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TW200829836A - Ceramic heating elements - Google Patents

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Publication number
TW200829836A
TW200829836A TW096136845A TW96136845A TW200829836A TW 200829836 A TW200829836 A TW 200829836A TW 096136845 A TW096136845 A TW 096136845A TW 96136845 A TW96136845 A TW 96136845A TW 200829836 A TW200829836 A TW 200829836A
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TW
Taiwan
Prior art keywords
heating element
heating
region
item
element body
Prior art date
Application number
TW096136845A
Other languages
English (en)
Inventor
Taehwan Yu
Suresh Annavarapu
Normand P Arsenault
Craig A Willkens
Original Assignee
Saint Gobain Ceramics & Plastics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Ceramics & Plastics Inc filed Critical Saint Gobain Ceramics & Plastics Inc
Publication of TW200829836A publication Critical patent/TW200829836A/zh

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    • H05B3/00Ohmic-resistance heating
    • H05B3/40Heating elements having the shape of rods or tubes
    • H05B3/42Heating elements having the shape of rods or tubes non-flexible
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23QIGNITION; EXTINGUISHING-DEVICES
    • F23Q7/00Incandescent ignition; Igniters using electrically-produced heat, e.g. lighters for cigarettes; Electrically-heated glowing plugs
    • F23Q7/22Details
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    • H05B2203/00Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
    • H05B2203/027Heaters specially adapted for glow plug igniters
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Description

