專利名稱：紫外線照射用光源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紫外線照射用光源，具有通過在內(nèi)部流動(dòng)冷卻用流體 而對(duì)放電燈進(jìn)行冷卻的冷卻套。
背景技術(shù)：
利用放射包含紫外線的光的燈，進(jìn)行保護(hù)膜、粘接劑、涂料、油墨、 抗蝕劑、樹脂、定向膜等的硬化、干燥、熔融、軟化、改良等的處理，在 各領(lǐng)域被廣泛施行。使用于這些用途的放射紫外線的燈，具體而言，是可 得到較高的光輸出的高壓水銀燈或者金屬鹵化物燈等的長弧型(棒狀)的 放電燈，在棒狀的發(fā)光管(以下也稱為封體)的內(nèi)部相對(duì)置地配置一對(duì)電 極，并且根據(jù)需要而封入有例如水銀或者其它的金屬等。
在上述放電燈中，要求相對(duì)被處理物以較高的輸出照射光，為了提高 對(duì)燈的輸入功率，作為在由內(nèi)管和外管構(gòu)成的大致圓筒狀的具有紫外線透 射性的雙層管型的冷卻套的內(nèi)部收容有放電燈的紫外線照射用光源而使用
(例如參照專利文獻(xiàn)1、專利文獻(xiàn)2)。該紫外線照射用光源在未經(jīng)冷卻套 冷卻而使用時(shí)，由于發(fā)光管的溫度達(dá)到100(TC以上會(huì)使發(fā)光管過熱而產(chǎn)生 失透，因此，不得不減小燈的輸入。然而，通過使用冷卻套，與未冷卻的 燈或者僅以空冷點(diǎn)亮的情況相比，可以降低發(fā)光管的溫度，能夠輸入較大 的功率，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的紫外線輸出。
圖3 (a)是表示現(xiàn)有技術(shù)涉及的具有雙層管型的冷卻套的紫外線照射 用光源的概略構(gòu)成的立體圖，圖3 (b)是圖3 (a)所示的紫外線照射用光 源的A—A的剖面圖。并且，在以下的說明中，由于冷卻套是水冷式而簡 單地稱為水冷套。
如這些圖所示那樣，在棒狀的燈100上安裝有雙層管型的水冷套101。 水冷套101由圓筒狀的內(nèi)管102和外管103構(gòu)成，從冷卻水入口 108向內(nèi) 管102與外管103之間流入冷卻介質(zhì)、例如冷卻水，并從冷卻水出口 109排出地構(gòu)成。如上述那樣，燈100使用高效地放射紫外線的棒狀的高壓水 銀燈或者金屬鹵化物燈，燈內(nèi)部的兩端具有一對(duì)放電電極105、 106，經(jīng)由 電力供給用導(dǎo)線107向電極105、 106兩端供給電力。
燈100插入到內(nèi)管102內(nèi)，在燈100與內(nèi)管102之間設(shè)置有預(yù)先設(shè)定 的例如0.5mm lmm左右的空氣層108。燈點(diǎn)亮?xí)r，在內(nèi)管102與外管103 之間的水冷層104內(nèi)流動(dòng)冷卻水，來自燈100的光經(jīng)由該水冷層104照射 未圖示的被處理物。
在這樣的紫外線照射用光源中，水冷套101具有兩個(gè)較大的作用。 一個(gè)作用是，對(duì)點(diǎn)亮中的燈100進(jìn)行冷卻、并使其保持在適當(dāng)?shù)臏囟取?點(diǎn)亮?xí)r的燈100的發(fā)光管的溫度，為了使發(fā)光管內(nèi)的水銀或金屬蒸發(fā)，一 般認(rèn)為450。C 90(TC較為適當(dāng)。當(dāng)為45(TC以下時(shí)，封入燈100內(nèi)的水銀 等金屬變得不蒸發(fā)而發(fā)生不亮燈。另外，當(dāng)為90(TC以上時(shí)，構(gòu)成發(fā)光管的 石英會(huì)產(chǎn)生失透。
燈100的熱經(jīng)由燈100與內(nèi)管102之間的空氣層108向水冷套101傳 導(dǎo)，并通過流動(dòng)在水冷套101的內(nèi)管102與外管103之間的冷卻水進(jìn)行冷 卻。
