專利名稱：火焰?zhèn)鞲衅鞯闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及附設(shè)在例如取暖用的爐子，風(fēng)扇加熱器或熱水供應(yīng)器等的燃燒設(shè)備中的，能夠很好地用于監(jiān)視由煤油或天然氣等構(gòu)成的燃料的燃燒狀態(tài)的火焰?zhèn)鞲衅鳌?br> 背景技術(shù)：
一般，在取暖用的爐子，風(fēng)扇加熱器或熱水供應(yīng)器等的燃燒設(shè)備(以下稱為燃燒器)中，設(shè)置用于監(jiān)視成為其燃料的煤油、丙烷氣或天然氣等的燃燒狀態(tài)的火焰?zhèn)鞲衅?例如，請參照專利文獻1)。
日本平成2年公布的2-7455號專利公報根據(jù)這種已有技術(shù)的火焰?zhèn)鞲衅鱾溆蟹Q為火焰棒的金屬針狀的檢測棒，該檢測棒的前端側(cè)成為配置在燃燒器的火焰中的火焰導(dǎo)入單元。而且，由燃燒器產(chǎn)生的火焰，當(dāng)處于正常燃燒狀態(tài)時如下所述產(chǎn)生大量離子成為藍色的火焰(藍焰)，當(dāng)不完全燃燒時，離子產(chǎn)生量減少，成為紅色或黃色的火焰(黃焰)。
即，當(dāng)燃燒器處于正常燃燒狀態(tài)時，從該火焰中產(chǎn)生碳氫離子(CH+)、氫離子(H+)、一氧化碳離子(CO+)等的陽離子、或氧離子(O2-)、氫氧根離子(OH-)等的陰離子，將這些離子從火焰導(dǎo)入單元導(dǎo)入上述檢測棒。
因此，在檢測棒內(nèi)流動著由上述離子產(chǎn)生的電流，火焰?zhèn)鞲衅鲝倪@時的電流流動檢測燃燒器是否處于正常的燃燒狀態(tài)。又，因為當(dāng)燃燒器不正常燃燒時，上述離子產(chǎn)生量減少，所以流過檢測棒內(nèi)的電流減少，能夠檢測出異常的燃燒狀態(tài)。
可是，在上述已有技術(shù)的火焰?zhèn)鞲衅髦校髿庵邪墓?Si)氣體成為毒害物附著在檢測棒的火焰導(dǎo)入單元上，產(chǎn)生下述那樣的問題。
即，我們都知道硅氣體從房間的地板材料或用于頭發(fā)的噴發(fā)劑等揮發(fā)或發(fā)散到大氣中。而且，這些硅氣體通過飛散到大氣中成為氧化硅(SiO2)附著在火焰?zhèn)鞲衅鞯幕鹧鎸?dǎo)入單元上。
而且，這時的氧化硅(SiO2)成為硅膜覆蓋在火焰導(dǎo)入單元上形成毒害物，妨礙將從燃燒器的火焰中產(chǎn)生的離子導(dǎo)入火焰導(dǎo)入單元，并截斷離子的通過。
因此，存在著火焰?zhèn)鞲衅?，由于流過檢測棒內(nèi)的電流大幅度減少，即便燃燒器正常燃燒時也作為異常燃燒錯誤地檢測出來的擔(dān)心，并且作為火焰?zhèn)鞲衅鞯目煽啃越档湍菢拥膯栴}。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是鑒于上述已有技術(shù)的問題提出的，本發(fā)明的目的是提供能夠抑制大氣中的硅氣體成為毒害物附著在火焰導(dǎo)入單元上，穩(wěn)定地檢測是正常燃燒還是異常燃燒，并且能夠提高作為傳感器的性能、可靠性的火焰?zhèn)鞲衅鳌?br> 為了解決上述課題，方案1的發(fā)明具有在配置在燃燒設(shè)備的火焰中的火焰?zhèn)鞲衅鞯幕鹧鎸?dǎo)入單元中，設(shè)置由允許上述火焰中的離子透過到該火焰導(dǎo)入單元，截斷大氣中包含的硅(Si)氣體的硅截斷性的多孔質(zhì)陶瓷材料形成的保護層的構(gòu)成。
根據(jù)這種構(gòu)成，由設(shè)置在火焰導(dǎo)入單元的多孔質(zhì)陶瓷材料構(gòu)成的保護層，成為防止大氣中包含的硅氣體侵入火焰導(dǎo)入單元的硅陷阱，能夠抑制硅膜(毒害物)附著在火焰導(dǎo)入單元上。而且，因為從燃燒器的火焰中產(chǎn)生的離子透過由多孔質(zhì)陶瓷材料構(gòu)成的保護層，導(dǎo)入火焰導(dǎo)入單元，所以能夠由火焰?zhèn)鞲衅鞣€(wěn)定地檢測燃燒設(shè)備是否正在正常地燃燒，能夠提高它的性能和可靠性。