200829836 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明包含製備瓷質電阻性加熱元件之新穎方法,其 、包含形成包括具有二個或更多個不同電阻性之區域的加熱 、元件體’與加工該元件體部分以形成加熱元件。亦提供可 自本發明之製造方法獲得的加熱元件如點火器與預熱塞。 【先前技術】 免質材料作為應用在如燃氣爐、爐灶與乾衣機之點火 鲁态已旱有極大的成功。I質點火器產品包含建構穿過莞質 成分之電路’該堯質部分為局電阻性,且當導線通電時可 增溫;參照例如美國專利號6,582,629、6,278,087、 6,028,292、5,801,361、5,786,565、5,405,237、與 5,191,508。 典型的點火器通常係成矩形之元件,在點火器尖端為 高電阻性的『熱區(hot zone)』,且自點火器另一端向著熱 區具一或多個導電的『冷區(cold zones)』。一種目前可獲 •得的點火器,Mini-IgniterTM(Norton Igniter Products,購自 Milford, N.H.)係設計用於12伏特至120伏特之應用,I 具有包含氮化鋁(Α1Ν)、二矽化鉬(MoSi2)與碳化矽(SiC)之 組成物。 目前的瓷質點火器亦遭遇於使用中斷裂,特別在讦能 遭受碰撞的環境中,例如使用於瓦斯炊具等之點火器。 故新穎的點火器系統仍有其需求。特別需求製造瓷質 電阻性元件之方法。具有良好機械完整性的新穎加熱元件 亦有其需求。 94111 200829836 【發明内容】 . 現在提供製備㈣加熱元件之㈣ 1=個::多個具不同電阻率之區域的加熱二= 加該7G件體部分以形成功能性加熱元件。 ” 由此疋義电路並提供功能性加熱元件。 的力:=已發現該等方法可以有效率的製造高機械強度 形成:二::如種:J材,利_ 射出成形與其他製 沈積堯質材料以形成該加熱元件體之後,可進一牛 面向中,可利用如機器移除加熱元件體的 = 等加工之前,該成形的加数元“可tir’於此 域,1趄扭、…。 -70仵體了包含-或多個導電區 币/、一在無功能性的電路。該進一步加工可定義 =並可使該成形的元件具備作為究質加義
如作為點火器。I 性且:-:::統中’加熱70件體的的外側區域係高導電 該70件體末端部逐漸變細(截面積逐漸減少)以提供電 阻性加熱。然後加工該元半趟 - /、包 件體末端移除反向的導電巴:體的近端向該元 域定義電路。域。該加工因而自外側導電區 94111 6 200829836 在另一例示系統中,可利用空鑄(注漿);舉例言之, 外侧電阻性(熱區或點火區)皮層可利用空鑄形成,且該導 電皮層係以絕緣區域填滿。導電區接著可被應用於例如自 該元件體的近端向該元件體末端以在該元件體末端定義分 離的電阻性區域。例如,由導電組成物所提供的該等第三 區可立即浸沾塗佈至該二區域元件。 在某些較佳面向中,藉由包含該元件體的形貌 (topography)而有利於加熱元件體的加工(如,移除經選擇 t部分)。例如,該加熱元件體可包含二個或多個突出區 &,其可被迅速移除以定義外側電路。該突出區段可為, 舉例言之,延伸在該元件體相反面的兩個區段上,以提供 該元件體長邊的至少一實體部分。 在某些面向中,該加工可提供延展的電氣途徑,1可 的操作電壓。該等延展的電就途徑可具有不同配 癱= 長度,例如,可應料曲或螺旋狀的電氣 電阻的加熱元件可包含通㈣元件截面之不 2率的區域,包含如上所論述的内部絕緣區域與外部 域與外部絕緣區域。 财,可翻内部導電 導電元件可由本㈣时法料,其包括第-、電阻性熱區舆第二導電區 隹地,在該#罟蚀田甘BM 隹电孔序列中。專 加至該第—Μ二導電可通過電導線的使用而方 7电πο (旦/、型非為兩個導電區)。如」 94111 7 200829836 導電 所論述,成形加熱元件體的加工可定義該第一盘 , 區及電阻性加熱部分。 • 本發明特別佳的加熱元件係沿著該加教 -少一部份具有圓形截面形狀(亦即,該長邊自㈣=至 元件係在該加熱元件長邊的至;一更部 =有較二之加熱 形、圓形或其他圓形截面形狀,例如,該加執元件:士:: 至少約 10%、40%、60%、80% ' 90% :二 该加熱元件的機械強度。 9進 特別佳的加熱元件亦可為集成元件(inte_ element),亦即對於該加熱元件全長的元件截面而令 =會是實4質元件(非空心)。該等集成元件係不同= 可在該兀件的長邊/截面之至少一部份包含空心(如,—或 多個不存在瓷質組成物的缝隙)的元件。 " 本發明的加熱元件可應用於廣泛不同的常規電屢,勺 二8:9、1。