JP2856628B2 - セラミック点火器とその製造方法 - Google Patents
セラミック点火器とその製造方法Info
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F23—COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
- F23Q—IGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
- F23Q7/00—Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
- F23Q7/22—Details
Landscapes
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、セラミック点火器と、
そのセラミック点火器の改良された製造方法に関する。
そのセラミック点火器の改良された製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】家庭用
や工業用の液体燃料やガスの燃焼用器具を含む燃料燃焼
用装置に使用されるようなセラミック点火器は、従来技
術においてよく知られている。例えば、米国特許第 387
5477号、同 3928910号、及び再発行特許第 29853号を参
照されたい。最近になってセラミック点火器に関心が寄
せられているが、従来のパイロット火炎点火器が未だ広
い使用を享受している。しかしながら、パイロット火炎
は絶えず燃焼しているため、エネルギーを浪費する点火
用装置である。事実として、調査においては米国で年間
に消費されるガスの合計の10% 以上がパイロット火炎に
よるものであることが明らかにされている。このような
不利益にもかかわらず、高いコスト、強度や信頼性の不
足を含む多数の理由により、セラミック点火器は広く普
及した基盤の上のパイロット火炎に置き変わっていな
い。
や工業用の液体燃料やガスの燃焼用器具を含む燃料燃焼
用装置に使用されるようなセラミック点火器は、従来技
術においてよく知られている。例えば、米国特許第 387
5477号、同 3928910号、及び再発行特許第 29853号を参
照されたい。最近になってセラミック点火器に関心が寄
せられているが、従来のパイロット火炎点火器が未だ広
い使用を享受している。しかしながら、パイロット火炎
は絶えず燃焼しているため、エネルギーを浪費する点火
用装置である。事実として、調査においては米国で年間
に消費されるガスの合計の10% 以上がパイロット火炎に
よるものであることが明らかにされている。このような
不利益にもかかわらず、高いコスト、強度や信頼性の不
足を含む多数の理由により、セラミック点火器は広く普
及した基盤の上のパイロット火炎に置き変わっていな
い。
【０００３】セラミック点火器の高いコストの原因とな
る基本要因の一つは、点火器を製造するために用いる工
程にある。点火器には種々の形状や構成があるが、比較
的簡単な成形、焼成、組立技術が要求されるために、製
作費用を安価に設計できる理由でヘアピン形状の点火器
が最も一般的である。また、素子が破損したときにセラ
ミックの破片は一般に電源から脱落するが、器具の制御
回路、弁、モーター等に損害を与えることがある電気的
短絡の可能性が最も低い。ヘアピン形状の点火器の製造
と組成に関しては、特開平02-86086号公報、特開平02-9
4282号公報を参照されたい。
る基本要因の一つは、点火器を製造するために用いる工
程にある。点火器には種々の形状や構成があるが、比較
的簡単な成形、焼成、組立技術が要求されるために、製
作費用を安価に設計できる理由でヘアピン形状の点火器
が最も一般的である。また、素子が破損したときにセラ
ミックの破片は一般に電源から脱落するが、器具の制御
回路、弁、モーター等に損害を与えることがある電気的
短絡の可能性が最も低い。ヘアピン形状の点火器の製造
と組成に関しては、特開平02-86086号公報、特開平02-9
4282号公報を参照されたい。
【０００４】このようなヘアピン形状の点火器を調製す
るために用いる方法は、一般に、粉末の混合物をその理
論密度の約60〜70% に加圧して未焼結の状態のビレット
を形成することによるセラミック粉末の複合体の形成を
含む。ホットプレスしたビレットを、次いで片状物また
はタイル状物にスライスする。次に、タイル状物を窒化
ホウ素で被覆し、ち密化する。所望とするヘヤピン形状
を形成するために、次にち密化したタイル状物をダイヤ
モンドホイールを用いて溝入れする。タイル状物にスロ
