NO324423B1 - Sintret keramisk tennerelement, sintrede keramikker og fremgangsmate for antennelse av gassaktig brensel. - Google Patents
Sintret keramisk tennerelement, sintrede keramikker og fremgangsmate for antennelse av gassaktig brensel. Download PDFInfo
- Publication number
- NO324423B1 NO324423B1 NO20022950A NO20022950A NO324423B1 NO 324423 B1 NO324423 B1 NO 324423B1 NO 20022950 A NO20022950 A NO 20022950A NO 20022950 A NO20022950 A NO 20022950A NO 324423 B1 NO324423 B1 NO 324423B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- approx
- vol
- hot zone
- insulating material
- ceramics
- Prior art date
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims description 69
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 21
- 239000000446 fuel Substances 0.000 title claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 161
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 54
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 53
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 49
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 49
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 47
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 41
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 37
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 36
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 35
- 229910020968 MoSi2 Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 25
- NJXPYZHXZZCTNI-UHFFFAOYSA-N 3-aminobenzonitrile Chemical compound NC1=CC=CC(C#N)=C1 NJXPYZHXZZCTNI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000013461 design Methods 0.000 claims description 13
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 claims description 13
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 11
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims description 9
- YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N bis($l^{2}-silanylidene)molybdenum Chemical group [Si]=[Mo]=[Si] YXTPWUNVHCYOSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 7
- 229910021343 molybdenum disilicide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- YAIQCYZCSGLAAN-UHFFFAOYSA-N [Si+4].[O-2].[Al+3] Chemical compound [Si+4].[O-2].[Al+3] YAIQCYZCSGLAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GSWGDDYIUCWADU-UHFFFAOYSA-N aluminum magnesium oxygen(2-) Chemical compound [O--].[Mg++].[Al+3] GSWGDDYIUCWADU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000002023 wood Substances 0.000 claims 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 14
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 12
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 9
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 7
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 6
- -1 magnesium aluminate Chemical class 0.000 description 6
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 3
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910016006 MoSi Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010411 cooking Methods 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 2
- 239000000615 nonconductor Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052580 B4C Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 235000021168 barbecue Nutrition 0.000 description 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 1
- INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N boron carbide Chemical compound B12B3B4C32B41 INAHAJYZKVIDIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000003317 industrial substance Substances 0.000 description 1
- 230000005923 long-lasting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds
-
- 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
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/027—Heaters specially adapted for glow plug igniters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Ceramic Products (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Spark Plugs (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
- Lighters Containing Fuel (AREA)
Description
OPPFINNELSENS BAKGRUNN
1. Oppfinnelsens område.
Oppfinnelsen angår keramiske tennersammensetninger og mer spesielt slike sammensetninger som inneholder komponenter av et ledende materiale og isolerende materiale, hvori den isolerende materialkomponent omfatter en relativt høy konsentrasjon av metalloksid. Nærmere bestemt vedrører oppfinnelsen et sintret keramisk tennerelement, sintrede keramikker og en fremgangsmåte for antennelse av gassaktig brensel.
2. Bakgrunn.
Keramiske materialer har hatt stor suksess som tennere i gassfyrte ovner,
komfyrer og klestørkere. Produksjon av keramiske tennere krever oppbyggelse av en elektrisk krets via en keramisk komponent av hvilken en del har høy motstand og øker temperaturen når den elektrifiseres ved hjelp av en trådleder.
Én tradisjonell tenner, Mini-Igniter (varemerke), som er tilgjengelige fra Norton Igniter Products of Milford, N.H., er konstruert for anvendelser fra. 12 til 120 volt og har
en sammensetning som omfatter aluminiumnitrid ("A1N"), molybdendisilisid (MoSi2") og silisiumkarbid ("SiC"). Selv om denne Mini-Igniter er et meget effektivt produkt krever imidlertid visse anvendelser spenninger på over 120 V.
Nærmere bestemt innbefatter nominelle spenninger i Europa 220 V (f.eks. Italia), 230 V (f.eks. Frankrike) og 240 V (f.eks. Storbritannia). Standard godkjennelsestester for tennere krever at de opereres innen et område av fra 85 prosent til 110 prosent av spesifisert nominell spenning. For at en enkelt tenner skal kunne godkjennes for anvendelse i hele Europa må tenneren således kunne opereres fra ca. 187 til 264 V (dvs. 85 % av 220 V og 110 % av 240 V). Dagens tennere har vanskelig for å gi et slikt høyt og utvidet spenningsområde, spesielt når en relativt kort varmsoneléngde (f.eks. ca. 3,05 cm eller mindre) anvendes.
Ved anvendelse ved høyere spenning kan for eksempel dagens tennere bli utsatt
for stadig stigende temperatur og således kreve en transformator i kontrollsystemet for å redusere spenningen. Anvendelsen av en slik transformatorinnretning er klart mindre ønskelig. Det foreligger derfor et behov for relativt små tennere for anvendelse ved høy spenning, spesielt innen et område av fra ca. 187 til 264 V, som ikke krever en kostbar transformator, men som fremdeles oppviser de følgende krav som stilles av apparat- og oppvarmingsindustrien for å foregripe variasjon i linjespenningen:
For en gitt tennergeometri er én mulig måte å tilveiebringe et høyere spenningssystem på å øke tennerens motstand. Motstanden til et hvilket som helst legeme er generelt dekket av ligningen
hvori
Rs = motstand;
Ry = spesifikk motstand;
L = lederens lengde; og
A = lederens tverrsnittsareal.
Da enkeltbenlengden til dagens keramiske tennere er ca. 3,05 cm, kan benlengden ikke økes betydelig uten å redusere den kommersielle appell. På lignende måte vil tverrsnittsarealet til den mindre tenner, mellom ca. 0,0645 og 0,1613 kvadratcentimeter, antagelig ikke bli gjort mindre av produksjonsgrunner.
US patent 5405237 ("Washburn patentet") redegjør for sammensetninger som er egnede for varmsonen til en keramisk tenner, omfattende (a) mellom 5 og 50 vol% MoSi2og (b) mellom 50 og 95 vol% av et materiale valgt fra gruppen bestående av silisiumkarbid, silisiumnitrid, aluminiumnitrid, bornitrid, aluminiumoksid, magnesiumaluminat, silisiumaluminiumoksynitrid og blandinger derav.
Ytterligere meget nyttige keramiske sammensetninger og systemer er redegjort for i US patenter 5514630 og 5820789, begge til Willkens et al. US patent 5514630 rapporterer at varmesonesammensetninger ikke burde overskride 20 vol% alumina. US patent 5756215 rapporterer i tillegg sintrede sammensetninger som innbefatter blylag som inneholder opp til 2 vekt% silisiumkarbid.
Det ville således være ønskelig å ha nye keramiske
varmsonetennersammensetninger. Det ville være spesielt ønskelig å ha tennersammensetninger som pålitelig vil kunne arbeide ved høye spenninger, så som fra ca. 187 til 264 V, spesielt med en relativt kort varmsonelengde.
OPPSUMMERING AV OPPFINNELSEN
Med den foreliggende oppfinnelse tilveiebringes et sintret keramisk
tennerelement i henhold til krav 1, en sintret keramikk i henhold til krav 19, en sintret keramikk i henhold til krav 36 og en fremgangsmåte for antennelse av gassaktig brensel, i henhold til krav 48.
Vi har nå oppdaget nye keramiske sammensetninger som er spesielt effektive for høyspenningsbruk, innbefattende over et område fra 187 til 264 V.
De keramiske sammensetninger ifølge oppfinnelsen er også spesielt anvendbare
for anvendelse ved lavere spenninger, innbefattende anvendelser ved 120 V, 102 V, 24 V,
12 V, 8 V eller 6 V. Sammensetninger ifølge oppfinnelsen kan oppvise et ganske effektivt effektforbruk og er således sterkt anvendbare for slike anvendelser ved lavere spenning.
Nærmere bestemt inneholder ifølge én side ved oppfinnelsen keramiske varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen minst tre komponenter: 1) ledende materiale, 2) halvledermateriale og 3) isolerende materiale, hvor den isolerende materialekomponent innbefatter en relativt høy konsentrasjon av metalloksid, så som alumina.
Det er overraskende blitt funnet at en slik høy konsentrasjon (f.eks. minst ca. 25 eller 30 vol% av den isolerende materialkomponent) av et metalloksid gir en keramisk sammensetning som pålitelig kan gi en høy nominell spenning, innbefattende 220, 230 og 240 V.
Dessuten er det gjentatte ganger blitt påvist at keramiske
varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen pålitelig vil gi en linjespenning innen et ekstremt bredt høyspenningsområde, innbefattende fra ca. 187 til 264 V. Tennere ifølge oppfinnelsen kan således anvendes i hele Europa og pålitelig arbeide innenfor 85 prosent og 110 prosent av de mange spesifiserte høyspenninger som anvendes i de forskjellige europeiske land. Det bør også forstås at selv om visse tradisjonelle
varmsonesammensetninger kan gi en pålitelig spenning ved en spesifisert høy spenning,
vil disse sammensetninger ofte svikte når spenningen varieres innen et videre område. Sammensetningene ifølge oppfinnelsen som gir en pålitelig, langvarig ytelse innen et utvidet høyspenningsområde representerer derfor klart et betydelig fremskritt.
