JP2023523920A - 調理装置蓋のためのヒータアセンブリ - Google Patents

Abstract

１つの例示的な実施形態による調理装置は、調理用の食品を保持するための調理容器を有する基部を含む。蓋は、開位置と閉位置との間で基部に対して移動可能である。ヒータアセンブリは、蓋が閉位置にあるときに調理容器の開口部を覆う蓋の表面に熱を供給するために蓋上に配置される。ヒータアセンブリは、セラミック基板を有するヒータを含む。セラミック基板は、セラミック基板上に印刷された少なくとも１つの電気抵抗トレース厚膜と、セラミック基板上に印刷された少なくとも１つの導電性トレース厚膜とを有する。ヒータは、少なくとも１つの電気抵抗トレースに電流が供給されたときに熱を発生させるように構成される。

Description

本発明は、調理装置蓋のためのヒータアセンブリに関する。

炊飯装置および圧力調理器などの調理装置の製造業者は、そのような装置の性能を改善するために絶えず挑戦している。いくつかの調理装置は、調理中に蓋上の水の凝縮を低減するために調理装置の蓋に熱を供給するように配置されたヒータアセンブリを含む。そうしないと、調理中の食品にかなりの量の結露が滴り落ちた場合、結露の蓄積により、そのような装置で調理中の食品が損なわれる可能性がある。典型的には、これらのヒータアセンブリは、電流がワイヤを通過するときに熱を発生する、ニクロムワイヤなどのワイヤヒータを含む。ニクロム線ヒータは、典型的には調理装置の蓋内に配置された熱伝導性加熱板上に配置される。しかしながら、これらのヒータは、多くの場合、比較的長い暖機時間および冷却時間、ならびに比較的不均一な熱分布に悩まされる。

したがって、調理装置の蓋のための改善されたヒータアセンブリが望まれる。

１つの例示的な実施形態による調理装置は、調理用の食品を保持するための調理容器を有する基部を含む。蓋は、開位置と閉位置との間で基部に対して移動可能である。開位置では蓋は調理容器の開口部を露出させて、調理容器からの食品の追加または除去を可能にする。閉位置では蓋は調理用の調理容器の開口部を覆う。ヒータアセンブリは、蓋が閉位置にあるときに調理容器の開口部を覆う蓋の表面に熱を供給するために蓋上に配置される。ヒータアセンブリは、セラミック基板を有するヒータを含む。セラミック基板は、セラミック基板上に印刷された少なくとも１つの電気抵抗トレース厚膜と、セラミック基板上に印刷された少なくとも１つの導電性トレース厚膜とを有する。ヒータは、少なくとも１つの電気抵抗トレースに電流が供給されたときに熱を発生させるように構成される。

別の例示的な実施形態による調理装置は、調理用の食品を保持するための調理容器を有する基部を含む。蓋は、開位置と閉位置との間で基部に対して移動可能である。開位置では蓋は調理容器の開口部を露出させて、調理容器からの食品の追加または除去を可能にする。閉位置では蓋は調理用の調理容器の開口部を覆う。熱伝導性加熱板が蓋内に配置される。ヒータは、加熱板上に配置される。ヒータは、セラミック基板と、セラミック基板上に配置された電気抵抗トレースとを含む。ヒータは、電気抵抗トレースに電流が供給されると熱を発生するように構成される。加熱板は蓋が閉位置にあるときに、ヒータによって生成された熱を調理容器の開口部を覆う蓋の表面に伝達するように配置される。

別の例示的な実施形態による調理装置は、調理用の食品を保持するための調理容器を有する基部を含む。蓋は、開位置と閉位置との間で基部に対して移動可能である。開位置では蓋は調理容器の開口部を露出させて、調理容器からの食品の追加または除去を可能にする。閉位置では蓋は調理用の調理容器の開口部を覆う。熱伝導性加熱板が蓋内に配置される。複数のモジュールヒータが加熱板上に配置される。複数のモジュールヒータの各々は、セラミック基板と、セラミック基板上に配置された電気抵抗トレースとを含む。複数のモジュールヒータの各々は、電流が電気抵抗トレースに供給されるときに熱を発生させるように構成される。加熱板は蓋が閉位置にあるときに、複数のモジュールヒータによって生成された熱を、調理容器の開口を覆う蓋の表面に伝達するように配置される。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を形成する添付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。

図１は、一実施形態例による調理装置の斜視図である。 図２は、１つの例示的な実施形態による、開位置にある調理装置の蓋を有する図１に示される調理装置の斜視図である。 図３は、１つの例示的な実施形態による、図１および図２に示される調理装置の概略図である。 図４は、１つの例示的な実施形態による、蓋ハウジングから分解された内蓋を有する調理装置の蓋の斜視図である。 図５は、第１実施形態に係る調理装置の蓋のヒータアセンブリの概略図である。 図６は、第１実施形態に係る調理装置の蓋のヒータアセンブリのヒータの平面図である。 図７は、第２実施形態に係る調理装置の蓋のヒータアセンブリの概略図である。 図８は、第３実施形態に係る調理装置の蓋のヒータアセンブリのヒータの概略図である。 図９は、第２実施形態に係る調理装置の蓋のヒータアセンブリの平面図である。 図１０は、第４実施形態に係る調理装置の蓋のヒータ組立体の平面図である。

以下の説明では、同様の番号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を可能にするために十分に詳細に説明される。他の実施形態が利用されてもよく、本開示の範囲から逸脱することなく、プロセス、電気的、および機械的変更などが行われてもよいことを理解されたい。例は、単に可能性のあるバリエーションを表す。いくつかの実施形態の一部および特徴は、他のものに含まれても、また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解釈されるべきではなく、本開示の範囲は添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物によってのみ定義される。

