JP4335813B2 - プラズマ照明装置の冷却構造 - Google Patents

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Description

本発明は、マイクロ波を利用したプラズマ照明装置に関し、特に、内部の発熱部品を容易に冷却することができるプラズマ照明装置の冷却構造に関する。
一般に、プラズマ照明装置は、無電極電球にマイクロ波を加え、これにより可視光線又は紫外線を得る装置であって、通常の白熱灯又は蛍光灯に比べて寿命が長く、照明の効果が優れているという特徴を有する。
図1は、従来のプラズマ照明装置を示す縦断面図である。
従来のプラズマ照明装置は、ケース1と、ケース1の内部に配設されてマイクロ波を出力するマグネトロン3と、ケース1の内部に配設されてマグネトロン3から出力されたマイクロ波を伝送する導波管5と、内部に不活性ガスGが封入され、ケース1の前方に突出して配設されて光を発生する電球7と、導波管5の出口側に固定され、マイクロ波は遮断し光は通過させるメッシュスクリーン9と、ケース1の前面に固定されてメッシュスクリーン9の周りに位置し、電球7から発生した光を前方に反射させる反射鏡11とを備えている。
ケース1の内部一側には、マグネトロン3に高圧の電力を提供するための高電圧発生器13が配設されている。
導波管5の中央部には軸穴5aが形成され、軸穴5aには、電球7を回転させるための回転軸10が貫通する。また、導波管5の後方には、電球7を回転させると共に冷却する、回転軸10が結合された電球モータ8が配設される。
特に、ケース1の後方部分には、マグネトロン3、高電圧発生器13、電球モータ8などを冷却するための送風装置14が配設される。送風装置14は、外部空気がケース1の内部に流入する通路となるファンハウジング15と、ファンハウジング15の内部に備えられるファン16と、ファン16を回転駆動させるファンモータ17とから構成される。
このように構成されたプラズマ照明装置において、高電圧発生器13に駆動信号が入力されると、高電圧発生器13は、外部から交流電源を昇圧して昇圧された高圧をマグネトロン3に供給する。
マグネトロン3は、高電圧発生器13から供給された高圧により発振すると共に非常に高い周波数を有するマイクロ波を生成し、このように生成されたマイクロ波は、導波管5を経てメッシュスクリーン9の内部に放射され、電球7の内部に封入された物質を放電させて固有の放出スペクトルを有する光を発生する。
このように電球7から発生した光は、反射鏡11により前方に反射されて照明空間を照らす。
一方、前述したようにプラズマ照明装置が動作するとき、ファンモータ17も共に駆動し、ファンモータ17により駆動されるファン16の動作により、ケース1外部の空気がファンハウジング15の吸入口15aと2つの吐出口15b、15b′を経てマグネトロン3、高電圧発生器13などを冷却した後、ケース1の前方面に形成された排出口1aから外部に排出される。
しかしながら、このような従来のプラズマ照明装置においては、ファンハウジング15に備えられた2つの吐出口15b、15b′が同一面積を有するように形成されているため、他の部分に比べて相対的に高熱を発生するマグネトロン3などを効果的に冷却できないという問題があった。
従って、マグネトロン3などの高熱発生部品が十分に冷却されない場合、耐久寿命が短くなるか、又は性能が顕著に低下するという問題が発生し、これを解決するために相対的に高熱が発生する部品を十分に冷却するためには、ファン6とファンモータ17の全体的な容量をより大きく設計しなければならないという問題が発生する。
また、前述したような従来のプラズマ照明装置は、ケース1の後方から外部空気を吸入してケース1の前方に排出するように構成されているため、各種部品を冷却させることによって熱くなった空気が照明空間に排出されて使用者に不快感を与えるという問題があり、これを解決するためにケース1の前方から他方に排出するためには、別途の排出ダクトが必要となるという問題が発生する。
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、内蔵部品の発熱程度や設計条件によって吐出流量を異ならせることにより、不要にファンの容量を拡大することなく、マグネトロンなどの高熱発生部品を効果的に集中冷却して部品の寿命を延長し、システムの性能を向上させることができるプラズマ照明装置の冷却構造を提供することを目的とする。
