(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】
(24)【登録日】2024-06-17
(45)【発行日】2024-06-25
(54)【発明の名称】ショートアーク型放電ランプ
(51)【国際特許分類】
H01J 61/36 20060101AFI20240618BHJP
H01J 61/88 20060101ALI20240618BHJP
H01J 61/20 20060101ALI20240618BHJP
【ＦＩ】
H01J61/36 B
H01J61/88 C
H01J61/20 C
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2020089545
(22)【出願日】2020-05-22
(65)【公開番号】P2021184351
(43)【公開日】2021-12-02
【審査請求日】2023-03-24
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】000102212
【氏名又は名称】ウシオ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000729
【氏名又は名称】弁理士法人ユニアス国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】池野 良亮
【審査官】右▲高▼ 孝幸
(56)【参考文献】
【文献】特開２００１－０１５０７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－１２８７５５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１２９１７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０９７８８４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－２６９９４１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｊ ６１
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
発光管部および前記発光管部の上下端からそれぞれ反対方向に連続して延びる一対の封止管部を有する放電容器と、
前記発光管部の内部に上下に対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極にそれぞれ接続され、前記封止管部内を延びる一対のリード棒と、
前記リード棒の外周面と前記封止管部の内周面との間に、前記リード棒を支持するように配置されたガラス製の支持用筒体と、を備え、
前記放電容器の発光空間内に水銀が封入され、垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記電極のうち下方に位置する電極に接続された前記リード棒と、このリード棒を支持する前記支持用筒体との間には、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が設けられており、
前記貯留部は、前記発光空間と連通し、前記リード棒の軸方向に沿って設けられた空隙であり、
前記空隙は、前記リード棒の外周面の周方向における一部が平面状に切り欠かれたＤカット面と、前記支持用筒体の内周面とで構成されることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項2】
発光管部および前記発光管部の上下端からそれぞれ反対方向に連続して延びる一対の封止管部を有する放電容器と、
前記発光管部の内部に上下に対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極にそれぞれ接続され、前記封止管部内を延びる一対のリード棒と、
前記リード棒の外周面と前記封止管部の内周面との間に、前記リード棒を支持するように配置されたガラス製の支持用筒体と、を備え、
前記放電容器の発光空間内に水銀が封入され、垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記電極のうち下方に位置する電極に接続された前記リード棒と、このリード棒を支持する前記支持用筒体との間には、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が設けられており、
前記貯留部は、前記発光空間と連通し、前記リード棒の軸方向に沿って設けられた空隙であり、
前記空隙は、前記リード棒の外周面のうち軸方向の一部が縮径した縮径部と、前記支持用筒体の内周面とで構成されることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項3】
発光管部および前記発光管部の上下端からそれぞれ反対方向に連続して延びる一対の封止管部を有する放電容器と、
前記発光管部の内部に上下に対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極にそれぞれ接続され、前記封止管部内を延びる一対のリード棒と、
前記リード棒の外周面と前記封止管部の内周面との間に、前記リード棒を支持するように配置されたガラス製の支持用筒体と、を備え、
前記放電容器の発光空間内に水銀が封入され、垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記電極のうち下方に位置する電極に接続された前記リード棒と、このリード棒を支持する前記支持用筒体との間には、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が設けられており、
