JP2005071930A - 発熱体ユニット及び電熱ヒーター - Google Patents

Abstract

【課題】 製作が容易であり均一加熱性に優れた発熱体ユニット及び電熱ヒーターを提供する。
【解決手段】 互いに重ね合わせた２枚の基布間にヒーター線を配列した発熱体ユニット及びその発熱体ユニットを備えた電熱ヒーターであって、２枚の基布２、２を並行する複数の接合線３で結合し、隣接する接合線３、３間にヒーター線４を通して配列する。２枚の基布２、２の結合作業は、ミシンを用いて縫合することにより行うことができるので、高度な熟練を必要とすることなく、単純な作業で製作することが可能となる。また、ヒーター線４を配列するには、結合された２枚の基布２、２の間に接合線３に沿ってヒーター線４を差し込むだけの簡単な作業で足りるので、ヒーター線４を傷めることなく簡単に行うことができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、２枚の基布を用いてヒーター線を配置した発熱体ユニット、及びこの発熱体ユニットを用いた電熱ヒーターに関するものである。

電熱ヒーターは、高温の機器や配管を加熱又は保温するために使用されるものであって、マントルヒーター、リボンヒーター又はジャケットヒーターと呼ばれている。

電熱ヒーターの一例を図３に示す。この電熱ヒーター１１は、シート状の基布１２の上側にヒーター線１３を所定の形状で配列し、このヒーター線１３を固定糸１４により基布１２上に固定し、これを断熱材１５と共にカバー部材１６に納めて構成したものである。

この場合、基布１２、固定糸１４、断熱材１５及びカバー部材１６は、それぞれ電気絶縁性と耐熱性を備えた材質であることが好ましい。また、ヒーター線１３を固定糸１４により基布１２上に固定する際には、隣り合うヒーター線１３同士が接触しないように配慮する必要があり、ヒーター線１３の線間のピッチや撓み量等を考慮して、固定箇所の数を決める必要がある。

ところで、電熱ヒーターは、使用の際に加熱の均一性が問題となることが多いので、発熱量の大きな線を粗く配列するよりも、発熱量の小さな線を緻密に配列する方が好ましく、最近ではヒーター線間のピッチを５ｍｍ以下とすることも要求されている。

しかしながら、発熱量の小さな線を緻密に配列すると、固定糸１４による固定箇所の数が著しく増加することになる。その理由は、発熱量が小さい線を用いるためにヒーター線１３の長さが増加するとともに、線間のピッチが小さくなるために、接触を防ぐためには固定箇所のピッチを小さくする必要があるからである。

ヒーター線１３を固定糸１４により基布１２に固定する作業は、熟練を要する作業であり、誤ってヒーター線にミシンの針を接触させると、断線の原因となる。従って、発熱量の小さな線を緻密に配列する場合には、このように困難な作業量が著しく増加することになり、生産コストや品質管理の上で大きな問題となっている。
特開平１０−６４６６７号公報

本発明は、上記のような従来の問題を解決したものであって、製作が容易であり均一加熱性に優れた発熱体ユニット及び電熱ヒーターを提供することを目的とするものである。

上記のような課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発熱体ユニットは、互いに重ね合わせた少なくとも２枚の基布間にヒーター線を配列した発熱体ユニットであって、少なくとも２枚の基布が並行する複数の接合線で結合され、該接合線間にヒーター線を通して配列した手段を採用している。

また、本発明の請求項２に係る電熱ヒーターは、請求項１に記載の発熱体ユニット、断熱材、及びこれらを収納するカバー部材からなる手段を採用している。

さらに、本発明の請求項３に係る電熱ヒーターは、請求項２に記載の電熱ヒーターにおいて、断熱材の少なくとも一部に、塗料型断熱材が塗布されている手段を採用している。

さらに、本発明の請求項４に係る電熱ヒーターは、請求項２又は３に記載の電熱ヒーターにおいて、カバー部材の少なくとも一部に、塗料型断熱材が塗布されている手段を採用している。

さらに、本発明の請求項５に係る電熱ヒーターは、請求項２から４の何れかに記載の電熱ヒーターにおいて、カバー部材の少なくとも一部が、フッ素樹脂繊維、芳香族ナイロン繊維、又はＰＢＯ繊維の織物である手段を採用している。

本発明の発熱体ユニット及び電熱ヒーターは、前記のように構成したことにより、以下のような効果を奏することになる。
すなわち、少なくとも２枚の基布の結合は並行する複数の接合線を設けるだけで足りるので、例えば通常の縫製作業と同様にミシンを用いて縫合することにより行うことができ、高度な熟練を必要とすることなく、単純な作業で製作することが可能となる。
また、ヒーター線を配列するには、結合された２枚の基布の間に接合線に沿ってヒーター線を差し込むだけの簡単な作業となるので、ヒーター線を傷めることなく簡単に行うことができる。
従って、熟練者をほとんど必要とせずに生産性を向上させることが可能となり、また品質管理も容易となる。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１には、本発明による発熱体ユニットの一実施の形態が示されていて、この発熱体ユニット１は、互いに重ね合わされた２枚の基布２、２と、この基布２、２の間に配列されるヒーター線４とから構成されている。

