(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略棒状の発光管の内部に一対の電極が配置され、該発光管の両端に縮径部および封止部が形成された放電ランプと、
前記放電ランプの発光部領域において、発光管と平行に伸びるランプ配置空間が形成された冷却ジャケットと、
前記放電ランプを前記ランプ配置空間内に支持する一対のランプホルダとを備え、
前記発光管の軸がほぼ水平の状態で支持されてなる紫外線光源装置であり、
前記発光管の両端に、縮径部上部に向かって冷却風を送風する冷却手段と、縮径部上部から縮径部下部に流れた冷却風を前記ランプホルダの外部に排出する排出手段とを具備した
ことを特徴とする紫外線光源装置。
【請求項２】
前記冷却手段は、前記発光管縮径部に向かうように前記ランプホルダに形成された送風口と、冷却風供給手段とを具備してなる
ことを特徴とする請求項１に記載の紫外線光源装置。
【請求項３】
前記排出手段は、ランプホルダの下方に形成された開口からなる
ことを特徴とする請求項１または２に記載の紫外線光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部に冷却用流体が流過することにより放電ランプを冷却する冷却ジャケットを備えた紫外線光源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
紫外線を含む光を放射するランプを用いて、保護膜、接着剤、塗料、インキ、レジスト、樹脂、配向膜等の硬化、乾燥、溶融、軟化、改質等の処理を行うことが、各分野で広く行われている。これらの用途に使用される紫外線を放射するランプは、具体的には、高い光出力が得られる、高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどのロングアークタイプの放電ランプであり、棒状の発光管の内部に一対の電極が対向配置されると共に、水銀と必要に応じて所定の発光スペクトルの光を放射する発光物質が封入されてなるものである。
【０００３】
上記放電ランプでは、被処理物に対して高い出力で光を照射することが要求されており、ランプへの入力電力を上げるため、概略円筒状の紫外線透過性を有する冷却ジャケットの内部に放電ランプを収容して、紫外線光源装置として使用している（例えば特許文献１参照）。この紫外線光源装置は、冷却ジャケットによる冷却をしないで使用すると、通常のランプ入力のままでは、発光管の温度は１０００℃以上に達するため、発光管が過熱して、ランプとして機能させることができない。従って、ランプ入力を小さくしなければならない。しかしながら、冷却ジャケットを使用することで、冷却しないランプ或いは空冷のみで点灯するよりも、発光管の温度を低くすることができ、大きな電力を投入できるようになり、高い紫外線出力を実現することができる。
【０００４】
図６は、従来技術にかかる紫外線光源装置を説明するための、（ａ）ランプ管軸を通る断面で切断した図、（ｂ）（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。なお、以下の説明においては、冷却ジャケットが水冷式であるため、簡単に水冷ジャケットと称す。
水冷ジャケット７０本体は、ほぼ同軸に配置された外管７１１と内管７１２とが具備された二重管型構造をなしており、外管７１１と内管７１２の間に冷却用流体としての水が流過する構造となっている。
同図において、冷却水は、外管７１１の一端側に接続された流入管７２を通じて導入され、外管７１１と内管７１２との間を（紙面において右下方向に）流過して、他端側に接続された排出管７３から排出される。外管７１１及び内管７１２は紫外線に対して透過性を有する石英ガラス製であり、冷却水は通常、脱イオン水（純水）である。
【０００５】
水冷ジャケット７０の内管７１２の内部に形成されたランプ配置空間Ｓに、棒状の放電ランプ１０が挿入され、ランプホルダ８０Ａ，８０Ｂによって中空に保持される。なお、同図中の符号８１はいずれも通風口であり、矢印は冷却風の向きである。このように、ランプ配置空間Ｓの内部にランプ１０の管軸と平行に冷却風を流過させることもある（特許文献２参照）。
【０００６】
