JP2004071407A - Heater device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルムヒータからなる面状ヒータを長手方向に複数連続して設けたヒータ装置に係り、特に、配管やダクト等の加熱対象物の外周面に隙間無く密着して装着することが可能な、優れた加熱効率を有するヒータ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、各種の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、凍結防止等を図ることが行われている。上記ヒータとしては、例えば、「ベルトヒータ」、「可変長ヒータ」と称される、いわゆるコード状のヒータがある。このような構成の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、必要な施工作業を行う。しかしながら、上記のようなコード状のヒータを用いた場合の不具合として、加熱対象物に対して、ヒータが極めて小さな接触面で接触することになるので、加熱効率が低いという問題や、ヒータを加熱対象物に固定する場合に、別途固定用テープ等を用意する必要があり、固定作業も煩雑になるという問題がある。
【0003】
このような不具合を改善したものとして、特開平9−73975号公報に開示されたヒータ装置が挙げられる。図7は、このヒータ装置の構造を示す図である。まず、ベースフィルム105があり、このベースフィルム105は、例えば、PETフィルム(ポリエステルフィルム)等から構成されている。又、このベースフィルム105の下面は接着面になっていて、そこに貼付けられた図示しないカバーを除去することにより、該接着面を介して加熱対象物の外表面に貼付可能になっている。上記ベースフィルム105上には、一対の電極103と、発熱部として機能する箔状の抵抗体106とがエッチング加工によってパターンとして設けられている。上記パターンは、例えば、アルミニウム等の金属を上記したようにエッチングすることにより構成されている。又、一対の電極103の両端には接続端子107が接続されている。このようにして構成された隣接する面状ヒータ102、102が接続端子107を介して電気的に接続され、ヒータ装置101が構成されている。
【0004】
上記公報によれば、このヒータ装置は、上述したような従来のコード状のヒータに比べて、加熱対象物に対して比較的大きな接触面積で接触することになるため、加熱効率が高くなるとともに、加熱対象物に装着する場合にも、上述したような従来のコード状のヒータのように別途固定用テープ等を使用する必要が無く、ベースフィルムのカバーを除去して、その接着面を加熱対象物の表面に接着させるだけで装着することできる、とされている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公報に開示されたヒータ装置には、次のような問題点があった。即ち、面状ヒータを接続端子を介して接続する構成であるため、接続部分が厚くなり、ヒータ装置の平坦度が部分的に損なわれた状態になる。又、接続端子は可撓性に乏しいことから、接続部分を加熱対象物の曲面に対応して変形させることができない。そのため、接続部分及びその近傍が加熱対象物の表面から離間した状態になってしまい、ヒータ装置の全面を加熱対象物の表面に隙間無く密着させることが困難であった。
【0006】
本発明は上記の点に基づいてなされたもので、その目的とするところは、例えば、配管やダクト等の加熱対象物の外周面に隙間無く密着して装着することが可能な、優れた加熱効率を有するヒータ装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するべく、本発明の請求項1によるヒータ装置は、ベースフィルム上に箔状に設けられ発熱体として機能する抵抗体と、上記抵抗体に連続して形成され電気母線として機能する一対の電極と、を具備した面状ヒータを任意個数用意して、該任意個数の面状ヒータを、上記一対の電極の端部で、溶接により接続してなることを特徴とするものである。
又、請求項2によるヒータ装置は、ベースフィルム上に箔状に設けられ発熱体として機能する抵抗体と、上記抵抗体に連続して形成され電気母線として機能する一対の電極と、を具備した面状ヒータを任意個数用意して、該任意個数の面状ヒータを、上記一対の電極の端部で、別に用意した箔状の導電部材を介して溶接により接続してなることを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明において用いられるベースフィルムは、合成樹脂などの従来公知の高分子材料をフィルム状にしたもので、例えば、PETフィルム(ポリエステルフィルム)、ポリイミドフィルム、ポリフェニレンサルファイドフィルムなどが好ましく用いられる。
