DE69909167T2

DE69909167T2 - Verbrennungsvorrichtung

Info

Publication number: DE69909167T2
Application number: DE69909167T
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Nagoya-shi Sobue; Ryusei Nagoya-shi Ohashi; Koji Nagoya-shi Yano
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1999-04-09
Publication date: 2004-01-08
Anticipated expiration: 2019-04-10
Also published as: EP0950854B1; DE69909167D1; KR19990083117A; EP0950854A2; JPH11351521A; KR100594677B1; ES2201634T3; EP0950854A3

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung:
Die Erfindung betrifft eine Feuerungsvorrichtung mit einem Keramikbrenner.
Beschreibung des dazugehörigen Fachgebietes:
Es gibt bisher eine Feuerungsvorrichtung mit einem Brenner, dem ein Gemisch aus Kraftstoffgas und Luft zugeführt wird, die in einem bestimmten Anteil dazugegeben wird. Der Brenner verbrennt das zugeführte Gemisch dann in einer vollständigen primären Verbrennung. Er umfasst einen Keramikbrenner mit einer keramischen Platte, die durchlöchert ist, damit sie selbst Wärmeschocks standhält. In der keramischen Platte befindet sich eine Anzahl Brenneröffnungen mit kleinem Durchmesser, die von einer Oberfläche der Platte zur gegenüberliegenden Oberfläche ragen.
Bei Feuerungsvorrichtungen wird allgemein üblich zwischen dem Brenner und der Ionisationselektrode eine Spannung angelegt, und der Flammenstrom, der durch die vom Brenner erzeugten Flammen geht, wird überprüft, damit eine Zündung erfasst wird. Die Erfassung eines Flammenstroms oberhalb einer festgelegten Menge ist die Bestätigung, dass das Gemisch gut gezündet hat. Liegt der Flammenstrom bei der Verbrennung des Gemischs im Brenner unterhalb einer festgelegten Menge, leidet der Brenner an Flammen-Aussetzern. Da der Keramikbrenner elektrisch nichtleitend ist und kein Strom durch ihn fließt, lässt sich eine Zündung am Keramikbrenner anhand des Flammenstroms schwer bestimmen.
Aufgrund des vorstehenden Nachteils wird vorgeschlagen, einen Keramikbrenner aus einem elektrisch leitenden Keramikmaterial zu bauen. Ein Beispiel für ein elektrisch leitendes Keramikmaterial ist Keramik auf Lithiumoxidbasis, wie bspw. Petalit (LiAlSi₄0₁₀) Eine erfindungsgemäße Untersuchung an einem Keramikbrenner aus Petalit ergab, dass beim Anlegen einer Span nung zwischen dem Petalit-Keramikbrenner und der Ionisationselektrode ein ausgelöster Flammenstrom stark mit der Oberflächentemperatur des Keramikbrenner variiert. Speziell der Flammenstrom, der zwischen dem Keramikbrenner aus Petalit und der Ionisationselektrode fließt, ist so niedrig wie bei einem Brenner aus einem nichtleitenden Material, wenn die Oberflächentemperatur des Keramikbrenners niedrig ist. Daher dauert es verhältnismäßig lange, bis der Flammenstrom so groß wird, dass man ihn messen kann. Der Keramikbrenner aus Petalit ist insofern weiterhin nachteilig, als der Flammenstrom beim Ändern der Feuerungsbedingungen, während das Gemisch verbrannt wird oder das Gemisch nach dem Anhalten der Verbrennung des Gemisch neu gezündet wird, sehr stark überschwingt und nach einem langen Zeitraum stabilisiert wird. Schwingt der Flammenstrom stark über, ist er zur Erfassung einer Zündung oder eines Flammen-Aussetzens zu groß. Daher kann eine Zündung oder ein Aussetzen der Flamme nicht erfasst werden, bis der Flammenstrom stabil wird.
Die japanische veröffentlichte Gebrauchsmusterveröffentlichung 1-67466 und die japanische veröffentlichte Gebrauchsmusterveröffentlichung 5-18606 offenbaren Feuerungsvorrichtungen, in denen eine elektrisch leitende Schicht auf einer Oberfläche eines Keramikbrenners angeordnet ist, wo sich die Flammen bilden. Gemäß den offenbarten Feuerungsvorrichtungen befindet sich eine Ionisationslektrode gegenüber der elektrisch leitenden Schicht, wo die Flammen vom Keramikbrenner gebildet werden. Zwischen der elektrisch leitenden Schicht und der Ionisationselektrode wird eine Spannung angelegt. Alternativ wird eine Spannung zwischen der elektrisch leitenden Schicht und dem Wärmeaustauscher angelegt, der anstelle der Ionisationselektrode eingesetzt wird. Den vorstehend genannten Veröffentlichungen zufolge ermöglicht die offenbarte Anordnung einen Flammenstrom, der durch die zu erfassenden Flammen fließt, so dass eine Zündung erfasst wird.
Ein aufgebrachter Nickelfilm wird bekanntlich als elektrisch leitende Schicht auf der Oberfläche des Kera mikbrenners aufgebracht. Der aufgebrachte Nickelfilm kann jedoch einem Gebrauch über einen längeren Zeitraum nicht standhalten, da die Wärmebeständigkeit von Nickel schlecht ist.
Wird ein hochwärmebeständiger aufgebrachter Platinoder Palladiumfilm statt des aufgebrachten Nickelfilms verwendet, lässt sich eine lang anhaltende Servicedauer erhalten. Die Verwendung eines Überzugs aus Platin oder Palladium führt unweigerlich zu einem Anstieg der Kosten der Feuerungsvorrichtung, weil diese Materialien Edelmetalle und somit teuer sind.
Eine weitere Lösung ist die Verwendung eines aufgetragenen Films von Siliciumcarbid (SiC) anstelle eines aufgetragenen Nickelfilms. Siliciuimcarbid ist in Luft hochwärmebeständig und kann als elektrisch leitendes Material verwendet werden, da es ein Eigenhalbleiter ist. Siliciumcarbid eignet sich daher zur Verwendung als elektrisch leitendes Material, das auf eine Keramikbrenner-Oberfläche aufgebracht wird. Ein aufgetragener Siliciumcarbidfilm lässt sich erzeugen, wenn Siliciumdiioxid und Kohlenstoff oder Silicium und Kohlenstoff miteinander reagieren und das Reaktionsprodukt dann gebacken wird.
Wird ein Siliciumcarbidfilm auf eine keramische Lochplatte eines Keramikbrenners aufgebracht, wird die keramische Lochplatte verdichtet und ihre Beständigkeit gegenüber Wärmeschocks wird gesenkt, und zwar weil ein Hochtemperatur-Wärmebehandlungsverfahren notwendig ist, damit der aufgebrachte Siliciumcarbidfilm erzeugt wird. Wird das vorstehende Reaktionsprodukt bei einer Temperatur gebacken, die nicht so hoch ist, dass die keramische Lochplatte verdichtet wird, ist die Herstellung eines aufgebrachten Siliciumcarbidfilms schwierig.
