TWI502148B - Jacketed heater - Google Patents

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TWI502148B
TWI502148B TW100111751A TW100111751A TWI502148B TW I502148 B TWI502148 B TW I502148B TW 100111751 A TW100111751 A TW 100111751A TW 100111751 A TW100111751 A TW 100111751A TW I502148 B TWI502148 B TW I502148B
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Kenji Iida
Daisaku Seki
Akira Sasaki
Yoshiyuki Motoyoshi
Mitsushi Wadasako
Keiichi Fukuda
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Nichias Corp
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Description

夾套加熱器
本發明係關於被安裝於配管等被加熱體的夾套加熱器。
自以往,為了將各種裝置和設備、連接至其的配管等被加熱體予以保溫或加熱,係以具有可撓性之夾套加熱器包圍配管。又,將裝置側面等彎曲面予以保溫或加熱之情況,亦安裝同樣的夾套加熱器。另外,此種夾套加熱器亦被稱為加熱包。
作為此種夾套加熱器,已知圖5所示之加熱包10,本申請人亦於專利文獻1中,提案在氟系樹脂片材所構成之內層材100與外層材200之間,將對無機纖維製片材303安裝發熱線(未圖示)的發熱體300與阻熱材400重疊且以積層狀構成的加熱包(mantle heater)10。發熱線為電性加熱線,連接通過內層材100及外層材200外部的電力線306,將插座307連接至外部電源(未圖示)而被給電。此加熱包10安裝於直管20時,長軸方向的兩周緣部103、104互相面對,並且經由端面附設的面扣件105、106而結合。
此種加熱包10具有可撓性,且因發塵亦少,故具有可於無塵室等中使用之優點。
[習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2002-295783號公報
專利文獻1之加熱包10中,因內層材100係氟系樹脂製,故其熔點有若干超過300℃左右,若將被加熱體之表面溫度的設定以超過250℃之高溫設定,則內層材有熱惡化之虞。對於加熱溫度的要求預測於今後亦升高,因此,必須加大發熱體的發熱量。但是,認為隨著發熱體的發熱量提高,使內層材100增厚以提高耐久性,但導致柔軟性損壞、成本增加。
又,於加熱包(夾套加熱器)中,係使用恆溫器和熱電偶、測溫電阻體,以使配管等保持指定的溫度之方式,控制的於發熱體的通電,但例如若發熱體的發熱量小,則無法升溫到達指定溫度,或者即使升溫亦有費耗時間之虞。為了縮短加熱升溫時間,若使用發熱量大之發熱體即可,但引起上述問題。
於是,本發明以提供即便使用發熱量大之發熱體仍可抑制內層材及外層材之包圍體(尤其,內層材)的熱惡化的夾套加熱器為其目的。
本發明係為了達成上述目的而提供下述之夾套加熱器。
(1)一種夾套加熱器,係內藏發熱體的夾套加熱器,具備:瓦特密度0.15W/cm2 以上之發熱體、鄰接於發熱體而配置之金屬箔、和包圍發熱體及金屬箔的包圍體。
(2) 如上述(1)中記載之夾套加熱器,其中,包圍體係氟樹脂製片材或施行氟樹脂塗敷處理的無機纖維製布。
