線透過性管状体から剥がれることは無く、フッ素樹脂膜の長手方向の収縮変形を防止することができる。【選択図】図１
2009254978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に紫外線を照射する紫外線ランプを保護する紫外線透過性管状体を有する保護管であって、
前記液体と接する側の前記紫外線透過性管状体の表面が接着性のフッ素樹脂膜で覆われていることを特徴とする紫外線ランプの保護管。
【請求項２】
前記フッ素樹脂膜が、結合性官能基を導入したエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマーで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の紫外線ランプの保護管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体の紫外線処理（殺菌、消毒等）等に用いられる紫外線ランプを保護する紫外線透過性管状体を有する保護管に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体の洗浄システムや液体の輸送装置等には、紫外線ランプから液体に紫外線を照射して殺菌や消毒等を行う紫外線照射装置が備えられている。この紫外線ランプは液体に直接接すると液体の水圧や異物の衝突等により破損するおそれがあるため、使用する紫外線の波長を透過する例えば石英ガラス管（紫外線透過性管状体）内に挿入されて保護されている。しかし、この石英ガラス管は液体に直接接するため液体中の汚れが付着し易く、紫外線透過度が低下して殺菌や消毒の効率が低下する。そこで、特許文献１に記載の紫外線ランプの保護管は石英ガラス管の表面が非粘着性にすぐれるフッ素樹脂チューブで覆われており、液体中の汚れの付着を防止している。
【特許文献１】特開平２−４８０９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上述した従来の紫外線ランプの保護管は、熱収縮性のフッ素樹脂チューブに石英ガラス管を挿入して加熱し、収縮させることで、フッ素樹脂チューブと石英ガラス管を密着させている。ところが、フッ素樹脂チューブに紫外線ランプによる加熱と液体による冷却という温度サイクルがかかると、チューブを押出し成形した時に長手方向に生じたひずみが徐々に開放される。そして、フッ素樹脂自体の粘着性が低いことから、フッ素樹脂チューブと石英ガラス管が単に密着されているのみでは、フッ素樹脂チューブは長手方向に収縮してしまうことがある。通常、保護管は両端にシールとなるＯリングが嵌め込まれ、液体を流動させるチャンバにＯリングを介して装着されている。このため、フッ素樹脂チューブの収縮が大きいときにはフッ素樹脂チューブがＯリングから外れるおそれがあり、Ｏリングと石英ガラス管との間に隙間が生じて該隙間から液体が漏れ出してしまうという問題が発生することがある。
【０００４】
本発明は、上述した事情からなされたものであり、本発明の目的は、液体を紫外線処理する紫外線ランプの保護を図ると共に、液体を紫外線処理する際の液漏れを防止することができる紫外線ランプの保護管を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的達成のため、本発明の紫外線ランプの保護管は、液体に紫外線を照射する紫外線ランプを保護する紫外線透過性管状体を有する保護管において、前記液体と接する側の前記紫外線透過性管状体の表面が接着性のフッ素樹脂膜で覆われていることを特徴としている。
【０００６】
