JP5195750B2 - Light source device - Google Patents
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Description
本発明は、発光管と、その発光管の周囲を取り囲む状態に配置されて前記発光管を冷却する冷却用部材とが備えられた光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device including an arc tube and a cooling member that is disposed in a state of surrounding the arc tube and cools the arc tube.
かかる光源装置は、例えば紫外線ランプ等の発光管から出射した光を、各種の処理対象物に照射して、樹脂の硬化等の所定の処理を行うための装置である。
このような光源装置は発光動作時に発光管が高温となるため、発光管の過度の温度上昇を抑制するべく冷却する手段が備えられている。
この冷却手段の構成としては、例えば、下記特許文献1にも記載のように、発光管の周囲を取り囲む状態に水冷ジャケット等の冷却用部材を配置することが考えられている。
下記特許文献1の水冷ジャケットは、発光管から出射した光を透過させるために石英製の二重管にて構成され、その二重管の内管と外管との間の空間に冷却水を流す構成としている。
Such a light source device is provided with a means for cooling to suppress an excessive temperature rise of the arc tube because the arc tube becomes hot during the light emission operation.
As a configuration of this cooling means, for example, as described in
The water cooling jacket of the following
しかしながら、上記従来構成では、発光管自体は冷却用部材の冷却作用によって過度の温度上昇を防止できるものの、発光管における電極用リード線の封止箇所の温度上昇に対する抑制効果は十分なものではなかった。特に近年のランプ出力の増大によって、電極用リード線の封止箇所の温度上昇で発光管が損傷し、発光管の寿命を短くしてしまう懸念もあった。
この電極の封止箇所を適切に冷却するには、専用の冷却手段を備えれば良いのであるが、十分な冷却効果を持たせようとすると、それだけ装置コストの上昇を招いてしまうことになる。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、装置コストの上昇を可及的に抑制しながら、発光管全体を効果的に冷却する点にある。However, in the above conventional configuration, although the arc tube itself can prevent an excessive temperature rise by the cooling action of the cooling member, the effect of suppressing the temperature rise of the sealed portion of the electrode lead wire in the arc tube is not sufficient. It was. In particular, due to an increase in lamp output in recent years, there has been a concern that the arc tube may be damaged due to a rise in the temperature of the sealed portion of the electrode lead wire, thereby shortening the lifetime of the arc tube.
In order to properly cool the sealing portion of this electrode, it is sufficient to provide a dedicated cooling means. However, if a sufficient cooling effect is provided, the cost of the apparatus will be increased accordingly. .
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to effectively cool the entire arc tube while suppressing an increase in apparatus cost as much as possible.
本出願の第1の発明は、発光管と、その発光管の周囲を取り囲む状態に配置されて前記発光管を冷却する冷却用部材とが備えられた光源装置において、前記発光管に、電極用リード線を封止状態で取付けるリード線封止取付部が備えられ、前記リード線封止取付部を冷却対象とする冷却風の通風経路が形成され、その通風経路における前記リード線封止取付部の少なくとも上流側に前記冷却用部材の配置箇所が位置し、且つ、前記リード線封止取付部よりも前記通風経路の上流側に前記発光管の他の部分が位置しないように配置されて、前記冷却用部材に形成された貫通孔からなる通風孔により冷却された状態の冷却風が前記リード線封止取付部の存在位置を通過するように構成されており、かつ前記冷却風は、前記発光管に対しては、前記発光管における前記リード線封止取付部のみを冷却対象とするように通風経路が形成されている。 According to a first aspect of the present application, there is provided a light source device including an arc tube and a cooling member that is disposed so as to surround the arc tube and that cools the arc tube. A lead wire sealing attachment portion for attaching the lead wire in a sealed state is provided, and a cooling air ventilation path is formed for cooling the lead wire sealing attachment portion, and the lead wire sealing attachment portion in the ventilation path is formed. The cooling member is disposed at least on the upstream side, and the other part of the arc tube is not positioned on the upstream side of the ventilation path with respect to the lead wire sealing mounting portion. The cooling air in a state of being cooled by a ventilation hole formed of a through hole formed in the cooling member is configured to pass through an existing position of the lead wire sealing mounting portion , and the cooling air is For arc tube Ventilation path so that only the lead wire sealing mounting portion of the light pipe to be cooled is formed.
