JP2009037885A - テープヒーター及びテープヒーター構造 - Google Patents

Abstract

【課題】テープヒーター毎の電源ケーブルの引き回しを不要とし、設置作業の労力低減、設置コストの低減及び設置場所の安全性の向上を図ることができる。
【解決手段】
帯状基材２と、帯状基材２上に設けられる発熱線５と、帯状基材２の長手方向に沿って設けられ、発熱線５に電流を供給する一対の電力線４・４と、電力線４・４の両端部に設けられるコネクタ５ａ〜５ｄとを備えるテープヒーター１であり、複数のテープヒーター１は、各発熱線５が並列接続となるように接続される。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管の加熱に使用されるヒーターに係り、特に帯状基材に発熱線が設けられ、配管に巻き付けて設置される帯状のテープヒーター及びテープヒーター構造に関する。

配管の加熱に使用されるヒーターとして、帯状基材に発熱線が設けられ、配管に巻き付けて設置される帯状のテープヒーターが知られている。例えば特許文献１には、耐熱性と可撓性を有するフッ素樹脂等の帯状基材上に、ミシンで縫い付ける等によって発熱線を設け、帯状基材の発熱線側である加熱側面又は加熱側面と非加熱側面の双方に均熱材を設け、基材の非加熱側面に断熱層を設け、帯状基材と加熱材と断熱層をフッ素樹脂等の被覆層で被覆すると共に、被覆層から引き出される発熱線の電力線の先端を電源供給元と接続可能なプラグ形状とするテープヒーターが記載されており、前記テープヒーターは、配管に螺旋状に巻き付けて設置される。

特開２００４−３０３５８０号公報

ところで、特許文献１のテープヒーターを長尺の配管に設置する場合、複数のテープヒーターを配管に螺旋状に巻き付けて設置することになるが、前記テープヒーターは各々について電源供給元と接続する必要があるため、前記複数のテープヒーターのそれぞれに対応して電源ケーブルを引き回すことが必要となる。しかしながら、前記各テープヒーターに対応する電源ケーブルの引き回しは、労力を要する煩雑な作業であると共に、床面等に引き回される電源ケーブル数の増大により、設置場所の安全性の低下や、設置コストの高額化という不具合が生ずる。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、テープヒーター毎の電源ケーブルの引き回しを不要とし、設置作業の労力低減、設置コストの低減及び設置場所の安全性の向上を図ることができるテープヒーター及びテープヒーター構造を提供することを目的とする。

本発明のテープヒーターは、絶縁性、耐熱性及び可撓性を有する帯状基材と、前記帯状基材上に設けられる発熱線と、前記帯状基材の長手方向に沿って設けられ、前記発熱線に電流を供給する一対の電力線と、前記一対の電力線の両端部に設けられるコネクタとを備えることを特徴とする。

また、本発明のテープヒーターは、設定温度の検出に応じて前記発熱線と前記電力線との間の通電を遮断するサーモスイッチを前記帯状基材の非加熱面側に設け、前記帯状基材の加熱面側には前記発熱線及び前記発熱線を帯状基材に縫い付けるミシン糸だけを設けることを特徴とする。

また、本発明のテープヒーターは、絶縁性、耐熱性及び可撓性を有する被覆材を帯状基材に直接被覆することを特徴とする。

また、本発明のテープヒーター構造は、絶縁性、耐熱性及び可撓性を有する帯状基材と、前記帯状基材上に設けられる発熱線と、前記帯状基材の長手方向に沿って設けられ、前記発熱線に電流を供給する一対の電力線と、前記一対の電力線の両端部に設けられるコネクタとを備える第１テープヒーターと第２テープヒーターとを有し、前記第２テープヒーターの一端部のコネクタと前記第１テープヒーターの他端部のコネクタとを接続して、前記第１テープヒーターの発熱線と前記第２テープヒーターの発熱線とを並列に接続し、前記第１テープヒーターが、一端部のコネクタから供給される電源を前記電力線を介して前記他端部のコネクタに導き、前記他端部のコネクタから前記第２テープヒーターの前記一端部のコネクタに導出することを特徴とする。

