説明

メタルハライドランプ

【課題】ランプと水冷冷却部に接触が生じた場合における部分的なランプの温度低下を抑えることのできるメタルハライドランプを実現する。
【解決手段】紫外線透過性の石英ガラスで気密性を有する放電空間10を備えた気密容器11内の軸方向に一対の放電用の電極121,122を対向して配置する。放電空間10内に水銀、沃化水銀、鉄、錫、アルゴンを封入し、点灯時に紫外光を発光させる。気密容器11の表面に突起17を形成する。この突起17が水冷の冷却部に接触したとしても接触面積を少なくすることができ、局所が極端に冷却されることを防止することが可能となる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、紫外線硬化塗料の硬化や機能性高分子フィルムの光反応などに用いられるメタルハライドランプに関する。
【背景技術】
【0002】
従来のメタルハライドランプは、金属タリウムあるいはハロゲン化タリウムを、鉄と水銀とともに、気密性容器に封入することにより340nm以下の短波長の紫外線を抑制して365nm近辺に高い発光強度を持つ紫外線照射ランプが知られている。(例えば、特許文献1)
【特許文献1】特開平03-250549号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
上記した特許文献1の技術は、ランプの安定点灯を確保するためには600〜850℃の発光管温度の管理が必要である。850℃以上になると、封入された鉄が石英ガラス製の放電容器に含浸し黒化の現象が生じ、照度低下やランプ曲がりに繋がる。このため、ランプの温度を低下させるために、水冷方式による間接的な冷却方式が用いることが考えられる。冷却方式での冷却効率を上げるには、ランプと冷却部との間隔を数mm程度に保持する必要がある。
【0004】
しかしながら、近年システムの大型化にともないランプの長尺化の要請がある。水冷方式の場合、数mm程度の間隔しかないばかりか、長尺化によるランプの温度上昇でランプの曲がりが発生し、ランプと水冷冷却部との接触することが考えられる。ランプと水冷冷却部との接触が生じると、接触部分にランプ内の水銀が集まることで蒸気圧が低下し、これに伴ってランプ電圧が低下する。この結果照度が下がる問題があった。
【0005】
この発明の目的は、ランプと水冷冷却部に接触が生じた場合における部分的なランプの温度低下を抑えることのできるメタルハライドランプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記した課題を解決するために、この発明のメタルハライドランプは、紫外線透過性の材料で気密性を有する放電空間を備えた気密容器と、前記気密容器の軸方向の該気密容器内に対向して配置された一対の放電用の電極と、前記放電空間内でアーク放電させた状態を維持するために十分な量の希ガス、水銀、ハロゲン化金属からなる封入物と、前記気密容器の長手方向の中央部に一体形成した突起とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【0007】
この発明によれば、ランプと水冷冷却部に接触が生じた場合における部分的なランプの温度低下を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0008】
以下、この発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【0009】
図1〜図3は、この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための、図1は基本構造図、図2は図1要部の拡大図、図3は図1のI−I’断面図である。
図1において、紫外線透過性を有する石英ガラス製で放電空間10を形成する放電容器11の長手方向両端の内部には、例えばタングステン材の電極121,122が配置される。放電容器11は、例えば外径φが27.5mm、肉厚mが1.5mm、発光長Lが2000mmの一重管で構成される。
【0010】
電極121,122はそれぞれインナーリード131,132を介してモリブデン箔141,142の一端に溶接される。モリブデン箔141,142の他端には、図示しないアウターリードの一端を溶接する。モリブデン箔141,142の部分は放電容器11のインナーリード131,132からアウターリードの一端までの放電容器11を加熱して封止する。
【0011】
モリブデン箔141,142は、放電容器11を形成する石英ガラスの熱膨張率に近い材料であれば何でもよいが、この条件に適したものとしてモリブデンを使用する。モリブデン箔141,142に一端がそれぞれ接続されたアウターリードには、例えばセラミック製のソケット151,152の内部で電気的に接続された給電用のリード線161,162を絶縁封止するとともに図示しない電源回路に接続される。
【0012】
放電容器11内には、アーク放電を維持させるための希ガスであるアルゴンガス、それに水銀、ヨウ化水銀と紫外光を発光させるための金属である鉄、スズ等のうちの少なくとも1種とハロゲンが封入されている。
【0013】
図2にも示すように、電極121と122間の放電容器11の外表面には、先端が尖塔あるいは丸みを帯びた形状の突起17を一体形成する。突起17は、放電容器11の周面方向に少なくとも1個で構わないが、図3に示すように複数形成してもよい。この場合、図3に示すように必ずしも同一周回上ではなく、同一周回からズレた位置であっても構わない。さらに、突起17は、放電容器11の長手方向に、少なくも1か所に形成する。複数箇所の場合は、軸方向に同一線上になくても良い。
【0014】
突起17は、希ガス等の封入物を放電容器11内に封入させるためのチップとも言われる排気管痕とは区別され、設けた突起17の放電容器11の外周面からの高さは、排気管痕より高くなっている。なお、排気管痕は、放電容器11の封止する部分を利用することにより、必ずしも必要なものではなく、なくすことも可能である。
【0015】
突起17の高さの規定は、ランプの水冷の冷却機構との位置関係で決まることから特に規定はしないが、冷却機構と接触しないこと、その他特性に影響を与えないことを考えると1〜3mm程度が好ましい。
【0016】
ここで、電極121,122に対して、ランプ電圧2300V、ランプ電流10.3A、電位傾度D11.5V/cmを供給すると、365nm近辺に高い発光強度を持つ紫外線の発光が可能となる。このときの水銀封入量は、0.9mg/cc、ヨウ化水銀の封入量を0.08mg/cc、鉄を0.01mg/cc、錫0.005mg/ccとした。
