KR20140090557A - 면상 히터 - Google Patents

Abstract

지진이 발생했을 경우, 배관의 진동에 대한 진동 대응성(배관의 진동에 대해서 완전히 추종하는 것이 아니라 적당히 움직이고, 배관의 진동에 의한 변형으로부터 원래의 형상으로 돌아오려고 하는 특성)이 뛰어난 원통 모양의 면상 히터를 제공한다. 발열 소자가 전기 절연 재료 시트에 의해 매설되어 축방향으로 슬릿을 갖는 통 모양의 히터 매트를 내주측에 구비하고, 축방향으로 슬릿을 갖는 통 모양의 단열재를 외주측에 구비하며, 배관의 외주 표면에 접촉시켜 배치함으로써 상기 배관을 가열하는 통 모양의 면상 히터로서, 히터 매트의 배관에 접촉하는 내주 표면에 가요성의 금속 박판을 마련해 단열재의 외주에 상기 단열재의 슬릿에 걸쳐있는 결합 밴드를 마련해서 이루어지는 면상 히터로 한다.

Description

면상 히터{FLAT HEATER}

본 발명은 각종 배관의 외측에 장착되어 상기 배관을 가열하는 통 모양의 면상 히터에 관한 것이다.

종래부터, 각종 배관, 이음매 등의 외측에 장착되어, 이들을 가열하기 위한 면상 히터(맨틀 히터, 재킷 히터)가 널리 이용되고 있다.

이와 같은 면상 히터의 발열 소자로는, (1) 그래프트 카본, 카본 분말, 금속 분말, 금속 산화물 분말 등을 포함하는 합성 수지(도전성 수지)를 사용하여 유리 클로스에 함침시킨 것, (2) 상기와 같은 도전성 수지를 폴리에스테르, 폴리이미드, 마이카 등의 절연 기재 시트에 도포 또는 인쇄에 의해 보유시킨 것, (3) 금속박을 에칭하여 회로로 한 것, 또는 (4) 금속 저항선을 절연 기판 시트에 둘러 붙여 회로로 한 것 등이 사용되고 있다.

상기와 같은 발열 소자는 그 전체를 실리콘 고무 시트, 폴리이미드 수지 시트, 마이카 시트 등의 전기 절연재에 의해 피복하여 히터 매트로 하고, 추가로 그 외주측을 각종 고무, 각종 발포재 또는 유리 매트 등의 단열재에 의해 피복하여 면상 히터로 한다. 이와 같은 면상 히터로는, 예를 들면 특허 문헌 1~3에 기재된 면상 히터를 들 수 있다.

일본 특개 평10－64667호 공보 일본 특개 2002－295783호 공보 일본 특개 2003－68430호 공보

그런데, 공장 또는 주택의 각종 배관 등에는 지진의 흔들림에 의한 파괴를 방지하기 위해서, (1) 고정된 배관끼리의 사이에 가요성 또는 신축성을 갖는 배관(예를 들면 벨로스관 등의 자바라 구조를 갖는 이음매 배관 등)을 배치하는 구성, (2) 고정된 배관의 양단에 쿠션재를 갖는 배관을 배치하는 구성이 채용되고 있다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 모든 배관이 고정되어 있는 경우와 비교하여, 지진의 흔들림에 의한 배관의 균열, 이에 따른 각종 가스 또는 액체의 누설 등의 피해를 큰 폭으로 줄일 수 있다. 그러나, 외측에 면상 히터가 장착되어 있는 배관은 (1) 면상 히터가 신축성 등을 갖는 배관과 일체 밀착하고 있는 경우, 배관의 움직임을 방해해 지진의 흔들림에 의한 상기 피해의 방지 효과가 감소될 우려가 있고, (2) 면상 히터와 배관이 어느 정도 밀착하고 있지 않은 경우, (a) 지진 시에 면상 히터가 배관으로부터 이탈해 아래쪽으로 떨어져 파손될 우려, (b) 지진이 안정된 후에 면상 히터의 위치 수정이나 재장착 등이 필요해지는 단점이 있다.

