特許 6293755 ランプ動作温度の調整および制御による熱応力低減方法および装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6293755

(24)【登録日】2018年2月23日

(45)【発行日】2018年3月14日

(54)【発明の名称】ランプ動作温度の調整および制御による熱応力低減方法および装置

(51)【国際特許分類】

   F21V 29/57 20150101AFI20180305BHJP

   F21V 29/503 20150101ALI20180305BHJP

   H01J 61/52 20060101ALI20180305BHJP

   F28C 3/04 20060101ALI20180305BHJP

   F21V 23/00 20150101ALI20180305BHJP

   F21V 29/85 20150101ALI20180305BHJP

   F21S 2/00 20160101ALI20180305BHJP

   F21Y 101/00 20160101ALN20180305BHJP

【ＦＩ】

   F21V29/57

   F21V29/503

   H01J61/52

   F28C3/04

   F21V23/00 117

   F21V23/00 140

   F21V29/85

   F21S2/00 377

   F21Y101:00 300

【請求項の数】17

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-530004(P2015-530004)

(86)(22)【出願日】2013年8月28日

(65)【公表番号】特表2015-531976(P2015-531976A)

(43)【公表日】2015年11月5日

(86)【国際出願番号】US2013057132

(87)【国際公開番号】WO2014036171

(87)【国際公開日】20140306

【審査請求日】2016年8月25日

(31)【優先権主張番号】61/693,886

(32)【優先日】2012年8月28日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/975,945

(32)【優先日】2013年8月26日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】500049141

【氏名又は名称】ケーエルエー−テンカー コーポレイション

(74)【代理人】

【識別番号】110001210

【氏名又は名称】特許業務法人ＹＫＩ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ワン ジンチュヨン

(72)【発明者】

【氏名】チムマルギ アナント

(72)【発明者】

【氏名】パティル ラジーフ

(72)【発明者】

【氏名】キム エリック

(72)【発明者】

【氏名】ブルナー ルドルフ

(72)【発明者】

【氏名】ジアン チュエン

(72)【発明者】

【氏名】ウィルソン ローレン

(72)【発明者】

【氏名】グロス ケネス ピー

(72)【発明者】

【氏名】ベゼル イリヤ

(72)【発明者】

【氏名】ラファルグ セドリック

(72)【発明者】

【氏名】スコット ダニエル

(72)【発明者】

【氏名】ヴォラ ユーナス

(72)【発明者】

【氏名】デルスタイン マシュー

【審査官】 松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００２−５４１６３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０７２５５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０２８９６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０３９６６９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０５７５８８２３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／００３７９２６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１９７５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２９６１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０７６８９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｖ ２９／５７

Ｆ２１Ｓ ２／００

Ｆ２１Ｖ ２３／００

Ｆ２１Ｖ ２９／５０３

Ｆ２１Ｖ ２９／８５

Ｆ２８Ｃ ３／０４

Ｈ０１Ｊ ６１／５２

Ｆ２１Ｙ １０１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電球を冷却するための装置であって、
冷却用流体を受けて、前記冷却用流体を実質的に一様に電球の周縁へ分配するように構成される冷却用流体マニホールドと、
前記冷却用流体マニホールド上に配置され、前記冷却用流体を前記冷却用流体マニホールドから電球の表面に沿って分配するように構成される、１つまたは２つ以上の冷却用流体分配要素であって、前記１つまたは２つ以上の冷却用流体分配要素が、実質的に層流の冷却用流体の流れを前記電球の表面に沿って生成するように構成される、冷却用流体分配要素と、
を備え、
前記１つまたは２つ以上の冷却用流体分配要素が、前記冷却用流体を導くための環状ノズルを備え、
前記環状ノズルが、前記冷却用流体を受けるように構成される上室と、前記冷却用流体を前記電球の前記表面に沿って射出するように構成される下室とを画定し、前記上室および下室が、制限された空間によって連結され、
前記制限された空間が、前記上室から前記下室への冷却用流体の流れを制御するように構成され、さらに前記冷却用流体のジュール・トムソン冷却を成すように構成される、
電球を冷却するための装置。

