JP3822967B2 - Spiral tubular heater and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パイプとの密着性が良く、熱効率の良好なヒーターなどの用途に好適で、特に半導体製造装置や分析機器などのパイプの保温などの目的に使用できる形状保持性のスパイラル管状ヒーターおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、液体クロマトグラフ装置あるいは質量分析装置などの分析機器におけるパイプや医療用機器における薬液等の搬送路を構成するパイプへの搬送対象物質の凝固や不着を防止するためにパイプを加熱して保温することが必要であり、また内面に不着した物質を蒸発させて真空度を確保するためにパイプを加熱する場合がある。さらには、水道管の凍結防止のために水道管を保温・加熱する場合がある。
このような場合、従来は、リボンヒーターのような可撓性の面状発熱体を帯状にしてパイプに巻き付けることが一般的に行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のパイプの配管系は一般的に装置と装置との間の狭いところに設けられる場合が多く、パイプに面状発熱体を巻き付けて装着することが困難であり、しかも面状発熱体はパイプとの密着性が悪い。このため熱効率が低く、従って温度の制御も正確に行うことができない。
【0004】
従って、本発明の目的は、両端部が装置などに接続されて自由度が殆どない被加熱体であっても、また被加熱体の大小にも制限を受けることなく、被加熱体に容易かつ迅速にしかも均等に整然と装着でき、また被加熱体との密着性が良く、熱効率が良好で、温度の制御を正確に行うことができ、しかもヒーターの抵抗値を自由に変えることができる、ヒーターおよびその製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を、下記のスパイラル管状ヒーターおよびその製造方法を提供することにより達成したものである。
「耐熱性高分子テープAをスパイラル状に巻回して形成された内側層、該内側層の上に耐熱性高分子テープBをスパイラル状に巻回して形成された外側層、および該内側層と該外側層を接着する接着剤層からなるスパイラル管状積層体の上記内側層と上記外側層との間に、スパイラル状に巻回されたテープ状発熱体が設けられており、上記テープ状発熱体が、ヒーター線もしくは導電性箔をスパイラル状に巻き付けた耐熱性高分子テープCであり、上記耐熱性高分子テープA、BおよびCが、それぞれ芳香族ポリイミドテープであることを特徴とする形状保持性のスパイラル管状ヒーター。」
「耐熱性高分子テープAをスパイラル状に巻回して形成された内側層、該内側層の上に耐熱性高分子テープBをスパイラル状に巻回して形成された外側層、および該内側層と該外側層を接着する接着剤層からなるスパイラル管状積層体の上記内側層と上記外側層との間に、スパイラル状に巻回されたテープ状発熱体が設けられており、上記テープ状発熱体が、ヒーター線を耐熱性繊維と編んだ組紐であることを特徴とする形状保持性のスパイラル管状ヒーター。」
「被加熱体と同一外形状を有する長尺の形状付与部材に、片面に接着剤層を設けた耐熱性高分子テープAを接着剤層を外側にしてスパイラル状に巻き付けて内側層を形成し、該内側層の上にテープ状発熱体をスパイラル状に巻き付け、さらにその上に、片面に接着剤層を設けた耐熱性高分子テープBを接着剤層を内側にしてスパイラル状に巻き付けて外側層を形成し、上記接着剤層を硬化させて積層一体化し、形成されたスパイラル管状積層体を上記形状付与部材から外して本発明の上記の形状保持性のスパイラル管状ヒーターを得ることを特徴とするスパイラル管状ヒーターの製造方法。」
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスパイラル管状ヒーターおよびその製造方法について図面を参照しながら詳しく説明する。
先ず、本発明のスパイラル管状ヒーターを図1〜3に示す実施形態について説明する。
図1は、本発明のスパイラル管状ヒーターの一例を示す斜視図であり、図2は、図1に示すスパイラル管状ヒーターをスパイラル芯に平行に切断した一部断面図であり、図3は、図1に示すスパイラル管状ヒーターに使用したテープ状発熱体を示す一部斜視図である。
【0007】
本実施形態のスパイラル管状ヒーター1は、図1及び図2に示すように、耐熱性高分子テープAをスパイラル状に巻回して形成された内側層2、該内側層2の上に耐熱性高分子テープBをスパイラル状に巻回して形成された外側層3、該内側層2と該外側層3を接着する接着剤層4、および該接着剤層4中にスパイラル状に巻回されたテープ状発熱体5からなるスパイラル管状積層体から構成されている。
そして、上記テープ状発熱体5は、図3に示すように、耐熱性高分子テープCにヒーター線51をスパイラル状に巻き付けたもので、スパイラル管状ヒーター1の長手方向の両端間に導電性を付与している。
【0008】
上記スパイラル管状積層体の内側層2を形成する耐熱性高分子テープAとしては、ガラス転移温度あるいは融点が180℃以上である芳香族ポリイミドあるいは芳香族ポリアミドからなり、好適には厚みが15〜200μm、特に25〜200μm、幅が3〜50mmのテープ状フィルムが使用される。特に、50〜300℃での線膨張係数(CTE)が60×10-5cm/cm/℃(ppmで表示することもある)以下、その中でも特に3〜5×10-5cm/cm/℃であって、引張弾性率が200〜1400kg/mm2 である芳香族ポリイミドフィルムあるいは芳香族ポリアミドフィルムが好適に使用される。その中でも、吸水率が4%以下、特に3%以下である芳香族ポリイミドフィルムが好適に使用される。
【0009】
上記の芳香族ポリイミドは、例えば3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、ピロメリット酸二無水物、3,3’,4,4’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物などの芳香族テトラカルボン酸二無水物とp−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルなどの芳香族ジアミンとを重合、イミド化して得られる。特に、芳香族ポリイミドとして3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物を芳香族テトラカルボン酸成分中15モル%以上使用して得られるものが耐熱性、低線膨張係数、低吸水率であることから好ましい。
また、上記の芳香族ポリアミドは、例えば2−クロロテレフタル酸クロリド、2,5−ジクロロテレフタル酸クロリドなどの芳香族酸クロリドと2−クロロ−p−フェニレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテルなどの芳香族ジアミンとの反応で得られる。
【0010】
また、上記スパイラル管状積層体の中間層を形成する接着剤層4は、耐熱性の熱可塑性接着剤、熱硬化性接着剤、好適には熱硬化性接着剤からなり、好適には積層した接着剤層の乾燥状態での厚みが2〜100μm、幅が3〜50mmである。
また、この接着剤層は、接着剤付きのテープ状フィルムを巻き付けることにより設けてもよく、あるいはテープ状フィルムを巻き付けた後、該テープ状フィルムに接着剤を塗布あるいは接着剤シートを張り合わせることにより設けてもよい。
【0011】
