(57)【要約】  実質的に高圧でない中で、セラミック抵抗イグナイタ素子を焼結することを含む、セラミック抵抗イグナイタ素子の新規な製造方法を提供する。また、本発明の製造方法で得ることが可能なセラミックイグナイタを提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
１以上の焼結助剤材料を有するセラミック組成物を有するセラミックイグナイタ素子を形成するステップと、
実質的に高圧でない中で1400℃を越える温度で前記素子を焼結するステップと、
を含むことを特徴とする抵抗イグナイタの製造方法。
【請求項２】
前記セラミックイグナイタ素子は、射出成形によって形成される請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記セラミックイグナイタ素子は、略1600℃を越える温度で焼結される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記セラミックイグナイタ素子は、不活性雰囲気下で焼結される請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記焼結助剤材料は、１以上の希土類酸化物を有する請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記焼結助剤材料は、イットリアを有する請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記セラミックイグナイタ素子は、炭化ケイ素を有さない組成物で形成される請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記セラミック素子は、異なる抵抗率を持つ２以上の領域を有する請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記セラミック素子は、異なる抵抗率を持つ３以上の領域を有する請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法によって得られたことを特徴とするセラミックイグナイタ素子。
【請求項１１】
前記素子は、異なる抵抗率を持つ２以上の領域を有する請求項１０に記載のセラミックイグナイタ素子。
【請求項１２】
前記イグナイタ素子は、前記イグナイタ長の少なくとも一部について略曲線断面形状を持つ請求項１０に記載のイグナイタ素子。
【請求項１３】
前記イグナイタ素子は、非円形断面形状を持つ請求項１０に記載のイグナイタ素子。
【請求項１４】
請求項１０に記載のイグナイタに、イグナイタ全体にわたって電流を印加することを含むことを特徴とする気体燃料の点火方法。
【請求項１５】
前記電流は、６、８、１０、１２、２４、１２０、２２０、２３０又は２４０ボルトの公称電圧を持つ請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１０に記載のイグナイタを有することを特徴とする加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一つの側面において、本発明は、形成された未処理のイグナイタ素子を実質的に常圧で焼結することを含む、セラミック抵抗イグナイタ素子の新規な製造方法を提供する。また、提供された本発明の製造方法から得られるイグナイタ素子を提供する。
【背景技術】
【０００２】
セラミック材料は、例えば、ガス燃焼炉、ストーブ、衣服乾燥機におけるイグナイタとして、大いなる成功を謳歌してきた。セラミックイグナイタの製造は、導線によって電流が流されたときに高い抵抗を示し、高温を生じるセラミック組成物の一部を通じる電子回路を構成することを含む。例えば、米国特許第6,582,629号、第6,278,087号、第6,028,292号、第5,801,361号、第5,786,565号、第5,405,237号及び第5,191,508号を参照されたい。
【０００３】
