专利名称：紫外线照射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微波供电方式的紫外线照射装置，更具体地，即便在变更了无电极灯的 种类或形状的情况下，也能够进行取得了匹配的紫外线照射。
背景技术：
日本专利公开2003-109787 (专利文献l)的通过同轴电缆来传输从磁控管输出的微波并 将该微波供给无电极灯的微波紫外线照射装置，其在向无电极灯供给微波能量时，通过同轴 电缆来传输从磁控管输出的微波，并将该微波供给无电极灯，从而使得来自无电极灯的紫外 线发光。
上述专利文献1的技术，为了在通过同轴电缆传输从磁控管输出的微波并将该微波供给 无电极灯时保持匹配状态，无电极灯的形状或特性都设计成固定的，因此存在着在改变了无 电极灯的种类的情况下，匹配条件恶化、无法向无电极灯进行最合适的能量供给这样的问题。
又，从磁控管输出的微波通过同轴电缆传输，并将该微波供给无电极灯。此时，由于是 从同轴电缆传输高输出功率的微波，因此具有微波泄漏的影响变多、无法得到最适于无电极 灯的能量这样的问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种紫外线照射装置，该紫外线照射装置即便在变更了无电 极灯的种类或形状的情况下也能够进行取得了匹配的紫外线的照射，并能以简易的构造得到 可靠的匹配。
本发明的第二目的在于提供一种紫外线照射装置，该紫外线照射装置减少了通过同轴电 缆将微波传递给收容有使紫外线发光的无电极灯的灯罩时的高输出功率的微波的传送损失。
图1是用来说明本发明的紫外线照射装置的第一实施形态的概略构成图。
4200910159852.4
图3是用来说明图1所使用的无电极灯的一个例子的构成图。 图4是图1的主要部分的构成图。
图5是用来说明本发明的紫外线照射装置的第二实施形态的概略构成图。
图6是用来说明本发明的紫外线照射装置的第三实施形态的概略构成图。
图7是用来说明图6的主要部分的构成例的构成图。
图8是用来说明本发明的紫外线照射装置的第四实施形态的概略构成图。
图9是图8的截面图。
图10是用来说明本发明的紫外线照射装置的第五实施形态的概略构成图。 图11是图10的主要部分的构成图。
图12是用来说明本发明所使用的无电极灯的构成例的构成图。
图13是从上方观察图10的Ia-Ib横切线的俯视图。
图14是将图10的主要部分的一部分切除而显示的截面图。
图15是图14的IIa-IIb线的截面图。
图16是用来比较说明本发明和现有技术的说明图。
图17是用来说明本发明的紫外线照射装置的第六实施形态的概略构成图。 图18是用来说明本发明所使用的匹配调整器的其他具体例子的局部立体图。 图19是图18的截面图。
具体实施例方式
以下，参照附图对实施本发明的最佳形态进行详细说明。
图1 图3是用来说明本发明的紫外线照射装置的第一实施形态的图。图1是概略构成 图，图2是图1的主要部分的构成图，图3是图1的主要部分的构成图。
在图1中，11是同一筐体中收容有磁控管12的高频电源部。高频电源部11的磁控管12 所发出的微波分别通过连接器13、同轴电缆14、连接器15、以及匹配调整器16供给灯罩17。 在灯罩17内，无电极灯18被收容在规定位置。在灯罩17的上部，安装有冷却用的风扇19， 使得无电极灯18所发出的热散热。使无电极灯18所发出的紫外线从形成于灯罩17的下部的 照射窗20反射至配置于背面的反射器21来进行照射。
在照射窗20上配置具有开口的网板22，该网板22的开口通过将例如金属线编织形成为 网状、或者通过对金属板进行蚀刻加工而形成的。23是由无电极灯18、反射器21以及网板22构成过的微波空腔部。
图2显示了高频电源部11的构成图。lll是电源，将电源111的电力供给磁控管12，并 使磁控管12产生微波。该微波通过导波管112供给同轴/导波管转换部113，该同轴/导波管 转换部113用于将导波管112的微波转换为使同轴电缆14传送的微波。利用同轴/导波管转 换部113转换为同轴电缆14用的微波传被送给同轴电缆14，经匹配调整器16匹配后，被发 射至微波空腔部23。
