JP2023002984A - シート状ヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】配管の表面に密着させて表面全体を均一に加熱することができ、また、配管の表面に設置後、発熱層を設置したまま断熱層のみを取り外すことができるので、断熱層を再設置する際に発熱層の位置ずれが生じず、さらに断熱層の内側に空気の層が形成されやすいため断熱効果が高まるシート状ヒータの提供。【解決手段】配管の外面に密着させて用いるシート状ヒータであって、発熱層と配管とを電気的に絶縁する絶縁層と、その外側の発熱層と、その外側に配置され、発熱層の外面を覆う本体部、その端部とつながり、その端部から離れる方向へ延びる余長部、および本体部に形成された結合部を含み、余長部を結合部に結合することで、絶縁層および発熱層を内側に備えた状態で配管の外面に固定される基材層と、その外側に配置される断熱層と、を有し、これらの層がこの順に積層している、シート状ヒータ。【選択図】図１

Description

本発明はシート状ヒータに関する。

従来、配管の外面に設置して、配管内を加熱するヒータが提案されている。
例えば特許文献１には、配管保温用ヒーターを押えて配管に保持する配管ヒーターホルダーにおいて、該配管ヒーターホルダーが弾性を有し防水電気絶縁性の材料で構成されることを特徴とする配管ヒーターホルダーが記載されている（特許請求の範囲（１）参照）。また、特許文献１の第２図に示されるように、配管ヒーターホルダーの筒体の内面に固着されたヒーター固定部材に軸方向に延長するヒーターが保持され、配管に装着されると、ヒーター装着後も容易に外れることがなく、電気的事故も確実に防止されると記載されている（第３頁左上カラム第１２行目～同右上カラム第４行目参照）。そして、このような弾性を有する防水、電気絶縁性材料で構成された配管ヒーターホルダーでこのホルダーと別個に製作されたヒーター配管に取り付けるので、配管保温時の漏電、ショート等の電気事故による保温カバーの火災の発生を防止し、また配管ヒーターホルダーと別個に製作されたヒーターを配管に容易かつ確実に、しかも安全に取り付けることができると記載されている（第３頁右下カラム［発明の効果］参照）。

また、特許文献２には、発熱部層と断熱部層とを有し、加熱対象とする配管の外周部に幅方向に巻き付けて配管を加熱・保温する配管用ヒーターであって、発熱部層と断熱部層はそれぞれ分離して構成され、上記の発熱部層は耐熱性且つ可撓性を有する帯状基材の加熱面側となる表面に発熱体を配置しその全体を耐熱性被包材料により被包されて成り、また、上記の断熱部層は帯状の断熱材料を耐熱性被包材料により被包されて成り、断熱部層を発熱部層の非加熱面側になるように且つ幅方向両辺縁部をそれぞれ揃えて重ね、当該重ねた縁部をそれぞれ一体に結合されて本体部が形成され、その際、上記の配管用ヒーター発熱部層の加熱面を配管の表面に密着するように巻き付けたとき、断熱部層の幅が、断熱部層内側面が発熱部層外周面に緩く密着する程度に長く設定されていることを特徴とする配管用ヒーターが記載されている（［請求項１］参照）。そして、このような配管用ヒーターは、発熱部層と断熱部層とがそれぞれ分離して構成され、断熱部層を発熱部層の非加熱面側になるように且つ幅方向両辺縁部をそれぞれ揃えて重ね、当該重ねた縁部をそれぞれ一体に結合して本体部が形成され、その際、両層の幅は、上記の配管用ヒーター発熱部層の加熱面を幅方向に配管の表面に密着するように巻き付けたとき、断熱部層の幅が、断熱部層の内側面が発熱部層外周面に緩く密着する程度に長く設定されているため、これを配管の周りに巻き付けたとき、発熱部層と断熱部層の厚さが厚い場合であっても、加熱面がしわにならないで、配管外周面によく密着して熱伝導がよく且つ断熱層面が発熱層外周面に密着してコンパクトな装着外観となり、また、発熱部層と断熱部層がそれぞれ耐熱性樹脂シートから成る被包材料により被包されており、粉塵の発生が極めて少ないためクリーンルーム等においても使用でき、さらに、締着部を具備したものは配管への装着および脱着が容易であり、作業効率が優れており、産業上の効果は大であると記載されている（［発明の効果］参照）。

特開昭６２－６７３８９号公報 特開２００５－１８８６７７号公報

しかしながら特許文献１に記載のヒータは、軸方向に延長するヒーター、すなわち線状のヒータを用いるので配管の表面の一部しか加熱することができない。つまり、配管の表面全体を均一に加熱することはできない。

また、特許文献２に記載のヒータは、発熱部層と断熱部層とが幅方向両辺縁部を揃えて重ねられたもので、ヒータの脱着時には発熱部層と断熱部層とを合わせて取り外すことになるため、再設置の際に発熱部層の位置ずれが生じやすく、配管の表面全体を均一に加熱することが困難となる場合があった。

