JPH02251015A

JPH02251015A - 点火用セラミックヒータ

Info

Publication number: JPH02251015A
Application number: JP7141289A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Suzuki; 泰彦鈴木
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 1989-03-23
Filing date: 1989-03-23
Publication date: 1990-10-08

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】し８業」−の利用分野］本発明は、セラミックの内部に発熱抵抗体を埋め込んな
セラミックヒータに関し、特に気体燃料の点火用に用い
る場合の着火性と耐久性の向上を図ったセラミックヒー
タの改良に関する。

し従来の技術］一般家庭で使用される給湯器や暖房機等のガス燃焼機器
ては、電極間に高電圧を印加して火花放電を行う放電点
火式の点火装置が多く用いられている。

また、近年では、マイクロコンピュータ（マイコン）を
利用した制御装置が搭載され、加熱の際の温度制御およ
び燃焼状態の安定化が図られている。

しかし、放電点火式では、火花放電に伴う雑音が生しや
すく、長期間に亘る使用においては、さらに雑＆が発生
しやすくなり、燃焼機器の経年変化によっては、発生す
る雑音が制御装置に対して影響を与える場合が生じるこ
とが考えられる。

このため、従来の放電点火式の点火装置に代えて、制御
装置に対し“Ｃ雑音の影響がないセラミックヒータを燃
焼機器の点火袋ＨＨとして用いることが考えられＣいる
。

このためのヒータ発熱部１０は、例えば、第２図に示す
とおり、セラミック板１】、１２の間に発熱抵抗体１３
が密閉されたものである。これは、セラミック板１１と
なる窒化珪素粉末を乾式プレスして成型したセラミック
素地に、発熱抵抗体１３となる抵抗体ペーストをプリン
トシ、さらに−Ｉ記と同様に乾式プレスしたセラミック
素地を重ね、これらを同時焼成し゛Ｃ形成される。

従って、セラミックヒータは、通常では、複雑な形状に
されることはなく、その表面は貼純な平面である場合が
多い。

［発明が解決しようとする課題］しかし、このように表面が即純な平面となっているセラ
ミックヒータによつ°Ｃ１気体燃料を点火しようとする
と、気体燃料に対して」分な加熱時間が与えられない。

このため、気体燃料の温度を着火温度まで高くするため
には、短時間にセラミックヒータの表面温度を十分に高
い温度にしなければならない。

特に、気体燃料とし゛ζ一般家庭等に供給される都市ガ
スは、最近では天然ガスに変換されつつあり、この天然
ガスはメタンを主成分とするため着火性が悪く、セラミ
ックヒータによって点火を行う場合には、セラミックヒ
ータの表面温度とし′Ｃ１約１１００’Ｃの高い温度が
必要である。

こうした高温での使用を繰り返し０行うと、耐熱性およ
び耐久性に優れた窒化珪素を用いたセラミックヒータで
も、耐久性が低下しやずくなり、寿命が短くなるという
問題がある。

本発明は、主に気体燃料の点火用に用いられるセラミッ
クヒータにおいて、点火動作時の表面温度を低く設定で
き、その結果、耐久性を向上させることができるセラミ
ックヒータを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明の点火用セラミックヒータは、セラミック内部に
発熱抵抗体を有し、該発熱抵抗体への通電電流に応し゛
ζ発熱するヒータ発熱部と、前記ヒータ発熱部を覆うた
めの覆い部を有し、前記ヒータ発熱部を支持するビータ
支持部とからなり、前記ヒータ発熱部は、前記覆い部と
の間に間隔をおいて配されるとともに、前記覆い部には
複数の開口が形成されたことを技術的手段とする。

［作用］本発明では、このセラミックヒータによつ′Ｃ気体燃料
の点火をする場合には、発熱抵抗体が通電されて発熱す
ると、ヒータ発熱部の表面の温度が上昇するとともに、
ヒータ発熱部を覆っている覆い部が加熱され、覆い部の
温度も上ｙする。

一方、ヒータ発熱部は、開口が形成された覆い部に覆わ
れＣいて、覆い部とヒータ発熱部との間には間隔があり
、空気と混合された気体燃料が進入できる空間がある。

このため、この空間へ気体燃料と空気との混合気が進入
すると、通過速度が遅くなるとともに、この空間を通過
するときに、ヒータ発熱部からの加熱と覆い部からの加
熱とを受ける。このため、加熱される時間が長くなり、
その温度は４分に着火温度に」−昇する。従って、気体
燃料は容易に着火する。

