(57)【要約】【課題】電極と金属箔との第１の溶接部、及び金属箔とリード線との第２の溶接部が溶断することを防ぐ。【解決手段】実施形態の放電ランプは、冷却風によって冷却される放電ランプであって、電極と、電極に一端が溶接された金属箔と、金属箔の他端に溶接されたリード線と、を有し、電極と金属箔とが溶接された第１の溶接部から、金属箔とリード線とが溶接された第２の溶接部までを覆うように封止した封止部が形成された発光管と；第１の溶接部が位置する封止部の一端部を覆う第１の被覆部と、第２の溶接部が位置する封止部の他端部を覆う第２の被覆部と、を有する筒状に形成され、他端部において第２の溶接部に対向する部分を外部に露出させる開口が第２の被覆部に設けられた口金部材と；を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却風によって冷却される放電ランプであって、
電極と、前記電極に一端が溶接された金属箔と、前記金属箔の他端に溶接されたリード線と、を有し、前記電極と前記金属箔とが溶接された第１の溶接部から、前記金属箔と前記リード線とが溶接された第２の溶接部までを覆うように封止した封止部が形成された発光管と；
前記第１の溶接部が位置する前記封止部の一端部を覆う第１の被覆部と、前記第２の溶接部が位置する前記封止部の他端部を覆う第２の被覆部と、を有する筒状に形成され、前記他端部において前記第２の溶接部に対向する部分を外部に露出させる開口が前記第２の被覆部に設けられた口金部材と；
を具備する放電ランプ。
【請求項２】
前記口金部材の前記第１の被覆部と、前記封止部の前記一端部との間には、接合材が充填されている、請求項１に記載の放電ランプ。
【請求項３】
前記口金部材の前記第２の被覆部には、前記封止部の前記他端部を挟んで対向する位置に、一組の前記開口が設けられている、請求項１または２に記載の放電ランプ。
【請求項４】
前記口金部材の前記開口は、前記発光管の管軸方向に平行な第１の寸法、及び前記管軸方向に直交する第２の寸法が、前記封止部における前記第２の被覆部が覆う部分の、前記管軸方向に直交する第３の寸法よりも大きい、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の放電ランプ。
【請求項５】
前記封止部は、前記発光管を加熱と共に加圧して成形され、前記発光管の管軸方向に沿って形成された平板部を有し、
前記口金部材には、前記平板部に係合する溝が、前記管軸方向に沿って形成されている、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の放電ランプ。
【請求項６】
前記口金部材は、セラミックスによって形成されている、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の放電ランプ。
【請求項７】
ランプ電流が２０Ａ以下である、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の放電ランプ。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の放電ランプと；
前記放電ランプが装着される装着部と；
を具備する照射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、放電ランプ及び照射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体の露光工程や、ＵＶインクやＵＶ塗料の乾燥工程、ＵＶ接着剤やフォトレジストの硬化工程では、紫外線ランプを用いて紫外線を照射することによって光化学反応を行う紫外線照射装置が用いられている。この種の紫外線照射装置は、紫外線ランプとして、メタルハライドランプ（以下、放電ランプと称する）を有する。
【０００３】
