(57)【要約】表面（１３）の高い温度を示すための温度インジケータ（１）は、第１電極（８）と、第２電極（９）と、それら２つの電極（８，９）に挟まれた発光層（１０）とを有する発光電気化学セル（４）を有する。発光層（１０）は、マトリクスと、マトリクスにおいて移動可能であるイオンとを有し、前記マトリクスにおける前記イオンの移動性は温度依存性である。電源（５）は、交流電圧により発光電気化学セル（４）を駆動するように適合されている。交流電圧の周波数は、特定の温度レベル以上で、交流電源（５）が電圧の極性を変化させる前に光を出射するように発光電気化学セル（４）のために発光電気化学セル（４）において十分な電荷勾配を与えるように、イオンがマトリクス内を十分に速く移動するように、調節される。
2008517264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面の温度の視覚的表示を与えるように前記表面に備えられるように適合された温度インジケータであって、前記温度インジケータは、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び第２電極間に備えられている発光層とを有し、そしてマトリクス及び該マトリクス内で移動可能はイオンを有する発光電気化学セルを有し、前記マトリクス内の前記イオンの移動性は温度依存性である、前記温度インジケータは、交流電圧により前記発光電気化学セルを駆動するように適合された電源を更に有し、前記交流電圧の周波数は、前記表面の前記温度が特定のレベルを超えるときに、前記発光電気化学セルが光を出射するように調節される、温度インジケータ。
【請求項２】
請求項１に記載の温度インジケータであって、前記第１電極、前記第２電極及び前記発光層は薄い積層物を構成し、前記第１電極及び前記第２電極の少なくとも一は、前記発光電気化学セルにより出射される光が前記少なくとも一の電極を透過することが可能であるように、透明材料から成る、温度インジケータ。
【請求項３】
請求項２に記載の温度インジケータであって、前記第１電極は透明材料から成り、前記第２電極は、熱が前記表面から前記発光層に前記第２電極を通って伝わるように前記表面と接触していて、前記発光電気化学セルにより出射された前記光は前記第１電極を透過する、温度インジケータ。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の温度インジケータであって、前記第１電極、前記第２電極及び前記発光層は実質的に透明である、温度インジケータ。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れ一項に記載の温度インジケータであって、前記発光層の前記マトリクスは有機材料を有する、温度インジケータ。
【請求項６】
請求項５に記載の温度インジケータであって、前記発光層の前記マトリクスは重合材料を有する、温度インジケータ。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れ一項に記載の温度インジケータであって、前記温度インジケータは、光発光が開始するように意図された前記表面の温度を調節することが可能である交流電圧周波数変調器を有する、温度インジケータ。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れ一項に記載の温度インジケータであって、前記交流電圧の前記周波数は、前記発光電気化学セルが５０乃至８０℃の範囲内の表面温度で光を出射し始めるように調節されている、温度インジケータ。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れ一項に記載の温度インジケータであって、前記発光電気化学セルの総計の厚さは１ｍｍより薄い、温度インジケータ。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れ一項に記載の温度インジケータであって、前記温度インジケータは、電気製品の熱くなる可能性のある表面全体をカバーするように適合され、前記温度インジケータは前記表面のどの部分が熱いかを示す、温度インジケータ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れ一項に記載の温度インジケータであって、前記発光電気化学セルは、前記発光電気化学セルを通って伸びている熱的接触を備え、前記発光電気化学セルを通って熱を伝えるように適合されている、温度インジケータ。
【請求項１２】
表面の温度の視覚的表示を与えるように前記表面に備えられるように適合された温度インジケータを形成する方法であって：
