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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2024-08-23
(54)【発明の名称】ＰＰＴＣタンクヒータ
(51)【国際特許分類】
H05B 3/14 20060101AFI20240816BHJP
F24H 1/20 20220101ALI20240816BHJP
F24H 9/1818 20220101ALI20240816BHJP
【ＦＩ】
H05B3/14 A
F24H1/20 F
F24H9/1818
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2024503531
(86)(22)【出願日】2022-07-25
(85)【翻訳文提出日】2024-02-29
(86)【国際出願番号】 US2022038175
(87)【国際公開番号】W WO2023004187
(87)【国際公開日】2023-01-26
(31)【優先権主張番号】17/383,513
(32)【優先日】2021-07-23
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】519226506
【氏名又は名称】リテルフューズ、インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000877
【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】チェン、ジアンフア
(72)【発明者】
【氏名】ファガネッロ、ダヴィデ
【テーマコード（参考）】
3K092
3L122
【Ｆターム（参考）】
3K092PP13
3K092QA05
3K092QB16
3K092QB18
3K092QB21
3K092VV40
3L122AA02
3L122AA33
3L122AB12
3L122AB30
(57)【要約】
高分子正温度係数（ＰＰＴＣ）タンクヒータは、第１導電性領域、ヒータ本体、及び第２導電性領域を特徴とし、サンドイッチを形成する。第１導電性領域は、第１リードに接続されている第１導電性表面及び第２リードに接続されちる第２導電性表面を含む。ヒータ本体は、導電性フィラー及び半結晶性高分子を含むＰＰＴＣ高分子マトリックスである。サンドイッチは、直列に接続されている複数の加熱要素を含み、各加熱要素は異なる抵抗を供給する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１リードに結合された第１導電性表面；及び第２リードに結合された第２導電性表面
を含む第１導電性領域；
ＰＰＴＣ高分子マトリックスを含むヒータ本体、前記ＰＰＴＣ高分子マトリックスは導電性フィラー及び半結晶性高分子を含む；及び
第２導電性領域、ここで、前記ヒータ本体は、前記第１導電性領域及び前記第２導電性領域の間に配置されてサンドイッチを形成する、
を備え、
ここで、前記サンドイッチは、直列に結合された複数の加熱要素を含み、前記複数の加熱要素の各加熱要素は異なる抵抗を含む、
高分子正温度係数（ＰＰＴＣ）タンクヒータ。
【請求項2】
前記第１導電性領域は更に、前記第１導電性表面及び前記第２導電性表面の間に配置された第３導電性表面を含む、請求項１に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項3】
前記第１導電性表面及び前記第３導電性表面の間に配置されている第１スロット；及び前記第３導電性表面及び前記第２導電性表面の間に配置されている第２スロット
を更に備える、請求項２に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項4】
前記第２導電性領域は更に：第４導電性表面；
第５導電性表面；及び
前記第４導電性表面及び前記第５導電性表面の間に配置されている第３スロット
を備える、請求項３に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項5】
前記複数の加熱要素は：前記第１導電性表面、前記ヒータ本体、及び前記第４導電性表面を含む第１加熱要素；
前記第４導電性表面、前記ヒータ本体、及び前記第３導電性表面を含む第２加熱要素；
前記第３導電性表面、前記ヒータ本体、及び前記第５導電性表面を含む第３加熱要素；及び
前記第５導電性表面、前記ヒータ本体、及び前記第２導電性表面を含む第４加熱要素
を更に備える、請求項４に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項6】
前記第１加熱要素は前記第２加熱要素に結合され、前記第２加熱要素は前記第３加熱要素に結合され、前記第３加熱要素は前記第４加熱要素に結合されている、請求項５に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項7】
前記第４加熱要素は、前記第１加熱要素、前記第２加熱要素及び前記第３加熱要素より速く温度が上昇する、請求項６に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項8】
前記第１加熱要素は、前記第２加熱要素、前記第３加熱要素及び前記第４加熱要素より遅く温度が上昇する、請求項６に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項9】
ＰＰＴＣ高分子マトリックスを含むヒータ本体、前記ＰＰＴＣ高分子マトリックスは導電性フィラー及び半結晶性高分子を含む；第１導電性表面及び第２導電性表面の間に配置される前記ヒータ本体を含む第１加熱要素、ここで前記第１導電性表面は第１リードに結合されている；
前記第２導電性表面及び第３導電性表面の間に配置されている前記ヒータ本体を含む第２加熱要素；
前記第３導電性表面及び第４導電性表面の間に配置されている前記ヒータ本体を含む第３加熱要素；及び
前記第４導電性表面及び第５導電性表面の間に配置されている前記ヒータ本体を含む第４加熱要素、ここで前記第５導電性表面は第２リードに結合される
を備え；
ここで、前記第１加熱要素、前記第２加熱要素、前記第３加熱要素及び前記第４加熱要素は直列に結合されている、高分子正温度係数（ＰＰＴＣ）タンクヒータ。
【請求項10】
前記第１加熱要素は第１抵抗を含み、前記第２加熱要素は第２抵抗を含み、前記第３加熱要素は第３抵抗を含み、前記第４加熱要素は第４抵抗を含み、ここで、前記第１抵抗は前記第２抵抗に等しくなく、前記第２抵抗は前記第３抵抗に等しくなく、前記第３抵抗は前記第４抵抗に等しくなく、前記第４抵抗は前記第１抵抗に等しくない、請求項９に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項11】
前記第１導電性表面は第１高さを有し、前記第２導電性表面は第２高さを有し、ここで前記第２高さは前記第１高さより大きい、請求項１０に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項12】
前記第３導電性表面は第３高さを有し、前記第４導電性表面は第４高さを有し、ここで前記第３高さは前記第４高さより大きい、請求項１１に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項13】
前記第５導電性表面は第５高さを有し、前記第５高さは前記第１高さ、前記第２高さ、前記第３高さ、及び前記第４高さより小さい、請求項１２に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項14】
前記第１導電性表面、前記第２導電性表面、前記第３導電性表面、前記第４導電性表面、及び前記第５導電性表面は同じ幅及び厚みを有する、請求項９に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項15】
前記第１導電性表面、前記第３導電性表面、及び前記第５導電性表面は、第１スロット及び第２スロットを含む第１導電性領域の一部であり、ここで前記第１スロットは、前記第１導電性表面及び前記第３導電性表面の間に配置され、前記第２スロットは、前記第３導電性表面及び前記第５導電性表面の間に配置される、請求項９に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項16】
前記第２導電性表面及び前記第４導電性表面は、第３スロットを含む第２導電性領域の一部であり、ここで前記第３スロットは、前記第２導電性表面及び前記第４導電性表面の間に配置される、請求項１５に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項17】
前記ヒータ本体は、前記第１導電性領域及び前記第２導電性領域の間にサンドイッチされる、請求項１６に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項18】
ＰＰＴＣ高分子マトリックスを含むヒータ本体、前記ＰＰＴＣ高分子マトリックスは導電性フィラー及び半結晶性高分子を含む；Ｎ個の導電性表面及びＮ－１個のスロットを含む第１導電性領域、ここでＮは整数である；及び
Ｍ個の導電性表面及びＭ－１個のスロットを含む第２導電性領域、ここでＭは整数であり、前記Ｎ個の導電性表面及び前記Ｍ個の導電性表面の各々は同じ幅、同じ厚み及び異なる高さを有し、ここで前記ヒータ本体は前記第１導電性領域及び前記第２導電性領域の間にサンドイッチされる
を備え；
ここで、複数の加熱要素が形成され、前記複数の加熱要素の各加熱要素は、前記Ｎ個の導電性表面からの第１導電性表面、及び、前記Ｍ個の導電性表面からの第２導電性表面を含み、前記ヒータ本体は前記第１導電性表面及び前記第２導電性表面の間にサンドイッチされる、
高分子正温度係数（ＰＰＴＣ）タンクヒータ。
【請求項19】
前記導電性フィラーは、カーボン、グラフェン、カーボン及びグラフェン、導電性セラミック、カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブを有するカーボン、及びカーボンナノチューブを有するグラフェンから成る群から選択される、請求項１８に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【請求項20】
前記半結晶性高分子は、ポリエチレン、フッ化ポリビニリデン、エチレンテトラフルオロエチレン、エチレン酢酸ビニル、エチレン及びアクリル酸共重合体、エチレンブチルアクリレート共重合体、及びポリパーフルオロアルコキシから成る群から選択される、請求項１８に記載のＰＰＴＣタンクヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
［関連出願の相互参照］
本願は、両方とも参照によって全体が本明細書に組み込まれる、２０２０年１２月２８日に出願されたＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＣＮ２０２０／１４０２６４号、及び、２０２１年２月１６日に出願された米国特許出願第１７／１７６，６４９号の継続であり、それらに対する優先権を主張する。
本願は、両方とも参照によって全体が本明細書に組み込まれる、２０２０年１２月２８日に出願されたＰＣＴ出願第ＰＣＴ／ＣＮ２０２０／１４０２６４号、及び、２０２１年２月１６日に出願された米国特許出願第１７／１７６，６４９号の継続であり、それらに対する優先権を主張する。
【0002】
本開示の実施形態は、ＰＰＴＣデバイスに関し、より具体的には、タンク内の液体を加熱するＰＰＴＣデバイスに関する。
【背景技術】
【0003】
いくつかの車両燃焼エンジンは水注入システムを含む。一実装において、水は、細かい飛沫として、吸入口マニホールドプレナムチャンバ内に注入され、そこで蒸発し、したがって、吸入空気の温度を低下させる。これにより、燃焼チャンバにおける最終圧縮温度を低減する。ノッキングのリスクの低減、動力及びトルクの上昇、効率の改善、及びエンジン寿命の延長を含む複数の利益がこの技法から得られる。
【0004】