這樣，雖然在水冷套101內(nèi)流動(dòng)的冷卻水可防止燈100的過熱，但由 于是經(jīng)由空氣層108而間接地冷卻，因此使發(fā)光管的溫度不會(huì)下降到使燈 內(nèi)部的金屬變得不蒸發(fā)那樣低的溫度，在水冷套101內(nèi)流動(dòng)的冷卻水起到 了使燈100的發(fā)光管保持在適當(dāng)?shù)臏囟鹊淖饔谩?br> 另一個(gè)作用是，減少從燈100對(duì)被處理物的熱影響。
首先，水冷層104吸收來自上述的450。C 90(TC的發(fā)光管的輻射熱。 另外，吸收從燈100放射的光中含有的不需要紫外線處理的從可視至紅外 的光的成分。通過此作用，能夠使對(duì)被處理物的加熱抑制得較小。
內(nèi)管102與外管103之間的間隔、即水冷層104的厚度，雖然越厚對(duì) 被處理物的加熱的影響越小，但是當(dāng)過厚時(shí)，需要處理的紫外線透射的比 率也減少，因此，將這些綜合地考慮來進(jìn)行適宜設(shè)定。
如上述那樣，作為燈100使用輸出大、并且能夠縮短處理時(shí)間的棒狀 的高壓水銀燈或者金屬鹵化物燈等，但是，在這些燈的發(fā)光管(封體)上， 通常被稱為尖部的在燈的制造工序中使用的氣體排出管(具體是指向發(fā)光
4管內(nèi)部導(dǎo)入需要的氣體、并且用于將內(nèi)部調(diào)整為規(guī)定的壓力的管)的殘留
部分，以從燈的發(fā)光管的外表面突出lmm左右的形式存在。
可是，當(dāng)這樣的尖部從發(fā)光管的外表面突出時(shí)，在將燈配置于水冷套 內(nèi)時(shí)，燈與水冷套的內(nèi)管之間的間隔被限制。即，在尖部從發(fā)光管突出的 高度以下使燈不能接近水冷套的內(nèi)壁，因此，存在不能充分地冷卻以高輸 入點(diǎn)亮的燈的情況。
因此，在專利文獻(xiàn)3中記載有這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)于在水冷套內(nèi)收納的燈， 將尖部壓入發(fā)光管內(nèi)，以免從發(fā)光管的外表面突出地構(gòu)成。
圖4是表示收納于冷卻套內(nèi)的、以使尖部不從發(fā)光管的外表面突出的 方式而使其凹下的棒狀的放電燈的形成有尖部的部分的放大圖。另外，該 圖是沿棒狀的放電燈的縱向剖切的剖面圖。
用圖4表示將尖部壓入發(fā)光管內(nèi)的步驟。
尖部T，在向燈的發(fā)光管(封體)110內(nèi)部導(dǎo)入需要的氣體和用于調(diào)整 內(nèi)部的壓力而排氣之后，進(jìn)行密封、切斷。在此階段，尖部T從發(fā)光管的 外表面突出。
因此，接下來，對(duì)尖部T的周邊部B進(jìn)行加熱并使其變軟，并將尖部 T向發(fā)光管110的內(nèi)側(cè)壓入到使其外表面不從發(fā)光管突出的位置。
因此，實(shí)際上如圖4所示，尖部的周邊部B (用虛線包圍的部分)，僅 壓入了尖部T的部分向發(fā)光管110內(nèi)凹下，因而與發(fā)光管110的外表面相 比，向內(nèi)側(cè)凹下lmm左右。
專利文獻(xiàn)l:日本特開昭61 — 158453號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開昭56 — 155765號(hào)公報(bào)
專利文獻(xiàn)3:日本實(shí)開昭60—11270號(hào)公報(bào)
可知在將這種使尖部壓入發(fā)光管內(nèi)以免從發(fā)光管的外表面突出的燈插 入到水冷套內(nèi)并點(diǎn)亮?xí)r，根據(jù)發(fā)光管的形成有尖部的部分的方向，在形成 有尖部的部分上產(chǎn)生失透。
一直以來，對(duì)于將放電燈配置在水冷套內(nèi)的紫外線照射用光源，還不 知道發(fā)光管的形成有尖部的部分的方向與該部分的失透之間的關(guān)系。

發(fā)明內(nèi)容
