JPH11351521A - 燃焼装置 - Google Patents

燃焼装置

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JPH11351521A
JPH11351521A JP11085397A JP8539799A JPH11351521A JP H11351521 A JPH11351521 A JP H11351521A JP 11085397 A JP11085397 A JP 11085397A JP 8539799 A JP8539799 A JP 8539799A JP H11351521 A JPH11351521 A JP H11351521A
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burner
ceramic burner
metal oxide
type metal
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JP11085397A
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Tsutomu Sofue
務 祖父江
Tatsunari Ohashi
龍成 大橋
Hiroya Yano
宏冶 矢野
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Rinnai Corp
Original Assignee
Rinnai Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミックバーナに、耐熱性に優れ、安価で製
造容易な導電体層を備える燃焼装置を提供する。 【解決手段】炎口３ａが形成された多孔質のセラミック
バーナ３と、セラミックバーナ３表面に備えられた導電
体層７と、導電体層７と対向して設けられた導電体８
と、導電体層７と導電体８との間に電圧を印加したとき
に火炎電流を検知して着火を検出する着火検出手段９と
を備える。導電体層７は電気伝導性のペロブスカイト型
金属酸化物からなる。導電体層７はセラミックバーナ３
表面を均一に被覆すると共に、表面気孔部に侵入する。
導電体層７は粒子径が０．０４〜５μｍのペロブスカイ
ト型金属酸化物からなり、１０〜３００μｍの厚さであ
る。導電体層７は１〜２０重量％の無機系バインダーを
含む。前記ペロブスカイト型金属酸化物はＬａ1-X Ｓｒ
X ＭｎＯ3 である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックバーナ
を備える燃焼装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、バーナに燃料ガスと燃焼用空気と
を所定の割合で予め混合した混合気を供給して全一次燃
焼させる燃焼装置が知られている。このような燃焼装置
では、前記バーナとして、耐熱衝撃性を付与するために
多孔質としたセラミックプレートに、表裏方向に貫通す
る小径の炎口を多数設けたセラミックバーナが用いられ
ている。
【０００３】燃焼装置では、一般に、バーナとフレーム
ロッドとの間に電圧を印加して、該バーナに形成される
火炎に流れる火炎電流を検知することにより、着火検出
が行われている。前記着火検出は、点火時には所定値以
上の前記火炎電流が検知されることにより良好に着火さ
れたことの確認を行い、前記バーナの燃焼中に前記火炎
電流が所定値以下になったときに失火と判断するもので
ある。しかし、前記セラミックバーナは、通常はそれ自
体不導体であって、電流が流れないので前記方法により
着火検出を行うことが難しい。
【０００４】そこで、前記セラミックバーナ自体を導電
性セラミックにより構成することが提案されている。前
記導電性セラミックとしては、例えば、ペタライト（Ｌ
ｉＡｌＳｉ4 Ｏ10）等のリチア系セラミックが用いられ
る。
【０００５】ところが、本発明者らの検討によると、前
記ペタライトからなるセラミックバーナとフレームロッ
ドとの間に電圧を印加して火炎電流を検知しようとする
と、該火炎電流はバーナの表面温度の影響により大きく
変動することが判明した。即ち、前記ペタライトからな
るセラミックバーナとフレームロッドとの間の火炎電流
は、バーナの表面温度が低い条件下では不導体と同程度
に低く、検知可能な大きさに達するまで時間がかかると
いう問題がある。また、前記ペタライトからなるセラミ
ックバーナは、燃焼中に燃焼条件を変更したり、燃焼停
止後に再点火した場合に、前記火炎電流のオーバーシュ
ートが大きくなり、しかも安定するまでに長時間を要す
るという問題がある。前記オーバーシュートが大きい
と、着火または失火を検知するためには前記火炎電流が
大き過ぎ、安定するまで着火または失火の検知を行うこ
とができなくなる。
【０００６】一方、実開平１−６７４６６号公報、実公
平５−１８６０６号公報等には、前記セラミックバーナ
の火炎が形成される表面に導電体層を設けることが提案
されている。前記各公報記載の燃焼装置によれば、前記
セラミックバーナの火炎が形成される側に前記導電体層
と対向してフレームロッドを設け、前記導電体層と該フ
レームロッドとの間に電圧を印加する。または、前記フ
レームロッドの代わりに熱交換器を用い前記導電体層と
該熱交換器との間に電圧を印加する。前記各公報の記載
によれば、前記のようにすることにより、前記火炎を介
して流れる火炎電流を検知して着火を検出することがで
きるとされている。
【０００７】前記燃焼装置において、前記導電体層とし
て、例えば前記セラミックバーナ表面にニッケルの蒸着
膜を設けることが知られている。しかし、ニッケルは耐