水注入システムは、水を吸入口マニホールドプレナムチャンバへ送達するために、タンクなどの水リザーバ、ホース、及び、ポンプを含む。水注入システムが動作するために、タンクにおける水の供給が維持される必要がある。車両エンジンがオフに切り替えられるとき、ホース内の水は、タンク内に再び排出され得、したがって、水の凍結に起因する損傷からホースを保護する。更に、内容物の凍結を回避するべく、水タンクは断熱され得る。水タンクが凍結する場合、水注入システムは動作することが不可能である。したがって、車両の水注入システムは、特定の気候において、又は、年間の特定の時期に使用されないことがあり得る。
【0005】
正温度係数（Ｐｏｓｉｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：ＰＴＣ）デバイス及び高分子ＰＴＣ（Ｐｏｌｙｍｅｒ ＰＴＣ：ＰＰＴＣ）デバイスは、電子システム内の高価な回路に損傷を与え得る過電流及び過電圧状態を遮断するために回路で利用される。ＰＴＣには、加熱すると物理的特性が変化する材料が含まれている。ＰＴＣは、電流の流れの増加により、温度が上昇すると、抵抗が増加する。障害状態が解除されると、ＰＴＣデバイスは元の構成まで冷却される。したがって、ＰＴＣ及びＰＰＴＣは、再設定可能なヒューズと考えられる。
【0006】
ＰＴＣ技術は、ヒータ用途に使用され得る。しかしながら、ＰＴＣデバイスは、それらのサイズ及び形状に起因して、いくつかのヒータ用途に対して不適切であり、加熱用途において効果的であるために電力密度がより高い。
【0007】
本改善は、これら及び他の考慮事項に関して有用であり得る。
【発明の概要】
【0008】
この概要は、以下の詳細な説明でさらに記載される概念の選択を簡略化した形態で紹介するために提供されている。この概要は、特許請求される主題の重要又は不可欠な特徴を特定することを意図するものではなく、特許請求される主題の範囲を決定する助けとなることを意図するものでもない。
【0009】
本開示による高分子正温度係数（ＰＰＴＣ）タンクヒータの例示的な実施形態は、第１リード（ワイヤ）に接続された第１導電性表面及び第２リードに接続された第２導電性表面を有する第１導電性領域、ＰＰＴＣ高分子マトリックスを有するヒータ本体（ＰＰＴＣ高分子マトリックスは導電性フィラー及び半結晶性高分子である）、及び、第２導電性領域を備え得、ヒータ本体は、第１導電性領域及び第２導電性領域の間であり、サンドイッチを形成する。サンドイッチは、直列に接続された複数の加熱要素を含み、各加熱要素は異なる抵抗を供給する。
【0010】
本開示によるＰＰＴＣタンクヒータの別の例示的な実施形態は、直列に接続されたヒータ本体及び４個の加熱要素を含み得る。ヒータ本体は、ＰＰＴＣ高分子マトリックス（ＰＰＴＣ高分子マトリックスは導電性フィラーを含む）及び半結晶性高分子を含む。第１加熱要素は、第１導電性表面及び第２導電性表面の間に配置されたヒータ本体を含み、第１導電性表面は第１リードに接続されている。第２加熱要素は、第２導電性表面及び第３導電性表面の間に配置されたヒータ本体を含む。第３加熱要素は、第３導電性表面及び第４導電性表面の間に配置されたヒータ本体を含む。第４加熱要素は、第４導電性表面、及び、第２リードに接続されている第５導電性表面の間に配置されたヒータ本体を含む。
【0011】
本開示によるＰＰＴＣタンクヒータの例示的な実施形態は、ヒータ本体及び２つの導電性領域を含み得る。ヒータ本体は、導電性フィラー及び半結晶性高分子からできているＰＰＴＣ高分子マトリックスを含む。第１導電性領域は、Ｎ個の導電性表面及びＮ－１個のスロットから成り、Ｎは整数である。第２導電性領域は、Ｍ個の導電性表面及びＭ－１個のスロットから成り、Ｍは整数であり、Ｎ個の導電性表面及びＭ個の導電性表面の各々は、同じ幅及び厚みを有するが、異なる高さを有し、ヒータ本体は、第１導電性表面及び第２導電性表面の間にサンドイッチされている。この構成に基づいて、複数の加熱要素が形成され、各加熱要素は、Ｎ個の導電性表面からの１つの導電性表面、及び、Ｍ個の導電性表面からの第２導電性表面を有し、ヒータ本体は、２つの導電性表面の間にサンドイッチされている。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1A】例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図1B】例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図1C】例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図1D】例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【0013】
【0014】
【0015】
【図4A】例示的な実施形態による環状ＰＰＴＣタンクヒータに対して実行される試験を例示する図である。
【図4B】例示的な実施形態による環状ＰＰＴＣタンクヒータに対して実行される試験を例示する図である。
【図4C】例示的な実施形態による環状ＰＰＴＣタンクヒータに対して実行される試験を例示する図である。
【図4D】例示的な実施形態による環状ＰＰＴＣタンクヒータに対して実行される試験を例示する図である。
【0016】
【図5A】例示的な実施形態による、平坦なＰＰＴＣタンクヒータに対して実行される試験を例示する図である。
【図5B】例示的な実施形態による、平坦なＰＰＴＣタンクヒータに対して実行される試験を例示する図である。
【図5C】例示的な実施形態による、平坦なＰＰＴＣタンクヒータに対して実行される試験を例示する図である。
【図5D】例示的な実施形態による、平坦なＰＰＴＣタンクヒータに対して実行される試験を例示する図である。
【0017】
【図6A】例示的な実施形態による、環状ＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図6B】例示的な実施形態による、環状ＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図6C】例示的な実施形態による、環状ＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図6D】例示的な実施形態による、環状ＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【0018】
【図7A】例示的な実施形態による、環状ＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図7B】例示的な実施形態による、環状ＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図7C】例示的な実施形態による、環状ＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【0019】
【0020】
【図9A】例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図9B】例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図9C】例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【0021】
【図10A】例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図10B】例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図10C】例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【0022】
【図11】例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【0023】
【図12A】例示的な実施形態による環状ＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図12B】例示的な実施形態による環状ＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図12C】例示的な実施形態による環状ＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【図12D】例示的な実施形態による環状ＰＰＴＣタンクヒータを例示する図である。
【0024】
【図13A】例示的な実施形態による開示されたＰＰＴＣタンクヒータのいずれかについてのヒータ本体の図である。
【図13B】例示的な実施形態による開示されたＰＰＴＣタンクヒータのいずれかについてのヒータ本体の図である。
【図13C】例示的な実施形態による開示されたＰＰＴＣタンクヒータのいずれかについてのヒータ本体の図である。
【図13D】例示的な実施形態による開示されたＰＰＴＣタンクヒータのいずれかについてのヒータ本体の図である。
【0025】
【0026】
【図15】例示的な実施形態によるにＰＰＴＣタンクヒータの製造の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
本明細書に記載される実施形態によれば、水注入システムについての新規のタンクヒータが開示される。環状タンクヒータは、導電性フィラー及び半結晶性高分子から成る高分子正温度係数（ＰＰＴＣ）デバイスである。導電性フィラーは、一例としてカーボン／グラフェンの組み合わせであり得るが、ＰＰＴＣタンクヒータは、様々な導電性フィラーからでき得る。ＰＰＴＣタンクヒータの形状は、環状又は平坦であり得る。制御された量の熱を受け構造のそれぞれの試験ポイントへ各々が供給する一連の別個の加熱要素により、ＰＰＴＣタンクヒータは、自己均衡（ｓｅｌｆ－ｂａｌａｎｃｉｎｇ）する。ＰＰＴＣタンクヒータはまた、自己限定的であり、その温度は予め定められた上限を超えない。スロットの数、幅、及び向き、導電性表面の数及び寸法、ヒータ本体の組成及び寸法、リードの場所、環状又は平坦構造の高さ、厚み、及び直径など、ＰＰＴＣタンクヒータの物理的特徴は、電流の流れ及び温度が戦略的に制御されることを可能にする。
【0028】
利便性及び明瞭性のために、本明細書では、「上部」、「下部」、「より高い」、「より低い」、「鉛直」、「水平」、「横方向」、「横断」、「半径方向」、「内側」、「外側」、「左」、及び「右」等の用語が、電気ボックスの特徴及びコンポーネントの相対的な配置及び向きを記載するために使用される場合があり、これらは各々、本明細書で提供される斜視図、分解斜視図、及び断面図に表される電気ボックスの他の特徴及びコンポーネントの形状及び向きに対するものである。当該用語は、限定を意図するものではなく、具体的に言及される単語、それに関する派生語、及び同様の意味をもつ単語を含む。
【0029】
ＰＰＴＣタンクヒータ
【0030】
図１Ａ～１Ｄは、例示的な実施形態による新規のＰＰＴＣタンクヒータの代表図である。図１Ａは、環状（輪状）構成におけるＰＰＴＣタンクヒータの斜視図であり；図１Ｂは、環形状になる前のサンドイッチ構成におけるＰＰＴＣタンクヒータの斜視図であり；図１Ｃは、環状構成におけるＰＰＴＣタンクヒータの写真画像であり；図１Ｄは、サンドイッチ構成におけるＰＰＴＣタンクヒータの分解斜視図である。高分子正温度係数（ＰＰＴＣ）タンクヒータ１００は、ＰＴＣ材料から成るヒータ本体１０４を含む。ヒータ本体は、「サンドイッチ」として２つの導電性領域１０２及び１０６の間に配置される。導電性領域１０２及び１０６は、ヒータ本体１０４がそれを通じて見える０又はより多くのスロット１１８及び間隙１１６を各々が含み得る、対向する表面である。ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、本明細書において例示及び記載される環状ＰＰＴＣタンクヒータの複数の実施形態の１つである。
【0031】
サンドイッチ構成（図１Ｂ及び１Ｄ）において、ヒータ本体１０４及び２つの導電性領域１０２及び１０６の間の距離は誇張されている。例示的な実施形態において、導電性領域１０２（ヒータ本体１０４の左）は２つの導電性表面１０２ａ及び１０２ｂから成る。導電性領域１０６（ヒータ本体１０４の右）は、３つの導電性表面１０６ａ、１０６ｂ、及び１０６ｃから成る。環状構成（図１Ａ）において、導電性領域１０２は、外側部分と考えられ得、導電性領域１０６は、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の内側部分と考えられ得る。
【0032】