また、本発明のテープヒーター構造は、前記第１テープヒーターの発熱線の抵抗値と前記第２テープヒーターの発熱線の抵抗値を略同一とすることを特徴とする。

また、本発明のテープヒーター構造は、前記第１テープヒーターと前記第２テープヒーターの何れか一方にのみ温度制御用の温度センサを設けることを特徴とする。

尚、本明細書開示の発明には、各発明や各実施形態の構成の他に、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものも含まれる。

本発明のテープヒーター或いはテープヒーター構造は、テープヒーター相互をコネクタを介して導通接続することが可能であり、一のテープヒーターに供給される電力を他のテープヒーターに供給することが可能である。従って、テープヒーター毎の電源ケーブルの引き回しを不要とし、設置作業の労力低減、設置コストの低減及び設置場所の安全性の向上を図ることができる。更に、コネクタ相互の接続で複数のテープヒーターを接続できるので、係る点からも省労力で設置することができる。

また、設定温度の検出に応じて前記発熱線と前記電力線との間の通電を遮断するサーモスイッチを前記帯状基材の非加熱面側に設け、前記帯状基材の加熱面側には前記発熱線及び前記発熱線を帯状基材に縫い付けるミシン糸だけを設けることにより、異常加熱を防止して、安全性を高めることができると共に、テープヒーターと配管の密着性を高めて効率的な加温を行うことができる。

また、絶縁性、耐熱性及び可撓性を有する被覆材を前記帯状基材に直接被覆することにより、テープヒーターの厚さを極めて薄くすることが可能となり、テープヒーターの嵩張りを激減することができ、不使用時の保管も容易となる。更に、例えば配管の長手方向に沿わせて配管の周囲を円筒状に被覆する等、配管に対する設置形態の自由度を高めることができる。更に、配管に螺旋状に設置することを必要とせず、テープヒーターの長手方向を配管の長手方向に揃えてテープヒーターを設置し、配管長に合わせてテープヒーターを設置することが可能であり、少数のテープヒーターでより長い配管領域を加温することができる。更に、配管に対する密着性を高めることができ、効率的に配管を加温することができる。

また、複数のテープヒーターを並列に接続することにより、配管に設置される複数のテープヒーターの温度制御が極めて容易となる。また、複数のテープヒーターの発熱線の抵抗値を略同一とすることにより、配管に設置される複数のテープヒーターの温度を略同一とし、テープヒーターを設置した領域全体に亘って配管を温度ムラがなく略均一温度で加温することができる。また、複数のテープヒーターに対して１つのテープヒーターに温度センサを設けることにより、温度センサの設置個数を低減し、コスト低減を図ることができる。

本発明の実施形態のテープヒーター及びテープヒーター構造について説明する。

本実施形態のテープヒーター１は、図１〜図４に示すように、帯状基材２と、帯状基材２の加熱面側（平面側）に設けられる発熱線３と、帯状基材２の幅方向の両端部に設けられ、発熱線３に電流を供給する一対の電力線４・４と、一対の電力線４・４の一方の端部に設けられるコネクタ５ａ・５ｂと、前記一対の電力線４・４の他方の端部に設けられるコネクタ５ｃ・５ｄとを備える。

帯状基材２は、略長方形であり、幅方向の両端部には底面側に折り返される折り返し部２１・２１がそれぞれ設けられている。帯状基材２は、例えばＰＴＦＥ、ＰＥＴ、ＦＥＰ、ＰＣＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、ＰＶｄＦなどのフッ素系樹脂、より好ましくはＰＴＦＥとすると好適であるが、絶縁性、耐熱性及び可撓性を有する適宜の素材で形成することが可能である。また、帯状基材２の厚さは、例えば０．２５ｍｍ〜２ｍｍ程度とすることが強度や屈曲性等の点から好ましい。