ットを入れる工程は、ち密な状態の場合、コストが高く
複雑である。このコストと技術的な問題の明白な解決の
一つは、タイル状物が未焼結の状態のときにスロットを
入れることであろう。しかしながら、予めスロットを入
れたヘヤピン形状の点火器は以降のち密化の工程の際に
破損することが経験されたため、これまでは予めスロッ
トを入れることは行われていない。
るために用いる方法は、一般に、粉末の混合物をその理
論密度の約60〜70% に加圧して未焼結の状態のビレット
を形成することによるセラミック粉末の複合体の形成を
含む。ホットプレスしたビレットを、次いで片状物また
はタイル状物にスライスする。次に、タイル状物を窒化
ホウ素で被覆し、ち密化する。所望とするヘヤピン形状
を形成するために、次にち密化したタイル状物をダイヤ
モンドホイールを用いて溝入れする。タイル状物にスロ
ットを入れる工程は、ち密な状態の場合、コストが高く
複雑である。このコストと技術的な問題の明白な解決の
一つは、タイル状物が未焼結の状態のときにスロットを
入れることであろう。しかしながら、予めスロットを入
れたヘヤピン形状の点火器は以降のち密化の工程の際に
破損することが経験されたため、これまでは予めスロッ
トを入れることは行われていない。
【０００５】従って、比較的安いコストで簡単に製作で
き、しかも構造的に安定なセラミック点火器の開発が本
発明の目的の一つである。
き、しかも構造的に安定なセラミック点火器の開発が本
発明の目的の一つである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用効果】本発明の上
記目的は、導電性セラミック材料を含む成形体部材を有
し、該成形体部材が、それを通って伸びる少なくとも一
本のスロットを有し、非導電性材料が該スロットの中に
配置されて実質的に該スロットを満たしたち密なセラミ
ック点火器であって、該導電性セラミック材料は、40〜
70体積％の窒化物セラミックと、30〜60体積％であって
１：３〜３：１の体積比の二ケイ化モリブデンと炭化ケ
イ素を含んでなり、該非導電性材料は、アルミナ、酸化
ベリリウム、及び窒化アルミニウムからなる群より選択
され、且つ該導電性セラミック材料の熱膨張率の±50％
の熱膨張率を有することを特徴とするセラミック点火器
によって達成される。また、このセラミック点火器は、
(1) 粉末を一緒に混合したときに導電性であるセラミッ
ク粉末よりセラミック成形体を形成し、(2) 未だその未
焼結の状態の際に少なくとも一本のスロットをセラミッ
ク成形体に形成し、(3) 該スロットに非導電性材料を挿
入し、(4) しかる後、導電性の成形体の部分が非導電性
のスロットのインサートに結合するようにセラミック成
形体の全体をち密化させることによって調整される。一
般に点火器は量産されるため、一般に点火器のビレット
はこの方式によって形成されるであろうが、ち密化の工
程の後にビレットを個々の点火器に切断する。この方法
にとって、スロットのインサートとして使用する材料
は、点火器の主要な成形体部分と同じ熱膨張率を実質的
に有することが重要である。このような適合性がなけれ
ば点火器は構造的に不安定であり、製作中あるいは使用
中に破損することがある。
記目的は、導電性セラミック材料を含む成形体部材を有
し、該成形体部材が、それを通って伸びる少なくとも一
本のスロットを有し、非導電性材料が該スロットの中に
配置されて実質的に該スロットを満たしたち密なセラミ
ック点火器であって、該導電性セラミック材料は、40〜
70体積％の窒化物セラミックと、30〜60体積％であって
１：３〜３：１の体積比の二ケイ化モリブデンと炭化ケ
イ素を含んでなり、該非導電性材料は、アルミナ、酸化
ベリリウム、及び窒化アルミニウムからなる群より選択
され、且つ該導電性セラミック材料の熱膨張率の±50％
の熱膨張率を有することを特徴とするセラミック点火器
によって達成される。また、このセラミック点火器は、
(1) 粉末を一緒に混合したときに導電性であるセラミッ
ク粉末よりセラミック成形体を形成し、(2) 未だその未
焼結の状態の際に少なくとも一本のスロットをセラミッ
ク成形体に形成し、(3) 該スロットに非導電性材料を挿
入し、(4) しかる後、導電性の成形体の部分が非導電性
のスロットのインサートに結合するようにセラミック成
形体の全体をち密化させることによって調整される。一
般に点火器は量産されるため、一般に点火器のビレット
はこの方式によって形成されるであろうが、ち密化の工
程の後にビレットを個々の点火器に切断する。この方法
にとって、スロットのインサートとして使用する材料