ここで図面、特に図１および２を参照すると、１つの例示的な実施形態による調理装置１００が示されている。調理装置１００は、例えば、炊飯器、加圧加熱調理器、蒸気加熱調理器、又は他の調理装置を含む。いくつかの実施形態では、調理装置１００が以下でより詳細に説明するように、動作中に調理装置の調理容器を覆うための一体化された蓋と、蓋を加熱するための、例えば、蓋上の水の凝縮を低減するためのヒータアセンブリとを含む。

ユーザインターフェース１０１はユーザが調理装置１００の動作を制御することを可能にするために、調理装置１００の外部分上に配置され得る。ユーザインターフェース１０１は例えば、ユーザからの入力を受信するための１つまたは複数のデジタルまたは機械的ダイヤル、ノブ、ボタンなどの任意の適切な組合せを含むことができる。ユーザインターフェース１０１は、ユーザに情報を提供するための１つまたは複数のディスプレイ、インジケータ、オーディオデバイス、触覚デバイスなどを含み得る。

調理装置１００は、基部１０２および蓋１０４を含む。図示の実施形態では、蓋１０４が基部１０２に移動可能に取り付けられ、例えば、旋回軸１０３（図３）の周りで基部１０２に旋回可能に取り付けられる。この実施形態では、基部１０２および蓋１０４が、蓋１０４が基部１０２から自由に分離できないように、一体化されたアセンブリを形成する。基部１０２の上または中に配置された調理容器１０６は、調理装置１００による調理のために食品を保持するように構成される。調理容器１０６は（例えば、調理容器１０６の洗浄を可能にするために）基部１０２から分離可能であってもよく、または基部１０２と一体に形成されてもよい。調理容器１０６は一般に、調理される食品が収容される容器（例えば、ボウル）である。調理容器１０６は例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅、または真鍮などの、高い熱伝導率を有する金属から構成され得る。

蓋１０４は、図１に示される閉位置と図２に示される開位置との間で基部１０２に対して移動可能である。蓋１０４が図２に示されるように基部１０２に対して開位置にあるとき、蓋１０４は調理容器１０６の開口部１０８を露出させて調理容器１０６内の食品の追加または除去を可能にするように配置される。蓋１０４が図１に示されるように、基部１０２に対して閉位置にあるとき、蓋１０４は、調理容器１０６の開口部１０８を覆うように配置される。例えば、蓋１０４が閉位置にあるとき、蓋１０４は必要に応じて調理容器１０６内の加圧された（すなわち、大気圧よりも高い）調理を可能にするために、調理容器１０６の開口部１０８の周囲に対して密封することができる。図示の実施形態では、蓋１０４が図２に示すように蓋１０４のハウジング１１２に取り付けられた内蓋１１０を含む。この実施形態では、蓋１０４が閉位置にあるときに内蓋１１０が調理容器の開口部１０８を覆う。内蓋１１０（例えば、内蓋１１０上に形成された、またはそれに取り付けられたガスケットを含む）は蓋１０４が閉位置にあるときに、調理容器１０６の開口部１０８の周囲に対して密封することができる。内蓋１１０は、例えば、内蓋１１０の洗浄を可能にするために、ハウジング１１２から分離可能であってもよい。

図３を参照すると、調理装置１００は、調理容器１０６の開口部１０８を覆う内蓋１１０を有する基部１０２に対して閉鎖位置にある蓋１０４と共に概略的に示されている。調理装置１００は、基部１０２内に配置されたヒータアセンブリ１１４を含む。ヒータアセンブリ１１４は、調理装置１００の動作中に調理容器１０６内の食品を調理するために調理容器１０６に熱を供給するように配置される。ヒータアセンブリ１１４は、電流が電気抵抗材料を通過するときに熱を生成する１つ以上の抵抗ヒータ１１６を含むことができる。

調理装置１００はまた、蓋１０４内に配置されたヒータアセンブリ１２０を含む。ヒータアセンブリ１２０は調理中に内蓋１１０上の水の凝縮を低減するために、調理中に内蓋１１０に熱を供給するように配置される。図示の実施形態では、ヒータアセンブリ１２０は、調理容器１０６とは反対側に面する内蓋１１０の内面１１０ａに接して（または近接して）加熱板１２４上に配置された、複数のモジュールヒータ１５０などの１つまたは複数のヒータ１５０を含む。加熱板１２４は、ヒータ１５０から内蓋１１０への効率的な熱伝達を可能にするために、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム、銅または真鍮などの熱伝導性材料から構成される。いくつかの実施形態では、アルミニウムがその比較的高い熱伝導率および比較的低いコストのために有利である。所望の形状に熱間鍛造されたアルミニウムは鍛造されたアルミニウムの熱伝導率が高いため、鋳造アルミニウムに適していることが多い。内蓋１１０は、また、例えば、ステンレス鋼、アルミニウム（例えば、鍛造アルミニウム）、銅または真鍮などの熱伝導性材料から構成されてもよい。

内蓋１１０および加熱板１２４は、ヒータアセンブリ１１４によって加熱された調理容器１０６内の水から、またはヒータアセンブリ１２０によって加熱された内蓋１１０上の凝縮物から形成された蒸気が、調理装置１００の動作中に調理容器１０６から出ることを可能にする、１つまたは複数の整列した通気孔１２６、１２７を含むことができる。通気孔１２６、１２７の一方または両方は、通気孔１２６、１２７を通る空気（蒸気を含む）の通路を制限することによって、動作中に調理容器１０６内の圧力を選択的に調整する弁１２８を含むことができる。弁１２８は、例えば、１つまたは複数のばね式弁、フロート弁、ボール弁、ソレノイド作動弁、逆止弁、リード弁などの任意の適切なタイプを含むことができる。代替的に、内蓋１１０および加熱板１２４は、調理装置１００の動作中に調理容器１０６から水分を排出することを可能にする、通気孔１２６、１２７などの１つまたは複数の小さい制限空気路を含んでもよい。