이와 같은 지진의 흔들림 대책용의 면상 히터로는, 예를 들면 긴 방향(통 모양의 면상 히터의 축방향)으로 복수로 분할된 면상 히터가 생각된다. 그러나, 서로 인접하는 면상 히터와의 위치 어긋남에 의한 단차의 발생, 면상 히터 간의 간극의 발생에 의해, 단열 효과가 저하되는 문제점이나, 그 간극부에 부생성물이 부착하는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 지진이 발생했을 경우, 배관의 진동에 대한 진동 대응성(배관의 진동에 대해서 완전히 추종하는 것이 아니라 적당히 움직여 배관의 진동에 의한 변형으로부터 원래의 형상으로 돌아오려고 하는 특성)이 뛰어난 통 모양의 면상 히터를 제공하는 것이다.

본 발명의 발명자들은 이들 과제를 해결하기 위하여 열심히 검토한 결과, 히터 매트를 내주측에 구비하고 단열재를 외주측에 구비하여 이루어지는 전술한 것과 같은 통 모양의 면상 히터에 있어서, 히터 매트 및 단열재의 긴 방향에 슬릿을 마련하고, 히터 매트의 내주 표면에 히터 매트의 형상과 일치하는 슬릿을 갖는 가요성의 금속 박판을 마련함으로써, 면상 히터(금속 박판)와 배관 사이의 마찰 특성(미끄러짐 특성)이 양호하게 되는 것과 함께, 면상 히터가 변형해도 금속 박판의 가요성에 의해 면상 히터가 원래의 형상으로 돌아오는 복원력이 자동적으로 작용하는 것을 알아내고, 또한 단열재의 외주에 상기 단열재의 슬릿에 걸쳐있는 결합 밴드를 마련함으로써, 배관의 진동 등의 움직임에 대한 대응성을 향상시킬 수 있는 것을 알아내어 본 발명의 면상 히터에 도달했다.

즉, 본 발명은 발열 소자가 전기 절연 재료 시트에 의해 매설되어 축방향으로 슬릿을 갖는 통 모양의 히터 매트를 내주측에 구비하고, 축방향으로 슬릿을 갖는 통 모양의 단열재를 외주측에 구비하여 이루어지며, 배관의 외주 표면에 접촉시켜 배치함으로써 상기 배관을 가열하는 통 모양의 면상 히터로서, 히터 매트의 배관에 접촉하는 내주 표면에 가요성의 금속 박판을 마련해 단열재의 외주에 상기 단열재의 슬릿에 걸쳐있는 결합 밴드를 마련해서 이루어지는 것을 특징으로 하는 면상 히터이다.

본 발명의 면상 히터는 히터 매트의 배관에 접촉하는 내주 표면에 가요성의 금속 박판을 마련하므로, 면상 히터(금속 박판)와 배관 사이의 마찰 특성(미끄러짐 특성)이 양호하다. 또, 긴 방향(통 모양의 면상 히터의 축방향)에 슬릿을 마련하고 있으므로, 지진이 발생했을 경우, 면상 히터가 신축성 등을 갖는 배관의 진동의 움직임에 대해서 적당히 움직여 지진에 의한 배관의 균열 등의 방지 대책에 악영향을 미치지 않는다. 또, 슬릿이 있어도 가요성의 금속 박판의 작용에 의해 변형된 히터가 원래의 형상으로 돌아오려고 하는 힘이 작용하므로, 배관으로부터의 이탈이나, 위치 수정, 재장착 등의 수고를 없앨 수 있다.

도 1은 본 발명의 면상 히터의 원통 모양부의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 면상 히터의 일례를 나타내는 원통 모양부의 축방향의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 면상 히터의 일례를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 도 2 이외의 면상 히터의 일례를 나타내는 원통 모양부의 축방향의 평면도이다.

본 발명의 면상 히터는 발열 소자가 전기 절연 재료 시트에 의해 매설된 통 모양의 히터 매트를 내주측에 구비하고, 통 모양의 단열재를 외주측에 구비하여 이루어지는 면상 히터에 적용된다.

