JP2013526694A - 電気による熱源および燃料による熱源を有する加熱装置 - Google Patents

Abstract

発熱し、コード付のプラグイン装置、または、コードなしの燃料駆動型装置として交互に利用することのできる可搬型装置を提供する。装置は、それぞれ固有のカートリッジにより駆動される二重の加熱機能を有する。プラグイン装置として利用されるときには、装置をアダプタに接続する電気カートリッジを利用し、可搬型装置として利用されるときには、燃焼を助けるために炭化水素燃料を供給するために燃料カートリッジを利用する。これらカートリッジの一方が利用されるときには他方は利用できない。
【選択図】図１

Description

本国際出願は、２００９年５月１日提出の米国出願第１２／４３４，２７１号の優先権を主張している。

本発明は概して、熱源として炭化水素燃焼または電流を利用することができる加熱装置に係る。

温風乾燥機、ヘアアイロン等、動作中に熱を利用する可搬型装置が数多く存在する。物質を蒸発させたり揮発させたりするために熱を利用する可搬型装置も公知である。これらの装置は通常、空気清浄剤のような、害虫防除作用のある活性材料または空気処理材料を放出するために利用される。ユーザはこれらの装置を、裏庭、プール付近、またはパティオといった様々な場所で利用する。これらの装置はまた、狩猟またはキャンプ用の道具とともに、電源から遠いことが多い野原へと運ばれることも多い。

しかし、先行技術による装置は、燃料燃焼または電力のいずれか一つの熱源しか利用できない、という制約がある。従って、電力を利用するプラグインタイプの装置は、電流を利用できないキャンプ／狩猟には適さず、燃料による燃焼を利用する装置は、電流を楽に利用することのできる家庭等の環境では不要である。従って、先行技術によるシステムはいずれも限られた用途にしか適合していない。

本発明は、炭化水素燃料源または電流による給電を交番することのできる、物質を揮発させる単一の装置の提供、という課題を解決する。

ユニットは軽量で搬送しやすいことが望ましく、先行技術ではシステムの簡素化に重点が置かれていた。２つの熱源およびこれに対応する２つの燃料源を組み合わせると、寸法、重量が増え、ユニットのユーティリティも増える。さらに、２つの熱源を同時に利用すると、温度制御面で問題が生じ、ユニットを損傷させる可能性も否めない。従って、発熱可能で、ユーザの好みおよび／または必要に応じて、電流と燃料燃焼とを交番させることで給電可能な、単一の、軽量で、可搬型の装置が望まれている。

本発明は、これらの課題を、電力カートリッジまたは燃料カートリッジという２つのカートリッジのいずれかにより発電することのできる放出装置の提供により解決する。これらカートリッジは、いずれかを受ける取着手段を有する１つの同じ穴部に挿入されるよう設計される。これらカートリッジは同時に挿入または利用されることはできないようになっているので、装置は、二重の加熱機能をサポートしつつも、簡素化された軽量なものとなっている。また温度制御の問題も回避することができる。

本発明は、防虫装置の観点から説明を行うが、当業者であれば、本発明が、他の燃料源を利用する可搬型装置に広義に適用可能であることを理解する。

本発明の装置は、気体密閉型の燃料タンクまたは装置を電気源に接続する電気カートリッジのいずれかを交互に受けるよう構成されているタンク接続手段の利用により、気体燃料型および電気型の両方の熱源を含む。可搬型装置として利用される場合には、燃料タンクを、燃焼燃料を提供するために挿入する。一方でプラグイン型の装置として利用する場合には、安全で低電圧の電力を供給する電源（アダプタ）に接続された電気カートリッジを挿入して、装置を標準的な電源差込口に差し込む。本願では、装置を電気カートリッジとともに利用する場合は「プラグインモード」の利用と称し、燃料カートリッジとともに利用する場合は「可搬型モード」の利用と称することにする。

熱源がいずれであろうと、蒸発可能物質の放出方法は基本的に同じである。つまり、熱伝導性を有する加熱板を提供して、その上に、蒸発可能物質を浸したマットを載置する。いずれかの熱源により加熱板が十分加熱されると、蒸発可能物質が蒸発して、放出される。

