JP6093557B2 - 反射部材および火炎センサ - Google Patents

Description

本発明は、電磁波を反射する反射部材に関するものである。

従来より、燃焼炉等において火炎から放出される紫外線に基づいて火炎の有無を検出するのに用いられる電子管が知られている。この電子管は、所定のガスを充填封止した密閉用器と、この密閉容器を貫通する電極支持ピンと、この電極支持ピンにより密閉用器内で互いに平行に支持される２枚の電極とを備えるものである。このような電子管では、電極支持ピンを介して電極間に所定の電圧を印加した状態において、火炎に対向配置された一方の電極に紫外線が照射されると、光電効果によりその電極から電子が放出され、その電子が次々と励起されて他方の電極との間で電子なだれを形成する。このため、電極間のインピーダンスの変化、電極間の電圧の変化、電極間に流れる電流などを計測することにより、火炎の有無を検出することができる。

このような電子管において、感度を向上させるためには、入射する紫外線の光量や密度を増やすことが必要である。単純に電子管の径を大きくすれば入射する紫外線は増えるが、そのような大型の電子管を燃焼装置に設けると、炉の形状や容量なども変化しすぎてしまい燃焼反応等に影響を及ぼす恐れがある。そこで、従来では、光源（火炎）と電子管との間にレンズを設け、このレンズに入射する紫外線を集光することにより、電子管に入射する紫外線の光量や密度の向上を図っていた。

ところが、紫外線を透過させるレンズの材料（石英ガラス等）は高価であるため、量産化や低コスト化が困難であった。そこで、近年では、レンズの代わりに反射面が放物面からなる反射鏡を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０１１−２１４８９３号公報

しかしながら、反射鏡の反射面を単純な放物面とした場合では、集光した紫外線の断面形状が点または中空円状となり、面として一様に収集することが困難であった。すると、例えば紫外線を１点に集光した場合には、その１点で局所的に電子の放出が行われるので、この電子の放出箇所が劣化してしまい、結果として、電子管による火炎の検出感度が低下してしまうことがあった。このため、紫外線等の電磁波を反射させた反射光を、所定の領域に一様に照射させることができる反射部材が望まれていた。

そこで、本発明は、反射させた電磁波を所定の領域に一様に照射させることができる反射部材および火炎センサを提供することを目的とする。

上述したような課題を解決するために、本発明に係る反射部材は、内周面と、第一の端部を有する大きい方の開口と、第二の端部を有して大きい方の開口に対向する小さい方の開口とを有する筒状部材からなり、内周面が筒状の部材の中心軸に対称に形成された反射面を構成する反射部材であって、中心軸を含む切断面における内周面の接線の中心軸に対する傾きが中心軸に沿って単調に変化し、筒状の部材の小さい方の開口から所定距離離間して対向配置され、中心軸と直交しかつ中心軸に対して軸対称の平面領域を有するターゲットに対して、筒状の部材の大きい方の開口から中心軸に沿って入射して内周面により反射される電磁波のうち、大きい方の開口の第一の端部で反射された電磁波が平面領域の一端側に当たり、小さい方の開口の第二の端部で反射された電磁波が平面領域の他端側に当たり、電磁波は平面領域に一様に分散されることを特徴とするものである。

ここで、内周面を有する筒状の部材からなり、内周面が筒状の部材の中心軸に対称に形成された反射面を構成する反射部材であって、中心軸を含む切断面における内周面の接線の中心軸に対する傾きが中心軸に沿って単調に変化し、筒状の部材の小さい方の開口から所定距離離間して対向配置され、中心軸と直交しかつ中心軸に対して軸対称の平面領域を有するターゲットに対して、筒状の部材の大きい方の開口から中心軸に沿って入射して内面により反射される電磁波のうち、大きい方の開口側の一端で反射される電磁波が、平面領域の一端側に当たり、小さい方の開口側の他端で反射された電磁波が、平面領域の他端側に当たることを特徴とするようにしてもよい。