、12、24、12… 本發明的加熱元件亦可用於不同裝置與加熱系统的點 火器。特別佳地,係提供包含此處所述之經燒結的(__) 加熱元件的加熱系統。特定加熱系統包含瓦斯烹調器具、 用於商業大樓或居住建物的加熱器具,包含熱水器。^笋 明的加熱元件亦可用於預熱塞,如,用於燃。燒引^ (combustion engine) ° 94111 8 200829836 如此處所用,『注漿(sliP casting)』意指將£質組成物 ' 模八元件,酼之自該模具收回成形元件之一般程序。 •如此處所用,『射出成形(injection molded、injecti〇n • molding)』或其他相似術語意指將材料(此處為究質或前究 ^質材^料)在壓力下注射入或以其他方法倒入至該瓷質元件 所仅开/狀之极具,隨後放涼並移除該保留為模具複製品的 固化元件之一般程序。 本發明其他面向於以下揭露。 【實施方式】 如上所述,係提供製備瓷質抗性加熱元件的新方法, 其包含:形成包括二個或更多個不同電阻率之區域之加教 凡件體’及加工該元件體的部分以形成加熱元件。在較佳 面向中’加工包括移除導電或絕緣區域的部分,由此定義 電路’與提供功能性加熱元件。 依圖示,第1圖顯示較隹的加熱元件1〇,其包含提供 電路與沿該元件長邊延展的導電區域12與14。元件末稱 區域16係逐漸縮減(截面面積逐漸減少),而纟該區域提供 電阻性加熱。核心絕緣區域18將導電區域12與Μ分門, 並藉此定義電路。 · ' =吏用上,電力可透過導電區域12與14的近端端點 12A兵14A供給加熱元件10(如’經由一或多個電導線,未 圖示)。電導線可經由例如焊接而貼附至近端端點、以與 1„4A。該加熱元件近端端點10A可適當的鑲喪至不同固定 器’例如莞質塑耗封材料包覆(encase)導電元件近端端點 94111 200829836 ΠΑ與14A處。該等以密封材料包覆係揭露於美國專利 " 的%47】。金屬固疋态亦可適用於包覆該加熱元件近端端點。 ' 第2Α至2€圖說明在截面(如沿著第1圖的2-2)中, 本發明的方法的較佳加工步驟。 故,如第2 Α圖所示,注漿模具 ,一V 4 rQ AT、一 73X nj 331 ^ 結構以提供桿狀加熱元件體22與反向突出區域24與26。 在一系統中’注漿模具20可填充絕緣瓷質組成物。硬質元 件可藉由移除黏著劑而提供。 如第2B圖的大致說明,包覆的導電組成物3〇接著可 沿注漿絕緣區域28周圍施與。該導電組成物30可經由, 另-注漿或其他方法如浸沾塗佈而形成具有兩個不同 电阻率之區域(28、3〇)的加熱元件22。 區域圖所不’接著可藉由例如機械加工移除突出 °° 5…、6以定義電氣途徑並提供功能性加埶 該等元件體的加工可以在峰牀邾^^丄 …兀件32。 _ ^ 〜 在生胚狀恶或燒結狀態的元件體中 進行0故,藉由區域24盘26的士 τ 4士 絕緣體28脾〜笔 特別是將其移除, 區緣,8將疋義電氣途徑的導電區3〇a與地分開為二 °°使用上’電流可經導電區3〇 '、、' 區域而/、木知漸細的電阻性 ' ” / 口,、、、7L件的長邊,並接著經導 該加熱元件的長邊。 彳30B折返至 當特定具體例中注漿可為製造加熱元 %,其他成形方姿言高a 勺車父么方法 完全取代注\ 可為额外應用,亦可 、u、 例如,可應用擠壓成形、射出杰农 沾塗佈而施用兮 出成形及/或浸 亥尤質組成物以形成加熱元件體及成料 94111 10 200829836 (功能性的)加熱元件體。播壓忐、 成形以形成加熱元件係揭霖 於國際公開WO 2006/050201。射山> 射出成形以形成加熱元 揭露於國際公開WO 2006/086227。 第3A與3B圖描述加熱系統元件可經由空禱夢程 (drain casting process)製備。特別是,第从圖顯示究梦 阻性(熱區或點火區)導電性殼體4〇的斷面,其係經由空鱗 ,程形成,如,將電阻性瓷質漿液注入至注漿模具,且接 著將該漿液自該模具注出,注㈣間點為該漿液第一次注 入_具之後,少於5、4、3、2、1、〇·5或0.25分鐘後。 接著乾燥該餘留的電阻性瓷質塗佈層,並將絕緣性瓷質組 成物庄入庄漿模具内之殽體内。該兩區域組成物體可隔夜 乾燥,亚視需要以搖動(如,震動)輔助其自注漿模具移除。 依此所獲得的加熱元件體42(顯示於第3B圖之截面)視需 要可進一步乾燥,如,在升高的溫度如100至15(rc下^ 燥1或更多小時。 