JP2000504145A - 多目的ロータリーモータを具備するマイクロ波ランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 マイクロ波駆動型無電極ランプ（２）において、単一のロータリーモータ（１６）を使用して（ａ）バルブを回転させ且つ（ｂ）バルブへ冷却用のガスを供給するために強制ガス冷却手段に対して及び／又はマグネトロン（４）へ冷却用流体を供給するためにブロワ手段（１８）又はポンプ手段（６０）に対して回転運動を与える。該ブロワ手段は通常のブロワハウジングなしでインペラーのみから構成することが可能である。該モータ、バルブステム及びバルブ、又はモータ、バルブステム、バルブ及びブロワは交換を容易とさせるために一体的なユニットとして形成することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】 多目的ロータリーモータを具備する マイクロ波ランプ 本発明は、改良したマイクロ波ランプに関するものであって、特に、コンパク トであり且つ信頼性を改善させたそのようなランプに関するものである。 マイクロ波ランプは公知であり、典型的に、例えばマグネトロンのようなマイ クロ波パワーを供給する手段、放電形成用充填物を包含するバルブ、マイクロ波 パワーをバルブへ結合させる手段を有している。更に、多くのマイクロ波ランプ においては、バルブを回転させる。何故ならば、バルブの回転は多数の利点を与 えるものであり、例えばバルブ表面の周りの温度の均等化、空間的光射出特性、 放電安定化、視覚的な「ワブル」即ち揺れの削除、効率の増加、及び強制空気冷 却化バルブへ付与される場合のランプにおける良好な冷却等である。例えば、米 国特許第４，４８５，３３２号、第４，６９５，７５７号、第４，９５４，７５ ６号、同時係属中の米国特許出願第０８／１７６，２７５号及び第０８／０４６ ，６７１号等を参照すると良い。 又、マグネトロンの冷却を与えることもマイクロ波ランプにおいて必要とされ 、且つこのことは、通常、強制空気冷却を与えるためにブロワを使用する ことによって行なわれる。従来技術のマイクロ波ランプにおいては、バルブを回 転させるため及びブロワを動作させるために別々のモータが使用されている。 上述したように、幾つかのマイクロ波ランプにおいては、特に高パワー密度で 動作するものにおいては、バルブも強制空気によって冷却される。このようなラ ンプにおいては、バルブ冷却のために強制空気を供給する圧縮器を動作させるた めに別個のモータを使用することも可能である。 本発明によれば、マグネトロンの冷却を与えるためにブロワに対して回転運動 を与えると共にバルブを回転するため及び／又はバルブ冷却のために強制ガス冷 却手段に対して回転運動を与えるために単一のロータリーモータが使用されてい る。変形例によれば、該マグネトロンは液体冷却型とすることが可能であり、そ の場合には、ロータリーモータがマグネトロン上に冷却用液体を流動させるため のポンプに対して回転運動を与える。 本発明は、例えばコスト及び部品数の減少、配線複雑性の減少、及びモータは マイクロ波ランプにおいては弱いリンクであり且つ障害を発生する傾向があるの で信頼性の向上等の多数の利点を提供している。２個又はそれ以上のモータを１ 個に結合させる ことによって、より高い品質の構成が提供され、それは障害が発生する危険性は より低い。 別の利点としては、ランプの体積が減少され、従ってよりコンパクトのもので あるということである。このことは、可視光を与えるためのマイクロ波ランプに 対して特に重要である。何故ならば、このような照明器は既存の固定具にレトロ フィットさせることが可能だからである。従って、本発明は、特に、米国特許第 ５，４０４，０７６号に記載されているような硫黄及びセレンをベースとした充 填物を使用する可視光照明器を含む可視光照明器に対して適用可能である。然し ながら、本発明は分光出力に拘らずに全てのタイプのマイクロ波ランプに対して 広く適用可能なものである。 