(57)【要約】【課題】紫外線の照射が終わっているにもかかわらず、紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）に配置された一対の面電極の特に電界の強い外周部を起点に発生しやすい、いわゆる偽放電を抑制できる火炎センサを提供する。【解決手段】一対の面電極（アノード電極２１及びカソード電極２２）を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサにおいて、面電極の中心部における両電極間の距離を面電極の外周部における両電極間の距離より短い構成にしたので、一対の電極間の中心部と外周部とにおける電界がほぼ均一になり、面電極の特に電界の強い外周部を起点に発生しやすい偽放電を抑制することができる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の面電極を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサにおいて、
前記一対の面電極のうち少なくともいずれか一方が湾曲していることにより、前記面電極の中心部における両電極間の距離が前記面電極の外周部における両電極間の距離より短いことを特徴とする火炎センサ。
【請求項２】
前記一対の面電極を固定するリード線を少なくともそれぞれ２本ずつ備え、
前記湾曲した面電極と前記リード線との接続部において、前記面電極が傾斜していることを特徴とする請求項１記載の火炎センサ。
【請求項３】
一対の面電極を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサの製造方法であって、
前記一対の面電極のうち少なくともいずれか一方を湾曲させる工程が、前記湾曲させる面電極とリード線との接続部において、前記面電極を傾斜させることにより、前記面電極の中心部における両電極間の距離を、前記面電極の外周部における両電極間の距離より短くしたことを特徴とする火炎センサの製造方法。
【請求項４】
前記一対の面電極を一体化させる絶縁体を備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】
しかしながら、従来の火炎センサは、上記のように、ＵＶチューブ内の一対の面電極（アノード電極とカソード電極）が平行に配置されているため、その面電極の中心部よりも外周部での電界の方が強くなってしまい、面電極の外周部が放電しやすい状態になっている。このため、実際には火が消えており、紫外線の照射が終わっているにもかかわらず、面電極の特に電界の強い外周部を起点に発生しやすい、いわゆる偽放電が発生してしまうという課題があった。この結果、火炎がないにもかかわらず火炎検出してしまい、非常に危険であった。
【０００６】
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、一対の面電極を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサにおいて、偽放電を抑制できる火炎センサ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】
【０００７】
上記目的を達成するため、この発明は、一対の面電極を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサにおいて、前記一対の面電極のうち少なくともいずれか一方が湾曲していることにより、前記面電極の中心部における両電極間の距離が前記面電極の外周部における両電極間の距離より短いことを特徴とする。
【０００８】
また、この発明は、前記一対の面電極を固定するリード線を少なくともそれぞれ２本ずつ備え、前記それぞれの面電極とリード線との接続部において、前記面電極が傾斜していることを特徴とする。
【０００９】
また、この発明は、一対の面電極を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサの製造方法であって、前記一対の面電極のうち少なくともいずれか一方を湾曲させる工程が、前記湾曲させる面電極とリード線との接続部において、前記面電極を傾斜させることにより、前記面電極の中心部における両電極間の距離を、前記面電極の外周部における両電極間の距離より短くしたことを特徴とする。
【００１０】
また、この発明は、前記一対の面電極を一体化させる絶縁体を備える火炎センサであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、一対の面電極を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサにおいて、面電極の中心部における両電極間の距離を面電極の外周部における両電極間の距離より短くしたので、一対の面電極間の中心部と外周部とにおける電界がほぼ均一になり、面電極の特に電界の強い外周部を起点に発生しやすい偽放電を抑制することができる。
【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】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３】この発明の実施の形態１におけるカソード電極とコバール線との接続部を示す拡大図である。
【図４】この発明の実施の形態１における湾曲したカソード電極を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１におけるアノード電極とコバール線との接続部を示す拡大図である。
