TWI461092B - 面狀加熱器 - Google Patents
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Description
本發明係有關一種用以加熱具有圓筒形狀或彎管形狀之配管且是採用電能的面狀加熱器。更詳言之，本發明係有關一種可進行150℃至400℃之高溫領域的寬廣領域之加熱，並具有優異的耐熱性、隔熱性且重量輕的面狀加熱器。
以往已廣泛利用安裝於各種配管之外側表面並加熱流通於配管內之流體的面狀加熱器(加熱套(mantle heater)、夾套加熱器(jacket heater))。
作為如此等的面狀加熱器之發熱元件者，係可使用含金屬粉末或金屬氧化物粉末等之合成樹脂(導電性樹脂)並使其浸漬於玻璃布(glass cloth)者、使用將前述之導電性樹脂藉由塗佈或印刷而保持於聚脂、聚醯亞胺、雲母等絕緣性基材薄片者、蝕刻金屬箔作成電路者、或將金屬電阻線遍布(stretch around)於絕緣性基板薄片而作成電路者等。
前述之發熱元件係藉由矽氧橡膠薄片、聚醯亞胺樹脂薄片、雲母薄片等電絕緣材被覆其兩面而形成加熱氈(heater mat)。再者，加熱氈係藉由各種橡膠、各種發泡材、或玻璃氈等隔著材被覆加熱氈的外周側而形成面狀加熱器。如此的面狀加熱器係可舉出有例如專利文獻1至3所記載的加熱器。
專利文獻1 特開平10-64667號公報
專利文獻2 特開2002-295783號公報
專利文獻3 特開2003-68430號公報
作為發熱元件是使用金屬箔電阻體或金屬線電阻體，並於其兩面配置玻璃布，而利用矽氧橡膠等電絕緣橡膠薄片埋設此等構件而成的加熱氈，可在150℃以上之較高的溫度中使用，並具有具備有優異的耐熱性的優點。但是，電絕緣橡膠薄片重且柔軟性低，其加熱氈亦重且柔軟性低，因此其加熱氈存在有不易安裝於配管且不易從配管等拆除的缺點。所以，在裝設有具備接頭、閥等附件之配管或彎蜒的配管之狹窄的空間(例如化學工廠內)中，要求重量輕、配管之安裝或卸除容易，且作業性優良之面狀加熱器。
爰此，本發明欲解決的課題在於提供一種可在包含150℃以上之較高溫度(150℃～400℃範圍)領域之寬廣的溫度領域使用，且耐熱性、可撓性優異、重量輕且作業性亦優良的面狀加熱器。
本發明人等為了解決此等課題而精心銳意檢討的結果，找出在用以加熱具有圓筒形狀或彎管形狀之配管的面狀加熱器中，建構成不使用電絕緣橡膠薄片等電絕緣材，而是使用利用玻璃纖維材料被覆之金屬線電阻體，並藉由縫線等將其保持於具有柔軟性且網孔粗的玻璃布，且以具有柔軟性且細網孔的玻璃布及海綿層夾持，而可獲得一種耐熱性、可撓性優、輕且作業性亦優異的面狀加熱器，乃至完成本發明。
亦即，本發明係一種用以加熱具有圓筒形狀或彎管形狀之配管的面狀加熱器，該面狀加熱器之特徵在於：具有從與配管接觸之側朝外側依序配置有第1玻璃布、保持利用玻璃纖維材料被覆之金屬線電阻體的第2玻璃布、以及海綿層的構成，且第1玻璃布具有比第2玻璃布的網孔還細的網孔。
本發明之面狀加熱器因金屬線電阻體係利用玻璃纖維所被覆，故具有優良的耐熱性。此外，因第1玻璃布具有細的網孔構造，故對配管之熱傳導性優異。而且，面狀加熱器之外側的隔熱層係不使用接著劑等硬化成分的海綿層，由於海綿層橫亙整體能藉由縫線固定於第2玻璃布，因此面狀加熱器呈現高的柔軟性，又，面狀加熱器具有重量輕的優點。所以，本發明之面狀加熱器重量輕而作業性優良，即使是在裝設了具有接頭、閥等附件之配管或彎蜒的配管之狹窄的空間，也能容易地進行對配管之安裝從配管卸除之作業。
本發明之面狀加熱器可應用在加熱具有圓筒形狀或彎管形狀之配管且是採用電能的面狀加熱器，然而，特別適用在能以較高的溫度(150℃～400℃)有效地加熱配管用的面狀加熱器。
