JP4396747B2 - 放電ランプ - Google Patents

Description

本発明は、放電ランプに関する。特に、投影露光装置、光化学反応装置などの光源として用いられるショートアーク型放電ランプに関する。

従来から放電ランプとしては様々のものが知られているが、発光管内に水銀が封入された高圧水銀ランプのうち、特にショートアーク型の高圧水銀ランプは、波長３６５ｎｍのｉ線や、波長４３６ｎｍのｇ線を放出する発光特性を有することから、例えば半導体ウェハ、液晶基板などを露光するための露光装置用の光源として使用されている。このようなショートアーク型放電ランプにおいては、露光処理を高い処理効率で実行することができるよう高出力化が強く要求されている。

高圧水銀ランプを高出力化するには、通常は、定格電力を大きくすることが行われるが、この場合には、通常は、定格電流が大きくなる。そのため、特に、直流点灯される高圧水銀ランプにおける陽極は、これに衝突する電子の量が多くなるために高温になって溶融してしまう、という問題が生じる。
また、一対の電極が垂直方向に対向する姿勢で点灯される高圧水銀ランプにおいては、発光管内の熱対流などの影響を受けることもあって、鉛直方向上方に位置する電極が、アークの熱によって高温になって溶融する場合もある。

そして、電極の先端部分が溶融した場合には、アークが不安定になるばかりでなく、蒸発した電極を構成する物質が発光管の内壁に付着することにより、高圧水銀ランプから放射される光量が低下する、という問題が生じる。

以上のような問題を解決するために、内部に形成された密閉空間内に、当該電極を構成する金属よりも融点の低い金属からなる伝熱体を封入するとともに、所定のガス圧となるようバッファガスを封入した構成を有する電極を備える放電ランプが提案されている（特許文献１、２を参照）。以下に、図１、図２および図１３を用いて説明する。

この放電ランプは、図１に示すように、略球状の発光管部１１と、発光管部１１の両端に連続して形成されたロッド状の封止部１２とからなる発光管１０を備えている。発光管部１１内には、いずれもタングステンからなる陽極１４と陰極１６よりなる一対の電極が互いに対向して配置されている。

陽極１４は、図１３に示すように、有底円筒状の基体部２０の内部空間内に、蓋部４０における円柱状の嵌入部４２が嵌入された状態で、基体部２０の基端部に形成された基体部側フランジ部２４および蓋部４０の先端部に形成された蓋部側フランジ部４４における、互いに当接された平坦面が周方向の全体にわたって溶接されることで、内部に密閉空間Ｃが形成された構成を有している。密閉空間Ｃ内には、陽極１４を構成するタングステンより融点が低い金属からなる伝熱体Ｍが封入されている。
蓋部４０は、図２に示すように、その基端側の端面に、周方向において２箇所に切欠きが設けられた円弧状の弧状突出部４７を有すると共に周方向において孤立した状態の凸部４７Ｃを有し、図１３に示すように、陽極１４の中心軸に沿って伸び、蓋部４０を貫通して密閉空間Ｃに通じるように形成されたガス導入用流路５１を有している。

上記のような構成の陽極１４を備える放電ランプによれば、当該放電ランプの点灯時において、溶融することで液体状になった伝熱体Ｍが密閉空間Ｃ内で対流することによって、陽極１４の鉛直方向下方側に位置する先端部の近傍に蓄積された熱が、陽極１４の基端部側に向けて高い効率で輸送されることにより、陽極１４の先端部１４Ａが過熱状態になることが防止される。

しかも、上記の放電ランプによれば、密閉空間Ｃ内に封入される伝熱体Ｍの量が多い場合においては、陽極１４の密閉空間Ｃ内が、例えば１気圧以上のガス圧となるようバッファガスが封入されることで、伝熱体Ｍと密閉空間Ｃの内壁面との間に気泡が生じることが防止され、気泡が生じることにより上記の熱輸送の効率が低下するおそれがない。
その一方で、上記の放電ランプによれば、密閉空間Ｃ内に封入される伝熱体Ｍの封入量が少ない場合においては、陽極１４の密閉空間Ｃ内が、例えば１気圧以下のガス圧となるようバッファガスが封入されることで、伝熱体Ｍの沸騰を促進させ、これにより沸騰伝達による熱輸送の効率を高いものとすることができる。
すなわち、上記の放電ランプによれば、伝熱体Ｍの封入量に応じて密閉空間Ｃ内のガス圧を最適に調整することにより、伝熱体Ｍによる熱輸送の効率を高いものとすることができる。

