JP2004327155A - ランプハウス - Google Patents

Abstract

【課題】ランプ点灯時の温度上昇を抑え、ランプ耐熱温度以上に温度上昇しないランプハウスの提供。
【解決手段】筒部の両端に取り付けられたランプ陽極およびランプ陰極を有し、前記筒部の一方端から光を取り出すランプと、前記ランプ陽極およびランプ陰極と接触してランプに電力を供給し、内部に冷却液流路を備えた絶縁材によって支持されるランプハウス陽極およびランプハウス陰極と、前記ランプ陽極を装着した導電性のランプキャップと、前記ランプキャップと接触する導電性の陽極ホルダとを備えるランプハウスにおいて、前記ランプキャップと陽極ホルダの接触面積を、ランプ陽極側総底面積の１／３以上とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランプを収納するランプハウスに係り、特に、蛍光顕微鏡用のキセノンランプのように、発熱の大きなランプに用いて好適なランプハウスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、キセノンランプに用いられる空冷式のランプハウスでは、ランプからの発熱を除去するために、ランプの陰極および陽極に接続固定される金属部品に大型の放熱フィンを取り付け、ファンから供給される空気流をこの放熱フィンに吹き付けることにより、ランプからの発熱を強制空冷するようにしている。
【０００３】
ところで、前記した空冷式のランプハウスにおいて、ランプ交換に際しては、ランプハウスを分解し、放熱フィンをランプから取り外してランプを交換し、新しいランプに再度放熱フィンを取り付けてランプハウスを組み立てる必要があり、ランプの交換作業が容易でない。特に、宇宙ステーション等の宇宙空間の実験設備で用いられる蛍光顕微鏡用のキセノンランプでは、宇宙ステーション自体は１０年以上の長期に亘って使用され、一方、キセノンランプを連続通電した場合の寿命は２００時間程度であることから、キセノンランプが寿命となる比較的短期間毎にランプ交換作業が必要となる。
【０００４】
これに対し、本出願人は、先に、ランプハウスを分解しなくともランプの交換ができる、下記の特許文献１に示すランプハウスを提案した。
【０００５】
特許文献１に記載の技術によれば、ランプハウスを分解しなくともランプの交換ができ、ランプの交換作業に高い技量を求められない利点を有するものであって、なお特許文献１では、液冷式のランプハウスを採用した。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３１９５１７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、液冷式のランプハウスは、ランプ交換に際し、空冷式のランプハウスのように、放熱フィンをランプから取り外してランプを交換し、新しいランプに再度放熱フィンを取り付けてランプハウスを組み立てる必要がなく、ランプの交換作業が容易である。
【０００８】
その反面、従来提案されている液冷式のランプハウスは、ランプを短時間使用するのに問題はないものの、実験によれば、ランプから冷却液までの熱伝導が十分ではなく、ランプの長時間連続点灯に際しては、耐熱温度以上に温度上昇する虞れがあり、点灯時間が制限される。
【０００９】
これに対し、近時、ランプを長時間連続点灯して使用したいという要求があり、特に、顕微鏡の蛍光観察などに使用されるランプハウスでは、点灯後に供試体の設置、観察準備作業、観察目標物へのステージの移動、撮影などの作業があり、点灯時間に制限があると必要な観察を実施することができない。
【００１０】
本発明の目的は、ランプ点灯時の温度上昇を抑え、ランプ耐熱温度以上に温度上昇しないランプハウスを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的は、ランプ陽極を導電性のランプキャップで装着し、前記ランプキャップと導電性の陽極ホルダとが接触する液冷式のランプハウスにおいて、前記ランプキャップと陽極ホルダの接触面積を、ランプ陽極側総底面積の１／３以上とすることによって達成される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図１を用いて、本発明のランプハウスについて説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施形態によるランプハウス構成を示す部分断面図である。
【００１４】
本実施形態によるランプハウスは、ケーシング１００と、ケーシング１００に収納された絶縁材のセラミックス２００，２１０，２２０、陽極３０１Ａ，３０１Ｂ、ランプハウス陰極４０１、ランプ５００などから構成される。