代表的なイグナイタは、一般に、イグナイタ先端部に高い抵抗を持つ「ホットゾーン」を備えるとともに、イグナイタの反対側の端部からホットゾーンへと備えられた、導電性を有する１以上の「コールドゾーン」を備えた矩形形状の素子に形成される。今日利用可能なイグナイタの一つ、ノートン  イグナイタ  プロダクツ  オブ  ミルフォード  Ｎ．Ｈ．から販売されているミニ−イグナイタは、１２ボルトから１２０ボルトを印加するように設計されており、窒化アルミニウム（AlN）、ケイ化モリブデン（MoSi2）及びシリコンカーバイド（SiC）を有する組成を持つ。
【０００４】
イグナイタの製造方法は、少なくとも二つの異なる抵抗率のセラミック組成物でダイを充填する、バッチタイプ処理を含んでいた。形成された未処理の素子は、高温高圧で圧縮（焼結）される。上記の特許を参照されたい。また、米国特許第6,184,497号も参照されたい。
【０００５】
そのような製造方法がセラミックイグナイタの製造に効果的である一方、その手順はアウトプット及びコスト効率に関して本質的な限界を示している。
【０００６】
そこで、新しいイグニッションシステムを有することが望まれている。特に、セラミック抵抗素子を製造する新規な方法を有することが望まれている。また、より効率的な製造方法を有することが望まれている。
【発明の開示】
【０００７】
実質的に高圧でない中で、セラミックイグナイタ素子を焼結することを含む、セラミックイグナイタ素子の新規な製造方法をここに提供する。そのような常圧の焼結加工は、先行アプローチに対して優れたアウトプット及びコスト効率を与えることができる。
【０００８】
本発明の好ましい方法は、焼結助剤を有するセラミックイグナイタ素子を形成し、その後形成された素子を、1400℃を超える、より代表的には少なくとも1700℃または1800℃のように1600℃を超える高温で焼き入れすることを含む。不活性雰囲気下で、例えば、アルゴンまたは窒素のような不活性ガスの雰囲気内で焼結を行うことが好ましい。焼き入れは、実質的に高圧でない、例えば、１、２または３気圧程度、より代表的には１または２気圧程度で行われる。
【０００９】
焼き入れ処理は、少なくとも密度95％のセラミック素子、より好ましくは少なくとも密度96、97、98若しくは99％のセラミック素子を提供する。上記の高温を含む焼き入れプロセスは、そのような密度を達成するために十分な時間の間行われる。その時間は数時間若しくはそれ以上となるこもある。
【００１０】
上述したように、焼結は、セラミック素子を形成するために採用されるセラミック組成物（例えば、１以上のセラミックパウダ）と代表的には混合される１以上の焼結助剤材料の存在下で行われる。
【００１１】
１以上の焼結助剤の使用は、焼結プロセス中、実質的に高圧にすることがなくても、セラミック組成物を容易に緻密化することができるが分かっている。
【００１２】
本発明にしたがって、様々な焼結助剤材料を、セラミック素子を形成するために適切に採用することができる。好ましい焼結助剤材料には、イットリア（酸化イットリウム）、ガドリニウム材料（例えば、酸化ガドリニウム若しくはGd2O3）、ユウロピウム材料（例えば、酸化ユウロピウム若しくはEu2O3）、イッテルビウム材料（例えば、酸化イッテルビウム若しくはYb2O3）、またはランタン材料（例えば、ランタン若しくはLa2O3）のような、希土類酸化物を含む。
【００１３】
特定のセラミック組成物及び未処理セラミック素子の形成方法を、実質的に高圧でない中で高密度のセラミック素子を生成することを容易にするために利用することができる。
【００１４】
特に、セラミック素子を形成するために採用される好ましいセラミック組成物は、炭化ケイ素あるいは他の炭素物材料を少なくとも実質的に含まないか、あるいは完全に含まないものであってもよい。ここで参照されるように、セラミック組成物が、セラミック組成物の全重量に対して炭化ケイ素または他の炭化物材料を５重量％未満しか含まなければ、より代表的にはセラミック組成物の全重量に対して炭化ケイ素または他の炭化物材料を約４、３、２、１若しくは0.5重量％未満しか含まなければ、そのセラミック組成物は、炭化ケイ素または他の炭化物材料を少なくとも実質的に含まない。