放電ランプ１０の熱は、ランプ配置空間Ｓの発光管１１と内管７１２の間の空気層を介して水冷ジャケット７０の内壁に伝わり、水冷ジャケット７０内を流過する冷却水によって冷却される。このように、水冷ジャケット７０内を流れる冷却水はランプの過熱を防止するが、その冷却は、空気層を介在させた間接的なものであるため、発光管１１の温度が、当該発光管１１内に封入された水銀などの封入物が未蒸発になるような過冷却に至ることがなく、発光部を適切な温度に維持する。
【０００７】
図５は、紫外線光源用の、一般的な放電ランプの構成の一例を説明する図であり、（ａ）は管軸に沿って切断した断面図である。同図において、発光管１１は石英ガラスよりなり、一対の電極１３Ａ，１３Ｂが所定距離離間して対向配置されている。電極１３Ａ，１３Ｂには、内部リード棒１４Ａ，１４Ｂが連設されており、モリブデン製の金属箔１５Ａ，１５Ｂに接続され、当該金属箔１５Ａ，１５Ｂと発光管１１のガラスとが気密に溶着されることにより、封止部１２Ａ，１２Ｂが形成されている。電極１３Ａ，１３Ｂ間で放電が発生すると、発光管１１内に封入された発光物質としての水銀が蒸発して、水銀の輝線スペクトルの紫外線が放射される。紫外線は、水冷ジャケット７０の内管７１２、冷却水、外管７１１を透過して外部に放出され、被処理物に照射される。
【０００８】
上述した紫外線光源装置において、水冷ジャケットには、大略して二つの働きがあると言われている。
（１）一つめは、点灯中のランプを冷却して、発光管を適切な温度に保つことである。
点灯時の放電ランプの発光管は、封入された水銀やその他の金属化合物を蒸発させるために、５００℃以上に温めておく必要がある。発光管温度が５００℃を下回ると、未蒸発の封入物が現れ、所定の紫外線放射が得られなくなる。一方、発光管温度が９００℃を超えて高温になると、発光管を構成する石英ガラスが再結晶して失透を生じ、紫外線出力が低下する。従って、５００〜９００℃の温度範囲に維持するのが適切と言われている。
（２）二つめは、被処理物に対する熱的影響を小さくすることである。
冷却水は、発光管の輻射熱を冷却して被処理物に対する熱的影響を小さくする。また、ランプから放射される光に含まれる紫外線処理には不要な光、すなわち可視光から赤外にわたる光の成分を吸収して、被処理物が光により加熱されるのを防止する。
【０００９】
このような紫外線光源装置においては、ランプ点灯時、図５（ａ）に示す発光管中央上部の点Ｐにおいて、所定の温度になるように、内管の内壁と発光管の外壁の間隔や、冷却水の温度、流量などが調節される（例えば、特許文献３参照）。これは、上述の放電ランプにおいては、一対の電極間に放電アークが形成されて、これによってランプ（発光管）が温められるため、ランプの管軸を水平状態に維持して点灯する場合は、アークが発光管内の対流によって上に持ち上げられることにより、発光管は発光部中央の上部Ｐにおいて温度が高く、両方の端部に向かうに従って低くなるからである。
【特許文献１】特開昭６１−１５８４５３号公報
【特許文献２】特開平６−２６７５１２号公報
【特許文献３】特開昭５４−９９３７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述したように発光管の上部中央における温度を所定になるよう紫外線光源装置を動作させようとした場合でも、設定していた温度以上に発光管が過熱することがある。
【００１１】
（１）水冷ジャケットにおけるランプ配置空間は、直径が一定に形成された内管の内部に形成される。放電ランプでは、発光部領域においては発光管は一定の外径を有しているため、発光部（電極と電極の間）については水冷ジャケット内面とのギャップ（ｄ）が略一定であり、ほぼ均一な冷却が可能である。しかしながら、発光管の端部は、封止部を形成するために徐々に縮径されており、管壁と水冷ジャケットの内壁までの距離は端部に向かって大きくなる。
（２）発光管の封止部においては、アークから離れているため水冷ジャケットによる冷却効果が得られなくても問題にはならない。しかしながら、発光部に近い部分、すなわち、電極近傍から封止部に至るまでの管が縮径された部分においては、アークとの距離も近いために発光管が加熱されやすく、しかも、縮径した分、水冷ジャケットの内壁とのギャップも大きくなって冷却効果が得られず、温度が高くなってしまう。
