JP2008530487A - 点火器シールド - Google Patents

Abstract

セラミック点火器要素及びこれに取付けられる包み込みシールド要素を含む新規の点火器システムが提供される。点火器要素への直接取付けまたは点火器要素とシールド要素との間に配置される別の構造を通じての取付けを含めて、多様な形態でシールド要素を点火器要素に係合または取付けられることができる。望ましいシステムにおいて、点火器要素の近位端を取付け構造体に係合され、点火器要素を包み込むシールド要素が取付け構造体に取付けられる。

Description

本発明は一般的に気体燃料用点火器に関し、特に、点火器要素および点火器要素を保護するためのシールドを含む点火器に関する。
本出願は２００５年２月５日に提出された米国仮特許出願第６０／６５０，３３７号の利益を主張する。

セラミック材料は、例えばガス燃焼炉、ストーブ及び衣服乾燥機の点火器として大成功を収めてきた。セラミック点火器の生産は、セラミックコンポーネント全体に電気回路を構成するステップを含む。コンポーネントの一部は非常に抵抗性が高く、リード電線によって電力が送られると温度を上げる。例えば、米国特許第６，５８２，６２９号、第６，２７８，０８７号、第６，０２８，２９２号、第５，８０１，３６１号、第５，７８６，５６５号、第５，４０５，２３７号、第５，１９１，５０８号および米国特許公開第２００３／００８０１９３号を参照のこと。

これまでの典型的な点火器は、点火器先端に高抵抗性の「ホットゾーン」を持ち、相対する点火器の端からホットゾーンに供給を行う１つまたはそれ以上の導電性「コールドゾーン」を持つ全体的に長方形の要素である。現在入手可能な点火器の１つであるＭｉｎｉ−Ｉｇｎｉｔｅｒ^TM（登録商標）、ニューハンプシャー州ミルフォードのＮｏｒｔｏｎ Ｉｇｎｉｔｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社製は、１２ボルトから１２０ボルトまで適用されるように設計されており、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂）及び炭化珪素（ＳｉＣ）を含む組成を持つ。

点火器システムの機械的無欠性を強化するためにこれまでセラミック点火器には特定のシールド要素が採用されてきた。非常に有益な点火器／シールドシステムを開示している米国特許第６，７７７，６５０号を参照のこと。

しかし、最終消費者の要求は、製造効率のもっと高いもっと丈夫な点火器システムを生産するために弛まぬ努力を求めている。

従って、点火器要素及び偶発的またはその他の意図しない損傷または破損から点火器要素を保護するシールドを含む点火器を提供することが望ましいだろう。さらに、製造及び使用のコストが比較的低いこの種の点火器システムを提供することが望ましいだろう。

セラミック点火器要素及びこれに取付けられる包み込みシールド要素を含む新規の点火器システムが提供される。

点火器要素への直接取付けまたは点火器要素とシールド要素との間に配置される別の構造体を通じてなど、多様な構成でシールド要素を点火器要素に取付けることができる。

望ましいシステムは、さらに取付けブロッキングまたはセラミック点火器要素用のその他の構造体を含むことができる。特に望ましいシステムにおいて、取付け構造体に点火器要素の近位端を嵌めこみ、点火器要素を包み込むシールドを取付け構造に取付けることができる。

望ましいシステムにおいて、本発明の点火器システムは取付け構造体内部に配置される近位部を有するセラミック点火器要素を含むことができる。シールド要素は点火器要素を包み込み、取付け構造体に取付けられる。

システムの点火器要素とシールド要素との間に配置される取付けブロッキングを含むこの種の点火システムにおいて、取付け構造体は金属ではないことが望ましく、例えばプラスティックまたはセラミック材から構成することができる。金属構造体の付加的取付けブラケットを、できればピーニングまたはプレス嵌めによって前記の取付け構造体に取付けると、有利であろう。シールド要素と金属の取付けブラケットをかみ合わさないことによって、これらの要素を電気的に隔離することができ、それによって潜在的な感電の危険を避けることができる。

本明細書において、シールド要素がセラミック点火器要素に「固定」、「固着」または「ロッキング係合」される（または同様のその他の用語）と記されるとき、これはシールド要素が、単なるプレス嵌めではなく積極的な係合によって点火器要素と直接的に（すなわち直接的に点火器要素に取付けられる）または間接的に（すなわち取付け構造体など間に介在する構造に取付けられる）係合されることを意味する。例えば、シールド要素と点火器要素の望ましい係合は、かみ合いフランジ、かみ合いフランジ／溝システム、ねじ込み係合及びこれに類するものを含む。

