(57)【要約】  調理機器のための加熱要素は、導電性の接点として作用する端子を備える。1つまたは複数の母線が、端子同士の間に配置され、1つまたは複数の加熱要素部分をジグザグの構成で接続する。加熱要素部分は、直列に接続され、互いと平行に配置される。各々の加熱要素部分は、一体につなげられると共に楕円形を有する複数の切り抜き部を備える。端子、加熱要素部分、および母線は、導電材料の連続した単一のシートである。加熱要素を製造する方法は、フォトリソグラフィを使用してパターンを導電シートにエッチングすることでパターンを導電材料のシートに形成するステップを含む。
2020515021.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調理機器のための加熱要素であって、
第1の端子および第2の端子と、
前記第1の端子と前記第2の端子との間で延びる1つまたは複数の加熱要素部分であって、各々の加熱要素部分は、繰り返しのパターンで配置される複数の切り抜き部を有し、各々の切り抜き部は楕円形を有する、1つまたは複数の加熱要素部分と
を備え、
前記第1の端子、前記第2の端子、および前記1つまたは複数の加熱要素部分は、連続した単一の材料シートである、加熱要素。
【請求項２】
前記第1の端子と前記第2の端子との間に配置される1つまたは複数の母線をさらに備え、前記1つまたは複数の母線は、前記1つまたは複数の加熱要素部分をジグザグの構成で接続する、請求項1に記載の加熱要素。
【請求項３】
第1の長さを有する加熱要素部分の第1のセットと、第2の長さを有する加熱要素部分の第2のセットと、第3の長さを有する加熱要素部分の第3のセットとをさらに備え、
前記加熱要素部分の第3のセットは、前記加熱要素部分の第1のセットと前記加熱要素部分の第2のセットとの間に配置され、前記第1の長さは前記第2の長さ未満であり、前記第2の長さは前記第3の長さ未満である、請求項1に記載の加熱要素。
【請求項４】
前記加熱要素の第1のセットの長さが前記加熱要素の第3のセットの長さの約70%から約90%であり、
前記加熱要素の第2のセットの長さが前記加熱要素の第3のセットの長さの約80%から約99%である、請求項3に記載の加熱要素。
【請求項５】
前記第1の長さ、前記第2の長さ、および前記第3の長さは、エネルギー浪費を低減する最適化された加熱表面積を定める、請求項3に記載の加熱要素。
【請求項６】
前記1つまたは複数の加熱要素部分は、直列に接続され、互いと平行に配置される、請求項3に記載の加熱要素。
【請求項７】
前記加熱要素は、前記1つまたは複数の加熱要素部分の幅の合計より大きい全幅を有する、請求項1に記載の加熱要素。
【請求項８】
前記加熱要素の前記全幅は、前記1つまたは複数の加熱要素部分の幅の合計より約35%から約45%大きい、請求項7に記載の加熱要素。
【請求項９】
各々の切り抜き部は、第1の壁および第2の壁によって定められ、前記第1の壁および前記第2の壁は、湾曲していると共に鉛直軸に沿って反対方向に広がる、請求項1に記載の加熱要素。
【請求項１０】
各々の切り抜き部は、隣接する切り抜き部の相対する第1の壁または第2の壁に隣接する、請求項9に記載の加熱要素。
【請求項１１】
前記加熱要素は、電圧が前記加熱要素にわたって加えられるときに赤外線放射を発生させる、請求項1に記載の加熱要素。
【請求項１２】
請求項1に記載の加熱要素を備えるトースタ。
【請求項１３】
食品を中に受け入れるための少なくとも1つの調理空洞を定める筐体と、
幹線電源に接続するように構成された、導電体を備える電力ケーブルと、
赤外線放射を前記調理空洞へと提供するように配置された加熱組立体であって、前記電力ケーブルの前記導電体に直接的に電気的に接続され、
第1の端子および第2の端子、ならびに、
前記第1の端子と前記第2の端子との間で延びる1つまたは複数の加熱要素部分であって、各々の加熱要素部分は、一体につなげられた複数の切り抜き部を備え、各々の切り抜き部は楕円形を有する、1つまたは複数の加熱要素部分
を備える少なくとも1つの加熱要素を備える加熱組立体と
を備え、
前記第1の端子、前記第2の端子、および前記1つまたは複数の加熱要素部分は、連続した単一の材料シートである、調理機器。
【請求項１４】
前記少なくとも1つの加熱要素は、前記第1の端子と前記第2の端子との間に配置される1つまたは複数の母線をさらに備え、前記1つまたは複数の母線は、前記1つまたは複数の加熱要素部分をジグザグの構成で接続する、請求項13に記載の調理機器。
【請求項１５】
前記少なくとも1つの加熱要素は、第1の長さを有する加熱要素部分の第1のセットと、第2の長さを有する加熱要素部分の第2のセットと、第3の長さを有する加熱要素部分の第3のセットとをさらに備え、
前記加熱要素部分の第3のセットは、前記加熱要素部分の第1のセットと前記加熱要素部分の第2のセットとの間に配置され、前記第1の長さは前記第2の長さ未満であり、前記第2の長さは前記第3の長さ未満である、請求項13に記載の調理機器。
【請求項１６】
前記第1の長さ、前記第2の長さ、および前記第3の長さは、前記少なくとも1つの調理空洞における食品に近接しない空間に熱が加えられるのを制限することで、エネルギー浪費を低減する最適化された加熱表面積を定める、請求項15に記載の調理機器。
【請求項１７】
前記少なくとも1つの加熱要素における各々の切り抜き部は、第1の壁および第2の壁によって定められ、前記第1の壁および前記第2の壁は、湾曲していると共に鉛直軸に沿って反対方向に広がる、請求項13に記載の調理機器。
