CN101874182A - 加热元件系统 - Google Patents

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Abstract

在此提供了新的加热系统，它们包括可靠地包封了一个电阻性点火器元件的一种匹配块元件。优选的点火器系统可以防止不希望的湿气和其他物质接触该点火器元件的电引线部分。该点火器可以包封在金属和/或陶瓷中，这可以起到一种电接地的作用。

Description

加热元件系统
本申请要求在2007年9月23日提交的美国申请号60/995017的权益，该申请通过引用以其全文结合在此。
技术领域
本发明总体上涉及加热元件，并且更具体地涉及陶瓷点火器，它们包含用于该装置的电触点部分的改进的密封。
背景技术
已经发现陶瓷点火器日益用于某些点火应用中，诸如气体点火的加热炉、火炉以及干衣机。总体上请参见美国专利号3,875,477、3,928,910、3,974,106、4,260,872、4,634,837、4,804,823、4,912,305、5,085,237、5,191,508、5,233,166、5,378,956、5,405,237、5,543,180、5,785,911、5,786,565、5,801,361、5,820,789、5,892,201、6,028,292、以及美国专利6,078,028。
虽然已经改进了陶瓷点火器的设计和性能，但是仍然存在的问题可以防止最佳的功能。一个持久的问题是湿气或其他流体渗透进点火器的电引线或触点部分，即电触点典型地通过一个引线架与该点火器元件相匹配的地方。
渗透性流体可源自多种来源，包括来自周围区域和环境大气中的湿气连同液体燃料(诸如该陶瓷元件点燃的煤油)。
烹饪环境是尤其有问题的。在燃气炉的设置中使用的陶瓷点火器经常与散发自火炉上的锅或其他器具的溢出或溅出流体(例如，液体、蒸气、等等)相接触。
因此令人希望的是具有能够提供增强的性能特性的新的陶瓷点火器。将特别令人希望的是有对于点火器的电触点部分的不希望的流体渗透和/或氧化具有增强的耐受性的新式陶瓷点火器。
发明内容
我们现在提供新的加热元件，它们可以对人们不希望的湿气渗透表现出显著增强的耐受性。
一方面，提供了新的点火系统，它们包括一个匹配块元件，该块元件可靠地包封一个电阻性点火器元件。优选的点火器系统可以防止不希望的湿气和其他物质接触该点火器元件的电引线部分。陶瓷电阻性点火器元件对许多应用都是优选的。
在一个优选的方面，提供了包含一个单一电引线的点火器系统。此类单引线系统适当地包括一个块元件，该块元件可以作为一种电气接地起作用，例如其中该块元件的至少一部分是由一种非导体诸如一种陶瓷或聚合物材料组成。
在优选的系统中，点火器元件以及块元件相匹配来提供这些元件可靠的、所希望的定位，例如其中该点火器元件的高度和角度借助这些元件的匹配相对于该点火器元件如所希望的进行固定。这些元件的这种可靠的匹配和定位可以提供该系统始终如一的点火性能。
在具体的方面，电阻性点火器元件是被配置与块元件接合。例如，电阻性点火器元件可以包含一个或多个槽或凸缘，它们将与块元件的相应特征相匹配，或者可以利用其他的附接，例如可以适当地采用带螺纹的或压力装配的接合。
在优选的实施方案中，包封的块元件和电阻性点火器元件是独立的、不同的部件，例如该块和点火器元件可以通过钎焊或附接相配合。然而，在其他实施方案中，块元件和点火器元件可以是一个单一的完整部件，即这些元件在正常使用中不被分开。例如，块元件和点火器元件可以用陶瓷材料在批次或注塑模制方法中制造。
该块元件可以用不同材料制造，包括例如烧结陶瓷、金属以及类似物、或金属和陶瓷两者。至少一部分由一种烧结陶瓷组成的块元件对于某些应用可以是优选的，诸如像在此披露的单引线设计。
