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▶ ワットロー・エレクトリック・マニュファクチャリング・カンパニーの特許一覧
(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】2024-08-09
(45)【発行日】2024-08-20
(54)【発明の名称】モジュラーヒータアセンブリと交換可能な補助感知接合部
(51)【国際特許分類】
H05B 3/03 20060101AFI20240813BHJP
H05B 3/10 20060101ALI20240813BHJP
H05B 3/48 20060101ALI20240813BHJP
【ＦＩ】
H05B3/03
H05B3/10 A
H05B3/48
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2022560863
(86)(22)【出願日】2021-04-05
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-05-17
(86)【国際出願番号】 US2021025809
(87)【国際公開番号】W WO2021207092
(87)【国際公開日】2021-10-14
【審査請求日】2024-04-01
(31)【優先権主張番号】16/840,766
(32)【優先日】2020-04-06
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【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】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】オーセ、ジェレミー
(72)【発明者】
【氏名】シェファー、ダグラス
(72)【発明者】
【氏名】エリス、エリック
【審査官】古川 峻弘
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１７／２７３７３６（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１９／１９９５０６（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０５Ｂ ３／００－３／８６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のヒータのそれぞれが抵抗発熱体を備える、前記複数のヒータと、前記複数のヒータに電力を供給するためのコントローラと、
前記複数のヒータの前記抵抗発熱体から延びて接続される複数セットの補助ワイヤと、
前記複数セットの補助ワイヤを前記コントローラに接続するためのワイヤハーネスと、
を具備し、
前記補助ワイヤの各セットは、温度感知ワイヤ、補助電源ワイヤ及び補助電源戻しワイヤを含み、
前記補助ワイヤの各セットにおいて、前記温度感知ワイヤが熱電対接合部を形成する前記補助電源ワイヤ及び前記補助電源戻しワイヤのうちの１つに接合され、前記熱電対接合部が各ヒータの前記抵抗発熱体の端部に接続され、前記温度感知ワイヤの材質が前記補助電源ワイヤ及び前記補助電源戻しワイヤのうちの前記１つとは異なり、複数のヒータの各々がヒータと温度センサの両方として機能するように動作可能であるヒータシステム。
【請求項2】
前記温度感知ワイヤの前記材質は、第１導電性材料であり、前記補助電源ワイヤ及び前記補助電源戻しワイヤの材質の前記材質は、第２導電性材料である請求項１に記載のヒータシステム。
【請求項3】
前記第１導電性材料は、銅－ニッケル合金であり、前記第２導電性材料は、ニッケル－クロム合金である請求項２に記載のヒータシステム。
【請求項4】
前記ワイヤハーネスは、前記コントローラに直接接続された主電源ワイヤと主電源戻しワイヤとをさらに含み、前記主電源ワイヤ及び前記主電源戻しワイヤの一方は、前記複数セットの補助ワイヤの前記温度感知ワイヤと同じ材料で作られている請求項１に記載のヒータシステム。
【請求項5】
前記複数セットの補助ワイヤに直接接続された複数のコネクタをさらに具備する請求項１に記載のヒータシステム。
【請求項6】
前記ワイヤハーネスは、主電源ワイヤ及び主電源戻しワイヤをさらに含み、前記主電源ワイヤと前記主電源戻しワイヤは、ヒータの１つを独立したヒータとしてルート決めするため、同一コネクタに選択的に接続される請求項５に記載のヒータシステム。
【請求項7】
前記ワイヤハーネスは、主電源ワイヤと主電源戻しワイヤとをさらに含み、前記主電源ワイヤと前記主電源戻しワイヤは、前記ヒータの少なくとも幾つかを直列に接続するように異なるコネクタに選択的に接続される請求項５に記載のヒータシステム。
【請求項8】
抵抗発熱体を備えるヒータと、温度感知ワイヤ、補助電源ワイヤ及び補助電源戻しワイヤを含み、前記ヒータの前記抵抗発熱体から延びて接続される補助ワイヤのセットと、
を具備し、
前記温度感知ワイヤが熱電対接合部を形成する前記補助電源ワイヤ及び前記補助電源戻しワイヤのうちの１つに接合され、前記熱電対接合部が前記抵抗発熱体の端部に接続され、
前記温度感知ワイヤと、前記補助電源ワイヤ及び前記補助電源戻しワイヤのうちの前記１つは、前記ヒータがヒータと温度センサの両方として機能するように動作可能であるように、異なる材料で作られている、
モジュラーヒータユニット。
【請求項9】
前記温度感知ワイヤは、第１導電性材料で作られ、前記補助電源ワイヤ及び前記補助電源戻しワイヤは、第２導電性材料で作られている、請求項８に記載のモジュラーヒータユニット。
【請求項10】
前記補助ワイヤのセットに接続されるコネクタ部をさらに具備し、前記コネクタ部は、他のコネクタ部に直接又は接続ワイヤを介して接続されるように構成される請求項９に記載のモジュラーヒータユニット。
【請求項11】
前記補助ワイヤのセットのうちの２つだけが、電気回路の一部を形成するために別の電気部品に接続される請求項９に記載のモジュラーヒータユニット。
【請求項12】
前記第１導電性材料は、銅－ニッケル合金であり、前記第２導電性材料はニッケル－クロム合金である請求項９に記載のモジュラーヒータユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、抵抗ヒータ及び熱電対のような温度感知デバイスに関する。
【背景技術】
【0002】
このセクションの記述は、単に本開示に関連する背景情報を提供するものであり、先行技術を構成するものではない場合がある。
【0003】
抵抗ヒータは、ターゲット及び／又は環境に熱を提供するために様々な用途で使用されている。当該技術分野で知られている抵抗ヒータの１つのタイプは、カートリッジヒータであり、これは、一般に、セラミックコアの周りに巻かれた抵抗ワイヤ発熱体から構成されている。典型的なセラミックコアは、そこに配置された電源／端子ピンを持つ２つの長手方向の穴を定義している。抵抗ワイヤの一端は一方の電源ピンに電気的に接続され、抵抗ワイヤの他端は他方の電源ピンに電気的に接続されている。このアセンブリは、開放端と閉塞端、又は２つの開放端を持つ直径の大きな金属シースに挿入され、シースと抵抗ワイヤ/コアアセンブリの間に環状の空間を形成する。酸化マグネシウム（ＭｇＯ）などの絶縁材料がシースの開口端に注入され、抵抗ワイヤとシース内面との間の環状空間に充填される。
【0004】
シースの開放端は、例えば、ポッティング化合物及び／又は個別のシール部材を用いて密閉される。次に、アセンブリ全体は、スウェージング又は他の適切なプロセスによってコンパクト化又は圧縮してシースの直径が小さくされ、これによりＭｇＯをコンパクト化及び圧縮し、ピンに対してコアをつぶすようにセラミックコアを少なくとも部分的につぶして良好な電気接触及び熱伝達を確保にする。圧縮されたＭｇＯは、発熱体とシースとの間に比較的良好な熱伝達経路を提供し、それはまた、発熱体からシースを電気的に絶縁する。
【0005】
ヒータが動作すべき適切な温度を決定するために、例えば熱電対のような個別の温度センサがヒータ上又はその近くに配置される。ヒータ及びその環境に個別の温度センサを追加することは、コストがかかり、加熱システム全体に複雑さを加えることになる。
【発明の概要】
【0006】
このセクションは、本開示の一般的な概要を提供し、その全範囲又はその特徴の全ての包括的な開示ではない。
【0007】
一態様において、ヒータシステムが提供され、このシステムは、複数のヒータと、複数のヒータに電力を供給するためのコントローラと、複数のヒータから延びる複数セットの補助ワイヤと、複数セットの補助ワイヤをコントローラに接続するためのワイヤハーネスと、を含む。補助ワイヤの各セットは３つのワイヤを含み、３つのワイヤのうちの２つは異なる材料で作られて熱電対接合部を形成するように接合され、複数のヒータの各々がヒータ及び温度センサの両方として機能するように動作可能である。
【0008】
他の特徴において、少なくとも３つのワイヤのうちの１つは、第１導電性材料で作られ、ワイヤの残りのものは、第２導電性材料で作られている。第１導電性材料は、銅－ニッケル合金であり、第２導電性材料は、ニッケル－クロム合金である。複数セットの補助ワイヤは、それぞれ温度感知ワイヤ、補助電源ワイヤ、及び補助電源戻しワイヤを含み、温度感知ワイヤは、補助電源ワイヤ及び補助電源戻しワイヤのうちの一方に接合されて熱電対接合部を形成している。また、熱電対接合部は、各ヒータの抵抗発熱体の端部に接合されている。ワイヤハーネスは、コントローラに直接接続された主電源ワイヤと主電源戻しワイヤとをさらに含み、主電源ワイヤ及び主電源戻しワイヤの一方は、温度感知ワイヤと同じ材料で作られている。
【0009】
さらに他の特徴において、ヒータシステムは、複数の補助ワイヤのセットに直接接続された複数のコネクタをさらに含む。ワイヤハーネスは、主電源ワイヤと主電源戻しワイヤとをさらに含み、主電源ワイヤと主電源戻しワイヤは、ヒータの１つを独立したヒータとして配線するために同じコネクタに選択的に接続されるか、ヒータの少なくともいくつかが直列に接続されるように異なるコネクタに選択的に接続される。
【0010】
別の態様において、少なくとも１つのヒータを制御する電力制御システムが提供され、このシステムは、コントローラと、コントローラに直接接続された主電源ワイヤ及び主電源戻しワイヤと、少なくとも１つのヒータを主電源ワイヤ及び主電源戻しワイヤに接続する第１ワイヤ及び第２ワイヤと、を含む。主電源ワイヤと第１電ワイヤは接続され、第１導電性材料で作られている。主電源戻しワイヤと第２電ワイヤは接続され、第１導電性材料とは異なる第２導電性材料で作られている。
【0011】
他の特徴において、第１導電性材料は、銅－ニッケル合金であり、第２導電性材料は、ニッケル－クロム合金である。電力制御システムは、主電源ワイヤ及び主電源戻しワイヤを少なくとも１つのヒータに接続するための少なくとも１つのコネクタをさらに含んでいる。
【0012】
