JP2009002424A

JP2009002424A - 加熱・保温管の配管構造

Info

Publication number: JP2009002424A
Application number: JP2007163413A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Sawada; 和典澤田
Original assignee: Nitta Moore Co
Current assignee: Nitta Moore Co
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-01-08
Also published as: CN101329004A; US20080317450A1; EP2006593A1

Abstract

【課題】配管全長が長い場合でも、高温の液体を、温度を維持しながら又は加熱しながら移送することできる配管構造を提供する。
【解決手段】上記課題を解決するため、本発明の加熱・保温管の配管構造は、気体又は液体が移送される導管内にヒータ線が挿通された加熱・保温管の配管構造であって、複数本のヒータ線を並列に接続したことを特徴とする。また、上記加熱・保温管の配管構造において、前記加熱・保温管の端部に管継手を接続させてあり、配管全長が複数本の加熱・保温管によって構成され、管継手を介してヒータ線に送電するリード線が引き出されているものとしてもよい。
【選択図】図１

Description

この発明は、気体や液体を加熱・保温しながら移送する加熱・保温管の配管構造に関するものである。

気体や液体を加熱・保温しながら移送する加熱・保温管としては、例えば、図７に示されるように、高位置にある液体タンクＴ１に収容されている液体Ｆを、低位置にある液体タンクＴ２に送る途中で所定の温度まで昇温せしめるため、液体Ｆが移送される導管９０内にヒータ線ＨＬを挿通すると共に、前記導管９０の両端部においてヒータ線に送電するリード線ＬＬを電気的接続状態にして成るものがある（例えば、特許文献１）。

ここで、加熱・保温管が接続される機器等の距離が離れており、要求される加熱・保温管の全長が長い場合には、ヒータ線も長くする必要が生じるが、ヒータ線の全長が長くなると抵抗値が大きくなることから、電源電圧が一定であれば電流値が低くなって、発熱量も低くなるため、管内を流れる気体や液体に対する加熱・保温効率が低下するという問題があった。したがって、従来の構成の加熱・保温管では、高温の液体を、長い距離、温度を維持しながら又は加熱しながら移送することは困難であった。

このため、この種の加熱・保温管を取り扱う業界では、配管全長が長い場合でも、高温の液体を、温度を維持しながら又は加熱しながら移送することできる加熱・保温管の配管構造が開発されることを待ち望んでいる。
特開２００５−３５１３３３号公報

そこで、この発明は、配管全長が長い場合でも、高温の液体を、温度を維持しながら又は加熱しながら移送することできる配管構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明では下記（１）ないし（４）の技術的手段を講じている。

（１）すなわち、本発明の加熱・保温管の配管構造は、気体又は液体が移送される導管内にヒータ線が挿通された加熱・保温管の配管構造であって、複数本のヒータ線を並列に接続したことを特徴とする。

（２）また、上記加熱・保温管の配管構造において、前記加熱・保温管の端部に管継手を接続させてあり、配管全長が複数本の加熱・保温管によって構成され、管継手を介してヒータ線に送電するリード線が引き出されているものとしてもよい。

加熱・保温配管の全長が長いと、機器類などが混み入っていて配設スペースが狭い場所では取り回しが難しく作業性が劣るといった問題があるが、上記のように複数本の加熱・保温配管を管継手により接続するものとすることにより、配設スペースが狭い場所でも取り回しが容易になり作業性が向上する。また、一部のヒータ線が断線などにより交換する必要が生じた場合でも、その部分の配管だけを交換すれば良いためメンテナンスも容易である。

（３）さらに、上記いずれかの加熱・保温管の配管構造において、前記ヒータ線が前記導管及びこれに接続された管継手内部に挿通され、又は前記管継手及び相手方の導管内部に挿通されているものとしてもよい。