発熱線３は、図４（ａ）の帯状基材２の加熱面側に蛇行して帯状基材２の両端近傍まで亘って配設され、図４に示すように、ミシン糸６で帯状基材２に縫い付けられている。発熱線３は、例えば素材はステンレス鋼繊維とすると好適であるが、通電して発熱線として機能し、且つ屈曲性或いは柔軟性を有する適宜の素材で形成することが可能である。また、ミシン糸６は、例えばフッ素繊維とすると好適であるが、耐熱性を有する適宜の素材とすることが可能であり、好ましくは帯状基材２と同一の素材とするとよい。前記ミシン糸６による縫い付けは工業用ミシンを使用して行うことが可能であり、所定縫いピッチでミシン糸６で縫い付けることにより、発熱線５の発熱中の伸びや動きを抑制できる。ミシン糸６による縫いピッチは、例えば２ｍｍ〜５ｍｍ程度とすることが柔軟性等の点から好ましい。後述の如く、帯状基材２の加熱面側には発熱線５とミシン糸６だけが配設され、圧着スリーブ４１、４２等が背面側に設けられるため、帯状基材２の加熱面側の平坦化を図り、加温する配管への密着性を高められる。

電力線４は、図２及び図３に示すように、帯状基材２の底面側に於いて、帯状基材２の長手方向に沿って端部にそれぞれ配設され、帯状基材２の折り返された折り返し部２１で大部分を被覆される。折り返された折り返し部２１はその先端領域を接着等により帯状基材２に固着され、電力線４を動かないように保持すると共に、電力線４を絶縁保護している。電力線４には、例えば屈曲性のよい平編み線或いは可撓撚線等とすることが好ましいが、絶縁チューブによる被覆がある或いはない適宜のものを用いることが可能である。電力線４の一方の端部には雄型のコネクタ５ａ、５ｂがそれぞれ設けられ、電力線４の他方の端部には圧着スリーブ４１を介して雌型のコネクタ５ｃ、５ｄがそれぞれ設けられている。

発熱線３の一方の端部は、図１〜図３及び図５の上側に位置する一方の電力線４の圧着スリーブ４１に帯状基材２を貫通して導かれ、発熱線３の一方の端部と一方の電力線４とが圧着スリーブ４１で通電可能に接続されている。発熱線３の他方の端部は圧着スリーブ４２に帯状基材２を貫通して導かれており、同様に圧着スリーブ４２に導かれるサーモスイッチ４３の一方の端部と圧着スリーブ４２で通電可能に接続されている。サーモスイッチ４３の他方の端部は、図１〜図３及び図５の下側に位置する他方の電力線４の圧着スリーブ４１に導かれ、サーモスイッチ４３と他方の電力線４とが圧着スリーブ４１で通電可能に接続されている。換言すれば、発熱線３の他方の端部と他方の電力線４とが圧着スリーブ４２、サーモスイッチ４３、圧着スリーブ４１を介して通電可能に接続されている。尚、圧着スリーブ４１、４２は、帯状基材２の底面側（非加熱面側）に設けられている。

サーモスイッチ４３は、帯状基材２の非加熱面側に配置され、例えば１３０〜１７０℃、好ましくは１５０℃の設定温度になるとＯＦＦ状態となって前記他方の電力線４と発熱線３の通電を遮断するようになっており、発熱線３の異常加熱を防止し安全性を確保可能になっている。サーモスイッチ４３は、帯状基材２の被加熱面側である底面側に設けられるが、帯状基材２が十分に薄いため、異常加熱時の温度の探知に支障を生ずることがない。

