(57)【要約】【課題】無電極ランプを励起して紫外線を生成させるマグネトロンの冷却効率を向上させてマグネトロンの長寿命化を図る。【解決手段】筐体１１内に、マイクロ波を発生するマグネトロン１３１，１３２および導波管１５１，１５２を介してマイクロ波に基づき紫外線を発光することが可能な放電媒体が封入された無電極ランプ１２が構成される。筐体１１内のマグネトロン１３１，１３２および無電極ランプ１２は、ファンを主体とする冷却機構２０により冷却する。無電極ランプ１２から照射される前記ランプの紫外線は、被照射物に対して反射板２１を用いて集光または拡散させる。導波管１５１，１５２には、マイクロ波が漏れない程度の大きさの冷却孔を複数形成し、これら冷却孔の形状をマグネトロン１３１，１３２近傍は大きい大冷却孔部２３１，２３２とし、無電極ランプ１２近傍は小さい小冷却孔部２４１，２４２とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波により紫外線が放射可能な放電媒体が封入された無電極ランプと、
前記ランプにマイクロ波を供給するためのマグネトロンと、
前記マグネトロンから発生するマイクロ波を、前記ランプへ給電するための導波管と、
前記ランプの紫外線光を集光または拡散させる反射板と、
少なくとも前記マグネトロンおよび前記ランプを送風により冷却する冷却機構と、が筐体内に構成された紫外線照射装置において、
前記導波管にマイクロ波が漏れない冷却孔を複数形成し、前記冷却孔の形状は前記マグネトロン近傍は大きく、前記ランプ近傍は小さくしたことを特徴する紫外線照射装置。
【請求項２】
マイクロ波により紫外線が放射可能な放電媒体が封入された無電極ランプと、
前記ランプにマイクロ波を供給するためのマグネトロンと、
前記マグネトロンから発生するマイクロ波を、前記ランプへ給電するための導波管と、
前記ランプの紫外線光を集光または拡散させる反射板と、
少なくとも前記マグネトロンおよび前記ランプを送風により冷却する冷却機構と、が筐体内に構成された紫外線照射装置において、
前記導波管にマイクロ波が漏れない冷却孔を複数形成し、前記冷却孔の数量をマグネトロン近傍は多く、前記ランプ近傍は少なくしたことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項３】
前記冷却孔は、大きくとも３ｍｍとした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、マイクロ波によって励起を行い、紫外線を発光させる無電極ランプを用いた紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマイクロ波によって封入薬品を励起させて発光を行う無電極ランプは、紫外線および可視光を発光させ、ペンキ、インク、樹脂、塗装などが塗布された面の表面硬化処理や光化学反応による化学物質の合成および処理等の工程に使用されている。無電極ランプの封入薬品を励起させるためのマイクロ波に生成にはマグネトロンが使用される。マイクロ波を放射して無電極ランプを励起するには、マグネトロンから無電極ランプまで導波管を介して送信を行っている。（例えば、特許文献１）
【特許文献１】特表２００３−５１０７７３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、マグネトロンやマグネトロンからマイクロ波を送信させるアンテナを冷却させるために、導波管には複数の冷却孔が形成されている。しかし、冷却孔は同形状のものが規則的に形成されていることから、冷却性能が悪く熱によるストレスの影響でマグネトロンの寿命を短くし、これに要するランニングコストの増加やメンテナンスの煩雑さを来す、という問題があった。
【０００４】
この発明の目的は、マグネトロンのアンテナの冷却効率を向上させたことで、マグネトロンの長寿命化が図られた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、マイクロ波により紫外線が放射可能な放電媒体が封入された無電極ランプと、前記ランプにマイクロ波を供給するためのマグネトロンと、前記マグネトロンから発生するマイクロ波を、前記ランプへ給電するための導波管と、前記ランプの紫外線光を集光または拡散させる反射板と、少なくとも前記マグネトロンおよび前記ランプを送風により冷却する冷却機構と、が筐体内に構成された紫外線照射装置において、前記導波管にマイクロ波が漏れない冷却孔を複数形成し、前記冷却孔の形状は前記マグネトロン近傍は大きく、前記ランプ近傍は小さくしたことを特徴する。
【０００６】
