점화기 쉴드{Igniter shields}
점화기, 특히 비-파일럿식 라이트 점화기(non-pilot light igniter)는 가스연소로(gas-fired furnace), 스토브, 의류 건조기 등과 같은 산업용 및 가정용 가스 연소 기구에 사용되어 왔다. 도 1a는 종래의 점화기(100)를 도시하며, 이 점화기는 점화기 요소(106)를 보호하는 점화기 쉴드(101; 도 1b 참조) 내에 실질적으로 배치된 점화기 요소(106)를 포함한다. 일반적으로, 점화기 요소(106)는 크라우쳐(Croucher) 등에게 1999년 4월 6일 허여되어 미국 매사추세츠 우스터 소재의 생-고뱅 인더스트리얼 세라믹스 인코포레이티드에 양도된 미국 특허 제 5,892,201호("'201 특허")에 공개된 바와 같은 세라믹 점화기 요소이다. 상기 특허는 특히 저항값이 높은 중간 부분("고온 영역(hot zone)"으로도 알려져 있음)에 커플링된 한 쌍의 전도성 단부 부분을 포함하는 세라믹제 점화기 요소를 공개한다. 세라믹제 점화기 요소의 전도성 단부 부분은 각각의 도선에 연결되고 전압이 이에 가해지고, 세라믹제 점화기의 고온 영역의온도가 상승하여, 가스를 점화하는데 적합한 안정적이고 높은 온도를 내는데 충분한 에너지를 방사한다. 유사하게, 점화기 요소(106)는 고온 영역(도시되지 않음)에 커플링된 전도성 단부 부분(도시되지 않음)을 포함한다. 상세하게는, 점화기 요소(106)의 전도성 단부 부분은 각각의 도선(110)에 연결된다. 도선(110)이 연결되는 점화기 요소(106)의 일부분(도면부호 붙이지 않음)은 일반적으로 세라믹제 슬리브(108; "블록"으로도 알려져 있음) 내에 접합(cemented)되어, 점화기 요소(106)의 나머지 부분(도면부호 붙이지 않음)이 블록(108)의 일단부(도면부호 붙이지 않음)로부터 연장하게 한다. 또한, 도선(110)은 블록(108)의 길이에 걸쳐 지나가며 블록(108)의 반대쪽 단부(도면부호 붙이지 않음)로부터 연장한다. 따라서, 적합한 전압이 도선(110)을 걸쳐 가해질 때, 전류가 도선(110)으로부터 점화기 요소(106)의 전도성 단부 부분 중의 하나에 흐르고, 점화기 요소(106)의 고온 영역을 통해 흘러 고온 영역의 온도가 상승하게 하고, 점화기 요소(106)의 다른 전도성 단부 부분에 흐르고, 다른 도선(110)에 흐른다. 종래의 점화기 요소는 손상 또는 파손될 수 있으므로, 점화기(100)는 쉴드(101)를 구비한다. 예를 들어, 도 1b에 도시된 바와 같이, 종래의 쉴드(101)는 일반적으로 금속 시트 재료(metal sheet stock)로부터 타출(stamping out)되며, 상기 금속 시트는 통상적으로 고온 합금(high temperature metal alloy)이다. 상세하게는, 쉴드(101)는 제 1 부분(102a)과 제 2 부분(102b)을 포함하며, 한 쌍의 슬롯(105)이 제 1 부분(102a)과 제 2 부분(102b) 사이에 형성된다. 쉴드(101)가 금속 시트 재료로부터 타출된 후에, 쉴드(101)의 제 1 부분(102a)과 제 2 부분(102b)은 통상적으로 도 1a에 도시된 바와 같은 실질적으로 관형(管形) 부재로 형성된다. 그 다음에, 절연 블록(108)이 쉴드(101)의 관형 제 2 부분(102b)으로 압입되어, 점화기 요소(106)가 쉴드(101)의 관형 제 1 부분 내에 배치되게 한다. 도 1b에 도시된 바와 같이, 다수의 임의로 이격된 개구(104; hole)가 통상적으로 종래의 쉴드(101)의 제 1 부분(102a)을 관통해 형성된다. 따라서, 점화기 요소(106)가 도 1a에 도시된 바와 같이 쉴드의 제 1 관형 부분(102a) 내에 배치될 때, 점화기(100) 주위의 가스와 공기(도시되지 않음)가 다수의 개구(104)를 통해 점화기 요소(106)로 흘러, 이후에 가스가 점화되기 쉽게 한다. 그러나, 도 1a에 도시된 바와 같은 종래의 점화기(100)가 특정한 결함을 가질 수 있음이 현재 알려져 있다. 예를 들어, 쉴드(101)를 만드는데 필요한 공구를 설정하는 단계, 금속 시트 재료로부터 쉴드(101)를 타출하는 단계, 쉴드(101)의 관형 제 1 및 제 2 부분(102a, 102b)을 형성하는 단계를 포함하는 쉴드(101) 제조 공정에 비교적 많은 비용이 소요되므로, 쉴드(101)는 점화기(100)의 비용을 상당히 증가시킨다. 