JPH11506194A

JPH11506194A - 新規なセラミック点火器とその使用方法

Info

Publication number: JPH11506194A
Application number: JP9526878A
Authority: JP
Inventors: ウィルケンズ，クレイグ，エー．; ベイトマン，リンダ，エス．
Original assignee: サン―ゴバンインダストリアルセラミックス，インコーポレイティド
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1997-01-10
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2017-01-10
Also published as: US5801361A; WO1997027432A1; EP0876573A1; EP0876573B1; DK0876573T3; CN1209869A; JP3137264B2; DE69707642D1; AU1694097A; CN1125270C; CA2243249C; DE69707642T2; CA2243249A1; AU695975B2

Abstract

(57)【要約】本発明は、(i)ペアの導電性端部、及び(ii)(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５０〜約８０体積％の電気絶縁性材料、(b)炭化ケイ素と炭化ホウ素からなる群より選択された約１０〜約４５体積％の半導電性材料、及び(c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５〜約２５体積％の金属系導体、を含んでなり、理論密度の少なくとも約９５％の密度を有し、導電性端部の間に配置されたホットゾーン、(iii)ホットゾーンがその上に配置された支持体、を備え、ホットゾーンの少なくとも一部が０．０１９インチ以下の厚さを有するセラミック点火器に関する。

Description

【発明の詳細な説明】新規なセラミック点火器とその使用方法発明の背景セラミック材料は、ガス燃焼炉、ストーブ、衣類ドライヤーの点火器として大きな成功を収めている。セラミック点火器は、一般に、導電性の端部と高抵抗性の中央部を含んでなるＵ形を有する。点火器の端部が、電源リード線に接続されると、高抵抗性部分（又は「ホットゾーン」）が加熱する。一つの通常の点火器のＭｉｎｉ−Ｉｇｎｉｔｅｒ^TM（ニューハンプシャー州のミルホールドにあるノートン社から入手可能）は、８ボルトから４８ボルトの印加用に設計されており、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂）、及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含むホットゾーン組成と０．０６０インチ×０．０３０インチのホットゾーン横断面を有する。Ｍｉｎｉ−ＩｇｎｉｔｅｒTMの評判が高まると、通常の２４ボルトを上回る定格電圧の小型点火器を必要とする多くの用途が出現してきた。しかしながら、このような用途に使用すると、２４ＶのＭｉｎｉ−Ｉｇｎｉｔｅｒ^TMは温度の暴走を来たし、このため、コントロールシステムの中に通常の経路電圧（即ち、１２０ボルト）を降圧する変圧器が必要となる。したがって、高価な変圧器を必要とせず、しかも、経路電圧の変動が予想される用途や加熱工業によって提示される下記の要件を有する、約２４０Ｖまでの印加電圧として定格された点火器に対するニーズが存在している。設計温度までの時間５秒未満設計電圧の８５％における最低温度１１００℃ 設計電圧の１００％における設計温度１３５０℃ 設計電圧の１１０％における最高温度１５００℃ ホットゾーンの長さ１．５インチ未満パワー（Ｗ）６５〜１００これらの高電圧の印加に対して用いられるアンペア数は、２４ボルトにおいて用いられるもの（即ち、約１．０アンペア）と同等であろうため、高められた電圧で機能し得ることは、点火器の抵抗を高めることによって与えられるはずである。Ｍｉｎｉ−Ｉｇｎｉｔｅｒ^TMのホットゾーンは、高い抵抗性の材料（ＡｌＮ）、中位の抵抗性の材料（ＳｉＣ）、及び高い導電性の材料（ＭｏＳｉ₂）を含むため、ホットゾーンの抵抗率を高めるための一つの自明な仕方は、ＡｌＮの含有率を増やしながらＭｏＳｉ₂とＳｉＣの含有率を減らすことである。この目的に関し、約７６体積％のＡｌＮ、９体積％のＭｏＳｉ₂、及び１５体積％のＳｉＣを含む試験的組成物の粉末成形体が作成され、割合い高い温度（即ち、約１８１５Ｃ）でＨＩＰ処理された。得られたセラミックは、設計温度に到達するのが遅いだけでなく、比較的高いＨＩＰ温度が比較的粗いグレインを生じさせ、これがその組成材料に顕著な負の温度抵抗係数（ＮＴＣＲ）を与え、わずか１３５０℃ を超えると温度の暴走をもたらすといった点で不満足であることが分った。負の温度抵抗係数は、点火器の温度が高くなるとその抵抗が減少することを意味する。この減少は、仮に抵抗が一定な場合よりも点火器を高温にする。負の温度抵抗係数が極端であると、点火器は定格電圧の８５％で昇温が遅くて低温であり、１１０％で不安定である。実際問題として、このような点火器は定格の１１０％未満で暴走することがあり、その場合、一定電圧であっても、破損（焼き切れ）が生じるまで、電流と温度が増加し続ける。これとは逆に、点火器は、正の温度抵抗係数（ＰＴＣＲ）又は中位のみの負の温度抵抗係数を有することが好ましい。正の抵抗温度係数を有するセラミックは、その温度が１０００Ｃから１３５０Ｃまで高められると抵抗率が増加するのに対し、中位の負の温度抵抗係数を有するセラミックは、その温度が１０００Ｃから１３５０Ｃまで高められると、その抵抗率の減少は２５％を下回る。正の温度抵抗係数又は中位の負の温度抵抗係数のいずれも、電圧の増加に伴ってより漸増的な昇温を可能にするであろうが、このことは、先に説明したように、高電圧の印加のためには重要であり、点火器は広い電圧範囲にわたって安定に動作しなければならないからである。米国特許第５０８５８０４号（以降、「Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許」又は「Ｗａｓｈｂｕｒｎ」と称する）とその関連の米国特許第５４０５２３７号は、 (a)５〜５０体積％のＭｏＳｉ₂、 (b)５０〜９５体積％の炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、マグネシウムアルミネート、酸窒化ケイ素アルミニウム、及びそれらの混合物からなる群より選択された材料、を含んでなるセラミック点火器のホットゾーンに適する組成物を開示している。Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許は、０．０６インチ×０．０２４インチの横断面を有し、５０体積％のＡｌＮ、４２．２体積％のＳｉＣ、及び７．８体積％のＭｏＳｉ₂ からなるホットゾーンを備えた２２０Ｖ点火器を開示しているが、ホットゾーンの低いＭｏＳｉ₂のレベルが、この点火器がその設計温度に到達する速度を大きく制約するだけでなく、２５３ボルト（定格電圧２３０Ｖの１１０％）でその点火器を不安定にする顕著な負の温度抵抗係数をもたらす。したがって、上記に説明した高電圧での性能要件を満たすセラミック点火器の材料に対してニーズが存在している。発明の要旨本発明にしたがうと、 (i)ペアの導電性端部、及び (ii)(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５０〜約８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素、炭化ホウ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約１０〜約４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、炭化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５〜約２５体積％の金属系導体、を含んでなるホットゾーン、を備えたセラミック点火器が提供され、ホットゾーンの少なくとも一部は０．０１９インチ以下の厚さを有する。好ましくは、本点火器は、ホットゾーンがその上に配置された支持体をさらに備え、その支持体は、支持体とその上に配置されたホットゾーンの合計の厚さで少なくとも０．０２０インチの厚さを有する。また、本発明にしたがうと、 (A)(i)ペアの導電性端部(32,33)、及び (ii)(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５０〜約８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素、炭化ホウ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約１０〜約４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、炭化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された約９〜約１４体積％の金属系導体、を含んでなる点火器を提供し、ここで、ホットゾーンの少なくとも一部が０．０００１５〜０．０００９０平方インチの横断面を有し、 (B)点火器の導電性端部の間に２００Ｖ〜２４０Ｖの電圧を印加し、それによって、５秒間未満で抵抗性部分を約１３５０Ｃまで加熱させ、同時に、ホットゾーンの温度が１０００Ｃから１３５０Ｃまで昇温するときにホットゾーンの抵抗率が２５％を超えて増加しない、各工程を含む加熱方法が提供される。図面の説明図１と２は、本発明の好ましい態様のそれぞれ正面図と斜視図である。図３は、本発明の好ましい態様の分解図である。図４は、比較例１と実施例１の電気的性能を抵抗と温度に関して示す。発明の説明通常のＷａｓｈｂｕｒｎ点火器のホットゾーンに支持を与えることが、その厚さを安全に低減することを可能にするのに十分な構造的支持をホットゾーンに与え、それによって、２２０〜２４０Ｖの定格印加の要件を満たす電気特性をホットゾーンにもたらすことが予想外に見出された。