特許 7290628 過剰温度保護用光学センサ付きヒータを備えるシステム及び発熱体の保護方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-06-05

(45)【発行日】2023-06-13

(54)【発明の名称】過剰温度保護用光学センサ付きヒータを備えるシステム及び発熱体の保護方法

(51)【国際特許分類】

   H05B 3/00 20060101AFI20230606BHJP

【ＦＩ】

H05B3/00 310D

H05B3/00 320Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020508970

(86)(22)【出願日】2018-04-26

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-06-25

(86)【国際出願番号】 US2018029502

(87)【国際公開番号】W WO2018200765

(87)【国際公開日】2018-11-01

【審査請求日】2021-04-15

(31)【優先権主張番号】15/582,274

(32)【優先日】2017-04-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】519382617

【氏名又は名称】タトコ リミテッド ライアビリティ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】弁理士法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ジョナサン ビー． アロルド

(72)【発明者】

【氏名】ロナルド ティー． リッテンハウス

(72)【発明者】

【氏名】アン エム． リビー

【審査官】川口 聖司

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０４０７５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０１７８０５７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭６３－３０９９８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２８０９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０５２１２７６３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０５Ｂ １／００－３／００

Ｇ０１Ｄ ２１／００

Ｇ０１Ｊ ５／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

開口部（１３２）を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置された抵抗線（１１４）を有する発熱体と、
前記抵抗線に電力を供給する電源（１０４）と、
前記電源から前記発熱体に向けて供給される電力の大きさを制御するヒータ制御ユニット（１０６）と、
センサアセンブリ（１０８）とを備え、
前記センサアセンブリは、
前記ハウジングの開口部に装着され、前記抵抗線から発せられる光を直接受け取るための照準開口部（１２４）を含む連結器（１１０）と、
前記照準開口部を通過する前記抵抗線の光を受信し、受信した光の波長に基づいて実際の抵抗線の温度を表す過剰温度フィードバック信号を前記ヒータ制御ユニットに提供する光学センサ（１１２）とを備え、
前記ヒータ制御ユニットは、
前記発熱体への出力電圧を調整する電力制御ユニット（３０２）と、
前記光学センサ（１１２）から提供される抵抗線の実際の温度を表す過剰温度フィードバック信号が所定の過剰温度閾値を超えたことに応じて前記電力制御ユニットから前記発熱体へ出力される電力を制限する電力リミッタ（３０４）とを備える、システム。

【請求項2】

前記照準開口部（１２４）は、前記抵抗線の少なくとも一部に対面している、請求項１に記載のシステム。

【請求項3】

前記ハウジング内に配置され、前記発熱体の温度出力を感知して前記ヒータ制御ユニットに温度フィードバック信号を提供する温度センサ（１２２）をさらに備え、
前記電力制御ユニットは、前記温度センサ（１２２）から提供される温度フィードバック信号に基づいて、前記発熱体への出力電圧を調整する、請求項１に記載のシステム。

【請求項4】

前記光学センサ（１１２）は、赤外線（ＩＲ）センサである、請求項１に記載のシステム。

【請求項5】

前記ヒータ制御ユニット（１０６）は、前記電力制御ユニット（３０２）からの制御信号に応答して、電源（１０４）から前記抵抗線へ向かう電力を切替えるように構成されたスイッチ（３０６）をさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項6】

前記連結器（１１０）は、ブラケット（２０４）を介して前記光学センサに連結されている、請求項１に記載のシステム。

【請求項7】

前記連結器（１１０）と前記光学センサ（１１２）との間に空隙Ｇが設けられている、請求項１に記載のシステム。

【請求項8】

前記システムは、前記光学センサ（１１２）に冷却剤を供給するために、前記光学センサに連結された冷却剤ホース（２０８）をさらに備える、請求項１に記載のシステム。

【請求項9】

開口部（１３２）を有するハウジングと、
前記ハウジング内に配置された抵抗線（１１４）を有する発熱体と、
前記抵抗線に電力を供給する電源（１０４）と、
前記電源から前記発熱体に向けて供給される電力の大きさを制御するヒータ制御ユニット（１０６）と、
前記ハウジング内に配置され、前記発熱体の温度出力を感知して前記ヒータ制御ユニットに温度フィードバック信号を提供する温度センサ（１２２）と、
センサアセンブリ（１０８）とを備え、
前記センサアセンブリは、
前記ハウジングの開口部に装着され、前記抵抗線から発せられる光を直接受け取るための照準開口部（１２４）を含む連結器（１１０）と、
前記照準開口部を通過する前記抵抗線の光を受信し、受信した光の波長に基づいて実際の抵抗線の温度を表す過剰温度フィードバック信号を前記ヒータ制御ユニットに提供する光学センサ（１１２）とを備え、
前記照準開口部は、前記抵抗線の外側寸法によって規定される領域に交差する中心軸線を有しており、
前記ヒータ制御ユニットは、
前記温度センサ（１２２）から提供される温度フィードバック信号に基づいて前記発熱体への出力電圧を調整する電力制御ユニット（３０２）と、
前記光学センサ（１１２）から提供される抵抗線の実際の温度を表す過剰温度フィードバック信号が所定の過剰温度閾値を超えたことに応じて前記電力制御ユニットから前記発熱体へ出力される電力を制限する電力リミッタ（３０４）とを備える、システム。

