(57)【要約】  コンロで使用される高温表面イグナイタアセンブリが示され、説明される。高温表面イグナイタには、抵抗性発熱回路が埋め込まれた窒化ケイ素セラミック体が含まれる。イグナイタの厚さは０．０４インチ（約０．１０１６ｃｍ）未満で、通電すると４秒以内に表面温度が２０００°Ｆ（１０９３℃）を超え、プロパン、ブタン、天然ガスなどの調理用ガスに点火する。コンロ用バーナシステムの実施例も提供されており、点火後も、点火時よりも低いが、燃焼停止が起こった場合に調理用ガスを点火するのに充分高い電力レベルでイグナイタをオンのままにすることができる。コンロ業界で一般的な高流量設定とは対照的に、低流量設定（例えば、とろ火）で点火するバーナの実施例も提供される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長さが長さ方向軸を定め、幅が幅方向軸を定め、及び、厚さが厚さ方向軸を定めるセラミック体を有する高温表面イグナイタであって、
各々が外面を有する第１のセラミックタイル及び第２のセラミックタイルと、
前記第１のセラミックタイルと前記第２のセラミックタイルとの間に配置された導電性インクパターンとを備え、
前記イグナイタは０．０４インチ（約０．１０１６ｃｍ）未満の前記厚さ方向軸に沿った厚さを有し、１２０Ｖ交流電圧（ｒｍｓ）の電位差が印加されると、前記各々のイグナイタ外面の少なくとも１つが、４秒以内に少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）の温度に達する、高温表面イグナイタ。
【請求項２】
１２０Ｖ交流電圧（ｒｍｓ）の電位差が印加されると、前記高温表面イグナイタが２秒以内に少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）の温度に達する、請求項１に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項３】
前記イグナイタは０．０３インチ（約０．０７６２ｃｍ）以下の厚さ方向軸に沿った厚さを有する、請求項１又は請求項２に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項４】
前記イグナイタは０．０２インチ（約０．０５０８ｃｍ）以上の厚さ方向軸に沿った厚さを有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項５】
前記導電性インクパターンは０．００２インチ（約０．００５０８ｃｍ）以下の厚さ方向軸に沿った厚さを有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項６】
前記セラミックタイルは窒化ケイ素を含む、請求項１〜５のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項７】
前記セラミックタイルは希土類酸化物焼結助剤を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項８】
前記セラミックタイルは二珪化モリブデンを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項９】
前記セラミックタイルは１０１２Ω・ｃｍ以上の室温抵抗率を有する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項１０】
前記セラミックタイルはＡＳＴＭ  Ｃ−１５２５に準拠した９００°Ｆ（約４８２℃）以上の耐熱衝撃抵抗性を有する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項１１】
１０２Ｖ交流電圧（ｒｍｓ）の電位差が印加されると、前記高温表面イグナイタは、５秒以内に少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）の温度に達する、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項１２】
前記表面イグナイタは、理論密度の少なくとも６０パーセントのグリーンボディ密度を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項１３】
前記イグナイタは、約１インチから約１．５インチ（約２．５４ｃｍ〜約３．８１ｃｍ）の長さ方向軸に沿った長さを有する、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項１４】
前記導電性インクパターンを形成する前記導電性インクは、窒化ケイ素と炭化タングステンとを含む、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項１５】
前記導電性インクパターンを形成する前記導電性インクは、焼結助剤を実質的に含まない、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項１６】
前記導電性インクパターンを形成する前記導電性インクは、希土類酸化物を実質的に含まない、請求項１〜１５のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項１７】
前記導電性インクパターンを形成する前記導電性インクは、前記導電性インクの重量で０．００パーセントを超えるＹｂ２Ｏ３を含まない、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項１８】
前記イグナイタは、各サイクルを１２０Ｖ交流電圧（ｒｍｓ）で３０秒として、断続的に少なくとも８０，０００サイクルの寿命を有する、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項１９】
前記イグナイタは、各サイクルを１２０Ｖ交流電圧（ｒｍｓ）で３０秒として、断続的に少なくとも１００，０００サイクルの寿命を有する、請求項１〜１８のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項２０】
前記イグナイタは、ＡＳＴＭ１１６１に準拠した４００ＭＰａ以上の曲げ強度を有する、請求項１〜１９のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項２１】
前記導電性インクパターンは、５０Ωから１５０Ωの室温抵抗を有する、請求項１〜２０のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項２２】
前記導電性インクパターンを形成する導電性インクは、３．０×１０−４Ω・ｃｍから１．２×１０−３Ω・ｃｍの室温抵抗率を有する、請求項１〜２１のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項２３】
前記イグナイタは外面を有し、１２０Ｖ交流電圧（ｒｍｓ）の電位差が印加された際に、前記外面温度は２６００°Ｆ（約１４２７℃）を超えない、請求項１〜２２のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項２４】
前記導電性インクパターンは、前記長さ方向軸に沿った長さと、一対の端子と、一対のリードと、及び抵抗加熱部とを有し、前記抵抗加熱部は、前記幅方向軸に沿って離間され、各々が長さ方向軸に沿った長さを有する４本の脚部を含み、前記抵抗加熱部の長さは約０．１９インチから約０．４０インチ（約０．４８２６ｃｍ〜約１．０１６ｃｍ）である、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項２５】
隣接する前記４本の脚部は第１の脚部と、第２の脚部と、第３の脚部と、及び第４の脚部とを備え、前記４本の脚部は前記幅方向軸に沿って互いに離間し、前記第１の脚部と前記第２の脚部とは前記幅方向軸に沿って互いに離間して前記導電性インクパターンの前記長さ方向軸に沿った遠位側の端部で第１の接続部によって接続され、前記第３の脚部と前記第４の脚部とは互いに離間して前記導電性インクパターンの前記長さ方向軸に沿った遠位側の端部で第２の接続部によって接続され、前記第２の脚部と前記第３の脚部は前記第１の接続部及び前記第２の連結部から前記長さ方向軸に沿って近位で離間した第３の接続部により接続される、請求項２４に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項２６】
前記第１の接続部及び前記第２の接続部は、前記幅方向軸に沿って湾曲する遠位側の端部を有する、請求項２５に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項２７】
前記第１の連結部及び前記第２の連結部は、前記幅方向軸を真っすぐ横切る遠位側の端部を有する、請求項２５に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項２８】
前記第１の接続部及び前記第２の接続部は、前記幅方向軸に沿って湾曲する近位側の端部を有する、請求項２６又は２７に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項２９】
前記第３の接続部は、前記幅方向軸に沿って湾曲する遠位側の端部を有する、請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項３０】
前記第３の接続部は、前記幅方向軸を真っすぐ横切る遠位側の端部を有する、請求項２５〜２８のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項３１】
前記４本の脚部は、約０．０８インチから約０．１２インチ（約０．２０３２ｃｍ〜約０．３０４ｃｍ）の前記幅方向軸に沿った幅を有する、請求項２４〜３０のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項３２】
前記４本の脚部の各脚部は、前記４本の脚部のうち少なくとも１つの隣接する足から、前記幅方向軸に沿って約０．０１６インチから約０．０２０インチ（約０．０４０６４ｃｍ〜約０．０５０８ｃｍ）の距離だけ離間された、請求項２４〜３１のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項３３】
第１のセラミックタイルと第２のセラミックタイルとの間に導電性インクパターンを有する、前記第１のセラミックタイルと前記第２のセラミックタイルとを備えた未焼結のイグナイタを用意することと、
及び
前記未焼結のイグナイタをホットプレス焼結すること、とを含み、
前記第１のセラミックタイル及び前記第２のセラミックタイルは窒化ケイ素を含み、前記未焼結のイグナイタは、理論密度の少なくとも６０パーセントのグリーンボディ密度と、０．０４インチ（約０．１０１６ｃｍ）未満の厚さ方向軸に沿った厚さとを有し、前記導電性インクパターンを形成する前記導電性インクは窒化ケイ素と炭化タングステンとを含む、高温表面イグナイタを製造する方法。
【請求項３４】
第１及び第２のタイルを備えた未焼結イグナイタを用意する前記ステップは、理論密度の少なくとも６０パーセントのグリーンボディ密度を有するグリーンイグナイタテープを用意することを含む、請求項３２に記載の高温表面イグナイタを製造する方法。
【請求項３５】
理論密度の少なくとも６０パーセントのグリーンボディ密度を有するグリーンイグナイタテープを用意する前記ステップは、
窒化ケイ素、炭化タングステン、及び結合剤からなるスリップを形成することと、及び、
ローラー圧縮とテープ成型から選択される成形プロセスを用いて、前記スリップを前記グリーンイグナイタテープに成形することとを含む、請求項３２又は請求項３４に記載の高温表面イグナイタを製造する方法。
【請求項３６】
前記第１及び第２のセラミックタイルを前記グリーンイグナイタテープから分離することと、
前記第１及び第２のタイルの一方の面に前記導電性インクパターンを印刷することと、及び、
前記第１及び第２のタイルの他方を、前記第１及び第２のタイルの前記一方の前記面に積層することとを更に含む、請求項３２〜３５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３７】
前記未焼結イグナイタをホットプレス焼結する前記ステップは、約１７００℃から約１９００℃の温度で窒素雰囲気下で約１時間から約３時間の間、前記未焼結イグナイタに特定の機械的圧力を加えることを含む、請求項３２〜３６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項３８】
導電性インク回路が埋設されたセラミック体を有する高温表面イグナイタと、
交流電源と前記高温表面イグナイタとを含む点火回路とを備え、
前記高温表面イグナイタシステムは、３つの操作モード間で選択的に切り替え可能であり、第１の操作モードでは、前記高温表面イグナイタは、前記交流電源から第１の波形によって定義される第１の交流電流を受け取り、第２の操作モードでは、前記高温表面イグナイタは、前記交流電源から第２の波形によって定義される第２の交流電流を受け取り、第３の操作モードでは、前記高温表面イグナイタは通電されない、高温表面イグナイタシステム。
【請求項３９】
前記点火回路はダイオードを更に備え、前記第１の操作モードにおいて、前記ダイオードは、前記交流電源と導通し、前記高温表面イグナイタは、前記ダイオードと導通し、前記第２の操作モードにおいて、前記高温表面イグナイタは前記交流電源と導通し、前記ダイオードは前記交流電源と導通せず、及び、前記第３の操作モードにおいて、前記高温表面イグナイタも前記ダイオードも前記交流電源と導通しない、請求項３８に記載の高温表面イグナイタシステム。
【請求項４０】
前記交流電源は、１２０Ｖのｒｍｓ交流電圧を有し、前記第３の操作モードから前記第２の操作モードに切り替えられると、前記高温表面イグナイタは、４秒以内に少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）の温度に達する、請求項３８又は請求項３９に記載の高温表面イグナイタシステム。
【請求項４１】
前記第３の操作モードから前記第２の操作モードに切り替えられると、前記高温表面イグナイタは、２秒以内に少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）の温度に達する、請求項４０に記載の高温表面イグナイタ。
【請求項４２】
前記第２の操作モードでは、前記高温表面イグナイタの表面は、約２６００°Ｆ（約１４２７℃）以下の定常状態温度を有する、請求項３８〜４１のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタシステム。
【請求項４３】
前記第１の操作モードでは、前記高温表面イグナイタの表面は、少なくとも約１７００°Ｆ（約９２７℃）の定常状態温度を有する、請求項３８〜４２のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタシステム。
【請求項４４】
前記点火回路は、ゲートを有するトライアックと、トライアックゲート抵抗器と、及び第１のノードとを更に備え、前記第１の操作モードでは、前記高温表面イグナイタは前記交流電源及び前記第１のノードと導通し、前記トライアックゲート抵抗器は前記ゲート及び前記第１のノードと導通し、及び、前記トライアックは前記第１のノード及び前記交流電源と導通する、請求項３８及び４０〜４３のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタシステム。
【請求項４５】
