(57)【要約】【課題】パイプやホース等の管路を加熱すると同時に測温できるようにした測温機能付きスパイラル管状ヒータを提供する。【解決手段】それぞれ耐熱樹脂製とされた第１テープ素材(11)と第２テープ素材(12)の間に細長いヒータ手段(14)を介装して積層一体化したシート状のテープ本体(17)をスパイラル状の巻回形態に成形することにより、軸方向に伸縮自在で径方向に拡縮自在とされた可撓性を有するスパイラル管状ヒータにおいて、前記テープ本体(17)は、第１テープ素材(11)と第２テープ素材(12)の何れか一方の上に、熱電対(15)から成る測温手段(16)を介装した状態で耐熱樹脂製とされた第３テープ素材(13)を積層一体化することにより構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ耐熱樹脂製とされた第１テープ素材(11)と第２テープ素材(12)の間に細長いヒータ手段(14)を介装して積層一体化したシート状のテープ本体(17)をスパイラル状の巻回形態に成形することにより、軸方向に伸縮自在で径方向に拡縮自在とされた可撓性を有するスパイラル管状ヒータにおいて、
前記テープ本体(17)は、第１テープ素材(11)と第２テープ素材(12)の何れか一方の上に、熱電対(15)から成る測温手段(16)を介装した状態で耐熱樹脂製とされた第３テープ素材(13)を積層一体化することにより構成されていることを特徴とする測温機能付きスパイラル管状ヒータ。
【請求項２】
前記ヒータ手段(14)は、テープ本体(17)の始端部(17a)から終端部(17b)に向けて延びる第１延長部(14a)と、該テープ本体の終端部(17b)の近傍で始端部(17a)に向けて旋回する折返部(14b)と、該折返部からテープ本体の始端部(17a)に延びる第２延長部(14c)を構成し、テープ本体の始端部(17a)に位置する第１延長部(14a)及び第２延長部(14c)の端部(14d)(14d)を電源装置(24)に接続可能となるように構成され、
前記測温手段(16)は、テープ本体の始端部(17a)と終端部(17b)の中間位置に熱電対(15)の温接点(15b)を配置すると共に、該温接点から一対の素線(15a)(15a)をテープ本体の始端部(17a)に延設し、該始端部に位置する一対の素線(15a)(15a)の端部(15d)(15d)を測温装置(25)に接続可能となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の測温機能付きスパイラル管状ヒータ。
【請求項３】
テープ本体(17)の幅方向に関して、前記ヒータ手段(14)の第１延長部(14a)及び第２延長部(14c)が幅Ｗ１に相当する離間距離をあけて配置され、前記測温手段(16)が前記幅Ｗ１により規定される領域内に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の測温機能付きスパイラル管状ヒータ。
【請求項４】
測温手段(16)を構成する熱電対(15)は、温接点(15b)を除いて、一対の素線(15a)(15a)の外周を絶縁材(15c)により被覆されており、一対の素線(15a)(15a)を幅Ｗ２に相当する離間距離をあけて配置されていることを特徴とする請求項３に記載の測温機能付きスパイラル管状ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パイプやホース等の管路の外周に巻回状に装着することにより該管路を加熱又は加温（以下単に「加熱」と総称する。）するためのスパイラル管状ヒータにおいて、加熱中の管路の温度を測定する測温機能を付加したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スパイラル管状ヒータが公知である。公知技術を図面に基づいて説明すると、図６（Ａ）に示すように、耐熱樹脂製の第１テープ素材１と第２テープ素材２の間にヒータ手段３を介装して積層一体化することにより、図６（Ｂ）に示すようなシート状のテープ本体４を形成し、このテープ本体４をスパイラル状の巻回形態に成形することにより、図６（Ｃ）に示すようなスパイラル管状ヒータ５として提供される。
【０００３】
このようなスパイラル管状ヒータ５は、スパイラル状に連続する螺旋部５ａを軸方向に伸縮自在かつ径方向に拡縮自在とする可撓性を有しており、パイプやホース等の管路の外周に巻回させることにより装着される。そこで、該スパイラル管状ヒータ５の始端部５ｂと終端部５ｃに位置するヒータ手段３の両端を接続端子により配線６を介して電源装置に接続し、通電することによりヒータ手段３を発熱させ、管路を加熱する。スパイラル管状ヒータ５を管路７に装着した状態を図７に示している。
【０００４】
ところで、加熱される管路７が例えば所定の化学成分とされた液化ガス等を給送ないし搬送するような場合、管路７を所望の温度範囲に保持しなければならない。従って、管路７の温度を測定し、ヒータ手段３を制御することが必要となる。
【０００５】