（４）さらにまた、上記いずれかの加熱・保温管の配管構造において、発熱量が異なるヒータ線が、少なくとも一本配線されたものとしてもよい。

このようなものでは、発熱量の異なる多種類のヒータ線の組み合わせにより導管内を流れる気体や液体を加熱・保温できるため、管に局所的な高熱が曝される場合でも、この部分には発熱量を抑えたヒータ線を配設することにより、従来のように熱源から遠ざけて配管する必要がない。

この発明の加熱・保温管の配管構造は、以上のような構成となっているため、配管の全長が長い場合でも、高温の液体を、温度を維持しながら又は加熱しながら移送することできる。

以下、この発明を実施形態として示した図面に従って説明する。

図１はこの発明の実施例１の加熱・保温管１の配管構造を示す全体図であり、図２は加熱・保温管１の一部断面図であり、図３は加熱・保温管１、１同士の接続構造を示す断面斜視図であり、図４はヒータ線Ｈとリード線ＬＬとの接続構造を示す拡大図である。

〔この加熱・保温管１の配管構造について〕
この実施例の加熱・保温管１は、図１に示すように、流体Ｆを一方の機器Ｍ１から他方の機器Ｍ２へと移送する途中において所定の温度まで昇温せしめるものであり、前記機器Ｍ１、Ｍ２相互間を三本の加熱・保温管１によって流路を形成し、各加熱・保温管１内部に挿通された三本のヒータ線ＨＬがリード線ＬＬを介して電源に対して並列に接続された配管構造としてある。ここで、電源の電圧をＶ、ヒータ線ＨＬの抵抗をＲとし、電圧Ｖは常に一定であるとすると、３本のヒータ線ＨＬを直列に接続した場合の発熱量はＶ^２／３Ｒとなり、３本のヒータ線ＨＬを並列に接続した場合の発熱量は３Ｖ^２／Ｒとなり、直列に接続した場合の９倍の発熱量となる。

このように複数本のヒータ線ＨＬ及び加熱・保温管１を連結することで配管全長の長い移送を可能とし、ヒータ線ＨＬを並列に接続することにより、電圧が一定の場合でも発熱量を維持しながら液体の温度を維持しつつ、あるいは液体を加熱しつつ移送することできる。

〔各部材の構成について〕
加熱・保温管１は、図１に示すように、導管１０内部にヒータ線ＨＬを挿通してなるものとしており、三本のうちの中央の加熱・保温管１では導管１０の両端に管継手２、３が接続されており、両サイドの加熱・保温管１、１では導管１０の一端にそれぞれ管継手４、４が接続されている。そして、中央の加熱・保温管１の管継手２、３と両サイドの加熱・保温管１、１の管継手４、４とをそれぞれ連結することにより、１本の長尺な加熱・保温管１を形成している。

導管１０は、気体や液体を移送するものであり、樹脂（例えばフッ素樹脂）又は金属により構成されている。

ヒータ線ＨＬは、図２に示すように、管継手２側から導管１０内に挿通されたヒータ線ＨＬが管継手３と導管１０との接続部付近（管継手３の竹の子状継手部２０内部）において折り返されて再び管継手２内に戻る構造としており、管継手２の内部においてヒータ線ＨＬに送電するリード線ＬＬと電気的に接続されている。

ヒータ線ＨＬにはニクロム線を使用しており、ある一定の使用環境条件と電源電圧において、加熱・保温能力が許容範囲内に収まるように、発熱量（ワット数やワット密度）を設定してある。発熱量は、加熱・保温管１の長さとヒータ線ＨＬの抵抗値とを調整することにより設定される。