前記点火回路は、ダイアックと、ゲートを有するトライアックと、トライアックゲート抵抗器と、コンデンサと、第１のノードと、第２のノードと、第３のノードと、及び、第４ノードとを更に備え、前記第１の操作モードでは、前記高温表面イグナイタは前記交流電源及び前記第１のノードと導通し、前記トライアックゲート抵抗器は前記第１のノード及び前記第２のノードと導通し、前記ダイアックは前記トライアックゲート及び前記第２のノードと導通し、前記トライアックは前記第２のノード及び前記第３のノードと導通し、前記コンデンサは前記第４のノード及び前記第２のノードと電気敵に接続し、及び、前記第４のノードは前記第３のノード及び前記交流電源と導通する、請求項３８及び４０〜４３のいずれか１項に記載の高温表面イグナイタシステム。
【請求項４６】
請求項３８に記載の高温表面イグナイタシステムと、
外周を有し、前記外周に配置された複数のバーナ用ポートと、イグナイタ用ポートとを備えるバーナクラウンと
前記複数のバーナ用ポート及び前記イグナイタ用ポートに選択的に流体接続された調理用ガスの供給源と、
前記高温表面イグナイタシステムを前記高温表面イグナイタシステムの前記３つの操作モードの各々に切り替えるように操作可能なユーザ用制御装置とを備え、
前記ユーザ用制御装置が第１の位置にあり、第１の方法で第２の位置に操作されると、前記高温表面イグナイタシステムは、前記第３の操作モードから前記第２の操作モードに切り替えられ、調理用ガスの第１の体積流量が前記複数のバーナ用ポートに供給され、点火ガスの第１の体積流量が前記イグナイタ用ポートに供給される、バーナシステム。
【請求項４７】
前記調理用ガスは、プロパン、天然ガス、及びブタンから選択される１つを含む、請求項４６に記載のバーナシステム。
【請求項４８】
前記ユーザ用制御装置が前記第２の位置から第３の位置に第２の方法で操作されると、前記高温表面イグナイタシステムが前記第１の操作モードから前記第２の操作モードに切り替えられる、請求項４６〜４７のいずれか１項に記載のバーナシステム。
【請求項４９】
前記バーナクラウンは凹みを有し、前記イグナイタ用ポートは前記凹み内に配置され、前記イグナイタの少なくとも遠位部は前記凹みに配置され、前記イグナイタ用ポートと流体連結する、請求項４６に記載のバーナシステム。
【請求項５０】
前記高温表面イグナイタシステムは高温表面イグナイタアセンブリを備え、前記高温表面イグナイタアセンブリは前記高温表面イグナイタと絶縁体アセンブリとを備え、前記絶縁体アセンブリは前記高温表面イグナイタの長さの一部に沿って前記高温表面イグナイタを囲み、前記イグナイタの前記遠位部の外周の第１の部分を囲み、及び、前記イグナイタの前記遠位部の前記外周の第２の部分に開口を含み、これによって、前記高温表面イグナイタの面と垂直な軸が前記絶縁体アセンブリの前記開口を通って延び、前記イグナイタ用ポートと交差する、請求項４９に記載のバーナシステム。
【請求項５１】
複数のバーナ用ポートを有するクラウンと、電源と導通し、選択的に通電可能な高温表面イグナイタとを備えるバーナと、
前記バーナ用ポート及び前記高温表面イグナイタと選択的に流体連結する調理用ガスの供給源と、
前記高温表面イグナイタを選択的に通電し、調理用ガスを前記高温表面イグナイタに選択的に供給するように操作可能なユーザ用制御装置と、を備え、
ユーザが前記ユーザ用制御装置で点火作動操作を実行しているとき、調理用ガスが前記高温表面イグナイタに供給され、前記高温表面イグナイタは第１の平均電力レベルで通電され、前記ユーザが前記ユーザ用制御装置で調理操作を実行しているとき、調理用ガスが前記高温表面イグナイタに供給され、前記高温表面イグナイタは第２の平均電力レベルで通電され、前記第２の電力レベルは前記第１の平均電力レベルの９０パーセント以下であり、前記第１の電力レベルで、前記高温表面イグナイタは、通電されてから４秒以内に前記調理用ガスの自己発火温度を超える表面温度に達し、及び、前記第２の平均電力レベルで、前記高温表面イグナイタは、前記調理用ガスの自己発火温度を超える定常状態の表面温度に達する、コンロ用バーナシステム。
【請求項５２】
前記第１の平均電力レベルで通電されると、前記イグナイタは、通電されてから３秒以内に少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）の表面温度に達する、請求項５１に記載のコンロ用バーナシステム。
【請求項５３】
前記第１の平均電力レベルで、前記高温表面イグナイタは約２６００°Ｆ（約１４２７℃）以下の定常状態表面温度に達する、請求項５１又は請求項５２に記載のコンロ用バーナシステム。
【請求項５４】
前記第２の平均電力レベルで、前記高温表面イグナイタは少なくとも約１７００°Ｆ（約９２７℃）の定常状態表面温度に達する、請求項５１〜５３のいずれか１項に記載のコンロ用バーナシステム。
【請求項５５】
前記点火作動操作中に、前記高温表面イグナイタは、前記調理用ガス供給源が前記高温表面イグナイタと流体連結してから６秒以内に調理用ガスに点火する、請求項５１〜５４のいずれか１項に記載のコンロ用バーナシステム。
【請求項５６】
前記ユーザ用制御装置はスイッチと操作可能に接続し、前記スイッチは前記点火作動操作中に、前記高温表面イグナイタを前記電源と選択可能に導通させる、請求項５１〜５５のいずれか１項に記載のコンロ用バーナシステム。
【請求項５７】
前記ユーザ用制御装置は、第１の局面で、前記高温表面イグナイタに電力を供給し、第２の局面で、前記高温表面イグナイタに前記調理用ガスを供給するよう操作可能で、前記ユーザ用制御装置が、前記第１の局面に関して、前記高温表面イグナイタが通電されないような位置にあるとき、前記ユーザ用制御装置は前記高温表面イグナイタに調理用ガスを供給する前記第２の局面に関して操作できない、請求項５１〜５６のいずれか１項に記載のコンロ用バーナシステム。
【請求項５８】
前記ユーザ用制御装置が、前記高温表面イグナイタに電力を供給するため前記第１の局面に関して再び操作され、前記高温表面イグナイタに調理を供給するため前記第２の局面に関して操作されて、次に前記第１の局面に関して解放されると、調理用ガスは前記高温表面イグナイタに供給され、前記高温表面イグナイタは前記第２の電力レベルで通電される、請求項５７に記載のコンロ用バーナシステム。
【請求項５９】
炎センサを更に備え、前記ユーザ用制御装置による点火作動操作に続いて、前記炎センサが前記バーナに炎が存在することを感知するまで、前記高温表面イグナイタは前記第１の平均電力レベルで通電され、前記炎センサが前記バーナで炎を感知すると、前記高温表面イグナイタは前記第２の平均電力レベルで通電される、請求項５４〜５８のいずれか１項に記載のコンロ用バーナシステム。
【請求項６０】
前記ユーザ用制御装置が、前記第２の局面に関して調理用ガスが前記高温表面イグナイタに供給される位置にあるとき、前記高温表面イグナイタは前記第２の平均電力レベルで通電され、及び、前記ユーザ用制御装置が、前記第２の局面に関して調理用ガスが前記高温表面イグナイタに供給されない位置に操作され、前記高温表面イグナイタへの通電が停止される、請求項５１〜５９のいずれか１項に記載のコンロ用バーナシステム。
【請求項６１】
前記調理用ガスの供給源を前記高温表面イグナイタと選択的に流体連結させるために開閉可能な調理用ガスバルブと、及び、
電源と、前記電源を前記高温表面イグナイタと導通させるように動作可能な点火スイッチとを有する点火回路とを更に備え、
前記ユーザ用制御装置は、前記ガスバルブ及び前記点火スイッチに操作可能に接続される、請求項５１〜６０のいずれか１項に記載のコンロ用バーナシステム。
【請求項６２】
前記ユーザ用制御装置が前記高温表面イグナイタに調理用ガスを供給する位置にある間にバーナの炎が消失し、前記高温表面イグナイタが前記第２の平均電力レベルで通電された場合、前記高温表面イグナイタは６秒以内に前記調理用ガスを再点火する、請求項５１〜５６のいずれか１項に記載のコンロ用バーナシステム。
【請求項６３】
複数のフルートを有するクラウンを備えるコンロ用バーナを操作する方法であって、
第１の平均電力で高温表面イグナイタを通電することと、
調理用ガスが発火するように、前記調理用ガスを前記高温表面イグナイタに供給することと、
調理用ガスを前記高温表面イグナイタに供給しながら、前記高温表面イグナイタを第２の平均電力で通電することと、を含み、
前記第２の平均電力は前記第１の平均電力の９０パーセント以下であり、前記第１の平均電力又は前記第２の平均電力のいずれかで動作する場合、前記高温表面イグナイタの表面温度が前記調理用ガスの自己発火温度を超える方法。
【請求項６４】
前記高温表面イグナイタに調理用ガスを供給する前記ステップの後、前記高温表面イグナイタを前記第２の平均電力で通電する前記ステップの前に、炎センサで炎が存在することを決定する、請求項６３に記載の方法。
【請求項６５】
第１の平均電力で高温表面イグナイタを通電する前記ステップでは、前記高温表面イグナイタの表面温度は、６秒以内に少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）の温度に達する、請求項６３又は請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
第２の平均電力で前記高温表面イグナイタを通電する前記ステップでは、前記高温表面イグナイタの前記表面温度は、少なくとも１７００°Ｆ（約９２７℃）の定常状態温度に達する、請求項６５に記載の方法。
【請求項６７】
前記高温表面イグナイタは、抵抗加熱回路が埋設された第１及び第２のセラミックタイルを備え、前記炎センサは抵抗温度検出回路を備え、及び、炎が存在するかを感知する前記ステップは、前記抵抗温度検出回路の抵抗及び前記抵抗温度検出回路の抵抗の変化から選択される１つを決定することを含む、請求項６４に記載のコンロ用バーナを操作する方法。
【請求項６８】
前記高温表面イグナイタは前記温度検出回路を更に備える、請求項６７に記載の方法。
【請求項６９】
調理用ガスの炎が所定の期間存在しないと前記炎センサが決定した場合、前記コンロ用バーナへの調理用ガスの流れを停止することを更に含む、請求項６７に記載の方法。
【請求項７０】
第１の平均電力で高温表面イグナイタを通電する前記ステップは、前記高温表面イグナイタが通電されたことの可聴表示を生成することを更に含む、請求項６３〜６９のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１８年３月２７日に出願された米国仮特許出願第６２／６４８，５７４号明細書及び２０１８年１２月１８日に出願された米国仮特許出願第６２／７８１，５８８号明細書の利益を主張し、それぞれの全体が参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本開示は高温表面イグナイタアセンブリを含む、バーナを備えるガスコンロに関する。
【背景技術】
【０００３】
ガスコンロは一組のバーナを含み、バーナのそれぞれは調理用ガスを受け入れて調理用ガスに点火する。バーナは、典型的には、ガスがバーナへ入る際に通るオリフィスを保持するオリフィスホルダと、クラウン（ｃｒｏｗｎ）と、クラウンキャップとを含む。クラウンは、典型的にはその外周に配列される複数のフルート（オリフィス）を含み、このフルートを通って燃焼ガスが半径方向外側方向へ向けられる。ガスはオリフィスを介して軸方向にクラウンへ入る。クラウンキャップはオリフィスの頂点に位置し、上向きに流れるガスの方向を、フルートを通って半径方向外側方向へと変える。
【０００４】
また、典型的なバーナは、調理用ガスへ点火するためにスパークイグナイタも含む。あるスパークイグナイタは小さなバネ仕掛けのハンマで構成され、このハンマは作動すると圧電性結晶を叩く。ハンマと結晶の接触により、変形と大きな電位差が生じる。電位差により放電が起こり、ガスに点火する火花が作られる。もっと最近では、点火回路に小型の変圧器が提供され、１２０Ｖ入力電圧を最大で１０桁以上の大きさまで増大させて、放電を発生する大きな電位差を作り出す。
【０００５】
スパークイグナイタは、典型的にはそれぞれが１００００〜１２０００ボルトの電位差で火花を発する。コンロの各バーナ用のイグナイタはすべて、ガスがどのバーナへ向けられているかに関わらず、同時に点火する。その結果、それぞれの火花点火事象には、合計で、バーナの数にイグナイタ当たり１０〜１２ｋＶの電位をかけたものに等しい電位差のパルスが伴う。この大きな電位差のパルスにより、電子部品に損傷を与えて制御盤の故障を引き起こしうる起電力が発生する。さらに、顧客はしばしば、スパークイグナイタのカチッと聞こえる音が耳障りと不平を言う。
【０００６】
高温表面イグナイタは、スパークイグナイタに対する代替手段になりうる。高温表面イグナイタは、かまどや衣類用乾燥機を含む、様々な電化製品で燃焼ガスに点火するのに使用される。炭化ケイ素イグナイタなどの一部の高温表面イグナイタは、電位差が印加される端子端部を有する半導体セラミック体を含む。セラミック体を流れる電流によりセラミック体が熱くなり、温度が上昇して、燃焼ガスに対する点火源が提供される。
【０００７】
窒化シリコンイグナイタなどの他の種類の高温表面イグナイタは、電位差が印加される埋設された回路を有するセラミック体を含む。埋設された回路を流れる電流によりセラミック体が熱くなり、温度が上昇して、燃焼ガスに対する点火源が提供される。しかしながら、高温表面イグナイタをコンロに適用するには一定の課題が提示される。コンロ用バーナを点火するのに要する点火時間は、かまどやボイラーなどへの適用で要する点火時間よりも典型的に短い。加えて、イグナイタは外被中で機能しなければならず、イグナイタの長さ、幅、厚さに制約が課される。これら要件のため、多くの既存の高温表面イグナイタは、コンロへの適用の多くに必要な構造的強度及び短い点火時間の組み合わせを欠く。
【０００８】
また、コンロへの適用では、炎が消えた場合に調理用ガスを再点火する方法があるのが好ましく、自動的に炎の消失を検出するのが好ましい場合もある。既存の制御手法やシステムは、調理用ガスを再点火するように、又は、許容可能な時間内に調理用ガスを再点火するように構成されていない。調理用ガスの供給と高温表面イグナイタの通電を調整し、点火、調理、再点火の際にこのような調整ができるユーザ用制御装置を提供することがより望ましい。
【０００９】
現代的なコンロは、典型的に、ガスが最高流量設定付近の場合にのみ点火するよう構成されている。イグナイタは、典型的に、クラウン内のイグナイタオリフィスを介してガス源と流体連結されている。バーナへのガス流量が低いと、ガスの圧力が充分でなく、イグナイタ付近でガスと空気の可燃混合気が形成されないことがある。ガスが高流量のときにのみ点火することで、イグナイタで爆発性混合気が形成されることを確実にし、より確実な点火が提供される。しかしながら、これはガスの無駄遣いになり、予期せずガスの点火プルームを作り出す可能性があり、又は、部屋を未燃焼ガスで充満させて、好ましくない屋内環境を作り出すことがある。したがって、高温表面イグナイタを備え、バーナへのガス流量がより低くても点火又は再点火するバーナシステムを提供することも望まれるであろう。
【００１０】