前記貯留部は、前記発光空間と連通し、前記リード棒の軸方向に沿って設けられた空隙であり、
前記空隙は、前記リード棒の外周面に設けられた軸方向に沿って延びる第一溝と、前記支持用筒体の内周面とで構成されることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項4】
発光管部および前記発光管部の上下端からそれぞれ反対方向に連続して延びる一対の封止管部を有する放電容器と、
前記発光管部の内部に上下に対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極にそれぞれ接続され、前記封止管部内を延びる一対のリード棒と、
前記リード棒の外周面と前記封止管部の内周面との間に、前記リード棒を支持するように配置されたガラス製の支持用筒体と、を備え、
前記放電容器の発光空間内に水銀が封入され、垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記電極のうち下方に位置する電極に接続された前記リード棒と、このリード棒を支持する前記支持用筒体との間には、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が設けられており、
前記貯留部は、前記発光空間と連通し、前記リード棒の軸方向に沿って設けられた空隙であり、
前記空隙は、前記支持用筒体の内周面に設けられた前記リード棒の軸方向に沿って延びる第二溝と、前記リード棒の外周面とで構成されることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項5】
発光管部および前記発光管部の上下端からそれぞれ反対方向に連続して延びる一対の封止管部を有する放電容器と、
前記発光管部の内部に上下に対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極にそれぞれ接続され、前記封止管部内を延びる一対のリード棒と、
前記リード棒の外周面と前記封止管部の内周面との間に、前記リード棒を支持するように配置されたガラス製の支持用筒体と、を備え、
前記放電容器の発光空間内に水銀が封入され、垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記電極のうち下方に位置する電極に接続された前記リード棒と、このリード棒を支持する前記支持用筒体との間には、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が設けられており、
前記貯留部は、前記発光空間と連通し、前記リード棒の軸方向に沿って設けられた空隙であり、
前記リード棒の外周面と前記支持用筒体の内周面は全周に亘って離間しており、
前記リード棒の外周面と前記支持用筒体の内周面との間の周方向の一部には、空隙形成部材が配置されており、
前記空隙は、前記空隙形成部材の周方向側面と、前記リード棒の外周面と、前記支持用筒体の内周面とで構成されることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項6】
発光管部および前記発光管部の上下端からそれぞれ反対方向に連続して延びる一対の封止管部を有する放電容器と、前記発光管部の内部に上下に対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極にそれぞれ接続され、前記封止管部内を延びる一対のリード棒と、
前記リード棒の外周面と前記封止管部の内周面との間に、前記リード棒を支持するように配置されたガラス製の支持用筒体と、を備え、
前記放電容器の発光空間内に水銀が封入され、垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記電極のうち下方に位置する電極に接続された前記リード棒と、このリード棒を支持する前記支持用筒体との間には、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が設けられており、
前記貯留部は、前記発光空間と連通する螺旋状の空隙であることを特徴とするショートアーク型放電ランプ。
【請求項7】
前記螺旋状の空隙は、前記リード棒の外周面に形成された螺旋状の第三溝と、前記支持用筒体の内周面とで構成されるか、または前記支持用筒体の内周面に形成された螺旋状の第四溝と、前記リード棒の外周面とで構成されることを特徴とする請求項６に記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項8】
前記リード棒の外周面と前記支持用筒体の内周面は全周に亘って離間しており、前記リード棒の外周面と前記支持用筒体の内周面との間には、線状部材を隙間をあけて螺旋状に巻き付けたコイルが配置されており、
前記螺旋状の空隙は、前記コイルの隙間と、前記リード棒の外周面と、前記支持用筒体の内周面とで構成されることを特徴とする請求項６に記載のショートアーク型放電ランプ。
【請求項9】
前記貯留部の下端部は、前記リード棒の下端面より上方に位置することを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載のショートアーク型放電ランプ。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ショートアーク型放電ランプに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば半導体素子、液晶表示素子等の製造工程に用いられる露光装置や、種々の映写機においては、光源としてショートアーク型放電ランプ（以下、単に「ランプ」ともいう）が用いられている。このショートアーク型放電ランプは、放電容器内に陽極および陰極が互いに上下に対向して配置されると共に、陽極又は陰極を先端に有するリード棒は、ガラス製の支持用筒体で支持されて構成されている。また、当該放電容器内には、発光物質として水銀が封入されている。