即ち、高電圧点火器に必要な速度、抵抗、及び構造的完全性を提供する狭い組成／横断面の範囲が見出された。本発明の構成は、Ｗａｓｈｂｕｒｎに照して予想外である。Ｗａｓｈｂｕｒｎは、ホットゾーンの厚さの実際上の下限は０．０２０インチであると教示しているが、本発明の構成はその下限をも下回る厚さを有する。また、本発明の実施に係る方法も、Ｗａｓｈｂｕｒｎに照して予想外である。Ｗａｓｈｂｕｒｎは「電気抵抗率（Ｗａｓｈｂｕｒｎ組成物の）が数桁のオーダーで変化し得るため、電圧の印加を受け入れるには、構造よりも、材料の電気特性が設計されることができる」（Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許の７欄５０〜５２行を参照されたい）と教示している。このように、Ｗａｓｈｂｕｒｎは、高電圧点火器に望まれる電気特性を提供するために、横断面ではなく組成が変化されるべきであると教示している。Ｗａｓｈｂｕｒｎ組成の限定範囲と組み合わされた割合に薄いホットゾーン（即ち、０．０００１５〜０．０００９０平方インチ）が所望の高電圧特性をもたらすとの示唆は全くない。事実として、Ｗａｓｈｂｕｒｎは、提案（６欄３〜６行を参照されたい）と実施例（７欄４１，５９，６４行、１０欄６１行、１２欄３行）によって割合に厚い形状が望ましいことを教示している。これに対し、本発明は、主として、Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許の下限の近く又はそれを下回るホットゾーン横断面を用いることによって高電圧性能の要件を達成した。また、２２０Ｖ点火器についてのＷａｓｈｂｕｒｎの組成変化は不都合に遅い速度をもたらすため、単に抵抗を高める（例えば、薄いホットゾーンを提供することにより）ことが、許容できる速度の高電圧点火器を生み出すとの示唆も全くない。また、薄いホットゾーン横断面を有するその他のセラミック点火器に係る刊行物（例えば、米国特許第４８０４８２３号）も２００〜２４０Ｖの印加におけるそれらの適性について示唆をしていない。図１に示したように、本発明の１つの好ましい点火器は、ブリッジ11によって電気接続された２つの脚10を備えたヘアピン形状を有し、ここで、２つの脚の各々は、内側部分12、中央部分13、外側部分14を有し、ブリッジから同じ方向に延び、中央部分13がブリッジに電気接続してホットゾーン組成を有し、内側部分と外側部分が支持体を構成する。図２に示したように、この設計の好ましい点火器は、電気リード線に取り付けるためのペアの導電性端部32と33、ホットゾーン34と35と36、電気絶縁性支持セクション37と38と39を有する。ペアのリード線がそれぞれの導電性端部に取り付けられ、それらに電圧が印加されると、第１リード線から第１導電性部分32とさらにホットゾーン34〜36のそれぞれを順次に電流が走り（それによってホットゾーンの温度が高くなる）、最後に第２導電性端33を通って第２リード線に出る。薄い横断面を有するホットゾーンの部分（例えば、図２のホットゾーン34と36 ）は、約０．００５インチ〜０．０３０インチ、好ましくは約０．０１０インチ〜０．０１９インチの厚さを有する。これらの部分の幅は、一般に、０．０２０インチ〜０．０５０インチ、好ましくは０．０２５インチ〜０．０３０インチ、より好ましくは約０．０３０インチである。２つの脚のヘアピン設計を採用する１つの好ましい態様において、ホットゾーンが、各脚の中に配置され、一般に、長さが約０．５インチ〜１．２インチ（１つの脚で）、好ましくは長さが約０．７５インチ〜１．０インチ（１つの脚で）、幅が約０．０２０インチ〜０．０５０インチ、奥行が約０．０３０インチである。高電圧の印加のため（即ち、２００Ｖ〜２４０Ｖ、より一般には２２０Ｖ〜２４０Ｖ）、これらのホットゾーンの各々は、０．０００１５〜０．０００９０平方インチ、好ましくは０．０００３０〜０．０００５７平方インチ、より好ましくは０．０００４５〜０．０００５１平方インチの横断面を有する。図２に示された部分34と35と36は抵抗性と説明されるが、これらのセクションの１つだけが必要な横断面を有する抵抗部分であることを必要とすることが明らかなはずである。例えば、ある態様において、部分35（「ブリッジ」とも称される）は、ブリッジ35を火炎センサーとして機能するのを可能にする、導電性端部 32と33に同じ組成を有することができる。別な態様において、ブリッジ35は、同様な抵抗性の又はより高い抵抗性の材料であり、点火器の温度プロフィルをコントロールするのを助長する。ホットゾーン34〜36は、ガス点火のための機能的加熱を与える。好ましい態様において、米国特許第５０４５２３７号（この特許は全体にわたって本願でも参考にして取り入れられている）に開示の窒化アルミニウム、二ケイ化モリブデン、炭化ケイ素の成分割合が使用される。Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許に指摘があるように、ＡｌＮ−ＳｉＣ−ＭｏＳｉ₂系は、約０．００１〜約１００Ω・ｃｍの抵抗率を有する点火器を生成し得る変動性のあるものである。これらのホットゾーンは、一般に、１０００〜１５００℃の温度範囲で０．０４Ω・ｃｍ〜１００Ω・ｃｍ、好ましくは０．２Ω・ｃｍ〜１００Ω・ｃｍの抵抗率を有する。２００〜２４０Ｖの電圧を用いる用途において、ホットゾーンは、好ましくは、約５０〜８０体積％の窒化アルミニウム、約９〜１４体積％のＭｏＳｉ₂、１０〜４５体積％のＳｉＣを含んでなり、０．０００１５〜０．０００９０平方インチの横断面を有する。より好ましくは、約６０〜７０体積％の窒化アルミニウム、約１０〜１２体積％のＭｏＳｉ₂、約２０〜２５体積％のＳｉＣを含んでなり、０．０００３０〜０．０００５７平方インチの横断面を有する。最も好ましくは、約６４体積％のＡｌＮ、１１体積％のＭｏＳｉ₂、２５体積％のＳｉＣを含んでなり、０．０００４５〜０．０００５１平方インチの横断面を有する。割合に低い電圧の印加がこれらのホットゾーンが使用されるときも、それぞれが許容できる程度で機能した。しかしながら、１３〜１４体積％の二ケイ化モリブデンの含有率と０．０００２１〜０．０００４２平方インチの横断面を有するホットゾーンは、わずか１００Ｖで１３５０Ｃに到達し、このため２３０Ｖでは焼き切れると思われ、９体積％の二ケイ化モリブデン含有率と０．０００６０平方インチを有するホットゾーンは２３０Ｖで１０００Ｃに到達することができず、１１〜１２体積％の二ケイ化モリブデン含有率と０．０００４５〜０．０００５１平方インチの横断面を有するホットゾーンは良好な２３０Ｖでの性能を示した。好ましくは、最初の粉末の粒子サイズと緻密化後のホットゾーンのグレインサイズ（ｄ₅₀）の双方が、Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許に記載のものと同等である。ある態様において、緻密体のホットゾーン構成部分の平均グレインサイズは次の通りであり、即ち、ａ）電気絶縁性材料（即ち、ＡｌＮ）は約２〜１０μｍ、ｂ）半導電性材料（即ち、ＳｉＣ）は約１〜１０μｍ、ｃ）金属導体（即ち、ＭｏＳｉ₂ ）は約１〜１０μｍである。導電性端部32と33は、リード線の取り付けを可能にする。好ましくは、それらもまたＡｌＮ，ＳｉＣ，ＭｏＳｉ₂を含んでなる。ここで、それらはホットゾーンよりもかなり高い割合の導電性と半導電性材料（即ち、ＳｉＣとＭｏＳｉ₂）を含む。したがって、それらは、一般に、ホットゾーン組成物の抵抗率の約１／５〜１／２０を有するに過ぎなく、ホットゾーンで期待されるレベルまでは昇温しない。それらは、好ましくは、約２０〜６０体積％の窒化アルミニウム、約２０〜７０体積％のＭｏＳｉ₂、及び特に１：１〜約１：３の体積比のＳｉＣを含んでなる。より好ましくは、導電性端部は、約６０体積％のＡｌＮ、２０体積％のＳｉＣ、２０体積％のＭｏＳｉ₂を含んでなる。好ましい態様において、導電性端部32と33の寸法は０．５インチ（１つの脚の長さ）×０．０３０インチ（幅）×０．０３０インチ（厚さ）である。支持体37〜39の役割は、抵抗性部分34〜36に機械的支持を与えることである。薄いホットゾーン部分を支持する支持体37と39は、一般に、ホットゾーン部分34 と36と同様な長さと幅、及び０．０１５インチ〜０．０２０インチの厚さを有し、ホットゾーンとそれを支える支持体の合計厚さは０．０２０インチ〜０．０５０インチである。好ましくは、支持体は、少なくとも１０Ｅ＋８オームの抵抗と少なくとも約１５０ＭＰａの強度を有する電気絶縁性セラミックからなる。支持体に適するセラミック組成には、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素の少なくとも１種を少なくとも９０体積％含む組成が挙げられる。支持体が使用される場合、支持体とそれに隣接するホットゾーンの熱膨張と緻密化の速度がマッチするように注意する必要がある。例えば、９１体積％の窒化アルミニウム、６体積％のイットリア、２体積％のアルミナ、及び１体積％のシリカからなる支持体に通常のＷａｓｈｂｕｒｎホットゾーン組成を組み合わせると相容れない緻密化速度をもたらし、クラックを発生させることが経験された。また、アルミナを支持用材料の主成分として選択すると、ホットゾーン組成物を熱間静水圧プレスする際に使用されるガラス媒体と反応し、また、熱膨張の不一致から引き起こすクラックを生じさせることが経験された。ＡｌＮ−ＭｏＳｉ₂−ＳｉＣ系を用いる態様において、少なくとも９０体積％の窒化アルミニウムと１０体積％以下のアルミナを含む支持体が、適合性のある熱膨張と緻密化特性を呈した。したがって、窒化アルミニウム、窒化ホウ系、及び窒化ケイ素の少なくとも１種を少なくとも９０体積％と、アルミナ、イットリア、マグネシア、シリカ、及びカルシアからなる群より選択された焼結助剤を１〜１０体積％で含んでなる支持体が、本発明で採用するのに適すると考えられる。好ましい態様において、支持体37〜39の寸法は長さ１．００インチ×幅０．０３０インチ×厚さ０．０３０インチである。また、支持体はホットゾーンを酸化から防ぐのに役立つことが分かっている。ある態様において、図１に示したように、各脚のホットゾーンは、１）隣接するホットゾーンと実質的に同じ幅と長さを有する外側支持体、及び２）ブリッジまで延びて隣接するホットゾーンと実質的に同じ幅を有する内側支持体、によって支持され、それによって、脚の間に含められたホットゾーンの表面積の少なくとも約６０％について酸化抵抗性バリヤを提供する。