特開２００４−６２４６号公報 特開２００６−１７９４６１号公報

しかしながら、上記の放電ランプによれば、陽極１４の製造時において、伝熱体Ｍが、ガス導入用流路を伝って蓋部４０の外部へ漏れ出すとともに、基体部２０と蓋部４０との溶接部に混入することによって、陽極１４における溶接部Ｗの溶接強度を低下させる、という不具合を生じることがあった。
また、上記の放電ランプによれば、伝熱体Ｍによってガス導入用流路が閉塞されることにより、溶接部Ｗを形成する工程の後に実行される、密閉空間Ｃ内にバッファガスを封入する工程において、バッファガスの導入に支障をきたす、という不具合を生じることがあった。

このような不具合が生じる理由については、定かではないが、以下のように考えられる。基体部２０と蓋部４０とを溶接する工程は、有底筒状の基体部２０の開口に伝熱体Ｍを充填するとともに蓋部４０の円柱状の嵌入部４２を基体部２０の開口に嵌入した後に実行される。そして、基体部２０の基体部側フランジ部２４と蓋部側フランジ部４４とを周方向にわたって溶接する際には、伝熱体Ｍが相当に高温になって溶融した状態になり、液体状の伝熱体Ｍの内部に含まれる気泡が上昇して表面で弾け飛ぶことによって、飛散した伝熱体飛沫がガス導入用流路５１における先端側の開口５１Ａの付近に付着することがある。この場合には、ガス導入用流路５１の開口５１Ａの付近に付着した伝熱体飛沫が、毛細管現象によってガス導入用流路を伝って蓋部４０の外部へ流出するとともに上記の溶接部に混入するか、或いは、蓋部４０の外部へ流出しないまでも、ガス導入用流路５１の途上に位置したままの状態で溶接工程の終了後に固化することによって、ガス導入用流路５１を閉塞してしまうものと予想される。

本発明は、以上のような不具合の発生を解消するためになされたものであって、基体部と蓋部とを溶接することにより形成される電極の溶接部における強度を高いものとするとともに、電極の密閉空間内に支障なくガスを充填することができ、所望の熱輸送効率を持つ放電ランプを提供することを目的とする。

本発明の放電ランプは、発光管内に当該発光管の管軸方向において対向するよう配置された一対の電極の一方が、基端側に開口を有する有底筒状の金属製の基体部と、この基体部の内部空間内に嵌入される金属製の蓋部とにより形成される密閉空間内に、前記基体部を構成する金属よりも融点が低い金属からなる伝熱体が封入された構成を有するものにおいて、
前記電極は、当該電極の中心軸に沿って前記蓋部の基端部から前記密閉空間に向けて伸びるガス導入用流路と、当該ガス導入用流路に通じると共に当該電極の中心軸に沿って伸びる伝熱体捕捉空間とを有し、
当該伝熱体捕捉空間は、前記ガス導入用流路よりも、当該電極の中心軸に対し直交する方向の幅が大きいことを特徴とする。

本発明の放電ランプにおいては、前記蓋部には、前記電極の中心軸に向けて陥没する溝部が形成されており、当該溝部と前記基体部の内壁面とにより前記伝熱体捕捉空間が区画されることを特徴とする。

本発明の放電ランプにおいては、前記基体部には、前記蓋部に対向する箇所に、前記基体部の径方向における外周面に向けて陥没する溝部が形成されており、当該溝部と前記蓋部の外周面とにより前記伝熱体捕捉空間が区画されることを特徴とする。