【請求項１８】
前記調理機器は、平行な調理空洞を有するトースタであり、
加熱要素は、各々の調理空洞内の相対する側に隣接して備え付けられる、請求項13に記載の調理機器。
【請求項１９】
加熱要素を製造する方法であって、
導電材料の単一のシートを得るステップと、
前記導電材料のシートにパターンを形成するステップと
を含み、
前記パターンは、直列で一体に接続されると共に第1の端子と第2の端子との間で延びる1つまたは複数の加熱要素部分であって、各々の加熱要素部分は、一体につなげられた複数の切り抜き部を備え、各々の切り抜き部は楕円形を有する、1つまたは複数の加熱要素部分を定め、
各々の加熱要素部分は、連鎖パターンまたはつなげられたパターンで互いから離間される楕円形状の複数の切り抜き部を備える、方法。
【請求項２０】
パターンを形成する前記ステップは、フォトリソグラフィを使用して前記パターンを導電シートにエッチングすることを含む、請求項19に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は2018年1月5日に出願されたものであり、本明細書においてそれらの開示全体が参照により組み込まれる、2017年1月6日に出願された米国仮特許出願第62/443,548号と、2017年1月25日に出願された米国仮特許出願第62/524,583号とへの優先権の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
様々な機器が食品を加熱および調理するために利用可能である。例えばオーブンは、低温から中温においてかなり長い時間の期間にわたって食品を調理するためにしばしば使用される。その一方で、電子レンジはマイクロ波エネルギーを利用し、食品をより素早く加熱および調理できるが、マイクロ波で調理された食品の品質はしばしば望ましくない。トースタおよびトースタオーブンも同様に、長い調理時間、および/または、調理された食品の劣った品質など、特定の欠点がある。そのため、先行技術の欠点を克服する向上した調理機器に対する要求がある。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
大まかに言えば、本開示は、調理機器のための加熱要素を対象とする。一部の実施形態では、非限定的な例として、加熱要素は、赤外線放射を発生させる複数の導電片を備える。赤外線放射は、より迅速な調理時間を提供し、調理した食品の品質向上をもたらす。
【０００４】
一態様において、開示されている技術は、調理機器のための加熱要素に関し、加熱要素は、第1の端子および第2の端子と、第1の端子と第2の端子との間で延びる1つまたは複数の加熱要素部分であって、各々の加熱要素部分は、繰り返しのパターンで配置される複数の切り抜き部を有し、各々の切り抜き部は楕円形を有する、1つまたは複数の加熱要素部分とを備える。第1の端子、第2の端子、および1つまたは複数の加熱要素部分は、連続した単一の材料シートである。
【０００５】
一例では、加熱要素は、第1の端子と第2の端子との間に配置される1つまたは複数の母線を備え、1つまたは複数の母線は、1つまたは複数の加熱要素部分をジグザグの構成で接続する。別の例では、加熱要素は、第1の長さを有する加熱要素部分の第1のセットと、第2の長さを有する加熱要素部分の第2のセットと、第3の長さを有する加熱要素部分の第3のセットとを備える。一部の例では、加熱要素部分の第3のセットは、加熱要素部分の第1のセットと加熱要素部分の第2のセットとの間に配置され、第1の長さは第2の長さ未満であり、第2の長さは第3の長さ未満である。一部の例では、加熱要素の第1のセットの長さが加熱要素の第3のセットの長さの約70%から約90%であり、加熱要素の第2のセットの長さが加熱要素の第3のセットの長さの約80%から約99%である。一部の例では、第1の長さ、第2の長さ、および第3の長さは、エネルギー浪費を低減する最適化された加熱表面積を定める。
【０００６】
一態様では、1つまたは複数の加熱要素部分は、直列に接続され、互いと平行に配置される。別の態様では、加熱要素は、1つまたは複数の加熱要素部分の幅の合計より大きい全幅を有する。一部の例では、加熱要素の全幅は、1つまたは複数の加熱要素部分の幅の合計より約35%から約45%大きい。
【０００７】
一部の例では、各々の切り抜き部は、湾曲していると共に鉛直軸に沿って反対方向に広がる第1の壁および第2の壁によって定められる。一部の例では、各々の切り抜き部は、隣接する切り抜き部の相対する第1の壁または第2の壁に隣接する。
【０００８】
一態様では、加熱要素は、電圧が加熱要素にわたって加えられるときに赤外線放射を発生させる。一態様では、加熱要素はトースタに含まれる。
【０００９】
別の態様では、開示されている技術は、食品を中に受け入れるための少なくとも1つの調理空洞を定める筐体と、幹線電源に接続するように構成された、導電体を備える電力ケーブルと、赤外線放射を調理空洞へと提供するように配置された加熱組立体であって、電力ケーブルの導電体に直接的に電気的に接続され、第1の端子および第2の端子、ならびに、第1の端子と第2の端子との間で延びる1つまたは複数の加熱要素部分であって、各々の加熱要素部分は、一体につなげられた複数の切り抜き部を備え、各々の切り抜き部は楕円形を有する、1つまたは複数の加熱要素部分を備える少なくとも1つの加熱要素を備える加熱組立体とを備え、第1の端子、第2の端子、および1つまたは複数の加熱要素部分は、連続した単一の材料シートである、調理機器に関する。