熱性が低く、長期の使用に耐えることができない。
【０００８】前記ニッケルに代えて、耐熱性に優れる白
金またはパラジウムを用いれば、長期に亘って安定して
使用することができるが、いずれも貴金属であって高価
であるので製造コストの増大を避けることができない。
【０００９】また、前記ニッケルに代えて、炭化ケイ素
（ＳｉＣ）の被膜を形成することが考えられる。ＳｉＣ
は、空気中では高度の耐熱性を備えると共に、真性半導
体であって、導電体として利用することができるので、
セラミックバーナ表面に導電体を設ける用途に適してい
る。前記ＳｉＣの被膜は、例えば、二酸化ケイ素と炭素
とを反応させたり、ケイ素と炭素とを反応させたのち、
焼結させることにより製造される。
【００１０】しかしながら、前記セラミックバーナを形
成するセラミックプレート上で前記ＳｉＣ被膜を形成し
ようとすると、ＳｉＣ被膜を形成するために高温の熱処
理を必要とするために、前記多孔質のセラミックプレー
トが緻密化し、耐熱衝撃性が低減するという不都合があ
る。また、前記ＳｉＣ被膜の焼成を前記多孔質のセラミ
ックプレートが緻密化しない温度で行ったのでは、前記
ＳｉＣ被膜の形成が困難になるという不都合がある。
【００１１】また、前記ＳｉＣの焼結にはホウ素や炭素
等の助剤を不可欠とするが、不純物を添加して形成され
たＳｉＣ被膜は高温での強度が低下する傾向があり、焼
結条件の設定が難しいという不都合がある。さらに、Ｓ
ｉＣは前記焼結中に酸化されると劣化するので、これを
防止するために装置内を真空にする等、装置が大がかり
になり、製造コストの増大が避けられないとの不都合も
ある。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる不都
合を解消して、セラミックバーナに、耐熱性に優れ、安
価で製造容易な導電体層を備える燃焼装置を提供するこ
とを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明の燃焼装置は、多孔質のセラミックプレー
トに炎口が形成されたセラミックバーナと、該セラミッ
クバーナの火炎が形成される表面に備えられた導電体層
と、該導電体層に対向して設けられた導電体と、該導電
体層と該導電体との間に電圧を印加したときに該火炎を
介して流れる火炎電流を検知して着火を検出する着火検
出手段とを備える燃焼装置において、前記導電体層は、
電気伝導性のペロブスカイト型金属酸化物からなること
を特徴とする。
【００１４】前記セラミックバーナを形成するセラミッ
クプレートは、耐火性を備える低膨張性のセラミック材
料の粒子を焼結して多孔質体を形成せしめて耐熱衝撃性
を付与することにより安価に製造することができる。前
記耐火性を備える低膨張性のセラミック材料としては、
コーディエライト、スポジュメン、チタン酸アルミニウ
ム、ムライト、ジルコニア、ジルコン、マグネシア（ス
ピネル、フォルステライトを含む）、アルミナ（コラン
ダムを含む）、カルシア、酸化クロム、ドロマイト、シ
リマナイト、珪石、ジルコンムライト、アルミナとジル
コニアとの混合物、アルミナとジルコンとの混合物及び
これらの２種以上の混合物等を挙げることができる。
【００１５】前記セラミックバーナは、緻密質のセラミ
ックプレートにより形成することもできる。前記緻密質
のセラミックプレートは、ペタライト、スポジュメン、
ユークリプタイト、チタン酸アルミニウム、リン酸ジル
コニウムカリウム等の低膨張性のセラミック材料の粒子
を焼結することにより製造することができるが、焼成温
度が比較的高く、そのためのエネルギーを必要とする。
また、前記緻密質のセラミックプレートは、真空蒸着
法、ＣＶＤ法等によっても前記導電体層を形成すること
ができるが、該セラミックプレートと導電体層との結合
性を向上するために、該セラミックプレートの表面を粗
面化する処理が必要になる。
【００１６】従って、前記緻密質のセラミックプレート
では、セラミックプレート自体の製造及び導電体層の形
成のためのコストが増大する。そこで、本発明ではコス
ト低減のために前記多孔質のセラミックプレートを用い
る。
【００１７】前記ペロブスカイト型金属酸化物は、一般
式ＡＢＯ3 （式中、Ａ，Ｂは金属であり、Ｏは酸素であ
る）で表わされ、金属的導電体または半導体として電気
伝導性を示すものがある。そこで、本発明では金属的導
電体または半導体としての性質を示すペロブスカイト型
金属酸化物を用いて、前記導電体層を形成する。前記ペ
ロブスカイト型金属酸化物は前記一般式において、金属
ＡまたはＡ及びＢの一部が他の金属で置換されたもので
あってもよい。
【００１８】前記導電体層は、前記電気伝導性のペロブ
スカイト型金属酸化物の粉末を水等の溶剤に混合して得
られる水性スラリーを前記セラミックプレートに塗布し
た後、乾燥し、さらに焼成することにより焼結して形成
される。前記ペロブスカイト型金属酸化物は、それ自体
安価である上、酸化物であるので前記焼成に当たって酸
化を避けるための特殊な装置を必要とせず、燃焼装置の
製造コストを低減することができる。また、前記ペロブ
スカイト型金属酸化物は、それ自体酸化物であるため
に、優れた耐熱性を備えている。
【００１９】本発明において、前記導電体層は、前記多
孔質のセラミックプレートの表面を均一に被覆すると共
に、前記ペロブスカイト型金属酸化物が該多孔質のセラ
ミックプレートの表面気孔部に侵入して形成されている
ことが好ましい。
【００２０】前記導電体層は前記セラミックプレートの
表面を均一に被覆することにより、均一な電気伝導性を
得ることができる。また、前記ペロブスカイト型金属酸
化物は前記のように焼結することにより、前記セラミッ
