JP4900942B2

JP4900942B2 - 光検出器

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Publication number: JP4900942B2
Application number: JP2006344208A
Authority: JP
Inventors: 隆渡辺
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2006-12-21
Publication date: 2012-03-21
Anticipated expiration: 2026-12-21
Also published as: JP2008157665A; CN201133842Y

Description

本発明は、棒状のホルダの先端部に光センサを装着した光検出器に関する。

オイルバーナー等の火炎を検出することでその燃焼状態の監視・制御に用いられる光検出器は、例えば棒状のホルダの先端部に光センサを組み込むと共に、上記ホルダの内部に光センサの駆動部をなす回路基板を組み込んだ構造を有する。そして上記ホルダの後端部から前記回路基板に接続されたケーブルを引き出すことで、バーナーの燃焼制御装置に接続されるようになっている。この種の光検出器は、例えば送風ファンに装着して使用される（例えば特許文献１を参照）。
特開平８−２６１４４３号公報

ところで上述した光センサは、一般的には前記ホルダの軸方向前方を指向するように該ホルダの先端部に設けられる。しかし光検出器の取り付け場所の制約上、前記ホルダの側方を指向するように光センサを設けた光検出器が要求されることも多々ある。しかしながら上述した光センサの向きを異ならせた２種類の光検出器をそれぞれ実現することは容易であるが、これに伴って光センサの支持構造の異なる２種類のホルダを準備することが必要であり、その製造管理が複雑になることが否めない。

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、構成部品の共通化を図り、仕様に応じて光センサの取り付けの向きを変更して製作することのできる簡易な構造の光検出器を提供することにある。

上述した目的を達成すべく本発明に係る光検出器は、光センサと、この光センサが接続される回路基板とを棒状のホルダに組み込んだ光検出器であって、
前記ホルダは、その先端部に該ホルダの軸方向を指向する向きに前記光センサを保持する第１のセンサ保持部と、前記ホルダの横方向を指向する向きに前記光センサを保持する第２のセンサ保持部とをそれぞれ備えると共に、これらの第１および第２のセンサ保持部にその前面側から択一的に装着される前記光センサのリード線を前記回路基板の保持部に導くガイド部を備え、
前記ガイド部は、前記第２のセンサ保持部をなす空間を挟んで前記第１のセンサ保持部に設けられた貫通孔に対峙させて設けられるものであることを特徴とする。

ちなみに前記第１および第２のセンサ保持部は、それぞれ所定の厚みをなす円形の光センサがその前面側から嵌め込まれる嵌合凹部をなし、その底部に上記光センサの裏面から導出するリード線を挿通する貫通孔を設けたものとして実現される。特に前記ホルダは前記光センサの外径よりも若干大きい略丸棒状の先端部を備えたものからなり、この先端部の先端面に前記第１のセンサ保持部を設けると共に、この第１のセンサ保持部の裏側に位置する前記先端部の側面に前記第２のセンサ保持部を設けたものとして実現される。

尚、前記ガイド部については、前記第２のセンサ保持部をなす空間を挟んで前記第１のセンサ保持部に設けられた貫通孔に対峙させて設け、第１のセンサ保持部の前面側から光センサを装着する際、前記貫通孔を挿通させたリード線が上記光センサの押し込みに伴って前記ガイド部に沿って曲がりながら回路基板の半田付け部に導かれるようにしておけば良い。