そのため、発光管における発光部温度を目標とする温度に維持しようとしても、発光管両端の電極後方において発光管の温度が目標とする温度以上に高温になることがある。更には、発光管の上部においては対流の影響で温度が高くなり、冷却効果が得られないことと相俟って、上部と下部で温度差が大きくなる。
【００１２】
このような事情から、発光管全体の温度を失透が生じない温度、例えば９００℃以下に維持するには、ランプの発光部温度を９００℃よりはるかに低く設定する必要があり、そのために、ランプへの投入電力を小さくしなければならない。
換言すると、発光管の耐性に十分な余力がありながらランプ入力を抑え、光出力を小さくして使用する必要がある。
【００１３】
上記特許文献２には、ランプホルダに開口が形成されてランプの周囲に冷却風を流すことが記載されている。しかしながら、この技術によっても、冷却風の下流側の発光管の端部では、ランプの熱で温められた冷却風が流過するため冷却効果がなく、過熱状態に至って、発光管の破損や白濁を生じてしまう。また、この技術でも、発光管縮径部における上部と下部の温度差について解消することができない。
【００１４】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、冷却ジャケットの内管の内部に放電ランプが挿入されて中空に保持された紫外線光源装置において、放電ランプの発光管の温度が過剰に上昇することを防止し、ランプの破損や失透を防止できて、ランプへの投入電力をいっそう高くできる、紫外線光源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】
【００１５】
そこで、本発明にかかる紫外線光源装置は、略棒状の発光管の内部に一対の電極が配置され、発光管の両端に縮径部および封止部が形成された放電ランプと、前記放電ランプの発光部領域において、発光管と平行に伸びるランプ配置空間が形成された冷却ジャケットと、前記放電ランプを前記ランプ配置空間内に支持する一対のランプホルダとを備え、前記発光管の軸がほぼ水平の状態で支持されてなる紫外線光源装置であり、前記発光管の両端に、縮径部上部に向かって冷却風を送風する冷却手段と、縮径部下部に冷却風を排出する排出手段とを具備したことを特徴とする。
また、前記冷却手段は、前記発光管縮径部に向かうように前記ランプホルダに形成された送風口と、冷却風供給手段を具備してなることを特徴とする。
また、前記排出手段は、前記ランプホルダの下方に形成された開口からなることを特徴とする。
【００１６】
発光管の両端部に形成された縮径部においては、発光部と比較して、発光管管壁と水冷ジャケット内面との距離が大きいため冷却されにくく、過熱状態に陥り易い。しかしながら、上記構成を具備することにより、ランプホルダに形成された通風口から、発光管縮径部のなかでも、対流の影響で過熱しやすい上部に向かって冷却風が吹きこまれることにより、縮径部の管壁が効果的に冷却されて、発光管が白濁したり破損したりすることを未然に防止することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、放電ランプの発光管両端における縮径部上部における過熱を回避することができて、当該個所の上部と下部の温度差を小さくして発光管全体の温度を目標とする温度範囲に維持することができ、ランプの破損や失透を確実に防止することができる。
そして、ランプの投入電力を従来よりも高く設定することができて、紫外線の光出力をいっそう大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の実施形態を説明するためのランプの管軸に沿って切断した説明用断面図、図２は図１の紫外線光源装置をジャケットホルダ側から見た側面図である。図３は、この紫外線光源装置をジャケットホルダ側から見た斜視図であり、取り付け作業工程を説明する図である。なお、内部に収容される放電ランプは、前図図５と同じ構成であり、図５を参照して説明する。
【００１９】