すなわち、発光管の電極用リード線の封止箇所である前記リード線封止取付部を冷却風の通風経路中に位置させることにより当該箇所を冷却する。
この前記リード線封止取付部を冷却する冷却風は、発光管についてみると、発光管の他の部分(前記リード線封止取付部以外の部分)が前記リード線封止取付部よりも通風経路上流側に存在することはなく、高温となる光出射領域の近傍を通過して冷却風の冷却効果が低下してしまうのを回避できる。
但し、単に前記リード線封止取付部を冷却風の通風経路に位置させるだけでは、必ずしも十分な冷却効果は得られない。又、逆に十分な冷却効果を確保するためにその冷却風の温度を下げる手段を別途備える構成とすると装置コストの上昇を招いてしまう。
That is, the said lead wire sealing attachment part which is a sealing location of the electrode lead wire of an arc_tube | light_emitting_tube is located in the ventilation path | route of cooling air, and the said location is cooled.
As for the cooling air for cooling the lead wire sealing attachment portion, when viewed from the arc tube, the other portion of the arc tube (the portion other than the lead wire seal attachment portion) is ventilated more than the lead wire seal attachment portion. It does not exist on the upstream side of the path, and it can be avoided that the cooling effect of the cooling air is lowered by passing through the vicinity of the light emitting region that becomes high temperature.
However, it is not always possible to obtain a sufficient cooling effect simply by positioning the lead wire sealing attachment portion in the cooling air flow path. On the other hand, in order to secure a sufficient cooling effect, if a configuration for separately providing means for lowering the temperature of the cooling air is provided, the cost of the apparatus will increase.
そこで、前記リード線封止取付部を冷却する冷却風の通風経路における前記リード線封止取付部の上流側に、発光管を冷却する冷却用部材の配置箇所が位置するように構成する。
すなわち、発光管を冷却する冷却用部材であっても、例えばその冷却用部材が水冷等の液冷方式であれば液冷用冷媒の配管部分や、あるいは、発光管に対して冷却作用する部分の端縁付近等では、発光管の高温部分からも離れており、冷却風に対して冷却効果を有している。
従って、発光管を冷却するために備えられている冷却用部材を利用して、前記リード線封止取付部の冷却のための冷却風を冷却して、前記リード線封止取付部に対する冷却効果を増大させている。
具体的には、前記冷却用部材に形成された貫通孔からなる通風孔を利用するものである。
Therefore, the cooling member for cooling the arc tube is arranged on the upstream side of the lead wire sealing attachment portion in the cooling air flow path for cooling the lead wire sealing attachment portion.
That is, even if it is a cooling member that cools the arc tube, for example, if the cooling member is a liquid cooling system such as water cooling, a piping portion of a liquid cooling refrigerant or a portion that cools the arc tube In the vicinity of the edge of the arc tube, it is separated from the high temperature portion of the arc tube, and has a cooling effect on the cooling air.
Therefore, the cooling effect provided for cooling the lead wire seal mounting portion by cooling the cooling air provided for cooling the arc tube to cool the cooling air for cooling the lead wire seal mounting portion. Is increasing.
Specifically, the ventilation hole which consists of a through-hole formed in the said member for cooling is utilized.
