| 【発明の名称】 |
無電極ランプ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】鈴木 昭夫
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| 【要約】 |
【課題】ランプの冷却効率を高めることにより、ランプの輝度を上げることのできる無電極ランプ装置を提供する。
【解決手段】送風機９から送出された風は、通風孔12を通り、ランプ冷却用ノズル15の先端の噴出口から無電極ランプ１に表面に吹き付けられる。無電極ランプ１の近傍でも冷却風の風速は充分に速いため、ランプの冷却効率が高まり、ランプの入力密度、すなわち輝度が向上する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 マイクロ波発生源と、前記マイクロ波発生源で発生されたマイクロ波が供給されるマイクロ波空胴と、前記マイクロ波空胴内に配設された棒状無電極ランプと、前記無電極ランプで発生された光を集光する半割り筒状凹面鏡とを備えた無電極ランプ装置において、前記無電極ランプを冷却するための冷却風を噴出するノズルを有することを特徴とする無電極ランプ装置。
【請求項２】 前記ノズルは、前記凹面鏡の凹面の底部から前記無電極ランプの近傍まで延設されていることを特徴とする請求項１記載の無電極ランプ装置。
【請求項３】 前記ノズルの材質を光およびマイクロ波を透過させるものとしたことを特徴とする請求項１記載の無電極ランプ装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波の電磁場により、無電極ランプを発光させる無電極ランプ装置に関し、特に、ランプの冷却効率を高めることにより、ランプの輝度を向上させた無電極ランプ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、このような無電極ランプ装置としては、例えば特開平2-117003号公報、実開平4-131853号公報に記載されたものがあった。
【０００３】図５、６は従来の無電極ランプ装置の一例を示す図である。ここで、図５（ａ）は長手方向に切断した横断面図、図５（ｂ）は底面から見た一部破断平面図、図６は図５におけるマイクロ波発生源と導波管とマイクロ波空胴との結合関係を示す縦断面図である。
【０００４】この無電極ランプ装置は、石英などで形成された筒状のガラス管の内部に水銀等の発光材料が封入された無電極ランプ１を備えている。無電極ランプ１は、マイクロ波空胴２内に固定されている。マイクロ波空胴２は、金属材料により下方に開口した箱型に形成された空胴壁３と、空胴壁３の開口面に配設されたメッシュ４とから構成されている。
【０００５】また、マイクロ波空胴２の内部には、無電極ランプ１で発生した光を集光し、マイクロ波空胴２の開口面方向へ導くための集光ミラー８が配設されている。集光ミラー８は断面形状が半楕円の半割り筒状凹面鏡である。そして、楕円の焦点位置に無電極ランプ１が配設されるように、無電極ランプ１および集光ミラー８が位置決めされ、空胴壁３に固定されている。
【０００６】マイクロ波空胴２の上端の外面には導波管６の下端が固定され、導波管６の上端には、二台のマグネトロンからなるマイクロ波発生源５が固定されている。また、導波管６の下端部からマイクロ波空胴２内にアンテナ７が延設されている。アンテナ７は、無電極ランプ１と集光ミラー８との間に集光ミラー８と平行な方向に形成され、その一端が空胴壁３に、他端がアンテナ貫通孔10、11を経て導波管６内の同軸導波管変換器（図示せず）に接続されている。なお、図５（ｂ）では便宜上、アンテナ７とアンテナ貫通孔10、11の図示を省略した。また、図５（ａ）では、導波管６など左右に一対存在する構成要素は左半分のものにのみ符号を付した。
【０００７】導波管６の上方には送風機９が配設されている。導波管６、マイクロ波空胴２の上端には、それぞれ通風孔12、13が形成されている。また、集光ミラー８の凹面の底部（集光ミラー８の開口端と反対側の端部）およびその付近には通風孔14が形成されている。
【０００８】そして、上述した各構成要素は、空胴壁３と一体的に構成されたケース16内に設けられている。
【０００９】以上のように構成された無電極ランプ装置において、マイクロ波発生源５で発生されたマイクロ波を導波管６を経てアンテナ７からマイクロ波空胴２内に導入すると、アンテナ７から放射されたマイクロ波はマイクロ波空胴２内で反射され、無電極ランプ１内に封入された水銀などを励起し、プラズマを発生させる。無電極ランプ１内でプラズマが発生すると、無電極ランプ１から紫外線を含む光が放射される。この光は集光ミラー８で集光され、マイクロ波空胴２の開口の下方の集光面（楕円のもう一つの焦点に対応）ＦＰに集束する。送風機９から送出された風は、図６の矢印に示すように流れ、通風孔12、13、14を通って無電極ランプ１を冷却する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従来の無電極ランプ装置では、ミラー面の耐熱性および光学的理由（集光ミラー８において、楕円の底面より焦点までの距離を短くすると拡大率が大きくなり不利となる）により、集光ミラー８を無電極ランプ１に接近させることはできない。そのため、集光ミラー８に形成された通風孔14より放出された冷却風の風速は無電極ランプ１の近傍では低下してしまう。この結果、ランプの冷却効率が十分でなく、ランプの入力密度、すなわち輝度を上げることができなかった。
【００１１】本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、ランプの冷却効率を高めることにより、ランプの輝度を上げることのできる無電極ランプ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係る無電極ランプ装置は、マイクロ波発生源と、前記マイクロ波発生源で発生されたマイクロ波が供給されるマイクロ波空胴と、前記マイクロ波空胴内に配設された棒状無電極ランプと、前記無電極ランプで発生された光を集光する半割り筒状凹面鏡とを備えた無電極ランプ装置において、前記無電極ランプを冷却するための冷却風を噴出するノズルを有することを特徴とする。この構成により、通風孔から冷却風を吹き出す従来装置に比較して冷却風の吹き出し口が無電極ランプに接近するため、ランプの冷却効率を高めることで、ランプの入力密度、すなわち輝度を上げることができる。逆に、輝度を上げないのであれば、少ない冷却風量で良い。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。図１〜図３は、本発明の実施の形態の無電極ランプ装置の構成を示す図である。ここで、図１は長手方向に切断した横断面図、図２は概略底面図、図３はマイクロ波発生源と導波管とマイクロ波空胴との結合関係を示す縦断面図である。図１〜図３において、図５、図６と同一の構成要素には図５、図６で使用した符号と同一の符号を付した。