ここで、上記反射部材において、内周面の少なくとも一方の端部は、錐面を構成するようにしてもよい。

また、本発明に係る火炎センサは、内周面と、第一の端部を有する大きい方の開口と、第二の端部を有して大きい方の開口に対向する小さい方の開口とを有する筒状の部材からなり、内周面が筒状の部材の中心軸に対称に形成された反射面を構成する反射部材と、平板状の電極を管内に封入して、電極が中心軸と直交しかつ中心軸に対して軸対称で小さい方の開口の側に配設された電子管とを備えた火炎センサであって、反射部材において、筒状の部材の大きい方の開口から中心軸に沿って入射して内周面により反射される電磁波のうち、大きい方の開口の第一の端部で反射された電磁波が電極の一端側に当たり、小さい方の開口の第二の端部で反射された電磁波が電極の他端側に当たり、電磁波は電極に一様に分散されることを特徴とするものである。

本発明によれば、内周面を有する筒状の部材からなり、内周面が筒状の部材の中心軸に対称に形成された反射面を構成する反射部材であって、中心軸を含む切断面における内周面の接線の中心軸に対する傾きが中心軸に沿って単調に変化し、筒状の部材の小さい方の開口から所定距離離間して対向配置され、中心軸と直交しかつ中心軸に対して軸対称の平面領域を有するターゲットに対して、筒状の部材の大きい方の開口から中心軸に沿って入射して内面により反射される電磁波のうち、大きい方の開口側の一端で反射される電磁波が、平面領域の一端側に当たり、小さい方の開口側の他端で反射された電磁波が、平面領域の他端側に当たるように設定することにより、反射面により反射させた電磁波の反射光を、所定の領域に一様に照射させることができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る火炎センサの構成を模式的に示す断面図である。 図２は、図１におけるI-I線方向からの正面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る火炎センサの変形例を模式的に示す断面図である。 図４は、光源側端部の変形例を模式的に示す断面図である。 図５は、電子管側端部の変形例を模式的に示す断面図である。 図６は、電子管側端部の変形例を模式的に示す断面図である。 図７は、反射面の変形例を模式的に示す断面図である。 図８は、反射部材の変形例を模式的に示す正面図である。 図９は、本発明の第２の実施の形態に係る火炎センサの構成を模式的に示す図である。 図１０は、図９における反射部材３”周辺の構成を模式的に示す断面図である。 図１１は、電子管の変形例を模式的に示す正面図である。

［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施の形態で用いる上下左右方向の語は、重量方向など実際の物品の向きを限定するものではなく、図面中における方向を便宜的に示すものに過ぎない。

＜火炎センサの構成＞
図１，図２に示すように、本実施の形態に係る火炎センサ１は、円柱状の筒体からなる電子管２と、この電子管２と所定間隔離間して対向配置された反射部材３とを備えている。また、図示しないが、電子管２には、この電子管２の動作を制御するとともに、電子管２に含まれる後述する電極２２により生起された放電から火炎を検出する電気回路からなる制御装置が接続されるようにしてもよい。

≪電子管の構成≫
電子管２は、全体として円筒状の形状を有する外囲器２１と、この外囲器２１内部に配設される平板状の電極２２と、一端が電極２２に接続され他端が外囲器２１外部に導出されたリード２３とから構成される。

ここで、外囲器２１は、ガラス等から構成されており、内部が封止されている。このような外囲器２１は、例えば、両端が開口した筒体からなる筒部と、筒部の一方の開口を塞ぐ紫外線透過ガラス（石英ガラス）からなる蓋部と、筒部の他方の開口を塞ぐ基部とから構成するようにしてもよい。

電極２２は、円板状に形成され、例えばタングステンなどの金属からなり、所定間隔離間しかつ互いに平行に配設された同等の形状を有する２枚の電極から構成されている。なお、図１においては、説明を簡単にするために電極２２として光源側と反対側の１枚の電極のみを記載しており、光源側の電極の記載を省略している。
このような電極２２は、その中心（重心）が外囲器２１の軸線上に位置するように外囲器２１内部に配設することが望ましい。また、電極２２の中央部から外縁部近傍までの円形の照射領域２２１には、一様に紫外線が照射されるのが望ましい。

リード２３は、一端が電極２２の一方の電極に接続された第１のリード２３ａと、一端が電極２２の他方の電極２２に接続された第２のリード２３ｂとを備えている。第１のリード２３ａと第２のリード２３ｂの他端は、図示しない制御装置に接続される。

このような電子管は、電極２２を構成する一対の電極間にリード２３を介して制御装置から所定の電圧が印加された状態において紫外線が電極に照射されると、光電効果によりその電極から電子が放出され、その電子が次々と励起されて他方の電極との間で電子なだれを形成する。

