(57)【要約】改良された可変抵抗器は、加熱素子、たとえば、薄膜加熱素子を含む電気回路における非線形性を少なくとも部分的に補償する。制御可能な加熱器は、加熱素子と、加熱素子に連結された電圧源（たとえば、標準ＡＣコンセント）と、加熱素子および電圧源に連結された可変抵抗器とを含む。可変抵抗器は、固定された抵抗素子（たとえば、１つ以上の薄膜抵抗器）とスライダーコントロールのような移動可能な素子とを含む。移動可能な素子は、位置に関連付けられた接点において固定された抵抗素子に調整可能に接し、可変抵抗器は位置に対して少なくとも部分的に非線形に関係のある抵抗を有するが、加熱素子は可変抵抗器の位置に対して少なくとも部分的に線形に関係のある分散された電力を有する。このようなシステムは蒸発配送装置とともに用いられ得、周囲内に提供される芳香の強度上に、より線形な制御を提供する。
2005539350.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能な加熱装置であって、
加熱素子と、
該加熱素子に連結された電圧源と、
該加熱素子と該電圧源とに連結された可変抵抗器であって、該可変抵抗器は固定された抵抗素子と移動可能な素子とを含み、該移動可能な素子は位置を有し、該位置と関連付けられた接点において該固定された抵抗素子と調整可能に接する、可変抵抗器とを備え、
該可変抵抗器は、該位置に少なくとも部分的に非線形に関係のある抵抗を有し、
該加熱素子は、該位置に少なくとも部分的に線形に関係のある分散された電力を有する、制御可能な加熱装置。
【請求項２】
前記加熱素子は、薄膜抵抗器を備える、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項３】
前記加熱素子は、蛇行したパターンを有する薄膜抵抗器を備える、請求項２に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項４】
前記電圧源は、ＡＣ電源を備える、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項５】
前記加熱素子に熱的に連結された蒸気分配器をさらに含み、該蒸気分配器は、前記分散された電力の関数である速度で、周囲に蒸気を放出するように構成されている、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項６】
前記移動可能な素子は、スライダースイッチ、ダイアル、ノブ、スクリューおよび指回し式円形板から成るグループから選択された構成要素を備える、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項７】
前記固定された抵抗素子は、少なくとも１つの薄膜抵抗器を備える、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの薄膜抵抗器は、第１の端、第２の端、および第１の端と第２の端との間で非線形に変動する属性を有し、該属性は幅、厚さ、材料およびシート抵抗から成るグループから選択される、請求項７に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項９】
前記固定された抵抗素子は長さを有し、第１の薄膜抵抗器と該第１の薄膜抵抗器に実質的に並列である第２の薄膜抵抗器とを備え、該第１および第２の薄膜抵抗器は該長さに亘って非線形に変動する幅を有する、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項１０】
前記幅は、平方根関数、対数関数および多項関数から成るグループから選択される幾何学的な関数に従って、前記長さに亘って連続的に変動する、請求項９に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項１１】
前記幅は、個別の段階期間に従って変動する、請求項９に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項１２】
前記移動可能な素子は、高位置と、低位置と、該高位置と低位置との間の中間位置とを少なくとも１つ有し、該高位置、低位置および中間位置において前記分散された電力は実質的に直線を規定する、請求項９に記載の制御可能な加熱素子。      
【請求項１３】
電圧源Ｖとともに直列に連結された加熱素子であって、抵抗ＲＨおよび分散された電力ＰＨ＝ＩＶＨ（ここで、Ｉは加熱素子を通る電流であり、およびＶＨは加熱素子で発生する電圧である）によって特徴付けられたタイプのものである、加熱素子を制御するための可変抵抗器であって、
