(57)【要約】【課題】一対の電極を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサを小型化し、かつ、安定した電極の位置決めが可能な火炎センサの製造方法を提供する【解決手段】一対の電極と、この電極を保持する複数のリード線と、前記複数のリード線が貫通するボタンステムと、前記ボタンステムと接合されて前記一対の電極を密封する空間を有するコップ形状のガラスとを備えたＵＶチューブを用いた火炎センサの製造方法であって、前記空間を有するコップ形状のガラスを前記ボタンステムと高温にして接合する工程において、前記ＵＶチューブの外部に突出している複数のリード線が特定の姿勢を保つように固定して外力を加えるようにしたので、火炎センサを小型化し、かつ、ガラスシール時の熱影響を受けても安定した電極の位置決めが可能な状態で、精度よく製造することができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、この電極を保持する複数のリード線と、前記複数のリード線が貫通するボタンステムと、前記ボタンステムと接合されて前記一対の電極を密封する空間を有するコップ形状のガラスとを備えたＵＶチューブを用いた火炎センサの製造方法であって、
前記空間を有するコップ形状のガラスを前記ボタンステムと高温にして接合する工程において、前記ＵＶチューブの外部に突出している複数のリード線が特定の姿勢を保つように固定して外力を加えることを特徴とする火炎センサの製造方法。
【請求項２】
前記空間を有するコップ形状のガラスを前記ボタンステムと高温にして接合する工程において、前記複数のリード線が特定の姿勢を保つように固定して外力を加える際に、前記電極に広げる方向、または、狭くする方向に力を加えることを特徴とする請求項１記載の火炎センサの製造方法。
【請求項３】
前記空間を有するコップ形状のガラスを前記ボタンステムと高温にして接合する工程において、前記複数のリード線が特定の姿勢を保つように固定して外力を加える際に、前記一対の電極のうちの一方の電極については広げる方向へ、もう一方の電極については狭くする方向へ力を加えることを特徴とする請求項１記載の火炎センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、火炎中に含まれる紫外線を検出する火炎センサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
火炎センサの一種として、ユニット化した紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）を用いて火炎中に含まれる紫外線を検出する火炎センサがある。このＵＶチューブは、紫外線を受けて放電を生起する一対の放電電極を円筒形のガラス管内に封止し、上記一対の放電電極それぞれのリード線をガラス管の一端部から導出したものである。
このような構造のＵＶチューブは、火がついていることを確実に検知するための安全確保の役割を担っており、例えばボイラ内の燃焼状態をモニタするための火炎センサとして用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、図１は、従来のＵＶチューブの構造を示す模式図である。ガラス管１０の中に、網目状のアノード電極１１と、カソード電極１２とが、リード線１３，１４によってそれぞれ支持されており、ガラス管１０にはガスが封入されている。このアノード電極１１とカソード電極１２とは、平行平面構造であり、両電極間は約０．５ｍｍの距離を保って配置されている。そして、ガラス管１０の端部（図１の上端部）及び側部から入射した紫外線が、アノード電極１１の網目を抜けてカソード電極１２に当たることにより、放電する（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−１２５８１号公報
【特許文献２】特公昭４４−１０３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の火炎センサに用いられるＵＶチューブは、図１のガラス管１０の上下方向の長さが４．３ｃｍ前後の比較的大きなものであるため、振動に弱く、ガスタービンや発電所等の特殊な市場では使えないという問題があった。
そこで、ＵＶチューブを小型化することが考えられる。図２は、従来のＵＶチューブ（図２左側）と、この発明におけるＵＶチューブ（図２右側）との外観を比較する模式図である。この発明におけるＵＶチューブは、大幅な小型化を図ったものであり、空間を有するコップ形状のガラス２０の上下方向の長さは１．７ｃｍ前後である。このように小型化されたＵＶチューブは、耐振動性、耐衝撃性を向上できるため、このＵＶチューブを用いた火炎センサは、ガスタービンの燃焼検出など、従来では安定した火炎検出が困難であった過酷な環境での使用が可能となる。
