JP2024513133A

JP2024513133A - ヒーター

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Publication number: JP2024513133A
Application number: JP2023561881A
Authority: JP
Inventors: ジェームズクロフォードカイル; クリストファーフォーブズアンドリュー; ニコラスエドワーズロバート; セバートモーリスシェルトンエドワード
Original assignee: ダイソン・テクノロジー・リミテッド
Priority date: 2021-04-08
Filing date: 2022-04-01
Publication date: 2024-03-21
Also published as: WO2022214792A1; GB202104985D0; AU2022252970A1; CN117280866A; EP4320994A1; GB2605626A; KR20230167764A

Abstract

第１の表面及び第２の表面を有するセラミックブロックと、セラミックブロック内に形成された少なくとも１つのヒータートレースと、少なくとも１つのヒータートレースをＰＣＢ（プリント回路基板）に電気的に接続するためのコネクタとを含むヒータークーポンが開示される。コネクタの一端をヒータークーポンに接続し、他端をＰＣＢに接続してもよい。コネクタは、ヒータークーポンとＰＣＢとの間の直接接続を提供してもよい。コネクタは、セラミックブロックの第１表面に対して接続するための第１接続アームと、セラミックブロックの第２表面に対して接続するための第２接続アームとを含んでもよい。

Description

本発明は、ヒーターに関し、特に、ヘアケア器具のような携帯型器具に使用するのに適したセラミックヒータークーポンを有するヒーターに関する。

ヒーターは、絶縁性の土台の周囲に巻かれた抵抗ワイヤの形態とすることができる。代替タイプのヒーターは、カプトンなどのポリアミドシートに印刷されたヒータートラック、又はタングステンなどの導電性材料から作られたトレースで形成された埋め込みヒータートラックを有するセラミックヒータークーポンを使用することができる。セラミックヒータークーポンからの熱を放散させるために、冷却フィンを設けてもよい。

セラミックヒータークーポンに入ったり、セラミックヒータークーポンから出たりする電気的接続には、トレースをライブワイヤ及びニュートラルワイヤに電気的に接続することが含まれる。これを実現する１つの方法は、ヒータークーポンの表面からトレースの深さまでビアを形成し、ビアをはんだで埋めた後、ワイヤの端部に接続することである。このような表面に設けられる電気的接続部は、ヒータークーポンの表面から飛び出て取り付けられているため、損傷する危険性がある。

本発明は、上述の問題を軽減するヒータークーポンとの電気的接続を提供しようとするものである。

本発明は、第１の表面及び第２の表面を有するセラミックブロックと、セラミックブロック内に形成された少なくとも１つのヒータートレースと、少なくとも１つのヒータートレースを外部ワイヤに電気的に接続するためのコネクタとを含むヒータークーポンを提供し、コネクタは、セラミックブロックの第１の表面に対して接続するための第１の接続アームと、セラミックブロックの第２の表面に対して接続するための第２の接続アームとを含む。

セラミックブロックの厚さにわたって接続するコネクタを有することで、安定的で強固な接続点が得られる。

コネクタはセラミックブロックの端部に設けてもよい。コネクタを端部に設けると、コネクタがセラミックブロックと揃い、より強固な接続が可能になり、流体流路内で使用されるヒーターでは、ヒーターの一端から他端へと流れる流体に対する妨害が少なくなる。

セラミックブロックは、セラミック材料の複数の層から形成してもよい。このようなセラミック層は、例えばテープキャスティングによって製造されるシートであってもよい。セラミック材料が焼結前のとき、個々のシートが形成され、それが互いに積み重ねられてブロックが製造される。少なくとも１つのヒータートレースは、タングステン又はタングステンとセラミック材料の混合物などの導電性材料から形成される。少なくとも１つのヒータートレースは、セラミックブロックを形成するセラミックシートの層の１つにスクリーン印刷されてもよい。このようにして、少なくとも１つのヒータートレースはセラミックブロック内に埋め込まれ、セラミックブロックが焼結されると、その中に一体的に形成される。

第１の接続アーム及び第２の接続アームのうちの１つ以上は、ヒータークーポンの厚さ内に凹んでいてもよい。セラミックブロックは、第１の接続アームを収容するための第１の凹部と、第２の接続アームを収容するための第２の凹部とを備えていてもよい。第１の凹部は第１の表面から延びていてもよく、第２の凹部は第２の表面から延びていてもよい。

第１の凹部は、少なくとも１つのヒータートレースがコネクタ、特に第１の接続アーム又は第２の接続アームに露出するような深さであってよい。この実施形態では、第１の接続アーム及び第２の接続アームの両方がセラミックブロックとの機械的接続を形成する一方で、第１の接続アーム又は第２の接続アームのいずれか一方のみが、少なくとも１つのヒータートレースとの電気的接続を形成する。

第１の凹部は壁とタブを有してもよく、ここで、壁はセラミックブロック内の凹部の深さを規定し、かつ、タブの領域を画定し、タブは第１の接続アームを取り付けることができる表面を提供する。第１の凹部は、第１の表面からヒータートレースまで延びていてもよい。

第２の凹部は壁とタブを有してもよく、ここで、壁はセラミックブロック内の凹部の深さを規定し、かつ、タブの領域を画定し、タブは第２の接続アームを取り付けることができる表面を提供する。第２の凹部は、第２の表面からヒータートレースまで延びていてもよい。

第１の凹部が第１の表面から延びていて、ヒータートレースが第１の接続アームに露出している場合、第１の接続アームは、セラミックブロックとコネクタ及び外部ワイヤとの間の機械的及び電気的接続の両方を提供する。第２の接続アームは機械的接続のみを提供する。

