SE525563C2 - Keramisk tändanordning och förfarande för antändning av gasformigt bränsle - Google Patents

Description

C 00000 O I 00 00 00 0 0 0 0 p 0 0 0 0 0 0 000 0000 O I O OOOI IIII OO 0 0 0 O I O O O I 00 0000 00 0000 0; 00 00 0 0 0 0 0 0 0 I O 10 15 20 25 30 35 Det befanns överraskande att de keramiska tändanordningar som avslöjas i det ovannämnda 565-patentet ibland slutar fungera på grund av "utbränning" av I tändanordningens hetzonsregion. Som nämns ovan avslöjas i 565-patentet en s' tändanordning med en relativt kort elektriskt våglängd på mindre än 0,5 cm för i den heta zonen. Utan att vara bunden av teorin antar man att den energidensitet som genereras vid höga linjespänningar under drift av en sådan tändanordning ger upphov till en hög temperaturgradient. Denna höga temperaturgradient antas resultera i en snabbare oxidation av en lokaliserad region av tändanordningens heta zon, vilket kan leda till att anordningen slutar fungera i förtid; Tändanordningar enligt uppfinningen tillhandahåller däremot en bättre i spridd energidensitet i hela hetzonsregionen, vilket innebär att oönskade tempera- turgradienter i isolerade hetzonsområden undviks, medan spetsupphettning till- handahålls.

Närmare bestämt tillhandahålls enligt en aspekt av uppfinningen keramis- ka tändanordningar som inbegriper: a) ett par elektriskt ledande delar, där varje del har en första ände och b) en resistiv' het zon placerad mellan delarna vilken är i elektrisk kontakt med var och en av de första ändarna av de elektriskt ledande delarna, varvid den heta zonen har en elektrisk våglängd på mellan 0,51 cm och 2 cm.

Före dragna tändanordningar enligt uppfinningen har en elektrisk våglängd . för den heta zonen på mellan 0,6 cm och 1,5 cm, mer föredraget från 0,6 cm till cirka 1,2 cm, ännu mer föredraget från cirka 0,7 cm till 0,9 cm. Med uttrycket "elektrisk våglängd" avses häri längden av den kortaste väg en elektrisk ström tar genom tändanordningens hetzonsregion då en elektrisk potential läggs på tända- nordningens ledande ändar.

Man antar att sådana hetzonslängder effektivt kan sprida energidensiteten 'i i hela hetzonsregionen utan att ge isolerade temperaturgradienter som kan leda till att tändanordningen i förtid bryts ner och slutar fungera. Vidare ger gränserna _ för den elektriska våglängden (upp till cirka 2 cm) efiektivare upphettning och kortare tid till antändningstemperatur, utan att överdrivet stora energiflöden in i systemet krävs.

Vi har också funnit att föredragna hetzonsre gioner har en icke-linjär geomet- ri, till exempel någon typ av väsentligen u-format utförande, varvid den heta zonen utan avbrott sträcker sig längs med tändanordningens överkant och sedan längs en del av vardera sidan av tändanordningens sträckning. Man antar att sådana “ i o00 0000 o DI o o I 000 0000 no oo oo oo o o o o o o o o o o o o o o o o o oo oooo o 00 o! o 0 o 0 o I -o .o I o o to 000: 10 15 20 25 30 icke-linjära utformningar effektivare kan sprida eller minska energidensiteten i hetzonsregionen jämfört med motsvarande system med en linjär het zon.

Tändanordningar enligt uppfinningen har också föredraget en elektriskt icke-ledande del (värmesänka) som är i kontakt med hetzonsregionen. Särskilt föredraget är den icke-ledande delen placerad mellan eller infogad mellan de elek- triskt ledande delarna och är i kontakt med hetzonsregionen.

Vi har också funnit att hetzonens brygghöjd (den heta zonens bredd i en rektangulär tändanordning, vilket diskuteras nedan) föredraget är minst 0,05 cm, ' mer föredraget minst cirka 0,06 cm. En brygghöjd för den heta zonen på från 0,05 “ cm till 0,4 cm föredras i allmänhet, och en brygghöjd för den heta zonen på från 0,06 cm till cirka 0,3 cm är mer föredragen.