【図６】この発明の実施の形態１における湾曲したアノード電極を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態１におけるアノード電極とカソード電極との概略関係を示す模式図である。
【図８】この発明の実施の形態２におけるアノード電極とカソード電極を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態２におけるアノード電極とカソード電極との概略関係を示す模式図である。
【図１０】この発明の実施の形態３における紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）の製造方法を示す模式図である。
【図１１】この発明の実施の形態３におけるアノード電極とカソード電極との概略関係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２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２（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２（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を溶接する。その後、図２（ｃ）に示すように、アノード電極２１とカソード電極２２との間に、両電極間の距離が一番短い場所においても所定の距離（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。その状態で、図２（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に溶接し、前記スペーサ２９を取り除く。最後に、図２（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。なお、空間を有するコップ形状のガラス２０は、その端部２５（図２（ｅ）の上端部）のみが紫外線透過ガラスで作られている。
【００１５】
ここで、図２（ｂ）におけるカソード電極２２を溶接する際の手順、及び、その結果カソード電極２２が湾曲することについて説明する。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。
【００１６】
図２（ｂ）におけるカソード電極２２を溶接する際には、まず初めに、カソード電極２２用の３本のコバール線２４にカソード電極２２を配置する。その状態で、３本のコバール線２４の１本についてのみ、レーザー照射によりカソード電極２２と溶接する。これにより、溶接されたコバール線２４が溶けて短くなり、カソード電極２２は当該コバール線２４との接続部において傾斜し、カソード電極２２の当該コバール線２４の付近のみが斜めに下方に撓む。
図３は、カソード電極２２とコバール線２４との接続部を示す拡大図である。このように、コバール線２４に配置したカソード電極２２の電極板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を行う。このとき、コバール線２４は約０．０１〜０．０３ｍｍ溶融して全長が縮み、カソード電極２２はコバール線２４との接続部において傾斜し、カソード電極２２の当該コバール線２４の付近のみが斜め下方に撓んだ状態になる。
【００１７】
同様に、他のコバール線２４のうちの１本についてのみ、レーザー照射によりカソード電極２２と溶接する。これにより、カソード電極２２はその２本目のコバール線２４との接続部においても傾斜し、当該コバール線２４の付近においても斜めに下方に撓む。最後に、残りのコバール線２４についてもレーザー照射によりカソード電極２２と溶接する。これにより、カソード電極２２は最後のコバール線２４との接続部においても傾斜し、最後のコバール線２４の付近においても斜めに下方に撓む。この結果、カソード電極２２は中央付近が上方に（凸状に）盛り上がり、それぞれのコバール線２４付近及びコバール線２４同士を結ぶ線分の間の部分（すなわち、カソード電極２２の外周部）が下方に湾曲した形状になる。
【００１８】
図４は、このようにして得られた、湾曲したカソード電極２２を示す図である。なお、カソード電極２２の湾曲量は、カソード電極２２とコバール線２４との溶接時の溶かし込み量により決定される。
【００１９】
次に、このようにして湾曲させたカソード電極２２の上に、図２（ｃ）に示すようにスペーサ２９を一時的に配置してから、図２（ｄ）におけるアノード電極２１を溶接する際の手順、及び、その結果アノード電極２１が湾曲することについて説明する。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。
【００２０】
図２（ｄ）におけるアノード電極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の中央付近はカソード電極２２の中央付近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。
【００２１】
図５は、アノード電極２１とコバール線２３との接続部を示す拡大図である。このように、アノード電極２１に設けられているコバール線２３との接続用の穴にコバール線２３を通して、コバール線２３の端面に上方から直接レーザーを照射することでコバール線２３を溶融し、溶接を行う。この際、カソード電極２２とアノード電極２１との間に配置されたスペーサ２９の厚みにより、両電極間の距離が決定する。このとき、コバール線２３は約０．１０〜０．１５ｍｍ溶融して全長が縮み、アノード電極２１はコバール線２３との接続部において傾斜して谷折りに折り曲がったようになり、アノード電極２１の当該コバール線２３の付近のみが下方に撓んだ状態になる。この際、スペーサ２９は、図２（ｃ）に示すように、コバール線２３同士を結ぶ線分の間の部分（両電極の外周部の、カソード電極２２用のコバール線２４に対応する部分）にも挟まれているため、その部分、すなわち、カソード電極２２がコバール線２４と溶接された付近と対向する部分については、アノード電極２１は、図５に示すアノード電極２１の右端部分よりもさらに外周部が上方に湾曲した状態になる。