２枚の基布２、２は、縫合等によって形成された複数の接合線３によって結合されており、複数の接合線３は、互いに並行するように配置されている。２枚の基布２、２は、ガラス繊維又はシリカ繊維等のセラミック繊維を用いることにより、電気絶縁性と耐熱性を得ることができる。

接合線３の形成方法としては、耐熱性の接着剤を用いて接着する方法やレーザー加工機を用いて融着する方法が有効であるが、ミシンを用いて縫合する方法が実用的であり、柔軟性や信頼性の上からも優れている。

縫合に使用する糸は、耐熱性繊維を用いることが好ましく、特にＳｉ、Ａｌ、Ｏを含むセラミック繊維を用いることが好ましい。又は、後述するカバー部材と同様に、パーティクルを発生しにくい芳香族ナイロン繊維やＰＢＯ繊維を用いることも好ましい。

接合線３は、互いに並行するように複数設けられる。これは、ヒーター線４を隣り合う接合線３、３の間に挿入して配置することにより、簡単に配置することを意図しているためである。

接合線３は直線的に形成されることが好ましく、また、接合線３、３間のピッチも一定であることが好ましいが、用途によって不都合な場合もある。従って、図示はしないが、接合線が曲線である場合、隣り合う線間のピッチが異なる場合、或いは、一つの線間のピッチが変化する場合についても、本発明に含まれる。また、形成される全ての接合線３、３間にヒーター線４を配置する必要はなく、ヒーター線４を配置しない接合線３、３間があってもよい。

ヒーター線４には、ニクロム線やＳＵＳ線を用いることができる。また、これらの表面に絶縁性の被覆層を設けたものであってもよい。

図１に示す例では、基布２、２の一端から他端に向かって直線状の接合線３が複数形成されており、１本のヒーター線４が、両端でＵターンを繰り返しながら、順次接合線３、３の線間に差し込まれて配列されている。従って、配列されたヒーター線４は、その大部分が接合線３、３の間に挟まれた状態で配列されることになり、配列された位置がずれる心配や、ヒーター線４同士が互いに接触する心配もないことになる。

ヒーター線４の両端部は、基布２、２の外部に取り出す必要があるので、両端部の近傍のみは固定糸などで別途固定する必要があるが、その固定箇所の数は僅かで良い。

本発明の発熱体ユニット１は、そのまま電熱ヒーターとして使用することもできる。すなわち、被加熱体に上記の発熱体ユニット１を取り付け、その上に適当な断熱材を取り付けて使用することもできる。しかし、取り付けと取り外しを繰り返し行うような場合には、断熱材と共にカバー部材に収納し、通常の電熱ヒーターとして用いることが好ましい。

上記のように構成したこの実施の形態による発熱体ユニット１にあっては、２枚の基布２、２を並行する複数の接合線３で結合した後に、この接合線３、３間にヒーター線４を差し込んで配列しているので、製作における作業に高度な熟練を必要とせず、単純な作業のみで行うことができる。また、断線の原因となるような作業も必要としない。従って、生産コストを低減し、品質管理も容易となる。

図２には、本発明による電熱ヒーターの一実施の形態が示されている。この電熱ヒーター５は、上述した発熱体ユニット１、断熱材６、及びこれらを収納するカバー部材７から構成されている。

断熱材６には、ガラス繊維等の無機繊維フェルト、又はナイロン等の有機繊維を用いた不織布又はフェルト等を用いることができる。しかし、最近では、電熱ヒーターの厚みを薄くすることが強く要求され、一層優れた断熱材を使用することが要求されている。

このような要求に応えるために、例えば、アルミニウムのような金属箔を熱反射材として使用することも有効であり、また塗料型断熱材を使用することも、特に有効である。

すなわち、耐熱性の基材に塗料型断熱材を塗布したものを断熱材６の一部又は全部として用いることができる。また、カバー部材７の一部に塗料型断熱材を塗布することにより、断熱材６の厚みを薄くすることもできる。

塗料型断熱材としては、熱伝導率が低いと共に熱反射率が高いものが好ましい。すなわち、熱伝導率については、０．０５Ｗ／ｍＫ以下が好ましく、０．０２Ｗ／ｍＫ以下がより好ましい。また、熱反射率については、波長１〜５μｍの赤外光に対する反射率が８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましい。