Das Verfahren zum Backen von Siliciumcarbid erfordert ein Bor-, Kohlenstoff- oder sonstiges Additiv. Ein aufgetragener Siliciumcarbidfilm, der mit zusätzlichen Verunreinigungen hergestellt wurde, leidet an verringerter Festigkeit bei hohen Temperaturen. Die richtigen Backbedingungen lassen sich daher nicht leicht feststellen. Da sich Siliciumcarbid verschlechtert, wenn es beim Backen oxidiert, muss die Backvorrichtung evakuiert werden, damit die Oxidation des Siliciumcarbids umgangen wird. Die Backvorrichtung ist komplex und groß bemessen, was die Kosten der Feuerungsvorrichtungen erhöht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer Feuerungsvorrichtung, die einen Keramikbrenner mit einer elektrisch leitenden Schicht umfasst, die hochwärmebeständig ist, relativ billig ist, und sich leicht herstellen lässt.
Zur Erzielung der vorstehenden Aufgabe wird erfindungsgemäß eine Feuerungsvorrichtung bereitgestellt, umfassend eine keramische Lochplatte mit einer Anzahl vorgegebener Brenneröffnungen darin, eine elektrisch leitende Schicht, die auf einer Oberfläche des Keramikbrenners angeordnet ist, wo sich die Flammen bilden, einen elektrischen Leiter, der gegenüber der elektrisch leitenden Schicht angeordnet ist, und Zündprüfvorrichtungen zum Überprüfen eines Flammenstroms, der durch die Flammen geht, zum Erfassen eines Zündens, wenn zwischen elektrisch leitender Schicht und elektrischem Leiter eine Spannung angelegt wird, wobei die elektrisch leitende Schicht aus einem elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxid besteht.
Die Keramikplatte des Keramikbrenners kann billig als wärmeschockbeständige keramische Platte hergestellt werden, die aus einer Lochkeramik besteht, die durch Backen von Teilchen eines feuerbeständigen ausdehnungsarmen Keramikmaterials erzeugt wird. Das feuerbeständige ausdehnungsarme Keramikmaterial ist bspw. Cordierit, Spodumen, Aluminiumtitanat, Mullit, Zirkondioxid, Magnesiumoxid (einschließlich Spinell und Forsterit), Aluminiumoxid (einschließlich Korund), Calciumoxid, Chromoxid, Dolomit, Sillimanit, Silicastein, Zirkonmullit, ein Gemisch von Aluminiumoxid und Zirkonoxid, ein Gemisch von Aluminiumoxid und Zirkonoxid, oder ein Gemisch von zwei oder mehreren der vorstehenden Materialien oder dergleichen.
Der Keramikbrenner kann aus einer dichten Keramikplatte aufgebaut sein. Die dichte Keramikplatte kann hergestellt werden durch Backen von Teilchen eines ausdehnungsarmen Keramikmaterials, wie Petalit, Spodumen, Eucrytit, Aluminiumtitanat, Zirkonkaliumphosphat oder dergleichen. Die Backtemperatur ist jedoch relativ hoch und eine bestimmte Menge Energie ist erforderlich, damit die relativ hohe Backtemperatur erreicht wird. Die elektrisch leitende Schicht kann auf der dichten Keramikplatte durch Vakuumverdampfen, CVD oder dergleichen gebildet werden. Man muss jedoch die Oberfläche der dichten Keramikplatte aufrauen, damit die Bindungsstärke zwischen der Keramikplatte und der elektrisch leitenden Schicht erhöht wird.
Wird folglich die dichte Keramikplatte verwendet, steigen die Herstellungskosten für die dichte Keramikplatte und die Herstellungskosten der elektrisch leitenden Schicht. Erfindungsgemäß wird die keramische Lochplatte verwendet, damit die Herstellungskosten für den Keramikbrenner sinken.
Das Perovskit-artige Metalloxid wird durch die allgemeine Formel ABO₃ veranschaulicht, wobei A und B Metalle darstellen und 0 für Sauerstoff steht. Einige Perovskitartige Metalloxide weisen die Eigenschaften eines elektrischen Leiters aus Metall oder Halbleitereigenschaften auf. Erfindungsgemäß wird die elektrische leitende Schicht aus einem Perovskit-artigen Metalloxid gebildet, das die Eigenschaften eines elektrischen Leiters aus Metall oder Halbleitereigenschaften aufweist. Das Perovskit-artige Metalloxid kann durch die vorstehend genannte Formel dargestellt werden, wobei das Metall A oder ein Teil der Metalle A, B durch ein anderen Metall ersetzt wird.
Die elektrisch leitende Schicht wird hergestellt durch Beschichten der Keramikplatte mit einem wässrigen Schlamm, der ein Pulver aus elektrisch leitendem Perovskit-artigem Metalloxid im Gemisch mit einem Lösungsmittel, wie Wasser oder dergleichen, umfasst, Trocknen des Schlamms und Backen des getrockneten Schlamms. Das Perovskit-artige Metall ist selbst billig und erfordert keine besondere Vorrichtung zur Umgehung seiner Oxidation, da es bereits ein Oxid ist. Die Kosten zur Herstellung der Feuerungsvorrichtung sind daher relativ niedrig. Das Perovskit-artige Metalloxid ist hochwärmebeständig, da es bereits ein Oxid ist.
Die elektrisch leitende Schicht bedeckt vorzugsweise die Oberfläche der keramischen Lochplatte, und das elektrisch leitende Perovskit-artige Metalloxid gelangt in die Oberflächenlöcher in der Keramikplatte.
Die elektrisch leitende Schicht kann eine gleichmäßige elektrische Leitfähigkeit aufweisen, indem man die Oberfläche der Keramikplatte gleichmäßig damit beschichtet. Wird das Perovskit-artige Metalloxid wie oben gebacken, machen das Perovskit-artige Metalloxid und die Keramikplatte zusammen eine feste Lösung an ihren Kontaktflächen aus. Die elektrisch leitende Schicht und die Keramikplatte sind fest aneinander gebunden. Da das Perovskitartige Metalloxid, das in die Oberflächenporen gelangt, und die Keramikplatte zusammen die feste Lösung wie vorstehend beschrieben ausmachen, ist die elektrisch leitende Schicht fest an der Keramikplatte verankert.
Die elektrisch leitende Schicht sollte vorzugsweise Teilchen des elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxids umfassen, deren Durchmesser von 0,04 bis 5 μm reichen. Die hier genannten Durchmesser stammen von den Teilchen des elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxids, nachdem es gebacken wurde.
Sind die Teilchendurchmesser des gebackenen elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxids kleiner als 0,04 μm, ist es schwierig, dass die elektrisch leitende Schicht die Oberfläche der Keramikplatte gleichmäßig bedeckt. Sind die Teilchendurchmesser des gebackenen elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxids größer als 5 μm, lässt sich die feste Lösung schwierig herstellen, und die elektrisch leitende Schicht kann leicht vom Keramikbrenner abblättern.
Die elektrisch leitende Schicht sollte vorzugsweise 10 bis 300 μm dick sein, damit die Oberfläche der keramischen Platte gleichmäßig bedeckt wird. Ist die Dicke der elektrisch leitenden Schicht kleiner als 10 μm, würde die keramische Platte freiliegen und die elektrisch leitende Schicht würde keine gleichmäßige elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Bei einer Dicke der elektrisch leitenden Schicht über 300 μm neigt die elektrisch leitende Schicht aufgrund der Wärmeausdehnung beim Backen zum Brechen, und sie lässt sich dann leicht vom Keramikbrenner abziehen.