蓋１０４は、内蓋１１０および加熱板１２４の通気孔１２６、１２７を通過する蒸気から水凝縮物を収集するためのカップ１３０または他の容器を含むことができる。カップ１３０は、図１に示すように蓋１０４に取り外し可能に取り付けられて、使用者がカップ１３０に溜まっている水を空にすることを可能にすることができる。蓋１０４のハウジング１１２は、調理容器１０６から放出された空気（蒸気を含む）が通気孔１２６、１２７を通って蓋１０４を出ることを可能にする追加の通気孔１３２を含むことができる。

調理装置１００は、各ヒータアセンブリ１１４、１２０に電流を供給するそれぞれの回路を選択的に開閉することによってヒータアセンブリ１１４、１２０を制御するように構成された制御回路１３４を含む。制御回路１３４はヒータアセンブリ１１４、１２０に電流を供給するそれぞれの回路を選択的に開閉するための、例えば、１つまたは複数の機械スイッチ、電子スイッチ、リレー、または他のスイッチングデバイスなどの、１つまたは複数のスイッチを含み得る。必要に応じて、開ループまたは好ましくは閉ループ制御を利用することができる。図示の実施形態では、各ヒータアセンブリ１１４、１２０はサーモスタットまたはサーミスタなどの温度センサ１３６、１３７を含み、制御回路１３４によるヒータアセンブリ１１４、１２０の閉ループ制御を可能にする。制御回路１３４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、および／または他の形態の集積回路を含むことができる。いくつかの実施形態では、制御回路１３４が各ヒータアセンブリ１１４、１２０に供給される電力の量を制御して、各ヒータアセンブリ１１４、１２０によって生成される熱の量を所望の範囲内に調整できるようにするための電力制御ロジックおよび／または他の回路を含むことができる。制御回路１３４は、所望に応じて、互いに独立して、または一緒にヒータアセンブリ１１４、１２０を制御するように構成され得る。

図４はハウジング１１２内に配置された加熱板１２４を示すために、ハウジング１１２から分離された内蓋１１０を有する調理装置１００の蓋１０４を示す。図４の例示的な一実施形態による、内蓋１１０および加熱板１２４上の通気孔１２６、１２７が示されている。図示の実施形態では、加熱板１２４から離れて調理容器１０６に向かう内蓋１１０の外面１１０ｂが内蓋１１０の外面１１０ｂ上の水の凝縮を低減するのに役立つ、例えば、凹状の凹部またはディンプル１３８のパターンなどの輪郭形成された表面を含む。図示の実施形態では、内蓋１１０は、内蓋１１０の中央部分を通って延びる取付孔１４０を含む。取付孔１４０は、内蓋１１０に面する加熱板１２４の外面１２４ｂから突出する対応するボス１４１を受け入れる。加熱板１２４のボス１４１および内蓋１１０の取付孔１４０は、内蓋１１０と加熱板１２４との間の摩擦嵌め係合を提供し、これにより、ユーザは例えば、内蓋１１０を清掃するために、蓋１０４のハウジング１１２から内蓋１１０を手動で取り外すことができる。しかしながら、内蓋１１０は、任意の適切な手段によって、加熱板１２４を含む蓋１０４に取り付けられてもよい。

図５は、１つの例示的な実施形態による調理装置１００のヒータアセンブリ１２０を示す。図示されている実施形態では、ヒータアセンブリ１２０は、加熱板１２４における内蓋１１０と反対側の内面１２４ａ上に位置する。各ヒータ１５０から加熱板１２４への熱伝達は、各ヒータ１５０を、各ヒータ１５０の内面と加熱板１２４の内面１２４ａとの間に配置された熱伝導性、耐高温性の両面テープまたは熱伝導性接着剤もしくはギャップフィラーを使用して加熱板１２４に取り付けることによって改善することができる。ヒータアセンブリ１２０により発生する熱は、調理中の外面１１０ｂの水の凝縮を減少させるために、加熱板１２４から内蓋１１０へ伝達される。他の実施形態では、ヒータアセンブリ１２０は、加熱板１２４の外面や、内蓋１１０の内面１１０ａや、またはヒータアセンブリ１２０から内蓋１１０への効率的な熱移動を可能にする他の場所に、位置することができる。

図５および図６を参照すると、ヒータアセンブリ１２０は、加熱板１２４上に配置された１つまたは複数のヒータ１５０を含む。各ヒータ１５０は、ヒータ１５０が配置される面に対応する内面を有する（即ち、図示された実施の形態における加熱板１２４の内面１２４ａ）。また、ヒータ１５０は、ヒータ１５０が配置される面に対応するメント反対側の外面１５４を備えている。以下でより詳細に説明するように、各ヒータ１５０はセラミック基板１６０上に配置された一連の１つまたは複数の電気抵抗トレース１６２および導電性トレース１６４を有するセラミック基板１６０（例えば、市販の９６％酸化アルミニウムセラミック）を含む。抵抗トレース１６２は、例えば、銀パラジウム（例えば、ブレンドされた７０／３０の銀パラジウム）などの適切な電気抵抗体材料を含む。電流が抵抗トレース１６２を通過するときに熱が発生する。導電性トレース１６４は、例えば、銀白金などの適切な導電体材料を含む。導電性トレース１６４は、抵抗トレース１６２との間の電気的接続を提供する。導電性トレース１６４は、また、各ヒータ１５０への電気接続を提供するために、各ヒータ１５０の一対の端子１６６、１６７を形成する。

図６は、１つの例示的な実施形態によるヒータ１５０の外面１５４を示す。図示の実施形態ではヒータ１５０の内面および外面１５４が、４つの側部または縁部１７０、１７１、１７２、および１７３によって境界付けられ、各々はヒータ１５０の内面および外面１５４よりも小さい表面積を有する。この実施形態ではヒータ１５０の内面および外面１５４は正方形であるが、所望に応じて他の形状（例えば、長方形などの他の多角形）を使用してもよい。上述のように、ヒータ１５０は、セラミック基板１６０の１つ以上の層を含む。セラミック基板１６０は、ヒータ１５０の外面１５４に向かって配向された外面１５５と、ヒータ１５０の内面に向かって配向された内面とを含む。外面１５５およびセラミック基板１６０の内面はセラミック基板１６０の外部部分に配置され、２層以上のセラミック基板１６０が使用される場合、外面１５５およびセラミック基板１６０の内面はセラミック基板１６０の内層または中間層ではなく、セラミック基板１６０の対向する外面に配置される。