또한, 몇몇 응용예에서, 점화기(100) 주위에 불충분한 양의 기상 연료 및 공기가 쉴드(101) 내에 형성된 다수의 개구(104)를 통해 점화기 요소(106)에 흘러들어와, 점화기 요소(106)가 가스를 연속적으로 점화시키는데 실패하게 한다. 점화기 요소(106)로의 냉각 기류의 부족 또한 점화기(100)가 과열되어 조기소화(prematurely burnout)되게 하여, 점화기(100)를 사용하는 비용이 증가한다. 그러므로, 점화기가 점화기 요소와, 이 점화기 요소를 우연한 손상 및 파손으로부터 보호하는 쉴드를 갖게 하는 것이 바람직하다. 이러한 점화기는 제조 및 사용하는데 있어 비교적 저렴하다. 또한, 점화기가 점화기 요소와, 점화 특성이 개선된 점화기 요소를 보호하는 쉴드를 갖게 하는 것이 바람직하다.
본 발명은 일반적으로 기상 연료(gaseous fuel)에 대한 것이며, 보다 상세하게는 점화기 요소와, 이 점화기 요소를 보호하는 쉴드(shield)를 포함하는 점화기에 대한 것이다.
도 1a는 종래의 점화기 쉴드를 포함한 종래의 점화기의 측면도. 도 1b는 금속 시트 재료로부터 타출된 도 1a에 도시된 종래의 점화기 쉴드의 평면도. 도 2는 본 발명에 따른 점화기 쉴드의 제 1 실시예를 포함하는 점화기의 측면도. 도 3a는 금속 시트 재료로부터 타출된 도 2에 도시된 점화기 쉴드의 평면도. 도 3b는 한 쌍의 관형 부분으로 형성된 도 3a의 점화기 쉴드의 측면도. 도 3c는 도 3b의 점화기 쉴드의 개략 평면도. 도 4는 본 발명에 따른 제 2 실시예의 점화기 쉴드를 포함하는 점화기의 측면도. 도 5a는 본 발명에 따른 제 3 실시예의 점화기 쉴드를 포함하는 점화기의 측면도. 도 5b는 도 5a의 점화기의 평면도. 도 6은 도 3a에 도시된 점화기 쉴드의 다른 실시예의 평면도. 도 7은 도 6에 도시된 점화기 쉴드의 다른 실시예의 평면도.
본 발명은 차폐된 점화기 요소의 점화 특성을 개선하고 점화기의 수명을 증가시키기 위해 나선형 패턴으로 자국이 그 개구를 통해 나있는 하나 이상의 개구를 갖는 점화기 쉴드를 포함하는 점화기를 제공한다. 또한, 본 발명은 비교적 저렴하게 점화기를 제조하는 단순화된 공정을 제공한다. 본 발명의 제 1 실시예에 따르면, 점화기는 기상 연료를 점화하는데 적합한 점화기 요소와, 점화기 요소를 보호하는 관형 쉴드를 포함한다. 점화기 요소는 쉴드의 종방향 축을 따라 배치된다. 쉴드는 쉴드를 통해 일정 방향의 나선형 통로를 형성하는 하나 이상의 개구를 포함한다. 본 발명의 제 2 실시예에 따르면, 점화기는 가스를 점화시키는 점화기 요소와, 점화기 요소를 보호하는 코일 또는 스프링 타입의 요소를 포함한다. 점화기 요소는 나선형 코일의 종방향 축 상에 배치된다. 본 발명의 제 3 실시예에 따르면, 점화기는 가스를 점화시키는 점화기 요소와, 점화기 요소를 보호하는 원통형 절연 슬리브를 포함한다. 슬리브는 점화기 요소의 일부분을 가스에 노출시키기 위해 그 안에 형성되는 하나 이상의 개구를 포함한다. 본 발명의 쉴드는 원하지 않은 손상 및 파손으로부터 점화기 요소를 보호하며, 가스 및 공기가 점화기 요소에 최적으로 유동하게 하여 이후에 가스가 용이하게 점화할 수 있게 한다. 또한, 점화기 요소에 대한 최적의 냉각 기류는 점화기 요소가 과열하는 것을 방지하여, 점화기의 가용 수명을 증가시킨다. 본 발명의 제 4 실시예에 따르면, 본 발명의 점화기 제조 방법은 금속 시트 재료로부터 쉴드를 타출하는 단계와, 쉴드를 실질적으로 관형인 부분으로 형성하는 단계와, 관형 쉴드의 종방향 축 상에 점화기 요소를 배치하는 단계를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 소결 세라믹제 점화기용의 신규한 쉴드 요소를 제공한다. 본 발명의 점화기 쉴드는 몇가지 뚜렷한 특징을 갖는다. 제 1 특징은, 점화기 쉴드가 쉴드의 실제 길이에 걸쳐 하나 이상의 나선 형상의 개구들을 갖는 것이다. 다른 특징은, 나선형 쉴드가 코일 또는 스프링과 유사한 디자인이라는 것이다. 본 발명의 또다른 특징은, 점화기 쉴드가 하나 이상의 개구가 쉴드를 통해 형성되며, 세라믹 블록 요소 내에 모놀리스 구조(monolithically)로 형성된다는 것이다. 도면에서 보다 상세히 참조하면, 도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 점화기 쉴드(201)를 포함하는 점화기(200)의 측면도를 도시한다. 