上記熱硬化性接着剤としては、エポキシ樹脂、NBR−フェノール系樹脂、フェノール−ブチラール系樹脂、エポキシ−NBR系樹脂、エポキシ−フェノール系樹脂、エポキシ−ナイロン系樹脂、エポキシ−ポリエステル系樹脂、エポキシ−アクリル系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド−エポキシ−フェノール系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリイミドシロキサン−エポキシ樹脂などが挙げられる。また、上記熱可塑性接着剤としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリエステルイミドなどが挙げられる。
【0012】
また、上記スパイラル管状積層体の外側層3を形成する耐熱性高分子テープBとしては、ガラス転移温度あるいは融点が180℃以上である芳香族ポリイミド、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエステル、フッ素樹脂または芳香族ポリアミドイミドからなり、好適には厚みが15〜200μm、特に25〜200μm、幅が3〜50mmのテープ状フィルムが使用される。特に、50〜250℃での線膨張係数(CTE)が60×10-5cm/cm/℃(ppmで表示することもある)以下、特に3〜50×10-5cm/cm/℃であって、引張弾性率が200〜1400kg/mm2 である芳香族ポリイミドフィルムあるいは芳香族ポリアミドフィルムが好適に使用される。その中でも、吸水率が4%以下、特に3%以下である芳香族ポリイミドフィルムが好適に使用される。
【0013】
また、上記テープ状発熱体5を形成する耐熱性高分子テープCとしては、上記の耐熱性高分子テープAまたはBと同様なテープを用いることができ、また、該耐熱性高分子テープCにスパイラル状に巻き付けるヒーター線51としては、ニクロム合金、ニッケルクロム鉄合金、ニッケル銅合金などの合金線が挙げられる。この合金線としては、太さ(直径)が20〜300μm程度のものが使用される。
【0014】
上記の耐熱性高分子テープA、BおよびCの形成材料として用いられる上記芳香族ポリイミドフィルムおよび上記芳香族ポリアミドフィルムの好ましい製造方法について以下にさらに詳しく説明する。
上記芳香族ポリイミドフィルムは、例えば以下のようにして製造することができる。先ず上記芳香族テトラカルボン酸二無水物と芳香族ジアミンとをN,N−ジメチルアセトアミドやN−メチル−2−ピロリドンなどの有機極性溶媒中で重合して、ポリマーの対数粘度(測定温度:30℃、濃度:0.5g/100ml溶媒、溶媒:N−メチル−2−ピロリドン)が1〜5、ポリマー濃度が15〜25重量%であり、回転粘度(30℃)が500〜4500ポイズであるポリアミック酸(イミド化率:5%以下)溶液を得る。
次いで、好適にはこのポリアミック酸100重量部に対して0.01〜1重量%のリン化合物、例えば(ポリ)リン酸エステルおよび/またはリン酸エステルのアミン塩などの有機系リン化合物あるいは無機リン化合物および、好適にはさらにポリアミック酸100重量部に対して0.02〜6重量部のコロイダルシリカ、窒化珪素、タルク、酸化チタン、燐酸カルシウムなどの無機フィラー(好適には平均粒径0.005〜5μm、特に0.005〜2μm)を添加してポリアミック酸溶液組成物を調製する。
このポリアミック酸溶液組成物をそのままあるいは化学イミド化剤を加えて、平滑な表面を有する支持体表面に流延し、乾燥して固化フィルムを形成し、上記固化フィルムを支持体表面から剥離する。
次いで、固化フィルムの片面または両面にアミノシラン系、エポキシシラン系あるいはチタネート系の表面処理剤を含有する表面処理液を塗布した後、さらに乾燥することもできる。
上記のようにして得られた固化フィルムを、必要であれば両方向に延伸した後乾燥フィルムの幅方向の両端縁を把持した状態で、最高加熱温度:350〜500℃の範囲内の温度で加熱して乾燥およびイミド化して芳香族ポリイミドフィルムとして好適に製造することができる。
上記のようにして得られた芳香族ポリイミドフィルムを、好適には低張力下あるいは無張力下に200〜400℃程度の温度で加熱して応力緩和処理し、巻き取る。
この芳香族ポリイミドフィルムは、そのままあるいはコロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射、グロー放電処理、火炎処理で表面処理を施した後、接着性を改良した芳香族ポリイミドフィルムとして使用することができる。
【0015】
上記芳香族ポリアミドフィルムは、例えば以下のようにして製造することができる。芳香族酸クロリドと芳香族ジアミンとを有機極性溶媒中で溶液重合、あるいは水系媒体を使用する界面重合などで合成される。ポリマー溶液は単量体として酸クロリドとジアミンとを使用すると塩化水素が副生するためこれを中和するために水酸化カルシウムなどの無機の中和剤、またはエチレンオキサイドなどの有機の中和剤を添加する。
また、イソシアネートとカルボン酸との反応は非プロトン性有機極性溶媒中、触媒の存在下で行われる。
これらのポリマー溶液はそのままフィルムを形成する製膜原液にしてもよく、またポリマーを一度単離してから上記の溶媒に再溶解して製膜原液を調製してもよい。製膜原液には溶解助剤として無機塩例えば塩化カルシウム、塩化マグネシウムなどを添加してもよい。製膜原液中のポリマー濃度は2〜35重量%が好ましい。
【0016】
上述の如く構成されている本実施形態のスパイラル管状ヒーター1は、図5に示すように長手方向に伸張し、伸張力を解放することにより元の形状に復帰し、また、常温で、好適には200℃程度の高温に加熱した環境下においても、かつ被加熱体に装着した後も、殆んど外径などの形状や均等・整然さに変化がなく形状保持される。
【0017】
次に本発明のスパイラル管状ヒーターの製造方法を上記実施形態のスパイラル管状ヒーター1の製造方法を例にとり説明する。
上記実施形態のスパイラル管状ヒーター1は、例えば、被加熱体と同一外形状を有する(形状は、断面円形または角形など任意の形状を有してよい。)長尺の形状付与部材、例えば耐熱性の棒またはパイプに、スパイラル状に巻き付けた内側層2となる耐熱性高分子テープA、好適には芳香族ポリイミドテープAと、該テープAと同じ幅か少し幅の狭い外側層3となる耐熱性高分子テープB、好適には芳香族ポリイミドテープBとの間に、接着剤層4および長手方向の両端間に導電性を与えるヒーター線をスパイラル状に巻き付けた耐熱性高分子テープCからなるテープ状発熱体5を配置し、上記接着剤層4が熱可塑性接着剤で形成されている場合には積層体に圧力を加えてガラス転移温度あるいは融点以上の温度に加熱し、冷却することによって、また上記接着剤層4が熱硬化性接着剤で形成されている場合には硬化温度以上の温度に加熱することによって、接着剤を硬化させて積層一体化させた後、形成されたスパイラル管状積層体を上記形状付与部材から外して得られる。
【0018】
上記の方法は、好適には、例えば次のようにして実施できる。先ず、上記の内側層2および外側層3の形成材料となる耐熱性樹脂フィルムの片面に熱硬化性接着剤を塗布し、該接着剤の乾燥厚みが2〜100μmである熱硬化性接着剤付きのフィルムを得る。このフィルムを3〜50mmにスリットし、熱硬化性接着剤付きの耐熱性高分子テープAを製造する。この耐熱性高分子テープAを接着剤面を外側にして直径が5〜50mmの円状の棒またはパイプ(形状付与部材)にスパイラル状に巻き付け、両端を固定する。次いで、該耐熱性高分子テープAの上に、該耐熱性高分子テープAよりも幅の狭い耐熱性高分子テープCにヒーター線をスパイラル状に巻き付けたテープ状発熱体5をスパイラル状に巻き付ける。次いで、さらにその上に、上記耐熱性高分子テープAと同じ幅か少し幅の狭い熱硬化性接着剤付きの耐熱性高分子テープBを、接着剤面を内側にして上記耐熱性高分子テープAの接着剤面と重なるようにスパイラル状に巻き付け、必要であれば周囲をテープ状物あるいは線状物で加圧・固定する。そして、150〜400℃の範囲内の温度に加熱して接着剤を硬化させて積層一体化し、冷却した後、形成されたスパイラル管状積層体を棒またパイプから外し、「耐熱性高分子テープAからなる内側層2/熱硬化性接着剤層4/テープ状発熱体5/熱硬化性接着剤層4/耐熱性高分子テープBからなる外側層3」の構成を有する本実施形態のスパイラル管状ヒーター1を得ることができる。
