JP2913048B2 - Flame detection electrode and flame detection device using the same - Google Patents

Flame detection electrode and flame detection device using the same

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JP2913048B2
JP2913048B2 JP1121740A JP12174089A JP2913048B2 JP 2913048 B2 JP2913048 B2 JP 2913048B2 JP 1121740 A JP1121740 A JP 1121740A JP 12174089 A JP12174089 A JP 12174089A JP 2913048 B2 JP2913048 B2 JP 2913048B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、石油ファンヒータや給湯器などに用いるバ
ーナにおいて、炎電流を測定することにより、炎の状態
を監視し、異常を検知するための炎検知用電極及びこれ
を用いた炎検知装置に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a burner used for an oil fan heater, a water heater, or the like, which monitors a flame state by measuring a flame current to detect an abnormality. And a flame detecting device using the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

石油ファンヒータや給湯器などのバーナにおいて、炎
を検知するためのセンサとして炎電流を検知するタイプ
のものがあった(たとえば特開昭57−108519号公報参
照)。
In burners such as oil fan heaters and water heaters, there has been a type for detecting a flame current as a sensor for detecting a flame (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-108519).

これは第9図に示すように、金属製のバーナ20の上面
側に金属棒からなる炎検知用電極15を配置し、該炎検知
用電極15とバーナ20との間に100V程度の交流電圧を印加
するように交流電源30を備えたものであり、炎50が発生
するとこの炎50中に数10μA程度の微小な炎電流が流れ
ることから、この電流を電流計40で検知するようになっ
ていた。
As shown in FIG. 9, a flame detection electrode 15 made of a metal bar is arranged on the upper surface side of a metal burner 20, and an AC voltage of about 100 V is applied between the flame detection electrode 15 and the burner 20. An AC power supply 30 is provided so as to apply an electric current. When a flame 50 is generated, a minute flame current of about several tens μA flows through the flame 50, and this current is detected by the ammeter 40. I was

また、炎50が不完全燃焼のときは、炎電流が低い値と
なることから、この炎電流を測定することによって、炎
50の発生の有無、及び燃焼の状態を検知することがで
き、炎電流の値に応じて点火ヒータ60への通電制御、燃
料供給量の制御などを行うようになっていた。
Further, when the flame 50 is incompletely burned, the flame current becomes a low value.
The presence / absence of the generation of 50 and the state of combustion can be detected, and the energization control to the ignition heater 60, the control of the fuel supply amount, and the like are performed according to the value of the flame current.

〔従来技術の課題〕[Problems of the prior art]

ところが、上記の如き従来の炎検知用電極15は、導電
性が必要であることから、カンタル線、Ni−Cr線などの
金属材を用いており、耐熱性の低いものであった。その
ため、表面が酸化し易く寿命が短いものであり、また炎
50内で変形しないためにはかなり太いものとしなければ
ならなかった。また、たとえば理容用のスプレーなどに
ふくまれているSiが付着して、表面にSiO2の絶縁層が形
成されてしまい、炎電流を検知できなくなってしまう恐
れもあった。
However, since the conventional flame detection electrode 15 as described above requires conductivity, a metal material such as a Kanthal wire or a Ni—Cr wire is used, and the heat resistance is low. Therefore, the surface is easily oxidized and has a short life,
It had to be quite thick to stay within 50. In addition, for example, Si contained in a barber spray or the like adheres, and an insulating layer of SiO 2 is formed on the surface, which may make it impossible to detect a flame current.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記に鑑みて本発明は、800℃以上の温度における体
積固有抵抗値が109Ωcm以下となる窒化珪素、アルミ
ナ、ムライト、及びフォルステライトのいずれかよりな
るセラミックス体内に導電体を埋設して炎検知用電極を
構成したものであり、本来絶縁体であるセラミックスで
あっても、800℃における体積固有抵抗が109Ωcm以下で
あれば、炎電流を検知する電極として使用できることを
見い出したものである。さらに、前記導電体に通電して
発熱させることにより、点火ヒータとして作用させるこ
ともできる。
In view of the above, the present invention relates to a method of burying a conductor in a ceramic body made of any one of silicon nitride, alumina, mullite, and forsterite, which has a volume resistivity of 10 9 Ωcm or less at a temperature of 800 ° C. or more. It is a detection electrode, and it has been discovered that ceramics, which is originally an insulator, can be used as an electrode for detecting flame current if the volume resistivity at 800 ° C is 10 9 Ωcm or less. is there. Furthermore, the electric conductor can be made to function as an ignition heater by generating heat by energizing the conductor.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図によって説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)に分解斜視図を示す炎検知用電極10は、
未焼成のセラミック板10aの表面にタングステン、モリ
ブデンなどの高融点金属、またはIVa、Va、VIa族遷移元
素の炭化物、窒化物、硼化物、珪化物からなるペースト
を印刷して導電体10cを形成し、この導電体10cを覆うよ
うに、もう1枚の末焼成セラミック板10bを重ねあわせ
て、焼成一体化したものである。上記導電体10cは一本
の線状であり、後端側よりリード線10dによって導出さ
れ、先端側は面積を広くして、炎電流が流れやすいよう
にしてある。
FIG. 1 (a) is an exploded perspective view of the flame detecting electrode 10,
Forming a conductor 10c by printing a paste made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum, or a carbide, nitride, boride, or silicide of a transition element from group IVa, Va, or VIa on the surface of the unfired ceramic plate 10a. Then, another fired ceramic plate 10b is overlapped so as to cover the conductor 10c and fired and integrated. The conductor 10c has a single linear shape, is led out from the rear end by a lead wire 10d, and has a large area at the front end so that a flame current can easily flow.

