(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電材料製の第１電源ピンと、
前記第１電源ピンの前記第１導電材料とは異種である第２導電材料製の第２電源ピンと、
２つの端部を有する抵抗加熱素子であって、前記第１電源ピンの前記第１導電材料及び前記第２電源ピンの前記第２導電材料とは異なる材料製の抵抗加熱素子とを具えたヒータであって、
前記抵抗加熱素子は、一方の前記端部に前記第１電源ピンとの第１接合部を形成し、他方の前記端部に前記第２電源ピンとの第２接合部を形成し、
前記第１接合部及び前記第２接合部における電圧の変化を検出して、前記ヒータの平均温度を測定する、ヒータ。
【請求項２】
前記電源ピンと通電するコントローラをさらに具え、該コントローラは、前記抵抗加熱素子へ電力を向けるための加熱モードと、前記第１接合部及び前記第２接合部における電圧の変化を測定して前記平均温度を測定するための測定モードとの切り換えを行うように構成されている、請求項１に記載のヒータ。
【請求項３】
前記電源ピンと通電するコントローラをさらに具え、該コントローラは、前記抵抗加熱素子への電力を遮断せずに、前記第１接合部及び前記第２接合部における電圧の変化を測定するように構成されている、請求項１に記載のヒータ。
【請求項４】
前記ヒータがカートリッジヒータである、請求項１に記載のヒータ。
【請求項５】
前記カートリッジヒータが、
近端及び遠端を規定し、少なくとも前記近端を通って延びる第１開口及び第２開口を有する非導電性部分と、
前記非導電性部分を包囲するシースと、
前記非導電性部分の前記近端に配置され、少なくとも部分的に前記シース内に延びるシール部材とをさらに具え、
前記第１電源ピン及び前記第２電源ピンが前記第１開口及び前記第２開口内に配置され、前記抵抗加熱素子が前記非導電性部分の周りに配置されている、請求項４に記載のヒータ。
【請求項６】
順に接続された複数の前記カートリッジヒータをさらに具え、前記カートリッジヒータの各々が、当該カートリッジヒータ毎の平均温度を検出するための前記第１接合部及び前記第２接合部を有する、請求項４に記載のヒータ。
【請求項７】
複数の加熱ゾーンをさらに具えている、請求項４に記載のヒータ。
【請求項８】
前記ヒータが、カートリッジヒータ、管状ヒータ、層状ヒータ、ポリマーヒータ、フレキシブルヒータ、電熱線、及びセラミックヒータから成るグループから選択されたヒータである、請求項１に記載のヒータ。
【請求項９】
前記第１電源ピン及び前記第２電源ピンに接続された一対のリード線をさらに具えている、請求項１に記載のヒータ。
【請求項１０】
前記一対のリード線が、当該リード線毎に同一の材料である導電材料を有する、請求項９に記載のヒータ。
【請求項１１】
順に接続された前記ヒータをさらに具え、前記ヒータの各々が、当該ヒータ毎の平均温度を検出するための前記第１接合部及び前記第２接合部を有する、請求項１に記載のヒータ。
【請求項１２】
前記第１電源ピンが電力供給ピンであり、前記第２電源ピンが電力帰線ピンであり、該電力帰線ピンは前記ヒータの各々と通電する、請求項１１に記載のヒータ。
【請求項１３】
請求項１に記載のヒータを具えた流体浸漬加熱用のヒータであって、
流体中への浸漬用に構成された加熱部分であって、複数の前記抵抗加熱素子を具えた加熱部分と、
前記加熱部分と連続する少なくとも２つの非加熱部分と、
前記非加熱部分と連続する少なくとも２つの終端部分とを具え、
該非加熱部分の各々が、全長を規定し、前記複数の抵抗加熱素子に電気接続された対応する複数組の電源ピンを具え、
前記複数組の電源ピンの各組が、
前記第１電源ピンと、
前記第２電源ピンとを具え、
前記第１電源ピンは、前記非加熱部分内で前記第２電源ピンに電気接続されて接合部を形成し、前記第２電源ピンは、前記加熱部分内に延びて、対応する前記抵抗加熱素子に電気接続され、前記第２電源ピンは、対応する前記抵抗加熱素子よりも大きい断面積を規定し、
前記第１電源ピンは、前記非加熱部分から出て、前記終端部分内に延びて、リード線およびコントローラに電気接続され、