【請求項2】

前記１つまたは２つ以上の冷却用流体分配要素が、前記冷却用流体を前記電球の腰部部分に向けて導くために前記冷却用流体マニホールドの表面に沿って実質的に均等に配置された複数の真っ直ぐなパイロット噴出口を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記１つまたは２つ以上の冷却用流体分配要素が、冷却用流体の渦を前記電球の前記表面の周囲に生成するために前記冷却用流体マニホールドの表面に沿って実質的に均等に配置された複数の傾斜したパイロット噴出口を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記１つまたは２つ以上の冷却用流体分配要素が、前記冷却用流体を導くための翼を備える、請求項１に記載の装置。

【請求項5】

前記電球の前記表面上および排出口を通る前記冷却用流体の前記流れを促進するように構成される排出要素をさらに備える、請求項１に記載の装置。

【請求項6】

前記排出要素が、前記電球の温度を測定するように構成される熱電対を備える、請求項５に記載の装置。

【請求項7】

前記熱電対に連結されるプロセッサをさらに備え、前記プロセッサが、
温度データを前記熱電対から受信するように、かつ
前記温度データに基づいて前記冷却用流体マニホールドへの冷却用流体の流れを変えるように、
構成される、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記冷却用流体マニホールドが、アーク灯電球の表面温度を通常動作の間、６００℃未満に維持するのに十分な流量で、前記冷却用流体を受け、かつ分配するように構成される、請求項１に記載の装置。

【請求項9】

電球の表面に沿って熱を分配するための装置であって、
冷却用流体を受けて、前記冷却用流体を実質的に一様に電球の周縁へ分配するように構成され、１つまたは２以上の環状ノズルを具備した冷却用流体マニホールドと、
前記冷却用流体マニホールドに連結される冷却用流体ジャケットであって、前記冷却用流体ジャケットが、前記電球の第１の接続点に対応する電球の一部分を取り囲むように構成される、冷却用流体ジャケットと、
を備え、
前記冷却用流体ジャケットが、紫外線を吸収するように処理されたガラスを備え、
前記１つまたは２以上の環状ノズルは、それぞれ、前記冷却用流体を受けるように構成された上室と、前記電球の表面に沿って前記冷却用流体を噴出する下室と、を画定し、
前記上室および前記下室は、前記上室から前記下室への前記冷却用流体の流れを制御するように構成された制限された空間を介して連結される、
熱を分配するための装置。

【請求項10】

前記冷却用流体マニホールドが、前記冷却用流体ジャケットと前記電球の腰部部分との間に配置されるように構成される、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記電球の第２の接続点に接続し、かつ冷却用流体が排出領域に通過するのを可能にするように構成される開孔付き出口要素をさらに備える、請求項９に記載の装置。

【請求項12】

前記開孔付き出口要素が、前記電球の温度を測定するように構成される熱電対を備える、請求項１１に記載の装置。

【請求項13】

前記熱電対に連結されるプロセッサをさらに備え、前記プロセッサが、
温度データを前記熱電対から受信するように、かつ
前記温度データに基づいて前記冷却用流体マニホールドへの冷却用流体の流れを変えるように、
構成される、請求項１２に記載の装置。

【請求項14】

前記冷却用流体マニホールドが、アーク灯電球の表面温度を通常動作の間、６００℃未満に維持するのに十分な流量で、前記冷却用流体を受け、かつ分配するように構成される、請求項９に記載の装置。