又，方案2的發(fā)明具有用氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鑭(La2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鎂(MgO)中的任何一種多孔質(zhì)陶瓷材料或混合大于等于2種的多孔質(zhì)陶瓷材料形成保護層的構(gòu)成。
這時，通過用氧化鋁、氧化鈣、氧化鑭、氧化鈦、氧化鎂中的任何一種多孔質(zhì)陶瓷材料或混合大于等于2種的多孔質(zhì)陶瓷材料形成保護層，能夠提高作為截斷硅氣體的硅陷阱的功能，能夠?qū)鹧嬷械碾x子透過保護層到火焰導(dǎo)入單元進行補償。又，也能夠發(fā)揮對離子的整流作用，能夠提高檢測離子的性能。
進一步，當(dāng)根據(jù)方案3的發(fā)明時，保護層以150～400μm的膜厚覆蓋火焰導(dǎo)入單元，形成0.1～2cc/g的氣孔率。
這時，當(dāng)使保護層的膜厚比例如150μm薄時，保護層容易從火焰導(dǎo)入單元剝離而不穩(wěn)定。另一方面，當(dāng)使保護層的膜厚比400μm厚時，由于對品質(zhì)的過高要求而導(dǎo)致高價。而且，通過使保護層具有0.1～2cc/g的氣孔率，對于從燃燒設(shè)備的火焰產(chǎn)生的碳氫離子、氫離子、一氧化碳離子等的陽離子、或氧離子、氫氧根離子等的陰離子，能夠在保護層中形成大約大于等于100倍的空孔(連續(xù)氣泡)，一面確保作為硅陷阱的功能，一面對上述離子透過保護層進行補償。


圖1是與燃燒器一起表示根據(jù)本發(fā)明的實施形態(tài)的火焰?zhèn)鞲衅鞯臉?gòu)成圖。
圖2是放大表示圖1中的火焰?zhèn)鞲衅鞯囊徊糠纸孛娴脑敿毲闆r的圖。
圖3是與保護層一起放大表示圖1中的火焰導(dǎo)入單元的主要部分的截面圖。
圖4是表示由火焰?zhèn)鞲衅鳈z測出的電壓信號的特性曲線的圖。
具體實施例方式
下面，我們按照所附的圖1到圖4詳細說明根據(jù)本發(fā)明的實施形態(tài)的火焰?zhèn)鞲衅鳌?br> 圖中，1是成為燃燒設(shè)備的燃燒器，該燃燒器1例如構(gòu)成石油風(fēng)扇加熱器等的火焰發(fā)生單元。而且，燃燒器1通過燃燒經(jīng)過燃料通路(圖中未畫出)供給的煤油等的燃料，產(chǎn)生后述的火焰4。
又，在燃燒器1中，如圖2所示設(shè)置后述的火焰?zhèn)鞲衅?1用的臺座單元2，在該臺座單元2中穿設(shè)有上、下方向貫通地安裝后述的檢測棒12等的安裝孔2A。而且，用按壓板3等在插入通過臺座單元2的安裝孔2A的狀態(tài)中將火焰?zhèn)鞲衅?1的檢測棒12固定在臺座單元2中。
4是從燃燒器1產(chǎn)生的火焰，在該火焰4中，如圖1中例示的那樣，產(chǎn)生碳氫離子(CH+)、氫離子(H+)、一氧化碳離子(CO+)等的陽離子5、或氧離子(O2-)、氫氧根離子(OH-)等的陰離子6。而且，將這些離子5、6從火焰導(dǎo)入單元12A導(dǎo)入后述的檢測棒12。
11是本實施形態(tài)中采用的火焰?zhèn)鞲衅?，該火焰?zhèn)鞲衅?1是由通過將由具有導(dǎo)電性的耐熱性的鐵材料等構(gòu)成的金屬針狀物彎曲成大致曲柄狀或L字狀而形成的檢測棒12、和設(shè)置在檢測棒12一側(cè)(基端一側(cè))上的后述的支持體13和連接端子14等構(gòu)成的。
又，檢測棒12具有成為前端側(cè)的另一側(cè)形成曲柄狀延伸的火焰導(dǎo)入單元12A的構(gòu)成，該火焰導(dǎo)入單元12A如圖1所示配置在燃燒器1的火焰4中。而且，由導(dǎo)電性材料構(gòu)成的檢測棒12通過從火焰導(dǎo)入單元12A導(dǎo)入火焰4中的離子5、6在檢測棒12的長度方向流過電流。
