專利名稱：電子點火裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子點火裝置。
背景技術(shù)：
目前市場上銷售的點火裝置從原理上可分為電石點火裝置與電子點火裝置。所述電石點火裝置包括一滾輪，一與所述滾輪接觸的電石及一與所述電石對應(yīng)的 燃料。所述電石點火裝置在工作時，用戶撥動所述滾輪摩擦電石產(chǎn)生火花，利用所述火花局 部的高能量點燃所述燃料。所述燃料為吸油棉芯等低著火點燃料。所述電石為損耗品，更 換比較麻煩且產(chǎn)生的火花局部溫度較低，點火性能欠佳，因此所述電石點火裝置已經(jīng)逐漸 被電子點火裝置所替代。所述電子點火裝置包括一電源、與所述電源電連接的一放電極、與所述放電極對 應(yīng)的一靶極。所述電源為一由干電池與放電電容組成的脈沖電源或一壓電轉(zhuǎn)換裝置，其具 有一工作電壓，所述放電極具有一直徑較小的放電端。所述電子點火裝置工作時，通過所述 電源在所述放電極與靶極之間產(chǎn)生一電壓差使該放電極的放電端聚集大量電荷并形成一 高壓，該電壓差與所述工作電壓相當。所述高壓達到氣體介質(zhì)的擊穿電壓時，該高壓擊穿所 述氣體介質(zhì)并發(fā)生火花放電產(chǎn)生若干火花。當所述氣體介質(zhì)包括燃料時，所述火花點燃所 述燃料，所述燃料包括油氣，燃氣，天然氣或沼氣。由上述描述可以看出，所述電子點火裝置是否能點燃所述燃料，取決于所述放電 端形成的高壓是否達到所述氣體介質(zhì)的擊穿電壓。當該高壓達到或者大于所述擊穿電壓 時，該電子點火裝置才能夠產(chǎn)生火花點燃所述燃料。所述電子點火裝置獲得所述高壓的主 要因素取決于所述電源的工作電壓及放電端直徑。在放電端直徑固定的情況下，電源的工 作電壓越高，其獲得的高壓越高；在所述電源的工作電壓固定的情況下，所述放電端直徑越 小，其獲得的高壓越高，即其擊穿所述氣體介質(zhì)產(chǎn)生火花的概率越大。出于安全及成本考 慮，一般希望電源的工作電壓越低越好，即要求所述放電端直徑越小越好，從而降低所述電 子點火裝置的成本及提高該電子點火裝置的安全。目前，大部分電子點火裝置采用細長金屬線作為放電極，由于該放電極的放電端 一般由金屬材料制成，現(xiàn)有技術(shù)難以將所述金屬材料制成的放電端加工到微米級甚至納米 級。因此造成所述電子點火裝置需要選用具較高工作電壓的電源，以能夠產(chǎn)生火花點燃所 述燃料。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種所需工作電壓較低的電子點火裝置。一種電子點火裝置，用于為一燃料點火，所述電子點火裝置包括一電源、與所述電 源電連接的一放電極及與所述放電極相對設(shè)置的一靶極。所述放電極與靶極之間具有一間 隙，所述燃料在工作時被傳輸至所述間隙。所述放電極包括一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)，該碳納米 管線狀結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管作為放電極的放電端。
一種電子點火裝置，用于為一燃料點火。所述電子點火裝置包括一壓電陶瓷、所述 壓電陶瓷的負極和正極分別電連接于一放電極及與所述放電極相對設(shè)置的一靶極。所述放 電極與靶極之間具有一間隙，所述間隙的距離為1毫米 2微米，所述燃料在工作時被傳輸 至所述間隙。所述放電極包括一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)，該碳納米管線狀結(jié)構(gòu)具有多個碳納米 管作為放電極的放電端，所述碳納米管的直徑為0. 4納米 50納米。本發(fā)明實施例所提供的電子點火裝置中，所述放電極包括一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)， 該碳納米管線狀結(jié)構(gòu)中作為放電極放電端的碳納米管的直徑為納米級。因此所述電子點火 裝置在較低的工作電壓下就能夠產(chǎn)生火花，因此可選用具有較低工作電壓的電源，降低該 電子點火裝置成本及提高安全。