同样提供了制造本发明的点火器系统的方法，这些方法可以包括以一种可释放的装配接合使该点火器元件以及块元件靠近。此类方法还可以包括形成一种点火器系统，其中点火器元件以及块元件是整体形成的(例如，单一的陶瓷元件)。
用于生产本发明的点火器系统的特别优选的方法包括将引线架元件以及块元件单一步骤地附接至一个点火器元件上。更确切地讲，此类方法可以包括(a)提供一个组件，该组件包括与一个陶瓷点火器元件和包封该点火器元件的一个块元件相关联的一个引线架元件；并且(b)对该组件进行热处理以使引线架元件以及块元件固定在点火器元件上。这种热处理可以通过一种钎焊材料将引线架元件以及块元件熔化在点火器元件上，优选地，其中一种单一的热处理或循环将引线架元件和块元件两者都熔化在点火器元件上。
本发明进一步包括加热系统，这些加热系统可以包括一个加热器具(例如，燃气炉具顶层炉)，该加热器具包括放置在该器具中的一个所讨论的点火器系统来点燃燃料。对于某些应用，该点火器系统优选放置在器具之中，其中该器具的作用是使点火器接地，并且可以采用一种单引线点火器系统。
本发明的点火器系统将在大量应用中具有重要的实用性。具体地讲，本发明的点火器在经常存在流体的环境中例如烹饪环境中将是特别有用的，例如来点燃一个炉具顶层气体燃烧口，这里可发生经常地暴露于流体的情况。
更确切地说，在烹饪环境中，块元件可以保护点火器元件(包括它的电触点部分)远离流体的溅出，流体的溅出可能造成点火器系统的电短路或其他退化或故障。
本发明的其他方面披露在下文中。
附图说明
图1以局部幻影视图示出了本发明的一种点火器系统；
图2示出了一种优选的块元件；
图3示出了本发明的一种进一步优选的点火器系统；
图4示出了沿着图3的线4A-4A的视图；
图5A和5B示出了一种优选的单引线点火器系统(块元件以幻影视图示出)；
图6描绘了本发明的一种优选的双引线点火器系统(块元件以幻影视图示出)；并且
图7示出了嵌套在加热器具之中的一个点火器系统。
具体实施方式
如以上所讨论的，我们现在提供的陶瓷点火器系统包括了相关联的点火器元件以及块元件、并且可以对于人们不希望的湿气或其他的环境渗透展现出显著增强的耐受性。
本发明的点火器系统可以适当地具有不同的构形，包括例如基本上矩形的或基本上圆柱形的(杆形的)，包括具有变化的截面尺寸的圆柱形，诸如一个锥形的或变窄的尖端部分。
现在参见附图的图1，一种优选的点火器系统10包括被块元件14(块元件以幻影视图示出)包封的点火器元件12。
如以上所讨论的，元件12和14优选是紧固地嵌套的，由此块元件14可以有效地保护点火器12免于在使用过程退化，包括将点火器元件密封以免于不希望的湿气渗透。
在某些优选的实施方案中，点火器系统10不包括任何类型的密封剂材料来固定点火器元件12和块元件14，诸如在现有系统中使用的一种环氧树脂或灌注系统、或一种气密性密封剂诸如一种陶瓷塑料材料(例如玻璃/云母)，如授予Hamel等人的美国专利6,933,471中所披露的。这就是说，点火器元件以及块元件通过一种压力装配、包括螺纹接合的相匹配凸缘、或其他接合可以紧固地匹配并且保护该点火器元件(包括它的电引线部分)，这不必使用额外的附接材料(诸如环氧树脂或气密性密封剂)。
在其他实施方案中，假如希望进一步固定点火器元件以及块元件，可以采用一种环氧树脂或气密性或其他另外的附接材料，尽管如所讨论的，并不需要这样一种另外的材料来固定该优选的系统。
图2描绘了一种优选的块元件14，它包括一种向外带螺纹的接合16，它可以将一个点火器系统固定在一个更大的系统之中，诸如一种烹饪或加热器具，包括例如一种火炉顶层燃烧口。优选的块元件14还包括一个另外的屏蔽部分18，它可以进一步帮助保护一个被包封的点火器元件，包括它们的电连接部分。
如所讨论的，块元件14可以用不同材料制造，包括一种金属，诸如不锈钢、铝或不同的合金，或一种烧结陶瓷，或一种金属/陶瓷的复合结构。例如，块元件14可以具有一个金属内芯或用绝缘性烧结陶瓷涂覆的框架结构。在一种优选的设计中，一个块元件可以具有一个金属的第一(下部或近端的)部分以及一个烧结陶瓷的上部(或远端的)部分，例如其中该陶瓷的上部的部分是电绝缘的(散热片)。
