(57)【要約】【課題】  放熱効率の高い顕微鏡用ランプハウスを提供すること。【解決手段】  ランプハウス１は、ハロゲンランプ１０と、遮光板２０と、外壁３０とを備え、遮光板２０の後板２１と外壁３０の後壁３１との間に間隔ｙの冷却通路Ｒが形成される。このような冷却通路Ｒは、ハロゲンランプ１０の取り付け側ではないランプハウス１の側方（Ｘ方向）にも形成される。空気取入れ口３８は、後壁３１、側壁、下壁３４が交叉する２箇所の角部分に設けられている。上壁３３には、スリット状開口３３ａがＺ方向にストレートな穴として形成されている。ハロゲンランプ１０からの熱は、遮光板２０を伝導し、空気取入れ口３８からランプハウス１内に流入してスリット状開口３３ａから流出する空気の流れにより放熱される。【選択図】  図２
2006113392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明光を放射する光源と、
前記光源の周囲に配置されるほぼ直方体形状の遮光部材と、
前記遮光部材の周囲に配置されるほぼ直方体形状の外壁部材とを備え、
前記ほぼ直方体形状の遮光部材と前記ほぼ直方体形状の外壁部材とは、対応する面を対向させて配置され、
前記光源の取付け面、前記照明光の射出側の面、前記光源の上側の面および下側の面を除く少なくとも２面側には、前記遮光部材と外壁部材との間隙から成る空気を通すための冷却通路が形成され、
前記外壁部材の側壁の下部には、前記冷却通路の一端に通じ、空気を内部に取り入れるための取入れ口が設けられることを特徴とする顕微鏡用ランプハウス。
【請求項２】
照明光を放射する光源と、
前記光源の周囲に配置されるほぼ直方体形状の遮光部材と、
前記遮光部材の周囲に配置されるほぼ直方体形状の外壁部材とを備え、
前記ほぼ直方体形状の遮光部材と前記ほぼ直方体形状の外壁部材とは、対応する面を対向させて配置され、
前記遮光部材と外壁部材との間隙から成る空気を通すための冷却通路が形成され、
前記外壁部材の下部には、前記冷却通路の一端に通じ、空気を内部に取り入れるための取入れ口が設けられ、
前記光源と前記冷却通路を形成する外壁部材との距離をｗ、前記冷却通路を形成する前記遮光部材と外壁部材との間隙をｙとするとき、係数ｙ／ｗが１０〜２０％の範囲であり、
前記外壁部材の上板と下板との距離である全高をｈ、前記遮光部材と外壁部材の上板同士の間隙をｚとするとき、係数ｚ／ｈが１５〜３０％の範囲であることを特徴とする顕微鏡用ランプハウス。
【請求項３】
ほぼ円筒形状の外壁部材と、
前記外壁部材の内部に配置され、前記外壁部材の上下方向に軸をもつ円筒状の遮光部材と、
前記遮光部材の内部に配置され、照明光を放射する光源と、
前記円筒状遮光部材の側面部材と外壁部材とから形成される空気を通すための冷却通路と、
前記外壁部材の下部に設けられる空気を内部に取り入れるための取入れ口とを備えることを特徴とする顕微鏡用ランプハウス。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の顕微鏡用ランプハウスにおいて、
前記外壁部材の上板の板面に垂直に、該上板に対向する前記遮光部材の上板の形状とほぼ相似形のスリット状開口が形成されていることを特徴とする顕微鏡用ランプハウス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、顕微鏡の照明光源を保持するランプハウスに関する。
【背景技術】
【０００２】
