JPS6116460A - ア−ク灯 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧放電灯、特に高圧アーク灯の外囲体と窓の
間の封止装置に関する。

いかなるアーク灯においても、内部の様々な部分は伺か
しらの電極に対応して異なる電位に置かれる。従ってこ
れらの部分の相互間の電気的絶縁を維持するように各部
分間を絶縁する必要がある。

例えば米国特許第３，８７６，９０８号、第３，８５２
，６２９号、第３，８０８，４９６号に記載されている
従来の高圧アーク灯は外囲体を陽極部分と陰極部分とに
区画するセラミック製のシリンダを使用し、絶縁体の周
面を外囲体の外部の一部として使用する。このような構
造の結果、アーク灯の設計、動作及び使用法は多数の厳
しい制約を受ける。

そのような厳しい制約の１つはセラミック及びセラミッ
クを金属に結合する接合物が受ける温度や内部圧力に関
連している。そのように使用されるセラミック製のシリ
ンダまたはリングは主としてアーク灯の高圧ガス充填に
よる引張応力を生じ、その結果陽極部分と陰極部分は押
し分けられる傾向がある。これらの従来のアーク灯のセ
ラミック製の接合物にろう付けされた金属も引張応力ま
たはせん断応力を生ずる。ろう付は合金と金属部材の特
性によって、接合物内部の応力を安全許容値以下に保た
なければならない。この応力は熱によって影響を受ける
ため、アーク灯の動作及び関連する冷却系は制限される
。

別の厳しい制約はアーク灯の動作される周囲環境である
。湿気、泥、グリース、指紋などは特に高電圧開始条件
の場合にセラミックの絶縁特性を著しく劣化することが
ある。更に、露出しているセラミックは衝撃金堂けて割
れ目を生ずることがある。

またぐ高圧アーク灯の金属とセラミックの間のシールま
たはセラミックが破損すると近くの人間または設備に危
害を及ぼす恐れがおる。

米国特許第３，７１５，６１３号に記載されている別の
従来のアーク灯は、陽極構造物を支持している金属ディ
スクを収容するための凹面を有するセラミック製のシリ
ンダを使用している。このシリンダの外面は外囲体の首
部の内面にろう付けされている。従って、金属製のリン
グであるこの首部は内部のガス圧によってシリンダの一
端に圧縮応力とせん断応力を生じさせ、一方この首部の
内面にろう付けされたシリンダの外壁は内部のガス圧に
よってせん断応力を発生させる。

アーク灯の別の一特徴は、アーク灯の外部と内部の間の
非常に大きな圧力差に耐れなければならない光学窓を有
することでアシ、そのような窓の確実有効な封止（シー
ル）装置を得ることが本発明の主題となっている。その
ようなアーク灯の従来の窓シールは例えば米国特許第３
，８５２，６２９号に示されているように、通常サファ
イアの窓ディスクを使用し、その周囲を金属化し、次に
Ｕ字形の金属７ランジの一方の足にろう付けし、そして
次にそれを窓・陰極部分組立体にろう付けした。この窓
封止技術は改良されたシールを提供したが、しかしそれ
は本発明に係る後に詳述する封止装置を丘どけ良くはな
い。

本発明の窓封止装置を応用するアーク灯は、セラミック
絶縁体とそれに組合わせたろう付は物を圧縮する形状に
構成されたシールを備えている。

これはセラミックをアーク灯本体の内側円筒部材の径外
方に突起しているシリンダと、アーク灯の外側円筒部材
の径内力に突起しているシリンダとの間に置くことによ
って構成される。２つの円筒部材は同軸であって互いに
重なシ合う。外囲体内の内部圧力はセラミックに圧縮力
を加える。

本発明は、このような構成のアーク灯において特にアー
ク灯前面の窓とその周囲を取巻いている金属製包囲部材
との間にナイフェツジろう付けを利用して封止装置を設
けようとするもので、封止装置゛を構成している金属と
窓を構成している素材であるサファイアとの接合物を横
切る方向に、そして窓自体の厚さ方向に、圧縮応力を発
生させて、アーク灯に含有された高圧ガスによシ窓に課
されることのおる高い引張応力を減少させようとするも
のである。

