JP4369176B2 - 無電極照明システムの冷却装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電極照明システム(Plasma Lighting System:PLS)に係るもので、詳しくは、無電極照明システムを屋外に設置する場合の外部からの異物質の進入を防止して、以て機器部品の損傷を防止し、かつ、室内に設置する場合に騷音を減少することで、快適で環境親和的な無電極照明システムの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、無電極照明システムは、他の全てのランプよりも経済的で理想的に自然光を発生する装置である。
以下、このような無電極照明システムの発光原理を説明する。まず、高周波発振器のマグネトロン(magnetron)から発生したマイクロウエーブ（高周波）が電球内の不活性ガスを極度にイオン化されたプラズマ状態にして、該プラズマ状態を維持して、電球内の金属化合物から連続的に光を発光させることで、電極を備えることなく高い光量を発生するようになる。
【０００３】
このような無電極照明システムは、一台の無電極照明システムから４００Ｗメタルハライド４台分の光量を出力すると共に、２０％以上のエネルギー節減効果があり、安定器を内蔵することで別途の安定器を必要としない。
また、フィラメントを備えることなく、プラズマの発光原理により光を放出するため、光量が低下することなく機器を長時間使用することができる。
【０００４】
更に、自然白色光と同様な連続スペクトル光を発生するため、太陽光に類似する役割をなし、よって、太陽光が入らない事務室や、色相識別の重要な空間で応用されている。
更に、蛍光体を使用しないため、視力を保護することは言うまでもなく、紫外線及び赤外線の放出を最小化することで、安楽で環境親和的な照明環境が提供される。
【０００５】
以下、従来技術による無電極照明システムの構成を説明する。
図１０は従来技術による無電極照明システムの構成を示した縦断面図である。図１０に示すように、従来技術による無電極照明システムは、ケーシング１０内部の一方側の上方端に配設されて電磁波を生成するマグネトロン２０と、ケーシング１０内部の反対側の上方端にマグネトロン２０と対向するように配設され交流電源を高圧に昇圧してマグネトロン２０に供給する電源装置３０と、マグネトロン２０の出口部と電源装置３０との間に配設されてマグネトロン２０から発生した電磁波を電球に伝える導波管４０と、導波管４０の中央上部に連結され内部に発光物質、バッファガス及び放電触媒物質を封入して、電磁波エネルギーにより発光物質がプラズマ化して光を発生する電球５０と、該電球５０の外側を包囲し、導波管４０から伝達された電磁波は遮断し、電球５０から発光された光は通過させる共振器６０と、ケーシング１０の中央上部に配設され共振器６０を収容して電球５０から発生する光を直進させるために集中反射する反射鏡７０と、電球５０の下方の共振器６０内部に付着されて、電磁波は通過させ光は反射する誘電体鏡８０と、ケーシング１０の下方側に配設されてマグネトロン２０及び電源装置３０を冷却する冷却ファン組立体９０とを具備する。
【０００６】
また、ケーシング１０は、上部ケース１１と下部ケース１２とに分けられており、上部ケース１１の中央には、導波管４０及び共振器６０を連通して電磁波を誘導する電磁波通過穴１１ａが形成され、該電磁波通過穴１１ａの左右両方側には、後述する冷却ファン組立体９０により外部からケーシング１０の内部に吸入された空気を再び外部に排出する空気排出穴１１ｂが形成されている。
【０００７】
また、下部ケース１２の中央下部には空気吸入穴１２ａが形成され、該空気吸入穴１２ａに連通して左右に分離される空気吸入流路１２ｂが形成され、該空気吸入流路１２ｂの中央には後述する送風ファン９２が配設される。
【０００８】
また、導波管４０は環状に形成され、その一方側壁には、マグネトロン２０と連通するようにマグネトロン挿入穴４１が形成され、下方端は覆蓋される反面、上方端は開口されて、上部ケース１１の電磁波通過穴１１ａに連通されるように電磁波案内穴４２が形成される。
【０００９】
また、電球５０は、その内部にバッファガス、発光物質及び放電触媒物質が充填されるように、透光体の石英を利用して球状に形成された発光部５１と、該発光部５１の下方端の中央に一体に形成されて、電球モータＭの回転軸に結合される軸部５２とから構成されている。
【００１０】
また、冷却ファン組立体９０は、ケーシング１０の中央部に装着されるファンモータ９１と、該ファンモータ９１の回転軸に軸支されて一緒に回転され、下部ケース１２の空気吸入流路１２ｂに装着されて、ケーシング１０の外部の空気を内部に吸入する送風ファン９２とから構成されている。
【００１１】
以下、このように構成された従来技術による無電極照明システムの作用を説明する。
まず、制御部（図示せず）から電源装置３０に駆動信号を入力すると、電源装置３０は交流電源を昇圧し、該昇圧された高圧をマグネトロン２０に供給し、該マグネトロン２０は高圧により発振されて非常に高い周波数の電磁波を生成し、このように生成された電磁波は、導波管４０を通して共振器６０の内部に放射されて電球５０内の封入された物質を放電し、固有の放出スペクトルを有した光を発生し、この光は、反射鏡がさ７０及び誘電体鏡８０により前方に反射されて空間を明るく照らす。
【００１２】
