JPS6153525A - 火災センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、燃焼室内の火炎またはその状態を検出する火
炎センサに１３１１づる。

［従来技術］ 従来、燃焼室内の燃料燃焼状態やその時の温度、時間的
分布状態等を検出するために、燃焼室壁を貫通する光検
出部材を用いて燃焼によって生じる火炎を検出する火炎
センサなるものが使用されている（例えば特Ｕ；１昭５
５−４７４２８号）、これは燃焼室内の燃焼光を外部に
専くもので、光検出部材として石英ガラスと光ファイバ
ーを用いたもの（Ｆ！４えばＬＩＳＰ４，４２２．３２
１）などが知られている。

第２図は従来用いられてぎた火炎センサの一例の構成を
図す断面図である。図において、１は火炎センサ、２は
火炎センサ１を介して燃焼室外へ導き出された燃焼光を
光電変換するオプトカブラであって、実際の使用時には
両者はＶＸｔａして用いられる。火炎センサ１は、石英
ガラス捧３．金属ケース５．接着剤７．０リング１０よ
りなり、石英ガラス棒３（、Ｌ金属ケース５内に接着剤
７によりほぼ全長に亘って接着されている。余病ケース
５の外周の一部（５ａ）は維ネジが切られており、これ
によって燃焼室外壁に火炎センサ１は固定される。一方
、オプトカプラ２は光電変換素子（例えばフォト１−ラ
ンジスタ）　１１　、　ｆｉｌ脂ホルダ１２゜金属ケー
ス１４．樹脂充填材１６．ワイＶ（電線）１８、ワイヤ
ホルダ１９よりなり、光電変換素子１１を金属ケース１
４内に樹脂ホルダ１２により固定した構造となっている
。０リング１０は火炎センサ１をオプトカブラ２に嵌着
する際の緩衝材として働く。

［この発明が解決しようとする問題点］かかる従来技術
において、光検出部材として用いられた石英ガラス３等
の光学部材と、これを燃焼室に取付けるために保持する
固定部材（第２図では金属ケース５）とは、その熱膨張
率をシ゛ｚにしている。従って、光検出部材をほぼ全長
にわたって、固定部材に接着剤等で固定づると両者の熱
膨張率の違いにより、燃焼時には固定部材が高ｒ−とな
る為、石英ガラス棒等の光検出部材に引張応力が作用し
、ガラス棒が折れることがあるという問題があった。又
、火炎センサを燃ｔＡ室壁に取付ｔフるｎｓ　、わずか
な捻れが加わると捻れ応力によってガラス棒が折れたり
、あるいは単体での取扱いにおいて固定部材の長手方向
に対して横方向の荷出が加わると曲げ応力によってガラ
ス棒が折れたりすることも考えられた。

この問題に対して石英ガラス等の光検出部材を接着剤等
で一切固着せず、緩衝材等により支持するという提案も
なされているが、単に支持するだけでは光検出部材の位
置の精度を充分とることができず、又外部からの衝撃や
熱膨張等によりズしたすすると（１う問題があり、十分
な解決とはなっていなかった。

［発明の目的］ 本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とす
るところは、燃焼室の温度上昇による熱膨張や通常の取
扱い等では、光検出部材の損傷を招くことのない火炎セ
ンサを提供することにある。

［発明の構成］ かかる目的を達成する為になされた本発明の構成は、 燃焼室壁を貫通して燃焼室内の燃焼光を該燃焼室外へ導
く棒状の光検出部材と、 該光検出部材を内部に固定し、これを前記燃焼室壁に取
付ける固定部材と、 を備えた火炎センサにおいて、 前記固定部材が前記光検出部材を、 前記燃焼室側と反対側で固着し、 上記固着された部位より燃焼室側では該光検出部材の外
周に接する振動防止材のみを介して支・　持したことを
特徴とする火炎センサ“を葭旨としている。

［発明の作用］ 上記構成を有する火炎センサは、石英ガラス棒等の光検
出部材を全長に亘って金属ケース等の固定部材に固定す
るのではなく、燃焼室側と反対側（燃焼時に低温側であ
る側）のみで、光検出部材を固定部材に固着し、他方、
その１．−目°１した部位より燃焼室側では、光検出部
材の外周に接する娠１ＦＩＪ防止材、例えばＯリング状
のゴム弾性体等を介して固定部材内に支持Ｊるよう構成
されている。