リード（ワイヤ）１０８が導電性表面１０６ｃに接続される一方で、リード（ワイヤ）１１０が導電性表面１０６ａに接続される。それらは部分的に見えないので、導電性表面１０６ｃ及び１０６ａの内側（見えない）表面それぞれに対するリード１０８及び１１０の接続ポイントを示すために点線が使用される。導電性表面１０６ｃ及び１０６ａはまた、それぞれリード１０８及び１１０に接続するので、電極として考えられ得、一方、導電性表面１０６ｂ、１０２ａ、及び１０２ｂは、技術的には電極でない。例示的な実施形態において、導電性表面１０２ａ、１０２ｂ、１０６ａ、１０６ｂ、及び１０６ｃは、例えば金属箔などの同一の導電性材料からできている。記載を容易にするために、導電性領域１０２（外側部分）を構成するすべての表面（１０２ａ及び１０２ｂ）及び導電性領域１０６（内側部分）を構成するすべての表面（１０６ａ、１０６ｂ、及び１０６ｃ）は、導電性表面と称される。
【0033】
例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、間隙１１６を含み、間隙は、本明細書においてスロット１１８としても知られている、水平方向に配置された開口である。ＰＰＴＣタンクヒータ１００の間隙１１６／スロット１１８は、ヒータ本体１０４が見える領域である。間隙１１６ａ／スロット１１８ａは、導電性表面１０２ａ及び１０２ｂの間の領域であり；間隙１１６ｂ／スロット１１８ｂは、導電性表面１０６ａ及び１０６ｂの間の領域であり；間隙１１６ｃ／スロット１１８ｃは、導電性表面１０６ｂ及び１０６ｃの間の領域であり；間隙１１６ｄは、外周縁に沿ってヒータ本体１０４が見える（図１Ａ）領域、又は、上表面（図１Ｂ）であり、すなわち、導電性領域１０２及び１０６の間であり；間隙１１６ｅは、鉛直開口に沿った領域（図１Ａ）、又は、環形状ＰＰＴＣタンクヒータの側方表面（図１Ｂ）である。本明細書においてより詳細に記載されるように、例示的な実施形態において、ヒータ本体１０４を露出することに加えて、スロット１１８はまた、ＰＰＴＣタンクヒータ１００を通る電流の流れが妨害される領域である。したがって、スロット１１８は、電流の流れについての「決定ポイント」として考えられ得る。
【0034】
例示的な実施形態において、すべての導電性表面１０２ａ、１０２ｂ、１０６ａ、１０６ｂ及び１０６ｃは、同じ幅ｗ及び厚みｔ１を有する。いくつかの実施形態において、各導電性表面の高さは変動する。図１Ｂにおいて高さｈが導電性表面１０２ａに与えられる。いくつかの実施形態において、導電性表面１０２ａの高さは、導電性表面１０２ｂの高さより大きい。いくつかの実施形態において、導電性表面１０６ｂの高さは、導電性表面１０６ａ及び１０６ｃの高さより大きい。いくつかの実施形態において、導電性表面１０６ａの高さは、導電性表面１０６ｃの高さより大きい。
【0035】
ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、片側電極、３スロット設計として考えられ得る。これは、ＰＰＴＣタンクヒータ１００が３個のスロット１１８を有し、電極（導電性表面１０６ａ及び１０６ｃ）が導電性領域１０６の１つの側におけるそれぞれのリード１１０及び１０８に接続されることを意味する。本明細書におけるＰＰＴＣタンクヒータの他の例（図５Ｂ及び１２Ａ）は、ヒータ本体の反対側に配置される電極を特徴とする。図１Ｂ及び１Ｄに示されるように、ヒータ本体１０４の形状は実質的に平面であり、導電性領域１０２及び１０６に接続するための２つの対向する表面を有する。例示的な実施形態において、ヒータ本体は、調整可能である厚みｔ２を有する。例示的な実施形態では、ヒータ本体１０４の厚みは１ｍｍ未満である。ヒータ本体は更に、下の図１３Ａ～１３Ｄにおいて記載及び例示される。
【0036】
図１Ｃは、例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータ１００の写真画像である。下の図３Ａ及び３Ｂに示されるように、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、液体タンクの吸入口など、加熱される円筒形のデバイスの周囲に配置されるのに好適な環状（リング）形状である。セラミックＰＴＣなどの従来技術のＰＴＣデバイスに対して、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の近い位置は、ＰＰＴＣタンクヒータ及び円筒表面の間の表面接触を増加させる。リード１０８及び１１０がＰＰＴＣタンクヒータ１００の内側表面上に配置される。
【0037】
図１Ｄは、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の分解斜視図を提供する。番号が付いた線は、リード１１０から開始する、例示的な実施形態における、ＰＰＴＣタンクヒータ１００を通る電流の流れの可能な経路を例示する。電流は、リード１１０に接続された電源（示されない）から導電性表面１０６ａへ流れる（１）。それから、電流は、スロット１１８ｂを越えて導電性表面１０６ａから導電性表面１０６ｂへ流れ得る。しかしながら、例示的な実施形態において、スロット１１８ｂの抵抗は、導電性表面１０６ａから、ヒータ本体１０４を通って、導電性表面１０２ａまでの間の抵抗より大きいように設計される。いくつかの実施形態において、スロット１１８ｂのより高い抵抗は、スロットの幅に基づく。代わりに、電流は、導電性表面１０６ａから、ヒータ本体１０４を通って（２）、導電性表面１０２ａへ進む（３）。ステップ１、２、及び３において電流によってトラバース（ｔｒａｖｅｒｓｅｄ）されるＰＰＴＣタンクヒータ１００の一部は、第１加熱要素として考えられ得る。したがって、第１加熱要素は、導電性表面１０６ａ、ヒータ本体１０４、及び導電性表面１０２ａから成るサンドイッチである。
【0038】
次に、電流は、導電性表面１０２ａを越えて進む（４）。導電性表面１０２ａ及び１０２ｂの間にスロット１１８ａがある。再び、電流は、スロット１１８ａを越えて導電性表面１０２ｂへ進み得る。しかしながら、再び設計によって、スロット１１８ａは、電流が代わりに導電性表面１０２ａからヒータ本体１０４を通って導電性表面１０６ｂへ進む場合に存在するより高い抵抗を有するように設計されている。したがって、電流は、導電性表面１０２ａからヒータ本体１０４を通って（５）、次に、導電性表面１０６ｂへ進む（６）。ステップ４、５、及び６において電流によってトラバースされるＰＰＴＣタンクヒータ１００の一部は、第２加熱要素として考えられ得る。したがって、第２加熱要素は、導電性表面１０２ａ、ヒータ本体１０４、及び導電性表面１０６ｂから成るサンドイッチである。
【0039】
次に、電流は、導電性表面１０６ｂを越えて進む（７）。前のように、導電性表面１０６ｂ及び１０６ｃの間のスロット１１８ｃは、導電性表面１０６ｂからヒータ本体１０４を通って（８）導電性表面１０２ｂ（９）へ電流が実際に進むより高い抵抗を有するほど十分に広い。ステップ７、８、及び９において電流によってトラバースされたＰＰＴＣタンクヒータ１００のこの部分は、第３加熱要素と考えられ得る。したがって、第３加熱要素は、導電性表面１０６ｂ、ヒータ本体１０４、及び導電性表面１０２ｂから成るサンドイッチである。
【0040】
次に、電流は、導電性表面１０２ｂを越えて（１０）、ヒータ本体１０４を通って（１１）、導電性表面１０６ｃへ進み（１２）、リード１０８を通じてＰＰＴＣタンクヒータ１００を出る（１３）。ステップ１０、１１、１２、及び１３において電流によってトラバースされたＰＰＴＣタンクヒータ１００のこの部分は、第４加熱要素として考えられ得る。そうして、第４加熱要素は、導電性表面１０２ｂ、ヒータ本体１０４、及び導電性表面１０６ｃから成るサンドイッチである。図１Ｄは、直線として示されているが、ヒータ本体１０４をトラバースする前に特に導電性表面にわたって（例えば、４、７、及び１０）より分散されている可能性が高い電流の流れの幾分簡略化された例示である。
【0041】
したがって、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、４個の別個の加熱要素の直列接続として考えられ得る。例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、４個の加熱要素の抵抗が異なるように設計される。４個の別個の抵抗は、結果として、各加熱要素によって生成される４つの異なる電力プロファイルをもたらす。したがって、４個の電力プロファイルの結果生じる表面温度は、例示的な実施形態において異なる。したがって、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の設計は、ＰＰＴＣタンクヒータが取り付けられる物体の差動加熱（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｈｅａｔｉｎｇ）を可能にする。
【0042】
ＰＰＴＣタンクヒータ１００の４個の加熱要素の抵抗、ひいては温度は、１）スロット１１８の幅、ここで、スロット１１８ａ、１１８ｂ、及び、１１８ｃの幅は、互いに異なり得；２）導電性表面１０２ａ～ｂ及び１０６ａ～ｃの寸法；３）ヒータ本体１０４の寸法；４）ヒータ本体１０４の組成；５）ＰＰＴＣタンクヒータ１００の高さｈ１及び直径ｄ１；６）間隙１１６ｄ／ｅの幅、ここで、間隙１１６ｄの幅は、間隙１１６ｅの幅に等しい；及び、７）環状構造の直径ｄ１（図１Ａ）に基づいて修正され得る。例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の任意の特徴の修正は、その抵抗に影響を与える。
【0043】
第１の実験
【0044】
図２Ａ～２Ｃは、例示的な実施形態による、図１Ａ～１Ｄの環状ＰＰＴＣタンクヒータ１００を用いて実行される実験に関する代表図である。図２Ａは、試験回路図であり；図２Ｂは、平坦なＰＰＴＣタンクヒータ１００の側面図であり；及び、図２Ｃは、実験の結果を示すグラフである。試験回路（図２Ａ）は、２０Ａの最大電流を伴う１２Ｖ電圧源、リレー、及び、－４０℃の温度の液体のタンク（図３Ａなど）に沈められるＰＰＴＣタンクヒータ１００から成り、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３及びＴ４で示される、ヒータの４つのポイントにわたる温度が測定される。ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、０．３４５オームの初期抵抗、９．０ｃｍの高さ、約９ｃｍの直径（図１Ａにおけるｄ１）、２５２ｃｍ２の面積を有し、コーティングを有しない。
【0045】
図２Ｂの側面図は、ＰＰＴＣタンクヒータ１００を示し、導電性領域１０６が前にあり、導電性領域１０２は見えない。導電性表面１０６ａ、１０６ｂ、及び１０６ｃが見えるが、一方、導電性表面１０２ａ及び１０２ｂは、図の左側に点線で示されている。スロット１１８ｂ及び１１８ｃは前に見え、前から見えないスロット１１８ａは点線として示される。この実験において、導電性表面１０６ａは、３０ｍｍ×２８０ｍｍの寸法を有し；導電性表面１０６ｂは、４５ｍｍ×２８０ｍｍの寸法を有し；導電性表面１０６ｃは、１５ｍｍ×２８０ｍｍの寸法を有し；導電性表面１０２ａは、５５ｍｍ×２８０ｍｍの寸法を有し；導電性表面１０２ｂは、３５ｍｍ×２８０ｍｍの寸法を有する。一実施形態において、スロット１１８の幅は約２ｍｍである。
【0046】
図２Ｃは、例示的な実施形態による、ＰＰＴＣタンクヒータ１００についての試験時間対温度のグラフ２００である。４つの試験ポイントＴ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４における温度が測定される。例示的な実施形態において、４つの試験ポイントは、図１Ｄに記載される４個の加熱要素に対応する。したがって、試験ポイントＴ４は、導電性表面１０２ａ及び１０６ａの間にサンドイッチされるヒータ本体１０４から成る第１加熱要素に対応し；試験ポイントＴ３は、導電性表面１０２ａ及び１０６ｂの間にサンドイッチされるヒータ本体１０４から成る第２加熱要素に対応し；試験ポイントＴ２は、導電性表面１０２ｂ及び１０６ｂの間にサンドイッチされるヒータ本体１０４から成る第３加熱要素に対応し；試験ポイントＴ１は、導電性表面１０２ｂ及び１０６ｃから成る第４加熱要素に対応する。
【0047】