Föredraget innehåller heta zoner i tändanordningar enligt uppfinningen en sintrad komposition som innehåller ett le dande material och ett isolerande materi- al och som typiskt dessutom innehåller ett halvledande material. Delar av tända- nordningar enligt uppfinningen som är ledande delar eller kallzonsdelar innehåller en sintrad komposition av motsvarande komponenter med högre koncentrationer av ledande material.

Tändanordningar enligt uppfinningen fungerar över ett brett intervall av spänningar, inbegripet nominella spänningar på 6, 8, 12, 24 och 120.

Vidare tillhandahålls nya metoder för tillverkning av tändanordningar enligt uppfinningen som inbegriper tillverkning av ett antal tändanordningar från »i ett enda ämne, vilket möjliggör en avsevärt efiektivare tillverkning av tändanord- ningar. Föredragna metoder enligt uppfinningen för formning av' en keramisk tändare inbegriper a) tillhandahållande av en elektriskt ledande keramisk 'kropp som inbegriper ett antal sammanfásta tåndelement, b) infogning i varje element av ett elektriskt icke-ledande material och c) densifiering av mångfalden tändele- ment.

Andra aspekter av uppfinning avslöjas nedan.

Beskrivning av rítningarna Figur 1 visar en föredragen tändanordning enligt uppfinningen.

Figur 2 visar schematiskt en tillverkningsmetod för tändanordningar enligt uppfinningen.

Figurerna 3 och 4 visar resultaten från Exempel 1, som följer nedan.

I ooo oooo o o OQO OO oo oo oo oo o o o o o o o o o o o o o o o o o oooo oooo o 10 15 20 25 30 35 Detaljerad beskrivning av uppfinningen Såsom anges ovan tillhandahåller uppfinningen ett sintrat keramiskt tände- lement som inbegriper två kalla zoner och en het zon, varvid den heta zonen har en elektrisk våglängd på från 0,51 cm till cirka 2 cm. Mer typiskt är den elektriska i våglängden något längre än 0,51 cm, till exempel minst cirka 0,6 cm, 0,7 cm eller 0,8 cm.

Figur 1 i ritningarna visar en fóredragen tändanordning 10 enligt uppfin- i ningen som innehåller en hetzonsdel 12 ikontakt med och placerad mellan de kalla . zonerna 14a och 14b. Värmesänkan 16 ligger mellan de kalla zonerna 14a och 14b - och är i kontakt med den heta zonen 12. De kalla zonernas ändar 14a' och 14b' . distalt fiån den heta zonen 12 är elektriskt anslutna till en energikälla, typiskt genom användning av någon typ av ledande monteringsram.

Såsom visas i Figur 1, har den heta zonen 12 en icke-linjär, i huvudsak u- formad elektrisk våglängd "e" (visad med prickad linje för framhävande av minimi- väglängden) som sträcker sig ned längs vardera sidan av tändanordningen. Såsom diskuteras ovan antar man att sådana icke-linjära hetzonsgeometrier effektivare sprider energidensiteten i hela hetzonsregionen och förlänger tändanordningens ' driitlivslängd.

Hetzonsregionens mått kan varieras på lämpligt sätt, förutsatt att den totala elektriska våglängden i den heta zonen ligger inom de intervall som avslöjas häri. I den generella rektangulära tändanordningsutformning som visas i Figur 1 är föredraget den heta zonens bredd mellan de kalla zonerna (visad som sträckan i "a" i Figur 1) tillräcklig fór att elektrisk kortslutning ochandra defekter skall i undvikas. I ett föredraget system är avståndet a 0,5 cm.