Die elektrisch leitende Schicht enthält ein anorganisches Bindemittel, das 1 bis 20 Gew.% der Gesamtmenge davon ausmacht. Die elektrisch leitende Schicht ist durch das anorganische Bindemittel an der keramischen Lochplatte gebunden. Da die elektrisch leitende Schicht das anorganische Bindemittel enthält, sind die Teilchen des Perovskitartigen Metalloxids über das anorganische Bindemittel fest aneinander oder an der Keramikplatte gebunden. Die elektrisch leitende Schicht, die das anorganische Bindemittel enthält, senkt die Backtemperatur, bei der das Perovskitartige Metalloxid gebacken werden soll und erhöht den Bereich der Backtemperaturen, bei denen das Perovskit-artige Metalloxid als elektrisch leitende Schicht wirkt. Daher lässt sich die gewünschte Backtemperatur leicht feststellen.
Das anorganische Bindemittel kann Borsilikatglas, Kalknatronglas usw. sein. Ist der Gehalt an anorganischem Bindemittel kleiner als 1 Gew.% des Gesamtgewichtes der elektrisch leitenden Schicht, wirkt das anorganische Bindemittel nicht mehr als Bindemittel. Ist der Gehalt an anorganischem Bindemittel größer als 20 Gew.% des Gesamtgewichts der elektrisch leitenden Schicht, ist der Widerstand der elektrisch leitenden Schicht zu groß.
Das elektrisch leitende Perovskit-artige Metalloxid sollte vorzugsweise La_1-xSr_xMnO₃ umfassen, da es elektrische Leitfähigkeit aufweist und leicht hergestellt werden kann.
Da zudem La_1-xSr_xMnO₃ ein hohes Emissionsvermögen aufweist, senkt die elektrisch leitende Schicht auf der Oberfläche des Keramikbrenner die Temperatur der Flammen, wodurch Stickoxide, die bei der Verbrennung durch den Keramikbrenner entstehen, vermindert werden. Da La_1-xSr_XMnO₃ auf die vollständige Oxidation von Methan im Stadtgas bei niedrigen Temperaturen katalytisch wirkt, kann es die bei der Verbrennung durch den Keramikbrenner entstehenden Stickoxide weiter senken.
Die vorstehenden und weiteren Aufgaben, Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich, die bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft veranschaulichen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung;
2, ein Schaubild, die Flammenströme, welche zwischen einer elektrisch leitenden Schicht und einer Ionisationselektrode als Reaktion auf die Eingangsleistungen in einem festgelegten Bereich in der erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung;
3, ein Schaubild, die temperaturabhängigen Veränderungen der elektrischen Leitfähigkeit eines elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxids in der erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung;
4, ein Schaubild, die Änderungen der Flammenströme in Reaktion auf die Eingangsleistungen in einem Keramikbrenner der erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung und anderen Keramikbrennern;
5(a), ein Schaubild, die zeitabhängigen Änderungen der Flammenströme im Keramikbrenner der erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung und anderen Keramikbrennern, wenn die Luftüberschusszahl 1,4 ist, und die Feuerungsvorrichtung auf maximale Feuerungsleistung eingestellt ist;
5(b), ein Schaubild, die zeitabhängigen Änderungen der Flammenströme im Keramikbrenner der erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung und den anderen Keramikbrennern, wenn die Luftüberschusszahl 1,4 ist und die Feuerungsvorrichtung auf minimale Feuerungsleistung eingestellt ist;
6(a), ein Schaubild, die zeitabhängigen Änderungen der Flammenströme im Keramikbrenner der erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung und den anderen Keramikbrennern, wenn die Luftüberschusszahl 1,1 ist und die Feuerungsvorrichtung auf maximale Feuerungsleistung eingestellt ist
6(b), ein Schaubild, die zeitabhängigen Änderungen der Flammenströme im Keramikbrenner der erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung und den anderen Keramikbrennern, wenn die Luftüberschusszahl 1,1 ist und die Feuerungsvorrichtung auf minimale Feuerungsleitsung eingestellt ist
7(a), ein Schaubild, die zeitabhängigen Änderungen der Flammenströme im Keramikbrenner der erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung und den anderen Keramikbrennern, wenn die Brennbedingungen bei der Feuerung geändert werden;
7(b), ein Schaubild, die zeitabhängigen Änderungen der Flammenströme im Keramikbrenner der erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung und den anderen Keramikbrennern, wenn das Gemisch nach der Feuerung gelöscht und dann erneut gezündet wird; und
8, ein Schaubild, die Beziehung zwischen den Mengen eines anorganischen Bindemittels in einer elektrisch leitenden Schicht, Backtemperaturen und elektrischen Widerständen der elektrisch leitenden Schicht in der erfindungsgemäßen Feuerungsvorrichtung.
EINGEHENDE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Feuerungsvorrichtung 1, umfassend einen Keramikbrenner 3, der in einem Gehäuse 2 aufgenommen ist, und einen Wärmetauscher 5, der sich ebenfalls in dem Gehäuse 2 befindet, zum Erwärmen von Wasser, das aus einem Wasserzufuhrrohr 4 zugeführt wird, wobei der Keramikbrenner 3 dann heißes Wasser erzeugt. Die Feuerungsvorrichtung 1 hat eine Heißwasserzufuhrleitung 6 für die Zufuhr von heißem Wasser, das vom Wärmetauscher 5 erzeugt wird, zu verschiedenen Stellen, wie Küche, Toilette, Badezimmer usw.
Der Keramikbrenner 3 hat eine wärmeschockbeständige Keramikplatte aus einer porösen Keramik, die hergestellt wird durch Backen von Cordierit-Teilchen, einem feuerfesten ausdehnungsarmen Keramikmaterial. Die Keramikplatte hat eine Anzahl vorgegebener kleinlumiger Brenneröffnungen 3a darin, die sich von einer Oberfläche der Platte zur gegenüberliegenden Oberfläche erstrecken. Der Keramikbrenner 3 hat eine elektrisch leitende Schicht 7, die auf einer zum Wärmetauscher 5 weisenden Oberfläche angeordnet ist, wobei die elektrisch leitende Schicht 7 eine aufgebrachte Schicht aus einem elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxid umfasst.
Die Feuerungsvorrichtung 1 hat auch eine Ionisationselektrode 8, die sich zwischen dem Keramikbrenner 3 und dem Wärmetauscher 5 befindet, und eine Zündprüfvorrichtung 9 zum Erfassen eines Zündens vom Keramikbrenner 3. Die Zündprüfvorrichtung 9 erfasst eine Zündung, indem ein Flammenstrom erfasst wird, der durch die Flammen F geht, wenn eine Spannung zwischen der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Ionisationselektrode 8 angelegt wird, damit ein zum Keramikbrenner 3 geführtes Gemisch aus einem Kraftstoffgas und Luft gezündet wird.
Die keramische Lochplatte, die hergestellt wird durch Backen von Cordierit-Teilchen, hat Oberflächenporen mit jeweils einer Größe im Bereich von 3 bis 200 μm. Die keramische Lochplatte mit solchen Oberflächenporen ist sehr gut wärmeschockbeständig.
