Combustor moisture ceramic igniter

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】セラミック材料で作られ、アスファルト舗装機械に付いているスクリードのような移動建設装置に付いている燃焼器において用いられる点火器に関し、さらに詳しくいえば、セラミック材料の水分又は水による浸透に対する高い耐性をセラミック材料に与える被膜を上記のセラミック材料に与えることに関する。

【０００２】

【従来の技術】アスファルト舗装機械が舗装機械のスクリードにおけるプロパンの点火を制御して燃焼を監視する自動点火及び安全停止装置を用いる。 従来の装置は、
セラミック本体の中に入れられている（数ある構成要素の中の）シリコンカーバイド点火器要素を用い、リード線及び点火器要素を適所に保持するためにセラミック本体の中に耐火充填物を詰めている。 点火器は、装置の中で二つの機能を果たす。 それはプロパン燃料を点火するための抵抗加熱器として及び燃焼器における炎の存在を検出するために用いられる高圧信号の送信と受信のための手段として作用する。

【０００３】従来のセラミック材料は、非常に多孔性で水分を容易に吸収する。 装置の中の水分が、高圧検出信号を妨害する原因となり、燃焼器の熱と共同してシリコンカーバイドとリード線との間の電気的接続の腐蝕と早期の破損の原因となる。

【０００４】

【発明が解決すべき課題】前述のことは、舗装機械のためのスクリードにある点火器のための現在のセラミック材料にあると知られている制限事項を例示している。 従って、上述の制限事項の一つ以上を解消することを目的とした代替品を提供することが有益であることは明らかである。 それ故に、あとでさらに完全に開示する特徴を備える適当な代替品を提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の一つの面において、これはセラミックシエルと、中にセラミックセメントを入れた電線と、シエルの一端に隣接して電線に接続された点火器チップと、シエルのもう一つの端において電線を止める柔軟な耐火埋込用樹脂と、シエルの表面に付けて水分に事実上不透過性である無機質の非金属シリケイト被膜と、電線に取付けられ点火器を電源に接続する電気コネクタとを備える点火器を提供することによって達成される。

【０００６】前述及びその他の面は、添付図面と併せて考慮するとき本発明の以下の詳細な説明から明らかになる。

【０００７】

【実施例】図１は燃焼器３を取付けた従来のスクリード１を示している。 燃焼器３が作動しているとき、炎（図示なし）がスロート５の中にあって、スクリード１に付いている内部室７の中に入ってそれを加熱する。 スクリード１の詳細は周知であって、本発明の一部分を形成していない。

【０００８】燃焼器３は、点火器９に付いているシリコンカーバイドチップ１３がスロート５の中に伸び込んでいる場所で入口１１に取付けられている点火器９によってスロート５に最初に点火される。 プロパンと空気の混合物がスロート５を通って流れ、チップ１３の抵抗加熱によって点火される。 抵抗加熱は、第１のリード線１５
によって電源から点火器９に運ばれる１２Ｖ、１．８〜
２．４Ａ直流の電気信号によって生じる。 この電源のための回路は周知であり、本発明の一部分を形成していない。 一たん炎がつくと、炎は自動的に継続し、それ以上の点火は、点火器から必要としない。 点火後しばらくして（約８秒）、点火器９は、電気回路へ自動的に切替えられ、それによって点火器９が炎検知及び監視装置として使われる。 これは、高圧低電流（５０〜１００Ｖ、１
〜２ｍＡ交流）の電気炎検知信号が電源からの第２のリード線１７によって点火器９へ連続的に送られるということの理由で達成される。 スロート５に炎のあるときに、この検知信号は、点火器チップ１３から炎を通ってスクリード１に衝突して接地に送られて、点火器９を通って戻されるが、検知信号は炎によって識別可能な形又は形状に整流される。 適当な検知装置と回路がこの整流された信号を受けて検出するために与えられる。 スロート５の中に炎がないときには、整流信号が受けられず、
検知装置は「フレームアウト」信号を送って燃料を装置に送るのを自動的に停止する。 そのあとで、作業者は、
燃焼器を再び始動させるために炎開始シーケンスを始めなければならない。 検知信号を発生して検出し、停止信号を送る電気回路は、周知であって本発明の一部分を形成していない。 点火器９における水分の存在は、炎検知信号の伝達を妨げ、「フレームアウト」信号が繰返し送り出されることになる。 この事情は、点火器９が水分を蒸発温度まで加熱するまで続く。

【０００９】次に図２を参照すると、点火器９は第１及び第２の絶縁されたリード線１５、１７が伸び込んでいる細長い中空の円筒形管状セラミックシエル２０を備えているとして示されている。 シエル２０は、Ｍｇ、Ａ
ｌ、Ｋ、Ｃａ、及びＴｉの耐火シリケート（又はそれらの混合物）を含むセラミック材料で構成されている。 その他の耐火材料は、シエル２０が用途に対して必要な温
度範囲で動作できる限り 、役に立つであろう。 シエル２
０は、名称「モデル３０１Ｔミニ・イグナイタ」としてノートン・カンパニーによって耐火シエルとして供給される菫青石耐火材料であるのが好ましい。

【００１０】リード線１５、１７は、シエル２０に軸方向に沿って伸びて、シエル２０の前端２２に隣接して端子の端１６、１８において終わっている。 各リード線の端子の端１６、１８は、それぞれろう付けパット２４、
２６の一端にろう付けすることによるなどで接続されている。 Ｕ字形シリコーンカーバイドチップ１３がろう付けなどによってろう付けパッド２４、２６の他方の端に接続されている。 チップ１３の一方の脚２５は、ろう付けパッド２４にろう付けされ、チップ１３の他方の脚２
７は、ろう付けパッド２６にろう付けされている。 脚２
５、２７は、チップ１３の端子の端でシエル２０の外側で結合されている。

