JP2733084B2

JP2733084B2 - 点火装置

Info

Publication number: JP2733084B2
Application number: JP1061269A
Authority: JP
Inventors: 泰彦鈴木
Original assignee: Nippon Tokushu Togyo KK
Current assignee: Nippon Tokushu Togyo KK
Priority date: 1989-03-14
Filing date: 1989-03-14
Publication date: 1998-03-30
Anticipated expiration: 2013-03-30
Also published as: JPH02242020A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、セラミックヒータで加熱して燃焼機器の
点火を行う点火装置に係わり、特に、その着火性の向
上、およびセラミックヒータの耐久性の向上に関する。

［従来の技術］燃料ガス、気化させた石油などの液体燃料の着火に
は、圧電素子に打撃を与えたり、電池の電圧を昇圧させ
てパルス状の高電圧を得て、この高電圧をスパーカーで
火花放電させる放電点火式が多用されている。

また近年、燃焼機器には、その作動の自動化と安全性
の向上のため、電子制御機器が搭載されており、前記火
花放電に着火源から発生する電波雑音が電気回路に生
じ、これら電子部品の誤作動の原因となる場合がある。
このため電波雑音を生じない利点から、点火装置として
セラミックヒータの使用が検討されている。

このセラミックヒータは、電気絶縁性のセラミック焼
結体製基板（絶縁体）内に、電気抵抗体を埋設して形成
されている。通常、基板はセラミックグリーンシートを
積層して焼成するか、またはセラミック粉体をホットプ
レス焼成して製造される。このため、製造の上の要請か
ら平板、角柱または丸棒など比較的単純な形状を呈す
る。また電気抵抗体は高融点金属または導電性セラミッ
クからなる導電体ペーストを、所定のパターンで前記積
層されるセラミックグリーンシートの内側表面に塗布し
て同時焼成するか、または線材をセラミック粉体内に配
してホットプレス焼成して形成されるため、前記基体内
に埋設されている。

［発明が解決しようとする課題］しかるに、現在、都市ガスとして多用されている天然
ガス、石油系ガスなどは、着火温度の高い難着火性燃料
であり、この燃料ガスを確実に着火させるためには、セ
ラミックヒータを1100℃程度と極めて高温度に昇温させ
る必要がある。このような高温度となる加熱を繰り返す
と、セラミックヒータは、基板の材料として窒化珪素、
アルミナなどの耐熱性の高いセラミックを使用した場合
においても、経時的に組織の劣化が進み、耐久性が不十
分となる。

この発明の目的は、燃料の点火時のセラミックヒータ
の表面温度を比較的低温に設定しても、難着火性ガスな
どの燃料ガスを確実に着火でき、これにより耐久性が向
上できるセラミックヒータを用いた点火装置の提供にあ
る。

［課題を解決するための手段］上記目的達成のため、本発明は、以下の構成を採用し
た。

（１）点火装置は、メインバーナと、帯板状のセラミッ
ク焼結体内に電気抵抗体を埋設して形成され、前記メイ
ンバーナに近接して取り付けられる一組のセラミックヒ
ータと、前記セラミックヒータ間の隙間を介してメイン
バーナ方向に燃料ガスを噴出するパイロットバーナとを
備え、前記隙間を通過する前記燃料ガスを二つのセラミ
ックヒータで同時加熱して点火する。

（２）点火装置は、上記（１）の構成を有し、前記セラ
ミックヒータは、厚さｘ、巾ｙ、長さｚが、ｘ＝１〜3m
m、ｙ＝１〜9mm、（x/y）＝１〜３、ｚ≧5yであり、巾
広の面が対向する様に前記メインバーナに近接して取り
付けられる。

［作用および発明の効果］〔請求項１について〕この発明のセラミックヒータを用いた点火装置は、着
火されるガス状燃料が２つ以上のヒータ面間を通過す
る。この際、燃料は複数のヒータ面で集中的に加熱さ
れ、点火する。現在家庭などで多用されている難着火性
燃料ガスは、単一のヒータ面で加熱するときには、ヒー
タ面を1100℃程度に昇温させないと、確実な点火および
この点火により誘発される燃焼の持続（＝着火）が得ら
れない。しかるに、複数のヒータ面で加熱するときは、
ヒータ面間に位置する燃料分子は、近接した複数のヒー
タ面から同時にエネルギーを付加され、短時間で活性化
し、付近の酸素分子と反応する。

これにより、単一のヒータ面で加熱するときに較べ、
ヒータ面の表面温度が30〜60℃低い温度でも確実な点火
ができる。また点火による燃焼熱は、その一部が複数の
ヒータ面間で保持されるため、点火した燃料の周りの燃
料分子の点火温度に昇温される割合が高く、酸化反応の
連鎖的拡大（＝着火）が円滑になされる。このため、着
火に必要なセラミックヒータの温度を低く設定すること
ができ、セラミックヒータの耐久性が増大できる。

〔請求項２について〕厚さｘ、巾ｙ、長さｚが、ｘ＝１〜3mm、ｙ＝１〜9m
m、（x/y）＝１〜３、ｚ≧5yであるセラミックヒータを
用い、巾広の面が対向する様にメインバーナに近接して
取り付けたものが燃焼機器の点火装置として好適であ
る。

［実施例］この発明を第１図に示す一実施例に基づき説明する。

この発明にかかるセラミックヒータを用いた点火装置
は、点火用パイロットバーナ１の噴出口10の近傍に同一
形状のセラミックヒータ２、２を、近接して取り付けた
構成を有する。４は前記パイロットバーナ１により点火
されるメインバーナを示す。

