KR20070089136A - Ceramic igniters - Google Patents

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KR20070089136A
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conductive
resistivity
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KR1020077011682A
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Korean (ko)
Inventor
수레쉬 안나바라푸
노르만 피. 아르세나울트
크레이그 에이. 윌켄스
토마스 제이. 세리단
Original Assignee
셍-고벵 코포레이션
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Abstract

New methods are provided or manufacture ceramic resistive igniter elements that include extrusion of one or more layers of the formed element. Ceramic igniters also are provided that are obtainable from fabrication methods of the invention.

Description

세라믹 점화기{Ceramic igniters}Ceramic igniters {Ceramic igniters}

본원은 2004년 10월 28일자 제출된 미국 가출원번호 60/623,478호의 이득을 청구하며, 이 특허문헌은 그 전체 내용이 본원에서 참고로 통합되었다. This application claims the benefit of US Provisional Application No. 60 / 623,478, filed October 28, 2004, which is hereby incorporated by reference in its entirety.

하나의 양상에서, 본 발명은 형성된 소자의 하나 이상의 층들을 압출하는 것을 포함하는 세라믹 저항성 점화기 소자들을 제조하는 새로운 방법을 제공한다. 또한 본 발명의 제조방법으로부터 얻을 수 있는 점화기 소자가 제공된다. In one aspect, the present invention provides a new method of manufacturing ceramic resistive igniter elements comprising extruding one or more layers of the formed element. There is also provided an igniter element that can be obtained from the manufacturing method of the present invention.

세라믹 재료는 예로서 가스연소로, 스토브, 및 의류건조기에서의 점화기로서 큰 성공을 거두고 있다. 세라믹 점화기 생산은 저항성이 높아서 와이어 도선(wire lead)에 의해 전기가 통할 때 온도가 상승하는 일부분을 갖는 세라믹 부품을 통해 전기 회로를 구성하는 것을 포함한다. 예를 들어, 미국 특허 제6,582,629호; 제6,278,087호; 제6,028,292호; 제5,801,361호; 제5,786,565호; 제5,405,237호; 및 제5,191,508호를 참고하기 바란다. Ceramic materials are a great success, for example, in gas combustion, as stoves, and as igniters in clothes dryers. Ceramic igniter production involves constructing an electrical circuit through a ceramic component having a high resistivity and having a portion where the temperature rises when electricity is conducted by a wire lead. See, for example, US Pat. No. 6,582,629; No. 6,278,087; 6,028,292; 6,028,292; 5,801,361; 5,801,361; 5,786,565; 5,786,565; 5,405,237; 5,405,237; And 5,191,508.

통상의 점화기는 점화기 팁에서 고저항성의 "발열부(hot zone)"와, 대향하는 점화기 단부에서부터 발열부까지 제공되는 하나 이상의 전도성 "냉각부(cold zone)"를 갖는 대체로 사각형 소자(element)로 되어 있다. 현재 구입 가능한 점화 기, 즉 미국 뉴햄프셔 밀포드 소재의 노톤 이그니터 프로덕츠(Norton Igniter Products)로부터 구입가능한 Mini-IgniterTM 는 12볼트 내지 120볼트 응용분야에서 사용하도록 디자인되어 있고, 질화알루미늄(AlN), 몰리브덴 디실리사이드(MoSi2), 및 탄화규소(SiC)를 포함하는 구성물을 가진다. A typical igniter is typically a rectangular element with a high resistance "hot zone" at the igniter tip and one or more conductive "cold zones" provided from the opposing igniter end to the heat generating portion. It is. Current commercially available Ignition group, ie Norton of the United States, Milford, NH The igniter material Products (Norton Igniter Products), available from the Mini-Igniter TM Is designed for use in 12 volt to 120 volt applications and has compositions comprising aluminum nitride (AlN), molybdenum disilicide (MoSi 2 ), and silicon carbide (SiC).

점화기 제조법은 다이가 저항률이 다른 적어도 2개의 세라믹 구성물로 채워져 있는 일괄방식(batch-type) 프로세싱을 포함하고 있다. 다음에 형성된 미가공 소자(formed green element)는 고도의(elevated) 온도 및 압력에서 고밀도화(소결) 된다. 상술한 특허공보를 참고하시오. 또한 미국특허 제6,184,497호를 참고하시오.The igniter manufacturing process includes batch-type processing in which the die is filled with at least two ceramic components of different resistivity. The formed green element is then densified (sintered) at elevated temperatures and pressures. See the above patent publication. See also US Pat. No. 6,184,497.

그러한 제조방법들은 세라믹 점화기를 생산하는데 효과적인 반면에, 일괄방식 프로세싱은 생산량 및 원가 효율 면에서 원래부터 한계를 나타내고 있다. Such manufacturing methods are effective for producing ceramic igniters, while batch processing inherently presents limitations in terms of yield and cost efficiency.

또한 현재의 세라믹 점화기는 특히 가스 쿡탑(cooktop) 등에 사용되는 점화기와 같이 충격을 받을 수 있는 환경에서 사용하는 동안에 파손되는 일이 있다. In addition, current ceramic igniters may be damaged during use in environments that may be impacted, such as igniters used in gas cooktops and the like.

따라서, 새로운 점화시스템을 가질 것을 요구하고 있다. 특히 세라믹 저항성 소자를 제조하는 새로운 방법을 요구하고 있다. 또한 양호한 기계적 보전(integrity)을 유지하는 새로운 점화기를 요구하고 있다. Therefore, it is required to have a new ignition system. In particular, there is a need for a new method of manufacturing ceramic resistive devices. There is also a need for new igniters that maintain good mechanical integrity.

이제 본 발명자들은 세라믹 재료를 압출함으로써 세라믹 소자를 형성하는 것을 포함하는 세라믹 점화기 소자를 제조하기 위한 새로운 방법을 제공한다. 그러한 압출 제조는 다이 캐스트 방법과 같은 종래 방식에 비하여 생산량 및 원가 효율을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 우수한 기계적 강도를 갖는 점화기를 제공할 수 있다. The inventors now provide a new method for manufacturing a ceramic igniter element comprising forming a ceramic element by extruding the ceramic material. Such extrusion manufacturing can provide an igniter with good mechanical strength as well as improving yield and cost efficiency over conventional methods such as die cast methods.

특히, 본 발명의 양호한 방법은 세라믹 소자를 형성하도록 하나 이상의 층을 압출하는 것을 포함한다. 다중 층이 압출되면, 양호하게 그 층들은 형성된 소자에서 명확히 구별된 전도도 영역을 제공하도록 다른 저항률을 가진다. 예를 들어, 소자는, 1) 선택적인 절연체(히트싱크); 2) 전도성 영역; 3) 저항성 발열부; 및 4) 제2전도성 영역으로 이루어진 하나 이상의 다중 연속 층을 공압출(co-extrusion) 함으로써 형성될 수 있다. 제2전도성 영역은 연료 점화를 위해 노출된 저항성 발열부를 제공하도록 점화기의 일부분에만 적용될 수 있다. In particular, preferred methods of the present invention include extruding one or more layers to form a ceramic device. If multiple layers are extruded, the layers preferably have different resistivities to provide clearly distinguished conductivity regions in the formed device. For example, the device may comprise: 1) an optional insulator (heatsink); 2) conductive regions; 3) resistive heating unit; And 4) co-extrusion of one or more multiple continuous layers consisting of a second conductive region. The second conductive region may be applied only to a portion of the igniter to provide an exposed resistive heating portion for fuel ignition.

또한, 본 발명의 양호한 방법은 세라믹 재료를 압출하는 단계를 포함하는 단일 프로세스에서 다중 점화기 소자를 형성하는 것을 포함한다. In addition, preferred methods of the present invention include forming multiple igniter elements in a single process that includes extruding a ceramic material.

그러한 양호한 방법의 하나의 견지에서, 다수의 조작가능한 점화기 소자는 하나 이상의 빌릿(billet) 또는 타일(tile) 소자로서 제작될 수 있는데, 그러한 빌릿 또는 타일 소자들은 세라믹 재료를 압출하여 제조된다. 예를 들어, 하나 이상의 세라믹 타일 소자는 세라믹 재료를 압출 또는 공압출 함으로써 제조될 수 있다. 그후, 타일 소자는 압출 공정에서 사용된 어떤 결합제 또는 기타 캐리어(carrier)를 제거하도록 열처리되며, 고밀도화되고(고도의 압력 및 온도에서), 다음에 고밀도화된 타일 소자가 절단되어 필요한 크기의 점화기 형상 소자를 제공하게 된다. 그러한 단계들은 또한 예를 들어 고밀도화되기 전에 순서를 바꾸어 실행될 수 있는데, 즉, 타일 소자(들)가 필요한 크기의 점화기 형상 소자를 형성하도록 절단될 수 있고, 따라서 제조된 미가공 상태의 점화기 소자가 고도의 압력 및 온도에서 선택적으로 고밀도화될 수 있다. In one aspect of such a preferred method, a number of operable igniter elements may be fabricated as one or more billet or tile elements, such billet or tile elements being manufactured by extruding a ceramic material. For example, one or more ceramic tile elements can be manufactured by extruding or coextrusion of a ceramic material. The tile elements are then heat treated to remove any binders or other carriers used in the extrusion process, densified (at high pressures and temperatures), and then the densified tile elements are cut to form igniter shaped elements of the required size. Will be provided. Such steps can also be carried out in order, for example, before densification, ie the tile element (s) can be cut to form an igniter shaped element of the required size, so that the raw igniter element produced is highly It can optionally be densified at pressure and temperature.

본 발명의 제조방법은 형성된 세라믹 소자를 제조하기 위해 세라믹 재료에 추가하기 위한 보조 프로세스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 세라믹 층이 딥코팅(dip coating), 분무 코팅 등에 의해 세라믹 구성물 슬러리로서 형성된 소자에 적용될 수 있다. The manufacturing method of the present invention may include an auxiliary process for adding to the ceramic material to manufacture the formed ceramic device. For example, one or more ceramic layers may be applied to devices formed as ceramic constituent slurries by dip coating, spray coating, or the like.

