JPS6165153A

JPS6165153A - 燃焼安全装置用センサ

Info

Publication number: JPS6165153A
Application number: JP59185967A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kawai; 潔川合
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Resonac Corp
Priority date: 1984-09-05
Filing date: 1984-09-05
Publication date: 1986-04-03

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】（産業上の利用分野）本発明は家庭用燃焼機器において、炎の立ち消えなどに
よる燃焼の停止、又は酸素の欠乏による不完全燃焼の発
生時に、これらを検知して安全装置を作動させる燃焼安
全装置用センナの改良に関する。

（従来技術）従来、燃焼機器内燃焼安全装置用のセンナは酸素イオン
伝導性固体電解質の管状又は袋管状の焼結体の内外周表
面に耐熱性ｔ＆を形成したものが使用されていた。

第４図はその一例を示しくａ）は正面図、（ｂ）は（ａ
）の請＝肴断面図で、酸素イオン伝導性固体電解質の管
状の焼結体３に耐熱性の内周電極」及び外周電極２を形
成したセンサである。このセンサは酸素イオン伝導性固
体電解質の隔壁を介して内周電極と外周電極における酸
素分圧の差により９周知のネルンストの式による起電力
Ｅを発生する。即ち起電力はＥ＝　（ＲＴ／４Ｆ）Ｉｎ
（Ｐ１／Ｐ２．）の式で表わされる。ここでＲは気体定
数、Ｆはファラデ一定数＋　Ｐｔは内周電極における酸
素分圧、Ｐｚは外周電極における酸素分圧、Ｔは検知部
の絶対温度である。

上記センサを第５図に示すように強弱燃焼等の火力調節
機能を有するガス又は石油７ア／ヒーター等のバーナー
１１に設置した場合、内周電極１は下端を通して大気に
接触し、酸素量が正常のときは第５図（ａ）に示すよう
に外周電極２は燃焼炎６に接触して両電極間での酸素分
圧が大きくなって起電力が発生する。同図において７は
内炎、８は火力が小さいとき（弱燃焼時）の外炎、１０
は火力が大きいとき（強撚焼時）の外炎で、火力の大小
によって燃焼炎の長さが変化する。又強燃焼で酸欠状態
になったときには第５図（ｂ）に示すように更に外炎が
１２のように伸延すると共に、内炎も伸長して生じた未
燃ガスと一次空気の混合気９と外周電極が接触して内外
周電極間での酸素分圧の差が小さくなって起電力が低下
する。このように火力変動により燃焼炎の長さが異なり
、室内酸素濃度に対する起電力変化が火力変動に対して
異なるために不完全燃焼の検知が困難になる問題がめっ
た。尚第５図（ａｌ、　（ｂｌにおいて１３及び１４は
外部計器に接続用のリード線である。

（発明の目的）本発明は上記した問題を解消し火力変動においても不完
全燃焼等を検知できる燃焼安全装置用センサを提供する
ことを目的とする。

（発明の構成）本発明は、管状又は袋管状の酸素イオン伝導性固体電解
質焼結体の外周面に２個以上の耐熱性電極及び内周面に
耐熱性の電極を設けてなる燃焼安全装置用センサに関す
る。

本発明において酸素イオン伝導性固体電解質焼結体（以
下焼結体という）は、材料としてイツトリア、カルシア
、マグネシア、セリア、ストロンテア等で安定化したジ
ルコニア、ドリア等が用いられ、断面円形又は角形の管
状又は袋管状に成形し焼結される。耐熱性電極（以下電
極という）は。

材料として白金、ロジウム、パラジウム等の金属又はこ
れらの合金が用いられ、ペーストにして印刷法等により
前記焼結体の内外周表面に塗布され。

焼付けられる。電極は外周面に２個以上及び内周面に１
個設ける（以下外周電極及び内周電極と呼ぶ）。

電極の大きさ、形状及び位置関係は使用する燃料、バー
ナー、燃焼機器の性能等を検討して選定され％に制限は
ないが、内周電極は内周面の長さ方向に連続しリード線
と結合する端子部を外周面に外周電極と接触しないよう
に設けるとリード線と接続し易く好ましい。又外周電極
は１例えば円筒状の焼結体の場合周方向に１８０【れた
反対の位置に一つの電極は第２図の５のように燃焼炎と
接する先端部まで、もう一方の電極は同図の４のように
排ガスとは接するが燃焼炎とは接しないように途中まで
設けることが好ましい。

