TWI458381B - 配管之加熱裝置 - Google Patents

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TWI458381B TW100119337A TW100119337A TWI458381B TW I458381 B TWI458381 B TW I458381B TW 100119337 A TW100119337 A TW 100119337A TW 100119337 A TW100119337 A TW 100119337A TW I458381 B TWI458381 B TW I458381B
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Description

配管之加熱裝置
本發明是關於一種主要利用用以將圓筒形配管內流通的流體加熱之電能的加熱裝置,更詳言之,是一種關於圓筒狀隔熱材的內部能供長邊方向上具有狹縫之圓筒狀面狀加熱器可拆裝地裝設的加熱裝置。
以往,安裝在各種配管等的外側表面,用來加熱在配管內流通的流體之面狀加熱器被廣泛利用。就這種加熱器的形態而言,例如(1)日本專利特開平11-74066號公報、日本專利特開2004-158271號公報所示,開發出呈螺旋狀纏繞在配管的外周之帶狀的加熱器,(2)日本專利特表2000-505582號公報、日本專利特開2002-295783號公報、日本專利特開2002-352941號公報所示,開發出發熱元件(加熱器)與隔熱材成為一體之夾套加熱器等。
另外,在如同前述的面狀加熱器所使用的發熱元件方面,可舉出使用包括接枝碳(graft carbon)、碳粉、金屬粉或金屬氧化物粉之合成樹脂(導電性樹脂),滲透到玻璃纖維布者;藉由塗佈或印刷使如同前述的導電性樹脂保持在聚酯、聚醯亞胺、雲母等的絕緣基材片者;蝕刻金屬箔而作成的電路者;或在絕緣基板片上全面圍繞金屬電阻線而作成電路者等。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平11-74066號公報
[專利文獻2]日本專利特表2000-505582號公報
[專利文獻3]日本專利特開2002-295783號公報
[專利文獻4]日本專利特開2002-352941號公報
[專利文獻5]日本專利特開2004-158271號公報
複數種夾套加熱器當中的在長邊方向上具有狹縫且面狀加熱器與隔熱材一體黏著之具有彈力的夾套加熱器具有所謂容易安裝到加熱對象的配管之優點。但是,這種夾套加熱器,由於面狀加熱器與隔熱材是無法分離的構成,故有所謂的在面狀加熱器發生斷線等不佳情況時,隔熱材亦必須更換成新品的缺點。另外,面狀加熱器與隔熱材未黏接成一體而面狀加熱器可從隔熱材拆裝之加熱裝置(夾套加熱器),雖沒有如同上述的缺點,不過與隔熱材的厚度作比較,面狀加熱器的厚度非常薄,當使用具有柔性的面狀加熱器時,會有面狀加熱器以彎折的狀態裝設在配管,或在面狀加熱器裝設後,面狀加熱器因振動等而從配管脫落的情形。
因此,本發明所欲解決的課題在於:提供一種配管用的加熱裝置,其圓筒狀隔熱材的內部可供長邊方向上具有狹縫之圓筒狀面狀加熱器可拆裝地裝設,該加熱裝置可防止面狀加熱器因彎折、振動等而從配管脫落。
本發明團隊為解決這些的課題,經專心致力研究的結果,發現在如同前述的加熱裝置中,藉由在圓筒狀之面狀加熱器的外側表面,安裝在圓周方向具有彈力之金屬板及/或在圓周方向具有彈力之耐熱性樹脂板,可容易地將面狀加熱器保持成所期望的形狀,並可防止面狀加熱器因彎折、振動等而從配管脫落,遂完成本發明的配管之加熱裝置。
