JP2000188175A - コ―ド状ヒ―タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温雰囲気中における高ワット密度での使用
に際しても、金属抵抗線のキンクや断線を確実に防止し
て所望とする発熱特性を長期間安定して得ることが可能
な、例えば、各種プラントの配管の凍結防止用ヒータな
どとして好適なコード状ヒータを提供すること。 【解決手段】 絶縁被覆が施され所定の間隔を隔てて交
互に導体露出部が形成された２芯の給電線と、該給電線
の周上に螺旋状に巻装され前記導体露出部において給電
線の導体と電気的に接続された発熱線と、これらの周上
を被覆する絶縁体とからなるコード状ヒータにおいて、
前記発熱線は、引張強度２００ｋｇ／ｍｍ^２以上、弾性
率７０００ｋｇ／ｍｍ^２以上の高強度・高弾性率繊維と
金属抵抗線の撚り線から構成されていることを特徴とす
るコード状ヒータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、各種プラ
ントの配管の凍結防止用ヒータなどとして好適なコード
状ヒータに係り、特に、低温雰囲気中で高ワット密度で
使用した場合にも金属抵抗線にキンクや断線が発生する
ことなく、長期間安定した発熱特性を示すものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば、各種プラント等において
は、配管の外周部にヒータを取り付けて、配管内を流れ
る流体等の凍結防止を図ることが行われている。この種
のヒータとしては、例えば、「可変長ヒータ（カットフ
リーヒータ）」と称されるものがある。そのようなもの
として、例えば、図２にような示す構成のものがある。

【０００３】まず、給電線１があり、この給電線１は、
導体２上にシリコーンゴム等の絶縁被覆３が施された一
対の絶縁電線の周上に、シリコーンゴム等の絶縁被覆４
が断面略小判形となるように押出被覆されたものであ
る。この給電線１の周上には、ニッケルクロム合金線等
の金属抵抗線からなる発熱線５が所定のピッチで螺旋状
に巻装されており、更にその周上には、シリコーンゴ
ム、フッ素樹脂等の絶縁被覆７が施されている。尚、場
合によっては、これらの周上に更にガラス編組やステン
レスブレード等の保護被覆層（図示しない）が形成され
ることもある。

【０００４】ここで、符号６は、前記給電線１の絶縁被
覆３及び４の外側に所定の間隔を隔てて交互に設けられ
た導体露出部であり、この導体露出部６においては、前
記給電線１の導体２と前記発熱線５とが電気的に接続さ
れた状態となっている。従って、前記給電線１の導体
２、２間に交流電圧を加えると、隣接した導体露出部６
の区間内の発熱線５が発熱する。

【０００５】そして、このような構成のコード状ヒータ
を使用する場合には、加熱対象物、例えば、プラントの
配管の長さに合わせてその長さを現場で任意に決定して
切断し、必要な接続作業を済ませることになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のコード状ヒ
ータは通常の使用状態では特に問題が無いものの、例え
ば、外径の太い給電線の外周に細径の金属抵抗線を細か
いピッチで横巻きするなどしてワット密度を高めた構成
のものを低温雰囲気中で使用した場合に、冷熱サイクル
の繰り返しによって金属抵抗線にキンクや断線が発生し
てしまうという問題があった。これは以下のような理由
によるものであった。つまり、冷熱サイクルによって給
電線が熱膨張と熱収縮を繰り返すと、それに伴って給電
線に巻装された金属抵抗線にも異常な張力と緩和が交互
に加わり、金属抵抗線に加わった残留応力が蓄積されて
キンクを発生させ、更に鋭角に屈曲された部分が断線に
至ってしまうのであった。金属抵抗線にキンクや断線が
発生した場合には、異常発熱の危険性があるとともに、
所望とする発熱特性を得ることができなくなってしま
う。