前記温度インジケータは、第１電極と、第２電極と、前記第１電極及び第２電極間に備えられている発光層とを有し、そしてマトリクス及び該マトリクス内で移動可能はイオンを有する発光電気化学セルを備える段階であって、前記マトリクス内の前記イオンの移動性は温度依存性である、段階；
前記発光電気化学セルの前記第１電極及び前記第２電極に交流電源を接続する段階；並びに
特定の温度以上に加熱されたとき、前記発光電気化学セルが光を出射するように前記交流電圧の前記周波数を調節する段階；
を有する方法。
【請求項１３】
家庭用電気製品であって、請求項１乃至１１の何れ一項に記載の温度インジケータが前記家庭用電気製品の表面に適用された、家庭用電気製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面の温度の視覚的表示を与えるために表面に備えられるように適合された温度インジケータに関する。
【０００２】
本発明はまた、表面の温度の視覚的表示を与えるために表面に備えられるように適合された温度インジケータを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
多くの電気製品においては、使用中に高温になる。そのような電気製品の例としては、アイロン、調理器、ホットプレート、窓付きオーブン、フライパン、トースター、ワッフル焼き器等がある。そのような電気製品を用いるひとが火傷等の怪我をしないように、熱くなっている電気製品を用いていて、注意しなければならないひとに知らせるインジケータを備える必要がある。そのような高温の表示は、通常、温度センサ、センサに結合されている制御ユニット、及びセンサが高温を示したときに制御ユニットにより点灯される警告灯により行われる。そのようなシステムの一例を、温度検知ユニットから信号を受信した制御器により制御される３つの表示部材を有するアイロンについて開示している米国特許第６，３９６，０２７Ｂ１号明細書に見出すことができる。米国特許第６，３９６，０２７Ｂ１号明細書に記載されている種類の温度インジケータの不利点は、高温についてのユーザへの警告において適切に実行されるように幾つかの構成要素間の適切な協働を必要とし、複雑であることである。例としては、壊れたランプは、実際にはアイロンが熱いときに、アイロンは冷たいという不適切な印象をユーザに与えることがある。更に、この種類の温度インジケータは、アイロンの全体の表面が熱い又は表面の一部が熱いに拘わらず、表面のどの部分が熱いかに関する何れの情報を与えることはできない。
【特許文献１】米国特許第６，３９６，０２７Ｂ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、表面が熱いか否かについての安全な表示を安全且つ低コストで与える温度インジケータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
その目的は、表面の温度の視覚的表示を与えるために表面に備えられるように適合された温度インジケータであって、その温度インジケータは、第１電極と、第２電極と、それら２つの電極間に位置付けられ、マトリクス及びそのマトリクス内を移動可能であるイオンを有する発光層とを有する発光電気化学セルを有し、前記マトリクスにおける前記イオンの移動性は温度依存性であり、温度インジケータは交流電圧により発光電気化学セルを駆動するために適合された電源を更に有し、その交流電圧における周波数は表面の温度が特定レベルを超えたときに発光電気化学セルが発光するように切り換えられる、温度インジケータにより達成される。
【０００６】
この温度インジケータの有利点は、温度依存性の発光特性が特定の周波数の交流電圧で駆動されるときに発光電気化学セルの固有特性であるため、熱い表面についての適切な表示を与えることができることである。温度インジケータは、熱くなる可能性のある表面に備えられるように適合されるため、表示される温度がその表面の関連温度ではないというリスクはない。発光電気化学セルは、光バルブフィラメントのような摩耗部品を含まず、それ故、故障のリスクは最小である。センサ、制御ユニット、電源及び警告ランプを必要とする先行技術に対して、本発明にしたがった温度インジケータにおいては、発光電気化学セルは、センサ及び警告ランプの両方として並びに制御システムとしても機能するために、複数の部品を減らすことができる。このことは、製造コストを削減し、また、温度インジケータが高温を表示することを失敗するリスクを低減する。発光が始まる必要がある温度で制御することに加えて、交流電圧はまた、文献Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．１０，３８５，１９９８，ｂｙ  Ｇ．Ｙｕ  ｅｔ  ａｌ．により開示されているように、イオン電荷分布が直流電圧により起こる、多かれ少なかれ永続的に“凍結される”ことを防ぐ有利点を与える。本発明にしたがった温度インジケータの他の有利点は、表面が熱いかどうかを示すばかりでなく、どの部分が熱いかを示すことである。本発明にしたがった温度インジケータはが、例えば、アイロンの底の表面全体に備えられている場合、発光セルの原理にしたがって、発光層は、光を発光するように温度が十分、高い表面の部分のみにおいて生じる。