図１〜３において、水冷ジャケット２０は、紫外線を透過する石英ガラスからなる外管２１および内管２２と、その両端に配置される一対のジャケットホルダ２３Ａ，２４Ｂと、ジャケットホルダ内において冷却用流体を液密に維持するためＯリング２４Ａ，２４Ｂ，２５Ａ，２５Ｂとを具備して構成されている。
ジャケットホルダ２３Ａ，２３Ｂは、例えばアルミニウムからなり、石英ガラスからなる外管２１および内管２２の端面と当接して両者の軸方向の位置を規定するベース部２３１Ａ，２３１Ｂと、当該ベース部２３１Ａ，２３１Ｂの内側の端面に突設され、外管と内管の間に配置されることに両者の間隔を規定するリング状の支持部２３２Ａ，２３２Ｂとを具備して構成されている。支持部２３２Ａ，２３２Ｂの壁には、外管側と内管側、両方の面に溝が形成されており、大、小のＯリング２４Ａ，２５Ａ，２４Ｂ，２５Ｂがそれぞれ嵌合して配置されている。
ジャケットホルダ２３Ａ，２３Ｂには、継手が嵌入可能な、冷却水流入または排出用の貫通孔２８，２９が設けられており、ジャケットホルダ２３Ａ，２３Ｂの支持部２３２Ａ，２３２Ｂを挟むように外管２１と内管２２が配置されると、内管と外管の間にＯリングにより液密に保持された冷却水流通空間Ｈが形成される。
【００２０】
放電ランプについて、再び図５を参照して説明する。放電ランプ１０は、例えば高出力の高圧水銀ランプやメタルハライドランプである。石英ガラスからなる棒状の発光管１１の内部に、例えば、タングステンよりなる一対の電極１３Ａ，１３Ｂが対向配置されており、放電ガスとしてのアルゴンガス及び発光物質としての水銀が封入されている。なお、水銀のほかに、金属化合物を適量封入することもある。発光管１１は、全長が３２０ｍｍであり、発光部の長さ（すなわち、電極間の距離）は２００ｍｍである。なお、本実施形態に係る放電ランプ１０では、少なくとも発光部の領域においては、管の径が変位することなく直管状に形成されたものである。
【００２１】
電極１３Ａ，１３Ｂは例えばタングステンからなり、当該電極１３Ａ，１３Ｂに内部リード棒１４Ａ，１４Ｂ、モリブデン箔１５Ａ，１５Ｂ、外部リード棒１６Ａ，１６Ｂが順次接続され、外部リード棒が発光管封止部の外部に導出されて電気導入部が形成されている。
モリブデン箔１５Ａ，１５Ｂは、例えば同図（ｂ）のように２枚使用されて封止部１２Ａ，１２Ｂに埋設されている。具体的には、石英ガラスからなる柱体１９の外周面上にこのモリブデン箔１５Ａ，１５Ｂを対称に配置し、発光管用のガラス管を外周から加熱、縮径してモリブデン箔１５Ａ，１５Ｂに気密に溶着する。中心に配置される石英ガラス体１９は、当然、発光管１１内径よりも小さく、このため、発光管１１の発光部から封止部１２Ａ，１２Ｂに亘っては、管の径が外方に向かって徐々に縮径されている。
封止部１２Ａ，１２Ｂの終端部には、同図（ａ）のようにセラミックス製のベース１７が接着剤Ｍにより装着されて、後述するランプホルダ（３０Ａ，３０Ｂ）に固定され、保持される。
【００２２】
ランプホルダ３０Ａ，３０Ｂは、例えば図２の平面図から分かるように、円板の一部を切り欠いた形状であり、その外周部の円弧の略中心位置には、図１で示すように、開口３０１Ａ，３０１Ｂが設けられていて、ここに放電ランプ１０の封止部１２Ａ，１２Ｂ及びベース１７が収容され、ボルトにより固定される。なお、符号１８は、放電ランプ１０のベース１７から導出された給電線である。
このランプホルダ３０Ａ，３０Ｂには、放電ランプ１０が取り付けられたときに、発光管１１の縮径部１１Ａ，１１Ｂの上部Ｋに対応した個所に、冷却風を吹き込む（導入する）ための通風口３２Ａ，３２Ｂが形成されている。
【００２３】
この放電ランプ１０は、例えば一方のランプホルダ３０Ｂを固定した後、図３に示すように、水冷ジャケット２０のランプ配置空間Ｓに配置してネジ３４等を用いてジャケットホルダ２３Ａ，２３Ｂに締結して固定する。
このとき、ランプホルダ３０Ａ，３０Ｂは、通風口３２Ａ，３２Ｂが上に、切欠き部が下になるよう取り付けられ、特に、通風口２８，２９は放電ランプ１０の縮径部１１Ａ，１１Ｂの上側の部分（Ｋ）に向かって開口するよう取り付けられる。またこれと同時に、ランプ配置空間Ｓには管軸Ｌよりも下方に、比較的大きな開口部３３Ａ，３３Ｂが形成される。本発明において、冷却風による冷却が必要なのは、発光管１１の両方の縮径部１１Ａ，１１Ｂにおける上部Ｋである。冷却風は、その他の部位に流過させることなく、そのまま排出されるのがよい。よって、冷却風が放電ランプ１０の下方から容易に流出されるよう、少なくとも送風口３１Ａ，３１Ｂよりも大きな開口部３３Ａ，３３Ｂを、形成するのが好ましく、またその部位としては、管軸Ｌよりも下方とするのがよい。