5本發(fā)明是考慮上述問題點(diǎn)而完成的，本發(fā)明的目的在于提供一種紫外 線照射用光源，將為了使尖部不從發(fā)光管的外表面突出而使其凹下的棒狀 的放電燈配置在水冷套內(nèi)，在上述紫外線照射用光源中，得知了關(guān)于發(fā)光 管的形成有尖部的部分的方向與該部分的失透之間的關(guān)系的見解，并且， 在發(fā)光管的形成有尖部的部分上不會(huì)產(chǎn)生失透。
為了解決上述課題，在本發(fā)明中，放電燈以使發(fā)光管的形成有尖部的 部分在重力方向下方的方式配置在冷卻套內(nèi)。
作為上述"重力方向下方"的范圍，最好是使發(fā)光管的形成有尖部的
部分為從該燈的中心起以鉛垂方向下方作為0度的±45度的范圍。
如上述背景技術(shù)中敘述的那樣，為了使尖部不從發(fā)光管的外表面突出 而壓入時(shí)，尖部的周邊部隨之凹陷，與發(fā)光管的外表面相比，向內(nèi)側(cè)凹下 lmm左右。
因此，當(dāng)將這樣的燈配置在冷卻套內(nèi)時(shí)，燈的尖部的周邊部(圖4中 的B部)，與發(fā)光管的外表面相比，遠(yuǎn)離了冷卻套的內(nèi)管。因此，在燈點(diǎn)亮 時(shí)，尖部的周邊部的溫度比發(fā)光管的外表面的溫度高。
發(fā)明者銳意研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，特別是在燈點(diǎn)亮?xí)r，在放電電極之間產(chǎn) 生的電弧，由于發(fā)光管內(nèi)的對(duì)流而向重力方向上方隆起，因此，發(fā)光管的 溫度上側(cè)容易變高，與冷卻套之間的間隔稍微變寬時(shí)，溫度便急劇上升。 例如，發(fā)光管的外表面僅離開冷卻套lmm，發(fā)光管上側(cè)的溫度便上升大約 300 。C。
如上述那樣，燈點(diǎn)亮中的發(fā)光管的溫度在450。C 90(TC為適當(dāng)，為了 成為此溫度范圍而設(shè)定燈的發(fā)光管與水冷套內(nèi)管之間的間隔。這時(shí)，當(dāng)以 使發(fā)光管的形成有尖部的部分在相對(duì)于重力方向的上方的方式配置燈時(shí)， 則如上述那樣，尖部的周邊部相對(duì)于發(fā)光管的外表面凹下約lmm，因此， 例如即使發(fā)光管的溫度為約70(TC，尖部周邊部的向發(fā)光管內(nèi)部凹陷的部分 的溫度也變?yōu)榧sIOO(TC，超過了適當(dāng)?shù)臏囟确秶?，因此?dǎo)致失透。
相對(duì)于此，發(fā)光管的下側(cè)相反而遠(yuǎn)離電弧。因此，發(fā)光管的下側(cè)的溫 度比上側(cè)低，即使發(fā)光管至冷卻套的內(nèi)管的距離變遠(yuǎn)lmm，溫度也只上升 50。C左右。
因此，如果使發(fā)光管的形成有尖部的部分在重力方向下方地將燈配置在冷卻套內(nèi)，若發(fā)光管的溫度為700°C，則尖部周邊部的向發(fā)光管內(nèi)部凹陷 的部分的溫度即使變高，也為750°C，燈的發(fā)光管的溫度被維持在適當(dāng)?shù)臏?度范圍。
發(fā)明效果
在本發(fā)明中，將為了使尖部不從發(fā)光管的外表面突出而使其凹下的棒 狀的放電燈，以使發(fā)光管的形成有尖部的部分在重力方向下方的方式配置 在冷卻套內(nèi)，因此，能夠防止燈的失透。


圖1是表示發(fā)光管的形成有尖部的部分的位置與尖部周邊部的溫度關(guān) 系的圖。
圖2是表示本發(fā)明的紫外線照射用光源的圖。
圖3是表示以往的具有冷卻套的紫外線照射用光源的概略構(gòu)成的圖。 圖4是表示放大使尖部凹下的放電燈的形成有尖部的部分的圖。
符號(hào)說明
10:棒狀的放電燈；11:發(fā)光管(封體)；12A、 12B:電極； 13:燈頭；14:導(dǎo)線；20:冷卻(水冷)套； 201A、 201B:腳部件；21:外管；22:內(nèi)管；
23A、 23B:套座；24A、 24B: O形圈(大);25A、 25B: 0形圈(小); 26:導(dǎo)入口； 27:排出口； 30A、 30B:燈座；31A、 31B:固定螺釘； 32A、 32B:螺釘；T:尖部；B:尖部的周邊部； M:標(biāo)記；H:冷卻用流體(冷卻水)。
