JPS6030605Y2 - Ignition heater - Google Patents

Ignition heater

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JPS6030605Y2
JPS6030605Y2 JP1975167163U JP16716375U JPS6030605Y2 JP S6030605 Y2 JPS6030605 Y2 JP S6030605Y2 JP 1975167163 U JP1975167163 U JP 1975167163U JP 16716375 U JP16716375 U JP 16716375U JP S6030605 Y2 JPS6030605 Y2 JP S6030605Y2
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JP
Japan
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ceramics
ignition
plate
ceramic
glass
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JP1975167163U
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Japanese (ja)
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JPS5279274U (en
Inventor
博孝 山本
秀明 二宮
喩之 千代
Original Assignee
ティーディーケイ株式会社
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Publication date
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Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、高カロリーガスの着火用として好適な着火用
ヒータに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] The present invention relates to an ignition heater suitable for igniting high-calorie gas.

これまで、天然ガス、都市ガスなどを燃料とした暖房具
の着火用ヒータとしては、圧電磁器や高電圧回路を利用
した火花着火形式のものや、金属発熱体またはセラミッ
クス発熱体に通電して赤熱させる発熱体着火形式のもの
が、一般に使用されている。
Up until now, heaters for igniting heating equipment using natural gas, city gas, etc. as fuel have been spark ignition type heaters that use piezoelectric ceramics or high-voltage circuits, and metal or ceramic heating elements that are energized to generate red heat. A heating element ignition type is generally used.

ところで、近年石油霧化ガスが高カロリーガスが暖房用
燃料として普及するようになってきたが、これらを空気
中で着火させるには、これまでのものよ4りもばかに高
い温度が必要とされる。
Incidentally, in recent years oil atomization gas, a high-calorie gas, has become popular as a heating fuel, but in order to ignite it in the air, a temperature much higher than that required in the past is required. be done.

例えば、プロパンの着火温度は510℃、水素の着火温
度は530℃、メタンの着火温度は645℃であるが、
実際には上記の着火温度よりも数百度以上高い温度にし
なければ完全な着火が得られず、しかも高カロリーにす
ればするほど実際の着火温度を高くしなければならない
For example, the ignition temperature of propane is 510°C, the ignition temperature of hydrogen is 530°C, and the ignition temperature of methane is 645°C.
In reality, complete ignition cannot be achieved unless the temperature is several hundred degrees higher than the above-mentioned ignition temperature, and the higher the calorie, the higher the actual ignition temperature must be.

しかるに、前記した従来の圧電磁器を利用したものは放
電量が少ないため、高カロリーガスに着火することがで
きないし、また高電圧回路を利用したものも放電時間を
かなり長くしなければ着火しない上に、これら火花着火
形式のものは、電波障害の原因になるという欠点があっ
た。
However, the conventional piezoelectric ceramics described above cannot ignite high-calorie gas because of the small amount of discharge, and the ones using high-voltage circuits do not ignite unless the discharge time is considerably long. However, these spark ignition type devices had the disadvantage of causing radio wave interference.

他方、ニクロム線、鉄クロム線のような金属発熱体を用
いたものは、高カロリーガスのような水素ガスを含む雰
囲気中で加熱すると酸化により劣化するため耐久性を欠
くし、またMoSi2. SiC。
On the other hand, those using metal heating elements such as nichrome wire and iron-chromium wire lack durability because they deteriorate due to oxidation when heated in an atmosphere containing hydrogen gas such as high-calorie gas. SiC.

LaCrO3,ZrO2にようなセラミックス発熱体を
用いたものは、高温耐熱性はあるが、機械的強度が低く
、これを補強するような組成にすると着火のための急加
熱に耐えないという欠点がある。
Products using ceramic heating elements such as LaCrO3 and ZrO2 have high-temperature resistance, but have low mechanical strength, and if they are made with a composition that reinforces this, they have the disadvantage of not being able to withstand rapid heating for ignition. .

その他、アルミナセラミックスのような耐熱材料からな
る2枚の板状体の間に金属発熱体を封入し外界から遮断
した構造のヒータも提案されているが、このような汎用
セラミックスは耐熱衝撃性が不十分で、急激な加熱、冷
却を繰り返すと破壊するため、高カロリーガスの着火用
ヒータとしては実用的でない。
In addition, heaters with a structure in which a metal heating element is sealed between two plates made of heat-resistant materials such as alumina ceramics and are isolated from the outside world have been proposed, but such general-purpose ceramics have poor thermal shock resistance. It is not practical as a heater for igniting high-calorie gas because it will break if it is insufficiently heated and repeatedly heated and cooled.