このような酸化抵抗性点火器は、３００００サイクルを超えても１％未満のアンペア数の増加を示すに過ぎないことが見出されている。これに対し、同じ組成を有するが支持体を有しない通常の点火器は、３００００サイクルを超えると約１５％のアンペア数の増加を示すことが経験されている。本発明の好ましい点火器の導電性端部にリード線が取り付けられ、２２０Ｖ〜２４０Ｖの電圧がリード線を介して印加され、高抵抗性部分が、約５秒間以内で約１３５０Ｃまで昇温し、図２にＡと表示した点火器の上側部分に白熱の輝きを生じさせる。ここで、ある態様において、この白熱が、領域Ｂと表示した下方の領域に移動することがある。この移動の理由は、約１１００Ｃを上回る温度で十分な電流が、窒化アルミニウムを主成分とする支持体38を直接横切って流れ、設計の電流路を短絡するためと考えられる。窒化アルミニウム粉末（室温で約１０Ｅ＋６Ω・ｃｍの抵抗率を有する電気絶縁材）が比類なく高いレベルの金属不純物を含んでいたか、ガラスによるＨＩＰプロセスが窒化アルミニウムを主成分とする支持体に不純物を導入したかが不明であった。この現象の理由の如何によらず、図２に破線で示したように、支持体 38に厚さ約０．０２０インチ〜０．０５０インチのスロット40を設けることが、本発明の点火器に有意な短絡が生成するのを首尾よく防ぐことが見出された。図１に示したように、ある態様において、スロット15はブリッジ11まで延びる。また、本発明によると、本発明を実施する好ましい方法が提供され、タイルの横断面が電気回路を表わすように、所定の組成を有するタイルが配置される。本発明を実施する１つの好ましいプロセスにおいて（図３に示すように）、導電性部分22と絶縁性部分23を有する第１タイル21が、平坦な表面（図示せず）の上に載置され、抵抗性部分のみを有する第２タイル24が第１タイルの上に載置される。次いで絶縁性部分26と抵抗性部分27を有する第３タイル25が、抵抗性セクション27が絶縁性セクション23の上に位置するように、第２タイル24の上に載置される。次いで抵抗性部分のみを有する第４タイル28が第３タイル25の上に載置される。最後に、絶縁性部分30と導電性部分31を有する第４タイル29が、絶縁性部分 30が抵抗性部分27の上に位置するように、第４タイルの上に載置される。次いで個々のタイルが接合するようにこのラミネートが緻密化される。次いで緻密化したラミネートが、その奥行にそってスライスされ、複数の個々のセラミック点火器が生成する。本発明の実施において、図３に示した個々の未焼結（グリーン）タイルは、セラミックラミネートの全部の層を有する（例えば、タイル25は絶縁性部分26と抵抗性部分27を有する）。あるいは、タイルは一部の層のみからなることもできる。後者の場合、層の一部を含むタイルは、特性の付随的低下を何ら伴うことなく一体に接合され得ることが見出されている。図３は、硬いグリーンタイルとして高抵抗性部分24と28を示しているが、この他に、これらの部分は、テープキャスティング、ロール圧縮、スライス後の中温プレス、又はスクリーン印刷によっても作成可能である。セラミック構成部分の加工（即ち、グリーン体の作成と焼結条件）と、緻密化したセラミックからの点火器の調製は、任意の通常方法によって行うことができる。一般に、このような方法は、Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許に実質的にしたがって行われる。好ましい態様において、グリーンのラミネートは、Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許に開示されているように、ガラス媒体中の熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）によって緻密化される。この緻密化は、ホットゾーンが理論密度の少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９９％の密度を有するセラミック体を生成する。本発明の点火器は、炉や調理器具のようなガス燃料の点火用、ベースボードヒーター、ボイラー、ストーブ上部などの多くの用途に使用することができる。以下、本発明の実施態様を、限定されない実施例と比較例によってさらに説明する。本発明の目的に関し、「安定な」点火器とは、所定の電圧で一定の抵抗率と一定の温度を維持するものである。比較例１この比較例は、ホットゾーンが通常のＷａｓｈｂｕｒｎ組成と通常の（即ち、厚過ぎる）横断面を有する点火器の２３０Ｖにおける挙動を説明する。約６６〜７１体積％のＡｌＮ、８．５〜９体積％のＭｏＳｉ₂、及び２０．５〜２５体積％のＳｉＣを含むホットゾーン組成物を高剪断ミキサー中で配合した。また、約２０体積％のＡｌＮ、約２０体積％のＭｏＳｉ₂、及び約６０体積％のＳｉＣを含む低温ゾーン組成物を同様にして配合した。これらの粉末配合物を、ホットプレスの空間の中に隣接させて充填し、ホットプレスに供し、理論密度の約６０％のビレットを作成した。次いでこのビレットを機械加工し、約３．００インチ×２．００インチ×０．２０インチの２ゾーンのタイルを作成した。次いでこの機械加工したタイルを熱間静水圧プレスに供し、タイルを１７９０Ｃの３００００ｐｓｉに１時間保持した。このＨＩＰ処理の後、緻密なタイルをヘアピン形状（即ち、１つの脚の長さ１．５インチ×厚さ０．０３０インチ×脚の幅０．０５インチ、スロットの幅０．０６０インチ）で、約０．０５０インチ×０．０３０インチのホットゾーン横断面と１つの脚につき約１．０インチのホットゾーン長さを有する点火器に機械加工した。得られた点火器の２３０Ｖにおける電気性能を抵抗と温度について図４に示す。約２３０Ｖにおいて点火器の温度が上り続け（即ち、暴走）、点火器が焼き切れを生じた。例１図２に示した設計に実質的にしたがってグリーンのラミネートを作成した。ホットゾーンは６６体積％のＡｌＮ、２５体積％のＳｉＣ、及び１１体積％のＭｏＳｉ₂からなった。支持体部分は９６体積％の窒化アルミニウムと４体積％のアルミナからなった。導電性端部は２０体積％のＡｌＮ、６０体積％のＳｉＣ、及び２０体積％のＭｏＳｉ₂からなった。次いでグリーンのラミネートを約１８００℃で約１時間にわたってガラス式ＨＩＰ処理をすることによって緻密化させ、セラミックブロックを作成した。次いでそのブロックをその幅にそってスライスし、寸法が１．５インチ×０．０５０×０．０３０インチの複数の加熱面エレメントを作成した。ホットゾーンは、約０．０１５インチ×０．０３０インチの横断面と約１．０インチの１つの脚の長さを有した。０．０５０インチ×０．０３０インチ×１．４０インチのスロットを、中央の絶縁性支持体部分に機械加工した。適当なリード線を、加熱面エレメントの導電性部分に取り付け、約２３０Ｖの電圧を印加した。得られた点火器の２３０Ｖにおける電気性能を、抵抗と温度について図４に示す。この点火器は、安定な加熱性能を示し、約４秒間で１１００Ｃの設計温度に到達した。例２この例は、ホットゾーンが過度に多い二ケイ化モリブデンを有する点火器の２３０Ｖにおける挙動を示す。ホットゾーンが１５体積％のモリブデン含有率を有する以外は例１に実質的にしたがって点火器を作成した。この点火器は、わずか２４Ｖで約１３００Ｃの動作温度に到達した。この性能は２４Ｖ点火器としては許容できるが、この点火器は２３０Ｖでは焼き切れるであろうと考えられる。例３この例は、ホットゾーンが不十分な二ケイ化モリブデンを有する点火器の２３０Ｖにおける挙動を示す。ホットゾーンがわずか６体積％のモリブデン含有率を有した以外は例１に実質的にしたがって点火器を作成した。この点火器は約１２秒後に動作温度に到達したが２４０Ｖで暴走の挙動を呈した。例４この例は、脚の間にスロットを有しない点火器の２３０Ｖにおける挙動を示す。中央の窒化アルミニウムのセクションにスロットを設けない以外は例１に実質的にしたがって点火器を作成した。この点火器は、定格電圧の８５％で所定の温度まで迅速に昇温した（即ち、１１００Ｃまで５秒間）。しかしながら、電圧をさらに高めると、点火器の最高温度部分が導電性領域の方へと下方に移動することが観察され、点火器の破損が生じた。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項【提出日】１９９７年１２月１０日【補正内容】明細書新規なセラミック点火器とその使用方法発明の背景セラミック材料は、ガス燃焼炉、ストーブ、衣類ドライヤーの点火器として大きな成功を収めている。セラミック点火器は、一般に、導電性の端部と高抵抗性の中央部を含んでなるＵ形を有する。点火器の端部が、電源リード線に接続されると、高抵抗性部分（又は「ホットゾーン」）が加熱する。一つの通常の点火器のＭｉｎｉ−Ｉｇｎｉｔｅｒ^TM（ニューハンプシャー州のミルホールドにあるノートン社から入手可能）は、８ボルトから４８ボルトの印加用に設計されており、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二ケイ化モリブデン（ＭｏＳｉ₂）、及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）を含むホットゾーン組成と１．５２４ｍｍ×０．７６２ｍｍ（０．０６０インチ×０．０３０インチ）のホットゾーン横断面を有する。Ｍｉｎｉ−Ｉｇｎｉｔｅｒ^TMの評判が高まると、通常の２４ボルトを上回る定格電圧の小型点火器を必要とする多くの用途が出現してきた。しかしながら、このような用途に使用すると、２４ＶのＭｉｎｉ−Ｉｇｎｉｔｅｒ^TM は温度の暴走を来たし、このため、コントロールシステムの中に通常の経路電圧（即ち、１２０ボルト）を降圧する変圧器が必要となる。したがって、高価な変圧器を必要とせず、しかも、経路電圧の変動が予想される用途や加熱工業によって提示される下記の要件を有する、約２４０Ｖまでの印加電圧として定格された点火器に対するニーズが存在している。設計温度までの時間５秒未満設計電圧の８５％における最低温度１１００℃ 設計電圧の１００％における設計温度１３５０℃ 設計電圧の１１０％における最高温度１５００℃ ホットゾーンの長さ３８．１ｍｍ（１．５インチ）未満パワー（Ｗ）６５〜１００これらの高電圧の印加に対して用いられるアンペア数は、２４ボルトにおいて用いられるもの（即ち、約１．０アンペア）と同等であろうため、高められた電圧で機能し得ることは、点火器の抵抗を高めることによって与えられるはずである。