クプレートとの接触表面で固溶体を形成するので、前記
導電体層と前記セラミックバーナとが強固に結合され
る。そこで、前記導電体層は、前記表面気孔部に侵入し
た前記ペロブスカイト型金属酸化物が前記固溶体を形成
することにより投錨効果が得られ、前記導電体層と前記
セラミックバーナとがさらに強固に結合される。
【００２１】前記導電体層は、前記セラミックプレート
の表面を均一に被覆するために、粒子径が０．０４〜５
μｍのペロブスカイト型金属酸化物からなることが好ま
しい。ここで、前記ペロブスカイト型金属酸化物の粒子
径は、前記のように焼結された後の粒子径である。
【００２２】前記ペロブスカイト型金属酸化物の焼結さ
れた後の粒子径が０．０４μｍ未満であるときには、前
記導電体層が前記セラミックプレートの表面を均一に被
覆することが難しくなる。また、前記ペロブスカイト型
金属酸化物の焼結された後の粒子径が５μｍを超える
と、前記固溶体が形成されにくくなり、前記導電体層が
前記セラミックバーナから剥離しやすくなる。
【００２３】前記導電体層は、前記セラミックプレート
の表面を均一に被覆するために、１０〜３００μｍの範
囲の厚さを備えることが好ましい。前記導電体層の厚さ
が１０μｍ未満のときには前記セラミックプレートが露
出して均一な電気伝導性が得られないことがあり、３０
０μｍを超えると焼成時の熱膨張により亀裂が生じ、形
成された導電体層が剥離しやすくなる。
【００２４】前記導電体層は、剥離防止のために、該導
電体層の全量に対して１〜２０重量％の範囲の無機系バ
インダーを含み、該バインダーを介して前記セラミック
スプレートに結合されていることが好ましい。前記導電
体層は、前記無機系バインダーを含むことにより、前記
ペロブスカイト型金属酸化物同士または前記ペロブスカ
イト型金属酸化物と前記セラミックスプレートとが該バ
インダーを介して強固に結合される。また、前記導電体
層は、前記無機系バインダーを含むことにより、ペロブ
スカイト型金属酸化物を焼結せしめることができる焼成
温度が低くなる。さらに、焼結されたペロブスカイト型
金属酸化物が導電体層として作用する焼成温度の幅が広
がる。従って、焼成温度の設定を容易にすることができ
る。
【００２５】前記無機系バインダーとしては、例えば、
硼珪酸ガラス、ソーダライムガラス等を用いることがで
きる。前記無機系バインダーの含有量は、前記導電体層
の全量に対して１重量％未満ではバインダーとしての作
用が得られず、２０重量％を超えると該導電体層の抵抗
が大きくなる。
【００２６】本発明において、前記ペロブスカイト型金
属酸化物は、電気伝導性を備えると共に、製造容易であ
ることからＬａ1-X ＳｒX ＭｎＯ3 であることが好まし
い。
【００２７】また、Ｌａ1-X ＳｒX ＭｎＯ3 は放射率が
高いため、前記セラミックバーナの表面に導電体層を形
成することにより火炎温度を下げ、前記セラミックバー
ナにおける燃焼の際の窒素酸化物を低減することができ
る。また、Ｌａ1-X ＳｒX ＭｎＯ3 は、都市ガス中に含
まれるメタンを低温で完全酸化するという触媒作用があ
り、該触媒作用によっても前記セラミックバーナにおけ
る燃焼の際の窒素酸化物を低減することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照しながら
本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。図
１は本発明の燃焼装置の一構成例を示すシステム構成
図、図２は本発明の燃焼装置の一実施例において導電体
層とフレームロッドとの間で所定範囲のインプットに対
して検出される火炎電流を示すグラフ、図３は本発明の
燃焼装置の一実施例に用いる電気伝導性のペロブスカイ
ト型金属酸化物の温度に対する電気伝導性の変化を示す
グラフである。また、図４は本発明の燃焼装置のセラミ
ックバーナと他のセラミックバーナとにおけるインプッ
トに対する火炎電流の変化を示すグラフ、図５及び図６
は本発明の燃焼装置のセラミックバーナと他のセラミッ
クバーナとにおける各種燃焼条件下での点火直後からの
火炎電流の経時変化を示すグラフ、図７（ａ）は本発明
の燃焼装置のセラミックバーナと他のセラミックバーナ
とにおいて燃焼中に燃焼条件を変更した場合の火炎電流
の経時変化を示すグラフ、図７（ｂ）は燃焼後、消火し
て再点火した場合の火炎電流の経時変化を示すグラフで
ある。さらに、図８は本発明の燃焼装置において、導電
体層の無機系バインダー含有量と、焼成温度と、該導電
体層の電気抵抗との関係を示すグラフである。
【００２９】図１示のように、本実施形態の燃焼装置１
は、ケーシング２内にセラミックバーナ３と、給水管４
から供給される水をセラミックバーナ３により加熱して
湯を得る熱交換器５とを備える。また、燃焼装置１は、
熱交換器５で得られた湯を図示しない台所、洗面所、浴
室等に供給する給湯管６を備えている。
【００３０】セラミックバーナ３は、耐火性を備える低
膨張性のセラミック材料であるコーディエライトの粒子
を焼結して多孔質体を形成せしめることにより耐熱衝撃
性を付与したセラミックプレートに小径の炎口３ａを多
数設けたものである。そして、セラミックバーナ３は、
熱交換器５に対向する表面に、電気伝導性のペロブスカ
イト型金属酸化物の被覆層からなる導電体層７を備えて
いる。
【００３１】さらに、燃焼装置１はセラミックバーナ３
と熱交換器５との間にフレームロッド８を備えると共
に、セラミックバーナ３の着火を検出する着火検出手段
９を備えている。着火検出手段９は、導電体層７とフレ
ームロッド８との間に電圧を印加して、セラミックバー
ナ３に点火されたときに火炎Ｆを通じて流れる火炎電流
を検知することにより着火を検出する。
