KR20100077147A

KR20100077147A - 모듈식 히터 시스템

Info

Publication number: KR20100077147A
Application number: KR1020107002992A
Authority: KR
Inventors: 루이스 피. 슈타인하우저; 에릭 엘리스; 루이스 티. 레슈; 트로이 루벤 볼튼
Original assignee: 와틀로 일렉트릭 매뉴팩츄어링 컴파니
Priority date: 2007-07-13
Filing date: 2008-07-10
Publication date: 2010-07-07
Also published as: JP2010533959A; KR101232670B1; WO2009012123A1; TWI373584B; US20090016707A1; US8311402B2; CN101796341A; EP2179212B1; TW200905114A; JP5010738B2; EP2179212A1; CN101796341B

Abstract

히터 시스템으로서, 각각이 내부 외주면과 외부 수용부와 연결 부분을 구비하는 복수의 캐리어 부재들 포함하는 히터 시스템이 제공된다. 복수의 저항 가열 요소들은 캐리어 부재들의 외부 수용부 내에 배치되며, 단부 연결부는 캐리어 부재들과 저항 가열 요소들에 인접하게 배치된다. 캐리어 부재들과 저항 가열 요소들 주위에는 커버가 배치되며, 캐리어 부재들의 내부 외주면은 타겟에 열을 전달하기 위해 구성되며, 연결 부분은 인접한 캐리어 부재와 가열 타겟 중 적어도 하나에 고정되도록 구성된다. 하나의 형태에서, 캐리어 부재와 저항 가열 요소의 적어도 하나의 세트는 탄성적으로 이동가능하며 이에 의해 히터 시스템이 타겟 주위에 적절히 설치되었다는 촉각 피드백을 설치자에게 제공한다.

Description

모듈식 히터 시스템{MODULAR HEATER SYSTEM}

본 발명은 일반적으로 파이프라인에 사용하기 위한 전기 히터에 관한 것이며, 보다 상세하게는 예를 들어 반도체 처리 시스템과 같은 가스 라인과 펌프 라인에 사용하기 위한 전기 히터에 관한 것이다.

본 절에 있는 언급은 본 발명과 관련된 배경 정보만을 제공하는 것일 뿐, 종래 기술을 구성하는 것이 아닐 수 있다.

공급원, 예를 들어, 오일 유전이나 물 저장소로부터 오일, 가스 및 물과 같은 유체의 공급은 도관 등을 통해 이러한 유체의 전달을 필요로 한다. 특정 온도나 그 이상의 온도로 유체를 유지하는 것 뿐만 아니라 도관 내에서 유체를 자유롭게 흐르게 하거나 구속 없이 흐르게 유지하는 것이 필요하다. 현재, "히트 트레이스(heat trace)"라고 종래 기술에 알려져 있는 케이블이나 테이프 형태의 전기 히터는 도관에 열을 제공하고 이어 유체에 열을 제공하기 위해 일반적으로 도관 주위에서 사용된다. 추가적으로, 도관과 히트 트레이스는 주위 환경으로의 열 손실을 저감하기 위해 종종 열 절연 재킷으로 둘러싸여 있다.

히트 트레이스 케이블은 상대적으로 간단하고 저 비용인 것으로 인해 유체 도관을 가열하기 위한 대중적인 수단이다. 일반적으로, 히트 트레이스 케이블은 도관의 길이를 따라 배치되거나 도관 주위에 싸여져서 밴드, 유지 스트랩 또는 임의의 다른 적절한 패스너(fastener)를 통해 일정 간격마다 고정되며, 이러한 것들은 Montierth 등에 허여된 미국 특허 번호 5,294,780호와, Barth 등에 허여된 미국 특허 번호 5,086,836호와, Montierth 등에 허여된 미국 특허 번호 4,791,277호와, Leavines에 허여된 미국 특허 번호 4,152,577호와, Horner에 허여된 미국 특허 번호 4,123,837호와, Johnson에 허여된 미국 특허 번호 3,971,416호와, Bilbro에 허여된 미국 특허 재발행 번호 29,332호에 개시되어 있다. 특히 시간이 중요한 공공 설비 라인과 연속 제조 공정을 교체하기 위해 히트 트레이스 케이블을 파이프나 도관에 고정하는 것은 시간을 많이 소비하고 번거로운 일인 것으로 밝혀졌다.

공공 설비 라인의 교체를 용이하게 하기 위해, 미국 특허 번호 6,792,200호는 미리 제조된 히트 트레이스 파이프를 제안하며, 여기서 가열될 파이프, 히트 트레이스 및 히트 트레이스를 전원에 전기적으로 연결하는 커넥터는 구 파이프를 교체해야 할 필요성이 생기기 전에 경화되고 미리 일체로 형성되고 재고 정리된다. 이 미리 제조된 파이프는 공공 설비 라인을 교체하는데 있어 약간의 시간을 절감할 수는 있지만, 이것은 맞춤 제조된 히트 트레이스 파이프를 필요로 하며 이에 의해 원치 않는 재고 공간을 증가시면서 제조 및 유지 비용을 증가시킨다.

하나의 형태에서, 히터 시스템으로서, 복수의 힌지 연결된 캐리어 부재를 포함하며 각각의 힌지 연결된 캐리어 부재들이 내부 외주면과 외부 수용부와 단부 부분을 구비하는 히터 시스템이 제공된다. 복수의 히트 트레이스 부분은 힌지 연결된 캐리어 부재들의 외부 수용부 내에 배치되며, 히트 트레이스 부분들 또한 단부 부분을 구비한다. 단부 연결부는 힌지 연결된 캐리어 부재들의 단부 부분과 히트 트레이스 부분들의 단부 부분에 인접하게 배치되며, 힌지 연결된 캐리어 부재들과 히트 트레이스 부분들 주위에는 적어도 하나의 커버가 배치되며, 이 커버는 단부 연결부에 고정된다. 힌지 연결된 캐리어 부재들의 내부 외주면은 가열 타겟에 매우 인접하도록 구성된다.