長さＬを有する固定された抵抗素子と、
位置ｘと関連付けられた接点において該固定された抵抗素子と調整可能に接する該位置ｘを有する移動可能な素子と、
抵抗ＲＳ（ｘ）を有する該固定された抵抗素子と
を備え、
該分散された電力ＰＨは以下の方程式によってＲＳ（ｘ）に関連しており、
【数１】
2005539350.tif 000007
ここで、Ｃ１＝Ｖ２ＲＨ、Ｃ２＝２ＲＨ、およびＣ３＝ＲＨ２であり、
ＲＳ（ｘ）は非線形関数であり、ＰＨ（ｘ）は少なくとも部分的には直線である、可変抵抗器。
【請求項１４】
ＲＳ（ｘ）∝√（ｘ／Ｌ）である、請求項１４に記載の可変抵抗器。
【請求項１５】
前記固定された抵抗素子は、ｘの関数として非線形に変動する幅ｗを有する２つの実質的に並列な薄膜抵抗器を備える、請求項１４に記載の可変抵抗器。
【請求項１６】
ｗ（ｘ）∝√（ｘ／Ｌ）である、請求項１４に記載の可変抵抗器。
【請求項１７】
前記移動可能な素子は、高位置Ｘｈｉｇｈと、低位置Ｘｌｏｗと、少なくとも１つの中間位置とを有し、ここで、前記分散された電力ＰＨは、曲線に沿って３つの点において（Ｘｈｉｇｈ，ＰＨ（Ｘｈｉｇｈ））および（Ｘｌｏｗ，ＰＨ（Ｘｌｏｗ））によって定義される直線に実質的に交わる該曲線を有する、請求項１４に記載の可変抵抗器。
【請求項１８】
電圧源を備える電気的レセプタクルに接続するように構成された蒸気分配器であって、
揮発性材料のリザーバと、
該揮発性材料と通信する分配システムであって、該配送システムは蒸発速度で周囲への該揮発性材料の蒸発を容易にするように構成され、該配送システムは分散された電力を生成するように構成された加熱素子を含み、該蒸発速度は該分散された電力の関数である、配送システムと、
該加熱素子および該電圧源に連結された可変抵抗器であって、該可変抵抗器は固定された抵抗素子と移動可能な素子とを含み、該移動可能な素子は位置を有し、該位置に関連付けられた接点において該固定された抵抗素子に調整可能に接する、可変抵抗器とを備え、
該可変抵抗器は、該位置に少なくとも部分的に非線形に関係のある抵抗を有し、
該加熱素子は、該位置に少なくとも部分的に線形に関係のある分散された電力を有する、蒸気分配器。
【請求項１９】
前記加熱素子は薄膜抵抗器を備え、前記可変抵抗器は長さを亘って変動する幅を有する薄膜抵抗器を少なくとも１つ備える、請求項１９に記載の蒸気分配器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、概して加熱素子の制御に関し、特に、加熱素子を備える電気回路において非線形性を少なくとも部分的に補償するように構成された改良された可変抵抗器に関する。
【背景技術】
【０００２】
（発明の背景）
比較的小型でシンプルな受動構成要素を用いて負荷抵抗の制御を提供することが所望される。たとえば、可変抵抗器をしばしば用いて、一般的に適切な電圧源と直列に構成される加熱素子等の制御を測定する。このように、可変抵抗器は、制御可能な分圧器として効率的に機能する。
【０００３】
ある有利な点は、実にシンプルな加熱素子回路において固有の非線形性を補償することが可能な可変抵抗器から得られる。すなわち、抵抗加熱素子を流れる総電流ならびに加熱素子で発生する電圧の双方が可変抵抗器の関数であるので、加熱素子における分散された（ｄｉｓｓｉｐａｔｅｄ）電力間の関係は、可変抵抗器の位置にかなり関連する。これは、消費者やユーザが、可変抵抗器が配置される用途は、その可変抵抗器（たとえば、スライダー、ダイアル、ノブ、またはその他可変抵抗器に機械的に結合されたユーザインターフェース）の位置に対して線形応答を有するものと期待する用途の多くで、不満になり得る。
【０００４】
改良された可変抵抗器が有利であるそのような用途の１つは、蒸気分配器の分野にある。一般的に、蒸気を分配する製品は通常、揮発性材料と、この揮発性材料を周囲の空気中に蒸発させることを容易にするように構成された配送システムとを含む。たとえば、あるシステムでは液体が貯蔵ボトルに含まれ、他のシステムではワックス材料が用いられる。ハウジングは、壁コンセントから突き出得（そして、それによって電圧源を供給し得）、揮発性材料を周囲に蒸発させることを容易にする。そのような装置では、加熱素子は揮発性材料および／またはウィック（ｗｉｃｋ）または他の材料配送構成要素に熱的に連結される。そのような場合、蒸発速度は可変抵抗器の位置に対して少なくとも部分的に線形であることが所望される。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の概要）
