(57)【要約】【課題】垂直上方にある電極に形成された密閉空間に伝熱体が封入されるとともに、前記密閉空間内を電極の軸方向に伸びるとともに、径方向に横断する板材からなり、溶融伝熱体の対流が周方向に回動することを規制する規制体が設けられているショートアーク型放電ランプにおいて、ランプ点灯時に溶融した伝熱体が対流するときに、該対流が密閉空間内で周方向に回動することを抑制するとともに、前記板材によって密閉空間の内壁、特に、電極後方側の内壁に押圧力が作用することがないようにして電極の破損を防止した構造を提供しようとするものである。【解決手段】前記板材は、前記密閉空間を形成する前記電極の内壁側の側縁において勾配が付されていて、前記板材の上辺での電極中心軸から半径方向の端部までの長さが、下辺での電極中心軸から半径方向の端部までの長さより小さくなるようにされていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光管の内部に垂直に対向する一対の電極を有し、垂直上方にある電極に形成された密閉空間に伝熱体が封入されるとともに、前記密閉空間内を電極の軸方向に延びるとともに、径方向に延びる板材からなり、溶融伝熱体の対流が周方向に回動することを規制する規制体が設けられているショートアーク型放電ランプにおいて、
前記板材は、前記密閉空間を形成する前記電極の内壁側の側縁において勾配が付されていて、
前記板材の上辺での電極中心軸から半径方向の端部までの長さが、下辺での電極中心軸から半径方向の端部までの長さより小さくなるようにされていることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項２】
前記板材の内壁側の側縁における前記下辺側には、前記電極の軸方向に沿った平行部分を有することを特徴とする請求項１に記載のショートアーク型放電ランプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ショートアーク型放電ランプに関するものであり、特に、電極本体の密閉空間に伝熱体が封入された電極を有するショートアーク型放電ランプに係わるものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体基板、液晶ディスプレイ用の液晶基板、プリント基板などを露光する露光装置の紫外線照射光源として用いられるショートアーク型放電ランプにおいては、その大出力化が進んでいる。この大出力化により定格消費電力が大きくなると、ランプに流れる電流値は通常大きくなり、これにより電極は電子衝突を受ける量が大きくなって、容易に昇温して溶融してしまうという問題が生じる。
また、電極を構成する材料、例えばタングステンが蒸発して発光管の内表面に付着して黒化してしまい、ランプとしての放射能力が低下するという問題も生じている。
【０００３】
このような電極材料の溶融、蒸発といった問題を解決すべく、例えば、特開２０１２−０２８１６８号公報に開示されるような、内部の密閉空間内に伝熱体を封入した電極構造をもつショートアーク型放電ランプが提案されている。
図５、図６にその概略構造が示されていて、図５において、発光管２内に垂直方向に対向配置された一対の電極３，４を有するショートアーク型放電ランプ１が示されている。そして、図６（Ａ）（Ｂ）に示すように、一対の電極のうちの上方に位置する電極（この例では陽極）４の電極本体５は、容器部材６と蓋部材７とからなり、その内部には密閉空間８が形成されている。
【０００４】
そして、前記密閉空間８には、電極４を構成する材料、例えばタングステンよりも熱伝導率が高く、ランプ点灯時に溶融する材料、例えば、金、銀などからなる伝熱体Ｍが封入されている。また、前記密閉空間８には不活性ガスが充填されている。
そして、伝熱体Ｍを封入した電極４の密閉空間８内には、点灯時に溶融した溶融伝熱体Ｍの対流が周方向に回動することを規制する板状の規制体１０が設けられている。
このような構成とすることで、前記伝熱体Ｍは、ランプ点灯時に溶融して、密閉空間８内で対流し、電極本体５の先端の熱を後端側に伝達することによって、電極本体５の軸方向での温度勾配を減少し、その結果、先端の温度を下げることができるものであって、これにより、電極先端の溶融や蒸発を抑えることができるという効果を奏するものである。
【０００５】
そして更に、前記密閉空間８内には規制体１０が設けられていることにより、点灯時に溶融した溶融伝熱体Ｍが密閉空間８内で対流するとき、この対流が周方向に回動することが規制・防止されるので、対流の移動による電極の同一箇所での温度変化が生じることが少なくなり、温度変化に基づく高温クリープ変形が発生することがなく、電極先端の溶融・蒸発防止機能が一層十全なものとなる。
【０００６】
ところで、伝熱体はランプ点灯により溶融するが、ランプ消灯時には凝固し、これが密閉空間の内壁に付着した状態となる。この凝固した伝熱体は、再度のランプ点灯により再び溶融するが、その際、伝熱体は、高温となった電極先端側（下方側）から溶融していくことになる。その時、伝熱体の上方側はいまだ溶融していない状態であり、これが溶融するまでには、溶融伝熱体によって密閉空間を構成する内壁に圧力が作用する。