このように、従来の着火用ヒータは、いずれも高カロリ
ーガスや石油霧化ガスを燃料とした暖房具の着火用とし
てはなんらかの欠点を有し、実用上その改良が要望され
ていた。
As described above, all of the conventional ignition heaters have some drawbacks when used for igniting heating equipment using high-calorie gas or petroleum atomized gas as fuel, and improvements have been desired for practical purposes.

したがって、本考案の目的は、従来の着火用ヒータがも
つ欠点を克服し、電波障害や酸化による劣化を起すこと
なく、耐久性、高温耐熱性、機械的強度に優れ、しかも
高カロリーガスに使用した場合にも迅速に着火させ得る
着火用ヒータを提供することである。
Therefore, the purpose of this invention is to overcome the drawbacks of conventional ignition heaters, to have excellent durability, high temperature resistance, and mechanical strength, without causing radio interference or deterioration due to oxidation, and to be usable for high-calorie gases. To provide an ignition heater that can quickly ignite even when

本考案者らは、この目的を達成するために種々研究を重
ねた結果、いわゆる発熱体着火形式の着火用ヒータにお
いて、従来発熱体としての役割を果す電気抵抗体が直接
燃料ガスや大気に接触し、加熱される構造になっている
こと、セラミックス封入型ヒータにおいて使用されるセ
ラミックスの熱膨張係数が大きいため急激な加熱、冷却
に対応できず、熱衝撃による破壊をもたらすことが、劣
化や機械的強度を欠く原因になっている点に着目し、こ
の電気抵抗体を特殊なセラミックスをもって大気から遮
断した構造とすることにより、前記の目的を達威し得る
ことを見出し、この知見に基づいて本考案をなすに至っ
た。
As a result of various studies to achieve this objective, the inventors of the present invention discovered that in so-called heating element ignition type ignition heaters, the electric resistor, which traditionally plays the role of the heating element, comes into direct contact with the fuel gas and the atmosphere. However, due to the fact that the heater is heated, and the coefficient of thermal expansion of the ceramics used in ceramic-filled heaters is large, it cannot handle rapid heating and cooling, which can lead to damage due to thermal shock, resulting in deterioration and mechanical damage. Focusing on the cause of the lack of electrical strength, we discovered that the above purpose could be achieved by creating a structure that shields this electrical resistor from the atmosphere using a special ceramic, and based on this knowledge, we We came up with this idea.

すなわち、本考案に従えば、着火ヒータを、β−スポデ
ューメン、コーディエライト、チタン酸アルミニウムま
たはジルコンをそれぞれ主組戊とするセラミックスまた
はガラスセラミックスからなる、周縁部を隆戒した2個
の平板状体の間に、両端に端子部を有する電気抵抗体を
挟み込み、前記平板状体の周縁部に設けられた1対の開
孔に両端子部を挿入することによって電気抵抗体が支持
されると共に、前記セラミックスまたはガラスセラミッ
クスと同程度の熱膨張係数を有するセラミックスまたは
ガラスセラミックスの高温接着材を用いて、前記平板状
体の周縁部同士およびこれらと前記端子部との間の接触
部分が溶融封止され、電気抵抗体が外界より遮断された
構造に構成することにより、前記の目的を達成すること
ができる。
That is, according to the present invention, the ignition heater is made of two flat plate-shaped pieces with raised peripheral edges, each made of ceramics or glass ceramics whose main components are β-spodumene, cordierite, aluminum titanate, or zircon. An electrical resistor having terminal portions at both ends is sandwiched between the bodies, and the electrical resistor is supported by inserting both terminal portions into a pair of openings provided at the peripheral edge of the flat plate-like body. , using a high-temperature adhesive of ceramics or glass ceramics having a coefficient of thermal expansion comparable to that of the ceramics or glass ceramics, the peripheral edges of the flat bodies and the contact areas between these and the terminals are melt-sealed. The above object can be achieved by constructing a structure in which the electrical resistor is blocked from the outside world.

以下添附図面に基づいて本考案を詳細に説明する。The present invention will be described in detail below based on the accompanying drawings.