さらに他の特徴において、電力制御システムは、複数の主電源ワイヤと、複数の主電源戻しワイヤと、複数のヒータに対応する複数のコネクタとを含むワイヤハーネスをさらに含んでいる。ワイヤハーネスは、複数のヒータが直列接続又は独立したヒータとして接続されるようにコントローラを複数のヒータに接続する。ワイヤハーネスは、複数のヒータが異なる順序で直列接続されるように、複数のコネクタを接続するための複数の接続ワイヤをさらに含んでいる。
【0013】
さらに別の形態において、モジュラーヒータユニットが提供され、このユニットは、ヒータと、ヒータから延びる３つのワイヤのセットとを含む。３つのワイヤのうちの２つは、異なる材料で作られており、熱電対接合部を形成するために接合される。
【0014】
他の特徴において、少なくとも３つのワイヤは、第１導電性材料で作られた温度感知ワイヤと、第１導電性材料とは異なる第２導電性材料で作られた補助電源ワイヤ及び補助電源戻しワイヤとを具備する。温度感知ワイヤは、補助電源ワイヤと補助電源戻しワイヤのうちの一方に接合されている。前記第１導電性材料は、銅－ニッケル合金であり、第２導電性材料は、ニッケル－クロム合金である。ヒータは抵抗発熱体を含み、熱電対接合部は抵抗発熱体の端部に接合されている。
【0015】
さらに他の特徴において、モジュラーヒータユニットは、少なくとも３つのワイヤのセットに接続されたコネクタ部をさらに具備する。コネクタ部は、他のコネクタ部に直接又は接続ワイヤを介して接続されるように構成される。少なくとも３つのワイヤのセットのうちの２つだけが、電気回路の一部を形成するために別の電気部品に接続される。
【0016】
適用可能な更なる領域は、本明細書に提供される説明から明らかになるであろう。説明及び具体例は、説明のみを目的としており、本開示の範囲を限定することを意図していないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【0017】
本開示がよく理解されるように、次に、添付の図面を参照しながら、例として与えられるその様々な形態が説明される。
【0018】
【0019】
【0020】
【0021】
【0022】
【0023】
【0024】
【0025】
【0026】
【0027】
【0028】
【0029】
【0030】
【0031】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】
本明細書に記載された図面は、説明のためだけのものであり、本開示の範囲をいかなる形でも制限することを意図していない。
【発明を実施するための形態】
【0048】
以下の説明は、本質的に単なる例示であり、本開示、応用、又は用途を限定することを意図していない。図面全体を通して、対応する参照数字は、同様又は対応する部品及び特徴を示すことを理解されたい。
【0049】
図１を参照すると、本開示の教示によるヒータが図示され、一般に参照数字２０で示されている。本形態のヒータ２０は、カートリッジヒータであるが、本開示の教示は、本開示の範囲内に留まりながら、以下でより詳細に述べるように、他のタイプのヒータに適用され得ることが理解されるべきである。図示するように、ヒータ２０は、２つの端部２４及び２６を有する抵抗発熱体２２を具備し、抵抗発熱体２２は、一例としてニクロム材料などの金属ワイヤの形態である。抵抗発熱体２２は、非導電性部分（本形態ではコア）２８の周りに巻かれるか、又は配置される。コア２８は、近位端３０及び遠位端３２を規定し、少なくとも近位端３０を通って延びる第１及び第２開口部３４及び３６をさらに規定する。
【0050】
ヒータ２０は、第１導電性材料で作られた第１電源ピン４０と、第１電源ピン４０の第１導電性材料と異種の第２導電性材料で作られた第２電源ピン４２と、をさらに具備する。さらに、抵抗発熱体２２は、第１及び第２電源ピン４０、４２の第１及び第２導電性材料とは異種の材料で作られ、端部２４で第１電源ピン４０と第１接合部５０を形成し、その他端２６で第２電源ピン４２と第２接合部５２を形成している。抵抗発熱体２２は、接合部５０において第１電源ピン４０とは異なる材料であり、接合部５２において第２電源ピン４２とは異なる材料であるので、熱電対接合が効果的に形成され、したがって、第１及び第２接合部５０、５２における電圧の変化が検出されて（以下でより詳細に規定するように）、別／個別の温度センサを使用せずにヒータ２０の平均温度を決定することができる。
【0051】
一形態において、抵抗発熱体２２はニクロム材料であり、第１電源ピン４０はＣｈｒｏｍｅｌ（登録商標）ニッケル合金であり、第２電源ピン４２はＡｌｕｍｅｌ（登録商標）ニッケル合金である。代替的に、第１電源ピン４０は鉄であり、第２電力４２はコンスタンタンである可能性がある。３つの材料が異なり、接合部５０及び５２において熱電対接合が効果的に形成される限り、抵抗発熱体２２、第１電源ピン４０、及び第２電源ピン４２に任意の数の異なる材料及びそれらの組み合わせを使用できることが当業者には理解されるはずである。本明細書に記載された材料は、単に例示的なものであり、したがって、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。
【0052】
ある応用例において、ヒータ２０の平均温度は、水分の存在を検出するために使用されてもよい。水分が検出された場合、水分管理制御アルゴリズムは、その後、ヒータ２０を動作させ続けること及び可能な早すぎる故障ではなく、制御された方法で水分を除去するために、コントローラ（以下でより詳細に説明）を介して実装することができる。
【0053】
さらに示されるように、ヒータ２０は、非導電性部分２８を囲むシース６０と、非導電性部分２８の近位端３０に配置され、シース６０の中に少なくとも部分的に延びてヒータ組立品を完成させるシーリング部材６２を含む。さらに、誘電体充填材料６４が、抵抗発熱体２２とシース６０との間に配置される。カートリッジヒータの様々な構造及びさらなる構造的及び電気的詳細は、本願と共通に譲渡された米国特許第２，８３１，９５１号及び第３，９７０，８２２号にさらに詳細に記載されており、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。したがって、本明細書に例示された形態は単に例示的なものであり、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が理解されるべきである。
【0054】
ここで図２を参照すると、本開示は、電源ピン４０、４２と通信し、第１及び第２接合部５０、５２における電圧の変化を測定するように構成されたコントローラ７０をさらに含む。より具体的には、コントローラ７０は、接合部５０、５２におけるミリボルト（ｍＶ）変化を測定し、次に、これらの電圧変化を使用して、ヒータ２０の平均温度を計算する。一態様において、コントローラ７０は、抵抗発熱体２２への電力を中断することなく、接合部５０、５２における電圧の変化を測定する。これは、例えば、ＡＣ入力電力信号のゼロクロスで読み取りを行うことによって達成してもよい。別の形態において、電力が中断され、コントローラ７０は加熱モードから測定モードに切り替えて電圧の変化を測定する。平均温度が決定されると、コントローラ７０は加熱モードに切り替わり、以下により詳細に説明される。より具体的には、一形態において、トライアックを使用してヒータ２０へのＡＣ電力を切り替え、電力信号のゼロクロスで、又はその付近で温度情報を収集する。本開示の範囲内に留まりながら、他の形態のＡＣスイッチングデバイスを採用してもよく、したがって、トライアックの使用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。
【0055】
代替的に、図３に示すように、ＦＥＴ７２が、スイッチングデバイス及びＤＣ電源によるＦＥＴのオフ期間中の電圧を測定する手段として使用される。一形態において、３つの（３）比較的大きな抵抗７３、７４、７５が、測定回路７６のための保護回路を形成するために使用される。このスイッチング及び測定回路は単に例示的なものであり、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではないことを理解されたい。
【0056】
図２に戻って、一対のリードワイヤ８０が、第１電源ピン４０及び第２電源ピン４２に接続される。一態様において、リードワイヤ８０は、例として、両方とも銅のような同じ材料である。リードワイヤ８０は、コントローラ７０に到達するために必要な電源ピンの長さを短縮するために設けられる一方、接合部８２及び８４における異なる材料によって別の接合を導入する。この形態において、コントローラ７０が電圧の変化についてどの接合部が測定されているかを判断するために、コントローラ７０が測定している接合部を識別するために信号ワイヤ８６と８８を切り替えるように、信号ワイヤ８６と８８が採用されてもよい。代替的に、信号ワイヤ８６及び８８は除去されてもよく、リードワイヤ接合部８２及び８４に亘る電圧の変化は、コントローラ７０内のソフトウェアを通じて無視できるか又は補償され得る。
【0057】
ここで図４を参照すると、本開示の教示は、複数のゾーン９０、９２及び９４を有するヒータ２０'に適用してもよい。ゾーンの各々は、上述のように、それ自身の電源ピン４０'、４２'及び抵抗発熱体２２'のセットを含む（明確化のために、１つのゾーン９０のみが図示されている）。このマルチゾーンヒータ２０'の１つの形態において、コントローラ７０（図示せず）は、電圧変化を検出するために、ゾーンの各々の端部９６、９８、及び１００と通信し、それによってその特定のゾーンの平均温度を決定するであろう。代替的に、コントローラ７０は、ヒータ２０'の平均温度と、上記のように水分が存在する可能性があるか否かを決定するために、端部９６のみと通信することができる。３つの（３）ゾーンが示されているが、本開示の範囲内に留まりながら、任意の数のゾーンが採用され得ることが理解されるべきである。
【0058】
ここで図５に目を向けると、本開示の教示は、複数の別々のヒータ１００、１０２、１０４、１０６、及び１０８に適用されてもよく、これらはカートリッジヒータであり得、示されるように順に接続される。各ヒータは、図示のように、抵抗発熱体に対する異種電源ピンの第１及び第２接合部を具備し、よって、各ヒータ１００、１０２、１０４、１０６、及び１０８の平均温度は、上記のようにコントローラ７０によって決定されることができる。別の形態において、ヒータ１００、１０２、１０４、１０６、１０８の各々は、独自の電源ピンを有し、この複数のヒータ形態の複雑さを低減するために、単一の電源戻しピンが全てのヒータに接続される。カートリッジヒータを有するこの形態において、各コアは、連続する各ヒータのための電源ピンを収容するための通路を含んでもよい。
【0059】