本発明の放電ランプにおいては、金属製の基体部と、この基体部の内部空間内に嵌入される金属製の蓋部とにより形成された密閉空間内に、基体部を構成する金属よりも融点の低い金属からなる伝熱体が封入されている。
しかも、本発明の放電ランプに係る電極は、蓋部の基端部から密閉空間に向けて伸びるガス導入用流路と、ガス導入用流路よりも幅広に形成された伝熱体捕捉空間を有する構成であるので、基体部と蓋部とを溶接することにより溶接部を形成する工程において、ガス導入用流路に向けて飛散するとともにガス導入用流路を伝って電極の基端方向に向けて流出しようとする伝熱体の飛沫が、伝熱体捕捉空間に滞留することにより伝熱体捕捉空間より基端方向に流出することが抑制されるので、蓋部の外方へ流出するおそれがなく、伝熱体捕捉空間より基端方向に位置するガス導入用流路を閉塞するおそれがない。従って、基体部と蓋部との溶接部の強度を高いものとすることができ、しかも、電極の密閉空間内にガスを充填することが阻害される虞がない。これによって、点灯時に溶融した伝熱体の対流が発生して、伝熱体の対流作用を利用して電極全体の温度を均一にすることができるため、電極の先端部が過剰に高温になることを防止することができる。

さらに、本発明の放電ランプにおいては、前記蓋部に、前記電極の中心軸に向けて陥没する溝部が形成されているので、当該溝部と前記基体部の内壁面とにより、前記伝熱体捕捉空間を確実に区画することができる。

また、本発明の放電ランプにおいては、前記基体部における前記蓋部に対向する箇所に、前記基体部の径方向における外周面に向けて陥没する溝部が形成されているので、当該溝部と前記蓋部の外周面とにより、前記伝熱体捕捉空間を確実に区画することができる。

図１は、本発明の放電ランプの構成の一例を示す断面図である。
発光管１０は、石英ガラスからなり、略球状の発光管部１１の両端にロッド状の封止部１２が一体に連続して形成されている。この発光管部１１内には、各々金属製の陽極１４および陰極１６よりなる一対の電極が互いに対向するよう配置されている。陽極１４，陰極１６の各々から伸びる電極芯棒１７が、封止部１２において保持されると共に、当該封止部１２内において気密に設けられた金属箔（不図示）を介して外部リード棒または外部端子に接続され、これに外部電源が接続される。
発光管部１１内には、所定量の水銀、キセノン、アルゴンなどの発光物質や始動用ガスが封入されている。

このような放電ランプは、外部電源より電力が供給されることにより、陽極１４と陰極１６との間でアーク放電が生じて発光するものである。図１の例に示す放電ランプにおいては、陽極１４が鉛直方向上方側、陰極１６が鉛直方向下方側となる姿勢で配置され、すなわち、発光管部１１の管軸が、地面に対して垂直方向に支持されて点灯される、垂直点灯型のものである。

図２は、陽極１４の外観を示す斜視図である。図３は、陽極１４の拡大断面図である。図４は、図１の放電ランプの陽極の要部の断面を拡大して示すと共に、当該断面をＡ−Ａ´方向から見た図を示す。
陽極１４は、陰極１６と対向する先端部１４Ａが鉛直方向下方に位置する状態で示されている。陽極１４は、基体部２０と蓋部４０とが嵌合されて溶接されることにより形成された密閉空間Ｃの内部に伝熱体Ｍが封入されて構成されている。

基体部２０は、基端部（陽極１４の先端部１４Ａと反対の端部）の端面に開口２１を有する内部空間２２が形成された有底円筒状であって、当該基端部に径方向外方に突出する基体部側フランジ部２４が形成されている。この基体部側フランジ部２４は、径方向に伸びる基体部側平坦面２３と、この基体部側平坦面２３の外周縁に連続し、先端方向に向かうに従って径方向内方に伸びる基体部側斜面２６とを有している。
この基体部側フランジ部２４は、基体部２０の基端部に接近した位置に周方向に伸びる環状溝２５が形成されており、当該環状溝２５が当該基端部側斜面２６によって形成されている。そして、基体部側フランジ部２４の外径は、基体部２０の外径より小さいものとされている。これにより、基体部２０と蓋部４０の溶接後においても、基体部２０の外径より大径となる箇所が形成されることがなく、放電ランプの組み立て時において、基体部２０の外径よりも内径の大きいガラス管を使用する必要がない。従って、設計変更の必要もなく、従来の封体を利用できるという利点がある。