発熱線３及び電力線４が設けられた帯状基材２は、袋状の被覆材７で全体に亘って被覆され、被覆材７は帯状基材２に工業用ミシンで縫い込まれる。被覆材７による被覆は、帯状基材２の被加熱面側に断熱材を設ける等、他の部材を設けた上で行うことも可能であるが、本例では前記断熱材等を介さずに、前記帯状基材２が被覆材７で直接被覆されている。被覆材７は、例えばＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂とすると好適であるが、絶縁性、耐熱性及び可撓性を有する適宜の素材で形成することが可能であり、又、その厚さは０．２５〜２ｍｍ程度とすることが強度的に好ましい。また、前記縫いピッチは２〜７ｍｍ程度とすることが好ましく、又、そのミシン糸の素材はフッ素系繊維など適宜である。電力線４と接続されるコネクタ５ａ、５ｂのリード線及びコネクタ５ｃ、５ｄのリード線は、被覆材５の背面側に形成された貫通孔から外側に導出される。

複数のテープヒーター１を接続してテープヒーター構造を構成する場合には、図１（ｂ）に示すように、第１のテープヒーター１の雌型のコネクタ５ｃ、５ｄに、第２のテープヒーター１の雄型のコネクタ５ａ、５ｂをそれぞれ挿入し、第１のテープヒーター１のリード線４と第２のテープヒーター１のリード線４を通電可能に接続する。同様に、その他のテープヒーター１もコネクタ５ａ、５ｂとコネクタ５ｃ、５ｄを相互に連結して接続し、例えば図６のように、５個のテープヒーター１を継ぎ足して接続する。前記接続により、各テープヒーター１の発熱線５は並列に接続される。更に、前記接続される各テープヒーター１に於いて、各々の発熱線５の抵抗値は同一に設定されており、リード線４への電力供給時には各発熱線５は略同一温度で発熱するようになっている。

次いで、電力供給及びその制御を行う電力コントローラ８を設け、電力コントローラ８のコネクタ８１ａ、８１ｂを一方の端部に位置するテープヒーター１のコネクタ５ａ、５ｂに挿入して連結する。更に、電力コントローラ８には接続線を介して熱電対等の温度センサ８２が設けられている。

前記テープヒーター構造を加温する配管に設置する際には、テープヒーター１の長手方向を配管の延びる方向に揃え、加熱面を内側にして円筒状に配管に巻き付け、配管全体を挟み込むクリップで、テープヒーター１が巻き付けられた状態の配管を挟み込むことにより、テープヒーター１を配管に取り付ける。前記クリップは、配管或いはテープヒーター構造の長手方向の所要間隔毎に設置する。また、前記一方の端部のテープヒーター１など、任意の一つのテープヒーター１を配管に設置する際には、テープヒーター１の被覆材７の加熱面と配管との間に温度センサ８２を挟み込み、その状態でテープヒーター１を配管に巻き付け、前記クリップで取り付ける。

そして、電力コントローラ８から所定電圧の電力を接続されたリード線４に供給すると、並列接続された各テープヒーター１の発熱線５に同一電圧が印加され、同一抵抗値の各発熱線５は略同一温度で発熱し、配管５を加温する。また、電力コントローラ８は、温度センサ８２で検出される検出温度を取り込み、前記検出温度に基づき手動で電力を調整し、加熱温度を調整することが可能である。尚、電力コントローラ８の記憶部に、温度調整制御プログラムと、検出温度と電力値の対応関係を示すデータテーブル等を記憶し、電力コントローラ８の制御部が、前記温度調整制御プログラムに従い、温度センサ８２から取り込む検出温度に応じて、前記データテーブルを参照し、供給電力の電力値を調整する構成とし、自動化してもよい。

上記実施形態のテープヒーター１及びテープヒーター構造は、テープヒーター１相互をコネクタ５ａ〜５ｄを介して導通接続し、一方の端部のテープヒーター１に供給される電力を接続された他のテープヒーター１に供給することが可能であり、テープヒーター毎の電源ケーブルの引き回しを不要とし、設置作業の労力低減、設置コストの低減及び設置場所の安全性の向上を図ることができる。また、テープヒーター１は被覆材７を帯状基材２に直接被覆する極めて薄いものであり、嵩張らず保管や設置作業が容易である。更に、配管の長手方向に沿わせて配管の周囲に円筒状に巻き付けることが可能であり、少数のテープヒーターでより長い配管領域を加温することができる。

