JP2012209208A - ヒータ線付きシート及びその製造方法、並びにヒータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡便な方法によりヒータ線付きシートを製造して、低コスト化を図る。
【解決手段】ミシンを用い、電気絶縁性及び耐熱性を有する長繊維を編組してなる被覆体で発熱素線を包囲したヒータ線を、所定のパターンに沿って連続的に供給しながら耐熱性縫糸によりシート状基材に縫い付けて、ヒータ線付きシートを製造する。
【選択図】図１

Description

本発明は、可撓性のシート状基材にヒータ線を縫着したヒータ線付きシート、及びその製造方法に関する。また、本発明は、前記ヒータ線付きシートを備えるヒータ装置に関する。

従来、配管や各種装置を加熱するために、ヒータ線とシート状断熱部材とを一体化したヒータ線付きシートが多用されている。このヒータ線付きシートは、シート状断熱部材の表面にヒータ線を所定のパターンで縫い付けて製造されるが、生産性を高めるためにミシンを用いてヒータ線を縫い付けることが行われている（特許文献１〜４参照）。

特開２００２−１６４１５６号公報 特開２０００−１０６２６８号公報 特開平５−２２６０６６号公報 特開平１−１６９８９２号公報

ヒータ線付きシートを縫い付ける際、これまでは、ヒータ線を断熱部材の表面に所定のパターンに一致させて配置し、仮止めしてパターンを維持した状態で、ミシンで縫い付けている。しかし、仮止めは手作業で行われ、製造コストに反映される。また、ヒータ線をパターンに沿って追随させ、同時に指で押さえ付けながらミシンで縫い付けることも行われているが、この方法も手作業であり、製造コストに反映される。

このように、従来のミシンによる縫い付け方法では、人手に頼る部分が大きく、製造コストを抑える上で障害になっている。そこで本発明は、より簡便な方法によりヒータ線付きシートを製造して、低コスト化を図ることを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は下記を提供する。
（１）耐熱性を有する柔軟性のシート状基材に、ヒータ線を縫着してなるヒータ線付きシートの製造方法であって、
ミシンを用い、電気絶縁性及び耐熱性を有する長繊維を編組してなる被覆体で発熱素線を包囲したヒータ線を、所定のパターンに沿って連続的に供給しながら耐熱性縫糸によりシート状基材に縫い付けることを特徴とするヒータ線付きシートの製造方法。
（２）刺繍用ミシンを用いることを特徴とする上記（１）記載のヒータ線付きシートの製造方法。
（３）被覆体が２重構造であるヒータ線を用いることを特徴とする上記（１）または（２）記載のヒータ線付きシートの製造方法。
（４）上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の方法により得られ、
耐熱性を有する柔軟性のシート状基材の表面に、電気絶縁性及び耐熱性を有する長繊維を編組してなる被覆体で発熱素線を包囲したヒータ線を、所定のパターンに沿って耐熱性縫糸により縫着したことを特徴とするヒータ線付きシート。
（５）被覆体が２重構造であることを特徴とする上記（４）記載のヒータ線付きシート。
（６）上記（４）または（５）に記載のヒータ線付きシートと、ヒータ線付きシートの少なくともヒータ線が縫着された側の面を覆う柔軟性を有する耐熱性のカバー部材とを備えることを特徴とするヒータ装置。
（７）配管加熱用であり、クリーンルーム内で使用されることを特徴とする上記（６）に記載のヒータ装置。

本発明によれば、ヒータ線をパターンに一致させて仮止めしたり、パターンに追従して指で押さえながら縫い付ける方法のような手作業が不要になり、製造コストを低減することができる。また、ヒータ線の被覆体が長繊維を組編したものであるため、ヒータ線をシート状基材に供給する際の送り出しが円滑に行われるようになり、ヒータ線の曲率半径が小さいパターンや、複雑なパターンにも良好に追従させることができる。

マントルヒータの外観を示す斜視図である。 図１に示すマントルヒータの加熱部分の一部を示す拡大斜視図である。 図１に示すマントルヒータを配管に装着した状態を示す側面図である。 ヒータ線を示す拡大斜視図である。 ヒータ線の他の例を示す拡大斜視図である。 ヒータ線の縫い付け方法の一例（本縫い）を示す模式図である。