【0019】
本発明のスパイラル管状ヒーターは、上記実施形態に制限されるものではなく、例えば、上記実施形態においては、テープ状発熱体5として、ヒーター線51をスパイラル状に巻き付けた耐熱性高分子テープCを用いたが、これに限定されるものではなく、ヒーター線51の代わりに導電性箔をスパイラル状に巻き付けた耐熱性高分子テープCを用いてもよい。該導電性箔としては、ニクロム合金、ニッケルクロム鉄合金、ニッケル銅合金などの合金箔が挙げられ、厚みが5〜100μm程度で幅が0.4〜40μm程度のものが使用される。
また、上記テープ状発熱体5としては、図4に示すように、ヒーター線51を耐熱性繊維52と編んだ組紐を用いることも好ましい。
上記耐熱性繊維としては、ポリイミド繊維、ガラス繊維などが好ましく、また該繊維と編んで組紐にするヒーター線としては、ニクロム合金、ニッケルクロム鉄合金、ニッケル銅合金などの合金線で、太さ(直径)が20〜300μm程度のものが使用される。
また、テープ状発熱体としては、上記のヒーター線を耐熱性繊維と編んだ組紐やヒーター線もしくは導電性箔をスパイラル状に巻き付けた耐熱性高分子テープCなどのテープ状発熱体をあらかじめ塗布法などによって耐熱性高分子材料で被覆したものを使用しても良い。
【0020】
本発明のスパイラル管状ヒーターは、そのままで被加熱体に適用してもよく、あるいは適当な長さに切断して使用してもよく、さらに最外層に保温の目的で耐熱性発泡シート、耐熱性多孔シートで覆って使用してもよい。
また、形状が複雑な被加熱体の場合には、本発明のスパイラル管状ヒーターと平面状ヒーターとを組み合わせて使用して被加熱体を覆ってもよい。
【0021】
次に本発明のスパイラル管状ヒーターの被加熱体への装着方法を図5および図6を参照しながら説明する。
本発明のスパイラル管状ヒーター1を被加熱体(パイプ)10に装着させるには、先ず、図5に示すように、スパイラル管状ヒーター1を長手方向に伸張する。次いで、図6に示すように、伸張することによって拡張されたヒーターの隙間に被加熱体10の一部を挿入し、図の矢印方向にスパイラル管状ヒーター1を回転させる。該回転につれて被加熱体10がスパイラル管状ヒーター1内に取り込まれ、被加熱体10にスパイラル管状ヒーター1を容易かつ迅速に装着することができる。また、スパイラル管状ヒーター1は、伸張力を解放することにより元の形状に復帰するから、被加熱体10に均等にかつ整然と装着することができる。
本発明のスパイラル管状ヒーターは、上述のようにして被加熱体に装着することができるので、例えば、被加熱体の両端部が大型の装置などに接続されて自由度が殆んどない場合でも、比較的容易にかつ迅速に被加熱体に装着することができる。また、スパイラル管状ヒーターの径を任意に設定できるため、自由度の少ない被加熱体だけでなく自由度の大きい被加熱体であっても、また径の大小にも制限を受けることなく、棒またはパイプ状であれば任意の被加熱体に適用できるのである。
【0022】
【実施例】
以下に本発明の実施例を示す。
以下の各例において、ポリイミドフィルムの物性測定は以下の方法によって行った。
吸水率:ASTM D570−63に従って測定(23℃×24時間)
引張弾性率:ASTM D882−64Tに従って測定(MD)
線膨張係数(50〜250℃または50〜300℃):300℃で30分加熱して応力緩和したサンプルをTMA装置(引張りモード、2g荷重、試料長10mm、20℃/分)で測定
【0023】
参考例1
内容積100リットルの重合槽に、N,N−ジメチルアセトアミド54.6kgを加え、次いで3,3’,4,4’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物8.826kgとパラフェニレンジアミン3.243kgとを加え、30℃で10時間重合反応させてポリマーの対数粘度(測定温度:30℃、濃度:0.5g/100ミリリットル溶媒、溶媒:N,N−ジメチルアセトアミド)が1.60、ポリマー濃度が18重量%であるポリアミック酸(イミド化率:5%以下)溶液を得た。
このポリアミック酸溶液に、ポリアミック酸100重量部に対して0.1重量部の割合でモノステアリルリン酸エステルトリエタノールアミン塩および0.5重量部の割合(固形分基準)で平均粒径0.08μmのコロイダルシリカを添加して均一に混合してポリアミック酸溶液組成物を得た。
このポリアミック酸溶液組成物の回転粘度は3000ポイズであった。このポリアミック酸溶液組成物をTダイ金型のスリットから連続的に、キャスティング・乾燥炉の平滑な支持体に押出して上記組成物の薄膜を形成し、130℃で10分間乾燥し、支持体から剥がし、幅方向を把持した状態でキュアー炉内でキュアー(200℃から450℃、約20分間)して、厚み75μmの芳香族ポリイミドフィルムを得た。このフィルムは、引張弾性率が750kg/mm2 、線膨張係数(50〜300℃)が16ppm、吸水率が1.5%であった。
【0024】
参考例2
パラフェニレンジアミンの代わりに4,4’−ジアミノジフェニルエーテル6.007kgを用い、かつN,N−ジメチルアセトアミドの使用量を67.6kgにした他は、参考例1と同様にして厚み75μmの芳香族ポリイミドフィルムを得た。このフィルムは、引張弾性率が370kg/mm2 、線膨張係数(50〜250℃)が40ppm、吸水率が2.5%であった。
【0025】
実施例1
参考例1で製造した75μmの芳香族ポリイミドフィルムにポリイミドシロキサン系の熱硬化性接着剤〔ポリイミドシロキサン、エポキシ樹脂、フェノール樹脂および硬化触媒からなる接着剤〕のテトラヒドロフラン溶液(固形分濃度:25重量%)を乾燥後の厚みが30μmになるように塗布し、100℃で乾燥して接着剤付きポリイミドフィルムを得た。このフィルムを10mm幅および9.8mm幅にスリットして2種類の接着剤付きテープAおよびBを作製した。10mm幅のテープAを接着剤層を外側にして外径10mmのステンレスの丸棒にスパイラル状に巻き付けた後、両端を固定した。次いで、該テープAの上に、参考例1で製造した芳香族ポリイミドフィルムを幅3mmにスリットして作製したテープCに直径50μmのニクロム線をスパイラル状に巻き付けたテープ状発熱体をスパイラル状に巻き付けた後、両端を固定し、さらにその上に、上記の9.8mm幅の接着剤付きテープBを、接着剤層を内側にして上記テープAの接着剤層と重なるようにスパイラル状に巻き付け、両端を固定した。
さらにその上に、テトロン熱収縮テープ(幅4mm、組紐)をスパイラル状に巻き付け、オーブン中で100℃で1時間、200℃で1時間加熱後、テトロン熱収縮テープを剥がし、250℃で1時間加熱して接着剤を硬化させた後、放冷し、形成されたスパイラル管状積層体をステンレスの丸棒から外し、長さ10cmのスパイラル管状ヒーターを得た。このスパイラル管状ヒーターの抵抗値は、1350Ωであった。また、このスパイラル管状ヒーターを径10mmのステンレスパイプに装着し、両端に100Vの電圧を加えたところ、該ステンレスパイプの温度は80℃で、均一にその温度に維持されていた。