13是設(shè)置在檢測棒12一側(cè)支持體，該支持體13是作為由具有電絕緣性和耐熱性的陶瓷材料構(gòu)成的帶有臺階的筒狀的絕緣子形成的，如圖2所示，以嵌合狀態(tài)安裝在檢測棒12的外周側(cè)。而且，用按壓板3等將支持體13固定在臺座單元2的安裝孔2A內(nèi)，因此在從臺座單元2向上方突出的狀態(tài)中支持檢測棒12。
14是設(shè)置在檢測棒12的基端側(cè)的連接端子，如圖2所示將該連接端子14安裝在位于臺座單元2的下方的檢測棒12的下端側(cè)。而且，連接端子14使檢測棒12與后述的控制單元15連接。
15是成為通過連接端子14與火焰?zhèn)鞲衅?1的檢測棒12連接的控制裝置的控制單元，該控制單元15，例如，由微計算機等構(gòu)成。而且，控制單元15內(nèi)藏檢測電路(圖中未畫出)等，具有將在檢測棒12內(nèi)流過的電流作為圖4所例示的電壓信號檢測出來的功能。
又，如圖1所示，在控制單元15和燃燒器1之間，連接著成為直流電源的電池16，由該電池16向控制單元15供電。而且，控制單元15也具有與在檢測棒12內(nèi)流過的電流(圖4中所示的電壓信號)相應(yīng)地控制燃燒器1的工作和停止的功能。
即，在燃燒器1中在上述燃料通路的途中設(shè)置使燃料供給、停止的電磁閥(圖中未畫出)等。而且，控制單元15，在來自檢測棒12的電壓信號超過基準值(例如，圖4中所示的600mV的電壓值)期間，使上述電磁閥保持開啟狀態(tài)，當(dāng)上述電壓信號降低到小于等于基準值時，使上述電磁閥關(guān)閉，停止(截斷)供給燃料。
17表示設(shè)置在檢測棒12的火焰導(dǎo)入單元12A中的保護層，該保護層17是通過將選擇性地截斷(俘獲)例如大氣中包含的硅(Si)氣體的硅截斷性的多孔質(zhì)陶瓷材料尖晶石溶射到火焰導(dǎo)入單元12A的外周側(cè)而形成，從外側(cè)覆蓋火焰導(dǎo)入單元12A的保護層。
這里，作為構(gòu)成保護層17的原材料的硅截斷性的多孔質(zhì)陶瓷材料，例如可以舉出氧化鋁(Al2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鑭(La2O3)、氧化鈦(TiO2)、氧化鎂(MgO)等，可以用它們中的任何一種多孔質(zhì)陶瓷材料形成保護層17。又，也可以用混合上述材料中大于等于2種的多孔質(zhì)陶瓷材料形成保護層17。
又，保護層17具有例如150～400μm的膜厚，最好具有200～350μm的膜厚，覆蓋火焰導(dǎo)入單元12A。這時，當(dāng)保護層17的膜厚比例如150μm薄時，保護層17容易從火焰導(dǎo)入單元12A剝離而不穩(wěn)定。另一方面，當(dāng)使保護層17的膜厚比400μm厚時，由于對品質(zhì)的過高要求而導(dǎo)致高價。
而且，保護層17具有0.1～2cc/g的氣孔率，例如在1g的陶瓷材料中形成0.1～2cc容積(體積)的空孔作為連續(xù)氣泡。因此在保護層17中，對于從燃燒器1的火焰4產(chǎn)生的上述離子5、6，在內(nèi)部形成大約大于等于100倍大小的空孔作為連續(xù)氣泡。
而且，保護層17，如圖3中例示的那樣，一面確保作為截斷硅氣體分子18(以下稱為硅18)侵入火焰導(dǎo)入單元12A的硅陷阱的功能，一面允許上述離子5、6透過保護層17導(dǎo)入火焰導(dǎo)入單元12A。
根據(jù)本實施形態(tài)的火焰?zhèn)鞲衅?1具有上述那樣的構(gòu)成，下面我們說明它的檢測工作。