これにより、フッ素樹脂膜に温度サイクルがかかってフッ素樹脂膜の形成時の長手方向に生じたひずみが徐々に開放されても、フッ素樹脂膜と紫外線透過性管状体は単に密着しているのではなく強固に接着しているためフッ素樹脂膜が紫外線透過性管状体から剥がれることは無く、フッ素樹脂膜の長手方向の収縮変形を防止することができる。この接着性は、結合性官能基を導入したフッ素樹脂が発揮するが、特に紫外線透過性、耐紫外線性及び成形性に優れたエチレン−テトラフルオロエチレンコポリマーに結合性官能基を導入したもの（以下、ＥＦＥＰという）が最も有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施形態について説明する。尚、以下に説明する実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００８】
図１は、本発明の実施形態に係る紫外線ランプの保護管を備えた紫外線照射装置を示す断面図である。この紫外線照射装置１１は、紫外線処理する液体（以下、処理液という）を流動させるチャンバ１２にＯリング１３ａ，１３ｂを介して保護管１４が装着された状態となっており、この保護管１４内に紫外線ランプ１５が挿入され、図示しないコネクタにランプ両端が接続された構成となっている。
【０００９】
保護管１４は、紫外線透過性管状体４１の外周を接着性のフッ素樹脂膜４２で覆った構成となっている。
【００１０】
紫外線透過性管状体４１とは、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を透過し、該紫外線によって劣化しない管状体であり、外側に処理液が流れるため、その外圧に対して十分な強度を持つ管状体である。紫外線透過性管状体４１としては、例えば石英ガラス管やサファイアガラス管が用いられるが、コスト的に有利な石英ガラス管が主に用いられる。ただし、処理液がフッ酸水やフッ酸オゾン水等の石英ガラスを腐食する場合にはサファイアガラス管が用いられる。尚、この例での紫外線透過性管状体４１は、両端が開口した管であるが、一端が開口し、他端が閉塞された管であっても適用可能である。
【００１１】
フッ素樹脂膜４２は、接着性を有するフッ素樹脂で成る。この接着性フッ素樹脂とは、他の材料と化学結合可能な結合性官能基を1つ以上有するフッ素樹脂を意味する。この結
合性官能基は、水酸基、カルボニル基、スルホン酸基、アミノ基、シリル基、シアノ基、炭素−炭素二重結合からなる群から選択され、フッ素樹脂の主鎖または側鎖に具備されている。結合性官能基を導入するベースとなるフッ素樹脂は、波長２００ｎｍ〜４００ｎｍの紫外線を透過し（紫外線透過性）、該紫外線によって劣化しない（耐紫外線性）フッ素樹脂であるが、紫外線透過性及び成形性も加味した場合は、ＥＦＥＰが最も望ましい。ただし、パーフロロエチレン−プロピレンコポリマー（以下、「ＦＥＰ」という）や、パーフロロアルコキシアルカンポリマー（以下、「ＰＦＡ」という）であっても使用可能である。
【００１２】
ここで、フッ素樹脂膜４２の形成方法について以下説明する。先ず、結合性官能基が導入された接着性フッ素樹脂は、熱収縮性を有する接着性フッ素樹脂チューブに成形される。熱収縮性が付与される前の接着性フッ素樹脂チューブは、押出成形等の連続成形によって成形される。チューブ肉厚は厚いほど、チューブ自体の破損や紫外線透過性管状体４１の破損を防止することができるが、紫外線の透過性が低下してしまうため、０．０３ｍｍ〜０．５ｍｍ、望ましくは０．１ｍｍ〜０．３ｍｍが良い。
【００１３】
即ち、連続成形した接着性フッ素樹脂チューブは、ガラス転移点以上、融点未満の温度環境下で内圧がかけられることにより径が拡張され、この内圧がかけられたまま室温まで冷却されることにより熱収縮性が付与される。ガラス転移点以上、融点未満に加熱する方法としては、高温の液体に沈める方法や、水蒸気を当てる方法、輻射熱を用いる方法等がある。内圧をかける方法としては、高圧の空気またはガスを吹き込む方法や、液体を流し込む方法等がある。尚、上記拡径処理時のチューブ破裂を防止するため及び上記拡径処理後のチューブ外径を安定させるために、規制管と呼ばれる金属の管をチューブ外側に配置して行っても良い。
【００１４】
次に、熱収縮性が付与された接着性フッ素樹脂チューブは、内部に紫外線透過性管状体