【0003】
このようなランプは、点灯すると蒸発する水銀が、消灯状態では凝集して下方の電極の根元に滞留している。ここで、垂直点灯される場合には、下方に位置する電極側、すなわち、下方に位置する支持用筒体上に水銀が滞留する。
【0004】
そして、ランプの点灯が開始されると、電極間のアーク放電により加熱された電極からの熱伝導によりリード棒が加熱され、リード棒からの熱伝導で支持用筒体が加熱される。このリード棒や支持用筒体からの熱伝導などによって水銀が加熱され、蒸発する。
【0005】
近年は放射光の発光強度が大きいランプが要求されており、これに伴って、封入される水銀量が増加しているため、支持用筒体の表面上に溜まっている水銀をすみやかに蒸発させることができず、早期に安定点灯することが困難になってきている。
【0006】
このような問題を解決するため、放電容器の発光空間内における陰極側端部に、リード棒に接触した熱伝導板を配置し、点灯時に水銀を速やかに蒸発させる試みがなされている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２００１－１５０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、特許文献１の技術においては、孔を有する熱伝導板にリード棒を通すという構成のため、熱伝導板の孔の内径はリード棒の外径よりも少し大きくする必要があり、リード棒と熱伝導板の間には隙間があることから、リード棒の熱が熱伝導板にうまく伝わらないという問題があった。
【0009】
また、この問題を解消するために、例えばリード棒と熱伝導板とを溶接しようとすると、溶接時の熱でガラス製の支持用筒体が割れる、といった問題が生じた。
【0010】
また、ランプの大型化や長寿命化に伴い、陰極のサイズが大型化し、アークからの放射光が熱伝導板に届かず（陰極の陰になる）、アークの放射による加熱の効果が得られずに、水銀の蒸発促進の効果が小さいという問題も生じた。
【0011】
本発明は、上記の課題に鑑み、点灯時に水銀を速やかに蒸発させることで早期に安定点灯することができるショートアーク型放電ランプを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0012】
本発明に係るショートアーク型放電ランプは、発光管部および前記発光管部の上下端からそれぞれ反対方向に連続して延びる一対の封止管部を有する放電容器と、
前記発光管部の内部に上下に対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極にそれぞれ接続され、前記封止管部内を延びる一対のリード棒と、
前記リード棒の外周面と前記封止管部の内周面との間に、前記リード棒を支持するように配置されたガラス製の支持用筒体と、を備え、
前記放電容器の発光空間内に水銀が封入され、垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記電極のうち下方に位置する電極に接続された前記リード棒と、このリード棒を支持する前記支持用筒体との間には、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が設けられており、
前記貯留部は、前記発光空間と連通し、前記リード棒の軸方向に沿って設けられた空隙である。
前記発光管部の内部に上下に対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極にそれぞれ接続され、前記封止管部内を延びる一対のリード棒と、
前記リード棒の外周面と前記封止管部の内周面との間に、前記リード棒を支持するように配置されたガラス製の支持用筒体と、を備え、
前記放電容器の発光空間内に水銀が封入され、垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記電極のうち下方に位置する電極に接続された前記リード棒と、このリード棒を支持する前記支持用筒体との間には、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が設けられており、
前記貯留部は、前記発光空間と連通し、前記リード棒の軸方向に沿って設けられた空隙である。
【0013】
この構成によれば、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が、リード棒に隣接するように設けられているため、水銀はリード棒からの熱伝導で直接加熱される。その結果、本発明のショートアーク型放電ランプは、点灯時に水銀を速やかに蒸発させることで早期に安定点灯することができる。
【0014】
本発明のショートアーク型放電ランプにおいて、前記空隙は、前記リード棒の外周面の周方向における一部が平面状に切り欠かれたＤカット面と、前記支持用筒体の内周面とで構成されるという構成でもよい。
【0015】
本発明のショートアーク型放電ランプにおいて、前記空隙は、前記リード棒の外周面のうち軸方向の一部が縮径した縮径部と、前記支持用筒体の内周面とで構成されるという構成でもよい。
【0016】
本発明のショートアーク型放電ランプにおいて、前記空隙は、前記リード棒の外周面に設けられた軸方向に沿って延びる第一溝と、前記支持用筒体の内周面とで構成されるという構成でもよい。