실시예에서, 점화기(200)는 크라우쳐 등에게 1999년 4월 6일 특허허여되고 본원에 참고문헌으로 포함되는 미국 특허 제 5,892,201호("201 특허")에 공개된 세라믹제 점화기 요소와 같은 점화기 요소(206)를 포함한다. 따라서, 점화기 요소(206)는 통상적으로 저항값이 매우 높은 중간 부분(도시되지 않음)에 커플링된 전도성 단부 부분(도시되지 않음)을 포함하며, 상기 중간 부분은 "고온 영역(hot zone)"으로도 알려져 있다. 상세하게는, 점화기 요소(206)의 전도성 단부 부분은 각각의 도선(210)에 연결된다. 그 다음에, 도선(210)이 연결된 점화기 요소(206)의 일부(도면부호 붙이지 않음)가 예를 들어 세라믹 슬리브("블록"으로도 알려져 있음) 내에 적합한 접착제를 사용하여 접합되어 장착되고, 이에 의해 점화기 요소(206)의 나머지 부분(도면부호 붙이지 않음)이 블록(208)의 일단부(도면부호 붙이지 않음)로부터 연장한다. 또한, 도선(210)은 블록(208)의 길이에 걸쳐 지나가고 블록(208)의 반대쪽 단부(도면부호 붙이지 않음)로부터 연장한다. 점화기 요소(206)는 종래의 것이며, 그러므로 점화기 요소(206)를 제공하는데 사용되는 특정한 구조는 본 발명의 양호한 실시예에 중요하지 않으며 상이한 형태를 취할 수 있다. 종래의 점화기 요소(206)는 빈번하게 사고로 인한 손상 또는 파손을 입기 때문에, 점화기(200)는 쉴드(201)를 구비하며, 이 쉴드는 임의의 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 제 1 실시예의 쉴드(201)에서, 쉴드(201)는 바람직하게는 점화기 요소(206)를 뜻하지 않은 손상 또는 파손으로부터 보호하는데 충분한 경도만을 갖는 것이 아니라 쉴드(201)를 용이하게 형성한 후에 쉴드(201)를 점화기(200)에 통합시키기 위한 전성(malleable)을 가지는 재료로 이루어진다. 예를 들어, 제 1 실시예의 쉴드(201)는 바람직하게는 예를 들어, 인코넬 TM (INCONEL TM ) 또는 캔설 TM (KANTHAL TM ) 합금과 같은 고온 합금으로 이루어진다. 상세하게는, 쉴드(201)는 제 1 관형 부분(202a), 제 2 관형 부분(202b)과,제 1 및 제 2 관형 부분(202a, 202b)을 연결하는 선택적인 연결 부분(216)을 포함한다. 쉴드(201)의 제 1 및 제 2 관형 부분(202a, 202b) 모두 실질적으로 원형인 단면(도 3c의 상응하는 요소(302a, 302b) 참조)을 가져, 각각의 직경을 갖는다. 보다 상세하게는, 제 2 관형 부분(202b)의 실질적으로 원형인 단면에 의해 형성된 직경은 바람직하게는 절연 블록(208)의 직경보다 약간 작다. 이는 블록(208)이 제 2 관형 부분(202b)에 압력끼워맞춤(press-fit)되게 하여, 점화기 요소(206)가 도 2에 도시된 바와 같이 쉴드(201)의 제 1 관형 부분(202a) 내에 배치되게 한다. 또한, 제 2 관형 부분(202b)은 바람직하게는 블록(208)이 그 안에 압력끼워맞춤될 때 제 2 부분(202b)이 휠 수 있게 하는 비교적 좁고 기다란 갭(214)을 포함한다. 쉴드(201)는 사고로 인한 손상 또는 파손으로부터 점화기 요소(206)를 보호할 뿐만 아니라, 점화기(200)를 목적하는 산업용 또는 가정용 가스 연소 기구(도시하지 않음)에 용이하게 장착할 수 있게 한다. 예를 들어, 블록(208)이 그 안에 압력끼워맞춤된 점화기 쉴드(201)의 제 2 관형 부분(202b)은 가스 연소 기구의 장착 구조물(도시하지 않음)에 적합하게 커플링될 수 있는 튼튼한 손잡이(rigid handle) 역할을 한다. 제 1 관형 부분(202a)의 실질적으로 원형인 단면에 의해 형성되는 직경은 바람직하게는 제 2 관형 부분(202b)의 단면에 의해 형성되는 직경보다 크다. 이는 금속제인 제 1 부분(202a)과 점화기 요소(206) 간에 충분한 간극을 주어, 그 사이의 용량성 커플링(capacitive coupling)을 감소시키고 전기 방전이 일어나는 것을 감소시킨다. 일반적으로 고전압의 점화기 요소(206)는 각각의 제 1 관형 부분(202a)과 점화기 요소(206) 간에 보다 큰 간극을 필요로 한다. 또한, 쉴드(201)는 바람직하게는 일정 정도의 정전기 차폐를 제공하기 위해 적합하게 접지된다. 