【請求項15】

電球を冷却するための方法であって、
冷却用流体を冷却用流体分配マニホールド内に注入することと、
１つまたは２つ以上の環状ノズルで、前記冷却用流体を電球の周縁に分配することと、
実質的に層流の冷却用流体の流れを前記電球の表面上に生成することと、
を備え、
前記実質的に層流の冷却用流体の流れが、概して、前記電球の第１の接続点および前記電球の第２の接続点によって画定された軸に沿って導かれ、
前記１つまたは２つ以上の環状ノズルは、前記冷却用流体を受けるように構成された上室と、前記電球の表面に沿って前記冷却用流体を噴出するように構成された下室と、を画定し、
前記上室および前記下室は、前記上室から前記下室への前記冷却用流体の流れを制御するように構成された制限された空間を介して連結される、
電球を冷却するための方法。

【請求項16】

前記電球の接続点に負圧領域を形成することをさらに備え、前記負圧領域が、前記電球の前記表面上の冷却用流体の流れを排出領域に促進するように構成される、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記電球の少なくとも一部に関連する温度を検出することと、
前記温度に基づいて注入の流量を調整することと、
をさらに備える、請求項１５に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

優先権
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、２０１２年８月２８日に出願された米国仮特許出願第６１／６９３，８８６号の利益を主張するものであり、この仮特許出願は、参照により本明細書に援用される。

【0002】

本発明は、概して、アーク灯を対象とし、より具体的には、アーク灯の電球の冷却を対象としている。

【背景技術】

【0003】

アーク灯およびその他の高出力電球では、熱クリープに起因する残留応力が、電球の破損の主たる原因である。動作温度を高くするガラスにおける高い紫外光吸収作用に起因して、従来型の直流放電動作モードでもランプにおけるレーザ支持プラズマでも、アーク灯からの高い紫外線（ＵＶ）出力で熱クリープは悪化する。

【0004】

従来、電球の冷却は自然対流に頼ってきた。自然対流冷却は、高度に非対称的な温度分布をランプにもたらす。また、一般に受容されている７５０℃未満というランプが動作する温度の限界は、高過ぎであって、残留応力を急速に蓄積させる。６００℃未満のピーク温度がより好適である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このため、高出力電球を６００℃未満の動作温度まで能動的に冷却するのに適する装置があれば有益である。

【課題を解決するための手段】

【0006】

したがって、本発明は、高出力電球を６００℃未満の動作温度まで能動的に冷却するのに適する新規な方法および装置を対象とする。

【0007】

本発明の一実施形態では、流体入力マニホールドは、注入された流体を電球の本体の周囲に分配して、電球を閾値未満まで冷却する。注入された流体はまた、電球の表面に沿って熱をより均等に分配して、熱応力を低減する。

【0008】

一実施形態では、流体入力マニホールドは、１つまたは２つ以上の翼を備えて、実質的に層流の流体の流れを電球の表面に沿って導き得る。別の実施形態では、流体入力マニホールドは、実質的に層流の流体の流れを生成するように方向付けられた複数の流体注入ノズルを備え得る。

【0009】

本発明の一実施形態では、出力部分は、注入された流体を電球から熱を吸収した後に容易に排出させることによって、または注入された流体を電球の表面に沿って、そして遠くへ能動的に引くために負圧をかけることによって、電球の表面に沿う流体の流れを促進するように構成され得る。

【0010】

先の概要および以下の詳細な説明の両方は、単に例示的かつ説明的なものであり、特許請求の範囲に請求された発明を限定するものではないことを理解されたい。本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を説明し、また概要と併せて、原理を説明する役割を果たす。

【0011】

本発明の多数の利点は、添付の図面を参照することによって、当業者により良く理解され得る。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】翼を有する本発明の一実施形態を示す断面図である。