このような放電ランプの発光管は、電極と、電極に一端が溶接された金属箔と、金属箔の他端に溶接されたリード線と、を有する。発光管の端部には、電極と金属箔との溶接部、及び金属箔とリード線との溶接部を覆うように封止した封止部が形成されている。このような封止部では、例えば、電極と、発光管を構成する石英ガラスとの間や、電極と金属箔との溶接部の周囲に微小な隙間が生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３０８１９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、放電ランプでは、放電空間の端部が、放電空間の中央に比べて温度が低く、発光管において最も温度が低い、いわゆる最冷部になっている。このため、放電ランプの発光管内では、放電空間内に封入されたガスが、温度が高い中央側から、温度が低い端部側へ流れる傾向にある。
【０００６】
放電ランプに封入される封入材として、例えば、ヨウ化ガリウムは、放電ランプの点灯時に発光管の最冷部である端部から、電極と、発光管を構成する石英ガラスとの隙間を通り、封止部における、電極と金属箔との溶接部の周囲の隙間に溜まる。ヨウ化ガリウムは、３４６℃以下になったときに液体になるので、上述の隙間のうち、特に、電極と金属箔との溶接部の周囲に溜まる傾向がある。ヨウ化ガリウムは、モリブデン製の金属箔と反応することでモリブデンガリウム化合物を生成し、ヨウ素が単体のＩ２となって昇華し、発光管の放電空間へ戻ってゆく。このような現象が繰り返されることで、金属箔の周囲等にモリブデンガリウム化合物が生成される。
【０００７】
このように、放電ランプでは、電極と金属箔との溶接部にガリウム化合物を生成されることで、溶接部が腐食するおそれがある。その結果、金属箔が溶断されることで、放電ランプは、放電を維持することができなくなる。
【０００８】
この対策として、発光管における放電空間の端部に保護膜を形成し、口金部材によって保護膜及び封止部を覆うことで、電極と金属箔との溶接部の温度を高く保ち、溶接部へ封入材が侵入することを抑制する技術が知られている。
【０００９】
一方で、放電ランプは、近年の大電流化に伴い、リード線の温度が上昇する傾向にある。モリブデン等を主成分とするリード線の温度が２５０℃を超えた状態で放電ランプを長時間点灯させた場合には、リード線が酸化し、電気抵抗の増大を招く。その結果、リード線は、発熱し、溶断するおそれがある。
【００１０】
そこで、本発明は、電極と金属箔との第１の溶接部、及び金属箔とリード線との第２の溶接部が溶断することを防ぐことができる放電ランプ及び照射装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
実施形態に係る放電ランプは、冷却風によって冷却される放電ランプであって、
電極と、前記電極に一端が溶接された金属箔と、前記金属箔の他端に溶接されたリード線と、を有し、前記電極と前記金属箔とが溶接された第１の溶接部から、前記金属箔と前記リード線とが溶接された第２の溶接部までを覆うように封止した封止部が形成された発光管と、
前記第１の溶接部が位置する前記封止部の一端部を覆う第１の被覆部と、前記第２の溶接部が位置する前記封止部の他端部を覆う第２の被覆部と、を有する筒状に形成され、前記他端部において前記第２の溶接部に対向する部分を外部に露出させる開口が前記第２の被覆部に設けられた口金部材と、を具備する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電極と金属箔との第１の溶接部、及び金属箔とリード線との第２の溶接部が溶断することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施形態に係る紫外線照射装置を模式的に示す平面図である。
【図２】図２は、実施形態に係る紫外線照射装置を模式的に示す側面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る紫外線照射装置の紫外線ランプの要部を示す断面図である。
【図４】図４は、実施形態における紫外線ランプの口金部材を示す斜視図である。
【図５】図５は、実施形態における紫外線ランプの口金部材を示す平面図である。
【図６】図６は、実施形態における紫外線ランプの口金部材を示す側面図である。
【図７】図７は、実施形態における紫外線ランプの口金部材が有する開口の構成例を説明するための平面図である。
【図８】図８は、実施形態における紫外線ランプの特性について説明するためのグラフである。