各セラミックヒータ２は、第２図に示すごとく、窒化
珪素、アルミナなどの電気絶縁性で耐熱性に優れたセラ
ミックを焼結してなり、矩形平板を呈する基板（絶縁
体）３に、略Ｗ字状のパターンで炭化タングステン70重
量％と残部窒化珪素からなる導電体31を埋設させた構造
を有する。

本実施例では、基板３は窒化珪素を主体とするセラミ
ック焼結体製であり、基部は円筒状のセラミック製ホル
ダー（碍子）32に固着されている。該ホルダー32から突
出した部分が発熱（ヒータ）面30となっている。またホ
ルダー32に固着されている部分には、リード線33、34が
接続されている。

この実施例では、セラミックヒータ２、２を、パイロ
ットバーナ１の噴出口10から噴出した燃料ガス（一次空
気を含んでも良い）が、２つのヒータ面30、30で同時加
熱できるように取り付けられている。ヒータ面30、30
は、4mmの間隔を隔てて平行、かつ同一投影面に配置さ
れている。各ヒータ面30は、厚さｘ＝2mm、巾ｙ＝4mm、
碍子32から突き出している長さｚ＝33mmの帯板状を呈す
る。

この構成において、セラミックヒータ２、２に通電
し、各ヒータ面30、30を1050℃に加熱しておくととも
に、パイロットバーナ１から燃料ガスを噴出する。ヒー
タ面30、30間の燃料ガスの分子は両ヒータ面から加熱を
受け、酸素分子との反応温度に昇温される。これにより
燃料分子は周りの酸素分子と結合し、点火がなされる。
この点火による燃焼熱は、周りに放射されるが、その一
部はヒータ面30、30間に保持され燃焼する燃料の自己増
殖に寄与し、円滑な着火がなされる。

セラミックヒータ２は、ヒータ面30の寸法が、厚さｘ
＝１〜3mm、巾ｙ＝１〜9mm、x/y＝１〜３、長さｚ＝5y
以上、のものが燃焼機器の点火装置に好適である。

セラミックヒータ２、２は、パイロットバーナ１の噴
出口10から噴出した燃料ガスが複数のヒータ面30、30で
同時加熱できるように接近して取り付ける必要がある。

この取り付け関係は上記実施例の平行的配置に限定さ
れないが、上記寸法範囲の矩形板状セラミックヒータ２
を使用する場合は、第３図および第４図に示すごとく、
長手方向の軸心を平行に配置した場合に、つぎの位置関
係にあることが望ましい。Ｘは燃料ガスの流れ方向、Ｙ
はその直交方向、Ｚはセラミックヒータの軸方向であ
る。

ｘ≦Ｘ≦4x ｙ≦Ｙ≦4y 0.8z≦Ｚ≦1.2z 第５図のＡ〜Ｄにヒータ面30の配置の例を示す。表１
に、これらＡ〜Ｄの配置において、純度99％のメタンガ
スＧを着火させるのに必要なヒータの表面温度との関係
を測定したデータを、第５図のＥに示すヒータ面30が単
一の比較例とともに示す。

この表１により、セラミックヒータを２本組み合わせ
て使用すると、着火に必要なヒータ面の表面温度が30℃
〜60℃低下することが証明される。

第６図はセラミックヒータのヒータ面の表面温度と、
耐久寿命との関係を示す。耐久試験は窒化珪素を絶縁体
として用いたセラミックヒータに通電し、ヒータ面の表
面温度を1100℃〜1300℃の範囲の設定温度に１分間維持
し、つぎの１分間通電を停止するサイクルにより行っ
た。この設定温度は、急速昇温時において生じるオーバ
ーシュートにより、通常の使用温度より約10％の過昇温
が生じることを見込んである。従って、1300℃は使用温
度の1180℃、1200℃は1090℃、1100℃は1000℃にそれぞ
れ相当する。

この第６図に示すグラフから、窒化珪素を主体とする
絶縁体を用いたセラミックヒータならば、使用温度が30
℃〜60℃低下するとその耐久寿命は、３倍〜５倍になる
ことが分かる。

上記実施例では、ヒータ面が同一の平板状を呈する２
本のセラミックヒータを用いる場合について述べたが、
セラミックヒータは３本以上であっても良く、各ヒータ
面がそれぞれ互いに異形状であっても良く、さらにはヒ
ータ面は曲板状であっも良い。この様な場合において
も、複数のヒータ面が燃料ガスを集中的に同時加熱でき
ることが必須要件であるとともに、燃焼熱がヒータ面間
に保持できることが望ましい。

被着火ガスは全て純度99％メタンガス、200mmAqであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミックヒータを用いた点火装置の
概略斜視図、第２図はセラミックヒータの斜視図、第３
図は２本のセラミックヒータの配置範囲を示す平面図、
第４図はその正面図、第５図Ａ〜Ｄは２本のセラミック
ヒータの配置例を示す平面図、第５図Ｅは比較例の平面
図、第６図はセラミックヒータのヒータ面の表面温度と
耐久寿命との関係を示すグラフである。図中、１……パイロットバーナ、２……セラミックヒー
タ、３……セラミック製基板、４……メインバーナ、30
……ヒータ面

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】メインバーナと、帯板状のセラミック焼結体内に電気抵抗体を埋設して形
成され、前記メインバーナに近接して取り付けられる一
組のセラミックヒータと、前記セラミックヒータ間の隙間を介してメインバーナ方
向に燃料ガスを噴出するパイロットバーナとを備え、前記隙間を通過する前記燃料ガスを二つのセラミックヒ
ータで同時加熱して点火する点火装置。
【請求項２】前記セラミックヒータは、厚さｘ、巾ｙ、
長さ２が、ｘ＝１〜3mm、ｙ＝１〜9mm、（x/y）＝１〜
３、ｚ≧5yであり、巾広の面が対向する様に前記メインバーナに近接して取
り付けられる請求項１記載の点火装置。