Hetzonsbryggans höjd (visad som sträckan "b" i Figur 1) skall också vara i _ ._ I tillräckligt för att defekter på tândanordningen skall kunna undvikas, bland annat alltför intensiv lokaliserad upphettning, som kan leda till nedbrytning av tända- ' nordningen och att den slutar fungera såsom diskuteras ovan. Likaledes enligt i diskussionen är hetzonsbryggans höjd minst cirka 0,05 cm, mer föredraget minst cirka 0,06 cm. En brygghöjd för den heta zonen på fiån 0,05 cm till 0,4 cm föredras allmänt, en brygghöjd för den heta zonen på från 0,06 cm till cirka 0,3 cm är mer __ ._ föredragen och en brygghöjd för den heta zonen på från 0,06 till 0,035 till 0,040 är särskilt föredragen. Brygghöjder för den heta zonen på 0,035 och 0,040 har visat sig vara särskilt lämpliga. Med uttrycket “hetzonsbrygghöjd" avses häri det mått för den heta zonen som är parallellt med längden eller längdsträckningen av en O 00000 U O 00 O I O I I I I 000 OI 10 15 20 25 30 35 generellt rektangulär tändanordning, exemplifierat med det mått b som visas i Figur 1.

Den heta zonens "ben" som sträcker sig längs tändanordníngens längd- sträckning är begränsade till en storlek som innebär att den totala elektriska våglängden för den heta zonen hålls inom cirka 2 cm.

Kompositionskomponenterna i den heta zonen 12, de kalla zonema 14a och i 14b och den icke-ledande regionen i form av värmesänkan 16 kan varieras på lämpligt sätt. Lämpliga kompositioner fór dessa regioner avslöjas i US 5 786 565 (W illkens m.fl.) samt i US 5 191 508 (Axelsson m.fl.). Dessa patent införlivas häri y ' genom hänvisning.

Närmare bestämt har den heta zonen en resistivitet vid hög temperatur, (d.v.s. 1350°C) på mellan cirka 0,01 ohm-cm och cirka 3,0 ohm-cm och en resistivi- tet vid rumstemperatur på mellan cirka 0,01 ohm-cm och cirka 3 ohm-cm. Före- dragna hetzonskompositioner innehåller en sintrad komposition av ett elektriskt isolerande material och en metallisk ledare och innehåller dessutom föredraget ett halvledande material. Med uttrycket ”elektriskt isolerande material" avses häri ett material med en resistivitet vid rumstemperatur på minst cirka 101° ohm-cm. Med uttrycket "metallisk ledare eller ledande material" avses häri ett material som har en resistivitet vid rumstemperatur på mindre än cirka 10"” ohm-cm. Med uttrycket "halvledande keram" (eller "halvledare") avses häri en keram med en resistivitet vid rumstemperatur på mellan cirka 10 och 108 ohm-cm.

Generellt inbegriper föredragna hetzonskompositioner (a) mellan cirka 50 och cirka 80 volymprocent (vol-%) av ett elektriskt isolerande material med en resistivitet på minst ca 101° ohm-cm, (b) mellan cirka 5 och_cirka 45 vol-% av ett halvledande material med en resistivitet mellan cirka 10 och cirka 108 ohm-cm och (c) mellan cirka 5 och cirka 25 vol-% av en metallisk ledare med en resistivitet på mindre än cirka 10* ohm-cm. Föredraget inbegriper den» heta zonen 50 till 70 vol-% elektriskt isolerande keram, 10-45 vol-% halvledande keram och 6-16 vol-% ledan- de material. I vissa föredragna utföringsformer är det ledande materialet MoSiz, i som föredraget ingår i en mängd från cirka 9 till 15 vol-% baserat på totalinnehål- let av komponenter i hetzonskompositionen, mer föredraget från cirka 9 till 13 vol- % baserat på totalinnehållet av komponenter i hetzonskompostionen. För en 24- volts tändanordning är en särskilt fóredragen koncentration av molybdendisilicid från cirka 9,2 till 9,5 vol-% baserat på totalinnehållet av komponenter i hetzon- skompositionen, ' I I O CIO IÛOI I 0 I IUOI OOOI OI I' OO OO OI OO I 0 I O I o I I o 0 I c I I O O I I 0000 il Olin 10 15 20 25 30 35 Lämpliga elektriskt isolerande materialkomponenter i hetzonskompositioner inbegriper en eller flera metalloxider såsom aluminiumoxid, en nitrid åsom en _ aluminiumnitrid, kiselnítrid eller bornitrid; en oxid av en sällsynt jordartsmetall (till exempel yttriumoxid) eller en oxinitrid av en sällsynt jordartsmetall. Alumi- niumnitrid (AlN) och aluminiumoxid (AlzOs) är generellt föredragna.