一定の国や地理的区域には業界標準があり、イグナイタが準拠しなければならない点火時間及び再点火時間が規定されている。米国とカナダでは、ＡＮＳＩ（米国国家規格協会；Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）Ｚ２１．１−２０１６及びＣＳＡ（カナダ規格協会；Ｃａｎａｄｉａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）１．１−２０１６標準が、家庭用ガス調理機器を規定する。チリでは、Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｎｃｈ１３９７で、ガス燃料を使用した家庭用調理機器が規定され、メキシコでは、Ｏｆｆｉｃｉａｌ  Ｍｅｘｉｃａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＮＯＭ−１０１０−ＳＥＳＨ−２０１２で、ＬＰガス又は天然ガスを使用した食品調理用の家庭電化製品が規定される。これら標準が最小点火時間、（炎の消失後の）最小再点火時間、イグナイタの再通電の最小時間を設定する場合もある。例えば、ＡＮＳＩ  Ｚ２１１．１−２０１６は、ガスが最初にバーナ用ポートに達してから４秒以内に（未燃料の調理用ガスがコンロ周囲に充満するのを防ぐため）点火と炎の消失後の再点火が起こることを要求し、イグナイタへの電気が点火後に切断される場合には、燃焼停止後０．８秒以内に再通電しなければならないことを要求している。Ｏｆｆｉｃｉａｌ  Ｍｅｘｉｃａｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  ＮＯＭ−１０１０−ＳＥＳＨ−２０１２にも同様の要件があるが、チリのＮｃｈ１３９７  Ｓｔａｎｄａｒｄでは５秒の点火時間を許している。ＡＮＳＩ標準は、また、調理用ガス供給圧が高い場面と低い場面とを特定し、各場面において様々な最小点火時間を充足しなければならない。低ガス流量での点火又は再点火は、バーナシステムがこのような標準を充足する能力に影響を与え得る。したがって、１以上の上記標準を充足しながら、より低いガス流量で点火可能な高温表面イグナイタを備えるバーナシステムを提供するのが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本開示の実施形態に係わる、コンロシステムの図である。
【図２Ａ】調理用ガス供給システムの一部を含むバーナシステムの第１面からの側立面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの側面の反対側からみた図２Ａのバーナシステムの側立面図である。
【図２Ｃ】高温表面イグナイタと、絶縁体と、高温表面イグナイタを収容するクラウン凹みとを備える第１の例示的バーナアセンブリの分解図である。
【図２Ｄ】高温表面イグナイタと、絶縁体と、絶縁体から延びて高温表面イグナイタの遠位側の端部を保護する保護囲いとを備える第２の例示的バーナアセンブリの分解図である。
【図２Ｅ】図２Ｃの絶縁体の斜視図である。
【図２Ｆ】図２Ｄの絶縁体及び遠位保護囲いの斜視図である。
【図２Ｇ】図２Ｃ及び図２Ｄのバーナクラウンの側立面図である。
【図３Ａ】本明細書に記載のバーナアセンブリで用いられる例示的高温表面イグナイタの側面図である。
【図３Ｂ】異なる厚みのセラミックタイルを有する図３Ａの高温表面イグナイタの変形例である。
【図３Ｃ】本開示に係わる「長尺薄型窒化物（ｔｈｉｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ，ｌｏｎｇ）」（ＴＮＬ）高温表面イグナイタの、イグナイタの厚さ方向軸ｔに沿った断面の上部平面図である。導電性インク加熱域の脚部コネクタの遠位側の端部は平坦である。
【図３Ｄ】図３Ｃの高温表面イグナイタの導電性インクパターンの遠位側の端部の上部平面図である。
【図３Ｅ】高温表面イグナイタで用いられる導電性インクパターンの上部平面図である。加熱域の脚部コネクタの遠位側の端部はイグナイタの幅方向に沿って湾曲している。
【図３Ｆ】図３Ｅの導電性インクパターンの遠位側の端部の上部平面図である。
【図３Ｇ】「短尺薄型窒化物（ｔｈｉｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ，ｓｈｏｒｔ）」（ＴＮＳ）高温表面イグナイタで用いられる導電性インクパターンの上部平面図である。加熱域の脚部コネクタの遠位側の端部はイグナイタの幅方向軸に沿って湾曲している。
【図３Ｈ】図３Ｇの導電性インクパターンの遠位側の端部の上部平面図である。
【図４】図４は、本開示に係わる高温表面イグナイタを製造する方法を示すプロセスフロー図である。
【図５Ａ】本開示に係わる高温表面イグナイタ回路の第１の実施例を示す図である。
【図５Ｂ】本開示に係わる高温表面イグナイタ回路の第２の実施例を示す図である。
【図５Ｃ】本開示に係わる高温表面イグナイタ回路の第３の実施例を示す図である。
【図６Ａ】図５Ａの点火回路を用いた点火操作中に、本開示の高温表面イグナイタに供給された電圧を示すグラフである。
【図６Ｂ】図５Ａの調理回路を用いた調理操作中に、本開示の高温表面イグナイタに供給された電圧を示すグラフである。
【図６Ｃ】図５Ｂの調理回路を用いた調理操作中に、本開示の高温表面イグナイタに供給された電圧を示すグラフである。
【図７Ａ】同じ導電性インクの組成、パターン、寸法を有する４つの高温表面イグナイタについて、８０ボルト交流電圧と１０２ボルト交流電圧を印加した際の電力及び点火時間に対する高温表面イグナイタの厚さのプロットを示す図である。
【図７Ｂ】イグナイタのセラミック体の表面温度が同じで、厚さの異なる２つの高温表面イグナイタの絶縁体温度のプロットを示す図である。
【図８】導電性インクの酸化イッテルビウム含有量がイグナイタの寿命に及ぼす効果を示す、４つの高温表面イグナイタ各々の１８サンプルにおける最短サイクル寿命及び平均サイクル寿命を描写した、オン／オフサイクル数に対するイグナイタの種類のプロットを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
調理用ガスを点火する高温表面イグナイタを備えるコンロ用バーナシステムの実施例を以下に記載する。高温表面イグナイタは埋設された導電性インク回路を有するセラミック体を含む。導電性インク回路は、その一部として、電源に接続されると発熱する抵抗熱生成部を含む。
【００１３】
一定の実施例では、本開示のバーナシステムは、セラミック体を有する高温表面イグナイタを備え、セラミック体の長さが長さ方向軸を定義し、幅が幅方向軸を定義し、厚さが厚さ方向軸を定義する。イグナイタは、各々が外面を有する第１のセラミックタイルと第２のセラミックタイルとを備える。第１のセラミックタイルと第２のセラミックタイルとの間に導電性インクパターンが配置される。イグナイタは、厚さ方向軸に沿った０．０４インチ（約０．１０１６ｃｍ）未満の厚さを有し、１２０Ｖ交流電圧（ｒｍｓ）の電位差が印加されると、イグナイタは４秒以内に少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）の温度に達する。本明細書に別段が特定されない限り、全てのＡＣ電圧はｒｍｓ電圧とする。
【００１４】
本明細書に記載の高温表面イグナイタは、略直方体形状であり、２つの主要面、２つの副面、上面及び下面を含む。主要面は、セラミックイグナイタ主部の最長寸法（長さ）及び２番目に長い寸法（幅）によって画定される。副面は、イグナイタ主部の最長寸法（長さ）と３番目に長い寸法（厚さ）によって画定される。イグナイタ主部は、２番目に長い寸法（幅）と３番目に長い寸法（厚さ）で画定される上面と下面も含む。
【００１５】
イグナイタタイルはセラミックであり、好ましくは窒化ケイ素を含む。導電性インク回路はタイルの間に配置され、通電すると熱を発生する。セラミックタイルは電気的に絶縁されているが、天然ガス、プロパン、ブタン、ブタン１４００（発熱量１４００Ｂｔｕ／ｆｔ３（約５２１６３ｋＪ／ｍ３）のブタンと空気の混合気）などの調理用ガスを所望の時間内に点火するのに必要な外面温度に達するのに充分な熱伝導性がある。
【００１６】
一定の実施例では、セラミックタイルは、窒化ケイ素、酸化イッテルビウム、及び二珪化モリブデンを含む。同じ又は他の実施例では、導電性インク回路は炭化タングステンを含み、ある一定の実装では、導電性インクは、酸化イッテルビウム、窒化ケイ素、及び炭化ケイ素を付加的に含む。しかしながら、好ましい実装では、導電性インクは、導電性インクの０．００重量パーセント以下の酸化イッテルビウムを含み、より好ましい実装では、導電性インクは、０．００重量パーセント以下の希土類酸化物を含む。酸化イッテルビウム濃度をこのレベル未満に実質的に又は完全に排除することで、高温表面イグナイタのサイクル寿命を著しく延長することが確認されている。一定の実施例では、本明細書に記載の高温表面イグナイタは、窒化ケイ素と炭化タングステンを含む（ただし、酸化イッテルビウムは０．００重量パーセント未満）導電性インクを含み、１２０Ｖ交流電圧で少なくとも約９０，０００サイクル、好ましくは少なくとも約１００，０００サイクル、より好ましくは少なくとも約１２０，０００サイクルのサイクル寿命を達成する。本明細書中で、「サイクル寿命」という用語は、高温表面イグナイタが故障するまで連続して３０秒間の通電、３０秒間の通電停止を行う試験を意味する。つまり、各サイクルには６０秒かかる。イグナイタの「オン時間」は、サイクル寿命の間に、点火のためにイグナイタが通電された時間の合計である。コンロへの適用の多くで、イグナイタのオン時間は２０，０００秒である。しかしながら、一定の実施例では、本明細書に記載の窒化ケイ素と炭化タングステンを含む（ただし、酸化イッテルビウムは０．００重量パーセント未満）導電性インクを含む高温表面イグナイタは、少なくとも２，７００，０００秒、好ましくは３，０００，０００秒、より好ましくは３，６００，０００秒のイグナイタのオン時間を達成する。したがって、酸化イッテルビウムを実質的又は完全に除去することで、イグナイタのオン時間に２桁の改善をもたらすと考えられる。同じ又は他の実施例では、導電性インク中の窒化ケイ素の量は、インクの約２５重量パーセントから約４０重量パーセント、好ましくは約２８重量パーセントから約３７重量パーセント、より好ましくは約３０重量パーセントから約３３重量パーセントである。同じ又は他の実施例では、導電性インクの重量において、導電性インク中に存在する炭化タングステンの量は、好ましくは約６０重量パーセントから約８０重量パーセント、より好ましくは約６５重量パーセントから約７５重量パーセント、更により好ましくは約６７重量パーセントから約７０重量パーセントである。
【００１７】
コンロへの適用の一定の実施例では、本明細書に記載の高温表面イグナイタは、１２０Ｖ交流電圧の電位差が印加されると、電位差が印加されてから４秒以内に、少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）、好ましくは１８００°Ｆ（約９８２℃）以上、より好ましくは２１００°Ｆ（約１１４９℃）以上、更により好ましくは２１３０°Ｆ（約１１６６℃）以上の表面温度に達する。これらの温度に達するのは、好ましくは３秒以内、より好ましくは２秒以内、更により好ましくは１秒以内である。
【００１８】
同じ又は追加的実施例において、本明細書に記載の高温表面イグナイタの表面温度は、全波整流で１２０Ｖ交流電圧の電圧差が印加された後に、定常状態の温度に達した後を含め常に２６００°Ｆ（約１４２７℃）を超えない、好ましくは２５５０°Ｆ（約１３９９℃）を超えない、より好ましくは２５００°Ｆ（約１３７１℃）を超えない、更により好ましくは２４５０°Ｆ（約１３４３℃）を超えない。
【００１９】
本開示に係わる高温表面イグナイタの同じ又は追加的実施例において、本明細書に記載の高温表面イグナイタは、１０２Ｖ交流電圧の電位差が印加されると、１０２Ｖ交流電圧の電位差が初めに印加されてから５秒以内に、少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）、好ましくは少なくとも１８００°Ｆ（約９８２℃）、より好ましくは少なくとも２１００°Ｆ（約１１４９℃）の表面温度に達する。これらの温度に達するのは、好ましくは４秒以内、より好ましくは３秒以内である。
【００２０】
同じ又は追加的実施例において、イグナイタ主部の厚さは、約０．０４０インチ（約０．１０１６ｃｍ）以下、好ましくは約０．０３５インチ（約０．０８８９ｃｍ）以下、より好ましくは約０．０３０インチ（約０．０７６２ｃｍ）以下である。同じ又は追加的実施例において、イグナイタ主部の厚さは、少なくとも約０．０２インチ（約０．０５０８ｃｍ）、好ましくは少なくとも約０．０２４インチ（約０．０６０９６ｃｍ）、より好ましくは少なくとも約０．０２６インチ（約０．０６６０４ｃｍ）である。
【００２１】
同じ又は追加的実施例において、高温表面イグナイタの導電性インク回路の（厚さ方向軸に沿った）厚さは約０．００２インチ（約０．００５０８ｃｍ）以下、好ましくは約０．００１５インチ（約０．００３８１ｃｍ）以下、より好ましくは約０．０００９インチ（約０．００２２８６ｃｍ）以下である。同じ又は追加的実施例において、導電性インク回路の（厚さ方向軸に沿った）厚さは、約０．０００３５インチ（約０．０００８８９ｃｍ）以上、好ましくは約０．０００３インチ（約０．０００７６２ｃｍ）以上、より好ましくは約０．０００４インチ（約０．００１０１６ｃｍ）以上である。
【００２２】
同じ又は他の実施例において、導電性インクは、窒化ケイ素と炭化タングステンとを含む。好ましい実施例では、導電性インクは導電性インクの重量で０．００パーセント以下の酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）を含む。同じ又は他の好ましい実施例において、導電性インクは０．００パーセント以下の希土類酸化物を含む。
【００２３】
また、本開示の高温表面イグナイタは、好ましくは理論密度の少なくとも５０パーセント、より好ましくは少なくとも５５パーセント、更により好ましくは、理論密度の少なくとも６０パーセントのグリーンボディ密度を有する。
【００２４】
図１を参照すると、複数のバーナ１１０を含むコンロシステム１００が図示される。制御部１０４は、ユーザ用制御装置、例えば、押下可能で回転可能な各バーナ１１０に対応するつまみに動作可能に接続されている。制御部１０４はアクチュエータ１０８に動作可能に接続されており、アクチュエータ１０８は、３つのバーナ１１０それぞれのガスバルブ１０２を開閉するよう各々が独立して選択的に動作することができる。調理用ガス供給源１０６は、ユーザのつまみ（図示せず）の位置に基づく元圧（丸印のＰで示される）及び総質量流量において、各バーナ１１０に対して調理用ガスを供給する。バーナ１１０に高圧保護を提供するため、図１に示される圧力インジケータの下流に整圧器が提供されるのが好ましい。供給圧力が過剰な場合、整圧器はバーナ１１０への異常高圧を回避するため補足的に圧力降下を行う。整圧器は、使用する調理用ガスの種類に基づいて設定されることが好ましく、以下の表３に示すように、特定の整圧器の圧力に基づいたバーナ設計標準が存在する場合がある。
【００２５】
各バーナ１１０は、それぞれ高温表面イグナイタ１１２を含む。図１には図示されないが、以下に記載される好ましい実施例では、ユーザによるイグナイタの損傷を防ぎ、点火用の可燃性混合気を作り出す燃焼ガスを溜め易くするため、各高温表面イグナイタはバーナクラウンの凹み内に配置される。
【００２６】