Ｍｉｎｉ−Ｉｇｎｉｔｅｒ^TMのホットゾーンは、高い抵抗性の材料（ＡｌＮ）、中位の抵抗性の材料（ＳｉＣ）、及び高い導電性の材料（ＭｏＳｉ₂）を含むため、ホットゾーンの抵抗率を高めるための一つの自明な仕方は、ＡｌＮの含有率を増やしながらＭｏＳｉ₂とＳｉＣの含有率を減らすことである。この目的に関し、約７６体積％のＡｌＮ、９体積％のＭｏＳｉ₂、及び１５体積％のＳｉＣを含む試験的組成物の粉末成形体が作成され、割合い高い温度（即ち、約１８１５℃）でＨＩＰ処理された。得られたセラミックは、設計温度に到達するのが遅いだけでなく、比較的高いＨＩＰ温度が比較的粗いグレインを生じさせ、これがその組成材料に顕著な負の温度抵抗係数（ＮＴＣＲ）を与え、わずか１３５０℃ を超えると温度の暴走をもたらすといった点で不満足であることが分った。負の温度抵抗係数は、点火器の温度が高くなるとその抵抗が減少することを意味する。この減少は、仮に抵抗が一定な場合よりも点火器を高温にする。負の温度抵抗係数が極端であると、点火器は定格電圧の８５％で昇温が遅くて低温であり、１１０％で不安定である。実際問題として、このような点火器は定格の１１０％未満で暴走することがあり、その場合、一定電圧であっても、破損（焼き切れ）が生じるまで、電流と温度が増加し続ける。これとは逆に、点火器は、正の温度抵抗係数（ＰＴＣＲ）又は中位のみの負の温度抵抗係数を有することが好ましい。正の抵抗温度係数を有するセラミックは、その温度が１０００℃から１３５０℃まで高められると抵抗率が増加するのに対し、中位の負の温度抵抗係数を有するセラミックは、その温度が１０００℃から１３５０℃まで高められると、その抵抗率の減少は２５％を下回る。正の温度抵抗係数又は中位の負の温度抵抗係数のいずれも、電圧の増加に伴ってより漸増的な昇温を可能にするであろうが、このことは、先に説明したように、高電圧の印加のためには重要であり、点火器は広い電圧範囲にわたって安定に動作しなければならないからである。米国特許第５０８５８０４号（以降、「Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許」又は「Ｗａｓｈｂｕｒｎ」と称する）とその関連の米国特許第５４０５２３７号は、 (a)５〜５０体積％のＭｏＳｉ₂、 (b)５０〜９５体積％の炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、マグネシウムアルミネート、酸窒化ケイ素アルミニウム、及びそれらの混合物からなる群より選択された材料、を含んでなるセラミック点火器のホットゾーンに適する組成物を開示している。Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許は、１．５２４ｍｍ×０．６０９６ｍｍ（０．０６インチ ×０．０２４インチ）の横断面を有し、５０体積％のＡｌＮ、４２．２体積％のＳｉＣ、及び７．８体積％のＭｏＳｉ₂からなるホットゾーンを備えた２２０Ｖ点火器を開示しているが、ホットゾーンの低いＭｏＳｉ₂のレベルが、この点火器がその設計温度に到達する速度を大きく制約するだけでなく、２５３ボルト（定格電圧２３０Ｖの１１０％）でその点火器を不安定にする顕著な負の温度抵抗係数をもたらす。したがって、上記に説明した高電圧での性能要件を満たすセラミック点火器の材料に対してニーズが存在している。発明の要旨本発明にしたがうと、 (i)ペアの導電性端部、及び (ii)(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５０〜約８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素、炭化ホウ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約１０〜約４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、炭化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５〜約２５体積％の金属系導体、を含んでなるホットゾーン、を備えたセラミック点火器が提供され、ホットゾーンの少なくとも一部は０．４８２６ｍｍ（０．０１９インチ）以下の厚さを有する。好ましくは、本点火器は、ホットゾーンがその上に配置された支持体をさらに備え、その支持体は、支持体とその上に配置されたホットゾーンの合計の厚さで少なくとも０．５０８ｍｍ（０．０２０インチ）の厚さを有する。また、本発明にしたがうと、 (A)(i)ペアの導電性端部(32,33)、及び (ii)(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５０〜約８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素、炭化ホウ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約１０〜約４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、炭化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された約９〜約１４体積％の金属系導体、を含んでなる点火器を提供し、ここで、ホットゾーンの少なくとも一部が０．０９６７〜０．５８０６ｍｍ²（０．０００１５〜０．０００９０平方インチ）の横断面を有し、 (B)点火器の導電性端部の間に２００Ｖ〜２４０Ｖの電圧を印加し、それによって、５秒間未満で抵抗性部分を約１３５０℃まで加熱させ、同時に、ホットゾーンの温度が１０００℃から１３５０℃まで昇温するときにホットゾーンの抵抗率が２５％を超えて増加しない、各工程を含む加熱方法が提供される。図面の説明図１と２は、本発明の好ましい態様のそれぞれ正面図と斜視図である。図３は、本発明の好ましい態様の分解図である。図４は、比較例１と実施例１の電気的性能を抵抗と温度に関して示す。発明の説明通常のＷａｓｈｂｕｒｎ点火器のホットゾーンに支持を与えることが、その厚さを安全に低減することを可能にするのに十分な構造的支持をホットゾーンに与え、それによって、２２０〜２４０Ｖの定格印加の要件を満たす電気特性をホットゾーンにもたらすことが予想外に見出された。即ち、高電圧点火器に必要な速度、抵抗、及び構造的完全性を提供する狭い組成／横断面の範囲が見出された。本発明の構成は、Ｗａｓｈｂｕｒｎに照して予想外である。Ｗａｓｈｂｕｒｎは、ホットゾーンの厚さの実際上の下限は０．５０８ｍｍ（０．０２０インチ）であると教示しているが、本発明の構成はその下限をも下回る厚さを有する。また、本発明の実施に係る方法も、Ｗａｓｈｂｕｒｎに照して予想外である。Ｗａｓｈｂｕｒｎは「電気抵抗率（Ｗａｓｈｂｕｒｎ組成物の）が数桁のオーダーで変化し得るため、電圧の印加を受け入れるには、構造よりも、材料の電気特性が設計されることができる」（Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許の７欄５０〜５２行を参照されたい）と教示している。このように、Ｗａｓｈｂｕｒｎは、高電圧点火器に望まれる電気特性を提供するために、横断面ではなく組成が変化されるべきであると教示している。Ｗａｓｈｂｕｒｎ組成の限定範囲と組み合わされた割合に薄いホットゾーン(即ち、０．０９６７〜０．５８０６ｍｍ²(０．０００１５〜０．０００９０平方インチ))が所望の高電圧特性をもたらすとの示唆は全くない。事実として、Ｗａｓｈｂｕｒｎは、提案（６欄３〜６行を参照されたい）と実施例（７欄４１，５９，６４行、１０欄６１行、１２欄３行）によって割合に厚い形状が望ましいことを教示している。これに対し、本発明は、主として、Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許の下限の近く又はそれを下回るホットゾーン横断面を用いることによって高電圧性能の要件を達成した。また、２２０Ｖ点火器についてのＷａｓｈｂｕｒｎの組成変化は不都合に遅い速度をもたらすため、単に抵抗を高める（例えば、薄いホットゾーンを提供することにより）ことが、許容できる速度の高電圧点火器を生み出すとの示唆も全くない。また、薄いホットゾーン横断面を有するその他のセラミック点火器に係る刊行物（例えば、米国特許第４８０４８２３号）も２００〜２４０Ｖの印加におけるそれらの適性について示唆をしていない。図１に示したように、本発明の１つの好ましい点火器は、ブリッジ11によって電気接続された２つの脚10を備えたヘアピン形状を有し、ここで、２つの脚の各々は、内側部分12、中央部分13、外側部分14を有し、ブリッジから同じ方向に延び、中央部分13がブリッジに電気接続してホットゾーン組成を有し、内側部分と外側部分が支持体を構成する。図２に示したように、この設計の好ましい点火器は、電気リード線に取り付けるためのペアの導電性端部32と33、ホットゾーン34と35と36、電気絶縁性支持セクション37と38と39を有する。ペアのリード線がそれぞれの導電性端部に取り付けられ、それらに電圧が印加されると、第１リード線から第１導電性部分32とさらにホットゾーン34〜36のそれぞれを順次に電流が走り（それによってホットゾーンの温度が高くなる）、最後に第２導電性端33を通って第２リード線に出る。薄い横断面を有するホットゾーンの部分（例えば、図２のホットゾーン34と36 ）は、約０．１２７ｍｍ〜０．７６２ｍｍ（０．００５インチ〜０．０３０インチ）、好ましくは約０．２５４ｍｍ〜０．４８ｍｍ（０．０１０インチ〜０．０１９インチ）の厚さを有する。これらの部分の幅は、一般に、０．５１ｍｍ〜１．２７ｍｍ（０．０２０インチ〜０．０５０インチ）、好ましくは０．６３５ｍｍ〜０．７６２ｍｍ（０．０２５インチ〜０．０３０インチ）、より好ましくは約０．７６２ｍｍ（０．３０インチ）である。２つの脚のヘアピン設計を採用する１つの好ましい態様において、ホットゾーンが、各脚の中に配置され、一般に、長さが約１２．７ｍｍ〜３０．５ｍｍ（０．５インチ〜１．２インチ）（１つの脚で）、好ましくは長さが約１９．１ｍｍ〜２５．４ｍｍ（０．７５インチ〜１．０インチ）（１つの脚で）、幅が約０．５０８ｍｍ〜１．２７ｍｍ（０．０２０インチ〜０．