专利名称：点火器催化部件及生产该部件的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于如抽烟者必备的气体点火器或辅助燃烧器之类的点火器的催化部件，本发明还涉及生产上述点火器催化部件的方法。
迄今，在所推荐的如气体点火器之类的点火器的技术中，在燃烧圆筒顶端所形成的火焰口的附近设有催化部件。采用这种推荐技术，在风将火焰吹散使火熄灭的情况下，即使使用者不点火，由于预燃烧，催化件的温度已升高到不低于点火温度，借助于催化件仍可获得再点火效果。例如在日本未审查的专利公开号No 60(1985)-101419文献中公开了这类技术中的一种方案。
也曾有人建议在催化气体点火器中安装一个具有螺旋形或其它形状的铂丝用作催化件，使火焰可以与铂丝接触。对这类催化气体点火器而言，即使风将火焰吹散使火熄灭，燃料气体仍能与温度已升高的铂丝接触。因此，借助于铂丝可重新点燃燃料气体。
还有人设想将一个扁平板状催化件装于燃烧圆筒中以用作燃烧催化件。上述扁平板状催化件可以由多孔陶瓷材料或纤维状陶瓷材料制成纸片状或板状而构成；将上述纸状或板状材料用催化剂溶液如氯铂酸溶液浸渍涂敷，再在加热的条件下使浸渍涂敷层分解，从而在纸片或纸板材料上形成铂粒。
此外，在催化气体点火器中将用作催化部件(催化剂金属丝)的铂丝作成螺旋形可以提高催化剂金属丝的点火性能，在催化剂金属丝的尺寸和形状方面也曾提出过各种各样的建议。例如，在日本未审查专利公开号No.2(1990)-178519，文献中，披露了一种点火器催化火焰口，其中配备的螺旋形催化剂金属丝的丝径范围为0.10mm至0.25mm，螺旋外径为1.0mm至2.0mm，圈数为6至10。在日本未审查的实用新型公开号No.3(1991)-71257文献中，也公开了一种点火器的气体燃烧催化件。其形状为椭圆形线圈，其中金属丝材料的直径为0.08mm至0。20mm，线圈较长方向的直径为1.8mm至2.8mm，较短方向直径为0.8mm至1.8mm，线圈圈数为3至6，螺旋间距为0.4mm至1.0mm。
另外，在日本未审查的实用新型公开号No.3(1991)-121353文献中公开了一种点火器的气体燃烧催化件。其形状为圆形线圈，其中金属丝材料的直径为0.08mm至0.20mm，线圈的外径为1.4mm至2.2mm，线圈的间距为0.4mm至1.0mm。
但是，通常用于气体点火器或类似的用催化件可再将燃料气体点燃的装置中的催化件的铂金属丝是非常昂贵的，因此，在用铂丝作为催化件的情况中，所存在的问题是气体点火器的成本不能降低。据此，在应当便宜的气体点火器例如一次性使用的气体点火器中难于采用昂贵的铂丝。
尤其为了将铂丝制成催化件，必需采用直径约为0.1mm长度约35mm的铂丝。具有这类尺寸的铂丝的重量约为5.9mg，所以材料本身的成本很高。另外，用铂丝作催化件时，仅与气体火焰流接触的铂丝表面能够呈催化反应，而从铂丝表面向内的区域不能起催化作用，由于此原因，所以不能保证所用的铂量很少。
由于催化件包括一个由扁平板状多孔陶瓷材料或扁平板状纤维陶瓷材料制成的载层，所以燃料气体在催化件的位置处燃烧，而在燃烧圆筒以上位置没有火焰。因此，带来的缺陷是点火器不能充分发挥作用。
具体地说，点火器中催化剂的作用是在燃烧火焰被风吹散而熄灭时，催化剂已被加热到温度不低于燃料气体可以进行催化燃烧反应的温度，催化剂可以重新点燃随后而流过的气流。此外，在用点火器点燃香烟或类似物品或用于其他目的时，希望燃料气体燃烧火焰处在燃烧圆筒的顶端，以利于点燃香烟或类似物品。
当燃烧气体燃烧火焰处在燃烧圆筒顶端时，常常会出现风吹开火焰而使火焰熄灭的情况。在这种情况下，催化剂以上述方式自动地重新点燃香烟或类似物。但是，若采用如上所述的扁平板状催化件，位于燃烧圆筒顶端的催化件的体积变大，因此，当大部分气流与催化件接触时，在催化剂的部位在催化剂的反应温度下气体进行催化燃烧，其结果是在催化剂处于炽热状态下进行燃烧，燃烧圆筒顶端没有燃烧火焰。
为了获得燃烧火焰，气流与催化件的接触面积应当小。在这种情况中，大部分气流流过不与催化剂接触的催化剂部位，并在火焰口顶端上方部位燃烧，借此获得燃烧火焰。此时，与催化剂接触的气流部分呈催化燃烧，所以，催化件的温度保持在不低于催化反应的温度上。据此，在燃烧火焰区的火焰被风吹开使火熄灭时，催化剂可将燃料气体重新点燃。基于此原因，通常采用由铂丝制成的线状催化件，而且在选用的线状催化件的结构中，确定该线状催化件具有与燃烧圆筒中气流面积相应的小面积。例如，在常规的气体点火器中当采用铂或铂合金催化件时，金属丝直径范围约为0.1mm至约0.2mm，并将金属丝盘绕成螺旋状，使螺旋直径约为2.5mm，螺旋长度约为3mm至5mm。
此外，若采用上述多孔扁平板状催化件，该催化件的热容增大，结果，火焰熄灭后，催化剂的温度降低较慢。因此，火焰熄灭后仍存在催化件将从点火器燃料气体筒中泄漏出的气体点燃的危险。尤其是若催化件的热容很大，火焰熄灭后催化件的温度降至不高于燃料气体开始进行氧化反应的温度需很长的时间，在这种情况下，泄漏气体、剩余气体或者当使用者将点火器放在衣袋中由于气体操作件的误动作而从点火器燃料气体筒中泄漏的气体与热的催化件接触，从而存在重新点燃上述气体的危险。
催化剂金属丝的再点火特点还与催化剂金属丝的尺寸和形状有关。而具有上述尺寸和形状的传统的催化剂金属丝不能始终具有令人满意的再点火性能。因此，需要更进一步改进催化剂金属丝的尺寸和形状。
本发明的第一个目的是提供一种点火器催化部件，其中所使用的昂贵的催化剂金属量减少并能使燃料气体燃烧时产生火焰，上述催化部件热容小，适用于低成本的一次性使用的气体点火器。
本发明的另一目的是提供一种生产上述用于点火器的催化部件的方法。
本发明的又一目的是提供一种点火器催化部件，该部件具有特定尺寸和特殊形状，并具有能反复进行大量再点火操作的良好的再点火性能。
本发明提供的点火器催化部件包括i)线状底层；ii)熔融粘结物，它由从粉末金属和透明熔融材料组成的组中选择出的材料构成；iii)一个细致分隔的催化剂载层，该载层由金属氧化物制成，并由上述熔融粘结物固定在上述线状底层的表面上；以及
iv)沉积于细致分隔的催化剂载层表面上的催化剂。
在本发明的点火器催化部件中，上述线状底层最好由镍铬合金丝制成。用作熔融粘结物的粉末金属最好从镍粉和铬粉的混合粉末；镍粉、铬粉和一种稀土金属的混合粉末及镍粉、铬粉和金属硅的混合粉末组成的组中选取。
此外，用作熔融粘接物的透明熔融材料最好是一种熔融粉末玻璃。再者，上述细致分隔的催化剂载层最好由细氧化铝颗粒或细氧化铝颗粒和钛氧化物的混合粉末制成。尤其在上述细致分隔的催化剂载层由细氧化铝颗粒和钛氧化物的混合粉末构成时，以重量比计，钛氧化物与细氧化铝颗粒的比例最好为10％至45％。
在由镍铬合金丝制成的线状底层的情况中，借助于从镍铬混合粉末，镍、铬及稀土金属混合粉末以及镍、铬和金属硅混合粉末组中选取的熔融粘结物可将从镍氧化物粉末，铬氧化物粉末及镍氧化物和铬氧化物的混合粉末组成的组中选取的细颗粒熔融粘合在线状底层表面上。采用从镍氧化物粉末、铬氧化物粉末，以及镍氧化物和铬氧化物的混合粉末组中选取的熔融粘结细颗粒可以制成细緻分隔的催化剂载层。