可搬型モードでは、タンク接続アセンブリへ、燃料カートリッジを挿入するが、このタンク接続アセンブリは、燃料カートリッジから、燃焼チャンバ内の燃焼ノズルに入ってくる燃料を調整する（metering）手段を有する。燃焼ノズルには、燃料／空気の混合物に点火して燃焼させるためのスパーク源が供給される。

プラグインモードでは、燃料カートリッジに代えて、電気カートリッジ（以下、ｅカートリッジとも称される場合がある）を挿入する。ｅカートリッジは、タンク接続アセンブリの電気コネクタと選択的に係合するように適合されている。ｅカートリッジからプラグ搭載低電圧アダプタに延びるコードを利用して、装置を電気ソケットに差し込む。装置は、加熱素子を有する電気回路を含む。回路を流れる電流によって、加熱素子は、物質を揮発させるに十分な熱を加熱板に供給することのできる温度に達する。加熱素子が、正の抵抗温度係数を持つ素子（ＰＴＣＲ：positive temperature coefficient resistor）である場合には、この素子が加熱板の温度を制御する。簡単な抵抗ヒータを利用する場合には、所望の加熱板温度で熱入力が熱損失と拮抗する必要がある。あるいは、サーモスタットを提供して、加熱素子への電力を制御して、所望の加熱板温度を保つようにしてもよい。

本発明の実施形態は、このように、必ずしも電気コンセントに差し込まれる必要がない装置を、安全且つ容易に、しかもどこでも利用することができるようにして、さらに、燃料カートリッジを利用しない場合には電気差込口に差し込んで利用することもできるようにする。さらに、固有のカートリッジを差し込むことで簡単に利用できるので、この装置は、プラグインモードでは燃料が不要であり、可搬モードでは外部低電圧アダプタが不要となる。これにより、簡素化且つ軽量化され、物質を放出するのに適した方法をユーザが選択できる単一の装置を提供することができる。

上部ケースが取り外され、ｅカートリッジが内部に取り付けられた状態の放出ユニットの上面透視図である。 本発明の一実施形態における燃料カートリッジの側面透視図である。 本発明の一実施形態におけるｅカートリッジの側面透視図である。 上部ケースが取り外され、ｅカートリッジが挿入される前の状態の放出ユニットの上面透視図である。 本発明の一実施形態における、上部ケースを取り外された放出ユニットの一部拡大上面図である。 本発明の一実施形態における、燃料カートリッジが内部に取着された状態の放出ユニットの一部上面断面図である。 本発明の一実施形態における、放出ユニットの底面分解図であり、点火回路が見えている。 本発明の一実施形態における、放出ユニットの底面分解図であり、点火回路が見えている。 本発明の一実施形態における、「プラグインモード」と「可搬型モード」との間で交番するノブの構成の概略図である。

上で簡単に説明した図面を参照して本発明の実施形態を説明する。本発明の図面および説明は、本発明の範囲を制限する意図はない。本発明の精神を逸脱しない範囲で、本発明の本記載には様々な変形例が可能である。さらに、ここに記載する特徴を省いたり、さらに特徴を追加したり、および／または、ここに記載する特徴同士を、ここに記載する特定の組み合わせとは異なるように組み合わせたりすることも、本発明の精神に違反しない。

図１を参照すると、放出装置１０の機械構成部品が筐体に含まれている様子が示されている。筐体は、上部ケース（不図示）と下部ケース１４とを含むことが望ましい。１つの好適な実施形態では、装置は、放出端３８とハンドル４０とを含む。放出端３８は、蒸発可能物質を放出するのに利用される熱源を含み、ハンドル４０は、バレルまたはロッド形状であり、ユーザの手に容易に収まる。ハンドル４０の一実施形態は、燃料カートリッジおよび電気カートリッジを１つずつ収容することのできる寸法および形状に形成された穴部を含む。従って、ｅカートリッジを利用しているときは、燃料カートリッジの利用が物理的に不可能であり、この逆もまた然りである。

