JPH0241841B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、危険場所の照明取付具または照明器
具の一部を形成することを目的とした強化ガラス
グローブに関する。

〔発明の背景〕

照明器具または照明取付具は、部品の機械的組
立品であり、ランプ交換のために分解できねばな
らず、実用において完全密封することは不可能で
ある。従つて、危険場所用照明器具についても、
設置後において周囲ガスが当該照明器具内に入り
込むことは認められている。米国保険業者試験所
（UL）がまとめた、可燃ガスまたは可燃蒸気が存
在する危険場所で使用するために適当な照明取付
具（第１分類、第１種）では、電気的な機能不良
または他の機能不良によつて内部のガスに引火し
た場合、その爆発圧力に耐えるだけの十分な強度
を有するような電気部品用カバーを有することを
求めている。さらに、内部爆発による瞬間圧力が
外部にその圧力を解放する際に、外部に逃げる引
火ガスを十分に冷却して外部の爆発性ガスに引火
しないようにしなければならない。一般に、この
ような品質は、継手中の火炎不伝搬性と呼ばれて
いる。

照明器具内のランプまたは光源本体は、フイラ
メント、または高光度放電（HID）ランプの場
合には内部アーク管とすることができる。いずれ
の場合にも、ランプ外被は、高温で作動し、一般
に非常に薄く（１mm）もろいガラスである。従つ
て、グローブはランプを被つて損傷からランプ外
被を保護する一方で、光線を通す必要がある。ま
た、グローブは、高温なランプ外被表面から可燃
ガスやその他の可燃物質を遠ざける働きをする。

一般に、グローブは、少なくとも1/4インチ
（0.635センチ）厚の押形ガラス製であり、グロー
ブが安全に機能を果すように焼入する。ガラスに
適用される焼入工程では、まず、内部応力を弛緩
しかつ変形を生せずに処理できるような適当な温
度まで材料を均一に加熱する。次に、ガラスの厚
さ方向断面に対称温度曲線が生ずるような速度
で、ガラスの両面を急冷して急速焼入する。これ
は前記温度曲線上の最高温度点が実効凝固温度よ
りも低くなるまで続ける。最後に、室温までガラ
スを冷却する。この最後の冷却において、比較的
熱い芯部の収縮は、冷えた表面層によつて抵抗を
受ける。この結果、ガラスの厚さ方向断面は、一
般に放物線応力分布となり、表面付近の圧縮力が
内部の張力と平衡する。最大引張応力は、表面の
圧縮応力の約半分である。

ガラスはその引張強さを越えると割れる。弱い
のはガラスの外側表面である。「外側」とは、ガ
ラス自体について使用される言葉であり、椀形ガ
ラスにおいては、内側および外側の両方ともに
「外側」表面である。強化ガラスでは、外側表面
に張力を加えるような爆風等の外部力は、まず圧
縮ブレストレスを中性化し、次に表面に正味引張
応力を進行させる。この過程のために破壊強さが
強化されるのである。強化ガラスが割れる際、ひ
ずみエネルギーは、危険のないような立方形状の
小さな破片に、ガラスを砕く。

危険場所用照明器具のためのグローブにおいて
は、できるだけ破壊強度を強くすることが望まれ
る。しかし、肉厚を厚くしたり焼入強化程度を高
めたりすることは、必ずしも破壊強度を向上せ
ず、かえつて当該強度を減少する。この理由は、
ガラスの絶対強度が引張りにおける約10000psi.
（7.03キログラム／mm²）の最大応力によつて制限
されるからである。過度の焼入は、ガラス内部に
弱さとして内包される高い引張応力を発生し、外
部力に対する抵抗力を弱める作用をする。石が存
在すると、石はガラス中の異なる膨脹係数を有す
る不均一砕片なので、状況をさらに悪くする。こ
のような固有の弱さを有するグローブは、時に自
然に割れたり自己破壊し、その時に周囲に爆発性
ガスが存在すれば、災害を引き起すような本当の
危険をもたらす。