具體實(shí)施例方式
圖1是表示在配置于冷卻套內(nèi)的棒狀的放電燈中，發(fā)光管的形成有尖
部的部分的位置與燈點(diǎn)亮?xí)r的尖部周邊部(圖4中的B部)的溫度的關(guān)系。
該圖的橫軸是燈的點(diǎn)亮?xí)r間(秒)，縱軸是溫度rc)。使尖部的位置
從燈的中心起以鉛垂方向下方作為O度，對(duì)于O度、30度、45度、90度、 180度的五種位置，在燈的輸入功率為120W/cm (待機(jī)狀態(tài)的功率)的情況下、和為200W/cm (額定)的情況下進(jìn)行測定尖部周邊部的溫度。并 且，燈發(fā)光管的外表面(形成有尖部的部分以外的部分)與冷卻套內(nèi)壁之 間的間隔為0.5mm。
如該圖所示那樣，在尖部的位置為180度，即以使發(fā)光管的形成有尖 部的部分在重力方向上方的方式配置燈的情況下，輸入為120W/ cm、200W / cm的任一種情況下，尖部周邊部的溫度都超過了燈點(diǎn)亮?xí)r發(fā)光管的適當(dāng) 溫度范圍的上限即900°C。
而且，在尖部的位置為90度、即以使發(fā)光管的形成有尖部的部分在橫 向的方式配置燈的情況下，雖然輸入為120W/cm的情況下處在適當(dāng)?shù)臏?度范圍，但在200W/ cm的情況下超過了 900°C。
與此相對(duì)，在尖部的位置為45度的情況、即以使發(fā)光管的形成有尖部 的部分在重力方向下方的方式配置燈的情況下，不僅輸入為120W/cm的 情況下，即使在200W/cm的情況下也不會(huì)超過900°C，尖部周邊部的溫 度進(jìn)入了 45(TC 90(TC的適當(dāng)?shù)臏囟确秶?br> 同樣地，在使發(fā)光管的形成有尖部的部分為重力方向下方、即0度或 者30度的情況下，即使在120W/cm、 200W/cm的任何一個(gè)輸入的任一 個(gè)中，尖部周邊部的溫度也進(jìn)入了 45(TC 900'C的適當(dāng)?shù)臏囟确秶?br> 因此，我們認(rèn)為燈在冷卻套內(nèi)通過以使發(fā)光管的形成有尖部的部分在 重力方向下方的方式配置，能夠防止失透，并且，最好是使形成有該尖部 的位置的方向配置為從燈的中心起以鉛垂方向下方作為0度的±45度的范圍內(nèi)。
圖2是表示在冷卻套內(nèi)將為了使形成在發(fā)光管上的尖部不從發(fā)光管的 外表面突出而使其凹下的棒狀的放電燈，以使發(fā)光管的形成有尖部的部分 在重力方向下方的方式配置的本發(fā)明的紫外線照射用光源的圖。并且，該 圖是沿棒狀燈的縱向剖切的剖面圖。
冷卻(水冷)套20構(gòu)成為，具有由透射紫外線的石英玻璃構(gòu)成的外管 21以及內(nèi)管22、配置在其兩端的一對(duì)套座23A、 23B、以及在套座內(nèi)用于 液密地保持冷卻用流體H (例如冷卻水)的0形圈24A、 25A、 24B、 25B。
套座23A、 23B由例如鋁構(gòu)成，與由石英玻璃構(gòu)成的外管21以及內(nèi)管 22的端面抵接并規(guī)定兩者的軸向位置，并且也規(guī)定冷卻用流體H流動(dòng)的外管21與內(nèi)管22之間的間隔。
另外，在套座23A、 23B上設(shè)置有冷卻用流體H的導(dǎo)入口 26和排出口27。
而且，在套座23A、 23B上安裝有腳部件201A、 201B，水冷套20通 過腳部件201A、 201B被固定在紫外線照射裝置的底板或者框架上。
棒狀的放電燈(以下也稱為燈)100是例如高輸出的高壓水銀燈或者金 屬鹵化物燈。在由石英玻璃構(gòu)成的棒狀的發(fā)光管(也稱為封體)11的內(nèi)部， 相對(duì)置地配置例如由鎢構(gòu)成的一對(duì)電極12A、 12B，并且封入有作為放電氣 體的氬氣以及作為發(fā)光物質(zhì)的水銀。并且，在金屬鹵化物燈的情況下，除 了水銀以外適量封入金屬化合物。