【００３２】前記コーディエライトの粒子を焼結して得
られるセラミックプレートは、３〜２００μｍの範囲の
表面気孔部を備える多孔質体とすることにより、良好な
耐熱衝撃性が付与される。
【００３３】前記電気伝導性のペロブスカイト型金属酸
化物のうち、金属的導電体としての性質を示すものとし
て、例えば、ＳｒＴｉＯ3 、ＢａＴｉＯ3 、ＬａＴｉＯ
3 、ＣａＶＯ3 、ＳｒＶＯ3 、ＣａＣｒＯ3 、ＳｒＣｒ
Ｏ3 、ＣａＦｅＯ3 、ＳｒＦｅＯ3 ，ＳｒＣｏＯ3 、Ｌ
ａＮｉＯ3 等を挙げることができる。また、前記電気伝
導性のペロブスカイト型金属酸化物のうち、半導体とし
ての性質を示すものとして、例えば、ＣａＴｉＯ3 、Ｂ
ａＶＯ3 、ＬａＣｒＯ3 、ＣａＭｎＯ3 、ＬａＭｎ
Ｏ3 、ＢａＦｅＯ3 、ＬａＦｅＯ3 、ＢａＣｏＯ3 、Ｓ
ｒＮｉＯ3 、ＢａＮｉＯ3 、ＬｎＣｒＯ3 （Ｌｎ＝Ｐ
ｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ）等を挙げることができる。ま
た、金属的導電体乃至半導体としての性質を示すペロブ
スカイト型金属酸化物として、例えば、ＬａＣｏＯ3 等
を挙げることができる。
【００３４】また、前記電気伝導性のペロブスカイト型
金属酸化物は前記一般式において、金属ＡまたはＢの一
部が他の金属で置換されることにより金属的導電体乃至
半導体としての性質を示すものであってもよく、このよ
うなペロブスカイト型金属酸化物として、例えば、Ｌａ
1-X ＳｒX ＭｎＯ3 、Ｌａ1-X ＣａX ＭｎＯ3 、Ｌａ
1-X ＳｒX ＣｏＯ3 、Ｌａ1-X ＳｒX ＣｒＯ3 、Ｌａ
1-X ＣａX ＣｒＯ3 、Ｌａ 1-X ＳｒX ＦｅＯ3 、Ｙ1-X
ＭｇX ＣｒＯ3 、Ｙ1-X ＣａX ＣｒＯ3 、Ｙ1-X ＳｒX
ＣｒＯ3 、Ｙ1-X ＢａX ＣｒＯ3 、Ｇｄ1-X ＣａX Ｃｒ
Ｏ3 、ＬａＣｒ1-yＭｎy Ｏ3 、ＬａＣｒ1-y Ｍｇy Ｏ
3 等を挙げることができる。また、前記ペロブスカイト
型金属酸化物は前記一般式において、金属Ａ及びＢの一
部が他の金属で置換されることにより金属的導電体乃至
半導体としての性質を示すものであってもよく、このよ
うなペロブスカイト型金属酸化物として、例えば、Ｇｄ
1-X ＳｒX Ｃｏ1-y Ｍｎy Ｏ3 、Ｌａ1-X ＣａX Ｃｒ
1-y Ｃｏy Ｏ3 等を挙げることができる。ただし、前記
一般式において、ｘ及びｙはいずれも０以上１未満の数
である。
【００３５】前記ペロブスカイト型金属酸化物は、該酸
化物を構成する各金属の酸化物または炭酸化物を、該金
属が化学量論的に該酸化物を構成する量になるようにし
て、混合し、所定温度で焼成することにより得られる。
得られたペロブスカイト型金属酸化物は粉砕して粒子径
０．００５〜０．３μｍの粉末とし、該粉末に所定量の
水を混合してスラリーとする。そして、該スラリーをセ
ラミックバーナ３の表面に噴霧して塗布したのち、所定
温度で乾燥し、さらに所定温度で焼成して焼結せしめる
ことにより、ペロブスカイト型金属酸化物の粒子径が
０．０４〜５μｍの範囲となり、１０〜３００μｍの範
囲の厚さで、セラミックバーナ３を均一に被覆する導電
体層７が形成される。
【００３６】導電体層７は前記焼結の際に前記ペロブス
カイト型金属酸化物がセラミックバーナ３と固溶体を形
成するので、セラミックバーナ３に強固に結合される。
このとき、セラミックバーナ３は、前記のように３〜２
００μｍの範囲の表面気孔部を備える多孔質体のセラミ
ックプレートにより形成されている。そこで、前記スラ
リーは、粒子径０．００５〜０．３μｍのペロブスカイ
ト型金属酸化物粉末を含むことにより、セラミックプレ
ート３の表面を均一に被覆すると共に、該ペロブスカイ
ト型金属酸化物粉末が前記表面気孔部に侵入することが
できる。前記導電体層７は、前記ペロブスカイト型金属
酸化物が前記表面気孔部に侵入して焼結されることによ
り投錨効果が得られ、セラミックバーナ３にさらに強固
に結合される。
【００３７】前記ペロブスカイト型金属酸化物粉末の粒
子径が０．００５μｍ未満であるときには、前記表面気
孔部の深い位置にまで浸透してしまい、均一な厚さの導
電体層７を形成することが難しい。一方、前記ペロブス
カイト型金属酸化物粉末の平均粒子径が０．３μｍを超
えると、焼結したときに０．０４〜５μｍの範囲の粒子
径が得られにくくなり、投錨効果が低減する。
【００３８】また、導電体層７は、前記ペロブスカイト
型金属酸化物の粒子径を調整する替りに、前記多孔質の
セラミックプレートの表面を粗面化して面粗度を調整す
ることによっても、セラミックバーナ３に対して強固に
結合せしめることができる。
【００３９】次に、本実施形態の実施例を示す。
【００４０】
【実施例１】本実施例は、電気伝導性のペロブスカイト
型金属酸化物として、Ｌａ0.7 Ｓｒ 0.3 ＭｎＯ3 を用い
るものである。
【００４１】本実施例では、まず、Ｌａ2 Ｏ3 粉末、Ｓ
ｒＣＯ3 粉末、Ｍｎ2 Ｏ3 粉末を０．７：０．３：１の
モル比で混合したものにさらにエタノール２００ｇを添
加して、ボールミルを用いて湿式混合し、乾燥後、一軸
油圧プレスを用いて加圧成形した。次に得られた成形物
を、電気炉中、１１００℃で１２時間仮焼した後、自動
乳鉢で乾式粉砕して粉末とした。次に、得られた粉末
を、電気炉中、１３００℃で１２時間焼成した後、自動
乳鉢で乾式粉砕して粉末とした。
【００４２】前記焼成後の粉末は、Ｘ線回折により分析
したところ、ＬａＭｎＯ3 系結晶構造を有することが確
認された。
【００４３】次に、前記粉末に、同重量の水と、該粉末
の０．５重量％の分散剤（中京油脂製、商品名：セルナ