【０００７】本発明はこのような点に基づいてなされた
もので、その目的とするところは、低温雰囲気中におけ
る高ワット密度での使用に際しても、金属抵抗線のキン
クや断線を確実に防止して所望とする発熱特性を長期間
安定して得ることが可能な、例えば、各種プラントの配
管の凍結防止用ヒータなどとして好適なコード状ヒータ
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明によるコード状ヒータは、絶縁被覆が施され所定
の間隔を隔てて交互に導体露出部が形成された２芯の給
電線と、該給電線の周上に螺旋状に巻装され前記導体露
出部において給電線の導体と電気的に接続された発熱線
と、これらの周上を被覆する絶縁体とからなるコード状
ヒータにおいて、前記発熱線は、引張強度２００ｋｇ／
ｍｍ^２以上、弾性率７０００ｋｇ／ｍｍ^２以上の高強度
・高弾性率繊維と金属抵抗線の撚り線から構成されてい
ることを特徴とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のコードヒータは、例え
ば、以下のようにして製造される。まず、錫めっき軟銅
線等の集合撚り線からなる導体を長手方向に２本平行に
所定の間隔をもって並べた後、シリコーンゴム等の絶縁
被覆を施して所定の断面形状を有する２芯の給電線を得
る。

【００１０】この際、給電線の断面形状は特に限定され
ず、例えば、円形、楕円形、小判形などが考えられる
が、給電線の外径が４．０ｍｍ以上である場合に特に本
発明による効果が顕著に発現する。つまり、従来のコー
ド状ヒータにおいて問題となっていた金属抵抗線のキン
クや断線は、外径の太い給電線の外周に細径の金属抵抗
線を細かいピッチで横巻きするなどしてワット密度を高
めた場合に特に顕著に発生していたためである。尚、こ
こでいう給電線の外径とは、給電線の断面形状が円形で
ある場合にはその直径であり、又、給電線の断面形状が
楕円形や小判形である場合には、その短径のことであ
る。

【００１１】次に、上記給電線の絶縁被覆の外側の部分
を一定間隔を隔てて交互に所定の幅だけ切り取る。こう
することによって、導体が半分程度露出した導体露出部
が形成される。

【００１２】次いで、それらの周上に発熱線を所定のピ
ッチで螺旋状に横巻きする。発熱線の横巻ピッチは、所
望とする発熱特性（ワット密度等）を考慮して適宜に設
計する。本発明においては、この発熱線を引張強度２０
０ｋｇ／ｍｍ^２以上、弾性率７０００ｋｇ／ｍｍ^２以上
の高強度・高弾性率繊維と金属抵抗線を所定のピッチで
撚り合わせた撚り線から構成することを必須要件として
おり、これによって、金属抵抗線のキンクや断線を防止
している。つまり、冷熱サイクルによって給電線が熱膨
張、熱収縮を繰り返しても、金属抵抗線は高引張強度と
高弾性率を有する繊維と撚り合わせられていて直接伸縮
応力を受けることがないため、キンクや断線等の問題が
発生することがない。尚、発熱線の構成としては、本発
明のような撚り線以外にも高強度・高弾性率繊維上に金
属抵抗線を横巻きした横巻き線が考えられる。しかしな
がら、横巻き線の場合は、撚り線に比べると外径がかな
り太くなってしまうためコンパクトな設計が困難になる
とともに、その周上に施される絶縁被覆の表面にも凹凸
が生じてしまう。又、撚り線に比べると著しく生産性が
低いため、製造コストが上昇してしまう。このような理
由から、本発明では高強度・高弾性率繊維と金属抵抗線
の撚り線を発熱線として使用している。

【００１３】繊維材料としては、例えば、芳香族ポリア
ミド繊維や全芳香族ポリエステル繊維などが挙げられ
る。これらの繊維は、いずれも引張強度が２００ｋｇ／
ｍｍ^２以上、弾性率が７０００ｋｇ／ｍｍ^２以上と優れ
た特性を備えているが、中でも全芳香族ポリエステル繊
維は低吸湿性であることから特に好ましい。

【００１４】発熱線を構成する金属抵抗線としては、例
えば、ニッケルクロム合金線、鉄クロム合金線、銅ニッ
ケル合金線、ステンレス線、タングステン線等の単線、
撚り線、引き揃え線などが挙げられる。金属抵抗線の外
径は、所望とする発熱特性（ワット密度等）を考慮して
適宜に設計する。

【００１５】給電線上に横巻きされた発熱線は、導体露
出部において、給電線の導体と接触することになるた
め、発熱線を構成する金属抵抗線と給電線の導体は、こ
の位置で電気的に接続された状態となる。この際、発熱
線と給電線の導体との電気的接続状態をより確実なもの
とするために、適宜に接続端子等を使用しても良い。