제 1 관형 부분(202a)의 직경이 더 크면 가스 및 공기가 점화기 요소(206)로 유동하기 쉬워진다. 또한, 제 2 관형 부분(202b)과 유사하게, 제 1 관형 부분은 바람직하게는 제 1 부분(202a)이 휠 수 있게 하여 제 1 부분(202a)의 직경이 형성될 수 있게 하여, 그 안에 배치된 점화기 요소(206)와 제 1 부분(202a) 간의 간극이 점화기 요소(206)의 전압 특성에 따라 적절하게 조정될 수 있게 하는 비교적 좁고 기다란 갭(212)을 포함한다. 쉴드(201)의 제 1 실시예에서, 다수의 슬롯(204)이 제 1 관형 부분(202a)을 통해 형성되어, 쉴드(201)의 제 1 부분(202a)에 개방된 나선형 패턴(open spiral pattern)을 형성한다. 상세하게는, 각각의 슬롯(204)은 제 1 관형 부분(202a)을 통해 대각선으로 형성된 비교적 좁은 개구 또는 통로이다. 또한, 대각선 슬롯(204)은 바람직하게는 제 1 관형 부분(202a)의 실제 폭(W)에 걸쳐 평행하다(도 3a 참조). 결과적으로, 다수의 슬롯(204)은 제 1 관형 부분(202a)의 종방향 축(도시되지 않음) 둘레의 경로의 적어도 일부분에서 감겨, 제 1 관형 부분(202a)의 실제 길이(L)를 따라 상술한 개방된 나선형 패턴을 형성한다. 따라서, 점화기 요소(206)가 도 2에 도시된 바와 같이 제 1 관형 부분(202a) 내에 배치될 때, 점화기(200) 주위의 가스 및 공기(도시되지 않음)가 갭(212)과 다수의 슬롯(204)을 통해 점화기 요소(206)로 유동하여 이후에 가스가 점화하기 쉽게 된다. 점화기 쉴드(201)가 개방된 나선형 패턴으로 점화기 요소(206)를 적어도 부분적으로 가로지르는 다수의 슬롯(204)을 갖는 제 1 관형 부분(202a)을 구비하면 점화기(200)의 점화 특성이 상당히 개선됨이 밝혀졌다. 또한, 이러한 기대하지 않은 결과는 제 2 관형 부분(202b)의 직경에 대한 제 1 관형 부분(202a)의 직경 증가, 제 1 관형 부분(202a)에 의해 형성된 기다란 갭(212)의 치수, 다수의 슬롯(204)에 의해 형성되는 개방 나선형 패턴의 결과에 적어도 부분적으로 기인한 것으로 사료되며, 상기 개방 나선형 패턴은 가스 및 공기의 와류가 쉴드(201) 내 및 점화기 요소(206) 주변에 형성되게 하여 벤츄리 튜브와 유사하게 유속을 증가시키고 쉴드(201) 내의 가스 및 공기의 압력을 감소시켜, 점화기(200) 주변의 가스 및 공기를 갭(212)과 다수의 슬롯(204)을 통해 점화기 요소(206)로 끌어당기는 흡인력을 발생시키는 것으로 사료된다. 다수의 슬롯(204)에 의해 형성된 개방 나선형 패턴은 점화기(200) 주위의 가스 및 공기가 점화기 요소(206)를 향해 인입되게 한다. 점화기(200)는 종래의 시스템이 실패했던 많은 응용예에서 가스를 성공적으로 점화시킬 것으로 기대된다. 또한, 점화기 요소(206)를 향한 기류가 증가되면, 점화기 요소(206)가 과열되는 것이 감소되어, 점화기(200)가 조기 소화되는 것이 방지된다. 본 발명의 차폐된 점화기(200)의 제조 방법이 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 설명된다. 상술한 바와 같이, 차폐된 점화기(200)의 점화기 요소(206)는 공지된 것이다. 따라서, 차폐된 점화기(200)의 제조 방법의 제 1 단계는 종래의 점화기 요소(206)를 구비하는 것을 포함한다. 다음에, 쉴드(201)가 상술한 고온 합금일 수 있는 금속 시트 재료로부터 타출된다. 상세하게는, 도 3a는 타출된 쉴드(201)에 대응하는 쉴드(301)를 도시한다. 쉴드(301)는 제 1 부분(302a), 제 2 부분(302b)과, 제 1 및 제 2 부분(302a, 302b) 사이에 형성된 한 쌍의 슬롯(305)을 포함하여, 연결 부분(316)을 형성한다. 또한, 다수의 대각선 슬롯(304)은 바람직하게는 쉴드(301)가 금속 시트 재료로부터 타출될 때 쉴드(301)의 제 1 부분(302a)에 형성된다. 상세하게는, 대각선 슬롯(304)은 쉴드(301)의 제 1 부분(302a)에 걸쳐 각각 타출된 제 1 부분(302a)의 에지(도면부호 붙이지 않음)로부터 약 45°의 각도로 형성되어, 제 1 부분(302a)의 폭(W)을 따라 비스듬하게 경사진 다수의 슬롯(304)을 형성한다. 