Typiskt väljs den metalliska ledaren från den grupp som består av molyb- " i dendisilicid, volframdisilicid samt nitrider såsom titannitrid och karbider såsom titankarbid. Molybdendisilicid är allmänt föredragen.

Generell föredragna halvledande material inbegriper karbider, särskilt kiselkarbicl (dopad och odopad) och borkarbid. Kiselkarbid är generellt föredragen. I Särskilt föredragna hetzonskompositioner enligt uppfinningen innehåller aluminíumoxid och/eller aluminiumnitrid, molybdendisilicid och kiselkarbid. p Såsom nämns ovan ingår molybdendisilicid åtminstone i vissa utföringsformeri en mängd från 9 till 12 vol-%. För en 24-volts tändanordning är en särskilt fóredragen ' molybdendisilicidkoncentration från cirka 9,2 till 9, 5 vol-% baserat på totalinnehål- let av komponenter i hetzonskompositionen.

Såsom diskuteras ovan innehåller tändanordningar enligt uppfinningen i l typiskt även minst en eller flera kallzonsregioner med låg resistivitet som är elek- triskt anslutna till den heta zonen så att ledningstrådar kan anslutas till tända- nordníngen. Typiskt är en hetzonskomposition placerad mellan två kalla zoner.

Föredraget inbegriper sådana kallzonsregioner t.ex. AlN och/eller AlzOa eller annat isolerande material, SiC eller andra halvledande material samt MoSiz eller andra le dande material. Kallzonsre gionerna innehåller dock en signifikant högre procen- tandel ledande och halvledande material (t.ex. SiC och MoSi2) än den heta zonen.

Följaktligen har kallzonsregioner typiskt endast cirka 1/5 till 1/1000 av hetzon- skompositionens resistivitet och ökar inte i temperatur till hetzonens nivå. Mer föredraget är den kalla zonens eller de kalla zonernas resistivitet-vid rumstempe- ratur från 5 till 20 % av den heta zonens resistivitet vid rumstemperatur.

En före dragen kallzonskomposition för användning i tändanordningar enligt uppfinningen inbegriper cirka 15-65 vol-% aluminiumoxid, aluminiumnitrid eller annat isolerande material och cirka 20 till 70 vol-% MoSiz och SiC eller annat . .. ledande och halvledande material i ett volymsförhållande på från cirka 1:1 till cirka 1:3. Mer föredraget inbegriper den kalla zonen cirka 15 till 50 vol-% AlN och/eller Al2O3,15 till 30 vol-% SiC och 30-70 vol-% MoSi2. För att underlätta till- ' verkningen formas kallzonskomposition före draget av samma material som hetzon- 000 0000 0 0 0 0 0000 0000 0000 10 15 20 25 30 skompositionen men med relativt större mängder halvledande och ledande materi- al.

Den elektriskt isolerande värmesänkan 16 bör inbegripa en komposition som ger tillräcklig termisk massa fór att minska den konvektiva kylningen av den heta zonen. Då den placeras som en insats mellan de två ledande benen såsom exempli- fieras med det system som visas i Figur 1, ger insatsen 16 dessutom ett mekaniskt - stöd för de utsträckta kallzonsdelarna 14a och 14b och gör tändanordningen mer g oöm. I vissa utiöringsformer kan insatsen 16 vara försedd med en slits för att minska systemets massa. Föredraget har den elektriskt isolerande värmesänkan en resistivitet vid rumstemperatur på minst cirka 10* ohm-cm och en hållfasthet på minst cirka 150 Mpa. Mer föredraget har materialet i värmesänkan en värme- ledningsförmåga som inte är så hög att hela värmesänkan hettas upp och överför värme till ledningstrådarna och inte så låg att dess funktion som värmesänka påverkas. Lämpliga keramiska kompositioner för värmesänkan är bland annat kompositioner som inbegriper minst cirka 90 vol-% av minst en av aluminiumni- trid, bornitrid, kiselnitrid, aluminiumoxid och blandningar därav. Då en hetzon- ' skomposition av AlN-MoSiz-SiC används kan det material som används som vär- mesänka föredraget inbegripa minst 90 vol-% aluminiumnitrid och upp till 10 vol- % aluminiumoxid för kompatibla värmeutvidgnings- och densifieringse genskaper.