【０００７】
請求項２に記載の手段による有利点は、熱くなる可能性がある表面の全体又は一部をカバーするように大きい面積と、光が少なくとも電極の１つを透過して出射されるために高い視認性と、を有する温度インジケータを提供することである。
【０００８】
請求項３に記載の手段による有利点は、発光電気化学セルによる発光が、温度インジケータにより変調されるようになっている表面の温度との非常に適切な相関性を備えていることである。
【０００９】
請求項５に記載の手段による有利点は、重合体材料であるがまた、実質的に小さい大きさの有機分子である有機材料が、有機材料におけるイオンの移動性が所望の温度範囲において高い温度依存性を有する傾向にあるために、発光電気化学セルの所望の温度依存性発光を備えるために適切であることである。
【００１０】
請求項６に記載の手段による有利点は、重合体材料が適切な固体マトリクスを備え、その固体マトリクスにおいてイオンは移動可能であり、イオンの移動性の温度依存性が強いことである。重合体材料は、しばしば、透明であり、多くの場合、最大１３０℃及びそれ以上までの温度耐性を有することである。重合体材料が固体であり、更にイオンの移動性を可能にするということは、温度インジケータの製造及び操作を容易にする。
【００１１】
請求項７に記載の手段による有利点は、周波数変調器が、所望の温度において表示を開始するようにユーザが温度インジケータを調節することを可能にすること、即ち、交流電圧の周波数を調節することにより発光が所望の温度で始まる必要がある閾値をユーザ自身が調節することが可能であることである。このことは、家庭用電気製品のアプリケーションにおいてばかりでなく、大きい面積の発光温度インジケータが問題を処理するための適切な視覚的インジケータとして用いられる産業用アプリケーションにおいても有用である温度インジケータを提供する。
【００１２】
請求項８に記載の手段による有利点は、人間の皮膚が火傷する可能性のある温度で又は、好適にそれより低い温度で開始する熱い表面の表示を提供することである。
【００１３】
請求項９に記載の手段による有利点は、最大１ｍｍの全厚さが、熱い表面の不所望の断熱をもたらすことなく、アイロンの底のような熱い表面に取り付けることが容易である薄い温度インジケータを提供することである。
【００１４】
請求項１０に記載の手段による有利点は、そのような温度インジケータが、表面が熱いことを示すばかりでなく、表面のどの部分が最も熱く、どの部分が冷たくて触ることが可能であるかを更に示すことができることである。それ故、ユーザが表面の熱い部分に触るリスクは最小化される。
【００１５】
請求項１１に記載の手段による有利点は、発光電気化学セルを介しての熱的接触は、セルを通る熱移動の改善を与え、何れの不所望の断熱効果を低減することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、適切な温度インジケータを形成する安価な方法を提供することである。
【００１７】
その目的は、表面の温度の視覚的表示を与えるように表面に備えられるように適合された温度インジケータを形成する方法であって：
その温度インジケータは、第１電極と、第２電極と、それら２つの電極間に位置付けられ、マトリクス及びそのマトリクス内を移動可能であるイオンを有する発光層とを有する発光電気化学セルを備える段階であって、前記マトリクスにおける前記イオンの移動性は温度依存性である、段階と、
発光セルの電極に交流電源を接続する段階と、
特定の温度より高い温度に加熱されたとき、電気化学セルが光を出射するように、交流電圧の周波数を調節する段階と、
を有する方法により達成される。
【００１８】
本発明の上記の及び他の特徴については、以下に説明する実施形態から明らかになり、理解できるであろう。
【００１９】
