JP4021698B2

JP4021698B2 - Pipe heater

Info

Publication number: JP4021698B2
Application number: JP2002110866A
Authority: JP
Inventors: 悦宏大平; 光一郎高島; 伸幸牟田; 禎浩釜堀; 善弘西脇; 成彦松村
Original assignee: SHOWA MANUFACTURING CO., LTD.
Current assignee: SHOWA MANUFACTURING CO., LTD.
Priority date: 2001-04-13
Filing date: 2002-04-12
Publication date: 2007-12-12
Anticipated expiration: 2022-04-12
Also published as: JP2003092175A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、パイプヒータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のパイプヒータＸとして、図１２に示すように、パイプ１００の外周面に膜状発熱体２００を貼設するとともに、その上から合成樹脂製のモールド部３００を形成したものがあった。
【０００３】
これは、例えば浴槽水を循環加熱する浴槽水循環ろ過保温装置(所謂２４時間風呂)に用いられている(図６参照)。
【０００４】
かかるパイプヒータＸは、パイプ１００内を通す流体の加熱を目的としているので、膜状発熱体２００の上から合成樹脂でモールドして外周面を断熱することは、流体への伝熱性を高めるために有効であり、しかも、合成樹脂により取付部４００を一体成形することが可能となるので、感電や火傷などのおそれなく安全に取扱えることができるものであった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した構成では、当然ながら外周面を加熱面とするヒータとしては利用できないものであった。
【０００６】
外周面を加熱面とするためには、パイプ内にシーズヒータなどの熱源を挿通して構成することもできるが、これでは、前述したような流体用のヒータとして利用するには適さないものとなってしまう。
【０００７】
また、例えば、リフロー炉などのローラ自体にヒータ機能を付加しようとした場合、上記構成では、シーズヒータの端部を軸受けしなければならないなど、構成が複雑化してしまう。
【０００８】
このように、従来のパイプヒータは、その用途によっては構成が全く異なり、各用途に見合った構成のパイプヒータを製造しなければならないために、量産効果によるコストダウンが図れていない。
【０００９】
本発明は、上記課題を解決することができ、多目的な用途に供することができる汎用性に富み、なおかつかつ熱効率が高く、しかも安価に製造可能なパイプヒータを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の本発明では、金属発熱体を含む導電材料を用いた抵抗発熱体を、二重管の内管と外管との間に挟持して構成したパイプヒータにおいて、前記抵抗発熱体を電源に導通させるための端子をリング状に形成するとともに、内管を外管の両端から突出させ、両突出部にそれぞれ前記リング状端子を取付けた状態で前記内管を拡管することにより、前記抵抗発熱体を挟圧し、かつ前記リング状の端子を嵌装した。
【００１１】
また、請求項２記載の本発明では、前記抵抗発熱体は、蛇行状のパターンを形成した電気抵抗体の両面を内外絶縁シートで被覆して矩形状に形成した膜状発熱体であり、前記端子は、それぞれ前記膜状発熱体の一側端縁に配置され、前記パターンの両端に設けられた第一端子取付部に重合する第一端子及び第二端子取付部に重合する第二端子と、当該膜状発熱体の他側端縁に設けた第三端子取付部に重合する第三端子とからなり、前記第一端子取付部と前記第三端子取付部との間に第一回路を形成するともに、前記第三端子取付部と前記第二端子取付部との間に第二回路を形成し、前記第一端子と前記第二端子とを導通させると、前記第一回路、第二回路ともに通電され、前記第一端子と前記第三端子とを導通させると、第一回路のみに通電されるように構成した。
【００１２】
また、請求項３記載の本発明では、軸周りに回転可能として、加熱可能なローラとして利用可能とした。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明に係るパイプヒータは、金属発熱体を含む導電材料を用いた抵抗発熱体を、二重管の内管と外管との間に挟持して構成したものであり、前記抵抗発熱体や絶縁材料、外管、内管の厚みを薄く、軽量にして熱容量を少なくしたものである。
【００１７】
すなわち、径の異なる二本の管により二重管を構成するとともに、その内管と外管との間に抵抗発熱体を介在させたもので、同抵抗発熱体は、少なくとも外管の内周全面にわたって介設されるようにしておくものである。
【００１８】
かかる抵抗発熱体としては、膜状に形成した膜状発熱体を好適に採用することができる。
【００１９】
かかる構成により、パイプへの巻き付けが容易でパイプ全体に効率的に伝熱でき、内管内部に流体を通しながら加熱する流体ヒータとしても、あるいは、外管外周面を加熱面としたパイプヒータとしても使用可能となる。
【００２０】
また、外管については、その一端部が閉塞されたものを用いることもできる。
【００２１】
すなわち、従来のシーズヒータは発熱線を絶縁紛で充填するため、熱容量が大きく、さらに熱伝導も悪いため、熱応答が良くなかったが、上述したように、膜状発熱体を、二重管の内管と外管との間に挟持して構成した本発明では、膜状発熱体が、内管とシーズに相当する外管とで狭圧されているので熱容量を小さくでき、また、膜状発熱体が外管に十分密着しているので外管外周面への伝熱効率も高くなって熱伝導性が向上し、その結果、熱応答の良好なシーズヒータを提供することが可能となる。
【００２２】