En föredragen komposition för värmesänkan avslöjas i anhängiga US-patentansö- _ kan nr 09/217 793, vars avslöjande införlivas häri i sin helhet genom hänvisning.

Keramiska tändanordningar enligt uppfinningen kan användas med ett antal olika spänningar, inbegripet nominella spänningar på 6, 8, 12, 24 och 120 volt. Tändanordningar enligt uppfinningen kan snabbt upphettas från rumstempe- ratur till driftstemperaturer, till exempel till cirka 1350°C på 4 sekunder eller mindre, till och med 3 sekunder eller mindre eller till och med 2,75 eller 2,5 sekun- der eller mindre. “ Tändanordningar enligt uppfinningen kan också tillhandahålla en stabil antändningstemperatur med en effekttäthet (yteffekt) för den heta zonen på från _. 60 till 200 watt/cm” av hetzonsregionen. Föredragna effekttätheter inbegriper från 70 till 180 watt/cmz, mer föredraget från cirka 75 till 150 watt/cmz.

Bearbetningen av den keramiska komponenten (det vill säga. grönkropp sbearbetnings- och sintringsbetingelser) och framställning av tändanord- ningen från det densifierade keramiska materialet kan göras med konventionella * 00 0 I 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 00 0000 0000 0000 00 00 00 00 00 00 0 0 I 0 I 0 0 0 0 0 I C 0 0 00 10 15 20 25 30 35 metoder. Typiskt tillämpas sådana metoder i huvudsak i enlighet med de införliva- de US 5 786 656 (Willken m.fl.) och US 5 191 508 (Axelsson m.fl.).

Föredraget framställs tändanordningarna i enlighet med metoder enligt uppfinningen. Dessa metoder inbegriper generellt samtidig framställning av ett flertal tändanordningar, till exempel minst fem tändanordningar, mer typiskt minst 10 eller 20 tändanordningar, ännu mer typiskt minst cirka 50, 60, 70, 80, 90 eller 100 tändanordningar, från en enda platta (ämne). Mer typiskt framställs upp till cirka 100 eller 200 tändanordningar lämpligen i huvudsak samtidigt.

I föredragna produktionsmetoder för tändanordningar enligt uppfinningen tillhandahålls närmare bestämt ett ämne i form av en platta som inbegriper ett , antal sammanfásta eller fysiskt sammanfogade "latenta" tändelement. Ämnet i i form av plattan innehåller het- och kallzonskompositioner i grönform (inte densifie- _ rade till mer än cirka 96% eller 98% teoretisk densitet), men som föredraget har sintrats till mer än cirka 40% eller 50% teoretisk densitet och lämpligen upp till 90% eller 95% teoretisk densitet, mer föredraget upp till cirka 60-70% teoretisk densitet. En sådan partiell densifiering uppnås lämpligen genom varmpressning, till exempel vid mindre än 1500°C såsom 1300°C icirka 1 timme under tryck såsom 3000 psi och under argonatmosfär. Det har visat sig att om ämnet med het- och kallzonskompositionerna densifieras till mer än 75 eller 80% teoretisk densitet blir ämnet svårt att skära i efterföljande berbetníngssteg. Dessutom gäller att komposi- tionerna ofta bryts ned under efterföljande bearbetning om het- och kallzonskompo- sitionerna densifieras till mindre än 50%. Hetzonsdelen sträcker sig över en del av i ämnets tjocklek, och resten utgörs av den kalla zonen. Ämnet kan ha ett relativt stort antal olika former och dimensioner. Föredra- get är ämnet lämpligen i huvudsak íyrkantigt, till exempel en kvadrat med sidan 9 tum, eller har andra lämpliga mått eller former såsom rektangulärt etc. Ämnet skärs sedan föredraget i delar, exempelvis med ett skärverktyg med diamant.