【請求項10】

前記ヒータ制御ユニット（１０６）は、前記電力制御ユニット（３０２）からの制御信号に応答して、電源（１０４）から前記抵抗線に向かう電力を切替えるように構成されたスイッチ（３０６）をさらに備える、請求項９に記載のシステム。

【請求項11】

開口部を有するハウジング内に配置された抵抗線を備える発熱体を過剰温度状態から保護する方法であって、
電源（１０４）からの電力をヒータ制御ユニットを介して前記抵抗線に供給して、前記抵抗線を所望の温度にするステップと、
前記開口部を通して前記抵抗線から発せられる光を光学センサで受信し、受信した光の波長に基づいて抵抗線の実際の温度を表す過剰温度フィードバック信号をヒータ制御ユニットに提供するステップと、
前記抵抗線の実際の温度を表す過剰温度フィードバック信号が所定の過剰温度閾値を超えたことに応じて、前記ヒータ制御ユニットによって前記電源から前記抵抗線に供給される電力を制限するステップとを備える、方法。

【請求項12】

前記ハウジング内に配置された温度センサによって、前記発熱体の温度出力を感知して前記ヒータ制御ユニットに温度フィードバック信号を提供するステップと、
前記温度フィードバック信号に基づいて前記発熱体への出力電圧を調整するステップとをさらに備える、請求項１１に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はヒータに関し、より詳細には、過剰温度の保護を含むヒータに関する。

【背景技術】

【0002】

ヒータは、多種多様な工業的、商業的、及び消費者の用途に使用されている。ヒータは一般に、用途に使用するため、熱を発するために電源によって加圧される１以上の発熱体を含む。

【発明の概要】

【0003】

ヒータに関連する１つの課題は、ヒータへの入力エネルギーを、過剰温度状態を引き起こすレベルより下に維持することを含む。例えば、電源からのライン電圧の変化は、ヒータの過剰温度状態を引き起こし得る。過剰温度状態は、発熱体に永久的な損傷を引き起こし得る。

【0004】

ヒータ内の過剰温度状態を回避するための従来の試みは、発熱体を監視するために熱電対を使用することを含んでいた。熱電対は、発熱体の近くに配置され、発熱体の温度を表すフィードバックを提供する。コントローラは、熱電対からのフィードバックに応答して、ヒータへの駆動電力を調整して、所望の温度を維持し、及び／又は過剰温度状態を回避してもよい。

【0005】

残念ながら、熱電対は確実に機能するために、システム内で最小限の空気流を必要とするかもしれない。熱電対を横切る空気流が最小レベルより下である場合、熱電対は、過剰温度状態及び発熱体への損傷を防止するのに十分迅速に、発熱体の温度上昇を検出しなくてもよい。熱電対のために十分な空気流があるシステムにおいてさえ、熱電対及び／又はコントローラのための応答時間は、いくつかのシステムにおいては、過剰温度状態を防止するためには、十分に速くないかもしれない。

【0006】

また、赤外線センサは、ヒータ内の過剰温度状態を回避する試みにおいても使用されてきた。公知の構成では、赤外線センサは、ヒータから発せられ、ヒータが配置されるガラス管に沿って伝達される光を間接的に感知するように配置される。しかし再び、赤外線センサは、過剰温度状態を防止するのに十分なほど迅速に発熱体の温度上昇を感知しないかもしれない。

【0007】

一実施形態において、システムが提供される。システムは、発熱体と、センサアセンブリと、ヒータ制御ユニットとを含む。センサアセンブリは、発熱体から直接発熱体波長を受取るように構成された照準開口部を有する連結器と、連結器の照準開口部を通して、直接発熱体の波長を受取るように構成された光学センサとを含む。光学センサは、発熱体波長に応答して、過剰温度フィードバック信号を提供するよう構成される。過剰温度フィードバック信号は、発熱体の温度を表す。ヒータ制御ユニットは、発熱体を、所望の温度にするように構成される。ヒータ制御ユニットは、過剰温度フィードバック信号に応答して、発熱体に送達される電力を制限するようにさらに構成される。