導電區可併入瓷質體近端端點,如,自元件近端端點 至兀件末稍端點46浸沾塗佈導電性瓷質組成物,以由此於 該導電性外層之外定義該電阻性區面積。必要時,該三區 或區域兗質體可進一步乾燥,如,在升高的溫度如1〇〇至 15〇t中乾燥丨或多小時。 其他不同電阻率的區域亦可被包含至該加熱元件體, 如經由浸沾塗佈或其他施用方法。例如,對某些系統,在 電路路徑的最導電部分及該路徑的高度電阻性(熱)區域之 間’可期望其包含中間電阻之能源推進器(power booster) 11 94111 200829836 5 = 該Γ間電阻性的推進器區係敘述於Wns 勺吴國專利申睛公開2002/0150851。 較佳推進器區會具有正溫度係數電阻(posiiive coefflcleni of resistance,PTCR)。較佳地,該 m… m+W電流有效率的流至該點 ,兵(η)在使用該點火器時,該推進器區域的部分 電阻加熱’雖然較佳的推進器區在使用點火器期間,並不 會加熱至如熱區之高溫。 >使用期間,加熱元件的複數電阻區係適當地存 同電阻與溫度值。故’包含如推進器區的較佳系統中、第 一導㈣較佳展現有三區甲最低的電阻,該推進器區則為 相對較高電阻、該熱區或點火器區則展現該點火器的最高 電阻。 , 包括推進器之該等複數區系統,在使用期間典型展現 類似之溫度梯度。亦即’該導電區在使用期間將非實質上 加熱;該熱區或點火器將加熱至,例如,足以加熱燃料的 溫度,如至少約100〇t;更典型的至少約12〇〇t、或 C;且該穿插的推進器區將典型地加熱至下列範圍的溫度 内:高於導電區至少約100、200、300或彻。c,及低ς 熱 £ 至少約 1 〇〇、200、300 或 400。〇。 · 在室溫(ca.25t:)下,該導電區較佳會具有不超過該推 進器區的室溫電阻約50%、25%、1〇%或5%的電阻;且 更佳為該導電區會具有不超過該推進器區的室溫電阻約 1〇%·、5%或1%的電:.阻。在使用期間,該導電區應展現最 94111 12 200829836 小電阻加熱。 ‘ 在至溫下,該推進器區較佳會具有不超過該熱區室溫 -電阻性約7娜、50%、25%、娜或祝的電阻。然而, -在使用期間,該熱區的電阻可適當的超出該熱區的操作溫 '度電阻;舉例言之’在操作溫度(如,熱區至少約1〇〇代 至謂。〇下使用時,該推進器區的電阻可為該熱區的操 作溫度電阻的至少約、130%、i鄉、15〇 %、轉、厲、180%、19〇%、2〇〇%、雨、25〇 %、270%、300%的電阻。 #本&㈣加熱元件體中,該成形的複數區元件體接 者可被加工而形成雷敗·壯⑴θ _ -相 珉電路“寸別是沿著瓷質體的長邊,自該 的末猶近端端點46至該體末稍端點的電阻性區,移 除^區以藉此定義電氣途握。燒結 途徑之加工前或後進行。 就 dA與4B圖描述更佳的加熱元件系統50,其中, 厂巴緣區域52、54與56通過導兩卩π 恭今、At 、迫¥屯& 58與的定義該描述的
㈣職。電阻性加熱發生在漸細端端部分I ㈣2糸統5〇中’導電區域形成元件50的内部,而外 侧為、、、巴、、彖體。定義所描述 及丄u 弓曲私軋途徑之絕緣體52、54 及6了猎由該外侧絕緣體的 非直線形電氣途徑,如圈狀二?械加工而提供。其他 並因此使可用以延展該電路長度, 此使该加熱兀件可在更高電麗操作。 絲可轉至該卿元件。故,.舉例言之,加熱 94111 13 200829836 元件可如藉由以絕缝鍊 、_、、且成物浸沾塗佈進行包 元件的電氣途徑的性能,龚士”, 仃已復以杧強口亥 、 猎此以防止相鄰導電區域之間電 孤放電(arcing)。?也_ ,丨v 乂 ^…、70件係用於濕性燃料(如煤油、 /飞油、t油專),該種電弧放 邻维鏠_泠& s s 9戚為艮大的困擾。施用外 緣體4層至該加熱元件可顯著降低此種電弧放電。 對於浸沾㈣施用, 料 μ放电 或其他類似流體之組成物。該漿液可包括水 溶劑載體,括水及/或極性有機 签併,,、 ”一或多種添加劑以幫助該施用的 究貝組成物形成均句s · ^ f 夕 ^ 7 口層,例如,該漿液組成物可包括一或 夕種有機乳化劑、塑化劍及八 ^ ^ ^ vz. ^ 刀政^。該等黏著劑材料可適 虽在後、、·貝該加熱元件的密化作帛中被熱移除。 另外,加熱70件可包含外加功能如熱耦合電路、 感測器或火焰整流器4 Θ 、.