ここで図６及び図７を参照すると、抵抗発熱体１１０のピッチは、ヒータ１２０に沿って調整された熱プロファイルを提供するために、本開示の別の形態に従って変化させることができる。一態様（図５）において、抵抗発熱体１１０は、その長さに沿って連続的に可変のピッチを規定する。より具体的には、抵抗発熱体１１０は、すぐ隣の次の３６０度コイルループ上のピッチＰ４－Ｐ９の増加又は減少に対応する能力を有する連続的に可変なピッチを有する。抵抗発熱体１１０の連続可変ピッチは、ヒータ表面（例えば、シース１１２の表面）の磁束密度を緩やかに変化させる。この連続可変ピッチの原理は、充填断熱材１１４を有する管状ヒータに適用されるものとして示されているが、原理はまた、限定されないが、上記に規定されるカートリッジヒータを含む任意のタイプのヒータに適用され得る。加えて、上に述べたように、第１電源ピン１２２は第１導電性材料で作られ、第２電源ピン１２４は第１電源ピン１２２の第１導電性材料とは異種の第２導電性材料で作られ、一方、抵抗発熱体１１０は、第１及び第２電源ピン１２２、１２４の第１及び第２導電性材料とは異なる材料で作られるので、第１及び第２接合１２６、１２８での電圧変化が検出されてヒータ１２０の平均温度を決定することができる。
【0060】
別の形態（図７）において、抵抗発熱体１３０は、ゾーンＡ、Ｂ、ＣにおいてそれぞれピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３を有する。Ｐ３はＰ１より大きく、Ｐ１はＰ２より大きい。抵抗発熱体１３０は、図示のように、各ゾーンの長さに沿って一定のピッチを有している。同様に、第１電源ピン１３２は第１導電性材料で作られ、第２電源ピン１３４は第１電源ピン１３２の第１導電性材料とは異種の第２導電性材料で作られ、一方、抵抗発熱体１３０は第１及び第２接合部１３６、１３８における電圧の変化が検出されてヒータ１２０の平均温度を決定するように、第１及び第２電源ピン１３２、１３４の第１及び第２導電性材料とは異質の材料で作られる。
【0061】
図８を参照すると、本明細書に記載されるようなヒータ及び二つの目的の電源ピンは、熱交換器１４０を例として含む多数の用途を有する。熱交換器１４０は、１つ又は複数の発熱体１４２を含んでもよく、発熱体１４２の各々は、本開示の範囲内に留まりながら、図示及び上述したように、ゾーン又は可変ピッチ抵抗発熱体をさらに含んでもよい。熱交換器の用途は単に例示的なものであり、本開示の教示は、その温度が絶対的であるか、又は上記に規定されるような水分の存在などの別の環境条件に対してであるかどうかに関わらず、温度測定も必要としながら熱が提供されている任意の用途で採用され得ることを理解されたい。
【0062】
図９に示すように、本開示の教示は、層状ヒータ１５０などの他のタイプのヒータに適用することもできる。一般に、層状ヒータ１５０は、基板１５４に適用される誘電体層１５２と、誘電体層１５２に適用される抵抗加熱層１５６と、抵抗加熱層１５６の上に適用される保護層１５８と、を含む。接合部１６０は、抵抗層１５８のトレース(trace)の一端と第１リードワイヤ１６２（明確化のため一端のみを示す）との間に形成され、同様に第２接合部が別の端部に形成され、上記に示した本開示の原理に従って、ヒータ１５０の平均温度を決定するためにこれらの接合部における電圧変化が検出される。このような層状ヒータは、本願と共通に譲渡された米国特許第８，６８０，４４３号により詳細に図示及び説明され、その内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【0063】
上記のようなカートリッジ、管状、及び層状ヒータではなく、又はこれに加えて、他のタイプのヒータも、本開示の教示に従って採用することができる。これらの追加のタイプのヒータは、一例として、ポリマーヒータ、フレキシブルヒータ、ヒートトレース、及びセラミックヒータを含んでもよい。これらのタイプのヒータは、単に例示的なものであり、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。
【0064】
ここで図１０を参照すると、本開示の教示に従った少なくとも１つのヒータを制御する方法が示されている。本方法は、以下のステップを含む。
【0065】
（Ａ）電源ピンに電力を供給するためと、電源戻しピンを介して電力を戻すために、加熱モードを作動させることであり、電源ピンが第１導電性材料で作られ、電源戻しピンが第１導電性材料と異種である導電性材料で作られている。
【0066】
（Ｂ）電源ピンに電力を供給し、両端を有し、電源ピン及び戻りピンの第１及び第２導電性材料とは異なる材料からなる抵抗発熱体に電力を供給し、抵抗発熱体は一端で電源ピンとの第１接合部を形成し、他端で電源戻しピンとの第２接合部を形成し、さらに電源戻しピンを通じて電力を供給すること。
【0067】
（Ｃ）ヒータの平均温度を決定するため、第１及び第２接合部において電圧の変化を測定すること。
【0068】
（Ｄ）ステップ（Ｃ）で決定された平均温度に基づいて、必要に応じてヒータに供給される電力を調整すること；及び
【0069】
（Ｅ）ステップ（Ａ）－（Ｄ）を繰り返すこと。
【0070】
この方法の別の形態において、破線で示すように、コントローラが電圧の変化を測定する測定モードに切り替わる間、ステップ（Ｂ）が中断され、その後、コントローラが加熱モードに戻される。
【0071】
本開示のさらに別の態様が図１１－１３に示されており、流体浸漬加熱に使用するためのヒータが図示され、一般に参照数字２００で示されている。ヒータ２００は、流体内に浸漬するように構成された加熱部分２０２を具備し、加熱部分２０２は、複数の抵抗発熱体２０４と、加熱部分２０２と連続する少なくとも２つの非加熱部分２０６、２０８（図１２において１つの非加熱部分２０６のみが示されている）とを含む。各非加熱部分２０６、２０８は、長さを規定し、複数の発熱体２０４に電気的に接続された対応する複数セットの電源ピンを具備する。より具体的には、各セットの電源ピンは、第１導電性材料で作られた第１電源ピン２１２と、第１電源ピン２１２の第１導電性材料と異種の第２導電性材料で作られた第２電源ピン２１４を具備する。第１電源ピン２１２は、非加熱部２０６、２０８内で第２電源ピン２１４に電気的に接続され、接合部２２０、２３０、２４０を形成する。さらに示されるように、第２電源ピン２１４は、加熱部分２０２内に延び、対応する抵抗発熱体２０４に電気的に接続される。さらに、第２電源ピン２１４は、第２電源ピン２１４と抵抗発熱体２０４との間の接続部において別の接合部又は測定可能な量の熱を生じないように、対応する抵抗発熱体２０４よりも大きい断面積を画定する。
【0072】
さらに示されるように、終端部分２５０は、非加熱部分２０６と連続しており、複数の第１電源ピン２１２は、非加熱部分２０６を出て、リードワイヤ及びコントローラ（図示せず）に電気的に接続するために終端部分２５０に延在している。前の説明と同様に、抵抗発熱体２０４の各々は、第１及び第２電源ピン２１２、２１４の第１及び第２導電性材料とは異なる材料で作られており、第１電源ピン２１２の第２電源ピン２１４への接合部２２０、２３０、２４０の各々は、非加熱部分２０６、２０８の長さに沿った異なる位置に配置されている。より具体的には、そして一例として、接合部２２０は距離Ｌ１ にあり、接合部２３０は距離Ｌ２にあり、接合部２４０は距離Ｌ３にある。
【0073】
図１３に示すように、時間「t」に亘る接合部２２０、２３０、２４０の温度で、接合部２２０は流体Ｆに浸漬し、接合部２３０は浸漬しているが流体の深さはそれほどではなく、接合部２４０は浸漬していない。したがって、接合部２２０、２３０、及び２４０のそれぞれにおける電圧の変化を検出することにより、加熱部２０２に対する流体レベルの指標を提供することができる。特に、調理／フライヤー用途で流体が油である場合、火災を引き起こさないように、動作中に加熱部２０２が空気にさらされないようにすることが望まれる。本開示の教示による接合部２２０、２３０、及び２４０により、コントローラは、流体レベルが加熱部分２０２に近過ぎるかどうかを判断し、したがってヒータ２００から電力を切断することができる。
【0074】
この例において、３つの（３）接合部２２０、２３０、及び２４０が例示されているが、接合部が加熱部分２０２内に無いことを条件として、本開示の範囲内に留まりながら任意の数の接合部が採用され得ることが理解されるべきである。
【0075】
ここで図１４を参照すると、本開示のさらに別の態様は、示されるように、ヒータシステム２７０のゾーンに配置された複数のヒータコア３００を含む。この例示的な形態におけるヒータコア３００は、上述したようにカートリッジヒータであるが、本明細書に規定するような他のタイプのヒータも採用され得ることを理解されたい。したがって、本開示の本形態におけるカートリッジヒータの構造は、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。
【0076】
各ヒータコア３００は、図示のように、複数の電源ピン３０１、３０２、３０３、３０４、３０５を含む。上述した形態と同様に、電源ピンは異なる導電性材料で作られており、より具体的には、電源ピン３０１、３０４、３０５は第１導電性材料で作られ、電源ピン３０２、３０３、３０６は第１導電性材料と異種の第２導電性材料で作られる。さらに示すように、少なくとも１つのジャンパー３２０は、ジャンパー３２０の位置に近接した温度測定値を得るために、異種電源ピン、この例では電源ピン３０１と電源ピン３０３の間に接続される。ジャンパー３２０は、例えば、ジャンパー３２０の場所に近接する温度を示すミリボルト信号を得るのに十分なリードワイヤ又は他の導電性部材であってもよく、これは図示され上述したようにコントローラ７０とも通信している。任意の数のジャンパー３２０が、異種電源ピンを横切って使用されてもよく、別の場所は、ゾーン３とゾーン４の間の電源ピン３０３と電源ピン３０５の間のジャンパー３２２に図示される。
【0077】
この例示的な形態において、電源ピン３０１、３０３、及び３０５は、それぞれ隣接する電源ピン３０２、３０４、及び３０６の間のヒータ回路のニュートラルレッグ(neutral legs)である。より具体的には、ゾーン１におけるヒータ回路は、電源ピン３０１と３０２の間にあり、これらの電源ピンの間に抵抗発熱体（例えば、図１に示す要素２２）があることになる。ゾーン２のヒータ回路は、電源ピン３０３と３０４の間にあり、これら２つの電源ピンの間に抵抗発熱体が配置されることになる。同様にゾーン３のヒータ回路は、電源ピン３０５と３０６の間にあり、これら２つの電源ピンの間に抵抗発熱体があることになる。これらのヒータ回路は単に例示的なものであり、上述したカートリッジヒータの教示に従って、図１を参照しながら構成されていることを理解されたい。本開示の範囲内に留まりながら、複数のヒータコア３００及びゾーンを有するヒータ回路の任意の数及び構成が採用され得る。４つの（４）ゾーン及びカートリッジヒータ構造の図示は、単に例示であり、異種電源ピン及びジャンパーは、他のタイプのヒータと共に、及び本開示の範囲内に留まりながらゾーンの異なる数及び／又は構成で採用され得ることが理解されるべきである。
【0078】
ここで図１５を参照すると、１つの形態において、ヒータ４００は、温度を測定するためにヒータ４００内又はヒータ４００の外側に配置することができる一次感知接合部を含むように構成される。ヒータ４００は、抵抗発熱体４０２と、第１電源ピン４０４と、第２電源ピン４０６とを含む。抵抗発熱体４０２は、第１端部と第２端部とを有する。第１電源ピン４０４は、抵抗発熱体４０２の第１端部に接続されて第１接合部４０８を形成し、第２電源ピン４０６は、抵抗発熱体４０２の第２端部に接続されて第２接合部４１０を形成している。第１電源ピン４０４及び第２電源ピン４０６は、コントローラを介して発熱体４０２に電力を供給するように動作可能である。
