JP2023512678A - モジュール式セラミックヒーターを有する調理デバイス - Google Patents

Abstract

１つの例示的な実施形態による調理デバイスは、複数のモジュール式ヒーターを備える。各モジュール式ヒーターは、セラミック基板と、このセラミック基板に配置された電気抵抗性トレースとを有する。各モジュール式ヒーターは、電流が電気抵抗性トレースに供給されると熱を生成するように構成される。また、調理デバイスは、熱伝導性の加熱プレートを含む。複数のモジュール式ヒーターは、加熱プレートの底面に接するように配置される。加熱プレートは、調理容器によって保持される物品を調理するために、複数のモジュール式ヒーターによって提供される熱を調理容器に伝達するように配置された上面を含む。【選択図】 図１０

Description

[0002]本開示は、モジュール式セラミックヒーター及びその適用に関する。

[0004]調理機器、温水を必要とする洗濯機器、熱を必要とする健康及び美容機器（例えば、ヘアーアイロン）、並びに自動車用ヒーターなどの機器に使用される多くのヒーターは、抵抗要素に電流を流すことによって熱を生成する。例えば、電気絶縁材料、及び伝熱要素として機能してヒーター（複数の場合もある）からの熱を分配する比較的大きな金属構成部品から生じる大きな熱質量により、これらのヒーターのウォームアップ及びクールダウンの時間はしばしば長くなってしまう。このようなヒーターの製造業者は、加熱及び冷却時間、並びに加熱性能全体を改善することに常に努力している。加熱性能を改善する必要性は、製造コストの最小化及び生産能力の最大化などの商業的な考慮事項とバランスを取らなければならない。

[0005]したがって、ウォームアップ及びクールダウンの時間が改善された費用対効果の高いヒーターアセンブリが望まれている。

[0006]１つの例示的な実施形態による調理デバイスは、複数のモジュール式ヒーターを備える。各モジュール式ヒーターは、セラミック基板と、このセラミック基板に配置された電気抵抗性トレースとを有する。各モジュール式ヒーターは、電流が電気抵抗性トレースに供給されると熱を生成するように構成される。また、調理デバイスは、熱伝導性の加熱プレートを含む。複数のモジュール式ヒーターは、加熱プレートの底面に接するように配置される。加熱プレートは、調理容器によって保持される物品を調理するために、複数のモジュール式ヒーターによって提供される熱を調理容器に伝達するように配置された上面を含む。

[0007]別の例示的な実施形態による調理デバイスは、調理のために物品を保持するよう構成された調理容器に接触するように配置された上面を有するベースを含む。ベースは、熱伝導性の加熱プレートと、加熱プレートの底面に接するように配置された複数のモジュール式ヒーターとを含む。各モジュール式ヒーターは、セラミック基板と、セラミック基板に配置された電気抵抗性トレースとを含む。各モジュール式ヒーターは、電流が電気抵抗性トレースに供給されたときに熱を生成するように構成される。加熱プレートは、調理容器を加熱するために複数のモジュール式ヒーターによって提供される熱をベースの上面に伝達するように配置される。

[0008]いくつかの実施形態は、各モジュール式ヒーターの電気抵抗性トレースがセラミック基板の外面に配置されたものを含む。いくつかの実施形態では、各モジュール式ヒーターの電気抵抗性トレースは、セラミック基板の外面に印刷された電気抵抗体材料の厚膜を含む。

[0009]いくつかの実施形態では、複数のモジュール式ヒーターは加熱プレートの底面に直接接触する。

[0010]いくつかの実施形態では、複数のモジュール式ヒーターの各々は実質的に同じ構造を含む。

[0011]いくつかの実施形態は、各モジュール式ヒーターの電気抵抗性トレースが加熱プレートの底面から離れる方向に向くセラミック基板の底面に配置されるものを含む。

[0012]いくつかの実施形態では、複数のモジュール式ヒーターのうちの少なくとも１つはサーミスタを含み、このサーミスタは、セラミック基板に配置され、モジュール式ヒーターの制御回路と電気的に通じて、モジュール式ヒーターの温度に関するフィードバックをモジュール式ヒーターの制御回路に提供する。

[0013]いくつかの実施形態は、加熱プレートに配置され、複数のモジュール式ヒーターの制御回路と電気的に通じて、加熱プレートの温度に関するフィードバックを複数のモジュール式ヒーターの制御回路に提供するサーミスタを含む。

[0014]本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付の図面は、本開示のいくつかの態様を示し、説明と共に、本開示の原理を説明するのに役立つであろう。

第１の例示的な実施形態によるセラミックヒーターの内面の平面図である。 第１の例示的な実施形態によるセラミックヒーターの外面の平面図である。 図１の線３－３に沿った、図１及び図２に示すヒーターの断面図である。 第２の例示的な実施形態によるセラミックヒーターの外面の平面図である。 第２の例示的な実施形態によるセラミックヒーターの内面の平面図である。 第３の例示的な実施形態によるセラミックヒーターの外面の平面図である。 第４の例示的な実施形態によるセラミックヒーターの内面の平面図である。 第５の例示的な実施形態によるセラミックヒーターの内面の平面図である。 図４に示した例示的な実施形態による複数のヒーターからなる第１のアレイと、図６に示した例示的な実施形態による複数のヒーターからなる第２のアレイとの平面図である。 １つの例示的な実施形態による調理デバイスの概略図である。 １つの例示的な実施形態による、図１０に示した調理デバイスのヒーターアセンブリの分解図である。 図１１に示したヒーターアセンブリの底面斜視図である。 １つの例示的な実施形態によるホットプレートの概略図である。 １つの例示的な実施形態による、図１３に示したホットプレートのヒーターアセンブリの底面図である。 １つの例示的な実施形態によるヘアーアイロンの概略図である。 １つの例示的な実施形態による自動車用ヒーターの分解図である。

[0029]以下の説明では、同様の数字が同様の要素を表す添付の図面を参照する。実施形態は、当業者が本開示を実施することができるように十分詳細に説明される。他の実施形態が利用されてもよく、プロセスの変更、電気的及び機械的な変更などが、本開示の範囲から逸脱することなくなされてもよいことが理解されよう。例は、単に可能な変形を代表しているに過ぎない。いくつかの実施形態の部分及び特徴は、他の実施形態の部分及び特徴に含まれてもよく、又は代替されてもよい。したがって、以下の説明は、限定的な意味でとらえるべきではなく、本開示の範囲は、添付の特許請求の範囲及びその均等物によってのみ規定される。

[0030]図１及び図２を参照すると、１つの例示的な実施形態によるヒーター１００が示されている。図１は、ヒーター１００の内面１０２を示し、図２は、ヒーター１００の外面１０４を示す。典型的には、内面１０２は、ヒーター１００によって加熱される物体から離れる方向に向き、外面１０４は、ヒーター１００によって加熱される物体の方を向く。例えば、ヒーター１００が調理機器に使用される場合、ヒーター１００の外側１０４は、調理される食品又は他の物品を保持する調理容器に熱を伝達する金属プレートなどの伝熱要素の方を向くことができ、ヒーター１００の内側１０２は伝熱要素から離れる方向に向くことができる。さらに、ヒーター１００への電気的接続は、典型的には、ヒーター１００の内面１０２の端子を用いて行われる。図示の実施形態では、内面１０２及び外面１０４は、横方向縁１０６及び１０７、並びに縦方向縁１０８及び１０９を含む４つの側面又は縁が境界となり、それぞれの側面又は縁は、内面１０２及び外面１０４より小さい表面積を有する。この実施形態では、内面１０２及び外面１０４は長方形であるが、必要に応じて、他の形状（例えば、正方形などの他の多角形）が使用されてもよい。図示の実施形態では、ヒーター１００は、横方向縁１０６から横方向縁１０７まで延びる縦方向寸法１１０、及び縦方向縁１０８から縦方向縁１０９まで延びる横方向寸法１１１を含む。ヒーター１００はまた、内面１０２から外面１０４まで測定された全体の厚さ１１２（図３）を含む。

[0031]ヒーター１００は、酸化アルミニウム（例えば、市販の９６％酸化アルミニウムセラミック）などのセラミック基板１２０の１つ以上の層を含む。セラミック基板１２０は、ヒーター１３０の外面１０４の方に向けられた外面１２４、及びヒーター１００の内面１０２の方に向けられた内面１２２を含む。セラミック基板１２０の外面１２４及び内面１２２は、２つ以上のセラミック基板１２０の層が使用される場合、外面１２４及び内面１２２が、セラミック基板１２０の内部又は中間の層ではなく、セラミック基板１２０の両側の外面に配置されるように、セラミック基板１２０の外側部分に配置される。

