特許 6376384 紫外線照射用放電管

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6376384

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】紫外線照射用放電管

(51)【国際特許分類】

   H01J 61/52 20060101AFI20180813BHJP

   H01J 61/04 20060101ALI20180813BHJP

   H01J 61/30 20060101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

   H01J61/52 L

   H01J61/04

   H01J61/30 R

【請求項の数】3

【全頁数】6

(21)【出願番号】特願2014-180090(P2014-180090)

(22)【出願日】2014年9月4日

(65)【公開番号】特開2016-54096(P2016-54096A)

(43)【公開日】2016年4月14日

【審査請求日】2017年8月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】502154452

【氏名又は名称】株式会社東通研

(74)【代理人】

【識別番号】100091306

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 友一

(74)【代理人】

【識別番号】100152261

【弁理士】

【氏名又は名称】出口 隆弘

(74)【代理人】

【識別番号】100174609

【弁理士】

【氏名又は名称】関 博

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 淳一

【審査官】 杉田 翠

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭６３−８１７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−１４４１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６１−０９９３５７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０６−３２５７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−１１１７８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０１４８５０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｊ６１／００−６５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

水銀及び不活性ガスを封入した放電容器を備え、前記放電容器の両端に対向するように一対の電極を取り付けて交流を流して紫外線を照射可能な紫外線照射用放電管であって、
前記放電容器は、紫外線照射時に前記放電容器の直流を出力可能な一対の直流出力端子を備えたことを特徴とする紫外線照射用放電管。

【請求項2】

前記直流出力端子は、前記一対の電極の中心で、対向する前記一対の電極を結ぶ直線と直交する方向であって互いに対向するように取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の紫外線照射用放電管。

【請求項3】

前記放電容器は、中心の断面が両端の断面よりも大きい球形部を設け、前記直流出力端子は、前記一対の電極を水平方向に沿って配置したときに前記球形部の中心を通る垂線上に取り付けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の紫外線照射用放電管。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、紫外線硬化型インキなどを硬化する紫外線を照射可能な紫外線照射用放電管に関する。

【背景技術】

【0002】

紫外線硬化型インキを硬化する紫外線を照射可能な紫外線照射用放電管は、印刷、塗装のほかにも、コーティングの分野においても利用されている。
紫外線照射用放電管は、紫外線照射時において発熱し管面温度が極めて高温となる。このため、放電管には冷風又は冷水による冷却手段を設けて管面温度を制御している。一例として特許文献１には、水冷式の高圧放電ランプが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００８−１４６９６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

発熱の主な原因は、放電管から照射される紫外線以外の可視光、赤外線などが空気に触れて熱として排気することが挙げられる。また、放電管が照射可能な紫外線は約２０％程度であり、この他は可視光、赤外線などであり、消費電力に対してエネルギーのロスが生じていた。このため、消費電力に対して紫外線以外の照射を少なくして、紫外線の照射率を高めるなど効率良く紫外線を照射可能な放電管が望まれている。

【0005】

上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、管内で生じた直流を出力することにより、放電容器の発熱を低減して紫外線の照射効率を高める紫外線照射用放電管を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、上記課題を解決するための第１の手段として、水銀及び不活性ガスを封入した放電容器を備え、前記放電容器の両端に対向するように一対の電極を取り付けて交流を流して紫外線を照射可能な紫外線照射用放電管であって、前記放電容器は、紫外線照射時に前記放電容器の直流を出力可能な一対の直流出力端子を備えたことを特徴とする紫外線照射用放電管を提供することにある。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するための第２の手段として、第１の手段において、前記直流出力端子は、前記一対の電極の中心で、対向する前記一対の電極を結ぶ直線と直交する方向であって互いに対向するように取り付けたことを特徴とする紫外線照射用放電管を提供することにある。

【0008】

本発明は、上記課題を解決するための第３の手段として、第１又は第２の手段において、前記放電容器は、中心の断面が両端の断面よりも大きい球形部を設け、前記直流出力端子は、前記一対の電極を水平方向に沿って配置したときに前記球形部の中心を通る垂線上に取り付けたことを特徴とする紫外線照射用放電管を提供することにある。

【発明の効果】

【0009】

上記のような構成によれば、直流出力端子を備えているので放電容器内の直流を取り出すことができる。これにより、紫外線以外の可視光、赤外線などの発生を低減でき、これに起因する発熱が低減して、紫外線の照射効率を高めることができる。

【0010】

上記のような構成によれば、直流出力端子を電極からもっとも遠い位置に取り付けているので、放電容器内で発生した直流が電極から抜けることなく、直流出力端子から外部へ出力させることができる。

【0011】

上記のような構成によれば、球形部の下方に取り付けた直流出力端子の周囲に水銀が溜まり、この端子が正電荷を帯び易く、上方に取り付けた直流出力端子から下方に取り付けた直流出力端子に向けて電子が移動して、直流が流れ易くなる。また、電極からもっとも遠い位置に、直流出力端子を取り付けているので、放電容器内で発生した直流が電極から抜けることなく、直流出力端子から外部へ効率的に出力させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の紫外線照射用放電管の構成概略を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の紫外線照射用放電管の実施形態を添付の図面を参照しながら、以下詳細に説明する。

【0014】

［紫外線照射用放電管１０］
図１は本発明の紫外線照射用放電管の構成概略を示す正面図である。図示のように本発明の紫外線照射用放電管１０は、放電容器２０と、電極３０と、直流出力端子４０を主な基本構成としている。