上記構造のホルダを備えた光検出器によれば、仕様に応じて光センサを第１のセンサ保持部または第２のセンサ保持部に装着するだけで、ホルダの軸方向前方を視野する向きに光センサを設けた光検出器、またはホルダの側方を視野する向きに光センサを設けた光検出器を容易に実現することができる。特にホルダの先端部に上述した凹部形状をなす第１および第２のセンサ保持部を設けておくだけで良いので、光センサの視野方向（光センサによる光検出方向）を異にする光検出器を、その構成部品の共通化を図って簡易に製作することができる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係る光検出器について説明する。
図１はこの実施形態に係る光検出器の外観斜視図であり、図２はその概略構成を説明する為の一部断面化して示す斜視図である。この光検出器は、ＣdＳセルやフォトトランジスタ等からなる光センサ１、光センサ１の駆動部をなす回路基板３、および回路基板３に接続されたケーブル５を保持するホルダ１０と、このホルダ１０を収納する筒状のケース（ホルダ保持体）５０、このケース５０の先端部に装着されて前記光センサ１を保護する透光カバー６０、および前記ケース５０の中腹部に装着されたフランジ体７０とを備えて構成される。

上記ホルダ１０、ケース５０、およびフランジ体７０は、それぞれ弾性および耐油性に優れたナイロン等を射出成形して製作される一般的な合成樹脂製部品であり、また前記透明カバー６０も、弾性および耐油性に優れたナイロン等を射出成形して製作される透明な合成樹脂製部品である。尚、上記フランジ体７０は、オイルバーナー等の火炎検出部位に光検出器を取り付ける為の補助部品である。

ホルダ１０は、図３にその全体的な構造を斜視図として示すように、その先端部２０に光センサ１の保持部を形成すると共に、中間部３０に前記回路基板３の支持部を形成し、更にその後端部４０に前記ケーブル５を保持するケーブル保持部を形成した長尺のホルダ本体１１と、このホルダ本体１１における後端部４０の側部に肉薄のヒンジ部１２を介して連結されたホルダカバー１３とからなる。このホルダカバー１３は、上記ヒンジ部１２を屈曲させることでホルダ本体１１の後端部４０の上面に重ね合わせられ、後述するように上記ホルダ本体１１との間にケーブル５を挟み込んで保持するものである。

図４(ａ)は前記ホルダ１０の概略的な全体構造を示す平面図であり、また図４(ｂ)は前記ホルダ１０に回路基板３を組み付けた状態を示す横断面図である。これらの図４(ａ),(ｂ)および前述した図３にそれぞれ示すように、前記ホルダ１０の先端部２０は、概略的には前記光センサ１の外径よりも若干大きい径の円柱体を、その軸方向に沿った平面にて平行に面取りして扁平化した外観形状を有する。そして上記先端部２０の先端面には、前記光センサ１の形状に相当する凹状の第１のセンサ保持部２１が形成され、また該先端部２０の面取りした側面には、上記第１のセンサ保持部２１の後側に位置して凹状の第２のセンサ保持部２２が形成されている。またこれらの凹状の各センサ保持部２１,２２の底面には、光センサ１のリード線２が挿通される貫通孔２３,２４がそれぞれ設けられている。

更には先端部２０における上記第２のセンサ保持部２２の後側の位置には、前記第１のセンサ保持部２１に装着された光センサ１のリード線２を前述した中間部３０に支持される回路基板３の半田付け部に導く為のガイド部２５が形成されている。このガイド部２５は、第２のセンサ保持部２２の前記貫通孔２３に対峙する面に開口部を有し、ホルダ１０の後端側に向けて徐々にその高さが上昇する傾斜面を形成した第１のガイド部２５ａと、この第１のガイド部２５ａをホルダ１０の幅方向に画成すると共に、ホルダ１０の後端側に向けて徐々にその幅方向の外側に向けて拡がる傾斜面を形成した第２のガイド部２５ｂとからなる。

このような第１および第２のガイド部２５ａ,２５ｂを有するガイド部２５に、前述した第１のセンサ保持部２１の貫通孔２３を挿通させた前記光センサ１のリード線２を導くことで、前記第１のセンサ保持部２１への光センサ１の装着、つまりリード線２の押し込みに伴って該リード線２が上述した斜面に沿ってホルダ１０の上面側で、且つ該ホルダ１０の幅方向に向けて敷設される。そしてリード線２の先端部が前述した中間部３０に支持される回路基板３の先端部に設けられた半田付け部に位置付けられる。