〔発明の概略〕

本発明の目的は、従来の強化グローブよりも強
度が強く信頼性の高い危険場所照明器具のための
ガラスグローブを、望ましくは低いコストで提供
することである。

従来のグローブでは、グローブの上端、つまり
頂部に厚いリムを設けている。前記リムは、一般
に、グローブ壁面よりも２倍あるいはそれ以上の
厚さであつた。前記リムは、平面に研磨し、そこ
に平面に切削したクランプリングの下側を結合し
て火炎不伝搬性継手を作り、ガラスグローブ組立
体を構成した。このようなリム厚さは、外へ逃げ
る引火ガスを適切に冷却するのにリム横断通路長
さを十分なものとするために、つまりUL仕様書
が求めるような火炎不伝搬性継手とするために必
要であつた。

しかし、従来のグローブの厚くしたリムには過
焼入が発生しやすく、固有の弱さの源となること
が発見された。本発明では、厚くしたリムを取り
除き、全体的にほぼ一定の肉厚の強化ガラスグロ
ーブを提供する。本発明のガラスグローブ組立品
は、ガラスグローブ、およびグローブリングから
なり、前記ガラスグローブは、外側に開いたリム
部分と該リム部分に合体する椀形部分とを有し、
前記グローブの壁面の厚さは少なくとも0.64セン
チ（1/4インチ）で前記両部分の全面にわたつて
ほぼ均一であり、前記リム部分は、垂直に対して
15〜45度の範囲のテーパ角度をなして円錐形表面
部分を形成し、前記グローブリングは、前記ガラ
スグローブを支持して照明ハウジングに前記ガラ
スグローブを固定するためにあり、前記外側に開
いたリム部分を収容して当該リム部分とともに火
炎不伝播性継手を作るようなあらかじめ決めた斜
面長さの中央円錐形孔を有する金属本体からな
り、そして前記グローブをぴつたり保持する手段
を設けてある。本発明は、焼入冷却サイクル中に
おいて、厚い部分と薄い部分とが交互にあるよう
な特別に複雑な調整がなく、より均一な冷却速度
を可能にする。このように均一な冷却速度は、焼
入を均一に行つてガラス中に過度の引張応力を避
ける。一定肉厚（CWT）グローブのリム部分は、
外側に開き、グローブ支持用カラーすなわち金属
本体と結合する。火炎不伝搬性シールまたは継手
は、外側に開いたリム部分の外側表面とともに作
ることが好ましいが、内側表面とともに作ること
も可能である。

好ましい実施例において、均一焼入は6000〜
7000psi.（4.2〜4.9キログラム／mm²）の最大表面圧
縮応力、および約3000psi.（2.1キログラム／mm²）
の壁面中央における最大引張応力を実現する。グ
ローブの上端は、15〜45度の角度で外側に開き、
火炎不伝搬性シールは当該外側に開いた部分の外
側表面に作られる。必要な許容差まで外側に開い
た部分を研磨することによつて、リム部分と金属
本体の間にガラス−金属直接接触の火炎不伝搬性
シールを作ることができる。

〔実施例の説明〕

第１図は、危険使用型照明器具ないし照明取付
具３のベル形金属製ハウジング２用の透光性底部
カバーを形成するような本発明のガラスグローブ
１を示す。高圧ナトリウム蒸気ランプ等のガス放
電ランプを作動する照明器具において、ハウジン
グ２は、コアとコイルとの組立品、パルススター
ター、キヤパシター（使用する場合）等の電気安
定器部品、およびランプ用のネジソケツトを含
む。前記ソケツトは、グローブ内にランプ（図示
していない）を吊り下げるために設ける。かご形
保護部材４は、前記ハウジングの底部端部に沿つ
て固定し、グローブ１の周囲に延びる。前記照明
器具は、ハブ５によつて頂部から支持する。ハブ
５は、標準パイプネジを有し、3/4インチ（1.91
センチ）または１インチ（2.5センチ）の鋼管の
ような導管６のネジ付端部を収容する。