本发明还提供了一种点火器催化部件，它包括i)线状底层；ii)在线状底层表面上形成的由细金属颗粒制成的催化剂载层，上述细金属颗粒由熔融粘合在线状底层表面的粉末金属构成；以及iii)沉积于催化剂载层表面的催化剂。
在本发明最后所提到的那种点火器催化部件中，线状底层可以由镍铬合金丝构成，被熔融粘合到线状底层表面的细金属颗粒可从镍铬混合粉末；镍、铬和稀土金属混合粉末及镍铬和金属硅的混合粉末组中选取。
本发明还提供制造上述点火器催化部件的方法，它包括下述步骤i)将由金属氧化物制成的细緻分隔的催化剂载层通过一种熔融粘结物熔融粘合到线状底层表面，上述熔融粘结物由从粉末金属和透明熔融材料组成的组中选取的材料构成；ii)在细緻分隔的催化剂载层表面涂敷一种催化剂溶液；以及iii)通过加热分解上述已涂敷在细緻分隔的催化剂载层表面的催化剂溶液，借此，使催化剂沉积在细緻分隔的催化剂载层表面上。
在本发明的制造点火器催化部件的方法中，上述催化剂溶液可以是一种氯铂酸水溶液。此外，催化剂除铂以外，还可以采用公知的催化剂材料，例如钯或铑。
本发明还提供一种点火器催化部件，它包括盘绕螺旋部分和从螺旋部分两端伸出的二个装配部分，其中构成螺旋部分和二个装配部分的线形材料长度范围为35mm至50mm，螺旋部分的螺旋外径为2.5mm至3.5mm，螺旋部分的圈数为3至5.5。
本发明也提供一种点火器催化部件，它包括盘绕螺旋部分和从螺旋部分两端伸出的二个装配部分，其中构成螺旋部分和二个装配部分的线形材料长度范围为35mm至50mm，螺旋部分的螺旋外径为2.5mm至3.5mm，螺旋部分的螺旋间距为0.7至1.4mm。
本发明还提供一种点火器催化部件，它包括盘绕螺旋部分和从螺旋部分两端伸出的二个装配部分，其中构成螺旋部分和二个装配部分的线形材料长度范围为35mm至50mm，螺旋部分的螺旋外径为2.5mm至3.5mm，螺旋部分相邻两圈之间的间距为0.4mm到0.9mm。
本发明还提供一种点火催化部件，它包括盘绕螺旋部分和从螺旋部分两端伸出的二个装配部分，其中构成螺旋部分和二个装配部分的线形材料长度范围为35mm至50mm，螺旋部分的螺旋外径为3.0mm至3.5mm，螺旋部分的圈数为4.0.至4.5，螺旋部分的螺旋间距为0.9mm至1.1mm，从而在燃料气体流速约为20cc/分的低燃料气体流速范围内可以再点火。
采用本发明的点火器催化部件，借助于熔融粘结物可将细致分隔的催化剂载层粘在线状底层表面，而催化剂(例如铂)可沉积在细致分隔的催化剂载层上。在将本发明的点火器催化部件安装在点火器燃烧火焰口附近时，用沉积在细緻分隔催化剂载层表面上的催化剂与铂丝催化剂所得到的催化效果相同，即使风将火焰吹散使之熄灭，借助于沉积在细緻分隔的催化剂载层上的催化剂可以自动将燃料气体再点燃。此外，本发明的点火器催化部件若大体选用线形件的形状，可以加工成盘绕螺旋形或其他形状。因此，根据点火器中如气体流速之类的参数可以使燃料气体与催化部件的接触良好，从而可得到燃烧火焰。因此，本发明的催化部件适合用在点火器中。再者，本发明的催化部件的热容可以很小，因此在火焰熄灭以后催化剂的温降不至于非常慢，所以，不存在火焰熄灭后从点火器燃料气体筒中泄漏的燃料气体被催化部件点燃的危险。加之，催化剂(如铂)的用量少，因此装有这种催化部件的点火器的成本很低。
具体地说，为了获得与铂丝有同样效果的催化部件，要求承载在催化部件表面上与气体火焰流接触的催化剂量足以具有与铂丝的再点火性能相同水平的再点火性能，而且催化部件的热容和传热特性也相当。在这种情况下，火焰熄灭后，催化剂的温度可迅速下降。此外，催化部件的热容相当，这样一来即使风将燃烧火焰吹开并使之熄灭，在火焰熄灭后预定时间内催化部件仍可将燃料气体再点燃。本发明的催化部件满足上述要求，所以，它适合作为一种线形催化部件用于重新点燃点火器中的燃料气体。
沉积在细緻分隔催化剂载层上的催化剂量和催化部件的热容大体应设计成与点火器中采用的催化部件的数值相当。本发明的点火器催化部件的特点是沉积在细緻分隔催化剂载层上的催化剂用量和催化部件的热容大体可方便地调定在用作抽烟者所需的现有气体点火器和其他现有点火器所要求的数值上。
在细緻分隔催化剂载层由细氧化铝颗粒和氧化钛混合的细颗粒构成的情况中，由于掺有钛氧化物可提高细氧化铝颗粒与线状底层的粘合强度、由细氧化铝颗粒构成的细緻分隔催化剂载层的强度及细致分隔催化剂载层对所沉积的催化剂颗粒(例如铂颗粒)的承受强度。所以，可以防止由于落下物冲击而引起细緻分隔催化剂载层和催化剂颗粒脱离，并可以提高对诸如反复急剧加热和骤冷之类所引起的热冲击的耐用性。具体地说，若钛氧化物与细氧化铝颗粒的重量比为10％至45％，可获得较好的效果。最好钛氧化物与细氧化铝颗粒的重量比为15％至45％，若钛氧化物与细氧化铝颗粒的重量比为20％至45％则更佳。
采用本发明的制造点火器催化部件的方法可以方便地生产出点火器的线状催化部件。
采用本发明的包括盘绕螺旋部分并具有上述特定尺寸和特殊形状的催化剂部件以获得具有稳定的再点火性能的点火器。此外，即使点火器温度降低，点火器的燃料气体筒中的液化气体被冷却，燃料气体压力降低，点火器中燃料气体流速降低，通过适当地调整催化部件的尺寸和形状，仍能尽可能地防止点火器性能下降。
图1为本发明的点火器催化部件的一个实施例的基本结构放大剖面图；图2为本发明的点火器催化部件的一个实施例的线状底层的前视图；图3为气体点火器的垂直剖面图，它示出了装有本发明的上述实例的燃烧装置的点火器；图4为图3所示的气体点火器的主要部分的放大截面图；图5和6示出了几组曲线，它们反映出试验实例1的结果；图7A.图7F为一些说明性视图，它反映了试验实例1中采用的催化剂金属丝安装的一些例子；图8A和8B是二组曲线，它们示出了在试验实例3中落下物撞击实验的结果；图9A和9B中二组曲线示出了试验实例3中重复点火实验结果；图10中曲线示出了催化部件的螺旋部分中螺旋间距和再点火百分率之间的关系，该曲线是在用氯铂酸浸渍涂敷和热分解操作进行一次的情况下得出的；图11中曲线示出了催化部件的螺旋部分中螺旋间距和再点火百分率之间的关系，该曲线是在用氯铂酸浸渍涂敷和热分解操作进行两次的情况下得出的；
图12中曲线示出了催化部件的螺旋部分中螺旋间距和再点火百分率之间的关系，该曲线是在用氯铂酸浸渍涂敷和热分解操作进行三次的情况下得出的；图13中曲线示出了催化部件的螺旋部分中螺旋圈数和再点火百分率之间的关系，该曲线是在用氯铂酸浸渍涂敷和分解析操作进行一次的情况下得出的；图14中曲线示出了催化部件的螺旋部分中螺旋圈数和再点火百分率之间的关系，该曲线是在用氯铂酸浸渍涂敷和热分解操作进行两次的情况下得出的；图15中曲线示出了催化部件的螺旋部分中螺旋圈数和再点火百分率之间的关系，该曲线是在用氯铂酸浸渍涂敷和热分解操作进行三次的情况下得出的；图16中曲线示出了再点火百分率和催化部件的螺旋部分中相邻线圈间的间距，该曲线是在用氯铂酸浸渍涂敷和热分解操作进行一次的情况下得出的；图17中曲线示出了再点火百分率和催化部件的螺旋部分中相邻线圈之间的间距，该曲线是在用氯铂酸浸渍涂敷和热分解操作进行两次的情况下得出的；图18中曲线示出了再点火百分率和催化部件的螺旋部分中相邻线圈之间的间距，该曲线是在用氯铂酸浸渍涂敷和热分解操作进行三次的情况下得出的；图19为前视图，它示出了本发明的点火器催化部件实施例中的线状底层；图20为前视图，它示出了本发明的点火器催化部件的实施例，其中线状底层的结构如图19所示；图21说明性地示出了如何进行落下物撞击实验；图22说明性地示出了如何进行粘结强度试验；图23为一平面图，它示出了在例5中的再点火百分率试验中装配催化部件的试验样品的框架。
