DE69532131T2

DE69532131T2 - Heizvorrichtung und ihre herstellung

Info

Publication number: DE69532131T2
Application number: DE69532131T
Authority: DE
Inventors: Keiichi Shizuoka-shi OHASHI; Tetsuo Shiki-gun YAMAGUCHI; Fumitaka Yamatokooriyama-shi ISHIMORI
Original assignee: Sekisui Plastics Co Ltd; Sekisui Kaseihin Kogyo KK
Current assignee: Sekisui Kaseihin Kogyo KK; Sekisui Kasei Co Ltd
Priority date: 1994-09-14
Filing date: 1995-09-14
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2015-09-15
Also published as: EP0781889A4; WO1996008613A1; CN1174585A; EP0781889B1; KR100226720B1; DE69532131D1; KR970705679A; AU3484795A; US5922233A; EP0781889A1; JP3720365B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung, die wirksam einen Wasserführungsabschnitt eines Wasserrohrs und dergleichen erwärmt, der eine gekrümmte Oberfläche aufweist, über dessen Oberfläche, so dass der Wasserführungsabschnitt nicht infolge von einfrierendem Wasser beschädigt wird, und betrifft ein zugehöriges Herstellungsverfahren.
Die US-A-4 938 150 beschreibt eine Heizvorrichtung, welche aufweist: einen kabelartigen Hauptkörper mit elektrischer Isolierung und Flexibilität zum Erwärmen eines zu erwärmenden Gegenstands; mehrere Heizelemente, die aus Keramik als Thermistor mit positiver Kennlinie ausgebildet sind, und entlang der Längsrichtung des Hauptkörpers angebracht sind; ein Paar von Stromzuleitungen zur Versorgung der jeweiligen Heizelemente mit Elektrizität, wobei das Paar der Stromzuleitungen entlang dem Hauptkörper angebracht ist; und ein Paar von Halteteilen, die elektrisch leitfähig sind, und so an dem Hauptkörper vorgesehen sind, dass sie elektrisch die Stromzuleitungen und das Heizelement verbinden und sie haltern, wobei die Halteglieder flexibel ausgebildet sind, und aus Metallplatten bestehen.
Herkömmlich ist, wie in den 40(a) und 40(b) der beigefügten Zeichnungen gezeigt, eine lineare Heizvorrichtung 23 wie eine Stromzuleitung eines Fernsehgeräts und dergleichen dazu eingesetzt worden, das Einfrieren von Wasser in einem Wasserrohr zum kältesten Zeitpunkt des Jahres in kalten Gebieten zu verhindern. Die lineare Heizvorrichtung 23 besteht aus einem linearen Hauptkörper 22, in welchem ein Metallwiderstandsdraht 21 wie beispielsweise ein Nichrom-Draht mit einem Vinylchloridharz oder dergleichen beschichtet ist, das einen elektrischen Isolator darstellt.
Die lineare Heizvorrichtung 23 wird so eingesetzt, dass beispielsweise der Hauptkörper 22 spiralförmig um eine äußere Oberfläche eines Wasserrohrs herumgeschlungen wird, oder in Kontaktberührung entlang dem Wasserrohr in seiner Längsrichtung steht, so dass die lineare Heizvorrichtung 23 eng an der Außenoberfläche des Wasserrohrs anhaftet, die zum Boden in einem Haus in kalten Gegenden freiliegt. Um ein Einfrieren zu verhindern, wird die lineare Heizvorrichtung 23 so eingestellt, dass eine feste Energiemenge, beispielsweise 6 W an elektrischer Leistung pro 1 Meter des Wasserrohrs, verbraucht wird.
Weiterhin ist ein Sensor, der den Ein/Ausschaltbetrieb der linearen Heizvorrichtung 23 in Abhängigkeit von einer Messtemperatur steuert, beispielsweise ein Platinsensor, an einer Position vorgesehen, die nahe an einem freiliegenden Abschnitt des Wasserrohrs an dem kältesten Ort eines Hauses angeordnet ist, also normalerweise der Nordseite des Hauses.
Wenn die Messtemperatur, die von dem Sensor erfasst wird, niedriger wird als 0°C, erzeugt die lineare Heizvorrichtung 23 Wärme durch Stromversorgung des Metallwiderstandsdrahts 21 so, dass die Außenoberfläche des Wasserrohrs erwärmt wird, um welche die lineare Heizvorrichtung 23 herumgeschlungen wurde. Hierdurch wird ein Bruch des Wasserrohrs infolge des Einfrierens von Wasser bei niedrigen Temperaturen verhindert, beispielsweise dann, wenn die Messtemperatur niedriger ist als 0°C.
Die lineare Heizvorrichtung 23 wird jedoch so gesteuert, dass sie in Abhängigkeit von der Messtemperatur ein- und ausgeschaltet wird, die von dem an einer höheren Position vorgesehenen Sensor ermittelt wird, beispielsweise an der Nordseite eines Hauses, wo die Temperatur am niedrigsten wird.
Aus diesem Grund befindet sich in einem Fall, in welchem die lineare Heizvorrichtung 23 an einem Wasserrohr entlang einer Südseite eines Hauses angebracht ist, beispielsweise dann, wenn die Außenlufttemperatur an der Südseite des Hauses ansteigt, und die Wassertemperatur in dem Wasserrohr ansteigt, auf eine derartige Temperatur, dass ein Einfrieren des Wassers nicht in Betracht kommt, die lineare Heizvorrichtung 23 im eingeschalteten Zustand, solange die Messtemperatur des Sensors niedriger ist als 0°C. Aus diesem Grund befindet sich gelegentlich die lineare Heizvorrichtung 23 den ganzen Tag lang im eingeschalteten Zustand bei einem Abschnitt, der nicht erwärmt werden muss.
Daher verbraucht, da die lineare Heizvorrichtung 23 nicht insgesamt nur einen bestimmten Abschnitt erwärmen kann, an dem die Temperatur eines Wasserrohrs niedrig ist, die Heizvorrichtung gelegentlich nutzlos elektrische Energie. Bei der linearen Heizvorrichtung 23 ist daher das Problem vorhanden, dass der Energieverbrauch erhöht wird.
Zur Lösung des voranstehend geschilderten Problems wurde überlegt, ein Heizkabel, das in der US-Patentveröffentlichung Nr. 4,072,848 beschreiben wird, als Heizvorrichtung zum Verhindern des Einfrierens von Wasser in einem Wasserrohr und dergleichen zu verwenden, zum kältesten Zeitpunkt des Jahres in kalten Gegenden.
Bei der voranstehend geschilderten Veröffentlichung sind, wie in 41 gezeigt, Heizelemente 42 mit Chipausbildung, welche durch elektrischen Strom Wärme erzeugen, und ein Paar elektrischer Leitungen 53 aus Kupfer, welche den Heizelementen 52 elektrische Energie zuführen, abgedichtet in einem kabelartigen Hauptkörper 51 vorgesehen, der aus einem Isolator wie beispielsweise einem thermoplastischen Harz besteht.
Die Heizelemente 52 sind Thermistoren mit positiver Kennlinie, die aus Bariumtitanatkeramik bestehen, und weisen jeweils die Elektrode 54 für einem ohmschen Kontakt auf beiden Seiten des Hauptkörpers 51 in Längsrichtung auf.
Mehrere Heizelemente 52 sind zwischen den elektrischen Leitungen 53 in festen Abständen entlang der Längsrichtung angeordnet, und die Heizelemente 52 weisen jeweils die Elektroden 54 und die Verbindungen 55 auf. Die Verbindungen 55 gelangen in Berührung mit den Seitenoberflächen der Elektroden 54, und verbinden elektrisch die Elektroden 54 mit den elektrischen Leitungen 53 mittels Löten entlang den Seiten der elektrischen Leitungen 53.
Eine derartige Heizvorrichtung wird so eingesetzt, dass der Hauptkörper 51 in Berührung mit einem Wasserführungsabschnitt eines Wasserrohrs und dergleichen gelangt, und die Heizelemente 52 Wärme in Abhängigkeit von der Temperatur erzeugen, damit eine Beschädigung des Wasserführungsabschnitts infolge des Einfrierens von Wasser bei niedriger Temperatur verhindert werden kann, beispielsweise wenn die Temperatur in dem Wasserführungsabschnitt niedriger ist als 0°C.
Anders ausgedrückt werden, wenn die Temperatur der Heizelemente 52 beispielsweise nicht mehr als 5°C beträgt, diese mit Strom versorgt, so dass Wärme erzeugt wird. Dies führt dazu, dass der Wasserführungsabschnitt, der in Berührung mit dem Hauptkörper 51 nahe an den Heizelementen 52 steht, die auf die geschilderte Art und Weise Wasser erzeugen, durch den Hauptkörper 51 mit den Heizelementen 52 erwärmt wird, so dass eine Beschädigung des Wasserführungsabschnitts infolge des Einfrierens von Wasser bei Vorhandensein einer niedrigen Temperatur verhindert werden kann, wenn die Wassertemperatur in dem Wasserführungsabschnitt niedriger ist als 0°C.
Die Heizvorrichtung, die in der voranstehend genannten Veröffentlichung beschrieben wird, wird jedoch normalerweise um die Außenoberfläche eines Wasserführungsabschnitts eines Wasserrohrs und dergleichen herumgeschlungen, die eine starke Krümmung aufweist. Falls die Heizvorrichtung gebogen wird, wirkt eine starke Biegespannung auf den Hauptkörper 51 ein, und wirkt die Biegespannung auch auf die Verbindungen 55 ein, die elektrisch die Heizelemente 52 mit den elektrischen Leitungen 53 verbinden.
Hierbei können, da die elektrischen Leitungen 53, die abgedichtet in dem Hauptkörper 51 vorgesehen sind und aus Kupfer bestehen, duktil sind, sie entlang der Auslenkung der Hauptkörpers 51 gebogen werden, der aus thermoplastischen Harz besteht, so dass der Einfluss der Biegespannungen verhindert werden kann. Die Heizelemente 52 und die Verbindungen 55 sind jedoch hart, da sie aus Keramik und Lot bestehen. Aus diesem Grund wirkt auf die Heizelemente 52 und die Verbindungen 55 eine Biegespannung ein, da sie nicht entsprechend gebogen werden können.
Da die voranstehend geschilderte, herkömmliche Heizvorrichtung dazu eingesetzt wird, das Einfrieren von Wasser in dem Wasserführungsabschnitt zu verhindern, ändert sich die Temperatur stark. Wenn sich die Temperatur häufig ändert, und daher eine Wärmeausdehnung und eine Wärmezusammenziehung wiederholt bei den Verbindungen 55 auftreten, kann ein Riss zwischen den Verbindungen 55 und den Elektroden 54 auftreten, die mit den Verbindungen 55 verbunden sind, oder bei den Heizelementen 52, infolge der starken Biegespannung.
Daher kann die elektrische Verbindung zwischen den Heizelementen 52 und den elektrischen Leitungen 53 über die Verbindungen 55 nicht aufrechterhalten werden, und steigt der Wert des elektrischen Widerstands zwischen den Heizelementen 52 und den elektrischen Leitungen 53 an. Daher wird die Erwärmung eines Gegenstands instabil, der durch die Heizelemente 52 erwärmt werden soll.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung einer Heizvorrichtung, die verhindern kann, dass Wasser in einem Wasserführungsabschnitt eines Wasserrohrs und dergleichen friert, durch ausreichende Erwärmung, und die eine stabile Erwärmung im Gebrauch bereitstellen kann, und in der Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens für die Heizvorrichtung.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Heizvorrichtung zur Verfügung gestellt, welche die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Gemäß der voranstehend geschilderten Anordnung kann, da die Wärmeerzeugungsvorrichtungen bei dem Hauptkörper in Längsrichtung des kabelartigen Hauptkörpers vorgesehen sind, selbst dann, wenn die Heizelemente, die aus harter Keramik bestehen, bei dem Hauptkörper vorgesehen sind, der flexible Hauptkörper entlang einer gekrümmten Oberfläche eines Wasserführungsabschnitts eines Wasserrohrs und dergleichen als zu erwärmendem Gegenstand gebogen werden. Weiterhin ist jedes Heizelement mit dem Paar der Stromzuleitungen über die Halteglieder verbunden, so dass elektrische Energie von den Stromzuleitungen den Heizelementen zugeführt wird.
Wenn die Curie-Temperatur der Heizelemente als Thermistoren mit positiver Kennlinie auf beispielsweise etwa 10°C bis 80°C eingestellt wird, kann daher der Widerstandswert des Heizelements in einem Abschnitt, in welchem die Außenlufttemperatur niedriger ist als die Normaltemperatur, also Frosttemperatur ist, niedrig sein. Wenn dann die Heizelemente mit Strom versorgt werden, fließt ein starker elektrischer Strom durch die Heizelemente, und erzeugen die Heizelemente Wärme, um so den Gegenstand schnell zu erwärmen. Dies führt dazu, dass das Einfrieren von Wasser in dem Wasserführungsabschnitt des zu erwärmenden Gegenstands durch Erwärmung verhindert werden kann. Weiterhin weist das Heizelement in dem Abschnitt, der auf die Nähe der Curie-Temperatur erwärmt wird, einen hohen Widerstandswert auf, und daher sinkt der elektrische Strom ab. Daher wird der Energieverbrauch in den Heizelementen verringert.
Dies führt dazu, dass bei der voranstehenden Anordnung infolge der Tatsache, dass nur ein Abschnitt eines Gegenstands, der erwärmt werden soll, und eine Erwärmung benötigt, ausreichend erwärmt wird, so dass ein Wasserführungsabschnitt als zu erwärmender Gegenstand am Einfrieren gehindert werden kann, und ein nutzloser Energieverbrauch unterdrückt werden kann.