【0008】

関連する実施形態では、照準開口部は、発熱体の外側寸法によって規定される領域と交差する中心軸線を有してもよい。別の関連する実施形態では、発熱体は、その内部に開口部を有するハウジング内に配置されてもよく、連結器は、開口部を通して発熱体の波長を受取るようにハウジングに連結されてもよい。

【0009】

さらに別の関連する実施形態では、システムは、温度センサをさらに含んでもよい。温度センサは、温度フィードバック信号をヒータ制御ユニットに提供するように構成される。ヒータ制御ユニットは、温度フィードバック信号に応答して、発熱体を所望の温度にするように構成される。さらに別の関連する実施形態では、光学センサは赤外線（ＩＲ）センサであってもよい。

【0010】

さらに別の関連する実施形態では、ヒータ制御ユニットは、電力制御ユニット及び電力リミッタを含んでもよい。電力制御ユニットは、発熱体を所望の温度にするため、制御信号を提供するように構成される。電力リミッタは、過剰温度フィードバック信号に応答して、制御信号を制限することによって、発熱体に送達される電力を制限するように構成される。さらなる関連する実施形態では、ヒータ制御ユニットは、電力制御ユニットからの制御信号に応答して、電力を電源から発熱体に切替えるように構成されたスイッチをさらに含んでもよい。別のさらなる関連する実施形態では、システムは、温度フィードバック信号を電力制御ユニットに提供するように構成された温度センサを、さらに含んでもよい。電力制御ユニットは、温度フィードバック信号に応答して、制御信号を提供するように構成される。

【0011】

さらに別の関連する実施形態では、連結器は、ブラケットを介して、光学センサに連結されてもよい。さらなる関連する実施形態では、連結器と光学センサとの間に、空隙を設けてもよい。

【0012】

さらに別の関連する実施形態では、システムは、センサに冷却剤を供給するために、光学センサに連結された冷却剤ホースをさらに含んでもよい。

【0013】

別の実施形態では、システムが提供される。システムは、発熱体と、センサアセンブリと、ヒータ制御ユニットとを含む。発熱体は、ハウジング内に配置され、ハウジングは開口部を有する。センサアセンブリは、連結器と光学センサとを含む。連結器は、ハウジングに連結され、ハウジング内の開口部を通して、発熱体から、発熱体の波長を直接受取るように構成された照準開口部を有する。照準開口部は、発熱体の外側寸法によって規定される領域と交差する中心軸線を有する。光学センサは、連結器の照準開口部を通して、直接発熱体の波長を受取るように構成される。光学センサは、発熱体の波長に応答して、過剰温度フィードバック信号を提供するように構成される。過剰温度フィードバック信号は、発熱体の温度を表す。光学センサは、温度フィードバック信号を提供するように構成される。ヒータ制御ユニットは、温度フィードバック信号に応答して、発熱体を所望の温度にするように構成される。ヒータ制御ユニットは、過剰温度フィードバック信号に応答して、発熱体に送達される電力を制限するようにさらに構成される。

【0014】

関連する実施形態では、ヒータ制御ユニットは、電力制御ユニット及び電力リミッタを含んでもよい。電力制御ユニットは、発熱体を所望の温度にするため、制御信号を提供するように構成される。電力リミッタは、過剰温度フィードバック信号に応答して、制御信号を制限することによって、発熱体に送達される電力を制限するように構成される。さらに関連する実施形態では、ヒータ制御ユニットは、電力制御ユニットからの制御信号に応答して、電力を、電源から発熱体に切替えるように構成されたスイッチをさらに含んでもよい。

【0015】

別の実施形態では、発熱体を過剰温度状態から保護する方法が提供される。この方法は、発熱体の所望の温度を達成するために、電源から発熱体に電力を供給するステップと、発熱体から直接波長を受取るステップと、発熱体の実際の温度を表す温度フィードバック信号を提供するために、波長を感知するステップと、発熱体の実際の温度が所定の過剰温度閾値を超えたとき、温度フィードバック信号に応答して、電源から発熱体に供給される電力を制限するステップとを含む。

【0016】

関連する実施形態では、方法は、温度フィードバック信号を提供するため、発熱体の温度を感知するステップをさらに含んでもよく、電力は、温度フィードバック信号に応答して、電源から送達される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

本明細書に開示された上記及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面に示されるように、本明細書に開示された特定の実施形態の以下の説明から明らかになり、添付の図面では、同様の参照符号は、異なる図を通して同じ部分を指す。図面は、必ずしも縮尺通りである必要はなく、代わりに、本明細書に開示される原理を示すことに重点が置かれる。

