JPH0226343B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、無電極ランプを冷却する方法及び装
置に関する。

本発明に関連する無電極ランプは、プラズマ形
成媒体を含むランプ被包体（envelope）を一般
に具備するものである。このランプを作動させる
ために、被包体内の媒体は、マイクロウエーブ、
R.F.、その他の電磁エネルギによつて、振起さ
れ、これによつて、プラズマ生成し、これが、紫
外線、可視線又はスペクトルの赤外部の放射線を
放出する。今日のこのような無電極ランプの有用
な使用目的は、光重合反応又は写真平版のインク
又は被覆の硬化にある。

無電極ランプは作動中に被包体にかなりの量の
熱を伝えることが知られており、そして、冷却さ
れるランプ被包体の有効性が、ランプ全体の特性
の制限要素であるということが見出された。従つ
て、ランプによつて放射されるエネルギに供なう
輝度が、ランプ被包体内のマイクロウエーブ又は
他エネルギのパワー密度により増大するが、パワ
ー密度が増大するに従つて、被包体の温度が高く
なり、適切に冷却しないと被包体が溶融する温度
になる。従つて、ランプによつて得られる輝度
は、結局、冷却の関数である。また、ランプが所
定の被包体温度で満足に作動している場合、被包
体の冷却は、更に、バルブの寿命を実質的に長く
する効果を有する。

無電極ランプを冷却するための従来の技術は、
定置ランプ被包体を覆つて空気を出し又は吸入す
る。米国特許第4042850号における如く、従来の
強制的空気システムにおいては、圧縮機からの空
気が、ランプ被包体を覆うランプチヤンバ内に押
し込められ、一方、負即ち真空型システルにおい
ては、ランプ被包体の囲りのチヤンバから空気が
吸引される。

従来の強制空気システムによる冷却は全く制限
的であり、これはランプを作動できるパワー密度
を制限し、これによつて、ランプの輝度も制限す
る。従来の冷却システムの制限は、ヨシオヤサキ
氏の特公昭55−154097に説明されており、これに
よると、100ワツト／cm³のパワー密度が強制空気
を使用した場合の制限であり、これは、より高い
密度では、ランプ被包体を破壊してしまうことに
より、そして、より輝度の高い源を得るために、
ヤサキ氏はランプを作動中に水中に入れることを
提案している。

従つて、本発明の目的は、改良された無電極ラ
ンプの冷却方法及び装置を提供することである。

本発明の他の目的は、比較的高パワー密度で作
動し得る無電極ランプを提供することである。

本発明の他の目的は、比較的輝度の高い無電極
ランプを提供することである。

本発明の他の目的は、比較的長寿命の無電極ラ
ンプを提供することである。

本発明の他の目的は、ランプを水に浸す必要の
ない無電極ランプを冷却することに関する。

本発明によると、上記した目的が、ランプ被覆
体と冷却ガスの流れとの間に相対的な回転を与え
ることによつて達成される。回転運動が生ずる際
に、被包体の表面部分に隣接して、連続的に、流
れ（単数は複数）の路が、直接的に表われ、これ
によつて、全表面領域が適切に冷却される。この
技術を使用することによつて、円筒状被包体の平
均表面温度が、従来の冷却を使用した場合の850
℃から約650℃に下がる。

特に、冷却ガスの流れをバルブの回りに回転で
き、又は完全な回転することなしに振動せしめる
ことができる。更に、他の具体例においては、ガ
スの流れ及びバルブ被包体の双方が回転せしめら
れる。

