特開 2022-140400 熱勾配補償のための加熱バンドル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022140400

(43)【公開日】2022-09-26

(54)【発明の名称】熱勾配補償のための加熱バンドル

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/00 20060101AFI20220915BHJP

【ＦＩ】

H05B3/00 310C

H05B3/00 320Z

H05B3/00 330Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】26

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2022037247

(22)【出願日】2022-03-10

(31)【優先権主張番号】17/197,333

(32)【優先日】2021-03-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】501162454

【氏名又は名称】ワットロー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】エヴァリー、マーク

【テーマコード（参考）】

3K058

【Ｆターム（参考）】

3K058AA22

3K058BA11

3K058CA23

3K058CE17

3K058CE23

(57)【要約】

【課題】加熱バンドルを含む加熱システムを提供する。
【解決手段】加熱バンドルは、複数の加熱アセンブリを含み、加熱アセンブリのうちの少なくとも１つは、複数の加熱ユニットを含み、加熱ユニットのうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの独立して制御される加熱領域を画定する。熱供給部は、少なくとも１つの加熱ユニット内の不均一な温度を補償するために、少なくとも１つの加熱アセンブリの長さに沿った熱コンダクタンスを変更するように構成される。加熱バンドルは、少なくとも１つの加熱アセンブリの長さに沿って所望の電力出力を提供するために、決定された温度に基づいて電源導体を介して独立して制御される加熱領域への電力を変調するように構成されたコントローラを含む電源装置を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱システムであって、
加熱バンドルであって、
複数の加熱アセンブリであって、前記加熱アセンブリのうちの少なくとも１つが複数の加熱ユニットを備え、少なくとも１つの加熱ユニットが独立して制御される加熱領域である、複数の加熱アセンブリと、
不均一な温度を補償するために前記少なくとも１つの加熱アセンブリの長さに沿った熱コンダクタンスを変更するように構成された少なくとも１つの熱供給部と、
前記複数の加熱ユニットに電気的に接続された複数の電源導体と、を含む、加熱バンドルと、
温度を決定する手段と、
前記少なくとも１つの加熱アセンブリの長さに沿って所望の電力出力を提供するために、前記決定された温度に基づいて、前記電源導体を介して前記独立して制御される加熱領域への電力を変調するように構成されたコントローラを含む電源装置と、
を備える、加熱システム。

【請求項2】

前記少なくとも１つの加熱ユニットは、前記少なくとも１つの加熱アセンブリの端部に配置された端部加熱ユニットである、請求項１に記載の加熱システム。

【請求項3】

前記熱供給部が、前記少なくとも１つの加熱ユニット内の熱コンダクタンスを増加させる、請求項１に記載の加熱システム。

【請求項4】

前記少なくとも１つの熱供給部は、前記少なくとも１つの加熱ユニットの抵抗加熱素子に近接する導電性スリーブを備え、前記導電性スリーブは、前記抵抗加熱素子を取り囲む材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有する、請求項３に記載の加熱システム。

【請求項5】

前記加熱ユニットの各々が外側シースを備え、前記少なくとも１つの熱供給部が、隣接する加熱ユニット外側シースよりも大きい厚さを有する外側シースを有する前記少なくとも１つの加熱ユニットを備える、請求項３に記載の加熱システム。

【請求項6】

前記加熱ユニットの各々が外側シースを備え、前記少なくとも１つの熱供給部が、隣接する加熱ユニット外側シースよりも高い熱伝導率を有する外側シースを有する前記少なくとも１つの加熱ユニットを備える、請求項３に記載の加熱システム。

【請求項7】

前記少なくとも１つの熱供給部は、前記少なくとも１つの加熱ユニットに動作可能に接続された少なくとも２つの電源導体を備え、前記２つの電源導体のうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの加熱ユニットに近接してより大きな厚さを有する、請求項３に記載の加熱システム。

【請求項8】

前記少なくとも１つの熱供給部は、前記少なくとも１つの加熱ユニットに動作可能に接続された少なくとも２つの電源導体を備え、前記２つの電源導体のうちの少なくとも１つは、前記少なくとも１つの加熱ユニットに近接してより高い熱伝導率を有する、請求項３に記載の加熱システム。

【請求項9】

前記少なくとも１つの熱供給部は、隣接する加熱ユニットの長さよりも短い前記少なくとも１つの加熱ユニットの長さを含む、請求項３に記載の加熱システム。

【請求項10】

前記少なくとも１つの加熱アセンブリは、隣接する加熱ユニット間の間隔を画定し、前記少なくとも１つの熱供給部は、前記間隔のうちの少なくとも１つが加熱ユニット間で異なることを含む、請求項１に記載の加熱システム。

【請求項11】

隣接する加熱ユニット間にスペーサが配置され、前記少なくとも１つの熱供給部は、前記少なくとも１つの加熱ユニットと隣接する加熱ユニットとの間に他のスペーサよりも厚いスペーサを備える、請求項１に記載の加熱システム。

【請求項12】

前記少なくとも１つの熱供給部は、隣接する加熱ユニット間の断面積がそれらの公称断面積よりも小さい複数の電源導体を含む、請求項１に記載の加熱システム。

【請求項13】

前記少なくとも１つの加熱アセンブリが抵抗加熱素子を含み、前記抵抗加熱素子のうちの少なくとも１つがセンサとして機能する、請求項１に記載の加熱システム。

【請求項14】

前記加熱ユニットのうちの２つ以上が、少なくとも１つの独立して制御される加熱領域を画定する、請求項１に記載の加熱システム。

【請求項15】

加熱システムであって、
加熱バンドルであって、
複数の加熱アセンブリであって、前記加熱アセンブリのうちの少なくとも１つが複数の加熱ユニットを備え、少なくとも１つの加熱ユニットが独立して制御される加熱領域である、複数の加熱アセンブリと、
不均一な温度を補償するために前記少なくとも１つの加熱アセンブリの長さに沿った熱コンダクタンスを変更するように構成された少なくとも１つの熱供給部と、
前記複数の加熱ユニットに電気的に接続された複数の電源導体と、を含む、加熱バンドルと、
加熱条件および加熱要件のうちの少なくとも１つを決定するための手段と、
前記少なくとも１つの加熱アセンブリの長さに沿って所望の電力出力を提供するために、加熱条件および加熱要件のうちの前記少なくとも１つに基づいて、前記電源導体を介して前記独立して制御される加熱領域への電力を変調するように構成されたコントローラを含む電源装置と、
を備える、加熱システム。

【請求項16】

前記少なくとも１つの加熱ユニットは、前記少なくとも１つの加熱アセンブリの端部に配置された端部加熱ユニットである、請求項１５に記載の加熱システム。

【請求項17】

前記熱供給部が、前記少なくとも１つの加熱ユニット内の熱コンダクタンスを増加させる、請求項１５に記載の加熱システム。

【請求項18】

加熱条件および加熱要件の前記少なくとも一方が、前記加熱ユニットの寿命、前記加熱ユニットの信頼性、前記加熱ユニットのサイズ、前記加熱ユニットのコスト、局所的な加熱器の流束、前記加熱ユニットの特性および動作、ならびに全出力からなる群から選択される、請求項１５に記載の加熱アセンブリ。