下面将参照附图对本发明作更详细的描述。
图1为本发明的点火器催化部件的一个实施例的基本结构放大剖面图。催化部件1包括线状底层2和细緻分隔催化剂载层4，上述线状底层由耐热材料例如镍铬合金丝(下面常常称之为镍铬丝)构成，上述细緻分隔催化剂载层由熔融粘结物3熔融并固定在线状底层2的外表面上。上述熔融粘结物3由透明熔融材料或粉末金属构成。细致分隔催化剂载层4由金属氧化物例如细氧化铝颗粒构成。可以由铂颗粒之类构成的催化剂5沉积在细緻分隔催化剂载层4的表面上。这样可使催化部件1具有催化剂金属丝的形状。
可以通过下述步骤生产催化剂部件1(i)将由金属氧化物构成的细緻分隔的催化剂载层4通过熔融粘结物3熔融粘合到线状底层2的表面，上述熔融粘结物由粉末金属或透明熔融材料构成；ii)将如铂化合物的水溶液之类的催化剂溶液涂敷在细致分隔的催化剂载层4的表面上；iii)通过加热分解已涂敷在细緻分隔的催化剂载层4的表面上的催化剂溶液。这样，可将如铂颗粒之类的催化剂5沉积在细緻分隔的催化剂载层4的表面上。
用作细緻分隔的催化剂载层4的材料可以是金属氧化物例如氧化铝、锆氧化物、钛氧化物或二氧化硅的细颗粒，或者是这些金属氧化物的混和物的细颗粒，例如氧化铝和钛氧化物的混合细颗粒，或者氧化铝和锆氧化物的混合细颗粒。
作为催化部件1的催化剂5，可以用钯、铑之类代替铂，钯便宜，铑具有高催化性能。在这类情况中例如可用钯、铑之类的水基溶液作为催化剂溶液。还可以将多种催化剂结合起来使用。
在用镍铬合金丝作为线状底层2的情况中，可将镍和铬的混合粉末熔融粘合到线状底层2的表面上，已熔融粘合到线状底层2的金属镍和金属铬的混合粉末的表面可以用作细緻分隔的催化剂载层4，并可将催化剂5沉积在金属镍和金属铬的混合粉末的表面上。在这种情况下，当将细致分隔的催化剂载层4置于空气中，在高温下对其加热，使其表面氧化时，在其表面就可形成一层氧化膜。在实际使用中，需反复进行点燃燃料气体的操作。若将如金属硅、稀土金属之类加入镍和铬的混合粉末中，对在线状底层2的表面形成氧化膜层以及使细緻分隔的催化剂载层4的表面、能很好地粘附在初始金属层上都能起好的作用。此外，通过改变混合粉末中镍和铬的比例可以提高部件在反复剧热和骤冷的条件下的使用寿命。
另一方面，借助于由镍和铬的混合粉末构成的熔融粘结物3可将从镍氧化物粉末，铬氧化物粉末及镍氧化物和铬氧化物的混合粉末所组成的组中选取出的细颗粒熔融粘合到由镍铬合金丝构成的线状底层2的表面上。上述从镍氧化物粉末，铬氧化物粉末及镍氧化物和铬氧化物的混合粉末组中选出的熔融粘结细颗粒可以构成细緻分隔的催化剂载层4。在这种情况中，通过在由镍和铬的混合粉末所构成的熔融粘结物3中加入金属硅或稀土金属可提高部件在反复剧热和骤冷条件下的使用寿命。
例1在例1中，在催化部件1中采用了具有如图2所示的螺旋形的线状底层2，用镍铬丝(镍铬之比为80∶20)作为线状底层2。镍铬丝直径为0.15mm，长约31mm，等间距地(例如螺旋间距为1.25mm)盘成5圈，因此，形成内径约为2mm的螺旋部分2a。从螺旋部分2a两端伸出的线状固定部分2b，2b的长度为1mm至2mm，螺旋部分2a的长度为6mm至7mm。
例1中用作熔融粘结物3的粉末金属包括镍粉(颗粒直径不大于10μm)和铬粉(颗粒直径为5μm至10μm)的混合物，二者之比为80∶20。将由上述粉末金属构成的熔融粘结物3复盖并粘着在线状底层2的螺旋部分2a的表面上。熔融粘结物3的用量大体为0.3mg至0.5mg。此外，将纯度为99.9％的高纯细氧化铝颗粒(颗粒直径为0.3μm)作为细致分隔的催化剂载层4均匀地复盖并粘着在熔融粘结物3上，该细致分隔的催化剂载层4的用量大体为3mg。
然后，将已粘附有细緻分隔的催化剂载层4的线状底层2放入高温炉中在1200℃温度下加热10分钟。这样，借助于由镍和铬的混合粉末金属组成的熔融粘结物3可将由细氧化铝颗粒构成的细致分隔的催化剂载层4熔融粘合到由镍铬丝构成的线状底层2的表面上。
加热及熔融粘合步骤完成以后，将约0.002cc浓度大致为0.1％的氯铂酸水溶液作为催化剂溶液涂敷螺旋部分2a。然后将该螺旋部分2a在600℃温度下加热，因而使氯铂酸在加热条件下分解。以这种方式使用作催化剂5的铂颗粒沉积在用作细致分隔的催化剂载层4的细氧化铝颗粒表面上。从而可获得螺旋状的催化部件1。
将以上述方式得到的催化部件1安装在后面将描述的图3所示的气体点火器10燃烧圆筒18的内侧临近顶端之处，使催化部件1可以位于在燃烧圆筒18中所形成的火焰中。
在该步骤中，为了使用作熔融粘结物3的粉末金属维持在用作线状底层2的镍铬丝的螺旋部分2a的表面上，将一种经筛分的添加剂喷敷在螺旋部分2a的表面上，或者将经筛分的添加剂的稀溶液涂敷在螺旋部分2a的表面上。然后，使包含在筛分添加剂或筛分添加剂溶液中的溶剂蒸发，因此线状底层2的表面变得发粘。之后，将由镍和铬的混合粉末组成的熔融粘结物3散布并粘着在线状底层2的表面上。然后，通过干燥工序使熔融粘结物3固定在线状底层2的表面。再将上述根据镍铬线规定出镍和铬的混合粉末尺寸的镍铬丝在1200℃高温下加热。这样，通过加热分解，可除去上述筛分添加剂，使用作熔融粘结物3的镍和铬的混合粉末熔融粘合在线状底层2的需要部分上。
此外，在该步骤中，为了使用作细緻分隔的催化剂载层4的细氧化铝颗粒维持在熔融粘结物3上，将一种筛分添加剂溶液喷射或涂敷在熔融粘结物3的熔融粘接部分需要部位上，因此，熔融粘结物3具有粘性。随后，将用作细緻分隔的催化剂载层4的预定用量的细氧化铝颗粒喷射和粘着在筛分添加剂溶液的敷层上。再用干燥工序使细氧化铝颗粒固定到熔融粘结物3的表面上。再将上述根据镍铬丝规定出的细氧化铝颗粒尺寸的镍铬丝置于1200℃高温下加热。这样，通过加热离析可除去筛分添加剂，借助于由镍铬合金组成的熔融粘接结物3可将细氧化铝颗粒熔融粘合在线状底层2上。
例2与例1相同，在例2中亦采用具有图2所示的螺旋形的线状底层2。
将一种低熔粉料玻璃(即一种半熔的玻璃原料)以每40g细氧化铝颗粒加入1g的比例(即与细氧化铝颗粒的比例为2.4％)与细氧化铝颗粒混合，将5％的聚乙烯醇水溶液用作胶粘剂加入上述所形成的混合粉末中。5％的聚乙烯醇水溶液与所得到的上述混合粉末的重量比为40∶60。将以这种方式获得的混合物加入一种粘稠液体中并将其涂敷在线状底层2的螺旋部分2a的表面上。
使已涂敷在线状底层2的螺旋部分2a表面上的氧化铝混合物在120℃下干燥，借此排出水份，然后将上述氧化铝混合物在1240℃温度下加热约10分钟。这样，借助于用作熔融粘结物3的低熔粉料玻璃可将用作细緻分隔的催化剂载层4的细氧化铝颗粒熔融粘合在构成线状底层2的镍铬丝表面上。