また、第1図(b)に示すようにセラミック板11a、1
1bを半円柱状として、棒状の炎検知用電極11を構成した
ものでもよく、あるいは、押出成形した棒状セラミック
成形体のまわりに、導電体を印刷したグリーンシートを
巻き付けて棒状の炎検知用電極を構成することもでき
る。さらに、図示していないが、導電体10c、11cとして
タングステン線などの線状体を埋設したものでもよい。
Also, as shown in FIG. 1 (b), the ceramic plates 11a, 1a
1b may be a semi-cylindrical shape to constitute a rod-shaped flame detecting electrode 11, or a rod-shaped flame detecting electrode formed by winding a green sheet on which a conductor is printed around an extruded rod-shaped ceramic molded body. Can also be configured. Further, although not shown, a linear body such as a tungsten wire may be embedded as the conductors 10c and 11c.

上記セラミック板10a、10b、11a、11bの材質として
は、Si3N4主成分として、周期律表IIb、IIIa、IIIb、IV
b族元素の化合物たとえばMgO、Y2O3、Al2O3、ZrO2等の
焼結助剤を添加してなる窒化珪素質セラミックス、ある
いはAl2O3を主成分としてSiO2、ZrO2、CaO、MgO等を添
加してなるアルミナセラミックスを用いる。これらの窒
化珪素質セラミックス、アルミナセラミックスは常温で
の体積固有抵抗は1014Ωcm以上と大きいが、800℃では
いずれも108Ωcm程度にまで抵下し、微小な炎電流が流
れるようになるものである。また、これらの他に、ムラ
イト(3Al2O3・2SiO2)、フォルステライト(2MgO・SiO
2)などのセラミックスを用いることも可能である。
The ceramic plate 10a, 10b, 11a, as the material of 11b, as a Si 3 N 4 main component, periodic table IIb, IIIa, IIIb, IV
Compounds of group b elements, such as silicon nitride ceramics to which a sintering aid such as MgO, Y 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZrO 2 is added, or SiO 2 , ZrO 2 with Al 2 O 3 as a main component Alumina ceramics to which CaO, MgO or the like is added is used. These silicon nitride ceramics and alumina ceramics have a large volume resistivity at room temperature of 10 14 Ωcm or more, but at 800 ° C, they all fall to about 10 8 Ωcm, and a small flame current flows. It is. In addition to these, mullite (3Al 2 O 3 .2SiO 2 ), forsterite (2MgO.SiO 2 )
It is also possible to use ceramics such as 2 ).

次にこのような炎検知用電極10を用いた炎検知装置を
説明する。第2図に示すように、バーナ20の上面側に、
炎検知用電極10、及び点火ヒータ60を配置して、該炎検
知用電極10とバーナ20の間に交流電源30、電流計40を接
続してある。炎50がない状態では全く電流は流れない
が、点火ヒータ60によって着火し、炎50が発生すると炎
検知電極10とバーナ20間に炎電流が流れることから、電
流計40で炎電流を検知した時点で、着火を認識し、点火
ヒータ60への通電を遮断する信号を出す。この後は、炎
電流の電流値によって、燃焼状態を監視し、燃料供給量
等の制御、停止を行うことができる。
Next, a flame detection device using such a flame detection electrode 10 will be described. As shown in FIG. 2, on the upper surface side of the burner 20,
The flame detection electrode 10 and the ignition heater 60 are arranged, and an AC power supply 30 and an ammeter 40 are connected between the flame detection electrode 10 and the burner 20. No current flows at all without the flame 50, but the ignition heater 60 ignites, and when the flame 50 is generated, the flame current flows between the flame detection electrode 10 and the burner 20, so the flame current is detected by the ammeter 40. At this point, ignition is recognized, and a signal to cut off the power supply to the ignition heater 60 is issued. Thereafter, the combustion state is monitored by the current value of the flame current, and control and stop of the fuel supply amount and the like can be performed.