【００２２】
図６は、このようにして得られた、湾曲したアノード電極２１を示す図である。なお、カソード電極２２の溶接時と同様に、アノード電極２１の湾曲量は、アノード電極２１とコバール線２３との溶接時の溶かし込み量により決定される。
【００２３】
図７は、この発明の実施の形態１におけるＵＶチューブ内のアノード電極２１とカソード電極２２との概略関係を示す模式図である。この図は、図１に示す従来のＵＶチューブの構造のうち、アノード電極１１及びカソード電極１２に対応する部分だけを示す図である。図１と比較するとわかるように、従来では、両電極は平行に配置されており、面電極の中心部と外周部とで両電極間の距離に差がないが、この発明の実施の形態１におけるアノード電極２１及びカソード電極２２は、面電極の中心部における両電極間の距離が、面電極の外周部における両電極間の距離より短くなるように、それぞれの電極が湾曲している。
【００２４】
このようにして作成されたＵＶチューブを用いた火炎センサによれば、火炎の発生による紫外線が、空間を有するコップ形状のガラス２０の端部２５から入射し、アノード電極２１の網目を抜けてカソード電極２２に当たって放電することにより火炎を検出できるとともに、火が消えて紫外線が照射されなくなった場合には、アノード電極２１とカソード電極２２の特に電界の強い外周部を起点に発生しやすい偽放電を抑制できるため、確実に燃焼状態を検知することができる。
【００２５】
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。
【００２６】
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）に使用されるアノード電極３１とカソード電極３２は、従来及び実施の形態１同様、いずれも面電極であり、アノード電極３１のみ網目状の電極であるが、従来及び実施の形態１とは異なり、アノード電極３１の中心とカソード電極３２の中心に、それぞれ同じ径の孔３３，３４があけられている。
【００２７】
そして、この実施の形態２におけるＵＶチューブは、実施の形態１と同様に、まず初めに、排気管２６、ボタンガラス２７、各３本のコバール線（リード線）２３，２４を同時に封着して、ボタンステム２８を形成する。次に、カソード電極３２用の３本のコバール線２４にカソード電極３２を溶接する。この際、実施の形態１におけるカソード電極２２のように湾曲させることはなく、従来同様、カソード電極３２は平面状態を保ったまま３本のコバール線２４に接続される。その後、アノード電極３１を３本のコバール線２３に溶接する。この際にも、実施の形態１におけるアノード電極２１のように湾曲させることはなく、従来同様、カソード電極３１は平面状態を保ったまま３本のコバール線２３に接続される。
【００２８】
その後、アノード電極３１とカソード電極３２が、上記実施の形態１におけるＵＶチューブのアノード電極２１とカソード電極２２との概略関係を示す模式図（図７）と同様に、面電極の中心部における両電極間の距離が、面電極の外周部における両電極間の距離より短くなるよう、アノード電極３１とカソード電極３２を湾曲させる。この工程について、図８，図９を用いて説明する。
【００２９】
図８は、この発明の実施の形態２におけるアノード電極３１とカソード電極３２を示す図である。アノード電極３１の中心とカソード電極３２の中心には、それぞれ同じ径の孔３３，３４があけられている。また、それらの孔３３，３４の径と同じ内径を持つ絶縁リング３５を両電極間に挿入し、孔３３、絶縁リング３５、孔３４に絶縁棒３６を通し、その絶縁棒３６の上部と下部とをそれぞれ溶融させる等により、アノード電極３１、絶縁リング３５、カソード電極３２を一体化する。
【００３０】
図９は、このようにして作成されたアノード電極３１とカソード電極３２との概略関係を示す模式図である。この実施の形態２においては、アノード電極３１とカソード電極３２との間が、両電極間の距離が一番短い場所（中心部）において所定の距離（ここでは、０．４ｍｍ）で保たれるように、絶縁リング３５の厚みを設定する。この際、アノード電極３１用の３本のコバール線２３とカソード電極３２用の３本のコバール線２４との長さの差は、絶縁リング３５の厚み以上に設定しておく。これにより、図９のようにアノード電極３１、絶縁リング３５、カソード電極３２を絶縁棒３６により一体化すれば、アノード電極３１及びカソード電極３２は、面電極の中心部における両電極間の距離が、面電極の外周部における両電極間の距離より短くなるようにそれぞれが湾曲する。
そして最後に、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。
【００３１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３における火炎センサの紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）に使用されるアノード電極４１とカソード電極４２は、従来及び実施の形態１同様、いずれも面電極であり、アノード電極４１のみ網目状の電極であるが、平面状態の電極を湾曲させるために、図２（ｅ）に示す工程において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と溶接する際に、治具４３を使用する。
【００３２】