Ｄ−３０５）とを添加して、ボールミルを用いて湿式混
合し、乾燥して、平均粒子径０．２μｍのＬａ0.7 Ｓｒ
0.3 ＭｎＯ3 粉末を得た。前記粉末は、エネルギー分散
型Ｘ線分析装置により、Ｌａ：Ｓｒ：Ｍｎ＝０．７：
０．３：１（モル比）であることが確認された。
【００４４】次に、前記Ｌａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 に、
該粉末の２０〜５０重量％の水と、該粉末の０．５重量
％の分散剤（中京油脂製、商品名：セルナＤ−３０５）
とを添加して、ボールミルを用いて湿式混合してスラリ
ーとした。次に、得られたスラリーを市販の霧吹器を用
いて、セラミックバーナ３の表面に噴霧し、塗膜を形成
し、乾燥器中、１１０℃で２時間乾燥した。前記乾燥
後、さらに電気炉中、１０８０℃で１〜３時間加熱焼成
して焼結せしめ、粒子径２μｍのＬａ0.7 Ｓｒ0. 3 Ｍｎ
Ｏ3 からなる１１０μｍの厚さの導電体層７を備えるセ
ラミックバーナ３を製造した。
【００４５】導電体層７は、前記Ｌａ0.7 Ｓｒ0.3 Ｍｎ
Ｏ3 がセラミックバーナ３の表面を均一に被覆して形成
されている。しかも、セラミックバーナ３の表面気孔部
に侵入した前記Ｌａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 が焼結される
ことにより、導電体層７とセラミックバーナ３とが強固
に結合されている。
【００４６】次に、前記セラミックバーナ３を図１示の
燃焼装置１に装着し、前記混合気を供給してこれに点火
したときに、前記導電体層７とフレームロッド８との間
に１２０Ｖの電圧を印加し、所定範囲のインプットに対
して着火検出手段９で検出される火炎電流を測定した。
結果を図２に示す。
【００４７】図２から明らかなように、本実施例の導電
体層７によれば、８〜２４ｋｗのインプットに対して、
着火検出手段９で４０〜１６０μＡの火炎電流が検出さ
れた。通常、着火検出手段９で着火を検出するには１μ
Ａの火炎電流が必要であり、失火を検知するには０．１
μＡの火炎電流が必要であるが、本実施例の導電体層７
により得られる前記火炎電流は１μＡをはるかに上回り
着火を検出するに十分な範囲である。
【００４８】また、本実施例の導電体層７に用いるＬａ
0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 の温度に対する電気伝導性の変化
を図３に示す。図３から、本実施例のＬａ0.7 Ｓｒ0.3
ＭｎＯ3 は高温においても電気伝導性の変化が少なく、
安定した性能が得られることが明らかである。
【００４９】次に、前記セラミックバーナ３を図１示の
燃焼装置１に装着し、空気過剰率を１．４とした混合気
を供給してこれに点火したときに、前記導電体層７とフ
レームロッド８との間に１２０Ｖの電圧を印加し、所定
のインプットに対して着火検出手段９で検出される火炎
電流を測定した。結果を図４に示す。
【００５０】ここで、前記「空気過剰率」とは、前記混
合気において、所定量の燃料ガスを完全燃焼させるため
に要する化学量論的量の空気を１として、この何倍の量
の燃焼用空気を混合するかを示す値である。前記空気過
剰率は、単位を持たない無次元数として示される。
【００５１】また、前記導電体層７を形成しなかった以
外は本実施例と全く同一にして得られたセラミックバー
ナ３（従来例）を図１示の燃焼装置１に装着し、前記と
同一条件で火炎電流を測定した。さらに、電気伝導性セ
ラミックであるペタライトからなり、前記導電体層７を
備えないセラミックバーナ（比較例）を図１示の燃焼装
置１に装着し、前記と同一条件で火炎電流を測定した。
結果を図４に併せて示す。
【００５２】図４から明らかなように、導電体層７を備
える本実施例のセラミックバーナ３によれば、前記空気
過剰率が１．４で混合気がエアリッチとなる条件下で
も、インプットの大小にかかわらず着火検出に十分な大
きさの火炎電流を検知することができる。
【００５３】これに対して、従来例のセラミックバーナ
３は不導体であるので、図４から明らかなように、イン
プットの大小にかかわらず、殆ど火炎電流が検知されな
い。また、比較例のセラミックバーナは前記エアリッチ
で、セラミックバーナの温度が比較的低くなる条件下で
は、インプットが大になるにつれて、検知される火炎電
流が前記従来例のセラミックバーナ３と同程度まで低減
する。
【００５４】次に、前記セラミックバーナ３を図１示の
燃焼装置１に装着し、空気過剰率及び燃焼装置１の燃焼
能力を変動させて点火したときに、前記導電体層７とフ
レームロッド８との間に１２０Ｖの電圧を印加し、着火
検出手段９で検出される火炎電流の経時変化を測定し
た。結果を図５及び図６に示す。
【００５５】また、前記従来例のセラミックバーナ３及
び比較例のセラミックバーナを図１示の燃焼装置１に装
着し、前記と同一条件下で着火検出手段９で検出される
火炎電流の経時変化を測定した。結果を図５及び図６に
併せて示す。
【００５６】ここで、図５（ａ）は空気過剰率を１．４
とすると共に燃焼装置１の燃焼能力を最大にした場合で
ある。この場合、セラミックバーナの温度が比較的低く
なる。図５（ｂ）は空気過剰率を１．４とすると共に燃
焼装置１の燃焼能力を最小にした場合である。この場
合、セラミックバーナの温度は図５（ａ）の場合よりも
高くなる。
【００５７】また、図６（ａ）は空気過剰率を１．１と
してガスリッチにすると共に燃焼装置１の燃焼能力を最
大にした場合である。この場合、セラミックバーナの温
度は図５（ｂ）の場合よりさらに高くなる。図６（ｂ）
は空気過剰率を１．１とすると共に燃焼装置１の燃焼能
力を最小にした場合である。この場合、セラミックバー