次に、添付図面を参照して、本発明の好適具体
例を説明する。

第１図を参照して説明すると、無電極光源２で
発生したマイクロ波が示されている。

光源２は球形ランプ被包体６と被包体が配置さ
れている球形マイクロ波チヤンバー４とを含んで
いる。ランプ被包体は典型的には石英で作られて
おり、一方チヤンバーは銅又はアルミニウムの如
き導体材料で作られており、そして被包体はフラ
ンジ９によりチヤンバーに確実にとめられている
取付けステム８によりチヤンバーの中心に保持さ
れている。チヤンバー４は光を放出するための円
形の開孔１０を有しており、これはマイクロ波エ
ネルギーをチヤンバー内に有効に保持し、一方ラ
ンプ被包体６により放出された紫外線光を逃がす
ことができる伝導性のメツシユ１２でカバーされ
ている。図示の特定の光源は球形のマイクロ波チ
ヤンバーを使用しているが、このようなチヤンバ
ー種々の形状であることができる。

ランプ被包体６はプラズマ形成媒体、例えば貴
ガス中の水銀で満たされている。マイクロ波エネ
ルギーにより励起されると、この媒体は紫外線を
放出するホツトプラズマとなる。マイクロ波エネ
ルギーは電源１６により電力を供給されるマグネ
トロン１４により供給される。マグネトロンによ
り放出されたマイクロ波エネルギーは矩形の導波
管部分２０によりチヤンバー４に結合され、そし
て結合は同調スタブ２２により最適化される。チ
ヤンバー４はマイクロ波エネルギーをチヤンバー
内に入れ、そして被包体６内にプラズマを励起す
るためその中に矩形状のスロツト２４を有してい
る。

第１図に示されたランプに対して必要な輝度を
達成するため、電力密度数百watt／cm³におけるマイ クロ波エネルギーは被包体６内の媒体に結合され
なければならない。

上述の如く、これは被包体を極端に高温になら
しめ、若しも適切な冷却が与えられなければ、被
包体は溶解し、そして最終的に破損する。これは
正確には、第１図に示されたランプが先行技術の
従来の強制空気システムにより冷却された時の結
果であつた。

本発明の冷却方法及び装置によれば、冷却ガス
の流れはランプ被包体の周りに回転される。回転
が生ずると、被包体の隣接する表面部分が順次流
れ又は複数の流れを直接径路に現われ、そしてこ
れにより流れから最大の冷却効果を受け、この結
果、全表面積が適切に冷却される。先行技術のシ
ステムに優る大きな改良を生ずる結果となり、冷
却ガスの定置流れが定置ランプに向けられる。

第２図及び第３図は本発明の改良された冷却シ
ステムの実施態様の概略図である。

第２図を参照して説明すると、球形ランプ被包
体３０を有している無電極ランプが示されてい
る。被包体は他端が固定部材３４に確実にとめら
れているステム３２に確実にとめられている。ラ
ンプ被包体は放物線の反射鏡３６及び平らなメツ
シユ３８を含むチヤンバ波チヤンバー内に配置さ
れている。反射鏡３６はその中にスロツト４０を
有しており、そしてマグネトロン４２からのマイ
クロ波エネルギーは導波管４４及びスロツト４０
を通りマイクロ波チヤンバーの内部へ送られる。

ランプ被包体３０を冷却するため、組立体４４
が設けられている。組立体４４は駆動モータ４６
を含み、その軸が駆動歯車４８を回転する。駆動
歯車４８がアイドル歯車５０を回転し、これが更
に駆動歯車５２を回転する。

回転部分５４と定置部分５６とを含む回転シー
ルが設けられている。固定マニホールド５８が定
置シール部分５６に配置されており、そして冷却
ガスが圧力下で固定マニホールドへ送られる。第
２図に示された組立体は横断面におけるものであ
り、そして回転シール及びマニホールドの幾何学
的形状は円筒形である。

回転冷却流体導管６０及び６２が設けられてお
り、そして各々はこれと関連している６４及び６
６の如き複数のノズルを有しており、これ等のノ
ズルはランプ被包体の方に向けられている。導管
は回転シールの回転部分内にある終端部分６８及
び７０で終つている。シール部分５４が回転する
と、それが導管６０及び６２を回転し、一方冷却
流体は、終端部分６８及び７０がそれ等が回転す
るときマニホールド５８から流体を供給されつづ
けるとき、回転中に連続的に導管へ供給される。
Ｏ−リング７２及び７４は外部からの流体通路を
シールするのに役立つている。実際の実施態様で
は２以上の冷却流体導管を含むことができ、例え
ば４つの流体導管によりより大きな冷却作用が得
られる。