【請求項19】

前記加熱ユニットのうちの２つ以上が、少なくとも１つの独立して制御される加熱領域を画定する、請求項１５に記載の加熱システム。

【請求項20】

加熱システムであって、
複数の加熱ユニットを備える加熱アセンブリであって、少なくとも１つの加熱ユニットが独立して制御される加熱領域である、加熱アセンブリと、
不均一な温度を補償するために加熱アセンブリの長さに沿った熱コンダクタンスを変更するように構成された少なくとも１つの熱供給部と、
前記複数の加熱ユニットに電気的に接続された複数の電源導体と、
前記加熱アセンブリの長さに沿って所望の電力出力を提供するために、加熱条件および加熱要件のうちの少なくとも１つに基づいて、前記電源導体を介して前記独立して制御される加熱領域への電力を変調するように構成されたコントローラを含む電源装置と
を備える、加熱システム。

【請求項21】

前記少なくとも１つの加熱ユニットは、前記加熱アセンブリの端部に配置された端部加熱ユニットである、請求項２０に記載の加熱システム。

【請求項22】

温度を決定する手段をさらに備える、請求項２０に記載の加熱システム。

【請求項23】

加熱条件または加熱要件を決定するための手段をさらに備える、請求項２０に記載の加熱システム。

【請求項24】

前記加熱ユニットのうちの２つ以上が、少なくとも１つの独立して制御される加熱領域を画定する、請求項２０に記載の加熱システム。

【請求項25】

流体を加熱するための装置であって、
内部チャンバを画定し、流体入口および流体出口を有する密閉されたハウジングと、
前記加熱アセンブリが、前記ハウジングの前記内部チャンバ内に配置された、請求項２０に記載の加熱システムと、
を備え、
前記加熱アセンブリは、前記ハウジング内の流体に応答性の熱分布を提供するように適合されている、装置。

【請求項26】

前記加熱アセンブリが抵抗加熱素子を含み、前記抵抗加熱素子の少なくとも一方がセンサとして機能する、請求項２０に記載の加熱システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年３月２日に出願され、現在は米国特許第１０，２４７，４４５号である米国特許出願第１５／０５８，８３８号の継続出願である、２０１９年２月１１日出願の、「適応制御のための加熱バンドル（Ｈｅａｔｅｒ Ｂｕｎｄｌｅ ｆｏｒ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）」と題された米国特許第１６／２７２，６６８号明細書の一部継続出願である。上記の開示の内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

本開示は、電気加熱器に関し、より詳細には、熱交換器内の流体などの流体を加熱するための加熱器に関する。

【背景技術】

【0003】

このセクションの記述は、本開示に関連する背景情報を提供するにすぎず、先行技術を構成し得ない。

【0004】

流体加熱器は、カートリッジ加熱器の外面に沿って、またはカートリッジ加熱器の外面を通過して流れる流体を加熱するためのロッド構成を有するカートリッジ加熱器の形態であってもよい。カートリッジ加熱器は、熱交換器を通って流れる流体を加熱するための熱交換器の内部に配置されてもよい。カートリッジ加熱器が適切に密封されていない場合、カートリッジ加熱器の金属シースから抵抗加熱素子を電気的に絶縁する絶縁材料を汚染するために、水分および流体がカートリッジ加熱器に入る可能性があり、絶縁破壊をもたらし、その結果、加熱器の故障をもたらす。水分はまた、電源導体と外側金属シースとの間の短絡を引き起こす可能性がある。カートリッジ加熱器の故障は、カートリッジ加熱器を使用する装置の費用のかかるダウンタイムを引き起こす可能性がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

【課題を解決するための手段】

【0006】

このセクションは、本開示の一般的な概要を提供し、その全範囲またはその特徴のすべての包括的な開示ではない。

【0007】

本開示は、加熱バンドルを含む加熱システムを提供し、加熱バンドルは、複数の加熱アセンブリを含み、加熱アセンブリのうちの少なくとも１つは、複数の加熱ユニットを含み、少なくとも１つの加熱ユニットは、独立して制御される加熱領域である。少なくとも１つの熱供給部は、不均一な温度を補償するために、少なくとも１つの加熱アセンブリの長さに沿って熱コンダクタンスを変更するように構成される。複数の電源導体が加熱ユニットに電気的に接続され、温度を決定するための手段が設けられる。電源装置は、少なくとも１つの加熱アセンブリの長さに沿って所望の電力出力を提供するために、決定された温度に基づいて電源導体を介して独立して制御される加熱領域への電力を変調するように構成されたコントローラを含む。

【0008】

個別にまたは任意の組み合わせで実施することができるこの加熱システムの変形例では、少なくとも１つの加熱ユニットは、少なくとも１つの加熱アセンブリの端部に配置された端部加熱ユニットであり、熱供給部は、少なくとも１つの加熱ユニット内の熱コンダクタンスを増加させ、少なくとも１つの熱供給部は、少なくとも１つの加熱ユニットの抵抗加熱素子に近接する導電性スリーブを備え、導電性スリーブは、抵抗加熱素子を取り囲む材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、加熱ユニットの各々は、外側シースを備え、少なくとも１つの熱供給部は、隣接する加熱ユニット外側シースよりも大きい厚さを有する外側シースを有する少なくとも１つの加熱ユニットを備え、加熱ユニットの各々は、外側シースを備え、少なくとも１つの熱供給部は、隣接する加熱ユニット外側シースよりも高い熱伝導率を有する外側シースを有する少なくとも１つの加熱ユニットを備え、少なくとも１つの熱供給部は、少なくとも１つの加熱ユニットに動作可能に接続された少なくとも２つの電源導体を備え、２つの電源導体のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの加熱ユニットに近接してより大きな厚さを有し、少なくとも１つの熱供給部は、少なくとも１つの加熱ユニットに動作可能に接続された少なくとも２つの電源導体を備え、２つの電源導体のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つの加熱ユニットに近接してより高い熱伝導率を有し、少なくとも１つの熱供給部は、少なくとも１つの加熱ユニットの長さが隣接する加熱ユニットの長さよりも短いことを含み、少なくとも１つの加熱アセンブリは、隣接する加熱ユニット間の間隔を画定し、少なくとも１つの熱供給部は、間隔のうちの少なくとも１つが加熱ユニット間で異なることを含み、スペーサは、隣接する加熱ユニット間に配置され、少なくとも１つの熱供給部は、少なくとも１つの加熱ユニットと隣接する加熱ユニットとの間に他のスペーサよりも厚いスペーサを備え、少なくとも１つの熱供給部は、隣接する加熱ユニット間の断面積がそれらの公称断面積よりも小さい複数の電源導体を備え、少なくとも１つの加熱アセンブリが抵抗加熱素子を含み、抵抗加熱素子のうちの少なくとも１つがセンサとして機能し、加熱ユニットのうちの２つ以上は、少なくとも１つの独立して制御される加熱領域を画定する。

【0009】

本開示の別の形態では、加熱システムは、複数の加熱アセンブリを含む加熱バンドルであって、加熱アセンブリのうちの少なくとも１つが複数の加熱ユニットを含み、少なくとも１つの加熱ユニットが独立して制御される加熱領域である、加熱アセンブリと、不均一な温度を補償するために少なくとも１つの加熱アセンブリの長さに沿った熱コンダクタンスを変更するように構成された少なくとも１つの熱供給部と、加熱ユニットに電気的に接続された複数の電源導体とを含む。加熱条件および加熱要件の少なくとも１つを決定するための手段が提供され、電源装置は、加熱条件および加熱要件の少なくとも１つに基づいて、電源導体を介して少なくとも１つの加熱ユニットの独立して制御される加熱領域への電力を変調して、加熱アセンブリの２つ以上の長さに沿って所望の電力出力を提供するように構成されたコントローラを含む。

