TWI809369B - 具備可互換式輔助感測接合部之模組化加熱器總成 - Google Patents

Abstract

提供一加熱器系統，其包括複數個加熱器、用於供電給該等複數個加熱器之一控制器、從該等複數個加熱器延伸之複數組輔助導線，以及用於將該等複數組輔助導線連接至該控制器之一束線。每一組輔助導線包括三條導線，該等三條導線中之二條係由不同材料所製成且經結合以形成一熱偶接合部，以使得該等複數個加熱器之每一者可操作以作為一加熱器及一溫度感測器兩者。

Description

具備可互換式輔助感測接合部之模組化加熱器總成

相關申請案之交互參照

本申請案係為於2018年4月11日申請、標題為「具有溫度感測電源接腳及輔助感測接合部之電阻式加熱器」之美國專利申請案第15/950358號的部分繼續申請案，該申請案為於2015年5月29日申請、標題為「具有溫度感測電源接腳之電阻式加熱器」之美國專利申請案第14/725,537號的部分繼續申請案，其等內容係藉由參照全文併入本文。

本揭露內容係有關電阻式加熱器及諸如熱偶之溫度感測裝置。

本節中的陳述僅提供與本揭露內容有關之背景資訊且可不構成先前技術。

電阻式加熱器係用於各種應用中以提供熱至一目標及/或環境。業界所知之一種類型的電阻式加熱器為一匣式加熱器，其通常而言由纏繞一陶瓷芯體的一電阻線加熱元件所組成。一般的陶瓷芯體界定有兩個縱向孔，其中安置有電源/端子接腳。該電阻線的一第一端係電氣連接至一電力接腳，且該電阻線之另一端係電氣地連接至另一電力接腳。此總成接著被插入一較大直徑的管狀金屬套體，其具有一開放端及一閉合端，或二開放端，因此在該套體與該電阻線/芯體總成間生成一環形空間。諸如氧化鎂(MgO)或相似者的一絕緣材料係填注該套體的開放端，以充填電阻線與該套體之內表面間的環形空間。

套體的開放端係例如藉由使用一封裝(potting)化合物及/或分立的密封構件來密封。整個總成接著如藉由型鍛或藉由其他合適程序而被壓密或壓縮，以縮小套體直徑，且因而壓密或壓縮MgO，且至少部分壓碎陶瓷芯體，以使接腳周圍的芯體潰塌，來確保良好的電氣接觸及熱轉移。經壓密的MgO在加熱元件與套體間提供一相對良好的熱轉移路徑，且其亦使該套體與該加熱元件電氣絕緣。

為判定加熱器應操作的合適溫度，例如熱偶之分立溫度感測器係放置在加熱器上或靠近該加熱器。對該加熱器及其環境增設分立溫度感測器對於整個加熱器系統而言係昂貴且增加複雜性。

本節提供本揭露內容之一大致簡要說明，並非是其完整範圍或其所有特徵之全面揭露。

於一形式中，提供一加熱器系統，其包括複數個加熱器、用於供電給該等複數個加熱器之一控制器、從該等複數個加熱器延伸之複數組輔助導線，及用於將該等複數組輔助導線連接至該控制器之一束線。每一組輔助導線包括三條導線，該等三條導線中之二條係由不同材料所製成且經結合以形成一熱偶接合部，以使得該等複數個加熱器之每一者可操作以作為一加熱器及一溫度感測器兩者。

在其他特徵中，該等至少三條導線中之一條係由一第一傳導材料製成，且該等導線中之剩餘者係由一第二傳導材料製成。該第一傳導材料為一銅鎳合金，且該第二傳導材料為一鎳鉻合金。該等複數組輔助導線各包括一溫度感測線、一輔助電力供應線、及一輔助電力返回線，其中該溫度感測線係結合至該輔助電力供應線及該輔助電力返回線中之一者以形成一熱偶接合部。該熱偶接合部亦結合至每一加熱器之一電阻式加熱元件之一端。該束線進一步包括直接連接至該控制器之一主要電力供應線及一主要電力返回線，其中該主要電力供應線及該主要電力返回線中之一者係由相同於該等溫度感測線的材料製成。

在又一些其他特徵中，該加熱器系統進一步包括直接連接至該等複數組輔助導線的複數個連接器。該束線進一步包括一主要電力供應線及一主要電力返回線，其中該主要電力供應線及該主要電力返回線係選擇性地連接至一相同連接器，以將加熱器中之一者安排路由作為一獨立加熱器，或者選擇性地連接至不同連接器，以使得該等加熱器中的至少一些加熱器被串聯連接。

於另一形式中，提供一用於控制至少一加熱器之一電力控制系統，其包括：一控制器；直接連接至該控制器之一主要電力供應線及一主要電力返回線；一第一導線與一第二導線，其等將該至少一加熱器連接至該主要電力供應線及該主要電力返回線。該主要電力供應線及該第一導線經連接且由一第一傳導材料製成。該主要電力返回線及該第二導線經連接且由不同於該第一傳導材料的一第二傳導材料所製成。

在其他特徵中，該第一傳導材料為一銅鎳合金，且該第二傳導材料為一鎳鉻合金。該電力控制系統進一步包括至少一連接器，用於將該主要電力供應線及該主要電力返回線連接至該至少一加熱器。

在又一些其他特徵中，該電力控制系統進一步包括一束線，其包括複數條主要電力供應線、複數條主要電力返回線、以及對應於複數個加熱器之複數個連接器。該束線將該控制器連接至該等複數個加熱器，以使得該等複數個加熱器係以一串聯連接或作為獨立加熱器連接。該束線進一步包括用於連接該等複數個連接器的複數個連接導線，以使得該等複數個加熱器以不同順序串聯連接。

在又一形式中，提供一模組化加熱器單元，其包括一加熱器及一組從該加熱器延伸之三條導線。該等三條導線中之兩條係由不同材料製成，且經結合以形成一熱偶接合部。

在其他特徵中，該等至少三條導線包括由第一傳導材料製成之一溫度感測線、一輔助電力供應線、及由不同於該第一傳導材料的一第二傳導材料製成的一輔助電力返回線。該溫度感測線係結合至該輔助電力供應線及該輔助電力返回線中的一者。該第一傳導材料為一銅鎳合金，且該第二傳導材料為一鎳鉻合金。該加熱器包括一電阻式加熱元件，且該熱偶接合部係結合至該電阻式加熱元件之一端。

在又其他特徵中，該模組化加熱器單元進一步包括與該組至少三條導線連接之一連接器部件。該連接器部件係組配來直接或經由連接導線與另一連接器部件連接。該組至少三條導線中只有兩條連接至另一電氣組件以形成一電路的一部分。

進一步的適用範圍將根據本文所提供的說明而變得顯易可見。應理解，說明及特定範例係意圖僅供例示之目的，而不意圖限制本揭露內容之範圍。

以下說明本質上僅為範例性，並非意欲限制本揭露內容、應用或用途。應理解，在所有圖式中，對應參考數字指示相似或對應部件及特徵。

參看圖1，其例示根據本揭露內容之教示的一加熱器，且通常而言由參考數字20表明。此形式的加熱器20係一匣式加熱器，然而，應理解本揭露內容之教示可應用在以下更為詳細闡述的其他類型加熱器中，而仍保持於本揭露內容之範圍內。如圖所示，加熱器20包含具有兩個端部分24及26的一電阻式加熱元件22，且電阻式加熱元件22係為一金屬線之形式，諸如作為範例之一鎳鉻合金材料。電阻式加熱元件22係圍繞一非傳導部分(或此形式中為芯體)28纏繞或安置。芯體28界定一近端30及一遠端32，且進一步界定延伸穿過至少近端30的第一及第二開孔34及36。

加熱器20進一步包含由一第一傳導材料製成的一第一電力接腳40，及由與第一電力接腳40之該第一傳導材料相異之一第二傳導材料製成的一第二電力接腳42。另外，電阻式加熱元件22係由與第一及第二電力接腳40、42之該等第一及第二傳導材料不同的一材料所製成，且在端部24與第一電力接腳40形成一第一接合部50，且在其另一端部26與第二電力接腳42形成一第二接合部52。由於電阻式加熱元件22與在接合部50之第一電力接腳40的材料不同，且與在接合部52之第二電力接腳42的材料不同，故能有效地形成一熱偶接合部，且因此在無使用一單獨/分立溫度感測器之下偵測在第一及第二接合部50、52的電壓改變(以下將更詳細闡述)，來判定加熱器20的一平均溫度。

於一形式中，電阻式加熱元件22係為一鎳鉻合金材料，第一電力接腳40係為一Chromel^® 鎳合金，且第二電力接腳42係為一Alumel^® 鎳合金。或者，第一電力接腳40可為鐵，且第二電力接腳42可為康銅。熟習此藝者應可瞭解的是，只要三個材料不同且在接合部50及52有效地形成一熱偶接合部，任何數目的不同材料及其組合可被用於電阻式加熱元件22、第一電力接腳40及第二電力接腳42。本文所說明之材料僅為範例性，且因此不應解釋成限制本揭露內容之範圍。