さらに、望ましいシステムにおいて、点火器要素及びシールド要素が装置の通常の使用中直接または取付け要素など介在する構造を通じてかみ合ったまま、例えば係合された要素の通常の扱い中例えば分離しない場合、「固定」、「固着」または「ロッキング係合」される（または同様の他の用語）と見なされる。固定またはロッキング係合は、一般にシールドと点火器または介在する構造要素の直接接着（例えば、溶接）を含まない。
本発明の他の態様が下に開示されている。

上述の通り、本発明はセラミック点火器用の新規のシールド要素を提供する。本発明の望ましい点火器システムは、直接的または点火器取付け構造体を通してなど間接的に、シールド要素と点火器要素の確実な（例えば、ロッキング可能な）取付けをもたらす。本発明の特に望ましい点火器システムは、製造効率を増大する、特に構成材料を減少する効果的なシールド要素を含むこともできる。

本発明の特に望ましい点火器システムは、（ａ）導電部を有しかつ気体燃料に点火するのに適合するセラミック点火器要素であり、導電部が（ｉ）点火器の抵抗性のホットゾーンに結合されかつ（ii）電気リード線に接続される、点火器要素と、（ｂ）点火器要素を保護するためのシールド要素、を含み、点火器要素はシールド要素の縦軸に沿って配置され、シールド要素は複数の開口を含み、点火器要素とシールド要素とがロッキング係合される。

図面を参照すると、図１は、点火器要素１４と取付け係合されるシールド要素１２を含む、本発明の望ましい点火器システム１０を示している。図に示される通り、点火器１４は、点火器取付け構造体１６内部に取り付けられる。金属、セラミック、プラスティック及びこれに類するものを含めて多様な材料のいずれかでこの種の取付け具を構成することができる。多くの用途において、図１に全体的に示される通り、点火器の導電性近位端を包み込むためにプラスティック及び（または）セラモプラスティック封止剤（ｓｅａｌａｎｔ）など非金属構成材料を取付け構造体１６に使用することが望ましい。このようなセラモプラスティック材の使用については米国特許出願公開２００３／００８０１０３号に開示されている。

点火器要素１４を、例えば米国特許第５，８９２，２０１号、第６，４７４，４９２号および第６，５８２，６２９号において開示されるセラミック点火器要素を含めて多様な形態のいずれかとすることができる。

特に、望ましい点火器要素１４は、一般に、「ホットゾーン」としても知られる高抵抗性中間部に結合される導電端部を含む。使用中、点火器に電力を供給する電気リード線に点火器要素の導電端部を接続することができる。接続された点火器要素１４は、セラミックスリーブ１６またはその他の取付け構造体内部に例えば適切な接着剤を用いて固定されて取り付けられ、それによって、点火器要素の残り部分１４ａが構造１６の一端から伸びることができるようにする。リード線は相対する端から伸びる取付け構造１６をその長さだけ貫通する。

図１に全体的に示されかつ上に説明される通り、取付け構造体１６は、開口２０内部に係合して熱またはこれに類するものを検出することができるセンサ要素（図示せず）など付加的作用要素の取付けを可能にするプレス嵌め（ピーニング）フランジまたは取付け要素１８など付加的要素を含むことができる。上述の通り、金属シールド要素１２と金属取付け要素１８とを分離することによって潜在的な感電の危険を防ぐことができる。

燃料点火温度に長い間曝されることに耐え、中に包み込まれる点火器要素１４の損傷または破損を防止するのに役立つことができる多様な適切な材料のうちの任意のものでシールド１２を作ることができる。シールド要素構成の望ましい材料は、中に包み込まれる点火器要素を不注意による損傷または損傷から保護するために十分な硬度を有するがシールドを簡単に成形しその後シールドを点火器システムに組み込むための可鍛性も持つものを含む。例えば、耐熱合金例えばＩＮＣＯＮＥＬ^TM（登録商標：ニッケル−クロム−鉄合金）またはＫＡＮＴＨＡＬ^TM（登録商標）金属合金で作られるシールド要素が特に望ましい。

図１に示される通り、シールド１２は、できれば取付け構造体１６の直径と同様の直径を持つ、実質的に円形断面の実質的に管状構造を持つことができる。このようにシールドと取付け構造体の直径が一致することによって、積極的なロッキング機構１５に加えて要素の堅固な係合が可能になる。