【００１５】
本発明の低圧緻密化プロセスを通じてセラミック素子を形成するために採用される好ましいセラミック組成物は、酸化アルミニウム（Al2O3）及び／又は窒化アルミニウム（AlN）を有する。
【００１６】
酸化アルミニウムを有するセラミック素子の焼結について、その素子の焼結を、少なくとも実質的に窒素を含まない（例えば、全気体に対して窒素が５体積％未満）雰囲気下で行うことが好ましい。また、その素子の焼結を、本質的に窒素を含まない（例えば、全気体に対して窒素が２または１体積％未満）雰囲気下で行うことがより好ましい。そして、その素子の焼結を、窒素を完全に含まない雰囲気下で行うことがさらに好ましい。例えば、焼結を、アルゴン雰囲気内で行ってもよい。
【００１７】
AlNを有するセラミック素子の焼結について、その素子の焼結を、少なくともある程度の窒素を含む雰囲気内で、例えば、少なくとも約５体積％の窒素（すなわち、全気体に対して窒素が少なくとも５体積％）を含む雰囲気内で行うことが好ましい。あるいはその素子の焼結を、少なくとも約１０体積％の窒素（すなわち、全気体に対して窒素が少なくとも１０体積％）といった、より高いレベルの窒素を含む雰囲気内で行うことが好ましい。
【００１８】
また、射出成形プロセスを通じてセラミック素子を形成することが好ましい場合もある。ここで代表して参照するように、「射出成形された」、「射出成形」若しくは同様の他の用語は、材料（ここではセラミックまたはセラミック前駆体材料）を、代表的には圧力下で金型内に射出するか、または送出し、引き続いて行われる冷却及びその後の金型の複製を維持して凝固された素子の取り出しによって所望の形状のセラミック素子にする、一般的なプロセスを示す。
【００１９】
本発明のイグナイタ素子の射出成形形成において、セラミック材料（セラミックパウダ混合物、分散体若しくは他の形成物など）またはセラミック前駆体若しくは組成物を、金型素子内に送出してもよい。
【００２０】
本発明の適切な製造方法では、異なる抵抗率の領域（例えば、導体領域、絶縁体すなわちヒートシンク領域及び高抵抗「ホット」ゾーン）を持つ集積されたイグナイタ素子を、異なる抵抗率を持つセラミック材料またはセラミック前駆体材料を逐次的に射出成形することによって形成してもよい。
【００２１】
そこで、例えば、第１の抵抗率を持つセラミック材料（例えば、絶縁体すなわちヒートシンク領域として機能するセラミック材料）を、ロッド形状のような、所望のベース形状を規定する金型素子内へ射出導入することによって、ベース素子を形成することができる。そして、ベース素子をそのような第１の金型から取り出して、第２の、別の金型素子に置き、異なる抵抗率を持つセラミック材料（例えば、導体セラミック材料）をその第２の金型内に射出して、イグナイタ素子の導体領域を提供することができる。同様に、ベース素子をそのような第２の金型から取り出して、第３の、さらに別の金型素子に置き、異なる抵抗率を持つセラミック材料（例えば、抵抗ホットゾーンセラミック材料）をその第３の金型内に射出して、イグナイタ素子の抵抗ホットすなわちイグニション領域を提供することができる。
【００２２】
本発明の好ましい側面において、イグナイタ素子の複数の部位が異なる抵抗値を持つ（例えば、ホットすなわち高抵抗部位、コールドすなわち導体部位、及び絶縁体すなわちヒートシンク部位）場合の同一の製造シーケンスにおいて、イグナイタ素子の少なくとも３部位は、「マルチショット」射出成形プロセスと呼ばれる、セラミックコンポーネントを製造するための単一の製造シーケンスにおいて射出成形される。少なくとも特定の実施態様では、単一の製造シーケンスは、素子形成エリアから素子を除去することなく、及び／又は射出成形以外のプロセスによって素子メンバーにセラミック材料を付着することなく、順次セラミック材料の射出成形を適用することを含む。
【００２３】