【図2】本発明の一実施形態の入力部分を示す周辺図である。

【図3】本発明の一実施形態の入力部分を示す断面詳細図である。

【図4】本発明の一実施形態の入力部分を示す別の断面詳細図である。

【図5】本発明の一実施形態の入力部分を示す断面詳細俯瞰図である。

【図6】本発明の一実施形態によるパイロット噴出口アセンブリを示す斜視詳細図である。

【図7】本発明の別の実施形態の入力部分を示す断面詳細図である。

【図8】本発明の別の実施形態の入力部分を示す断面詳細図である。

【図9】本発明の別の実施形態による環状ノズルを示す透視詳細図である。

【図10】本発明の一実施形態の出力部分を示す断面詳細図である。

【図11】本発明の一実施形態の出力部分を示す斜視図である。

【図12】本発明の一実施形態による出力滑りクランプを示す斜視詳細図である。

【図13】本発明の一実施形態による開孔付き電球固定要素を示す斜視詳細図である。

【図14】本発明の一実施形態による出力キャップを示す斜視詳細図である。

【図15】本発明の別の実施形態を示す断面図である。

【図16】本発明の別の実施形態を示す断面図である。

【図17】本発明の別の実施形態を示す断面透視図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

ここで、添付の図面に示されている開示される主題を詳細に参照する。本発明の範囲は、特許請求の範囲によってのみ限定され、多数の代替策、修正および均等物が包含されている。明確にすることを目的として、不必要に説明を妨げるのを避けるために、実施形態に関する技術分野において既知である技術項目は、詳細に説明されていない。

【0014】

熱クリープに起因する残留応力は、電球の破損の主たる原因である。動作温度を高くするガラスにおける高いＵＶ光吸収作用に起因して、従来型の直流放電動作モードにおける、またランプ内側にあるレーザ支持プラズマによる、アーク灯からの高いＵＶ出力でこの現象は悪化する。本発明は、ランプ動作温度をより良く制御および最適化し、ひいては、クリープによって引き起こされる応力レベルを安全限界まで低減して電球の破損を防ぐための方法を提供する。モデリング手法を用いれば、様々なガラス材料でそれらの粘度特性に基づいて作られたランプでは、６００℃未満の安全な動作温度限界が、応力レベルが過度に高まるのを防ぐ。

【0015】

図１を参照すると、翼を有する本発明の一実施形態の断面図が示されている。本発明の少なくとも一実施形態では、アーク灯保持接続点１０４は、流体入力１００を含み得る。流体入力１００は、流体が流体マニホールド１２８によって画定された空間内に流れるのを可能にする。少なくとも一実施形態では、流体マニホールド１２８は、翼要素１０６を含む、またはこれに向けて流体の流れを導く。翼要素１０６は、実質的に層流の流体の流れを電球１０８の表面上に促進し得る。電球１０８の表面を覆う流体の流れは、電球１０８の温度を低減し、かつ電球１０８の表面全体へより均等に熱を分配して、熱応力を低減し得る。

【0016】

翼型のデザインは、より低いレーザ出力動作では、ランプ温度の制御に有効であるが、これは、高レーザ出力動作の間、ランプ温度制御において円形に一様になるためには、望ましい流体の量を超過して消費する。

【0017】

図２を参照すると、本発明の一実施形態の入力部分の周辺図が示されている。少なくとも一実施形態では、ランプは、電球２０８の１つの接続点を電源２０６に送達ワイヤ２０２を通して連結する電球固定止めナット２０４を含む。電球固定止めナット２０４は、電球２０８と関連してパイロット噴出口アセンブリ２２８を保持し得る。パイロット噴出口アセンブリ２２８は、入力２００を通して流体の流れを受けて、流体の流れを電球２０８の上に導く。

【0018】

図３を参照すると、本発明の一実施形態の入力部分の別の断面詳細図が示されている。入力部分は、電球固定止めナット３０４を含んで、電球３０８と関連して真っ直ぐなパイロット噴出口アセンブリ３２８を保持し、かつ送達ワイヤ３０２が電球３０８の接続点に接触するのを可能にする。真っ直ぐなパイロット噴出口アセンブリ３２８は、入力３００を通して流体の流れを受けて、流体の流れを複数の真っ直ぐな流体誘導噴出口３１０を通して電球３０８の上に導く。