は、点火器の主要な成形体部分と同じ熱膨張率を実質的
に有することが重要である。このような適合性がなけれ
ば点火器は構造的に不安定であり、製作中あるいは使用
中に破損することがある。
【０００７】この方法にしたがって製作した点火器は、
従来技術の同様な点火器に比較した場合、セラミック成
形体が未焼結の状態のとき、即ち完全なち密化の前にス
ロット入れの操作をセラミック成形体に行うため、相対
的にコストが安い。更に、点火器の高温ゾーンのサイズ
を、使用中にスロットのインサート材料を加熱すること
によって大きくすることができる。このことは、高速の
バーナーに使用される点火器にとって重要な長所であ
る。更にまた、スロットのインサートは点火器の強度を
高めることが見出されている。
従来技術の同様な点火器に比較した場合、セラミック成
形体が未焼結の状態のとき、即ち完全なち密化の前にス
ロット入れの操作をセラミック成形体に行うため、相対
的にコストが安い。更に、点火器の高温ゾーンのサイズ
を、使用中にスロットのインサート材料を加熱すること
によって大きくすることができる。このことは、高速の
バーナーに使用される点火器にとって重要な長所であ
る。更にまた、スロットのインサートは点火器の強度を
高めることが見出されている。
【０００８】説明を容易にするために、ここでは本発明
を単一ヘヤピン形状の点火器について述べるものとす
る。しかし、本発明は、最終的な点火器の構成に到達す
るまでにセラミック成形体のスロット入れを行うことが
必要な、あらゆる形状の点火器に利用できることが理解
されるべきである。このような点火器の構成としては、
米国特許第 3875477号に示されたような二連ヘヤピン構
成(double hairpin configuration)や米国特許第 50452
37号に示されたような単一ヘヤピン構成を含む。
を単一ヘヤピン形状の点火器について述べるものとす
る。しかし、本発明は、最終的な点火器の構成に到達す
るまでにセラミック成形体のスロット入れを行うことが
必要な、あらゆる形状の点火器に利用できることが理解
されるべきである。このような点火器の構成としては、
米国特許第 3875477号に示されたような二連ヘヤピン構
成(double hairpin configuration)や米国特許第 50452
37号に示されたような単一ヘヤピン構成を含む。
【０００９】図１に明確に示されているように、本発明
によるセラミック点火器10は脚13と15を有するＵ字状ま
たは単一ヘヤピン形状の成形体11を含む。非導電性材料
を充満したスロット17を脚13と15の間に配置する。点火
器を電源に接続するために使用する電気接続用パッド18
と18' を脚13と15の端部に設置する。点火器の成形体部
分11は、導電性の材料または複合材を形成する適切なセ
ラミック材料またはセラミック材料の混合物より形成す
る。任意の適切な材料を採用することができるが、セラ
ミックの導電性成分は二ケイ化モリブデン(MoSi2) と炭
化ケイ素(SiC)を好適に含む。
によるセラミック点火器10は脚13と15を有するＵ字状ま
たは単一ヘヤピン形状の成形体11を含む。非導電性材料
を充満したスロット17を脚13と15の間に配置する。点火
器を電源に接続するために使用する電気接続用パッド18
と18' を脚13と15の端部に設置する。点火器の成形体部
分11は、導電性の材料または複合材を形成する適切なセ
ラミック材料またはセラミック材料の混合物より形成す
る。任意の適切な材料を採用することができるが、セラ
ミックの導電性成分は二ケイ化モリブデン(MoSi2) と炭
化ケイ素(SiC)を好適に含む。
【００１０】好ましい点火器の組成は約40〜70vol%の窒
化物セラミック並びに約30〜60vol%のMoSi2 及びSiC と
を、体積比で約 1:3〜3:1 の範囲に含む。より好ましい
点火器は図１に示したような変化する組成を有する。こ
の場合において、点火器10の化学組成は高抵抗性部分12
から中間部分14を通って高導電性部分16まで変化する。
あるいは、また更に好ましくは、中間部分14を省略する
（製作容易のため）。
化物セラミック並びに約30〜60vol%のMoSi2 及びSiC と
を、体積比で約 1:3〜3:1 の範囲に含む。より好ましい
点火器は図１に示したような変化する組成を有する。こ
の場合において、点火器10の化学組成は高抵抗性部分12
から中間部分14を通って高導電性部分16まで変化する。
あるいは、また更に好ましくは、中間部分14を省略する
（製作容易のため）。
【００１１】好ましい点火器10の高抵抗性部分12は、好