≪反射部材の構成≫
反射部材３は、内周面を有する筒状の部材からなり、その内周面に鏡面処理を施した反射面３１を有する。この反射面３１は、筒状の部材の中心軸に対称に形成されており、その中心軸を含む切断面において、内周面の接線がその中心軸に沿って単調に変化している。このような反射部材３は、一方の開口３２に光源、この開口３２よりも外形が小さい他方の開口３３に電子管２の電極２２が対向配置されている。

このような反射部材３は、中心軸が紫外線の光軸と平行で、かつ、電極２２の重心からの法線と中心軸とが一致するように配設される。したがって、反射部材３の反射面３１は、光源に近づくにつれて中心軸ａから離間することとなる。また、反射部材３の位置および反射面３１の形状は、図１に示す中心軸ａを含む切断面において、反射面３１に照射される紫外線が以下に示すように反射されるように設定される。

まず、光源側の開口３２を形成する一方の端部（以下、「光源側端部」と言う。）３２ａにより反射された紫外線は、電極２２における照射領域２２１の二つの端部（以下、「電極端部」と言う。）のうち、その光源側端部３２ａに近い側の電極端部２２１ａに当たる。
また、その光源側端部３２ａと連続する電子管２側の開口３３の一方の端部（以下、「電子管側端部」と言う。）３３ａにより反射された紫外線は、電極２２における照射領域２２１の二つの電極端部のうち、その電子管側端部３３ａから遠い側の電極端部２２１ｂに当たる。
さらに、光源側端部３２ａから電子管側端部３３ａに亘る領域により反射された紫外線は、電極端部２２１ａから電極端部２２１ｂに亘って照射される。

同様に、光源側の開口３２の他方の端部（以下、「光源側端部」と言う。）３２ｂにより反射された紫外線は、その光源側端部３２ｂに近い側の電極端部２２１ｂに当たる。
また、その光源側端部３２ｂと連続する電子管２側の開口３３の他方の端部（以下、「電子管側端部」と言う。）３３ｂにより反射された紫外線は、電子管側端部３３ｂから遠い側の照射領域２２１の電極端部２２１ａに当たる。
さらに、光源側端部３２ｂから電子管側端部３３ｂに亘る領域により反射された紫外線は、電極端部２２１ｂから電極端部２２１ａに亘って照射される。
すなわち、図１において電子管側端部の左側（３２ａ，３３ａを含む側）においては、紫外線の反射位置が電子管側端部側から光源側端部側へ向かうほど、電極の右側に当たるようになるのに対し、電子管側端部の右側（３２ｂ，３３ｂを含む側）においては、紫外線の反射位置が電子管側端部側から光源側端部側に向かうほど、電極の左側に当たるように作用する。

これにより、反射面３１の光源側端部３２ａから放電側端部３３ａに亘って照射された紫外線の光束は、集光されて反射部材３と電極２２との間の地点ｂで集束した後に拡がって、電極２２の照射領域２２１の電極端部２２１ａから電極端部２２１ｂに亘って照射される。同様に、反射面３１の光源側端部３２ｂから放電側端部３３ｂに亘って照射された紫外線の光束は、集光されて反射部材３と電極２２との間の地点ｃで集束した後に拡がって、電極２２の照射領域２２１の電極端部２２１ｂから電極端部２２１ａに亘って照射される。
したがって、光源から反射面３１に照射された紫外線は、その反射面３１で反射されて、照射領域２２１全体に亘って照射される。したがって、反射面３１の反射光は、照射領域２２１上に１点に集光されるのではなく、照射領域２２１に一様に照射されることになる。

このような反射部材３は、少なくとも反射面３１が例えばアルミニウム、クロム、ステンレスといった金属など紫外線を反射する材料から構成されるのであればよく、その他プラスチック成型部材に金属をメッキまたは蒸着させたり、金属を絞り出し加工や切削加工したりするなど、各種方法により製造することができる。