Weiterhin kann bei der voranstehend geschilderten Anordnung infolge der Tatsache, dass die Halteglieder die Stromzuleitungen und die Halbleiterelemente haltern, zumindest ein Teil der Biegespannung, die beim Biegen der Hauptkörpers erzeugt wird, durch das Haltern der Heizelemente und der Stromzuleitungen über die Halteglieder abgefangen werden, anders als bei der herkömmlichen Verbindung zwischen der Seite eines Halbleiterelements und einer elektrischen Leitung mittels Lot. Durch die Halteglieder können daher schädliche Einflüsse verringert werden, die auf die elektrische Verbindung zwischen den Heizelementen und den Stromzuleitungen infolge der Biegespannung einwirken.
Dies führt dazu, dass bei der voranstehenden Anordnung selbst dann, wenn der Hauptkörper gebogen wird, die Verbindung zwischen den Stromzuleitungen, die sich einfach biegen lassen, und den Heizelementen, die sich nicht leicht biegen lassen, durch die Halteglieder aufrechterhalten werden kann. Die Halteglieder führen daher dazu, dass die voranstehende Anordnung widerstandsfähig gegen Biegen wird, so dass die voranstehende Anordnung selbst dann eingesetzt werden kann, wenn die Krümmung des Hauptkörpers groß ist.
Dies führt dazu, dass bei der voranstehenden Anordnung in einem Fall, wenn beispielsweise der Hauptkörper um die Oberfläche eines Wasserführungsabschnitts eines Wasserrohrs als zu erwärmendem Gegenstand herumgeschlungen ist, der Hauptkörper so um die Oberfläche herumgeschlungen werden kann, dass der Hauptkörper in enger Berührung mit der Oberfläche steht. Weiterhin können in einem Fall, in welchem der Hauptkörper in enger Berührung mit der Oberfläche entlang der Längsrichtung der Oberfläche steht, die Stromzuleitungen zusammen mit dem Hauptkörper so gebogen werden, dass sie entlang einem gebogenen Abschnitt des Wasserrohrs und dergleichen verlaufen. Auch in diesem Fall kann die Verbindung zwischen den Heizelementen und den Stromzuleitungen stabiler durch die Halteglieder aufrechterhalten werden.
Weiterhin kann bei der voranstehenden Anordnung selbst in einem solchen Fall, in welchem die Temperatur infolge der Heizelemente groß wird, und häufig eine Temperaturänderung auftritt, eine Änderung der Biegespannung infolge der Temperaturänderung teilweise von den Haltegliedern ausgeglichen werden. Dies führt dazu, dass die elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterelement und einem Paar von Stromzuleitungen aufrechterhalten werden kann.
Gemäß der voranstehenden Anordnung können, wenn die ersten und zweiten Halteteile so angeordnet sind, dass ihre Rückseiten einander zugewandt sind, der Halteabschnitt mit dem Heizelement und die Halteabschnitte mit den Stromzuleitungen auf dem Halteglied voneinander getrennt werden. Daher kann die Biegespannung, die bei dem zweiten Halteteil erzeugt wird, wenn der Hauptkörper gebogen wird, und einen Einfluss auf den Halteabschnitt des ersten Halteteils durch das Heizelement ausübt, noch weiter über die Halteglieder ausgeglichen werden. Bei der voranstehenden Anordnung kann daher die Beständigkeit gegenüber Biegespannungen noch weiter verbessert werden.
Da die elektrisch leitfähigen Halteglieder die Stromzuleitungen und die Heizelemente haltern, kann darüber hinaus die elektrische Verbindung zwischen den Haltegliedern, den Stromzuleitungen und den Heizelementen ohne den Einsatz von Lot sichergestellt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Halteglieder jeweils mit Halteteilen zum Haltern der Stromzuleitungen versehen, wobei Punkte der Halteteile so verlängert sind, dass sie auf das Heizelement haltern.
Bei der voranstehenden Anordnung kann infolge der Tatsache, dass das Halteteil zum Haltern der Stromzuleitungen so vorgesehen ist, dass sein Punkt so verlängert ist, dass auch das Heizelement gehaltert wird, das Halteteile sowohl die Stromzuleitung als auch das Heizelement haltern, wodurch das Halteglied vereinfacht wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Stromzuleitungen Gruppenleitungen, die durch Gruppieren leitfähiger Leitungen gebildet werden.
Bei der voranstehenden Anordnung kann infolge der Tatsache, dass die Stromzuleitungen, die bei dem Hauptkörper vorgesehen sind, als Leitungsgruppen ausgebildet sind, die durch Zusammenfassen leitfähiger Leitungen gebildet werden, die Flexibilität der Stromzuleitungen weiter verbessert werden, und kann die Rückstellkraft beim Biegen verringert werden. Daher lässt sich der Hauptkörper einfach verbiegen.
Vorzugsweise sind Ränder des Heizelements, die durch die Halteglieder gehaltert werden, abgeschrägt ausgebildet.
Gemäß der voranstehenden Anordnung wird, da die Ränder der Heizelemente, die durch die Halteglieder gehaltert werden, abgeschrägt ausgebildet sind, beim Installieren der Heizelemente so, dass sie durch die Halteglieder gehaltert werden, die Installation durch die Abschrägung vereinfacht.
Vorzugsweise ist der Hauptkörper so ausgebildet, dass er eine kabelartige Form aufweist, durch Extrudieren eines thermoplastischen Harzes, und sind Schutzteile zum Schützen des Heizelements jeweils bei den Haltegliedern so vorgesehen, dass sie gegenüber Endabschnitten der Halteglieder in Bezug auf die Extrusionsrichtung der Extrusionsausformung entlang der Extrusionsrichtung vorspringen.
Wenn bei der voranstehend geschilderten Anordnung jedes Heizelement, das aus Keramik als Thermistor mit positiver Kennlinie besteht, und mit einem Paar der Stromzuleitungen verbunden ist, durch Extrudieren unter Verwendung des geschmolzenen, thermoplastischen Harzes extrudiert wird, werden die Stromzuleitungen und die Heizelemente vereinigt abgedichtet in dem kabelartigen Hauptkörper, der aus einem thermoplastischen Harz besteht.
Hierbei werden bei der voranstehenden Anordnung infolge der Tatsache, dass die Halteglieder vorgesehen sind, welche elektrisch die Heizelemente und die Stromzuleitungen verbinden, die Heizelemente und die Stromzuleitungen fester gehaltert.
Beim Extrudieren wird das Heizelement gegenüber dem zentralen Abschnitt des Extrudierwerkzeugs verschoben, so dass die Vorderseite des Heizelements in Berührung mit der Gußwarze am Ausgang des Extrudierwerkzeuges gelangt. Daher wird manchmal das Heizelement beschädigt. Wird auf die voranstehend geschilderte Art und Weise das Heizelement beschädigt, so wird der Heizwirkungsgrad sämtlicher Heizelemente beeinträchtigt.
Da bei der voranstehenden Anordnung bei dem Halteglied das Schutzteil vorgesehen ist, das in Extrusionsrichtung in Bezug auf die Längsrichtung des Hauptkörpers vom Ende des Haltegliedes aus vorspringt, kann infolge der Tatsache, dass das Schutzteil zwischen das Werkzeug und die Gußwarze zum Extrudieren und das Heizelement zum Zeitpunkt der Herstellung des Hauptkörpers durch Extrudieren gelangt, die Berührung des Heizelements mit dem Werkzeug und der Gußwarze verhindert werden. Dies führt dazu, dass eine Beschädigung des Heizelements verhindert werden kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden mehrere Heizelemente, die aus Thermistoren mit positiver Kennlinie bestehen, abgedichtet in einem kabelartigen Hauptkörper angeordnet, der aus einem thermoplastischen Harz besteht, in Längsrichtung des Hauptkörpers, durch Extrusionsformen des Hauptkörpers, und sind die Heizelemente so ausgebildet, dass die Dicke der Rückseiten der Heizelemente geringer wird als an den Vorderseiten der Heizelemente in Bezug auf die Extrusionsrichtung beim Extrusionsformen.
Bei der voranstehenden Anordnung wird infolge der Tatsache, dass das Heizelement abgedichtet in dem Hauptkörper durch Extrusionsformen eines thermoplastischen Harzes angeordnet wird, das Heizelement aus dem Ausgang des Extrusionswerkzeuges zusammen mit dem thermoplastischen Harz extrudiert, und wird das thermoplastische Harz sandwichartig zwischen dem Ausgang des Extrusionswerkzeuges und dem Heizelement eingeschlossen. Dies führt dazu, dass das thermoplastische Harz elastisch zusammengedrückt wird.
Herkömmlich wird infolge der Tatsache, dass der Längsschnitt des Heizelements in Extrusionsrichtung rechteckig ist, dann, wenn wie voranstehend geschildert das thermoplastische Harz elastisch zusammengedrückt wird, das elastische Zusammendrücken auf die Rückseite des Heizelements in Extrusionsrichtung entlang der Oberfläche des Heizelements beim Extrudieren übertragen. Dies führt dazu, dass in dem Hauptkörper, in welchem hinein die Heizelemente auf herkömmliche Weise hinein extrudiert wurden, das thermoplastische Harz sich elastisch aufweitet, so dass gelegentlich ein konvexer Abschnitt auf dem Hauptkörper entsteht.
Bei der voranstehenden Anordnung wird jedoch infolge der Tatsache, dass die Rückseite des Heizelements dünn ist, ein Raum, in welchem das thermoplastische Harz an der dünnen Rückseite des Heizelements vorhanden sein kann, größer in Bezug auf die Vorderseite des Heizelements. Die Übertragung nach rückwärts des elastischen Zusammendrückens des thermoplastischen Harzes zum Zeitpunkt des Extrudierens des Heizelements wird daher aufgehoben.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung mit den im Patentanspruch 9 angegebenen Schritten zur Verfügung gestellt.
Wie voranstehend erwähnt, ist es mit dem voranstehend geschilderten Verfahren möglich, eine Heizvorrichtung herzustellen, welche einen unnützen Energieverbrauch unterdrücken kann, und sicher das Einfrieren von Wasser in dem wasserführenden Abschnitt als zu erwärmendem Gegenstand verhindern kann.
Weiterhin kann bei dem voranstehenden Verfahren die Heizeinheit mit großer Länge aufgerollt werden, die aus einem Paar von Stromzuleitungen und den Heizelementen besteht, wobei jeweils Spalte zwischen den Heizelementen und den Stromzuleitungen vorgesehen sind. Weiterhin kann auch der Hauptkörper aufgerollt werden, der durch Beschichtung der Heizeinheit in Form eines Kabels mit thermoplastischen Harz hergestellt wird.
Daher kann bei dem voranstehenden Verfahren der Hauptkörper einfach hergestellt werden, da verhindert werden kann, dass die Abmessungen eines Werkzeugs und einer Werkstatt, die zur Herstellung eines langen Hauptkörpers erforderlich sind, entsprechend der Länge des Hauptkörpers ausgewählt werden müssen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Heizvorrichtung wird der Hauptkörper durch Beschichten der Heizeinheit mit thermoplastischem Harz durch Extrusionsformen hergestellt.
Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung einer Heizvorrichtung wird der Hauptkörper dadurch hergestellt, dass die Heizeinheiten zwischen aus thermoplastischem Harz bestehenden Platten abgedichtet werden.
Mit dem voranstehenden Verfahren ist es, wie voranstehend geschildert, möglich, eine Heizvorrichtung herzustellen, welche einen nutzlosen Energieverbrauch unterdrücken kann, und sicher das Einfrieren von Wasser in einem wasserführenden Abschnitt als zu erwärmendem Gegenstand verhindern kann.
Weiterhin kann bei dem voranstehenden Verfahren die Heizeinheit mit großer Länge aufgerollt werden, die aus einem Paar von Stromzuleitungen und den Heizelementen besteht, wobei jeweils Abstände zwischen den Heizelementen und den Stromzuleitungen vorhanden sind. Weiterhin kann auch der kabelartige Hauptkörper aufgerollt werden, der dadurch erhalten wird, dass jeweils die Heizeinheiten abgedichtet zwischen den aus thermoplastischem Harz bestehenden Platten angeordnet werden.
Daher kann bei dem voranstehenden Verfahren der Hauptkörper einfach hergestellt werden, da vermieden werden kann, dass die Abmessungen eines Werkzeugs und einer Werkstatt, die zur Herstellung des langen Hauptkörpers benötigt werden, entsprechend der Länge des Hauptkörpers gewählt werden müssen.