在一應用中，加熱器20的平均溫度可用來偵測濕氣的存在。若偵測到濕氣，可接著經由一控制器來實行(以下將更詳細說明)濕氣管理控制演算法，以採一受控制方式而非持續操作加熱器20來移除濕氣以及一可能的早發故障。

如圖進一步所示，加熱器20包括環繞非傳導部分28的一套體60，及安置在非傳導部分28之近端30且至少部分延伸至套體60內以完成加熱器總成的一密封構件62。此外，一介電填充材料64係安置在電阻式加熱元件22與套體60之間。匣式加熱器的各種構造及進一步的結構與電氣細節係於美國專利第2,831,951號及第3,970,822號中更詳細地闡述，該等專利案係與本申請案共同讓與且其內容係藉由參照全文併入本文。因此，應理解本文所例示的形式僅為範例性，且不應解釋成限制本揭露內容之範圍。

現在參看圖2，本揭露內容進一步包括與電力接腳40、42連通且組配來量測在第一及第二接合部50、52之電壓改變的一控制器70。更詳而言之，控制器70量測在接合部50、52的毫伏特(mV)改變，且接著使用這些電壓改變來計算加熱器20的一平均溫度。於一形式中，控制器70量測在接合部50、52的電壓改變，而不中斷給電阻式加熱元件22的電力。此可藉由例如取得AC輸入電力信號之零交點處的一讀數來完成。於另一形式中，電力被中斷，且控制器70從一加熱模式切換到一量測模式以量測電壓改變。一旦平均溫度經判定，控制器70就切回加熱模式，其在以下會更詳細說明。更詳而言之，於一形式中，一三極體交流開關(triac)係用來切換AC電力給加熱器20，且溫度資訊係在或靠近電力信號的零交點處收集。可採用其他形式的AC切換裝置可而仍保持於本揭露內容之範圍內，且因此三極體交流開關之使用僅為範例性，且不應解釋城限制本揭露內容之範圍。

或者，如圖3中所示，一FET 72係用作為一切換裝置，以及作為用來在FET之關斷週期期間用一DC電源量測電壓的構件。於一形式中，三個(3)相對大的電阻器73、74及75係用來形成用於量測電路76的一保護電路。應理解，此切換及量測電路僅為範例性，且不應解釋成限制本揭露內容之範圍。

參看回圖2，一對引線線材80係連接至第一電力接腳40及第二電力接腳42。於一形式中，引線線材80兩者皆為相同材料，諸如作為範例之銅。引線線材80被提供來縮減到達控制器70所需的電力接腳長度，同時由於在接合部82及84的不同材料而引進另一接合部。在此形式下，為使控制器70判定哪一接合部的電壓改變正被量測，可採用信號線86及88，以使得控制器70在信號線86與88間切換，以識別正被量測的接合部。或者，信號線86及88可被剔除，且跨引線線材接合部82及84的電壓改變可為可忽略的、或者可透過控制器70中的軟體來補償。

現在參看圖4，本揭露內容之教示亦可應用在具有複數個區域90、92及94的一加熱器20'上。每一區域皆包括其個自組的電力接腳40'、42'及電阻式加熱元件22'，如上所述(為簡明僅例示一區域90)。在此多區域加熱器20'的一形式中，控制器70(未示出)將與該等區域中每一者之端部分96、98及100連通，以偵測電壓改變且因而判定針對那個特定區域的一平均溫度。或者，控制器70可僅與端部分96連通，以判定加熱器20'之平均溫度以及是否有濕氣存在，如上文所闡述。雖然顯示三個(3)區域，但應理解，可採用任何數目的區域，而仍保持於本揭露內容之範圍內。

現轉看圖5，本揭露內容之教示亦可應用在複數個分開的加熱器100、102、104、106及108，其可為匣式加熱器且如所示依序連接。每一加熱器包含如所示相異電力接腳對電阻式加熱元件的第一及第二接合部，且因此各加熱器100、102、104、106及108之平均溫度可由控制器70判定，如上文所闡述。於另一形式中，每一加熱器100、102、104、106及108皆具有其個自的電力供應接腳，且一單一電力返回接腳係連接至所有加熱器，以降低此多加熱器形式的複雜性。在具有匣式加熱器的此形式中，每一芯體都會包括用以容納每一連續加熱器之電力供應接腳的通路。

現在參看圖6及7，電阻式加熱元件110之一節距可依據本揭露內容之另一形式來變化，以提供沿著加熱器120的一定製熱輪廓。於一形式中(圖5)，電阻式加熱元件110沿著其長度界定一連續可變節距。更詳而言之，電阻式加熱元件110具有一連續可變節距，其具有容納緊鄰的下一360度線圈迴圈上之一增加或減少的節距P₄ -P₉ 之能力。電阻式加熱元件110之連續可變節距提供一加熱器表面(例如，套體112之表面)之通量密度的漸進改變。雖然此種連續可變節距之原理係顯示為應用於具有填充絕緣體114之一管狀加熱器上，但此原理亦可應用在任何類型的加熱器，包括但不限於上文所闡述之匣式加熱器。此外，如上文所闡述，第一電力接腳122係由一第一傳導材料製成，第二電力接腳124係由與第一電力接腳122之該第一傳導材料相異的一第二傳導材料製成，而電阻式加熱元件110係由與第一及第二電力接腳122、124之該等第一及第二傳導材料不同的一材料所製成，使得在第一及第二接合部126、128之電壓改變經偵測來判定加熱器120之一平均溫度。

於另一形式中(圖7)，電阻式加熱元件130在區域A、B及C各別具有節距P₁ 、P₂ 及P₃ 。P3大於P1，且P1大於P2。電阻式加熱元件130沿著各區域之長度具有一固定節距，如所示者。相似地，第一電力接腳132係由一第一傳導材料製成，第二電力接腳134係由與第一電力接腳132之該第一傳導材料相異的一第二傳導材料製成，而電阻式加熱元件130係由與第一及第二電力接腳132、134之該等第一及第二傳導材料不同的一材料所製成，使得在第一及第二接合部136、138之電壓改變經偵測來判定加熱器120之一平均溫度。

參看圖8，本文所說明之加熱器及雙用途電力接腳具有數種應用，包括作為範例之一熱交換器140。熱交換器140可包括一或複數個加熱元件142，且每一加熱元件142可進一步包括如上文所例示及說明之可變節距電阻式加熱元件的區域，而仍保持於本揭露內容之範圍內。應理解，一熱交換器的應用僅為範例性，且本揭露內容之教示可採用在有提供熱同時亦需要溫度量測的任何應用中，不論溫度為絕對或者用於諸如濕氣的存在之另一環境條件，如上文所闡述者。

如圖9所示，本揭露內容之教示亦可應用在其他類型的加熱器，諸如層狀加熱器150。通常而言，層狀加熱器150包括施加到基體154的一介電層152、施加到介電層152的一電阻式加熱層156以及施加在電阻式加熱層156上方的一保護層158。一接合部160係形成在電阻層158之跡線的一端與第一引線線材162間(為簡明僅顯示一端)，且相似地，一第二接合部係形成在另一端，且遵循如上文所闡述之本揭露內容的原理，在這些接合部處的電壓改變係經偵測來判定加熱器150之平均溫度。此等層狀加熱器於美國專利第8,680,443號中有更詳細的例示及說明，該專利案係與本申請案共同讓與且其內容係藉由參照全文併入本文。

與如上文所闡述的匣式、管狀、及層狀加熱器不同或是附加的其他類型加熱器，亦可根據本揭露內容之教示來採用。這些附加類型的加熱器可包括，舉例來說，一聚合物加熱器、一可撓性加熱器、熱跡線、及一陶瓷加熱器。應理解，這些類型的加熱器僅為範例性，且不應解釋成限制本揭露內容之範圍。

現在參看圖10，其顯示根據本揭露內容之教示之控制至少一加熱器的一方法。該方法包含以下步驟：

(A) 促動一加熱模式以供應電力給一電力供應接腳，該電力供應接腳係由一第一傳導材料製成，且透過一電力返回接腳返回該電力，該電力返回接腳係由與該第一傳導材料相異之一傳導材料所製成；

(B) 供應電力給該電力供應接腳、給一電阻式加熱元件，該電阻式加熱元件具有兩端、且由與該等電力供應及電力返回接腳之該等第一及第二傳導材料不同的一材料所製成，該電阻式加熱元件在一端與該電力供應接腳形成一第一接合部，及在另一端與該電力返回接腳形成一第二接合部，且進一步透過該電力返回接腳供應該電力；