Föredraget har dessa delar i huvudsak samma dimensioner. För ett ämne som är 9 tum x 9 tum gäller exempelvis att ämnet föredraget skärs i tredjedelar där var och en av de resulterande sektionerna är 9 tum x 3 tum. Ämnet skärs sedan vidare (lämpligen med ett skärverktyg med diamant) så att enskilda tändanordningar erhålls. Ett första snitt görs genom ämnet så att ett tändelement separeras fysiskt från ett intilliggande element. För att möjliggöra infogning av den isolerande zonen (värmesänkan) ivarje tändanordning går varan- ' nat snitt inte genom hela ämnesmaterialets längd. Avståndet mellan varje snitt ' n' I Il OO I I 0 0 I I c O 10 15 20 25 30 35- (både de som går igenom hela materialet och de som inte gör det) kan till exempel vara cirka 0,2 tum.

Då den zon som skall fungera som värmesänka har infogats kan tändanord- ningarna densifieras ytterligare, föredraget till mer än 99% teoretisk densitet. En sådan ytterligare sintring genomförs föredraget vid höga temperaturer, till exempel vid eller något över 1800°C, genom hetisostatisk pressning.

Det flertal snitt som görs i ämnet kan lämpligen åstadkommas med ett automatiserat förfarande, varvid ämnet positioneras och skärs med ett skärverktyg i ett automatiserat system, till exempel med datorstryning.

Figur 2 iritningarna visar ett ämne bearbetat i enlighet med framställnings- p metoden för tändanordningar enligt uppfinningen. I figuren har ämnet 10 en ' hetkompositionszon 12 och en kallkompositionszon 14, med ett gränssnitt 16 mel- lan hetkompositionszonen och kallkompositionszonen. Föredraget är het- och kallzonskompositionerna i gröntillstând vid den tillverkningsfas som visas i Figur 2, men de är föredraget densifierade från cirka 40% till cirka 95% teoretisk densi- tet, mer föredraget från cirka 50% till cirka _70% teoretisk densitet.

Det föredragna ämnet 10 har lämpligen i huvudsak samma mått, det vill . säga föredraget är längdema g och h i Figur 2 ungefär likstora, t.ex. 9 tum x 9 tum enligt diskussionen ovan. Ämnet 10 skärs sedan föredraget i delar till exempel med ett skärverktyg med diamant. Föredraget har dessa delar i huvudsak samma mått. Såsom visas i Figur 2 skärs exempelvis ämnet 10 föredraget i tredjedelar längs linjerna 18a och 18b. Ämnet 10 skärs sedan vidare (lämpligen med ett skärverktyg med diamant) ¿ så att enskilda, icke sammanfásta tändelement såsom tändanordning 22 erhålls.

Ett snitt går hela längden genom ämnet (till exempel snitt 24) och vartannat snitt V (till exempel snitt 26) går inte genom hela ämnesmaterialets längd, för att elek- 'i 'i triskt isolerande zoner (värmesänkor) skall kunna infogas i varje tändanordning f såsom genom öppningen 28. Varje snitt 24 och 26 har ett lämpligt mellanrum, till exempel 0,2 tum. i Då zonen iform av värmesänkan har infogats kan tändanordningarna sedan densifieras ytterligare, föredraget till mer än 99% teoretisk densitet såsom diskute- ras ovan, föredraget vid cirka 1815'C under hetisostatisk pressning., Tändanordningarna enligt föreliggande uppfinning kan användas i många tillämpningar, inbegripet tillämpningar med antändning av bränsle i gasfas såsom O oo oo oo oo oo oo g I O I I o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o o Oo oooo oo oooo oooo oooo 10 15 20 25 30 10 pannor och tillagningsanordningar, golvkaminer, Varmvattenberedare och spishäl- lar.

Följande icke-begränsande exempel åskådliggör uppfinningen. Alla doku- ment som nämns häri införlivas häri i sin helhet genom hänvisning.

EXEMPEL 1 Tändanordningar enligt uppfinningen framställdes och testades enligt nedan.