［発明の効果コ本発明では、気体燃料Ｉ＼の加熱時間が長くなるため、
必要量１に加熱温度を高くする必要がない。

従って、セラミックヒータの温度を低く設定することが
できる。この結果、セラミックヒータの耐久性を向上さ
せることができ、セラミックヒータの寿命を長くするこ
とができる。

［実施例］本発明を図面に示す実施例に基づいて説明する。

第１図は、本発明に係るセラミックヒータ１（以下［ヒ
ータ１１とする）を示す。

ヒータ１は、ヒータ発熱部１０と、絶縁用の碍子２０と
からなり、通電用のリード線４．５を備えている。

ヒータ発熱部１０は、例えば、第２図に示し、前述した
とおり、窒化珪素からなる２枚のセラミック板１１、】
２の間に、発熱抵抗体１３が密閉されて一体化されたも
ので、セラミック板１１．１２の表面には、図示しない
メタライズ面が形成され、発熱抵抗体１３は、発熱抵抗
体１３と同様にしてセラミック板１１．１２間に設けら
れた導体パターン１４．１５によってこのメタライズ面
と導通しているとともに、このメタライズ面に接続され
なり−１・線４．５と導通している。

１ｉｊｉ　７−２０は、ヒータ発熱部１０を支持するた
めの支持部であり、ヒータ発熱部１０を固定するための
固定部２１と、ヒータ発熱部１０を覆うための筒部２２
とを一体に形成したものである。

筒部２２は円筒形状を呈し、筒部２２の一方の端部は開
放されたＩＩ旧］部２３となり、他方の端部は固定部２
１と一体化されζいる。

筒部２２は、第３図および第４図に示すとおり、ヒータ
発熱部１０との間に間隔があり、点火される気体燃料が
進入できる空間か設けられている。

ここでは、第４図に示すとおり、ヒータ発熱部１０と筒
部２２の内側との間のクリアランスＣ［ｍｍ　１が、Ｃ＝０．５〜２，０となるように設定されることが望ましく、筒部２２の内
径りは、このクリアランスＣを満たす必要がある。

また、筒部２２の先端となる開し１部Ｓ２３の位置とヒ
ータ発熱部１０の先端１６との間の距離ρは、筒部２２
の内ｆ￥Ｄに対して、〃＝０−２Ｄとなるように：；９定される。

また、筒部２２には、ヒータ発熱部１０を内包する位置
に、開口２／１．２５が形成されている。

ここでは、第５図に示すとおり、開口２４．２５を円形
とし、その直径ｄを、筒部２２の内径りに対しＣ１ｄ＝Ｄ／２〜Ｄなるように設定される。

ヒータ発熱部１０は、碍子２０の固定部２１−に形成さ
れた穴２６に嵌合され゛ζ耐熱性の無機接着剤によって
接合されている。

以１−の構成からなる本発明のセラミックヒータ１では
、第３図に示すとおり、気体燃料はヒータ発熱部１０と
筒部２２との間の空間で、ヒータ発熱部１０と筒部２２
とから加熱されるため、容易に着火する。

以上の条件による一実施例として、ヒータ発熱部１０を
、幅−４揶、厚さ２ＩＩＩＴ１１、固定部２１からの露
出部分の長さＬ　＝　３３　ｍｍとした場合に、９９％
メタン、２００　＋＋ｎ＋＋Ａ　（＋の気体燃オミ［を
着火させるために必要なヒータ発熱部１０の表面温度１
゛を、第６図および第７図にそれぞれ示す第２実施例と
しての試料１および第３実施例としての試１す［２の場
合について測定したものを、第８図に示す筒部２２を備
えない比較例のヒータと合わせて第１表に示す。

第１表（開口の径ｄ　−＝　３　［ｍｍ’Ｊ　、内径Ｄ−＝６
　［ｍｍ１ｌ　）ここで明らかなとおり、筒部２２を備
えたヒータ１ては、いずれも筒部２２のないヒータより
２５−４０°Ｃ低い表面温度Ｔで気体燃料を着火させる
ことができる。なお、この表面温度］゛は、通電電流を
徐々に変更して得られた温度゛ζあり、いわゆる定常時
における表面温度１゛である。

