(57)【要約】【課題】  電極とコイルとの間の隙間が封止工程時におけるガラスの収縮にばらつきが生じても電極胴部とガラスとの間隔を所定の範囲とすることができ、電極とコイルとが接触しても影響が互いに及ぼし合うことがない、高圧水銀ランプを提供する。【解決手段】  内部に水銀が封入され、放電空間を形成する発光管部の両端部に封止管部が連設された発光管に一対の電極が対向配置され、電極を支持する電極棒の一端部が前記封止管部の内部に埋設されてなる高圧水銀ランプであり、電極棒の前記一端部近傍にダブルコイルが巻回された状態で封止管部に埋設されていることを特徴とする。若しくは、電極棒の前記一端部近傍に、径が巻回方向で変位してなる第一のコイルが貫通状態に配置され、その外周にコイル径が略一定の第二のコイルが配置され、封止管部のガラスが該第二のコイルに支持されていることを特徴とする。【選択図】      図１
2008097884.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に水銀が封入され、放電空間を形成する発光管部の両端部に封止管部が連設された発光管を具備し、
前記放電空間内に一対の電極が対向配置されると共に、電極を支持する電極棒の一端部が前記封止管部の内部に埋設されてなる高圧水銀ランプであって、
前記電極棒は前記一端部近傍にダブルコイルが巻回された状態で封止管部に埋設されていることを特徴とする高圧水銀ランプ。
【請求項２】
前記ダブルコイルを構成する一次コイルの中心に芯線が挿入されていることを特徴とする請求項１記載の高圧水銀ランプ
【請求項３】
内部に水銀が封入され、放電空間を形成する発光管部の両端部に封止管部が連設された発光管を具備し、
前記放電空間内に一対の電極が対向配置されると共に、電極を支持する電極棒の一端部が前記封止管部の内部に埋設されてなる高圧水銀ランプであって、
前記電極棒の一端部近傍に、径が巻回方向で変位してなる第一のコイルが貫通状態に配置されると共に、その外周側に略一定の径で巻回された第二のコイルが配置され、
前記封止管部のガラスが該第二のコイルに支持されていることを特徴とする高圧水銀ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイ装置、液晶プロジェクターのバックライト用光源や、半導体露光・液晶露光・プリント基板露光用装置用の光源などに使用される水銀を封入した高圧水銀ランプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上述技術分野において、プロジェクター装置のバックライト用光源に使用されるショートアーク型超高圧放電ランプにおいては、プロジェクター装置が矩形状のスクリーンに対して均一かつ十分な演色性を持って画像を照明させることが要求される。このため、発光管の中に多量に水銀を封入することにより、水銀蒸気圧を高め、アークの広がりを抑えて光出力を向上させた放電ランプが使用されている。
このような超高圧放電ランプにおいては、発光管部の内部の圧力が、例えば２０ＭＰａ以上という高圧で動作するものもあり、発光管の破裂に対して十分な対策が必要となる。とりわけ、電極への電気導入部となる電極軸部や当該軸部に連設された金属箔を気密に埋設する封止管部との間においては、金属とガラスとが気密に接合する部分であり、当該接合部における耐圧強度を高く維持することが要求される。
【０００３】
そして、近時においては、上述の放電ランプにおいてはより一層封止管部の耐圧強度を高めることにより発光管内部の圧力を高め、更なる光出力の向上が要求されているのが実情である。
本出願人は、このような要請に鑑み、特許文献１に開示されるように封止管部との間にコイルを配置し、更に、このコイルと電極との周囲に隙間を形成することにより、耐圧強度を高めた高圧放電ランプを提案した。
【０００４】
上記の高圧放電ランプ（以下、簡単に「ランプ」ともいう。）について図８〜図１０を参照して説明する。図８は、従来技術に係る高圧放電ランプを管軸に沿って切断した説明用断面図であり、図９はその製造方法を示す説明図である。
放電ランプ８０は、石英ガラスよりなる大略球形の発光管部８１を有しており、この発光管部８１内には陽極８２と陰極８３が互いに対向して配置されている。また、発光管部８１の両端には、各々封止管部８４，８４が連設されており、これらの封止管部８４には、通常モリブデンよりなる導電用金属箔８５，８５が、例えばシュリンクシールにより気密に埋設されている。金属箔８５，８５の一端には陽極８２あるいは陰極８３が接合されており、金属箔８５，８５の他端には外部リード８６，８６が接合されている。
【０００５】
