JP5090207B2 - 電熱ヒーター - Google Patents

Description

本発明は、電熱ヒーターに関し、特に、標準化によって設計工程及び製造工程を簡略化し、納期を大幅に短縮することができる電熱ヒーターに関する。

電熱ヒーターは、高温を必要とする機器や配管を加熱又は保温するために使用されるものであり、マントルヒーター、リボンヒーター又はジャケットヒーター等と呼ばれている。そして、最近では非常に多くの分野で使用されるようになり、半導体製造装置等においては非常に高度な要求がされるようになった。

第一に、加熱の均一性が強く要求されるようになり、発熱量の小さなヒーター線を緻密に配列することが要求された。特許文献１には、この問題を解決した電熱ヒーターが記載されている。図８に示すように、特許文献１に記載されたヒーター線１３０は、ニクロム線１３１の表面にセラミック繊維からなるフェルト状の第１の被覆層１３２を形成し、その表面にセラミック繊維の編物等からなる第２の被覆層１３３を形成したものである。このヒーター線１３０は、絶縁性に優れていると共に柔軟性に富んでいるために、小さな曲げ半径で折り曲げることが可能である。

また、図９に示すように、特許文献１に記載された電熱ヒーター１１０は、シート状の基材１２０の表面にヒーター線１３０を所定の形状で配列して固定糸１２１で固定し、これを断熱材１４０と共にカバー部材１５０に納めて構成している。ヒーター線１３０は、絶縁性と柔軟性に富んでいるために緻密な配列をすることが可能であり、このため加熱の均一性に優れたヒーターとすることができる。

さらに、図９に示すような平面形状ではなく、対象物の形状に合わせた形状とすることにより、加熱の均一性を一層高めることが要求された。特許文献２には、配管、継手、弁等の加熱や保温を目的として、対象物の外観形状に対応する形状に加工した電熱ヒーターが記載されている。例えば、図１０に示す電熱ヒーター１１０は配管用であり、基材１２０にヒーター線１３０を取り付けて断熱材１４０と共にカバー部材１５０に納めた構成は図９と同様であるが、全体が配管の形状に対応するように加工されているので加熱の均一性が一層高められている。

第二に、電熱ヒーターから発生するパーティクルを低減することが強く要求されるようになった。図９に示すように、電熱ヒーター１１０を構成している基材１２０、固定糸１２１、断熱材１４０等は、電気絶縁性及び耐熱性を必要とするために、セラミック繊維等の織物やフェルトが用いられ、パーティクルの発生が非常に多い材料である。このため、これらを収納するカバー部材１５０については、パーティクルの発生が少ない材料とすることが要求された。

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

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

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

製造工程においても、標準化することができず、一品ごとに異なる図面に従って製造することとなるために、多大な労力を必要とすることになる。また、図１０に示すように、電熱ヒーター１１０を立体的な一体形状とするために、断熱材１４０及びカバー部材１５０等の寸法取り、裁断、縫合等の作業が、非常に複雑な作業となり、多大な労力を費やすことになる。さらに、製品の確認や検査等における労力も多大となる。この結果、製造段階でも多大な費用が発生することになる。

すなわち、現在の状況下では、電熱ヒーターを標準化することは困難であり、客先からの依頼を受けた後に、設計及び製作を行なわざるを得ないという問題がある。そして、設計段階及び製造段階における多大な労力は、多大なコストの発生となるのみならず、製品の納期に多大な期間を必要とするという問題がある。
特開２００３−３４７０１７号公報 特開２００２−２９５７８３号公報 特開２００４−１８５９１０号公報 特開２００５−１６６３５２号公報

本発明は、上記のような従来の問題を解決したものであって、電熱ヒーターを標準化して在庫可能な商品とすることである。すなわち、現場における煩雑なスケッチ作業や採寸作業を実質的になくして設計工程を簡略化することである。また、製造工程を簡略化することである。そして、設計及び製造のコストを低減し、納期を短縮することである。

上記のような課題を解決するために、本発明の請求項１に係る配管用電熱ヒーターは、シート状の基材、該基材の表面又はその近傍に配列されたヒーター線、及びこれらを収納するヒーターカバーを備える加熱部と、断熱材及びこれを収納する断熱材カバーを備える保温部とを有する配管用電熱ヒーターにおいて、前記加熱部が、複数の切り込み可能な切込部を備えており、かつ、前記切り込み可能な切込部が、前記電熱ヒーターを配管に取り付ける時に切断されて、配管途中の障害物を回避することができ、かつ、配管途中の継手類を覆うことができる手段を採用している。

また、本発明の請求項２に係る配管用電熱ヒーターは、請求項１に記載の配管用電熱ヒーターにおいて、前記ヒーターカバーの素材が、フッ素樹脂、芳香族ナイロン又はＰＢＯ繊維である手段を採用している。また、本発明の請求項３に係る配管用電熱ヒーターは、請求項１又は２に記載の配管用電熱ヒーターにおいて、前記加熱部が、前記ヒーター線の基材側と反対の側に断熱材を備えていない手段を採用している。また、本発明の請求項４に係る配管用電熱ヒーターは、請求項１乃至３の何れかに記載の配管用電熱ヒーターにおいて、前記ヒーター線が、その表面にセラミック繊維からなるフェルト状の被覆層を備えている手段を採用している。