又電極表面にはジルコニア粉等を溶射した保護膜を設け
れば電極の耐腐蝕性が向上して好ましい。

（作　用）センサを上記のように構成した場合の作用を第２図を例
にして説明する。第２図のように焼結体３に内周電極１
及び二つの外周電極４．５を形成したセンサをバーナー
上に設置すると内周電極１は大気に接触する。酸素量が
正常のときは９弱燃焼時には第２図（ａ）に示すように
外周電極４は燃焼排ガスに他の外周電極５は燃焼炎に接
触し、電極１．４間の酸素分圧差が小さいため起電力は
低いが、電極３．５間の酸素分圧差は大きく、高い起電
力を示し１強燃焼時には第２図（ｂｌに示すように外周
電極は４．５共に燃焼炎に接触して内周電極１との間の
酸素分圧差が大きく高い起電力を示す。

一方酸欠状態になると第５図（ｂｌの場合と同様に外周
電極５に燃焼炎中の一次空気の一部が接触し。

強撚焼時には室内の酸素濃度が１８〜１９チで。

電極１．５間で生じる起電力が急激に低下し、不完全燃
焼を前記室内酸素ｉ度で検知する。更に室内の酸素濃度
が低下すると外周電極４にも燃焼炎中の一次空気の一部
が接触して室内の酸素濃度が１７〜１８％で電極１．４
間で生じる起電力が急激に低下し不完全燃焼を検知する
。また弱燃焼時に酸欠状態になると、電極１．５間で生
じる起電力は室内の酸素濃度が１７〜１８％で急激に低
下し、電極１．４間で生じる起電力は室内の酸素濃度が
１５〜１６チで急激に低下する。

上記したことから強撚焼時には電極１，４間で生じる起
電力を２弱燃焼時には電極１．５間で生じる起電力を利
用することにより９強弱燃焼等の火力変動時においても
酸素欠乏による不完全燃焼を検知し得る。

（実施例）以下本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例になる燃焼安全装置用センナ
で［ａ）ｌ’ｊ正面図、　ｆｂ）＃′ｉｆ、ｉ）の断面
図でｈる。

３はイツトリアで安定化したジルコニア粉を外径４鵬、
内径２ｕｎ及び長さ３５ｏｎに成形し焼成し円筒状の焼
結体で、その外周上の互いに１８０°離れた位置及び内
周全面に白金ペースト（徳力化学製◆８１０３）を塗布
後焼付けて外周電極４．５及び内周電極１ｔｌ−形成し
、外周面にジルコニア粉を溶射し１００μの保護膜（図
示せず）を形成し。

センサとしたものである。構外周電極５は先端部を焼結
体３の左端部まで、外周電極４は先端部を焼結体の左端
から右側にずらして設け、内周電極１の１部は第１図（
ａ）に示すように内周から連続して外周に設はリード線
接続部とした。

このセンサを第２図（ａｌに示すように燃焼室内に設け
た石油ファンヒーターのバーナー１１の上に。

外周電極５の先端が燃焼炎６に接触し、外周電極４が燃
焼排ガスに接触するように設置し、リード線１３及び１
４により外部計器に接続したのち。

室内の酸素濃度を変化させその起電力を測定したところ
、第３図に示すように、酸素濃度が２０％以上の正常燃
焼時には強燃焼１弱燃焼のいずれの場合にも０．７部以
上の高い起電力を示し、室内の酸素濃度の低下と共に起
電力が低下し２強撚焼。

弱燃焼いずれの場合にも酸素濃度が１７〜１９％で急激
に低下し不完全燃焼を検知した。

（発明の効果）本発明によれば１強撚焼１弱燃焼等の火力変動時におい
ても、酸素欠乏による不完全燃焼、炎の立ち消え等を検
知できる。又センサの劣化や破損を生じた場合には起電
力が低下するからセンサの異常を他のセンサに頼らず自
己検知できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例になる燃焼安全装置用のセン
サで（ａｌは正面図、（ｂ）は（ａｌの断面図、第２図
は第１図の燃焼安全装置用センナの使用状態を示す略図
、第３図は室内酸素濃度と起電力の関係を示すグラフ、
第４図は従来の燃焼安全装置用センサで（ａｌは正面図
、（ｂ）は（ａｌの断面図、第５図は第４図の燃焼安全
装置用センサの使用状態を示す略図である。符号の説明１・・・内周電極　　　　２・・・外周電極３・・・焼
結体　　　　　４・・・外周電極５・・・外周電極　　
　　６・・・燃焼炎７・・・内炎　　　　　　８・・・
外炎（弱燃焼時）９・・・未燃ガスと一次空気の混合気
体１０・・・外炎（強燃焼時）１１・・・バーナー１２
・・・外炎（酸欠時）１３・・・リード線１４・・・リ
ード線丈α 室内乃牲を遁か（別

Claims

【特許請求の範囲】

１、管状又は袋管状の酸素イオン伝導性固体電解質焼結
体の外周面に２個以上の耐熱性電極及び内周面に耐熱性
電極を設けてなる燃焼安全装置用センサ。