４１が挿入され、熱収縮処理されることにより紫外線透過性管状体４１の外周と密着され、更に熱溶融処理されることにより紫外線透過性管状体４１の外周と接着されて該外周を覆うフッ素樹脂膜４２となる。熱収縮処理は、上記拡径処理時の温度（ガラス転移点以上、融点未満の温度）よりも高温に加熱することにより行われる。かかる温度に加熱する方法としては、ヒートガン等の熱風発生装置を用いる方法、温風式の恒温槽に入れる方法、高温の液体に沈める方法等があるが、収縮むらや皺が発生しないようにするためには、片端より徐々に収縮させていくことが望ましい。
【００１５】
次に、熱溶融処理は、フッ素樹脂の融点以上に加熱することにより行われるが、加熱前や加熱中に脱気を行い、接着性フッ素樹脂チューブと紫外線透過性管状体４１の間の空気を取り除くと接着むらが無くなり、接着性や紫外線透過性が向上する。加熱温度はフッ素樹脂の融点以上であれば良いが、加熱温度が低すぎると接着不良の原因になり、加熱温度が高すぎると接着性フッ素樹脂チューブが変形したり、接着性フッ素樹脂チューブにクラックが発生したりする。望ましくは融点＋１０°Ｃ〜＋３０°Ｃである。加熱時間は加熱温度とのバランスにより決定されるが、加熱時間が短すぎると接着不良の原因になり、加熱時間が長すぎると接着性フッ素樹脂チューブが変形したり、接着性フッ素樹脂チューブにクラックが発生したりする。望ましくは１０秒〜１０分である。
【００１６】
チャンバ１２は、プラスチックもしくは金属により中空円筒状に形成されている。チャンバ１２の両端面１２ａ，１２ｂには保護管１４を挿入するための挿入穴１２ｃ，１２ｄが穿設され、チャンバ１２の周面１２ｅの図示右下部には液体をチャンバ１２内に導入するための導入口２１が突設され、チャンバ１２の周面１２ｅの図示左上部には液体をチャンバ１２内から排出するための排出口２２が突設されている。挿入穴１２ｃ，１２ｄの穴径は、保護管１４の外径よりも大径となるように形成されている。
【００１７】
更に、チャンバ１２の両端面１２ａ，１２ｂ外側には、保護管１４の両端を支持する支持フランジ２３ａ，２３ｂが取り付けられている。これらの支持フランジ２３ａ，２３ｂは、プラスチックもしくは金属により円盤状に形成されており、チャンバ１２の両端面１２ａ，１２ｂにネジ止めもしくは接着されている。支持フランジ２３ａ，２３ｂには、保護管１４を挿入するための挿入穴２３ａａ，２３ｂａが穿設されている。挿入穴２３ａａ，２３ｂａは、段差の付いた穴、即ちチャンバ１２の両端面１２ａ，１２ｂ側の穴（以下、内穴２３ａｂ，２３ｂｂという）の径が外側の穴（以下、外穴２３ａｃ，２３ｂｃという）の径よりも小径となるように、かつ、保護管１４の外径よりも僅かに大径となるように形成されている。
【００１８】
外穴２３ａｃ，２３ｂｃと保護管１４との隙間には、Ｏリング１３ａ，１３ｂが嵌め込まれ、更にシールフランジ２４ａ，２４ｂが嵌め込まれている。これらのシールフランジ２４ａ，２４ｂは、プラスチックもしくは金属により凸部２４ａａ，２４ｂａとフランジ部２４ａｂ，２４ｂｂを有する円盤状に形成されている。シールフランジ２４ａ，２４ｂは、凸部２４ａａ，２４ｂａに形成された図略のオネジと外穴２３ａｃ，２３ｂｃに形成された図略のメネジが螺合されて支持フランジ２３ａ，２３ｂに固定され、もしくは支持フランジ部２４ａｂ，２４ｂｂに形成された図略のボルト穴に貫装されるボルトがフランジ２３ａ，２３ｂに形成された図略のメネジ穴に螺合されて締結されている。
【００１９】
これにより、Ｏリング１３ａ，１３ｂは、支持フランジ２３ａ，２３ｂの外穴２３ａｃ，２３ｂｃと内穴２３ａｂ，２３ｂｂの段差部２３ａｄ，２３ｂｄと、シールフランジ２４ａ，２４ｂの凸部２４ａａ，２４ｂａの先端部２４ａｄ，２４ｂｄとの間に挟まれて押圧されて保護管１４の外周と密着する。よって、支持フランジ２３ａ，２３ｂの内穴２３ａｂ，２３ｂｂと保護管１４との隙間からのチャンバ１２内の液体の漏れを防止することができる。