＜火炎センサの紫外線検出動作＞
このような火炎センサ１において、光源から電子管２の軸線近傍に沿って火炎センサ１に向かって放射された紫外線は、外囲器２１の蓋部を透過して電極２２に到達する。一方、光源から電子管２の軸線から若干離間して反射部材３に到達した紫外線は、この反射部材３の反射面３１によって反射され、電極２２の照射領域２２１に一様に集光されることとなる。紫外線が電極２２に到達すると、この電極２２を構成する電極対２２により光電効果による電子の放出が行われ、これがリード２３を介して制御装置に入力される。放電に基づく電力が入力されると、制御装置は、その電力に基づいて火炎の状態を判断する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、光源側の開口３２の一方の光源側端部３２ａにより反射された紫外線が、電極２２における照射領域２２１の二つの端部のうち、その端部３２ａに近い側の電極端部２２１ａに照射され、光源側の開口３２の他方の光源側端部３２ｂにより反射された紫外線が、その端部３２ｂに近い側の電極端部２２１ｂに照射され、電子管２側の開口３３の一方の電子管側端部３３ａにより反射された紫外線が、電極２２における照射領域２２１の二つの端部のうち、その端部３３ａから遠い側の電子管側電極端部２２１ｂに照射され、電子管２側の開口３３の他方の端部３３ｂにより反射された紫外線が、端部３３ａから遠い側の照射領域２２１の電極端部２２１ａに照射されるので、反射させた紫外線が電極２２の所定の領域２２１に一様に照射される。

これにより、本実施の形態では、紫外線が電極２２上で１点に集光しないので、その１点で局所的に電子の放出が行われることを防止でき、結果として検出感度の低下を防ぐことができる。

なお、本実施の形態では、反射部材３における反射面３１の切断面がいわゆる下に凸の曲線状に形成される場合を例に説明したが、図３に示す火炎センサ１’のように、反射部材３’における反射面３１’の切断面がいわゆる上に凸の曲線状に形成されるようにしてもよい。この場合、反射部材３’の位置および反射面３１’の形状は、図３に示す中心軸ａに平行な平面内において、反射面３１’に照射される紫外線が以下に示すように反射されるように設定される。

まず、光源側の開口３２の一方の光源側端部３２ａにより反射された紫外線は、電極２２における照射領域２２１の二つの端部のうち、その光源側端部３２ａに遠い側の電極端部２２１ｂに当たる。
また、その光源側端部３２ａと連続する電子管２側の開口３３の一方の電子管側端部３３ａにより反射された紫外線は、電極２２における照射領域２２１の二つの端部のうち、その電子管側端部３３ａから近い側の電極端部２２１ａに当たる。
さらに、光源側端部３２ａから電子管側端部３３ａに亘る領域により反射された紫外線は、電極端部２２１ｂから電極端部２２１ａに亘って照射される。
すなわち、図３において電子管側端部の左側（３２ａ，３３ａを含む側）においては、紫外線の反射位置が電子管側端部側から光源側端部側に向かうほど、電極の左側へ当たるようになるのに対して、電子管側端部の右側（３２ｂ，３３ｂを含む側）においては、紫外線の反射位置が電子管側端部から光源側端部側に向かうほど、電極の右側へ当たるように作用する。

同様に、光源側の開口３２の他方の光源側端部３２ｂにより反射された紫外線は、その光源側端部３２ｂに遠い側の電極端部２２１ａに当たる。
また、その光源側端部３２ｂと連続する電子管２側の開口３３の他方の電子管側端部３３ｂにより反射された紫外線は、電子管側端部３３ｂから近い側の照射領域２２１の電極端部２２１ｂに当たる。
さらに、光源側端部３２ｂから電子管側端部３３ｂに亘る領域により反射された紫外線は、電極端部２２１ａから電極端部２２１ｂに亘って照射される。

これにより、反射面３１’の光源側端部３２ａから放電側端部３３ａに亘って照射された紫外線の光束は、電極２２の照射領域２２１の電極端部２２１ｂから電極端部２２１ａに亘って照射される。同様に、反射面３１’の光源側端部３２ｂから放電側端部３３ｂに亘って照射された紫外線の光束は、電極２２の照射領域２２１の電極端部２２１ａから電極端部２２１ｂに亘って照射される。
したがって、光源から反射面３１’に照射された紫外線は、その反射面３１’で反射されて、照射領域２２１全体に亘って照射される。したがって、反射面３１’の反射光は、照射領域２２１上に１点に集光されるのではなく、照射領域２２１に一様に照射されることになる。