【0017】
本発明のショートアーク型放電ランプにおいて、前記空隙は、前記支持用筒体の内周面に設けられた前記リード棒の軸方向に沿って延びる第二溝と、前記リード棒の外周面とで構成されるという構成でもよい。
【0018】
本発明のショートアーク型放電ランプにおいて、前記リード棒の外周面と前記支持用筒体の内周面は全周に亘って離間しており、
前記リード棒の外周面と前記支持用筒体の内周面との間の周方向の一部には、空隙形成部材が配置されており、
前記空隙は、前記空隙形成部材の周方向側面と、前記リード棒の外周面と、前記支持用筒体の内周面とで構成されるという構成でもよい。
前記リード棒の外周面と前記支持用筒体の内周面との間の周方向の一部には、空隙形成部材が配置されており、
前記空隙は、前記空隙形成部材の周方向側面と、前記リード棒の外周面と、前記支持用筒体の内周面とで構成されるという構成でもよい。
【0019】
また、本発明のショートアーク型放電ランプは、発光管部および前記発光管部の上下端からそれぞれ反対方向に連続して延びる一対の封止管部を有する放電容器と、
前記発光管部の内部に上下に対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極にそれぞれ接続され、前記封止管部内を延びる一対のリード棒と、
前記リード棒の外周面と前記封止管部の内周面との間に、前記リード棒を支持するように配置されたガラス製の支持用筒体と、を備え、
前記放電容器の発光空間内に水銀が封入され、垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記電極のうち下方に位置する電極に接続された前記リード棒と、このリード棒を支持する前記支持用筒体との間には、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が設けられており、
前記貯留部は、前記発光空間と連通する螺旋状の空隙である。
前記発光管部の内部に上下に対向配置された一対の電極と、
前記一対の電極にそれぞれ接続され、前記封止管部内を延びる一対のリード棒と、
前記リード棒の外周面と前記封止管部の内周面との間に、前記リード棒を支持するように配置されたガラス製の支持用筒体と、を備え、
前記放電容器の発光空間内に水銀が封入され、垂直点灯されるショートアーク型放電ランプにおいて、
前記電極のうち下方に位置する電極に接続された前記リード棒と、このリード棒を支持する前記支持用筒体との間には、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が設けられており、
前記貯留部は、前記発光空間と連通する螺旋状の空隙である。
【0020】
この構成によれば、放電ランプが消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部が、リード棒に隣接するように設けられているため、水銀はリード棒からの熱伝導で直接加熱される。その結果、本発明のショートアーク型放電ランプは、点灯時に水銀を速やかに蒸発させることで早期に安定点灯することができる。
【0021】
本発明のショートアーク型放電ランプにおいて、前記螺旋状の空隙は、前記リード棒の外周面に形成された螺旋状の第三溝と、前記支持用筒体の内周面とで構成されるか、または前記支持用筒体の内周面に形成された螺旋状の第四溝と、前記リード棒の外周面とで構成されるという構成でもよい。
【0022】
本発明のショートアーク型放電ランプにおいて、前記リード棒の外周面と前記支持用筒体の内周面は全周に亘って離間しており、
前記リード棒の外周面と前記支持用筒体の内周面との間には、線状部材を隙間をあけて螺旋状に巻き付けたコイルが配置されており、
前記螺旋状の空隙は、前記コイルの隙間と、前記リード棒の外周面と、前記支持用筒体の内周面とで構成されるという構成でもよい。
前記リード棒の外周面と前記支持用筒体の内周面との間には、線状部材を隙間をあけて螺旋状に巻き付けたコイルが配置されており、
前記螺旋状の空隙は、前記コイルの隙間と、前記リード棒の外周面と、前記支持用筒体の内周面とで構成されるという構成でもよい。
【0023】
本発明のショートアーク型放電ランプにおいて、前記貯留部の下端部は、前記リード棒の下端面より上方に位置するという構成でもよい。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】第１実施形態に係るショートアーク型放電ランプの構成を示す説明図
【図4】ショートアーク型放電ランプの消灯状態における、水銀の貯留の様子を示す図
【図5】実施例等における点灯開始からのランプ電圧の変化を示すグラフ
【図6】第２実施形態に係るショートアーク型放電ランプの断面図
【図7】第３実施形態に係るショートアーク型放電ランプの断面図
【図8】第４実施形態に係るショートアーク型放電ランプの断面図
【図9】第５実施形態に係るショートアーク型放電ランプの断面図
【図10】第６実施形態に係るショートアーク型放電ランプの断面図
【図11】第７実施形態に係るショートアーク型放電ランプの断面図
【図12】他の実施形態に係るショートアーク型放電ランプの断面図
【発明を実施するための形態】
【0025】
本発明に係るショートアーク型放電ランプの実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比は必ずしも実際の寸法比と一致しておらず、各図面間においても寸法比は必ずしも一致していない。
【0026】