ナの温度が最も高くなる。
【００５８】図５及び図６から明らかなように、導電体
層７を備える本実施例のセラミックバーナ３によれば、
燃焼条件にかかわらず、極く短時間の内に着火検出に十
分な大きさの火炎電流を検知することができる。
【００５９】これに対して、従来例のセラミックバーナ
３は不導体であるので、図５及び図６から明らかなよう
に、燃焼条件にかかわらず、殆ど火炎電流が検知されな
い。また、比較例のセラミックバーナは、図５（ａ）か
ら明らかなように、セラミックバーナの温度が比較的低
い条件下では、前記従来例のセラミックバーナ３と同程
度の火炎電流が検知されるに過ぎない。比較例のセラミ
ックバーナは、図５（ｂ）または図６（ａ）、図６
（ｂ）のようにセラミックバーナの温度が高くなる条件
下では、失火及び着火検知に十分な大きさの火炎電流を
検知することができる。しかし、火炎電流が十分に大き
くなるまでに、０．５〜２．０分を要する。
【００６０】次に、前記セラミックバーナ３を図１示の
燃焼装置１に装着し、前記導電体層７とフレームロッド
８との間に１２０Ｖの電圧を印加して、燃焼中に燃焼条
件を変更した場合、または燃焼後、消火して再点火した
場合に、着火検出手段９で検出される火炎電流の経時変
化を測定した。結果を図７に示す。
【００６１】また、前記従来例のセラミックバーナ３及
び比較例のセラミックバーナを図１示の燃焼装置１に装
着し、前記と同一条件下で着火検出手段９で検出される
火炎電流の経時変化を測定した。結果を図７に併せて示
す。
【００６２】ここで、図７（ａ）は空気過剰率を１．１
とすると共に燃焼装置１の燃焼能力を最小にして１５分
間燃焼させたのち、空気過剰率は変更せずに、燃焼装置
１の燃焼能力を中程度に変更した場合である。また、図
７（ｂ）は図７（ａ）の前半と同一条件で１５分間燃焼
させて消火し、完全に冷却したのち、空気過剰率を１．
１とすると共に燃焼装置１の燃焼能力を中程度として、
再点火した場合である。
【００６３】図７から明らかなように、導電体層７を備
える本実施例のセラミックバーナ３によれば、燃焼条件
にかかわらず、オーバーシュートは僅かであり、極く短
時間の内に平常の火炎電流に復旧することができる。
【００６４】これに対して、比較例のセラミックバーナ
は、燃焼条件を変更した直後に、図７（ａ）から明らか
なように、大きなオーバーシュートを示す。尚、燃焼条
件の変更直後から４秒の間はスケールオーバーしてい
る。前記オーバーシュートは、平常の大きさの火炎電流
に復旧して安定するまで２０〜２５分を要した。また、
比較例のセラミックバーナは、燃焼後、消火して再点火
した直後にも、図７（ｂ）から明らかなように大きなオ
ーバーシュートを示し、平常の大きさの火炎電流に復旧
して安定するまで２０〜２５分を要した。比較例のセラ
ミックバーナでは、前記オーバーシュートが平常の大き
さの火炎電流に復旧するまでの間、着火検出ができなか
った。
【００６５】また、従来例のセラミックバーナ３は不導
体であるので、図７から明らかなように、燃焼条件にか
かわらず、殆ど火炎電流が検知されない。
【００６６】
【実施例２】本実施例は、電気伝導性のペロブスカイト
型金属酸化物として、Ｌａ0.7 Ｓｒ 0.3 ＭｎＯ3 を用い
ると共に、導電体層７が無機系バインダーとして硼珪酸
ガラスを含むものである。
【００６７】本実施例では、まず、実施例１と同一にし
てＬａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 粉末を得た。また、前記硼
珪酸ガラスをボールミルを用いて湿式粉砕して粉末にし
た。
【００６８】次に、前記Ｌａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 に、
該粉末の２０〜５０重量％の水と、該粉末の０．５重量
％の分散剤（中京油脂製、商品名：セルナＤ−３０５）
と、硼珪酸ガラス粉末を添加して、ボールミルを用いて
湿式混合してスラリーとした。前記硼珪酸ガラス粉末の
添加量は、前記スラリーにより形成される導電体層７の
全量に対し、４重量％に当たる量とした。
【００６９】次に、得られたスラリーを市販の霧吹器を
用いて、セラミックバーナ３の表面に噴霧して塗膜を形
成し、乾燥器中、１１０℃で２時間乾燥した。前記乾燥
後、さらに電気炉中、９５０℃で１時間加熱焼成して焼
結せしめ、１２０μｍの厚さの導電体層７を形成した。
【００７０】導電体層７は、セラミックバーナ３の表面
を均一に被覆して形成されており、しかもセラミックバ
ーナ３の表面気孔部に侵入した前記Ｌａ0.7 Ｓｒ0.3 Ｍ
ｎＯ 3 が焼結されることにより、セラミックバーナ３に
強固に結合されていた。また、導電体層７は、全量に対
して４重量％の硼珪酸ガラスを含んでいた。この結果、
Ｌａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 粒子同士、またはＬａ0.7 Ｓ
ｒ0.3 ＭｎＯ3 粒子とセラミックバーナ３とが、前記硼
珪酸ガラスをバインダーとして結合し、さらに強固な結
合力を得ることができた。
【００７１】次に、硼珪酸ガラス粉末の添加量を変量し
た以外は、前記と同一の手順により、Ｌａ0.7 Ｓｒ0.3
ＭｎＯ3 粉末を含むスラリーを調製した。前記硼珪酸ガ
ラス粉末の添加量は、前記スラリーにより形成される導
電体層７の全量に対し、０重量％、２重量％、４重量
％、１０重量％、２０重量％に当たる量とし、５種類の
スラリーを得た。
【００７２】次に、得られた各スラリーを市販の霧吹器
を用いて、セラミックバーナ３の表面に噴霧して塗膜を
形成し、乾燥器中、１１０℃で２時間乾燥した。前記乾
燥後、さらに電気炉中、８８０〜１１００℃で１〜３時