例えば、一つの側面において、第１の絶縁体（ヒートシンク）部位を射出成形し、そしてその絶縁体部位の周囲の導体足部位を第２のステップで射出成形し、第３のステップで絶縁体及び抵抗ゾーンを含む本体に対して、射出成形により抵抗ホットすなわちイグニションゾーンを付加することができる。
【００２４】
他の実施態様では、抵抗イグナイタの製造方法が提供される。係る製造方法は、３若しくはそれ以上の異なる抵抗率を持つ領域を有するセラミック素子の１またはそれ以上の部位を射出成形することを含む。
【００２５】
ここで、本発明の製造方法は、形成されるセラミック素子を製造するためにセラミック材料を付加する追加のプロセスを含んでもよい。例えば、１以上のセラミック層を、セラミック組成スラリのディップコーティング、スプレーコーティングなどによって形成された素子に付加してもよい。
【００２６】
本発明の方法によって得られるセラミック素子は、全て電気的に連続した、第１の導体ゾーン、抵抗ホットゾーン及び第２の導体ゾーンを有することが好ましい。好ましくは、そのデバイスの使用中、電気配線の使用を通じて第１若しくは第２の導体ゾーン（しかし代表的には、両方の導体ゾーンではなく）に電力を印加することができる。
【００２７】
本発明の特に好ましいイグナイタは、イグナイタ長（例えば、電気配線がイグナイタに貼り付けられたところから抵抗ホットゾーンまでの長さ）の少なくとも一部に沿って曲線断面形状を有する。特に、好ましいイグナイタは、イグナイタ長の少なくとも一部、例えば、イグナイタ長の少なくとも略10％、40％、60％、80％、90％、あるいはイグナイタ長全体にわたって、略楕円形、円形若しくは他の曲線断面形状を有してもよい。ロッド形状のイグナイタ素子を提供する略円形断面形状が特に好ましい。そのようなロッド構成は、高い断面係数を提供し、そのためイグナイタの機械的完全性を強化することができる。
【００２８】
本発明のセラミックイグナイタは、6,8,10,12,24,120,220,230及び240ボルトの公称電圧を含む、広範囲の公称電圧で採用することができる。
【００２９】
本発明のイグナイタは様々なデバイス及び加熱システムの点火に有用である。特に、ここに述べるような焼結セラミックイグナイタ素子を有する加熱システムが提供される。特定の加熱システムは、ガス調理ユニット、湯沸かし器を含む、商用及び居住用ビルの暖房ユニットを含む。
本発明の他の側面は、以下に開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本願は、2005年2月5日に出願された、米国特許出願第60/650,396号について優先権を主張し、その明細書は参照としてここに組み込まれる。
【００３１】
上記のように、実質的に高圧でない中で、形成された未処理のセラミック素子を焼き入れする（緻密化する）ことを含む、セラミックイグナイタ素子の新規な製造方法がここに提供される。
【００３２】
本発明にしたがって、焼結は、セラミック素子を形成するために採用されるセラミック組成物（例えば、１以上のセラミックパウダ）と代表的には混合される１以上の焼結助剤材料の存在下で行われる。
【００３３】
１以上の焼結助剤材料は、相対的に少ない量、例えば、その１以上の焼結助剤材料が用いられたセラミック組成物の重量に対して、約10、8または5重量％未満であることが好ましい。より代表的には、１以上の焼結助剤材料は、その１以上の焼結助剤材料が用いられたセラミック組成物の重量に対して、約1、2または3重量％以下のように、その１以上の焼結助剤材料が用いられたセラミック組成物の重量に対して約4重量％未満で用いられる。１以上の焼結助剤は、その１以上の焼結助剤材料が用いられたセラミック組成物の重量に対して、少なくとも約0.1、0.25または0.5重量％の量とするのが適切である。
【００３４】