図面は本考案の1実施例を示す縦断面図であって、この
ものは、両端に端子部3,3を有する電気抵抗体1がセ
ラミックスまたはガラスセラミックスからなる周縁部が
隆戒した2枚の板状体2.2により空間4を介して挟み
込まれ、外界から隔離された構造となっている。
The drawing is a longitudinal cross-sectional view showing one embodiment of the present invention, in which an electric resistor 1 having terminal portions 3, 3 at both ends is made of two ceramic or glass ceramics with raised peripheral edges. It is sandwiched between the plate-like bodies 2.2 with a space 4 in between, and has a structure isolated from the outside world.

この電気抵抗体1の材質としては、ニクロム、鉄クロム
、タングステン、モリブデン、ケイ化モリブデンなど従
来の着火用ヒータの発熱体として通常使用されているも
のを用いることができる。
As the material of the electric resistor 1, those commonly used as heating elements of conventional ignition heaters, such as nichrome, iron chromium, tungsten, molybdenum, and molybdenum silicide, can be used.

この電気抵抗体1は厚さ0.01〜0.2rrvnの板
状体、径0.01〜0.2TIrIIXの線状体として
形式することができる。
This electrical resistor 1 can be in the form of a plate-shaped body with a thickness of 0.01 to 0.2 rrvn and a linear body with a diameter of 0.01 to 0.2 TIrIIX.

また、板状体2,2の材料としては、β−スポデューメ
ン系セラミックス(熱膨張係数0.5x10−610C
)、チタン酸アルミニウム系セラミックス(熱膨張係数
3.Ox 10−6/℃)、ジルコン系セラミックス(
熱膨張係数3.5X 10−67℃)、β−スポデュー
メン系ガラスセラミックス(熱膨張係数1.2X 10
−6/℃)、コージェライト系ガラスセラミックス(熱
膨張係数2.3X 10−6/°C)などのセラミック
スまたはガラスセラミックスであり、これらはアルミナ
セラミックス(熱膨張係17.5X10−6/’C)に
ような通常使用される耐熱材料よりも著しく低い熱膨張
係数を有しているため、すぐれた耐熱衝撃性を示す。
In addition, the material of the plate-shaped bodies 2, 2 is β-spodumene ceramic (thermal expansion coefficient: 0.5x10-610C).
), aluminum titanate ceramics (thermal expansion coefficient 3.Ox 10-6/℃), zircon ceramics (
Thermal expansion coefficient 3.5X 10-67℃), β-spodumene glass ceramics (thermal expansion coefficient 1.2X 10
-6/°C), cordierite glass ceramics (thermal expansion coefficient 2.3X 10-6/°C), and these are alumina ceramics (thermal expansion coefficient 17.5X 10-6/°C). ) has a significantly lower coefficient of thermal expansion than commonly used heat-resistant materials, so it exhibits excellent thermal shock resistance.

この板状体の厚さは通常0.5〜5rMt程度であり、
2枚を重ね合わせて接合したとき、内部に空隙が形式さ
れるように、周縁部は若干隆戒している。
The thickness of this plate-like body is usually about 0.5 to 5 rMt,
The periphery is slightly raised so that when the two sheets are stacked and joined, a void is formed inside.

このような構造の着火用ヒータを形成するには、セラミ
ックスまたはガラスセラミックスからなる2枚の板状体
2,2のそれぞれに端子部3゜3が嵌合しうる凹部を設
け、図に示すごとく電気抵抗体1とその端子部を挟み込
み、各周縁の除皮部分において2枚の板状体を密着させ
る。
In order to form an ignition heater with such a structure, a recess into which the terminal portion 3°3 can fit is provided in each of the two plate-like bodies 2, 2 made of ceramic or glass ceramic, as shown in the figure. The electric resistor 1 and its terminal portion are sandwiched, and the two plate-like bodies are brought into close contact with each other at the skin-removed portions of each periphery.

そして、この板状体同士の接触部分および各板状体を各
端子部との接触部分に、高温接着材の粉末をペースト状
として全面に塗布し、1250℃以上の高温に加熱して
溶融接着させる。
Then, powder of a high-temperature adhesive is applied in the form of a paste over the entire surface of the contact areas between the plate-shaped bodies and the contact areas of each plate-shaped body with each terminal, and heated to a high temperature of 1250°C or higher to melt and bond. let

この際高温接着材としては、板状体2と同程度の熱膨張
係数を有するセラミックスまたはガラスセラミックスを
用いるとか必要である。
At this time, it is necessary to use ceramics or glass ceramics having a coefficient of thermal expansion comparable to that of the plate-shaped body 2 as the high-temperature adhesive.