また膜状発熱体を用いるので、異なるワット密度の組み合わせのシーズヒータが容易に製作できる。さらに、膜状発熱体は外管・内管の間に強固に保持されている為、耐振動性に優れたものとなる。
【００２３】
さらに、一端開口部側に設けた給電部をシリコン・テフロン（登録商標）等の電気絶縁性物質でコーティングすることで、液体加熱用の投込み型ヒータとしても利用可能である。
【００２４】
しかも、投込み型ヒータとして使用する場合、パイプ内面にも伝熱面がある為、従来のシーズヒータと比べ、伝熱面をより広くとれるので効率の良いヒータとなる。
【００２５】
構成として、パイプによるヒータである為、従来の内部が絶縁物で充填されたシーズヒータに比べ、軽量化及び熱容量の低減化を図ることができる。
【００２６】
膜状発熱体としては、蛇行状のパターンを形成した電気抵抗体の両面を、ポリイミド樹脂などからなる内外絶縁シートで被覆して形成したものとすることができる。
【００２７】
そして、かかる膜状発熱体の二重管内での挟持方法としては、同膜状発熱体を内管に巻回した状態で外管内に挿通して同内管を拡管することにより、膜状発熱体を内・外管で挟圧することができる。
【００２８】
内管の拡管方法は、水圧により管を内部から押し広げる水圧方式、管と同径の駒を管内に押込んで管径を広げるビュレット方式、管と同形の紡錘状駒を先端に取付けた工具を管中で回転させながら進行させて徐々に管径を広げるエキスパンダ方式などの機械的方法を好適に採用することができるが、内・外管の熱膨張を利用することもできる。
【００２９】
そのために、アルミニウムや銅などのように、比較的伸びやすく、かつ熱伝導率の高い金属材料を用いることが好ましい。しかし、鉄やＳＵＳなどであっても拡管は可能である。
【００３０】
また、上記膜状発熱体を電源に導通させるための端子をリング状に形成するとともに、内管を外管の両端から突出させ、両突出部にそれぞれ前記リング状端子を嵌装することができる。
【００３１】
すなわち、かかるリング状端子を電源に接続された他の端子と摺接して導通できるように構成することで、パイプヒータを軸周りに回転するような使い方が可能となり、例えばリフロー炉のワーク加熱搬送用ローラとしても利用可能となる。
【００３２】
以上説明してきたように、本実施形態に係るパイプヒータは、シンプルな構成で、かつ多様な用途に用いることができる汎用性に富むものであり、しかも、安価に製造することができる。
【００３３】
また、膜状発熱体や絶縁材料、外管、内管の厚みを薄く、軽量にして熱容量を少なくしているので、膜状発熱体による熱が、パイプ全面に均一かつ急速に伝熱されるために迅速な加熱で、熱効率が極めて良好になり、予備加熱などが不要となるなど、省エネ時代にマッチしたヒータを提供することができる。
【００３４】
なお、抵抗発熱体としては、上述した膜状発熱体の他、導電ペーストを印刷、あるいは塗布コートした発熱体でもよいし、巻き線からなるものでもよいし、さらには、ラス箔、金属箔を撚ったものを採用することもできる。
【００３５】
これらを用いた場合でもワット密度の調整が可能であり、また極めて安価に製造することが可能となる。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
【００３７】
図１は本実施例に係るパイプヒータ１の説明図、図２は図１におけるＩ−Ｉ線の断面図、図３はパイプヒータ１に用いる抵抗発熱体としての膜状発熱体２の説明図である。
【００３８】
図１及び図２に示すように、本実施例に係るパイプヒータ１は、アルミニウム製とした内管１０と外管１１とで二重管を構成し、内管１０と外管１１との間に膜状発熱体２を挟持して構成したシンプルな構造としている。
【００３９】
本実施例では、内管１０及び外管１１の厚みを０．５ｍｍとするとともに、内管１０の直径を２１ｍｍ、外管１１の直径を２３ｍｍとし、また、長さとしては、内管１０を３８０ｍｍ、外管１１を３４０ｍｍとして、内管１０を外管１１よりも長く形成している。
【００４０】
膜状発熱体２はその長さを内管１０に合わせて形成しており、図３に示すように、主として電気抵抗体３１と同電気抵抗体３１の両面を被覆する内外の絶縁シート３２，３３とから屈曲自在に構成されている。本実施例では長さを３８０ｍｍ、幅を７１ｍｍとしている。
【００４１】
電気抵抗体３１は、ステンレス箔などの金属箔素材からなり、蛇行状のパターン３４を形成している。
【００４２】
本実施例における絶縁シート３２，３３は、ポリイミドフィルムなどの耐熱性合成樹脂材を素材としているが、その他にもマイカ、シリコン、テフロン（登録商標）などを用いることができる。膜厚は薄い方が良いが、耐電圧絶縁性から１０ミクロン以上が必要である。
【００４３】
３５，３６，３７は同パターン３４に設けた第一〜第三端子取付部であり、パターン幅よりも広幅に形成しており、膜状発熱体２を内管１０に巻付けて被覆した状態で、リング状に形成した第一〜第三端子４，５，６と導通可能としている。
【００４４】
このように、本実施例における膜状発熱体２は屈曲性に富み、薄く形成可能であるので、管の周面に貼設するのに好適なものとなっている。
【００４５】
第一〜第三端子４，５，６は、外管１１と同じ内径を有し、適宜幅に形成したリング体であり、外管１１の左右端部からそれぞれ突出した内管１０の各端部にそれぞれ嵌装し、前述したように、第一〜第三端子取付部３５，３６，３７と接続することにより導通させている。本実施例では、各端子４，５，６を銅製としている。材料として導電性の良いものが好ましいので、銅の他、アルミ、ニッケル、ステンレス等が使用できる。
【００４６】
第一、第二端子取付部３５，３６は、電気抵抗体３１により形成されるパターン３４の両端に設けており、図示するように、矩形シート状に形成した膜状発熱体３の一側端縁３ａの隅部に形成するとともに、第二端子取付部３６をその直下方位置に形成している。そして、両端子取付部３５，３６間に形成されたパターン３４のうち、片側半分の領域を設けて部分加熱領域Ｈ１としている。
【００４７】