【０００６】
しかしながら、ＵＶチューブを小型化したことにより、アノード電極２１とカソード電極２２とを支えるコバール線（リード線）２３（図２においては図示せず）及びコバール線（リード線）２４と、ガラスシール部（空間を有するコップ形状のガラス２０の溶接部）とが近距離に配置されるため、ガラスシール時の熱影響でコバール線２３，２４が変動し、アノード電極２１及びカソード電極２２を安定して保持していることができず、安定した電極の位置決めが非常に困難となる、という課題が発生した。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、一対の電極を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサを小型化し、かつ、安定した電極の位置決めが可能な火炎センサの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、この発明は、一対の電極と、この電極を保持する複数のリード線と、前記複数のリード線が貫通するボタンステムと、前記ボタンステムと接合されて前記一対の電極を密封する空間を有するコップ形状のガラスとを備えたＵＶチューブを用いた火炎センサの製造方法であって、前記空間を有するコップ形状のガラスを前記ボタンステムと高温にして接合する工程において、前記ＵＶチューブの外部に突出している複数のリード線が特定の姿勢を保つように固定して外力を加えることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明は、前記空間を有するコップ形状のガラスを前記ボタンステムと高温にして接合する工程において、前記複数のリード線が特定の姿勢を保つように固定して外力を加える際に、前記電極に広げる方向、または、狭くする方向に力を加えることを特徴とする。
【００１０】
また、この発明は、前記空間を有するコップ形状のガラスを前記ボタンステムと高温にして接合する工程において、前記複数のリード線が特定の姿勢を保つように固定して外力を加える際に、前記一対の電極のうちの一方の電極については広げる方向へ、もう一方の電極については狭くする方向へ力を加えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明における火炎センサの製造方法によれば、一対の電極を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサを、小型化し、かつ、ガラスシール時の熱影響を受けても安定した電極の位置決めが可能な状態で、精度よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来の紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）の構造を示す模式図である。
【図２】従来のＵＶチューブと、この発明におけるＵＶチューブとの外観を比較する模式図である。
【図３】この発明の実施の形態１における紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）の製造工程を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１におけるＵＶチューブの製造方法を示す模式図である。
【図５】この発明の実施の形態２におけるＵＶチューブの製造方法を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
この発明の実施の形態１における火炎センサの紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）は、図３に示す製造工程にしたがって作成される。ここで、ＵＶチューブ内で使用されるアノード電極２１とカソード電極２２は、従来同様、いずれも面電極であり、アノード電極２１のみ網目状の電極である。
【００１４】
まず初めに、図３（ａ）に示すように、排気管２６、ボタンガラス２７、各３本のコバール線２３，２４を同時に封着して、ボタンステム２８を形成する。
次に、図３（ｂ）に示すように、カソード電極２２用の３本のコバール線（リード線）２４にカソード電極２２を配置して溶接する。この際、３本のコバール線２４について、１本ずつ順に電極面上面からコバール線２４の端面に向けてレーザーを照射して溶接する。なお、カソード電極２２には、アノード電極２１用の３本のコバール線２３に接触しないよう、その３本のコバール線２３に対応する箇所にそれぞれ切欠きが設けられている。