다른 형태에서, 히터 시스템으로서, 각각이 내부 외주면과 외부 수용부와 단부 부분과, 길이방향 부분을 따라 연장하며 외부 수용부에 인접하게 배치된 힌지 요소를 구비하는 복수의 캐리어 부재들을 포함하는 히터 시스템이 제공된다. 복수의 저항 가열 요소들이 힌지 캐리어 부재들의 외부 수용부 내에 배치되며, 저항 가열 요소들은 단부 부분을 구비한다. 힌지 캐리어 부재들의 내부 외주면은 가열 타겟에 매우 인접하도록 구성된다.

또 다른 형태에서, 히터 시스템으로서, 각각이 내부 외주면과 외부 수용부와 연결 부분을 구비하는 복수의 캐리어 부재들을 포함하는 히터 시스템이 제공된다. 복수의 저항 가열 요소들은 캐리어 부재들의 외부 수용부 내에 배치되며, 단부 연결부는 캐리어 부재들의 단부 부분과 저항 가열 요소들에 인접하게 배치된다. 적어도 하나의 커버가 캐리어 부재들과 저항 가열 요소들 주위에 배치되며, 이 커버는 단부 연결부에 고정된다. 캐리어 부재들의 내부 외주면은 열을 타겟에 전달하기 위해 구성되며, 연결 부분은 인접한 캐리어 부재와 가열 타겟 중 적어도 하나에 고정되도록 구성된다.

더 다른 히터 시스템으로서, 복수의 캐리어 부재들과 이 캐리어 부재들 내에 배치되며 이에 대응하는 복수의 저항 가열 요소들을 포함하는 히터 시스템이 제공된다. 캐리어 부재와 저항 가열 요소의 적어도 하나의 세트는 히터 시스템이 타겟 주위에 적절히 배치되었다는 촉각 피드백을 설치자에게 제공하도록 탄성적으로 이동가능하다.

본 발명은 시간이 중요한 공공 설비 라인과 연속 제조 공정에서 부품을 교체하는데 드는 시간을 대폭 감소시키고 공공 설비 라인의 교체를 용이하게 함은 물론 미리 선 제조된 히트 트레이스 파이프를 필요로 하지 않아 원치 않는 재고 공간의 증가와 이로 인한 제조 및 유지 비용을 저감할 수 있는 등의 효과를 제공한다.

또 다른 적용 분야는 본 명세서에 제공된 상세한 설명으로부터 보다 명백해 질 것이다. 상세한 설명과 특정 실시예들은 예시를 위한 것일 뿐 본 발명의 범위를 제한하고자 의도된 것이 아니라는 것을 이해하여야 할 것이다.

본 발명은 상세한 설명과 첨부 도면으로부터 보다 완전히 이해될 것이다.

도 1은 본 발명의 원리에 따라 구성된 히터 시스템의 사시도.
도 2는 본 발명의 원리에 따라 구성된 히터 시스템의 확대 사시도.
도 3은 본 발명의 원리에 따라 구성된 히터 시스템의 분해 사시도.
도 4는 본 발명의 원리에 따라 구성된 힌지 연결된 캐리어 부재들과 히트 트레이스 부분의 단부 부분도.
도 5는 본 발명의 원리에 따라 구성된 힌지 연결된 캐리어 부재들과 히트 트레이스 부분들의 단부 부분도.
도 6은 본 발명의 원리에 따라 구성된 힌지 연결된 캐리어 부재들과 히트 트레이스 부분들의 분해 단부 부분도.
도 7은 본 발명의 원리에 따라 타겟 주위에서 서로에 대하여 회전되는 힌지 연결된 캐리어 부재들과 히트 트레이스 부분들의 단면도.
도 8은 본 발명의 원리에 따라 구성된 히터 시스템의 여러 내부 부품들의 사시도.
도 9는 본 발명의 원리에 따라 구성된 커버, 스탠드오프 및 유지 부재를 도시하는 히터 시스템의 단부 부분도.
도 10은 본 발명의 원리에 따라 구성된 스탠드오프의 사시도.
도 11은 본 발명의 원리에 따라 스탠드오프의 단부 부분도.
도 12는 본 발명의 원리에 따라 스탠드오프의 상부 부분도.
도 13은 본 발명의 원리에 따라 구성된 히터 시스템의 단부 연결부의 확대 사시도.
도 14는 본 발명의 원리에 따라 구성된 단부 연결부와 커버 부재의 부분 분해도.
도 15는 본 발명의 원리에 따라 캐리어 부재들의 단부 부분과 히트 트레이스 부분들의 단부 부분의 부분 사시도.
도 16은 본 발명의 원리에 따라 구성된 외부 쉘(shell)과 내부 실드(shield)를 구비한 단부 연결부의 분해 사시도.
도 17은 본 발명의 원리에 따라 대향 측면으로부터 외부 쉘과 내부 실드를 갖는 단부 연결부의 분해 사시도.
도 18은 본 발명의 원리에 따라 구성된 절삭부(cutout)를 예시하는 캐리어 부재들의 사시도.
도 19a는 본 발명의 원리에 따라 구성된 캐리어 부재들의 다른 형태의 단면도.
도 19b는 본 발명의 원리에 따라 구성된 캐리어 부재들의 또 다른 형태의 단면도.
도 19c는 본 발명의 원리에 따라 구성된 캐리어 부재들의 더 다른 형태의 단면도.
도 19d는 본 발명의 원리에 따라 구성된 캐리어 부재들의 또 다른 형태의 단면도.
도 20은 본 발명의 원리에 따라 캐리어 부재들과 저항 가열 요소들과 전원 사이에 전기적인 리드 선의 연결을 예시하는 개략도.
도 21은 본 발명의 원리에 따라 구성된 복수의 캐리어 부재들과 저항 가열 요소를 도시하는 사시도.
도 22a는 본 발명의 원리에 따라 구성된 저항 가열 요소를 위한 유지 부재의 단면도.
도 22b는 본 발명의 원리에 따라 구성된 저항 가열 요소를 위한 다른 유지 부재의 단면도.
대응하는 참조 번호는 여러 도면에 걸쳐 대응하는 부분을 나타낸다.