Zum besseren Verständnis der Erfindung, und um zu zeigen, wie sie in die Praxis umgesetzt werden kann, wird nunmehr beispielhaft Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genommen, in welchen:
1 eine weggeschnittene Schnittansicht ist, die einen Hauptabschnitt einer Heizvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
2 eine Querschnittsansicht entlang der Linie I-I der Heizvorrichtung in 1 ist;
3(a) und 3(b) eine Anordnung von Haltevorrichtungen der Heizvorrichtung zeigen; 3(a) eine abgewickelte Darstellung der Haltevorrichtung ist; 3(b) eine Perspektivansicht der Haltevorrichtung ist;
4 einen Schritt des Herstellungsverfahrens für die Heizvorrichtung zeigt, als Perspektivansicht vor dem Anbringen der Heizvorrichtungen an Heizelementen;
5 einen anderen Schritt des Herstellungsverfahrens für die Heizvorrichtung zeigt; als Perspektivansicht nach Anbringen der Haltevorrichtungen an den Heizelementen;
6 einen weiteren Schritt des Herstellungsverfahrens für die Heizvorrichtung zeigt; als Perspektivansicht unmittelbar vor dem Anbringen von Stromzuleitungen an den Haltevorrichtungen;
7 einen weiteren Schritt des Herstellungsverfahrens für die Heizvorrichtung zeigt, als Perspektivansicht nach Anbringen von Stromzuleitungen an den Haltevorrichtungen;
8 einen weiteren Schritt des Herstellungsverfahrens für die Heizvorrichtung zeigt, als Perspektivansicht eines Hauptabschnitts einer Wärmeerzeugungseinheit, bei welcher die Heizelemente an den Stromzuleitungen über die Haltevorrichtungen angebracht sind;
9 einen weiteren Schritt des Herstellungsverfahrens für die Heizvorrichtung zeigt, nämlich einen Schritt des abgedichteten Anbringens der Wärmeerzeugungseinheit in dem Hauptkörper der Heizvorrichtung durch einen Extruder;
10 eine schematische Querschnittsansicht eines Querkopfes des Extruders ist;
11(a) und 11(b) einen abgeschrägten Abschnitt des Heizelements zeigen; 11(a) eine Perspektivansicht des Heizelements ist; 11(b) eine Querschnittsansicht entlang einer Linie II-II des Heizelements ist;
12 eine Perspektivansicht des Heizelements ist, die ein weiteres Beispiel für den abgeschrägten Abschnitt des Heizelements zeigt;
13(a) und 13(b) erläuternde Darstellungen sind, die weitere Beispiele für eine Elektrodenherstellposition des Heizelements in der Heizvorrichtung zeigen; 13(a) eine Vorderansicht ist; 13(b) eine Aufsicht ist;
14(a) und 14(b) erläuternde Zeichnungen sind, die weitere Beispiele für die Elektrodenherstellposition des Heizelements in der Heizvorrichtung zeigen; 14(a) eine Vorderansicht ist; 14(b) eine Aufsicht ist;
15(a) und 15(b) erläuternde Zeichnungen sind, welche weitere Beispiele für die Elektrodenherstellposition des Heizelements in der Heizvorrichtung zeigen; 15(a) eine Vorderansicht ist; 15(b) eine Aufsicht ist;
16 eine Perspektivansicht ist, die einen Hauptabschnitt der Wärmeerzeugungseinheit zeigt, in welchem die Haltevorrichtungen auf die Stromzuleitungen gelötet sind;
17(a), 17(b), 17(c) und 17(d) Vorderansichten sind, die jeweils Abänderungen eines Stromzuleitungs-Halteteils der Haltevorrichtung zeigen;
18(a) und 18(b) erläuternde Zeichnungen sind, die andere Modifikationen der Haltevorrichtung zeigen; 18(a) eine Vorderansicht ist; 18(b) eine Perspektivansicht ist;
19(a), 19(b) und 19(c) andere Modifikationen der Haltevorrichtung zeigen; 19(a), 19(b) und 19(c) Vorderansichten sind;
20(a) und 20(b) erläuternde Zeichnungen sind, die weitere Modifikationen der Haltevorrichtung zeigen; 20(a) eine Perspektivansicht ist; 20(b) eine Perspektivansicht ist, wenn die Haltevorrichtungen an den Heizelementen angebracht sind;
21 eine Zeichnung ist, die ein anderes Herstellungsverfahren für die Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
22 eine vergrößerte Zeichnung eines Hauptabschnitts bei dem Herstellungsverfahren ist;
23 eine weggeschnittene Querschnittsansicht ist, welche einen Hauptabschnitt der Heizvorrichtung zeigt;
24 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie III-III in der Heizvorrichtung ist;
25 eine erläuternde Zeichnung der Heizvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ist;
26 eine erläuternde Zeichnung der Heizvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ist;
27 eine weggeschnittene Querschnittsansicht ist, welche einen Hauptabschnitt der Heizvorrichtung zeigt;
28 eine Querschnittsansicht entlang einer Linie IV-IV in der Heizvorrichtung ist;
29(a) und 29(b) Anordnungen der Haltevorrichtung in der Heizvorrichtung zeigen; 29(a) eine abgewickelte Ansicht der Haltevorrichtung ist; 29(b) eine Perspektivansicht der Haltevorrichtung ist;
30 eine erläuternde Zeichnung ist, die zeigt, dass leicht ein Bruch in dem Heizelement einer herkömmlichen Heizvorrichtung auftritt, wenn die Heizvorrichtung hergestellt wird;
31 eine erläuternde Zeichnung ist, die zeigt, dass das Heizelement durch die Haltevorrichtung gegen einen Bruch geschützt wird;
32(a) und 32(b) andere Beispiele für Haltevorrichtungen anstelle der voranstehenden Haltevorrichtungen sind; 32(a) und 32(b) Perspektivansichten sind;
33 eine weggeschnittene Perspektivansicht ist, die einen Hauptabschnitt der Heizvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt;
34 eine Perspektivansicht des Heizelements der Heizvorrichtung ist;
35 eine erläuternde Zeichnung ist, die zeigt, dass Unregelmäßigkeiten leicht auf einer Oberfläche der Heizvorrichtung auftreten, wenn die herkömmliche Heizvorrichtung hergestellt wird;
36 eine erläuternde Zeichnung ist, die zeigt, dass Unregelmäßigkeiten in der voranstehend genannten Heizvorrichtung auftreten;
37 eine erläuternde Zeichnung ist, die zeigt, dass Ungleichmäßigkeiten kaum auf der Oberfläche der voranstehenden Heizvorrichtung bei Verwendung der Anordnung der Heizvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung auftreten;
38(a) und 38(b) die Anordnungen der Haltevorrichtung in der Heizvorrichtung zeigen; 38(a) eine abgewickelte Ansicht der Haltevorrichtung ist; 38(b) eine Perspektivansicht der Haltevorrichtung ist;
39(a), 39(b), 39(c) und 39(d) Modifikationen von Formen der Heizelemente zeigen; 39(a), 39(b), 39(c) und 39(d) Perspektivansichten sind;
40(a) und 40(b) erläuternde Zeichnungen sind, welche die herkömmliche Heizvorrichtung zeigen; 40(a) eine Aufsicht ist; 40(b) eine Seitenansicht ist;
und 41 eine erläuternde Zeichnung ist, welche eine andere, herkömmliche Heizvorrichtung zeigt.
[AUSFÜHRUNGSFORM 1]
Nachstehend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Ausführungsform 1 unter Bezugnahme auf die 1 bis 16 beschrieben.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist eine Heizvorrichtung mit einem Heizvorrichtungshauptkörper (Hauptkörper) 1 versehen, der durch Extrudieren eines thermoplastischen Harzes wie beispielsweise Vinylchloridharz so hergestellt wird, dass sie ähnlich einem langen Kabel wird, das beispielsweise eine Dicke von 5,1 mm und eine Breite von 16,6 mm aufweist. Der Heizvorrichtungshauptkörper 1 lässt sich einfach entlang der Oberfläche eines zu erwärmenden Gegenstands biegen, der eine gekrümmte Oberfläche hat, beispielsweise ein Wasserrohr und dergleichen, mit einem wasserführenden Abschnitt, um so den zu erwärmenden Gegenstand durch die Berührung und die Wärmeabstrahlung zu erwärmen. Das Extrudieren zur Herstellung der voranstehend geschilderten, kabelartigen Heizvorrichtung wird auch als Abstreckformen bezeichnet.
Die kabelartige Form ist die Form einer elektrischen Leitung, die einen kreisförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist, vertikal zur Längsrichtung, oder eine geradlinige Form mit rechteckigem Querschnitt. Vorzugsweise weist der Heizvorrichtungshauptkörper 1 einen ebenen Schnitt auf, um den Berührungszustand des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 mit dem zu erwärmenden Gegenstand zu verbessern, so dass eine geradlinige Form besonders bevorzugt wird. Nachstehend erfolgt die Beschreibung eines Falles, in welchem der Heizvorrichtungshauptkörper 1 eine geradlinige Form aufweist.
Mehrere Heizelemente 2, die aus Keramik als jeweils rechteckiger, plattenförmiger Thermistor mit positiver Kennlinie bestehen, sind abgedichtet in dem geradlinigen Heizvorrichtungshauptkörper 1 in vorbestimmten Abständen angeordnet, so dass eine Endoberfläche des Heizelements 2 in Längsrichtung des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 verläuft.
Wenn der Heizvorrichtungshauptkörper 1 mit den voranstehenden Abmessungen hergestellt wird, weisen die Heizelemente 2 Abmessungen wie beispielsweise eine Länge von 6,0 mm, eine Breite von 8,0 mm und eine Dicke von 1,6 mm auf. Wenn hierbei Wechselspannung von 100 V als Netzspannung bei einer Außenlufttemperatur von –20°C angelegt wird, sind die Heizelemente 2 so ausgebildet, dass sie eine Leistung von beispielsweise 18 W pro Meter verbrauchen. Die Form des Heizelements 2 kann die Form einer Scheibe sein.
Die Heizelemente 2 sind im zentralen Abschnitt des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 so vorgesehen, dass beide Seiten der Heizelemente 2 in Richtung der Dicke annähernd parallel zu beiden Seiten des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 in Richtung der Dicke verlaufen, und die jeweilige Dicke des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 auf den Heizelementen 2 in Richtung der Dicke des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 im wesentlichen gleichmäßig ist.
Geradlinige Elektroden 7 sind jeweils auf beiden Endoberflächen des Heizelements 2 in Richtung der Dicke vorgesehen, und an beiden Seiten des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 in Richtung der Länge, so dass sie entlang der Längsrichtung des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 verlaufen. Die Elektroden 7 werden so hergestellt, dass das Heizelement 2 bei einer Temperatur von 560°C 5 Minuten lang erwärmt wird, nach dem Aufbringen einer Silberpaste (hergestellt von Degussa Co., Ltd.) zur Ausbildung einer ohmschen Kontaktelektrode.
Infolge der Bereitstellung der Elektroden 7 wird, wenn elektrischer Strom dem Heizelement 2 zwischen den Elektroden zugeführt wird, die einander an beiden Seiten des Heizelements 2 in Richtung der Dicke gegenüberliegen, Wärme zuerst auf beiden Oberflächen des Heizelements 2 und in deren Nähe infolge der Stromversorgung erzeugt. Wenn dann die Temperatur ansteigt, wird das Innere der Heizelemente 2 allmählich erwärmt.
Dies führt dazu, dass bei Positionierung der Elektroden 7 auf die voranstehend geschilderte Art und Weise die beiden Endoberflächen des Heizelements 2 in Richtung der Dicke zuerst erwärmt werden. Aus diesem Grund werden die beiden Oberflächen des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 in Richtung der Dicke, die nahe an den Endoberflächen liegen, schnell erwärmt. Die Bereitstellung der Elektroden 7 bei der voranstehend geschilderten Anordnung kann daher den Heizwirkungsgrad unter Verwendung der Heizelemente verbessern.
Ein Paar von Stromzuleitungen 3 zum Liefern von elektrischem Strom an die Heizelemente 2 ist abgedichtet in dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 in dessen Längsrichtung so vorgesehen, dass sie parallel zueinander verlaufen. Dies führt dazu, dass die Heizelemente 2 mit einem Paar der Stromzuleitungen 3 verbunden sind, so dass die Heizelemente 2 in vorbestimmten Abständen angeordnet sind, und elektrisch parallel zueinander zwischen die Stromzuleitungen 3 geschaltet sind. Als Stromzuleitungen 3 wird eine massive Leitung oder eine Litzenleitung aus Kupfer und dergleichen, mit elektrischem Leitvermögen, eingesetzt, wobei insbesondere eine Geflechtleitung aus Kupferdrähten bevorzugt wird, da sie sich leicht biegen lässt.
Paare von Haltevorrichtungen (Haltegliedern) 5 sind in dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 so vorgesehen, dass sie die Heizelemente 2 und die Stromzuleitungen 3 haltern, die entlang beiden Seiten der Heizelemente 2 verlaufen. Die Haltevorrichtung 5 verbinden elektrisch die Elektroden 7, die jeweils auf beiden Seiten der Heizelemente 2 in Bezug auf die Längsrichtung des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 ausgebildet wurden, mit den Stromzuleitungen 3. Darüber hinaus sind die Haltevorrichtungen 5 leitfähig und flexibel.
Bei der Anordnung gemäß Ausführungsform 1 kann, da die Heizelemente 2 bei dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 in Längsrichtung des kabelartigen Heizvorrichtungshauptkörpers 1 vorgesehen sind, selbst dann, wenn die Heizelemente 2, die aus harter Keramik bestehen, bei dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 vorgesehen sind, der flexible Heizvorrichtungshauptkörper 1 so gebogen werden, dass er entlang der gekrümmten Oberfläche eines wasserführenden Abschnitts eines Wasserrohrs und dergleichen als zu erwärmendem Gegenstand verläuft. Weiterhin sind die Heizelemente 2 mit einem Paar der Stromzuleitungen 3 über die Haltevorrichtungen 5 verbunden, die leitend sind, so dass elektrischer Strom von den Stromzuleitungen 3 den Heizelementen 2 zugeführt wird.
Wenn die Curie-Temperatur der Heizelemente 2, die Thermistoren mit positiver Kennlinie darstellen, auf etwa 10°C bis etwa 80°C eingestellt wird, kann daher der Widerstandswert der Heizelemente 2, die sich in einem Abschnitt befinden, in welchem die Außenlufttemperatur niedriger ist als die Normaltemperatur, also gleich dem Gefrierpunkt ist, niedriger eingestellt werden.