【００１４】本発明の実施の形態の無電極ランプ装置において、石英などで形成された筒状のガラス管の内部に水銀等の発光材料が封入された無電極ランプ１がマイクロ波空胴２内に固定されている。マイクロ波空胴２は、金属材料により下方に開口した箱型に形成された空胴壁３と、空胴壁３の開口面に配設されたメッシュ４とから構成されている。
【００１５】また、マイクロ波空胴２の内部には、無電極ランプ１で発生した光を集光し、マイクロ波空胴２の開口面方向へ導くための集光ミラー８が配設されている。集光ミラー８は、断面形状が半楕円の半割り筒状凹面鏡である。そして、楕円の焦点位置に無電極ランプ１が配設されるように、無電極ランプ１および集光ミラー８が位置決めされ、空胴壁３に固定されている。
【００１６】マイクロ波空胴２の上端の外面には導波管６の下端が固定され、導波管６の上端には、二台のマグネトロンからなるマイクロ波発生源５が固定されている。また、導波管６の下端部からマイクロ波空胴２内にアンテナ７が延設されている。アンテナ７は、無電極ランプ１と集光ミラー８との間に集光ミラー８と平行な方向に波形に形成され、その一端が空胴壁３に、他端がアンテナ貫通孔10、11を経て導波管６内の同軸導波管変換器（図示せず）に接続されている。なお、アンテナ７を設けないように構成することも可能である。
【００１７】導波管６の上方には送風機９が配設されている。導波管６には通風孔12が形成されている。マイクロ波空胴２の空胴壁３の上端から（導波管６の下端が固定されている箇所は導波管６の下端から）集光ミラー８の凹面の底部を貫通してランプ冷却用ノズル15が配設されている。ランプ冷却用ノズル15は直線的に下方へ延設され、先端の噴出口は無電極ランプ１の外周面の近傍に達している。なお、図では便宜上、ランプ冷却用ノズル15は、集光ミラー８の長手方向（したがって無電極ランプ１の長手方向）に７個配列されているが、ランプ冷却用ノズル15のサイズは、例えば内径φ６ｍｍ、外径８ｍｍ、高さ１７ｍｍとすると１５個配列することができる。ランプ冷却用ノズル15の材質は、透明石英ガラスなど、マイクロ波および光を透過させるものにすることが好適である。
【００１８】そして、上述した各構成要素は、空胴壁３と一体的に構成されたケース16内に設けられている。
【００１９】以上のように構成された無電極ランプ装置において、マイクロ波発生源５で発生され、マイクロ波空胴２内に導入されたマイクロ波により、無電極ランプ１内でプラズマが発生し、その時に無電極ランプ１から放射された紫外線が集光ミラー８で集光され、マイクロ波空胴２の開口の下方の集光面ＦＰに集束する動作は従来装置と同様である。送風機９から送出された風は、図３の矢印に示すように、通風孔12を通り、ランプ冷却用ノズル15の先端の噴出口から無電極ランプ１の表面に吹き付けられる。したがって、無電極ランプ１の近傍でも冷却風の風速は充分に速いため、ランプの冷却効率が高まり、ランプの入力密度、すなわち輝度が向上する。
【００２０】図４は、本実施の形態の効果を説明するための実験データを示すグラフである。この実験データは、マイクロ波発生源としてマグネトロン二台を使用し、マイクロ波の総エネルギーを６ｋＷとした無電極ランプ装置を用い、その無電極ランプの内径を変化させた場合の照度プロファイルを測定したものである。
【００２１】棒状の無電極ランプの内径を細くしていった場合（ミラーは集光型とする）、集光面でのピーク照度は、図４に示すように内径に反比例して高くなるが、ランプの管壁負荷（ランプ内壁面の単位面積当たりに吸収されるエネルギー）も高くなるため、相応の冷却が必要となる。
【００２２】従来装置における冷却方法では、ランプの内径がφ８ｍｍ程度が安定して動作する（ランプの熱による変形などが発生しない）限界であったが、本発明を実施することにより、ランプの内径をφ６ｍｍ程度としても安定して動作するようになり、集光面でのピーク照度を約１．５倍に上げることが可能となった。
【００２３】なお、以上説明した実施の形態は一つの例示に過ぎず、本発明がそれに限定されないことは言うまでもない。
【００２４】
【発明の効果】以上で詳細に説明したように、本発明によれば、冷却風の吹き出し口が無電極ランプに接近するため、無電極ランプの近傍でも充分な速度の冷却風が得られる。したがって、ランプの冷却効率を高めることにより、ランプの入力密度、すなわち輝度を上げることができる。逆に、輝度を上げないのであれば、少ない冷却風量で済む。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１２８４９６
【氏名又は名称】株式会社オーク製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年１１月１４日（２０００．１１．１４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９９２５４
【弁理士】
【氏名又は名称】役 昌明 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００２−１５０８０５（Ｐ２００２−１５０８０５Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年５月２４日（２００２．５．２４） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−３４６６５１（Ｐ２０００−３４６６５１） |
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