各高温表面イグナイタ１１２は、それぞれの外面を調理用ガスの自己点火温度より高い温度に加熱し、イグナイタ１１２付近の酸素及び調理用ガスの割合が爆発下限界（ＬＥＬ）と爆発上限界（ＵＥＬ）との間にあるときに点火を引き起こすように選択的に通電できる。制御部１０４は、各イグナイタ１１２及びそのバーナ１１０に対応するつまみの位置に基づいて、イグナイタ１１２を選択的に通電するように動作できる。つまみは、各々のイグナイタ１１２の通電状態及び各々のバーナ１１０への調理用ガスの流量の両方を調節するために、少なくとも２局面で操作可能であることが好ましい。一実施例では、各つまみは、中心方向軸に沿って押下し、中心方向軸を中心に回転することが可能で、つまみのそれぞれのイグナイタ１１２の３つの通電状態及び対応するバーナ１１０への様々なガス流量を定める。一実施例では、点火又は調理中、つまみの回転によって、それぞれの調理用ガスバルブ１０２が開閉する。制御部１０４は、以下で更に説明するように、イグナイタ１１２の通電状態を指示するスイッチの位置を調節するため、図５Ａ〜５Ｃ（以下に記載）に示されるようなイグナイタ通電回路を含むか、又は、動作可能に接続され得る。一定の実施例では、電流センサ又は炎検出器が１つ以上のイグナイタ１１２が点火に失敗したことを示した場合、調理用ガス供給源１０６の下流で圧力インジケータの手前にある制御バルブを使用して、３つのバーナ１１０全てへのガスの流れを遮断することができる。スパークイグナイタと比較して高温表面イグナイタを使用する利点の１つは、火花点火中に発生する「カチッ」と聞こえる音がしないことである。しかしながら、カチッという音に慣れているユーザもいる可能性がある。そこで、一定の実施例では、制御部１０４は音発生器に動作可能に接続され、発生器に、イグナイタ１１２が通電されたことを示す可聴表示を発生させてもよい。
【００２７】
図２Ａ〜２Ｃを参照すると、図１のバーナ１１０のうち１つの拡大図が示される。図２Ａは、高温表面イグナイタ１１２が配置されるバーナ側面からのバーナ１１０の図である。バーナバルブ１０２下流のガスライン１２４も示される。
【００２８】
より具体的に図２Ｇに示されるように、バーナ１１０は、バーナの中心方向軸に沿って延びるフランジ１１４を有するディスク形状の剛性構造であるクラウン１１３を含む。フランジ１１４は、外面１１５ａと内面１１５ｂ（図では不可視）とを備える。複数のフルート１１７がフランジ１１４の外周に配置される。フルートは、フランジの内面１１５ｂから外面１１５ａまで半径方向に延びるオリフィスである。中央開口１３１は、調理用ガス源から調理用ガスを受け取り、バーナ蓋１２２によってガスがフルート１１７を通過するよう方向付けられる。軸方向下向きに延びるフランジ１２２が設けられ、フランジ１２２は、中央開口１３１と流体連結する開口（図示せず）を含む。図２Ｂに示されるように、供給ライン１２４からのガスは、ガス入口ポート１３５に入り、ガスオリフィス１１６を出る。接続管（図示せず）がオリフィス１１６をオリフィスホルダの中央開口１３８に接続するため、調理用ガスは中央開口１３１を通ってバーナクラウン１１３に流入する。
【００２９】
オリフィスホルダ１２０は、バーナクラウン１１３を調理用ガス源に接続し、クラウンをコンロに固定する。オリフィスホルダ１２０は、イグナイタホルダ１３２と、ガス入口ポート１３５と、及び、中央開口１３８を画定し軸方向上向きに延びるフランジ１３７とを含む。バーナクラウン１１３の軸方向下向きに延びるフランジ１２２は、バーナクラウン１１３の軸方向上向きに延びるフランジ１２２と連係的に係合するため、バーナクラウンの中央開口１３１は、オリフィスホルダの中央開口１３８と同軸上にあり、流体連結する。調理用ガス供給ライン１２４（図２Ｂ）は、オリフィスホルダのガス入口ポート１３５に接続する。
【００３０】
図２Ｃ及び２Ｄを参照すると、イグナイタ１１２の遠位部が絶縁体１１８の長さ方向軸に沿って絶縁体１１８から突出するように、セラミック絶縁体１１８は高温表面イグナイタ１１２の長手方向の一部を収容する。絶縁体１１８は略円筒形であり、上部が開口し、上部開口１３３に外接するカラー１１９を有する。図２Ｃ及び２Ｅの実施例では、イグナイタ１１２の遠位部は、これ以上の構造又は囲いなく、絶縁体の長さ方向軸に沿ってカラー１１９から外に突出する。オリフィスホルダ１２０は、絶縁体孔１４９を有するイグナイタホルダ１３２を含み、絶縁体孔１４９にセラミック絶縁体１１８が挿入される。高温表面イグナイタの抵抗熱回路及び加熱域（以下に記載）の全体が、好ましくは、絶縁体１１８から離れて突出する。図２Ｃ及び２Ｅでは、クラウン凹み１２６内に絶縁体１１８及びイグナイタ１１２を配置することによって、ユーザが洗浄又はその他の活動を行う際に、イグナイタ１１２を損傷から保護する。また、絶縁体１１８は、イグナイタホルダ１３２内の保持クリップと係合する平面部１２１（絶縁体１１８反対側の対応する平面部は図示されない）を含み得る。
【００３１】
場合により、絶縁体１１８から軸方向に離れて突出するイグナイタ１１２の遠位部分を更に囲み、保護することが望ましいことがある。図２Ｆに示されるように、保護囲い１２３が設けられ、カラー１１９で絶縁体１１８の遠位側の端部に取り付けられる。保護囲い１２３は、絶縁体１１８と一体的に形成されるか、又は、分離して形成され、絶縁体１１８に取り付けられてもよい。保護囲い１２３は、好ましくは、イグナイタ１１２の最遠位側の端部を超えて延び、イグナイタ１１２の遠位側の端部の周りに、調理用ガスがイグナイタ１１２の表面まで通過することを可能にする開口領域１２９ａ及び１２９ｂを含む。図２Ｆの保護囲いは、互いに向かい合う２つの部分円筒形の支柱１２７ａ及び１２７ｂを備え、支柱１２７ａ及び１２７ｂは、同じく互いに向かい合う開口１２９ａ及び１２９ｂを画定する。絶縁体１１８がオリフィスホルダ１３２に取り付けられる際、開口１２９ａ、１２９ｂのうちの１つは、好ましくは、イグナイタ用ポート１３０がイグナイタ１１２の表面に対して直接見通し線を有するように配置される。一定の実施例では、イグナイタ１１２の一面（好ましくは主要面）がイグナイタ用ポート１３０に面し、それによって、このイグナイタ１１２の面に垂直な線が、絶縁体１１８又は保護囲い１２３の一部によって遮られることなくイグナイタ用ポート１３０と交差する。また、保護囲い１２３は、好ましくはセラミックなどの絶縁材料である。バーナ１１０と共に使用するのに適した様々な絶縁体及び保護囲い構造が、参照により本明細書に援用される米国仮特許出願第６２／６４８，５７４号明細書の図１Ａ〜７Ｅに示される。イグナイタ１１２を損傷から保護することに加え、クラウン凹み１２６及び保護囲い１２３の両方は、燃焼ガスを「溜める」効果を有し、この「溜める」領域をイグナイタ１１２の遠位部分の表面付近とすることを可能にし、これによって、イグナイタ１１２の表面付近で空気とガスの可燃性混合気（すなわち、爆発下限界と爆発上限界との間にある組成を有する混合気）がより迅速に生成されるのを促進する。したがって、カラー１１９及び保護囲い１２３の両方が、燃焼を容易にする、又は、促進する、又はその両方を実施するという予想外の利益を達成する。
【００３２】
図２Ａに示す調理用ガス供給ライン１２４の一部分は、図１の調理用ガスバルブ１０２の下流にある。調理用ガスは、供給ライン１２４を通ってガスオリフィスホルダ１２０に流れ込み、ガスオリフィス１１６から出る。図２Ａ〜２Ｇのバーナ１１０は、クラウン１１３の下部から周囲の空気を引き込むという点で「下呼吸」である。前述したように、接続管（図示せず）は、軸方向下向きに延びるフランジ１１９（図２Ｇ）を介してガスオリフィス１１６をクラウン１１３の内部に接続する。接続管は中央が細く、両端が広くなっている。接続管の狭窄部の下流には空気穴があり、狭窄部を通るガスの流れによって圧力が低下すると、内部の圧力降下が外気を吸い込み、燃焼に必要な空気／ガス混合気が提供される。下呼吸バーナ１１０に加えて、上呼吸バーナを使用してもよい。上呼吸バーナでは、周囲の空気が調理用ガスと共にクラウンの下部に進入しない。その代わりに、可燃性空気ガス混合気は、フルート１１７のすぐ外側で形成される。上呼吸バーナ及び下呼吸バーナの両方とも、フルート１１７のすぐ外側で燃焼が起こる。
【００３３】
高温表面イグナイタ１１２は、クラウン１１３内でイグナイタ凹み１２６に突出する。リード（図示せず）は、イグナイタ１１２を、制御部１０４に動作可能に接続されたイグナイタ回路に導通する。イグナイタ用ガスポート１３０（図２Ｇ）は、イグナイタ１１２をクラウン１１３の内部と流体連結させ、これによって、供給ライン１２４からの調理用ガスがイグナイタ１１２に供給され得る。イグナイタ１１２が点火電圧まで通電されると、イグナイタ１１２の外面は調理用ガスの自己点火温度よりも高い温度に達する。イグナイタ表面が自己発火温度以上である間に空気と調理用ガスの可燃性混合気が高温表面イグナイタ１１２に到達すると、調理用ガスが発火し、これによってイグナイタのフルート１１７外側の調理用ガスが発火し、発火し続ける。各種調理用ガスの自己発火温度は次の通りである。
【表１】
2021519411.tif 000003
【００３４】
点火が起こるためには、高温表面イグナイタ１１２付近の空気と調理用ガスの混合気が、調理用ガスの爆発下限界／可燃下限界（ＬＥＬ／ＬＦＬ）と爆発上限界／可燃上限界（ＵＥＬ／ＵＦＬ）との間でなければならない。表２に、空気の体積パーセントとしてＬＥＬ値とＵＥＬ値とを示す。
【表２】
2021519411.tif 000004
【００３５】
前述のように、一定の場合において、点火又は再点火中のバーナのガス流量は、よくあるように最高ガス流量に調節されるのではなく、むしろ「とろ火」などのより低いガス流量に調節されるバーナシステムを提供することが望ましいことがある。既知のコンロは、点火中に空気と調理用ガスの可燃性混合気がスパークイグナイタに存在することを確保するため、比較的高いガス流量で点火する。しかしながら、これはガスを浪費し、予期しないガス点火プルームを作り出したり、部屋を未燃焼ガスで充満させたりする可能性があり、したがって、望ましくない屋内環境を作り出す可能性がある。低ガス流量で調理する場合、バーナ１１０で流量が減少すると、ガスバルブ１０２（図１）は絞られ、クラウンのガス供給ライン１２４内の総ガス流量を減少させる。クラウン１１３に流入するガスがクラウン１１３から流出するには、クラウンフルート１１７から出る又はイグナイタ凹みオリフィス１３０から出る（図２Ｇ）２つの競合する流路がある。イグナイタの凹みオリフィス１３０の面積に対して、フルート１１７は数が多く、面積が大きいため、フルート１１７は総量でイグナイタオリフィス１３０よりも多くの調理用ガス流を受け取る。ガスバルブ１０２の上流で供給圧力Ｐが下降すると（図１）、調理用ガスのイグナイタ１１２への流量は最終的に不足し、ＬＥＬ／ＬＦＬに達しなくなる。さらに、ＡＮＳＩ  Ｚ２１１．１−２０１６では、３つの調理用ガス供給圧力（低圧、通常、高圧）で前述の４秒の点火要件を満たす必要がある。しかしながら、バーナの流量を低レベルに維持する場合（とろ火モードなど）、ガスバルブ１０２を絞らなければならず、これにより、ガスバルブ１０２それぞれの圧力降下が大きくなり、最終的に充分な圧力が供給されずに、イグナイタ付近の領域をＬＥＬ／ＬＦＬより上に保つのに必要な量の調理用ガスがイグナイタ１１２に供給されなくなる可能性がある。表３に、各種調理用ガスに対して４秒の点火要件を満たすことを要求するＡＮＳＩ  Ｚ２１１．１−２０１６の調理用ガス供給圧力Ｐを示す。
【表３】
2021519411.tif 000005
【００３６】
一定の実施形態によれば、各バーナ１１０のバーナフルート１１７の数及び開口面積、並びに、イグナイタオリフィス１３０の面積は、供給圧力Ｐ（図１）が８．０水柱インチ（１．９９ｋＰａ）であり、メタン又はブタン１４００が調理用ガスとして使用される場合に、各供給ライン１２４を通る各バーナ１１０への総ガス流量が１．８Ｌ／分以下、好ましくは１．０Ｌ／分以下、更により好ましくは０．２Ｌ以下となるような大きさとされる。同時に、高温表面イグナイタ１１２による点火を確実に確保するため、対応するイグナイタ１１２への（イグナイタオリフィス１３０を通る）ガス流量は、少なくとも９．９×１０−３Ｌ／分、好ましくは少なくとも０．０５Ｌ／分、より好ましくは少なくとも０．０９Ｌ／分である。同じ又は他の実施形態では、各バーナ１１０のバーナフルート１１７の数及び開口面積、並びに、イグナイタオリフィス１３０の面積は、供給圧力Ｐ（図１）が８．０水柱インチであり、ｎ−ブタン又はプロパンＨＤ−５が調理用ガスとして使用される場合に、各供給ライン１２４を通る各バーナ１１０への総ガス流量が２．７Ｌ／分以下、好ましくは１．５Ｌ／分以下、更により好ましくは０．３２Ｌ／分以下となるような大きさとされる。同時に、高温表面イグナイタ１１２による点火を確実に確保するため、対応するイグナイタ１１２への（イグナイタオリフィス１３０を通る）ガス流量は、少なくとも０．０１６Ｌ／分、好ましくは少なくとも０．０８Ｌ／分、より好ましくは少なくとも０．１４Ｌ／分である。本明細書に記載のバーナシステムの好ましい実施例では、前述の条件で、可燃性混合気（すなわち、爆発上限界と爆発下限界との間の可燃性混合気）がイグナイタ１１２に提供され、イグナイタ１１２は、空気と調理用ガスの混合気を４秒以内に点火することができる。
【００３７】
一定の実施例では、クラウン１１３内の調理用ガスが点火されたことを検出する炎センサが設けられ、炎センサは炎の有無を示す信号を制御部１０４に提供する。一実施例では、炎が感知されると、制御部１０４は、イグナイタのイグナイタ回路に信号を送信し、高温表面イグナイタ１１２への通電が停止される。別の実施例では、炎が感知されることなくイグナイタが所望の期間を経過しても通電されたままである場合、制御部１０４は、ガスバルブ１０２を閉じるためにアクチュエータ１０８に信号を送り、バーナ１１０へのガスの流れが遮断される。更なる実施例では、炎が感知されると、イグナイタ１１２に供給される電力が減少して、イグナイタの表面温度を点火中の表面温度に対して下げるが、調理用ガスの自己発火温度より高く維持する。点火後、点火電力レベルよりも低い電力レベルであるが、イグナイタ表面を特定の調理用ガスの自動点火温度より高温に維持するのに充分な電力レベルでイグナイタ１１２を通電し続けるイグナイタ回路に関して、図５Ａ〜５Ｃを参照して以下で説明する。
【００３８】
別の実施例では炎センサは用いられない。代わりに、ユーザ用制御装置（つまみなど）を操作して点火の意図を示すことができ（例えば、つまみの中心方向軸に沿って内側に押す）、操作が中断されると（例えば、つまみを離す）、高温表面イグナイタの通電が停止される、又は、初期点火電力レベルよりも低い電力レベルで通電される。「初期」点火は、調理用ガスバルブ１０２が閉じられた後に点火が開始されるときに発生し、一定の実施形態では、燃焼が停止し、調理用ガスバルブ１０２が開いているにもかかわらず、イグナイタへの調理用ガスの供給が妨げられるときに発生する「再点火」よりも高い電力レベルで初期点火が発生する。
【００３９】
図３Ａ〜３Ｈを参照すると、高温表面イグナイタ１１２の実施例が図示される。図３Ａ及び３Ｃに示されるように、高温表面イグナイタ１１２はイグナイタの長さ方向軸ｌに沿って離間された近位側の端部１４４及び遠位側の端部１４６を有するセラミック体１３９を備える。セラミック体１３９はまた、幅方向軸ｗ及び厚さ方向軸ｔを有する。長さｌ方向軸はセラミック体１３９の最長寸法に対応する。幅ｗ方向軸はセラミック体１３９の２番目に長い寸法に対応し、厚さｔ方向軸はセラミック体１３９の３番目に長い（又は最短）寸法に対応する。イグナイタ１１２の長さは、少なくとも１．７インチ（約４．３１８ｃｍ）、好ましくは少なくとも１．８インチ（約４．５７２ｃｍ）、より好ましくは少なくとも１．９インチ（約４．８２６ｃｍ）である。同時に、イグナイタ１１２の長さは、２．２インチ（約５．５８８ｃｍ）以下、好ましくは２．１インチ（約５．３３４ｃｍ）以下、更により好ましくは２．０インチ（約５．０８ｃｍ）以下である。イグナイタ１１２の幅方向軸に沿った幅は、０．１６０から０．２１０インチ（約０．４０６４〜約０．５３３４ｃｍ）、好ましくは０．１７０から０．２００インチ（約０．４３１８〜約０．５０８ｃｍ）、より好ましくは０．１８０から０．１９０インチ（約０．４５７２〜約０．４８２６ｃｍ）である。
【００４０】