本発明の目的は、従来よシ高性能であると共に低価格で
製造でき、かつ安全でがん丈なアーク灯を提供すること
である。

本発明の一層具体的な目的は、上記のようながん丈なア
ーク灯を得るための、窓とこれを取巻く金属製包囲部材
との間の封止装置を提供することである。

本発明の特徴によれば、封止装置は第１のエツジ部と第
２のエツジ部とを有する、好適にはコパ−ル合金製の環
状をなす、ナイフェツジ部材によシ構成され、ナイフェ
ツソ部、材の第１のエツジ部は窓の外表面の周縁部に好
適にろう付けによシ固着され、第２のエツジ部はアーク
灯外囲体の内側で窓を取巻く金属製包囲部材から径内方
へ突起させたフランジ部に好適にろう付けにょシ固着さ
れる。第１のエツジ部と窓とのろう付けのため、窓外表
面の周縁部を金属化することが望ましい。本発明におい
て、ナイフェツジ部材の厚さ対幅の比は１：５ないしそ
れ以上でもよく、必ずしも鋭い又は薄いエツジである必
要はない。

次に図面を参照しながら本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明に係る封止装置を含めた高圧ビームショ
ートアーク灯の全体を示すものである。

陰極１０は窓１１に近接しているアーク灯の前方部分に
取付けられている。陰極１ｏは金属製の支柱１２の中央
部に支持固定されている０ダツター１３はアーク灯内の
封入ガスから汚染ガスを除去するために取付けられてい
る。支柱１２は外端近くで金属製包囲部材すなわちリン
グ１４に固定されている。反射器１６は金属製リング１
４からつるされている。アーク灯の前方部分の外部は例
えばステンレス鋼のような高力金属合金よ構成る円筒状
の外筒１８である。

サファイア製であるのが望ましい窓１１の外表面の周縁
部には、ナイフェツジ部材である環状の封止リング２１
の第１のエツジ部がろう付けされている。リング２１は
好適にコバール合金製とするのが望ましい。第１のエツ
ジ部にろう付けされる窓の外表面周縁部は前記のように
金属化しておくのがよい。

金属製リング１４は、その前端内周から内方へ突起させ
たフランジ部１４′を有し、封止リング２１の第２のエ
ツジ部はこのフランジ部１４′の内面にろう付すされる
。こうして、窓１１とこれを包囲する金属製リング１４
とは、封止リング２１を介してのみ互いに接合しておシ
、他の部分では互いに隔てられている。このような窓対
金属の接合の利点を次に述べる。

窓１１は従来のアーク灯の窓と同じ曲げモーメントをそ
の平面に受けるけれども、窓１１の外周領域すなわちリ
ム部分は、窓対金属の接合部と共に圧縮荷重を受け、そ
の結果引張応力は減少する。

圧縮力に対するサファイアの極限強さは引張シカに対す
るサファイアの極限強さよシはるかに大きいため、図示
の本発明の封止装置は同じ厚さのサファイア窓を有する
従来のシール方式よシはるかに大きな内部圧力に耐える
。従来の方式による円周シールは８４〜で封止不能とな
ったが、本発明に係る圧縮荷重式の窓封止装置は１５０
〜でも封止不能とはならないことが試験により確認され
た。

窓１１の外周面１９が内部のガス圧にさらされることに
よって窓の直径方向に圧縮応力が生じ、その結果耐破損
強度が高くなるのである。また、窓１１と封止リング２
１の間のろう付は物は高内部ガス圧によシ圧縮されてい
る。従って本発明を利用すると従来よシ高い内部圧力ま
たは従来よシ薄いサファイア窓を使用することによって
、従来のアーク灯と同じ構造上の強度を維持することが
できるのである。

続いて、第１図に示したアーク灯の他の、部分について
説明すると、陽極２２はアーク灯の後部に支持されてｂ
る。陽極２２の周囲に固定されているのは高力合金製の
外筒２８である。アーク灯の外囲体を構成している前方
の外筒１８と後方の外筒２８は高力セラミック製のリン
グ２５、に外筒１８．２８を取付けることによって連結
されている。例えばコ・バール合金よ構成る封止リング
２９はセラミックリング２５を陽極外筒２８と陰極外筒
１８に封着して封止された外囲体を形成するために使用
されている。陰極外筒１８と陽極外筒２８はセラミック
リング２５を圧縮し、かつセラミックリング２５を汚染
と衝撃から保護する形状に形成されている。これは陰極
外筒１８に内側に突出しているフランジ３０を形成し、
そして陽極外筒２８に外向きの７ランゾ３２を形成する
ことによって達成されている。これらフランジは中心線
３４の周囲の共通半径領域を切シ取るように互いに重ね
合わせられている。セラミックリング２５が占めている
のはこの共通半径領域である。従って内部圧力は外囲体
を一体に保つのに役立つ。セラミックリング２，５に陰
極外筒１８が外から重なっているため、短絡を生ずる汚
染と損傷を与える衝撃からそのセラミックリング２５が
保護される。万一セラミックリングが破損しても、その
破片は同じ理由によって近くの人間や装置に全書を与え
ない。

