用于灶具的热表面点火器制造技术

本公开示出并描述了用于灶具中的热表面点火器组件。热表面点火器包括具有嵌入式电阻热量生成电路的氮化硅陶瓷本体。点火器的厚度小于0.04英寸，并且当通电时，它们在4秒内达到超过2000

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于灶具的热表面点火器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2018年3月27日提交的美国临时专利申请号为62/648,574的美国临时专利申请和于2018年12月18日提交的美国临时专利申请号为62/781,588的美国临时专利申请的权益，这两个申请的每一者的全部内容以引用方式并入于此。


[0003]本公开涉及具有燃烧器的气体灶具，该燃烧器包括热表面点火器组件。

技术介绍

[0004]气体灶具包括一组燃烧器，每个燃烧器接收并点燃烹饪气体。燃烧器通常包括保持孔口的孔口保持器，气体通过该孔口进入燃烧器、冠部和冠部盖。冠部通常包括绕着其周长布置的多个槽纹(孔口)，燃烧气体在径向向外方向上引导通过该多个槽纹。气体经由孔口轴向地进入冠部，并且冠部盖坐落于孔口的顶上以将向上流动通过槽纹的气体在径向向外方向上进行重新引导。
[0005]通常，燃烧器还包括火花点火器以点燃烹饪气体。某些火花点火器包括小的弹簧加载锤，该弹簧加载锤在激活火花点火器时撞击压电晶体。锤和晶体之间的接触引起变形和大电势差。电势差形成放电和点燃气体的火花。最近，小变压器提供于点火电路中并且将120V输入电压加强至多10个数量级或更大以形成大电势差，该大电势差生成放电。
[0006]火花点火器各自通常以10000伏特至12000伏特的电势差产生火花。灶具上的每个燃烧器的所有点火器同时点火，而不考虑将气体引导至其的燃烧器。因此，每次火花点火事件涉及等于燃烧器的数量乘以10kV至12kV电势差每个点火器的总共电势差脉冲。这种大电势差脉冲生成电动势，该电动势可引起对电子部件的损坏并且导致控制板故障。此外，顾客通常抱怨，火花点火器的可听到咔嗒声令人讨厌。
[0007]热表面点火器为火花点火器的可能替代形式。热表面点火器用于点燃各种家用电器中的燃烧气体，包括火炉和衣物烘干机。一些热表面点火器(诸如碳化硅点火器)包括具有端子的半导电陶瓷本体，电势差施加横穿这些端子。流动通过陶瓷本体的电流引起该本体加热并增加温度，从而向燃烧气体提供点火源。
[0008]其它类型的热表面点火器(诸如氮化硅点火器)包括具有嵌入电路的陶瓷本体，电势差施加横穿该嵌入电路。在嵌入电路中流动的电流引起陶瓷本体加热并增加温度，从而向燃烧气体提供点火源。然而，将热表面点火器用于灶具应用中出现某些挑战。相比于诸如火炉、蒸煮器等应用的点火时间，用于点燃灶具燃烧器的所需点火时间通常为较短的。此外，点火器必须在其中工作的包壳将约束条件强加于点火器的长度、宽度和厚度。由于这些要求，许多现有热表面点火器缺乏许多灶具应用所需的结构强度和低点火时间的组合。
[0009]在灶具应用中，还期望的是具有一种用于在火焰丢失的情况下重新点燃烹饪气体的方法，和在一些情况下，还期望的是自动地检测火焰丢失。现有控制策略和系统未配置成重新点燃烹饪气体，或未在可接受时间量内重新点燃烹饪气体。还期望的是协调烹饪气体
的供应和热表面点火器的通电，和提供一种用户控制件，该用户控制件在点火、烹饪和重新点火期间提供此类协调。
