WO2011126051A1 - ジャケットヒータ及びその装着方法 - Google Patents

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heating element
fiber
metal foil
airgel
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研二 飯田
大作 石
佐々木　章
芳之 本吉
三志 和田迫
福田　啓一
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ニチアス株式会社
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    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making

Definitions

  • the present invention relates to a jacket heater mounted on a heated object such as a pipe and a mounting method thereof.
  • piping is surrounded by a flexible jacket heater in order to insulate or heat an object to be heated such as various devices and equipment and piping connected thereto.
  • a similar jacket heater is attached.
  • Such a jacket heater is also called a mantle heater.
  • a mantle heater 10 As such a jacket heater, a mantle heater 10 as shown in FIG. 5 is known, and the present applicant also discloses a patent document 1 between an inner layer material 100 and an outer layer material 200 made of a fluororesin sheet.
  • a mantle heater 10 is proposed in which a heating element 300 having a heating wire (not shown) attached to an inorganic fiber sheet 303 and a heat insulating material 400 are stacked to form a laminated shape.
  • the heating wire is an electric heater wire, and a power line 306 leading to the outside of the inner layer material 100 and the outer layer material 200 is connected, and power is supplied by connecting the outlet 307 to an external power source (not shown).
  • both the peripheral parts 103 and 104 of a longitudinal direction are faced
  • Such a mantle heater 10 has an advantage that it can be used in a clean room or the like because it has flexibility and also generates little dust.
  • the inner layer material 100 is made of a fluororesin, the melting point thereof is slightly higher than 300 ° C., and the surface temperature setting of the heated object is set to a high temperature exceeding 250 ° C.
  • the inner layer material is thermally deteriorated. It is predicted that the demand for the heating temperature will continue to increase. To that end, it is necessary to increase the amount of heat generated by the heating element.
  • the amount of heat generated by the heating element increases, it is conceivable to increase the durability by increasing the thickness of the inner layer material 100, but this will impair flexibility and increase costs.
  • the energization of the heating element is controlled using a thermostat, a thermocouple, or a resistance temperature detector so as to maintain a predetermined temperature of the piping or the like. If the calorific value is small, there is a concern that the temperature will not rise to a predetermined temperature or it will take time even if the temperature is raised. In order to shorten the heating / heating time, a heating element having a large calorific value may be used. However, the above problem occurs.
  • an object of the present invention is to provide a jacket heater that can suppress thermal deterioration of an enclosure (in particular, an inner layer material) such as an inner layer material and an outer layer material even when a heating element having a large calorific value is used.
  • the present invention provides the following jacket heater.
  • a jacket heater with a built-in heating element A heating element having a watt density of 0.15 W / cm 2 or more; A metal foil disposed adjacent to the heating element; A jacket heater comprising: a heating body and a surrounding body surrounding the metal foil.
  • the jacket heater of the present invention due to the metal foil interposed, for example, even if a heating element with a large heating value of 0.15 W / cm 2 or more is used, thermal degradation of the enclosure (particularly the inner layer material) is suppressed. be able to. Further, since the heat transmitted from the heater is uniformly diffused by the metal foil, it can be heated uniformly in a planar shape, and the heating efficiency is increased. Further, since the watt density can be increased, the heater wires can be shortened in the heater design, the pitch between the heater wires can be increased, and labor can be saved in manufacturing. Furthermore, since the dust generation can be suppressed by the enclosure, it can be suitably used in a clean room or the like.
  • FIG. 1 is a view showing a cross section of an example of a jacket heater of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a state in which a glass cloth as an insulating member is further interposed in FIG.
  • FIG. 3 is a view showing a cross section of another embodiment of the jacket heater of the present invention.
  • FIG. 4 is a graph showing the results of measuring the surface temperatures of Sample A with an aluminum foil interposed between them and Sample B without an aluminum foil interposed therebetween.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a conventional jacket heater.
  • the overall structure of the jacket heater 10 of this embodiment is the same as that shown in FIG. 5, and the support (inorganic fiber sheet) 303 generates heat between the inner layer material 100 and the outer layer material 200 as an enclosure.
  • the heating element 300 to which the wire (heating wire) 302 is attached and the heat insulating material 400 are laminated. Further, as shown in a sectional view in FIG. 1, a metal foil is provided between the heating element 300 and the inner layer material 100. 500.
  • Examples of the inner layer material 100 and the outer layer material 200 that are envelopes include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer (PFA), and tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP).
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoroalkoxyethylene copolymer
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • Fluorine made of fluororesin such as polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE), polyvinylidene fluoride (PVDF), etc.