本発明について、以下、添付図を参照して詳述する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、本発明の第１実施形態にしたがった温度インジケータ１の模式図である。温度インジケータ１は、アイロン３の底２全体をカバーしている。温度インジケータ１は、発光電気化学セル４と、低周波数の交流電圧により発光電気化学セル４を駆動するように適合された交流電源５とを有する。交流電源５は、アイロン３の主電気系（図１において、図示せず）に接続され、アイロン３の電気ケーブル６が電源に接続されているときは全て、交流電圧を発光電気化学セル４に供給する。交流電圧周波数変調器７を、下記で説明するように、発光が始まる温度を微調節することを可能にするように、温度インジケータ１は、任意に有することが可能である。
【００２１】
図２は、底２に備えられている薄い積層物の形状を有する発光電気化学セル４の断面を示している。発光電気化学セル４は、第１電極８と、第２電極９と、それらの電極８、９間に挟まれた発光層１０とを有する。交流電源５は、第１接触１１及び第２接触１２のそれぞれを介して２つの電極８、９に電圧を供給する。積層物の全厚さｘは０．５ｍｍであり、発光層１０の厚さは、典型的には、１０００Å乃至０．２ｍｍの範囲内にある。
【００２２】
第１電極８は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）のような少なくとも部分的に透明な電極材料から成る。代替の透明電極材料の他の例については、米国特許第５，６８２，０４３号明細書（Ｐｅｉ等による）において記載されている。
【００２３】
第２電極９は、必ずしも透明ではないが、底２の表面１３から発光層１０に、更に、第１電極８を介してアイロン掛けされる衣服又は他の対象物に、うまく熱を伝導する電極材料から成る。そのような電極材料の例には、アルミニウム、銀、白金及びニッケル等の金属がある。他の代替の電極材料の例は、例えば、上記特許文献米国特許第５，６８２，０４３号明細書に記載されている。勿論、第２電極９はまた、透明又は半透明電極材料から成ることが可能である。
【００２４】
発光層１０は、半導電性マトリクス及びそのマトリクス内で移動可能であるイオンを有し、マトリクスにおけるイオンの移動性は温度依存性を有する。そのマトリクスは、好適には、例えば、π共役部分のセグメントを有する共役重合体又は共重合体のような半導電性重合体材料である。適切な半導電性材料の例については上記特許文献米国特許第５，６８２，０４３号明細書に記載されている。マトリクスは、代替として、重合体材料に比べて分子量が実質的に小さい有機材料のような他の種類の有機材料から成ることが可能である。イオンは、例えば、ナトリウムイオンのような陽イオンと、塩素イオンのような陰イオンとを有する塩により与えられることが可能である。代替として、イオンは、高分子電解質により与えられることが可能である。発光電気化学セルのために適切な異なる種類のイオンが、例えば、上記特許文献米国特許第５，６８２，０４３号明細書に記載されている。更に、例えば、適切な対イオンと結合したルテニウムトリスビピリジン［Ｒｕ（ｂｐｙ）３］２＋のような遷移金属の錯体が、文献Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，３１８，９１，１９９１，ｂｙ  Ｐ．ＭｃＣｏｒｄ  ａｎｄ  Ａ．Ｊ．Ｂａｒｄに記載されているように、用いられることが可能である。ルテニウムトリスビピリジン［Ｒｕ（ｂｐｙ）３］２＋錯体は、橙色がかった赤色光の発光をもたらし、その発光は、高温の可視的警告が望ましい多くのアプリケーションで非常に適切である。
【００２５】
２つの異なる温度における温度インジケータ１の実際の動作については、下記で、図３ａ乃至３ｄ及び図４ａ乃至４ｄを参照して詳述する。例示として、高周波電圧の周波数が１Ｈｚで一定の場合、電圧の極性は１秒当たり一回、交替する。
【００２６】
文献Ｓｃｉｅｎｃｅ  ２６９，１０８６，１９９５，ｂｙ  Ｑ．Ｂ．Ｐｅｉ及びＡｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．７１，１２９３，１９９７，ｂｙ  Ｊ．Ｇａｏ，Ｇ．Ｙｕ，Ａ．Ｊ．Ｈｅｅｇｅｒ等において既知である発光電気化学セル４自体においては、電圧は２つの電極８、９間に印加される。図３ａ乃至３ｄを参照して説明する例示においては、底２の表面温度は２５℃である。
【００２７】
図３ａは、電力がオンに切り換えられたまさにその瞬間の状態を示している。交流電源は、第１電極８に正の電荷を供給し、その第１電極をアノードにし、第２電極９に負の電荷を供給し、その第２電極をカソードにする。（−）で表される陰イオン及び（＋）で表される陽イオンは、この時点では、いまだに互いに対をなしている。発光層１０の半導電性のために、正孔は第１電極８からアノードに注入されず、電子は第２電極９からカソードに注入されない。