【0019】

真っ直ぐなパイロット噴出口アセンブリ３２８は、空気、窒素、またはその他の好適な気体などの冷却用流体を複数の真っ直ぐな流体誘導噴出口３１０に分配するためのマニホールドであり得る。当業者は、本発明の一部の実施形態において役立つ流体はまた、液体を含み得ることを理解し得る。複数の真っ直ぐな流体誘導噴出口３１０は、真っ直ぐなパイロット噴出口アセンブリ３２８の周囲へ実質的に一様に配置され得る。真っ直ぐな流体誘導噴出口３１０は、電球３０８の表面に付着する傾向がある高速なプルームを生成し得る。真っ直ぐな流体誘導噴出口３１０は、流体の流れの方向性に対する良好な制御を提供し、縮小した出力ノズル（例えば、０．４５ｍｍ）は、流体がノズルからより低圧の大気圧内に出る際に、ジュール・トムソン冷却を通して追加的な冷却効果を提供し得る。本発明との関連では、「真っ直ぐな（ｓｔｒａｉｇｈｔ）」流体誘導噴出口３１０は、それぞれの真っ直ぐな流体誘導噴出口３１０ごとに、真っ直ぐな流体誘導噴出口３１０によって画定される軸と、電球３０８によって画定される軸とが平面を画定するという点において真っ直ぐであり得る。それぞれの真っ直ぐな流体誘導噴出口３１０は、流体の流れを電球３０８の表面に向けて導くように方向付けられ得る。少なくとも一実施形態では、真っ直ぐな流体誘導噴出口３１０は、流体の流れを電球３０８の「腰部（ｈｉｐ）」（球根状部分が実質的に真っ直ぐな部分と交わる電球３０８の一部分）に向けて導くように方向付けられ得る。真っ直ぐな流体誘導噴出口３１０は、定常状態の勾配を生成し得る。

【0020】

図４を参照すると、本発明の一実施形態の入力部分の断面詳細図が示されている。入力部分は、電球固定止めナット４０４を含んで、電球４０８と関連して傾斜したパイロット噴出口アセンブリ４２８を保持し、かつ送達ワイヤ４０２が電球４０８の接続点に接触するのを可能にする。傾斜したパイロット噴出口アセンブリ４２８は、入力４００を通して流体の流れを受けて、流体の流れを１つまたは２つ以上の傾斜した流体誘導噴出口４１０を通して電球４０８の上に導く。

【0021】

傾斜したパイロット噴出口アセンブリ４２８は、冷却用流体を複数の傾斜した流体誘導噴出口４１０に分配するためのマニホールドであり得る。複数の傾斜した流体誘導噴出口４１０は、傾斜したパイロット噴出口アセンブリ４２８の周囲へ実質的に一様に配置され得る。傾斜した流体誘導噴出口４１０は、電球４０８の表面に付着する傾向がある高速なプルームを生成し得る。傾斜した流体誘導噴出口４１０は、流体の流れの方向性に対する良好な制御を提供し、縮小した出力ノズル（例えば、０．４５ｍｍ）は、流体がノズルからより低圧の大気圧内に出る際に、ジュール・トムソン冷却を通して追加的な冷却効果を提供し得る。本発明との関連では、「傾斜した（ｉｎｃｌｉｎｅｄ）」流体誘導噴出口４１０は、それぞれの傾斜した流体誘導噴出口４１０ごとに、傾斜した流体誘導噴出口４１０によって画定される軸と、電球４０８によって画定される軸とが平面を画定せず、かつ傾斜した流体誘導噴出口４１０が、流体の流れの渦を電球４０８の周囲に引き起こすという点において傾斜状態にあり得る。それぞれの傾斜した流体誘導噴出口アセンブリ４１０は、流体の流れをおおむね電球４０８の表面に向けて導くように方向付けられ得る。少なくとも一実施形態では、傾斜した流体誘導噴出口４１０は、流体の流れを電球３０８の腰部に向けて導くように方向付けられ得る。傾斜した流体誘導噴出口３１０は、局所的な勾配を低減し、非円筒状の包絡線上の衝突角を低下し得る。