このように、本発明の炎検知用電極10を用いれば、炎
50の有無や、炎50の状態を監視することができ、しかも
表面が耐熱性の優れたセラミックスからなっているた
め、寿命が長く、熱変形の恐れもない。
Thus, the use of the flame detection electrode 10 of the present invention allows
The presence or absence of 50 and the state of the flame 50 can be monitored, and since the surface is made of ceramics having excellent heat resistance, the life is long and there is no fear of thermal deformation.

次に本発明の他の実施例として、点火ヒータと兼用し
た炎検知用電極について説明する。
Next, as another embodiment of the present invention, a description will be given of a flame detecting electrode which also serves as an ignition heater.

第3図に分解斜視図を示す炎検知用電極12は、窒化珪
素などの末焼成セラミック板12aの表面にタングステ
ン、モリブデンなどの高融点金属、あるいはIVa、Va、V
Ia族遷移元素の炭化物、窒化物、硼化物、珪化物からな
るペーストを印刷してU字状の導電体12cを形成した
後、もう1板の未焼成セラミック板12bを重ねて一体焼
成したものである。上記導電体12cはU字状で、両端部
をリード線12d、12eによって導出され、このリード線12
d、12e間に通電することによって導電体12cが発熱し、
点火ヒータとして用いることができる。なお、このよう
に点火ヒータと兼用させる場合は、セラミック板12a、1
2bとして、耐熱衝撃性の大きい窒化珪素質セラミックス
を用いたものが優れていた。
The flame detecting electrode 12 whose exploded perspective view is shown in FIG. 3 is made of a refractory metal such as tungsten or molybdenum, or a high melting point metal such as IVa, Va, V
A U-shaped conductor 12c is formed by printing a paste made of a carbide, nitride, boride, or silicide of a group Ia transition element, and then another unsintered ceramic plate 12b is laminated and integrally fired. It is. The conductor 12c is U-shaped, and both ends are led out by lead wires 12d and 12e.
Conductor 12c generates heat by energizing between d and 12e,
It can be used as an ignition heater. In this case, when the ceramic plate 12a, 1a
As 2b, those using silicon nitride ceramics having high thermal shock resistance were excellent.

次に、このような点火ヒータと兼用した炎検知電極12
を用いた炎検知装置について説明する。第4図に示すよ
うにバーナ20の上面側に炎検知用電極12を配置しておい
て、該炎検知用電極12の2本のリード線12d、12e間に2
つのスイッチ70、71を介して交流電線31を接続してお
き、スイッチ70を切り換えると、炎検知用電極12とバー
ナ20の間に交流電源30、電流計40が接続された状態とな
るようになっている。まず最初はスイッチ70、71を実線
で示した状態として、炎検知用電極12に交流電源31より
通電して発熱させる。このとき炎検知用電極12は1000℃
以上の高温になり、点火ヒータとして作用する。次に炎
50が発生すると、スイッチ70、71を破線で示した状態に
切り換えれば、炎検知用電極12とバーナ20間に交流電源
30によって電圧が印加された状態となり、炎50を流れる
炎電流を電流計40で検出して、炎50の状態を監視するこ
とができる。
Next, such a flame detection electrode 12 also serving as an ignition heater
A flame detection device using the method will be described. As shown in FIG. 4, the flame detection electrode 12 is arranged on the upper surface side of the burner 20, and the flame detection electrode 12 is placed between the two lead wires 12d and 12e.
When the AC wire 31 is connected through the two switches 70 and 71 and the switch 70 is switched, the AC power supply 30 and the ammeter 40 are connected between the flame detection electrode 12 and the burner 20. Has become. First, the switches 70 and 71 are set to the states shown by solid lines, and the flame detection electrode 12 is energized from the AC power supply 31 to generate heat. At this time, the temperature of the flame detection electrode 12 is 1000 ° C.
The temperature rises as described above, and acts as an ignition heater. Then the flame
When 50 occurs, the switches 70 and 71 are switched to the states shown by the broken lines, and the AC power supply is connected between the flame detection electrode 12 and the burner 20.
The voltage is applied by 30, and the flame current flowing through the flame 50 is detected by the ammeter 40, and the state of the flame 50 can be monitored.