図示の例示的な実施形態では、ヒータ１５０の内面がセラミック基板１６０の内面によって形成される。この実施形態では、セラミック基板１６０の外面１５５が一連の１つ以上の電気抵抗トレース１６２と、その上に配置された導電性トレース１６４とを含む。図示の実施形態では、抵抗トレース１６２および導電性トレース１６４が厚膜印刷によってセラミック基板１６０に塗布される。例えば、抵抗トレース１６２はセラミック基板１６０に適用される場合、１０～１３ミクロンの厚さを有する抵抗ペーストを含むことができ、導電性トレース１６４は、セラミック基板１６０に適用される場合、９～１５ミクロンの厚さを有する導体ペーストを含むことができる。抵抗トレース１６２はヒータ１５０のそれぞれの加熱要素１７６を形成し、導電性トレース１６４は熱を発生させるために各抵抗トレース１６２に電流を供給するために、抵抗トレース１６２との間の電気接続を提供する。

図示の例示的な実施形態では、ヒータ１５０は、単一の抵抗トレース１６２を含む。単一の抵抗トレース１６２は、ヒータ１５０の第３および第４縁部１７２、１７３に実質的に平行な、ヒータ１５０の第１縁部１７０付近からヒータ１５０の第２縁部１７１に向かって延びる。この実施形態では、抵抗トレース１６２がヒータ１５０の縁部１７２、１７３の中間に配置される。一対の導電性トレース１６４ａ、１６４ｂは、各々ヒータ１５０の各端末１６６、１６７を形成する。例示された実施形態では導電性トレース１６４ａがヒータ１５０の縁部１７０近辺の第１抵抗線１６２に直接接触し、導電性トレース１６４ｂはヒータ１５０の縁部１７１近辺の第２抵抗線１６２に直接接触する。導電性トレース１６４ａは、ヒータ１５０の縁部１７０に沿って、抵抗トレース１６２の第１端部からヒータ１５０の縁部１７２に延びる第１セグメントを含む。導電性トレース１６４ａはまた、ヒータ１５０の端末１６６を形成する第２のセグメントを含んでおり、第２のセグメントは、導電性トレース１６４ａの第１セグメントからヒータ１５０の縁部１７１に向かって、ヒータ１５０の縁部１７２に沿って、抵抗トレース１６２に平行して伸びる。導電性トレース１６４ｂは、抵抗トレース１６２の第２の端部からヒータ１５０の縁部１７３に向かってヒータ１５０の縁部１７１に沿って延びる第１のセグメントを含む。導電性トレース１６４ｂはまた、ヒータ１５０の端子１６７を形成する第２のセグメントを含み、これは、導電性トレース１６４ｂの第１のセグメントからヒータ１５０の縁部１７０に向かって、ヒータ１５０の縁部１７３に沿って、抵抗トレース１６２に平行に延びる。図５および６の導電性トレース１６４ａ、１６４ｂの下に隠されている抵抗トレース１６２の部分は、破線で示されている。この実施形態では、例えば端子１６６で導電性トレース１６４ａを介してヒータ１５０に入力された電流は、導電性トレース１６４ａから抵抗トレース１６２へ、そして抵抗トレース１６２から導電性トレース１６４ｂへ流れ、端子１６７においてヒータ１５０から出力される。端子１６７におけるヒータ１５０への電流入力は、同じ経路に沿って逆方向に進む。

図示の実施形態では、ヒータ１５０は、セラミック基板１６０の外面１５５上に、印刷ガラス１８０の１つ以上の層を含む。図示の実施形態では、ガラス１８０が電気ショックまたはアーク放電を防止するために、そのような特徴を電気的に絶縁するために、抵抗トレース１６２および導電性トレース１６４の一部を覆う。ガラス層１８０の境界は、図５および６に点線で示されている。ガラス１８０の全体の厚さは、例えば、７０～８０ミクロンの範囲であってもよい。

各ヒータ１５０は、厚膜印刷によって構成することができる。例えば、一実施形態では抵抗トレース１６２が焼成された（未焼成状態ではない）セラミック基板１６０上に印刷され、これは抵抗体材料を含有するペーストを、スキージなどで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１６０に選択的に塗布することを含む。次いで、印刷された抵抗を、室温でセラミック基板１６０上に沈降させる。次いで、印刷された抵抗を有するセラミック基板１６０は抵抗ペーストを乾燥させ、抵抗トレース１６２を所定の位置に一時的に固定するために、ピーク温度で約１０～１５分を含み、残りの時間がピーク温度まで上昇し、ピーク温度から下降する、合計約３０分間、例えば約１４０～１６０℃で加熱される。次いで、一時的な抵抗トレース１６２を有するセラミック基板１６０は抵抗トレース１６２を定位置に恒久的に固定するために、ピーク温度での約１０分間を含み、残りの時間がピーク温度まで上昇し、ピーク温度から下降するなど、合計約１時間、例えば約８５０℃で加熱される。次いで、導電性トレース１６４がセラミック基板１６０上に印刷され、これは、抵抗体材料と同じ方法で、導体材料を含有するペーストを選択的に塗布することを含む。印刷された抵抗および導体を有するセラミック基板１６０は次いで、導電性トレース１６４を定位置に永久的に固定するために、抵抗トレース１６２に関して上述したのと同じ方法で沈降、乾燥、および焼成される。次いで、ガラス層１８０は、ガラス層１８０を沈降させ、ガラス層１８０を乾燥および焼成させることを含む、抵抗および導体と実質的に同じ方法で印刷される。一実施形態では、ガラス層１８０が抵抗および導体よりわずかに低い、約８１０℃のピーク温度で焼成される。