然后，和例1中一样，将氯铂酸水溶液作为催化剂溶液涂敷到螺旋部分2a上。再使涂敷的氯铂酸水溶液干燥，并使氯铂酸受热分解。这样，用作催化剂5的铂颗粒就被沉积在细緻分隔的催化剂载层4的表面上，从而制得催化部件1。
例3与例1相同，在例3中采用具有图2所示的螺旋形线状底层2。
将一种镍和铬混合的粉末金属(镍∶铬为80∶20)与细氧化铝颗粒混合，其比例为每40g细氧化铝颗粒加入1g粉末金属，也就是说粉末金属与细氧化铝颗粒的比例为2.4％。将5％的聚乙烯醇水溶液用作胶粘剂加入上述所形成的混合粉末中。5％的聚乙烯醇水溶液与所得到的上述混合物粉末的重量比为40∶60。将以这种方式获得的混合物加入一种粘稠液中，并将其涂敷在线状底层2的螺旋部分2a的表面上。
使已涂敷在线状底层2的螺旋部分2a表面上的氧化铝混合物在120℃下干燥，借此排出水份。然后将上述氧化铝混合物在1200℃下加热约10分钟。这样，借助于用作熔融粘结物3的低熔粉料玻璃可将用作细緻分隔的催化剂载层4的细氧化铝颗粒熔融粘合在构成线状底层2的镍铬丝表面上。
然后，和例1中一样，将氯铂酸水溶液作为催化剂溶液涂敷到螺旋部分2a上。再使涂敷的氯铂酸水溶液干燥，并使氯铂酸受热分解。这样，用作催化剂5的铂颗粒就被沉积在细緻分隔的催化剂载层4的表面上，从而制得催化部件1。
例4与例1相同，具有图2所示的螺旋形线状底层2。
将细氧化铝颗粒(颗粒直径为0.3μm)和钛氧化物(颗粒直径为0.6μm至0.8μm)混合在一起，以重量计，细氧化铝颗粒∶钛氧化物＝80∶20作为细分隔的催化剂载体4。然后，将用作熔融粘结物3的低熔粉料玻璃以2.4％的比例加入细緻分隔的催化剂载层4上使之混合。将5％的聚乙烯醇水溶液用作胶粘剂加入上述所形成的混合粉末中。5％的聚乙烯醇水溶液与所得到的上述混合粉末的重量比为.40∶60。将以这种方式获得的混合物加入一种粘稠液中，将0.3mg至0.5mg的粘稠液涂敷在线状底层2的螺旋部分2a的表面上。
使已涂敷在线状底层2的螺旋部分2a表面上的铝-钛氧化物混合物在120℃下干燥，借此排出水份。然后将上述氧化铝混合物在1240℃下加热并烧结10分钟，从而形成催化剂载层。再用约0.002cc大体为0.1％的氯铂酸水溶液作为催化剂溶液浸渍涂敷催化剂载层。然后将螺旋部分2a在600℃温度下加热，使氯铂酸在加热条件下分解。以这种方式使用作催化剂5的铂颗粒沉积在催化剂载层表面上，从而可获得螺旋丝状的催化部件1。
在本例中，催化部件1的细緻分隔的催化剂载层4由细氧化铝颗粒中加入钛氧化物混合而成，所以，此种细緻分隔的催化剂载层4的强度比仅由细氧化铝颗粒构成的细緻分隔的催化剂载层4的强度高，对沉积的铂颗粒的承载力也增大了，据此，即使催化部件1受到落下物撞击及由于急剧加热和骤冷而引起的热冲击，仍可防止细緻分隔的催化剂载层4裂缝和断裂，并可防止铂颗粒与细緻分隔的催化剂载层4脱开。所以，铂的用量准确，催化性能可以长时期保持。
然而，正如在后面的试验实例3中将要描述的那样，如果按重量计钛氧化物与细氧化铝颗粒的比低于10％，强度提高的效果不大。此外，若钛氧化物与细氧化铝颗粒的重量比不低于50％，钛氧化物的量非常大，而用作直接承受催化剂的催化剂载层的细氧化铝颗粒的量变少。因此，承载在细緻分隔的催化剂载层4上的催化剂的初始量变少，不能获得满意的催化性能。钛氧化物和细氧化铝颗粒的比例按重量计优选在10％至45％的范围内，较好的比例以重量计为15％至45％，最好在20％至45％的范围内(以重量计)。
应用实例图3示出了用作点火器的气体点火器的纵面剖向图，点火器中装有例1，2，3或4中所描述的螺旋状催化部件1。图4示出了图3所示的气体点火器的燃烧圆筒的放大剖面图。
气体点火器10(用作一种点火器)有一个筒体11，该筒体贮存燃料气体，它位于气体点火器10的下部。筒体11由合成树脂模压而成。底盖11a被装到筒体11的底部。筒体11中存有如异丁烷之类的高压燃料气。筒体11的上周边表面处成一体地模压出侧壁11b。装有喷射燃料气体的喷嘴13的阀构件12装于阀壳体32中。内部装有阀构件12的阀壳体32装于筒体11的上端中。燃烧圆筒18位于喷嘴13的上方，从喷嘴13中喷出的燃料气在上述燃烧圆筒中燃料，燃料圆筒18为内部燃烧型，混有一次空气的燃料气在燃烧圆筒内燃烧。
压电部件14沿阀构件12的一侧设置，操作件15装在压电部件14的上端。操作件15控制阀构件12，以便从喷嘴13中喷出燃料气体，操作件还控制压电部件14，以便点燃从喷嘴13中喷出的燃料气。压电部件14、操作件15和燃烧筒18由内壳体16支承并与筒体11耦连。
盖17的升起和落下打开和关闭燃烧圆筒18的上部和操作件15上方的面积。支轴件17a被固定在盖17上并通过销21可绕枢轴转动地被支承在筒体11上。将上推件22朝上推，使其与支轴件17a的两个表面的任一表面接触，以便将盖17维持在打开位置或关闭位置。
在阀构件12中，由于喷嘴13朝上移动，使燃料气流动通道开启，燃料气从喷嘴13顶端喷出。将L形传动杆19安装成使其一端与喷嘴13配合。传动杆19由位于传动杆19中部的支轴可转动地支承。传动杆19另一端的操纵部分与操作件15的杆推段15a接触，因而可转动。这样，传动杆19动作并使燃料气从喷嘴13中喷出。图4中示出的喷嘴片20有一个预定直径(例如50μm)的、位于喷嘴13顶端的孔。喷嘴片20装于燃烧圆筒18的底部，燃料气可迅速地喷入燃烧圆筒18中。
此外，阀构件12还配有气流速率调节过滤器23，通过该过滤器的调节即使温度变化也可将被喷出的燃料气体量保持在预定值附近。上述气体流速调节过滤器23由钉形固定片24压紧在阀构件12的底部。液态燃料气从筒中经多孔芯33流动。流过多孔芯33的液态燃料气从气体流速调节过滤器23的外周边沿径向流向气体流速调节过滤器23的中心并被蒸发。上述气体流速调节过滤器23由包括敞开的小室和封闭的小室的微形小室发泡聚合物制成，敞开的小室通过接触点处的微孔彼此连通，从而形成气流通道，封闭的小室随温度变化张大或缩小，借此压缩或扩大气流通道。气体流速调节过滤器23具有随温度变化自动调节气体流速的作用。
如图4所示，燃烧圆筒18包括位于燃烧筒18底部的底件25及固定在底件25上并朝上延伸的燃料管26。底件25具有一条气流通道，该通道穿过底件25中心。底件25的底端装于喷嘴13的顶端。径向延伸的一次空气孔25a开在底件25相对两侧上并位于底件25底端的上方。
底件25顶端装有一块涡流板27和一个金属筛网件28。涡流板27由带孔的金属圆片构成，涡流板27使燃料气流成涡流流动，从而可提高燃料气和一次空气的混合程度。金属筛网件28由圆形金属丝网构成，它可防止火焰回流。
操作件15由与其相连的压电件14支承，因此操作件15可朝下滑动。与压电件14相连的放电电极29沿操作件15的一侧设置，放电电极29由电极夹30夹紧，该电极夹穿过燃料管26的侧壁，因此，放电电极29的一端可保持朝向燃烧管26的内侧面积的状态。