この場合には、前記スイッチ70、71を切り換えるタイ
ミングが問題となるが、この切り換えタイミングは以下
のように決定すればよい。たとえば、炎検知用電極12を
点火ヒータとして作用させているときは一定の電流が流
れるが、炎50が発生すると急激に電流値が低くなるた
め、この時点でスイッチ70、71を切り換えるようにすれ
ば良い。また、この他にタイマーを設定しておいて、炎
検知用電極12への通電開始時から、あるいは気化燃料の
供給間始時から、ある一定の時間経過後にスイッチ70、
7lを切り換えるようにすることもできる。
In this case, the timing at which the switches 70 and 71 are switched becomes a problem, but the switching timing may be determined as follows. For example, when the flame detection electrode 12 is operated as an ignition heater, a constant current flows. However, when the flame 50 is generated, the current value decreases rapidly, so that the switches 70 and 71 are switched at this time. Good. In addition, a timer is set in addition to the switch 70, after a certain period of time has elapsed since the start of energization of the flame detection electrode 12 or the start of the supply of vaporized fuel.
7l can be switched.

また、上記第3図に示した炎検知用電極12の他の使用
方法を説明する。第5図に示すように、バーナ20の上面
側に炎検知用電極12を配置しておいて、2つのリード線
12d、12e間に交流電源30、スイッチ70を接続し、さらに
この回路とバーナ20を電流計40を介して接続する。ま
ず、実線で示すようにスイッチ70を閉じておけば交流電
源30により炎検知用電極12に通電されて発熱し、点火ヒ
ータとして作用する。そして炎50が発生すると、炎検知
用電極12とバーナ20間に炎電流が発生し、この電流を電
流計40で検出した時点でスイッチ70を切って炎検知用電
極12の点火ヒータとしての作用を止め、この後は炎電流
の検出用としてのみ作用させればよい。
Another method of using the flame detecting electrode 12 shown in FIG. 3 will be described. As shown in FIG. 5, the flame detecting electrode 12 is disposed on the upper surface side of the burner 20 and two lead wires are provided.
An AC power supply 30 and a switch 70 are connected between 12d and 12e, and this circuit is connected to the burner 20 via an ammeter 40. First, if the switch 70 is closed as shown by the solid line, the AC power supply 30 supplies electricity to the flame detection electrode 12 to generate heat and act as an ignition heater. When the flame 50 is generated, a flame current is generated between the flame detection electrode 12 and the burner 20, and when the current is detected by the ammeter 40, the switch 70 is turned off, and the flame detection electrode 12 acts as an ignition heater. After that, it is sufficient to operate only for detecting the flame current.

このように、第3図に示した炎検知用電極12を用いれ
ば、点火ヒータと兼用しているため、別に点火ヒータを
配置しておく必要がなく、簡単な構造とすることができ
る。
As described above, when the flame detection electrode 12 shown in FIG. 3 is used, since it also serves as an ignition heater, it is not necessary to separately arrange an ignition heater, and a simple structure can be achieved.

また、上記実施例ではひとつの導電体12cを発熱用と
炎電流検出用に兼用させたものを示したが、それぞれ別
々に形成したものでもよい。即ち第6図(a)に示す炎
検知用電極13は、第3図に示した炎検知用電極12と類似
の構造であるが、線状の炎電流検知用導電体13cとU字
状の発熱用導電体13dを別々に形成したものであり、炎
電流検知用導電体13cは一端をリード線13eで導出し、発
熱用導電体13dは両端をリード線13f、13gで導出してあ
る。
In the above-described embodiment, one conductor 12c is used for both heat generation and flame current detection, but may be formed separately. That is, the flame detecting electrode 13 shown in FIG. 6A has a similar structure to the flame detecting electrode 12 shown in FIG. 3, but has a linear flame current detecting conductor 13c and a U-shaped. The heat generating conductors 13d are separately formed, and one end of the flame current detecting conductor 13c is led by a lead wire 13e, and both ends of the heat generating conductor 13d are led by lead wires 13f and 13g.

さらに他の例として、第6図(b)(c)に示すよう
に多層構造の炎検知用電極14を構成することもできる。
これは、未焼成セラミック板14の上面にU字状の発熱用
導電体14eを、下面に線条の炎電流検出用導電体14dをそ
れぞれ形成し、上面側より未焼成セラミック板14bを、
下面側より未焼成セラミック板14cをそれぞれ重ね合わ
せて焼成一体化したものであり、前記炎電流検出用導電
体14dは一端をリード線14fで導出し、発熱用導電体14e
は両端を2つのリード線14g、14hにより導出してある。
As yet another example, as shown in FIGS. 6 (b) and 6 (c), a flame detecting electrode 14 having a multilayer structure can be formed.
That is, a U-shaped heating conductor 14e is formed on the upper surface of the unfired ceramic plate 14, and a linear flame current detection conductor 14d is formed on the lower surface, and the unfired ceramic plate 14b is formed from the upper surface side.
The unfired ceramic plates 14c are stacked from the lower surface side and fired and integrated, and one end of the flame current detection conductor 14d is led out with a lead wire 14f, and the heat generation conductor 14e.
Are led out by two lead wires 14g and 14h.