이하, 본 발명의 면상 히터를 도 1~도 4에 근거해 설명하지만, 본 발명이 이것에 의해 한정되는 것은 아니다. 통 모양의 히트 매트 및 단열재는 원통 모양으로서 설명하지만, 배관에 장착되는 형상이면 되고, 예를 들면 다각형이나 타원의 통 모양이거나 절두 각뿔이나 절두 원추의 통 모양이거나 직선부와 원호부의 조합의 통 모양이거나 해도 된다.

또, 배관이 가요성 또는 신축성을 갖는 가동부를 가지고 있는 경우, 가동부를 효율적으로 가열하도록, 면상 히터를 가동부의 외주 표면에 접촉시켜도 된다.

도 1은 본 발명의 면상 히터의 원통 모양부의 일례를 나타내는 사시도, 도 3은 본 발명의 면상 히터의 일례를 나타내는 사시도이며, 도 2 및 도 4는 본 발명의 면상 히터의 일례를 나타내는 원통 모양부의 축방향에서 본 평면도이다.

본 발명의 면상 히터는 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 발열 소자(1)가 전기 절연 재료 시트(2)에 의해 매설되어 긴 방향(원통 모양의 축방향)에 슬릿(3)을 갖는 원통 모양의 히터 매트(4)를 내주측에 구비하고, 긴 방향(원통 모양의 축방향)에 슬릿(3')을 갖는 원통 모양의 단열재(5)를 외주측에 구비하며, 배관의 외주 표면에 접촉시켜 배치함으로써 상기 배관을 가열하는 원통 모양의 면상 히터이다. 또한, 면상 히터는 히터 매트의 배관에 접촉하는 내주 표면에 금속 박판(6)을 마련하고 추가로 도 3에 나타내는 바와 같이, 단열재(5)의 외주에 단열재(5)의 슬릿(3')을 걸쳐서 결합 밴드(8)를 마련하여 이루어진다.

본 발명의 면상 히터에 사용되는 발열 소자(1)로는, 예를 들면 원하는 패턴으로 성형한 금속박 저항체, 금속선 저항체 또는 그래프트 카본, 카본 분말, 금속 분말, 금속 산화물 분말로부터 선택되는 적어도 1종을 합성 수지에 분산시킨 도전성 수지를 유리 섬유 기재 또는 세라믹 섬유 기재에 함침시킨 저항체를 사용할 수 있다. 이와 같은 발열 소자의 두께는, 통상은 0.01~0.5mm, 바람직하게는 0.05~0.1mm이다. 두께가 0.01mm 미만인 경우는 강도가 약하고, 0.5mm를 넘으면 가요성, 유연성이 없어질 우려가 발생한다. 또, 그 밖의 발열 소자로는 그래프트 카본, 카본 분말, 금속 분말, 금속 산화물 분말로부터 선택되는 적어도 1종을 실리콘 수지 등의 내열성 수지에 혼련시킨 저항체를 사용할 수 있다. 카본 분말을 실리콘 수지에 이겨 넣은 저항체는 1mm 이상의 두께가 있어도 가요성, 유연성이 있다.

본 발명의 면상 히터에 사용되는 히터 매트(4)로는 상기와 같은 발열 소자의 양면에 실리콘 고무, 불소 고무, 아크릴 고무, 실리콘 수지, 테플론(등록상표) 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리에스테르 수지, 염화 비닐 수지, 에폭시 수지, 폴리이미드 수지 등의 전기 절연 재료 시트가 배치되고, 발열 소자가 이들 전기 절연 재료 시트에 의해 매설된 히터 매트가 사용된다. 또한 히터 매트의 배관에 접촉하는 측의 표면에는 금속 박판이 일체 배치된다. 금속 박판의 두께는, 통상은 0.1~0.5mm이다. 히터 매트는 도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 통상은 1매로 구성되고, 긴 방향에 슬릿을 갖는 원통 모양이다. 그리고 금속 박판은 가요성을 가지며 외력에 의해 슬릿부가 펴지고, 외력을 제거하면 슬릿부가 원래의 형태로 돌아오도록 설정된다.