本発明は上記のような課題を解決することを目的とする。すなわち、本発明は、配管の表面に密着させて表面全体を均一に加熱することができ、また、配管の表面に設置後、発熱層を設置したまま断熱層のみを取り外すことができるので、断熱層を再設置する際に発熱層の位置ずれが生じず、さらに断熱層の内側に空気の層が形成されやすいため断熱効果が高まるシート状ヒータを提供することを目的とする。

本発明者は上記課題を解決するため鋭意検討し、本発明を完成させた。
本発明は以下の（１）～（６）である。
（１）配管の外面に密着させて用い、発熱層に通電することで発生した熱によって前記配管の内部を加熱するシート状ヒータであって、
前記発熱層と前記配管とを電気的に絶縁する絶縁層と、
前記絶縁層の外側に配置される前記発熱層と、
前記発熱層の外側に配置され、前記発熱層の外面を覆う本体部、前記本体部の端部とつながり、その端部から離れる方向へ延びる余長部、および前記本体部または前記余長部に形成された結合部を含み、前記絶縁層および前記発熱層と共に前記配管の外面を覆った後に前記余長部を前記結合部に結合することで、前記絶縁層および前記発熱層を内側に備えた状態で前記配管の外面に固定される基材層と、
前記基材層の外側に配置される断熱層と、
を有し、これらの層がこの順に積層している、シート状ヒータ。
（２）前記絶縁層、前記発熱層および前記基材層によって前記配管の外面を覆い、前記余長部を前記結合部に結合したときに、前記余長部の主面と前記本体部の主面との間に前記絶縁層および前記発熱層が存在せず、前記余長部の主面が前記本体部の主面に接している、上記（１）に記載のシート状ヒータ。
（３）前記絶縁層、前記発熱層および前記基材層における前記本体部の各々の主面同士が接着されている、上記（１）または（２）に記載のシート状ヒータ。
（４）前記絶縁層、前記発熱層および前記基材層からなる群から選ばれる少なくとも１つと、前記断熱層と、が互いに一方の端部においてつながっており、
前記配管の外面に密着させていない状態において全体として帯状をなしている、上記（１）～（３）のいずれかに記載のシート状ヒータ。
（５）前記発熱層が主として金属繊維からなる、上記（１）～（４）のいずれかに記載のシート状ヒータ。
（６）前記配管と前記絶縁層との間に、さらに熱拡散層を有する、上記（１）～（５）のいずれかに記載のシート状ヒータ。

本発明によれば、配管の表面に密着させて表面全体を均一に加熱することができ、また、配管の表面に設置後、発熱層を設置したまま断熱層のみを取り外すことができるので、断熱層を再設置する際に発熱層の位置ずれが生じず、さらに断熱層の内側に空気の層が形成されやすいため断熱効果が高まるシート状ヒータを提供することができる。

本発明のヒータにおける絶縁層、発熱層および基材層が積層してなる積層体を基材層側から見た図（概略図）である。 積層体を絶縁層側から見た図（概略図）である。 図１におけるＡ－Ａ´線断面図（概略図）である。 積層体を配管の外面に密着させた状態を示す一部断面斜視図（概略図）である。 図４におけるＢ－Ｂ´線断面図（概略図）である。 図４に示した積層体の外側にさらに断熱層を配置してなる本発明のヒータを示す概略断面図である。 本発明のヒータによって配管の外面を覆ったときの、本発明のヒータに含まれる基材層のみを例示した図（概略斜視図）である。 本発明のヒータによって配管の外面を覆ったときの、本発明のヒータに含まれる別の基材層のみを例示した図（概略斜視図）である。 本発明のヒータによって配管の外面を覆ったときの、本発明のヒータに含まれるさらに別の基材層のみを例示した図（概略斜視図）である。 図１０（ａ）は、本発明のヒータ１によって配管の外面を覆ったときの、本発明のヒータ１に含まれる基材層１５のみを例示した図（概略斜視図）であり、図１０（ｂ）は配管の外面を覆う前の、その基材層１５の概略側面図である。 絶縁層、発熱層および基材層からなる群から選ばれる少なくとも１つと断熱層とが互いに一方の端部においてつながっており、配管の外面に密着させていない状態において全体として帯状をなしている本発明のヒータの好適態様を示す概略正面図である。

本発明について説明する。
本発明は、配管の外面に密着させて用い、発熱層に通電することで発生した熱によって前記配管の内部を加熱するシート状ヒータであって、前記発熱層と前記配管とを電気的に絶縁する絶縁層と、前記絶縁層の外側に配置される前記発熱層と、前記発熱層の外側に配置され、前記発熱層の外面を覆う本体部、前記本体部の端部とつながり、その端部から離れる方向へ延びる余長部、および前記本体部または前記余長部に形成された結合部を含み、前記絶縁層および前記発熱層と共に前記配管の外面を覆った後に前記余長部を前記結合部に結合することで、前記絶縁層および前記発熱層を内側に備えた状態で前記配管の外面に固定される基材層と、前記基材層の外側に配置される断熱層と、を有し、これらの層がこの順に積層している、シート状ヒータである。
このようなシート状ヒータを、以下では「本発明のヒータ」ともいう。