Die elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxide, die elektrische Metallleitereigenschaften aufweisen, umfassen bspw. SrTiO₃, BaTiO₃, LaTiO₃, CaVO₃, SrVO₃, CaCrO₃, SrCrO₃, CaFeO₃, SrFeO₃, SrCoO₃, LaNiO₃, usw. Elektrisch leitende Perovskit-artige Metalloxide, die Halbleitereigenschaften aufweisen, umfassen bspw. CaTiO₃, BaVO₃, LaCrO₃, CaMnO₃, LaMnO₃, BaFeO₃, LaFeO₃, BaCoO₃, SrNiO₃, BaNiO₃, LnCrO₃ (Ln = Pr, Nd, Sm, Eu), usw. Elektrisch leitende Perovskit-artige Metalloxide, die elektrische Metallleitereigenschaften und Halbleitereigenschaften aufweisen, beinhalten bspw. LaCoO₃, usw.
Die elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxide können elektrische Metallleitereigenschaften oder Halbleitereigenschaften aufweisen, indem ein Anteil des Metalls A oder B in der vorstehenden allgemeinen Formel durch ein anderes Metall ersetzt wird. Diese elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxide umfassen bspw.
La₁__XSr_XMnO₃, La_1–XCa_XMnO₃, La_1–xSr_XCoO₃, La_1–XSr_XCrO₃, La_1– _XCa_XCrO₃, La_1–XSr_XFeO₃, Y_1–XMg_xCrO₃, Y_1–XCa_xCrO₃, Y_1–xSr_XCrO₃, Y_1– _XBa_XCrO₃, Gd_1–XCa_XCrO₃, LaCr_1–yMn_yO₃, LaCr_1–yMg_y0₃, usw. Die elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxide können elektrische Metallleitereigenschaften und Halbleitereigenschaften aufweisen, indem ein Anteil des Metalls A oder B in der vorstehenden Formel durch ein anderes Metall ersetzt wird. Diese elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxide umfassen bspw. Gd_1–XSr_xCo_1–yMn_yO₃, La_1–xCa_XCr_1– _yCo_yO₃, usw. In der vorstehenden allgemeinen Formel stehen x und y jeweils für eine Zahl gleich oder größer als 0 und kleiner als 1.
Das Perovskit-artige Metalloxid lässt sich herstellen durch Mischen eines Oxids oder Carbonats eines Metalls, so dass das Metall in einer solchen Menge vorliegt, dass es das Oxid stöchiometrisch ausmacht, und anschließendes Backen des Gemischs bei vorgegebener Temperatur. Das hergestellte Perovskit-artige Metalloxid wird zu einem Pulver pulverisiert, dessen Teilchendurchmesser von 0,005 bis 0,3 μm reicht. Dann wird das Pulver zur Herstellung eines Schlamms mit Wasser versetzt. Der Schlamm wird auf die Oberfläche des Keramikbrenners 3 aufgesprüht, bei vorgegebener Temperatur getrocknet und dann bei einer vorgegebenen Temperatur gebacken. Die Teilchen des Perovskitartigen Metalloxids haben nach dem Backen Durchmesser im Bereich von 0,04 bis 5 μm, wodurch eine elektrisch leitende Schicht 7 erhalten wird, deren Dicke von 10 bis 300 μm reicht und die den Keramikbrenner 3 gleichmäßig bedeckt.
Wird der Schlamm zu der elektrisch leitenden Schicht 7 gebacken, machen das Perovskit-artige Metalloxid und die Keramikbrenner 3 zusammen eine feste Lösung aus. Daher wird die elektrisch leitende Schicht 7 fest an den Keramikbrenner 3 gebunden. Wie vorstehend beschrieben umfasst der Keramikbrenner 3 eine keramische Lochplatte mit Oberflächenporen, deren Größe jeweils 3 bis 200 μm ist. Da der Schlamm das Perovskit-artige Metalloxidpulver mit Teilchendurchmessern im Bereich von 0,005 bis 0,3 μm enthält, bedecken die Teilchen des Perovskit-artigen Metalloxidpulvers die Oberfläche der Keramikplatte 3 gleichmäßig und gelangen in die Oberflächenporen der Keramikplatte. Wenn die Teilchen des Perovskit-artigen Metalloxidpulvers, die in die Oberflächenporen der Keramikplatte gelangen, gebacken werden, wird die erzeugte elektrisch leitende Schicht 7 fest am Keramikbrenner 3 befestigt.
Sind die Teilchendurchmesser des Perovskit-artigen Metalloxidpulvers kleiner als 0,005 μm, dann gelangen die Teilchen des Perovskit-artigen Metalloxidpulvers zu tief in die Oberflächenporen, und erzeugen keine elektrisch leitende Schicht 7 mit gleichmäßiger Dicke. Sind die Teilchendurchmesser des Perovskit-artigen Metalloxidpulvers größer als 0,3 μm, dann bildet das Perovskit-artige Metalloxidpulver beim Backen keine Teilchen mit Durchmessern im Bereich von 0,04 bis 5 μm, so dass die elektrisch leitende Schicht 7 nicht sicher am Keramikbrenner 3 befestigt wurde.
Die elektrisch leitende Schicht 7 kann auch fest am Keramikbrenner gebunden werden, indem die Oberfläche der keramischen Lochplatte aufgeraut wird, so dass deren Rauheit eingestellt wird, und nicht der Teilchendurchmesser des Perovskit-artigen Metalloxids eingestellt wird.
Die erfindungsgemäßen Beispiele werden nachstehend beschrieben.
[Erfindungsgemäßes Beispiel]
Im erfindungsgemäßen Beispiel 1, wurde La_0,7Sr_0,3MnO₃ als elektrisch leitendes Perovskit-artiges Metalloxid verwendet.
Ein La₂O₃-Pulver, ein SrCO₃-Pulver und ein Mn₂0₃-Pulver wurden in einem Molverhältnis von 0,7 : 0,3 : 1 gemischt, und es wurden 200 g Ethanol zu diesem Gemisch gegeben. Die gemischten Komponenten wurden in einer Kugelmühle in einem Feuchtverfahren gemischt. Das Gemisch wurde nach dem Trocknen mit einer einachsigen Hydraulikpresse geformt. Das geformte Produkt wurde vorher 12 Std. bei 1100°C in einem Elektroofen gebacken und dann zu einem Pulver mit einem Automatikmörser in einem Trockenverfahren pulverisiert. Das Pulver wurde dann 12 Std. bei 1300°C in einem Elektroofen gebacken und dann zu einem Pulver mit einem Automatikmörser in einem Trockenverfahren pulversisiert.
Das gebackene Pulver wurde durch ein Röntgenbeugungsverfahren analysiert. Demnach wurde bestätigt, dass das gebackene Pulver eine Kristallstruktur auf LaMnO₃-Basis hatte.
Zum Pulver wurde – bezogen auf das Gewicht – genauso viel Wasser wie Pulver und ein Dispersionsmittel (Handelsname: Seruna D-305, hergestellt von Chukyo Yushi) in 0,5 Gew.% des Pulvers gegeben. Die Komponenten wurden mit einer Kugelmühle in einem Feuchtverfahren gemischt und zu einem La_0,7Sr_0,3MnO₃-Pulver mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 0,2 μm getrocknet. Eine Analyse des Pulvers mit einem energieverteilten Röntgenanalysegerät bestätigte, dass die Anteile der Pulverbestandteile La : Sr : Mn = 0,7 : 0,3 : 1 (Molverhältnis) waren.
