[发明专利]紫外线光源装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具备冷却套的紫外线光源装置，该冷却套通过冷却用流体流经内部来冷却放电灯。

背景技术

在各领域中广泛使用放射包括紫外线的光的灯来进行保护膜、粘接剂、涂料、油墨、抗蚀剂、树脂、配向膜等的硬化、干燥、熔融、软化、改质等的处理。具体而言，被使用于这些用途的放射紫外线的灯是可得到高光输出的高压水银灯或金属卤化物灯等的长弧型的放电灯，是在棒状发光管的内部对置配置有一对电极而且密封有水银和发光物质的灯，所述发光物质根据需要放射规定发光光谱的光。

上述放电灯被要求对被处理物以高输出照射光，为了提升对灯的输入电力，在大致圆筒状的具有紫外线透射性的冷却套内部收容放电灯，来作为紫外线光源装置使用(例如参照专利文献1)。该紫外线光源装置若未经冷却套的冷却就使用，则在通常的灯输入状态下发光管的温度达到1000℃以上，因而发光管会过热，无法作为灯来发挥功能。因此，需要减小灯输入。但是，通过使用冷却套，比没有进行冷却的灯或是仅以空气冷却进行点灯更能够减低发光管的温度，使接通较大的电力成为可能，能够实现高紫外线输出。

图6(a)、6(b)是用以说明现有技术的紫外线光源装置的图，图6(a)是以经过灯管轴的截面进行截断而得到的图，图6(b)是图6(a)图中的A—A’截面图。另外，在以下说明中，由于冷却套为水冷式，因而简称为水冷套。

水冷套70主体的结构是，形成具备大约同轴配置的外管711与内管712的双重管型构造，作为冷却用流体的水流经外管711与内管712之间。

在该图中，冷却水通过连接于外管711的一端侧的流入管72被导入，流经外管711与内管712之间(在纸面上为朝右下方向)，从连接于另一端侧的排出管73排出。外管711及内管712是对于紫外线具有透射性的石英玻璃制，冷却水一般为脱离子水(纯水)。

棒状的放电灯10插入在形成于水冷套70的内管712内部的灯配置空间S中，通过灯座80A、80B保持悬空。这里，该图中的符号81都是通风口，箭头是冷却风的方向。由此，也有在灯配置空间S的内部与灯10的管轴平行地流经冷却风的情形(参照专利文献2)。

放电灯10的热经由灯配置空间S的发光管11与内管712之间的空气层传到水冷套70的内壁，被流经水冷套70内的冷却水冷却。由此，水冷套70内流动的冷却水防止灯的过热，但该冷却是隔着空气层的间接冷却，因而发光管11的温度不会达到使密封于该发光管11内的水银等密封物成为未蒸发的过冷却的温度，而将发光部维持在适当的温度。

图5(a)、图5(b)是说明紫外线光源用的一般放电灯的结构的一例的图，图5(a)是沿着管轴进行截断而得到的截面图。在该图中，发光管11由石英玻璃构成，隔着规定距离对置配置有一对电极13A、13B。内部导线棒14A、14B与电极13A、13B连接设置，并被连接到钼制的金属箔15A、15B，通过气密地焊接该金属箔15A、15B与发光管11的玻璃，来形成封闭部12A、12B。当在电极13A、13B间发生放电时，作为被密封于发光管11内的发光物质的水银蒸发，放射水银明线光谱的紫外线。紫外线透射水冷套70的内管712、冷却水及外管711而被放出至外部，并照射在被处理物上。

在上述的紫外线光源装置中，水冷套总体上有两种作用。

(1)第一，冷却点灯中的灯，将发光管保持在适当的温度。

点灯时的放电灯的发光管为了蒸发所密封的水银或其他的金属化合物，需要加温成500℃以上。当发光管温度低于500℃时，会出现未蒸发的密封物，将不能够得到规定的紫外线放射。另一方面，当发光管温度超过900℃而成为高温时，构成发光管的石英玻璃会再结晶而产生透明消失，紫外线输出低下。因此，可以说维持在500～900℃的温度范围是适当的。

(2)第二，减小对被处理物的热影响。

冷却水冷却发光管的辐射热，减小对被处理物的热影响。另外，吸收灯所放射出的光中包含的紫外线处理所不需要的光、即吸收从可视光一直到红外的光成分，防止被处理物被光加热。

在这种紫外线光源装置中，点亮灯时，调节内管的内壁与发光管的外壁间隔、或冷却水的温度、流量等，以便图5(a)所示的发光管中央上部的点P成为规定的温度(例如参照专利文献3)。这是由于，在上述放电灯中，在一对电极之间形成有放电电弧，由此灯(发光管)被加温，因而，当将灯的管轴维持在水平状态进行点灯时，电弧被发光管内的对流抬高至上面，所以发光管在位于发光部中央的上部P处温度较高，随着朝两方的端部温度变低。