本発明のヒータは絶縁層、発熱層、基材層および断熱層を有するが、各層はいずれもシート状のものであり、主面同士が重なるように積層している。
これらの層はこの順に積層し、主面同士が密着していることが好ましい。ただし、これらの層の主面同士が密着しておらず、例えば層間に別の層が存在していてもよい。例えば基材層と断熱層とが密着しておらず、これらの層の間に空気が存在していることによって、断熱効果が高まる。

本発明のヒータについて、図を用いて説明する。
なお、以下に図を用いて説明する本発明のヒータは好適態様であって、本発明のヒータは図に示される態様に限定されるものではない。

図１は本発明のヒータにおける絶縁層１１、発熱層１３および基材層１５が積層してなる積層体１０を基材層１５側から見た図（概略図）である。図１は基材層１５の主面の概略図にも相当する。
図２は積層体１０を絶縁層１１側から見た図（概略図）である。図２は絶縁層１１の主面および基材層１５の一部である余長部１５３の主面の概略図にも相当する。
図３は図１におけるＡ－Ａ´線断面図（概略図）であり、積層体１０の断面を示している。
図４は積層体１０を配管２の外面に密着させた状態を示す一部断面斜視図（概略図）を示している。
図５は図４におけるＢ－Ｂ´線断面図（概略図）を示している。
図６は図４に示した積層体１０の外側にさらに断熱層２０を配置してなる本発明のヒータ１を示す概略断面図である。

本発明のヒータ１は、図６に示すように、配管２の外面に密着させて用いる。ただし、本発明のヒータと配管の外面との間に他の物が存在していてもよい。
本発明のヒータ１が備える発熱層１３に通電すると発熱層１３は発熱し、この熱によって配管２の内部に熱を加えることができる。そして、配管２の内部に流体等が存在する場合、これを加熱することができる。

本発明のヒータ１は、図４～図６に示すように、最も配管２の外面に近い内側から外側へ向かって、順に、絶縁層１１、発熱層１３、基材層１５および断熱層２０を有し、これらの層はこの順に積層している。
ここで、配管２の外面上において、配管２の中心軸に近い側を内側とし、配管２の中心軸に垂直な断面においてその中心から配管の径方向へ離れる方向を外側とする。

また、絶縁層１１の内側に、さらに熱拡散層を有することが好ましい。熱拡散層については後述する。

本発明のヒータ１において、絶縁層１１、発熱層１３、基材層１５および断熱層２０の各層は、図１、図２および図４に示すように帯状であることが好ましい。

＜絶縁層＞
絶縁層１１は、図４～図６に示すように本発明のヒータ１を配管２の外面２１に密着させたときに、発熱層１３と配管２とを電気的に絶縁する役割を果たす。したがって絶縁性が高い材質からなることが好ましい。
また、本発明のヒータ１が熱拡散層を備えない場合、絶縁層１１は絶縁性に加え、熱伝導性を備えることが好ましい。

絶縁層１１は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、セラミック等からなるものであることが好ましい。これらは絶縁性が高いからである。これらの中でもＰＩ（ポリイミド）からなる絶縁層１１は耐熱性、絶縁性が優れるため好ましい。

絶縁層１１の厚さは特に限定されないが、５０～７００μｍであることが好ましく、１００～６００μｍであることがより好ましく、２００～５００μｍであることがさらに好ましい。

ここで絶縁層の厚さは、次のように求めるものとする。
図３、図５または図６に示すような、本発明のヒータ１の主面に垂直な方向における断面の拡大写真（２００倍）を得た後、その断面の拡大写真において絶縁層１１の厚さを無作為に選択した１００か所にて測定し、それらの単純平均値を求める。そして、得られた平均値をその絶縁層１１の厚さとする。

なお、本発明のヒータ１が備える他の層（後述する断熱層を除く）の厚さも、上記の絶縁層の場合と同様の方法によって測定して得た値を意味するものとする。

絶縁層１１の主面の形状や大きさは特に限定されない。ただし、発熱層１３を配管２の外面２１に密着させたときに発熱層１３と配管２とを電気的に絶縁する役割を果たすため、絶縁層１１の主面の大きさは、通常、発熱層１３の主面と同じか、発熱層１３の主面よりも大きい。また、絶縁層１１の主面の形状は、通常、発熱層１３の主面と同じか、発熱層１３の主面と相似であってよい。

＜発熱層＞
発熱層１３は、図４～図６に示すように、絶縁層１１の外側に配置される。
発熱層１３は、本発明のヒータ１を配管２の外面２１に密着させて（本発明のヒータ１と配管２の外面２１との間に他の物が存在していてもよい。以下、同様）設置した後に通電することで発熱し、配管の内部に熱を加えることができるものであれば、特に限定されない。