また、セラミックリングあるいはその封止がだめになっ
ても、陰極外筒１８と陽極外筒２８はフラン−）３０と
３２によって分離するのが防止されるっ上記で使用され
る典型的なセラミックの引張強さに対する圧縮強さの比
は１０対１を越える。従って上記セラミックリングは引
張応力の加わる従来の製品に比較して、ガス灯の高圧ガ
ス充填から生ずる圧縮応力に対してはるかに大きな強度
を示す。

ろう付けするセラミックリング２５を製造するとき必要
なことは単にその平坦な両端面を研摩することだけであ
シ、ろう付けする丸い表面を製造するときよ）容易であ
る。同様に、外筒１８と２８の丸い表面にろう付けする
のではなく、単にフランジ３０と３２の平坦な表面にろ
う付けするだけでよい。封止物はほとんど純粋な圧縮応
力を受けるナイフェツジろう付は物である。

第２図は封止リング２９の別の例を参考的に示すもので
アシ、ここでは−重のリング２９の代わシに二重の同軸
のリング２９′と２９〃が使用されている。これと同様
にして窓１１をリング１４に封着する本発明の封止装置
の別の例として、第３図には二重封止リング２１’、２
１“が示されている。

第１図のアーク灯を組立てるとき、最初に陰極外筒１８
を陽極外筒２８に封着するのに必要なろう付は作業が行
われる。窓１１と陰極１０を支持するリング１４は最後
にろう付けされる物として陰極外筒１８にろう付けされ
る。次にアーク灯には開口３６を通してキセノンが高圧
となるまで充填される。次に開口３６は封止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る封止装置を含んだ高圧アーク灯の
一実施例の断面図、第２図は第１図のアーク灯における
セラミ□ツクΦシール部の別の例の参考図、第３図は本
発明に係る窓封止装置の別の実施例の部分断面図である
。 １１・・・窓 １４・・・金属性リング（金属製包囲部材）１４′・・
・フランジ部 ２１・・・封止リング（ナイフェツジ部材）１８．２８
・・・外囲体 特許出願人　　アイ・エル・シー・チクノロシー・イン
コーホレイテッド ＦＩ　Ｇ、　３ 手続補正書（方式） 昭和６０年８月２日

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、金属製包囲部材と窓を有し、前記窓の外表面は大気
   圧以上のガスを含有するための外囲体の外面の一部を構
   成しているアーク灯において、前記金属製包囲部材と前
   記窓との間に気密シールを形成するための封止装置が設
   けられ、該封止装置は前記金属製包囲部材と前記窓との
   間に配置されたナイフエッジ部材から構成され、該ナイ
   フエッジ部材はその第１のエッジ部が前記窓の外表面の
   周縁部と当接する所でのみ前記窓と接触していて前記窓
   と前記金属製包囲部材とは隔てられており、前記ナイフ
   エッジ部材の第２のエッジ部は前記金属製包囲部材から
   径内方へ突起させたフランジ部に当接していることを特
   徴とするアーク灯の封止装置。 ２、特許請求の範囲第１項記載の封止装置であって、前
   記窓の外表面の周縁部が金属化されていて、前記ナイフ
   エッジ部材の前記第１エッジ部は前記金属化部分にろう
   付けされている封止装置。 ３、特許請求の範囲第１項記載の封止装置であって、前
   記ナイフエッジ部材の第２のエッジ部が前記金属製包囲
   部材の内方突起フランジ部にろう付けされている封止装
   置。 ４、特許請求の範囲第２項記載の封止装置であって、前
   記窓の外表面が円形状である、前記ナイフエッジ部材が
   環形状をなしている封止装置。 ５、特許請求の範囲第２項記載の封止装置であって、前
   記ナイフエッジ部材はコバール合金製である封止装置。