在此，参照图3对无电极灯18的构成例进行说明。181是由使紫外线透过的石英玻璃制 的、长度为240mm左右的圆筒形状的灯管。灯管181作成锥形，以使得其中央部182比其两 端部183、 184更细，因此两端部183、 184的外径例如为17mm左右，中央部182的外径为 10mm左右。
在灯管181的发光空间185内，封入以惰性气体以及水银和铁为主要成分的利用微波放 电的放电介质。在灯管181的两端，支承灯管181的支承部186、 187与灯管181—体构成。
将匹配调整器16作成具有导电性的由例如铝制造的箱状形状，在其一侧面安装有连接器 15，在其另一侧面形成有使微波向微波空腔部23发射的开口。在匹配调整器16上，还设有 检测微波的反射电压并调整与之相对应的阻抗匹配用的短截线16a。
如图4所示，短截线16a安装在匹配调整器16的上侧面，该短截线16a是在未取得匹配 的情况下进行匹配调整的调整装置。短截线16a能够通过在匹配调整器16内插拔具有导电性 的多个调整轴41，来进行与无电极灯18相对应的阻抗匹配。调整轴41例如在调整轴41的 外周形成螺旋槽42，在调整孔43的内周形成螺丝牙44,该调整孔43在匹配调整器16的上 侧面开口，通过旋转短截线16a短截线16a能在匹配调整器16内插拔。
因此，能够根据无电极灯18的种类或形状的改变，利用匹配调整器16的短截线16a进 行微波的不匹配的调整，从而实现与无电极灯18的种类或形状的改变相匹配的微波的照射。
图5是用来说明本发明的紫外线照射装置的第二实施形态的概略构成图。与上述第一实 施形态相同的构成部分标注相同的符号，并在此省略其说明。
该实施形态是将短截线16a直接配置在灯罩17的上表面上。也就是说，将灯罩17本身 作为匹配调整器16的一部分，并将短截线16a的调整轴41能插拔地直接安装在灯罩17上。 可通过根据无电极灯18的种类或形状的改变调整调整轴41来实现与无电极灯18的种类或形 状的改变相匹配的微波的照射。
在该情况下，由于能够将灯罩17兼用作匹配调整器16的构成的一部分，因此能够使得 结构更加简单。图6、图7是用来说明本发明的紫外线照射装置的第三实施形态的图，图6是概略构成 图，图7是用来说明图6的主要部分的一个例子的构成图。与上述第一实施形态相同的构成 部分标注相同的符号，并在此省略其说明。
该实施形态用于防止在即使利用匹配调整器16进行了调整，也无法顺利取得匹配、由于 微波的反射波而在不匹配状态下持续使用的情况下的灯性能的恶化、磁控管的寿命降低。
也就是说，如果是不整合的状态，会由于微波的反射而在产生同轴电缆14产生异常的发 热。因此，如图6所示，在同轴电缆14上安装温度传感器61，根据温度传感器的检测结果 使得高频电源部11的电源111停止。
具体来说，如图7所示，利用比较温度传感器61的输出电压和基准电压Vref的比较器 71来进行比较，根据比较结果使得电源111接通 切断。即，在温度传感器61的输出比基 准电压Vref低的情况下，比较器71为切断的状态，电源111维持接通的状态。在温度传感 器61的输出比基准电压Vref高的情况下，比较器71变为接通的状态，将电源111控制为切 断状态。
这样，即便在利用匹配调整器16调整了匹配状态的情况下，也利用温度传感器61检测 同轴电缆14的温度状态并根据检测结果检测是不匹配的状态还是匹配的状态，有助于防止不 匹配状态下的灯性能的恶化、磁控管的寿命降低。
图8、图9是用来说明本发明的紫外线照射装置的第四实施形态的图。图8是主要部分 的概略构成图，图9是图8的截面图。与上述第一实施形态相同的构成部分标注相同的符号， 并在此省略其说明。
图8显示了通过连接器15连接的匹配调整器16和同轴电缆14的连接部分。匹配调整器 16改良了谋求微波与微波空腔部23的匹配的手段。
也就是说，由于进行具有与匹配调整器16的短截线16a相同功能的滑动，因此能够通过 在图中箭头方向上插拔进行阻抗匹配调整的短截线部81，来进行阻抗匹配的调整。
该实施形态也与第一实施形态的短截线16a—样，在微波不匹配的状态下，能通过在匹 配调整器16中插拔短截线部81来进行匹配调整。
图10-图14是用来说明本发明的紫外线照射装置的第五实施形态的图，图10是概略构成 图，图11是图IO的主要部分的构成图，图12是图IO的主要部分的构成图，图13是从上方 观察图10的Ia-Ib横切线的俯视图，图14是切去图IO的主要部分而显示的截面图。