蓋部４０は、全体が円錐台状の蓋部本体４１と、この蓋部本体４１の底面の中央から突出するよう一体に形成された円柱状の嵌入部４２とよりなる。この蓋部本体４１は、基体部側フランジ部２４と同一の外径を有する蓋部側フランジ部４４を有している。この蓋部側フランジ部４４は、径方向外方に伸びる蓋部側平坦面４３と、この蓋部側平坦面４３の外周縁に連続し、基端方向に向かうに従って径方向内方に伸びる円環状の蓋部側斜面４６とを有する円錐台形状とされている。そして、嵌入部４２は、蓋部側平坦面４３から先端方向に突出する状態で形成され、基体部２０の内部空間２２の内径に適合する外径を有している。

蓋部４０は、その基端部に、基端側端面の中央部分が刳り貫かれることによって形成された弧状突出部４７と、弧状突出部４７の基端面から陽極１４の先端方向に向けて陥没する凹所４８とを有すると共に、この弧状突出部４７の一端側および他端側に連続して、陽極１４の先端方向に向けて陥没する２つの凹所４７Ａ、４７Ｂと、この凹所４７Ａ、４７Ｂを挟んで円周方向において弧状突出部４７と対向する凸部４７Ｃとを有し、この凹所４８の底面４８Ａの中央に電極芯棒１７が圧入される連結用孔４９が形成されている。

さらに、蓋部４０は、嵌入部４２の基端部４２Ｂの外周面に形成された、当該嵌入部４２の周方向の全体にわたって伸びる環状の溝部５０と、蓋部４０の凸部４７Ｃに形成された、陽極１４の中心軸（以下、単に「中心軸」ともいう）に沿って先端方向に向けて伸びて溝部５０に通じるガス導入用流路５１とを有している。嵌入部４２の先端面には、ガス導入用流路５１が蓋部４０を中心軸方向に貫通することにより、密閉空間Ｃに通じる開口５１Ａが形成されている。そして、溝部５０は、ガス導入用流路５１よりも、陽極１４の中心軸に直交する方向の幅（以下、単に「幅」ともいう）が大きく形成されている。

そして、基体部２０の内部空間２２内に蓋部４０の嵌入部４２が嵌入され、基体部側フランジ部２４の基体部側平坦面２３に蓋部側フランジ部４４の蓋部側平坦面４３が当接されて密接され、その状態で重なりあった基体部側フランジ部２４の外周縁部と蓋部側フランジ部４４の外周縁部とが溶接されて環状の溶接部Ｗが形成されている。

このような陽極１４においては、基体部２０の内部空間２２に蓋部４０の嵌入部４２が嵌入されることにより、基体部２０の開口２１の内周面２１Ａと嵌入部４２の溝部５０とにより区画される伝熱体捕捉空間Ｓを有している。この伝熱体捕捉空間Ｓは、ガス導入用流路５１よりも広い幅を有している。ここに、伝熱体捕捉空間Ｓの幅とは、図４に示すように、陽極１４を中心軸およびガス導入用流路５１を含む平面で切断した断面において、開口２１の内周面２１Ａと、内周面２１Ａに対向する溝部５０の壁面５０Ｘとの間の最短距離Ｘを意味する。ガス導入用流路５１の幅とは、図４に示すように、陽極１４の中心軸に直交する方向の幅Ｙを意味する。
具体的に、伝熱体捕捉空間Ｓは、幅Ｘが０．６〜３ｍｍ、中心軸方向の全長が１〜５ｍｍであり、ガス導入用流路５１は、幅が０．３〜１ｍｍ、中心軸方向の全長が２０〜２５ｍｍである。伝熱体捕捉空間Ｓの幅Ｘは、ガス導入用流路５１の幅Ｙに対して、Ｘ＞２Ｙの範囲とされていることが好ましい。