次にこれらの炎検知用電極13、14を用いた炎検知装置
について説明する。第7図に示すようにバーナ20の上面
側に炎検知用電極13を配置しておいて、発熱用導電体13
dを導出したリード線13f、13g間に交流電源31、スイッ
チ70を接続し、一方炎電流検出用導電体13cを導出した
リード線13eとバーナ20間に交流電源30と電流計40を接
続している。まず最初にスイッチ70を閉じておいて炎検
知用電極13に通電して発熱させ、炎50が発生して、電流
計40で炎電流を検出した時点で、スイッチ70を切って点
火ヒータとしての作用を止め、この後は炎電流を検知す
る電極としてのみ作用させればよい。
Next, a flame detection device using these flame detection electrodes 13 and 14 will be described. As shown in FIG. 7, the flame detecting electrode 13 is disposed on the upper surface side of the burner 20, and the heat generating conductor 13 is provided.
The AC power supply 31 and the switch 70 are connected between the lead wires 13f and 13g from which d is derived, and the AC power supply 30 and the ammeter 40 are connected between the lead wire 13e and the burner 20 from which the conductor 13c for flame current detection is derived. ing. First, the switch 70 is closed, and electricity is supplied to the flame detection electrode 13 to generate heat. When a flame 50 is generated and the flame current is detected by the ammeter 40, the switch 70 is turned off to function as an ignition heater. The operation may be stopped, and thereafter, only the electrode for detecting the flame current may be operated.

また、以上の実施例は、バーナ20と、炎検知用電極1
0、11、12、13、14の間の炎電流を検知するようにした
ものを示したが、セラミックバーナなど導電性を持たな
い材質からなるバーナに用いる場合は、2本の炎検知用
電極を配置して、炎電流を検知することができる。たと
えば、第8図に概略平面図を示すように、セラミックか
らなるバーナ20の上面側に発熱用導電体を埋設した炎検
知用電極13と発熱用導電体を埋設しない炎検知用電極10
を、1mm以上の間隔をあけて並べて配置し、これらの炎
検知用電極10、13間に交流電源30、電流計40を接続して
おけばよい。このようにすれば炎検知用電極10、13間の
空間に炎が発生すると、炎電流を検知することができ
る。また、炎検知用電極13の方は点火ヒータと兼用して
あり、交流電源31で通電することによって点火させるこ
とができる。
In the above embodiment, the burner 20 and the flame detecting electrode 1 were used.
Although the flame current between 0, 11, 12, 13, and 14 is shown, when used for a burner made of a non-conductive material such as a ceramic burner, two flame detecting electrodes are used. To detect the flame current. For example, as shown in a schematic plan view in FIG. 8, a flame detecting electrode 13 having a heating conductor buried on the upper surface side of a burner 20 made of ceramic and a flame detecting electrode 10 having no heating conductor buried therein.
May be arranged at an interval of 1 mm or more, and an AC power supply 30 and an ammeter 40 may be connected between these flame detecting electrodes 10 and 13. In this way, when a flame is generated in the space between the flame detection electrodes 10 and 13, a flame current can be detected. Further, the flame detecting electrode 13 is also used as an ignition heater, and can be ignited by energizing with an AC power supply 31.

なお、上記実施例では、2つの炎検知用電極を両方と
もセラミック体中に導電体を埋設したもので構成した
が、一方を従来の金属線からなる炎検知用電極とし、他
方をセラミック体中に導電体を埋設してなる炎検知用電
極としたものでもよい。
In the above embodiment, both of the two flame detecting electrodes are formed by embedding a conductor in a ceramic body. However, one is a conventional flame detecting electrode made of a metal wire, and the other is a ceramic detecting electrode. May be used as a flame detection electrode in which a conductor is embedded.

実験例1 ここで、実際に第1図(a)に示す炎検知用電極10を
試作し、従来のカンタル線からなるものと共に使用試験
を行った。いずれも、第2図に示すような、炎検知装置
に組み込んで、交流電源30を100Vとし、10μAの電源を
検知した時点で点火ヒータ60への通電遮断信号を出すよ
うに設定しておいて、点火ヒータ60に通電した後、着火
を検知して点火ヒータ60の通電が遮断されるまでの時間
を測定した。結果は第1表の通りである。
Experimental Example 1 Here, a prototype of the flame detecting electrode 10 shown in FIG. 1A was actually manufactured, and a use test was conducted with a conventional one made of a Kanthal wire. Both are incorporated in a flame detection device as shown in FIG. 2 and are set so that the AC power supply 30 is set to 100 V and a power supply cutoff signal to the ignition heater 60 is output when a power supply of 10 μA is detected. After energizing the ignition heater 60, the time from when ignition was detected to when the energization of the ignition heater 60 was cut off was measured. The results are shown in Table 1.