本発明が従来技術の不利な点に取り組む方法はより詳細に以下で説明するが、一般的に本発明は、加熱素子（たとえば、薄膜加熱素子）を備える電気回路において非線形性を少なくとも部分的に補償するように構成された改良された可変抵抗器を提供する。
【０００６】
本発明の一実施形態に従って、制御可能な加熱器は、加熱素子、加熱素子に連結された電圧源（たとえば、標準ＡＣコンセント）、および加熱素子と電圧源とに連結された可変抵抗器を含む。可変抵抗器は、固定された抵抗素子（たとえば、１つ以上の薄膜抵抗器）とスライダーコントロールといった移動可能な素子とを含む。移動可能な素子は、位置と関連づけられた接点において固定された抵抗素子と調整可能に接することにより、可変抵抗器が位置に少なくとも部分的に非線形に関係のある抵抗器を有するが、加熱素子は可変抵抗器の位置に少なくとも部分的に線形に関係のある分散された電力を有する。
【０００７】
本発明の一実施形態に従って、固定された素子は幅を有する１つ以上の薄膜抵抗器を含み得、この幅はその長さを亘って連続的にまたは非連続的に変動する。そのような加熱器は、たとえば、その加熱器に熱的に連結される蒸発分配器とともに使用され得、またオイル、ワックス等のような様々な揮発性材料を含み得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
詳細な説明を参照し、図面と合わせて詳細な説明を考慮すると、本発明をより完全に理解し得る。ここで、同様の参照番号は図面を通して同様の要素を参照する。
【０００９】
（発明の例示的な実施形態の詳細な説明）
以下の説明は、本発明の例示的な実施形態のみに関し、本発明の範囲、適用性、または構成を制限することを決して意図されていない。むしろ、以下の説明は、本発明の種々の実施形態を実行するために便利な説明を提供することを意図している。明らかになるように、ここに記載の本発明の範囲から逸脱することなく、これら実施形態において記載された要素の機能および調整において種々の変更が成され得る。たとえば、本発明に照らして、ここで記載された方法および装置は、空気清浄機等といった蒸気分配システムとともに特に使用することを発見し得る。しかしながら、一般的に言うと、本発明は、薄膜抵抗器熱源のような制御可能な熱源を必要とする任意の用途に関連して用いられ得る。
【００１０】
図１は、本発明に従って例示的な回路１０８を示す。一般的に、電圧Ｖ（たとえば、ＡＣ源またはＤＣ源）を有する電圧源１０２は、抵抗加熱素子１０６（関連電圧ＶＨおよび抵抗ＲＨを有する）および可変抵抗器１０４（関連電圧ＶＳおよび抵抗ＲＳを有する）と直列で接続される。電流Ｉは、全回路抵抗（たとえば、ＲＳ＋ＲＨ）に対応する。
【００１１】
この回路の性質は、加熱器１０６によって分散された電力は可変抵抗器１０４の抵抗に非線形に関係のあるものである。これは、加熱器１０６の分散された電力は回路における総電流ならびに加熱器１０６の電圧の関数であり、これら値の両方は可変抵抗器１０４の抵抗の関数であるという事実に起因する。特に、加熱器１０６の分散された電圧ＰＨは以下のように得られる：
ＰＨ＝ＩＶＨ＝Ｉ（Ｖ−ＶＳ）    （１）
これに対して、全回路電流は以下のように得られる：
【００１２】
【数２】
2005539350.tif 000003
方程式（２）を方程式（１）に代入して簡素化すると、加熱器によって生成されて分散された電力は以下のように逆多項式として表現され得る。
【００１３】
【数３】
2005539350.tif 000004
ここで、
Ｃ１＝Ｖ２ＲＨ、Ｃ２＝２ＲＨ、Ｃ３＝ＲＨ２である。
【００１４】
方程式（３）は比較的複雑であることを考えると、可変抵抗器１０４の位置とともに線形に変動する分散された電力ＰＨを生成することは困難である。特に、図２に示される定性的グラフをここで参照して、加熱器１０６によって分散された電力（曲線２０２）は、可変抵抗が上昇するにつれて減少するが、曲線の速度（つまり、傾き）もまた下がる。従って、低抵抗値では分散された電力の制御はより小さく（つまり、より雑な制御）、高抵抗値では分散された電力の制御はより大きい（つまり、より細かい制御）。同様に、可変抵抗器１０４によって分散された電力もまた、それ自体の抵抗値とともに非線形に変動する。
【００１５】