首先，當(dāng)將煤油等燃料供給燃燒器1并點火時，從燃燒器1產(chǎn)生火焰4。而且，在該火焰4中，產(chǎn)生例如CH+、H+、CO+等的陽離子5、或O2-、OH-等的陰離子6，將這些離子5、6從火焰導(dǎo)入單元12A導(dǎo)入火焰?zhèn)鞲衅?1的檢測棒12內(nèi)。
而且，在火焰?zhèn)鞲衅?1的檢測棒12內(nèi)，由于從火焰導(dǎo)入單元12A導(dǎo)入的離子5、6而流過電流，由控制單元15檢測出這時的電流作為圖4中由特性曲線19、20等例示的電壓信號。
這時，由燃燒器1產(chǎn)生的火焰4，當(dāng)處于正常燃燒狀態(tài)時產(chǎn)生大量離子5、6，形成藍色的火焰(藍焰)。又，當(dāng)不完全燃燒等的異常燃燒時，離子5、6的產(chǎn)生量大幅度減少，形成紅色或黃色的火焰(黃焰)。
而且，火焰?zhèn)鞲衅?1在控制單元15一側(cè)檢測出由于這些離子5、6而流過檢測棒12內(nèi)的電流，根據(jù)這時的檢測結(jié)果，檢測燃燒器1是處于正常燃燒狀態(tài)還是處于異常燃燒狀態(tài)。
可是，將設(shè)置了燃燒器1的石油風(fēng)扇加熱器等作為取暖器具放置在密閉性高的房間內(nèi)。而且，在這樣的房間內(nèi)，從地板材料發(fā)散出硅氣體。又，也從用于頭發(fā)的噴發(fā)劑等發(fā)散出硅氣體。
結(jié)果，發(fā)散到大氣中的硅氣體也飛散到燃燒器1的周圍，存在著例如形成由氧化硅(SiO2)構(gòu)成的硅膜附著在火焰?zhèn)鞲衅?1的火焰導(dǎo)入單元12A上的擔(dān)心。
而且，當(dāng)這種硅膜成為毒害物附著在火焰導(dǎo)入單元12A的周圍時，妨礙將從燃燒器1的火焰4產(chǎn)生的離子5、6導(dǎo)入火焰導(dǎo)入單元12A，并截斷離子5、6的通過。因此，已有技術(shù)的火焰?zhèn)鞲衅魅鐖D4中的一點虛線所示的特性曲線19那樣發(fā)生特性惡化，即便正常燃燒時也作為異常燃燒錯誤地檢測出來。
因此，在本實施形態(tài)中，將選擇性地截斷大氣中包含的硅氣體的硅截斷性的多孔質(zhì)陶瓷材料尖晶石溶射到火焰導(dǎo)入單元12A的外周側(cè)，形成保護層17，該保護層17從外側(cè)覆蓋火焰導(dǎo)入單元12A。
因此，設(shè)置在火焰導(dǎo)入單元12A的外周側(cè)的保護層17能夠如圖3中例示的那樣捕捉飛散到大氣中的硅18、18、……，能夠防止這些硅18成為毒害物附著在火焰導(dǎo)入單元12A的周圍。
而且，由多孔質(zhì)陶瓷材料構(gòu)成的保護層17允許從火焰4產(chǎn)生的離子5、6透過內(nèi)部的空孔等導(dǎo)入火焰導(dǎo)入單元12A，能夠?qū)υ诨鹧鎮(zhèn)鞲衅?1的檢測棒12內(nèi)本來電流的流過進行補償。
結(jié)果，根據(jù)本實施形態(tài)的火焰?zhèn)鞲衅?1，如圖4中實線所示的特性曲線20那樣，能夠防止例如當(dāng)燃燒器1正常燃燒時電壓信號比600mV左右的基準值低而引起特性惡化，能夠穩(wěn)定地檢測燃燒器1的燃燒狀態(tài)。
即，圖4中所示的特性曲線19、20比較在火焰導(dǎo)入單元12A上不設(shè)置保護層17的情形和設(shè)置保護層17的情形。而且，在不存在保護層17的特性曲線19的情形中，當(dāng)在火焰導(dǎo)入單元12A的周圍添加例如0.1g的硅時，電壓信號在時間T1大幅度地下降到約200mV，在此后的時間T2也只回復(fù)到約300mV。
與此相對，在火焰導(dǎo)入單元12A上設(shè)置保護層17的特性曲線20的情形中，在火焰導(dǎo)入單元12A的周圍添加例如0.1g的硅的時間T1中，電壓信號不會下降到700mV以下。而且，在中止添加硅后的時間T2中，確認能夠使檢測特性回復(fù)到接近1000mV的電壓電平。