陽極１４および陰極１６は、何れも高融点を有する金属からなり、具体的には、タングステン、レニウム、タンタルなど、融点が約３０００℃以上の金属からなるものである。これらの中でも特にタングステンが好ましい。
一方、伝熱体Ｍは、電極を構成する金属に比較して、点灯時における融点が低い金属からなり、具体的に電極がタングステンにより構成されている場合には、銀、銅、金、インジウム、錫、亜鉛、鉛などが用いられる。

このような金属を伝熱体Ｍとして使用した陽極１４においては、放電ランプの点灯時に、伝熱体Ｍが溶融して陽極１４の密閉空間Ｃの内部において対流が発生することにより、陽極先端部１４Ａの熱が陽極１４の基端方向に輸送されるので、陽極１４の先端部１４Ａの近傍に蓄積された熱が効率的に熱輸送されることにより、陽極１４の先端部１４Ａが溶融する問題を回避することができる。そして、放電ランプに大電流を流すことが可能となり、放電ランプを大出力化することができる。

密閉空間Ｃ内には、希ガスが所定の圧力となるよう封入されている。具体的には、密閉空間Ｃの内容積に対して伝熱体Ｍが５０％以上封入されている場合には、希ガスが１気圧以上封入され、これにより、伝熱体Ｍと密閉空間Ｃの内表面との界面において気泡の発生が防止される。一方、密閉空間Ｃの内容積に対して伝熱体Ｍの封入量が少ない場合には、密閉空間Ｃ内を大気圧よりも低い圧力状態とすることにより、伝熱体Ｍの沸騰を促進させ、沸騰伝達による熱輸送効果を期待することができる。

上記の陽極１４は、以下のようにして作製される。
第１に、タングステンからなる円柱状の部材に対して切削加工を施すことにより、上記の構成を有する基体部２０および蓋部４０を作製する。
第２に、基体部２０の内部空間２２内に伝熱体Ｍを充填し、蓋部４０の嵌入部４２を基体部２０の開口２１を介して内部空間２２に嵌入させて、基体部側平坦面２３上に蓋部側平坦面４３を当接させた状態とし、互いに隣接する基体部側フランジ部２４および蓋部側フランジ部４４の外周縁部分をその全周にわたって溶接することで溶接部Ｗを形成する。
第３に、蓋部４０に形成されたガス導入用流路５１、伝熱体捕捉空間Ｓを介して、密閉空間Ｃ内に希ガスを封入した後に、蓋部４０に形成された凸部４７Ｃを溶融することによってガス導入用流路５１を封止する。

以上のような本発明の放電ランプによれば、基体部２０と、この基体部２０の内部空間２２内に嵌入される柱状の嵌入部４２を有する金属製の蓋部４０とが嵌合されることにより形成された密閉空間Ｃ内に、基体部２０を構成する金属よりも融点の低い金属からなる伝熱体Ｍが封入されているので、基本的には、点灯時に溶融した伝熱体Ｍの対流が発生して、伝熱体Ｍの対流作用を利用して陽極１４全体の温度を均一にすることができるため、陽極１４の先端部１４Ａが過剰に高温になることを防止することができる。

しかも、陽極１４が、ガス導入用流路５１と、ガス導入用流路５１よりも幅広に形成された伝熱体捕捉空間Ｓを有する構成であるので、基体部２０と蓋部４０とを溶接することにより溶接部Ｗを形成する工程において、ガス導入用流路５１の開口５１Ａに向けて飛散するとともにガス導入用流路５１を伝って陽極１４の基端方向に向けて流出しようとする伝熱体Ｍの飛沫が、伝熱体捕捉空間Ｓに滞留することにより伝熱体捕捉空間Ｓより基端方向に流出することが防止される。これにより、伝熱体Ｍの飛沫が、ガス導入用流路５１を伝って蓋部４０の外方へ流出するおそれがなく、また、伝熱体捕捉空間Ｓより基端方向に位置するガス導入用流路５１を閉塞するおそれがないので、基体部２０と蓋部４０との溶接部Ｗの強度を高いものとすることができ、しかも、陽極１４の密閉空間Ｃ内へのガスの充填が阻害される虞がない。