【００２０】
以上説明したように、本実施形態の保護管１４は、接着性のフッ素樹脂を用いた熱収縮性を有する接着性フッ素樹脂チューブ内に紫外線透過性管状体４１を挿入し、２段階で加熱することで熱収縮処理及び熱溶融処理を行って紫外線透過性管状体４１の外周にフッ素樹脂膜４２を接着させて該外周をフッ素樹脂膜４２で覆った構成となっている。このようにフッ素樹脂膜４２が紫外線透過性管状体４１と強固に接着しているため、温度変化が生じてもフッ素樹脂膜４２の長手方向の収縮は起こらず、紫外線照射装置１１に適用したときにＯリング１３ａ，１３ｂでの安定したシール性を維持することができる。
【００２１】
また、処理液中に存在する異物の衝突によりフッ素樹脂膜４２が破れてしまった場合においても、フッ素樹脂膜４２と紫外線透過性管状体４１の間に処理液が流れ込んで連鎖的に剥がれるということがない。また、より大きな衝撃が加わって紫外線透過性管状体４１が破損した場合においても、その破片を飛散させることがなく、小さな破片においてはフッ素樹脂膜４２に接着し留めることができる。また、従来のフッ素樹脂膜は紫外線透過性管状体との間に空気層が存在しているため、紫外線ランプから発せられた紫外光の一部が界面で反射して無駄になっていたが、接着によりフッ素樹脂膜４２と紫外線透過性管状体４１との間の空気層が取り除かれるので、紫外線ランプから発せられた紫外光を効率よく外部に放出することができる。
【００２２】
次に、以下のように実施例１、比較例１、比較例２、実施例２の各保護管を作製し、それぞれの紫外線透過率、収縮量、接着性について検討した。
［実施例１］
接着性のフッ素樹脂としてネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰ（ＲＰ−４０２０  ダイキン工業製）を押出成形して、内径３４ｍｍ、肉厚０．３ｍｍの接着性フッ素樹脂チューブを作製した。この接着性フッ素樹脂チューブを６０°Ｃの温浴中に沈めて該チューブに９０ｋＰａの内圧をかけることで拡径し、加圧したまま室温の水浴中に沈めて冷却することにより熱収縮性の接着性フッ素樹脂チューブを作製した。この接着性フッ素樹脂チューブの内側に外径３８ｍｍ、肉厚２ｍｍの石英ガラス管を通し、ヒートガンを用いて該チューブを熱収縮させて石英ガラス管の外周に密着させ、真空恒温槽内に入れて.室温で脱気す
ることにより該チューブと石英ガラス管との間に残った空気を十分に取り除いた。そのまま、ＥＦＥＰの融点以上の温度である１８０°Ｃまで加熱することで石英ガラス管の外周に接着性フッ素樹脂膜を接着し該外周を接着性フッ素樹脂膜で覆って保護管を作製した。［比鮫例１］
接着性のフッ素樹脂としてネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰを押出成形して、内径３４ｍｍ、肉厚０．３ｍｍの接着性フッ素樹脂チューブを作製した。この接着性フッ素樹脂チューブを６０°Ｃの温浴中に沈めて該チューブに９０ｋＰａの内圧をかけることで拡径し、加圧したまま室温の水浴中に沈めて冷却することにより熱収縮性の接着性フッ素樹脂チューブを作製した。この接着性フッ素樹脂チューブの内側に外径３８ｍｍ、肉厚２ｍｍの石英ガラス管を通し、ヒートガンを用いて該チューブを熱収縮させて石英ガラス管の外周に密着させ該外周を接着性フッ素樹脂膜で覆って保護管を作製した。
［比較例２］
フッ素樹脂としてテフロン（登録商標）ＦＥＰ（ＴＥ−９３０２  デュポン製）を押出成形して、内径３４ｍｍ、肉厚０．３ｍｍのフッ素樹脂チューブを作製した。このフッ素樹脂チューブを９０°Ｃの温浴中に沈めて該チューブに１６０ｋＰａの内圧をかけることで拡径し、加圧したまま室温の水浴中に沈めて冷却することにより熱収縮性のフッ素樹脂チューブを作製した。このフッ素樹脂チューブの内側に外径３８ｍｍ、肉厚２ｍｍの石英ガラス管を通し、ヒートガンを用いて該チューブを熱収縮させて石英ガラス管の外周に密着させて保護管を作製した。
［実施例２］