图10中，11是同一筐体中收容有磁控管12的高频电源部。高频电源部11的磁控管12 所发出的微波被供给至连接器131、 132。如图11所示，磁控管12与连接器131、 132之间的具体结构为，基于电源lll而从磁控 管12的天线121发出的微波通过导波管112、同轴/导波管转换部113被分别供给至连接器 131、 132。
图12显示了同轴/导波管转换部113的具体构成例。同轴/导波管转换部113将从磁控管 12的天线121发出的微波作为高频电源部11的输出，从由能电磁屏蔽的材料形成为筒状的 导波管112发送给被电磁结合的连接器131、 132。还有，微波分别从连接器131、 132发送 到同轴电缆141、 142的一端。连接器131、 132分别通过旋入螺钉的操作，来进行机械以及 电磁的结合，该螺钉分别突入与导波管112的结合部。
在图10、图13、图14中，由同轴电缆141、 142传送来的微波通过连接器151、 152、 匹配调整器161、 162被供给至灯罩17。匹配调整器161、 162为了进行更正确的阻抗匹配， 设置在接近灯罩17的位置。
在灯罩17内，无电极灯18被收容在规定位置。在灯罩17的上表面部，安装有冷却用的 风扇19,使得无电极灯18所发射出的热散热。形成于灯罩17的下表面部的照射窗20使无 电极灯18所发出的紫外线反射至配置于背面的反射器211、 212来进行照射。
在照射窗20上配置有屏蔽微波、使紫外线透过的RF过滤器22，该RF过滤器22是将 例如金属线编织形成为网状、或者通过对金属板进行蚀刻加工而形成的。23是由无电极灯18、 反射器211、 212以及RF过滤器22构成过的微波空腔部。
匹配调整器161、 162具有图14、图15所示那样的结构。图14、 15是对匹配调整器161 进行了说明，而匹配调整器162也具有相同的结构。另外，图15是图14的Ha-IIb线的截面 图。
也就是说，将匹配调整器161作成具有导电性的、由例如铝制造的箱状形状，在其一侧 面安装有连接器151，在其另一侧面形成有使微波向微波空腔部23发射的开口。在匹配调整 器161上，还设有用来检测微波的反射电压并调整与之相对应的阻抗匹配的短截线16a。
如图15所示，短截线16a安装在匹配调整器161的上表面，该短截线16a是在未取得匹 配的情况下进行匹配调整的调整装置。短截线16a能够通过在匹配调整器161内插拔具有导 电性的多个调整轴41,来进行与无电极灯18相对应的阻抗匹配。
调整轴41例如在调整轴41的外周形成螺旋槽42，在调整孔43的内周形成螺丝牙44， 该调整孔43在匹配调整器161的上表面开口，通过旋转短截线16a使短截线16a能在匹配调 整器161内插拔。
因此，能够根据无电极灯18的种类或形状的改变，利用匹配调整器161的短截线16a进
8行阻抗不匹配的调整，从而能够实现与无电极灯18的种类或形状的改变相匹配的微波的照 射。
在此，参照图16，对利用1根同轴电缆14a将收容有高频电源11的筐体和收容有无电极 灯18的灯罩17结合的现有技术的图16 (a)和利用2根同轴电缆141、 142进行连接的本发 明的图16 (b)的能量级别的差异进行说明。图16 (a)、图16 (b)示意性地显示灯照17内 的能量级别。
图16 (a)、图16 (b)示意性地显示了在同轴电缆14a、 141、 142分别使用相同的电缆、 磁控管12都为500W、所发生的微波的频率都为2.45GHz这些相同的条件下进行比较的情况。
艮P， 2根同轴电缆141、 142时的图16 (b)的能量级别Wb与1根同轴电缆14a时的图 16 (a)的能量级别Wa相比大约高两倍。因此，在使用两根同轴电缆的情况下，能量的效率 变高，进而也提高了发光效率。
取得分别从2根同轴电缆141、 142传达至灯罩17内的能量的匹配，由此通过同轴电缆 141、 142得到的能量级别通过相加而变高。
图17是用来说明本发明的紫外线照射装置的第六实施形态的主要部分的概略构成图。与 上述实施形态相同的构成部分标注相同的符号，并在此省略其说明。