セラミック体１３９は、前述した種類の埋設された導電性インク回路１４７を２つ備えるセラミックタイル１４０及び１４２を備える。セラミックタイル１４０、１４２は、好ましくは窒化ケイ素を含み、より好ましくは窒化ケイ素、酸化イッテルビウム、及び二珪化モリブデンを含む。イグナイタ１１２は、イグナイタの長さ方向軸ｌに沿って遠位側の端部１４６から離れて近位方向に突出するコネクタ１４８ａ及び１４８ｂを含む。外部リード１３４及び１３６（図示せず）はセラミック体１３９に取り付けられ、それぞれコネクタ１４８ａ及び１４８ｂに接続されている。
【００４１】
コンロ用バーナシステムの一定の実施例では、イグナイタの温度までの時間要件を満たすために、イグナイタ主部１３９は、厚さ方向軸ｔに沿って従来のイグナイタの多くよりも薄くなければならない。イグナイタ１１２は、厚さ方向軸ｔに沿って、０．０４インチ（約０．１０１６ｃｍ）未満、好ましくは０．０３５インチ（約０．０８８９ｃｍ）未満、より好ましくは０．０３０インチ（約０．０７６２ｃｍ）未満の厚さを有する。同じ又は他の実施例では、イグナイタ主部の厚さ方向軸ｔに沿った厚さは、少なくとも約０．０２インチ（約０．０５０８ｃｍ）、好ましくは少なくとも約０．０２４インチ（約０．０６０９６ｃｍ）、より好ましくは少なくとも約０．０２６インチ（約０．０６６０４ｃｍ）である。
【００４２】
同じ又は追加的実施例では、厚さ方向軸ｔに沿った高温表面イグナイタ１１２の導電性インク回路１４７の厚さは、約０．００２インチ（約０．００５０８ｃｍ）以下、好ましくは約０．００１５インチ（約０．００３８１ｃｍ）以下、より好ましくは約０．０００９インチ（約０．００２２８６ｃｍ）以下である。同じ又は追加的実施例では、厚さ方向軸ｔに沿った導電性インク回路１４７の厚さは、約０．０００６インチ（約０．００１５２４ｃｍ）以上、好ましくは約０．０００５インチ（約０．００１２７ｃｍ）以上、より好ましくは約０．０００４インチ（約０．００１０１６ｃｍ）以上である。
【００４３】
高温表面イグナイタ１１２は、前述の厚さを有しながら、バーナ環境に耐えるために必要な構造的完全性を有する。構造的完全性に有効な試験は曲げ強度である。曲げ強度は、曲げ試験中に発せられる破壊応力である。曲げ強度又は破断係数とも呼ばれる。これは、ある要素を変形又は破壊する際にかかり得る最大引張応力を表す。セラミック材料は概して張力が弱いため、引張応力は機械的強度の主要な指標の１つである。曲げ強度が高いほど、材料を曲げたり壊したりするのがより「困難」になる。高温表面イグナイタ１１２は、ＡＳＴＭ  Ｃ−１１６１に準拠して試験された場合、少なくとも４００ＭＰａ、好ましくは少なくとも４２５ＭＰａ、より好ましくは少なくとも４５０ＭＰａの曲げ強度を有する。同時に、イグナイタ１１２は、ＡＳＴＭ  Ｃ−１１６１に準拠して試験された場合、６００ＭＰａ以下、好ましくは５７５ＭＰａ以下、更により好ましくは５５０ＭＰａ以下の曲げ強度を有する。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、理論密度の少なくとも約４５パーセント、好ましくは理論密度の少なくとも約５５パーセント、より好ましくは理論密度の少なくとも約６０パーセントのグリーンボディ密度を有するグリーンイグナイタタイルを形成することで、イグナイタ１１２が曲げ強度及び薄さの前述の組み合わせを有することを可能にし、イグナイタ１１２が薄いことによって、温度に達するまでの時間値の大幅な改善が見込まれると考えられる。
【００４４】
焼結後、タイル１４０及び１４２（導電性インク回路１４７を含まない）は、１０１２Ω・ｃｍ以上、好ましくは１０１３Ω・ｃｍ以上、より好ましくは１０１４Ω・ｃｍ以上の室温抵抗率を有する。同じ又は他の実施例では、タイル１４０及び１４２は、９００°Ｆ（約４８２℃）以上、好ましくは９５０°Ｆ（５１０℃）以上、より好ましくは１０００°Ｆ（約５３８℃）以上のＡＳＴＭ  Ｃ−１５２５に準拠した熱衝撃値を有する。
【００４５】
導電性インク回路１４７を形成する導電性インクは、約３．０×１０−４Ω・ｃｍから１．２×１０−３Ω・ｃｍ、好ましくは約３．５×１０−３Ω・ｃｍから約１．０×１０−３Ω・ｃｍ、より好ましくは約４．３×１０−４Ω・ｃｍから約８．７×１０−４Ω・ｃｍの（焼結後）室温抵抗率を有する。長さに沿って一定の断面積を持つ材料の場合、以下の周知の式のように、特定の温度Ｔでの抵抗率ρは、同じ温度Ｔでの抵抗Ｒに関係づけられる。
（１）Ｒ（Ｔ）＝ρ（Ｔ）（ｌ／Ａ）
ρ＝温度Ｔでの導電性回路材料の抵抗率（Ω・ｃｍ）
Ｒ＝温度Ｔでの抵抗（オーム（Ω））
Ｔ＝温度（°Ｆ又は℃）
Ａ＝電流の方向に垂直な導電性インク回路の断面積（ｃｍ２）、及び、
ｌ＝電流の方向に沿った導電性インク回路の全長（ｃｍ）
【００４６】
導電性回路の長さに沿って変化する断面積の場合、抵抗は次のように表すことができる。
【数１】
2021519411.tif 000006
Ｌ＝電流の方向に沿った回路の全長、残りの変数は式（１）で定義された通りである。
【００４７】
導電性インク回路１４７は、好ましくは、セラミックタイル１４０、１４２いずれかの面に印刷されて、約５０Ωから約１５０Ω、好ましくは約６０Ωから約１２０Ω、より好ましくは約７０Ωから約１１０Ωの（焼結後の）室温抵抗（ＲＴＲ）を示す。導電性インク回路１４７を形成する導電性インクは、好ましくは窒化ケイ素を含み、より好ましくは窒化ケイ素及び炭化タングステンを含む。同じ又は他の例において、導電性インクは、好ましくは、０．００重量パーセント以下の酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３）を含み、より好ましくは、約０．００重量パーセント以下の希土類酸化物を含む。同じ又は他の実施例では、導電性インク中の窒化ケイ素の量は、約２５パーセントから約４０パーセント、好ましくは約２８パーセントから約３７パーセント、より好ましくは約３０から約３３パーセントである。同じ又は他の実施例において、導電性インクの重量で導電性インク中に存在する炭化タングステンの量は、好ましくは約６０重量パーセントから約８０重量パーセント、より好ましくは約６５重量パーセントから約７５重量パーセントであり、更により好ましくは、約６７重量パーセントから約７０重量パーセントである。図３Ａ、３Ｃ、及び３Ｄのイグナイタ１１２は、１２０Ｖ交流電圧で少なくとも約９０，０００サイクル、好ましくは少なくとも約１００，０００サイクル、より好ましくは少なくとも約１２０，０００サイクルのサイクルを有する。また、図３Ａ、３Ｃ、及び３Ｄのイグナイタ１１２は少なくとも２７０万秒、好ましくは３００万秒、より好ましくは３６０万秒のオン時間を有する。前述のように、いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、酸化イッテルビウム及び他の希土類酸化物の除去は、サイクル寿命及びイグナイタのオン時間に大幅な改善をもたらすと考えられる。
【００４８】
１２０Ｖ交流電圧の電位差が印加されると、高温表面イグナイタ１１２の外面１４１は、電位差が印加されてから４秒以内に少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）、好ましくは１８００°Ｆ（約９８２℃）以上、より好ましくは２１００°Ｆ（約１１４９℃）以上、更により好ましくは２１３０°Ｆ（約１１６６℃）以上の表面温度に達するのが望ましい。これらの温度のそれぞれは、電位差が初めに印加されてから、好ましくは３秒以内に到達し、より好ましくは２秒以内に到達し、更により好ましくは１秒以内に到達する。
【００４９】
同じ又は追加の実施例において、１２０Ｖ交流電圧の電位差が印加された場合、高温表面イグナイタ１１２の外面１４１の温度は、１２０Ｖ交流電圧の電位差の印加後、定常状態の温度に達した後を含め、常に２６００°Ｆ（約１４２７℃）を超えない、好ましくは２５５０°Ｆ（約１３９９℃）を超えない、より好ましくは２５００°Ｆ（約１３７２℃）を超えない、更により好ましくは２４５０°Ｆ（約１３４３℃）を超えない。
【００５０】
本開示に係わる高温表面イグナイタの同じ又は他の例では、１０２Ｖ交流電圧の電位差が印加されると、本明細書に記載の高温表面イグナイタは、１０２Ｖ交流電圧の電位差が印加されてから５秒以内に、少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）、好ましくは少なくとも１８００°Ｆ（約９８２℃）、更により好ましくは少なくとも２１００°Ｆ（約１１４９℃）で、２０５０°Ｆ（約１１２１℃）以上、好ましくは２０８０°Ｆ（約１１３８℃）以上、より好ましくは２１３０°Ｆ（約１１６６℃）以上の表面１４１温度に達する。これらの温度のそれぞれは、好ましくは４秒以内に到達し、より好ましくは３秒以内に到達する。
【００５１】
便宜上、図３Ａ及び３Ｃ〜３Ｄの高温表面イグナイタ１１２は、「長尺薄型窒化物」又は「ＴＮＬ」イグナイタと呼ばれる。
【００５２】
図３Ａ及び３Ｂを参照すると、２つの異なる焼結高温表面イグナイタの形状が提供される。図３Ａの対称な例では、２つのセラミックタイル１４０及び１４２は同じ厚さであり、導電性インク回路はタイル１４０及び１４２の対面する２つの面のうちの１つにスクリーン印刷されている。
【００５３】
図３Ｂの非対称な実施例では、セラミックタイル１４３及び１４５は、異なる厚さを持つ。より厚いタイル１４５は、イグナイタ１１２により大きな構造的完全性を提供する。より薄いタイル１４３は、セラミック体１３９の露出した主要面の熱伝導により短い経路を提供し、イグナイタがバーナに取り付けられた際に、好ましくはガスポート１３０に面するであろう「高温」表面を提供する。両方の場合で（図３Ａ及び３Ｂ）、セラミック体は、好ましくは、窒化ケイ素と希土類酸化物焼結助剤とを含み、希土類元素は、イッテルビウム、イットリウム、スカンジウム、及びランタンのうちの１つ以上である。焼結助剤は、前述の希土類酸化物及び１つ以上のシリカ、アルミナ、及びマグネシアから選択される共ドーパントとして提供され得る。焼結助剤保護剤も含まれることが好ましく、これも高密度化を促進する。好ましい焼結助剤保護剤は、二珪化モリブデンである。希土類酸化物焼結助剤（共ドーパントあり又はなし）は、好ましくはセラミック体の約２から約１５重量パーセント、より好ましくは約８から約１４重量パーセント、更により好ましくは、約１２から約１４重量パーセントの範囲の量で存在する。二珪化モリブデンは、好ましくは、セラミック体の約３から約７重量パーセント、より好ましくは約４から約７重量パーセント、更により好ましくは約５．５から約６．５重量パーセントの範囲の量で存在する。残りは窒化ケイ素である。
【００５４】
図３Ｂの非対称な実施例の場合、より薄いタイル１４３は、好ましくは、約０．０１インチ（約０．０２５４ｃｍ）以下、より好ましくは約０．０１２インチ（約０．０３０４８ｃｍ）以下、更により好ましくは約０．０１５インチ（約０．０３８１ｃｍ）以下の厚さを有する。同じ又は追加の実施例では、より厚いタイル１４６の厚さは、好ましくは約０．０４インチ（約０．１０１６ｃｍ）以下、より好ましくは約０．０２インチ（約０．０５０８ｃｍ）以下、更により好ましくは約０．０１８インチ（約０．０４５７２ｃｍ）以下である。
【００５５】
図３Ｃを参照すると、本明細書に記載の高温表面イグナイタで使用する印刷インク回路１４７の例が示される。インクは、焼結前に、セラミックタイル１４０、１４２のうちの１つの主要面にスクリーン印刷によって塗布されるのが好ましい。導電性インク回路は、外部リードに接続されたコネクタ１４８ａ及び１４８ｂを備える。リード１５２ａ及び１５２ｂは、それぞれコネクタ１４８ａ及び１４８ｂに接続される。次に、リード１５２ａ及び１５２ｂは、電位差がコネクタ１４８ａ及び１４８ｂの間に印加されたときに抵抗性加熱をもたらすように構成された導電性インクパターンを含む抵抗加熱回路１５３に接続される。抵抗加熱回路は、凹状移行部１５０ａ及び１５０ｂのイグナイタの長さ方向軸に沿った遠位に当たり、脚部１５８ａ及び１５８ｂの最も近位の端部が幅方向軸に沿って実質的に一定の幅に達するところから始まると定義される。
【００５６】
抵抗加熱回路１５３は、図３Ｄに更なる詳細が示される。図３Ｄに示すように、抵抗加熱回路は、各々がイグナイタの長さ方向軸ｌに沿った長さ及びイグナイタの幅方向軸ｗに沿った幅を有する脚部１５８ａ、１５８ｂ、１６２ａ及び１６２ｂを備える。脚部１５８ａ、１５８ｂ、１６２ａ及び１６２ｂは、イグナイタの幅方向軸ｗに沿って離間している。抵抗加熱回路１５３全体は、イグナイタの厚さ方向軸ｔに沿って実質的に一定の厚さを有するのが好ましい。
【００５７】
脚部は、接続（又は「コネクタ」）１６０ａ、１６０ｂ、及び１５６によって接続される。接続１６０ａ、１６０ｂ、及び１５６で、インクパターンは、イグナイタの長さ方向軸ｌに平行な方向から、イグナイタの幅方向軸ｗに平行な方向に変わる。一定のコンロへの適用において、導電性インクパターンの脚部１５８ａ、１５８ｂ、１６２ａ、及び１６２ｂの（幅方向軸ｗに沿った）幅よりも接続１６０ａ、１６０ｂ、及び１５６を（長さ方向軸ｌに沿って）広い導電性インク幅とすることで、接続１６０ａ、１６０ｂ、及び１５６の抵抗を有利に低減し、脚部１６２ａ及び１６２ｂの温度を低下させ、これにより、抵抗加熱回路１５３の熱劣化の傾向が低減される。好ましい実施例として、接続１６０ａ、１６０ｂ、及び１５６のイグナイタの長さ方向軸ｌに沿ったインク幅は、脚部１５８ａ、１５４８ｂ、１６２ａ、及び１６２ｂのイグナイタの幅方向軸ｗに沿った幅の２倍である。
【００５８】
従来の導電性インクパターンの多くと比較して、リード１５２ａ及び１５２ｂは、より急激に抵抗加熱回路１５３に移行する。図３Ｃを参照すると、移行領域１５４ａ及び１５４ｂは、リード１５２ａ及び１５２ｂから脚部１５８ａ及び１５８ｂに移行するときに、イグナイタの幅方向ｗ軸に沿ってインク幅が減少する領域である。図３Ｃの実施例では、イグナイタの長さ方向幅ｗに沿ったイグナイタのリード１５２ａ及び１５２ｂの幅は、凹領域である温度移行部１５０ａ及び１５０ｂの端部から始まり、長さ方向軸ｌに沿ったリード１５２ａ及び１５２ｂの長さの１０％以下に沿って変化する。
【００５９】
接続１６０ａ、１６０ｂ、及び１５６のインク幅が大きくなるのに加えて、接続は、好ましくは略直角である角部１６１ａ及び１６１ｂを含む。多くの従来のインクパターンでは、インクパターンは、脚部１５８ａ及び１５８ｂからそれぞれの接続１６０ａ及び１６０ｂへ移行する際に丸められている。しかし、特定の好ましい実施例では、図３Ｄに示されるように、移行部は尖っており、インクパターンの外側輪郭における角部１６１ａ及び１６１ｂでの直角により画定される。
【００６０】
図３Ｄを参照すると、導電性インク回路１４７の「加熱域」は、導電性インク回路１４７の両端に電位差が印加されたときに最も熱が発生する領域である。加熱域は、ｌｈｚとして表されるイグナイタの長さ方向軸ｌに沿った長さを有する。加熱ゾーンの長さｌｈｚは、第３又は中間コネクタ１５６の近位側の端部１５９から第１のコネクタ１６０ａ及び第２のコネクタ１６０ｂの遠位側の端部１６５ａ及び１６５ｂまでの距離として定義される。図３Ｃ及び３Ｄの実施例では、コネクタ１６０ａ及び１６０ｂの遠位側の端部１６５ａ及び１６５ｂは、実質的に真っすぐであり、好ましくは真っすぐである。第１及び第２のコネクタ１６０ａ及び１６０ｂの近位側の端部１６７ａ及び１６７ｂは、好ましくは湾曲しており、より好ましくは、それらの対応する遠位側の端部１６５ａ及び１６５ｂに対して凹状である。図３Ｄにおいて、第３のコネクタ１５６の遠位側の端部１５７は、好ましくは真っ直ぐであり、第３のコネクタ１５６の近位側の端部１５９は好ましくは湾曲しており、より好ましくは、遠位側の端部１５７並びに脚部１６２ａ及び１６２ｂに対して凸状である。導電性インク回路１４７全体の長さに対するパーセンテージとして、加熱域の長さｌｈｚは、１０から４０パーセント、好ましくは１５から３５パーセント、より好ましくは１９から３１パーセントである。