Hetzons- och kallzonskompositioner framställdes fór en första tändanordning, här betecknad tändanordning A. Hetzonskompositionen inbegrep 70,8 vol-% (baserat på den totala hetzonskompositionen) AlN, 20 vol-% (baserat på den totala hetzon- skompositionen) SiC och 9,2 vol-% (baserat på den totala hetzonskompositionen) MoSiz. Kallzonskompositionen inbegrep 20 vol-% (baserat på den totala kallzon- skompositionen) AlN, 20 vol-% (baserat på den totala kallzonskomposition) SiC och i 60 vol-% (baserat på den totala kallzonskompositionen) MoSi2. Kallzonskompositio- nen laddades i en utform för varmpressning och hetzonskompositionen laddades “ ovanpå kallzonskompositionen i samma form. Kombinationen av kompositioner densifierades tillsammans under värme och tryck så att tändanordning A erhölls.

Hetzons- och kallzonskompositioner framställdes fór en andra tändanord- ning, här betecknad tändanordning B. Tändanordning B hade samma geometri och hetzonskomposition som tändanordning A. Kallzonskompositionen för tändare B hade samma komponenter (AlN, SiC och MoSiz) som tändanordning A, men tända- nordning Bzs kalla zon hade en resistans som var ungefär lika stor som resistansen _l , ' i tändanordning Bzs heta zon. Liksom för tändanordning A laddades kallzonskom- positionen fór tändanordning B i en utform för varmgjutning och hetzonskomposi- , ' tionen laddades ovanpå kallzonskompositioneni samma utform. Kombinationen av kompositioner densifierades tillsammans under värme och tryck så att tända- ' nordning B erhölls.

De formade tändanordningarna A och B matades med 12 volts spänning. För i tändanordning A koncentrerades den resistiva upphettningen till tändanordning- "i ens hetzonsregion, såsom visas i Figur 3. För tändanordning B blev både kall- och hetzonsregionerna av tändaren heta, vilket framgår av Figur 4. to OI 00 00 00 no O OO OO OO OO 'I Il I 0 0 0 I 0 0 O O Û O I O I Û 00 0000 00 000; 0000 0000 10 15 20 25 onto 0 I I ø n n a I a Q Q 0 a ac 11 EXEMPEL 2.

Ytterligare sju tändanordningar (betecknade Prov 1 till 7 i tabellen nedan) fi-amställdes med samma het- och kallzonskompositioner som beskrivits för tända- nordning A i exempel 1 ovan. Hetzonsområdena för varje prov 1-7 varierade. Dessa hetzonsareor, uttryckta i cmz, visas i tabellen nedan. Den totala resistensen ("total resist." nedan, betecknad Q), hetzonsresistensen ("hetzonsresist." nedan, beteck- nad Q), kallzonsresistens ("kallzonsresist." nedan, betecknad Q) mättes alla och redovisas i tabellen nedan.

TABELL Prov Hetzonsarea Total resist. Hetzonsresist. Kallzonsresist. R MI R m, 1 1,10 36 12 11 1,09 2 1,06 33 12,9 9 1,43 3 8,71 28,3 11,4 8,1 1,41 4 7,84 37 14,1 10,5 1,34 s 7,35 42 17,5 11,3 i 1,55 6 5,90 45 19,9 11,6 1,72 7 5,81 40,2 22,6 7,7 2,94 Dessa resultat visade att ett minsta förhållande mellan hetzonsresistensen (RM) och kallzonsresistensen (RM) på Rhe, z 1,5 (RM) var optimalt för uppnående av spetsupphettning av tändanordningsproverna.

Uppfinningen har beskrivits i detalj med hänvisning til särskilda utförings- former därav. Det bör dock påpekas att fackmannen på området med ledning av detta avslöjande kan göra förändringar och förbättringar av uppfinningen som i ligger inom dess intention och skyddsområde.