图3示出了具有相匹配的点火器元件12和块元件14的点火器系统10。在系统10的使用过程中，点火器的锥形的尖端点火区域(或“热区”)20提供了液态或气态燃料的电阻性加热以及点火。为了提供电阻性加热，可以经由在点火器元件的近端24示出的电引线22向系统10提供电力，该电力通过引线架26流入。引线22连通陶瓷导电区28，这些导电区与点火器热区20形成一个电通路。如以上所讨论的，优选的块元件14包括带螺纹的接合16以及凸缘18两者，它们可以起的作用是将点火器系统10紧固地嵌套在一个更大的点火环境诸如一种燃气炉炉台或其他烹饪或加热器具之中。
图4以剖开立体图描绘了点火器系统10，其中块元件14包封点火器元件12。元件12包括热区20，该热区与多个传导区28以及绝缘体或热消散区域30连通。在使用中，电力通过引线22提供给点火器，这种电力通过引线架元件26流入。在图3和4的示例性系统中，点火器12和块元件14是通过使相应元件的凸缘以及槽匹配而可释放地进行固定的。
图5A和5B示出了本发明的一种优选的单引线点火器系统10，其中点火器元件12是固定在块元件14和引线架元件26上。优选的引线架以及它们至点火器元件的附接披露在授予Hamel等人的美国专利7,241,975中。单一的电引线22例如通过图5A中所示的连接点23处的钎焊靠近该点火器元件10的一个导电区域。块14优选具有一种金属构造的下部或近端部分14A以及陶瓷或其他绝缘体的上部或远端部分14B，如图5B中所示。非导体的上部部分14B可以与壳体相匹配，将点火器系统安装进壳体以便使用(例如，燃气炉台)并且为该点火器系统提供一种电气接地。如在此提及的，一个块元件的近端或一个点火器系统的其他特征是相对更接近于同电引线相匹配的点火器元件的末端的部分，并且一个块元件的远端或一个点火器元件的其他特征是相对更接近于包含热的或点火区域的一个点火器元件的末端的部分。
将一根电引线固定至一个点火器元件、或将一个引线架固定至一个点火器或块元件上的适当的钎焊材料是可商购的并且披露在授予Hamel等人的美国专利7,241,975中。对于许多应用，可优选一种银的糊浆材料。
如图5A中描绘的，凸出的导电元件22A可以与块元件14相匹配并且延伸进其中并且由此形成电路(是用点火器元件形成的)的一种电气接地并且使之能够使用一根单一的电引线，如在此讨论的。
图6描绘了一种优选的多引线点火器系统10，它包括点火器元件12与匹配块元件14(以幻影视图示出)以及引线架元件26。第一电引线22A向系统10提供电力并且第二电引线22B可以完成该电路。
图7示出了加热器具40(确切地是一个燃气炉具顶层单元)，它包括具有点火器元件12以及块元件14(块元件以幻影视图示出)的点火器系统10。点火器系统10是嵌套在器具的安装臂42之中，由此点火器的电阻性(热的或点火)区20是与气体燃料端口44邻近的并且可以由此在点火器系统10的使用过程中点燃气体燃料。在图7中可以看到，包封住嵌套凸缘18的块元件将该块元件(并且由此将点火器系统)定位在安装臂42中。块元件14还可以诸如通过安装臂42与加热器具40相匹配，来向该点火器元件系统提供一种电气接地。
对于至少某些应用来说，杆形的或圆柱形的电阻性烧结点火器元件可以是优选的，诸如通过注塑模制生产的元件，如美国专利公开2006/0213897中所描述的。
本发明的点火器元件的热区20、导电区28以及绝缘体区域30的组合物可以适当地变化；然而，对于那些区域，适当的组合物是披露在授予Willkens等人的美国专利5,786,565连同在授予Axelson等人的美国专利5,191,508中的。
更具体地讲，该热区的组合物应该是使得热区展现出大约0.01ohm-cm和大约3.0ohm-cm之间的一种高温(即1350℃)电阻率、以及大约0.01ohm-cm和大约3ohm-cm之间的室温电阻率。