又、上記構成に加えて、前記冷却風は、前記発光管に対しては、前記発光管における前記リード線封止取付部のみを冷却対象とするように通風経路が形成されている。
すなわち、発光管の他の部分(前記リード線封止取付部以外の部分)が前記リード線封止取付部よりも通風経路上流側に存在しないようにする構成としては、例えば、発光管の各部の中で前記リード線封止取付部が最も通風経路上流側に位置するように配置して、冷却風が前記リード線封止取付部のみならず発光管における発光領域の冷却をも行わせる構成とすることが可能である。しかし、好ましくは、冷却風による冷却対象を前記リード線封止取付部に限定することで、冷却負荷を軽減できる。
Further, in addition to the above configuration, the cooling air, the relative light-emitting tube, ventilation path so that only the lead wire sealing attachment portion in the arc tube to be cooled is formed.
That is, as a configuration in which other parts of the arc tube (parts other than the lead wire sealing attachment part) do not exist on the upstream side of the ventilation path with respect to the lead wire sealing attachment part, for example, each part of the arc tube The lead wire sealing attachment portion is arranged so as to be located at the most upstream side of the ventilation path, and the cooling air cools not only the lead wire sealing attachment portion but also the light emitting region in the arc tube. Is possible. However, preferably, the cooling load can be reduced by limiting the object to be cooled by the cooling air to the lead wire sealing mounting portion.
又、本出願の第2の発明は、上記第1の発明の構成に加えて、前記発光管は、長手方向の両端部に一対で前記リード線封止取付部が備えられた直管形状に形成され、前記冷却用部材は、前記発光管の周囲を取り囲む状態に配置された水冷ジャケットにて構成され、前記水冷ジャケットにおける前記リード線封止取付部付近の部材に、前記冷却風の通風経路を構成する通風孔が形成されている。
すなわち、水冷ジャケットを構成する部材に冷却風の通風経路となる通風孔を形成して、その通風孔を通過する冷却風によってリード線封止取付部を冷却させる。
According to a second invention of the present application, in addition to the configuration of the first invention, the arc tube has a straight tube shape in which a pair of the lead wire sealing attachment portions are provided at both ends in the longitudinal direction. The cooling member is formed by a water cooling jacket disposed so as to surround the arc tube, and the cooling air ventilation path is formed in a member near the lead wire seal mounting portion in the water cooling jacket. The ventilation hole which comprises is formed.
That is, a ventilation hole serving as a ventilation path for cooling air is formed in a member constituting the water cooling jacket, and the lead wire sealing attachment portion is cooled by the cooling air passing through the ventilation hole.
上記第1の発明によれば、発光管を冷却するために備えられている冷却用部材を利用して、前記リード線封止取付部の冷却のための冷却風を冷却して、前記リード線封止取付部に対する冷却効果を増大させているので、装置コストの上昇を可及的に抑制しながら、発光管全体を効果的に冷却することができる。
又、冷却風による冷却対象を前記リード線封止取付部に限定することで、冷却負荷を軽減でき、装置コストの上昇をより抑制することができる。
又、上記第2の発明によれば、水冷ジャケットを構成する部材に通風孔を形成するだけの簡素な構成で、リード線封止取付部を的確に冷却できる。
According to the first invention, the cooling wire provided for cooling the arc tube is used to cool the cooling air for cooling the lead wire sealing mounting portion, and the lead wire is cooled. Since the cooling effect on the sealing attachment portion is increased, the entire arc tube can be effectively cooled while suppressing an increase in apparatus cost as much as possible.
Further, by limiting the cooling target of cold却風the lead wire sealing attachment portion, can reduce the cooling load, it is possible to further suppress an increase in apparatus cost.
In addition, according to the second aspect , the lead wire sealing attachment portion can be accurately cooled with a simple configuration in which the ventilation hole is formed in the member constituting the water cooling jacket.