さらに、本発明の請求項５に係る配管用電熱ヒーターは、請求項１乃至４の何れかに記載の配管用電熱ヒーターにおいて、前記断熱材カバーの少なくとも一部に、フッ素樹脂、芳香族ナイロン又はＰＢＯ繊維が使用されている手段を採用している。また、本発明の請求項６に係る配管用電熱ヒーターは、請求項１乃至５の何れかに記載の配管用電熱ヒーターにおいて、前記断熱材カバーの少なくとも一部に、ポリエステル繊維が使用されている手段を採用している。また、本発明の請求項７に係る配管用電熱ヒーターは、請求項１乃至６の何れかに記載の配管用電熱ヒーターにおいて、前記保温部が、切り込み可能な切込部を備えている手段を採用している。

本発明の電熱ヒーターは、ヒーター線を備える加熱部と断熱材を備える保温部とが別体に形成されていると共に、加熱部が切り込み可能な切込部を備えている。すなわち、切込部は、薄い平面状に形成されており、切り込みを入れることができる。このため、配管に取り付ける際に、ステー等の障害物を切込部で逃げることができる。また、複数の切込部を設けることにより、リボンヒーターと同様に自由度の高い使用方法が可能となる。したがって、配管の途中にチーズ、エルボ、フランジ等の継手類が存在しても、一つの電熱ヒーターを用いて、ほぼ完全に覆うことができる。

この結果、配管用の電熱ヒーターを標準化してサイズ毎に在庫しておけば、特殊な機器を除いて充分に施工できることになる。したがって、設計工程及び製造工程を簡略化することが可能であり、また、商品価格を低減することが可能である。そして、納期を大幅に短縮することができる。

以下、本発明の一つの実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の電熱ヒーター１０は、別体に形成された加熱部７０及び保温部８０で構成されている。加熱部７０は、図３に示すように、シート状の基材２０、基材２０の表面に配列されたヒーター線３０及びこれらを収納するヒーターカバー５０からなっている。また、保温部８０は、図６に示すように、断熱材４０及びこれを収納する断熱材カバー６０からなっている。加熱部７０及び保温部８０は別体に形成されるが、対をなして同時に使用されるものであるから、使用に差し支えない限り、紐等により相互に接続して一体化した形態とすることもできる。

加熱部７０は、図２〜４に示すように、その周囲が縫い糸５１で縫合されているので、基材２０又はヒーター線３０が外部に露出することはない。加熱部７０には、細長く形成された切込部７１が複数設けられている。切込部７１にはヒーター線３０が配列されていないので、切り込みを入れることが可能である。切り込みは、例えば、鋏、ナイフ、カッターなど切込部を切断できる道具により行うことができる。また、切込部に予め切込線を入れておき、使用時に該切込線を手で切り離すことにより切り込みを入れることもできる。切込部７１は、その周囲が縫い糸５１で縫合されているので、切り離した後もヒーター線３０等が外部に露出することはない。なお、縫合の代わりに、融着又は接着等の方法を用いることもできる。

加熱部７０は、切込部７１を備えることにより自由に変形して使用することができる。例えば、配管の途中にチーズ、エルボ、フランジ等の継手類が存在しても、その部分にある切込部７１を切り離して使用することにより、これらの継手類を自由に覆うことができる。また、ステー等の障害物が存在しても、切込部７１を切り離すことによって障害物を回避することができる。

ヒーター線３０は、シート状の基材２０の表面に所定の配置で配列され、固定糸２１で基材２０に固定されている。加熱部７０と保温部８０とは別体に形成するので、ヒーターカバー５０の内部、特に、ヒーター線３０の上側(ヒーター線３０の基材側と反対の側)に断熱材を設けなくてもよい。このことによって、加熱部７０の製造工程を大幅に簡略化することができる。

ヒーター線３０は、好ましくは互いに略平行となるようにして配列されている。隣り合うヒーター線３０の間隔は１０ｍｍ以下とすることが好ましい。また、切込部７１もヒーター線３０と略平行となるように配置することが好ましい。これによって、切込部７１を細長い形状に形成することができる。配管用に用いる場合に、切込部７１の長手方向は、配管の長手方向であってもよいし、周方向であってもよい。

使用するヒーター線３０は、特許文献１に記載された被覆ヒーター線とすることが好ましい。すなわち、図８に示すように、ニクロム線１３１の表面にセラミック繊維からなるフェルト状の第１の被覆層１３２を形成し、その表面にセラミック繊維の編物等からなる第２の被覆層１３３を形成したものである。