본 발명의 방법에 의해 얻어질 수 있는 양호한 세라믹 소자는 전기적 순서에 따라 제1전도성 영역, 저항성 발열부 및 제2전도성 영역을 포함한다. 어떤 양호한 실시예에서, 제1전도성 영역은 점화기 소자의 내부 영역 안쪽에 배치되고, 외부에 위치한 제2전도성 영역에 의해 적어도 부분적으로 포위되는데, 아래에 더 상세히 설명될 것이다. 양호하게, 디바이스를 사용하는 동안에 전력이 전기도선을 통해 제1전도성 영역 또는 제2전도성 영역에 인가된다(그러나 통상 양쪽 전도성 영역 둘 다에는 인가되지 않는다). 적어도 몇 개의 양호한 응용분야에서, 적어도 제1전도성 영역의 대부분은 세라믹 절연체(히트싱크)에 접촉하지 않는다. 그러한 세라믹 절연체 영역이 없기 때문에 점화기의 시간 대 점화온도(time-to-ignition temperature) 성능을 강화할 수 있다. Preferred ceramic elements obtainable by the method of the present invention include a first conductive region, a resistive heating portion and a second conductive region in electrical order. In some preferred embodiments, the first conductive region is disposed inside the inner region of the igniter element and is at least partially surrounded by an externally located second conductive region, which will be described in more detail below. Preferably, power is applied to the first conductive region or the second conductive region through the electrical conductor (but usually not to both conductive regions) while using the device. In at least some preferred applications, at least most of the first conductive regions do not contact ceramic insulators (heatsinks). The absence of such ceramic insulator regions can enhance the igniter's time-to-ignition temperature performance.

본 발명의 특히 양호한 점화기는 점화기 길이(예로서 이 길이는 전기도선이 점화기에 부착된 곳에서부터 저항성 발열부까지 연장한다)의 적어도 일부분을 따라 둥근(rounded) 횡단면 형상을 가질 것이다. 특히, 양호한 점화기는 점화기 길이의 적어도 일부분, 예로서 점화기 길이의 적어도 약 10%, 40%, 60%, 80%, 90%에 대해 또는, 전체 점화기 길이에 대해 실질적으로 타원형, 원형 또는 기타 둥근 횡단면 형상을 가질 수 있다. 로드형(rod-shaped) 점화기 소자를 제공하는 실질적인 원형 횡단면 형상이 특히 바람직하다. 그러한 로드 형태는 높은 단면계수(Section Modulus)를 제공하며, 따라서 점화기의 기계적 강도를 강화할 수 있다. Particularly preferred igniters of the present invention will have a rounded cross-sectional shape along at least a portion of the igniter length (eg this length extends from where the electrical conductor is attached to the igniter to the resistive heating portion). In particular, a good igniter is substantially elliptical, circular or other round cross section for at least a portion of the igniter length, for example at least about 10%, 40%, 60%, 80%, 90% of the igniter length, or for the entire igniter length. It may have a shape. Particular preference is given to a substantially circular cross-sectional shape providing a rod-shaped igniter element. Such rod form provides high section modulus, thus enhancing the mechanical strength of the igniter.

본 발명의 점화기는 다양한 형태를 가질 수 있다. 양호한 형태로서, 전도성 샤프트 소자가 전도성 튜브소자내에 배치되고, 상기 샤프트 및 튜브소자가 발열부 캡 또는 단부영역과 결합된다. The igniter of the present invention may take various forms. In a preferred form, a conductive shaft element is disposed in the conductive tube element, and the shaft and tube element are joined with the heat generating cap or end region.

본 발명의 세라믹 점화기는 넓은 범위의 공칭전압에서 사용될 수 있는데, 즉 6, 8, 10, 12, 24, 220, 230 및 240볼트를 포함한다. Ceramic igniters of the present invention can be used over a wide range of nominal voltages, i.e. include 6, 8, 10, 12, 24, 220, 230 and 240 volts.

본 발명의 점화기는 다양한 종류의 디바이스 및 가열시스템에서 점화하기에 유용하다. 특히, 본원에서 설명한 바와 같이 소결된 세라믹 점화기 소자를 포함하는 가열시스템이 제공된다. 규정한 가열시스템은 가스 요리 장치, 온수기를 포함한 상업용 및 주거용 빌딩을 위한 가열장치를 포함한다. The igniter of the present invention is useful for igniting in various types of devices and heating systems. In particular, a heating system is provided that includes a sintered ceramic igniter element as described herein. The specified heating system includes heating equipment for commercial and residential buildings, including gas cooking equipment and water heaters.

본 발명의 다른 양상은 아래에 설명되어 있다. Other aspects of the invention are described below.

도 1(도 1A 내지 도 1C를 포함한다)는 본 발명의 양호한 제조방법을 도시한다. 1 (including FIGS. 1A-1C) illustrates a preferred method of manufacturing the present invention.

도 2는 도 1C의 선 1-1을 취한 단면도. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 1-1 of FIG. 1C. FIG.

도 3(도 3A 내지 도 3D를 포함한다)는 본 발명의 다른 양호한 제조방법을 도 시한다. 3 (including FIGS. 3A-3D) illustrates another preferred method of manufacturing the present invention.

도 4는 본 발명의 다른 양호한 점화기를 도시한다. 4 shows another preferred igniter of the present invention.

도 5A 및 도 5B는 본 발명의 다른 양호한 점화기로서, 도 5B는 도 5A의 선 5B-5B를 취한 도면. 5A and 5B show another preferred igniter of the present invention, in which Fig. 5B is taken along line 5B-5B of Fig. 5A.

도 6A 및 도 6B는 본 발명의 다른 양호한 점화기로서, 도 6B는 도 6A의 선 6B-6B를 취한 도면. 6A and 6B show another preferred igniter of the present invention, in which Fig. 6B is taken along line 6B-6B of Fig. 6A.

도 7 및 도 8은 다른 양호한 점화기 및 제조방법을 도시한다. 7 and 8 illustrate another preferred igniter and method of manufacture.

도 9A 내지 도 9C는 추가의 양호한 점화기 및 제조방법을 도시한다. 9A-9C show a further preferred igniter and method of manufacture.

전술한 바와 같이 여기에 소자의 하나 이상의 층을 압출하는 것을 포함하는, 세라믹 점화기 소자를 제조하는 신규한 방법이 제공되어 있다. Provided herein is a novel method of making a ceramic igniter device, comprising extruding one or more layers of the device.

통상적으로 본 발명에서 언급하는 용어 '압출(extrusion)'이나 '압출하는(extruding)' 또는 이와 유사한 용어는 다이가 고분자(polymer), 금속 또는 이들의 혼합물로 구성되어 있는 경우에 다이 소자와 같은 형상 유도 부재(shape-inducing member)를 통해 재료를 가압시키거나 다른 방법으로 통과시키는 일반적인 공정을 가리킨다. 본 발명의 세라믹 소자를 압출 성형할 때, 세라믹 재료(세라믹 분말 혼합물, 분산 또는 기타 제제) 또는 프리세라믹(pre-ceramic) 재료 또는 구성물이 형상 유도 소자를 통과할 수 있다. 적절하게는, 압출된 재료는 형상 유도 소자를 빠져나온 후에 가황(cure)되거나 다른 방법으로 경화(harden)될 수 있다. Generally, the term 'extrusion', 'extruding' or the like referred to in the present invention is a die-like shape when the die is composed of a polymer, a metal, or a mixture thereof. It refers to a general process of pressurizing or otherwise passing a material through a shape-inducing member. When extruding the ceramic device of the present invention, a ceramic material (ceramic powder mixture, dispersion or other formulation) or pre-ceramic material or composition may pass through the shape inducing device. Suitably, the extruded material may be vulcanized or otherwise hardened after exiting the shape guide element.

이제 도면을 참고하면, 도 1A 내지 도 1C는 본 발명의 양호한 제조방법을 도시한다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 점화기 소자(10)는 저항률이 다른 다중 층을 공압출 함으로써 제조된다. 양호한 시스템에서, 내부층은 전도층(12)이고, 중간층은 더 큰 저항성의 발열부 층(14)이고, 노출된 외부층은 제2전도층(16)이다. Referring now to the drawings, Figures 1A-1C illustrate a preferred method of manufacture of the present invention. As shown in Fig. 1A, the igniter element 10 is manufactured by coextrusion of multiple layers having different resistivities. In a preferred system, the inner layer is a conductive layer 12, the middle layer is a more resistive heat generating layer 14, and the exposed outer layer is a second conductive layer 16.

점화기 소자의 압출은 세라믹 구성물의 유체 제제(fluid formulation)를 형성하고 이 세라믹 제제를 필요한 형태의 점화기를 제공하는 다이소자 안으로 통과시킴으로써 적절하게 수행될 수 있다. Extrusion of the igniter element can be suitably performed by forming a fluid formulation of the ceramic component and passing the ceramic formulation into a die element that provides the igniter in the required form.

예를 들어, 세라믹 분말의 슬러리(slurry) 또는 밀가루반죽 같은 구성물, 예를 들어 수용액 즉 알콜과 같이 하나 이상의 혼화가능한 유기 솔벤트를 함유하는 수용액과 하나 이상의 세라믹 분말을 혼합함으로써 제공되는 페이스트(paste)와 같은 것으로서 조제될 수 있다. 압출하기 위한 양호한 세라믹 슬러리 구성물은, 셀룰로스 에테르 솔벤트, 알콜 등과 같은 하나 이상의 수성-혼화가능한 유기 솔벤트와 같이 하나 이상의 유기 솔벤트를 선택사항으로서 함유하는 물의 유체 구성물에서 MoSi2, SiC, Al2O3 및/또는 AlN 과 같은 하나 이상의 세라믹 분말을 혼합함으로써 조제될 수 있다. 또한 세라믹 슬러리는 다른 물질 예로서, 하나 이상의 폴리머성 결합제(polymeric binder)를 선택사항으로서 포함하는 하나 이상의 유기 가소제 컴파운드(compound)를 함유할 수 있다. Pastes provided by mixing one or more ceramic powders with, for example, a slurry of ceramic powder or a composition such as flour dough, for example an aqueous solution containing one or more miscible organic solvents such as alcohols and It can be formulated as the same. Preferred ceramic slurry compositions for extruding are MoSi 2 , SiC, Al 2 O 3 and And / or by mixing one or more ceramic powders, such as AlN. The ceramic slurry may also contain one or more organic plasticizer compounds that optionally include one or more polymeric binders as another material.