【0026】
実施例2
参考例1で製造した芳香族ポリイミドフィルムに代えて参考例2で製造した75μmの芳香族ポリイミドフィルムを使用した他は、実施例1と同様にして10mm幅および9.8mm幅の2種類の接着剤付きテープAおよびBを作製した。10mm幅のテープAを接着剤層を外側にして外径10mmのステンレスの丸棒にスパイラル状に巻き付けた後、両端を固定した。次いで、該テープAの上に、直径50μmのニクロム線を蛇行させながらガラス繊維と編んだ組紐(幅4mm)をスパイラル状に巻き付けた後、両端を固定し、さらにその上に、上記の9.8mm幅の接着剤付きテープBを、接着剤層を内側にして上記テープAの接着剤層と重なるようにスパイラル状に巻き付け、両端を固定した。
さらにその上に、テトロン熱収縮テープ(幅4mm、組紐)をスパイラル状に巻き付け、オーブン中で100℃で1時間、200℃で1時間、250℃で1時間加熱して接着剤を硬化させた後、放冷し、形成されたスパイラル管状積層体をステンレスの丸棒から外し、長さ10cmのスパイラル管状ヒーターを得た。このスパイラル管状ヒーターの抵抗値は、200Ωであった。また、このスパイラル管状ヒーターを径10mmのステンレスパイプに装着し、両端に50Vの電圧を加えたところ、該ステンレスパイプの温度は100℃で、均一にその温度に維持されていた。
【0027】
【発明の効果】
本発明のスパイラル管状ヒーターは、両端部が装置などに接続されて自由度が殆どない被加熱体であっても、また被加熱体の大小にも制限を受けることなく、被加熱体に容易かつ迅速にしかも均等に整然と装着でき、また被加熱体との密着性が良く、熱効率が良好で、温度の制御を正確に行うことができ、しかもヒーターの抵抗値を自由に変えることができる。
また、本発明の製造方法によれば、任意の内径を有し、形状保持性および耐熱性の良好な本発明の上記スパイラル管状ヒーターを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のスパイラル管状ヒーターの一例を示す斜視図である。
【図2】図2は、図1に示すスパイラル管状ヒーターをスパイラル芯に平行に切断した一部断面図である。
【図3】図3は、図1に示すスパイラル管状ヒーターに使用したテープ状発熱体を示す一部斜視図である。
【図4】図4は、スパイラル管状ヒーターに使用するテープ状発熱体の他の例を示す一部斜視図である。
【図5】図5は、本発明のスパイラル管状ヒーターを長手方向に伸張した状態を示す斜視図である。
【図6】図6は、本発明のスパイラル管状ヒーターの使用例を示す一部斜視図である。
【符号の説明】
1 スパイラル管状ヒーター
2 内側層(耐熱性高分子テープA)
3 外側層(耐熱性高分子テープB)
4 接着剤層
5 テープ状発熱体
51 ヒーター線
52 耐熱性繊維
C 耐熱性高分子テープC
10 被加熱体
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is suitable for uses such as heaters having good adhesion to pipes and good thermal efficiency, and in particular, a shape-retaining spiral tubular heater that can be used for heat insulation of pipes of semiconductor manufacturing apparatuses and analytical instruments, and the like It relates to the manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to prevent solidification and non-adherence of a substance to be transported to a pipe constituting an analytical instrument such as a liquid chromatograph or mass spectrometer or a medical fluid in a medical instrument, the pipe is heated and kept warm. In some cases, the pipe is heated in order to evaporate the substance not attached to the inner surface and secure a degree of vacuum. Furthermore, the water pipe may be kept warm and heated to prevent the water pipe from freezing.
In such a case, conventionally, a flexible sheet heating element such as a ribbon heater is generally formed in a belt shape and wound around a pipe.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the piping system of the pipe is generally provided in a narrow space between devices, and it is difficult to wrap and attach a sheet heating element around the pipe. Has poor adhesion to pipes. For this reason, the thermal efficiency is low, and therefore the temperature cannot be accurately controlled.
[0004]
Therefore, the object of the present invention is to easily and easily adjust the object to be heated without being restricted by the size of the object to be heated even if both ends are connected to a device or the like and have little freedom. A heater that can be mounted quickly and evenly, with good adhesion to the object to be heated, good thermal efficiency, accurate temperature control, and variable resistance of the heater And providing a manufacturing method thereof.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has achieved the above object by providing the following spiral tubular heater and a method for producing the same.