放出端３８は、蒸発可能物質を浸したマット６０を受け取るための、熱伝導性を有する材料（例えばアルミニウム、銅）を含む加熱板１６を収容している。加熱板１６は熱源の上に取り付けられ、熱源から熱が伝わってくるようになっている。図示されているように、タブ１７が加熱板１６から延び、スクリュー等の固定装置と係合して、加熱板１６を筐体１４に固定する。図１の加熱板は、その下の熱源を示すために透視図で示されている。図４では、板１６を、熱源の上に固定された固体物として示している。

熱源のいずれかが起動されると、熱伝導性を有する板に熱が伝わる。熱伝導性を有する板１６は、十分な温度に達すると、熱を伝えて蒸発可能物質を放出する。

熱源にエネルギーを安定して供給し続けるためには、燃料カートリッジまたは電気（electronic）カートリッジを固定して位置させて、燃料または電流を放出させる必要がある。こうするために、筐体内に、燃料カートリッジ（図２）または電気カートリッジ（図３）を交互に受け取るように適合されたタンク接続アセンブリ１８を設ける。接続アセンブリ１８は、燃料タンク２１の対応するねじ山に係合するねじ込み手段（threaded attachment means）を含む。接続アセンブリ１８はさらに、ｅカートリッジ２０を受けることのできる寸法および形状も有している。電気カートリッジ２０は、接続アセンブリ１８のねじ山受け部へと摩擦しながら滑入する、ねじ山をもたない係合部２２を含む。

図３には、屋外でも安全に電流を変換することができ、加熱素子内で利用できるＡＣ／ＤＣコンバータに接続される電気カートリッジ２０が示されている。ｅカートリッジ２０から延びるコード３０が電気ソケットに挿入されると、ＡＣ／ＤＣコンバータへと電流が流入する。ｅカートリッジ２０からは、装置内の対応する導電線２５と係合する電気コネクタ２４が突出する。ｅカートリッジ２０が接続アセンブリ１８と係合すると、電気コネクタ２４は導電線２５を通じて内部電気加熱回路と電気接触して、ｅカートリッジ２０から出力される電流が加熱素子へと流れる。このようにして電気カートリッジ２０がコネクタとして機能して、電気接触によって、装置の内部導電線を電源に接続する。

本発明の一実施形態では、アダプタ／電源が、ｅカートリッジ内に収容されていてもよい。この実施形態では、壁のコンセントとｅカートリッジとの間の電源コードおよび接続は、ｅカートリッジまで危険な電流を搬送することを鑑みて、防水性および水密性を有するべきである。従って、アダプタ／電源は、壁のコンセントに挿入されることが望ましい。

ある好適な実施形態では、図１に最もよく示されているように、スイッチ２６が回路に挿入される。このようにして、スイッチ２６が「オフ」位置にあるときには（つまり、回路が開状態のとき）、電流は流れない。この実施形態では、ｅカートリッジ２０を挿入して電気コンセントに差し込んでから、スイッチを「オン」位置にして回路を閉じることで、加熱素子に電流を流す。一実施形態では、突出部２９を含む回転可能なノブ２７を設けて、スイッチをオン・オフさせる。

図１には、加熱素子２８に電流を供給するための電線２５が示されている。加熱素子は先行技術からも公知であり、熱を必要とする可搬型装置で広く利用されている。

殆どの加熱素子または抵抗でも利用可能であるが、好適な実施形態では、加熱素子２８は、ＰＴＣＲ材料を含むことが望ましい。ＰＴＣＲ（正の抵抗温度係数を持つ素子：positive temperature co-efficient of resistivity）材料は、当技術分野で加熱に適していることがよく知られている。これは、材料の熱が上がると、電流に対する抵抗が高くなっていき、十分高温になると、熱伝達が完全に止まるためである。従って、ＰＴＣＲは、過熱されると熱源から効果的に切り離され、冷却されるとまた伝達を始める（従って加熱を始める）、という優れた自己調整材料である。

図４は、放出装置の機械構成部品の一部の一部分解透視図である。図示されているように、ｅカートリッジ２０は、タンク接続アセンブリ１８に整列して挿入されるように位置している。コード３０（不図示）がｅカートリッジ２０から延びる。コード３０の第１端は、電気ソケットに挿入される突起部を有する低電圧変圧器を含み、コード３０の第２端は、ｅカートリッジ３０に挿入される。