この時、板状規制体は、図７に示すように、その姿勢が安定せず、どちらかに傾いた状態となることがあり、肩部が内壁に当接してこれを押圧する。
電極の先端側（下方側）はより高温状態となっていて、比較的延性があるので、溶融伝熱体の圧力や規制体による押圧作用に対して抵抗力はあるが、これよりも低い温度状態にある電極後方側（上方側）においては延性が乏しく、溶融伝熱体の圧力や規制体の押圧力によってクラックが入ってしまうことがある。一旦クラックが生じると、これを起点として溶融伝熱体の圧力により一気に電極が破壊されるといったおそれがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−０２８１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、垂直上方にある電極に形成された密閉空間に伝熱体が封入されるとともに、前記密閉空間内を電極の軸方向に伸びるとともに、径方向に横断する板材からなり、溶融伝熱体の対流が周方向に回動することを規制する規制体が設けられているショートアーク型放電ランプにおいて、ランプ点灯時に溶融した伝熱体が対流するときに、該対流が密閉空間内で周方向に回動することを抑制するとともに、前記板材によって密閉空間の内壁、特に、電極後方側の内壁に押圧力が作用することがないようにして電極の破損を防止した構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、この発明では、前記板材は、前記密閉空間を形成する前記電極の内壁側の側縁において勾配が付されていて、該板材の上辺での電極中心軸から半径方向の端部までの長さが、下辺での電極中心軸から半径方向の端部までの長さより小さくなるようにされていることを特徴とする。
また、前記板材の内壁側の側縁における前記下辺側には、前記電極の軸方向に沿った平行部分を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電極の密閉空間内に設けられた板状規制体の内壁側の側縁に勾配をつけて上辺側の長さを下辺側の長さよりも小さくしたことにより、電極の密閉空間の後方側においては、板状規制体の姿勢に変化があっても、上辺側において内壁に当接することがなく、比較的温度が低く延性の低い電極後方部位で板材による押圧力が作用することがないので、クラックが入ることがない。
また、板状規制体の側縁の下辺側に電極の軸方向に沿った平行部分を有するので、密閉空間内での板状規制体の姿勢がある程度維持されて傾きが抑制され、電極への押圧力が軽減される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る放電ランプの電極の断面図（Ａ）、その横断面図（Ｂ）。
【図２】本発明の規制体のみを表す正面図。
【図３】他の実施例の断面図。
【図４】更に他の実施例の正面図。
【図５】従来のショートアーク型放電ランプ。
【図６】従来の電極の断面図（Ａ）、その横断面図（Ｂ）。
【図７】従来の電極の不具合を説明する断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１はこの発明のショートアーク型放電ランプの電極構造を示し、図１（Ａ）はその縦断面図、図１（Ｂ）はその横断面図である。
図において、電極（陽極）４は、容器部材６と蓋部材７とからなる電極本体５を有し、該電極本体５内には密閉空間８が形成されている。そして、該密閉空間８内には、タングステンなどの電極材料よりも熱伝導率の高い伝熱体Ｍが封入されている。該伝熱体Ｍは、例えば金や銀などの金属からなり、電極材料よりも融点が低く、ランプ点灯時には密閉空間８内で溶融する。
そして、前記電極４の密閉空間８内には、板状の規制体１０が挿入されている。該規制体１０は、密閉空間８の略中心軸上を長手方向に伸び、かつ、径方向に横断するように設けられていて、電極４の密閉空間８の内径と略同一の寸法を有する。なお、規制体１０の中心軸は厳密な意味で電極４の中心軸上に位置しなければならないわけではない。
【００１３】
図２に規制体１０の詳細が示されていて、図２（Ａ）は側面図、図２（Ｂ）はその上面図である。この実施例では、規制体１０は図１（Ｂ），図２（Ｂ）でも分かるように、互いに交差する板部材１１，１２からなる。
そして、これら板部材１１，１２は、前記密閉空間８を形成する前記電極４の内壁側の側縁１１ａ、１２ａにおいて勾配が付されていて、前記板材１１，１２の上辺１１ｂ、１２ｂでの電極中心軸Ｘから半径方向の端部までの長さＬ１が、下辺１１ｃ，１２ｃでの電極中心軸Ｘから半径方向の端部までの長さＬ２より小さくなる（Ｌ１＜Ｌ２）ようにされている。
なお、ここで、板部材の下辺とは垂直配置された電極の先端側に位置する辺をいい、上辺とはその反対側、つまり、電極の根元側に位置する辺をいう。
【００１４】