前記抵抗加熱素子の各々が、前記第１電源ピンの前記第１導電材料及び前記第２電源ピンの前記第２導電材料とは異なる材料製であり、前記第１電源ピンと前記第２電源ピンとの前記接合部の各々が、前記非加熱部分の前記全長に沿った異なる位置に配置されて、前記流体の表面の高さを検出する、ヒータ。
【請求項１４】
請求項１に記載のヒータを含むヒータシステムであって、
各々がゾーンを規定する複数のヒータコアと、
前記ヒータコアの各々を通って延びる複数の電源ピンであって、互いに異なる導電材料製である複数の電源ピンと
２つの前記電源ピン間に接続され、前記電源ピンとは異種の材料製であるジャンパ線とを具え、
前記ジャンパ線は、前記ヒータシステムにおける当該ジャンパ線に近接した位置の温度読み取り値を取得するためのコントローラと通電する、ヒータシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗ヒータ、及び熱電対のような温度検出デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本節の文章は、本発明に関する背景情報を提供するに過ぎず、従来技術を構成しないことがある。
【０００３】
抵抗ヒータは、種々の用途において目標物及び／または環境に熱を供給するために使用される。現在技術において知られている抵抗ヒータの１つの種類はカートリッジヒータであり、一般にセラミックコアに巻かれた抵抗線加熱素子を有する。代表的なセラミックコアは、内部に電源／端子ピンが配置された２つの長手方向の孔を規定する。この抵抗線の第１の端部は一方の電源ピンに電気接続され、抵抗線の他方の端部は他方の電源ピンに電気接続されている。次に、このアセンブリを、開口端及び閉口端、あるいは２つの開口端を有するより大きな直径の管状の金属シース（鞘）内に挿入し、これによりシースと抵抗線／コアのアセンブリとの間に環状の空間を生み出す。酸化マグネシウム（MgO）等のような絶縁材料をシースの開口端内に注入して、抵抗線とシースの内面との間の空間を満たす。
【０００４】
シースの開口端を、例えば埋め込み化合物及び／または別個のシール（封止）部材を用いることによって封止する。次に、このアセンブリ全体を、例えばカシメによって、あるいは他の適切な工程によって縮小または圧縮してシースの直径を低減し、これによりMgOを圧縮して縮小し、セラミックコアを少なくとも部分的に押し潰して、ピンの周りのコアを圧壊して、良好な電気接触及び熱伝達を保証する。縮小されたMgOは、加熱素子とシースとの間に比較的良好な熱伝達経路を提供すると共に、シースを加熱素子から電気絶縁する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第２８３１９５１号明細書
【特許文献２】米国特許第３９７０８２２号明細書
【特許文献３】米国特許第８６８０４３３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ヒータを動作させるべき適切な温度を測定するために、別個の温度センサ、例えば熱電対をヒータ上またはヒータ付近に配置する。別個の温度センサをヒータ及びその環境に追加することは、費用がかかり、加熱システム全体に複雑性を加える。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
１つの形態ではヒータが提供され、このヒータは、第１導電材料製の第１電源ピンと、第１電源ピンの第１導電材料とは異種である第２導電材料製の第２電源ピンと、２つの端部を有し第１及び第２電源ピンの第１及び第２導電材料とは異なる材料製の抵抗加熱素子とを具えている。この抵抗加熱素子は、一方の端部に第１電源ピンとの第１接合部を形成し、他方の端部に第２電源ピンとの第２接合部を形成し、第１及び第２接合部における電圧の変化を検出してヒータの平均温度を測定する。他の形態では、このヒータは、電源ピンと通電するコントローラも含むヒータシステムの形で提供され、このコントローラは、第１及び第２接合部における電圧の変化を測定してヒータの平均温度を測定する。
【０００８】