以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。

図１は本発明のヒータ線付きシートを応用したヒータ装置の一例としてのマントルヒータの外観を示す斜視図であり、図２は加熱部分の一部を示す拡大斜視図であり、図３はマントルヒータを配管に装着した状態を示す側面図である。図示されるように、マントルヒータＡは、断熱性で柔軟性を有するシート状基材１の表面に、ヒータ線４を所定のパターンに縫い付け、更にヒータ線４が縫い付けられた面上に断熱材２を積層し、全体を袋状のカバー部材３で包囲し、更にカバー部材３の一部から引き出したリード線６に電源接続用端子またはコネクタ７を取り付けて構成されている。また、マントルヒータＡは、配管に巻き付けて使用され、巻き付けた状態を保持するために、カバー部材３には、留め具８を有する複数本の耐熱クロス製のベルト９が縫着され、所要部位に、同様な材料で作ったベルトガイド１０が縫着されており、ベルト９を留め具８で係止する構成になっている。そして、図３に示すように、マントルヒータＡを配管Ｂに巻き付け、ベルト９を留め具８により固定する。尚、留め具８に代えて、ベルト９の端部の表裏面に面ファスナーを付設してもよい。

シート状基材１は、耐熱性及び柔軟性を有する限り制限はないが、例えばシリコンスポンジ製のシート、無機繊維ブランケット、耐熱性ゴムシート、ガラス繊維や、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維といった耐熱性繊維を織り込んだ無機繊維製クロス等を使用できる。

断熱材２は、ガラスファイバーやセラミックファイバー、シリカファイバー等を集成し、ニードル加工を施した無機繊維マットを使用できる。また、コロイダルシリカやアルミナゾル、ケイ酸ソーダ等の無機質バインダーや、でんぷんなどの有機質バインダーでマット状に成形してもよい。あるいは、アラミドやポリアミド、ポリイミド等の耐熱性の有機樹脂製多孔質成形体とすることもできる。こうした断熱材の厚さは、５〜１００ｍｍが適当であり、５〜５０ｍｍが好適であり、８〜３０ｍｍがさらに好適である。

カバー部材３は内部からの発塵を抑える部材であり、例えばガラス繊維や、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維といった無機繊維からなる無機繊維製クロス（織布）、こういった無機繊維製クロスに前記フッ素系樹脂をコーティング処理したフッ素樹脂コーティング無機繊維製クロスを使用できる。従って、マントルヒータＡは、クリーンルームでの使用に好適となる。

また、カバー部材３として、ＰＴＦＥ（ポリテトラフォルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）、ＦＥＰ（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体）、ＥＣＴＦＥ（クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフロライド）等のフッ素系樹脂からなるフッ素樹脂製シート、あるいは前記のフッ素系樹脂の繊維を編んだフッ素樹脂繊維製クロス（織布）を使用することもできる。

さらに、上記フッ素系樹脂以外にポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケルトン、ポリフタルアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリメチルペンテン等の耐熱性ではあるが、フッ素系樹脂よりは低融点の樹脂も使用できる。

ヒータ線４は、ニクロム線やカンタル線等の発熱素線を、電気絶縁性及び耐熱性を有する長繊維、例えば繊維太さが１０〜３００ｔｅｘ、より好ましくは５０〜２００ｔｅｘの、例えばガラス繊維や、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維といった長繊維を編組してなる被覆体で被覆したものである。ここで、長繊維とは、ヤーン、ロービング、ストランド、フィラメントなどを含む糸状のものをいう。長繊維を用いることにより、絶縁性が高まるとともに摺動性も高まり、後述するように、シート状基材１に縫い付ける際にミシンから所定のパターンに押し出しやすくなる。また、被覆体は、発熱素線の外周面に長繊維を編み込む方が、筒状の被覆体を発熱素線に被嵌するよりも発熱素線と被覆体との密着性が増して好ましい。すなわち、こうした編組してなる被覆体によれば、発熱素線を締め付けるように編み込むことができるので発熱素線と被覆体との密着性を高めることができる。

また、被覆体は２重構造にすることが好ましく、例えば図４に示すように、耐熱性が高く保護効果により優れるアルミナ系長繊維からなる内層４２と、アルミナ系繊維よりは保護効果が劣るものの安価であるシリカ系長繊維からなる外層４３との２層構造とすることができる。また、内層４２、外層４３ともにシリカ系長繊維により構成することもできる。これにより、ヒータ線４の保護とともに、パターン追従性が高まる。尚、図中の符合４１は、上記した発熱素線である。