以下において、ＸＹＺ座標系を適宜参照して説明される。また、本明細書において、方向を表現する際に、正負の向きを区別する場合には、「＋Ｘ方向」、「－Ｘ方向」のように、正負の符号を付して記載される。また、正負の向きを区別せずに方向を表現する場合には、単に「Ｘ方向」と記載される。すなわち、本明細書において、単に「Ｘ方向」と記載されている場合には、「＋Ｘ方向」と「－Ｘ方向」の双方が含まれる。Ｙ方向及びＺ方向についても同様である。本実施形態において、水平面は、ＸＹ平面に平行であり、鉛直方向は、－Ｚ方向である。
【0027】
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係るショートアーク型放電ランプの構成を示す説明図である。ショートアーク型放電ランプ１００（以下、「ランプ１００」という）は、放電容器１と、上下に対向配置された陽極２および陰極３と、第１リード棒４と、第２リード棒５と、第１支持用筒体６と、第２支持用筒体７と、を備える。
図１は、第１実施形態に係るショートアーク型放電ランプの構成を示す説明図である。ショートアーク型放電ランプ１００（以下、「ランプ１００」という）は、放電容器１と、上下に対向配置された陽極２および陰極３と、第１リード棒４と、第２リード棒５と、第１支持用筒体６と、第２支持用筒体７と、を備える。
【0028】
ランプ１００は垂直点灯される。本発明の「垂直点灯」とは、一対の電極（陽極２および陰極３）を垂直方向に対向配置した状態での点灯のほか、一対の電極を垂直方向に対して９０°以外の角度で傾斜する方向に対向配置した状態での点灯も含む。すなわち、本発明の「垂直点灯」とは、一対の電極を完全に水平方向に対向配置した状態での点灯（水平点灯）を除く概念であり、一対の電極を高さが異なるように配置した状態での点灯を含む。本実施形態のランプ１００は、半導体素子、液晶表示素子等の製造工程で使用される露光装置等において用いられる大型のランプであり、例えば定格電力が２ｋＷ～３５ｋＷである。
【0029】
放電容器１は、発光管部１０および発光管部１０の上下端からそれぞれ反対方向に連続して延びる第１封止管部１１、第２封止管部１２よりなる。放電容器１は、例えば石英ガラスにより一体として形成される。
【0030】
発光管部１０は、ガラス管の中央を膨らませて形成される。発光管部１０は、－Ｚ方向に位置する下端および＋Ｚ方向に位置する上端から、それぞれ中央に向かうにつれて、その内径が大きくなるガラス管の領域である。発光管部１０の概形は、球体または楕円球体である。
【0031】
第１封止管部１１は、発光管部１０の上端に連なり、上方（＋Ｚ方向）に延びている。また、第２封止管部１２は、発光管部１０の下端に連なり、下方（－Ｚ方向）に延びている。すなわち、放電容器１は、第１封止管部１１と第２封止管部１２の間に発光管部１０が挟まれるように構成されている。第１封止管部１１及び第２封止管部１２がそれぞれ有する中心軸は互いに重なり、図１の軸Ｚ１で示される。また、軸Ｚ１は、発光管部１０の中心点を通過するとよい。
【0032】
第１封止管部１１は、Ｚ方向の一部が縮径された絞り部１１ａを有する。絞り部１１ａは、Ｚ方向に関し、その周囲よりも内径が小さくなっている。また、第２封止管部１２は、Ｚ方向の一部が縮径された絞り部１２ａを有する。絞り部１２ａは、Ｚ方向に関し、その周囲よりも内径が小さくなっている。
【0033】
発光管部１０、第１封止管部１１、及び第２封止管部１２の内部には、発光空間Ｓ１が形成される。発光空間Ｓ１には、水銀などの発光物質の他、アルゴンガスやキセノンガスなどの始動補助用バッファガスが封入されている。
【0034】
発光管部１０の内部には、陽極２および陰極３が互いに対向して配置されている。陽極２が上側に、陰極３が下側に配置されている。本実施形態において、ショートアーク型放電ランプとは、陽極２と陰極３とが４０ｍｍ以下の間隔（熱膨張をしていない常温時の値）を空けて、互いに対向配置される放電ランプである。
【0035】
第１リード棒４は、陽極２に接続され、第１封止管部１１内をＺ方向に延びる。陽極２は、第１リード棒４の先端４ａに固定されている。また、第２リード棒５は、陰極３に接続され、第２封止管部１２内をＺ方向に延びる。陰極３は、第２リード棒５の先端５ａに固定されている。第１リード棒４および第２リード棒５の中心軸は、軸Ｚ１と重なるとよい。第１リード棒４および第２リード棒５には、高融点金属、例えばタングステンを含む材料が使用される。
【0036】
口金９１は、第１封止管部１１の陽極２から遠ざかる側（＋Ｚ方向側）を覆い、口金９２は、第２封止管部１２の陰極３から遠ざかる側（－Ｚ方向側）を覆う。なお、図１において、口金９２は断面図で示し、口金９１は側面図で示しているが、口金９１及び第１封止管部１１の構造は、口金９２及び第２封止管部１２と同様の構造を有する。そのため、以下では、主として口金９２及び第２封止管部１２の構造について説明する。
【0037】
第２封止管部１２内には、発光管部１０に接近した位置にガラス製（例えば石英ガラス製）の第２支持用筒体７が配置されている。第２支持用筒体７は、第２リード棒５の外径より僅かに大きい内径の筒孔を有し、第２リード棒５が挿通される。なお、第２リード棒５と第２支持用筒体７の間には、がたつき防止および溶着防止のための金属箔、例えばモリブデンの箔（不図示）が配置されている。第２リード棒５と第２支持用筒体７が溶着すると、ガラスとタングステンの熱膨張率の差から、第２支持用筒体７にクラックが生じて破損に至る可能性があるため、これを防ぐため金属箔を設けている。また、第２支持用筒体７の外周面は、第２封止管部１２の絞り部１２ａの内周面に気密に溶着されている。
【0038】