(3) 如上述(1)或(2)中記載之夾套加熱器,其中,在發熱體與金屬箔之間,中介存在具有電絕緣性的絕緣構材。
(4) 如上述(1)~(3)中任一項記載之夾套加熱器,其中,在發熱體之配置金屬箔側的相反側,配置阻熱材。
(5) 如上述(1)~(4)中任一項記載之夾套加熱器,其中,發熱體包含電熱線。
(6) 如上述(1)~(5)中任一項記載之夾套加熱器,其中,包圍體之金屬箔側的面係以連接被加熱體之方式安裝。
(7) 一種安裝方法,其係將上述(1)~(6)中任一項記載之夾套加熱器安裝於被加熱體的安裝方法,包圍體之金屬箔側的面係以連接被加熱體之方式安裝。
本發明之夾套加熱器中,經由中介存在金屬箔,例如即便使用0.15W/cm2 以上之發熱量大的發熱體,亦可抑制包圍體(尤其,內層材)的熱惡化。又,經由金屬箔使得來自加熱器傳達的熱被均勻擴散,故可面狀地均勻加熱,且加熱效率亦提高。更且,可提高瓦特密度,且於加熱器的設計中,可縮短加熱器線,並加寬加熱器線彼此的間距,且製造上可省力化。更且,經由包圍體,亦可抑制發塵,故可適合使用於無塵室等。
以下,說明關於本發明之夾套加熱器。
本態樣之夾套加熱器10,其全體構成與圖5所示者相同,在作為包圍體之內層材100與外層材200之間,將支持體(無機纖維製片材)303安裝發熱線(電熱線)302的發熱體300與阻熱材400予以積層者,更且,如圖1中以剖面圖所示般,在發熱體300與內層材100之間中介存在金屬箔500所構成。
作為包圍體之內層材100及外層材200,可使用聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯共聚合體(PFA)、四氟乙烯-六氟丙烯共聚合體(FEP)、聚氯三氟乙烯(PCTFE)、四氟乙烯-乙烯共聚合體(ETFE)、氯三氟乙烯-乙烯共聚合體(ECTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等之氟系樹脂所構成的氟樹脂製片材、或將上述氟系樹脂之纖維編織之氟樹脂纖維製布(織布)、玻璃纖維、二氧化矽纖維、氧化鋁纖維、二氧化矽氧化鋁纖維之無機纖維所構成之無機纖維製布(織布)、對該等無機纖維製布以上述氟系樹脂塗敷處理的氟樹脂塗敷無機纖維製布等。
又,作為此內層材100及外層材200,除了上述氟系樹脂以外亦可使用聚醯胺、聚碳酸酯、聚乙縮醛、聚對苯二甲酸丁二酯、改質聚苯醚、聚硫苯、聚碸、聚醚碸、多芳基化合物、聚醚醚酮、聚酞醯亞胺、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺、聚甲基戊烯等之具有耐熱性,比氟系樹脂更低熔點的樹脂。
此種包圍體之厚度,若可取得本發明效果則無特別限制,但以0.1~8mm為適當,以0.1~5mm為佳,以0.1~2mm為更佳。
發熱體300若瓦特密度為0.15W/cm2 以上則無特別限制,例如,可使用因通電而發熱之鎳鉻耐熱合金線、不銹鋼線之發熱線(電熱線)302。此種電熱線302被電性絕緣為佳。此種絕緣,若對電熱線302以玻璃纖維或二氧化矽纖維、氧化鋁纖維、二氧化矽氧化鋁纖維之無機纖維所構成之無機纖維製套筒予以被覆,並且塗敷樹脂即可。又,亦可使用碳製發熱體和陶瓷製發熱體代替電熱線。
此處,於本發明中,所謂瓦特密度亦稱為電力密度,係指以夾套加熱器之每單位表面積(cm2 )之電性容量(W)所表現之加熱器的表面負荷(W/cm2 )程度。一般而言,若瓦特密度的數值小,則加熱器的表面溫度變低。又,瓦特密度的上限並無特別限制,若為0.5W/cm2 以下即可,具體而言,若為0.15~0.5W/cm2 即可,且亦可以0.17~0.5W/cm2 、0.20~0.5W/cm2 、0.25~0.5W/cm2
