(57)【要約】【課題】カソード電極の切欠の角部での電界集中を抑制し、この角部を起因とする疑放電を抑制する。【解決手段】カソード電極６の電極面６ａの外周の切欠６ｂの角部ＥＧに、電極面６ａの中央部（電極面中央部）Ｏに対する角部ＥＧの電界強度比が２倍以下となるように、また、カソード電極６の受光面積が４５ｍｍ2以上となるように、曲率半径Ｒで面取り（Ｒ面取り）を施す。具体的には、曲率半径Ｒを、０．５ｍｍ以上、かつ１.６ｍｍ以下とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極と、このアノード電極に所定の間隙を隔てて対向して設けられた板状のカソード電極と、前記アノード電極を前記カソード電極が設けられている方向から支える複数の導電性の支柱とを備え、前記アノード電極と前記カソード電極との間に流れる電流に基づいて紫外線を検出する紫外線センサにおいて、
前記カソード電極は、
その電極面の外周に前記導電性の支柱をよけるための複数の切欠を備え、
前記切欠の前記電極面の外周と交差する角部は、
前記電極面の中央部に対する前記角部の電界強度比が２倍以下となるように曲率半径Ｒで面取りが施されている
ことを特徴とする紫外線センサ。
【請求項２】
請求項１に記載された紫外線センサにおいて、
前記曲率半径Ｒは、
０．５ｍｍ以上とされている
ことを特徴とする紫外線センサ。
【請求項３】
請求項１に記載された紫外線センサにおいて、
前記曲率半径Ｒは、
前記カソード電極の受光面積が４５ｍｍ2以上となるような値とされている
ことを特徴とする紫外線センサ。
【請求項４】
請求項３に記載された紫外線センサにおいて、
前記曲率半径Ｒは、
０．５ｍｍ以上、かつ１.６ｍｍ以下とされている
ことを特徴とする紫外線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アノード電極とカソード電極との間に流れる電流に基づいて紫外線を検出する紫外線センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車のボディーや部品の塗装ラインの乾燥炉、アルミや亜鉛ダイキャストの溶解炉、および金属部品の焼き入れ用の熱処理炉などの各種工業炉において、燃焼安全装置の火炎検出センサとして紫外線センサが用いられている。
【０００３】
図７を参照して、従来の紫外線センサ１０１について説明する（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図７において、１１はホウ珪酸ガラスで構成されたガラスパッケージである。ガラスパッケージ１１は、内部空間に特殊な混合ガス（ＮｅとＨ２の混合ガス）が一定圧で封入されている。また、ガラスパッケージ１１の上面には天板１２が設けられており、この天板１２には紫外線を透過できるガラスが使用されている。また、ガラスパッケージ１１の内部に、所定の間隙を隔てて互いの面（電極面）を対向させた円板状のカソード電極１３およびアノード電極１４が設けられている。
【０００５】
アノード電極１４には、このアノード電極１４をカソード電極１３が設けられている方向から支える複数の導電性の支柱１５（１５−１〜１５−３）の一端部がレーザ溶接されており、この導電性の支柱１５（１５−１〜１５−３）の他端部はガラスパッケージ１１の外部に引き出されている。また、アノード電極１４には、複数の貫通孔１４ａが網目状に形成されている。
【０００６】
カソード電極１３にも、アノード電極１４と同様、カソード電極１３を支える複数の導電性の支柱１６（１６−１〜１６−３）の一端部がレーザ溶接されており、この導電性の支柱１６（１６−１〜１６−３）の他端部はガラスパッケージ１１の外部に引き出されている。また、カソード電極１３には、図８に示すように、その電極面１３ａの外周に、アノード電極１４を支える導電性の支柱１５（１５−１〜１５−３）をよけるための切欠１３ｂ（１３ｂ1〜１３ｂ3）が形成されている。
【０００７】