Claims (23)

10 15 20 25 f-nrf rf”- PATENTKRAV

1. Keramisk tändanordning som inbegriper: a) ett par elektriskt ledande delar, där varje del har en första ände, och b) en resistiv het zon placerad mellan och i elektrisk kontakt med var och en av de första ändarna av de elektriskt ledande delarna, varvid den heta zonen har elektrisk väglängd på från 0,51 till 2 cm och en elektrisk väg som är icke-linjär.

2. Tändanordning enligt patentkrav 1, vari ett elektriskt icke-ledande material som utgör en värmesänka är i kontakt med den heta zonen.

3. Tändanordning enligt patentkrav 2, vari värmsänkematerialet är placerat mellan de ledande delarna.

4. Tändanordning enligt patentkrav 2, vari var och en av de elektriskt ledande delarna har sin utsträckningi samma riktning från den heta zonen så att de utgör ett par ben och det elektriskt icke-ledande värmesänkematerialet är placerat mellan benen.

5. Tändanordning enligt patentkrav 1, vari den heta zonen har en elektrisk våglängd på minst 0,6 cm.

6. Tändanordning enligt patentkrav 1, vari den heta zonen har en elektrisk våglängd på från 0,6 till 1,5 cm.

7. Tändanordning enligt patentkrav 1 vari den heta zonen har en elektrisk våglängd från 0,6 till 1,2 cm. i

8. Tändanordning enligt patentkrav 1, vari den heta zonen har en elektrisk våglängd på från 0,7 till 0,9 cm.

9. Tändanordning enligt patentkrav 1, vari den elektriska vägen i den heta zonen är i huvudsak u-formad. 10 15 20 25 15

10. Tändanordning enligt patentkrav 1, vari den heta zonen inbegriper en kom- position som inbegriper ett elektriskt isolerande material och ett metalliskt ledan- de material.

11. 1 1. Tändanordning enligt patentkrav 1 1 som vidare inbegriper ett halvledande material.

12. Tändanordning enligt patentkrav 1 1, vari hetzonskompositionen inbegriper: (a) mellan 25 och 80 vol-% av ett elektriskt isolerande material; (b) mellan 3 och 45 vol-% av ett halvledande material; (c) mellan 5 och 25 vol-% av en metallisk ledare.

13. Tândanordning enligt patentkrav 13, vari hetzonskompositionen inbegriper MoSizi en mängd från cirka 9,2 till 9,5 vol-%.

14. Tändanordning enligt patentkrav 1, vari resistiviteten vid rumstemperatur fór de elektriskt ledande delarna är fiån cirka 5 till 20% av resistiviteten vid rum- stemperatur fór den heta zonen.

15. Tändanordning enligt patentkrav 1, vari resistiviteten vid rumstemperatur fór den heta zonen är minst cirka 1,5 gånger resistiviteten vid rumstemperatur fór kallzonsdelarna.

16. Förfarande för antändning av gasformigt bränsle som inbegriper applicering av en elektrisk ström över en tändanordníng enligt patentkrav 1.

17. Förfarande enligt patentkrav 17, varvid strömmen har en nomínell spänning på 6, 8, 12, 24 eller 120 volt.

18. Keramisk tändanordning som inbegriper: a) ett par elektriskt ledande delar, där varje del har en första ände; och b) en resistiv het zon placerad mellan och i elektrisk kontakt med var och en av de forsta ändarna i de elektriskt ledande delarna, varvid den heta zonen ger en stabil antändningstemperatur vid en yteffekt på från 60 till 200 watt/cm” och har en elektrisk väg som är icke-linjär. 10 /Åf

19. Tändanordning enligt patentkrav 19, vari den heta zonen har en elektrisk våglängd på från 0,51 till 2 cm.

20. Tändanordning enligt patentkrav 19, vari den heta zonen har en elektrisk våglängd på från 0,6 till 1,2 cm.

21. 2 1. Förfarande fór antändning av gasformigt bränsle som inbegriper applicering av en elektrisk ström över en tändanordning enligt patentkrav 19.

22. Förfarande enligt patentkrav 22, varvid effekttätheten i den heta zonen är från 60 till 200 watt/cmz.

23. Förfarande enligt patentkrav 22, varvid strömmen har en nominell spänning på 6, 8, 12, 24 eller 120 volt.