1 発光管
CM 冷却用部材
RH リード線封止取付部1 Arc tube CM Cooling member RH Lead wire seal mounting part
以下、本発明の光源装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本実施の形態の光源装置ULは、図1の部分断面図に示すように、発光管1と、発光管1を冷却する冷却用部材CMである水冷ジャケット2とを主要部として構成されている。
尚、図1では、図面を見易くするために、発光管1以外の部分について断面視で示すと共に、細部においては適宜に断面であることを示す斜線の図示を省略している。Hereinafter, embodiments of a light source device of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in the partial cross-sectional view of FIG. 1, the light source device UL according to the present embodiment is configured with the
In FIG. 1, in order to make the drawing easier to see, portions other than the
本実施の形態の発光管1は紫外線ランプであり、全体として棒状の直管形状に形成され、それの長手方向の両端部において、発光管1内部の放電用電極3に接続される電極用リード線3aが封止されて、外部電極として取り出されている。
電極用リード線3aの封止箇所は口金4にて保護され、発光管1の長手方向の両端部に一対で備えられる口金4の存在箇所が、電極用リード線3aを封止状態で取付けるリード線封止取付部RHとなっている。The
The sealed portion of the
水冷ジャケット2は、円筒状の内管21と、同じく円筒状で内管21より大径の外管22と、それらを保持するための部材とによって構成され、発光管1の周囲を取り囲む状態に配置されている。
内管21と外管22とはいずれも石英製であり、それらが同軸状に配置されて、内管21と外管22との間の空間が冷却水の通路となっている。
内管21は、外管22よりも若干長尺に形成されており、同軸状に配置された内管21及び外管22の長手方向両端部をシール用リング23にて挟持して、内管21と外管22との間の間隔を一定に保持している。The water-
Both the
The
シール用リング23には冷却水を導入又は排出するための給排水孔23aが備えられており、図1では、右側のシール用リング23の給排水孔23aに給水ホース24を接続して給水側とし、又、左側のシール用リング23の給排水孔23aに排水ホース25を接続して排水側としている。
一対のシール用リング23は、夫々、リング状の保持部材26にて保持されて位置決めされ、外管22とシール用リング23との間、並びに、内管21とシール用リング23及び保持部材26との間がOリングにてシールされている。
給水ホース24から給水された冷却水は、シール用リング23の内面側と内管21の外面とで形成される空間を経て、内管21と外管22との間の空間に流れ込み、更に、反対側(排水側)のシール用リング23の内面と内管21の外面とで形成される空間を経て排水ホース25へと排出される。The
The pair of
The cooling water supplied from the
発光管1は、長手方向両端部の口金4に外嵌する略円板状のホルダ11によって支持されており、ホルダ11は、内管21の長手方向の端縁に接し、且つ、保持部材26に内嵌する状態で位置決めされている。
これによって、発光管1は、内管21内において内管21と略同軸状に配置され、且つ、発光管1の口金4(すなわち、リード線封止取付部RH)が保持部材26の存在位置まで入り込む配置状態となっている。The
As a result, the
本発明の光源装置ULは、上記構成にて発光管1を冷却すると共に、発光管1のリード線封止取付部RH(口金4の存在箇所)を冷却する手段をも備えており、そのリード線封止取付部RHの冷却のために、発光管1を冷却するための装置構成の一部を利用している。
以下、水冷ジャケット2の長手方向端部付近を拡大して部分断面図として示す図2に基づいて説明する。
図2は、図1における右側端部(給水側の端部)を示すものであるが、反対側の左側端部(排水側の端部)の構成も全く同様の構成で対称に構成されている。
尚、この図2においても、図1と同様に、発光管1以外の部分について断面視で示すと共に、細部においては適宜に断面であることを示す斜線の図示を省略している。The light source device UL of the present invention includes means for cooling the
In the following, description will be given based on FIG.
FIG. 2 shows the right side end (end on the water supply side) in FIG. 1, but the configuration of the left side end on the opposite side (end on the drain side) is also configured symmetrically in exactly the same way. Yes.