Wenn elektrischer Strom den Heizelementen 2 zugeführt wird, fließt ein starker, elektrischer Strom in den Heizelementen 2, und erzeugen die Heizelemente 2 Wärme, damit sie den zu erwärmenden Gegenstand schnell erwärmen können. Durch die Erwärmung kann daher verhindert werden, dass Wasser in dem wasserführenden Abschnitt als zu erwärmendem Gegenstand einfriert. Weiterhin nimmt das Heizelement 2 an einem Ort, an dem die Temperatur bis in die Nähe der Curie-Temperatur ansteigt, einen hohen Widerstandswert an, so dass der fließende Strom absinkt. Daher wird der Energieverbrauch des Heizelements 2 verringert.
Da bei der voranstehenden Anordnung nur ein Abschnitt eines zu erwärmenden Gegenstands, der eine Erwärmung benötigt, geeignet erwärmt werden kann, kann daher Wasser in dem wasserführenden Abschnitt des zu erwärmenden Gegenstands daran gehindert werden, dass es einfriert, und kann auch ein nutzloser Energieverbrauch verhindert werden.
Weiterhin kann bei der voranstehenden Anordnung infolge der Tatsache, dass die flexibel ausgebildeten Haltevorrichtungen 5 ein Paar der Stromzuleitungen 3 und der Heizelemente 2 haltern, zumindest ein Teil der Biegespannungen, die hervorgerufen werden, wenn der Heizvorrichtungshauptkörper 1 gebogen wird, durch das Rückhalten der Stromzuleitungen 3 und der Heizelemente 2 über die Haltevorrichtungen 5 aufgefangen werden, anders als bei einer herkömmlichen, geradlinigen Verbindung, bei welcher die Seite eines Heizelements an eine elektrische Leitung gelötet wird. Durch die Haltevorrichtungen 5 können daher schädliche Einflüsse der Biegespannung, die auf die elektrische Verbindung zwischen den Heizelementen 2 und den Stromzuleitungen 3 einwirkt, verringert werden.
Bei der voranstehenden Anordnung kann daher, selbst wenn der Heizvorrichtungshauptkörper 1 gebogen wird, die Verbindung zwischen den Stromzuleitungen 3, die sich leicht biegen lassen, und den Heizelementen 2, die sich nur schwer biegen lassen, durch die Haltevorrichtungen 5 aufrechterhalten werden. Infolge der Bereitstellung der Haltevorrichtungen 5 ist die voranstehende Anordnung daher biegefest, so dass der Heizvorrichtungshauptkörper 1 so eingesetzt werden kann, dass er eine starke Krümmung aufweist.
Daher kann bei der voranstehenden Anordnung, wenn der Heizvorrichtungshauptkörper 1 um die Oberfläche eines Wasserrohrs mit einem wasserführenden Abschnitt, der einen zu erwärmenden Gegenstand darstellt, beispielsweise spiralförmig herumgeschlungen wird, der Heizvorrichtungshauptkörper 1 so um die Oberfläche herumgeschlungen werden, dass der Heizvorrichtungshauptkörper 1 in Berührung mit der Oberfläche steht. Weiterhin kann bei der voranstehenden Anordnung, wenn der Heizvorrichtungshauptkörper 1 in Berührung mit der Oberfläche des Wasserrohrs und dergleichen in Längsrichtung versetzt wird, ein Biegen der Stromzuleitungen 3 entlang dem gebogenen Abschnitt des Wasserrohrs usw. zusammen mit dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 erfolgen. Auch in einem derartigen Fall kann die Verbindung zwischen den Heizelementen 2 und den Stromzuleitungen 3 stabiler durch die Haltevorrichtungen 5 aufrechterhalten werden.
Weiterhin kann bei der voranstehenden Anordnung, selbst wenn sich die Temperatur stark und häufig infolge der Heizelemente 2 ändert, eine Änderung der Biegespannung infolge der Temperaturänderung ebenfalls teilweise durch die Haltevorrichtungen 5 abgefangen werden. Aus diesem Grund kann die elektrische Verbindung zwischen den Heizelementen 2 und Paaren der Stromzuleitungen aufrechterhalten werden.
Weiterhin ist jede Haltevorrichtung 5 mit zwei Paaren von Heizelement-Halteteilen (ersten Halteteilen) 33 und einem Paar von Stromzuleitungs-Halteteilen (zweiten Halteteilen) 34 versehen. Zwei Paare der Heizelement-Halteteile 33 liegen einander gegenüber, und verbinden elektrisch die Elektroden 7 und die Haltevorrichtungen 5 dadurch, dass sie diese sandwichartig von beiden Seiten der Heizelemente 2 in Richtung der Dicke einschließen. Ein Paar von Stromzuleitungs-Halteteilen 34 ist einander gegenüberliegend angeordnet, und schließt sandwichartig die Stromzuleitungen 3 entlang der Umfangsrichtung der Stromzuleitungen 3 ein.
Weiterhin sind Stromversorgungskabel 6, welche die Stromzuleitungen 3 mit einer externen Energiequelle verbinden, jeweils mit einer Klemme der Stromzuleitungen 3 mittels Lot verbunden, und wird elektrische Energie von den Stromversorgungskabeln 6 den Heizelementen 2 über die Stromzuleitungen 3 und die Haltevorrichtungen 5 zugeführt.
Die Heizelemente 2, die Stromzuleitungen 3, und die Haltevorrichtungen 5 bilden eine lange Heizeinheit 10 aus. Wenn die Heizeinheit 10 abgedichtet in dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 angeordnet wird, der durch Extrudieren des Abdeckteils 4 aus thermoplastischen Harz hergestellt wurde, können die Heizeinheiten 10 in dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 gehaltert werden, und sind nach außen hin isoliert.
Da der Heizvorrichtungshauptkörper 1 einfach gebogen werden kann, kann er entlang der gekrümmten Oberfläche eines wasserführenden Abschnitts eines Wasserrohrs und dergleichen verlaufen. Wenn in diesem Zustand elektrischer Strom den Heizelementen zugeführt wird, erzeugen die Heizelemente 2 Wärme, so dass die Wärme auf die Oberfläche des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 übertragen wird.
Da die Wärme auch über die Stromzuleitungen 3 übertragen wird, die ein höheres Wärmeleitvermögen aufweisen als das Abdeckteil 4, kann hierbei die Oberfläche des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 gleichmäßiger erwärmt werden. Dies führt dazu, dass die voranstehende Anordnung es ermöglicht, den wasserführenden Abschnitt schnell durch den Heizvorrichtungshauptkörper 1 zu erwärmen.
Weiterhin kann bei der voranstehenden Anordnung selbst im gebogenen Zustand die elektrische Verbindung zwischen den Heizelementen 2 und den Stromzuleitungen 3 sicher durch die Haltevorrichtungen 5 aufrechterhalten werden, und kann der wasserführende Abschnitt stabil erwärmt werden.
Anders ausgedrückt sind gemäß der voranstehend geschilderten Anordnung die Heizelemente 2 an die Stromzuleitungen 3 über die Stromzuleitungs-Halteteile 34 der Haltevorrichtungen 5 angeschlossen, und sind die Stromzuleitungs-Halteteile 34 entlang der Umfangsrichtung der Stromzuleitungen 3 so vorgesehen, dass sie sandwichartig die Stromzuleitungen 3 einschließen. Aus diesem Grund kann im Vergleich zur herkömmlichen, geradlinigen Verbindung zwischen der gesamten Seitenoberfläche eines Heizelements und einer Stromzuleitung mittels Lot, die Berührungslänge zwischen der Stromzuleitung 3 und dem Stromzuleitungs-Halteteil 34 in Längsrichtung der Stromzuleitungen 3 kleiner gewählt werden, was es ermöglicht, einen Kontakt zu erzielen, der eher einem Punktkontakt ähnelt.
Wenn bei der voranstehenden Anordnung der Heizvorrichtungshauptkörper 1 so gebogen wird, dass er entlang einem gekrümmten, zu erwärmenden Gegenstand verläuft, können daher schädliche Einflüsse, die auf die Verbindung zwischen den Stromzuleitungen 3 und den Stromzuleitungs-Halteteilen 34 infolge der Biegespannungen, die auf die Stromzuleitungs-Halteteile 34 einwirken, und erzeugt werden, wenn die Stromzuleitungen 3 zusammen mit dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 gebogen werden, stärker als im herkömmlichen Fall ausgeschaltet werden.
Dies lässt sich auf Grundlage des voranstehend geschilderten Punktkontaktes zwischen den Stromzuleitungen 3 und den Stromzuleitungs-Halteteilen 34 und auf Grundlage des elektrischen Kontakts zwischen den Stromzuleitungen 3 und den Stromzuleitungs-Halteteilen 34 erklären, der durch Verstemmen der Stromzuleitungs-Halteteile 34 erhalten wird.
Da die Haltevorrichtungen 5 flexibel sind, lassen sie sich darüber hinaus einfacher biegen als Lot und die Heizelemente 2. Hierdurch können schädliche Einflüsse weiter verringert werden, die auf die Verbindung zwischen den Stromzuleitungen 3 und den Stromzuleitungs-Halteteilen 34 infolge der Biegespannungen einwirken.
Bei der voranstehenden Anordnung kann in einem Fall, in welchem der Heizvorrichtungshauptkörper 1 gebogen wird, selbst dann, wenn die Temperatur der Haltevorrichtungen 5 ansteigt, und sich häufig infolge einer Wiederholung der Erwärmung durch die Heizelemente 2 ändert, die elektrische Verbindung zwischen den Stromzuleitungen 3, die sich einfach biegen lassen, und den Heizelementen 2, die sich nur schwer biegen lassen, aufrechterhalten werden.
Bei der voranstehenden Anordnung kann daher selbst in einer Umgebung, in welchem sich die Temperatur stark ändert, durch die Stromzuleitungs-Halteteile 34 der Haltevorrichtungen 5 die elektrische Verbindung aufrechterhalten werden, wenn der Heizvorrichtungshauptkörper 1 gebogen wird. Daher kann eine stärkere Krümmung des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 vorgenommen werden.
Bei der voranstehenden Anordnung kann daher in einem Fall, in welchem beispielsweise der Heizvorrichtungshauptkörper 1 spiralförmig um die Außenoberfläche eines Wasserrohrs als wasserführendem Abschnitt, der den zu erwärmenden Gegenstand darstellt, herumgeschlungen ist, der Heizvorrichtungshauptkörper 1 um den Außenumfang des Wasserrohrs so herumgeschlungen werden, dass er mit diesem in Berührung steht. Falls der Heizvorrichtungshauptkörper 1 in Berührung mit dem Wasserrohr in Längsrichtung des Wasserrohrs gebracht wird, kann selbst dann, wenn die Stromzuleitungen 3 zusammen mit dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 entlang dem gebogenen Abschnitt des Wasserrohrs gebogen werden, die Verbindung zwischen den Heizelementen 2 und den Stromzuleitungen 3 sicher aufrechterhalten werden.
Nachstehend wird das Herstellungsverfahren für die voranstehend geschilderte Heizvorrichtung beschrieben. Zuerst erfolgt eine Beschreibung eines Herstellungsverfahrens für die Haltevorrichtungen 5. Wie in 3(a) gezeigt, wird ein Plattenmaterial 31, das eine schlitzförmige Nut aufweist, und symmetrisch in Bezug auf die langen Seiten eines rechteckigen Bodenabschnitts 32 ausgebildet ist, aufeinanderfolgend entlang einer Biegelinie Lv gebogen, durch Stanzen einer Metallplatte durch eine Presse. Durch diesen einfachen Schritt werden, wie in 3(b) gezeigt, die Haltevorrichtungen 5 so hergestellt, dass sie jeweils die Bodenabschnitte 32 aufweisen, die Heizelement-Halteteile 33, und die Stromzuleitungs-Halteteile 34. Als Material für die Haltevorrichtung 5 ist eine Platte aus Metall wie beispielsweise Kupfer geeignet, welches elektrisch leitfähig ist und leicht gebogen werden kann.
Dann wird die Heizeinheit 10 unter Verwendung der Haltevorrichtungen 5 hergestellt. Zuerst werden, wie in 4 gezeigt, beide Endoberflächen des Heizelements 2 in Richtung der Dicke, wo jeweils Elektroden 7 vorgesehen sind, sandwichartig durch die Heizelement-Halteteile 33 eingeschlossen, so dass die Heizelement-Halteteile 33 in Berührung mit den Elektroden 7 gelangen. Die Heizelement-Halteteile 33, die sandwichartig das Heizelement 2 einschließen, werden in eine Richtung verstemmt, in welcher die Heizelement-Halteteile 33 eng zueinander gebracht werden, und die Haltevorrichtungen 5 werden, wie in 5 gezeigt, an dem Heizelement 2 angebracht. Zu diesem Zeitpunkt kann Lotpaste oder dergleichen vorher auf innere Oberflächen der Heizelement-Halteteile 33 aufgebracht werden, die einander gegenüberliegen, falls erforderlich.
Dann werden, wie in 6 gezeigt, die Stromzuleitungen 3 jeweils durch die Stromzuleitungs-Halteteile 34 hindurchgeführt, die zu Stücken werden, die zur Außenseite des Heizelements 2 vorspringen, und die Stromzuleitungs-Halteteile 34 werden in einer Richtung verstemmt, in welcher sie nahe zueinander gebracht werden. Dies führt dazu, dass wie in 7 gezeigt, die Stromzuleitungs-Halteteile 34 die Stromzuleitungen 3 sandwichartig einschließen und haltern, wobei die Stromzuleitungs-Halteteile 34 entlang der Umfangsrichtung der Stromzuleitungen 3 verlaufen. Hierbei können die Stromzuleitungs-Halteteile 34 durch Punktschweißen mit den Stromzuleitungen 3 verbunden werden, falls dies erforderlich ist.