加熱元件亦可包含不同莞質組成物的電阻性加熱區 戍幻如加熱元件可包括導電區域、熱區域(電阻性加 及絕緣區域(亦即三區域系統),其中各個此等區有不 同的瓷質組成物。 ^ 該成形的加熱元件較佳為如在包含升溫及升壓的停件 :進-步密化者。特艰,在形成之後,該加熱元件可在 單一或複數步驟的熱處理中進行燒結。 在複數步驟流程中,經由注漿或浸沾塗佈步驟形成的 加熱元件可經第一次熱處理以移除各種有機與無機载體材 料’如在情性氣氛伽⑽atm〇Sphere)如氬氣中以1〇㈧。◦以 上之溫度加熱:而移除黏著.劑筹I之後,該加熱元件可在壓 94111 14 200829836 力下在超過160(TC燒結〇.5小時或更久。 如上論述’並藉由圖式的加熱元件作為示例,在某些 广土糸統中’該加熱元件長邊的至少一實體部分,係;:著 ==件長邊至少—部分具有圓形截面形狀,例如第° ! 槿,::長度x。第1圖的加熱元件10描述特別隹的結 妒截面^加熱兀件1G料該加熱元件約全長具有實質圓 2面械,讀供桿狀元件。然而,較佳的线亦包含 加熱70件之—部分具有圓形截面形狀者,例如在加敎 二牛長邊達約 10、20、30、40、50、60、70、80或90; =分(如第i圖所示加熱元件的長度x)具有圓形截面形 狀者,在該等設計中,該加熱元件長邊的其餘部分可 外侧邊緣輪廓。 /、 為一本發明的加熱元件的尺寸可廣泛變化,且可基於該加 心70件的預期用途而選擇。例如,較佳的加熱元件長度(第 1、圖的長度X)可適當為約0.5至約5 cin或更長、更佳可為 約1至約3 cm,且該加熱元件截面寬度可適當為約0.2至 約3 cm(第2c圖的長度y)。 。在某些杈佳系統中,本發明的加熱元件的熱區或電阻 ^生區在常規電壓(nominal voltage)T可加熱至最大溫度低 於約145(TC,且在高端線路電壓(high-end Hne v〇ltage), 其約常規電壓的110%下,可加熱至最大溫度低於約i55〇 C ;而且在低端線路電壓(1〇w-end line v〇ltage),其約常規 電壓的85%下,可加熱至最大溫度低於約135〇亡。 、可運用不同組成物以、形成本發明的加熱元件。不同電 94111 15 200829836 :的兗質組成物係適t的應用以形成如上所述之加熱元 -f某些具體例中,若應用個別的莞質組成物以形成敎 區區域,一般較佳的熱區組成物包括電導 -體材料;及⑺絕緣材料之至少三成分。導電 ^ ^ 緣區域(熱槽)可包括相同成分,但該成分以不同 導電材料包含’如,二彻、二一、氮 化物如虱化鈦、及碳化物如碳化欽 =:如碳化雜~或未摻雜)與 及/或Si3N4。屬乳化物如乳化銘、或氮化物如Am 如此處=指,術語電性絕緣材料意指具有至少約— ohms-cm的室溫電阻率的址 v 材4。本發明的加熱元件的電性 =材^村為單—成分或主要包括—或多種金屬氮化 物及“屬氧化物;或,該絕緣成分 或金屬氧化物之外的材料,例 ③屬鼠化物 白人*几心," 落1巴緣材枓成分可額外 乳化物如氮化銘(趟)、氮化矽、或氮化硼 物(如氧化纪 >;或稀土氮氧化物。乳姻’稀土乳化 約:二11:半導物(或『半導艘』)係具有介於 成八传f才和⑽間的至溫電阻率的瓷質。若該半導體 ==在_熱區組成物的約45仏(當導電性竟質係在 奋變成太^範圍中時)’該所得組成物對於高電壓施用 ;:二(因缺乏絕緣體之故)。相反的,若該半導 存在低於5v/〇(當導電性究質係在約6至10v/〇的,.. 94111 16 200829836 耗圍_¥),該所得組成物會變成電阻性太高(因過多絕緣 二Ο又在導體的較高程度,需要更多的絕緣體與半 •:體部:的電阻性混合物以達到所欲電壓。典型地,該半 導體係選自石炭化石夕(摻雜或未摻雜)與碳化领所組成的群組 " 的碳化物。 —如此處所指,導電性材料為具有低於i〇_2〇hms,的 至溫電阻率者。若該導電性成分係存在超過熱區組成物的 肠’該所得熱區組成物的莞質會變成太過導電 :體係選自由二石夕化錮、二石夕化鎢、氮化物如氮化 較佳及碳化物如碳化鈦所組成的群組。一般以二石夕化銷為 具有::Π〇:Λ應用適當的熱(電阻性)區組成物包含⑷ 有人,、勺1〇 〇hm_Cm電阻率,介於約50至約80ν/〇的 =性絕緣材料;⑻具有約1G至約的電: 介於約5至約45v/〇的半導體材料;⑷具有低於約 •:韻的電阻率,介於約5至約35v/〇的金屬導體。較 為,該熱區包括50至7〇v/〇電性絕緣竟質、5至*二 半V體兗質、與5至20v/o的導電性材料。 、 較佳冷區(導電性)區域包括該等由如細及/或a 或其他絕緣材料組成者;队或其他半導體 2 3