압출된 점화기의 형상과 일치하는 형태의 소자를 갖는 점화기 소자를 형성하기 위해 다양한 종류의 형상-성형 또는 형상-유도 소자들이 사용될 수 있다. 예 를 들어, 로드형 소자를 형성하기 위해 세라믹 분말 페이스트를 원통형 다이소자 속으로 통과시키며 압출할 수 있다. 각주(stilt) 모양 또는 직사각형 점화기 소자를 형성하기 위해 직사각형 다이가 사용될 수 있다.  Various kinds of shape-forming or shape-inducing elements can be used to form an igniter element having elements of a shape that matches the shape of the extruded igniter. For example, the ceramic powder paste may be extruded through a cylindrical die element to form a rod-like element. Rectangular dies may be used to form a square or rectangular igniter element.

압출 후에, 소정 형상의 점화기는 어떤 솔벤트(수성 및/또는 유기) 캐리어를 제거할 충분한 시간 동안에 예를 들어 50℃ 또는 60℃ 를 초과하는 온도로 건조될 수 있다. After extrusion, the shaped igniter may be dried to a temperature above, for example, 50 ° C. or 60 ° C. for a sufficient time to remove any solvent (aqueous and / or organic) carriers.

아래의 실시예는 점화기 소자를 형성하기에 양호한 압출 공정을 설명하고 있다.  The following example illustrates a good extrusion process for forming an igniter element.

도 1B에 도시된 바와 같이, 전도층(16)의 일부분은 저항성 발열부(14)를 노출시키도록 제거될 수 있다. 노출된 발열부 길이(도 1B에서 길이 "a"로서 도시됨)는 목표 전압에 대해 최적 성능을 제공하도록 변화될 수 있다. As shown in FIG. 1B, a portion of the conductive layer 16 may be removed to expose the resistive heating portion 14. The exposed heating portion length (shown as length “a” in FIG. 1B) may be varied to provide optimum performance for the target voltage.

다음에 점화기 소자(10)는 필요한 대로 더 처리될 수 있다. 예를 들어, 도 1C에 도시된 바와 같이, 점화기(10)는 내부 공간 영역(18)을 제공하도록 코어드릴(core-drill)로 가공될 수 있다. 형성된 점화기(10)는 또한 온도 및 압력을 포함한 상태하에서 더욱 고밀도화될 수 있다. The igniter element 10 can then be further processed as needed. For example, as shown in FIG. 1C, the igniter 10 may be machined with a core-drill to provide an interior space region 18. The formed igniter 10 may also be more dense under conditions including temperature and pressure.

적절한 점화기 전기경로가 도 2에 도시되어 있는데, 여기서 전력이 저항성 발열부(14)와 결합하는 개재된 전도성 코어소자(12)를 통해 점화기 시스템(10)으로 들어간다. 전도성 소자(12)의 근위단부(12a)와 전도성 소자(10)의 근위단부(10a)가 납땜(brazing) 같은 것에 의해 전기도선(도시안됨)에 부착될 수 있으며, 상기 전기도선이 사용중에 점화기에 전력을 공급한다. 점화기 근위단부(10a)는 다양한 고정 구내에서 적절하게 장착될 수 있으며, 예를 들어 세라모플라스틱(ceramoplastic) 밀봉재료가 미국공개특허출원 2003/0080103호에 공개된 바와 같이 전도성 소자 근위단부(12a)를 둘러싸고 있다. 또한 금속성 고정구가 점화기 근위단부를 둘러싸는데 적절하게 사용될 수 있다. A suitable igniter electric path is shown in FIG. 2, where power enters the igniter system 10 through an interposed conductive core element 12 that couples with the resistive heating portion 14. The proximal end 12a of the conductive element 12 and the proximal end 10a of the conductive element 10 may be attached to an electrical conductor (not shown) by, for example, brazing, the electrical conductor being igniter in use. Power on The igniter proximal end 10a may be suitably mounted in a variety of fixtures, for example, a conductive element proximal end 12a as a ceramoplastic sealing material is disclosed in US Patent Application Publication No. 2003/0080103. Surrounds. Metallic fixtures may also be suitably used to surround the proximal end of the igniter.

도 2에 도시된 바와 같이, 전기경로가 도시된 점화기(10)가 전도성 코어소자(12)로부터 저항성 발열부(14)를 통과하고 다음에 외부에서 둘러싸고 있는 전도성 영역(16)을 통해 연장하고 있다. 또한, 점화기는 전기경로가 반대방향에서 진행하여 전도성 영역(16)에서부터 저항성 발열부(14)를 통과하고 다음에 전도성 코어소자(12)를 통해 연장하도록 구성될 수 있다. As shown in FIG. 2, an igniter 10 with an electric path shown extends from the conductive core element 12 through the resistive heating portion 14 and then through the conductive region 16 enclosed outside. . In addition, the igniter may be configured such that the electrical path travels in the opposite direction, passing through the resistive heating portion 14 from the conductive region 16 and then through the conductive core element 12.

도 1C 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1내부 전도성 영역(12)이 전도성 영역의 원위부(12c)에서 발열부(14)와 결합할 때까지 외부 점화기 영역들로부터 공간영역(18)을 거쳐 분리된다. 또한, 위에 설명한 바와 같이, 도 1C 및 도 2에 도시된 것과 같은 양호한 시스템에서, 제1전도성 영역의 근위부(12a)는 어떤 종래 시스템에서 사용되었던 세라믹 히트싱크(절연체) 영역과 접촉하지 않는다. 제법 많은 응용분야에서, 적절하게는 점화기가 어떤 절연체 또는 히트싱크 영역을 포함하지 않을 수 있으며, 다만 저항률이 다른 2개의 영역을 포함하는데, 즉 점화기가 단지 전도성(냉각) 영역(들) 및 더 높은 저항률(발열) 영역을 포함할 것이다. As shown in FIGS. 1C and 2, the first inner conductive region 12 passes through the spatial region 18 from the external igniter regions until it engages with the heat generating portion 14 at the distal portion 12c of the conductive region. Are separated. Further, as described above, in a preferred system such as that shown in FIGS. 1C and 2, the proximal portion 12a of the first conductive region does not contact the ceramic heatsink (insulator) region that has been used in any conventional system. In many applications, the igniter may suitably comprise no insulator or heatsink regions, but only two regions of differing resistivity, ie the igniter is only conductive (cooling) region (s) and higher. It will include a resistivity (heating) region.

적어도 제1전도성 영역의 길이의 대부분에 걸쳐 세라믹 절연체가 없다는 것은 점화기의 시간 대 온도 성능을 향상시키는 것을 포함한 중요한 장점들을 제공할 수 있다. 본원에서 언급하고 있는, "제1전도성 영역의 길이의 대부분"은, 전기도선 의 부착점에서부터 결합한 발열부까지 측정될 때 전도성 영역의 길이(도 2에서 거리 b로 도시됨)의 적어도 약 40% 가 세라믹 절연체 재료와 접촉하지 않는다는 것을 가리킨다. 더 양호하게는, 전기도선의 부착점에서부터 결합한 발열부까지 측정될 때 전도성 영역의 길이(도 2에서 거리 b로 도시됨)의 적어도 약 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 또는 95% 가 세라믹 절연체 재료와 접촉하지 않게 하는 것이다. 특히 양호한 시스템에서는, 적어도 제1전도성 영역의 길이의 대부분이 도 1C 및 도 2에서 예증한 점화기에서 일반적으로 도시된 바와 같은 공간영역(18)과 같이 노출된다. The absence of a ceramic insulator over at least the majority of the length of the first conductive region can provide significant advantages, including improving the time versus temperature performance of the igniter. As referred to herein, “most of the length of the first conductive region” is at least about 40% of the length of the conductive region (shown as distance b in FIG. 2) as measured from the attachment point of the electrical conductor to the combined heating portion. Indicates no contact with the ceramic insulator material. More preferably, at least about 50%, 60%, 70%, 80%, 90% of the length of the conductive region (shown as distance b in FIG. 2) as measured from the point of attachment of the electrical conductor to the combined heating portion or 95% is not in contact with the ceramic insulator material. In a particularly good system, at least most of the length of the first conductive region is exposed, such as spatial region 18 as generally shown in the igniter illustrated in FIGS. 1C and 2.

본원에서 언급하고 있는 용어 "시간 대 온도" 또는 이와 유사한 용어는 점화기의 발열부가 실온(약 25℃)에서부터 약 1000℃의 연료(예로서 가스) 점화 온도까지 상승하는데 걸리는 시간을 의미한다. 특정한 점화기에 대한 시간 대 온도의 값은 이색 적외선 고온계(two-color infrared pyrometer)를 사용하여 적절하게 결정된다. 특히 양호한 본 발명의 점화기는 시간 대 온도 값을 약 3초 이하, 또는 약 2초 이하를 발휘할 수 있다. As used herein, the term “time versus temperature” or similar term means the time it takes for the exothermic portion of the igniter to rise from a room temperature (about 25 ° C.) to a fuel (eg gas) ignition temperature of about 1000 ° C. The value of time versus temperature for a particular igniter is properly determined using a two-color infrared pyrometer. Particularly preferred igniters of the present invention can exhibit time to temperature values of about 3 seconds or less, or about 2 seconds or less.

도 1에서 예를 들어 설명한 바와 같이, 적어도 어떤 양호한 시스템을 위해, 적어도 점화기 길이의 대부분은 도 2에 도시된 길이 b와 같이 점화기 길이의 적어도 일부분을 따라 둥근 횡단면 형상을 가진다. 도 1은 특히 양호한 형태를 도시하는데, 즉 점화기(10)가 로드형(rod-shaped) 점화기 소자를 제공하도록 대략 점화기의 전체 길이에 대해 실질적으로 원형 횡단면 형상을 가진다. 그러나, 또한 양호한 시스템은 점화기의 일부분만이 둥근 횡단면 형상을 갖는 형태를 포함하는데, 예를 들어 점화기 길이(예로서 도 2에서 점화기 길이 b로 나타냄)의 약 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 또는 90% 까지 둥근 횡단면 형상을 가질 수 있는데, 그런 디자인에서 점화기 길이의 나머지는 외부 모서리를 갖는 윤곽을 가질 수 있다. As described for example in FIG. 1, for at least some preferred systems, at least most of the igniter length has a round cross-sectional shape along at least a portion of the igniter length, such as length b shown in FIG. 2. 1 shows a particularly preferred form, ie the igniter 10 has a substantially circular cross-sectional shape over approximately the entire length of the igniter such that the rod-shaped igniter element is provided. However, also preferred systems include forms in which only a portion of the igniter has a rounded cross-sectional shape, for example about 10, 20, 30, 40, 50, of the igniter length (indicated by the igniter length b in FIG. 2 for example). It can have a round cross-sectional shape up to 60, 70, 80 or 90%, in which design the remainder of the igniter length can have a contour with an outer edge.