図２に示される非線形性は、ユーザが制御器は線形に作動するという期待を有する状況において不満足な結果にたどり着き得る。つまり、可変抵抗器１０４は通常、スライダー、ノブ、ダイアルまたは他のそのようなインターフェース（ユーザが操作することによって特定の加熱器設定を生成するインターフェース）を含み得る。これら設定は、言葉、記号、チェックマークまたは他のそのような印によって示され得る。たとえば、「Ｈ」がスライダーの一端（またはノブの一設定）において提供され得ることにより、「高」設定（つまり、低可変抵抗値）を示し、および「Ｌ」はスライダーまたはノブの他方の端において提供され得ることにより、「低」設定（つまり、高可変抵抗値）を示す。抵抗値ＲＳはスライダーに沿って固有の距離（ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）ｄの関数である、すなわちＲＳ＝ｆ（ｄ）と仮定すると、ここでｄは０から１．０までの範囲の無次元パラメータであり、可変抵抗器の抵抗値が位置とともに線形に変動する場合、たとえば、
ＲＳ＝Ｒｍａｘｄ        （４）。
【００１６】
ここで、Ｒｍａｘは装置の最大抵抗であり、よって、加熱器の分散された電力はまたスライダー設定とともに非線形に変動する。
【００１７】
たとえば、電圧源１０２が標準１１５ＶＡＣ電圧源である図１のシステムを考慮すると、加熱器１０６の抵抗は比較的一定の４８５２オームであり、また可変抵抗器１０４の抵抗は、スライダー（または他のインターフェース）が「高」設定から「低」設定まで動くにつれて、８２３２．０オームから０．０オームまで線形に変動する。前記の方程式（３）を用いると、加熱器１０６の分散された電力は２．７３ワットから０．３７ワットまで変動することが示され得る。しかしながら、加熱曲線に沿って中間点、（（２．７３＋０．３７）／２）＝１．５５ワットがスライダー上のほぼ４分の３地点において生じ、これは「高」設定と「低」設定との間の中間よりもむしろ「高」設定により近い。
【００１８】
しかしながら、本発明に従って可変抵抗器は固定された抵抗素子と移動可能な素子とを含み、これらは、可変抵抗器が可変抵抗器の位置に少なくとも部分的に非線形に関係のある抵抗と、この位置に少なくとも部分的に線形に関係のある分散された電力とを有するよう構成されている。
【００１９】
ここで図３を参照して、制御可能な加熱装置３００は可変抵抗器３０８と直列に作動する加熱素子３０６を適切に含む。端子３０２および端子３０４のペアは、適切な電源（図示せず）に接続するために提供される。可変抵抗器３０８は移動可能な素子３１０と固定された抵抗素子３０８とを含む。移動可能な素子３１０（たとえば、銅、鉄等といった導体材料）は、低設定３１４から高設定３１２まで固定された抵抗素子３０８に沿って線形に動くように構成されており、移動可能な素子３１０が占有し得る位置の数に応じて、１つ以上の地点において抵抗素子３０８と接する。つまり、移動可能な素子３１０は抵抗素子３０８に沿って連続的に動き得、または抵抗素子３０８の長さに沿って複数の個別の確定位置を有し得る。たとえば、移動可能な素子３１０は、単純な２つの不連続な位置（位置３１２において「高」位置および位置３１４において「低」位置）、３つの個別の位置（前の構成に、位置３１２および位置３１４の間のほぼ中間に「中間」設定を追加する位置）、または任意の数の個別の位置であって、抵抗素子３０８の長さに沿って任意の方法で定義される位置を有し得る。
【００２０】
図３の移動可能な素子３１０はスライダーと図示されるが、本発明はそれに限定されない。多様な装置およびインターフェースが移動可能な素子３１０と併せて使用され得、これには種々のノブ、ダイアル、スクリュー、指回し式円形板およびその他このような構成要素であって現在周知のもの、または後に開発されるものが含まれる。さらに、移動可能な素子３１０の経路はＣａｒｔｅｓｉａｎ（つまり、直線に沿った並列移動）として図示され、可変抵抗器３０８はまた極座標空間において構成され得る（たとえば、複数の固有角において抵抗素子３０８の周りを回転し、および接する、所与の半径の移動可能な素子３１０を有するダイアルのように）。実際、移動可能な素子３１０のために、任意の経路が使用され得る。
【００２１】
加熱素子３０６は、薄膜抵抗器、コイルおよび／または同等のものといった１つ以上の加熱構成要素を適切に含む。説明した実施形態において、加熱素子３０６は薄膜抵抗材料の蛇行したパターンを備える。加熱素子３０６の抵抗および幾何学的形状、ならびに素子３１０の動きを介して加熱素子３０６に供給される電流範囲が選択されて、任意の所望される温度値範囲を提供し得る。例示的な実施形態では、加熱素子３０６は以下の熱特徴を有する。つまり、「高」設定においてはほぼ１４０°Ｆから１６０°Ｆまでの温度、「中間」設定においてはほぼ１００°Ｆから１３０°Ｆまでの温度、および「低」設定においてはほぼ１１０°Ｆから１２０°Ｆまでの温度である。