第２封止管部１２内における第２支持用筒体７の下方には、封止用ガラス部材８１が配置されている。封止用ガラス部材８１は、第２支持用筒体７に向かって先細りとなったテーパ部８１ａと、テーパ部８１ａに連なる胴部８１ｂとを有する。円柱状の胴部８１ｂの外径は、第２封止管部１２の内径より僅かに小さい。また、封止用ガラス部材８１は、胴部８１ｂの下端から＋Ｚ方向に延びる穴８１ｃを有し、穴８１ｃには、外部リード棒８２が挿入されている。口金９２は、外部リード棒８２に電気的に接続される。
【0039】
封止用ガラス部材８１の外周面には、モリブデンよりなる複数の帯状の金属箔８３が、封止用ガラス部材８１の周方向に互いに離間して、封止用ガラス部材８１の上端から下端に向かって延びるように配置されており、金属箔８３の各々の上端部は、封止用ガラス部材８１の上端面に沿って伸びて第２リード棒５に接続され、金属箔８３の各々の下端部は、封止用ガラス部材８１の下端面に沿って延びて外部リード棒８２に接続されている。また、封止用ガラス部材８１の外周面は、金属箔８３を介して第２封止管部１２の内周面に気密に溶着されている。
【0040】
封止用ガラス部材８１の下端側には、外部リード棒８２の外径に適合する筒孔を有するガラス製の外部リード棒用筒体８４が、外部リード棒８２が挿通された状態で配置されており、この外部リード棒用筒体８４の外周面は、第２封止管部１２の内周面に気密に溶着されている。
【0041】
第２リード棒５と、第２リード棒５を支持する第２支持用筒体７との間には、ランプ１００が消灯状態のときに水銀を貯留する貯留部Ｓ２が設けられている。貯留部Ｓ２は、発光空間Ｓ１と連通し、第２リード棒５の軸方向に沿って設けられた空隙である。貯留部Ｓ２の容積は、発光空間Ｓ１内に封入される水銀量によって決定される。
【0042】
図２は、図１に示すランプ１００のＡ領域拡大図である。図３は、図２に示すランプ１００のＢ－Ｂ断面図である。本実施形態の貯留部Ｓ２は、第２リード棒５の外周面５ｂの周方向における一部が平面状に切り欠かれたＤカット面５１と、第２支持用筒体７の内周面７ａとで構成される空隙である。Ｄカット面５１は、２個形成されており、２個のＤカット面５１は、第２リード棒５の中心軸を挟んで互いに対向するように配置されている。ただし、Ｄカット面５１の個数や配置は特に限定されず、例えばＤカット面５１を１個のみ設けてもよく、３個のＤカット面５１を第２リード棒５の周方向に等間隔で配置してもよい。
【0043】
第２リード棒５の外周面５ｂからＤカット面５１までの距離５ｒは、例えば０．５～２ｍｍである。また、距離５ｒは、第２リード棒５の半径５Ｒの４～４０％である。
【0044】
Ｄカット面５１は、第２リード棒５の軸方向中央部に設けられている。また、Ｄカット面５１は、第２支持用筒体７の上端面７ｂを跨ぐように設けられている。上端面７ｂからＤカット面５１の下端部までの距離５ｚは、発光空間Ｓ１内に封入される水銀量によって適宜設定される。距離５ｚは、例えば５～２０ｍｍである。
【0045】
Ｄカット面５１は、第２リード棒５の軸方向中央部に設けられており、第２リード棒５の下端面５ｃには達していない。すなわち、貯留部Ｓ２の下端部は、第２リード棒５の下端面５ｃより上方に位置している。これにより、水銀が第２リード棒５の下端面５ｃと接触することはない。
【0046】
次に、ランプ１００の動作説明を図面に基づいて説明する。
【0047】
図４は、ランプ１００の消灯状態における、水銀の貯留の様子を示す図である。ランプ１００の消灯状態においては、図４に示すように、一対の電極（陽極２および陰極３）のうち下方に位置する電極（本実施形態では陰極３）の下方であって、第２支持用筒体７の上端面７ｂの上に、水銀Ｈが凝集して貯留している。さらに、本実施形態のランプ１００においては、貯留部Ｓ２にも水銀Ｈが貯留している。
【0048】
ランプ１００の点灯が開始されると、電極間のアーク放電により陰極３が加熱される。そして、加熱された陰極３からの熱伝導により、第２リード棒５が加熱される。このとき、本実施形態のランプ１００では、貯留部Ｓ２が設けられており、貯留部Ｓ２において、第２リード棒５と水銀Ｈが接触しているため、貯留部Ｓ２が設けられていないランプと比べて、第２リード棒５と水銀との接触面積が大きくなっている。
【0049】
ランプ１００は、水銀Ｈの蒸発に伴ってランプ電圧が急激に上昇し、最終的に定格電圧に達することで安定的に点灯する。本実施形態のランプ１００によれば、第２リード棒５からの熱伝導で水銀Ｈが直接加熱されるため、第２支持用筒体７の上端面７ｂに溜まっている水銀Ｈが速やかに蒸発し、早期に定格電圧に達する。その結果、ランプ１００は、早期に安定点灯することができる。
【実施例】
【0050】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。以下の仕様のショートアーク型放電ランプを作製し、実施例とした。
【0051】
［放電容器］
材質＝石英ガラス、全長＝１７５ｍｍ、
発光管部：最大外径＝１４０ｍｍ、最大内径＝１２７ｍｍ、
封止管部：外径＝３５ｍｍ
［陽極］
材質＝タングステン、外径＝３５ｍｍ、全長６５ｍｍ
［陰極］
材質＝トリエーテッドタングステン、外径＝２５ｍｍ、全長４０ｍｍ
［陽極側リード棒］
材質＝タングステン、外径＝８ｍｍ
［陰極側リード棒］
材質＝タングステン、外径＝１０ｍｍ
［陽極側支持用筒体］
材質＝石英ガラス、全長＝２９ｍｍ、外径＝２７ｍｍ
［陰極側支持用筒体］
材質＝石英ガラス、全長＝２６ｍｍ、外径＝２５ｍｍ
［貯留部］
外径１０ｍｍの陰極側リード棒の一部を両面Ｄカット加工（形成する平面同士が対向するような平面加工）した。陰極側リード棒の外周面からＤカット面までの距離は２ｍｍとし、貯留部の容量は４２５ｍｍ３とした。
［発光物質］