Selv om varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen er spesielt effektive for anvendelse ved høye spenninger, som omtalt ovenfor, er det blitt funnet at sammensetningene også er meget anvendbare for benyttelse ved lavere spenninger, innbefattende for 120 V eller 102 V eller enda lavere spenninger, så som anvendelse under 100 V, f.eks. anvendelse ved 6, 8,12 eller 24 V, eller enda lavere spenningssystemer, så som systemer under 6 V. For eksempel kan tennere og varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen anvendes i batteridrevne tenningssystemer. Keramiske varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen har vist seg å oppvise usedvanlig effektforbrukeffektivitet, hvorved sammensetningene og tennerne blir spesielt anvendbare for anvendelse ved slik lav spenning. Se for eksempel resultatene ifølge Eksempel 6 som følger. En slik forbedret effektforbrukseffektivitet kan også gjøre det mulig å anvende mer økonomiske komponenter i et tenningssystem, f.eks. at en mindre kostbar (lavere kvalitet) transformator effektivt vil kunne anvendes sammen med en tenner ifølge oppfinnelsen i forhold til en sammelignbar tenner som omfattet en spesiell varmsonesammensetning.
Keramiske varmsonesammensetninger og tennere ifølge oppfinnelsen kan også oppvise lavere varmeledningsevne og høyere spesifikk varme enn tidligere systemer, hvilket gjør det mulig for sammensetninger ifølge oppfinnelse å beholde mer varmeenergi over lengre perioder. Se for eksempel resultatene ifølge Eksempel 7 som følger.
Foretrukne keramiske tennere ifølge oppfinnelsen har en
varmsonesammensetning som omfatter:
(a) et elektrisk isolerende materiale med en spesifikk motstand på minst ca. IO<10>ohm-cm, (b) mellom ca. 3 og ca. 45 vol% av et halvledermateriale som har en spesifikk motstand på mellom ca. 1 og ca. IO<8>ohm-cm,
idet fortrinnsvis mellom ca. 5 og ca. 45 vol% av varmsonesammensetningen utgjøres av det halvledende materiale, (c) en metallisk leder som har en spesifikk motstand på mindre enn ca: 10' ohm-cm,
idet fortrinnsvis mellom ca. 5 og ca. 25 vol% av varmsonesammensetningen utgjøres av den metalliske leder,
og hvori minst ca. 21 vol% av varmsonesammensetningen omfatter et isolerende metalloksidmateriale. Fortrinnsvis utgjøres minst ca. 25 vol% av varmsonesammensetningen av et isolerende metalloksidmateriale, så som alumina, og mer foretrukket omfatter minst ca. 30,40, 50, 60, 70 eller 80 % av varmsonesammensetningen et isolerende metalloksidmateriale, så som alumina. Fortrinnsvis utgjøres minst 25 vol% av det isolerende materiale av et metalloksid, så som alumina, og mer foretrukket utgjøres minst ca. 30,40, 50, 60,70, 80 eller 90 vol% av det isolerende materiale av et metalloksid, så som alumina.Det er også foretrukket at den eneste isolerende materialkomponent er et metalloksid. Fortrinnsvis omfatter varmsonesammensetningen mellom ca. 25 og ca. 80 vol% av det isolerende materiale, og mer foretrukket utgjøres mellom ca. 40 og ca. 70 vol% av varmsonesammensetningen av det isolerende materiale.
Ytterligere foretrukne keramiske tennere ifølge oppfinnelsen har en varmsonesammensetning som omfatter et elektrisk isolerende materiale som har en spesifikk motstand på minst ca. 10<10>ohm-cm idet en vesentlig del av dette isolerende materiale utgjøres av et metalloksid, så som alumina; et halvledermateriale som er et karbid, så som silisiumkarbid, i en mengde av minst ca. 3,4, 5 eller 10 vol%; og en metallisk leder.
I henhold til en ytterligere side ved oppfinnelsen har foretrukne keramiske tennere ifølge oppfinnelsen en varmsonesammensetning som er i det vesentlige fri for et karbid, så som SiC. Slike sammensetninger omfatter en metallisk leder og et elektrisk isolerende materiale som har en spesifikk motstand på minst ca. 10<10>ohm-cm, idet en del av dette isolerende materiale utgjøres av et metalloksid, så som alumina, og idet den isolerende materialkomponent også inneholder et ytterligere isolerende materiale som ikke er et oksid, f.eks. et nitrid, så som A1N. Slike sammensetninger kan inneholde de samme eller lignende mengder som er omtalt ovenfor for de tertiære isolerende materiale/halvledermateriale/elektrisk ledende materiale-sammensetninger.
Keramiske varmoverflatetennere ifølge oppfinnelsen kan fremstilles med ganske små varmsonelengder, f.eks. ca. 3,81 cm eller mindre, eller endog ca. 3,30, 3,05 eller 2,54 cm eller mindre, og kan pålitelig anvendes ved høye spenninger, innbefattende fra ca. 187 til 264 V, i fravær av en hvilken som helst type av elektronisk kontrollinnretning for å måle effekt til tenneren. Det vil forstås at for tennere med flerbensutformning (f.eks. en hårnålspaltet konstruksjon), vil varmsonelengden være lengden til varmsonen langs et enkelt ben av flerbenstenneren.
Dessuten kan tennerne ifølge oppfinnelsen oppvarmes hurtig til arbeidstemperatur, f.eks. til ca. 1300 °C, 1400 °C eller 1500 °C i løpet av ca. 5 eller 4 sekunder eller kortere, eller endog 3,2,5 eller 2 sekunder eller kortere.
Foretrukne varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen kan også oppvise dramatisk høy temperaturkapasitet, dvs. gjentatt utsettelse for høye temperaturer uten å svikte. Oppfinnelsen innbefatter således antenningsmetoder som ikke krever fornyet oppvarming av tennerelementet for hver brenselantennelse. Tenneren kan snarere drives kontinuerlig ved en forhøyet anvendelsestemperatur i lengre perioder og gi umiddelbart antennelse, f.eks. under en flammeslukning. Tennere ifølge oppfinnelsen kan mer spesielt benyttes ved en forhøyet temperatur (f.eks. i ca. 800 °C, 1000 °C, 1100 °C, 1200 °C, 1300 °C, 1350 °C etc.) i lengre perioder uten avkjølingsperiode, f.eks. ved slike temperaturer i minst 2, 5, 10,20, 30,60 eller 120 minutter eller lengre.
Tennere ifølge oppfinnelsen kan ha en stor variasjon av konstruksjoner og utformninger. Foretrukne konstruksjoner innbefatter "spaltede" eller to-bens hårnålsystemer, hvor ledende ben er anordnet med et hulrom imellom og er broforbundet ved hjelp av et varmsoneområde. For flere anvendelser er en "spalteløs" konstruksjon foretrukken som ikke innbefatter et hulromsområde. Typiske tennerkonstruksjoner har et isolatorområde anordnet mellom ledende ben og i kontakt med et
varmsonemotstandsområde.
Det har også vist seg at spaltløse tennerkonstruksjoner anvendt i overensstemmelse med oppfinnelsen (dvs. hvor et sentralt tennerområde omfatter en ikke-leder eller isolator anordnet mellom et par ledende områder og i kontakt med en motstandsdyktig varmsone) kan svikte for tidlig, spesielt på grunn av såkalt "lysebueslagning" hvor strøm løper gjennom det sentrale ikke-lederområde mellom de to lederområder istedenfor å strømme til varmsonemotstandsområdet. Med andre ord forekommer dielektrisk sammenbrudd gjennom isolatorområdet. Et slikt uønsket "gnistoverslag" av elektrisk strøm gjennom et mellomanordnet ikke-lederområde kan bli mer fremherskende ved anvendelse ved høyere spenninger, så som over 200 V.
Vi har funnet flere måter å unngå et slikt uønsket gnistoverslag på i spalteløse tennersystemer. En foretrukken strategi er å øke aluminiumnitridinnholdet i isolatorområdematerialet og tilsvarende å minske aluminiumoksidinnholdet. Det har vist seg at en slik økning i AlN-innhold effektivt kan unngå uønsket gnistoverslag. En annen løsning går ut på å oksidere det dannede isolatorområde. Det har vist seg at en slik oksidasjon (f.eks. varmebehandling i luft, behandling med kjemisk oksidant) kan gjøre isolatorområdet mer elektrisk motstandsdyktig og elektrisk stabilt.
Andre sider ved oppfinnelsen er redegjort for nedenfor.
BESKRIVELSE AV TEGNINGENE
Fig. 1 viser en mikrostruktur av en foretrukken tertiær varmsonesammensetning ifølge oppfinnelsen, hvori AI2O3er grått, SiC er lysegrått og MoSi2er hvitt. Fig. 2 viser en mikrostruktur av en tidligere varmsonesammensetning som ikke inneholder metalloksid, hvori A1N er grått, SiC er lysegrått og MoSi2er hvitt. Fig. 3A til 3D viser foretrukne "spaltede" og "spalteløse" tennerkonstruksjoner.