【0079】
第２電源ピン４０６は、第１リードワイヤ４１２と第２リードワイヤ４１４を含む。第１リードワイヤ４１２は、抵抗発熱体４０２の第２端部に接続されて第２接合部４１０を形成し、第２リードワイヤ４１４は、第１リードワイヤ４１２に接続されて第１基準領域において一次感知接合部４１６を形成する。第２リードワイヤ４１４は、第１リードワイヤ４１２を経由して抵抗発熱体４０２をコントローラに接続するように構成される。
【0080】
一形態において、第１リードワイヤ４１２及び第２リードワイヤ４１４は、異種の導電性材料、より詳細には、異なるゼーベック係数を有する材料で作られる。例えば、ニッケル合金、鉄、コンスタンタン、Alumel（登録商標）等の様々な組み合わせが使用できる。第１リードワイヤ４１２と第２リードワイヤ４１４の材料の違いは、図１５の異なる様式のワイヤ（例えば、第２リードワイヤ４１４はダッシュワイヤ、第１リードワイヤ４１２は破線点ワイヤ）で表されている。材料が異なるので、一次感知接合部４１６は、第１基準領域における温度を決定するために測定される電圧変化を生成するため、実質的に熱電対である。したがって、この形態において、抵抗発熱体４０２に接続するための接合部４０８及び４１０は、感知場所から離間している。このため、ヒータ４００は、発熱体４０２の端部の温度を検出することに限定されず、ヒータ４００内の様々な場所で温度の測定値を検出することができる。さらに、一態様において、第１リードワイヤ４１２及び第２リードワイヤ４１４は、一次感知接合部４１６をヒータ４００の外部に有するように構成される。
【0081】
図２に関して説明したように、コントローラ（図１５には示されていない）は、第１電源ピン４０４及び第２電源ピン４０６と通信しており、電源ピン４０４及び４０６を介して抵抗発熱体４０２に電力を供給するように構成されている。また、コントローラは、材料のゼーベック係数を用いて、感知接合部４１６によって生じる電圧変化に基づき第１基準領域における温度を計算するように構成されている。
【0082】
一形態において、抵抗発熱体４０２、第１電源ピン４０４、及び第２電源ピン４０６の第１リードワイヤ４１２は、同じ導電性材料で、又は同様のゼーベック特性を有する材料（すなわち、実質的に同じゼーベック係数）で作られる。従って、第１接合部４０８及び第２接合部４１０で生じる電圧変化は実質的にゼロであり、コントローラによって決定される温度測定は、一次感知接合部４１６によって生じる電圧変化に基づいている。
【0083】
別の形態において、抵抗発熱体４０２、第１電源ピン４０４、及び／又は第２電源ピン４０６の第１リードワイヤ４１２は、異なる導電性材料で作られる。このような構成において、第２リードワイヤ４１４の材料は、第２リードワイヤ４１４のゼーベック係数が、抵抗発熱体４０２、第１電源ピン４０４、及び第２電源ピン４０６の第１リードワイヤ４１２の係数と最も異種であるように選択される。従って、一次感知接合部４１６は、全体の温度測定に対する最大の寄与者として提供され、第１及び第２接合部４０８及び４１０からの任意の温度測定は最小化される。
【0084】
上述したように、温度は、電力信号のゼロクロスで検出することができる。代替的に、コントローラは、抵抗発熱体に電力を向けるための加熱モードと、基準領域での温度を決定するために一次感知接合４１６での電圧の変化を測定するための測定モードとを切り替えるように構成される。
【0085】
図１６を参照すると、一形態において、ヒータ４２０は、２つの感知接合部の間の仮想点における温度を検出するために、互いに近接した２つの感知接合部を含む。ここで、ヒータ４２０は、抵抗発熱体４２２と、第２電源ピン４２４と、第１電源ピン４２６を具備する。抵抗発熱体４２２は、第１端部と第２端部を含む。第１電源ピン４２６は、発熱体４２２の第１端部と第１接合部４２８を形成し、第２電源ピン４２４は、発熱体４２２の第２端部と第２接合部４３０を形成する。第２電源ピン４２４は、図１５の第２電源ピン４０６と同様に構成され、したがって、抵抗発熱体４２２に接続されて第２接合部４３０を形成する第１リードワイヤ４３２と、第１リードワイヤ４３２に接続されてヒータ４２０内の第１基準領域で一次感知接合部４４０を形成する第２リードワイヤ４３４と、を含んでいる。
【0086】
この形態において、第１電源ピン４２６は、第２電源ピン４２４と同様に構成され、感知接合を形成する２つのリードワイヤ（すなわち、第３リードワイヤ４３６及び第４リードワイヤ４３８）を含む。より詳細には、第３リードワイヤ４３６は抵抗発熱体４２２の第１端部に接続されて第１接合部４２８を形成し、第４リードワイヤ４３８は第２基準領域で第３リードワイヤ４３６と第２一次感知接合部４４２を形成する。第２一次感知接合４４２は、第１一次感知接合４４０を有する第１基準領域に隣接して近接するヒータ４２０の第２基準領域に設けられる。感知接合部４４０及び４４２は、ヒータ４２０の内部に設けられているが、感知接合部４４０及び４４２は、ヒータ４２０の外部に設けられてもよい。
【0087】
第２電源ピン４２４と同様に、第３リードワイヤ４３６は、第４のリードワイヤ４３８のものとは異なる導電性材料で作られており、第２電源ピン４２４の第２リードワイヤ４３４のものとは異なる導電性材料である。従って、第２一次感知接合部４４２は、第１基準領域と第２基準領域の間の温度を決定するために第１一次感知接合部と共に使用される熱電対として有効である。さらに、抵抗発熱体４２２、第２電源ピン４２４の第１リードワイヤ４３２、及び第１電源ピン４２６の第３リードワイヤ４３６は、第１接合部４２８及び第２接合部４３０によって生じる電圧変化が実質的にゼロであり、コントローラによって決定される温度測定が感知接合部４４０及び４４２での電圧変化に基づくように、同じ導電性材料又は同様のゼーベック特性を有する材料で作られる。
【0088】
コントローラ（図１６には示されていない）は、第１電源ピン４２６及び第２電源ピン４２４を介して発熱体４２２に電力を供給し、接合部４４０及び４４２によって生じる電圧変化に基づき２つの感知接合部４４０及び４４２の間の仮想点での温度を測定するように構成される。一態様において、第１及び第２基準領域における温度は実質的に同じであると推定され、このため、コントローラによって検出される温度は、第１及び第２基準領域間の仮想点と関連付けられる。
【0089】
図１７Ａ及び図１７Ｂを参照すると、一形態において、一次感知接合部は、ヒータの外側の仮想点又はヒータ内の基準領域での温度を測定するためにカートリッジヒータに設けられる。図１７Ａは、金属ワイヤの形態の抵抗発熱体４５２と、第１電源ピン４５４と、第２電源ピン４５６とを含むカートリッジヒータ４５０を示す。カートリッジヒータ４５０は、ヒータ４５０の外側に設けられた２つの感知接合部を含み、２つの感知接合部の間の仮想点における温度を測定するように構成される。
【0090】
より詳細には、一形態において、抵抗発熱体４５２は、図１に関して説明したように、非導電性部分（又は、この形態においてコア）の周りに巻回されるか、又は配置される。第１電源ピン４５４は、第１リードワイヤ４５８と第２リードワイヤ４６０とを含む。第１リードワイヤ４５８は、抵抗発熱体４５２の第１端に接続されて第１接合部４６２を形成し、第２リードワイヤ４６０は、ヒータ４５０の外部の第１基準領域で第１リードワイヤ４５８と第１一次感知接合部４６４を形成する。第２電源ピン４５６は、第３リードワイヤ４６６と第４リードワイヤ４６８とを含む。第３リードワイヤ４６６は、抵抗発熱体４５２に接続され、第２接合部４７０を形成する。第４のリードワイヤ４６８は、第３リードワイヤ４６６に接続され、ヒータ４５０の外側の第２基準領域において第２一次感知接合部４７２を形成する。第１及び第２一次感知接合部４６４及び４７２は、互いに隣接し、近接して配置される。
【0091】
一態様において、抵抗発熱体４５２、第１電源ピン４５４の第１リードワイヤ４５８、及び第２電源ピン４５６の第３リードワイヤ４６６は、同じ材料又は同様のゼーベック特性を有する材料で作られており、第１電源ピン４５４の第２リードワイヤ４６０及び第２電源ピン４５６の第４リードワイヤ４６８の材料とは異なっている。さらに、第１電源ピン４５４の第２リードワイヤ４６０の材料は、第２電源ピン４５６の第４リードワイヤ４６８の材料とは異なっている。従って、第１及び第２一次接合部４６４、４７２は、熱電対として動作し、２つの接合部４６４、４７２の間の仮想点における温度を検出する。
【0092】
図１７Ｂは、ヒータ内に配置された１つの一次感知接合部を有するカートリッジヒータ４８０を示している。カートリッジヒータ４８０は、２つの端部を有する抵抗発熱体４８２と、第１電源ピン４８４と、第２電源ピン４８６とを含む。第１電源ピン４８４は、発熱体４８２の第１端部と第１接合部４８８を形成し、第２電源ピン４８６は、発熱体４８２の第２端部と第２接合部４９０を形成する。図１５のヒータと同様に、第２電源ピン４８６は、異なる材料で作られた（すなわち、異なるゼーベック係数を有する）第１リードワイヤ４９２及び第２リードワイヤ４９４を含む。第１リードワイヤ４９２は、抵抗発熱体４８２の第２端部に接続されて第２接合部４９０を形成し、第２リードワイヤ４９４は、第１リードワイヤ４９２に接続されてヒータ４８０内の第１基準領域で一次感知接合部４９６を形成する。従って、一次感知接合部４９０は、第１基準領域における温度を測定するための熱電対として動作可能である。
【0093】
１つの形態において、抵抗発熱体４８２、第１電源ピン４８４、及び第２電源ピン４８６の第１リードワイヤ４９２は、同じ導電性材料で、又は同様のゼーベック特性を有する材料で作られている。従って、第１接合部４８８及び第２接合部４９０によって生じる電圧変化は実質的にゼロであり、コントローラによって決定される温度測定は、一次感知接合部４９０によって生じる電圧変化に基づいている。
【0094】
図１８を参照すると、本開示の一次感知接合部は、ヒータの内面とヒータの外面との間の温度を推定するための熱流束(heat flux)センサの一部として使用することもできる。より詳細には、一形態において、ヒータ５００は、管を通って続く流体（例えば、ガス）を加熱するように動作可能であり、抵抗発熱（すなわち、熱）体５０２（ファントム線(phantom lines)で示されている）、第１電源ピン５０４、及び第２電源ピン５０６を含んでいる。図１８には完全に図示されていないが、抵抗発熱体５０２は、ヒータ５００を通って延びるように構成されており、カバーによって保護されている。第１電源ピン５０４及び第２電源ピン５０６は、ヒータ５００のカバー内に延びて、発熱体５０２の第１端部との第１接合部、及び発熱体５０２の第２端部との第２接合部をそれぞれ形成している。
【0095】
抵抗発熱体５０２は、ヒータとして及び温度センサとして機能するような「２線式」発熱体である。このような２線式機能は、例えば、本願と共通に譲渡され、その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。一般に、２線式システムの場合、発熱体５０２は、高い抵抗温度係数（ＴＣＲ）材料で作られる。コントローラ（図１８には示されていない）は、第１及び第２電源ピン５０４及び５０６と通信しており、電源ピン５０４及び５０６に亘る電圧（すなわち、ｍＶ）変化を測定するように構成される。電圧変化を用いて、コントローラは、抵抗発熱体５０２の平均温度（例えば、約Ｒ１）を計算する。
