JP2007263348A - 流体加熱用チューブ、及びこれの加熱方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 樹脂チューブを流れる流体を全長に渡り、比較的低い電圧でも高い温度に均質に昇温させ得る流体加熱用チューブ、及びこれの加熱方法を提供すること。
【解決手段】 流体を移送するための導電性の樹脂チューブ１の外周面に、加熱膨潤する複数の発泡ロープを接触配置させ、前記発泡ロープのうち一対の背向する発泡ロープ２については少なくとも樹脂チューブ１との対向面に導電層を形成してあり、前記樹脂チューブ１と発泡ロープ２との接触一体化を非導電性の外装材により実現している。
【選択図】 図１

Description

この発明は、流体を加熱する流体加熱用チューブ、及びこれの加熱方法に関するものである。

従来より、住宅用の給水、給湯等の送水ホースとして使用される発熱性チューブが知られているが、前記送水ホースは野外の使用、特に寒冷地での野外の使用においてホース内に残留した水が凍結するという問題に鑑み、ホース全長に亘って一定の温度で発熱することができるようにするため次のような提案がある（特許文献１参照）。

すなわち、図７に示すように、内層チューブ11と外層チューブ12で構成された円筒状の合成樹脂製の発熱性チューブであって、前記内層チューブ11と前記外層チューブ12の層間に互いに交差しない２本の裸銅線13a、13bと１本の発熱繊維14が埋設されており、前記裸銅線13a、13bが前記発熱繊維14に一定間隔で接触交差するようにしている。これにより、発熱繊維14が一定間隔で裸銅線13a、13bと接触していることから、発熱性チューブに埋設した裸銅線13a、13bに電流を流すことで裸銅線13a、13bと発熱繊維14で形成された並列回路が等間隔で形成され、チューブの長さに関係なくチューブ全体を一定の温度で発熱することができる、というものである。

しかし、前記チューブと熱源（板状形状や紐状形状のヒーターなど）との相互間の接触面積が小さく、また、全長に渡って均質に加熱することができないという問題があった。
特開２００４―１６２８２７号公報（第２〜３頁、図１）

そこでこの発明は、導電性の樹脂チューブを流れる流体を全長に渡り、比較的低い電圧でも高い温度に均質に昇温させ得る流体加熱用チューブ、及びこれの加熱方法を提供しようとするものである。

（請求項１記載の発明）
この発明の流体加熱用チューブは、流体を移送するための導電性の樹脂チューブの外周面に、加熱膨潤する複数の発泡ロープを接触配置させ、前記発泡ロープのうち一対の背向する発泡ロープについては少なくとも樹脂チューブとの対向面に導電層を形成してあり、前記樹脂チューブと発泡ロープとの接触一体化を非導電性の外装材により実現している。
（請求項２記載の発明）
この発明の流体加熱用チューブは、上記請求項１記載の発明に関し、一対の導電層を形成した発泡ロープは、樹脂チューブの直径線上に配列されている。
（請求項３記載の発明）
この発明の流体加熱用チューブは、上記請求項１又は２記載の発明に関し、導電層が形成された発泡ロープ相互間には、樹脂チューブの外周面に倣って非導電性発泡ロープを設けてある。
（請求項４記載の発明）
この発明の流体加熱用チューブは、上記請求項３記載の発明に関し、樹脂チューブの外周面には、導電層を形成した発泡ロープと非導電性発泡ロープが密に配列されている。
（請求項５記載の発明）
この発明の流体加熱用チューブは、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、外装材は、樹脂又はゴム製の筒状部材である。
（請求項６記載の発明）
この発明の流体加熱用チューブは、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、外装材は、テープを捲くことにより形成されるものである。
（請求項７記載の発明）
この発明の流体加熱用チューブは、上記請求項１乃至６のいずれかに記載の発明に関し、導電層が形成された発泡ロープ及び非導電性発泡ロープは、断面略円形状である。
（請求項８記載の発明）
この発明の流体加熱用チューブの加熱方法は、請求項１乃至７のいずれかに記載の流体加熱用チューブを使用して当該チューブ中の流体を昇温させる方法であって、一対の発泡ロープに形成した導電層相互間に電圧を印加して樹脂チューブを発熱させると共に前記発熱により導電層を形成した発泡ロープを膨潤させ、これにより前記樹脂チューブと導電層を形成した発泡ロープとの接触面積を増加させて両者間の接触電気抵抗を減少せしめ、効率がよい流体の温度上昇が得られるようにした。

ここで、上記した請求項１〜７記載の発明の流体加熱用チューブを利用して、請求項８記載の加熱方法を採ることにより以下の作用・効果を奏する。

一対の発泡ロープに形成した導電層相互間に電圧を印加すると、樹脂チューブが全長にわたってほぼ同時に発熱し、前記発熱により樹脂チューブを介して当該樹脂チューブ内を流れる流体が加熱されることとなる。この際、導電層が形成された発泡ロープは上記発熱により加熱膨潤して樹脂チューブとの接触面積が増大し、これにより導電層と樹脂チューブとの接触電気抵抗が減少する。したがって、電気の流れ良くなることから、比較的低い電圧でも高い温度に均質に昇温させ得る。