DETALJERT BESKRIVELSE AV OPPFINNELSEN
Som angitt ovenfor tilveiebringes i henhold til den første side ved oppfinnelsen et sintret keramisk tennerelement som omfatter to kaldsoner med en varmsone anordnet mellom disse, idet varmsonen omfatter en varmsonesammensetning som omfatter: (a) et elektrisk isolerende materiale, (b) minst ca. 3 vol% av et halvledende materiale og (c) en metallisk leder som har en spesifikk motstand på mindre enn ca. 10'<2>ohm -cm, hvor minst ca. 21 voI% av varmsonesammensetningen omfatter et isolerende metalloksidmateriale.
Et sintret keramisk materiale tilveiebringes også som har en varmsonesammensetning som omfatter (a) mellom 25 og 80 vol% av et elektrisk isolerende materiale, (b) mellom 3 og 45 vol% av et halvledende materiale og (c) mellom 5 og 25 vol% av en metallisk leder som har en spesifikk motstand på mindre enn ca. 10" ohm-cm, hvor minst ca. 21 vol% av varmsonesammensetningen omfatter et isolerende metalloksidmateriale.
Et ytterligere sintret keramisk materiale tilveiebringes som har en varmsonesammensetning som omfatter (a) et elektrisk isolerende materiale idet det isolerende materiale inneholder et nitrid og et metalloksid, og (b) en metallisk leder som har en spesifikk motstand på mindre enn ca. IO-<2>ohm -cm og hvor
varmsonesammensetningen er i det vesentlige fri for et karbidmateriale.
Metoder for antennelse av gassbrensel tilveiebringes også, som generelt omfatter anvendelse av en elektrisk strøm på tvers av en tenner ifølge oppfinnelsen.
Som omtalt ovenfor har det overraskende vist seg at tilsetning av et betydelig volum av et metalloksid til en keramisk varmsonesammensetning kan gi en keramisk tenner som kan anvendes effektivt ved høy nominell spenning, innbefattende 220,230 eller 240 V. Dessuten kan disse varmsonesammensetninger være anvendbare innen et ekstremt vidt spenningsområde, og sammensetningene kan således også anvendes ved lavere spenninger, for eksempel for 120 V eller 102 V eller for anvendelse ved enda lavere spenninger, så som 6 til 24 V.
Som også omtalt ovenfor og påvist i eksemplene som følger kan varmsonesammensetninger og tennere ifølge oppfinnelsen oppvise ganske god effektforbrukeffektivitet så vel som lavere varmeledningsevne og høyere spesifikk varme enn tidligere systemer.
Uten å være bundet av noen teori antas det at slike egenskaper, enten separat eller i kombinasjon med hverandre, kan lette ytelsen til tennere ifølge oppfinnelsen ved anvendelser ved lave spenninger, så som anvendelser ved under 100 V. Spesielt kan slik effektivtbruk og/eller varmeledningsegenskaper gjøre tennere ifølge oppfinnelsen praktisk anvendbare for batteridrevne antennelser, f.eks. slik som kan anvendes i forbindelse med utendørs eller bærbare oppvarmings- eller kokeinnretninger, så som "barbecue"-enheter, steking (griller) og oppvarmingsenheter som anvendes i forbindelse med rekreasjonskjøretøy, og lignende.
Egnede metalloksider for anvendelse i den isolerende materialkomponent innbefatter f.eks. aluminiumoksid, metalloksynitrid, så som aluminiumoksynitrid og silisiumoksynitrid, magnesiumaluminiumoksid og silisiumaluminiumoksid. For formålene ifølge oppfinnelsen betraktes et metalloksynitrid som et metalloksid. Ifølge visse utførelsesformer vil metalloksider være foretrukne som ikke inneholder en nitrogenkomponent, dvs. at metalloksidet ikke inneholder nitrogenatomer. Aluminiumoksid (A1203) er et generelt foretrukket metalloksid. En blanding av adskilte metalloksider kan også om ønsket anvendes selv om det er mer typisk at et enkelt metalloksid anvendes.
For formål ifølge den foreliggende oppfinnelse refererer betegnelsen elektrisk isolerende materiale seg til et materiale som har en spesifikk motstand ved romtemperatur på minst ca. 10<10>ohm-cm. Den elektrisk isolerende materialkomponent til varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen kan utgjøres utelukkende av ett eller flere metalloksider, eller alternativt kan den isolerende komponent inneholde materialer i tillegg til metalloksidet eller -oksidene. For eksempel kan den isolerende materialkomponent i tillegg inneholde et nitrid, så som et aluminiumnitrid, silisiumnitrid eller bornitrid, et sjeldent jordoksid (f.eks. yttriumoksid) eller et sjeldent jordoksynitrid. Et foretrukket tilsatt materiale for den isolerende komponent er aluminiumnitrid (A1N). Det antas at anvendelsen av et ytterligere isolerende materiale, så som aluminiumnitrid, i kombinasjon med et metalloksid kan bibringe varmsonen ønsket varmutvidelseforenlighetsegenskaper samtidig som ønskede høyspenningsevner opprettholdes.
Som omtalt ovenfor inneholder den isolerende materialkomponent en betydelig
andel av ett eller flere metalloksider. Nærmere bestemt utgjøres minst ca. 25 vol% av det isolerende materiale av ett eller flere metalloksider, og mer foretrukket utgjøres minst ca. 30,40, 50, 60,70, 75, 80, 85,90, 95 eller 98 vol% av det isolerende materiale av ett eller flere metalloksider, så som alumina. Foretrukne varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen innbefatter dem som inneholder en isolerende materialkomponent som er en kombinasjon av bare et metalloksid og et metallnitrid, spesielt en kombinasjon av alumina (AI2O3) og aluminiumnitrid (A1N). Fortrinnsvis utgjør metalloksidet hoveddelen av denne kombinasjon, f.eks. hvor den isolerende komponent inneholder minst ca. 50, 55, 60, 70, 80, 85, 90, 95 eller 98 vol% av et metalloksid, så som alumina, idet resten utgjøres av et metallnitrid, så som aluminiumnitrid.
Foretrukne varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen innbefatter også dem hvor den isolerende materialkomponent helt ut består av ett eller flere metalloksider, så som alumina.
Når alumina tilsettes til rålegemet av en varmsonesammensetning, kan et hvilket som helst vanlig aluminapulver velges. Typisk anvendes aluminiumpulver som har en gjennomsnittlig kornstørrelse av mellom ca. 0,1 og ca. 10 um og bare ca. 0,2 vol% forurensninger. Aluminaet har fortrinnsvis en kornstørrelse mellom ca. 0,3 og ca. 10 um. Mer foretrukket blir et kalsinert Alcoa-alumina som er tilgjengelig fra Alcoa Industrial Chemicals of Bauxite, Ark, anvendt. I tillegg kan alumina innføres i andre former enn som et pulver, innbefattende, men ikke begrenset til, alumina sol-gelformer og hydrolyse av en del av aluminiumnitridet.