少なくとも２つのコネクタが設けられてもよく、少なくとも２つのコネクタは互いに電気的に絶縁されていてもよい。

コネクタは、第１の接続アームと第２の接続アームの両方に接続されたはんだカップをさらに含んでいてもよい。はんだカップは、外部ワイヤをコネクタに取り付けるために設けられる。

ヒータークーポンは、セラミック材料の複数の層から形成され、テープキャスティングされた後、積層して焼結前のクーポンを形成してもよい。複数の層が焼結前の状態である間に、各層は所望のサイズ及び形状にトリミングされ、これには、接続アームをセラミックブロックに凹んだ状態で配置するためのカットアウト又は凹部が含まれる。ヒータークーポンはさらに、セラミックブロック上に追加されるコーティング層を含む。このようなコーティング層には、例えば、金属化層やブレージングフィラーの層が含まれる。

少なくとも１つのヒータートレースは、３つのヒータートレースであってもよい。３つのヒータートレースは同じ平面に設けることができ、一実施形態では、３つのヒータートレースは同様の経路をたどる。この実施形態では、３本のヒータートレースは、セラミックブロックに主たるライブワイヤ接続を提供する１つの共通コネクタから延びてもよく、その後、外部ワイヤにも接続する個々のニュートラルコネクタまで延びてもよい。このように、セラミックブロック上の４つの接続点と４つのコネクタを使用して、３つのヒータートレースが提供される。ライブコネクタはニュートラルコネクタより大きい可能性がある。各ヒータートレースに３つの独立したニュートラルコネクタがあるため、各ヒーターはそれぞれ独立に制御され、温度設定の幅を持たせることができる。

３つのヒータートレースは、セラミックブロックの第１の縁部に隣接するセラミックブロックの第１の端部から遠位端に向かって延びており、その後、セラミックブロックの第２の縁部に達するまでこのパターンを何回か繰り返して第１の端部に向かってループを形成して戻る。この実施形態では、ライブコネクタと３つのニュートラルコネクタはすべてセラミックブロックの第１の端部に配置されている。

少なくとも２つのコネクタを設けてもよく、任意で各コネクタを互いに電気的に絶縁させてもよい。セラミックブロックは、少なくとも２つのコネクタの間に厚さ方向のスロットを設けてもよい。厚さ方向の凹みスロットは、第１の表面から第２の表面まで延びている。厚み方向のスロットは、コネクタ全体の電気的絶縁を可能にする。厚み方向のスロットによって、スロットの側部、コネクタ、及びセラミックブロックに電気的に接続する外部ワイヤの上にヒートシュリンクを取り付けることができる。

０Ｖ接続では、電気的絶縁材料でより広い面積を覆うことができるように、厚み方向のスロットを大きくしてもよい。これにより、ゴミの侵入の可能性が最小化され、温度検知の精度が確保される。

セラミックブロックはさらに、ＲＴＤ（抵抗温度検出器）のような一体型温度センサを含んでもよい。ＲＴＤはセラミックブロック内の温度を測定する。ＲＴＤは、タングステン又はタングステンとセラミックの混合物などの導電性材料から形成される。ＲＴＤはセラミックブロックの実質的にすべての領域をカバーし、ヒータートレースとは異なる経路をたどってもよい。一例として、ＲＴＤは、２つの実質的に類似したブロックの蛇行トレーシングから形成される。

セラミック材料は誘電体であるため、温度によって抵抗率が変化する。このことは、一体型熱センサによる測定値に影響を与える可能性がある。セラミック材料の誘電特性は改善できる。つまり、材料の選択及びヒータークーポンの焼結前状態から焼結状態への加工を通じてヒータークーポンを最適化することで、セラミック材料の誘電特性を一定に近づけることができる。代替的又は追加的に、セラミックブロック内に接地シールド層を設けてもよい。接地シールド層は、セラミック材料の層の上にスクリーン印刷される別のトレースであり、これは０ボルト電源に接続され、少なくとも１つのヒータートレースとＲＴＤの間に配置される。接地シールドは、温度上昇に伴ってセラミックブロックを通過するリーク電流が、ＲＴＤによって記録される温度に影響を与えるのを防ぐ機能を持つ。

セラミックブロック内に一体型熱センサを形成してもよい。一体型熱センサは、さらに設けられたコネクタを介して外部ワイヤに接続されてもよい。さらに設けられたコネクタは、セラミックブロックの第１の表面に対して接続するための第１の接続アームと、セラミックブロックの第２の表面に対して接続するための第２の接続アームとを含んでいてもよい。セラミックブロックは、さらに設けられたコネクタの第１の接続アームを収容するための第３の凹部と、さらに設けられたコネクタの第２の接続アームを収容するための第４の凹部とを有することができる。

第３の凹部は壁とタブを有し、ここで、壁はセラミックブロック内の凹部の深さを規定し、かつ、タブの領域を画定し、タブはさらに設けられたコネクタの第１の接続アームを取り付けることができる表面を提供する。第４の凹部は、第２の表面からヒータートレースの層まで延びていてもよい。さらに設けられたコネクタの第１の接続アームは、ヒータートレースがスクリーン印刷されたセラミック層と機械的に接続するが、第３の凹部は、ヒータートレースへのアクセスを提供せず、ヒータートレースを露出させない。

第４の凹部は壁とタブを有してもよく、ここで、壁はセラミックブロック内の凹部の深さを規定し、かつ、タブの領域を画定し、タブはさらに設けられたコネクタの第２の接続アームを取り付けることができる表面を提供する。第４の凹部は、第２の表面から延びていてもよく、一体型熱センサは、さらに設けられたコネクタの第２の接続アームに露出される。第４の凹部は第２の表面から延びていてもよく、この例では、一体型熱センサは、第２の接続アームに露出している。この場合、第１のコネクタが機械的支持を提供し、第２のコネクタが機械的支持と一体型熱センサと外部ワイヤとの電気的接続を提供する。一体型熱センサを使用する場合、電源は３～５Ｖ程度の低電圧であるため、低電圧入力と０Ｖの２つのコネクタがさらに必要となる。