(C) 量測在第一及第二接合部處的電壓改變，以判定該加熱器的一平均溫度；

(D) 基於步驟(C)中所判定的平均溫度，來依需要調整供應給該加熱器的該電力；以及

(E) 重複步驟(A)到(D)。

於此方法的另一形式中，如以虛線所示，步驟(B)在控制器切換到一量測模式時會被中斷以量測電壓改變，且接著控制器會被切回該加熱模式。

本揭露內容的又一形式顯示於圖11-13，其中例示用於流體浸入加熱的一加熱器，且通常而言由參考數字200表明。此加熱器200包含經組配來浸入一流體中的一加熱部分202，該加熱部分202包含複數個電阻式加熱元件204，及至少兩個與加熱部分202相連的非加熱部分206、208(圖11中僅顯示一非加熱部分206)。每一非加熱部分206、208界定一長度，且包含電氣地連接至複數個加熱元件204的對應複數組電力接腳。更詳而言之，每一組電力接腳包含由第一傳導材料製成的一第一電力接腳212，及由與第一電力接腳212之該第一傳導材料相異之一第二傳導材料製成的一第二電力接腳214。第一電力接腳212係於非加熱部分206、208內電氣地連接至第二電力接腳214，以形成接合部220、230及240。如圖中進一步所示，第二電力接腳214延伸到加熱部分202中，且係電氣地連接至對應的電阻式加熱元件204。另外，第二電力接腳214界定了大於對應電阻式加熱元件204之一截面面積，以便在第二電力接腳24與電阻式加熱元件204間的連接處不生成另一接合部或可量測之熱量。

如進一步所示，一端接部分250係與非加熱部分206相連，且複數個第一電力接腳212離開非加熱部分206，並延伸進端接部分250中用以電氣地連接至引線線材及一控制器(圖中未示出)。相似於先前敘述，每一電阻式加熱元件204係由與第一及第二電力接腳212、214之第一及第二傳導材料不同的一材料所製成，且其中第一電力接腳212對第二電力接腳214之接合部220、230及240中之每一者係沿著非加熱部分206、208之長度的一不同位置安置。更詳而言之，且舉例來說，接合部220係在距離L₁ 處，接合部230係在距離L₂ 處，且接合部240係在距離L₃ 處。

如圖13所示，關於隨著時間"t"之接合部220、230及240的溫度，接合部220係沒入流體F中，接合部230係沒入流體F中但不深入，而接合部240係未沒入。據此，在每一接合部220、230及240偵測電壓改變可提供相對於加熱部分202之流體位準的一指示。特別是在流體為烹飪/油炸應用中之油時，加熱部分202於操作期間不暴露於空氣中係為所欲的，以免致使起火。利用根據本揭露內容之教示之接合部220、230及240，一控制器可判定流體位準是否過於靠近加熱部分202，且因此從加熱器200切斷電力。

雖然此範例中例示三個(3)接合部220、230及240，但應理解，任何數目的接合部只要該等接合部不在加熱部分202中皆可被運用，而仍保持於本揭露內容之範圍內。

現在參看圖14，本揭露內容之又另一形式如所示者，包括配置於加熱器系統270之區域中的複數個加熱器芯體300。此範例形式中的加熱器芯體300係為如上所述的匣式加熱器，然而，應理解本文所闡述的其他類型加熱器亦可被採用。據此，本揭露內容中此形式下的匣式加熱器構造不應解釋成限制本揭露內容之範圍。

每一加熱器芯體300如所示包括複數個電力接腳301、302、303、304及305。相似於該等上述形式，該等電力接腳係由不同傳導材料製成，且更詳而言之，電力接腳301、304及305係由一第一傳導材料製成，電力接腳302、303及306係由與該第一傳導材料相異之一第二傳導材料製成。如圖中進一步所示，至少一跨接件320係連接在相異的電力接腳之間，且在此範例中，係連接在電力接腳301及電力接腳303之間，以獲得靠近跨接件320之位置的一溫度讀數。該跨接件320可為例如足以獲得指出靠近跨接件320之位置的溫度之毫伏特信號的一引線線材或其他傳導構件，其亦如上文所例示及說明地與控制器70連通。任何數目的跨接件320可跨相異的電力接腳來使用，且另一位置係例示在電力接腳303與電力接腳305間的跨接件322，在區域3及區域4之間。

於此範例形式中，電力接腳301、303及305各別為鄰近電力接腳302、304及306間之加熱器電路的中性腳。更詳而言之，區域1中的一加熱器電路將在電力接腳301與302之間，有電阻式加熱元件(例如，圖1中所示之元件22)在這些電力接腳之間。區域2中的一加熱器電路將在電力接腳303與304之間，有電阻式加熱元件在這兩個電力接腳之間。相似地，區域3中的一加熱器電路將在電力接腳305與306之間，有電阻式加熱元件在這兩個電力接腳之間。應理解，這些加熱器電路僅為範例性，且係根據上述之一匣式加熱器的教示及參照圖1所建構。可採用具有多個加熱器芯體300及區域之任何數目及組配的加熱器電路，而仍保持於本揭露內容之範圍內。四(4)區域及一匣式加熱器構造之例示僅為範例性，且應理解，相異的電力接腳及跨接件可與其他類型的加熱器及在不同數目及/或組配的區域下採用，而仍保持於本揭露內容之範圍內。

現在參看圖15，於一形式中，一加熱器400係組配來包括可配置在加熱器400內或加熱器400外以量測溫度的一主感測接合部。加熱器400包括一電阻式加熱元件402、一第一電力接腳404及一第二電力接腳406。電阻式加熱元件402具有一第一端及一第二端。第一電力接腳402係連接至電阻式加熱元件402之該第一端以形成一第一接合部408，且第二電力接腳406係連接至電阻式加熱元件402之該第二端以形成一第二接合部410。第一電力接腳404及第二電力接腳406係可操作來透過控制器供應電力給加熱元件402。

第二電力接腳406包括一第一引線線材412及一第二引線線材414。第一引線線材412係連結到電阻式加熱元件402之第二端以形成第二接合部410，且第二引線線材414係連結到第一引線線材412以在一第一參考區形成一主感測接合部416。第二引線線材414係組配來透過第一引線線材412將電阻式加熱元件402連接至控制器。

於一形式中，第一引線線材412及第二引線線材414係由相異的傳導材料製成，或更特定言之，由具有不同席貝克係數(Seebeck coefficient)的材料製成。舉例而言，可使用鎳合金、鐵、康銅、Alumel^® 或相似者之各種組合。第一引線線材412與第二引線線材414在材料上的差異於圖15中藉由不同樣式的線條來表示(例如，用於第二引線線材414的虛線及用於第一引線線材412的點鏈線)。因為材料不同，主感測接合部416可有效地為一熱偶以產生一電壓改變，其係量測來判定在第一參考區處的一溫度。據此，在此形式中，用以連接至電阻式加熱元件402的接合部408及410係與一感測位置分開。因此，加熱器400不限於偵測在加熱元件402之端部的溫度，且一溫度量測值可在加熱器400內的多個位置偵測到。此外，於一形式中，第一引線線材412及第二引線線材414係組配來使主感測接合部416於加熱器400外部。

如就圖2所論述的，控制器(圖15中未示出)係與第一電力接腳404及第二電力接腳406連通，且係組配來經由電力接腳404及406供應電力給電阻式加熱元件402。該控制器亦係組配來基於由感測接合部416所產生的電壓改變使用材料之席貝克係數來計算在第一參考區處的溫度。

於一形式中，電阻式加熱元件402、第一電力接腳404、及第二電力接腳406之第一引線線材412係由相同的傳導材料或席貝克性質相似(亦即，席貝克係數實質上相同)之材料製成。據此，由第一接合部408及第二接合部410所產生的一電壓改變實質上為零，且由控制器判定的溫度量測係基於由主感測接合部416所產生的電壓改變。

於另一形式中，電阻式加熱元件402、第一電力接腳404、及/或第二電力接腳406之第一引線線材412係由不同的傳導材料製成。藉由此等組態，第二引線線材414的材料係選擇成使得第二引線線材414的席貝克係數與電阻式加熱元件402、第一電力接腳404、及第二電力接腳406之第一引線線材412的席貝克係數最為相異。據此，主感測接合部416被提供作為整體溫度量測的最大貢獻者，且來自第一及第二接合部408及410的任何溫度量測係最小化者。

如上文所論述者，溫度可在電力信號之零交點處被偵測。另外，控制器係組配來在一加熱模式與一量測模式之間作切換，該加熱模式用於將電力導向電阻式加熱元件，而該量測模式用以量測在主感測接合部416處的電壓改變以判定在參考區處的溫度。

參看圖16，於一形式中，一加熱器420包括彼此相近的兩個感測接合部以偵測在該兩個感測接合部間之一虛擬點處的一溫度。在此，加熱器420包含一電阻式加熱元件422、一第二電力接腳424及一第一電力接腳426。電阻式加熱元件422包含一第一端及一第二端。第一電力接腳426與加熱元件422之該第一端形成一第一接合部428，且第二電力接腳424與加熱元件422之該第二端形成一第二接合部430。第二電力接腳424係以與圖15之第二電力接腳406相似的方式組配，並因此包括：一第一引線線材432，其連接至電阻式加熱元件422以形成第二接合部430；以及一第二引線線材434，其連接至第一引線線材432以在加熱器420內之一第一參考區處形成一第一主感測接合部440。