一个优选的热区包含一种电绝缘材料、一种金属导体、以及在一个任选的同样优选的实施方案中连同一种半导体材料的烧结的组合物。如在此使用的，术语“电绝缘的材料”或它们的变体是指具有至少大约1010ohm-cm的室温电阻率的材料，而术语“金属的导体”、“导电材料”以及它们的变体表示具有小于大约10-2ohm-cm的室温电阻率的材料，并且术语“半导体陶瓷”、“半导体材料”或它们的变体表示具有大约10ohm-cm和108ohm-cm之间的室温电阻率的材料。
总体上，对于该陶瓷点火器元件的热区，一种示例性组合物包括(a)大约50体积百分比和大约80体积百分比(vol％或v/o)之间的具有至少大约1010ohm-cm电阻率的一种电绝缘材料；(b)大约5v/o和大约45v/o之间的具有大约10ohm-cm和大约108ohm-cm之间的电阻率的一种半导体材料；以及(c)大约5v/o和大约25v/o之间的具有至少大约10-2ohm-cm的一种金属的导体。
优选地，热区包括50-70v/o的电绝缘材料、10-45v/o的半导体陶瓷、以及6-16v/o的导体材料。
典型地，金属导体是选自下组，其构成为：二硅化钼、二硅化钨、以及氮化物诸如氮化钛、和碳化物诸如碳化钛，其中二硅化钼是一种普遍优选的金属导体。在某些优选实施方案中，该导体材料是MoSi2，它存在的量值为该热区的总的组合物的从大约9vol％到15vol％，更优选为该热区的总的组合物的从大约9vol％到13vol％。
当作为该点火器10的热区12和冷区14a、14b的整个组合物的一部分被包括时，普遍优选的半导体材料包括但不限于：碳化物，特别是碳化硅(掺杂的或未掺杂的)、以及碳化硼。碳化硅是用于陶瓷点火器10中的一种普遍优选的半导体材料。
热区组合物的合适的电绝缘材料组分包括但不限于：一种或多种金属氧化物诸如氧化铝，一种氮化物诸如氮化铝、氮化硅或氮化硼；一种稀土氧化物(例如，氧化钇)；或一种稀土元素氧氮化合物。氮化铝(AlN)和氧化铝(Al2O3)总体上是优选的。
本发明的特别优选的热区组合物包含氧化铝和/或氮化铝、二硅化钼、以及碳化硅。在至少某些实施方案中，二硅化钼优选以从9vol％至12vol％的量值存在。
如以上所讨论的，本发明的点火器元件典型地还包含至少一个或多个低电阻率的处于与该热区电的连接中的导电区域来允许引线附接至该点火器。典型地，一个热区是配置在两个冷区或导电区之间，它们一般构成为，例如，AlN和/或Al2O3或其他绝缘材料；SiC或其他半导体材料；以及MoSi2或其他导电材料。
优选地，冷区或导电区域将具有比热区中存在的显著更高百分比的导电的和/或半导体材料(例如，SiC和MoSi2)。因此，冷区或导电区域典型地具有一个相匹配热区的区域的仅仅大约1/5至1/1000的电阻率，并且不随温度而上升至热区的水平。更优选的是其中该冷区或导电区的室温电阻率为该匹配热区的室温电阻率的5％至20％。
用于本发明的点火器元件中的一种优选的冷区组合包括大约15v/o至65v/o的氧化铝、氮化铝或其他绝缘体材料，以及大约20v/o至70v/o的MoSi2和SiC或体积比为从大约1∶1至大约1∶3的其他导电的或半导体材料。更优选地，这些冷区或导电区包括大约15v/o至50v/o的氧化铝和/或氮化铝、大约15v/o至30v/o的SiC、以及大约30v/o至70v/o的MoSi2。为便于制造，该冷区组合物优选是由与该热区组合物相同的材料形成，但是其中一个或多个冷区的半导体和导体材料的相对量值是高于一个或多个热区。
若包括在一个点火器元件中，该电绝缘的热消散区域适当地是由提供充足的热量来减轻该热区的对流冷却的一种组合物构成的。对于一个热消散区域，适当的陶瓷组合物包括的组合物包括至少大约90vol％的氮化铝、氮化硼、氮化硅、氧化铝以及它们的混合物中的至少一种。当采用AlN-MoSi2-SiC的一种热区组合物时，包括至少90vol％的氮化铝以及高达10vol％的氧化铝的一种散热材料因为兼容的热膨胀以及致密化特性可以是优选的。