間加熱焼成して焼結せしめた。この結果、１２０μｍの
厚さで硼珪酸ガラスを含まないか、或いは全量に対し
て、それぞれ２重量％、４重量％、１０重量％、２０重
量％の硼珪酸ガラスを含む導電体層７を備えるセラミッ
クバーナ３が得られた。
【００７３】このとき、Ｌａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 粉末
とセラミックバーナ３とが焼結により結合し、且つ焼結
したＬａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 が導電体層７として作用
する焼成温度の範囲を調べるために、形成された導電体
層７に剥離が生じないように焼結するための最低焼成温
度Ｔ1 と、導電体層７の抵抗値が無限大になる温度Ｔ 2
とを測定した。Ｔ1 ，Ｔ2 及び前記焼成温度の範囲ｄ
（ｄ＝Ｔ2 −Ｔ1 ）を表１に示す。
【００７４】また、全量に対する硼珪酸ガラスの含有量
をそれぞれ０重量％、２重量％、４重量％、１０重量
％、２０重量％とした５種類の導電体層７について、焼
成温度による抵抗値の変化を図８に示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】表１及び図８から明らかなように、前記硼
珪酸ガラスを添加することにより、Ｌａ0.7 Ｓｒ0.3 Ｍ
ｎＯ3 粉末を焼結せしめることができる最低焼成温度が
低くなる。また、焼結されたＬａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3
が導電体層７として作用する焼成温度の幅が広がる。従
って、焼成温度の設定を容易にすることができる。
【００７７】前記導電体層７は、全量に対する前記硼珪
酸ガラスの含有量が１〜２０重量％の範囲であれば、焼
成温度を適切に設定することにより、抵抗値を制御する
ことができる。しかし、全量に対する前記硼珪酸ガラス
の含有量が２０重量％を超えると、焼成温度にかかわら
ず、前記導電体層７の抵抗値が過大になる。
【００７８】尚、本実施例では前記無機系バインダーと
して、前記硼珪酸ガラスを用いているが、これに替えて
ソーダライムガラス等を用いてもよく、同等の効果を得
ることができる。
【００７９】
【実施例３】本実施例は、電気伝導性のペロブスカイト
型金属酸化物として、Ｌａ0.7 Ｓｒ 0.3 ＦｅＯ3 を用い
るものである。
【００８０】本実施例は、実施例１のＭｎ2 Ｏ3 粉末に
替えてＦｅ2 Ｏ3 粉末を用いる以外は、実施例１と全く
同一の方法により、導電体層７を備えるセラミックバー
ナ３を製造した。
【００８１】本実施例の導電体層７に用いるＬａ0.7 Ｓ
ｒ0.3 ＦｅＯ3 によれば、該導電体層７を設けたセラミ
ックバーナ３を図１示の燃焼装置１に装着したときに、
実施例１に用いたＬａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 と同様に、
導電体層７とフレームロッド８との間で着火を検出する
に十分な火炎電流が得られた。
【００８２】
【実施例４】本実施例は、電気伝導性のペロブスカイト
型金属酸化物として、Ｌａ0.5 Ｓｒ 0.5 ＣｏＯ3 を用い
るものである。
【００８３】本実施例は、Ｌａ2 Ｏ3 粉末、ＳｒＣＯ3
粉末、Ｃｏ3 Ｏ4 粉末を０．５：０．５：１のモル比で
混合し、仮焼後の粉末の焼成温度を１２００℃とした以
外は、実施例１と全く同一の方法により、導電体層７を
備えるセラミックバーナ３を製造した。
【００８４】本実施例の導電体層７に用いるＬａ0.5 Ｓ
ｒ0.5 ＣｏＯ3 によれば、該導電体層７を設けたセラミ
ックバーナ３を図１示の燃焼装置１に装着したときに、
実施例１に用いたＬａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 と同様に、
導電体層７とフレームロッド８との間で着火を検出する
に十分な火炎電流が得られた。
【００８５】
【実施例５】本実施例は、電気伝導性のペロブスカイト
型金属酸化物として、Ｌａ0.5 Ｃａ 0.5 ＣｒＯ3 を用い
るものである。
【００８６】本実施例は、Ｌａ2 Ｏ3 粉末、ＣａＣＯ3
粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末を０．５：０．５：１のモル比で
混合し、仮焼後の粉末の焼成温度を１５００℃とした以
外は、実施例１と全く同一の方法により、導電体層７を
備えるセラミックバーナ３を製造した。
【００８７】本実施例の導電体層７に用いるＬａ0.5 Ｃ
ａ0.5 ＣｒＯ3 によれば、該導電体層７を設けたセラミ
ックバーナ３を図１示の燃焼装置１に装着したときに、
実施例１に用いたＬａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 と同様に、
導電体層７とフレームロッド８との間で着火を検出する
に十分な火炎電流が得られた。
【００８８】
【実施例６】本実施例は、電気伝導性のペロブスカイト
型金属酸化物として、Ｌａ0.6 Ｓｒ 0.4 ＣｒＯ3 を用い
るものである。
【００８９】本実施例は、Ｌａ2 Ｏ3 粉末、ＳｒＣＯ3
粉末、Ｃｒ2 Ｏ3 粉末を０．６：０．４：１のモル比で
混合し、仮焼後の粉末の焼成温度を１５００℃とした以
外は、実施例１と全く同一の方法により、導電体層７を
備えるセラミックバーナ３を製造した。
【００９０】本実施例の導電体層７に用いるＬａ0.6 Ｓ
ｒ0.4 ＣｒＯ3 によれば、該導電体層７を設けたセラミ
ックバーナ３を図１示の燃焼装置１に装着したときに、
実施例１に用いたＬａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 と同様に、