【0010】

個別にまたは任意の組み合わせで実施することができるこの加熱システムの変形例では、少なくとも１つの加熱ユニットは、少なくとも１つの加熱アセンブリの端部に配置された端部加熱ユニットであり、熱供給部は、少なくとも１つの加熱ユニット内の熱コンダクタンスを増加させ、加熱条件および加熱要件の少なくとも１つは、加熱ユニットの寿命、加熱ユニットの信頼性、加熱ユニットのサイズ、加熱ユニットのコスト、局所的な加熱器の流束、加熱ユニットの特性および動作、ならびに電力出力全体からなる群から選択され、加熱ユニットのうちの２つ以上は、少なくとも１つの独立して制御される加熱領域を画定する。

【0011】

さらに別の形態では、複数の加熱ユニットを備える加熱アセンブリであって、少なくとも１つの加熱ユニットが独立して制御される加熱領域である、加熱アセンブリと、不均一な温度を補償するために加熱アセンブリの長さに沿った熱コンダクタンスを変更するように構成された少なくとも１つの熱供給部と、加熱ユニットに電気的に接続された複数の電源導体と、加熱アセンブリの長さに沿って所望の電力出力を提供するために、加熱条件および加熱要件のうちの少なくとも１つに基づいて、電源導体を介して少なくとも１つの加熱ユニットの独立して制御される加熱領域への電力を変調するように構成されたコントローラを含む電源装置とを含む加熱システムが提供される。

【0012】

個別にまたは任意の組み合わせで実施することができるこの加熱システムの変形例では、少なくとも１つの加熱ユニットは、加熱アセンブリの端部に配置された端部加熱ユニットであり、温度を決定するための手段が提供され、加熱条件または加熱要件を決定するための手段が提供され、２つ以上の加熱ユニットは、少なくとも１つの独立して制御される加熱領域を画定し、加熱アセンブリは、抵抗加熱素子を含み、抵抗加熱素子のうちの少なくとも１つは、センサとして機能する。

【0013】

さらに別の変形例では、加熱システムは、流体を加熱するための装置に含まれる。装置は、内部チャンバを画定し、流体入口および流体出口を有する密閉されたハウジングを備え、加熱アセンブリは、ハウジングの内部チャンバ内に配置される。加熱アセンブリは、ハウジング内の流体に応答性の熱分布を提供するように適合される。熱分布は、本明細書に図示され説明されているような熱供給部の実施に基づいて応答する。

【0014】

さらなる適用領域は、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。説明および特定の例は、例示のみを目的とするものであり、本開示の範囲を限定するものではないことを理解されたい。

【0015】

本開示が十分に理解され得るように、添付の図面を参照して、例として与えられるその様々な形態がここで説明される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本開示の教示に従って構成された加熱バンドルの斜視図である。

【図2】本開示の教示による図１の加熱バンドルの加熱アセンブリの斜視図である。

【図3】本開示の教示による図１の加熱バンドルの加熱アセンブリの変形例の斜視図である。

【図4】本開示の教示による図３の加熱アセンブリの斜視図であり、明確にするために加熱アセンブリの外側シースが除去されている。

【図5】本開示の教示による図３の加熱アセンブリの芯体の斜視図である。

【図6】本開示の教示による図１の加熱バンドルを含む熱交換器の斜視図であり、加熱バンドルは、例示目的のために加熱バンドルを露出させるために熱交換器から部分的に分解されている。

【図7】本開示の教示に従って構成された加熱バンドルを含む加熱システムを動作させる方法のブロック図である。

【図8】本開示の教示による熱供給部を含む加熱アセンブリの斜視図である。

【図9】本開示の教示による、図８の線９－９に沿った加熱アセンブリの断面図である。

【図10】本開示の教示による、図８の線１０－１０に沿った加熱アセンブリの断面図である。

【図11】本開示の教示による別の熱供給部を含む加熱アセンブリの斜視図である。

【図12】本開示の教示による、図１１の線１２－１２に沿った加熱アセンブリの断面図である。

【図13】本開示の教示による、図１１の線１３－１３に沿った加熱アセンブリの断面図である。

【図14】本開示の教示による別の熱供給部を含む加熱アセンブリの斜視図である。

【図15】本開示の教示による図１４の加熱アセンブリの熱供給部の側面図である。

【図16】本開示の教示による熱供給部を含む加熱アセンブリの斜視図である。

【図17】本開示の教示による熱供給部を含む加熱アセンブリの斜視図である。

【図18】本開示の教示による、図１７の線１８－１８に沿った加熱アセンブリの断面図である。

【図19】本開示の教示による、図１７の線１９－１９に沿った加熱アセンブリの断面図である。

【図20】本開示の教示による熱供給部を含む加熱アセンブリの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本明細書に記載の図面は、例示のみを目的としており、決して本開示の範囲を限定することを意図するものではない。

【0018】

以下の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、用途、または使用を限定することを意図するものではない。

【0019】

図１を参照すると、本開示の教示に従って構成された加熱システムが全体的に参照番号１０で示されている。加熱システム１０は、加熱バンドル１２と、加熱バンドル１２に電気的に接続された電源装置１４とを含む。電源装置１４は、加熱バンドル１２への電力供給を制御するためのコントローラ１５を含む。本開示で使用される「加熱バンドル」は、独立して制御することができる２つ以上の物理的に別個の加熱装置を含む加熱装置を指す。したがって、加熱バンドル内の加熱装置のうちの１つが故障または劣化した場合、加熱バンドル１２内の残りの加熱装置は動作し続けることができる。

【0020】

一形態では、加熱バンドル１２は、取り付けフランジ１６と、取り付けフランジ１６に固定された複数の加熱アセンブリ１８とを含む。取り付けフランジ１６は、加熱アセンブリ１８が貫通して延在する複数の開口部２０を含む。加熱アセンブリ１８は、この形態では平行になるように配置されているが、加熱アセンブリ１８の代替の位置／配置は、本開示の範囲内であることを理解されたい。

【0021】

さらに示すように、取り付けフランジ１６は、複数の取り付け穴２２を含む。取り付け穴２２を通るねじまたはボルト（図示せず）を使用することによって、取り付けフランジ１６は、加熱される流体を運ぶ容器またはパイプ（図示せず）の壁に組み付けることができる。加熱アセンブリ１８の少なくとも一部は、本開示のこの形態の流体を加熱するために容器または管の内部の流体に浸漬される。

【0022】

図２を参照すると、一形態による加熱アセンブリ１８は、カートリッジ加熱器３０の形態であってもよい。カートリッジ加熱器３０は、一般に、芯体３２と、芯体３２の周りに巻き付けられた抵抗発熱配線３４と、芯体３２および抵抗発熱配線３４を内部に包囲する金属シース３６と、金属シース３６内の空間に充填され、抵抗発熱配線３４を金属シース３６から電気的に絶縁し、抵抗発熱配線３４からの熱を金属シース３６に熱伝導させる絶縁材料３８とを含む管状加熱器である。芯体３２は、セラミック製であってもよい。絶縁材料３８は、圧縮された酸化マグネシウム（ＭｇＯ）であってもよい。複数の電源導体４２は、芯体３２を長手方向に沿って貫通し、抵抗発熱配線３４に電気的に接続されている。電源導体４２はまた、金属シース３６を封止するエンドピース４４を通って延在する。電源導体４２は、電源装置１４（図１に示す）に接続され、電源装置１４から抵抗発熱配線３４に電力を供給する。図２は、エンドピース４４を通って延在する２つの電源導体４２のみを示しているが、３つ以上の電源導体４２がエンドピース４４を通って延在し得る。電源導体４２は、導電性ピンの形態であってもよい。カートリッジ加熱器の様々な構造ならびにさらなる構造的および電気的詳細は、本出願と共通して譲渡され、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第２，８３１，９５１号および第３，９７０，８２２号により詳細に記載されている。したがって、本明細書に示される形態は単なる例示であり、本開示の範囲を限定するものとして解釈されるべきではないことを理解されたい。