なお、本発明の炎検知用電極10としては、幅3.1mm、
厚み1.6mmの窒化珪素質セラミックスを用いたもの、お
よび幅6mm、厚み1mmのアルミナセラミックスを用いたも
のを用意した。
The flame detection electrode 10 of the present invention has a width of 3.1 mm,
One using silicon nitride ceramics having a thickness of 1.6 mm and one using alumina ceramics having a width of 6 mm and a thickness of 1 mm were prepared.

第1表より、セラミックスを用いた本発明の炎検知用
電極10であっても炎電流を検知し、点火ヒータ60の通電
遮断信号を出せることがわかる。なお、本発明の炎検知
用電極10では、点火ヒータ60への通電を遮断するまでの
時間が長いが、これはセラミックス層が高温となって抵
抗値が低下するまでに時間がかかるためであり、実際の
使用上、30秒以内であれば特に問題はない。
From Table 1, it can be seen that even with the flame detection electrode 10 of the present invention using ceramics, the flame current can be detected and a signal to cut off the power supply to the ignition heater 60 can be issued. Incidentally, in the flame detection electrode 10 of the present invention, the time until the energization to the ignition heater 60 is cut off is long, because it takes time until the ceramic layer becomes high temperature and the resistance value decreases. In actual use, there is no particular problem within 30 seconds.

実験例2 次に、第3図に示す、点火ヒータ兼用タイプの炎検知
電極12を試作し、第4図に示すように配置して使用試験
を行った。炎検知電極12は帽3.1mm、厚み1.6mmの窒化珪
素質セラミックス中にTiNペーストからなる導電体を埋
設したものを用いた。
Experimental Example 2 Next, a prototype of the flame detection electrode 12 of the type combined with the ignition heater shown in FIG. 3 was manufactured, and a use test was conducted by arranging it as shown in FIG. As the flame detection electrode 12, a material in which a conductor made of TiN paste was embedded in a silicon nitride ceramic having a cap of 3.1 mm and a thickness of 1.6 mm was used.

交流電源31を100Vとして、炎検知用電極12に通電した
ところ、着火前は0.38Aの電流が流れたが、着火後は0.3
6Aに急激に低下することから、この電流低下時点を、ス
イッチ70、71の切り換えタイミングに設定した。このよ
うにすれば、炎検知用電極12のみで点火でき、しかも炎
50が発生した後はスイッチ70、71が切り換えられて、切
り換えてから1秒以内に電流計40で炎電流を検出するこ
とができた。
When the AC power supply 31 was set to 100 V and the electrode 12 for flame detection was energized, a current of 0.38 A flowed before ignition, but 0.30 A after ignition.
Since the current suddenly drops to 6 A, this current drop point was set as the timing for switching the switches 70 and 71. In this way, it is possible to ignite only with the flame detection electrode 12, and
After the occurrence of 50, the switches 70 and 71 were switched, and the flame current could be detected by the ammeter 40 within one second after the switching.

この場合は、あらかじめセラミックス層が高温になっ
て抵抗値が抵下していたことから、スイッチ70、71を切
り換えると、すぐに炎検知用電極として作用することが
できたものと考えられる。
In this case, since the ceramic layer was previously heated to a high temperature and the resistance was reduced, it is considered that when the switches 70 and 71 were switched, the ceramic layer could immediately function as a flame detection electrode.

実験例3 次に、第8図に示すような2本の炎検知電極を用いた
炎検知装置について使用試験を行った。第8図における
炎検知用電極10の代わりに、金属線からなる従来のもの
を用い、またもう一方の炎検知用電極13は、窒化珪素質
セラミック体中にTiNからなる導電体を埋設したものを
用い、双方の炎検知用電極を5mmの間隔をあけて、バー
ナ20より6mmの高さに平行に配置した。
Experimental Example 3 Next, a use test was performed on a flame detection device using two flame detection electrodes as shown in FIG. Instead of the flame detecting electrode 10 in FIG. 8, a conventional one made of a metal wire is used, and the other flame detecting electrode 13 has a conductor made of TiN embedded in a silicon nitride ceramic body. , The two flame detection electrodes were arranged in parallel at a height of 6 mm from the burner 20 with an interval of 5 mm.