圖1是本發(fā)明實施例所提供的電子點火裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明實施例所提供的電子點火裝置中作為放電極的碳納米管線狀結(jié)構(gòu) 靠近靶極的一端的掃描電鏡照片。圖3是圖2中碳納米管線狀結(jié)構(gòu)中尖端的透射電鏡照片。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明實施例提供的電子點火裝置。請參閱圖1，本發(fā)明實施例所提供的電子點火裝置100，用于為一燃料(未示出) 點火。所述可燃氣體可為油氣、燃氣、天然氣或沼氣中的一種或任意組合。該可燃氣體在點 火時通過一輸氣管200傳輸至所述電子點火裝置100，并與電子點火裝置100中的空氣形成 氣體介質(zhì)。所述電子點火裝置100包括一電源10、一放電極20、一靶極30及一點火開關(guān)40。 所述放電極20與所述靶極30相對設(shè)置，且該放電極20及靶極30分別與所述電源10電連接。所述電源10用于使所述放電極20與靶極30之間形成一電壓差。在本實施例中， 所述電源10為一壓電陶瓷，該壓電陶瓷具有一負極11及一正極12，該負極11與正極12分 別與所述放電極20與靶極30電連接。當所述壓電陶瓷受到機械力擠壓時，在所述負極11 與正極12之間產(chǎn)生一電壓脈沖，從而使所述放電極20產(chǎn)生一高壓，擊穿所述放電極20與 靶極30之間的氣體介質(zhì)并產(chǎn)生火花點燃所述燃料，該燃料摻雜在所述氣體介質(zhì)中?？梢岳?解，所述電源10還可以為能夠產(chǎn)生所述電壓脈沖的其他電源，如電脈沖點火器。所述放電極20通過一導線與所述電源10的負極11電連接，所述導線包覆有一絕 緣外殼。所述放電極20與所述靶極30相對設(shè)置且具有一間隙，理論上，所述間隙的距離越 短，產(chǎn)生火花所需的擊穿電壓越低，然而所述間隙的距離太短，則所述放電極20或靶極30 受燃料燃燒而損壞的幾率更大，因此，一般情況下，所述間隙的距離一般在1毫米 2微米 之間。所述放電極20包括一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)，所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米 管作為放電極20的放電端，所述碳納米管的直徑為0. 4納米 50納米。所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管線、由多個碳納米管線相互扭轉(zhuǎn)組成 的一絞線結(jié)構(gòu)或由多個碳納米管線并排組成的一束狀結(jié)構(gòu)。所述碳納米管線包括多個碳
4納米管沿其軸向扭轉(zhuǎn)或平行排列，所述多個碳納米管首尾相連且基本沿碳納米管線軸向排 列，相鄰的碳納米管通過范德華力連接。所述碳納米管線長度不限，其直徑為0.5納米 100微米。具體地，所述碳納米管線可通過對從一碳納米管陣列拉出的一碳納米管拉膜進 行機械力扭轉(zhuǎn)或有機溶劑處理而獲得，所述碳納米管線還可以從一碳納米管陣列直接拉出 而獲得。所述通過機械力扭轉(zhuǎn)而獲得的扭轉(zhuǎn)的碳納米管線中的多個碳納米管繞碳納米管線 軸向螺旋排列。所述從一碳納米管陣列直接拉出或通過有機溶劑處理碳納米管膜而獲得的 非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線中的多個碳納米管大致平行排列。所述通過有機溶劑處理獲得的碳納 米管線及其制備方法請參見Shou-Shan Fan等人于2006年10月26日申請的，于2007年 7月19日公開的第US2007/0166223A1號美國公開專利申請。為節(jié)省篇幅，僅引用于此，但 所述申請所有技術(shù)揭露也應(yīng)視為本發(fā)明申請技術(shù)揭露的一部分。 所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)靠近靶極30的末端具有一根或多根碳納米管，所述多根 碳納米管中的每根碳納米管都可作為所述放電極20的放電端。而單根碳納米管的直徑均 在50納米以下，因此，所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)能夠在較低的工作電壓下獲得擊穿放電極20 與靶極30之間氣體介質(zhì)的高壓，即為獲得相同大小的高壓，可選擇具有較低工作電壓的所 述電源110?？