顕微鏡の照明光源には、ハロゲンランプ、キセノンランプ、水銀ランプなどの高輝度のランプが用いられる。これらのランプは、光を発するとともに熱も放射する。従来、ランプが発する光が外部に不必要に漏れないようにするために、ランプの周りを遮光板で取り囲み、遮光板の外周を外枠で蔽った二重構造のランプハウスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−７５０１０号公報（第４頁、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ランプから放射される熱は、先ず遮光板に伝わり、高温となった遮光板から外枠に伝わる。外枠の表面温度の上昇を防ぐためには、このような伝熱過程を考慮して放熱あるいは冷却を行う必要があるが、上記の特許文献１の技術は、放熱（冷却）のプロセスが必ずしも理論に従っているとは言えず、放熱（冷却）効率が高いものではなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）請求項１の発明に係る顕微鏡用ランプハウスは、照明光を照射する光源と、光源の周囲に配置されるほぼ直方体形状の遮光部材と、遮光部材の周囲に配置されるほぼ直方体形状の外壁部材とを備え、ほぼ直方体形状の遮光部材とほぼ直方体形状の外壁部材とは、対応する面を対向させて配置され、光源の取付け面、照明光の射出側の面、光源の上側の面および下側の面を除く少なくとも２面側には、遮光部材と外壁部材との間隙から成る空気を通すための冷却通路が形成され、外壁部材の側壁の下部には、冷却通路の一端に通じ、空気を内部に取り入れるための取入れ口が設けられることを特徴とする。
（２）請求項２の発明に係る顕微鏡用ランプハウスは、照明光を放射する光源と、光源の周囲に配置されるほぼ直方体形状の遮光部材と、遮光部材の周囲に配置されるほぼ直方体形状の外壁部材とを備え、ほぼ直方体形状の遮光部材とほぼ直方体形状の外壁部材とは、対応する面を対向させて配置され、遮光部材と外壁部材との間隙から成る空気を通すための冷却通路が形成され、外壁部材の下部には、冷却通路の一端に通じ、空気を内部に取り入れるための取入れ口が設けられ、光源と冷却通路を形成する外壁部材との距離をｗ、冷却通路を形成する遮光部材と外壁部材との間隙をｙとするとき、係数ｙ／ｗが１０〜２０％の範囲であり、外壁部材の上板と下板との距離である全高をｈ、遮光部材と外壁部材の上板同士の間隙をｚとするとき、係数ｚ／ｈが１５〜３０％の範囲であることを特徴とする。
（３）請求項３の発明に係る顕微鏡用ランプハウスは、ほぼ円筒形状の外壁部材と、外壁部材の内部に配置され、外壁部材の上下方向に軸をもつ円筒状の遮光部材と、遮光部材の内部に配置され、照明光を放射する光源と、円筒状遮光部材の側面部材と外壁部材とから形成される空気を通すための冷却通路と、外壁部材の下部に設けられる空気を内部に取り入れるための取入れ口とを備えることを特徴とする。
（４）請求項４の発明に係る顕微鏡用ランプハウスは、請求項１〜３のいずれかの顕微鏡用ランプハウスにおいて、外壁部材の上板の板面に垂直に、該上板に対向する遮光部材の上板の形状とほぼ相似形のスリット状開口が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の顕微鏡用ランプハウスによれば、空気を通すための冷却通路と空気を内部に取り入れるための取入れ口とを適切に配置することにより、放熱（冷却）効率を高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態による顕微鏡用ランプハウスについて、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態による顕微鏡用ランプハウスが取り付けられる光学顕微鏡の構成を模式的に示す全体構成図である。
【０００８】