セラミックブロックが絶縁体であるのに対し、接続部は導電性材料で作られているため、ヒータークーポンが加熱されると、両者の熱容量が異なるために熱不整合が生じる。コネクタにかかる応力を緩和するために、ストレインリリーフを設けてもよい。ストレインリリーフは、コネクタのセラミックブロックに接続する部分に関連する。多くの異なるオプションが使用可能であるが、ヒータークーポンと各接続アームとの接触断面積を小さくするという原理は同じである。一実施形態では、接続アームは、ヒータークーポンに接続する中央凹部を有する概ね長方形の形状からなる。別の実施形態では、接続アームは、ヒータークーポンに接続する部分にフック形状のプロファイルを有する。

この例では、コネクタはブレージングによって取り付けられるため、少なくとも接続部では、金属化層の上にブレージングフィラーが塗布される。ヒータークーポンによって発生する熱を分散させるために金属冷却フィンが追加される実施形態では、ヒータークーポンはさらに、第１の表面及び第２の表面の１つ以上の表面にわたって冷却フィンを取り付けるために、金属化層の上に塗布されるブレージングフィラーの層を含む。コネクタと冷却フィンの両方のためのブレージング層は、有利には１つの工程で提供される。

第１の接続アームと第２の接続アームは、ストレインリリーフ部を含んでもよい。

説明したようなヒーターは、ヘアドライヤー、ヘアスタイラー、又は他の加熱式ヘアケア器具などのヘアケア器具に使用することができる。

第２の態様によれば、第１の表面及び第２の表面を有するセラミックブロックと、セラミックブロック内に形成された少なくとも１つのヒータートレースと、少なくとも１つのヒータートレースをＰＣＢ（プリント回路基板）に電気的に接続するためのコネクタとを含むヒータークーポンが提供される。

コネクタの一端をヒータークーポンに接続し、他端をＰＣＢに接続してもよい。

コネクタは、ヒータークーポンとＰＣＢとの間の直接接続を提供してもよい。

コネクタは、セラミックブロックの第１の表面に対して接続するための第１の接続アームと、セラミックブロックの第２の表面に対して接続するための第２の接続アームとを含んでよい。

コネクタを、セラミックブロックの端部に配置してもよい。

セラミックブロックは、セラミック材料の複数の層から形成されてもよい。

少なくとも１つのヒータートレースは、セラミックブロックを形成するセラミックシートの層の１つにスクリーン印刷されてもよい。

セラミックブロックは、第１の接続アームを収容するための第１の凹部と、第２の接続アームを収容するための第２の凹部とを備えていてもよい。

第１の凹部は壁とタブを有してもよく、ここで、壁はセラミックブロック内の凹部の深さを規定し、かつ、タブの領域を画定し、タブは第１の連結アームを取り付けることができる表面を提供する。第１の凹部は、第１の表面からヒータートレースまで延びていてもよい。

第１の凹部と第２の凹部は、実質的に同じ深さ及び面積であってもよい。

少なくとも２つのコネクタが設けられ、少なくとも２つのコネクタは互いに電気的に絶縁されていてもよい。

セラミックブロック内に一体型熱センサが形成されていてもよい。一体型熱センサは、さらに設けられたコネクタを介して外部ワイヤに接続されてもよい。

第２の凹部は、第２の表面から前記一体型熱センサまで延びていてもよい。

セラミックブロックは、さらに設けられたコネクタの第１の接続アームを収容するための第３の凹部と、さらに設けられたコネクタの第２の接続アームを収容するための第４の凹部とを備えてもよい。

第３の凹部は壁とタブを有してもよく、ここで、壁はセラミックブロック内の凹部の深さを規定し、かつ、タブの領域を画定し、タブはさらに設けられたコネクタの第１の接続アームを取り付けることができる表面を提供する。

第４の凹部は、第１の表面からヒータートレースの層まで延びていてもよい。

第４の凹部は壁とタブを有してもよく、ここで、壁はセラミックブロック内の凹部の深さを規定し、かつ、タブの領域を画定し、タブはさらに設けられたコネクタの第２の接続アームを取り付けることができる表面を提供する。

第４の凹部は、第２の表面から延在し、一体型熱センサは、さらに設けられたコネクタの第２の接続アームに露出される。

次に、本発明を、添付図面を参照して例示的に説明する。

図１ａは、筐体内のヒーターの等角図であり、図１ｂは、図１ａの等角図を分解した部品で示す。図２ａは、ヒータークーポンの等角図であり、図２ｂは、図２ａの等角図を分解した部品で示す。図３は、ヒータークーポン内の層の例を示す。図４は、ヒータークーポンのための代替的な積み上げを示す。図５ａ及び５ｂは、冷却フィンをヒータークーポンに取り付ける方法を示す。図６は、本発明によるヒーターを使用できるヘアドライヤーを示す。図７ａは、ヒーター及びコネクタの側面図であり、図７ｂは、いくつかの特徴を除去した図７ａの拡大部分である。図８は、ヒータークーポンに接続されたコネクタの等角図である。図９は、ヒータークーポンとの接続に使用されるコネクタを示す。図１０は、ヒータークーポンとの接続に使用される代替コネクタを示す。図１１ａは、ヒータークーポンとの接続に使用される第３のコネクタを示し、図１１ｂは、ヒータークーポンに接続された第３のコネクタを示し、図１１ｃは、ＰＣＢに直接接続された第３のコネクタを示す。図１２は、ＲＴＤトレースの例を示す。図１３は、ヒータートレースの例を示す。