[0032]図示の例示的な実施形態では、ヒーター１００の外面１０４は、図２に示すように、セラミック基板１２０の外面１２４によって形成される。この実施形態では、セラミック基板１２０の内面１２２には、一連の１つ以上の電気抵抗性トレース１３０及び電気伝導性トレース１４０が配置されている。抵抗性トレース１３０は、例えば、銀パラジウム（例えば、銀パラジウムを７０／３０で混合）などの適切な電気抵抗体材料を含む。伝導性トレース１４０は、例えば、銀白金などの適切な導電材料を含む。図示の実施形態では、抵抗性トレース１３０及び伝導性トレース１４０は、厚膜印刷によってセラミック基板１２０に塗布される。例えば、抵抗性トレース１３０は、セラミック基板１２０に塗布されるとき、１０～１３ミクロンの厚さを有する抵抗体ペーストを含んでもよく、伝導性トレース１４０は、セラミック基板１２０に塗布されるとき、９～１５ミクロンの厚さを有する導電体ペーストを含んでもよい。抵抗性トレース１３０は、ヒーター１００の加熱要素を形成し、伝導性トレース１４０は、電流を各抵抗性トレース１３０に供給して熱を生成するために、抵抗性トレース１３０への、及び抵抗性トレース１３０間の電気的接続を提供する。

[0033]図示の例示的な実施形態では、ヒーター１００は、ヒーター１００の縦方向寸法１１０に沿って互いに実質的に平行に（及び、縦方向縁１０８、１０９に実質的に平行に）延在する一対の抵抗性トレース１３２、１３４を含む。ヒーター１００はまた、一対の伝導性トレース１４２、１４４を含み、それぞれの導電性トレースは、ヒーター１００のそれぞれの端子１５０、１５２を形成する。ケーブル又はワイヤ１５４、１５６は、抵抗性トレース１３０及び伝導性トレース１４０を、電圧源、並びに抵抗性トレース１３０及び伝導性トレース１４０によって形成される回路を選択的に閉じる制御回路に電気的に接続して熱を生成するために、端子１５０、１５２に接続することができる。伝導性トレース１４２は抵抗性トレース１３２に直接接触し、伝導性トレース１４４は抵抗性トレース１３４に直接接触する。伝導性トレース１４２、１４４は両方とも、図示の例示的な実施形態では、横方向縁１０６に隣り合って配置されているが、伝導性トレース１４２、１４４は、必要に応じて、セラミック基板１２０の他の適切な位置に配置されてもよい。この実施形態では、ヒーター１００は、第３の伝導性トレース１４６を含み、第３の導電性トレース１４６は、例えば、横方向縁１０７に隣り合って、抵抗性トレース１３２を抵抗性トレース１３４に電気的に接続する。図１において、伝導性トレース１４２、１４４、１４６の下に隠れている抵抗性トレース１３２、１３４の部分は点線で示されている。この実施形態では、例えば、伝導性トレース１４２によって端子１５０でヒーター１００に入力された電流は、順番に、抵抗性トレース１３２、伝導性トレース１４６、抵抗性トレース１３４、及び伝導性トレース１４４を通り、端子１５２でヒーター１００から出力される。端子１５２でヒーター１００に入力された電流は、同じ経路を逆方向に進む。

[0034]いくつかの実施形態では、ヒーター１００は、ヒーター１００を動作させる制御回路にヒーター１００の温度に関するフィードバックを提供するために、ヒーター１００の表面に近接して配置されたサーミスタ１６０を含む。いくつかの実施形態では、サーミスタ１６０は、セラミック基板１２０の内面１２２に配置される。図示の例示的な実施形態では、サーミスタ１６０は、セラミック基板１２０の内面１２２に直接溶接される。この実施形態では、ヒーター１００はまた、一対の伝導性トレース１６２、１６４を含み、それぞれ、サーミスタ１６０のそれぞれの端子に電気的に接続され、それぞれの端子１６６、１６８を形成する。ケーブル又はワイヤ１７０、１７２は、ヒーター１００を閉ループ制御するために、サーミスタ１６０を、例えば、ヒーター１００を動作させる制御回路に電気的に接続するために、端子１６６、１６８に接続することができる。図示の実施形態では、サーミスタ１６０は、セラミック基板１２０の内面１２２の中央位置で、抵抗性トレース１３２、１３４の間で、横方向縁１０６と横方向縁１０７との中間位置に配置される。この実施形態では、伝導性トレース１６２、１６４はまた、抵抗性トレース１３２、１３４の間に配置され、伝導性トレース１６２は、サーミスタ１６０から横方向縁１０６に向かって配置され、伝導性トレース１６４は、サーミスタ１６０から横方向縁１０７に向かって配置される。しかしながら、サーミスタ１６０及びそれに対応する伝導性トレース１６２、１６４は、抵抗性トレース１３０及び伝導性トレース１４０の配置と干渉しない限り、セラミック基板１２０の他の適切な位置に配置されてもよい。

[0035]図３は、図１の線３－３に沿ったヒーター１００の断面図である。図１～図３を参照すると、図示の実施形態では、ヒーター１００は、セラミック基板１２０の内面１２２に印刷されたガラス１８０の１つ以上の層を含む。図示の実施形態では、ガラス１８０は、電気ショック又はアーク放電を防止するために、抵抗性トレース１３２、１３４、伝導性トレース１４６、及び伝導性トレース１４２、１４４の一部を覆って、このような特徴部を電気的に絶縁する。ガラス層１８０の境界は、図１において破線で示されている。この実施形態では、ガラス１８０は、サーミスタ１６０又は伝導性トレース１６２、１６４を覆っていないが、これは、このような特徴部に印加される比較的低い電圧は、電気ショック又はアーク放電の危険性が低いからである。ガラス１８０の全体の厚みは、例えば、７０～８０ミクロンの範囲であってもよい。図３は、ガラス１８０が、ヒーター１００の内面１０２の大部分を形成するように、ガラス１８０が、抵抗性トレース１３２、１３４、及び隣り合うセラミック基板１２０の部分を覆っていることを示す。セラミック基板１２０の外面１２４は、上で論じたように、ヒーター１００の外面１０４を形成していることが示されている。図３において、ガラス１８０の部分によって隠されている伝導性トレース１４６は点線で示されている。図３は、セラミック基板１２０の単一の層を示している。しかしながら、セラミック基板１２０は、図３に破線１８２で示されているように、複数の層を含んでもよい。

[0036]ヒーター１００は、厚膜印刷によって構成されてもよい。例えば、一実施形態では、抵抗性トレース１３０は、焼成された（グリーン状態ではない）セラミック基板１２０に印刷され、これは、スキージなどを用いて、抵抗体材料を含むペーストを、パターン化されたメッシュスクリーンを通してセラミック基板１２０に選択的に塗布することを含む。次いで、印刷された抵抗体は、室温でセラミック基板１２０に定着させることができる。次いで、印刷された抵抗体を有するセラミック基板１２０は、抵抗体ペーストを乾燥させ、抵抗性トレース１３０の定位置に一時的に固定するために、例えば、摂氏約１４０～１６０度、合計約３０分間加熱される（ピーク温度で約１０～１５分間、並びにピーク温度から上昇及び下降する残り時間含む）。次いで、一時的な抵抗性トレース１３０を有するセラミック基板１２０は、抵抗性トレース１３０を定位置に永久的に固定するために、例えば、摂氏約８５０度で、合計約１時間加熱される（ピーク温度で約１０分間、並びにピーク温度から上昇及び下降する残り時間含む）。次いで、伝導性トレース１４０及び１６２、１６４が、セラミック基板１２０に印刷され、これは、抵抗体材料と同様に、導体材料を含むペーストを選択的に塗布することを含む。次いで、印刷された抵抗体及び導体を有するセラミック基板１２０は、伝導性トレース１４０及び１６２、１６４を定位置に永久的に固定するために、抵抗性トレース１３０に関して上で論じたのと同じように、定着、乾燥、及び焼成することができる。次いで、ガラス層（複数の場合もある）１８０が、抵抗体及び導体と実質的に同じように印刷され、これは、ガラス層（複数の場合もある）１８０を定着させ、ガラス層（複数の場合もある）１８０を乾燥及び焼成することを可能にすること含む。一実施形態では、ガラス層（複数の場合もある）１８０は、抵抗体及び導体よりわずかに低い摂氏約８１０度のピーク温度で焼成される。次いで、仕上げ作業において、サーミスタ１６０の端子が伝導性トレース１６２、１６４に直接溶接されて、サーミスタ１６０が、セラミック基板１２０に取り付けられる。

[0037]焼成されたセラミック基板１２０に抵抗性トレース１３０及び伝導性トレース１４０を厚膜印刷すると、グリーン状態のセラミックに印刷された抵抗性トレース及び伝導性トレースを含む従来のセラミックヒーターと比較して、より均一な抵抗性トレース及び伝導性トレースが得られる。抵抗性トレース１３０及び伝導性トレース１４０の改善された均一性は、ヒーター１００の外面１０４にわたってより均一な加熱、並びにヒーター１００のより予測可能な加熱を提供する。