【図９】図９は、実施形態における紫外線ランプの特性について説明するためのグラフである。
【図１０】図１０は、実施形態に係る変形例の紫外線照射装置を模式的に示す平面図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る変形例の紫外線照射装置を模式的に示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下で説明する実施形態に係る放電ランプは、冷却風Ｗによって冷却される放電ランプとしての紫外線ランプ５である。紫外線ランプ５は、発光管１１と、口金部材１２と、を備える。発光管１１は、電極１３と、電極１３に一端が溶接された金属箔１４と、金属箔１４の他端に溶接されたリード線１５と、を有する。発光管１１には、電極１３と金属箔１４とが溶接された第１の溶接部１８から、金属箔１４とリード線１５とが溶接された第２の溶接部１９までを覆うように封止した封止部１７が形成されている。口金部材１２は、第１の溶接部１８が位置する封止部１７の一端部を覆う第１の被覆部２１と、第２の溶接部１９が位置する封止部１７の他端部を覆う第２の被覆部２２と、を有する筒状に形成されている。第２の被覆部２２には、封止部１７の他端部において第２の溶接部１９に対向する部分を外部に露出させる開口２７が設けられている。
【００１５】
また、以下で説明する実施形態に係る紫外線ランプ５において、口金部材１２の第１の被覆部２１と、封止部１７の一端部との間には、接合材２４が充填されている。
【００１６】
また、以下で説明する実施形態に係る紫外線ランプ２５が有する口金部材２６の第２の被覆部２２には、封止部１７の他端部を挟んで対向する位置に、一組の開口２７が設けられている。
【００１７】
また、以下で説明する実施形態に係る紫外線ランプ５が有する口金部材１２の開口２７は、発光管１１の管軸方向に平行な第１の寸法Ｄ１、及び管軸方向に直交する第２の寸法Ｄ２が、封止部１７における第２の被覆部２２が覆う部分の、管軸方向に直交する第３の寸法Ｄよりも大きい。
【００１８】
また、以下で説明する実施形態に係る紫外線ランプ５における封止部１７は、発光管１１を加熱と共に加圧して成形されている。封止部１７は、発光管１１の管軸方向に沿って形成された平板部１７ｂを有する。口金部材１２には、平板部１７ｂに係合する溝としてのスリット３０が、管軸方向に沿って形成されている。
【００１９】
また、以下で説明する実施形態に係る紫外線ランプ５が有する口金部材１２は、セラミックスによって形成されている。
【００２０】
また、以下で説明する実施形態に係る紫外線ランプ５は、ランプ電流が２０Ａ以下である。
【００２１】
また、以下で説明する実施形態に係る紫外線照射装置１は、紫外線ランプ５と、紫外線ランプ５が装着される装着部６と、を備える。
【００２２】
（実施形態）
以下、実施形態に係る紫外線照射装置及び紫外線ランプについて、図面を参照して説明する。図１は、実施形態に係る紫外線照射装置を模式的に示す平面図である。図２は、実施形態に係る紫外線照射装置を模式的に示す側面図である。図１及び図２に示すように、実施形態の紫外線照射装置１は、放電ランプとしての紫外線ランプ５と、紫外線ランプ５が着脱可能に装着される装着部６と、を有する。
【００２３】
装着部６は、例えば、紫外線照射装置１の天面に、紫外線ランプ５から紫外線が下方へ向けて照射されるように設けられている。装着部６は、紫外線ランプ５の後述する一対の口金部材を保持する一対の保持部材７を有する。
【００２４】
また、装着部６に装着された紫外線ランプ５は、例えば、図示しない吸引装置や送風装置を用いて冷却風Ｗが吹き付けられており、強制空冷されている。実施形態では、図２に示すように、冷却風Ｗが、天面に沿って装着された紫外線ランプ５の管軸方向に直交する方向、かつ天面に直交する方向から送風される。
【００２５】
（紫外線ランプの構成）
本実施形態に係る紫外線ランプ５は、ロングアーク型のメタルハライドランプであり、いわゆる高輝度放電ランプ（ＨＩＤ：High  Intensity  Discharge  lamp）である。図３は、実施形態に係る紫外線照射装置の紫外線ランプの要部を示す断面図である。図３に示すように、紫外線ランプ５は、発光管１１と、口金部材１２と、を備える。