タンク内の液体は－４０℃であるので、４つの試験ポイントのすべてがこの温度で開始する。試験ポイントＴ１は、試験ポイントＴ２、Ｔ３及びＴ４より速く増加を開始する。５秒の時点で、Ｔ１は既に１０℃を超えている。試験ポイントＴ２は、１０秒後に１０℃である。試験ポイントＴ３は、約１５秒後に１０℃に到達し、一方で、試験ポイントＴ４は１０℃に到達しないが、約１５秒以内に約－５℃に到達する。したがって、グラフ２００は、異なる試験ポイントにおける大きい変動性を示す。
【0048】
また、図２Ｂを見ると、図２Ｃのグラフ２００は、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の下方部分において、温度が最も速く上昇することを示す。したがって、他の加熱要素に比べて、温度は、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の下部にある第４加熱要素（Ｔ１）において最も速く上昇する。他の加熱要素に比べて、温度は、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の上部にある第１加熱要素（Ｔ４）において最も遅く上昇する。
【0049】
したがって、図２Ｂ及び２Ｃは、例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータ１００の差動的性質を例示する。ＰＰＴＣタンクヒータ１００の差動加熱は、様々な用途において有用であり得る。用途の１つは、タンク内の液体を加熱することであり得、液体を迅速にかつ効率的に加熱するために、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、４つの試験ポイントを念頭において戦略的に配置される。
【0050】
液体注入システム
【0051】
図３Ａ及び３Ｂは例えば、例示的な実施形態による２つの液体注入システムの代表図である。図３Ａは、図１Ａ～ＤのＰＰＴＣタンクヒータ１００を利用する液体注入システム３１０を特徴とし、図３Ｂは、異なるＰＰＴＣタンクヒータ３００を利用する液体注入システム３２０を特徴とする。
【0052】
図３Ａは、水などの液体を格納するための格納タンク３１２、及び、格納タンクの内側に部分的に沈められる吸入口３１４を含む液体注入システム３１０を示す。例示的な実施形態において、吸入口３１４の形状は円筒形である。格納タンク３１２は図３Ａにおいても円筒形であるが、格納タンクは、立方体、直方体、ブラダ、又は不規則形状など、液体を格納するのに好適な任意の形状であり得る。更に、格納タンク３１２は、格納タンクの内側に格納された液体の凍結から保護するために断熱され得る。
【0053】
図３Ｂは、水などの液体を格納するための格納タンク３２２、及び、格納タンクの内側に部分的に沈められる吸入口３２４を含む液体注入システム３２０を示す。液体注入システム３１０のように、例示的な実施形態において、吸入口３２４の形状は円筒形であるが、格納タンク３２２は、液体を格納するのに好適な任意の形状であり得、断熱され得る。
【0054】
液体注入システム３１０／３２０は、それぞれの格納タンク３１２／３２２から吸入口３１４／３２４を通ってその意図される目的地へ水を送るためのポンプなどの手段を含み得る。液体注入システム３１０／３２０はまた、吸入口３１４／３２４上に配置されるフィルタを含み得る。
【0055】
図３Ａにおける液体注入システム３１０は、ＰＰＴＣタンクヒータ１００を含む。例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、吸入口３１４の下部の近くに配置される。したがって、タンク３１２内側の液体が凍結する場合、タンクが２５％満杯、５０％満杯、又は完全に満杯であるかにかかわらず、液体はタンクの下方部分にある。ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、ＰＰＴＣタンクヒータに電力を供給するためにタンク３１２の外側に配置されたバッテリーなどの電源３１６に接続される。
【0056】
車両効率及び動力を向上するために使用されるとき、格納タンク３１２は水で充填され得、吸入口３１４は、車両のエンジンに接続され得る。水は、細かい霧としてエアインテーク内にポンピングされ、結果として、車両動作中のエンジンコンポーネントの冷却をもたらす。いくつかの車両製造元は、例えば、燃焼チャンバ内側の温度を低減するためにエアインテーク内へ水を注入する結果、燃料の消費が低くなり、二酸化炭素排出が低くなり、動力が高くなることを主張する。
【0057】
液体を凍結から保護するための材料が存在するが、それにもかかわらず、格納タンク３１２が凍結する環境があり得、また内側の内容物の凍結を生じさせる。格納タンク３１２が水を含む場合、水は氷になり得、氷は吸入口３１４を通じて車両エンジンのエアインテークへポンピングできない。したがって、凍結は、より暖かい環境における車両に利用可能な動力及び効率の改善を限定する。新規のＰＰＴＣタンクヒータ１００無しでは、車両の水注入システムは、特定の気候において、又は、年間の特定の時期に使用されないことがあり得る。
【0058】
しかしながら、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、例示的な実施形態において、格納タンク３１２における凍結した液体を迅速に融解するのに好適である。ＰＰＴＣタンクヒータ１００の環形状は、吸入口の表面を効率的に加熱するために吸入口３１４を囲む。格納タンク３１２に沈められることにより、吸入口３１４の加熱は、熱を格納タンク３１２内の液体に迅速に伝達する。格納タンク３１２が氷を含む場合、氷は迅速に融解し、したがって、車両が過酷な温度環境においてさえ水注入システムを利用することを可能にする。
【0059】
液体注入システム３１０（図３Ａ）及び液体注入システム３２０（図３Ｂ）を比較すると、格納タンク３２２は格納タンク３１２より大きく、吸入口３２４は直径ｄ３を有し、これは、吸入口３１４の直径ｄ２より大きい。したがって、液体注入システム３２０については、異なるＰＰＴＣタンクヒータ３００が使用される。ＰＰＴＣタンクヒータ１００が高さｈ１及び直径ｄ１を有する場合、ＰＰＴＣタンクヒータ３００は、高さｈ２及び直径ｄ４を有し、ここでｈ２＞ｈ１、及び、ｄ４＞ｄ１である。例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００及びＰＰＴＣタンクヒータ３００の両方は、異なる試験ポイントにおける加熱が変動するという点で、差動ヒータである。ＰＰＴＣタンクヒータ３００は、吸入口３２４の表面を実質的に覆い、一方、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、吸入口３１４の下方部分を覆う。更に、ＰＰＴＣタンクヒータ３００は、３スロット、４加熱要素ＰＰＴＣタンクヒータ１００より多くのスロットを特徴とする。ＰＰＴＣタンクヒータ３００は、ＰＰＴＣタンクヒータに電力を供給するために、タンク３２２の外側に配置されたバッテリーなどの電源３２６に接続されている。示されるように、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の原理は、互いに直列に配置されたＮスロット構成及びＭ個の加熱要素に及び得、Ｎ及びＭは整数である。したがって、例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、デバイスの異なる加熱エリアにおけるステップ加熱のために設計され得る。
【0060】
セラミックＰＴＣデバイスは、円筒形の物体の近くに近接して配置されることは不可能である。ＣＰＴＣは、単一の強力な熱源を生じさせる。これは、格納タンクにおける液体をより効率的に融解するためにヒートシンクが使用されることを意味する。ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、広い表面上に分散される電力を生じさせることを可能にし、追加のヒートシンクの必要性を無くし、その設計をより単純に、安価にし、信頼性を高める。
【0061】
例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、車両が清浄な液体を利用可能であることを確実にするために、フィルタを有する格納タンク３１２の吸入口３１４の周囲の環状加熱を提供する。格納タンク３１２の内側の媒質が凍結する場合、その粘度が増加し、蜂蜜又は蝋状になり得る。フィルタの存在は、液体の条件を悪化させ得る。例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００及び３００は、フィルタを有する又は有しない液体注入システムにおいて動作することが可能である。
【0062】
例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００のヒータ本体１０４のカーボン／グラフェン及び半結晶性高分子は、約１２５℃の自動調節温度で構成される。これは、温度が上昇するにつれて、予め定められた「トリップ」温度に到達するまで、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の抵抗が非常に低いままであることを意味する。下で詳細に記載される実証的実験において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の構成に応じて、このトリップ温度は変動する。トリップ温度に到達すると、抵抗がいくらか増加し、温度が約１２５℃に到達すると、抵抗は最終的に非常に迅速に急上昇する。更に、例示的な実施形態において、温度は１２５℃より上では著しく上昇せず、このことは、ＰＰＴＣタンクヒータ１００が１２５℃より上で自己限定的であることを示す。いくつかの実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、デバイスへの電力が無効になった場合でも、危険なほど熱くならないことがあり得る。
【0063】
したがって、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、車両とともに使用されるなどの、水注入システムの用途において長所を提供する。温度限定機能は、格納タンクを加熱するときに過熱が生じないことを確実にする。図３Ａにおいて、吸入口３１４は直径ｄ２を有する。例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の直径ｄ１は、吸入口の直径ｄ２に近く、したがって、吸入口３１４の周りに緊密に篏合し得、その結果、ヒータの導電性領域１０６（内側表面）は、すべてのポイントにおいて吸入口の外側表面に接続される。
【0064】
ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、その４個の別個の加熱要素が異なる特性を示す３スロット差動シートヒータとして考えられ得る。例示的な実施形態において、これらの特性は、液体を含むタンクを加熱するように設計され、ここで、液体の体積は異なる時間において変動する。これまでに列挙された７つの特徴は、各加熱要素の特徴：１）スロットの幅；２）導電性表面の寸法；３）ヒータ本体の寸法；４）ヒータ本体の組成；５）ＰＰＴＣタンクヒータの高さ及び直径；６）間隙の幅；及び７）環状構造の直径を制御するように修正され得ることに留意されたい。更に、例示的な実施形態において、本明細書に記載されるＰＰＴＣタンクヒータはまた、８）スロットの数；９）導電性領域の数；１０）電極（ひいてはリード）が導電性表面の１つの側にあるか又は２つの側にあるか；１１）スロットが水平方向に配置されているか（図１Ａ～Ｄ）又は鉛直方向に配置されているか（下の図１０Ａ～１０Ｂ及び図１１）を修正するように設計され得る。
【0065】
例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は薄い（＜１ｍｍ）が、大きい加熱エリア（直径１０ｃｍ）を有する。いくつかの実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００の直径ｄ１は、加熱用途に従って調節される。更に、ＰＰＴＣタンクヒータ１００を液体注入システム３１０の標的加熱エリア内、例えばタンクの下部の近くなどに配置することによって、結果としての効率は、熱ループを低減し、部品設計の複雑性を低くする。