このような目的を達成するために、本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造は、外部空気をケースの内部に流入させて前記ケース内部の各発熱部品を冷却するための少なくとも2つの吐出口を有し、前記各吐出口の吐出流量が互いに異なるように形成されるファンハウジングを含むことを特徴とする。
また、前記ファンハウジングの吐出口には、前記各発熱部品側に吐出空気を案内する複数の延長ダクトが備えられる。
また、前記複数の延長ダクトの少なくとも何れか1つの延長ダクトは、前記各発熱部品のうち、少なくとも2つの特定部品をそれぞれ集中冷却できるように、少なくとも2つの排出口からなる分配ダクトである。
本発明の一実施形態によれば、前記ケースは、後面に外部空気が流入するように前記ファンハウジングが位置し、前面に発熱部品を冷却させた空気が排出されるケース排出口が形成され、前記ケース排出口には、ラウンド状の排出案内部材が形成される。
本発明の他の実施形態によれば、前記ケースは、内部ケースと外部ケースとからなる二重円筒構造を有し、前記ファンハウジングにより流動する外部空気は、前記内部ケースの後面に流入し、該内部ケースの内部を通過して前記外部ケースの内部に流動した後、該外部ケースの後面の排出口から排出されるように構成される。
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記ケースの外側面には、前記ケースの前後方向に長く連結されて該ケースの内部を通過した空気を後方に排出する複数の排出ダクトが備えられる。
ここで、前記ケースは、前記排出ダクトの前方部分に連通する第1排出口と、前記排出ダクトの中間部分に連通する第2排出口とを有する。
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記排出ダクトは、後方部分に第1排出口を有し、側面に第2排出口を有する。
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記ケースは、前記排出ダクトの内側に突出する複数の放熱フィンを有する。
本発明のさらに他の実施形態によれば、前記ケースの外側面には、複数の放熱フィンが形成される。
このような本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造は、内蔵部品の発熱程度や設計条件によって吐出流量が異なるように設定されるため、ファンの容量を拡大することなく、マグネトロンなどの高熱発生部品を効果的に集中冷却して発熱部品の寿命を延長し、システムの全体的な性能を向上させることができるという効果がある。
また、本発明は、ケース内部の発熱部品を冷却させた空気が該ケースの後方に排出されるように構成されるため、照明空間内に熱くなった空気が排出されず、これにより、使用者に不快感を与えることなく、使用の利便性を高めることができるという効果がある。
以下、添付の図面を参照して、本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造の好ましい実施形態について説明する。
図2は、本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造の第1実施形態を示す縦断面図である。
図2に示すように、ケース50の内部には、マイクロ波発生器の一種でマイクロ波を発生するマグネトロン61と、マグネトロン61から出力されたマイクロ波を伝送する導波管63と、マグネトロン61に高圧の電力を提供する高電圧発生器65と、電球68を回転させると共に冷却する電球モータ66とが備えられる。
ここで、導波管63は、ケース50の内部中央に位置し、導波管63の両側にはマグネトロン61と高電圧発生器65がそれぞれ位置し、導波管63の後方には電球モータ66が位置する。
ケース50の前方には、前記マイクロ波により光を発生する電球68と、マイクロ波は遮断し光は通過させるメッシュスクリーン70と、電球68から発生した光を前方に反射させる反射鏡72とが備えられる。
ケース50の後方には、マグネトロン61、高電圧発生器65、電球モータ66などの発熱部品を冷却するための送風装置80が備えられる。
送風装置80は、外部空気がケース50の内部に流入する通路となるファンハウジング81と、ファンハウジング81の内部に備えられるファン83と、ファン83を回転駆動させるファンモータ85とから構成される。
ファンハウジング81の前方中央部には吸入口81aが形成され、吸入口81aの内側にはファン83が位置する。また、ファンハウジング81は、マグネトロン61側と高電圧発生器65側とにそれぞれ空気を吐出するための第1吐出口81bと第2吐出口81cとを有する。
