专利名称：火焰传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及附设在例如取暖用的炉子，风扇加热器或热水供应器等的燃烧设备中的，能够很好地用于监视由煤油或天然气等构成的燃料的燃烧状态的火焰传感器。
背景技术：
一般，在取暖用的炉子，风扇加热器或热水供应器等的燃烧设备(以下称为燃烧器)中，设置用于监视成为其燃料的煤油、丙烷气或天然气等的燃烧状态的火焰传感器(例如，请参照专利文献1)。
日本平成2年公布的2-7455号专利公报根据这种已有技术的火焰传感器备有称为火焰棒的金属针状的检测棒，该检测棒的前端侧成为配置在燃烧器的火焰中的火焰导入单元。而且，由燃烧器产生的火焰，当处于正常燃烧状态时如下所述产生大量离子成为蓝色的火焰(蓝焰)，当不完全燃烧时，离子产生量减少，成为红色或黄色的火焰(黄焰)。
即，当燃烧器处于正常燃烧状态时，从该火焰中产生碳氢离子(CH+)、氢离子(H+)、一氧化碳离子(CO+)等的阳离子、或氧离子(O2-)、氢氧根离子(OH-)等的阴离子，将这些离子从火焰导入单元导入上述检测棒。
因此，在检测棒内流动着由上述离子产生的电流，火焰传感器从这时的电流流动检测燃烧器是否处于正常的燃烧状态。又，因为当燃烧器不正常燃烧时，上述离子产生量减少，所以流过检测棒内的电流减少，能够检测出异常的燃烧状态。
可是，在上述已有技术的火焰传感器中，大气中包含的硅(Si)气体成为毒害物附着在检测棒的火焰导入单元上，产生下述那样的问题。
即，我们都知道硅气体从房间的地板材料或用于头发的喷发剂等挥发或发散到大气中。而且，这些硅气体通过飞散到大气中成为氧化硅(SiO2)附着在火焰传感器的火焰导入单元上。
而且，这时的氧化硅(SiO2)成为硅膜覆盖在火焰导入单元上形成毒害物，妨碍将从燃烧器的火焰中产生的离子导入火焰导入单元，并截断离子的通过。
因此，存在着火焰传感器，由于流过检测棒内的电流大幅度减少，即便燃烧器正常燃烧时也作为异常燃烧错误地检测出来的担心，并且作为火焰传感器的可靠性降低那样的问题。
发明内容
本发明就是鉴于上述已有技术的问题提出的，本发明的目的是提供能够抑制大气中的硅气体成为毒害物附着在火焰导入单元上，稳定地检测是正常燃烧还是异常燃烧，并且能够提高作为传感器的性能、可靠性的火焰传感器。
为了解决上述课题，方案1的发明具有在配置在燃烧设备的火焰中的火焰传感器的火焰导入单元中，设置由允许上述火焰中的离子透过到该火焰导入单元，截断大气中包含的硅(Si)气体的硅截断性的多孔质陶瓷材料形成的保护层的构成。
根据这种构成，由设置在火焰导入单元的多孔质陶瓷材料构成的保护层，成为防止大气中包含的硅气体侵入火焰导入单元的硅陷阱，能够抑制硅膜(毒害物)附着在火焰导入单元上。而且，因为从燃烧器的火焰中产生的离子透过由多孔质陶瓷材料构成的保护层，导入火焰导入单元，所以能够由火焰传感器稳定地检测燃烧设备是否正在正常地燃烧，能够提高它的性能和可靠性。
又，方案2的发明具有用氧化铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镧(La2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化镁(MgO)中的任何一种多孔质陶瓷材料或混合大于等于2种的多孔质陶瓷材料形成保护层的构成。
这时，通过用氧化铝、氧化钙、氧化镧、氧化钛、氧化镁中的任何一种多孔质陶瓷材料或混合大于等于2种的多孔质陶瓷材料形成保护层，能够提高作为截断硅气体的硅陷阱的功能，能够对火焰中的离子透过保护层到火焰导入单元进行补偿。又，也能够发挥对离子的整流作用，能够提高检测离子的性能。
进一步，当根据方案3的发明时，保护层以150～400μm的膜厚覆盖火焰导入单元，形成0.1～2cc/g的气孔率。