從而，如果根據(jù)本實施形態(tài)，則通過用溶射方法等在火焰導(dǎo)入單元12A的外周側(cè)設(shè)置由硅截斷性的多孔質(zhì)陶瓷材料構(gòu)成的保護層17，能夠抑制大氣中的硅氣體成為毒害物附著在火焰導(dǎo)入單元12A上。
而且，能夠由這種火焰?zhèn)鞲衅?1穩(wěn)定地檢測燃燒器1的火焰4是正常燃燒還是異常燃燒，能夠確實地提高作為火焰?zhèn)鞲衅?1的性能和可靠性，并且也能夠提高它的耐久性和壽命。
又，通過用上述的氧化鋁、氧化鈣、氧化鑭、氧化鈦、氧化鎂等的多孔質(zhì)陶瓷材料形成保護層17，能夠提高作為截斷硅氣體的硅陷阱的功能，也能夠發(fā)揮對離子5、6的整流作用，能夠確實地提高檢測離子5、6的性能。
又，因為保護層17形成150～400μm的膜厚，最好是形成200～350μm的膜厚，所以能夠使保護層17良好地粘接在由耐熱性的鐵材料等構(gòu)成的火焰導(dǎo)入單元12A的外側(cè)面上，能夠抑制保護層17從火焰導(dǎo)入單元12A剝離。
而且，通過使保護層17的膜厚小于等于400μm，能夠防止保護層17的膜厚過厚，能夠減少材料費，形成良好的保護層17。
此外，在上述實施形態(tài)中，我們舉例說明了在石油風(fēng)扇加熱器等的燃燒器1中附設(shè)火焰?zhèn)鞲衅?1的情形。但是，本發(fā)明不限于此，例如本發(fā)明也能夠適用于例如石油爐、煤氣爐、煤氣風(fēng)扇加熱器等的取暖器具或煤氣爐、熱水供應(yīng)器等。
權(quán)利要求
1.一種火焰?zhèn)鞲衅?，具有配置在燃燒設(shè)備的火焰中的火焰導(dǎo)入單元，根據(jù)從上述火焰中產(chǎn)生的離子檢測上述燃燒設(shè)備的燃燒狀態(tài)，其特征在于在上述火焰導(dǎo)入單元中設(shè)置了由允許上述火焰中的離子向著該火焰導(dǎo)入單元透過、截斷大氣中包含的硅氣體的硅截斷性的多孔質(zhì)陶瓷材料形成的保護層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的火焰?zhèn)鞲衅?，其特征在于上述保護層是用氧化鋁、氧化鈣、氧化鑭、氧化鈦、氧化鎂中的任何一種多孔質(zhì)陶瓷材料或混合大于等于2種的多孔質(zhì)陶瓷材料形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的火焰?zhèn)鞲衅?，其特征在于上述保護層以150～400μm的膜厚覆蓋上述火焰導(dǎo)入單元，其氣孔率為0.1～2cc/g。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠抑制大氣中的硅氣體成為毒害物附著在火焰導(dǎo)入單元上并且能夠穩(wěn)定地檢測燃燒設(shè)備是否處于正常燃燒狀態(tài)的火焰?zhèn)鞲衅鳌；鹧鎮(zhèn)鞲衅?11)具有由耐熱性的鐵材料等形成的檢測棒(12)，檢測棒(12)的前端側(cè)成為火焰導(dǎo)入單元(12A)配置在燃燒器的火焰中。而且，檢測棒(12)通過從火焰導(dǎo)入單元(12A)導(dǎo)入火焰中的離子而在檢測棒(12)的長度方向流過電流。在檢測棒(12)的火焰導(dǎo)入單元(12A)中，設(shè)置由選擇性地截斷大氣中的硅氣體的多孔質(zhì)陶瓷材料構(gòu)成的保護層(17)。該保護層(17)允許來自火焰的離子透過內(nèi)部導(dǎo)入火焰導(dǎo)入單元(12A)，而截斷硅向火焰導(dǎo)入單元(12A)的侵入。
文檔編號G01N27/62GK1699990SQ200410045329
公開日2005年11月23日 申請日期2004年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月20日
發(fā)明者內(nèi)川晶 申請人:株式會社日立制作所