位于一次空气孔25a上方的燃烧筒18的底件25的外圆周部分与内壳体16配合并由该内壳体支承。这样就把底件25与燃烧管26固定在一起。燃烧圆筒18与放电电极29和电极夹30相连，电极夹30的外侧装有盖31，以这种方式将燃烧圆筒18固定。通过内壳体16将这些部件与压电件14和操作件15组装在一起，再将此组件组装到筒体11上，所以组装工序很简单。
螺旋状催化件1被装于燃烧圆筒18的燃烧管26顶端附近。从催化部件1的螺旋部分2a的两端延伸的固定部分2b，2b被固定在一个与燃烧管26的形状相同的环形件6上，将催化件1沿径向装在环形件6中。环形件6装于燃烧管26的顶端，帽34装于环形件6的外周边和燃烧管26的外周边上。这样，催化件1处于燃烧管26顶端火焰口的敞开处。
在具有上述结构的气体点火器10中，当打开盖17并将操作件15往下推时，操作件15的杆推段15a使传动杆19转动。由于传动杆19动作使喷嘴13朝上移动，结果使燃料气体从喷嘴13中喷出。由于从喷嘴13喷出的燃料气体的流速所产生的负压效应，使一次空气从穿过燃烧圆筒18的底件25的侧壁的一次空气孔25a流入。从一次空气孔5流入的一次空气与喷出的燃料气混合。一次空气和燃料气通过用于防止火焰回流的金属筛网件28，然后通过涡流板27使之形成紊流并混合在一起。所形成的混合气在燃烧管26中朝上流。
当将操作件15平稳地再往下推时，由于操作件15的作用使压电件14工作，这样在放电电极29上施加了用于放电的高压，因此，发生放电并将混合气体点燃。结果，混合气燃烧，在燃烧圆筒18顶端内侧产生火苗F的一部分。根据一次空气和燃料气的混合比例及混合气的流速确定出燃烧火苗F的高温部分的位置。将上述催化件1装于火焰高温部分的位置是有利的。
形成的燃烧火焰F通过催化件1，位于燃烧筒18顶端的催化件1与燃烧火苗F的高温部分接触。在这种情况下，催化件1的催化剂5迅速地被加热到温度不低于发生催化反应所需的温度。结果，催化剂5处于炽热状态。当火苗F被风吹开并被吹灭时，即使不通过压电件进行再点火操作，借助已被加热到温度不低于混合气氧化燃烧所需的催化反应温度(约600℃)的催化件1可再次点燃混合气，所以可继续燃烧。在常规的使用状态中，在点火期间继续将操作件15朝下推，燃料气继续被吹向催化件1，因为几乎可使火苗F不灭。
放开操作件15，停止喷射燃料气，火焰熄灭，催化件1的热容不太大，催化件的温度可迅速降低，所以，即使燃料气体从燃料气体筒中泄漏，燃料气不会被催化件1再点燃。
在用钯代替铂制成催化件1的催化剂5时，实现再点火的温度比铂的再点火温度高，但是采用钯只能在连续喷射燃料气的情况下才能实现再点火。所以可以将实现再点火的温度有差别的铂和钯彼此按一定比例混合，所形成的混合物可以置于细緻分隔的催化剂载层4上。用这种催化件1，实现再点火的温度随铂和钯彼此混合的比例而变。
在上面所描述的各例中，可将这类催化件1用于点火器中，以使与一次空气混合后的燃料气燃烧。本发明的催化件可用于将从原来的燃料气喷射喷嘴中喷出的燃料气只与二次空气混合燃烧的气体点火器或类似的点火器中。
此外，在上述各例中，线状底层2可以加工成螺线形。而且，按照本发明的催化件可以具有其他各种形状，例如，可按需要的数目设置若干棒形催化件，这些催化件例如可以彼此平行；或者与火苗接触的催化件部分加工成波纹状。
试验实例1对例1中所获得的螺旋形催化件1的熔融粘结的细緻分隔催化剂载层4(细氧化铝颗粒)的量、涂敷的催化剂溶液(具有浓度为0.1％的氯铂酸水溶液)的次数与重复点火百分率之间的关系进行多次试验，得出图5所示的关系曲线。还对催化剂溶液(一种氯铂酸水溶液)的浓度，细緻分隔的催化剂载层4(细氧化铝颗粒)的颗粒直径与重复点火百分率之间的关系进行多次试验，得到图6所示的关系曲线。
在上述试验中，采用图2所示的线状底层2。具体地说，将直径为0.15mm的镍铬丝盘绕成具有5圈的螺旋线圈，线圈间距为1.25mm，螺旋部分分内径为2.0mm，采用这种螺旋形镍铬丝作为线状底层2。图5中曲线A表示用0.1％的氯铂酸水溶液涂敷一次所得到的结果，曲线B表示用0.1％的氯铂酸水溶液涂敷两次所得到的结果。在各次试验中变化熔融粘结的氧化铝量并测出重新点火的百分率。
在重新点火百分率的测试中，所用的气体点火器中分别将上述催化件安装在各燃烧筒中，按下述步骤顺序操作1)点燃燃料气后，继续燃烧约1秒钟，从而使催化件加热；2)熄灭后约1秒，在不通过操作压电件进行点火的情况下从喷嘴中喷出燃料气；
3)燃料气被喷出后，再试验3秒钟，检查燃料气是否被点燃；4)再将火焰熄灭约一秒钟，再喷出燃料气。重复上述操作10次，求出重新点火的百分比，由此所得到的值作为重新点火百分率。
从图5所示的结果可以看出，熔融粘合在镍铬丝上的氧化铝量增多，承载在氧化铝上的催化剂量增多，重复点火百分率提高。此外，还可看出，若熔融粘合的氧化铝相同，用催化剂溶液浸渍涂敷两次，承载在氧化铝上的催化剂量增多，重复点火百分率提高。
此外，如图6所示，准备好三种颗粒直径分别为0.05μm，0.3μm和1.0μm的细氧化铝颗粒，用低熔粉末状玻璃使一定量(3mg)的上述三种细氧化铝颗粒中的每一种颗粒分别熔触粘合在螺旋状镍铬丝的表面上，然后用不同浓度的氯铂酸水溶液中的一种浸渍涂敷上述镍铬丝。再使铂粒沉积在已被熔融粘结的细氧化铝颗粒表面上，并以上述相同的方式测出重复点火百分率。图6中，曲线A表示用粒径为0.05μm的细氧化铝颗粒所得出的结果，曲线B表示用粒径为0.3μm的细氧化铝颗粒得出的结果，曲线c表示用粒径为1.0μm的细氧化铝颗粒得出的结果。从图6示出的结果中可以看出，若保持熔融粘合到镍铬丝上的细氧化铝颗粒量相同，则当熔融粘合的细氧化铝颗粒的粒径变小时，加大催化剂承载面积和气体接触面积，即使采用低浓度的催化剂溶液也能获得较高的重新点火百分率。
试验实例2对本发明的催化件1(催化剂金属丝)的重新点火百分率与铂丝的重新点火百分率进行比较，所得结果如表1所示。试验中采用的催化件1是将由细氧化铝颗粒或细锆氧化物颗粒构成的细緻分隔的催化剂载层由熔融粘结物熔融粘合在镍铬丝表面上、再用0.1％的氯铂酸水溶液浸渍涂敷已熔融粘合的细緻分隔的催化剂载层、并使铂粒沉积在细致分隔的催化剂载层上加工而成，上述熔融粘结物由镍铬混合粉末或低熔粉状玻璃组成。上述细緻分隔的催化剂载层的颗粒直径为0.3μm，细緻分隔的催化剂载层与熔融粘结物的比例为40∶1。改变熔融粘合的细緻分隔的催化剂载层的用量，使丝径大体可调，并使被承载的催化剂量按三级变化，以这种方式，制作出催化件1(催化剂金属丝)的试样。
如图7A所示，将单独的一个催化件1(催化剂金属丝)装于燃烧圆筒18的顶部。此外，如图7B-7F所示，将两至六根催化剂金属丝平行地装于燃料筒18的顶部，在这种状态下，按试验实例1中相同的方式测出重新点火百分率，从试验中可得到表1中示出的结果。此外，还用不同直径的铂丝作试样，用上述相同的方式将每个试样装于燃烧筒18中，并测出重新点火的百分率，以作为比较实例。所得结果示在表1中列出。
表1
<p>从表1中可看出，试样号2-3和1-3重新点火百分率高。尤其在细緻分隔的催化剂载层由细氧化铝颗粒制成、熔融粘结物由低熔粉状玻璃或镍铬混合粉末组成、增加细緻分隔的催化剂载层的用量使催化剂金属丝的直径约等于0.5mm，并平行地装有三根或更多催化剂金属丝时，重新点火百分率可达100％。