[0038]図１～図３に示した例示的な実施形態は、セラミック基板１２０の内面１２２に配置された抵抗性トレース１３０及びサーミスタ１６０を含むが、他の実施形態では、抵抗性トレース１３０及び／又はサーミスタ１６０は、それらへの電気的接続を確立するために必要に応じて、対応する伝導性トレースと共にセラミック基板１２０の外面１２４に配置されてもよい。ガラス１８０は、そのような特徴部を電気的に絶縁するために必要に応じて、セラミック基板１２０の外面１２４及び／又は内面１２２の抵抗性トレース及び伝導性トレースを覆ってもよい。

[0039]図４及び図５は、別の例示的な実施形態によるヒーター２００を示す。ヒーター２００は、内面２０２及び外面２０４を含む。ヒーター２００は、上で論じたように、セラミック基板２２０の１つ以上の層を含む。セラミック基板２２０は、ヒーター２００の内面２０２の方に向けられた内面２２２、及びヒーター２００の外面２２４の方に向けられた外面２０４を含む。図１～図３に示した実施形態とは対照的に、図４及び図５に示す例示的な実施形態では、電気抵抗性トレース２３０及び電気伝導性トレース２４０は、セラミック基板２２０の内面２２２ではなく外面２２４に配置される。抵抗性トレース２３０及び伝導性トレース２４０は、上で論じたように、厚膜印刷によって塗布されてもよい。

[0040]図４に示すように、図示の例示的な実施形態では、ヒーター２００は、セラミック基板２２０の外面２２４に一対の抵抗性トレース２３２、２３４を含む。抵抗性トレース２３２、２３４は、ヒーター２００の縦方向寸法２１０に沿って互いに実質的に平行に延在する。ヒーター２００はまた、セラミック基板２００の外面２２４に配置された３つの伝導性トレース２４２、２４４、２４６を含む。伝導性トレース２４２は抵抗性トレース２３２に直接接触し、伝導性トレース２４４は抵抗性トレース２３４に直接接触する。伝導性トレース２４２、２４４は両方とも、図示の例示的な実施形態では、ヒーター２００の第１の横方向縁２０６に隣り合って配置される。伝導性トレース２４６は、ヒーター２００の第２の横方向縁２０７に隣り合って配置され、抵抗性トレース２３２を抵抗性トレース２３４に電気的に接続する。図４において、伝導性トレース２４２、２４４、２４６の下に隠れている抵抗性トレース２３２、２３４の部分は点線で示されている。

[0041]図示の実施形態では、ヒーター２００は、外面２２４から内面２２２までセラミック基板２２０を貫通して延在する、伝導性材料で実質的に充填された貫通孔として形成された一対のビア２８４、２８６を含む。ビア２８４、２８６は、下で論じるように、伝導性トレース２４２、２４４をセラミック基板２２０の内面２２２の対応する伝導性トレースに電気的に接続する。

[0042]図示の実施形態では、ヒーター２００は、セラミック基板２２０の外面２２４に、印刷ガラス２８０の１つ以上の層を含む。図示の実施形態では、ガラス２８０は、抵抗性トレース２３２、２３４及び伝導性トレース２４２、２４４、２４６を覆って、これらの特徴部を電気的に絶縁する。ガラス層２８０の境界は、図４において破線で示されている。

[0043]図５は、１つの例示的な実施形態によるヒーター２００の内面２０２を示す。この実施形態では、ヒーター２００は、セラミック基板２２０の内面２２２に配置された一対の伝導性トレース２４８、２４９を含み、それぞれ、ヒーター２００のそれぞれの端子２５０、２５２を形成する。セラミック基板２２０の内面２２２の各伝導性トレース２４８、２４９は、それぞれのビア２８４、２８６によってセラミック基板２２０の外面２２４のそれぞれの伝導性トレース２４２、２４４に電気的に接続される。ケーブル又はワイヤ２５４、２５６は、抵抗性トレース２３２、２３４に電流を供給して熱を生成するために、端子２５０、２５２に接続（例えば、直接溶接）することができる。この実施形態では、例えば、伝導性トレース２４８によって端子２５０でヒーター２００に入力された電流は、順番に、ビア２８４、伝導性トレース２４２、抵抗性トレース２３２、伝導性トレース２４６、抵抗性トレース２３４、伝導性トレース２４４、ビア２８６、及び導電性トレース２４９を通り、端子２５２でヒーター２００から出力される。端子２５２でヒーター２００に入力された電流は、同じ経路を逆方向に進む。

[0044]図示の例示的な実施形態では、ヒーター２００は、ヒーター２００を動作させる制御回路にヒーター２００の温度に関するフィードバックを提供するために、セラミック基板２２０の内面２２２に近接して配置されたサーミスタ２６０を含む。この実施形態では、サーミスタ２６０は、セラミック基板２２０に直接取り付けられておらず、代わりに、取付けクリップ（図示せず）又は他の固定具若しくは取付け機構によってセラミック基板２２０の内面２２２に当てて保持される。ケーブル又はワイヤ２６２、２６４は、サーミスタ２６０を、例えば、ヒーター２００を動作させる制御回路に電気的に接続するために、サーミスタ２６０のそれぞれの端子に接続（例えば、直接溶接）される。もちろん、ヒーター２００のサーミスタ２６０は、その代わりに、ヒーター１００のサーミスタ１６０に関して上で論じたように、セラミック基板２２０に直接溶接されてもよい。同様に、ヒーター１００のサーミスタ１６０は、セラミック基板１２０に直接溶接される代わりに、固定具によってセラミック基板１２０に当てて保持されてもよい。

[0045]図示の例示的な実施形態では、ヒーター２００はまた、セラミック基板２２０の内面２２２に配置された、バイメタルサーマルカットオフなどのサーマルカットオフ２９０を含む。ケーブル又はワイヤ２９２、２９４は、サーマルカットオフ２９０への電気的接続を提供するために、サーマルカットオフ２９０のそれぞれの端子に接続される。サーマルカットオフ２９０は、抵抗性トレース２３０及び伝導性トレース２４０によって形成された加熱回路と電気的に直列に接続され、予め定められた量を超える温度をサーマルカットオフ２９０によって検出されたときに、サーマルカットオフ２９０が、抵抗性トレース２３０及び伝導性トレース２４０によって形成された加熱回路を開くことを可能にする。このように、サーマルカットオフ２９０は、ヒーター２００の過熱を防止することによって、さらなる安全性を提供する。もちろん、上で論じたヒーター１００も、必要に応じてサーマルカットフを含んでもよい。

[0046]図示していないが、セラミック基板２２０の内面２２２は、必要に応じて、ヒーター２００の内面２０２の一部分を電気的に絶縁するために、１つ以上のガラス層を含んでもよいことが理解されよう。

[0047]図６は、別の例示的な実施形態によるヒーター３００を示す。図６は、ヒーター３００の外面３０４を示す。一実施形態では、ヒーター３００の内面は、図５に示したヒーター２００の内面２０２と実質的に同じである。ヒーター３００は、上で論じたように、セラミック基板３２０の１つ以上の層を含む。図６は、セラミック基板３２０の外面３２４を示す。

[0048]図示の例示的な実施形態では、ヒーター３００は、セラミック基板３２０の外面３２４に単一の抵抗性トレース３３０を含む。抵抗性トレース３３０は、ヒーター３００の縦方向寸法３１０に沿って延在する。ヒーター３００はまた、セラミック基板３２０の外面３２４に配置された一対の伝導性トレース３４２、３４４を含む。各伝導性トレース３４２、３４４は、抵抗性トレース３３０のそれぞれの端部に直接接触する。伝導性トレース３４２は、ヒーター３００の第１の横方向縁３０６の近くで抵抗性トレース３３０に接触する。伝導性トレース３４４は、ヒーター３００の第２の横方向縁３０７の近くで抵抗性トレース３３０に接触し、抵抗性トレース３３０との接触点から伝導性トレース３４２の隣の位置まで延在する。図６において、伝導性トレース３４２、３４４の下に隠れている抵抗性トレース３３０の部分は点線で示されている。

[0049]図示の実施形態では、ヒーター３００は、ヒーター２００に関して上で論じたように、セラミック基板３２０を貫通して延在する、伝導性材料で実質的に充填された貫通孔として形成された一対のビア３８４、３８６を含む。ビア３８４、３８６は、上で論じたように、伝導性トレース３４２、３４４をセラミック基板３２０の内面の対応する伝導性トレースに電気的に接続する。

[0050]図示の実施形態では、ヒーター３００は、セラミック基板３２０の外面３２４に、印刷ガラス３８０の１つ以上の層を含む。ガラス３８０は、上で論じたように、抵抗性トレース３３０及び伝導性トレース３４２、３４４を覆って、これらの特徴部を電気的に絶縁する。ガラス層３８０の境界は、図６において破線で示されている。