陽極８２は略棒状に一体形成されたものであり、先端から後方に向かって径が変化することにより、先端部８２１、大径部８２２、中間部８２３及び小径部８２４を備えて構成されている。そして、この大径部８２２の周囲に、当該大径部８２２の外周面と半径方向に隙間Ｓを有するようにコイル９０Ａが配置されている。陽極８２における大径部８２２を封止管部８４の埋設部まで伸ばして形成するのは、陽極８２の熱容量を増大させるためである。このように、軸部の径を増大した場合には熱的に厳しい条件で使用されても、陽極８２先端が早期に溶融することなく入力電力を上げることができるようになる。
【０００６】
そして、封止管部８４における大径部８２２の周囲に隙間Ｓを介してコイル９０Ａが配置されることにより、ランプ点灯時に封止管部８４を構成する石英ガラスと陽極８２を構成するタングステンとの接触を回避し、放電ランプを消灯させたときに石英ガラスにクラックが生じることを効果的に防止できるようになっている。この結果、次回ランプを点灯させたときにも安全な点灯状態を実現でき、陽極２０における熱容量の増大と共に、耐圧強度においても向上することができ、結果、ランプの効率を一層向上させることができる。
【０００７】
以上の従来技術に係る高圧放電ランプにおいては、図９で示すように製造される。まず、発光管部構成用ガラス管部８１ａの中に陽極８２の先端部（８２１）を下側にして吊り下げるように配置する。コイル９０Ａは例えば紙面上上部に小径部９０１Ａが形成されて、陽極８２における大径部８２２と中間部８２３の段差に小径部９０１Ａが係止されて保持される。この状態で封止管部構成用ガラス管部８４ａの外周をＸ方向から中心に向けてバーナー等を用いて加熱し、絞込み加工が施される。なお、コイル９０Ａの内径は陽極８２の大径部８２２の径よりも０．０６〜０．６ｍｍ大きく形成されており、隙間Ｓが最終的に０．０３〜０．３ｍｍの範囲になるよう設定される。
ガラス管部８４ａが半径方向内方に向けて均一に収縮すると、ガラス管部８４ａの内周面がコイル９０Ａの外周に接合し、コイル９０Ａと陽極８２との間にコイル９０Ａの内径と大径部８２２の外径の差に基いた隙間Ｓが形成されて封止管部（８４）の封止が達成される。
【特許文献１】特開２００４−３２７１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述の、電極の外周に沿って設ける隙間は、電極とガラスとの間での機械的応力の発生、電極からの熱によるガラスの過昇温による結晶化など、不所望の干渉を避けるためにも適切な範囲とする必要がある。
しかしながら、上記構成に係る放電ランプにおいては、封止作業でガラス管（８４ａ）を電極周りに完全な軸対称性を保ちながら縮径加工し、かつ所定の隙間を確保することはきわめて精密な工程を要する。しかも、封止作業はコイルと電極とが固定されていない状態で行われるためガラス管（８４ａ）の均一収縮が達成されない場合は、図１０に示すように、隙間Ｓを均一の幅で形成することができない。また、ガラスの半径方向への収縮状態によって、コイルの軸が電極の軸に対してずれることがある。
【０００９】
封止管部のガラスと電極と間の隙間（Ｓ）とコイルを介した距離が適切に規制されていない場合には、ガラスと電極が接触ないしは接着に近い状態となって、封止工程終了後やランプの点灯、消灯の際に電極−ガラスの軸方向伸縮が阻害され、ガラスにクラックが発生する可能性が生じる。
更に、上述の放電ランプにおいては高入力化に伴い電極温度が従来以上に上昇してきており、電極とコイルとの接着、あるいは接触に至らないまでも、電極−ガラスとの間の間隙が十分に確保されていない場合には、ランプの点灯中、ガラスの昇温が軽減されず、ガラス内表面側の過昇温が生じてガラスの結晶化が発生しやすくなる。封止管部においてガラスの結晶化が生じると、耐圧強度が低下し、高い発光効率を実現することができなくなる。
【００１０】
そして更に、コイルと電極とが接触している場合には、電極が高温となることからコイル表面が融けて電極に接着することがある。このとき、コイルに接触しているガラスが熱的な影響を受けて結晶化したり、ランプの点灯、消灯毎に電極とガラスとが互いにコイルを介して影響を及ぼし合うことになり、ガラスにクラックが入ったり電極が曲がるなどの問題が生じる。
【００１１】
ところで上記問題に関しては、コイルを二層、三層と多層（多重）に巻きつけるとガラスと電極との間の応力を緩衝できると考えられるが、実際には最内周部に位置されたコイルと電極が接触した場合、結局このコイルが他のコイルの動きを阻害するため、ガラスとコイルとの間の歪を取り除くことはできない。
【００１２】