マグネトロンの強制空気冷却を与えるための従来技術のマイクロ波ランプにお いて使用されているブロワは標準的な構成のものであり且つインペラー即ちブロ ワホイールを有しており、空気を閉込め且つ特定の方向に射出するためにその周 りがハウジングによって取囲まれている。本発明の更に別の側面によれば、通常 のハウジングを有することがなくインペラーのみからなるブロワが設けられる。 このことはマグネトロンの適切な冷却を与えると共に、コスト及び空間を著しく 節約することを表わしている。 本発明の更に別の側面によれば、モータ、バルブステム及びバルブが一体的な ユニットとして提供される。バルブ及びモータの両方はほぼ同一の長さの寿命を 与えるように構成されている。然しながら、何れかにおいて障害が発生すると、 両者を同時に置換することが望ましく、そのことは、両者が一体的なユニットで ある場合には容易に達成される。更なる側面によれば、バルブ、バルブステム、 モータ、及びブロワが一体的なユニットとして設けられる。何故ならば、ブロワ は時間が経つと汚れるので、バルブ及び／又はモータとほぼ同時に置換するよう なものだからである。 本発明は、以下の図面を参照することによってより良く理解される。 図１は本発明の１実施例を示している。 図２はモータ及びシャフト結合の詳細図であって、それは部分的に断面で示し てある。 図３はランプ及びリフレクタ（反射器）の外観図を示している。 図４乃至６は本発明の更なる実施例を示している。 図７はモータ及びインペラーの拡大図である。 図８は一体的に接続されているモータシャフト及びバルブステムを示している 。 図１を参照すると、バルブ２を使用した無電極ランプが示されている。アンテ ナ５を具備するマグネトロン４は矩形状の導波路６に対してマイクロ波パワーを 供給し、導波路６は該パワーを結合用スロット８を介してバルブ２内の充填物へ 結合させる。該バルブ及び誘電体ミラー９がベース１０及び円筒形状のメッシュ １４から構成されているマイクロ波空胴内に位置されており、メッシュ１４はマ イクロ波の放射に対しては不透過性であるが可視光に対しては殆ど透過性である 。インペラー即ちブロワホイール１８がマグネトロンに対する冷却用空気を供給 するために設けられている。 本発明の１側面によれば、ロータリモータ１６がバルブとインペラーの両方を 回転するために設けられている。該モータは反対方向に延在している同軸状のシ ャフト部分１９及び２０を有している。下側のシャフト部分１９はバルブを回転 させるためにバルブ２に取付けられているステム３４へ結合されており、一方上 側のシャフト部分はインペラーへ結合している。当業者にとって公知の任意の機 械的な結合モードを使用してモータシャフトをバルブステム及びインペラーへ結 合させることが可能である。図２に示した実施例においては、スリーブ３２がバ ルブステムへエポキシによって接着されている。該ス リーブはチナマン（ｔｉｎａｍａｎ）ナット２８をその中に有しており且つ螺設 モータシャフト部分が該ナットに固定されている。該モータの要素３８は上側シ ャフト部分２０と共に回転し、それは要素３９を回転させる。要素５３は要素３ ９及びインペラー４１の両方に接着されており、それによりインペラーが回転さ れる。 図１を参照すると、インペラーの動作において、空気がハウジング開口４０内 に入り且つインペラー内に流れ、該インペラーの羽根が回転する。このことは空 気を加速させ且つランプハウジング４２の内部を加圧させる。加圧された空気は マグネトロンフィン４５上を流れ且つ矢印４３の位置に対応する孔を介してハウ ジングから出る。 従って、バルブとインペラーの両方を回転させるために単一のモータを使用す るコンパクトな構成が与えられていることが理解される。上述したように、この ような構成は２つのモータを使用していた従来技術の構成と比較して多数の利点 を有しており、例えば低コスト、部品件数の減少、体積の減少及び信頼性の向上 等である。 図３を参照すると、本発明を組込んだランプの外観図が示されている。ハウジ ング４２がマグネトロンと、ブロワと、関連するエレクトロニクスとを取 囲んでいる。