これは、このような構造の着火用ヒータが常温から着火
可能な高温まで加熱された場合、電気抵抗体1の封止状
態がそこなわれるのは、主として板状体と高温接着材と
の間に生じるクラッキングが原因となるが、このクラン
キングは、板状体と高温接着材との熱膨張係数をほぼ同
じにすることにより防止しうるためである。
This is because when an ignition heater with such a structure is heated from room temperature to a high temperature capable of igniting, the sealing state of the electrical resistor 1 is damaged mainly due to the gap between the plate-shaped body and the high-temperature adhesive material. However, this cranking can be prevented by making the coefficients of thermal expansion of the plate-shaped body and the high-temperature adhesive substantially the same.

この高温接着材による溶融接着は、大気中または非酸化
性雰囲気中で行うのが好ましい。
This melt bonding using the high temperature adhesive is preferably carried out in the air or in a non-oxidizing atmosphere.

このようにして、電気抵抗体が完全に外界から遮断され
るように気密的な接着が形成される。
In this way, a gas-tight bond is formed so that the electrical resistor is completely isolated from the outside world.

本考案の板状体2,2にはその周縁部が陽酸しており、
その部分で両者が接着されているため、内部に空隙が形
成される。
The plate-like bodies 2, 2 of the present invention have anodized edges,
Since the two are bonded at that part, a gap is formed inside.

したがって、板状体と電気抵抗体との熱膨張の差が著し
いにもかかわらず、両者の間に生じる応力が緩和され、
熱衝撃による破壊が抑制される。
Therefore, even though there is a significant difference in thermal expansion between the plate-shaped body and the electrical resistor, the stress generated between them is alleviated.
Destruction due to thermal shock is suppressed.

以上のように本考案の着火用ヒータは、電気抵抗体が外
界から遮断されている構造を有するため、高温に加熱さ
れた場合にも酸化などより材料が劣化することがない上
に、外界と接触する板状体が低熱膨張性でしかも機械的
強度の大きい、β−スポデューメン、コーディエライト
、チタン酸アルミニウムまたはジルコンを主組成とする
セラミックスまたはガラスセラミックスが形成されてい
るため、高温においても十分な耐熱衝撃性および機械的
強度を示すという長所がある。
As described above, the ignition heater of the present invention has a structure in which the electric resistor is isolated from the outside world, so even when heated to high temperatures, the material does not deteriorate due to oxidation etc. The contacting plates are made of ceramics or glass ceramics whose main composition is β-spodumene, cordierite, aluminum titanate, or zircon, which has low thermal expansion and high mechanical strength, so it can withstand high temperatures. It has the advantage of exhibiting excellent thermal shock resistance and mechanical strength.

そして、13A等の高カロリー都市ガスの着火に必要な
温度と、高温の水素存在下という使用条件のもとで着火
を繰り返した場合、数十方間の使用に耐えることが確か
められた。
It was confirmed that when repeated ignitions were performed under the conditions of use: the temperature required to ignite high-calorie city gas such as 13A, and the presence of high-temperature hydrogen, it could withstand use for several dozen directions.

他方、金属発熱体を直接大気に露出した状態で使用する
従来の着火用ヒータは上記の条件下で数百回程度の使用
で劣化するため頻繁に交換しなければならなかった。
On the other hand, conventional ignition heaters that use a metal heating element directly exposed to the atmosphere deteriorate after being used several hundred times under the above conditions, so they must be replaced frequently.

また、前記したように、本考案の着火用ヒータは、外界
との接触部分が特殊な低熱膨張性、高密度の材料で形成
されているため、小型、薄形化しても急激な加熱に耐え
ることができ、立ち上りの良好なものを得ることができ
る。
In addition, as mentioned above, the ignition heater of the present invention can withstand rapid heating even when made smaller and thinner because the contact part with the outside world is made of a special low-thermal-expansion, high-density material. It is possible to obtain a product with a good rise.

次に実施例により本考案をさらに詳細に説明する。Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例 次表に示す各種のセラミックスの厚さ0.5rrI!r
Lの周縁を陽酸した板状体2枚の間に、厚さ0.2va
n 。
Examples The thickness of various ceramics shown in the following table is 0.5rrI! r
A thickness of 0.2 va is placed between two plate-like bodies with anodized edges of L.
n.