また、複数のテープヒーター１を並列に接続することにより、テープヒーター構造の温度制御が極めて容易となる。更に、発熱線５の抵抗値を略同一とし、テープヒーター１を設置した領域全体に亘って配管を略均一温度で加温することができる。また、複数のテープヒーター１に対して１つのテープヒーター１に温度センサ８２を設けることにより、温度センサ８２の設置個数を低減し、コスト低減を図ることができる。

本発明は、例えば半導体製造工程に於けるガスの供給用又は排出用の配管を加熱するヒーターとして利用することができる。

（ａ）は実施形態のテープヒーターの底面図、（ｂ）は同図（ａ）のテープヒーターを同一構成の他のテープヒーターと接続した状態を示す底面図。 図１のテープヒーターの帯状基材を示す底面図。 図２の帯状基材の端部を示す部分底面図。 （ａ）は帯状基材に発熱線が縫い付けられた状態を示す平面図、（ｂ）は同図（ａ）の底面図。 実施形態のテープヒーターの回路構成図。 実施形態のテープヒーターの複数を接続した状態に於ける回路構成図。

符号の説明

１…テープヒーター ２…帯状基材 ２１…折り返し部 ３…発熱線 ４…電力線 ４１、４２…圧着スリーブ ４３…サーモスイッチ ５ａ〜５ｄ…コネクタ ６…ミシン糸 ７…被覆材 ８…電力コントローラ ８１ａ、８１ｂ…コネクタ ８２…温度センサ

Claims (6)

1. 絶縁性、耐熱性及び可撓性を有する帯状基材と、
   前記帯状基材上に設けられる発熱線と、
   前記帯状基材の長手方向に沿って設けられ、前記発熱線に電流を供給する一対の電力線と、
   前記一対の電力線の両端部に設けられるコネクタとを備えることを特徴とするテープヒーター。
2. 設定温度の検出に応じて前記発熱線と前記電力線との間の通電を遮断するサーモスイッチを前記帯状基材の非加熱面側に設け、
   前記帯状基材の加熱面側には前記発熱線及び前記発熱線を帯状基材に縫い付けるミシン糸だけを設けることを特徴とする請求項１記載のテープヒーター。
3. 絶縁性、耐熱性及び可撓性を有する被覆材を前記帯状基材に直接被覆することを特徴とする請求項１又は２記載のテープヒーター。
4. 絶縁性、耐熱性及び可撓性を有する帯状基材と、
   前記帯状基材上に設けられる発熱線と、
   前記帯状基材の長手方向に沿って設けられ、前記発熱線に電流を供給する一対の電力線と、
   前記一対の電力線の両端部に設けられるコネクタとを備える第１テープヒーターと第２テープヒーターとを有し、
   前記第２テープヒーターの一端部のコネクタと前記第１テープヒーターの他端部のコネクタとを接続して、前記第１テープヒーターの発熱線と前記第２テープヒーターの発熱線とを並列に接続し、
   前記第１テープヒーターが、一端部のコネクタから供給される電源を前記電力線を介して前記他端部のコネクタに導き、前記他端部のコネクタから前記第２テープヒーターの前記一端部のコネクタに導出することを特徴とするテープヒーター構造。
5. 前記第１テープヒーターの発熱線の抵抗値と前記第２テープヒーターの発熱線の抵抗値を略同一とすることを特徴とする請求項３記載のテープヒーター構造。
6. 前記第１テープヒーターと前記第２テープヒーターの何れか一方にのみ温度制御用の温度センサを設けることを特徴とする請求項４記載のテープヒーター構造。

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