使用例として、1ｍあたりで必要とする発熱量、例えば1ｍあたり20ワットの出力などに調整したヒータ線ＨＬを複数本の加熱・保温管１に挿通して接続することにより、設定した熱量を与え続けるので、長尺の移送を可能としている。また、発熱量の異なるヒータ線ＨＬを組み合わせることが自由にできるため、導管１０に局所的な高熱が曝される場合でも、この部分には発熱量を抑えたヒータ線ＨＬを配設することができる。例えば、図５に示すように、液体タンクＴから排気浄化装置７０まで尿素水溶液を移送する場合において、液体タンクＴ付近のＡ−Ｂ間における加熱・保温管１の表面温度が−２０℃であり、排気ガスによって熱せられる排気管７１の近くに配管され、その輻射熱によって表面温度が＋２０℃まで温められるＢ−Ｃ間の加熱・保温管１があるする。この場合、Ａ−Ｂ間の加熱・保温管１には、−２０℃の環境で液体が凍結などの変化を生じる温度以上に温めることが可能なヒータ線ＨＬを挿通させ、Ｂ−Ｃ間の加熱・保温管１には、＋２０℃まで輻射熱によって温められるので、液体が沸騰などの変化が生じる温度以下に調整したヒータ線ＨＬを挿通させるようにしてもよい。このように外部からの熱影響に応じて温度調整ができるため、製品の寿命を延ばすことができ、また液体の変質も軽減することができる。

管継手２は、樹脂（例えばポリアミド樹脂）あるいは金属により構成され、図３に示すように、導管１０の取り付け側にあたる竹の子状継手部２０と、導管１０の軸線方向と直角方向に設けられた管部２１と、電源に接続されたリード線ＬＬとヒータ線ＨＬとの接続部にあたるリード線接続部２２とを備えている。

竹の子状継手部２０の外周部には、環状の隆起部や拡大部が複数設けられているため、０リングＲやシールリングＲを装着することによって導管１０を流体密状態に確実に接続することができる。

管部２１は、図３に示すように、その外周部に環状の拡大径部（フランジ）Ｆが一体形成された雌型の環状部材として形成されており、後述する管継手４の雄型の管部４１を雌型の管部２１に挿入し、この状態で管部２１のフランジＦをリテーナー６によって拘束することにより管継手２と管継手４とを抜け止め状態で接続している。

ここで、管部２１及び管部４１の距離（Ｌ１）をできる限り短くすると共に、内部を流れる流体Ｆの必要熱容量を減らして互いのヒータ線ＨＬからの熱を得やすくし、管部２１及び管部４１における断熱性を得るため、流路を管部２１、４１の中心に設け、管部２１と管部４１、さらには管部４１の外周壁に装着されたゴムシーリング４３によって形成される管部２１と管部４１との嵌合隙間（ｇ）における空気層とによって三重の隔壁を構成して断熱性を確保している。このような構造とすることにより、管部２１、４１にヒータ線ＨＬを配線しない場合でも、流体Ｆが外気から熱を奪われることがなく、複数本の加熱・保温管１を連結することが可能となり、長距離に安定した加熱・保温性能を維持することができ、ヒータ制御装置も簡略化できるので、コストダウンが見込める。

リード線接続部２２は、電源に接続されたリード線ＬＬが引き込まれてヒータ線ＨＬとの接続される部分であり、管継手２の一部を構成する筒部６０に本体６２を嵌入した構成としている。

リード線接続部２２内におけるヒータ線ＨＬとリード線ＬＬとの接続構造は、図４に示すように、管継手２の一部を構成する内周面円筒状の筒部６０に外周水密状態に収容される円柱状の本体６１と、前記本体６１において円周軸方向に延びる貫通孔６２と、前記貫通孔６２の両側域にそれぞれ配置されたシール部材６３と、前記貫通孔６２と同軸上に形成された孔６４を有し、且つ各シール部材６３を本体６１外に取り出し可能・不能ならしめる抜け止め部材６５とから構成される。そして、上記孔６４及びシール部材６３を貫通する態様で、接液部から本体６１内に引き込まれるヒータ線ＨＬと、本体６１内から電源側に引き出されるリード線ＬＬとの接続部ｔをシール部材６３、６３相互間の貫通孔６２の空間部分に位置させてある。このようなリード線ＬＬとヒータ線ＨＬとの接続構造によれば、一つの本体６１に多数の貫通孔（例えば蓮根の孔の如き）を設けることで、一線あたりのリード線ＬＬとヒータ線ＨＬの接続構造を小スペースで形成でき、接続作業が極めて簡単であり、リード線ＬＬとヒータ線ＨＬが捩れてしまうという好ましくない状態を回避できる。