発熱層１３の厚さは１０～６００μｍであることが好ましく、２０～１５０μｍであることがより好ましく、可撓性や強度の観点から３０μｍ程度であることが好ましい。

発熱層１３の主面の形状や大きさは、熱を加える配管２の外面２１の大きさに合わせて、適宜、調整することができる。

発熱層１３は主として金属繊維からなることが好ましく、金属繊維のみからなることがより好ましい。
ここで「主として」とは、７０質量％以上であることを意味するものとする。すなわち、発熱層１３は、その７０質量％以上が金属繊維であることが好ましい。発熱層１３に含まれる金属繊維の割合は８０質量％以上であることがより好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９５質量％以上であることがさらに好ましい。
なお、発熱層１３に含まれる金属繊維の割合は次の方法によって特定するものとする。
シートの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１，０００倍に拡大して得たＳＥＭ像において、その視野内に占める全ての成分の面積を画像処理装置を用いて求め、２分の３乗とすることで体積比に換算し、さら比重を乗じることで質量比を求めて、金属繊維の含有率を算出する。
ここで「主として」とは、発熱層１３の全固形分の体積を１００％としたときに、金属繊維の割合が２０％以上であることを意味するものとする。すなわち、発熱層１３は、その２０％以上が金属繊維であることが好ましい。発熱層１３に含まれる金属繊維の割合は３０％以上であることがより好ましく、５０％以上であることがより好ましく、７０％以上であることがさらに好ましい。
なお、発熱層１３に含まれる金属繊維の割合は次の方法によって特定するものとする。
シートの表面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて１，０００倍に拡大して得たＳＥＭ像において、その視野内に占める全ての成分（空隙を除く）の面積を画像処理装置を用いて求め、２分の３乗とすることで体積比に換算することで、金属繊維の体積比を算出する。

金属繊維は、断面の等面積円相当径が２～１００μｍ（好ましくは５～２０μｍ）、長さが２～２０ｍｍの金属製の繊維であることが好ましい。
また、発熱層１３は、このような金属性の繊維が無数に複雑に絡み合ってシート状に構成されたもの（金属繊維シート）であることが好ましい。ここで金属繊維シートは金属繊維のみからなってよいが、金属繊維に加え、発熱性を妨げない範囲で金属繊維以外（例えばバインダーとしての機能がある樹脂繊維等）も含むものであってよい。
ここで、金属繊維シートを構成する金属繊維同士は通電する程度に接している。金属繊維同士は接点においてつながっていることが好ましい。例えば高温にて焼結することで金属繊維の一部が溶けた後、凝固した履歴を有することで、金属繊維同士が接点において融着していることが好ましい。

金属繊維シートは耐熱性や耐薬品性が高いことからＳＵＳ繊維シートであることが好ましい。ＳＵＳ繊維シートとして、ステンレス繊維シート（例えば、トミーファイレックＳＳ、巴川製紙所社製）が挙げられる。

金属繊維シートは坪量が２５ｇ／ｍ²以上であることが好ましく、５０ｇ／ｍ²以上であることが好ましい。また、１０００ｇ／ｍ²以下であることが好ましく、２００ｇ／ｍ²以下であることがより好ましい。
なお、坪量はＪＩＳ Ｐ ８１２４に準拠して求めた値とする。

金属繊維シートの厚さは１０～６００μｍであることが好ましく、２０～１５０μｍであることがより好ましく、可撓性や強度の観点から３０μｍ程度であることが好ましい。

金属繊維シートの密度は１．０～５．０ｇ／ｃｍ³であることが好ましく、１．４～２．０ｇ／ｃｍ³であることがより好ましく、１．７ｇ／ｃｍ³程度であることが好ましい。
なお、金属繊維シートの密度は、ＪＩＳ Ｐ ８１１８に従い、密度（ｇ／ｃｍ³）＝坪量（ｇ／ｍ²）／厚さ（ｍｍ）×１０００により求めた値とする。

金属繊維シートは、乾式不織布の製造方法によっても、湿式抄造法によっても製造することができる。湿式抄造法によって製造する場合には、断面の等面積円相当径が２～１００μｍ、長さが２～２０ｍｍの無数の金属性の繊維を分散媒（水や有機溶媒等）内で撹拌した後、有機系の凝集剤等を加え、角形手漉き装置（東洋精機社製など）を用いてシート化し、フェロタイプの乾燥装置を用いて坪量が５０～１１００ｇ／ｍ²の乾燥シートを得る。その後、４００～１３００℃で焼成すると金属繊維シートが得られる。なお、原則として、金属繊維シート内に有機系の凝集剤は残存しないことが好ましい。

金属繊維の材質は、通電することで発熱するものであれば特に限定されず、ステンレスであることが好ましいが、Ｃｕ（銅）、Ａｌ（アルミニウム）、Ｎｉ（ニッケル）、ニクロムであってもよい。

＜基材層＞
基材層１５は、図４～図６に示すように、発熱層１３の外側に配置される。

基材層１５は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、セラミック等からなるものであることが好ましい。これらの中でもＰＩ（ポリイミド）からなる基材層１５は耐熱性、絶縁性が優れるため好ましい。

基材層１５の厚さは特に限定されないが、３０～５００μｍであることが好ましく、５０～４００μｍであることがより好ましく、７５～３００μｍであることがさらに好ましい。

基材層１５は、発熱層１３の外面を覆う本体部１５１と、本体部１５１の端部とつながり、その端部から離れる方向へ延びる余長部１５３と、本体部１５１または余長部１５３に形成された結合部１５５と、を含む。