すなわち、前記第一端子取付部３５を始端とすると、幅狭とした電気抵抗体３１を長辺に沿って蛇行状に伸延させ、前記部分過熱領域Ｈ１全体に這い回して膜状発熱体２の他側端縁３ｂに伸延し、その位置において第三端子取付部３７を形成して、同第三端子取付部３７と前記第一端子取付部３５との間で第一回路を形成し、さらに第三端子取付部３７から前記部分加熱領域Ｈ１を除く面を這い回して、その終端部に前記第二端子取付部３６を形成して、第二回路を形成している。そして、かかる第一回路及び第二回路において、それぞれ所望する発熱量が得られるように前記パターン３４の幅、長さなどを決定している。
【００４８】
また、前記第一端子取付部３５及び第二端子取付部３６に重合状態に取付けられるリング状の第一、第二端子４，５は、互いに導通することのないように、第一端子４と接触する第二端子取付部３６の表面を絶縁加工するとともに、第二端子５と接触する第一端子取付部３５の表面についても絶縁加工している。
【００４９】
したがって、第一端子４と第二端子５とを導通させると、前記第一回路、第二回路ともに通電されて膜状発熱体２が全体的に発熱し、第一端子４と第三端子６とを導通させると、第一回路のみに通電されて前記部分加熱領域Ｈ１のみが発熱することになる。
【００５０】
かかる構成とすることで、本パイプヒータ１の発熱領域を大小変更可能となり、被加熱物の大きさに合わせてパイプヒータ１への通電量を制御することができるので、省エネ仕様とすることができる。
【００５１】
なお、上記してきた膜状発熱体２の第一、第二端子取付部３５，３６については、例えば図４に示す形態とすることもできる。
【００５２】
これは、端子取付部の絶縁加工を可及的に少なくしたもので、第一端子取付部３５をやや短くして第二端子５とは接触しないようにしている。したがって、第一端子取付部３５については絶縁加工が不要である。他方、第二端子取付部３６については第一端子４との接触面積を可及的に小さくして絶縁加工の手間を省いている。
【００５３】
上記構成の膜状発熱体２を内管１０と外管１１との間に介設するために、本実施例では、内管１０に膜状発熱体２を巻付けた状態で外管１１内に挿通した後、内管１０を拡管することによって膜状発熱体２を内・外管１０，１１で挟圧し、確実に挟持可能としている。したがって、内・外管１０，１１との密着性が良好で、両管１０，１１への熱伝導が均一かつ効率的に行える。
【００５４】
また、本実施例では、この拡管作業を、内管１０にリング状の各端子４，５，６を取付けた状態で行っている。したがって、膜状発熱体２の挟圧と同時に、各端子４，５，６の確実な嵌着が可能となっている。
【００５５】
拡管方式としては、水圧方式、油圧方式、液体方式、ビュレット方式、エキスパンダ方式、マンドレル方式などの周知の方法を採用することができるが、本実施例では、水圧を利用した圧力方式を採用している。
【００５６】
すなわち、内管１０内を密閉状態に保つとともに、管内に圧送ポンプなどを用いて流体圧力を加え、内管１０を内部から押し広げるものである。
【００５７】
なお、本実施例では、内・外管１０，１１をアルミニウム製としたが、銅、鉄、ステンレスなどを用いることもできる。
【００５８】
本実施例に係るパイプヒータ１は、上記構成を有するもので、パイプ内外を効果的に加熱することができるので、多目的な用途が考えられる。
【００５９】
特に、本実施例のように、端子をリング状にしているので、かかるリング状の第一、第二端子４，５を、電源側の端子と摺接して導通できるように構成すれば、本パイプヒータ１を軸周りに回転するような使い方が可能となり、例えば図５に示すように、リフロー炉８のワーク加熱搬送用ローラ８０などとしても利用することができる。
【００６０】
しかも、前記したように、膜状発熱体２は拡管方式により、強固に内・外管１０，１１間に挟圧されて密着しているので、回転によりずれたりするおそれがなく、耐久性が十分な高品質のヒータとすることができる。図５中、８１は炉台、８２は炉本体、８３は被焼成用ワークである。
【００６１】
このように、リフロー炉８のワーク加熱搬送用ローラ８０に用いると、前記ワーク８３を搬送しながら直接伝導加熱するので効率的な加熱が行え、従来のように大容量の電熱ヒータなどが不要となって省エネルギ化が図れる。
【００６２】
さらに前述したように、本パイプヒータ１は、パイプ内部に流体を通すことができるので、流体ヒータとしても好適に利用可能である。
【００６３】
例えば、図６に示すように、所謂２４時間風呂と呼ばれる浴槽水の循環ろ過保温装置９のヒータ９０に利用することができる。
【００６４】
図６中、９１はケーシング、９２は循環ポンプ、９３は水流スイッチ、９４は流路切替弁、９５は殺菌装置、９６はろ過器、９７は浴槽、９８は浴槽水流入口、９９は浴槽水吐出口である。なお、この場合、パイプヒータ１の端子はリング状にする必要はない。
【００６５】
このように、本パイプヒータ１は、循環ろ過保温装置９のヒータ９０として用いることができ、ヒータ外周面を、特にコストをかけてモールドなどしなくても、流体ヒータ９０の熱は大部分が浴槽水に効率的に伝えることができる。
【００６６】
以上説明してきたように、本実施例におけるパイプヒータ１は、特別な方法を用いることなく、膜状発熱体を二重管内において確実に介設することができる。
【００６７】
また、パイプ全体に効率的に伝熱でき、内管内部に流体を通しながら加熱する流体ヒータとしても、あるいは、外管外周面を加熱面としたパイプヒータとしても使用可能であり、しかも、前述したように、回転自在のローラ型のヒータとしても使用できるもので汎用性に富むものである。以上のことから、量産効果によるコストダウンを図ることができる。
【００６８】
さらに、膜状発熱体や絶縁材料、外管、内管の厚みを薄く、軽量にして熱容量を少なくしているので、膜状発熱体による熱が、パイプ全面に均一かつ急速に伝熱されるために迅速な加熱で、熱効率が極めて良好になり、予備加熱などが不要となるなど、省エネ時代にマッチしたヒータを提供することができる。
【００６９】
次に、他の実施例に係るパイプヒータ１’について説明する。
【００７０】