この時、マグネトロン２０及び電源装置３０では高熱が発生する。特に、マグネトロン２０では、熱電子が生成した高周波エネルギーのうち放出されなかった高周波エネルギーが熱に散逸してケーシング１０の内部温度を高める。そのため、送風ファン９２を作動させて、図１０に示すように、外部の冷たい空気をケーシング１０の内部に導入し、マグネトロン２０から発生する熱を放散する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このように構成された従来技術による無電極照明システムでは、ケーシングの内部が単一空間で形成されているため、熱を排出することが困難であり、マグネトロンから発生した高熱が電源装置に伝わり、該電源装置内部の部品が破損し、無電極照明システムの効率及び寿命が低下するという問題がある。
【００１４】
従来技術による無電極照明システムでは、マグネトロンから発生した熱を冷やすために送風ファンを利用した空冷式が採用されている。従って、無電極照明システムを屋外に設置する場合には、空気吸入及び排出口に雨水や異物質が進入して内部部品が損傷し、また、機器を室内に設置する場合には送風ファンから誘発される騷音によって使用者に不快感を与えるという問題がある。
【００１５】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたもので、無電極照明システムを屋外に設置する場合の雨水や異物の進入を防止し、屋内に設置する場合の冷却ファンによる騷音を除去し、且つ、マグネトロンから発生する熱が電源装置へ伝わることを防止することにより、電源装置の破損を防止し得る無電極照明システムの冷却装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る無電極照明システムの冷却装置は、電力を供給する電源装置と、該電源装置から受けた電力により電磁波を発生するマグネトロンと、前記電磁波により不活性ガスをイオン化して光を発生する電球と、前記マグネトロン及び電源装置の外側を包囲すると共に前記マグネトロンから発生した熱を放散するケースユニットとを具備する。ケースユニットは、マグネトロンの外側に配設された第１ケースと、電源装置の外側に第１ケースと連結されるように包囲閉鎖された第２ケースとを具備する。第１ケース及び第２ケースは、外側壁面に前記マグネトロンから発生した熱を放散する複数の放熱フィンが一体に成形されることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、本発明に係る無電極照明システムの冷却装置は、複数の収容空間を具備したケースユニット１１０と、ケースユニット１１０の一方側の内部に装着されて電磁波を生成するマグネトロン１２０と、ケースユニット１１０の他方側の内部に装着されマグネトロン１２０に常用交流電源を高圧に昇圧して供給する電源装置１３０と、マグネトロン１２０の出口部に連通されてマグネトロン１２０から生成した電磁波を伝達する導波管１４０と、導波管１４０の上部に配設され内部に封入された物質が電磁波エネルギーにより励起(excited state)してプラズマ化し光を発生する電球１５０と、導波管１４０及び電球１５０の上方に被せられて、電磁波は遮断して光は通過するように網状体により形成された共振器１６０と、共振器１６０を収容して電球１５０から発生した光を直進させるように集中反射する反射鏡がさ１７０とを具備している。
【００１９】
また、図１、２に示すように、ケースユニット１１０は、マグネトロン１２０が収容される内部空間を有して一方側面及び上面が開口した第１ケース１１１と、電源装置１３０が収容される内部空間を有して第１ケース１１１に対設されるように一方側面及び上面が開口した第２ケース１１２と、それら第１ケース１１１と第２ケース１１２との間に介在されて各ケース１１１、１１２を相互に断熱する断熱部材１１３と、第１ケース１１１及び第２ケース１１２の上面に覆蓋された蓋板１１４とから構成されている。
【００２０】
また、第１ケース１１１は、図３に示すように、三方の側面が矩形状のアルミニウムのような熱伝導性の高い金属により形成され、断熱部材１１３の側面に接する開放された一方側面には内側方向にケースリブ１１１ａが形成されている。
【００２１】
ケースリブ１１１ａの中央には、断熱部材１１３を間に置いて、後述する第２ケース１１２のケースリブ１１２ａに締結するボルトＢを挿通するための締結穴１１１ｂが形成されている。
【００２２】
また、第１ケース１１１の外側壁面には、マグネトロンから発生した熱を放出するために、複数の放熱フィン１１１ｃがダイカストまたは押出成形により突出形成されている。第１ケース１１１の内部空間には、マグネトロン１２０を装着した後、該マグネトロン１２０を密封させるために、図７に示すように、プラスチック材料より成る伝熱防止板１１１ｄが配設されている。
【００２３】
また、第２ケース１１２は、図３に示すように、アルミニウムのような熱伝導性の高い金属により第１ケース１１１と略同様に三方の側面が形成され、断熱部材１１３の他方面に接する開放された一方側面には、第１ケース１１１のケースリブ１１１ａと対向する締結穴１１２ｂが形成されたケースリブ１１２ａが形成されている。
【００２４】
また、第２ケース１１２の外側壁面にも、第１ケース１１１と同様に複数の放熱フィン１１２ｃがダイカストまたは押出成形により突出されている。第２ケース１１２の内部空間にも、図７に示すように、第１ケース１１１と同様に、電源装置１３０を装着した後、該電源装置１３０の上部がプラスチック材の伝熱防止フレーム１１２ｄにより密閉される。
【００２５】
図４に示すように、断熱部材１１３を第１及び第２ケース１１１、１１２の外部まで拡大して、両側のケースリブ１１１ａ、１１２ａと一緒に締結することもできる。
【００２６】