이하 상세한 설명은 단지 예시를 위한 것일 뿐, 본 발명, 응용 분야 또는 그 용도를 제한하고자 의도된 것이 전혀 아니다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 원리에 따른 히터 시스템이 참조 번호 10으로 도시되고 지시되어 있다. 전체적으로 히터 시스템(10)은 가스 라인과 펌프 라인과 같은 반도체 처리 시스템에 있는 가열 부품에 사용하기 위한 것이며, 이는 본 출원과 공동으로 양도된 "모듈식 히터 시스템"이라는 명칭의 계류중인 미국 특허 출원 번호 11/520,130호에 기술되어 있으며, 그 내용은 본 명세서에 완전히 병합되어 있다. 그러나, 여러 형태를 포함하는, 본 명세서에 개시된 바와 같은, 히터 시스템(10)은 그러한 응용 분야로만 제한되는 것은 아니며, 타겟이 가열되어야 하는 임의의 분야에서 사용될 수도 있으며 이에 따라 반도체 처리 시스템에의 응용만으로 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다는 것을 이해하여야 할 것이다.

도 3에서 보다 명확히 도시된 바와 같이, 히터 시스템(10)은 복수의 캐리어 부재들(12)과 이에 대응하는 복수의 저항 가열 요소들(14)을 포함한다. 본 발명의 이 형태에서 저항 가열 요소(14)는 도시된 바와 같이 캐리어 부재(12) 내에 배치된 히트 트레이스 부분(heat trace section)이다. 2개의 캐리어 부재(12)와 2개의 대응하는 저항 가열 요소(14)들이 도시되어 있지만, 임의의 개수의 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)가 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 단부 연결부(16)는 캐리어 부재(12)의 단부 부분(18)과 저항 가열 요소(14)의 단부 부분(20)에 인접하게 배치된다. 하나의 형태에서, 단부 연결부(16)는 아래에서 보다 상세하게 기술되는 외부 쉘(22)과 내부 실드(24)를 포함한다.

2개의 부품으로 된 커버(26)는 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14) 주위에 배치되며, 이 커버(26)는 단부 연결부(16)에 고정된다. 커버(26)는 2개의 부품인 것으로 도시되어 있으나, 이 커버(26)는 대안적으로 단일 부품이나 복수의 부품으로 된 것일 수도 있으며 또는 본 발명의 범위 내에서 "모듈식 히터 시스템"이라는 명칭의 계류중인 미국 특허 출원 번호 11/520,130에 도시되고 기술된 바와 같은 형상을 취할 수도 있다. 커버(26)는 일반적으로 더 많은 열이 타겟(미도시)으로 가게 하고 외부 환경으로의 열 손실이 동작 동안 저감되도록 히터 시스템(10) 내에 있는 저항 가열 요소(14)에 의해 생성된 열을 유지하는 기능을 한다.

히터 시스템(10)은 타겟 주위에 캐리어 부재(12)를 고정시키기 위해 캐리어 부재(12)의 적어도 일부 주위에 배치되는 유지 부재(30)를 또한 포함하며, 이는 아래에서 보다 상세하게 더 예시되고 기술된다. 부가적으로, 스탠드오프 부재(standoff member)(32)는 아래에 더 자세히 설명하는 바와 같이 저항 가열 요소(14)와 커버(26) 사이에 원하는 위치지정을 제공하기 위해 커버(26)와 타겟 사이에 히터 시스템(10)을 따라 배치된다.

더 도시된 바와 같이, 저항 가열 요소(14)는 도 1에 도시된 바와 같이 리드 선(34)을 통해 전원(미도시)에 전기적으로 연결되며, 이 리드 선(34)은 하나의 형태에서 히터 시스템(10)의 설치와 제거를 용이하게 하기 위해 그 단부 부분(38)에 배치된 커넥터(36)를 구비한다. 그리하여, 도 3을 다시 참조하면, 저항 가열 요소(14)는 이 리드 선(34)에 전기적 연결을 위해 리드 연장부(40)와 크림프(crimp) (42)를 구비한다.

이제 도 4 내지 도 7을 참조하면, 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)는 이제 보다 상세하게 예시되며 기술된다. 도시된 바와 같이, 각 캐리어 부재(12)는 내부 외주면(40)과 외부 수용부(42)를 구비한다. 캐리어 부재(12)의 내부 외주면(40)은 저항 가열 요소(14)로부터 생성되는 열이 복사선 등을 통해 가열 타겟(2)으로 효과적으로 전달되도록 가열 타겟(2)(도 7)에 매우 인접하도록 구성된다. 그리하여, 이 형태에서 내부 외주면(40)은 가열 타겟(2)의 형태에 정합(match)하기 위해 원통형 형상을 구비하며 이 가열 타겟은 히터 시스템(10)의 하나의 예시적인 응용에서 도관이다. 그러나, 임의의 개수의 형상과 구성을 가진 내부 외주면(40)이 본 발명의 범위 내에서 여러 가열 타겟을 수용하는데 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