本体６１は、図４に示すように、筒部６０の内径よりも僅かに小径に形成された円柱状のものであり、その外周面にはＯリング溝６６が設けてあり、Ｏリング溝６６にＯリング６７を嵌入して、上記本体６１と筒部６０とを流体密状態としている。

貫通孔６２は、図４に示すように、中央は小径部６２ａとしてあり、両端部は前記小径部６２ａよりも大きな径の大径部６２ｂとしてある。

シール部材６３は、上記大径部６２ｂに外周密状態に嵌入されるリング状のものであり、その中央孔に対してリード線ＬＬやヒータ線ＨＬが外周密状態に挿入できるようにしてある。

管継手３は、管継手２と同様に樹脂（例えばポリアミド樹脂）あるいは金属により構成され、図１に示すように、右側の加熱・保温管１の管継手４と接続される。その基本構造はリード線接続部２２が設けられていないことを除いて、管継手２と同じである。つまり、導管１０の取り付け側にあたる竹の子状継手部２０と、導管１０の軸線方向と直角方向に設けられた管部２１とを備えている。

管継手４は、管継手２、３が接続される相手方の継手であって、管継手２と同様に樹脂（例えばポリアミド樹脂）あるいは金属により構成され、図３に示すように、導管１０の取り付け側にあたる竹の子状継手部２０と、導管１０の軸線方向と直角方向に設けられた管部４１と、電源に接続されたリード線ＬＬとヒータ線ＨＬとの接続部にあたるリード線接続部２２とを備えている。なお、管継手４における竹の子状継手部２０及びリード線接続部２２は、管継手２におけるものと基本的に同じ構造であるため、同じ符号を付してある。

管部４１は、図３に示すように、その外周部にゴムシーリング溝４２が設けてあり、ゴムシーリング溝４２にゴムシーリング４３を嵌入して、前記管継手２の雌型の管部２１と雄型の管部４１とを流体密状態としてある。また、管部４１の基部には、管部２１のフランジＦを拘束して管継手２と管継手４とを抜け止め状態で接続するリテーナー６が管部４１に対して直角方向に摺動自在に取り付け可能な台座４０が設けられている。

〔この加熱・保温管１の配管構造の優れた点について〕
（１）この加熱・保温管１の配管構造では、複数本のヒータ線ＨＬを並列に接続する構成を採っているため、電源からの電圧が一定で、配管の全長が長くなる場合でも、ヒータ線ＨＬの一本あたりの発熱量を許容範囲内に維持することができ、長尺の移送が可能となる。したがって、この発明の加熱・保温管１の接続構造は、可変長ヒータと同じ原理を発生することになるが、可変長ヒータが有する製造コストが高いといった問題や、線径が太く、機械特性に弱いといった問題がないため、より使い勝手が良い。

（２）管継手２、４の連結部分（管部２１、４１）、あるいは管継手３、４の連結部分の外周部には、別にヒータ装置を設ける必要がなく、配管部分は安定した加熱・保温性能を得られるため、配管の全長に応じて抵抗値を調製したヒータ線ＨＬの種類を減らすことができ、制御装置の調整を大幅に減らせるので、コストダウンとなる。

（３）ヒータ線ＨＬのワット数やワット密度を適宜に指定あるいは選定できるため、客先で自由な組み合わせの配管ができ、交換や入れ替えが容易にできるので、実験や評価用の試料を短期間で提供できる。

