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紫外線発生装置

国内特許コード P160013027
整理番号 (S2014-1342-N0)
掲載日 2016年6月2日
出願番号 特願2015-552938
登録番号 特許第5881923号
出願日 平成27年6月10日(2015.6.10)
登録日 平成28年2月12日(2016.2.12)
国際出願番号 JP2015066683
国際出願日 平成27年6月10日(2015.6.10)
優先権データ
  • 特願2014-122855 (2014.6.13) JP
  • 特願2014-162799 (2014.8.8) JP
発明者
  • 松本 和憲
出願人
  • 富山県
発明の名称 紫外線発生装置
発明の概要 発光強度が高い紫外線を一様に発生することができる紫外線発生装置を提供する。
ループ状に形成された電気絶縁性の放電管(5)と、放電管(5)と同じループ状になるように放電管(5)に沿って配置された複数の分割電極(6)と、放電管(5)を囲むように配置され、放電管(5)内に閉じた磁場を形成する磁石(2,3,4)とにより紫外線ランプ(10)を形成し、この紫外線ランプ(10)の分割電極(6)に多相交流電源を接続してその多相交流放電電圧を隣り合う分割電極(6)に位相をずらして印加し、これにより生じた放電プラズマ(P)により紫外線を発生する。
従来技術、競合技術の概要

光硬化性材料の塗膜を硬化させて、塗装する光硬化塗装は、臭気が少なく、数秒という短時間で、塗膜を硬化させることができるため、種々の分野で広く用いられている。


しかし、光硬化塗装は、紫外線によって塗膜を硬化するため、塗膜硬化時に大きな電力を消費するとともに、大量の水銀を含む高圧水銀ランプを使用することが必要であり、エネルギーおよび地球環境問題が国内外において大きな関心が寄せられている今、地球環境に有害な水銀を用いることなく、少ないエネルギーで、光硬化性材料の塗膜を硬化させることができる紫外線発生装置の開発が切望されている。


本発明者らは、WO 2009123258 A1(特許文献1)において、弱電離性低温プラズマにより、窒素ガスで希釈した一酸化窒素ガスよりなる分子性混合ガスを励起することによって、200nmないし300nmの波長域に強い紫外線を放射できるということを明らかにした。



また、上述にように、地球環境問題への関心の高まりに伴って、地球環境に有害な水銀を用いることがない紫外線ランプの開発が進められており、紫外線源としてキセノンを用いた紫外線ランプが実用化されている。



しかし紫外線源としてキセノンを用いた紫外線ランプは、水銀を紫外線源とする紫外線ランプに比して、発光効率が劣るという問題があった。



また、酸素ガスを含むガスを紫外線源として、放電管内に封入する紫外線ランプにおいては、放電中に、化学的に一層活性化した酸素ガスが、放電管に存在する内容物および壁と反応して、消失(クリーンアップ)してしまうという問題があった。


このような放電型ランプにおけるクリーンアップ現象は、酸素ガス以外の封入ガスでも発生するため、これまで、種々の対策法が提案されてきた。


たとえば、ガスを封入する前に、アルゴンガスなどの希ガスを用いて、放電管内を放電洗浄し、封入ガスの放電管の内表面および電極などの内蔵物の表面への吸着を抑制する方法や、放電管の内表面および電極などの内蔵物の表面に保護膜を形成して、封入ガスと放電管の内表面および電極などの内蔵物の表面とが接触させないようにして、封入ガスが放電管の内表面および電極などの内蔵物の表面に吸着し、あるいは、反応することを防止する方法が提案されている。



また、窒素を紫外線源とする紫外線ランプにおいては、放電時間が長くなるにつれて、窒素の圧力が低下し、紫外線を発生させることができなくなり、寿命が短いという問題があり、特開2008-041275号公報(特許文献2)は、ガスを排気した放電管内に窒素ガスを導入し、窒素ガスが導入された放電管内で、予備的に放電を発生させ、予備的放電後に、放電管内のガスを排気し、ガスが排気された放電管内に、窒素ガスと希ガスとを導入することによって、放電時間が長くなるにつれて、窒素の圧力が低下するという問題の解決手段を提案している。