本体部１５１は、絶縁層１１および発熱層１３と積層され、これらを支える部分であり、図３に示すように、発熱層１３の主面（外面）が本体部１５１の主面（内面）に密着していることが好ましい。また、通常、本体部１５１の主面の大きさは、発熱層１３の主面と同じか、発熱層１３の主面よりも大きい。また、本体部１５１の主面の形状は、通常、発熱層１３の主面と同じか、発熱層１３の主面と相似であってよい。

絶縁層１１および発熱層１３が基材層１５における本体部１５１と積層して、これらの層の主面同士が接着され、積層体１０をなしていることが好ましい。
これらの層の主面同士を接着する方法は特に限定されず、例えば接着剤を用いて接着することができる。接着剤として、アクリル系接着剤、シリコーン系接着剤、フッ素系接着剤などを用いることができる。

余長部１５３は、本体部１５１の端部とつながっていて、図１～図４に示すように、本体部１５１の端部から離れる方向へ延びている部分である。また、図１～図６に示す態様の場合、余長部１５３は層状である。ただし本発明において余長部は層状でなくてもよい。
ここで本体部１５１の端部とは、端面を含む端の領域を意味する。例えば本体部の主面が図１～図４に示す態様のように長方形である場合、本体部の長手方向における端部は、本体部の長手方向の両末端から内側へ、長手方向の全長の２０％分の領域であることが好ましく、同様に、本体部の短手方向（長手方向に垂直方向）における端部は、本体部の短手方向の両末端から内側へ、短手方向の全長の２０％分の領域であることが好ましい。本体部の主面が長方形以外の形状である場合も、同様の考え方で端部を特定することができる。
本体部の端部は端面であることが好ましい。

また、通常、余長部１５３と本体部１５１とは連続体であって、同一の素材からなる。この場合、余長部１５３の主面は本体部１５１の主面と連続し、つながっていて、厚さも同一である。
また、余長部１５３は、図４に示すように配管２の外面に密着させたときに発熱層１３の外側を覆うために必須ではない部分である。つまり、図４に示すように配管２の外面に密着させたときに発熱層１３の外側を覆うのは本体部１５１であり、本体部１５１によって発熱層１３の外面は全て覆われるのであって、余長部１５３は、発熱層１３の外面の全てを覆うことを目的として機能しなくてよい部分である。したがって、図４～図６に示すように本発明のヒータ１を配管２の外面２１に密着させたときに、配管２の中心軸に垂直な方向の断面における配管２の径方向において、余長部１５３が存在する部分の内側（中心軸側）には、本体部１５１が存在する。

図４～図６に示すように、本発明のヒータ１では、このように絶縁層１１、発熱層１３および基材層１５によって配管２の外面２１を覆い、余長部１５３を結合部１５５に結合したときに、余長部１５３の主面と本体部１５１の主面との間に絶縁層１１および発熱層１３が存在せずに余長部１５３の主面が本体部１５１の主面に接していることが好ましい。
ただし、余長部１５３の内側にも、絶縁層１１および／または発熱層１３の一部が存在していてもよい。

余長部１５３は図１、図２および図４に示すように、帯状であることが好ましい。また、基材層１５における本体部１５１が図１、図２および図４に示すように帯状であって、余長部１５３は、本体部１５１の長手方向の端部（端面を含む）からさらに長手方向外側へ延びていることが好ましい。また、本体部１５１および余長部１５３が各々帯状である場合、帯の幅は余長部１５３の方が本体部１５１よりも狭いことが好ましい。

余長部１５３が層状である場合、その厚さは、本体部１５１と同じであることが好ましい。

余長部１５３は本体部１５１と別体ではなく、連続体であることが好ましい。つまり、余長部１５３は本体部１５１の端部に取り付けられたものではないことが好ましい。例えば基材層になり得る材質のシートから本体部１５１と余長部１５３とがつながったものを切り出し、この本体部１５１に結合部１５５を形成したものが、基材層１５であることが好ましい。
この場合、余長部１５３および本体部１５１の厚さは、原則、同じになる。

結合部１５５は本体部１５１または余長部１５３に形成されている。結合部１５５は図１～図６に示す態様のように、本体部１５１の外面上（外側の主面上）に形成されていてよい。ただし、結合部１５５は、例えば本体部１５１自体に設けたスリット等であってもよく、後述する図１０に示すような態様であってもよい。すなわち、結合部１５５は、配管２の外面２１を絶縁層１１、発熱層１３および基材層１５によって覆った後に、余長部１５３と結合することで、絶縁層１１および発熱層１３を内側に備えた状態で基材層１５を配管２の外面２１に固定することができる態様のものであれば特に限定されない。

基材層１５の本体部１５１が図１～図３に示すように帯状である場合、結合部１５５は、図１および図３に示されるように、本体部１５１の長手方向における一方の端部であって、余長部１５３が存在しない側に形成されていることが好ましい。

結合部１５５は、図４に示すように絶縁層１１および発熱層１３と共に配管２の外面２１に密着させ、余長部１５３を結合部１５５に結合したときに、余長部１５３が結合部１５５に着いた状態を維持できる態様のものであれば特に限定されない。図１～図６に例示した態様の本発明のヒータ１における結合部１５５は、図１および図３に示したように輪をなしており、この輪の内側に帯状の余長部１５３を通過させると、その状態を維持できる態様のものである。この態様では、帯状の余長部１５３の長手方向に垂直方向の断面の形状と、結合部１５５の輪の内径の形状がほぼ同一であるであることが好ましい。