【0096】
第１電源ピン５０４は、第１リードワイヤ５０８及び第２リードワイヤ５１０を含み、これらは異なる材料（すなわち、異なるゼーベック係数を有する）で作られている。第１リードワイヤ５０８は、発熱体５０２との第２接合部を形成し、第２リードワイヤ５１０は、ヒータ５００（すなわち、発熱体５０２とは異なる面に沿っている）の外面（すなわち、Ｒ２）に沿っている第２基準領域において第１リードワイヤ５０８との一次感知接合部５１２を形成している。したがって、一次感知接合部５１２は、感知接合部５１２によって生じる電圧変化に基づき第２基準領域における温度を測定するために、熱電対として動作可能である。抵抗発熱体５０２、第２電源ピン５０６、及び第１電源ピン５０４の第１リードワイヤ５０８は、同じ材料で作られるか、又は類似のゼーベック特性を有する材料で作られる。
【0097】
一態様において、コントローラは、発熱体５０２の温度測定、一次感知接合部５１２での温度、及びコントローラからヒータ５００に供給される電力に基づいて、ヒータ５００の内面（すなわち、第１基準領域）と外面（第２基準領域）との間の仮想点での温度を推定するように構成される。より具体的には、コントローラは、２線式システムに関して説明したように、電源ピン５０６及び５０４に亘る電圧変化を用いて、第１基準領域における発熱体の平均温度を決定する。コントローラはさらに、一次感知接合部５１２によって生じる電圧変化と、第１及び第２リードワイヤ５０８及び５１０のゼーベック係数とに基づいて、第２基準領域での温度を決定する。２つの測定値、供給されている電力、及びヒータの形状を使用して、コントローラは、ヒータ５００内の所望の位置（例えば、ヒータ内の任意の位置）における第３基準領域での温度を計算してもよい。さらに、ヒータ５００の形状が既知である場合、コントローラは、ヒータ５００の内表面と外表面との間の熱流束を決定するように構成することもできる。熱流束は、例えば、冷たい流体の進入領域の検出、温度設定値の調整、及び／又は他の適切なシステム制御に使用することができる。ヒータ５００はチューブとして図示されているが、ヒータは、他の適切な形状（例えば、平板）で構成されてもよく、依然として本開示の範囲内である。
【0098】
さらに、一態様において、ヒータ５００が通電される前に、一次感知接合部５１２が高ＴＣＲ要素ワイヤ（すなわち、発熱体５０２）と同じ又は実質的に同じ温度であるように、ヒータ５００は実質的に室温である。コントローラは、一次感知接合部５１２を使用して温度を測定し、さらに発熱体５０２の抵抗を測定するように構成される。コントローラは、ヒータ５００の抵抗値を一次感知接合部５１２によって測定された温度と関連付け、この基準値を使用して他の抵抗を温度に変換し、それによって発熱体５０２を較正する。
【0099】
図１９を参照すると、一次感知接合は、表面に沿った温度測定を改善するために様々な好適な方法で構成することができる。例えば、一形態において、一次感知接合部５５０は、異なる材料からなる第１リードワイヤ５５２及び第２リードワイヤ５５４によって形成される。感知接合部５５０は、平面形状（すなわち、平坦）を有し、表面との熱接触を改善し、発熱体から来る熱を拡散させるために、熱伝導性材料（例えば、銅）である熱拡散器５５６によって囲まれる。
【0100】
本開示の一次感知接合部は、熱電対として動作し、ヒータ内の異なる場所、さらにはヒータの外側での温度測定を可能にする。したがって、温度測定は、発熱体の端部に制限されない。さらに、ヒータは、もはや個別の温度センサを必要とせず、それによってヒータの複雑化を低減する。
【0101】
図２０を参照すると、電力制御システム６００と、電力制御システム６００に接続されて制御される複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８と、を含むヒータシステム７００が示されている。電力制御システム６００は、コントローラ６１０と、ワイヤハーネス６１２と、複数のヒータに接続され、そこから延びる複数セットの補助ワイヤ６３２、６３４、６３６とを含んでいる。ワイヤハーネス６１２及び複数セットの補助ワイヤ６３２、６３４、６３６は、コントローラ６１０を複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８に接続する。複数のヒータは、第１ヒータ６０２と、第２ヒータ６０４と、第３ヒータ６０６と、第４ヒータ６０８とを含む。ワイヤハーネス６１２は、複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８の一部又は全部を直列に接続して、異なるモジュール式ヒータアセンブリを形成するため、又は単体のヒータとして、又はそれらの組み合わせとして使用されてもよく、以下により詳細に説明される。任意の数のヒータがワイヤハーネス６１２によって接続されてもよく、ヒータは、本開示の範囲から逸脱することなく任意のタイプのヒータであってもよい。コントローラ６１０は、複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８に電力を供給し、ヒータから送信される温度信号に基づいて複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８の温度を決定し、測定された温度と目標温度とに基づき複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８の温度を制御するように構成される。
【0102】
ワイヤハーネス６１２は、コントローラ６１０を複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８に接続するための複数のコネクタ６１４、６１６、６１８、６２０及び複数の電気ワイヤを含む。一形態において、複数のコネクタ６１４、６１６、６１８、６２０は、広範囲の電力及び信号伝送オプションを可能にするためにピン及びソケットを内蔵し、コネクタと電気ワイヤとの間の接続／取り外しが容易かつ迅速にできるように構造的に設計されている円形プラスチックコネクタ（ＣＰＣ）であってもよい。図２０の例示的な例において、複数のコネクタ６１４、６１６、６１８、６２０の数は、ヒータのそれぞれが対応するコネクタを介して別のヒータ（複数可）又はコントローラ６１０に接続されるように、複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８の数と同じである。
【0103】
図２０の例示的な例において、複数の電気ワイヤは、主電源ワイヤ６２２と、主電源戻しワイヤ６２４と、複数の接続ワイヤ６２６、６２８、６３０と、を含む。主電源ワイヤ６２２及び主電源戻しワイヤ６２４は、それぞれ、複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８に電流を流すためのコントローラ６１０に直接接続されている。複数の接続ワイヤは、コネクタ６１４、６１６、６１８、６２０のうちの１つをコネクタ６１４、６１６、６１８、６２０のうちの別の１つに接続するための第１接続ワイヤ６２６、第２接続ワイヤ６２８、及び第３接続ワイヤ６３０を含んでいる。複数セットの補助ワイヤは、コネクタ６１４、６１６、６１８、６２０と複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８との間に配置される。３つの（３）接続ワイヤ及び４つの（４）ヒータは単に例示的なものであり、本明細書における図示及び説明は、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が理解されるべきである。また、本開示の範囲から逸脱することなく、複数セットの補助ワイヤは、代替的に導電性ピンの形態に構成されてもよいことが理解される。
【0104】
図２１Ａを参照すると、対応するヒータのための補助ワイヤの各セットは、３つのワイヤを含み、３つのワイヤのうちの２つは、異なる材料で作られ、熱電対接合部６３５を形成するように接合され、それはまたヒータ６０２の抵抗発熱体６３７の端部に接合される。より具体的には、各セットの補助ワイヤは、温度感知ワイヤ６３２、補助電源ワイヤ６３４、及び補助電源戻しワイヤ６３６を含む。温度感知ワイヤ６３２は第１導電性材料（破線で示す）で作られており、一方、補助電源ワイヤ６３４及び補助電源戻しワイヤ６３６は第１導電性材料とは異なる第２導電性材料（実線で示す）で作られている。
【0105】
温度感知ワイヤ６３２（第１導電性材料製）は、補助電源ワイヤ６３４及び補助電源戻しワイヤ６３６の一方（第２導電性材料製）に接合されて、それらの間に熱電対接合部６３５を形成している。図２１Ａに示すように、各セットの補助電ワイヤの温度感知ワイヤ６３２は、補助電源ワイヤ６３４に接合され、抵抗発熱体６３７の一対の端子部のうちの１つに接合されて、それらの間に熱電対接合部６３５を形成している。補助電源戻しワイヤ６３６は、抵抗発熱体６３７の端子部のうちの他方に接続されている。このように、電流は、温度感知ワイヤ６３２から、抵抗発熱体６３７を経て、補助電源戻しワイヤ６３６に流れる。なお、３本の電ワイヤは、ヒータの抵抗発熱体６３７の端子部に固定されてヒータの一部となるようにしてもよい。
【0106】
３本のワイヤが各ヒータから延び、対応するコネクタに接続されているが、３本のワイヤのうち２本だけが電流を運ぶために使用され、３本のワイヤの残りの１本は、ヒータ動作の各モード中にバイパスされる。３本のワイヤのうちのどのワイヤがバイパスされるかは、ヒータがワイヤハーネスによって、特に、第１コネクタ部分と第２コネクタ部分とを含むコネクタ６１４、６１６、６１８、６２０のそれぞれによってどのように接続されるかに依存する。例えば、図２１Ａに示すように、コネクタ６１４は、第１コネクタ部分６１４ａ及び第２コネクタ部分６１４ｂを含む。３本のワイヤの全てが特定のコネクタの第１コネクタ部に接続されるが、特定のコネクタの第２コネクタ部は、３本のワイヤのうちの２本のみを、接続ワイヤ（複数可）、主電源ワイヤ、又は主電源戻しワイヤを介して他のコネクタの第２コネクタ部又はコントローラ６１０へ接続する。図２０と関連して図２１Ａに示すように、第１ヒータ６０２のための温度感知ワイヤ６３２及び補助電源戻しワイヤ６３６は、電流を運ぶために使用され、補助電源ワイヤ６３４はバイパスされる。図２０に明示するように、他のヒータ６０４、６０６、６０８のための補助電源ワイヤ６３４及び補助電源戻しワイヤ６３６は、電流を運ぶために使用され、温度感知ワイヤ６３２はバイパスされる。第１ヒータ６０２に設けられた熱電対接合部６３５は第１ヒータの温度を測定し、第１ヒータ６０２用の温度感知ワイヤ６３２と補助電源戻しワイヤ６３６はヒータの温度に関する信号をコントローラ６１０に送信する。
【0107】