焼成セラミック基板１６０上の厚膜印刷抵抗トレース１６２および導電性トレース１６４は、グリーン状態セラミック上に印刷された抵抗トレースおよび導電性トレースを含む従来のセラミックヒータと比較して、より均一な抵抗トレースおよび導電性トレースを提供する。抵抗トレース１６２および導電性トレース１６４の改善された均一性は、ヒータ１５０の内面および外面１５４にわたるより均一な加熱、ならびにヒータ１５０のより予測可能な加熱を提供する。

図５および６に示される例示的な実施形態は抵抗トレース１６２を含み、それによって形成される加熱要素１７６はセラミック基板１６０の外面１５５上に配置されるが、他の実施形態では、抵抗トレース１６２、およびそれによって形成される加熱要素１７６はセラミック基板１６０の内面上に、それへの電気接続を確立するために必要に応じて対応する導電性トレースとともに配置されてもよい。同様に、端子１６６、１６７は、必要に応じて、セラミック基板１６０の内面に配置されてもよい。ガラス１８０は、セラミック基板１６０の外面１５５および／または内面上の抵抗トレースおよび導電性トレースを必要に応じて覆って、そのような特徴を電気的に絶縁することができる。

図５に参照を戻すと、図示された例の実施の形態では、ヒータアセンブリ１２０が加熱板１２４の内面１２４ａ上に互いに離れた４つのヒータ１５０を備えている。図示の実施形態では、ヒータ１５０が加熱板１２４の中心１４２の周りに互いに間隔を空けて配置され、加熱板１２４の中心１４２と加熱板１２４の外周１４４との間に配置され、ヒータ１５０によって生成される熱が加熱板１２４にわたって比較的均等に分配されるようになっている。ヒータ１５０の数、及び各ヒータ１５０の加熱板１２４への位置は、水が凝縮する内蓋１１０の外面１１０ｂ上の温度勾配を最小限に抑えるように選択することができる。

図示の例示的な実施形態では、ヒータアセンブリ１２０のヒータ１５０がヒータ１５０のそれぞれの端子１６６、１６７に接触する絶縁ケーブルまたはワイヤ１８２によって互いに直列に接続される。ヒータ１５０は、必要に応じて並列に接続することもできる。ヒータ１５０はまた、所望に応じて、他の適切な電気コネクタ（例えば、バスバーなど）によって互いに接続されてもよい。図示の実施形態では、ケーブル／ワイヤ１８２がヒータ１５０を、ヒータアセンブリ１２０を制御回路１３４および調理装置１００の電圧源に電気的に接続する一対の端子１２２、１２３（例えば、パッドまたは他の形態の電気接点）に電気的に接続する。

図示の例示的な実施形態では、ヒータアセンブリ１２０がヒータ１５０と電気的に直列に接続された、熱ヒューズ、スイッチ、またはカットオフ１８４、例えばペレット型熱カットオフまたはバイメタル熱カットオフを含み、所定の量を超える温度の熱カットオフ１８４による検出時に、熱カットオフ１８４がヒータ１５０によって形成される回路を開くことを可能にする。このようにして、熱カットオフ１８４は、ヒータアセンブリ１２０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。

図示された実施形態では、ヒータアセンブリ１２０はまた、加熱板１２４の内面１２４ａ上に配置されたサーモスタットまたはサーミスタ１８６、例えば負温度係数サーミスタを含む。ケーブルまたはワイヤはサーミスタ１８６を、例えば、ヒータアセンブリ１２０の閉ループ制御を提供するためにヒータアセンブリ１２０を動作させる制御回路１３４に電気的に接続するために、サーミスタ１８６に接続され得る。他の実施形態では、サーミスタ１８６は、制御回路１３４に温度フィードバックを提供するために、加熱板１２４または内蓋１１０に近接する１つまたは複数のヒータ１５０上、または別の表面（例えば、加熱板１２４の内面１２４ａ）上に配置され、ヒータアセンブリ１２０の閉ループ制御を可能にすることができる。さらに、図示の例示的な実施形態は、ヒータ１５０によって形成される回路の外側にサーモスタットまたはサーミスタを含むが、他の実施形態ではサーモスタットまたはサーミスタがヒータ１５０によって形成される回路に（たとえば、直列に）電気的に接続され得る。

図５に示す例示的な実施形態は、加熱板１２４の内面１２４ａ上に互いに離間した４つのヒータ１５０を有するヒータアセンブリ１２０を含むが、必要に応じて４つより多いまたは少ないヒータ１５０を使用して、内蓋１１０に熱を供給して、 調理中の内蓋１１０への水の凝縮を低減することができる。例えば、例えば、図７は、加熱板１２４の内面１２４ａ上に配置された一対のヒータ１５０を有する別の例示的な実施形態によるヒータアセンブリ２２０を示す。上述の実施形態のように、ヒータ１５０は、加熱板１２４の内面１２４ａ上で互いに間隔を空けて配置され、ヒータ１５０は、加熱板１２４の中心１４２と加熱板１２４の外周１４４との間に配置され、ヒータ１５０によって生成された熱を分配する。上述のように、ヒータ１５０の数およびヒータ１５０の配置は、内蓋１１０の外面１１０ｂ上の温度勾配を最小限に抑えるように調整され得る。

図８は、別の例示的な実施形態によるヒータアセンブリ３２０を示す。この実施形態では、ヒータアセンブリ３２０は、ヒータ１５０と直列に電気的に接続されたペレットタイプのサーマルカットオフ３８４を含み、サーマルカットオフ３８４が、所定量を超える温度を検出すると、ヒータ１５０によって形成された回路を開くことを可能にする。ヒータアセンブリ３２０は、また、ヒータアセンブリ３２０の閉ループ制御を提供するために、ヒータ１５０と電気的に直列に接続されたサーモスタットまたはサーミスタ３８６、例えばバイメタルサーモスタットを含む。