また、図３から図６に示すように、断熱部材１１３は、中央に電球モータＭや導波管１４０の一部が位置する点を勘案して、略Ｕ字状に形成される。このとき、断熱部材１１３は、熱伝導率が低く高強度のステンレスにより断熱板１１３ａが形成され、該断熱板１１３ａの両側面には、ゴムによりシーリング板１１３ｂが被覆され、該シーリング板１１３ｂに第１ケース１１１及び第２ケース１１２が緊密に密着される。
【００２７】
図５に示すように、シーリング板１１３ｂを断熱板１１３ａと同様な形状に形成する第１実施形態と、図６に示すように、シーリング板１１３ｂを断熱板１１３ａと第１ケース１１１及び第２ケース１１２とに接する部位のみに形成する第２実施形態とがある。
【００２８】
断熱板１１３ａ及びシーリング板１１３ｂには、各ケースリブ１１１ａ、１１２ａの締結穴１１１ｂ、１１２ｂに対向する同様なボルト貫通穴が成されており、締結ボルトＢにより断熱板１１３ａに第１及び第２ケース１１１、１１２を夫々締結することができる。
【００２９】
また、蓋板１１４は、第１ケース１１１及び第２ケース１１２の平面広さと少なくとも同様になるように、アルミニウム板により形成され、その周縁部には断熱材１１４ｃが接着されている。これにより、第１ケース１１１と第２ケース１１２との間の熱伝導が遮断される。更に、蓋板１１４の中央には、導波管１４０及び共振器１６０を連通させる電磁波誘導穴１１４ａが形成されている。
【００３０】
蓋板１１４は、ケースユニット１１０を組立てるとき、一番最後に組立てるため、第１及び第２ケース１１１、１１２の外部に締結することができる。
従って、それら第１及び第２ケース１１１、１１２の四方隅部は、外側に延長形成されて、その中央に締結穴１１１ｆ、１１２ｆが形成された蓋板リブ１１１ｅ、１１２ｅが形成されている。蓋板リブ１１１ｅ、１１２ｅの締結穴１１１ｆ、１１２ｆに対向して蓋板１１４の隅部にも貫通穴１１４ｂが夫々形成されており、該蓋板１１４が第１及び第２ケース１１１、１１２の上面にボルトにより固定される。
【００３１】
一方、第１及び第２ケース１１１、１１２及び蓋板１１４は、前述したように、熱伝導性の高い同様な材質により形成するが、場合によっては、相互に異なる異種材質により形成することもできる。
【００３２】
図７に示すように、マグネトロン１２０は、陽極部、陰極部及びマグネットから構成されて、陰極部に電流を供給する時、電球の発光物質が光を発生するように電磁波を発生する。マグネトロン１２０の陰極部の外周面にアルミニウムまたは銅などの熱伝導率の高い伝熱部材１２１が連結され、該伝熱部材１２１の他方端は第１ケース１１１の内側面に連結されている。
【００３３】
また、伝熱部材１２１及びマグネトロン１２０の接触部位は、熱伝導効率を高めるために、半田づけまたはサーマルボンドにより結合され、導波管１４０は、左右側の長い矩形状に形成して第１ケース１１１に配設し、その一方側がマグネトロン１２０の出口に挿入連結される反面、他方側は共振器１６０の開口側に連通されている。
【００３４】
電球１５０は、透光体の石英を利用して球状に形成し、その内部にバッファガス、発光物質及び放電触媒物質を充填して、共振器１６０の内部に収納される発光部１５１と、該発光部１５１の下方端の中央に一体に形成して、ケースユニット１１０の内部に配設された電球モータＭの回転軸に結合する軸部１５２とから構成されている。
【００３５】
また、電球モータＭは、マグネトロン１２０と電源装置１３０との間において断熱部材１１３の凹溝に配設されている。電球モータＭは、耐熱性を有するボールベアリングタイプで形成され、１５０℃以上でも耐えられるエナメルコイルタイプで形成される。
【００３６】
また、共振器１６０は、上面に網状体が配設された円筒状に形成され、開口した下方端が導波管１４０の出口に結合される。
また、図９に示すように、共振器１６０の内部には、電球１５０の発熱部１５１と導波管１４０間に位置して、電磁波は通過させて、光は前方側に反射する誘電体鏡１８０が配設されている。該誘電体鏡１８０と導波管との間には、発光部１５１から発生する熱がケースユニット１１０の内部に浸透することを遮断するために誘電体により形成された電球熱遮断板１９０が配設されており、該電球熱遮断板１９０は、石英(quarts)やアルミナ(alumina)により形成される。
【００３７】
以下、このように構成された本発明に係る無電極照明システムの冷却装置の組立及び作用を説明する。
まず、図１、７に示すように、第１ケース１１１にマグネトロン１２０を装着して、該マグネトロン１２０の出口に導波管１４０を連結した状態で、該導波管１４０の出口を共振器１６０の下方端に連結した後、プラスチックにより形成された伝熱防止板１１１ｄを用いてマグネトロン１２０を閉鎖する。
【００３８】
次いで、第２ケース１１２に電源装置１３０を装着した後、伝熱防止フレーム１１２ｄにより電源装置１３０を閉鎖し、第１ケース１１１と第２ケース１１２の間に断熱部材１１３を配置し、それら第１及び第２ケース１１１、１１２のケースリブ１１１ａ、１１２ａを締結ボルトＢ及び締結ナット（図示せず）により締結する。
【００３９】
次いで、マグネトロン１２０に導波管１４０を結合すると共に、電球モータＭに連結された電球１５０をケースユニット１１０の断熱部材１１３の中間に配置する。その後、第１ケース１１１及び第２ケース１１２の開放された上面を蓋板１１４により閉じ、これを締結ボルト及び締結ナットにより蓋板リブ１１１ｅ、１１２ｅに固定してケースユニット１１０の組立を終了する。
【００４０】
このように組立てられた無電極照明システムの冷却装置では、マグネトロン１２０から生成する電磁波が導波管１４０を通して共振器１６０の内部に放射される。その電磁波により電球１５０内の封入された物質が放電し、固有の放出スペクトルを有する光が発生し、その光は、反射鏡がさ１７０及び誘電体鏡１８０により前方に反射して空間を明るく照らす。