０５０インチ）、奥行が約０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）である。高電圧の印加のため（即ち、２００Ｖ〜２４０Ｖ、より一般には２２０Ｖ〜２４０Ｖ）、これらのホットゾーンの各々は、０．０９６７〜０．５８０６ｍｍ²（０．０００１５〜０．０００９０平方インチ）、好ましくは０．１９３４〜０．３６７７ｍｍ²（０．０００３０〜０．０００５７平方インチ）、より好ましくは０．２９０３〜０．３２９０ｍｍ²（０．０００４５〜０．０００５１平方インチ）の横断面を有する。図２に示された部分34と35と36は抵抗性と説明されるが、これらのセクションの１つだけが必要な横断面を有する抵抗部分であることを必要とすることが明らかなはずである。例えば、ある態様において、部分35（「ブリッジ」とも称される）は、ブリッジ35を火炎センサーとして機能するのを可能にする、導電性端部 32と33に同じ組成を有することができる。別な態様において、ブリッジ35は、同様な抵抗性の又はより高い抵抗性の材料であり、点火器の温度プロフィルをコントロールするのを助長する。ホットゾーン34〜36は、ガス点火のための機能的加熱を与える。好ましい態様において、米国特許第５０４５２３７号（この特許は全体にわたって本願でも参考にして取り入れられている）に開示の窒化アルミニウム、二ケイ化モリブデン、炭化ケイ素の成分割合が使用される。Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許に指摘があるように、ＡｌＮ−ＳｉＣ−ＭｏＳｉ₂系は、約０．００１〜約１００Ω・ｃｍの抵抗率を有する点火器を生成し得る変動性のあるものである。これらのホットゾーンは、一般に、１０００〜１５００℃の温度範囲で０．０４Ω・ｃｍ〜１００Ω・ｃｍ、好ましくは０．２Ω・ｃｍ〜１００Ω・ｃｍの抵抗率を有する。２００〜２４０Ｖの電圧を用いる用途において、ホットゾーンは、好ましくは、約５０〜８０体積％の窒化アルミニウム、約９〜１４体積％のＭｏＳｉ₂、１０〜４５体積％のＳｉＣを含んでなり、０．０９６７〜０．５８０６ｍｍ²（０．０００１５〜０．０００９０平方インチ）の横断面を有する。より好ましくは、約６０〜７０体積％の窒化アルミニウム、約１０〜１２体積％のＭｏＳｉ₂、約２０〜２５体積％のＳｉＣを含んでなり、０．１９３４〜０．３６７７ｍｍ²（０．０００３０〜０．０００５７平方インチ）の横断面を有する。最も好ましくは、約６４体積％のＡｌＮ、１１体積％のＭｏＳｉ₂、２５体積％のＳｉＣを含んでなり、０．２９０３〜０．３２９０ｍｍ²（０．０００４５〜０．０００５１平方インチ）の横断面を有する。割合に低い電圧の印加がこれらのホットゾーンが使用されるときも、それぞれが許容できる程度で機能した。しかしながら、１３〜１４体積％の二ケイ化モリブデンの含有率と０．１３５５〜０．２７０９ｍｍ²（０．０００２１〜０．０００４２平方インチ）の横断面を有するホットゾーンは、わずか１００Ｖで１３５０℃に到達し、このため２３０Ｖでは焼き切れると思われ、９体積％の二ケイ化モリブデン含有率と０．３８６８ｍｍ²（０．０００６０平方インチ）を有するホットゾーンは２３０Ｖで１０００℃に到達することができず、１１〜１２体積％の二ケイ化モリブデン含有率と０．２９０３〜０．３２９０ｍｍ²（０．０００４５〜０．０００５１平方インチ）の横断面を有するホットゾーンは良好な２３０Ｖでの性能を示した。好ましくは、最初の粉末の粒子サイズと緻密化後のホットゾーンのグレインサイズ（ｄ₅₀）の双方が、Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許に記載のものと同等である。ある態様において、緻密体のホットゾーン構成部分の平均グレインサイズは次の通りであり、即ち、ａ）電気絶縁性材料（即ち、ＡｌＮ）は約２〜１０μｍ、ｂ）半導電性材料（即ち、ＳｉＣ）は約１〜１０μｍ、ｃ）金属導体（即ち、ＭｏＳｉ₂）は約１〜１０μｍである。導電性端部32と33は、リード線の取り付けを可能にする。好ましくは、それらもまたＡｌＮ，ＳｉＣ，ＭｏＳｉ₂を含んでなる。ここで、それらはホットゾーンよりもかなり高い割合の導電性と半導電性材料（即ち、ＳｉＣとＭｏＳｉ₂）を含む。したがって、それらは、一般に、ホットゾーン組成物の抵抗率の約１／５〜１／２０を有するに過ぎなく、ホットゾーンで期待されるレベルまでは昇温しない。それらは、好ましくは、約２０〜６０体積％の窒化アルミニウム、約２０〜７０体積％のＭｏＳｉ₂、及び特に１：１〜約１：３の体積比のＳｉＣを含んでなる。より好ましくは、導電性端部は、約６０体積％のＡｌＮ、２０体積％のＳｉＣ、２０体積％のＭｏＳｉ₂を含んでなる。好ましい態様において、導電性端部32と33の寸法は１２．７ｍｍ（０．５インチ）（１つの脚の長さ）×０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）（幅）×０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）（厚さ）である。支持体37〜39の役割は、抵抗性部分34〜36に機械的支持を与えることである。薄いホットゾーン部分を支持する支持体37と39は、一般に、ホットゾーン部分34 と36と同様な長さと幅、及び０．３８１ｍｍ〜０．５１ｍｍ（０．０１５インチ〜０．０２０インチ）の厚さを有し、ホットゾーンとそれを支える支持体の合計厚さは０．５１ｍｍ〜１．２７ｍｍ（０．０２０インチ〜０．０５０インチ）である。好ましくは、支持体は、少なくとも１０⁸（１０Ｅ＋８）オームの抵抗と少なくとも約１５０ＭＰａの強度を有する電気絶縁性セラミックからなる。支持体に適するセラミック組成には、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素の少なくとも１種を少なくとも９０体積％含む組成が挙げられる。支持体が使用される場合、支持体とそれに隣接するホットゾーンの熱膨張と緻密化の速度がマッチするように注意する必要がある。例えば、９１体積％の窒化アルミニウム、６体積％のイットリア、２体積％のアルミナ、及び１体積％のシリカからなる支持体に通常のＷａｓｈｂｕｒｎホットゾーン組成を組み合わせると相容れない緻密化速度をもたらし、クラックを発生させることが経験された。また、アルミナを支持用材料の主成分として選択すると、ホットゾーン組成物を熱間静水圧プレスする際に使用されるガラス媒体と反応し、また、熱膨張の不一致から引き起こすクラックを生じさせることが経験された。ＡｌＮ−ＭｏＳｉ₂−ＳｉＣ系を用いる態様において、少なくとも９０体積％の窒化アルミニウムと１０体積％以下のアルミナを含む支持体が、適合性のある熱膨張と緻密化特性を呈した。したがって、窒化アルミニウム、窒化ホウ系、及び窒化ケイ素の少なくとも１種を少なくとも９０体積％と、アルミナ、イットリア、マグネシア、シリカ、及びカルシアからなる群より選択された焼結助剤を１〜１０体積％で含んでなる支持体が、本発明で採用するのに適すると考えられる。好ましい態様において、支持体37〜39の寸法は長さ２５．４ｍｍ（１．００インチ）×幅０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）×厚さ０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）である。また、支持体はホットゾーンを酸化から防ぐのに役立つことが分かっている。ある態様において、図１に示したように、各脚のホットゾーンは、１）隣接するホットゾーンと実質的に同じ幅と長さを有する外側支持体、及び２）ブリッジまで延びて隣接するホットゾーンと実質的に同じ幅を有する内側支持体、によって支持され、それによって、脚の間に含められたホットゾーンの表面積の少なくとも約６０％について酸化抵抗性バリヤを提供する。このような酸化抵抗性点火器は、３００００サイクルを超えても１％未満のアンペア数の増加を示すに過ぎないことが見出されている。これに対し、同じ組成を有するが支持体を有しない通常の点火器は、３００００サイクルを超えると約１５％のアンペア数の増加を示すことが経験されている。本発明の好ましい点火器の導電性端部にリード線が取り付けられ、２２０Ｖ〜２４０Ｖの電圧がリード線を介して印加され、高抵抗性部分が、約５秒間以内で約１３５０℃まで昇温し、図２にＡと表示した点火器の上側部分に白熱の輝きを生じさせる。ここで、ある態様において、この白熱が、領域Ｂと表示した下方の領域に移動することがある。この移動の理由は、約１１００℃を上回る温度で十分な電流が、窒化アルミニウムを主成分とする支持体38を直接横切って流れ、設計の電流路を短絡するためと考えられる。窒化アルミニウム粉末（室温で約１０⁶ （１０Ｅ＋６）Ω・ｃｍの抵抗率を有する電気絶縁材）が比類なく高いレベルの金属不純物を含んでいたか、ガラスによるＨＩＰプロセスが窒化アルミニウムを主成分とする支持体に不純物を導入したかが不明であった。この現象の理由の如何によらず、図２に破線で示したように、支持体38に厚さ約０．５１ｍｍ〜１．２７ｍｍ（０．０２０インチ〜０．０５０インチ）のスロット40を設けることが、本発明の点火器に有意な短絡が生成するのを首尾よく防ぐことが見出された。図１に示したように、ある態様において、スロット15はブリッジ11まで延びる。また、本発明によると、本発明を実施する好ましい方法が提供され、タイルの横断面が電気回路を表わすように、所定の組成を有するタイルが配置される。本発明を実施する１つの好ましいプロセスにおいて（図３に示すように）、導電性部分22と絶縁性部分23を有する第１タイル21が、平坦な表面（図示せず）の上に載置され、抵抗性部分のみを有する第２タイル24が第１タイルの上に載置される。次いで絶縁性部分26と抵抗性部分27を有する第３タイル25が、抵抗性セクション27が絶縁性セクション23の上に位置するように、第２タイル24の上に載置される。次いで抵抗性部分のみを有する第４タイル28が第３タイル25の上に載置される。最後に、絶縁性部分30と導電性部分31を有する第４タイル29が、絶縁性部分30が抵抗性部分27の上に位置するように、第４タイルの上に載置される。次いで個々のタイルが接合するようにこのラミネートが緻密化される。次いで緻密化したラミネートが、その奥行にそってスライスされ、複数の個々のセラミック点火器が生成する。