産業上の利用分野

本発明は、紫外線発生装置に関するものであり、さらに詳細には、発光強度が高い紫外線を空間的に一様に且つ時間的に連続して発生することができる紫外線発生装置に関し、また発光強度が高い紫外線を長時間にわたって発生させることができる紫外線発生装置に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
ループ状に形成された電気絶縁性の放電管であって、15/85<酸素ガス/窒素ガス<30/70の混合比で、酸素ガスと窒素ガスが混合された混合ガスが封入されている放電管と、放電管と前記同じループ状になるように前記放電管の外表面に所定の間隔を隔てて、取り付けられた複数の分割電極と、前記放電管を囲むように配置され、前記放電管内に閉じた磁場を形成する磁石とにより紫外線ランプを形成し、
前記紫外線ランプの分割電極に多相交流電源を接続して、その多相交流放電電圧を隣り合う分割電極に位相をずらして印加しこれにより生じた放電プラズマにより紫外線を発生するように構成された紫外線発生装置であって、
前記紫外線ランプが、全体としてループ状に取り付けられた3つ以上の分割電極と、長さが異なり、枠状をなした3つの磁石を備え、前記3つの枠状の磁石のうち、最も長さが長い枠状の磁石が最も外側に、最も長さが短い枠状の磁石が最も内側に、中間の長さを有する枠状の磁石が中央に、それぞれ配置され、最も外側に配置された枠状の磁石の極性と中央に配置された枠状の磁石の極性が逆で、かつ、中央に配置された枠状の磁石の極性と最も内側に配置された枠状の磁石の極性が逆になるように、前記3つの枠状の磁石が配置され、前記電気絶縁性の放電管が前記3つの磁石の間に囲まれるように配置されるとともに、中央に配置された前記枠状の磁石と最も外側に配置された前記枠状の磁石との間の磁力線および中央に配置された前記枠状の磁石と最も内側に配置された前記枠状の磁石との間の磁力線が、前記電気絶縁性の放電管を横切るように、前記電気絶縁性の放電管および前記枠状の3つの磁石が配置され、
前記酸素ガスと窒素ガスが混合された混合ガスが0.5Torrないし1.0Torrの初期封入圧力で、前記放電管内に封入されていることを特徴とする紫外線発生装置。

【請求項2】
前記3つの枠状の磁石のうち、中央に配置された中間の長さを有する磁石がループ状をなしていることを特徴とする請求項1に記載の紫外線発生装置。

【請求項3】
前記3つの枠状の磁石がループ状をなしていることを特徴とする請求項1に記載の紫外線発生装置。

【請求項4】
前記電気絶縁性の放電管の外周面に所定の間隔を隔てて取り付けられたN個の分割電極(Nは3以上の整数である。)に、N相交流電源が接続されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の紫外線発生装置。

【請求項5】
前記電気絶縁性の放電管の外周面に所定の間隔を隔てて、6個の分割電極が取り付けられ、6個の分割電極に6相交流電源が接続されていることを特徴とする請求項4に記載の紫外線発生装置。

【請求項6】
前記3つの磁石が永久磁石によって構成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の紫外線発生装置。

【請求項7】
前記3つの磁石が磁気シールド部材に取り付けられていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の紫外線発生装置。

【請求項8】
前記紫外線ランプの周囲を反射板で囲み、この紫外線ランプの分割電極に多相交流電源を接続してその多相交流放電電圧を隣り合う分割電極に位相をずらして印加し、これにより生じた放電プラズマにより紫外線を発生することを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1項に記載の紫外線発生装置。

【請求項9】
前記放電管内に、0.20≦酸素ガス/窒素ガス≦0.35の混合比で、酸素ガスと窒素ガスが混合された混合ガスが封入されていることを特徴とする請求項1ないし8に記載の紫外線発生装置。

【請求項10】
前記多相交流放電電圧が900Vないし1000Vに設定されていることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1項に記載の紫外線発生装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
出願権利状態 登録
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