TWI580300B - Surface heater - Google Patents

Description

面狀加熱器

本發明關於安裝於各種配管之外側而加熱該配管的筒狀之面狀加熱器。

習知安裝於各種配管、接頭等之外側，對彼等進行加熱的面狀加熱器(包覆式加熱器(mantle heater)、氣套式加熱器(jacket heater))被廣泛使用。

此種面狀加熱器之發熱元件，係使用以下：(1)使用含有接枝碳(graft carbon)、碳粉末、金屬粉末、金屬氧化物粉末等的合成樹脂(導電性樹脂)，將其含浸於玻璃布(glass cloth)者；(2)藉由塗布或印刷將上述導電性樹脂保持於聚酯、聚醯亞胺、雲母等絕緣基材薄片者，(3)蝕刻金屬箔作成電路者，或者(4)將金屬電阻線佈滿在絕緣基板薄片上而作成電路者等。

上述發熱元件，其全體係以矽酮橡膠薄片、聚醯亞胺樹脂薄片、雲母薄片等電氣絕緣材包覆而作成加熱墊(heater mat)，另外，藉由各種橡膠、各種發泡材或玻璃墊(glass mat)等隔熱材包覆其外周側而作成面狀加熱器。此種面狀加熱器例如有專利文獻1~3所揭示的面狀加熱器。

[專利文獻1]日本特開平10-64667號公報

[專利文獻2]日本特開2002-295783號公報

[專利文獻3]日本特開2003-68430號公報

但是，工廠或住宅之各種配管等，為了防止地震搖動造成的破壞，係採用(1)於固定的配管彼此之間，配置具可撓性或伸縮性的配管(例如波紋管等具蛇腹構造的管接頭配管等)之構成，(2)於固定的配管兩端配置具緩衝材的配管之構成。藉由此種構成，則和全體配管被固定時比較，可以大幅減少地震搖動所造成配管的龜裂，以及其引起的各種氣體或液體之洩漏等災害。但是，外側安裝有面狀加熱器的配管有以下不良情況：(1)面狀加熱器與具伸縮性等之配管呈一體密接時，有可能妨礙配管之移動而減少對於地震搖動造成的上述災害之防止效果，(2)面狀加熱器與配管某種程度未密接時，(a)地震時面狀加熱器有可能脫離配管掉落至下方而破損，(b)地震平穩之後需要進行面狀加熱器之位置修正或再安裝等。

作為此種用作地震搖動對策的面狀加熱器，可以考慮例如於長邊方向(筒狀之面狀加熱器的軸方向)分割為複數的面狀加熱器。但是，存在著互相鄰接的面狀加熱器間之位置偏移所造成的階差、面狀加熱器間的間隙之產生，而導致隔熱效果降低之不良情況，或者副生成物附著於該間隙部等不良情況。

因此，本發明欲解決的課題在於提供筒狀之面狀加 熱器，其在地震產生時，對於配管之振動具有良好的振動對應性(並非完全追隨配管之振動而是適度移動，而由配管振動所造成的變形回復原至來形狀的特性)。

本發明之發明人，為解決彼等課題經由深入檢討結果，發現在內周側具備加熱墊，於外周側具備隔熱材而構成的上述筒狀之面狀加熱器中，於加熱墊及隔熱材之長邊方向設置縫隙，於加熱墊之內周表面設置和加熱墊之形狀一致且具有縫隙的可撓性金屬薄板，則可以使面狀加熱器(金屬薄板)與配管之間之摩擦特性(滑動特性)良好之同時，即使面狀加熱器變形時，藉由金屬薄板之可撓性可以自動發揮復原力而使面狀加熱器回復到原來形狀，另外，於隔熱材之外周跨越該隔熱材之縫隙設置結合帶，則可以提升相對於配管振動等移動之對應性，而達成本發明之面狀加熱器。

亦即，本發明之面狀加熱器，係於內周側具備筒狀加熱墊，於外周側具備筒狀隔熱材，該筒狀加熱墊係以電氣絕緣材料薄片埋設發熱元件且於軸方向具有縫隙者，該筒狀隔熱材為在軸方向具有縫隙者，藉由配置成與配管之外周表面接觸而對該配管進行加熱的筒狀之面狀加熱器，其特徵為：在加熱墊之與配管接觸的內周表面設置可撓性金屬薄板，在隔熱材之外周跨越該隔熱材之縫隙設置結合帶。

本發明之面狀加熱器，係在加熱墊之與配 管接觸的內周表面設置可撓性金屬薄板，因此面狀加熱器(金屬薄板)與配管之間之摩擦特性(滑動特性)良好。另外，於長邊方向(筒狀之面狀加熱器的軸方向)設置縫隙，因此地震發生時，相對於具伸縮性等的配管之振動之移動，面狀加熱器可以適度地移動，對於地震所造成配管之龜裂等的預防對策不會有不良影響。另外，即使有縫隙，藉由可撓性金屬薄板之作用，亦可以發揮作用力而使變形的加熱器回復原來形狀，因此不會由配管脫離、不須修正位置、省去再次安裝等的工夫。

1‧‧‧發熱元件

2‧‧‧電氣絕緣材料薄片

3‧‧‧縫隙

3’‧‧‧縫隙

4‧‧‧加熱墊

5‧‧‧隔熱材

6‧‧‧金屬薄板

7‧‧‧電氣配線

8‧‧‧結合帶

8’‧‧‧結合帶

9‧‧‧彈簧

10‧‧‧固定具

10’‧‧‧固定具

圖1係本發明之面狀加熱器之圓筒狀部之一例的斜視圖

圖2係本發明之面狀加熱器之一例之表示用的圓筒狀部之軸方向之平面圖

圖3係本發明之面狀加熱器之一例的斜視圖

圖4係本發明之圖2以外的面狀加熱器之一例之表示用的圓筒狀部之軸方向之平面圖

[實施發明之形態]

本發明之面狀加熱器，係適用於在內周側具備以電氣絕緣材料薄片埋設發熱元件而成的筒狀加熱墊，在外周側具備筒狀隔熱材而構成之面狀加熱器。

以下參照圖1~圖4說明本發明之面狀加熱器，但本發明不限定於此。筒狀之加熱墊及隔熱材雖以圓筒狀進 行說明，但只要能安裝於配管之形狀即可，例如可為多角形或橢圓之筒狀，或者截頭角錐或截頭圓錐之筒狀，或組合直線部與圓弧部而成的筒狀。

另外，配管具備具可撓性或伸縮性之可動部時，使面狀加熱器接觸可動部之外周表面而有效加熱可動部亦可。

圖1表示本發明之面狀加熱器之圓筒狀部之一例的斜視圖，圖3表示本發明之面狀加熱器之一例的斜視圖，圖2及圖4表示本發明之面狀加熱器之一例由圓筒狀部的軸方向看到的平面圖。

如圖1、圖2所示，本發明之面狀加熱器，係在內周側具備圓筒狀加熱墊4，在外周側具備圓筒狀隔熱材5，該圓筒狀加熱墊4係以電氣絕緣材料薄片2埋設發熱元件1，且於長邊方向(圓筒狀之軸方向)具有縫隙3者，該圓筒狀隔熱材5，係於長邊方向(圓筒狀之軸方向)具有縫隙3’者，配置成與配管之外周表面接觸而加熱該配管的圓筒狀之面狀加熱器。另外，面狀加熱器，係在加熱墊之與配管接觸的內周表面設有金屬薄板6，另外如圖3所示，於隔熱材5之外周跨越隔熱材5之縫隙3’設置結合帶8而成。

本發明之面狀加熱器所使用的發熱元件1，可使用將導電性樹脂含浸於玻璃纖維基材或陶瓷纖維基材而成的電阻體，該導電性樹脂，例如係將成形為所要圖案的金屬箔電阻體、金屬線電阻體、或由接枝碳、碳粉末、金屬粉末、金屬氧化物粉末選出的至少1種分散於合 成樹脂而成者。此種發熱元件之厚度，通常為0.01~0.5mm，較好是0.05~0.1mm。厚度小於0.01mm時強度變弱，大於0.5mm時有可能喪失可撓性、柔軟性。另外，其他發熱元件，可使用將由接枝碳、碳粉末、金屬粉末、金屬氧化物粉末選出的至少1種混勻於矽樹脂等耐熱性樹脂而成的電阻體。將碳粉末混勻於矽樹脂的電阻體，即使1mm以上之厚度亦具有可撓性、柔軟性。

本發明之面狀加熱器所使用的加熱墊4，係於上述發熱元件之兩面，配置矽酮橡膠、氟橡膠、丙烯酸橡膠、矽樹脂、鐵氟龍(登錄商標)樹脂、聚乙烯樹脂、聚酯樹脂、氯乙烯樹脂、環氧樹脂、聚醯亞胺樹脂等電氣絕緣材料薄片，由該等電氣絕緣材料薄片埋設發熱元件而成的加熱墊。另外，在加熱墊之與配管接觸之側之表面一體配置金屬薄板。金屬薄板之厚度，通常為0.1~0.5mm。如圖1、圖2所示，加熱墊通常係由1片構成，於長邊方向具有縫隙的圓筒狀。金屬薄板，係設為具有可撓性，縫隙部受外力可以擴展，外力消除後縫隙部會回復原來之形態。

本發明之面狀加熱器所使用的隔熱材5之材質，例如可為矽樹脂、胺基甲酸乙酯樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、氯乙烯樹脂等。隔熱材，可為圖2所示1個之構成，亦可為圖4所示2個之構成，另外亦可為3個以上之構成。但是，以複數個構成時，通常係如圖4所示藉由結合帶8’之器具將鄰接的隔熱材彼此於隔熱材之外周面予以結合。

於本發明之面狀加熱器另設有電氣供給手段，該電氣供給手段包含對發熱元件通電用的電氣配線7。電氣配線7，例如可以通過設於隔熱材的貫穿孔結合於加熱墊之電極部。又，加熱墊與隔熱材，雖可藉由接著劑等一體化形成，但是較好是不一體化形成而可以分離，以便對於配管振動之移動可以自由移動。不一體化時，加熱墊雖容易取下，但為了不致於拉扯電氣配線，需要對加熱墊或隔熱材進行設定，以使加熱墊之位置與隔熱材之位置相互之間不致於大幅偏移。例如，可於加熱墊設置凸部，於隔熱材設置可插入該凸部的凹部或貫穿孔。

如圖1所示，本發明之面狀加熱器之基本構成 ，係由內周側朝向外周側，具備金屬薄板6、加熱墊4及隔熱材5，但是實用上係如圖3所示，需要跨越隔熱材之縫隙將隔熱材兩端予以結合的結合帶8。結合帶8較好是包含彈性材或彈簧9。另外，可以設置固定具10、10’等而將結合帶8固定於隔熱材。將本發明之面狀加熱器安裝於配管時，係擴展縫隙3、3’將其設置於配管，待縫隙3、3’回復原來形態之後，如圖3所示，藉由彈簧9與具有凹凸之鉤部的固定具10，使加熱墊及隔熱材之端部彼此接觸消除縫隙之間隙而包圍配管。

[實施例]

接著，依據實施例具體說明本發明，但本發明不限定於彼等。

[實施例1]

(加熱墊之製作)

將金屬電阻線配線成交錯狀作為發熱元件，於金屬電阻線之端部設置銅箔作為電極，以未加硫之矽酮橡膠薄片予以夾持，卷繞於圓筒狀之金屬套管，藉由聚酯帶之卷繞由其上進行加熱壓接，進行絕緣包覆而製成圓筒形之面狀加熱器。

接著，將具有伸縮性的金屬薄板(不鏽鋼製彈簧材，直徑110，長度118mm)加工成為圓筒狀，藉由接著劑貼合於上述加熱墊之內側，獲得圖1所示直徑114.8mm，長度118mm之面狀加熱器。

(面狀加熱器之製作)

以矽酮橡膠薄片夾持矽酮海綿，卷繞於圓筒狀之金屬套管，藉由聚酯帶之卷繞由其上進行加熱壓接，製作直徑142.2mm，長度120mm之圓筒，接著將圓筒分割為兩半，作成半圓狀。

設置結合該兩半的結合帶8、彈簧9、及具有凹凸之鉤部的固定具10等而製作隔熱材。另外，於隔熱材之一部分設置貫穿孔，將加熱墊插入隔熱材之同時，將電氣配線連接於加熱墊之電極部。另外，使加熱墊與隔熱材之位置互相不偏移而予以固定，製成圖3所示的面狀加熱器。

(面狀加熱器之評估)

使以上獲得的面狀加熱器密接安裝於具伸縮性的不鏽鋼製之波紋管(長度120mm，外徑110mm)之周囲，對配管賦予特定之振動，觀察、評估面狀加熱器之振動對應 性(並非完全追隨配管之振動而是適度地移動之特性，由配管振動所造成的變形回復至原來形狀之特性)。結果，確認面狀加熱器對於配管振動的振動對應性良好。

[比較例1]

於實施例1之面狀加熱器之製作，除不使用金屬薄板以外，均以和實施例1同樣的方式來製作面狀加熱器。針對獲得的面狀加熱器進行和實施例1同樣之評估。結果，確認面狀加熱器對於配管移動之振動對應性比起實施例1差。另外，因為金屬製蛇腹構造之波紋管造成加熱墊表面之摩擦或研削等不良情況。

[產業上之可利用性]

本發明可以作為安裝於配管外側來加熱該配管之面狀加熱器使用。

3‧‧‧縫隙

3’‧‧‧縫隙

4‧‧‧加熱墊

5‧‧‧隔熱材

6‧‧‧金屬薄板

7‧‧‧電氣配線

Claims (6)

1. 一種面狀加熱器，係筒狀之面狀加熱器，於內周側具備筒狀加熱墊，於外周側具備筒狀隔熱材，該筒狀加熱墊係以電氣絕緣材料薄片埋設發熱元件且於軸方向具有縫隙者，該筒狀隔熱材為在軸方向具有縫隙者，藉由配置成與具有可撓性或伸縮性的配管或於兩端具有緩衝材的配管之外周表面接觸而對該配管進行加熱，其特徵為：在上述加熱墊之與配管接觸的內周表面設置具有縫隙的筒狀可撓性金屬薄板，在上述隔熱材之外周跨越上述隔熱材之縫隙設置結合帶。
2. 如請求項1之面狀加熱器，其中上述筒狀部分之構成係由內周側至外周側依序為上述金屬薄板、上述加熱墊及上述隔熱材。
3. 如請求項1之面狀加熱器，其中上述隔熱材係以上述加熱墊與上述隔熱材成為可分離的方式被設置於上述加熱墊之外側。
4. 如請求項1之面狀加熱器，其中上述金屬薄板係由可撓性金屬形成，該可撓性金屬係為藉由對上述金屬薄板賦予外力而使上述加熱墊之縫隙擴展，當賦予在上述金屬薄板的上述外力解除時，上述加熱墊之縫隙可以回復到上述金屬薄板被賦予外力前之形態。
5. 如請求項1之面狀加熱器，其中上述結合帶包含彈性材或彈簧。
6. 如請求項1之面狀加熱器，其中上述配管具有可動部，該可動部具可撓性或伸縮性；藉由配置成與上述可動部之外周表面接觸而對上述可動部進行加熱。