顕微鏡本体３には、照明光源装置として、透過照明用のランプハウス１と落射照明用のランプハウス２が取り付けられている。透過照明用のランプハウス１は、顕微鏡本体３の下側後部に取り付けられ、顕微鏡本体３を載置するベース面Ｂに近接しており、例えばハロゲンランプを光源として収納している。落射照明用のランプハウス２は、顕微鏡本体３の上側後部に取り付けられ、ハロゲンランプや蛍光観察を行うための水銀ランプやキセノンランプなどを収納している。透過照明用のランプハウス１に収納されるハロゲンランプから発する照明光Ｌ１は、標本Ｓを透過し、対物レンズ４を通過して接眼レンズ５により顕微鏡像として観察される。一方、落射照明用のランプハウス２に収納される、例えば水銀ランプから発する照明光Ｌ２は、対物レンズ４を通過して標本Ｓに入射し、標本Ｓから発する光は、対物レンズ４を通過して接眼レンズ５により顕微鏡像として観察される。
【０００９】
図２〜図４を参照して、透過照明用のランプハウス１について説明する。
図２は、本発明の実施の形態による顕微鏡用ランプハウスの縦断面図である。図３は、図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。図４は、本発明の実施の形態による顕微鏡用ランプハウスの外観斜視図である。図中、ＸＹＺ三次元直交座標で方向を表わす。
【００１０】
図２、図３を参照すると、透過照明用のランプハウス１（以下、単にランプハウス１という）は、ハロゲンランプ１０と、遮光板２０と、外壁３０とを備えている。ハロゲンランプ１０は、ソケット１１に嵌合されることにより電力の供給を受けて点灯する状態となる。ソケット１１は、ランプハウス１の側壁３２ａ側に設けられた固定台１２に固設されている。ハロゲンランプ１０の照明光Ｌ１の射出側（−Ｙ方向）に、コリメートレンズ１３が配置されている。遮光板２０と外壁３０は、いずれもほぼ直方体の箱型を呈している。遮光板２０は、漏光を防止するために、ハロゲンランプ１０を取り囲むように配置されている。外壁３０は、遮光板２０を取り囲むように配置され、前方（−Ｙ方向）には、ランプハウス１全体を顕微鏡本体３に取り付けるための接続部材１４が配置されている。
【００１１】
ここで、説明の便宜上、遮光板２０を後板２１、側板２２ａ，２２ｂ、上板２３、下板２４および前板２５（２５ａと２５ｂ）に分けて符号を付す。同様に、外壁３０も、後壁３１、側壁３２ａ，３２ｂ、上壁３３、下壁３４および前壁３５に分けて符号を付す。
【００１２】
遮光板２０の後板２１は、結合部材３６により後壁３１に固定されている。上板２３と前板２５ａ、および下板２４と前板２５ｂは、それぞれ一体で作製されているＬ字型断面の部材である。前板２５ａと前板２５ｂの隙間部分は、それぞれの板材を折り曲げて重ね合わせた状態であり、二重に遮蔽することにより、外部への漏光が阻止される。また、前板２５ｂには、ハロゲンランプ１０からの照明光Ｌ１を通すための開口２５ｃが形成されている。
【００１３】
遮光板２０は、２００〜５００℃の光源の近くに設置されるので、耐熱性が要求される。また、遮光板２０は、放熱効率を考慮した場合、遮光板２０の温度が均一になることが望ましく、このためには、速やかに熱を伝える熱伝導率の高いものが使用される。例えば、遮光板２０の材料としては、純銅（熱伝導率：３９１［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、純アルミニウム（熱伝導率：２３７［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、純チタン（熱伝導率：１５０［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、アルミニウム合金（熱伝導率：１００〜２３７［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、銅合金（熱伝導率：１５〜３９１［Ｗ／ｍ・Ｋ］）、鉄（熱伝導率：４５［Ｗ／ｍ・Ｋ］）が用いられる。また、グラファイト（熱伝導率：８００［Ｗ／ｍ・Ｋ］）やグラファイトと金属との複合材料も使用できる。遮光板２０に塗装やメッキなどの表面処理を施して輻射率を大きくすると、輻射伝熱の熱抵抗を小さくすることができる。また、遮光板２０の厚さについては、前述のように放熱効率を考慮すると、より厚い方が望ましい。例えば、ハロゲンランプ用の遮光板２０に純アルミニウム板を用いた場合、厚さ０．４ｍｍが最小厚さとなる。