基材層１５における余長部１５３および結合部１５５は、図１～図６に示した態様とは別の態様であってもよく、基材層１５は、例えば図７～図９に示す態様であってもよい。

図７～図９は、本発明のヒータ１によって配管の外面を覆ったときの、本発明のヒータ１に含まれる基材層１５のみを例示した図（概略斜視図）である。

図７に例示した態様の基材層１５は２つの結合部１５５ａ、１５５ｂを有している。
２つの結合部１５５ａ、１５５ｂの各々は、図１～６に示した態様の結合部１５５と同じものである。また、余長部１５３は図１～６に示した態様の余長部１５３と同様に帯状のものである。

図７に例示した態様において、絶縁層１１および発熱層１３と共に配管の外面を覆った後に余長部１５３を結合部１５５ａ、１５５ｂに結合する場合、初めに余長部１５３の先端を結合部１５５ａの輪の内側を通過させ、次に結合部１５５ｂの輪の内側を通過させた後、再度、逆方向から結合部１５５ａの輪の内側を通過させることができる。
基材層における余長部および結合部が図７に示す態様であると、余長部と結合部とをより強固に結合することができるので好ましい。

図８に例示した態様の基材層１５は２つの結合部１５５ｃ、１５５ｄを有している。
２つの結合部１５５ｃ、１５５ｄの各々は、図１～６に示した態様の結合部１５５と同じものである。
また、余長部１５３は図１～６に示した態様の結合部１５５と同様に帯状のものであるが、本体部１５１の端部から延びる方向が異なる。すなわち、図１～６に示した態様において余長部１５３は、本体部１５１の端部とつながり、帯状の本体部１５１の長手方向においてその端部から離れる方向へ延びているが、図８に示した態様において余長部１５３は、本体部１５１の端部とつながり、帯状の本体部１５１の長手方向に垂直方向に離れる方向へ延びている。

図８に例示した態様において、絶縁層１１および発熱層１３と共に配管の外面を覆った後に余長部１５３を結合部１５５ｃ、１５５ｄに結合する場合、初めに余長部１５３の先端を結合部１５５ｃの輪の内側を通過させ、次に結合部１５５ｄの輪の内側を通過させる。その後、図７に示した態様の場合のように、再度、結合部１５５ｃの輪の内側を通過させてもよい。
基材層１５における余長部および結合部が図８に示す態様であると、余長部と結合部とをより強固に結合することができるので好ましい。

図９に例示した態様の基材層１５は５つの結合部１５５ｅ、１５５ｆ、１５５ｇ、１５５ｈ、１５５ｉを有している。
５つの結合部１５５ｅ、１５５ｆ、１５５ｇ、１５５ｈ、１５５ｉの各々は、図１～６に示した態様の結合部１５５と同じものである。
また、図９に例示した態様の基材層１５は５つの余長部１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄ、１５３ｅを有している。
５つの余長部１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄ、１５３ｅの各々は、図１～６に示した態様と同様に帯状のものであり、本体部１５１の端部とつながり、帯状の本体部１５１の長手方向においてその端部から離れる方向へ延びている。

図９に例示した態様の基材層１５は帯状のものであり、長手方向の一方端部において幅方向に余長部１５３ａ、結合部１５５ｆ、余長部１５３ｃ、結合部１５５ｈ、余長部１５３ｅがこの順に並んで形成されている。また、長手方向の他方端部において幅方向に結合部１５５ｅ、余長部１５３ｂ、結合部１５５ｇ、余長部１５３ｄ、結合部１５５ｉがこの順に並んで形成されている。

図９に例示した態様において、絶縁層１１および発熱層１３と共に配管の外面を覆った後に、余長部１５３ａを結合部１５５ｅへ、余長部１５３ｂを結合部１５５ｆへ、余長部１５３ｃを結合部１５５ｇへ、余長部１５３ｄを結合部１５５ｈへ、余長部１５３ｅを結合部１５５ｉへ結合させる。すなわち、各々、結合部の輪の内側へ余長部を通過させて結合させる。
基材層１５における余長部および結合部が図９に示す態様であると、余長部と結合部とをより強固に結合することができるので好ましい。

基材層１５は、例えば図１０に示す態様であってもよい。
図１０（ａ）は、本発明のヒータ１によって配管の外面を覆ったときの、本発明のヒータ１に含まれる基材層１５のみを例示した図（概略斜視図）であり、図１０（ｂ）は配管の外面を覆う前の、その基材層１５の概略側面図である。

図１０に例示した態様の基材層１５は帯状のものであり、５つの余長部１５３ｆ、１５３ｇ、１５３ｈ、１５３ｉ、１５３ｊを有している。これらの余長部の各々は、図１～６に示した態様と同様に帯状のものであり、本体部１５１の端部とつながり、帯状の本体部１５１の長手方向においてその端部から離れる方向へ延びている。

