JPH01246759A - 毛細管型超高圧水銀灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、光源用の毛細管型超高圧水銀灯に関するもの
で、さらに評言すれば、直接液冷されな・がら点灯使用
される毛細管型超高圧水銀灯に関するものである。

［従来の技術］ 露光用光源とか光化学処理用の光源として利用される毛
細管型超高圧水銀灯は、その点灯により大きな紫外線エ
ネルギーを発生すると同時に、大きな熱エネルギーをも
発生するので、この発生する熱エネルギーから水銀灯本
体を保護するため、この水銀灯本体を強制的に冷却する
必要がある。

この水銀灯本体の強制冷却の手段としては、空冷式と液
冷式とがあるが、冷却効率は液冷式の方がはるかに優れ
ており、出力エネルギーの大きい毛細管型超高圧水銀灯
の強制冷却には、直接液冷方式が多く採用されている。

毛細管型超高圧水銀灯に対する直接液冷手段の具体例を
第６図を参照して説明する。

第６図において、符号１３は、保持金具、固定金具、締
付はネジ、パツキン等から構成される装置ケット管ｌ７
と小径の内ジャケ．２ト管１８とを同軸心状に液密に組
付け、外ジャケット管ｌ７の先端に受は体１６を液密に
固定している。水銀灯本体１は、装着体ｌ３側から内ジ
ャケット管ｌ８内に挿入され、その挿入端側の口金体７
を受は体１６に液密に保持させると共に、その基端側の
口金体７を装着体ｌ３に液密に保持させて組付けられる
。

水銀灯本体１に対する液冷は、通路Ｒ１および通路Ｒ２
を通る冷媒液体（一般には水）によって行われる。すな
わち、装着体１３に形成された給水口ｌ４から冷却水を
受は入れ、この冷却水を外ジャケット管１７と内ジャケ
ット管１８との間に形成される通路Ｒ１から内ジャケッ
ト管１８内に形成される通路Ｒ２に流入させることによ
り、内ジャケット管１８内に装着された水銀灯本体１を
直接冷却し、そのまま装着体ｌ３に形成された排水口１
５から排出されるのである。

このように、水銀灯本体１に対して施される直接液冷は
、口金部７の端部を除くほぼ全体を均一に冷却すること
により、効率の良い冷却となっている。

また、従来の毛細管型超高圧水銀灯は、第５図に示すよ
うに、ガラス管部２内の画電極．４付近に水銀溜り１２
があり、水銀灯本体ｌの励起に従ってこの水銀溜り１２
の水銀を蒸発させてガラス管部２内に水銀蒸気を供給し
、ガラス管部２内の水銀蒸気を常に飽和状態となるよう
にしている。すなわち、水銀灯本体１の駆動中において
も、この水銀溜りｌ２には液化した水銀が残留しており
、この水銀溜りｌ２からの水銀の蒸発と、蒸気化した水
銀の水銀溜り１２への復帰とにより、ガラス管部２内の
水銀蒸気圧のバランスを取っているのである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、直接液冷される毛細管型超高圧水銀灯に
あっては、点灯中の発熱部分が両電極４間のガラス管部
２部分であることから、両型極四部分付近が過冷却とな
り易く、このように電極４部分が過冷却となることによ
り所望する出力光を得ることができなくなると云う問題
点があった。

しかしながら、両電極４付近に水銀溜りｌ２を有する毛
細管型超高圧水銀灯にあっては、点灯中でも両電極４部
分に水銀溜りｌ２が残っていて、水銀の気化と液化とが
同時に行われているので、ガラス管部２内の水銀蒸気圧
が決して一定値となることがなく、このため放電時のラ
ンプ電圧が不安定となり、出力光の安定性はあまり良《
ないと云う問題点を生じている。

特に、水銀灯本体１を直流点灯した場合には、点灯中の
両電極４部分における加熱程度が大きく異なり（陽極側
に比べて陰極側の加熱程度がはるかに低い）、このため
出力光が非常に不安定となって、時として点滅状態とな
り、実用不可能となる問題があった。

また、水銀溜り１２をなくして、点灯時に封入した水銀
の全てが気化するように構成した毛細管型超高圧水銀灯
にあっては、理論的には点灯中のガラス管部２内の水銀
蒸気圧の変化はなく、ランプ電圧は非常に安定したもの
となるはずであるが、点灯中の発熱部分が両電極４間の
ガラス管部２部分であることから、水銀灯を直接液冷す
ると、両電極４付近が過冷却となり、この両電極４付近
に゛ある水銀が気化せず、発光に必要な水銀蒸気圧が充
分に得られず、所望する出力光を得ることができな《な
ると云う問題点があった。