在此形式中，第一電力接腳426係以與第二電力接腳424相似的方式組配，且包含兩條引線線材(亦即，一第三引線線材436及一第四引線線材438)以形成一感測接合部。更特定言之，第三引線線材436係連接至電阻式加熱元件422之第一端以形成第一接合部428，且第四引線線材438係與第三引線線材436在一第二參考區形成一第二主感測接合部442。第二主感測接合部442係設置在加熱器420之一第二參考區處，其鄰近及相近於具有第一主感測接合部440之第一參考區。雖然感測接合部440及442設置在加熱器420內，但感測接合部440及442也可設置在加熱器420外。

相似於第二電力接腳424，第三引線線材436係由與第四引線線材438不同的一傳導材料製成，且係由有與第二電力接腳424之第二引線線材434不同的傳導材料製成。據此，第二主感測接合部442可有效地為一熱偶，其與第一感測接合部協同使用以判定在第一與第二參考區間的一溫度。此外，電阻式加熱元件422、第二電力接腳424之第一引線線材432、及第一電力接腳426之第三引線線材436，係由相同的傳導材料或席貝克性質相似之材料製成，以使得由第一接合部428及第二接合部430所產生的一電壓改變實質上為零，且由控制器所判定的溫度量測係基於在感測接合部440及442處之電壓改變。

控制器(圖16中未示出)係組配來經由第一電力接腳426及第二電力接腳424供應電力給加熱元件422，且基於由接合部440及442產生的電壓改變來量測在兩個感測接合部440及442間的一虛擬點處之一溫度。於一形式中，在第一及第二參考區處之溫度被假設為實質上相同，且因此由該控制器所偵測之溫度係與第一及第二參考區之間的一虛擬點相關聯。

參看圖17A及17B，於一形式中，主感測接合部係設置於一匣式加熱器中，以量測在該加熱器外之一虛擬點的一溫度，或在該加熱器內之一參考區處的一溫度。圖17A例示一匣式加熱器450，其包括呈一金屬線之形式的一電阻式加熱元件452、一第一電力接腳454及一第二電力接腳456。匣式加熱器450係組配成包括兩個設置在加熱器450外的感測接合部，以量測在兩個感測接合部間的一虛擬點處之一溫度。

更特定言之，於一形式中，電阻式加熱元件452係如就圖1所論述地圍繞一非傳導部分(或此形式中為芯體)纏繞或安置。第一電力接腳454包含一第一引線線材458及一第二引線線材460。第一引線線材458係連接至電阻式加熱元件452之第一端以形成一第一接合部462，且第二引線線材460係與第一引線線材458在加熱器450外的一第一參考區處形成一第一主感測接合部464。第二電力接腳456包含一第三引線線材466及一第四引線線材468。第三引線線材466係連接至電阻式加熱元件452以形成第二接合部470。第四引線線材468係連接至第三引線線材466以在加熱器450外之一第二參考區處形成一第二主感測接合部472。第一及第二主感測接合部464及472係鄰近且彼此相近地定位。

於一形式中，電阻式加熱元件452、第一電力接腳454之第一引線線材458以及第二電力接腳456之第三引線線材466係由相同的材料或席貝克性質相似之材料製成，且與第一電力接腳454之第二引線線材460及第二電力接腳456之第四引線線材468之材料不同。此外，第一電力接腳454之第二引線線材460的材料與第二電力接腳456之第四引線線材468的材料不同。據此，第一及第二主接合部464及472作為熱偶操作來偵測在兩個接合部464及472間的一虛擬點處的一溫度。

圖17B例示具有位在加熱器內的一主感測接合部的一匣式加熱器480。匣式加熱器480包括了具有兩個端部、一第一電力接腳484及一第二電力接腳486之一電阻式加熱元件482。第一電力接腳484與加熱元件482之一第一端形成一第一接合部488，且第二電力接腳486與加熱元件482之一第二端形成一第二接合部490。相似於圖15中之加熱器，第二電力接腳486包括一第一引線線材492及一第二引線線材494，該等引線線材係由不同的材料(亦即，具有不同的席貝克係數)製成。第一引線線材492係連接至電阻式加熱元件482之第二端以形成第二接合部490，且第二引線線材494係連接至第一引線線材492以在加熱器480內之第一參考區處形成一主感測接合部496。據此，主感測接合部490可操作為一熱偶來量測該第一參考區處之溫度。

於一形式中，電阻式加熱元件482、第一電力接腳484以及第二電力接腳486之第一引線線材492係由相同的傳導材料或席貝克性質相似之材料製成。據此，由第一接合部488及第二接合部490所產生的一電壓改變實質上為零，且由控制器判定的溫度量測係基於由主感測接合部490所產生的電壓改變。

參看圖18，本揭露內容之主感測接合部也可用作為一熱通量感測器的一部分，以估算在一加熱器的內表面與一加熱器的外表面間之溫度。更特定言之，於一形式中，一加熱器500可操作來加熱遵循一管體之一流體(例如，一氣體)，且該加熱器包含一電阻式加熱(亦即，熱)元件502(以假想線示出)、一第一電力接腳504及一第二電力接腳506。雖然未在圖18中完全例示，但電阻式加熱元件502係組配成延伸通過加熱器500，且由一蓋體保護。第一電力接腳504及第二電力接腳506延伸進加熱器500之蓋體內，以各別與加熱元件502之一第一端形成一第一接合部，且與加熱元件502之一第二端形成一第二接合部。

電阻式加熱元件502係一雙線式加熱元件，以使得其作用為一加熱器且為一溫度感測器。此等雙線式之性能係於例如美國專利第7,196,295號中揭露，該專利案係與本申請案共同讓與且係藉由參照全文併入本文。通常而言，針對一雙線式系統，加熱元件502係由一高電阻溫度係數(TCR)材料製成。一控制器(圖18中未示出)係與第一及第二電力接腳504及506連通，且係組配來量測跨電力接腳504及506之電壓(亦即，mV)改變。使用該電壓改變，該控制器計算出電阻式加熱元件502之一平均溫度(例如，約近R1)。

第一電力接腳504包括一第一引線線材508及一第二引線線材510，該等引線線材係由不同的材料製成(亦即，具有不同的席貝克係數)。第一引線線材508與加熱元件502形成第二接合部，且第二引線線材510與第一引線線材508在一第二參考區處形成一主感測接合部512，該第二參考區係沿著加熱器500(亦即，沿著與加熱元件502之平面不同的一平面)之一外表面(亦即，R2)。據此，主感測接合部512係可操作為一熱偶來基於由感測接合部512產生的電壓改變來量測在該第二參考區處之一溫度。電阻式加熱元件502、第二電力接腳506以及第一電力接腳504之第一引線線材508係由相同的材料或席貝克性質相似之材料製成。

於一形式中，控制器係組配來基於加熱元件502之溫度量測值、在主感測接合部512處之溫度、及從該控制器傳送給加熱器500之電力，來估算在加熱器500之一內表面(亦即，第一參考區)與一外表面(一第二參考區)間的一虛擬點處之一溫度。更特定言之，該控制器利用跨電力接腳506及504之電壓改變來判定在該第一參考區處的該加熱元件之平均溫度，如關於雙線式系統所述。該控制器進一步基於由主感測接合部512產生的電壓改變以及第一及第二引線線材508及510之席貝克係數，判定在第二參考區處之溫度。使用該等兩個量測值、所提供的電力及加熱器幾何型態，該控制器可計算出在加熱器500中一所欲位置(例如，加熱器內的任何位置)的一第三參考區處之一溫度。此外，若加熱器500之幾何型態為已知的，則該控制器也可組配來判定在加熱器500之內表面與外表面間的一熱通量。該熱通量可用來例如：偵測冷流體之進入區、調整溫度設定點及/或其他合適之系統控制。雖然加熱器500係例示為一管體，但該加熱器可組配成其他合適形狀(例如，一平板)，而仍舊落在本揭露內容之範圍內。

此外，於一形式中，在給予加熱器500能量之前，加熱器500實質上處於室溫，以使得主感測接合部512係與高TCR元件導線(亦即，加熱元件502)處於相同的或實質相同的溫度。控制器係組配來使用主感測接合部512量測溫度，且進一步量測加熱元件502之電阻。該控制器將加熱器500之電阻關聯於主感測接合部512所量測之溫度，且利用此基準值來將其他電阻值轉換為溫度，藉此校準加熱元件502。

參看圖19，一主感測接合部可以各種合適方式組配來改善沿著一表面的溫度量測。舉例而言，於一形式中，一主感測結合部550係由用不同的材料製成之第一引線線材552及第二引線線材554形成。感測接合部550具有一平面形狀(亦即，平坦的)，且係由一熱擴散器556包圍，該熱擴散器為一熱傳導材料(例如，銅)，用來改善與該表面的熱接觸且擴散來自該加熱元件的熱。

本揭露內容之主感測接合部作為一熱偶操作以使溫度量測能夠在加熱器內及甚至外的不同位置進行。據此，溫度量測不受限於加熱元件之端部。此外，該加熱器不再需要一分立溫度感測器，藉此降低該加熱器的複雜性。