【００６１】
先に述べたように、図３Ａ、３Ｃ、及び３Ｄは、「ＴＮＬ」の実施形態、特に「ＴＮＬフラットトップ」の実施形態として参照され、「フラットトップ」は、イグナイタの導電性インク回路１４７の幅を横切る真っ直ぐな遠位側の端部エッジ１６５ａ及び１６５ｂを指す。ＴＮＬの実施形態では、長さ方向軸に沿ったイグナイタの長さは、概して、約１．７インチから約２．３インチ（約４．３１８ｃｍ〜約５．８４２ｃｍ）、好ましくは約１．８インチから約２．２インチ（約４．５７２ｃｍ〜約５．５８８ｃｍ）、より好ましくは約１．９０インチから約２．０インチ（約４．８２６ｃｍ〜約５．０８ｃｍ）である。長さ方向軸ｌに沿った導電性インク回路１４７の全長は、好ましくは約１．６インチから約１．１１インチ（約４．０６４ｃｍ〜約２．８１９４ｃｍ）、好ましくは約１．７インチから約１．１０インチ（約４．３１８ｃｍ〜約２．７９４ｃｍ）、より好ましくは約１．８インチから約１．９インチ（約４．３１８ｃｍ〜約４．８２６ｃｍ）である。長さ方向軸ｌに沿った抵抗加熱回路１５３の長さは、好ましくは約０．４０インチから約０．４４インチ（約１．０１６ｃｍ〜約１．１１７６ｃｍ）、好ましくは約０．４１インチから約０．４３インチ（約１．０４１４ｃｍ〜約１．０９２２ｃｍ）、より好ましくは約０．４１５インチから約０．４２５インチ（約１．０５４１ｃｍ〜約１．０７９５ｃｍ）である。
【００６２】
加熱域の長さｌｈｚは、好ましくは約０．１５インチから約０．５インチ（約０．３８１ｃｍ〜約１．２７ｃｍ）であり、好ましくは約０．１７インチから約０．４５インチ（約０．４３１８ｃｍ〜約１．１４３ｃｍ）、より好ましくは約０．１９インチから約０．４インチ（約０．４８２６ｃｍ〜約１．０１６ｃｍ）である。幅方向軸ｗに沿った脚部１５８ａ、１５８ｂ、１６２ａ、及び１６２ｂの幅は、約０．００８インチから約０．０１２インチ（約０．０２０３２ｃｍ〜約０．０３０４８ｃｍ）、好ましくは約０．００９インチから約０．０１１インチ（約０．０２２８６ｃｍ〜約０．０２７９４ｃｍ）、より好ましくは約０．００９５インチから約．００１０５インチ（約０．０２４１３ｃｍ〜約０．００２６６７ｃｍ）である。脚部１５８ａと１６２ａとの間、更に、脚部１５８ｂと１６２ｂとの間、脚部１６２ａと１６２ｂとの間の脚部間間隔は、約０．０２３インチから約０．０２７インチ（約０．０５８４２ｃｍ〜約０．０６８５８ｃｍ）、好ましくは約０．０２４インチから約０．０２６インチ（約０．０６０９６ｃｍ〜約０．０６６０４ｃｍ）、より好ましくは約０．０２４５インチから約０．０２５５インチ（約０．０６２２３ｃｍ〜約０．０６４７７ｃｍ）である。
【００６３】
図３Ｅ及び３Ｆは、本明細書に記載のイグナイタ１１２で用いられる導電性インク回路の「ＴＮＬラウンドトップ」の実施形態を図示する。好ましい一実施例では、ＴＮＬラウンドトップ導電性インク回路は、ＴＮＬフラットトップイグナイタに関して上述したものと同じセラミックタイルの間に挟まれている。長さ方向軸に沿ったイグナイタ１１２の長さ及び長さ方向軸に沿った導電性回路１４７の長さは、図３Ｃ及び３ＤのＴＮＬフラットトップの実施形態と同じである。「ラウンドトップ」は、導電性インク回路３４７の最遠位側の端部３６５ａ及び３６５ｂがイグナイタ幅方向軸ｗに沿って湾曲しているという事実を指す。特に、最遠位側の端部３６５ａ及び３６５ｂは、脚部３５８ａ、３５８ｂ、３６２ａ、及び３６２ｂに対して凸状である。最遠位側の端部３６５ａ及び３６５ｂは、好ましくは、一定の曲率半径を有する。図３Ｅ及び３Ｆの部位は、百の位の数字が「１」ではなく「３」であることを除いて、図３Ａ及び３Ｃの部位に対応する。例えば、脚部３５８ａは、図３Ｃの脚部１５８ａに対応する。
【００６４】
近位側の端部コネクタ３４８ａ及び３４８ｂは、導電性インク回路３４７に電力を供給するために使用される外部リードに接続可能である。凹状移行部３５０ａ及び３５０ｂは、それぞれのコネクタ３４８ａ及び３４８ｂを、リード３５２ａ及び３５２ｂのそれぞれ１つに接続する。傾斜移行部３５４ａ及び３５４ｂは、それぞれのリード３５２ａ及び３５２ｂを、イグナイタ幅ｗ軸方向に沿って互いに離間された抵抗加熱回路脚部３５８ａ及び３５８ｂのそれぞれ１つに接続する。加熱域の長さｌｈｚは、図３Ｃの導電性インクパターン１４７と同じである。同様に、脚部３５８ａ、３５８ｂ、３６２ａ、３６２ｂの幅、並びに、脚部３５８ａ、３５８ｂ、３６２ａ、及び３６２ｂの隣接する脚部対の間の脚部間幅方向軸間隔は、０．０１６インチから０．０２０インチ（約０．０４０６４ｃｍ〜約０．０５０８ｃｍ）、好ましくは０．０１７インチから０．０１９インチ（約０．０４３１８ｃｍ〜約０．０４８２６ｃｍ）、より好ましくは、０．０１７５インチから０．０１８５インチ（約０．０４４４５ｃｍ〜約０．０４６９９ｃｍ）である。
【００６５】
図３Ｃ及び３Ｄとは異なり、コネクタ３６０ａ及び３６０ｂの最遠位側の端部３６５ａ及び３６５ｂは、イグナイタ幅方向軸ｗに沿って湾曲している。好ましくは、最遠位側の端部は、脚部３５８ａ及び３５８ｂの最も外側の（幅方向軸に沿った）エッジ間の間隔によって画定される実質的に一定の曲率半径を有する。一定の実施例では、最遠位側の端部３６５ａ及び３６５ｂの曲率半径は、約０．０１７インチから約０．０２１インチ（約０．０４３１８ｃｍ〜約０．０５３３４ｃｍ）、好ましくは約０．０１８インチから約０．０２０インチ（約０．０４５７２ｃｍ〜約０．０５０８ｃｍ）、より好ましくは約０．０１８５インチから約０．０１９５インチ（約０．０４６９９ｃｍ〜約０．０４９５３ｃｍ）である。近位側の端部３６７ａ及び３６７ｂもまた幅方向軸に沿って湾曲しており、好ましくは、脚部間間隔によって画定される実質的に一定の曲率半径を有する。近位側の端部３６７ａ及び３６７ｂの曲率半径は、約０．００７インチから約０．０１１インチ（約０．０１７７８ｃｍ〜約０．０２７９４ｃｍ）、好ましくは約０．００８インチから約０．０１０インチ（約０．０２０３２ｃｍ〜約０．０２５４ｃｍ）、より好ましくは約０．００８５インチから約０．００９５インチ（約０．０２１５９ｃｍ〜約０．０２４１３ｃｍ）である。同様に、第３のコネクタ３５６の遠位側の端部３５９の曲率半径は、近位側の端部３６７ａ及び３６７ｂの曲率半径と同じであり、コネクタ３５６の近位側の端部３５７の曲率半径は、コネクタ３６０ａ及び３６０ｂの遠位側の端部３６５ａ及び３６５ｂの曲率半径と同じである。
【００６６】
図３Ｅ〜３ＦのＴＮＬラウンドトップ導電性インク回路を使用する好ましいイグナイタは、図３Ａ、及び３Ｃ〜３Ｄのイグナイタと同じ熱特性を達成する。したがって、１２０Ｖ交流電圧の電位差が印加されると、外面は、電位差が印加されてから４秒以内に少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）、好ましくは１８００°Ｆ（約９８２℃）以上、より好ましくは２１００°Ｆ（約１１４９℃）以上、更により好ましくは２１３０°Ｆ（約１１６６℃）以上の表面温度に達する。これらの温度は、それぞれ電位差が初めに印加されてから好ましくは３秒以内に到達し、より好ましくは２秒以内に到達し、更により好ましくは、１秒以内に到達する。
【００６７】
同じ又は追加の実施例では、１２０Ｖ交流電圧の電位差が印加されると、図３Ｅ〜図３ＦのＴＮＬラウンドトップ導電性インク回路３４７を用いるイグナイタは、１２０Ｖ交流電圧の電位差が印加された後は、定常状態の温度に達した後を含め、常に２６００°Ｆ（約１４２７℃）を超えない、好ましくは２５５０°Ｆ（約１３９９℃）を超えない、より好ましくは２５００°Ｆ（約１３７１℃）を超えない、更により好ましくは２４５０°Ｆ（約１３４３℃）を超えない外面温度に到達する。
【００６８】
本開示に係わる高温表面イグナイタの同じ又は他の実施例では、１０２Ｖ交流電圧の電位差が印加されると、図３Ｅ〜図３ＦのＴＮＬラウンドトップ導電性インク回路を用いる高温表面イグナイタは、１０２Ｖ交流電圧の電位差が適用されてから５秒以内に少なくとも１４００°Ｆ（約７６０℃）、好ましくは少なくとも１８００°Ｆ（約９８２℃）、更により好ましくは少なくとも２１００°Ｆ（約１１４９℃）で、２０５０°Ｆ（約１１２１℃）以上、好ましくは２０８０°Ｆ（約１１３８℃）以上、より好ましくは２１３０°Ｆ（約１１６６℃）以上の表面温度に達する。これらの温度のそれぞれは、好ましくは４秒以内に到達し、より好ましくは３秒以内に到達する。
【００６９】
一定の実施例によると、「短尺薄型窒化物」又は「ＴＮＳ」イグナイタも提供される。セラミックタイルと導電性インクの組成は、ＴＮＬイグナイタについて記載したものと同じである。ただし、長さ方向軸に沿ったイグナイタの長さは、約１．０から約１．５インチ（約２．５４ｃｍ〜約３．８１ｃｍ）、好ましくは約１．１インチから約１．４インチ（約２．７９４ｃｍ〜約３．５５６ｃｍ）、より好ましくは約１．１５から約１．３５インチ（約２．９２１ｃｍ〜約３．４２９ｃｍ）である。幅方向軸に沿ったイグナイト幅は、０．１６インチから０．２１インチ（０．４０６４ｃｍ〜０．５３３４ｃｍ）、好ましくは０．１７インチから０．２０インチ（０．４３１８ｃｍ〜０．５０８ｃｍ）、より好ましくは０．１８インチから０．１９インチ（０．４５７２ｃｍ〜０．４８２６ｃｍ）である。ＴＮＳイグナイタに関する例示的な導電性インク回路４４７が図３Ｇに示される。導電性インク回路４４７の構成要素は、百の位の桁が「４」であることを除いて、前述の導電性インク回路１４７及び３４７の構成要素に対応する。したがって、コネクタ４４８ａ及び４４８ｂは外部リードに接続可能であり、それぞれ凹状移行部４５０ａ及び４５０ｂによって伝導体リード４５２ａ及び４５２ｂに接続されている。各リード４５２ａ及び４５２ｂは、それぞれの傾斜移行部４５４ａ及び４５４ｂに接続され、傾斜移行部４５４ａ及び４５４ｂは、次に、抵抗加熱域の脚部４５８ａ及び４５８ｂのそれぞれ１つに接続される。抵抗加熱域４５３は、長さ方向軸に沿った長さを有し、イグナイタ幅方向軸に沿って互いに離間された４つの脚部４５８ａ、４６０ａ、４５８ｂ、及び４６０ｂを含む。コネクタ４６０ａは、脚部４５８ａを脚部４６２ａに接続し、コネクタ４６０ｂは、脚部４５８ｂを脚部４６２ｂに接続する。図３Ｇ及び３Ｈの導電性インク回路は、図３Ｅ及び３Ｆのような「ラウンドトップ」回路である。したがって、コネクタ４６０ａ及び４６０ｂは、イグナイタ幅方向軸に沿って湾曲した遠位側の端部４６５ａ及び４６５ｂと、イグナイタ幅方向軸に沿って湾曲したそれぞれの近位側の端部４６７ａ及び４６７ｂとを有する。同様に、脚部４６２ａ及び４６２ｂを接続するコネクタ４５６は、湾曲した遠位側の端部４５７及び湾曲した近位側の端部４５９を有する。抵抗加熱回路４５３の寸法、加熱域の長さｌｈｚ、脚部４５８ａ、４５８ｂ、４６０ａ、４６０ｂの幅、遠位コネクタエッジ４６５ａ、４６５ｂ、４５７の曲率半径、及び近位コネクタエッジ４６７ａ、４６７ｂ、及び４５９の曲率半径は、好ましくは、図３Ｅ及び３Ｆの導電性インク回路３４７の対応する部位及び寸法と同じである。したがって、図３Ｅ〜３ＦのＴＮＬラウンドトップの実施形態、並びに、図３Ｇ〜３ＨのＴＮＳラウンドトップの実施形態は実質的に同じ加熱特性を持つ。しかしながら、ＴＮＳラウンドトップイグナイタの実施形態はより短いため、ＴＮＬラウンドトップよりも小さい覆いに収まるであろう。
【００７０】
導電性インク回路３４７及び４４７のイグナイタの厚さ方向軸ｔに沿った導電性インクの組成及び厚さは、好ましくは導電性インク回路１４７と同じである。導電性インク回路３４７及び４４７は、好ましくは、図３Ａ、及び３Ｃ〜３Ｄのものと同じ組成のセラミックタイルの間に挟まれており、その結果作成されたイグナイタは、好ましくは同じ曲げ強度を有する。
【００７１】
図４を参照し、高温表面イグナイタ１１２を製造する例示的な方法１００２について説明する。第１の粉末加工ステップ１００４において、セラミックタイル１４０、１４２を形成するために用いられる化合物を含む粉末、及び、蒸留水又は脱イオン水が、それらの所望の重量パーセントに従って秤量され、アルミナ粉砕媒体を備えたボールミルに加えられる。ボールミルは密封され、粉末は均一な混合物を作るために回転攪拌される。次に、混合物を細かいメッシュスクリーンでふるいにかけ、大きく固い凝集物を取り除く。結合剤乳状液を更に添加して、最終的なスラリー又はスリップを形成する。次に、スリップはテープ成形によってグリーンイグナイタテープに成形される。テープ成形では、スリップがドクターブレードとＭｙｌａｒ（登録商標）シートとの間を通過して、連続的に厚くされたテープを形成する。テープのグリーン密度を更に高めるためにローラー圧縮を用いることがある。
【００７２】
あるいは、ステップ１００８で高せん断圧縮を行うことができ、この場合はスラリーを形成する必要がない。高せん断圧縮は、マサチューセッツ州ウィンチェンドンのＲａｇａｎ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，Ｉｎｃ独自の加工工程である。高せん断圧縮では、セラミック粉末と結合剤が高せん断力を用いて混合及び分散される。この材料は非常に高い粘度に維持され、非常に高いせん断力を受ける。粒子は沈降できず、ｚ方向軸（厚さ方向軸）に沿って粒子サイズ分布が不均一となることが防がれる。その結果得られたテープは等方性であり、この加工により、厚さの精密な制御が可能になる。次に、スクリーン印刷とダイシングの位置合わせを容易にするため、タイルを小さな正方形に切断し、レーザで印を付ける。
【００７３】
ステップ１００６で、インク成分が結合剤と混合され、ステップ１０１０で、インクがタイル上にスクリーン印刷され、乾燥される。次に、スクリーン印刷されたタイルは、結合剤の焼失に備えて、ブランクのカバータイル（すなわち、回路がスクリーン印刷されていない図３Ａのセラミックタイル１４０又は１４２）と積層される。（ステップ１０１２）。タイル１４０及び１４２は、この時点では「グリーン」（未焼結）タイルと呼ばれる。
【００７４】
ステップ１０１４において、グリーンタイルは、粉末調製工程で用いられた有機粉末に基づく所定の温度で空気中で燃焼される。結合剤の約６０〜８５％が除去される。残りの結合剤は、取扱い強度を提供するために必要となる。
【００７５】
次に、ステップ１０１６でホットプレスが実行される。このステップで、タイルは、ホットプレスダイに載せられ、制御雰囲気炉内に入れられる。酸素のない不活性環境を提供するため、炉内の空気を排気して窒素に置き換える。炉は通常、３回に渡って真空引きされ、窒素で充填される。炉は真空のまま、炉に電力が供給される。残った有機物の除去を補助するため、温度が１１００℃に達するまで炉は継続して真空にされる。このとき、炉は窒素で充填され、油圧ラムを介してパーツに圧力が加えられる。所望の圧力に達するまで、圧力は時間の経過とともにゆっくりと増加される。圧力は、１７８０℃で８０分間実施される焼結浸漬が完了するまで保持される。所定の温度に達するまで温度は制御され、所定の温度に達するとラムの圧力が解放され、炉への電力が遮断される。パーツが冷却されると、炉から取り出され、ダイシング操作に備えてクリーンアップされる。ステップ１０１８。ダイシング中には、ダイヤモンドダイシングソーを使用して個々の要素がタイルからダイシングされる。ダイシングソーカットを行う必要があるかどうかが決められるため、積層工程においてレーザで付けた印が用いられる。
【００７６】