図５～図８に関して図示し、上述したヒータ１５０は、一例に過ぎず、所望に応じて他の構成を使用することができる。例えば、本開示のヒータは、必要に応じて、多くの異なるパターン、レイアウト、幾何学的形状、形状、位置、サイズ、および構成で抵抗および導電性のトレースを含むことができ、各ヒータの外面、各ヒータの内面、および／または各ヒータのセラミック基板の中間層上の抵抗トレースを含む。他の構成要素（例えば、サーミスタ、サーモスタット、サーマルカットオフ、サーマルヒューズ、および／またはサーマルスイッチ）は、所望に応じて各ヒータの面上または面に配置されてもよい。上述のように、ヒータのセラミック基板は単層または多層で提供されてもよく、様々な形状（例えば、長方形、正方形、または他の多角形の面）およびサイズのセラミック基板が、必要に応じて使用されてもよい。曲線形状も同様に使用され得るが、典型的には製造するのにより高価である。印刷ガラスは電気絶縁を提供するために、各ヒータの外面および／または内面上で所望に応じて使用されてもよい。

図９は、別の例示的実施形態による、ヒータアセンブリ１２０、２２０、３２０などの、蓋１０４のヒータアセンブリとともに使用するためのモジュール式ヒータ４５０を示す。図９は、ヒータ４５０の外面４５４を示す。図示の実施形態ではヒータ４５０の内面および外面４５４が４つの側部または縁部４７０、４７１、４７２、および４７３によって境界付けられ、各々はヒータ４５０の内面および外面４５４よりも小さい表面積を有する。この実施形態ではヒータ４５０の内面および外面４５４は正方形であるが、上述のように他の形状が使用されてもよい。上述のヒータ１５０と同様に、ヒータ４５０は、セラミック基板４６０の１つ以上の層を含む。図示の例示的な実施形態では、ヒータ１５０の内面がセラミック基板４６０の内面によって形成される。この実施形態では、セラミック基板４６０の外面４５５が電気抵抗トレース４６２と、その上に配置された一対の導電性トレース４６４とを含む。上述のように、抵抗トレース４６２はヒータ４５０のそれぞれの加熱要素４７６を形成し、導電性トレース４６４は抵抗トレース４６２に電流を供給して熱を発生させるために、抵抗トレース４６２への電気接続を提供する。

図示の例示的な実施形態では、抵抗トレース４６２がヒータ４５０の縁部４７０に沿ってセラミック基板４６０の外面４５５の半分（図９に示す向きの上半分）の大部分を覆っている。一対の導電性トレース４６４ａ、４６４ｂのそれぞれがヒータ４５０の各端末４６６、４６７を形成する。図示された実施形態例では、導電性トレース４６４ａがヒータ４５０の縁部４７２近傍の抵抗トレース４６２の第１の部分と直接接触し、導電性トレース４６４ｂはヒータ４５０の縁部４７３近傍の抵抗トレース４６２の第２の部分と直接接触する。導電性トレース４６４ａ、４６４ｂは、抵抗線４６２からヒータ４５０の縁部４７１へと並行して伸びる。図９の導電性トレース４６４ａ、４６４ｂの下に隠されている抵抗トレース４６２の部分は、破線で示されている。この実施形態では、例えば、導電性トレース４６４ａによる端子４６６におけるヒータ４５０への電流入力は導電性トレース４６４ａから抵抗トレース４６２へ、および抵抗トレース４６２から導電性トレース４６４ｂへと通過し、そこで端子４６７においてヒータ４５０から出力される。端子４６７におけるヒータ４５０への電流入力は、同じ経路に沿って逆方向に進む。

図示の実施形態では、ヒータ４５０がセラミック基板４６０の外面４５５上に印刷ガラス４８０の１つ以上の層を含む。図示の実施形態では、ガラス４８０が上述のような特徴を電気的に絶縁するために、抵抗トレース４６２および導電性トレース４６４の一部を覆う。ガラス層４８０の境界は、図９に点線で示されている。

図１０は例えば、加熱板１２４の内面１２４ａに位置するヒータ５５０を含む別の実施の形態に係るヒータアセンブリ５２０を示す。この実施形態では、ヒータ５５０は、ヒータ５５０が配置される表面（例えば、加熱板１２４の内面１２４ａ）に面する内面と、ヒータ５５０が配置される表面とは反対側に面する外面５５４とを有する。図示の実施形態では、ヒータ５５０が内周縁５７０および外周縁５７１によって画定される円形リングの形状である。上述のヒータ１５０、４５０と同様に、ヒータ５５０は、セラミック基板５６０の１つ以上の層を含む。図示の例示的な実施形態では、ヒータ５５０の内面がセラミック基板５６０の内面によって形成される。この実施形態では、セラミック基板５６０の外面５５５が電気抵抗トレース５６２と、その上に配置された一対の導電性トレース５６４とを含む。上述のように、抵抗トレース５６２はヒータ５５０のそれぞれの加熱要素５７６を形成し、導電性トレース５６４は抵抗トレース５６２に電流を供給して熱を発生させるために、抵抗トレース５６２への電気接続を提供する。

図示の例示的な実施形態では、抵抗トレース５６２がセラミック基板５６０の外面５５５上に配置される。この実施形態では、抵抗トレース５６２が第１の導電性トレース５６４ａから第２の導電性トレース５６４ｂまで円形パターンで延在し、導電性トレース５６４ａ、５６４ｂの間に部分的な円（例えば、図示のようなほぼ完全な円）を形成する。図示の実施形態では抵抗トレース５６２が導電性トレース５６４ａ、５６４ｂの間で、セラミック基板５６０の外面５５５に沿って単一の通路を作るが、抵抗トレース５６２は他の実施形態ではセラミック基板５６０の外面５５５に沿って複数の通路を作ることができる。同様に、上述したように、必要に応じて、２つ以上の抵抗トレース５６２を使用することができる。導電性トレース５６４ａ、５６４ｂはそれぞれ、ヒータ５５０のそれぞれの端子５６６、５６７を形成する。図１０の導電性トレース５６４ａ、５６４ｂの下に隠された抵抗トレース５６２の部分は点線で示される。この実施形態では、例えば、導電性トレース５６４ａによる端子５６６におけるヒータ５５０への電流入力は導電性トレース５６４ａから抵抗トレース５６２へ、および抵抗トレース５６２から導電性トレース５６４ｂへと通過し、そこで端子５６７においてヒータ５５０から出力される。端子５６７におけるヒータ５５０への電流入力は、同じ経路に沿って逆方向に進む。