接着性のフッ素樹脂としてネオフロン（登録商標）ＥＦＥＰを押出成形して、内径３４
ｍｍ、肉厚０．１ｍｍの接着性フッ素樹脂チューブを作製した。この接着性フッ素樹脂チューブを６０°Ｃの温浴中に沈めて該チューブに９０ｋＰａの内圧をかけることで拡径し、加圧したまま室温の水浴中に沈めて冷却することにより熱収縮性の接着性フッ素樹脂チューブを作製した。この接着性フッ素樹脂チューブの内側に外径３８ｍｍ、肉厚２ｍｍの石英ガラス管を通し、ヒートガンを用いて該チューブを熱収縮させて石英ガラス管の外周に密着させ、真空恒温槽内に入れて.室温で脱気することにより該チューブと石英ガラス
管との間に残った空気を十分に取り除いた。そのまま、ＥＦＥＰの融点以上の温度である１８０°Ｃまで加熱することで石英ガラス管の外周に接着性フッ素樹脂膜を接着し該外周を接着性フッ素樹脂膜で覆って保護管を作製した。
【００２３】
図２は、上記各保護管の紫外線透過性、収縮量、接着性を示す図である。ここで、紫外線透過率は、紫外線ランプから発せられ保護管を透過した波長２５４ｎｍの紫外光を紫外線強度計（カスタム社製ＵＶＣ−２５４）を用いて測定した。収縮量及び接着性は、保護管に＋１５０°Ｃ、３０分間〜−２０°Ｃ、３０分間の温度サイクルを１０回繰り返す前後の石英ガラス管を覆っているフッ素樹脂膜（フッ素樹脂チューブ）の端部の移動量を測定し、同時に石英ガラス管を覆っているフッ素樹脂膜（フッ素樹脂チューブ）の剥がれを目視した。
【００２４】
紫外線透過性は、接着性フッ素樹脂膜［実施例２］が８９．８％と最も高く、次に接着性フッ素樹脂膜［実施例１］が８６．４％、次に接着性フッ素樹脂チューブ［比鮫例１］が８５．２％、最後にフッ素樹脂膜［比鮫例２］が８１．１％となった。以上の結果から、紫外線透過性は、接着性を有するフッ素樹脂であっても膜として接着した方がチューブとして密着させるよりも良好であり、また、膜として接着してもフッ素樹脂としてはＥＦＥＰを使用した方がＦＥＰを使用するよりも良好であり、また、接着性を有するフッ素樹脂の膜厚としては可能な限り薄くした方（０．３ｍｍよりも０．１ｍｍとする）が良好であることが分かる。
【００２５】
収縮量は、接着性フッ素樹脂膜［実施例１］及び接着性フッ素樹脂膜［実施例２］が０ｍｍ、次に接着性フッ素樹脂チューブ［比鮫例１］が３．８ｍｍ、最後にフッ素樹脂膜［比鮫例２］が４．０ｍｍとなった。接着性は、接着性フッ素樹脂膜［実施例１］及び接着性フッ素樹脂膜［実施例２］は剥がれが視認できなかったが、接着性フッ素樹脂チューブ［比鮫例１］及びフッ素樹脂膜［比鮫例２］は剥がれが視認された。以上の結果から、収縮量及び接着性は、接着性を有するフッ素樹脂であっても膜として接着した方がチューブとして密着させるよりも良好であり、また、膜として接着してもフッ素樹脂としてはＥＦＥＰを使用した方がＦＥＰを使用するよりも良好であることが分かる。尚、接着性を有するフッ素樹脂の膜厚（０．１ｍｍ、０．３ｍｍ）は特に影響を及ぼさない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明に係る保護管は、液体の洗浄システムや液体の輸送装置等において使用される他、例えば、パソコンや携帯電話等のバックライトを覆う光源カバー等、あらゆる分野においても適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る紫外線ランプの保護管を備えた紫外線照射装置を示す断面図である。
【図２】実施例１、比較例１、比較例２、実施例２の各保護管の紫外線透過性、収縮量、接着性を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１  紫外線照射装置、１２  チャンバ、１３ａ，１３ｂ  Ｏリング、１４  保護管、１
５  紫外線ランプ、４１  紫外線透過性管状体、４２  フッ素樹脂膜
【図１】
2009254978.tif 000003
【図２】
2009254978.tif 000004