さらに、封入水銀の全てが気化する毛細管型超高圧水銀
灯にあっては、放電電圧がほぼ一定であるので、放電電
流を変化させることにより、この放電電流に比例して水
銀灯への入力を変化させることができることになり、結
局水銀灯の出力光を放電電流に比例させることができる
ことになります。このため、放電電流を大きくすれば、
同出力（同入力）を得るための放電電圧を低くすること
ができ、水銀灯使用装置を構成する電気部品の耐電圧に
関する制約等を大幅に緩和することができると云う極め
て優れた効果を得ることができるはずなのであるが、上
記したように電極４付近の過冷却により水銀が凝結して
ガラス管部内の水銀蒸気圧が上昇せず、放電電圧を定格
電圧まで上昇させることができず、放電電流を異常に大
きくして電極４を早期に劣化させるとか、発光効率およ
び出力を上げることができないと云う問題点があった。

本発明は、上記した従来技術における問題点を解消すべ
く創案されたもので、交流点灯はもちろんのこと、例え
直流点灯であっても極めて安定した出力光を得ることの
できる直接液冷される毛細管型超高圧水銀灯を提供する
ことを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するための本発明の手段は、直接液冷さ
れる毛細管型超高圧水銀灯において、水銀灯本体の電極
が位置するガラス管部部分の外周面に、断熱機能を有す
る保温手段を設けることにある。

また、この手段に加えて、ガラス管部内に封入される水
銀の量を、点灯時に全て気化する値に設定することにあ
る。

なお、保温手段としては、ガラス管外周面に巻回接着固
定されたサラミツク、ガラス等の断熱機能を有する材料
で形成された断熱層、または密閉された空間である中空
層が有効である。

〔作用〕

断熱機能を有する保温手段が、電極が位置するガラス管
部部分の外周面に設けられているので、この電極が位置
するガラス管部部分は、断熱機能を有する保温手段を介
して冷却液からの冷却力を受けることになる。このため
、電極が位置するガラス管部部分に対する冷却液による
冷却作用は、保温手段により弱められ、冷却液による電
極部分に対する過冷却の発生を完全に防止することがで
きる。

このように、電極部分に対する過冷却を完全に防止する
ことができ、電極部分の温度を、水銀の気化および一定
の放電を達成できる値に維持できるので、水銀灯本体の
安定した放電動作を得ることができる。

また、保温手段により電極部分の過冷却発生を防止する
と共に、ガラス管部内に封入される水銀の量を、水銀灯
本体の点灯時に全て気化する値に設定しであるので、水
銀灯本体の点灯時には、ガラス管部内の水銀蒸気圧が一
定となり、これにより放電電圧が一定となるので、出力
光を安定させることができる。

このガラス管部内に封入される水銀の量の設定は、水銀
灯本体の寸法および得ようとする放電電圧の値に従って
決定する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を、図面を参照しながら説明する
。

第１図は、本発明による毛細管型超高圧水銀灯の基本的
構成を示す正面図で、水銀灯本体１と、この水銀灯本体
ｌの両端に取付けられた口金部７とから構成されている
。

水銀灯本体ｌは、第２図に示した拡大図に示すように、
細長円筒形状をした石英ガラス製のガラス管部２の両端
部を封止して封止部３とすると共に、この封止部３の封
止を利用して電極４およびリード端子５を気密に組付け
、この電極４を設けたガラス管部２部分の外周面に保温
手段６を設けている。

リード端子５が導出された水銀灯本体１の両端部に嵌込
み固定された口金部７は、水銀灯本体１への組付は部を
形成するステアタイト等の電気絶縁材料製の円筒形状に
成形されたベース８と、このベース８の先端に固定され
て、ベース８内に挿入されたリード端子５にハンダ付け
される金属製の端子９と、リード端子５を保護する目的
でこのリード端子５を包み込むようにして組付けられた
熱収縮性合成樹脂製のチューブ１１と、ベース８の水銀
灯本体ｌに対する組付は姿勢を一定にかつ強固に保持す
ると共に、このベース８内におけるリード端子５の姿勢
を一定に保持し、ベース８の水銀灯本体１に対する組付
きを液密に達成維持する充填剤１０とから構成されてい
る。