水銀量＝３２ｇ
［バッファガス］
キセノンガス：封入圧＝１気圧
［極間］
陽極先端と陰極先端の離間距離＝１７ｍｍ
［電気特性］
定格電力＝１６ｋＷ、定格電圧＝１３４Ｖ、定格電流＝１１９Ａ
材質＝石英ガラス、全長＝１７５ｍｍ、
発光管部：最大外径＝１４０ｍｍ、最大内径＝１２７ｍｍ、
封止管部：外径＝３５ｍｍ
［陽極］
材質＝タングステン、外径＝３５ｍｍ、全長６５ｍｍ
［陰極］
材質＝トリエーテッドタングステン、外径＝２５ｍｍ、全長４０ｍｍ
［陽極側リード棒］
材質＝タングステン、外径＝８ｍｍ
［陰極側リード棒］
材質＝タングステン、外径＝１０ｍｍ
［陽極側支持用筒体］
材質＝石英ガラス、全長＝２９ｍｍ、外径＝２７ｍｍ
［陰極側支持用筒体］
材質＝石英ガラス、全長＝２６ｍｍ、外径＝２５ｍｍ
［貯留部］
外径１０ｍｍの陰極側リード棒の一部を両面Ｄカット加工（形成する平面同士が対向するような平面加工）した。陰極側リード棒の外周面からＤカット面までの距離は２ｍｍとし、貯留部の容量は４２５ｍｍ３とした。
［発光物質］
水銀量＝３２ｇ
［バッファガス］
キセノンガス：封入圧＝１気圧
［極間］
陽極先端と陰極先端の離間距離＝１７ｍｍ
［電気特性］
定格電力＝１６ｋＷ、定格電圧＝１３４Ｖ、定格電流＝１１９Ａ
【0052】
上述のショートアーク型放電ランプにおいて、貯留部を設けないランプを比較例とした。実施例等について、点灯開始からのランプ電圧の変化を測定した。測定結果を図５に示す。電圧は、安定点灯時の電圧を１００％として示している。電圧は、発光空間における水銀の蒸気圧の上昇に伴って上昇する。すなわち、電圧は、発光空間における水銀の蒸気圧と相関関係がある。
【0053】
図５に示すように、比較例では約１４分で電圧が１００％に達し、実施例では約１２分で電圧が１００％に達した。これにより、本発明のランプは、従来のランプよりも電圧の立ち上がりが早く、より早く安定動作に移行していることが分かる。すなわち、本発明のランプでは、従来のランプと比べて安定動作に移行し、照射が可能となるまでの時間が短い。
【0054】
［第２実施形態］
図６に示す第２実施形態のランプ１００において、貯留部Ｓ２は、第２リード棒５の外周面５ｂのうち軸方向の一部が縮径した縮径部５２と、第２支持用筒体７の内周面７ａとで構成される空隙となっている。縮径部５２は、第２リード棒５の軸方向中央部に設けられている。なお、図６に示す断面図は、図３と同様に、図２に示すランプ１００のＢ－Ｂ断面図に対応する。後述の図７～図９においても同様である。
図６に示す第２実施形態のランプ１００において、貯留部Ｓ２は、第２リード棒５の外周面５ｂのうち軸方向の一部が縮径した縮径部５２と、第２支持用筒体７の内周面７ａとで構成される空隙となっている。縮径部５２は、第２リード棒５の軸方向中央部に設けられている。なお、図６に示す断面図は、図３と同様に、図２に示すランプ１００のＢ－Ｂ断面図に対応する。後述の図７～図９においても同様である。
【0055】
［第３実施形態］
図７に示す第３実施形態のランプ１００において、貯留部Ｓ２は、第２リード棒５の外周面５ｂに設けられた軸方向に沿って延びる第一溝５３と、第２支持用筒体７の内周面７ａとで構成される空隙となっている。この例では、第一溝５３は、第２リード棒５の外周面５ｂに周方向に等間隔で６本形成されている。第一溝５３は、第２リード棒５の軸方向中央部に設けられている。
図７に示す第３実施形態のランプ１００において、貯留部Ｓ２は、第２リード棒５の外周面５ｂに設けられた軸方向に沿って延びる第一溝５３と、第２支持用筒体７の内周面７ａとで構成される空隙となっている。この例では、第一溝５３は、第２リード棒５の外周面５ｂに周方向に等間隔で６本形成されている。第一溝５３は、第２リード棒５の軸方向中央部に設けられている。
【0056】
［第４実施形態］
図８に示す第４実施形態のランプ１００において、貯留部Ｓ２は、第２支持用筒体７の内周面７ａに設けられた第２リード棒５の軸方向に沿って延びる第二溝７１と、第２リード棒５の外周面５ｂとで構成される空隙となっている。この例では、第二溝７１は、第２支持用筒体７の内周面７ａに周方向に等間隔で２本形成されている。第二溝７１は、第２支持用筒体７の軸方向中央部に設けてもよく、第２支持用筒体７の下端面に達するように設けてもよい。
図８に示す第４実施形態のランプ１００において、貯留部Ｓ２は、第２支持用筒体７の内周面７ａに設けられた第２リード棒５の軸方向に沿って延びる第二溝７１と、第２リード棒５の外周面５ｂとで構成される空隙となっている。この例では、第二溝７１は、第２支持用筒体７の内周面７ａに周方向に等間隔で２本形成されている。第二溝７１は、第２支持用筒体７の軸方向中央部に設けてもよく、第２支持用筒体７の下端面に達するように設けてもよい。
【0057】
［第５実施形態］
図９に示す第５実施形態のランプ１００において、第２リード棒５の外周面５ｂと第２支持用筒体７の内周面７ａは全周に亘って離間しており、第２リード棒５の外周面５ｂと第２支持用筒体７の内周面７ａとの間の周方向の一部には、空隙形成部材５７が配置されている。空隙形成部材５７は、断面円弧状の部材であり、第２リード棒５の外周面５ｂの周方向の一部と第２支持用筒体７の内周面７ａの周方向の一部とに当接する。空隙形成部材５７の厚みは、例えば０．２ｍｍ～２ｍｍである。これにより、貯留部Ｓ２は、空隙形成部材５７の周方向側面５７ａと、空隙形成部材５７が接触しない第２リード棒５の外周面５ｂと、空隙形成部材５７が接触しない第２支持用筒体７の内周面７ａとで構成される空隙となっている。
