JP4006682B2 - 光検出ユニット - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光検出用センサ、例えば紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）をその保持体に装着すると共に、該保持体に上記光検出用センサのリード端子に対する外部接続用端子を設けた構造の光検出ユニットに関する。
【０００２】
【関連する背景技術】
光検出用センサの一種である紫外線検出用放電管（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入し、上記各放電電極のリード端子をガラス管の一端部から平行に導出したもので、例えばガスバーナの燃焼状態をモニタする火炎検出器として用いられる。
【０００３】
典型的には特公昭４４−１０３９号公報に紫外線検出用放電管の構成が示され、また特公昭４７−７８７８号公報にその検出回路が開示される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したようにＵＶチューブはガラス管内に一対の放電電極を封入した構造なので壊れ易く、従ってＵＶチューブの取り扱いには細心の注意が必要となる。しかもＦe-Ｎi-Ｃo系合金（コバール）等からなるリード端子がガラス管からの導出部（根元部）において折れ易い等の問題がある。またＵＶチューブが高温環境下で用いられることが多いので、リード線の外部接続を如何にして行うかが問題となる。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、その目的は、ＵＶチューブ等の光検出用センサの破損を防止すると共に、その取り扱いの容易化を図った光検出ユニットを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するべく本発明に係る光検出ユニットは、電気接続の為のリード端子を有する光検出用センサを保持体の一端に保持すると共に、前記リード端子に電気的に接続される複数の外部接続用端子を前記保持体の他端に保持し、光が透過可能な窓部を有する筒状のケーシングを前記保持体の一端側を覆って設けることでその内部に前記光検出用センサを収容し、更に前記保持体の一端と他端との間であって前記ケーシングによって覆われる空間において前記リード端子と前記外部接続用端子とを電気的に接続することで、筒状のケーシングに光検出用センサを組み込んだユニット構造を実現したことを特徴としている。
【０００７】
尚、光検出用センサは、例えば少なくとも一部において光を透過可能な管体の内部に一対またはそれ以上の放電電極を封入し、上記各放電電極のリード端子をその一端部からそれぞれ導出した光検出用放電管からなる。
本発明の好ましい態様は、前記保持体は、前記光検出用センサが装着される基台部と、前記外部接続用端子を装着した端子台とを有するものとして構成される。そして前記基台部に前記リード端子が貫通可能な貫通孔を設け、この貫通孔に挿入されたリード端子を前記基台部と前記端子台との間で前記外部接続用端子にを接続するように構成される。
【０００８】
ちなみに前記貫通孔は、その内周面と前記リード端子の外周面との接触により発生する摩擦力により前記光検出用センサを前記基台部に保持するように構成される。好ましくは前記貫通孔は光検出用センサの装着面からその裏面に向けて先窄み形状をなす孔部として形成され、該孔部に挿入された前記リード端子の先端部側を上記先窄み部分にて挟持して前記光検出用センサを保持するように構成される。
【０００９】
尚、前記基台部と前記端子台との間に、前記光検出用センサのリード端子と前記外部接続用端子との接続部品、例えば抵抗体を保持する部品保持部を設けておくことが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る光検出ユニットについて、光検出用センサの一種である紫外線を検出する紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）のユニット化を例に説明する。
図１は紫外線検出放電管ユニットの概略構成を示す分解斜視図で、１は紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）である。このＵＶチューブ１は、紫外線を受けて放電を生起する、例えば一対の放電電極（図示せず）を円筒状のガラス管１ａに封入し、上記各放電電極のリード端子１ｂを前記ガラス管１ａの一端部から平行に導出したものからなる。ちなみにガラス管１ａの先端部分は、紫外線透過性の高いガラス材料（例えば石英ガラス）で形成されており、円筒形状をなす側面部分は紫外線透過性の低いガラス材料で形成されている。このようなガラス管１ａの構成は、ＵＶチューブ１ａが、その先端方向から入射する光に対して、より高い感度を持つようにするためである。