Nachdem die Stromzuleitungen 3 jeweils durch die Stromzuleitungs-Halteteile 34 der Haltevorrichtungen 5 geführt wurden, und die Stromzuleitungs-Halteteile 34 jeweils an den Stromzuleitungen 3 gehaltert und befestigt wurden, wie in 8 gezeigt, ist die lange Heizeinheit 10 fertiggestellt, in welcher die Heizelemente 2 jeweils sandwichartig zwischen den Stromzuleitungen 3 über die Haltevorrichtungen 5 eingeschlossen sind. Wie in 9 gezeigt, wird die Heizeinheit 10 durch eine Aufwickeltrommel 11 aufgerollt.
Die Heizvorrichtung, welche die voranstehend geschilderten Heizeinheiten 10 aufweist, wird durch das Verbinder des Extrudierens eines thermoplastischen Harzes hergestellt. Zuerst werden, wie in 10 gezeigt, wenn ein thermoplastisches Harz 4', beispielsweise elektrisch leitfähiges und flexibles Vinylchloridharz, mit einem vorbestimmten Druck aus einem Querkopf 13 eines Extruders 12 extrudiert wird, so dass ein geradliniger Körper durch das Extrudieren hergestellt wird, die Heizeinheiten 10 jeweils sandwichartig zwischen den extrudierten, thermoplastischen Harzen 4' so eingeschlossen, dass sie abgedichtet in dem Formgegenstand entlang der Längsrichtung des Formgegenstands angeordnet sind.
Zu diesem Zeitpunkt werden die thermoplastischen Harze 4' zwischen Werkzeugen 13a und Gußwarzen 13b des Kreuzkopfes 13 herausgedrückt, wogegen dann, wenn die Heizeinheit 10 jeweils durch die Gußwarzen 13b hindurchgeht, die thermoplastischen Harze 4' so aus der Heizeinheit 10 herausgedrückt werden, dass sie zu den beiden Endoberflächen des Heizelements 2 in Richtung der Dicke geführt werden.
Zu diesem Zeitpunkt befinden sich die thermoplastischen Harze 4', die durch ein Durchgangsloch 13c aufgenommen wurden, durch welches die Heizeinheit 10 in den Gußwarzen 13b hindurchgelangt, und die rohrförmig aus einem Raum zwischen den Werkzeugen 13a und den Gußwarzen 13b ausgestoßen wurden, sowie ein von Punkten der Gußwarzen 13b umgebener Raum auf verringertem Druck. Daher haften die thermoplastischen Harze 4' an der Heizeinheit 10 schnell an, und werden miteinander vereinigt.
Dann wird, nachdem die thermoplastischen Harze 4' sandwichartig die Heizeinheiten 10 eingeschlossen haben und miteinander vereinigt wurden, wie in 9 gezeigt, das vereinigte thermoplastische Harz 4' in einem Wasserkühlbehälter 14 abgekühlt, und ist damit der lineare Heizvorrichtungshauptkörper 1 fertiggestellt, der die Heizeinheit 10 aufweist. Der Heizvorrichtungshauptkörper 1 wird durch die Aufwickeltrommel 15 aufgerollt.
Entsprechend dem voranstehend geschilderten Verfahren kann die Herstellung der Heizeinheit 10 einfach automatisiert werden, und kann die Heizeinheit 10 kontinuierlich abgedichtet in den Heizvorrichtungshauptkörper 1 durch das Extrudieren des thermoplastischen Harzes eingebaut werden.
Da die Heizeinheit 10 und der Heizvorrichtungshauptkörper 1 aufgerollt werden können, nachdem der Heizvorrichtungshauptkörper 1 hergestellt wurde, in den abgedichtet die Heizeinheit 10 eingebaut ist, ohne eine spezielle Einschränkung für die Länge, muss keine Form, die der Länge des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 entspricht, eingesetzt werden, anders als im Falle von Pressformen, wodurch Raum gespart wird. Dieses Verfahren erleichtert daher die Herstellung des Heizvorrichtungshauptkörpers 1.
Weiterhin sind gemäß dem voranstehend geschilderten Verfahren die Heizelemente 2 mit den Stromzuleitungen 3 durch den Kontakt zwischen den Heizelementen 2 und den Heizelement-Halteteilen 33 der Haltevorrichtungen 5 und den Kontakt zwischen den Stromzuleitungs-Halteteilen 34 der Haltevorrichtungen 5 und den Stromzuleitungen 3 verbunden. Die Heizeinheit 10 ist abgedichtet in den Heizvorrichtungshauptkörper 1 eingebaut, während die Heizelement-Halteteile 33 gegen die Heizelemente 2 gedrückt werden, und die Stromzuleitungs-Halteteile 34 gegen die Stromzuleitungen 3 gedrückt werden, infolge des Zusammenziehens des thermoplastischen Harzes bei Abkühlung, das sich infolge einer Erwärmung zum Zeitpunkt des Extrudierens aufgeweitet hat.
Bei dem voranstehenden Verfahren kann die Verbindung zwischen den Heizelementen 2 und den Heizelement-Halteteilen 33 der Haltevorrichtungen 5, sowie die Verbindung zwischen den Stromzuleitungs-Halteteilen 34 der Haltevorrichtungen 5 und den Stromzuleitungen 3, in dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 durch eine Zusammenziehungskraft zum Zeitpunkt der Abkühlung des thermoplastischen Harzes aufrechterhalten werden, selbst in einem Fall, in welchem der Heizvorrichtungshauptkörper 1 gebogen wird. Aus diesem Grund kann die herkömmliche Verbindung mittels Lot, um die Verbindung zwischen Heizelementen und Stromzuleitungen herzustellen, weggelassen werden.
Bei dem voranstehend geschilderten Verfahren werden, nachdem die Heizelemente 2 zwischen die Heizelement-Halteteile 33 der Haltevorrichtungen 5 eingepasst wurden, und die Stromzuleitungen 3 zwischen die Stromzuleitungs-Halteteile 34 der Haltevorrichtungen 5 eingepasst wurden, durch Verstemmen der Halteteile 33 und 34, die Heizelemente 2 mit den Stromzuleitungen 3 über die Haltevorrichtungen 5 verbunden, so dass die Heizeinheit 10 hergestellt werden kann.
Gemäß dem voranstehend geschilderten Verfahren können daher die Zusammenpass- und Verstemmungsvorgänge, die sich einfach automatisieren lassen, eingesetzt werden, und kann ein Lötvorgang weggelassen werden. Daher lässt sich die Herstellung der Heizeinheit 10 einfach automatisieren, in welcher die Heizelemente 2 mit den Stromzuleitungen 3 verbunden sind.
Die Heizeinheit 10, die automatisch hergestellt wird, wobei der voranstehend geschilderte Vorgang weggelassen wird, wird aufeinanderfolgend abgedichtet zu einem geradlinigen Gegenstand ausgebildet, der aus thermoplastischen Harz besteht, so dass der Heizvorrichtungshauptkörper 1 hergestellt werden kann. Der Heizvorrichtungshauptkörper 1, in welchen abgedichtet die Heizeinheit 10 eingebaut wurde, kann daher einfach ohne Einschränkungen in Bezug auf die Länge hergestellt werden.
Da bei dem voranstehend geschilderten Verfahren die kontinuierliche Herstellung des langen Heizvorrichtungshauptkörpers 1 automatisiert und vereinfacht werden kann, wird ermöglicht, die Herstellungskosten des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 zu verringern.
Wie in 11 gezeigt, können bei der Anordnung der Ausführungsform 1 abgeschrägte Abschnitte 2a dadurch hergestellt werden, dass vorher Ränder der Heizelemente 2 abgeschrägt werden, die den Heizelement-Halteteilen 33 gegenüberliegen. Da die Heizelemente 2, die aus Keramik bestehen, hart sind und zum Brechen neigen, können daher, wenn die Heizelemente 2 zwischen die Heizelement-Halteteile 33 so eingeführt werden, dass sie von diesen sandwichartig eingeschlossen werden, die abgeschrägten Abschnitte 2a eine Beschädigung und eine Spaltbildung quadratischer Abschnitte verhindern, welche die Ränder der Heizelemente 2 werden.
Da bei der Anordnung mit den abgeschrägten Abschnitten schädliche Einflüsse infolge einer Beschädigung und dergleichen, die auf die Elektroden 7 einwirken, des Heizelements 2 in der Nähe der abgeschrägten Abschnitte 2a vermieden werden können, kann die Erwärmung der Heizelemente 2, die abgedichtet in dem Heizvorrichtungshauptkörper 2 vorgesehen sind, stabiler erfolgen, so dass der Heizvorrichtungshauptkörper 1, der sicher Wärme erzeugt, stabiler hergestellt werden kann.
Weiterhin können bei der Anordnung gemäß Ausführungsform 1, wie in 12 gezeigt, abgeschrägte Abschnitte 2b dadurch hergestellt werden, dass Ränder an beiden Endoberflächen des Heizelements 2 in Extrusionsrichtung abgeschrägt werden. Die abgeschrägten Abschnitte 2b können daher eine Beschädigung des Heizelements 2 verhindern, die auftreten könnte, wenn das Heizelement 2 in Berührung mit den Werkzeugen 13a und den Gußwarzen 13b beim Extrudieren gelangt. Aus diesem Grund kann die Erwärmung der Heizelemente 2, die abgedichtet in dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 vorgesehen sind, stabiler erfolgen, so dass der Heizvorrichtungshauptkörper 1, der sicher Wärme erzeugt, stabiler hergestellt werden kann.
In Bezug auf Materialien für das Heizelement 2 besteht das Heizelement 2 aus einem Material, das aus einem Keramikhalbleiter besteht, der eine Kennlinie mit PTC (positivem Temperaturkoeffizienten) aufweist, was eine Eigenschaft von Thermistoren mit positiver Kennlinie darstellt, etwa ein Keramikhalbleiter, der hauptsächlich beispielsweise Bariumtitanat und dergleichen enthält. Ein derartiger Keramikhalbleiter stellt ein thermisches Element dar, das solche Eigenschaften aufweist, dass sein Widerstand im Bereich von Zimmertemperatur zur Curie-Temperatur Tc niedrig ist (der Temperatur, an welcher sich der Widerstand plötzlich ändert), wobei jedoch, wenn die Temperatur die Curie-Temperatur Tc überschreitet, der Widerstandswert plötzlich zunimmt.
Infolge dieser Eigenschaften fließt, wenn eine Spannung an die Heizelemente 2 bei einer niedrigen Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur Tc angelegt wird, ein starker elektrischer Strom, da der Widerstandswert infolge der niedrigen Temperatur niedrig ist. Daher steigt die Temperatur plötzlich an. Wenn die Temperatur die Curie-Temperatur Tc überschreitet, nimmt der Widerstandswert schnell zu, und sinkt daher die Stärke des fließenden elektrischen Stroms ab, so dass der spezifische Heizwert abnimmt. Daher steigt die Temperatur nicht über eine bestimmte Temperatur hinaus an, so dass die Temperatur stabil gehalten wird. Das Heizelement 2 hat daher die Eigenschaft einer sich selbst steuernden Temperatur.
Die Curie-Temperatur Tc des Heizelements 2 kann frei wählbar in Abhängigkeit von der Materialzusammensetzung im Bereich von etwa –15 bis 250°C eingestellt werden. Die Curie-Temperatur Tc des Heizelements 2 kann entsprechend der Dicke des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 eingestellt werden, entsprechend den Abständen zwischen den Heizelementen 2, und entsprechend dem spezifischen Heizwert eines zu erwärmenden Gegenstands, jedoch ist bei der vorliegenden Ausführungsform 1 die Temperatur auf 40°C bis 50°C eingestellt.
Wie voranstehend geschildert erfolgt in dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 ein schnelles Ansteigen (Absinken) der Widerstandswerte der Heizelemente 2, die in vorbestimmten Abständen angeordnet sind, in Abhängigkeit von der Außenlufttemperatur. In einem Abschnitt, in welchem die Außenlufttemperatur um das Wasserrohr herum niedriger ist als eine Normaltemperatur, beispielsweise niedriger ist als der Gefrierpunkt, wird der Widerstandswert des in diesem Abschnitt angeordneten Heizelements geringer, und fließt dort einfach Strom. Dies führt dazu, dass ein wasserführender Abschnitt eines zu erwärmenden Gegenstands wie beispielsweise eines Wasserrohrs und dergleichen erwärmt wird, so dass ein Einfrieren von Wasser in dem wasserführenden Abschnitt verhindert wird.
In einem wasserführenden Abschnitt, bei welchem die Außenlufttemperatur hoch ist, wird der Widerstandswert des Heizelements 2 in diesem Abschnitt größer, und sinkt der fließende Strom ab. Dies führt dazu, dass der spezifische Heizwert verringert wird, so dass der Energieverbrauch der Heizelemente 2 verringert werden kann, wobei eine vorbestimmte Temperatur beibehalten wird.
Auf diese Weise kann, da nur jener Abschnitt erwärmt wird, der eine Erwärmung benötigt, der gesamte Energieverbrauch des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 auf einen Wert verringert werden, der niedriger ist als der herkömmliche Wert, so dass die Elektrizitätskosten, welche die Aufrechterhaltungskosten dazu darstellen, das Einfrieren von Wasser in dem wasserführenden Abschnitts eines Wasserrohrs und dergleichen zu verhindern, auf niedrigere Werte als im herkömmlichen Fall verringert werden können.