一例として、第１導電性材料は、コンスタンタンなどの銅－ニッケル合金であってもよく、第２導電性材料は、Ｃｈｒｏｍｅｌ（登録商標）などのニッケル－クロム合金であってもよい。温度感知目的の熱電対接合を形成するのに適した第１及び第２導電性材料の任意の組み合わせが、本開示の範囲から逸脱することなく使用され得る。
【0108】
図２１Ｂを参照すると、コネクタ６１４、６１６、６１８、６２０の各々は、第１コネクタ部分と、嵌合する第２コネクタ部分（これは、例えば、ソケット及びプラグアセンブリであってもよい）とを含んでもよい。例えば、コネクタ６１４は、第１コネクタ部分６１４ａ及び第２コネクタ部分６１４ｂを含んでもよい。ヒータ６０２及び対応する１セットの補助ワイヤ（すなわち、温度感知ワイヤ６３２、補助電源ワイヤ６３４、及び補助電源戻しワイヤ６３６）は、第１コネクタ部分６１４ａに取り付けられて、モジュラーヒータユニット６０３を形成する。モジュラーヒータユニット６０３は、嵌合するコネクタ部品及び適切な接続ワイヤを使用して様々な配線接続を実現することにより、別のモジュラーヒータユニット又はコントローラ６１０などの他の電気部品に容易に接続することができ、そのすべての変形は本開示の範囲に属するものとして解釈されるべきである。
【0109】
対応するヒータから延びる補助ワイヤのセットは、ヒータをヒータ及び温度センサの両方として使用することを可能にする３線機構を構成する。図２０の第１モジュール式ヒータアセンブリにおいて、第２、第３及び第４のヒータ６０４、６０６、６０８は、第２、第３及び第４のヒータが所望の熱出力を生成するためにヒータとしてのみ使用されるように、ワイヤハーネス６１２によって接続される。第２、第３、第４ヒータ６０４、６０６、６０８において、補助電源ワイヤ６３４及び補助電源戻しワイヤ６３６が選択的に用いられて電気回路の一部を構成し、一方、温度感知ワイヤ６３２はバイパスされる。温度感知ワイヤ６３２と補助電源ワイヤ６３４を選択的に用いて電気回路の一部を形成し、補助電源ワイヤ６３４をバイパスすることにより、第１ヒータ６０２は、ヒータと温度センサの両方として使用される。温度感知モード時、第１ヒータ６０２上の熱電対接合部６３５は、ヒータの温度を測定するために使用され、温度感知ワイヤ６３２と第１ヒータ用補助電源帰還ワイヤ６３６及び電気回路の他のワイヤは、温度信号をコントローラ６１０に伝達するために使用される。
【0110】
図２２を参照すると、図２０の電力制御システム６００及び複数のヒータを含むヒータシステム７００の電気回路を示す電気図が示されている。複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８は、この順序で直列に接続され、第１モジュール式ヒータアセンブリを形成している。主電源ワイヤ６２２は、破線で示すように、温度感知ワイヤ６３２と同じ第１導電性材料で作られている。主電源戻しワイヤ６２４及び接続ワイヤ６２６、６２８、６３０は、実線で示すように、補助電源ワイヤ６３４及び補助電源戻しワイヤ６３６と同じ第２導電性材料で作られている。一例として、第１導電性材料は、コンスタンタンであり、第２導電性材料は、Ｃｈｒｏｍｅｌ（登録商標）であってもよい。
【0111】
制御システム６００が電力モードにあるとき、電力は、コントローラ６１０のＣＨ２＋から、主電源ワイヤ６２２、第１ヒータ６０２の温度感知ワイヤ６３２及び補助電源戻しワイヤ６３６、第２ヒータ６０４の接続ワイヤ６２６、補助電源ワイヤ６３４と補助電源戻しワイヤ６３６と、第３ヒータ６０６の接続ワイヤ６２８、補助電源ワイヤ６３４及び補助電源戻しワイヤ６３６と、第４ヒータ６０８の接続ワイヤ６３０、補助電源ワイヤ６３４及び補助電源戻しワイヤ６３６とを介して供給される。電流は、主電源戻しワイヤ６２４を介して制御装置６１０のＣＨ２－に戻る。
【0112】
制御システム６００が温度感知モードの場合、電流経路は電力供給モードの場合と同じである。第１ヒータ６０２の熱電対接合部６３５は、第１ヒータ６０２の温度を測定するために使用される。第１ヒータ６０２の温度は、第１、第２、第３及び第４ヒータが直列に接続されているため、第１モジュラーヒータアセンブリの温度でもある。温度測定に関する信号は、第１ヒータ６０２の温度感知ワイヤ６３２及び補助電源戻しワイヤ６３６と、回路を形成する他のワイヤとを介してコントローラ６１０に伝送される。
【0113】
第１モジュラーヒータアセンブリの熱電対接合部６３５のうちの１つだけが、温度感知に使用される。第１モジュラーヒータアセンブリにおいて、主電源ワイヤ６２２によってコントローラ６１０に直接接続される第１ヒータ６０２の熱電対接合部６３５は、温度感知のために使用される。主電源ワイヤ６２２は、温度感知ワイヤ６３２と同じ第１導電性材料で作られており、第１モジュラーヒータアセンブリにおける温度感知ワイヤの延長とみなすことができる。
【0114】
図２３を参照すると、電力制御システム６００と、電力制御システム６００に接続されて制御される複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８を含むヒータシステム７０２が示されている。電力制御システム６００は、第２直列接続である複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８を経由するワイヤハーネス６１２'を含む。以下において、同様の要素には同様の参照数字を付し、明確化のためにその説明を省略する。
【0115】
この配線接続において、第２ヒータ６０４、第１ヒータ６０２、第３ヒータ６０６、及び第４ヒータ６０８は、この順序で直列接続されて第２モジュールヒータアセンブリを形成し、電力は最初に第２ヒータ６０４に供給される。この配線接続において、第２ヒータ用温度感知ワイヤ６３２と補助電源戻しワイヤ６３６とを選択的に用いて電気回路の一部を構成することにより、第２ヒータ６０４のみがヒータと温度センサとの両方に使用される。他のヒータ６０２、６０６、６０８は、補助電源ワイヤ６３４と補助電源戻しワイヤ６３６を選択的に用いて回路の一部を形成し、温度感知ワイヤをバイパスすることにより、ヒータの機能のみを果たすように使用される。第２ヒータ６０４の熱電対接合部６３５のみが、第２モジュラーヒータアセンブリの温度感知のために使用される。図２０の第１モジュラーヒータアセンブリと同様に、主電源ワイヤ６２２及び温度感知ワイヤ６３２は、第１導電性材料（例えばコンスタンタン）で作られ、残りのワイヤは、第２導電性材料（例えばＣｈｒｏｍｅｌ（登録商標））で作られる。主電源ワイヤ６２２は、温度感知目的のために、第２ヒータ６０４のための温度感知ワイヤ６３２の延長と考えることができる。
【0116】
図２４を参照すると、電力制御システム６００と、電力制御システム６００に接続されて制御される複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８を含むヒータシステム７０４が示されている。電力制御システム６００は、第３直列接続で複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８を経由するワイヤハーネス６１２”を含む。この配線接続において、第３ヒータ６０６、第２ヒータ６０４、第１ヒータ６０２、及び第４ヒータ６０８がこの順序で直列接続されて第３モジュラーヒータアセンブリを形成し、最初に第３ヒータ６０６に電力が供給される。この配線接続において、第３ヒータ６０６のみがヒータと温度センサの両方の機能を果たし、第３ヒータ６０６の熱電対接合部６３５が温度感知に使用される。他のヒータ６０２、６０４、６０８は、これらのヒータに関連する温度感知ワイヤ６３２をバイパスして、ヒータとしてのみ使用される。同様に、主電源ワイヤ６２２及び温度感知ワイヤ６３２は、第１導電性材料（例えばコンスタンタン）で作られ、残りのワイヤは第２導電性材料（例えばＣｈｒｏｍｅｌ（登録商標））で作られる。主電源ワイヤ６２２は、温度感知用の第３ヒータ６０６の温度感知ワイヤ６３２の延長ワイヤと考えることができる。
【0117】
図２５及び図２６を参照すると、電力制御システム６００'と、電力制御システム６００に接続されて制御される複数のヒータ６０２、６０４、６０６、６０８を含むヒータシステム７０６が示されている。電力制御システム６００'は、ワイヤハーネス７２０を含み、これはヒータの１つ（すなわち、第４のヒータ６０８）を独立したヒータとして配線し、ヒータの残りのもの（すなわち、第１、第２及び第３ヒータ６０２、６０４、６０６）を直列接続するために、２セットの主電源ワイヤ６２２及び主電源戻しワイヤ６２４を含んでいる。
【0118】
第１セットの主電源及び戻しワイヤは、第１ヒータ６０２、第２ヒータ６０４、第３ヒータ６０６をこの順序で直列接続して第４モジュールヒータアセンブリを形成し、電力はコントローラ６１０から第１ヒータ６０２に先に供給される。第２セットの主電源ワイヤと戻りワイヤは、第４ヒータ６０８が独立したヒータとなるように、第４ヒータ６０８をコントローラ６１０に直接接続する。第４のヒータ６０８は、第４モジュラーヒータアセンブリから独立して制御される。
【0119】
この第４モジュラーヒータアセンブリにおいて、第１ヒータ６０２のみがヒータと温度センサの両方として使用され、第１ヒータ６０２の熱電対接合部６３５が温度感知に使用される。また、単体のヒータである第４ヒータもヒータと温度センサの両方として機能し、第４ヒータの熱電対接合部６３５は第４ヒータ６０８の温度測定にも使用される。
【0120】
同様に、２つの主電源配線６２２及び温度感知配線６３２は、第１導電性材料（例えばコンスタンタン）で作られ、残りの配線は、第２導電性材料（例えばＣｈｒｏｍｅｌ（登録商標））で作られる。
【0121】
図２７を参照すると、電力制御システム６００”と、電力制御システム６００”に接続され制御される複数のヒータ６５０、６５２、６５４、６５６とを含むヒータシステム７０８が示されている。電力制御システム６００”は、複数のヒータ６５０、６５２、６５４、６５６に取り付けられた複数セットの補助ワイヤ６３２'、６３４'、６３６'、６６０、６６２と、複数セットの補助ワイヤをコントローラ６１０に接続するためのワイヤハーネス７２２と、を含んでいる。ワイヤハーネス７２２は、ヒータのうちの１つ（例えば、第４ヒータ６５６）を単体のヒータとして配線し、ヒータの残りのもの（すなわち、第１、第２、第３ヒータ６５０、６５２、６５４）を直列接続するために、２セットの主電源ワイヤ６２２及び主電源戻しワイヤ６２４を含んでいる。第１ヒータ６５０、第２ヒータ６５２、及び第３ヒータ６５４は、この順序で直列接続されて第５モジュラーヒータアセンブリを形成している。
【0122】
補助ワイヤの各セットは、対応するヒータに取り付けられ、温度感知ワイヤ６３２'、補助電源ワイヤ６３４'、補助電源戻しワイヤ６３６'、第１ルーティングワイヤ６６０、及び第２ルーティングワイヤ６６２を含む５本のワイヤを含んでいる。温度感知ワイヤ６３２'、補助電源ワイヤ６３４'及び補助電源戻しワイヤ６３６'の構造及び機能は、温度感知ワイヤ６３２、補助電源ワイヤ６３４及び補助電源戻しワイヤ６３６と同じであるため、本明細書では分かりやすくするためにその詳しい説明を省略する。各セットの第１配線ワイヤ６６０と第２配線ワイヤ６６２は、互いに接続されており、第１ヒータ、第２ヒータ、第３ヒータを所望の順序で接続するのに役立つように使用される。５本のワイヤの各セットにおいて、４本の補助電ワイヤのみがヒータ動作の各モードで使用され、各セットにおいて５本の電ワイヤのうち１本はバイパスされる。