偶発的損傷または破損から点火器要素を保護する他に、シールド要素は標的工業用または家庭用ガス燃焼機器（図には示されていない）への点火器システムの取付けを容易にすることができる。

シールド要素は、空気及び燃料ガスの流れが通ることができる１つまたはそれ以上、できれば複数の開口２２を含むことが適切である。開口は、スリット、実質的な円形、楕円形、対角線上に配置されるスロット及びこれに類するものを含めて多様な形態を持つことが適切である。

図２は、複数のスロット状開口２２、及び図３に全体的に示される点火器取付けブロッキング１６に取り付けることができる１つまたはできればそれ以上の係合要素３２を含むかみ合いまたはロッキング機構３０を含む、本発明の望ましいシールド要素１２を示している。図３に示される通り、取付け構造体１６は、点火器要素を受けることができる点火器用開口３４及びシールド１２の対応するフランジ３２とかみ合うことができる１つまたはそれ以上の係合部３６を含む。

図４は、要素１２及び１６を係合させるそれぞれインターロッキングシールドフランジ３８及び取付け構造フランジ４０を持つシールド要素１２及び取付け構造体１６を略図的に示している。

図４から判るとおり、シールド要素１２は取付け構造体１６の近位端１６ａまでしか伸びず、それによってシールドの構成材料の量を最小限に抑える。図４に例示される望ましいシステムにおいて、シールド要素１２は点火器取付け構造体１６の全長の約５０パーセント以下しか伸びず、シールド要素が点火器取付け構造体１６の約４０、３０、２０または１０パーセント以下しか伸びないことがさらに望ましい。

多様な形態及び寸法で本発明の点火器システムを設けることができる。従って、シールド／点火器アセンブリの適切な長さ（図４において長さｘ）はシステムの意図する用途に応じて大きく変化しうる。一部の望ましいシステムの場合、点火器／シールドアセンブリの長さｘ（図４に示される通り）は、２から約１２ｃｍまでであることが適切であり、約４から約８ｃｍまでであることがより好ましく、長さｘが約６ｃｍであることが特に適している。一部の望ましいシステムの場合、取付け構造体の長さｚ（図４に示される通り）は１から約６ｃｍまでであることが適切であり、約１．５から約５ｃｍまでであることがより好ましく、長さｚが約２．５ｃｍであることが特に適している。一部の望ましいシステムの場合、取付け構造体から伸びるシールドの長さｔ（図４に示される通り）は１から約６ｃｍまでであることが適切であり、約１．５から約５ｃｍまでであることがより好ましく、長さｔが約３．５ｃｍであることが特に適している。一部の望ましいシステムにおいて、シールド要素と取付け構造要素の重なり（またはかみ合い領域）の長さｙ（図４に示される通り）は約０．２５から約４ｃｍまでであることが適切であり、約０．２５から約２ｃｍまでであることがより好ましく、長さｙが約０．５ｃｍであることが特に適している。一部の望ましいシステムにおいて、シールド及び取付け構造要素の幅ｗ（図４に示される通り）も変動することができ、０．２５から約４ｃｍまでが適切であり、約０．２５から約２ｃｍまでであることがさらに好ましく、幅ｗが１ｃｍであることが特に適している。

図５は、複数のスロット状開口２２、及び点火器取付けブロッキングに取り付けることができる（点火器ブロッキングは図５には示されていない）１つまたはできればそれ以上の係合要素３２を含むかみ合いまたはロッキング機構３０を含む、別の望ましいシールド要素１２を示している。図５に示される形態において、スロット状開口２２を含む点火器領域ｔ（この領域は図４にも示される）は、点火器要素を包み込むために距離の一部のみに伸び、それによって、点火器の一面は遮蔽されない。例えば、この形態において、点火器領域は、包み込み距離ｔ’が図５に示される通りであるとき例えば距離ｔ’の約８０、７０、６０、５０、４０または３０パーセントまでしか広がらないことが適切である。このような部分的包み込み形態は、特定の用途にとって、例えば遮蔽される点火器要素をガス料理グリルなど燃料アウトレットのより近くに配置できるようにして、有利である。

例えば上述の耐熱合金など金属シートから要素を打抜くことを含めて多様な方法によってシールド要素を容易に準備することができる。

炉及び料理機具、ベースボードヒーター、ボイラー及びストーブトップなど気相燃料点火を含めて多くの用途において、本発明の点火器を使用することができる。特に、ガス炉並びにストーブトップ用ガスバーナーの点火源として本発明の点火器を使用することができる。