도 3A 내지 도 3D는 본 발명의 더 양호한 점화기 제조방법으로서, 점화기 소자(20)가 절연체(히트싱크) 내부층(24)내에 내장되어 있는 전도성 코어영역(22)의 압출에 의해 형성되는 것을 도시하고 있다. 3A-3D show a better method of manufacturing the igniter of the present invention, in which the igniter element 20 is formed by extrusion of a conductive core region 22 embedded in an insulator (heatsink) inner layer 24. Doing.

도 3B에 도시된 바와 같이, 제2외부 전도층(26)이 도 3C에 도시된 바와 같은 저항성 발열부 영역(28)의 적용을 수반하는 압출된 점화기 소자에 적용될 수 있다. 전술한 바와 같이, 세라믹층들(26, 28)은 여러 방법들 중 어떤 방법에 의해 적용될 수 있다. 양호한 적용방법은 코팅되지 않은 점화기 영역을 적절히 마스크로 덮은 상태에서 세라믹 구성물 슬러리내에 점화기 소자를 딥코팅(dip coating)하는 것이다. As shown in FIG. 3B, a second outer conductive layer 26 may be applied to the extruded igniter element that involves the application of the resistive heating element region 28 as shown in FIG. 3C. As mentioned above, the ceramic layers 26 and 28 may be applied by any of several methods. A preferred application is to dip coat the igniter element in the slurry of ceramic constituents with the appropriately masked uncoated igniter area.

그러한 딥코팅 적용을 위해, 슬러리나 기타 유체와 같은 세라믹 구성물이 적절하게 사용될 수 있다. 슬러리는 물 및/또는 알콜 등과 같은 극성 유기 솔벤트와 하나 이상의 첨가제를 포함하여 적용된 세라믹 구성물의 균일한 층을 용이하게 형성할 수 있다. 예를 들어, 슬러리 구성물은 하나 이상의 유기 유화제, 가소제 및 분산제(dispersant)를 포함할 수 있다. 그 결합제 재료들은 점화기 소자의 차후의 고밀도화 중에 열에 의해 적절하게 제거될 수 있다. For such deep coating applications, ceramic compositions such as slurries or other fluids may be suitably used. The slurry can easily form a uniform layer of the applied ceramic constituents, including one or more additives and polar organic solvents such as water and / or alcohols and the like. For example, the slurry composition may include one or more organic emulsifiers, plasticizers and dispersants. The binder materials may be suitably removed by heat during subsequent densification of the igniter element.

딥코팅은 점화기 소자를 세라믹 구성물 슬러리에 침지시킴으로써 수행될 수 있다. 딥코팅을 위한 양호한 딥코팅 프로세스 및 세라믹 구성물 슬러리는 아래에 실례로서 설명되어 있다. Dip coating may be performed by immersing the igniter element in a ceramic composition slurry. Good dip coating processes and ceramic composition slurries for dip coating are described below as examples.

도 3D에 도시된 바와 같이, 세라믹 절연체 영역(24)은 공간영역(30)을 제공하기 위해 드릴링에 의해 적어도 부분적으로 제거될 수 있다. 따라서, 도 3D에 도시된 바와 같이, 중간에 삽입된 제1전도성 영역(22)은 근위단부(22a)(이 단부는 전술한 바와 같이 부착된 전기도선을 가질 수 있다)로부터 연장하여, 제2전도성 영역(26)과 결합해 있는 저항성 영역(28)까지 연장하고, 제2전도성 영역은 부분적으로 제거된 절연체 층(24)과 중간에 삽입된 공간영역(30) 위에 배치되어 있다. As shown in FIG. 3D, ceramic insulator region 24 may be at least partially removed by drilling to provide space region 30. Thus, as shown in FIG. 3D, the intervening first conductive region 22 extends from the proximal end 22a (this end may have an attached electrical conductor as described above), so that the second Extending to the resistive region 28, which is coupled with the conductive region 26, the second conductive region is disposed above the partially removed insulator layer 24 and the spatial region 30 interposed therebetween.

도 4는 절연체 세라믹 코어와 포위한 저항성 영역(42)(도 3C에 도시된 저항성 영역(28)과 같은 종류)을 공압출함으로써 제공될 수 있는 본 발명의 양호한 점화기(40)를 도시한다. 다음에 전도성 영역(44)은 점화기 소자를 전도성 세라믹 구성물의 슬러리 안에 딥코팅함으로써 적용될 수 있다. 평탄부(flat: 46)가 고밀도화 후에 또는 미가공 상태에서 기계가공함으로써 도 4에 도시된 바와 같이 점화기 표면상에 형성될 수 있다. 도 3D에서 점화기(20)에 대하여 위에서 설명한 바와 같이, 세라믹 절연체 영역은 공간영역(48)을 제공하기 위해 드릴링에 의해 적어도 부분적으로 제거될 수 있으며, 또는 더 양호하게는 최종 점화기 소자에서 절연체 영역의 적어도 부분적 제거는 중공관 소자를 공압출함으로써 제공될 수 있다. 4 shows a preferred igniter 40 of the present invention that can be provided by coextrusion of an insulator ceramic core and an enclosed resistive region 42 (of the same type as resistive region 28 shown in FIG. 3C). Conductive region 44 may then be applied by dipcoating the igniter element into a slurry of conductive ceramic construction. A flat 46 may be formed on the igniter surface as shown in FIG. 4 after densification or by machining in the raw state. As described above with respect to igniter 20 in FIG. 3D, the ceramic insulator region may be at least partially removed by drilling to provide space 48, or more preferably, the insulator region of the final igniter element. At least partial removal may be provided by coextrusion of the hollow tube element.

중요한 점으로서, 본 발명의 방법들은 특정한 적용에서 필요한 대로 다양한 형태의 점화기를 용이하게 제작할 수 있다는 것이다. 특별한 형태를 제공하기 위해, 적절한 형상-유도 다이가 사용되며, 이 다이를 통해 세라믹 구성물(세라믹 페이스트와 같은 종류)이 압출될 수 있다. Importantly, the methods of the present invention can easily fabricate various types of igniters as needed for a particular application. In order to provide a special form, a suitable shape-inducing die is used, through which the ceramic component (such as a ceramic paste) can be extruded.

예를 들어, 실질적으로 정사각형 프로필을 갖는 다이가 사용되어 도 5A 및 도 5B에 도시된 점화기 소자(50)를 만들게 되며, 이 점화기 소자는 각이 진 횡단면 형상(특히 도 5B에 도시된 실질적으로 정사각형 횡단면 형상)을 갖는 사각형 또는 슬릿형 코어 전도성 영역(52)과, 유사하게 각이 진 외부 전도성 영역(54)과, 발열부(도 5A의 절단도에서는 도시되지 않은 발열부)를 포함한다. For example, a die having a substantially square profile may be used to make the igniter element 50 shown in FIGS. 5A and 5B, which has an angled cross-sectional shape (especially the substantially square shown in FIG. 5B). A rectangular or slit core conductive region 52 having a cross-sectional shape, a similarly angled outer conductive region 54, and a heat generating portion (heating portion not shown in the cutaway view of FIG. 5A).

불규칙한 둥근 형상의 프로필을 갖는 다이가 사용되어 도 6A 및 도 6B에 도시된 바와 같이 불규칙한 둥근 단면 형상을 각각 갖는 코어 전도성 영역(62) 및 외부 전도성 영역(64)을 구비한 소자(60)를 형성할 수 있다. A die having an irregular round profile is used to form a device 60 having a core conductive region 62 and an outer conductive region 64 each having an irregular round cross-sectional shape as shown in FIGS. 6A and 6B. can do.

본 발명의 점화기의 치수는 넓게 변화시킬 수 있으며 점화기의 계획한 용도에 기초하여 선택될 수 있다. 예를 들어, 양호한 점화기의 길이(도 2에서 길이 b)는 약 0.5 내지 약 5 cm 까지, 더 양호하게는 약 1 내지 약 3 cm 에서 적절하게 선택될 수 있고, 점화기 횡단면의 폭(도 2에서 길이 c)은 약 0.2 내지 약 3 cm 에서 적절하게 선택될 수 있다. The dimensions of the igniter of the present invention can vary widely and can be selected based on the intended use of the igniter. For example, the length of a preferred igniter (length b in FIG. 2) may be appropriately selected from about 0.5 to about 5 cm, more preferably from about 1 to about 3 cm, and the width of the igniter cross section (in FIG. 2). Length c) may be appropriately selected from about 0.2 to about 3 cm.

유사하게, 전도성 영역 및 발열부 영역들의 길이도 역시 적절하게 변화시킬 수 있다. 양호하게는, 도 2에 도시된 형태의 점화기의 제1전도성 영역의 길이(도 2에서 길이 d)는 0.2 cm 내지 2, 3, 4, 또는 5 cm 이상에서 선택될 수 있다. 제1전도성 영역의 더욱 전형적인 길이는 약 0.5 내지 약 5 cm 가 될 것이다. 발열부의 높이(도 2에서 길이 e)는 약 0.1 내지 약 2 cm 가 될 수 있고, 전체 발열부 전기경로의 길이는 약 0.2 내지 5 cm 이상이 양호하고, 전체 저항성 영역의 길이(도 2에 파선으로 도시됨)는 약 0.5 내지 3.5 cm 가 대체로 양호하다. Similarly, the lengths of the conductive and heat generating regions can also be changed as appropriate. Preferably, the length (length d in FIG. 2) of the first conductive region of the igniter of the type shown in FIG. 2 may be selected from 0.2 cm to 2, 3, 4, or 5 cm or more. A more typical length of the first conductive region will be about 0.5 to about 5 cm. The height of the heating part (length e in FIG. 2) may be about 0.1 to about 2 cm, the length of the entire heating part electric path is preferably about 0.2 to 5 cm or more, and the length of the entire resistive area (dashed line in FIG. 2). About 0.5 to 3.5 cm is generally good.