ましくは約50〜70vol%の窒化物セラミック並びに約30〜
50vol%のMoSi2 及びSiC とを、体積比で約 1:1に含む。
高導電性部分16は、好ましくは約45〜55vol%の窒化物セ
ラミック並びに約45〜55vol%のMoSi2 及びSiC とを、体
積比で約 1:1〜3:2 の範囲に含む。セラミック点火器の
抵抗成分に用いるための適切な窒化物は窒化ケイ素、窒
化アルミニウム、窒化ホウ素、及びこれらの混合物を含
む。好ましくは、窒化物は窒化アルミニウムである。
ましくは約50〜70vol%の窒化物セラミック並びに約30〜
50vol%のMoSi2 及びSiC とを、体積比で約 1:1に含む。
高導電性部分16は、好ましくは約45〜55vol%の窒化物セ
ラミック並びに約45〜55vol%のMoSi2 及びSiC とを、体
積比で約 1:1〜3:2 の範囲に含む。セラミック点火器の
抵抗成分に用いるための適切な窒化物は窒化ケイ素、窒
化アルミニウム、窒化ホウ素、及びこれらの混合物を含
む。好ましくは、窒化物は窒化アルミニウムである。
【００１２】本発明によるこの他の点火器は、単一の導
電性セラミック組成物より公知の方法で形成することが
できる。例えば、単一の導電性組成物の高導電性部分は
(1)より導電性の金属棒を導電性部分のゾーンに埋封す
る、または(2) 導電性の組成物を厚い横断面に成形する
ことによって得ることができる。あるいはまた、導電性
セラミック成形体の全体を高温ゾーンとして利用し、よ
り導電性の高いリード線にそれを取り付ける。これらは
公知の点火器構造であり、より詳細は文献が利用できる
ため、ここでは含めないものとする。
電性セラミック組成物より公知の方法で形成することが
できる。例えば、単一の導電性組成物の高導電性部分は
(1)より導電性の金属棒を導電性部分のゾーンに埋封す
る、または(2) 導電性の組成物を厚い横断面に成形する
ことによって得ることができる。あるいはまた、導電性
セラミック成形体の全体を高温ゾーンとして利用し、よ
り導電性の高いリード線にそれを取り付ける。これらは
公知の点火器構造であり、より詳細は文献が利用できる
ため、ここでは含めないものとする。
【００１３】「高抵抗性」とは、その部分が1000〜1600
℃の温度範囲で少なくとも約0.04ohm-cm、好ましくは少
なくとも0.07ohm-cmの固有抵抗を有することを意味す
る。「高導電性」とは、その部分が 100〜 800℃の温度
範囲で約0.005ohm-cm 未満、好ましくは約0.003ohm-cm
未満、最も好ましくは約0.001ohm-cm 未満の固有抵抗を
有することを意味する。
℃の温度範囲で少なくとも約0.04ohm-cm、好ましくは少
なくとも0.07ohm-cmの固有抵抗を有することを意味す
る。「高導電性」とは、その部分が 100〜 800℃の温度
範囲で約0.005ohm-cm 未満、好ましくは約0.003ohm-cm
未満、最も好ましくは約0.001ohm-cm 未満の固有抵抗を
有することを意味する。
【００１４】スロットのインサート17を形成するために
使用する材料は、ほぼ同じ、即ち約±50% 以内、好まし
くは約±35% 以内の熱膨張率を有することを必要とす
る。スロットのインサート材料は非導電性であり、かつ
完全にち密でないことを必要とする。約50〜95% の密度
であるべきであり、好ましくは約60〜90% 、最も好まし
くは約65〜80% である。インサート材料の密度がこれよ
りも高いか低い場合、以降の熱間静水圧プレス(HIP) に
よるそのち密化の際に、点火器成形体にしばしばクラッ
クが入るか破壊することが経験されている。適切なこの
材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化ベリ
リウム等を含む。現在のところ、密度が約65〜75% のア
ルミナを採用することが好ましい。
使用する材料は、ほぼ同じ、即ち約±50% 以内、好まし
くは約±35% 以内の熱膨張率を有することを必要とす
る。スロットのインサート材料は非導電性であり、かつ
完全にち密でないことを必要とする。約50〜95% の密度
であるべきであり、好ましくは約60〜90% 、最も好まし
くは約65〜80% である。インサート材料の密度がこれよ
りも高いか低い場合、以降の熱間静水圧プレス(HIP) に
よるそのち密化の際に、点火器成形体にしばしばクラッ
クが入るか破壊することが経験されている。適切なこの
材料としては、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化ベリ