[0051]図７は、別の例示的な実施形態によるヒーター４００を示す。図７は、ヒーター４００の内面４０２を示す。ヒーター４００は、上で論じたように、セラミック基板４２０の１つ以上の層を含む。一実施形態では、ヒーター４００の外面は、セラミック基板４２０の外面がヒーター４００の外面を形成するように、図２に示したヒーター１００の外面１０４と実質的に同じである。図７は、セラミック基板４２０の内面４２２を示す。この実施形態では、セラミック基板４２０の内面４２２には、一連の電気抵抗性トレース４３０及び電気伝導性トレース４４０が配置されている。抵抗性トレース４３０及び伝導性トレース４４０は、上で論じたように、厚膜印刷によってセラミック基板４２０に塗布されてもよい。

[0052]図示の例示的な実施形態では、ヒーター１００は、ヒーター４００の縦方向寸法４１０に沿って互いに実質的に平行に延在する一対の抵抗性トレース４３２、４３４を含む。ヒーター４００はまた、一対の伝導性トレース４４２、４４４を含み、それぞれの伝導性トレースは、ヒーター４００のそれぞれの端子４５０、４５２を形成する。上で論じたように、ケーブル又はワイヤは、抵抗性トレース４３０及び伝導性トレース４４０を、電圧源、及びヒーター４００を動作させる制御回路に電気的に接続するために、端子４５０、４５２に接続することができる。伝導性トレース４４２は、ヒーター４００の第１の横方向縁４０６の近くで抵抗性トレース４３２、４３４に直接接触し、伝導性トレース４４４は、ヒーター４００の第２の横方向縁４０７の近くで抵抗性トレース４３２、４３４に直接接触する。図７において、伝導性トレース４４２、４４４の下に隠れている抵抗性トレース４３２、４３４の部分は、点線で示されている。この実施形態では、例えば、伝導性トレース４４２によって端子４５０でヒーター４００に入力された電流は、抵抗性トレース４３２及び４３４を通って伝導性トレース４４４に至り、端子４５２でヒーター４００から出力される。端子４５２でヒーター４００に入力された電流は、同じ経路を逆方向に進む。

[0053]図示の実施形態では、ヒーター４００はまた、セラミック基板４２０の内面４２２に配置されたサーミスタ４６０を含む。図示の例示的な実施形態では、サーミスタ４６０は、セラミック基板４２０の内面４２２に直接溶接される。この実施形態では、ヒーター４００はまた、一対の伝導性トレース４６２、４６４を含み、それぞれ、サーミスタ４６０のそれぞれの端子に電気的に接続され、それぞれの端子４６６、４６８を形成する。ケーブル又はワイヤは、ヒーター４００を閉ループ制御するために、サーミスタ４６０を、例えば、ヒーター４００を動作させる制御回路に電気的に接続するために、端子４６６、４６８に接続されてもよい。図示の実施形態では、ヒーター４００は、セラミック基板４２０の内面４２２に印刷されたガラス４８０の１つ以上の層を含む。図示の実施形態では、ガラス４８０は、抵抗性トレース４３２、４３４、及び伝導性トレース４４２、４４４の一部を覆って、このような特徴部を電気的に絶縁する。ガラス層４８０の境界は、図７において破線で示されている。

[0054]図８は、別の例示的な実施形態によるヒーター５００を示す。図８は、ヒーター５００の内面５０２を示す。ヒーター５００は、上で論じたように、セラミック基板５２０の１つ以上の層を含む。一実施形態では、セラミック基板５２０の外面は、ヒーター５００の外面を形成する。図８は、セラミック基板５２０の内面５２２を示す。図示の実施形態では、ヒーター５００の内面５０２及び外面は、正方形の形状である。この実施形態では、セラミック基板５２０の内面５２２には、電気抵抗性トレース５３０及び一対の電気伝導性トレース５４２、５４４が配置されている。抵抗性トレース５３０及び伝導性トレース５４２、５４４は、上で論じたように、厚膜印刷によってセラミック基板５２０に塗布されてもよい。

[0055]図示の例示的な実施形態では、抵抗性トレース５３０は、ヒーター５００の第１の縁５０６の近くからヒーター５００の第２の縁５０７の方へ、ヒーター５００の第３及び第４の縁５０８、５０９に実質的に平行に延在する。この実施形態では、抵抗性トレース５３０は、ヒーター５００の縁５０８、５０９の中間に配置される。伝導性トレース５４２、５４４はそれぞれ、ヒーター５００のそれぞれの端子５５０、５５２を形成する。上で論じたように、ケーブル又はワイヤは、抵抗性トレース５３０及び伝導性トレース５４２、５４４を、電圧源、及びヒーター５００を動作させる制御回路に電気的に接続するために、端子５５０、５５２に接続することができる。伝導性トレース５４２は、ヒーター５００の縁５０６の近くで抵抗性トレース５３０の第１の端部に直接接触し、伝導性トレース５４４は、ヒーター５００の縁５０７の近くで抵抗性トレース５３０の第２の端部に直接接触する。伝導性トレース５４２は、抵抗性トレース５３０の第１の端部からヒーター５００の縁５０９の方へ、ヒーター５００の縁５０６に沿って延在する第１のセグメント５４２ａを含む。伝導性トレース５４２はまた、伝導性トレース５４２の第１のセグメント５４２ａからヒーター５００の縁５０７の方へ、ヒーター５００の縁５０９に沿って、抵抗性トレース５３０に平行に延在する第２のセグメント５４２ｂを含む。伝導性トレース５４４は、抵抗性トレース５３０の第２の端部からヒーター５００の縁５０８の方へ、ヒーター５００の縁５０７に沿って延在する第１のセグメント５４４ａを含む。伝導性トレース５４４はまた、伝導性トレース５４４の第１のセグメント５４４ａからヒーター５００の縁５０６の方へ、ヒーター５００の縁５０８に沿って、抵抗性トレース５３０に平行に延在する第２のセグメント５４４ｂを含む。図８において、伝導性トレース５４２、５４４の下に隠れている抵抗性トレース５３０の部分は、点線で示されている。この実施形態では、例えば、伝導性トレース５４２の第２のセグメント５４２ｂによって端子５５０でヒーター５００に入力された電流は、伝導性トレース５４２の第１のセグメント５４２ａを通って、抵抗性トレース５３０、伝導性トレース５４４の第１のセグメント５４４ａ、伝導性トレース５４４の第２のセグメント５４４ｂに至り、端子５５２でヒーター５００から出力される。端子５５２でヒーター５００に入力された電流は、同じ経路を逆方向に進む。

[0056]図示の実施形態では、ヒーター５００は、セラミック基板５２０の内面５２２に印刷されたガラス５８０の１つ以上の層を含む。図示の実施形態では、ガラス５８０は、抵抗性トレース５３０、及び伝導性トレース５４２、５４４の第１のセグメント５４２ａ、５４４ａの一部を覆って、このような特徴部を電気的に絶縁する。ガラス層５８０の境界は、図８において破線で示されている。図示されていないが、上で論じたように、ヒーター５００はまた、ヒーター５００を閉ループ制御するために、ヒーター５００の内面５２２又は外面にサーミスタを含んでもよい。サーミスタは、必要に応じて、ヒーター５００に（例えば、セラミック基板５２０に）固定されてもよいし、ヒーター５００に当てて保持されてもよい。

[0057]図１～図８に関して上で図示され論じられた実施形態は、例として意図され、すべてを網羅するものではない。本開示のヒーターは、必要に応じて、抵抗性トレースが、ヒーターの外面、ヒーターの内面、及び／又はヒーターのセラミック基板の中間層にあることを含め、多くの異なるパターン、レイアウト、幾何形状、形状、位置、大きさ、及び構成で、抵抗性トレース及び伝導性トレースを含んでもよい。他の構成要素（例えば、サーミスタ及び／又はサーマルカットオフ）は、必要に応じて、ヒーターの面に、又はヒーターの面に当てて配置されてもよい。上で論じたように、ヒーターのセラミック基板は、単一の層で提供されてもよいし、又は複数の層で提供されてもよく、セラミック基板の様々な形状（例えば、長方形、正方形、又は他の多角形の面）及び大きさが必要に応じて使用されてもよい。ヒーターが、長方形の面を有するセラミック基板を含むいくつかの実施形態では、縦方向の寸法に沿ったセラミック基板の長さは、例えば、８０ｍｍ～１２０ｍｍの範囲であってもよく、横方向の寸法に沿ったセラミック基板の幅は、例えば、１５ｍｍ～２４ｍｍの範囲であってもよい。ヒーターが、正方形の面を有するセラミック基板を含むいくつかの実施形態では、セラミック基板の長さ及び幅は、例えば、５ｍｍ～２５ｍｍの範囲（例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形）であってもよい。曲線的な形状も使用することができるが、典型的には、製造するのにより多くの費用がかかる。電気的に絶縁するために、必要に応じて、ヒーターの外面及び／又は内面に印刷ガラスが使用されてもよい。