上記のように、セラミック素子を射出成形技術により形成することが好ましい場合もある。そこで、例えば、そして上記のように、第１の抵抗率を持つセラミック材料（例えば、絶縁体すなわちヒートシンク領域として機能するセラミック材料）を、ロッド形状のような、所望のベース形状を規定する金型素子内へ射出導入することによって、ベース素子を形成することができる。そして、ベース素子をそのような第１の金型から取り出して、第２の、別の金型素子に置き、異なる抵抗率を持つセラミック材料（例えば、導体セラミック材料）をその第２の金型内に射出して、イグナイタ素子の導体領域を提供することができる。同様に、ベース素子をそのような第２の金型から取り出して、第３の、さらに別の金型素子に置き、異なる抵抗率を持つセラミック材料（例えば、抵抗ホットゾーンセラミック材料）をその第３の金型内に射出して、イグナイタ素子の抵抗ホットすなわちイグニション領域を提供することができる。
【００３５】
あるいは、複数の異なる金型素子をそのように使用する代わりに、抵抗率を変えたセラミック材料を、同一の金型素子内に逐次送出または射出してもよい。例えば、第１のセラミック材料（例えば、絶縁体すなわちヒートシンク領域として機能するセラミック材料）を所定体積、所望のベース形状を規定する金型内へ導入し、その後、抵抗率を変えた第２のセラミック材料をその形成されたベースに付加してもよい。
【００３６】
１以上のセラミックパウダのような、１以上のセラミック材料を有する流動体剤として、セラミック材料を金型素子内に送出（射出）してもよい。
【００３７】
例えば、１以上のセラミックパウダを、水溶液若しくはアルコール等のような１以上の混合有機溶媒を含む水溶液に混合することによって得られるペーストのような、セラミックパウダのペースト状組成物、またはスラリを準備してもよい。MoSi2、Al2O3及び／又はAlNなどの１以上のセラミックパウダを、水及び選択的にセルロース・エーテル溶媒、アルコール等のような１以上の水混合有機溶媒といった１以上の有機溶媒を加えた流体組成物に混合することによって、押し出しに対して好ましいセラミックスラリ組成物を準備してもよい。またセラミックスラリは、他の材料、例えば１以上の有機可塑剤混合物を、選択的に１以上の高分子バインダーとともに含んでもよい。
【００３８】
形状を形成し、または導出する非常に様々な素子を、形成されるイグナイタの所望の形状に対応する構成の素子とともに、イグナイタ素子を形成するために採用することができる。例えば、ロッド形状の素子を形成するために、セラミックパウダーペーストをシリンドリカル状のダイエレメント内に射出してもよい。竹馬状または矩形状のイグナイタ素子を形成するために、矩形ダイを採用してもよい。
【００３９】
金型素子内にセラミック材料を送出した後、如何なる溶媒（水性及び／又は有機）キャリアも除去するのに十分な時間の間、50℃または60℃より高い温度で、規定されたセラミック部分を適切に乾燥させてもよい。
イグナイタ素子を形成する好ましい射出成形プロセスの例を以下に説明する。
【００４０】
ここで図を参照する。図１Ａ及び図１Ｂは、異なる抵抗率の領域の射出成形を通じて製造される、本発明の適切なイグナイタ素子１０を示す。
【００４１】
図１Ａに示すように、イグナイタ素子１０は、中心のヒートシンクすなわち絶縁体領域１２を有し、その絶縁体領域１２は、近位部１６において、異なる抵抗率の領域、すなわち導体ゾーン１４に囲まれ、導体ゾーン１４は、その領域が相対的に少ない体積を持ち、そのため抵抗ホットゾーン２０として機能できるイグナイタ近位部１８において抵抗率がより大きくなる。
【００４２】
図１Ｂは、ヒートシンク領域１２が露出したイグナイタの底面を示す。
さらに、図２Ａ及び図２Ｂの断面図は、イグナイタの近位領域１６における導体ゾーン１４Ａ及び１４Ｂと、イグナイタの遠位ゾーン１８において対応する抵抗ホットゾーン２０を含むイグナイタ１０を示す。
【００４３】
使用の際、イグナイタ１０に対して、電力を、（例えば、１以上の電気配線（図示せず）を介して）抵抗ホットゾーン２０を通り、その後導体ゾーン１４Ｂを通る電気経路を提供する導体ゾーン１４Ａに供給することができる。導体ゾーン１４の近位端１４ａに、使用中にイグナイタへ電力を供給する電気配線（図示せず）を、ロウ付けするなどを通じて適切に貼付してもよい。イグナイタの近位端１０ａを、米国特許公開2003/0080103号公報に開示されているように、セラモプラスチック（ceramoplastic）封止材が導体素子の近位端１４ａを囲むというように、様々な固定具に取り付けることができる。また、イグナイタの近位端を囲むために、適切な金属固定具を採用してもよい。