Zu dem La_0,7Sr_0,3MnO₃-Pulver wurden 20 bis 50 Gew.% Wasser, bezogen auf das Pulver, und ein Dispersionsmittel (Handelsname: Seruna D-305, hergestellt von Chukyo Yushi) in 0,5 Gew.% des Pulvers gegeben. Die Komponenten wurden mit einer Kugelmühle in einem Feuchtverfahren zu einem Schlamm gemischt. Der Schlamm wurde dann auf die Oberfläche einer Keramikplatte gesprüht, indem ein kommerziell erhältlicher Zerstäuber verwendet wurde, wodurch ein Film auf der Oberfläche der Keramikplatte produziert wurde. Der Film wurde dann 2 Std. bei 110°C in einem Trockner getrocknet und anschließend 1 bis 3 Std. bei 1080°C in einem Elektroofen gebacken. Demzufolge wurde ein Keramikbrenner 3 mit einer elektrisch leitenden Schicht 7 aus La_0,7Sr_0,3MnO₃ mit einem Teilchendurchmesser von 2 μm und mit 110 μm Dicke produziert.
Die elektrisch leitende Schicht 7 wurde so ausgebildet, dass die Oberfläche des Keramikbrenners 3 gleichmäßig mit La_0,7Sr_0,3MnO₃ überzogen wurde. Da die La_0,7Sr_0,3MnO₃-Teilchen, die in die Oberflächenporen des Keramikbrenners 3 gelangen, gebacken wurden, wurde die elektrisch leitende Schicht 7 und der Keramikbrenner 3 fest aneinander gebunden.
Dann wurde der Keramikbrenner 3 in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung eingebaut, und ein Gemisch aus Kraftstoffgas und Luft wurde in die Feuerungsvorrichtung 3 geleitet und gezündet. Eine Spannung von 120 V wurde zwischen der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Ionisationselektrode 8 angelegt, und die Flammenströme wurden durch den Flammenwächter 9 in Reaktion auf die Eingangsleistungen in einem vorgegebenen Bereich gemessen. Die gemessenen Flammenströme sind in der 2 gezeigt.
Wie aus 2 ersichtlich erfasst der Flammenwächter 9 mit der elektrisch leitenden Schicht gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 Flammenströme im Bereich von 90 bis 160 μA in Bezug auf die Eingangsleistungen von 8 bis 24 kW. Gewöhnlich benötigt die Zündprüfvorrichtung einen Flammenstrom von 1 μA, damit eine Zündung erfasst wird. Die Zündprüfvorrichtung 9 benötigt einen Flammenstrom von 0,1 μA, damit man ein Flammenaussetzen erfasst. Da die Flammenströme, die von der elektrisch leitenden Schicht 7 gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 erzeugt werden, viel größer als 1 μA sind, liegen sie in einem Bereich, der groß genug ist, dass die Zündprüfvorrichtung 9 eine Zündung erfasst.
Temperaturabhängige Änderungen der elektrischen Leitfähigkeit von La_0,7Sr_0,3MnO₃ der elektrisch leitenden Schicht 7 sind in der 3 gezeigt. Eine Übersicht von
3 ergibt, dass La_0,7Sr_0,3MnO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 selbst bei hohen Temperaturen nur geringfügige Änderungen in der Leitfähigkeit erleidet, und damit stabil ist.
Dann wurde der Keramikbrenner 3 in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung eingebaut, und ein Gemisch aus Kraftstoffgas und Luft mit einer Luftüberschusszahl von 1,4 wurde in die Feuerungsvorrichtung 3 geleitet und gezündet. Eine Spannung von 120 V wurde zwischen der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Ionisationselektrode 8 angelegt, und es wurden die Flammenströme mit dem Flammenwächter 9 in Reaktion auf die Eingangsleistungen in einem vorgegebenen Bereich gemessen. Die gemessenen Flammenströme sind in der 4 gezeigt.
Die Luftüberschusszahl veranschaulicht das Verhältnis einer Menge Luft, die tatsächlich mit dem Kraftstoffgas gemischt werden soll, zur theoretischen oder stöchiometrischen Menge Luft, die als "1" angenommen wird, und für die vollständige Verbrennung einer gegebenen Menge an Kraftstoffgas erforderlich ist. Die Luftüberschusszahl wird als dimensionslose Zahl angegeben.
Ein Keramikbrenner 3 (herkömmliches Beispiel), der auf die gleiche Weise wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt wurde, außer dass er keine elektrisch leitende Schicht 7 aufwies, wurde in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung 3 eingebaut, und die Flammenströme wurden unter den gleichen Bedingungen wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 gemessen. Ein Keramikbrenner (Vergleichsbeispiel) aus elektrisch leitender Petalit-Keramik ohne elektrisch leitende Schicht 7 wurde in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung 3 eingebaut, und die Flammenströme wurden unter den gleichen Bedingungen wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 gemessen. Die gemessenen Flammenströme sind ebenfalls in der 4 gezeigt.
Der Keramikbrenner 3 mit der elektrisch leitenden Schicht 7 gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 ermöglichte der 4 zufolge, dass der Flammenwächter 9 Flam menströme maß, die groß genug waren, dass eine von der Größe der Eingangsleistungen unabhängige Zündung gemessen wurde, und zwar selbst unter solchen Bedingungen, dass die Luftüberschusszahl 1,4 beträgt und das Gemisch luftreich ist.
Der Keramikbrenner 3 gemäß dem herkömmlichen Beispiel war elektrisch nichtleitend, und ermöglichte nicht, dass der Flammenwächter 9 fast alle Flammenströme unabhängig von der Größe der Eingangsleistungen maß. Mit dem Keramikbrenner 3 gemäß dem Vergleichsbeispiel wurden die erfassten Flammenströme unter solchen Bedingungen, dass das Gemisch luftreich und die Temperatur des Keramikbrenners 3 relativ niedrig war, auf die gleiche Höhe gesenkt wie mit dem Keramikbrenner 3 gemäß dem herkömmlichen Beispiel, wenn die Eingangsleistung erhöht war.
Der Keramikbrenner 3 gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurde in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung 3 eingebaut, und das zugeführte Gemisch wurde gezündet, während die Luftüberschusszahl und die Feuerungsleistung der Feuerungsvorrichtung 3 variiert wurde. Zwischen der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Ionisationselektrode 8 wurde eine Spannung von 120 V angelegt, und die zeitabhängigen Änderungen der Flammenströme, die von der Flammenprüfvorrichtung erfasst wurden, wurden gemesen. Die gemessenen Änderungen sind in den 5(a) , 5(b) , 6(a) und 6(b) gezeigt.
Der Keramikbrenner gemäß dem herkömmlichen Beispiel und der Keramikbrenner 3 gemäß dem Vergleichsbeispiel wurden in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung eingebaut, und die zeitabhängigen Änderungen der Flammenströme, die vom Flammenwächter 9 erfasst wurden, wurden unter den gleichen Bedingungen gemessen, wie mit dem Keramikbrenner 3 gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel. Die gemessenen Änderungen sind ebenfalls in den 5(a), 5(b), 6(a) und 6(b) gezeigt.