【００４１】
この時、マグネトロン１２０及び電源装置１３０からは熱が発生する。第１ケース１１１及び第２ケース１１２が断熱部材１１３により分割されているので、第１ケースの内部が高温部となり、第２ケースの内部が低温部となり、各第１及び第２ケース１１１、１１２の放熱フィン１１１ｃ、１１２ｃを通してマグネトロン１２０及び電源装置１３０から発生する熱は外部に放散される。
【００４２】
特に、電源装置１３０は、その内部に熱に弱い各種素子が配設されており、相対的に高いマグネトロン１２０の熱が電源装置１３０側に伝わると、この熱により電源装置１３０内部の各種素子が破損することが危惧される。本実施形態では、第１ケース１１１と第２ケース１１２との間に、熱伝導性が比較的低く、所定強度を有するステンレスにより形成された断熱板１１３ａを配設して、マグネトロン１２０から発生する熱が電源装置１３０へ伝わることを防止しているので、電源装置１３０の過熱を未然に防止することができる。
【００４３】
また、マグネトロン１２０をヒートパイプやアルミニウム棒のような伝熱部材１２１により第１ケース１１１に連結することで、マグネトロン１２０から発生した熱は迅速に第１ケース１１１を経て外部に放熱される。
【００４４】
また、電球１５０と導波管１４０との間には、誘電体により形成される電球熱遮断板１９０が備えられており、電球１５０の発光部１５１から発生する熱がケースユニット１１０の内部に伝わることを防止している。
【００４５】
また、第１ケース１１１及び第２ケース１１２を内側で締結する場合、蓋板１１４を一体型に形成することで、該蓋板１１４を通して熱が高温部から低温部に伝わることが危惧されるが、蓋板１１４と第１及び第２ケース１１１、１１２との接触面に断熱材１１４ｃを取着することで、高温部から低温部への熱伝導を防止することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る無電極照明システムの冷却装置によれば、第１ケースと第２ケースとに分割し、両者間に断熱部材を配設し、第１ケース内に装着されたマグネトロンから発生する高熱が第２ケースに装着された電源装置へ伝わることを防止または最小化し、その熱をケースユニットの放熱フィンから放出することで、冷却ファンを設けることなく電源装置の過熱を防止し、且つ、空気の吸入及び排出口をなくすことで、照明システムを屋外に設置する場合の異物の進入を防止しすると共に、室内に設置する場合の冷却ファンの騷音を除去し得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無電極照明システムの冷却装置の構造を示した分解斜視図である。
【図２】本発明に係る無電極照明システムの冷却装置の組立状態を示した縦断面図である。
【図３】図２においてＡで示す部分を拡大して示す、ケースリブと第１及び第２ケースとの締結構造の第１実施形態を示した断面図である。
【図４】図２においてＡで示す部分を拡大して示す、ケースリブと第１及び第２ケースとの締結構造の第２実施形態を示した断面図である。
【図５】本発明に係る断熱部材の両側にシーリング材を取着した構造の第１実施形態を示した斜視図である。
【図６】本発明に係る断熱部材の両側にシーリング材を取着した構造の第２実施形態を示した斜視図である。
【図７】本発明に係る無電極照明システムの冷却装置のケースの内部を示した縦断面図である。
【図８】本発明に係る無電極照明システムの冷却装置の蓋板の背面斜視図である。
【図９】本発明に係る無電極照明システムの冷却装置の共振器内部を示すため一部を破断して示す斜視図である。
【図１０】従来技術による無電極照明システムの構成を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１１０…ケースユニット
１１１…第１ケース
１１２…第２ケース
１１１ｃ…放熱フィン
１１２ｃ…放熱フィン
１１３…断熱部材
１１４…蓋板
１２０…マグネトロン
１２１…伝熱部材
１３０…電源装置
１４０…導波管
１５０…電球
１６０…共振器
１７０…反射鏡がさ
１８０…誘電体鏡
１９０…電球熱遮断板
【発明の属する技術分野】
本発明は、無電極照明システム(Plasma Lighting System:PLS)に係るもので、詳しくは、無電極照明システムを屋外に設置する場合の外部からの異物質の進入を防止して、以て機器部品の損傷を防止し、かつ、室内に設置する場合に騷音を減少することで、快適で環境親和的な無電極照明システムの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、無電極照明システムは、他の全てのランプよりも経済的で理想的に自然光を発生する装置である。
以下、このような無電極照明システムの発光原理を説明する。まず、高周波発振器のマグネトロン(magnetron)から発生したマイクロウエーブ（高周波）が電球内の不活性ガスを極度にイオン化されたプラズマ状態にして、該プラズマ状態を維持して、電球内の金属化合物から連続的に光を発光させることで、電極を備えることなく高い光量を発生するようになる。
【０００３】
このような無電極照明システムは、一台の無電極照明システムから４００Ｗメタルハライド４台分の光量を出力すると共に、２０％以上のエネルギー節減効果があり、安定器を内蔵することで別途の安定器を必要としない。
また、フィラメントを備えることなく、プラズマの発光原理により光を放出するため、光量が低下することなく機器を長時間使用することができる。
【０００４】