ここで、マグネトロン61が高電圧発生器65より相対的に高熱を発生するので、マグネトロン61と電球モータ66が位置する側に、より多くの吐出量を提供するために、第1吐出口81bの断面積S1が第2吐出口81cの断面積S2より大きく形成される。
好ましくは、第1吐出口81bと第2吐出口81cとの断面積比が約6:4となるように構成する。
このようなファンハウジング81の第1及び第2吐出口81b、81cには、マグネトロン61、高電圧発生器65などの発熱部品側に吐出空気を案内する延長ダクト90、91がそれぞれ延設される。
延長ダクト90、91のうち、第1吐出口81bからマグネトロン61側に延設される延長ダクト90は、マグネトロン61と電球モータ66をそれぞれ集中冷却できるように、第1排出口96aと第2排出口97aとからなる分配ダクト95である。
また、マグネトロン61をさらに集中冷却するために、分配ダクト95の排出口96a、97aのうち、マグネトロン61に空気を集中排出する第1排出口96aが、電球モータ66に空気を集中排出する第2排出口97aより大きく形成される。
即ち、分配ダクト95は、相対的に排出流量を多くするために、第1排出口96aを有する主配管96と、主配管96から分岐され、第2排出口97aを有する分岐配管97とからなる。
一方、ケース50の前面には、マグネトロン61などの発熱部品を冷却させた空気が排出されるケース排出口50aが形成され、ケース排出口50aには、ケース50の側面方向に排出空気を案内するようにラウンド状の排出案内部材55が形成される。
一方、ファンハウジング81の内部に備えられたファン83は、シロッコファン、軸流ファンなど、設計条件によってその種類を選択して設置することができる。また、第1実施形態においては、ファンハウジング81に延長ダクト90、91が一体に形成されたものを示したが、必要によっては分離された構造で構成することもできる。
また、ファンハウジング81の吐出口81b、81c、延長ダクト90、91及び分配ダクト95の個数及び方向は、ケース50の内部に配設される発熱部品の位置によって異ならせて構成することができる。
以下、このように構成された本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造の第1実施形態の作用を説明する。
高電圧発生器65から昇圧された高圧がマグネトロン61に供給されると、マグネトロン61は、マイクロ波を生成して導波管63を通してメッシュスクリーン70の内部に放射し、電球68の内部に封入された物質がマイクロ波により放電しつつ光を発生して照明空間を照らす。
また、高電圧発生器65と共に電球モータ66とファンモータ85も同時に動作するが、電球モータ66は、電球68を回転させると共に冷却し、ファンモータ85は、ファン83を回転させると共に、ケース50外部の空気をケース50の内部に流入させてマグネトロン61、高電圧発生器65、電球モータ66及びファンモータ85などの発熱部品を冷却する。
一方、ファン83が駆動されることによって、ファンハウジング81の吸入口81aから流入した外部空気は、第1吐出口81bと第2吐出口81cを経てそれぞれ延長ダクト90を通ってマグネトロン61、電球モータ66及び高電圧発生器65を集中冷却する。
ここで、第1吐出口81bが第2吐出口81cより断面積が大きいため、マグネトロン61及び電球モータ66に向かう分配ダクト95側により多くの外部空気が提供され、特に、分配ダクト95が2つの排出口96a、97aに分けられているため、マグネトロン61と電球モータ66に外部空気が集中的に供給される。
このように相対的に高熱を発生するマグネトロン61側により多くの外部空気を提供すると共に、マグネトロン61及び電球モータ66などの特定部品に集中するように分配構造を形成することにより、ケース50内部の発熱部品をより効果的に集中冷却することができる。
従って、本発明は、過熱する発熱部品や相対的に発熱部品が多く位置する側により多くの外部空気を提供するように形成されることによって、冷却が効果的に行われて部品の耐久寿命が延長し、機器の信頼性を高めることができる。
このように、ケース50内部の部品を冷却させた空気は、ケース50の前面に形成されたケース排出口50aから外部に排出される。このとき、ケース排出口50aの前方に備えられた排出案内部材55により排出空気がケース50外部の側面方向に排出される。
以下、本発明の他の実施形態について説明する。前述の第1実施形態の構成と同一又は類似の構成要素には、同一符号を付してその説明を省略する。