バルブ２が誘電体ミラー１１に隣接してメッシュ１４内に配設され ており、一方外部リフレクタ（反射器）５５がブラケット５６によってハウジン グへ固定されている。カバーガラス４８がリフレクタの開口部を横断してホルダ ーによって固定されている。冷却用空気が該ハウジング内の開口４０内へ流れ且 つマグネトロンを冷却した後に矢印４３の位置において流出する。 図１及び２に示した実施例はマグネトロンを冷却するために外部から引込まれ た空気を使用し、該空気は、次いで、外部へ放出される。多くの場合においては 、塵埃、湿気、異物、虫等が存在するためにこの空気の循環は問題である。従っ て、密封したシステムが望ましい。このことを達成する１つの態様はマグネトロ ンを水等の液体冷却剤で冷却し、且つユニットの外側に位置されている冷却用の フィンを介して熱を放出させることである。 液体冷却を使用する実施例を図４に示してある。モータ１６’が下側シャフト 部分を有しており、それは前の実施例におけるようにバルブステムへ結合されて いるが、この場合には、上側シャフト部分がロータリポンプ６０を駆動する。ポ ンプ６０は導管６２を介してマグネトロン４に対して冷却用液体をポンプ動作し 、冷却用液体はマグネトロンを冷却し た後に導管６６を介してランプハウジングの外側に位置されている熱交換器６７ へ帰還される。液体は外部空気によって熱交換器内において冷却され、その後に 、該液体はマグネトロンへ再循環される。 水冷却型マグネトロンは、特に、より高いパワーにおいて入手可能である。そ の利点は、マグネトロンアノード温度がより低く且つマグネトロンにおけるフィ ン上を大量の空気を流動させるために必要とされるパワー、ノイズ及び塵埃が除 去されている点である。種々の液体冷却剤を使用することが可能であり、例えば 水／アルコール又は水／グリコール混合物を使用することが可能であって、従っ てランプを戸外環境において動作させることが可能である。 適当なポンプが入手可能である。例えば、シールなしの磁気結合型ポンプが一 般的であり、且つ小直径高速ポンプが公知である。 本発明の別の実施例を図５に示してある。上述したように、高パワー密度無電 極ランプのバルブに対して強制空気冷却を適用することが必要である。図５にお いては、ロータリーモータ１６”が設けられており、それはバルブ２を回転させ 且つ例えばスクロール圧縮器等の回転高速圧縮器７０等の強制ガス冷却手段を駆 動する。 このような圧縮器は約０．５ｐｓｉ乃至数ｐｓｉ の圧力を含む圧力を達成することが可能である。加圧空気が導管７１へ供給され 且つバルブに指向されているノズル７２における孔を介して供給される。小型の 投影ランプは放電安定性及び高効率を達成し且つ視覚的「揺動」を取除くために 高速で回転させることが必要である。これらは異なる速度で発生する場合のある 独立的な効果であるが、それら全ては充分に高い速度においてもたらされる場合 があるので、本発明の構成は、同期モータ速度を実質的に超える速度で小型のロ ータリー圧縮器を動作させることが必要な場合に魅力があるものである。適当な スクロール圧縮器は公知であり、その例は、米国特許第３，９２４，９７７号及 び第４，１９９，３０８号に記載されており、それらを引用によって本明細書に 取込む。 更なる実施例を図６に示してある。この構成においては、モータ１６”’が１ つのシャフト部分でバルブを回転させ且つ同時的にマグネトロン及びバルブの両 方を冷却するために他のシャフト部分でブロワ手段を回転させる。ブロワホイー ル８０がバルブを冷却するための高圧空気を供給するために設けられており、一 方より小さな直径の低圧ブロワホイール８２がマグネトロンを冷却するための空 気を供給する。 図１に示した本発明の具体例においては、インペラーの回転速度はマグネトロ ンのアノード温度を製造業者の仕様以下に維持するためにマグネトロンを介して 十分な空気を流動させるように選択される。該バルブの回転速度は、バルブの表 面における不完全部分又はバルブ包囲体の「揺動」が人間の観察者によって知覚 されるような気が付くことの可能な光の空間的変調を発生させることがないよう に充分に高いものとすべきである。このことを達成するために、最小回転速度と して我々は２７００ｒｐｍを選択した。