【0023】

あるいは、複数の抵抗発熱配線３４および電源導体４２の複数の対を使用して、カートリッジ加熱器３０の信頼性を高めるために独立して制御することができる複数の加熱回路を形成することができる。したがって、抵抗発熱配線３４のうちの１つが故障した場合、残りの抵抗発熱配線３４は、カートリッジ加熱器３０全体を故障させることなく、かつ高価な機械のダウンタイムを引き起こすことなく、熱を生成し続けることができる。

【0024】

図３～図５を参照すると、加熱アセンブリ５０は、使用される芯体の数および電源導体の数を除いて、図２と同様の構成を有するカートリッジ加熱器の形態であってもよい。より具体的には、加熱アセンブリ５０はそれぞれ、複数の電源導体５６と共に、複数の加熱ユニット５２と、複数の加熱ユニット５２を内部に封入する外側金属シース５４とを含む。複数の加熱ユニット５２と外側金属シース５４との間には、加熱ユニット５２と外側金属シース５４とを電気的に絶縁する絶縁材料（図３～図５には示されていない）が設けられている。複数の加熱ユニット５２は、それぞれ、芯体５８と、芯体５８を取り囲む抵抗加熱素子６０とを含む。各加熱ユニット５２の抵抗加熱素子６０は、１つまたは複数の加熱領域６２を画定するための１つまたは複数の加熱回路を画定することができる。

【0025】

本形態では、各加熱ユニット５２は、１つの加熱領域６２を画定し、各加熱アセンブリ５０内の複数の加熱ユニット５２は、長手方向Ｘに沿って整列している。したがって、各加熱アセンブリ５０は、長手方向Ｘに沿って整列した複数の加熱領域６２を画定する。各加熱ユニット５２の芯体５８は、電源導体５６が貫通することを可能にするために複数の貫通孔／開口部６４を画定する。加熱ユニット５２の抵抗加熱素子６０は電源導体５６に接続され、電源導体５６は電源装置１４に接続される。電源導体５６は、電源装置１４からの電力を複数の加熱ユニット５２に供給する。電源導体５６を抵抗加熱素子６０に適切に接続することにより、複数の加熱ユニット５２の抵抗加熱素子６０は、電源装置１４のコントローラ１５によって独立して制御することができる。したがって、特定の加熱領域６２に対する一方の抵抗加熱素子６０の故障は、残りの加熱領域６２に対する残りの抵抗加熱素子６０の適切な機能に影響を及ぼさない。さらに、加熱ユニット５２および加熱アセンブリ５０は、修理または組み立てを容易にするために交換可能であってもよい。

【0026】

本形態では、各加熱アセンブリ５０に対して６つの電源導体５６が使用されて、５つの加熱ユニット５２上の５つの独立した電気加熱回路に電力を供給する。あるいは、６つの電源導体５６は、５つの加熱ユニット５２上に３つの完全に独立した回路を画定するように抵抗加熱素子６０に接続されてもよい。任意の数の独立して制御される加熱回路および独立して制御される加熱領域６２を形成するために、任意の数の電源導体５６を有することが可能である。例えば、７つの電源導体５６を使用して、６つの加熱領域６２を提供することができる。８つの電源導体５６を使用して、７つの加熱領域６２を提供することができる。

【0027】

電源導体５６は、複数の電源および電源リターン導体、複数の電源リターン導体および単一の電源導体、または複数の電源導体および単一の電源リターン導体を含んでもよい。加熱領域の数がｎである場合、電源導体およびリターン導体の数はｎ＋１である。

【0028】

あるいは、電源装置１４のコントローラ１５による多重化（multiplexing）、極性感知スイッチング（polarity sensitive switching）、および他の回路トポロジ（circuit topologies）によって、より多数の電気的に別個の加熱領域６２を作成することができる。所与の数の電源導体（例えば、１５または３０領域用の６つの電源導体を有するカートリッジ加熱器）についてカートリッジ加熱器３０内の加熱領域の数を増加させるための熱アレイの多重化または様々な配置の使用は、米国特許第９，１２３，７５５号、第９，１２３，７５６号、第９，１７７，８４０号、第９，１９６，５１３号、およびそれらの関連出願に開示されており、これらは本出願と共通に譲渡され、その内容は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

【0029】

この構造により、各加熱アセンブリ５０は、加熱アセンブリ５０の長さに沿って電力出力または熱分布を変化させるように独立して制御することができる複数の加熱領域６２を含む。加熱バンドル１２は、複数のこのような加熱アセンブリ５０を含む。したがって、加熱バンドル１２は、複数の加熱領域６２と、特定の用途に適合するように加熱バンドル１２を通って流れる流体を加熱するための調整された熱分布とを提供する。電源装置１４は、独立して制御される加熱領域６２の各々への電力を変調するように構成することができる。

【0030】

例えば、加熱アセンブリ５０は、「ｍ」個の加熱領域を画定することができ、加熱バンドルは、「ｋ」個の加熱アセンブリ５０を含み得る。したがって、加熱バンドル１２は、ｍ×ｋ個の加熱領域を画定することができる。加熱バンドル１２内の複数の加熱領域６２は、個々の加熱ユニット５２の寿命および信頼性、加熱ユニット５２のサイズおよびコスト、局所的な加熱器の流束（flux）、加熱ユニット５２の特性および動作、ならびに全電力出力を含むがこれらに限定されない加熱条件および／または加熱要件に応じて個別に動的に制御することができる。

【0031】

各回路、または選択された加熱領域は、温度および／または電力の分布がシステムパラメータ（例えば、製造のばらつき／公差、環境条件の変更、入口温度、入口温度分布、流速、速度分布、流体組成、流体熱容量などの入口流れ条件の変更）の変動に適合するように、所望の温度または所望の電力レベルで個別に制御される。より具体的には、加熱ユニット５２は、製造ばらつきならびに経時的な加熱劣化の程度の変化に起因して、同じ電力レベルで動作するときに同じ熱出力を生成しない場合がある。加熱ユニット５２は、所望の熱分布に応じて熱出力を調整するように独立して制御されてもよい。加熱システムの構成要素の個々の製造公差および加熱システムの組み立て公差は、電源の変調された電力の関数として増大され、言い換えれば、加熱制御の忠実度が高いため、個々の構成要素の製造公差は、それほど厳しく／狭い必要はない。

【0032】

加熱ユニット５２は各々、加熱ユニット５２の温度を測定するための温度センサ（図示せず）を含むことができる。加熱ユニット５２内のホットスポットが検出された場合、電源装置１４は、特定の加熱ユニット５２の過熱または故障を回避するために、ホットスポットが検出された特定の加熱ユニット５２への電力を低減またはオフにすることができる。電源装置１４は、特定の加熱ユニット５２からの減少した熱出力を補償するために、無効にされた加熱ユニット５２に隣接する加熱ユニット５２への電力を変調することができる。