MoSh或其他導電性材料。 ,乂及 、歹應用於加熱元件’較佳推進器區纪成物可包 導電性及熱區.區域組成物相同之材料,例如, /、〜 94111 17 200829836 s!c或其他半導體材料;以及M〇Si2或其他導電性材料。 r推進器區組成物典型會具有相#百分比的導電性材料 '導體材料(如SiC肖MGSi2),其係介於該等材料於熱區與 冷區組成物之百分比之間。較佳的推進器區組成物包括約 60至70v/o之氮化銘、氧化銘、或其他絕緣體材料;盘約 至2〇V/〇之MoSi2或其他導電性材料,及其餘的半導體 材料如SiC。特別佳的用於本發明點火器的推進器區組成 物包含 14v/o MoSi2、20v/〇 Sic 與其餘的 v/〇 Ai2〇3。特別 •佳的用於本發明點火器的推進器區組成物包含π,。
MoSh、20v/o SiC與其餘的v/〇HQ3。復特別佳的用於本 發明點火器的推進器區組成物包含〗4v/〇 M〇Si2、2〇v/q 與其餘的w〇 A1N。復又特別佳的用於本發明點火器的推進 器區組成物包含i 7v/0 Mo%、2〇v/〇 Sic與其餘的v/〇 AW。 本lx明的加熱元件可多方應用,包含氣相燃料點火應 用如暖爐與X #設備、壁爐、爐頭(st〇ve t〇ps)。特別是, •本發明的加熱元件可用做瓦斯爐頭燃燒器與瓦斯暖爐的點 火源。 * 本發明的加熱元件亦特別適用於被汽化與點燃的液態 (濕性)燃料(如煤油、汽油)之點火用,例如供車輛進一步加 熱的車輛(如汽車)加熱器。 本發明的加熱元件亦適用於預熱塞,如,機動車輛 (motor vehicle)的點火源。 本發明的加熱元件亦有用於其他特殊應用,包括,紅 外線加熱器用的加熱元件。 # 94111 18 200829836 考文性之實施例係用以描述本發明。所有的參 — 文件白以引用方式將全部内容併入本發明。 第1圖所顯示之本發明加熱元件 方法製備。 杈π構可依下列 絕緣體組成物(90體積%Al2〇3與約2 施 的粉末與去離子水、檸旦 咖) 合。該組成物可球磨6至8 =重里騎乳樹脂黏著劑混 广中:二、巴緣體組成物注入至如第2Α圖所描繪的注漿鑄 =心成物可在模具中置放隔夜,接著可自該模具中 夕成的70件體,該移出的元件體在140。匚乾# i小時。 用於浸沾塗佈的導電性究質組成物係藉由混合究質粉 * ( 3 ^ 積 %Α12〇3、約 3G 體積 %MGSi2、與 7 體積%Sic) 廷水及環氧樹脂黏著劑而製備。 冷該成形的&緣體元件接著可以導電性莞質組成物浸沾 二佈具有不同電阻率的兩個瓷質區域的經塗佈元件體接 者在140°C乾燥1小時。 該元件體接著在加壓下於1500至l6〇〇t:燒結。 接者,藉由機械研磨移除該突出的『耳朵』部分(第 B圖的區域24與26)以定義電路,並提供第1圖與第% 圖所示之一般結構的功能性加熱元件。 接著’迅‘線可故由焊接而貼附至加熱元件近端端點 的導電區域。 ·備加執元侔; 19 94111 200829836 第3A圖與第3B圖所顯示之本發明加熱元件的一般結 ,構可依下列方法製備。 電阻性瓷質組成物可藉由混合瓷質粉末(63體積% '八丨2〇3、約22體積%]^〇8丨2、與5體積%SiC)與水與環氧樹 •脂黏著劑而製備。將該組成物注入注漿模具,注入後約5 秒内’倒置該注漿模具以移除該導電性組成物並於模具壁 上留下該瓷質組成物的皮層。 垂 將絕緣體組成物(9〇體積%Α12〇3與10體積%MoSi2) 之粉末與去離子水、檸檬酸與2重量%環氧樹脂黏著劑混 合。將該組成物注入帶有瓷質組成物内皮層的注漿鑄模。 將該絕緣體組成物注入如第2A圖所描繪形狀的注裝 鑄模。可使該‘組成物於模具中置放隔夜,接著可自該模具 中私出成形的元件體,該移出的元件體在14〇。〇乾燥丨小 時。 . 將該二區域複合體乾燥一夜,接著震盪該模具而自注 _漿模具移出。依此獲得的加熱元件體在14〇。〇乾燥^小時。 用於浸沾塗佈的導電瓷質組成物係藉由混合瓷質粉末 (63體積%a1203、約30體積%]^〇8〗2、與7體積%SiC)與 水與$衣氣樹腊黏著劑而製備。 