[0058]本開示のヒーターは、コスト効率のためにアレイ状（列状）に製造され、特定のアレイにおける各ヒーターが実質的に同じ構造を有することが好ましい。ヒーターの各アレイは、アレイのすべてのヒーターの構成（すべての構成要素の焼成及び任意の適用可能な仕上げ作業を含む）が完了した後に、個々のヒーターに分離されることが好ましい。いくつかの実施形態では、個々のヒーターは、ファイバーレーザースクライビングによってアレイから分離される。ファイバーレーザースクライビングは、従来の炭酸ガスレーザースクライビングと比較して、分離された縁に沿った微小クラックが少ない、より均一な個片化表面を提供する傾向がある。例として、図９は、図４に示した例示的な実施形態による複数のヒーター２００からなるアレイ６０２を含む第１のパネル６００と、図６に示した例示的な実施形態による複数のヒーター３００からなるアレイ６１２を含む第２のパネル６１０とを示す。

[0059]モジュール式ヒーターのアレイを製造するために、コスト及び製造の複雑さを最小限にするために、ヒーターパネル及び個々のヒーターの大きさと形状を標準化することが好ましい。一例として、パネル６００、６１０などのパネルは、２インチ×２インチ又は４インチ×４インチの正方形パネル、或いはより大きな１６５ｍｍ×２８５ｍｍの長方形パネルなどの長方形又は正方形の形状で準備されてもよい。セラミック基板の各層の厚さは、０．３ｍｍ～２ｍｍの範囲であってもよい。例えば、市販のセラミック基板の厚さには、０．３ｍｍ、０．６３５ｍｍ、１ｍｍ、１．２７ｍｍ、１．５ｍｍ、及び２ｍｍが含まれる。別の手法は、特定の用途で必要とされる加熱面積に合わせて、標準でない、又は特注の大きさ及び形状でヒーターを構成することである。しかしながら、より大きな加熱用途に対して、この手法は、標準の大きさ及び形状のモジュール式ヒーターを構成する場合と比較して、一般に、ヒーターの製造コスト及び材料コストを大幅に増大させる。

[0060]１つ以上のモジュール式ヒーターは、所望の加熱領域に熱を供給するために、高い熱伝導率を有する伝熱要素に取り付けられてもよい、又はそれに当てて配置されてもよい。ヒーターは、標準の大きさ及び形状に従って製造することができ、伝熱要素は所望の加熱領域に合うような大きさ及び形状である。この態様では、ヒーター（複数の場合もある）の大きさ及び形状をカスタマイズするのではなく、伝熱要素の大きさ及び形状を所望の加熱領域に合わせるように特別に調整又は調節することができる。伝熱要素に取り付けられる、又は伝熱要素に当てて配置されるヒーターの数は、所望の加熱領域及び必要な熱量に基づいて選択することができる。

[0061]伝熱要素は、アルミニウム、銅、又は真ちゅうなどの様々な高熱伝導率材料から形成することができる。いくつかの実施形態では、アルミニウムは、その比較的高い熱伝導率及び比較的低いコストにより有利である。鍛造アルミニウムの高熱伝導率により、所望の形状に熱間鍛造されたアルミニウムは、鋳造アルミニウムよりも好ましい場合が多い。

[0062]各ヒーターと伝熱要素の隣り合う表面の間にサーマルパッド、接着剤、又はグリースなどの隙間充填材を施工し、これらの表面の不完全さが熱伝達に及ぼす影響を軽減することによって、熱伝達を改善することができる。熱損失を低減し、加熱効率を向上させるために、伝熱要素から離れる方向に向くヒーターの部分（例えば、各ヒーターの内面）に断熱パッドが施工されてもよい。また、ヒーターを伝熱要素の方に付勢するばね又は他の付勢機能部を用いて、熱伝達を改善することもできる。

[0063]本開示のヒーターは、例えば、炊飯器又はホットプレートなどの調理デバイス用の加熱プレート、食器洗浄機及び衣類洗濯機などの洗浄機器、フラットアイロン、ストレートアイロン、カールアイロン、及びクリンピングアイロンなどの健康及び美容器具、並びに車室ヒーターなどの自動車用ヒーターを含む幅広い商業用途に使用するのに好適である。以下に、様々な例示的な商業用途を論じるが、以下で論じる例は、網羅したり限定したりすることを意図するものではない。

[0064]図１０は、１つの例示的な実施形態による調理デバイス７００を含む、本開示のヒーターの例示的な商業用途を示す。図示の例示的な実施形態では、調理デバイス７００は、炊飯器を含む。しかしながら、調理デバイス７００は、圧力調理器、蒸気調理器、又は他の調理機器を含んでもよい。調理デバイス７００は、ハウジング７０２、調理容器７２０、及びヒーターアセンブリ７４０を含む。ハウジング７０２は、調理容器７２０を受け入れるための受入部７０３を有する上部と、ヒーターアセンブリ７４０が取り付けられる下部とを含む。図示の実施形態では、ヒーターアセンブリ７４０は、調理容器７２０が受入部７０３内に配置されたときに、調理容器７２０がヒーターアセンブリ７４０に接触してその上に載るように、受入部７０３の受入ベースを形成し、その結果、ヒーターアセンブリ７４０によって生成された熱は調理容器７２０を加熱する。調理容器７２０は、一般に、米及び水などの調理される食品物質が入る食品受入部７２１を有する容器（例えば、ボウル）である。蓋７０５は、調理容器７２０の縁７２２で開口を覆うことができる。

[0065]ヒーターアセンブリ７４０は、１つ以上のモジュール式ヒーター７５０（例えば、上で論じたヒーター１００、２００、３００、４００、５００のうちの１つ以上）と、ヒーター７５０から調理容器７２０に熱を伝達するために伝熱要素として機能する加熱プレート７４５とを含む。各ヒーター７５０は、電流が抵抗性トレース（複数の場合もある）７６０に流されると熱を生成する１つ以上の抵抗性トレース７６０を含む。ヒーターアセンブリ７４０の各ヒーター７５０は、実質的に同じ構造を有してもよい。加熱プレート７４５は、上で論じたように、鍛造アルミニウムなどの熱伝導性材料から構成される。調理容器７２０が受入部７０３に配置されると、調理容器７２０は加熱プレート７４５に接触してその上に載る。ヒーター（複数の場合もある）７５０によって生成された熱を調理容器７２０に伝達するために、ヒーター（複数の場合もある）７５０は、加熱プレート７４５に対して、加熱プレート７４５と直接接触させて、又は非常に近接させて配置される。上で論じたように、いくつかの実施形態では、ヒーター（複数の場合もある）７５０と加熱プレート７４５との間の物理的接触及び熱伝達を促進するために、各ヒーター７５０と加熱プレート７４５との間に熱隙間充填材が施工される。

[0066]調理デバイス７００は、ヒーター（複数の場合もある）７５０に電流を供給する１つ以上の回路を選択的に開閉することによって、ヒーター（複数の場合もある）７５０の温度を制御するように構成された制御回路７１５を含む。必要に応じて、開ループ制御、又は好ましくは閉ループ制御が利用されてもよい。図示の実施形態では、サーミスタなどの温度センサ７７０が、各ヒーター７５０及び／又は加熱プレート７４５に結合されて、それらの温度を検知し、制御回路７１５によるヒーター（複数の場合もある）７５０の閉ループ制御を可能にする。制御回路７１５は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、特定用途向け集積回路、及び／又は他の形態の集積回路を含んでもよい。図示の例示的な実施形態では、制御回路７１５は、ヒーター（複数の場合もある）７５０によって生成される熱を制御するために、ヒーター（複数の場合もある）７５０の回路（複数の場合もある）を選択的に開閉するスイッチ７１７を含む。スイッチ７１７は、例えば、機械的スイッチ、電子スイッチ、リレー、又は他のスイッチングデバイスであってもよい。制御回路７１５は、温度センサ（複数の場合もある）７７０からの温度情報に基づいて抵抗性トレース（複数の場合もある）７６０に選択的に電力を供給するようにスイッチ７１７を制御するためにその温度情報を使用する。スイッチ７１７が閉じていると、電流が抵抗性トレース（複数の場合もある）７６０を通って流れ、ヒーター（複数の場合もある）７５０から熱を生成する。スイッチ７１７が開いていると、電流は抵抗性トレース（複数の場合もある）７６０を通って流れずに、ヒーター（複数の場合もある）７５０からの熱生成を一時停止又は停止する。調理デバイス７００が２つ以上のヒーター７５０を含む場合、ヒーター７５０は独立して又は一緒に制御されてもよい。いくつかの実施形態では、制御回路７１５は、ヒーター（複数の場合もある）７５０によって生成される熱量を所望の温度範囲内になるように調節することを可能にするために、抵抗性トレース（複数の場合もある）７６０に供給される電力量を制御するための電力制御ロジック及び／又は他の回路を含んでもよい。