反之，对于铂丝，即使采用丝径为0.3mm的试样号4-3，其重新点火率是0％。这可能是因为铂丝与燃料气接触程度很低，产生的催化反应微不足道，或者由于铂丝的热容小，温度迅速降低，因此不能重新点火。
试验实例3用例4中所得到的具有用细氧化铝颗粒和钛氧化物构成的细致分隔的催化剂载层4的催化件1，改变钛氧化物的细氧化铝颗粒的比例，进行下落撞击试验。从下落撞击试验中得到图8A和8B中示出的结果。此外，还在反复急剧加热和骤冷的条件下进行了点火试验，得到如图9A和9B所示的结果。
通过下落撞击试验可以看出，由于下落撞击，被沉积的铂颗粒脱落和催化件断裂的情况。通过点火试验可以看出，由于骤热和骤冷时的热冲击，由于铂颗粒脱落，催化件损坏(例如断裂)及催化性能降低的情况。
试验中所用试样为在镍铬丝(丝径为0.15mm)上熔融粘合细致分隔的催化剂载层所制成的直线状催化件(直径为1.0mm，长为8.0m)。承载在镍铬丝上的细致分隔的催化剂载层的用量为5mg。细致分隔的催化剂载层中所含的钛氧化物和细氧化铝颗粒的比以重量计从0％改变到60％。此外，将2％的低熔粉状玻璃与细氧化铝颗粒和钛氧化物的混合物混合。将所形成的混合物涂敷在镍铬丝上，并在1240℃下烘烤10分钟。然后，将已熔融粘合有细緻分隔的催化剂载层的镍铬丝用0.2％的氯铂酸水溶液浸渍涂敷，使氯铂酸水溶液的涂敷层干燥后在600℃下加热分解。
在下落撞击试验中，将每个试样都固定在具有与图4中环形部件6相同形状的试样夹中。上述固定试样的试样夹装在具有图3所示结构的气体点火器10的燃烧筒18的顶部(气流速率为40cc/分)。用气体点火器10，喷出并点燃燃料气，试样由燃烧火焰加热，然后停止喷射燃料气，火苗熄灭。火苗熄灭后马上再喷射燃料气，但不通过操作压电件来实现点火。在这种情况下，通过催化反应使燃料气再次被点燃，并维持燃烧。此外，作为一次独立操作，用直流电源使电流流过镍铬丝参考试样(丝径为0.15mm，具有螺旋形)，借此，使参考试样处于炽热状态。调节流过参考试样的电流值，使参考试样的亮度与燃烧状态下的试验试样的亮度相同，此时，用热电偶测出参考试样的温度，将所测得的温度记录下来作为催化燃烧加热温度。
然后，将装有试验试样的试样夹装在一个用于下落撞击试验的圆柱形夹紧装置中(重量为279)。再使试验试样侧部朝下，将此圆柱形夹紧装置从1.5m高度处下落到混凝土板上。
对试样进行下落撞击之后，从夹紧装置中取出试样(试样夹)并将其装入气体点火器中，以与上述相同的方式实现点火，熄火，再点火，并测量催化燃烧加热温度。这种循环重复10次，对应于各下落数测出催化燃烧加热温度及钛氧化物与细氧化铝颗粒的各种比例。
图8A示出了在钛氧化物与细氧化铝颗粒的每种比例的条件下催化燃烧加热温度随下落次数变化的曲线。图8B示出了下落耐用度(下落次数)随钛氧化物比例变化的曲线，钛氧化物比例的变化是根据图8A所示的测量结果计算出来的。在钛氧化物的比例以重量计为70％或更高时，细氧化铝颗粒量很少，承载在细緻分隔的催化剂载层上的铂量不足，在初始阶段没有催化反应，因此，图8A和8B中没有示出钛氧化物比例为70％(按重量计)或更高的情况下的试验结果。
催化燃烧加热温度用作评价催化件的催化性能的一个指标。点燃燃料气之后火苗熄灭，在催化件的温度没有降低之前再喷出燃料气，而且在不通过操作压电件实现点火的情况下，燃料气与热催化剂接触从而再次被点燃。由于燃烧热量使催化剂温度上升，并与燃料气的燃烧热平衡，在预定温度下维持燃烧。因此，催化燃烧加热温度表示维持燃烧的温度。催化燃烧加热温度根据沉积并承载在细緻分隔的催化剂载层上的铂颗粒量的变化而改变。具体地说，与铂接触的气流部分燃烧，气流燃烧产生的热量使催化件加热。如果铂量减少，燃烧的热量也减少，催化件的温度也就是催化燃烧加热温度降低。如果催化件丧失催化性能，即使熄火后喷出燃料气，也不能再点燃，催化件的温度不能上升。
从上所述及图8A所示结果可以看出，在铂与细氧化铝颗粒的比例以重量计为60％，0％，50％，10％或15％的情况下，催化燃烧加热温度急剧下降，在下落次数达到10次以前不可能重新点火。这表明由于下落撞击铂粒脱落。在铂与细氧化铝颗粒的比例按重量计落在20％至45％的范围的情况下，可以维持高催化燃烧加热温度，铂粒脱落很少，即使下落10次以后，仍能获得良好的催化性能。
根据日本在气体点火器方面的安全标准SG，就抗撞冲性而论，规定当气体点火器从高1.5m之处三次下落到混凝土板上(一次气体点火器朝上，一次气体点火器朝下，一次为水平状态)，其性能应不变。所以，在作为下落耐用度的下落次数中可以看出至少进行六次如上所述的下落撞击试验，才能保证较好的质量。
据此，从图8B所示的下落耐用度的测量结果中可以看出，钛氧化物的比例按重量计为20％至45％的范围时，作为下落耐用度的下落次数至少为10则是最佳的。钛氧化物按重量计的比例为15％和10％时，作为下落耐用度的下落次数为9和6也是较好的。当钛氧化物的比例按重量计处于10％至15％的范围内，可获得良好的结果。
在点火试验中，试样的制作与上述下落撞击试验中试样制作的方式相同。将每个试样固定于试样夹上，再将装有试样的试样夹装在气体点火器上。首先，以与上述相同的方式进行点火、熄火和再点火，并测出最初的催化燃烧加热温度。
然后，使装有试样的气体点火器通过点燃迅速加热两秒钟再突然熄灭两秒钟，如此重复100次。接着再进行点火、熄火和再点火并测量催化燃烧加热温度。每回骤热和骤冷都重复100次，测量催化燃烧加热温度。反复剧热和骤冷高达1000次，并进行测量，然后结束点火试验。
图9A示出了在钛氧化物和细氧化铝颗粒的各种比例下催化燃烧加热温度随点火次数变化的曲线。图9B示出了催化燃烧加热温度的保持性随钛氧化物比例变化的曲线，上述变化是从图9A示出的测量结果中计算出来的。催化燃烧加热温度的保持性表示点火1000次后所获得的催化燃烧加热温度与最初的催化燃烧加热温度的百分比。催化燃烧加热温度保持性的值越小表示催化燃烧加热温度的降低越多。
从图9A所示的结果中可以看出，钛氧化物相对于细氧化铝颗粒的比例增加，最初催化燃烧加热温度变低这种趋势是由于细氧化铝颗粒量减少被承载的铂量也减少所引起的。在钛氧化物相对于细氧化铝颗粒的比例按重量计在0％至15％的低范围的情况下，当点火次数增加时，催化燃烧加热温度的降低变大。在钛氧化物相对于细氧化铝颗粒的比例按重量计为50％的情况下，催化燃烧加热温度急剧降低，点火次数达800次以后不能再重新点火。
从图9B所示的结果看出点火1000次以后最初催化燃烧加热温度的保持度。在钛氧化物相对于细氧化铝颗粒的比例以重量计为20％至45％的范围内，即使点火1000次以后，催化燃烧加热温度不变，催化剂性能也没有下降。反之，在钛氧化物相对于细氧化铝颗粒的比例以重量计为0％至15％的情况中，点火1000次以后催化剂性能降低。在钛氧化物相对于细氧化铝颗粒的比例以重量计为50％时，点火1000次以后不发生催化反应。