また、この発明の紫外線照射装置は、マイクロ波により紫外線が放射可能な放電媒体が封入された無電極ランプと、前記ランプにマイクロ波を供給するためのマグネトロンと、前記マグネトロンから発生するマイクロ波を、前記ランプへ給電するための導波管と、前記ランプの紫外線光を集光または拡散させる反射板と、少なくとも前記マグネトロンおよび前記ランプを送風により冷却する冷却機構と、が筐体内に構成された紫外線照射装置において、前記導波管にマイクロ波が漏れない冷却孔を複数形成し、前記冷却孔の数量をマグネトロン近傍は多く、前記ランプ近傍は少なくしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、導波管にあけられた冷却孔が、同形状の冷却孔とした場合に比べてマグネトロンのアンテナを効率良く冷却できることから、マグネトロンの長寿化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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もので、図１はシステム構成図、図２は図１に示すＩ−Ｉ’断面図、図３は図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である。
【００１０】
図１、図２において、１１は筐体であり、この筐体１１の下方中央部には電極を備えない、いわゆる無電極ランプ１２を配置して取り付けてある。１３１，１３２は、マイクロ波を発生させるマグネトロンである。１４は、マグネトロン１３１，１３２に電力を供給するための電源である。１５１，１５２は、マグネトロン１３１，１３２で発生させアンテナ１６１，１６２から送信されるマイクロ波を、無電極ランプ１２に伝達させる導波管である。
【００１１】
ここで、図３を参照して無電極ランプ１２の構成例について説明する。１２１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１２１は、中央部１２２をその両端部１２３，１２４よりも細くなるようにテ―パをつけたもので、両端部１２３，１２４の外径は例えば１７ｍｍ程度、中央部１２２の外径は１０ｍｍ程度である。
【００１２】
バルブ１２１の発光空間１２５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１２１の両端にはバルブ１２１を支持する支持部１２６，１２７がバルブ１２１と一体的に形成される。
【００１３】
再び図１、図２において、１７は、無電極ランプ１２から照射された光を受光する、金属線をメッシュ状に編み込んだり、金属板にパンチング加工したりしたカバーで覆われた受光素子、１８は受光素子１７が受光した光の量を検出する光量検出器である。また、１９は光量検出器１８により検出された光の量が、予め設定された光の量に等しくなるように電源１４を制御する制御部である。
【００１４】
光量検出器１８は、受光素子１７に対しリード線などで接続され、受光素子１７が受光した光の量を例えば受光素子１７から供給される電流の値により検出するようになっている。光量検出器１８は、制御部１９に対しリード線などで接続され、検出した光の量を示すアナログ電圧を制御部１９へ与えるようになっている。
【００１５】
制御部１９は、コンピュータプログラムにより動作するコンピュータやこのコンピュータを集積化した集積回路により構成される。制御部１９は、所望の光の量を示すアナログ電圧、電源１４の制御量ならびに制御量を増加または減少させるときの１回の量（単位制御量という）が記憶される図示しないメモリを備え、メモリには当初は当該アナログ電圧、制御量の初期値および当該単位制御量が記憶されている。また、制御部１９は、光量検出器１８から与えられるアナログ電圧と、メモリに記憶したアナログ電圧に基づいて、メモリに記憶された制御量を更新し、電源１４に与える制御量を増加または減少させるようになっている。
【００１６】
電源１４は、制御部１９から与えられた制御量に応じたエネルギー量のマイクロ波が発生するようにマグネトロン１３１，１３２を制御するようになっている。
【００１７】
さらに、筐体１１の上部には、筐体１１の内部に、例えば、風を供給することにより無電極ランプ１２とマグネトロン１３１，１３２を冷却させるファンを主体とする冷却機構２０が設けられる。
【００１８】
無電極ランプ１２の背面側には反射板２１が設置される。また、反射板２１の反射面側と被照射物（図示せず）との間には、照射窓を構成するスクリーン２２が筐体１１の一部に設けられている。スクリーン２２は、金属でありかつ開口部が設けられている。スクリーン２２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して開口部を有するようになっている。
【００１９】
ところで、導波管１５１，１５１には、マグネトロン１３１，１３２やマグネトロンからマイクロ波を送信させるアンテナ１６１，１６２を冷却させるために、複数の開口が形成されている。複数の開口は、マグネトロン１３１，１３２に近い側では開口面積を大きく形成された大冷却孔部２３１，２３２とし、無電極ランプ１２に近い側では開口面積を小さくした小冷却孔部２４１，２４２から形成されている。これら大冷却孔部２３１，２３２や小冷却孔部２４１，２４２は、金型によるパンチング加工による方法を用いることで一度に形成可能である。
【００２０】
なお、開口面積の大きさは、大冷却孔部２３１，２３２でも導波管１５１，１５２からそれぞれマイクロ波が漏れない３ｍｍ以下で開けられている。
【００２１】
このように、マグネトロンやアンテナに近い側の冷却孔の面積を、遠無電極ランプに近い側に比べて広くしたことにより、マグネトロンのアンテナを効率良く冷却でき、結果としてマグネトロンの温度上昇を抑えることで、マグネトロンの長寿命化を実現することが可能となる。