各種要素に、Ｔｉ−Ｃｕ−Ａｇろう付けペーストを用いて電気端子がろう付けされ、外部リードを形成する（図示せず）。ろう付けされたイグナイタ要素は、アルミナ、ステアタイト、又はコーディエライトなどの適切なセラミックから形成されたセラミック絶縁体１１８内に組み立てられる。要素は、セラミックポッティングセメントを使用して絶縁体に接続される。
【００７７】
本開示の別の態様によれば、本明細書に記載のバーナアセンブリは、イグナイタ１１２の長時間の通電を回避する点火制御方式を用いて使用され得る。この態様によると、前述の種類のバーナ１１０が提供される。必要に応じてイグナイタ１１２を加熱するために、イグナイタ１１２は電源に選択的に接続される。ユーザ用制御装置（例えば、コンロのつまみ）が設けられ、ユーザがユーザ用制御装置で点火作動操作を実行しているとき、高温表面イグナイタ１１２は通電され、ユーザが点火作動操作の制御を実行していないとき、高温表面イグナイタ１１２の通電が停止される。一定の実施例では、ユーザ用制御装置は、点火作動操作中に高温表面イグナイタ１１２を選択的に電源と導通させるスイッチに操作可能に接続されている。点火作動操作は、コンロのつまみを「点火」設定に回すか、つまみを押し込んで保持することを含み得る。一定の実施例では、ユーザ用制御装置は、イグナイタ１１２に点火することと、バーナ１１０に調理用ガスを供給することの両方に関して操作可能である。
【００７８】
本開示の別の態様によれば、本明細書に記載されるバーナアセンブリはとろ火制御方式を用いて使用されうる。そのような例では、バーナ１１０へ供給される調理用ガスはパルス幅変調制御される。例えば、調理用ガスを第１期間にわたってバーナへ供給し、別の期間にわたって停止する、ということを交互の順番で行ってもよい。そのような例では、イグナイタ１１２は、好ましくは第１期間の間のみ通電される。
【００７９】
高温表面イグナイタのもう１つの利点は、導電性インク回路の抵抗率が温度に依存することである。この温度依存性は、炎が存在するかどうかを判断するために使用できる。炎がない場合、イグナイタの温度は、導電性インク回路の抵抗による発熱程度まで低下する。例えば、抵抗加熱部分を含む別の導電性インク回路がイグナイタ１１２上に提供され、回路の抵抗、抵抗の変化、又はその両方を測定することによって炎が存在するかどうかを決定するために使用され得る。あるいは、別のイグナイタ主部が同じ絶縁体又は隣接する絶縁体に提供され、炎の存在を感知するために使用され得る。一定の実施例では、炎が検出されないときに調理用ガスの流れを遮断する制御システムが提供され得る。
【００８０】
他の実施例によると、イグナイタ１１２は、初期点火中は全出力電力モードで動作し、調理中は低電力モード（第２モード）で動作する。低電力又は「調理」（第２）モードの高温表面イグナイタが受け取る平均（サイクルあたり）１２０Ｖ（ｒｍｓ）交流電圧の電力は、好ましくは、初期点火モード中にイグナイタ１１２が受け取る電力の９０パーセント以下、より好ましくは、初期点火モード中にイグナイタ１１２が受け取る電力の８０パーセント以下、更により好ましくは、初期点火モード中にイグナイト１１２が受け取る電力の７０パーセント以下である。
【００８１】
一定の実施例では、初期点火操作中、イグナイタ１１２は、第１（点火）操作モードで交流電源から全波交流電流を受け取り、第２（調理）操作モードで交流電源から半波整流交流電流を受け取る。イグナイタ１１２は、第２の操作モードの間、表面温度を調理用ガスの自己発火温度よりも高く維持するのが好ましい。
【００８２】
図５Ａ〜５Ｃを参照すると、様々なイグナイタ回路が図示されている。イグナイタ回路は、点火回路及び調理回路（又は、燃料停止時に調理用ガスを点火するのに充分な電力をイグナイタに供給し続ける「再点火回路」）を含む。イグナイタ回路２００、２１０、及び２３０は全て交流電源２０１を備え、これは、米国では、６０Ｈｚサイクルで１２０Ｖ（ｒｍｓ）の交流電圧が好ましい。電源は世界の地域に合わせて調整されるであろう。例えば、ヨーロッパでは、交流電源は５０Ｈｚで２４０Ｖ（ｒｍｓ）となる。
【００８３】
図５Ａのイグナイタ回路２００は、交流電源２０１と、高温表面イグナイタ１１２と、ダイオード２０２と、スイッチ２０４と、及び電流センサ２０７とを備える。イグナイタ１１２は、交流電源２０１と直列である。スイッチ極２０６及び２０８もまたイグナイタ回路２００の一部である。スイッチ２０４が開いているとき（極２０６又は２０８に接触していないとき）、例えば、対応するバーナ１１０がオフになっているときなどに、イグナイタ１１２の通電が停止される。
【００８４】
（再点火ではなく）初期点火操作中、スイッチ２０４は極２０６に接触し、極２０８を開いたままにする。したがって、前半サイクル中に、交流電流は点火回路を、端子２０３からスイッチ極２０６、ノード２０９に流れ、そして高温表面イグナイタ１１２を通って端子２０５に流れ、次に、後半サイクル中に反対方向に流れる。結果として高温表面イグナイタ１１２で検出される電圧信号は、図６Ａに示される全波信号である。
【００８５】
初期点火に続き、調理操作中に、スイッチ２０４は極２０８に接触し、極２０６を開いたままにする。つまり、極２０６からノード２０９までの分岐回路を電流が流れない。前半サイクル中に、電流は、電源２０１、極２０８、ダイオード２０２、及び高温表面イグナイタ１１２を通って調理回路（又は、イグナイタ１１２は燃焼停止時にガスを再点火する準備ができているので「再点火回路」）を流れる。ダイオードは一方向にのみ導通するため、交流電流の後半サイクル中、ダイオード２０２は導通せず、高温表面イグナイタ１１２に電流が流れない。結果として高温表面イグナイタで検出される電圧信号は、図６Ｂに示される形式の半波整流信号である。その結果、イグナイタには、スイッチ２０４が極２０６に接続された点火モードの全電圧サイクル中に得られる平均電力の半分が供給される。好ましい実施例では、スイッチ２０４が極２０６に接続された調理モードでは、高温表面イグナイタ１１２は、（定常状態の場合に）調理用ガスの自己発火温度よりも高い定常状態の表面温度に達する。同じ又は他の実施例では、１２０Ｖ交流電圧（ｒｍｓ）の調理モードにおいて、高温表面イグナイタ１１２の表面は、少なくとも１７００°Ｆ（約９２７℃）、好ましくは少なくとも１８００°Ｆ（約９８２℃）、より好ましくは少なくとも１９００°Ｆ（約１０３８℃）の定常状態表面温度に達する。好ましい実施例では、ガスバルブ１０２が閉じられると、スイッチ２０４は、イグナイタ１１２の通電を停止するため図５Ａに示される開位置に戻る。
【００８６】
電流センサ２０７（図示せず）は、イグナイタ１１２とノード２０９との間に提供され得る。電流センサ２０７は、高温表面イグナイタ１１２に電流が流れているかどうかを検出し、スイッチ２０４が極２０６又は２０８に接続されているときのイグナイタの故障を検出するために使用され得る。故障が発生した場合、電流センサ２０７は故障を示す信号を生成する。信号は、制御部１０４によって対応するガスバルブ１０２を閉じるために使用されることがあり、これによって、コンロが置かれた部屋が未燃焼ガスで充満されるのを防ぐ。
【００８７】
図５Ｂを参照すると、イグナイタ回路２１０の別の実施例が示される。回路２１０は、正端子２０３及び負端子２０５を有する電源２０１を含む。また、回路２１０は、イグナイタ１１２と、トライアック２１６と、トライアックゲート２１３と、及びトライアックゲート抵抗器２１４とを含む。イグナイタ１１２は、交流電源２０１と直列である。
【００８８】
初期点火モードでは、スイッチ２１１は極２２０に接触する。したがって、交流電流の全波サイクルが、電源２０１からスイッチ極２２０、ノード２１５、及びイグナイタ１１２に流れ、トライアック２１６及びゲート抵抗器２１４をバイパスすることで、点火回路を流れる。しかしながら、スイッチ２１１が極２１８に接触するとき、ゲート抵抗器２１４は、トライアックゲート２１３に、電源２０１の電圧よりも低い電圧を検出させる。トライアックゲート２１３の電圧がトライアックの閾値ゲート電圧Ｖｇを超えるまで、トライアック２１６は導通しない。トライアックゲート２１３の電圧がトライアックの閾値ゲート電圧を超えると、トライアック２１６は導通し、電流は、トライアック２１６、ノード２１５、及びイグナイタ１１２を通って、調理回路を電源２０１からスイッチ極２１８まで流れる。ダイオードとは異なり、トライアック２１６は、ゲートがトリガされている限り双方向に導通する。イグナイタ１１２での電圧信号は、図６Ｃに示される通りである。電源電圧がトライアックゲートでトライアックの閾値ゲート電圧Ｖｇを超えるのに充分高くなるまで、トライアック２１６には電流が流れず、イグナイタ１１２は事実上ゼロ又は非常に低い電圧を検出する。電源電圧によって、トライアックゲートがＶｇを超える電圧を検出すると、トライアック２１６は導通する。その結果、調理モード中にイグナイタ１１２が受け取る平均電力は、点火モード中の平均電力よりも低い。ゲート抵抗器２１４の抵抗値は、サイクル当たりの所望の平均電力をイグナイタ１１２に提供し、それによって、調理モード中のイグナイタ１１２の定常状態の表面温度を決定するように選択され得る。好ましい実施例では、調理用ガスバルブ１０２が閉じられると、スイッチ２１１は、図５Ｂに示される開位置に戻る。
【００８９】
図５Ｃを参照すると、点火回路２３０の第３の実施例が示される。この実施例によると、交流電源２０１が提供され、正端子２０３及び負端子２０５を含む。イグナイタ１１２は、交流電源２０１と直列である。イグナイタ回路２３０は、電源２０１と、極２３１及び２４０を有するスイッチ２４２と、トライアック２３２と、ダイアック２３４と、ダイアック抵抗器２３８と、及びコンデンサ２３６とを含む。初期点火モード中、スイッチ２４２は極２４０と接触しており、交流電流は、電源２０１からスイッチ極２４０、ノード２３７及び２３３、及び、イグナイタ１１２を通って点火回路を流れる。したがって、イグナイタ１１２は、図５Ａ〜５Ｂの回路と同様に、全波電源電圧を検出する。
【００９０】
調理モードの間、スイッチ２４２は極２４４と接触している。電源電圧がゼロから増加すると、コンデンサ２３６は飽和に達するまで充電する。電源電圧がコンデンサ２３６の飽和電圧を下回ると、ダイアック２３４の電圧は（コンデンサ２３６の蓄積エネルギーのため）最終的にダイアックブレークオーバ電圧に到達し、電流がゲート２３５に流れてゲートをトリガする。次に、トライアック２３２が導通し、電流が電源２０１からスイッチ極２４４、トライアック２３２を通って、ノード２３７、ノード２３３、そしてイグナイタ１１２を通って調理回路を流れるようになる。多くのトライアック２３２は対称的に導通しないが、ダイアック２３４はトライアック２３２の導通点を両方向により均一にする。抵抗器２３８の抵抗値は、ダイアック２３４が所与の交流電流サイクルでブレークオーバ電圧に達する際に影響を与える。したがって、抵抗器２３８の抵抗値は、調理モード中に高温表面イグナイタ１１２が所望の定常状態表面温度を達成するように選択され得る。好ましい実施例では、調理用ガスバルブ１０２が閉じられると、スイッチ２４２は、図５Ｃに示される開位置に戻る。
【００９１】
一定の実施例では、図５Ａ〜５Ｃのイグナイタ回路は制御部１０４（図１）に動作可能に接続され、制御部１０４は、バーナ１１０が点火しているかどうかを示す炎感知信号を受信する。このような実施例によれば、バーナ１１０が点火している場合、制御部１０４は対応するスイッチ２０４、２１１、２４２の位置を調節して回路を調理モードにし、前述のように、対応するイグナイタ１１２は全出力の交流電力未満の電力を受け取り、これによって、高温表面イグナイタ１１２は調理用アスの自己発火温度を超える定常状態の表面温度で通電され続ける。さらに、高温表面イグナイタ１１２に電流が流れているかどうかを判断するために、図５Ａ〜５Ｃのいずれかの回路と共に（イグナイタ１１２と直列で）電流センサを使用してもよい。電流が流れていない場合、電流センサは制御部１０４によって受信される信号を生成してもよく、制御部１０４は対応するガスバルブ１０２を閉じて、未燃焼ガスで台所が充満されるのを防ぐ。表４は、バーナ１１０の例示的な操作モードを示す。ユーザ用制御装置及び制御部１０４は、所望の操作モードを提供するように構成され得る。
【表４】
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【００９２】
「スイッチ位置」列は、図５Ａ〜５Ｃのスイッチ２０４、２１１、及び２４２を意味する。
【００９３】
表４によると、第１のスイッチ位置（位置０）においてガスバルブ１０２は閉じられ、イグナイタ１１２に交流電流（ＡＣ）は供給されない。図５Ａ〜５Ｃのイグナイタ回路で、スイッチ２０４、２１１、及び２４２は開いているはずである。
【００９４】
スイッチ２０４、２１１、及び２４２がそれぞれ点火位置（位置１）にあるとき、イグナイタ回路の点火回路が作動し、好ましくは、ガスバルブ１０２が開いてイグナイタ１１２に所望のガス流量を供給する。一定の実施例では、イグナイタ回路の点火回路の作動中に、ガス流量を点火ガス流量から変更するようにガスバルブ１０２を操作することはできない。
【００９５】
スイッチ２０４、２１１、及び２４２がそれぞれ調理位置（位置２）にあるとき、イグナイタ回路の調理回路が作動し、ガスバルブ１０２は全範囲に渡るガス流量を操作可能になる。調理回路が作動するとき、イグナイタ１１２のＬＥＬ／ＬＦＬとＵＥＬ／ＵＦＬとの間にある空気／ガス混合気をイグナイタ１１２に提供するのに充分な調理用ガスの流量がある場合、再点火が起こり得る。したがって、バーナクラウン１１３は、バーナへの調理用ガス流量が最低でも、点火を引き起こすのに充分な調理用ガス流量がイグナイタ１１２に提供されることを確実にするように設計されるのが好ましい。
【００９６】
コンロシステム１００は、バルブ１０２からそれぞれのバーナ１１０への調理用ガスの流れを調節し、イグナイタ１１２を通電するために、複数のユーザ用制御装置を含むのが好ましい。ユーザ用制御装置は、点火回路又は調理回路を選択的に通電させ（又はイグナイタ１１２への通電を停止し）、対応するガスバルブ１０２を開閉するために、イグナイタ回路スイッチ（例えば、スイッチ２０４、２１１、２４２）の位置を調節するよう操作可能である。
【００９７】
一定の実施例では、ユーザ用制御装置は、各バーナ１１０を点火モード、調理モード、及びオフモードにするように操作可能である。点火モードでは、イグナイタ１１２は、（例えば、図５Ａ〜５Ｃを参照して説明したように）いずれかの点火回路に動作可能に接続され、点火回路が使用する電源２０１から全電力を受け取るのが好ましい。調理モードでは、イグナイタ１１２は、（例えば、図５Ａ〜５Ｃを参照して説明したように）調理回路に動作可能に接続され、電源２０１から、調理用ガスの自己発火温度を超える定常状態のイグナイタ表面温度を維持するのに充分な電力であるが、低減された平均電力を受け取る。好ましくは、バーナ１１０は、バーナ１１０への調理用ガスの流量が最小で（バーナが「とろ火」に設定されているときなど）、イグナイタ１１２がその定常状態温度にあるとき、イグナイタ１１２へのガス及び空気の流量が、バーナ１１０へのガス流の再開から６秒以内、好ましくは５秒以内、更により好ましくは４秒以内で点火を引き起こすのに充分となるように設計される。同じ又は他の実施例では、定常状態で、イグナイタの表面温度は、好ましくは少なくとも１７００°Ｆ（約９２７℃）、より好ましくは少なくとも１８００°Ｆ（約９８２℃）、更により好ましくは少なくとも１９００°Ｆ（約１０３８℃）である。同じ又は他の実施例では、メタン又はブタン１４００の点火中、バーナ１１０への（供給ライン１２４を介した）総ガス流量は、１．８Ｌ／分以下、好ましくは１．０Ｌ／分以下であり、より好ましくは０．２Ｌ／分以下であり、ｎ−ブタン又はプロパンＨＤ−５の点火中、バーナ１１０への（供給ライン１２４を介した総ガス流量は、２．７Ｌ／分以下、好ましくは１．５Ｌ／分以下、より好ましくは０．３２Ｌ／分以下である。同時に、とろ火モード（又は別の低バーナガス流量モード）における、フルート１１７への体積ガス流量に対する、イグナイタオリフィス１３０を通るイグナイタ１１２への体積ガス流量の割合は、少なくとも０．００５５、好ましくは少なくとも０．０５、より好ましくは少なくとも０．４５である。