“An inner layer formed by spirally winding the heat resistant polymer tape A, an outer layer formed by spirally winding the heat resistant polymer tape B on the inner layer, and the inner layer A tape-like heating element wound in a spiral shape is provided between the inner layer and the outer layer of the spiral tubular laminate composed of an adhesive layer for bonding the outer layer, and the tape-like heating element Is a heat-resistant polymer tape C in which a heater wire or a conductive foil is wound in a spiral shape, and the heat-resistant polymer tapes A, B, and C are aromatic polyimide tapes, respectively. Sex spiral tubular heater. "
“An inner layer formed by spirally winding the heat resistant polymer tape A, an outer layer formed by spirally winding the heat resistant polymer tape B on the inner layer, and the inner layer A tape-like heating element wound in a spiral shape is provided between the inner layer and the outer layer of the spiral tubular laminate composed of an adhesive layer for bonding the outer layer, and the tape-like heating element Is a shape-retaining spiral tubular heater, characterized in that the heater wire is a braid braided with heat-resistant fibers. "
“An inner layer is formed by winding a heat-resistant polymer tape A having an adhesive layer on one side around a long shape-giving member having the same outer shape as the object to be heated, spirally with the adhesive layer on the outside. A tape-like heating element is wound on the inner layer in a spiral shape, and a heat-resistant polymer tape B provided with an adhesive layer on one side is wound on the inner layer in a spiral shape with the adhesive layer on the outer side. A layer is formed, the adhesive layer is cured and laminated and integrated, and the formed spiral tubular laminate is removed from the shape-imparting member to obtain the shape-retaining spiral tubular heater of the present invention. Manufacturing method of spiral tubular heater. "
[0006]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the spiral tubular heater of the present invention and the manufacturing method thereof will be described in detail with reference to the drawings.
First, the spiral tubular heater of the present invention will be described with respect to the embodiment shown in FIGS.
FIG. 1 is a perspective view showing an example of the spiral tubular heater of the present invention, FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the spiral tubular heater shown in FIG. 1 cut in parallel to the spiral core, and FIG. 2 is a partial perspective view showing a tape-like heating element used in the spiral tubular heater shown in FIG.
[0007]
As shown in FIGS. 1 and 2, the spiral tubular heater 1 of the present embodiment has an inner layer 2 formed by winding a heat-resistant polymer tape A in a spiral shape, and has a high heat resistance on the inner layer 2. An outer layer 3 formed by winding a molecular tape B in a spiral shape, an adhesive layer 4 for bonding the inner layer 2 and the outer layer 3, and a tape wound in a spiral shape in the adhesive layer 4 It is comprised from the spiral tubular laminated body which consists of the shape-like heat generating body 5. FIG.
As shown in FIG. 3, the tape-like heating element 5 is formed by winding a heater wire 51 around a heat-resistant polymer tape C in a spiral shape. Has been granted.
[0008]
The heat resistant polymer tape A forming the inner layer 2 of the spiral tubular laminate is made of an aromatic polyimide or an aromatic polyamide having a glass transition temperature or a melting point of 180 ° C. or more, and preferably has a thickness of 15 to 200 μm. In particular, a tape-like film having a width of 25 to 200 μm and a width of 3 to 50 mm is used. In particular, the linear expansion coefficient (CTE) at 50 to 300 ° C. is 60 × 10 −5 cm / cm / ° C. or less (sometimes expressed in ppm), among which 3 to 5 × 10 −5 cm / cm / An aromatic polyimide film or an aromatic polyamide film having a tensile elastic modulus of 200 to 1400 kg / mm 2 at a temperature of ° C is preferably used. Among them, an aromatic polyimide film having a water absorption rate of 4% or less, particularly 3% or less is preferably used.
[0009]
Examples of the aromatic polyimide include 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride, pyromellitic dianhydride, and 3,3 ′, 4,4′-benzophenonetetracarboxylic dianhydride. It is obtained by polymerizing and imidizing an aromatic tetracarboxylic dianhydride such as p-phenylenediamine and 4,4′-diaminodiphenyl ether. In particular, what is obtained by using 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride as an aromatic polyimide in an amount of 15 mol% or more in the aromatic tetracarboxylic acid component is heat resistance, low linear expansion coefficient, It is preferable because of its low water absorption.
In addition, the above aromatic polyamide is, for example, an aromatic acid chloride such as 2-chloroterephthalic acid chloride or 2,5-dichloroterephthalic acid chloride, 2-chloro-p-phenylenediamine, 4,4′-diaminodiphenyl ether, or the like. Obtained by reaction with an aromatic diamine.
[0010]
The adhesive layer 4 forming the intermediate layer of the spiral tubular laminate is made of a heat-resistant thermoplastic adhesive, a thermosetting adhesive, preferably a thermosetting adhesive, and preferably laminated adhesive. The thickness of the agent layer in a dry state is 2 to 100 μm and the width is 3 to 50 mm.
The adhesive layer may be provided by winding a tape-like film with an adhesive, or after winding the tape-like film, an adhesive is applied to the tape-like film or an adhesive sheet is laminated. May be provided.
[0011]
Examples of the thermosetting adhesive include epoxy resin, NBR-phenolic resin, phenol-butyral resin, epoxy-NBR resin, epoxy-phenolic resin, epoxy-nylon resin, epoxy-polyester resin, epoxy- Examples thereof include acrylic resins, acrylic resins, polyamide-epoxy-phenolic resins, polyimide resins, and polyimidesiloxane-epoxy resins. Examples of the thermoplastic adhesive include polyimide, polyamideimide, polyetherimide, and polyesterimide.
[0012]
The heat-resistant polymer tape B forming the outer layer 3 of the spiral tubular laminate is an aromatic polyimide, aromatic polyamide, aromatic polyester, fluororesin or aromatic resin having a glass transition temperature or melting point of 180 ° C. or higher. A tape-like film made of a group polyamideimide, preferably having a thickness of 15 to 200 μm, particularly 25 to 200 μm, and a width of 3 to 50 mm is used. In particular, the coefficient of linear expansion (CTE) at 50 to 250 ° C. is 60 × 10 −5 cm / cm / ° C. (may be expressed in ppm) or less, particularly 3 to 50 × 10 −5 cm / cm / ° C. An aromatic polyimide film or an aromatic polyamide film having a tensile modulus of 200 to 1400 kg / mm 2 is preferably used. Among them, an aromatic polyimide film having a water absorption rate of 4% or less, particularly 3% or less is preferably used.
[0013]
Further, as the heat-resistant polymer tape C forming the tape-like heating element 5, the same tape as the heat-resistant polymer tape A or B can be used. Examples of the heater wire 51 wound in a spiral shape include alloy wires such as a nichrome alloy, a nickel chrome iron alloy, and a nickel copper alloy. As the alloy wire, one having a thickness (diameter) of about 20 to 300 μm is used.
[0014]
A preferable method for producing the aromatic polyimide film and the aromatic polyamide film used as a material for forming the heat-resistant polymer tapes A, B and C will be described in more detail below.