Generelt innbefatter foretrukne varmsonesammensetninger (a) mellom ca. 50 og ca. 80 vol% av et elektrisk isolerende materiale med en spesifikk motstand på minst ca. 10<10>ohm -cm, (b) mellom ca. 5 og ca. 45 vol% av et halvledermateriale med en spesifikk motstand på mellom ca. 10 og ca. 10<*>ohm-cm og (c) mellom ca. 5 og ca. 25 vol% av en metallisk leder som har en spesifikk motstand på mindre enn ca. IO"<2>ohm-cm. Fortrinnsvis omfatter varmsonen 50-70 vol% elektrisk isolerende keramisk materiale, 10-45 vol% av det halvledende keramiske materiale og 6-16 vol% av det ledende materiale. ;Dersom den elektrisk isolerende keramiske komponent er til stede i en mengde av over ca. 80 vol% av varmsonesammensetningen, kan den resulterende sammensetning få for høy spesifikk motstand og bli uakseptabelt langsom for oppnåelse av måltemperaturer ved høye spenninger. Hvis derimot den er til stede i en mengde av mindre enn ca. 50 vol% (f.eks. når det ledende keramiske materiale er til stede i en mengde av ca. 8 vol%) får det resulterende keramiske materiale for høy ledningsevne ved høye spenninger. Når den ledende keramiske fraksjon økes til over 8 vol%, blir varmsonen klart mer elektrisk ledende, og de øvre og nedre grenser for den isolerende fraksjon kan på egnet måte økes for å oppnå den krevde spenning. ;Som omtalt ovenfor tilveiebringes ifølge en ytterligere side ved oppfinnelsen keramiske varmsonesammensetninger som er i det minste i det vesentlige frie for et karbid, så som SiC, eller fortrinnsvis et hvilket som helst annet halvledermateriale. Slike sammensetninger omfatter en metallisk leder og et elektrisk isolerende materiale med en spesifikk motstand på minst ca. 10<10>ohm-cm, idet en vesentlig del av dette isolerende materiale utgjøres av et metalloksid, så som alumina, og idet den isolerende materialkomponent også inneholder et ytterligere materiale som ikke er et oksid, f.eks. et nitrid, så som A1N. Slike sammensetninger inneholder fortrinnsvis mindre enn ca. 5 vol% av et karbid, og mer foretrukket inneholder sammensetningene mindre enn ca. 2, 1,0,5 vol% av et karbid, eller enda mer foretrukket er slike varmsonesammensetninger fullstendig frie for et karbid eller annet halvledende materiale. ;For formålene ifølge den foreliggende oppfinnelse er et halvledende keramisk materiale (eller "halvleder") et keramisk materiale som har en spesifikk motstand ved romtemperatur på mellom ca. 10 og 10 Q ohm-cm. Dersom den halvledende komponent er til stede i en mengde på mer enn ca. 45 vol% av varmsonesammensetningen (når det ledende keramiske materiale ligger innen området av ca. 6-10 vol%), blir den resulterende sammensetning altfor ledende for anvendelser ved høye spenninger (på grunn av mangel på isolator). Hvis den derimot er til stede i en mengde av under ca. 10 vol% (når det ledende keramiske materiale er til stede i området av ca. 6-10 vol%), får den resulterende sammensetning en altfor høy spesifikk motstand (på grunn av for mye isolator). Ved høyere nivåer av leder er igjen mer motstandsdyktige blandinger av isolator- og halvlederrfaksjonene nødvendige for å oppnå den ønskede spenning. Halvlederen er typisk et karbid valgt fra gruppen bestående av silisiumkarbid (dopet og udopet) og borkarbid. Silisiumkarbid er generelt foretrukket. ;For formålene ifølge den foreliggende oppfinnelse er et ledende materiale et som har en spesifikk motstand ved romtemperatur på mindre enn ca. 10"z ohm -cm. Dersom den ledende komponent er til stede i en mengde av mer enn ca. 25 vol% av varmsonesammensetningen, blir det resulterende keramiske materiale altfor ledende for anvendelse ved høye spenninger, hvilket resulterer i en uakseptabelt varm tenner. Hvis den derimot er til stede i en mengde av mindre enn ca. 6 vol%, vil det resulterende keramiske materiale få for høy elektrisk motstand for anvendelser ved høy spenning, hvilket resulterer i en uakseptabelt kald tenner. Lederen er typisk valgt fra gruppen bestående av molybdendisilisid, wolframdisilisid og nitrider, så som titannitrid, og karbider, så som titankarbid. Molybdendisilisid er generelt foretrukket. ;Spesielt foretrukne varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen inneholder aluminiumoksid, molybdendisilisid og silisiumkarbid idet aluminiumnitrid eventuelt anvendes som et ytterligere materiale for den isolerende materialkomponent. ;Varmsone/kaldsonetennerkonstruksjonen som beskrevet i Washburn-patentet (US patent 5405237) kan være egnet å anvende i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Varmsonen gir den funksjonelle oppvarming for gassantennelse. For anvendelser ved høyere spenninger (f.eks. 187 til 264 V) har varmsonen fortrinnsvis en spesifikk motstand på ca. 1-3 ohm-cm innen temperaturområdet fra 1000° til 1600 °C. En spesielt foretrukken varmsonesammensetning omfatter ca. 50-80 vol% AI2O3, ca. 5-25 vol% MoSi2og 10-45 vol% SiC. Den omfatter mer foretrukket ca. 60 til 80 vol% aluminiumoksid og ca. 6-12 vol% MoSi2,15-30 vol% SiC. Ifølge en spesielt foretrukken utførelsesform omfatter varmsonen ca. 66 vol% A1203, 14 vol% MoSi2og 20 vol% SiC. Ifølge foretrukne utførelsesformer er den gjennomsnittlige kornstørrelse (d50) for varmsonekomponentene i det fortettede legeme som følger: ;a) isolator (f.eks. AI2O3, A1N, etc): mellom ca. 2 og 10 um, ;b) halvleder (f.eks. SiC): mellom ca. 1 og 10 um bg ;c) leder (f.eks. MoSi2): mellom ca. 1 og 10 um. ;Fig. 1 viser en milaostruktur for en foretrukken varmsonesammensetning ifølge ;oppfinnelsen som består av en sintret blanding av A1203, SiC og MoSi2. Som det kan ses av Fig. 1 har sammensetningen en relativt homogen anordning av komponenter, dvs. at komponentene er godt fordelt gjennom hele sammensetningen og mikrostrukturen er i det minste i det vesentlige fri for noen store arealer (f.eks. 30,40 eller 50 um brede) av en enkelt sammensetningskomponent. Dessuten har de ledende material (MoSi2)-komponentarealer sammenhengende, definerte kanter og ikke fjærlignende. ;Fig. 2 viser en mikrostruktur for en tidligere varmsonesammensetning som ikke inneholder metalloksid. På Fig. 2 har de ledende material (MoSi2)-komponentområder ikke veldefinerte grenser og er isteden diffuse og "fjærlignende". ;Tennere ifølge oppfinnelsen kan ha en rekke forskjellige utformninger. En foretrukken konstruksjon er et spaltet system, så som en hestesko- eller hårnålskonstruksjon. En rett stangform (spaltefri) blir også fortrinnsvis anvendt med kalde ender eller terminalkoblingsender på motsatte ender av legemet. ;Tennere ifølge oppfinnelsen inneholder typisk også minst ett kaldsoneområde med lav spesifikk motstand elektrisk koblet til varmsonen for å muliggjøre tilkobling av trådledere til tenneren. Typisk er en varmsonesammensetning anordnet mellom to kaldsoner. Slike kaldsoneområder utgjøres fortrinnsvis av f.eks. A1N og/eller A1203eller et annet isolerende materiale, SiC eller et annet halvledermateriale og MoSi2 eller et annet ledende materiale. Kaldsoneområder vil imidlertid ha en betydelig høyere prosent av de ledende og halvledende materialer (f.eks. SiC og MoSi2) enn hva varmsonen har. Kaldsoneområder har derfor typisk bare ca. 1/5 til 1/1000 av den spesifikke motstand til varmsonesammensetningen og for ikke å øke i temperatur til varmsonens nivåer. En foretrukket kaldsonesammensetning omfatter ca. 15 til 65 vol% aluminiumoksid, aluminiumnitrid eller annet isolatormateriale, og ca. 20 til 70 vol% MoSi2 og SiC eller et annet ledende og halvledende materiale i et volumforhold av fra ca. 1:1 til ca. 1:3. Mer foretrukket omfatter kaldsonen ca. 15-50 vol% A1N og/eller A1203, 15 til 30 vol% SiC og 30 til 70 vol% MoSi2. Av hensyn til produksjonsletthet er kaldsonesammensetningen fortrinnsvis dannet av de samme materialer som varmsonesammensetningen, men de relative mengder av halvledende og ledende materialer er større. ;En spesielt foretrukken kaldsonesammensetning for anvendelse i tennere ifølge oppfinnelsen inneholder 60 vol% MoSi2,20 vol% SiC og 20 vol% A1203. En spesielt foretrukken kaldsonesammensetning for anvendelse i tennere ifølge oppfinnelsen inneholder 30 vol% MoSi2,20 vol% SiC og 50 vol% A1203. ;Som omtalt ovenfor inneholder spalteløse tennerkonstruksjoner et ikke-ledende område anordnet mellom to ledende ben. Et sintret isolatorområde har fortrinnsvis en spesifikk motstand på minst ca. IO<14>ohm-cm ved romtemperatur og en spesifikk motstand av minst ca. 10<4>ohm-cm ved arbeidstemperaturer og en styrke på minst ca. 150 MPa. Det mellomanordnede isolatorområde for et spalteløst system har fortrinnsvis en spesifikk motstand ved arbeidstemperaturer som er minst 2 størrelsesordener større enn spesifikk motstand til varmsoneområdet. Egnede isolatorsammensetninger omfatter minst 90 vol% av ett eller flere aluminiumnitrid, alumina og bornitrid. Generelt foretrukne isolatorsammensetninger er en blanding av 1) A1N og/eller A1203 og 2) SiC. Sammensetningen omfatter fortrinnsvis minst ca. 90 vol% av en blanding av A1N og A1203. ;For å unngå gnistoverslag hos spalteløse konstruksjoner omfatter som omtalt ovenfor isolatorsammensetningen fortrinnsvis A1N i tillegg til andre resistive