尚、光センサ１を前述した第２のセンサ保持部２２に装着する場合には、該光センサ１のリード線２は前述した貫通孔２４を通してホルダ１０の上面側に引き出される。このようにしてホルダ１０の上面側に引き出されたリード線２については、これをホルダ１０の後端側に向けて折り曲げる。するとリード線２は前述した第２のガイド部２５ｂの傾斜面に沿ってホルダ１０の幅方向に向けて敷設され、その先端部が前述したように前記中間部３０に支持される回路基板３の先端部に設けられた半田付け部に位置付けられる。

一方、上述した先端部２０に連なって設けられて前記回路基板３の支持部をなす前記ホルダ１０の中間部３０は、概略的には円筒体を半割にした樋状の形状を有し、その内側の中心部にホルダ１０の軸方向に延びる中心リブ３１を備えると共に、径方向に延びる複数のリブ３２を形成した構造をなす。これらのリブ３１,３２は、その強度を保ちながら前記ホルダ１０の中間部３０を形成する樹脂材の肉薄化する役割を担う。

この中間部３０と前記先端部２０との境界部には、前記回路基板３の先端部を位置決めして支持する３種類の係合部３３,３４,３５が形成されている。また前記中心リブ３１上には回路基板３に設けた位置決め穴３ｂに係合するポスト３７が形成され、更に中間部３０と後端部４０との境界部には、前記回路基板３の後端部を位置決めして支持する台座部３８が設けられている。

上述した３種類の係合部３３,３４,３５は、具体的には中間部３０の幅方向縁部に設けられて前記回路基板３の先端部をその下面側から支持する段差部３３、前記中間部３０の幅方向中心部に設けられて前記回路基板３の先端部にその上面側から係合して該回路基板３のの浮き上がりを阻止する係合突起３４、そして前記中心リブ３１を高さ方向に伸ばして形成され、前記回路基板３の先端部に設けられた切り溝３ａに係合して該回路基板３の幅方向の支持位置を規制する突出片３５からなる。尚、前記先端部２０と中間部３０との境界部であって上記段差部３３および係合突起３４の奥部に位置付けられる前記ガイド部２５の後端面は、前記回路基板３の先端部に当接して該回路基板３の長手方向の取り付け位置を規制する役割を担う。

このような係合部３３,３４,３５にそれぞれ当接させて、つまり前記突出片３５に前記回路基板３の切り溝３ａを係合させ、該回路基板３の先端部を前記段差部３３と係合突起３４との間の高さ方向の空間部に嵌め込むことで、回路基板３の先端部の保持位置が安定に位置決めされる。この状態から回路基板３の全体を中間部３０の上面に位置付けることで該回路基板３に設けた位置決め穴３ｂが前述したポスト３７に嵌合し、また回路基板３の後端部下面が前記台座部３８上に載置されることで回路基板３がより安定に位置決めされる。

そして回路基板３０の後端側に半田付けされたケーブル５は前記ホルダ本体１１の後端部４０に沿って配設されてホルダ１０の後端部から外側に引き出される。この状態で前記ホルダカバー１３をホルダ本体１１の後端部４０の上面に重ね合わせることにより、ホルダカバー１３とホルダ本体１１との間にケーブル５が挟み込まれて保持される。同時に上記ホルダカバー１３と前記ホルダ本体１１との間に前述した回路基板３の後端部が挟み込まれる。そして回路基板３は、その先端部の前述した係合部３３,３４,３５への係合と、上述した後端部の前記ホルダカバー１３とホルダ本体１１とによる挟み込みにより、該ホルダ本体１１に強固に保持される。