양호한 시스템에서, 본 발명의 점화기의 발열부 또는 저항성 영역은 공칭 전 압에서 약 1450℃보다 적은 최대온도까지 가열할 것이며; 공칭 전압의 약 110%인 하이엔드(high-end) 라인 전압에서 약 1550℃보다 적은 최대온도까지 가열할 것이며; 공칭 전압의 약 85%인 로우엔드(low-end) 라인 전압에서 약 1350℃보다 적은 최대온도까지 가열할 것이다. In a preferred system, the heat generating or resistive region of the igniter of the present invention will heat up to a maximum temperature of less than about 1450 ° C. at nominal voltage; Heat to a maximum temperature of less than about 1550 ° C. at a high-end line voltage of about 110% of the nominal voltage; It will heat up to a maximum temperature of less than about 1350 ° C at a low-end line voltage of about 85% of its nominal voltage.

전술한 바와 같이, 본 발명의 양호한 방법은 또한 세라믹 재료를 압출하는 단계를 포함하는 단일 일반 프로세스에서 다중 점화기 소자를 형성하는 것을 포함한다. As mentioned above, the preferred method of the present invention also includes forming multiple igniter elements in a single general process comprising extruding a ceramic material.

예를 들어, 도 7에 전체적으로 도시된 바와 같이, 세라믹 타일소자(tile element: 70)는 대응하는 다이소자를 통해 세라믹 재료를 압출시키고, 동시에 서로 다른 전기 저항률을 갖는 각각의 층 또는 영역을 갖는 타일의 다수 층들 또는 영역들을 공압출하여 타일소자를 양호하게 형성함으로써 제공될 수 있다. 따라서, 도 7에 실례로 도시된 바와 같이, 타일소자의 다수 영역들은 공압출되어 전도성 영역(72)과 비교적 높은 저항성의 "발열" 또는 점화 영역(74)을 제공할 수 있다. For example, as shown entirely in FIG. 7, a ceramic tile element 70 extrudes a ceramic material through a corresponding die element, and simultaneously has a tile with each layer or area having different electrical resistivity. It can be provided by coextrusion of a plurality of layers or regions of a well formed tile element. Thus, as illustrated by way of example in FIG. 7, multiple regions of a tile element may be coextruded to provide a conductive region 72 and a relatively high resistive “heat” or ignition region 74.

도 7에 도시된 화살표는 타일소자가 공압출되는 방향을 도시한다. 세라믹 타일소자(70)는 적절하게는 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 80, 100개 이상의 독립된 점화기 소자를 제공하도록 얇게 절단(slicing)될 수 있다. 어떤 실시예에서, 타일소자는 적절하게는 타일을 얇게 절단한 후 형성된 점화기 소자와 동일한 두께를 갖는 두께(도 7에서 치수 "a")를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 다수 타일이 집합되어 있는 도 9A 내지 도 9C에 대하여 아래에 설명하는 바와 같이, 타일소자 두께는 연속적으로 형성된 점화기 소자의 두께의 일부분에 불과하다. The arrow shown in FIG. 7 shows the direction in which the tile elements are coextruded. The ceramic tile element 70 may be thinly sliced to provide 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 80, 100 or more independent igniter elements, as appropriate. In some embodiments, the tile element may suitably have a thickness (dimension “a” in FIG. 7) having the same thickness as the igniter element formed after thinly cutting the tile. In another embodiment, as described below with respect to FIGS. 9A-9C where multiple tiles are aggregated, the tile element thickness is only a portion of the thickness of the continuously formed igniter element.

압출한 다음에, 압출된 세라믹 재료에 남아있는 결합제(들) 및 기타 유기물은 열처리에 의해 제거될 수 있다. 그 후, 점화기 소자들은, 점화기 소자(70)를 압출방향(이 압출방향이 도 7에 화살표로 도시됨)에 대해 수직인 방향으로 얇게 절단함으로써 필요한 치수로 형성될 수 있다. 전술한 바와 같이, 점화기 소자들은 고도의(elevated) 압력 및 온도에서 필요한 대로 고밀도화될 수 있다. 또한, 필요하면, 점화기 소자는 요구한 대로 더 가공될 수 있는데, 예로서 내부 영역이 제거되어 소위 "슬롯형(slotted)" 점화기 디자인을 형성하며, 이 슬롯 둘레에 전기경로가 제공된다. After extrusion, the binder (s) and other organics remaining in the extruded ceramic material can be removed by heat treatment. The igniter elements can then be formed to the required dimensions by slicing the igniter element 70 thinly in a direction perpendicular to the extrusion direction (the extrusion direction shown by arrows in FIG. 7). As mentioned above, igniter elements can be densified as needed at elevated pressures and temperatures. In addition, if necessary, the igniter element can be further processed as required, for example, the internal area is removed to form a so-called "slotted" igniter design, with an electric path provided around this slot.

도 8은 다른 양호한 방법으로서 타일소자(90)가 대응하는 다이소자를 통해 세라믹 재료를 압출함으로써 제공되며, 동시에 서로 다른 전기 저항률을 갖는 각각의 층 또는 영역을 갖는 타일의 다수 층들 또는 영역들을 공압출하여 타일소자를 양호하게 형성함으로써 제공된다. 따라서, 도 8에 실례로 도시된 바와 같이, 타일소자의 다수 영역들은 공압출되어 전도성 영역(86)과 비교적 높은 저항성의 "발열" 또는 점화 영역(88)을 제공할 수 있다. 8 is another preferred method provided by the tile element 90 by extruding a ceramic material through a corresponding die element, while simultaneously coextrusion multiple layers or regions of a tile with respective layers or regions having different electrical resistivities. By forming a tile element satisfactorily. Thus, as illustrated by way of example in FIG. 8, multiple regions of a tile element may be coextruded to provide a conductive region 86 and a relatively high resistive "heating" or ignition region 88.

도 8에 도시된 화살표는 타일소자의 공압출 방향을 나타낸다. 점선(82)은, 형성된 타일소자(80)가 독립된 2개의 구성부품으로 절단될 수 있음을 나타낸다. 그 후, 각각의 타일 구성부품은 더욱 얇게 절단되어(예로서 도시된 화살표에 대해 수직방향으로) 개별 점화기 소자를 제공할 수 있다. 도 8에 도시된 실시예에서, 형성된 점화기 소자는 내부 히트싱크 또는 절연체 영역(84)(도 7에 관하여 위에서 설명한 슬롯형 구조체라기보다는)를 포함한다. 타일소자를 얇게 절단하기 전이나 또는 절단한 후에 세라믹 재료는 고도의 압력 및 온도에서 고밀도화될 수 있다. Arrows shown in FIG. 8 indicate the coextrusion direction of the tile element. The dotted line 82 indicates that the formed tile element 80 can be cut into two independent components. Each tile component can then be cut thinner (eg, perpendicular to the arrows shown) to provide individual igniter elements. In the embodiment shown in FIG. 8, the formed igniter element includes an internal heatsink or insulator region 84 (rather than the slotted structure described above with respect to FIG. 7). Before or after cutting the tile element thinly, the ceramic material can be densified at high pressures and temperatures.

도 9A 내지 도 9C는 또 다른 양호한 제조공정으로서, 다중 타일 또는 빌릿(billet) 소자들이 제조된 다음에 집합되어 다수의 점화기 소자를 형성하는 것을 도시하고 있다. 특히, 도 9A에 전체적으로 도시된 바와 같이, 세라믹 타일 또는 빌릿 소자(90)는 대응하는 다이를 통해 세라믹 재료를 공압출함으로써 형성되고, 전도성 영역(92) 및 비교적 큰 저항성 "발열" 또는 점화 영역(94)을 포함한다. 도 9B에 도시된 바와 같이, 독립된 세라믹 타일 또는 빌릿 소자(96)는 대응하는 다이를 통해 세라믹 재료를 공압출함으로써 형성되고, 절연체 또는 히트싱크 영역(98)을 포함한다. 도 9A 및 도 9B에 도시된 화살표는 타일소자의 공압출 방향을 도시한다. 압출된 세라믹 재료의 결합제(들) 및 기타 유기물은 형성된 타일소자의 열처리에 의해 제거될 수 있다. 9A-9C illustrate another preferred manufacturing process, in which multiple tile or billet elements are fabricated and then aggregated to form multiple igniter elements. In particular, as shown entirely in FIG. 9A, a ceramic tile or billet element 90 is formed by coextrusion of a ceramic material through a corresponding die, and includes a conductive region 92 and a relatively large resistive " heating " 94). As shown in FIG. 9B, an independent ceramic tile or billet element 96 is formed by coextrusion of a ceramic material through a corresponding die and includes an insulator or heatsink region 98. The arrows shown in Figs. 9A and 9B show the coextrusion direction of the tile element. The binder (s) and other organics of the extruded ceramic material may be removed by heat treatment of the formed tile element.

다음에 다중 타일소자는 집합되어서, 도 9C에 도시된 바와 같이 2개의 소자(90) 사이에 소자(96)의 3 타일 스택(stack)을 갖는 조립체와 같이 될 수 있다. 다음에 이 조립체(100)가 절단되어 개별 점화기 소자를 제공할 수 있다. 전술한 바와 같이, 점화기 소자는 고도의 압력 및 온도에서 필요한 대로 고밀도화될 수 있다. The multi-tile elements can then be aggregated into an assembly with a three tile stack of elements 96 between the two elements 90 as shown in FIG. 9C. This assembly 100 can then be cut to provide individual igniter elements. As mentioned above, the igniter element can be densified as needed at high pressures and temperatures.

본 발명의 점화기를 형성하기 위해 여러 종류의 구성물이 사용될 수 있다. 대체로 양호한 발열부의 구성물은 2개 이상의 성분을 포함하는데 즉, 1) 전도성 재료; 2) 반도체 재료; 및 3) 절연재료를 포함한다. 전도성(냉각) 및 절연성(히트싱크) 영역은 다른 비율로 존재하는 동일한 성분으로 구성될 수 있다. 전형적인 전도 성 재료는 예로서, 몰리브덴 디실리사이드(molybdenum disilicide), 텅스텐 디실리사이드, 질화티타늄과 같은 질화물, 탄화티타늄과 같은 탄화물을 포함한다. 전형적인 반도체는 탄화규소(도핑된 것과 도핑되지 않은 것) 및 탄화붕소와 같은 탄화물을 포함한다. 전형적인 절연재료는 알루미나와 같은 금속산화물 또는 AlN 및/또는 Si3N4 와 같은 질화물을 포함한다. Various types of components can be used to form the igniter of the present invention. In general, the constituents of the preferred heating element comprise two or more components, i.e. 1) a conductive material; 2) semiconductor materials; And 3) insulating material. The conductive (cooling) and insulating (heatsink) regions may be composed of the same components present in different proportions. Typical conductive materials include, for example, molybdenum disilicide, tungsten disilicide, nitrides such as titanium nitride, carbides such as titanium carbide. Typical semiconductors include carbides such as silicon carbide (doped and undoped) and boron carbide. Typical insulating materials include metal oxides such as alumina or nitrides such as AlN and / or Si 3 N 4 .