materialer, spesielt et metalloksid, så som A1203. Det har i tillegg vist seg at A1N kan hindre forekomsten av et slikt dielektrisk sammenbrudd i isolatorområdet. Vi har også overraskende funnet at anvendelse av A1N i en isolatorsammensetning kan hindre uønsket dielektrisk sammenbrudd under anvendelse av en tenner, mens tilsetning av andre sterkt resistive materialer ikke reduserer gnistoverslag på en slik måte. ;Foretrukne isolatorsammensetninger ifølge oppfinnelsen består av A1N, A1203 og SiC. I slike AlN/Al203/SIC-isolatorsammensetninger er A1N fortrinnsvis til stede i en mengde av minst ca. 10,15, 20,25 eller 30 volumprosent i forhold til A1203. Generelt foretrukne isolatorsammensetninger for anvendelse i spalteløse tennere ifølge oppfinnelsen inneholder A1N i en mengde av fra ca. 3 til 25 vol%, mer foretrukket ca. 5 til 20 vol%, og enda mer foretrukket ca. 10 til 15 vol%, A1203i en mengde av 60 til 90 vol%, mer foretrukket 65 til 85 vol%, og enda mer foretrukket 70 til 80 vol%, og ytterligere mer foretrukket 75 til 80 vol%, og SiC i en mengde av 5 til 20 vol%, fortrinnsvis 8 til 15 vol%. En spesielt foretrukken isolatorsammensetning for en spalteløs tenner ifølge oppfinnelsen består av 13 vol% A1N, 77 vol% A1203og resten SiC. ;Som omtalt ovenfor er det blitt funnet at oksiderende behandling av isolatorområder for tennere ifølge oppfinnelsen også kan hindre uønsket dielektrisk sammenbrudd. For eksempel kan en tenner oppvarmes f.eks. til 1300-1700 °C, fortrinnsvis til 1500 til 1600 °C i luft i en lengre periode, f.eks. 0,2,0,3,0,4,0,5, 0,6,0,7, 0,8,0,9 eller 1 time eller lengre for å gi effektiv oksiderende behandling av isolatorområdet. En slik oksiderende behandling medfører imidlertid ytterligere prosessering og krever fornyet fremstilling av de ledende ben etter oksidasjon. ;Dimensjonene til tenneren kan påvirke dens egenskaper og ytelse. Generelt bør enkeltbenlengden til varmsonen være større enn ca. 1,27 cm (for å gi tilstrekkelig masse slik at avkjøling av konvektiv gasstrøm ikke vil påvirke temperaturen betydelig), men mindre enn ca. 3,81 cm (for å gi tilstrekkelig mekanisk kraftighet). Dens bredde bør være større enn ca. 0,254 cm for å gi tilstrekkelig styrke og enkel fremstilling. Dens tykkelse bør på lignende måte være mer enn ca. 0,0508 cm for å gi tilstrekkelig styrke og enkel fremstilling. En tenner ifølge oppfinnelsen har typisk en samlet enkeltbenlengde på mellom 3,17 cm og 5,08 cm, et varmsonetverrsnitt på mellom ca. 0,0645 og ca. 0,0323 kvadratcentimeter (mer foretrukket mindre enn 0,0162 kvadratcentimenter) og har en to-bens hårnålkonstruksjon. ;For en foretrukken to-bens hårnåltenner som kan anvendes over spenninger av fra 187 til 264 volt og med en varmsonesammensetning på ca. 66 vol% A1203, ca. 20 vol% SiC og ca. 13,3 vol% MoSi2er de følgende tennerdimensjoner foretrukne: lengde på ca. 2,92 cm, individuell benbredde på ca. 0,1193 cm og en tykkelse på ca. 0,762 cm. Denne konstruksjon og sammensetning er også anvendbar for anvendelse ved lavere spenninger, så som 6, 8,12,24, 102 eller 120 V. ;En foretrukken "spaltefri" tennerkonstruksjon har en samlet lengde på mellom ca. 3,17 og 5,08 cm, en varmsonelengde av fra ca. 0,25 til ca. 3,05 cm og et varmsonetverrsnittsareal av mellom ca. 0,00645 og ca. 0,0323 kvadratcentimeter. For anvendelse ved lavere spenninger er kortere varmesonelengder typisk foretrukne, så som kortere enn 1,27 cm. Fig. 3A viser et foretrukket tennersystem 10 med spalte og med ledende (kaldsone) ben 12 og 14, U-formig varmsone 16 og "spalte" eller hulrom 18 anordnet mellom de ledende ben 12 og 14. Som her referert til er varmsonelengden vist som distanse x på Fig. 3A, med en tennerlengde y og en varmsone- og tennerbredde z. Strøm kan tilføres til tenneren 10 via ledninger ved endene 12' og 14' til de ledende soner henholdsvis 12 og 14. Fig. 3B viser et foretrukket spalteløst tennersystem 20 med ledende (kaldsone) ben 22 og 24, mellomliggende isolatorområde 26 og U-formig varmsone 28. På samme måte som med det spalteløse system, som her omtalt, er varmsonelengden vist som avstand x på Fig. 3B med en tennerlengde y og en varmsone- og tennerbredde z. Elektrisk strøm kan tilføres til tenneren 20 via ledninger på ledende soneender 22<*>og 24'. Fig. 3C og 3D viser ytterligere egnede spalteløse konstruksjoner for tennere ifølge oppfinnelsen. På hver av Fig. 3C og 3D svarer henvisningstall til dem ifølge Fig. 3B, dvs. på hver av Fig. 3C og 3D har det spalteløse tennersystem ledende ben 22 og 24 med mellomliggende isolatorområde 26 og varmsone 28.
En spesielt foretrukken varmsonesammensetning for tennere ifølge oppfinnelsen inneholder ca. 14 % MoSi2, ca. 20 % SiC, rest A1203. En slik sammensetning blir fortrinnsvis anvendt for et spalteløst tennersystem som på egnet måte har en varmsonelengde på ca. 1,27 centimeter. En ytterligere foretrukken varmsonesammensetning inneholder ca. 16 prosent MoSi2, ca. 20 prosent SiC, rest A1203. En slik sammensetning blir fortrinnsvis anvendt for et spalteløst tennersystem som på egnet måte har en varmsonelengde på ca. 0,254 til 4,064 centimeter. Som nevnt ovenfor er for anvendelser ved lavere spenning, så som anvendelser under 100 V, er kortere varmsonelengder typisk foretrukne, så som kortere enn 1,27 centimeter.
Generelt kan keramiske tennere ifølge oppfinnelsen med varm overflate
fremstilles med ganske små varmsonelengder, f.eks. ca. 3,81 centimeter eller mindre eller endog ca. 3,56, 3,30, 3,05, 2,79,2,54, 2,29,2,03 centimeter eller mindre, og kan pålitelig bli anvendt innen høye spenningsområder, innbefattende fra ca. 220 til 240 V, og i fravær av en hvilken som helst type av elektronisk kontrollinnretning for å måle effekt til tenneren.
En viktig ytelsesegenskap for en keramisk tenner, spesielt dersom gass er brenslet, er tiden til temperatur ("TTT"), dvs. tiden for at tennerens varmsone skal øke fra romtemperatur til brenslets (gass) antennelsestemperatur. Tennere ifølge oppfinnelsen kan hurtig oppvarmes til arbeidstemperaturer, f.eks. til ca. 1300 °C, 1400 °C eller 1500 °C i løpet av 5 eller 4 sekunder eller mindre, endog 3 sekunder eller mindre, eller endog 2,75,2,5,2,25 eller 2 sekunder eller mindre.
Det har vist seg at varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen oppviser ekstremt høy temperaturevne, f.eks. opp til 1750 °C, uten alvorlige oksidasjons- eller utbrenningsproblemer. Undersøkte tradisjonelle systemer sviktet etter gjentatt utsettelse for 1600 °C. I motsetning hertil overlever foretrukne varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen "levealdertesting" ved slike høye temperaturer, f.eks. 50000 sykluser av 30 sekunder på : 30 sekunder av ved 1450 °C. Det har også vist seg at tennere ifølge oppfinnelsen oppviser betydelig minskede strømstyrke- og temperaturvariasjoner over slike oppvarmingstestsykluser sammenlignet med kjente sammensetninger.
Som omtalt ovenfor innbefatter oppfinnelsen antennelsesmetoder som ikke krever fornyet oppvarming av en keramisk tenner. Tenneren kan snarere kjøres i lange perioder ved en forhøyet temperatur som er tilstrekkelig for brenselantennelse og uten behov for konstant på/av (dvs. oppvarmings/avkjølings)-syklisering.
Bearbeidelsen av den keramiske komponent (dvs. rålegemebearbeidelse og sintringsbetingelser) og fremstillingen av tenneren fra den fortettede keramikk kan utføres ved hjelp av tradisjonelle metoder. Slike metoder blir typisk utført i det vesentlige i overensstemmelse med Washburn-patentet. Se også de følgende eksempler for illustrerende betingelser. Sintring av en varmsonesammensetning blir fortrinnsvis utført ved relativt høye temperaturer, f.eks. ved eller litt over ca. 1800 °C. Sintring vil typisk bli utført under trykk, enten under en énaksial presse (varmpresse) eller en varm isostatisk presse (HIP).
Det har også overraskende vist seg at varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen effektivt kan fortettes i enkelt énaksial presse ved høy temperatur (f.eks. minst ca. 1800 eller 1850 °C) i motsetning til kjente sammensetninger.
Kjente varmsonesammensetninger har gjort det nødvendig å utføre to separate sintringsmetoder, en første varmpressing (f.eks. under 1500 °C, så som 1300 °C), etterfulgt av en annen høytemperatursintring (f.eks. 1800 eller 1850 °C). Den første varmsintring gir en fortetning av ca. 65 til 70 % i forhold til den teoretiske tetthet, og den annen sintring ved høyere temperatur gir en sluttfortetning på over 99 % i forhold til den teoretiske tetthet. Tidligere varmsonesammensetninger har krevd en tetthet på over 99 % for å gi akseptable elektriske egenskaper.
Den enkle høytemperatursintring av varmsonesammensetningene ifølge oppfinnelsen kan gi en tetthet på minst ca. 95, 96 eller 97 % i forhold til den teoretiske tetthet. Dessuten har det vist seg at slike varmsonesammensetninger ifølge oppfinnelsen som har en tetthet på mindre enn 99 % i forhold til den teoretiske tetthet (så som ca. 95, 96,97 eller 98 % i forhold til den teoretiske tetthet) oppviser ganske akseptable elektriske egenskaper. Se for eksempel resultatene som er gjengitt i detalj i Eksempel 5 som følger nedenfor.