【0066】
例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、タンクが満杯（１００％）であるか、又は部分的に満杯（例えば、１０％、５０％、８０％）であるかに応じて、調整可能である。複数の試験の実証的な結果は、この利点を確認するものであり、図４Ａ～４Ｄ及び５Ａ～５Ｄに関連して下で示され、記載されている。
【0067】
いくつかの実施形態において、追加の「ダミー」吸入口が格納タンク３１２に追加され得、複数のＰＰＴＣタンクヒータが各追加の吸入口に沿って配置される。ダミー吸入口は単純に、液体を格納タンク３１２から送るのではなく、熱をそれぞれのＰＰＴＣタンクヒータから格納タンクへ伝達するために使用される中実シリンダーであり得る。更に、いくつかの実施形態において、環状形態でなく平坦なＰＰＴＣタンクヒータは、タンクの液体媒質が空に近いときでも最適に加熱するために、格納タンク３１２の下部に配置され得る。例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ１００は、コーティングで断熱され、氷又は水、及び、他の電気伝導性流体における短絡を回避する。
【0068】
第２実験
【0069】
図４Ａ～４Ｄは、例示的な実施形態による、ＰＰＴＣタンクヒータ１００などの環形状ＰＰＴＣタンクヒータを用いて実行される実験に関する代表図である。図４Ａは、使用される試験回路を示し、図４Ｂは、実験的な格納タンク、及び、ＰＰＴＣタンクヒータが取り付けられる吸入口であり、図４Ｃ及び４Ｄは、実験の結果を示すグラフである。試験回路（図４Ａ）は、１３．５Ｖ電圧源、リレー、及び、凍結した氷に沈められるＰＰＴＣタンクヒータ（示されない）から成り、ＰＰＴＣデバイスの電流及び電圧は測定される。試験環境（図４Ｂ）は、凍結した水を３．５リットル保持するプラスチック容器４０２であり、ＰＰＴＣタンクヒータ４０４がその中に配置される。容器４０２の４つの場所が、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４で示される温度データについて試験される。ＰＰＴＣタンクヒータ４０４は、１００ｍｍの高さ、０．５５ｍｍの厚み、及び１００ｍｍの直径を有する。ＰＰＴＣタンクヒータ４０４は更に、ＰＴＣ材料の１つの側に２つの水平の導電性表面、及び、ＰＴＣ材料の反対側に１つの完全サイズの導電性表面を有する（例えば、図６Ａ～６ＤにおけるＰＰＴＣタンクヒータ６００を参照）。
【0070】
図４Ｃは、例示的な実施形態による、ＰＰＴＣタンクヒータについての温度対抵抗のグラフ４００である。グラフ４００は、温度が約１２５℃に到達するまで、ＰＰＴＣタンクヒータの抵抗が、０オームに非常に近いままであることを示す。１２５℃より上では、抵抗は、非常に高い抵抗まで非常に迅速に増加する。したがって、実験は、ＰＰＴＣタンクヒータが単一の強力な熱源を生じさせることを示す。更に、ＰＰＴＣタンクヒータの温度は、約１３０℃を超えないように見える。したがって、実験は、過熱を限定するためにＰＰＴＣタンクヒータが自己調節することを示す。
【0071】
図４Ｄのグラフ４５０はまた、ＰＰＴＣタンクヒータの能力を例示する。グラフは、図４Ｂに示されるタンク４０２の内側の４つのプロットポイント、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、及びＴ４の温度に対して時間をプロットする。Ｔ１は、吸入口４０４の上部（氷の外側）にあり、Ｔ２は、吸入口の近くの沈められた氷の中にあり、Ｔ３は、吸入口の下のタンクの下部にあり、Ｔ４は、タンクの１つの縁にある。１０分の時間において、グラフ４５０の上部から下部を見ると、Ｔ１は第１の線（円形）、Ｔ２は第２の線（正方形）、Ｔ４は第３の線（三角形）、Ｔ３は第４の線（ひし形）である。すべての４つのプロットポイントは、時間０において、温度が約－１０℃であることを示す。
【0072】
最初の５分以内に、Ｔ１の温度は著しく上昇した（４０℃より上）。１０分以内に、Ｔ２及びＴ４の両方は、約０℃（水の融点）へ移動した。約３５分以内に、すべての４つのプロットポイントは、タンク３０２の最下部におけるＴ３でさえ、０℃の温度に到達した。６０分以内に、すべての４つのプロットポイントは、水の凍結温度である０℃より上になる。
【0073】
第３実験
【0074】
図５Ａ～５Ｄは、例示的な実施形態による、ＰＰＴＣタンクヒータを用いて実行される第３の実験に関する代表図である。図５Ａは、使用される試験回路を示し、図５Ｂは、ＰＰＴＣタンクヒータ５００が取り付けられる実験的な格納タンクの写真であり、図５Ｃ及び５Ｄは、実験の結果を示すグラフである。試験回路（図５Ａ）は、１３．５Ｖ電圧源、リレー、及びＰＰＴＣタンクヒータから成り、ＰＰＴＣデバイスの電流及び電圧が測定される。試験環境（図５Ｂ）は、凍結された水１リットルを保持するプラスチック容器５０２であり、平坦な長方形の構造であるＰＰＴＣタンクヒータ５００は、氷に部分的に沈められる。この実験において、リード５０８及び５１０は、ＰＰＴＣタンクヒータ５００の反対側にある。２つの場所が、Ｔ１及びＴ２で示される温度データについて試験され、ここで、Ｔ１は氷中のＰＰＴＣタンクヒータ上にあり、Ｔ２は空気中（タンク５０２の外側）のＰＰＴＣタンクヒータ上にある。使用されるＰＰＴＣタンクヒータは、９５０ｍｍの高さ、１２０ｍｍの幅、及び、０．５５ｍｍの厚みを有する。
【0075】
図５Ｃは、例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータについての温度対抵抗のグラフ５４０である。グラフ５４０は、温度が約１２５℃に到達するまで、ＰＰＴＣタンクヒータの抵抗が、０オームに非常に近いままであることを示す。１２５℃より上では、抵抗は、非常に高い抵抗まで非常に迅速に増加する。したがって、実験は、ＰＰＴＣタンクヒータが単一の強力な熱源を生じさせることを示す。更に、ＰＰＴＣタンクヒータの温度は、約１３５℃を超えないように見える。したがって、実験は、過熱を限定するためにＰＰＴＣタンクヒータが自己調節することを示す。
【0076】
図５Ｄのグラフ５５０も、ＰＰＴＣタンクヒータの能力の例示である。グラフは、２つのプロットポイントＴ１（氷中のＰＰＴＣタンクヒータ５００上）及びＴ２（空気中のＰＰＴＣタンクヒータ上）の温度対時間をプロットする。時間０において、Ｔ１は約－１８℃、Ｔ２は約－２℃である。約５分において、Ｔ１は約２０℃、Ｔ２は約７５℃である。約２０分において、Ｔ１は氷を融解するのに十分な約３２℃であり、Ｔ２は９０℃より上である。１時間以内に、Ｔ１は６０℃より上であり、Ｔ２は１００℃より上である。したがって、図２Ａ～２Ｃ、４Ａ～４Ｄ、及び５Ａ～５Ｄの３つの実験は、ＰＰＴＣタンクヒータが、車両の液体注入システムなどに使用可能であり得ることを示す。
【0077】
例示的な実施形態において、環状ＰＰＴＣタンクヒータは、格納タンクの円筒形吸入口の周りの３６０°の加熱を提供する。ＰＰＴＣタンクヒータの自己調節能力は、過熱の懸念を限定する。ＰＰＴＣタンクヒータは、部分的又は完全なタンクについての自己均衡加熱を提供することが可能である。ＰＰＴＣタンクヒータは、高温スポットに対して反対の作用をする。ＰＰＴＣタンクヒータは、高価及び／又は嵩高いことがあり得るヒートシンク無しで使用され得る。ＰＰＴＣタンクヒータは、互いに直列に配置されたＮ個のスロット及びＭ個の加熱要素の差動設計に起因する、加熱における温度分散のために設計され、Ｎ及びＭは整数である。防水性の断熱材でＰＰＴＣタンクヒータをコーティングすることによって、水／氷及び他の電気伝導性流体中に沈められ得る。
【0078】
代替的な実施形態
【0079】
図６Ａ～６Ｄ（ＰＰＴＣタンクヒータ６００）、図７Ａ～７Ｃ（ＰＰＴＣタンクヒータ７００）、図９Ａ～９Ｃ（ＰＰＴＣタンクヒータ９００）、図１０Ａ～１０Ｃ（ＰＰＴＣタンクヒータ１０００）、図１１（ＰＰＴＣタンクヒータ１１００）、及び図１２Ａ～１２Ｄは、例示的な実施形態による、上で参照されるＰＰＴＣタンクヒータ１００及び３００に対する代替形態を提供する。これらのＰＰＴＣタンクヒータの各々は、例示的な実施形態による液体注入システム３１０及び３２０（図３Ａ～３Ｂ）などのタンクにおける液体を加熱するのに好適であり得る。ＰＰＴＣタンクヒータ設計の各々について、ヒータ本体は更に、下の図１３Ａ～１３Ｄにおいて記載及び例示される。
【0080】
限定を意味するものではない下の例は、片側電極（ＰＰＴＣタンクヒータ１００、３００、６００、７００、９００、及び１１００）又は両側電極（ＰＰＴＣタンクヒータ１０００及び１２００）のいずれかとして記載される、スロットの数、スロットの配置（水平又は鉛直）、及びリードの配置のバリエーションを示す。これらのバリエーションに加えて、スロットの幅、導電性表面の寸法、ヒータ本体の寸法、ヒータ本体の組成、間隙の幅、環状構造の高さ及び直径、及び導電性領域の数は、本明細書に提示される実施形態から変動し得る。これらの特徴に基づいて、例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータを構成する加熱要素の数、及び、各加熱要素によって生じる差動加熱出力（図１Ｄに記載され、図２Ｂにおける試験ポイントＴ１～Ｔ４によって測定される）は、特定の用途に適合するよう修正され得る。
【0081】
ＰＰＴＣタンクヒータ６００－片側電極、１水平スロット
【0082】
図６Ａ～６Ｄは、例示的な実施形態による、ＰＰＴＣタンクヒータの代表図である。図６ＡはＰＰＴＣタンクヒータ６００の側面図であり、図６Ｂはその上断面図であり、図６Ｃはその下断面図であり、図６Ｄはその例示である。ＰＰＴＣタンクヒータ６００は、ＰＴＣ材料から成るヒータ本体６０４を含む。ヒータ本体６０４は、２つの対向する表面を有する、実質的に平面の形状である。例示的な実施形態において、ヒータ本体６０４の厚みは１ｍｍ未満である。
【0083】
ＰＰＴＣタンクヒータ６００は、ヒータ本体６０４の対向する表面に配置される導電性表面６０２及び導電性表面６０６を含む。導電性表面６０２／６０６は、導電性表面が存在しないスロット６１６によって分離され、ヒータ本体６０４はスロットにおいて露出される。図６Ａの側面図において、スロット６１６は、水平方向に配置され、導電性表面６０６はスロット６１６の下にあり、導電性表面６０２はスロットの上にある。したがって、導電性表面６０６は、図６Ｂの上断面図において見えないが、一方、導電性表面６０２は、図６Ｃの下断面図において見えない。リード６０８が導電性表面６０６に接続される一方、リード６１０は導電性表面６０２に接続される。導電性表面６１２は、２つの導電性表面６０２及び６０６の第２の対向する表面に配置される。
【0084】
図６Ｂ及び６Ｃは更に、ヒータ本体６０４の対向する表面に配置された導電性表面６１２を例示し、対向する表面は、第１及び第２導電性表面６０２及び６０６が配置された表面とは反対にある。ヒータ本体６０４は厚み６１４を有する。したがって、ヒータ本体６０４は、１つの側の導電性表面６０２／６０６及び他方側の導電性表面６１２の間にサンドイッチされ、スロット６１６は、導電性表面６０２及び６０６の間にヒータ本体を露出する。
【0085】
図６Ｄは、例示的な実施形態による、ＰＰＴＣタンクヒータ６００の写真画像である。ＰＰＴＣタンクヒータ６００は、加熱される円筒形のデバイスの周りに配置されるのに好適な環状（リング）形状である。導電性表面６０２及び６０６は、ＰＰＴＣタンクヒータ６００の環形状の内側表面に配置され、一方、導電性表面６１２は外側面に配置される。ヒータ本体６０４のＰＰＴＣ材料は、導電性表面６０２及び６０６の間に（水平方向に配置される開口として）、及びリングの上縁及び側縁に沿って、両方に示される。
【0086】
例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ６００は、薄い（１ｍｍ未満の厚み）が、直径は大きい（直径１０ｃｍより大きい）。したがって、例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ６００は、比較的大きい円筒形物体を囲むことが可能である。いくつかの実施形態において、第１の特徴（薄さ）は、それと円筒形構造との直接接触を確実にし、その結果、高い加熱効率をもたらし、一方、第２の特徴（大きい直径）は、円筒形状のＰＰＴＣタンクヒータ６００が、１０ｃｍに近い予め定められたサイズの円筒形状に加熱を提供することを可能にし、したがって、対象表面の迅速かつ効率的な加熱を可能にする。