他の形態では、少なくとも１つのヒータを制御する方法が提供され、この方法は、第１導電材料製の電力供給ピンに電力を供給し、第１導電材料とは異種である導電材料製の電力帰線ピンを通して電力を戻すための加熱モードを起動するステップと；電力供給ピンに電力を供給して、２つの端部を有し電力供給ピン及び電力帰線ピンの第１及び第２導電材料とは異なる材料製の抵抗加熱素子に電力を供給するステップであって、この抵抗加熱素子は第１の端部に電力供給ピンとの第１接合部を形成し、他方の端部に電力帰線ピンとの第２接合部を形成し、さらに、この電力を、電力帰線ピンを通して供給するステップと；第１及び第２接合部における電圧の変化を測定してヒータの平均温度を測定するステップと；測定した平均温度に基づいて、ヒータに供給される電力を必要に応じて段階的に調整するステップとを含む。この方法の他の形態では、電力を供給するステップを中断して、測定モードに切り換えるステップを実行して電圧の変化を測定し、これに続いて再び加熱モードに切り換える。
【０００９】
さらに他の形態では、流体浸漬加熱用のヒータが提供され、このヒータは、流体中への浸漬用に構成された加熱部分を具え、この加熱部分は複数の抵抗加熱素子を具えている。少なくとも２つの非加熱部分がこの加熱部分と連続し、各非加熱部分は全長を規定し、複数の加熱素子に電気接続された対応する複数組の電源ピンを具えている。各組の電源ピンは、第１導電材料製の第１電源ピン、及び第１電源ピンの第１導電材料とは異種である第２導電材料製の第２電源ピンを具えている。第１電源ピンは、非加熱部分内で第２電源ピンに電気接続されて接合部を形成し、第２電源ピンは、加熱部分内に延びて対応する抵抗加熱素子に電気接続されている。第２電源ピンは、対応する抵抗加熱素子よりも大きい断面積を規定する。少なくとも２つの終端部が非加熱部分と連続し、複数の第１電源ピンが非加熱部分から出て終端部内に延びて、リード線及びコントローラに電気接続される。１つの形態では、抵抗加熱素子の各々が、第１及び第２電源ピンの第１及び第２導電材料とは異なる材料製であり、第１電源ピンと第２電源ピンとの接合部の各々が、非加熱部分の全長に沿った異なる位置に配置されて、流体表面の高さ（レベル、液位）を測定する。
【００１０】
さらに応用可能な領域は、本明細書中に提供する説明より明らかになる。これらの説明及び具体例は、例示目的を意図しているに過ぎず、本発明の範囲を限定することを意図していないことは明らかである。
【００１１】
本発明をより良く理解することができるために、以下、本発明の種々の形態を例として挙げて、添付した図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の技術により構成した、二重目的の電源ピンを有する抵抗ヒータの側断面図である。
【図２】本発明の教示により構成した、図１の抵抗ヒータ及びリード線を有するコントローラの透視図である。
【図３】本発明の一形態により構成したスイッチ回路及び測定回路を例示する回路図である。
【図４】本発明の教示により構成した、複数の加熱ゾーンを有するヒータの代案形態の側断面図である。
【図５】本発明の教示により構成した、本発明の代案形態の側立面図であり、順に接続された複数のヒータを例示する。
【図６】本発明の教示により構成した、ピッチが連続的に変化する抵抗素子を有するヒータの他の形態の側断面図である。
【図７】本発明の教示により構成した、複数の加熱ゾーン内でピッチが互いに異なる抵抗素子を有するヒータの他の形態の側断面図である。
【図８】本発明の教示により構成した、ヒータを用いた熱交換器の側断面図である。
【図９】本発明の教示により構成した、二重目的の電源ピンを用いた層状ヒータを例示する側断面図である。
【図１０】本発明の教示による方法を例示する流れ図である。
【図１１】本発明の教示により構成した、流体浸漬加熱用のヒータの透視図である。
【図１２】本発明の教示による、図１１のヒータの一部分の側断面図である。
【図１３】本発明の教示による、図１０におけるヒータの種々の接合部における代表的な温度差を例示するグラフである。