そこで本発明は、電極とコイルとの間の隙間が封止工程時におけるガラスの収縮にばらつきが生じても、電極胴部とガラスとの間に形成する隙間をガラスの過昇温が生じないよう確実に所定の範囲とすることができて、電極とコイルとが接触したとしても影響が互いに及ぼし合うことがなく、ガラスのクラック発生や電極の変形などの問題を回避して、十分に発揮できる高圧水銀ランプを提供することを目的とする。
【００１３】
そこで本発明に係る高圧水銀ランプにおいては、内部に水銀が封入され、放電空間を形成する発光管部の両端部に封止管部が連設された発光管を具備し、
前記放電空間内に一対の電極が対向配置されると共に、電極を支持する電極棒の一端部が前記封止管部の内部に埋設されてなる高圧水銀ランプであって、
前記電極棒は前記一端部近傍にダブルコイルが巻回された状態で封止管部に埋設されていることを特徴とする。
【００１４】
また、前記ダブルコイルを構成する一次コイルの中心に芯線が挿入されていることを特徴とする。
【００１５】
また、電極棒の一端部近傍に、径が巻回方向で変位してなる第一のコイルが貫通状態に配置されると共に、その外周側に略一定の径で巻回された第二のコイルが配置され、
前記封止管部のガラスが該第二のコイルに支持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１、２記載の発明によれば、電極棒に一次コイルが巻回されることによりダブルコイルが配置されているため、ガラスとコイルが接触状態となっていても、コイル素線が柔軟性を備えているため、電極棒及び封止管部に熱的影響に伴う膨張、収縮による変形を緩衝することができ、両部材間に生じる応力の発生を抑制することができるようになる。
また、電極棒に接触するコイルの径が比較的小さくて熱伝達が阻害されるため、封止管部のガラスが過剰に昇温することを効果的に防止することができる。
請求項３記載の発明によれば、電極棒に径が巻回方向で変位してなる第一のコイルが貫通状態に配置されると共に、該第一のコイルの外周側に略一定の径で巻回された第二のコイルが配置されてなるため、封止管部のガラスが該第二のコイルに内接状態となるまで封止管部を焼きこんでも、第一と第二のコイルの間に第一のコイルの径の変化により隙間が介在することになるため、ガラスが電極棒に接触することを回避することができる。作業者の熟練度によらず所望の電極−ガラス間距離を確保しながらガラスを金属箔部、電極基端部、放電空間寄り電極部にかけて十分に加熱することができ、封止管部の耐圧強度を高く維持することができる。
また、電極棒と封止管部のガラスとの間に空隙が形成されるため、半径方向の熱伝達が阻害され、封止管部のガラスが過剰に昇温することを効果的に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の超高圧放電ランプの一例における構成の概略を示す縦断面図、図２（ａ）は図１の陽極側の封止管部の埋設部を拡大して示す説明用拡大図、また、（ｂ）は（ａ）中のＬ−Ｌ矢視断面図である。
超高圧放電ランプは、石英ガラスからなる発光管１０を備えており、この発光管１０は、大略楕円球形状の放電空間を形成する発光管部１１と、この発光管部１１の両端に連続して外方に伸びるロッド状の封止管部１２とを有する。
発光管１０の発光管部１１内には、陽極１３および陰極１４が互いに対向して配置されており、各々、陽極１３または陰極１４の後端に形成された小径軸部１３１、１４１に、それぞれ、各々の封止管部１２内に気密に埋設された、例えばモリブデンよりなる金属箔１５を介して、外部リード棒１８に接続され、これにより、気密シール部が形成されている。
【００１８】
発光管１１の発光管部１２内には、水銀およびハロゲンガスが封入されており、希ガスが必要に応じて適宜に封入される。
水銀の封入量は、０．１５ｍｇ／ｍｍ３以上とされており、より好ましくは０．２５ｍｇ／ｍｍ３以上とされる。これにより、必要な可視光波長、例えば波長３６０〜８３０ｎｍの光が得られると共に、温度条件によっても異なるが、点灯時の水銀蒸気圧を極めて高い状態、例えば１０ＭＰａ以上とすることができる。
【００１９】
また、水銀をより多く封入することにより、点灯時の水銀蒸気圧を２０ＭＰａ以上、あるいは３０ＭＰａ以上という高い水銀蒸気圧の高圧放電ランプを得ることができ、より一層、プロジェクター装置に適した光源を実現することができる。
発光管部１１内に封入されるハロゲンガスとしては、例えば沃素ガス、臭素ガス、塩素ガス等を例示することができる。
ハロゲンガスの封入量は、例えば１０−７〜１０−２μｍｏｌ／ｍｍ３の範囲内から選択することができる。ハロゲンガスが所定の封入量で発光管部１１内に封入されることにより、ハロゲンサイクルを利用したタングステン製電極の長寿命化を図ることができる。