本发明的陶瓷点火器系统能够以不同电压来使用，包括但不限于：6、8、12、24、120、220、230、或240伏特的标称电压。本发明的优选的点火器可以从室温迅速加热至工作温度，例如，在大约4秒或更少、甚至3秒或更少、或甚至2.75或2.5秒或更少的时间内到达1350℃。
本发明的优选的点火器系统还可以提供稳定的点火温度以及从60至200瓦特/cm2热区区域的热区功率密度(表面负荷)。
加工该陶瓷组分(即，生坯加工和烧结条件)以及用致密化的陶瓷制造点火器可以通过常规方法完成。典型地，此类方法本质上根据授予Willkens等人的美国专利5,786,565以及授予Axelson等人的美国专利5,191,508进行，它们的披露内容通过引用明确地结合在此。
本发明的点火器的尺寸可以广泛变化并且可以基于该点火器的预期用途而进行选择。例如，一种优选的点火器的长度(图1中的长度e)可以适当地为从大约0.5cm至大约5cm，更优选从大约1cm至大约3cm，并且该点火器的最大截面宽度可以适当地是从大约0.2cm至大约3cm。
类似地，该导电区和热区区域的长度也可以适当地变化。优选地，图1中描绘的构型的一种点火器的第一导电区的长度可以是从0.2cm至2cm、3cm、4cm、5cm或更多。该第一导电区的更典型的长度将是从大约0.5cm至大约5cm。总的热区电通路长度(图1中的长度f)适当地可以是大约0.2cm至5cm或更多。
在优选的系统中，本发明的一种点火器的热区或电阻性区将在标称电压下加热到小于大约1450℃的最大温度；并且在为标称电压的大约110％的高端线电压下是小于大约1550℃的最大温度；并且在为标称电压的大约85％的低端线电压下是小于大约1350℃的最大温度。
块元件还可以具有变化的尺寸并且应该与相关联的点火器元件的尺寸协调。例如，一种优选的块元件的长度(图2中的长度v)适当地可以是从大约0.5cm至大约4cm，更优选从大约1cm至大约3cm，并且该块元件的截面宽度(图2中的长度y)适当地可以是从大约0.2cm至大约3cm。
点火器可以根据普遍已知的程序来生产，诸如授予Washburn等人的美国专利5,405,237中披露的。同样参见以下实例1，用于说明条件。如以上所讨论的，杆形的或圆柱形的点火器元件对于许多应用是优选的，包括通过注塑模制生产的那些元件。参见授予Annavarapu等人的美国专利公布2006/0213897。同样参见以下实例2，用于说明生产一种注塑模制的陶瓷点火器元件的程序。
更确切地，在一种制造方法中，可以使形成的生坯点火器的坯料经受第一次温热压制(例如，小于1500℃诸如1300℃)，接着是第二次高温烧结(例如，1800℃或1850℃)。这第一次温热烧结提供了相对于理论密度大约65％或70％的致密化，并且该第二次更高温度的烧结提供了相对于理论密度高于99％的最终致密化。
在优选的点火器生产方法中，提供了一种坯料片，它包括多个固定的或物理附接的“潜态的”点火器元件。该坯料片具有热区和冷区组合物，它们处于一种生坯状态(未致密化到高于理论密度的大约96％或98％)，但是优选已经烧结到高于理论密度的大约40％或50％并且适当地高达理论密度的90％至95％，更优选高达理论密度的大约60％至70％。这样一种部分的致密化适当地是通过一种温热压制处理(例如，小于1500℃，如1300℃)在诸如3000psi的压力下并且在氩的气氛中持续大约1小时来实现的。
已经发现假如这些热区和冷区组合物被致密化到高于理论密度的75％或80％，该坯料将难以在随后的加工步骤中进行切割。另外，假如这些热区和冷区组合物被致密化到小于大约50％，这些组合物经常在随后的加工过程中降解。该热区部分跨越该坯料的厚度的一个部分延伸，而剩余部分是冷区。