Insbesondere die 5(a) zeigt die zeitabhängigen Änderungen der Flammenströme, wenn die Luftüberschusszahl 1,4 ist, und die Feuerungsvorrichtung auf maximale Feue rungsleistung eingestellt ist. In der 5(a) ist die Temperatur des Keramikbrenners relativ niedrig. Die 5(b) zeigt zeitabhängige Änderungen der Flammenströme, wenn die Luftüberschusszahl 1,4 ist, und die Feuerungsvorrichtung auf minimale Feuerungsleistung eingestellt ist. In der 5(b) ist die Temperatur des Keramikbrenners höher als die Temperatur des Keramikbrenners in 5(a).
Die 6(a) zeigt zeitabhängige Änderungen der Flammenströme, wenn die Luftüberschusszahl 1,1 ist, das Gemisch gasreich eingestellt wird und die Feuerungsvorrichtung auf maximale Feuerungsleistung eingestellt ist. In 6(a) ist die Temperatur des Keramikbrenners höher als die Temperatur des Keramikbrenners in 5(b). Die 6(b) zeigt zeitabhängige Änderungen der Flammenströme, wenn die Luftüberschusszahl 1,1 ist und die Feuerungsvorrichtung auf minimale Feuerungsleistung eingestellt ist. In 6(b) ist die Temperatur des Keramikbrenners am höchsten.
Aus den 5(a), 5(b), 6(a) und 6(b) geht hervor, dass die elektrisch leitende Schicht 7 gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 ermöglichte, dass der Flammenwächter 9 Flammenströme erfasste, die so groß waren, dass ein Zünden innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums unabhängig von den Brennbedingungen erfasst wurde.
Der Keramikbrenner 3 gemäß dem herkömmlichen Beispiel war elektrisch nichtleitend, und der Flammenwächter 9 konnte fast keine Flammenströme unabhängig von den Brennbedingungen erfassen, wie aus den 5(a), 5(b), 6(a) und 6(b) hervorgeht. Mit dem Keramikbrenner 3 gemäß dem Vergleichsbeispiel wurden der 5(a) zufolge im wesentlichen die gleichen Flammenströme wie mit dem Keramikbrenner 3 gemäß dem herkömmlichen Beispiel erfasst, und zwar unter solchen Bedingungen, dass die Temperatur des Keramikbrenners 3 relativ niedrig war. Den 5(b), 6(a) und 6(b) zufolge ermöglichte der Keramikbrenner 3 gemäß dem Vergleichsbeispiel, dass der Flammenwächter 9 Flammenströme erfasste, die hinreichend groß waren, dass ein Zünden und ein Flammaussetzen unter solchen Bedingungen erfasst wurden, dass die Temperatur des Keramikbrenners hoch war. Es brauchte jedoch 0, 5 bis 2, 0 min, bis die Flammenströme so groß wurden, dass sie der Flammenwächter 9 erfassen konnte.
Der Keramikbrenner 3 gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 wurde in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung 3 eingebaut, und eine Spannung von 120 V wurde zwischen der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Ionisationselektrode 8 angelegt. Die zeitabhängigen Änderungen der vom Flammenwächter 9 erfassten Flammenströme wurden gemessen, als die Feuerungsbedingungen bei der Feuerung variiert wurden oder als das Gemisch nach der Feuerung gelöscht und dann erneut gezündet wurde. Die gemessen Änderungen sind in den 7(a) und 7(b) gezeigt.
Der Keramikbrenner 3 gemäß dem herkömmlichen Beispiel und der Keramikbrenner gemäß dem Vergleichsbeispiel wurden in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung eingebaut, und die zeitabhängigen Änderungen der von dem Flammenwächter 9 erfassten Flammenströme wurden unter den gleichen Bedingungen gemessen, wie mit dem Keramikbrenner 3 gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1. Die gemessenen Änderungen sind ebenfalls in den 7(a) und 7(b) gezeigt.
Die 7(a) zeigt zeitabhängige Änderungen der Flammenströme, die gemessen wurden, als das Gemisch 15 min mit einer Luftüberschusszahl von 1,1 und einer minimalen Feuerungsleistung der Feuerungsvorrichtung 1 gebrannt wurde, und dann die Luftüberschusszahl unverändert blieb und die Feuerungsvorrichtung 1 auf eine mittlere Feuerungsleistung eingestellt wurde. 7(b) zeigt zeitabhängige Änderungen der Flammenströme, die gemessen wurden, als das Gemisch 15 mit einer Luftüberschusszahl von 1,1 und einer minimalen Feuerungsleistung der Feuerungsvorrichtung 1 verbrannt wurde, dann das Gemisch gelöscht wurde, die Feuerungsvorrichtung 1 vollständig abgekühlt wurde, und anschließend das Gemisch erneut mit einer Luftüberschusszahl von 1,1 und einer mittleren Feuerungsleistung der Feuerungsvorrichtung 1 gezündet wurde.
Aus den 7(a) und 7(b) geht hervor, dass beim Keramikbrenner 3 mit der elektrisch leitenden Schicht 7 gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 die Flammenströme nur leicht überschwangen, und die normalen Flammenströme wurden innerhalb eines sehr kurzen Zeitraums unabhängig von den Brennbedingungen wiedererlangt.
Mit dem Keramikbrenner 3 gemäß dem Vergleichsbeispiel schwangen die Flammenströme jedoch sofort nachdem die Brennbedingungen geändert wurden, wie in 7(a) gezeigt, stark über. Die Flammenströme waren 4 sec. lang direkt nach dem Ändern der Brennbedingungen außerhalb des Bereichs. Es brauchte 20 bis 25 min bis die normalen Flammenströme wiederhergestellt wurden und nach dem Überschwingen stabilisiert wurden. Mit dem Keramikbrenner 3 gemäß dem Vergleichsbeispiel zeigten die Flammenströme zudem direkt nachdem das Gemisch nach dem Feuern gelöscht und dann erneut gezündet wurde, ein starkes Überschwingen, wie in 7(b) gezeigt, und es dauerte 20 bis 25 min bis normale Flammenströme wiederhergestellt wurden und nach dem Überschießen stabilisiert wurden. Der Keramikbrenner 3 gemäß dem Vergleichsbeispiel ermöglichte nicht, dass die Zündprüfvorrichtung 9 ein Zünden erfasste, bis nach dem Überschießen normale Flammenströme wiederhergestellt wurden.
Da der Keramikbrenner 3 gemäß dem herkömmlichen Beispiel elektrisch nichtleitend ist, konnte der Flammenwächter 9 fast keine Flammenströme unabhängig von den Brennbedingungen erfassen.
[Erfindungsgemäßes Beispiel 2]
Im erfindungsgemäßen Beispiel 2 wurde La_0,7Sr_0,3MnO₃ als elektrisch leitendes Perovskit-artiges Metalloxid verwendet, und die elektrisch leitende Schicht 7 enthielt Borsilikatglas als anorganisches Bindemittel.
Zuerst wurde ein La_0,7Sr_0,3MnO₃-Pulver genauso wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 produziert. Das Borsilikatglas wurde mit einer Kugelmühle in einem Feuchtverfahren zu einem Pulver pulverisiert.