【００２０】
発光管部１１内に封入される希ガスとしては、例えばアルゴン、クリプトン、キセノンおよびこれらの混合物を例示することができ、例えばアルゴンガスが約１３ｋＰａ封入される。希ガスが所定の封入量で発光管部１１内に封入されることにより、点灯始動性を向上させることができる。
【００２１】
陽極１３は略棒状のタングステンよりなり、先端部１３０に続く電極棒（１３１，１３２）が一体的に形成されたものである。本実施形態においては、電極先端から後方に向かって段階的に径が変化しており、先端部１３０、大径軸部１３１、小径軸部１３２を備えて構成されている。最後部の小径軸部１３２には上述したように金属箔１５が接続される。なお、上述の特許文献１のように先端部の径と大径軸部の径を一致させて構成することも可能である。
ここで陽極１３の寸法に関して具体的数値例を挙げると、その先端部１３０における最大径部の直径は２．２〜３．５ｍｍであり、軸方向の長さが例えば２〜３ｍｍである。大径軸部１３１は、直径１．８〜２．６ｍｍ、軸方向の長さが２〜４ｍｍであり、小径軸部２３は、直径０．６〜１．０ｍｍ、軸方向の長さが４〜７ｍｍである。
【００２２】
図２は、陽極１３の封止管部１２の埋設部を拡大して示す説明用断面図である。陽極１３における大径軸部１３１及び小径軸部１３２の外周面上には、素線を一次巻きして構成した一次コイルが巻き付けられることにより、ダブルコイル２０，２１が配置されている。ダブルコイル２０，２１はタングステンよりなり、高純度、具体的には４Ｎ以上のタングステンより構成される。一次コイルは、素線が例えば線径０．０１〜０．０６ｍｍであり、ピッチ１００〜１５０％、外径φ０．０３〜０．３ｍｍで一次巻回されたものであって、この一次コイルが陽極１３における大径軸部１３１及び小径軸部１３２にピッチ１００〜１５０％で巻回されることによりダブルコイル２０，２１コイルとして構成されている。
【００２３】
封止管部１２は、従来技術と同様に封止作業することで形成される。すなわち、前図図９のように発光管の管軸を垂直に支持し、封止管部の全周を加熱することにより矢印方向にガラスを収縮させて金属箔において気密封着し、封止が達成される。
【００２４】
図２の要部拡大図で示すように封止が完了した状態においては封止管部１２における絞込み部１２ａの内周面がコイル２０に溶着していてもよく、更には、溶着と非溶着部が軸方向に混在していても構わない。
これは、ダブルコイル２０，２１が、細径の金属線を巻回した一次コイルからなるため、素線自体が十分な柔軟性を有することから変形が容易であって、ランプの点灯あるいは消灯に伴う電極の伸縮に対して、半径方向はもちろん軸方向においても十分に緩衝材として作用し、電極とガラスの間に発生する応力を低減し、電極の曲がりや軸ズレなどを確実に防止することができるからである。
従って、電極棒１３１，１３２とダブルコイル２０，２１の間に間隙を形成する必要もなく、封止作業が簡単で歩留りが向上し、高い生産性が得られるようになる。
【００２５】
また、このように電極棒の外周に一次コイルを巻回してダブルコイルを配置した構成によれば、コイルの素線が十分に細い上、隣接する素線同士の間隙も非常に狭く、封止管部のガラスを十分に加熱しても、溶融したガラスがコイルの素線間を通過することができないため、ガラスが電極に接触することを確実に抑制できる。
【００２６】
更に、点灯中、電極が高温状態になったとしても、一次コイルの素線が従来技術に係るランプのコイルに比較して十分に細いものであるため、ガラスに伝達され難く、ガラス内表面温度上昇を抑制することができる。
従って、ガラスの結晶化を確実に防止することができ、封止管部の耐圧強度を高い状態に維持することができる。しかも、本実施形態においては一次コイルの内部が中空であるため、より大きな断熱効果を期待することができる。
【００２７】
なお、上記実施形態に係るランプによれば、一次コイルを巻回する際の芯線の径とコイルの素線径を所望に変更することができるため、一次コイルの外径及び内径をランプの仕様によって適宜変更することができる。すなわち、一次コイルの寸法を制御することで電極とステムガラス内表面との距離を所望の大きさに規制することができる。
【００２８】
以上説明した本願第１の実施形態においては、種々の変更が可能である。以下、図３〜図５を参照して、電極軸部にダブルコイルが巻回されたショートアーク型高圧水銀ランプの他の例について説明する。なお、図１、２で説明した構成と同じ構成については同符号で示して詳細説明については省略する。
【００２９】