さらに、陽極１４の基体部２０は、その開口２１の内径が、嵌入部４２の外径と完全に一致しているのではなく、嵌入部４２の外径よりも０．５〜１．５％程度大きく形成されている。そのため、基体部２０と蓋部４０を溶接する際に、伝熱体Ｍの飛沫が伝熱体捕捉空間Ｓよりも先端方向に位置するガス導入用流路５１Ｂに滞留して、溶接工程の終了後に自然冷却されて固化した伝熱体の飛沫により当該ガス導入用流路５１Ｂが閉塞されたとしても、基体部２０の開口２１の内周面２１Ａと嵌入部４２の外周面４２Ａとの間に存在する円環状の間隙Ｔを介して、密閉空間Ｃ内にガスを充填することができる。

以上、本発明の具体的な一例について説明したが、本発明においては、種々の変更を加えることができる。図５〜図１２は、本発明の陽極の他の実施形態を示す断面図である。図５〜図１２に示す陽極における図２ないし図４に示す陽極と共通する部分には、同一符号を付すことにより説明は省略する。

図５に示す陽極１４は、嵌入部４２の基端部４２Ｂよりも先端方向寄りに、当該嵌入部４２の周方向の全長にわたって環状の溝部５０が形成され、具体的には、溝部５０の基端面５０Ａが、基体部２０の基体部側平坦面２３よりも先端方向寄りに形成されている。同図に示す構成によれば、基体部２０と蓋部４０とを溶接する際に高温となる基体部側フランジ部２４および蓋部側フランジ部４４の周縁部から、伝熱体捕捉空間Ｓが遠く離れるので、溶接時に伝熱体捕捉空間Ｓに貯まった伝熱体Ｍの飛沫が蒸発しにくくなるため、伝熱体Ｍの飛沫がガス導入用流路５１を伝って蓋部４０の外部へ流出する虞がなく、また、伝熱体Ｍの量を所期の封入量に維持することができる。同図に示す構成は、特に、密閉空間Ｃの内容積に対して、例えば５０〜９５％に相当する多量の伝熱体Ｍが封入された場合に有効である。

図６に示す陽極１４は、嵌入部４２の中心軸方向に離間した２箇所に環状の溝部５０が形成されており、各々の溝部５０がガス導入用流路５１に通じている。同図に示す構成によれば、先端側に位置する第１の伝熱体捕捉空間Ｓ１を超えて基端方向に流出しようとする伝熱体Ｍの飛沫を、基端側に位置する第２の伝熱体捕捉空間Ｓ２によって捕捉することができる。同図に示す陽極１４は、図５に示す陽極１４と同じく、特に、密閉空間Ｃの内容積に対して、例えば５０〜９５％に相当する多量の伝熱体Ｍが封入された場合に有効である。尚、嵌入部４２の全長が長い場合には、２箇所より多くの溝部５０を形成することができる。

図７に示す陽極１４は、嵌入部４２の外周面４２Ａの大部分にわたり周方向の全体に円環状の溝部５０が形成されている。具体的に、溝部５０は、中心軸方向において、嵌入部４２の全長に対して５０〜８０％程度の全長を有している。同図に示す構成によれば、伝熱体捕捉空間Ｓは、その体積が図３ないし図６に示す陽極１４よりも相対的に大きいことにより、多量の伝熱体飛沫を貯めることができる。そのため、図５および図６に示す陽極１４と同じく、密閉空間Ｃの内容積に対して、例えば５０〜９５％に相当する多量の伝熱体Ｍが封入された場合に特に有効である。
以上の図５ないし図７に示される陽極１４においては、伝熱体捕捉空間Ｓの幅およびガス導入用流路５１の幅とは、それぞれ、図３および４に示される陽極１４と同様の意味を有する。

図８に示す陽極１４は、図３ないし図７に示す陽極１４とは異なり、嵌入部４２の外周面４２Ａにおいて周方向の一部に円弧状の溝部５０が形成されている。同図に示す陽極１４によれば、図３および図４に示す陽極１４と実質的に同一の効果を期待することができる。
図８に示す陽極１４によれば、伝熱体捕捉空間Ｓの幅とは、陽極１４を中心軸およびガス導入用流路５１を含む平面で切断した断面において、開口２１の内周面２１Ａと、内周面２１Ａに対向する溝部５０の壁面５０Ｘとの間の最短距離Ｘを意味し、ガス導入用流路５１の幅とは、当該断面において、陽極１４の中心軸に対し直交する方向の幅Ｙを意味する。