図１及び図２は、筐体３０内に収容されたヒーター１０を示す。ヒーター１０は、ヒータークーポン２０と複数の冷却フィン１２とを含む。図示されているように、ヒータークーポン２０は、セラミック材料の複数の層を１つずつ積み重ねた平らなアーチ形状の物品であり、第１の表面２２と第２の表面２４との間に厚さｔのヒータークーポン２０を形成する。積層配置の具体例については、図３及び図４に関連して説明する。

冷却フィン１２は、第１の表面２２と第２の表面２４の両方に取り付けられ、そこから直交して延びている。この実施例では、冷却フィン１２は金属シートからプレス成形され、ブレージングペースト又はフィラー２４８を用いてヒータークーポン２０の金属化表面２２ａに溶着される。この実施例の冷却フィン１２は、アーチ形状のヒータークーポン２０のカーブに沿うように曲げられているが、ヒータークーポンの形状が矩形であれば、冷却フィンは直線でもよい。

次に図３及び図４を参照して、ヒータークーポン２０、１００の構造の例について説明する。第１の実施形態は、ヒータースタックを形成するために積層されている、焼結前のセラミック材料からなる１１個の層１４を含む。このヒータースタックはその後焼結されてヒータークーポンを形成する。セラミック材料は、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化ケイ素、又は他の適切なセラミック材料であってもよく、要求される特性に応じて材料の混合物を含んでもよい。ヒータークーポン２０内には、ヒーター１０の要素である抵抗トレース２６があり、エネルギーが供給されると発熱し、この熱はヒータークーポン２０と冷却フィン１２内に放散される。抵抗トレース２６は、タングステン又はタングステンとセラミック材料の混合物などの導電性材料の連続したトラックであり、ヒータースタック内のセラミック層の上にスクリーン印刷することができる。

有利なことに、ヒータークーポン２０は、タングステン又はタングステンとセラミック材料の混合物などの導電性材料の別の連続したトラックからなるＲＴＤ２８などの一体型の熱安全装置も収容し、セラミック層の１つの上に再びスクリーン印刷される。ヒータークーポン内の温度は、ヒータークーポン２０内の温度変化に伴うＲＴＤ２８の抵抗値の変化から推測することができる。あるいは、ヒーター周辺の空気温度を測定する、外部に取り付けられた熱安全装置を使用してもよい。

抵抗トレース２６又はＲＴＤ２８を有するセラミック層には、露出した部分がある。そのような部分の１つが図３及び図４に示されており、露出した部分は、抵抗トレース２６又はＲＴＤ２８とコネクタ６０との電気的接続を可能にするタブ８０を形成する。

ヒータークーポンの温度が上昇すると、セラミック材料の誘電特性により、セラミックの絶縁性が低下するため、ヒータークーポンを介した漏れ電流が発生する可能性がある。これは、ＲＴＤから推測される温度の読み取りに影響する可能性があるため、状況によっては、抵抗トレース２６とＲＴＤ２８の間のヒータースタック内に接地面３２が配置される。接地面３２は、ヒータークーポン内のセラミック層の表面上に延びるトレースで、０Ｖ接続に接続されている。図３に示す実施例では、ヒータークーポン１０は、４つのテープキャスティングされた窒化アルミニウムの層１４と、上面に抵抗トレース２６を有する第５の層と、さらに２つのテープキャスティングされた窒化アルミニウムの層１４と、上面に接地面３２と下面にＲＴＤ２８を有する第８の層と、それに続くさらに３つのテープキャスティングされた窒化アルミニウムの層１４とから構成されている。

第２の実施例を図４に示す。この例では、使用する材料の組成を最適化することでセラミック材料の誘電特性が改善されており、ヒータークーポン１００におけるテープキャスティングされた窒化アルミニウムの厚い層が少なく、接地面がない。この例では、ヒータークーポン１００は、１つのテープキャスティングされた窒化アルミニウムの層１４ａ、上面に抵抗トレース２６を有する第２の層、さらに２つのテープキャスティングされた窒化アルミニウムの層１４、下面にＲＴＤ２８を有する第５の層、及びさらに１つのテープキャスティングされた窒化アルミニウムの層１４から構成されている。

厚さの制御が容易であり、焼成又は焼結してヒータークーポン２０、１００を形成する前に、焼結前のセラミックをサイズ及び形状に合わせて切断し、積層してヒータースタックを形成することができるため、テープキャスティングが可能な材料の使用が好ましい。

図５ａ及び図５ｂを参照して、冷却フィン１２の取り付け方法について説明する。わかりやすくするために、図面には片側のみが示されている。ヒータークーポン２０と金属冷却フィンは容易には接着しないが、ヒータークーポンからフィンを通ってヒーター周囲の空気中への熱伝達を可能にするには、良好な接着が必要である。これを容易にするため、ヒータークーポン２０は、金属又は金属とセラミック混合物を第１の表面２２及び第２の表面２４に塗布することによって金属化される。例えば、主成分が窒化アルミニウムである、窒化アルミニウムとタングステン又はモリブデンの混合物を含む第１の金属化表面４０と、主成分がタングステン又はモリブデンである、窒化アルミニウムとタングステン又はモリブデンの混合物を有する第２の金属化表面４２を有する２層システムなどがある。あるいは、図５ｂに示すように、単一の金属化層２４４を使用することもできる。

金属化の後、第１の表面２２と第２の表面２４は、例えば、ニッケルボロンコーティング２４６でメッキされ、その後、冷却フィン１２をヒータークーポンの外面に取り付けることができるようにブレージングフィラー２４８が塗布される。その後、ヒーター１０全体に耐食性のためのオーバーメッキを施すか、ヒータークーポン２０に取り付ける前に冷却フィン１２にメッキを施すことができる。ブレージングフィラーの例としては、ＭｏｒｇａｎＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ社のＮｉｃｕｓｉｌがあるが、当業者であれば、他の適切な材料にも気づくだろう。