【００１４】
外壁３０の下部には、空気を内部に取入れるための空気取入れ口３８が設けられている。また、外壁３０の上壁３３と下壁３４には、ハロゲンランプ１０の発熱を外部に放出するためのスリット状の開口３３ａと３４ａがそれぞれ設けられている。外壁３０の材料としては、熱伝導率の低いプラスチックが多用されている。これは、外壁３０に手が触れた時に熱さを感じ難くするためである。
【００１５】
図２，３に示されるように、空気取入れ口３８は、後壁３１、側壁３２ａ、下壁３４が交叉する角部分と、後壁３１、側壁３２ｂ、下壁３４が交叉する角部分との２箇所に設けられている。空気取入れ口３８には、下壁３４とベース面Ｂとの隙間が少なくても、空気が横方向から流入しやすいように、空気の流入を案内する曲面３８ａを形成してあり、単に穴が空いているものに比べて空気が流れやすくなっている。但し、ランプハウス１をベース面Ｂから十分な距離のとれる落射照明用のみに使用するのであれば、必ずしも曲面３８ａを形成する必要はなく、空気を下方向から流入させてもよい。
【００１６】
図４の外観斜視図に示されるように、外壁３０の上壁３３には、複数の梁部３３ｂで区画された複数のスリット状開口３３ａが形成され、全体として相似形の四角いスリット状開口３３ａが同心で配置されたパターンとなっている。また、上壁３３のスリット状開口３３ａは、Ｚ方向にストレートに形成されている。
【００１７】
上壁３３に対向する上板２３の形状を四角形とし、スリット状開口３３ａのパターンを上板２３の形状を投影したように四角形とすることにより、空気は、遮光板２０と外壁３０との間隙を後板２１および側板２２ａ，２２ｂの各面と平行に流れてスリット状開口３３ａから外部に流出するので放熱効率が高くなる。また、ストレートな開口は、空気の流れを妨げないので、放熱効果が大きい。さらに、ランプハウス１内の空気の流れは下から上へ（＋Ｚ方向）向かうため、スリット状開口３３ａは、下壁３４のスリット状開口３４ａ（図２参照）に比べて外部への放熱に大きく寄与するので、開口の寸法を大きくしている。但し、安全上から、例えば誤って指が入るのを防止する必要もあるため、開口の寸法には制限がある。なお、スリット状開口３４ａも空気を取入れるためのものであるが、スリット状開口３４ａは、ランプハウス１を落射照明用として使用するときに、より多くの空気が入るようにするためのものであるから、透過照明用としてしか使わないのであれば、設けなくてもよい。また、ランプハウス１とベース面Ｂとの間隔が小さい場合、下壁３４からランプハウス１の内部に流入する空気は非常に少なくなるため、ランプハウス１の側壁３２ａ，３２ｂに開口を設けることは有効である。
【００１８】
このように構成されたランプハウス１において、再び図２を参照して放熱のメカニズムを解明するために用いられる部品間の距離（間隙）について説明する。Ｙ方向では、間隔ｗは、ハロゲンランプ１０と後壁３１との距離である。間隔ｙは、後板２１と後壁３１との距離である。従って、後板２１と後壁３１との間に、幅がｙの直方体形状の３次元空間Ｒが形成される。このような３次元空間Ｒは、ハロゲンランプ１０の取り付け側ではないランプハウス１の側方（Ｘ方向）にも形成される。なお、ハロゲンランプ１０の取り付け面がランプハウス１の側方（Ｘ方向）ではない場合は、３次元空間Ｒは、ランプハウス１の左右に２箇所形成される。３次元空間Ｒは、空気が流れる冷却通路Ｒとなる。また、Ｚ方向では、距離ｈは、上壁３３と下壁３４との距離、すなわちランプハウス１の全高であり、間隔ｚは、上板２３の外面と上壁３３の内面との距離である。