【0087】
ＰＰＴＣタンクヒータ７００－片側電極、１鉛直スロット
【0088】
図７Ａ～７Ｃは、例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータの代表図である。図７Ａは例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータ７００側面図であり、図７Ｂはその上断面図であり、図７Ｃはその写真的例示である。ＰＰＴＣタンクヒータ７００は、ＰＴＣ材料から成るヒータ本体７０４を含む。ヒータ本体７０４は、２つの対向する表面を有する、実質的に平面の形状である。例示的な実施形態では、ヒータ本体７０４の厚みは１ｍｍ未満である。
【0089】
ＰＰＴＣタンクヒータ７００は、ヒータ本体７０４の第１の対向する表面に配置される導電性表面７０２及び導電性表面７０６を含む。導電性表面７０２／７０６は、導電層は存在しないスロット７１６によって分離され、ヒータ本体７０４はスロットにおいて露出される。図７Ａの側面図において、スロット７１６は、鉛直に配置され、導電性表面７０６はスロットの左に、導電性表面７０２はスロットの右にある。リード７０８が導電性表面７０６に接続され、一方、リード７１０が導電性表面７０２に接続される。導電性表面７１２が導電性表面７０２及び７０６の第２の対向する表面に配置される。
【0090】
図７Ｂは、ヒータ本体７０４の対向する表面に配置される７１２を更に例示し、表面は、導電性表面７０２及び７０６が配置される表面の反対である。ヒータ本体７０４は厚み７１４を有する。したがって、ヒータ本体７０４は、１つの側の導電性表面７０２／７０６及び他方側の導電性表面７１２の間にサンドイッチされ、スロット７１６は、導電性表面７０２及び７０６の間にヒータ本体を露出する。
【0091】
図７Ｃは、例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータ７００の写真である。ＰＰＴＣタンクヒータ７００は、加熱される円筒形のデバイスの周りに配置されるのに好適な環形状である。導電性表面７０２及び７０６は、ＰＰＴＣタンクヒータ７００の環形状の内側表面に配置され、一方、導電性表面７１２は外側面に配置される。ヒータ本体７０４のＰＰＴＣ材料は、導電性表面７０２及び７０６の間に（鉛直に配置される開口として）、及びリングの上及び側縁に沿って、両方に示される。リード７０８及び７１０がそれぞれ、導電性表面７０６及び７０２に配置される。ＰＰＴＣタンクヒータ６００及び７００は、同一の概略的な電力設計を示し、Ｎ＝１である（Ｎは、導電性表面の両側のスロットの合計数を表す）。
【0092】
図８Ａ～８Ｃは、例示的な実施形態による、ＰＰＴＣタンクヒータ６００及び７００の特性を例示する代表図である。図８Ａは、例示的な実施形態による、ＰＰＴＣタンクヒータ６００（図６Ａ～６Ｃ）及び７００（図７Ａ～７Ｃ）の等価回路を提示する。Ｒ０及びＲ７はそれぞれ、リード６０８／７０８及び６１０／７１０の抵抗を表し（その逆も成立）、Ｒ１及びＲ６はそれぞれ、導電性表面６０２／７０２及び６０６／７０６の抵抗を表し（その逆も成立）、Ｒ３は、導電性表面６１２／７１２の抵抗を表し、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ５は、ヒータ本体６０４／７０４（ＰＴＣ材料）を表す。例示的な実施形態では、抵抗Ｒ４は抵抗Ｒ２又はＲ５よりも、著しく大きい。
【0093】
ＰＴＣ材料の単一のヒータ本体６０４／７０４があるが、ヒータ６００／７００を通る電流の流れは、Ｒ２、Ｒ４、及びＲ５によって与えられるように、ヒータ本体６０４／７０４のＰＴＣ材料を通る３つの可能な経路を取り得る。図８Ｂは、例示的な実施形態による、ＰＰＴＣタンクヒータ６００及び７００で生じ得る、ヒータ本体を通じた３つの可能な電流経路を例示する。矢印８０２、８０４、及び８０６は、ＰＰＴＣ材料を通る電流の流れの方向を示す。図８Ａは、電流の流れに２つの可能な経路があることを示す。第１電流経路は、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ５、Ｒ６及びＲ７を通り、その逆も成立する。したがって、矢印８０２及び８０４は、第１電流経路のサブ経路である。第２電流経路はＲ０、Ｒ１、Ｒ４、Ｒ６、及びＲ７を通過する。したがって、矢印８０６は、第２電流経路の一部である。
【0094】
抵抗Ｒ２（矢印８０２によって示される）において、電流は、導電性表面６０６／７０６（Ｒ１）及び導電性表面６１２／７１２（Ｒ３）の間でＰＰＴＣ材料を流れる。抵抗Ｒ５（矢印８０４によって示される）において、電流は、導電性表面６１２／７１２（Ｒ３）及び導電性表面６０２／７０２（Ｒ６）の間でＰＰＴＣ材料を流れる。抵抗Ｒ４（矢印８０６によって示される）において、電流は、導電性表面６０６／７０６（Ｒ１）及び導電性表面６０２／７０２（Ｒ６）の間でＰＰＴＣ材料を流れる。抵抗Ｒ４は、抵抗Ｒ２又はＲ５よりも著しく大きいため、例示的な実施形態では、第３の電流の流れの方向（Ｒ４）は、抵抗Ｒ２又はＲ５によって与えられる他の電流の流れの方向よりも発生する可能性が低い。
【0095】
図８Ｃは、例示的な実施形態による、環形状におけるＰＰＴＣタンクヒータ６００又は７００の代表図である。図８Ｃは、環形状ＰＰＴＣタンクヒータ６００（図６Ｄ）及び７００（図７Ｃ）を通る可能な電流の流れ方向を例示するために使用される。環形状リングは、中央におけるヒータ本体６０４／７０４から成り、導電性表面６１２／７１２はリングの外側表面を囲み、導電性表面６０６／７０６及び導電性表面６０２／７０２はリングの内側表面に配置される。ＰＰＴＣタンクヒータ６００については、導電性表面６０２は、リングの内側表面上の第１導電性表面６０６（図６Ａ及び６Ｄも参照）の上に配置される。ＰＰＴＣタンクヒータ７００については、導電性表面７０６は、１つの側に配置され、一方、導電性表面７０２は、リングの内側表面の他方側に配置される（図７Ａ及び７Ｃも参照）。
【0096】
図８Ｂのように、図８Ｃの矢印は、電流の流れの可能な方向を示す。電流は、リード６０８／７０８（矢印８０８及び抵抗Ｒ２によって示される）で開始して、導電性表面６０６／７０６から、ヒータ本体６０４／７０４のＰＰＴＣ材料を越えて、ヒータ本体の反対側に配置された導電性表面６１２／７１２へ流れる。電流は、（矢印８１０及び抵抗Ｒ３によって示される）導電性表面６１２／７１２に沿って流れる。次に電流は導電性表面６１２／７１２から、ヒータ本体６０４／７０４のＰＰＴＣ材料を越えて、リード６１０／７１０（矢印８１２及び抵抗Ｒ５によって示される）へ流れる。代替的に、電流は、矢印８１４及び８１６によって示されるように（その逆も成立）、また、抵抗Ｒ４によって示されるように、導電性表面６０６／７０６と導電性表面６０２／７０２との間を流れ得る。
【0097】
様々な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ６００及び７００のヒータ本体及び導電性表面の設計は、Ｒ４の値がＲ２又はＲ５（図８Ａ）の値より遥かに大きいというものであり得る。この状況は、ヒータ本体６０４の厚み６１４／７１４を、スロット６１６／７１６より比較的小さく構成することによって、ＰＰＴＣタンクヒータ６００（図６Ａ～６Ｃ）及びＰＰＴＣタンクヒータ７００（図７Ａ及び７Ｂ）において達成され得る。例示的な実施形態において、ヒータ本体６０４の厚み６１４（図６Ｂ～６Ｃ）又はヒータ本体７０４の厚み７１４（図７Ｂ）は、様々な非限定的実施形態において３ミル（０．０７６２ｍｍ）及び１２０ミル（３．０４８ｍｍ）の間であり、いくつかの実施形態において、５ミル（０．１２７ｍｍ）及び１０ミル（０．２５４ｍｍ）の間であり、一方、導電性表面６０２及び導電性表面６０６の間に水平方向に配置されたスロット６１６（図６Ａ）、又は、導電性表面７０２及び導電性表面７０６の間に鉛直方向に配置されたスロット７１６（図７Ａ）のいずれかであるスロットの値は、それぞれのヒータ本体６０４／７０４の厚み６１６／７１６より比較的大きい。例えば、ヒータ本体６０４の厚み６２０が１０ミル（０．２５４ｍｍ）である場合、スロット６１６又は７１６の値は５０ミル（１．２７ｍｍ）又はより大きいことがあり得、Ｒ４がＲ２又はＲ５より遥かに大きいことを確実にする。
【0098】
例示的な実施形態において、等価回路（図８Ａ）によって表されるＰＰＴＣタンクヒータ６００及び７００の抵抗は凡そ、初期抵抗に４を乗算した値である（Ｒ２＝Ｒ５かつヒータが非トリップ状態にあるとき、Ｒ≒４Ｒｉ）。これらの実施形態に変形によれば、スロット場所（６１６又は７１６）の設計は、上部及び下部（ＰＰＴＣタンクヒータ６００）の、又は、左及び右側（ＰＰＴＣタンクヒータ７００）の加熱効果を決定し得る（各ＰＰＴＣセグメントの抵抗を制御することによって、１つの側をより高く、別の側をより低くする）。一実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ６００設計は、ヒータ全体が環形状に曲げられる例においてＰＰＴＣタンクヒータ７００より良い機械的強度を有する。
【0099】
ＰＰＴＣタンクヒータ９００－片側電極；３水平スロット
【0100】
図９Ａ～９Ｃは、例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータ９００を例示する代表図である。図９Ａは、ＰＰＴＣタンクヒータ９００の第１側面図を特徴とし；図９Ｂは、ＰＰＴＣタンクヒータ９００の第２（反対の）側面図を特徴とし；図９Ｃは、ＰＰＴＣタンクヒータ９００の等価回路である。
【0101】
導電性表面９０６はリード９０８に接続され、導電性表面９０２はリード９１０に接続される。３つの追加の導電性表面９１４、９１８及び９２２も示される。したがって、ＰＰＴＣタンクヒータ９００は５つの導電性表面９０２、９０６、９１４、９１８及び９２２を含む。導電性表面９０２、９２２及び９０６がＰＰＴＣタンクヒータ９００の１つの側で見え（図９Ａ）、一方、２つの導電性表面９１４及び９１８がＰＰＴＣタンクヒータの反対側で見える（図９Ｂ）。スロット９１２、９１６、及び９２０は、ヒータ本体９０４が露出された領域である。したがって、スロット９１２及び９２０は、ＰＰＴＣタンクヒータ９００の１つの側で見え（図９Ａ）、一方、スロット９１６は、ＰＰＴＣタンクヒータの反対側で見える（図９Ｂ）。ＰＰＴＣタンクヒータ９００の反対側に配置されている場合、スロット９１２、９１６及び９２０は、より明るい影で示される。
【0102】
したがって、導電性表面９０２は、スロット９１２によって導電性表面９２２から分離され、導電性表面９２２は、スロット９２０によって導電性表面９０６から分離され、ここで、各スロット９１２、９２０は、ＰＰＴＣ材料のヒータ本体９０４を露出する（図９Ａ）。ＰＰＴＣタンクヒータ９００の反対の表面において、導電性表面９１８は、ＰＰＴＣ材料のヒータ本体９０４を露出するスロット９１６の導電性表面９１４によって分離される（図９Ｂ）。したがって、スロット９２０及び９１２は、導電性表面９０２、９２２及び９０６の抵抗と比較して、比較的より高い抵抗であるＰＰＴＣタンクヒータ９００の１つの面に沿って領域を画定し、一方、スロット９１６は、導電性表面９１４及び９１８の抵抗と比較して、比較的より高い抵抗であるＰＰＴＣタンクヒータの対向する表面に沿って領域を画定する。スロット９１２、９１６及び９２０は、リード９０８及び９１０の一般的な方向に対して垂直に延在するよう構成される。
【0103】