（４）配管場所に応じて環境温度の変化が大きく、熱害となる場合でも、熱害を受ける部分を低ワット密度の配管とすることで、同一のヒータ制御であっても液体の温度を必要以上に上昇させることがなく、液体の変質を抑えることができる。

〔他の実施の形態について〕
上記実施例１では、ヒータ線ＨＬに関し、図２に示すように、管継手２側から導管１０内に挿通されたヒータ線ＨＬが管継手３と導管１０との接続部付近（管継手３の竹の子状継手部２０内部）において折り返されて再び管継手２内に戻る構造としたが、これに限らず、図５に示すように、管継手３の管部２１付近まで、あるいは相手方（正面視右側）の管継手４や導管１０内まで延接されるものとしてもよい。このようなものでは、管継手３、４内部における液体の加熱・保温性能をより向上できる。

また、上記実施例１における三本の加熱・保温管１の接続を、図６に示すように、導管１０が直線状になるように管継手５を介して行うようにしてもよい。管継手５は、樹脂（例えばポリアミド樹脂）あるいは金属により構成されたＴ字型のものであり、両端に導管１０の取り付け側にあたる竹の子状継手部２０、２０と、導管１０の軸線方向と直角方向に設けられたリード線接続部２２とを備えている。なお、管継手５の竹の子状継手部２０及びリード線接続部２２は、管継手２におけるものと基本的に同じ構造であるため、同じ符号を付してある。

さらに、上記実施例１では、同じ長さの加熱・保温管１及びヒータ線ＨＬを三本組み合わせたものとしたが、これに限定されることなく、各加熱・保温管１やヒータ線ＨＬの長さが異なるものとしてもよく、ヒータ線ＨＬについては、使用目的や使用環境に応じてその全長、抵抗値、発熱量を適宜調製したものを組み合わせて使用してもよい。

さらにまた、上記実施例１では、複数の加熱・保温管１のそれぞれにヒータ線ＨＬを挿通したものとしたが、これに限定されることなく、機器Ｍ１と機器Ｍ２を一本の長い加熱・保温管１で接続し、その内部に複数のヒータ線ＨＬを挿通すると共に、各ヒータ線ＨＬを電源に対し並列に接続するものとしてもよい。この場合、加熱・保温管に所定間隔でヒータ線ＨＬに送電するリード線ＬＬを接続するための穴を設けておく。そして、当該穴部分には、気体や液体が漏洩しないように、ナイロンやフッ素樹脂などの材料で封止処理をしておく。

上記実施例１では、移送する対象を液体としているが、気体とすることもできる。

この発明の実施例１の加熱・保温管の配管構造を示す全体図。加熱・保温管の一部断面図。加熱・保温管同士の接続構造を示す断面斜視図。ヒータ線とリード線との接続構造を示す拡大図。この発明の他の実施例の加熱・保温管の配管構造を示す全体図。この発明の他の実施例の加熱・保温管の配管構造を示す全体図。従来の加熱・保温管の配管構造を示す全体図。

符号の説明

ＨＬヒータ線
ＬＬリード線
１加熱・保温管
２管継手
３管継手
４管継手
５管継手
１０導管

Claims

気体又は液体が移送される導管内にヒータ線が挿通された加熱・保温管の配管構造であって、複数本のヒータ線を並列に接続したことを特徴とする加熱・保温管の配管構造。
前記加熱・保温管の端部に管継手を接続させてあり、配管全長が複数本の加熱・保温管によって構成され、管継手を介してヒータ線に送電するリード線が引き出されていることを特徴とする請求項１記載の加熱・保温管の配管構造。
前記ヒータ線が前記導管及びこれに接続された管継手内部に挿通され、又は前記管継手及び相手方の導管内部に挿通されていることを特徴とする請求項２記載の配管構造。
発熱量が異なるヒータ線が、少なくとも一本配線されたことを特徴とする請求項１乃至３記載の配管構造。