该坯料可以具有相对多种的不同形状和尺寸。优选地，该坯料适当地是基本上是正方形的，例如，一个9英寸乘9英寸的正方形，或其他适当的尺寸或形状，诸如长方形等等。然后该坯料优选被切割成多个部分，诸如用一种金刚石切割工具。优选地，那些部分具有基本上相同的尺寸。例如，对于一个9英寸乘9英寸的坯料，该坯料优选切成三份，其中得到的每个部分是9英寸乘3英寸。
然后该坯料被进一步切割(适当地用一种金刚石切割工具)来提供多个单独的点火器。第一次切割将穿过该坯料，来提供一个点火器元件与相邻元件的物理分离。交互的切割将不穿过该坯料材料的长度，来使得该绝缘区(散热片)能够插入每个点火器中。每次切割(穿过切割和未穿过切割两者)可以间隔开，例如相差大约0.2英寸。
在插入散热片区之后，然后可以将这些点火器进一步致密化，优选至高于理论密度的99％。这种进一步的烧结优选是在高温下(例如，位于或略微高于1800℃下)、在热的等压力下进行。
在该坯料中的几次切割可以适当地在一种自动的过程中完成，其中，放置该坯料并通过一种切割工具经由一种自动系统来切割，例如，在计算机控制下。
一旦被致密化，适当地向该点火器元件的冷区域末端、远离热区区域施加电触点，如图3和4中总体描绘的。这些电触点可以通过例如一种粘合剂固定在该点火器元件上。总体上在每个接触点上附接一个引线架来使之能够与图3、4和5中说明的电源连通。
此后，可以使一个块元件与以上所讨论的点火器元件接合。总体上优选引线架的集成化。例如，在一种优选的生产方法中，提供了一种组件，它包括与一个陶瓷点火器元件和包封该点火器元件的一个块元件相关联的一个引线架元件。该组件可以进行热处理以便诸如通过将该点火器元件钎焊而固定在该引线架元件以及块元件上。
如所讨论的，优选的点火器系统组装方法包括一个单一步骤的引线架元件以及块元件至一个点火器元件的附接。更确切地，此类方法可以包括(a)提供一个组件，该组件包括与一个陶瓷点火器元件以及包封该点火器元件的一个块元件相关联的一个引线架元件；并且(b)热处理该组件以将该引线架元件以及块元件固定在该点火器元件上，其中该热处理可以通过一种钎焊材料在一个单一的热循环熔化中(例如，不涉及高于400℃的冷却)将该引线架元件以及块元件熔化在该点火器元件上。
在一种适当的注塑模制的制造方法中，具有不同电阻率的区域(例如，一个或多个导电区、绝缘体或热消散区域和一个或多个更高电阻性的“热”区)的一种整体的点火器元件可以通过具有不同电阻率的陶瓷或预陶瓷材料的相继的注塑模制而形成。
因此，例如，一种基础元件可以通过将具有第一电阻率的一种陶瓷材料(例如，可以作为一种绝缘体或热消散区域起作用的陶瓷材料)通过注塑引入一个模具元件中而形成，该模具元件限定了一种希望的基础形状，诸如一种杆形状。该基础元件可以从这种第一模具中移出并且放置在一个第二、不同的模具元件中，并且具有不同电阻率的陶瓷材料(例如，一种导电的陶瓷材料)可以被注入该第二模具中以提供该点火器元件的一个或多个导电区。以类似的方式，该基础元件可以从这种第二模具中移出并且放置在又一个第三、不同的模具元件中，并且具有不同电阻率的陶瓷材料(例如，一种电阻性的热区陶瓷材料)可以被注入该第三模具中以提供该点火器元件的一个或多个电阻性热区或点火区。
可替代地，不使用多个不同的模具元件，不同电阻率的陶瓷材料可以顺序地进入或注入同一个模具元件中。例如，可以将预定体积的一种第一陶瓷材料(例如，可以作为绝缘体或散热片区起作用的陶瓷材料)引入一个模具元件中，该模具元件限定了一种希望的基础形状并且此后具有不同电阻率的一种第二陶瓷材料可以应用于形成的基础。
陶瓷材料可以作为一种流体配制品进入(注入)一个模具元件中，该流体配制品包括一种或多种陶瓷材料，诸如一种或多种陶瓷粉末。