【００２４】
上記図１で示したように、水冷ジャケット２０のランプ配置空間Ｓに放電ランプ１０を配置し、紫外線光源装置の下部に取り付けられた脚部２０１Ａ，２０１Ｂを、所定の処理装置（不図示）の被取り付け部に取り付けて固定する。処理装置には、冷却水供給手段および圧縮エアーや送風ファンなどからなる冷却風供給手段が予め具備されており、それぞれの差込部（不図示）を、導入（給水）口２６や排出口２７、送風口３１Ａ，３１Ｂなどに接続すると、取り付け作業が完了する。なお冷却水は、具体的には脱イオン水（純水）である。
【００２５】
ここで、上記紫外線光源装置の動作手順について詳述する。
【００２６】
不図示の冷却水供給手段から、水冷ジャケット２０の冷却水流通空間Ｈに冷却水が導入されて充填される。ランプ点灯時は、水冷ジャケット２０内には冷却水が例えば３〜５リットル／ｍｉｎの流量で供給され、当該冷却水流通空間Ｈを巡ったのち最終的に排出口２７から冷却水が排出される。
【００２７】
冷却風供給手段（不図示）からランプホルダ３０Ａ，３０Ｂの送風口３１Ａ，３１Ｂを介してランプ配置空間Ｓ内に冷却風が供給される。送風口３１Ａ，３１Ｂは発光管１１の縮径部１１Ａ，１１Ｂの上部Ｋに向かって開口しており、したがって冷却風が当該ランプ配置空間Ｓに導入されると、冷却風は図１の矢印で示すように、発光管１１の両端の縮径部上部に直接吹き込み、当該個所を効果的に冷却する。冷却風の流量は、例えば５〜２０リットル／ｍｉｎであり、冷却に寄与したのち、ランプホルダ３０Ａ，３０Ｂの下方に形成された開口部３３Ａ，３３Ｂから外部に放出される。
【００２８】
放電ランプ１０を点灯すると、電極（１３Ａ，１３Ｂ）間に放電アークが発生して、発光管１１の管壁がその熱によって温められ、特に上部においては、対流の影響で高温になる。
発光部領域においては、水冷ジャケット２０の内壁とのギャップｄが所定の範囲、例えば０．５〜１．５ｍｍであり、発光管１１の熱は、空気層（ギャップｄ）、内管２２、冷却水の順に遷移する。ランプ点灯中は冷却水が流過して内管２２を冷却するため、発光管１１の発光部領域が効果的に冷却されるようになる。
発光部以外の領域、すなわち縮径部１１Ａ，１１Ｂ領域においては、前記ギャップが発光部領域よりも格段に大きく、水冷ジャケット２０による冷却効果が得られないが、縮径部１１Ａ，１１Ｂの上部Ｋに向かって冷却風が吹き込まれて、当該部分を効果的に冷却し、しかも、冷却風は放電ランプ１０の下部に形成された排風用の開口部３３Ａ，３３Ｂから速やかに排出されるため、縮径部１１Ａ，１１Ｂの上部Ｋが確実に冷却され、発光管１１の温度が過剰に上昇することを回避することができる。
【００２９】
この結果、発光管の全領域において過熱することを防止でき、発光管が白濁したり破損したりすることなく、所望の温度に維持することができる。
そして更に、従来のものよりもランプへの投入電力をより大きくすることができ、いっそう大きな紫外線出力が得られるようになる。
【００３０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の例に限定されるものではなく、種々の変更を加えることが可能である。
例えば、水冷ジャケット本体の構造は、上記例では別部材の外管と内管をジャケットホルダを用いて一体化して冷却流体の流路を形成したが、ジャケットホルダを用いず、石英ガラスを溶着することにより前記流路を形成した、全体が石英ガラスからなるものであってもよい。
【００３１】
また、冷却風排出用の開口について、本実施形態では、ランプホルダの切欠き部によりこれを形成したが、流入口よりも下側の位置、好ましくはランプの管軸よりも下方の位置であれば、どのような形態であっても良い。要は、ランプの両端部における発光管縮径部に向かって風が流れ、その後、流入口よりも下側に吹き抜けるような開口が形成されていればよい。