發(fā)光管11例如全長為320mm，發(fā)光部的長度(即電極間的距離)為 200mm。并且，在本實(shí)施方式涉及的放電燈100中，在尖部T部分以外的 發(fā)光部的區(qū)域，發(fā)光管11的徑無變位地形成為直管狀。
燈100的兩端安裝有陶瓷制的燈頭13。從燈頭13伸出向電極12A、12B 供給電力的導(dǎo)線14。
燈100的燈頭13插入到燈座30A、 30B內(nèi)、并通過固定螺釘31A、 31B 固定。接著，燈座30A、 30B通過螺釘32A、 32B以預(yù)先設(shè)定的燈100與 內(nèi)管22之間的間隔的寬度被固定在套座23A、 23B上。
通過以上的過程，燈100被保持固定在冷卻套20內(nèi)。
在冷卻套20內(nèi)，以使發(fā)光管11的形成有尖部T的部分在重力方向下 方(從燈的中心起以鉛垂方向下方作為0度的土45度的范圍)的方式配置 燈IOO，具體的步驟如下所示。
如背景技術(shù)所述那樣，在為了使尖部T不從發(fā)光管11的外表面突出而 使其凹下的棒狀的放電燈100的縱向兩端，通過粘接劑安裝燈頭13。在燈 頭13安裝后，在燈頭13的兩端施行表示尖部T的位置的標(biāo)記M。
如上述那樣，水冷套20在底板或者裝置的框架上通過腳部件201A、 201B被安裝于套座23A、 23B。因此，冷卻套20的上下方向由安裝在套座 23A、 23B上的腳部件201A、 201B的位置來決定。艮口，套座23A、 23B由 腳部件201A、 201B的位置來決定其上下方向。
另夕卜，燈座30A、 30B通過螺釘32A、 32B被固定在套座23A、 23B上，因此，燈座30A、 30B通過套座23A、 23B與螺釘32A、 32B的螺釘孔的關(guān) 系來決定其上下方向。
另一方面，雖然燈100將燈頭13插入到燈座30A、 30B內(nèi)，并通過緊 固固定螺釘31A、 31B而被固定，但是，如上述那樣，燈座30A、 30B通 過與套座23A、 23B的關(guān)系來決定其上下方向，因此，在觀察形成在燈頭 13上的標(biāo)記M的同時(shí)，為了使尖部T的位置在燈座30A、 30B的下方向而 使燈圍繞管軸旋轉(zhuǎn)，并通過固定螺釘31A、 31B進(jìn)行固定。
以上，以使發(fā)光管11的形成有尖部T的部分在重力方向下方的方式， 將燈100配置在冷卻套20內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種紫外線照射用光源，在內(nèi)管與外管之間流動(dòng)冷卻介質(zhì)的冷卻套內(nèi)配置了為使形成在發(fā)光管上的尖部不從該發(fā)光管的外表面突出而使其凹下的棒狀的放電燈，其特征在于，上述放電燈配置為，使發(fā)光管的形成有尖部的部分在重力方向下方。
2、 一種紫外線照射用光源，在內(nèi)管與外管之間流動(dòng)冷卻介質(zhì)的冷卻套 內(nèi)配置了為使形成在發(fā)光管上的尖部不從該發(fā)光管的外表面突出而使其凹 下的棒狀的放電燈，其特征在于，上述放電燈配置為，使發(fā)光管的形成有 尖部的部分為從該燈的中心起以鉛垂方向下方作為0度的±45度的范圍。
全文摘要
本發(fā)明提供一種紫外線照射用光源，將為使尖部不從發(fā)光管的外表面突出而使其凹下的棒狀的放電燈配置在水冷套內(nèi)，在上述紫外線照射用光源中得到了對(duì)于發(fā)光管的形成有尖部的部分的方向與該部分的失透之間的關(guān)系的見解，并且，不會(huì)在發(fā)光管的形成有尖部的部分上產(chǎn)生失透。放電燈以使發(fā)光管的形成有尖部的部分在重力方向下方的方式配置于冷卻套內(nèi)。再者，發(fā)光管的形成有尖部的部分最好是從該燈的中心起以鉛垂方向作為0度的±45度的范圍內(nèi)。
文檔編號(hào)H01J61/30GK101527249SQ200910118298
公開日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者田近望 申請(qǐng)人:優(yōu)志旺電機(jī)株式會(huì)社