亦即,本發明是一種配管之加熱裝置,其圓筒狀隔熱材的內部可供長邊方向上具有狹縫之圓筒狀的面狀加熱器可拆裝地裝設,該配管之加熱裝置的特徵為:係在該圓筒狀之面狀加熱器的外側表面,安裝在圓周方向具有彈力之金屬板及/或在圓周方向具有彈力之耐熱性樹脂板而形成者。
本發明的配管之加熱裝置,是一種將在圓周方向具有彈力之金屬板及/或在圓周方向具有彈力之耐熱性樹脂板裝設在面狀加熱器的外側表面之構成,所以可將厚度較薄之面狀加熱器保持成期望的形狀。其結果,可防止面狀加熱器與隔熱材未黏接成一體之加熱裝置因彎折、振動等而使面狀加熱器從配管脫落之缺點。
[用以實施發明的形態]
本發明的配管之加熱裝置,係應用於在長邊方向上具有狹縫之圓筒狀加熱器可拆裝地裝設圓筒狀隔熱材的內部之加熱裝置。
以下,根據第1圖至第4圖說明本發明的配管之加熱裝置,不過本發明並不侷限於此。
此外,第1圖為顯示本發明的加熱裝置之面狀加熱器的一個例子之斜視圖。第2圖為顯示本發明的加熱裝置的第1圖以外之面狀加熱器的一個例子之斜視圖。第3圖為顯示可應用本發明之加熱裝置的一個例子之斜視圖。第4圖為顯示本發明的加熱裝置的一個例子之剖面圖。
本發明的配管之加熱裝置,如第3圖所示,係供長邊方向上具有狹縫4之圓筒狀的面狀加熱器1可拆裝地裝設在圓筒狀隔熱材的內部的配管之加熱裝置,如第1圖、第2圖所示,該配管之加熱裝置係在該圓筒狀的面狀加熱器1的外側表面,安裝在圓周方向具有彈力之金屬板及/或在圓周方向具有彈力之耐熱性樹脂板3而形成。
然而,本發明的配管之加熱裝置中,在圓周方向具有彈力之金屬板及/或在圓周方向具有彈力之耐熱性樹脂板係以利用人手所施加之一定程度大小的外力可輕易張開面狀加熱器的狹縫,而在前述的外力一解除,狹縫就回復原來形狀的方式作設定之金屬板及/或耐熱性樹脂板。
如第1圖所示,前述的金屬板及/或耐熱性樹脂板通常是沿著圓筒狀之面狀加熱器的邊緣安裝,又如第2圖所示,形成圓弧形狀且沿著圓筒狀之面狀加熱器的圓周方向安裝。但是,只要具有如同前述的彈力,就不受彼等所限定,例如也可作成第1圖和第2圖組合在一起的構成(格子狀、網目狀)之金屬板及/或耐熱性樹脂板等。此外,在如同第1圖所示的面狀加熱器中,在邊緣有凹凸的情況,以依照凹凸的大小使用適度吻合凹凸的形狀之形狀的金屬板及/或耐熱性樹脂板者較佳。另外,面狀加熱器的邊緣與金屬板及/或耐熱性樹脂板之間的距離通常為30 mm以內。本發明中的金屬板及/或耐熱性樹脂板為如同上述的構成,所以除了具有補強面狀加熱器的邊緣部分的機械強度之效果以外,還具有容易朝配管裝設且易由配管拆下之效果。
前述的金屬板及/或耐熱性樹脂板的厚度通常為0.1至1.5 mm,較佳為0.3至1.0 mm。另外,在前述的金屬板及/或耐熱性樹脂板是沿著面狀加熱器的圓周方向安裝的情況,前述的金屬板及/或耐熱性樹脂板寬度(第1圖中a的長度)通常為2至50 mm,較佳為4至20 mm。在前述的金屬板及/或耐熱性樹脂板是沿著面狀加熱器的長邊方向安裝的情況,前述的金屬板及/或耐熱性樹脂板寬度(第1圖中b的長度)通常為面狀加熱器之圓周長度的1至30%,較佳為2至20%的長度。本發明中,通常為在圓筒狀加熱器的外側表面使用金屬板及/或耐熱性樹脂板的其中一種,不過使用兩者亦可。
就本發明所使用之金屬板的材質而言,可例舉鐵、銅、鋁、合金等。另外,就耐熱性樹脂板的材質而言,只要是可承受耐熱性樹脂板的使用溫度之材質,且是可將耐熱性樹脂板加工彎曲成本發明之使用形態的形狀(例如,圓弧形狀等)之材質即可,例如聚酯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚醯亞胺、聚硫化苯、聚二醚酮、聚醯亞胺等。有關將金屬板及/或耐熱性樹脂板安裝到面狀加熱器的方法並沒有特別的限定,例如可利用黏著劑黏著。