【００９８】
同じ又は他の実施例では、ユーザ用制御装置は、電源を高温表面イグナイタ１１２と導通させ、調理用ガスの供給源１０６を高温表面イグナイタ１１２と選択的に流体連結させるように操作可能である。同じ又は他の実施例では、ユーザ用制御装置は、第１の局面として、高温表面イグナイタ１１２に電力を供給するため、又は、点火回路及び調理回路のいずれかを選択するために操作可能で、さらに、第２の局面として、バルブ１０２を開くことによって調理用ガスを供給し、調理用ガスの高温表面イグナイタへの流量を調節するために操作可能である。好ましい実施例では、ユーザ用制御装置がイグナイタ１１２への通電を停止する位置にあるとき、ユーザ用制御装置はガスバルブ１０２を開く操作ができず、これによって、ユーザが未燃焼の調理用ガスで部屋を充満させることが防がれる。
【００９９】
一実施形態では、ユーザ用制御装置は、回転軸方向を中心とした回転及び回転軸方向に沿った位置変化など２つの局面で操作可能なつまみである。一実施例では、炎センサが設けられず、つまみは押し込むまで回転できない。つまみが押し込まれると、イグナイタ回路の点火回路が通電し、つまみは（例えば、戻り止めが押し込まれることで）点火ガス位置に回転可能になる。次に、つまみを押し込んだまま、ガスバルブを開くためつまみを点火位置まで回転させる。戻り止め又は同様の機構により、つまみが押し込まれている間はそれ以上の回転が防がれる。一旦つまみを放すと、ガスの流量を変えるためにつまみを回転することが可能になる。つまみを放すことで、イグナイタ回路が点火回路から調理回路に切り替わる。つまみが「オフ」位置に回転されると、イグナイタ回路は「オフ」モードに切り替えられ、ガスバルブ１０２が閉じられる。一定の好ましい実施例では、点火操作中のガス流量は、最高ガス流量よりも低く、「中」又は「弱」火設定のガス流量である。点火中の各バーナ１１０の供給ライン１２４への例示的な総ガス流量は、２．７Ｌ／分以下、好ましくは１．０Ｌ／分以下、より好ましくは０．２Ｌ／分以下である。
【０１００】
炎センサが設けられている場合、一実施例では、ユーザは、点火操作中にユーザ用制御装置を押し続ける必要はない。その代わりに、ユーザ用制御装置を一度押すとイグナイタ回路の点火回路が作動し、炎センサが炎を検出するか、ユーザ用制御装置が「オフ」の位置に戻るまで、点火回路は動作し続ける。点火回路の動作中、炎センサが炎を検出すると、制御部１０４は、イグナイタ回路の調理回路を作動させ、バーナ１１０を調理モードにし得る。バーナ１１０は、「オフ」位置に回されるまで調理モードを維持する。低電力再点火／調理モードを使用することで、点火完了後にイグナイタ１１２を全出力で通電し続けるのと比較して、イグナイタ１１２のサイクル寿命を大幅に延ばしながら、燃焼停止の場合の再点火システムの安全性が提供される。
【０１０１】
（実施例１）
４つの高温表面イグナイタは、図４の方法によってグリーンボディ窒化ケイ素イグナイタをホットプレス及び焼結することによって形成される。焼結後のイグナイタは、それぞれ０．０２インチ（約０．０５０８ｃｍ）、０．０２５インチ（約０．０６３５ｃｍ）、０．０３７インチ（約０．０９３９８ｃｍ）、及び０．０５４インチ（約０．１３７１６ｃｍ）の厚さを持つ。各イグナイタは、同じ室温抵抗（５０±２Ω）、同じセラミック体長、幅、及び組成、並びに同じインク組成を持つ。図７Ａに示すように、より薄いイグナイタは消費電力が幾分小さく、エネルギー消費の観点から望ましい。ただし、両電圧において、温度に達するまでの時間は、イグナイタ主部の厚さが有する強力な機能である。０．０２インチ（約０．０５０８ｃｍ）のイグナイタは各電圧において約２．５秒で目標温度に到達し、０．０５４インチ（約０．１３７１６ｃｍ）のイグナイタは各電圧において約１１秒で目標温度に到達する。このデータは、加熱の観点から、高温表面イグナイタを薄くし、温度に達するまでの時間をより短くすることが望ましいことを示している。
【０１０２】
（実施例２）
この実施例は、厚さ方向軸に沿って異なる厚さを有する高温表面イグナイタの熱管理に係わる。高温表面イグナイタの一定の構成要素は加熱されない。例えば、図２Ｅ及び２Ｆの絶縁体１１８は加熱されない。高温表面イグナイタ１１２の長時間の操作中に、絶縁体１１８、絶縁体１１８のイグナイタ電気端子ろう接部、及び絶縁体１１８の充填材料は非常に高温になることがあり、イグナイタの故障につながる可能性がある。イグナイタが長さ方向軸と幅方向軸に沿った一定の長さと幅を持ちながら、厚さ方向軸に沿って薄くなると、絶縁体の１１８絶縁効果は大きくなり、その結果、絶縁体１１８の表面温度が低くなる。前述の種類の導電性インク回路が埋設された窒化ケイ素セラミック体から形成された２つの高温表面イグナイタが用意される。インク組成は同一であり、導電性インクパターンは同じであり、同じ寸法を有する。ただし、第１のイグナイタは厚さ方向軸に沿って０．０５４インチ（約０．１３７１６ｃｍ）の厚さを持ち、第２のイグナイタは厚さ方向軸に沿って０．０２０インチ（約０．０５０８ｃｍ）の厚さを持つ。イグナイタは、同じ量と種類の充填材料を含む同じ絶縁体内に配置される。イグナイタには１２０Ｖ交流電圧が印加され、絶縁体１１８の外面の温度が約７０分間測定される。結果を図７Ｂに示す。０．０５４インチ（約０．１３７１６ｃｍ）のイグナイタの外面温度は、７０分間に渡って約１１８℃である。一方、０．０２０インチ（約０．０５０８ｃｍ）のイグナイタの外面温度は、全期間を通して約７２℃から７５℃である。したがって、より薄いイグナイタは、イグナイタの電気端子ろう接部、絶縁体、絶縁体の充填材料のいずれか、又はその全てを劣化させにくく、イグナイタの寿命を有益に延ばす。
【０１０３】
（実施例３）
４種類のイグナイタが用意され、各イグナイタは、その間に導電性インク組成物を有する２枚のセラミックタイルを含む。セラミックタイルは、８２パーセントの窒化ケイ素、１３パーセントの酸化イッテルビウム、及び５パーセントの二珪化モリブデン（それぞれ、イグナイタの重量パーセント）の本体で構成される。２つのイグナイタ（ＴＮＳラウンドトップ）に関して、全体的な（焼結後の）イグナイタの厚さは０．０２５インチ（約０．０６３５ｃｍ）、導電性インクの厚さは０．０００５インチ（約０．００１２７ｃｍ）、イグナイタの長さは１．１９インチ（約３．０２２６ｃｍ）、及び、導電性回路の長さは１．１０６インチ（約２．８０９２４ｃｍ）である。他の２つのイグナイタ（ＴＮＬラウンドトップ）に関して、全体的なイグナイタの厚さは０．０５５インチ（約０．１３９７ｃｍ）、導電性インクの厚さは０．０００５インチ（約０．００１２７ｃｍ）、導電性回路の長さは１．８１６インチ（約４．６１２６４ｃｍ）、及び、イグナイタの長さは１．９インチ（約４．８２６ｃｍ）である。
【０１０４】
各種類（ＴＮＬ及びＴＮＳ）の２つのイグナイタには、酸化イッテルビウム含有回路と酸化イッテルビウム非含有回路の２つの導電性インク回路のいずれかが備わる。酸化イッテルビウム含有回路は、７５パーセントの炭化タングステン、２０パーセントの窒化ケイ素、３パーセントの酸化イッテルビウム、及び２パーセントの炭化ケイ素（それぞれ導電性インクの重量パーセント）を含む。イッテルビウム非含有導電性インクは、７５重量パーセントの炭化タングステン、２３重量パーセントの窒化ケイ素、及び２重量パーセントの炭化ケイ素を含む。ＴＮＬラウンドトップイグナイタのインクパターンは、図３Ｅ及び３Ｆに示される通りである。ＴＮＳイグナイタのインクパターンは、図３Ｇ及び３Ｈに示される通りである。２つのＴＮＬイグナイタは、一方がイッテルビウムを含まない導電性インク組成物を有し、他方が酸化イッテルビウムを含む導電性インク組成物を有することを除いて、すべての点で同一である。２つのＴＮＳイグナイタは、同じ組成の違いを有することを除いて、すべての点で同一である。
【０１０５】
４種類のイグナイタをそれぞれ１８パーツ用意し、ライフサイクル試験を実施する。ライフサイクルテストでは、各パーツに１３２Ｖの電圧を断続的に３０秒のサイクルで印加する（つまり、各サイクルで電圧を３０秒間オン、３０秒間オフにする）。各イグナイタの種類の最初の故障（すなわち、イグナイタが点火に失敗する、又は、所望の温度に到達しない。これは導電性インク回路、イグナイタ主部の材料、又はその両方の破損が原因となり得る）が発生するサイクル数は、１８パーツのサンプルサイズで故障が発生する平均サイクル数と同様に決定される。結果を図８に示す。図８は、酸化イッテルビウム非含有導電性インク回路を有するイグナイタが、酸化イッテルビウム含有回路を有する同じイグナイタ主部の少なくとも６倍長い平均サイクル寿命を有するという予想外の結果を示している。最初に故障したパーツの寿命は、４種類のイグナイタのそれぞれで同様の結果を示している。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、導電性インクから酸化イッテルビウム及び他の希土類酸化物焼結助剤を排除することが、イグナイタの寿命の大幅な増加に関係すると考えられる。さらに、希土類酸化物焼結助剤を排除すると、インクからガラス相を排除することが促進されると考えられる。ガラス相が存在する場合、イグナイタの使用中に、共晶反応から再軟化を開始したり、他のガラス転移を起こしたりする可能性がある。ガラス相の塑性流動は短絡につながる可能性があり、最終的にはイグナイタが故障する原因となる。
【０１０６】
（実施例４）
この実施例は、加熱域の軸方向の脚部（例えば、コネクタ１６０ａ、１６０ｂ、３６０ａ、３６０ｂ、４６０ａ、４６０ｂ）間の移行部におけるインクパターンの影響を実証する。一方は図３Ｃ〜３Ｄそして他方は図３Ｅ〜３Ｆの導電性インクパターンを有する２種類のＴＮＬイグナイタが用意される。各イグナイタで使用されるインク組成は、実施例３に記載された酸化イッテルビウムを含まない組成である。セラミックタイルは実施例３に記載された組成を有し、各種類のイグナイタの総厚は０．０５５インチ（約０．１３９７ｃｍ）である。導電性インクパターンは、第１のイグナイタが図３Ｃ〜３ＤのＴＮＬフラットトップパターンを使用し、第２のイグナイタが図３Ｅ〜３ＦのＴＮＬラウンドトップパターンを使用することを除いて、各イグナイタで同一である。インクパターンの各区域の寸法は、図３Ｃ〜３Ｄ及び図３Ｅ〜３Ｆのパターンについて前述した通りである。脚部１５８ａ、１５８ｂ、１６２ａ、１６２ｂ及び３５８ａ、３５８ｂ、３６２ａ、３６２ｂは、それぞれ０．０１０インチ（約０．０２５４ｃｍ）の幅方向軸に沿った幅を有する。脚部１５８ｂと１６２ｂとの間及び１６２ａと１６２ｂとの間の幅方向軸に沿った間隔と同様に、脚部１５８ａと１６２ａとの幅方向軸に沿った脚部間の間隔は０．０２５インチ（約０．０６３５ｃｍ）である。図３Ｄを参照すると、第１のイグナイタのコネクタ１６０及び１６０ｂの遠位側の端部１６５ａ及び１６５ｂは真っ直ぐであり、０．０４５インチ（約０．１１４３ｃｍ）のイグナイタ幅方向軸に沿った幅を有する。ＴＮＬフラットトップイグナイタの加熱域長さｌｈｚは０．３５０インチ（約０．８８９ｃｍ）であり、ＴＮＬラウンドトップイグナイタの加熱域長さｌｈｚは０．３４４インチ（約０．８７３７６ｃｍ）である。近位側の端部１６７ａ及び１６７ｂは湾曲しており、曲率半径は０．０２５インチ（約０．０６３５ｃｍ）である。第３のコネクタ１５６の遠位側の端部１５６は、約０．０２５インチ（約０．０６３５ｃｍ）の幅方向軸に沿った幅を有する。コネクタ１５６の近位側の端部１５９の曲率半径は約０．０４５インチ（約０．１１４３ｃｍ）である。ＴＮＬラウンドトップイグナイタに関して、抵抗加熱部の脚部３５８ａ、３５８ｂ、３６２ａ、３６２ｂの幅は０．０１０インチ（約０．０２５４ｃｍ）であり、脚部間の間隔は０．０１８インチ（約０．０４５７２ｃｍ）である。遠位側の端部３６５ａ及び３６５ｂの曲率半径は０．０１９インチ（約０．０４８２６ｃｍ）であり、近位側の端部３６７ａ及び３６７ｂの曲率半径は０．００９インチ（約０．０２２８６ｃｍ）である。第３のコネクタ３５６の遠位側の端部３５９は、０．００９インチ（約０．０２２８６ｃｍ）の曲率半径を有し、近位側の端部３５７は、０．０１９インチ（約０．０４８２６ｃｍ）の曲率半径を有する。
【０１０７】
１０個のＴＮＬフラットトップイグナイタと１０個のＴＮＬラウンドトップイグナイタが用意される。各イグナイタには１３２Ｖの交流電圧が印加され、イグナイタの故障が検出されるまで３０秒間オン、３０秒間オフのサイクルを実施する。各種類のイグナイタについて、各種類のイグナイタの全ての検査済みパーツの平均ライフサイクル数と併せて、最も早い故障時の電圧サイクル数が記録される。
【０１０８】
表５にその結果を示す。
【表５】
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【０１０９】
ラウンドトップイグナイタは、フラットトップイグナイタと比較して、全ての検査済みパーツの最初の故障までのサイクル数と平均サイクル寿命との両方で予期しない改善を示した。いかなる理論にも拘束されることを望むものではないが、サイクル寿命の違いは、脚部１５８ａ及び１５８ｂからコネクタ１６０ａ及び１６０ｂへの急激な移行のために、フラットトップイグナイタに大きな熱応力が発生するという事実に起因すると考えられる。フラットトップ設計では、セラミック体と導電性インク回路との間の加熱及び冷却中の熱の不一致がより顕著であると考えられている。したがって、本明細書に記載の高温表面イグナイタを使用してコンロを点火する一定の実施例では、フラットトップ設計と比較して、ラウンドトップ設計が好ましい。
【０１１０】
したがって、本明細書に記載された本発明の実施形態は、本発明の原理の適用を例示するに過ぎないことを理解されたい。本明細書において示される実施形態の詳細の言及は、特許請求の範囲を制限することは意図しておらず、請求項自体が本発明に必須であるとみなされる特徴を記載している。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図２Ｆ】
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【図２Ｇ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図３Ｅ】
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【図３Ｆ】
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【図３Ｇ】
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【図３Ｈ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６Ａ】
2021519411.tif 000029
【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
2021519411.tif 000031
【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【国際調査報告】
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