【0022】

図５を参照すると、本発明の一実施形態の入力部分の断面詳細俯瞰図が示されている。本発明の少なくとも一実施形態による入力部分は、冷却用流体を受けて、冷却用流体を複数の流体誘導噴出口５１０に分配するマニホールドとして構成されるパイロット噴出口アセンブリ５２８を含み得、ノズル５５０を画定する各流体誘導噴出口５１０は、流体を電球５０８に向けて、またはその周囲に導くように構成されて、流体が、電球５０８の表面に付着して、電球５０８を冷却する、または熱を電球５０８の表面の周囲に再分配する、あるいはこれらの両方を行うようにし得る。少なくとも一実施形態では、流体誘導噴出口５１０は、冷却用流体の流れを電球５０８の腰部部分５４８に向けて導く。

【0023】

動作中の電球５０８上の熱負荷は、電球５０８の赤道部（ガラスの放射吸収に起因する）および電球５０８の頂部部分（対流に起因する）にかかる。電球５０８の底部部分は、より低温となる傾向があり、また内部の気体の循環に関し、停滞した領域を有する傾向がある。外部冷却用流体の流れを電球５０８の高温部分から電球５０８の基部に導くことは、基部の温度を上げることを可能にして、より一様な電球５０８の温度分布をもたらし、熱応力を低減し、ソラリゼーションを減らし、また電球５０８のすべての部分が所望の温度範囲内に保たれるように補助する。電球５０８の基部部分の温度制御はまた、電球５０８、例えば、ＨｇまたはＨ_２Ｏを収容している電球５０８の内部にある化学種の気化を要する用途において重要である。

【0024】

図６を参照すると、本発明の一実施形態によるパイロット噴出口アセンブリ６２８の斜視詳細図が示されている。パイロット噴出口アセンブリ６２８は、冷却用流体を受けるための入力部分６１４を画定する。パイロット噴出口アセンブリ６２８は、冷却用流体を、パイロット噴出口アセンブリ６２８の表面の周囲に規則正しく配置された複数の流体誘導噴出口６１０に分配する。動作の間、機械的設計に起因して、パイロット噴出口アセンブリの内側にかなりの圧力レベルが確立されて、流体が各流体誘導噴出口６１０から一様に流れ出る。流体誘導噴出口６１０は、冷却用流体を電球に向けて導く。電球は、パイロット噴出口アセンブリ６２８によって画定された電球アクセス部分６１２を通して電球の接続点を通過することによって電源に連結され得る。複数の流体誘導噴出口６１０は、真っ直ぐまたは電球の周囲に渦を生成するように傾斜状態であり得る。

【0025】

少なくとも一実施形態では、パイロット噴出口アセンブリ６２８は、別の設計バリエーションにおいて、電球の基部に設置され得る。冷却用流体の流れを導くこと、および／または電球付近の過熱蒸気などの冷却噴流の追加的な化学種を収容することを可能にする、外部にある透明な遮蔽体が電球の周囲に存在し得る。

【0026】

図７を参照すると、本発明の別の実施形態の入力部分の断面詳細図が示されている。少なくとも一実施形態では、ランプは、電球７０８の１つの接続点を電源７０６に送達ワイヤ７０２を通して連結する電球固定止めナット７０４を含む。電球固定止めナット７０４は、電球７０８と関連して環状ノズル７２８を保持し得る。環状ノズル７２８は、入力７００を通して流体の流れを受けて、流体を電球７０８の上に導く。

【0027】

図８を参照すると、本発明の別の実施形態の入力部分の断面詳細図が示されている。入力部分は、電球固定止めナット８０４を含んで、電球８０８と関連して環状ノズル８２８を保持する。環状ノズル８２８は、入力８００を通して流体の流れを受けて、流体を電球８０８と、電球８０８の円周方向の周囲に冷却用流体のマントルを作るように構成される１つまたは２つ以上の流体室を画定する流体誘導カラー８３０との上に導く。