【0009】
上記したベースフィルムの表面に、発熱体として機能する抵抗体と、電気母線として機能する一対の電極とが設けられることにより、面状ヒータが構成される。上記抵抗体及び上記電極は、例えば、アルミニウム、ニッケルクロム、ステンレスなどの金属が好ましく用いられる。これらは、例えば、エッチング加工、打抜き加工などの処理によりパターン化され、箔状のものとして得られる。
【0010】
このようにして得られた面状ヒータを任意個数用意し、この任意個数の面状ヒータを、一対の電極の端部を溶接することによって接続して本発明のヒータ装置とする。ここで、任意個数の面状ヒータを接続する方法としては、例えば、面状ヒータの電極の端部に位置するベースフィルムを取り除いた後、この取り除いた部分の電極を別の面状ヒータの電極の端部に重ね溶接を施すことが考えられる。又、他の方法としては、例えば、面状ヒータの電極の端部及び別の面状ヒータの電極の端部に箔状の導電部材を重ね、導電部材と夫々の電極が重なる部分に溶接を施すことが考えられる。溶接の方法としては、スポット溶接、パラレルギャップ溶接等の従来公知の方法を採用することができる。
【0011】
導電部材は、例えば、アルミニウム、ステンレスなどの金属を箔状又は板状にしたものが好ましく用いられる。上記した電極と同じ材料を用いれば、溶接が容易となるため、特に好ましい。導電部材の厚さは、電極の厚さを1とした時、0.3以上3以下であることが好ましい。導電部材の厚さが0.3未満であると、接続部分における機械的強度(引張強度)が不十分になってしまい、安定した電気的接続状態を得ることが困難となってしまう。この場合には、導通不良や接触不良による異常加熱が発生してしまう恐れがある。又、導電部材の厚さが3を超えた場合には、ヒータ装置全体の厚さが厚くなってしまうとともに、接続部分の可撓性が低下してしまう。
【0012】
上記のような接続方法により、複数個、例えば、4個の面状ヒータを接続したとすると、図6に示すような回路構成になる。即ち、4個の面状ヒータの夫々の電極3,4が全て直列に接続されることになって一対の電気母線13,14を構成する。これら一対の電気母線13,14を介して、4個の面状ヒータの抵抗体6が並列接続されることになる。よって、どこの箇所においてもその発熱量は一定になるものである。
【0013】
以上のようにして構成されたヒータ装置は、電極の所定の位置に溶接、端子等によってリード線が接続された後、例えば、縦添え、横巻などの方法によって加熱対象物に装着され実使用に供されることになる。尚、ヒータ装置の片面又は両面には、使用条件を考慮して適宜にPETフィルム等の絶縁部材を重ねても良い。又、加熱対象物への装着作業を容易にするために、ベースフィルム又は絶縁部材の一面に接着層を設けることも考えられる。
【0014】
本発明のヒータ装置は、従来のように任意個数の面状ヒータを接続端子で接続した構成でなく、溶接によって接続した構成である。そのため、接続部分が厚くなることはなく、ヒータ装置全体が平坦な状態になっている。又、接続部分においても可撓性に優れていることから、接続部分を曲面に対応して変形させることができる。そのため、ヒータ装置の全面を加熱対象物の表面に隙間無く密着した状態で装着することができる。
【0015】
尚、任意個数の面状ヒータを接続する際、ハンダ付による接続も考えられるが、この場合には、接続部分における機械的強度(引張強度)が不十分になってしまい、安定した電気的接続状態を得ることが困難となってしまうとともに、ヒータ装置全体の厚さが厚くなり、更に、接続部分の可撓性が低下してしまう。
【0016】
【実施例】
以下、本発明の実施例を、図1乃至図5を参照しながら説明する。
【0017】
実施例1
まず、図1及び図2に示すように、厚さ75μmのPETフィルムからなるベースフィルム5があり、このベースフィルム5上には、厚さ30μmのステンレス箔をエッチング加工することにより得られた一対の電極3,4と、抵抗体6が設けられ、面状ヒータ2が構成される。抵抗体6の抵抗値は、(100V−12.5W)となるようにその抵抗値が800Ωに設定されている。
【0018】
次に、この面状ヒータ2の長手方向に、上記と同様にして作製した面状ヒータ2’を並べ、面状ヒータ2の電極3,4の端部に位置するベースフィルムを取り除いた後、この取り除いた部分の電極3,4を面状ヒータ2’の電極3’,4’の端部に重ねる。そして、電極3,4と電極3’,4’が重なった部分に図示しない溶接機の電極を配置して溶接を施した。このようにして、接続部分の厚さが135μmであるヒータ装置1を製造した。ここで、ヒータ装置1において、電極3,3’と電極4,4’が夫々電気母線として機能し、抵抗体6と抵抗体6’が並列接続されるように構成されている。尚、ヒータ装置1の両面には、厚さ50μmのPETフィルムからなる絶縁部材を配置した。