【００２２】
図４、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もので、図４はシステム構成図、図５は図４に示すII−II’断面図である。なお、上記した実施形態と同一の構成部分には同一の符号を付し、ここでは異なる部分を中心に説明する。
【００２３】
この実施形態は、マグネトロン１３１，１３２やアンテナ１６１，１６２に近い側に、単位面積当たり導波管１５１，１５１を多く開けた多冷却孔部４１１，４１２とし、無電極ランプ１２に近い側に、単位面積当たりの数を少なく開けた少冷却孔部４２１，４２２とした。この場合の多冷却孔部４１１，４１２と少冷却孔部４２１，４２２は、それぞれマイクロ波が漏れない３ｍｍ程度で開けられている。多冷却孔部４１１，４１２と少冷却孔部４２１，４２２は、金型によるパンチング加工による方法を用いることで一度に形成可能である。
【００２４】
このように、マグネトロンやアンテナに近い側の冷却孔の数を多くし、無電極ランプに近い側を少なくした場合にも、マグネトロンのアンテナを効率良く冷却でき、結果としてマグネトロンの温度上昇を抑えることで、マグネトロンの長寿命化を実現することが可能となる。
【００２５】
図６は、この発明の効果について説明するための説明図である。図６では、従来の冷却孔を形成した場合とこの発明の冷却孔を形成した場合との冷却効果を比較するための実験結果を示している。
【００２６】
ここで、測定条件について説明する。まず、実験の使用した無電極ランプは、NORDSON社製の鉄メタルハライドランプで、使用の紫外線照射装置としては、同じくNORDSON社製のCool Wave「MPS610V」である。温度計は、KEYENIC社製のNR-1000(K熱電対使用)とした。
【００２７】
また、温度の測定箇所としては、マグネトロンとし、測定条件として無電極ランプ消灯６０秒後における、導波管の冷却孔を、同形状にした場合（従来）、それに冷却孔の大きさがマグネトロン近傍は大きく、ランプ近傍は小さくしたこの発明の第１の実施形態（Ａ）の場合、および冷却孔の数をマグネトロンの近傍は多く、無電極ランプの近傍では少なくしたこの発明の第２の実施形態（Ｂ）の場合のそれぞれについて測定した結果を、図６では示している。
【００２８】
測定の結果は、無電極ランプ消灯６０秒後におけるマグネトロンの温度は、従来の場合６０．１℃で、この発明の（Ａ）の場合５０．８℃で、この発明の（Ｂ）の場合５３．４℃であった。
【００２９】
このような測定結果から、冷却孔の形状を変更することにより、従来のマグネトロンのアンテナ温度に比して（Ａ）の場合は約１５％、（Ｂ）の場合は約〜１５％それぞれ低減することがわかった。この冷却効果により、マグネトロンの寿命を長くすることが可能となる。
【００３０】
この発明は、上記した実施形態に限定されるものではない。例えば、無電極ランプは、長手方向の中央部の径をその両端の径よりも小さいものを使用したが、中央部、両端部が同じ径であっても構わない。筐体内にはマグネトロンが２個の場合で説明したが、１個であっても構わない。
【００３１】
また、この発明の第１の実施形態の冷却孔は、マグネトロンに近い側を無電極ランプに近い側よりも大きく、第２の実施形態の冷却孔は、マグネトロンに近い側を無電極ランプに近い側よりも多くとしたが、要は、マイクロ波が漏れない条件下で、単位面積あたりの冷却孔の面積を、マグネトロンに近い側を無電極ランプに近い側よりも大きい関係にあればよい。
【００３２】
無電極ランプは、長手方向の中央部の径をその両端の径よりも小さいものを使用して説明したが、中央部、両端部が同じ径であっても構わない。また筐体内には２個のマグネトロンを配置し、これらのマグネトロンから１個の無電極ランプにマイクロ波を放射させる説明したが、マグネトロンは１個であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【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システム構成図。
【図２】図１に示すＩ−Ｉ’断面図。
【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】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システム構成図。
【図５】図４に示すII−II’断面図。
【図６】この発明の効果について説明するための説明図。
【符号の説明】
【００３４】
１１  筐体
１２  無電極ランプ
１３１，１３２  マグネトロン
１４  電源
１５１，１５２  導波管
１６１，１６２  アンテナ
２０  冷却機構
２１  反射板
２２  スクリーン
２３１，２３２  大冷却孔部
２４１，２４２  小冷却孔部
４１１，４１２  多冷却孔部
４２１，４２２  少冷却孔部
【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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