KR102418182B1 - 트리밍 가능한 히터 - Google Patents

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엠케이에스 인스트루먼츠, 인코포레이티드
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Abstract

트리밍 가능한 히터 기기(10)는 서로로부터 분리될 수 있는 복수의 히터 기기 세그먼트(20, 22, 23, 26, 28)를 포함한다. 히터 기기(10)는 히터 매트(30)의 길이를 함께 포함하는 복수의 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)를 가지는 히터 매트(30)를 포함한다. 각 히터 매트 세그먼트는 열을 생산하기 위해 전력 버스(52)에 연결된 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)를 가진다. 각각의 히터 매트 세그먼트를 구비한 하나 이상의 히터 기기 세그먼트는 원하는 길이로 히터 기기의 길이를 트리밍하기 위해 다른 것들로부터 분리될 수 있고 히터 기기로부터 제거될 수 있다. 히터 기기의 히터 매트 세그먼트 경계 지표는 히터 매트 세그먼트 중 하나가 나머지 히터 매트 세그먼트의 세그먼트 히터 요소 또는 전력 버스와 나머지 세그먼트 히터 요소의 연결을 간섭하는 것 없이 히터 매트의 다른 나머지 히터 매트 세그먼트로부터 분리될 수 있는 위치를 나타낸다.

Description

트리밍 가능한 히터
본 발명은 파이프, 피팅, 및 다른 파이프 시스템 구성요소의 가열을 위한 히터 어셈블리를 포함하는 히터에 관한 것이다.
다양한 기체, 액체, 또는 고체 재료를 한 곳에서 다른 곳으로 전도하거나 이동하기 위해 산업에서 사용되는 많은 진공, 프로세스, 수송 및 다른 시스템은 파이프 및/또는 파이프 안의 재료를 특정 온도 범위 내로 유지하기 위해 가열해야 하는 다양한 길이, 크기와 형상의 파이프, 밸브 및 다른 파이프 시스템 구성요소를 포함한다. 이를 위해 그리고 다른 목적에 대해 파이프 가열을 위한 파이프 히터는 본 기술 분야의 통상의 숙련자들에게 잘 알려져 있고 파이프 둘레에 감겨진 단순한 저항성 와이어 및 테이프부터 이러한 상업적으로 이용가능한 많은 히터 제품뿐만 아니라, 미국 특허 제5,714,738호(Hauschultz et al.)에서 기술된 바와 같은, 더 정교한 절연 파이프 히터까지의 범위에 이른다.
전술한 관련 기술의 예시 및 그에 관련된 제한은 예시적이며 배타적이지 않은 것을 의도한다. 본 기술 분야의 통상의 숙련자는 명세서를 읽고 도면을 검토하면 관련 기술의 다른 제한 및 관련 기술의 다른 예시를 명백히 알 수 있을 것이다.
후술된 실시예 및 그 양태는 범위를 제한하지 않는 예시 및 설명의 의미인 시스템, 도구 및 방법과 연계하여 예시 및 설명되어 있다. 다양한 실시예와 구현예에서, 하나 이상의 문제점이 감소 또는 제거되며, 다른 실시예들은 다른 개선점 및 이점에 관련한다.
일 양태에서, 트리밍 가능한 히터 장치는 다음을 포함한다: (i) 종방향 길이를 따라 연장하고 복수의 히터 매트(heater mat) 세그먼트를 포함하는 히터 매트로서, 각 히터 매트 세그먼트가 히터 매트의 종방향 길이의 각각의 일부를 따라 연장하며, 각 히터 매트 세그먼트는 세그먼트 히터 요소를 포함하며, 각각의 세그먼트 히터 요소는 각각의 트리밍 가능한 거리로 서로로부터 종방향으로 분리되는, 히터 매트; (ii) 각 히터 매트 세그먼트의 적어도 일부와 병치된 관계로 연장하도록 세그먼트 히터 요소 사이의 트리밍 가능한 거리 전부에 걸치는 제1 전력 전도체 및 제2 전력 전도체를 포함하는 전력 버스(power bus)로서, 두 히터 매트 세그먼트 중 적어도 하나의 세그먼트 히터 요소와 전력 버스의 제1 및 제2 전력 전도체의 전기적 연결에 영향을 주지 않는 방식으로 상기 두 히터 매트 세그먼트의 세그먼트 히터 요소 사이에서 트리밍 가능한 거리에서 복수의 히터 매트 구간 중 임의의 두 개가 서로 분리될 수 있도록, 각각의 세그먼트 히터 요소를 포함하는 각각의 히터 매트 세그먼트와 병치된 관계에 있는 전력 버스의 각각의 세그먼트 연결 위치에서 제1 및 제2 전력 전도체에 각각의 히터 요소 각각이 전기적으로 연결되는, 전력 버스.
일 실시예에서, 트리밍 가능한 히터 장치는 각 트리밍 가능한 거리에서 히터 매트의 표면에 히터 매트 세그먼트 경계 지표를 포함하며, 히터 매트 세그먼트 경계 지표는 트리밍 가능한 거리에서 히터 매트에 분리 가능한 위치를 표시한다.
일 실시예에서, 트리밍 가능한 히터 장치는 전력 버스의 각각의 세그먼트 연결 위치 사이에서 전력 버스에 버스 트림(bus trim) 위치 지표를 포함한다.
일 실시예에서, 각 매트 세그먼트의 버스 트림 위치 지표는 그 매트 세그먼트의 히터 매트 세그먼트 경계 지표에서 종방향으로 오프셋(offset) 된다.
일 실시예에서, 트리밍 가능한 히터 장치는 히터 매트 세그먼트 및 전력 버스 위에 놓인 커버 시트를 포함한다.
일 실시예에서, 트리밍 가능한 히터 장치는 히터 매트 세그먼트 및 전력 버스 위에 놓인 커버 시트를 포함하며, 커버 시트는 히터 매트 세그먼트 경계 지표를 드러내기 위해 히터 매트 세그먼트로부터 벗겨질 수 있다.
일 실시예에서, 트리밍 가능한 히터 장치는 히터 매트 세그먼트 및 전력 버스 위에 놓인 커버 시트를 포함하며, 커버 시트는 버스 트림 위치 지표를 드러내기 위해 전력 버스로부터 벗겨질 수 있다.
일 실시예에서, 트리밍 가능한 히터 장치는 히터 매트 및 커버 시트 사이에 위치한 단열층을 포함하는 히터 매트를 가진다.
일 실시예에서, 트리밍 가능한 히터 장치는 히터 매트 및 커버 시트 사이에 위치한 단열층을 포함하는 히터 매트를 가지고, 히터 매트 세그먼트 경계 지표는 단열층의 외부 표면에 있다.
일 실시예에서, 트리밍 가능한 히터 장치는 단열층 및 커버 시트 사이에 위치한 전력 버스를 가진다.
일 실시예에서, 트리밍 가능한 히터 장치는 세그먼트 히터 요소 및 단열층 사이에 위치한 전력 버스를 포함한다.
일 실시예에서, 트리밍 가능한 히터의 히터 매트는 세그먼트 히터 요소가 위치한 히터 기판을 포함한다.
일 실시예에서, 트리밍 가능한 히터 장치는 히터 기판 및 히터 상층(superstrate) 사이에 끼인 세그먼트 히터 요소를 포함한다.
일 실시예에서, 단열층은 상층 및 커버 시트 사이에 위치한다.
트리밍 가능한 히터 장치의 일 실시예에서, 세그먼트 히터 요소가 위치한 히터 기판은 얇은 필름 유전체 재료를 포함한다.
일 실시예에서, 히터 매트는 세그먼트 히터 요소와 제1 및 제2 전력 전도체 둘 다를 포함한다.
일 실시예에서, 세그먼트 히터 요소는 히터 기판 시트에 배치된다.
일 실시예에서, 전력 버스의 제1 및 제2 전력 전도체는 히터 기판 시트의 세그먼트 히터 요소에 배치된 틈새 격리층에 배치된다.
다른 실시예에서 전력 버스의 제1 및 제2 전력 전도체는 세그먼트 히터 요소와 함께 기판 시트에 배치된다.
본 발명의 다른 양태는 히터 기기 구성 방법을 포함하며, 이는 병치된 세그먼트 히터 요소 사이의 트리밍 가능한 거리를 가지는 복수의 히터 매트 세그먼트의 어셈블리를 포함하는 히터 매트를 사용하는 단계, 이런 세그먼트 히터 요소가 위치되는 각각의 히터 매트 세그먼트와 병치된 관계에 있는 전력 버스의 각각의 세그먼트 연결 위치에서 전력 버스의 제1 및 제2 전력 전도체에 전기적 병렬 관계로 세그먼트 히터 요소 중 각각의 하나 각각을 연결하는 단계, 두 히터 매트 세그먼트 중 적어도 하나의 세그먼트 히터 요소와 전력 버스의 제1 및 제2 전력 전도체의 전기적 연결에 영향을 주지 않는 방식으로 복수의 히터 매트 세그먼트 중 임의의 두 개가 서로로부터 분리 가능하게 되는 분리 가능한 위치를 표시하기 위해 각각의 트리밍 가능한 거리 각각에서 히터 매트에 각각의 히터 매트 세그먼트 경계 지표를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 각각의 히터 매트 세그먼트가 그로부터 분리 가능한 곳에서 병치된 히터 매트 세그먼트의 전기적 연결에 영향을 주지 않는 방식으로 각각의 히터 매트 세그먼트와 함께 전력 버스가 분리 가능하게 되는 분리 가능한 버스 위치를 표시하기 위해 전력 버스의 각각의 세그먼트 연결 위치 사이에서 전력 버스에 각각의 버스 트림 위치 지표를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 각각의 히터 매트 세그먼트 경계 지표와 종방향으로 오프셋 관계에서 각각의 히터 매트 세그먼트 각각의 버스 트림 위치 지표를 위치시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 변위가능한 커버 시트를 히터 매트 세그먼트 경계 지표와 버스 트림 위치 지표를 노출하는 변위가능한 방식으로 히터 매트 위에 그리고 전력 버스 위에 배치하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 단열층을 세그먼트 히터 요소와 전력 버스 사이에 배치하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 복수의 세그먼트 히터 요소를 얇은 필름 유전체 재료에 배치하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 복수의 세그먼트 히터 요소를 추가적인 세그먼트 히터 요소와 함께 얇은 필름 유전체 재료의 시트에 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 양태는 복수의 세그먼트 히터 요소가 형성된 얇은 필름 유전체 재료의 일부를 절단하여 얇은 필름 유전체 재료의 해당 일부를 추가적인 구간 히터 요소가 형성된 얇은 유전체 재료 시트의 다른 일부로부터 분리하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에서, 가열될 물품에 히터를 설치하는 방법은 다음을 포함한다: (i) 가열될 물품의 길이를 결정하는 단계; (ii) 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 얼마나 많은 히터 매트의 세그먼트가 요구되는지를 결정하는 단계; (iii) 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트 세그먼트의 히터 요소와 전력 버스의 전기적 연결에 영향을 주지 않고, 히터 매트에 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되지 않는 히터 매트 세그먼트가 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 다른 히터 매트 세그먼트로부터 분리 가능한 위치를 히터 매트에 표시하는 특정 지표를 히터 매트에 위치시키는 단계; 그리고 (iv) 특정 지표에서, 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되지 않는 히터 매트 세그먼트를 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트 세그먼트로부터 분리하는 단계.