【００１１】
尚、リード端子１ｂは、前記放電電極毎にそれぞれ３本設けられており、ガラス管１ａの封止突起部１ｃの周囲に交互に円環状に並べて設けられる。これらのリード端子１ｂの中の各１本が外部接続用として用いられ、残りのリード端子１ｂは上記外部接続用のリード端子１ｂに比較して短く設定されて該ＵＶチューブ１の保持用のダミーとして用いられる。
【００１２】
さてこのようなＵＶチューブ１を一端部に装着する保持体２は、例えば射出成形により製作された合成樹脂製のものからなり、その一端部に前記ＵＶチューブ１が装着される円盤状の基台部２ａを備えると共に、他端部に前記リード端子１ｂに対する外部接続用端子３を装着した円盤状の端子台部２ｂを備えた構造を有する。これらの円盤状の基台部２ａおよび端子台部２ｂは、板状の連結部２ｃを介して互いに対峙して同軸に設けられる。
【００１３】
尚、上記連結部２ｃは、基台部２ａに装着されたＵＶチューブ１の前述した封止突起部１ｃが進入する空間を確保すると共に、基台部２ａと端子台部２ｂとの間の空間を縦割りにして前記ＵＶチューブ１のリード端子１ｂと端子台部２ｂに装着された外部接続用端子３とを電気的に接続する為のリード線や電気抵抗体４を収納する空間を、ＵＶチューブ１の正極側と負極側とに区画する役割を担う。特に板状の連結部２ｃの両面には、上記電気抵抗体４等の実装部品を保持する為の部品保持部２ｄが突起や溝等としてそれぞれ設けられている。また上記連結部２ｃに連なって前記端子台部２ｂに突設された隔壁部２ｅは、端子台部２ｂに取り付けられる一対の外部接続用端子３間を区画すると共に、後述するユニットホルダへの装着時に、その向きを規制する案内板としての役割を担う。
【００１４】
さて図２に前記保持体２の概略的な断面構造を示すように、前記基台部２ａの中心部にはＵＶチューブ１の封止突起部１ｃが挿入される透孔２ｆが設けられると共に、この透孔２ｆの周囲には前記ＵＶチューブ１のリード端子１ｂがそれぞれ貫通して挿入される複数のリード端子挿入孔（貫通孔）２ｇが設けられている。これらの各リード端子挿入孔２ｇは、前記ＵＶチューブ１の装着面側からその裏面側（連結部２ｃ側）に向けて先窄み形状をなす、いわゆるテーパ型の孔部からなる。特にこれらのリード端子挿入孔２ｇの先窄み部分は、リード端子１ｂの線径と同程度の内径に設定されており、また装着面側の開口径は、例えば前記リード端子１ｂの線径の２倍程度に設定されている。そして各リード端子挿入孔２ｇにそれぞれ挿入されたリード端子１ｂの先端部側を、小径の先窄み部分にてそれぞれ挟持することで、つまりその内周面と前記リード端子の外周面との接触により発生する摩擦力により各リード端子１ｂを介してガラス管１ａを、ひいてはＵＶチューブ１の全体を保持するものとなっている。
【００１５】
このような孔形状のリード端子挿入孔２ｇによれば、その装着面側の開口径がリード端子１ｂの線径に比較して広いので、リード端子１ｂの挿入が容易であることのみならず、リード端子１ｂの先端部側を小径の先窄み部分にて挟持するだけなので、リード端子１ｂの根元部に余分なストレスが加わることがない。特にリード端子１ｂの根元部がリード端子挿入孔２ｇの周壁面により固定的に位置規制されることがないので、ＵＶチューブ１（ガラス管１ａ）に多少の外力が作用しても、その外力を受け流すことができる。この結果、リード端子１ｂがその根元部にて折れることがなく、基台部２ａにＵＶチューブ１を安定に保持することができる。
【００１６】
そして上述した如く基台部２ａに保持したＵＶチューブ１の、連結部２ｃ側に突出したリード端子１ｂの先端部と、前記端子台部２ｂに装着された外部接続用端子３のリード部（接続片）との間を、部品保持部２ｄに保持された電気抵抗体４を介して接続すれば、例えば上記外部接続用端子３に信号ケーブル（図示せず）を接続するだけでＵＶチューブ１を外部装置（火炎検出器本体）と容易に接続することが可能となる。
【００１７】
尚、前記部品保持部２ｄへの電気抵抗体４の装着は、例えば部品保持部２ｄに設けられた溝に電気抵抗体４の一対のリード線４ａ,４ｂをそれぞれ嵌め込むことによってなされる。部品保持部２ｄは、リード線４ａ,４ｂをそれぞれ挟持するように、テーパ型としておくことも有用である。このようにして部品保持部２ｄに装着した電気抵抗体４のリード線４ａ,４ｂを折り曲げると、該リード線４ａは上記溝の端部を支点として折り曲がるので、リード線４ａ,４ｂの曲げ位置を正確に規制することができる。従って前記連結部２ｃにリード線を曲げるべき位置に対応させてガイド溝（図示せず）を設けておけば、所望とするレイアウトで前記電気抵抗体４のリード線４ａ,４ｂを空間的に正確に位置付けることができる。