【００２８】
図３ｂは、電圧をオンに切り換えた０．３秒後の状態を示している。図から明らかであるように、陰イオンは第１電極８、即ち、アノードの方にゆっくり移動し、陽イオンは第２電極９、即ち、カソードの方にゆっくり移動する。図３ｃは、電圧をオンに切り換えた０．９５秒後の状態、即ち、交流電圧の極性が切り換えられる直前の状態を示している。図から理解できるように、陰イオンは第１電極８、即ち、アノードの方にある距離だけ移動するが、アノードにおける陰イオンの実際の凝集は存在せず、それ故、正孔は光発光層１０に注入されない。したがって、第２電極９、即ち、カソードにおける陽イオンの凝集は存在せず、それ故、電子は何れにも注入されない。注入された正孔及び電子は存在しないため、発光は生じない。
【００２９】
図３ｄは、電圧をオンに切り換えた１．０５秒後の状態、即ち、極性が切り換えられた後の状態を示している。陰イオンは、第２電極９、ここでは、アノードの方にゆっくりと動き始め、陽イオンは、第１電極８、ここでは、カソードの方にゆっくりと動き始める。図３ａ乃至３ｄに示しているように、拡散律速過程であるイオンの移動性は、マトリクス内で２５℃においては、非常にゆっくりであるため、アノードにおける陰イオンの及びカソードにおける陽イオンのそれぞれの凝集は、交流電源が電圧の極性を切り換える前には、十分得られない。したがって、温度２５℃において、光は発光されない。
【００３０】
図４ａ乃至４ｄを参照する例示においては、底２の表面温度は９０℃である。
【００３１】
図４ａは、電力がオンに切り換えられたまさにその瞬間の状態を示している。交流電源は、第１電極８に正の電荷を供給し、その第１電極をアノードにし、第２電極９に負の電荷を供給し、その第２電極をカソードにする。（−）で表される陰イオン及び（＋）で表される陽イオンは、この時点では、いまだに互いに対をなしている。
【００３２】
図４ｂは、電圧をオンに切り換えた０．３秒後の状態を示している。この高い温度においてはマトリクス内のイオンの高い移動性のために、この場合、第１電極８，即ち、アノードにおいては陰イオンの、第２電極９，即ち、カソードにおいては陽イオンのかなり大きい凝集が既に存在している。それらの電極において大きいイオンの密度勾配を構成するイオンの凝集のために、正孔Ｈはアノードに注入され、電子ｅはカソードに注入される。発光層１０においては、図４ｂにおいて矢印Ｌで示されている光の発光により、正孔Ｈと電子ｅは再結合する。
【００３３】
図４ｃは、電圧をオンに切り換えた０．９５秒後の状態、即ち、交流電圧の極性が切り換えられる直前の状態を示している。図から理解できるように、第１電極８、即ち、アノードにおける陰イオンの大きい凝集及び第２電極９、即ち、カソードにおける陽イオンの大きい凝集が存在する。それによりそれぞれの電極８、９において形成されるそれらの大きいイオン勾配は、正孔Ｈ及び電子ｅのそれぞれの高効率の注入をもたらし、それ故、電気化学セル４によりかなりの量の光Ｌが発光される。
【００３４】
図４ｄは、電圧をオンに切り換えた１．０５秒後の状態、即ち、極性が切り換えられた後の状態を示している。陰イオンは、第２電極９、ここではアノードの方への速い移動を開始し、陽イオンは、第１電極９、ここではカソードの方への速い移動を開始する。十分な陰イオンの凝集が第２電極９、即ち、アノードにおいて得られ、十分な陽イオンの凝集が第１電極８、即ち、カソードにおいて得られたとき、光発光が再び、開始する。それ故、発光電気化学セルは、前方への動作及び後方への動作の両方において光を発光する。図４ａ乃至４ｄに示しているように、９０℃におけるマトリクス内のイオンの移動性は非常に速いため、交流電源が電圧の極性を切り換えた直後に、アノード及びカソードのそれぞれにおける陰イオン及び陽イオンの十分な凝集が得られる。したがって、表面１３における温度９０℃において、温度インジケータ１により点滅光が出射され、それにより、底２が熱くなり、底２に触るには注意をする必要があることを、アイロン３のユーザに警告される。
【００３５】