【００１０】
一部の例では、少なくとも1つの加熱要素は、第1の端子と第2の端子との間に配置される1つまたは複数の母線をさらに備え、1つまたは複数の母線は、1つまたは複数の加熱要素部分をジグザグの構成で接続する。一態様では、少なくとも1つの加熱要素は、第1の長さを有する加熱要素部分の第1のセットと、第2の長さを有する加熱要素部分の第2のセットと、第3の長さを有する加熱要素部分の第3のセットとを備え、加熱要素部分の第3のセットは、加熱要素部分の第1のセットと加熱要素部分の第2のセットとの間に配置され、第1の長さは第2の長さ未満であり、第2の長さは第3の長さ未満である。一部の例では、第1の長さ、第2の長さ、および第3の長さは、少なくとも1つの調理空洞における食品に近接しない空間に熱が加えられるのを制限することで、エネルギー浪費を低減する最適化された加熱表面積を定める。
【００１１】
一部の例では、少なくとも1つの加熱要素における各々の切り抜き部は、湾曲していると共に鉛直軸に沿って反対方向に広がる第1の壁および第2の壁によって定められる。
【００１２】
一態様では、調理機器は、平行な調理空洞を有するトースタであり、加熱要素は、各々の調理空洞において相対する側に隣接して備え付けられる。
【００１３】
別の態様では、開示されている技術は、加熱要素を製造する方法であって、導電材料の単一のシートを得るステップと、導電材料のシートにパターンを形成するステップとを含み、パターンは、直列で一体に接続されると共に第1の端子と第2の端子との間で延びる1つまたは複数の加熱要素部分であって、各々の加熱要素部分は、一体につなげられた複数の切り抜き部を備え、各々の切り抜き部は楕円形を有する、1つまたは複数の加熱要素部分を定め、各々の加熱要素部分は、連鎖パターンまたはつなげられたパターンで互いから離間される楕円形状の複数の切り抜き部を備える、方法に関する。
【００１４】
一部の例では、パターンを形成するステップは、フォトリソグラフィを使用してパターンを導電シートにエッチングすることを含む。
【００１５】
様々な追加の態様が、以下の記載において説明される。態様は、個々の特徴および特徴の組み合わせに関し得る。前述の大まかな記載と以下の詳細な記載との両方が例示的で説明のみを目的とし、本明細書で開示されている実施形態が基礎としている幅広い発明の概念の制限でないことは、理解されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】例の調理機器の等角図である。
【図２】例の調理機器の概略的なブロック図である。
【図３】例の加熱組立体を示す概略図である。
【図４】別の例の加熱組立体を示す概略図である。
【図５】加熱要素の例を示す概略図である。
【図６】別の例の加熱要素の正面平面図である。
【図７】図5で示した例の加熱要素の等角図である。
【図８】図5で示した例の加熱要素の後に位置決めされる反射体の正面平面図である。
【図９】図5で示した例の加熱要素を備える調理機器の側方断面図である。
【図１０】図5で示した例の加熱要素を備える調理機器の正面断面図である。
【図１１】図5で示した例の加熱要素の拡大図である。
【図１２】図5で示した例の加熱要素の別の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
いくつかの図面を通じて同様の符号が同様の部品および組立体を表している図面を参照して、様々な実施形態が詳細に記載される。様々な実施形態への参照が、添付されている請求項の範囲を制限することはない。また、本明細書において説明されている例は、制限することは意図されておらず、単に、添付の請求項についての多くの可能な実施形態の一部を説明している。
【００１８】
図1は、例の調理機器100の等角図である。調理機器100は、1つまたは複数の調理空洞104を定める筐体102を備える。使用中、食品が調理空洞104のうちの1つの中に置かれ、調理空洞104では、食品は調理機器100によって加熱される。調理機器100は、1つまたは複数の調理空洞104内に配置される食品にエネルギーを供給するように動作する。調理機器100は、トースタ、トースタオーブン(例えばピザオーブンを含む)、電子レンジ、電気グリル、接触調理器(例えば接触グリルまたは接触グリドルを含む)、またはスロー調理器など、様々な形態を取ることができる。
【００１９】
図2は、筐体102と、調理空洞104と、少なくとも1つの加熱要素108を含む加熱組立体106と、電気制御およびカップリング110と、電力ケーブル112とを備える調理機器100の概略的なブロック図である。特定の例では、電気カップリングおよび制御110は、導電体114(導体114Aおよび114Bを含む)とカプラ116とを備える。一部の例では、電力ケーブル112は、導電体112Aおよび112Bとプラグ118とを備える。調理機器100は、例えば電力ケーブル112を幹線電源90へと接続することで、電源によって電力供給される。
【００２０】
調理機器100は、1つまたは複数の加熱要素108を備える加熱組立体106を備える。加熱要素108は、電気制御およびカップリング110などを通じて、電力ケーブル112に電気的に連結され、幹線電源90などの電源に電気的に接続され得る。加熱組立体106の例は、図3および図4を参照してさらに詳細に図示および記載される。
【００２１】