このように構成された紫外線センサ１０１では、天板１２を通過した紫外線がアノード電極１４の貫通孔１４ａを通ってカソード電極１３に到達すると、光電効果により電子が放出され、その後、封入ガス・電圧により電子なだれが発生して放電が開始される。すなわち、アノード電極１４とカソード電極１３との間に電流が流れ、このアノード電極１４とカソード電極１３との間に流れる電流に基づいて、天板１２を通過した特定波長の紫外線のみが紫外線センサ１０１によって検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１２−２５５７３０号公報
【特許文献２】特開２０１５−１１５２２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
紫外線センサの放電特性は、カソード電極とアノード電極との間の電界強度に大きく影響されるため、カソード電極とアノード電極との間の平行度を保つような製造方法がとられている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
しかしながら、従来の紫外線センサでは、図８に例示したように、カソード電極１３の電極面１３ａの外周に、アノード電極１４を支える導電性の支柱１５をよけるための複数の切欠１３ｂが形成されている。このため、カソード電極１３とアノード電極１４との間の平行度が保たれていても、この切欠１３ｂの角部（電極面１３ａの外周と交差する部分（図９に示す角部ＥＧ（ＥＧ１1，ＥＧ１2〜ＥＧ３1，ＥＧ３2））で、電界集中により電界強度が高くなり、疑放電を起こす可能性がある。
【００１１】
なお、従来の紫外線センサ１０１では、カソード電極１３の切欠１３ｂの角部ＥＧに曲率半径Ｒで面取り（Ｒ面取り）が施されている。カソード電極１３は、電極面積が小さいと低感度になってしまうので、与えられたスペースの制約下で極力電極面積を大きくとることが望ましい。このようなことを勘案して、従来の紫外線センサ１０１では、カソード電極１３の切欠１３ｂの角部ＥＧのＲ面取りの曲率半径Ｒを０．３ｍｍ以下としており、電極面１３ａの中央部Ｏに対する角部ＥＧの電界強度比は２倍を超えている。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、カソード電極の切欠の角部での電界集中を抑制し、この角部を起因とする疑放電を抑制することが可能な紫外線センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような目的を達成するために本発明は、アノード電極（７）と、このアノード電極に所定の間隙を隔てて対向して設けられた板状のカソード電極（６）と、アノード電極をカソード電極が設けられている方向から支える複数の導電性の支柱（８）とを備え、アノード電極とカソード電極との間に流れる電流に基づいて紫外線を検出する紫外線センサ（１００）において、カソード電極は、その電極面（６ａ）の外周に導電性の支柱をよけるための複数の切欠（６ｂ）を備え、切欠の電極面の外周と交差する角部（ＥＧ）は、電極面の中央部（Ｏ）に対する角部の電界強度比が２倍以下となるように曲率半径Ｒで面取り（Ｒ面取り）が施されていることを特徴とする。
【００１４】
この発明において、カソード電極の切欠の角部のＲ面取りの曲率半径Ｒは、電極面の中央部に対する角部の電界強度比が２倍以下となるような値とされている。これにより、カソード電極の切欠の角部での電界集中が抑制され、この角部を起因とする疑放電が抑制されるものとなる。
【００１５】
なお、上記説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって示している。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したことにより、本発明によれば、カソード電極の導電性の支柱をよけるための切欠の角部に、電極面の中央部に対する角部の電界強度比が２倍以下となるようにＲ面取りを施すようにしたので、カソード電極の切欠の角部での電界集中を抑制し、この角部を起因とする疑放電を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る紫外線センサの要部を示す斜視図である。