Daher kann bei der voranstehenden Anordnung Wärme nur einem erforderlichen Abschnitt eines zu erwärmenden Gegenstands zugeführt werden, beispielsweise einem wasserführenden Abschnitt eines Wasserrohrs und dergleichen, und kann selbst dann, wenn der Heizvorrichtungshauptkörper 1 gebogen ist, ein Fehler bei der Zufuhr elektrischen Stroms zu dem Heizelement 2 vermieden werden, dessen Temperatur sich stark ändert. Aus diesem Grund kann infolge der Tatsache, dass ein nutzloser Energieverbrauch verhindert wird, und eine stabile Erwärmung des Heizelements 2 erfolgen kann, das Einfrieren von Wasser in einem wasserführenden Gegenstand als zu erwärmendem Gegenstand noch sicherer verhindert werden.
Die Ausführungsform 1 erläutert ein Beispiel, bei welchem die Elektroden 7 an den beiden Endoberflächen des Heizelements 2 in Richtung der Dicke vorgesehen sind, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt, so dass beispielsweise, wie in 13 gezeigt, die Elektroden 7 auf den beiden Seiten des Heizelements 2 angeordnet sein können, wobei ein U-förmiger Querschnitt ausgebildet wird, so dass sie in Kontakt mit den Heizelement-Halteteilen 33 und den unteren Abschnitten 32 der Haltevorrichtungen 5 gelangen. Da die Berührungsflächen zwischen den Haltevorrichtungen 5 und dem Heizelement 2 vergrößert werden können, kann daher die elektrische Verbindung zwischen diesen teilen auf sichere Art und Weise erfolgen.
Weiterhin können, wie in 14 gezeigt, die Elektroden 7 auf beiden Seitenoberflächen des Heizelements 2 in Längsrichtung so vorgesehen sein, dass sie die Bodenabschnitte 32 der Haltevorrichtungen 5 umgeben, und in Kontakt mit diesen gelangen. Da die effektive Elektrodenfläche vergrößert werden kann, abhängig von den Positionen der Elektroden 7, kann das Auftreten eines niedrigeren Widerstandswerts verhindert werden, der auftritt, wenn das Heizelement 2 eine niedrigere Temperatur aufweist. Daher kann die angelegte Spannung niedriger sein, und kann der Einsatz von Silberpaste für die Elektroden 7 wegfallen, was die Herstellungskosten verringert.
Weiterhin können, wie in 15 gezeigt, die Elektroden 7 geradlinig auf einer Oberfläche des Heizelements 2 in Richtung der Dicke vorgesehen sein, die in Kontakt mit den Heizelement-Halteteilen 33 der Haltevorrichtungen 5 gelangen kann, und mit beiden Seiten des Heizelements 2 in Längsrichtung des Heizvorrichtungshauptkörpers 1, so dass sie in Längsrichtung verlaufen. Durch Verwendung des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 so, dass seine eine Seite zu einem zu erwärmenden Gegenstand hin gerichtet ist, kann der zu erwärmende Gegenstand wie voranstehend geschildert schnell erwärmt werden, und kann die Verwendung von Silberpaste für die Elektroden 7 noch weiter unterdrückt werden, wodurch die Herstellungskosten verringert werden.
Weiterhin werden, wie in 16 gezeigt, die Stromzuleitungs-Halteteile 34 und die Stromzuleitungen 3 durch Lot 16 befestigt, und können die Heizelement-Halteteile 33 und jene Abschnitte, an denen die Bodenabschnitte 32 und die Elektroden 7 des Heizelements 2 vorgesehen sind, dadurch befestigt werden, dass sie unter Verwendung von Klebeband oder eines leitfähigen Klebers verbunden werden, oder durch Löten.
Auf diese Art und Weise kann die Verbindungsfestigkeit zwischen den Stromzuleitungen 3 und dem Heizelement 2 noch weiter erhöht werden, wenn das Heizelement 2 und die Stromzuleitungen 3 durch die Haltevorrichtungen 5 verbunden werden, und die Stromzuleitungen 3 an den Haltevorrichtungen 5 mit Lot 16 befestigt sind.
Da eine hohe Verbindungsfestigkeit erzielt werden kann, entgegenwirkend einer Spannung, die durch Auslenkung der Stromzuleitungen 3 hervorgerufen wird, wenn der Heizvorrichtungshauptkörper 1 spiralförmig um das Wasserrohr herumgeschlungen wird, und in Längsrichtung des Wasserrohrs verläuft, kann die Biegefestigkeit der Anordnung noch weiter erhöht werden. Aus diesem Grund kann eine Unterbrechung des Verbindungsabschnitts zwischen dem Heizelement 2 und den Stromzuleitungen 3 verhindert werden. Da das Heizelement 3 sicher elektrisch an die Stromzuleitungen 3 angeschlossen ist, kann darüber hinaus der wasserführende Abschnitt wirksamer und sicherer erwärmt werden.
Weiterhin springen bei der Ausführungsform 1 die Stromzuleitungs-Halteteile 34 der Haltevorrichtung 5 in Richtung der Breite des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 vor, so dass ihre Rückseiten einander gegenüberliegen, jedoch ist die Anordnung nicht hierauf beschränkt, so dass anstelle der Stromzuleitungs-Halteteile 34, wie beispielsweise in 17(a) gezeigt, Stromzuleitungs-Halteringe 35 vorgesehen werden können, welche den gesamten Umfang der Stromzuleitungen 3 umgeben und hiermit in Berührung stehen. Entsprechend der Form der Stromzuleitungs-Halteringe 35 trennen sich selbst dann, wenn eine externe, mechanische Kraft auf die Stromzuleitungen 3 von außen aus einwirkt, die Stromzuleitungen 3 praktisch nicht von den Stromzuleitungs-Halteringen 35, wodurch die elektrische Verbindung zwischen der Stromzuleitung 3 und den Haltevorrichtungen 5 sichergestellt wird.
Weiterhin können, anstatt der Stromzuleitungs-Halteteile 34, wie in 17(b) gezeigt, Stromzuleitungs-Halteteile 36 mit L-förmigem Querschnitt so vorgesehen sein, dass sie von den zentralen Abschnitten der Bodenabschnitte 32 der Haltevorrichtung 5 aus nach außen vorspringen. Da die Stromzuleitungs-Halteteile 36 in einfachen Eingriff mit dem Heizelement 2 gelangen können, welches die Haltevorrichtungen 5 mit den Stromzuleitungen 3 aufweist, kann jedes Stromzuleitungs-Halteteil 36 einfach zwischen einem Paar von Stromzuleitungen 3 installiert werden.
Weiterhin können, anstatt der Stromzuleitungs-Halteteile 34, wie in 17(c) gezeigt, Stromzuleitungs-Halteteile 37 vorgesehen sein, die einen L-förmigen Querschnitt aufweisen, so dass sie sich von einem der Stromzuleitungs-Halteteile 33 aus nach außen erstrecken. Da die Stromzuleitungs-Halteteile 37 in Eingriff mit dem Heizelement 2 gelangen können, welches die Haltevorrichtungen 5 mit den Stromzuleitungen 3 aufweist, kann jedes Stromzuleitungs-Halteteil 37 einfach zwischen einem Paar von Stromzuleitungen 3 installiert werden.
Weiterhin kann, anstatt der Stromzuleitungs-Halteteile 34, wie in 17(d) gezeigt, ein Paar von Stromzuleitungs-Halteteilen 38 so vorgesehen sein, dass sie sich nach außen entlang der Oberfläche des Bodenabschnitts 32 von einem der Stromzuleitungs-Halteteile 33 aus erstrecken.
Wenn die Stromzuleitungs-Halteteile 36, 37 oder 38 vorgesehen sind, die jeweils in den 17(b) bis 17(d) gezeigt sind, können zum Einsetzen der Stromzuleitungen 3 die Stromzuleitungs-Halteteile 36, 37 oder 38 nur dadurch installiert werden, dass sie von oben aus eingesetzt werden, ohne die Abstände der Stromzuleitungen 3 zu vergrößern, was den Vorgang des Anbringens der Stromzuleitungs-Halteteile an den Stromzuleitungen 3 erleichtert.
Weiterhin ist bei der Ausführungsform 1 die Haltevorrichtung 5 so ausgebildet, dass die Stromzuleitungs-Halteteile 34 den Heizelement-Halteteilen 33 an ihren Rückseiten gegenüberliegen, jedoch kann beispielsweise anstelle der Haltevorrichtung 5, wie in 18 gezeigt, eine Haltevorrichtung 5 mit U-förmigem Querschnitt eingesetzt werden. Derartige Haltevorrichtungen 5 sind so ausgebildet, dass Halteteile 39, welche die Stromzuleitungen 3 haltern, jeweils in Kontakt mit den Elektroden 7 des Heizelements 2 gelangen können, wobei die Punkte der Halteteile 39 weiter verlängert werden. Wenn diese Anordnung der Haltevorrichtung 5 vereinfacht wird, wird die Herstellung der Haltevorrichtung 5 einfach.
Weiterhin können, wie in 19(a) gezeigt, die Halteteile 39 jeweils mit verjüngten Abschnitten 39a versehen sein, die so ausgebildet sind, dass sie sich aneinander annähern. Derartige, verjüngte Abschnitte 39a können die Stromzuleitungen 3 fester haltern.
Weiterhin können, wie in 19(b) gezeigt, die Halteteile 39 jeweils mit Stromzuleitungs-Halteabschnitten 39b versehen sein, wobei ihre Abstände kleiner eingestellt sind. Die Stromzuleitungs-Halteabschnitte 39b können die Stromzuleitungen 3 fester haltern.
Weiterhin können, wie in 19(c) gezeigt, Stromzuleitungs-Halteabschnitte 39c, die nach außen in Bezug auf eine Richtung entlang der Oberfläche des Bodenabschnitts 32 ausgebeult sind, jeweils bei einem der Halteteile 39 der Haltevorrichtung 5 vorgesehen sein. Durch Verwendung derartiger Stromzuleitungs-Halteabschnitte 39c können die Stromzuleitungen 3 fester gehaltert werden, und kann die Breite des erhaltenen Heizvorrichtungshauptkörpers 1 um die Breite der Stromzuleitungen 3 geringer ausgebildet werden.
Weiterhin wurde zwar bei der Ausführungsform 1 die Haltevorrichtung 5 durch Stanzen einer Metallplatte hergestellt, jedoch kann auch beispielsweise, wie in 20 gezeigt, die Haltevorrichtung 5, welche einen Heizelement-Eingriffsabschnitt 44 und die Stromzuleitungs-Halteteile 34 aufweist, auch durch Guß hergestellt werden. Der Heizelement-Eingriffsabschnitt 44 und die Stromzuleitungs-Halteteile 34 haltern die Endabschnitte des Heizelements 2 mit den Elektroden 7 mittels Eingriff. Die Heizelement-Eingriffsabschnitte 44 entsprechen den Heizelement-Halteteilen 33.
Bei dem Herstellungsverfahren gemäß Ausführungsform 1 wurde der Heizvorrichtungshauptkörper 1 durch Extrudieren hergestellt, jedoch kann auch beispielsweise, wie in den 21 bis 24 gezeigt ist, der Heizvorrichtungshauptkörper 1, in welchen abgedichtet die Heizeinheit 10 eingebaut wurde, so hergestellt werden, dass die Heizeinheit 10 sandwichartig zwischen Platten 41 aus thermoplastischen Harz wie beispielsweise Vinylchloridharz eingeschlossen wird, und die Platten 41 miteinander durch Wärmedruckverbindung verbunden werden, unter Verwendung einer Heizwalze 42.
Da bei dem voranstehend geschilderten Verfahren der Heizvorrichtungshauptkörper 1 um eine Aufwickelrolle 43 aufgerollt werden kann, wird wie voranstehend geschildert die Herstellung des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 einfach. Da der Heizvorrichtungshauptkörper 1 dadurch hergestellt werden kann, dass nur die Platten 41 durch Erwärmung miteinander verbunden werden, können darüber hinaus die Herstellungsschritte stärker vereinfacht werden als im Falle der Verwendung eines Extruders.
Bei dem voranstehend geschilderten Verfahren wurde Vinylchloridharz als Material für die Platte 41 verwendet, jedoch kann auch Butylgummi als Material eingesetzt werden, da es die Eigenschaft hat, sich mit sich selbst zu verschweißen.
In diesem Fall werden beide Seiten der Heizeinheit 10 in Richtung der Dicke des Heizelements 2 in der Heizeinheit 10 sandwichartig von einem Paar von Platten 41 eingeschlossen, und wird die Heizeinheit 10, die sandwichartig von den Platten 41 eingeschlossen ist, so geformt, dass ihr Umfang nach unten weist. Daher verbinden sich die Platten 41 miteinander, da sie durch die Selbstverschweißungseigenschaften der Platten 41 verbunden werden, so dass die Heizeinheit 10 durch die Platten 41 abgedeckt wird, und so der Heizvorrichtungshauptkörper 1 erhalten wird.
Bei dem voranstehend geschilderten Verfahren können daher Schwierigkeiten beim Verbinden der Platten 41 und beim Trocknen eines verwendeten Klebers zur Beschichtung der Heizeinheit 10 entfallen, was den Herstellungsvorgang vereinfacht.