【００２６】
図１及び図２に示すように、発光管１１は、放電空間１１ａを有しており、図３に示すように、放電空間１１ａの両側に設けられた一対の電極１３と、電極１３に一端が接続された金属箔１４と、金属箔１４の他端に接続されたリード線１５と、を有する。また、リード線１５には、ワイヤ１６が溶接により接続されており、ワイヤ１６を介して、電源装置（図示せず）から紫外線ランプ５へ電力が供給される。
【００２７】
また、発光管１１の両端部には、成形型（図示せず）を用いて加熱と共に加圧して成形されることで、金属箔１４を覆うように封止した、いわゆるピンチシールによって封止部（ピンチシール部）１７が形成されている。図３に示すように、封止部１７は、電極１３と金属箔１４とが溶接された第１の溶接部１８から、金属箔１４とリード線１５とが溶接された第２の溶接部１９までを覆うように形成されている。
【００２８】
また、第１の溶接部１８は、矩形状の金属箔１４の一端側の短辺の中央に形成されている。また、第２の溶接部１９は、矩形状の金属箔１４の他端側の短辺の中央に形成されている。そして、封止部１７の外周には、口金部材１２が設けられている。
【００２９】
また、封止部１７は、図３に示すように、口金部材１２の後述する第１及び第２の被覆部２１，２２によって覆われる円柱部１７ａと、円柱部１７ａに一体に形成された一組の平板部１７ｂと、を有する。一組の平板部１７ｂは、発光管１１の管軸方向に平行な円柱部１７ａの両側に、円柱部１７ａの径方向に突出し、管軸方向に沿って延ばされて形成されている。なお、平板部１７ｂの外形形状は、図１に示す形状に限定されるものでなく、任意の外形形状に形成されてよい。
【００３０】
また、封止部１７は、ピンチシール部に限定されるものではなく、発光管１１の両端部が、熱収縮によって封止した、いわゆるシュリンクシールによって封止部（シュリンクシール部）が形成されてもよい。しかし、封止部１７は、封止部１７に対して口金部材１２が有する後述の開口２７を所定の位置に容易に位置決めすることを考慮すると、平板部１７ｂを有するピンチシール部が好ましい。
【００３１】
発光管１１は、透過光性を有する石英ガラスによって円筒状に形成されており、内部に、高蒸気圧の水銀、種々の金属ハロゲン化物が封入されている。電極１３は、電極軸１３ａと、コイル１３ｂとを有する。電極軸１３ａは、一端が放電空間１１ａ側に向けられ、他端が金属箔１４に溶接されている。コイル１３ｂは、電極軸１３ａの一端に巻回して設けられている。
【００３２】
金属箔１４は、モリブデンによって矩形状に形成されており、例えば、発光管１１の管軸方向に対する長さ（以下、単に長さと称する）が３０ｍｍ程度〜１０ｍｍ程度、幅が６ｍｍ程度、厚さが０．０２８ｍｍ程度に形成されている。リード線１５は、モリブデンを主成分とする金属材料によって形成されている。また、金属箔１４は、モリブデンにイットリウム等の添加剤が加えられた金属材料によって形成されてもよい。また、リード線１５は、モリブデンに酸化ランタン等の添加剤が加えられた金属材料によって形成されてもよい。
【００３３】
（口金部材の構成）
図４は、実施形態における紫外線ランプ５の口金部材を示す斜視図である。図５は、実施形態における紫外線ランプ５の口金部材を示す平面図である。図６は、実施形態における紫外線ランプ５の口金部材を示す側面図である。
【００３４】
図４、図５及び図６に示すように、口金部材１２は、第１の溶接部１８が位置する封止部１７の一端部を覆う第１の被覆部２１と、第２の溶接部１９が位置する封止部１７の他端部を覆う第２の被覆部２２と、を有する円筒状に形成されている。口金部材１２は、例えば、セラミックスによって形成されており、封止部１７に対する絶縁性が確保されている。
【００３５】
第２の被覆部２２には、図５に示すように、矩形状の開口２７が設けられている。開口２７は、封止部１７の他端部において第２の溶接部１９の溶接面積Ｓ（図３参照）に対向する部分を外部に露出させるように形成されている。なお、開口２７の形状は、矩形状に限定されるものではなく、後述するような正方形や円形等の任意の他の形状に形成されてもよい。
【００３６】