ここで本体部１５１の長手方向の一方端部において幅方向に余長部１５３ｆ、余長部１５３ｈ、余長部１５３ｊがこの順に並んで形成されている。
そして、図１０（ａ）に示すように本発明のヒータ１によって配管の外面を覆ったとき、一方端部における余長部１５３ｆと余長部１５３ｈとの間に、他方端部の余長部１５３ｇがちょうど嵌ることで固定される。つまり、余長部１５３ｆと余長部１５３ｈとの隙間が、余長部１５３ｇを固定するための結合部１５５ｋとなっている。
同様に、図１０（ａ）に示すように本発明のヒータ１によって配管の外面を覆ったとき、一方端部における余長部１５３ｈと余長部１５３ｊとの間に、他方端部の余長部１５３ｉがちょうど嵌ることで固定される。つまり、余長部１５３ｈと余長部１５３ｊとの隙間が、余長部１５３ｉを固定するための結合部１５５ｍとなっている。
同様に、図１０（ａ）に示すように本発明のヒータ１によって配管の外面を覆ったとき、他方端部における余長部１５３ｇの外側（本体部１５１の短手方向の外側）に、一方端部の余長部１５３ｆがちょうど嵌ることで固定される。つまり、余長部１５３ｇの外側が、余長部１５３ｆを固定するための結合部１５５ｊとなっている。
同様に、図１０（ａ）に示すように本発明のヒータ１によって配管の外面を覆ったとき、他方端部における余長部１５３ｇと余長部１５３ｉとの間に、一方端部の余長部１５３ｈがちょうど嵌ることで固定される。つまり、余長部１５３ｇと余長部１５３ｉとの隙間が、余長部１５３ｈを固定するための結合部１５５ｌとなっている。
同様に、図１０（ａ）に示すように本発明のヒータ１によって配管の外面を覆ったとき、他方端部における余長部１５３ｉの外側（本体部１５１の短手方向の外側）に、一方端部の余長部１５３ｊがちょうど嵌ることで固定される。つまり、余長部１５３ｉの外側が、余長部１５３ｊを固定するための結合部１５５ｎとなっている。
基材層１５における余長部および結合部が図１０に示す態様であっても、余長部と結合部とを結合することができる。

＜断熱層＞
断熱層２０は、図６に示すように、基材層１５の外側に配置される。

断熱層２０を構成する断熱材として、例えば繊維系断熱材（ガラスウール、ロックウール、セルロースファイバー、ウールブレスなど）や発泡系断熱材（ウレタンフォーム、フェノールフォーム、メラミンフォーム、テフロンフォーム、ポリイミドフォームなど）が挙げられる。

断熱層２０の厚さは特に限定されないが、１５～１００，０００μｍであることが好ましく、３０～５０，０００μｍであることがより好ましく、６，０００～１０，０００μｍであることがさらに好ましい。
なお、断熱層２０の厚さは、ノギスを用いて３０箇所で測定し、それらを単純平均して得られた値（平均値）を意味するものとする。

断熱層２０の主面は、通常、発熱層１３の主面よりも大きい。

断熱層２０は、図６に示すように、基材層１５の外側に配置されるが、断熱層２０の主面（内面）が基材層１５における本体部１５１の主面（外面）に接着されていないことが好ましい。設置時の作業性向上の観点から、また、設置後に断熱層２０と基材層１５とを容易に取り外すことを可能とするため、断熱層２０と基材層１５とを一部を縫い付けるような方法で部分的に固定したり、これらをマジックテープやボタン等で固定したりすることが好ましい。
この場合、断熱層２０と基材層１５との間に空気が存在しやすくなるので、断熱性がより高くなるという効果も期待できる。

本発明のヒータ１は、絶縁層１１、発熱層１３および基材層１５からなる群から選ばれる少なくとも１つと、断熱層２０と、が互いに一方の端部においてつながっており、配管２の外面に密着させていない状態において全体として帯状をなしていることが好ましい。
この好適態様について、図１１を用いて説明する。

図１１に示す本発明のヒータ１は、図１～図３を用いて説明した帯状の積層体１０と、図６に示した帯状の断熱層２０とが、互いに長手方向の一方端部において、２箇所（α部およびβ部）でつながっている。設置時の作業性向上の観点から、また、設置後に断熱層２０と積層体１０とを容易に取り外すことを可能とするため、断熱層２０と積層体１０とを一部を縫い付けるような方法で部分的に固定したり、これらをマジックテープやボタン等で固定したりすることが好ましい。
前述の通り、積層体１０は絶縁層１１、発熱層１３および基材層１５が積層したものであるが、これらのうちの少なくとも１つと断熱層２０とがつながっていればよく、基材層１５と断熱層２０とがつながっていることが好ましい。

図１１に示した本発明のヒータ１を配管２の外面に設置する場合、初めに積層体１０を配管２の外面に密着させて巻き付け、余長部１５３を結合部１５５に着けることで固定した後、積層体１０を配管２の巻き付けた方向とは逆方向に断熱層２０を積層体１０の外面に巻き付け、紐などを用いて固定することが好ましい。