【００４４】
上述したように、また、図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂのイグナイタ１０によって例示されるように、イグナイタ長の少なくとも大部分が、図１Ｂにおいて長さｘで示されるような、イグナイタ長の少なくとも一部に沿って、曲線断面形状を有する。図１Ａ、図１Ｂ、図２Ａ及び図２Ｂのイグナイタ１０は、イグナイタのほぼ全長について円形断面形状を有し、ロッド形状のイグナイタ素子を提供する場合の特に好ましい構成を示す。しかし、好ましいシステムは、イグナイタ長（図１Ｂでイグナイタ長ｘとして例示される）の約10,20,30,40,50,60,70,80または90％以下が曲線断面形状を有するといった、イグナイタの一部分のみが曲線断面形状を有する場合のものも含む。そのような設計では、イグナイタ長のバランスが外側エッジとともに輪郭を持つ。
【００４５】
様々な構成のイグナイタが、特定用途のために所望されるように製造することができる。そこで、例えば、特定の構成を提供するため、適切な形状誘導金型素子が採用され、その金型素子を通じてセラミック組成物（セラミックペースト等）が射出される。
【００４６】
本発明のイグナイタの大きさは、非常に広範囲に変えることができ、イグナイタの使用意図に基づいて選択することができる。例えば、好ましいイグナイタの長さ（図１Ｂの長さｘ）は、適切には約0.5cm〜約5cmとすることができ、より好ましくは約1cm〜約3cmとすることができる。イグナイタの断面の幅（図１Ｂの長さｙ）は、適切には約0.2cm〜約3cmとすることができる。
【００４７】
同様に、導体及びホットゾーン領域の長さも適切に変えることができる。好ましくは、図１Ａに示した構成のイグナイタの第１の導体ゾーンの長さ（図１Ａの近位領域１６の長さ）は、0.2cmから2,3,4若しくは5cm以上とすることができる。第１の導体ゾーンのより代表的な長さは、約0.5cm〜約5cmである。ホットゾーンの電気経路長の合計（図１Ａの長さｆ）は、適切には約0.2cm〜5cm以上とすることができる。
【００４８】
好ましいシステムでは、本発明のイグナイタのホット若しくは抵抗ゾーンは、公称電圧で約1450℃未満の最高温度まで熱くなり、公称電圧の約110％の上限電圧で約1550℃未満の最高温度まで熱くなり、公称電圧の約85％の下限電圧で約1350℃未満の最高温度まで熱くなる。
【００４９】
本発明のイグナイタを形成するために、様々な組成物を採用することができる。一般的に好ましいホットゾーンの組成物は、１）導体材料、２）半導体材料、３）絶縁体材料のうちの２以上の成分を含む。導体（コールド）及び絶縁体（ヒートシンク）領域は、同一の成分からなるものでもよいが、その成分は異なる割合で存在する。代表的な導体材料は、例えばケイ化モリブデン、ケイ化タングステン、及び窒化チタンなどの窒化物を含む。代表的な絶縁体材料は、酸化アルミニウムなどの金属酸化物またはAlN及び／又はSi3N4などの窒化物を含む。
【００５０】
ここで参照する、電気絶縁材料という用語は、少なくとも1010Ωcmの室温抵抗率を持つ材料を示す。本発明のイグナイタの電気絶縁材料成分は、単に、若しくは主として１以上の金属窒化物及び／又は金属酸化物からなる。あるいは、その絶縁成分は、金属酸化物または金属窒化物の他に材料を有してもよい。例えば、絶縁材料成分は、窒化アルミニウム（AlN）、窒化ケイ素若しくは窒化ホウ素などの窒化物、希土類酸化物（例えば、イットリア）、希土類酸窒化物をさらに含んでもよい。絶縁成分の好ましい追加材料は窒化アルミニウム（AlN）である。
【００５１】
