JPH0462007B2 - - Google Patents

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関する。

［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つて生
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（例えば特開昭55−47428号）。これは燃
焼室内の燃焼光を外部に導くもので、光検出部材
として石英ガラスと光フアイバーを用いたもの
（例えばUSP4，422，321）などが知られている。

第２図は従来用いられてき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プラ
であつて、実際の使用時には両者は嵌着して用い
られる。火炎センサ１は、石英ガラス棒３、金属
ケース５、接着剤７、Ｏリング１０よりなり、石
英ガラス棒３は金属ケース５内に接着剤７により
ほぼ全長に亘つて接着されている。金属ケース５
の外周の一部（５ａ）は雄ネジが切られており、
これによつ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
えばフオトトランジスタ）１１、樹脂ホルダ１
２、金属ケース１４、樹脂充填材１６、ワイヤ
（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１４内に樹脂ホルダ１
２により固定した構造となつている。Ｏリング１
０は火炎センサ１をオプトカプラ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、その熱膨脹率を異にし
ている。従つて、光検出部材をほぼ全長にわたつ
て、固定部材に接着剤等で固定すると両者の熱膨
脹率の違いにより、燃焼時には固定部材が高温と
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
題があつた。又、火炎センサを燃焼室壁に取付け
る時、わずかな捻れが加わると捻れ応力によつて
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重
が加わると曲げ応力によつ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脹等によりズレ
たりするという問題があり、十分な解決とはなつ
ていなかつた。

［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
膨脹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要旨としてい
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つ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、その固着した部位よ
り燃焼室側では、光検出部材の外周に接する振動
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するよう構成されている。

従つて燃焼時に燃焼室外壁の温度が上昇し固定
部材も加熱されたとしても、光検出部材が全長に
亘つて固着されておらず、燃焼室に最も遠い端部
近傍でのみ固着されていることから、熱膨脹の違
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
するといつた片持梁の構成において生じる開放端
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、これを振動防止
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、この振動に含まれる
種々の振動周波数成分によつ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、光検出部材を収納する鞘状の固定部材に当つ
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材
によつ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、カリガラスといつた比較的融
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、トリア
等をベースとする透光性セラミツク、石英等の結
晶体などを、火炎セ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け方法
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、光検出部材の剛性や固有
振動数等を参酌し、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または複数個を適
切な位置に設ければよい。尚、この振動防止材は
光検出部材の外周に接しており、シール性を有す
るゴム弾性体等を用いれば燃焼室側と外部とのシ
ールを行なうという機能を兼ねさせることもでき
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
沿つた断面図である。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SUS310S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す取付ケ
ース、３５は固定部材の他の一部を形成し石英ガ
ラス棒３０を接着剤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
ツ素ゴムの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が切られてお
り、この雄ネジ３３ａにより図示しない燃焼室壁
に取付けられている。又、Ｏリング３９は石英ガ
ラス棒３０を取付ケース３３内に支持しており、
石英ガラス棒３０はＯリング３９以外では取付ケ
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0.1mm）
４０ａないし空隙４０ｂ（約0.3mm）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。従つ
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をバツクアツプするフ
ツ素樹脂リング、４３は取付ケース３３と金属ケ
ース３５との間に挾持されフツ素樹脂リング４１
をバツクアツプする金属リング、４５は石英ガラ
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。フツ素樹脂リング４１は、フ
ツ素ゴムのＯリング３９（硬度90゜）を圧縮率20
〜30％で用いた場合、燃焼室側からうける圧力に
抗じて、これをバツクアツプするものであり、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０
〜0.1mm程度とし、圧力によるＯリング３９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、このフツ素樹脂リング４１をバ
ツクアツプすると共に、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つて約
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、石英ガラス棒３０の他
端より金属リング４３、フツ素樹脂リング４１、
Ｏリング３９の順に嵌め、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に嵌着し、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、外部より加熱する。加熱により
接着剤３７は熱硬化をおこすが、硬化直前には熱
せられて一旦粘性が低下する。しかし、石英ガラ
ス棒３０の下端外周にはパツキン４５が嵌められ
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が固まつた
後、この火炎センサをオプトカプラに嵌着する。
オプトカプラはカプラケース５０内に、樹脂ホル
ダ５２を介して基板５３に半田付された光電変換
素子（ここではフオトトランジスタ）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
イヤ５６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。
カプラケース５０内に火炎センサの金属ケース３
５を嵌着した後、Ｍ部にてまわしカシメを行なつ
て固定する。尚、５９は金属ケース３５とカプラ
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３０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Ｏリング３９によつてのみ支持さ
れている。従つて燃焼室が高温になつたとしても
金属ケース３５の温度上昇はこれより緩かであつ
て、熱膨脹によつて石英ガラス棒３０に加わる引
張応力も低く、しかも応力の働く部分が石英ガラ
ス棒の全長に亘つていないので、これによつて石
英ガラス棒が損傷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３
３の内側に空隙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
いによつて破損等を招致することもない。

一方、こうした片持梁の形での取付けにおける
振動の問題は、Ｏリング３９によつて十分に解決
されているが、このＯ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プラの部分を
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
明はこの実施例に何等限定されるものではなく、
本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々な
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脹や取扱い上
の不測の捻れ・たわみなどの応力等によつて光検
出部材が損傷をうけることがないという優れた効
果を奏する。又、燃焼室を介して伝達される振動
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
軸に沿つ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…Ｏ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。