ＰＰＴＣタンクヒータ９００は、図９Ｃに示される等価回路によって特徴付けられ得、ここで、Ｒ０及びＲ１２は、リード９０８、９１０の抵抗を表し、Ｒ１及びＲ１１は、導電性表面９０６及び９０２の抵抗を表し、Ｒ３、Ｒ６及びＲ８は、導電性表面９１４、９２２及び９１８の抵抗を表し、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ７及びＲ１０は、ヒータ本体９０４の厚みを通じて、すなわち、リード９０８、９１０（Ｙ方向）及びスロット９１２、９１６及び９２０（Ｘ方向）の両方に垂直に、又は、Ｚ方向に流れる電流に対するヒータ本体９０４の抵抗を表し、Ｒ４、Ｒ９及びＲ１３は、ヒータ本体９０４の表面に沿って、すなわち、リード９０８、９１０に平行に（Ｙ方向）、しかし、スロット９１２、９１６及び９２０に垂直に、又はＹ方向に流れる電流に対するヒータ本体９０４の抵抗を表す。特に、トリップ温度より下の動作中に、ＰＰＴＣタンクヒータ９００の電流は、主にリード９０８（Ｒ０）を通じて；導電性表面９０６（Ｒ１）を通じて；ヒータ本体９０４の厚み（Ｒ２）を通じて（Ｚ方向）；ヒータ本体の裏側に沿った導電性表面９１４の表面（Ｒ３）に沿って（図９Ｂ）；再びヒータ本体９０４の厚み（Ｒ５）を通じてデバイスの前方へＺ方向に（図９Ａ）；導電性表面９２２（Ｒ６）に沿って；ヒータ本体９０４の厚み（Ｒ７）を通じてデバイスの裏側へＺ方向に（図９Ｂ）；導電性表面９１８（Ｒ８）に沿って；ヒータ本体９０４（Ｒ１０）の厚みを通じて、Ｚ方向に、再びデバイスの前方へ（図９Ａ）；及び導電性表面９０２（Ｒ１１）及びリード９１０（Ｒ１２）を通じて流れることによってリード９０８及びリード９１０の間を流れ得る。換言すると、トリップ温度より下の動作中、電流はデバイスの前側のスロット９１２又は９２０を越えて、及び、デバイスの裏側のスロット９１６を越えて、Ｙ方向にジャンプしない。一般に、スロット９１６、９１２、９２０のサイズは、ヒータ本体９０４の厚みより遥かに大きいことがあり得るので、電流は典型的には、抵抗Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１３によって示されるようにヒータ本体の平面における経路に沿って（Ｙ方向に）流れない。
【0104】
ＰＰＴＣタンクヒータ１０００－片側電極、３鉛直スロット
【0105】
図１０Ａ～１０Ｃは、例示的な実施形態による新規のＰＰＴＣタンクヒータ１０００を例示する代表図である。図１０Ａは、ＰＰＴＣタンクヒータ１０００の第１側面図を特徴とし；図１０Ｂは、ＰＰＴＣタンクヒータ１０００の第２（反対の）側面図を特徴とし；図１０Ｃは、ＰＰＴＣタンクヒータ１０００についての等価回路である。ＰＰＴＣタンクヒータ１０００のヒータ構成は一般に、ＰＰＴＣタンクヒータ９００と同じであるが、スロットがリードの一般的な方向に対して略平行に延在するよう構成されていることを除く。
【0106】
導電性表面１００６はリード１００８に接続され、導電性表面１００２はリード１０１０に接続される。３つの追加の導電性表面１０１４、１０１８、及び１０２２も示される。したがって、ＰＰＴＣタンクヒータ１０００は、５つの導電性表面１００２、１００６、１０１４、１０１８、及び１０２２を含む。３つの導電性表面１００６、１０２２及び１００２は、ＰＰＴＣタンクヒータ１０００（図１０Ａ）の１つの側で見え、一方、導電性表面１０１４及び１０１８の２つは、ＰＰＴＣタンクヒータの反対側で見える（図１０Ｂ）。スロット１０１２、１０１６及び１０２０は、ヒータ本体１００４が露出される領域である。したがって、スロット１０１２及び１０２０は、ＰＰＴＣタンクヒータ１０００の１つの側で見え（図１０Ａ）、一方、スロット１０１６は、ＰＰＴＣタンクヒータの反対側で見える（図１０Ｂ）。ＰＰＴＣタンクヒータ１０００の反対側に配置される場合、スロット１０１２、１０１６及び１０２０はより明るい影で示される。
【0107】
したがって、導電性表面１００６は、スロット１０１２によって導電性表面１０２２から分離され、導電性表面１０２２は、スロット１０２０によって導電性表面１００２から分離され、ここで、各スロット１０１２、１０２０はＰＰＴＣ材料のヒータ本体１００４を露出する（図１０Ａ）。ＰＰＴＣタンクヒータ１０００の反対の表面上で、導電性表面１０１８は、ＰＰＴＣ材料のヒータ本体１００４を露出するスロット１０１６によって導電性表面１０１４から分離される（図１０Ｂ）。したがって、スロット１０２０及び１０１２は、導電性表面１００６、１０２２、及び１００２の抵抗と比較して、比較的より高い抵抗であるＰＰＴＣタンクヒータ１０００の１つの面に沿った領域を画定し、一方、スロット１０１６は、導電性表面１０１４及び１０１８の抵抗と比較して、比較的より高い抵抗であるＰＰＴＣタンクヒータの対向する表面に沿って領域を画定する。スロット１０１２、１０１６、及び１０２０は、リード１００８及び１０１０の一般的な方向に対して平行に延在するよう構成されている。
【0108】
ＰＰＴＣタンクヒータ１０００は、図１０Ｃに示されるように等価回路によって特徴付けられ得る。例示的な実施形態において、図９Ｃ及び１０Ｃの等価回路は実質的に同様である。Ｒ０及びＲ１２は、リード１００８、１０１０の抵抗を表し、Ｒ１及びＲ１１は、導電性表面１００６及び１００２の抵抗を表し、Ｒ３、Ｒ６、及びＲ８は、導電性表面１０１４、１０２２及び１０１８の抵抗を表し、Ｒ２、Ｒ５、Ｒ７、及びＲ１０は、ヒータ本体１００４の厚みを通じて、すなわち、リード１００８、１０１０（Ｙ方向）及びスロット１０１２、１０１６、及び１０２０（Ｙ方向）の両方に対して垂直に、又は、Ｚ方向に流れる電流に対するヒータ本体１００４の抵抗を表し、Ｒ４、Ｒ９及びＲ１３は、ヒータ本体１００４の表面に沿って、すなわち、リード１００８、１０１０に垂直に（Ｙ方向）、及び、スロット１０１２、１０１６、及び１０２０に垂直に、又はＸ方向に流れる電流に対するヒータ本体１００４の抵抗を表す。
【0109】
特に、トリップ温度より下の動作中、ＰＰＴＣタンクヒータ１０００の電流は主に、リード１００８（Ｒ０）を通じて；導電性表面１００６（Ｒ１）を通じて；ヒータ本体１００４（Ｒ２）の厚みを通じて（Ｚ方向）；ヒータ本体の裏側に沿った導電性表面１０１４（Ｒ３）の表面に沿って（図１０Ｂ）；再びヒータ本体１００４の厚み（Ｒ５）を通じて、デバイスの前方へＺ方向に（図１０Ａ）；導電性表面１０２２（Ｒ６）の表面に沿って；ヒータ本体１００４（Ｒ７）の厚みを通じて、Ｚ方向に、デバイスの裏へ（図１０Ｂ）；導電性表面１０１８（Ｒ８）の表面に沿って；ヒータ本体１００４（Ｒ１０）の厚みを通じて、Ｚ方向に、再びデバイスの前へ（図１０Ａ）；及び導電性表面１００２（Ｒ１１）及びリード１０１０（Ｒ１２）を通じて流れることによって、リード１００８及びリード１０１０の間を流れ得る。換言すると、トリップ温度より下の動作中、電流はデバイスの前側のスロット１０１２又は１０２０を越えて、及び、デバイスの裏側のスロット１０１６を越えて、Ｙ方向にジャンプしない。
【0110】
スロット１０１６、１０１２、１０２０のサイズは、ヒータ本体１００４の厚みより遥かに大きいことがあり得るので、電流は典型的には、抵抗Ｒ４、Ｒ９、Ｒ１３によって示されるようにヒータ本体の平面における経路に沿って（Ｘ方向に）流れない。いくつかの実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータ９００及び１０００は、同じ電力設計（Ｎ＝３）を提供する。所与のヒータ抵抗の抵抗は凡そ、初期抵抗に１６を乗算したものである（Ｒ２＝Ｒ５＝Ｒ７＝Ｒ１０であり、ＰＰＴＣタンクヒータが非トリップ状態にあるとき、Ｒ≒１６Ｒｉ）。
【0111】
上に記載されたＰＰＴＣタンクヒータの原理は、遥かに多くのスロットを有する片側電極に及び得る。図１１は例えば、例示的な実施形態による、片側電極、７スロット設計を有するＰＰＴＣタンクヒータ１１００を示す。導電性表面１１０６はリード１１０８に接続され、導電性表面１１０２はリード１１１０に接続される。ＰＰＴＣタンクヒータ１１００は、７つの追加の導電性表面を含み、導電性表面１１１４、１１１８、１１２２、１１０６及び１１０２は、１つの側に配置され、導電性表面１１２６、１１３０、１１３４及び１１３８は、反対側に配置される。スロット１１１２、１１１６、１１２０及び１１２４は、ヒータ本体１１０４がＰＰＴＣタンクヒータ１１００の１つの側で露出される領域であり、一方、スロット１１２８、１１３２及び１１３６は、反対側でヒータ本体を露出する。
【0112】
図１２Ａ～１２Ｄは、例示的な実施形態によるＰＰＴＣタンクヒータ１２００に関連する代表図である。図１２Ａは、ＰＰＴＣタンクヒータ１２００の側面図を示し、図１２Ｂは、ＰＰＴＣタンクヒータ１２００についての等価回路であり、図１２Ｃは、ＰＰＴＣタンクヒータ１２００の写真であり、図１２Ｄは、環形状のＰＰＴＣタンクヒータ１２００を示す。ＰＰＴＣタンクヒータ１２００は、導電性表面１２０２及び導電性表面１２０６の間にサンドイッチされたヒータ本体１２０４（図１２Ｄ）を含む。リード１２０８がＰＰＴＣタンクヒータ１２００の１つの側に配置され（図１２Ｄにおける環状面の外側）、一方、リード１２１０は、反対側（図１２Ｄにおける環状面の内側）に配置される。この例において、導電性表面１２０２はリード１２０８に接続され、一方、導電性表面１２０６はリード１２１０に接続される。したがって、電流は、ＰＰＴＣタンクヒータ本体の厚みを通じてＺ方向に通る。図１２Ｂの等価回路において、Ｒ０及びＲ４は、リード１２０８及び１２１０の抵抗を表し、Ｒ１及びＲ３は、導電性表面１２０２及び１２０６の抵抗を表し、Ｒ２は、ヒータ本体の厚みを流れる電流に対するヒータ本体１２０４の抵抗を表す。
【0113】
ヒータ本体
【0114】
図１３Ａ～１３Ｄは、例示的な実施形態による、ＰＰＴＣタンクヒータのヒータ本体の側面図である。本明細書に開示されるＰＰＴＣタンクヒータは、ＰＰＴＣ材料から成るヒータ本体を含み、ここで、ＰＰＴＣ材料は、１）導電相材料又は導電性フィラー（カーボン及び／又はグラフェンなど）及び２）半結晶性高分子から成る高分子マトリックスから成ることに留意されたい。図１３Ａに示されるように、ヒータ本体１３０４は、高分子１３０８内に配置された導電性フィラー１３０６から成るＰＰＴＣ高分子マトリックス１３０２から成り、高分子マトリックスは２つの金属箔１３１０の間にサンドイッチされている。例示的な実施形態では、金属箔１３１０はそれぞれ、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１３０２と接する１つの側にノジュール（突起）を含み、これにより、箔及びマトリックスの間の接続が強化される。
【0115】
ヒータ本体１３０４は、ヒータ本体を含むＰＰＴＣタンクヒータが事前定義された自動調節温度を有するように製造され得る。例示的な実施形態において、自動調節温度は１２５℃であるが、ＰＰＴＣタンクヒータ、及び、具体的には、導電性フィラー及び高分子から構成される高分子マトリックスを含むヒータ本体が、多種多様な顧客の温度の希望を満たすように設計され得る。具体的には、導電性フィラー及び高分子のタイプ、及び各々の組み合わせの割合を調節して、特定の自動調節温度プロファイルを達成し得る。それに応じて、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１３０２の導電性フィラー１３０６及び高分子１３０８の両方を構成するために使用され得る多くの異なる材料がある。
【0116】
図１３Ｂ～１３Ｄは、例示的な実施形態による、高分子マトリックス１３０２を構成し得るグラフェン及びカーボンの可能な組み合わせを例示する。グラフェンとカーボンの比は、０：１００であり得、すなわち、グラフェンが無く、すべてがカーボンであり（図１３Ｂ）；グラフェンとカーボンの比は、１００：０であり得、すなわち、すべてがグラフェンで、カーボンが無く（図１３Ｃ）；又は、グラフェンとカーボンの比は、１：９９及び９９：１の間の範囲、すなわち、１及び９９％の間の、２つの材料の任意の割合の組み合わせであり得る（図１３Ｄ）。
【0117】
例示的な実施形態では、高分子１３０８は、半結晶性高分子、例えば、ポリエチレン、フッ化ポリビニリデン、エチレンテトラフルオロエチレン、エチレン酢酸ビニル、エチレン及びアクリル酸共重合体、エチレンブチルアクリレート共重合体、ポリパーフルオロアルコキシ、又はこれらの材料の１又は複数の何らかの組み合わせを含む。さらに、例示的な実施形態では、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１３０２内の導電性フィラー１３０６に対する高分子１３０８の体積百分率は、５０％及び９９％の間、好ましくは、６０％及び９５％の間である。したがって、例えば、スペクトルの一端において、高分子マトリックスは、５０％高分子及び５０％導電性フィラーから成り得る。スペクトルの他端では、高分子マトリックスは、９９％の高分子及び１％の導電性フィラーから成り得る。好ましくは、高分子マトリックスは、一方の端で６０％の高分子及び４０％の導電性フィラー、他方の端で９５％の高分子及び５％の導電性フィラーから成り得、これらの好みの間には、好ましい自動調節温度プロファイルをもたらし得る他の多くの組み合わせが存在する。