この実施の形態３におけるＵＶチューブは、実施の形態１と同様に、まず初めに、排気管２６、ボタンガラス２７、各３本のコバール線（リード線）２３，２４を同時に封着して、ボタンステム２８を形成する。次に、カソード電極４２用の３本のコバール線２４にカソード電極４２を溶接する。この際、実施の形態１におけるカソード電極２２のように湾曲させることはなく、従来同様、カソード電極４２は平面状態を保ったまま３本のコバール線２４に接続される。その後、アノード電極４１を３本のコバール線２３に溶接する。この際にも、実施の形態１におけるアノード電極２１のように湾曲させることはなく、従来同様、カソード電極４１は平面状態を保ったまま３本のコバール線２３に接続される。
【００３３】
その後、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と溶接する際に、図１０に示す模式図の方法でＵＶチューブを製造する。
まず、上記のとおり、アノード電極４１とカソード電極４２が溶接されて一体となったボタンステム２８を、治具４３に固定する。この治具４３は、排気管２６を覆うとともに、カソード電極４２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、段部４４を備えている。また、３本のカソード電極４２用のコバール線２４をそれぞれ把持するフィンガー４５がコバール線２４ごとに設けられている。この状態で、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との接合部分をバーナーで溶接する。この際、フィンガー４５の上部を内側に押す方向に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分付近のコバール線２４に簡単に力が加わり、カソード電極４２は図１０に示すように外周部が下方に（中央部が上方に）湾曲する。
【００３４】
図１１は、この発明の実施の形態３におけるＵＶチューブのアノード電極４１とカソード電極４２との概略関係を示す模式図である。この実施の形態３においては、実施の形態１，２とは異なり、アノード電極４１は湾曲していない平面状態の電極のままであり、カソード電極４２のみが中央付近が上方に盛り上がり、結果的に、面電極の中心部における両電極間の距離が、面電極の外周部における両電極間の距離より短くなっている。
【００３５】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４における火炎センサの紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）に使用されるアノード電極５１とカソード電極５２は、従来及び実施の形態１と同じ面電極を、あらかじめ湾曲させた湾曲電極である。なお、湾曲電極については、球状の支持部材にそわせる等、周知の方法により作成すればよい。
【００３６】
そして、この実施の形態４におけるＵＶチューブは、実施の形態１と同様に、まず初めに、排気管２６、ボタンガラス２７、各３本のコバール線（リード線）２３，２４を同時に封着して、ボタンステム２８を形成する。次に、カソード電極５２用の３本のコバール線２４に、湾曲したカソード電極５２の中心部が盛り上がった状態になる向きでカソード電極５２を配置し溶接する。その後、アノード電極５１用の３本のコバール線２３に、湾曲したアノード電極５１の中心部が下向きに凸となる状態で配置し溶接する。そして最後に、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。
【００３７】
この実施の形態４によっても、アノード電極５１とカソード電極５２は、上記実施の形態１におけるＵＶチューブのアノード電極２１とカソード電極２２との概略関係を示す模式図（図７）と同様の構造とすることができる。
また、実施の形態３のように、いずれか一方の電極のみを湾曲させておけば、上記実施の形態３におけるＵＶチューブのアノード電極４１とカソード電極４２との概略関係を示す模式図（図１１）と同様の構造とすることができる。
なお、アノード電極５１とカソード電極５２の中心部における電極間が、所定の距離（ここでは、０．４ｍｍ）で保たれるようにするためには、コバール線２３，２４の長さやそれらコバール線を電極に溶接する際のレーザー照射による溶かし込み量を調整すればよい。
【００３８】
以上のように、この発明の実施の形態１〜４によれば、一対の面電極を備えたＵＶチューブを用いた火炎センサにおいて、面電極の中心部における両電極間の距離を面電極の外周部における両電極間の距離より短くしたので、一対の電極間の中心部と外周部とにおける電界がほぼ均一になり、面電極の特に電界の強い外周部を起点に発生しやすい偽放電を抑制することができる。
【００３９】
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】
【００４０】
１０  ガラス管
１１，２１，３１，４１，５１  アノード電極
１２，２２，３２，４２，５２  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
２５  空間を有するコップ形状のガラス２０の端部
２６  排気管
２７  ボタンガラス
２８  ボタンステム
２９  スペーサ
３３，３４  電極中心の孔
３５  絶縁リング
３６  絶縁棒
４３  治具
４４  治具４３の段部
４５  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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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