여기서 언급한 바와 같이, 용어 전기절연재료는 적어도 약 1010 ohm-cm 의 실온 저항률을 갖는 재료를 가리킨다. 본 발명의 점화기의 전기절연재료의 성분은 단독으로 또는 기본적으로 하나 이상의 금속질화물 및/또는 금속산화물로서 구성되고, 대안으로 절연성분이 금속산화물(들) 또는 금속질화물(들)에 부가하여 재료들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연재료 성분은 부가적으로 질화알루미늄(AlN), 질화규소 또는 질화붕소와 같은 질화물; 희토 산화물(예로서 산화이트륨); 또는 희토 옥시니트라이드(rare earth oxynitride)를 포함할 수 있다. 절연재료의 양호한 첨가 재료는 질화알루미늄(AlN)이다. As mentioned herein, the term electrically insulating material refers to a material having a room temperature resistivity of at least about 10 10 ohm-cm. The components of the electrically insulating material of the igniter of the present invention, alone or in principle, consist of one or more metal nitrides and / or metal oxides; alternatively the insulating components comprise materials in addition to the metal oxide (s) or metal nitride (s). can do. For example, the insulating material component may additionally include a nitride such as aluminum nitride (AlN), silicon nitride or boron nitride; Rare earth oxides (eg yttrium oxide); Or rare earth oxynitride. A preferred addition material of the insulating material is aluminum nitride (AlN).

여기서 언급한 바와 같이, 반도체 세라믹(또는 "반도체")은 약 10과 약 108 ohm-cm 사이의 실온 저항률을 갖는 세라믹이다. 반도체 성분이 발열부 성분의 약 45 v/o 보다 많게 존재한다면(전도성 세라믹이 약 6-10 v/o 범위에 있을 때), 합성적인(resultant) 구성물은 고압 응용에 대해서는 (절연체의 부족 때문에) 너무 큰 전도성을 가지게 된다. 반대로, 반도체 재료가 약 10 v/o 보다 적게 존재한다면(전도성 세라믹이 약 6-10 v/o 범위에 있을 때), 합성적인 구성물은 (절연체의 과다 때문에) 너무 큰 저항성을 가지게 된다. 다시, 더 높은 수준의 전도체에서는, 필요한 전압을 달성하기 위해 절연체와 반도체 비율의 더 많은 저항성 혼합이 필요하게 된다. 통상적으로, 반도체는 탄화규소(도핑된 것과 도핑되지 않은 것) 및 탄화붕소로 구성되는 그룹에서 선택된 탄화물이다. 대체로 탄화규소가 양호하다. As mentioned herein, a semiconductor ceramic (or “semiconductor”) is a ceramic having a room temperature resistivity between about 10 and about 10 8 ohm-cm. If the semiconductor component is present at more than about 45 v / o of the heating element (when the conductive ceramic is in the range of about 6-10 v / o), the resultant composition may not be suitable for high pressure applications (due to lack of insulation). Too much conductivity. Conversely, if the semiconductor material is present in less than about 10 v / o (when the conductive ceramic is in the range of about 6-10 v / o), the synthetic composition will have too much resistance (due to the excess of insulators). Again, at higher levels of conductors, more resistive mixing of the insulator and semiconductor ratios is needed to achieve the required voltage. Typically, the semiconductor is a carbide selected from the group consisting of silicon carbide (doped and undoped) and boron carbide. Silicon carbide is generally good.

여기서 언급한 바와 같이, 전도성 재료는 약 10-2 ohm-cm 보다 작은 실온 저항률을 갖는 재료이다. 전도성 성분이 발열부 구성물의 35 v/o 보다 많은 양이 존재한다면, 발열부 구성물의 합성적인 세라믹이 너무 큰 전도성을 가질 수 있다. 통상적으로, 전도체는 몰리브덴 디실리사이드, 텅스텐 디실리사이드, 및 질화티타늄과 같은 질화물, 그리고 탄화티타늄과 같은 탄화물로 이루어진 그룹에서 선택된다. 대체로 몰리브덴 디실리사이드가 바람직하다. As mentioned herein, the conductive material is a material having a room temperature resistivity of less than about 10 −2 ohm-cm. If the conductive component is present in an amount greater than 35 v / o of the heating component, the synthetic ceramic of the heating component may have too high conductivity. Typically, the conductor is selected from the group consisting of molybdenum disilicide, tungsten disilicide, and nitrides such as titanium nitride, and carbides such as titanium carbide. In general, molybdenum disilicide is preferred.

대체로, 양호한 발열부(저항성 영역) 구성물은, (a) 적어도 약 1010 ohm-cm 의 저항률을 갖는 전기절연재료가 약 50과 80 v/o 사이; (b) 약 10과 약 108 ohm-cm 사이의 저항률을 갖는 반도체 재료가 약 0(반도체 재료가 사용되지 않는 경우)과 약 45 v/o 사이; 및 (c) 약 10-2 ohm-cm 보다 작은 저항률을 갖는 금속성 전도체가 약 5와 35 v/o 사이를 포함한다. 양호하게는, 발열부는 전기절연 세라믹 50-70 v/o, 반도체 세라믹 10-45 v/o, 및 전도성 재료 6-16 v/o 를 포함한다. 본 발명의 점화기에 사용하기 위해 특히 양호한 발열부 구성물은 MoSi2 10 v/o, SiC 20 v/o, 및 나머지 AlN 또는 Al2O3 를 함유한다. In general, good heat generating (resistive region) constructs may comprise (a) between about 50 and 80 v / o of an electrically insulating material having a resistivity of at least about 10 10 ohm-cm; (b) a semiconductor material having a resistivity between about 10 and about 10 8 ohm-cm between about 0 (if no semiconductor material is used) and about 45 v / o; And (c) a metallic conductor having a resistivity of less than about 10 −2 ohm-cm between about 5 and 35 v / o. Preferably, the heat generating portion comprises electrically insulating ceramic 50-70 v / o, semiconductor ceramic 10-45 v / o, and conductive material 6-16 v / o. Particularly good heating components for use in the igniter of the invention contain MoSi 2 10 v / o, SiC 20 v / o, and the remaining AlN or Al 2 O 3 .

전술한 바와 같이, 본 발명의 점화기는 발열부(저항성) 영역과 전기 접속하는 비교적 작은 저항률의 냉각부를 포함하고, 이것이 와이어 도선을 점화기에 부착할 수 있게 한다. 양호한 냉각부 영역들은, 예로서 AlN 및/또는 Al2O3 또는 기타 절연재료; SiC 또는 기타 반도체 재료; 및 MoSi2 또는 기타 전도성 재료로서 구성되는 영역들을 포함한다. 그러나, 냉각부 영역들은 발열부보다 더 높은 백분율의 전도성 및 반도체 재료(예로서 SiC 및 MoSi2)를 가질 것이다. 양호한 냉각부 영역의 구성물은 산화알루미늄이 약 15 내지 65 v/o, 질화알루미늄 또는 기타 절연체 재료; 그리고 MoSi2 가 약 20 내지 70 v/o, 및 SiC 또는 기타 전도성 및 반도체 재료를 약 1:1 내지 약 1:3의 체적비로서 포함한다. 많은 응용에서 더 양호하게는, 냉각부가 AlN 및/또는 Al2O3 약 15 내지 50 v/o, SiC 15 내지 30 v/o, 및 MoSi2 30 내지 70 v/o 를 포함한다. 제조의 용이성을 위해서, 양호하게는 냉각부 구성물은 발열부 구성물과 동일한 재료로서 형성되는 한편, 반도체 및 전도성 재료의 상대적인 양을 더 많이 포함한다. As mentioned above, the igniter of the present invention includes a relatively small resistivity cooling portion in electrical connection with the heat generating portion (resistive) region, which makes it possible to attach the wire leads to the igniter. Preferred cooling zones are, for example, AlN and / or Al 2 O 3 or other insulating material; SiC or other semiconductor material; And regions configured as MoSi 2 or other conductive material. However, the cooler regions will have a higher percentage of conductive and semiconductor materials (eg SiC and MoSi 2 ) than the exothermic portion. The composition of the preferred cooling zone is aluminum from about 15 to 65 v / o, aluminum nitride or other insulator material; And MoSi 2 comprises about 20 to 70 v / o, and SiC or other conductive and semiconductor materials as volume ratios of about 1: 1 to about 1: 3. More preferably in many applications, the cooling portion comprises AlN and / or Al 2 O 3 about 15-50 v / o, SiC 15-30 v / o, and MoSi 2 30-70 v / o. For ease of manufacture, the cooling component preferably is formed as the same material as the heating component, while containing more of the relative amounts of semiconductor and conductive material.

본 발명의 점화기에 사용되기 위해 특히 양호한 냉각부 구성물은 MoSi2 20 내지 35 v/o, SiC 45 내지 60 v/o, 및 나머지 AlN 및/또는 Al2O3 를 함유한다. Particularly preferred cooling components for use in the igniter of the present invention contain MoSi 2 20-35 v / o, SiC 45-60 v / o, and the remaining AlN and / or Al 2 O 3 .

적어도 어떤 응용에서는, 본 발명의 점화기는 적절하게 부도체(절연체 또는 히트싱크) 영역을 포함할 수 있지만, 본 발명의 특히 양호한 점화기는 전술한 바와 같이 적어도 제1전도성 영역의 길이의 대부분과 접촉하는 세라믹 절연체 섬(insular)을 가지지는 않는다. In at least some applications, the igniter of the present invention may suitably comprise an insulator (insulator or heatsink) region, but particularly preferred igniters of the present invention are in contact with at least the majority of the length of the first conductive region, as described above. It does not have an insulator island.