【0019】
実施例2
まず、図3及び図4に示すように、厚さ75μmのPETフィルムからなるベースフィルム5があり、このベースフィルム5上には、厚さ30μmのステンレス箔をエッチング加工することにより得られた一対の電極3,4と、抵抗体6が設けられ、面状ヒータ2が構成される。抵抗体6の抵抗値は、(100V−12.5W)となるようにその抵抗値が800Ωに設定されている。
【0020】
次に、この面状ヒータ2の長手方向に、上記と同様にして作製した面状ヒータ2’を並べ、面状ヒータ2の電極3,4の端部及び別の面状ヒータ2’の電極3’,4’の端部に、ステンレスからなり縦10mm×横8mm×厚さ50μmの導電部材7を重ねる。そして、電極3,4と導電部材7が重なった部分及び電極3’,4’と導電部材7が重なった部分に図示しない溶接機の電極を配置して溶接を施した。このようにして、接続部分の厚さが155μmであるヒータ装置1を製造した。ここで、ヒータ装置1において、電極3,3’と電極4,4’が夫々電気母線として機能し、抵抗体6と抵抗体6’が並列接続されるように構成されている。尚、ヒータ装置1の両面には、厚さ50μmのPETフィルムからなる絶縁部材を配置した。
【0021】
ここで、このようにして得られたヒータ装置1を、図5に示すような外径30φの円筒状パイプ(加熱対象物)11の表面に接着剤を用いて装着してみたところ、何れのヒータ装置も、その全面が円筒状パイプ(加熱対象物)11の表面に隙間無く密着した状態で装着されたことを確認できた。
【0022】
尚、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。上記の実施例においては、2個の面状ヒータを接続してヒータ装置とした例を示したが、同様の接続方法により、2個以上の複数の面状ヒータを接続し、加熱対象物の長さに合った所定の長さのヒータ装置を構成しても良い。
【0023】
【発明の効果】
本発明のヒータ装置は、従来のように任意個数の面状ヒータを接続端子で接続した構成でなく、溶接によって接続した構成である。そのため、接続部分が厚くなることはなく、ヒータ装置全体が平坦な状態になっている。又、接続部分においても可撓性に優れていることから、接続部分を曲面に対応して変形させることができる。そのため、ヒータ装置の全面を加熱対象物の表面に隙間無く密着した状態で装着することができる。従って、例えば、配管やダクト等の加熱対象物の外周面に取り付けられ、凍結を防止するヒータ装置などに好適に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1を示す図で、ヒータ装置の構造を示す上面図である。
【図2】本発明の実施例1を示す図で、ヒータ装置の接続状態を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例2を示す図で、ヒータ装置の構造を示す上面図である。
【図4】本発明の実施例2を示す図で、ヒータ装置の接続状態を示す断面図である。
【図5】本発明の実施例を示す図で、ヒータ装置を加熱対象物の表面に装着した状態を示す斜視図である。
【図6】本発明の実施例を示す図で、ヒータ装置の回路構成を示す図である。
【図7】従来例を示す図で、ヒータ装置の構造を示す上面図である。
【符号の説明】
1 ヒータ装置
2,2’ 面状ヒータ
3,3’ 電極
4,4’ 電極
5,5’ ベースフィルム
6,6’ 抵抗体
7 導電部材
11 円筒状パイプ{加熱対象物}
13 電気母線
14 電気母線[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a heater device in which a plurality of planar heaters formed of a film heater are continuously provided in a longitudinal direction, and in particular, can be mounted in close contact with an outer peripheral surface of an object to be heated such as a pipe or a duct without any gap. And a heater device having excellent heating efficiency.