即ち、ホルダカバー１３の前端縁部は、前述した台座部３８の上面に対して前記回路基板３の厚みを存して該台座部３８に対峙する段差部１４として形成されている。そしてホルダ１０における後端部４０の上面にホルダカバー１３を重ね合わせたとき、上記段差部１４は前記台座部３８上に載置された回路基板３の後端部をその上面側から押圧し、これによって上記回路基板３の後端部を台座部３８との間に挟持する役割を担う。特にこの回路基板３の挟持は、後述するようにホルダ１０を前述した円筒状のケース（ホルダ支持体）５０の内側に装着したとき、図５にその組み付け構造を示すように上記ケース５０によるホルダカバー１３の押さえ込みによりより強固に行われるようになっている。

従って回路基板３０およびケーブル５は、その接続状態によって定まる両者の位置関係を維持したまま前記ホルダカバー１３によって同時にホルダ本体１１との間に挟み込まれるので、ホルダ１０への装着後であっても上述した位置関係がそのまま維持される。従って回路基板３０とケーブル５との半田付け部に不本意なストレスが加わることがなく、その接続信頼性の向上を図ることができる。更にはホルダ１０は、前述したように肉薄のヒンジ部１２を介してホルダカバー１３をホルダ本体１１に一体に設けた構成なので、その構成が簡単であり、安価に製作し得る等の利点がある。

また前記ホルダ本体１１の後端部４０および前記ホルダカバー１３の略中央部には、それぞれホルダ１０の軸方向に沿うコの字状の切り込み溝４１が形成されている。これらの切り込み溝４１は、前記ホルダ本体１１および前記ホルダカバー１３の主体部から画成すると共に、中間部３０側の一端を前記ホルダ本体１１およびホルダカバー１３の主体部に連ねて支持されたフック片４２として形成している。即ち、フック片４２は、前記ホルダ本体１１の軸方向に沿って形成されてその面方向に弾性作用を呈する舌片として形成されている。

上記各フック片４２は、その先端部を前記ホルダ本体１１および前記ホルダカバー１３の各外周面から外側に向けて突出させ、前述した円筒状のケース（ホルダ支持体）５０の周面を貫通させて設けた嵌合凹部５１に係合する係合突起４３をそれぞれ備える。これらの係合突起４３はホルダ１０を前述したケース５０に挿入した際、図５に示すように上記ケース５０の嵌合凹部５１に係合することで該ケース５０からホルダ１０の引き抜きを阻止する役割を担う。また上記各フック片４２の内側には、互いに対峙して前記ケーブル５を挟み込む突部４４がそれぞれ設けられている。これらの突部４４は、前述した嵌合凹部５１に係合したフック片４２に作用する反力により前記ケーブル５を強固に挟み込む役割を担う。

即ち、ホルダ１０をケース５０に嵌め込み、対峙するそれぞれのフック片４２の係合突起４３をそれぞれの嵌合凹部５１に係合した状態において、対峙するそれぞれの突部４４の先端どうしの間隔はケーブル５の外径よりもやや小さくなされている。また上記各フック片４２の外表面はケース５０の内表面によって拡径方向の変位を規制される。それ故、対峙する各突部４４の先端はそれぞれケーブル５の被覆にやや食い込んだ状態となり、ケーブル５に径方向の圧縮力が作用する共に、それぞれのフック片４２の外表面からケース５０の内表面へ押し付け力が作用した状態となる。従ってホルダ本体１１とホルダカバー１４との間にケーブル５を保持したホルダ１０をケース５０に嵌め込むだけで、該ホルダ１０のケース５０からの抜け止めを確実に行い、同時にホルダ１０によってケーブル５を強固に保持することが可能となる。