ここで参照する、半導体セラミック（又は「半導体」）は、約10Ωcmから108Ωcm間の室温抵抗率を持つセラミックである。半導体成分がホットゾーン組成物の約45v/oよりも多く存在する場合（導体セラミックが約6-10v/oの範囲に含まれる場合）、得られた組成物は、高電圧の用途に対して導電性が高くなり過ぎる（絶縁体の欠如による）。反対に、半導体材料が約10v/oよりも少量しか存在しない場合（導体セラミックが約6-10v/oの範囲に含まれる場合）、得られた組成物は、抵抗率が高くなり過ぎる（絶縁体が多過ぎることによる）。さらに、導体のレベルが高くなるにつれて、所望の電圧を達成するために、絶縁体と半導体の混合比率をより抵抗率が高くなるようにすることが必要となる。
【００５２】
ここで参照する、導体材料は、約10-2Ωcm未満の室温抵抗率を持つものである。導体成分がホットゾーン組成物の約35v/oよりも多量に存在する場合、得られたホットゾーン組成物のセラミック、得られたセラミックは、導電性が高くなり過ぎる。代表的に、導体は、ケイ化モリブデン、ケイ化タングステン、窒化チタンなどの窒化物、及び炭化チタンなどの炭化物からなるグループから選択される。ケイ化モリブデンが一般的に好ましい。
【００５３】
一般に、好ましいホット（抵抗）ゾーン組成物は、（ａ）約50v/o〜約80v/oの少なくとも1010Ωcmの抵抗率を持つ電気絶縁材料と、（ｂ）約0v/o（半導体材料が使用されない場合）〜約45v/oの約10Ωcmから108Ωcm間の抵抗率を持つ半導体材料と、（ｃ）約5v/o〜約35v/oの約10-2Ωcm未満の抵抗率をを持つ金属導体を含む。
【００５４】
以上のように、本発明のイグナイタは、ホット（抵抗）ゾーンと電気的に接続され、イグナイタへの導線の取り付けを可能とする相対的に抵抗率の低いコールドゾーン領域を有する。好ましいコールドゾーン領域は、例えば、AlN及び／又はAl2O3、又は他の絶縁材料と、選択的に半導体材料と、MoSi2又は他の導体材料からなるものを含む。しかし、コールドゾーン領域は、ホットゾーンよりも導体材料（例えば、MoSi2）の占めるパーセンテージが非常に高い。好ましいコールドゾーン組成物は、約15〜65v/oの酸化アルミニウム、窒化アルミニウム若しくは他の絶縁材料と、約20〜70v/oのMoSi2又は他の導体及び半導体材料を、約1:1〜約1:3の体積比で含む。製造を容易にするために、コールドゾーン組成物をホットゾーン組成物と同じ材料で形成し、半導体及び導体材料の相対的な量を増やすことが好ましい。
【００５５】
少なくともある用途では、本発明のイグナイタは、導電しない（絶縁体又はヒートシンク）領域を適切に含んでもよいが、本発明の特定の好ましいイグナイタは、上記のように、第１の導体ゾーンの長さの少なくとも大部分が接触する孤立したセラミック絶縁体を持たない。
【００５６】
採用される場合、そのようなヒートシンクゾーンは、導体ゾーン又はホットゾーン、若しくはその両方と結合してもよい。好ましくは、焼結された絶縁体領域は、室温で少なくとも約1014Ωcmの抵抗率と、動作温度で少なくとも約104Ωcmの抵抗率を有し、また少なくとも150MPaの強度を持つ。絶縁体領域は、動作（点火）温度でホットゾーン領域の抵抗率よりも少なくとも２桁大きい抵抗率を有することが好ましい。適切な絶縁体組成物は、１以上の窒化アルミニウム、酸化アルミニウム及び窒化ホウ素を少なくとも約90v/o含む。
イグナイタの好ましいセラミック材料は、以下の例において開示される。
【００５７】
本発明のイグナイタは、加熱炉などの気相燃料点火用途、調理器具、ベースボードヒータ、ボイラー、コンロを含む、多くの用途に使用できる。特に、本発明のイグナイタは、ガス加熱炉だけでなくコンロのガスバーナーの着火源として使用することができる。
【００５８】
また本発明のイグナイタは、液体燃料（例えば、灯油、ガソリン）を気化して点火する場合、例えば、車両のアドバンスヒーティング(advance heating)を提供する車両（例えば車）ヒータの点火用にも、特に適している。
【００５９】