【0118】
例示的な実施形態では、高分子マトリックスの導電性フィラー１３０６は、カーボン、グラフェン、カーボン及びグラフェン、導電性セラミック、カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブを有するカーボン、又はカーボンナノチューブを有するグラフェンから構成される。例示的な実施形態では、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１３０２の導電性フィラー１３０６は、１０ｎｍ及び１００ｎｍの間の一次粒径を有し、さらに、５ｃｍ３／１００ｇ及び５００ｃｍ３／１００ｇの間のフタル酸ジブチル（Ｄｉ－Ｂｕｔｙｌ Ｐｈｔｈａｌａｔｅ：ＤＢＰ）値を有するカーボンから構成される。好ましくは、ＤＢＰ値は８ｃｍ３／１００ｇ及び２００ｃｍ３／１００ｇの間の範囲である。更に、例示的な実施形態において、グラフェン（カーボン）の充填は、２０％及び６５％の間、好ましくは、２５％及び３０％の間である。
【0119】
例示的な実施形態では、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１３０２の導電性フィラー１３０６はグラフェンで構成され、グラフェンは、機械的方法又は化学的方法によって調製され、グラフェン層の数は１～数百、好ましくは、１及び３０層の間である。例示的な実施形態では、各グラフェン層の厚みは、２０ｎｍ未満、好ましくは、０．３４ｎｍ及び１０．２ｎｍの間である。さらに、例示的な実施形態では、グラフェンの粒径は０．１μｍ及び１００μｍの間、好ましくは、５μｍ及び３０μｍの間の範囲である。例示的な実施形態において、グラフェンの充填は、１％及び５０％の間、好ましくは、４％及び３０％の間である。
【0120】
例示的な実施形態では、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１３０２の導電性フィラー１３０６は、カーボン又は導電性セラミックで構成され、カーボンの一次粒径は、１０ｎｍ及び１００ｎｍの間であり、５ｃｍ３／１００ｇ及び５００ｃｍ３／１００ｇの間のＤＢＰ値、好ましくは、８ｃｍ３／１００ｇ及び２００ｃｍ３／１００ｇの間のＤＢＰ値の範囲である。カーボン又は導電性セラミックとグラフェンの比率は、０％／１００％（カーボン／導電性セラミックなし、１００％グラフェン）及び１００％／０％（１００％カーボン又は導電性セラミック、グラフェンなし）の間、及びその間の任意の値にし得る。
好ましい実施形態では、グラフェンに対するカーボン又は導電性セラミックの比率は、１％及び９０％の間、好ましくは、３０％及び６０％の間である。
好ましい実施形態では、グラフェンに対するカーボン又は導電性セラミックの比率は、１％及び９０％の間、好ましくは、３０％及び６０％の間である。
【0121】
例示的な実施形態では、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１３０２の導電性フィラー１３０６は、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ ＮａｎｏＴｕｂｅ：ＣＮＴ）又はカーボンを含むグラフェンで構成され、カーボンの一次粒径は、１０ｎｍ及び１００ｎｍの間であり、５ｃｍ３／１００ｇ及び５００ｃｍ３／１００ｇの間のＤＢＰ値、好ましくは、８ｃｍ３／１００ｇ及び２００ｃｍ３／１００ｇの間のＤＢＰ値の範囲である。例示的な実施形態では、導電性フィラー１３０６のナノチューブの長さは１０ｎｍ及び１０μｍの間であり、直径は２ｎｍ及び５０ｎｍの間であり、ＣＮＴの長さ／直径は５及び５０００の間、好ましくは、１００及び１０００の間である。例示的な実施形態では、カーボン対グラフェン、又はカーボン対ナノチューブの比率は、１％及び９０％の間、好ましくは、３０％及び６０％の間である。
【0122】
さらに、例示的な実施形態では、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１３０２の高分子１３０８又は導電性フィラー１３０６のいずれか、又はその両方には、限定されないが、酸化防止剤、分散剤、カップリング剤、架橋剤、アーク抑制剤などを含む材料が補充される。したがって、ヒータ本体１３０４は、多種多様な材料を使用して製造され得、図１３Ａのヒータ本体は、本明細書において開示及び記載されるＰＰＴＣタンクヒータのいずれかの一部であり得る。
【0123】
図１４Ａ及び１４Ｂは、例示的な実施形態による、ＰＰＴＣタンクヒータ、具体的には、ＰＰＴＣ高分子マトリックスを含むヒータ本体のＰＰＴＣ材料についての曲げ工程の効果を例示する代表図である。ＰＰＴＣタンクヒータのヒータ本体１４０４（ＰＰＴＣタンクヒータ本体１４０４）は、金属箔１４１０が高分子マトリックスのいずれかの側に配置されたＰＰＴＣ高分子マトリックス１４０２から成る。
【0124】
例示的な実施形態では、その材料組成に基づいて、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１４０２は、弾塑性の範囲で、すなわち、塑性変形は非常に小さいが、あたかも弾性変形及び塑性変形の両方が起こったかのように曲げることができる。仮想中立線１４２０は、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１４０２がかなり曲げることができることを示している。金属箔１４１０は、２つの接触面の間の接続を改善するために、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１４０２に隣接する側面に配置されたノジュールを含み得ることを想起されたい。いくつかの実施形態において、金属箔１４１０のノジュールは、曲げ中に弾性範囲において動くのに十分に高い。それにもかかわらず、この曲げは、外側の金属箔１４１０及びＰＰＴＣ高分子マトリックス１４０２の半分に引張を生じさせると同時に、内側の金属箔及びＰＰＴＣ高分子マトリックス１４０２のもう一方の半分に圧縮を生じさせる。更に、ＰＰＴＣ高分子マトリックス１４０２の半分及びＰＰＴＣ高分子マトリックス１４０２の別の半分の間に仮想中立線１４２０がある。
【0125】
曲げ操作中のＰＰＴＣタンクヒータの加熱は必須ではない。一実施形態において、曲げ操作中にいくらかの熱がＰＰＴＣタンクヒータに適用される。しかしながら、加熱温度は半結晶性高分子の融解温度未満に維持される。そうでない場合、ＰＰＴＣ高分子マトリックスの導電性粒子の特性は変化し、ＰＰＴＣタンクヒータの製造工程を妨害する可能性がある。ヒータ本体１４０４が曲げ後に所望の環形状になると、曲げ応力を解放するためにアニール工程を使用し得る。
【0126】
図１４Ｂは、例示的な実施形態による、図１４ＡのＰＰＴＣタンクヒータ本体１４０４の応力及び歪みの特徴を例示する図である。σによって与えられる応力は、外側の金属箔１４１０（σｆｏｉｌ）及びＰＰＴＣ高分子マトリックス１４０２（σｐＰＴＣ）の両方について示されている。Ｅによって与えられる弾性率は、外側の金属箔１４１０（Ｅｆｏｉｌ）及びＰＰＴＣ高分子マトリックス１４０２（ＥｐＰＴＣ）についても与えられる。この情報から、各材料の張力εは、式σ＝Ｅεを使用して計算され得る。
【0127】
図１５は、例示的な実施形態による開示されたＰＰＴＣタンクヒータのいずれかなど、ＰＰＴＣタンクヒータを製造するための工程ステップを示す流れ図である。製造工程は、高分子及び導電性フィラーが上述の高分子マトリックスを構成するため、これらの混合操作から始まる（ブロック１５０２）。次いで、加熱融解押出工程が高分子マトリックスに対して行われる（ブロック１５０４）。加熱融解押出（Ｈｏｔ Ｍｅｌｔ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ：ＨＭＥ）は、熱及び圧力を加えて高分子を融解し、連続工程で開口部に押し通す工程である。これにより、高分子マトリックスが予め定められた均一な形状及び密度をとることができる。次いで、高分子マトリックスをシートに押し出す（ブロック１５０６）。押し出された高分子マトリックスのシートは次に、両方の側で金属箔と積層され（ブロック１５０８）、上記のＰＰＴＣタンクヒータに記載されるように、高分子マトリックスが間にある金属箔のサンドイッチ（電極及び／又は導電性領域）を形成する。
【0128】
金属箔の積層に続いて、ＰＰＴＣ架橋動作が高分子マトリックス上で実行される（ブロック１５１０）。高分子化学では、架橋結合では高分子の物理的特性の変化を促進するために架橋が使用される。ここでは、高分子マトリックスが架橋され、その結果、所望の特性を備えたＰＰＴＣが出現する。例示的な実施形態では、ＰＰＴＣ架橋は、電子線照射、ガンマ線照射、又は化学的架橋によって達成される。次いで、箔－ＰＰＴＣ－箔サンドイッチシートが形成される（ブロック１５１２）。サンドイッチシートは次に、設計されたチップサイズに、１つの側でエッチングされ（Ｎ＝１である場合）、又は、両方の側でエッチングされる（Ｎ≧３である場合）（ブロック１５１４）。サンドイッチシートは次に、個々のチップへのエッチングに基づいて切断され（ブロック１５１６）、ここで、各チップは、ＰＰＴＣタンクヒータについて所望されるような金属箔－ＰＰＴＣ－金属箔のサンドイッチである。
【0129】
次いで、個々のチップをそれぞれ曲げて、指定された直径の環形状を形成する（ブロック１５１８）。本明細書において記載される実施形態は、格納タンクについての円筒形吸入口上に篏合するように輪状にされているが、個々のチップは代替的に、所望の用途に好適な他の形状に曲げられ得る。例示的な実施形態において、ＰＰＴＣタンクヒータの形状は、加熱されるデバイスの形状に適合するように、この段階で曲げられる。
【0130】
チップを所望の形状に曲げることに続いて、リードの組み立てが実行され、リード（例えば、図１Ａのリード１０８及び１１０）は、サンドイッチされたチップに取り付けられる（ブロック１５２０）。次いで、内部応力を除去して材料を強化するために、サンドイッチされたチップが加熱され、ゆっくりと冷却することができるアニール工程が実行される。次いで、サンドイッチされたチップは、デバイスを保護するため、又はデバイスに他の機能を追加するために、適切な材料でコーティングされる（ブロック１５２２）。例えば、一実施形態において、異なる温度においてデバイスに色を変更させる温度感受性コーティングが追加される（ブロック１５２４）。次いで、デバイスのＲ試験が実行され（ブロック１５２６）、デバイスは適切な包装材料で包装される（ブロック１５２８）。sそうして、ＰＰＴＣタンクヒータ製造工程ステップが完了する。
【0131】
図１５のＰＰＴＣ処理ステップの１又は複数は、示されている以外の順序で実行されてもよい。当業者の設計者であれば、これらの製造操作が実行され得る複数の手段を認識するであろう。
【0132】
本明細書で使用する場合、単数形で記載され、「ａ」又は「ａｎ」という単語で始まる要素又はステップは、そのような除外が明示的に記載されていない限り、複数の要素又はステップを除外しないものとして理解されるべきである。さらに、本開示の「１つの実施形態」への言及は、記載された特徴も組み込む追加の実施形態の存在を排除するものとして解釈されることを意図するものではない。
【0133】
本開示は、特定の実施形態に言及している一方、添付の特許請求の範囲で定義されるような本開示の領域及び範囲から逸脱することなく、記載された実施形態に対する多くの改変、修正、及び変更を行うことが可能である。したがって、本開示は、記載された実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲の文言及びその均等物により定義される完全な範囲を有することが意図されている。
【図1A】
【図1B】
【図1C】
【図1D】
【図2A】
【図2B】
【図2C】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図4D】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図10A】
【図10B】
【図10C】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【国際調査報告】