【0033】

電源装置１４は、任意の特定の領域に供給される電力レベルをオフまたは低減し、無効にされて熱出力が低減された特定の加熱領域に隣接する加熱領域への電力を増加させるためのマルチ領域アルゴリズムを含むことができる。各加熱領域への電力を慎重に変調することにより、システムの全体的な信頼性を向上させることができる。ホットスポットを検出し、それに応じて電源を制御することにより、加熱システム１０の安全性が向上する。

【0034】

複数の独立して制御された加熱領域６２を有する加熱バンドル１２は、改善された加熱を達成することができる。例えば、加熱ユニット５２上のいくつかの回路は、１００％未満の公称（または「典型的な」）デューティサイクルで（または線電圧が印加された加熱器によって生成される電力の一部である平均電力レベルで）動作することができる。より低いデューティサイクルは、より大きな直径を有する抵抗発熱配線の使用を可能にし、それによって信頼性を向上させる。

【0035】

通常、より小さい領域は、所与の抵抗を達成するためにより微細なワイヤサイズを使用する。可変電力制御は、より大きなワイヤサイズを使用することを可能にし、より低い抵抗値を収容することができる一方で、加熱器の電力散逸能力に結び付けられたデューティサイクル制限によって加熱器を過負荷から保護することができる。

【0036】

スケーリングファクタの使用は、加熱ユニット５２または加熱領域６２の容量に関連してもよい。複数の加熱領域６２は、加熱バンドル１２のより正確な決定および制御を可能にする。特定の加熱回路／領域に特定のスケーリング係数を使用することにより、ほぼすべての領域でより積極的な（すなわち、より高い）温度（または電力レベル）が可能になり、ひいては加熱バンドル１２のより小型で低コストの設計がもたらされる。そのようなスケーリング係数および方法は、本出願と共通に譲渡され、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，２５７，４６４号に開示されている。

【0037】

個々の回路によって制御される加熱領域のサイズは、温度または電力の分布を所望の精度に制御するために必要な領域の総数を減らすために、等しくまたは異なってもよい。

【0038】

図１に戻って参照すると、加熱アセンブリ１８は、シングル端部加熱器であるように示されており、すなわち、導電性ピンは、加熱アセンブリ１８の長手方向一端のみを通って延在する。加熱アセンブリ１８は、取り付けフランジ１６または隔壁（図示せず）を通って延び、フランジ１６または隔壁に封止されてもよい。したがって、加熱アセンブリ１８は、取り付けフランジ１６を容器またはチューブから取り外すことなく、個別に取り外して交換することができる。

【0039】

あるいは、加熱アセンブリ１８は、「両端」加熱器であってもよい。両端加熱器では、金属シースはヘアピン形状に曲げられ、電源導体は金属シースの長手方向両端を通過し、それにより金属シースの長手方向両端はフランジまたはバルクヘッドを通過して封止される。この構造では、個々の加熱アセンブリ１８を交換することができる前に、フランジまたは隔壁をハウジングまたは容器から取り外す必要がある。

【0040】

図６を参照すると、加熱バンドル１２が熱交換器７０に組み込まれている。熱交換器７０は、内部チャンバ（図示せず）を画定する密閉されたハウジング７２と、ハウジング７２の内部チャンバ内に配置された加熱バンドル１２とを含む。密閉されたハウジング７２は、流体が密閉されたハウジング７２の内部チャンバの内外に導かれる流体入口７６と流体出口７８とを含む。流体は、密閉されたハウジング７２内に配置された加熱バンドル１２によって加熱される。加熱バンドル１２は、クロスフローまたはそれらの長さに平行な流れのいずれかのために配置されてもよい。

【0041】

加熱バンドル１２は、個別の領域に供給される電力を変調するために、スイッチング手段または可変トランスなどの電力を変調する手段を含むことができる電源装置１４に接続される。電力変調は、時間の関数として、または各加熱領域の検出された温度に基づいて実行されてもよい。

【0042】

抵抗発熱配線はまた、抵抗配線の抵抗を使用して抵抗配線の温度を測定し、同じ電源導体を使用して温度測定情報を電源装置１４に送信するセンサとして機能することができる。各領域の温度を検知する手段は、加熱バンドル１２内の各加熱アセンブリ１８の長さに沿って（個々の領域の分解能まで）温度を制御することを可能にする。したがって、追加の温度検知回路および検知手段を省くことができ、それによって製造コストを低減することができる。加熱回路温度の直接測定は、別個のセンサの使用に関連する測定誤差の多くを排除または最小化するので、システムの所望の信頼性レベルを維持しながら所与の回路内の熱流束を最大化しようとする場合に明確な利点である。発熱体温度は、加熱信頼性に最も強い影響を与える特性である。加熱器およびセンサの両方として機能するために抵抗素子を使用することは、本出願と共通に譲渡され、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第７，１９６，２９５号に開示されている。

【0043】

あるいは、電源導体５６は、異種金属の電源導体５６が抵抗加熱素子の温度を測定するための熱電対を形成することができるように、異種金属で作られてもよい。例えば、電源および電力リターン導体の少なくとも１つのセットは、異なる材料と加熱ユニットの抵抗加熱素子との間に接合部が形成され、１つまたは複数の領域の温度を決定するために使用されるように、異なる材料を含むことができる。加熱器に異なる金属を使用するなど、「統合された」および「高度に熱的に結合された」感知を使用すると、熱電対のような信号が生成される。温度測定のための一体化され結合された電源導体の使用は、本出願と共通に譲渡され、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許出願第１４／７２５，５３７号に開示されている。

【0044】

各領域に供給される電力を変調するためのコントローラ１５は、閉ループ自動制御システムであってもよい。閉ループ自動制御システムは、各領域から温度フィードバックを受け取り、各領域への電力の供給を自動的かつ動的に制御し、それにより、連続的または頻繁な人間の監視および調整なしに、加熱バンドル１２内の各加熱アセンブリ１８の長さに沿って電力分布および温度を自動的かつ動的に制御する。

【0045】

本明細書に開示される加熱ユニット５２はまた、各加熱ユニット５２を通電してサンプリングしてその抵抗を計算することを含むがこれに限定されない様々な方法を使用して較正されてもよい。次いで、計算された抵抗を較正された抵抗と比較して抵抗比を決定するか、または実際の加熱ユニット温度を決定する値を決定することができる。例示的な方法は、本出願と共通に譲渡され、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる米国特許第５，２８０，４２２号および第５，５５２，９９８号に開示されている。

【0046】

較正の一形態は、加熱システム１０を少なくとも１つの動作モードで動作させることと、独立して制御される加熱領域６２の少なくとも一方に対して所望の温度を生成するように加熱システム１０を制御することと、動作モードに対して少なくとも１つの独立して制御される加熱領域６２のデータを収集および記録することと、その後、記録されたデータにアクセスして、独立して制御される加熱領域の数が減少した加熱システムの動作仕様を決定することと、その後、独立して制御される加熱領域の数が減少した加熱システムを使用することとを含む。データは、例として、収集および記録されたデータを有する加熱システム１０からの他の動作データの中でも、電力レベルおよび／または温度情報を含むことができる。