【００１１】リード線１５、１７、ろう付けパッド２
４、２６及び脚２５、２７は、シエル２０の中で適当な温度抵抗特性を持った耐火セメント３０によって固定されている。 セメント３０は「ザウアアイゼン・エレクトロテンプ・セメント＃８」の材料商品名を持っている米国ペンシルバニア州ピッッバーグのザウアアイゼン・セメント・カンパニーによって供給される耐火材料であるのが好ましい。 セメント３０は、前端２２において穴３
１を密封し、前端２２からシエル２０の後端３２に隣接しているが、 少し手前の位置まで伸びており、それによってくぼみ（又はウエル）３４が後端３２に設けられる。 くぼみ３４は、適当な温度抵抗特性を有する柔軟な埋込樹脂の層３６で満たされている。 層３６は、孔３３
を後端３２で密封する。 材料商品名「ＲＴＶ １１６」
でＧＥカンパニーによって売られているシリコーン接着シーラントが好ましい。 埋込樹脂は、リード線１５、１
７に柔軟性を与えて、リード線がシエル２０の中で動くようなときに、リード線にしわをよらせないようにする。 リード線１５、１７はテフロンで絶縁され、シエル２０の外側でリード線は、なお、適当なフアイバグラスのスリーブ４０の中に納められる。 リード線１５、１７
は、適当な電気コネクタ４２まで伸びている。

【００１２】次に図３を参照すると、本発明の防湿被膜５２を付けているシエル２０のセラミック基材５０を示すシエル２０を通る部分断面の倍率５８倍の顕微鏡写真が示されている。 被膜５２は、シエル２０全体、前端２
２とそこにあるセメント３０及び後端３２の上に殆ど接触している表面層を形成する。 埋込樹脂層３６は後述のように被膜５２を付けたのちに、くぼみ３４に加えられる。 耐火セメント３０も示されている。 ボイド５３がシエル全体にわたって分布しており、シエル２０を水分が浸透し易くしている。 被膜５２は、母材５０に結合された耐火、耐熱不透明層であるという特性を有するアルカリシリケート被膜である。 図４に見られるように、被膜５２は、区分されている、すなわち母材５０の表面５８
にほぼ垂直な方向に伸びる複数の極めて小さいき裂５６
を持っている。 これらのき裂５６は、被膜５２を円柱形にして、被膜５２にある量の柔軟性を与えてシリケート材料の固有のもろさによるフレーキングとスポーリングを避けている。 表面５８に平行である縦に伸びるき裂６
０は、試料、調製によって機械的に生じさせられる。 母材５０と層５２の間の結合は、主に化学的であるが、幾らかの機械的結合が起こる可能性がある。

【００１３】被膜５２を付ける本発明の方法を次に説明する。 当該技術で知られており、本明細書において「水ガラス」という水溶性アルカリシリケート溶液が種材料である。 登録商標「カジル ＃１」として米国ペンシルバニア州バレーフオージュのザ・ピー・キュー・コーポレーションの産業化学部によって売られているカリウムシリケート材料が好ましい。 この材料は以下の分析値を持っている。

【００１４】

００℃以上に加熱される。 シエル２０は、水ガラスの液体被膜を付けるた

めに浸される。 表面は圧縮空気によって過剰の水ガラスを吹き飛ばされて空気ふん囲気内の電気オーブンの中で硬化される。 硬化は、三つの段階、すなわち、約６６〜８２℃で約４５分間の低温段階と、約１０４〜１２１℃で約４５分間の中間温度段階と、約１

７７℃〜２０４℃で少なくとも３０分間の高温段階で行われるのが好ましい。

【００１５】シエル２０は、取扱いのため４９℃以下に冷却され被膜があまり速く粘度が高くなり過ぎないように、最後の硬化作用を遅らせるようにする。 この点で粘度の高過ぎる被膜がシリケート被膜内の気泡を捕える。
このような捕えられた気泡は、本明細書において「ガスアウト」という。 ガスアウトは研磨材料で研磨又はこすることによって取除かれる。 多孔性基板がシーラントを不均等に吸収する可能性があるので、被膜付けと硬化の過程は、完全な被膜を確実にするために、二つの被膜を表面に与えるように繰返されるのが好ましい。 しかし、
この第２の被膜付け工程は被膜を付けられた部分の必要条件に従って選択的である。

【００１６】本明細書における好ましい水ガラスが水溶性カリウムシリケートであるが、カリウムシリケート水ガラスと同様の性質と組成を有する水溶性ナトリウムシリケート水ガラスを用いることが等価であろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の点火器が付いている舗装用スクリードの一部分断面の略図である。

【図２】 本発明の点火器の一部分断面の略図である。

【図３】 本発明の被膜を付けた点火器の断面の倍率５
８に拡大した顕微鏡写真である。

【図４】 倍率５１１の図３と同様の図である。

【図５】 本発明の被膜を付ける好ましい方法を示す流れ図である。

【符号の説明】

９ 点火器 １３ 点火器チップ １５，１７ リード線 ２０ シエル ２４，２６ ろう付けパッド ３０ 耐火セメント ３６ 埋込樹脂の層 ４０ フアイバガラス・スリーブ ５０ 被膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−20929（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−98492（ＪＰ，Ａ)