【図２】図２は、この紫外線センサのエンベロープを取り除いた状態を示す斜視図である。
【図３】図３は、この紫外線センサにおけるカソード電極の形状を示す平面図である。
【図４】図４は、カソード電極の切欠の角部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）とカソード電極の電極面の中央部に対する角部の電界強度比との関係を示す図である。
【図５】図５は、カソード電極の切欠の角部の曲率半径Ｒ（ｍｍ）とカソード電極の電極面積（ｍｍ2）との関係を示す図である。
【図６】図６は、角部の曲率半径Ｒを０.６ｍｍとした場合、１.５ｍｍとした場合、および２ｍｍとした場合のカソード電極の形状を示す平面図である。
【図７】図７は、従来の紫外線センサの要部を示す斜視図である。
【図８】図８は、従来の紫外線センサのエンベロープを取り除いた状態を示す斜視図である。
【図９】図９は、従来の紫外線センサにおけるカソード電極の形状を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態に係る紫外線センサ（以下、ＵＶチューブと呼ぶ。）１００の要部を示す斜視図である。
【００１９】
図１において、１はホウ珪酸ガラスなどの硬質ガラスからなる筒状のエンベロープである。エンベロープ１の上端の開口部は天板２で塞がれており、下端の開口部は台座３により支持されている。台座３には、エンベロープ１に連通した排気管４が設けられており、エンベロープ１と天板２と台座３と排気管４とによってガラスパッケージ５が構成されている。このガラスパッケージ５の内部空間に、特殊な混合ガス（ＮｅとＨ２の混合ガス）が一定圧で封入されている。
【００２０】
ガラスパッケージの５内部には、互いの面を対向させた円板状のカソード電極６とアノード電極７が設けられている。ここで、カソード電極６およびアノード電極７を構成するタングステンは層状の構造となっている。
【００２１】
アノード電極７には、このアノード電極７をカソード電極６が設けられている方向から支える複数の導電性の支柱８（８−１〜８−３）の一端部がレーザ溶接されており、この導電性の支柱８（８−１〜８−３）の他端部は台座３を貫通してガラスパッケージ５の外部に引き出されている。また、アノード電極７は、断面が矩形状の貫通孔７ａを面方向に沿って複数配列した網板状になっている。
【００２２】
カソード電極６にも、アノード電極７と同様、カソード電極６を支える複数の導電性の支柱９（９−１〜９−３）の一端部がレーザ溶接されており、この導電性の支柱９（９−１〜９−３）の他端部は台座３を貫通してガラスパッケージ５の外部に引き出されている。また、カソード電極６には、図２に示すように、その電極面６ａの外周に、アノード電極７を支える導電性の支柱８（８−１〜８−３）をよけるための切欠６ｂ（６ｂ1〜６ｂ3）が形成されている。
【００２３】
なお、この実施の形態において、導電性の支柱８，９は、鉄、ニッケルおよびコバルトの合金（コバール）で構成されている。以下、導電性の支柱８，９をコバール線と呼ぶ。
【００２４】
このように構成されたＵＶチューブ１００では、天板２を通過した紫外線がアノード電極７の貫通孔７ａを通ってカソード電極６に到達すると、光電効果により電子が放出され、その後、封入ガス・電圧により電子なだれが発生して放電が開始される。すなわち、アノード電極７とカソード電極６との間に電流が流れ、このアノード電極７とカソード電極６との間に流れる電流に基づいて、天板２を通過した特定波長の紫外線のみがＵＶチューブ１００によって検出される。
【００２５】
〔カソード電極の切欠〕
このＵＶチューブ１００において、カソード電極６の切欠６ｂ（６ｂ1〜６ｂ3）には、図３に示すように、その電極面６ａの外周と交差する角部ＥＧ（ＥＧ１1，ＥＧ１2〜ＥＧ３1，ＥＧ３2）に曲率半径Ｒで面取り（Ｒ面取り）が施されている。
【００２６】
〔角部の曲率半径Ｒ〕