リウム等を含む。現在のところ、密度が約65〜75% のア
ルミナを採用することが好ましい。
【００１５】本発明の点火器を形成する最初の工程は、
最終的に点火器の成形体部分11を形成すべき導電性セラ
ミック粉末を、平らな基材に形成する工程を含む。好ま
しくはこの工程は、粉末を理論密度の100%未満、好まし
くは約55〜70% 、最も好ましくは理論密度の約63〜65%
に温熱プレス(warm pressing) することによって達成さ
れる。一般にこの温熱プレスは、従来技術の通常の方法
により実施される。次に、得られた未焼結の温熱プレス
したブロックを、所望の寸法（即ち、高さと厚さ）の所
望の形状のタイル状物（好ましくは長方形）に機械加工
する。次に、点火器の所望の構成によるスロット（二本
以上のこともある）を研削、切削、クリープ送りによる
加工等の一般的な方法によって未焼結の基材の成形体に
形成する。
最終的に点火器の成形体部分11を形成すべき導電性セラ
ミック粉末を、平らな基材に形成する工程を含む。好ま
しくはこの工程は、粉末を理論密度の100%未満、好まし
くは約55〜70% 、最も好ましくは理論密度の約63〜65%
に温熱プレス(warm pressing) することによって達成さ
れる。一般にこの温熱プレスは、従来技術の通常の方法
により実施される。次に、得られた未焼結の温熱プレス
したブロックを、所望の寸法（即ち、高さと厚さ）の所
望の形状のタイル状物（好ましくは長方形）に機械加工
する。次に、点火器の所望の構成によるスロット（二本
以上のこともある）を研削、切削、クリープ送りによる
加工等の一般的な方法によって未焼結の基材の成形体に
形成する。
【００１６】スロットのインサートは、スロット（二本
以上のこともある）にぴったり入るために必要なサイズ
に機械加工し、次いでスロットに押し込んでそこにぴっ
たりと収める。好ましくは、しっかりした適合性を得る
ために、スロットのインサート材料は、スロットの厚さ
の約 0.002インチ以内の厚さを有する。また好ましく
は、インサートの縁部が基材の表面または点火器の成形
体部分11と同じ高さになるようにスロットのインサート
を機械加工し、スロットに挿入する。
以上のこともある）にぴったり入るために必要なサイズ
に機械加工し、次いでスロットに押し込んでそこにぴっ
たりと収める。好ましくは、しっかりした適合性を得る
ために、スロットのインサート材料は、スロットの厚さ
の約 0.002インチ以内の厚さを有する。また好ましく
は、インサートの縁部が基材の表面または点火器の成形
体部分11と同じ高さになるようにスロットのインサート
を機械加工し、スロットに挿入する。
【００１７】スロットのインサートが安定した後、点火
器系の全体を従来技術で知られる方法によってち密化す
る。現在のところ、通常の手順にしたがって熱間静水圧
プレス(HIPing)によりち密化を行うことが好ましい。熱
間静水圧プレスの適切な条件は、約1600℃より高い温
度、約1500psi より高い圧力、高温での少なくとも約30
分間の時間を含む。ち密化の工程は、全体として強いユ
ニットを形成するようにスロットのインサートを点火器
成形体12に結合させる作用をし、その全体的な構造によ
って、従来のヘヤピン形状の点火器よりも強度が大きい
ことが見出されている。得られた点火器は、必要であれ
ば最終寸法に機械加工し、それに電気的接合を施した後
に使用の準備ができる。この点火器を大量生産する場
合、好ましい手順は、セラミック点火器組成物の比較的
大きなビレットまたは帯状物の形成、次いでスロットの
インサートのはめ込み、ビレットのち密化、次いでその
個々の点火器への切断、及び各々の点火器への電気的接
合の提供である。
器系の全体を従来技術で知られる方法によってち密化す
る。現在のところ、通常の手順にしたがって熱間静水圧
プレス(HIPing)によりち密化を行うことが好ましい。熱
間静水圧プレスの適切な条件は、約1600℃より高い温
度、約1500psi より高い圧力、高温での少なくとも約30
分間の時間を含む。ち密化の工程は、全体として強いユ
ニットを形成するようにスロットのインサートを点火器
成形体12に結合させる作用をし、その全体的な構造によ
って、従来のヘヤピン形状の点火器よりも強度が大きい
ことが見出されている。得られた点火器は、必要であれ
ば最終寸法に機械加工し、それに電気的接合を施した後
に使用の準備ができる。この点火器を大量生産する場
合、好ましい手順は、セラミック点火器組成物の比較的
大きなビレットまたは帯状物の形成、次いでスロットの
インサートのはめ込み、ビレットのち密化、次いでその