また、樹脂チューブの外周面に、導電層が形成された発泡ロープと非導電性発泡ロープが密に配列されている場合、上記した加熱度合いの向上と非導電性発泡ロープとの存在により保温効果も優れたものとなる。

この発明は上述のような構成であり、次の効果を有する。

この発明の流体加熱用チューブ、及びその加熱方法によると、導電性の樹脂チューブを流れる流体を全長に渡り、比較的低い電圧でも高い温度に均質に昇温させ得る。

以下、この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１はこの発明の実施例１である流体加熱用チューブＴの断面図、図２は図１の流体加熱用チューブＴを使用する状態を説明する概念図、図３は前記流体加熱用チューブＴに使用されている導電性の発泡ロープ２及び非導電性発泡ロープ３が加熱膨潤した状態を示す断面図を示している。
（この流体加熱用チューブＴの基本形態について）
この実施例１の流体加熱用チューブＴは、図１に示すように、流体を移送するための導電性の樹脂チューブ１の外周面に、加熱膨潤する一対の導電性の発泡ロープ２，２を背向する態様（１８０°間隔）で接触配置してあり、前記樹脂チューブ１と発泡ロープ２との接触一体化を非導電性の外装材４により実現している。ここで、この実施例では、図１に示すように、発泡ロープ２，２相互間には、それぞれ樹脂チューブ１の外周面に接触する二本の加熱膨潤する非導電性発泡ロープ３，３を設けてあり、樹脂チューブ１と外装材４との間の空間部分には六本の発泡ロープが内外共に接触する態様で配置されているものとしてある。

そして、この流体加熱用チューブＴにおいては、一対の発泡ロープ２，２を電圧が印加される電極として機能させ、各非導電性発泡ロープ３を通常の保温材として機能させている。

なお、上記した導電性の発泡ロープ２は、表面から内部に至る発泡ロープのほぼ全体が導電性を有するものである。

以下に、この流体加熱用チューブＴを構成する樹脂チューブ１、導電性の発泡ロープ２、非導電性発泡ロープ３、外装材４について説明する。
（導電性の樹脂チューブ１の構成について）
樹脂チューブ１は、流体の種類によって適宜選択されるべきであり、例えば、住宅の給湯・給水に使用される場合は、流体が導電性を有するものなので、短絡過電流による異常昇温、沸騰などを防止するため、内面の接液部は絶縁層（例えば、ポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポリブデン、或いはフッ素樹脂等）で形成された二層構造のものが安全である。

また、樹脂チューブ１が単層構造の場合、樹脂チューブ１内で凍結した氷を所定時間内で解凍する必要がある用途では、前記樹脂チューブ１内の水を導体として使用することで短絡回路が形成され、抵抗値が減少して電流値が増加する。これによって、全体の発熱量が増加して解凍時間の短縮が図れる利点がある。

ここで、この樹脂チューブ１には、導電により発熱する性質を有する樹脂（例えばＰＴＦＥ等のフッ素樹脂、ポリウレタン等のエラストマー）に導電物質（例えばカーボンや金属粉）を含有させてある。
（導電性の発泡ロープ２の構成について）
この発泡ロープ２は、カーボンや金属粉等を添加したゴム（シリコンゴム等）や樹脂を発泡させて成る柔軟なものであり、その形状は断面略円形状のロープ状となっている。

また、前記発泡ロープ２は、樹脂チューブ１の外面と接触する側に、銅箔等の導電性材料が表面塗布されたものも使用できる。つまり、電源線として使用される銅線と同じ導体としての機能があれば良いのである。
（非導電性発泡ロープ３の構成について）
非導電性発泡ロープ３は、導電することにより通電する性質を有する樹脂を含有させていない一般的な材料を発泡させたものであり、断面略円形状のロープ状としたものである。なお、その直径は発泡ロープ２と同一としてある。

この非導電性発泡ロープ３は、電気絶縁材としてだけでなく、保温材としての役割もある。
（外装材４の構成について）
外装材４は、電気絶縁性や耐熱性に優れたポリエチレン、ＰＶＣ、或いはポリウレタン等の樹脂やゴムにより形成された円筒状のものであり、押出成形により形成された被覆カバーである。

なお、この外装材４の外面に金属編組等を付加してアースをとることができるようにすれば、安全性を高めることができる。
（この流体加熱用チューブＴを使用する態様及びその効果について）
この流体加熱用チューブＴを使用する場合、一方の発泡ロープ２と他方の発泡ロープ２との間に電圧を印加し、これにより導電性の樹脂チューブ１を発熱させて、当該樹脂チューブ１内の流体を昇温させる。

ここで、図２に示すように、一方の発泡ロープ２と他方の発泡ロープ２との間に電圧を印加すると、両発泡ロープ２，２を介して樹脂チューブ１が全長にわたってほぼ同時に発熱する。