少なくとも一部の例では、各々の加熱要素108は複数の導電片から形成される。電力供給されるとき、熱を発生させる加熱要素108を通じて電気が流れる。加熱要素の温度が上昇するにつれて、加熱要素108は赤外線放射を発し始める。加熱要素108は、加熱組立体が電源から接続解除されるまで赤外線放射を発し続ける。赤外線放射は調理空洞104に向けられ、調理空洞104では、赤外線放射は調理空洞において食品を加熱するように作用する。加熱要素108の例は、図3〜図5を参照してさらに詳細に図示および記載される。
【００２２】
特定の例は、導体114およびカップリング116を含む電気制御およびカップリング110を備える。一部の例では、カップリング116は、加熱組立体106をオンおよびオフするために加熱組立体106を電源90に選択的に連結するためのスイッチまたは他の制御装置を備える。一部の例では、電気制御およびカップリング110が加熱組立体106を電源90に選択的に連結したとき、加熱組立体106は、導体114Aおよび114Bと電力ケーブル112の導体112Aおよび112Bとを通じて電源に直接的に連結される。このような例では、調理機器100は、電気を幹線電源90から加熱組立体へと供給するための変圧器または他の電力調整電子機器を含む別の電力供給部を必要とせず、代わりに、電気は導体を通じて直接的に供給され得る。
【００２３】
図3および図4は、加熱組立体106の例を図示する概略図である。図3に示した例では、例の加熱組立体106は3つの加熱要素108A、108B、および108Cを備える。加熱組立体106は、スイッチなどによって、電源に選択的に連結される。スイッチは、使用者による手作業で(トースタにおいて押すことで、もしくは、電源ボタンを押し下げることで)制御され得る、または、電子レンジなどにおける電子制御システムによって制御され得る。電源に連結されるとき、加熱組立体106は通電される。幹線電源に直接的に連結されるとき、加熱組立体106は交流信号によって通電される。北米では、交流信号は、典型的には、±120Vの電圧と60ヘルツの周波数とを有する。世界の他の地域では、他の信号(異なる電圧を有するなど)が用いられ、加熱組立体106は、任意の適切な幹線電源と共に、または、電池から、もしくは、電源インバータを利用してなど、DC電源と共に作動するように設計され得る。ここで述べられる例では、±120Vの電圧が例示の目的のために述べられる。
【００２４】
この例では、加熱組立体106は、直列に配置された3つの加熱要素108A、108B、および108Cを備える。加熱要素108Aは、一端において幹線電源のACラインに接続されており、他端において加熱要素108Bの端に接続されている。加熱要素108Bの端は加熱要素108Aおよび108Cの端に接続されている。加熱要素108Cの一端は加熱要素108Bの端に接続されており、加熱要素108Cの他端は幹線電源の中性線に接続されている。
【００２５】
この構成では、加熱要素108A、108B、および108Cは、3つの要素にわたって±120V信号を分けるための分圧器として作用する。別の言い方をすれば、各々の加熱要素は、それ自体にわたるVAC/3要素=VAC/3または約40Vの電圧を見込む。
【００２６】
各々の要素108から出力される所望の電力を得るために、加熱要素108は、所望の抵抗を有するように設計され得る。例えば、各々の要素から500ワット(3つの要素から合計で1500W)の電力出力を得るためには、所望の抵抗は、P=I*Vまたは500W=I*40Vによって計算される。そのため、所望の電流はI=500W/40V=12.5アンペアである。したがって、抵抗は、V=I*RまたはR=V/I=40V/12.5アンペア=3.2オームを用いて計算される。計算は、他の電力出力を得るために調整され得る。これらの値は、本明細書においてさらに詳細に論じられているように、加熱要素の設計において使用され得る。
【００２７】
図4に示した例では、例の加熱組立体106は4つの加熱要素108A、108B、108C、および108Dを備える。図3に示した例にあるように、加熱要素108は直列に配置される。ここでは4つの加熱要素があるため、幹線電圧はここでは4つの要素にわたって分けられ、各々の要素にわたって、例えば30Vといった、より低い電圧をもたらす。そのため、この例では、減少した電圧を考慮して、加熱要素の特定の構成を調整することが望ましい可能性がある。
【００２８】
加熱組立体106は、例えば、2個、3個、4個、5個、6個、7個、8個、9個、10個、またはそれ以上を含め、1つまたは複数の加熱要素を有し得る。複数の加熱要素を有することの1つの便益は、加熱要素が調理機器100内の異なる場所に位置決めできることである。例えば、トースタでは、各々の側において一枚のパンを加熱するように調理空洞の各々の側に位置決めされる1つの加熱要素があり得る。複数枚のトースタでは、追加の加熱要素が各々の調理空洞のために使用され得る。別の例として、トースタオーブンまたは電子レンジが、放射加熱が自由/強制の対流およびマイクロ波などの1つまたは複数の追加の機構と組み合わされ得るように、調理空洞の上部および下部に配置される加熱要素を有してもよい。様々な可能な構成で配置される様々な数の加熱要素を有する他の実施形態も可能である。
【００２９】