쉴드(301)의 제 1 부분(302a)에 형성된 대각선 슬롯(304)의 전체 개수는 일반적으로 제 1 부분(302a)의 실체 치수에 의존하며, 즉 점화기 요소(206)의 길이에 일반적으로 따른다(도 2 참조). 양호한 실시예에서, 가능한 한 많은 개수의 대각선 슬롯(304)을 제 1 부분(302a)에 형성하면서, 쉴드(301)의 구조적 완전성을 유지한다. 특히, 약 25mm 내지 약 30mm의 전형적인 길이를 갖는 점화기 요소(206; 도 2 참조)에 대해 제 1 부분(302a)의 유용한 실제 치수는 약 30mm 내지 약 60mm이다. 따라서, 다수의 대각선 슬롯(304)의 피치는 바람직하게는 약 30° 내지 약 50°의 범위이고, 보다 바람직하게는 약 40° 내지 약 45°의 범위이다. 또한, 각각의 대각선 슬롯(304)의 폭은 바람직하게는 약 1mm 내지 약 5mm의 범위이고, 보다 바람직하게는 약 2mm 내지 약 4mm의 범위이다. 쉴드(301)가 금속 시트 재료로부터 타출된 후, 쉴드(301)의 제 1 및 제 2 부분(302a, 302b)은 도 3b에 도시된 바와 같이, 실질적으로 관형인 부분(302a, 302b)으로 형성된다. 특히, 제 1 관형 부분(302a)은 제 1 관형 부분(302a)의 직경을 이후에 조정하기 위해 휠 수 있도록 하는 갭(312)을 포함하도록 형성된다. 유사하게, 제 2 관형 부분(302b)은 이후에 블록(208; 도 2 참조)을 제 2 관형 부분(302b)으로 압력끼워맞춤하기 위해 휠 수 있도록 하는 갭(314)을 포함하도록 형성된다. 보다 상세하게는, 쉴드(301)의 제 1 및 제 2 부분(302a, 302b)은 관형 부분(302a, 302b)으로 형성된다. 연결 부분(316)은 바람직하게는 제 1 부분(302a)과 제 2 부분(302b)이 동심적인 관계가 되도록 하는 각도를 갖는다. 예를 들어, 도 3c는 동심관계의 제 1 및 제 2 관형 부분(302a, 302b)을 포함하는 점화기 쉴드(301)의 개략 상부 평면도를 도시한다. 제 1 및 제 2 관형 부분(302a, 302b)의 동심관계는 이후에 점화기 요소(206; 도 2 참조)를 쉴드(301)에 합체하는 것을 용이하게 한다. 다음에, 절연 블록(208; 도 2 참조)이 쉴드(301)의 제 2 관형 부분(302b)으로 압력끼워맞춤되어 점화기 요소(206; 도 2 참조)가 쉴드(301)의 제 1 관형 부분(302a) 내에서 축방향으로 배치되고 도선(210; 도 2 참조)이 제 2 관형 부분(302b)의 자유단(도면부호 붙이지 않음)으로부터 연장한다. 제조된 차폐 점화기(200; 도 2 참조)는 이제 대상(target)인 산업용 또는 가정용 가스 연소 기구에 장착할 준비가 되었다. 점화기 요소와 본 발명의 제 1 실시예의 점화기 쉴드를 포함하는 점화기가 종래의 점화기에 대해 상당한 장점을 갖는다는 앞서의 상세한 설명에 이어서, 예를 들어, 의도하지 않은 손상 또는 파손으로부터 점화기 요소를 보호하고 대상인 가스 연소 기구에 점화기를 장착시키는 것을 용이하게 하는 것에 부가하여, 본 발명의 점화기는 점화기 요소와 제 1 실시예의 점화기 쉴드 간의 용량성 커플링을 감소시켜 전기 방전이 일어나는 것을 감소시킨다. 이는 제 1 관형 부분의 직경이 쉴드의 제 2 관형 부분의 직경보다 큰 것에 적어도 부분적으로 기인한다. 또한, 본 발명의 점화기는 점화기 요소에 대한 가스 및 공기의 유동을 상당히 개선시켜, 이후에 종래의 시스템에서는 실패하였던 많은 응용예에서도 가스를 용이하게 점화할 수 있게 한다. 이는 적어도 부분적으로 제 1 관형 부분 내의 기다란 갭의 치수와 제 1 관형 부분의 직경이 증가한 것에 기인하며, 제 1 실시예의 쉴드의 제 1 관형 부분 내의 다수의 슬롯에 의해 형성된 개방 나선형 패턴에 대부분 기인한다. 이러한 특징은 점화기가 과열하여 이후에 조기 소화되는 것을 방지하여, 점화기의 가용 수명을 증가시키면서 점화기의 사용비용을 감소시켜준다. 한 개의 실시예를 설명하였으나, 수많은 다른 실시예들 또는 변형예가 이루어질 수 있다. 예를 들어, 도 4는 나선형 코일(401)을 포함하는 점화기(400)의 측면도를 도시하며, 나선형 코일은 점화기 요소, 예를 들어 본 발명에 따른 점화기 요소(406)를 보호하는 점화기 쉴드의 제 2 실시예이다. 특히, 점화기 요소(406), 세라믹 블록(408), 도선(410)은 도 2의 점화기 요소(206), 블록(208), 도선(210)에 각각 대응한다. 