【００１９】
図５を参照しながら、ランプハウス１の伝熱過程を説明する。図５は、本発明の実施の形態によるランプハウス１の伝熱過程を模式的に示す側面図である。
【００２０】
伝熱には大きく分けて伝導伝熱、対流伝熱、輻射伝熱の３つの形態があり、それぞれ以下に示す式で表すことが知られている。
伝導伝熱で伝わる熱量Ｑは、Ｑ＝（λ×Ａ）（Ｔi−Ｔj）／ｔである。
対流伝熱で伝わる熱量Ｑは、Ｑ＝α×Ａ（Ｔi−Ｔj）である。
輻射伝熱で伝わる熱量Ｑは、Ｑ＝σ×ε×Ｆij×Ａ（Ｔi４−Ｔj４）である。
但し、Ｑ：熱量、λ：熱伝導率、Ａ：伝熱面積、ｔ：伝熱距離、α：熱伝達係数、σ：ステファンボルツマン定数、ε：輻射係数：Ｆij：形態係数、Ｔi：高温側の絶対温度、Ｔj：低温側の絶対温度。
【００２１】
熱源としてのハロゲンランプ１０からの発熱量Ｑsは、大部分が遮光板２０、外壁３０を通して周囲環境へ放出され、残りの一部分が接続部材１４を介して顕微鏡本体３へ伝わる。遮光板２０側へ伝わる熱量をＱ0、顕微鏡本体側へ伝わる熱量をＱ5とすると、式１が成り立つ。
Ｑs＝Ｑ0＋Ｑ5          （１）
熱源から遮光板２０側へ伝わる熱量Ｑ0は、遮光板２０の板材内部を伝導により伝熱し、式２で表わされる。
Ｑ0＝（λ1×Ａ1）（Ｔ0−Ｔ1）／ｔ1          （２）
但し、λ1：遮光板２０の熱伝導率、Ａ1：遮光板２０の伝熱面積、ｔ1：遮光板２０の厚さ、Ｔ0：遮光板２０の熱源側の温度：Ｔ1：遮光板２０の外壁側の温度。
【００２２】
遮光板２０からその外部の空気、すなわち冷却通路Ｒ内の空気へ伝わる熱量Ｑ1は、対流により伝熱し、式３で表わされる。
Ｑ1＝α1×Ａ1（Ｔ1−Ｔa1）          （３）
但し、α1：冷却通路Ｒ内の熱伝達係数、Ｔa1：冷却通路Ｒ内の空気温度。
遮光板２０から外壁３０へ伝わる熱量Ｑ2は、輻射により伝熱し、式４で表わされる。
Ｑ2＝σ×ε1×Ｆ12×Ａ1（Ｔ1４−Ｔ2４）          （４）
但し、ε1：遮光板２０と外壁３０の間の輻射係数、Ｔ2：外壁３０の内側(遮光板２０側)温度、Ｆ12：遮光板２０と外壁３０の形態係数。
当然ながら、式５が成り立つ。
Ｑ0＝Ｑ1＋Ｑ2          （５）
【００２３】
外壁３０に伝わった熱量Ｑ2は、外壁３０の板材内部を伝導により伝熱し、式６で表わされる。
Ｑ2＝（λ2×Ａ2）（Ｔ2−Ｔ3）／ｔ2          （６）
但し、λ2：外壁３０の熱伝導率、Ａ2：外壁３０の伝熱面積、ｔ2：外壁３０の厚さ、Ｔ3：外壁３０の外側（周囲環境側）の温度。
【００２４】
外壁３０から周囲環境への放熱量のうち、対流により伝熱する熱量Ｑ3は、式７で表わされ、輻射により伝熱する熱量Ｑ4は、式８で表わされる。
Ｑ3＝α2×Ａ2（Ｔ3−Ｔa2）          （７）
Ｑ4＝σ×ε2×Ｆ3，a2×Ａ2（Ｔ3４−Ｔa2４）          （８）
但し、α2：周囲環境の熱伝達係数、Ｔa2：周囲環境の空気温度、ε2：外壁３０と周囲環境の間の輻射係数、Ｆ3，a2：外壁３０と周囲環境の形態係数。
当然ながら、式９が成り立つ。
Ｑ2＝Ｑ3＋Ｑ4          （９）
【００２５】
ハロゲンランプ１０から顕微鏡本体側へ伝わる熱量Ｑ5は、ピントずれなどの原因となるので減らす必要がある。一方、ハロゲンランプ１０から遮光板２０へ伝わる熱量Ｑ0も外壁３０表面の温度を上昇させ安全上好ましくないので減らす必要がある。しかし、ハロゲンランプ１０の発熱量Ｑsは一定であるので、式１より、顕微鏡本体側へ伝わる熱量Ｑ5を抑制すれば必然的に遮光板２０側へ伝わる熱量Ｑ0が増大するというジレンマが生じる。そこで、熱量Ｑ0は、式５により、遮光板２０からその外部の空気へ伝わる熱量Ｑ1と遮光板２０から外壁３０へ伝わる熱量Ｑ２との和であるから、熱量Ｑ1を増やして熱量Ｑ2を減らす方針の下で、熱量Ｑ1を如何にして外部に発散させるかという課題に集約される。