以上、説明したように、反射面３１，３１’の切断面が下に凸、上に凸のどちらであっても構わない旨を説明したが、これに対して、反射面３１’の切断面が曲線状ではなく単なる錐面でもよいことは言うまでもない。

なお、本実施の形態において、反射面３１における光源側の開口３２側および電子管２側の開口３３側の少なくとも一方の端部に、錐面を形成するようにしてもよい。例えば、図４に示すように、光源側端部３２ａ’に光源に向かって径が広くなる錐面３４を設けるようにしてもよい。また、図５に示すように、電子管側端部３３ａ’に電子管２に向かって径が狭くなる錐面３５を形成するようにしてもよい。さらに、図６に示すように、開口３３側に電子管２に向かって径が広くなる錐面３６を形成するようにしてもよい。適切な錐面を設けることにより、錐面部分に照射された紫外線を照射領域２２１に向けて反射することが可能になる。これにより、照射領域２２１に照射される紫外線の一様性を向上させることができる。さらに、開口３２または開口３３の口径を拡大させることができるので、照射領域２２１に照射される紫外線の光量を増加させることができる。なお、図６に示す錐面３５の場合には、電子管側端部３３ａ”は、反射面３１と錐面３５との接続部に形成される。

ここで、光源側の開口に錐面を設ける構成について説明したが、錐面に限定されず、例えば上に凸となる曲面を設けるようにしてもよい。
この場合、下に凸となる曲面部分で反射した紫外線は、図１の場合と同様、電子管側端部の左側においては、紫外線の反射位置が電子管側端部から光源側端部側へ向かうほど電極の右側へ当たるようになるのに対し、電子管側端部の右側においては、紫外線の反射位置が電子管側端部から光源側端部側へ向かうほど、電極の左側へ当たるように作用する。
一方、上に凸となる曲面部分で反射した紫外線は、図３の場合と同様、電子管側端部の左側においては、紫外線の反射位置が電子管側端部側から光源側端部側へ向かうほど、電極の左側へ当たるようになるのに対し、電子管側端部の右側においては、紫外線の反射位置が電子管側端部側から光源側端部側へ向かうほど、電極の右側に当たるように作用する。
総じて、光源から反射面に照射された紫外線は、その反射面で反射されて、照射領域２２１全体に亘って照射される。したがって、反射面の反射光は、照射領域上に１点に集光されるのではなく、照射領域に一両に照射されることとなる。

また、反射面３１における光源側の開口３２側および電子管２側の開口３３側の両方に、上述した錐面や上に凸となる曲面を形成する場合、これらの組み合わせは適宜自由に設定することができる。
例えば、図７に示すように、反射面３１における光源側の開口に円錐面３４、電極２２側の開口に上に凸になる曲面３７を設けるようにしてもよい。この場合、反射面３１に照射される光線αから光線βまでの範囲の紫外線の反射光は、図１で示した反射部材３の場合と同様に、電極２２の照射領域２２１の電極端部２２１ａから電極端部２２１ｂに亘って照射される。また、円錐面３４の照射される光線γから光線βまでの範囲の紫外線の反射光も、電極２２の照射領域２２１の電極端部２２１ａから電極端部２２１ｂに亘って照射される。さらに、曲面３７に照射される光線αから光線δまでの範囲の紫外線の反射光も、電極２２の照射領域２２１の電極端部２２１ａから電極端部２２１ｂに亘って照射される。したがって、電極２２の照射領域２２１には、反射面３１とともに円錐面３４および曲面３７による反射光も照射されるので、照射領域２２１に照射される紫外線の光量を増加させることができる。

なお、図８においては、反射面３１における光源側の開口３２側に円錐面、電極２２側の開口３３側に上に凸の曲面を設ける場合を例に説明したが、それらの箇所に形成する反射面の形状は円錐面や凸の曲面に限定されず、上述した下に凸の曲面など、適宜自由に設定することができる。この場合において、特に、光源側の開口３２側には円錐面または上に凸の曲面、電極２２側の開口３３側には円錐面または上に凸の曲面が望ましい。このような構成により、反射面全体に亘って変曲点が生じるのをふせぐことができる。

また、本実施の形態では、反射部材３の開口が円形に形成された場合を例に説明したが、その開口の形状は円形に限定されず、紫外線等の電磁波を照射する領域の形状に合わせて適宜自由に設定することができる。例えば、図８に示すように、開口の形状を平面視略矩形にするようにしてもよい。