【００２２】
固定された抵抗素子３０８は、コイル抵抗器、薄膜抵抗器またはその他そのような構成要素であって、現在周知のもの、または後に開発されるものといった抵抗構成要素を１つ以上備える。説明した実施形態では、抵抗素子３０８は２つの薄膜抵抗器３１６と３１８とを含み、これらは適切な基板４０２（たとえば、プラスチック材料またはプリント回路基板（ＰＣＢ）材料）上に堆積された一方の端（３１４）から他方の端（３１２）まで実質的に並列に構成される。しかしながら、そのような抵抗構成要素の数量および組み合わせは任意に採用され得ることが理解される。
【００２３】
薄膜抵抗器３１６および３１８は、従来の堆積技術または後に開発される堆積技術に従って、たとえば、ＴａＮ、ＮｉＣｒまたはその他基板４０２上に堆積されるそのような抵抗材料を含む、任意の適切な薄膜材料を適切に備える。
【００２４】
図３に示された実施形態は、以下の方法で機能する。移動可能な素子３１０（または任意のタイプのダイアル、スライダーまたは素子３１０に連結された他の構成要素）が抵抗素子３０８に沿って（たとえば、加熱器設定を変更したいと望むユーザによって）位置付けられるので、移動可能な素子３１０は対応する一組の地点において薄膜抵抗器３１６および３１８に接触し、その結果、回路において、端子３０２から、加熱素子３０６、薄膜抵抗器３０８の区分（ｓｅｇｍｅｎｔ）を、移動可能な素子３１０および対応する薄膜抵抗器３１６の区分を介して、端子３０２とともに適切な電圧源（図示せず）に接触する端子３０４に戻る。その結果、可変抵抗器３０８の抵抗は、移動可能な素子３１０の接触地点から「高」設定３１２まで延びる薄膜抵抗器（３１６および３１８）の２つの区分の抵抗の合計に等しい。
【００２５】
可変抵抗器３０８の抵抗が上がるにつれて、回路の全電流は下がり、加熱装置３０６の電圧も落ちる。その結果、加熱素子３０６によって分散された熱は下がる。このような方法で、加熱素子３０６の分散された電力は移動可能な素子３１０の位置付けによって制御され得る。
【００２６】
前に簡単に説明したように、本発明は可変抵抗器の位置に少なくとも部分的に非線形に関係のある抵抗を示す可変抵抗器を提供し、可変抵抗器の位置に少なくとも部分的に線形に関係のある分散された電力を有する。このような方法で、可変抵抗器は、回路に固有の非線形性を部分的に補償することができる。本発明の一局面に従って、薄膜抵抗器３１６および／または薄膜抵抗器３１８の１つ以上の属性は、位置と抵抗との関係が所望されたものであるときに、その長さに沿って変動し得る。
【００２７】
たとえば、薄膜材料の区分（ｓｅｇｍｅｎｔ）の抵抗は以下によって得られる：
【００２８】
【数４】
2005539350.tif 000005
ここで、図５に示されるように、ρはｏｈｍ・ｃｍのフィルム抵抗値であり、ｄは抵抗器の長さであり、ｗはフィルムの幅であり、ｔはフィルムの厚さである。よって、薄膜抵抗器の幅、厚さおよび／または抵抗はその長さに対して変動することが適切である。
【００２９】
ここで、図４を参照して、本発明の一実施形態に従って、可変抵抗器は基板４０２上で変動する幅を有する薄膜抵抗器の区分３１６と３１８とのペアを含む。移動可能な素子３１０は、薄膜抵抗器（総長Ｌを有する）の端３１２および端３１４間の距離ｘにおいて位置付けられ得る。無次元パラメータｄ＝ｘ／Ｌは、「高」から「低」まで素子３１０の相対位置を示す。
【００３０】
薄膜抵抗器の区分３１６および３１８の結合した抵抗は、移動可能な素子３１０によって接された抵抗素子の長さに対して、前記の方程式（５）で得られた関係の積分に等しい。つまり、
【００３１】
【数５】
2005539350.tif 000006
方程式（６）を利用して、幅関数ｗ（ｘ）を選択して、スライダー位置（つまり、移動可能な素子３１０の位置）および分散された電力の間の任意の適切な関係を提供し得る。この点について、ｗ（ｘ）は図４に示されるように連続関数であり得、または不連続関数であり得る。図６を参照して、たとえば、抵抗素子３１６および３１８は、一方の端（３１２）から他方の端（３１４）まで直列で複数の連続的な長方形の形状によって特徴付けられる「階段式の」構成で形成され得る。説明した実施形態では、たとえば、薄膜抵抗器３１６および３１８のそれぞれは、その長さに沿って種々の地点において４つの個別の幅を有する。
【００３２】