【００２６】
熱量Ｑ1を増やして熱量Ｑ2を減らすのは、先ず、ランプハウス１の外壁３０の表面温度Ｔ3を手で触れることができる程度の温度に下げるために熱量Ｑ2を減らし、その上で、熱量Ｑ5を減らしつつ、熱量Ｑ1を増やすという考えによるものである。つまり、式１に式５を代入して成り立つ式１０において、発熱量Ｑsは一定なので、熱量Ｑ2と熱量Ｑ5を減らすには、熱量Ｑ1を増やせばよいことになる。
Ｑs＝Ｑ1＋Ｑ2＋Ｑ5          （１０）
【００２７】
熱量Ｑ1を増やすためには、式３から、ランプハウス１内の熱伝達係数α1と遮光板２０の伝熱面積Ａ1を大きくすればよいことが判る。熱伝達係数α1は、空気の流れの状態に依存し、一般に流速を大きくすると大きな値となる。また、伝熱面積Ａ1は、遮光板２０の表面積を大きくすれば大きくなる。従って、遮光板２０を大きくし、空気が抵抗無く流れるような流路（冷却通路Ｒ）を遮光板２０と外壁３０の間に形成することが、効率よく放熱し、外壁３０の表面温度を下げる最良の方法である。
【００２８】
図６は、本実施の形態のランプハウス１の熱流体解析モデルを示す斜視図である。図６では、冷却通路Ｒによる放熱効果のみを考察するために、ランプハウス１は、ハロゲンランプ１０と、遮光板２０の後板２１、側板２２ａ，２２ｂ、上板２３と、外壁３０の後壁３１、側壁３２ａ，３２ｂ、上壁３３とから構成されているものとし、ランプハウス１の上部と下部に十分な開口があって冷却通路Ｒの上下（Ｚ方向）の空気の流れは妨げられないものとする。
【００２９】
図６のランプハウス１のモデルを用いて、係数ｙ／ｗを６〜３０％の範囲、係数ｚ／ｈを１０〜２７％の範囲で設定し、熱流体解析を行い、図７に示す解析結果を得た。
【００３０】
図７は、ランプハウス１の外壁３０の最大表面温度Ｔと係数ｙ／ｗ、係数ｚ／ｈとの関係を表わすグラフである。図中、最大表面温度Ｔを、３９０Ｋ以下の低温領域、３９０〜４００Ｋの中温領域および４００Ｋ以上の高温領域に分けて表示する。
【００３１】
最大表面温度Ｔと係数ｙ／ｗとの関係では、係数ｙ／ｗが１０％のとき、最大表面温度Ｔは、３９０Ｋ以下と低温領域に入る。これは、遮光板２０全体のサイズを大きくし、表面積（伝熱面積Ａ1）を増やすことによって遮光板２０自体の温度を下げる効果と、遮光板２０と外壁３０との間隔ｙ（または、ｘ）を通る空気流れによって排熱する効果の２つを同時に最適化したことによる。この最適化された効果は、図に示されるように、係数ｙ／ｗが２０％に至るまで保持される。
【００３２】
一方、係数ｙ／ｗが１０％よりも小さくなると、最大表面温度Ｔが急激に上昇して中温領域さらには高温領域に入ってしまう。これは、遮光板２０と外壁３０との間隔ｙが小さいと、空気の流れる流路が狭まり流れの抵抗が大きくなってしまい、空気流れによる排熱効率が低下することと、排熱効率の低下に伴って外壁３０へ輻射伝熱で伝わる熱量が増大することが原因である。逆に、係数ｙ／ｗが２０％よりも大きくなっても、最大表面温度Ｔが上昇して中温領域に入ってしまう。これは、間隔ｙが大きくなって冷却通路内の空気の流れは良くなるが、遮光板２０のサイズが小さくなるため、伝熱面積Ａ１が小さくなることによる。すなわち、係数ｙ／ｗが１０〜２０％の範囲をとるときに、ランプハウス１の外壁３０の冷却効果が大きいことが結論付けられる。
【００３３】
最大表面温度Ｔと係数ｚ／ｈとの関係では、係数ｚ／ｈが１５〜２７％のとき、最大表面温度Ｔは、３９０Ｋ以下の低温領域に入る。係数ｚ／ｈが１５〜２７％で低温領域に入るのは、遮光板２０全体のサイズを大きくし、表面積（伝熱面積Ａ1）を増やすことによって遮光板２０自体の温度を下げる効果と、遮光板２０の上板２３と外壁３０の上壁３３との間隔ｚを通る空気流れによって排熱する効果の２つを同時に最適化したことによる。
【００３４】