The aromatic polyimide film can be produced, for example, as follows. First, the aromatic tetracarboxylic dianhydride and the aromatic diamine are polymerized in an organic polar solvent such as N, N-dimethylacetamide or N-methyl-2-pyrrolidone, and the logarithmic viscosity of the polymer (measurement temperature: 30). C, concentration: 0.5 g / 100 ml solvent, solvent: N-methyl-2-pyrrolidone) is 1 to 5, polymer concentration is 15 to 25% by weight, and rotational viscosity (30 ° C.) is 500 to 4500 poise. A polyamic acid (imidation rate: 5% or less) solution is obtained.
Subsequently, 0.01 to 1% by weight of a phosphorus compound, preferably an organic phosphorus compound such as (poly) phosphate ester and / or an amine salt of phosphate ester, or inorganic phosphorus, based on 100 parts by weight of this polyamic acid. Compound, and preferably 0.02-6 parts by weight of colloidal silica, silicon nitride, talc, titanium oxide, calcium phosphate and the like (preferably having an average particle size of 0.005 based on 100 parts by weight of polyamic acid) ˜5 μm, especially 0.005 to 2 μm) is added to prepare a polyamic acid solution composition.
This polyamic acid solution composition is cast as it is or added with a chemical imidizing agent, and cast onto a support surface having a smooth surface, dried to form a solidified film, and the solidified film is peeled off from the surface of the support.
Next, after applying a surface treatment liquid containing an aminosilane-based, epoxysilane-based or titanate-based surface treatment agent to one or both sides of the solidified film, it may be further dried.
If necessary, the solidified film obtained as described above is stretched in both directions and then heated at a temperature within the range of 350 to 500 ° C. while holding both edges in the width direction of the dried film. Then, it can be suitably produced as an aromatic polyimide film by drying and imidization.
The aromatic polyimide film obtained as described above is preferably heated at a temperature of about 200 to 400 ° C. under low tension or no tension, and is subjected to stress relaxation treatment and wound.
This aromatic polyimide film can be used as an aromatic polyimide film with improved adhesiveness as it is or after being subjected to surface treatment by corona discharge treatment, plasma treatment, ultraviolet irradiation, glow discharge treatment or flame treatment.
[0015]
The aromatic polyamide film can be produced, for example, as follows. An aromatic acid chloride and an aromatic diamine are synthesized by solution polymerization in an organic polar solvent or by interfacial polymerization using an aqueous medium. When acid chloride and diamine are used as monomers in the polymer solution, hydrogen chloride is formed as a by-product, so an inorganic neutralizer such as calcium hydroxide or an organic neutralizer such as ethylene oxide is used to neutralize this. Add.
The reaction between isocyanate and carboxylic acid is carried out in an aprotic organic polar solvent in the presence of a catalyst.
These polymer solutions may be used as a film-forming stock solution for forming a film as it is, or a polymer-forming stock solution may be prepared by isolating the polymer once and then redissolving it in the above solvent. An inorganic salt such as calcium chloride or magnesium chloride may be added as a dissolution aid to the film-forming stock solution. The polymer concentration in the stock solution is preferably 2 to 35% by weight.
[0016]
The spiral tubular heater 1 of the present embodiment configured as described above expands in the longitudinal direction as shown in FIG. 5 and returns to its original shape by releasing the extension force. The shape is maintained in an environment heated to a high temperature of about 200 ° C. and after being mounted on the heated object, with almost no change in shape such as outer diameter, uniformity and order.
[0017]
Next, the manufacturing method of the spiral tubular heater of the present invention will be described taking the manufacturing method of the spiral tubular heater 1 of the above embodiment as an example.
The spiral tubular heater 1 of the above embodiment has, for example, the same outer shape as the object to be heated (the shape may have an arbitrary shape such as a circular cross section or a square shape), for example, a long shape imparting member, for example, heat resistance Heat-resistant polymer tape A, preferably aromatic polyimide tape A, and outer layer 3 having the same width as or slightly narrower width than tape A The heat-resistant polymer tape C is formed by spirally winding an adhesive layer 4 and a heater wire for providing conductivity between both ends in the longitudinal direction between the conductive polymer tape B and preferably the aromatic polyimide tape B. When the tape-like heating element 5 is disposed and the adhesive layer 4 is formed of a thermoplastic adhesive, pressure is applied to the laminated body to heat it to a glass transition temperature or a temperature equal to or higher than the melting point and cool it. When the adhesive layer 4 is formed of a thermosetting adhesive, it is formed after the adhesive is cured and laminated and integrated by heating to a temperature higher than the curing temperature. It is obtained by removing the spiral tubular laminate from the shape imparting member.
[0018]
The above method can be preferably carried out, for example, as follows. First, a thermosetting adhesive is applied to one side of a heat-resistant resin film that is a material for forming the inner layer 2 and the outer layer 3, and the dry thickness of the adhesive is 2 to 100 μm. Get the film. This film is slit to 3 to 50 mm to produce a heat-resistant polymer tape A with a thermosetting adhesive. The heat-resistant polymer tape A is wound spirally around a circular bar or pipe (shape-giving member) having a diameter of 5 to 50 mm with the adhesive surface facing outward, and both ends are fixed. Next, on the heat-resistant polymer tape A, a tape-like heating element 5 in which a heater wire is spirally wound around a heat-resistant polymer tape C narrower than the heat-resistant polymer tape A is wound in a spiral shape. . Next, a heat-resistant polymer tape B with a thermosetting adhesive having the same width as that of the heat-resistant polymer tape A or a little narrower is further formed thereon, and the heat-resistant polymer tape with the adhesive surface on the inside. It is wound in a spiral shape so as to overlap with the adhesive surface of A, and if necessary, the periphery is pressurized and fixed with a tape-like material or a linear material. And after heating to the temperature in the range of 150-400 degreeC, an adhesive agent is hardened | cured and laminated | stacked and integrated, and cooled, the formed spiral tubular laminated body is removed from a stick | rod or a pipe, "Heat resistant polymer tape A Spiral tubular of the present embodiment having a configuration of “inner layer 2 made of / thermosetting adhesive layer 4 / tape-like heating element 5 / thermosetting adhesive layer 4 / outer layer 3 made of heat-resistant polymer tape B”. The heater 1 can be obtained.
[0019]
The spiral tubular heater of the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, a heat-resistant polymer tape C in which the heater wire 51 is wound in a spiral shape is used as the tape-like heating element 5. Although used, the present invention is not limited to this, and instead of the heater wire 51, a heat-resistant polymer tape C in which a conductive foil is wound in a spiral shape may be used. Examples of the conductive foil include alloy foils such as a nichrome alloy, a nickel chromium iron alloy, and a nickel copper alloy, and those having a thickness of about 5 to 100 μm and a width of about 0.4 to 40 μm are used.
In addition, as the tape-like heating element 5, it is also preferable to use a braid obtained by knitting a heater wire 51 and a heat-resistant fiber 52 as shown in FIG.