基材２０及び固定糸２１は、それぞれ電気絶縁性と耐熱性を備えた素材であることが好ましく、例えば、ガラス繊維等の織物及び糸を使用することができる。或いは、次に記載するヒーターカバー５０と同じ素材とすることもできる。図４に示す加熱部７０は、切込部７１に基材２０を含まない形態としているが、基材２０を発塵性の低い素材とすることにより、切込部７１に基材２０を含む形態とすることもできる。

ヒーターカバー５０には、特許文献３又は４に記載された素材を使用することが好ましい。すなわち、電気絶縁性及び耐熱性に優れると共に、低発塵性に優れた素材である。具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）に代表されるフッ素樹脂、ケブラー、ノーメックス又はコーネックス等の商標で市販されている芳香族ナイロン（アラミド）、或いはザイロン等の商標で市販されているＰＢＯ繊維、すなわちポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維等が好ましい。

保温部８０は、図６に示すように、断熱材４０及び断熱材カバー６０からなり、その形態は自由である。例えばリボン状として、加熱部７０の上に巻き付けるような形態とすることもできる。或いは、図５又は７に示すように、加熱部７０の切込部７１と同様の切込部８１を備えることができる。

図５〜７において、保温部８０は、断熱材カバー６０の周囲が縫い糸６１で縫合されているので、断熱材４０が外部に露出することはない。保温部８０には、細長く形成された切込部８１が複数設けられている。切込部８１は断熱材４０を備えていないので、加熱部７０の切込部７１と同様にして容易に切り込みを入れることが可能である。また、切込部８１は、その周囲が縫い糸６１で縫合されているので、切り離した後も、断熱材４０が外部に露出することはない。

保温部８０における切込部８１の作用効果は、加熱部７０の切込部７１の作用効果と全く同じである。配管用に用いる場合、切込部８１の長手方向は、配管の長手方向とすることが好ましい。断熱材４０が、その厚みにより曲げ難い場合でも、切込部８１により容易に曲げることが可能となり、簡単に美しく施工できるからである。

断熱材４０には、一般的に使用されているガラスフェルト等のフェルト状断熱材を用いることができる。また、発塵性の低い芳香族ナイロン繊維を素材とするフェルト状断熱材を用いることもできる。

断熱材カバー６０には、前述のヒーターカバー５０と同様に、発塵性の低いフッ素樹脂、芳香族ナイロン又はＰＢＯ繊維を用いることが好ましい。また、比較的低温となる部分については、ポリエステル繊維を用いることもできる。なお、加熱部７０及び保温部８０の取り付けには、フッ素樹脂製のバンドやマジックテープ(登録商標)を使用することができる。

本発明の電熱ヒーターの構成を示す説明図である。 加熱部の実施例を示す概略平面図である。 加熱部の実施例を示す概略斜視図である。 図２のＡ−Ａ断面を示す概略断面図である。 保温部の実施例を示す概略平面図である。 保温部の実施例を示す概略斜視図である。 図５のＢ−Ｂ断面を示す概略断面図である。 ヒーター線の例を示す概略斜視図である。 従来の電熱ヒーターの一例を示す概略斜視図である。 従来の電熱ヒーターの他の例を示す概略斜視図である。

符号の説明

１０、１１０ 電熱ヒーター
２０、１２０ 基材
２１、１２１ 固定糸
３０、３１ ヒーター線
４０、１４０ 断熱材
５０ ヒーターカバー
６０ 断熱材カバー
５１、６１ 縫い糸
７０ 加熱部
７１、８１ 切込部
８０ 保温部
１３１ ニクロム線
１３２ 第１の被覆層
１３２ 第２の被覆層
１５０ カバー部材

Claims (7)

1. シート状の基材、該基材の表面又はその近傍に配列されたヒーター線、及びこれらを収納するヒーターカバーを備える加熱部と、断熱材及びこれを収納する断熱材カバーを備える保温部とを有する配管用電熱ヒーターにおいて、前記加熱部が、複数の切り込み可能な切込部を備えており、かつ、前記切り込み可能な切込部が、前記電熱ヒーターを配管に取り付ける時に切断されて、配管途中の障害物を回避することができ、かつ、配管途中の継手類を覆うことができることを特徴とする配管用電熱ヒーター。
2. 前記ヒーターカバーの素材が、フッ素樹脂、芳香族ナイロン又はポリフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維(ＰＢＯ繊維)であることを特徴とする請求項１に記載の配管用電熱ヒーター。
3. 前記加熱部が、前記ヒーター線の基材側と反対の側に断熱材を備えていないことを特徴とする請求項１又は２に記載の配管用電熱ヒーター。
4. 前記ヒーター線が、その表面にセラミック繊維からなるフェルト状の被覆層を備えていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の配管用電熱ヒーター。
5. 前記断熱材カバーの少なくとも一部に、フッ素樹脂、芳香族ナイロン又はＰＢＯ繊維が使用されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の配管用電熱ヒーター。
6. 前記断熱材カバーの少なくとも一部に、ポリエステル繊維が使用されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の配管用電熱ヒーター。
7. 前記保温部が、切り込み可能な切込部を備えていることを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の配管用電熱ヒーター。

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