更に、自然白色光と同様な連続スペクトル光を発生するため、太陽光に類似する役割をなし、よって、太陽光が入らない事務室や、色相識別の重要な空間で応用されている。
更に、蛍光体を使用しないため、視力を保護することは言うまでもなく、紫外線及び赤外線の放出を最小化することで、安楽で環境親和的な照明環境が提供される。
【０００５】
以下、従来技術による無電極照明システムの構成を説明する。
図１０は従来技術による無電極照明システムの構成を示した縦断面図である。図１０に示すように、従来技術による無電極照明システムは、ケーシング１０内部の一方側の上方端に配設されて電磁波を生成するマグネトロン２０と、ケーシング１０内部の反対側の上方端にマグネトロン２０と対向するように配設され交流電源を高圧に昇圧してマグネトロン２０に供給する電源装置３０と、マグネトロン２０の出口部と電源装置３０との間に配設されてマグネトロン２０から発生した電磁波を電球に伝える導波管４０と、導波管４０の中央上部に連結され内部に発光物質、バッファガス及び放電触媒物質を封入して、電磁波エネルギーにより発光物質がプラズマ化して光を発生する電球５０と、該電球５０の外側を包囲し、導波管４０から伝達された電磁波は遮断し、電球５０から発光された光は通過させる共振器６０と、ケーシング１０の中央上部に配設され共振器６０を収容して電球５０から発生する光を直進させるために集中反射する反射鏡７０と、電球５０の下方の共振器６０内部に付着されて、電磁波は通過させ光は反射する誘電体鏡８０と、ケーシング１０の下方側に配設されてマグネトロン２０及び電源装置３０を冷却する冷却ファン組立体９０とを具備する。
【０００６】
また、ケーシング１０は、上部ケース１１と下部ケース１２とに分けられており、上部ケース１１の中央には、導波管４０及び共振器６０を連通して電磁波を誘導する電磁波通過穴１１ａが形成され、該電磁波通過穴１１ａの左右両方側には、後述する冷却ファン組立体９０により外部からケーシング１０の内部に吸入された空気を再び外部に排出する空気排出穴１１ｂが形成されている。
【０００７】
また、下部ケース１２の中央下部には空気吸入穴１２ａが形成され、該空気吸入穴１２ａに連通して左右に分離される空気吸入流路１２ｂが形成され、該空気吸入流路１２ｂの中央には後述する送風ファン９２が配設される。
【０００８】
また、導波管４０は環状に形成され、その一方側壁には、マグネトロン２０と連通するようにマグネトロン挿入穴４１が形成され、下方端は覆蓋される反面、上方端は開口されて、上部ケース１１の電磁波通過穴１１ａに連通されるように電磁波案内穴４２が形成される。
【０００９】
また、電球５０は、その内部にバッファガス、発光物質及び放電触媒物質が充填されるように、透光体の石英を利用して球状に形成された発光部５１と、該発光部５１の下方端の中央に一体に形成されて、電球モータＭの回転軸に結合される軸部５２とから構成されている。
【００１０】
また、冷却ファン組立体９０は、ケーシング１０の中央部に装着されるファンモータ９１と、該ファンモータ９１の回転軸に軸支されて一緒に回転され、下部ケース１２の空気吸入流路１２ｂに装着されて、ケーシング１０の外部の空気を内部に吸入する送風ファン９２とから構成されている。
【００１１】
以下、このように構成された従来技術による無電極照明システムの作用を説明する。
まず、制御部（図示せず）から電源装置３０に駆動信号を入力すると、電源装置３０は交流電源を昇圧し、該昇圧された高圧をマグネトロン２０に供給し、該マグネトロン２０は高圧により発振されて非常に高い周波数の電磁波を生成し、このように生成された電磁波は、導波管４０を通して共振器６０の内部に放射されて電球５０内の封入された物質を放電し、固有の放出スペクトルを有した光を発生し、この光は、反射鏡がさ７０及び誘電体鏡８０により前方に反射されて空間を明るく照らす。
【００１２】
この時、マグネトロン２０及び電源装置３０では高熱が発生する。特に、マグネトロン２０では、熱電子が生成した高周波エネルギーのうち放出されなかった高周波エネルギーが熱に散逸してケーシング１０の内部温度を高める。そのため、送風ファン９２を作動させて、図１０に示すように、外部の冷たい空気をケーシング１０の内部に導入し、マグネトロン２０から発生する熱を放散する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、このように構成された従来技術による無電極照明システムでは、ケーシングの内部が単一空間で形成されているため、熱を排出することが困難であり、マグネトロンから発生した高熱が電源装置に伝わり、該電源装置内部の部品が破損し、無電極照明システムの効率及び寿命が低下するという問題がある。
【００１４】
従来技術による無電極照明システムでは、マグネトロンから発生した熱を冷やすために送風ファンを利用した空冷式が採用されている。従って、無電極照明システムを屋外に設置する場合には、空気吸入及び排出口に雨水や異物質が進入して内部部品が損傷し、また、機器を室内に設置する場合には送風ファンから誘発される騷音によって使用者に不快感を与えるという問題がある。