【００３２】
また、上記においては、放電ランプとして高圧水銀ランプの例で説明したが、略棒状の発光管を備えた紫外線を放出するランプであれば、メタルハライドランプであっても良い。また、ランプの封止部について、封止部に埋設される金属箔の枚数や封止部の外径なども適宜変更可能である。
【００３３】
また、冷却ジャケットに流過させる冷却用媒体に関しては、所望の波長域の光が透過するものであれば水に限定されることなく、適宜である。
【００３４】
［実験例］
図１で示した紫外線光源装置を、下記の仕様にて製作し、冷却風を送風せずにランプを点灯した場合と、冷却風を発光管両端の縮径部に向かって流入した場合とで、発光管の温度変化を測定し、本発明の効果を検証した。
＜ランプ＞
本実験例においては、外径φ３０ｍｍ、肉厚１．５ｍｍ、全長２５０ｍｍの石英ガラス製の発光管を備えた高圧水銀ランプを用いた。発光管の内部には、発光物質として水銀を封入した。
＜水冷ジャケット＞
外管の大きさは外径φ５０ｍｍ、内径φ４６ｍｍであり、内管の大きさは外径φ３５ｍｍ、内径φ３２ｍｍであった。いずれも石英ガラス製で、全長は２５０ｍｍであった。冷却用流体の流路内部には冷却用流体としてのイオン交換水を充填し、水温２５℃の水を３〜５リットル／ｍｉｎの流量で流した。
また、この水冷ジャケットにおける内管の内面からランプの発光管までの距離ｄは０．５ｍｍであった。
【００３５】
図４（ａ）で示すように、発光管の長さ方向の中心位置Ｐと、縮径部の上側位置Ｑに、温度センサーを接続した。最初に、縮径部の冷却を行わない状態で、ランプの入力電力を１２０〜１６０Ｗに変化させて点灯し、発光管の点Ｐ，Ｑにおける温度を測定した。
続いて、ノズルを発光管の縮径部上部に向けてセットし、冷却風として０．４±０．１ＭＰａの圧力範囲に調整された圧縮エアーを１０リットル／ｍｉｎの条件で送風して上記と同様に発光管の温度を測定した。
更に、ランプの入力電力を１６０Ｗ以上に変化させて点灯した。
いずれの場合も、発光管の失透や破損、膨張などが発生しないかどうかを目視により観察した。
【００３６】
＜実験結果＞
図４（ｂ）に発光管の点Ｐ，Ｑにおける温度変化をそれぞれ曲線（ア）、（イ）で示す。なお、同図は、横軸が時間（ｓ）であり、縦軸が温度（℃）である。
（ｉ）冷却を行わない状態でランプに１２０Ｗ／ｃｍの電力を投入した場合、発光部中央の上部の点Ｐにおける温度は約６００℃であった。一方、発光管縮径部上部の点Ｑの温度は約８３０℃であり、発光部中央よりも２００℃以上も高いことが判明した。点Ｐ、Ｑとも、発光管の温度が適切な温度範囲といわれる５００〜９００℃の範囲であった。
（ｉｉ）続いて、ランプへの投入電力を１６０Ｗ／ｃｍとしたこと以外は、上記（ｉ）と同じ条件でランプを点灯した。発光管の点Ｐにおける温度は約６５０〜６８０℃に上昇したが、水冷ジャケットによる冷却が効果的に行われており、発光管の上限温度といわれる９００℃よりも十分温度が低かった。一方、発光管の点Ｑにおいてはすでに９００℃に到達しており、これ以上ランプの投入電力を上げると発光管が失透する可能性があった。
（ｉｉｉ）ランプの投入電力を（ｉｉ）と同じ（１６０Ｗ／ｃｍ）に維持したまま、発光管両端の縮径部上部に向けて０．４±０．１ＭＰａの圧力範囲に調整された圧縮エアーを１０リットル／ｍｉｎの流量で供給した。発光管中央の点Ｐにおける温度は約６８０℃であり、発光管の管壁と水冷ジャケットの間のギャップが０．５ｍｍ以下では空冷による影響をほとんど受けない。しかしながら、水冷ジャケットによる冷却が効果的に行われていることが分かった。
一方、発光管の点Ｑの温度は冷却開始後、急速に低下し、約７３０℃になった。発光管の温度が上限とされる９００℃よりも大幅に下がったため、更にランプへの投入電力を大きくすることが可能になった。
（ｉｖ）ランプへの投入電力を２００Ｗ／ｃｍとしたこと以外は、上記（ｉｉｉ）と同じ条件でランプを点灯した。発光管の点Ｐにおける温度は約７３０℃に上昇したが、水冷ジャケットによる冷却が効果的に行われており、発光管の上限温度といわれる９００℃よりも十分温度が低かった。発光管の点Ｑの温度もランプ入力を増大すると高くなり、７３０℃に到達したが、上限とされる９００℃よりも大幅に低く、更にランプへの投入電力を大きくすることが可能であった。