図5は、加熱要素108の例を示す概略図である。この例の図では、加熱要素108は、端子130(130Aおよび130Bを含む)と、加熱要素部分134(134A、134B、134C、および134Dを含む)と、母線136(136A、136B、および136Cを含む)とを備える。本開示によれば、加熱要素108は1つまたは複数の加熱要素部分134を備えることができ、典型的には、少なくとも複数の加熱要素部分134を備える。図5に示した例は4つの加熱要素部分134を示しているが、実施形態がより多くのまたはより少ない加熱要素部分134を有し得ることを表す省略記号も含んでいる。
【００３０】
加熱要素108は、各々の端に配置される端子130Aおよび130Bを備える。端子130は、加熱要素108が電源または他の加熱要素108(図3および図4を参照して図示および記載されたものなど)に接続され得る導電性の接点である。この例では、端子130Aおよび130Bは、加熱要素108の少なくとも1つの加熱要素部分134にも各々接続される。例えば、端子130Aは、加熱要素部分134Aの一端において接続され、端子130Bは、加熱要素部分134Dの一端において接続される。
【００３１】
加熱要素部分134は、電気が加熱要素部分134を通じて流されるとき、加熱して赤外線放射を発生させる加熱要素108の部品である。一部の実施形態では、加熱要素部分134は導電材料から形成される。ある例では、導電材料は、ニクロムとしても知られる、少なくともニッケルとクロムとの合金である。
【００３２】
母線136は、加熱要素部分134を直列で連結するように配置される。母線136は、隣接する加熱要素部分134の端において連結される導電性の一片であり、加熱要素部分134を機械的に支持するように作用し、隣接する加熱要素部分134同士の間で電気を伝導するようにも作用する。この例では、母線136Aが加熱要素部分134Aおよび134Bの端に接続されており、母線136Bが加熱要素部分134Bおよび134Cの端に接続されており、母線136Cが加熱要素部分134Cおよび134Dの端に接続されている。図5に示しているような一部の実施形態では、加熱要素108はジグザグの形を有し、加熱要素部分134と母線とが、1つの加熱要素部分134Aから母線136Aへと続き、次に別の加熱要素部分134Bおよび母線136Bへと接続されるといったジグザグの形を形成する。
【００３３】
通電されるとき、図3および図4に示しているように、電圧が端子130Aおよび130Bにわたって加えられる。加熱要素部分134が図5に示しているように直列で配置されるとき、加熱要素部分134は、加熱要素108にわたって加えられる全電圧を分けるための分圧器として作用する。加熱要素部分134が同じ大きさおよび電気特性を有するとき、電圧は各々の要素にわたって均等に分けられる。そのため、40Vが端子130Aおよび130Bに加えられ、合計4個の加熱要素部分134がある場合、各々の加熱要素部分134は各自にわたって10Vの電圧が加えられる。追加の加熱要素部分134が存在する場合、電圧はさらに分けられる。
【００３４】
所与の電圧が加熱要素部分と選択された導電片材料とにわたって加えられている場合、加熱要素部分は、加熱要素の幅Wに対する長さLの比率を調整することで、所望のレベルの電力出力を有するように設計され得る。(電流を低減させることで)電力出力を低減させるためには、一片がより長くおよび/またはより細くなるように比率が増加させられる。(電流を増加させることで)電力出力を増加させるためには、一片がより短くおよび/またはより太くなるように比率が低減させられる。
【００３５】
一部の例の利点は、加熱組立体106が、電力を変更するために複雑で高価な電子機器を必要とすることなく、幹線電源90によって供給される電力から直接的に動作できることである(図2)。例えば、一部の実施形態では、加熱組立体は、電力を元の形態から加熱組立体106に適した別の形態へと変換するために、変圧器、または他の電圧整流器、またはインバータ電子回路を必要としない。代わりに、加熱組立体106は、一部の実施形態では、幹線電源90によって供給される電力から直接的に動作できる。
【００３６】
ここで図6および図7を参照すると、例の加熱要素150が、端子130(端子130Aおよび130Bを含む)と、加熱要素部分134(部分134A〜134Fを含む)と、母線136(母線136A〜136Fを含む)とを備える。図6および図7に描写した例では、加熱要素150は、5つの母線136A〜136Eによって一体に連結された6つの加熱要素部分134A〜134Fを備えるが、他の例では、加熱要素150はより多くのまたはより少ない加熱要素部分134を備えてもよい。他の例は、約1〜約20個または約2個〜約12個の範囲であるいくつかの加熱要素部分134を備えてもよい。一部の例は、2個、4個、6個、8個、10個、または12個などの偶数の加熱要素部分134を有し得る。
【００３７】
加熱要素150は全幅W2を有し、各々の加熱要素部分134は幅W1を有する。全幅W2は加熱要素150における各々の加熱要素部分134の幅W1の合計より大きい。特定の例では、加熱要素の全幅W2は、1つまたは複数の加熱要素部分の幅W1の合計より約35%から約45%大きい。特定の例では、加熱要素150の全幅W2は、約2インチから約18インチまでの範囲、約3インチから約12インチまでの範囲、または、約4インチから約6インチまでの範囲にある。
【００３８】
加熱要素150は、加熱要素150の反対の端に配置される端子130Aおよび130Bを備える。端子130は、加熱要素150を電源または他の加熱要素(図3および図4を参照して図示および記載されたものなど)に接続する導電性の接点である。この例では、端子130Aおよび130Bは、加熱要素150の少なくとも1つの加熱要素部分134にも各々接続される。例えば、端子130Aは、加熱要素部分134Aの一端において接続され、端子130Bは、加熱要素部分134Fの一端において接続される。