다른 실시예는 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트 세그먼트에서 히터 요소와 전력 버스의 전기적 연결에 영향을 주지 않는 위치에서 전력 버스를 분리하는 단계를 포함한다.
다른 실시예는 특정 지표를 노출하여, 특정 지표에서, 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되지 않는 히터 매트 세그먼트를 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트 세그먼트로부터 분리하는 것을 용이하게 하기 위해 충분히 히터 매트 및 전력 버스를 덮는 커버 시트를 변위시키는 단계를 포함한다.
다른 실시예는 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트 세그먼트로부터 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되지 않는 히터 매트 세그먼트를 분리한 후 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트 세그먼트에 커버 시트를 재배치하는 단계를 포함한다.
상기에 기술된 예시적인 양태, 실시예 그리고 구현예에 더하여, 본 기술 분야의 통상의 숙련자들은 도면과 하기 설명의 연구에 친숙해지고 나면 추가적인 양태, 실시예, 구현예를 명백히 알 수 있을 것이다.
본 명세서에 포함되며 상세한 설명의 일부를 형성하는 첨부 도면이 실시예 및/또는 특징을 일부 도시하고 있지만, 이는 이들 뿐이거나 다른 것들을 배제하는 것은 아니다. 본 명세서에서 개시된 실시예와 특징은 제한이 아닌, 예시적인 것으로 고려되는 것을 의도한다.
도 1은 가상선으로 도시된 가열될 대상물에 장착된 예로서 도시되었고, 지표에 의해 표시된 위치에서 서로로부터 분리 가능한 복수의 히터 매트 세그먼트를 포함하는 히터 매트를 가지는, 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기의 등각 투영도이다.
도 2는 도 1의 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기의 측면 입면도이다;
도 3은 도 1의 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기의 단부 입면도이다;
도 4는 도 2의 단면 4-4를 따라 얻어진 예시적인 히터 기기의 단면도이다;
도 5는 예시적인 히터 기기의 버스 전력 전도체 및 예시적인 히터 기기의 히터 요소에 대한 예시적인 전력 공급 코드의 연결을 도시하는, 도 4에서 점선 원으로 둘러싸인, 도 4 단면도의 확대된 일부이다;
도 6은 도 2의 단면 6-6을 따라 얻어진 예시적인 히터 기기의 단면도이다;
도 7은 예시적인 히터 기기의 히터 요소와 버스의 전력 전도체의 예시적인 연결을 도시하는, 도 6에서 점선 원으로 둘러싸인, 도 6 단면도의 확대된 일부이다;
도 8은 도 1에 도시된 트리밍 가능한 히터 기기 유형의 히터 매트를 형성하는데 사용될 수 있는 복수의 예시적인 히터 매트 세그먼트의 등각 투영도이다;
도 9는 도 1에 도시된 트리밍 가능한 히터 기기 유형의 히터 매트를 형성하기 위해 원하는 수의 히터 매트 세그먼트를 얻을 수 있는 롤로 형성한 예시적인 히터 매트 세그먼트의 등각 투영도이다;
도 10은 도 1의 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기의 예시적인 구성요소의 등각 분해도이다;
도 11은 트리밍 가능한 히터 기기의 단열층의 일부가 히터 매트와 전력 버스를 드러내기 위해 절단되어 있고, 커버 시트가 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기에 장착되기 위해 정렬되어 위치되어 있는, 도 1에 도시된 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기 유형을 형성하기 위해 함께 조립된 도 10의 예시적인 구성요소의 등각 투영도이다;
도 12는 도 1의 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기의 등각 투영도이지만, 전력 버스와 히터 매트 세그먼트 경계 지표를 드러내기 위해 부분적으로 뒤로 벗겨진 커버 시트를 도시하며, 또한, 도 1의 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기의 길이를 트리밍하기 위해 이루어질 수 있는 바와 같이 히터 매트 세그먼트 경계 지표의 세트를 따라 나머지 예시적인 히터 기기로부터 분리된 예시적인 히터 기기의 원위 세그먼트를 가상선으로 도시한다.
도 13은 전력 버스의 버스 트림 위치 지표를 도시하기 위한 도 13의 점선 원에 둘러싸인 도 13의 등각 투영도의 확대된 일부이다;
도 14는 도 3과 비슷한 단부 입면도이지만, 어떻게 도 1의 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기가 가열될 대상물 상에 삽입 및 장착을 위해 변형가능한지의 예를 도시한다;
도 15는 도 13과 비슷한 뒤로 벗겨진 커버 시트의 확대된 등각 투영도이지만, 전력 버스가 단열층 위에 그리고 커버 시트 바로 밑에 장착되는 대안적인 트리밍 가능한 히터 기기 실시예를 도시한다.
도 16은 도 7과 비슷한 확대된 단면의 일부이지만, 히터 요소와 도 15의 대안적인 트리밍 가능한 히터 기기 실시예의 전력 버스의 예시적인 연결을 도시한다;
도 17은 도 5와 비슷한 확대된 단면의 일부이지만, 도 15의 대안 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기에서 전력 버스의 전력 전도체와 히터 요소와 전력 공급 코드의 예시적인 연결을 도시한다;
도 18은 히터 매트의 통합 부분으로 형성되는 전력 버스를 도시하는 히터 매트의 대안 예시적인 등각 투영도이다;
도 19는 가상선의 세그먼트 히터 요소와 전력 버스가 도시되는 도 18의 예시적인 대안 히터 매트의 상부 평면도이다;
도 20은 도 19의 예시적인 대안 히터 매트의 히터 매트 세그먼트 중 하나의 확대된 단면도이다;
도 21은 도 18과 19의 예시적인 대안 히터 매트의 분해 등각 투영도이다;
도 22는 노출된 전력 버스 단부의 예시적인 격리를 도시하기 위해 부분적으로 들어 올려지게 도시된 히터 매트에 장착된 단열층을 구비한 도 18과 19의 예시적인 대안 히터 매트의 등각 투영도이다;
도 23은 동일한 히터 기판 시트의 복수의 히터 세그먼트의 히터 요소와 함께 통합된 전력 버스의 전력 전도체를 도시하는 다른 예시적인 대안 히터 매트의 상부 평면도이다;
도 24는 파이프 엘보우 피팅에 장착되도록 성형된 형태의 트리밍 가능한 히터 기기의 대안적인 실시예의 측면 입면도이다;
도 25는 파이프 리듀서(reducer) 피팅에 장착되도록 성형된 형태의 트리밍 가능한 히터 기기의 대안적인 실시예의 측면 입면도이다;
도 26은 파이프 T형 피팅에 장착되도록 성형된 형태의 트리밍 가능한 히터 기기의 대안적인 실시예의 측면 입면도이다.
예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)는 가상선으로 도시된, 파이프(P)와 같은, 가열될 대상물에 장착된 상태로 도 1에 도시되었다. 도 1 및 2에 도시된 바와 같이, 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)는 전원 연결부, 예를 들어, 전력 코드(58) 또는 전력 버스(52)(예를 들어, 전력 전도체(54, 56))와 나머지 히터 기기 세그먼트의 개별 세그먼트 히터 요소(하기에서 기술됨)의 전기적 연결에 영향을 주지 않고 트리밍 가능한 히터 기기(10)가 예로서 도 12에, 도시된 바와 같이, 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28) 중 다른 하나 이상으로부터 트리밍 가능한 히터 기기(10)의 하나 이상의 세그먼트, 예로서, 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28)를 분리하도록 절단되거나 이와 달리 분리될 수 있는 위치를 트리밍 가능한 히터 기기(10)에 나타내는 히터 매트 세그먼트 경계 지표, 예로서, 마크(12, 14, 16, 18)를 가진다. 전력 코드(58)를 가지는 히터 기기 세그먼트는 때때로 본 설명에서 1차 히터 기기 세그먼트로 지칭되고, 다른 히터 기기 세그먼트는 때때로 2차 히터 기기 세그먼트 또는 트리밍 가능한 히터 기기 세그먼트로 지칭된다. 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)에서, 중간 히터 기기 세그먼트(24)는 전력 코드(58)를 가지며, 이는 제1 히터 기기 세그먼트이고, 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)의 다른 히터 기기 세그먼트(20, 22, 26, 28)는 전력 코드(58)를 가지지 않으며 2차 또는 트리밍 가능한 히터 기기 세그먼트이다. 하지만, 임의의 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28)가 전력 코드(58)를 가질 수 있으므로, 1차 히터 기기 세그먼트가 될 수 있고, 다른 것들은 2차 또는 트리밍 가능한 히터 기기 세그먼트가 될 것이다. 또한, 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)가 5개의 트리밍 가능한 또는 분리 가능한 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28)를 구비하는 상태로 도 1과 2에 도시된 반면, 이러한 트리밍 가능한 히터 기기(10)는 임의의 원하는 길이로 임의의 트리밍 가능한 또는 분리 가능한 히터 기기 세그먼트 개수로 만들어질 수 있다.
하기에서 더 자세하게 설명된 바와 같이, 각 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28)는 전력 버스(52)에 전기적 병렬로 연결된 개별 세그먼트 가열 요소(42, 44, 46, 48, 50)(도 10 참고)를 가지며, 전력 버스(52)는 전원 연결부에, 예로서, 전력 코드(58)에 전기적으로 연결된다. 이에 따라, 각 세그먼트 가열 요소(42, 44, 46, 48, 50)는 전원 연결부, 예로서, 전력 코드(58)를 전기 전력의 공급원(도시되지 않음)에 연결함으로써 전력이 공급될 수 있다. 그 결과, 임의의 2차 히터 기기 세그먼트, 예로서, 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)의 2차 히터 기기 세그먼트(20, 22, 26, 28)는 2차 히터 기기 세그먼트 중 임의의 다른 하나로부터 또는 1차 히터 기기 세그먼트(24)로부터 절단될 수 있고, 1차 히터 기기 세그먼트(24)에 여전히 연결된 임의의 2차 히터 기기 세그먼트뿐만 아니라 나머지 1차 히터 기기 세그먼트(24)도 전력 코드(58)가 전기 전력의 공급원(도시되지 않음)에 전기적으로 연결될 때 열을 생산하는 기능을 계속할 것이다. 그러므로, 트리밍 가능한 히터 기기(10)가 가열될 대상물에 깔끔하게 그리고 견고하게 설치하기에 너무 긴 경우, 각각의 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)(도 10)를 구비한 하나 이상의 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28)가 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28) 중 하나 이상의 다른 것으로부터 대상물에 깔끔하거나 견고하게 설치하는 데 원하는 또한 적절한 길이로 히터 기기(10)를 트리밍하기 위해 분리될 수 있다. 도 1 및 도 2에서 히터 매트 세그먼트 경계 지표(12, 14, 16, 18)가 히터 기기(10)의 가시적 표면에 마크로서 도시되었지만, 예를 들어, 슬롯(slots), 범프(bumps), 홈, 노치(notches), 약한 절취선, 또는 다른 수단을 포함하는, 임의의 편리한 형태로 제공될 수 있다.
