[发明专利]印刷加热元件

说明书

相关申请的交叉引用和优先权要求

本申请根据35U.S.C.119(e)要求2012年4月20日提交的、名称为“PRINTED HEATING ELEMENT”的美国临时专利申请61/636545的优先权，其通过引用全部并入本文。

背景技术

加热元件通过欧姆加热过程将电能转换为热，其中通过导电路径的电流的流过释放热。导电路径传统上由金属线、蚀刻箔、或由导电材料制成的丝网印刷电痕形成。

发明内容

加热元件设有导电路径样式，其可以利用现有的印刷设备以无模板的方式（例如按需滴落）印刷。

附图说明

图1-21示出了印刷加热元件。

图23-35示出了制造印刷加热元件的方法。

具体实施方式

现在参照附图，并且先参照图1-9，示出了加热元件10，其适于提供多于每平方米400瓦特的功率密度。每个加热元件10包括至少一个印刷电痕11，该电痕建立了导电路径，在该路径内部没有聚合物粘合剂。电痕11被布置成样式12，该样式12适于实现期望的加热功能。

电痕11能够建立无微粒金属化合物路径。替换地，电痕11能够建立纳米金属路径、多纳米金属路径、纳米金属氧化物路径。如果这样，每个电痕11能包含铂、银、银氧化物、金、铜、和/或铝导电合金。包含非金属的电痕11也是可行的，例如电痕11建立了纳米碳路径。

加热元件10可被承载在基质20上和/或被包含在加热器30内。从电源40向加热器30提供电能，电源40包括电连接到加热元件10的供应导线41和返回导线42。虽然基质20和加热器30在附图中被描述为是平坦的，但不必非得是这种情况。加热元件10的一个优点，并且尤其是其电痕11可被印刷的事实，是构造印刷设备以适应例如在航天工业中经常遇到的复杂表面轮廓的能力。

基质20可例如是介电聚合物膜，该膜可被安装到期望的待被加热表面上。该膜可以是刚性的，带有对应于待被加热表面的形状的形状，或者其可以是柔性的以在安装时贴合表面形状。替换地，基质可构成与待被加热部件一体的表面。另一优点是在待被加热部件的制造阶段中直接印刷电痕11的能力。

在附图中未示出的其它层可被包含到加热元件10，基质20和/或加热器30中。例如，聚合物粘结剂可被使用以增强印刷样式12到基质20的附接（但不是为了建立电路径）。附加地或替换地，聚合物粘结剂可被布置在印刷样式12上。

在图1-3中，多个电痕11产生了互连的迷宫形样式12，该样式12可具有连接到导线41-42的总线条13-14。样式12可以是实心的（图1）、穿孔的（图2）、或网格的（图3）。

在图4-12中，单个印刷电痕11形成了补丁样式12，并且加热元件10还包括总线条15-16，其电连接到补丁样式12的相对边缘并连接到导线41-42。样式12可以是实心的（图4、图7、图10）、穿孔的（图5、图8、图11）、或网格的（图6、图9、图12）并且总线条15-16可以是实心的（图4、图5、图6）、穿孔的（图7、图8、图9）、或网格的（图10、图11、图12）。

在图13-21中，加热元件10包括单个印刷电痕11、补丁样式12、边缘总线条15-16、和从总线条15-16伸到样式12内的内部条17-18。内部总线条17-18可比边缘总线条15-16窄和/或它们可被相互交叉。再一次，样式12可以是实心的（图13、图16、图19）、穿孔的（图14、图17、图20）、或网格的（图15、图18、图21）。并且总线条15-18可以是实心的（图13、图14、图15）、穿孔的（图16、图17、图18）、或网格的（图19、图20、图21）。

在带有穿孔的电痕11和/或穿孔的总线条15-18（图2、图5、图7-9、图11、图14、图16-18、图20）的加热元件实施例中，穿孔的尺寸、形状和间隔可被改变以实现期望的电阻，包括确保总线条15-18比电痕11的电阻小（并因此更少地产生热）。对具有网格的电痕11和/或网格的总线条15-18（图3、图6、图9-12、图15、图18-21）的加热元件实施例来说也是如此。