【0018】

【図1A】本明細書に開示される実施形態による、ヒータシステムを概略的に示す図である。

【0019】

【図1B】図１Ａに示されるヒータシステムの部分断面図であり、発熱体及び光学センサアセンブリを示す図である。

【0020】

【図2】本明細書に開示される実施形態による、光学センサアセンブリの一実施形態の側面図である。

【0021】

【図3】本明細書に開示される実施形態によるシステムのブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

一般に、全体を通して開示される実施形態によるヒータは、発熱体と、連結器及び光学センサを含むセンサアセンブリとを含む。発熱体から発する光は、連結器を直接通過して光学センサに至る。光学センサは、過剰温度フィードバック信号が、所定の閾値を超えたとき、発熱体への電力を制限するため、過剰温度フィードバック信号を提供する。この構成では、光学センサの応答時間は、過剰温度状態を回避するのに十分に速い。この構成はまた、過剰温度状態を引き起こす温度に近いが、それを超えない温度でのシステムの動作を可能にする。

【0023】

図１は、ヒータ１０２と、電源１０４と、ヒータ制御ユニット１０６と、連結器１１０及び光学センサ１１２を含むセンサアセンブリ１０８とを含むヒータシステム１００の一実施形態を概略的に示す。ヒータ１０２は、コア１１６の周りに、例えば蛇行パターンで巻かれた導電性発熱体１１４を含む。コア１１６は、セラミック管、又は用途において発熱体１１４によって生成される熱に耐えるように構成された他の構造であってもよい。

【0024】

発熱体１１４は、用途に適合されたハウジング１１８内に配置され、管１２０、例えば透明な石英管状スリーブ内に配置されてもよく、いくつかの実施形態では、管１２０内に配置される。説明を簡単かつ容易にするために、ヒータシステム１００は、単一の発熱体１１４のみを含むものとして、図１に示す。しかし、本開示に一致するシステムは、用途に応じて、任意の数の発熱体を含んでもよいことを理解されたい。

【0025】

電源１０４は、所与の発熱体１１４に電力を供給するのに必要な、電圧及び電流出力、例えば、０Ｖから１０００Ｖ以上の範囲を供給可能な任意の電源であってもよく、そしていくつかの実施形態ではそうであり、ヒータ制御ユニット１０６に線電流を供給してもよく、そしていくつかの実施形態では供給する。発熱体１１４の両端は、ヒータ制御ユニット１０６の出力を横切って連結される。ヒータ制御ユニット１０６は、電源１０４から線電流を受取り、ヒータ１０２の所望の温度出力を確立するために、発熱体１１４を駆動するよう、出力電力を供給する。いくつかの実施形態では、例えば、所望の出力温度は、ヒータ制御ユニット１０６へのユーザ制御入力、例えば、ダイヤル、スイッチ、又は電気的閾値設定入力を使用して確立される。

【0026】

いくつかの実施形態では、ハウジング１１８内に配置された任意の温度センサ１２２は、発熱体１１４の温度出力を感知し、温度フィードバック信号を、ヒータ制御ユニット１０６に提供する。温度センサ１２２は、例えば、いくつかの実施形態では、熱電対又はサーミスタである。ヒータ制御ユニット１０６は、温度センサ１２２からの温度フィードバック信号に応答して、発熱体１１４への出力電力を調整して、発熱体１１４への温度出力を、ユーザ制御入力を使用して確立された所望の出力温度で維持してもよい。

【0027】

センサアセンブリ１０８は、発熱体１１４に対して過剰温度保護を提供する。全体を通して使用されるように、「過剰温度」は、発熱体１１４を損傷し、その結果、それがもはや意図された用途において必要とされるようには動作せず、ヒータ制御ユニット１０６において閾値限界として確立される発熱体１１４の温度出力を言う。センサアセンブリの連結器１１０は、ハウジング１１８に連結され、発熱体１１４から直接光１２６を受取るための照準開口部１２４を含む。照準開口部１２４は波長透過性であり、その結果、発熱体１１４からの波長は、波長が可視であろうと不可視であろうと、照準開口部１２４を直接通過して光学センサ１１２に至る。

【0028】

図１Ａでは、照準開口部１２４は、発熱体１１４の外周によって規定される領域と交差する中心軸線Ａを有する。図１Ｂは、例えば、発熱体１１４、光学センサアセンブリ１０８及び中心軸線Ａを示す断面図である。図１Ｂでは、蛇行発熱体１１４は、円形領域Ｒを規定する外周１１４を有する。照準開口部１２４の中心軸線Ａは、円形領域Ｒと交差する。円形領域Ｒは、図１Ｂでは円形であり、中心軸線Ａは、円の直径で領域Ｒと交差するが、いくつかの実施形態では、発熱体の外周１４０は、円形領域を規定しなくてもよく、中心軸線Ａは、領域の中心以外の位置で交差してもよい。