[0002]
[Prior art]
For example, in various plants and the like, a heater is attached to an outer peripheral portion of a pipe to prevent freezing and the like. Examples of the heater include a so-called cord-shaped heater called a “belt heater” and a “variable length heater”. When a heater having such a configuration is used, the length is arbitrarily determined at the site in accordance with the length of a heating object, for example, a pipe of a plant, and cut, and necessary construction work is performed. However, as a disadvantage when using the cord-shaped heater as described above, since the heater comes into contact with the heating target with an extremely small contact surface, there is a problem that the heating efficiency is low or the heater is heated. When fixing to an object, it is necessary to separately prepare a fixing tape or the like, and there is a problem that the fixing operation is complicated.
[0003]
A heater device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-73975 has been proposed to improve such a disadvantage. FIG. 7 is a diagram showing the structure of the heater device. First, there is a
[0004]
According to the above-mentioned publication, this heater device comes into contact with the object to be heated with a relatively large contact area as compared with the conventional cord-shaped heater as described above. Also, even when mounting on a heating object, there is no need to use a separate fixing tape or the like as in the conventional cord-shaped heater as described above, and the base film cover is removed and the adhesive surface is heated. It is said that it can be mounted simply by bonding it to the surface of the object.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the heater device disclosed in the above publication has the following problems. That is, since the configuration is such that the planar heater is connected via the connection terminal, the connection portion becomes thick, and the flatness of the heater device is partially impaired. Further, since the connection terminal has poor flexibility, the connection portion cannot be deformed corresponding to the curved surface of the object to be heated. Therefore, the connection portion and the vicinity thereof are separated from the surface of the object to be heated, and it is difficult to bring the entire surface of the heater device into close contact with the surface of the object to be heated without any gap.
[0006]
The present invention has been made on the basis of the above points, and an object thereof is, for example, an excellent heating device that can be mounted in close contact with an outer peripheral surface of an object to be heated such as a pipe or a duct without any gap. An object of the present invention is to provide an efficient heater device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a heater device according to
The heater device according to
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The base film used in the present invention is a film made of a conventionally known polymer material such as a synthetic resin, and for example, a PET film (polyester film), a polyimide film, a polyphenylene sulfide film and the like are preferably used.
[0009]
A sheet heater is formed by providing a resistor functioning as a heating element and a pair of electrodes functioning as an electric bus on the surface of the base film. For the resistor and the electrode, for example, metals such as aluminum, nickel chrome, and stainless steel are preferably used. These are patterned, for example, by processes such as etching and punching, and are obtained as a foil.
[0010]
An arbitrary number of the planar heaters thus obtained are prepared, and the arbitrary number of the planar heaters are connected by welding the ends of a pair of electrodes to obtain a heater device of the present invention. Here, as a method of connecting an arbitrary number of planar heaters, for example, after removing a base film located at an end of an electrode of the planar heater, an electrode of the removed portion is replaced with an electrode of another planar heater. It is conceivable that lap welding is applied to the end of the wire. Further, as another method, for example, a foil-shaped conductive member is overlapped on the end of the electrode of the planar heater and the end of the electrode of another planar heater, and welding is performed on a portion where the conductive member and each electrode overlap. It is conceivable to apply. As a welding method, conventionally known methods such as spot welding and parallel gap welding can be adopted.