第２図に示された態様においては、流体導管は
最大冷却効果を達成するように相対的に速い速度
で回転されるであろう。導管は被包体のまわりに
完全には回転される必要はないが、一定の位置ま
わりに振動させられる（oscillated）ことができ
ることは理解されよう。定置冷却ノズルは光線出
力（light output）に対して所望されない陰影
（shadow）を投げかける効果を及ぼすことがあ
る。本発明における如くノズルを回転させること
は、優れた冷却を与えることの他に、ノズルによ
る陰影投げかけをならし（euening out）、その
欠点をはるかに少なくする効果を有する。

第３図に示された態様は、ランプ被包体及び流
体ノズルの両方が回転することを除いて第２図の
態様に同じである。かくして、第３図において
は、ランプ被包体３０′のステム３２′はモータシ
ヤフト８０により回転される。この態様はノズル
が相対的に遅い速度で回転しながら、ランプ被包
体は相対的に速い速度で回転するように構成する
ことができる。

本発明は特定の無電極ランプを例示する好まし
い態様に関して開示されているけれども、円筒
形、ドーナツ形（toroidal）、及び他の形状の被
包体を包含するすべてのタイプの無電極ランプを
冷却するのに使用できることは認められるべきで
ある。

更に、本発明の範囲内に入る多くの変更が当業
者により行なわれることができ、そして本発明の
範囲は特許請求の範囲及びその均等物によつての
み限定されることは理解されるべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法及び装置によつて冷却
されるべき無電極ランプの簡略図。第２図及び第
３図は、本発明の具体例の簡略図。 ２……光源、６……ランプ被包体、１２……導
通メツシユ、１６……電力源、４２……マグネト
ロン、１０１……冷却空気入口、１０２……回転
密封部、１０３……光学的放射、１０４……固定
マニホルド。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無電極ランプを冷却する装置において、前記
   無電極ランプに向かつて冷却ガスを放出させる冷
   却ガス放出手段、前記冷却ガス放出手段を前期ラ
   ンプの周りに回転させる第１回転手段、を有する
   ことを特徴とする装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、前記第１回
   転手段は前記冷却ガス放出手段を前記ランプの周
   りに交互に反対方向に回転させることを特徴とす
   る装置。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項において、
   前記ランプをその中心軸周りに回転させる第２回
   転手段を有することを特徴とする装置。 ４ 特許請求の範囲第１項乃至第３項の内のいず
   れか１項において、前記ランプは所定形状の被包
   体と前記被包体内に充填される所定の充填物とを
   有しており、マイクロ波により前記充填物が励起
   されて発光することを特徴とする装置。 ５ 特許請求の範囲第１項乃至第４項の内のいず
   れか１項において、前記冷却ガス放出手段は、 前記ランプの近傍へ延在する少なくとも１本の
   導管及び前記導管の先端部に設けたノズルを具備
   していることを特徴とする装置。 ６ 特許請求の範囲第５項おいて、前記第１回転
   手段は、定置部分と前記定置部分と相対的に回転
   可能な回転部分とを具備する組立体を有してお
   り、前記導管の基部が前記回転部分に取付けられ
   ていることを特徴とする装置。 ７ 特許請求の範囲第６項において、前記第１回
   転手段は、更に前記組立体の前記回転部分を回転
   させる為の駆動手段を有することを特徴とする装
   置。 ８ 特許請求の範囲第４項乃至第７項の内のいず
   れか１項において、前記ランプは所定の形状のマ
   イクロ波室内に配置されており、前記導管は少な
   くとも部分的に前記マイクロ波室内を延在して設
   けられていることを特徴とする装置。