【図１４】本発明の教示により構成した、複数のヒータコアをゾーンの形で有する本発明の他の形態の透視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書中に記載する図面は例示目的に過ぎず、多少なりとも本発明の範囲を限定することは意図していない。
【００１４】
詳細な説明
以下の説明は本質的に例示に過ぎず、本発明、その用途、または使用法を限定することは意図していない。図面全体を通して、対応する参照番号は、同様な、あるいは対応する部分及び特徴を示すものと理解されたい。
【００１５】
図１を参照すれば、本発明の教示によるヒータが例示され、その全体が参照番号２０で示されている。この形態のヒータ２０はカートリッジヒータであるが、本発明の教示は、本発明の範囲内に留まりつつ、以下でより詳細に説明する他の種類のヒータに適用することができることは明らかである。図に示すように、ヒータ２０は、２つの端部２４及び２６を有する抵抗加熱素子２２を具え、抵抗加熱素子２２は、一例ではニクロム材料のような金属線の形態である。抵抗加熱素子２２は、非導電性部分（あるいはこの形態ではコア）２８の周りに巻回または配置されている。コア２８は近端３０及び遠端３２を規定し、少なくとも近端３０を通って延びる第１及び第２開口３４及び３６をさらに規定する。
【００１６】
ヒータ２０は、第１導電材料製の第１電源ピン４０、及び第１電源ピン４０の第１導電材料とは異なる第２導電材料製の第２電源ピン４２をさらに具えている。さらに、抵抗加熱素子２２は、第１及び第２電源ピン４０及び４２の第１及び第２導電材料とは異なる材料製であり、第１電源ピン４０との接合部５０を端部２４に形成し、第２電源ピン４２との接合部５２を他方の端部２６に形成する。抵抗加熱素子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、これにより（以下でより詳細に説明するように）第１及び第２接合部５０、５２における電圧の変化を検出して、独立した
別個の温度センサを使用せずにヒータ２０の平均温度を測定する。
【００１７】
１つの形態では、抵抗加熱素子２２がニクロム材料であり、第１電源ピン４０がクロメル（Chromel：登録商標）ニッケル合金であり、第２電源ピン４２がアルメル（Alumel：登録商標）ニッケル合金である。その代わりに、第１電源ピン４０は鉄とすることができ、第２電源ピン４２はコンスタンタンとすることができる。三者（抵抗加熱素子、第１電源ピン、第２電源ピン）の材料が異なり、接合部５０、５２において熱電対接合が効果的に形成される限り、任意数の異なる材料及びその組合せを、抵抗加熱素子２２、第１電源ピン４０、及び第２電源ピン４２用に用いることができることは、当業者にとって明らかである。本明細書中に記載する材料は例示に過ぎず、従って、本発明の範囲を限定するものとして考えるべきでない。
【００１８】
１つの用途では、ヒータ２０の平均温度を用いて湿気の存在を検出することができる。湿気を検出した場合、湿気管理制御アルゴリズムを（以下でより詳細に説明する）コントローラにより実現して、ヒータ２０を動作させ続けて早期故障に至り得るのではなく、湿気を被制御の様式で除去する。
【００１９】
さらに図示するように、ヒータ２０は、非導電性部分２８を包囲するシース（鞘）６０、及び非導電性部分２８の近端３０に配置され、少なくとも部分的にシース内に延びてヒータ・アセンブリを完成させるシール部材６２を含む。これに加えて、誘電体の充填材料６４が抵抗加熱素子２２とシース６０との間に配置されている。カートリッジヒータの種々の構成、及びさらなる構造的及び電気的詳細は、米国特許第２８３１９５１号明細書（特許文献１）及び米国特許第３９７０８２２号明細書（特許文献２）に記載され、これらの特許は本願と同一の出願人に特許付与され、それらの内容は全文を参照する形で本明細書に含める。従って、本明細書中に例示する形態は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものとして考えるべきでないことは明らかである。
【００２０】