【００１８】
その上で該リード線４ａと前述したＵＶチューブ１のリード端子１ｂとをスポット溶接したり、或いは図３に示すような連結管５を上記リード線４ａとリード端子１ｂとに被せて該連結管５との間をそれぞれスポット溶接すれば、これによってリード線４ａとリード端子１ｂとを電気的に確実に接続することができる。またリード線４ｂについては外部接続用端子３のリード部まで導いて、該リード部にスポット溶接すれば良い。尚、上記連結管５も、所定の部品保持部２ｄに取り付けられる。
【００１９】
このような保持体２にＵＶチューブ１を装着して構成される紫外線検出放電管ユニットは、図４に示すように先ずＵＶチューブ１をそのリード端子１ｂ側から保持体２の基台部２ａに装着し、ＵＶチューブ１のリード端子１ｂと外部接続端子３との間に抵抗体４を接続した後、前記ＵＶチューブ１の先端部にキャップ状のパッキング体６を装着し、この状態で前記ＵＶチューブ１の先端側から円筒状のケーシング７の嵌め込むことにより、図５に示すように組み立てられる。
【００２０】
ちなみに前記パッキング体６は、その先端部に開口６ａを設けた構造のシリコーンゴム等の弾性部材からなる。また円筒状のケーシング７は、その先端部に光導入用の窓部７ａを開口した遮光性の高い合成樹脂製の部材からなり、窓部７ａを設けた先端部に向けて若干小径化した円錐台形状をなす。そしてその内部に収納したＵＶチューブ１の先端部を前記窓部７ａに対峙させている。尚、ケーシング７は、少なくとも検出対象とする光（紫外線）の波長領域に対して遮光性を有する材料で形成することが望ましい。このようにすれば前記窓部７ａから導入される光（紫外線）だけをＵＶチューブ１に導くことができ、他の方向から到来する光（紫外線）によって引きおこされるＵＶチューブ１の誤動作を防ぐことができる。尚、図６は、上述した如く組み立てられた紫外線検出放電管ユニットの外観形状（上面図）を示している。
【００２１】
ちなみに上記紫外線検出放電管ユニットは、単体としてそのまま使用可能なものであるが、例えば図７にその分解構造を示すような火炎検出装置における火炎センサ１０として用いられる。この火炎検出装置は、概略的にはガスバーナ等の覗き窓（図示せず）に装着されるフランジユニット２０と、このフランジユニット２０に取り付けられるセンサホルダ３０、このセンサホルダ３０の下部に組み込まれるシャッタユニット４０とを備える。そして前記火炎センサ（紫外線検出放電管ユニット）１０は、その先端部を前記フランジユニット２０側に向けて上記センサホルダ３０の上面に装着して用いられる。尚、図中５０は、上述したセンサホルダ３０やシャッタユニット４０を一括して覆うカバーである。
【００２２】
このような火炎検出装置のセンサホルダ３０に装着して使用される火炎センサ（外線検出放電管ユニット）１０は、特に端子台部２ｂに取り付けられた一対の外部接続用端子３,３は、図６に示すようにその突出高さを異ならせて設けられおり、これによってその極性を容易に判断し得るようになっている。またこれらの外部接続用端子３,３の突出高さの異なりに対応して、前記センサホルダ３０に設けられた一対の接続接片３１,３１の取り付け位置も、その長手方向にずれを持たせて設定されている。このような外部接続用端子３,３および接続接片３１,３１の取り付け位置のずれにより、センサホルダ３０に対して前記火炎センサ（外線検出放電管ユニット）１０が逆接続されることなく装着されるように配慮されている。
【００２３】
またこれらの外部接続用端子３,３間を区画する隔壁部２ｅは、その一端側が肉厚に形成されている。この隔壁部２ｅは、火炎センサ（外線検出放電管ユニット）１０のセンサホルダ３０への装着時に、該センサホルダ３０に設けられたスリット部３２に嵌め込まれるもので、上記肉厚部は上記スリット部３２への嵌め込みを阻止する役割を担っている。この隔壁部２ｅの肉厚部もまた、センサホルダ３０に対して前記火炎センサ（外線検出放電管ユニット）１０が逆接続されることなく装着する為の機能を果たしている。
【００２４】