[0067]図１１及び図１２は、１つの例示的な実施形態による、加熱プレート７４５と、７５０ａ、７５０ｂと示された一対のヒーター７５０とを含むヒーターアセンブリ７４０を示す。図１１は、ヒーターアセンブリ７４０の分解図であり、図１２は、ヒーターアセンブリ７４０の底面斜視図である。図示の例示的な実施形態では、加熱プレート７４５は、ドーム状の上面７４７（これは、図１０にも、説明のために誇張された縮尺で示されている）を有する円形ディスクとして形成される。一実施形態では、加熱プレート７４５は、約１６２ｍｍの直径で、約５ｍｍの厚さを有する中央部分と、約１ｍｍの厚さを有する周縁とを有する。他の実施形態では、加熱プレート７４５は、加熱プレート７４５がヒーター７５０からの熱を調理容器７２０の底面全体に広げるように配置されている限り、他の形状を有してもよい。加熱プレート７４５の熱伝導率及び比較的薄いことにより、熱質量は比較的小さくなり、これは、加熱プレート７４５及び調理容器７２０を加熱及び冷却するのに必要な時間を短縮する。

[0068]図示の例示的な実施形態では、一対（７５０ａ、７５０ｂ）のヒーター７５０は、加熱プレート７４５の底面７４８に当てて配置される。しかしながら、ヒーターアセンブリ７４０は、必要に応じて、調理デバイス７００の加熱要件に応じて、より多くの又はより少ないヒーター７５０を含んでもよい。各ヒーター７５０は、上で論じたように、一連の１つ以上の電気抵抗性トレース７６０及び電気伝導性トレース７５４が配置されたセラミック基板７５２を含む。電源７１４（図１０）によって供給される電流が抵抗性トレース（複数の場合もある）７６０に流されると熱が生成される。図示の例示的な実施形態では、抵抗性トレース７６０は、加熱プレート７４５の方を向くヒーター７５０の外面７５８に配置される。しかしながら、必要に応じて、抵抗性トレース７６０は、ヒーター７５０の外面７５８に加えて、又はその代わりに、加熱プレート７４５から離れる方向に向くヒーター７５０の内面７５９及び／又はセラミック基板７５２の中間層に配置されてもよい。図示の例示的な実施形態では、外面７５８の伝導性トレース７５４は、抵抗性トレース７６０への、及び抵抗性トレース７６０間の電気的接続を提供する。この実施形態では、内面７５９の伝導性トレース７５４は、外面７５８の伝導性トレース７５４に電気的に接続され、ヒーター７５０を電源７１４及び制御回路７１５に電気的に接続するためにヒーター７５０の端子７５６、７５７として機能する。各ヒーター７５０は、必要に応じて、抵抗性トレース７６０及び伝導性トレース７５４を電気的に絶縁するために、外面７５８及び／又は内面７５９に印刷されたガラス７８０の１つ以上の層を含んでもよい。もちろん、図１１及び図１２に示されたヒーター７５０は単なる例であり、必要に応じて、調理デバイス７００のヒーターは、多くの異なる形状、配置、大きさ、及び構成をとることができ、多くの異なるパターン、レイアウト、幾何形状、形状、配置、大きさ、及び構成で抵抗性トレース及び伝導性トレースを含むことができる。

[0069]図示の例示的な実施形態では、サーミスタ７７０は、各ヒーター７５０の内面７５９に当てて配置される。サーミスタ７７０は、ヒーター７５０を閉ループ制御するために、制御回路７１５に電気的に接続される。図示の例示的な実施形態は、各ヒーター７５０に当てて配置された外部サーミスタ７７０を含むが、各ヒーター７５０は、その代わりに、セラミック基板７５２に取り付けられたサーミスタを含んでもよい。必要に応じて、ヒーターアセンブリ７４０は、ヒーター７５０に、又はヒーター７５０に当てて配置されたサーミスタ７７０の代わりに、又はそれらに加えて、加熱プレート７４５の底面７４８に当てて配置されたサーミスタを含んでもよい。ヒーターアセンブリ７４０はまた、上で論じたように、１つ以上のサーマルカットオフを含んでもよい。

[0070]図１３は、別の例示的な実施形態による調理デバイスを含む、本開示のヒーターの別の例示的な商業用途を示す。図示の例示的な実施形態では、調理デバイスは、ホットプレート８００を含む。図示の例示的な実施形態では、ホットプレート８００は、調理、又は実験室での物質又は材料の加熱などの他の加熱用途に使用することができる独立型ユニットである。他の実施形態では、ホットプレート８００は、クックトップ又は調理レンジなどの機器の内蔵構成部品であってもよい。いくつかの実施形態では、ホットプレート８００は、加熱される物品又は物質を保持するように構成された調理容器、例えば、液体を保持するように構成されたやかんを、ホットプレート８００と一体化した構成部品として含んでもよい。ホットプレート８００は、ハウジング８０２及びヒーターアセンブリ８４０を含む。図示の実施形態では、ハウジング８０２は、ヒーターアセンブリ８４０によって加熱される物品又は物質を保持する調理容器が載る接触面８０３を有する上側部分を含む。

[0071]ヒーターアセンブリ８４０は、１つ以上のモジュール式ヒーター８５０（例えば、上で論じたヒーター１００、２００、３００、４００、５００のうちの１つ以上）と、ヒーター８５０から接触面８０３に熱を伝達するために伝熱要素として機能する加熱プレート８４５とを含む。ヒーターアセンブリ８４０の各ヒーター８５０は、実質的に同じ構造を有してもよい。いくつかの実施形態では、加熱プレート８４５の上面８４７は接触面８０３を形成する。他の実施形態では、好ましくは熱伝導性及び電気絶縁性材料（例えば、窒化ホウ素充填ポリイミド）からなるカバー、シールド、スリーブ、コーティング、又はフィルムが、加熱プレート８４５の上面８４７を覆って接触面８０３を形成してもよい。各ヒーター８５０は、電流が抵抗性トレース（複数の場合もある）８６０に流されると熱を生成する１つ以上の抵抗性トレース８６０を含む。加熱プレート８４５は、上で論じたように、鍛造アルミニウムなどの熱伝導性材料から構成される。ヒーター（複数の場合もある）８５０によって生成された熱を接触面８０３に伝達するために、ヒーター（複数の場合もある）８５０は、加熱プレート８４５に対して、加熱プレート８４５と直接接触させて、又は非常に近接させて配置される。上で論じたように、いくつかの実施形態では、ヒーター（複数の場合もある）８５０と加熱プレート８４５との間の物理的接触及び熱伝達を促進するために、各ヒーター８５０と加熱プレート８４５との間に熱隙間充填材が施工される。

[0072]ホットプレート８００は、ヒーター（複数の場合もある）８５０に電流を供給する１つ以上の回路を選択的に開閉することによって、ヒーター（複数の場合もある）８５０の温度を制御するように構成された制御回路８１５を含む。必要に応じて、開ループ制御、又は好ましくは閉ループ制御が利用されてもよい。図示の実施形態では、サーミスタなどの温度センサ８７０が、各ヒーター８５０及び／又は加熱プレート８４５に結合されて、それらの温度を検知し、制御回路８１５によるヒーター（複数の場合もある）８５０の閉ループ制御を可能にする。図示の例示的な実施形態では、制御回路８１５は、ヒーター（複数の場合もある）８５０によって生成される熱を制御するために、ヒーター（複数の場合もある）８５０の回路（複数の場合もある）を選択的に開閉するスイッチ８１７を含む。制御回路８１５は、温度センサ（複数の場合もある）８７０からの温度情報に基づいて抵抗性トレース（複数の場合もある）８６０に選択的に電力を供給するようにスイッチ８１７を制御するためにその温度情報を使用する。ホットプレート８００が２つ以上のヒーター８５０を含む場合、ヒーター８５０は独立して又は一緒に制御されてもよい。

[0073]図１４は、１つの例示的な実施形態による、加熱プレート８４５と、８５０ａ、８５０ｂ、８５０ｃと示された３つのヒーターの組８５０とを含むヒーターアセンブリ８４０を示す。図示の例示的な実施形態では、加熱プレート８４５は、実質的に平らな上面８４７（図１３）を有する円形ディスクとして形成される。他の実施形態では、加熱プレート８４５は、加熱プレート８４５がヒーター８５０からの熱を接触面８０３全体に広げるように配置されている限り、他の形状及び表面幾何形状（例えば、ドーム状の上面）を有してもよい。