一方、係数ｚ／ｈが１５％よりも小さくなると、最大表面温度Ｔが急激に上昇して中温領域さらには高温領域に入ってしまう。これは、間隔ｚが小さいと、遮光板２０の上板２３の中央付近にまで空気が流れにくくなるので、外壁３０の上壁３３のスリット状開口３３ａを抜けて空気が外部に流出しにくくなり、その分の熱量が輻射伝熱で外壁３０（図４参照）を加熱するためである。つまり、空気の流れが悪くなるために、熱量Ｑ1が減り、熱量Ｑ2が増えてしまい、外壁３０の外側の温度Ｔ3が上昇する。従って、間隔ｚは、係数ｚ／ｈが１５％以上に設定されるのが望ましい。
【００３５】
なお、係数ｚ／ｈの最適な値の上限値は、図７のグラフでは２７％であるが、ランプハウス１を大型化して全高ｈを大きくすれば、間隔ｚも大きくなるので、係数ｚ／ｈを大きくすることは可能である。前述した式３，４から判るように、遮光板２０の伝熱面積Ａ1は大きい方が放熱量が多くなり、また、図７から判るように、係数ｚ／ｈが１５％以上であれば、最大表面温度Ｔは、ほとんど変化なく推移するという関係がある。これは、全高ｈを限りなく大きくできたとしても、遮光板２０の高さを変えずに間隔ｚだけを大きくしたのでは、放熱にはほとんど寄与しないことを示している。従って、常識的な顕微鏡の大きさからすると、係数ｚ／ｈの値は、間隔ｚが遮光板２０の高さの半分程度である３０％が限度であり、これ以上大きくしてもほとんど放熱には効果はない。以上により、係数ｚ／ｈは１５％以上、３０％以下に設定されるのが望ましい。
【００３６】
図８は、本実施の形態のランプハウス１の比較例として挙げるランプハウス１Ａの縦断面図である。図９は、図８のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。図８，９に示すランプハウス１Ａは、以下の点で本実施の形態のランプハウス１と異なり、比較対象部品には１００番台の符号を付す。
（１）遮光板１２０は、全体としてサイズが小さく、ハロゲンランプ１０に近接して配置されている。（２）遮光板１２０の後板１２１は、後板１２１ａ，１２１ｂの二重構造である。（３）外壁１３０の上壁１３３のスリット状開口１３３ａは、斜めに形成されている。（４）空気取入れ口１３８の開口１３８ａは、開口がベース面Ｂに対向して形成されている。
【００３７】
上記（１）については、ランプハウス１Ａでは、ハロゲンランプ１０から放出される光が外部に漏れないようにするために、遮光板１２０をできる限りハロゲンランプ１０の近くに配置している。しかし、遮光板１２０の表面積（伝熱面積）が小さくなるために、遮光板１２０自体の温度を下げる効果が減少する。（２）については、ランプハウス１Ａでは、遮光板１２０の後板１２１を二重構造にしているが、二重構造にすると、放熱のための冷却通路の幅が狭まり、空気の流れによって排熱する効果が減少する。たとえ、空気の流れを阻害せずに二重構造にできたとしても、熱源側の後板１２１ａから外壁１３０への伝熱は、外壁側の後板１２１ｂによる熱抵抗のために阻害される。
【００３８】
（３）については、ランプハウス１Ａでは、スリット状開口１３３ａが斜めに形成されているので、空気が周囲環境へ流出する際の抵抗となる。（４）については、ランプハウス１Ａでは、空気取入れ口１３８の開口１３８ａが狭い間隔でベース面Ｂに面しているので、空気の流入が阻害される。以上４点は、いずれもランプハウス１Ａの外壁１３０の表面温度を上昇させる要因となる。
【００３９】
上記の比較例に対し、本実施の形態のランプハウス１では、熱流体解析を行い、遮光板２０の表面積（伝熱面積Ａ1）の大きさと冷却通路の幅寸法の最適化を図ることにより、外壁３０の表面温度の上昇を抑制することが可能となった。従来、遮光板２０の表面積の大きさや冷却通路の幅寸法については、設計者の経験から設定されていたが、本発明は、伝熱過程をシュミレーションすることにより最適範囲を定量的に評価し、その評価に基づいて設定するものである。更に、ランプハウス１内の空気が流出し易いように、外壁３０の上壁３３のスリット状開口３３ａをストレート穴とし、また、ランプハウス１内へ空気が流入し易いように、空気取入れ口１３８の開口１３８ａを横向きに形成したので、ランプハウス１内の空気の流れが速くスムーズとなり、放熱効果を高めることができる。