図５は、異なる温度で発光電気化学セルのエレクトロルミネッセンスＥＬを示している。交流電源は、発光電気化学セルに電圧±３Ｖを供給し、一定周波数１Ｈｚで極性をシフトさせる。温度２５℃においては、マトリクス内のイオンの移動性は低過ぎて、それぞれの電極における十分なイオンの凝集は与えられず、それ故、光は発光されない。６０℃においては、イオンはマトリクス内をかなり速く移動し、それ故、極性が切り換えられた約０．５秒後に、光発光が開始する。光発光は、極性が再び切り換えられるまで、約０．５秒間、強度を増加するように継続する。９０℃において、イオンは非常に速く移動するため、電圧の極性を切り換えた殆ど直後に、イオンの十分な凝集が得られる。図５に示すように、温度インジケータは、６５℃において、０．５ｓｅｃの暗期間は光発光の０．５ｓｅｃにより後続される点滅光を与えられる。この点滅光挙動は、ユーザにより容易に観測され、高温の警告がし損なわれるリスクを低減する。９０℃のような高温においては、暗期間は、非常に短い初期期間のみが幾らか低い光強度を有する場合には、殆どなくなる。温度インジケータは、それ故、表面が熱いことを示すばかりでなく、表面の実際の温度に関する付加情報を与える。
【００３６】
温度が所定のレベル、即ち、閾値温度を超えるときに、光発光層の厚さ、マトリクスの種類及び対象のイオンにより、光発光が得られるように、交流電源の周波数は切り換えられる。例えば、光発光が７０℃及びそれ以上の温度のみで開始する、即ち、閾値温度が７０℃であることが好ましい場合、交流電源の周波数は、１Ｈｚから、例えば、３Ｈｚまで高くされることが可能である。そのような場合、６０℃におけるイオンの凝集は光発光に対して十分ではない。周波数を高くすることに代えて、光発光層を熱くする、イオンがゆっくり移動するマトリクス材料にマトリクス材料を交換する及び／又は低い移動性を有する種類のイオンにイオンを交換するようにすることがまた、可能である。それ故、温度インジケータを備えるための幾つかの方法が存在し、その温度インジケータは、好ましい閾値温度において光を発光する。
【００３７】
底２の表面１３が前記表面１３全体に亘って一様な温度を有しない場合、光発光電気化学セル４の光発光はその表面領域において変化する。それ故、高温、例えば、９０℃の表面の一部は、表面１３の一部をカバーする光発光電気化学セル４の一部から、多かれ少なかれ一定の光発光をもたらす一方、低温、例えば、６０℃を有するその表面１３の他の部分においては、表面１３の一部をカバーする光発光電気化学セル４の一部から光点滅する光発光を得られる。それ故、電気製品のユーザは、表面のどの部分が最高温度を有し、どの部分が低い温度を有するかを、視覚的に理解することができる。それにより、表面上の局所的に熱いスポットの存在を示す付加的有利点が光発光電気化学セル４により与えられる。
【００３８】
図１に示すように、交流電圧周波数変調器７を伴った温度インジケータを備えることが可能である。そのような変調器７により、エンドユーザは、特定の限界の範囲内に、光発光が開始する必要がある温度を設定することが可能である。
【００３９】
上記の温度インジケータ１を形成するとき、発光電気化学セルは、２つの電極の間に、イオンを有するマトリクスを有する光発光層を挟むことにより、先ず、形成される。発光電気化学セルは、例えば、第１電極に重合体材料及び塩の水溶液をコーティングし、第１電極において発光層を形成するためにその重合体を硬化させ、続いて、発光層に第２電極を堆積させることについて、米国特許第５，６８２，０４３号明細書に記載されている従来技術自体にしたがって、製造されることが可能である。本発明にしたがって、２つの電極は、その場合に、交流電源に接続され、最終的に、交流電源の周波数は、発光電気化学セルが特定の温度以上に加熱されるときに発光が開始されるように、調節される。
【００４０】
図６は、本発明の第２実施形態にしたがって、温度インジケータ１０１の断面を模式的に示している。この温度インジケータ１０１は、外側にハンドル１０６を有するドア１０３における家庭の窓１０２の外側表面１１３に取り付けられている。温度インジケータ１０１は、薄い積層物と、定収は交流電圧により発光電気化学セル１０４を駆動するように調節される交流電源１０５とを有する発光電気化学セル１０４を有する。交流電源１０５は、オーブンの主電気システム（図１には示していない）に接続されている。電源１０５に電力供給するための好適な方法は、オーブンに電力供給されるとすぐに、自動的にその電源に電力供給される必要があり、オーブンの制御が“０℃”にされた後に、特定の時間、例えば、３０分間、電源１０５に電力供給されることが可能である。
【００４１】
発光電気化学セル１０４は、第１電極１０８と、第２電極１０９と、それらの電極１０８、１０９の間に挟まれた発光層１１０とを有する。交流電源１０５は、第１接触１１１と第２接触１１２のそれぞれを介して２つの電極１０８、１０９に電圧を印加する。
【００４２】