【００１５】
ランプ５００は円筒形状であり、円筒部の両端部にリング状の導電性材料からなるランプ陽極５００Ａとランプ陰極５００Ｋとが取り付けられている。ランプ５００を点灯させる際は、ランプ陽極５００Ａおよびランプ陰極５００Ｋの間に高電圧を印加することにより、キセノンランプが発光する。発光した光は、ランプ５００側端部から矢印Ｌ方向に出射する。ランプ５００のランプ陽極５００Ａ側は、予め、ランプキャップ５０１に装着されている。ランプキャップ５０１は、導電性かつ伝熱性の材料で形成され、外周は円筒形状である。ランプキャップ５０１は、ランプ陽極５００Ａと接触している。
【００１６】
なお、ランプ陽極５００Ａとランプキャップ５０１との取付面間ａの一部に、弾性を有する薄膜伝熱シート、または伝熱性を有する接着剤を挟むなど、前記ランプ陽極５００Ａとランプキャップ５０１とが振動、温度変化による熱膨張差などによって離間するのを防止する離間防止材を施すことにより、外部から振動が加わることが考えられる環境での輸送後やランプ点灯時の温度上昇などで熱膨張した状態などでランプを使用しても、ランプ陽極５００Ａとランプキャップ５０１間の伝熱作用を安定的に行わしめることができる。その場合、ランプ陽極５００Ａとランプキャップ５０１間の電気的接触抵抗は、離間防止材を施さない場合に比べて若干上がることになるが、蛍光顕微鏡用のキセノンランプのように発熱の大きなランプの場合、電気的条件（抵抗）よりも熱的条件の方が厳しいため、若干電気的接触抵抗が上がっても熱抵抗を下げることが重要である。
【００１７】
ランプ５００のランプ陰極５００Ｋには、陰極ホルダ４００が取り付けられている。
【００１８】
ランプ５００を収納、保持する側のケーシング１００は、金属製の容器であり、ケーシング１００の内部には、絶縁材のセラミックス２００，２１０，２２０が収納されている。
【００１９】
セラミックス２１０の外周には、冷却液流路２１３，２１４，２１６が設けられている。セラミックス２２０の内部には、冷却液流路２２５が設けられている。なお、図示していないが、セラミックス２２０の内部には、冷却液流路２２５以外に、もう一本の冷却液流路が設けられている。
【００２０】
各冷却液流路２１３，２１４，２１６，２２５、および図示を省略したもう一本の冷却液流路は、セラミックス２１０，２２０の単体加工時に、例えばＮｉなどの金属によるメッキ、またはテフロン（登録商標）などの高分子によるコーティングを接液面に施す、すなわち侵食防止材を施すことにより、セラミックス２１０，２２０が冷却液により侵食されるのを防ぎ、冷却液の材料選択度を増すことができ、またセラミックス２１０，２２０（必要があればセラミックス２００も）を他の絶縁材に替えることができる。
【００２１】
冷却液および絶縁材の材料選択度が増すということは、特殊な環境、例えば宇宙空間のように、冷却液、絶縁材の使用材料に可燃性、発生ガス（臭気、有害ガス）などで制限があるランプハウスの製作に好適である。
【００２２】
各冷却液流路２１３，２１４，２１６，２２５、および図示を省略したもう一本の冷却液流路は、ケーシング１１０の外部に取り付けられた配管部材２２６の配管継手２２１，２２２に連通されている。配管継手２２１から流入した冷却液は、冷却液流路２２５，２１４，２１６，２１３、および図示を省略したもう一本の冷却液流路を経て、配管継手２２２から流出することにより、セラミックス２１０，２２０の内部を冷却液が循環する。
【００２３】
セラミックス２１０とセラミックス２２０との接合面ｓを段付き構造としたセラミックス２２０の内筒底部には、導電性の材料からなる陽極ホルダ３００が取り付けられている。陽極ホルダ３００には、弾力性を有するランプハウス陽極３０１Ａ，３０１Ｂが取り付けられている。
【００２４】
ランプ５００が図の左方から挿入されると、ランプハウス陽極３０１Ｂは、弾力性によって変形しながら、ランプ５００に取り付けられたランプキャップ５０１と係合してランプキャップ５０１を固定支持すると共に、ランプキャップ５０１と電気的に導通する。このとき、ランプキャップ５０１は、陽極ホルダ３００と直接接触することにより、ランプ５００の発熱を放熱する。また、ランプハウス陽極３０１Ａは、弾力性によって変形しながら、ランプ５００に取り付けられたランプ陽極５００Ａと係合してランプ陽極５００Ａを固定支持すると共に、ランプ陽極５００Ａと電気的に導通する。
【００２５】
陽極ホルダ３００には、端子３０３が取り付けられている。端子３０３に通電することにより、陽極ホルダ３００、ランプハウス陽極３０１Ａ，３０１Ｂを介して、ランプ陽極５００Ａに電圧を印加することができる。本実施形態では、陽極の電気的接触を確実にし、かつランプ５００からの発熱を効率よく陽極ホルダ３００に逃がすために、２個のランプハウス陽極３０１Ａ，３０１Ｂを設けている。