本発明の一実施形態に従って、可変抵抗は、スライダー位置の平方根（たとえば、ＲＳ＝Ｒｍａｘ√ｄ）に比例する。他に種々の数学的関係が特定の状況において所望され得、たとえば、対数関数、多項式関数またはそれらを組み合わせたものを含む特定の状況において所望され得る。あるいは、種々の薄膜抵抗器の幅は経験的におよび／または有限要素分析といった反復技術を用いることによって確定され得る。さらに、種々の薄膜抵抗器は、薄膜抵抗器の特徴をさらにカスタマイズするために、ｉｎ−ｓｉｔｕにおいてレーザ切断され得る。
【００３３】
図４および図６において示された実施形態は、実質的に等しい形状を有する薄膜抵抗器を示すが、本発明は薄膜抵抗器が形およびタイプにおいて異なる実施形態を意図することを理解されたい。たとえば、薄膜抵抗器３１６は一連の個別の幅を有し得るが、同時に薄膜抵抗器３１８は連続的に変動する幅を有する。さらに、図９Ａおよび図９Ｂにおいて示されるように、薄膜抵抗器は、所望する抵抗の変動を達成する任意の数の幾何学的変動を含み得る。たとえば、図９Ａを参照して、薄膜抵抗器３１６は漸減するピッチを有する点において、薄膜材料の蛇行したパターンを備え得る。あるいは、図９Ｂにおいて示されるように、１つ以上の薄膜抵抗器の形が修正されることにより、２つの曲線間の幾何学的関係は、結果的に移動可能な素子３１０の位置と全抵抗との間の所望の関係に成り得る。説明した実施形態では、たとえば、薄膜抵抗素子３１８は指数関数または多項式関数に従って素子３１６からそれる。
【００３４】
薄膜抵抗器３１６および３１８の構成を選択して、多数の点において少なくとも部分的に線形である電力／位置の曲線を生成し得る。ここで、図７Ａ〜図７Ｄにおいて示される例示的なグラフを参照して、固定された抵抗素子は、分散された電力およびスライダー位置の間の任意の適切な関係を生成するよう構成され得る。たとえば、図７Ａにおいて示されるように、電力／位置の曲線７０２はその動作範囲内で実質的に線形であり得る。つまり、前記の方程式（３）はそれ自体非線形であるが、方程式（３）は連続的であり、よって（ＲＳに適切な関係を選択することを通して）操作されることにより、所望範囲内で線形の形状を有する曲線を生成し得る。
【００３５】
図７Ｂは、電力／位置の曲線が非線形であるが、分散された電力７１２およびスライダー位置７１０に一致する所定点７０４を含み、この点は所望の直線関係と実質的に一致する。つまり、図７Ｂにおいて図示されるように、点７０４の側面ではいずれも曲線７０６および７０８が非線形であるにもかかわらず、分散された電力（７１２）の中間点はスライダー位置（７１０）の中間点に一致する。この実施形態は「高」設定と、「低」設定と、中間設定とを含むシステムにおいて特に所望される。
【００３６】
あるいは、図７Ｃにおいて示されるように、曲線は切れ目７１６によって分離された複数の非線形区分７１４を含むという点において不連続であり得る。図６で示された実施形態は、そのような関係を示すために構成され得る。同様に、図７Ｄにおいて示されるように、曲線は切れ目７２０によって分離された個別の一定電力領域７１８を複数含むという点において不連続であり得る。
【００３７】
図７Ａ〜図７Ｄにおいて示される曲線は単調に減少しており、本発明は分散された電力は１つ以上の曲線領域内で実際に短時間に上昇し得ることを意図する。つまり、分散された電力曲線は、システムが特定範囲内で、または特定値について実質的に線形の性質を示すという意味で、少なくとも部分的に線形である限り、可変抵抗器が構成され得ることにより、分散された電力は断続的な特徴または他の非単調特徴を有する。
【００３８】
図８は本発明の一用途に従ったシステムのブロック図を提供し、ここでは、オイル、ワックス等といった揮発性材料は、例示的な材料配送システム８００を介して周囲８０８に配送される。図示されるように、材料配送システム１１０は揮発性材料８０２および任意で通風する構造８０６に連結されたウィッキング構造（ｗｉｃｋｉｎｇ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）８０４を適切に備え得る。ウィッキング構造８０４は加熱素子１０６（たとえば、前述した種々の抵抗素子のいずれか）に熱的に連結され、その温度は可変抵抗器１０４を介して適切に制御される。加熱素子５０６は電圧源１０２に電気的に連結され、ここで、電源１０２は、前述したように加熱素子１０６について必要な電流および電圧を提供することが可能である任意の電圧／電流源を備える。適切な電源は、たとえば、標準的な家庭用ＡＣコンセント、１つ以上のバッテリー、ソーラーパワー等を含む。
【００３９】
