[发明专利]陶瓷性加热元件

说明书

本申请要求在2007年12月29日提交的美国临时申请号61/009,381的权益，该申请通过引用以其全文整体结合在此。

技术领域

在一方面，在此提供了具有一个凹陷的部分的陶瓷性加热元件，该凹陷部分用于接收电引线。这样的加热元件可使加热元件与电引线具有更加牢固的接合。在另一方面，在此提供了具有沿着元件长度保持基本不变或逐渐增加的截面的一个导电区的陶瓷性加热元件。本发明的加热元件在多种用途上有用，包括用作诸如燃气烹饪器具及有严格空间限制的交通工具的电热塞的燃气点火。

背景技术

陶瓷材料已被成功用于加热器件(包括点火器)之中，如燃气炉，加热炉及干衣机等。陶瓷性加热元件的制造包括构建穿过一个陶瓷性部件的电路，其一部分当由电线通电时是高电阻并且温度上升。参见例如，美国专利公布2006/0131295和美国专利6,028,292；5,801,361；5,405,237；以及5,191,508。

典型点火器总体上是矩形的元件，其中在加热元件尖端处具有一个高电阻性的“热区”而相反的热元件末端提供了一个或多个导电性的“冷区”。目前可得的点火器，迷你型加热元件自Milford N.H的诺顿(Norton)点火器产品可得，这种点火器被设计成用于12伏特到120伏特之间的应用，并且包括一种组合物，该组合物包括氮化铝(″AIN″)，二硅化钼(″MoSi₂″)和碳化硅(″SiC″)。

由于这些加热元件是电阻性加热的，加热元件的每个端必须电连接到一个电引线(典型的是铜引线)上。陶瓷性加热元件是通过直接焊接或钎焊而连接到电触点上，或者通过钎焊连接到一个中间金属引线架上，然后再将金属引线架焊接或钎焊到电线上。参见美国专利7,241,975和6,933,471。

对于具有圆柱形或非矩形截面构形的加热元件来说，这样的电接触点的固定会引起绝缘部分(电引线与加热元件的交界处)直径的增加。这样的直径的增加在许多应用中是成问题的，例如在多种装置或机动车的环境中，其中对于加热元件的加热元件块的外尺寸可能存在严格规格要求。此外，电引线从加热元件发生脱离会导致器件失效

因此，所希望的是具有新的加热元件系统。特别希望的是，具有新的加热元件，这些元件具有圆柱形或其他非矩形的截面构形，并且在横跨与电接触点交界的区域具有相对较窄的截面尺寸。更希望的是具有加热元件，这些加热元件具有电引线与加热元件的牢固接合。

发明内容

在一方面，在此提供了具有一个凹陷部分的陶瓷性加热元件，该凹陷部分用于接收电引线。此类陶瓷性加热元件可以在元件与一条或多条电引线交界的区域提供一个减小的截面尺寸连同电引线在该区域更牢固的接合。因此，加热元件可广泛应用于许多应用中，包括用于诸如燃气烹饪器具以及交通工具电热塞中燃料的点火。

在一个优选的方面，一种加热元件可以包括至少一个用于接收电引线的凹陷(例如孔)，其中这些凹陷置于该加热元件底面上，虽然凹陷也可适当地位于一个加热元件的其他区域，例如一种元件侧面部分。

在某些方面，该凹陷可以是成楔形的，即向内渐斜削的(减小截面积)，这可以进一步保证电引线与加热元件的牢固接合。

优选地，加热元件的导电区域(即电阻较低的区域)应形成凹陷的壁表面的至少一部分。结果，电能从叠套于凹陷内的电引线经由这样的导电区域流过加热元件。

在另一方面，在此提供了具有一个导电区域的陶瓷性加热元件，该导电区域从加热元件近端沿着元件长度具有一个相等或逐渐增加的截面。具体地说，该导电区(它形成了用于接收电引线的凹陷壁表面的至少一部分)的这种截面尺寸将在与该凹陷接触的一部分处具有一个截面尺寸，该凹陷是基本等于或大于沿着该导电区长度的同一导电区的导电区截面尺寸。

已经发现这样的导电区构形可以避免加热元件烧结时所不希望的翘曲现象。

本发明的优选的加热元件具有处于外部的，或基本上呈U形或L形的导电路径，即，其中该导电路径从(i)一个外部导电区开始到(ii)一个热区或点火区并且然后延伸至(iii)一个第二个外部导电区。这种外部或呈U形或L形的导电路径不同于并且区别于一个同轴导电路径，该同轴导电路径包括由有外部导电区包住的一个第一导电区。