以下依據第1圖至第3圖來說明本發明的面狀加熱器，惟，本發明未受此所限定。又，第1圖係顯示本發明之面狀加熱器的一例被部分切開的立體圖。第2圖係顯示本發明之面狀加熱器中的金屬線電阻體與玻璃布之配置關係之例子的立體圖。第3圖係顯示本發明之面狀加熱器之一例的立體圖。
本發明之面狀加熱器係用以加熱具有圓筒形狀或彎管形狀之配管的面狀加熱器。如第1圖所示，面狀加熱器係具有可與配管外側接觸之朝配管之軸向延伸的圓筒形狀。面狀加熱器具有從與配管接觸之側朝外側依序配置有玻璃布(第1玻璃布)1、保持著利用玻璃纖維材料被覆之金屬線電阻體3的玻璃布(第2玻璃布)2、以及海綿層4的構成。與配管接觸的玻璃布1具有比保持著金屬線電阻體3之第2玻璃布的網孔還小的網孔。作為玻璃纖維材料，可舉出玻璃纖維線或玻璃纖維布。
使用於本發明之面狀加熱器的發熱元件係使用被玻璃纖維線或玻璃纖維布所被覆的金屬線電阻體3。金屬線電阻體3係固定於網孔較粗的玻璃布2使金屬線電阻體3之圖案呈所希望的配線圖案。將金屬線電阻體3固定於玻璃布2的方法並無特別限定，可舉出例如使用由玻璃纖維等構成的縫線並藉由車縫方式而固定於玻璃布2的方法。
金屬線電阻體3與玻璃布1、2的配置關係，通常如第1圖、第2圖所示，係以細網孔的玻璃布1與配管接觸的方式積層於配管，並於玻璃布1之外周側積層粗網孔的玻璃布2，然後於玻璃布2的外周側積層金屬線電阻體3。
此外，第1圖、第2圖所示之玻璃布1為1片，惟，於本發明之面狀加熱器可更加積層1片或2片以上之與此同種類或其他種類的玻璃布。又，保持金屬線電阻體3的玻璃布2通常網孔粗，所以可達到透氣性。與配管接觸的玻璃布1通常網孔細，所以為非透氣性。玻璃布1的厚度通常為0.01至1.0mm，較佳者為0.02至0.5mm，玻璃布2的厚度通常為0.1至3.0mm，較佳者為0.2至2.0mm。玻璃布2的厚度未達下限時強度弱，一旦超過上限則會有喪失柔軟性之虞。
作為本發明之面狀加熱器所使用之海綿層4的構成材料係可使用玻璃纖維毛料及/或彈性發泡樹脂。但是，本發明之面狀加熱器係以從配管側朝外側設為玻璃纖維毛料層、彈性發泡樹脂之兩層構造為佳。作為彈性發泡樹脂者可舉出有三聚氰胺樹脂、胺基甲酸乙酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚酯樹脂、聚苯乙烯樹脂矽氧樹脂、酚樹脂等之發泡樹層，惟，從具有適當的可撓性、柔軟性，具有優良的隔熱性、輕量性的觀點，乃以使用三聚氰胺樹脂或矽氧樹脂為佳。海綿層4的厚度通常為2至100mm，較佳者為5至50mm。又，密度通常為0.005至0.2g/cm3
，較佳者為0.008至0.05g/cm3
。
本發明之面狀加熱器，例如第2圖所示，以使金屬線電阻體3在上層的方式重疊複數片玻璃布，並且於金屬線電阻體3之上重疊海綿層之後，將此等構成結合並固定成圓筒形狀而製成。關於結合方法，以使用由玻璃纖維等耐熱性線所構成之縫線來縫合各層而固定的方法為佳。本發明之面狀加熱器係如第3圖所示，被安裝有與金屬線電阻體3電性接觸之電極5及電線6。又，可因應需要而於外側表面安裝覆帶(band)7及卡止構件8以使面狀加熱器之端部相互結合。
以下，依據實施例就本發明進行具體說明，惟，本發明未受此等所限。
使用由玻璃纖維所構成之縫線，將利用玻璃纖維線被覆的金屬線電阻體如第2圖所示般地縫成蛇行狀並固定於粗網孔的玻璃布(網孔：2mm×2mm、厚度：0.8mm)的表面。接著，於非透氣性的玻璃布(厚度：0.25mm)上積層保持著前述金屬線電阻體的玻璃布，並且於其上依序積層玻璃纖維毛料(厚度：10mm)、三聚氰胺發泡樹脂(厚度：10mm))。