【００１５】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたもので、無電極照明システムを屋外に設置する場合の雨水や異物の進入を防止し、屋内に設置する場合の冷却ファンによる騷音を除去し、且つ、マグネトロンから発生する熱が電源装置へ伝わることを防止することにより、電源装置の破損を防止し得る無電極照明システムの冷却装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係る無電極照明システムの冷却装置は、電力を供給する電源装置と、該電源装置から受けた電力により電磁波を発生するマグネトロンと、前記電磁波により不活性ガスをイオン化して光を発生する電球と、前記マグネトロン及び電源装置の外側を包囲すると共に前記マグネトロンから発生した熱を放散するケースユニットとを具備する。ケースユニットは、マグネトロンの外側に配設された第１ケースと、電源装置の外側に第１ケースと連結されるように包囲閉鎖された第２ケースとを具備する。第１ケース及び第２ケースは、外側壁面に前記マグネトロンから発生した熱を放散する複数の放熱フィンが一体に成形されることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図１に示すように、本発明に係る無電極照明システムの冷却装置は、複数の収容空間を具備したケースユニット１１０と、ケースユニット１１０の一方側の内部に装着されて電磁波を生成するマグネトロン１２０と、ケースユニット１１０の他方側の内部に装着されマグネトロン１２０に常用交流電源を高圧に昇圧して供給する電源装置１３０と、マグネトロン１２０の出口部に連通されてマグネトロン１２０から生成した電磁波を伝達する導波管１４０と、導波管１４０の上部に配設され内部に封入された物質が電磁波エネルギーにより励起(excited state)してプラズマ化し光を発生する電球１５０と、導波管１４０及び電球１５０の上方に被せられて、電磁波は遮断して光は通過するように網状体により形成された共振器１６０と、共振器１６０を収容して電球１５０から発生した光を直進させるように集中反射する反射鏡がさ１７０とを具備している。
【００１９】
また、図１、２に示すように、ケースユニット１１０は、マグネトロン１２０が収容される内部空間を有して一方側面及び上面が開口した第１ケース１１１と、電源装置１３０が収容される内部空間を有して第１ケース１１１に対設されるように一方側面及び上面が開口した第２ケース１１２と、それら第１ケース１１１と第２ケース１１２との間に介在されて各ケース１１１、１１２を相互に断熱する断熱部材１１３と、第１ケース１１１及び第２ケース１１２の上面に覆蓋された蓋板１１４とから構成されている。
【００２０】
また、第１ケース１１１は、図３に示すように、三方の側面が矩形状のアルミニウムのような熱伝導性の高い金属により形成され、断熱部材１１３の側面に接する開放された一方側面には内側方向にケースリブ１１１ａが形成されている。
【００２１】
ケースリブ１１１ａの中央には、断熱部材１１３を間に置いて、後述する第２ケース１１２のケースリブ１１２ａに締結するボルトＢを挿通するための締結穴１１１ｂが形成されている。
【００２２】
また、第１ケース１１１の外側壁面には、マグネトロンから発生した熱を放出するために、複数の放熱フィン１１１ｃがダイカストまたは押出成形により突出形成されている。第１ケース１１１の内部空間には、マグネトロン１２０を装着した後、該マグネトロン１２０を密封させるために、図７に示すように、プラスチック材料より成る伝熱防止板１１１ｄが配設されている。
【００２３】
また、第２ケース１１２は、図３に示すように、アルミニウムのような熱伝導性の高い金属により第１ケース１１１と略同様に三方の側面が形成され、断熱部材１１３の他方面に接する開放された一方側面には、第１ケース１１１のケースリブ１１１ａと対向する締結穴１１２ｂが形成されたケースリブ１１２ａが形成されている。
【００２４】
また、第２ケース１１２の外側壁面にも、第１ケース１１１と同様に複数の放熱フィン１１２ｃがダイカストまたは押出成形により突出されている。第２ケース１１２の内部空間にも、図７に示すように、第１ケース１１１と同様に、電源装置１３０を装着した後、該電源装置１３０の上部がプラスチック材の伝熱防止フレーム１１２ｄにより密閉される。
【００２５】
図４に示すように、断熱部材１１３を第１及び第２ケース１１１、１１２の外部まで拡大して、両側のケースリブ１１１ａ、１１２ａと一緒に締結することもできる。
【００２６】
また、図３から図６に示すように、断熱部材１１３は、中央に電球モータＭや導波管１４０の一部が位置する点を勘案して、略Ｕ字状に形成される。このとき、断熱部材１１３は、熱伝導率が低く高強度のステンレスにより断熱板１１３ａが形成され、該断熱板１１３ａの両側面には、ゴムによりシーリング板１１３ｂが被覆され、該シーリング板１１３ｂに第１ケース１１１及び第２ケース１１２が緊密に密着される。
【００２７】
図５に示すように、シーリング板１１３ｂを断熱板１１３ａと同様な形状に形成する第１実施形態と、図６に示すように、シーリング板１１３ｂを断熱板１１３ａと第１ケース１１１及び第２ケース１１２とに接する部位のみに形成する第２実施形態とがある。
【００２８】
断熱板１１３ａ及びシーリング板１１３ｂには、各ケースリブ１１１ａ、１１２ａの締結穴１１１ｂ、１１２ｂに対向する同様なボルト貫通穴が成されており、締結ボルトＢにより断熱板１１３ａに第１及び第２ケース１１１、１１２を夫々締結することができる。
【００２９】
また、蓋板１１４は、第１ケース１１１及び第２ケース１１２の平面広さと少なくとも同様になるように、アルミニウム板により形成され、その周縁部には断熱材１１４ｃが接着されている。これにより、第１ケース１１１と第２ケース１１２との間の熱伝導が遮断される。更に、蓋板１１４の中央には、導波管１４０及び共振器１６０を連通させる電磁波誘導穴１１４ａが形成されている。
【００３０】
蓋板１１４は、ケースユニット１１０を組立てるとき、一番最後に組立てるため、第１及び第２ケース１１１、１１２の外部に締結することができる。