例示的な実施形態に従って、材料配送システム８００および揮発性材料８０２は、電気ソケット（たとえば、二重ＡＣコンセント）に取り付けられ得るように構成されたプラグを１つ以上含む内蔵型（ｓｅｌｆ−ｃｏｎｔａｉｎｅｄ）のユニットを形成する。加熱素子１０６はその結果、ＡＣコンセントから（つまり、適切な固定された抵抗器および／または可変抵抗器を介して）間接的に電力を受け取る。１つ以上の溶解可能（ｆｕｓｅａｂｌｅ）な連結が回路に含まれることにより、潜在的損害が過電流状況から結果として生じることを防ぎ得る。
【００４０】
さらに例示的な実施形態に従って、ウィッキング構造８０４は、ウィッキング構造５０２の他の構成要素で用いられた同じ材料を含み得、または含み得ないエミネータパッド（ｅｍｉｎａｔｏｒ  ｐａｄ）（または単純に「パッド」）を含み、このエミネータパッドは、エミネータパッドを表面温度の範囲まで加熱することができる薄膜フィルム抵抗素子に熱的に連結される。熱的に接続するウィッキング構造８０４および加熱素子１０６は、伝導、対流、放射またはそれらを組み合わせたものの性質を帯びている可能性がある。一実施形態では、たとえば、ウィッキング構造８０４および加熱素子１０６間の熱伝達は、主に伝導から成し遂げられる。つまり、ウィッキング構造８０４は加熱素子１０６に直接（たとえば、締まりばめ（ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｉｔ）および／または圧縮荷重から）接し、またはプラスチック材料または他の材料の１つ以上の中間層から加熱素子１０６に熱的に連結され得る。
【００４１】
要約すれば、本発明は、加熱素子を含む電気回路において非線形性を少なくとも部分的に補償するよう構成された改良された可変抵抗器の方法と装置とを提供する。
【００４２】
本発明は、種々の例示的な実施形態を参照してこれまで説明してきた。しかしながら、本発明の範囲から逸脱することなく、例示的な実施形態に多くの変更、組み合わせおよび修正がなされ得る。たとえば、種々の構成要素が代わりの方法で実行され得る。これら代案は、特定の用途に応じて、またはこのシステム機能に関連付けられた多数の要素を考慮して適切に選択され得る。さらに、ここで説明された技術は、他タイプの装置を使用するために拡張されたり修正されたりし得る。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明が実施され得る加熱回路を示す。
【図２】図２は、可変抵抗と分散された電力との間の非線形関係を描写するグラフである。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に従って、加熱素子および可変抵抗器の該略図である。
【図４】図４は、変動する幅を有する薄膜抵抗器のペアを備える固定された抵抗素子を示す。
【図５】図５は、例示的な薄膜抵抗器の等角図である。
【図６】図６は、不連続的または「階段状の」幅を有する薄膜抵抗器のペアを備える固定された抵抗素子を示す。
【図７】図７Ａから図７Ｄは、分散された加熱器電力とスライダー位置との間の例示的な関係の定性的グラフである。
【図８】図８は、本発明に従って、蒸発配送器とともに制御可能な加熱器を採用するシステムの概略的なブロック図である。
【図９】図９Ａおよび図９Ｂは、本発明の代替的な実施形態に従って、薄膜抵抗素子を示す。
【図１】
2005539350.tif 000008
【図２】
2005539350.tif 000009
【図３】
2005539350.tif 000010
【図４】
2005539350.tif 000011
【図５】
2005539350.tif 000012
【図６】
2005539350.tif 000013
【図７】
2005539350.tif 000014
【図８】
2005539350.tif 000015
2005539350.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成17年1月20日(2005.1.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能な加熱装置を有する、蒸発された材料を分配する蒸気配送システムであって、
該制御可能な加熱装置は、
加熱素子と、
該加熱素子に連結された電圧源と、
該加熱素子と該電圧源とに連結された可変抵抗器であって、該可変抵抗器は固定された抵抗素子と移動可能な素子とを含み、該移動可能な素子は位置を有し、該位置と関連付けられた接点において該固定された抵抗素子と調整可能に接する、可変抵抗器とを備え、