前述したように、放出装置は、「プラグインモード」または「可搬型モード」を交互に利用可能である。可搬型モードでは、炭化水素燃料を含む燃料カートリッジがタンク接続アセンブリ１８に挿入される。タンク接続アセンブリ１８は、燃料カートリッジ上の対応するねじ山に係合するねじ受け領域を含む。当業者には、差込み型、スナップ型等のその他の代替例が自明であり、これらも本発明の範囲に含まれる。

可搬型モードでは、空気と気体との混合物による燃焼を利用して、加熱板１６に熱を供給する。この実施形態では、米国特許第４，６９９，１２３号明細書、米国特許第４，７５９，３４３号明細書、米国特許第４，８１５，４４１号明細書（これらの文献は、参照としてここに組み込まれる）の教示に従って、蒸発可能物質を放出するために炭化水素燃料源を利用する。これらの特許文献は、２つのバーナを利用するシステムを記載しているが、本発明では、米国特許第５，７００，４３０号明細書（この文献の全体も、参照としてここに組み込む）が記載しているような、１つのバーナを利用するシステムを利用する。

図６は、接続アセンブリ１８に固定され気体を放出するよう配置されている、燃料カートリッジ２１を有する放出ユニットの断面図を示す。燃料調整デバイスまたはシステムが、気体を調整するために設けられている。例えば、弁起動システムを設けて、カートリッジ２１からの気体の解放を制御する。図６に示すように、ある好適な実施形態では、弁起動システムが、燃料カートリッジ弁を押しつぶすために利用される１つの尖った端部２５と、弾性力をかけるスプリングに接続される第２の端部とを有するプランジャー２３を含む。カートリッジ２１がアセンブリ１８に挿入されて固定されると、プランジャー２３は、弾性力をかけるスプリング（不図示）によって下方（カートリッジ方向）に押されて、カートリッジ弁が開き、そこから気体が流入する。その後、出て行く気体からの圧力が蓄積して、プランジャー２３に対抗力が働く。最終的には、外に出て行く気体からの圧力が、スプリングがかける圧力と拮抗して、蓄積された圧力により、プランジャーがカートリッジ弁から外れて、供給が停止される。気圧が低減してスプリングに対抗圧が働かなくなると、プランジャーはまた弁内に収まり、気流を流入させ始める。これにより効果的な気体調整システムが達成される。

燃料カートリッジからの燃料はベンチューリ・チューブ３１へと供給され、ベンチューリ・チューブ３１は、空気を流入させる開口６１を有しており、これにより燃料／空気の混合物が生成される。燃料／空気の混合物は、燃焼ノズル３４へと加速して入る（図１参照）。一実施形態では、燃料／空気の混合物を運ぶ炭化水素燃料ライン３５（図７および図８に最もよく示されている）が、加熱素子２８の下およびその周りを通り、その上の燃焼チャンバ３３に到達する。当業者であれば、２つの熱源を、隣同士、または互いから離して配置する等、様々な構成が可能であることを想到するであろう。本発明の他の実施形態では、２つの別個の加熱板を、一方が電気加熱素子２８の上にあって、これに熱を伝達したり、他方が燃焼チャンバ３３の上にあって、これに熱を伝達したりするように配置することができる。

燃焼チャンバ３３は、炭化水素燃焼を開始させる点火システムを含む。図７では、圧電装置３７からの一対の電極ワイヤ３９が設けられている。ワイヤ３９ａは、圧電装置３７から始まり加熱板１６と接触して終端する第１端を有している。圧電装置３７からの別のワイヤ３９ｂは、燃焼ノズル３４に近接した位置で終端される。燃焼ノズルは加熱板１６に接触しているので、ワイヤ３９ａと電気接触する。このようにして、ワイヤ３９ｂの終端部と燃焼ノズル３４との間の間隙以外では閉じている点火回路が設けられている。圧電装置３７が起動されると、火花がワイヤ３９ｂの終端部から燃焼ノズル３４へと飛び、点火回路が閉じられる。好適な実施形態では、圧電装置３７は、ユーザが点火ボタン４１を押下することで、起動される。