第１電極１０８及び第２電極１０９は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）のような少なくとも一部が透明な電極材料から成る。他の同盟電極材料を同様に、用いることが可能である。また、発光層１１０は、少なくとも一部が透明な材料、特に、透明な重合体材料から成る。発光電気化学セル１０４全てを通るように少なくとも一部の透明材料を用いることにより、共に全てを透過性にし、オーブンの内部で起こっていることを観測するように、ユーザがウィンドウ１０２を透過して及び発光電気化学セル１０４を透過して見ることを可能にする。
【００４３】
オーブンの窓１０２が熱くなっているとき、そのオーブンの窓は、交流電源の設定周波数にしたがって、オーブンの窓１０２が熱くなっていて、ユーザ及び触ってはならない小さい子供及びペットに警告するように、閾値温度において光を発光し始める発光電気化学セル１０４に熱を伝える。
【００４４】
図６に示すように、発光電気化学セル１０４が全体の窓１０２をカバーするようにすることに代えて、オーブンの窓の一部のみをカバーする発光電気化学セル、即ち、オーブンの窓、例えば、その窓の外周の周りのフレームを構成する発光電気化学セルをデザインすることがまた、可能である。
【００４５】
図７は、代替の発光電気化学セル２０４の平面図である。図８に断面を示す発光電気化学セル２０４は、図２に示すセル４に比べてかなり小さく、このように、第１電極２０８と、第２電極２０９と、それらの電極２０８、２０９の間に挟まれている発光層２１０とを有する。第２電極２０９は、アイロン（図７には示していない）の底２０２の表面２１３に取り付けられている。円筒形の熱接触２１４は、底２０２から発光電気化学セル２０４を通って伸びている。それらの接触２１４の目的は、アイロン掛けされる衣類に底２０２からの熱の伝導を改善することである。それ故、接触２１４は、セル２０４の断熱効果を低減し、アイロンの機能を劣化させることなく、大きい厚さを有するセル２０４を使用することを可能にする。熱接触２１４は、非導電重合体のような電気絶縁材料から成るスリーブ２１５により発光電気化学セル２０４から電気的に絶縁されている。
【００４６】
図９は、他の代替の発光電気化学セル３０４を示す平面図である。発光電気化学セル３０４は、セル３０４が第１電極３０８、発光層及び第２電極（図９に後者の２つを示していない）を通して伸びていて、絶縁性スリーブ３１５によりセル３０４から電気的に絶縁されているバー形状の熱接触３１４を備えていることを除いて、図７及び８に示すセル２０４に類似している。
【００４７】
図７乃至９の実施形態においては、熱接触が示されている。代替として、発光電気化学セルは、ユーザが発光電気化学セルを透過して見ることが可能であることのように、孔を開けられることが可能である。そのようなセルは、オーブンの内部で起こることを観測することを容易にするように、図６に示す温度インジケータにおいて用いられることが可能である。そのような発光電気化学セルの穿孔は、ユーザがオーブンを見ることが可能であるガラスビードで満たされることが可能である。
【００４８】
上記の実施形態の種々の変形が、同時提出の特許請求の範囲における範囲かた逸脱することなく、デザインされることが可能であることが理解できるであろう。
【００４９】
例えば、異なる温度で光発光を開始する複数の温度インジケータをデザインすることが可能である。家庭用電気製品における主なリスクは、人間が火傷を負うことである。それ故、温度インジケータは、好適には、温度５０乃至８０℃の温度において、即ち、人間及び動物が火傷を負う温度で、光発光を開始するように構成されることである。産業用アプリケーションにおいては、光発光が開始する必要がある温度は、水の沸騰を回避する必要性のような他の制限により判断されることが可能であり、その場合、温度インジケータは、まさに１００℃以下で光発光を開始するように構成される。
【００５０】
温度インジケータにより発光される色は、実際の要求に適合するように選択されることが可能である。高温についての警告が所望されるアプリケーションにおいては、赤色又は橙色の光が好まれる。このことは、マトリクスの材料及び／又は赤色光を発光するようなイオンを選択することにより得られる。代替としては、発光層及び／又は電極が、最初に白色又は黄色に発光された光が赤色光として観測されるように赤色染料と混合されることが可能である。勿論、温度インジケータにより与えられるメッセージがどのようなものであるかに応じて、例えば、緑色及び青色のような他の色を用いることがまた、可能である。更に、所望のカラーを得るように、発光電気化学セルをカラーフィルタと組み合わせることがまた、可能である。
【００５１】