個々の点火器への切断、及び各々の点火器への電気的接
合の提供である。
【００１８】次の実施例によって更に本発明を説明する
が、限定されるものではない。なお部と% の値は他に明
示がなければ体積基準とする。
が、限定されるものではない。なお部と% の値は他に明
示がなければ体積基準とする。
【００１９】
【実施例】構成成分の粉末をイソプロピルアルコール中
で90分間混合し、次に混合物を乾燥して未焼結の試験片
を形成した。抵抗部分は13vol%のMoSi2 、27vol%のSiC
、及び60vol%のAlN を含み、一方、高導電性部分は25v
ol%のMoSi2 、45vol%のSiC、及び30vol%のAlN を含ん
だ。粉末を機械加工が容易な成形体に一体化するために
ホットプレスを使用した。
で90分間混合し、次に混合物を乾燥して未焼結の試験片
を形成した。抵抗部分は13vol%のMoSi2 、27vol%のSiC
、及び60vol%のAlN を含み、一方、高導電性部分は25v
ol%のMoSi2 、45vol%のSiC、及び30vol%のAlN を含ん
だ。粉末を機械加工が容易な成形体に一体化するために
ホットプレスを使用した。
【００２０】抵抗性の粉末混合物をグラファイト製ホッ
トプレス用の6.25インチ平方の型に投入し、上を払って
平らな面を形成した。導電性の粉末混合物をこの層の上
に注ぎ、同様に上を払って面を平らにした。次に、この
型用のグラファイト製加圧用ブロックをこの粉末の表面
上に置いた。次に、型をホットプレス装置を用いて、14
55℃で２時間 150トンの圧力で焼成した。アルゴンガス
を誘導加熱炉のキャビティの雰囲気ガスとして使用し
た。
トプレス用の6.25インチ平方の型に投入し、上を払って
平らな面を形成した。導電性の粉末混合物をこの層の上
に注ぎ、同様に上を払って面を平らにした。次に、この
型用のグラファイト製加圧用ブロックをこの粉末の表面
上に置いた。次に、型をホットプレス装置を用いて、14
55℃で２時間 150トンの圧力で焼成した。アルゴンガス
を誘導加熱炉のキャビティの雰囲気ガスとして使用し
た。
【００２１】一体化したブロックを型から取り出し、次
いで長方形のタイル状物にスライスした。タイル状物は
予めスロット入れしたタイル状物を形成するための次の
機械加工工程に移行可能であった。ホットプレスしたタ
イル状物を、全体の高さが1.65±0.05インチ、厚さが
0.240± 0.020インチにそれぞれ機械加工した。スロッ
トの深さは 1.535インチで、抵抗領域のスロットの深さ
は 0.385± 0.080インチであった。ホットプレスしたタ
イル状物についてこれらの未焼結の寸法を得るために、
15% の寸法収縮係数を使用した。密度が約65% で３×３
×0.065 インチのA-14アルミナ(Alcoa社）板をスロット
のインサートを形成するために用いた。スロットの幅は
0.040, 0.045, 0.050, 0.060インチ（それぞれの寸法の
ものを２個）であり、アルミナの基材をこれらのスロッ
トの寸法にぴったり合うように研削した。スロットのイ
ンサートと点火器のタイル状物の縁とが挿入した後に同
じ高さになるようにスロットのインサートを研削した。
次に、タイル状物とインサートを窒化ホウ素で被覆
し、1790℃、30000psiで１時間のガラスカプセルHIP 法
により熱間静水圧プレスすることによってち密化させ
た。 HIP処理の後、表面を最終的な素子の寸法に研削
し、タイル状物を0.030 〜0.035 インチの厚さのヘヤピ
ン状片にスライスした。タイル状物をガラスカプセルを
壊して取り出し、サンドブラストして残りの表面層の全
てを除去し、次に点火器に機械加工した。タイル状物を
切削して脚の幅が約 0.052インチ、抵抗体の全体の高さ
が約 0.389インチ、厚さが約 0.030インチの点火器とし
た。
いで長方形のタイル状物にスライスした。タイル状物は
予めスロット入れしたタイル状物を形成するための次の
機械加工工程に移行可能であった。ホットプレスしたタ
イル状物を、全体の高さが1.65±0.05インチ、厚さが
0.240± 0.020インチにそれぞれ機械加工した。スロッ
トの深さは 1.535インチで、抵抗領域のスロットの深さ
は 0.385± 0.080インチであった。ホットプレスしたタ
イル状物についてこれらの未焼結の寸法を得るために、
15% の寸法収縮係数を使用した。密度が約65% で３×３
×0.065 インチのA-14アルミナ(Alcoa社）板をスロット
のインサートを形成するために用いた。スロットの幅は
