(57)【要約】【課題】楕円反射鏡で反射した紫外線のより多くが導光体に入射する紫外線照射装置を提供する。【解決手段】紫外線照射装置は、楕円反射鏡１と、この楕円反射鏡１の第１焦点に配置され、紫外線を発する光源３と、この光源３から発した光が集光される楕円反射鏡１の第２焦点に配置され、集光された光が凸面に入射するように配置された凸レンズ５と、この凸レンズ５から出射する光が入射し、入射した光を所定の箇所に導光する導光体７を有することで、楕円反射鏡１で反射した光が凸レンズ５で集光され、より多くの光が導光体７に入射する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
楕円反射鏡と、
この楕円反射鏡の第１焦点に配置され、紫外線を発する光源と、
この光源から発した光が集光される前記楕円反射鏡の第２焦点に配置され、集光された光が凸面に入射するように配置された凸レンズと、
この凸レンズから出射する光が入射し、入射した光を所定の箇所に導光する導光体と  
を備えることを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項２】
前記凸レンズの光が出射する面とこの面から出射した光が入射する前記導光体の面は平面に形成され且つ互いに接触して配置されていることを特徴とする請求項１記載の紫外線照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紫外線照射装置に関するものであり、楕円反射鏡で反射した紫外線のより多くが導光体に入射する紫外線照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の紫外線照射装置にあっては、光源の他に楕円反射鏡と導光体を備えたものがある。その具体的な構成は、例えば特許文献１の図４を見ると理解容易である。この図に示された紫外線照射装置では、まず、楕円反射鏡の第１焦点に配置された光源から出射した紫外線が楕円反射鏡で反射し、反射した紫外線が楕円反射鏡の第２焦点に集光する。集光した紫外線は長尺の導光体の入射面に入射し、導光体中を長手方向に進む。紫外線は導光体の出射面から出射し、照射面に結像するレンズによって、照射面に照射される。
【特許文献１】特開２００７−１８０２２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の紫外線照射装置は、光源を点光源と考えて設計されるが、実際の光源は点光源ではなく長さをもつので、全紫外線が１点に集光せず、場合によっては、一部は入射面に入射しないこととなる。
【０００４】
これは導光体を太くして入射面を広くすれば回避できるが、導光体の材料が多く必要となり、場合によってはコスト高になってしまう。また、導光体を太くすることで、導光体から出射した紫外線を照射面に結像するレンズが大型となり、場合によってはコスト高になってしまう。
【０００５】
また、導光体内における紫外線は外部との界面での反射を繰り返しながら進み、反射回数が多いほど、出射面における照度のムラが小さくなるのだが、導光体を太くすることで、反射回数が減少し、出射面における照度のムラが大きくなってしまう。その結果、照度面がムラに照射されることになる。
【０００６】
また、導光体を短くしたいという要望が多く、そうした場合には、反射回数がさらに減少するので、照射面がさらに大きなムラになる。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、楕円反射鏡で反射した紫外線のより多くが導光体に入射す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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る紫外線照射装置は、楕円反射鏡と、この楕円反射鏡の第１焦点に配置され、紫外線を発する光源と、この光源から発した光が集光される前記楕円反射鏡の第２焦点に配置され、集光された光が凸面に入射するように配置された凸レンズと、この凸レンズから出射する光が入射し、入射した光を所定の箇所に導光する導光体とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の紫外線照射装置によれば、楕円反射鏡と、この楕円反射鏡の第１焦点に配置され、紫外線を発する光源と、この光源から発した光が集光される楕円反射鏡の第２焦点に配置され、集光された光が凸面に入射するように配置された凸レンズと、この凸レンズから出射する光が入射し、入射した光を所定の箇所に導光する導光体とを備えることで、楕円反射鏡で反射した紫外線が凸レンズで集光され、より多くの紫外線が導光体に入射する。
【００１０】