그러나, 쉴드(201; 도 2 참조)와 같은 쉴드를 점화기(400)에 합체하는 대신에, 점화기(400)는 나선형 코일(401)을 포함한다. 보다 상세하게는, 나선형 코일(401)은 임의의 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 일 실시예에서, 나선형 코일(401)은 점화기 요소(406)를 충돌로부터 보호하는데 충분한 경도를 가질 뿐만 아니라, 충돌시의 충격을 흡수하는데 충분한 탄성 복원력 및 탄성을 가져, 점화기 요소(406)를 사고로 인한 손상 또는 파손으로부터 보호한다. 다른 실시예에서, 나선형 코일(401)은 강성의 재료로 이루어진다. 도 4에 도시된 예시된 실시예에서, 나선형 코일(401)은 고온 합금, 예를 들어 인코넬 TM (INCONEL TM ) 또는 캔설 TM (KANTHAL TM ) 합금으로 이루어진 코일형으로 감긴 와이어이다. 나선형 코일(401)은 나선으로 감긴 주 부분(402)을 포함한다. 주 부분(402)은 금속제 코일(401)과 점화기 요소(406) 간에 충분한 간극을 제공하는 내경을 가져 그 사이의 용량성 커플링을 감소시키고 전기 방전 발생을 감소시킨다. 또한, 나선형 코일(401)은 바람직하게는 일정 정도의 정전기 차폐를 제공하기 위해 접지된다. 예를 들어, 나선형 코일(401)은 그 위에 형성된 장착용 루프(418; mounting loop)를 사용하여 적절하게 접지될 수 있다. 예를 들어, 코일(401)의 나선 부분(402)을 형성하는 코일로 감긴 와이어는, 원하는 수준의 탄성 복원력 및 탄성을 제공하도록, 보다 상세하게는 점화기(400) 둘레의 가스 및 공기(도시되지 않음)가 점화기 요소(406)로 최적으로 유동할 수 있게 하는 소정의 직경 및 소정의 피치를 갖는다. 양호한 실시예에서, 코일(401)의나선 부분(402)을 형성하는 코일로 감긴 와이어는 바람직하게는 약 5mm 내지 약 15mm, 보다 바람직하게는 약 7mm 내지 약 9mm 범위인 직경과, 바람직하게는 약 5° 내지 약 50°, 보다 바람직하게는 약 10° 내지 약 30° 범위인 피치를 갖는다. 또한, 나선형 코일(401)은 베이스 부분(402b)을 포함하며, 이 베이스 부분은 실질적으로 원형 단면(도시되지 않음)으로 나선형으로 촘촘하게 감겨, 소정의 직경을 형성한다. 특히, 베이스 부분(402b)의 실질적으로 원형 단면에 의해 형성된 직경은 바람직하게는 절연 블록(408)의 직경보다 약간 작다. 이는 블록(408)이 예를 들어 베이스 부분(402b)에 단단하게 나사체결되게 하여, 점화기 요소(406)가 코일(401)의 주 부분(402) 내에 축방향으로 배치되게 한다. 상술한 차폐된 점화기(200)의 제조 방법은 쉴드(201)를 만드는데 필요한 공구(tooling)를 설정하는 부가적인 단계를 일반적으로 포함하며, 이 제조 방법은 종종 매우 비용이 많이 들 수 있다. 나선형 코일(401)을 만드는데 아무런 공구도 필요하지 않기 때문에, 점화기(400) 제조 비용은 점화기(200) 제조 비용보다 상당히 작다. 유익하게는, 이는 점화기(400)의 원가를 감소시킨다. 또한, 도 5a는 변형된 세라믹 블록(508)을 포함하는 점화기(500)의 측면도를 도시하며, 상기 점화기는 점화기 요소, 예를 들어 본 발명에 따른 점화기 요소(506)를 보호하는 점화기 쉴드의 제 3 실시예이다. 특히, 점화기 요소(506)와 도선(510)은 각각 도 2에 도시된 바와 같이 점화기 요소(206)와 도선(210)에 대응한다. 그러나, 쉴드(201; 도 2 참조)와 같은 쉴드를 점화기(500)에 합체하는 대신에, 점화기(500)는 변형된 모놀리스 블록(508)을 포함한다. 보다 상세하게는, 블록(508)은 임의의 적합한 절연 재료로 이루어질 수 있다. 블록(208; 도 2 참조)과 블록(408; 도 4 참조)과 같이, 블록(508)은 바람직하게는 세라믹 재료로 이루어진다. 또한, 블록(508)은 제 1 원통형 부분(502a), 제 2 원통형 부분(502b)과, 제 1 및 제 2 원통형 부분(502a, 502b) 사이의 숄더 부분(516; shoulder portion)을 포함하며, 상기 원통형 부분들은 각각의 직경을 한정하는 실질적으로 원형인 단면(도시되지 않음)을 갖는다. 도 5a 및 도 5b에 제시된 바와 같이, 제 1 원통형 부분(502a)의 직경은 바람직하게는 제 2 원통형 부분(502b)의 직경보다 작다. 