利用治具使前述的積層體變形成圓筒形狀，並使用玻璃纖維線縫合各層的周邊部使之結合固定，並且將電極插入設置在圓筒形狀之一部分的缺口部，並安裝電線進行配線。又，於外側表面安裝覆帶及卡止構件而獲得第3圖所示的面狀加熱器(內徑：60mm、長度：300mm)。此外，該面狀加熱器之海綿層的密度為0.01g/cm3
。所獲得的面狀加熱器，在其內部亦無塊狀的觸感，整體如海綿般輕而具有優良的柔軟性。
將如以上方式所獲得的面狀加熱器安裝於不銹鋼製的圓筒管(長度：300mm、外徑：60mm、厚度：3mm)的周圍，於室溫20℃的實驗室中通以100V的交流電壓，並一面進行溫度調節一面通電50小時以使圓筒管之內側中央部的表面溫度達220℃。於此期間，面狀加熱器不會發生強度不足等不良情況，而能有效且均一地加熱不銹鋼製之圓筒管。
使用由玻璃纖維所構成之縫線，將利用玻璃纖維布被覆的金屬線電阻體以如第2圖所示般地，縫成蛇行狀地並固定於粗網孔的玻璃布(網孔：2mm×2mm、厚度：0.8mm)的表面。接著，於兩片非透氣性的玻璃布(厚度：各0.25mm)上積層保持著前述金屬線電阻體的玻璃布，且其上是矽氧發泡樹脂(厚度：15mm)依此順序積層。
利用治具使前述的積層體變形成圓筒形狀，並使用玻璃纖維線縫合各層的周邊部使之結合以使積層體與各層固定，同時將電極插入設置在圓筒形狀之一部分的缺口部，並安裝電線進行配線。又，於外側表面安裝覆帶及卡止構件而獲得第3圖所示的面狀加熱器(內徑：60mm、長度：300mm)。此外，該面狀加熱器之海綿層的密度為0.012g/cm3
。所獲得的面狀加熱器於內部亦無塊狀的觸感，整體如海綿般輕而具有優良的柔軟性。
將如以上方式所獲得的面狀加熱器安裝於不銹鋼製之圓筒管(長度：300mm、外徑：60mm、厚度：3mm)的周圍，於室溫20℃的實驗室中通以100V的交流電壓，並一面進行溫度調節一面通電50小時以使圓筒管之內側中央部的表面溫度達180℃。於此通電期間，面狀加熱器不會發生強度不足等不良情況，而能有效且均一地加熱不銹鋼製之圓筒管。
如以上所述，本發明之面狀加熱器重量輕且作業性優異，於具有接頭、閥等附件之配管、或內部安裝有彎蜒之配管的狹窄空間內，也能容易進行對配管的安裝或從配管拆除。
1．．．玻璃布
2．．．保持著金屬線電阻體之玻璃布
3．．．金屬線電阻體
4．．．海綿層
5．．．電極
6．．．電線
7．．．覆帶
8．．．卡止構件
第1圖係顯示本發明之面狀加熱器的一例被部分切開的立體圖。
第2圖係顯示本發明之面狀加熱器中的金屬線電阻體與玻璃布之配置關係之例子的立體圖。
第3圖係顯示本發明之面狀加熱器的一例子的剖面圖。
1．．．玻璃布
2．．．保持著金屬線電阻體之玻璃布
3．．．金屬線電阻體
4．．．海綿層
Claims (5)
- 一種面狀加熱器，係用以加熱具有圓筒形狀或彎管形狀之配管，該面狀加熱器之特徵在於：具有從與配管接觸之側朝外側依序積層有第1玻璃布、保持利用玻璃纖維材料被覆之金屬線電阻體的第2玻璃布、以及海綿層的構成，且第1玻璃布具有比前述第2玻璃布的網孔還細的網孔。
- 如申請專利範圍第1項所述之面狀加熱器，其中，前述金屬線電阻體係藉由縫線而保持於前述第2玻璃布。
- 如申請專利範圍第1項所述之面狀加熱器，其中，從前述第1玻璃布迄至前述海綿層為止的各層係藉由縫線而結合。
- 如申請專利範圍第1項所述之面狀加熱器，其中，前述海綿層係從配管側朝外側由玻璃纖維毛料層及彈性發泡樹脂所構成。
- 如申請專利範圍第4項所述之面狀加熱器，其中，前述彈性發泡樹脂係三聚氰胺發泡樹脂或矽氧發泡樹脂。
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