[AUSFÜHRUNGSFORM 2]
Nachstehend wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Ausführungsform 2 unter Bezugnahme auf 25 beschrieben. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden jene Teile, welche dieselbe Anordnung und dieselben Funktionen haben, und bei der voranstehenden Ausführungsform 1 beschrieben wurden, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Wie in 25 gezeigt ist bei einer Heizvorrichtung gemäß Ausführungsform 2 ein Heizvorrichtungshauptkörper 17 mit einer Halterung 40 versehen, welche die Heizeinheit 10, die aus den Heizelementen 2, den Stromzuleitungen 3 und den Haltevorrichtungen 6 besteht, so hält, dass die Heizeinheit 10 freiliegt. Die Halterung 40 besteht aus einem thermoplastischen Harz, beispielsweise Vinylchloridharz.
Wenn die Heizeinheit 10 auf diese Art und Weise an der Halterung 40 befestigt wird, wird Klebeband oder ein Kleber, nicht gezeigt, auf die Rückseiten der Stromzuleitungen 3 aufgebracht, und werden die Stromzuleitungen 3 und die Halterung 40 durch das Klebeband oder den Kleber so befestigt, dass sie sich nicht bewegen. Daher wird die Heizeinheit 10 stabil durch die Halterung 40 gehalten.
Bei der Anordnung gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung ist die Halterung 40 nur bei einer Oberfläche der Heizeinheit 10 vorgesehen. Wenn daher der Heizvorrichtungshauptkörper 17 spiralförmig um den Außenumfang des Wasserrohrs in Axialrichtung des Wasserrohrs herumgeschlungen wird, und dann der Heizvorrichtungshauptkörper 17 mit Glaswolle oder beispielsweise Isolierband abgedeckt wird, konzentrieren sich konvexe Abschnitte nur an einer Seite. Aus diesem Grund lässt sich der Heizvorrichtungshauptkörper 17 einfacher biegen als in jenem Fall, in welchem die gesamte Oberfläche der Heizeinheit 10 beschichtet ist.
Selbst im Falle eines Wasserrohrs, das eine starke Krümmung, also einen kleinen Durchmesser aufweist, kann daher der Heizvorrichtungshauptkörper 17 vernünftig um den Außenumfang des Wasserrohrs entlang dessen Axialrichtung herumgeschlungen werden. Darüber hinaus wird der Heizvorrichtungshauptkörper 17 nicht spiralförmig um das Wasserrohr herumgeschlungen, sondern kann der Heizvorrichtungshauptkörper 17 an dem Wasserrohr in Längsrichtung des Wasserrohrs angebracht sein.
Weiterhin ist eine Seite des Heizelements 2 nicht durch die Halterung 40 abgedeckt, und liegt daher frei. Daher reagieren die Heizelemente 2 schnell auf eine Änderung der Außenlufttemperatur, so dass der Widerstandswert der Heizelemente 2 schneller geändert werden kann. Die gekrümmte Oberfläche des Wasserrohrs kann daher schnell durch die Heizelemente 2 erwärmt werden, was sicherstellt, dass ein Einfrieren von Wasser im Wasserrohr verhindert wird.
[AUSFÜHRUNGSFORM 3]
Nachstehend wird eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Ausführungsform 3 unter Bezugnahme auf die 26 bis 32 beschrieben. Um die Erläuterung zu erleichtern werden jene Teile, welche dieselbe Anordnung und Funktionen haben, und bei den voranstehenden Ausführungsformen beschrieben wurden, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Bei einer Heizvorrichtung gemäß Ausführungsform 3, wie in den 26 bis 28 gezeigt, werden anstelle der Haltevorrichtungen 5 Haltevorrichtungen 5' eingesetzt, welche Schutzteile 35 aufweisen, die die Heizelemente 2 schützen.
Die Schutzteile 35 springen so vor, dass sie die Vorderseiten und die Rückseiten der Heizelemente 2 in Bezug auf die Extrusionsrichtung beim Extrudieren abdecken.
Wie in 29(b) gezeigt, weisen die Schutzteile 35 jeweils vorspringende Teile 35a auf, die entlang der Extrusionsrichtung nach vorn und hinten vorspringen. Die vorspringenden Teile 35a sind verjüngt ausgebildet, so dass die Längen der Heizelemente 2 in Richtung der Dicke kürzer werden.
Weiterhin weisen die Schutzteile 35 jeweils verlängerte Teile 35b auf, die sich an beiden Endoberflächen des Heizelements 2 in Extrusionsrichtung von beiden Seiten jedes vorspringenden Teils 35a in Richtung der Dicke erstrecken, und von den Orten der vorspringenden Teile 35a aus. Wie in 29(a) gezeigt, kann eine derartige Haltevorrichtung 5' einfach dadurch hergestellt werden, dass eine Metallplatte 31 gebogen wird, wie sie voranstehend geschildert gestanzt wurde.
Wie in 30 gezeigt wird, wenn Heizelemente 52 in Form eines rechteckigen Quaders abgedichtet in ein kabelartiges Beschichtungsmaterial 54 durch Extrudieren eines thermoplastischen Harzes 54' zusammen mit Stromzuleitungen 53 eingebaut werden, das Heizelement 52 gegenüber einem zentralen Abschnitt eines Werkzeugs 58 als Austrittsort beim Extrudieren infolge der beim Extrudieren auftretenden Schwingungen verschoben, und wird eine Vorderseite des Heizelements 52 in Bezug auf die Extrusionsrichtung B eines Extruders in Berührung mit einer Gußwarze 59 und dem Werkzeug 58 am Extrusionsaustritt gebracht. Das harte und bruchempfindliche Heizelement 52 erzeugt daher keine Wärme infolge von Beschädigungen, die durch diese Berührung hervorgerufen werden, wodurch das Problem auftritt, dass das Heizelement 52 teilweise seine Funktion als Heizvorrichtung nicht ausüben kann.
Da bei der Anordnung gemäß Ausführungsform 3 die Schutzteile 35 die Vorderseite des Heizelements 2 abdecken, gelangen selbst dann, wenn wie in 31 gezeigt das Heizelement 2 so nah an die Gußwarzen 13b und die Werkzeuge 13a beim Extrudieren gelangt, dass es sie beinahe berührt, die Schutzteile 35 der Haltevorrichtung 5' zwischen das Heizelement 2 und die Gußwarzen 13b oder die Werkzeuge 13a. Aus diesem Grund wird das Heizelement 2 durch die Schutzteile 35 geschützt. Daher kann bei der voranstehend geschilderten Anordnung eine Beschädigung des Heizelements 2 verhindert werden.
Wenn die Rückseite des Heizelements 2 durch die Schutzteile 35 abgedeckt ist, verteilt sich der Bereich des elastischen Zusammendrückens eines thermoplastischen Harzes 4', das zwischen den Werkzeugen 13a hindurchgeht, auf eine große Fläche der Haltevorrichtungen 5'. Daher kann eine Änderung der Positionen des Heizelements 2 infolge des elastischen Zusammendrückens unterdrückt werden, so dass die Positionen der Heizelemente 2 so gesteuert werden können, dass sie sich im zentralen Abschnitt des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 befinden.
Ein Beispiel für eine andere Form der Haltevorrichtung 5' ist in 32 als Haltevorrichtung 5'' gezeigt. Da ein Abschnitt der Haltevorrichtung 5'', der U-förmig zur Vorderseite und zur Rückseite des Heizelements 2 hin in Bezug auf die Extrusionsrichtung beim Extrudieren gebogen ist, weggelassen ist, kann die Anzahl an Herstellungsschritten für die Haltevorrichtung 5'' stärker als bei der Haltevorrichtung 5', die in 29 gezeigt ist, verringert werden, wobei Schwierigkeiten bei der Herstellung verringert werden.
[AUSFÜHRUNGSFORM 4]
Nachstehend wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung als Ausführungsform 4 unter Bezugnahme auf die 33 und 39 beschrieben. Zur Erleichterung der Erläuterung werden jene Teile, welche dieselbe Anordnung und dieselben Funktionen haben, und die bei den voranstehenden Ausführungsformen beschrieben wurden, mit denselben Bezugszeichen bezeichnet, und wird auf ihre Beschreibung verzichtet.
Bei einer Heizvorrichtung gemäß Ausführungsform 4 werden anstelle der Heizelemente 2 in Form eines rechteckigen Quaders, wie in den 33 und 34 gezeigt, Heizelemente 2' verwendet, deren Dicke sich zu einem Ende in Extrusionsrichtung hin verringert. Das Heizelement 2' wird so ausgebildet, dass eine Oberfläche, die sandwichartig zwischen zwei Seiten eines Dreieckpunktes eingeschlossen ist, dessen Schnitt ein gleichschenkeliges Dreieck wird, nach außen ausgebeult ist. Weiterhin werden im Falle der Ausführungsform 4 die Heizelemente 2' so angeordnet, dass ihre Seiten, an denen die Dicke in Bezug auf die Extrusionsrichtung A geringer wird, an der Rückseite liegen.
Bei der herkömmlichen Art und Weise wird die Beschichtung mit dem thermoplastischen Harz 54 unregelmäßig, wie in den 35 und 36 gezeigt, da das Heizelement 52 die Form eines rechteckigen Quaders aufweist, und das Heizelement 52 abgedichtet in den kabelartigen Hauptkörper 51 durch Extrudieren des thermoplastischen Harzes 54 als Abdeckteil eingebaut wird. Aus diesem Grund wurde ein konvexer Abschnitt C auf der Oberfläche des Hauptkörpers 51 vorgesehen. Dies führt dazu, dass die Kontakteigenschaften des Hauptkörpers 51 in Bezug auf einen zu erwärmenden Gegenstand verschlechtert werden, und daher der Heizwirkungsgrad des Heizelements 52 beeinträchtigt wird.
Bei der Anordnung der Ausführungsform 4 wird jedoch, wenn die in 34 gezeigten Heizelemente 2' eingesetzt werden, wie in 37 dargestellt, ein Raum, in welchem thermoplastisches Harz vorhanden ist, das zum Abdeckteil 4 ausgebildet werden soll, größer auf der Rückseite des Heizelements 2' als an der Vorderseite des Heizelementes 2'. Dies entlastet eine Rückwärtsübertragung der elastischen Zusammendrückung des thermoplastischen Harzes zum Zeitpunkt des Extrudierens des Heizelements 2', so dass konvexe Abschnitte, die auf der Oberfläche des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 vorgesehen sind, stärker als bei der herkömmlichen Anordnung zusammengedrückt werden.
Daher kann bei der voranstehenden Anordnung die Ausbildung von Ungleichmäßigkeiten des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 verhindert werden, und daher die Oberfläche des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 glatter ausgebildet werden. Da die voranstehende Anordnung die Kontakteigenschaften des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 in Bezug auf einen zu erwärmenden Gegenstand verbessern kann, kann daher der Heizwirkungsgrad des Heizelements 2' ebenfalls verbessert werden.
Wenn bei der herkömmlichen Art und Weise eine deutliche, unregelmäßige Beschichtung des thermoplastischen Harzes 54 wie in 36 gezeigt auftritt, ist gelegentlich das Problem vorhanden, dass das Erscheinungsbild beeinträchtigt wird, und infolge der unregelmäßigen Beschichtung der Wärmeübertragungskoeffizient verkleinert wird.
In Bezug auf derartige Schwierigkeiten kann selbst dann, wenn die Heizelemente 52 die Form eines rechteckigen Quaders aufweisen, die Unregelmäßigkeit der Harzbeschichtung dadurch vermieden werden, dass die Dicke der Heizelemente 52 verringert wird, wobei jedoch, wenn die aus Keramik bestehenden Heizelemente 52 dünn ausgebildet werden, die Heizelemente 52 leicht beschädigt werden, da sie hart und bruchempfindlich sind. Eine Heizvorrichtung, welche derartige Heizelemente 52 aufweist, bringt daher das Problem mit sich, das leicht die Wärmeerzeugung instabil wird.
Bei der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch, da eine unregelmäßige Harzbeschichtung vermieden wird, und die Dicke der Heizelemente 2' nicht gering ausgebildet werden muss, die Festigkeit des Heizelements 2' sichergestellt werden, wodurch derartige, herkömmlich auftretende Probleme ausgeschaltet werden können, dass das Erscheinungsbild beeinträchtigt wird, der Wärmeübertragungskoeffizient verringert wird, und die Wärmeerzeugung instabil wird.
Falls ein derartiges Heizelement 2' verwendet wird, so wird anstelle der Haltevorrichtung 5 bei der Ausführungsform 1 eine in 38 gezeigte Haltevorrichtung 5''' eingesetzt. Die Haltevorrichtung 5''' ist mit einer Kerbe Lw versehen, deren eingeschnittene Endbreite von einer Öffnung nach innen hin kleiner wird, so dass ein gebogener Abschnitt des stromlinienförmig ausgebildeten Heizelements 2' so gehaltert wird, dass er nicht verzerrt wird, wie durch Lw in 38(a) gezeigt.
Wenn die Haltevorrichtung 5''' entlang einer Biegelinie Lv gebogen wird, ist es nicht immer erforderlich, Klebeband oder einen leitfähigen Kleber bei der Kerbe einzusetzen, und wird die Kerbe durch Löten befestigt, da die Haltevorrichtung 5''' gestanzt ist, so dass das Heizelement-Halteteil 33 ohne Zwischenraum in Kontakt mit dem Bodenabschnitt 32 gelangt.
Wie in 33 gezeigt werden, wenn die Stromzuleitungen 3 jeweils mit den Heizelementen 2' verbunden werden, unter Verwendung der wie voranstehend geschildert hergestellten Haltevorrichtungen 5''', nachdem ein Abschnitt, an welchem die Elektrode 7 des Heizelements 2' vorgesehen ist, sandwichartig so durch die Heizelement-Halteteile 33 eingeschlossen wird, dass die Heizelement-Halteteile 33 in Kontakt mit der Elektrode 7 gelangen, die Stromzuleitungen 3 durch die Stromzuleitungs-Halteteile 34 befestigt, die nach außerhalb der Heizelemente 2' vorspringen, und werden die Stromzuleitungs-Halteteile 34 entlang der Umfangsrichtung der Stromzuleitung 3 so gebogen, dass die Stromzuleitungen 3 gehaltert werden.