図3は、本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造の第2実施形態を示す縦断面図で、図4は、図3におけるケースのA−A線断面図である。
前述の第1実施形態がケース50の前方へ空気を排出するように構成された反面、本発明の第2実施形態は、ケース50の後方へ空気を排出するように構成される。
即ち、第2実施形態のケース50は、内部ケース51と外部ケース52とからなる二重円筒構造を有し、内部ケース51の前方に外部ケース52に連通する排出流路50bが形成され、外部ケース52の後面に空気が外部に排出される排出口52aが形成される。
従って、ファンハウジング83により内部ケース51の内部に流入した外部空気は、内部ケース51内部のマグネトロンなどの発熱部品を冷却した後、内部ケース51の排出流路50bを通って外部ケース52の内部に流動した後、外部ケース52の後面の排出口52aから外部に排出される。
一方、外部ケース52の排出口52aには、虫などの異物が流入しないように防虫網などが設けられることが好ましい。
このような本発明の第2実施形態は、ケース50の後方へ冷却空気を排出することにより、使用者の利便性を向上させると共に、外部ケース52からなる排出通路を備えることにより、流路抵抗を伴うことなく、円滑な空気排出構造を確保することができる。
図5は、本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造の第3実施形態を示す縦断面図で、図6は、図5におけるケースのB−B線断面図である。
前述の第2実施形態は、二重ケース構造からなり、排出空気をケースの後方へ排出するように構成されているが、本発明の第3実施形態は、ケース50の外側面に前後方向に長く連結された排出ダクト56を通してケース50の後方へ空気を排出するように構成される。
即ち、排出ダクト56は、ケース50の両側に2つ備えられ、ケース50の前後方向に長く連結されて、ケース50の内部を通過した空気を排出ダクト56の排出口56aを通して後方へ排出する。
また、ケース50は、排出ダクト56の前方部分に連通する第1排出口50bと、排出ダクト56の中間部分に連通する第2排出口50cとを有する。
ここで、ケース50の第1排出口50bは、完全に開放された構造を有し、第2排出口50cは、ケース50の一部を切削した後に折曲して開放させた複数のホールからなるグリル構造を有する。また、ケース50の第2排出口50cは、排出方向が排出ダクト56の排出口56a側となるように形成することが好ましい。
このような本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造の第3実施形態は、ケース50の構成を簡単にすると共に、ケース50の第1及び第2排出口50b、50cを通して、流路抵抗を最小化した状態でケース50の内部を通過した空気を容易に外部に排出することができる。
図7は、本発明の第4実施形態によるケースの横断面図である。
本発明に係る第4実施形態は、前述の第3実施形態の構成と類似した構成であるが、外部に空気を排出できるように、排出ダクト56の側面に追加排出口56bがさらに形成される。
追加排出口56bは、前述の第3実施形態におけるケース50の第2排出口50cと類似したグリル構造を有するように形成することが好ましい。
このような本発明に係る第4実施形態は、排出ダクト56の排出通路を拡大して流路抵抗を最小化することにより、より容易に空気を排出することができる。
図8は、本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造の第5実施形態を示す縦断面図で、図9は、図8におけるケースのC−C線断面図である。
本発明の第5実施形態は、前述の第3実施形態の構成と類似した構成であり、ケース50の外側面に前後方向に長く連結された排出ダクト56を通して、ケース50の後方に空気を排出するように構成される。
但し、排出ダクト56の内部には、ケース50の外側面から突出した放熱フィン58が備えられる。放熱フィン58は、排出空気の流路方向に長く形成するか、又は排出空気の流路方向と直交する方向に長く形成することができる。また、放熱フィン58の形状及び配置は、設計条件や必要によって多様に変更することができる。
このような本発明の第5実施形態においては、ケース50の内部から発生した熱の一部が放熱フィン58を通して伝達され、排出ダクト56から排出される空気が放熱フィン58に接触することにより、空気との接触面積が拡大されて全体的なシステムの冷却効率が高くなる。