As the heat-resistant fiber, polyimide fiber, glass fiber or the like is preferable, and the heater wire knitted with the fiber to form a braid is an alloy wire such as nichrome alloy, nickel chrome iron alloy, nickel copper alloy, and the thickness ( Those having a diameter of about 20 to 300 μm are used.
In addition, as the tape-like heating element, a tape-like heating element such as a braided string obtained by knitting the heater wire and a heat-resistant fiber, a heater wire, or a heat-resistant polymer tape C in which a conductive foil is spirally wound is applied in advance. A material coated with a heat resistant polymer material may be used.
[0020]
The spiral tubular heater of the present invention may be applied to a heated object as it is, or may be used after being cut to an appropriate length. Further, the outermost layer is a heat resistant foam sheet, You may use it, covering with a porous sheet.
In the case of a heated object having a complicated shape, the heated object may be covered using a combination of the spiral tubular heater of the present invention and a planar heater.
[0021]
Next, a method of mounting the spiral tubular heater of the present invention on the heated object will be described with reference to FIGS.
In order to attach the spiral tubular heater 1 of the present invention to the heated body (pipe) 10, first, as shown in FIG. 5, the spiral tubular heater 1 is extended in the longitudinal direction. Next, as shown in FIG. 6, a part of the object to be heated 10 is inserted into the gap of the heater expanded by extending, and the spiral tubular heater 1 is rotated in the direction of the arrow in the figure. The heated body 10 is taken into the spiral tubular heater 1 with the rotation, and the spiral tubular heater 1 can be easily and quickly mounted on the heated body 10. Further, since the spiral tubular heater 1 returns to its original shape by releasing the stretching force, it can be mounted evenly and orderly on the heated object 10.
Since the spiral tubular heater of the present invention can be attached to a heated body as described above, for example, even when both ends of the heated body are connected to a large-sized device or the like and there is almost no degree of freedom. It can be attached to the heated object relatively easily and quickly. In addition, since the diameter of the spiral tubular heater can be arbitrarily set, not only a heated object with a small degree of freedom but also a heated object with a large degree of freedom, and without being limited by the size of the rod or If it is a pipe shape, it can be applied to any object to be heated.
[0022]
【Example】
Examples of the present invention are shown below.
In each of the following examples, the physical properties of the polyimide film were measured by the following method.
Water absorption: measured according to ASTM D570-63 (23 ° C. × 24 hours)
Tensile modulus: measured according to ASTM D882-64T (MD)
Linear expansion coefficient (50 to 250 ° C. or 50 to 300 ° C.): A sample subjected to stress relaxation by heating at 300 ° C. for 30 minutes is measured with a TMA apparatus (tensile mode, 2 g load, sample length 10 mm, 20 ° C./min). ]
Reference example 1
To a polymerization tank having an internal volume of 100 liters, 54.6 kg of N, N-dimethylacetamide was added, and then 8.826 kg of 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic dianhydride and 3.243 kg of paraphenylenediamine. Was added, and the polymerization reaction was carried out at 30 ° C. for 10 hours. The logarithmic viscosity of the polymer (measurement temperature: 30 ° C., concentration: 0.5 g / 100 ml solvent, solvent: N, N-dimethylacetamide) was 1.60, and the polymer concentration was A polyamic acid (imidation ratio: 5% or less) solution of 18% by weight was obtained.
In this polyamic acid solution, 0.1 parts by weight of monostearyl phosphate triethanolamine salt and 100 parts by weight of polyamic acid and 0.5 parts by weight (based on solid content) of an average particle size of 0.001. 08 μm colloidal silica was added and mixed uniformly to obtain a polyamic acid solution composition.
The rotational viscosity of this polyamic acid solution composition was 3000 poise. This polyamic acid solution composition is continuously extruded from a slit of a T-die mold onto a smooth support of a casting / drying furnace to form a thin film of the above composition, dried at 130 ° C. for 10 minutes, and from the support The film was peeled and cured in a curing furnace with the width direction held (from 200 ° C. to 450 ° C. for about 20 minutes) to obtain an aromatic polyimide film having a thickness of 75 μm. This film had a tensile modulus of 750 kg / mm 2 , a linear expansion coefficient (50 to 300 ° C.) of 16 ppm, and a water absorption of 1.5%.
[0024]
Reference example 2
Aromatic having a thickness of 75 μm as in Reference Example 1, except that 6.007 kg of 4,4′-diaminodiphenyl ether was used in place of paraphenylenediamine and the amount of N, N-dimethylacetamide used was 67.6 kg. A polyimide film was obtained. This film had a tensile elastic modulus of 370 kg / mm 2 , a linear expansion coefficient (50 to 250 ° C.) of 40 ppm, and a water absorption of 2.5%.
[0025]
Example 1
A tetrahydrofuran solution (solid content concentration: 25% by weight) of a polyimidesiloxane-based thermosetting adhesive [adhesive consisting of polyimidesiloxane, epoxy resin, phenolic resin and curing catalyst] on the 75 μm aromatic polyimide film produced in Reference Example 1. ) Was applied so that the thickness after drying was 30 μm, and dried at 100 ° C. to obtain a polyimide film with an adhesive. This film was slit to 10 mm width and 9.8 mm width to produce two types of tapes A and B with adhesive. A tape A having a width of 10 mm was wound around a stainless steel round bar having an outer diameter of 10 mm in a spiral shape with the adhesive layer facing outward, and both ends were fixed. Next, a tape-like heating element in which a 50 μm-diameter nichrome wire is spirally wound around the tape C produced by slitting the aromatic polyimide film produced in Reference Example 1 into a width of 3 mm on the tape A is spirally formed. After winding, both ends are fixed, and further, the above-mentioned 9.8 mm width adhesive tape B is wound in a spiral shape so that the adhesive layer is inside and overlaps the adhesive layer of tape A. The both ends were fixed.
Further, a Tetoron heat-shrink tape (width 4 mm, braid) is spirally wound thereon, heated in an oven at 100 ° C. for 1 hour and at 200 ° C. for 1 hour, and then the Tetron heat-shrink tape is peeled off and then at 250 ° C. for 1 hour. After heating to cure the adhesive, the adhesive was allowed to cool, and the formed spiral tubular laminate was removed from the stainless steel round bar to obtain a spiral tubular heater having a length of 10 cm. The resistance value of this spiral tubular heater was 1350Ω. Further, when this spiral tubular heater was attached to a stainless steel pipe having a diameter of 10 mm and a voltage of 100 V was applied to both ends, the temperature of the stainless steel pipe was 80 ° C., and the temperature was uniformly maintained.