該固定された抵抗素子は、長さを有し、第１の薄膜抵抗器と該第１の薄膜抵抗器に実質的に並列である第２の薄膜抵抗器とを備え、該第１および第２の薄膜抵抗器は該長さに亘って非線形に変動する幅を有し、
該可変抵抗器は、該位置に少なくとも部分的に非線形に関係のある抵抗を有し、
該加熱素子は、該位置に少なくとも部分的に線形に関係のある分散された電力を有し、該分散された電力は、該加熱素子の温度に対して少なくとも部分的に線形に関係のある、蒸気配送システム。
【請求項２】
前記加熱素子は、薄膜抵抗器を備える、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項３】
前記加熱素子は、蛇行したパターンを有する薄膜抵抗器を備える、請求項２に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項４】
前記電圧源は、ＡＣ電源を備える、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項５】
前記加熱素子に熱的に連結された蒸気分配器をさらに含み、該蒸気分配器は、前記分散された電力の関数である速度で、周囲に蒸気を放出するように構成されている、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項６】
前記移動可能な素子は、スライダースイッチ、ダイアル、ノブ、スクリューおよび指回し式円形板から成るグループから選択された構成要素を備える、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項７】
前記固定された抵抗素子は、少なくとも１つの薄膜抵抗器を備える、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項８】
前記少なくとも１つの薄膜抵抗器は、第１の端、第２の端、および第１の端と第２の端との間で非線形に変動する属性を有し、該属性は幅、厚さ、材料およびシート抵抗から成るグループから選択される、請求項７に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項９】
前記幅は、平方根関数、対数関数および多項関数から成るグループから選択される幾何学的な関数に従って、前記長さに亘って連続的に変動する、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項１０】
前記幅は、個別の段階期間に従って変動する、請求項１に記載の制御可能な加熱装置。
【請求項１１】
前記移動可能な素子は、高位置と、低位置と、該高位置と低位置との間の中間位置とを少なくとも１つ有し、該高位置、低位置および中間位置において前記分散された電力は実質的に直線を規定する、請求項１に記載の制御可能な加熱素子。
【請求項１２】
電圧源Ｖとともに直列に連結された加熱素子であって、抵抗ＲＨおよび分散された電力ＰＨ＝ＩＶＨ（ここで、Ｉは加熱素子を通る電流であり、およびＶＨは加熱素子で発生する電圧である）によって特徴付けられたタイプのものである、加熱素子を制御するための可変抵抗器であって、
長さＬを有する固定された抵抗素子と、
位置ｘと関連付けられた接点において該固定された抵抗素子と調整可能に接する該位置ｘを有する移動可能な素子と、
抵抗ＲＳ（ｘ）を有する該固定された抵抗素子と
を備え、
該分散された電力ＰＨは以下の方程式によってＲＳ（ｘ）に関連しており、
【数１】
2005539350.tif 000017
ここで、Ｃ１＝Ｖ２ＲＨ、Ｃ２＝２ＲＨ、およびＣ３＝ＲＨ２であり、
ＲＳ（ｘ）は非線形関数であり、ＰＨ（ｘ）は少なくとも部分的には直線である、可変抵抗器。
【請求項１３】
ＲＳ（ｘ）∝√ｘ／Ｌである、請求項１２に記載の可変抵抗器。
【請求項１４】
前記固定された抵抗素子は、ｘの関数として非線形に変動する幅ｗを有する２つの実質的に並列な薄膜抵抗器を備える、請求項１２に記載の可変抵抗器。
【請求項１５】
ｗ（ｘ）∝√ｘ／Ｌである、請求項１２に記載の可変抵抗器。
【請求項１６】
前記移動可能な素子は、高位置Ｘｈｉｇｈと、低位置Ｘｌｏｗと、少なくとも１つの中間位置とを有し、ここで、前記分散された電力ＰＨは、曲線に沿って３つの点において（Ｘｈｉｇｈ，ＰＨ（Ｘｈｉｇｈ））および（Ｘｌｏｗ，ＰＨ（Ｘｌｏｗ））によって定義される直線に実質的に交わる該曲線を有する、請求項１２に記載の可変抵抗器。
【国際調査報告】
2005539350.tif 000018
2005539350.tif 000019
2005539350.tif 000020