【0123】
第１セットの主電源ワイヤ６２２と主電源戻しワイヤ６２４は、第５モジュラーヒータアセンブリに接続されている。第５モジュラーヒータアセンブリにおいて、第３ヒータ６５４は、熱電対接合部６３５と温度感知ワイヤ６３２が温度感知に使用されるマスター制御ヒータである。第３ヒータ６５４は、第３ヒータ６５４の温度感知電ワイヤ６３２'を選択的に使用して電気回路の一部を形成することにより、ヒータと温度センサの両方として機能する。第１及び第２ヒータ６５０、６５２の温度感知ワイヤ６３２は、バイパスされ、第１及び第２ヒータはヒータの機能のみを実行する。第２セットの主電源ワイヤ６２２と主電源戻しワイヤ６２４は、１つのヒータ、すなわち第４ヒータ６５６のみをコントローラ６１０に接続する。また、第４ヒータ６５６の熱電対接合部６３５と温度感知ワイヤ６３２は、第４ヒータ６５６の温度を測定するために使用される。
【0124】
第１乃至第４モジュラーヒータアセンブリのワイヤハーネス６１２、６１２'、６１２”、７２０とは異なり、本実施形態のワイヤハーネス７２２は、複数のヒータ６５０、６５２、６５４、６５６に対応する複数セットのコネクタ６１４、６１４'、６１６、６１６'、６１８、６１８'、６２０、６２０'を含んでいる。各ヒータは、一対のコネクタに接続されている。さらに、温度感知ワイヤは、ヒータから延びる各セットの補助電ワイヤにおいて、補助電源ワイヤではなく、補助電源戻しワイヤに取り付けられている。したがって、熱電対接合部は、１セットの補助電ワイヤそれぞれにおける補助電源戻しワイヤ６３６'と温度感知ワイヤ６３２'との間に形成されている。温度感知ワイヤ６３２'と主電源戻しワイヤ６３６'は、第１導電性材料（例えば、コンスタンタン）で作られ、残りのワイヤは第２導電性材料（例えば、Ｃｈｒｏｍｅｌ（登録商標））で作られる。主電源戻しワイヤ６３６'は、温度感知目的のために、温度感知ワイヤ６３２'の延長とみなされる。
【0125】
図２８を参照すると、電力制御システム６００”’と、電力制御システム６００”’に接続されて制御される複数のヒータ６５０、６５２、６５４、６５６を含むヒータシステム７１０が示されている。電力制御システム６００”’は、ワイヤハーネス７２０を含み、これはヒータのうちの１つ（すなわち、第４のヒータ６５６）を独立したヒータとして経由し、ヒータの残りのもの（すなわち、第１、第２及び第３ヒータ６５０、６５２、６５４）を直列接続するために、２セットの主電源ワイヤ６２２と主電源戻しワイヤ６２４を含んでいる。第１、第２及び第３ヒータ６５０、６５２、６５４は、この順序で直列接続され、第６モジュラーヒータアセンブリを形成する。第６モジュラーヒータアセンブリにおいて、第２ヒータ６５２は、その熱電対接合部６３５と温度感知ワイヤ６３２'が温度測定と温度信号伝送に使用されるマスターコントロールヒータである。マスターコントロールヒータは、第６モジュラーヒータアセンブリの中央に配置される。第１セットの主電源ワイヤ６２２及び主電源戻しワイヤ６２４は、第６モジュラーヒータアセンブリに接続される。第２セットの主電源ワイヤ６２２と主電源戻しワイヤ６２４は、第４のヒータ６５６のみが独立したヒータとなるように、コントローラ６１０に接続される。
【0126】
３つのコネクタと６つの補助ワイヤが、第２ヒータ６５２とコントローラ６１０との接続、第１ヒータ６５０との接続、及び第３ヒータ６５４との接続に使用される。第１ヒータ６５０及び第３ヒータ６５４のそれぞれを他のヒータに接続するために、２つのコネクタ及び５つの補助ワイヤが使用される。第４のヒータ６５６とコントローラ６１０とを接続するため、２つのコネクタと５つの補助ワイヤとが使用される。第１ヒータ６５０、第３ヒータ６５４及び第４ヒータ６５６のための補助ワイヤの各セットは、図２７のものと同様に、温度感知ワイヤ６３２'、補助電源ワイヤ６３４'、補助電源戻しワイヤ６３６'、第１ルーティングワイヤ６６０、及び第２ルーティングワイヤ６６２を含む５つのワイヤを含んでいる。しかし、主制御ヒータとして使用される第２ヒータ６５２のための補助ワイヤのセットは、６つのワイヤを含んでいる。この６つのワイヤは、温度感知ワイヤ６３２'、補助電源ワイヤ６３４'、及び４つのルーティングワイヤ６６４を含む。６本の配線の全ては、各ヒータ動作モードにおいて使用される。
【0127】
本実施の形態において、第２ヒータ６５２用の熱電対接合部６３５は、温度感知ワイヤ６３２'と抵抗発熱体６３７の間に形成されている。第１及び第３ヒータ６５０，６５４用の熱電対接合部６３５は、温度感知ワイヤ６３２'、補助電源ワイヤ６３４'、及び抵抗発熱体６３７の間に形成される。第４ヒータ６５６用の熱電対接合部６３５は、温度感知ワイヤ６３２'、補助電源戻しワイヤ６３６'、及び抵抗発熱体６３７の間に形成される。温度感知ワイヤ６３２'と２本の主電源戻しワイヤ６２４は、全て第１導電性材料（材料Ａ、例えばコンスタンタン）で作られており、残りのワイヤ（２本の主電源ワイヤ６２２、同一又は隣接するコネクタに接続する接続ワイヤ６４０、補助電源ワイヤ６３４'、補助電源戻しワイヤ６３６'、及びルーティングワイヤ６６０、６６２を含む）は第２導電性材料（材料Ｂ、例えばＣｈｒｏｍｅｌ（登録商標））で作られている。
【0128】
要約すると、本開示の教示に従って構築された電力制御システム６００、６００'、６００”、又は６００”’は、様々な配線接続を実現するためにコネクタを介して様々なワイヤを配線することができるワイヤハーネス６１２、６１２'、６１２”、７２０、７２２、又は７２４を含んでいる。複数のヒータの一部又は全部を異なる順序で直列に接続し、他のヒータを独立したヒータとして配線し、他のヒータから独立して制御することができる。いずれの形態にも示されていないが、ワイヤハーネスは、複数のヒータに対応する複数セットの主電源ワイヤ及び主電源戻しワイヤを含んでもよいことが理解される。主電源ワイヤ及び主電源戻しワイヤの各セットは、各ヒータが独立したヒータとなり、独立して制御されるように、１つのヒータのみをコントローラに接続する。
【0129】
さらに、電力制御システムは、複数のコネクタとヒータとの間に配置された複数セットの補助ワイヤを含む。補助ワイヤは、ヒータとコネクタの隣接するコネクタ部（オス部でもメス部でもよい）とに常時取り付けられ、複数のモジュラーヒータユニットを形成してもよい。複数のモジュラーヒータユニットは、コネクタ部と他のコネクタ部とを適切な配線を介して接続することにより、任意の順序で容易に直列接続したり、独立したヒータとして接続したりすることができる。したがって、ワイヤハーネスは、複数のヒータのモジュール性を向上させる。
【0130】
さらに、いくつかの形態において、複数の補助ワイヤのセットの各々は、温度感知ワイヤ、補助電源ワイヤ、及び補助電源戻りワイヤを含む３本のワイヤを含む。３本のワイヤのうちの２本は、熱電対接合部を形成するために接合される。接合された２本の電ワイヤのうち１本は、電気回路において関連するヒータをヒータとしてのみ使用するか、ヒータと温度センサの両方として使用するかによって、電気回路の一部を構成するように選択される。各ヒータから延びる３本のワイヤ機構により、各ヒータがヒータと温度センサの両方として選択的に機能するため、ヒータシステムにおいて追加の温度センサを使用する必要がなく、よりシンプルな設計のヒータシステムを提供することができる。
【0131】
他の形態において、補助ワイヤのセットは、５本のワイヤ又は６本のワイヤを含んでもよい。温度感知ワイヤ、補助電源ワイヤ、及び補助電源戻しワイヤに加えて、これらのヒータを異なる順序で接続し、ヒータのいずれか１つをヒータと温度センサの両方として使用するマスター制御ヒータとして使用するために、ルーティングオプションを増やすために追加のルーティングワイヤが各セットの補助ワイヤに含まれてもよい。
【0132】
図において、矢じりで示される矢印の方向は、一般に、図に関心のある情報（データ又は命令など）の流れを示すものである。例えば、要素Ａと要素Ｂが様々な情報を交換するが、要素Ａから要素Ｂに送信される情報が図示に関連している場合、矢印は要素Ａから要素Ｂを指すことがある。この一方向の矢印は、要素Ｂから要素Ａに他の情報が送信されないことを意味するものではない。さらに、要素Ａから要素Ｂに送信される情報に対して、要素Ｂは要素Ａに情報の要求又は受信確認を送信することができる。
【0133】
本願において、「モジュール」及び／又は「コントローラ」という用語は、その一部であるか、又は含むことができ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、デジタル、アナログ、又はアナログ／デジタルの混合ディスクリート回路、デジタル、アナログ、又はアナログ／デジタルの混合集積回路、組合せ論理回路、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、コードを実行するプロセッサ回路（共有、専用、又はグループ）、プロセッサ回路が実行するコードを格納するメモリ回路（共有、専用、又はグループ）、説明した機能をもたらす他の適切なハードウェア部品、又はシステムオンチップのように上記の一部又はすべての組み合わせのうち、いずれかを指すか、その一部であるか、又はそれらを含むことができる。
【0134】
メモリという用語は、コンピュータ読取り可能媒体という用語のサブセットである。本明細書で使用されるように、コンピュータ読取り可能媒体という用語は、媒体（搬送波上など）を伝搬する一過性の電気信号又は電磁信号を包含しない；したがって、コンピュータ読取り可能媒体という用語は、有形かつ非一過性と考えられる場合がある。非一過性で有形のコンピュータ読取り可能媒体の非限定的な例は、不揮発性メモリ回路（フラッシュメモリ回路、消去可能プログラマブル読み取り専用メモリ回路、又はマスク読み取り専用回路など）、揮発性メモリ回路（静的ランダムアクセスメモリ回路又は動的ランダムアクセスメモリ回路など）、磁気ストレージ媒体（アナログ又はデジタル磁気テープ又はハードディスクドライブなど）及び光ストレージ媒体（ＣＤ、ＤＶＤ又はＢｌｕ－ｒａｙ（登録商標）Ｄｉｓｃなど）である。
【0135】
本願で説明する装置及び方法は、コンピュータプログラムに具現化された１つ以上の特定の機能を実行するように汎用コンピュータを構成することによって作成された特殊目的コンピュータによって部分的又は完全に実施され得る。上述した機能ブロック、フローチャート構成要素、及び他の要素は、ソフトウェア仕様として機能し、熟練技術者又はプログラマーの日常作業によってコンピュータプログラムに変換され得る。
【0136】
本明細書で特に明示しない限り、機械的／熱的特性、組成割合、寸法及び／又は公差、又は他の特性を示す全ての数値は、本開示の範囲を説明する際に「約」又は「およそ」という言葉によって修正されるものとして理解されるものである。この修正は、工業的慣行；材料、製造、及び組立の公差；並びに試験能力を含む様々な理由で望まれる。
【0137】