また、口金部材１２には、図４及び図６に示すように、封止部１７の一組の平板部１７ｂが係合する溝としての一組のスリット３０が、発光管１１の管軸方向に沿ってそれぞれ形成されている。これにより、封止部１７に口金部材１２を取り付けるときに、口金部材１２が封止部１７に係合されることで、封止部１７の第２の溶接部１９に対して開口２７を所定の位置に容易に位置決めすることが可能になる。
【００３７】
また、口金部材１２の第１の被覆部２１と、封止部１７の円柱部１７ａの一端部との間隙には、図３に示すように、接合材２４が充填されており、気密に塞がれている。接合材２４によって、第１の被覆部２１と封止部１７との間隙が気密に塞がれることで、この間隙に冷却風Ｗが侵入することが抑えられるので、第１の溶接部１８の保温性が高められる。また、接合材２４は、セメント、具体的にはスミセラム（登録商標）を含有しており、封止部１７に対する口金部材１２の絶縁性が確保されている。
【００３８】
また、口金部材１２は、図３、図４、図５及び図６に示すように、封止部１７から引き出されたリード線１５を支持する円筒状の支持部２３を有する。口金部材１２の支持部２３は、紫外線ランプ５が装着部６に装着されたとき、装着部６の保持部材７によって保持される。
【００３９】
図７は、実施形態における紫外線ランプ５の口金部材が有する開口の構成例を説明するための平面図である。なお、説明の便宜上、図７に示す各構成例において、口金部材１２に同一符号を付して説明する。
【００４０】
口金部材１２が有する矩形状の開口２７は、発光管１１の管軸方向に平行な第１の寸法、及び管軸方向に直交する第２の寸法が、封止部１７における第２の被覆部２２が覆う部分の、管軸方向に直交する第３の寸法よりも大きい。本実施形態では、第２の被覆部２２が覆う部分が円柱部１７ａであるので、開口２７の第１の寸法及び第２の寸法が、円柱部１７ａの外径Ｄよりも大きい。これにより、封止部１７の円柱部１７ａが開口２７を通して外気に適正にさらされるので、第２の溶接部１９の冷却性が十分に確保される。
【００４１】
図７（ａ）に示すように、口金部材１２の第２の被覆部２２に、矩形状の開口２７が形成された場合、開口２７の第１の寸法Ｄ１及び第２の寸法Ｄ２が、円柱部１７ａの外径Ｄよりも大きい。また、口金部材１２には、図７（ｂ）に示すように、正方形状の開口２８が形成されてもよい。この場合、開口２８の第１の寸法ＤＳ及び第２の寸法ＤＳが、円柱部１７ａの外径Ｄよりも大きい。また、口金部材１２には、図７（ｃ）に示すように、円形状に開口２９が形成されてもよい。この場合、開口２９の直径ＤＨが、円柱部１７ａの外径Ｄよりも大きい。
【００４２】
要するに、口金部材１２の開口２７，２８，２９の開口面積は、第２の溶接部１９の溶接面積Ｓ、つまり、封止部１７における第２の溶接部１９に対向する部分よりも大きくされることで、開口２７を通して第２の溶接部１９の冷却性が十分に確保することができる。
【００４３】
（口金部材を用いることによる封止部の保温作用と冷却作用）
以上のように構成された口金部材１２を有する紫外線ランプ５は、図２に示したように、冷却風Ｗが、開口２７の開口面に対して直交する方向に送風される。紫外線ランプ５において、第１の溶接部１８が位置する封止部１７の一端部は、口金部材１２の第１の被覆部２１によって覆われている。このため、第１の溶接部１８は、冷却風Ｗによって冷却されることが抑えられ、適正に保温される。
【００４４】
また、第１の被覆部２１と封止部１７との間に充填された接合材２４によって、第１の被覆部２１と封止部１７との間隙に冷却風Ｗが進入することが抑えられているので、第１の溶接部１８の保温性が更に高められている。
【００４５】
一方、紫外線ランプ５において、第２の溶接部１９が位置する封止部１７の他端部は、口金部材１２の第２の被覆部２２によって覆われているものの、第２の被覆部２２の開口２７を通して外気に連通されている。このため、第２の溶接部１９は、開口２７へ進入する冷却風Ｗによって適正に冷却される。このように封止部１７は、口金部材１２を用いることで、第１の溶接部１８が保温されると共に、第２の溶接部１９が冷却される。
【００４６】