该实施形态，准备了与同轴电缆141、 142分别对应的磁控管121、 122。
在微波高频电流所流经的同轴电缆中，在高频电流流经导体时，电流密度在导体的表面 为高，越远离表面电流密度变越低，即所谓表皮效应。
在实施形态中，由于使用电力小的磁控管121、 122，因此在供给灯管17的能量级别与 上述实施形态相同的条件下，能够抑制同轴电缆141、 142的表皮效应的影响和能量损失。
图18、图19是用来说明图15所说明的匹配调整器的其他具体例子的图，图18是局部 立体图，图19是图18的截面图。虽然都是对匹配调整器161进行说明，但匹配调整器162 也具有相同的结构。
这个例子显示了通过连接器15连接的匹配调整器16和同轴电缆14的连接部分。匹配调 整器161改良了谋求微波与微波空腔部23的阻抗匹配的手段。
也就是说，在匹配调整器161中沿着图中箭头方向插拔能够进行该阻抗匹配的、且滑动 自如的短截线部81，从而能够进行阻抗的匹配调整。
关于短截线部81的插拔机构并没有被图示，但是可以采用与齿轮啮合那样的能使移动平 滑、能可靠地保持移动后的状态的机构。
在该实施形态的匹配调整器161中，也与图14所说明的短截线16a—样，在微波处于不匹配的状态时，在匹配调整器161中插拔短截线部81，从而能够进行阻抗的匹配调整。
本发明并不限于上述实施形态。例如，对于同轴电缆，说明的是2根的例子，但是也可 以为3根以上。磁控管虽然例举至2支的例子，但也可以为3支以上。在设有多个磁控管的 情况下，未必需要与其数量相对应数量的同轴电缆，只要根据所要求的规格来设计就可以了。
权利要求
1.一种紫外线照射装置，其特征在于，包括高频电源部，该高频电源部具有电源、和根据该电源使微波产生的磁控管；灯罩，该灯罩收容有由光线透过性电介质构成的无电极灯，所述无电极灯中封入有根据所述微波使放电介质发光的发光介质；同轴电缆，所述同轴电缆使由所述磁控管激发的微波传输至所述灯罩；匹配调整单元，其随着所述无电极灯的变更，调整发射给所述无电极灯的所述微波的匹配状态。
2. 如权利要求1所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述匹配调整单元兼用支承着所述无电极灯并且使紫外线照射的灯罩的一部分。
3. 如权利要求1或2所述的紫外线照射装置，其特征在于，检测所述同轴电缆的温度，并根据检测结果来控制向所述磁控管供给高电压的电源的接通、切断。
4. 一种紫外线照射装置，其特征在于，包括高频电源部，该高频电源部具有电源、和根据该电源使微波产生的磁控管；灯罩，该灯罩收容有由光线透过性电介质构成的无电极灯，所述无电极灯中封入有根据所述微波使放电介质发光的发光介质；同轴电缆，所述同轴电缆使由所述磁控管激发的微波传递给所述灯罩；采用多根所述使微波传递给所述灯罩的同轴电缆来传达微波。
5. 如权利要求4所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述微波由多个所述磁控管产生。
6. 如权利要求5所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述磁控管为多个的情况下，所述同轴电缆的数目至少为磁控管的数量。
7. 如权利要求4-6中任意一项所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述同轴电缆上分别设有阻抗匹配用的匹配调整器。
8. 如权利要求7所述的紫外线照射装置，其特征在于，所述匹配调整器设置在所述灯罩侧。
全文摘要
本发明提供一种紫外线照射装置，在将被激发的微波转换为可以从内置有激振的磁控管(12)的高频电源部(11)传送给同轴电缆(14)的微波之后，将其从同轴电缆(14)发射给收容有无电极灯(18)的灯罩(17)。在同轴电缆(14)和灯罩(17)之间，配置有匹配调整器(16)，利用对微波的匹配状态进行调整的短截线(16a)来进行匹配，从而提高灯的性能。
文档编号F21S2/00GK101660675SQ20091015985
公开日2010年3月3日 申请日期2009年7月10日 优先权日2008年8月26日
发明者仓谷晶子, 八岛诚, 前田祥平, 铃木俊也 申请人:哈利盛东芝照明公司