次に図６を参照すると、ヒーター１０を組み込んだヘアドライヤー１００が示されている。ヘアドライヤー１００は、流体入口１４０を含む第１の端部１１２と、さらなるハウジング１２０に接続される第２の端部１２４とを有するハンドル１１０を含む。電力は、ケーブル５０を介してヘアドライヤー１００に供給される。ヘアドライヤー１００からのケーブル５０の遠位端には、プラグ（図示せず）が設けられており、このプラグが主電源又はバッテリーパックへの電気的接続を提供してもよく、例えば、ヘアドライヤーとプラグ又はバッテリーパックとの間のケーブルに電子制御ボックスが配置されていてもよい。あるいは、プラグは特定の電子部品を含んでいてもよい。流体入口１４０は、２層又は３層の濾過部を含むフィルタリングシステムを備える。この実施例では、フィルタリングシステムの外層は、取り外し可能なフィルターグリル１４２によって形成されている。

ハンドル１１０は外壁１１６を有し、この実施例ではフィルターグリル１４２の外面と外壁１１６は同じ直径を有するので、ハンドルのプロファイルはハンドル１１０の第１の１１２から第２の端部１１４まで一定である。あるいは、フィルターグリル１４２は、より多くのフィルター媒体を備えられるように、ハンドル１１０よりも大きな直径を有してもよい。これは、ヘアドライヤーがサロンなどで頻繁に使用される場合に特に有効である。フィルターグリル１４２は、いくつかの行及び／又は列をなして延びる開口１４６のアレイと、フィルターグリル１４２の外面から径方向内方に延びる端壁１４８とからなる。ケーブル５０は、端壁１４８の開口１５０を通ってヘアドライヤーに入る。ケーブル５０は端壁１４８のほぼ中央に位置するので、ハンドル１１０の中心から延びる。

フィルターグリル１４２は、毛髪及び他の異物がヘアドライヤーの流体流路１６０に入るのを防ぐのに役立ち、粗いフィルタリング段階を提供する。開口部１４６は、約２．８ｍｍ（２８００ミクロン）の直径を有する。

流体入口１４０の上流には、ファンユニット７０が設けられている。ファンユニット７０はインペラとモーターを含む。ファンユニット７０は、流体入口１４０に流体を引き込み、その流体は流体入口１４０からヒーター１０の周りに延びる流体流路１６０を通り、ファンユニットによって引き込まれた流体が流体流路１６０から出るところに位置するさらなるハウジング１２０から流体出口１７０へと向かう。流体流路１６０は非線形であり、ハンドル１１０を通って第１の方向に流れ、さらなるハウジング１２０を通って第１の方向に対して角度をなす第２の方向に流れる。さらなるハウジング１２０は湾曲しており、この例では流体出口１７０は流体入口１４０に直交している。さらなるハウジング１２０内で、流体流路は９０°向きを変えている。

この実施形態におけるヒーター１０は、さらなるハウジング１２０内に配置されるが、当業者には理解されるように、ヒーターは、代替的にハンドル内に配置され得る。流体流路は、任意の角度で向きを変えることも、実際に直線状にすることもできるが、９０°は、出口が自然に使用者の頭の方を向くので、使用者にとって便利であることがわかる。

ケーブル５０は、ヘアドライヤー１００に電力を供給し、配線ハーネス４０は、ケーブルからヘアドライヤー１００内のワイヤガイド４２を通ってファンユニット７０及びヒーター１０に向かって延びている。配線ハーネス４０内では、一対のワイヤがファンユニット７０のために設けられ、４本のワイヤがヒータートレース２６のために設けられ、２本のワイヤがＲＴＤトレース２８のために設けられる。ハンドル１１０は、外壁１１６内の流体入口１４０からハンドル１１０の第２の端部１１４まで延びる内壁１１８を含む。内壁１１８は、ワイヤガイド４２を保持し、配線ハーネス４０をケーブルから内壁１１８の外面まで配線し、そこで配線ハーネス４０が分割され、異なる機能のためのワイヤが内壁１１８と外壁１１６との間で内壁１１８に沿って、内壁１１８の周りに配線される。

ヒーター１０の場合、ヒータートレース配線４４は、内壁１１８と外壁１１６の間を延び、ファンユニット７０を通過して、その後、内壁１１８の開口部が流体流路１６０へのアクセスを提供する。ゴム製グロメット４６がヒータートレース配線４４と開口部の周囲をシールし、内壁１１８と外壁１１６の間の空間と流体流路１６０との間を流体が移動するのを防ぐ。また、ＲＴＤ配線４８も、内壁１１８と外壁１１６の間を延び、ファンユニット７０を通過して、その後、内壁１１８の第２の開口部が流体流路１６０へのアクセスを提供する。ゴム製グロメット５２がＲＴＤ配線４８と開口部の周囲をシールし、内壁１１８と外壁１１６の間の空間と流体流路１６０との間を流体が移動するのを防ぐ。ワイヤガイド（図示せず）が内壁１１８の外面に成形され、ヘアドライヤー内の配線を位置決めして案内する。

ヒータートレース配線４４は、コネクタ６０を介してヒータークーポン２０に接続され、これらは特に図７ａ、図７ｂ及び図９を参照して説明される。コネクタ６０は、ヒータートレース配線４４のワイヤ４４ａ、４４ｂを受け入れて保持するためのはんだカップ６２、ヒータークーポン２０に接続するための第１の接続アーム６４と第２の接続アーム６６の３つの部分を有する。第１の接続アーム６４と第２の接続アーム６６は、それらの間にヒータークーポン２０を挟み込むように設計されている。したがって、各コネクタ６０は、ヒータークーポン２０に対する機械的な鍵を提供する。