【００２６】
本発明者等は、蛍光顕微鏡用のキセノンランプのように、発熱の大きなランプの温度上昇抑制について種々検討・実験を繰り返した結果、図２に示すように、ランプキャップ５０１と陽極ホルダ３００の接触面積を、ランプ陽極５００Ａの底部５００Ａ−ａの総底面積の１／３以上とすることにより、ランプ５００の温度をランプ破損温度以下に抑制できることを確認した。
【００２７】
また、本発明者等は、前記ランプキャップ５０１と陽極ホルダ３００の接触面積を、ランプ陽極５００Ａの底部５００Ａ−ａの総底面積の１／２以上とすることにより、ランプ５００の連続点灯が可能であることを確認した。
【００２８】
次にランプの冷却方法について説明する。
【００２９】
ランプ５００が点灯すると、ランプ５００から発熱する。ランプ５００の発熱は、ランプ陽極５００Ａおよびランプ陰極５００Ｋから外部に伝達される。ガスを封入し、電極間の放電を利用するランプ５００の場合、ランプ陽極５００Ａからの伝熱量は、ランプ陰極５００Ｋからの伝熱量に比べて大きい。ランプ陽極５００Ａからの発熱は、主としてランプ５００に取り付けられたランプキャップ５０１から直接陽極ホルダ３００に伝わり、セラミックス２１０およびセラミックス２２０に伝わり、冷却液流路２１３，２１４，２１６を流れる冷却液により除熱される。
【００３０】
一方、ランプ５００のランプ陰極５００Ｋからの発熱は、陰極ホルダ４００、陰極ホルダ４００と接するセラミックス２００を経て、一部はケーシング１００へ、残りの熱はセラミックス２１０に伝わり、冷却液流路２１３，２１４，２１６を流れる冷却液により除熱される。
【００３１】
なお、ランプ５００で発光した光は、図３に示されるように、ランプハウス１２の前に設置された顕微鏡１１内に導かれ、蛍光観察に使用される。
【００３２】
図３中、１３は顕微鏡背面パネル、１４は顕微鏡台、１５は顕微鏡受光部を示している。
【００３３】
以上説明したように本実施形態によれば、ランプ５００の点灯時にランプ温度の上昇を抑えることができ、温度上昇によるランプ５００の破損を防ぐことができる。
【００３４】
また、外部から振動が加わった後や温度変化による熱膨張差などでランプキャップとランプ陽極が離間することが考えられる環境下でランプを使用しても、ランプ陽極５００Ａとランプキャップ５０１間の伝熱作用を安定的に行わしめることができる。
【００３５】
さらに、特殊な環境、例えば宇宙空間のように、冷却液、絶縁材の使用材料に制限があるランプハウスを製作することもできる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、ランプ点灯時の温度上昇を抑え、ランプ耐熱温度以上に温度上昇しないランプハウスを得ることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるランプハウスの構成を示す部分断面図である。
【図２】ランプキャップと陽極ホルダの接触面積／ランプ陽極側総底面積と、ランプ点灯時温度との関係を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態によるランプハウスの使用形態を示す図である。
【符号の説明】
１００…ケーシング、１０１…カバー、２００，２１０，２２０，２３０…セラミックス、３００…陽極ホルダ、３０１Ａ，３０１Ｂ…ランプハウス陽極、４００…陰極ホルダ、４０１…ランプハウス陰極、５００…ランプ、５００Ａ…ランプ陽極、５００Ｋ…ランプ陰極、５０１…ランプキャップ。

Claims (3)

1. 筒部の両端に取り付けられたランプ陽極およびランプ陰極を有し、前記筒部の一方端から光を取り出すランプと、
   前記ランプ陽極およびランプ陰極と接触してランプに電力を供給し、内部に冷却液流路を備えた絶縁材によって支持されるランプハウス陽極およびランプハウス陰極と、
   前記ランプ陽極を装着した導電性のランプキャップと、
   前記ランプキャップと接触する導電性の陽極ホルダと
   を備えるランプハウスにおいて、
   前記ランプキャップと陽極ホルダの接触面積を、ランプ陽極側総底面積の１／３以上としたことを特徴とするランプハウス。
2. 請求項１において、ランプ陽極とランプキャップとの取付面間の一部に、前記ランプ陽極とランプキャップとが離間するのを防止する離間防止材を施したこと特徴とするランプハウス。
3. 請求項１または２において、絶縁材の冷却液流路内面に侵食防止材を施したことを特徴とするランプハウス。

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