上記のように、高温について警告するように、温度インジケータを適用することが所望される。温度インジケータは、勿論、所望の温度に達したことを知らせるように用いられることがまた、可能である。一実施例には、所望の温度、例えば、１００℃に達したときに、温度インジケータが光発光を開始するように切り換えられるウォータークッカーである。幾つかの温度インジケータの組み合わせがまた、可能である。ウォータークッカーが熱いことの警告を出すように、温度が６０℃を超えたときに、１つの温度インジケータは橙色光を供給するようにデザインされることが可能である。第２温度インジケータは、水が使える状態にあることを示すように、温度が１００℃に達したときに、緑色光を発するようにデザインされることが可能である。第３温度インジケータは、ウォータークッカーが水がなくなった状態になったことを示すように、温度が１１０℃を超えたときに、赤色を発することが可能である。温度インジケータはまた、ウォータークッカーのどの部分が熱くなったかを示すようにデザインされることがまた、可能である。
【００５２】
温度インジケータに電気的保護、機械的引っかき傷防止又は水に対する保護を備えるように、その温度インジケータは、薄い保護のための上部コーティング、例えば、第１電極上に備えられた薄い重合体層を備える、又は全体の発光電気化学セルを密閉して封入されることが可能である。
【００５３】
交流電源の周波数は、光発光が開始するべき実際の温度レベル及び実際の発光電気化学セルを適合するように調節される。殆どの場合、その周波数は、十分に速い応答及び光視認度を有する温度インジケータを備えるように０．５乃至１０Ｈｚの範囲内の周波数であることが適切であることが判明した。しかしながら、利用可能な周波数範囲は、使用される材料、即ち、発光電気化学セル等の幾何学的構成に応じて、約１００Ｈｚ以上のような大きい値まで広げられることが可能である。
【００５４】
上記においては、本発明にしたがった温度インジケータが、アイロンの底若しくはオーブンのドア又はウォータークッカーの窓にどのように取り付けられるかについて説明した。温度インジケータが取り付けられる可能性がある家庭用電気製品の他の実施例としては、放熱器、ホットプレート。温熱パイプ、トースター、天ぷら鍋及びワッフル焼き器を含むが、それらの限定されるものではない。
【００５５】
以上を要約すると、表面の高温を示すための温度インジケータは、第１電極と、第２電極と、それら２つの電極の間に挟まれた発光層とを有する。発光層は、マトリクスとそのマトリクス中を移動可能であるイオンとを有し、前記マトリクスにおける前記イオンの移動性は温度依存性である。電源は、交流電圧により発光電気化学セルを駆動するために適合されている。交流電圧の周波数は、特定の温度以上で、交流電源が電圧の極性を変える前に光を出射するように発光電気化学セルのために発光電気化学セルにおいて十分な変化勾配を与えるようにイオンが十分に速く移動するように、切り換えられる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】アイロンの底全体に備えられた温度インジケータの三次元の模式図である。
【図２】図１の断面ＩＩ−ＩＩに沿った温度インジケータの部分断面図である。
【図３ａ】第１の場合の及び２５℃の底の温度における図２の部分ＩＩＩの拡大図である。
【図３ｂ】第２の場合の及び２５℃の底の温度における図３ａの部分ＩＩＩの拡大図である。
【図３ｃ】第３の場合の及び２５℃の底の温度における図３ａの部分ＩＩＩの拡大図である。
【図３ｄ】第４の場合の及び２５℃の底の温度における図３ａの部分ＩＩＩの拡大図である。
【図４ａ】第１の場合の及び９０℃の底の温度における図２の部分ＩＩＩの拡大図である。
【図４ｂ】第２の場合の及び９０℃の底の温度における図４ａの部分ＩＩＩの拡大図である。
【図４ｃ】第３の場合の及び９０℃の底の温度における図４ａの部分ＩＩＩの拡大図である。
【図４ｄ】第４の場合の及び９０℃の底の温度における図４ａの部分ＩＩＩの拡大図である。
【図５】異なる温度の温度インジケータからの光出射を示す図である。
【図６】オーブンのドアに備えられた第２実施形態にしたがった温度インジケータの鉛直方向の断面図である。
【図７】本発明にしたがった温度インジケータの他の実施形態の発光電気化学セルの平面図である。
【図８】線ＶＩＩＩ−ＶＩＩＩに沿った図７の発光電気化学セルの断面図である。
【図９】本発明にしたがった温度インジケータの他の実施形態の発光電気化学セルの平面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図４ｄ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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