ここで図２を参照すれば、本発明は、電源ピン４０、４２と通電し、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）単位の変化を測定し、次にこれらの電圧の変化を用いてヒータ２０の平均温度を測定する。１つの形態では、コントローラ７０は、接合部５０、５２における電圧の変化を、抵抗加熱素子２２への電力を遮断することなしに測定する。このことは、例えばＡＣ入力電力信号のゼロ交差点における読み取り値を取得することによって達成することができる。他の形態では、電力が遮断され、コントローラ７０は加熱モードから測定モードへ切り換わって電圧の変化を測定する。一旦、平均温度を測定すると、コントローラ７０は再び加熱モードへ切り換わり、加熱モードは以下でより詳細に説明する。より具体的には、１つの形態では、トライアックを用いてＡＣ電力をヒータ２０へ切り換え、温度情報は電力信号のゼロ交差点またはその付近で生成される。本発明の範囲内に留まりつつ、ＡＣ切り換え装置の他の形態を用いることができ、従って、トライアックの使用は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものとして考えるべきでない。
【００２１】
その代わりに、図３に示すように、ＦＥＴ７２を、スイッチングデバイス、及びこのＦＥＴのオフ期間中にＤＣ電源による電圧を測定する手段として用いる。１つの形態では、３つの比較的大きな抵抗器７３、７４、及び７５を用いて、測定回路７６用の保護回路を形成する。こうした切り換え及び測定回路は例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものとして考えるべきでないことは明らかである。
【００２２】
再び図２を参照すれば、一対のリード線８０が第１電源ピン４０及び第２電源ピン４２に接続されている。１つの形態では、リード線８０が両方とも、一例では銅のような同じ材料である。リード線８０を設けて、コントローラ７０に達するのに必要な電源ピンの長さを低減すると共に、接合部８２及び８４において異なる材料により他の接合を導入する。この形態では、コントローラ７０が電圧の変化を測定中の接合部を特定するために、信号線８６及び８８を用いて、コントローラ７０が信号線８６と８８とを切り換えて、測定中の接合部を識別する。その代わりに、信号線８６及び８８をなくして、リード線の接合部８２と８４との間の電圧の無視するか、あるいはコントローラ７０内のソフトウェアにより補償することができる。
【００２３】
ここで図４を参照すれば、本発明の教示は、複数のゾーン９０、９２及び９４を有するヒータ２０’に適用することもできる。これらのゾーンの各々は、上述したように、それぞれの一組の電源ピン４０’、４２’、及び抵抗加熱素子２２’を含む（明瞭にする目的でゾーン９０のみを例示する）。こうした多ゾーン型ヒータ２０’の１つの形態では、コントローラ７０（図示せず）が、各ゾーンの端部９６、９８、及び１００と通電して電圧変化を検出し、これによりその特定ゾーンの平均温度を測定する。その代わりに、コントローラ７０が、端部９６のみと通電してヒータ２０’の平均温度を測定し、上述したように湿気が存在し得るか否かを特定することができる。３つのゾーンを示しているが、本発明の範囲内に留まりつつ任意数のゾーンを用いることができることは明らかである。
【００２４】
ここで図５を参照すれば、本発明の教示は複数の独立したヒータ１００、１０２、１０４、１０６、及び１０８に適用することもでき、これらのヒータはカートリッジヒータとすることができ、これらのヒータは図に示すように順に接続されている。図に示すように、各ヒータは、抵抗加熱素子に至る異種の電源ピンの第１及び第２接合部を具え、これにより、上述したように各ヒータ１００、１０２、１０４、１０６、及び１０８の平均温度をコントローラ７０によって測定することができる。他の形態では、ヒータ１００、１０２、１０４、１０６、及び１０８の各々が、それぞれの電力供給ピンを有し、単一の電力帰線ピンがすべてのヒータに接続されて、こうした多ヒータの実施形態の複雑性を低減する。カートリッジヒータによるこうした形態では、各コアが、それぞれに後続するヒータの電力供給ピンを収容するための通路を含む。