したがって、第１の溶接部１８は、第１の溶接部１８に侵入したヨウ化ガリウムが液化する３４６℃よりも高い温度に保つことで、第１の溶接部１８にガリウム化合物が生成されることを抑制することが可能になり、第１の溶接部１８が溶断することを抑えることができる。加えて、第２の溶接部１９は、紫外線ランプ５に大電流を供給した場合に、モリブデン等を主成分とするリード線１５の温度が２５０℃を超えることで酸化することを避けることが可能になり、第２の溶接部１９やリード線１５が溶断することを抑えることができる。すなわち、紫外線ランプ５は、口金部材１２を用いることで、第１の溶接部１８の温度を３５０℃以上に保つと共に、第２の溶接部１９の温度を２５０℃以下に冷却することが望ましい。
【００４７】
つぎに、発光管１１内に封入されたガスが互いに異なる実施例１，２の紫外線ランプについて、第１及び第２の溶接部１８，１９の温度やランプ特性の測定結果について、図面を参照して説明する。
【００４８】
〔実施例１〕
図８は、実施形態における紫外線ランプ５の特性について説明するためのグラフである。図８（ａ）は、紫外線ランプ５に送る冷却風Ｗの利用率と、第１の溶接部１８の温度との関係を示すグラフである。図８（ｂ）は、紫外線ランプ５に送る冷却風Ｗの利用率と、第２の溶接部１９の温度との関係を示すグラフである。図８（ｃ）は、紫外線ランプ５に送る冷却風Ｗの利用率と、紫外線ランプ５のランプ電圧との関係を示すグラフである。図８（ｄ）は、紫外線ランプ５に送る冷却風Ｗの利用率と、紫外線ランプ５のランプ電流との関係を示すグラフである。また、冷却風Ｗの送風条件については、冷却風Ｗの流量が６（ｍ３／ｍｉｎ）である状態を定格である１００％として、冷却風Ｗの利用率を表す。
【００４９】
図８に示す実施例１の結果は、実施形態の紫外線ランプ５において、入力電力を８０００Ｗ、電圧を６４０Ｖ、電流を１２．５Ａ、電極間距離を５００ｍｍとし、石英製の発光管１１内に、Ｆｅを３ｍｇ、Ｈｇを４００ｍｇ、ＧａＩ３を１５ｍｇ、始動補助用のアルゴンガスを１０Ｔｏｒｒが封入したものを用いた。また、電極１３は、電極軸１３ａの軸径が１．８ｍｍとし、酸化トリウムを１％含有したタングステンによって形成した。金属箔１５は、モリブデンを主成分とする金属材料によって矩形状に形成し、発光管１１の管軸方向に対する長さを１０ｍｍ、管軸方向に直交する幅を６ｍｍに形成した。
【００５０】
第１の溶接部１８の温度は、図８（ａ）に示すように、冷却風Ｗの利用率を１００％から３０％まで変化させた場合において、４００℃程度から４４０℃程度の範囲に保温された。第２の溶接部１９の温度は、図８（ｂ）に示すように、冷却風Ｗの利用率を１００％から３０％まで変化させた場合において、２００℃程度から２５０℃程度に冷却された。すなわち、実施例１では、冷却風Ｗの利用率を３０％に低下させた場合であっても、第１の溶接部１８の温度を３５０℃以上に保つと共に、第２の溶接部１９の温度を２５０℃以下に冷却することができた。したがって、口金部材１２を用いることによって、第１の溶接部１８と第２の溶接部１９には、１００℃以上の温度差が生じた。
【００５１】
ランプ電圧は、図８（ｃ）に示すように、冷却風Ｗの利用率を１００％から３０％まで変化させたとき、５１０Ｖ程度から５４５Ｖ程度になった。また、ランプ電流は、図８（ｄ）に示すように、冷却風Ｗの利用率を１００％から３０％まで変化させたとき、１４．７Ａ程度から１６Ａ程度になった。実施例１の紫外線ランプ５では、冷却風Ｗの利用率が１００％のときにランプ電流が１６Ａ程度になったときにも、第１溶接部１８から第２の溶接部１９までの間で溶断等の問題が生じていないことが確認できた。実施例１によれば、電極１３、金属箔１４、リード線１５に流れるランプ電流が２０Ａ以下であれば、第２の溶接部１９に溶断が生じるおそれはないが、更に十分な安全性を考慮すると、ランプ電流が１５Ａ以下になるように設定されることが望ましい。
【００５２】
〔実施例２〕
図９は、実施形態における紫外線ランプ５の特性について説明するためのグラフである。図９（ａ）は、紫外線ランプ５に送る冷却風Ｗの利用率と、第１の溶接部１８の温度との関係を示すグラフである。図９（ｂ）は、紫外線ランプ５に送る冷却風Ｗの利用率と、第２の溶接部１９の温度との関係を示すグラフである。図９（ｃ）は、紫外線ランプ５に送る冷却風Ｗの利用率と、紫外線ランプ５のランプ電圧との関係を示すグラフである。図９（ｄ）は、紫外線ランプ５に送る冷却風Ｗの利用率と、紫外線ランプ５のランプ電流との関係を示すグラフである。