저항 가열 요소(14)는 외부 수용부(42) 내에 배치되며, 외부 수용부(42)는 바람직하게는 그 형태에서 도시된 바와 같이 히트 트레이스 부분인 저항 가열 요소(14)의 형상에 정합하도록 구성된다. 그리하여, 외부 수용부(42)는 확대된 단부 부분(44)과, 중간 지지부(46)와 외부 유지 벽(48)을 구비하며, 외부 유지벽(48)은 캐리어 부재(12) 내에 저항 가열 요소(14)를 유지시키는 것이다. 추가적으로, 저항 가열 요소(14)는 캐리어 부재(12)의 외부 수용부(42)에 의해 한정된 형상에 정합 가능하다. 저항 가열 요소(14)는 설치하기 전에 외부 수용부(42)의 형상으로 미리 형성될 수도 있으나, 대안적으로 이 저항 가열 요소(14)는 캐리어 부재(12) 내에 설치된 후 가열 타겟(2)의 형상으로 형성된 {캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)의} 전체 조립체 내에 설치될 수도 있다. 추가적으로, 히터 시스템(10)은 도 4에 도시된 바와 같이 단 하나의 저항 가열 요소(14)를 구비하여, 하나의 "비어 있는" 캐리어 부재(12)를 구비할 수 있으며, 또는 캐리어 부재(12) 각각은 도 5에 도시된 바와 같이 대응하는 저항 가열 요소(14)를 구비한다. 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)의 2개 이상의 세트가 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다는 것도 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)의 3개의 세트도 본 발명의 범위 내에서 타겟(2) 주위에 배치될 수 있다.

더 도시된 바와 같이, 캐리어 부재(12)는 캐리어 부재(12)가 힌지 연결된 캐리어 부재(12)가 되도록 그 형태에서 힌지 요소인 연결 부분(50)을 구비한다. 보다 구체적으로 도 6 및 도 7을 참조하면, 캐리어 부재(12)들 중 하나는 내부 채널(54)을 구비하는 길이방향 돌출부(52)를 구비하며, 인접한 캐리어 부재(12)는 길이방향 리브(56)를 구비한다. 길이방향 리브(56)는 도시된 바와 같이 이 특정 실시예에서 캐리어 부재(12)들 사이에 회전가능한 연결부를 제공하도록 채널(54) 내에 배치된다. 따라서, 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)의 각 세트는 다른 세트에 대해 상대적으로 이동될 수 있어, 히터 시스템(12)이 가열 타겟에 용이하게 보다 설치되거나 이 가열 타겟으로부터 이탈할 수 있다. 추가적으로, 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)의 세트는 보다 효과적으로 열을 전달하기 위하여 서로에 대해 상대적으로 이동하여 가열 타겟에 매우 인접하게 배치될 수 있다. 힌지 연결된 캐리어 부재(12)는 단지 예시를 위한 것일 뿐, 인접한 캐리어 부재(12)와 가열 타겟 중 적어도 하나에 고정되도록 구성된 다른 연결 부분(50)이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이러한 연결 부분(50)의 추가적인 예시적인 실시예는 아래에서 보다 상세하게 예시되고 기술된다.

도 8 및 도 9를 참조하면, 유지 부재(30)와 스탠드오프 부재(32)가 도시되어 있으며 이제 보다 상세히 설명된다. 하나의 형태에서, 2개의 유지 부재(30)가 캐리어 부재(12)의 길이를 따라 배치되어 있으나, 더 적거나 더 많은 수의 유지 부재가 본 발명의 범위 내에서 사용될 수도 있다. 이 유지 부재(30)는 도시된 바와 같이 스탠드오프 부재(32)와는 별도로 설치되거나 이와 함께 설치될 수 있다. 구체적으로, 도 9 내지 도 12를 참조하면, 스탠드오프 부재(32)는 중심 바디 부분(60)과 이 중심 바디 부분(60)으로부터 연장하는 대향하는 굴곡진 아암(62)을 구비한다. 이 중심 바디 부분(60)은 캐리어 부재(12)의 일 부분 주위 및 보다 구체적으로 길이방향 돌출부(52) 주위에 배치하기 위해 구성된 공동(64)을 구비한다. 플렉시블 립(lip)(66)이 공동을 따라 형성되며 이 립(66)이 캐리어 부재(12)에 용이하게 설치되고 이로부터 용이하게 이탈하도록 하기 위해 탄성적으로 휘어질 수 있도록 구성된다.

유지 부재(30)는 바람직하게는 플렉시블하고 스프링 같은 성질을 가지며, 하나의 형태에서 상대적으로 얇은 부드러운 강철 재질로 제조된다. 스탠드오프 부재(32)는 바람직하게는 하나의 부품이며 열가소성 중합체와 같은 고온 플라스틱 물질로 형성된다. 그러나, 유지 부재(30)와 스탠드오프 부재(32)를 위한 다른 물질과 구성도 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

다시 도 9를 참조하면, 유지 부재(30)는 타겟(2) 주위에 캐리어 부재(12)를 고정하는 것으로 도시되어 있으며, 스탠드오프 부재(32)는 커버(26)와 타겟(2) 사이에 배치된다. 유지 부재(30)는 플렉시블하며 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14) 주위에 배치되므로, 유지 부재(30)는 캐리어 부재(12)와 가열 타겟(2) 주위에 저항 가열 요소(14)를 고정하는 기능을 하며 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)의 인접한 세트들 사이에 상대적인 이동, 예를 들어 회전이 가능하게 한다. 설치하는 동안, 유지 부재(30)의 플렉시블하거나 스프링 같은 성질은 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)로 하여금 탄성적으로 이동할 수 있게 하여서 히터 시스템(10)이 타겟(2) 주위에 적절히 설치되었다는 촉각 피드백을 설치자에게 제공할 수 있게 한다.