ヒータークーポン２０は、焼結前の状態で所望の輪郭及び形状に切断されたセラミック層のスタックから形成される。各コネクタ６０がヒータークーポン２０に固定される部分には、一対のタブ８０が設けられる。タブは層を切り取ることで形成され、タブ８０と表面は関連する層を露出させる。タブ８０の位置とヒータークーポンの第１の表面２２又は第２の表面２４の間にあるセラミック層は、一対の凹部８２を形成するタブの位置で切り取られ、これによりヒータークーポンの端部に一対のタブ８０が露出する。凹部８２は、セラミックブロック内の凹部の深さを定義し、タブ８０の領域を画定する壁によって画定され、タブは接続アームを接続できる表面を提供する。第１の接続アーム６４及び第２の接続アーム６６は、凹部８２内に適合する大きさであり、第１の接続アーム６４及び第２の接続アーム６６は、ヒータートレース２６に電気的に接続するために、一対のタブ８０に沿って凹部８２内にスライドすることができる。セラミックの各層は、クッキーカッターのような工具によって必要な形状に切断される。

この例ではヒータークーポン内に３つのヒータートレースがあるため、ヒータートレース配線４４には４本のワイヤがある。すべての３つのヒータートレース２６ａ、２６ｂ、２６ｃは、同じセラミック層にスクリーン印刷され、ヒータークーポン２０への共通のライブワイヤ４４ｂを共有し、ヒータークーポンは、３つのニュートラルワイヤ４４ａへの接続を可能とするために、それぞれの遠位端に個別のニュートラルワイヤ接続を有する。ヒータートレース２６ａ、２６ｂ、２６ｃはすべて、ヒータークーポンの周囲で共通の経路をたどり、タングステンなどの金属元素とヒータークーポンで使用されるセラミック材料との混合物をスクリーン印刷することによって形成される。ヒータートレース配線４４と抵抗トレース２６との間の接続は、パッド１２６を介して行われる。パッド１２６は、配線４４と抵抗トレース２６との間の良好な電気的接続を可能にするために、それぞれの凹部８２によって画定されたタブ８０を埋めるように構成された抵抗トレース材料の拡張領域である。

ヒータートレースは同じセラミック層にスクリーン印刷する必要はなく、温度要件に応じてヒータートレースの数を増やすことも減らすこともでき、異なる層の上に形成されるいかなるトレースの組み合わせも可能である。この実施形態では、すべてのヒータートレースを単一のセラミック層に形成することで、単一のライブワイヤがケーブル５０から製品を通って配線され、ヒータークーポン２０内で分割されるため、配線ハーネスが簡素化される。

図１２を参照すると、ヒータートレース２６は、タブ８０の位置に対応する第１のパッド１２６を有する。この第１のパッド１２６は、コネクタ６０を介してヒーターのライブワイヤ４４ｂのための接続領域を提供する。第１のパッド１２６は、コネクタ６０に接続するための凹部８２内に外面として露出している。第１のパッド１２６は、３つの実質的に類似したトレース２６ａ、２６ｂ、２６ｃに分岐し、これらはヒータークーポン２０を通る蛇行経路をたどり、各々がそれぞれのトレース２６ａ、２６ｂ、２６ｃに対応する第２、第３及び第４のパッド１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃに至り、各々がヒータークーポン２０のそれぞれのタブ８０と揃うように、コネクタ６０への接続のために露出される。第２、第３及び第４のパッド１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃはそれぞれ、コネクタ６０を介して、３つのニュートラルワイヤ４４ａのうちの１つに接続する。このように、四対のタブ８０が、抵抗トレース２６のためにヒータークーポン２０に設けられている。

一対のタブ８０の一方は、それぞれの凹部８２内にパッド１２６、１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃを露出させ、したがって、コネクタ６０の第１の接続アーム６４又は第２の接続アーム６６のいずれかが抵抗トレース２６に接続する。第１の接続アーム６４又は第２の接続アーム６６の他方は、セラミッククーポンの他方の表面から延び、タブ８０として形成された露出したセラミック材料に接続する対応する凹部８２内にある。したがって、一方のアームが電気的接続を提供し、両方がヒータークーポン２０とコネクタ６０との間の機械的接続を提供する。

ヒータートレース２６へのすべての電気的接続は、第１の接続アーム６４又は第２の接続アーム６６の一方によって行われる。一対のタブ８０の他方には、金属コネクタとセラミックヒータークーポン２０との機械的接続を容易にするブレージングパッド（図示せず）が設けられている。ブレージングパッドは、凹部８２内に収まる大きさであり、ヒータートラック２６及びＲＴＤ２８と同じ材料で形成されている。理想的には、ブレージングパッドは、ヒータートラック２６及びＲＴＤ２８と同時に、関連するセラミック材料の層の上にスクリーン印刷される。ブレージングパッドは離れており、電気的接続を提供しない。

図１１を参照して、ＲＴＤ２８の詳細について説明する。ＲＴＤ２８は抵抗トレースであり、ヒータートレース２６と同じ組成にすることも、セラミックとタングステンの割合を変えることもできる。ＲＴＤ２８は、ヒータートレース２６と同じ方法でセラミック材料の層の上にスクリーン印刷され、この層はヒータースタック内でヒータートレース２６とは異なる位置に配置される。理想的には、ＲＴＤ２８は、ヒータークーポン２０の断面の実質的にすべてをカバーする。これにより、ヒータークーポン２０内に温度ホットスポットがあっても、ＲＴＤ２８によって確実にとらえられる。この実施例では、ＲＴＤ２８は、ヒータートレース２６とは異なるパターンを有している。電力は、ライブワイヤ４８ｂと０Ｖワイヤ４８ａからなるＲＴＤ配線４８を介してＲＴＤ２８に供給される。ＲＴＤ２８は、第１のＲＴＤパッド１２８と第２のＲＴＤパッド１２８ａを含み、ここからＲＴＤ配線４８への接続が行われる。第１のＲＴＤパッド１２８及び第２のＲＴＤパッド１２８ａは、コネクタ６０に接続するために露出しており、それぞれが凹部８２及びそれぞれの一対のタブ８０と揃っている。