図10は、本発明の第6実施形態によるケースの横断面図である。
前述の第3、第4及び第5実施形態は、ケース50の外側面に2つの排出ダクト56が形成された構造を有する反面、本発明の第6実施形態は、ケース50の外側面に4つの排出ダクト56が形成される構造を有する。
4つの排出ダクト56は、ケース50の円周面に等間隔に位置し、本実施形態においては、4つに構成されているが、これに限定されず、設計条件によってその個数を多様に変更することができる。
特に、ケース50の外側面には、ケース50内部の熱を容易に放熱することができるように、複数の放熱フィン59が形成されるが、排出ダクト56が形成されていないケース50の外側面に形成されることが好ましい。
このように構成された本発明の第6実施形態は、排出ダクト56を4つ形成することにより空気の排出抵抗を減らすことができ、ケース50の外側面に複数の放熱フィン59を形成することにより冷却効率を高めることができる。
このような本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造は、内蔵部品の発熱程度や設計条件によって吐出流量が異なるように設定されるため、ファンの容量を拡大することなく、マグネトロンなどの高熱発生部品を効果的に集中冷却して発熱部品の寿命を延長し、システムの全体的な性能を向上させることができるという利点がある。
また、本発明は、ケース内部の発熱部品を冷却させた空気が該ケースの後方に排出されるように構成されるため、照明空間内に熱くなった空気が排出されず、これにより、使用者に不快感を与えることなく、使用の利便性を高めることができるという利点がある。
図1は、従来のプラズマ照明装置を示す縦断面図である。 図2は、本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造の第1実施形態を示す縦断面図である。 図3は、本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造の第2実施形態を示す縦断面図である。 図4は、図3におけるケースのA−A線断面図である。 図5は、本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造の第3実施形態を示す縦断面図である。 図6は、図5におけるケースのB−B線断面図である。 図7は、本発明の第4実施形態によるケースの横断面図である。 図8は、本発明に係るプラズマ照明装置の冷却構造の第5実施形態を示す縦断面図である。 図9は、図8におけるケースのC−C線断面図である。 図10は、本発明の第6実施形態によるケースの横断面図である。

Claims (17)

  1. 外部空気をケースの内部に流入させて前記ケース内部の各発熱部品を冷却するための少なくとも2つの吐出口を有するファンハウジングと、
    前記ファンハウジングの吐出口に備えられ、前記各発熱部品側に吐出空気を案内する延長ダクトと、
    前記ケースの外側面に該ケースの前後方向に長く連結され、該ケースの内部を通過した空気を後方に排出する複数の排出ダクトと、を含み、
    前記延長ダクトの少なくとも1つは、前記発熱部品のうち少なくとも2つの特定部品をそれぞれ集中冷却できるように、少なくとも2つの排出口を有し、かつ前記排出口の何れか1つから吐出流量が残りの吐出流量と異なるように備えられた分配ダクトとして設けられ、
    前記延長ダクト何れか1つからの吐出流量が、残りの吐出流量と異なることを特徴とする、プラズマ照明装置の冷却構造。
  2. 前記ファンハウジングの吐出口の吐出流量は、前記分配ダクトとして設けられた延長ダクト側の吐出流量が、前記ファンハウジングの他の吐出口の吐出流量より大きいことを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  3. 前記ケース内部の一側にマイクロ波発生器及び電球モータが位置し、他側に高圧発生器が位置する場合、前記マイクロ波発生器及び電球モータが位置する側に向かう吐出口の吐出流量が前記高圧発生器が位置する側に向かう吐出口の吐出流量より大きいことを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  4. 前記マイクロ波発生器及び電球モータが位置する側に向かう吐出口に、前記マイクロ波発生器及び電球モータをそれぞれ集中冷却できるように、2つの排出口からなる分配ダクトが連結されることを特徴とする、請求項3に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  5. 