【００２５】
ここで図６及び７を参照すれば、本発明の他の形態により、抵抗加熱素子１１０のピッチを変化させて、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ことができる。１つの形態（図５）では、抵抗加熱素子１１０がその全長に沿って連続的に変化するピッチを規定する。より具体的には、抵抗加熱素子１１０が連続的に変化するピッチを有して、直後に隣接する３６０度のコイルループ上で増加または減少するピッチＰ4〜Ｐ9に適合する能力を有する。抵抗加熱素子１１０の連続的に変化するピッチは、ヒータ面（例えば、シース１１２の表面）の流束密度に漸進的変化を与える。こうした連続的に変化するピッチの原理は、充填絶縁体１１４を有する環状ヒータに適用したものとして示すが、この原理はあらゆる種類のヒータに適用することもでき、それらは上述したカートリッジヒータを含むが、これに限定されない。これに加えて、上述したように、第１電源ピン１２２は第１導電材料製であり、第２電源ピン１２４は、第１電源電源ピン１２２の第１導電材料とは異種である第２導電材料製であるのに対し、抵抗加熱素子１１０は、第１及び第２電源ピン１２２、１２４の第１及び第２導電材料とは異なる材料製であり、これにより、第１及び第２接合部１２６、１２８における電圧の変化を検出してヒータ１２０の平均温度を測定する。
【００２６】
他の形態（図７）では、ゾーンＡ、Ｂ、及びＣ内で、それぞれピッチＰ1、Ｐ2、及びＰ3を有する。Ｐ3はＰ1よりも大きく、Ｐ1はＰ2よりも大きい。図に示すように、抵抗加熱素子１３０は、各ゾーンの全長に沿って一定のピッチを有する。同様に、第１電源ピン１３２は第１導電材料製であり、第２電源ピン１３４は、第１導電ピン１３２の第１導電材料とは異種である第２導電材料製であるのに対し、抵抗加熱素子１３０は第１及び第２電源ピン１３２、１３４の第１及び第２導電材料とは異なる材料製であり、これにより、第１及び第２接合部１３６、１３８における電圧の変化を検出して、ヒータ１２０の平均温度を測定する。
【００２７】
図８を参照すれば、本明細書中に説明するヒータ及び二重目的の電源ピンは多数の用途を有し、一例として熱交換器１４０を含む。熱交換器１４０は１つまたは複数の加熱素子１４２を含むことができ、加熱素子１４２の各々は、本発明の範囲内に留まりつつ、図示し上述したように、ゾーンまたは可変ピッチの抵抗加熱素子をさらに含むことができる。熱交換器の応用は例示に過ぎず、本発明の教示は、温度測定も必要としつつ熱を供給するあらゆる用途に用いることができることは、その温度が絶対的な温度であっても、上述した湿気の存在のような他の環境条件のための温度であっても、明らかである。
【００２８】
図９に示すように、本発明の教示は、層状ヒータ１５０にような他の種類のヒータにも適用することができる。一般に、層状ヒータ１５０は、基板１５４に付加された誘電体層１５２、誘電体層１５２に付加された抵抗加熱層１５６、及び抵抗加熱層１５６の全体上に付加された保護層１５８を含む。接合部１６０は、抵抗層１５８のトレース（線）の一方の端部と第１リード線１６２との間に形成され（明瞭にする目的で一方の端部のみを示す）、同様に第２の接合部が他方の端部に形成され、上述した本発明の原理に従って、これらの端部における電圧変化を検出して、ヒータ１５０の平均温度を測定する。こうした層状ヒータは、米国特許第８６８０４３３号明細書（特許文献３）中に図示されてより詳細に説明され、この特許は本願と同一の出願人に特許付与され、その内容は全文を参照する形で本明細書に含める。
【００２９】
本発明の教示によれば、上述したカートリッジ、管状、及び層状ヒータ以外の、あるいはこれらに加えて、他の種類のヒータを用いることもできる。これらの追加的な種類のヒータは、例としてポリマーヒータ、フレキシブルヒータ、電熱線、及びセラミックヒータを含むことができる。これらの種類のヒータは例示に過ぎず、本発明の範囲を限定するものとして考えるべきでないことは明らかである。
【００３０】