【００１６】そして、最後に、これらの周上に、シリコ
ーンゴム、フッ素樹脂等の絶縁被覆を施し、必要に応じ
て最外層に更にガラス編組やステンレスブレード等の保
護被覆を施すことによりコード状ヒータが完成する。

【００１７】コード状ヒータの発熱特性は、使用条件等
を考慮して適宜に設計されるものであるが、本発明によ
る金属抵抗線の保護効果が特に顕著に発現するのは、ワ
ット密度が２５ｗ／ｍ以上の場合である。従って、給電
線の外径、発熱線の横巻ピッチ、発熱線を構成する金属
抵抗線の外径などは、そのワット密度を考慮して設計さ
れることになる。

【００１８】

【実施例】以下に図１を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１９】実施例１ まず、素線径０．２６ｍｍの錫めっき軟銅線３７本を撚
り合わせた外径２．０ｍｍの導体２、２を長手方向に平
行に並べた後、それらの周上にシリコーンゴム４を肉厚
１．１ｍｍで押出被覆して短径４．２ｍｍ、長径８．９
ｍｍの断面小判形の２芯の給電線１を作製した。

【００２０】次いで、給電線１の絶縁被覆４の外側の部
分を一定の間隔Ｌ（３００ｍｍ）を隔てて交互に半環状
に切り取って導体露出部６を形成した後、それらの周上
に、発熱線５として、外径０．１ｍｍのニッケルクロム
合金線と外径０．１６ｍｍの全芳香族ポリエステル繊維
束を撚り合わせたものをピッチ０．８ｍｍで螺旋状に横
巻きした。

【００２１】そして、最後に、これらの周上にシリコー
ンゴム７を押出被覆して、ワット密度２５Ｗ／ｍのコー
ド状ヒータを得た。

【００２２】比較例１ 発熱線５として、外径０．１ｍｍのニッケルクロム合金
線のみを使用した他は、上記の実施例１と同様の材料、
同様の工法によりコード状ヒータ製造した。

【００２３】ここで、このようにして得られた２種類の
コード状ヒータの発熱特性を評価するために、以下に示
すような実験を行った。まず、縦２．０ｍ、横２．０
ｍ、高さ１．５ｍの低温実験室内に水平にセットされた
直径３０ｍｍの鉄製パイプに、長さ１ｍの各試料を気中
に水平を保つようにそれぞれ両端を固定して沿わせ、そ
の上から厚さ１０ｍｍのグラスウール断熱材を巻装し
た。次に、実験室内の温度を０℃に保ちながら各試料に
定格の１２０％の電流を流し、ＯＮ−ＯＦＦ各２時間を
１サイクルとして１０００サイクルの断続通電試験を実
施した。

【００２４】その結果、発熱線として銅ニッケル合金線
のみを使用した比較例のコード状ヒータは、約５００サ
イクル時にヒータの長径部の側面にほぼ全面にわたって
キンク現象が発生し、約８００サイクル時に断線に至っ
たのに対し、発熱線として、銅ニッケル合金線と全芳香
族ポリエステル繊維の撚り線を使用した本実施例のコー
ド状ヒータは、１０００サイクル経過後も全く異常は認
められなかった。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によるコード
状ヒータは、低温雰囲気中における高ワット密度での使
用に際しても、金属抵抗線のキンクや断線を確実に防止
して所望とする発熱特性を長期間安定して得ることがで
きる。従って、各種プラントの配管の凍結防止用ヒータ
などとして好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のコード状ヒータの構成を示す斜視図
である。

【図２】従来例のコード状ヒータの構成を示す斜視図で
ある。

【符号の説明】

１…給電線 ２…導体 ３…絶縁被覆 ４…絶縁被覆 ５…発熱線 ６…導体露出部 ７…絶縁被覆

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁被覆が施され所定の間隔を隔てて交
   互に導体露出部が形成された２芯の給電線と、該給電線
   の周上に螺旋状に巻装され前記導体露出部において給電
   線の導体と電気的に接続された発熱線と、これらの周上
   を被覆する絶縁体とからなるコード状ヒータにおいて、
   前記発熱線は、引張強度２００ｋｇ／ｍｍ^２以上、弾性
   率７０００ｋｇ／ｍｍ^２以上の高強度・高弾性率繊維と
   金属抵抗線の撚り線から構成されていることを特徴とす
   るコード状ヒータ。