这时，当使保护层的膜厚比例如150μm薄时，保护层容易从火焰导入单元剥离而不稳定。另一方面，当使保护层的膜厚比400μm厚时，由于对品质的过高要求而导致高价。而且，通过使保护层具有0.1～2cc/g的气孔率，对于从燃烧设备的火焰产生的碳氢离子、氢离子、一氧化碳离子等的阳离子、或氧离子、氢氧根离子等的阴离子，能够在保护层中形成大约大于等于100倍的空孔(连续气泡)，一面确保作为硅陷阱的功能，一面对上述离子透过保护层进行补偿。
图1是与燃烧器一起表示根据本发明的实施形态的火焰传感器的构成图。
图2是放大表示图1中的火焰传感器的一部分截面的详细情况的图。
图3是与保护层一起放大表示图1中的火焰导入单元的主要部分的截面图。
图4是表示由火焰传感器检测出的电压信号的特性曲线的图。
具体实施例方式
下面，我们按照所附的图1到图4详细说明根据本发明的实施形态的火焰传感器。
图中，1是成为燃烧设备的燃烧器，该燃烧器1例如构成石油风扇加热器等的火焰发生单元。而且，燃烧器1通过燃烧经过燃料通路(图中未画出)供给的煤油等的燃料，产生后述的火焰4。
又，在燃烧器1中，如图2所示设置后述的火焰传感器11用的台座单元2，在该台座单元2中穿设有上、下方向贯通地安装后述的检测棒12等的安装孔2A。而且，用按压板3等在插入通过台座单元2的安装孔2A的状态中将火焰传感器11的检测棒12固定在台座单元2中。
4是从燃烧器1产生的火焰，在该火焰4中，如图1中例示的那样，产生碳氢离子(CH+)、氢离子(H+)、一氧化碳离子(CO+)等的阳离子5、或氧离子(O2-)、氢氧根离子(OH-)等的阴离子6。而且，将这些离子5、6从火焰导入单元12A导入后述的检测棒12。
11是本实施形态中采用的火焰传感器，该火焰传感器11是由通过将由具有导电性的耐热性的铁材料等构成的金属针状物弯曲成大致曲柄状或L字状而形成的检测棒12、和设置在检测棒12一侧(基端一侧)上的后述的支持体13和连接端子14等构成的。
又，检测棒12具有成为前端侧的另一侧形成曲柄状延伸的火焰导入单元12A的构成，该火焰导入单元12A如图1所示配置在燃烧器1的火焰4中。而且，由导电性材料构成的检测棒12通过从火焰导入单元12A导入火焰4中的离子5、6在检测棒12的长度方向流过电流。
13是设置在检测棒12一侧支持体，该支持体13是作为由具有电绝缘性和耐热性的陶瓷材料构成的带有台阶的筒状的绝缘子形成的，如图2所示，以嵌合状态安装在检测棒12的外周侧。而且，用按压板3等将支持体13固定在台座单元2的安装孔2A内，因此在从台座单元2向上方突出的状态中支持检测棒12。
14是设置在检测棒12的基端侧的连接端子，如图2所示将该连接端子14安装在位于台座单元2的下方的检测棒12的下端侧。而且，连接端子14使检测棒12与后述的控制单元15连接。
15是成为通过连接端子14与火焰传感器11的检测棒12连接的控制装置的控制单元，该控制单元15，例如，由微计算机等构成。而且，控制单元15内藏检测电路(图中未画出)等，具有将在检测棒12内流过的电流作为图4所例示的电压信号检测出来的功能。
又，如图1所示，在控制单元15和燃烧器1之间，连接着成为直流电源的电池16，由该电池16向控制单元15供电。而且，控制单元15也具有与在检测棒12内流过的电流(图4中所示的电压信号)相应地控制燃烧器1的工作和停止的功能。
即，在燃烧器1中在上述燃料通路的途中设置使燃料供给、停止的电磁阀(图中未画出)等。而且，控制单元15，在来自检测棒12的电压信号超过基准值(例如，图4中所示的600mV的电压值)期间，使上述电磁阀保持开启状态，当上述电压信号降低到小于等于基准值时，使上述电磁阀关闭，停止(截断)供给燃料。