Tennerne ifølge den foreliggende oppfinnelse kan anvendes for en rekke anvendelser, innbefattende gassfasebrenselantennelser, så som ovner og kokeinnretninger, fotlistovner, kjeler og ovnstopper. Som nevnt ovenfor kan tennerne ifølge oppfinnelsen også anvendes i batteridrevne systemer, f.eks. en kokeenhet eller oppvarmingsenhet hvor antennelsen gis effekt fra et batteri, så som 6, 8 eller 24 V batteri, og enda lavere spenningssystemer, så som systemer under 6 V.
Tennere ifølge oppfinnelsen kan også anvendes for andre formål, innbefattende for anvendelse som et oppvarmingselement i en rekke forskjellige systemer. Ifølge én foretrukken anvendelse blir en tenner ifølge oppfinnelsen benyttet som en infrarød strålingskilde (dvs. varmsonen gir en infrarød utgang) f.eks. et varmeelement, så som i en ovn, eller som glødeplugg, i en overvakings- eller deteksjonsinnretning, innbefattende spektrometerinnretninger, og lignende. De følgende ikke-begrensende eksempler er illustrerende for oppfinnelsen. Alle dokumenter som her er nevnt, er inkorporert ved full henvisning.
EKSEMPEL 1
En tenner ifølge oppfinnelsen ble fremstilt og testet ved høye spenninger, som følger.
Varmsone- og kaldsonesammensetninger ble fremstilt.
Varmsonesammensetningen omfattet 66 volumdeler AI2O3,14 volumdeler MoSi2og 20 volumdeler SiC som ble blandet i et høyskjærkraftblandeapparat.
Kaldsonesammensetningen omfatter ca. 50 volumdeler AI2O3, ca. 30 volumdeler MoSi2og ca. 20 volumdeler SiC som ble blandet i et høyskjærkraftblandeapparat. Kaldsonesammensetningen ble fylt i en varmpresseform, og varmsonesammensetningen ble fylt på toppen av kaldsonesammensetingen i den samme form. Denne kombinasjon av sammensetninger ble varmpresset sammen ved 1300 °C i 1 time i argon ved 210,9 kg/cm for å danne et emne med ca. 60-70 % av den teoretiske tetthet. Emnet ble deretter maskinert til plater som var på ca. 5,08 centimeter ganger 5,08 centimeter ganger 0,635 centimeter. Deretter ble platene isostatisk varmpresset (HIP) ved 1790 °C i 1 time ved 2109 kg/cm<2>. Etter denne HIP ble de tette plater maskinert til den ønskede hårnålgeometri. Den dannede tenner ga god ytelse ved 230 V med god spesifikk motstand på ca. 1,5 ohm-cm, en tid inntil antennelsestemperatur på ca. 4 sekunder, og viser stabilitet opp til minst 285 V (285 V testspenning er grensen for testutstyret) og demonstrerte således at tenneren var effektiv ved høye nominelle spenninger og innen et vidt område av høy linjespenning.
EKSEMPEL 2
En yterligere varmsonesammensetning ble fremstilt som inneholdt 67 volumdeler A1203, 13 volumdeler MoSi2og 20 volumdeler SiC, som ble blandet i et høyskjærkraftblandeapparat. Den samme kaldsonesammensetning ble fremstilt som i Eksempel 1 ovenfor, og varm- og kaldsonesammensetningene ble behandlet, og en tenner ble dannet, ved hjelp av de samme metoder som er beskrevet i Eksempel 1. Den dannede tenner oppviste lignende ytelsesresultater som beskrevet for tenneren ifølge Eksempel 1 og demonstrerte således at tenneren var effektiv ved høye nominelle spenninger og innen et vidt område av høy linjespenning.
EKSEMPEL 3
En ytterligere varmsonesammensetning ifølge oppfinnelsen ble fremstilt som inneholdt 66,7 volumdeler A1203, 13,3 volumdeler MoSi2og 20 volumdeler SiC, som ble blandet i et høyskjærkraftblandeapparat. Den samme kaldsonesammensetning ble fremstilt som i Eksempel 1 ovenfor, og varm- og kaldsonesammensetningene ble behandlet, og en tenner ble dannet, ved hjelp av de samme metoder som er beskrevet i Eksempel 1. Den dannede tenner oppviste lignende ytelsesresultater som beskrevet for tenneren ifølge Eksempel 1 og demonstrerte således at tenneren var effektiv ved høye nominelle spenninger og innen et vidt område av høy linjespenning.
EKSEMPEL 4
En enda ytterligere varmsonesammensetning ble fremstilt som inneholdt 66,4 volumdeler AI2O3, 13,6 volumdeler MoSi2og 20 volumdeler SiC, som ble blandet i et høyskjærkraftblandeapparat. Den samme kaldsonesammensetning ble fremstilt som i Eksempel 1 ovenfor, og varm- og kaldsonesammensetningene ble behandlet, og en tenner ble dannet, ved hjelp av de samme metoder som er beskrevet i Eksempel 1. Den dannede tenner oppviste lignende ytelsesresultater som beskrevet for tenneren ifølge Eksempel 1 og demonstrerte således at tenneren var effektiv ved høye nominelle spenninger og innen et lite område av høy linjespenning.
EKSEMPEL 5
En ytterligere tenner ifølge oppfinnelsen ble fremstilt og testet ved høye spenninger som følger.
Varmsone- og kaldsonesammensetningen ble fremstilt.
Varmsonesammensetningen omfattet ca. 66 volumdeler AI2O3, ca. 14 volumdeler MoSi2og ca. 20 volumdeler SiC, som ble blandet i et høyskjærkraftblandeapparat. Kaldsonesammensetningen omfattet ca. 50 volumdeler A1203, ca. 30 volumdeler MoSi2og ca. 20 volumdeler SiC, som ble blandet i et høyskjærkraftblandeapparat. Kaldsonesammensetningen ble fylt i en varmpresseform, og varmsonesammensetningen ble fylt på toppen av kaldsonesammensetningen i den samme form. Denne kombinasjon av sammensetninger ble varmpresset sammen ved 1800 °C i 1 time i argon ved 210,9 kg/cm<2>for å danne et emne med ca. 97 % av den teoretiske tetthet. Emnet ble deretter maskinert til plater som var ca. 5,08 centimeter ganger 5,08 centimeter ganger 0,635 centimeter. Disse plater ble deretter direkte (dvs. uten HIP-behandling) maskinert til tennerelementer med hårnålsgeometri. Den dannede tenner ga god ytelse ved 230 V med god spesifikk motstand på ca. 1 ohm-cm, en tid til antennelsestemperatur på ca. 5 sekunder, og viste stabilitet opp til minst 285 V (285 V testspenning er grensen for testutstyret) og demonstrerte således at tenneren var effektiv ved høye nominelle spenninger og innen et vidt område av høy linjespenning.
EKSEMPEL 6
Effektforbruksnivåer for tennere ifølge oppfinnelsen ble bestemt ved å måle strømmen ved en fast spenning. Tennere ifølge oppfinnelsen oppviste konsekvent høyere effekteffektivitet i forhold til sammenlignbare tennere med adskilte varmsonesammensetninger.
Nærmere bestemt krevde en spaltetenner ifølge oppfinnelsen med en varmsonesammensetning av 65 volumdeler AI2O3, ca. 15 volumdeler MoSi2og ca. 20 volumdeler SiC mellom 0,25 A til 0,35 A ved 120 V.
En sammenlignbar spaltetenner ifølge oppfinnelsen som har en varmsonesammensetning av 77 volumdeler A1N, ca. 13 volumdeler MoSi2og ca. 10 volumdeler SiC, krevde mellom 0,5 A til 0,6 A ved 120 V.
EKSEMPEL 7
Varmeledningsevne og spesifikke varmeverdier ble bestemt for tennere ifølge oppfinnelsen så vel som for sammenlignbare tennere med en adskilt varmsonesammensetning. Tennere ifølge oppfinnelsen oppviste konsekvent lavere varmeledningsevne og høyere spesifikk varme enn de sammenlignbare tennere med en adskilt varmsonesammensetning.
De følgende varmeledningsevneverdier ved de spesifiserte temperaturer ble målt for en spaltetenner ifølge oppfinnelsen med en varmsonesammensetning på 66,7 volumdeler A1203, ca. 13,3 volumdeler MoSi2og ca. 20 volumdeler SiC:
Oppfinnelsen er blitt beskrevet i detalj med henvisning til spesielle utførelsesformer av denne. Det vil imidlertid forstås at fagfolk på området, etter vurdering av denne redegjørelse, kan foreta modifikasjoner og forbedringer innen oppfinnelsens idé og omfang.
Claims (55)
1 Et sintret, keramisk tennerelement som omfatter to kaldsoner med en varmsone anordnet mellom disse, idet varmsonen omfatter en varmsonesammensetning som omfatter: (a) et elektrisk isolerende materiale, (b) minst ca. 3 volum% av et halvledende materiale og (c) en metallisk leder med en spesifikk motstand på mindre enn ca. IO"<2>ohm-cm, hvori minst ca. 21 vol% av varmsonesammensetningen omfatter et isolerende metalloksidmateriale.