このＵＶチューブ１００では、カソード電極６の切欠６ｂ（６ｂ1〜６ｂ3）の角部ＥＧ（ＥＧ１1，ＥＧ１2〜ＥＧ３1，ＥＧ３2）に施すＲ面取りの曲率半径Ｒの値を下記の条件１，２から導き出している。
【００２７】
条件１：電極の外径をφ８.７ｍｍ、電極間隔を０.４ｍｍとした場合に、電極面中央部・角部の電界強度比を２倍以下に抑える必要がある。（電極上の各部の電界強度の差異が大きくならないようにする。）
条件２：感度を維持するために、４５ｍｍ2以上の受光面積を確保する必要がある。（Ｒが大きくなると支柱をよけるために電極の面積を減らさざるをえない。）
【００２８】
図４に、カソード電極６の切欠６ｂの角部ＥＧの曲率半径Ｒ（ｍｍ）とカソード電極６の電極面６ａの中央部（電極面中央部）Ｏに対する角部ＥＧの電界強度比との関係を示す。図５に、カソード電極６の切欠６ｂの角部ＥＧの曲率半径Ｒ（ｍｍ）とカソード電極６の電極面積（ｍｍ2）との関係を示す。図４、図５いずれの関係も、カソード電極６およびアノード電極７の外径をφ８.７ｍｍ、電極間隔を０.４ｍｍとした場合に、角部ＥＧの曲率半径Ｒを変えながら実際に求めた関係である。
【００２９】
図４において、α１は角部ＥＧの曲率半径Ｒを０.３ｍｍとした場合（図６（ａ）参照（従来形状））、α２は角部ＥＧの曲率半径Ｒを０.６ｍｍとした場合（図６（ｂ）参照）、α３は角部ＥＧの曲率半径Ｒを１.５ｍｍとした場合（図６（ｃ）参照）、α４は角部ＥＧの曲率半径Ｒを２ｍｍとした場合（図６（ｄ）参照）の電界強度比を示す。
【００３０】
図５において、Ｓ１は角部ＥＧの曲率半径Ｒを０.３ｍｍとした場合（図６（ａ）参照（従来形状））、Ｓ２は角部ＥＧの曲率半径Ｒを０.６ｍｍとした場合（図６（ｂ）参照）、Ｓ３は角部ＥＧの曲率半径Ｒを１.５ｍｍとした場合（図６（ｃ）参照）、Ｓ４は角部ＥＧの曲率半径Ｒを２ｍｍとした場合（図６（ｄ）参照）のカソード電極６の電極面積を示す。なお、図６（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）において、切欠６ｂの深さ方向の曲面の半径ｒは同じである。
【００３１】
図４に示した関係から、上記の条件１を満たすためには、角部ＥＧの曲率半径Ｒは０.５ｍｍ以上である必要があることが分かる。また、図５に示した関係から、上記の条件２を満たすためには、角部ＥＧの曲率半径Ｒは１.６ｍｍ以下である必要があることが分かる。これにより、本実施の形態では、上記の条件１と条件２の両方を満たすものとして、角部ＥＧに施すＲ面取りの曲率半径Ｒを０.５ｍｍ≦Ｒ≦１.６ｍｍの範囲内の値として定めている。
【００３２】
なお、上述した実施の形態では、上記の条件１と条件２の両方を満たすものとして角部ＥＧに施すＲ面取りの曲率半径Ｒを定めるようにしているが、必ずしも条件１と条件２の両方を満たさなくてもよく、条件１のみを満たすものとしてもよい。
【００３３】
少なくとも条件１を満たせば、カソード電極６の電極面中央部Ｏに対する角部ＥＧの電界強度比が２倍以下となるので、カソード電極６の切欠６ｂの角部ＥＧでの電界集中が抑制され、この角部ＥＧを起因とする疑放電が抑制されるものとなる。条件２も満たすものとすれば、与えられたスペースの制約下で極力電極面積を大きくとるようにして、低感度となることを避けることができるようになる。
【００３４】
〔実施の形態の拡張〕
以上、実施の形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１…エンベロープ、２…天板、３…台座、４…排気管、５…ガラスパッケージ、６…カソード電極、６ａ…電極面、６ｂ…切欠（６ｂ1〜６ｂ3）、ＥＧ（ＥＧ１1，ＥＧ１2〜ＥＧ３1，ＥＧ３2）…角部、Ｏ…電極面中央部、７…アノード電極、、８（８−１〜８−３），９（９−１〜９−３）…導電性の支柱（コバール線）、１００…紫外線センサ（ＵＶチューブ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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