これは、図７に示すように、外管１１'の一端を閉塞してシーズヒータとして利用するようにしたものであり、内管１０と外管１１'とによる膜状発熱体２の挟圧に関しては、先の実施例同様、同膜状発熱体２を内管１０に巻付けた状態で外管１１'内に挿通した後、内管１０を拡管することにより膜状発熱体２を内・外管１０，１１で挟圧する構成としている。なお、図中、１１’ａは外管１１'の閉塞端、１１’ｂは管用平行ネジ部、１１’ｃは給電部、４’は同給電部１１’ｃに設けた第一端子、５’は同第ニ端子、３８は同リード線である。
【００７１】
かかる構成によれば、従来のシーズヒータが、発熱線を絶縁紛で充填しているために熱容量が大きく、さらに熱伝導も悪いために熱応答がよくなかったのに対し、膜状発熱体２が、内管１０とシーズに相当する外管１１'とで狭圧されているので熱容量を小さくすることができ、また、膜状発熱体２が外管１１'に十分密着しているので外管１１'の外周面への伝熱効率も高くなって熱伝導性が向上し、その結果、熱応答の良好なシーズヒータとしての利用が可能となる。
【００７２】
また、ここでもやはり膜状発熱体２を用いるので、異なるワット密度の組み合わせのシーズヒータとして製作することが容易となる。さらに、膜状発熱体２は内管１０・外管１１'の間に強固に保持されているために、耐振動性に優れたものとなる。
【００７３】
さらに、上記構成において、一端開口部側に設けた給電部１１’ｃをシリコン・テフロン(登録商標）等の電気絶縁性物質でコーティングすることで、液体加熱用の投込み型ヒータとしても利用することができる。
【００７４】
しかも、投込み型ヒータとして使用する場合、パイプ内面にも伝熱面があるために、従来のシーズヒータと比べ、伝熱面をより広くとれるので極めて効率の良いヒータとなすことができる。さらに、パイプヒータ１’なので、従来のように内部が絶縁物で充填されたシーズヒータに比べて軽量化及び熱容量の低減化を図ることができる。
【００７５】
ところで、上記してきた各実施例では抵抗発熱体を膜状発熱体２として説明したが、金属発熱体を含む導電材料を用いたものであればよく、例えば、導電ペーストを印刷、あるいは塗布コートした発熱体でもよいし、巻き線からなるものでもよい。
【００７６】
さらに、図８に示すように、金網状のラス箔２ａを撚ったもの、あるいは図９に示すように金属箔２ｂを撚ったものでもよい。
【００７７】
これらを用いたパイプヒータ１はワット密度の調整が可能であり、また極めて安価に製造することができる。
【００７８】
さらに、金網状のラス箔２ａや金属箔２ｂを撚ったものとするのではなく、図１０に示すように、これらラス箔や金属箔などからなる金属発熱体にスリットＳを形成して電気抵抗体となし、これの両面を絶縁シート３２，３３で被覆する構成としてもよい。
【００７９】
この場合、図８や図９に示した撚ったものと比べて内管１０と外管１１との間に介装することが容易であり、しかも極めて安価に製造可能であり、スリットＳの幅などを変えることでワット密度の調整も容易に行える。
【００８０】
また、上記してきた実施例では、パイプヒータ１の第一〜第三端子４，５，６は、外管１１と同じ内径を有し、適宜幅に形成したリング体としたが、かかる構成に代えて、図１１に示すように、パイプヒータ１の内管１０の端面に取付けた絶縁キャップ１２に第１、第２電極１４，１５を設けるとともに、部分加熱領域Ｈ１などのように分割されたヒータに通電させるための第３電極１６をリング状として配設することもできる。
【００８１】
この場合、第１、第２電極１４，１５はリング体の電極に比べて電源側の端子との接触が確実で安定的に通電可能となる。なお、第３電極１６の固定については先の実施例同様に内管１０を拡管することによって行うので、ずれたりするおそれがない。
【００８２】
【発明の効果】
本発明によれば、シンプルな構造で、かつ発熱効率が良好な省エネルギタイプの汎用性に富むパイプヒータとすることができる。
【００８３】
特に、抵抗発熱体を電源に導通させるための端子をリング状に形成するとともに、内管を外管の両端から突出させ、両突出部にそれぞれ前記リング状端子を取付けた状態で前記内管を拡管することにより、前記抵抗発熱体を挟圧し、かつ前記リング状の端子を嵌装したので、端子を突出させずにすみ、装置個所の自由度が高く、しかも、電源側端子と摺接させることができることから、回転自在のヒータとして使用できる。
そして、抵抗発熱体をしっかりと保持でき、品質を損なうおそれがなく、さらに、抵抗発熱体の挟圧と同時に、端子の確実な嵌着が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係るパイプヒータの説明図である。
【図２】図１におけるＩ−Ｉ線の断面図である。
【図３】本パイプヒータに用いる膜状発熱体の説明図である。
【図４】膜状発熱体の他の形態を示す説明図である。
【図５】本パイプヒータをリフロー炉に適用した例を示す説明図である。
【図６】本パイプヒータを24時間風呂に適用した例を示す説明図である。
【図７】他の実施例に係るパイプヒータを示す説明図である。
【図８】抵抗発熱体としてラス箔を撚ったものを用いた例を示す説明図である。
【図９】抵抗発熱体として金属箔を撚ったものを用いた例を示す説明図である。
【図１０】抵抗発熱体にスリットを形成した例を示す説明図である。
【図１１】パイプヒータの端子の変形例を示す説明図である。
【図１２】従来のパイプヒータの説明図である。
【符号の説明】
１パイプヒータ
２膜状発熱体
４第一端子
５第二端子
６第三端子
７内管
８外管[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pipe heater.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as this type of pipe heater X, as shown in FIG. 12, a film-like heating element 200 is pasted on the outer peripheral surface of a pipe 100 and a synthetic resin mold part 300 is formed thereon. It was.
