説明

メタルハライドランプ、紫外線照射装置

【課題】アゾ化合物などを含む高分子体の紫外線硬化剤においても硬化速度の向上を図る。
【解決手段】紫外線透過性の材料からなる発光管11と、この発光管11内に封装されている一対の耐火性金属からなる電極13a,13bと、発光管11の気密容器12内にアーク放電を維持するのに十分な量の希ガス、水銀、ハロゲン化金属を封入してメタルハライドランプ100を構成する。気密容器12の外周に、TiO、SiOを含み、少なくとも320〜340nm以下の紫外線の透過を抑制させる金属酸化膜20を形成した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、紫外線を照射させるメタルハライドランプおよびこのランプを搭載し水冷冷却式の紫外線照射装置に関する。
【0002】
に関する。
【背景技術】
【0003】
従来の紫外線照射用光源は、紫外線照射ランプと紫外域選択波長透過フィルタ水冷ジャケット管内に保持された紫外線照射ランプから放射される波長300nm以下の紫外線が透過フィルタに達しないようにしてフィルタの紫外光による劣化を抑制し、紫外線出力働程特性を改善してランプの長寿命化が図られている。(例えば、特許文献1)
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平6−267509号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上記した特許文献1の技術は、波長300nm以下の紫外線が透過フィルタに達しないようにしている。このため、300〜340nm付近の紫外線が含まれた場合には硬化しにくいアゾ化合物などを含む高分子体の紫外線硬化剤においては、硬化時間が長くなり量産性を阻害する、という問題があった。
【0006】
この発明の目的は、アゾ化合物などを含む高分子体の紫外線硬化剤においても硬化速度の向上を図ることのできるメタルハライドランプおよび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】
【0007】
上記した課題を解決するために、この発明のメタルハライドランプは、紫外線透過性の材料からなる気密容器と、前記気密容器内に封装されている一対の耐火性金属からなる放電電極と、前記気密容器内に少なくとも希ガス、水銀、ハロゲン化金属が封入された封入物と、前記気密容器の外周に、TiO、SiOを含み、少なくとも320〜340nm以下の紫外線の透過を抑制させる金属酸化膜とを備えたことを特徴とする。
【0008】
また、この発明の紫外線照射装置は、紫外線透過性の材料製の異なる管径の中心軸を同一にして配置した内管および外管から構成される円筒状のチューブと、前記チューブの内管内に配置した請求項1記載のメタルハライドランプと、前記チューブの内管と外管の間に冷却用の媒体を流し、前記メタルハライドランプから発生の熱を冷却させる冷却機構とを備えたことを特徴とする。
【0009】
さらに、この発明の紫外線照射装置は、紫外線透過性の材料製の異なる管径の中心軸を同一にして配置した内管および外管から構成される円筒状のチューブと、前記チューブの内管内に配置した紫外線透過性の材料からなる気密容器内に、一対の耐火性金属からなる放電電極を封装し、前記気密容器内に少なくとも希ガス、水銀、ハロゲン化金属の封入物が封入されたメタルハライドランプと、前記チューブの内管と外管の間に冷却用の媒体を流し、前記メタルハライドランプから発生の熱を冷却させる冷却機構と、前記チューブの内管または外管にTiO、SiOを含み、少なくとも320〜340nm以下の紫外線の透過を抑制させる金属酸化膜と、を具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0010】
この発明によれば、アゾ化合物などを含む高分子体の紫外線硬化剤においても硬化速度の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するためのシステム構造図である。
【図2】図1の要部の一部を切り欠き拡大して示した構成図である。
【図3】図1のI−I’線断面図である。
【図4】金属酸化膜の分光透過率について説明するための説明図である。
【図5】メタルハライドランプの分光特性と金属酸化膜を介した分光特性について説明するための説明図である。
【図6】この発明の紫外線照射装置に関する一実施形態について説明するためのシステム構造図である。
【図7】図6のII−II’線断面図である。
【図8】この発明の紫外線照射装置に関する他の実施形態について説明するための、図7に相当する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0013】
図1〜図3は、この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための、図1は基本的な構造図、図2は図1の要部の一部を切り欠き拡大して示した構成図、図3は図1のI−I’線断面図である。
【0014】
図1,図2において、100はメタルハライドランプである。このメタルハライドランプ100の、11は紫外線透過性を有する石英ガラス製の放電空間12を形成する発光管である。発光管11の長手方向両端の内部には、例えばタングステン材の電極13a,13bが配置される。発光管11は、例えば外径φが27.5mm、肉厚mが1.5mm、発光長Lが2000mmの一重管で形成される。
【0015】
電極13a,13bは、それぞれインナーリード14a,14bを介してモリブデン箔15a,15bの一端に溶接される。モリブデン箔15a,15bの他端には、図示しないアウターリードの一端を溶接する。モリブデン箔15a,15bの部分は、発光管11のインナーリード14a,14bからアウターリードの一端までの発光管11を加熱して封止する。
【0016】
モリブデン箔15a,15bは、発光管11を形成する石英ガラスの熱膨張率に近い材料であれば何でもよいが、この条件に適したものとしてモリブデンを使用する。モリブデン箔15a,15bに一端がそれぞれ接続されたアウターリードには、例えばセラミック製のソケット16a,16bの内部で電気的に接続された給電用のリード線17a,17bを絶縁封止するとともに図示しない電源回路に接続される。