従来のグローブ支持方法、および上部ハウジン
グとともに火炎不伝搬性ガス抜き継手を実現する
ことにおける従来の方法は、グローブの上端に厚
いリムを必要とした。第２図は、従来構成のグロ
ーブの取り付け配置およびガス抜き継手を示す。
グローブ１ａにはリム部分８を設ける。リム部分
８は、リムのガラスの厚さが壁厚の約２倍となる
ように外側に張り出す。前記グローブは、グロー
ブリング９ａによつて支持する。グローブリング
９ａの面取りした内部カラー１０は、リムの傾斜
する下部張出し１１と結合する。グローブリング
の内側上の連携ネジと結合するアクメネジ１３を
有する内部クランプリング１２は、グローブを押
し下げ、グローブリングの面とりした内部カラー
に対してグローブのリムを固定する。グローブの
リムの頂部表面１４は平面に研磨し、当該平面に
結合するクランプリングの下側は、平面に切削し
て良好な火炎不伝搬性継手を確実にする。グロー
ブリング９ａは、アクメネジ１５を通して照明器
具ハウジング２に取り付ける。アクメネジ１５
は、ハウジングの内側上にある連携ネジに結合す
る。前記照明器具構造の詳細は、「危険場所用取
付具」と題して1982年９月29日に米国に出願され
たジエームス・エル・グリンドルの米国出願第
426486号に記載されている。

第２図に示す従来のグローブ支持配置におい
て、照明器具の内部に向かつて３箇所の火炎不伝
搬性ガス抜き継手がある。つまり、ハウジング２
とグローブリング９との間のアクメネジ１５を通
る個所、グローブリングとクランプリング１２と
の間のアクメネジ１３を通る個所、およびグロー
ブリムの研磨した頂部表面とクランプリングの切
削した下側との間の継手１４を通る個所である。
リムの下側張出しに対してグローブリングの面取
りした内部カラー１０が結合する部分では、ガラ
スは研磨されていないので、両表面は確実に密着
していない。従つて、１１におけるガラス表面の
結合または接合は、火炎不伝搬性継手ではない。

本発明に基づいて、従来の厚くしたリムを省略
し、全体にわたつてほぼ均一な一定の肉厚を有す
る強化ガラスグローブを提供する。厚くしたリム
を使用せずに、リムの肉厚を一定にすることによ
つて、約6000〜7000psi.（4.22〜4.92キログラム／
mm²）の最大表面圧縮応力、および約3000psi.（2.11
キログラム／mm²）の壁面中央における最大引張応
力の均一焼入が容易に実現できることを発見し
た。表面圧縮領域は対称であり、両面上に約25％
の深さがある。肉厚の約50％の中心部領域は、平
衡のとれた引張応力を有するようになる。肉厚の
均一性は、肉厚部を収容するための複雑さがな
く、焼入冷却サイクル中において、さらに均一な
冷却率を可能にする。

プレスされたガラス製品においては、何等かの
不完全が存在することは避けられない。この不完
全は、気泡、その他のガスのようなプロセス中の
介在物、工具の各種汚染、融解ガラス自体内の混
入異物に起因する。混入異物は、一般に「石」と
呼ばれ、不融解砂、耐熱ライニングの破片、原料
の酸化物等の小片であり、これら異物の特性、特
に膨脹係数が非晶質混合物と一致しない。「石」
のある所には、必ず応力集中があるが、これは
「石」の性質と形態による。この集中は、係数
「Ｋ」によつて局部補捉応力を上昇する。この係
数「Ｋ」は、１から始まり20までの範囲にわたる
ものである。圧縮応力下にある壁面の25％の外側
部分では、「石」は発生し得るが、危険な影響を
及ぼすことは少ない。しかし、引張応力下にある
中心部50％では、「石」は非常に危険となり得る。
特に、補捉引張応力が厚い部分によつて不必要に
高くなり、「石」の存在によつてこの応力が高め
られると、設計上の安全余裕がなくなり、破損の
自己破壊モードを加速する。