このようなフック片４２を備えた前記ホルダ本体１１および前記ホルダカバー１３によりケーブル５を強固に保持することにより、前述した段差部１４と台座部３８とによる回路基板３の後端部の挟持と相俟って回路基板３およびケーブル５が一体となって強固に保持される。従って回路基板３とケーブル５との半田付け部に不本意なストレスが加わることがない。従ってホルダ１０に光センサ１および回路基板３を組み付けた後、回路基板３に接続されたケーブル５をその後端部から引き出したホルダ１０を、その先端部２０側から前述した円筒状のケース５０に差し込むだけで、簡易に光検出器の組み立てることができる。その上で後述するようにケース５０の先端部に前述した透明カバー６０を装着することにより、図１および図２に示した構造の光検出器が完成される。

ここで前記ケース５０の先端部への上記透明カバー６０の組み付け構造について説明する。略円筒型の外観形状をなすケース５０は、前述したように扁平化した先端部２０を備えたホルダ１０の外観形状に合致する筒内形状を有している。従ってホルダ１０は、ケース５０に対してその向きを揃えた状態でのみ、該ケース５０に装着し得るようになっている。

このようにして向きを揃えて前述したホルダ１０を装着するケース５０の先端部には、図６に示すように前述したホルダ１０の先端部２０にそれぞれ設けられた第１および第２のセンサ保持部２１,２２に対峙する２つの開口部５１,５２が形成されている。即ち、ケース５０の先端面には、第１のセンサ保持部２１に装着される光センサ１の受光面をその軸方向前方に向けて露出させる第１の開口部５１が設けられ、またケース５０の先端部側面には、第２のセンサ保持部２２に装着される光センサ１の受光面をその径方向である側方に向けて露出させる第２の開口部５２が設けられている。

またケース５０の先端部外周面には、上記開口部５１,５２をそれぞれ含むように、その先端面から両側面に掛けて連続する所定幅の浅溝５３が設けられている。この浅溝５３は前述した透明カバー６０の装着部をなすものである。またこの浅溝５３の底部であって上記開口部５１,５２を避けた両側面部には一対の係合突起５４が突出形成されている。これらの係合突起５４は、透明カバー６０に設けられた嵌合孔６３に係合することでケース５０の先端部に装着される透明カバー６０の不本意な脱落を防止する役割を担う。

即ち、ケース５０の先端部に装着される透明カバー６０は、図６に示すように前記ホルダ１０の先端面に位置付けられる主体部６１と、この主体部６１の両端からそれぞれ延びて互いに対向し、前記ホルダ１０の先端部をその両側面から挟み込む一対の脚部６２とを備える。尚、一対の脚部６２の一方は前述した第２の開口部５２を覆うべく、他方の脚部６２よりも長く設定されている。更にこれらの一対の脚部６２には、前記ホルダ５０の先端部側面に形成された係合突起（係合部）５４にそれぞれ嵌合する嵌合孔（嵌合部）６３が設けられている。このような形状の透明カバー６０は、前述したように弾性および耐油性に優れたナイロン製のものであって、その厚みを薄くすることで十分な透光性が確保されている。

このような透明カバー６０をケース５０の先端部に装着することで、前述した第１および第２の開口部５１,５２が上記透明カバー６０にて覆われる。そして前述したホルダ１０の第１または第２のセンサ保持部２１,２２に択一的に装着され、第１または第２の開口部５１,５２を介して前方または側方にその受光面を望ませた光センサ１が、前記透明カバー６０にて保護される。尚、透明カバー６０は、その弾性力に抗して一対の脚部６２を強制的に拡げない限りその形状が強固に維持される。従ってケース５０の先端部に装着された透明カバー６０は、脚部６２を意図的に拡げて前述した係合突起５４と嵌合孔６３との係合を解除しない限り、ケース５０の先端部から不本意に脱落することはない。また透明カバー６０は、その外側面の全てを露出させてケース５０の先端部に外側から装着されるので、その清掃が容易であり、またその交換も簡易に行うことができる。