その結果、導光体を細くできるので、その材料を少なくでき、コスト低減を可能にできる。また、導光体を細くできるので、その導光体を出射した光を照射面に結像するレンズを小型化でき、コスト低減を可能にできる。また、導光体を細くできるので、その導光体内での紫外線の反射回数が多くなり、出射面での照度のムラ、照射面のムラの程度を少なくできる。また、導光体内での紫外線の反射回数が多くなるので、導光体を短くできる。つまり、導光体を細く且つ短くできるので、その材料削減の効果は大きく、大幅なコスト低減を可能にできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は、本実施の形態に係る紫外線照射装置の概略構成を示す模式図である。図２は、図１の符号Ａで示す特徴部分の拡大図である。
【００１３】
紫外線照射装置は、楕円反射鏡１と、この楕円反射鏡１の第１焦点に配置され、紫外線を発する光源３と、この光源３から発した光が集光される楕円反射鏡１の第２焦点に配置され、集光された光が凸面に入射するように配置された凸レンズ５と、この凸レンズ５から出射する光が入射し、入射した光を所定の箇所に導光する導光体７とを備える。
【００１４】
楕円反射鏡１は、例えば椀形のガラス基体の内面に紫外線反射・赤外線透過性被膜を被着したものである。凸レンズ５の凸面は第１焦点に向くように配置されている。導光体７は、石英製のガラスロッドであり、凸レンズ５を出射した光が入射する入射面を有する。導光体７は、入射面に入射した光を所定の箇所に導光するものである。凸レンズ５の光が出射する面と導光体７の入射面は平面に形成されている。これらの面は、図示しない持具等により、互いに接触して保持されている。
【００１５】
図示しないが、凸レンズ５の凸面の前方に反射鏡を設け、凸面が、例えば図１や図２を正対視したときの上や下を向くようにしてもよい。以下、「上下」に言及するときは、図１などを正対視していることを前提とする。
【００１６】
図３は、光源３の一例を示す図である。
【００１７】
光源３の一例である水銀ランプＨＬは、透光性気密容器３１、一対の電極３２Ｋ、３２Ａ、外部リード構体３３、３４および放電媒体を備えている。電極３２Ｋ、３２Ａ間に生じるアークの延長線上に図１の凸レンズ５が位置している。
【００１８】
図３の透光性気密容器３１は、耐火性を有する石英ガラスなどから形成され、例えば包囲部３１ａおよび一対の封止部３１ｂ、３１ｂを備えている。包囲部３１ａの内部には放電空間３１ｃが形成されている。封止部３１ｂは、透光性気密容器３１を気密に封止するとともに、後述する一対の電極３２Ｋ、３２Ａを放電空間３１ｃ内に封装している。さらに詳述すれば、透光性気密容器３１が石英ガラスからなる場合、封止部３１ｂは、その内部に例えば封着金属箔（図示しない。）が気密に埋設されている。なお、封着金属箔は、例えばモリブデン箔からなり、所要の電流容量を得るために、１枚または並列状態で複数枚が用いられる。
【００１９】
一対の電極３２Ｋ、３２Ａは、耐火性で導電性の金属、例えばタングステン（Ｗ）、レニウム（Ｒｅ）またはタングステン−レニウム合金など、からなる。そして、直流点灯の場合、陰極３２Ｋと陽極３２Ａで構成される。また、一対の電極３２Ｋ、３２Ａは、包囲部３１ａの内径より小さい電極間距離、例えば２．８ｍｍとなるようにそれぞれ先端が離間対向して配置されている。
【００２０】
放電媒体は、水銀および希ガスを主体として構成されている。なお、水銀は、点灯時に蒸発して超高圧水銀蒸気状態を呈する。希ガスは、例えばアルゴンガスからなり、始動ガスおよび緩衝ガスとして作用する。
【００２１】
外部リード構体３３、３４は、一対の電極３２Ｋ、３２Ａを点灯回路に接続して受電するための手段である。また、水銀ランプＨＬを紫外線照射装置の内部に装着する際に、取付手段として外部リード構体３３、３４を利用することができる。この場合、外部リード構体３３、３４は、図示のような口金構造を採用することができる。
【００２２】
本形態においては、外部リード構体３３の口金部分３３ａから右側へ突出しているボルト部分３３ｂを、図示しないナットを用いて支持することによって、水銀ランプＨＬを紫外線照射装置の内部に装着することができる。また、同時に点灯回路の出力端の負極側に接続するように構成されている。
【００２３】
他方、外部リード構体３４は、口金部分３４ａから外部へ延在する可とう性の被覆導体３４ｂを備えている。なお、被覆導体３４ｂの先端には、接続端子３４ｃが配設されている。
【００２４】
さらに、外部リード構体３３、３４は、図示しないが、それらの一端が封止部３１ｂ、３１ｂ内に延在して封着金属箔に溶接されている。
【００２５】
そうして、水銀ランプＨＬは、点灯されると透光性気密容器３１の内部に超高圧水銀蒸気放電が生起して紫外線を発生する。
【００２６】