此種電熱線302,亦可對支持體303以縫線304縫成所欲圖案。此種支持體303例如可使用玻璃纖維或二氧化矽纖維、氧化鋁纖維、二氧化矽氧化鋁纖維之無機纖維所構成的無機纖維製布。此處,於本發明中,因為可使用瓦特密度高的電熱線,故除了可加粗電熱線的直徑,並縮短長度以外,鄰接之電熱線彼此間的間隔(以下,亦稱為間距)亦可比以往加寬。具體而言,此種間距為了確保均熱性,以往係10~35mm左右,但若根據本發明之構成,則例如亦可作成40~70mm、較佳為45~60mm。
阻熱材400係可使用將玻璃纖維或陶瓷纖維、二氧化矽纖維等予以集合,並施以針織加工的無機纖維墊。又,亦可以膠體二氧化矽或氧化鋁溶膠、矽酸蘇打等之無機質黏合劑、或澱粉等之有機質黏合劑成形為墊狀。或者,亦可作成芳醯胺和聚醯胺、聚醯亞胺等耐熱性之有機樹脂製多孔質成形體。此種阻熱材之厚度,若可取得本發明之效果則無特別限制,但以5~100mm為適當,以5~50mm為佳,且以8~30mm為更佳。
上述材料以外,亦可使用填充氣溶膠的纖維體(氣溶膠纖維體)作為阻熱材。此種氣溶膠纖維體係對纖維基材填充氣溶膠的阻熱材。
作為構成氣溶膠纖維體的纖維基材,例如可使用聚對苯二甲酸乙二酯(PET)纖維等之有機纖維、碳纖維、玻璃纖維、矽鋁酸鹽纖維、二氧化矽纖維、富鋁紅柱石纖維和氧化鋁纖維等之無機纖維所構成的纖維基材,且較佳可使用耐熱性優異之無機纖維所構成的纖維基材。
即,作為纖維基材,較佳可使用無機纖維之織布或非織布。此處,作為非織布,例如可使用將無機纖維以抄造機予以抄造所得之紙狀者、或將集棉的無機纖維予以針織加工成形為墊狀的毛毯、或在無機纖維中加入有機黏合劑並且成形為墊狀之毛氈等墊。作為纖維基材,經由使用無機纖維以無規配向的非織布,則可在該纖維基材的無機纖維間有效保持氣凝膠。
又,作為構成纖維基材的無機纖維,例如,本發明之夾套加熱器使用於所謂未滿100℃之不要求如此耐熱性之環境時,較佳可使用可對氣溶膠纖維體賦予優異柔軟性之PET纖維等的有機纖維。又,例如,本發明之夾套加熱器使用於所謂100~250℃之要求某程度耐熱性之環境時,較佳可使用廉價的玻璃纖維。又,例如,本發明之夾套加熱器使用於超過250℃般要求高耐熱性之環境時,較佳可使用耐熱性高的矽鋁酸鹽纖維、二氧化矽纖維、富鋁紅柱石纖維和氧化鋁纖維等之陶瓷纖維。
作為氧溶膠,例如可使用無機材料所構成之氣溶膠(無機氣溶膠)或有機材料所構成之氣溶膠(有機氣溶膠),且較佳使用耐熱性優異的無機氣溶膠。作為無機氣溶膠,例如可使用二氧化矽氣溶膠和氧化鋁氣溶膠。特別,經由使用二氧化矽氣溶膠,則可有效提高氣溶膠纖維體的阻熱性。
因此,作為氣溶膠纖維體,較佳可使用對無機纖維的非織布填充無機氣溶膠者。具體而言,較佳可使用對陶瓷纖維之非織布填充二氧化矽氣溶膠的氣溶膠纖維體、或對玻璃纖維墊填充二氧化矽氣溶膠的氣溶膠纖維體。作為此種氣溶膠纖維體,例如,可由Aspen Aerogels Inc.取得「SPACELOFT 2200」、「SPACELOFT 2250」、「Pyrogel 6650」、「Pyrogel XT」之製品。
氣溶膠纖維體中所含有之氣溶膠與纖維基材的比率,可根據該氣溶膠纖維體所將具備的特性(例如阻熱性、耐熱性、低發塵性、可撓性)而適尚設定。氣溶膠纖維體的密度例如可作成20~500kg/m3 之範圍,較佳為作成100~300kg/m3 之範圍。
此種氣溶膠纖維體,經由埋入纖維間空隙之氣溶膠內的微細孔,可有效防止該氣溶膠纖維體內的空氣對流,故具有優異的阻熱性。
具體而言,氣溶膠纖維體於25℃中的熱傳導率例如可作成0.024W/m‧K以下,較佳為作成0.020W/m‧K以下,更佳為作成0.018W/m‧K以下。
又,氣溶膠纖維體於80℃中的熱傳導率例如可作成0.035W/m‧K以下,較佳為作成0.027W/m‧K以下,更佳為作成0.025W/m‧K以下。