  • Resin sheet or cloth made of fluororesin fiber (woven cloth) knitted with the above-mentioned fluororesin fibers cloth made of inorganic fiber made of inorganic fibers such as glass fiber, silica fiber, alumina fiber, silica alumina fiber (woven cloth) ), None like this Etc. may be used fluorocarbon resin coating inorganic fibers made cloth was coated with the fluorine-based resin in fiber-made cloth.
  • the thickness of such an enclosure is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained, but 0.1 to 8 mm is appropriate, 0.1 to 5 mm is preferable, and 0.1 to 2 mm is more preferable. It is.
  • the heating element 300 is not particularly limited as long as the watt density is 0.15 W / cm 2 or more.
  • a heating wire (heating wire) 302 such as a nichrome wire that generates heat when energized or a slenless wire can be used.
  • Such heating wire 302 is preferably electrically insulated. Such insulation may be achieved by covering the heating wire 302 with an inorganic fiber sleeve made of inorganic fibers such as glass fiber, silica fiber, alumina fiber, or silica alumina fiber, or by coating a resin.
  • a carbon heating element or a ceramic heating element may be used instead of the heating wire.
  • the watt density is also called power density, and the degree of the surface load (W / cm 2 ) of the heater expressed by the electric capacity (W) per unit surface area (cm 2 ) of the jacket heater. I mean. Generally, if the watt density value is large, the surface temperature of the heater is high, and conversely, if the watt density value is small, the heater surface temperature is low.
  • the upper limit of the watt density is not particularly limited, but may be 0.5 W / cm 2 or less, specifically, 0.15 to 0.5 W / cm 2 , and 0.17 to 0. .5 W / cm 2 , 0.20 to 0.5 W / cm 2 , and 0.25 to 0.5 W / cm 2 .
  • Such a heating wire 302 may be sewn to the support 303 with a sewing thread 304 in a desired pattern.
  • a support 303 for example, an inorganic fiber cloth made of inorganic fibers such as glass fibers, silica fibers, alumina fibers, and silica alumina fibers can be used.
  • the diameter of the heating wire can be increased and the length thereof can be shortened, and an interval between adjacent heating wires (hereinafter referred to as pitch).
  • pitch an interval between adjacent heating wires
  • Such a pitch has conventionally been about 10 to 35 mm in order to ensure heat uniformity.
  • it can be set to 40 to 70 mm, preferably 45 to 60 mm, for example.
  • an inorganic fiber mat obtained by collecting glass fibers, ceramic fibers, silica fibers and the like and performing needle processing can be used. Further, it may be formed into a mat shape with an inorganic binder such as colloidal silica, alumina sol or sodium silicate, or an organic binder such as starch. Alternatively, a porous molded body made of a heat-resistant organic resin such as aramid, polyamide, or polyimide can be used.
  • the thickness of such a heat insulating material is not particularly limited as long as the effects of the present invention can be obtained, but 5 to 100 mm is suitable, 5 to 50 mm is preferred, and 8 to 30 mm is more preferred.
  • a fiber body (aerogel fiber body) filled with aerogel can also be used as a heat insulating material.
  • Such an airgel fiber body is a heat insulating material in which a fiber base material is filled with airgel.
  • the fiber base material constituting the airgel fiber body examples include organic fibers such as polyethylene terephthalate (PET) fibers, carbon fibers, glass fibers, aluminosilicate fibers, silica fibers, fibers made of inorganic fibers such as mullite fibers and alumina fibers.
  • organic fibers such as polyethylene terephthalate (PET) fibers, carbon fibers, glass fibers, aluminosilicate fibers, silica fibers, fibers made of inorganic fibers such as mullite fibers and alumina fibers.
  • PET polyethylene terephthalate
  • carbon fibers carbon fibers
  • glass fibers glass fibers
  • aluminosilicate fibers silica fibers
  • fibers made of inorganic fibers such as mullite fibers and alumina fibers.
  • a substrate can be used, and a fiber substrate made of inorganic fibers having excellent heat resistance can be preferably used.
  • a woven or non-woven fabric of inorganic fibers can be preferably used as the fiber base material.
  • the non-woven fabric for example, a paper-like material obtained by making an inorganic fiber with a paper-making machine, a blanket obtained by processing the collected inorganic fiber into a mat shape, or an inorganic binder with an organic binder.
  • a felt mat or the like formed into a mat shape can be used.
  • the airgel fiber body has excellent flexibility.
  • Organic fibers such as PET fibers that can be imparted with water can be preferably used.
  • an inexpensive glass fiber can be preferably used.
  • aluminosilicate fiber, silica fiber, mullite fiber, alumina fiber, etc. having high heat resistance
  • These ceramic fibers can be preferably used.
  • an airgel made of an inorganic material inorganic airgel
  • an airgel made of an organic material organic airgel
  • an inorganic airgel excellent in heat resistance can be preferably used.
  • silica airgel or alumina airgel can be used as the inorganic airgel. In particular, by using silica airgel, the heat insulation property of the airgel fiber body can be effectively enhanced.
  • an inorganic fiber non-woven fabric filled with inorganic airgel can be preferably used.
  • an airgel fiber body in which a silica fiber non-woven fabric is filled with silica airgel, or an airgel fiber body in which a glass fiber mat is filled with silica airgel can be preferably used.
  • products such as “SCAPELOFT2200”, “SCAPELOFT2250”, “Pyrogel6650”, and “PyrogelXT” are available from Aspen Aerogels Inc.
  • the ratio of the airgel and the fiber base contained in the airgel fiber body should be set as appropriate according to the characteristics (for example, heat insulation, heat resistance, low dust generation, flexibility) that the airgel fiber body should have. Can do.
  • the density of the airgel fiber body can be, for example, in the range of 20 to 500 kg / m 3 , and preferably in the range of 100 to 300 kg / m 3 .
  • Such an airgel fiber body has an excellent heat insulating property because air convection in the airgel fiber body is effectively prevented by the micropores in the airgel filling the voids between the fibers.
  • the thermal conductivity of the airgel fiber body at 25 ° C. can be, for example, 0.024 W / m ⁇ K or less, preferably 0.020 W / m ⁇ K or less, and more preferably. May be 0.018 W / m ⁇ K or less.
  • the thermal conductivity of the airgel fiber body at 80 ° C. can be, for example, 0.035 W / m ⁇ K or less, preferably 0.027 W / m ⁇ K or less, more preferably 0. 0.025 W / m ⁇ K or less.
  • the airgel fiber body since the airgel fiber body has excellent heat insulating properties, it can be thinned while maintaining sufficient heat insulating properties.
  • the thickness of the airgel fiber body can be, for example, in the range of 1 to 50 mm, preferably in the range of 1 to 25 mm, and more preferably in the range of 1 to 15 mm. it can.
  • the metal foil 500 is not particularly limited as long as the thermal conductivity is high.
  • Aluminum foil is suitable because it is inexpensive, but other metals such as copper and stainless steel may be used. Further, if the thickness of the metal foil 500 is too thin, the metal foil 500 may be broken, and if it is too thick, the flexibility is impaired and the cost is increased, so 20 ⁇ m to 5 mm is appropriate, and 30 to 100 ⁇ m is preferable. 40 to 70 ⁇ m is more preferable.
  • an insulating member 600 having electrical insulation can be further interposed between the heating wire 302 and the metal foil 500 constituting the heating element 300.
  • an inorganic fiber cloth such as glass fiber, silica fiber, alumina fiber, silica alumina fiber, or the like is suitable.
  • Such an insulating member can ensure electrical insulation between the heating wire and the metal foil.
  • the metal foil 500 and the insulating member 600 integrally joined may be interposed between the heating element and the enclosure so that the insulating member 600 is on the heating element side.
  • the inorganic fiber cloth exposes the aluminum processed cloth such as the one made by heat-sealing aluminum foil on the surface of the inorganic fiber cloth, the one obtained by bonding the aluminum vapor-deposited film, the one obtained by aluminum transfer processing, etc. What is necessary is just to arrange
  • an aluminum processing cloth for example, “Aluminum processing cloth” manufactured by NICHIAS Corporation can be used.
  • the surface temperature rises to near 500 ° C., so that heat is directly transmitted in the portion immediately below the heating wire of the inner layer material 100.
  • the inner layer material 100 can be directly applied from the heating wire. Heat transfer is suppressed and thermal degradation can be prevented.
  • peripheral portions 103 and 104 of the inner layer material 100 and the outer layer material 200 are joined together by stitching, heat welding, or the like so that the heating element 300, the heat insulating material 400, and the metal foil 500 are stacked, Surrounded by the outer layer material 200.
  • the cross-sectional structure including the jacket heater of the present invention and a heated object such as piping the outer surface of the piping toward the radially outer side of the piping, the inner layer material as the envelope of the jacket heater of the present invention.
  • the metal foil, the heating element, the heat insulating material, and the outer layer material as the enclosure are sequentially laminated.
  • an insulating member may be interposed between the metal foil and the heating element.
  • the peripheral edge portions 103 and 104 are brought into contact with each other. For example, it is fixed through the hook-and-loop fasteners 105 and 106 on the end faces.
  • a known fixing means such as a hook or a buckle or belts can be used.
  • the jacket heater 10 has a cylindrical shape that can be attached to the pipe 20, and is entirely curved or L-shaped so that it can be attached to a curved pipe or an L-shaped pipe.
  • the object to be heated has a square case shape, it can be formed in a box shape or a plate shape.
  • the jacket heater of the present invention can set the maximum surface temperature (maximum use temperature) of the body to be heated to more than 250 ° C.
  • the maximum surface temperature of the object to be heated may be 200 to 250 ° C. In this case, it is possible to provide a jacket heater having a high temperature rising rate.
  • the nichrome wire inserted into the silica fiber sleeve was sewn onto the surface of a glass cloth (thickness: 0.25 mm) as a support with a sewing thread to form a heating element.
  • the watt density of this heating element was 0.17 W / cm 2 .
  • the aluminum foil as a 50-micrometer-thick metal foil was laminated
  • the laminate is surrounded by a glass fiber cloth (thickness: 0.25 mm) subjected to a fluororesin (PTFE) coating treatment as an enclosure, and the end portions are joined to each other, and a cross-sectional shape as shown in FIG. Sample A was prepared.
  • the melting point of PTFE coated on the glass fiber cloth is 327 ° C.
  • Sample B was prepared in the same manner except that no aluminum foil was interposed.
  • Jacket heater (mantle heater) 100 inner layer material 200 outer layer material 300 heating element 400 heat insulating material 500 metal foil

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Abstract

　本発明は、発熱体を内蔵するジャケットヒータであって、ワット密度０．１５Ｗ／ｃｍ２以上の発熱体と、発熱体に隣接して配置される金属箔と、発熱体及び金属箔を包囲する包囲体と、を備えるジャケットヒータを提供する。

Description

ジャケットヒータ及びその装着方法
　本発明は、配管などの被加熱体に装着されるジャケットヒータ及びその装着方法に関する。
　従来から、各種装置や設備、それに接続される配管といった被加熱体を保温または加熱するために、可撓性を有するジャケットヒータで配管を包囲している。また、装置の側面等の曲面を保温または加熱する場合も、同様のジャケットヒータを装着している。なお、このようなジャケットヒータはマントルヒータとも呼ばれる。
　このようなジャケットヒータとして、図５に示すようなマントルヒータ１０が知られており、本出願人も、特許文献１において、フッ素系樹脂シートからなる内層材１００と外層材２００との間に、無機繊維製シート３０３に発熱線（図示せず）を取り付けた発熱体３００と、断熱材４００を重ね合わせて積層状に構成したマントルヒータ１０を提案している。発熱線は電気ヒータ線であり、内層材１００および外層材２００の外部に通じる電力線３０６が接続しており、コンセント３０７を外部電源（図示せず）に接続して給電される。そしてこのマントルヒータ１０を直管２０に装着する際には、長手方向の両周縁部１０３、１０４を突き合わせ、端面に付設した面ファスナー１０５、１０６により結合される。
　このようなマントルヒータ１０は、可撓性を有し、更には発塵も少ないためクリーンルーム等において使用できる等の利点がある。
日本国特開２００２－２９５７８３号公報
　特許文献１のマントルヒータ１０では、内層材１００がフッ素系樹脂製であるため、その融点は３００℃を若干上回る程度であり、被加熱体の表面温度の設定を２５０℃を超えるような高温に設定すると、内層材が熱劣化しまうことが懸念されている。加熱温度に対する要求は今後とも高まることが予測されており、そのためには、発熱体の発熱量を大きくする必要がある。しかし、発熱体の発熱量が高まるのに伴い、内層材１００を厚くして耐久性を高めることが考えられるが、柔軟性を損ねたり、コスト増を招くことになる。
　また、マントルヒータ（ジャケットヒータ）では、配管等を所定の温度を保つようにサーモスタットや、熱電対、測温抵抗体を用いて発熱体への通電を制御しているが、例えば、発熱体の発熱量が小さいと、所定温度まで昇温しないか、昇温したとしても時間がかかってしまうことが懸念される。加熱・昇温時間を短縮するには、発熱量の大きな発熱体を使用すればよいが、上記の問題が起こる。
　そこで本発明は、発熱量の大きい発熱体を使用しても内層材及び外層材といった包囲体（特に、内層材）の熱劣化を抑えることができるジャケットヒータを提供することを目的とする。
　本発明は、上記目的を達成するために下記のジャケットヒータを提供する。
（１）発熱体を内蔵するジャケットヒータであって、
　ワット密度０．１５Ｗ／ｃｍ２以上の発熱体と、
　発熱体に隣接して配置される金属箔と、
　発熱体及び金属箔を包囲する包囲体と、を備えるジャケットヒータ。
（２）包囲体が、フッ素樹脂製シートまたはフッ素樹脂コーティング処理を施した無機繊維製クロスである、上記（１）に記載のジャケットヒータ。
（３）発熱体と金属箔との間に電気絶縁性を有する絶縁部材が介在している、上記（１）または（２）に記載のジャケットヒータ。
（４）発熱体の、金属箔が配置される側とは反対側に断熱材が配置される、上記（１）～（３）の何れか一つに記載のジャケットヒータ。
（５）発熱体が電熱線を含む、上記（１）～（４）の何れか一つに記載のジャケットヒータ。
（６）包囲体の金属箔側の面が被加熱体に接するように装着される、上記（１）～（５）の何れか一つに記載のジャケットヒータ。
（７）上記（１）～（６）の何れか一つに記載のジャケットヒータを被加熱体に装着する装着方法であって、包囲体の金属箔側の面が被加熱体に接するように装着する、装着方法。
　本発明のジャケットヒータでは、金属箔が介在することにより、例えば、０．１５Ｗ／ｃｍ２以上とった発熱量の大きい発熱体を使用しても包囲体（特に、内層材）の熱劣化を抑えることができる。また、金属箔によりヒータから伝わる熱が均一に拡散されるため、面状に均一に加熱でき、加熱効率も高まる。更に、ワット密度を高くできることで、ヒータの設計において、ヒータ線を短くすることが可能になり、ヒータ線同士のピッチを広げることができ、製造上省力化できる。更にまた、包囲体により、発塵も抑えられるため、クリーンルーム等において好適に使用することができる。
図１は、本発明のジャケットヒータの一例の断面を示す図である。 図２は、図１において、更に絶縁部材としてのガラスクロスを介在させた状態を示す断面図である。 図３は、本発明のジャケットヒータの別の実施形態例の断面を示す図である。 図４は、実施例において、アルミ箔を介在させたサンプルＡと、アルミ箔を介在させないサンプルＢの表面温度を測定した結果を示すグラフである。 図５は、従来のジャケットヒータを示す斜視図である。
　以下、本発明に関するジャケットヒータを説明する。
　本態様のジャケットヒータ１０は、その全体構成は図５に示したものと同様であり、包囲体としての内層材１００と外層材２００との間に、支持体（無機繊維製シート）３０３に発熱線（電熱線）３０２を取り付けた発熱体３００と断熱材４００とを積層したものであるが、更に、図１に断面図で示すように、発熱体３００と内層材１００との間に金属箔５００を介在して構成されている。
　包囲体である内層材１００及び外層材２００としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）等のフッ素系樹脂からなるフッ素樹脂製シート、あるいは前記のフッ素系樹脂の繊維を編んだフッ素樹脂繊維製クロス（織布）、ガラス繊維や、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維といった無機繊維からなる無機繊維製クロス（織布）、こういった無機繊維製クロスに前記フッ素系樹脂をコーティング処理したフッ素樹脂コーティング無機繊維製クロスなどを使用できる。
　また、この内層材１００及び外層材２００として、上記フッ素系樹脂以外にポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフタルアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリメチルペンテン等の、耐熱性ではあるが、フッ素系樹脂よりは低融点の樹脂も使用できる。
　こうした包囲体の厚さは、本発明の効果が得られれば特に制限はないが、０．１～８ｍｍが適当であり、０．１～５ｍｍが好適であり、０．１～２ｍｍがさらに好適である。
　発熱体３００は、ワット密度が０．１５Ｗ／ｃｍ２以上であれば特に制限はなく、例えば、通電によって発熱するニクロム線や、スレンレス線といった発熱線（電熱線）３０２を使用することができる。こうした電熱線３０２は電気的に絶縁されることが好ましい。こうした絶縁は、電熱線３０２にガラス繊維や、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維といった無機繊維からなる無機繊維製スリーブを被覆したり、樹脂をコーティングしたりすればよい。また、電熱線に代えて、カーボン製発熱体やセラミックス製発熱体を使用してもよい。
　ここで、本発明において、ワット密度とは、電力密度とも呼ばれ、ジャケットヒータの単位表面積（ｃｍ２）あたりの電気容量（Ｗ）で表現されるヒータの表面負荷（Ｗ／ｃｍ２）の度合いのことをいう。一般的に、ワット密度の数値が大きければ、ヒータの表面温度は高くなり、逆に、ワット密度の数値が小さければ、ヒータの表面温度は低くなる。また、ワット密度の上限に特に制限はないが、０．５Ｗ／ｃｍ２以下であればよく、具体的には、０．１５～０．５Ｗ／ｃｍ２であればよく、０．１７～０．５Ｗ／ｃｍ２、０．２０～０．５Ｗ／ｃｍ２、０．２５～０．５Ｗ／ｃｍ２とすることもできる。
　こうした電熱線３０２は、支持体３０３に所望のパターンに縫い糸３０４で縫い付けられてもよい。こうした支持体３０３は、例えば、ガラス繊維や、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維といった無機繊維からなる無機繊維製クロスを用いることができる。ここで、本発明においては、ワット密度の高い電熱線を使用することができるため、電熱線の直径を太く、長さを短くすることができるほか、隣接する電熱線同士の間隔（以下、ピッチともいう）を、従来よりも広くすることができる。具体的には、こうしたピッチは、均熱性を確保するため、従来１０～３５ｍｍ程度であったが、本発明の構成によれば、例えば４０～７０ｍｍ、好ましくは４５～６０ｍｍとすることもできる。
　断熱材４００は、ガラスファイバーやセラミックファイバー、シリカファイバー等を集成し、ニードル加工を施した無機繊維マットを使用できる。また、コロイダルシリカやアルミナゾル、ケイ酸ソーダ等の無機質バインダーや、でんぷんなどの有機質バインダーでマット状に成形してもよい。あるいは、アラミドやポリアミド、ポリイミド等の耐熱性の有機樹脂製多孔質成形体とすることもできる。こうした断熱材の厚さは、本発明の効果が得られれば特に制限はないが、５～１００ｍｍが適当であり、５～５０ｍｍが好適であり、８～３０ｍｍがさらに好適である。
　上述した材料のほかに、断熱材として、エアロゲルが充填された繊維体（エアロゲル繊維体）を使用することもできる。こうしたエアロゲル繊維体は、繊維基材にエアロゲルが充填されてなる断熱材である。
　エアロゲル繊維体を構成する繊維基材としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維等の有機繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、アルミノシリケート繊維、シリカ繊維、ムライト繊維やアルミナ繊維等の無機繊維からなる繊維基材を用いることができ、耐熱性に優れた無機繊維からなる繊維基材を好ましく用いることができる。
　すなわち、繊維基材としては、無機繊維の織布又は不織布を好ましく用いることができる。ここで、不織布としては、例えば、無機繊維を抄造機により抄造して得られる紙状のものや、集綿した無機繊維をニードル加工してマット状に成形したブランケットや、無機繊維に有機バインダーを加えてマット状に成形したフェルト等のマットを用いることができる。繊維基材として、無機繊維がランダムに配向した不織布を用いることにより、当該繊維基材の無機繊維間にエアロゲルを効果的に保持することができる。
　また、繊維基材を構成する無機繊維としては、例えば、本発明のジャケットヒータが、１００℃未満といった、それほど耐熱性が要求されない環境で使用される場合には、エアロゲル繊維体に優れた柔軟性を付与できるＰＥＴ繊維等の有機繊維を好ましく用いることができる。また、例えば、本発明のジャケットヒータが、１００～２５０℃といった、ある程度の耐熱性が要求される環境で使用される場合には、安価なガラス繊維を好ましく用いることができる。また、例えば、本発明のジャケットヒータが、２５０℃を超えるような高い耐熱性が要求される環境で使用される場合には、耐熱性の高いアルミノシリケート繊維、シリカ繊維、ムライト繊維やアルミナ繊維等のセラミックス繊維を好ましく用いることができる。
　エアロゲルとしては、例えば、無機材料からなるエアロゲル（無機エアロゲル）又は有機材料からなるエアロゲル（有機エアロゲル）を用いることができ、耐熱性に優れた無機エアロゲルを好ましく用いることができる。無機エアロゲルとしては、例えば、シリカエアロゲルやアルミナエアロゲルを用いることができる。特に、シリカエアロゲルを用いることにより、エアロゲル繊維体の断熱性を効果的に高めることができる。
　したがって、エアロゲル繊維体としては、無機繊維の不織布に無機エアロゲルが充填されたものを好ましく用いることができる。具体的には、例えば、セラミックス繊維の不織布にシリカエアロゲルが充填されたエアロゲル繊維体や、ガラス繊維マットにシリカエアロゲルが充填されたエアロゲル繊維体を好ましく用いることができる。こうしたエアロゲル繊維体としては、例えば、Ａｓｐｅｎ　Ａｅｒｏｇｅｌｓ　Ｉｎｃ.から「ＳＰＡＣＥＬＯＦＴ２２００」、「ＳＰＡＣＥＬＯＦＴ２２５０」、「Ｐｙｒｏｇｅｌ６６５０」、「ＰｙｒｏｇｅｌＸＴ」といった製品が入手可能である。
　エアロゲル繊維体に含有されるエアロゲルと繊維基材との比率は、当該エアロゲル繊維体が備えるべき特性（例えば、断熱性、耐熱性、低発塵性、可撓性）に応じて適宜設定することができる。エアロゲル繊維体の密度は、例えば、２０～５００ｋｇ／ｍ３の範囲とすることができ、好ましくは１００～３００ｋｇ／ｍ３の範囲とすることができる。
　このようなエアロゲル繊維体は、繊維間の空隙を埋めるエアロゲル内の微細孔により、当該エアロゲル繊維体内における空気の対流が効果的に防止されるため、優れた断熱性を有する。
　具体的に、エアロゲル繊維体の２５℃における熱伝導率は、例えば、０．０２４Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができ、好ましくは０．０２０Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができ、より好ましくは０．０１８Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができる。
　また、エアロゲル繊維体の８０℃における熱伝導率は、例えば、０．０３５Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができ、好ましくは０．０２７Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができ、より好ましくは０．０２５Ｗ／ｍ・Ｋ以下とすることができる。
　このように、エアロゲル繊維体は優れた断熱性を有するため、十分な断熱性を維持しつつ薄型化することができる。具体的に、エアロゲル繊維体の厚さは、例えば、１～５０ｍｍの範囲とすることができ、好ましくは１～２５ｍｍの範囲とすることができ、より好ましくは１～１５ｍｍの範囲とすることができる。断熱材の厚さを低減することにより、本発明のジャケットヒータの可撓性を向上させることができるほか、ジャケットヒータの厚さを低減でき省スペース化に寄与することもできる。
　金属箔５００としては、熱伝導率が高ければ特に制限はない。安価であることからアルミ箔が好適であるが、銅やステンレスなどといった他の金属であってもよい。また、金属箔５００の厚さは、薄すぎると破断するおそれがあり、厚すぎると可撓性が損なわれ、コスト増にもなるため、２０μｍ～５ｍｍが適当であり、３０～１００μｍが好適であり、４０～７０μｍがさらに好適である。
　また、図２に示すように、発熱体３００を構成する電熱線３０２と金属箔５００との間に、電気絶縁性を有する絶縁部材６００をさらに介在させることもできる。こうした絶縁部材６００の材料としては、例えば、ガラス繊維や、シリカ繊維、アルミナ繊維、シリカアルミナ繊維などといった無機繊維製クロスが適当である。こうした絶縁部材により、電熱線と金属箔との間には電気的な絶縁を確実に確保することができる。
　また、本発明において、金属箔５００と絶縁部材６００とを一体に接合したものを、絶縁部材６００が発熱体側となるように、発熱体と包囲体の間に介在させてもよい。具体的には、無機繊維製クロスの表面にアルミ箔を熱融着加工したものや、アルミ蒸着フィルムを接着加工したもの、アルミ転写加工したものなどといったアルミ加工クロスを無機繊維製クロスが露出する側を発熱体側となるように配置すればよい。こうしたアルミ加工クロスは、例えば、ニチアス株式会社製「アルミ加工クロス」を使用することができる。
　発熱体３００を構成する、上記のような発熱量の大きな電熱線３０１では、表面温度は５００℃近くにまで上昇するため、内層材１００の電熱線の直下部分においては、直接熱が伝わってしまうと、早期に劣化してしまう可能性があるが、金属箔５００が介在することにより、金属箔に伝わった熱が金属箔内で均一に拡散するため、内層材１００へ電熱線からの直接的な伝熱が抑えられ、熱劣化を防ぐことができる。
　また、内層材１００および外層材２００の両周縁部１０３、１０４は、縫合や熱溶着などにより接合することにより、発熱体３００、断熱材４００及び金属箔５００を積層した状態で、内層材１００と外層材２００とにより包囲する。ここで、本発明のジャケットヒータと配管といった被加熱体とを含む断面構造においては、当該配管の径方向外側に向けて、当該配管の外表面、本発明のジャケットヒータの包囲体としての内層材、金属箔、発熱体、断熱材、包囲体としての外層材が順次積層されることとなる。なお、上述したように、金属箔と発熱体の間に絶縁部材を介在してもよい。
　上記のジャケットヒータ１０を配管２０に被覆させるには、従来と同様に、両周縁部１０３、１０４の間隔を拡げて配管２０に装着させた後、両周縁部１０３、１０４を当接させて、例えば、端面の面ファスナー１０５、１０６を介して固定させる。面ファスナー１０５、１０６に代えて、ホックやバックルなどの器具、ベルト類など公知の固定手段も採用できる。
　尚、ジャケットヒータ１０は、図５に図示されるように、配管２０に装着するような円筒状とする他、曲管やＬ字状の管に装着できるように、全体を湾曲あるいはＬ字状に形成することもでき、被加熱体が四角いケース状であるような場合には、箱形状、板状に形成することもできる。
　上述した構成によれば、本発明のジャケットヒータは、被加熱体の最高表面温度（最高使用温度）の設定を２５０℃超とすることができる。なお、被加熱体の最高表面温度は２００～２５０℃であってもよく、この場合、昇温速度の速いジャケットヒータを提供することができる。
　以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に説明するが、本発明はこれにより何らに制限されるものではない。
（試験サンプル作製）
　シリカ繊維製スリーブに挿入したニクロム線を、支持体としてのガラスクロス（厚さ０．２５ｍｍ）の表面に縫い糸で縫い付けて発熱体とした。この発熱体のワット密度は０．１７Ｗ／ｃｍ２であった。そして、ガラスクロス側に厚さ５０μｍの金属箔としてのアルミ箔を積層し、ニクロム線側に断熱材としてのガラス繊維製マット（厚さ１６ｍｍ）を積層して積層体を作成した。次いで、この積層体を包囲体としてのフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）コーティング処理を施したガラス繊維製クロス（厚さ０．２５ｍｍ）で包囲し、端部を接合して、図３に示すような断面形状を有するサンプルＡを作製した。尚、ガラス繊維製クロスにコーティングしたＰＴＦＥの融点は３２７℃である。
　また、比較のために、アルミ箔を介在させないこと以外は同様にして、サンプルＢを作製した。
（表面温度測定）
　被加熱体としての配管の表面温度が２５０℃になるように設定し、サンプルＡ、Ｂのニクロム線に通電し、ニクロム線の直下の配管に接するフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）コーティング処理を施したガラス繊維製クロスの表面の温度を測定した。結果を図４に示すが、アルミ箔を介在させないサンプルＢでは、表面温度が約３００℃まで昇温したのに対し、アルミ箔を介在させたサンプルＡでは最高でも約２７０℃であり、本発明に従いアルミ箔を介在させることの効果が確認された。
　本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく、様々な修正や変更を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
　本出願は、２０１０年４月６日出願の日本特許出願２０１０－０８８００６に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
１０　ジャケットヒータ（マントルヒータ）
１００　内層材
２００　外層材
３００　発熱体
４００　断熱材
５００　金属箔

Claims (7)

  1. 　発熱体を内蔵するジャケットヒータであって、
    　ワット密度０．１５Ｗ／ｃｍ２以上の発熱体と、
    　発熱体に隣接して配置される金属箔と、
    　発熱体及び金属箔を包囲する包囲体と、を備えるジャケットヒータ。
  2. 　包囲体が、フッ素樹脂製シートまたはフッ素樹脂コーティング処理を施した無機繊維製クロスである、請求項１に記載のジャケットヒータ。
  3. 　発熱体と金属箔との間に電気絶縁性を有する絶縁部材が介在している、請求項１または２に記載のジャケットヒータ。
  4. 　発熱体の、金属箔が配置される側とは反対側に断熱材が配置される、請求項１～３の何れか一項に記載のジャケットヒータ。
  5. 　発熱体が電熱線を含む、請求項１～４の何れか一項に記載のジャケットヒータ。
  6. 　包囲体の金属箔側の面が被加熱体に接するように装着される、請求項１～５の何れか一項に記載のジャケットヒータ。
  7. 　請求項１～６の何れか一項に記載のジャケットヒータを被加熱体に装着する装着方法であって、包囲体の金属箔側の面が被加熱体に接するように装着する、装着方法。
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