図３に示すように、封止管部１２における発光管部１１側においてダブルコイル２０を二層にして構成することも可能である。このようにすることで、封止管部１２における内周面のガラスと電極棒１３１，１３２外周面との距離が更に広がるため、封止管部１２のガラスの結晶化を確実に回避できるようになる。特に発光管部側においては放電アークからの熱を授受しやすいため、ダブルコイルを多層にするのが効果的である。
【００３０】
また更に別の実施形態として、図４（ａ），（ｂ）に示すように電極棒の後方部分、具体的には本例における小径軸部１３２においては、ダブルコイルに代えて線径が比較的大きな金属線を巻回し、一次コイル２１で構成してもよい。すなわち、封止管部１２の後方においては熱的な制限が比較的緩やかで電極１３の伸縮の程度が小さく、互いに作用する応力が小さくなるため、緩衝材として一次コイル以外にも他の部材を採用できる。
【００３１】
また図５の例のように大径軸部１３１に巻回するダブルコイル（２０１，２０２）を多重に設ける場合には、最外周のコイル２０２を軸方向に部分的に配置することも可能である。
【００３２】
続いて、更に異なる実施形態を図６を参照して説明する。
図６は、陽極側電極棒（１３１）に巻回したダブルコイル２０近傍を拡大して示す、説明用断面図である。なお、先に図１〜５で示した構成と同じ構成については同符号で示して詳細説明を省略する。
ダブルコイル２０を構成している一次コイルの中空部２０Ａには、当該コイル２０を構成する素線よりも径が大きい芯線２３が配置されており、これにより、一次コイル２０が半径方向及び軸方向に剛性が付与されている。このように、一次コイルの中心に芯線２３を挿入することで、大きな電極（特に陽極側電極）であっても、絞込み部１２ａに加わる大きな曲げモーメントに対してコイル２０の弾性による変形を許容でき、電極棒１３１の支持を確実に行えるようになる。
【００３３】
芯線２３はモリブデンやタングステンが好適である。芯線２３にコイル素線を巻きつけた後、熱処理の際、スプリングバックを許容して芯線２３とコイル素線との間に若干のすき間を設けておくとよい。そうすることで、ダブルコイル２０は一定以上の変形については芯線２３によって制約されるようになり、当該ダブルコイル２０自体の破壊を防止することができる。
【００３４】
電極棒１３１の熱は主にダブルコイル２０の素線を通じて伝達されるため、コイル素線の径が比較的小さい本例においては封止管部１２のガラスに対して断熱効果を備えており、ガラスが過熱されることを抑制することができる。
本実施形態のようにダブルコイル２０を構成する一次コイル中心に芯線２３が挿入されている場合にも、一次コイル２０の素線が柔軟であるため変形が容易であり、封止管部１２を構成するガラスと電極棒１３１との間に発生する応力を緩衝することができる。従って、封止管部１２のガラス内壁へのクラックの発生及び、電極棒１３１の曲がりや軸ズレを抑制することができる。
【００３５】
また、このような構造によると、電極棒１３１の周囲のコイル構造体に流入した水銀が保持棒からの伝熱により効果的に加熱されるようになり、水銀の蒸発を促進することができる。
【００３６】
続いて、本願発明の更に別の実施形態について図７を参照して説明する。なお、先に図１〜６で説明した構成と同じ構成については同符号で示して詳細説明を省略する。
なお本実施形態に係るランプもまた、図１〜６で説明したものと同様、プロジェクター光源用のショートアーク型高圧水銀ランプである。
図７（ａ）は陽極側の封止管部の埋設部を拡大して示す説明用断面図、（ｂ）はコイル部分を取り出して示す説明図である。本実施形態においては、電極軸部の外周に金属線が巻回されて一次コイルが構成されている。
先ず、大径軸部１３１においては、当該大径軸部１３１の外周に沿って第一の金属線２４が巻回されて第一のコイル２４Ａが構成され、更にこの第一のコイル２４Ａの外周に沿って第二の金属線２５が巻回されて第二のコイル２５Ａが配置されている。すなわち、第一のコイル２４Ａと第二のコイル２５Ａからなる多層コイルの中心に大径軸部１３１が貫通した状態となっている。
そしてその後方における小径軸部１３２の外周には、図４，５に係る実施形態と同様に金属線２２が巻回されている。
【００３７】
第一のコイル２４Ａは、図７（ｂ）で示すように、径が規則的に大、小、大、小・・と変化することにより、コイル２４Ａの外表面が当該コイルの軸方向に繰り返し凹凸を形成して構成されている。
一方、その外側に配置される第二のコイル２５Ａは、一定のコイル径で巻回されて成形されている。
これら第一のコイル２４Ａと第二のコイル２５Ａは、第一のコイル２４Ａの、最大径部における外周に第二のコイル２５Ａの内周が嵌合して配置されている。
【００３８】
