JP2015232991A - 配管用テープ発熱体 - Google Patents

Abstract

【課題】配管を加熱するテープ状の電熱ヒータであって、容易に、見栄え良く取り付け施工を行うことができ、放熱を低減することができる。
【解決手段】本発明に係る電熱ヒータは、配管及び付属する流量コントローラー、オンオフバルブ、管継手、分岐配管などを一つの電源で加熱するために使用するテープ状の電熱ヒータであって、配管以外にも同じ一本の配管用ヒータで使用出来る様に幅の異なる部位を設けている。
【選択図】図１

Description

本発明は、配管及び付属する流量コントローラー、オンオフバルブ、管継手、分岐配管などの加熱・保温するために使用するテープ状の電熱ヒータに関し、特に、現場での取り付け施工を簡略化することができる電熱ヒータに関する。

電熱ヒータは、高温を必要とする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り、マントルヒータ、リボンヒータ又はジャケットヒータ等と呼ばれている。そして、最近では非常に多くの分野で使用されるようになり、半導体製造装置等においては非常に高度な要求がされるようになった。

特許文献１には、この問題を解決した電熱ヒータが記載されている。ヒータ線は、ニクロム線の表面にセラミック繊維からなるフェルト状の第１の被覆層を形成し、その表面にセラミック繊維の編物等からなる第２の被覆層を形成したものである。このヒータ線は、絶縁性に優れていると共に柔軟性に富んでいるために、小さな曲げ半径で折り曲げることが可能である。

この電熱ヒータは、シート状の基材の表面にヒータ線を所定の形状で配列して固定糸で固定し、これを断熱材と共にカバー部材に納めて構成している。ヒータ線は、絶縁性と柔軟性に富んでいるために緻密な配列をすることが可能であり、このため加熱の均一性に優れたヒータとすることができる。さらに、対象物の形状に合わせた形状とすることにより、加熱の均一性を一層高めることが要求された。

特許文献２には、配管、継手、弁等の加熱や保温を目的として、対象物の外観形状に対応する形状に加工した電熱ヒータが記載されている。例えば、電熱ヒータは配管用であり、基材にヒータ線を取り付けて断熱材と共にカバー部材に納めた構成は、全体が配管の形状に対応するように加工されているので加熱の均一性が一層高められている。

第二に、電熱ヒータから発生するパーティクルを低減することが強く要求されるようになった。電熱ヒータを構成している基材、固定糸、断熱材等は、電気絶縁性及び耐熱性を必要とするために、セラミック繊維等の織物やフェルトが用いられ、パーティクルの発生が非常に多い材料である。このため、これらを収納するカバー部材については、内部パーティクルの外部への発生が少ない材料とすることが要求された。

特許文献３には、この問題を解決した電熱ヒータが記載され、カバー部材の材料としてフッ素樹脂繊維又は芳香族ナイロン繊維を使用することが記載されている。また、フッ素樹脂フィルムを使用することが記載されている。これらの材料は、耐熱性、電気絶縁性、柔軟性、安全性を備えると共に、物理的な耐久性を備えて破損し難いために、低発塵性の材料として使用することができる。

特許文献４には、金属製の配管部材等に適用して着脱を繰り返しても破損しない十分な強度を有し、パーティクルが発生することもない電熱ヒータが記載されている。そして、カバー部材の材質として、加熱面にはＰＢＯ繊維を、側面及び背面には芳香族ナイロン繊維を使用することが記載されている。

特許文献５に記載の保温用ファイバーグラステープは、巻き付け可能で且つ器材がファイバーグラステープから構成され、さらに上記ファイバーグラステープ本体の少なくとも上下面に薄い熱可塑性樹脂シートが熱融着されているため、種々の形状の配管に適用できるが、巻き付ける際に重なりが生じて、被加熱部に温度差が生じ易い。

特許文献６は、発熱体が耐熱性を有した帯状基材上に規定された加熱面に支持されて全体が耐熱シートからなる被包層で被包されたテープヒータである。本ヒータも配管に巻き付けて使用する。単に配管だけであれば良いが、バルブ等が付属している配管では、作業性が悪い。

特許文献７は、配管以外にも巻き付け作業性が悪い部位では、テープヒータに切り込みが出来る様になっている部位に切り込みを入れて巻き付けることが出来るテープヒータである。しかし狭い場所で作業する時に切り込みを入れる際にヒータ部位を切断する危険性ある。

このように、電熱ヒータは高度に精密な形態で製作されることとなった。しかしながら、半導体製造装置等における配管は、通常、狭い空間に複雑に入り込んだ配管であり、正確な配管図面が存在しない場合が多い。このために、設計者が現場に赴いて複雑な配管をスケッチして、詳細な採寸を行わなければならない。特に、配管の途中にある継手、バルブ等の位置を正確に採寸すると共に、ステー等の障害物についても入念に採寸する必要がある。この結果、電熱ヒータの設計段階で多大な費用が発生することになる。