塗料型断熱材の主成分としては、セラミック粒子を主体とするものが好ましく、中でも中空球状のセラミック粒子を含むものがより好ましい。セラミックの種類としては、珪素、亜鉛、チタン、ランタン等の化合物、又はこれらの複合物が好ましいが、中でも酸化珪素が好ましく、アモルファスの酸化珪素が特に好ましい。具体例としては、米国ＥＮＶＩＲＯＴＲＯＬ社のセラミックカバーＣＣ１００等を挙げることができる。これらのセラミックは、必要に応じてアクリルやラテックス等のバインダー溶液と共にスラリー状として塗布することができる。溶媒としては、通常は、有機溶媒又は水を用いることができる。

カバー部材７の材質としては、従来から、耐熱性のガラス繊維織物等が用いられているが、最近ではパーティクルを発生しない材質が強く要求されるようになった。このような要求に応えるために、カバー部材７の材質として、フッ素樹脂繊維、芳香族ナイロン繊維、又はＰＢＯ繊維を使用することが好ましい。

フッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が好ましく、テフロン又はフルオン等の商品名で市販されているものを使用することができる。また、ゴアテックス等の商品名で市販されているフッ素樹脂繊維織物にフッ素樹脂フィルムを張り合わせた複合シートも同様に使用することができるので、これらも本発明に含まれる。

芳香族ナイロン（アラミド）としては、ケブラー、ノーメックス又はコーネックス等の商品名で市販されているものを使用することができる。さらに、ザイロン等の商品名で市販されているＰＢＯ（ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維も同様に使用することができる。

上記のように構成したこの実施の形態による電熱ヒーター５にあっては、図１に示す発熱体ユニット１と同様の作用効果を奏する他に、ヒーター線４の緻密な配列が容易となるので、均一加熱が要求される箇所に最適であり、また全体の厚みを薄くすることもできるので、汎用性を高めることもできる。

なお、前記の説明においては、発熱体ユニット１を２枚の基布２、２によって構成したが、図示はしないが、２枚以上の基布によって構成しても良いものであり、その場合にも同様の作用効果を奏するものである。

以下に、本発明による発熱体ユニットの実施例を示す。図１に示す発熱体ユニット１を下記の条件で製作した。ユニットの絶縁破壊電圧は１１００Ｖであり、十分な絶縁性が得られた。
基布 材質： ガラスクロス（ユニチカ社製、Ｋ３３５）、厚み０．６ｍｍ
寸法： ２００ｍｍ × ３００ｍｍ
接合方法： ガラス繊維糸を用いて縫合
接合線間： ３ｍｍ
ヒーター線 材質： ニクロム線
線径： ０．３２ｍｍ
線長： 約１９ｍ
出力： １５０Ｗ（１００Ｖ）

以下に、本発明による電熱ヒーターの実施例を示す。図２に示す電熱ヒーター５を下記の条件で製作した。
・発熱体ユニットは、実施例１で製作したものを使用した。
・断熱材は、アルミニウム箔の両面に塗料型断熱材（米国ＥＮＶＩＲＯＴＲＯＬ社製のセラミックカバーＣＣｌ００）を１ｍｍずつ塗布したものを２枚重ねて用いた。
・カバー部材には、ザイロンクロス（東洋紡製、ＤＡ１２１０Ｗ）を使用した。
加熱試験において、被加熱体の表面を１６０℃に加熱したときの、外面温度は５５℃であった。

以下に、本発明の電熱ヒーターの他の実施例を示す。図２に示す電熱ヒーター５を下記の条件で製作した。
・断熱材として、厚さ５ｍｍのシリカフェルト、及びザイロンクロスの片面に塗料型断熱材を１．５ｍｍ塗布したものを重ね合わせて使用した。
・発熱体ユニット、カバー部材、及び塗料型断熱材は実施例２と同じものを使用した。
加熱試験において、被加熱体の表面を２００℃に加熱したときの、外面温度は６０℃であった。

本発明による発熱体ユニットの一実施の形態を示した概略図である。 本発明による電熱ヒーターの一実施の形態を示した概略図である。 従来の電熱ヒーターの一例を示した概略図である。

符号の説明

１ 発熱体ユニット
２、１２ 基布
３ 接合線
４、１３ ヒーター線
５、１１ 電熱ヒーター
６、１５ 断熱材
７、１６ カバー部材
１４ 固定糸

Claims (5)

1. 互いに重ね合わせた少なくとも２枚の基布間にヒーター線を配列した発熱体ユニットであって、少なくとも２枚の基布が並行する複数の接合線で結合され、該接合線間にヒーター線を通して配列したことを特徴とする発熱体ユニット。
2. 請求項１に記載の発熱体ユニット、断熱材、及びこれらを収納するカバー部材からなることを特徴とする電熱ヒーター。
3. 断熱材の少なくとも一部に、塗料型断熱材が塗布されている請求項２に記載の電熱ヒーター。
4. カバー部材の少なくとも一部に、塗料型断熱材が塗布されている請求項２又は３に記載の電熱ヒーター。
5. カバー部材の少なくとも一部が、フッ素樹脂繊維、芳香族ナイロン繊維、又はＰＢＯ繊維の織物である請求項２から４の何れかに記載の電熱ヒーター。

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