例如，可以制备陶瓷粉末的一种浆料或像糊浆的组合物，诸如通过使一种或多种陶瓷粉末与一种水溶液或包含一种或多种易混合的有机溶剂诸如醇类等的一种水溶液相混合而提供的一种糊浆。用于挤出的一种优选的陶瓷浆料组合物可以通过使一种或多种陶瓷粉末诸如MoSi2、SiC、Al2O3、和/或AlN混合在水、任选与一种或多种有机溶剂(诸如一种或多种水性易混合的有机溶剂，诸如一种纤维素醚溶剂、一种醇以及类似物)一起的一种流体组合物中而制备。该陶瓷浆料还可以包含其他材料，例如一种或多种有机的增塑剂化合物，可任选地与一种或多种聚合物粘合剂一起。
可以采用广泛不同的成型或诱导元件来形成一种点火器元件，其中一种构型的元件与形成的点火器的希望的形状相对应。例如，为了形成一种杆形的元件，可以将一种陶瓷粉末糊浆注入一种圆柱形的模具元件中。为了形成一种支架式的或矩形形状的点火器元件，可以采用一种矩形的模具。在使一种或多种陶瓷材料进入一种模具元件中之后，可以适当地将被定型的陶瓷部件例如在超过50℃或60℃下持续足以去除任何溶剂(水的和/或有机的)载体的一段时间来进行干燥。
下面的实例2说明了形成一种点火器元件的多种优选的注塑模制方法。
如以上指出的，本发明的点火器可以在许多应用中使用，包括气体燃料点火应用，诸如加热炉和烹饪器具、基板加热器、锅炉、以及炉台和室内或室外的燃气烤架。
本发明的点火器也可以在其他应用中采用，包括作为一种加热元件用于不同系统中。更具体地，本发明的一种点火器可以作为一种红外线的辐射源(即，该热区提供一种红外线的输出)，例如作为一种加热元件，诸如在加热炉中利用，或作为一种电热塞在监控或检测装置(包括光谱仪装置、以及类似物)中利用。
本发明的优选的点火器系统与已知的加热元件如加热塞是不同的。除其他物品之外，经常采用的加热塞往往加热至相对较低的温度，例如大约800℃、900℃或1000℃的最大温度，并且由此加热一定体积的空气而不提供燃料的直接点火，然而本发明的优选的点火器可以提供更高的最大温度诸如至少大约1200℃、1300℃或1400℃来提供燃料的直接点火。本发明的优选的点火器还不需要包括绕着该元件或它的至少一部分的气密的密封件来提供一个气体燃烧室，如一种加热塞系统典型采用的。更进一步地，本发明的许多优选的点火器在相对高的线电压下是有用的，例如超过24伏特的线电压，诸如60伏特或更高或120伏特或更高，包括220、230、240伏特，然而加热塞典型地只在从12到24伏特的电压下采用。
以下非限制性实例对本发明是解说性的。在此提到的所有文献都通过引用以其全文结合在此。
实例1：点火器的制造
本发明的一种点火器元件适当地按如下制备。
对于一个第一点火器，制备热区和冷区组合物。该热区组合物包括70.8vol％(基于总的热区组合物)的AlN、20vol％(基于总的热区组合物)的SiC、以及9.2vol％(基于总的热区组合物)的MoSi2。该冷区组合物包括20vol％(基于总的冷区组合物)的AlN、20vol％(基于总的冷区组合物)的SiC、以及60vol％(基于总的冷区组合物)的MoSi2。将该冷区组合物装入一个热压模机模具中并且将该热区组合物装在相同模具中的冷区组合物之上。将组合物的这个组合在热量和压力下一起致密化以提供该点火器。
实例2：另外的点火器的制造
使一种电阻性组合物(22vol％的MoSi2，其余物Al2O3)以及一种绝缘组合物(5vol％的SiC，其余物Al2O3)的粉末与一种有机粘合剂(大约6-8wt％的植物起酥油、2.4wt％的聚苯乙烯以及2-4wt％的聚乙烯)相混合以形成具有大约62vol％的固体的两份糊浆。将这两份糊浆装入一个共注入模制机的两个机筒中。第一次注入用绝缘的糊浆将一个半汽缸形状的空腔填满，形成了带有沿着汽缸的长度延伸一个翼片(fin)的支撑基底。将这个部件从该第一空腔中移出，放置在第二空腔中，并且第二次注入用导电糊浆将由第一次注入以及该空腔壁芯界定的体积填满。这个模制的部件形成了一个发夹结构形状的导体，由绝缘体将这两个支腿分开。然后将杆在室温下在一种有机溶剂中进行部分脱粘合剂(debindered)，这溶解掉所加入的10-16wt％的10wt％。然后使该部件在流动的惰性气体诸如N2中在300℃-500℃下进行60小时的热力脱粘合剂以去除残留粘合剂的剩余部分。将这些脱粘合剂的部件在1800℃至1850℃下在氩中致密化至理论值的95％-97％。通过喷砂砾处理清洁这些致密化的部件。当这些点火器的两条支腿在范围从120V开始的电压下被连接到电源上时，热区达到了大约1307℃的温度。