【0047】

本開示の変形例では、加熱システムは、加熱バンドル１２内の複数の加熱アセンブリではなく、単一の加熱アセンブリ１８を含むことができる。単一の加熱アセンブリ１８は、複数の加熱ユニット５２を備え、各加熱ユニット５２は、少なくとも１つの独立して制御される加熱領域を画定する。同様に、電源導体５６は、各加熱ユニット５２内の独立して制御される加熱領域６２の各々に電気的に接続され、電源装置は、電源導体５６を介して加熱ユニットの独立して制御される加熱領域６２の各々への電力を変調するように構成される。

【0048】

図７を参照すると、加熱システムを制御する方法１００は、ステップ１０２において、複数の加熱アセンブリを含む加熱バンドルを提供することを含む。各加熱アセンブリは、複数の加熱ユニットを含む。各加熱ユニットは、少なくとも１つの独立して制御される加熱回路（ひいては加熱領域）を画定する。ステップ１０４において、各加熱ユニットへの電力は、各加熱ユニット内の独立して制御された加熱領域の各々に電気的に接続された電源導体を介して供給される。各領域内の温度は、ステップ１０６において検出される。温度は、少なくとも１つの加熱ユニットの抵抗加熱素子の抵抗の変化を使用して決定されてもよい。領域温度は、領域抵抗（または、適切な材料が使用されている場合は、回路電圧の測定により）を測定することによって最初に決定することができる。

【0049】

温度値はデジタル化されてもよい。信号は、マイクロプロセッサに通信されてもよい。測定された（検出された）温度値は、ステップ１０８において各領域の目標（所望の）温度と比較することができる。ステップ１１０において、目標温度を達成するために、測定された温度に基づいて各加熱ユニットに供給される電力を変調することができる。

【0050】

任意選択的に、本方法は、スケーリング係数を使用して変調電力を調整することをさらに含むことができる。スケーリング係数は、各加熱領域の加熱能力の関数であってもよい。コントローラ１５は、次の更新までに各領域に供給（デューティサイクル、位相角発射、電圧変調、または類似の技術を介して）されるべき電力量を決定するために、システムの動的挙動のスケーリングファクタおよび／または数学的モデル（システムの更新時間の知識を含む）を潜在的に含むアルゴリズムを含むことができる。所望の電力は、個々の加熱領域への電力出力を制御するためのスイッチまたは他の電力変調装置に送信される信号に変換されてもよい。

【0051】

本形態では、少なくとも１つの加熱領域が異常状態のためにオフにされると、残りの領域は、故障することなく所望のワット数を提供し続ける。異常状態が少なくとも１つの加熱領域内で検出されたときに所望のワット数を提供するために、電力が機能加熱領域に変調される。少なくとも１つの加熱領域が決定された温度に基づいてオフにされると、残りの領域は所望のワット数を提供し続ける。電力は、受信信号、モデル、および時間の関数のうちの少なくとも１つの関数として加熱領域の各々に変調される。

【0052】

安全上またはプロセス制御上の理由から、典型的な加熱器は、一般に、燃焼／発火／酸化、コークス沸騰などの特定の位置での望ましくない化学反応または物理反応に起因して加熱器の特定の位置が所与の温度を超えるのを防止するために、最大許容温度未満になるように動作される。したがって、これは通常、控えめな加熱設計（例えば、電力密度が低く、表面積の大部分が可能であるよりもはるかに低い熱流束で負荷された大型加熱器）によって対応される。

【0053】

しかしながら、本開示の加熱バンドルを用いて、個々の加熱領域のサイズ程度の分解能まで、加熱器内の任意の位置の温度を測定し、制限することが可能である。個々の回路の温度に影響を及ぼすのに十分な大きさのホットスポットを検出することができる。

【0054】

個々の加熱領域の温度を自動的に調整し、その結果制限することができるので、各領域の温度の動的かつ自動的な制限は、任意の領域の所望の温度制限を超える恐れなく、この領域および他のすべての領域を最適な電力／熱流束レベルで動作するように維持する。これは、バンドル内の要素のうちの１つのシースに別個の熱電対をクランプする現在の実施よりも高い限界温度測定精度において利点をもたらす。マージンの減少および個々の領域への電力を変調する能力は、加熱アセンブリ全体に適用するのではなく、選択的かつ個別に加熱領域に選択的に適用することができ、それによって所定の温度限界を超えるリスクを低減する。

【0055】

カートリッジ加熱器の特性は、時間と共に変化し得る。この時変特性は、そうでなければ、カートリッジ加熱器が単一の選択された（最悪の場合）流れ様式のために設計されることを必要とし、したがって、カートリッジ加熱器は、他の流れの状態に対して準最適な状態で動作する。

【0056】

しかしながら、加熱アセンブリに設けられた複数の加熱ユニットによるコアサイズの分解能までのバンドル全体にわたる電力分布の動的制御により、典型的なカートリッジ加熱器におけるただ１つの流れ状態に対応するただ１つの電力分布とは対照的に、様々な流れ状態のための最適化された電力分布を達成することができる。したがって、本出願の加熱バンドルは、他のすべての流れの状態に対する総熱流束の増加を可能にする。

【0057】

さらに、可変電力制御は、加熱設計の柔軟性を高めることができる。電圧は、加熱設計において抵抗から（かなりの程度まで）分離することができ、加熱器は、加熱器に嵌合することができる最大線径で設計することができる。これは、所与の加熱サイズおよび信頼性レベル（または加熱器の寿命）のための電力散逸の容量を増加させることを可能にし、所与の全体的な電力レベルのためにバンドルのサイズを減少させることを可能にする。この構成における電力は、現在利用可能または開発中の可変ワット数コントローラの一部である可変デューティサイクルによって変調することができる。加熱バンドルは、加熱バンドルへの「過負荷」を防止するために、所与の領域のデューティサイクルに対するプログラム可能な（または必要に応じて予めプログラムされた）制限によって保護することができる。

【0058】

図８を参照すると、熱供給部を備えた加熱アセンブリ５０の斜視図が示されている。一般に、熱供給部は、不均一な温度を補償するために、少なくとも１つの加熱アセンブリの長さに沿って熱コンダクタンスを変更するように構成される。不均一な温度は、例として以下に説明するような端部加熱ユニットなど、少なくとも１つの加熱ユニット内にあり得る。あるいは、不均一な温度は、加熱アセンブリの隣接する加熱ユニット間であり得る。この熱供給部は、以下でより詳細に説明するように様々な形態をとることができ、加熱ユニットの１つまたは複数で実施することができる。

【0059】

このように、加熱アセンブリ５０はそれぞれ、複数の加熱ユニット５２を備えている。各加熱ユニット５２は、端部加熱ユニット５２－１および隣接する加熱ユニット５２－２の一方を画定する。図９～図１０に示すように、端部加熱ユニット５２－１および隣接する加熱ユニット５２－２のそれぞれは、芯体５８と、芯体５８を取り囲む抵抗加熱素子６０とを含む。各端部加熱ユニット５２－１の抵抗加熱素子６０は、１つまたは複数の端部加熱領域６２－１を画定し、各隣接する加熱ユニット５２－２の抵抗加熱素子６０は、１つまたは複数の隣接する加熱領域６２－２を画定する。端部加熱ユニット５２－１および隣接する加熱ユニット５２－２の抵抗加熱素子６０は、電源導体５６に接続され、電源導体は、電源装置１４に接続される。電源導体５６は、電源装置１４からの電力を、端部加熱ユニット５２－１および隣接する加熱ユニット５２－２に供給する。電源導体５６を抵抗加熱素子６０に選択的に接続することにより、端部加熱ユニット５２－１および隣接する加熱ユニット５２－２の抵抗加熱素子６０は、電源装置１４のコントローラ１５によって独立して制御することができる。