従って、それら第１及び第２ケース１１１、１１２の四方隅部は、外側に延長形成されて、その中央に締結穴１１１ｆ、１１２ｆが形成された蓋板リブ１１１ｅ、１１２ｅが形成されている。蓋板リブ１１１ｅ、１１２ｅの締結穴１１１ｆ、１１２ｆに対向して蓋板１１４の隅部にも貫通穴１１４ｂが夫々形成されており、該蓋板１１４が第１及び第２ケース１１１、１１２の上面にボルトにより固定される。
【００３１】
一方、第１及び第２ケース１１１、１１２及び蓋板１１４は、前述したように、熱伝導性の高い同様な材質により形成するが、場合によっては、相互に異なる異種材質により形成することもできる。
【００３２】
図７に示すように、マグネトロン１２０は、陽極部、陰極部及びマグネットから構成されて、陰極部に電流を供給する時、電球の発光物質が光を発生するように電磁波を発生する。マグネトロン１２０の陰極部の外周面にアルミニウムまたは銅などの熱伝導率の高い伝熱部材１２１が連結され、該伝熱部材１２１の他方端は第１ケース１１１の内側面に連結されている。
【００３３】
また、伝熱部材１２１及びマグネトロン１２０の接触部位は、熱伝導効率を高めるために、半田づけまたはサーマルボンドにより結合され、導波管１４０は、左右側の長い矩形状に形成して第１ケース１１１に配設し、その一方側がマグネトロン１２０の出口に挿入連結される反面、他方側は共振器１６０の開口側に連通されている。
【００３４】
電球１５０は、透光体の石英を利用して球状に形成し、その内部にバッファガス、発光物質及び放電触媒物質を充填して、共振器１６０の内部に収納される発光部１５１と、該発光部１５１の下方端の中央に一体に形成して、ケースユニット１１０の内部に配設された電球モータＭの回転軸に結合する軸部１５２とから構成されている。
【００３５】
また、電球モータＭは、マグネトロン１２０と電源装置１３０との間において断熱部材１１３の凹溝に配設されている。電球モータＭは、耐熱性を有するボールベアリングタイプで形成され、１５０℃以上でも耐えられるエナメルコイルタイプで形成される。
【００３６】
また、共振器１６０は、上面に網状体が配設された円筒状に形成され、開口した下方端が導波管１４０の出口に結合される。
また、図９に示すように、共振器１６０の内部には、電球１５０の発熱部１５１と導波管１４０間に位置して、電磁波は通過させて、光は前方側に反射する誘電体鏡１８０が配設されている。該誘電体鏡１８０と導波管との間には、発光部１５１から発生する熱がケースユニット１１０の内部に浸透することを遮断するために誘電体により形成された電球熱遮断板１９０が配設されており、該電球熱遮断板１９０は、石英(quarts)やアルミナ(alumina)により形成される。
【００３７】
以下、このように構成された本発明に係る無電極照明システムの冷却装置の組立及び作用を説明する。
まず、図１、７に示すように、第１ケース１１１にマグネトロン１２０を装着して、該マグネトロン１２０の出口に導波管１４０を連結した状態で、該導波管１４０の出口を共振器１６０の下方端に連結した後、プラスチックにより形成された伝熱防止板１１１ｄを用いてマグネトロン１２０を閉鎖する。
【００３８】
次いで、第２ケース１１２に電源装置１３０を装着した後、伝熱防止フレーム１１２ｄにより電源装置１３０を閉鎖し、第１ケース１１１と第２ケース１１２の間に断熱部材１１３を配置し、それら第１及び第２ケース１１１、１１２のケースリブ１１１ａ、１１２ａを締結ボルトＢ及び締結ナット（図示せず）により締結する。
【００３９】
次いで、マグネトロン１２０に導波管１４０を結合すると共に、電球モータＭに連結された電球１５０をケースユニット１１０の断熱部材１１３の中間に配置する。その後、第１ケース１１１及び第２ケース１１２の開放された上面を蓋板１１４により閉じ、これを締結ボルト及び締結ナットにより蓋板リブ１１１ｅ、１１２ｅに固定してケースユニット１１０の組立を終了する。
【００４０】
このように組立てられた無電極照明システムの冷却装置では、マグネトロン１２０から生成する電磁波が導波管１４０を通して共振器１６０の内部に放射される。その電磁波により電球１５０内の封入された物質が放電し、固有の放出スペクトルを有する光が発生し、その光は、反射鏡がさ１７０及び誘電体鏡１８０により前方に反射して空間を明るく照らす。
【００４１】
この時、マグネトロン１２０及び電源装置１３０からは熱が発生する。第１ケース１１１及び第２ケース１１２が断熱部材１１３により分割されているので、第１ケースの内部が高温部となり、第２ケースの内部が低温部となり、各第１及び第２ケース１１１、１１２の放熱フィン１１１ｃ、１１２ｃを通してマグネトロン１２０及び電源装置１３０から発生する熱は外部に放散される。
【００４２】
特に、電源装置１３０は、その内部に熱に弱い各種素子が配設されており、相対的に高いマグネトロン１２０の熱が電源装置１３０側に伝わると、この熱により電源装置１３０内部の各種素子が破損することが危惧される。本実施形態では、第１ケース１１１と第２ケース１１２との間に、熱伝導性が比較的低く、所定強度を有するステンレスにより形成された断熱板１１３ａを配設して、マグネトロン１２０から発生する熱が電源装置１３０へ伝わることを防止しているので、電源装置１３０の過熱を未然に防止することができる。
【００４３】
また、マグネトロン１２０をヒートパイプやアルミニウム棒のような伝熱部材１２１により第１ケース１１１に連結することで、マグネトロン１２０から発生した熱は迅速に第１ケース１１１を経て外部に放熱される。
【００４４】
また、電球１５０と導波管１４０との間には、誘電体により形成される電球熱遮断板１９０が備えられており、電球１５０の発光部１５１から発生する熱がケースユニット１１０の内部に伝わることを防止している。