參看圖20，其示出一加熱器系統700，其包括一電力控制系統600及藉由電力控制系統600連接及控制之複數個加熱器602、604、606、608。電力控制系統600包括一控制器610、一束線612、以及連接至複數個加熱器且從其等延伸之複數組輔助導線632、634、636。束線612及複數組輔助導線632、634、636將控制器610連接至複數個加熱器602、604、606、608。複數個加熱器包括一第一加熱器602、一第二加熱器604、一第三加熱器606及一第一四加熱器608。束線612可用以串聯地連接該等複數個加熱器602、604、606及608中之一些或全部，以形成不同之模組化加熱器總成或作為獨立加熱器、或其一組合，其將在以下更詳細地說明。可藉由束線612連接任何數量的加熱器，且該等加熱器可為任何類型的加熱器，而不脫離本揭露內容的範圍。控制器610係組配來將電力供應至複數個加熱器602、604、606、608，基於從該等加熱器發送之溫度信號判定複數個加熱器602、604、606、608之溫度，並且基於所量測溫度及目標溫度來控制複數個加熱器602、604、606、608之溫度。

束線612包括複數個連接器614、616、618、620及用於將控制器610連接至複數個加熱器602、604、606、608的複數條電線。於一形式中，該等複數個連接器614、616、618、620可為圓形塑膠連接器(CPC)，其包括內建接腳及插座以允許一廣泛範圍的電力及信號傳輸選項，且其在結構上被設計成允許該等連接器與該等電線之間容易且快速的連接/切斷。在圖20之例示性範例中，複數個連接器614、616、618、620之數目等於複數個加熱器602、604、606、608之數目，以使得每一加熱器經由一對應連接器連接至另一加熱器或控制器610。

在圖20之例示性範例中，該等複數條電線包括一主要電力供應線622、一主要電力返回線624、以及複數條連接導線626、628、630。主要電力供應線622及主要電力返回線624係直接連接至控制器610，用以各別地將電流安排路由至及岀複數個加熱器602、604、606、608。該等複數條連接導線包括一第一連接導線426、一第二連接導線428及一第三連接導線430，用於將連接器614、616、618、620中之一者連接至連接器614、616、618、620中之另一者。該等複數組輔助導線係安置在連接器614、616、618、620與複數個加熱器602、604、606、608之間。應理解，三(3)條連接導線及四(4)個加熱器僅為範例性，且本文之例示及說明不應解釋成限制本揭露內容之範圍。亦應理解，該等複數組輔助導線可替代地組配成呈傳導接腳之形式，而不脫離本揭露內容的範圍。

參看圖21A，用於一對應加熱器之每一組輔助導線包括三條導線，其中該等三條導線中之兩條係由不同材料製成，且經結合以形成一熱偶接合部635，其亦結合至加熱器602之一電阻式加熱元件637的一端。更詳而言之，每一組輔助導線皆包括一溫度感測線432、一輔助電力供應線634及一輔助電力返回線636。溫度感測線632係由一第一傳導材料(如虛線所示)所製成，而輔助電力供應線634及輔助電力返回線634係由不同於該第一傳導材料的一第二傳導材料(如實線所示)所製成。

溫度感測線632(由第一傳導材料製成)係結合至輔助電力供應線634及輔助電力返回線634(由第二傳導材料製成)中之一者，以在其間形成一熱偶接合部635。如圖21A所示，每一組輔助導線的溫度感測線632係結合至輔助電力供應線634，且結合至一電阻式加熱元件637之一對端子區中的一者，以在其間形成一熱偶接合部635。輔助電力返回線636係連接至電阻式加熱元件637之該等端子區中的另一者。如此，電流從溫度感測線632流出，經電阻式加熱元件637，至輔助電力返回線636。該等三條導線可固定至一加熱器之一電阻式加熱元件637的該等端子區以成為該加熱器的一部分。

當三條導線從每一加熱器延伸並連接至對應的連接器時，在加熱器操作之每一操作模式期間，該等三條導線中僅兩條被用來攜載電流，且該等三條導線中之其餘的一條被繞過。該等三條導線中之哪一條被繞過係取決於加熱器如何藉由束線被連接，特別是藉由各包括一第一連接器部件及一第二連接器部件之連接器614、616、618、620。舉例而言，如圖21A所示，連接器614包括一第一連接器部件614a及一第二連接器部件614b。全部三條導線係連接至一特定連接器之一第一連接器部件，但該特定連接器之第二連接器部件，僅經由連接導線、主要電力供應線或主要電力返回線，來將該等三條導線中的兩條連接至另一連接器或控制器610之第二連接器部。如圖21A協同圖20所示，第一加熱器602之溫度感測線632及輔助電力返回線636係用來攜載電流，且輔助電力供應線634被繞過。如圖20中清楚所示，其他加熱器604、606、608之輔助電力供應線634及輔助電力返回線636係用於攜載電流，且溫度感測線632被繞過。第一加熱器602上之熱偶接合部635量測該第一加熱器之溫度，且第一加熱器602之溫度感測線632及輔助電力返回線636將與加熱器溫度相關之一信號發送至控制器610。

作為一範例，第一傳導材料可為諸如康銅的銅鎳合金，且第二傳導材料可為諸如Chromel®之鎳鉻合金。可使用合適於形成用於溫度感測用途之一熱偶接合部的第一及第二傳導材料之任何組合，而不脫離本揭露內容的範圍。

參看圖21B，連接器614、616、618、620中之每一者可包括一第一連接器部件及一配接第二連接器部件(例如，可為一插座及一插頭總成)。舉例而言，連接器614可包括一第一連接器部件614a及一第二連接器部件614b。加熱器602及對應組輔助導線(亦即，溫度感測線632、輔助電力供應線634及輔助電力返回線636)係附接至第一連接器部件614a以形成一模組化加熱器單元603。模組化加熱器單元603可藉由使用配接連接器部件及適當連接導線來達成各種佈線連接，以輕易地連接至其他電氣組件，諸如另一模組化加熱器單元或控制器610，其所有變化應被解釋成落在本揭露內容之範圍內。

從對應加熱器延伸之該組輔助導線構成一三線式機構以允許加熱器被作為一加熱器及一溫度感測器兩者使用。在圖20之第一模組化加熱器總成中，第二、第三及第四加熱器604、606、608藉由束線612以一種使得該等第二、第三及第四加熱器只被作為加熱器使用以產生一所欲熱輸出的方式連結。在第二、第三及第四加熱器604、606、608中，輔助電力供應線634及輔助電力返回線636被選擇性地使用以形成電路的一部分，而溫度感測線632被繞過。藉由選擇性地使用溫度感測線632及輔助電力供應線634以形成電路的一部分、且藉由繞過輔助電力供應線634，第一加熱器602被用作為一加熱器及一溫度感測器兩者。在溫度感測模式期間，第一加熱器602上之熱偶接合部635係用以量測該加熱器之一溫度，且該第一加熱器之溫度感測線632及輔助電力返回線636及電路中之其他導線係被使用來將一溫度信號發送至控制器610。

參看圖22，其示出一例示包括電力控制系統600及圖20之複數個加熱器的加熱器系統700之電路的電氣圖。複數個加熱器602、604、606及608係以此順序串聯連接以形成一第一模組化加熱器總成。主要電力供應線622係由相同於溫度感測線632之第一傳導材料製成，如虛線所示。主要電力返回線624及連接導線626、628、630係由相同於輔助電力供應線634及輔助電力返回線636之第二傳導材料製成，如實線所示。作為一範例，第一傳導材料可為康銅，且第二傳導材料可為Chromel®。

當控制系統600處於電力模式時，電力係由控制器610之CH2+經由以下供應：主要電力供應線622、第一加熱器602之溫度感測線632及輔助電力返回線636、連接導線626、第二加熱器604之輔助電力供應線634及輔助電力返回線636、連接導線628、第三加熱器606之輔助電力供應線634及輔助電力返回線636、連接導線630、第四加熱器608之輔助電力供應線634及輔助電力返回線636。電流經由主要電力返回線624返回到控制器610之CH2-。

當控制系統600處於溫度感測模式時，電流路徑與電力供應模式中者相同。第一加熱器602之熱偶接合部635係用於量測第一加熱器602之一溫度。因為第一、第二、第三及第四加熱器係串聯連接，所以第一加熱器602之溫度亦係第一模組化加熱器總成之溫度。與溫度量測有關之信號係經由第一加熱器602之溫度感測線632及輔助電力返回線636、及形成該電路之其他導線以發送至控制器610。

在第一模組化加熱器總成中熱偶接合部635之只有一者係用於溫度感測。在該第一模組化加熱器總成中，藉由主要電力供應線622直接連接至控制器610之第一加熱器602中的熱偶接合部635係用於溫度感測。主要電力供應線622係由相同於溫度感測線632之第一傳導材料製成，且可被認為係該第一模組化加熱器總成中之該溫度感測線的一延伸。