如此,因氣溶膠纖維體具有優異的阻熱性,故可維持充分的阻熱性並且可薄型化。具體而言,氣溶膠纖維體的厚度例如可作成1~50mm之範圍,較佳為作成1~25mm之範圍,更佳為作成1~15mm之範圍。經由減低阻熱材的厚度,除了可提高本發明之夾套加熱器的可撓性以外,亦可減低夾套加熱器的厚度且有助於省空間化。
作為金屬箔500,若可提高熱傳導率則無特別限制。鋁箔因廉價故為合適,但亦可為銅和不銹鋼等其他金屬。又,金屬箔500的厚度若過薄則有斷裂之虞,若過厚則損害可撓性,成本亦增加,故以20μm~5mm為適當,以30~100μm為佳,以40~70μm為更佳。
又,如圖2所示般,在構成發熱體300之電熱線302與金屬箔500之間,亦可進一步中介存在具有電絕緣性的絕緣構材600。作為此種絕緣構材600的材料,例如,以玻璃纖維、二氧化矽纖維、氧化鋁纖維、二氧化矽氧化鋁纖維等之無機纖維製布為適當。經由此種絕緣構材,則在電熱線與金屬箔之間可確實確保電性絕緣。
又,於本發明中,亦可將金屬箔500與絕緣構材600以一體接合者,以絕緣構材600成為發熱體側之方式,中介存在於發熱體與包圍體之間。具體而言,若為將無機纖維製布的表面以熱熔黏加工鋁箔者、或將鋁蒸鍍薄膜予以接黏加工者、鋁轉印加工者等之所謂的鋁加工布,以無機纖維製布露 出側成為發熱體側之方式配置即可。此種鋁加工布,例如,可使用Nichias股份有限公司製「鋁加工布」。
構成發熱體300之如上述發熱量大的電熱線301中,表面溫度上升至接近500℃,故內層材100之電熱線的正下方部分,若直接傳導熱,則有早期惡化的可能性,但經由中介存在金屬箔500,使得傳導至金屬箔的熱可在金屬箔內均勻擴散,故可抑制由電熱線直接傳熱至內層材100,防止熱惡化。
又,內層材100及外層材200的兩周緣部103、104,係經由縫合和熱熔黏而接合,以積層發熱材300、阻熱材400及金屬箔500之狀態,以內層材100與外層材200予以包圍。此處,於本發明之含有夾套加熱器與所謂配管之被加熱體的剖面構造中,係朝向該配管之直徑方向外側,依序積層作為本發明之夾套加熱器之包圍體的內層材、金屬箔、發熱體、阻熱材、作為包圍體之外層材。具體而言,例如如圖3所示,各構件係成為以內層材→金屬箔→支持體→發熱體→阻熱材→外層材的順序配置。另外,如上述,亦可在金屬箔與發熱體之間中介存在絕緣構材。具體而言,例如如圖2所示,各構件係成為以內層材→金屬箔→絕緣構件→發熱體→支持體→阻熱材→外層材的順序配置。
在上述之夾套加熱器10以配管20被覆方面,與習知相同,係將兩周緣部103、104的間隔層開安裝配管20後,觸接兩周緣部103、104,例如介隔著端面之面扣件105、106加以固定。亦可採用鈎和扣等器具、帶類等公知的固定手段代替面扣件105、106。
另外,夾套加熱器10亦可如圖5所圖示般,除了作成安裝於配管20般之圓筒狀以外,安裝於彎曲管和L字狀之管中,使全體以彎曲或L字狀形成,被加熱體為四角盒狀之情況,亦可形成箱形狀、板狀。
若根據上述之構成,本發明之夾套加熱器可作成被加熱體之最高表面溫度(最高使用溫度)設定成超過250℃。另外,被加熱體的最高表面溫度亦可為200~250℃,此時,可提供升溫速度快的夾套加熱器。
[實施例]
以下,列舉實施例及比較例進一步說明本發明,但本發明並非根據該等而受到任何限制。
(製作試驗樣品)
將插入三氧化矽纖維製套筒之鎳鉻耐熱合金線,在作為支持體之玻璃布(厚度0.25mm)表面以縫線縫上作成發熱體。此發熱體的瓦特密度為0.17W/cm2 。其次,於玻璃布側積層厚度50μm之作為金屬箔的鋁箔,並於鎳鉻耐熱合金線側將作為阻熱材的玻璃纖維製墊(厚度16mm)積層作成積層體。其次,將此積層體以作為包圍體之施以氟樹脂(PTFE)塗敷處理的玻璃纖維製布(厚度0.25mm)包圍,並將端部接合,製作具有圖3所示之剖面形狀的樣品A。另外,塗敷至玻璃纖維製布之PTFE的熔點為327℃。