사용되는 경우에, 그러한 히트싱크 영역은 전도성 영역이나 발열부 중 어느 한쪽, 또는 이들 양쪽 모두와 결합될 수 있다. 양호하게는, 소결된 절연체 영역은 실온에서 적어도 약 1014 ohm-cm 의 저항률을 가지고, 또 작동 온도에서 적어도 104 ohm-cm 의 저항률을 가지고, 적어도 150 MPa의 강도를 가진다. 양호하게, 절연체 영역은 작동(점화)온도에서의 저항률이 발열부 영역의 저항률보다 적어도 2 크기 자리수(order of magnitude)가 크다. 적절한 절연체 구성물은 하나 이상의 질화알루미늄과 알루미나 및 질화붕소를 적어도 약 90 v/o를 포함한다. 본 발명의 점화기의 특히 양호한 절연체 구성물은 AlN 60v/o; Al2O3 10 v/o; 및 나머지 SiC로서 이루어진다. 본 발명의 점화기에 사용하기 위해 다른 양호한 히트싱크 구성물은 AlN 80v/o 및 SiC 20 v/o를 포함한다. When used, such heat sink regions can be combined with either conductive regions, heat generating portions, or both. Preferably, the sintered insulator region has a resistivity of at least about 10 14 ohm-cm at room temperature, a resistivity of at least 10 4 ohm-cm at operating temperature, and has a strength of at least 150 MPa. Preferably, the insulator region has a resistivity at operating (ignition) temperature of at least two orders of magnitude greater than the resistivity of the heat generating region. Suitable insulator constructions include at least about 90 v / o of at least one aluminum nitride, alumina and boron nitride. Particularly preferred insulator constructions of the igniters of the present invention are AlN 60v / o; Al 2 O 3 10 v / o; And the remaining SiC. Other preferred heatsink constructions for use with the igniter of the present invention include AlN 80v / o and SiC 20 v / o.

본 발명의 점화기는 많은 응용분야에서 사용될 수 있는데, 즉 노 및 요리기구, 베이스보드 히터(baseboard heater), 보일러 및 난로 탑(stove top)과 같은 기상 연료 점화 응용분야를 포함한다. 특히, 본 발명의 점화기는 스톱 탑(stop top) 가스 버너뿐만 아니라 가스로를 위한 점화원으로서 사용될 수 있다.The igniters of the present invention can be used in many applications, including gaseous fuel ignition applications such as furnaces and cookers, baseboard heaters, boilers and stove tops. In particular, the igniter of the present invention can be used as an ignition source for gas furnaces as well as stop top gas burners.

또한 본 발명의 점화기는 예를 들어 운송수단(vehicle)의 사전가열을 제공하는 운송수단(예로서 자동차) 히터에서 액체연료(예로서 등유, 가솔린)를 증발시켜 점화하는 경우에 그 점화에 사용하기에 특히 적합하다. The igniter of the present invention is also intended for use in ignition when ignited by evaporating liquid fuel (e.g. kerosene, gasoline) from a vehicle (e.g. automobile) heater that provides preheating of the vehicle, for example. Particularly suitable for

본 발명의 양호한 점화기는 글로우 플러그(glow plug)로서 알려져 있는 가열 장치와는 구별된다. 다른 것 중에서, 빈번하게 사용되는 글로우 플러그는 자주 비교적 낮은 온도, 예를 들어 약 800℃, 900℃ 또는 1000℃의 최대온도까지 가열하고, 이로써 연료의 직접 점화를 제공하기보다 공기 체적을 가열하며, 반면에 본 발명의 양호한 점화기는 연료의 직접 점화를 제공하도록 적어도 약 1200℃, 1300℃ 또는 1400℃ 정도의 최대 고온을 제공할 수 있다. 본 발명의 양호한 점화기는 또한 통상 글로우 플러스 시스템과 함께 사용되는 바와 같이, 가스연소실을 제공하도록 소자 둘레에 또는 적어도 소자의 일부분을 기밀 실링(air-tight sealing)을 포함할 필요가 없다. 더 나아가, 본 발명의 양호한 점화기는 비교적 높은 전원전압(line voltage), 예로서 60볼트 이상 또는, 220볼트, 230볼트 및 240볼트를 포함한 120볼트 이상과 같이, 24볼트를 초과한 전원전압에서 유용하며, 반면에 글로우 플러그는 통상적으로 12 내지 24볼트의 전압에서만 사용되고 있다. Preferred igniters of the present invention are distinguished from heating devices known as glow plugs. Among others, frequently used glow plugs often heat up to relatively low temperatures, for example up to a maximum temperature of about 800 ° C., 900 ° C. or 1000 ° C., thereby heating the air volume rather than providing direct ignition of the fuel, On the other hand, a preferred igniter of the present invention may provide a maximum high temperature of at least about 1200 ° C., 1300 ° C. or 1400 ° C. to provide direct ignition of the fuel. Preferred igniters of the present invention also do not need to include air-tight sealing around or at least part of the device to provide a gas combustion chamber, as is typically used with glow plus systems. Furthermore, the preferred igniters of the present invention are useful at supply voltages greater than 24 volts, such as relatively high line voltages, such as 60 volts or more, or 120 volts or more, including 220, 230 and 240 volts. On the other hand, glow plugs are typically used only at voltages of 12 to 24 volts.

제한하지 않는 아래의 실례는 본 발명을 예증하고 있다. 여기서 언급된 모든 문서는 전체적으로 본원에서 참고로 하였다. The following examples, which are not limiting, illustrate the present invention. All documents mentioned herein are incorporated herein by reference in their entirety.

실례 1: 점화기 제작 Example 1: Build an igniter

저항성 구성물(15 vol% MoSi2, 20 vol% SiC, 나머지 Al2O3) 및 절연용 구성물(20 vol% SiC 및 80 vol% Al2O3)의 분말들이 약 16 wt% 물과 5wt% 메틸 셀룰로스(Dow A4M)와 혼합되어 2개의 페이스트를 형성하였다. 상기 2개의 페이스트가 피스톤 압출기의 통 내에 채워져서 절연용 페이스트가 원통형 코어를 형성하고, 전도용 페이스트가 원통형 외피를 형성하였다. 2개의 혼합물이 공압출되어 약 0.300" 직경의 동축상 클래드 로드(clad rod)를 형성하였다. 다음에 이 로드가 습기를 제거하도록 65℃에서 경화되고 1" 내지 3" 길이들로 절단되었다. 샘플들은 팁코팅법에 의해 전도용 구성물(30 vol% MoSi2, 20 vol% SiC, 나머지 Al2O3)의 슬러리로써 길이의 1/2이 코팅되었다. 슬러리는 분산제와, 저점성 베이스 유체를 포함하며, 상기 저점성 베이스 유체는 이소프로필 알콜, PEG 400(유화제; 스테아린산의 반응 생성물), SANTICIZER 160(가소제; 부틸 벤질), BUTWAR B76(몬산토(Mosanto); 폴리비닐 부티랄), 111M 분산제(DARVAN)를 포함한다. 코팅된 샘플은 결합제를 태워 제거하도록 1200℃의 아르곤 분위기에서 예비소결되고(pre-sintered), 질화붕소로 코팅되고, 유리-열간등압성형기 하에서 1시간 동안 1750℃에서 고밀도화되었다. 고밀도화된 부품은 그릿 블라스팅(grit-blasting)에 의해 청정되었고, 전기회로가 굴곡된 표면의 대향 측면들에 홈들을 절삭함으로써 형성되었다. 홈들은 코팅되지 않은 단부에서 부품 길이의 1/8" 내지 1/4" 앞에 있었다. 이제 홈에 의해 격리된 코팅된 단부의 두 표면들은 점화기의 두 다리를 형성하고, 60볼트 전압의 전원장치에 연결되었을 때 약 1200℃의 온도를 달성하였다. The powders of the resistive constituents (15 vol% MoSi 2 , 20 vol% SiC, remaining Al 2 O 3 ) and the insulating constituents (20 vol% SiC and 80 vol% Al 2 O 3 ) were approximately 16 wt% water and 5 wt% methyl. It was mixed with cellulose (Dow A4M) to form two pastes. The two pastes were filled in the barrel of the piston extruder so that the insulating paste formed a cylindrical core and the conductive paste formed a cylindrical sheath. The two mixtures were coextruded to form a coaxial clad rod of about 0.300 "diameter. The rod was then cured at 65 ° C. and cut into 1" to 3 "lengths to remove moisture. They were coated by a tip coating method with a slurry of conducting composition (30 vol% MoSi 2 , 20 vol% SiC, remaining Al 2 O 3 ), half the length of which contained a dispersant and a low viscosity base fluid. The low viscosity base fluid is isopropyl alcohol, PEG 400 (emulsifier; reaction product of stearic acid), SANTICIZER 160 (plasticizer; butyl benzyl), BUTWAR B76 (Mosanto; polyvinyl butyral), 111M dispersant (DARVAN) The coated sample was pre-sintered in an argon atmosphere at 1200 ° C. to burn off the binder, coated with boron nitride, and densified at 1750 ° C. for 1 hour under a glass-hot isostatic press. Densified parts are grit Cleaned by blast-blasting, the electrical circuit was formed by cutting the grooves on opposite sides of the curved surface. The grooves were 1/8 "to 1/4" ahead of the part length at the uncoated end. The two surfaces of the coated end isolated by the grooves now form two legs of the igniter and achieve a temperature of about 1200 ° C. when connected to a 60 volt power supply.