【００５３】
図９に示す実施例２の結果は、実施形態の紫外線ランプ５を用いて、入力電圧を８０００Ｗ、電圧を６４０Ｖ、電流を１２．５Ａ、電極間距離を５００ｍｍとし、石英製の発光管内に、Ｆｅを３ｍｇ、Ｈｇを２００ｍｇ、ＨｇＩ２を１５ｍｇ、ＴｌＩを０．５ｍｇ、ＧａＩ３を１５ｍｇ、始動補助用のアルゴンガスを１０Ｔｏｒｒ封入したものを用いた。
【００５４】
第１の溶接部１８の温度は、図９（ａ）に示すように、冷却風Ｗの利用率を１００％から３０％まで変化させた場合において、４００℃程度から３７０℃程度の範囲に保温された。第２の溶接部１９の温度は、図９（ｂ）に示すように、冷却風Ｗの利用率を１００％から３０％まで変化させた場合において、２１０℃程度から２５０℃程度に冷却された。すなわち、実施例２では、冷却風Ｗの利用率を３０％に低下させた場合であっても、第１の溶接部１８の温度を３５０℃以上に保つと共に、第２の溶接部１９の温度を２５０℃以下に冷却することができた。
【００５５】
ランプ電圧は、図９（ｃ）に示すように、冷却風Ｗの利用率を１００％から３０％まで変化させたとき、５１０Ｖ程度から５４５Ｖ程度になった。また、ランプ電流は、図９（ｄ）に示すように、冷却風Ｗの利用率を１００％から３０％まで変化させたとき、１４．７Ａ程度から１５．７Ａ程度になった。実施例２の紫外線ランプ５では、冷却風Ｗの利用率が１００％のときにランプ電流が１５．７Ａ程度になったときにも、第１溶接部１８から第２の溶接部１９までの間で溶断等の問題が生じていないことが確認できた。実施例２によれば、ランプ電流が２０Ａ以下であれば、第２の溶接部１９に溶断が生じるおそれはないが、更に十分な安全性を考慮すると、ランプ電流が１５Ａ以下になるように設定されることが望ましい。
【００５６】
実施形態は、第１の溶接部１８が位置する封止部１７の一端部を覆う第１の被覆部２１と、第２の溶接部１９が位置する封止部１７の他端部を覆う第２の被覆部２２と、を有し、他端部において第２の溶接部１９に対向する部分を外部に露出させる開口２７が第２の被覆部２２に設けられた口金部材１２を有する。これにより、第１の溶接部１８を３５０℃以上に保温すると共に、第２の溶接部１９を２５０℃以下に冷却することが可能になるので、第１及び第２の溶接部１８，１９が溶断することを防ぐことができる。
【００５７】
また、実施形態によれば、口金部材１２の第１の被覆部２１と、封止部１７の円柱部１７ａの一端部との間には、接合材２４が充填されている。これにより、第１の被覆部２１と封止部１７との間の気密性を高め、第１の溶接部１８の保温性を更に高めることができる。
【００５８】
また、実施形態は、口金部材１２の第２の被覆部２２には、封止部１７の他端部を挟んで対向する位置に、一組の開口２７が設けられている。一組の開口２７によって、第２の溶接部１９の冷却性を高めることができる。
【００５９】
また、実施形態における口金部材１２の開口２７は、発光管１１の管軸方向に平行な第１の寸法、及び管軸方向に直交する第２の寸法が、封止部１７における第２の被覆部２２が覆う部分の、管軸方向に直交する第３の寸法よりも大きい。これにより、開口２７を通して第２の溶接部１９の冷却性を十分に確保できる。
【００６０】
また、実施形態は、発光管１１の管軸方向に沿って形成された平板部１７ｂを有する封止部１７と、平板部１７ｂに係合するスリット３０が管軸方向に沿って形成された口金部材１２と、を有する。これにより、封止部１２に対して口金部材１２の開口２７を所定の位置に容易に位置決めすることができる。
【００６１】
また、実施形態における紫外線ランプ５は、ランプ電流が２０Ａ以下である。これにより、第２の溶接部１９やリード線１５が溶断することを防ぎ、安全性を十分に確保することができる。
【００６２】
以下、実施形態に係る変形例の紫外線ランプについて図面を参照して説明する。なお、変形例において、実施形態と同一の構成部材には、実施形態と同一符号を付して説明を省略する。
【００６３】
（変形例）