【0029】

連結器１１０は、ヒータ１０２によって生成される熱に耐えるように選択された金属から構成されてもよい。照準開口部１２４は、照準開口部１２４及び光学センサ１１２の汚染を防止するために、波長透過性の照準グラスで満たされてもよい。光学センサ１１２は、光学センサ１１２の感知表面上に、照準開口部１２４を介して直接受信される任意の波長が直接与えられるように、連結器１１０の照準開口部１２４と一直線で提供されてもよく、いくつかの実施形態ではそのように提供される。光学センサ１１２は、連結器１１０と直接接触するか、又は連結器１１０の第１端部１２８で、そこから間隔をあけて設けられてもよく、いくつかの実施形態ではそのように設けられる。連結器１１０の第２端部１３０は、ハウジング１１８の開口部１３２と一直線で、ハウジング１１８と直接接触してもよく、いくつかの実施形態ではそのように設けられる。発熱体１１４から発せられる波長は、ハウジング１１８の開口部１２６（及び任意の管１２０）を直接通過し、照準開口部１２４に直接入る。連結器１１０は、例えば、連結器１１０及びハウジング１１８上の嵌合しているねじを使用して、及び／又は連結器１１０をハウジング１１８に直接溶接することによって、ハウジング１１８の開口部１３２に固定されてもよく、いくつかの実施形態ではそのように固定される。ハウジング１１８は、ヒータの用途において、所望であれば加圧されてもよい。連結器１１０の長さは、ヒータ１０２の温度によって引き起こされる光学センサ１１２への損傷を回避するために、ハウジング１１８と光学センサ１１２との間に安全な距離Ｄを確立するように選択されてもよい。

【0030】

光学センサ１１２は、例えば公知の赤外線センサであってもよく、連結器１１０の照準開口部１２４を介してそこに与えられる波長に応答して、ヒータ制御ユニット１０６に電気的過剰温度フィードバック信号を与える。ヒータ制御ユニット１０６は、過剰温度フィードバック信号が、ヒータ制御ユニット１０６に設定された過剰温度閾値を超えると、光学センサ１１２からの過剰温度フィードバック信号に応答して、発熱体１１４への出力電力を減少させてもよい。従って、光学センサ１１２からの過剰温度フィードバック信号は、ヒータ内の過剰温度状態から保護する。

【0031】

有利には、光学センサ１１２は、連結器１１０の照準開口部１２４を介して、発熱体１１４から直接波長の出力を受取る。この構成により、過剰温度状態を回避するために、ヒータ制御ユニット１０６への温度フィードバック信号を、非常に迅速に確立することができる。また、光学センサ１１２が赤外線センサとして構成される場合、光学センサ１１２は、発熱体１１４から直接波長を受取るので、発熱体１１４から光学センサ１１２に与えられる波長が、赤外線範囲内にのみ存在し、色が見えにくい場合であっても、光学センサ１１２は、過剰温度フィードバック信号を提供する。これは、発熱体１１４が可視色に達する前に、過剰温度状態の検出を可能にし、それにより、過剰温度状態を検出する際の待ち時間を減らす。温度センサ１２２を含まない実施形態では、光学センサ１１２の出力は、発熱体１１４に対する温度出力を、ユーザ制御入力を使用して確立された所望の出力温度で維持し使用されてもよい。

【0032】

図２は、連結器１１０ａと光学センサ１１２ａとを含むセンサアセンブリ１０８ａと、プレート２０２と、ブラケット２０４と、過剰温度フィードバック信号ワイヤ２０６と、冷却剤ホース２０８の一実施形態の側面図である。連結器１１０ａは、延長部を有する第１端部１２８ａと、段付き円錐形の第２端部１３０ａとを有するほぼ円筒形の本体２１０を有する。段付き円錐形の第２端部１３０ａは、ヒータ１０２のハウジング１１８の開口部１３２（図１）内に受入れられるように構成されている。図２に鎖線で示されている照準開口部１２４ａは、連結器１１０ａの第１端部１２８ａから、連結器１１０ａの第２端部１３０ａまで延び、いくつかの実施形態では、光学センサ１１２ａの汚染を防止するためにガラスで充填されてもよい。連結器の本体２１０及び照準グラスは、ヒータ１０２の熱に耐えることが可能な材料から構成される。