＜熱拡散層＞
本発明のヒータ１は、配管２と絶縁層１１との間に、さらに熱拡散層を有することが好ましい。
本発明のヒータがさらに熱拡散層を有すると、発熱層によって発生した熱を拡散させ、配管の外面をより均一に加熱することができる。

熱拡散層は、その面方向の熱伝導率が、発熱層の面方向の熱伝導率よりも高いものであることが好ましい。熱拡散能がよりか高まるからである。
ここで熱拡散層の熱伝導率は、レーザーフラッシュ法熱拡散率測定（例えば、NETZSCH社製LFAシリーズ）、光交流法熱拡散率測定（例えば、アドバンス理工社製LaserPitシリーズ）など既知の測定方法にて常温で測定される。

熱拡散層はカーボン、アルミ、銅、亜鉛、鉛、金、銀、アルミナなどの金属、窒化アルミニウム等のセラミックからなることが好ましい。

熱拡散層はカーボンフィルムからなることが好ましい。可撓性に優れ、延在方向の熱伝導率も高いからである。

また、熱拡散層がカーボンフィルムからなり、発熱層がＳＵＳ繊維シートからなることが好ましい。長期間使用時にしばしば見られる、金属間で発現する電蝕の影響を回避できるからである。

熱拡散層の厚さは特に限定されないが、５～３００μｍであることが好ましく、１５～２００μｍであることがより好ましく、２００μｍ程度であることがさらに好ましい。

このような本発明のヒータによれば、配管の表面全体を均一に加熱することができる。

本発明のヒータは、配管の外面に絶縁層、発熱層、基材層および断熱層をこの順に密着させ、積層させることで設置することが可能である。ここで、絶縁層を設置する前に、配管の外面に熱拡散層を密着させ、その後、絶縁層、発熱層、基材層および断熱層をこの順に密着させてもよい。

また、図１～図３に示したような絶縁層、発熱層および基材層をこの順に積層してなる積層体を予め形成しておき、配管の外面または配管の外面に密着させた熱拡散層の外面に積層体を密着させて設置した後、その外面に断熱層を設置することが好ましい。また、積層体における絶縁層の主面に予め熱拡散層を積層させておき、これを配管の外面に設置した後、その外面に断熱層を設置することもできる。

本発明のヒータを配管の外面に設置した後、時間が経過すると、断熱層が劣化してこれを交換する必要が生じる場合がある。このとき配管の表面に発熱層を設置したまま断熱層のみを取り外すことができる。そのため、断熱層を再設置する際に発熱層の位置ずれが生じない。また、断熱層の内側に空気の層が形成されやすいため断熱効果が高まる。

１ 本発明のヒータ
２ 配管
１０ 積層体
１１ 絶縁層
１３ 発熱層
１５ 基材層
１５１ 本体部
１５３、１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄ、１５３ｅ、１５３ｆ、１５３ｇ、１５３ｈ、１５３ｉ、１５３ｊ 余長部
１５５、１５５ａ、１５５ｂ、１５５ｃ、１５５ｄ、１５５ｅ、１５５ｆ、１５５ｇ、１５５ｈ、１５５ｉ、１５５ｊ、１５５ｋ、１５５ｌ、１５５ｍ、１５５ｎ 結合部
２０ 断熱層

Claims (6)

1. 配管の外面に密着させて用い、発熱層に通電することで発生した熱によって前記配管の内部を加熱するシート状ヒータであって、
   前記発熱層と前記配管とを電気的に絶縁する絶縁層と、
   前記絶縁層の外側に配置される前記発熱層と、
   前記発熱層の外側に配置され、前記発熱層の外面を覆う本体部、前記本体部の端部とつながり、その端部から離れる方向へ延びる余長部、および前記本体部または前記余長部に形成された結合部を含み、前記絶縁層および前記発熱層と共に前記配管の外面を覆った後に前記余長部を前記結合部に結合することで、前記絶縁層および前記発熱層を内側に備えた状態で前記配管の外面に固定される基材層と、
   前記基材層の外側に配置される断熱層と、
   を有し、これらの層がこの順に積層している、シート状ヒータ。
2. 前記絶縁層、前記発熱層および前記基材層によって前記配管の外面を覆い、前記余長部を前記結合部に結合したときに、前記余長部の主面と前記本体部の主面との間に前記絶縁層および前記発熱層が存在せず、前記余長部の主面が前記本体部の主面に接している、請求項１に記載のシート状ヒータ。
3. 前記絶縁層、前記発熱層および前記基材層における前記本体部の各々の主面同士が接着されている、請求項１または２に記載のシート状ヒータ。
4. 前記絶縁層、前記発熱層および前記基材層からなる群から選ばれる少なくとも１つと、前記断熱層と、が互いに一方の端部においてつながっており、
   前記配管の外面に密着させていない状態において全体として帯状をなしている、請求項１～３のいずれかに記載のシート状ヒータ。
5. 前記発熱層が主として金属繊維からなる、請求項１～４のいずれかに記載のシート状ヒータ。
6. 前記配管と前記絶縁層との間に、さらに熱拡散層を有する、請求項１～５のいずれかに記載のシート状ヒータ。

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