本明細書で使用されるように、Ａ、Ｂ、及びＣのうちの少なくとも１つというフレーズは、非排他的論理和を用いた論理（Ａ ＯＲ Ｂ ＯＲ Ｃ）を意味すると解釈されるべきで、”Ａのうちの少なくとも１つ、Ｂのうちの少なくとも１つ、及びＣのうちの少なくとも１つ”という意味に解釈されるべきではない。
【0138】
本開示の説明は、本質的に単なる例示であり、したがって、本開示の実質から逸脱しない変形は、本開示の範囲内にあることが意図される。そのような変形は、本開示の精神及び範囲から逸脱するものとはみなされない。
以下に、本願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
複数のヒータと、
前記複数のヒータに電力を供給するためのコントローラと、
前記複数のヒータから延びる複数セットの補助ワイヤと、
前記複数セットの補助ワイヤを前記コントローラに接続するためのワイヤハーネスと、
を具備し、
補助ワイヤの各セットは少なくとも３つのワイヤを含み、３つのワイヤのうちの２つは異なる材料で作られて熱電対接合を形成するように接合され、複数のヒータの各々がヒータと温度センサの両方として機能するように動作可能であるヒータシステム。
［２］
前記少なくとも３つのワイヤのうちの１つは、第１導電性材料で作られ、前記ワイヤの残りのものは、第２導電性材料で作られている［１］に記載のヒータシステム。
［３］
前記第１導電性材料は、銅－ニッケル合金であり、前記第２導電性材料は、ニッケル－クロム合金である［２］に記載のヒータシステム。
［４］
前記複数セットの補助ワイヤは、それぞれ温度感知ワイヤ、補助電源ワイヤ、及び補助電源戻しワイヤを含み、各セットの補助ワイヤにおいて、前記温度感知ワイヤは、前記補助電源ワイヤ及び前記補助電源戻しワイヤの一方に接合されて熱電対接合部を形成する［１］に記載のヒータシステム。
［５］
前記熱電対接合部は、各ヒータの抵抗発熱体の端部に接合されている［４］に記載のヒータシステム。
［６］
前記ワイヤハーネスは、前記コントローラに直接接続された主電源ワイヤと主電源戻しワイヤとをさらに含み、前記主電源ワイヤ及び前記主電源戻しワイヤの一方は、前記複数セットの補助ワイヤの前記温度感知ワイヤと同じ材料で作られている［４］に記載のヒータシステム。
［７］
前記複数セットの補助ワイヤに直接接続された複数のコネクタをさらに具備する［１］に記載のヒータシステム。
［８］
前記ワイヤハーネスは、主電源ワイヤ及び主電源戻しワイヤをさらに含み、前記主電源ワイヤと前記主電源戻しワイヤは、ヒータの１つを独立したヒータとしてルート決めするため、同一コネクタに選択的に接続される［７］に記載のヒータシステム。
［９］
前記ワイヤハーネスは、主電源ワイヤと主電源戻しワイヤとをさらに含み、前記主電源ワイヤと前記主電源戻しワイヤとは、前記ヒータの少なくとも幾つかを直列に接続するように異なるコネクタに選択的に接続される［７］に記載のヒータシステム。
［１０］
少なくとも１つのヒータを制御する電力制御システムであって、
コントローラと、
前記コントローラに直接接続された主電源ワイヤ及び主電源戻しワイヤと、
前記少なくとも１つのヒータを前記主電源ワイヤ及び前記主電源戻しワイヤに接続する第１ワイヤ及び第２ワイヤと、
とを具備し、
前記主電源ワイヤと前記第１ワイヤは接続され、第１導電性材料で作られ、前記主電源ワイヤと前記第２ワイヤは接続され、前記第１導電性材料とは異なる第２導電性材料で作られている
電力制御システム。
［１１］
前記第１導電性材料は、銅－ニッケル合金であり、前記第２導電性材料は、ニッケル－クロム合金である［１０］に記載の電力制御システム。
［１２］
前記主電源ワイヤ及び前記主電源戻しワイヤを前記少なくとも１つのヒータに接続するための少なくとも１つのコネクタをさらに具備する［１０］に記載の電力制御システム。
［１３］
複数の主電源ワイヤと、複数の主電源戻しワイヤと、複数のヒータに対応する複数のコネクタとを含むワイヤハーネスをさらに具備し、前記ワイヤハーネスは、前記複数のヒータが直列接続又は独立したヒータとして接続されるようにコントローラを複数のヒータに接続する［１０］に記載の電力制御システム。
［１４］
前記ワイヤハーネスは、前記複数のヒータが異なる順序で直列接続されるように前記複数のコネクタを接続するための複数の接続ワイヤをさらに含む、［１３］に記載の電力制御システム。
［１５］
ヒータと、
前記ヒータから延びる少なくとも３つのワイヤのセットと、
を具備し、
前記少なくとも３つのワイヤのうちの２つは、異なる材料で作られており、熱電対接合部を形成するために接合される
モジュラーヒータユニット。
［１６］
前記少なくとも３つのワイヤは、第１導電性材料で作られた温度感知ワイヤと、前記第１導電性材料とは異なる第２導電性材料で作られた補助電源ワイヤ及び補助電源戻しワイヤとを含み、前記温度感知ワイヤは、前記補助電源ワイヤと前記補助電源戻しワイヤのうちの一方に接合されている、［１５］に記載のモジュラーヒータユニット。
［１７］
前記少なくとも３つのワイヤのセットに接続されるコネクタ部をさらに具備し、前記コネクタ部は、他のコネクタ部に直接又は接続ワイヤを介して接続されるように構成される［１６］に記載のモジュラーヒータユニット。
［１８］
前記少なくとも３つのワイヤのセットのうちの２つだけが、電気回路の一部を形成するために別の電気部品に接続される［１６］に記載のモジュラーヒータユニット。
［１９］
前記第１導電性材料は、銅－ニッケル合金であり、前記第２導電性材料はニッケル－クロム合金である［１６］に記載のモジュラーヒータユニット。
［２０］
前記ヒータは抵抗発熱体を含み、前記熱電対接合部は、前記抵抗発熱体の端部に接合されている［１５］に記載のモジュラーヒータユニット。
以下に、本願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
複数のヒータと、
前記複数のヒータに電力を供給するためのコントローラと、
前記複数のヒータから延びる複数セットの補助ワイヤと、
前記複数セットの補助ワイヤを前記コントローラに接続するためのワイヤハーネスと、
を具備し、
補助ワイヤの各セットは少なくとも３つのワイヤを含み、３つのワイヤのうちの２つは異なる材料で作られて熱電対接合を形成するように接合され、複数のヒータの各々がヒータと温度センサの両方として機能するように動作可能であるヒータシステム。
［２］
前記少なくとも３つのワイヤのうちの１つは、第１導電性材料で作られ、前記ワイヤの残りのものは、第２導電性材料で作られている［１］に記載のヒータシステム。
［３］
前記第１導電性材料は、銅－ニッケル合金であり、前記第２導電性材料は、ニッケル－クロム合金である［２］に記載のヒータシステム。
［４］
前記複数セットの補助ワイヤは、それぞれ温度感知ワイヤ、補助電源ワイヤ、及び補助電源戻しワイヤを含み、各セットの補助ワイヤにおいて、前記温度感知ワイヤは、前記補助電源ワイヤ及び前記補助電源戻しワイヤの一方に接合されて熱電対接合部を形成する［１］に記載のヒータシステム。
［５］
前記熱電対接合部は、各ヒータの抵抗発熱体の端部に接合されている［４］に記載のヒータシステム。
［６］
前記ワイヤハーネスは、前記コントローラに直接接続された主電源ワイヤと主電源戻しワイヤとをさらに含み、前記主電源ワイヤ及び前記主電源戻しワイヤの一方は、前記複数セットの補助ワイヤの前記温度感知ワイヤと同じ材料で作られている［４］に記載のヒータシステム。
［７］
前記複数セットの補助ワイヤに直接接続された複数のコネクタをさらに具備する［１］に記載のヒータシステム。
［８］
前記ワイヤハーネスは、主電源ワイヤ及び主電源戻しワイヤをさらに含み、前記主電源ワイヤと前記主電源戻しワイヤは、ヒータの１つを独立したヒータとしてルート決めするため、同一コネクタに選択的に接続される［７］に記載のヒータシステム。
［９］
前記ワイヤハーネスは、主電源ワイヤと主電源戻しワイヤとをさらに含み、前記主電源ワイヤと前記主電源戻しワイヤとは、前記ヒータの少なくとも幾つかを直列に接続するように異なるコネクタに選択的に接続される［７］に記載のヒータシステム。
［１０］
少なくとも１つのヒータを制御する電力制御システムであって、
コントローラと、
前記コントローラに直接接続された主電源ワイヤ及び主電源戻しワイヤと、
前記少なくとも１つのヒータを前記主電源ワイヤ及び前記主電源戻しワイヤに接続する第１ワイヤ及び第２ワイヤと、
とを具備し、
前記主電源ワイヤと前記第１ワイヤは接続され、第１導電性材料で作られ、前記主電源ワイヤと前記第２ワイヤは接続され、前記第１導電性材料とは異なる第２導電性材料で作られている
電力制御システム。
［１１］
前記第１導電性材料は、銅－ニッケル合金であり、前記第２導電性材料は、ニッケル－クロム合金である［１０］に記載の電力制御システム。
［１２］
前記主電源ワイヤ及び前記主電源戻しワイヤを前記少なくとも１つのヒータに接続するための少なくとも１つのコネクタをさらに具備する［１０］に記載の電力制御システム。
［１３］
複数の主電源ワイヤと、複数の主電源戻しワイヤと、複数のヒータに対応する複数のコネクタとを含むワイヤハーネスをさらに具備し、前記ワイヤハーネスは、前記複数のヒータが直列接続又は独立したヒータとして接続されるようにコントローラを複数のヒータに接続する［１０］に記載の電力制御システム。
［１４］
前記ワイヤハーネスは、前記複数のヒータが異なる順序で直列接続されるように前記複数のコネクタを接続するための複数の接続ワイヤをさらに含む、［１３］に記載の電力制御システム。
［１５］
ヒータと、
前記ヒータから延びる少なくとも３つのワイヤのセットと、
を具備し、
前記少なくとも３つのワイヤのうちの２つは、異なる材料で作られており、熱電対接合部を形成するために接合される
モジュラーヒータユニット。
［１６］
前記少なくとも３つのワイヤは、第１導電性材料で作られた温度感知ワイヤと、前記第１導電性材料とは異なる第２導電性材料で作られた補助電源ワイヤ及び補助電源戻しワイヤとを含み、前記温度感知ワイヤは、前記補助電源ワイヤと前記補助電源戻しワイヤのうちの一方に接合されている、［１５］に記載のモジュラーヒータユニット。
［１７］
前記少なくとも３つのワイヤのセットに接続されるコネクタ部をさらに具備し、前記コネクタ部は、他のコネクタ部に直接又は接続ワイヤを介して接続されるように構成される［１６］に記載のモジュラーヒータユニット。
［１８］
前記少なくとも３つのワイヤのセットのうちの２つだけが、電気回路の一部を形成するために別の電気部品に接続される［１６］に記載のモジュラーヒータユニット。
［１９］
前記第１導電性材料は、銅－ニッケル合金であり、前記第２導電性材料はニッケル－クロム合金である［１６］に記載のモジュラーヒータユニット。
［２０］
前記ヒータは抵抗発熱体を含み、前記熱電対接合部は、前記抵抗発熱体の端部に接合されている［１５］に記載のモジュラーヒータユニット。
【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17A】
【図17B】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21A】
【図21B】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】