図３に規制体１０の異なる実施例が示されていて、図３（Ａ）では、規制体１０は、上面視で、略Ｔ字型に交差する一対の板材１３，１４からなる。図３（Ｂ）では、規制体１０は、３方に等角度で広がる板部材１５，１６，１７からなる。これらいずれの場合の板材１３〜１７も電極４の長手方向に伸びると共に、径方向に横断する形状とされていて、上辺での電極中心軸Ｘから半径方向の端部までの長さＬ１が、下辺での電極中心軸Ｘから半径方向の端部までの長さＬ２より小さくなる（Ｌ１＜Ｌ２）ようにされている。
【００１５】
上記実施例によれば、規制体の板材が、その側縁において勾配が付され、上辺の長さＬ１が、下辺の長さＬ２より小さくなるようにされているので、上辺近傍においては、密閉空間の内壁面との間に大きめの間隙が形成され、点灯時に、流動する溶融伝熱体の影響を受けて規制体に傾きが生じても、規制体の板材の上方の肩部が壁面に当接して押圧することがなく、壁面が損傷するようなことがない。特に、点灯初期においては、電極先端側が高温となり凝固していた伝熱体が溶融を開始していくとき、電極の軸方向の中間部位や後端側では温度が先端側ほどには高温とならず、金属延性が高い状態とならない時に、規制体の板材の上辺の角部が、密閉空間を構成する容器部材の内壁に押し当てられにくくなる。これにより、点灯時の熱応力によって電極が破壊されにくくなるものである。
なお、板材の下方肩部が密閉空間の内壁面に当接することがあっても、電極の先端側は点灯時に高温となっており、後端側に比べて十分な延性を持つことから、損傷する危険性は低い。
【００１６】
なお、規制体の板材の側縁での傾斜は直線的である必要はなく曲線的な傾斜でも構わない。また、傾斜する角度は、傾斜が大きいほど規制体が内壁を傷つけるおそれがなくなるが、それとともに溶融伝熱体の対流の周方向への回動を規制する作用も低下するため、例えば、上辺長さＬ１／下辺長さＬ２が、０．４５〜０．９４となることが好ましい。
また、径方向外方に突出する板材の枚数は３枚以上であれば密閉空間内にセットした時に３点支持することができるので好ましいが、１枚であっても構わない。更には、規制体の交差する板材部分は、電極中心軸に直交する断面において点対称でなくてもかまわない。
さらに、板材の側縁に勾配を設けることによって、重心が規制体の下方に移動し、密閉空間内で姿勢が安定しやすくなるという効果もある。
【００１７】
図４に更に他の実施例が示されている。この実施例では、規制体１０を構成する板材１１，１２における側縁１１ａ，１２ａの下辺側の一定領域に、勾配を付さずに、電極軸方向に沿った平行部分１１ｄ，１２ｄを形成してある。
その他の構成は図１、図２に示す実施例と同様である。この平行部１１ｄ，１２ｄは、密閉空間８の内壁とわずかな距離を隔てて接近しており、規制体１０の姿勢が電極中心軸に沿った状態から傾斜しようとすると、この直線延長部が内壁によって動きを規制されることで姿勢が安定する。
【００１８】
本発明の効果を実証するために以下の実験を行った。
ランプの仕様は以下の通り。
＜発光管＞
材料：石英ガラス
電極間距離：６ｍｍ
封入物：水銀２．０ｍｇ／ｃｃ、アルゴン１００ｋＰａ
＜陽極＞
材料：タングステン
胴部（容器部材）の外径：２５ｍｍ
電極本体内容積：６ｃｍ３
肉厚：５．５ｍｍ
伝熱体：（銀）４．７ｃｍ３
封入ガス：（アルゴン）１００ｋＰａ
＜点灯姿勢＞
陽極を上方にした垂直点灯
＜定格＞
定格電流：１５０Ａ
定格電力：５ｋＷ
＜規制体＞
長さ：１６ｍｍ
上辺の長さ：７ｍｍ
下辺の長さ：１３．８ｍｍ
厚さ：２ｍｍ
＜点灯試験概要＞
・放電ランプについての点灯点滅試験
・定格電力にて点灯１５分−消灯１２０分×３０セット
試験終了後、電極を解体して規制体を確認したところ破損しておらず、
電極も破壊されていなかった。
【００１９】
以上のように、本発明によれば、電極本体の密閉空間に伝熱体を封入するとともに、溶融伝熱体の対流が周方向に回動することを規制する板状の規制体を設けた電極を有するショートアーク型放電ランプにおいて、前記規制体を構成する板材は、前記密閉空間を形成する前記電極の内壁側の側縁において勾配が付されていて、前記板材の上辺での電極中心軸から半径方向の端部までの長さが、下辺での電極中心軸から半径方向の端部までの長さより小さくなるようにされているので、溶融伝熱体によって板材が傾くようなことがあっても、該板材の上方肩部が密閉空間の内壁に当接して押圧することがなく、電極を損傷することが防止できるものである。
【符号の説明】
【００２０】
１          ショートアーク型放電ランプ
２          発光管
３          陰極
４          陽極
５          陽極本体
６          容器部材
７          蓋部材
８          密閉空間
１０        規制体
１１〜１７  板材
１１ａ      側縁
１１ｂ      上辺
１１ｃ      下辺
１１ｄ      平行部
１２ａ      側縁
１２ｂ      上辺
１２ｃ      下辺
１２ｄ      平行部
Ｍ          伝熱体
Ｘ          電極中心軸
【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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