この実施形態では、ヒータートレース２６は、ヒータークーポン２０の第１の表面２２に関して露出しており、したがって、電気的接続は、第１の接続アーム６４を介して行われる。有利なことに、ＲＴＤ２８は、ヒータークーポン２０の第２の表面２４に関して露出しているため、第２接続アーム６６を介して電気的に接続される。ヒータートレース２６とＲＴＤ２８の両方に対して、第１の接続アーム６４と第２の接続アーム６６の両方が、コネクタ６０とヒータークーポン２０の間の機械的接続を提供する。ＲＴＤパッド１２８、１２８ａをヒータートレースパッド１２６、１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃとは異なる表面に露出させることは、ヒータークーポン２０のそれぞれの面において、凹部を均一な深さにできることを意味する。第１の表面２２における凹部は、第２の表面２４における凹部と異なる厚さであってもよいし、実質的に同じ深さであってもよい。これは、すべてのコネクタ６０が、お互いに、さらにはヒータークーポン２０に対して揃っているいることを意味する。すべてのタブ８０及び凹部８２は、電気的絶縁を提供するためにヒータースタックの厚さ方向の全ての部分を間に挟んで、ヒータークーポン２０の一端に沿って間隔を置いて配置される。

コネクタ６０の例を図９、図１０及び図１１に示す。大別して２種類ある。図９及び図１０において、コネクタ６０は、一端がヒータークーポン２０に取り付けられ、他端がワイヤ４４、４８に取り付けられるように設計されている。これらのコネクタ６０はいずれも、はんだカップ６２を有し、このはんだカップ６２は、はんだカップ６２から概ね対向する側面から延びる第１の接続アーム６４及び第２の接続アーム６６に接続され、これらの間に隙間６８を形成している。隙間６８は、第１の接続アーム６４及び第２の接続アーム６６の長さに沿って延び、コネクタ６０がヒータークーポン２０に取り付けられたときに、ヒータークーポン２０、特にタブ８０が配置され得る空間を形成する。

それぞれのタブ８０の周囲に形成された凹部８２は、第１の接続アーム６４又は第２の接続アーム６６を収容する大きさである。第１の接続アーム６４及び第２の接続アーム６６は、それぞれ第１の表面２２及び第２の表面２４と面一であるか、又は図８に示すように厚さｔのヒータークーポン２０内に凹んでいる。

コネクタ６０は、配線ハーネスとヒータークーポン２０との間の回路の一部を形成するため、金属製である。セラミック材料は熱膨張率が低く、これによりヒーター１０が加熱される際の熱不整合が低減されるため、金属は熱膨張率の低いものが選択される。コバール（Ｋｏｖａｒ）のような金属が適しており、当業者であれば他の適切な金属材料にも気づくだろう。熱不整合が低減されても、コネクタ６０はセラミックヒータークーポン２０よりも膨張する。このため、コネクタ６０に、ストレインリリーフ部１６８ａ、１６８ｂを設けてもよい。ストレインリリーフ部１６８ａ、１６８ｂは、加熱サイクル中にセラミックヒータークーポン２０に過度なひずみをもたらすことなく、第１の接続アーム６４又は第２の接続アーム６６とタブ８０との間の電気的接続が良好になるように設計されている。ストレインリリーフ部１６８ａの一例は、ヒータークーポン２０に取り付けるコネクタ６０の部分内にカットされた開口部であり、ストレインリリーフ部１６８ｂのもう１つの例は、ストレインリリーフ機能を提供するフックの一部として形成された空洞を有するフックとして接続部を形成することである。コネクタ６０とヒータークーポン２０の間の重なり部分の断面全体をカバーしないが、それぞれが十分な機械的及び電気的接続を維持する。

第２のタイプのコネクタ６０’は、ＰＣＢ９２におけるレセプタクル９０に直接接続することであり、その結果、はんだカップ６２の代わりに、コネクタ６０’は、第１の接続アーム６４及び第２の接続アーム６６から遠位端２６２まで延びるシャフト６２’を有する。図１１ｂ及び図１１ｃを参照すると、第１の接続アーム６４及び第２の接続アーム６６は、ヒータークーポン２０に形成された凹部内に位置している。この実施例では、第１の接続アーム６４及び第２の接続アーム６６は、第１の表面２２及び第２の表面２４から飛び出ているが、前の実施例のように凹んだ状態とすることも可能である。第１の接続アーム６４及び第２の接続アーム６６はシャフト６２’に接続され、シャフト６２’の遠位端２６２はＰＣＢ９２に取り付けられたレセプタクル９０に収容される。

第１のＲＴＤパッド１２８及び第２のＲＴＤパッド１２８ａは、ヒータートレースパッド１２６、１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃと同様に、いずれもヒータークーポン２０の一方の端部２０ａに配置されている。各パッドは、ヒータークーポン２０の端部２０ａの長さに沿って間隔をあけて配置されている。有利なことに、ＲＴＤパッド１２８、１２８ａは、第１の縁部１３０に隣接して配置され、ヒーターパッド１２６、１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃは、ヒータークーポンの第２の縁部１３２から沿って延びている。これは、ＲＴＤ２８及びヒータートレース２６のための配線が、この器具内で別々のチャネルに配置され、ヒータークーポン２０のそれぞれの縁部に隣接する流体流路１６０から出ることができることを意味する。