參看圖23，其示出一加熱器系統702，其包括一電力控制系統600及藉由電力控制系統600連接及控制之複數個加熱器602、604、606、608。電力控制系統600包括一束線612'，其將複數個加熱器602、604、606、608安排路由成一第二串聯連接。在下文中，相似的元件將藉由相似的參考數字標定，且其之說明將為了清楚起見而省略。

在此佈線連接中，第二加熱器604、第一加熱器602、第三加熱器606及第四加熱器608係以此順序串聯連接，以形成一第二模組化加熱器總成，且電力首先供應至第二加熱器604。在此佈線連接中，藉由選擇性地使用第二加熱器的溫度感測線632及輔助電力返回線636以形成電路的一部分，僅有第二加熱器604被作為一加熱器及一溫度感測器兩者使用。其他加熱器602、606、608係藉由選擇性地使用輔助電力供應線634及輔助電力返回線636以形成電路的一部分、且藉由該等繞過溫度感測線，用來執行僅加熱器的功能。僅有第二加熱器604之熱偶接合部635係用於該第二模組化加熱器總成之溫度感測。類似圖20之第一模組化加熱器總成，主要電力供應線622及溫度感測線632係由第一傳導材料(諸如康銅)製成，且剩餘導線係由第二傳導材料(諸如Chromel®)製成。主要電力供應線622可被認為係第二加熱器604的溫度感測線632之一延伸，用於溫度感測用途。

參看圖24，其示出一加熱器系統704，其包括一電力控制系統600及藉由電力控制系統600連接及控制之複數個加熱器602、604、606、608。電力控制系統600包括一束線612"，其以一第三串聯連接安排複數個加熱器602、604、606及608之路由。在此佈線連接中，第三加熱器606、第二加熱器604、第一加熱器602及第四加熱器608係以此順序串聯連接，以形成一第三模組化加熱器總成，且電力首先供應至第三加熱器606。在此佈線連接中，僅第三加熱器606係用以執行一加熱器及一溫度感測器兩者之功能，且第三加熱器606之熱偶接合部635係用於溫度感測。其他加熱器602、604、608藉由繞過與這些加熱器相關聯之溫度感測線632被僅作為加熱器使用。相似地，主要電力供應線622及溫度感測線632係由第一傳導材料(諸如康銅)製成，且剩餘導線係由第二傳導材料(諸如Chromel®)製成。主要電力供應線622可被認為係第三加熱器606的溫度感測線632之一延伸，用於溫度感測用途。

參看圖25及26，其等示出一加熱器系統706，其包括電力控制系統600'及藉由電力控制系統600連接及控制之複數個加熱器602、604、606、608。電力控制系統600'包括一束線720，其包括兩組主要電力供應線622及主要電力返回線624，用於將該等加熱器之一者(亦即，第四加熱器608)安排路由作為一獨立加熱器，且將該等加熱器中之剩餘者(亦即，第一、第二及第三加熱器602、604、606)安排路由成一串聯連接。

第一組主要電力供應及返回線係將第一加熱器602、第二加熱器604、第三加熱器608以此順序串聯連接，以形成一第四模組化加熱器總成，且電力係自控制器610首先供應至第一加熱器602。第二組主要電力供應及返回線係直接將第四加熱器608連接至控制器610，以使得第四加熱器408成為一獨立加熱器。第四加熱器608係獨立於第四模組化加熱器總成受控。

在此第四模組化加熱器總成中，僅第一加熱器602被作為一加熱器及一溫度感測器兩者使用，且第一加熱器602之熱偶接合部635用於溫度感測。係一獨立加熱器之該第四加熱器亦作用為一加熱器且為一溫度感測器兩者，且第四加熱器之熱偶接合部635亦用於量測第四加熱器608之溫度。

相似地，兩條主要電力供應線622及溫度感測線632係由第一傳導材料(諸如康銅)製成，且剩餘導線係由第二傳導材料(諸如Chromel®)製成。

參看圖27，其示出一加熱器系統708，其包括一電力控制系統600"及藉由電力控制系統600"連接及控制之複數個加熱器650、652、654、656。電力控制系統600"包括附接至複數個加熱器650、652、654、656的複數組輔助導線632'、634'、636'、660、662，以及用於將該等複數組輔助導線連接至控制器610的一束線722。束線722包括兩組主要電力供應線622與主要電力返回線624，用於將該等加熱器之一者(例如，第四加熱器656)安排路由作為一獨立加熱器，且將該等加熱器中之剩餘者(亦即，第一、第二與第三加熱器650、652、654)安排路由成一串聯連接。第一加熱器650、第二加熱器652及第三加熱器654係以此順序串聯連接以形成一第五模組化加熱器總成。

每一組輔助導線被附接至一對應的加熱器且包括五條導線，包括一溫度感測線632'、一輔助電力供應線634'、一輔助電力返回線636'、一第一路由線660及一第二路由線662。溫度感測線632'、輔助電力供應線634'及輔助電力返回線636'之結構及功能係與溫度感測線632、輔助電力供應線634及輔助電力返回線636之結構及功能相同，且因此為求簡明，本文中省略其詳細說明。每一組中的第一路由線660及第二路由線662係彼此連接，且用來幫助以一所欲順序連接第一、第二及第三加熱器。在每一組五條導線中，每一組輔助導線中之五條導線中的僅四條被用於加熱器操作之每一模式中，且每一組中該等五條導線中之一條被繞過。

第一組主要電力供應線622及主要電力返回線624係連接至第五模組化加熱器總成。該第五模組化加熱器總成中，第三加熱器654為主控加熱器，其之熱偶接合部635及溫度感測線632係用於溫度感測。藉由選擇性地使用第三加熱器654的溫度感測線632'以形成電路的一部分，第三加熱器654作用為一加熱器且為一溫度感測器兩者。第一及第二加熱器650、652之溫度感測線632被繞過，且該等第一及第二加熱器僅執行一加熱器的功能。第二組主要電力供應線622及主要電力返回線624僅將一加熱器(亦即第四加熱器656)連接至控制器610。第四加熱器656的熱偶接合部635及溫度感測線632亦用來量測第四加熱器656的溫度。

與第一至第四模組化加熱器總成中之束線612、612'、612"、720不同，本形式之束線722包括對應於複數個加熱器650、652、654、656之複數個連接器614、614'、616、616'、618、618'、620、620'。每一加熱器係連接至一對連接器。此外，在從該加熱器延伸的每一組輔助導線中，溫度感測線係附接至輔助電力返回線而非輔助電力供應線。因此，在每一組輔助導線中，熱偶接合部係形成於輔助電力返回線636'與溫度感測線632'之間。溫度感測線632'及主要電力返回線624'係由第一傳導材料(例如康銅)製成，且剩餘導線係由第二傳導材料(例如Chromel®)製成。主要電力返回線624'被認為係溫度感測線632'之延伸，用於溫度感測用途。

參看圖28，其示出一加熱器系統710，其包括一電力控制系統600"及藉由電力控制系統600"連接及控制之複數個加熱器650、652、654、656。電力控制系統600'"包括一束線720，其包括兩組主要電力供應線622及主要電力返回線624，用於將該等加熱器之一者(亦即，第四加熱器656)安排路由作為一獨立加熱器，以及將該等加熱器中之剩餘者(亦即，第一、第二及第三加熱器650、652、654)安排路由成一串聯連接。第一、第二與第三加熱器650、652、654以此順序串聯連接，以形成一第六模組化加熱器總成。在第六模組化加熱器總成中，第二加熱器652為主控加熱器，其之熱偶接合部635及溫度感測線632'係用於溫度量測及溫度信號傳輸。該主控加熱器係安置於該第六模組化加熱器總成之中央。第一組主要電力供應線622及主要電力返回線624係連接至第六模組化加熱器總成。第二組主要電力供應線622及主要電力返回線624僅將第四加熱器656連接至控制器610，以使得第四加熱器成為一獨立加熱器。

三個連接器及六條輔助導線係用於將第二加熱器652連接至控制器610、至第一加熱器650及第三加熱器654。兩個連接器及五條輔助導線係用於將第一加熱器650及第三加熱器654中之每一者連接至另一加熱器。兩個連接器及五條輔助導線係用於將第四加熱器656連接至控制器610。第一加熱器650、第三加熱器654及第四加熱器656的每一組輔助導線包括五條導線，包括一溫度感測線632'、一輔助電力供應線634'、一輔助電力返回線636'、一第一路由線660、及一第二路由線662，相似於圖27者。然而，作為主要控制加熱器使用之第二加熱器652的該組輔助導線包括六條導線。該等六條導線包括一溫度感測線632'、一輔助電力供應線634'、及四條路由線664。全部六條導線皆用於加熱器操作之每一模式中。