一方、本発明に基づく一定肉厚では、すべての
場所において最大設計引張応力は3000psi.（2.11キ
ログラム／mm²）に容易に限定される。この場合、
「石」の作り出す集中応力が、局部引張応力を
10000psi.（7.03キログラム／mm²）以上に上げるよ
うな3.3よりも大きい「Ｋ」係数を有する場合に
のみ、破損を発生し得る。一定肉厚グローブは、
従来の厚くしたリムグローブに比較して、少なく
とも一階級上に信頼性を向上することを実現し
た。これによつて、各グローブの品質テストにお
いて、信頼のおけるパーセントにまで、例えば設
計上耐えられる絶対応力レベルの85％等にまで応
力テストによる品質向上が可能になり、この結
果、実際使用時の破損の可能性が取り除かれる。

照明器具内のガスが引火した場合、グローブ内
から火炎が大気に通過することを妨げるようなガ
ラスと金属との継手が必要となる。第３ａ図、第
３ｂ図および第４図に示す本発明の好ましい実施
例において、グローブ１の上端に外側に開いたリ
ム２１を設け、前記リム部分の外側は、グローブ
を支持するように結合し、支持部材とともに火炎
不伝搬性継手を作る。第３ａ図に示すように、グ
ローブのガラス壁は、全体にわたつて肉厚がほぼ
一定である。代表的な危険場所照明器具として、
約3/8インチ（0.95センチ）の肉厚を有するソー
ダ石灰ガラスのグローブが適当である。第３ａ図
に示すような形状にプレスされた全長約10インチ
（25.4センチ）のグローブの重量は、約６ポンド
（2.72キログラム）である。

外側に開いたリムは、常にグローフの重量を支
持し、同時に内部爆発が発生する力に耐えられな
ければならない。テーパ角度、つまり第３図に示
すように垂直に対して外側に開いたリム部分が作
る角度θは、15〜45度とすべきであると判断され
る。15度よりも小さい角度は、爆発の際に、支持
カラー上に過度の周囲圧力を加える。45度よりも
大きい角度は、外側に開いたリム部分が本体に接
合する部分の構造を弱くする。図に示すグローブ
において、角度θは、約24度である。グローブ
は、第４図に示すように、グローブリング９内に
形成されるあらかじめ決めた斜面長さのはめ合い
円錐形部分２２内に、外側に開いたガラスリム部
分２１が形成する円錐形金属本体を収納すること
によつて支持する。グローブは、数本のボルトお
よびワツシヤー２３等の締結手段によつてぴつた
りと吊り下げられる。前記ボルトおよびワツシヤ
ー２３は、グローブの外側に開いたリムの頂部と
係合する支持リングの周囲に設けられる。ボルト
の代りにバネクリツブ等の他の締結手段を使用し
てもよい。

危険場所用照明取付具について、UL仕様書844
は、火炎不伝搬性継手としての継手の性能を試験
するための規格を規定する。当該規格は、継手の
最小長さ、および継手における表面間の最大間
隙、つまり最大すきまを規定する。継手またはす
きま寸法に関する規格は、照明取付具の内部容積
に関係しており、すきま問隙とすきま長さとの線
形の関係として表される。例えば、継手長さが
1.125インチ（2.858センチ）であると、0.004イン
チ（0.010センチ）のすきまが許容される。しか
し、継手長さが0.625インチ（1.588センチ）しか
ないと、すきまは0.0015インチ（0.0038センチ）
に制限される。これらの寸法的規格は、良好な継
手を作るための厳しい許容差と注意深い製造とを
規格する。