【0017】
図4、図5は、図1で構成されたメタルハライドランプ100を、水冷式の冷却機構を備えた紫外線照射装置に適用した場合における実施例について説明するための、図4はシステム構成図、図5は図4のII−II’線断面図である。
【0018】
紫外線照射装置は、メタルハライドランプ100と水冷ユニット200から構成される。メタルハライドランプ100と水冷ユニット200は、メタルハライドランプ100のソケット151,152に取り付けられたスペーサ41a,41bにより所定の間隔に位置決めされる。
【0019】
水冷ユニット200は、円筒状の石英ガラス等の透明な材料よりなり、内管21とその外側に設けられた外管22を備え、二重管構造となっている。メタルハライドランプ100は、内管21に内包されている。
【0020】
水冷ユニット200は、外周端部に設けられた接続管23a,23bを通して外部から水などの冷却液24が循環される。冷却液24は、図5に示すように、接続管23aから温度の低いものを入水し、接続管23bからメタルハライドランプ100の冷却を行い、暖められたものを出水する。暖められた出水は、冷却され再び接続管23aから入力するようにしてある。
【0021】
外管22の外面には、必要に応じて金属酸化物を含む金属酸化物膜が被着されている。この金属酸化物は、T,C,Z,S,Zの少なくとも1種以上より構成される。
【0022】
金属酸化物膜は、メタルハライドランプ100から放射される紫外線光のうち、300nm以下の波長成分を吸収するように成分調整がなされている。
【0023】
そして、メタルハライドランプ100から光が放射されると、外管22の外面に被着した金属酸化物膜が300nm以下の波長成分を吸収する。従って、樹脂の硬化に有効な300〜430nmの波長域の紫外線が水冷ユニット200を透過させ、樹脂などの被照射物に照射される。
【0024】
ところで、水冷ユニット200の内管21の径が32mm、外管22の径36mmとした場合のメタルハライドランプ100を水冷ユニット200内で定電力させたときを考える。水冷ユニット200の内管21とメタルハライドランプ100との距離は、水冷ユニット200による冷却の効率を考えるとせいぜい2〜3mm程度である。
【0025】
発光長が2000mm程度もある長尺のメタルハライドランプ100と水冷ユニット200との間隔が2.25mm程度しかない。この場合、設置時にはメタルハライドランプ100を水冷ユニット200に対して非接触状態に取り付けたとしても、メタルハライドランプ100が受ける熱ストレス等が原因の経時変化により曲がってきてしまう。これにより、接触部分にランプ内の水銀が集まることで蒸気圧が低下し、これに伴ってランプ電圧が低下してしまう。
【0026】
このときに、メタルハライドランプ100が曲がって水冷ユニット200に接触したとしても、水冷ユニット200にはメタルハライドランプ100に形成された突起17のみの接触となる。これにより、放電容器11への局部的な冷却を軽減することが可能となる。
【0027】
突起17を設けることで実験値では、長さ2000mmを超えるメタルハライドランプ100においても点灯中の熱による突起17の変形におけるメタルハライドランプ100と水冷ユニット200内管21との密接を回避でき、設計通りの電気特性を確保することが可能となった。
【0028】
突起17の先端は、尖塔あるいは丸みを帯びた形状となっていることから、水冷ユニット200に接触した場合でも、水冷ユニット200の内管21との接触面積を極力少なくすることができる。このため、放電容器11の特定部分での温度低下を生じることを抑えることができる。
【0029】
これにより水冷方式の冷却ユニットに用いた場合においても、長尺のメタルハライドランプの利用することが可能となる。
【0030】
なお、突起17を放電容器11の周面方向に複数形成した場合は、図5にも示すように、放電容器11の曲がる方向に関係なく、放電容器11の突起17と冷却ユニット200を確実に接触させることができる。また、放電容器11の長手方向に複数箇所を設けることにより、放電容器11の長手方向の曲位置に関係なく、放電容器11の突起17と冷却ユニット200を確実に接触させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0031】
【図1】この発明のメタルハライドランプに関する一実施形態について説明するための基本構造図。
【図2】図1要部の拡大図。
【図3】図1のI−I’断面図。
【図4】この発明のメタルハライドランプを紫外線照射装置に用いた例について説明するためのシステム構成図。
【図5】図4のII−II’線断面図。
【符号の説明】
【0032】
100 メタルハロイドランプ
10 放電空間
11 気密容器
121,122 電極
17 突起
200 水冷ユニット
21 内管
22 外管
23a,23b 接続管
24 冷却液

【特許請求の範囲】
【請求項1】
紫外線透過性の材料で気密性を有する放電空間を備えた気密容器と、
前記気密容器の軸方向の該気密容器内に対向して配置された一対の放電用の電極と、
前記放電空間内でアーク放電させた状態を維持するために十分な量の希ガス、水銀、ハロゲン化金属からなる封入物と、
前記気密容器の長手方向の中央部に一体形成した突起とを具備したことを特徴とするメタルハライドランプ。
【請求項2】
前記突起は、前記気密容器内に前記封入物を導入するための管痕の高さよりも高くしたことを特徴とする請求項1のメタルハライドランプ。
【請求項3】
前記突起は、前記気密容器の長手方向の外表面に少なくとも1箇所設けることたことを特徴とする請求項1または2記載のメタルハライドランプ。
【請求項4】
前記突起は、前記気密容器側は太く、先端は細くしたことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のメタルハライドランプ。
【請求項5】
前記突起の先端は、尖塔あるいは丸み形状としたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のメタルハライドランプ。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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