[0010]现代灶具通常配置成使得，仅当气体流处于其最高设定值之一时发生点火。点火器通常经由冠部中的点火器孔口与气体源流体连通。在至燃烧器的较低气体流量下，气体压力可不足以允许气体和空气的可燃混合物形成于点火器附近。仅以高气体流的点火确保了，爆炸混合物将形成于点火器处并且提供了更可靠点火。然而，这浪费了气体，可形成意外气体点燃烟雾或可使房间充满未点燃气体，从而形成不期望室内环境。因此，还将期望的是提供一种包括热表面点火器的燃烧器系统，该热表面点火器以至燃烧器的较低气体流量点火或重新点火。
[0011]一些国家或地理区域具有行业标准，这些行业标准决定了点火器必须满足的点火时间和重新点火时间。在美国和加拿大，ANSI(美国国家标准协会)Z21.1-2016和CSA(加拿大标准协会)1.1-2016标准规定了家用烹饪气体器具。智利标准Nchl397规定了利用气态燃料进行烹饪的家用器具，并且墨西哥官方标准NOM-1010-SESH-2012规定了利用液化石油气或天然来烹饪食物的家用器具。在一些情况下，这些标准设定了最小点火时间、最小重新点火时间(火焰熄灭之后)，和用于使点火器重新通电的最小时间。例如，ANSI Z211.1-2016要求：点火和熄灭之后的重新点火在气体首先可用于燃烧器端口之后的四(4)秒内进行(以防止未燃烧烹饪气体填充灶具周围的区域)；和如果点火器在点火之后断电，那么必须在熄火之后的不超过0.8秒内重新通电。墨西哥官方标准NOM-1010-SESH-2012具有类似要求，然而智利标准Nchl397允许五(5)秒的点火时间。ANSI标准还规定了各种最小点火时间必须满足的低和高烹饪气体供应压力情形。以较低气体流量的点火或重新点火可影响燃烧器系统满足此类标准的能力。因此，将期望的是提供一种包括热表面点火器的燃烧器系统，该热表面点火器可以较低气体流量点火，同时还满足前述标准的一者或多者。
附图说明
[0012]图1为根据本公开的一个实施例的灶具(cooktop)系统示意图；
[0013]图2A为从包括烹饪气体供应系统的一部分的燃烧器系统的第一侧所截取的侧正视图；
[0014]图2B为从图2A视图的相对侧所截取的图2A的燃烧器系统的侧正视图；
[0015]图2C为包括热表面点火器、绝缘体和冠部凹陷部的第一示例性燃烧器组件的分解图，该冠部凹陷部用于容纳热表面点火器；
[0016]图2D为包括热表面点火器、绝缘体和保护壳体的第二示例性燃烧器组件的分解图，该保护壳体延伸自燃烧器组件以用于保护热表面点火器的远侧端部；
[0017]图2E为图2C的绝缘体的透视图；
[0018]图2F为图2D的绝缘体和远侧保护壳体的透视图；
[0019]图2G为图2C和图2D的燃烧器冠部的侧正视图；
[0020]图3A为用于本文所描述的燃烧器组件中的示例性热表面点火器的侧视图；
[0021]图3B为图3A的热表面点火器的修改示例，其中瓷砖具有不同厚度；
[0022]图3C为如沿着点火器厚度轴线t所观察的根据本公开的“长而薄的氮化物”(TNL)热表面点火器的横截面的俯视平面图，其中导电油墨加热区域腿部连接器的远侧端部为平
坦的；
[0023]图3D为图3C的热表面点火器导电油墨图案的俯视平面图；
[0024]图3E为用于TNL热表面点火器中的导电油墨图案的俯视平面图，其中加热区域腿部连接器的远侧端部沿着点火器的宽度方向为弯曲的；
[0025]图3F为图3E的导电油墨图案的远侧端部的俯视平面图；
[0026]图3G为用于“短而薄的氮化物”(TNS)热表面点火器中的导电油墨图案的俯视平面图，其中加热区域腿部连接器的远侧端部沿着点火器的宽度轴线为弯曲的；
[0027]图3H为图3G的导电油墨图案的远侧端部的俯视平面图；