各コネクタ６０は、コネクタ６０の長さの少なくとも一部にわたってヒートシュリンク１６２を設けることで、流体流路１６０から電気的に絶縁されている。ヒートシュリンク１６２は、はんだカップ６２の上と、第１の接続アーム６４及び第２の接続アーム６６に少なくとも部分的に沿って取り付けるチューブである。ほとんどのコネクタ６０では、ヒートシュリンク１６２はヒータークーポン２０の端部２０ａに隣接している。ただし、ＲＴＤパッド１２８ａに接続するＲＴＤライブインワイヤ４８ｂの場合、ヒートシュリンクはコネクタ６０ａの遠位端まで延びる。この部位がこの器具の熱安全システムの一部であるところ、流体流路１６０内のゴミがこの接続部の短絡の原因とならないようにするためである。ヒートシュリンク１６２の取り付けを容易にするために、ヒータークーポン２０の端部２０ａは、ヒータークーポン２０が両側でコネクタ６０に対して同じ高さになるように切られている。ＲＴＤライブワイヤ４８ｂの場合、コネクタ６０のいずれかの側でヒータークーポン２０にスロット１６４が形成される。

特定の実施例及び実施形態が説明されてきたが、特許請求の範囲によって規定される本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ得ることが理解されるべきである。

Claims

第１の表面及び第２の表面を有するセラミックブロックと、前記セラミックブロック内に形成された少なくとも１つのヒータートレースと、少なくとも１つのヒータートレースをＰＣＢ（プリント回路基板）に電気的に接続するためのコネクタとを含むヒータークーポン。
前記コネクタは、一端を前記ヒータークーポンに接続し、他端を前記ＰＣＢに接続する、請求項１に記載のヒータークーポン。
前記コネクタは、前記ヒータークーポンと前記ＰＣＢとの間の直接接続を提供する、請求項１又２に記載のヒータークーポン。
前記コネクタは、前記セラミックブロックの前記第１の表面に対して接続するための第１の接続アームと、前記セラミックブロックの前記第２の表面に対して接続するための第２の接続アームとを含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のヒータークーポン。
前記コネクタは、前記セラミックブロックの端部に配置されている、請求項１～４のいずれか１項に記載のヒータークーポン。
前記セラミックブロックが、セラミック材料の複数の層から形成されている、請求項１～５のいずれか１項に記載のヒータークーポン。
前記少なくとも１つのヒータートレースが、前記セラミックブロックを形成するセラミックシートの層の１つにスクリーン印刷されている、請求項１～６のいずれか１項に記載のヒータークーポン。
前記セラミックブロックが、第１の接続アームを収容するための第１の凹部と、第２の接続アームを収容するための第２の凹部とを備える、請求項１～７のいずれか１項に記載のヒータークーポン。
前記第１の凹部が壁とタブを有し、前記壁が前記セラミックブロック内の前記凹部の深さを規定し、かつ、前記タブの領域を画定し、前記タブが前記第１の接続アームを取り付けることができる表面を提供する、請求項８に記載のヒータークーポン。
前記第１の凹部が、前記第１の表面から前記ヒータートレースまで延びている、請求項９に記載のヒータークーポン。
前記第２の凹部が壁とタブを有し、前記壁が前記セラミックブロック内の前記凹部の深さを規定し、かつ、前記タブの領域を画定し、前記タブが前記第２の接続アームを取り付けることができる表面を提供する、請求項９又は１０に記載のヒータークーポン。
前記第２の凹部が、前記第２の表面から前記ヒータートレースまで延びている、請求項１１に記載のヒータークーポン。
前記第１の凹部と前記第２の凹部は、実質的に同じ深さ及び面積である、請求項１０又は１１に記載のヒータークーポン。
少なくとも２つのコネクタが設けられ、前記少なくとも２つのコネクタが互いに電気的に絶縁されている、請求項１～１３のいずれか１項に記載のヒータークーポン。
前記セラミックブロック内に一体型熱センサが形成されている、請求項１～１４のいずれか１項に記載のヒータークーポン。
前記一体型熱センサは、さらに設けられたコネクタを介して外部ワイヤに接続されている請求項１５に記載のヒータークーポン。
前記第２の凹部は、前記第２の表面から一体型熱センサまで延びている、請求項１１に記載のヒータークーポン。
前記セラミックブロックが、前記さらに設けられたコネクタの第１の接続アームを収容するための第３の凹部と、前記さらに設けられたコネクタの第２の接続アームを収容するための第４の凹部とを備える、請求項１５～１７のいずれか１項に記載のヒータークーポン。
前記第３の凹部が壁とタブを有し、前記壁が前記セラミックブロック内の前記凹部の深さを規定し、かつ、前記タブの領域を画定し、前記タブが前記さらに設けられたコネクタの前記第１の接続アームを取り付けることができる表面を提供する、請求項１８に記載のヒータークーポン。
前記第４の凹部が、前記第１の表面から前記ヒータートレースの層まで延びている、請求項１９に記載のヒータークーポン。
前記第４の凹部が壁とタブを有し、前記壁が前記セラミックブロック内の前記凹部の深さを規定し、かつ、前記タブの領域を画定し、前記タブが前記さらに設けられたコネクタの前記第２の接続アームを取り付けることができる表面を提供する、請求項１９又は２０に記載のヒータークーポン。
前記第４の凹部が前記第２の表面から延在し、前記一体型熱センサが前記さらに設けられたコネクタの前記第２の接続アームに露出される、請求項２１に記載のヒータークーポン。