【００４０】
本実施の形態のランプハウス１は、遮光板２０も外壁３０もほぼ直方体形状であるが、遮光板２０を高さ方向（図２のＺ方向）に軸を有する円柱形状としてもよい。この変形例では、ハロゲンランプ１０の取り付け方向が側面方向（図２のＸ−Ｙ方向）の場合は、照明光Ｌ１の射出側を除く円柱のほぼ半周（角度１８０°）が冷却通路として使用できる。そして、係数ｙ／ｗが１０〜２０％の範囲とすることが好ましい。ハロゲンランプ１０の取り付け方向が上下方向の場合は、照明光Ｌ１の射出側を除く円柱のほぼ３／４周（角度２７０°）が冷却通路として使用できる。また、円柱状遮光板の上板と外壁３０の上壁３３との間隔ｚは、本実施の形態のランプハウス１と同様、係数ｚ／ｈを１５〜３０％に設定すればよい。外壁３０のスリット状開口３３ａのパターンは、円柱状遮光板の上板の形状を投影した円形とすればよい。さらに、外壁３０と遮光板２０の関係が、前述の係数ｙ／ｗが１０〜２０％の範囲にあり、係数ｚ／ｈが１５〜３０％の範囲にあるのであれば、外壁３０と遮光板２０の形状は、直方体や円筒といった形状に制約されるものではない。外壁３０の形状と遮光板２０の形状とスリット状開口３３ａのパターン形状とが等しいものが好ましい構成である。
【００４１】
本発明は、冷却通路と空気取入れ口の配置を適正化することに特徴がある。本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施の形態に係る顕微鏡用ランプハウスが取り付けられる光学顕微鏡の構成を模式的に示す全体構成図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る顕微鏡用ランプハウスの縦断面図である。
【図３】図２のＩ−Ｉ矢視断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る顕微鏡用ランプハウスの外観斜視図である。
【図５】本発明の実施の形態に係る顕微鏡用ランプハウスの伝熱過程を模式的に示す側面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る顕微鏡用ランプハウスの熱流体解析モデルを示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態に係る顕微鏡用ランプハウスの外壁３０の最大表面温度Ｔと係数ｙ／ｗ、係数ｚ／ｈとの関係を表わすグラフである。
【図８】本発明の実施の形態に係る顕微鏡用ランプハウスの比較例として挙げる縦断面図である。
【図９】図８のＩＩ−ＩＩＩ−Ｉ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００４３】
１，１Ａ：ランプハウス
３：顕微鏡本体
１０：ハロゲンランプ
２０，１２０：遮光板
２１：後板
２２ａ，２２ｂ：側板
２３：上板
２４：下板
２５（２５ａと２５ｂ）：前板
３０，１３０：外壁
３１，１３１：後壁
３２ａ，３２ｂ：側壁
３３，１３３：上壁
３３ａ，１３３ａ：スリット状開口
３４：下壁
３５：前壁
３８，１３８：空気取入れ口
Ｂ：ベース面
Ｌ１，Ｌ２：照明光
Ｑs：発熱量
Ｑ0，Ｑ1，Ｑ2，Ｑ3，Ｑ4，Ｑ5：熱量
Ｒ：３次元空間（冷却通路）
Ｓ：標本
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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