図９に示す第５実施形態のランプ１００において、第２リード棒５の外周面５ｂと第２支持用筒体７の内周面７ａは全周に亘って離間しており、第２リード棒５の外周面５ｂと第２支持用筒体７の内周面７ａとの間の周方向の一部には、空隙形成部材５７が配置されている。空隙形成部材５７は、断面円弧状の部材であり、第２リード棒５の外周面５ｂの周方向の一部と第２支持用筒体７の内周面７ａの周方向の一部とに当接する。空隙形成部材５７の厚みは、例えば０．２ｍｍ～２ｍｍである。これにより、貯留部Ｓ２は、空隙形成部材５７の周方向側面５７ａと、空隙形成部材５７が接触しない第２リード棒５の外周面５ｂと、空隙形成部材５７が接触しない第２支持用筒体７の内周面７ａとで構成される空隙となっている。
【0058】
［第６実施形態］
貯留部Ｓ２は、第２リード棒５と第２支持用筒体７との間に設けられて発光空間Ｓ１と連通する螺旋状の空隙であってもよい。図１０に示す第６実施形態のランプ１００において、貯留部Ｓ２は、第２リード棒５の外周面５ｂに形成された螺旋状の第三溝５４と、第２支持用筒体７の内周面７ａとで構成される螺旋状の空隙となっている。貯留部Ｓ２を螺旋状の空隙で構成することで、第２支持用筒体７による第２リード棒５の支持機能を担保しつつ、第２リード棒５と水銀との接触面積を大きくすることができる。
貯留部Ｓ２は、第２リード棒５と第２支持用筒体７との間に設けられて発光空間Ｓ１と連通する螺旋状の空隙であってもよい。図１０に示す第６実施形態のランプ１００において、貯留部Ｓ２は、第２リード棒５の外周面５ｂに形成された螺旋状の第三溝５４と、第２支持用筒体７の内周面７ａとで構成される螺旋状の空隙となっている。貯留部Ｓ２を螺旋状の空隙で構成することで、第２支持用筒体７による第２リード棒５の支持機能を担保しつつ、第２リード棒５と水銀との接触面積を大きくすることができる。
【0059】
また、貯留部Ｓ２は、第２支持用筒体７の内周面７ａに形成された螺旋状の第四溝（不図示）と、第２リード棒５の外周面５ｂとで構成される螺旋状の空隙でもよい。
【0060】
［第７実施形態］
図１１に示す第７実施形態のランプ１００において、第２リード棒５の外周面５ｂと第２支持用筒体７の内周面７ａは全周に亘って離間しており、第２リード棒５の外周面５ｂと第２支持用筒体７の内周面７ａとの間には、コイル５８が配置されている。コイル５８は、線状部材を隙間をあけながら螺旋状に巻いたものであり、第２リード棒５の外周面５ｂと第２支持用筒体７の内周面７ａとに当接する。これにより、貯留部Ｓ２は、コイル５８の隙間と、第２リード棒５の外周面５ｂと、第２支持用筒体７の内周面７ａとで構成される空隙となっている。
図１１に示す第７実施形態のランプ１００において、第２リード棒５の外周面５ｂと第２支持用筒体７の内周面７ａは全周に亘って離間しており、第２リード棒５の外周面５ｂと第２支持用筒体７の内周面７ａとの間には、コイル５８が配置されている。コイル５８は、線状部材を隙間をあけながら螺旋状に巻いたものであり、第２リード棒５の外周面５ｂと第２支持用筒体７の内周面７ａとに当接する。これにより、貯留部Ｓ２は、コイル５８の隙間と、第２リード棒５の外周面５ｂと、第２支持用筒体７の内周面７ａとで構成される空隙となっている。
【0061】
以上、本発明の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【0062】
上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよい。
【0063】
（１）図２や図１０等に示すランプ１００においては、貯留部Ｓ２の下端部が、第２リード棒５の下端面５ｃより上方に位置しているが、これに限定されない。図１１に示すランプ１００のように、貯留部Ｓ２の下端部が、第２リード棒５の下端面５ｃと同じ高さに位置してもよい。ただし、第２リード棒５にＤカット面５１や第一溝５３を設ける場合には、Ｄカット面５１や第一溝５３が第２リード棒５の下端面５ｃに達さず、貯留部Ｓ２の下端部が、第２リード棒５の下端面５ｃより上方に位置することが好ましい。
【0064】
（２）上記実施形態に係るランプ１００においては、陽極２が上側に、陰極３が下側に配置されているが、これに限定されない。図１２に示すように、陰極３が上側に、陽極２が下側に配置されてもよい。この場合、貯留部Ｓ２は、第１リード棒４と第１支持用筒体６との間に設けられる。
【符号の説明】
【0065】
１ ：放電容器
２ ：陽極
３ ：陰極
４ ：第１リード棒
５ ：第２リード棒
５ｂ ：第２リード棒の外周面
５ｃ ：第２リード棒の下端面
６ ：第１支持用筒体
７ ：第２支持用筒体
７ａ ：第２支持用筒体の内周面
７ｂ ：第２支持用筒体の上端面
１０ ：発光管部
１１ ：第１封止管部
１２ ：第２封止管部
５１ ：Ｄカット面
５２ ：縮径部
５３ ：第一溝
５４ ：第三溝
５７ ：空隙形成部材
５７ａ ：空隙形成部材の周方向側面
５８ ：コイル
７１ ：第二溝
１００ ：ショートアーク型放電ランプ（ランプ）
Ｈ ：水銀
Ｓ１ ：発光空間
Ｓ２ ：貯留部
Ｚ１ ：軸
２ ：陽極
３ ：陰極
４ ：第１リード棒
５ ：第２リード棒
５ｂ ：第２リード棒の外周面
５ｃ ：第２リード棒の下端面
６ ：第１支持用筒体
７ ：第２支持用筒体
７ａ ：第２支持用筒体の内周面
７ｂ ：第２支持用筒体の上端面
１０ ：発光管部
１１ ：第１封止管部
１２ ：第２封止管部
５１ ：Ｄカット面
５２ ：縮径部
５３ ：第一溝
５４ ：第三溝
５７ ：空隙形成部材
５７ａ ：空隙形成部材の周方向側面
５８ ：コイル
７１ ：第二溝
１００ ：ショートアーク型放電ランプ（ランプ）
Ｈ ：水銀
Ｓ１ ：発光空間
Ｓ２ ：貯留部
Ｚ１ ：軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】