此外,本發明所使用之面狀加熱器通常為以絕緣樹脂片包覆發熱元件的兩面之可撓性的面狀加熱器。就發熱元件而言,例如可使用(1)至(3)的電阻體。亦即,就發熱元件而言,可使用(1)成形為所期望的圖案之金屬箔電阻體、(2)金屬線電阻體、或(3)將使選自接枝碳(graft carbon)、碳粉、金屬粉、金屬氧化物粉的至少1種與矽氧樹脂等的耐熱性樹脂中攪拌混合成的導電性樹脂滲透到玻璃纖維、陶瓷纖維等的基材而成的電阻體等。這種發熱元件的厚度通常為0.01至0.5 mm,較佳為0.05至0.1 mm。在發熱元件的厚度未滿0.01 mm的情況,發熱元件的強度弱,超過0.05 mm則會有發熱元件的可撓性、柔軟性喪失的情況。
另外,就面狀加熱器的絕緣樹脂片而言,只要在特定的厚度下具電絕緣性則無特別限制,例如可舉出矽氧樹脂、鐵氟龍(商標名)樹脂、聚烯烴樹脂、聚酯樹脂、氯乙烯樹脂、聚醯亞胺樹脂等,不過這些當中以矽氧樹脂較佳。另外,絕緣樹脂片的厚度通常為0.5至10 mm,較佳為1至5 mm。在絕緣樹脂片的厚度未滿0.5 mm的情況,電絕緣性惡化,在絕緣樹脂片的厚度超過10 mm的情況,會有可撓性喪失的情況。
本發明的加熱裝置之隔熱材通常為具有比前述的面狀加熱器的外徑大的內徑之圓筒狀的隔熱材。如第4圖所示,在隔熱材適度設置用來插入與電配線5連接的電極6之空洞部。本發明也可作成由具有筒形狀的1個成形體所組成之隔熱材,不過如第4圖所示,也能以套環7和扣具8等之結合手段,將隔熱材在長邊方向上成為2段、或3段、4段之隔熱片結合而一體化。就隔熱材的構成材料而言,只要可承受加熱器的加熱溫度且具有隔熱性之材料就無特別限制,例如可舉出矽氧樹脂、鐵氟龍(商標名)樹脂、聚烯烴樹脂、聚酯樹脂、氯乙烯樹脂、聚醯亞胺樹脂等,不過這些當中以矽氧樹脂較佳。
其次,藉由實施例具體說明本發明,本發明並不侷限於這些實施例。
[實施例1] (面狀加熱器的製作)
在矽氧樹脂與玻璃纖維布之薄片狀的複合材(縱93 mm,橫500 mm)上,使金屬電阻線呈蛇行狀配置以作為發熱元件,將銅箔設置在金屬電阻線的端部作為電極端子,在發熱元件側的表面疊合與前述同樣的複合材以包夾發熱元件。將此物件纏繞在直徑30 mm圓筒狀的金屬管,由該上面纏繞聚酯膠帶並予以加熱壓著,經絕緣包覆而作出在長邊方向上具有狹縫之圓筒狀的面狀加熱器。
接著,將不鏽鋼製的框狀金屬板(縱83 mm、橫490 mm、寬5 mm、厚0.5 mm)加工成吻合前述的面狀加熱器之邊緣的形狀之形態。當金屬板並未作用外力時,此金屬板的外形為具有狹縫之圓筒形。當外力一施加於金屬板時,狹縫則會張開,對施加於金屬板的外力一解除,金屬板就會回復原來形狀。將此金屬板藉由黏著劑沿著前述的面狀加熱器之外側表面的邊緣黏著,獲得如同第1圖所示的形態之面狀加熱器(直徑30 mm、長度500 mm)。此外,面狀加熱器的邊緣與金屬板的距離為5 mm。
(配管之加熱裝置的製作)
其次,製作在長邊方向上具有狹縫之圓筒狀的隔熱材(內徑32 mm、長度500 mm、厚度10 mm)。此圓筒狀的隔熱材,如第4圖所示,由2個半圓筒狀的隔熱片所組成,該兩隔熱片係作成能利用套環和扣具作結合之構成。接著在其中一方之半圓筒狀的隔熱片設置空洞部,插入前述的面狀加熱器之電極,獲得如同第3圖所示的加熱裝置。
(加熱裝置對配管的裝設)
將如同前述的加熱裝置裝設到外徑30 mm的配管。裝著時,確認了加熱裝置的狹縫可輕易利用人手張開,鬆手則回復原來形狀,可容易對配管裝設且易由配管拆下。另外,確認了藉由被裝設在面狀加熱器的邊緣之金屬板,提高加熱器邊緣的機械強度,防止加熱器角落部之斷折、圓筒長邊方向之斷折的情形,沒有發熱元件斷線之虞。更確認了亦可防止因振動而從配管脫落。