【0015】

［放電容器２０］
放電容器２０は、材質に石英ガラスを用いたほぼ直管状（棒状）の石英ガラス管である。放電容器２０の内部には、水銀と不活性ガスを封入している。本発明の不活性ガスは、一例として、アルゴン、ネオン、クリプトン、キセノンなどを用いることができる。不活性ガスは、放電容器２０の内部に適宜の圧力（一例として２．６６ｋＰａ）となるように封入している。

【0016】

［電極３０］
電極３０は、放電容器２０の両端に軸方向に沿って、先端同士が対向するように一対取り付けている。電極３０は、材質に一例としてタングステンなどを用いることができる。電極３０は、放電容器２０の両端で気密に埋設された金属箔３２を介して放電容器２０の軸方向の外側に突出して延びている端子３４と電気的に接続している。金属箔３２は、材質に一例としてモリブデンなどを用いることができる。本実施形態の電極３０には交流電源が接続し交流を流している。

【0017】

［球形部２２］
放電容器２０は、両端の一対の電極３０からもっとも離れた位置となる中心に球形部２２を設けている。球形部２２は、断面径が放電容器２０の両端の断面径よりも大きく設定されており、本実施形態では一例として両端の断面径の２倍の断面径に設定している。球形部２２の中心は、放電容器２０の長手方向の軸心上であって、放電容器２０の中心に位置するように設定されている。

【0018】

［直流出力端子４０］
直流出力端子４０は、球形部２２に取り付けている。直流出力端子４０は、放電容器２０の軸心からもっとも遠い位置に取り付けている。直流出力端子４０は、放電容器２０の軸心と直交し、球形部２２の中心を通る位置に取り付けている。換言すると、直流出力端子４０は、一対の電極３０を水平方向に沿って配置したときに球形部２２の中心を通る垂線上に先端同士が対向するように一対取り付けている。直流出力端子４０は、材質に一例としてタングステンなどを用いた一対の端子である。直流出力端子４０は、球形部２２の中心を通る垂線上に接続する円柱状の石英ガラス内で気密に埋設された金属箔４２を介して石英ガラスの軸方向の外側に突出して延びている端子４４と電気的に接続している。金属箔３２は、材質に一例としてモリブデンなどを用いることができる。本実施形態の直流出力端子４０は、放電容器２０の内部で発生した直流電流を出力可能な端子である。端子４４には、計測器、蓄電機器などを接続させることができる。

【0019】

［作用］
上記構成による本発明の紫外線照射用放電管の作用について、以下説明する。
紫外線照射用放電管１０の軸方向（一対の電極３０を結ぶ線）が水平方向となるように載置台に配置し、一対の電極３０に交流電源を接続して交流を流す。直流出力端子４０には、端子４４を介して計測器、蓄電機器などと接続した配線が接続している。

【0020】

放電容器２０の内部では、電極３０のうち陰極から飛び出した電子が陽極に向けて引っ張られる。このとき電子は水銀原子に衝突して水銀原子にエネルギーを与える。水銀原子は、励起されてエネルギーを光として放出（発光）し紫外線、可視光、赤外線となり放電容器２０から照射される。

【0021】

また、放電容器の一対の直流出力端子４０では、下方の直流出力端子４０の周囲に重力によって水銀が溜まり易く、正電荷を帯び易い状態となっている。このため、下方の直流出力端子４０に向けて放電容器２０の内部で発生した電子が引っ張られて、上方の直流出力端子４０から下方の直流出力端子４０に向かって電子が流れる。直流出力端子４０に接続した直流測定器により直流が検出できる。さらに直流出力端子４０に接続した蓄電機器により直流を蓄電することができる。これにより、紫外線以外の可視光、赤外線などの照射に係わる消費電力を、直流に変えて蓄電し、紫外線の照射効率を高められると共に、放電容器２０の発熱を大幅に低減することができる。

【0022】

［実施例］
放電容器２０の容積率（４８ｃｃ）に対して水銀を８．１６％（６μｌ）封入した。交流電圧２００Ｖを紫外線照射用放電管１０の電極３０に印加すると、電極３０は電圧２３Ｖ、電流７．２Ａ、消費電力１５７Ｗとなる。放電容器２０の管面温度は約１５０℃であった。
次に、直流出力端子４０に測定器（検流計）を接続し、直流出力端子４０に流れる直流を測定した。その結果、直流電圧２．５Ｖ、電流０．７Ａ、出力１．７５Ｗであった。また放電容器２０の管面温度は７８℃であった。このように、放電容器２０から１０％の発電を行うことができた。

【0023】

本発明の紫外線照射用放電管から照射される紫外線は、２５４ｎｍ、３６５ｎｍ、４０５ｎｍを主波長とするものであった。

【0024】

本発明の紫外線照射用放電管から出力した直流電流の波形は、正弦波と半波整流矩形の脈流であった。

【0025】

このような本発明の紫外線照射用放電管によれば、直流出力端子を備えているので放電容器内の直流を取り出し、紫外線以外の可視光、赤外線などの発生を低減できる。そして放電容器の発熱が低減して、紫外線の照射効率を高めることができる。また、放電容器から紫外線を照射しながら、直流出力端子に流れる直流を蓄電することにより、放電管の消費電力を有効活用できる。

【産業上の利用可能性】

【0026】

本発明は、特に交流電源を用いる放電管に産業上有効活用できる。

【符号の説明】

【0027】

１０………紫外線照射用放電管、２０………放電容器、２２………球形部、３０………電極、３２………金属箔、３４………端子、４０………直流出力端子、４２………金属箔、４４………端子。

【図1】