従って前述した構造の外線検出放電管ユニット（火炎センサ）１０によれば、火炎検出装置のセンサホルダ３０に容易に着脱することができ、その取り扱いも簡単である。またＵＶチューブ１が前述したように円筒状のケーシング７に内蔵されておれ、外部から視認することができないが、一対の外部接続用端子３,３の取り付け構造（段差）や隔壁部２ｅの形状（肉厚部の向き）等から、その極性を容易に把握することができるので、誤った使用を未然に防ぐことができる。しかも前述したようにセンサホルダ３０への装着の向きを確実に規制することができるので、取り扱い性が非常に良好である等の利点がある。
【００２５】
尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。例えば外部接続端子３の形状や構造は種々変形可能なものであり、前記リード端子挿入孔１ｇの数やその開口径は、ＵＶチューブ１の仕様に応じて定めれば良いものである。また上述した例においては、ケーシング７の窓部７ａは単なる貫通孔であったが、この窓部７ａに透光性部材を嵌め込んでケーシング７の内部を密閉するようにしても良い。このとき、上記透光性部材に波長選択性を有する材質のものを用いて光学フィルタとして機能させることもできる。或いは透光性部材をレンズ系状として集光性を持たせることも可能である。
【００２６】
更には上述した実施形態においては紫外線検出用放電管を例示したが、これに限定されるものではなく、また検出する光の波長領域についても特に限定されるものではない。即ち、光検出用センサとして、半導体光センサを用いるような場合にも同様に適用することができる。その他、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る光検出ユニットによれば、光検出用センサをケーシング内に収容しているので、該光検出用センサを外力から効果的に保護することができ、光検出用センサが破損し難い構造として、その取り扱いの容易化を図ることができる。しかも外部接続用端子を有するので、外部との電気的接続作業の容易化を図ることができ、例えば金属細線からなる光検出用センサのリード端子の折損事故を未然に防ぐことができる等の効果が奏せられる。
【００２８】
また本発明の好ましい態様によれば、光検出用センサのリード端子と、外部接続用端子とをそれぞれ所定の位置に位置決めした状態で、その接続作業を行うことができるので、その組み立て作業（リード端子と外部接続端子との電気的接続作業）を容易に行うことができると言う利点がある。
更には本発明の好ましい態様によれば、光検出用センサのリード端子を基台部の貫通孔にとおすだけで、該光検出用放電管の基台部への保持を行い得るので、その組み立て作業が非常に簡単であり、また貫通孔が先窄み形状を有しているので、その根元部に不本意なストレスが加わることがない等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る光検出ユニット（紫外線検出放電管ユニット）の要部概略構成を示す分解斜視図。
【図２】紫外線検出放電管ユニットにおける保持体の概略的な断面構造を示す図。
【図３】紫外線検出放電管ユニットにおける抵抗体のリード線とＵＶチューブのリード端子との接続構造を示す図。
【図４】紫外線検出放電管ユニットの組み立て構造を示す分解図。
【図５】紫外線検出放電管ユニットの概略構成を示す断面図。
【図６】紫外線検出放電管ユニットの外観図。
【図７】紫外線検出放電管ユニットを火炎センサとして用いた火炎検出装置の概略構成を示す分解斜視図。
【符号の説明】
１ 紫外線検出用放電管（ＵＶチューブ）
１ｂ リード端子
２ 保持体
２ａ 基台部
２ｂ 端子台部
２ｃ 連結部
２ｄ 部品保持部
２ｅ 隔壁部
２ｇ 貫通孔（リード端子挿入孔）
３ 外部接続用端子
４ 抵抗体
５ 連結管
７ ケーシング

Claims (2)

1. 電気接続の為のリード端子を有する光検出用センサと、
   前記リード端子に電気的に接続される複数の外部接続用端子と、
   一端に前記光検出用センサを保持すると共に他端に前記外部接続用端子を保持する保持体と、
   光が透過可能な窓部を有し、前記保持体の一端側を覆って設けられてその内部に前記光検出用センサを収容する筒状のケーシングとを具備し、
   前記保持体は、その一端と他端との間に前記ケーシングによって覆われる空間を形成する形状を有し、この空間において前記リード端子と前記外部接続用端子とを電気的に接続したことを特徴とする光検出ユニット。
2. 前記光検出用センサは、少なくとも一部において光を透過可能な管体の内部に一対またはそれ以上の放電電極を封入し、上記各放電電極にそれぞれ接続された前記リード端子を前記管体の一端部からそれぞれ導出した光検出用放電管からなる請求項１に記載の光検出ユニット。

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