[0074]図示の例示的な実施形態では、３つ（８５０ａ、８５０ｂ、８５０ｃ）のヒーター８５０は、加熱プレート８４５の底面８４８に当てて配置される。しかしながら、ヒーターアセンブリ８４０は、必要に応じて、ホットプレート８００の加熱要件に応じて、より多くの又はより少ないヒーター８５０を含んでもよい。各ヒーター８５０は、上で論じたように、一連の１つ以上の電気抵抗性トレース８６０及び電気伝導性トレース８５４が配置されたセラミック基板８５２を含む。電源８１４（図１３）によって供給される電流が抵抗性トレース（複数の場合もある）８６０に流されると熱が生成される。図示の例示的な実施形態では、抵抗性トレース８６０は、加熱プレート８４５から離れる方向に向くヒーター８５０の内面８５９に配置される。しかしながら、必要に応じて、抵抗性トレース８６０は、ヒーター８５０の内面８５９に加えて、又はその代わりに、加熱プレート８４５の方を向くヒーター８５０の外面及び／又はセラミック基板８５２の中間層に配置されてもよい。図示の例示的な実施形態では、内面８５９の伝導性トレース８５４は、抵抗性トレース８６０への、及び抵抗性トレース８６０間の電気的接続を提供し、また、各ヒーター８５０を電源８１４及び制御回路８１５に電気的に接続するためにヒーター８５０の端子８５６、８５７として機能する。各ヒーター８５０は、必要に応じて、抵抗性トレース８６０及び伝導性トレース８５４を電気的に絶縁するために、ヒーター８５０の外面及び／又は内面８５９に印刷されたガラス８８０の１つ以上の層を含んでもよい。もちろん、図１４に示されたヒーター８５０は単なる例であり、必要に応じて、ホットプレート８００のヒーターは、多くの異なる形状、配置、大きさ、及び構成をとることができ、多くの異なるパターン、レイアウト、幾何形状、形状、配置、大きさ、及び構成で抵抗性トレース及び伝導性トレースを含むことができる。

[0075]図示の例示的な実施形態では、サーミスタ８７０は、各ヒーター８５０の内面８５９に当てて配置される。サーミスタ８７０は、ヒーター８５０を閉ループ制御するために、制御回路８１５に電気的に接続される。図示の例示的な実施形態は、各ヒーター８５０のセラミック基板８５２に取り付けられたサーミスタ８７０を含むが、必要に応じて、各ヒーター８５０に当てて配置された外部サーミスタが使用されてもよい。図示の例示的な実施形態では、ヒーターアセンブリ８４０はまた、制御回路８１５に追加の温度フィードバックを提供するために、加熱プレート８４５の底面８４８に当てて配置されたサーミスタ８７２を含む。ヒーターアセンブリ８４０はまた、上で論じたように、１つ以上のサーマルカットオフを含んでもよい。

[0076]図示の例示的な実施形態では、各ヒーター８５０は、１つ以上の取付けクリップ８９０によって加熱プレート８４５の底面８４８に当てて保持される。取付けクリップ８９０は、ヒーター８５０を加熱プレート８４５の底面８４８に接するよう固定的に配置し、ヒーター８５０から加熱プレート８４５への熱伝達を促進するために、加熱プレート８４５の底面８４８に接するようヒーター８５０の外面を機械的に付勢するように弾力的に曲がることができる。

[0077]図１５は、１つの例示的な実施形態によるヘアーアイロン９００を含む、本開示のヒーターの別の例示的な商業用途を示す。ヘアーアイロン９００は、フラットアイロン、ストレートアイロン、カールアイロン、クリンピングアイロン、又は使用者の髪の構造又は外観を変えるために使用者の髪に熱及び圧力を加える他の同様なデバイスなどの機器を含んでもよい。ヘアーアイロン９００は、ヘアーアイロン９００の全体的な支持構造を形成するハウジング９０２を含む。ハウジング９０２は、例えば、熱絶縁性及び電気絶縁性であり、比較的高い耐熱性及び寸法安定性並びに小さな熱質量を有するプラスチックから構成されてもよい。例示的なプラスチックとしては、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ：ｐｏｌｙｂｕｔｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）プラスチック、ポリカーボネート／アクリロニトリルブタジエンスチレン（ＰＣ／ＡＢＳ：ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ／ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ ｂｕｔａｄｉｅｎｅ ｓｔｙｒｅｎｅ）プラスチック、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）プラスチックを含み、それぞれのガラス充填されたものを含む。ハウジング９０２はまた、ヘアーアイロン９００の全体的な支持構造を形成することに加えて、ヘアーアイロン９００の操作中に使用者が接触及び保持するための安全な表面を提供するために、電気絶縁性及び熱絶縁性も提供する。

[0078]ヘアーアイロン９００は、アーム９０４、９０６の遠位セグメントが互いに間隔を空けて配置される図１５に示す開位置と、アーム９０４、９０６の遠位セグメントが互いに接触又は近接する閉位置との間で移動可能な一対のアーム９０４、９０６を含む。例えば、図示の実施形態では、アーム９０４、９０６は、開位置と閉位置との間で枢動軸９１２を中心に互いに対して枢動可能である。

[0079]ヘアーアイロン９００は、アーム９０４、９０６の一方又は両方の内側９１４、９１６に配置された、実質的に同じ構造を有してもよい１つ以上のモジュール式ヒーター９５０（例えば、上で論じたヒーター１００、２００、３００、４００、５００のうちの１つ以上）を含む。アーム９０４、９０６の内側９１４、９１６は、アーム９０４、９０６が閉位置にあるときに向き合うアーム９０４、９０６の部分を含む。ヒーター９５０は、アーム９０４、９０６のそれぞれの接触面９１８、９２０に熱を供給する。各接触面９１８、９２０は、対応するアーム９０４、９０６の内側９１４、９１６に配置される。接触面９１８、９２０は、各ヒーター９５０の表面によって直接形成されてもよいし、好ましくは熱伝導性及び電気絶縁性材料から構成されたシールド又はスリーブなど、各ヒーター９５０を覆う材料によって形成されてもよい。接触面９１８、９２０は、使用者が自分の髪の一部をアーム９０４、９０６の間に配置し、アーム９０４、９０６を閉位置に配置したときに、使用者の髪に直接接触して熱を伝達するように配置される。接触面９１８、９２０は、使用者の髪に接触するために利用可能な表面積を最大化するために、アーム９０４、９０６が閉位置にあるとき、比較的平坦な向きで互いにぴったり合うように配置されてもよい。

[0080]各ヒーター９５０は、上で論じたように、電流が抵抗性トレースに流されると熱を生成する１つ以上の抵抗性トレースを含む。ヘアーアイロン９００は、ヒーター（複数の場合もある）９５０に電流を供給する回路を選択的に開閉することによって、各ヒーター９５０の温度を制御するように構成された制御回路９２２を含む。必要に応じて、開ループ制御、又は好ましくは閉ループ制御が利用されてもよい。上で論じたように、各ヒーター９５０は、サーミスタなどの温度センサを含んでそれらの温度を検知し、制御回路９２２によるヒーター（複数の場合もある）９５０の閉ループ制御を可能にしてもよい。ヘアーアイロン９００が２つ以上のヒーター９５０を含む場合、ヒーター９５０は独立して又は一緒に制御されてもよい。

[0081]図１６は、１つの例示的な実施形態による自動車用ヒーター１０００を含む、本開示のヒーターの別の例示的な商業用途を示す。図示の例示的な実施形態では、自動車用ヒーター１０００は、例えば、車両の車室に熱を供給するために使用されることがある冷却剤などの流体を加熱する。図示の実施形態では、自動車用ヒーター１０００は、本体１００２と、本体１００２に取り付けられた蓋又はカバー１００４とを含む。自動車用ヒーター１０００のヒーターアセンブリ１０４０は、本体１００２とカバー１００４との間に収められる。本体１００２には熱交換器が収められ、熱交換器は、ヒーターアセンブリ１０４０による加熱のために流体が熱交換器に入ることを可能にする流体入口１００６と、加熱された流体が熱交換器から出ることを可能にする流体出口１００８とを含む。