[實施例2]
在實施例1的面狀加熱器之製作上,除了使用3個不鏽鋼製的圓弧狀金屬板(寬度10 mm、厚度0.5 mm)以外,其他與實施例1同樣,製作出如同第2圖所示的形態之面狀加熱器(直徑30 mm、長度500 mm)。其次,使用與實施例1同樣的隔熱材而獲得加熱裝置。
將這種加熱裝置裝設在外徑30 mm的配管後之結果,確認了加熱裝置的狹縫可輕易利用人手張開,鬆手則回復原來形狀,可容易對配管裝設及易由配管拆下。另外,確認了藉由被裝設在面狀加熱器的邊緣之金屬板,提高加熱器邊緣的機械強度,防止加熱器角落之斷折、圓筒長邊方向之斷折,沒有發熱元件斷線之虞。更確認了亦可防止因振動而從配管脫落。
[實施例3]
製作實施例1的面狀加熱器中,除了使用聚醯亞胺製的框狀耐熱性樹脂板(縱83 mm、橫490 mm、寬5 mm、厚1 mm)以外,其他與實施例1同樣,製作出如同第1圖所示的形態之面狀加熱器(直徑30 mm、長度500 mm)。其次,使用與實施例1同樣的隔熱材而獲得加熱裝置。
將這種加熱裝置裝著到外徑30 mm的配管的結果,確認了加熱裝置的狹縫可輕易利用人手張開,鬆手則回復原來形狀,容易對配管裝設及由配管拆下。另外,確認了藉由被裝設在面狀加熱器的邊緣之金屬板,提高加熱器邊緣的機械強度,可防止加熱器角落之斷折、圓筒長邊方向之斷折,沒有發熱元件斷線之虞。更確認了亦可防止因振動而由配管脫落。
如同以上的實施例,本發明的配管之加熱裝置係可防止能供面狀加熱器對隔熱材拆裝地作裝設的加熱裝置因彎折、振動而使面狀加熱器由配管脫落之缺點。
1...面狀加熱器
2...隔熱材
3...金屬板或耐熱性樹脂板
4...狹縫
5...電配線
6...電極
7...套環
8...扣具
第1圖為顯示本發明的加熱裝置之面狀加熱器的一個例子之斜視圖。
第2圖為顯示本發明的加熱裝置的第1圖以外之面狀加熱器的一個例子之斜視圖。
第3圖為顯示本發明可應用之加熱裝置的一個例子之斜視圖。
第4圖為顯示本發明的加熱裝置的一個例子之剖面圖。
1...面狀加熱器
3...金屬板或耐熱性樹脂板
4...狹縫
a...金屬板及/或耐熱性樹脂板寬度
b...金屬板及/或耐熱性樹脂板寬度

Claims (5)

  1. 一種配管之加熱裝置,係為長邊方向上具有狹縫之圓筒狀的面狀加熱器以可拆裝地裝設於圓筒狀隔熱材的內部的配管之加熱裝置,其特徵為:在該圓筒狀之面狀加熱器的外側表面,於圓周方向具有彈力之厚度0.1至1.5mm的金屬板及/或耐熱性樹脂板,係沿著圓筒狀的面狀加熱器之圓周方向的邊緣以2至50mm的寬度,且沿著圓筒狀的面狀加熱器之長邊方向的緣部以面狀加熱器之圓周長度的1至30%的寬度安裝在與面狀加熱器之邊緣相隔30mm以內的距離。
  2. 如申請專利範圍第1項的配管之加熱裝置,其中,圓筒狀的隔熱材,係藉由結合手段使長邊方向上被分割之複數片隔熱材片一體化。
  3. 如申請專利範圍第1項的配管之加熱裝置,其中,面狀加熱器係以合成樹脂包覆發熱元件的兩面而成者。
  4. 如申請專利範圍第1項的配管之加熱裝置,其中,面狀加熱器的發熱元件係金屬箔電阻體或金屬線電阻體。
  5. 如申請專利範圍第1項的配管之加熱裝置,其中,面狀加熱器的發熱元件係在耐熱樹脂中攪拌混合選自接枝碳(graft carbon)、碳粉、金屬粉、金屬氧化物粉的至少1種而成的電阻體。
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