【0033】

光学センサ１１２ａは、連結器１１０ａの照準開口部１２４ａと光学的に整列され、その結果、発熱体１１４（図１）から発せられた波長は、照準開口部１２４ａを直接通過し、光学センサ１１２ａに直接伝えられる。冷却剤ホース２０８は、光学センサ１１２ａ上の補強金具（フェルール）に連結され、冷却剤源から光学センサ１１２ａの内部を通って、冷却剤、例えば空気を提供する。ワイヤ２０６は、熱電対ワイヤであってもよく、光学センサ１１２ａの出力を、ヒータ制御ユニット１０６（図１）に連結するために使用してもよい。本開示に一致するシステムでは、様々な光学センサの構成を使用してもよい。光学センサ１１２ａは、例えば、型番ＩＲｔｃ．１０Ａ－Ｋ－ＬｏＥ赤外線センサ、又は型番ＩＲｔ／ｃ．２／１５ＡＣＦ赤外線センサであってもよく、これらはいずれも米国マサチューセッツ州ウォータータウンのエクサージェンコーポレーションから市販されている。

【0034】

光学センサ１１２ａは、ブラケット２０４及びプレート２０２を介して、連結器１１０ａに連結される。プレート２０２は金属で構成され、連結器１１０ａのほぼ円筒形の本体２１０と、平坦なブラケット２０４との間に、接合部分を提供するように構成される。ブラケット２０２は、ファスナ、例えばファスナ２１２を使用して、光学センサ１１２ａの頂部に連結され、ファスナ、例えばファスナ２１４を使用して、プレート２０２を介して連結器１１０ａの側面に連結される。ブラケット２０４は、照準開口部１２４ａの中心軸線Ａと、光学センサ１１２ａのセンサ表面との整列を提供し、光学センサ１１２ａの連結器１１０ａに対する所望の軸方向位置決めを可能にするように寸法決めされる。いくつかの実施形態では、例えば、光学センサ１１２ａ及び連結器１１０ａは、ブラケット２０４に連結されて、光学センサ１１２ａと連結器１１０ａとの間に空隙Ｇを提供する。いくつかの実施形態では、例えば、空隙Ｇは、約１／１６インチであってもよい。空隙Ｇは、光学センサ１１２ａへの損傷を回避するために、連結器１１０ａから光学センサ１１２ａへの直接的な熱伝達を防止する。いくつかの実施形態では、空隙Ｇは必要でなくてもよく、光学センサ１１２ａ及び連結器１１０ａは、直接接触して設けられてもよい。

【0035】

再び図１Ａを参照して、センサアセンブリ１０８の出力は、ヒータ１０２内の過剰温度状態を回避するために、ヒータ制御ユニット１０６に連結される。ヒータ制御ユニット１０６は、様々な構成で設けてもよい。図３は、例えば、本開示に一致するシステムに関連して、有用なヒータ制御ユニット１０６ａの一実施形態を示す。図３において、ヒータ制御部１０６ａは、電力制御部３０２と、電力リミッタ３０４と、スイッチ３０６とを含む。図示の実施形態は、電力制御ユニット３０２、電力リミッタ３０４、及びスイッチ３０６を、別個の機能ブロックとして示しているが、ブロックのいずれか又は全ての機能を、１つの構成要素に組合わせてもよく、又は別個の構成要素に分離してもよいことを理解されたい。

【0036】

図３では、電力制御ユニット３０２は、電力リミッタ３０４を介してスイッチに連結され、スイッチ３０６を制御するために出力信号を提供して、発熱体１１４に対して所望の出力温度を確立するように構成される。所望の出力温度は、ヒータ制御ユニット１０６へのユーザの制御入力、例えば、ダイヤル、スイッチ、又は電気的閾値設定入力を使用して確立されてもよい。いくつかの実施形態では、ハウジング１１８内に配置された任意の温度センサ１２２は、発熱体１１４の温度出力を感知し、温度設定フィードバック信号を電力制御ユニット３０２に提供してもよい。様々な電力制御ユニット３０２の構成が、本開示に一致するシステムにおいて使用されてもよい。電力制御ユニット３０２は、例えば、米国イリノイ州ブリッジビューのフューチャーデザインコントロールズ社から市販されている、型番ＦＤＣ－８３００温度コントローラであってもよい。

【0037】

スイッチ３０６は（電力供給がＡＣ出力を提供するときに）、電力供給の出力を整流し、電力制御ユニット３０２の出力に応答して、電力供給出力の一部を、発熱体１１４に連結するように構成されてもよい。様々なスイッチ３０６の構成が、本開示に一致するシステムにおいて使用されてもよい。スイッチ３０６は、例えば、電力制御ユニット３０２及び／又は電力リミッタ３０４から、整流器への入力信号によって決定される発熱体１１４への電源１０４の出力の一部を提供するシリコン制御整流器（ＳＣＲ）として構成されてもよい。いくつかの実施形態では、例えば、スイッチ３０６は、米国デラウェア州レウスのアバターインスツルメンツから市販されているＡ１Ｐシリーズ単相ＳＣＲ電力コントローラであってもよい。