【0028】

図９を参照すると、本発明の別の実施形態による環状ノズルの透視詳細図が示されている。環状ノズルは、電球の円周方向の周囲に冷却用流体のマントルを作るように構成される１つまたは２つ以上の流体室９３２、９３４を画定する流体誘導カラー９３０を含み得る。上部流体室９３２および下部流体室９３４は、流体の圧力および流れを調整するように構成される間隙によって分離され得る。一実施形態では、間隙は、０．１００ｍｍであり得る。別の実施形態では、間隙は、０．０７５ｍｍであり得る。間隙の寸法が、上部流体室９３２および下部流体室９３４の間、ひいては電球の周囲における流体の流れを規定し得る。

【0029】

加えて、本発明は、電球の基部に位置する気体を冷却するための排出孔を含み得る。排出孔は、電球の周囲および基部に流体の流れを導くのを助ける。排出孔は、排出ラインに負圧を形成することによって補強および／または制御され得る。

【0030】

図１０を参照すると、本発明の一実施形態の出力部分の断面詳細図が示されている。出力部分は、電球１００８の接続点を保持するように構成される開孔付き電球固定要素１０２０を含み得る。開孔付き電球固定要素１０２０は、滑りクランプ１０１８によって所定の位置に保持され得る。滑りクランプ１０１８は、水路への伝導経路を備え得る。滑りクランプ１０１８はまた、ＵＶを導くように構成されるバッフルを含み得る。開孔付き電球固定要素１０２０および滑りクランプ１０１８は、出力キャップ１０１６内に実質的に収容され得る。出力キャップ１０１６は、流体の流れを出力に反らすための１つまたは２つ以上のそらせ板１０２４を含み得る。そらせ板１０２４は、電球１００８への電気的接続を可能にすると同時に、このような電気的接続を、電球１００８によって生じた熱およびそのような熱を吸収した後の流体の流れから守り得る。

【0031】

図１１を参照すると、本発明の一実施形態の出力部分の斜視図が示されている。電球１１０８の表面上を流れる流体は、開孔付き電球固定要素１１２０によって画定された１つまたは２つ以上の開孔１１２４を通過し得る。開孔付き電球固定要素１１２０は、出力滑りクランプ１１１８によって所定の位置に保持され得る。

【0032】

図１２を参照すると、本発明の一実施形態による出力滑りクランプ１２１８の斜視詳細図が示されている。滑りクランプ１２１８は、冷却用流体を滑りクランプ１２１８の周囲に導くための１つまたは２つ以上の流体チャネル１２２２を含み得る。滑りクランプ１２１８は、開孔付き電球固定要素を固定保持するように構成され得る。

【0033】

図１３を参照すると、本発明の一実施形態による開孔付き電球固定要素１３２０の斜視詳細図が示されている。開孔付き電球固定要素１３２０は、１つまたは２つ以上の開孔１３２４を画定して、開孔付き電球固定要素１３２０によって固定された電球の上を流れる流体が通過するのを可能にし得る。さらに、開孔付き電球固定要素１３２０は、熱電対などの１つまたは２つ以上の感熱要素１３４０を含み得る。感熱要素１３４０は、電球冷却システムが、電球の温度に基づいて冷却用流体の流量を変えるのを可能にする。感熱要素１３４０由来の温度に基づくフィードバックは、ランプ製造において用いられる多くのガラス材料のための安全限界である６００℃未満に温度を下げる手段を提供する。

【0034】

図１４を参照すると、本発明の一実施形態による出力キャップ１４１６の斜視詳細図が示されている。出力キャップ１４１６は、滑りクランプおよび開孔付き電球固定要素を収容し得る。開孔付き電球固定要素にある開孔を通って流れる流体は通過して、出口１４２６を通って出ることができる。