【0017】
発光管11内には、アーク放電を維持させるための希ガスである十分な量のアルゴンが1.3kPaで、それに水銀、沃化水銀それに紫外光を発光させるための金属である鉄、錫が封入されている。
【0018】
発光管11の外表面には、金属酸化膜20が被着して形成されている。この金属酸化膜20は、TiO、SiOを少なくもと含む:ケイ酸塩膜が用いられる。ケイ酸塩膜は、ディッビングなどの方法を用いて塗布、その後焼成をし、発光管14表面に定着させる。金属酸化膜20は、メタルハライドランプ100から放射される光のうち、320nmの波長域以下の紫外線を吸収させ透過を抑制する、図4に示す分光透過率を持つような成分調整がなされる。TiOとSiOの混合比率や、塗布回数により決定する膜厚、カット波長の調整が可能となる。例えば、TiOとSiOの混合が4:6比率、膜厚が8度のディッピングの条件にて、ランプから放射される320nm以下の紫外線を5%以下にカットすることが可能となる。これにより、ランプ単体である特定波長以下の紫外線の透過を抑制することが可能となった。
【0019】
ここで、発光管11内に封入される封入物の量は、それぞれ水銀を0.9mg/cc、沃化水銀を0.08mg/cc、鉄を0.01mg/cc、錫を0.005mg/ccとする。そしてメタルハライドランプ100のランプ電圧を2300V、ランプ電流を10.3A、電位傾度Dを11.5V/cmとして点灯させる。これにより、図5の破線に示す分光分布を得ることができる。
【0020】
図5の破線に示す分光分布を有するメタルハライドランプ100の紫外線は、TiO、SiOを主成分とする金属酸化膜20を介して照射させることにより、図5の実線に示す分光分布を放射させる。つまり、320nmまでの波長は、金属酸化膜20に基づいて放射されない。
【0021】
このため被照射体がアゾ化合物などを含む高分子体が含まれた樹脂硬化剤において、320〜340nm付近の波長の紫外線も照射されないことから、硬化剤の硬化速度を速めることができる。
【0022】
図6、図7は、この発明の紫外線照射装置に関する一実施形態について説明するための、図6は構成図、図7は図6のII−II’断面図である。
【0023】
図6、図7において、紫外線照射装置は、上記したこの発明のメタルハライドランプ100と冷却ユニット200から構成される。メタルハライドランプ100と冷却ユニット200は、メタルハライドランプ100のソケット16a,16bに取り付けられたスペーサ61a,61bにより所定の間隔に位置決めされる。
【0024】
冷却ユニット200は、円筒状の石英ガラス等の紫外線透過性の透明な材料よりなり、内管62とその外側に設けられた外管63を備え、二重管構造となっている。TiO、SiOを主成分とする金属酸化膜20が外面に形成されたメタルハライドランプ100は、内管62に内包されている。
【0025】
図7に示すように、冷却ユニット200の内管62は、例えば内径d1を32mm、外径d2を36mmとし、外管63は、例えば内径d3を64mm、外径d4を70mmとする。
【0026】
冷却ユニット200は、外周端部に設けられた接続管64a,64bを通して外部から水などの水温25℃程度の冷却液65が循環される。冷却液65は、図6に示すように、接続管64aから温度の低いものを入水し、接続管64bからメタルハライドランプ100の冷却を行い、暖められたものを出水する。暖められた出水は、冷却され再び接続管64aから入力するようにしてある。
【0027】
メタルハライドランプ100から放射される紫外線は、金属酸化膜20により320nmの波長域以下の紫外線透過が抑制されることになる。このため、紫外線照射装置から被照射体に照射される紫外線は、320nmの波長までは分布がある。このため、アゾ化合物などを含む高分子体が含まれた樹脂硬化剤にあっても、硬化速度を遅らせることなく硬化させることができる。
【0028】
この実施形態では、アゾ化合物などを含む高分子体が含まれた樹脂硬化剤に対する硬化速度を向上させることができる。
【0029】
図8は、この発明の紫外線照射装置に関する他の実施形態について説明するための、図7に相当する断面図である。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、ここでの説明は異なる部分を中心に説明する。
【0030】
この実施形態は、金属酸化膜を冷却ユニット200側に形成したものである。すなわち、冷却ユニット200を構成する内管62の冷却液65と面する面には、TiO、SiOを主成分とする金属酸化膜81がディッビングなどの方法を用いて塗布、その後焼成し定着させる。金属酸化膜81は、メタルハライドランプ100から放射される光のうち、320〜340nmの波長域以下の紫外線を吸収させ透過を抑制するような成分調整がなされている。
【0031】
この場合は、メタルハライドランプ100に金属酸化膜が形成されていないことから、メタルハライドランプ100から照射される紫外線としては、図5の破線に示す分光特性となる。しかし、冷却ユニット200の内管62に金属酸化膜81が形成されていることから、冷却ユニット200を介して放射される紫外線は、図5の実線で示す分光特性を呈することとなる。
【0032】
この実施形態の場合も、冷却ユニットに形成された金属酸化膜は、図4の放射スペクトルを備えている。このため、紫外線照射装置から照射される紫外線としては、図5の実線で示す分光特性を呈し、アゾ化合物などを含む高分子体が含まれた樹脂硬化剤に対する硬化速度を向上させることができる。
【0033】
なお、金属酸化膜81は、冷却ユニット200を構成する内管62の冷却液65と面する面である外表面側に形成したが、外管63の外表面に形成しても構わない。
【符号の説明】
【0034】
100 メタルハライドランプ
11 発光管
12 放電空間
13a,13b 電極
14a,14b インナーリード
15a,15b モリブデン箔
16a,16b ソケット
17a,17b リード線
20,81 金属酸化膜
200 冷却ユニット
61a,61b スペーサ
62 内管
63 外管
64a,64b 接続管
65 冷却液