但在钛氧化物相对于细氧化铝颗粒的比例按重量计在10％到15％的范围内，即使点火1000次以后催化燃烧加热温度降低，催化燃烧加热温度的保持性可达90％或更高，并维持足够的反应温度。在常规的一次性使用的气体点火器中，点火约600次燃料气则耗尽。由此可断定有点火1000次的催化件具有令人满意的特征。具体地说，在钛氧化物相对于细氧化铝颗粒的比例按重量计在10％至45％的范围内，从骤热和骤冷的观点来看可以得到良好的保持性。
从上述下落撞击试验和点火试验可以看出，钛氧化物相对于细氧化铝颗粒的比例按重量计在10％至45％的范围内可以获得良好的结果。还可以看出，钛氧化物相对于细氧化铝颗粒的比例按重量计在15％至45％的范围内可以获得更好的结果。再者，可以看出，钛氧化物相对于细氧化铝颗粒的比例按重量计在20％至45％的范围，则可以获得愈加好的结果。
试验实例4用铂丝和催化件作为催化剂金属丝，按下述方式制取催化件，具体地说，例如，如图19所示，将直径为0.15mm长为40mm的镍铬丝盘绕成螺旋间距为1.0mm的四圈螺旋形，由此所形成的螺旋部分42a的外径为2.7mm。此时，镍铬丝中间部分的38mm按上述方式盘绕成螺旋形，从螺旋部分42a的两端伸出的线状固定部分42b，42b的长度各为1mm。这样，可制得线状底层42。然后，将由细氧化铝颗粒和钛氧化物构成的细緻分隔的催化剂载层用低熔粉状玻璃熔融粘合到线状底层42的表面上。再将一种催化剂金属盐水溶液(例如氯铂酸水溶液)涂敷到经上述处理的线状底层42上，并使催化剂(例如铂)在升高的温度下沉积在细緻分隔的催化剂载层表面上，这样就制成了螺旋形催化件(催化剂金属丝)。
这种催化剂金属丝的尺寸和形状可以各种方式变化。分别将上述催化剂金属丝装在具有图3所示结构的气体点火器中，通过改变气流速率可将它们的重新点火性能彼此进行比较。
按下述方式对它们的重新点火性能进行试验。具体地说，将催化剂金属丝装入气体点火器中，并点燃燃料气。然后停止喷射燃料气，因此火苗熄灭。然后，在不通过气体点火器的压电件进行重新点火操作的情况下喷出燃料气，此时，检查燃料气是否被已加热的催化剂金属丝再次点燃。在燃料气开始喷出后三秒钟内燃料气被点燃的情况中，判断出发生了再点火。从重新点火性能试验中可得出表2，3和4中示出的结果。表2示出的是气体流速为20cc/分时所得到的结果。表3示出的是气体流率为30cc/分时所得到的结果。表4示出的是气体流率为40cc/分时所得到的结果。
通常，在气体点火器中，采用的气体流率为30cc/分。当然，气体流率可根据气体点火器使用的条件尤其是环境温度而变化。所以，将气体点火器设计成使气流速率随温度波动的变化很小。但是，即使采用气体流速控制系统，在气体点火器中的液化燃料气的温度降至约5℃的情况下，燃料气的平衡压力降低，气流速率必然变低。
考虑到上述情况，即使气流速率变低，仍要求保持重新点火性能。
当将0.1％的氯铂酸水溶液涂敷在已熔融粘合的细致分隔的催化剂载层上，再加热使涂敷层分解的操作为一次时获得表2的(1)、表3的(1)和表4的(1)中所示的结果。当将0.1％的氯铂酸水溶液涂敷在已熔融粘合的细緻分隔的催化剂载层上，再进行加分解析涂敷层的操作为两次时可得到表2的(2)、表3的(2)及表4的(2)中所示出的结果。当将0.1％的氯铂酸水溶液涂敷在已熔融粘合的细緻分隔的催化剂载层上，再进行加热分解涂敷后的操作为三次时可得到表2的(3)、表3的(3)及表4的(3)中所示的结果。采用直径为0.3mm的铂丝所得的结果示于表2的(4)、表3的(4)及表4的(4)中。
图10、11、12用图示的方法反映出表2、表3和表4的结果。
在这些试验中，螺旋部分的外径(线圈外径)为2.5mm，3.0mm和3.5mm。此外，催化剂金属丝的长度为30mm至50mm。如图所示，例如在图20中，催化剂金属丝为螺旋形，盘绕螺旋部分为圆螺旋形，从螺旋部分两端延伸出的线状固定部分长度各为1mm，螺旋部分的圈数和螺旋间距均在表5和6中列出。在图10、11和12中，横座标表示螺旋间距，纵座标表示重新点火百分率。
如图10、11、12所示，当将0.1％的氯铂酸水溶液涂敷在已熔融粘合的细緻分隔的催化剂载层上及加热分解涂敷层的操作次数从一次增至两次、三次时，重新点火百分率特性变好。进行如上所述的操作三次重新点火百分率特性几乎达到饱和。实际上，上述操作的次数应尽可能少。所以，图10、11和12示出的最佳范围被认为是适当的条件。
此外，若气流速率从40cc/分减至30cc/分再减至20cc/分，重新点火百分率范围变窄。所以，可以看出，最佳条件最好应根据这些结果来设定。
这样一来就可以通过调整催化剂金属丝的尺寸和形状获得具有良好的重新点火性能的催化气体点火器。
图13，14和15示出了螺旋部分的圈数与重新点火百分率之间的关系。图16，17和18示出了重新点火百分率与螺旋部分相邻两圈间的间距之间的关系。参照图16，17和18可得到最佳范围。
表5，6和7示出了在这些试验中所采用的螺旋部分的圈数、螺旋间距及螺旋部分相邻两圈间的间距。
表2根据螺旋线圈外径和催化剂金属丝长度所得到的重新点火性能·铂承载的催化件(0.1％氯铂酸溶液×一次)(1)<
气流速率20cc/分·所用的载层Al2O380％TiO220％玻璃熔结物2％·载层颗粒直径Al2O30.3μmTiO20.6-0.8μm·铂承载的催化件(0.1％氯铂酸溶液×两次)(2)
·铂承载的催化件(0.1％氯铂酸溶液×三次)(3)
·铂丝(丝径0.3mm)(4)
表3
根据螺旋线圈外径和催化剂金属丝长度所得到的重新点火性能·铂承载的催化件(0.1％氯铂酸溶液×一次)(1)
·气流速率30cc分·所用载层Al2O380％TiO220％玻璃熔结物2％·载层颗粒直径Al2O30.3μmTiO20.6-0.8μm·铂载承的催化件(0.1％氯铂酸溶液×两次)(2)
·铂承载的催化件(0.1％氯铂酸溶液×三次)(3
·铂丝(丝径0.3mm)(4)
表4
根据螺旋线圈外径和催化剂金属丝长度所得到的重新点火性能·铂承载催化件(0.1％氯铂酸溶液×一次)(1)
气流速率40cc/分·所用载层Al2O380％TiO220％玻璃熔结物2％·载层颗粒直径Al2O30.3μmTiO20.6-0.8μm·铂承载催化件(0.1％氯铂酸溶液×两次)(2)
·铂承载催化件(0.1氯铂酸溶液×三次)(3
·铂丝(丝径0.3mm)(4)
表5根据螺旋线圈外径和催化剂金属丝长度得出的螺旋圈数<
>表6根据螺旋线圈外径和催化剂金属丝长度得出的螺旋间距<
表7
根据螺旋线圈外径和催化剂金属丝长度得出的相邻两圈之间的间距
<p>实例5将直径为0.15mm，长度为40mm的镍铬丝盘绕成螺旋形，其圈数为4，螺旋间距为1.0mm，螺旋部分外径为2.7mm，以这种方式制得线状底层。将80％的细氧化铝颗粒与20％的钛氧化物彼此混合，并将4％的低熔粉状玻璃加入上述混合物中，再将聚乙烯醇加入所得到的混合物中，从而获得粘性液。然后，将约3mg粘性液涂敷在线状底层的螺旋部分的表面。使涂敷的粘液层在常温下干燥，再在300℃下加热15分钟，从而除去聚乙烯醇。随后将经过上述处理的线状底层在1240℃下加热10分钟。以此方式得到催化剂载承丝。再用0.1％氯铂酸水溶液浸渍涂敷上述催化剂载承丝三次，之后对该浸渍涂敷层加热，使其在800℃下加热分解10分钟。于是，在上述催化剂载承丝表面沉积有铂颗粒，而制得催化件(催化剂金属丝)。