또한, 도 5a는 제 1 원통형 부분(502a)을 통해 형성되어, 점화기 요소(506)의 반대쪽(도시하지 않음)의 고온 영역의 일부분(도면부호 붙이지 않음)을 노출시키는, 실질적으로 원형인 개구(520)를 도시하며, 상기 고온 영역의 일부분이 하나 이상의 슬롯, 예를 들어 제 1 부분(502a; 도 5b 참조)의 닫힌 단부(도면부호 붙이지 않음)를 통해 형성된 슬롯(522)에 배치되어, 점화기 요소(506)를 블록(508)의 종방향 축(도시하지 않음)을 따라 고정적으로 배치된다. 블록(508)의 치수는 일반적으로 점화기 요소(506)의 길이에 따른다. 예시적인 실시예에서, 제 1 부분(502a)은 약 13mm의 길이를 갖고 약 8mm의 직경을 가지며; 제 2 부분(502b)은 약 23mm의 길이와 약 9mm의 직경을 갖는다. 또한, 개구(520)는 바람직하게는 약 3mm 내지 약 6mm의 범위인 직경을 갖는다. 점화기(500) 제조 방법은 점화기 요소(506)를 이에 작동가능하게 연결된 도선(510)과 함께 세라믹 블록(508)에 장착하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 점화기요소(506)는 적절한 접착제를 사용하여 블록(508) 내에 접합될 수 있다. 변형된 블록(508)은 점화기 요소(506)를 둘러싸고 보호하는 제 1 원통형 부분(502a)을 포함하므로, 블록(508) 자체가 장착 단계에서 고정구(fixture)로서 사용될 수 있다. 유익하게는, 블록(508)은 대상인 가스 연소 기구(도시하지 않음)에서의 작동 중뿐만 아니라, 점화기(500) 제조 중에도 사고로 인한 손상 또는 파손으로부터 점화기 요소(506)를 보호한다. 또한, 점화기(500)는 대상인 가스 연소 기구가 스토브를 구비한 기구(stove top appliance; 도시하지 않음)일 때 특히 유용하다. 이는 세라믹 블록(508) 자체가 방습성을 가지기 때문이며, 방습성은 요리 기구에 사용되는 점화기의 중요한 특징이다. 예를 들어, 작은 직경을 갖는 제 1 원통형 부분(502a)이 스토브를 구비한 기구의 가스 연소기(gas burner; 도시되지 않음)로 숄더 부분(516)까지 작동가능하게 삽입되어, 이후에 가스를 점화시키기 위해 대향하는 개구(520)를 통해 유동하는 가스(도시하지 않음)에 점화기 요소(506)를 노출시킬 수 있다. 블록(508)은 사고로 인한 손상 또는 파손으로부터 점화기 요소(506)를 보호할 뿐만 아니라, 개구(520)를 통해 유동하는 가스에 점화기 요소(506)를 최적으로 노출시킬 수 있게 한다. 또한, 도 2에 도시된 차폐 점화기의 실시예에 대해, 쉴드의 제 1 관형 부분에 형성된 각각의 슬롯은 약 45°의 각도라고 설명하였다. 그러나, 이는 예시만을 위한 것이다. 슬롯들은 다르게는 타출된 제 1 관형 부분의 에지(edge)로부터 0° 내지 90° 사이의 임의의 각도로 형성될 수 있다. 또한, 슬롯들은 다르게는 쉴드의 제 1 관형 부분에 배치된 점화기 요소와 평행하게, 또는 이에 직각으로 형성될 수있다. 또한, 이웃하는 슬롯들은 동일한 각도로 형성되거나 또는 다르게는 상이한 각도로 형성되어, 쉴드의 제 1 관형 부분을 통해 상이한 나선형 통로 배향(orientation)이 이루어지게 할 수 있다. 또한, 제 1 실시예의 쉴드가 제 1 관형 부분에 걸쳐 형성되는 다수의 슬롯을 포함하여, 쉴드의 제 1 관형 부분에 걸쳐 소정의 방향의 나선형 통로를 형성한다고 설명하였다. 또한, 제 1 관형 부분을 통해 형성된 각각의 슬롯은 비교적 좁은 대각선의 개구 또는 통로라고 설명하였다. 그러나, 이는 단지 예시만을 위한 것이다. 쉴드에 걸친 각각의 특정 방향의 나선형 통로는 다르게는 단일 개구 또는 다수의 개구를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6은 타출된 점화기 쉴드(601)를 도시하며, 이는 도 3a에 도시된 점화기 쉴드의 다른 실시예이다. 쉴드(601)는 제 1 부분(602a), 제 2 부분(602b)과, 연결 부분(616)을 형성하기 위해 제 1 및 제 2 부분(602a, 602b) 사이에 형성된 한 쌍의 슬롯(605)을 포함한다. 그러나, 도 3a에 도시된 바와 같이 쉴드의 제 1 부분에 형성된 다수의 대각선 슬롯을 포함하는 대신, 쉴드(601)는 다수의 특정방향의 나선형 통로, 예를 들어, 쉴드(601)의 제 1 부분(602a)에 형성된 통로(603a, 603b, 603c)를 포함한다. 