[0026]
Example 2
Two types of adhesion of 10 mm width and 9.8 mm width were performed in the same manner as in Example 1 except that the 75 μm aromatic polyimide film manufactured in Reference Example 2 was used instead of the aromatic polyimide film manufactured in Reference Example 1. Tapes A and B with the agent were prepared. A tape A having a width of 10 mm was wound spirally around a stainless steel round bar having an outer diameter of 10 mm with the adhesive layer on the outside, and both ends were fixed. Next, a braided braid (width 4 mm) woven with glass fiber was spirally wound on the tape A while meandering a nichrome wire having a diameter of 50 μm, and both ends were fixed. A tape B with an adhesive having a width of 8 mm was wound in a spiral shape so as to overlap the adhesive layer of the tape A with the adhesive layer inside, and both ends were fixed.
Further, a Tetoron heat shrink tape (4 mm wide, braided string) was spirally wound thereon, and the adhesive was cured by heating in an oven at 100 ° C. for 1 hour, 200 ° C. for 1 hour, and 250 ° C. for 1 hour. Thereafter, it was allowed to cool, and the formed spiral tubular laminate was removed from the stainless steel round bar to obtain a spiral tubular heater having a length of 10 cm. The resistance value of this spiral tubular heater was 200Ω. Further, when this spiral tubular heater was mounted on a stainless steel pipe having a diameter of 10 mm and a voltage of 50 V was applied to both ends, the temperature of the stainless steel pipe was 100 ° C., and the temperature was uniformly maintained.
[0027]
【The invention's effect】
The spiral tubular heater of the present invention can be easily and easily applied to a heated body without being limited by the size of the heated body, even if both ends are connected to an apparatus or the like and have little flexibility. It can be mounted quickly and evenly, with good adhesion to the object to be heated, good thermal efficiency, accurate temperature control, and the resistance value of the heater can be freely changed.
Moreover, according to the manufacturing method of the present invention, the spiral tubular heater of the present invention having an arbitrary inner diameter and good shape retention and heat resistance can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an example of a spiral tubular heater of the present invention.
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the spiral tubular heater shown in FIG. 1 cut in parallel to the spiral core.
FIG. 3 is a partial perspective view showing a tape-like heating element used in the spiral tubular heater shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a partial perspective view showing another example of a tape-like heating element used for a spiral tubular heater.
FIG. 5 is a perspective view showing a state in which the spiral tubular heater of the present invention is extended in the longitudinal direction.
FIG. 6 is a partial perspective view showing an example of use of the spiral tubular heater of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 Spiral tubular heater 2 Inner layer (heat-resistant polymer tape A)
3 Outer layer (heat-resistant polymer tape B)
4 Adhesive Layer 5 Tape Heating Element 51 Heater Wire 52 Heat Resistant Fiber C Heat Resistant Polymer Tape C
10 Object to be heated

Claims (6)

耐熱性高分子テープAをスパイラル状に巻回して形成された内側層、該内側層の上に耐熱性高分子テープBをスパイラル状に巻回して形成された外側層、および該内側層と該外側層を接着する接着剤層からなるスパイラル管状積層体の上記内側層と上記外側層との間に、スパイラル状に巻回されたテープ状発熱体が設けられており、上記テープ状発熱体が、ヒーター線もしくは導電性箔をスパイラル状に巻き付けた耐熱性高分子テープCであり、上記耐熱性高分子テープA、BおよびCが、それぞれ芳香族ポリイミドテープであることを特徴とする形状保持性のスパイラル管状ヒーター。An inner layer formed by spirally winding the heat-resistant polymer tape A, an outer layer formed by spirally winding the heat-resistant polymer tape B on the inner layer, and the inner layer and the A tape-shaped heating element wound in a spiral shape is provided between the inner layer and the outer layer of the spiral tubular laminate composed of an adhesive layer that adheres the outer layer, and the tape-shaped heating element A heat-resistant polymer tape C in which a heater wire or a conductive foil is wound in a spiral shape, and the heat-resistant polymer tapes A, B, and C are aromatic polyimide tapes, respectively . Spiral tubular heater. 耐熱性高分子テープAをスパイラル状に巻回して形成された内側層、該内側層の上に耐熱性高分子テープBをスパイラル状に巻回して形成された外側層、および該内側層と該外側層を接着する接着剤層からなるスパイラル管状積層体の上記内側層と上記外側層との間に、スパイラル状に巻回されたテープ状発熱体が設けられており、上記テープ状発熱体が、ヒーター線を耐熱性繊維と編んだ組紐であることを特徴とする形状保持性のスパイラル管状ヒーター。 An inner layer formed by spirally winding the heat-resistant polymer tape A, an outer layer formed by spirally winding the heat-resistant polymer tape B on the inner layer, and the inner layer and the A tape-shaped heating element wound in a spiral shape is provided between the inner layer and the outer layer of the spiral tubular laminate composed of an adhesive layer that adheres the outer layer, and the tape-shaped heating element A shape-retaining spiral tubular heater , characterized in that the heater wire is a braid braided with heat-resistant fibers. 上記耐熱性高分子テープA、BおよびCが、それぞれ厚み15〜200μmである請求項1記載の形状保持性のスパイラル管状ヒーター。The heat-resistant polymer tape A, B and C, according to claim 1 Symbol placement shape retention of the spiral tubular heater is the thickness, respectively 15 to 200 m. 上記耐熱性繊維が、ポリイミド繊維またはガラス繊維である請求項記載の形状保持性のスパイラル管状ヒーター。The shape-retaining spiral tubular heater according to claim 2 , wherein the heat-resistant fiber is a polyimide fiber or a glass fiber. 上記接着剤層が、熱硬化性接着剤層である請求項1または2記載の形状保持性のスパイラル管状ヒーター。The shape-retaining spiral tubular heater according to claim 1 or 2 , wherein the adhesive layer is a thermosetting adhesive layer. 被加熱体と同一外形状を有する長尺の形状付与部材に、片面に接着剤層を設けた耐熱性高分子テープAを接着剤層を外側にしてスパイラル状に巻き付けて内側層を形成し、該内側層の上にテープ状発熱体をスパイラル状に巻き付け、さらにその上に、片面に接着剤層を設けた耐熱性高分子テープBを接着剤層を内側にしてスパイラル状に巻き付けて外側層を形成し、上記接着剤層を硬化させて積層一体化し、形成されたスパイラル管状積層体を上記形状付与部材から外して請求項1または2記載の形状保持性のスパイラル管状ヒーターを得ることを特徴とするスパイラル管状ヒーターの製造方法。A long shape-giving member having the same outer shape as the object to be heated is wound in a spiral shape with a heat-resistant polymer tape A provided with an adhesive layer on one side, with the adhesive layer facing outside, to form an inner layer, A tape-like heating element is wound spirally on the inner layer, and a heat-resistant polymer tape B provided with an adhesive layer on one side is wound spirally with the adhesive layer on the outer layer. And the adhesive layer is cured and laminated and integrated, and the formed spiral tubular laminate is removed from the shape imparting member to obtain the shape-retaining spiral tubular heater according to claim 1 or 2. A method for manufacturing a spiral tubular heater.
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