更に、前記発熱により当該樹脂チューブ１内を流れる流体が加熱されることとなるが、この際、発泡ロープ２は上記発熱により加熱膨潤して樹脂チューブ１との接触面積が、図３に示すように増大し、これにより樹脂チューブ１の表面と電極である導電性発泡ロープ２との接触電気抵抗が減少する。したがって、電気の流れ良くなることから、比較的低い電圧でも高い温度に均質に昇温させ得る。

そして、樹脂チューブ１の外周面に、図１に示すように発泡ロープ２と非導電性発泡ロープ３が密に配列されている場合、上記した加熱度合いの向上と非導電性発泡ロープ３との存在により保温効果も優れたものとなる。

すなわち、この流体加熱用チューブＴ及びその加熱方法によると、樹脂チューブ１を流れる流体を全長に渡って比較的低い電圧で高い温度が均質に得ることができる。
（その他）
上記実施例１では、外装材４は、樹脂やゴムにより形成された円筒状のものとしてあるが、これに限定されることなく、テーピングにより形成されたものも採用できる。

上記実施例１では、非導電性発泡ロープ３を四本使用しているが、これに限定されることなくそれ以上でもよく、また、断面円形状が符号３‘で示されるようなものでもよい。

上記実施例１では、導電性発泡ロープ２及び非導電性発泡ロープ３の断面形状を共に円形状以外のものとしてもよい。

上記導電性発泡ロープ２及び非導電性発泡ロープ３は長手方向に螺旋状に配置されていることが好ましいが、長手方向に直線的に配置されていてもよい。

上記実施例１では、導電性の発泡ロープ２は、外面から内面に至る発泡ロープのほぼ全体が導電性を有するものであるが、これに限定されることなく、図５や図６に示すように、非導電性発泡ロープ３の外面に伸縮性のある導電性テープ２０（その他導電性の樹脂、繊維、金属等）を貼り付けるようにして電極を構成してもよい。或いは、樹脂チューブ１の表面に直接貼り付けるようにしてもよい。更には導電物質を含んだ導電性塗料を用いてもよい。なお、図５は流体加熱用チューブＴに使用されている導電性の発泡ロープ２及び非導電性発泡ロープ３が加熱膨潤する前の状態を示し、図６は流体加熱用チューブＴに使用されている導電性の発泡ロープ２及び非導電性発泡ロープ３が加熱膨潤した状態を示している。

この発明の実施例１である流体加熱用チューブの断面図。 図１の流体加熱用チューブを使用する状態を説明する概念図。 前記流体加熱用チューブに使用されている発泡ロープ及び非導電性発泡ロープが加熱膨潤した状態を示す断面図。 一つ目の他の実施例の流体加熱用チューブの断面図。 二つ目の他の実施例の流体加熱用チューブの断面図。 二つ目の他の実施例の流体加熱用チューブにおいて、発泡ロープ及び非導電性発泡ロープが加熱膨潤した状態を示す断面図。 従来の発熱性チューブを示す斜視図（特許文献１の図１）

符号の説明

Ｔ 流体加熱用チューブ
１ 樹脂チューブ
２ 発泡ロープ
３ 非導電性発泡ロープ
４ 外装材

Claims (8)

1. 流体を移送するための導電性の樹脂チューブの外周面に、加熱膨潤する複数の発泡ロープを接触配置させ、前記発泡ロープのうち一対の背向する発泡ロープについては少なくとも樹脂チューブとの対向面に導電層を形成してあり、前記樹脂チューブと発泡ロープとの接触一体化を非導電性の外装材により実現していることを特徴とする流体加熱用チューブ。
2. 一対の導電層を形成した発泡ロープは、樹脂チューブの直径線上に配列されていることを特徴とする請求項１記載の流体加熱用チューブ。
3. 導電層が形成された発泡ロープ相互間には、樹脂チューブの外周面に倣って非導電性発泡ロープを設けてあることを特徴とする請求項１又は２に記載の流体加熱用チューブ。
4. 樹脂チューブの外周面には、導電層を形成した発泡ロープと非導電性発泡ロープが密に配列されていることを特徴とする請求項３記載の流体加熱用チューブ。
5. 外装材は、樹脂又はゴム製の筒状部材であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の流体加熱用チューブ。
6. 外装材は、テープを捲くことにより形成されるものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の流体加熱用チューブ。
7. 導電層が形成された発泡ロープ及び非導電性発泡ロープは、断面略円形状であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の流体加熱用チューブ。
8. 請求項１乃至７のいずれかに記載の流体加熱用チューブを使用して当該チューブ中の流体を昇温させる方法であって、一対の発泡ロープに形成した導電層相互間に電圧を印加して樹脂チューブを発熱させると共に前記発熱により導電層を形成した発泡ロープを膨潤させ、これにより前記樹脂チューブと導電層を形成した発泡ロープとの接触面積を増加させて両者間の接触電気抵抗を減少せしめ、効率がよい流体の温度上昇が得られるようにしたことを特徴とする流体加熱用チューブの加熱方法。

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