【0038】

図示の実施形態では、電力リミッタ３０４は、電力制御ユニット３０６とスイッチ３０６との間に連結される。電力リミッタ３０４は、光学センサアセンブリ１０８から、過剰温度フィードバック信号を受信するように構成される。過剰温度フィードバック信号が、電力リミッタ３０４内に確立された所定の閾値より下である場合、電力リミッタ３０４は、電力制御ユニット３０２の出力をスイッチ３０６に渡す。過剰温度フィードバック信号が、電力リミッタ３０４において確立された所定の閾値を超えると、電力リミッタ３０４は、電力制御ユニット３０２の出力と比較して、スイッチ３０６に低減された出力を提供し、発熱体１１４を過剰温度状態から保護する。

【0039】

いくつかの実施形態では、例えば、電力制御ユニット３０２は、約４～２０ｍＡの間の出力を提供してもよく、それに応答して、スイッチは、電源１０４の出力の０～９７％を発熱体１１４に提供してもよい。過剰温度フィードバック信号が所定の閾値を超えると、電力リミッタ３０４は、スイッチ３０６に出力を供給せず、それによって、発熱体１１４をオフにするか、又はスイッチ３０６に低減された出力を供給して、スイッチ３０６への電源出力を低減してもよい。有利なことに、光学センサアセンブリ１０８は、発熱体１１４を直接照準するため応答時間が速いので、電力リミッタ３０４は、スイッチ３０６への出力を制限して、発熱体１１４を、過剰温度状態を引き起こす温度に近いがそれを超えない温度で、動作させることが可能になる。これにより、システム１００は、システム１００の最大達成可能温度出力に近い温度出力を提供することが可能になる。

【0040】

電力リミッタ３０４は、様々な構成で設けてもよい。例えば、電力リミッタ３０４は、アナログ及び／又はデジタルの構成要素を使用して構成されてもよい。アナログの構成では、電力リミッタ３０４は、過剰温度フィードバック信号の閾値を設定するコンパレーター回路を含んでもよい。電力リミッタは、過剰温度フィードバック信号を受信し、プロセッサによって実行されるソフトウェア命令によって決定される出力信号をスイッチに提供するように構成されたプロセッサを使用して、さらに又は代替的に構成されてもよい。一実施形態では、例えば、電力リミッタ３０４は、米国デラウェア州レウスのアバターインスツルメンツから市販されている２－ＴＣＬｉｍｉｔカードであってもよい。

【0041】

本明細書で説明される方法及びシステムは、特定のハードウェア又はソフトウェア構成に限定されず、多くのコンピューティング環境又は処理環境において、適用可能性を見出してもよい。方法及びシステムは、ハードウェア又はソフトウェア、あるいはハードウェアとソフトウェアとの組合せで実行されてもよい。方法及びシステムは、１以上のコンピュータプログラムで実行されてもよく、コンピュータプログラムは、１以上のプロセッサ実行可能命令を含むと理解されてもよい。コンピュータプログラムは、１以上のプログラム可能プロセッサ上で実行されてもよく、プロセッサ（揮発性及び不揮発性メモリ及び／又は記憶素子を含む）、１以上の入力デバイス、及び／又は１以上の出力デバイスによって、１以上の読取り可能な記憶媒体上に記憶されてもよい。従って、プロセッサは、入力データを取得するために、１以上の入力デバイスにアクセスしてもよく、出力データと通信するために、１以上の出力デバイスにアクセスしてもよい。入力及び／又は出力デバイスは、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、独立ディスク冗長アレイ（ＲＡＩＤ）、フロッピー（登録商標）ドライブ、ＣＤ、ＤＶＤ、磁気ディスク、内部ハードドライブ、外部ハードドライブ、メモリスティック、又は本明細書で提供されるプロセッサによってアクセス可能な他の記憶装置のうちの１以上を含んでもよく、そのような前述の例は、網羅的ではなく、例示であり、限定ではない。

【0042】

コンピュータプログラムは、コンピュータシステムと通信するために、１以上の高水準手続き型又はオブジェクト指向プログラミング言語を使用して実行されてもよい。しかしながら、プログラムは、必要に応じて、アセンブリ言語又は機械語で実行されてもよい。言語は、コンパイルされても、解釈されてもよい。

【0043】

従って、本明細書で提供されるように、プロセッサは、ネットワーク環境において、独立して又は一緒に動作されてもよい１以上のデバイスに埋込まれもよく、ネットワークは、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）を含んでもよく、及び／又はイントラネット及び／又はインターネット及び／又は別のネットワークを含んでもよい。ネットワークは、有線又は無線、あるいはそれらの組合わせであってもよく、異なるプロセッサ間の通信を容易にするために、１以上の通信プロトコルを使用してもよい。プロセッサは、分散処理のために構成されてもよく、いくつかの実施形態では、必要に応じて、クライアント－サーバモデルを利用してもよい。従って、方法及びシステムは、複数のプロセッサ及び／又はプロセッサ装置を利用してもよく、プロセッサ命令は、そのような単一又は複数のプロセッサ／装置の間で分割されてもよい。