第４図に示すあらかじめ決めた斜面長さの円錐
形金属本体２２と外側に開いたリム部分２１との
間の継手においては、前記UL844規格を遵守しな
ければならない。ガラスグローブをプレスして焼
入し、円錐形表面２１を正確に真とすることは、
まだ技術的に実現可能でない。精密な鋳型を使用
し、注意深く焼入を行なうことによつて、指示計
の振れ限界の0.005インチ（0.013センチ）以内に
ガラスグローブの外側円錐形表面を形成すること
は可能である。製造について、0.010インチ
（0.025センチ）の振れ限界は実行可能であり、こ
の後、円錐形表面２１は研磨して、UL844規格に
合致するために必要な範囲に収める。研磨は、ガ
ラス旋盤にグローブをチヤツクし、ダイヤモンド
工具ビツトをガラスに接触して行なう。

一例において、UL844規格は、１インチ（2.54
センチ）の継手長さ、および0.003インチ
（0.0076センチ）を越えない第４図に示す表面２
２および２１間のすきまを有することによつて適
合することができよう。肉厚3/8インチ（0.95セ
ンチ）または0.375インチ（0.953センチ）の強化
ガラスグローブの外側に開いたリムにおいて、
0.010インチ（0.025センチ）だけ真から外れてい
ると仮定すると、0.003インチ（0.008センチ）内
の真に収めるために0.007インチ（0.018センチ）
研磨することは、圧縮下にある肉厚の外側25％の
８％以下を取り除くことになる。研磨されずに残
る壁面の外側部分内における圧縮応力の増加は、
極めて小さいことが分る。同時に、一定肉厚によ
つて、大きな強度と信頼性の向上という利益が強
化ガラスに実現される。外側に開いたリムの外側
上に、火炎不伝搬性の継手を有することのもう一
つの利益は、従来使用していたクランプリング１
２の必要がなくなり、またグローブリングとクラ
ンプリング（第２図）との間の１３におけるアク
メネジを通る火炎不伝搬性ガス抜き継手の必要が
なくなることである。

本発明を実施するような特定の強化ガラスグロ
ーブを参照して本発明を説明したが、本発明の目
的と範囲とを外れずに多くの変更が可能であろ
う。特許請求の範囲においては、そのような同等
の変更のすべてを含むことを意図するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるガラスグローブ組立体
を設けようとする代表的な危険場所用照明器具を
示す図、第２図は、グローブの厚いリム構造と支
持方法を示す従来技術の照明器具の断面図、第３
ａ図および第３ｂ図は、本発明に基づく新しい一
定肉厚グローブの平面図および垂直断面図、およ
び第４図は、一定肉厚グローブを使用する照明器
具の断面図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ガラスグローブ、およびグローブリングから
   なる危険場所用照明器具のためのガラスグローブ
   組立品において、 前記ガラスグローブは、外側に開いたリム部分
   と該リム部分に合体する椀形部分とを有し、前記
   グローブの壁面の厚さは少なくとも0.64センチ
   （1/4インチ）で前記両部分の全面にわたつてほぼ
   均一であり； 前記リム部分は、垂直に対して15〜45度の範囲
   のテーパ角度をなして円錐形表面部分を形成し； 前記グローブリングは、前記ガラスグローブを
   支持して照明ハウジングに前記ガラスグローブを
   固定するためにあり、前記外側に開いたリム部分
   を収容して当該リム部分とともに火炎不伝播性継
   手を作るようなあらかじめ決めた斜面長さの中央
   円錐形孔を有する金属本体からなり、そして 前記グローブをぴつたり保持する手段を設けた
   ガラスグローブ組立品。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載のガラスグロー
   ブ組立品において、前記グローブリングがネジ付
   周囲を有して、前記照明ハウジングの内側下端の
   はめ合いネジと結合するようなガラスグローブ組
   立品。 ３ 特許請求の範囲第１項に記載のガラスグロー
   ブ組立品において、前記リム部分の前記円錐形表
   面部分が十分に完全な真の円錐形表面に研磨さ
   れ、当該円錐形表面部分に合わさる前記中央円錐
   形孔の精密に切削した表面とともに火炎不伝播性
   継手を作るようにしたガラスグローブ組立品。