本発明の実施において、図３に示した個々の未焼結（グリーン）タイルは、セラミックラミネートの全部の層を有する（例えば、タイル25は絶縁性部分26と抵抗性部分27を有する）。あるいは、タイルは一部の層のみからなることもできる。後者の場合、層の一部を含むタイルは、特性の付随的低下を何ら伴うことなく一体に接合され得ることが見出されている。図３は、硬いグリーンタイルとして高抵抗性部分24と28を示しているが、この他に、これらの部分は、テープキャスティング、ロール圧縮、スライス後の中温プレス、又はスクリーン印刷によっても作成可能である。セラミック構成部分の加工（即ち、グリーン体の作成と焼結条件）と、緻密化したセラミックからの点火器の調製は、任意の通常方法によって行うことができる。一般に、このような方法は、Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許に実質的にしたがって行われる。好ましい態様において、グリーンのラミネートは、Ｗａｓｈｂｕｒｎ特許に開示されているように、ガラス媒体中の熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）によって緻密化される。この緻密化は、ホットゾーンが理論密度の少なくとも９５％、好ましくは少なくとも９９％の密度を有するセラミック体を生成する。本発明の点火器は、炉や調理器具のようなガス燃料の点火用、ベースボードヒーター、ボイラー、ストーブ上部などの多くの用途に使用することができる。以下、本発明の実施態様を、限定されない実施例と比較例によってさらに説明する。本発明の目的に関し、「安定な」点火器とは、所定の電圧で一定の抵抗率と一定の温度を維持するものである。比較例１この比較例は、ホットゾーンが通常のＷａｓｈｂｕｒｎ組成と通常の（即ち、厚過ぎる）横断面を有する点火器の２３０Ｖにおける挙動を説明する。約６６〜７１体積％のＡｌＮ、８．５〜９体積％のＭｏＳｉ₂、及び２０．５〜２５体積％のＳｉＣを含むホットゾーン組成物を高剪断ミキサー中で配合した。また、約２０体積％のＡｌＮ、約２０体積％のＭｏＳｉ₂、及び約６０体積％のＳｉＣを含む低温ゾーン組成物を同様にして配合した。これらの粉末配合物を、ホットプレスの空間の中に隣接させて充填し、ホットプレスに供し、理論密度の約６０％のビレットを作成した。次いでこのビレットを機械加工し、約７６．２ｍｍ×５０．８ｍｍ×５０．８ｍｍ（３．００インチ×２．００インチ×０．２０インチ）の２ゾーンのタイルを作成した。次いでこの機械加工したタイルを熱間静水圧プレスに供し、タイルを１７９０℃の３００００ｐｓｉに１時間保持した。このＨＩＰ処理の後、緻密なタイルをヘアピン形状(即ち、１つの脚の長さ３８．１ｍｍ（１．５インチ）×厚さ０．７６２ｍｍ（０．０３０インチ）× 脚の幅１．２７ｍｍ（０．０５インチ）、スロットの幅１．５２４ｍｍ(０．０６０インチ))で、約１．２７ｍｍ×０．７６２ｍｍ（０．０５０インチ×０．０３０インチ）のホットゾーン横断面と１つの脚につき約２５．４ｍｍ（１．０インチ）のホットゾーン長さを有する点火器に機械加工した。得られた点火器の２３０Ｖにおける電気性能を抵抗と温度について図４に示す。約２３０Ｖにおいて点火器の温度が上り続け（即ち、暴走）、点火器が焼き切れを生じた。例１図２に示した設計に実質的にしたがってグリーンのラミネートを作成した。ホットゾーンは６６体積％のＡｌＮ、２５体積％のＳｉＣ、及び１１体積％のＭｏＳｉ₂からなった。支持体部分は９６体積％の窒化アルミニウムと４体積％のアルミナからなった。導電性端部は２０体積％のＡｌＮ、６０体積％のＳｉＣ、及び２０体積％のＭｏＳｉ₂からなった。次いでグリーンのラミネートを約１８００℃で約１時間にわたってガラス式ＨＩＰ処理をすることによって緻密化させ、セラミックブロックを作成した。次いでそのブロックをその幅にそってスライスし、寸法が３８．１ｍｍ×１．２７ｍｍ×０．７６２ｍｍ（１．５インチ×０．０５０×０．０３０インチ）の複数の加熱面エレメントを作成した。ホットゾーンは、約０．３８１ｍｍ×０．７６２ｍｍ（０．０１５インチ×０．０３０インチ）の横断面と約２５．４ｍｍ（１．０インチ）の１つの脚の長さを有した。１．２７ｍｍ×０．７６２ｍｍ×３５．５６ｍｍ（０．０５０インチ×０．０３０インチ×１．４０インチ）のスロットを、中央の絶縁性支持体部分に機械加工した。適当なリード線を、加熱面エレメントの導電性部分に取り付け、約２３０Ｖの電圧を印加した。得られた点火器の２３０Ｖにおける電気性能を、抵抗と温度について図４に示す。この点火器は、安定な加熱性能を示し、約４秒間で１１００℃の設計温度に到達した。例２この例は、ホットゾーンが過度に多い二ケイ化モリブデンを有する点火器の２３０Ｖにおける挙動を示す。ホットゾーンが１５体積％のモリブデン含有率を有する以外は例１に実質的にしたがって点火器を作成した。この点火器は、わずか２４Ｖで約１３００℃の動作温度に到達した。この性能は２４Ｖ点火器としては許容できるが、この点火器は２３０Ｖでは焼き切れるであろうと考えられる。例３この例は、ホットゾーンが不十分な二ケイ化モリブデンを有する点火器の２３０Ｖにおける挙動を示す。ホットゾーンがわずか６体積％のモリブデン含有率を有した以外は例１に実質的にしたがって点火器を作成した。この点火器は約１２秒後に動作温度に到達したが２４０Ｖで暴走の挙動を呈した。例４この例は、脚の間にスロットを有しない点火器の２３０Ｖにおける挙動を示す。中央の窒化アルミニウムのセクションにスロットを設けない以外は例１に実質的にしたがって点火器を作成した。この点火器は、定格電圧の８５％で所定の温度まで迅速に昇温した（即ち、１１００℃まで５秒間）。しかしながら、電圧をさらに高めると、点火器の最高温度部分が導電性領域の方へと下方に移動することが観察され、点火器の破損が生じた。請求の範囲１．(i)ペアの導電性端部(32,33)、及び (ii)(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５０〜約８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素、炭化ホウ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約１０〜約４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、炭化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５〜約２５体積％の金属系導体、を含んでなるホットゾーン(34,35,36)であって、導電性端部(32,33)の間に配置されたホットゾーン(34,35,36)、を備え、ホットゾーンの少なくとも一部が０．４８２６ｍｍ（０．０１９インチ）以下の厚さを有するセラミック点火器。２．(iii)ホットゾーン(34,35,36)がその上に配置された支持体(37,38,39)をさらに備え、支持体(37,38,39)が、支持体(37,38,39)とその上に配置されたホットゾーン(34,35,36)の合計の厚さで少なくとも０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）の厚さを有する請求項１に記載の点火器。３．支持体(37,38,39)が、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された電気絶縁性セラミックから本質的になる請求項２に記載の点火器。４．支持体(37,38,39)が、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された少なくとも９０体積％の電気絶縁性セラミック、及びアルミナ、イットリア、マグネシア、カルシア、及びシリカからなる群より選択された１〜１０体積％の焼結助剤を含んでなる請求項３に記載の点火器。５．ホットゾーン(34,35,36)の組成が１０〜１２体積％の二ケイ化モリブデンを含む請求項１に記載の点火器。６．ホットゾーン(34,35,36)が０．２５４ｍｍ〜０．４８２６ｍｍ（０．０１０インチ〜０．０１９インチ）の厚さを有する請求項５に記載の点火器。７．点火器がブリッジ(11)によって電気接続して配置された２つの脚(10)を備えたヘアピン形状を有し、２つの脚(10)の各々がホットゾーン組成を有し、ブリッジ(11)が導電性組成を有する請求項１に記載の点火器。８．ブリッジ(11)によって電気接続して配置された２つの脚(10)を備えたヘアピン形状を有し、脚(10)がブリッジ(11)から同じ方向に延び、各脚が、内側部分 (12)、中央部分(13)、外側部分(14)を備え、中央部分(13)は、ブリッジ(11)によって電気接続されてホットゾーン組成を有し、外側部分(14)と内側部分(12)が支持を形成した請求項７に記載の点火器。９．各脚の内側部分(12)が、脚(10)が互いに接触しない厚さを有し、それによって、脚の間にスロット(15)を画定した請求項８に記載の点火器。１０．スロット(15)がブリッジ(11)まで延びた請求項９に記載の点火器。１１．各脚のホットゾーンが、 (i)隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行と長さを有する外側支持体(14)、及び (ii)ブリッジまで延びて隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行を有する内側支持体(12)、によって支持され、それによって、脚の中に収められたホットゾーンの表面積の少なくとも６０％について酸化抵抗性バリヤを提供した請求項８に記載の点火器。１２．脚の間の１つの支持体(38)が、各脚の内側部分を画定した請求項８に記載の点火器。１３．(A)(i)ペアの導電性端部(32,33)、及び (ii)(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５０〜約８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素、炭化ホウ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約１０〜約４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、炭化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された約９〜約１４体積％の金属系導体、を含んでなる点火器を提供し、ここで、ホットゾーン(34,35,36)の少なくとも一部が０．