製造工程においても、標準化することができず、一品ごとに異なる図面に従って製造することとなるために、多大な労力を必要とすることになる。また、電熱ヒータを立体的な一体形状とするために、断熱材及びカバー部材等の寸法取り、裁断、縫合等の作業が、非常に複雑な作業となり、多大な労力を費やすことになる。さらに、製品の確認や検査等における労力も多大となる。この結果、製造段階でも多大な費用が発生することになる。

すなわち、現在の状況下では、電熱ヒータを標準化することは困難であり、客先からの依頼を受けた後に、設計及び製作を行なわざるを得ないという問題がある。そして、設計段階及び製造段階における多大な労力は、多大なコストの発生となるのみならず、製品の納期に多大な期間を必要とするという問題がある。

また、配管に対してテープ状の電熱ヒータを使用する場合、実際に必要な長さを正確に把握することが非常に困難である。そして、１本の配管に対して、複数の電熱ヒータを使用することが多くなる。この場合、電熱ヒータと同じ数だけ電源が必要となる。したがって、配管の周囲に複雑な配線が付き纏うことになり、結線を間違える等のトラブルが起こり易くなる。また、作業環境が悪化して安全性が損なわれることになる。さらに、使用する電源が１００Ｖであったり、２００Ｖであったりするので、取り付け時に混乱を起こすことも少なくない。

特開２００３−３４７０１７号公報 特開２００２−２９５７８３号公報 特開２００４−１８５９１０号公報 特開２００５−１６６３５２号公報 特開２００２−２２８０８７号公報 特開２００４−３０３５８０号公報 特開２００９−１９９９６７号公報

本発明は、配管及び付属する流量コントローラー、オンオフバルブ、管継手、分岐配管などを同時に一本の電熱ヒータで加熱・保温するために使用するテープ状の電熱ヒータであって、取り付け作業を容易に行うことができ電熱ヒータを提供することを目的としている。

上記のような課題を解決するために、本発明に係る電熱ヒータは、配管及び付属する流量コントローラー、オンオフバルブ、管継手、分岐配管などを一つの電源で加熱するために使用するテープ状の電熱ヒータであって、配管以外にも同じ一本の配管用ヒータで使用出来る様に幅の異なる部位を設けている。

また、請求項１に記載の電熱ヒータにおいて、電熱ヒータに使用するヒータ線が、表面にセラミック繊維からなるフェルト状の被覆層を備えているニクロム線と被覆なしのＳＵＳファイバーの何れでも使用できる。
また、本発明の電熱ヒータは、前記加熱帯の加熱密度が、１平方センチメートル当たり０．３ワット程度である。

本発明は、配管及び付属する流量コントローラー、オンオフバルブ、管継手、分岐配管などを同時に一本の電熱ヒータで加熱・保温するために使用するテープ状の電熱ヒータであって、取り付け作業を容易に行うことができ、電熱ヒータを提供することを目的としている。更に、施工後の外観を滑らかに仕上げることができ、見栄えが良くなる電熱ヒータである。そして、全体に柔軟性の高い状態として配管に馴染ませることができるので、配管に加熱帯を沿わせる形態で取り付け、更に連続した異形部で流量コントローラー、オンオフバルブ、菅継手などを巻くことが出来るので、安価に簡便に加熱・保温が出来る。

加熱部の実施例を示す概略斜視図である 図１のＡ−Ａ断面を示す概略断面図である 実施例を示す概略平面図 実施例を示す概略平面図 ヒータの組み込み図

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、本発明の電熱ヒータ１０は、配管及び付属する流量コントローラー、オンオフバルブ、管継手、分岐配管などを加熱・保温するために使用するテープ状の電熱ヒータであって、幅方向にもヒータ線３０を含む加熱帯６０であって、配管以外にも同じ一本の配管用ヒータで使用出来る様に幅の異なる部位８０を設けている。ここでは、一つの配管用加熱帯６０と幅方向に引き延ばした加熱帯８０で構成される例を示している。

加熱帯６０及び８０は、基材２０の面上に配列されたヒータ線３０を、カバー部材５０で被覆して形成されている。幅方向に引き延ばした加熱帯８０は、加熱帯６０と同じ材質で形成されている。

ヒータ線３０は、ニクロム線等をそのまま使用することもできるが、安全性の高い電熱ヒータ１０とするために、線材の表面に絶縁材の被覆層を形成した被覆ヒータ線を用いることが好ましい。特に、特許文献１に記載されているように、柔軟性が高く相互に近接して使用することができるヒータ線３０が好ましい。すなわち、セラミック繊維からなるフェルト状の被覆層を備えているものが好ましい。さらに、セラミック繊維からなるフェルト状の被覆層の上にセラミック繊維の編物等からなる第２の被覆層を形成したものが好ましい。また、ＳＵＳファイバーを使用しても良い。