Zu dem La_0,7Sr_0,3MnO₃-Pulver wurde 20 bis 50 Gew.% Wasser, bezogen auf das Pulver, ein Dispersionsmittel (Handelsname; Seruna D-305, hergestellt von Chukyo Yushi) in 0,5 Gew.% des Pulvers, und das Borsilikatpulver gegeben. Die Komponenten wurden mit einer Kugelmühle in einem Feuchtverfahren zu einem Schlamm gemischt. Die zugegebene Menge Borsilikat-Glaspulver betrug 4 Gew.% der Gesamtmenge einer elektrisch leitenden Schicht 7, die aus dem Schlamm hergestellt werden sollte.
Der Schlamm wurde dann mit einem kommerziell erhältlichen Zerstäuber auf die Oberfläche einer Keramikplatte gesprüht, wobei ein Film auf der Oberfläche der Keramikplatte erzeugt wurde. Der Film wurde dann 2 Std. bei 110°C in einem Trockner getrocknet und dann 1 Std. bei 950°C in einem Elektroofen gebacken, wodurch eine elektrisch leitende Schicht 7 mit einer Dicke von 120 μm hergestellt wurde.
Die elektrisch leitende Schicht 7 wurde so aufgebracht, dass sie die Oberfläche des Keramikbrenners 3 gleichmäßig mit La_0,7Sr_0,3MnO₃ bedeckte. Weil die in die Oberflächenporen tretenden La_0,7Sr_0,3MnO₃-Teilchen gebacken wurden, wurde die elektrisch leitende Schicht 7 und der Keramikbrenner 3 fest aneinander gebunden. Die elektrisch leitende Schicht 7 enthielt 4 Gew.% Borsilikatglas, bezogen auf deren Gesamtmenge. Demzufolge wurden die La-Sr_0,3MnO₃-Teilchen durch das Bindemittel des Borsilikatglases aneinander oder an den Keramikbrenner 3 gebunden, wodurch die elektrisch leitende Schicht 7 und der Keramikbrenner 3 fest aneinander gebunden wurden.
Fünf Schlämme, die La_0,7Sr_0,3MnO₃ enthielten, wurden genauso wie oben beschrieben hergestellt, außer dass das Borsilikatglaspulver in verschiedenen Mengen zugefügt wurde. Insbesondere wurde das Borsilikatglaspulver zugegeben in 0 Gew.%, 2 Gew.%, 4 Gew.%, 10 Gew.% und 20 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge der elektrisch leitenden Schichten 7, die aus den Schlämmen hergestellt werden sollen.
Die hergestellten Schlämme wurden dann mit einem kommerziell erhältlichen Zerstäuber auf die Oberflächen der Keramikplatten gesprüht, so dass Filme auf den Oberflächen der Keramikplatten erzeugt wurden. Die Filme wurden dann 2 Std. bei 110°C in einem Trockner getrocknet und dann 1 bis 3 Std. bei 880 bis 1100°C in einem Elektroofen gebacken. Demnach wurde Keramikbrenner 3 mit elektrisch leitenden Schichten 7 mit einer Dicke von 120 μm produziert, die kein Borsilikatglas, und 2 Gew.%, 4 Gew.%, 10 Gew.% und 20 Gew. Borsilikatglas, bezogen auf die Gesamtmenge der elektrisch leitenden Schicht 7 enthielten.
Zur Überprüfung der Bereiche der Backtemperaturen, in denen das an den Keramikbrenner 3 durch Backen gebundene La_0,7Sr_0,3MnO₃-Pulver als elektrisch leitende Schicht 7 wirkt, wurden die Mindest-Backtemperaturen T₁ zur Verhinderung, dass die gebildete elektrisch leitende Schicht 7 abgezogen werden kann, und die Temperaturen T₂, bei denen der Widerstand der elektrisch leitenden Schicht 7 unendlich groß ist, gemessen. Diese gemessenen Temperaturen T₁, T₂ und die Bereiche d der Backtemperaturen (d = T₂ - T₁) sind in der Tabelle 1 unten gezeigt.
Änderungen des Widerstandes der elektrisch leitenden Schichten 7, die 0 Gew.%, 2 Gew.%, 4 Gew.%, 10 Gew.% und 20 Gew. Borsilikatglas, bezogen auf die Gesamtmenge der elektrisch leitenden Schichten 7 enthielten, in Abhängigkeit von den Backtemperaturen, sind in der 8, gezeigt.
Tabelle 1
Aus der Tabelle 1 und der 8 ist ersichtlich, dass die Zugabe von Borsilikatglas die Mindest-Backtemperatur senkt, bei der das La_0,7Sr_0,3MnO₃-Pulver ge backen werden kann, und den Bereich der Backtemperaturen, bei denen das gebackene La_0,7Sr_0,3MnO₃-Pulver als elektrisch leitende Schicht 7 wirkt, vergrößert. Es ist daher einfach, eine gewünschte Backtemperatur einzustellen.
Insofern als die Menge des Borsilikatglases im Bereich von 1 bis 20 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge der elektrisch leitenden Schicht 7, liegt, kann der Widerstand der elektrisch leitenden Schicht 7 gesteuert werden, indem eine gewünschte Backtemperatur eingestellt wird. Ist der Gehalt des Borsilikatglases größer als 20 Gew.%, bezogen auf die Gesamtmenge der elektrisch leitenden Schicht 7, dann steigt der Widerstand der elektrisch leitenden Schicht 7 ins Unermessliche, unabhängig von der Backtemperatur.
Im erfindungsgemäßen Beispiel 2 wurde Borsilikatglas als anorganisches Bindemittel verwendet. Kalknatronglas kann jedoch ebenfalls als anorganisches Bindemittel verwendet werden, damit die gleichen Vorteile wie vorstehend beschrieben erhalten wurde.
[Erfindungsgemäßes Beispiel 3]
Bei dem erfindungsgemäßen Beispiel 3 wurde La_0,7Sr_0,3FeO₃ als elektrisch leitendes Perovskit-artiges Metalloxid verwendet.
Ein Keramikbrenner 3 mit einer elektrisch leitenden Schicht 7 wurde genauso wie beim erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt, außer dass ein Fe₂O₃-Pulver anstelle des Mn₂O₃-Pulvers im erfindungsgemäßen Beispiel 1 verwendet wurde.
Der Keramikbrenner 3 mit der elektrisch leitenden Schicht 7 mit dem La_0,7Sr_0,3FeO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 3 wurde in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung eingebaut. Die Flammenströme, die so groß waren, dass ein Zünden zwischen der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Ionisationselektrode 8 erfasst wurden, wurden erhalten, wie bei dem Keramikbrenner 3, der die elektrisch leitende Schicht 7 mit La_0,7Sr_0,3MnO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 enthielt.
[Erfindungsgemäßes Beispiel 4]
Im erfindungsgemäßen Beispiel 4 wurde La_0,5Sr_0,5CoO₃ als das elektrisch leitende Perovskit-artige Metalloxid verwendet.
Ein Keramikbrenner 3 mit einer elektrisch leitenden Schicht 7 wurde genauso wie bei dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt, außer dass ein La₂O₃-Pulver, ein SrCO₃-Pulver und ein Co₃O₄-Pulver in einem Molverhältnis von 0,5 : 0,5 : 1 gemischt wurde, und das Pulver bei einer Temperatur von 1200°C nach dem Vorbacken gebacken wurde.