その後、図３（ｃ）に示すように、アノード電極２１とカソード電極２２との間の距離が所定の距離（ここでは、０．４ｍｍ）保たれるようにするために、スペーサ２９を一時的に配置する。なお、スペーサ２９は必須ではなく、アノード電極２１とカソード電極２２との間の距離を所定の距離に保つことができるものであれば、他の代替方法を用いても構わない。
【００１５】
そして、カソード電極２２の上にスペーサ２９を一時的に配置してから、図３（ｄ）に示すように、アノード電極２１を３本のコバール線（リード線）２３に溶接する。なお、網目状のアノード電極２１には、３本のコバール線２３を接続するための穴が、その３本のコバール線２３に対応する箇所にそれぞれ設けられている。また、３本のコバール線２３は、カソード電極２２用の３本のコバール線２４よりも長く作られており、アノード電極２１をコバール線２３と溶接した際に、アノード電極２１とカソード電極２２とが接触しないように設定されている。ここで、アノード電極２１を溶接する際には、まず初めに、アノード電極２１の３つの穴の位置を３本のコバール線２３の位置に合わせて、アノード電極２１を配置する。この際、スペーサ２９がなければ、アノード電極２１はカソード電極２２と接触してしまうが、スペーサ２９を介しているので、アノード電極２１はそのスペーサ２９の厚さ分だけカソード電極２２と距離を保って配置される。この状態で、前述のカソード電極２２と同様に、３本のコバール線２３について１本ずつ順にレーザー照射によりアノード電極２１と溶接する。
【００１６】
その後、前記スペーサ２９を取り除き、最後に、図３（ｅ）に示すように、空間を有するコップ形状のガラス２０をかぶせてボタンステム２８と溶接し、内部にガスを封入してから密閉する。
【００１７】
ここで、空間を有するコップ形状のガラス２０をボタンステム２８と溶接する際の方法について説明する。図４は、この発明の実施の形態１におけるＵＶチューブの製造方法を示す模式図である。溶接の際には、空間を有するコップ形状のガラス２０とボタンステム２８との接合部を、図４に示す横方法（左右方向）から、バーナーにより約１０００°Ｃの熱を加えて接合する。ここで、本願発明におけるＵＶチューブは小型化され、アノード電極２１とカソード電極２２とを支えるコバール線（リード線）２３，２４と、ガラスシール部（空間を有するコップ形状のガラス２０とボタンステム２８との接合部）とが近距離に配置されているため、バーナーの熱がボタンガラス２７だけでなく、コバール線２３，２４にも影響を及ぼす。このため、何も支えがなければ、ガラスシール時の熱影響によりコバール線２３，２４が変動し、アノード電極２１及びカソード電極２２を安定して保持していることができず、安定した電極の位置決めができなくなってしまう。
【００１８】
そこで、この実施の形態１では、図４に示すように、ガラスシール時に治具３１を使用する。まず初めに、図３（ａ）〜（ｄ）により、アノード電極２１とカソード電極２２が溶接されて一体となったボタンステム２８を、治具３１に固定する。この際、ボタンステム２８に空間を有するコップ形状のガラス２０をかぶせた場合に、ＵＶチューブの外部に突出している排気管２６を、治具３１に固定する。また、治具３１は、アノード電極２１用のコバール線２３（図４においては図示せず）及びカソード電極２２用のコバール線２４の接合部付近が、ある所定の距離以上狭くならないように、上段部３２を備えている。また、アノード電極２１用の３本のコバール線２３とカソード電極２２用の３本のコバール線２４とをそれぞれ把持するフィンガー３３が、それぞれのコバール線２３，２４ごとに（計６本）設けられている。
【００１９】
このように、アノード電極２１とカソード電極２２が溶接されて一体となったボタンステム２８を、治具３１及びフィンガー３３で固定した状態で、空間を有するコップ形状のガラス２０をかぶせて、ボタンステム２８との接合部をバーナーで溶接する。この際、フィンガー３３の上部を内側に押す方向に外力を加えることにより、バーナーによる溶接により柔らかくなっている接合部付近のコバール線２３，２４に簡単に力が加わり、ボタンステム２８端面（ボタンガラス２７）を支点としてアノード電極２１及びカソード電極２２には広げる力が加わるため、バーナーの熱影響により各電極が撓んでしまうことがなく、平行で安定した状態を保つことができる。
【００２０】