このとき、一対の電極３２Ｋ、３２Ａ間に生じるアークは、電極３２Ｋ、３２Ａの離間方向に長いものであるから、図１の凸レンズ５に最も近い位置のアーク部分により発生して、楕円反射鏡１の点Ｘへ向かう紫外線Ｍは、点Ｘで反射後、凸レンズ５の凸面に入射するが、そのときは、凸面の上寄りの部分に入射する。
【００２７】
一方、凸レンズ５から最も遠い位置のアーク部分により発生して、上記の反射点Ｘへ向かう紫外線Ｎは、反射点Ｘで反射後、凸レンズ５の凸面に入射するが、そのときは凸面の下寄りの部分に入射する。
【００２８】
紫外線Ｍは、入射後、例えば図１や図２を正対視したときの反時計回りの向きに屈折し、導光体７の入射面の上寄りの部分に入射する。一方、紫外線Ｎは、入射後、逆に時計回りの向きに屈折し、導光体７の入射面の下寄りの部分に入射する。つまり、楕円反射鏡１で反射した光が凸レンズ５で集光され、より多くの光が導光体に入射する。
【００２９】
導光体７の入射面から入射したことで、導光体７内の紫外線が導光体７と外部との界面へ入射するときの入射角が比較的大きく、紫外線は外部に出射せず、導光体７内を進む。これ以降の部分については図示省略したが、紫外線は導光体７の出射面から出射し、照射面に照射される。同様に図示省略するが、出射した紫外線は、場合によっては、出射面に設けられたレンズにより照射面に結像する。
【００３０】
図４は、仮に凸レンズ５を使用しないときの符号Ａで示す部分の拡大図である。
【００３１】
紫外線Ｍは、例えば、導光体７に入射面でなく側面から入射する。そして、側面から入射したことで、紫外線Ｍが外部と導光体７との界面へ入射するときの入射角は比較的小さく、紫外線Ｍは外部に出射し、無駄になることがある。一方、紫外線Ｎは、例えば、導光体７の入射面に入射せず、無駄になることがある。
【００３２】
例えば、仮に凸レンズ５を使用しない場合、光源３で発生した紫外線の量を１００とすると、導光体７の出射面から出射した紫外線の量は約８３であり、つまり紫外線の量は１３％ほど低下する。
【００３３】
これに対し、凸レンズ５を使用した場合、上記のように紫外線は導光体７に入射しやすく且つ出射しにくいので、紫外線の量低下を、例えば４％ほどにすることができる。
【００３４】
また、凸レンズ５の光が出射する面と導光体７の入射面を平面に形成し且つ互いに接触して配置したのは、そうすることで、仮に接触していない場合や共に平面でない場合、つまり隙間がある場合に入射する紫外線よりも多くの紫外線が導光体７に入射するからである。これにより、紫外線の低下量をより少なくすることができるのである。
【００３５】
なお、これは好ましい実施例であり、必要がなければ、例えば、凸レンズ５の光が出射する面を凸面または凹面としてもよい。
【００３６】
したがって、本実施の形態に係る紫外線照射装置によれば、楕円反射鏡１と、この楕円反射鏡１の第１焦点に配置され、紫外線を発する光源３と、この光源３から発した光が集光される楕円反射鏡１の第２焦点に配置され、集光された光が凸面に入射するように配置された凸レンズ５と、この凸レンズ５から出射する光が入射し、入射した光を所定の箇所に導光する導光体７を有することで、楕円反射鏡１で反射した光が凸レンズ５で集光され、より多くの光が導光体７に入射する。
【００３７】
その結果、導光体７を細くできるので、その材料を少なくでき、コスト低減を可能にできる。また、導光体７を細くできるので、その導光体７を出射した光を照射面に結像するレンズを小型化でき、コスト低減を可能にできる。また、導光体７を細くできるので、その導光体７内での光の反射回数が多くなり、出射面での照度のムラ、照射面のムラの程度を少なくできる。また、導光体７内での光の反射回数が多くなるので、導光体７を短くできる。つまり、導光体７を細く且つ短くできるので、その材料削減の効果は大きく、大幅なコスト低減を可能にできる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施の形態に係る紫外線照射装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】紫外線照射装置の特徴部分を示す図である。
【図３】光源の一例を示す図である。
【図４】特徴部分に凸レンズを使用しない場合の図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  楕円反射鏡
３  光源
５  凸レンズ
７  導光体
【図１】
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【図２】
2009059525.tif 000004
【図３】
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【図４】
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