实例3：点火器系统的制造
按如下制造了如图5A和5B中所示的包含点火器元件以及块元件的一个单引线点火器系统。
如以上实例2中说明的制造了一个杆形的点火器元件。然后将所形成的、烧结的点火器元件用一种银的钎焊箔片安装在一个不锈钢引线架元件中，如美国专利7,241,975的实例2中总体上说明的。该引线架元件也描绘在图5A和5B中。
然后将如图5B中描绘的具有外部螺纹并且包括不锈钢以及一种上部烧烧结陶瓷绝缘体组合物两者的一种块元件安装在该引线架/点火器元件组件上。向接触该块元件的点火器元件区域施加银的钎焊。然后通过在大约800℃下将该点火器系统在大约1x10-3托下的真空烘箱中加热10分钟来将该组装的点火器系统熔化(钎焊回流)。这种热处理可以为将该引线架密封至该点火器元件上并且密封该点火器元件以及块元件两者都提供钎焊回流。
本发明已经通过参考其具体的实施方案进行了详细说明。然而，将要理解的是本领域的技术人员在本披露的考虑之上，可以在本发明的精神和范围之内进行变更和改进。

Claims (19)

1.一种陶瓷点火器系统，包括一个陶瓷点火器元件以及包封的块元件，该块元件被固定在该点火器元件上并且将其包封。
2.如权利要求1所述的点火器系统，其中，该点火器元件包含一个单一的电引线。
3.如权利要求1所述的点火器系统，其中，该块元件作为一种电气接地起作用。
4.如权利要求2所述的点火器系统，其中，该块元件作为一种电气接地起作用。
5.如权利要求1所述的点火器系统，其中，该块元件包括多个陶瓷部分。
6.如权利要求1所述的点火器系统，其中，该块元件包括多个金属和陶瓷部分。
7.如权利要求1所述的点火器系统，其中，该块元件的近端是金属并且该块元件的远端包括一个陶瓷部分。
8.如权利要求1所述的点火器系统，其中，该点火器元件以及块元件是不用一种灌封粘结剂或气密性密封剂而固定的。
9.如权利要求1所述的点火器系统，其中，该点火器元件以及块元件被配制为这些元件的安全接合。
10.如权利要求1所述的点火器系统，其中，该点火器元件以及块元件是通过金属钎焊而固定的。
11.一种陶瓷点火器系统，包括：
嵌套在一个引线架元件之中的一个陶瓷点火器元件；
固定在该点火器元件上并且将其包封的一个块元件。
12.如权利要求11所述的点火器系统，其中，该点火器元件包含一个单一的电引线。
13.如权利要求11所述的点火器系统，其中，该块元件作为一种电气接地起作用。
14.如权利要求11所述的点火器系统，其中，该引线架元件以及块元件两者都是通过一种金属钎焊而固定在该点火器元件上的。
15.一种用于生产陶瓷点火器系统的方法，包括：
(a)提供一种组件，该组件包括与一个陶瓷点火器元件以及包封该点火器元件的一个块元件相关联的一个引线架元件；
(b)热处理该组件以使该引线架和块元件固定在该点火器元件上。
16.如权利要求15所述的方法，其中，该热处理通过一种钎焊材料将该引线架元件以及块元件熔化在该点火器元件上。
17.如权利要求15所述的方法，其中，一种单一的热处理将该引线架元件以及块元件两者都熔化在该点火器元件上。
18.一种加热系统，包括：
一个加热器具，该加热器具包括放置在其中的如权利要求1所述的一种点火器系统来点燃燃料。
19.如权利要求18所述的加热系统，其中，该器具是一个燃气炉台或一个燃气烤架。
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