図１０は、実施形態に係る変形例の紫外線照射装置を模式的に示す平面図である。図１１は、実施形態に係る変形例の紫外線照射装置を模式的に示す側面図である。なお、変形例において、実施形態と同一の構成部材、同一部分には、実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。変形例は、口金部材の構成及び冷却風Ｗの送風方向が、実施形態と異なる。
【００６４】
図１０及び図１１に示すように、変形例の紫外線照射装置２が有する紫外線ランプ２５は、封止部に設けられた口金部材２６を有する。口金部材２６は、第１及び第２の被覆部２１、２２を有する円筒状に形成されている。そして、口金部材２６の第２の被覆部２２には、図１１に示すように、封止部１７の他端部を挟んで対向する位置に一組の開口２７がそれぞれ設けられている。
【００６５】
変形例では、冷却風Ｗが、天面に沿って装着された紫外線ランプ５の管軸方向に直交する方向、かつ天面に平行な方向から送風される。このとき、冷却風Ｗは、口金部材２６の一組の開口２７の開口面と平行に送られている。したがって、紫外線ランプ２５の封止部１７は、一組の開口２７内へ進入する冷却風Ｗによって、封止部１７の対向する両側から第２の溶接部１９が冷却される。
【００６６】
変形例における紫外線ランプ２５は、口金部材２６に一組の開口２７が設けられたことで、第２の溶接部１９の冷却性を高めることが可能になる。また、変形例においても、実施形態と同様に、第１の溶接部１８を３５０℃以上に保温すると共に、第２の溶接部１９を２５０℃以下に冷却することが可能になるので、第１及び第２の溶接部１８，１９が溶断することを防ぐことができる。
【００６７】
なお、図示しないが、第２の被覆部２２の開口２７は、開口縁部が、第２の被覆部２２の外周面側に向かって開口面積が徐々に大きくなるようなテーパ状に形成されてもよい。これにより、口金部材１２，２６の開口２７を通って封止部１７に冷却風Ｗが入り込み易くなるので、第２の溶接部１９の冷却性が高められる。
【００６８】
また、口金部材１２，２６は、第１の被覆部２１と第２の被覆部２２が、熱伝導率が異なる材料によって形成されもよい。口金部材１２，２６は、例えば、第１の被覆部２１がセラミックスによって形成されると共に、第２の被覆部２２がアルミニウムによって形成されてもよく、第２の被覆部２２の熱伝導率が第１の被覆部２１の熱伝導率よりも大きく設定されてもよい。この場合、口金部材１２，２６は、例えば、セラミックス製の第１の被覆部２１と、金属製の第２の被覆部２２とが一体成形されてもよい。これにより、第１の被覆部２１によって第１の溶接部１８を保温し、第２の被覆部２２によって第２の溶接部１９を冷却する効果が高められる。
【００６９】
また、口金部材１２，２６は、第２の被覆部２２と、封止部１７の他端部との間に、冷却風Ｗを進入させる隙間や溝が設けられてもよい。これにより、第２の溶接部１９の冷却性が更に高められる。
【００７０】
本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することを意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施することが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、本発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００７１】
１  紫外線照射装置
５  紫外線ランプ
１１  発光管
１２  口金部材
１３  電極
１４  金属箔
１５  リード線
１７  封止部
１７ａ  円柱部
１７ｂ  平板部
１８  第１の溶接部
１９  第２の溶接部
２１  第１の被覆部
２２  第２の被覆部
２７  開口
３０  スリット
Ｗ  冷却風
【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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【図１１】
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