將該導電區組成物併入瓷質體近端端點,直到在元件 的末稍端點定義該元件的電阻性區域。該三區瓷質體在 140°C乾燥1小時後在1730°C燒結。 接著加工經燒結的三區元件體以形成電路,特別藉由 沿著該备質體的長、邊,1該體末稍近端端點至該體的^稍 94111 20 200829836 端點的電阻性區’將導電區移除;藉此定義電氣途徑。 、接著,電導線可經由焊接而貼附至加熱元件近端端點 的導電區域。 - ㈣參考其特定具體例,已詳細說明本發明;然而熟 ,習此技蟄之人士將可瞭解,依此處所揭露者,亦可在本發 明之精神與範疇内進行修改與改良。 又 【圖式簡單說明】 第1圖顯示本發明較佳的加熱元件; 圖說明製造加熱元件的較佳製程步驟 '、 頒7F本發明更佳的加熱元件,第3Α層 為該加熱元件的正面且第3β圖 “ 第4Α與4Β圖顯示本發明;:件:相對反面; 【主要元件符號說明】、σ…兀件系統。 、14 導電區域 末稍區域 注漿模具 26突出區域 導電組成物 功能性加熱元件 加熱元件體 加熱元件系統 58 ' 60導電區 X 長度 10 A 18 22 28 30A, 40 46 10 加熱元件 12 12Α、14Α近端端點16 20 24 30 32 42 50 核心絕緣區域 加熱元件體 絕緣體 30B 導電區 導電性殼體 末稍近端端點 52 54、56絕緣區域 62 漸細端端點 y 長度…: 94111 21

Claims (1)

  1. 200829836 十、申請專利範圍: 1. -種製造電阻性瓷質加熱元件之方法,包括· -形成包括具有二個或更多個不· • 熱元件體,·與 手&域的加 • 加工該元件體部分以形成加熱元件。 2·如申請專利範圍第1項之 熱元件的電氣途徑。 -中’加工係定義該加 3. 如申請專利範圍帛i項或第2項之方法,' 包括移除該元件體的一或多個部分。/、 σ工係 4. =!Γ範圍第1項或第2項之方法,其中,加工係 包括私除該加熱元件體的一或多個突出區段。 專利範圍第1項之方法,其中,移除係包括移除 該加熱7L件體的兩個相反區段。 、 6·如申請專利範圍第1項至第5項中任一項之方法, 中,該元件體包括三或更多個不同電阻率的區域。 利範圍第6項之方法,其中’該加熱元件體 括、'、巴緣體區、導電區與電阻性(點火)區。 申請專利範圍第6項之方法,其中,該加熱元件體 括絕緣體區、導電區、推進器區與電阻性(點火)區。 •如申請專利範圍第!項至第8項中任—項之方法, 中,該加熱元件體包括穿越加熱元件截面之不同電阻」 的區域。 10:申請專利範圍第!項之方法,其中,該加熱元件I 内緣體區域與外部導電區域。 94111 22 其 其 200829836 u.如申請專利範圍第1項至第ι〇項中任一項之方法 '中’該加熱元件體至少-部份係以注漿法形成/ \ 12·如申請專利範圍第1項至第11項中任-項之方法 η 該加熱70件體至少—部份細浸沾塗佈法形成。 ' 13.如申請專利範圍第1項至第U項中任一項之方法,」 加熱7L件體係在加熱元件體長邊的至少_部: 有貫質上圓形截面形狀的區段。 77 ’ 14:申請專利範圍p項至第13項中任一項之方法… 該加熱70件體為集成元件(integral element)。 .-種製造電阻性瓷質加熱元件之方法,包括: 將瓷質材料注漿以形成加熱元件體, 將該疋件體部分加工以形成加熱元件。 圍f15項之方法,其中’注漿包括沈禾 夕“不同瓷質材料以形成加熱元件體。 .如申請專利範圍第15項或第16項之方法,其中,力” 係定義該加熱元件的電氣途徑。 18=申請專利範圍第15項至第17項中任一項之方法,姜 •J Q加工係包括移除該加熱元件體的一或多個部分。 種瓦貝加熱7C件’係可依中請專利範圍第 2 ^項中任-項之方法而獲得。 ^ 2〇.^種加熱元件體,包括⑴二個或更多個具不同 區域與⑼一或多個突出區段。 羊白' 21.如申請專利範圍第2〇項之加熱元件體,其中,該加查 疋件體包括内部絕緣體區域與外部導電區域。'、' 94111 23 200829836 > 22. —種點燃氣態燃料之方、本 万法,包括施用電流以穿越 專利範圍第19項之加熱元件。 < 如申請 23·如申請專利範圍第22項之方冰 .^ 貝 < 万法,其中,該雷泠 8、9、1〇、12、24、12〇、2 電 有 6、 電壓 230或240伏特的常規 乾圍第19項的加熱 24· 一種加熱設備,其包括如申請專利 元件。 94111 24 200829836 七、 指定代表圖: . (一)本案指定代表圖為:第(1 )圖。 (二)本代表圖之元件符號簡單說明: , 10 加熱元件 12、14 導電區域 10A、12A、14A近端端點 16 末稍區域 18 核心絕緣區域 八、 本案若有化學式時,請揭示最能顯示發明特徵的化學式: 本案無代表化學式