[0028]图4为过程流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】rms下的，每个周期30秒的至少100000连续周期的寿命时间。20.根据前述权利要求中任一项所述的热表面点火器，其中所述点火器具有根据ASTM1161的不小于400MPa的弯曲强度。21.根据前述权利要求中任一项所述的热表面点火器，其中所述导电油墨图案具有50Ω至150Ω的室温电阻。22.根据前述权利要求中任一项所述的热表面点火器，其中包括所述导电油墨图案的导电油墨具有3.0
×
10-4
Ω-cm至1.2
×
10-3
Ω-cm的室温电阻率。23.根据前述权利要求中任一项所述的热表面点火器，其中所述点火器具有外表面，并且当经受102V AC rms的电势差时，所述外表面温度不超出2600
°
F。24.根据前述权利要求中任一项所述的热表面点火器，其中所述导电油墨图案具有沿着所述长度轴线的长度、一对端子、一对引线和电阻加热部段，所述电阻加热部段包括四个腿部，所述四个腿部沿着所述宽度轴线隔开并且各自具有沿着所述长度轴线的长度，并且所述电阻加热部段具有约0.19英寸至约0.40英寸的长度。25.根据权利要求24所述的热表面点火器，其中所述四个相邻腿部包括第一腿部、第二腿部、第三腿部和第四腿部，所述四个腿部沿着所述宽度轴线彼此隔开，所述第一腿部和所述第二腿部沿着所述宽度轴线彼此隔开并且在沿着所述导电油墨图案的所述长度轴线的远侧端部处通过第一连接部段进行连接，所述第三腿部和所述第四腿部彼此隔开并且在沿着所述导电油墨图案的所述长度轴线的远侧端部处通过第二连接部段进行连接，并且所述第二腿部和所述第三腿部通过第三连接部段进行连接，所述第三连接部段沿着所述长度轴线从所述第一连接部段和所述第二连接部段朝近侧隔开。26.根据权利要求25所述的热表面点火器，其中所述第一连接部段和第二连接部段具有沿着所述宽度轴线弯曲的远侧边缘。27.根据权利要求25所述的热表面点火器，其中所述第一连接部段和第二连接部段具有横穿所述宽度轴线笔直的远侧边缘。28.根据权利要求26或27中任一项所述的热表面点火器，其中所述第一连接部段和第二连接部段具有沿着所述宽度轴线弯曲的近侧边缘。29.根据权利要求25至28中任一项所述的热表面点火器，其中所述第三连接部段具有沿着所述宽度轴线弯曲的远侧边缘。30.根据权利要求25至28中任一项所述的热表面点火器，其中所述第三连接部段具有横穿所述宽度轴线笔直的远侧边缘。31.根据权利要求24至30中任一项所述的热表面点火器，其中所述四个腿部具有沿着所述宽度轴线的约0.08英寸至约0.12英寸的宽度。32.根据权利要求24至31中任一项所述的热表面点火器，其中所述四个腿部的每个腿部与所述四个腿部中的至少一个相邻腿部沿着所述宽度轴线隔开0.016英寸至0.020英寸的距离。33.一种制备热表面点火器的方法，所述方法包括：制备未烧结点火器，所述未烧结点火器包括具有导电油墨图案的第一瓷砖和第二瓷砖，所述导电油墨图案处于所述第一瓷砖和第二瓷砖之间，其中所述第一瓷砖和第二瓷砖包括氮化硅，所述未烧结点火器具有至少60％的理论密度的生坯密度和沿着厚度轴线的小
于0.04英寸的厚度，并且包括所述导电油墨图案的所述导电油墨包括氮化硅和碳化钨；和热压烧结所述未烧结点火器。34.根据权利要求32所述的制备热表面点火器的方法，其中制备包括第一瓷砖和第二瓷砖的未烧结点火器的步骤包括制备生坯点火器带材，所述生坯点火器带材具有至少60％的理论密度的生坯密度。35.根据权利要求32或权利要求34所述的制备热表面点火器的方法，其中制备具有至少60％的理论密度的生坯密度的生坯点火器带材的步骤包括：形成包括氮化硅、碳化钨和粘结剂的粉浆；和利用选自辊压实和流延法的成形过程使所述粉浆形成为所述生坯点火器带材。36.