17表示设置在检测棒12的火焰导入单元12A中的保护层，该保护层17是通过将选择性地截断(俘获)例如大气中包含的硅(Si)气体的硅截断性的多孔质陶瓷材料尖晶石溶射到火焰导入单元12A的外周侧而形成，从外侧覆盖火焰导入单元12A的保护层。
这里，作为构成保护层17的原材料的硅截断性的多孔质陶瓷材料，例如可以举出氧化铝(Al2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镧(La2O3)、氧化钛(TiO2)、氧化镁(MgO)等，可以用它们中的任何一种多孔质陶瓷材料形成保护层17。又，也可以用混合上述材料中大于等于2种的多孔质陶瓷材料形成保护层17。
又，保护层17具有例如150～400μm的膜厚，最好具有200～350μm的膜厚，覆盖火焰导入单元12A。这时，当保护层17的膜厚比例如150μm薄时，保护层17容易从火焰导入单元12A剥离而不稳定。另一方面，当使保护层17的膜厚比400μm厚时，由于对品质的过高要求而导致高价。
而且，保护层17具有0.1～2cc/g的气孔率，例如在1g的陶瓷材料中形成0.1～2cc容积(体积)的空孔作为连续气泡。因此在保护层17中，对于从燃烧器1的火焰4产生的上述离子5、6，在内部形成大约大于等于100倍大小的空孔作为连续气泡。
而且，保护层17，如图3中例示的那样，一面确保作为截断硅气体分子18(以下称为硅18)侵入火焰导入单元12A的硅陷阱的功能，一面允许上述离子5、6透过保护层17导入火焰导入单元12A。
根据本实施形态的火焰传感器11具有上述那样的构成，下面我们说明它的检测工作。
首先，当将煤油等燃料供给燃烧器1并点火时，从燃烧器1产生火焰4。而且，在该火焰4中，产生例如CH+、H+、CO+等的阳离子5、或O2-、OH-等的阴离子6，将这些离子5、6从火焰导入单元12A导入火焰传感器11的检测棒12内。
而且，在火焰传感器11的检测棒12内，由于从火焰导入单元12A导入的离子5、6而流过电流，由控制单元15检测出这时的电流作为图4中由特性曲线19、20等例示的电压信号。
这时，由燃烧器1产生的火焰4，当处于正常燃烧状态时产生大量离子5、6，形成蓝色的火焰(蓝焰)。又，当不完全燃烧等的异常燃烧时，离子5、6的产生量大幅度减少，形成红色或黄色的火焰(黄焰)。
而且，火焰传感器11在控制单元15一侧检测出由于这些离子5、6而流过检测棒12内的电流，根据这时的检测结果，检测燃烧器1是处于正常燃烧状态还是处于异常燃烧状态。
可是，将设置了燃烧器1的石油风扇加热器等作为取暖器具放置在密闭性高的房间内。而且，在这样的房间内，从地板材料发散出硅气体。又，也从用于头发的喷发剂等发散出硅气体。
结果，发散到大气中的硅气体也飞散到燃烧器1的周围，存在着例如形成由氧化硅(SiO2)构成的硅膜附着在火焰传感器11的火焰导入单元12A上的担心。
而且，当这种硅膜成为毒害物附着在火焰导入单元12A的周围时，妨碍将从燃烧器1的火焰4产生的离子5、6导入火焰导入单元12A，并截断离子5、6的通过。因此，已有技术的火焰传感器如图4中的一点虚线所示的特性曲线19那样发生特性恶化，即便正常燃烧时也作为异常燃烧错误地检测出来。
因此，在本实施形态中，将选择性地截断大气中包含的硅气体的硅截断性的多孔质陶瓷材料尖晶石溶射到火焰导入单元12A的外周侧，形成保护层17，该保护层17从外侧覆盖火焰导入单元12A。
因此，设置在火焰导入单元12A的外周侧的保护层17能够如图3中例示的那样捕捉飞散到大气中的硅18、18、……，能够防止这些硅18成为毒害物附着在火焰导入单元12A的周围。
而且，由多孔质陶瓷材料构成的保护层17允许从火焰4产生的离子5、6透过内部的空孔等导入火焰导入单元12A，能够对在火焰传感器11的检测棒12内本来电流的流过进行补偿。