이제 도 1 내지 7을 2차적인 참조로 주로 도 10 및 11을 참조하면, 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)는 종방향 길이(L)를 따라 연장하는 복수의 히터 매트 세그먼트, 예로서, 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)를 가지는 히터 매트(30)를 가진다. 본 설명에서 사용되는 종방향은 예시적인 히터 기기(10)가 트리밍 가능한, 즉, 상기 설명한 히터 매트 세그먼트의 나머지로부터 하나 이상의 2차 히터 매트 세그먼트를 절단하거나 이와 달리 제거하여 단축될 수 있는, 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)의 차원을 지칭한다. 이에 따라, 예를 들어, 도 8 내지 13에서 도시된 히터 매트(30)의 종방향 축(100)은 복수의 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)를 통해 연장한다. 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)가 히터 기기 종방향 축(101)을 형성하는 원통형 형상을 가지는 것으로 도시된 도 1 내지 4 및 10 내지 12에서, 종방향 길이(L)와 히터 매트 종방향 축(100)은 원통형 히터 기기 종방향 축(101)의 방향으로, 그리고 이에 평행하게, 연장한다.
각 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)는 각각, 전기 전력이 인가되면 열을 생산하는, 세그먼트 히터 요소, 예로서, 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)를 가진다. 비록 다른 종류의 열 생산 기구가 세그먼트 히터 요소로 사용될 수 있지만, 일반적으로, 각 세그먼트 히터 요소는 전압이 이를 가로질러 인가되고 전류가 이를 통해 흐를 때 열을 생산하는, 전기적 저항성 와이어, 리본, 트레이스(trace), 시트, 메쉬(mesh), 또는 다른 저항성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 니켈-크롬, 철-크롬-알루미늄, 또는 구리-니켈을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 임의의 다양한 알려진 전기적 저항성 금속 또는 금속 합금이 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)에 사용될 수 있다. 다른 예시적인 전기적 저항성 재료는 세라믹 및 전도성 입자가 함입된 폴리머 매트릭스를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
각 예시적인 개별 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)는 개별 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)로 전기 전력을 전도하기 위해 적어도 두 개의 전력 전도체, 예로서, 제1 전력 전도체(54)와 제2 전력 전도체(56)를 가지는 전기 전력 버스(52)에 연결된다. 제1 전력 전도체(54) 및 제2 전력 전도체(56)는 각 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)의 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)와 병치된 관계로 연장해서 전력 버스(52)의 제1 및 제2 전력 전도체(54, 56)와 개별 세그먼트 히터 요소의 전기적 연결이 각각의 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40) 각각과 병치된 관계인 전력 버스(52)의 각각의 세그먼트 연결 위치에서 만들어진다.
하기에서 더 자세하게 논의될 바와 같이, 하나 이상의 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38 또는 40)를 하나 이상의 다른 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)로부터 분리하는 것이 하기에서 더 자세하게 설명될 바와 같이 전력 코드(58)와 연결되는 제1 및 제2 전력 전도체(54, 56)와 나머지 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38 또는 40)의 전기적 연결을 간섭하지 않는 세그먼트 연결 위치에 연결이 만들어지는 한, 전력 버스(52)의 각각의 세그먼트 연결 위치에서 제1 및 제2 전력 전도체(54, 56)와 개별 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)의 이러한 전기적 연결은 임의의 편리한 방식으로 만들어질 수 있다. 하기에서 더 상세하게 설명될 바와 같이, 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)는 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)에 의한 열 생산을 위해 필수적인 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)의 어떠한 부분도 위치하지 않는 각각의 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)의 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)의 병치된 것들 사이의 트리밍 가능한 거리(D)(도 8 내지 10 참조)에서 서로로부터 분리 가능하다. 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)의 각 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28)는 또한 하기에서 더 자세하게 설명될 바와 같이 1차 히터 기기 세그먼트의 전력 코드(58)에 연결된, 전력 버스(52)와 나머지 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28)의 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)의 전기적 연결을 간섭하지 않는 방식으로 하나 이상의 다른 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28)로부터 분리 가능한, 트리밍 가능한 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28)를 형성하는 각각의 하나의 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)를 포함한다.
도 1 내지 11의 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)에서, 비록 전기 전력 버스(52)에 세그먼트 히터 요소의 직렬 전기적 연결이 가능할 것이지만, 각 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)는 전기 전력 버스(52)의 제1 및 제2 전력 전도체(52, 54)에 전기적으로 병렬로 연결되어 있다. 세그먼트 연결 위치에서의 전력 버스(52)의 전력 전도체(54, 56)와 개별 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)의 병렬 전기적 연결은 본 기술 분야의 통상의 숙련자가 본 발명 및 도면에서 기술되고 도시된 본 발명의 원리와 장치를 이해하게 되면 그들에 의해 이해되는 다양한 방식으로 만들어질 수 있다. 도 10 및 11에서 도시된 바와 같이 세그먼트 연결 위치에서 이러한 전기적 연결의 일 예시는 하기에서 더 상세하게 기술될 셀프-스트리핑 탭 커넥터(self-stripping tap connectors)(60, 62, 64, 66, 68)를 포함한다.
선택적 단열층(70)은 히터 매트(30) 위에 제공될 수 있다. 도 1 내지 11에서 도시된 예시적인 원통형 형상의 히터 기기(10)에서, 단열층(70)은 도 10 및 11에서 가장 잘 볼 수 있는 바와 같이, 히터 매트(30) 위에 꼭 맞게 설치되도록 크기와 형상이 만들어진 단열재의 두 개의 절반 섹션(72, 74)으로 구성된다. 커버 시트(76)는 단열층(70) 주위에 위치된다. 하기에서 더 상세하게 기술될 바와 같이, 예시적인 히터 기기(10)의 커버 시트(76)는 단열층(70)의 갭(gap)(80)을 채우도록 크기와 형상이 만들어지고 전기 전력 코드(58)를 장착하기 위한 기판을 제공하는 리브(rib)(78)를 포함한다. 스트랩(straps)(82, 84, 86, 88, 90)은 단열층(70) 주위에 커버 시트(76)를 체결하기 위해 커버 시트(76)에 제공된다. 만약 선택적 단열층(70)이 제공되지 않는다면, 커버 시트(76)는 히터 매트(30) 주위에 바로 설치되도록 크기가 만들어질 것이며, 리브(78)는 또한 크기가 다르게 만들어지거나 제거될 것이다.
상기에서 언급한 바와 같이, 각 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)는 전력 버스(52)와의 각각의 전기적 연결 위치를 포함하는, 각각의 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40) 내에 포함된다. 상기 언급한 바와 도 8 및 9뿐만 아니라 도 10에서 잘 보이는 바와 같이, 히터 매트(30)의 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)의 병치된 것들 사이에 트리밍 가능한 거리(D)가 있다. 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50) 중 어느 것도 그리고 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)가 열을 생산하기 위해 전기를 전도해야 하는 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)의 전기적으로 전도성인 어떠한 부분도 병치된 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50) 사이의 트리밍 가능한 거리(D) 내로 연장하지 않는다. 그러므로, 임의의 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)는 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)의 다른 것들로부터 각각의 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50) 사이의 트리밍 가능한 거리(D)에서 나머지 히터 매트 세그먼트가 여전히 전기적으로 전력 코드(58)에 연결된 전력 버스(52)의 부분에 여전히 연결되는 한 기능성 히터 기기의 부분으로서 나머지 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)의 임의의 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)의 부분의 절단 없이 서로로부터 절단하거나 이와 달리 분리함으로써 트리밍될 수 있거나 분리될 수 있다. 그러므로, 당연히, 본 발명의 원리를 본 기술 분야의 통상의 숙련자가 이해하면 그들이 이해할 바와 같이, 임의의 다른 히터 매트 세그먼트(32, 34, 38, 40)가 작동하고 열을 생산하는 나머지 세그먼트 히터 요소를 위해 제거된 후 예시적인 히터 기기(10)의 전력 코드(58)에 연결된 전력 버스(52)의 부분을 가지는 히터 매트 세그먼트(36)는 나머지 히터 기기(10)의 부분으로서 남아 있어야 한다. 그런 점에서, 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)의 히터 매트 세그먼트(36)는 마스터(master) 히터 매트 세그먼트 또는 주요 히터 매트 세그먼트로 간주될 수 있고, 히터 매트 세그먼트(36)에서 원위에 있는 다른 히터 매트 세그먼트(32, 34, 38, 40)는 트리밍 가능한 히터 매트 세그먼트로 간주될 수 있다. 그 결과, 사용자는 나머지 기능성 히터 기기(10)의 일부로서, 전력 버스(52)가 가열될 대상물의 원하는 길이를 덮는데 요구되는 만큼 많은 수의, 전력 코드(58)에 연결된 위치에 대해 가장 근위에 있는 히터 기기 세그먼트를, 유지할 것이다.
상기에서 언급된 바 그리고 도시된 바와 같이, 예를 들어, 도 1, 2, 10 및 11에서, 마크(12, 14, 16, 18) 형태(또는 다른 지표 수단)의 히터 매트 세그먼트 경계 지표는 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)가 하나 이상의 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28)를 원하는 다른 히터 기기 세그먼트(20, 22, 24, 26, 28)로부터 분리하거나 트리밍 하기 위해 절단되거나 이와 달리 분리될 수 있는 곳을 나타내기 위해 단열층(70)의 외부 표면에 제공된다. 이러한 히터 매트 세그먼트 경계 지표(12, 14, 16, 18)는 히터 매트(30)의 트리밍 가능한 거리(D)와 정렬되어, 임의의 이러한 히터 매트 경계 지표(12, 14, 16, 18)를 따르는 트리밍 가능한 히터 기기를 절단하거나 이와 달리 분리하는 것은 나머지 히터 기기(10)의 부분으로서 나머지 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)의 임의의 부분을 통해 절단 또는 분리하지 않을 것이다. 원통형 형상으로 도시된, 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)에서, 히터 매트 세그먼트 경계 지표(12, 14, 16, 18)는 히터 매트(30)의 트리밍 가능한 거리(D)의 방사상 정렬되어 있다. 하지만, 트리밍 가능한 히터 기기(10)는 원통형이 아니어도 된다. 이는 평평한 트리밍 가능한 히터 기기를 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 다른 형상으로 만들어질 수 있고, 가요성일 수 있어서 가열될 대상물의 표면이나 형상 주위를 감싸거나 이와 달리 이에 일치시킬 수 있다.
다른 히터 매트 세그먼트 경계 지표는 또한 지표 마크(12, 14, 16, 18)와 더불어, 또는 이 대신에 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 10 및 11에서 도시된 바와 같이, 마크(92, 94, 96, 98) 형태(또는 상기에서 설명된 다른 지표 수단)의 히터 매트 세그먼트 경계 지표는 트리밍 가능한 거리(D)에서 히터 매트(30) 표면에 제공될 수 있다. 또한, 도 1, 2, 10 및 11의 예시에서 도시된 바와 같이, 마크(102, 104, 106, 108) 형태(또는 상기에서 설명된 다른 지표 수단)의 히터 매트 지표는 히터 매트(30)의 트리밍 가능한 거리(D)와 정렬하는 커버 시트(76)의 표면에 제공될 수 있다. 가시적이거나 시야에 노출가능한 임의의 표면은 이러한 히터 매트 세그먼트 경계 지표를 위한 적절한 장소일 수 있다. 예를 들어, 만약 선택적 단열층(70)이 트리밍 가능한 히터 기기에 포함되지 않는다면, 세그먼트 히터 요소(40, 42, 44, 46, 48)를 보호하고 전기적으로 절연하기 위해 히터 매트(30) 위에 적어도 얇은, 전기적으로 절연성 보호 시트 또는 히터 상층(도 1 내지 13에서 도시되지 않음)이 제공되는 것이 바람직할 수 있으며 이 경우 히터 매트 세그먼트 경계 지표가 보호 시트의 외부 표면에 배치될 수 있다. 세그먼트 히터 요소 위의 히터 상층은 단열층(70)이 제공되는지에 상관없이 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 19 내지 22의 외부 격리층(상층)(350)을 참조하라.
이제 주로 도 8 내지 11을 참조하면, 히터 매트(30)는 초기에 하나 이상의 유전체 또는 이와 달리 전기적으로 비전도성 히터 기판 시트(110)에 제조될 수 있다. 예를 들어, 히터 기판 시트(110)는 비록 다른 두께가 특정 상황이나 용도에 적절할 수 있지만, 0.3mil에서 5.0mil의 두께 범위를 가진 캡톤(E.I. du Pont de Nemours and Company의 상표)과 같은 얇은 필름 폴리이미드(polyimide) 또는 비슷한 폴리이미드 재료를 포함할 수 있다. 다른 전기적으로 비전도성 히터 기판 재료는 실리콘 재료, 유리섬유, 또는 어떤 다른 재료를 포함할 수 있다. 도 8에서 도시된 예시적인 히터 매트 요소(32, 34, 36, 38, 40)가 개별 히터 기판 시트(110)에 제조될 수 있거나, 다수의 히터 매트 세그먼트가 예를 들어, 긴 히터 기판 시트(110) 상의 다수의 히터 매트 세그먼트의 롤(roll)(112)로서, 도시된 바와 같이 크거나 긴 히터 기판 시트(110)에 함께 제조될 수 있다. 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)는 임의의 편리한 방식, 예를 들어, 전도성 와이어를 히터 기판 재료(110) 상에 놓고 부착하는 것, 히터 기판 재료(110)에 전도성 잉크 재료를 잉크젯 프린팅하는 것, 기상 증착 또는 히터 기판 재료(110)에 전도성 재료를 생산하는 다른 퇴적 기술로 히터 기판 재료(110) 상에 제조될 수 있다.
상기에서 언급된 바와 같이, 트리밍 가능한 히터 기기는 임의의 원하는 길이로 원하는 만큼 많은 히터 매트 세그먼트로 만들어질 수 있어서, 임의의 히터 매트 세그먼트 개수가 롤(112)로부터 절단될 수 있거나 임의의 원하는 길이의 히터 매트(30)로 함께, 예로서, 분리되지 않고 제조될 수 있다. 도 9에서 도시되었듯이, 제조 공정은 트리밍 가능한 거리(D)에 히터 매트 세그먼트 경계 지표(92, 94, 96, 98)를 실크 스크리닝(silk screening)하거나 다른 방식으로 제공하는 것을 포함할 수 있으며, 히터 매트 세그먼트 경계 지표는 롤(112)로부터 임의의 히터 매트 세그먼트 개수를 절단하기 위한 가이드로 사용될 수 있거나 도 10 및 11에서 도시된 히터 매트 세그먼트 경계 지표(92, 94, 96, 98)로서 사용되도록 완전하게 남겨질 수 있다. 히터 매트 세그먼트, 예로서, 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)의 원하는 개수는 임의의 편리한 기술로, 임의의 원하는 형상의 히터 매트(30), 예를 들어, 도 10 및 11에 도시된 원통형 형상으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 10에서 도시된 바와 같이, 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)는 맨드릴(M)(가상선으로 도시됨) 상에 말려진다. 사용된 히터 기판 재료에 따라, 히터 매트 세그먼트(32, 34, 36, 38, 40)는 맨드릴(M)의 원통형 형상과 크기로 맨드릴(M) 상에서 가황될 수 있거나 단열층(70)에 부착되어 형상과 크기를 형성하거나 유지할 수 있다. 당연히, 히터 매트 세그먼트는 또한 도 18 내지 23의 대안 예시적인 도면과 비슷하게 평평할 수 있고, 가요성일 수 있어서, 가열될 대상물 주위에 말리거나 감싸질 수 있다. 또한 이들은 원하는 특정 강성 형상으로 제조될 수 있다. 본 기술 분야의 통상의 숙련자는 본 발명의 원리를 이해한다면 이들은 다양한 다른 제조 및 조립 방법과 기술이 트리밍 가능한 히터 매트와 기기를 제조하는데 사용될 수 있다는 것을 또한 이해할 것이다. 예를 들어, 이에 제한되지 않지만, 세그먼트 히터 요소는 별도의 시트에 제조될 수 있고 그리고 나서 유전체 또는 다른 전기적 절연 재료가 될 수 있지만, 반드시 그렇지는 않은, 베이스(base) 재료나 기판에 봉합되거나, 결합되거나, 이와 달리 체결된다.
도 8 내지 11에서 잘 도시된 바와 같이, 각 예시적인 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)는 두 개의 단부, 예로서, 제1 단부(114) 및 제2 단부(116)를 구비한 긴, 선회 루프(circuitous loop)로서 히터 기판(110) 상에 패턴으로 놓인 전기적으로 저항성 재료의 가닥이나 트레이스로 도시된다. 각 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)의 이러한 두 루프 단부(114, 116)는 각각, 셀프-스트리핑 탭 커넥터(self-stripping tap connector)(60, 62, 64, 66, 68)에 의해 전력 버스(52)와 전기적으로 연결된다. 예를 들어, 도 10 및 11을 2차적으로 참고하여 도 5 및 7에 잘 도시되었듯이, 각 셀프-스트리핑 탭 커넥터(60, 62, 64, 66, 68)[각각, 도 5 및 7의 셀프-스트리핑 탭 커넥터(64, 66)로 표현됨]는, 각각, 제1 루프 단부(114) 및 제2 루프 단부(116)를 전력 버스(52)의 제1 전력 전도체(54)와 제2 전력 전도체(56)에 연결하기 위한 제1 커넥터 브라켓(118) 및 제2 커넥터 브라켓(120)을 가진다. 제1 커넥터 브라켓(118)은 하부 표면 아래에 노출된 제1 하부 접촉부(122)를 가지고, 제2 커넥터 브라켓(120)은 하부 표면 아래에 노출된 제2 하부 접촉부(124)를 가진다. 제1 하부 접촉부(122) 및 제2 하부 접촉부(124)는 세그먼트 히터 요소의 제1 및 제2 루프 단부(114, 116)와 같이 동일한 거리로 이격된다. 그러므로, 셀프-스트리핑 탭 커넥터(64, 66)가 도 5 및 도 7에서 도시된 장소로 가압될 때, 제1 하부 접촉부(122)는 제1 루프 단부(114)와 접촉하게 배치되고, 제2 하부 접촉부(124)는 각각, 제2 루프 단부(116)와 접촉하게 배치된다.
또한, 제1 커넥터 브라켓(118)은 제1 쌍의 병치된, 상향 연장하는 나이프 접촉부(knife contacts)(126)를 가지고, 제2 커넥터 브라켓은 제2 쌍의 병치된, 상향 연장하는 나이프 접촉부(128)를 가진다. 전력 버스(52)의 제1 및 제2 전력 전도체(54, 56)가 셀프-스트리핑 탭 커넥터(64, 66) 내로 가압될 때, 제1 쌍의 나이프 접촉부(126)는 제1 전력 전도체(54)와 전기적 접촉을 만들기 위해 제1 전력 전도체(54)의 전기적 절연체를 통해 절편되고, 제2 쌍의 나이프 접촉부(128)는 제2 전력 전도체와 전기적 접촉을 만들기 위해 제2 전력 전도체(56)의 전기적 절연체를 통해 절편된다. 제1 및 제2 커넥터 브라켓(118, 120)은 전기적으로 전도성이다. 그러므로, 제1 하부 접촉부(122)가 제1 루프 단부(114)와 접촉하고 제1 쌍의 나이프 접촉부(126)가 제1 전력 전도체(54)와 접촉하는 상태로, 제1 커넥터 브라켓(118)은 제1 루프 단부(114)를 전기적으로 제1 전력 전도체(54)에 효과적으로 연결한다. 마찬가지로, 제2 루프 단부(116)와 접촉하는 제2 하부 접촉부(124) 및 제2 전력 전도체(56)와 접촉하는 제2 쌍의 나이프 접촉부(128)를 구비한, 제2 커넥터 브라켓(118)은 제2 루프 단부(116)를 전기적으로 제2 전력 전도체(56)에 효과적으로 연결한다. 도 7에서 잘 도시된 바와 같이, 커버 시트(76)가 적소에 체결될 때, 리브(78)는 제1 및 제2 전력 전도체(54, 56)와 제1 및 제2 커넥터 브라켓(118, 120)을 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)의 외부로부터 격리하고, 전력 버스(52)와 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)의 전기적 연결을 고정하기 위해 적소에 셀프-스트리핑 탭 커넥터(60, 62, 64, 66, 68)를 보유한다.
도 5, 10 및 11에서 잘 도시된 바와 같이, 전력 버스(52)는 전력 코드(58)와 전력 버스(52)의 전기적 연결을 용이하게 하기 위해 두 개의 프롱(prongs)(130, 132)을 포함한다. 제1 프롱(130)은 전력 버스(52)의 제1 전력 전도체(54)에 연결되고, 제2 프롱(132)은 제2 전력 전도체(56)에 연결된다. 도 5에서 잘 도시된 바와 같이, 전력 코드(58)의 제1 및 제2 코드 와이어(134, 136)는 리브(78)의 전기적으로 전도성인 제1 및 제2 프롱 소켓(138, 140)에 각각 연결된다. 리브(78) 및 전력 코드(58)와 함께 커버 시트(76)가 적소에 체결될 경우, 제1 및 제2 프롱(130, 132)은 각각, 프롱(130, 132)과 전기적 접촉을 만드는, 예를 들어, 프롱 소켓(138, 140)의 립(lips)(142, 144)에서, 제1 및 제2 프롱 소켓(138, 140) 내로 돌출한다. 그러므로, 제1 및 제2 프롱(130, 132)과 제1 및 제2 프롱 소켓(138, 140)이, 기술된 것과 같이 함께 조립될 때, 전력 버스(52)의 제1 및 제2 전력 전도체(54, 56)와 전력 코드(58)의 제1 및 제2 코드 와이어(134, 136)의 전기적 연결을 효과적으로 만든다. 당연히, 이러한 전력 버스(52)의 제1 및 제2 전력 전도체(54, 56)와 전력 코드(58)의 제1 및 제2 코드 와이어(134, 136)의 예시적인 연결은 이러한 연결을 만드는 유일한 방법이 아니며, 본 기술 분야의 통상의 숙련자는 본 발명의 원리를 이해한다면 다른 연결을 고안할 수 있다. 또한, 히터 센서(도시되지 않음), 열적 스위치 또는 퓨즈(도시되지 않음), 그리고 다른 히터 조절 및 데이터 특징은 또한 예를 들어, 미국 특허 제6,894,254(Hauschultz)호, 미국 특허 제7,932,480(Gu, et al.)호, 및 제8,541,716(Gu, et al.)호에 설명된 바와 같은 트리밍 가능한 히터 기기(10)와 함께 사용되거나 그에 추가될 수 있다.
도 12의 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10')는 트리밍 특징과 공정을 추가로 도시하기 위해 히터 기기 세그먼트(20)로부터 분리되고 히터 기기(10')의 나머지로부터 제거된 제6 히터 기기 세그먼트(150)를 도시한 점을 제외하고, 도 1 내지 11 및 상기 기술된 바의 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)와 비슷하다. 더 원위의 히터 기기 세그먼트(150)를 더 근위의 히터 기기 세그먼트(20)로부터(상기 설명된 바와 같이 전력 코드(58)가 전력 버스(52)와 연결된 위치의 관계에서) 분리하거나 제거하기 위해서, 예시적인 히터 기기(10')는 상기 설명된 바와 같이 히터 매트(30)의 트리밍 가능한 거리(D)(도 12에 도시되지 않음)와 정렬되는, 히터 매트 세그먼트 경계 지표(152)로 표시된 위치에서 절단되거나 이와 달리 분리된다. 또한, 전력 버스(52)의 전력 전도체(54, 56)를 노출하고 트리밍하는 것을 용이하게 하기 위해 리브(78)를 따라 뒤로 벗겨진 커버 시트(76)가 도 12에서 도시되어 있으며, 이러한 벗김은 히터 기기 세그먼트(150)가 분리되거나 제거되기 전 또는 후에 이루어질 수 있다.
추가적 설명을 위해, 이제 더 많은 전력 전도체(54, 56) 및 히터 매트 세그먼트(32)의 세그먼트 히터 요소(42)의 부분을 드러내기 위해 절단된 단열층(70)의 일부를 도시하는, 나머지 히터 기기 세그먼트(20)의 확대된 도면인 도 13을 주로 참조한다. 버스 트림 위치 지표(154)는 전력 전도체(54, 56)를 절단, 트리밍, 또는 이와 달리 분리하기 위한 적절한 위치를 나타내기 위해 전력 전도체(54, 56)에 제공된다. 버스 트림 위치 지표(154)는 히터 매트 세그먼트 경계 지표(152)로 표시된 절단면에서 절단되거나 이와 달리 분리되는, 히터 매트 세그먼트(32)의 절단면 또는 엣지(158)로부터 히터 기기 세그먼트(20) 내로의 종방향 오프셋 또는 후퇴 거리(156)에 있는 세그먼트 연결 위치 사이의 전력 전도체(54, 56)의 분리 가능한 버스 위치이다. 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)의 세그먼트 연결 위치는 상기에서 기술된 셀프-스트리핑 탭 커넥터(60, 62, 64, 66, 68)의 위치에 있다. 전력 전도체(54, 56)의 절단 또는 이와 달리 분리를 위한 후퇴 거리(156)의 목적은 버스 트림 위치 지표(154)에서 전력 전도체(54, 56)를 절단한 후, 전력 전도체(54, 56)의 드러난, 절단 단부가 후퇴 거리(156) 만큼 노출된 절단면 또는 엣지(158)로부터 후퇴할 것이며, 여기서 이들이 상기 논의된 단열층(70) 위에 그리고 갭(80) 내에 커버 시트(76)와 리브(78)를 재배치 하는 것에 의해 덮여지고 서로로부터 그리고 사람들 또는 관계없는 대상으로부터 전기적으로 격리되는 것이다. 이러한 커버 시트(76) 및 리브(78)에 의한 전력 전도체(54, 56) 절단 단부의 후퇴 및 덮음은 노출된 절단면이나 엣지(158)를 만질 수 있는 사람에게 우발적인 충격을 방지하고 전력 전도체(54, 56)의 절단 단부에 접촉하게 되는 관계없는 대상으로부터 발생할 수 있는 히터의 단락 회로나 다른 손상을 방지한다. 또한, 버스 트림 위치 지표(154)는 히터 매트 세그먼트(42)를 구비한 전력 전도체(54, 56)의 드러난 면의 가능할 수 있는 접촉을 피하는 거리(156)로 오프셋될 수 있다.
단열층(70)의 대향하는 엣지가 만나고 히터 매트(30)의 대향하는 엣지가 만나는 시임(seam)(160)은 결합되지 않은 상태로 남겨져서 히터 기기(10, 10')가 가열될 대상물, 예로서, 파이프(P) 위로 삽입되기 위해 도 14에 도시된 것과 같이 확산되거나 열릴 수 있다.
트리밍 가능한 히터 기기(200)의 예시적인 대안 실시예가 도 15 내지 17에 도시되어 있으며, 여기서는, 전력 버스(252)가 히터 매트(30) 대신 단열층(270) 위에 장착되어 있다. 그러므로, 긴 제1 및 제2 브라켓 커넥터(218, 220)를 구비한 긴 셀프-스트리핑 탭 커넥터(266)는 전력 전도체(254, 256)에 루프 단부(114, 116)를 연결하기 위해 단열의 추가적인 두께에 걸쳐지도록 긴 하부 접촉부(222, 224)를 구비할 수 있다. 이와 달리, 도 16 및 17의 예시적인 긴 셀프-스트리핑 탭 커넥터(266)는 비록 리브(78)가 필요하지 않지만, 도 5, 7, 10 및 11과 상기 설명된 바에서 도시된 것과 같이, 셀프-스트리핑 탭 커넥터(60, 62, 64, 66, 68)와 꽤 동일하다.
도 18 내지 22에서 도시된 대안 예시적인 히터 매트(300)는 히터 매트(300)의 통합 부분으로 형성된 제1 전력 전도체(304) 및 제2 전력 전도체(306)를 포함하는 전력 버스(302)를 가진다. 도 19, 20 및 21에서 잘 도시된 것과 같이, 각각의 히터 매트 세그먼트(320, 322, 324, 326, 328)의 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)는 도 1 내지 11에서 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)의 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50)에 대해 앞서 설명한 바와 같이 히터 기판 시트(330)에 위치된다. 또한, 동일한 종류의 재료는 도 1 내지 11에서 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)에 대해 앞서 설명된 바와 같이 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318) 및 히터 기판 시트(330)에 사용될 수 있고, 이러한 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318) 및 히터 기판 시트(330)는 본질적으로 도 1 내지 11의 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)의 세그먼트 히터 요소(42, 44, 46, 48, 50) 및 히터 기판 시트(110)와 같은 기능을 제공한다.
전력 버스(302)의 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)는 대안 히터 매트(300)의 통합 부분으로서 형성되고 제공된다. 도 18 내지 22에서 도시된 예시적인 대안 히터 매트(300)에서, 제1 및 제2 전력 전도체는 히터 매트 세그먼트(320, 322, 326, 328)의 복수의 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)의 중앙 부분을 가로질러, 예로서, 종방향 축(100)의 대향 측면을 따라 종방향으로 걸치도록 위치된다. 각 복수의 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)는 전력 버스 연결 패드(332, 334)와 정렬하는 전력 버스(302)의 세그먼트 연결 위치에서 각 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)와 전력 버스(302) 사이의 전기적 연결을 제공하기 위해, 각각의 세그먼트 히터 요소의 각각의 단부(336, 338) 각각에 하나씩, 두 개의 전력 버스 연결 패드(332, 334)를 가진다. 하기에서 더 상세하게 설명될 바와 같이, 전력 버스 연결 패드 중 하나, 예로서, 제1 전력 버스 연결 패드(332)는 제1 전력 전도체(304)에 전기적으로 연결되고, 전력 버스 연결 패드 중 다른 하나, 예로서, 제2 전력 버스 연결 패드(334)는 제2 전력 전도체(306)에 전기적으로 연결된다. 그러므로, 이 예시적인 대안 트리밍 가능한 히터 매트(300)에서, 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)는 전력 버스(302)에 전기적 병렬로 연결된다.
도 19 내지 22에서 예시적인 히터 매트(300)의 전력 버스(302)는 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)와 병치된 관계로 유전체 틈새 격리층(340)에 위치된다. 유전체 틈새층(340)은 히터 기판 시트(330)의 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318) 위에 상층으로서 위치되어 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)는 히터 기판 시트(330)와 유전체 틈새층(340) 사이에 끼여있다. 유전체 틈새 격리층(340)은, 비록 다른 두께가 특정 상황이나 용도에 적합할 수 있지만, 0.3mil에서 5.0mil 범위 두께의 예를 들어, 캡톤(Kapton)(E.I. du Pont de Nemours and Company의 상표)과 같은 얇은 필름 폴리이미드 또는 비슷한 폴리이미드 재료, 유리섬유, 또는 소정의 다른 전기적으로 비전도성 재료일 수 있다. 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)는 본 기술 분야의 통상의 숙련자가 잘 알 수 있는 것으로서 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)에 의해 생성된 온도를 견딜 수 있는 임의의 알고 있는 전기적으로 전도성 재료일 수 있고, 임의의 아는 방식, 예로서, 틈새 격리층(340) 위에 전도성 와이어를 놓고 부착함으로서 또는 히터 기판 재료(110) 위에 전도성 잉크 재료를 잉크젯 프린팅함으로서, 틈새 격리층(340)에 전도성 재료를 생성하는 기상 증착 또는 다른 퇴적 기술로서 틈새 격리층(340)에 배치될 수 있다. 유전체 틈새 격리층(340)은 특히, 제1 및 제2 전력 전도체(304)가 세그먼트 히터 요소의 부분을 가로지르는 곳, 예로서, 도 19 및 20에서 잘 도시된 것과 같이 예시적인 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)의 부분(342)에서 전기적 단락을 방지하기 위해 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)로부터 전력 버스(302)의 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)를 전기적으로 격리하기 위해 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318) 위에 위치된다.
틈새 격리층(340)은 각 히터 매트 세그먼트(320, 322, 324, 326, 328)를 위한 두 개의 전력 연결 관통 구멍, 예로서, 제1 전력 연결 관통 구멍(344) 및 제2 전력 연결 관통 구멍(346)을 가진다. 관통 구멍(344, 346)은 도 21에서 화살표(345, 347)로 나타낸 것으로서 각각의 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)의 각각의 제1 및 제2 전력 버스 연결 패드(332, 334)와 정렬되기 위해 크기가 만들어지고 위치된다. 전력 버스(302)의 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)는 도 21에서 화살표(305, 307)로 도시된 것과 같이, 각 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)의 각각의 제1 및 제2 전력 버스 연결 패드(332, 334)와 전기적 연결을 만들기 위한 각 히터 매트 세그먼트(320, 322, 324, 326, 328)의 각각의 제1 및 제2 전력 연결 관통 구멍(344, 346) 위에 위치된다. 제1 전력 연결 관통 구멍(344)를 통한 제1 전력 버스 연결 패드(332)와 제1 전력 전도체(304)이 전기적 연결이 도 20에서 세그먼트 히터 요소(312)의 확대된 단면도에 도시되었지만, 각각의 제1 및 제2 전력 버스 연결 패드(332, 334)와 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)의 다른 전기적 연결은 비슷하다. 전기적 연결은 전력 버스(302)를 형성하는 공정의 부분으로서 만들어질 수 있다. 예를 들어, 만약 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)와 전력 버스(302)의 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)가 잉크젯 프린팅, 기상 증착, 또는 소정의 유동적인 방법과 같은 작업에 의해 인시튜(in situ)로 형성된다면, 세그먼트 히터 요소와 제1 및 제2 전력 전도체 사이의 전도성 경계는 동일한 시간에 동일한 방식으로 형성될 수 있다. 도 20에서 도시된 바와 같이, 땜납과 같은, 선택적 전도성 경계 재료(348)는 이러한 구성요소 사이에서 효율적인 전기 연결을 용이하게 하기 위해, 예를 들어, 제조 공정 중 스팟 용접에 의해, 전력 전도체(304, 306)와 전력 버스 연결 패드(332, 334) 사이에 제공될 수 있다.
전력 버스 전도체(304, 306)를 보호하기 위해 그리고 사람들이나 관계없는 대상물이 전력 버스 전도체(304, 306)에 전기적 연결이 되는 것을 방지하기 위해 틈새 격리층에 있는 전력 버스(302)의 전력 전도체(304, 306) 위에 위치한 유전체나 다른 전기적으로 절연성 재료를 포함하는 선택적 외부 격리층(때때로 또한 상층이라 지칭됨)(350)이 도 18 내지 22의 예시적인 히터 매트(300)에서 도시된다. 선택적 제1 및 제2 전력 코드 연결 관통 구멍(352, 354)은 전력 버스(302)의 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)와 전력 코드(356)(도 22 참조)의 연결을 수용하기 위해 각각 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)와 정렬되어 외부 격리층(350)에 제공될 수 있다. 도 18 내지 22 예시에서, 제1 및 제2 전력 코드 연결 관통 구멍(352, 354)은 모든 히터 맵(map) 세그먼트(320, 322, 324, 326, 328)에 제공되어 전력 코드(356)는 임의의 선택된 하나 이상의 히터 맵 세그먼트에 연결될 수 있다. 예를 들어, 만약 히터 맵 세그먼트(320, 322, 324, 326, 328)가, 예로서, 도 9의 롤(112)에서의 긴 스트립의 히터 매트 세그먼트(92, 94, 96, 98, 이하 참조)와 비슷한, 긴 스트립(strips)의 다수의 더 많은 동일한 히터 매트를 사용하여 제조된다면, 임의의 이런 히터 매트 세그먼트 개수는 원하는 종방향 길이(L)의 히터 기기를 만들기 위해 긴 스트립으로부터 절단될 수 있고, 전력 코드(356)는 그리고 나서 전력 버스(302)를 통해 히터 기기의 모든 세그먼트 히터 요소에 전력을 공급하기 위해 임의의 이런 히터 매트 세그먼트에서 전력 버스(302)의 전력 전도체(304, 306)에 전기적으로 연결될 수 있다. 하지만, 이러한 전력 코드 연결 관통 구멍(352, 354)은 원한다면 히터 매트 세그먼트의 일부에만 제공될 수 있다.
예시적인 히터 매트(300)는 히터 매트(300)를 덮는 선택적 단열층(362)을 구비한 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(360)의 구성요소로서 보여진다. 단열층(362)은 전력 코드 연결 관통 구멍(352, 354)를 덮어서 전력 버스(302)의 전력 전도체(304, 306)가 관통 구멍(352, 354)를 통해 노출되지 않는다. 하지만, 만약 히터 매트(300)가 이러한 단열층(362)을 가지지 않는 트리밍 가능한 히터 기기에 사용되면, 전력 코드(356)를 전력 버스(302)에 연결하기 위해 사용되지 않는 전력 코드 연결 관통 구멍(352, 354)이 전력 버스(302)의 전력 전도체(304, 306)와 연결하는 것으로부터 전력 버스(302)를 보호하기 위해 그리고 사람이나 관계없는 물체를 보호하기 위해 어떠한 다른 보호성 재료, 예를 들어, 유전체 테이프로 덮일 수 있다.
도 19 및 21에서 잘 도시된 것과 같이, 각각의 히터 매트 세그먼트(320, 322, 324, 326, 328)의 병치된 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318) 사이에 트리밍 가능한 거리(D)가 있다. 도 1 내지 17의 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10)에 대해 앞서 설명한 바와 같이, 임의의 병치된 히터 매트 세그먼트(320, 322, 324, 326, 328)는 서로 트리밍 가능한 거리(D)에서 서로의 세그먼트 히터 요소 절단이나 간섭 없이 그리고 전력 버스(302)의 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)와 나머지 히터 매트 세그먼트의 세그먼트 히터 요소의 전기적 연결의 간섭 없이 절단될 수 있다. 히터 매트 세그먼트 경계 지표(358)는 히터 매트(300)가 나머지 히터 매트 세그먼트의 세그먼트 히터 요소를 절단이나 간섭 없이 그리고 전력 버스(302)의 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)를 구비한 나머지 히터 매트 세그먼트의 세그먼트 히터 요소의 전기적 연결 간섭 없이 하나 이상의 나머지 히터 매트 세그먼트로부터 하나 이상의 히터 매트 세그먼트(320, 322, 324, 326, 328)가 트리밍되거나 절단되도록 절단할 수 있는 시각적 지표를 제공하기 위해 트리밍 가능한 거리(D)와 정렬된 히터 매트(300)의 노출된 또는 접근 가능한 표면(359)에 제공된다. 만약 선택적 단열층(362)(도 22)이 제공된다면, 이러한 히터 매트 세그먼트 경계 지표(358)는 또한 단열층(362)의 노출된 또는 접근 가능한 표면(361)에 제공된다.
히터 매트(300)가 많은 히터 매트 세그먼트를 포함하는 긴 스트립으로부터 절단되거나, 하나의 히터 매트 세그먼트가 상기 설명된 바와 같이 나머지 히터 매트 세그먼트로부터 절단될 경우, 각각의 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)의 절단 원위 단부(364, 366)는, 예로서, 도 18, 19 및 22에 도시된 바와 같이 노출될 수 있다. 이러한 전력 전도체(304, 306)의 노출된 원위 단부(364, 366)는 이를 만지는 사람에게 충격 위험이나 가능한 스파크나 단락 회로 때문에 안전상 위험이 될 수 있다. 이러한 충격 또는 안전상 위험은 다수의 방법으로 완화될 수 있다. 일 예로서, 격리 구멍(368)은 도 22에 도시된 바와 같이, 히터 매트(300)를 통해 천공될 수 있고, 거리(P)는 원위 단부(364, 366)로부터의 거리(P)인 전력 전도체(304, 306)를 분리하기 위해 원위 단부(364, 366)로부터 내향으로 이격된다. 이러한 방식으로 전력 전도체(304, 306)가 분리된 상태에서, 원위 단부(364, 366)는 위험하지 않으며 더 이상 충격 또는 안전상 위험이 아니다. 도 19 및 21에 잘 도시된 바와 같이, 세그먼트 히터 요소(310, 320, 322, 324, 326, 328)는 적어도 하나의 펀치 구역(370)을 남기는 방식으로 히터 기판 시트(330)에 위치되고, 이 적어도 하나의 펀치 구역 위로 또는 그를 통해 전력 전도체(304, 306)가 지나가지만, 세그먼트 히터 요소(310, 320, 322, 324, 326, 328)의 어느 부분도 연장하지 않는다. 그러므로, 펀치 구역(370)을 통해 천공되는 격리 구멍(368)은 임의의 세그먼트 히터 요소(310, 320, 322, 324, 326, 328) 부분을 분리하거나 그와 간섭하지 않고 전력 전도체(304, 306)를 분리할 수 있다. 펀치 구역 지표(372)는 격리 구멍(368)이 세그먼트 히터 요소(310, 320, 322, 324, 326, 328)를 분리하거나 그와 간섭하지 않고 전력 전도체(304, 306)의 원위 단부를 격리하기 위해 천공될 수 있는 곳을 나타내기 위해 펀치 구역(370)과 정렬된 히터 매트(300)의 노출된 또는 접근 가능한 표면(359)에 제공된다.
다른 예로, 전력 버스(302)의 전력 전도체(304, 306)의 원위 단부(364, 366)의 전기적 격리는 도 22에서 도시된 것과 같이 원위 단부 패치(374)에 의해 제공될 수 있다. 원위 단부 패치(374)는, 예를 들어, 원위 단부(364, 366) 위에 히터 세그먼트(300) 상에 부착되는 유전체 테이프일 수 있다. 다른 예로, 전력 버스(302)의 전력 전도체(304, 306)의 원위 단부(364, 366)의 전기적 격리는 원위 단부(364, 366)에 유전체 덩어리나 다른 전기적으로 절연체인 접착제(도시되지 않음)로 제공될 수 있다.
세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)로부터 제1 및 제2 전력 버스 전도체(304, 306)의 전기적 격리는 특히, 도 19에서 도시된 바와 같이 전력 전도체(304, 306)가 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)를 가로지르는 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)의 부분(342)이 작은 곳에서, 완전한 틈새 격리층(340)이 요구되지 않을 수 있다. 대신에, 이러한 전력 전도체(304, 306)와 작은 부분(342) 사이의 전기적 격리는 제1 및 제2 전력 버스 전도체(304, 306)와 전기적 격리를 제공하기에 충분한 정도로만 큰 또는 원한다면 임의의 다른 편리한 크기의 부분(342) 사이에 위치한 유전체 재료의 작은 패치에 의해 제공될 수 있다.
본 기술 분야의 통상의 숙련자가 이 예시 히터 매트(300)의 원리를 이해한다면 그들에 의해 이해될 것으로서 히터 센서(도시되지 않음)는 유전체 히터 기판 시트(330)의 세그먼트 히터 요소(310, 312, 314, 316, 318)를 따라 또는 유전체 틈새층(340)의 전력 버스(302)의 제1 및 제2 전력 전도체(304, 306)를 따라 형성되거나 내장될 수 있다. 조립 공정 동안 임의의 층에, 예로서, 히터 기판 시트(330), 틈새층(340), 또는 외부 격리층에 부착될 수 있는 다양한 히터 센서 재료 또는 장비(도시되지 않음)가 본 기술 분야의 통상의 숙련자에게 알려져 있고 상업적으로 이용가능하다. 또한, 열 센서는 임의의 예시 히터 매트를 구비한 가열될 대상물, 예로서, 파이프(P)(도 1)에 직접적으로 부착될 수 있다.
도 23에 도시된 다른 실시예 히터 매트(400)에서, 복수의 히터 매트 세그먼트, 예로서, 히터 매트 세그먼트(410, 412, 414, 416)의 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)와 전력 버스(420)의 제1 및 제2 전력 전도체(422, 424) 둘 다 전력 전도체(422, 424) 어느 것도 임의의 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)의 부분을 가로지르지 않는 방식으로 히터 기판 시트(426)에서 서로 병치된 관계에 위치된다. 그러므로, 제1 및 제2 전력 전도체(422, 424)는 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)와 단일체 방식으로 히터 기판 시트(426)에 배치될 수 있고, 제1 및 제2 전력 전도체(422, 424)를 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)로부터 격리시키는 틈새층에 대한 요구사항이 없다. 또한, 제1 및 제2 전력 전도체(422, 424)는 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)와 비슷한 전기적으로 저항성 금속, 금속 합금, 세라믹 또는 전도성 입자가 함입된 폴리머 매트릭스를 포함할 수 있어서, 제1 및 제2 전력 전도체(422, 424)는 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)에 의해 생산되는 열에 더하여 히터 매트(300)에서 열을 생산하고 기여하는 부가 열 생산 요소로서 기능하도록 전력의 공급원(도시되지 않음)에 연결될 때 열을 만들어낸다.
도 23의 실시예에서, 전력 버스(420)의 전력 전도체(422, 424)는 전력 전도체(422, 424) 사이에 위치한 각각의 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)를 구비한 히터 매트 세그먼트(410, 412, 414, 416)의 측방향으로 대향하는 측면(440, 442)에 위치하여, 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)의 각각의 제1 및 제2 대향하는 원위 단부(448, 450)가 각각의 제1 및 제2 전력 전도체(422, 424)에 연결되는 전력 버스(420)의 제1 및 제2 세그먼트 연결 위치(444, 446)를 제외하고 전력 전도체(422, 424)의 어느 것도 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)를 가로지르거나 교차하지 않는다. 각각의 전력 전도체(422, 424)의 제1 및 제2 전력 플러그 연결 패드(428, 430)는 임의의 하나 이상의 제1 및 제2 플러그 연결 패드(428, 430)가 제공되는 위치에서 전력 버스(420)의 제 1 및 제2 전력 전도체(422, 424)와 전력 코드(도시되지 않음)의 연결을 용이하게 하기 위한 임의의 편리한 위치에 제공될 수 있다. 제1 및 제2 플러그 연결 패드(428, 430)를 위한 편리한 위치의 일 예시는 종방향 축(100)을 따르는 위치에서 전력 플러그(도시되지 않음)의 연결을 용이하게 하도록 종방향 축(100)을 따라 서로 병치된 관계에 있는 것이다. 그러므로, 도 23의 예시에서, 전력 버스(420)의 각각의 제1 및 제2 전력 전도체(422, 424)는 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408) 사이의 트리밍 가능한 거리(D)에서 종방향 축(100)과 병치된 관계의 플러그 연결 패드(428, 430)로 전력 전도체를 라우팅하는 각각의 히터 매트 세그먼트(410, 412, 414, 416)의 종방향으로 대향하는 단부를 따라, 각각, 다리(452, 454 및 456, 458)를 가진다.
제1 및 제2 전력 전도체(422, 424)는 틈새층을 필요로 하지 않고 동일한 히터 기판 시트(426)의 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)와 통합적인 방식으로 연결되기 때문에, 상기에서 설명된 바와 같이, 어떠한 다른 연결 패드나 커넥터도 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)를 제1 및 제2 전력 전도체(422, 424)에 연결할 필요가 없다. 히터 매트 세그먼트 경계 지표(432)는 다른 히터 매트 실시예(30 및 300)에서 상기에서 설명된 히터 매트 경계 지표를 위해 상기 설명된 바와 같은 동일한 목적을 위해 트리밍 가능한 거리(D)와 정렬되어 히터 매트(300)에 제공된다. 도 23에서 외부 격리층 또는 상층이 도시되어 있지 않지만, 이러한 유전체 또는 다른 전기적으로 절연성 재료의 외부 격리층 또는 상층 시트는 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)가 히터 기판 시트(426)와 이러한 상층 시트 사이에 끼워지도록 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408) 위에 제공될 수 있다. 또한, 단열층은 도 23에서 히터 매트(400)에 도시되지 않았지만, 단열층은 원한다면 제공될 수 있다. 또한, 펀치 구역(434)은 히터 매트(400)가 상기에 기술된 히터 매트(300)의 펀치 구역(370)과 비슷한 방식으로 제1 및 제2 전력 전도체(422, 424)의 노출된 원위 단부(436, 438)를 히터 매트(400)의 측면 엣지로부터 내향으로 오목하게 하기 위해 구멍 뚫리거나 절단될 수 있는 구역이나 영역이다. 대안적으로, 도 22에서 도시된 원위 단부 패치(374)와 비슷한 원위 단부 패치(도시되지 않음)는 전력 전도체(422, 424)의 다른 노출된 원위 단부(436, 438)의 전기적 격리를 위해 사용될 수 있다.
히터 센서(도시되지 않음)는 히터 기판 시트(426)의 세그먼트 히터 요소(402, 404, 406, 408)와 함께 형성되거나 내장될 수 있다. 또한, 히터 센서는 상기에서 기술된 임의의 예시적인 히터 매트(10, 10', 200, 300 및 400)를 구비한 가열될 대상물, 예를 들어, 도 1의 파이프(P)에 직접적으로 부착될 수 있다.
상기에서 기술된 예시적인 트리밍 가능한 히터 기기(10, 10', 200, 300, 400)는 또한 다양한 용도를 위한 다양한 형상으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 24에서 도시된 트리밍 가능한 히터 기기(500)는 엘보우 파이프 피팅(도시되지 않음)의 가열을 위해 성형된다. 도 25에서 도시된 트리밍 가능한 히터 기기(510)는 리듀서 파이프 피팅(도시되지 않음)의 가열을 위해 성형된다. 도 26의 트리밍 가능한 히터 기기(520)는 T형 파이프 피팅의 가열을 위해 성형된다.
전술한 설명은 하기의 특징을 정의하는, 본 발명의 원리를 도시하는 예시를 제공한다. 수많은 미미한 변동과 변화는 본 기술 분야의 통상의 숙련자가 본 발명을 이해한다면 그들에게 용이하게 발생될 것이기 때문에, 본 발명을 상기 도시되고 설명된 정확한 예시 구성과 과정으로 제한하는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 특징에 의해 정의된 본 발명의 범위 내에 들어가는 모든 적절한 조합, 부조합, 변동 및 등가물이 고려될 수 있다. 상세설명에 사용될 때 특징을 포함하는, 용어 "포함하다" 및 "포함하는"은 언급한 특징, 정수, 구성요소 또는 단계의 존재를 명시하는 것을 의도했지만, 이는 하나 이상의 다른 특징, 정수, 구성요소, 단계 또는 이들의 그룹의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, "상향", 예로서, "상향으로 연장하는", 또는 "위에"와 같은, 방향 용어는 도면 시트의 배향에 관련하며, 임의의 특정 물리적 배향이나 실제 사용에서 기기나 구성요소의 배향에 대한 어떠한 제한도 하지 않는다.

Claims (36)

  1. 트리밍 가능한 히터 장치이며,
    종방향 길이를 따라 연장하고 복수의 히터 매트 세그먼트를 포함하는 히터 매트로서, 각 히터 매트 세그먼트가 히터 매트의 종방향 길이의 각각의 부분을 따라 연장하고, 각 히터 매트 세그먼트가 세그먼트 히터 요소를 포함하며, 각각의 세그먼트 히터 요소가 각각의 트리밍 가능한 거리에서 서로로부터 종방향으로 분리되는 히터 매트;
    각 히터 매트 세그먼트의 적어도 일부와 병치된 관계로 연장하도록 세그먼트 히터 요소 사이의 모든 트리밍 가능한 거리에 걸쳐지는 제1 전력 전도체 및 제2 전력 전도체를 포함하는 전력 버스로서, 복수의 히터 매트 세그먼트 중 임의의 두 개가 전력 버스의 제1 및 제2 전력 전도체와 두 히터 매트 세그먼트 중 적어도 하나의 세그먼트 히터 요소의 전기적 연결에 영향을 주지 않는 방식으로 상기 두 히터 매트 세그먼트의 세그먼트 히터 요소 사이의 트리밍 가능한 거리에서 서로로부터 분리 가능하도록 각각의 세그먼트 히터 요소 각각이 각각의 세그먼트 히터 요소를 포함하는 각각의 히터 매트 요소와 병치된 관계에 있는 전력 버스의 각각의 세그먼트 연결 위치에서 제1 및 제2 전력 전도체와 전기적으로 연결되는 전력 버스;
    히터 매트 및 전력 버스 위에 놓인 변위가능한 커버 시트로서, 상기 커버 시트는 전력 버스의 노출된 단부의 트리밍을 수용하기 위해 히터 매트 세그먼트 중 하나가 다른 히터 매트 세그먼트로부터 분리되는 트리밍 가능한 거리에서 전력 버스를 언커버링하는 방식으로 변위 가능하고, 상기 커버 시트는 전력 버스의 트리밍된 단부를 덮고 전기적으로 절연하기 위해 전력 버스 위에 재배치가능한, 커버 시트;
    를 포함하는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  2. 제1항에 있어서, 각 트리밍 가능한 거리에서 히터 매트의 표면에 히터 매트 세그먼트 경계 지표를 포함하고, 히터 매트 세그먼트 경계 지표가 트리밍 가능한 거리에서 히터 매트에 분리 가능한 위치를 표시하는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  3. 제2항에 있어서, 전력 버스의 각각의 세그먼트 연결 위치 사이에서 전력 버스에 버스 트림 위치 지표를 포함하는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  4. 제3항에 있어서, 각 히터 매트 세그먼트를 위한 버스 트림 위치 지표가 그 매트 세그먼트를 위한 히터 매트 세그먼트 경계 지표로부터 종방향으로 오프셋되는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  5. 삭제
  6. 제2항에 있어서, 커버 시트는 히터 매트 세그먼트 경계 지표를 드러내기 위해 히터 매트 세그먼트로부터 벗겨질 수 있는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  7. 제3항에 있어서, 커버 시트는 버스 트림 위치 지표를 드러내기 위해 전력 버스로부터 벗겨질 수 있는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  8. 제1항에 있어서, 히터 매트가 히터 매트와 커버 시트 사이에 위치한 단열층을 포함하는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  9. 제6항에 있어서, 히터 매트가 히터 매트와 커버 시트 사이에 위치한 단열층을 포함하고, 히터 매트 세그먼트 경계 지표가 단열층의 외부 표면에 있는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  10. 제9항에 있어서, 전력 버스가 단열층과 커버 시트 사이에 위치하는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  11. 제9항에 있어서, 전력 버스가 세그먼트 히터 요소 및 단열층 사이에 위치한, 트리밍 가능한 히터 장치.
  12. 제1항에 있어서, 히터 매트가 세그먼트 히터 요소가 위치한 히터 기판을 포함하는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  13. 제12항에 있어서, 세그먼트 히터 요소가 히터 기판과 히터 상층 사이에 끼여 배치되는 트리밍 가능한 히터 장치.
  14. 제9항에 있어서, 단열층이 히터 기판과 커버 시트 사이에 위치한, 트리밍 가능한 히터 장치.
  15. 제12항에 있어서, 히터 기판이 얇은 필름 유전체 재료를 포함하는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서, 세그먼트 히터 요소가 히터 기판 시트에 배치되는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  18. 제17항에 있어서, 전력 버스의 제1 및 제2 전력 전도체가 히터 기판 시트의 세그먼트 히터 요소에 배치된 틈새 격리층에 배치된, 트리밍 가능한 히터 장치.
  19. 제17항에 있어서, 전력 버스의 제1 및 제2 전력 전도체가 세그먼트 히터 요소와 함께 히터 기판 시트에 배치된, 트리밍 가능한 히터 장치.
  20. 히터 기기를 구성하는 방법으로서,
    각 히터 매트 세그먼트가 세그먼트 히터 요소를 가지고, 각각의 세그먼트 히터 요소 사이에 트리밍 가능한 거리가 있는 방식으로 히터 매트로 함께 조립되는 복수의 히터 매트 세그먼트로, 이러한 세그먼트 히터 요소가 위치하는 각각의 히터 매트 세그먼트와 병치된 관계인 전력 버스의 각각의 세그먼트 연결 위치에서 전력 버스의 제1 및 제2 전력 전도체에 전기적 병렬 관계로 세그먼트 히터 요소 중 각각의 하나를 각각 연결하는 단계; 그리고
    전력 버스의 제1 및 제2 전력 전도체와 두 개의 히터 매트 세그먼트 중 적어도 하나의 세그먼트 히터 요소의 전기적 연결에 영향을 주지 않는 방식으로 복수의 히터 매트 세그먼트 중 임의의 두 개가 서로로부터 분리 가능하게 되는 분리 가능한 위치를 표시하기 위해 각각의 트리밍 가능한 거리 각각에서 히터 매트의 표면에 각각의 히터 매트 세그먼트 경계 지표를 제공하는 단계; 그리고
    트리밍 가능한 거리에서 전력 버스를 언커버링하고 히터 매트 세그먼트 경계 지표 및 버스 트림 위치 지표를 노출하는 방식으로 변위될 수 있는 변위가능한 커버 시트를, 전력 버스가 버스 트림 위치 지표에서 분리된 후에 전력 버스의 분리된 단부를 전기적으로 절연하기 위해 전력 버스 위에 재배치가능한 방식으로, 히터 매트 및 전력 버스 위에 배치하는 단계
    를 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 각각의 히터 매트 세그먼트가 분리 가능한 병치된 히터 매트 세그먼트의 전기적 연결에 영향을 주지 않는 방식으로 전력 버스가 각각의 히터 매트 세그먼트와 함께 분리 가능하게 되는 분리 가능한 버스 위치를 표시하기 위해 전력 버스의 각각의 세그먼트 연결 위치 사이에서 전력 버스에 각각의 버스 트림 위치 지표를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
  22. 제21항에 있어서, 각각의 히터 매트 세그먼트 경계 지표와 종방향으로 오프셋 관계로 각각의 히터 매트 세그먼트 각각에 버스 트림 위치 지표를 위치시키는 단계를 포함하는, 방법.
  23. 삭제
  24. 제22항에 있어서, 세그먼트 히터 요소와 전력 버스 사이에 단열층을 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  25. 제22항에 있어서, 세그먼트 히터 요소와 병치된 관계로 전력 버스를 배치하는 단계 그리고 전력 버스와 변위가능한 커버 시트 사이에 단열층을 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제20항에 있어서, 얇은 필름 유전체 재료에 복수의 세그먼트 히터 요소를 배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  27. 제26항에 있어서, 얇은 필름 유전체 재료 시트에 추가적인 세그먼트 히터 요소와 함께 복수의 세그먼트 히터 요소를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  28. 제27항에 있어서, 추가적인 세그먼트 히터 요소가 형성되는 얇은 필름 유전체 재료 시트의 다른 일부로부터 얇은 필름 유전체 재료 시트의 일부를 분리하도록 복수의 세그먼트 히터 요소가 형성된 얇은 필름 유전체 재료 시트의 일부를 절단하는 단계를 포함하는, 방법.
  29. 가열될 대상물에 히터 매트를 설치하는 방법으로서,
    가열될 대상물의 길이를 결정하는 단계;
    얼마나 많은 히터 매트의 세그먼트가 가열될 대상물의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는지를 결정하는 단계;
    가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트의 세그먼트에서 세그먼트 히터 요소와 전력 버스의 전기적 연결에 영향을 주지 않고, 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되지 않는, 히터 매트의 세그먼트가 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는, 다른 히터 매트의 세그먼트로부터 분리될 수 있는 위치를 히터 매트에 표시하는 특정 지표를 히터 매트의 표면에 위치시키는 단계;
    특정 지표에서, 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되지 않는 히터 매트의 세그먼트를 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트의 세그먼트로부터 분리하는 단계
    를 포함하는, 가열될 대상물에 히터 매트를 설치하는 방법.
  30. 제29항에 있어서, 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트의 세그먼트에서 세그먼트 히터 요소와 전력 버스의 전기적 연결에 영향을 주지 않는 위치에서 전력 버스를 분리하는 단계를 포함하는, 방법.
  31. 제30항에 있어서, 특정 지표를 노출시켜, 특정 지표에서, 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되지 않는 히터 매트의 세그먼트의, 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트의 세그먼트로부터의 분리를 용이하게 하기에 충분하게 히터 매트 및 전력 버스를 덮는 커버 시트를 변위하는 단계를 포함하는, 방법.
  32. 제31항에 있어서, 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되지 않는 히터 매트의 세그먼트를 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트의 세그먼트로부터 분리한 후 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트의 세그먼트에 커버 시트를 재배치하는 단계를 포함하는, 방법.
  33. 제1항에 있어서, 트리밍 가능한 거리 중 2개 사이의 히터 매트 세그먼트 중 하나에 인접한 위치에서 전력 버스의 제1 전력 전도체 및 제2 전력 전도체에 각각 전기적으로 연결되는 제1 코드 와이어 및 제2 코드 와이어를 갖는 전력 코드를 포함하는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  34. 제33항에 있어서, 2개의 트리밍 가능한 거리 사이의 히터 매트 세그먼트 중 하나에 인접한 위치에서 서로에 대해 병치된 이격 관계에 있는, 제1 전력 전도체에 연결되고 그로부터 측방향으로 연장되는 제1 프롱 및 제2 전력 전도체에 연결되고 그로부터 측방향으로 연장되는 제2 프롱을 포함하고,
    제1 및 제2 코드 와이어는 각각의 제1 및 제2 프롱 소켓에 전기적으로 연결되고, 제1 프롱은 제1 프롱 소켓 내로 돌출하고 제2 프롱은 제2 프롱 소켓 내로 돌출하여 전력 코드가 히터 매트 세그먼트로부터 측방향으로 연장되도록 전력 버스의 제1 및 제2 전력 전도체에 대한 전력 코드의 제1 및 제2 코드 와이어 각각의 전기적 연결을 제공하는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  35. 제1항에 있어서, 각각의 세그먼트 히터 요소는 셀프-스트리핑 탭 커넥터에 의해 제1 및 제2 전력 전도체에 각각 전기적으로 연결되는, 트리밍 가능한 히터 장치.
  36. 가열될 물품에 히터 매트를 설치하는 방법이며,
    가열될 물품의 길이에 걸쳐지는데 얼마나 많은 히터 매트의 세그먼트가 요구되는지를 결정하는 단계;
    가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 히터 매트의 세그먼트에서 세그먼트 히터 요소에 대한 전력 버스의 전기적 연결에 영향을 주지 않고, 히터 매트가 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되지 않는 히터 매트 세그먼트가 가열될 물품의 길이에 걸쳐지는 데 요구되는 다른 히터 매트 세그먼트로부터 분리 가능한 특정 위치를 히터 매트에 위치시키는 단계;
    특정 위치에서, 요구되는 히터 매트의 세그먼트로부터 요구되지 않는 히터 매트의 세그먼트를 분리하는 단계로서, 요구되는 히터 매트의 세그먼트에서 세그먼트 히터 요소에 대한 전력 버스의 전기적 연결에 영향을 주지 않는 위치에서 전력 버스를 분리하는 것을 포함하는, 단계;
    요구되는 히터 매트의 세그먼트로부터 요구되지 않는 히터 매트의 세그먼트를 분리하는 단계 전 또는 후에, 요구되는 히터 매트의 세그먼트에서 전력 버스의 적어도 일부를 언커버링하기에 충분하도록 전력 버스를 덮는 커버 시트를 배치시키는 단계;
    요구되는 히터 매트의 세그먼트에서 전력 버스의 분리된 단부를 생성하기 위해, 요구되는 히터 매트의 세그먼트에서 전력 버스의 추가적인 길이를 분리하고 제거함으로써 특정 위치로부터 후퇴 거리에서 전력 버스를 트리밍하는 단계;
    요구되는 히터 매트의 세그먼트 상에 커버 시트를 재배치하여 전력 버스의 분리된 단부를 덮고 전기적으로 절연하는 단계
    를 포함하는, 방법.
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