【0060】

一形態では、加熱アセンブリ５０の熱供給部は、導電性スリーブ１２０によって実施される。一例として、図１０を参照すると、導電性スリーブ１２０は、端部加熱ユニット５２－１の抵抗加熱素子６０に近接して配置される。一形態では、導電性スリーブ１２０は、抵抗加熱素子６０および芯体５８を取り囲み、導電性スリーブ１２０は、外側金属シース５４と抵抗加熱素子６０との間に配置される。導電性スリーブ１２０は、他の形態では抵抗加熱素子６０および芯体５８を完全に囲まなくてもよいことを理解されたい。導電性スリーブ１２０は、他の形態では外側金属シース５４と抵抗加熱素子６０との間に配置されなくてもよいことも理解されたい。

【0061】

一形態では、導電性スリーブ１２０は、外側金属シース５４の熱伝導率よりも大きい熱伝導率を有する。したがって、導電性スリーブ１２０は、隣接する加熱ユニット５２－２に対する端部加熱ユニット５２－１のコンダクタンスを増加させ、それによって加熱アセンブリ５０に沿った望ましくない温度勾配を抑制するように構成される。

【0062】

図１１を参照すると、別の例示的な熱供給部を有する加熱アセンブリ５０の斜視図が示されている。一形態では、加熱アセンブリ５０の熱供給部は、外側シース熱供給部１３０によって実施される。より詳細には、図１２～図１３を参照すると、加熱アセンブリ５０は、端部外側金属シース５４－１および隣接する外側金属シース５４－２をそれぞれ含む。端部外側金属シース５４－１および隣接する外側金属シース５４－２は、外側金属シース５４を集合的に形成し、外側シース熱供給部１３０は、端部外側端部金属シース５４－２によって一形態で実装される。しかしながら、外側シース熱供給部１３０は、加熱ユニットのいずれかで実装されてもよく、したがって端部加熱ユニット５２－１に限定されないことを理解されたい。

【0063】

一形態では、端部外側金属シース５４－１および隣接する外側金属シース５４－２は、異なる厚さおよび／または熱伝導率を有する。一例として、端部外側金属シース５４－１は、隣接する外側金属シース５４－２に対してより大きな厚さおよびより高い熱伝導率を有する。したがって、端部外側金属シース５４－１は、隣接する加熱ユニット５２－２に対する端部加熱ユニット５２－１のコンダクタンスを増加させ、それによって加熱アセンブリ５０に沿った望ましくない温度勾配を抑制するように構成される。端部外側金属シース５４－１および隣接する外側金属シース５４－２は、加熱アセンブリ５０に沿った温度勾配を選択的に制御するために、他の変形形態において様々な厚さおよび／または熱伝導率を有することができることを理解されたい。

【0064】

図１４を参照すると、別の例示的な熱供給部を有する加熱アセンブリ５０の斜視図が示されている。この形態では、加熱アセンブリ５０の熱供給部は、電力導体熱供給部１４０によって実施される。電力導体熱供給部１４０は、電源導体５６－１（これは、一形態で示すように端部にあってもよいし、加熱アセンブリ５０に沿った任意の他の位置にあってもよい）および隣接する電源導体５６－２によって実装される。一形態では、電源導体５６－１および隣接する電源導体５６－２は、複数の電源導体５６を集合的に形成する。電源導体５６－１は、端部加熱ユニット５２－１の抵抗加熱素子６０に接続され、隣接する電源導体５６－２は、隣接する加熱ユニット５２－２の抵抗加熱素子６０に接続されている。

【0065】

いくつかの形態では、図１４～図１５を参照すると、電源導体５６－１および隣接する電源導体５６－２は、異なる厚さ、断面積、および／または熱伝導率を有する。一例として、電源導体５６－１は、隣接する電源導体５６－２の厚さ（Ｔ２）および断面積（この形態では厚さＴ２に比例する）よりも大きい厚さ（Ｔ１）および断面積（この形態では厚さＴ１に比例する）を有する。したがって、電源導体５６－１は、隣接する加熱ユニット５２－２に対する端部加熱ユニット５２－１のコンダクタンスを増加させ、それによって加熱アセンブリ５０に沿った望ましくない温度勾配を抑制するように構成される。端部電源導体５６－１および隣接する電源導体５６－２は、加熱アセンブリ５０に沿った温度勾配を選択的に制御するために、他の形態で様々な厚さ、断面積、および／または熱伝導率を有することができることを理解されたい。

【0066】

図１６を参照すると、別の例示的な熱供給部を有する加熱アセンブリ５０の斜視図が示されている。一形態では、加熱アセンブリ５０は、間隔１５０および隣接する間隔１５２を含み、加熱アセンブリ５０の熱供給部は、間隔１５０（これは、一形態で示されるように端部にあってもよく、加熱アセンブリ５０に沿った任意の他の位置にあってもよい）によって画定される。本明細書で使用される場合、「間隔」は、連続する加熱ユニット５２間のギャップを指す。一例として、間隔１５０は、端部加熱ユニット５２－１と隣接する加熱ユニット５２－２との間の隙間を指し、隣接する間隔１５２は、隣接する加熱ユニット５２－２間の隙間を指す。一形態では、端部間隔１５０（Ｗ１）の長手方向Ｘの幅は、隣接する間隔１５２（Ｗ２）の長手方向Ｘの幅よりも大きい。

【0067】

図１６に示す間隔１５０（Ｗ１）の幅は等しいが、他の形態では間隔１５０（Ｗ１）の幅は等しくなくてもよいことを理解されたい。同様に、図１５に示す隣接する間隔１５２（Ｗ２）の幅は等しいが、他の形態では隣接する間隔１５２（Ｗ２）の幅は等しくなくてもよいことを理解されたい。一形態では、端部間隔１５０の幅（Ｗ１）は、隣接する間隔１５２の幅（Ｗ２）以下である。間隔１５０（Ｗ１）の幅および隣接する間隔１５２（Ｗ２）の幅を選択的に指定することにより、隣接する加熱ユニット５２－２に対する端部加熱ユニット５２－１（または加熱アセンブリ５０の長さに沿った任意の他の加熱ユニット）のコンダクタンスを増加させて、加熱アセンブリ５０の長さに沿った望ましくない温度勾配を抑制することができる。

【0068】

図１７を参照すると、別の例示的な熱供給部を有する加熱アセンブリ５０の斜視図が示されている。いくつかの形態では、加熱アセンブリ５０は、スペーサ１６０（これは、一形態で示すように端部にあってもよいし、加熱アセンブリ５０に沿った任意の他の位置にあってもよい）および隣接するスペーサ１６２を含み、加熱アセンブリ５０の熱供給部はスペーサ１６０によって実施される。スペーサ１６０は、端部加熱ユニット５２－１と隣接する加熱ユニット５２－２との間に配置され、隣接するスペーサ１６２は、隣接する加熱ユニット５２－２の間に配置されている。スペーサ１６０および隣接するスペーサ１６２は、セラミック材（例えば、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、ポリウレタン、およびとりわけホウケイ酸ガラス、アクリルガラス、ガラス繊維などのガラス系材料）などのより低い熱伝導率を有する様々な材料によって実施することができる。