０９６７〜０．５８０６ｍｍ²（０．０００１５〜０．０００９０平方インチ）の横断面を有し、 (B)点火器の導電性端部(32,33)の間に２００Ｖ〜２４０Ｖの電圧を印加し、それによって、５秒間未満で抵抗性部分を約１３５０℃まで加熱させ、同時に、ホットゾーン(34,35,36)の温度が１０００℃から１３５０℃まで昇温するときにホットゾーン(34,35,36)の抵抗率が２５％を上回って増加しない、各工程を含む加熱方法。１４．印加電圧が２２０Ｖ〜２４０Ｖである請求項１３に記載の方法。１５．点火器が、ブリッジ(11)によって電気接続して配置された２つの脚(10) を備えたヘアペン形状を有し、２つの脚(10)の各々がホットゾーン組成を有し、ブリッジ(11)が導電性組成を有し、脚(10)がブリッジ (11)から同じ方向に延び、各脚が内側部分(12)、中央部分(13)、外側部分(14)を備え、中央部分(13)は、ブリッジ(11)によって電気接続されてホットゾーン組成を有し、外側部分(14)と内側部分(12)が支持を形成し、各脚(10)の内側部分(12) が、脚(10)が互いに接触しない厚さを有し、それによって、脚(10)の間にスロット(15)を画定した請求項１３に記載の方法。１６．ホットゾーン(34,35,36)がその上に配置された支持体(37,38,39)をさらに備え、ホットゾーン(34,35,36)が０．２５４ｍｍ〜０．４８２６ｍｍ（０．０１０インチ〜０．０１９インチ）の厚さを有し、支持体(37,38,39)が、ホットゾーン(34,35,36)と支持体(37,38,39)の合計厚さが少なくとも０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）である厚さを有する請求項１３に記載の方法。１７．ホットゾーン(34,35,36)の少なくとも一部が、１０〜１２体積％の二ケイ化モリブデンを含み、０．２９０３ｍｍ²〜０．３２９０ｍｍ²（０．０００４５〜０．０００５１平方インチ）の横断面を有する請求項１４に記載の方法。１８．ホットゾーン(34,35,36)の少なくとも一部が６０〜７０体積％の窒化アルミニウム、２０〜２５体積％の炭化ケイ素、１０〜１２体積％の二ケイ化モリブデンを含んでなり、０．１９３４ｍｍ²〜０．３６７７ｍｍ²（０．０００３０〜０．００５７平方インチ）の横断面を有する請求項１４に記載の方法。１９．ホットゾーン(34,35,36)の少なくとも一部が６４体積％の窒化アルミニウム、２５体積％の炭化ケイ素、１１体積％の二ケイ化モリブデンを含んでなり、０．２９０３ｍｍ²〜０．３２９０ｍｍ²（０．０００４５〜０．０００５１平方インチ）の横断面を有する請求項１３に記載の方法。２０．(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５０〜約８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素と炭化ホウ素からなる群より選択された約１０〜約４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５〜約２５体積％の金属系導体、を含んでなるホットゾーンを有するセラミック点火器であって、その点火器は、ブリッジ(11)によって電気接続して配置された２つの脚 (10)を備えたヘアペン形状を有し、２つの脚(10)の各々はブリッジ(11)から同じ方向に延び、各脚が内側部分(12)、中央部分(13)、外側部分(14)を備え、中央部分(13)は、ブリッジ(11)と電気接続されてホットゾーン組成を有し、外側部分(1 4)と内側部分(12)が支持体を形成し、外側支持(14)は隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行と長さを有し、内側支持(12)はブリッジまで延びて隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行を有し、それによって、脚(10)の中に収められたホットゾーンの表面積の少なくとも６０％について酸化抵抗性バリヤを提供したセラミック点火器。【手続補正書】【提出日】１９９８年９月１７日【補正内容】請求の範囲１．(i)ペアの導電性端部(32,33)、及び (ii)(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された５０〜８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素、炭化ホウ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された１０〜４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、炭化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された５〜２５体積％の金属系導体、を含んでなるホットゾーン(34,35,36)であって、導電性端部(32,33)の間に配置されたホットゾーン(34,35,36)、を備え、ホットゾーン(34,35,36)の少なくとも一部が０．４８２６ｍｍ（０．０１９インチ）以下の厚さを有するセラミック点火器。２．(iii)ホットゾーン(34,35,36)がその上に配置された支持体(37,38,39)をさらに備え、支持体(37,38,39)が、支持体(37,38,39)とその上に配置されたホットゾーン(34,35,36)の合計の厚さで少なくとも０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）の厚さを有する請求項１に記載の点火器。３．支持体(37,38,39)が、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された電気絶縁性セラミックから本質的になる請求項２に記載の点火器。４．支持体(37,38,39)が、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された少なくとも９０体積％の電気絶縁性セラミック、及びアルミナ、イットリア、マグネシア、カルシア、及びシリカからなる群より選択された１〜１０体積％の焼結助剤を含んでなる請求項３に記載の点火器。５．ホットゾーン(34,35,36)の組成が１０〜１２体積％の二ケイ化モリブデンを含む請求項１に記載の点火器。６．ホットゾーン(34,35,36)が０．２５４ｍｍ〜０．４８２６ｍｍ（０．０１０インチ〜０．０１９インチ）の厚さを有する請求項５に記載の点火器。７．点火器がブリッジ(11)によって電気接続して配置された２つの脚(10)を備えたヘアピン形状を有し、２つの脚(10)の各々がホットゾーン組成を有し、ブリッジ(11)が導電性組成を有する請求項１に記載の点火器。８．ブリッジ(11)によって電気接続して配置された２つの脚(10)を備えたヘアピン形状を有し、脚(10)がブリッジ(11)から同じ方向に延び、各脚が、内側部分 (12)、中央部分(13)、外側部分(14)を備え、中央部分(13)は、ブリッジ(11)によって電気接続されてホットゾーン組成を有し、外側部分(14)と内側部分(12)が支持体を形成した請求項７に記載の点火器。９．各脚の内側部分(12)が、脚(10)が互いに接触しない厚さを有し、それによって、脚の間にスロット(15)を画定した請求項８に記載の点火器。１０．スロット(15)がブリッジ(11)まで延びた請求項９に記載の点火器。１１．各脚のホットゾーンが、 (i)隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行と長さを有する外側支持体(14)、及び (ii)ブリッジまで延びて隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行を有する内側支持体(12)、によって支持され、それによって、脚の中に収められたホットゾーンの表面積の少なくとも６０％について酸化抵抗性バリヤを提供した請求項８に記載の点火器。１２．脚の間の１つの支持体(38)が、各脚の内側部分を画定した請求項８に記載の点火器。１３．(A)(i)ペアの導電性端部(32,33)、及び (ii)(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された５０〜８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素、炭化ホウ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された１０〜４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、炭化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された９〜１４体積％の金属系導体、を含んでなる点火器を提供し、ここで、ホットゾーン(34,35,36)の少なくとも一部が０．０９６７〜０．５８０６ｍｍ²（０．０００１５〜０．０００９０平方インチ）の横断面を有し、 (B)点火器の導電性端部(32,33)の間に２００Ｖ〜２４０Ｖの電圧を印加し、それによって、５秒間未満で抵抗性部分を１３５０℃まで加熱させ、同時に、ホットゾーン(34,35,36)の温度が１０００℃から１３５０℃まで昇温するときにホットゾーン(34,35,36)の抵抗率が２５％を上回って増加しない、各工程を含む加熱方法。１４．印加電圧が２２０Ｖ〜２４０Ｖである請求項１３に記載の方法。１５．点火器が、ブリッジ(11)によって電気接続して配置された２つの脚(10) を備えたヘアペン形状を有し、２つの脚(10)の各々がホットゾーン組成を有し、ブリッジ(11)が導電性組成を有し、脚(10)がブリッジ(11)から同じ方向に延び、各脚が内側部分(12)、中央部分(13)、外側部分(14)を備え、中央部分(13)は、ブリッジ(11)によって電気接続されてホットゾーン組成を有し、外側部分(14)と内側部分(12)が支持を形成し、各脚(10)の内側部分(12)が、脚(10)が互いに接触しない厚さを有し、それによって、脚(10)の間にスロット(15)を画定した請求項１３に記載の方法。