Die Stromzuleitungs-Halteteile 34 und die Stromzuleitungen 3 werden mit Lot befestigt, und Kontaktabschnitte zwischen den Heizelement-Halteteilen 33, den Bodenabschnitten 32 und den Heizelementen 2' werden unter Verwendung von Klebeband oder eines leitfähigen Klebers befestigt, oder mit Hilfe von Lot. Wie voranstehend geschildert kann, wenn die Heizelemente 2' mit den Stromzuleitungen 3 durch die Haltevorrichtungen 5''' verbunden werden, die Verbindungsfestigkeit zwischen den Stromzuleitungen 3 und den Heizelementen 2' verbessert werden.
Selbst wenn das Heizelement 2' andere Formen aufweist, wie in den 39(a), 39(b), 39(c) und 39(d) gezeigt, kann vermieden werden, dass ein konvexer Abschnitt auf der Oberfläche des Heizvorrichtungshauptkörpers 1 ausgebildet wird. In Bezug auf die jeweiligen Merkmale der Formen wird im Falle der in den 39(a) und 39(c) dargestellten Formen der Druck, der auf das thermoplastische Harz 4' zum Zeitpunkt der Beschichtung einwirkt, nicht nur an den Rückseiten der Heizelemente 2e und 2c verringert, sondern auch an den Vorderseiten, wodurch ermöglicht wird, die Ausbildung eines konvexen Abschnitts auf dem Heizvorrichtungshauptkörper 1 infolge des Heizelements 2' zu verhindern.
Weiterhin kann im Falle der in den 39(b) und 39(d) gezeigten Formen infolge der Tatsache, dass die Rückseiten der Heizelemente 2f und 2d abgerundet sind, die Wahrscheinlichkeit für einen Bruch einer Ecke des Heizelements 2' in 34 infolge einer unerwarteten Stoßbeanspruchung verringert werden.
Weiterhin können als das Abdeckteil 4 Materialien verwendet werden, die elektrisch isolierend sind, flexibel sind, und wetterbeständig sind. Die Wetterbeständigkeit betrifft Eigenschaften in Bezug auf eine hervorragende Wärmefestigkeit und Kältefestigkeit, so dass selbst dann, wenn beispielsweise ein Erwärmung auf etwa 50°C und eine Abkühlung auf etwa –10°C wiederholt werden, eine Änderung der Materialeigenschaften gering ist.
Beispiele für die Gummimaterialien des Beschichtungsmaterials 4 und der Halterung 40 sind, zusätzlich zu dem voranstehend erwähnten Vinylchloridharz, Naturgummi, Butadiengummi, Ethylenpropylengummi, Chloroprengummi, Isoprengummi, Styrol- Butadiengummi, Acrylgummi, chlorsulfonierter Gummi, Silikongummi, Fluorsilikongummi, und Fluorharzgummi.
Weitere Beispiele von Harzmaterialien für das Abdeckteil 4 und die Halterung 40 sind ein Polyolefinharz, beispielsweise Polyethylen und Polypropylen, ein Polyurethanharz, Poly-4-methyl-penten-1, ein Silikonharz, ein Fluorharz, ein Polycarbonatharz, ein Polyamidharz, ein Polyphenylenoxidharz, Polybutylenterephthalat, Polyethylenterephthalat, sowie ein Polyimidharz.
Weiterhin können als Materialien für die Haltevorrichtung 5 usw. bei den voranstehend geschilderten Ausführungsformen, zusätzlich zum voranstehend angegebenen Kupfer, beispielsweise Phosphorbronze, Eisen, eine Eisen-Nickellegierung, Gold, Silber, Aluminium usw. verwendet werden.
Die Anordnungen gemäß den voranstehenden Ausführungsformen können bei jedem Wasserrohr eingesetzt werden, können jedoch besonders gut geeignet bei Gußwasserrohren eingesetzt werden, beispielsweise aus Eisen, die im südlichen Abschnitt von Tohoku und in der kalten Gegend von Shinshu eingesetzt werden.
Dies liegt daran, dass dann, wenn Wasser in den voranstehend geschilderten Wasserrohren einfriert, das Wasserrohr dadurch erwärmt wird, dass man einen starken elektrischen Strom fließen lässt, und das gefrorene Wasser durch die Erwärmung geschmolzen wird. Infolge der Bereitstellung einer hohen Wärmeleitfähigkeit kann daher die Wärme, die von den Anordnungen bei den voranstehenden Ausführungsformen erzeugt wird, welche eine lineare Berührung erzielen, wirksam auf das gesamte Wasserrohr übertragen werden.
Weiterhin ist bei den voranstehenden Ausführungsform ein Wasserrohr als wasserführender Abschnitt erläutert, bei welchem die Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht hierauf beschränkt. Die Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher so eingesetzt werden, dass sie fest in Berührung mit einer gebogenen Außenoberfläche eines U-förmigen, gegen Wasser abgedichteten Abschnitts gebracht wird, beispielsweise in einer Pumpe, einem Wasserbehälter, einem Ablauf und einem Ablaufrohr, oder direkt ins Wasser eingesetzt wird, oder unter einer Seite eines Schienenstranges oder einer Straßenoberfläche verlegt wird. Insbesondere dann, wenn die Heizvorrichtung unter einer Linie in der Mitte einer Straße verlegt wird, kann die Beobachtung der Mittenlinie bei Schneefall verbessert werden.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
Wie voranstehend geschildert kann die Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung nur einen gewünschten Abschnitt erwärmen, also einen zu erwärmenden Gegenstand, beispielsweise einen wasserführenden Abschnitt eines Wasserrohrs usw., über ein Heizelement, das ein Thermistor mit positiver Kennlinie ist, so dass ein nutzloser Energieverbrauch unterdrückt werden kann. Weiterhin kann in jenem Fall, in welchem der Hauptkörper gebogen wird, eine unzureichende Versorgung des Heizelements vermieden werden, die zu einer starken Temperaturänderung führt. Da die Erwärmung durch das Heizelement stabilisiert werden kann, kann ein Einfrieren von Wasser in dem wasserführenden Abschnitt als zu erwärmendem Gegenstand sicher verhindert werden. Genauer gesagt ist die Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung geeignet zur Erwärmung einer gekrümmten Oberfläche eines zu erwärmenden Gegenstands.
Weiterhin kann, wenn eine andere Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung durch Extrudieren hergestellt wird, durch Bereitstellung von Schutzteilen bei einem Halteglied, die Heizvorrichtung die Schutzteile zwischen einem Werkzeug oder einer Gußwarze am Extrusionsaustritt für das Extrudieren und einem Heizelement anordnen.
Dies führt dazu, dass infolge der Tatsache, dass eine Berührung zwischen dem Heizelement und dem Werkzeug oder der Gußwarze durch die Schutzteile verhindert wird, bei der Heizvorrichtung eine Beschädigung des Heizelements vermieden werden kann, und eine Verschlechterung des Heizwirkungsgrades infolge einer Beschädigung der Wärmeerzeugung verringert werden kann, wodurch die Herstellung der Heizvorrichtung stabilisiert wird.
Weiterhin ist noch eine andere Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung so ausgebildet, dass die Dicke an der Rückseite des Heizelements in Bezug auf die Extrusionsrichtung der Heizvorrichtung kleiner wird. Aus diesem Grund kann die Ausbildung eines konvexen Abschnitts auf dem Hauptkörper unterdrückt werden.
Daher können die Berührungseigenschaften des Hauptkörpers in Bezug auf einen zu erwärmenden Gegenstand bei dieser Heizvorrichtung verbessert werden, so dass der Wirkungsgrad der Erwärmung des zu erwärmenden Gegenstands durch das Heizelement, das dichtend in dem Hauptkörper vorgesehen ist, verbessert werden kann.
Daher ist die Heizvorrichtung dazu nützlich, sicher das Einfrieren von Wasser in einem wasserführenden Abschnitt als zu erwärmendem Gegenstand zu verhindern, und insbesondere geeignet zur Erwärmung einer gekrümmten Oberfläche eines zu erwärmenden Gegenstands.
Bei dem Herstellungsverfahren für eine Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Hauptkörper mit großer Länge einfach hergestellt werden, da eine Heizeinheit, die aufgerollt werden kann, abgedichtet in einen Hauptkörper eingebaut werden kann, durch kontinuierliches Extrudieren eines thermoplastischen Harzes oder durch Ausformung von Platten. Dies führt dazu, dass insbesondere eine Heizvorrichtung einfach hergestellt werden kann, die dazu geeignet ist, eine gekrümmte Oberfläche eines zu erwärmenden Gegenstands zu erwärmen.

Claims

Heizvorrichtung, welche aufweist: einen kabelartigen Hauptkörper (1) mit elektrischer Isolierung und Flexibilität zum Erwärmen eines zu erwärmenden Gegenstands; mehrere Heizelemente (2), die aus Keramik als Thermistor mit positiver Kennlinie ausgebildet sind, und die entlang der Längsrichtung des Hauptkörpers (1) angebracht sind; ein Paar von Stromzuleitungen (3) zum Versorgen der jeweiligen Heizelemente (2) mit Elektrizität, wobei das Paar der Stromzuleitungen (3) entlang dem Hauptkörper (1) angebracht ist, und ein Paar flexibler Halteglieder (5), die aus elektrisch leitfähigen Metallplatten bestehen, die entlang dem Hauptkörper (1) so angeordnet sind, dass die Stromzuleitungen (3) und die Heizelemente (2) elektrisch verbunden werden, und gehaltert werden; dadurch gekennzeichnet, dass: der Hauptkörper (1) aus thermoplastischem Harz besteht; das Paar der Halteglieder (5) jeweils erste Halteteile (33) zum Haltern des Heizelements (2) und zweite Halteteile (34) zum Haltern der Stromzuleitungen aufweist, sodass die Rückseiten der ersten (33) und der zweiten (34) Halteteile einander gegenüberliegen; und die Halteglieder (5) sandwichartig zumindest einen Teil des Heizelements (2) einschließen, um das Heizelement zu haltern.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Halteglieder (5) jeweils mit Halteteilen (39) zum Haltern der Stromzuleitungen (3) versehen sind, wobei Punkte der Halteteile (39) verlängert sind, um auch das Heizelement (2) zu haltern.
Heizvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher die Stromzuleitungen (3) Sammelleitungen sind, die durch Sammeln leitfähiger Leitungen gebildet werden.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher Ränder des Heizelements (2), die durch die Halteglieder (5) gehaltert werden, abgeschrägt sind.
Heizvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Hauptkörper (1) in eine kabelartige Form durch Strangpressen eines thermoplastischen Harzes gebracht wird, und Schutzteile (35) zum Schützen des Heizelements (2) jeweils bei den Haltegliedern (5) so vorgesehen sind, dass sie sich oberhalb einer Endoberfläche des Heizelements (2) in Längsrichtung des Hauptkörpers (1) erstrecken.
Heizvorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei welcher Heizelemente (2') ein erstes Ende und ein zweites Ende entlang der Längsrichtung des Hauptkörpers (1) aufweisen, und die Heizelemente (2') so ausgebildet sind, dass die Dicke des zweiten Endes kleiner wird als das erste Ende.
Heizvorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher der Hauptkörper (1) durch Strangpressen des thermoplastischen Harzes entlang der Längsrichtung des Hauptkörpers (1) hergestellt ist, und das zweite Ende auf der stromabwärtigen Seite in Bezug auf das erste Ende in Strangpressrichtung beim Strangpressen liegt.
Heizvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher die Schutzteile (35) jeweils ein vorspringendes Teil (35a) aufweisen, welches entlang der Strangpressrichtung vorspringt.
Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung mit folgenden Schritten: Bereitstellung eines Paars von Elektroden (7) bei einem Heizelement (2), das aus Keramik als Thermistor mit positiver Kennlinie besteht; Anbringen eines Paars von Haltegliedern (5), welche elektrisch das Heizelement (2) mit Stromzuleitungen (3) verbinden, und die Stromzuleitungen (3) und das Heizelement (2) haltern, an den jeweiligen Elektroden (7) des Heizelements (2); Erzeugung einer Heizeinheit (10) mit beträchtlicher Länge, in welcher die Heizelemente (2), die mit ihren jeweiligen Paaren der Halteglieder (5) versehen sind, an einem Paar der Stromzuleitungen (3) über ihre jeweiligen Halteglieder (5) entlang der Längsrichtung in Abständen angebracht werden; dadurch gekennzeichnet, dass: die Halteglieder (5) sandwichartig zumindest einen Teil der Heizelemente (2) einschließen, um die Heizelemente mithilfe erster Halteteile (33) zum Haltern des Heizelements und zweiter Halteteile (34) zum Haltern der Stromzuleitungen zu haltern, wobei die Rückseiten der ersten (33) und zweiten (34) Halteteile einander gegenüberliegen; und Erzeugung des Hauptkörpers (1) durch Beschichtung der Heizeinheiten (1) mit thermoplastischem Harz in kabelartiger Form.
Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung nach Anspruch 9, bei welchem der Hauptkörper (1) durch Beschichtung der Heizeinheiten (10) mit thermoplastischem Harz (4') durch Strangpressen hergestellt wird.
Verfahren zur Herstellung einer Heizvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher der Hauptkörper (1) durch abdichtendes Einschließen der Heizeinheiten (10) zwischen Platten (41) aus thermoplastischem Harz hergestellt wird.