In FIG. 2, as in FIG. 1, portions other than the
リード線封止取付部RHの冷却は、リード線封止取付部RHを冷却対象とする冷却風の通風経路を形成することにより行う。
より具体的には、図2に示すように、リング状の保持部材26の一端部に、側面26bから内面26aに貫通する多数の細孔26cを形成し、その多数の細孔26cの存在位置の反対側の端部に内面26aから側面26bへ貫通する貫通孔26dを形成して、細孔26c及び貫通孔26dからなる通風孔で冷却風の通風経路を構成している。
この通風孔(細孔26c及び貫通孔26d)とリード線封止取付部RHとの位置関係は、図2に示すように、発光管1の長手方向と直交する面上で並ぶ位置関係となり、水冷ジャケット2におけるリード線封止取付部RHに最も近い部材(保持部材26)に前記通風孔を形成している。
貫通孔26dには、吸気ポンプあるいはクリーンルームの吸気配管等の吸気手段からのホース12が接続されている。
保持部材26の一側は、ホース12から吸気されたときに、細孔26cから貫通孔26dへ至る通風経路が効率良く形成されるように、整風板13を備えて保持部材26の内面26a側の空間を閉塞している。The lead wire sealing attachment portion RH is cooled by forming a ventilation path for cooling air with the lead wire sealing attachment portion RH as a cooling target.
More specifically, as shown in FIG. 2, a large number of
As shown in FIG. 2, the positional relationship between the ventilation holes (the
A
One side of the holding
シール用リング23及び保持部材26は、何れも熱伝導の良好な金属にて形成されて互いに接しており、給水ホース24からの冷却水の供給によって冷却されて比較的低温となっている。
このため、ホース12から吸気されると、保持部材26の細孔26cへ吸い込まれた空気は細孔26cを通過中に細孔26cの壁面との相互作用により冷却され、口金4の存在箇所(リード線封止取付部RH)を通過して貫通孔26dへ至り排出される。The
For this reason, when the air is sucked from the
このように形成される通風経路において、リード線封止取付部RHの上流側に冷却用部材CM(より具体的には、冷却用部材CMである水冷ジャケット2の一部を構成して、内管21及び外管22の長手方向端部を保持する保持部材26)の配置箇所が位置し、且つ、リード線封止取付部RHよりも通風経路の上流側に発光管1の他の部分が位置しないように配置されることで、保持部材26の細孔26cを通過して冷却された状態の冷却風がリード線封止取付部RHの存在位置を通過して、効率良くリード線封止取付部RHを冷却する。
この冷却風は発光管1のうちのリード線封止取付部RHのみを冷却対象とするように通風経路が形成されており、局所的な空間での通風であるので、上記吸気手段の吸気能力としてはそれほど高能力を要求されない。In the ventilation path formed in this way, a cooling member CM (more specifically, a part of the
The cooling air is formed in a ventilation path so that only the lead wire sealing mounting portion RH of the
更に、リード線封止取付部RHに冷却風を供給するについては、リード線封止取付部RHに冷却風を吹き付けて冷却する構成も考えられるが、このような構成では、光を照射する対象物等から飛散して浮遊する微小な塵埃を周囲の空間にまき散らしてしまうことになる。これは、光源装置ULがクリーンルーム等の塵埃の飛散が特に問題となる環境下では、極力避ける必要がある。
そこで、上述のように、リード線封止取付部RHを冷却する冷却風を、前記吸気手段による吸気によって形成することとして、上記の微小な塵埃も含めて吸引してしまうことで、光源装置ULの周囲空間への微小な塵埃の飛散を防止している。Furthermore, with respect to supplying cooling air to the lead wire sealing attachment portion RH, a configuration in which cooling air is blown to the lead wire sealing attachment portion RH to cool it is also conceivable. The minute dust that scatters and floats from objects will be scattered in the surrounding space. This needs to be avoided as much as possible in an environment where dust scattering is particularly problematic in the light source device UL.