従って燃焼時に燃焼室外壁の温度が上背し固定部材も加
熱されたとしても、光検出部材が全長に亘って［ｉ！ｉ
１着されておらず、燃焼室に最も遠い端部近傍でのみ固
着されていることがら、熱膨張の違いに起因する光検出
部材の折損等はほとんど生じない。又、こうした光検出
部材を一端のみで固定するといった片持梁の構成におい
て生じる聞敢端の固有振動という問題は、光検出部材の
固定部材に固着されていない側において、これを１辰初
防止材のみを介して、固定部材に支持するという構成に
より解決されている。即ち、燃焼室等を介して火炎セン
サに振動が加わり、この振１ＦＩＪに含まれる種々の振
動周波数成分によって片持梁の形で固定された光検出部
材がその固有振動数で共振を起こし、光検出部材を収納
づ°る鞘状の固定部材に当って損傷をうけるという可能
性は、光検出部材の外周に接しこれを固定部材内に支持
する振動防止Ｈによって予め回避されている。

尚、光検出部材としては、火炎、即ち可視光全領域から
赤外域にかけての光をよく透過・伝達するものならばど
んなものでもよく、石英ガラスやホウケイ酸ガラス、カ
リガラスといった比較的融点の高いガラス材料、あるい
はアルミナの結晶であるコランダム、アルミナやジルコ
ニア、１−リア等をベースとする透光性セラミック、石
英等のし１゜品体などを、火炎ごンサとしての使用の態
様に合わせて成形して用いればよい。

又、固定部材としては、通常金属が用いられるが、加工
製やコスト、燃焼室外壁への取付は方法等を考慮して材
質・形状等を定めればよい。

更に振動防止材としてはＯリング状のゴム弾性体等が一
般的であるが、光検出部材の剛性を固右撮初数等を参酌
し、シリコンゴムや他の弾性の高い樹脂、高分子材料を
用い、１まｌζは複数個を適切な位置に設ければにい。

尚、この振動防止（Δは光検出部材の外周に接しＣａ３
す、シール性を有Ｊるゴム弾性体等を用いれば燃焼室側
と外部どのシールを行なうという機能を兼ねさせること
らできる。

［実施例］ 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例の火炎センサの軸に沿った断
面図である。図において、３０は光検出部材としての石
英ガラス棒、３２は１０００℃の燃焼雰囲気に耐える５
ＵＳ３１０８等の耐熱金属を用い石英ガラス棒３０が万
一破損したような場合に破片が燃焼室へ落込むことを防
止するよう形成された保護ケース、３３は固定部材の一
部をなず取付ケース、３５は固定部材の他の一部を形成
し石英ガラス棒３０を接む剤３７により固着する金属ケ
ース、３９は振動防止材兼圧力シール材としてのフッ＊
ゴムのＯリング、を各々表わしている。取付ケース３３
は外部に雄ネジ３３ａが切られてＪ３す、この雄ネジ３
３ａにＪ：り図示しない燃焼室壁に取付けられでいる。

又、Ｏリング３９は石英ガラス棒３０を取（Ｎｌクース
３３内に支１、ｒシており、石英ガラス棒３０は０リン
グ３９以外では　　　　・ｉ取付ケース３３に接してい
ない。この為、石英ガラス棒３０は取付ケース３３との
間に空隙（約０゜１ｍＩＩＩ）４０ａないし空隙４０ｂ
　（約０．３ｎｕａ）を形成している。取付ケース３３
と金属ケース３５とは、Ｋ部でカシメられており、保護
ケース３２と取付ケース３３とはＲ部で予めろう付され
ている。従って、石英ガラス棒３０やＯリング３９を内
部に納めカシメを行なえば、上記各ケースは一体化され
る。

尚、４１はＯリング３９をバックアラプリ“るフッ素樹
脂リング、４３は取付ケース３３と金属ケース３５との
間に挟持されフッ素樹脂リング４１をバックアップする
金属リング、４５ｔよ石英ガラス棒３０を金属ケースに
固着する際に用いられるパツキン、である。フッ素樹脂
リング４１は、フッ素ゴムのＯリング３９（硬度９０°
）を圧Ｊ１「＋２２０〜３０％で用いた場合、燃焼室側
からう【ノる圧力に抗して、これをバックアップＪる（
）ので（ｂす、該Ｏリング３９と取付ケース３３および
石英ガラス棒３０とのすき間をできるだけ小さく、例え
ばＯ〜０．１ｍｍＰｉ！度とし、圧力によるＯリング３
つのすき間への変形逃げを防止している。実施例ではＯ
リング３９の耐圧性能１５０Ｐａを実現している。金属
リング４３は、このフッ素樹脂リング４１をバックアッ
プすると共に、金属ケース３５の端部に空隙４７を形成
する。この空隙４７は、石英ガラス棒３０を金属ケース
３５に固着する際、余分な接着剤３７がはみ出してＯリ
ング４に付着し、その耐圧性能を低下させることがある
という問題を予防している。