本発明の点火器は、車両の暖房を向上させる車両（例えば乗用車）ヒーターにおいて液体燃料（例えば、灯油、ガソリン）を蒸発させこれに点火する点火のために適切であり、これに使用することができる。

さらに、本発明の望ましい点火器システムはグロープラグとして知られる加熱要素とは異なる。特に、よく使われるグロープラグは、比較的低い温度まで例えば、最高温度約８００℃、９００℃または１０００℃まで加熱し、それによって直接燃料に点火すると言うよりある体積の空気を加熱することが多いのに対して、本発明の望ましい点火器は、燃料に直接点火するために少なくとも約１２００℃、１３００℃または１４００℃などもっと高い最高温度をもたらすことができる。本発明の望ましい点火器システムは、また、一般にグロープラグシステムと一緒に採用されるように、ガス燃焼室を設備するために要素の周りまたは少なくともその一部の周りに気密シーリングを含む必要がない。さらに、グロープラグが一般に１２から２４ボルトまでの電圧でしか使用されないのに対して、本発明の多くの望ましい点火器は比較的高い電源電圧、例えば６０ボルトまたはそれ以上など２４ボルトを超える、または２２０、２３０及び２４０ボルトを含めて１２０ボルトまたはそれ以上を超える電源電圧に有用である。

本明細書に記載される全ての文書は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、本発明の望ましい実施態様を含めて上に詳細に説明されている。ただし、本開示を考慮すれば当業者は本発明に対して特許請求の範囲に示される本発明の範囲及び精神の範囲内で修正及び（または）改良を加えることができるだろう。

部分的に切り取られた、本発明の望ましい点火器の平面図である。 本発明の望ましい点火器シールドの平面図である。 望ましい点火器取付けブロッキングを示している。 本発明の望ましい点火器システムを図解的に示している。 本発明のさらに望ましい点火器シールドを示している。

Claims (17)

1. 気体燃料に点火するために適合する点火器要素と、
   前記点火器要素を保護するためのシールド要素と、
   を含み、
   前記点火器要素と前記シールド要素とがロッキング係合される、
   ことを特徴とする点火器システム。
2. 前記点火器要素と前記シールド要素との間に取付け構造体が配置される、請求項１に記載の点火器システム。
3. 前記シールド要素が前記取付け構造体の長さの約５０パーセント以下で重なる、請求項２に記載の点火器システム。
4. 取付けブラケットが前記取付け構造体に取付けられる、請求項２に記載の点火器システム。
5. 前記取付け構造体が金属構成ではない、請求項２に記載の点火器システム。
6. 前記シールド要素と点火器要素とがフランジを係合することによって取付けられる、請求項１に記載の点火器システム。
7. 前記シールド要素が金属構成である、請求項１に記載の点火器システム。
8. 前記シールド要素が空気および燃料の流れのために複数の開口を含む、請求項１に記載の点火器システム。
9. 前記点火器要素がセラミックである、請求項１に記載の点火器システム。
10. （ａ）導電部を有しかつ気体燃料に点火するために適合するセラミック点火器要素であり、前記導電部がｉ）前記点火器の抵抗性ホットゾーンに結合され、かつii）電気リード線に接続される、セラミック点火器要素と、
    （ｂ）前記点火器要素を保護するためのシールド要素であり、前記点火器要素が前記シールド要素の縦軸に沿って配置される、シールド要素と、
    を含み、
    前記シールド要素が複数の開口を含み、前記点火器要素とシールド要素とがロッキング係合される、ことを特徴とする点火器システム。
11. 前記セラミック点火器要素が焼結される、請求項１０に記載の点火器システム。
12. 取付け構造体が前記点火器要素とシールド要素との間に配置される、請求項１０に記載の点火器システム。
13. 前記シールド要素が前記取付け構造体の長さの約５０パーセント以下で重なる、請求項１２に記載の点火器システム。
14. 取付けブラケットが前記取付け構造体に取付けられる、請求項１２に記載の点火器システム。
15. 前記シールド要素と点火器システムとがフランジを係合させることによって取付けられる、請求項１０に記載の点火器システム。
16. 請求項１に記載のシステムの点火器に電流を供給するステップを含む、気体燃料に点火する方法。
17. 請求項１０に記載のシステムの点火器に電流を供給するステップを含む、気体燃料に点火するための方法。

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