第一、第二の金属線２４，２５はいずれも、上述と同様材質としてはタングステンが好ましく、４Ｎ以上の高純度のタングステンよりなる。線径はいずれも０．０２〜０．２ｍｍである。また、陽極の寸法は上述の第１の実施形態に係るものと同様である。
【００３９】
これら第一のコイル２４Ａと第二のコイル２５Ａとが組み合わされることにより、電極棒１３１の外周面と第二のコイル２５Ａの内周面との間に、第一のコイル２４Ａの振幅の大きさ（ａ）＋素線の径（ｍｍ）分の隙間が形成される。
ここで具体的数値例を上げると、第一のコイル２４Ａにおける最小径部と最大径部との軸方向長さ（Ｌ）は０．１〜１ｍｍであり、振幅の大きさａ（ｍｍ）は０．０１〜０．２ｍｍである。
また、第二のコイルにおいてはコイルピッチが１００％〜１５０％であり軸方向長さは２．５〜７．５ｍｍである。
【００４０】
このように電極棒１３１にコイル径が大、小、大、小・・と軸方向に変化することにより、外形が繰り返し凹凸を有するよう成形された（換言すると波型に成形された）コイルが装着され、その外周に筒状の第二のコイルが装着されているので、シール時のガラスの半径方向収縮を第二のコイルが受け、これを内層の第一のコイルが支えるようになる。この結果、第一のコイル２４Ａの隙間によって電極棒１３１は無理なく伸縮することができる。
万一電極棒１３１が過熱状態に曝され、当該電極棒１３１に接する第一のコイル２４Ａと接着状態となった場合でも、第二のコイル２５Ａは第一のコイル２４Ａに対して最大径部においてのみ嵌合しているため、双方のコイル間で移動が規制されず、電極棒１３１は自由に伸縮、変形することができる。
従って、電極棒１３１と封止管部１２のガラスと間にかかる応力を緩衝することができて、封止管部１２のガラスに入る歪を低減し、耐圧強度を高く維持することができるようになる。
【００４１】
以上の本実施形態においては、第一のコイル２４Ａの隙間Ｌ（凹凸形状の軸方向１／２ピッチ）は電極の伸縮を吸収できる程度の大きさが必要であり、そのために隙間Ｌは全体に合計（０．００６〜０．０１６）×Ｍ（Ｍ：第一のコイルの全長、単位：ｍｍ）とするのが望ましい。なお、第一のコイルは、封止管部２の絞込み部１２ａから少なくとも、ガラスの結晶化が生じる程度に電極温度が高い領域までの範囲において必要である。電極棒１３１においてガラスの結晶化温度に達しない領域、たとえば小径軸部１３２では単に金属線を巻回する構造であってもよい。もちろん全体に凹凸を有するコイルを装着することも可能である。
【００４２】
以上の本実施形態において、第一のコイル２４Ａは、断面形状が図７（ｂ）のような三角形の繰り返し形状となるよう巻回されたものに限定されず、半円形の繰り返し形状や、波形に巻回されたものでもよい。更には、一定径のコイルが軸方向に関して部分的に、あるいは周方向に関して部分的に縮径となる構造でもよい。要は、第一のコイルは半径が部分的に小さくなった凹凸構造を持つコイルであればよい。
なお、電極棒と封止管部の間に更に空隙を形成する必要がある場合は、第一のコイルと第二のコイルの間に凹凸構造を持つコイルを介在させて多層に形成し、最外周部に前記第二のコイルを配置するようにしてもよい。
【００４３】
なお、本実施形態においては、プロジェクター装置光源用のショートアーク型高圧水銀ランプの例で説明したが、半導体露光用の高圧水銀ランプに適用することも可能である。
【００４４】
以下、本願発明の実施例について具体的に説明するが、本願発明はこれに限定されるものではなく適宜変更が可能であることは言うまでも無い。
〔実施例１〕
＜ダブルコイルの製作＞
コイル素線としてタングステン線を用い、下記手順に従ってダブルコイルを製作した。
先ず、線径が０．０１ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０３ｍｍの径が異なる３種類のタングステンを用意し、それぞれ径が０．０２ｍｍ、０．０４ｍｍ、０．０６ｍｍのモリブデン製の芯棒に巻きつけて一次コイルを作製した。コイリングした後、タングステン線をモリブデン芯線に巻きつけた状態で水素炉に入れ、１６００℃以上で約３０秒加熱して熱処理を行い、コイルの歪を除去して形状を安定化させた。出来上がったコイルの外径は、線径が細い順に０．０４ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．１２ｍｍであった。
続いて、上記コイルタングステン線を、ダブルコイルを取り付ける予定の電極軸部と同じ形状の治具に巻きつけ、所定の寸法に接断した。再び１６００℃に加熱して、巻き歪を除去した。
成形後、タングステン線を電極軸部の治具から取り外し、硫酸と硝酸の混合液に浸漬してモリブデン芯線を溶解し、タングステン線からなる二次巻きコイルを得た。中和処理、乾燥処理した後、電極に取り付けてマウント組み付けを行った。