前記ケースが、後面に外部空気が流入するように前記ファンハウジングが位置し、前面に発熱部品を冷却させた空気が排出されるケース排出口が形成され、前記ケース排出口にラウンド状の排出案内部材が形成されることを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  6. 前記ケースが、内部ケースと外部ケースとからなる二重円筒構造を有し、前記ファンハウジングにより流動する外部空気が、前記内部ケースの後面から流入し、該内部ケースの内部を通過して前記外部ケースの内部に流動した後、該外部ケースの後面の排出口から排出されるように構成されることを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  7. 前記ケースが、前記排出ダクトの前方部分に連通する第1排出口を有することを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  8. 前記ケースが、前記排出ダクトの中間部分に連通する第2排出口をさらに有することを特徴とする、請求項7に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  9. 前記ケースが、前記排出ダクトの内側に突出する複数の放熱フィンを有することを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  10. 前記ケースの外側面に、複数の放熱フィンが形成されることを特徴とする、請求項1に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  11. ケース内部の各発熱部品を冷却できるように、外部空気が前記ケースの内部に流入する通路となり、少なくとも2つの吐出口を有するファンハウジングと、
    前記ファンハウジングの吐出口に備えられ、前記各発熱部品側に吐出空気を案内する延長ダクトと、
    前記ファンハウジングにより流動する外部空気が、前記ケースの後面から流入し、該ケースの内部を通過して該ケースの後面の排出口から排出されるように構成される排出ダクトと、を含み、
    前記延長ダクトの少なくとも1つは、前記発熱部品のうち少なくとも2つの特定部品をそれぞれ集中冷却できるように、少なくとも2つの排出口を有し、かつ前記排出口の何れか1つから吐出流量が残りの吐出流量と異なるように備えられた分配ダクトとして設けられ、
    前記延長ダクトの何れか1つからの吐出流量が、残りの吐出流量と異なることを特徴とする、プラズマ照明装置の冷却構造。
  12. 前記分配ダクトが、
    相対的に排出流量の多い主配管と、
    前記主配管から分岐される分岐配管と、
    からなることを特徴とする、請求項11に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  13. 前記ケースの内部に、マイクロ波発生器と、前記マイクロ波発生器の近くに位置して電球を回転させる電球モータとが備えられ、前記主配管が前記マイクロ波発生器に向かうように形成され、前記分岐配管が前記電球モータに向かうように形成されることを特徴とする、請求項12に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  14. 前記ケースが、内部ケースと外部ケースとからなる二重円筒構造を有し、
    前記排出ダクトが、前記外部ケースの内面と前記内部ケースの外面とにより形成されることを特徴とする、請求項11に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  15. 前記排出ダクトが、前記ケースの外側面に該ケースの前後方向に長く形成され、該ケースの内部を通過した空気を後方に排出することを特徴とする、請求項11に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  16. 前記ケースが、前記排出ダクトの内側に突出する複数の放熱フィンを有することを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
  17. 前記ケースの外側面に、複数の放熱フィンが形成されることを特徴とする、請求項15に記載のプラズマ照明装置の冷却構造。
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