梢岳斫猓谒鲭娫?0的工作電壓固定的情況下，所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)能 夠獲得更高的高壓，因此，其產(chǎn)生火花的概率更大。當所述放電極20與靶極30因為損耗或 其他原因?qū)е缕溟g的間隙有所增大時，所述電子點火裝置100依然能夠產(chǎn)生火花，增加了 電子點火裝置100的可靠性。 請參見圖2及圖3，在本發(fā)明實施例中，所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)的靠近所述靶極30 的一端還包括延伸出的至少一個類圓錐形尖端。所述尖端為一碳納米管束狀結(jié)構(gòu)，該碳納 米管束狀結(jié)構(gòu)包括多個沿尖端軸向定向延伸的碳納米管。所述尖端中的多個碳納米管之 間通過范德華力相結(jié)合，且該尖端遠離所述放電極的一端包括一根突出的碳納米管，該突 出的碳納米管即為所述放電極20的放電端。本發(fā)明實施例中的放電端為多個時，各放電 端之間具有一定間隙，可以避免個放電端之間的電場屏蔽，同時所述突出的碳納米管被周 圍其他的碳納米管通過范德華力牢牢固定，因此該突出的碳納米管可以承受較大的放電電 壓。所述尖端可以通過熔斷法，激光燒蝕法或者電子束掃描法處理所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu) 形成。所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)的表面還可以進一步形成有一層耐離子沖擊的金屬碳化 物層或設(shè)置有多個金屬碳化物顆粒，優(yōu)選地，所述金屬碳化物層或金屬碳化物顆粒設(shè)置在 碳納米管線狀結(jié)構(gòu)中每個碳納米管的外表面。所述金屬碳化物層或金屬碳化物顆粒能夠使 放電過程中電離氣體介質(zhì)所產(chǎn)生的離子不直接沖擊碳納米管，從而使所述所述碳納米管線 狀結(jié)構(gòu)更耐離子沖擊，延長該碳納米管線狀結(jié)構(gòu)的使用壽命。所述金屬碳化物可以為碳化 鉿、碳化鋯、碳化鈦及碳化鈮中的任意一種或組合。優(yōu)選地，所述金屬碳化物選擇碳化鉿。具 體地，所述金屬碳化物層可通過離子濺鍍的方式形成在碳納米管線狀結(jié)構(gòu)的表面。所述金 屬顆粒碳化物顆粒的形成方法則可包括如下步驟形成一金屬包覆層在所述碳納米管線狀 結(jié)構(gòu)中至少一個碳納米管的外表面；給所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)在真空中通電，使所述碳納 米管外表面的金屬包覆層熔融并與該碳納米管中的碳原子反應(yīng)，在所述碳納米管外表面形 成多個金屬碳化物顆粒。所述靶極30為與所述電源10的正極12電連接的金屬電極?？梢岳斫猓霭袠O30還可以為一與所述輸氣管200相連的中空金屬管，所述燃料自所述中空金屬管中間噴 出，此時，所述靶極30接地。所述點火開關(guān)40用于控制所述電源10，使其在所述放電極20與靶極30之間形成 一電壓差。在本實施例中，所述點火開關(guān)40為一按壓裝置，按壓所述壓電陶瓷使其受到機 械力擠壓變形。所述壓電陶瓷受形變而在所述放電極20與靶極30之間產(chǎn)生電壓差，該放 電極20放電端聚集大量表面電荷并形成高壓，所述高壓擊穿放電極20與靶極30之間的氣 體介質(zhì)，并產(chǎn)生火花點燃所述燃料。所述放電極包括一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)，該碳納米管線狀結(jié)構(gòu)中作為放電極放電端 的碳納米管的直徑為納米級。因此所述電子點火裝置在較低的工作電壓下就能夠產(chǎn)生火 花，因此可選用具有較低工作電壓的電源，降低成本及提高安全。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當然這些依據(jù)本發(fā)明精 神所作的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種電子點火裝置，用于為一燃料點火，所述電子點火裝置包括一電源、與所述電源電連接的一放電極及與所述放電極相對設(shè)置的一靶極，所述放電極與靶極之間具有一間隙，所述燃料在工作時被傳輸至所述間隙，其特征在于，所述放電極包括一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)，該碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管作為放電極的放電端。