導電体層７とフレームロッド８との間で着火を検出する
に十分な火炎電流が得られた。
【００９１】
【実施例７】本実施例は、電気伝導性のペロブスカイト
型金属酸化物として、Ｌａ0.2 Ｃａ 0.8 ＭｎＯ3 を用い
るものである。
【００９２】本実施例は、Ｌａ2 Ｏ3 粉末、ＣａＣＯ3
粉末、Ｍｎ2 Ｏ3 粉末を０．８：０．２：１のモル比で
混合した以外は、実施例１と全く同一の方法により、導
電体層７を備えるセラミックバーナ３を製造した。
【００９３】本実施例の導電体層７に用いるＬａ0.2 Ｃ
ａ0.8 ＭｎＯ3 によれば、該導電体層７を設けたセラミ
ックバーナ３を図１示の燃焼装置１に装着したときに、
実施例１に用いたＬａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ3 と同様に、
導電体層７とフレームロッド８との間で着火を検出する
に十分な火炎電流が得られた。
【００９４】
【実施例８】本実施例は、電気伝導性のペロブスカイト
型金属酸化物として、Ｇｄ0.8 Ｓｒ 0.2 Ｃｏ0.9 Ｍｎ
0.1 Ｏ3 を用いるものである。
【００９５】本実施例は、Ｇｄ2 Ｏ3 粉末、ＳｒＣＯ3
粉末、Ｃｏ3 Ｏ4 粉末、Ｍｎ2 Ｏ3粉末を０．６：０．
４：１のモル比で混合し、仮焼後の粉末の焼成温度を１
２００℃とした以外は、実施例１と全く同一の方法によ
り、導電体層７を備えるセラミックバーナ３を製造し
た。
【００９６】本実施例の導電体層７に用いるＧｄ0.8 Ｓ
ｒ0.2 Ｃｏ0.9 Ｍｎ0.1 Ｏ3 によれば、該導電体層７を
設けたセラミックバーナ３を図１示の燃焼装置１に装着
したときに、実施例１に用いたＬａ0.7 Ｓｒ0.3 ＭｎＯ
3 と同様に、導電体層７とフレームロッド８との間で着
火を検出するに十分な火炎電流が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の燃焼装置の一構成例を示すシステム構
成図。
【図２】本発明の燃焼装置の一実施例において導電体層
とフレームロッドとの間で所定範囲のインプットに対し
て検出される火炎電流を示すグラフ。
【図３】本発明の燃焼装置の一実施例において用いる電
気伝導性のペロブスカイト型金属酸化物の温度に対する
電気伝導性の変化を示すグラフ。
【図４】本発明の燃焼装置のセラミックバーナと他のセ
ラミックバーナとにおけるインプットに対する火炎電流
の変化を示すグラフ。
【図５】本発明の燃焼装置のセラミックバーナと他のセ
ラミックバーナとにおける各種燃焼条件下の火炎電流の
経時変化を示すグラフ。
【図６】本発明の燃焼装置のセラミックバーナと他のセ
ラミックバーナとにおける各種燃焼条件下の火炎電流の
経時変化を示すグラフ。
【図７】図７（ａ）は本発明の燃焼装置のセラミックバ
ーナと他のセラミックバーナとにおいて燃焼中に燃焼条
件を変更した場合の火炎電流の経時変化を示すグラフ、
図７（ｂ）は燃焼後、消火して再点火した場合の火炎電
流の経時変化を示すグラフ。
【図８】本発明の燃焼装置において、導電体層の無機系
バインダー含有量と、焼成温度と、該導電体層の電気抵
抗との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
１…燃焼装置、 ３…セラミックバーナ、 ３ａ…炎
口、 ７…導電体層、８…導電体、 ９…着火検出手
段。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多孔質のセラミックプレートに炎口が形成
    されたセラミックバーナと、該セラミックバーナの火炎
    が形成される表面に備えられた導電体層と、該導電体層
    に対向して設けられた導電体と、該導電体層と該導電体
    との間に電圧を印加したときに該火炎を介して流れる火
    炎電流を検知して着火を検出する着火検出手段とを備え
    る燃焼装置において、 前記導電体層は、電気伝導性のペロブスカイト型金属酸
    化物からなることを特徴とする燃焼装置。
  2. 【請求項２】前記導電体層は、前記多孔質のセラミック
    プレートの表面を均一に被覆すると共に、前記ペロブス
    カイト型金属酸化物が該多孔質のセラミックプレートの
    表面気孔部に侵入して形成されていることを特徴とする
    請求項１記載の燃焼装置。
  3. 【請求項３】前記導電体層は、粒子径が０．０４〜５μ
    ｍのペロブスカイト型金属酸化物からなることを特徴と
    する請求項１または請求項２記載の燃焼装置。
  4. 【請求項４】前記導電体層は、１０〜３００μｍの範囲
    の厚さを備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３
    のいずれかの項記載の燃焼装置。
  5. 【請求項５】前記導電体層は該導電体層の全量に対して
    １〜２０重量％の範囲の無機バインダーを含み、該バイ
    ンダーを介して前記多孔質のセラミックプレートに結合
    されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のい
    ずれかの項記載の燃焼装置。
  6. 【請求項６】前記ペロブスカイト型金属酸化物は、Ｌａ
    1-X ＳｒX ＭｎＯ3 （ｘは０以上１未満）であることを
    特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかの項記載の
    燃焼装置。
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