[0003]
This is used, for example, in a bath water circulation filtration heat retaining device (so-called 24-hour bath) that circulates and heats bath water (see FIG. 6).
[0004]
Since the pipe heater X is intended to heat the fluid passing through the pipe 100, the outer peripheral surface is insulated by molding with synthetic resin from above the film heating element 200 in order to increase the heat transfer to the fluid. In addition, since the mounting portion 400 can be integrally formed of synthetic resin, it can be handled safely without fear of electric shock or burns.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described configuration, as a matter of course, it cannot be used as a heater having an outer peripheral surface as a heating surface.
[0006]
In order to make the outer peripheral surface a heating surface, a heat source such as a sheathed heater can be inserted into the pipe, but this is not suitable for use as a fluid heater as described above. turn into.
[0007]
For example, when a heater function is added to a roller such as a reflow furnace, the above configuration complicates the configuration, for example, the end of the sheathed heater must be supported.
[0008]
Thus, the configuration of a conventional pipe heater is completely different depending on the application, and a pipe heater having a configuration suitable for each application must be manufactured. Therefore, the cost reduction due to the mass production effect cannot be achieved.
[0009]
An object of the present invention is to provide a pipe heater that can solve the above-described problems, can be used for various purposes, is versatile, has high thermal efficiency, and can be manufactured at low cost.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention according to claim 1 is configured such that a resistance heating element using a conductive material including a metal heating element is sandwiched between an inner tube and an outer tube of a double tube. in the path Ipuhita, a terminal for conducting said resistance heating element to a power source so as to form a ring shape, the inner tube protrudes from both ends of the outer tube, in a state of attaching the respective said ring-shaped terminals on both projecting portions By expanding the inner tube, the resistance heating element was clamped and the ring-shaped terminal was fitted .
[0011]
Further, in the present invention according to claim 2, the resistance heating element is a film-like heating element formed in a rectangular shape by covering both sides of an electric resistor having a meandering pattern with an inner and outer insulating sheet, A terminal is disposed on one side edge of each of the film-like heating elements, and a first terminal that overlaps with a first terminal mounting portion provided at both ends of the pattern, and a second terminal that overlaps with a second terminal mounting portion; A third terminal that overlaps with a third terminal mounting portion provided on the other side edge of the film heating element, and a first circuit is provided between the first terminal mounting portion and the third terminal mounting portion. And forming the second circuit between the third terminal mounting portion and the second terminal mounting portion, and electrically connecting the first terminal and the second terminal. When both the circuit is energized and the first terminal and the third terminal are conducted, only the first circuit is energized. It was configured to be.
[0012]
According to the third aspect of the present invention, the roller can be rotated around the axis and can be used as a heatable roller.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A pipe heater according to the present invention is configured by sandwiching a resistance heating element using a conductive material including a metal heating element between an inner tube and an outer tube of a double pipe, The insulating material, the outer tube, and the inner tube are made thinner and lighter to reduce the heat capacity.
[0017]
That is, a double pipe is constituted by two pipes having different diameters, and a resistance heating element is interposed between the inner pipe and the outer pipe, and the resistance heating element has at least the inner circumference of the outer pipe. It is intended to be interposed over the entire surface.
[0018]
As such a resistance heating element, a film-like heating element formed in a film shape can be suitably employed.
[0019]
With this configuration, it is easy to wrap around a pipe and can efficiently transfer heat to the entire pipe, and as a fluid heater that heats while passing a fluid through the inner tube, or as a pipe heater that uses the outer peripheral surface of the outer tube as a heating surface Can also be used.
[0020]
Moreover, about the outer tube | pipe, the thing by which the one end part was obstruct | occluded can also be used.
[0021]
That is, since the conventional sheathed heater is filled with the heat generating wire with insulating powder, the heat capacity is large and the heat conduction is also poor, so the thermal response is not good. In the present invention configured to be sandwiched between the inner tube and the outer tube, the heat generating film can be reduced because the film-shaped heating element is narrowed by the inner tube and the outer tube corresponding to the sheath, and the film Since the heat generating element is sufficiently in close contact with the outer tube, the heat transfer efficiency to the outer peripheral surface of the outer tube is increased and the thermal conductivity is improved. As a result, it is possible to provide a sheathed heater having a good thermal response. .
[0022]
Further, since a film-like heating element is used, a sheathed heater having a combination of different watt densities can be easily manufactured. Furthermore, since the film-like heating element is firmly held between the outer tube and the inner tube, it has excellent vibration resistance.
[0023]
Furthermore, by coating the power feeding portion provided on the one end opening side with an electrically insulating material such as silicon Teflon (registered trademark), it can also be used as a pouring heater for liquid heating.
[0024]
In addition, when used as a throw-in type heater, since there is also a heat transfer surface on the inner surface of the pipe, the heat transfer surface can be made wider than the conventional sheathed heater, so that the heater is efficient.
[0025]
Since the heater is a pipe, the weight can be reduced and the heat capacity can be reduced compared to a conventional sheathed heater filled with an insulator.
[0026]
The film-like heating element can be formed by covering both surfaces of an electric resistor having a meandering pattern with an inner and outer insulating sheet made of polyimide resin or the like.
[0027]
And, as a method of sandwiching such a film-shaped heating element in a double tube, the film-shaped heating element is expanded by inserting the film-shaped heating element around the inner tube and inserting it into the outer tube. The body can be clamped with inner and outer tubes.
[0028]
The inner pipe can be expanded by a hydraulic system that pushes the pipe from the inside by water pressure, a burette system that pushes a piece with the same diameter as the pipe into the pipe to increase the diameter, and a tool with a spindle-shaped piece that is the same shape as the pipe attached to the tip. A mechanical method such as an expander method that gradually advances the diameter of the tube by rotating while rotating in the tube can be suitably used, but thermal expansion of the inner and outer tubes can also be used.