【００３９】
加熱要素部分134は、単一の加熱要素部分134だけを有する表面積と比較して端子130A、130Bの間の電流路が増加させられるように直列で連結され得る。例えば、電流路は、第1の加熱要素部分134Aの長さL1の少なくとも6倍である。端子130A、130Bの間の電流路を増加させることで、より大きな電圧が、電源(例えば、機器がプラグ接続される電圧源と同じであり得る110V)および/またはより小さい電流によって採用でき、これは、電源インバータの使用を回避するか、または他の方法で加熱要素150を含む機器の構成要素のコストを低減させる上で有益である。
【００４０】
図6および図7に示した例では、加熱要素150は全長L0を有し、最も外側の加熱要素部分(例えば部分134Aおよび134F)の第1のセットは第1の長さL1を有し、内側の加熱要素部分(例えば部分134Bおよび134E)の第2のセットは第2の長さL2を有し、最も内側の加熱要素部分(例えば部分134Cおよび134D)の第3のセットは第3の長さL3を有する。図6および図7に描写した例では、加熱要素部分の3つのセットが描写されており、各々のセットは2つの加熱要素部分を備える。他の例では、加熱要素部分のセットは、1つだけの単一の加熱要素部分を備えてもよく、または、3つ以上の加熱要素部分を含んでもよく、加熱要素150は、3つより多いまたはより少ない加熱要素部分のセットを備えてもよい。
【００４１】
各々の加熱要素部分134(例えば、L1、L2、またはL3)の長さは、各々の加熱要素部分134の幅W2より大きい。幅W2に対する長さL1、L2、L3の比率は、所望の電力出力、電流、および抵抗を得るために選択され得る。一部の例では、加熱要素部分134は、約0.1インチから約6インチまでの範囲で、または、約1/4インチから約1インチまでの範囲で幅W2を各々有する。一部の例では、幅W2は約1/2インチである。一部の例では、加熱要素部分134の長さL1〜L3は、約2インチから約12インチの範囲であり得る、または、約3インチから約8インチの範囲であり得る。特定の例では、加熱要素の第1のセットの長さL1は加熱要素の第3のセットの長さL3の約70%から約90%である。特定の例では、加熱要素の第2のセットの長さL2は加熱要素の第3のセットの長さL3の約80%から約99%である。
【００４２】
図6および図7に描写されている例の加熱要素150では、加熱要素部分134Aと134Bとを接続する母線136Aは、これらの加熱要素部分の間に異なる長さL1、L2を収容するための屈曲部または曲がった形を有する。加熱要素部分134Eと134Fとを接続する母線136Eは、これらの加熱要素部分の間に異なる長さL1、L2を収容するための屈曲部または曲がった形を有する。母線136B、136C、および136Dは、隣接する加熱要素部分同士(例えば、加熱要素部分134Bおよび134C、加熱要素部分134Cおよび134D、ならびに加熱要素部分134Dおよび134E)を接続するための真っ直ぐまたは直線の形を各々有する。特定の例では、端子130(例えば端子130A〜130B)および母線136(例えば母線136A〜136E)の形が変わってもよい。
【００４３】
母線136A〜136Eおよび端子130A、130Bは、機械的な接点を提供するために1つまたは複数の開口144を各々備える。特定の例では、電気的に絶縁された機械的支持体が、端子130および母線136を調理機器100などの機器の調理空洞に対する所望の位置で保持するために、開口144に留め付けられる。一部の例では、機械的支持体は加熱要素150を支持するためのバネを備えてもよく、そのバネは、加熱要素が過熱および冷却するときに加熱要素を膨張および収縮させることができる。
【００４４】
動作の間、端子130Aおよび130Bを電源に電気的に接続することで電気が加熱要素150に供給される。電気が加熱要素150を通じて流れるとき、加熱要素部分134の材料は加熱して赤熱し始める。典型的には、赤熱は、約500〜550℃の間の温度(約華氏1,000度)で始まる。加熱要素部分134は、赤熱するときに赤外線放射を発生させて放射する。一部の実施形態では、加熱要素部分134は、動作の間に約800〜約900℃の範囲の温度、または、約850℃の温度を有する。
【００４５】
ここで図8〜図10を参照すると、加熱要素150が調理機器の内側に備え付けられるとき、反射体146は加熱要素150に隣接して位置決めされ得る。特定の例では、リベットが、加熱要素150を調理機器100の調理空洞104に近接する反射体146に取り付けるために開口144を通じて留め付けられてもよい。
【００４６】
図9に描写した例では、調理機器100は、調理空洞104に部分的に挿入される一枚のパンを有するトースタである(例えばパン投入穴)。図10は、2つの調理空洞104(例えばパン投入穴)を有するとしての調理機器100の正面断面図を描写しており、反射体146および加熱要素150は、各々の調理空洞104において相対する側に位置決めされる。したがって、図9および図10の例では、調理機器100は4つの反射体146と4つの加熱要素150とを備える。図9および図10における調理機器100が、2つの調理空洞104(例えばパン投入穴)を有するトースタとして描写されているが、加熱要素150が、トースタオーブン、ピザオーブン、電子レンジ、電気グリル、接触調理器(例えば接触グリルまたは接触グリドルを含む)、またはスロー調理器を含む異なる種類の調理機器で使用されてもよいことが企図されている。また、加熱要素150が、2つより多いかまたは少ないパン投入穴を有するトースタで使用されてもよいことが企図されている。