この炎検知装置は、点火ヒータを兼用した炎電極13の
作用によって着火することができ、また着火後は1秒以
内に炎電流を検出することができた。
This flame detection device was able to ignite by the action of the flame electrode 13 also serving as an ignition heater, and was able to detect a flame current within one second after ignition.

実験例4 さらに、第1図(a)に示す、最も基本的な炎検知用
電極10を、窒化珪素質セラミック体中にTiNからなる導
電体を埋設して試作し、これを第2図に示す炎検知装置
に組み込んでおいて、燃焼中に理容用のスプレーを吹き
つける試験を行った。なお、比較例として、カンタル線
からなる炎検知用電極を用いて同様の試験を行った。
Experimental Example 4 Further, the most basic flame detecting electrode 10 shown in FIG. 1 (a) was trial-produced by embedding a conductor made of TiN in a silicon nitride ceramic body, and this was shown in FIG. A test was conducted in which a barber spray was sprayed during combustion with the apparatus incorporated in the indicated flame detector. As a comparative example, a similar test was performed using a flame detection electrode made of a Kanthal wire.

その結果、比較例のものでは、炎検知用電極にスプレ
ーを吹きつけると、表面にSiO2の絶縁層が形成され、炎
電流が検出できなくなり、燃料供給を停止させ炎50を消
してしまった。これに対して、本発明の炎検知用電極10
はスプレーを吹きつけると、同様に表面にSiO2層が形成
されるが、炎電流の検出は可能で、燃料状態を停止させ
ることはなかった。これは、カンタル線は初期の体積固
有抵抗が10°Ωcmレベルと小さいことから、SiO2の絶縁
層によって抵抗値が急激に上昇して、炎電流が検出でき
なくなり、一方窒化珪素質セラミックスはもともと108
Ωcmと大きな体積固有抵抗を有しているから、SiO2の絶
縁層が発生しても抵抗値の変化が小さいためである。
As a result, in the case of the comparative example, when spray was sprayed on the flame detection electrode, an insulating layer of SiO 2 was formed on the surface, the flame current could not be detected, the fuel supply was stopped, and the flame 50 was extinguished. . In contrast, the flame detection electrode 10 of the present invention
When sprayed, a SiO 2 layer was similarly formed on the surface, but the flame current could be detected and the fuel state was not stopped. This is because the initial volume resistivity of the Kanthal wire is as small as 10 ° Ωcm, so the resistance value rises sharply by the SiO 2 insulating layer, making it impossible to detect the flame current. 10 8
This is because, since it has a large volume resistivity of Ωcm, the change in resistance value is small even if an insulating layer of SiO 2 is generated.

また、特にスプレーを吹きつけなくても、長期使用中
には炎検知用電極の表面にはSiO2層が形成されるが、上
記試験結果によれば、本発明の炎検知用電極はより長期
間使用可能となることがわかる。
Further, even without spraying, a SiO 2 layer is formed on the surface of the flame detection electrode during long-term use, but according to the above test results, the flame detection electrode of the present invention has a longer length. It turns out that it becomes available for a period.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