[0011]
As the conductive member, for example, a metal such as aluminum or stainless steel in a foil or plate shape is preferably used. It is particularly preferable to use the same material as the above-mentioned electrode because welding becomes easy. The thickness of the conductive member is preferably from 0.3 to 3 when the thickness of the electrode is 1. If the thickness of the conductive member is less than 0.3, the mechanical strength (tensile strength) at the connection portion becomes insufficient, and it becomes difficult to obtain a stable electrical connection state. In this case, abnormal heating due to poor conduction or poor contact may occur. Further, when the thickness of the conductive member exceeds 3, the thickness of the entire heater device increases, and the flexibility of the connection portion decreases.
[0012]
Assuming that a plurality of, for example, four, planar heaters are connected by the above-described connection method, a circuit configuration as shown in FIG. 6 is obtained. That is, the
[0013]
In the heater device configured as described above, after a lead wire is connected to a predetermined position of the electrode by welding, a terminal, or the like, the heater device is attached to the object to be heated by, for example, a vertical attachment, a horizontal winding, or the like, and is actually used. Will be offered to In addition, an insulating member such as a PET film may be appropriately stacked on one or both sides of the heater device in consideration of use conditions. It is also conceivable to provide an adhesive layer on one surface of the base film or the insulating member in order to facilitate the mounting work on the object to be heated.
[0014]
The heater device of the present invention has a configuration in which an arbitrary number of planar heaters are connected by connection terminals instead of a conventional configuration in which an arbitrary number of planar heaters are connected. Therefore, the connection portion does not become thick, and the entire heater device is in a flat state. Further, since the connection portion is also excellent in flexibility, the connection portion can be deformed corresponding to a curved surface. Therefore, the heater device can be mounted in a state where the entire surface of the heater device is in close contact with the surface of the object to be heated without any gap.
[0015]
When connecting an arbitrary number of planar heaters, connection by soldering is also conceivable, but in this case, the mechanical strength (tensile strength) at the connection portion becomes insufficient, and stable electrical connection is performed. This makes it difficult to obtain a state, increases the thickness of the entire heater device, and further reduces the flexibility of the connection portion.
[0016]
【Example】
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0017]
Example 1
First, as shown in FIGS. 1 and 2, there is a
[0018]
Next, in the longitudinal direction of the
[0019]
Example 2
First, as shown in FIGS. 3 and 4, there is a
[0020]
Next, in the longitudinal direction of the
[0021]
Here, the
[0022]
The present invention is not limited to the above embodiment. In the above embodiment, an example in which two planar heaters are connected to form a heater device has been described. However, by the same connection method, two or more planar heaters are connected to each other, and the heating target is heated. A heater device having a predetermined length according to the length may be configured.
[0023]
【The invention's effect】
The heater device of the present invention has a configuration in which an arbitrary number of planar heaters are connected by connection terminals instead of a conventional configuration in which an arbitrary number of planar heaters are connected. Therefore, the connection portion does not become thick, and the entire heater device is in a flat state. Further, since the connection portion is also excellent in flexibility, the connection portion can be deformed corresponding to a curved surface. Therefore, the heater device can be mounted in a state where the entire surface of the heater device is in close contact with the surface of the object to be heated without any gap. Therefore, for example, it can be suitably used for a heater device attached to the outer peripheral surface of an object to be heated such as a pipe or a duct to prevent freezing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a first embodiment of the present invention, and is a top view illustrating a structure of a heater device.
FIG. 2 is a
FIG. 3 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention, and is a top view illustrating a structure of a heater device.
FIG. 4 is a view showing a second embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view showing a connection state of a heater device.
FIG. 5 is a view showing the embodiment of the present invention, and is a perspective view showing a state where the heater device is mounted on the surface of the object to be heated.
FIG. 6 is a diagram illustrating an embodiment of the present invention, and is a diagram illustrating a circuit configuration of a heater device.
FIG. 7 is a view showing a conventional example, and is a top view showing a structure of a heater device.
[Explanation of symbols]
13
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