又,為了比較,除了未中介存在鋁箔以外,同樣處理,製作樣品B。
(測定表面溫度)
將作為被加熱體之配管的表面溫度設定成250℃,對樣品A、B的鎳鉻耐熱合金線通電,測定連接至鎳鉻耐熱合金線正下方配管之施以氟樹脂(PTFE)塗敷處理之玻璃纖維製布的表面溫度。結果示於圖4,未中介存在鋁箔的樣品B,表面溫度升溫至約300℃為止,相對地,中介存在鋁箔的樣品A最高亦為約270℃,確認根據本發明中介存在鋁箔的效果。
以上雖然參照詳細或特定之實施態樣說明本發明,但業者自當知曉在不超脫本發明之精神和範圍,可加以各種修正和變化。
本申請係根據2010年4月6日申請之日本專利申請2010-088006者,其內容於此處以參照型式併入。
10...夾套加熱器(加熱包)
20‧‧‧配管
100‧‧‧內層材
103‧‧‧周緣部
104‧‧‧周緣部
105‧‧‧面扣件
106‧‧‧面扣件
200‧‧‧外層材
300‧‧‧發熱體
301‧‧‧電熱線
302‧‧‧電熱線
303‧‧‧支持體
304‧‧‧縫線
306‧‧‧電力線
307‧‧‧插座
400‧‧‧阻熱材
500‧‧‧金屬箔
600‧‧‧絕緣構材
圖1係示出本發明之夾套加熱器之一例的剖面圖。
圖2係示出圖1中,進一步中介存在有作為絕緣構材之玻璃布狀態的剖面圖。
圖3係示出本發明之夾套加熱器之另一實施形態例的剖面圖。
圖4係示出實施例中測定中介存在鋁箔之樣品A、與未中介存在鋁箔箔之樣品B的表面溫度的結果圖。
圖5係示出習知之夾套加熱器的斜視圖。
10‧‧‧夾套加熱器(加熱包)
100‧‧‧內層材
200‧‧‧外層材
300‧‧‧發熱體
301‧‧‧電熱線
302‧‧‧電熱線
303‧‧‧支持體
304‧‧‧縫線
400‧‧‧阻熱材
500‧‧‧金屬箔

Claims (5)

  1. 一種夾套加熱器,係內藏發熱體的夾套加熱器,其具備有:支持體;由該支持體所支持之瓦特密度0.15W/cm2 以上之發熱體;鄰接於該支持體側而配置的金屬箔;鄰接於該發熱體側而配置的阻熱材;以及包圍該支持體、該發熱體、該金屬箔及該阻熱材的包圍體;該支持體係無機纖維製布,該包圍體係由內層材與外層材所構成,該內層材係配置於該金屬箔側,該外層材係配置於該阻熱材側。
  2. 一種夾套加熱器,係內藏發熱體的夾套加熱器,其具備有:支持體;由該支持體所支持之瓦特密度0.15W/cm2 以上之發熱體;鄰接於該發熱體側而配置的絕緣構件;鄰接於該絕緣構件側而配置的金屬箔;鄰接於該支持體側而配置的阻熱材;以及包圍該支持體、該發熱體、該絕緣構件、該金屬箔及該阻熱材的包圍體;該支持體係無機纖維製布,該絕緣構件係無機纖維製布,該包圍體係由內層材與外層材所構成,該內層材係配置於該 金屬箔側,該外層材係配置於該阻熱材側。
  3. 如申請專利範圍第1項之夾套加熱器,其中,上述包圍體係氟樹脂製片材或施以氟樹脂塗敷處理的無機纖維製布。
  4. 如申請專利範圍第2項之夾套加熱器,其中,上述包圍體係氟樹脂製片材或施以氟樹脂塗敷處理的無機纖維製布。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之夾套加熱器,其中,上述發熱體含有電熱線。
TW100111751A 2010-04-06 2011-04-06 Jacketed heater TWI502148B (zh)

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JP (1) JP5602219B2 (zh)
KR (1) KR101462325B1 (zh)
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