2. Tenner ifølge krav 1,
karakterisert vedat det isolerende materiale inneholder minst ca. 25 vol% metalloksid.
3. Tenner ifølge krav 1,
karakterisert vedat det isolerende materiale består av metalloksid.
4. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 3,
karakterisert vedat metalloksidet omfatter aluminiumoksid.
5. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 4,
karakterisert vedat metalloksidet omfatter ett eller flere av aluminiumoksid, metalloksynitrid, magnesiumaluminiumoksid og silisiumaluminiumoksid.
6. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 4,
karakterisert vedat det isolerende materiale inneholder ett eller flere materialer valgt fra gruppen bestående av et nitrid, et sjeldent jordartsoksid og et sjeldent jordartsokynitrid.
7. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 4,
karakterisert vedat det isolerende materiale omfatter aluminiumnitrid.
8. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 7,
karakterisert vedat det halvledende materiale omfatter silisiumkarbid.
9. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 8,
karakterisert vedat den metalliske leder er molybdendisilisid.
10. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 9,
karakterisert vedat den ytterligere omfatter en kaldsonesammensetning som omfatter fra ca. 15 til 50 vol% av et isolatormateriale, 0 til 50 vol% av et halvledende materiale og 20 til 70 vol% av et metallisk ledende materiale.
11. Tenner ifølge krav 10,
karakterisert vedat kaldsoneisolatormaterialet er aluminiumnitrid eller aluminiumoksid, eller blandinger derav, det halvledende kaldsonemateriale er silisiumkarbid, og det ledende kaldsonemateriale er MoSi2.
12. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 11,
karakterisert vedat tenneren har en spalteforsynt utformning.
13. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 11,
karakterisert vedat tenneren har en utformning uten spalte.
14. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 11 eller 13,karakterisert vedat tenneren omfatter isolator, ledende og varmsoneområder, idet isolatorområdet er anordnet mellom et par med ledende områder og isolatorområdet omfatter A1N og har høyere spesifikk motstand enn varmsoneområdet.
15. Tenner ifølge krav 14,
karakterisert vedattennerområdetomfatter A1N, A1203og SiC.
16. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 11 eller 13,karakterisert vedat tenneren omfatter isolator, ledende og varmsoneområder, idet isolatorområdet er oksiderende behandlet.
17. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 13 til 16,
karakterisert vedat tenneren omfatter et isolatorområde som omfatter fra ca. 3 til 25 vol% A1N, fra ca. 60 til 90 vol% A1203og fra ca. 5 til 20 vol% SiC.
18. Tenner ifølge et hvilket som helst av krav 13 til 16,
karakterisert vedat tenneren omfatter et isolatorområde som omfatter fra ca. 5 til 20 vol% A1N, fra ca. 65 til 85 vol% A1203og fra ca. 8 til 15 vol% SiC.
19. Sintret keramikk omfattende en varmsone og en kaldsone med sammensetning forskjellig fra varmsonen,
karakterisert veden varmsonesammensetning som omfatter (a) mellom 25 og 80 vol% av et elektrisk isolerende materiale, (b) mellom 3 og 45 vol% av et halvledende materiale, (c) mellom 5 og 25 vol% av en metallisk leder med en spesifikk motstand på mindre enn ca. IO"<2>ohm-cm, og hvori minst ca. 21 vol % av varmsonesammensetningen omfatter et isolerende metalloksidmateriale.
20. Keramikk ifølge krav 19,
karakterisert vedat det isolerende materiale inneholder minst ca. 50 vol% metalloksid.
21. Keramikk ifølge krav 19,
karakterisert vedat det isolerende materiale inneholder minst ca. 80 vol% metalloksid.
22. Keramikk ifølge krav 19,
karakterisert vedat det isolerende materiale inneholder minst ca. 90 vol% metalloksid.
23. Keramikk ifølge krav 19,
karakterisert vedat det isolerende materiale består av metalloksid.
24. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 19 til 23,
karakterisert vedat metalloksidet omfatter aluminiumoksid.
25. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 19 til 23,
karakterisert vedat metalloksidet består av aluminiumoksid.
26. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 19 til 24,
karakterisert vedat metalloksidet inneholder ett eller flere materialer valgt fra gruppen bestående av aluminiumoksid, magnesiumaluminiumoksid, et metalloksynitrid og silisiumaluminiumoksid.
27. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 19 til 26,
karakterisert vedat det isolerende materiale inneholder ett eller flere materialer valgt fra gruppen bestående av et nitrid, et sjeldent jordartsoksid og et sjeldent jordartsoksynitrid.
28. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 19 til 27,
karakterisert vedat det isolerende materiale omfatter aluminiumnitrid.
29. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 19 til 28,
karakterisert vedat det isolerende materiale omfatter mellom 50 og 80 vol% av varmsonesammensetningen.
30. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 19 til 29,
karakterisert vedat det halvledende materiale omfatter silisiumkarbid.
31. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 19 til 30,
karakterisert vedat halvledermaterialet omfatter mellom 5 og 30 vol% av varmsonesammensetningen.
32. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 19 til 31,
karakterisert vedat den metalliske leder er molybdendisilisid.
33. Keramikk ifølge krav 32,
karakterisert vedat molybdendisilisidet omfatter mellom 6 og 16 vol% av varmsonesammensetningen.
34. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 19 til 33,
karakterisert vedat den ytterligere omfatter en kaldsonesammensetning som omfatter fra ca. 15 til 50 vol% av et isolatormateriale, 0 til 50 vol% av et halvledende materiale og 20 til 70 vol% av et metallisk ledende materiale.
35. Keramikk ifølge krav 34,
karakterisert vedat kaldsoneisolatormaterialet er aluminiumnitrid eller aluminiumoksid eller blandinger derav, det halvledende kaldsonemateriale er silisiumkarbid, og det ledende kaldsonemateriale er MoSi2.
36. Sintret keramikk omfattende en varmsone og en kaldsone med sammensetning forskjellig fra varmsonen,
karakterisert veden varmsonesammensetning som omfatter: (a) et elektrisk isolerende materiale, idet det isolerende materiale inneholder et nitrid og et metalloksid, og (b) en metallisk leder som har en spesifikk motstand på mindre enn ca. 10" ohm-cm,
og varmsonesammensetningen er i det vesentlige fri for et karbidmateriale.
37. Keramikk ifølge krav 36,
karakterisert vedat det isolerende materiale inneholder minst ca. 50 vol % metalloksid.
38. Keramikk ifølge krav 36 eller 37,
karakterisert vedat det isolerende materiale inneholder aluminiumnitrid.
39. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 36 til 38,
karakterisert vedat metalloksidet omfatter aluminiumoksid.
40. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 36 til 39,
karakterisert vedat metalloksidet inneholder ett eller flere materialer valgt fra gruppen bestående av aluminiumoksid, magnesiumaluminiumoksid, et metalloksynitrid og silisiumaluminiumoksid.
41. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 36 til 40,
karakterisert vedat det isolerende materiale inneholder ett eller flere materialer valgt fra gruppen bestående av et nitrid, et sjeldent jordartsoksid og et sjeldent jordartsoksynitrid.
42. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 36 til 41,
karakterisert vedat varmsonesammensetningen er i det vesentlige fri for silisiumkarbid.
43. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 36 til 42,
karakterisert vedat varmsonesammensetningen inneholder ikke mer enn ca. 2 vol% av et karbid.
44. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 36 til 42,
karakterisert vedat varmsonesammensetningen er fullstendig fri for et karbid.
45. Keramikk ifølge et hvilket som helst av krav 36 til 44,
karakterisert vedat den dessuten omfatter en kaldsonesammensetning som omfatter fra ca. 15 til 50 vol% av et isolatormateriale, 0 til 50 vol% av et halvledende materiale og 20 til 70 vol% av et metallisk ledende materiale.
46. Keramikk ifølge krav 45,
karakterisert vedat kaldsoneisolatormaterialet er aluminiumnitrid eller aluminiumoksid eller blandinger derav, det halvledende kaldsonemateriale er silisiumkarbid, og det ledende kaldsonemateriale er MoSi2.
47. Keramikk ifølge krav 17 eller 36,
karakterisert vedat keramikken er blitt fortettet til ca. 95, 96,97 eller 98 % i forhold til den teoretiske tetthet ved hjelp av en enkelt høytemperatursintringsprosess.
48. Fremgangsmåte for antennelse av gassaktig brensel,
karakterisert vedat den omfatter tilførsel av en elektrisk strøm over en tenner ifølge et hvilket som helst av krav 1 til 18.
49. Fremgangsmåte ifølge krav 48,
karakterisert vedat strømmen har en linjespenning i området fra ca. 187 til 264 volt.
50. Fremgangsmåte ifølge krav 48 eller 49,
karakterisert vedat spenningen er ca. 6, 8, 12, 24, 120,220,230 eller 240 V.
51. Fremgangsmåte ifølge krav 48 eller 49,
karakterisert vedat spenningen er mindre enn 100 V.