【0035】

図１５を参照すると、本発明の別の実施形態の断面図が示されている。少なくとも一実施形態では、ランプ保持接続点１５０４は、電球１５０８の１つの接続点との電気的接触を可能にする。ランプ保持接続点１５０４は、電球１５０８を、冷却用流体入力１５００を有する冷却用流体マニホールド１５２８に固定する。冷却用流体は、いくらかの圧力下で冷却用流体入力１５００を通って、冷却用流体マニホールド１５２８内に流れる。そこから、冷却用流体は、電球１５０８の一部分を取り囲む冷却用流体ジャケット１５３６によって画定された流体空間１５５２内に流れ得る。冷却用流体ジャケット１５３６は、誘導された、実質的に層流の流れを電球１５０８の表面上に形成して、冷却用流体ジャケット１５３６によって囲まれていない電球１５０８の部分を冷却し得る。ランプ保持接続点１５０４または冷却用流体マニホールド１５２８あるいはこれらの両方は、冷却をさらに強化するためにヒートシンク部分を含み得る。

【0036】

図１６を参照すると、本発明の別の実施形態の断面図が示されている。ランプ保持装置は、ランプ１６０４の接続点を保持し、かつ接続点との電気的接触を可能にするように構成されるランプ保持接続点１６０４を含み得る。さらに、ランプ保持接続点１６０４は、ヒートシンク１６２８をランプ１６０８に固定し、冷却用流体ジャケット１６３６を所定の位置に保持し得る。冷却用流体ジャケット１６３６は、冷却用流体空間１６５２を画定し得る。さらに、冷却用流体ジャケット１６３６は、未使用のＵＶ放射などの特定の放射を吸収するための材料を備え得る。冷却用流体ジャケット１６３６の一実施形態は、管状に電球１６０８の周囲に巻かれた薄い可撓性のガラスシートであり得る。冷却用流体ジャケット１６３６は、内面または外面あるいはその両方に堆積された反射防止コーティングを有し得る。

【0037】

冷却用流体は、入力１６００を通って流れ、実質的に層流の流体の流れを電球１６０８の周囲に形成する。さらに、冷却用流体は、冷却用流体空間１６５２内に流れ込み得る。

【0038】

図１７を参照すると、本発明の別の実施形態の断面透視図が示されている。ランプは、電球１７０８の接続点を保持し、かつ供給電流が電球１７０８に流れるのを可能にする、電球固定止めナット１７０４を含み得る。冷却用流体供給管１７００は、冷却用流体を供給する。少なくとも一実施形態では、冷却用流体は、熱的に適合するノズル１７４６によって画定された空間内に流れ込み得る。

【0039】

熱的に適合するノズル１７４６は、冷却用流体の送達を制限し得る。熱的に適合するノズル１７４６は、流体供給管１７００断面の約７０％を備え得る噴出口を画定し得る。噴射された注入は、流体をヒートシンク上に引き得る。溶融石英の絶縁スペーサなどの絶縁スペーサ１７４４は、流体の流れを導くための流体空間を画定し得る。少なくとも一実施形態では、電球冷却装置は、絶縁スペーサ１７４４によって画定された空間を通る流体の流れ１７３８を容易にするように構成されるヒートシンク１７２８を含み得る。

【0040】

この結果、本発明は、従来型の連続直流放電モード又はレーザ励起および支持プラズマモードで動作するアーク灯における動作の間および後の残留応力を低減し、これらのランプの有用な動作寿命を延ばす。

【0041】

本発明およびその付随する利点の多くが、先の本発明の実施形態の説明によって理解されると考えられ、また本発明の範囲および精神から逸脱することなく、またはその本質的な利点のすべてを犠牲にすることなく、その構成要素の形態、構成、および配置において様々な変更がなされ得ることは明らかである。本明細書に上記した形態は、その例示的な実施形態にすぎず、以下の特許請求の範囲は、このような変更を含むことを意図している。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】