[0082]ヒーターアセンブリ１０４０は、ヒーター１０５０から本体１００２の熱交換器に熱を伝達するために伝熱要素として機能するヒーターフレーム１０４５に当てて配置された１つ以上のモジュール式ヒーター１０５０（例えば、上で論じたヒーター１００、２００、３００、４００、５００のうちの１つ以上）を含む。ヒーターアセンブリ１０４０の各ヒーター１０５０は、実質的に同じ構造を有してもよい。図示の例示的な実施形態では、ヒーターアセンブリ１０４０は、ヒーターフレーム１０４５の前側１０４６と本体１００２との間に挟まれた、１０５０ａ、１０５０ｂ、１０５０ｃ、１０５０ｄと示された４つのヒーターの組１０５０を含む。各ヒーター１０５０は、上で論じたように、一連の１つ以上の電気抵抗性トレース１０６０及び電気伝導性トレース１０５４が配置されたセラミック基板１０５２を含む。電流が抵抗性トレース（複数の場合もある）１０６０に流されると熱が生成される。ヒーターフレーム１０４５は、上で論じたように、鍛造アルミニウムなどの熱伝導性材料から構成される。必要に応じて、１つ以上の温度センサが、上で論じたように、ヒーター１０５０の閉ループ制御を提供するために使用されてもよい。ヒーターアセンブリ１０４０はまた、必要に応じて、１つ以上のサーマルカットオフを含んでもよい。各ヒーター１０５０は、必要に応じて、電気的な絶縁のための印刷されたガラスの１つ以上の層を含んでもよい。もちろん、図１６に示されたヒーター１０５０は単なる例であり、必要に応じて、自動車用ヒーター１０００のヒーターは、多くの異なる形状、位置、大きさ、及び構成をとることができ、多くの異なるパターン、レイアウト、幾何形状、形状、配置、大きさ、及び構成で抵抗性トレース及び伝導性トレースを含むことができる。

[0083]ヒーターアセンブリ１０４０は、ヒーター（複数の場合もある）１０５０への電気的接続を提供する、例えば、ヒーターフレーム１０４５に配置されたワイヤ、ケーブル、又は他の導電体１０１０を含む。図示の例示的な実施形態では、１つ以上の発泡部材１０１２が、ヒーターフレーム１０４５の後側面１０４７とカバー１００４との間に挟まれている。発泡部材１０１２は、ヒーター１０５０の外面１０５８から本体１００２の熱交換器への熱伝達を促進するのを助けるために、ヒーター１０５０の内面１０５９を熱的に絶縁し、ヒーター１０５０を本体１００２に当てるように機械的に付勢する。

[0084]本開示は、従来のセラミックヒーターと比較して熱質量が小さいモジュール式セラミックヒーターを提供する。いくつかの実施形態では、セラミック基板の外面（外側又は内側）の厚膜印刷された抵抗性トレースは、セラミックの複数のシートの間に内部的に配置された抵抗性トレースと比較して、小さな熱質量を提供する。本開示のモジュール式セラミックヒーターの熱質量が小さいことによって、いくつかの実施形態では、ヒーター（複数の場合もある）は、使用するための有効温度に数秒（例えば、５秒未満）で加熱することができ、従来のヒーターよりも大幅に速くなる。本開示のモジュール式セラミックヒーターの熱質量が小さいことによってまた、いくつか実施形態では、ヒーター（複数の場合もある）は、使用後の安全な温度に数秒（例えば、５秒未満）で冷却することができ、これもまた、従来のヒーターよりも大幅に速くなる。

[0085]さらに、本開示のモジュール式セラミックヒーターの実施形態は、比較的均一に厚膜印刷された抵抗性トレース及び伝導性トレースと組み合わせた温度センサー（複数の場合もある）によって提供される閉ループ温度制御により、従来のヒーターよりも正確で均一な温度で動作する。モジュール式セラミックヒーターの熱質量が小さいこと、及び温度制御が改善されたことによって、従来のヒーターと比較してより高いエネルギー効率が可能となる。温度制御及び温度均一性が改善されたことにより、過熱の発生を低減することによって安全性も高まる。

[0086]前述の説明は、本開示の様々な態様を例示している。網羅的であることを意図したものではない。むしろ、それは、当業者が、当然にそれに続く様々な変更を含む本開示を利用できるように、本開示の原理及びその実際の適用を例示するために選ばれたものである。すべての変更及び変形は、添付の特許請求の範囲によって決定される本開示の範囲内であると考えられる。比較的明らかな変更は、様々な実施形態の１つ以上の特徴を他の実施形態の特徴と組み合わせることを含む。

Claims (20)

1. 各々が、セラミック基板と、前記セラミック基板に配置された電気抵抗性トレースとを含む複数のモジュール式ヒーターであって、前記複数のモジュール式ヒーターの各々は、電流が前記電気抵抗性トレースに供給されると熱を生成するように構成されている、複数のモジュール式ヒーターと、
   熱伝導性の加熱プレートと
   を備える調理デバイスであって、
   前記複数のモジュール式ヒーターが、前記加熱プレートの底面に接するように配置され、前記加熱プレートが、調理容器によって保持される物品を調理するために、前記複数のモジュール式ヒーターによって提供される熱を前記調理容器に伝達するように配置された上面を含む、調理デバイス。
2. 前記複数のモジュール式ヒーターの各々の前記電気抵抗性トレースが、前記セラミック基板の外面に配置されている、請求項１に記載の調理デバイス。
3. 前記複数のモジュール式ヒーターの各々の前記電気抵抗性トレースが、前記セラミック基板の前記外面に印刷された電気抵抗体材料の厚膜を含む、請求項２に記載の調理デバイス。
4. 前記複数のモジュール式ヒーターが、前記加熱プレートの前記底面に直接接触している、請求項１に記載の調理デバイス。
5. 前記複数のモジュール式ヒーターの各々が、実質的に同じ構造を含む、請求項１に記載の調理デバイス。
6. 前記複数のモジュール式ヒーターの各々の前記電気抵抗性トレースが、前記加熱プレートの前記底面から離れる方向に向く前記セラミック基板の底面に配置されている、請求項１に記載の調理デバイス。
7. 前記複数のモジュール式ヒーターのうちの少なくとも１つがサーミスタを含み、前記サーミスタが、前記セラミック基板に配置され、前記モジュール式ヒーターの制御回路と電気的に通じて、前記モジュール式ヒーターの温度に関するフィードバックを前記モジュール式ヒーターの前記制御回路に提供する、請求項１に記載の調理デバイス。
8. 前記サーミスタが、前記加熱プレートの前記底面から離れる方向に向く前記セラミック基板の底面に配置されている、請求項７に記載の調理デバイス。
9. 前記加熱プレートに配置され、前記複数のモジュール式ヒーターの制御回路と電気的に通じて、前記加熱プレートの温度に関するフィードバックを前記複数のモジュール式ヒーターの前記制御回路に提供するサーミスタをさらに備える、請求項１に記載の調理デバイス。
10. 前記加熱プレートの前記底面に接するように前記複数のモジュール式ヒーターの各々を保持する取付けクリップをさらに備える、請求項１に記載の調理デバイス。
11. 調理のために物品を保持するよう構成された調理容器に接触するように配置された上面を有するベースを備える調理デバイスであって、
    前記ベースが、熱伝導性の加熱プレートと、前記加熱プレートの底面に接するように配置された複数のモジュール式ヒーターとを含み、前記複数のモジュール式ヒーターの各々が、セラミック基板と、前記セラミック基板に配置された電気抵抗性トレースとを含み、前記複数のモジュール式ヒーターの各々は、電流が前記電気抵抗性トレースに供給されたときに熱を生成するように構成され、前記加熱プレートが、前記調理容器を加熱するために前記複数のモジュール式ヒーターによって提供される熱を前記ベースの上面に伝達するように配置されている、調理デバイス。
12. 前記複数のモジュール式ヒーターの各々の前記電気抵抗性トレースが、前記セラミック基板の外面に配置されている、請求項１１に記載の調理デバイス。
13. 前記複数のモジュール式ヒーターの各々の前記電気抵抗性トレースが、前記セラミック基板の前記外面に印刷された電気抵抗体材料の厚膜を含む、請求項１２に記載の調理デバイス。
14. 前記複数のモジュール式ヒーターが、前記加熱プレートの前記底面に直接接触している、請求項１１に記載の調理デバイス。
15. 前記複数のモジュール式ヒーターの各々が、実質的に同じ構造を含む、請求項１１に記載の調理デバイス。
16. 前記複数のモジュール式ヒーターの各々の前記電気抵抗性トレースが、前記加熱プレートの前記底面から離れる方向に向く前記セラミック基板の底面に配置されている、請求項１１に記載の調理デバイス。
17. 前記複数のモジュール式ヒーターのうちの少なくとも１つがサーミスタを含み、前記サーミスタが、前記セラミック基板に配置され、前記モジュール式ヒーターの制御回路と電気的に通じて、前記モジュール式ヒーターの温度に関するフィードバックを前記モジュール式ヒーターの前記制御回路に提供する、請求項１１に記載の調理デバイス。
18. 前記サーミスタが、前記加熱プレートの前記底面から離れる方向に向く前記セラミック基板の底面に配置されている、請求項１７に記載の調理デバイス。
19. 前記加熱プレートに配置され、前記複数のモジュール式ヒーターの制御回路と電気的に通じて、前記加熱プレートの温度に関するフィードバックを前記複数のモジュール式ヒーターの前記制御回路に提供するサーミスタをさらに備える、請求項１１に記載の調理デバイス。
20. 前記加熱プレートの前記底面に接するように前記複数のモジュール式ヒーターの各々を保持する取付けクリップをさらに備える、請求項１１に記載の調理デバイス。

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