将制得的催化件安装并固定在图3所示的气体点火器10的燃烧管26的顶端。将该气体点火器中燃料气流率调整成30cc/分，以这种方式生产出催化气体点火器。
对以上述方式制得的催化剂金属丝进行性能测定试验、下落撞击试验、粘结强度试验、重新点火百分率试验及重新点火使用寿命试验。
在下落撞击试验中如图21所示，将催化剂金属丝41装于试样夹40中，再将装有催化剂金属丝41的试样夹40装入图21所示的圆柱形夹紧装置42中，以便进行下落撞击试验。使催化剂金属丝侧部朝下将上述圆柱形夹紧装置42从1.5m高处下落到混凝土板上。重复上述下落步骤10次，使催化剂金属丝承受下落撞击，然后测量脱离催化剂金属丝的细致分隔的催化剂载层量。
若以这种方式对催化剂金属丝进行下落撞击试验时，细緻分隔的催化剂载层没有脱离催化剂金属丝，则证明这种催化剂金属丝对抗下落撞击而言具有足够的强度。
在粘结强度试验中，为了检查细緻分隔的催化剂载层与镍铬丝的粘结强度，将螺旋形催化剂金属丝拉直，并测量从镍铬丝上脱落的细緻分隔的催化剂载层的重量。具体地说，如图22所示，将螺旋部分长度为4mm的催化剂金属丝拉直，使该螺旋部分长度等于16mm。在拉直操作时，测量从镍铬丝上脱落的细緻分隔的催化剂载层的重量。
以这种方式对催化剂金属丝进行粘结强度试验时，细緻分隔的催化剂载层没有脱离催化剂金属丝。
在重新点火百分率试验中，将催化剂金属丝41装于图23所示的框架44中，再将装有催化剂金属丝的框架44装入图3所示的气体点火器中，在该气体点火器中，将气流速率调整在30cc/分。在气体点火器中点燃燃料气，一秒钟后将火熄灭，熄灭后一秒钟在不通过操作压电件进行点火的情况下喷出燃料气，在三秒钟内观察借助于催化剂金属丝的催化性能是否形成火焰，重复上述循环10次。
如果以这种方式对催化剂金属丝进行重新点火百分率试验，证实在三秒钟内10次试验全部都能重新点燃，则得到100％的重新点火百分率。
在重新点火使用寿命试验中，以与重新点火百分率试验中相同的方式将催化剂金属丝装于气体点火器中。在该气体点火器中，点火周期约一秒，熄灭约一秒，重复1000次。以这种方式对催化剂金属丝施加热冲击，检查是否还具有重新点火性能。
若以这种方式对催化剂金属丝进行重新点火使用寿命试验，在三秒钟内即使1000次试验循环以后仍能重新点火，则可以认为这种催化剂金属丝具有足够长的重新点火使用寿命。
权利要求
1.一种点火器的催化件，包括i)线状底层；ii)熔融粘合物，它由从粉末金属和粘性熔融材料组成的族中选取的材料组成；iii)细緻分隔的催化剂载层，它由金属氧化物构成，并借助于上述熔融粘结物被固定在上述线状底层的表面上；iV)沉积在上述细緻分隔的催化剂载层表面上的催化剂。
2.如权利要求1所述的催化件，其中上述线状底层由一种镍铬合金丝构成。
3.如权利要求1所述的催化件，其中上述用作熔融粘结物的粉末金属是从镍粉和铬粉的混合粉末；镍粉、铬粉和稀土金属的混合粉末；及镍粉、铬粉和金属硅的混合粉末所组成的组中选取的。
4.如权利要求1所述的催化件，其中上述用作熔融粘合物的粘性熔融材料是一种熔融粉状玻璃。
5.如权利要求1所述的催化件，其中上述细緻分隔的催化剂载层由细氧化铝颗粒构成。
6.如权利要求1所述的催化件，其中上述细緻分隔的催化剂载层是细氧化铝颗粒和钛氧化物的混合粉末。
7.如权利要求6所述的催化件，其中钛氧化物与细氧化铝颗粒之比以重量计在10％至45％的范围内。
8.如权利要求1所述的催化件，其中线状底层由镍铬合金丝构成；通过从由镍和铬的混合粉末；镍、铬和稀土金属的混合粉末；及镍、铬和金属硅的混合粉末所组成的组中选取的熔融粘合物将从镍氧化物粉末、铬氧化物粉末及镍氧化物和铬氧化物的混合粉末所组成的组中选取的细颗粒熔融粘合到由镍铬合金丝组成的线状底层表面上从镍氧化物粉末、铬氧化物粉末、及镍氧化物和铬氧化物的混合粉末所组成的组中选取的已熔融粘合的细颗粒构成上述细緻分隔的催化剂载层。
9.一种点火器的催化件，包括i)线状底层；ii)在线状底层表面上形成的并由细金属颗粒构成的催化剂载层，上述细金属颗粒由被熔融粘合到上述线状底层表面的粉末金属组成；以及iii)沉积在上述催化剂载层表面的催化剂。
10.如权利要求9所述的催化件，其中上述线状底层由镍铬合金丝构成，上述熔融粘合到线状底层表面的细金属颗粒是从镍和铬的混合粉末；镍、铬和稀土金属的混合粉末及镍、铬和金属硅的混合粉末所组成的组中选取的。
11.一种生产点火器的催化件的方法，包括下述步骤i) 借助于从粉末金属和粘性熔融材料组成的组中选取的材料组成的熔融粘结物将由金属氧化物构成的细緻分隔的催化剂载层熔融粘合到线状底层表面；ii)将催化剂溶液涂敷到上述细緻分隔的催化剂载层表面上；以及iii)加热分解涂敷到上述细緻分隔的催化剂载层表面上的催化剂溶液，从而使催化剂沉积在上述细緻分隔的催化剂载层表面上。
12.如权利要求11所述的方法，其中上述催化剂溶液是氯铂酸水溶液。
13.一种点火器的催化件，包括螺旋部分和从螺旋部分两端延伸出的固定部分，其中构成上述螺旋部分和固定部分的线状底层的长度范围为35mm至50mm，螺旋部分的线圈外径范围为2.5mm至3.5mm，螺旋部分的圈数范围为3至5.5。
14.一种点火器的催化件，包括螺旋部分和从螺旋部分两端延伸出的固定部分，其中构成上述螺旋部分和固定部分的线状底层的长度范围为35mm至50mm，螺旋部分的线圈外径范围为2.5mm至3.5mm，螺旋部分的螺旋间距范围为0.7mm至1.4mm。
15.一种点火器的催化件，包括螺旋部分和从螺旋部分两端延伸出的固定部分，其中构成上述螺旋部分和固定部分的线状底层的长度范围为35mm至50mm，螺旋部分的线圈外径范围为2.5mm至3.5mm，相邻两圈间的间距范围为0.4mm至0.9mm。
16.一种点火器催化件，包括螺旋部分和从螺旋部分两端延伸的固定部分，其中构成上述螺旋部分和固定部分的线状底层的长度范围为35mm至50mm，螺旋部分的线圈外径范围为3.0mm至3.5mm，螺旋部分圈数范围为4.0至4.5，螺旋部分的螺旋间距范围为0.9mm至1.1mm，因而在燃料气流速率为20cc/分的低燃料气流速率范围内可以重新点火。
17.如权利要求13，14，15或16所述的催化件，其中该催化件包括i)线状底层；ii)由从粉末金属和粘性熔融材料组成的组中选取的材料构成的熔融粘结物；iii)细緻分隔的催化剂载层，它由金属氧化物构成，并通过熔融粘结物被固定在线状緻底层的表面；以及iv)沉积在上述细致分隔的催化剂载层上的催化剂。
全文摘要
一种点火器的催化件包括线状底层和由从粉末金属和粘性熔融材料组成的组中选取的材料构成的熔融粘结物，通过该熔融粘结物将由金属氧化物构成的细致分隔的催化剂载层固定在线状底层的表面上，催化剂被沉积在上述细致分隔的催化剂载层表面上。
文档编号F23Q2/00GK1131258SQ9511636
公开日1996年9月18日 申请日期1995年8月19日 优先权日1994年8月19日
发明者三船英雄, 芹泽宜之, 关正人, 大川慎一, 柏木顺 申请人:株式会社东海