さらに、本実施の形態では、紫外線を検出する火炎センサに適用した場合を例に説明したが、光を含む電磁波や音波等を収集する装置であるならば各種装置に適用できることは言うまでもない。例えば、光電センサにおける投光／集光部品、細菌センサにおける反射部品、指向性スピーカ、指向性マイク、指向性電磁アンテナ、電波望遠鏡、Ｘ線望遠鏡、指向性投光器、ＣＣＤ用マイクレンズの代替、ソーラークッカーにおける反射板など、各種装置に適用できる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明に係る第２の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態は、上述した第１の実施の形態と反射部材３と形状が異なるものである。したがって、本実施の形態において、第１の実施の形態と同等の構成要素については、同じ名称および符号を付して、適宜説明を省略する。

＜火炎センサの構成＞
図９，図１０に示すように、本実施の形態に係る火炎センサ４は、電子管ユニット５と、この電子管ユニット５に取り付けられる反射部材ユニット６とを備えている。

電子管ユニット５は、電子管２と、この電子管２を内装するケース７とから構成される。
ここで、ケース７は、円筒状に形成されており、内部に電子管２が配設されている。ケース７の一方の開口７ａからは、電子管２のリード２３が導出されている。ケース７の他方の開口７ｂからは、電子管２の電極２２が露出している。このようなケース７の外周面には、外部に向かって突出した爪部７１が形成されている。この爪部７１は、電子管ユニット５と反射部材ユニット６との結合に用いられる。

反射部材ユニット６は、反射部材３”と、この反射部材３を支持する支持部材８とから構成される。
ここで、支持部材８は、円筒状に形成されており、一方の開口８ａに反射部材３”が固定されている。支持部材８の側部には、孔部８１が形成されている。この孔部８１は、爪部７１が嵌合する。また、支持部材８の内径は、ケース７の開口７ｂ側の外形に対応している。また、支持部材８の他方の開口８ｂ側からは、反射部材３”の内部が露出している。

≪反射部材の構成≫
反射部材３”は、図１０に示すように、内周面を有する筒状の部材からなる。この内周面は、火炎センサ４を組み立てた状態において、反射部材３”の光源側の開口３２”側の端部から所定の位置までの部分（以下、「光源側内周面」と言う。）３１ａと、反射部材３”の電子管２側の開口３３”側の端部から所定の位置までの部分（以下、「電子管側内周面」と言う。）３１ｂと、光源側内周面３１ａと電子管側内周面３１ｂの間の部分（以下、「反射面」と言う。）３１ｃとから構成される。
なお、図１０では、説明を簡単にするために、組み立てられた火炎センサ４から電子管２、反射部材３および支持部材８２を抽出して図示したものであり、他の構成要素については図示していない。

ここで、反射面３１ｃには、鏡面処理が施されている。この反射面３１ｃは、筒状に形成された反射部材３”の中心軸に対称に形成されており、その中心軸を含む切断面において、内周面の接線がその中心軸に沿って単調に変化している。
一方、光源側内周面３１ａおよび電子管側内周面３１ｂには、鏡面処理が施されていない。また、光源側内周面３１ａおよび電子管側内周面３１ｂは、その切断面において、内周面の接線が直線状となっている。

このような反射部材３”は、一方の開口３２”に光源、この開口３２”よりも外形が小さい他方の開口３３”に電子管２の電極２２が対向配置される。
また、反射部材３”は、中心軸が紫外線の光軸と平行で、かつ、電極２２の重心からの法線と中心軸とが一致するように配設される。したがって、反射部材３の反射面３１ｃは、光源に近づくにつれて中心軸ａから離間することとなる。

このように、本実施の形態においては、反射部材３”を構成する内周面のうち、両端部に位置する反射面３１ａと反射面３１ｂの間の反射面３１ｃが、第１の実施の形態における反射面３１に対応しており、反射面３１ｃによって紫外線が反射されることとなる。よって、反射部材３”の位置および反射面３１ｃの形状は、図１０に示す中心軸ａを含む切断面において、反射面３１ｃに照射される紫外線が以下に示すように反射されるように設定される。