また、図５に示すように、無機繊維製のフェルトを内層４２ａに用いてもよい。このフェルト状の内層４２ａを製造するには、バインダー溶液に無機短繊維を分散させたスラリーに発熱素線４１を浸して通過させ、乾燥することにより、発熱素線４１の表面に無機短繊維が集成したフェルトを固着させることができる。内層４２ａは、短繊維が複雑に絡み合っているために、一旦形成された後は加熱によりバインダーが消失しても固着した状態を維持し続けることができる。そのため、バインダーは耐熱性を必要とせず、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキサイド、酸化ケイ素、グリコール酸ナトリウム等の一般的なバインダーを使用することができる。また、無機短繊維としては、例えばシリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維といった無機短繊維等を使用することができる。このようなフェルト状の内層４２ａは、強固であるとともに、高い柔軟性を備えており、高温に加熱されても剥離することが無く、微粉の発生も少ない。

被覆体の厚さには制限はないが、２層構造の場合は、内層４２、４２ａを１００μｍ以上にすることが好ましく、３００〜１０００μｍがより好ましい。尚、フェルト状の内層４２ａの厚さは、スラリー溶液におけるセラミック短繊維の濃度により制御することができる。また、外層４３の厚さは１００μｍ以上にすることが好ましく、３００〜１０００μｍがより好ましい。長繊維を編組したものを１層で用いる場合は、１００μｍ以上にすることが好ましく、３００〜２０００μｍがより好ましい。

尚、ヒータ線４を縫い付ける縫糸は、耐熱性を有する繊維を撚り合わせたものであり、例えばガラスヤーンやシリカヤーンを用いることができる。

本発明では、上記のマントルヒータＡを製造する際、ミシンを用い、シート状基材１の表面にヒータ線４を供給しながら、縫糸で縫い付ける。このような縫い付けを実施するには、刺繍用ミシンを用いることができる。刺繍用ミシンは、刺繍模様の線を構成する刺繍糸に、縫糸上を巻き付けるようにして布に縫い付けることができ、刺繍糸の代わりにヒータ線４を用いることで、シート状基材１にヒータ線４を縫い付けることができる。

縫い方に制限はないが、本縫いや単環縫いを行うことができる。本縫いは、図６に示すように、シート状基材１の上から、穴のあいたミシン針５０の穴５１に通された上糸５５が、針５０ごとシート状基材１を貫通し、その際シート状基材１の裏側の下糸５６と交差させ、縫い目を作る縫い方であり、解けにくく強度に優れるなどの利点を有する。

ヒータ線４は所定のパターンに従いシート状基材１の表面に縫い付けられるが、パターンのデータは図示されないコンピュータに格納されており、ミシンの昇降筒の動きをコンピュータでパターンに合わせて制御することにより、自動化が可能である。しかも、ヒータ線４は、シート状基材１に供給されるのとほぼ同時に上糸や下糸により縫い付けられるため、従来のように、ヒータ線４を仮縫いして固定したり、縫製時にヒータ線４を指で押える必要もない。

Ａ マントルヒータ
１ シート状基材
２ 断熱材
３ カバー部材
４ ヒータ線
８ 留め具
９ ベルト
４１ 発熱素線
４２、４２ａ 内層
４３ 外層

Claims (7)

1. 耐熱性を有する柔軟性のシート状基材に、ヒータ線を縫着してなるヒータ線付きシートの製造方法であって、
   ミシンを用い、電気絶縁性及び耐熱性を有する長繊維を編組してなる被覆体で発熱素線を包囲したヒータ線を、所定のパターンに沿って連続的に供給しながら耐熱性縫糸によりシート状基材に縫い付けることを特徴とするヒータ線付きシートの製造方法。
2. 刺繍用ミシンを用いることを特徴とする請求項１記載のヒータ線付きシートの製造方法。
3. 被覆体が２重構造であるヒータ線を用いることを特徴とする請求項１または２記載のヒータ線付きシートの製造方法。
4. 請求項１〜３の何れか１項に記載の方法により得られ、
   耐熱性を有する柔軟性のシート状基材の表面に、電気絶縁性及び耐熱性を有する長繊維を編組してなる被覆体で発熱素線を包囲したヒータ線を、所定のパターンに沿って耐熱性縫糸により縫着したことを特徴とするヒータ線付きシート。
5. 被覆体が２重構造であることを特徴とする請求項４記載のヒータ線付きシート。
6. 請求項４または５に記載のヒータ線付きシートと、ヒータ線付きシートの少なくともヒータ線が縫着された側の面を覆う柔軟性を有する耐熱性のカバー部材とを備えることを特徴とするヒータ装置。
7. 配管加熱用であり、クリーンルーム内で使用されることを特徴とする請求項６に記載のヒータ装置。

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