[发明专利]瓷质加热元件

说明书

本发明主张于2006年10月2日提出的美国假申请案(provisionalapplication)第60/849,154号的优先权，并于此并入作为参考。

技术领域

本发明包含制备瓷质电阻性加热元件的新颖方法，其包含形成包括具有二个或更多个不同电阻性之区域的加热元件体，与加工该元件体部分以形成加热元件。亦提供可自本发明之制造方法获得的加热元件如点火器与预热塞。

背景技术

瓷质材料作为应用在如燃气炉、炉灶与干衣机之点火器已享有极大的成功。瓷质点火器产品包含建构穿过瓷质成分之电路，该瓷质部分为高电阻性，且当导线通电时可增温；参照例如美国专利号6,582,629、6,278,087、6,028,292、5,801,361、5,786,565、5,405,237、与5,191,508。

典型的点火器通常系成矩形之元件，在点火器尖端为高电阻性的『热区(hot zone)』，且自点火器另一端向着热区具一或多个导电的『冷区(cold zones)』。一种目前可获得的点火器，Mini-Igniter^TM(NortonIgniter Products，购自Milford，N.H.)系设计用于12伏特至120伏特之应用，并具有包含氮化铝(AlN)、二硅化钼(MoSi₂)与碳化硅(SiC)之组成物。

目前的瓷质点火器亦遭遇于使用中断裂，特别在可能遭受碰撞的环境中，例如使用于瓦斯炊具等之点火器。

故新颖的点火器系统仍有其需求。特别需求制造瓷质电阻性元件的方法。具有良好机械完整性的新颖加热元件亦有其需求。

发明内容

现在提供制备瓷质加热元件的新颖方法，其包含形成包括二个或更多个具不同电阻率之区域的加热元件体，与加工该元件体部分以形成功能性加热元件。

在较佳面向中，加工包括移除导体或绝缘体区域之部分，由此定义电路并提供功能性加热元件。

发明人已发现该等方法可以有效率的制造高机械强度的加热元件。

在较佳面向中，一或多种瓷质材料系利用灌浆沉积以形成加热元件体。亦可应用如挤压、热镀、喷雾涂布、射出成形与其它制程之其它成形方法。

沉积瓷质材料以形成该加热元件体之后，可进一步加工该加热元件体以提供功能性加热元件。特别是，在较佳面向中，可利用如机器移除加热元件体的一或多个区域以形成功能性电气路径(电路)。亦即，在某些面向中，于此等加工之前，该成形的加热元件体可包含一或多个导电区域，其提供潜在但无功能性的电路。该进一步加工可定义电路，并可使该成形的元件具备作为瓷质加热器之功能，如作为点火器。

在一例示系统中，加热元件体的的外侧区域系高导电性且该元件体末端部逐渐变细(截面积逐渐减少)以提供电阻性加热。然后加工该元件体以自该元件体的近端向该元件体末端移除反向的导电区域。该加工因而自外侧导电区域定义电路。

在另一例示系统中，可利用空铸(灌浆)；举例言之，外侧电阻性(热区或点火区)皮层可利用空铸形成，且该导电皮层系以绝缘区域填满。导电区接着可被应用于例如自该元件体的近端向该元件体末端以在该元件体末端定义分离的电阻性区域。例如，由导电组成物所提供的该等第三区可立即热镀至该二区域元件。

在某些较佳面向中，藉由包含该元件体的形貌(topography)而有利于加热元件体的加工(如，移除经选择的部分)。例如，该加热元件体可包含二个或多个突出区段，其可被迅速移除以定义外侧电路。该突出区段可为，举例言之，延伸在该元件体相反面的两个区段上，以提供该元件体长度的至少一实体部分。

在某些面向中，该加工可提供延展的电气路径，其可提供较高的操作电压。该等延展的电气路径可具有不同配置以提供更大的长度，例如，可应用弯曲或螺旋状的电气路径。

本发明较佳的加热元件可包含通过该元件截面的不同电阻率的区域，包含如上所论述的内部绝缘区域与外部电阻性及/或导电区域。在其它具体例中，可应用内部导电区域与外部绝缘区域。

较佳的瓷质元件可由本发明的方法获得，其包括第一导电区、电阻性热区与第二导电区，皆在电气序列中。较佳地，在该装置使用期间，电力可通过电导线的使用而施加至该第一或第二导电区(但典型非为两个导电区)。如上所论述，成形加热元件体的加工可定义该第一与第二导电区及电阻性加热部分。