本発明の好ましいイグナイタは、グロープラグとして知られる加熱素子とは異なる。とりわけ、非常によく用いられるグロープラグは、相対的に低い温度、例えば最高約800℃、900℃または1000℃で熱し、それにより、直接燃料を点火するよりも、むしろ多量の空気を熱する。一方、本発明の好ましいイグナイタは、少なくとも約1200℃、1300℃又は1400℃といったより高い最高温度を与え、直接燃料を点火することができる。また本発明の好ましいイグナイタは、代表的にはグロープラグシステムで用いられるような、素子または少なくともそのガス燃焼室を備える部分の周囲の機密シールを必要としない。さらにまた、本発明の好ましいイグナイタの多くは、相対的に高い線間電圧（例えば、24Ｖより高く、60ボルト若しくはそれ以上、又は120ボルト若しくはそれ以上で220、230及び240ボルトを含む）で利用できる。一方、グロープラグは代表的に12ボルトから24ボルトでのみ用いられる。
【００６０】
以下に、本発明の限定をしない例を示す。ここで述べる全ての文書は、参照としてその全体がここに組み込まれる。
【００６１】
例１：イグナイタの製造
抵抗組成物（22vol％のMoSi2と78vol％のAl2O3）の粉末を、1〜2wt％のY2O3と、2〜3wt％のポリビニルアルコールと、0.3wt％のグリセロールと混合した。3000psiでドライプレスし、30000psiで冷間等方圧プレスすることにより、タイルを形成した。タイルを、SiCとAl2O3の粉体層とともに黒鉛坩堝に充填し、その後Ar雰囲気において1850℃で最大８時間、常圧（すなわち、１気圧よりも高くない）で焼結した。焼結後、測定された電気抵抗は、室温で〜0.1Ωcmであり、1400℃で〜0.4Ωcmに上昇した。
【００６２】
例２：他のイグナイタの製造
抵抗組成物（20vol％のMoSi2と78vol％のAl2O3）の粉末を、1〜2wt％のY2O3と、10-16wt％のバインダ（約6-8wt％の植物性ショートニング、2-4wt％のポリスチレン及び2-4wt％のポリエチレン）と混合した。ロッドを、175-200℃で射出成形することにより形成した。ロッドを、n-プロピルブロマイドで溶媒の脱バインダ処理を行い、SiCとAl2O3の粉体層とともに黒鉛坩堝に充填し、300-500℃で60時間、N2中で熱的に脱バインダ処理を行い、その後Ar雰囲気において1800℃で最大４時間、常圧（すなわち、１気圧よりも高くない）で焼結した。焼結後、測定された電気抵抗は、室温で〜0.1Ωcmであり、1400℃で〜0.4Ωcmに上昇した。
【００６３】
例３：他のイグナイタの製造
抵抗組成物（20vol％のMoSi2と、5vol％のSiCと、75vol％のAl2O3）の粉末を、2wt％のGd2O3と、2〜3wt％のポリビニルアルコールと、0.3wt％のグリセロールと混合した。3000psiでドライプレスし、30000psiで冷間等方圧プレスすることにより、タイルを形成した。タイルを、焼結層内の黒鉛坩堝に充填し、その後Ar雰囲気において1750℃で最大４時間、常圧（すなわち、約１気圧）で焼結した。焼結後、測定された電気抵抗は、室温で〜0.1Ωcmであり、1400℃で〜0.375Ωcmに上昇した。
【００６４】
本発明を、その特定の実施態様を用いて詳細に説明してきた。しかし、当業者は、この開示を考慮して、本発明の精神及び範囲内で修正及び改良を行えることは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１Ａ】本発明のイグナイタの平面図である。
【図１Ｂ】本発明のイグナイタの底面図である。
【図２Ａ】図１Ａの線２Ａ−２Ａに沿った断面図である。
【図２Ｂ】図１Ａの線２Ｂ−２Ｂに沿った断面図である。
【図１Ａ】
2008530488.tif 000002
【図１Ｂ】
2008530488.tif 000003
【図２Ａ】
2008530488.tif 000004
【図２Ｂ】
2008530488.tif 000005
【国際調査報告】
2008530488.tif 000006