【００４５】
＜ランプの製作＞
上記ダブルコイルを用いて、図１に示す構成に従い直流点灯タイプのショートアーク型高圧水銀ランプを作製した。
・陽極（１５）：材質；タングステン、寸法；陽極胴部直径：φ２．６ｍｍ、大径軸部：φ２．０ｍｍ、小径軸部：φ０．８ｍｍ、電極全長：１３．５ｍｍ。この陽極の大径軸部に上記ダブルコイルを装着した。
・発光管（１０）：材質；石英ガラス、寸法；発光管（１０）の全長１１ｍｍ、発光管部（１１）の外径１１．０ｍｍ、発光管部（１１）の内径７．０ｍｍ、封止管部（１２）のの外径７．２ｍｍ、長さ３７ｍｍ。
・封入物：アルゴンガス（封入時圧力０．２気圧）、水銀０．１５ｍｇ／ｍｍ３、臭素８０μｇ。
作製した高圧水銀ランプは、定格電流；約３．８Ａ、定格電力；３００Ｗのものである。
【００４６】
〔実施例２〕
＜コイルの製作＞
第一のコイル：直径０．２５ｍｍのタングステン線を軸方向に線径が規則的に変化しているモリブデン製の芯線に巻回してコイルを製作した。芯線は、最大径部と最小径部の直径の差が０．０１ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０５ｍｍと３種類であり、いずれも最大径部と最小径部との間隔（図６におけるＬ）が０．３ｍｍで形成されたものである。コイリング後、所定の寸法に切断した。
第二のコイル：直径０．２５ｍｍのタングステン線を、第一のコイルの最大外径部に合わせて一定のコイル径で巻回して製作した。コイリング後、所定の寸法に切断した。
第二のコイルの中に第一のコイルを挿入し、水素炉に入れて１６００℃に昇温してコイルの歪を取り除いて安定化させた。
続いて、硫酸と硝酸の混合液にてコイル芯線を溶解し、中和処理、乾燥処理を経て最終的なコイル形状に仕上げた。
＜ランプの製作＞
上記実施例１と同仕様のランプを、第一のコイルと第二のコイルを用いて製作した。
【００４７】
〔比較例１〕
＜コイルの製作＞
線径が０．０２ｍｍ、０．０５ｍｍ、０．１ｍｍと径が異なる３種類のタングステン線を用意し、実施例１で用いた電極軸部と同じ形状の治具に巻きつけ、所定の寸法に接断した。その後、水素炉に入れて１６００℃に加熱し、巻き歪を除去した。
成形後、タングステン線を電極軸部の治具から取り外し、タングステン線からなる一次巻きコイルを得た。電極に取り付けてマウント組み付けを行った。
＜ランプの製作＞
上述の一次巻きコイルを用いて、電極軸部に取り付けるコイル構成を除いて上記実施例１と同仕様のランプを製作した。
【００４８】
〔実験例〕
上記実施例１、２及び比較例１に係る高圧水銀ランプを、定格電流、定格電力にて、５分ＯＮ−５分ＯＦＦの点滅点灯モードを１０００回繰り返して点灯実験を行った。
【００４９】
この結果、実施例１に係るランプにおいては、次の結果を得た。
（１−１）素線径０．０２ｍｍ、一次コイルの外径０．０７ｍｍのコイルを用いた場合。
封止管部のガラスはコイルに接着していたものの電極曲がりは発生しなかった。封止管部のガラスにおいては発光管部側で結晶化の傾向がわずかに確認されたが、従来製品に係るランプで見られたような結晶化の程度よりもかなり低く、タングステン線ではなく一次コイルを電極に巻回することで、コイルに接触したガラスに対して熱的な影響を小さくすることができるとわかった。
（１−２）素線径０．０５ｍｍ、一次コイルの外径０．１８ｍｍのコイルを用いた場合。
上記と同様、ガラスはコイルに接触していたものの電極曲がりは発生しなかった。発光管側近傍のガラスにごくわずかに結晶化の傾向が確認されたが従来製品に係るランプに比較して極めて程度が小さいものであった。
（１−３）素線径０．１ｍｍ、一次コイルの外径０．３５ｍｍのコイルを用いた場合。
上記と同様、ガラスはコイルに接触していたものの電極曲がりは発生しなかった。また封止管部のガラスに結晶化の傾向は認められなかった。
【００５０】
また、実施例２に係るランプにおいては以下の通りになった。
（２−１）第一のコイルとして最大径部と最小径部の直径の差が０．０１ｍｍのものを用いた場合。
封止管部のガラスはコイルに接着していたものの電極曲がりは発生しなかった。本実施例に係るコイル配設の領域において開口側でガラスにやや結晶化の傾向が見られたが、従来構造で見られる結晶化の程度よりはかなり低かった。
（２−２）第一のコイルとして最大径部と最小径部の直径の差が０．０２ｍｍのものを用いた場合。
封止管部のガラスはコイルに接着していたものの電極曲がりは発生しなかった。また、ガラスの結晶化も認められなかった。
（２−３）第一のコイルとして最大径部と最小径部の直径の差が０．０５ｍｍのものを用いた場合。