まず、光源側の開口３２”を通過し、光源側内周面３１ａと反射面３１ｃとの境界を形成する一方の端部（以下、「光源側端部」と言う。）３２ａ”により反射された紫外線は、電極２２における照射領域２２１の二つの端部（以下、「電極端部」と言う。）のうち、その光源側端部３２ａ”に近い側の電極端部２２１ａに当たる。
また、その光源側端部３２ａ”と連続する、反射面３１ｃと電子管側内周面３１ｂの境界を形成する一方の端部（以下、「電子管側端部」と言う。）３３ａ”により反射された紫外線は、電極２２における照射領域２２１の二つの電極端部のうち、その電子管側端部３３ａ”から遠い側の電極端部２２１ｂに当たる。
さらに、光源側端部３２ａ”から電子管側端部３３ａ”に亘る領域により反射された紫外線は、電極端部２２１ａから電極端部２２１ｂに亘って照射される。

同様に、光源側内周面３１ａと反射面３１ｃとの境界を形成する他方の端部（以下、「光源側端部」と言う。）３２ｂ”により反射された紫外線は、その光源側端部３２ｂ”に近い側の電極端部２２１ｂに当たる。
また、その光源側端部３２ｂ”と連続する、反射面３１ｃと電子管側内周面３１ｂの境界を形成する他方の端部（以下、「電子管側端部」と言う。）３３ｂ”により反射された紫外線は、電子管側端部３３ｂ”から遠い側の照射領域２２１の電極端部２２１ａに当たる。
さらに、光源側端部３２ｂ”から電子管側端部３３ｂ”に亘る領域により反射された紫外線は、電極端部２２１ｂから電極端部２２１ａに亘って照射される。
すなわち、図９において電子管側端部の左側（３２ａ”，３３ａ”を含む側）においては、紫外線の反射位置が電子管側端部側から光源側端部側へ向かうほど、電極の右側に当たるようになるのに対し、電子管側端部の右側（３２ｂ”，３３ｂ”を含む側）においては、紫外線の反射位置が電子管側端部側から光源側端部側に向かうほど、電極の左側に当たるように作用する。

これにより、反射面３１ｃの光源側端部３２ａ”から放電側端部３３ａ”に亘って照射された紫外線の光束は、集光されて反射部材３”と電極２２との間の地点ｂで集束した後に拡がって、電極２２の照射領域２２１の電極端部２２１ａから電極端部２２１ｂに亘って照射される。同様に、反射面３１ｃの光源側端部３２ｂ”から放電側端部３３ｂ”に亘って照射された紫外線の光束は、集光されて反射部材３と電極２２との間の地点ｃで集束した後に拡がって、電極２２の照射領域２２１の電極端部２２１ｂから電極端部２２１ａに亘って照射される。
したがって、光源から反射面３１ｃに照射された紫外線は、その反射面３１ｃで反射されて、照射領域２２１全体に亘って照射される。したがって、反射面３１ｃの反射光は、照射領域２２１上に１点に集光されるのではなく、照射領域２２１に一様に照射されることになる。

＜火炎センサの組み立て方法＞
このような火炎センサ４は、次のように組み立てられる。

まず、電子管ユニット５のケース７の他方側の開口７ｂと、反射部材ユニット６の支持部材８における嵌合部８１の開口８ｂとを対向させた後、この開口８ｂにケース７の他端を挿入する。所定の位置までケース７が挿入されると、爪部７１が孔部８１まで到達し、この孔部８１に嵌合する。これにより、反射部材ユニット６と電子管ユニット５とが嵌合した状態で、結合されることとなる。

＜火炎センサの紫外線検出動作＞
次に、本実施の形態に係る火炎センサの紫外線検出動作について図１０を参照して説明する。

図１０に示すように、光源から電子管２の軸線近傍に沿って火炎センサ４に向かって放射された紫外線は、外囲器２１の蓋部を透過して電極２２に到達する。

一方、光源から電子管２の軸線から若干離間して反射部材３”に到達した紫外線は、この反射部材３”の反射面３１ｃによって反射され、電極２２の照射領域２２１に一様に集光されることとなる。

紫外線が電極２２に到達すると、この電極２２を構成する電極対２２により光電効果による電子の放出が行われ、これがリード２３を介して制御装置に入力される。放電に基づく電力が入力されると、制御装置は、その電力に基づいて火炎の状態を判断する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、反射部材３”を構成する内周面のうち、両端部に位置する反射面３１ａと反射面３１ｂの間の反射面３１ｃを反射面とした場合であっても、紫外線が電極２２上で１点に集光しないので、その１点で局所的に電子の放出が行われることを防止でき、結果として検出感度の低下を防ぐことができる。