２つの異なる熱源は互いに排他的に利用される。プラグインモードでは加熱素子２８が熱源として排他的に利用され、可搬型モードでは燃焼ノズル３４が排他的に利用される。熱源は両方とも加熱板１６（図１）の下に設けられており、加熱板１６に熱を供給する。従って各用途にそれぞれ別のカートリッジが提供されており、ユーザは、プラグインモードと可搬型モードとを切り替えるときに、カートリッジを（燃料カートリッジからｅカートリッジへ、またはその逆へ）変更する必要がある。さらに装置は、一度の１つのカートリッジのみを受け取るようになっている。これによりユーザは、同時に両方の熱源を利用することはできないので、温度制御の問題が生じない。さらにこの構成では、装置が前のモデルと同じ大きさなので、軽量で小型でありつつ、二重の加熱機能を持つことができるようになる。さらに、同じ出願人による前の放出装置とともに広く利用されてきた燃料カートリッジを、本願の二重の動力源を有する装置でも利用することができる。

本発明の一実施形態では、図５に示すように、カートリッジ２１から気流をイネーブル／ディセーブルするためのスイッチメカニズムが提供されており、これにより、スイッチの「オン」および「オフ」が行われる。図示されているように、レバー４０がプランジャー２３に略直交する方向に取り付けられている。レバー４０の第１端４１は、放出装置に、例えば旋回軸４２によって枢動可能に接続されている。この構成では、プランジャー２３は、枢動するレバー４０に邪魔されずに、上述したカートリッジ２１に対して自由に近づいたり離れたりすることができる。しかしレバー４０を固定することで、プランジャー２３の動きを制限して、カートリッジ２１から気流が出ないようにすることもできるようになっている。例えば図５に示すように、ノブ２７には、レバー４０の第２端４３に近接した位置で終端する突出アーム４４が設けられる。ノブ２７は、アーム４４をレバー４０に接触した位置に移動させるように、回転可能である（図の時計回りの方向に）。このようにして、アーム４４は、レバー４０の動きを物理的に妨げる。レバー４０がこのようにして固定されると、取り付けられているプランジャー２３もまた固定され、カートリッジ２１方向に下がらなくなり、カートリッジの弁を押圧することができなくなる。これは、装置が可搬型モードで利用される際に、効果的な「オフ」スイッチとなる。

本発明の別に実施形態では、プラグインモードでは、ここで記載するｅカートリッジを利用する代わりに、従来良く知られている標準的な電源コードを装置につなぐ構成とすることもできる。安全で適切な温度制御を維持するべく、装置には、一度に１つの熱源だけを利用可能とする。例えば、図９に示すように、電源コードを受け取るための電源ジャック５０を、スイッチノブ５２付近に設ける。電源ジャックに挿入されている場合には、スイッチノブ５２のフランジ５４ａ、５４ｂによって、スイッチノブ５２が、気体「オン」位置にまで回転しないようにする。図９に示すように（位置Ａ）、フランジ５４ａおよび５４ｂが画定する開口によって、電源コードが電源ジャック５０に入っている。このようにして電源コードが挿入されているときには、フランジ５４ａおよび５４ｂに対する物理的な障害として働き、スイッチノブ５２は実質的に動かない。これによりノブ５２は、電源コードがつながれている限り、気体「オン」位置にまで回転しなくなる。同様に、フランジ５４が、スイッチが気体「オン」位置（位置Ｃ）にあるときには、電源ジャックの挿入が妨げられる。図示されているように、ノブ５２が気体「オン」位置へと回転すると、フランジのいずれか（図では５４ａ）が電源ジャック５０を被い、気体が「オン」のときには電源コードの挿入が妨げられる。

図５は、熱源２８、３４の上方に配置されたグリル３６を示している。利用時には、マット６０をグリル３６の下方に挿入して、マットがその下の加熱板１６と熱接触して、上にあるグリル３６により保護されるようにする。グリル３６はスロット６２を有し、これにより蒸発可能物質を逃がす。