在本形式中，第二加熱器652之熱偶接合部635係形成於溫度感測線632'與電阻式加熱元件637之間。第一及第三加熱器650、654之熱偶接合部635係形成於溫度感測線632'、輔助電力供應線634'與電阻式加熱元件637之間。第四加熱器656之熱偶接合部635係形成於溫度感測線632'、輔助電力返回線636'、與電阻式加熱元件637之間。溫度感測線632'及兩條主要電力返回線624全部係由第一傳導材料(材料A，諸如康銅)製成，且剩餘導線(包括兩條主要電力供應線622、連接至相同或鄰近連接器之連接導線640、輔助電力供應線634'、輔助電力返回線636'及路由線660、662)係由一第二傳導材料(材料B，諸如Chromel®)製成。

總之，根據本揭露內容之教示所建構的電力控制系統600、600'、600"或600"'包括一束線612、612'、612"、720、722或724，其等允許各種導線經由連接器來安排路由以達成各種佈線連接。複數個加熱器中的一些或全部可以不同順序來串聯連接，而其他加熱器可被安排路由為獨立加熱器且獨立於其他加熱器受控。雖然未在任何形式中示出，但應理解，該束線可包括複數組主要電力供應線及對應於該等複數個加熱器的主要電力返回線。每一組主要電力供應線及主要電力返回線僅將一加熱器連接至控制器，以使得每一加熱器變成一獨立加熱器且獨立地受控制。

此外，電力控制系統包括安置在複數個連接器及加熱器之間的複數組輔助導線。該等輔助導線可始終附接至該等加熱器及該等連接器之鄰近連接器部件(無論是一公部件或是一母部件)，以形成複數個模組化加熱器單元。該等複數個模組化加熱器單元藉由經適當佈線將該等連接器部件連接至另一連接器部件，可輕易地以任何順序串聯或作為獨立加熱器連接。因此，該束線改良了該等複數個加熱器的模組性。

另外，在一些形式中，複數組輔助導線中之每一者包括三條導線，其包括一溫度感測線、一輔助電力供應線、及一輔助電力返回線。該等三條導線中之兩條經結合以形成一熱偶接合部。取決於在電路中相關聯加熱器是否僅作為一加熱器使用、或作為一加熱器及一溫度感測器兩者使用，經結合的該等兩條導線中之一條係被選擇以形成該電路之一部分。從每一加熱器延伸之三線式機構允許每一加熱器選擇性地作為加熱器及溫度感測器兩者使用，藉此消除在加熱器系統中額外溫度感測器之使用，並且提供具有一更簡單設計之一加熱器系統。

在其他形式中，該等組之輔助導線可包括五條導線或六條導線。除了溫度感測線、輔助電力供應線、及輔助電力返回線之外，可包括額外路由線於每一組輔助導線中以增加路由選項，以便於以不同順序來連接這些加熱器，且使用該等加熱器中任一者來作為主控加熱器，其被用作一加熱器及一溫度感測器兩者。

在圖式中，如箭頭所指出，一箭頭之方向通常而言展示與例示內容有關之資訊(諸如資料或指令)的流動。舉例而言，當元件A及元件B交換各種資訊，但自元件A發送至元件B之資訊係與例示內容相關時，箭頭可自元件A指向元件B。此單向箭頭並非隱含無其他資訊自元件B發送至元件A。另外，就自元件A送至元件B之資訊而言，元件B可向元件A送出資訊的請求或接收確認。

在此應用中，用語「模組」及/或「控制器」可指、可為其一部分或可包括有：一特定應用積體電路(ASIC)；一數位、類比或混合類比/數位式之分立電路；一數位、類比或混合類比/數位式之積體電路；一組合邏輯電路；一現場可規劃閘陣列(FPGA)；一處理器電路(共享、專用或群組)，其施行程式碼；一記憶體電路(共享、專用或群組)，其儲存由該處理器電路施行之程式碼；提供所述功能性之其他合適的硬體組件；或以上各者中一些或全部之組合，諸如在一單晶片系統中。

用語記憶體係用語電腦可讀取媒體的一子集。如本文所使用，用語電腦可讀媒體不涵蓋透過一媒體(諸如，在一載波上)傳播之暫時性電氣或電磁信號；因此用語電腦可讀媒體可視為有形且非暫時性的。非暫時性、有形電腦可讀媒體之非限制性範例為：非揮發性記憶體電路(諸如一快閃記憶體電路、一可抹除可規劃唯讀記憶體電路、或一遮罩式唯讀電路)、揮發性記憶體電路(諸如一靜態隨機存取記憶體電路或一動態隨機存取記憶體電路)、磁性儲存媒體(諸如一類比或數位磁帶或一硬碟機)及光學儲存媒體(諸如一CD、一DVD或一藍光光碟)。

本申請案中所說明之設備及方法可部分或完全地藉由特殊用途電腦實行，其係藉由組配一一般用電腦來施行體現於電腦程式中之一或多個特定功能而產生。上文所述之功能方塊、流程圖組件及其他元件係作為軟體規格，其可藉由一熟習此藝者或程式設計者之例行工作而轉譯成電腦程式。

除非本文另外明確指出，否則在說明本揭露內容之範圍上，指示機械/熱性質、組成百分比、尺寸及/或容差或其他特性之所有數值，將被理解為經用詞「約」或「大約」修改。此修改係出於各種原因而為所欲的，包括：工業實踐；材料、製造及組裝容差；以及測試能力。

A、B及C其中至少一者這個句型於本文中使用時，應該使用一非排他性邏輯「或」解釋為意謂一邏輯(A或B或C)，並且不應該被解釋為意謂「至少一個A、至少一個B、以及至少一個C」。

本揭露內容之說明本質上僅為範例性，因此，未脫離本揭露實質內容之變化係意欲落入本揭露內容之範圍內。此類變化係非視為脫離本揭露內容之精神及範圍。

20,102,104,106,108,120,200,400,420,500:加熱器 20':加熱器,多區域加熱器 22:電阻式加熱元件,元件 22',142:加熱元件 24,26:端部分,端部 28:非傳導部分,芯體 30:近端 32:遠端 34:第一開孔 36:第二開孔 40,404,504:第一電力接腳,電力接腳 40',42',301,302,303,304,305,306,406:電力接腳 42,506:第二電力接腳,電力接腳 50,408:第一接合部,接合部 52,410:第二接合部,接合部 60,112:套體 62:密封構件 64:介電填充材料 70,610:控制器 72:FET 73,74,75:電阻器 76:電路 80,162:引線線材 82,84:接合部,引線線材接合部 86,88:信號線 90,92,94,B,C:區域 96,98:端部分 100:加熱器,端部分 110,130,204,452:電阻式加熱元件 114:填充絕緣體 122,132,212,426,454,484:第一電力接腳 124,134,214,242,456,486:第二電力接腳 126,136,428,462,488:第一接合部 128,138,430,470:第二接合部 140:熱交換器 150:層狀加熱器,加熱器 152:介電層 154:基體 156:電阻式加熱層 158:保護層,電阻層 160,220,230,240:接合部 202:加熱部分 206,208:非加熱部分 250:端接部分 270,700,702,704,706,708,710:加熱器系統 300:加熱器芯體 320,322:跨接件 402,422,482,502:電阻式加熱元件,加熱元件 412,458,492,508,552:第一引線線材 414,434,460,494,510,554:第二引線線材 416,512,550:主感測接合部,感測接合部 432:第一引線線材,溫度感測線 436,466:第三引線線材 438,468:第四引線線材 440:第一主感測接合部,感測接合部,接合部 442:第二主感測接合部,感測接合部,接合部 450,480:匣式加熱器,加熱器 464:第一主感測接合部,第一主接合部,接合部 472:第二主感測接合部,第二主接合部,接合部 490:第二接合部,主感測接合部 496:主感測接合部 556:熱擴散器 600:電力控制系統,控制系統 600',600",600"':電力控制系統 602,650:第一加熱器,加熱器 603:模組化加熱器單元 604,652:第二加熱器,加熱器 606,654:第三加熱器,加熱器 608,656:第四加熱器,加熱器 612,612',612",720,722,724:束線 614,614',616,616',618,618',620,620':連接器 614a:第一連接器部件 614b:第二連接器部件 622:主要電力供應線 624,624':主要電力返回線 626,628,630:連接導線 632,632':溫度感測線,輔助導線 634,634':輔助電力供應線,輔助導線 635:熱偶接合部 636,636':輔助電力返回線,輔助導線 637:電阻式加熱元件,連接導線 660:路由線,輔助導線,第一路由線 662:路由線,輔助導線,第二路由線 664:路由線 A:部分、區域 F:流體 L1,L2,L3:距離 P1,P2,P3,P4,P5,P6,P7,P8,P9:節距 R1,R2: t:時間