封止管部のガラスはコイルに接着していたものの電極曲がりは発生しなかった。また、ガラスの結晶化も認められなかった。
【００５１】
一方、比較例に係るランプにおいては以下の通りになった。
いずれのランプも、ランプ製造時においてガラスとコイルの間の間隙を所定の範囲に保つことができなかった結果、封止管部のガラスがコイルに接触した個所が発生し、ランプの点灯中、ガラスが過剰に昇温して結晶化が発生した。また、電極の膨張、伸縮がガラスによって阻害された結果、軸が曲がって電極先端部の位置がずれてしまった。
【００５２】
以上の結果、実施例１，２に係るランプにおいては、封止管部の内部に配設されるコイルに関して、一次コイルを電極軸部に巻回した構成としたり、コイル径が巻回方向に変位する第一のコイルと一定径の第二のコイルとの組合せにより構成したりすることで、封止管部のガラスに対して熱的影響を抑えることができ、封止管部のガラスに対してクラックの発生を抑制できると共に、電極軸部の膨張、伸縮に伴う応力を緩和して電極の曲がりを効果的に抑制できることが確認された。
なお、上記実施例においては定格消費電力が３００Ｗの高圧水銀ランプの例についてのみ示したが、無論この仕様に限定されるものではなく、ランプの仕様に応じてコイルを設計すればあらゆる高圧水銀ランプに対して適用可能である。例えば、実施例１に係るコイルにおいては一次コイルの外径を変更して電極−ガラス間隙間を変えればよく、実施例２に係るコイルにおいては第一のコイルの径の大小を変更することで容易に封止管部のガラスと電極軸部との距離を調整することができる。
しかも、封止管部のガラスを十分に焼きこんでコイルと接触させても何ら問題なく、従来製品に係るランプのような極微妙な制御は不要となり生産性も大幅に改善され、所望のランプ設計性能を発揮させる上で大いに有効である。
【００５３】
なお、上記実施例においては直流点灯タイプのランプの陽極側への適用を例示したが、無論陰極側の電極軸部に適用してもよく、更には交流点灯タイプの電極に対して適用しても何ら問題ない。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の超高圧放電ランプの一例における構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】（ａ）は図１の陽極側の封止管部の埋設部を拡大して示す説明用拡大図、また、（ｂ）は（ａ）中のＬ−Ｌ矢視断面図である。
【図３】本発明に係るショートアーク型高圧水銀ランプの他の実施形態について説明する図である。
【図４】本発明に係るショートアーク型高圧水銀ランプの他の実施形態について説明する図である。
【図５】本発明に係るショートアーク型高圧水銀ランプの他の実施形態について説明する図である。
【図６】本発明に係るショートアーク型高圧水銀ランプの他の実施形態について説明する図である。
【図７】本発明に係るショートアーク型高圧水銀ランプの他の実施形態について説明する図である。
【図８】従来技術に係る高圧放電ランプを管軸に沿って切断した説明用断面図である。
【図９】高圧放電ランプの製造方法を示す説明図である。
【図１０】従来技術に係る高圧放電ランプのコイル近傍を拡大して示す図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０            発光管
１１            発光管部
１２            封止管部
１２ａ          絞込み部
１３            陽極
１４            陰極
１３０          先端部
１３１          大径軸部（電極棒）
１３２          小径軸部（電極棒）
１４１          電極棒
１５            金属箔
２０            ダブルコイル
２１            ダブルコイル
２２            一次コイル
２０１          ダブルコイル
２０２          ダブルコイル
２０Ａ          中空部
２３            芯線
２４            第一の金属線
２５            第二の金属線
２４Ａ          第一のコイル
２５Ａ          第二のコイル
【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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【図１０】
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