结果，根据本实施形态的火焰传感器11，如图4中实线所示的特性曲线20那样，能够防止例如当燃烧器1正常燃烧时电压信号比600mV左右的基准值低而引起特性恶化，能够稳定地检测燃烧器1的燃烧状态。
即，图4中所示的特性曲线19、20比较在火焰导入单元12A上不设置保护层17的情形和设置保护层17的情形。而且，在不存在保护层17的特性曲线19的情形中，当在火焰导入单元12A的周围添加例如0.1g的硅时，电压信号在时间T1大幅度地下降到约200mV，在此后的时间T2也只回复到约300mV。
与此相对，在火焰导入单元12A上设置保护层17的特性曲线20的情形中，在火焰导入单元12A的周围添加例如0.1g的硅的时间T1中，电压信号不会下降到700mV以下。而且，在中止添加硅后的时间T2中，确认能够使检测特性回复到接近1000mV的电压电平。
从而，如果根据本实施形态，则通过用溶射方法等在火焰导入单元12A的外周侧设置由硅截断性的多孔质陶瓷材料构成的保护层17，能够抑制大气中的硅气体成为毒害物附着在火焰导入单元12A上。
而且，能够由这种火焰传感器11稳定地检测燃烧器1的火焰4是正常燃烧还是异常燃烧，能够确实地提高作为火焰传感器11的性能和可靠性，并且也能够提高它的耐久性和寿命。
又，通过用上述的氧化铝、氧化钙、氧化镧、氧化钛、氧化镁等的多孔质陶瓷材料形成保护层17，能够提高作为截断硅气体的硅陷阱的功能，也能够发挥对离子5、6的整流作用，能够确实地提高检测离子5、6的性能。
又，因为保护层17形成150～400μm的膜厚，最好是形成200～350μm的膜厚，所以能够使保护层17良好地粘接在由耐热性的铁材料等构成的火焰导入单元12A的外侧面上，能够抑制保护层17从火焰导入单元12A剥离。
而且，通过使保护层17的膜厚小于等于400μm，能够防止保护层17的膜厚过厚，能够减少材料费，形成良好的保护层17。
此外，在上述实施形态中，我们举例说明了在石油风扇加热器等的燃烧器1中附设火焰传感器11的情形。但是，本发明不限于此，例如本发明也能够适用于例如石油炉、煤气炉、煤气风扇加热器等的取暖器具或煤气炉、热水供应器等。
权利要求
1.一种火焰传感器，具有配置在燃烧设备的火焰中的火焰导入单元，根据从上述火焰中产生的离子检测上述燃烧设备的燃烧状态，其特征在于在上述火焰导入单元中设置了由允许上述火焰中的离子向着该火焰导入单元透过、截断大气中包含的硅气体的硅截断性的多孔质陶瓷材料形成的保护层。
2.根据权利要求1所述的火焰传感器，其特征在于上述保护层是用氧化铝、氧化钙、氧化镧、氧化钛、氧化镁中的任何一种多孔质陶瓷材料或混合大于等于2种的多孔质陶瓷材料形成的。
3.根据权利要求1或2所述的火焰传感器，其特征在于上述保护层以150～400μm的膜厚覆盖上述火焰导入单元，其气孔率为0.1～2cc/g。
全文摘要
本发明提供一种能够抑制大气中的硅气体成为毒害物附着在火焰导入单元上并且能够稳定地检测燃烧设备是否处于正常燃烧状态的火焰传感器。火焰传感器(11)具有由耐热性的铁材料等形成的检测棒(12)，检测棒(12)的前端侧成为火焰导入单元(12A)配置在燃烧器的火焰中。而且，检测棒(12)通过从火焰导入单元(12A)导入火焰中的离子而在检测棒(12)的长度方向流过电流。在检测棒(12)的火焰导入单元(12A)中，设置由选择性地截断大气中的硅气体的多孔质陶瓷材料构成的保护层(17)。该保护层(17)允许来自火焰的离子透过内部导入火焰导入单元(12A)，而截断硅向火焰导入单元(12A)的侵入。
文档编号G01N27/62GK1699990SQ200410045329
公开日2005年11月23日 申请日期2004年5月20日 优先权日2004年5月20日
发明者内川晶 申请人:株式会社日立制作所
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