본 발명의 면상 히터에 사용되는 단열재(5)의 재질로는, 예를 들면 실리콘 수지, 우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 염화 비닐 수지 등을 들 수 있다. 단열재는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 1개로 구성되어도 되지만, 도 4에 나타내는 바와 같이 2개로 구성되어도, 추가로 3개 이상으로 구성되어도 된다. 단, 복수 개로 구성되는 경우는, 통상은 도 4에 나타내는 바와 같이 결합 밴드(8')와 같은 기구에 의해 인접하는 단열재끼리가 단열재의 외주면에서 결합된다.

본 발명의 면상 히터에는, 또한 발열 소자에 통전하기 위한 전기 배선(7)을 포함하는 전기 공급 수단이 마련된다. 전기 배선(7)은, 예를 들면 단열재에 마련된 관통공을 통해 히터 매트의 전극부에 결합해도 된다. 또한, 히터 매트와 단열재는 접착제 등에 의해 일체화해도 되지만, 배관의 진동의 움직임에 대해서 자유롭게 움직이도록, 일체화하지 않고 분리 가능하게 하는 것이 바람직하다. 일체화하지 않는 경우는 히터 매트를 용이하게 떼어낼 수 있지만, 전기 배선이 인장되지 않게 하기 위해서, 히터 매트의 위치와 단열재의 위치가 서로 크게 어긋나지 않게, 히터 매트나 단열재를 설정할 필요가 있다. 예를 들면 히터 매트에 볼록부를 마련해 단열재에 그 볼록부가 삽입 가능한 오목부나 관통공을 마련해도 된다.

본 발명의 면상 히터의 기본 구성은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 내주측으로부터 외주측을 향해, 금속 박판(6), 히터 매트(4) 및 단열재(5)를 구비하지만, 실용적으로는 추가로 도 3에 나타내는 바와 같이, 단열재의 슬릿에 걸쳐있는 단열재의 양단을 결합하는 결합 밴드(8)가 필요하다. 결합 밴드(8)는 탄성재 또는 용수철(9)을 포함하는 것이 바람직하다. 또, 결합 밴드(8)를 단열재에 고정하는 고정구(10, 10') 등을 마련할 수 있다. 본 발명의 면상 히터를 배관에 장착할 때, 슬릿(3, 3')을 펼쳐 배관에 설치하고 슬릿(3, 3')을 원래대로 되돌린 후, 도 3에 나타내는 바와 같이, 용수철(9)과 요철의 후크(hook)를 갖는 고정구(10)에 의해, 히터 매트 및 단열재의 단부끼리를 접촉시켜 슬릿의 간격을 없애 배관을 포위할 수 있다.

[ 실시예 ]

다음에, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명이 이들에 의해 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

(히터 매트의 제작)

발열 소자로서 금속 저항선을 지그재그 모양으로 배선하고, 전극으로서 동박을 금속 저항선의 단부에 마련한 것을 미가황된 실리콘 고무 시트에 끼워, 원통 모양의 금속 파이프에 감고 그 위에 폴리에스테르 테이프를 감음으로써 가열 압착해, 절연 피복하여 원통 모양의 면상 히터를 제작했다.

다음에 탄력성을 갖는 금속 박판(스테인리스제 용수철재, 직경 110, 길이 118mm)을 원통 모양으로 가공하고, 상기의 히터 매트의 내측에 접착제에 의해 첩합하여, 도 1에 나타내는 직경 114.8mm, 길이 118mm의 면상 히터를 얻었다.

(면상 히터의 제작)

실리콘 스펀지를 실리콘 고무 시트에 끼워, 원통 모양의 금속 파이프에 감고 그 위에 폴리에스테르 테이프를 감음으로써 가열 압착해, 직경 142.2mm, 길이 120mm의 원통을 제작하고, 다음에 원통을 반으로 나누어, 반원 모양으로 했다.