더 도시된 바와 같이, 스탠드오프 부재(32)는 커버(26)와 타겟(2) 사이에 배치되며, 예를 들어, 저항 가열 요소(14)와 캐리어 부재(12) 내에 배치된 타겟(2)과 커버(26) 사이에 동심(concentricity)과 같은 원하는 간격을 제공하는 기능을 한다. 보다 구체적으로, 대향하는 굴곡진 아암(62)은 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)에 대하여 커버(26)를 위치지정하기 위하여 상부 커버(26)의 내부 부분으로부터 연장하는 플랜지(70)에 접한다. 더 도시된 바와 같이, 2개의 부품으로 된 커버(26)는 커버의 상부 부품을 커버(26)의 하부 부품에 고정하기 위해 길이방향 에지 부분을 따라 고정 부분(72)을 포함한다. 하나의 형태에서, 이들 고정 부분(72)은 도시된 바와 같이 커버(26)의 부품들을 서로 고정시키기 위해 서로 맞물리는 대향하는 고정 탭(74a, 74b)을 구비한다. 이 형태에서, 커버(26)는 바람직하게는 예를 들어 고온 열가소성 중합체와 같은 고온에서 동작할 수 있는 플렉시블한 절연 물질이다.

추가적으로, 캐리어 부재(12)는 타겟(2)을 따라 배치될 수 있는 연결부나 다른 인접한 부품을 수용하기 위하여 내부 리세스(78){대시(-)로 도시}를 구비할 수 있다. 리세스(78)는 연결부나 인접한 부품의 형상에 대응하는 임의의 형상이나 사이즈로 제공될 수 있으며, 이에 따라 하나의 캐리어 부재(12)가 인접한 부품이나 연결부를 수용하기 위하여 별도의 개별 캐리어 부재(12)나 다른 특별히 디자인된 부재를 사용함이 없이 가열 타겟(2)과 그 부품들을 따라 연장될 수 있다. 리세스(78)는 또한 본 명세서에 완전히 병합된 "모듈식 히터 시스템"이라는 명칭의 계류중인 미국 특허 출원 번호 11/520,130호에 개시된 것과 같은 히터 시스템(10) 내에 포함된 온도 센서나 다른 별개의 표시 수단을 수용하기 위해 사용될 수도 있다.

나아가, 본 명세서에서 예시되고 기술된 것과 같은 특정 예시적인 유지 부재(30)와는 다른 유지 부재의 대안적인 형태들도 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 플렉시블한 연장부(79)(대시로 도시)도 캐리어 부재(12)의 일부로서 제공될 수 있으며, 이에 따라 플렉시블한 연장부(79)는 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)를 타겟(2) 주위에 설치할 때 외부쪽으로 휘어질 수 있으며, 플렉시블 연장부(79)는 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)를 타겟(2)에 고정할 만큼 충분히 탄성적이다. 다른 예로서, 캐리어 부재(12)의 물질은 니티놀(Nitinol)과 같은 형상 기억 합금(shape memory alloy)을 포함할 수 있으며, 이에 따라 열이 가해질 때 타겟(2)의 형상에 순응하고 설치와 제거를 용이함을 위해 원래의 상태로 복귀한다. 그러한 예시적인 유지 부재는 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.

이제 도 13 내지 도 14를 참조하면, 커버(26)와 단부 연결부(16)는 본 발명의 하나의 형태에 따라 고정 부분을 구비할 수 있다. 단부 연결부(16) 및 보다 구체적으로 외부 쉘(22)은 슬롯(82)을 구비하는 연장부(80)를 포함하며, 커버(26)는 도시된 바와 같이 슬롯(82)을 통과하여 연장하고 연장부(80) 상에 고정되는 대응하는 탭(84)을 포함한다. 커버(26)는 탭(84)을 형성하기 위해 절삭부(86)를 포함하며, 이 탭(84)은 연장부(80)와 맞물려 이에 고정되기 위하여 탄성적이거나 플렉시블하다. 이 특정 고정 부분은 단지 예시적인 것일 뿐, 다른 타입의 고정 부분도 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

도 15 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 단부 연결부(16)가 이제 도시되고 보다 상세하게 기술된다. 단부 연결부(16)의 각각 및 보다 구체적으로 외부 쉘(22)과 내부 실드(24)는 적어도 하나의 캐리어 부재(12)와 적어도 하나의 저항 가열 요소(14)에 대응한다. 캐리어 부재(12)는 도시된 바와 같이 저항 가열 요소(14)의 단부 부분(20) 상에 고정되는 내부 실드(24)를 수용하기 위해 그 단부 부분(18)에 절삭부(90)(도 18에 잘 도시)를 포함한다. 외부 쉘(22)과 내부 실드(24)는 일반적으로 저항 가열 요소(14), 리드 연장부(40) 및 크림프(42)의 전도체들과 외부 환경 사이에 적절한 유전체 절연을 제공하는 기능을 하며, 또한 캐리어 부재(12)와 가열 타겟(2)에 대해 전기적 리드 선(34)(도 1)과 리드 연장부(40)(도 3) 사이에 아크의 발생을 방지하는 기능을 한다. 바람직하게는, 내부 실드(24)는 도시된 바와 같이 외부 쉘(22)에 물리적으로 맞물리고, 내부 실드(24)는 외부 쉘(22)의 공동(92) 내에 배치된다. 추가적으로, 내부 실드(24)는 외부 쉘(22) 내에 내부 실드(24)를 고정하기 위해 외부 쉘(22)에 형성된 개구(96) 내로 연장하는 고정 탭(94)을 포함한다. 바람직하게는 외부 쉘(22)과 내부 실드(24)는 고온 열가소성 물질로 형성된다.

이제 도 19a 내지 도 19d를 참조하면, 이전에 개시된 바와 같은 힌지 요소와는 다른 캐리어 부재(12)를 위한 연결 부분의 다른 형태들이 도시되고 보다 상세히 기술된다. 도 19a에 도시된 바와 같이, 연결 부분은 하나의 캐리어 부재(12)를 인접한 캐리어 부재(12)에 연결하기 위해 서로 맞물리는 신속 연결해제 부재(100)를 구비한다. 보다 구체적으로, 하나의 캐리어 부재(12)는 연장된 헤드 부분(104)을 갖는 돌출부(102)를 구비하는 반면, 다른 캐리어 부재(12)는 레지(ledge) 부분(108)을 갖는 개구(106)를 구비한다. 돌출부(102)는 개구(106) 내에 배치되며, 연장된 헤드 부분(104)은 캐리어 부재(12)들을 서로 연결하기 위해 레지 부분(108)과 맞물린다.

도 19b에 도시된 바와 같이, 연결 부분의 또 다른 형태는 하나의 캐리어 부재(12)를 인접한 캐리어 부재(12)에 연결하기 위해 제 3 요소, 즉 고정 부재(110)를 구비한다. 이 형태에서, 캐리어 부재(12)는 이전 실시예에서와 같이 직접 물리적으로 서로 연결되는 것이 아니라 대신 캐리어 부재(12)의 길이방향 플랜지(112)를 따라 배치된 고정 부재(110)에 위치된다. 추가적으로, 캐리어 부재(12)는 동일한 캐리어 부재(12)가 타겟(2)의 양측에 사용될 수 있도록 대칭적으로 배치되는 것이 유리하다.

도 19c에서, 연결 부분은 스프링 요소(114)와 함께 탄성적으로 유지되는 길이방향 돌출부(52)와 길이방향 리브(56)를 갖는 이전에 개시된 바와 같은 힌지 연결부를 구비한다. 도시된 바와 같이, 스프링 요소(114)는 일반적으로 힌지 연결부 아래 캐리어 부재(12) 각각과 맞물리며, 이들 사이에 탄성 바이어스를 유지하기 위해 캐리어 부재(12) 각각에 힘을 제공한다. 이러한 스프링 요소(114)는 또한 이전에 개시된 바와 같은 유지 부재로서의 기능도 한다.

도 19d를 참조하면, 연결 부분의 더 다른 형태는 길이방향 돌기(116)를 포함하는 대칭적인 캐리어 부재(12)를 구비한다. 유지 부재(118)는 도시된 바와 같이 타겟(2) 주위에 캐리어 부재(12)를 유지하기 위해 길이방향 돌기(116) 주위에 배치된다. 유지 부재(118)는 전술된 바와 같이 스프링 요소(114)를 갖는 스프링 같은 성질을 포함할 수도 있으나, 대안적으로 유지 부재(118)는 캐리어 부재(12)를 타겟(2) 주위에 단순히 유지하는 강성 물질을 포함할 수도 있다.

연결 부분의 다른 형태는 자성 연결을 포함할 수 있으며, 하나의 캐리어 부재(12)는 연결 부분에 인접하게 포지티브 차지(positive charge)를 가지며, 다른 캐리어 부재(12)는 연결 부분에 인접하게 네거티브 차지를 가진다. 따라서, 여러 가지 연결 부분이 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있으며, 이에 따라 이전에 개시된 바와 같은 힌지 연결된 캐리어 부재들은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 나아가, 캐리어 부재(12)는 연결 부분을 전혀 포함하지 않을 수도 있으며 본 발명의 범위 내에서 타겟과 자체적으로 맞물릴 수도 있다.

이제 도 20을 참조하면, 저항 가열 요소(14)를 전기적으로 연결하는 하나의 형태가 도시되며, 종래의 4개의 리드 선이 아니라 단 3개의 전기적인 리드 선만이 사용된다. 도시된 바와 같이, 각 저항 가열 요소는 커넥터(36)로 연장하는 단부 부분(20)으로부터 연장하는 3개의 리드 선(34)을 포함한다. 리드 선(34)은 전력 제어기(미도시), 전원(미도시) 또는 다른 저항 가열 요소(14)와 같은 임의의 개수의 소스에 연결될 수 있다. 그리하여, 단 3개의 리드 선(34)만을 가져 히터 시스템(10)의 총 리드 선 개수와 복잡성이 저감될 수 있다.

도 21을 참조하면, 히터 시스템(10)의 또 다른 형태가 도시되며, 일반적으로 참조 번호 130으로 지시되어 있다. 도시된 바와 같이, 히터 시스템(130)은 개별 저항 가열 요소(134)의 길이를 따라 연장하는 복수의 캐리어 부재(132)들을 포함한다. 따라서, 저항 가열 요소(134)마다 1개 이상의 캐리어 부재(132)들이 본 발명의 본 예에서 제공된다. 캐리어 부재에 대한 이와 같은 변형들은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 해석되어야 하며, 따라서 본 명세서에 도시되고 기술된 바와 같은 캐리어 부재의 특정 형상과 배향이 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다는 것을 이해해야 할 것이다.

도 22a 및 도 22b에 도시된 바와 같이, 열 전달을 개선시키기 위해 캐리어 부재(12) 내에 저항 가열 요소(14)를 고정시키기 위한 추가적인 디바이스들이 본 발명의 원리에 따라 제공된다. {명료함을 위해 캐리어 부재(12)와 저항 가열 요소(14)의 단 하나의 세트만이 도시되어 있다.} 도 22a에서, 유지 부재(140)는 캐리어 부재(12)의 연장된 아암(142) 내에 배치된다. 보다 구체적으로, 유지 부재(140)는 연장된 아암(142) 내에 형성된 그루브(144) 내에 배치되며, 유지 부재(140)는 캐리어 부재(12) 내에 설치될 때 저항 가열 요소(14)에 힘을 가하는 플렉시블하고 스프링 같은 물질(예를 들어, 강철 스프링)이다. 유지 부재(140)는 본 발명의 범위 내에서 캐리어 부재(12)의 길이를 따라 연속적이거나 불연속적일 수 있다.

도 22b를 참조하면, 유지 부재의 다른 형태가 도시되고 일반적으로 참조 번호 150으로 지시되어 있다. 유지 부재(150)는 도시된 바와 같이 캐리어 부재(12) 내에 저항 가열 요소(14)를 유지하기 위해 캐리어 부재(12) 주위에 고정된다. 나아가, 유지 부재(150)는 저항 가열 요소(14)와 캐리어 부재(12) 내에 배치된 타겟(2)(미도시)과 커버(26) 사이에 스탠드오프를 제공한다. 그리하여, 유지 부재(150)는 본 발명의 원리에 따라 저항 가열 요소(14)를 유지하며 타겟(2)에 대해 커버(26)를 원하는 위치에 지정하기 위한 스탠드오프를 제공하는 이중 기능을 제공한다. 유지 부재(150)는 예를 들어 고온 중합체 물질이나 금속 클립일 수 있다. 유지 부재(150)는 본 발명의 범위 내에서 캐리어 부재(12)의 길이를 따라 연속적이거나 불연속적일 수 있다는 것 또한 이해할 수 있을 것이다.

전술된 히터 시스템(10)은 종래의 히트 트레이스 케이블과 유사한 구성을 갖는 것으로 도시되고 상술되었지만, 히트 트레이스 케이블 구성 외에 다른 타입의 히터 구성이 또한 본 발명의 범위 내에서 사용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 특히 중합체 히터나 계층화된 필름 히터와 같은 히터 타입은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 해석되어야 한다.

본 명세서에 있는 상세한 설명은 단지 예시를 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 여러 변형들은 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 의도된다. 그러한 변형과 개념은 본 출원과 공동으로 양도되고 그 내용이 본 명세서에 완전히 병합된 명칭이 "모듈식 히터 시스템"인 계류중인 미국 특허 출원 번호 11/520,130에 개시된 것을 포함하는 것이다.

2 : 가열 타겟 10, 130 : 히터 시스템
12, 132 : 캐리어 부재 14 : 저항 가열 요소(히트 트레이스 부분)
16 : 단부 연결부 18, 20, 38, 44 : 단부 부분
24 : 내부 실드 22 : 외부 쉘
26 : 커버 30, 114, 118, 140, 150 : 유지 부재
32 : 스탠드오프 부재 34 : 전기적 리드 선
40 : 내부 외주면 42 : 외부 수용부
50 : 연결 부분 54 : 내부 채널
56 : 길이방향 리브 52, 102 : 돌출부
60 : 중심 바디 부분 62, 142 : 아암
64, 92 : 공동 82 : 슬롯
74a, 74, 84, 94 : 탭 78 : 리세스

Claims

히터 시스템으로서,
각각이 내부 외주면과 외부 수용부와 단부 부분을 구비하는 복수의 힌지 연결된 캐리어 부재들과;
단부 부분을 구비하며, 상기 힌지 연결된 캐리어 부재들의 외부 수용부 내에 배치된 복수의 히트 트레이스 부분들과;
상기 힌지 연결된 캐리어 부재들의 단부 부분과, 히트 트레이스 부분들의 단부 부분에 인접하게 배치되는 단부 연결부와;
상기 힌지 연결된 캐리어 부재들과 상기 히트 트레이스 부분들 주위에 배치되며, 상기 단부 연결부에 고정되는 적어도 하나의 커버
를 포함하며,
상기 힌지 연결된 캐리어 부재들의 내부 외주면은 가열 타깃에 매우 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 힌지 연결된 캐리어 부재들 중 하나의 캐리어 부재는 내부 채널을 가지는 길이방향 돌출부를 구비하며, 이 캐리어 부재에 인접한 힌지 연결된 캐리어 부재는 길이방향 리브를 구비하며, 상기 길이방향 리브는 상기 힌지 연결된 캐리어 부재들 사이에 회전가능한 연결부를 제공하도록 채널 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 2 항에 있어서, 타깃 주위에 힌지 연결된 캐리어 부재들을 고정시키기 위해 힌지 연결된 캐리어 부재들의 적어도 일부 주위에 배치된 적어도 하나의 유지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 3 항에 있어서, 상기 유지 부재는 플렉시블한 클립 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 커버와 상기 타깃 사이에 상기 히터 시스템을 따라 배치되는 적어도 하나의 스탠드오프 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 스탠드오프는,
중앙 바디 부분과;
상기 중앙 바디 부분으로부터 연장 대향하는 굴곡진 아암
을 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 5 항에 있어서, 상기 중앙 바디 부분은 힌지 연결된 캐리어 부재의 일부 주위에 배치하기 위해 구성된 공동을 구비하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 힌지 연결된 캐리어 부재들은 알루미늄 압출 성형 제품인 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 히트 트레이스 부분은 상기 힌지 연결된 캐리어 부재들의 외부 수용부에 의해 한정된 형상에 정합하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 단부 연결부는 슬롯을 포함하며, 상기 커버는 대응하는 탭을 포함하며, 상기 탭은 상기 커버를 상기 단부 연결부에 고정하기 위해 슬롯에 맞물리는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 단부 연결부는 내부 실드와 이 내부 실드 주위에 배치된 외부 쉘을 포함하며, 상기 내부 실드는 상기 외부 쉘에 물리적으로 상호 맞물리는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 11 항에 있어서, 각 내부 실드와 각 외부 쉘은 적어도 하나의 힌지 연결된 캐리어 부재와 적어도 하나의 히트 트레이스 부분에 대응하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 복수의 힌지 연결된 캐리어 부재들은 2개의 힌지 연결된 캐리어 부재들을 포함하며, 상기 복수의 히트 트레이스 부분들은 2개의 히트 트레이스 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 1 항에 있어서, 길이방향 에지 부분을 따라 상호 맞물리는 2개의 커버를 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 1 항에 있어서, 상기 힌지 연결된 캐리어 부재들 중 적어도 하나의 캐리어 부재는 가열 타겟을 따라 배치된 인접한 부품 주위에 배치하기 위해 구성된 리세스를 구비하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
히터 시스템으로서,
각각이 내부 외주면과 외부 수용부와 단부 부분과, 길이방향 부분을 따라 연장하며 외부 수용부에 인접하게 배치되는 힌지 부재를 구비하는 복수의 힌지 연결된 캐리어 부재들과;
상기 힌지 연결된 캐리어 부재들의 외부 수용부 내에 배치되며 단부 부분을 구비하는 복수의 저항 가열 요소들
을 포함하며,
상기 힌지 연결된 캐리어 부재들의 내부 외주면은 가열 타깃에 매우 인접하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 16 항에 있어서, 상기 힌지 연결된 캐리어 부재들의 단부 부분과 상기 히트 트레이스 부분의 단부 부분에 인접하게 배치된 단부 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 16 항에 있어서, 상기 힌지 연결된 캐리어 부재들과 상기 히트 트레이스 부분들 주위에 배치된 적어도 하나의 커버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 16 항에 있어서, 상기 저항 가열 요소들은 히트 트레이스 부분들을 구비하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 16 항에 있어서, 상기 저항 가열 요소들은 3개의 전기적인 리드 선을 사용하여 전원에 그리고 서로 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 16 항에 있어서, 상기 캐리어 부재들 중 적어도 하나의 캐리어 부재는 가열 타겟을 따라 배치된 인접한 부품 주위에 배치하기 위해 구성된 리세스를 구비하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
히터 시스템으로서,
각각이 내부 외주면과 외부 수용부와 연결 부분을 구비하는 복수의 캐리어 부재들과;
상기 캐리어 부재들의 외부 수용부 내에 배치된 복수의 저항 가열 요소들과;
상기 캐리어 부재들의 단부 부분과 상기 저항 가열 요소의 단부 부분에 인접하게 배치된 단부 연결부와;
상기 캐리어 부재들과 저항 가열 요소들 주위에 배치되며 상기 단부 연결부에 고정되는 적어도 하나의 커버
를 포함하며,
상기 캐리어 부재들의 내부 외주면은 타겟에 열을 전달하기 위해 구성되고, 상기 연결 부분은 인접한 캐리어 부재와 가열 타겟 중 적어도 하나에 고정되기 위해 구성된 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 22 항에 있어서, 상기 연결 부분은 힌지인 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 22 항에 있어서, 상기 연결 부분은 회전가능하게 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 22 항에 있어서, 상기 연결 부분은 신속 연결해제 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 22 항에 있어서, 상기 연결 부분은 고정 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 22 항에 있어서, 상기 캐리어 부재들 중 적어도 하나의 캐리어 부재는 가열 타겟을 따라 배치되는 인접한 부품 주위에 배치하기 위해 구성된 리세스를 구비하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
히터 시스템으로서,
복수의 캐리어 부재들과, 이 캐리어 부재들 내에 배치되는 대응하는 복수의 저항 가열 요소들을 포함하며,
상기 캐리어 부재와 저항 가열 요소의 적어도 하나의 세트는, 히터 시스템이 타겟 주위에 적절히 배치되었다는 촉각 피드백을 설치자에게 제공하도록 탄성적으로 이동가능한 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 28 항에 있어서, 상기 캐리어 부재들은 인접한 캐리어 부재와 타겟 중 적어도 하나에 고정되도록 구성된 연결 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 28 항에 있어서, 타겟 주위에 캐리어 부재들을 고정시키기 위하여 캐리어 부재들의 적어도 일부 주위에 배치된 적어도 하나의 유지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
히터 시스템으로서,
각각이 내부 외주면과 외부 수용부와 연결 부분을 구비하는 복수의 캐리어 부재들과;
상기 캐리어 부재들의 외부 수용부 중 하나 내에 배치된 적어도 하나의 저항 가열 요소들과;
상기 캐리어 부재들의 단부 부분과 상기 저항 가열 요소의 단부 부분에 인접하게 배치된 단부 연결부와;
상기 캐리어 부재들과 상기 저항 가열 요소 주위에 배치되며 상기 단부 연결부에 고정되는 적어도 하나의 커버
를 포함하며,
상기 캐리어 부재들의 내부 외주면은 타겟에 열을 전달하기 위해 구성되며, 상기 연결 부분은 인접한 캐리어 부재와 가열 타겟 중 적어도 하나에 고정되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 31 항에 있어서, 상기 연결 부분은 회전가능하게 맞물릴 수 있는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 31 항에 있어서, 상기 연결 부분은 고정 부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.
제 31 항에 있어서, 상기 타겟 주위에 캐리어 부재들을 고정시키기 위해 캐리어 부재들의 적어도 일부 주위에 배치된 적어도 하나의 유지 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 히터 시스템.