ここで図１０を参照すれば、本発明の教示による、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。この方法は次のステップを含む：
【００３１】
（Ａ）第１導電材料製である電力供給ピンに電力を供給し、第１導電材料とは異種である導電材料製の電力帰線ピンを通して電力を戻すための加熱モードを起動するステップ；
【００３２】
（Ｂ）電力供給ピンに電力を供給して、２つの端部を有し電力供給ピン及び電力帰線ピンの第１及び第２導電材料とは異なる材料製の抵抗加熱素子に電力を供給するステップであって、この抵抗加熱素子は一方の端部に電力供給ピンとの第１接合部を形成し、他方の端部に電力帰線ピンとの第２接合部を形成し、さらにこの電力を電力帰線ピンを通して供給するステップ；
【００３３】
（Ｃ）第１及び第２接合部における電圧の変化を測定して、ヒータの平均温度を測定するステップ；
【００３４】
（Ｄ）測定した平均温度に基づいて、ヒータに供給される電力を必要に応じて段階的に調整するステップ；及び、
【００３５】
（Ｅ）ステップ（Ａ）〜（Ｄ）を反復するステップ。
【００３６】
この方法の他の形態では、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ための測定モードに切り換えている間に、ステップ（Ｂ）を中断し、次にコントローラは再び加熱モードに切り換える。
【００３７】
本発明のさらに他の形態を図１１〜１３に示し、これらの図では流体浸漬加熱用のヒータを例示し、その全体を参照番号２００で示す。ヒータ２００は、流体中への浸漬用に構成された加熱部分２０２を具え、加熱部分２０２は、複数の抵抗加熱素子２０４、及び加熱部分２０２と連続した少なくとも２つの非加熱部分２０６、２０８を具えている（図１１には１つの非加熱部分２０６のみを示す）。各非加熱部分２０６、２０８は全長を規定し、複数の加熱素子２０４に電気接続された対応する複数組の電源ピンを具えている。より具体的には、電源ピンの各組は、第１導電材料製の第１電源ピン２１２、及び第１電源ピン２１２の第１導電材料とは異種である第２導電材料製の第２電源ピン２１４を具えている。第１電源ピン２１２は、非加熱部分２０６、２０８内で第２電源ピン２１４と電気接続されて、接合部２２０、２３０、及び２４０を形成する。さらに図示するように、第２電源ピン２１４は加熱部分２０２内に延びて、対応する抵抗加熱素子２０４に電気接続されている。さらに、第２電源ピン２１４は、対応する抵抗加熱素子２０４よりも大きい断面積を規定して、第２電源ピン２４と抵抗加熱素子２０４との接続部に他の接合部も測定可能な量の熱も生成しない。
【００３８】
さらに図示するように、終端部分２５０が非加熱部分２０６に連続し、複数の第１電源ピン２１２が非加熱部分２０６から出て終端部分２５０内に延びて、リード線及びコントローラ（図示せず）に電気接続される。前の説明と同様に、抵抗加熱素子２０４の各々が、第１及び第２電源ピン２１２、２１４の第１及び第２導電材料とは異なる材料製であり、第１電源ピン２１２と第２電源ピン２１４との接合部２２０、２３０、及び２４０は、非加熱部分２０６、２０８の全長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の所に、接合部２３０は距離Ｌ2の所に、そして接合部２４０は距離Ｌ3の所にある。
【００３９】
図１３に示す、時刻「ｔ」に伴う接合部２２０、２３０、及び２４０の温度では、接合部２２０は流体Ｆ中に沈下し、接合部２３０は流体中に沈下しているが接合部２２０ほど深くなく、そして接合部２４０は沈下していない。従って、接合部２２０、２３０、及び２４０の各々における電圧の変化を検出することにより、加熱部分２０２に対する流体表面の高さの指標を提供することができる。特に、流体が調理／揚げ物用途である際には、加熱部分２０２が動作中に発火しないように空気中に露出しないことが望ましい。本発明の教示による接合部２２０、２３０、及び２４０により、コントローラは、流体表面の高さが加熱部分２０２に近過ぎるか否かを判定し、これにより電力をヒータ２００から遮断することができる。
【００４０】