【００４７】
加熱要素150の動作の間、加熱要素部分134はすべての方向において赤外線放射を放射する。反射体146は、加熱要素部分134によって発生させられる熱を、加熱要素150と機器100の調理空洞104(トースタ調理器具におけるパン投入穴など)とに向けて戻すように反射する。反射した赤外線放射は、加熱要素部分134を加熱させるのをさらに助け、加熱要素部分134をより素早く加熱させ、加熱要素部分134に追加の赤外線放射を発生させる。また、反射体146は、加熱要素150の熱および電流が調理機器100の筐体102へと伝達しないように、調理機器100において熱と電気との両方の絶縁を提供する。
【００４８】
反射体146は、反射体146を調理機器100のシャーシの内側に係止するいくつかのツメ148を上部、下部、および側部に沿って備えてもよい。また、各々のタブ148は、反射体146を調理機器100の筐体102に固定するための留め具を受け入れることができる開口152を備えてもよい。図8では、反射体146は、長さL4と幅W4とを有するとして描写されている。特定の例では、長さL4は約5.5〜約6.5インチとでき、幅W4は約4.5〜約5.5インチとできる。反射体146は、金雲母高温マイカまたは同様の材料などの誘電材料のシートから作られ得る。特定の例では、反射体146は約0.015〜約0.045インチの厚さを有し得る。
【００４９】
ここで図8〜図10を参照すると、加熱要素部分134A〜134Fの配置は、反射体146に隣接する最適化された加熱表面積HSAを提供する。最適化された加熱表面積HSAは、加熱要素部分134A〜134Fの長さL1〜L3によって定められる。特定の例では、最適化された加熱表面積HSAは、正方形または長方形の下部と丸められた上部とを有する典型的な一枚のトーストの形に合致できる。トースタの調理機器において使用されるとき、加熱要素150は、一枚のパンの側面を焼くために、調理空洞104の各々の側面に位置決めされ得る。加熱要素150の最適化された加熱表面積HSAは、一枚のトーストなどの食品に近接していない調理空洞104における空間に熱が加えられるのを制限することで、エネルギー浪費を低減させる。
【００５０】
ここで図11を参照すると、加熱要素150の拡大図が描写されており、母線136Aと母線136Bとの間で延びる加熱要素部分134Bを示している。各々の加熱要素部分134A〜134Fは、複数の切り抜き部140から形成された繰り返しパターン154を有している。切り抜き部140は、繰り返しパターン154において互いから離間されており、丸められた角によって包囲されている。一部の例では、繰り返しパターン154は、2列の切り抜き部140と、切り抜き部140の第1の2列の間で重なるかおよび/または配置される入れ子にされた切り抜き部140の第3の列とから形成されている。繰り返しパターン154は、加熱要素150に均一の放射加熱を提供させることができる。
【００５１】
ここで図12を参照すると、切り抜き部140は、実質的に楕円形または円形となるような楕円形を有する。例えば、各々の切り抜き部140は、湾曲していると共に鉛直軸A-Aに沿って反対方向に広がる第1の壁140aおよび第2の壁140bを備える。この手法では、各々の切り抜き部140は、鉛直軸A-Aに沿って別の切り抜き部140から分けられている。また、各々の切り抜き部140は、隣接する切り抜き部140の相対する壁140a、140bにつなげられている。各々の切り抜き部140は、鉛直軸A-Aと水平軸B-Bとの両方の周りにおいて対称である。
【００５２】
切り抜き部140の湾曲した形は、より大きい電圧が採用できるように、および/または、より小さい電流が加熱要素150を加熱させるために使用できるように、加熱要素150の端子130A、130Bの間で電流路を増加させる。また、切り抜き部140の形は、加熱要素150において高温の場所を減らす助けとなり得る複雑な抵抗経路を提供する。
【００５３】
図12に描写しているように、切り抜き部140は、個々の幅W5と個々の長さL5とを各々有してもよい。特定の例では、幅W5は約0.20〜約0.35インチの範囲であり得るし、長さL5は約0.06〜約0.16インチの範囲であり得る。
【００５４】
特定の例は、加熱要素150は、端子130(端子130Aおよび130Bを含む)、加熱要素部分134(部分134A〜134Fを含む)、および母線136(母線136A〜136Eを含む)が互いとすべて連続するような材料の単一のシートである。したがって、端子130、加熱要素部分134、および母線136は、すべて材料の同じ連続したシートの一部であるため、別々の要素または部品が端子130と加熱要素部分134と母線136とを接続するために使用されるのではない。特定の例では、加熱要素150は、鉄-クロム-アルミニウム合金または同様の合金材料の単一のシートである。別の例では、加熱要素150は、ニクロムとしても知られる、少なくともニッケルとクロムとの合金の単一のシートである。
【００５５】