図示の実施形態では、ヒータ５５０がセラミック基板５６０の外面５５５上に印刷ガラス５８０の１つ以上の層を含む。図示の実施形態では、ガラス５８０が上述のような特徴を電気的に絶縁するために、抵抗トレース５６２および導電性トレース５６４の一部を覆う。ガラス層５８０の境界は、図１０に破線で示されている。

図示した例示的な実施形態は加熱板１２４の内面１２４ａ上に配置されたヒータアセンブリを含むが、上述したように、加熱板１２４の外面１２４ｂまたは内蓋１１０の内面１１０ａのような、調理装置１００の蓋上の水の凝縮を低減するためのヒータアセンブリを、蓋に熱を提供するための他の適切な位置に配置してもよい。さらに、図示される実施形態はいくつかの異なる例によるヒータアセンブリ１２０、２２０、３２０、５２０を含むが、使用されるヒータの数および加熱調理装置１００の蓋に熱を分配するためのそのようなヒータの配置は所望に応じて変化し得ることが理解されよう。同様に、使用される個々のヒータは多くの異なるパターン、レイアウト、幾何学的形状、形状、位置、サイズ、および構成における抵抗および導電性トレースを含む多くの異なる構成を含むことができ、各ヒータの外面、各ヒータの内面、および／または各ヒータのセラミック基板の中間層上の抵抗トレースを含む。さらに、サーミスタおよび／またはサーモスタットなどの１つまたは複数の温度センサが、ヒータアセンブリの閉ループ制御を提供するために必要に応じて使用され得る。同様に、１つまたは複数の温度ヒューズ、スイッチ、またはカットオフが、過熱を防止するために必要に応じて使用されてもよい。温度センサおよび／または温度ヒューズ、スイッチ、またはカットオフはヒータアセンブリのヒータのうちの１つまたは複数の面上に、または面上に、および／または加熱板１２４上に、または面上に、ヒータ（複数可）が所望のように配置される別の表面上に、配置され得る。

本開示のヒータは好ましくはコスト効率のためにアレイで製造され、例えば、各ヒータは、実質的に同じ構造を有する特定のアレイで製造される。好ましくは、ヒータの各アレイがアレイ内のすべてのヒータの構築が完了した後に、すべての構成要素の焼成および任意の適用可能な仕上げ作業を含めて、個々のヒータに分離される。いくつかの実施形態では、個々のヒータがファイバレーザスクライビングによってアレイから分離される。ファイバレーザスクライビングは、従来の二酸化炭素レーザスクライビングと比較して、分離された縁部に沿って微小亀裂が少ない、より均一な個片化表面を提供する傾向がある。いくつかの実施形態では、各ヒータのセラミック基板がテープキャストされ、２つのグリーン状態の層に積層され、これらの層は互いに圧縮され、乾燥され、焼成されたとき、対向する凹状の反りを有するように配向される。

コストおよび製造の複雑さを最小限に抑えるために、モジュール式ヒータのアレイを製造するために、ヒータパネルおよび個々のヒータのサイズおよび形状を標準化することが好ましい。一例として、パネルは、２インチ×２インチまたは４インチ×４インチの正方形パネル、またはより大きい１６５ｍｍ×２８５ｍｍの長方形パネルなどの、長方形または正方形の形状で調製され得る。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は、０．３ｍｍ、０．６３５ｍｍ、１ｍｍ、１．２７ｍｍ、１．５ｍｍ、および２ｍｍを含む。別のアプローチは特定の用途で必要とされる加熱領域に適合するように、非標準またはカスタムサイズおよび形状でヒータを構築することである。しかしながら、より大きな加熱用途の場合、このアプローチは一般に、標準的なサイズおよび形状のモジュール式ヒータを構築することと比較して、ヒータの製造コストおよび材料コストを著しく増加させる。

本開示は、従来のセラミックヒータと比較して低い熱質量を有するセラミックヒータを提供する。いくつかの実施形態では、セラミック基板の外面（外側または内側）上の厚膜印刷抵抗トレースがセラミックの複数のシートの間に内部に配置された抵抗トレースと比較して、低減された熱質量を提供する。いくつかの実施形態では、焼成セラミック基板上に抵抗および導電性トレースを印刷する厚膜が、グリーン状態セラミックの焼成中のセラミックの収縮量の比較的大きな変動に起因して、グリーン状態セラミック上に印刷された抵抗および導電性トレースと比較して、より均一で予測可能な抵抗および導電性トレースを提供する。本開示のセラミックヒータの低熱質量により、ヒータは、いくつかの実施形態では、従来のヒータよりも大幅に高速で、使用に有効な温度までほんの数秒（例えば、５秒未満、または２０秒未満）で加熱することができる。本開示のセラミックヒータの低い熱質量はまた、ヒータが、いくつかの実施形態において、使用後にほんの数秒（例えば、５秒未満、または２０秒未満）で安全な温度まで冷却することを可能にする。繰り返しになるが、従来のヒータよりも大幅に高速である。さらに、本開示のセラミックヒータの実施形態は比較的均一な厚膜印刷抵抗および導電性トレースのために、従来のヒータよりも正確でより均一な温度で動作する。セラミックヒータの低熱質量および改善された温度制御は、従来のヒータと比較して、より大きなエネルギー効率を可能にする。