カバー部材５０には、電気絶縁性及び耐熱性に優れると共に、低発塵性に優れた素材を用いることが好ましい。係る材料としては、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＴ、ＦＥＰ、ＰＣＴＦＥ、ＥＴＦＥ、ＥＣＴＦＥ、ＰＶｄＦなどのフッ素樹脂、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミド、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トン等の耐熱有機質素材またはガラス、セラミック、シリカ等の無機質素材から構成される繊維織物または不織布が挙げられ、対象とする保温または加熱温度に応じて適宜選択して使用される。また、前記材料は混合されて使用されても良い。なお、可撓性があれば上記の各素材の連続体であるシートも使用可能である。

上記の基材の寸法は特に限定されないが、通常、厚さは、０．１〜３ｍｍ程度とされ、幅は１０〜５０ｍｍ程度とされ、長さは５００〜１０００ｍｍ程度とされるが、必要により厚くまたは薄く、また、より広くまたはより狭く、或いはより長くまたは短くてもよい。必要によりこれらの基材を２枚以上重ねて使用することも出来る。

上記の電気ヒータ線を上記の帯状基材に支持する方法は、特に制限されないが、ガラスヤーン、シリカヤーン、アルミナヤーン、さらにはそれらをフッ素樹脂で被覆したもの等の細い耐熱性繊維または糸あるいは針金などにより電気ヒータ線とそれを固定する基材部分を巻き縫いする方法、編み目状シートで電気ヒータ線部を押さえるようにして基材状に固定する方法、電気ヒータ線自体をミシンで縫いつける方法などが挙げられる。

加熱帯６０及び異形部位８０は、カバー部材５０の内部に適宜断熱材を含めることもできる。但し、電熱ヒータ１０全体の柔軟性が保持され、配管に馴染ませることができる範囲とすることが好ましい。断熱材には、一般的に使用されているガラスフェルト等のフェルト状断熱材を用いることができる。また、発塵性の低いポリアミド繊維を素材とするフェルト状断熱材を用いることもできる。

本発明の電熱ヒータ１０は、図５に示すように配管に加熱帯６０を下方から配管及び付属す部品に沿わせる、上側に折り曲げて巻くように取り付けて、更に付属する流量コントローラー、オンオフバルブ、管継手などは異形部８０を同様に下方から部品に沿わす様に巻き付ける形態として、施工することができる。加熱帯６０及び８０の幅は、配管の外周に対して５０％以上となることが好ましく、７０〜１００％となることがより好ましい。また、被加熱物７０の幅は、配管９０の外周に対して２０％以上となることが好ましい。

本発明の電熱ヒータ１０は、配管等に取り付けた後に、結束バンド等で固定することができる。更に、流量コントローラー、オンオフバルブ、菅継手、分岐配管等がある場合でも、加熱部６０又は異形部８０で巻くことができる。このため、従来の方法と比較して、簡単に、見栄え良く施工することができるので、従来のテープヒータの様に、巻部が重ならないので被加熱部の配管等の温度ムラを低減できる。

更に、一つの電源で配管及び付属する流量コントローラー、オンオフバルブ、管継手、分岐配管などを加熱・保温することが出来るので安価で便利である。
また、一本の連続したヒータ線の配置は、配管以外の流量コントローラー、オンオフバルブ、管継手、分岐配管等の熱容量に応じて発熱量を変更することが出来る。

加熱帯６０又は８０は、任意の加熱密度とすることができる。例えば、単純な保温を目的とする場合には、１平方センチメートル当たり０．３ワット程度の加熱密度で充分な場合が多く、１平方センチメートル当たり０．１ワット以上の加熱密度であることが好ましい。この場合も、発熱量の小さいヒータ線を長く、緻密に配列して、均一な加熱密度とすることが好ましい。

１０ 電熱ヒータ
２０ 基材
２１ 固定糸
３０ ヒータ線
５０ ヒータカバー
５１ 縫い糸
６０ 加熱帯
７０ 流量コントローラー
８０ 異形部
９０ 配管

Claims (4)

1. シート状の基材、該基材の表面又はその近傍に配列されたヒータ線、及びこれらを収納するヒータカバーを備える加熱部と、断熱材及びこれを収納する断熱材カバーを備える保温部とを有する電熱ヒータにおいて、前記加熱部が、配管に付属する制御備品も同時に加熱・保温できる様に、一本の電熱ヒータに幅の異なる部位を設けていることを特徴とする電熱ヒータ。
2. 請求項１の電熱ヒータにおいて、幅の異なる部位にもヒータ線が引き回されていることを特徴とする電熱ヒータ。
3. 請求項２の電熱ヒータにおいてヒータ線が配管部と同じ一本のヒータ線で引き回していることを特徴とする電熱ヒータ。
4. 請求項１の電熱ヒータにおいて、ヒータカバーの素材が、フッ素樹脂、芳香族ナイロン又はポリフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（ＰＢＯ繊維）であることを特徴とする請求項１に記載の電熱ヒータ。

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