端子130、加熱要素部分134、および母線136を材料の単一の部品として形成するために、ブランクシートが材料のロールから切り出され、そして加工される。特定の例では、ブランクシートは、エッチング加工を通じてシートの望ましくない部分を除去し、加熱要素150の望ましい特徴だけを残すために、フォトリソグラフィを用いて加工される。特定の例では、フォトリソグラフィ加工は、フォトレジスト材料をブランクシートの表面に適用するステップと、所望の加熱要素150のパターンと逆のパターンを有するフォトマスクをシートおよびフォトレジストと位置合わせするステップと、フォトマスクを通じてフォトレジストを紫外線に曝すステップと、紫外線に曝されたフォトレジストの部分を除去するステップとを含む。次に、残っているフォトレジストによって保護されていない材料のシートの部分を除去するために、エッチングが実施される。次に、残っているフォトレジストが除去され、図6および図7に示した加熱要素150を残す。特定の例では、導電材料のシートは、フォトリソグラフィ加工の間に基材に付着されていない材料のシートのため、両側から同時にエッチングされる。
【００５６】
フォトリソグラフィ加工は、すべて材料の同じ連続したシートの一部である端子130、加熱要素部分134、および母線136の間の連続した滑らかな移行を付与することで、加熱要素150の構造を最適化する。これは、加熱要素150を通る電流を向上させ、したがって、加熱要素150によって発生させられる赤外線放射がより短い時間でより高い温度に到達するように加熱要素150の性能を向上させる。
【００５７】
別の可能な例では、機械加工および/または穿孔などの他の技術が、材料のブランクシートを加工して、端子130、加熱要素部分134、および母線136を材料の連続した単一のシートとして形成するために行われる。例えば、機械加工または切断が、コンピュータ数値制御(CNC)ルータまたは同様の機械によって実施され得る。
【００５８】
端子130、加熱要素部分134、および母線136をすべて材料の単一のシートから形成することで、加熱要素150は、金属の2つの別々の部品が一体に留め付けられる必要がある結合部を全く有していない。これは、いくつかの理由のため有利である。1つの便益は、結合部が電気および酸素に曝されることで時間と共に酸化し得るため、加熱要素における結合部が失陥の潜在的な発生源であることである。酸化は、その点における伝導性を低下させ、流れ得る電流の量を低下させ、低温の場所を作り出す。そのため、結合部を排除することは、動作を向上させ、加熱要素150において起こる望ましくない酸化の機会を低減させる。別の便益は、構成要素(端子、加熱要素部分、および母線)がすべて最初に一体に接続されており、そのため、これらの構成要素を一体に接続するために製造ステップが必要とされないことである。
【００５９】
導電材料のブランクシートが加工された後、完成した加熱要素150は厚さT1を有し得る(図7に描写されている)。厚さT1は、加熱要素150が所望の電力出力、電流、および抵抗を有するように選択され得る。特定の例では、厚さT1は、約1/8mm〜約3/8mmの範囲にある、または、約1/4mmである。特定の例では、完成した加熱要素150の寸法および材料は、加熱要素150に約55Vを受けさせ、約350W±10%のエネルギーを生成させる。
【００６０】
先に記載した様々な実施形態は、例示としてのみ提供され、添付されている請求項を制限するように解釈されるべきではない。当業者は、図示および本明細書において記載した例の実施形態および用途に従うことなく、ならびに、以下の請求項の真の精神および範囲から逸脱することなく行われ得る様々な改良および変更を容易に認識されよう。
【符号の説明】
【００６１】
90  幹線電源
100  調理機器
102  筐体
104  調理空洞
106  加熱組立体
108  加熱要素
108A、108B、108C、108D  加熱要素
110  電気制御およびカップリング
112  電力ケーブル
112A、112B  導電体
114  導電体、導体
114A、114B  導体
116  カプラ、カップリング
118  プラグ
130、130A、130B  端子
134、134A、134B、134C、134D、134E、134F  加熱要素部分
136、136A、136B、136C  母線
140  切り抜き部
140a  第1の壁
140b  第2の壁
144  開口
146  反射体
148  ツメ
150  加熱要素
152  開口
154  繰り返しパターン
A-A  鉛直軸
B-B  水平軸
HSA  加熱表面積
L0  全長
L1、L2、L3、L4、L5  長さ
W1、幅
W2、W5  幅
T1  厚さ
【図１】
2020515021.tif 000003
【図２】
2020515021.tif 000004
【図３】
2020515021.tif 000005
【図４】
2020515021.tif 000006
【図５】
2020515021.tif 000007
【図６】
2020515021.tif 000008
【図７】
2020515021.tif 000009
【図８】
2020515021.tif 000010
【図９】
2020515021.tif 000011
【図１０】
2020515021.tif 000012
【図１１】
2020515021.tif 000013
【図１２】
2020515021.tif 000014
【国際調査報告】
2020515021.tif 000015
2020515021.tif 000016