[0029]
Therefore, it is preferable to use a metal material that is relatively easy to stretch and has high thermal conductivity, such as aluminum or copper. However, pipe expansion is possible even with iron or SUS.
[0030]
Further, a terminal for conducting the film heating element to a power source can be formed in a ring shape, the inner tube can be protruded from both ends of the outer tube, and the ring-shaped terminal can be fitted to both protruding portions, respectively. .
[0031]
That is, by configuring such a ring-shaped terminal so as to be in slidable contact with other terminals connected to the power supply, it is possible to use the pipe heater so as to rotate around its axis. It can also be used as a roller.
[0032]
As described above, the pipe heater according to the present embodiment has a simple configuration, is versatile and can be used for various purposes, and can be manufactured at low cost.
[0033]
In addition, since the film-like heating element, insulating material, outer tube, and inner tube are thin and light in weight and heat capacity is reduced, the heat from the film-like heating element is uniformly and rapidly transferred across the entire surface of the pipe. Therefore, it is possible to provide a heater that is suitable for the energy saving era, for example, since the heat efficiency becomes extremely good by the rapid heating and the preheating is not necessary.
[0034]
As the resistance heating element, in addition to the above-described film-like heating element, a heating element that is printed or coated with a conductive paste may be used, or it may be a wound wire. A twisted one can also be adopted.
[0035]
Even when these are used, it is possible to adjust the watt density, and it is possible to manufacture at an extremely low cost.
[0036]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0037]
FIG. 1 is an explanatory view of a pipe heater 1 according to the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II in FIG. 1, and FIG. 3 is an explanatory view of a film-like heating element 2 as a resistance heating element used in the pipe heater 1. It is.
[0038]
As shown in FIGS. 1 and 2, the pipe heater 1 according to the present embodiment forms a double pipe with an inner pipe 10 and an outer pipe 11 made of aluminum, and between the inner pipe 10 and the outer pipe 11. It has a simple structure in which the film heating element 2 is sandwiched between the two.
[0039]
In this embodiment, the inner tube 10 and the outer tube 11 have a thickness of 0.5 mm, the inner tube 10 has a diameter of 21 mm, the outer tube 11 has a diameter of 23 mm, and the length of the inner tube 10 is The inner tube 10 is formed longer than the outer tube 11 with 380 mm and the outer tube 11 being 340 mm.
[0040]
The film-shaped heating element 2 has a length matching the inner tube 10, and as shown in FIG. 3, mainly the electric resistor 31 and the inner and outer insulating sheets 32 covering both surfaces of the electric resistor 31, 33 is configured to be freely bent. In this embodiment, the length is 380 mm and the width is 71 mm.
[0041]
The electrical resistor 31 is made of a metal foil material such as stainless steel foil, and forms a meandering pattern 34.
[0042]
The insulating sheets 32 and 33 in this embodiment are made of a heat-resistant synthetic resin material such as a polyimide film, but mica, silicon, Teflon (registered trademark), or the like can also be used. A thinner film thickness is better, but 10 microns or more is necessary in terms of withstand voltage insulation.
[0043]
Reference numerals 35, 36, and 37 denote first to third terminal mounting portions provided in the pattern 34, which are formed wider than the pattern width, and the film-like heating element 2 is wrapped around the inner tube 10 and covered. Thus, it is possible to conduct with the first to third terminals 4, 5, 6 formed in a ring shape.
[0044]
As described above, the film-like heating element 2 in this embodiment is rich in flexibility and can be formed thin, and is suitable for being attached to the peripheral surface of the tube.
[0045]
The first to third terminals 4, 5, 6 are ring bodies having the same inner diameter as the outer tube 11 and appropriately formed in width, and each end of the inner tube 10 protruding from the left and right ends of the outer tube 11. As described above, the first and third terminal mounting portions 35, 36, and 37 are connected to each other to establish conduction. In this embodiment, the terminals 4, 5, and 6 are made of copper. Since materials having good conductivity are preferable, aluminum, nickel, stainless steel, etc. can be used in addition to copper.
[0046]
The first and second terminal mounting portions 35 and 36 are provided at both ends of the pattern 34 formed by the electric resistor 31 and, as shown, one side end of the film-like heating element 3 formed in a rectangular sheet shape. The second terminal attachment portion 36 is formed at a position directly below the corner 3 of the edge 3a. And the half area | region is provided in the pattern 34 formed between both the terminal attachment parts 35 and 36, and it is set as the partial heating area | region H1.
[0047]
That is, when the first terminal mounting portion 35 is a starting end, the narrow electric resistor 31 is extended in a meandering manner along the long side, and is wound around the entire partial superheating region H1 to form the film-like heating element 2. Extending to the other side edge 3b, forming a third terminal mounting portion 37 at that position, forming a first circuit between the third terminal mounting portion 37 and the first terminal mounting portion 35; The surface excluding the partial heating region H1 is wound around the third terminal mounting portion 37, and the second terminal mounting portion 36 is formed at the terminal portion to form a second circuit. In the first circuit and the second circuit, the width, length, etc. of the pattern 34 are determined so as to obtain a desired amount of heat generation.
[0048]
Also, the ring-shaped first and second terminals 4 and 5 attached to the first terminal attachment portion 35 and the second terminal attachment portion 36 in a superposed state are connected to the first terminal 4 so as not to be electrically connected to each other. The surface of the second terminal attachment portion 36 that is in contact is insulated, and the surface of the first terminal attachment portion 35 that is in contact with the second terminal 5 is also insulated.
[0049]
Therefore, when the first terminal 4 and the second terminal 5 are brought into conduction, both the first circuit and the second circuit are energized, and the film-like heating element 2 generates heat as a whole. Is conducted, only the first circuit is energized and only the partial heating region H1 generates heat.
[0050]
By adopting such a configuration, the heat generation area of the pipe heater 1 can be changed in size, and the energization amount to the pipe heater 1 can be controlled in accordance with the size of the object to be heated. it can.
[0051]
In addition, about the 1st, 2nd terminal attachment parts 35 and 36 of the film-shaped heat generating body 2 mentioned above, it can also be set as the form shown, for example in FIG.
[0052]
This is because the insulation of the terminal mounting portion is reduced as much as possible, and the first terminal mounting portion 35 is slightly shortened so as not to contact the second terminal 5. Therefore, the first terminal mounting portion 35 does not need to be insulated. On the other hand, with respect to the second terminal mounting portion 36, the contact area with the first terminal 4 is made as small as possible to save the trouble of insulation processing.
[0053]
In order to interpose the film-shaped heating element 2 having the above configuration between the inner tube 10 and the outer tube 11, in this embodiment, the film-shaped heating element 2 is wound around the inner tube 10 and the inner tube 10 After being inserted into the inner tube 10, the inner tube 10 is expanded so that the film heating element 2 is clamped by the inner and outer tubes 10 and 11 and can be securely clamped. Therefore, the adhesiveness with the inner and outer tubes 10 and 11 is good, and heat conduction to both the tubes 10 and 11 can be performed uniformly and efficiently.
[0054]
Further, in this embodiment, this pipe expansion work is performed in a state where the ring-shaped terminals 4, 5, 6 are attached to the inner pipe 10. Therefore, the terminals 4, 5, and 6 can be securely fitted simultaneously with the clamping pressure of the film heating element 2.
[0055]
As a pipe expansion method, a known method such as a water pressure method, a hydraulic method, a liquid method, a burette method, an expander method, a mandrel method, etc. can be adopted, but in this embodiment, a pressure method using water pressure is adopted. ing.
[0056]
That is, while keeping the inside of the inner tube 10 in a sealed state, a fluid pressure is applied to the inside of the tube using a pressure pump or the like, and the inner tube 10 is pushed from the inside.
[0057]
In the present embodiment, the inner and outer tubes 10 and 11 are made of aluminum, but copper, iron, stainless steel, or the like can also be used.
[0058]
The pipe heater 1 according to the present embodiment has the above-described configuration and can effectively heat the inside and outside of the pipe, so that it can be used for various purposes.
[0059]
In particular, since the terminal is ring-shaped as in the present embodiment, if the ring-shaped first and second terminals 4 and 5 are configured to be in slidable contact with the terminal on the power source side, For example, as shown in FIG. 5, the pipe heater 1 can be used as a work heating / conveying roller 80 of the reflow furnace 8.
[0060]
Moreover, as described above, the film heating element 2 is firmly sandwiched between the inner and outer tubes 10 and 11 by the tube expansion method, so that there is no risk of shifting due to rotation, and durability is improved. A sufficiently high quality heater can be obtained. In FIG. 5, 81 is a furnace stand, 82 is a furnace body, and 83 is a workpiece to be fired.
[0061]
As described above, when used for the work heating / conveying roller 80 of the reflow furnace 8, since the work 83 is directly conductively heated while being conveyed, efficient heating can be performed, and a large-capacity electric heater or the like is not required as in the prior art. This saves energy.
[0062]
Further, as described above, the pipe heater 1 can pass a fluid through the pipe, and thus can be suitably used as a fluid heater.
[0063]
For example, as shown in FIG. 6, it can be used for a heater 90 of a bath water circulation filtration heat retention device 9 called a so-called 24-hour bath.
[0064]
6, 91 is a casing, 92 is a circulation pump, 93 is a water flow switch, 94 is a flow path switching valve, 95 is a sterilizer, 96 is a filter, 97 is a bathtub, 98 is a bathtub water inlet, and 99 is a bathtub water discharge. It is an exit. In this case, the terminal of the pipe heater 1 does not need to be ring-shaped.
[0065]
As described above, the pipe heater 1 can be used as the heater 90 of the circulating filtration heat retaining device 9, and most of the heat of the fluid heater 90 can be obtained without molding the outer peripheral surface of the heater particularly at high cost. Can be efficiently communicated to bathtub water.
[0066]
As described above, the pipe heater 1 in this embodiment can reliably insert the film heating element in the double pipe without using a special method.
[0067]
Also, it can transfer heat efficiently to the entire pipe and can be used as a fluid heater that heats while passing a fluid through the inner tube, or as a pipe heater with the outer peripheral surface of the outer tube as a heating surface. As described above, it can be used as a rotatable roller-type heater and is versatile. From the above, cost reduction due to mass production effect can be achieved.
[0068]
In addition, since the film-like heating element, insulating material, outer tube, and inner tube are thin, lightweight, and heat capacity is reduced, heat from the film-like heating element is uniformly and rapidly transferred across the entire surface of the pipe. Therefore, it is possible to provide a heater that is suitable for the energy saving era, for example, since the heat efficiency becomes extremely good by the rapid heating and the preheating is not necessary.
[0069]
Next, a pipe heater 1 ′ according to another embodiment will be described.
[0070]
As shown in FIG. 7, one end of the outer tube 11 ′ is closed and used as a sheathed heater, and the film-like heating element 2 is clamped by the inner tube 10 and the outer tube 11 ′. In the same manner as in the previous embodiment, the membrane heating element 2 is inserted into the outer tube 11 ′ while being wound around the inner tube 10, and then the inner tube 10 is expanded to install the membrane heating element 2 in the inner tube 10 ′. -It is set as the structure clamped with the outer tubes 10 and 11. In the figure, 11'a is a closed end of the outer tube 11 ', 11'b is a parallel thread portion for the tube, 11'c is a feeding portion, 4' is a first terminal provided on the feeding portion 11'c, 5 'Is the second terminal, and 38 is the lead wire.
[0071]
According to such a configuration, the conventional sheathed heater has a large heat capacity because the heating wire is filled with the insulating powder, and also has a poor thermal conductivity, and thus has a poor thermal response. However, since the inner tube 10 and the outer tube 11 ′ corresponding to the sheath are narrowed, the heat capacity can be reduced, and the film-like heating element 2 is sufficiently adhered to the outer tube 11 ′, so that the outer The heat transfer efficiency to the outer peripheral surface of the tube 11 ′ is also improved, and the thermal conductivity is improved. As a result, it can be used as a sheathed heater having a good thermal response.
[0072]
Moreover, since the film-like heating element 2 is also used here, it is easy to manufacture a sheathed heater having a combination of different watt densities. Furthermore, since the film-like heating element 2 is firmly held between the inner tube 10 and the outer tube 11 ′, it has excellent vibration resistance.
[0073]
Further, in the above configuration, the feeding portion 11′c provided on the one end opening side is coated with an electrically insulating material such as silicon Teflon (registered trademark), so that it can also be used as a pouring heater for liquid heating. be able to.
[0074]
Moreover, when used as a throw-in type heater, since there is also a heat transfer surface on the inner surface of the pipe, the heat transfer surface can be made wider than that of a conventional sheathed heater, so that an extremely efficient heater can be obtained. Further, since the pipe heater 1 'is used, the weight can be reduced and the heat capacity can be reduced as compared with the conventional sheathed heater filled with an insulator.
[0075]
In each of the embodiments described above, the resistance heating element has been described as the film heating element 2, but any conductive material including a metal heating element may be used. For example, a conductive paste is printed or coated. It may be a heating element or may consist of windings.
[0076]
Further, as shown in FIG. 8, a wire mesh lath foil 2a may be twisted, or a metal foil 2b may be twisted as shown in FIG.
[0077]
The pipe heater 1 using these can adjust the watt density and can be manufactured at a very low cost.
[0078]
In addition, the wire mesh lath foil 2a and the metal foil 2b are not twisted, but a slit S is formed in a metal heating element made of these lath foil or metal foil as shown in FIG. It is good also as a structure which becomes a resistor and coat | covers both of these with the insulating sheets 32 and 33.
[0079]
In this case, it is easy to interpose between the inner tube 10 and the outer tube 11 as compared with the twisted one shown in FIGS. 8 and 9, and can be manufactured at a very low cost. The watt density can be easily adjusted by changing the width.
[0080]
Moreover, in the Example mentioned above, although the 1st-3rd terminal 4,5,6 of the pipe heater 1 had the same internal diameter as the outer tube | pipe 11, it was set as the ring body formed in the width | variety suitably, Instead, as shown in FIG. 11, the first and second electrodes 14 and 15 are provided on the insulating cap 12 attached to the end face of the inner tube 10 of the pipe heater 1 and divided as in the partial heating region H1. The third electrode 16 for energizing the heater can be arranged in a ring shape.
[0081]
In this case, the first and second electrodes 14 and 15 are more reliable in contact with the terminal on the power source side and can be energized stably than the electrodes of the ring body. Since the third electrode 16 is fixed by expanding the inner tube 10 as in the previous embodiment, there is no possibility of shifting.
[0082]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can be set as the energy saving type versatile pipe heater with simple structure and favorable heat_generation | fever efficiency.
[0083]
In particular, the terminal for conducting the resistance heating element to the power source is formed in a ring shape, the inner tube is protruded from both ends of the outer tube, and the ring tube is attached to each of the protruding portions. By expanding the tube, the resistance heating element is clamped and the ring-shaped terminal is fitted, so that it is not necessary to project the terminal, and the degree of freedom of the device portion is high, and the power-side terminal is slidably contacted. Therefore, it can be used as a rotatable heater.
In addition, the resistance heating element can be held firmly, there is no risk of losing quality, and the terminal can be securely fitted simultaneously with the clamping pressure of the resistance heating element.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory diagram of a pipe heater according to an embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram of a film heating element used for the pipe heater.
FIG. 4 is an explanatory view showing another embodiment of the film heating element.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing an example in which the present pipe heater is applied to a reflow furnace.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example in which the present pipe heater is applied to a 24-hour bath.
FIG. 7 is an explanatory view showing a pipe heater according to another embodiment.
FIG. 8 is an explanatory view showing an example in which a lath foil is twisted as a resistance heating element.
FIG. 9 is an explanatory view showing an example using a twisted metal foil as a resistance heating element.
FIG. 10 is an explanatory view showing an example in which a slit is formed in a resistance heating element.
FIG. 11 is an explanatory view showing a modification of the terminal of the pipe heater.
FIG. 12 is an explanatory diagram of a conventional pipe heater.
[Explanation of symbols]
1 Pipe heater 2 Film-like heating element 4 First terminal 5 Second terminal 6 Third terminal 7 Inner tube 8 Outer tube

Claims

The resistive heating element using a conductive material including a metal heating element, the nipped Pas was constructed Ipuhita between the inner tube and the outer tube of the double tube,
The terminal for connecting the resistance heating element to the power source is formed in a ring shape, the inner tube is protruded from both ends of the outer tube, and the inner tube is expanded with the ring-shaped terminal attached to both protruding portions. By doing so, the resistance heater is clamped, and the ring-shaped terminal is fitted .

The resistance heating element is
A film-shaped heating element formed in a rectangular shape by covering both sides of an electric resistor having a serpentine pattern with an inner and outer insulating sheet,
The terminal is
A first terminal that is disposed on one edge of the film-like heating element, and is superimposed on a first terminal mounting portion provided at both ends of the pattern; a second terminal that is superimposed on a second terminal mounting portion; and the film A third terminal that overlaps with the third terminal mounting portion provided on the other side edge of the heating element,
While forming a first circuit between the first terminal mounting portion and the third terminal mounting portion, forming a second circuit between the third terminal mounting portion and the second terminal mounting portion,
When the first terminal and the second terminal are conducted, both the first circuit and the second circuit are energized, and when the first terminal and the third terminal are conducted, only the first circuit is energized. The pipe heater according to claim 1, which is configured as described above.

The pipe heater according to claim 1 or 2, wherein the pipe heater can be used as a heatable roller so as to be rotatable around an axis .