図９に示す陽極１４は、図３ないし図８に示す陽極１４とは異なり、蓋部４０に形成されたガス導入用流路５１が、蓋部４０を中心軸方向に貫通することなく、嵌入部４２の外周面４２Ａの周方向の全体にわたって形成された円環状の溝部５０の基端面５０Ａにのみ通じている。同図に示す陽極１４においては、ガス導入用流路５１、伝熱体捕捉空間Ｓ、並びに、基体部２０の開口２１の内周面２１Ａと嵌入部４２の外周面４２Ａとの間に存在する円環状の間隙Ｔを介して、密閉空間Ｃ内にガスを充填することができる。
以上の図３ないし図９に示す陽極１４は、基体部２０の開口２１の内周面２１Ａと嵌入部４２の溝部５０とにより、伝熱体捕捉空間Ｓが区画される。

図１０に示す陽極１４は、図３ないし図９に示す陽極１４とは異なり、基体部２０には、その開口２１の内周面であって、径方向において蓋部４０の嵌入部４２の外周面４２Ａに対向する領域に、周方向の全体にわたって円環状の溝部５０が形成されている。蓋部側フランジ部４４には、蓋部側平坦面４３と嵌入部４２の外周面４２Ａとの境界部に開口５１Ａが形成されるよう、蓋部側フランジ部４４を貫通して中心軸に沿って伸びるガス導入用流路５１が形成されている。そして、基体部２０の開口２１は、開口５１Ａから導入されるガスの流れを阻害することのない大きさの幅を有し、具体的には、嵌入部４２の幅とガス導入用流路５１の幅とを合算した合計より少なくとも大きい幅を有している。
同図に示す陽極１４は、基体部２０に形成された溝部５０と嵌入部４２の外周面４２Ａとにより、伝熱体捕捉空間Ｓが区画される。ここに、同図に示す陽極１４によれば、伝熱体捕捉空間Ｓの幅とは、陽極１４を中心軸およびガス導入用流路５１を含む平面で切断した断面において、嵌入部４２の外周面４２Ａと、外周面４２Ａに対向する溝部５０の壁面５０Ｘとの間の最短距離Ｘを意味し、ガス導入用流路５１の幅とは、当該断面において陽極１４の中心軸に対し直交する方向の幅Ｙを意味する。

図１１、１２に示す陽極１４は、基体部２０、蓋部４０の何れにも溝部が形成されることなく伝熱体捕捉空間Ｓが形成されている。
図１１に示す陽極１４によれば、蓋部４０は、円錐台状の蓋部本体部４１と、当該蓋部本体部４１の底面の中央から突出するように一体に形成された柱状の嵌入部４２とよりなる。この嵌入部４２は、蓋部本体部４１に連続する円柱状の基端側柱状部４２１と、基端側柱状部４２１の先端側に連続して形成された、当該基端側柱状部４２１よりも外径の小さい円柱状の先端側柱状部４２２とより構成されている。そして、蓋部４０は、当該基端側柱状部４２１に開口５１Ａが形成されるよう、蓋部本体部４１と基端側柱状部４２１とを貫通して基体部２０の内部空間２２に通じるガス導入用流路５１を有している。
同図に示す陽極１４においては、基体部２０の開口２１の内周面２１Ａと先端側柱状部４２２の外周面４２２Ａと間に介在する円環状の伝熱体捕捉空間Ｓが形成されている。ここに、同図に示す陽極１４によれば、伝熱体捕捉空間Ｓの幅とは、陽極１４を中心軸およびガス導入用流路５１を含む平面で切断した断面において、先端側柱状部４２２Ａの外周面４２２Ａと開口２１の内周面２１Ａとの間の最短距離Ｘを意味し、ガス導入用流路５１の幅とは、当該断面において、陽極１４の中心軸に対し直交する方向の幅Ｙを意味する。