なお、本実施の形態においても、図３で示した反射部材３１’と同様に、反射面の切断面を上に凸の曲線とするようにしてもよい。

また、なお、本実施の形態においも、光源側内周面３１ａおよび電子管側内周面３１ｂの少なくとも一方に、図４〜図６に示したような錐面や凸となる曲線を形成するようにしてもよい。

また、第１および第２の実施の形態において、電極２２の平面が光軸に対して垂直に配設された電子管２を用いる場合を例に説明したが、電子管２の構造はこれに限定されず、各種電子管を用いることができる。例えば、図１１に示すように、電極２２’の平面が光軸に対して平行に配設された電子管２’を用いるようにしてもよい。このようにしても、紫外線が電極２２’上で１点に集光しないので、その１点で局所的に電子の放出が行われることを防止でき、結果として検出感度の低下を防ぐことができる。

また、本実施の形態においても、反射部材３”の開口の形状は円形に限定されず、各種形状を用いることができる。

本発明は、電磁波を反射させて収集する各種装置に適用することができる。

１，１’，４…火炎センサ、２，２’…電子管、３，３’，３”…反射部材、５…電子管ユニット、６…反射部材ユニット、７…ケース、７ａ…開口、７ｂ…開口、８…支持部材、８ａ…開口、８ｂ…開口、２１…外囲器、２２，２２’…電極、２３…リード、２３ａ…第１リード、２３ｂ…第２リード、３１，３１’…内面、３１ａ…光源側内周面、３１ｂ…電子管側内周面、３１ｃ…反射面、３２，３２”…開口、３２ａ，３２ｂ，３２ａ”，３２ｂ”…光源側端部、３３，３３”…開口、３３ａ，３３ｂ，３３ａ”，３３ｂ”…電子管側端部、３４〜３６…錐面、３７…曲面、７１…爪部、８１…孔部、２２１…照射領域、２２１ａ，２２１ｂ…電極端部、ａ…中心軸、ｂ，ｃ…地点。

Claims (3)

1. 内周面と、第一の端部を有する大きい方の開口と、第二の端部を有して前記大きい方の開口に対向する小さい方の開口とを有する筒状の部材からなり、前記内周面が前記筒状の部材の中心軸に対称に形成された反射面を構成する反射部材であって、
   前記中心軸を含む切断面における前記内周面の接線の前記中心軸に対する傾きが前記中心軸に沿って単調に変化し、
   前記筒状の部材の小さい方の開口から所定距離離間して対向配置され、前記中心軸と直交しかつ前記中心軸に対して軸対称の平面領域を有するターゲットに対して、前記筒状の部材の前記大きい方の開口から前記中心軸に沿って入射して前記内周面により反射される電磁波のうち、前記大きい方の開口の前記第一の端部で反射された電磁波が前記平面領域の一端側に当たり、前記小さい方の開口の前記第二の端部で反射された電磁波が前記平面領域の他端側に当たり、
   前記電磁波は前記平面領域に一様に分散される
   ことを特徴とする反射部材。
2. 前記内周面の少なくとも一方の端部は、錐面を構成する
   ことを特徴とする請求項１記載の反射部材。
3. 内周面と、第一の端部を有する大きい方の開口と、第二の端部を有して前記大きい方の開口に対向する小さい方の開口とを有する筒状の部材からなり、前記内周面が前記筒状の部材の中心軸に対称に形成された反射面を構成する反射部材と、
   平板状の電極を管内に封入して、前記電極が前記中心軸と直交しかつ前記中心軸に対して軸対称で前記小さい方の開口の側に配設された電子管と
   を備えた火炎センサであって、
   前記反射部材において、前記筒状の部材の大きい方の開口から前記中心軸に沿って入射して前記内周面により反射される電磁波のうち、前記大きい方の開口の前記第一の端部で反射された電磁波が前記電極の一端側に当たり、前記小さい方の開口の前記第二の端部で反射された電磁波が前記電極の他端側に当たり、
   前記電磁波は前記電極に一様に分散される
   ことを特徴とする火炎センサ。

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