（ｖ）ランプへの投入電力を２４０Ｗ／ｃｍとしたこと以外は、上記（ｉｖ）と同じ条件でランプを点灯した。光管の点Ｐにおける温度は約８８０℃に上昇したが、発光管の上限温度９００℃よりも十分低かった。また、発光管の点Ｑの温度は、８６０℃に到達したが、上記と同様、９００℃よりも低く、問題なくランプを点灯することができた。
【００３７】
本発明のように、発光管両端の縮径部上部に向けて冷却風を流すと当該部位の温度を確実に低くすることができ、発光管の失透を防止することはもちろん、ランプへの投入電力を従来以上に大きくすることができる。上記実験例の場合、従来のままでは電力を１６０Ｗ／ｃｍまでしか投入できなかったものを、２４０Ｗ／ｃｍまで大きくすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態を説明するための、ランプの管軸に沿って切断した説明用断面図。
【図２】本発明の実施形態を説明するための、図１の紫外線光源装置を側面から見た図である。
【図３】本発明の実施形態を説明するための、ジャケットホルダ側から見た斜視図であり、取り付け作業工程を説明する図である。
【図４】（ａ）実験例に係る紫外線光源装置を説明する図、（ｂ）実験例の結果を示すグラフである。
【図５】紫外線光源用の、一般的な放電ランプの構成の一例を説明する図であり、管軸に沿って切断した断面図である。
【図６】従来技術にかかる紫外線光源装置を説明するための、（ａ）ランプ管軸を通る断面で切断した図、（ｂ）（ａ）中のＡ−Ａ’断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１００                      紫外線光源装置
１０                        放電ランプ
１１                        発光管
１１Ａ，１１Ｂ              縮径部
１２Ａ，１２Ｂ              封止部
１３Ａ，１３Ｂ              電極
１４Ａ，１４Ｂ              内部リード棒
１５Ａ，１５Ｂ              モリブデン箔
１６Ａ，１６Ｂ              外部リード棒
１７                        ベース
１８                        給電線
１９                        ガラス製柱体
２０                        水冷ジャケット
２０１Ａ，２０１Ｂ          脚部
２１                        外管
２２                        内管
２３Ａ，２３Ｂ              ジャケットホルダ
２３１Ａ，２３１Ｂ          ベース部
２３２Ａ，２３２Ｂ          支持部
２４Ａ，２４Ｂ              Ｏリング（大）
２５Ａ，２５Ｂ              Ｏリング（小）
２６                        導入（給水）口
２７                        冷却水排出口
２８，２９                  貫通孔
３０Ａ，３０Ｂ              ランプホルダ
３０１Ａ，３０１Ｂ          開口
３１Ａ，３１Ｂ              送風口
３２Ａ，３２Ｂ              通風口
３３Ａ，３３Ｂ              開口部
Ｌ                          ランプ管軸
Ｓ                          ランプ配置空間
Ｋ                          縮径部上部
Ｍ                          接着剤
Ｈ                          冷却水流通空間
【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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