電極４が設けられたガラス管部２部分の外周面に設けら
れる保温手段６は、水銀灯本体ｌの外表面に接触して、
この水銀灯本体１を冷却する冷却液の電極４が設けられ
たガラス管部２部分に対する冷却力を弱めることができ
る構成であれば、その構造が限定されるものではないが
、第３図図示実施例のものは、ガラス管部２部分の外周
面に、熱伝導性の良くないガラスまたはセラミックの層
である断熱層６ａを巻回接着固定して構成されており、
第４図図示実施例のものは、ガラス管部２の外径よりも
大きい内径を有するガラス管片６ｃを、この電極４が設
けられたガラス管部２部分の外周面に同軸心に位置させ
、その両端を密に溶着させることによって、このガラス
管片６ｃとガラス管部２部分との間に中空層６ｂを形成
して構成されている。この中空層６ｂは真空または適当
なガスを封入した状態とされている。

内径２．５鵬、外径６．０ｍｍ、長さ７５．０ｍｍのガ
ラス管を使用して第４図に示した本発明を実施したとこ
ろ、放電電流は３．５Ａ、放電電圧は１３００Ｖで、出
力光安定度はリップル数Ｏ３１％と極めて優れた安定度
を得ることができた。ちなみに、従来の直接液冷式の毛
細管型超高圧水銀灯における光出力の安定度はリップル
数３〜４％が限度であった。

なお、電極４部分に保温手段６を設けない従来の直接液
冷される毛細管型超高圧水銀灯の場合、電極４部分周囲
のガラス管部２表面温度はｌｏ。

°Ｃ以下であったが、第４図に示した保温手段６を設け
た本発明による水銀灯におけるガラス管部２表面温度は
、数１００°Ｃと高い温度となっていることが測定され
、ガラス管部２内に封入されている水銀の全てを点灯中
に気化させるのに充分な温度となっていることが確認で
きた。

〔発明の効果〕

本発明は上記した構成となっているので、下記の効果を
発揮することができる。

電極の設けられたガラス管部部分の過冷却の発生は確実
に防止されるので、ガラス管部内に封入した水銀の全て
を、点灯時に気化させて水銀蒸気圧を一定値に安定させ
ることができ、所望の放電電圧を得ることができる。も
って所望する出力光を確実にかつ安定して得ることがで
きる。

保温手段は、単に冷却液の冷却作用を弱めるだけで良い
ので、その構成が簡単であり、また水銀灯本体の基本構
成部分であるガラス管の外周面に付設すれば良いもので
あるので、その実施が容易である。

放電電圧を一定値に安定させることができるので、出力
光を放電電流の制御により直接正確に制御することがで
き、これにより放電電圧の低い状態で大きな出力光を容
易に得ることができることになり、水銀灯使用装置を構
成する各電気部品の耐電圧定格を安全に低くすることが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の基本的構成例を示す一部破断した全
体正面図である。 第２図は、第１図に示した実施例における要部拡大断面
図である。 第３図は、保温手段の一実施例を示す要部拡大断面図で
ある。 第４図は、保温手段の他の実施例を示す要部拡大断面図
である。 第５図は、毛細管型超高圧水銀灯本体の従来例の基本的
な構造を示す断面図である。 第６図は、毛細管型超高圧水銀灯に対する液冷手段の構
成例を示す断面図である。 符号の説明 １；水銀灯本体、２；ガラス管部、３；封止部、４；電
極、５；リード端子、６；保温手段、６ａＨ断熱層、６
ｂ、中空層、６ｃ；ガラス管片、７；口金体、８；ベー
ス、９；端子、１２．水銀溜り。 出願人　株式会社　オ　−　り　製　作　所ズ一へり ゛　　　　１−−一号６１１１す丁ントイ不　　　　　
２−−−ガースうｉ紳　　　　　３−−−ｈ止きｒ　　
　　４−−−〜良芋シレ５−−−’ｌ−ト’ｓｌ＋）６
＝−Ａ’ｊｉ、４ｆＱ　　　　　７−−−ロ冷＃　　　
　８−−−”−’９−棲）　　　　　１０−灸礪制　　
　ｌ　１−４ｓ−ｙ”ラノｊ ｊ念４勃 ６ｂ−−ｖ’２７９　　　　　　６Ｃ−−−１゛４１２
−一氷＠　；ｉ　ｑ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極が位置するガラス管部分の外周面に、断熱機
   能を有する保温手段を設けて成る毛細管型超高圧水銀灯
   。
2. （２）保温手段を、ガラス管外周面に巻回接着固定され
   たセラミック、ガラス等の断熱機能を有する材料で形成
   された断熱層で構成した請求項１記載の毛細管型超高圧
   水銀灯。
3. （３）保温手段を、密閉された空間である中空層で構成
   した請求項１記載の毛細管型超高圧水銀灯。
4. （４）電極が位置するガラス管部分の外周面に、断熱機
   能を有する保温手段を設けると共に、前記ガラス管内に
   封入される水銀の量を、点灯時に全て気化する値に設定
   して成る毛細管型超高圧水銀灯。