幅0.5rIrInのニクロムはくを挟み込み、ニクロ
ムはくの両端に結合したニクロム棒からなる端子部とと
もに両板状体を接着し、全体の厚さ1.5mm、幅4m
m、長さ25mmの着火用ヒータを作製した。
A nichrome foil with a width of 0.5rIrIn is sandwiched, and both plate-like bodies are glued together with terminals made of nichrome rods connected to both ends of the nichrome foil, resulting in a total thickness of 1.5 mm and a width of 4 m.
An ignition heater with a length of 25 mm and a length of 25 mm was manufactured.

この際の接着には、板状体を形成するセラミックス又は
ガラスセラミックスと同じ組成の高温接着材を用いた。
For bonding at this time, a high-temperature adhesive having the same composition as the ceramic or glass ceramic forming the plate-like body was used.

このようにして得た着火用ヒータに、電流を通したとこ
ろ、約4秒間で600℃に、また釣用秒間で900℃に
達した。
When an electric current was passed through the ignition heater thus obtained, the temperature reached 600°C in about 4 seconds, and reached 900°C in seconds for fishing.

この着火用ヒータについて、それぞれ6000Cまたは
900℃まで昇温したのち、10℃の冷水を滴下して冷
却する操作を100回繰り返して耐熱衝撃性試験を行っ
たところ、次表に示す結果が得られた。
A thermal shock resistance test was conducted on this ignition heater by raising the temperature to 6000C or 900C, and then cooling it by dropping cold water at 10C 100 times.The results shown in the table below were obtained. Ta.

なお、比較のために、アルミナセラミックス((熱膨張
係数7.5x 10−67℃)を用いて同じ着火ヒータ
を作製腰同様の耐熱衝撃性試験を行ったところ、600
℃および900℃のいずれの場合も1回でクラックを生
じた。
For comparison, the same ignition heater was made using alumina ceramics ((coefficient of thermal expansion 7.5 x 10-67°C)) and a similar thermal shock resistance test was conducted.
C. and 900.degree. C., cracks occurred at one time.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

図面は本考案の1実施例を示す縦断面図である。 図中符号1は電気抵抗体、2はセラミックスまたはガラ
スセラミックス板状体、3は端子部、4は内部に形成さ
れる空間部である。
The drawing is a longitudinal sectional view showing one embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is an electric resistor, 2 is a ceramic or glass ceramic plate, 3 is a terminal portion, and 4 is a space formed inside.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] β−スポデューメン、コーディエライト、チタン酸アル
ミニウムまたはジルコンをそれぞれ主組戊とするセラミ
ックスまたはガラスセラミックスからなる、周縁部を隆
威した2個の平板状体の間に、両端に端子部を有する電
気抵抗体を挟み込み、前記平板状体の周縁部に設けられ
た1対の開孔に両端子部を挿入することによって電気抵
抗体が支持されると共に、前記セラミックスまたはガラ
スセラミックスと同程度の熱膨張係数を有するセラミッ
クスまたはガラスセラミックスの高温接着材を用いて、
前記平板状体の周縁部同士およびこれらと前記端子部と
の間の接触部分が溶融封止され、電気抵抗体が外界より
遮断された構造を有する着火用ヒータ。
An electrical device with terminals at both ends between two plate-like bodies with raised peripheral edges, made of ceramics or glass ceramics whose main components are β-spodumene, cordierite, aluminum titanate, or zircon, respectively. By sandwiching the resistor and inserting both terminal portions into a pair of openings provided at the periphery of the flat plate-shaped body, the electric resistor is supported and has a thermal expansion comparable to that of the ceramic or glass-ceramic. Using high-temperature adhesives of ceramics or glass-ceramics with modulus,
The ignition heater has a structure in which the peripheral edges of the flat plate-shaped body and the contact portion between these and the terminal portion are melt-sealed, and the electrical resistor is isolated from the outside world.
JP1975167163U 1975-12-10 1975-12-10 Ignition heater Expired JPS6030605Y2 (en)

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JPS5279274U JPS5279274U (en) 1977-06-13
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Citations (1)

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JPS5231195U (en) * 1975-08-27 1977-03-04

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JPS51102370U (en) * 1975-02-12 1976-08-17

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JPS5231195U (en) * 1975-08-27 1977-03-04

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