該速度は、始動及び稼動条件期間中に硫 黄の放電を安定化させるために充分なものとすべきである。最大速度は、遠心力 によってバルブが回転軸から実質的に反れることがないものである。バルブの直 径、質量、支持ステム長及び強度が与えられると、回転軸から認知しうる反れを 与える回転速度が存在している。このことは、支持ステムが破壊される可能性を 防止し且つバルブ包囲体がその軸周りに振動を始める場合の光学的足跡の汚れを 防止するために回避すべきである。好適実施例において示したバルブの場合には （３５ｍｍＯＤ）、この速度は６０Ｈｚにおいて３４５０ｒｄｍである。 好適実施例において選択されたモータはコメアーロトロン（Ｃｏｍａｉｒ Ｒ ｏｔｒｏｎ）「ディプ ロマット（Ｄｉｐｌｏｍａｔ）」、＃ＤＡＦ７７ＢＸである。それは２００ＶＡ Ｃ、５０／６０Ｈｚ延長シャフト、３０００ｒｐｍ公称速度である。インペラー は５．２９インチの直径である。該モータ／ブロワの詳細図を図７に示してある 。 図１及び２に示したように、本発明の更なる側面によれば、マグネトロンを冷 却するために使用されるブロワはインペラーのみから構成されている。公知の如 く、ブロワは、典型的に、空気を閉じ込め且つそれを特定の方向に射出するため のインペラーを取囲むハウジングを有している。然しながら、インペラーのみを 使用することによって、無電極ランプに対する本発明の適用において実質的なコ スト及び空間の節約を実現することが可能であることが判明した。該インペラー は回転ブレード７２で入力される空気を加速させる。このことはランプハウジン グを加圧させ、そのことは適切な冷却用の空気がマグネトロン上を流動させる。 従って、主要な実際的な利点が得られる。 本発明の更なる側面によれば、バルブとモータとが一体的なユニットとして構 成される。例えば硫黄等のある充填物の場合には、バルブは数千時間を超えて長 持ちすることが予測され、モータもそうあるべきである。然しながら、何れかが 故障すると、両 方を同時に置換することが望ましい。従って、バルブステム及びモータシャフト の一方を中空とし且つ他方をその中に挿入し且つ接着することによって、バルブ ステムをモータシャフトへ接着させることが可能である。例えば、図８を参照す ると、その場合には、モータシャフト１００が中空のステム１０２内に接着され ている。従って、障害が発生した場合には一体的なユニット全体を置換させ、個 別的な部品を置換させること及び一方の部品のみを在庫しておくことの必要性を 取除いている。同様に、ブロワホイールをバルブ／モータと一体的なものとさせ ることが可能であり、且つ該ユニット全体を障害が発生した場合に置換させるこ とが可能である。このことは、ブロワホイールは長年の使用により汚くなり且つ 効率を喪失するので有益的である。 本発明の例示的な実施例について開示したが、当業者にとって変形例が想起さ れることは当然である。例えば、反対方向に延在するモータシャフト部分を本明 細書に示した実施例において使用する場合には、その他の構成とすることが可能 であり、その場合には１つを超える要素の回転が単一のシャフト部分で達成され る。更に、異なるタイプの強制ガス冷却用手段を同一のロータリーモータで回転 させることが可能である。従って、開示した本発明は本書に 添付した請求の範囲及びその均等物によってのみ制限されるべきものであること を注意すべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 ウッテン，ロバート ディー. アメリカ合衆国，メリーランド 20852, ロックビル，ロアー ドライブ 1704