【0044】

プロセッサと統合するデバイス又はコンピュータシステムは、例えば、パーソナルコンピュータ、ワークステーション（例えば、Ｓｕｎ，ＨＰ）、パーソナルデジタルアシスタント（ＰＤＡ）、携帯電話又はスマートセルフォンなどの携帯端末、ラップトップ、携帯用コンピュータ、又は本明細書で提供されるように動作可能なプロセッサと統合可能な別の装置を含んでもよい。従って、本明細書で提供されるデバイスは、網羅的ではなく、例示のために提供され、限定ではない。

【0045】

「マイクロプロセッサ」及び「プロセッサ」、又は「前記マイクロプロセッサ」及び「前記プロセッサ」への言及は、独立型及び／又は分散環境において通信してもよく、従って、有線又は無線通信を介して、他のプロセッサと通信するように構成されてもよい１以上のマイクロプロセッサを含むと理解されてもよい。そのような１以上のプロセッサは、類似又は異なるデバイスであってもよい１以上のプロセッサ制御デバイス上で動作するように構成されてもよい。従って、このような「マイクロプロセッサ」又は「プロセッサ」の用語の使用は、中央処理装置、算術論理ユニット、特定用途向け集積回路（ＩＣ）、及び／又はタスクエンジンを含むと理解されてもよく、このような例は、限定ではなく例示のために提供される。

【0046】

さらに、メモリへの言及は、別段の指定がない限り、プロセッサ制御装置の内部、プロセッサ制御装置の外部にあり、及び／又は様々な通信プロトコルを使用して、有線又は無線ネットワークを介してアクセスされてもよい、１以上のプロセッサ読取可能及びアクセス可能なメモリ要素及び／又は構成要素を含んでもよく、別段の指定がない限り、外部メモリ装置と内部メモリ装置との組合せを含むように構成されてもよい。そのようなメモリは、用途に基づいて、連続して、及び／又は区分されてもよい。従って、データベースへの参照は、１以上のメモリ関連付けを含むと理解されてもよい。そのような参照は、市販のデータベース製品（例えば、ＳＱＬ、Ｉｎｆｏｒｍｉｘ、Ｏｒａｃｌｅ）及び専用データベースを含んでもよく、リンク、キュー、グラフ、ツリーなどのメモリを、限定ではなく例示のために提供されるそのような構造に関連付けるための他の構造を含んでもよい。

【0047】

ネットワークへの言及は、別段の指定がない限り、１以上のイントラネット及び／又はインターネットを含んでもよい。上記によるマイクロプロセッサ命令、又はマイクロプロセッサ実行可能命令への本明細書の言及は、プログラマブルハードウェアを含むものと理解されてもよい。

【0048】

別段の記載がない限り、「実質的に」という語の使用は、開示された方法及びシステムに実質的に影響を及ぼさない範囲で、当業者によって理解されるように、正確な関係、条件、配置、向き、及び／又は他の特性、ならびにそれらの逸脱を含むと解釈されてもよい。

【0049】

本開示の全体を通して、名詞を修正するための冠詞「ａ」及び／又は「ａｎ」及び／又は「ｔｈｅ」の使用は、別段の記載がない限り、便宜上使用され、修正された名詞のうちの１以上を含むものと理解されてもよい。用語「備える（comprising）」、「含む（including）」、及び「有する（having）」は、包括的であることを意図し、列挙された要素以外の追加の要素が存在し得ることを意味する。

【0050】

他の何かと通信するために、関連付けられるために、及び／又はそれに基づくために、図面を通して説明され、及び／又はそうでなければ描写される要素、構成要素、モジュール、及び／又はそれらの部分は、本明細書で別段の規定がない限り、そのように通信すること、関連付けられること、及び／又は直接的及び／又は間接的な方式に基づくことが理解され得る。

【0051】

方法及びシステムは、その特定の実施形態に関して説明されてきたが、それらはそのように限定されない。明らかに、上記の教示に照らして、多くの修正及び変形が明らかになり得る。本明細書に記載され、図示される、詳細、材料、及び部品の配置における多くの追加の変更が、当業者によってなされてもよい。

【符号の説明】

【0052】

１０２ ヒータ、１０８ センサアセンブリ、１１０ 連結器、１１２ 光学センサ、１１４ 発熱体。

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】