2.如權(quán)利要求1所述的電子點火裝置，其特征在于，該碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括碳納米 管線、由多個碳納米管線并排組成的束狀結(jié)構(gòu)或由多個碳納米管線相互扭轉(zhuǎn)組成的絞線結(jié) 構(gòu)，所述碳納米管線包括多個碳納米管首尾相連且基本沿碳納米管線軸向排列，相鄰的碳 納米管通過范德華力連接。
3.如權(quán)利要求2所述的電子點火裝置，其特征在于，所述束狀結(jié)構(gòu)中的多個碳納米管 大致相互平行。
4.如權(quán)利要求2所述的電子點火裝置，其特征在于，所述絞線結(jié)構(gòu)中的多個碳納米管 繞碳納米管線軸向螺旋排列。
5.如權(quán)利要求2所述的電子點火裝置，其特征在于，所述碳納米管線的直徑為0.5納 米 100微米。
6.如權(quán)利要求1所述的電子點火裝置，其特征在于，所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)的靠近靶 極的一端延伸出至少一個尖端，該尖端靠近所述靶極的一端包括一根突出的碳納米管作為 放電端。
7.如權(quán)利要求6所述的電子點火裝置，其特征在于，所述尖端的數(shù)量為多個，且相鄰兩 個尖端之間具有一定間隙。
8.如權(quán)利要求6所述的電子點火裝置，其特征在于，所述碳納米管的直徑為0.4納米 50納米。
9.如權(quán)利要求1所述的電子點火裝置，其特征在于，所述碳納米管線狀結(jié)構(gòu)的表面形 成有一金屬碳化物層或分布有多個金屬碳化物顆粒，該金屬碳化物顆粒的粒徑為1納米 100納米。
10.如權(quán)利要求9所述的電子點火裝置，其特征在于，所述金屬碳化物為碳化鉿、碳化 鈦、碳化鋯及碳化鈮中的一種。
11.如權(quán)利要求1所述的電子點火裝置，其特征在于，所述電源為一壓電陶瓷。
12.如權(quán)利要求1所述的電子點火裝置，其特征在于，所述靶極為一中空金屬管，所述 燃料經(jīng)由所述中空金屬管傳輸至所述間隙。
13.如權(quán)利要求1所述的電子點火裝置，其特征在于，所述間隙的距離為1毫米 2微米。
14.一種電子點火裝置，用于為一燃料點火，所述電子點火裝置包括一壓電陶瓷、所述 壓電陶瓷的負極和正極分別電連接于一放電極及與所述放電極相對設(shè)置的一靶極，所述放 電極與靶極之間具有一間隙，所述間隙的距離為1毫米 2微米，所述燃料在工作時被傳輸 至所述間隙，其特征在于，所述放電極包括一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)，該碳納米管線狀結(jié)構(gòu)具有 多個碳納米管作為放電極的放電端，所述碳納米管的直徑為0. 4納米 50納米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子點火裝置，用于為一燃料點火，所述燃料自一輸氣管噴出。所述電子點火裝置包括一電源、與所述電源電連接的一放電極及與所述放電極相對設(shè)置的一靶極。所述放電極與靶極之間具有一間隙，所述燃料在工作時被噴射到所述間隙。所述放電極包括一碳納米管線狀結(jié)構(gòu)，該碳納米管線狀結(jié)構(gòu)包括至少一碳納米管作為放電極的放電端。本發(fā)明提供的電子點火裝置，利用碳納米管線狀結(jié)構(gòu)末端的一個或多個直徑在納米級的碳納米管作為放電極的放電端，使所述電子點火裝置在較低的工作電壓下就能夠產(chǎn)生火花。
文檔編號B82B1/00GK101881465SQ20091010740
公開日2010年11月10日 申請日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月8日
發(fā)明者姜開利, 楊遠超, 范守善 申請人:清華大學;鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司