叙上のように本発明によれば、800℃以上の温度にお
ける体積固有抵抗値が109Ωcm以下となる窒化珪素、ア
ルミナ、ムライト、及びフォルステライトのいずれかに
よりなるセラミックス体内に導電体を埋設して炎検知用
電極を構成したことによって、表面がセラミックスから
なっているため、耐熱性に優れ、寿命が長く、変形の恐
れもない。また、このように比較的抵抗値の大きい物質
を用いることにより、表面にSiO2などの絶縁層が形成さ
れても悪影響を受けにくい。さらに、前記導電体に通電
し、発熱させることによって点火ヒータを兼用させれ
ば、構造を簡単にすることができ、炎検知の反応速度も
速くできるなど、さまざまな特徴をもった炎検知用電極
および炎検知装置を提供できる。
As described above, according to the present invention, a conductor is embedded in a ceramic body made of any one of silicon nitride, alumina, mullite, and forsterite having a volume resistivity of 10 9 Ωcm or less at a temperature of 800 ° C. or more. Since the surface is made of ceramics by forming the flame detecting electrode in this manner, it has excellent heat resistance, a long life, and is free from deformation. In addition, by using such a substance having a relatively large resistance value, even if an insulating layer such as SiO 2 is formed on the surface, it is less likely to be adversely affected. Furthermore, if the electric conductor is energized to generate heat, it can also serve as an ignition heater, so that the structure can be simplified and the reaction speed of flame detection can be increased. And a flame detection device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図(a)(b)はそれぞれ本発明実施例に係る炎検
知用電極を示す分解斜視図、第2図は第1図(a)
(b)に示す炎検知用電極を用いた炎検知装置を示す概
略側面図である。 第3図は本発明の他の実施例を示す分解斜視図、第4
図、第5図はそれぞれ第3図に示す炎検知用電極を用い
た炎検知装置を示す概略側面図である。 第6図(a)(b)は本発明のさらに他の実施例を示す
分解斜視図、第6図(c)は同図(b)中のX−X線断
面図である。第7図は第6図(a)(b)に示した炎検
知用電極を用いた炎検知装置を示す概略側面図である。 第8図は本発明の炎検知装置の他の実施例を示す概略平
面図である。 第9図は従来の炎検知装置を示す概略側面図である。 10、11、12、13、14……炎検知用電極 20……バーナ 30、31……交流電源 40……電流計 50……炎
1 (a) and 1 (b) are exploded perspective views showing a flame detecting electrode according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is FIG. 1 (a).
It is a schematic side view which shows the flame detection apparatus using the electrode for flame detection shown in (b). FIG. 3 is an exploded perspective view showing another embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 5 and FIG. 5 are schematic side views each showing a flame detecting device using the flame detecting electrode shown in FIG. 6 (a) and 6 (b) are exploded perspective views showing still another embodiment of the present invention, and FIG. 6 (c) is a sectional view taken along line XX in FIG. 6 (b). FIG. 7 is a schematic side view showing a flame detecting device using the flame detecting electrodes shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). FIG. 8 is a schematic plan view showing another embodiment of the flame detecting device of the present invention. FIG. 9 is a schematic side view showing a conventional flame detecting device. 10, 11, 12, 13, 14 ... electrode for flame detection 20 ... burner 30, 31 ... AC power supply 40 ... ammeter 50 ... flame

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F23N 5/12 Continuation of front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) F23N 5/12

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】800℃以上の温度における体積固有抵抗値
が109Ωcm以下となる窒化珪素、アルミナ、ムライト、
及びフォルステライトのいずれかよりなるセラミックス
体内に、導電体を埋設してなる炎検知用電極。
A silicon nitride, an alumina, a mullite, having a volume resistivity of not more than 10 9 Ωcm at a temperature of 800 ° C. or more;
And an electrode for flame detection in which a conductor is buried in a ceramic body made of any one of the following.
【請求項2】800℃以上の温度における体積固有抵抗値
が109Ωcm以下となるセラミックス体内に、炎電流検出
用の導電体及び発熱用の導電体、あるいは両者を兼用し
た導電体を埋設してなる炎検知用電極を、バーナの上面
側に配置したことを特徴とする炎検知装置。
2. A conductor for flame current detection, a conductor for heat generation, or a conductor serving as both, is buried in a ceramics body having a volume resistivity of 10 9 Ωcm or less at a temperature of 800 ° C. or more. A flame detecting device, comprising: a flame detecting electrode formed on the upper surface of a burner.
【請求項3】800℃以上の温度における体積固有抵抗値
が109Ωcm以下となる窒化珪素、アルミナ、ムライト、
及びフォルステライトのいずれかよりなるセラミックス
体内に導電体を埋設してなる炎検知用電極をバーナの上
面側に配置し、これら炎検知用電極とバーナ間に流れる
電流を測定する手段を備えてなる炎検知装置。
3. Silicon nitride, alumina, mullite, and the like having a volume resistivity of not more than 10 9 Ωcm at a temperature of 800 ° C. or more.
And a means for measuring a current flowing between the flame detecting electrode and the burner, wherein a flame detecting electrode formed by burying a conductor in a ceramic body made of any one of the flame detecting electrode and the forsterite is disposed on the upper surface side of the burner. Flame detector.
【請求項4】バーナの上面側に2本の炎検知用電極を配
置し、これらの炎検知用電極間に流れる電流を測定する
手段を備え、且つ前記2本の炎検知用電極のうち少なく
とも1本を、800℃以上の温度における体積固有抵抗値
が109Ωcm以下となる窒化珪素、アルミナ、ムライト、
及びフォルステライトのいずれかよりなるセラミックス
体内に導電体を埋設して構成したことを特徴とする炎検
知装置。
4. A device for arranging two flame detecting electrodes on the upper surface side of a burner, means for measuring a current flowing between these flame detecting electrodes, and at least one of the two flame detecting electrodes. One of which is made of silicon nitride, alumina, mullite, which has a volume resistivity of 10 9 Ωcm or less at a temperature of 800 ° C. or more;
A flame detecting device characterized in that a conductor is buried in a ceramic body made of any one of a ceramic and a forsterite.
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