【００４５】
また、第１ケース１１１及び第２ケース１１２を内側で締結する場合、蓋板１１４を一体型に形成することで、該蓋板１１４を通して熱が高温部から低温部に伝わることが危惧されるが、蓋板１１４と第１及び第２ケース１１１、１１２との接触面に断熱材１１４ｃを取着することで、高温部から低温部への熱伝導を防止することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る無電極照明システムの冷却装置によれば、第１ケースと第２ケースとに分割し、両者間に断熱部材を配設し、第１ケース内に装着されたマグネトロンから発生する高熱が第２ケースに装着された電源装置へ伝わることを防止または最小化し、その熱をケースユニットの放熱フィンから放出することで、冷却ファンを設けることなく電源装置の過熱を防止し、且つ、空気の吸入及び排出口をなくすことで、照明システムを屋外に設置する場合の異物の進入を防止しすると共に、室内に設置する場合の冷却ファンの騷音を除去し得るという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無電極照明システムの冷却装置の構造を示した分解斜視図である。
【図２】本発明に係る無電極照明システムの冷却装置の組立状態を示した縦断面図である。
【図３】図２においてＡで示す部分を拡大して示す、ケースリブと第１及び第２ケースとの締結構造の第１実施形態を示した断面図である。
【図４】図２においてＡで示す部分を拡大して示す、ケースリブと第１及び第２ケースとの締結構造の第２実施形態を示した断面図である。
【図５】本発明に係る断熱部材の両側にシーリング材を取着した構造の第１実施形態を示した斜視図である。
【図６】本発明に係る断熱部材の両側にシーリング材を取着した構造の第２実施形態を示した斜視図である。
【図７】本発明に係る無電極照明システムの冷却装置のケースの内部を示した縦断面図である。
【図８】本発明に係る無電極照明システムの冷却装置の蓋板の背面斜視図である。
【図９】本発明に係る無電極照明システムの冷却装置の共振器内部を示すため一部を破断して示す斜視図である。
【図１０】従来技術による無電極照明システムの構成を示した縦断面図である。
【符号の説明】
１１０…ケースユニット
１１１…第１ケース
１１２…第２ケース
１１１ｃ…放熱フィン
１１２ｃ…放熱フィン
１１３…断熱部材
１１４…蓋板
１２０…マグネトロン
１２１…伝熱部材
１３０…電源装置
１４０…導波管
１５０…電球
１６０…共振器
１７０…反射鏡がさ
１８０…誘電体鏡
１９０…電球熱遮断板
Claims (11)
- 電力を供給する電源装置と、該電源装置から受けた電力により電磁波を発生するマグネトロンと、前記電磁波により不活性ガスをイオン化して光を発生する電球と、前記マグネトロン及び電源装置の外側を包囲すると共に前記マグネトロンから発生した熱を放散するケースユニットとを具備する無電極照明システムの冷却装置において、
前記ケースユニットは、前記マグネトロンの外側に配設された第１ケースと、前記電源装置の外側を包囲すると共に前記第１ケースと連結された第２ケースとを具備しており、
前記第１ケース及び第２ケースは、外側壁面に前記マグネトロンから発生した熱を放散する複数の放熱フィンが一体に成形されている、ことを特徴とする無電極照明システムの冷却装置。 - 前記第１ケースの内部には、前記マグネトロンと電源装置との間に設けられた導波管の下方側の第１ケースの側壁面下方に仕切られて熱伝逹を塞ぐ伝熱防止板が立設されている請求項１に記載の無電極照明システムの冷却装置。
- 前記第１ケース内のマグネトロンには、一方側がマグネトロンの外側面に連結され、他方端が第１ケースの一方側壁面に連結されてマグネトロンを冷却する伝熱部材が装着されている請求項１に記載の無電極照明システムの冷却装置。
- 前記第２ケースには、該第２ケースの上部と前記電源装置の外側壁との間に前記マグネトロンから伝達される熱を遮断する伝熱防止フレームが被覆されている請求項１に記載の無電極照明システムの冷却装置。
- 前記伝熱防止板及び伝熱防止フレームは、熱の伝達を減少するためにプラスチック材質により形成されている請求項２又は４に記載の無電極照明システムの冷却装置。
- 前記第１ケースと第２ケースとの間には、マグネトロンから発生した熱が電源装置に伝達されることを防止する断熱部材が配設されている請求項１に記載の無電極照明システムの冷却装置。
- 前記断熱部材の両側面には、前記第１ケース及び第２ケースに接触するゴム製のシーリング板が被覆形成され、該シーリング板は、断熱部材と同様な形状に形成されるか、または前記第１ケース及び第２ケースに接する部位のみに被覆形成されることを特徴とする請求項６に記載の無電極照明システムの冷却装置。
- 前記断熱部材は、電球モータを収容するために中央上部が開放された略Ｕ字状に形成されている請求項６に記載の無電極照明システムの冷却装置。
- 前記第１ケース及び第２ケースの上部には、前記各ケースを開閉する蓋板が被覆され、前記第１及び第２ケースと蓋板とが接する蓋板の下側縁部には、断熱材が接着されている請求項１に記載の無電極照明システムの冷却装置。
- 前記電球の下方側には、前記電球の発光部から発生した熱がケースユニットの内部に伝わることを最小化するために、誘電体の電球熱遮断板が形成されている請求項１に記載の無電極照明システムの冷却装置。
- 前記電球熱遮断板は、石英(quartz)またはアルミナ(alumina)により形成されている請求項１０に記載の無電極照明システムの冷却装置。
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