従って、筒部２２を備えないヒータ１と比較して、過負
荷を少なくすることができるため、ヒータ１の耐久性を
白土させることができ、弁命を長くすることかできる。

ヒータ発熱部］０の表面温度１゛、と耐久寿命との関係
を、第９図に示す。

ここでは、通電と通電停」とを１分間隔で交互に行い、
それを１サイクルとして、耐久寿命を示す。

ここでの表面温度１゛１は、定常時の表面温度１゛が１
０００’Ｃ２］０９０°Ｃ１］コ８０゛Ｃとなる電流値
で通電した場合の過負荷となる急速昇温時のオーバーシ
ュートを含んで表したちのてあり、表面温度１゛１は、
定常時の各表面温度１゛に対して、それぞれ１１００℃
、１２００’Ｃ１］３００℃で示されている。

この結果、セラミック板１１．１２が、窒化珪素によっ
て形成されたセラミックヒータ１において、第１表に示
したとおり、定常時の表面温度１゛が１０６５〜１０７
５℃で着火させることができる筒部２０を備えた本発明
によるヒータ１では、オーバーシュートを含んだ場合の
表面温度１゛、は１１８０’Ｃ程度になるため、着火の
ための定常時の表面温度Ｔが１１００℃であってオーバ
ーシュートを含んだ場合の表面温度］゛１が１２００°
Ｃ程度になる筒部を備えないヒータと比較し′Ｃ１約１
゜５〜２倍の寿命を得ることができる。

従って、筒部を備えないヒータと比較し′ζピータ１の
寿命を、大幅に延長することがてきる。

本実施例では、ヒータ発熱部を支持する固定部とヒータ
発熱部を覆う筒部とを一体に形成したため、セラミック
ヒータのアッセンブリ全体を小型、軽量にすることがで
きる。また、組み立ておよび燃焼機器ｔ＼の取り付けが
容易になる。

本実施例では、製造が容易であるとともに、ヒータ発熱
部の嵌合、固着を容易に行うために、円筒形状の筒部に
したが、適度のクリアランスが維持されれば、円筒形状
に限定されない。

また、筒部における各開口の数は、１〜２個に限定され
ず、３個以上でもよく、開口の位置は、筒部の同一方向
のみに限らず、ヒータ発熱部を取り囲んで設けられれば
、互いに反対側に設けてもよく、各開口の大きさが異な
ってもよい。

さらに、ヒータ発熱部を覆うための覆い部としで、一端
を開口部とする筒部を設＜ｊなか、筒部の端部は必ずし
も開口部とする必要はなく、閉塞されていてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセラミックヒータの第１実施例を示す
斜視図、第２図は本実施例のヒータ発熱部の構造を示す
斜視図、第３図は第１実施例のセラミックヒータを示す
正面図、第４図は第１実施例のセラミックヒータを示す
側面図、第５図は第３図のＡ方向から見た図、第６図は
本発明のセラミックヒータの第２実施例を示す断面図、
第７図は本発明のセラミックヒータの第３実施例を示す
断面図、第８図は本発明によらないセラミックヒータを
示す正面図、第９図はセラミックヒータの表面温度と耐
久寿命との関係を示すグラフである。図中、１・・・セラミックし一タ、１０・・・ヒータ発
熱部、１１．１２・・・セラミック板（セラミック）、
１３・・・発熱抵抗体、２０・・・碍子（ヒータ支持部
）、２２・・・筒部（覆い部）、２３・・・開口部（開
口）、２４．２５・・・開口。代理人　　弁理士　　石　黒　健　二Ｓ　　ＯＯへ　　ω　　膿 −（ト）（ト）（へ）（へ）

Claims

【特許請求の範囲】１）セラミック内部に発熱抵抗体を有し、該発熱抵抗体
への通電電流に応じて発熱するヒータ発熱部と、前記ヒータ発熱部を覆うための覆い部を有し、前記ヒー
タ発熱部を支持するヒータ支持部とからなり、前記ヒータ発熱部は、前記覆い部との間に間隔をおいて
配されるとともに、前記覆い部には複数の開口が形成さ
れたことを特徴とする点火用セラミックヒータ。