0.040, 0.045, 0.050, 0.060インチ（それぞれの寸法の
ものを２個）であり、アルミナの基材をこれらのスロッ
トの寸法にぴったり合うように研削した。スロットのイ
ンサートと点火器のタイル状物の縁とが挿入した後に同
じ高さになるようにスロットのインサートを研削した。
次に、タイル状物とインサートを窒化ホウ素で被覆
し、1790℃、30000psiで１時間のガラスカプセルHIP 法
により熱間静水圧プレスすることによってち密化させ
た。 HIP処理の後、表面を最終的な素子の寸法に研削
し、タイル状物を0.030 〜0.035 インチの厚さのヘヤピ
ン状片にスライスした。タイル状物をガラスカプセルを
壊して取り出し、サンドブラストして残りの表面層の全
てを除去し、次に点火器に機械加工した。タイル状物を
切削して脚の幅が約 0.052インチ、抵抗体の全体の高さ
が約 0.389インチ、厚さが約 0.030インチの点火器とし
た。
【００２２】得られた点火器は24.02Vの電圧において、
1.44A の電流値で平均温度は1308℃であった。電圧を印
加することによって素子は損傷せず、アルミナを充満し
た溝の温度は50℃未満と、素子の温度よりも低い結果で
あった。点火器とスロットのインサート材料の間に反応
ゾーンが形成しており、点火器の脚を引っ張って点火器
とスロットのインサート材料を離そうとしたが、点火器
は破壊しなかった。この複合体の構造は標準のヘヤピン
状点火器製品よりも強いと観察された。
1.44A の電流値で平均温度は1308℃であった。電圧を印
加することによって素子は損傷せず、アルミナを充満し
た溝の温度は50℃未満と、素子の温度よりも低い結果で
あった。点火器とスロットのインサート材料の間に反応
ゾーンが形成しており、点火器の脚を引っ張って点火器
とスロットのインサート材料を離そうとしたが、点火器
は破壊しなかった。この複合体の構造は標準のヘヤピン
状点火器製品よりも強いと観察された。
【００２３】比較例 アルミナのスロットのインサートを予め完全にち密化し
たアルミナのインサート材料に置き換えた以外は、実施
例の手順を繰り返した。ホットプレスした導電性のタイ
ル状物をち密化する間にタイル状物にクラックが入り、
目的とする点火器を形成するに使用不能であった。
たアルミナのインサート材料に置き換えた以外は、実施
例の手順を繰り返した。ホットプレスした導電性のタイ
ル状物をち密化する間にタイル状物にクラックが入り、
目的とする点火器を形成するに使用不能であった。
【図１】本発明による点火器成形体の平面図である。
１０…点火器 １１…成形体部分 １２…高抵抗部分 １３…脚 １８…パッド
フロントページの続き (72)発明者 ジョン ティー．バイダ アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01585，ウェスト ブルックフィールド, ニュー ブレイントゥリー ロード ８ (56)参考文献 特開 平２−86086（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−94282（ＪＰ，Ａ) 米国特許3875476（ＵＳ，Ａ) 米国特許3875477（ＵＳ，Ａ) 米国特許5085804（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F23Q 7/00 B28B 3/00 102
Claims (2)
- 【請求項１】 導電性セラミック材料を含む成形体部材
(11)を有し、該成形体部材が、それを通って伸びる少な
くとも一本のスロットを有し、非導電性材料(17)が該ス
ロットの中に配置されて実質的に該スロットを満たした
ち密なセラミック点火器(10)であって、該導電性セラミ
ック材料は、40〜70体積％の窒化物セラミックと、30〜
60体積％であって１：３〜３：１の体積比の二ケイ化モ
リブデンと炭化ケイ素を含んでなり、該非導電性材料(1
7)は、アルミナ、酸化ベリリウム、及び窒化アルミニウ
ムからなる群より選択され、且つ該導電性セラミック材
料の熱膨張率の±50％の熱膨張率を有することを特徴と
するセラミック点火器(10)。 - 【請求項２】 該非導電性材料(17)が窒化アルミニウム
であり、該導電性セラミック材料が、40〜70体積％の窒
化アルミニウムと、30〜60体積％であって１：３〜３：
１の体積比の二ケイ化モリブデンと炭化ケイ素から本質
的になる請求項１に記載の点火器。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US884662 | 1992-05-18 | ||