52. Fremgangsmåte ifølge krav 48,
karakterisert vedat spenningen er ca. 6, 8, 12, 24 eller 102 V eller mindre enn ca. 6 V.
53. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 48 til 52,karakterisert vedat spenningen tilføres ved hjelp av en batterikilde.
54. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 48 til 53,karakterisert vedat keramikken har en varmsonelengde på ca. 3,05 centimeter eller mindre.
55. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av krav 48 til 53,karakterisert vedat tennerens varmsone uten avbrytelse holdes i minst 0,5 timer ved en temperatur tilstrekkelig til å antenne det gassaktige brensel.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/468,271 US6582629B1 (en) | 1999-12-20 | 1999-12-20 | Compositions for ceramic igniters |
| PCT/US2000/035065 WO2001046622A1 (en) | 1999-12-20 | 2000-12-20 | Compositions for ceramic igniters |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NO20022950D0 NO20022950D0 (no) | 2002-06-19 |
| NO20022950L NO20022950L (no) | 2002-08-19 |
| NO324423B1 true NO324423B1 (no) | 2007-10-08 |
Family
ID=23859137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NO20022950A NO324423B1 (no) | 1999-12-20 | 2002-06-19 | Sintret keramisk tennerelement, sintrede keramikker og fremgangsmate for antennelse av gassaktig brensel. |
Country Status (19)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6582629B1 (no) |
| EP (1) | EP1240463B1 (no) |
| JP (2) | JP2003518238A (no) |
| KR (1) | KR100447720B1 (no) |
| CN (1) | CN1206474C (no) |
| AU (1) | AU2593801A (no) |
| BR (1) | BR0016558B1 (no) |
| CA (1) | CA2393841C (no) |
| CZ (1) | CZ300985B6 (no) |
| DE (1) | DE10085318B4 (no) |
| DK (1) | DK200200945A (no) |
| ES (1) | ES2206068B1 (no) |
| GB (1) | GB2380113B (no) |
| MX (1) | MXPA02006099A (no) |
| NO (1) | NO324423B1 (no) |
| SE (1) | SE524114C2 (no) |
| TR (1) | TR200201612T2 (no) |
| TW (1) | TWI231353B (no) |
| WO (1) | WO2001046622A1 (no) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1815185A2 (en) * | 2004-10-28 | 2007-08-08 | Saint-Gobain Corporation | Ceramic igniters |
| CN101061352B (zh) * | 2004-10-28 | 2010-10-13 | 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 | 陶瓷点火器 |
| WO2006086226A2 (en) * | 2005-02-05 | 2006-08-17 | Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. | Ceramic igniters |
| KR20070112379A (ko) * | 2005-02-05 | 2007-11-23 | 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 | 세라믹 점화기 |
| US20080265471A1 (en) * | 2005-11-07 | 2008-10-30 | Colopy Curtis M | Polycrystalline Sic Electrical Devices and Methods for Fabricating the Same |
| CN101484755A (zh) * | 2006-05-04 | 2009-07-15 | 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 | 陶瓷加热元件 |
| JP2010506130A (ja) * | 2006-10-02 | 2010-02-25 | サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | セラミック発熱体 |
| MX2010007140A (es) * | 2007-12-29 | 2010-08-12 | Saint Gobain Ceramics | Encendedor de ceramica coaxial y metodos de fabricacion. |
| DE102013214120B4 (de) * | 2013-07-18 | 2017-08-24 | Fritsch Gmbh | Backofenvorrichtung |
| US11976346B2 (en) * | 2017-10-13 | 2024-05-07 | Haynes International, Inc. | Solar tower system containing molten chloride salts |
| WO2019191272A1 (en) * | 2018-03-27 | 2019-10-03 | Scp Holdings, Llc. | Hot surface igniters for cooktops |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3875477A (en) | 1974-04-23 | 1975-04-01 | Norton Co | Silicon carbide resistance igniter |
| US3974106A (en) | 1974-05-22 | 1976-08-10 | Norton Company | Ceramic electrical resistance igniter |
| CA1058673A (en) | 1974-10-10 | 1979-07-17 | Frank J. Hierholzer (Jr.) | Silicon carbide shapes resistance heater elements |
| US4429003A (en) | 1981-10-05 | 1984-01-31 | Norton Co. | Protective coating for porous refractories |
| JPS5978973A (ja) * | 1982-10-27 | 1984-05-08 | 株式会社日立製作所 | 導電性セラミツクス |
| JPS60254586A (ja) * | 1984-05-30 | 1985-12-16 | 株式会社デンソー | セラミツクヒ−タ |
| JPH0719643B2 (ja) | 1984-10-26 | 1995-03-06 | 日本電装株式会社 | セラミツクスヒ−タおよびその製造方法 |
| US5085804A (en) | 1984-11-08 | 1992-02-04 | Norton Company | Refractory electrical device |
| US5045237A (en) | 1984-11-08 | 1991-09-03 | Norton Company | Refractory electrical device |
| CH676525A5 (no) * | 1988-07-28 | 1991-01-31 | Battelle Memorial Institute | |
| US5054237A (en) * | 1990-07-16 | 1991-10-08 | Rockford Ornamental Iron Incorporated | Vehicle safety barrier |
| US5191508A (en) | 1992-05-18 | 1993-03-02 | Norton Company | Ceramic igniters and process for making same |
| JPH07302681A (ja) * | 1994-04-28 | 1995-11-14 | Tdk Corp | セラミック発熱素子 |
| DE69424478T2 (de) | 1993-07-20 | 2001-01-18 | Tdk Corp | Keramisches Heizelement |
| US5705261A (en) | 1993-10-28 | 1998-01-06 | Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation | Active metal metallization of mini-igniters by silk screening |
| US5405237A (en) | 1994-01-21 | 1995-04-11 | Deere & Company | Loader leveling linkage providing for alteration of its geometry for accommodating different implements |
| US5514630A (en) | 1994-10-06 | 1996-05-07 | Saint Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. | Composition for small ceramic igniters |
| 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 |
| US5785911A (en) | 1995-06-07 | 1998-07-28 | Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corp. | Method of forming ceramic igniters |
| US5820789A (en) | 1995-10-05 | 1998-10-13 | Saint Gobain/Norton Industrail Ceramics Corp. | High voltage ceramic igniter |
| AU695975B2 (en) | 1996-01-26 | 1998-08-27 | Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. | Novel ceramic igniter and method of using same |
| US5786565A (en) | 1997-01-27 | 1998-07-28 | Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation | Match head ceramic igniter and method of using same |
| US6028292A (en) | 1998-12-21 | 2000-02-22 | Saint-Gobain Industrial Ceramics, Inc. | Ceramic igniter having improved oxidation resistance, and method of using same |
-
1999
- 1999-12-20 US US09/468,271 patent/US6582629B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-12-20 AU AU25938/01A patent/AU2593801A/en not_active Abandoned
- 2000-12-20 JP JP2001547493A patent/JP2003518238A/ja active Pending
- 2000-12-20 MX MXPA02006099A patent/MXPA02006099A/es active IP Right Grant
- 2000-12-20 DE DE10085318T patent/DE10085318B4/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-20 CZ CZ20022160A patent/CZ300985B6/cs not_active IP Right Cessation
- 2000-12-20 WO PCT/US2000/035065 patent/WO2001046622A1/en active IP Right Grant
- 2000-12-20 TW TW089127413A patent/TWI231353B/zh not_active IP Right Cessation
- 2000-12-20 GB GB0217001A patent/GB2380113B/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-20 BR BRPI0016558-1A patent/BR0016558B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2000-12-20 TR TR2002/01612T patent/TR200201612T2/xx unknown
- 2000-12-20 CA CA002393841A patent/CA2393841C/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-20 EP EP00989434.6A patent/EP1240463B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-20 ES ES200250044A patent/ES2206068B1/es not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-20 CN CNB008174431A patent/CN1206474C/zh not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-06-18 SE SE0201853A patent/SE524114C2/sv not_active IP Right Cessation
- 2002-06-19 NO NO20022950A patent/NO324423B1/no not_active IP Right Cessation
- 2002-06-20 DK DK200200945A patent/DK200200945A/da not_active Application Discontinuation
- 2002-06-20 KR KR10-2002-7007922A patent/KR100447720B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2003
- 2003-03-19 US US10/391,938 patent/US7195722B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2007
- 2007-09-05 JP JP2007230733A patent/JP2008116192A/ja active Pending
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5892201A (en) | Method of heating a stovetop range using a ceramic igniter | |
| JP2008116192A (ja) | 焼成セラミックイグナイター | |
| US7675005B2 (en) | Ceramic igniter | |
| KR20090007762A (ko) | 세라믹 가열 소자들 | |
| TW444113B (en) | Novel ceramic igniter having improved oxidation resistance, and method of using same | |
| US7329837B2 (en) | Ceramic igniters | |
| US6002107A (en) | Method of heating a stovetop range using a continuously energized ceramic igniter having relight capability | |
| EP2232144A1 (en) | Ceramic heating elements | |
| JP2004061041A (ja) | セラミックグロープラグ | |
| US20090206069A1 (en) | Heating element systems | |
| AU2004237862A1 (en) | Compositions for ceramic igniters | |
| MXPA99006942A (en) | Match head ceramic igniter and method of using same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |