JP4919402B2 - 配管用ヒータ - Google Patents
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Description
本発明は耐熱性樹脂で覆われ、形状が記憶された形状記憶合金線からなる配管用ヒータに関し、特に工業用の真空装置の配管ベーキングに対応した配管用ヒータに関する。
工業用の真空装置は目的の真空度まで到達するために迅速な排気が必要である。迅速な到達真空度への排気には、一つに配管や真空容器の接合部において不備などによる漏れリークが無いこと、もう一つは配管の内表面から脱離するガスを十分に放出させることである。後者の手法は真空装置の全体または配管にヒータを巻き付け、所定の温度に上昇させて、配管の内表面に吸着していたガス分子を脱離させるベーキングである。
このベーキングにはニクロム線などの電熱線を絶縁性の高い素材に埋め込んだ可撓性の長尺ひも状のヒータが使用され、配管の外表面を円周上にずらしながら螺旋状に幾重にも巻き付けて、通電することで加熱される。ところが、ひも状のヒータは幅が数〜数十ｍｍと狭く、長さが数〜数十ｍもあるために、大型の真空装置においては配管全体への順次巻装の作業や取り外し作業が容易ではなく、ベーキングを開始するまでのヒータの設置作業に多大な時間と労力を必要としていた。
また、これを解決する方法として真空配管自体を発熱体として通電加熱によるベーキングを行う方法が特許文献１で開示されているが、真空配管を専用設計し直す必要があり、従来から設置済みの真空配管では容易なベーキングが行えない。さらに、特許文献２には、ステンレスファイバーとシリコンゴムによって組み合わされ、配管異形部に容易に脱着できる配管用ヒータが開示されているが、用途が異形部に限られ、配管全体への解決へは至っていない。
本発明の目的は工業用の真空装置のベーキングにおいて、特殊な治工具を必要とせずに、長尺状の配管への巻装や取り外しが短時間で簡易的な設置を可能にした配管用ヒータを提供することにある。
本発明は、流体を輸送する配管の外面に装着してその配管を加熱するヒータであって、一方向又は二方向の形状が記憶された形状記憶合金線と、それを覆う柔軟性を備えた耐熱性樹脂とで構成され前記形状記憶合金線は発熱体であり、前記耐熱性樹脂には長尺方向全長にわたってスリットを備えることを特徴とする。
即ち、本発明は、流体を輸送する配管の外面に装着して前記配管を加熱する配管用ヒータであって、一方向又は二方向の形状が記憶された形状記憶合金線と、前記形状記憶合金線を覆う柔軟性を備えた耐熱性樹脂とで構成され、前記耐熱性樹脂は長尺方向全長にわたってスリットを備え、通電することにより自己加熱しＡｓ点を超えると、予め記憶された形状に回復し、前記配管に密着して加熱を持続するとともに、通電を停止することにより温度が低下しＭｓ点以下になると、前記配管から取り外し及び前記配管への取り付けが可能になるよう構成されたことを特徴とする。
即ち、本発明は、流体を輸送する配管の外面に装着して前記配管を加熱する配管用ヒータであって、一方向又は二方向の形状が記憶された形状記憶合金線と、前記形状記憶合金線を覆う柔軟性を備えた耐熱性樹脂とで構成され、前記耐熱性樹脂は長尺方向全長にわたってスリットを備え、通電することにより自己加熱しＡｓ点を超えると、予め記憶された形状に回復し、前記配管に密着して加熱を持続するとともに、通電を停止することにより温度が低下しＭｓ点以下になると、前記配管から取り外し及び前記配管への取り付けが可能になるよう構成されたことを特徴とする。
本発明の形状記憶処理を施された形状記憶合金線は、ニッケル−チタン系の合金であり、一般的な金属よりも電気抵抗率が高いため、合金線の両端に電流を流すことで自己発熱し、マルテンサイト相から母相に変態して予め記憶している長尺状の配管形状に回復して実機の配管外表面に短時間で巻装することができる。したがって、配管に巻き付けられた形状回復状態で通電加熱を持続すると配管に対する加熱ヒータとなり、配管の内表面からガスを脱離することができ、容易な設置作業で真空装置のベーキングを開始することができる。
また、本発明の配管用ヒータにおいては、室温においてスリット幅を容易に広げることができるためスリット幅を広げて配管にその側方から嵌脱するだけでよく、着脱作業が極めて簡便なものとなる。
上述したように本発明の配管用ヒータは、真空装置のベーキング作業において、長尺状の配管への巻装や取り外しが短時間で簡便な作業が可能となる。
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施の形態を示す配管用ヒータの説明図で、本発明の配管用ヒータのスリットを手で開いた状態を示す。形状記憶合金線１は、室温で形状記憶（マルテンサイト相）を示す組成のニッケル−チタン合金を高周波真空溶解し、熱間加工を行い、最終的に冷間伸線上がり状態の線径０．５ｍｍのワイヤーを用いた。
形状記憶合金線１を覆う耐熱性樹脂２は、シリコン系樹脂が好適であるが、柔軟性と耐熱性を有する樹脂であれば、これに限定されるものではない。具体的な例としては、ダウコーニング社製のシリコン系樹脂であるシラスコンＲＴＶ−５０１シリコンゴム等がある。
図２は、本発明の実施の形態を示す配管用ヒータの形状記憶熱処理の説明図であり、形状記憶合金線１を外径１０ｍｍの長尺円柱状金型６の外表面に沿うように連続したＳ字状に３０ターンを配置し、次に、この状態で５００℃で３０ｍｉｎの形状記憶熱処理を行った。その後、柔軟性を有する耐熱性樹脂２で形状記憶合金線１を被覆し、本発明の配管用ヒータが得られる。
この配管用ヒータの電気抵抗値を測定し、比抵抗９３μΩｃｍを得た。測定した電気抵抗値の結果を表１に示す。
図３は、本発明の実施の形態を示す配管用ヒータの作動説明図であり、図３（ａ）は、製作して得られた配管用ヒータを真空配管５に配置した状態を示し、図３（ｂ）は、配管用ヒータを真空配管５に配置した状態で、配管用ヒータの両端にスイッチ４を介して電源３より制御した電流を供給することにより、形状記憶合金線１は自己加熱し、Ａｓ点を超えた温度から母相へ変態し始め、予め記憶した円柱状に形状回復を始め、配管用ヒータが真空配管に密着するように巻き付けられた状態を示している。
その後、制御した電流により配管用ヒータは１５０〜２００℃程度まで温度が上昇して、真空配管５を加熱してベーキングを開始することができる。電流を停止した真空配管５のベーキング終了後は、配管用ヒータの温度が低下して形状記憶合金線１がＭｓ点以下になりマルテンサイト相へ変態し始めるため、配管用ヒータを真空配管５から手で容易に取り外すことができる。このように、配管に対して脱着が容易な配管用ヒータを得ることができる。
１ 形状記憶合金線
２ 耐熱性樹脂
３ 電源
４ スイッチ
５ 真空配管
６ 長尺円柱状金型
２ 耐熱性樹脂
３ 電源
４ スイッチ
５ 真空配管
６ 長尺円柱状金型
Claims (1)
- 流体を輸送する配管の外面に装着して前記配管を加熱する配管用ヒータであって、一方向又は二方向の形状が記憶された形状記憶合金線と、前記形状記憶合金線を覆う柔軟性を備えた耐熱性樹脂とで構成され、前記耐熱性樹脂は長尺方向全長にわたってスリットを備え、通電することにより自己加熱しＡｓ点を超えると、予め記憶された形状に回復し、前記配管に密着して加熱を持続するとともに、通電を停止することにより温度が低下しＭｓ点以下になると、前記配管から取り外し及び前記配管への取り付けが可能になるよう構成されたことを特徴とする配管用ヒータ。
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