本発明を特定の実施形態の観点から説明してきたが、さらなる変更例および変形例が明らかであり、当業者には自明であることから、本記載は制限として受け取られるべきではない。本発明は、これらの変更例および変形例が全て添付請求項の範囲内に含まれることを意図している。例えば当業者であれば、本発明が教示する二重の電源を、ヘアアイロン、温風乾燥機、電力ツール、その他の加熱装置等の他の装置に適用可能であることを理解する。

Claims (15)

1. 筐体と、
   電流により給電される電気加熱素子と、炭化水素燃料の燃焼を助ける燃焼ノズルを有し炭化水素燃焼を助ける燃焼チャンバとを含む、前記筐体内に設けられた少なくとも２つの熱源と、
   前記燃焼のための炭化水素燃料を含む燃料カートリッジ、または、前記加熱素子に給電するために電流を供給するコネクタを有する電気カートリッジを選択的に接続可能なタンク接続アセンブリと
   を備え、
   前記筐体は、一度に前記燃料カートリッジおよび前記電気カートリッジのいずれか１つだけが接続可能である
   発熱装置。
2. 前記電気カートリッジから前記加熱素子へと流れる直流を含む電気回路をさらに備える請求項１に記載の発熱装置。
3. 前記電気回路の電流の流れを阻止するためのスイッチをさらに備える請求項２に記載の発熱装置。
4. 前記加熱素子はＰＴＣＲ材料を含む請求項１に記載の発熱装置。
5. 燃料調整デバイスをさらに備える請求項１に記載の発熱装置。
6. 前記筐体は、放出端およびハンドルを有する請求項１に記載の発熱装置。
7. 前記ハンドルは穴部を含み、前記穴部は、前記電気カートリッジおよび前記燃料カートリッジを交互に受け入れる請求項６に記載の発熱装置。
8. 筐体と、
   電流により給電される電気加熱素子と、炭化水素燃料の燃焼を助ける燃焼ノズルを有し炭化水素燃焼を助ける燃焼チャンバとを含む、前記筐体内に設けられた少なくとも２つの熱源と、
   前記燃焼のための炭化水素燃料を含む燃料カートリッジが接続可能なタンク接続アセンブリと
   を備え、
   前記加熱素子に給電するための電源コードが接続可能であり、１度に前記少なくとも２つの熱源のうちのいずれか１つだけが利用可能である
   発熱装置。
9. 蒸発可能物質放出装置であって、
   筐体と、
   前記筐体に設けられ、蒸発可能物質を浸したマットを載置するための熱伝導性を有する加熱板と
   を備え、
   前記加熱板は、電流により給電される電気加熱素子と、炭化水素燃料の燃焼を助ける燃焼ノズルを有し炭化水素燃焼を助ける燃焼チャンバとを含む２つの分離された熱源の上に設けられ、
   前記蒸発可能物質放出装置はさらに、
   前記燃焼のための炭化水素燃料を含む燃料カートリッジ、または、前記加熱素子に給電するために電流を供給するコネクタを有する電気カートリッジを選択的に接続可能なタンク接続アセンブリを備え、
   前記筐体には、一度に前記燃料カートリッジおよび前記電気カートリッジのいずれか１つだけが接続可能である
   蒸発可能物質放出装置。
10. 前記コネクタから前記加熱素子へと流れる電流を含む電気回路をさらに備える請求項９に記載の蒸発可能物質放出装置。
11. 前記電気回路内の電流の流れを阻止するためのスイッチをさらに備える請求項１０に記載の蒸発可能物質放出装置。
12. 前記加熱素子はＰＴＣＲ材料を含む請求項９に記載の蒸発可能物質放出装置。
13. 燃料調整デバイスをさらに備える請求項９に記載の蒸発可能物質放出装置。
14. 前記筐体は、放出端およびハンドルを有する請求項９に記載の蒸発可能物質放出装置。
15. 前記ハンドルは穴部を含み、前記穴部は、前記電気カートリッジおよび前記燃料カートリッジを交互に受け入れる請求項１４に記載の蒸発可能物質放出装置。

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