根据权利要求32至35中任一项所述的方法，还包括使所述第一瓷砖和第二瓷砖与所述生坯点火器带材分离，将所述导电油墨图案印刷于所述第一瓷砖和第二瓷砖中的一者的表面上，和将所述第一瓷砖和第二瓷砖的另一者层合于所述第一瓷砖和第二瓷砖的所述一者的表面上。37.根据权利要求32至36中任一项所述的方法，其中热压烧结所述未烧结点火器的步骤包括在氮气气氛条件下以约1700℃至约1900℃的温度将规定机械压力施加至所述未烧结点火器约1小时至约三小时的时段。38.一种热表面点火器系统，包括：热表面点火器，所述热表面点火器具有陶瓷本体，所述陶瓷本体具有嵌入导电油墨电路；点火电路，所述点火电路包括交流电源和所述热表面点火器，其中所述热表面点火器系统在三种操作模式之间为选择性地可切换的，使得在所述第一操作模式，所述热表面点火器从所述交流电源接收由第一波形所限定的第一交流电，在所述第二操作模式，所述热表面点火器从所述交流电源接收由第二波形所限定的第二交流电，和在所述第三操作模式，所述热表面点火器未通电。39.根据权利要求38所述的热表面点火器系统，所述点火电路还包括二极管，其中在所述第一操作模式，所述二极管与所述交流电源电连通并且所述热表面点火器与所述二极管电连通，在所述第二操作模式，所述热表面点火器与所述交流电源电连通并且所述二极管未与所述交流电源电连通，和在所述第三操作模式，所述热表面点火器和所述二极管均未与所述交流电源电连通。40.根据权利要求38或39所述的热表面点火器系统，其中所述交流电源具有120V交流电的均方根电压，并且当从所述第三操作模式切换至所述第二操作模式时，所述热表面点火器在不超过4秒内达到至少1400
°
F的温度。41.根据权利要求40所述的热表面点火器系统，其中当从所述第三操作模式切换至所述第二操作模式时，所述热表面点火器在不超过2秒内达到至少1400
°
F的温度。42.根据权利要求38至41中任一项所述的热表面点火器系统，其中在所述第二操作模式，所述热表面点火器的表面具有不超过约2600
°
F的稳态温度。43.根据权利要求38至42中任一项所述的热表面点火器系统，其中在所述第一操作模式，所述热表面点火器的表面具有至少约1700
°
F的稳态温度。44.根据权利要求38和40至43中任一项所述的热表面点火器系统，所述点火电路还包
括具有栅极的双向晶闸管、双向晶闸管栅极电阻器以及第一节点，其中在所述第一操作模式，所述热表面点火器与所述交流电源和所述第一节点电连通，所述双向晶闸管栅极电阻器与所述栅极和所述第一节点电连通，并且所述双向晶闸管与所述第一节点和所述交流电源电连通。45.根据权利要求38和40至43中任一项所述的热表面点火器系统，所述点火电路还包括双向触发二极管、具有栅极的双向晶闸管、双向晶闸管栅极电阻器、电容器、第一节点、第二节点、第三节点和第四节点，其中在所述第一操作模式，所述热表面点火器与所述交流电源和所述第一节点电连通，所述双向晶闸管栅极电阻器与所述第一节点和所述第二节点电连通，所述双向触发二极管与所述双向晶闸管栅极和所述第二节点电连通，所述双向晶闸管与所述第二节点和所述第三节点电连通，所述电容器与所述第四节点和所述第二节点电连通，并且所述第四节点与所述第三节点和所述交流电源电连通。46.一种燃烧器系统，包括：根据权利要求38所述的热表面点火器系统；燃烧器冠部，所述燃烧器冠部具有周长并包括多个燃烧器端口，所述多个燃烧器端口绕着所述周长和点火器端口来布置；烹饪气体源，所述烹饪气体源选择性地流体联接至所述多个燃烧器端口...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：艾斯彼控股，耐催德点火器有限公司的商定名称，
类型：发明
国别省市：