本例では３つの接合部２２０、２３０、及び２４０を図示しているが、接合部が加熱部分２０２内にないことを条件として、本発明の範囲内に留まりつつ任意数の接合部を用いることができることは明らかである。
【００４１】
ここで図１４を参照すれば、本発明のさらに他の形態が、図に示すようにヒータシステム２７０の複数ゾーンの形に配置された複数のヒータコア３００を含む。この例示的形態では、ヒータコア３００は上述したようなカートリッジヒータであるが、本明細書中に記載したような他の種類のヒータを用いることもできることは明らかである。従って、本発明のこうした形態のカートリッジヒータの構成は、本発明の範囲を限定するものとして考えるべきでない。
【００４２】
図に示すように、各ヒータコア３００は、複数の電源ピン３０１、３０２、３０３、３０４、及び３０５を含む。上述した形態と同様に、電源ピンは異なる導電材料製であり、より具体的には、電源ピン３０１、３０４、及び３０５は第１導電材料製であり、電源ピン３０２、３０３、及び３０６は、第１導電材料とは異種である第２導電材料製である。さらに図示するように、少なくとも１本のジャンパ線３２０が異種の電源ピン間に、本例では電源ピン３０１と電源ピン３０３との間に接続されて、ジャンパ線３２０の位置に近接した位置の温度読み取り値を取得する。ジャンパ線３２０は、ジャンパ線３２０の位置に近接した位置の温度を示すミリボルト単位の信号を取得するのに十分な、例えばリード線または他の導電部材とすることができ、以上に図示して説明するようにコントローラ７０とも通電する。任意数のジャンパ線３２０を異種の電源ピン間に用いることができ、他の位置は、電源ピン３０３と電源ピン３０５との間に、ゾーン３とゾーン４との間に例示する。
【００４３】
この例示的形態では、電源ピン３０１、３０３、及び３０５は、それぞれに隣接する電源ピン３０２、３０４、及び３０６との間のヒータ回路の中性脚部（端子）である。より具体的には、ゾーン１内のヒータ回路は電源ピン３０１と３０２との間にあり、これらの電源ピン間に抵抗加熱素子（例えば、図１に示す素子２２）を有する。ゾーン２内のヒータ回路は電源ピン３０３と３０４との間にあり、これら２つの電源ピン間に抵抗加熱素子を有する。同様に、ゾーン３内のヒータ回路は電源ピン３０５と３０６との間にあり、これら２つの電源ピン間に抵抗加熱素子を有する。これらのヒータ回路は例示に過ぎず、図１を参照して上述したカートリッジヒータの教示に従い構成されることは明らかである。本発明の範囲内に留まりつつ、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数の構成を用いることができる。４つのゾーン及びカートリッジヒータの構成の図示は例示に過ぎず、本発明の範囲内に留まりつつ、上記異種の電源ピン及びジャンパ線は、他の種類のヒータと共に、そして異なる数及び／または構成のゾーンの形で用いることができることは明らかである。
【００４４】
なお、本発明は、例として説明し図示した実施形態に限定されない。多種多様な変更を説明してきたが、より多数が当業者の知識の一部である。本発明及び本特許の保護の範囲から離れることなしに、これら及び他の変更、並びに技術的等価物による置き換えを、説明及び図面に加えることができる。
【図１】
0006713005.tif 000002
【図２】
0006713005.tif 000003
【図３】
0006713005.tif 000004
【図４】
0006713005.tif 000005
【図５】
0006713005.tif 000006
【図６】
0006713005.tif 000007
【図７】
0006713005.tif 000008
【図８】
0006713005.tif 000009
【図９】
0006713005.tif 000010
【図１０】
0006713005.tif 000011
【図１１】
0006713005.tif 000012
【図１２】
0006713005.tif 000013
【図１３】
0006713005.tif 000014
【図１４】
0006713005.tif 000015