【特許請求の範囲】
【請求項1】
紫外線透過性の材料からなる気密容器と、
前記気密容器内に封装されている一対の耐火性金属からなる放電電極と、
前記気密容器内に少なくとも希ガス、水銀、ハロゲン化金属が封入された封入物と、
前記気密容器の外周に、TiO、SiOを主成分とする少なくとも320〜340nm以下の紫外線の透過を抑制させる金属酸化膜と、を備えたことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項2】
紫外線透過性の材料製の異なる管径の中心軸を同一にして配置した内管および外管から構成される円筒状のチューブと、
前記チューブの内管内に配置した請求項1記載のメタルハライドランプと、
前記チューブの内管と外管の間に冷却用の媒体を流し、前記メタルハライドランプから発生の熱を冷却させる冷却機構と、を備えたことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項3】
紫外線透過性の材料製の異なる管径の中心軸を同一にして配置した内管および外管から構成される円筒状のチューブと、
前記チューブの内管内に配置した紫外線透過性の材料からなる気密容器内に、一対の耐火性金属からなる放電電極を封装し、前記気密容器内に少なくとも希ガス、水銀、ハロゲン化金属の封入物が封入されたメタルハライドランプと、
前記チューブの内管と外管の間に冷却用媒体を流し、前記メタルハライドランプから発生の熱を冷却させる冷却機構と、
前記チューブの内管または外管にTiO、SiOを含み、少なくとも320〜340nm以下の紫外線の透過を抑制させる金属酸化膜と、を具備したことを特徴とする紫外線照射装置。
【請求項4】
前記金属酸化膜が前記内管に形成された場合は、前記冷却用媒体が流れる前記内管の外表面に形成したことを特徴とする請求項3記載の紫外線照射装置。
【請求項5】
前記金属酸化膜が前記外管に形成された場合は、該外管の外表面に形成したことを特徴とする請求項3記載の紫外線照射装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate

【図7】
image rotate

【図8】
image rotate


【公開番号】特開2011−76892(P2011−76892A)
【公開日】平成23年4月14日(2011.4.14)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2009−227729(P2009−227729)
【出願日】平成21年9月30日(2009.9.30)
【出願人】(000111672)ハリソン東芝ライティング株式会社 (995)
【Fターム(参考)】