尚、前述したフランジ体７０は、概略的には図１および図２にそれぞれ示すようにその中央部に前述したケース５０の外周に嵌め込まれる丸穴部７１を設けると共に、この丸穴部７１の側方に張り出した突出片部７２にそれぞれねじ止め用の貫通孔７３とを設けた構造を有する。特に上記丸穴部７１の内周面には、２本の係合溝（図示せず）がその周方向に９０°のずれを持たせて平行に設けられている。これらの係合溝は、前述したケース５０の外周面に、その軸方向に沿って設けられた１条の係合突起（図示せず）を選択的に係合するものである。ケース５０へのフランジ体７０の装着は、上述した２本の係合溝の一方に前記係合突起を嵌合させた状態でのみ行い得るようになっている。従ってフランジ体７０は、その向きを９０°ずらすことで前記ケース５０に対して縦向きまたは横向きに選択的に装着される。

以上のように光センサ１および回路基板３を保持すると共に、上記回路基板３に接続されたケーブル５を保持するホルダ１０、このホルダ１０を収納する筒状のケース５０、および前記光センサ１を覆って上記ケース５０の先端部に装着される透明カバー６０を備えて構成される光検出器によれば、非常に簡単に組み立てることができる。しかもホルダ１０は、その先端部２０に光センサ１の向きを異ならせて装着可能な第１および第２のセンサ保持部２１,２２を備えており、これらのセンサ保持部２１,２２に択一的に光センサ１を装着するだけで光の検出方向を異にする２種類の光検出器を容易に実現することができる。従って従来のように、光の検出方向の異なりに応じたホルダ等を個別に準備する必要がなく、その構成部品の共通化を図ることができる。

またホルダ１０は、その先端部２０に前記第１または第２のセンサ保持部２１,２２に装着された光センサ１のリード線２を回路基板３の半田付け部に向けて導くガイド部２５を備えている。従って第１のセンサ保持部２１の前面側から前記貫通孔２３を通して光センサ１のリード線２を差し込み、そのまま光センサ１を上記第１のセンサ保持部２１に嵌合する位置まで押し込むだけで、これに伴ってリード線２の先端部を前記回路基板３の半田付け部に位置付けることができる。また第２のセンサ保持部２２の前面側から前記貫通孔２４を通して光センサ１のリード線２を差し込み、そのまま光センサ１を上記第２のセンサ保持部２２に嵌合する位置まで押し込めば、その上方にリード線２が導出される。従ってリード線２を回路基板３に向けて折り曲げるだけで、リード線２の先端部を前記回路基板３の半田付け部に位置付けることができる。従って光センサ１の取り付けと、そのリード線２の回路基板３への接続作業を容易に行うことができる等の効果が奏せられる。

尚、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施可能なことは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係る光検出器の外観斜視図。図１に示す光検出器の概略構成を説明する為の一部断面化して示す斜視図。ホルダの全体的な構造を示す斜視図。ホルダの概略的な全体構造を示す平面図、およびホルダに回路基板を組み付けた状態を示す横断面図。ホルダの後端部による回路基板とケーブルの組み付け構造を示す図。ケースの先端部の構造と透明カバーの取り付け状態を説明する為の図。

符号の説明

１光センサ
２リード線
３回路基板
５ケーブル
１０ホルダ
２１第１のセンサ保持部
２２第２のセンサ保持部
２５ガイド部
５０ケース
６０透明カバー
７０フランジ体

Claims

光センサと、この光センサが接続される回路基板とを棒状のホルダに組み込んだ光検出器であって、
前記ホルダは、その先端部に該ホルダの軸方向を指向する向きに前記光センサを保持する第１のセンサ保持部と、前記ホルダの横方向を指向する向きに前記光センサを保持する第２のセンサ保持部とをそれぞれ備えると共に、これらの第１および第２のセンサ保持部にその前面側から択一的に装着される前記光センサのリード線を前記回路基板の保持部に導くガイド部を備え、
前記ガイド部は、前記第２のセンサ保持部をなす空間を挟んで前記第１のセンサ保持部に設けられた貫通孔に対峙させて設けられるものであることを特徴とする光検出器。