특히, 쉴드(601)의 제 1 부분(602a) 내에 형성된 각각의 다수의 일정 방향의 나선형 통로들은 단일 개구, 예를 들어 통로(603a)에 포함된 슬롯(604d); 또는 다수의 개구, 예를 들어 통로(603c)에 포함된 슬롯(604a)과 개구(604b, 604c)를 포함할 수 있다. 또한, 쉴드(601)의 제 1 부분(602a) 내에 형성된 각각의 일정 방향의나선형 통로들에 포함된 개구(들)는 개구들과, (있다면) 그 가장 인접한 이웃하는 개구들이 상술한 나선형 통로의 방향으로 배치되어 있는 한, 슬롯, 개구, 또는 임의의 다른 기하학적 형상일 수 있다. 보다 상세하게는, 통로(603c)는 개구(604b)를 포함하며, 이는 두 개의 가장 가까운 이웃 개구들, 즉 슬롯(604a)과 개구(604c)를 갖는다. 또한, 슬롯(604a)과 개구(604b, 604c)는 일정 방향의 나선형 통로(603c)의 일부분을 형성하도록 쉴드(601)의 제 1 부분(602a)에 배치되어 있다. 결과적으로, 제 1 및 제 2 부분(602a, 602b)이 이후에 쉴드(601)의 대응하는 실질적으로 관형인 부분(도시하지 않음)에 형성될 때, 통로(603a, 603b, 603c)는 제 1 관형 부분 내에 축방향으로 배치된 점화기 요소(도시하지 않음)를 적어도 부분적으로 둘러싼다. 쉴드 개구가 가장 가까운 이웃 개구를 갖는다고 말할 때, 이는 그 개구가 도 6에 예시된 바와 같이 개구(604a, 604b, 604c) 및 도 7에서 개구(704a, 704b, 704c)와 같이 인접한 개구를 가짐을 의미한다. 또한, 도 7은 타출된 점화기 쉴드(701)를 도시하며, 이는 도 6에 도시된 타출된 점화기 쉴드의 다른 실시예이다. 쉴드(701)는 제 1 부분(702a), 제 2 부분(702b)과, 연결 부분(716)을 형성하기 위해 제 1 및 제 2 부분(702a, 702b) 사이에 형성된 한 쌍의 슬롯(705)을 또한 포함한다. 그러나, 도 6에 도시된 바와 같이 쉴드의 제 1 부분에 형성된 다수의 통로를 포함하는 대신, 쉴드(701)는 다수의 특정방향의 나선형 통로, 예를 들어, 쉴드(701)의 제 1 부분(702a)에 형성된 통로(703a, 703b, 703c)를 포함한다. 특히, 쉴드(701)의 제 1 부분(702a)에 형성된 각각의 다수의 특정방향으로 배향된 나선형 통로는 통로(703a)에 포함된 하나 이상의 개구, 예를 들어 개구(704a, 704b, 704c)를 포함한다. 또한, 쉴드(701)의 제 1 부분(702a)에 형성된 각각의 특정방향으로 배향된 나선형 통로에 포함된 개구(들)는 동일한 기하학적 형상을 가지며, 이는 슬롯, 개구 또는 개구들 및 이들에 가장 가까운 이웃 개구들인 한 임의의 다른 기하학적 형상일 수 있다. 보다 상세하게는, 통로(703a)는 개구(704b)를 포함하며, 이 개구는 두 개의 가장 가까운 이웃 개구들, 즉 개구(704a, 704c)를 갖는다. 또한, 개구들(704a, 704b, 704c)은 일정 방향의 나선형 통로(703a)를 형성하도록 쉴드(701)의 제 1 부분(702a)에 배치되어 있다. 결과적으로, 제 1 및 제 2 부분(702a, 702b)이 이후에 쉴드(701)의 대응하는 실질적으로 관형인 부분(도시하지 않음)에 형성될 때, 통로(703a, 703b, 703c)는 제 1 관형 부분 내에 축방향으로 배치된 점화기 요소(도시하지 않음)를 적어도 부분적으로 둘러쌀 수 있다. 하기의 비제한적인 예는 본 발명을 예시하는 것이다. 본원에서 언급한 모든 서류들은 본원에 참고문헌으로서 포함된다. 예 1 도면에서 도 1a에 예시된 쉴드에 대응하는 쉴드에 수용된 상업적으로 입수가능한 세라믹제 점화기는 대형의 비-거주용(non-residential) 온수 시스템에서 고속의 가스/공기 혼합기를 점화시키는데 실패했다. 동일한 온수 가열기 시스템에서, 도 3b에 따라 나선형 개구들을 갖는 쉴드에수용된 동일한 세라믹제 점화기는 상기 고속의 가스/공기 혼합기를 용이하게 점화시켰다. 본 발명은 양호한 실시예를 포함하여 상세하게 설명되었다. 그러나, 당업자에게는 본 발명을 참조하였을 때 하기의 청구범위에 제시된 본 발명의 범위 및 진의 내에서 본 발명에 수정 및/또는 개선이 이루어질 수 있음이 이해될 것이다. |