| US07/884,662 US5191508A (en) | 1992-05-18 | 1992-05-18 | Ceramic igniters and process for making same |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0674447A JPH0674447A (ja) | 1994-03-15 |
| JP2856628B2 true JP2856628B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=25385088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5081792A Expired - Fee Related JP2856628B2 (ja) | 1992-05-18 | 1993-04-08 | セラミック点火器とその製造方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5191508A (ja) |
| EP (2) | EP0818657A3 (ja) |
| JP (1) | JP2856628B2 (ja) |
| CA (1) | CA2086791C (ja) |
| DE (1) | DE69324060T2 (ja) |
| DK (1) | DK0570914T3 (ja) |
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| US5705261A (en) * | 1993-10-28 | 1998-01-06 | Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation | Active metal metallization of mini-igniters by silk screening |
| AU1669695A (en) * | 1994-02-18 | 1995-09-04 | Morgan Matroc S.A. | Hot surface igniter |
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| US5804092A (en) * | 1995-05-31 | 1998-09-08 | Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation | Modular ceramic igniter with metallized coatings on the end portions thereof and associated terminal socket |
| CN1125270C (zh) * | 1996-01-26 | 2003-10-22 | 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 | 陶瓷点火器及其使用方法 |
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| US6582629B1 (en) | 1999-12-20 | 2003-06-24 | Saint-Gobain Ceramics And Plastics, Inc. | Compositions for ceramic igniters |
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- 1993-05-18 DK DK93108096T patent/DK0570914T3/da active
- 1993-05-18 EP EP93108096A patent/EP0570914B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-05-18 DE DE69324060T patent/DE69324060T2/de not_active Expired - Lifetime
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| DE69324060D1 (de) | 1999-04-29 |
| EP0818657A3 (en) | 1998-08-26 |
| US5191508A (en) | 1993-03-02 |
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