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．マイクロ波ランプにおいて、 放電形成用充填物を収容するバルブ及び前記充填物を励起させるために前記バ ルブへ結合されるマイクロ波パワーを供給する手段、尚前記ランプは更に前記マ イクロ波パワーを供給する手段へ冷却用ガスを供給するブロワ手段又は前記マイ クロ波パワーを供給する手段に対して冷却用液体を供給するポンプ手段を有して おり、且つ前記ランプは、更に、前記バルブへ冷却用ガスを供給する強制ガス冷 却用手段を有することも可能であり、 （ａ）前記バルブを回転させ且つ（ｂ）前記ブロワ手段又は前記ポンプ手段及 び／又は前記強制ガス冷却用手段に対して回転運動を与えるためのロータリーモ ータ、 を有しているランプ。 ２．請求項１において、前記ランプが前記マイクロ波パワーを供給する手段 に対して冷却用ガスを供給するブロワ手段を有しており且つその場合に前記ロー タリーモータが前記ブロワ手段に対して回転運動を与えるランプ。 ３．請求項１において、前記ランプが前記マイクロ波パワーを供給する手段 に対して冷却用液体を供給するポンプ手段を有しており、且つその場合に 前記ロータリーモータが前記ポンプ手段に対して回転運動を与えるランプ。 ４．請求項１において、前記ランプが前記バルブに対して冷却用ガスを供給 するための強制ガス冷却用手段を有しており、且つその場合に前記ロータリーモ ータが前記強制ガス冷却用手段に対して回転運動を与えることを特徴とするラン プ。 ５．請求項４において、前記強制ガス冷却用手段が回転圧縮器手段を有して いるランプ。 ６．請求項４において、前記ランプが、更に、前記ブロワ手段を有しており 、且つ前記ロータリーモータが前記ブロワ手段に対して回転運動を与えるランプ 。 ７．請求項６において、前記強制ガス冷却手段が第二ブロワ手段を有してい るランプ。 ８．請求項１において、前記ロータリーモータがモータハウジングを有して おり且つ反対方向に延在する第一及び第二シャフト部分を具備しており、且つ前 記バルブがそれに取付けられているステムを具備しており、且つ前記第一シャフ ト部分が前記バルブを回転させるために前記ステムへ結合しており、且つ前記第 二シャフト部分が前記ブロワ手段、前記ポンプ手段、又は前記強制ガス冷却手段 に対して回転運動を与えるように適合されているランプ。 ９．請求項２において、前記ブロワ手段が前記モータによって回転されるイ ンペラーを有しており、且つ前記マイクロ波パワーを供給する手段及び前記イン ペラーが回転することによって加圧されるランプハウジング内に位置されている ランプ。 １０．請求項９において、前記ブロワ手段が前記インペラーから構成されて いるランプ。 １１．請求項８において、前記第一モータシャフト部分及び前記バルブステ ムが互いに接着されており、従って一体的なユニットを形成しているランプ。 １２．請求項１１において、前記第二シャフト部分が前記ブロワ手段へ接着 されているランプ。 １３．マイクロ波ランプにおいて、放電形成用充填物を収容するバルブ、前 記充填物を励起させるために前記バルブへ結合されるマイクロ波パワーを供給す る手段、ブロワハウジングを有するものではないがそれが回転する場合に冷却用 空気を取入れ且つ前記冷却用空気を射出させるインペラー手段から構成されてい るブロワ、前記インペラー手段及び前記マイクロ波パワーを供給する手段を取囲 んでいるランプハウジング、前記インペラーを回転させる手段、を有しており、 前記インペラーが回転する場合に、前記ランプハウジングが加圧され且つ前記冷 却 用空気が前記マイクロ波パワーを供給する手段の上を流れるマイクロ波ランプ。 １４．互いに着脱不可能な複数個の部品から構成されている一体的なユニッ トにおいて、 放電形成用媒体を収容するバルブ、 前記バルブへ固定されているバルブステム、 前記バルブステムへ着脱不可能に固定されているシャフトを具備しているロー タリーモータ、 を有しているユニット。 １５．請求項１４において、前記バルブステムが中空であり且つ前記モータ シャフトが前記バルブステム内に接着されているユニット。 １６．請求項１４において、前記モータシャフトが中空であり且つ前記バル ブステムが前記モータシャフト内に接着されているユニット。 １７．請求項１４において、更に、ブロワを有しており、前記シャフトが前 記シャフトの一端部において又はその近くにおいて前記バルブステムへ固定され ており且つ前記シャフトの他端において又はその近くにおいて前記ブロワへ着脱 不可能に固定されているユニット。