【0069】

いくつかの形態では、スペーサ１６０（Ｗ３）の長手方向Ｘの幅は、隣接するスペーサ１６２（Ｗ４）の長手方向Ｘの幅よりも大きい。図１７に示すスペーサ１６０（Ｗ３）の幅は等しいが、スペーサ１６０（Ｗ３）の幅は他の形態では等しくない可能性があることを理解されたい。同様に、図１５に示す隣接スペーサ１６２（Ｗ４）の幅は等しいが、他の形態では隣接スペーサ１６２（Ｗ４）の幅は等しくない場合があることを理解されたい。一形態では、スペーサ１６０の幅（Ｗ３）は、隣接するスペーサ１６２の幅（Ｗ４）以下である。スペーサ１６０の幅（Ｗ３）および隣接するスペーサ１６２の幅（Ｗ４）を選択的に指定することによって、隣接する加熱ユニット５２－２に対する、端部加熱ユニット５２－１または加熱アセンブリ５０の長さに沿った任意の他の加熱ユニットのコンダクタンスを増加させて、加熱アセンブリ５０に沿った望ましくない温度勾配を抑制することができる。

【0070】

一形態では、図１４～図１５を参照して上述した電力導体熱供給部１４０およびスペーサ１６０は、まとめて熱供給部を形成するように組み合わされる。一例として、図１８～図１９に示すように、電源導体５６－１は、電源導体５６－１が対応するスペーサ１６０内および対応する端部加熱ユニット５２－１（図示せず）内に配置されるように、加熱アセンブリ５０に沿って長手方向Ｘに延在する。同様に、隣接する電源導体５６－２は、隣接する電源導体５６－２が対応する隣接するスペーサ１６２内および対応する隣接する加熱ユニット５２－２（図示せず）内に配置されるように、加熱アセンブリ５０に沿って長手方向Ｘに延在する。いくつかの形態では、スペーサ１６０内に配置された電源導体５６－１は、隣接するスペーサ１６２内に配置された隣接する電源導体５６－２よりも大きい断面積を有する。スペーサ１６０内に配置された電源導体５６－１は、他の形態で隣接するスペーサ１６２内に配置された隣接する電源導体５６－２の断面積以下の断面積を有することができることを理解されたい。

【0071】

図２０を参照すると、別の例示的な熱供給部を有する加熱アセンブリ５０の斜視図が示されている。一形態では、加熱アセンブリ５０の熱供給部は、可変幅熱供給部１７０によって実施される。可変幅熱供給部１７０は、端部加熱ユニット５２－１（または加熱アセンブリ５０の長さに沿った任意の他の加熱ユニット）のうちの少なくとも１つを含む。いくつかの形態では、端部加熱ユニット５２－１（Ｗ５）の長手方向Ｘの幅は、隣接する加熱ユニット５２－２（Ｗ６）の長手方向Ｘの幅よりも大きい。端部加熱ユニット５２－１（Ｗ５）の幅は、他の形態では、隣接する加熱ユニット５２－２（Ｗ６）の幅以下であってもよいことを理解されたい。端部加熱ユニット５２－１の幅（Ｗ５）および隣接する加熱ユニット５２－２の幅（Ｗ６）を選択的に指定することにより、隣接する加熱ユニット５２－２に対する端部加熱ユニット５２－１のコンダクタンスを増加させて、加熱アセンブリ５０に沿った望ましくない温度勾配を抑制することができる。図示されていないが、加熱ユニット５２用の電源導体は、隣接する加熱ユニット５２－２を通って端部加熱ユニット５２－１の間に延在することが容易に理解されるべきである。

【0072】

図８～図２０を参照すると、コントローラ１５は、所定のモデル（例えば、とりわけ、加熱システム１０の様々な構成要素および／または動的挙動を表す数学的モデル）および少なくとも１つの入力に基づいて端部加熱ユニット５２－１内の温度を計算するように構成される。一形態では、少なくとも１つの入力は、加熱バンドル１２内の別の位置の温度、加熱ユニット５２の平均温度、加熱アセンブリ１８上に位置する独立して制御される加熱領域６２のいずれかの平均温度、加熱バンドル１２および／もしくは加熱ユニット５２のいずれかの消費電力、ならびに／または加熱バンドル１２および／もしくは加熱ユニット５２のいずれかの所定の期間にわたる平均消費電力を含むが、これらに限定されない。一形態では、少なくとも１つの入力は、限定はしないが、加熱バンドル１２および／または加熱ユニット５２のいずれかの電圧、加熱バンドル１２および／または加熱ユニット５２のいずれかの電流、加熱バンドル１２および／または加熱ユニット５２のいずれかの電流漏れ、および／または加熱バンドル１２の絶縁抵抗を含む。本明細書に記載の機能を実行するために、コントローラ１５は、少なくとも１つの入力（例えば、加熱ユニット５２の電力を測定するための１つまたは複数の感知回路）を取得するための１つまたは複数の電気回路／構成要素を含む。

【0073】

一例として、コントローラ１５は、端部加熱ユニット５２－１に既知の電流を最初に供給し、端部加熱ユニット５２－１の電圧を測定することによって、端部加熱ユニット５２－１内の温度を計算するように構成される。次いで、コントローラ１５は、測定された電圧を既知の電流に関連する公称電圧と比較して、電圧偏差および／または対応する抵抗偏差を識別する。続いて、コントローラ１５は、所定のモデルを使用して、電圧偏差および／または対応する抵抗偏差に基づいて端部加熱ユニット５２－１の温度を計算する。上述したように、次に、コントローラ１５は、端部加熱ユニット５２－１の温度に基づいて、電源導体５６を介して独立して制御された加熱領域６２への電力を変調する。本明細書に記載の機能を実行するために、コントローラ１５は、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）および／または読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）などの非一時的コンピュータ可読媒体に記憶された命令を実行するように構成された１つまたは複数のプロセッサを含む。

【0074】

本明細書で特に明示的に示されない限り、機械的／熱的特性、組成百分率、寸法および／または公差、または他の特性を示すすべての数値は、本開示の範囲を説明する際に「約」または「およそ」という語によって修飾されると理解されるべきである。この変更は、工業的実施、材料、製造、および組み立ての公差、ならびに試験能力を含む様々な理由で望まれる。

【0075】

要素間の空間的および機能的関係は、「接続された」、「係合された」、「結合された」、「隣接する」、「隣に」、「上に」、「上に」、「上に」、「下に」、および「配置された」を含む様々な用語を使用して説明される。明示的に「直接的」であると記載されていない限り、第１の要素と第２の要素との間の関係が本開示に記載されている場合、その関係は、第１の要素と第２の要素との間に他の介在要素が存在しない直接的な関係とすることができ、第１の要素と第２の要素との間に（空間的または機能的に）１つまたは複数の介在要素が存在する間接的な関係とすることもできる。本明細書で使用される場合、Ａ、Ｂ、およびＣのうちの少なくとも１つという語句は、非排他的論理ＯＲを使用して論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味すると解釈されるべきであり、「Ａの少なくとも１つ、Ｂの少なくとも１つ、およびＣの少なくとも１つ」を意味すると解釈されるべきではない。

【0076】

本開示の説明は、本質的に単なる例示であり、したがって、本開示の内容から逸脱しない変形例は、本開示の範囲内であることが意図される。そのような変形は、本開示の精神および範囲からの逸脱と見なされるべきではない。さらに、本明細書に記載のシステム、装置、および方法の形態の様々な省略、置換、組み合わせ、および変更は、それらの省略、置換、組み合わせ、および変更が本開示の図に明示的に記載または例示されていなくても、本開示の精神および範囲から逸脱することなく行うことができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【外国語明細書】