なお、この実施の形態１では、面電極の中心部における両電極間の距離は０．４ｍｍとしたが、これはスペーサ２９の厚みにより、適宜調節することができる。
また、それぞれの面電極と接続されるコバール線の本数は各３本としたが、少なくとも２本以上であって面電極を支持することが可能な本数であれば、適宜変更してもよい。
【００２１】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２における火炎センサの紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）は、実施の形態１同様、図３に示す製造工程にしたがって作成される。そして、図３（ｅ）に示す、空間を有するコップ形状のガラス２０をかぶせてボタンステム２８と溶接する際の製造方法のみが、実施の形態１と異なる。
図５は、この発明の実施の形態２におけるＵＶチューブの製造方法を示す模式図である。溶接の際には、実施の形態１同様、空間を有するコップ形状のガラス２０とボタンステム２８との接合部を、図５に示す横方法（左右方向）から、バーナーにより約１０００°Ｃの熱を加えて接合する。
【００２２】
この実施の形態２では、図５に示すように、ガラスシール時に治具４１を使用する。まず初めに、図３（ａ）〜（ｄ）により、アノード電極２１とカソード電極２２が溶接されて一体となったボタンステム２８を、治具４１に固定する。この際、ボタンステム２８に空間を有するコップ形状のガラス２０をかぶせた場合に、ＵＶチューブの外部に突出している排気管２６を、治具４１に固定する。また、治具４１は、アノード電極２１用のコバール線２３（図５においては図示せず）及びカソード電極２２用のコバール線２４の下方が少し広がって固定されるようにするための、下段部４２を備えている。また、アノード電極２１用の３本のコバール線２３とカソード電極２２用の３本のコバール線２４とをそれぞれ把持するフィンガー４３が、それぞれのコバール線２３，２４ごとに（計６本）設けられている。
【００２３】
このように、アノード電極２１とカソード電極２２が溶接されて一体となったボタンステム２８を、治具４１及びフィンガー４３で固定した状態で、空間を有するコップ形状のガラス２０をかぶせて、ボタンステム２８との接合部をバーナーで溶接する。この際、フィンガー４３の上部を内側に押す方向に外力を加えることにより、バーナーによる溶接により柔らかくなっている接合部付近のコバール線２３，２４に簡単に力が加わり、ボタンステム２８端面（ボタンガラス２７）を支点としてアノード電極２１及びカソード電極２２には狭くする力が加わるため、バーナーの熱影響により各電極が撓んでしまうことがなく、電解の強い部分の間隔が広がることにより、電解が均一になり、より安定した放電を促すことが可能になる。
【００２４】
なお、実施の形態１のように、各電極に広げる方向に力を加えるか、実施の形態２のように、各電極に狭くする方向に力を加えるかは、バーナーによる熱影響により、電極がどのように変動してしまうかに合わせて、適宜決定すればよいものである。
また、例えば、アノード電極２１に対して（コバール線２３に対して）は、実施の形態１を適用し、カソード電極２２に対して（コバール線２４に対して）は、実施の形態２を適用するなど、コバール線２３，２４ごとに異なる方向へ力を加えるようにすることもできる。この場合には、治具の上段部と下段部とを、コバール線（リード線）１本置きに設けるようにすればよい。これにより、一方の電極については広げる方向へ、他方の電極については狭くする方向へ力を加えることができる。
【００２５】
以上のように、この発明における火炎センサの製造方法によれば、一対の電極を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサを、小型化し、かつ、ガラスシール時の熱影響を受けても安定した電極の位置決めが可能な状態で、精度よく製造することができる。
【００２６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１０  ガラス管
１１，２１  アノード電極
１２，２２  カソード電極
１３，１４，２３，２４  コバール線（リード線）
２０  空間を有するコップ形状のガラス
２６  排気管
２７  ボタンガラス
２８  ボタンステム
２９  スペーサ
３１，４１  治具
３２  治具３１の上段部
４２  治具４１の下段部
３３，４３  フィンガー
【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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