그 2개를 결합 밴드(8), 용수철(9), 요철의 후크를 갖는 고정구(10) 등을 마련해 단열재를 제작했다. 또, 단열재의 일부에 관통공을 마련해 히터 매트를 단열재에 삽입하는 것과 함께 전기 배선을 히터 매트의 전극부에 접속했다. 또한 히터 매트와 단열재의 위치가 서로 어긋나지 않게 고정하여 도 3에 나타내는 면상 히터를 제작했다.

(면상 히터의 평가)

이상과 같이 하여 얻어진 면상 히터를 신축성을 갖는 스테인리스제의 벨로스관(길이 120mm, 외경 110mm)의 주위에 밀착해 장착하고, 배관에 소정의 진동을 부여하여, 면상 히터의 진동 대응성(배관의 진동에 대해서 완전히 추종하는 것이 아니라 적당히 움직이는 특성, 배관의 진동에 의한 변형으로부터 원래의 형상으로 돌아오려고 하는 특성)을 관찰에 의해 평가했다. 그 결과, 배관의 진동에 대한 면상 히터의 진동 대응성은 양호한 것을 알 수 있었다.

[비교예 1]

실시예 1의 면상 히터의 제작에서, 금속 박판을 사용하지 않았던 것 외에는 실시예 1과 동일하게 하여 면상 히터를 제작했다. 얻어진 면상 히터에 대해서, 실시예 1과 동일하게 하여 평가했다. 그 결과, 배관의 움직임에 대한 면상 히터의 진동 대응성은 실시예 1의 경우보다 뒤떨어지는 것을 알 수 있었다. 또, 금속제 자바라 구조의 벨로스관에 의해 히터 매트의 표면이 닳거나 혹은 깎일 수 있는 단점이 있었다.

본 발명은 배관의 외측에 장착해 상기 배관을 가열하기 위한 면상 히터에 사용할 수 있다.

1 발열 소자
2 전기 절연 재료 시트
3 슬릿
3' 슬릿
4 히터 매트
5 단열재
6 금속 박판
7 전기 배선
8 결합 밴드
8' 결합 밴드
9 용수철
10 고정구
10' 고정구

Claims (6)

1. 발열 소자가 전기 절연 재료 시트에 의해 매설되어 축방향으로 슬릿을 갖는 통 모양의 히터 매트를 내주측에 구비하고, 축방향으로 슬릿을 갖는 통 모양의 단열재를 외주측에 구비하며, 배관의 외주 표면에 접촉시켜 배치함으로써 상기 배관을 가열하는 통 모양의 면상 히터로서,
   상기 히터 매트의 배관에 접촉하는 내주 표면에 가요성의 금속 박판을 마련하고, 상기 단열재의 외주에 상기 단열재의 슬릿에 걸쳐있는 결합 밴드를 마련하고 있는 것을 특징으로 하는 면상 히터.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 통 모양 부분의 구성이 내주측으로부터 외주측으로 향해, 순서대로, 상기 금속 박판, 상기 히터 매트 및 상기 단열재인 면상 히터.
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 단열재는 상기 히터 매트와 상기 단열재가 분리 가능하게, 상기 히터 매트의 외측에 구비되어 있는 면상 히터.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 금속 박판은 상기 금속 박판에 외력을 미침으로써 상기 히터 매트의 슬릿이 펼쳐지고, 상기 금속 박판에 미치고 있는 상기 외력을 제거하면, 상기 히터 매트의 슬릿이 상기 금속 박판에 외력을 미치기 전의 형태로 돌아올 수 있는 가요성의 금속으로 형성되어 있는 면상 히터.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 결합 밴드는 탄성재 또는 용수철을 포함하는 면상 히터.
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 배관은 가요성 또는 신축성을 갖는 가동부를 가지며,
   상기 가동부의 외주 표면에 접촉시켜 배치함으로써 상기 가동부를 가열하는 면상 히터.

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