Therefore, as described above, the cooling air for cooling the lead wire sealing attachment portion RH is formed by the intake air by the intake means, and the light source device UL is sucked by including the fine dust. Prevents the scattering of minute dust into the surrounding space.
〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態を列記する。
(1)上記実施の形態では、リード線封止取付部RHを冷却する冷却風は発光管1のうちのリード線封止取付部RHのみを冷却対象とするように通風経路が形成されている場合を例示しているが、その冷却風の通風経路において、リード線封止取付部RHの下流側に発光管1の光(紫外線)出射領域を位置させて、その部分も併せて冷却対象とするようにしても良い。
(2)上記実施の形態では、冷却対象であるリード線封止取付部RHの通風経路上流側に冷却用部材CMの配置箇所を位置させるについて、保持部材26の細孔26cを通風経路として構成する場合を例示しているが、例えば、保持部材26内の通風経路を螺旋状に形成する等して、冷却用部材CM内でより長い通風経路を形成して、冷却風に対する冷却効果をより向上させるようにしても良い。
(3)上記実施の形態では、発光管1として紫外線ランプを例示しているが、紫外線以外の各種の波長の発光管1についても本発明を適用できる。[Another embodiment]
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be listed.
(1) In the above embodiment, the ventilation path is formed so that the cooling air that cools the lead wire sealing attachment portion RH only cools the lead wire sealing attachment portion RH of the
(2) In the above-described embodiment, the arrangement position of the cooling member CM is positioned on the upstream side of the ventilation path of the lead wire sealing mounting portion RH that is the object of cooling, and the
(3) Although the ultraviolet lamp is illustrated as the
本出願は、2007年4月25日出願の日本特許出願(特願2007−115416)に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。 This application is based on a Japanese patent application (Japanese Patent Application No. 2007-115416) filed on Apr. 25, 2007, the contents of which are incorporated herein by reference.
Claims (2)
前記発光管に、電極用リード線を封止状態で取付けるリード線封止取付部が備えられ、
前記リード線封止取付部を冷却対象とする冷却風の通風経路が形成され、
その通風経路における前記リード線封止取付部の少なくとも上流側に前記冷却用部材の配置箇所が位置し、且つ、前記リード線封止取付部よりも前記通風経路の上流側に前記発光管の他の部分が位置しないように配置されて、前記冷却用部材に形成された貫通孔からなる通風孔により冷却された状態の冷却風が前記リード線封止取付部の存在位置を通過するように構成されており、かつ前記冷却風は、前記発光管に対しては、前記発光管における前記リード線封止取付部のみを冷却対象とするように通風経路が形成されている光源装置。A light source device provided with an arc tube and a cooling member arranged to surround the arc tube and cooling the arc tube;
The arc tube is provided with a lead wire sealing attachment portion for attaching an electrode lead wire in a sealed state,
A ventilation path of cooling air is formed with the lead wire sealing mounting portion as a cooling target,
The cooling member is disposed at least upstream of the lead wire sealing attachment portion in the ventilation path, and the arc tube is located upstream of the lead wire sealing attachment portion in the ventilation path. The cooling air in a state of being cooled by a ventilation hole made of a through hole formed in the cooling member is passed through the position where the lead wire sealing mounting portion is present. A light source device in which a ventilation path is formed with respect to the arc tube so that only the lead wire sealing mounting portion of the arc tube is cooled .
前記冷却用部材は、前記発光管の周囲を取り囲む状態に配置された水冷ジャケットにて構成され、 The cooling member is composed of a water cooling jacket disposed in a state surrounding the arc tube,
前記水冷ジャケットにおける前記リード線封止取付部付近の部材に、前記冷却風の通風経路を構成する通風孔が形成されている請求項1記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein a ventilation hole that forms a ventilation path of the cooling air is formed in a member in the vicinity of the lead wire sealing attachment portion in the water cooling jacket.
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