Der Keramikbrenner 3 mit der elektrisch leitenden Schicht 7 mit La_0,5Sr_0,5CoO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 4 wurde in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung eingebaut. Flammenströme, die so groß waren, dass sie ein Zünden zwischen der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Ionisationselektrode 8 erfassten, wurden erhalten wie mit dem Keramikbrenner 3, der die elektrisch leitende Schicht 7 mit La_0,7Sr_0,3MnO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 enthielt.
[Erfindungsgemäßes Beispiel 5]
In dem erfindungsgemäßen Beispiel 5 wurde La_0,5Ca_0,5CrO₃ als elektrisch leitendes Perovskit-artiges Metalloxid verwendet.
Ein Keramikbrenner 3 mit einer elektrisch leitenden Schicht 7 wurde genauso wie im erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt, außer dass ein La₂O₃-Pulver, ein CaCo₃-Pulver, und ein Cr₂O₃-Pulver im Molverhältnis von 0,5 : 0,5 : 1 gemischt wurden, und das Pulver bei einer Temperatur von 1500°C nach dem Vorbacken gebacken wurde.
Der Keramikbrenner 3 mit der elektrisch leitenden Schicht 7 mit La_0,5Ca_0,5CrO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 4 wurde in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung eingebaut. Flammenströme, die so groß waren, dass sie ein Zünden zwischen der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Ionisationselektrode 8 erfassten, wurden erhalten wie mit dem Keramikbrenner 3, der die elektrisch leitende Schicht 7 mit La_0,7Sr_0,3MnO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 enthielt.
[Erfindungsgemäßes Beispiel 6]
Im erfindungsgemäßen Beispiel 6 wurde La_0,6Sr_0,9CrO₃ als das elektrisch leitende Perovskit-artige Metalloxid verwendet.
Ein Keramikbrenner 3 mit einer elektrisch leitenden Schicht 7 wurde genauso wie bei dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt, außer dass ein La₂O₃-Pulver, ein SrCO₃-Pulver und ein Cr₂O₃-Pulver in einem Molverhältnis von 0,6 : 0,4 : 1 gemischt wurde, und das Pulver bei einer Temperatur von 1500°C nach dem Vorbacken gebacken wurde.
Der Keramikbrenner 3 mit der elektrisch leitenden Schicht 7 mit La_0,6Sr_0,4CoO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 6 wurde in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung eingebaut. Flammenströme, die so groß waren, dass sie ein Zünden zwischen der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Ionisationselektrode 8 erfassten, wurden erhalten wie mit dem Keramikbrenner 3, der die elektrisch leitende Schicht 7 mit La_0,7Sr_0,3MnO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 enthielt.
[Erfindungsgemäßes Beispiel 7]
Im erfindungsgemäßen Beispiel 7 wurde La_0,2Ca_0,8MnO₃ als das elektrisch leitende Perovskit-artige Metalloxid verwendet.
Ein Keramikbrenner 3 mit einer elektrisch leitenden Schicht 7 wurde genauso wie bei dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt, außer dass ein La₂O₃-Pulver, ein Ca-CO₃-Pulver und ein Mn₂O₃-Pulver in einem Molverhältnis von 0,8 : 0,2 : 1 gemischt wurden.
Der Keramikbrenner 3 mit der elektrisch leitenden Schicht 7 mit La_0,2Ca_0,8MnO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 7 wurde in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung eingebaut. Flammenströme, die so groß waren, dass sie ein Zünden zwischen der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Ionisationselektrode 8 erfassten, wurden erhalten wie mit dem Keramikbrenner 3, der die elektrisch leitende Schicht 7 mit La_0,7Sr_0,3MnO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 enthielt.
[Erfindungsgemäßes Beispiel 8]
Im erfindungsgemäßen Beispiel 8 wurde Gd_0,8Sr_0,2Co_0,9Mn_0,1O3 als das elektrisch leitende Perovskitartige Metalloxid verwendet.
Ein Keramikbrenner 3 mit einer elektrisch leitenden Schicht 7 wurde genauso wie bei dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 hergestellt, außer dass ein Gd₂O₃-Pulver, ein SrCO₃-Pulver, ein Co₃O₄-Pulver und ein Mn₂0₃-Pulver in einem Molverhältnis von 0,6 : 0,4 : 1 gemischt wurde, und das Pulver bei einer Temperatur von 1500°C nach dem Vorbacken gebacken wurde.
Der Keramikbrenner 3 mit der elektrisch leitenden Schicht 7 mit Gd_0,8Sr_0,2Co_0,9Mn_0,1O₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 8 wurde in der in 1 gezeigten Feuerungsvorrichtung 1 eingebaut. Flammenströme, die so groß waren, dass sie ein Zünden zwischen der elektrisch leitenden Schicht 7 und der Ionisationselektrode 8 erfassten, wurden erhalten wie mit dem Keramikbrenner 3, der die elektrisch leitende Schciht 7 mit La_0,7Sr_0,3MnO₃ gemäß dem erfindungsgemäßen Beispiel 1 enthielt.
Es werden zwar bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung gezeigt und eingehend beschrieben, es ist jedoch selbstverständlich, dass sich verschiedene Änderungen und Modifikationen vornehmen lassen, ohne dass vom Rahmen der beigefügten Ansprüche abgewichen wird.

Claims

Feuerungsvorrichtung, umfassend einen Keramikbrenner (3) mit einer keramischen Lochplatte und einer Anzahl vorgegebener Brenneröffnungen (3a) darin; eine elektrisch leitende Schicht (7), die auf einer Oberfläche des Keramikbrenners angeordnet ist, wo sich die Flammen bilden; einen elektrischen Leiter, der gegenüber der elektrisch leitenden Schicht (7) angeordnet ist; und Zündprüfvorrichtungen (9) zum Überprüfen des Flammenstroms, der durch die Flammen geht, und zum Erfassen eines Zündens, wenn zwischen elektrisch leitender Schicht und elektrischem Leiter eine Spannung angelegt wird, wobei die elektrisch leitende Schicht (7) aus einem elektrisch leitenden Perovskit-artigen Metalloxid besteht.
Feuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitende Schicht gleichmäßig die Oberfläche der keramischen Lochplatte bedeckt, und das elektrisch leitende Perovskit-artige Metalloxid in die Oberflächenporen der Keramikplatte hineinreicht.
Feuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitende Schicht Teilchen aus elektrisch leitendem Perovskit-artigen Metalloxid enthält, welche Durchmesser von 0,04 bis 5 Mikrometer besitzen.
Feuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitende Schicht eine Dicke von 10 bis 300 Mikrometer aufweist.
Feuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die elektrisch leitende Schicht bezogen auf die Gesamtmenge 1 bis 20 Gew.% anorganischen Binder enthält, wobei die elektrisch leitende Schicht mit dem anorganischen Binder an der keramischen Lochplatte gebunden ist.
Feuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei das elektrisch leitende Perovskit-artige Metalloxid beschrieben werden kann durch La_1–xSr_xMnO₃, wobei x eine Zahl größer oder gleich 0 und kleiner als 1 ist.