１６．ホットゾーン(34,35,36)がその上に配置された支持体(37,38,39)をさらに備え、ホットゾーン(34,35,36)が０．２５４ｍｍ〜０．４８２６ｍｍ（０．０１０インチ〜０．０１９インチ）の厚さを有し、支持体(37,38,39)が、ホットゾーン(34,35,36)と支持体(37,38,39)の合計厚さが少なくとも０．５１ｍｍ（０．０２０インチ）である厚さを有する請求項１３に記載の方法。１７．ホットゾーン(34,35,36)の少なくとも一部が、１０〜１２体積％の二ケイ化モリブデンを含み、０．２９０３ｍｍ²〜０．３２９０ｍｍ²（０．０００４５〜０．０００５１平方インチ）の横断面を有する請求項１４に記載の方法。１８．ホットゾーン(34,35,36)の少なくとも一部が６０〜７０体積％の窒化アルミニウム、２０〜２５体積％の炭化ケイ素、１０〜１２体積％の二ケイ化モリブデンを含んでなり、０．１９３４ｍｍ²〜０．３６７７ｍｍ²（０．０００３０〜０．０００５７平方インチ）の横断面を有する請求項１４に記載の方法。１９．ホットゾーン(34,35,36)の少なくとも一部が６４体積％の窒化アルミニウム、２５体積％の炭化ケイ素、１１体積％の二ケイ化モリブデンを含んでなり、０．２９０３ｍｍ²〜０．３２９０ｍｍ²（０．０００４５〜０．０００５１平方インチ）の横断面を有する請求項１３に記載の方法。２０．(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された５０〜８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素と炭化ホウ素からなる群より選択された１０〜４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された５〜２５体積％の金属系導体、を含んでなるホットゾーンを有するセラミック点火器であって、その点火器は、ブリッジ(11)によって電気接続して配置された２つの脚 (10)を備えたヘアペン形状を有し、２つの脚(10)の各々はブリッジ(11)から同じ方向に延び、各脚が内側部分(12)、中央部分(13)、外側部分(14)を備え、中央部分(13)は、ブリッジ(11)と電気接続されてホットゾーン組成を有し、外側部分(1 4)と内側部分(12)が支持体を形成し、外側支持(14)は隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行と長さを有し、内側支持(12)はブリッジまで延びて隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行を有し、それによって、脚(10)の中に収められたホットゾーンの表面積の少なくとも６０％について酸化抵抗性バリヤを提供したセラミック点火器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ベイトマン，リンダ，エス. アメリカ合衆国，マサチューセッツ 01562，スペンサー，レッジアベニュ 19

Claims

【特許請求の範囲】１．(i)ペアの導電性端部、及び (ii)(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５０〜約８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素、炭化ホウ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約１０〜約４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、炭化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５〜約２５体積％の金属系導体、を含んでなるホットゾーンであって、導電性端部の間に配置されたホットゾーン、を備え、ホットゾーンの少なくとも一部が０．０１９インチ以下の厚さを有するセラミック点火器。２．(iii)ホットゾーンがその上に配置された支持体をさらに備え、支持体が、支持体とその上に配置されたホットゾーンの合計の厚さで少なくとも０．０２０インチの厚さを有する請求項１に記載の点火器。３．支持体が、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された電気絶縁性セラミックから本質的になる請求項２に記載の点火器。４．支持体が、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された少なくとも９０体積％の電気絶縁性セラミック、及びアルミナ、イットリア、マグネシア、カルシア、及びシリカからなる群より選択された１〜１０体積％の焼結助剤を含んでなる請求項３に記載の点火器。５．ホットゾーンの組成が１０〜１２体積％の二ケイ化モリブデンを含む請求項１に記載の点火器。６．ホットゾーンが０．０１０インチ〜０．０１９インチの厚さを有する請求項５に記載の点火器。７．点火器がブリッジによって電気接続して配置された２つの脚を備えたヘアピン形状を有し、２つの脚の各々がホットゾーン組成を有し、ブリッジが導電性組成を有する請求項１に記載の点火器。８．ブリッジによって電気接続して配置された２つの脚を備えたヘアピン形状を有し、脚がブリッジから同じ方向に延び、各脚が、内側部分、中央部分、外側部分を備え、中央部分は、ブリッジによって電気接続されてホットゾーン組成を有し、外側部分と内側部分が支持を形成した請求項７に記載の点火器。９．各脚の内側部分が、脚が互いに接触しない厚さを有し、それによって、脚の間にスロットを画定した請求項８に記載の点火器。１０．スロットがブリッジまで延びた請求項９に記載の点火器。１１．各脚のホットゾーンが、 (i)隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行と長さを有する外側支持体、及び (ii)ブリッジまで延びて隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行を有する内側支持体、によって支持され、それによって、脚の中に収められたホットゾーンの表面積の少なくとも６０％について酸化抵抗性バリヤを提供した請求項８に記載の点火器。１２．脚の間の１つの支持体が、各脚の内側部分を画定した請求項８に記載の点火器。１３．(A)(i)ペアの導電性端部、及び (ii)(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５０〜約８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素、炭化ホウ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約１０〜約４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、炭化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された約９〜約１４体積％の金属系導体、を含んでなる点火器を提供し、ここで、ホットゾーンの少なくとも一部が０．０００１５〜０．０００９０平方インチの横断面を有し、 (B)点火器の導電性端部の間に２００Ｖ〜２４０Ｖの電圧を印加し、それによって、５秒間未満で抵抗性部分を約１３５０Ｃまで加熱させ、同時に、ホットゾーンの温度が１０００Ｃから１３５０Ｃまで昇温するときにホットゾーンの抵抗率が２５％を上回って増加しない、各工程を含む加熱方法。１４．印加電圧が２２０Ｖ〜２４０Ｖである請求項１３に記載の方法。１５．点火器が、ブリッジによって電気接続して配置された２つの脚を備えたヘアペン形状を有し、２つの脚の各々がホットゾーン組成を有し、ブリッジが導電性組成を有し、脚がブリッジから同じ方向に延び、各脚が内側部分、中央部分、外側部分を備え、中央部分は、ブリッジによって電気接続されてホットゾーン組成を有し、外側部分と内側部分が支持を形成し、各脚の内側部分が、脚が互いに接触しない厚さを有し、それによって、脚の間にスロットを画定した請求項１３に記載の方法。１６．ホットゾーンがその上に配置された支持体をさらに備え、ホットゾーンが０．０１０インチ〜０．０１９インチの厚さを有し、支持体が、ホットゾーンと支持体の合計厚さが少なくとも０．０２０インチである厚さを有する請求項１３に記載の方法。１７．ホットゾーンの少なくとも一部が、１０〜１２体積％の二ケイ化モリブデンを含み、０．０００４５〜０．０００５１平方インチの横断面を有する請求項１４に記載の方法。１８．ホットゾーンの少なくとも一部が６０〜７０体積％の窒化アルミニウム、２０〜２５体積％の炭化ケイ素、１０〜１２体積％の二ケイ化モリブデンを含んでなり、０．０００３０〜０．０００５７平方インチの横断面を有する請求項１４に記載の方法。１９．ホットゾーンの少なくとも一部が６４体積％の窒化アルミニウム、２５体積％の炭化ケイ素、１１体積％の二ケイ化モリブデンを含んでなり、０．０００４５〜０．０００５１平方インチの横断面を有する請求項１３に記載の方法。２０．(a)窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５０〜約８０体積％の電気絶縁性材料、 (b)炭化ケイ素と炭化ホウ素からなる群より選択された約１０〜約４５体積％の半導電性材料、及び (c)二ケイ化モリブデン、二ケイ化タングステン、窒化チタン、及びこれらの混合物からなる群より選択された約５〜約２５体積％の金属系導体、を含んでなるホットゾーンを有するセラミック点火器であって、その点火器は、ブリッジによって電気接続して配置された２つの脚を備えたヘアペン形状を有し、２つの脚の各々はブリッジから同じ方向に延び、各脚が内側部分、中央部分、外側部分を備え、中央部分は、ブリッジと電気接続されてホットゾーン組成を有し、外側部分と内側部分が支持体を形成し、外側支持は隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行と長さを有し、内側支持はブリッジまで延びて隣接ホットゾーンと実質的に同じ奥行を有し、それによって、脚の中に収められたホットゾーンの表面積の少なくとも６０％について酸化抵抗性バリヤを提供したセラミック点火器。