실례 2: 점화기 제작 Example 2: igniter fabrication

전도용 구성물(30 vol% MoSi2, 20 vol% SiC, 나머지 Al2O3) 및 절연용 구성물(20 vol% SiC 및 80 vol% Al2O3)의 분말들이 약 16 wt% 물과 5wt% 메틸 셀룰로스(Dow A4M)와 혼합되어 2개의 페이스트를 형성하였다. 상기 2개의 페이스트가 피스톤 압출기의 통 내에 채워져서 전도용 페이스트가 원통형 코어를 형성하고, 절연 용 페이스트가 원통형 외피를 형성하였다. 2개의 혼합물이 공압출되어 약 0.300" 직경의 동축상 클래드 로드(clad rod)를 형성하였다. 다음에 이 로드가 습기를 제거하도록 65℃에서 경화되고 1" 내지 3" 길이들로 절단되었다. 샘플들은 팁코팅법에 의해 전도용 구성물(30 vol% MoSi2, 20 vol% SiC, 나머지 Al2O3)의 슬러리로써 길이의 1/2이 코팅되고, 나머지 길이의 절반은 저항성 구성물(15 vol% MoSi2, 20 vol% SiC, 나머지 Al2O3)의 슬러리로써 코팅되었다. 슬러리는 분산제와, 저점성 베이스 유체를 포함하며, 상기 저점성 베이스 유체는 이소프로필 알콜, PEG 400, SANTICIZER 160, BUTWAR B76, 111M 분산제를 포함한다. 코팅된 샘플은 결합제를 태워 제거하도록 1200℃의 아르곤 분위기에서 예비소결되고(pre-sintered), 질화붕소로 코팅되고, 유리-열간등압성형기 하에서 1시간 동안 1750℃에서 고밀도화되었다. 고밀도화된 부품은 그릿 블라스팅(grit-blasting)에 의해 청정되었고, 전기회로가 전도층으로 코팅된 단부에 있는 로드의 팁에서부터 1/8" 절삭함으로써 형성되었다. 절연층에 의해 격리된 절삭 단부의 외부 표면 및 코어가 점화기의 두 다리를 형성하고, 60볼트 전압의 전원장치에 연결되었을 때 약 1200℃의 온도를 달성하였다. The powders of the conducting composition (30 vol% MoSi 2 , 20 vol% SiC, the remaining Al 2 O 3 ) and the insulating composition (20 vol% SiC and 80 vol% Al 2 O 3 ) are about 16 wt% water and 5 wt% methyl It was mixed with cellulose (Dow A4M) to form two pastes. The two pastes were filled in the barrel of the piston extruder so that the conductive paste formed a cylindrical core and the insulating paste formed a cylindrical sheath. The two mixtures were coextruded to form a coaxial clad rod of about 0.300 "diameter. The rod was then cured at 65 ° C. and cut into 1" to 3 "lengths to remove moisture. They are coated with a half coat of slurry with conductive components (30 vol% MoSi 2 , 20 vol% SiC, remaining Al 2 O 3 ) by tip coating, and half of the length is resistive component (15 vol% MoSi). 2 , 20 vol% SiC, remaining Al 2 O 3 ) The slurry comprises a dispersant and a low viscosity base fluid, the low viscosity base fluid being isopropyl alcohol, PEG 400, SANTICIZER 160, BUTWAR B76 The coated sample was pre-sintered in an argon atmosphere at 1200 ° C. to burn off the binder, coated with boron nitride, and at 1750 ° C. for 1 hour under a glass-hot isostatic press. Densified parts Was clean by grit blasting (grit-blasting), electrical circuitry is formed by 1/8 "from the cutting tip of the rod in the end portion coated with a conductive layer. The outer surface and core of the cutting end isolated by the insulating layer formed two legs of the igniter and achieved a temperature of about 1200 ° C. when connected to a 60 volt power supply.

실례 3: 다른 점화기 제작 Example 3: Build a Different Lighter

저항성 구성물(15 vol% MoSi2, 20 vol% SiC, 나머지 Al2O3) 및 절연용 구성물(20 vol% SiC 및 80 vol% Al2O3)을 형성하기 위해 혼합된 세라믹 분말들이 개별적으로 약 16 wt% 물과 5wt% 메틸 셀룰로스(클라리언트(Clariant)로부터 구입가능하 다)와 혼합되어 2개의 세라믹 페이스트를 형성하였다. 상기 2개의 페이스트가 이층(two-layer) 공압출 다이내로 넣기 위해 조립된 두-피스톤 압출기의 통들 내에 채워졌다. 절연체 페이스트가 코어를 형성하고, 저항성 페이스트가 약 0.015인치 두께의 스킨층(skin layer)을 형성하였다. 공압출된 로드는 약 0.25" 의 외경을 가진다. 다음에 이 로드가 습기를 제거하도록 65℃에서 경화되고 1.25" 길이들로 절단되었다. 샘플들은 분리(debind)되어 고밀도화되었다. 고밀도화된 부품들이 그릿 블라스팅에 의해 청정되었고, 전기회로가 단부에서부터 1/8인치까지 대향 측면들에 홈들을 절삭함으로써 형성되었다.The ceramic powders mixed together to form the resistive component (15 vol% MoSi 2 , 20 vol% SiC, the remaining Al 2 O 3 ) and the insulating component (20 vol% SiC and 80 vol% Al 2 O 3 ) are individually weak. 16 wt% water and 5 wt% methyl cellulose (commercially available from Clariant) were mixed to form two ceramic pastes. The two pastes were filled in the bins of a two-piston extruder assembled to put into a two-layer coextrusion die. The insulator paste formed the core and the resistive paste formed a skin layer about 0.015 inches thick. The coextruded rod had an outer diameter of about 0.25 ". The rod was then cured at 65 ° C and cut into 1.25" lengths to remove moisture. Samples were separated and densified. The densified parts were cleaned by grit blasting and an electrical circuit was formed by cutting grooves on opposite sides from the end to 1/8 inch.

본 발명이 특정한 실시예를 참고하여 상세히 설명되었다. 그러나 기술에 숙련된 자는 본 발명의 설명을 심사숙고하면 본 발명의 정신 및 범위내에서 변경 및 개선을 할 수 있다. The invention has been described in detail with reference to specific embodiments. However, those skilled in the art can make changes and improvements within the spirit and scope of the present invention if the description of the present invention is contemplated.

Claims (21)

세라믹 소자를 압출하는 것을 포함하는 저항성 점화기 제조방법.A resistive igniter manufacturing method comprising extruding a ceramic device. 제1항에 있어서, 세라믹 소자는 저항률이 다른 2개의 이상의 영역을 포함하는 저항성 점화기 제조방법.The method of claim 1, wherein the ceramic element comprises two or more regions having different resistivities. 제1항에 있어서, 세라믹 소자는 이 소자의 단면을 통과하는 저항률이 다른 영역들을 포함하는 저항성 점화기 제조방법.2. The method of claim 1 wherein the ceramic device comprises regions of differing resistivity through the cross section of the device. 제1항에 있어서, 명확히 구별된 저항률의 제2영역을 노출시키기 위해 제1저항률 영역에서 적어도 일부분을 제거하는 것을 추가로 포함하는 저항성 점화기 제조방법.The method of claim 1, further comprising removing at least a portion of the first resistivity region to expose a second region of distinct resistivity. 제1항에 있어서, 제1영역은 제2영역보다 작은 저항률을 갖는 저항성 점화기 제조방법.The method of claim 1 wherein the first region has a resistivity less than the second region. 제1항에 있어서, 하나 이상의 세라믹 구성물을 세라믹 소자의 적어도 일부분에 적용하는 것을 추가로 포함하는 저항성 점화기 제조방법.The method of claim 1, further comprising applying one or more ceramic components to at least a portion of the ceramic device. 제6항에 있어서, 전도성 세라믹 구성물을 상기 세라믹 소자에 적용하는 저항성 점화기 제조방법.7. The method of claim 6 wherein a conductive ceramic component is applied to the ceramic device. 제6항에 있어서, 저항률이 다른 적어도 2개의 구별된 세라믹 구성물을 상기 세라믹 소자에 적용하는 저항성 점화기 제조방법.7. The method of claim 6 wherein at least two distinct ceramic constructs having different resistivities are applied to the ceramic element. 제1항에 있어서, 압출된 세라믹 소자를 고밀도화하는 것을 추가로 포함하는 저항성 점화기 제조방법.10. The method of claim 1, further comprising densifying the extruded ceramic device. 제1항에 있어서, 점화기 내부의 일부분을 제거하는 저항성 점화기 제조방법.2. The method of claim 1 wherein a portion of the interior of the igniter is removed. 제1항에 있어서, 세라믹 타일소자와 타일소자를 절단하여 다수의 점화기 소자를 제공하는 저항성 점화기 제조방법.The method of claim 1, wherein the ceramic tile device and the tile device are cut to provide a plurality of igniter elements. 세라믹 소자를 압출함으로써 얻을 수 있는 세라믹 점화기 소자.Ceramic igniter element obtained by extruding a ceramic element. 제12항에 있어서, 소자는 저항률이 다른 2개 이상의 영역을 포함하는 세라믹 점화기 소자.13. The ceramic igniter element of claim 12 wherein the element comprises at least two regions having different resistivities. 제12항에 있어서, 명확히 구별되는 저항률의 제2영역을 노출시키기 위해 제1 저항률 영역의 적어도 일부분이 제거되어 있는 세라믹 점화기 소자.13. The ceramic igniter element of claim 12 wherein at least a portion of the first resistivity region is removed to expose a second region of distinct resistivity. 제14항에 있어서, 제1영역은 제2영역보다 작은 저항률을 갖는 세라믹 점화기 소자.15. The ceramic igniter element of claim 14 wherein the first region has a resistivity less than the second region. 제12항에 있어서, 하나 이상의 세라믹 구성물을 형성된 세라믹 소자의 적어도 일부분에 적용한 세라믹 점화기 소자.13. The ceramic igniter element of claim 12 wherein at least one ceramic component is applied to at least a portion of the formed ceramic element. 제12항에 있어서, 점화기 소자는 점화기 길이의 적어도 일부분을 위해 실질적으로 둥근 횡단면 형상을 갖는 세라믹 점화기 소자.13. The ceramic igniter element of claim 12 wherein the igniter element has a substantially round cross-sectional shape for at least a portion of the igniter length. 제12항에 있어서, 점화기 소자는 원형이 아닌 횡단면 형상을 갖는 세라믹 점화기 소자.13. The ceramic igniter element of claim 12 wherein the igniter element has a cross-sectional shape that is not circular. 제12항 내지 제18항 중 어느 한 항에 의한 점화기를 가로질러 전류를 인가하는 것을 포함하는 기체연료 점화방법. A gaseous fuel ignition method comprising applying a current across an igniter according to claim 12. 제19항에 있어서, 상기 전류는 공칭전압이 6, 8, 10, 12, 24, 120, 220, 230 또는 240볼트를 갖는 기체연료 점화방법. 20. The method of claim 19, wherein the current has a nominal voltage of 6, 8, 10, 12, 24, 120, 220, 230, or 240 volts. 제11항 내지 제18항 중 어느 한 항에 의한 점화기를 포함하는 가열장치. 19. Heating device comprising the igniter according to any one of claims 11 to 18.
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