前述の説明は、本開示の様々な態様を示す。網羅的であることは意図されていない。むしろ、当業者が本開示を利用することを可能にするために、本開示の原理およびその実用的な適用を例示することが選択され、それには、自然に続くその様々な改変が含まれる。添付の特許請求の範囲によって決定されるように、本開示の範囲内で、すべての修正および変形が企図される。比較的明らかな修正は、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. 調理のために食物を保持するための調理容器を有する基部と、
   開位置と閉位置との間で前記基部に対して移動可能とされ、前記開位置において、前記調理容器に対する食品の追加または除去を可能にするために前記調理容器の開口部を露出させ、前記閉位置において、調理のために前記調理容器の前記開口部を覆う蓋と、
   前記蓋が前記閉位置にあるときに前記調理容器の前記開口部を覆う前記蓋の表面に熱を供給するために前記蓋上に配置され、セラミック基板を有するヒータを含み、前記セラミック基板は少なくとも前記セラミック基板上に印刷された１つの電気抵抗トレース厚膜と、前記セラミック基板上に印刷された少なくとも１つの導電性トレース厚膜とを含み、前記ヒータは、電流が少なくとも１つの前記電気抵抗トレースに供給されると熱を発生するように構成された、ヒータアセンブリと、
   を備えた調理装置。
2. 少なくとも１つの前記電気抵抗トレースは、前記セラミック基板の外面上に配置される、請求項１に記載の調理装置。
3. 前記ヒータは、少なくとも１つの前記電気抵抗トレースを電気的に絶縁するために前記少なくとも１つの前記電気抵抗トレースを覆うガラス層を含む、
   請求項２に記載の調理装置。
4. 前記蓋内に配置された熱伝導性加熱板をさらに備え、前記ヒータは前記加熱板上に配置され、前記加熱板は、前記ヒータによって生成された熱を、前記閉位置にあるときに前記調理容器の前記開口部を覆う前記蓋の表面に伝達するように配置される、請求項１に記載の調理装置。
5. 前記ヒータは、前記蓋が前記閉位置にあるときに前記加熱板の前記調理容器と反対側の内面に配置されている、
   請求項４に記載の調理装置。
6. 少なくとも１つの前記電気抵抗トレースは、前記加熱板の反対側の前記セラミック基板の外面に配置されている、
   請求項４に記載の調理装置。
7. 調理のために食物を保持するための調理容器を有する基部と、
   開位置と閉位置との間で前記基部に対して移動可能とされ、前記開位置において、前記調理容器に対する食品の追加または除去を可能にするために前記調理容器の開口部を露出させ、前記閉位置において、調理のために前記調理容器の前記開口部を覆う蓋と、
   前記蓋内に配置された熱伝導性加熱板と、
   前記加熱板上に配置され、セラミック基板と、前記セラミック基板上に配置された電気抵抗トレースと、を有し、前記電気抵抗トレースに電流が供給されたときに発熱が生じるように構成され、前記加熱板は前記蓋が前記閉位置にあるときに、前記発熱により生じた熱を前記調理容器の前記開口部を覆う前記蓋の表面に伝達するように配置されている、ヒータと、
   を備えた調理装置。
8. 前記電気抵抗トレースは、前記セラミック基板の外面に印刷された厚膜である、
   請求項７に記載の調理装置。
9. 前記ヒータは、前記電気抵抗トレースを覆い前記電気抵抗トレースを電気的に絶縁するガラス層を含む、
   請求項８に記載の調理装置。
10. 前記ヒータは、前記蓋が前記閉位置にあるときに前記加熱板の前記調理容器と反対側の内面に配置されている、
    請求項７に記載の調理装置。
11. 前記電気抵抗トレースは、前記加熱板と反対側の前記セラミック基板の外面上に配置されている、
    請求項７に記載の調理装置。
12. 調理のために食物を保持するための調理容器を有する基部と、
    開位置と閉位置との間で前記基部に対して移動可能とされ、前記開位置において、前記調理容器に対する食品の追加または除去を可能にするために前記調理容器の開口部を露出させ、前記閉位置において、調理のために前記調理容器の前記開口部を覆う蓋と、
    蓋内に配置された熱伝導性加熱板と、
    前記加熱板上に配置され、各々がセラミック基板と、前記セラミック基板上に配置された電気抵抗トレースとを含み、各々について電流が前記電気抵抗トレースに供給されたときに発熱が生じるよう構成され、前記加熱板は前記蓋が前記閉位置にあるときに前記発熱により生じた熱を前記調理容器の前記開口部を覆う前記蓋の表面に伝達するように配置されている、複数のモジュールヒータと、
    を備えた調理装置。
13. 前記複数のモジュールヒータの各々は、前記セラミック基板の外面上に印刷された前記電気抵抗トレース厚膜を含む、
    請求項１２に記載の調理装置。
14. 前記複数のモジュールヒータの各々は、前記電気抵抗トレースを覆い前記電気抵抗トレースを電気的に絶縁するガラス層を含む、
    請求項１３に記載の調理装置。
15. 前記複数のモジュールヒータの各々は、前記蓋が前記閉位置にあるときに前記加熱板の前記調理容器と反対側の内面に配置されている、
    請求項１２に記載の調理装置。
16. 前記複数のモジュールヒータの各々は、前記加熱板と反対側の前記セラミック基板の外面上に配置された前記電気抵抗トレースを含む、
    請求項１２に記載の調理装置。
17. 前記複数のモジュールヒータは、前記加熱板の表面上で互いに離隔されている、
    請求項１２に記載の調理装置。
18. 前記複数のモジュールヒータは、前記加熱板の中心の周りに間隔を置いて配置されている、
    請求項１７に記載の調理装置。
19. 前記複数のモジュールヒータは、電気的に直列に接続されている、
    請求項１２に記載の調理装置。
20. 前記複数のモジュールヒータは前記蓋が前記閉位置にあるときに、前記調理容器の前記開口部を覆う前記蓋の前記表面上の温度勾配を最小化するように配置されている、
    請求項１２に記載の調理装置。
    

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