為了使本揭露內容可被良好理解，現將以範例方式且參照隨附圖式說明其不同形式，其中：

圖1為根據本揭露內容之教示所建構之具有雙用途電力接腳的一電阻式加熱器的一側截面圖；

圖2為根據本揭露內容之教示所建構之圖1之電阻式加熱器及具有引線線材之一控制器的一立體圖；

圖3為例示根據本揭露內容之一形式所建構之一切換電路及量測電路的一電路圖；

圖4為具有複數個加熱區且根據本揭露內容之教示而建構之加熱器的一替代形式的一側截面圖；

圖5為本揭露內容之替代形式的一側立面圖，其例示依序連接且根據本揭露內容之教示所建構之複數個加熱器；

圖6為具有附一連續可變節距之一電阻式元件、且根據本揭露內容之教示所建構之加熱器的另一形式的一側截面圖；

圖7為具有在複數個加熱區域中有不同節距之一電阻式元件、且根據本揭露內容之教示所建構之加熱器的另一形式的一側截面圖；

圖8為採用一加熱器且根據本揭露內容之教示所建構之一熱交換器的一側截面圖；

圖9為例示採用雙用途電力接腳、且根據本揭露內容之教示所建構之一層狀加熱器的一側截面圖；

圖10為例示根據本揭露內容之教示之一方法的一流程圖；

圖11為用於流體浸入加熱、且根據本揭露內容之教示所建構之一加熱器的立體圖；

圖12為根據本揭露內容之教示之圖11的加熱器之一部分的一側截面圖；

圖13為例示根據本揭露內容之教示之圖10之加熱器在多個接合部處之範例性溫度差的一圖；

圖14為具有複數個加熱器芯體於區域中、且根據本揭露內容之教示所建構之本揭露內容的另一形式的一立體圖；

圖15例示根據本揭露內容之教示之具有一主感測接合部之一加熱器；

圖16例示根據本揭露內容之教示之具有兩個主感測接合部之一加熱器；

圖17A與17B為根據本揭露內容之教示之具有主感測接合部之匣式加熱器的一透視圖；

圖18為根據本揭露內容之教示之具有一主感測接合部以及一雙線式加熱元件之通穿管狀加熱器的一立體圖；

圖19例示根據本揭露內容之教示之具有增強溫度量測特徵之一主感測接合部；

圖20為根據本揭露內容之教示所建構之包括複數個加熱器及一電力控制系統之一加熱器系統的一示意圖，其中該電力控制系統包括一束線，其以一第一串聯連接來連接該等複數個加熱器，以形成一第一模組化加熱器總成；

圖21A為圖20之部分A的一放大圖；

圖21B為包括一加熱器、從該加熱器延伸之一三線機構、及一連接器部件之一模組化加熱器單元的一示意圖；

圖22為圖20之電氣圖；

圖23為根據本揭露內容之教示所建構之包括複數個加熱器及一電力控制系統之一加熱器系統的一示意圖，其中該電力控制系統包括一束線，其以一第二串聯連接來連接該等複數個加熱器，以形成一第二模組化加熱器總成；

圖24為根據本揭露內容之教示所建構之包括複數個加熱器及一電力控制系統之一加熱器系統的一示意圖，其中該電力控制系統包括一束線，其以一第三串聯連接來連接該等複數個加熱器，以形成一第三模組化加熱器總成；

圖25為根據本揭露內容之教示所建構之包括複數個加熱器及一電力控制系統之一加熱器系統的一示意圖，其中該電力控制系統包括一束線，其將該等複數個加熱器連接成一獨立加熱器及一第四模組化加熱器總成；

圖26為圖25之電氣圖；

圖27為根據本揭露內容之教示所建構之包括複數個加熱器及一電力控制系統之一加熱器系統的一電氣圖，其中該電力控制系統包括一束線，其將該等複數個加熱器連接成一獨立加熱器及一第五模組化加熱器總成；以及

圖28為根據本揭露內容之教示所建構之包括複數個加熱器及一電力控制系統之一加熱器系統的一示意圖，其中該電力控制系統包括一束線，其將該等複數個加熱器連接成一獨立加熱器及一第六模組化加熱器總成。

本文說明之圖式係僅供例示之目的，且不意欲以任何方式限制本揭露內容之範圍。

20:加熱器

22:電阻式加熱元件，元件

24,26:端部分，端部

28:非傳導部分，芯體

30:近端

32:遠端

34:第一開孔

36:第二開孔

40:第一電力接腳，電力接腳

42:第二電力接腳，電力接腳

50:第一接合部，接合部

52:第二接合部，接合部

60:套體

62:密封構件

64:介電填充材料

Claims (19)

1. 一種加熱器系統，其包含：複數個加熱器；一控制器，其用於供應電力給該等複數個加熱器；複數組輔助導線，其等對應於該等複數個加熱器且從該等複數個加熱器延伸；以及一束線，其用以將該等複數組輔助導線連接至該控制器，其中每一組輔助導線包括至少三條導線，該等三條導線中之二條係由不同材料所製成且經結合以形成一熱偶接合部，以使得該等複數個加熱器中之每一者可操作來作為一加熱器及一溫度感測器兩者，及其中該等複數個加熱器中之至少一者係經由對應組輔助導線而連接至該等複數個加熱器中之另一者。
2. 如請求項1之加熱器系統，其中該等至少三條導線中之一條係由一第一傳導材料製成，且該等導線中之剩餘者係由一第二傳導材料製成。
3. 如請求項2之加熱器系統，其中該第一傳導材料係為一銅鎳合金，且該第二傳導材料係為一鎳鉻合金。
4. 如請求項1之加熱器系統，其中該等複數組輔助導線各包括一溫度感測線、一輔助電力供應線及一輔助電力返回線，其中在每一組輔助導線中，該溫度感測線係結合至該輔助電力供應線及該輔助電力返回線中之一者以形成該熱偶接合部。
5. 如請求項4之加熱器系統，其中該熱偶接合部係結合至每一加熱器之一電阻式加熱元件之一端。
6. 如請求項4之加熱器系統，其中該束線進一步包括直接連接至該控制器之一主要電力供應線及一主要電力返回線，其中該主要電力供應線 及該主要電力返回線中之一者係由相同於該等複數組輔助導線中之該等溫度感測線的一材料製成。
7. 如請求項1之加熱器系統，其進一步包含直接連接至該等複數組輔助導線的複數個連接器。
8. 如請求項7之加熱器系統，其中該束線進一步包括一主要電力供應線及一主要電力返回線，其中該主要電力供應線及該主要電力返回線係選擇性地連接至一相同連接器，以將該等加熱器中之一者安排路由作為一獨立加熱器。
9. 如請求項7之加熱器系統，其中該束線進一步包括一主要電力供應線及一主要電力返回線，其中該主要電力供應線及該主要電力返回線係選擇性地連接至不同連接器，以使得該等加熱器中的至少一些者被串聯連接。
10. 一種用於控制至少一加熱器之電力控制系統，該電力控制系統包含：一控制器；直接連接至該控制器之一主要電力供應線及一主要電力返回線；一第一導線與一第二導線，其等將該至少一加熱器連接至該主要電力供應線及該主要電力返回線；以及至少一連接器，其設置於該主要電力供應線與該第一導線之間，及於該主要電力返回線與該第二導線之間，用於將該主要電力供應線及該主要電力返回線可移除式地連接至該第一導線及該第二導線，其中該主要電力供應線及該第一導線經連接且由一第一傳導材料製成，以及該主要電力返回線及該第二導線經連接且由不同於該第一傳導材料的一第二傳導材料所製成。
11. 如請求項10之電力控制系統，其中該第一傳導材料係為一銅 鎳合金，且該第二傳導材料係為一鎳鉻合金。
12. 如請求項10之電力控制系統，其進一步包含一束線，該束線包括複數條主要電力供應線、複數條主要電力返回線、及對應於複數個加熱器之複數個連接器，其中該束線將該控制器連接至該等複數個加熱器，以使得該等複數個加熱器係以一串聯連接或作為獨立加熱器來可移除式地連接。
13. 如請求項12之電力控制系統，其中該束線進一步包含用於連接該等複數個連接器的複數個連接導線，以使得該等複數個加熱器以不同順序串聯而可移除式地連接。
14. 一種模組化加熱器單元，其包含：一加熱器；從該加熱器延伸之一組至少三條導線；及一連接器部件，用於將該模組化加熱器單元可移除地連接至另一模組化加熱器單元，其中該模組化加熱器單元的該等至少三條導線中之兩條係由不同材料製成，且經結合以形成一熱偶接合部。
15. 如請求項14之模組化加熱器單元，其中該等至少三條導線包括由一第一傳導材料製成的一溫度感測線、由不同於該第一傳導材料的一第二傳導材料製成的一輔助電力供應線及一輔助電力返回線，該溫度感測線係結合至該輔助電力供應線及該輔助電力返回線中之一者。
16. 如請求項15之模組化加熱器單元，其中該連接器部件將該模組化加熱器單元的該組至少三條導線直接或經由連接導線而連接至另一模組化加熱器單元的另一連接器部件。
17. 如請求項15之模組化加熱器單元，其中該組至少三條導線中只有兩條連接至另一電氣組件以形成一電路的一部分。
18. 如請求項15之模組化加熱器單元，其中該第一傳導材料係為一銅鎳合金，且該第二傳導材料係為一鎳鉻合金。
19. 如請求項14之模組化加熱器單元，其中該加熱器包括一電阻式加熱元件，且該熱偶接合部係結合至該電阻式加熱元件之一端。