次に、この火炎センサの組立について説明する。

石英ガラス棒３０の一端にパツキン４５を予めはめ、パ
ツキン４５を避けて棒中心へ向って約１／３程、接着剤
３７を外周に塗布する。これを金属ケース３５に納めた
後、′ＥＪ英ガラス棒３０の他端より金属リング４３．
フッ素樹脂リング４１．Ｏリング３９の順に１■め、さ
らに保護ケース３２をろう付しておいた取付ケース３３
を金属ケース３５に１■着し、Ｋ部でカシメる。これを
、石英ガラス棒３０が保護ケース３２側を上にして鉛直
となるように立て、外部より加熱Ｊる。加熱にＪ：り接
着剤３７は熱硬化をおこすが、硬化点ｉ’ｉｆｆには熱
せられて一旦粘性が低下する。しかし、石英ガラス棒３
０の下端外周にはパツキン４５が吹められているので、
接着剤３７が流れ出して石英ガラス棒３０の端面に付着
し、透光性を阻害するということはない。熱硬化により
接着剤３７が固まった後、この火炎センナをオプトカブ
ラに嵌着する。オプトカブラはカブラケース５０内に、
ＩＨＩｌ１７ホルダ５２を介してｔｔ板５３に半田付さ
れた光電変換素子（ここではフォトトランジスタ）５４
を組込んだもので、火炎センサの石英ガラス棒３０を通
して導かれた燃焼光を電気信号に変換するものである。

基板５３には外部へ電気信号を伝達するワイＶ５６が半
田付されており、基板５３の全体は更に樹脂充填剤５８
によりモールドされている。カブラケース５０内に火炎
センサの金属ケース３５を嵌着した後、Ｍ部にてまわし
カシメを行なって固定する。尚、５つは金属ケース３５
とカブラケース５０とを嵌着する際のダンパー兼防水用
として機能するＯリングである。

以上のように構成された本実施例においては、石英ガラ
ス棒３ｏは、燃焼室と反対側の金属ケース３５にのみ接
着剤３７で固着されており、この固着部位より燃焼室側
では取付ケース３３に直接接することなく０リング３９
によってのみ支持されている。従って燃焼室が高温にな
ったとしても金属ケース３５の温度上昇はこれより緩か
であって、熱膨張によって石英ガラス棒３０に加わる引
張応力も低り、シかも応力の動く部分が石英ガラス棒の
全長に亘っていないので、これによって石英ガラス棒が
ＩＩをうけるということはない。又、石英ガラス棒３０
の燃焼室側は取付ケース３３の内側に空Ｆｉ！４０ａな
いし４０ｂを有して納められているので、火炎センサを
燃焼室壁に取付ける際のひずみや、単体での取扱いにお
いて取付ケース３３が捻れたりたわんだりしても、石英
ガラス棒３０に直接力が加わらないので、こうした扱い
によって破損等を１８致することもない。

一方、こうしだ片持梁の形での取付けにおける撮動の問
題は、Ｏリング３９によって十分に解決されているが、
この０リングは燃焼室と外界とのシールの役目もはたし
ており、２つの役目を荷うことで構造の簡素化、部品点
数低減によりコストの低下にも資している。

尚、本実施例では、燃焼光を取出す火炎センサの部分と
光電変換を行なうオプトカブラの部分をカシメにより一
体としたが、従来技術の項で説明した第２図の如き分離
型としても何ら差支えない。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこの
実施例に回答限定されるしのではなく、・　本発明の要
旨を逸脱しない範囲において、種々／ｆる態様で実施し
得ることは勿論である。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明の火炎センサ゛によれば、燃
焼に伴う温度上昇による熱膨張や取扱い上の不測の捻れ
・たわみなどの応力等にＪこつて光検出部材が損傷をう
けることがないという優れた効果を秦する。又、燃焼室
を介して伝達される！＆勅や圧力に対しても構造上十分
なる耐性を発揮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例としての火炎センサの軸に沿っ
た断面を示す断面図、第２図は従来技術を示す同じく断
面図、である。 ３０・・・石英ガラス棒 ３３・・・取付ケース ３５・・・金属ケース ３７・・・接着剤 ３９・・・０リング

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　燃焼室壁を貫通して燃焼室内の燃焼光を該燃焼室外
   へ導く棒状の光検出部材と、 該光検出部材を内部に固定し、これを前記燃焼室壁に取
   付ける固定部材と、 を備えた火炎センサにおいて、 前記固定部材が前記光検出部材を、 前記燃焼室側と反対側で固着し、 上記固着された部位より燃焼室側では該光検出部材の外
   周に接する振動防止材のみを介して支持したことを特徴
   とする火炎センサ。 ２　振動防止材が、Ｏリング状のゴム弾性材である特許
   請求の範囲第１項記載の火炎センサ。