図１２に示す陽極１４によれば、蓋部４０は、中心軸に沿って伸び蓋部４０を中心軸方向に貫通するガス導入用流路５１を有し、このガス導入用流路５１の先端側の一部に、他の部分よりも幅の広い幅広部５１０が形成され、密閉空間Ｃに通じる開口５１０Ａが嵌入部４２の先端面に形成されている。同図に示す陽極１４においては、幅広部５１０により伝熱体捕捉空間Ｓが形成されている。
ここに、同図に示す陽極１４によれば、伝熱体捕捉空間Ｓの幅とは、陽極１４を中心軸およびガス導入用流路５１を含む平面で切断した断面において、陽極１４の中心軸に対し直交する方向の幅広部５１０の幅Ｘを意味し、ガス導入用流路５１の幅とは、当該断面において、陽極１４の中心軸に対し直交する方向の幅Ｙを意味する。

本発明の放電ランプの構成の概略を示す。 図１の放電ランプの陽極の構成を拡大して示す斜視図である。 図１の放電ランプの陽極の構成を拡大して示す断面図である。 図１の放電ランプの陽極の要部の断面を拡大して示すと共に、当該断面をＡ−Ａ´方向から見た図を示す。 陽極の他の実施形態を示す断面図である。 陽極の他の実施形態を示す断面図である。 陽極の他の実施形態を示す断面図である。 陽極の他の実施形態の要部の断面を拡大して示すと共に、当該断面をＡ−Ａ´方向から見た図を示す。 陽極の他の実施形態を示す断面図である。 陽極の他の実施形態の要部の断面を拡大して示すと共に、当該断面をＡ−Ａ´方向から見た図を示す。 陽極の他の実施形態の要部の断面を拡大して示すと共に、当該断面をＡ−Ａ´方向から見た図を示す。 陽極の他の実施形態の要部の断面を拡大して示すと共に、当該断面をＡ−Ａ´方向から見た図を示す。 従来の放電ランプの陽極の構成を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１０ 発光管
１１ 発光管部
１２ 封止部
１４ 陽極
１６ 陰極
１７ 電極芯棒
２０ 基体部
２１ 開口
２２ 内部空間
２３ 基体部側平坦面
２４ 基体部側フランジ部
２５ 環状溝
２６ 基体部側斜面
４０ 蓋部
４１ 蓋部本体
４２ 嵌入部
４３ 蓋部側平坦面
４４ 蓋部側フランジ部
４６ 蓋部側斜面
４７ 弧状突出部
４７Ｃ 凸部
４８ 凹所
４９ 連結用孔
５０ 溝部
５１ ガス導入用流路
Ｓ 伝熱体捕捉空間
Ｃ 密閉空間
Ｍ 伝熱体

Claims (3)

1. 発光管内に当該発光管の管軸方向において対向するよう配置された一対の電極の一方が、基端側に開口を有する有底筒状の金属製の基体部と、この基体部の内部空間内に嵌入される金属製の蓋部とにより形成される密閉空間内に、前記基体部を構成する金属よりも融点が低い金属からなる伝熱体が封入された構成を有する放電ランプにおいて、
   前記電極は、当該電極の中心軸に沿って前記蓋部の基端部から前記密閉空間に向けて伸びるガス導入用流路と、当該ガス導入用流路に通じると共に当該電極の中心軸に沿って伸びる伝熱体捕捉空間とを有し、
   当該伝熱体捕捉空間は、前記ガス導入用流路よりも、当該電極の中心軸に対し直交する方向の幅が大きいことを特徴とする放電ランプ。
2. 前記蓋部には、前記電極の中心軸に向けて陥没する溝部が形成されており、当該溝部と前記基体部の内壁面とにより前記伝熱体捕捉空間が区画されることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。
3. 前記基体部には、前記蓋部に対向する箇所に、前記基体部の径方向における外周面に向けて陥没する溝部が形成されており、当該溝部と前記蓋部の外周面とにより前記伝熱体捕捉空間が区画されることを特徴とする請求項１に記載の放電ランプ。

Images