    4 94111 ,
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4354315B2 (ja) * 2004-03-22 2009-10-28 東芝機械株式会社 アルミニウム溶湯接触部材およびその製造方法
CN101115956B (zh) * 2004-10-28 2010-12-08 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 陶瓷点火器
JP2011523160A (ja) * 2007-12-29 2011-08-04 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 同軸セラミック点火器及び製造方法
KR101195918B1 (ko) * 2008-01-29 2012-10-30 쿄세라 코포레이션 세라믹 히터 및 글로우 플러그
US8389909B2 (en) * 2009-05-01 2013-03-05 The Schawbel Corporation Heating device having electric and fuel powered heat sources

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH681186A5 (zh) * 1989-11-09 1993-01-29 Battelle Memorial Institute
JP3044632B2 (ja) * 1991-02-20 2000-05-22 ボッシュ ブレーキ システム株式会社 セラミックヒータ型グロープラグ
US5498855A (en) * 1992-09-11 1996-03-12 Philip Morris Incorporated Electrically powered ceramic composite heater
JPH10110952A (ja) * 1996-08-09 1998-04-28 Denso Corp グロープラグ
US5786565A (en) * 1997-01-27 1998-07-28 Saint-Gobain/Norton Industrial Ceramics Corporation Match head ceramic igniter and method of using same
US6582629B1 (en) * 1999-12-20 2003-06-24 Saint-Gobain Ceramics And Plastics, Inc. Compositions for ceramic igniters
US6610964B2 (en) * 2001-03-08 2003-08-26 Stephen J. Radmacher Multi-layer ceramic heater
US6878434B2 (en) * 2002-03-15 2005-04-12 Kyocera Corporation Composite construction and manufacturing method thereof
JP4761723B2 (ja) * 2004-04-12 2011-08-31 日本碍子株式会社 基板加熱装置
CN101115956B (zh) * 2004-10-28 2010-12-08 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 陶瓷点火器

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