このため、従来では、図７に示すように、熱電対から成る測温手段８を管路７の外周面に添設し、これにより管路７の温度を測定している。上述のように、スパイラル管状ヒータ５は、撓み変形により管路７の外周面に自己保持されるので、測温手段８を構成する熱電対９の温接点９ａをスパイラル管状ヒータ５の螺旋部５ａと管路７の外周面の間に挟持させ、熱電対９の一対の素線９ｂ、９ｂを接続端子により配線を介して測温装置に接続し、管路７の温度をモニターしている。
【０００６】
【特許文献１】特許第３８２２９６７号公報
【特許文献２】特許第４０３１８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の従来技術の場合、管路７に対して、スパイラル管状ヒータ５を装着する作業に加えて、熱電対９から成る測温手段８を取付ける作業が必要となり、作業が煩雑であるばかりか、万一、測温手段８が取付け不良な状態にあると、温度の誤測定により、ヒータ手段３の加熱制御を誤るおそれがある。
【０００８】
この点に関して、熱電対９から成る測温手段８は、熱により生じる起電力に基づいて測温するものであるため、外部の電気ノイズが影響すると、正確な測定を困難にする可能性がある。このため、測温手段８の取付けに際して、ヒータ手段３からの電気ノイズを出来るだけ受けない個所を探した上で、温接点９ａを配置することが望ましく、これにより測温手段８の取付作業が更に煩雑となる。
【０００９】
しかも、スパイラル管状ヒータ５の螺旋部５ａと管路７の間に熱電対９を挟持させることにより固定する構成であるため、図７に隙間Ｓで示すように、管路７の表面に螺旋部５ａが好適に密着し難く、所望の加熱を困難とする。例えば、図示のように、熱電対９の素線９ｂ、９ｂを螺旋部５ａの外側から導入し、温接点９ａだけを１つの螺旋部５ａで押さえることにより固定する場合は、当該螺旋部５ａだけが浮き上がり、管路７に密着した他の螺旋部５ａとの間において、管路７に加熱ムラを生じることになる。また、熱電対９の素線９ｂ、９ｂも同様に螺旋部５ａ、５ａの内側に沿って全体的に固定するときは、スパイラル管状ヒータ５の全長にわたって螺旋部５ａが浮き上がり、加熱ロスを生じることになる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決した測温機能付きスパイラル管状ヒータを提供するものである。そこで、本発明が手段として構成したところは、それぞれ耐熱樹脂製とされた第１テープ素材と第２テープ素材の間に細長いヒータ手段を介装して積層一体化したシート状のテープ本体をスパイラル状の巻回形態に成形することにより、軸方向に伸縮自在で径方向に拡縮自在とされた可撓性を有するスパイラル管状ヒータにおいて、前記テープ本体は、第１テープ素材と第２テープ素材の何れか一方の上に、熱電対から成る測温手段を介装した状態で耐熱樹脂製とされた第３テープ素材を積層一体化することにより構成されている点にある。
【００１１】
本発明の実施形態において、前記ヒータ手段は、テープ本体の始端部から終端部に向けて延びる第１延長部と、該テープ本体の終端部の近傍で始端部に向けて旋回する折返部と、該折返部からテープ本体の始端部に延びる第２延長部を構成し、テープ本体の始端部に位置する第１延長部及び第２延長部の端部を電源装置に接続可能となるように構成されている。そして、前記測温手段は、テープ本体の始端部と終端部の中間位置に熱電対の温接点を配置すると共に、該温接点から一対の素線をテープ本体の始端部に延設し、該始端部に位置する一対の素線の端部を測温装置に接続可能となるように構成されている。
【００１２】
更に好ましい実施形態において、前記ヒータ手段は、テープ本体の幅方向に関して、第１延長部及び第２延長部を幅Ｗ１に相当する離間距離をあけて配置し、前記測温手段を前記幅Ｗ１により規定される領域内に配置している。この際、測温手段を構成する熱電対は、温接点を除いて、一対の素線の外周を絶縁材により被覆されており、一対の素線を幅Ｗ２に相当する離間距離をあけて配置されている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、複数のテープ素材１１、１２、１３を積層一体化したテープ本体１７をスパイラル状の巻回形態に成形することにより構成されたスパイラル管状ヒータ１８において、熱電対１５から成る測温手段１６を一体的に備えた測温機能付きスパイラル管状ヒータ１８を構成しているので、管路２３の外周に測温機能付きスパイラル管状ヒータ１８を巻回させて装着すれば、これと同時に熱電対１５の温接点１５ｂが管路２３の所定個所に臨み、測温を可能にする。従って、従来のような測温手段を取付けるための別途作業を必要とせず、作業能率を向上する。
【００１４】
しかも、熱電対１５から成る測温手段１６は、テープ本体１７の積層構造の内部に設けられているので、測温機能付きスパイラル管状ヒータ１８の螺旋部１８ａと管路２３の間に従来のような隙間Ｓを生じることはなく、螺旋部１８ａを管路２３の外周に密着させ、管路２３を好適に加熱できる。
【００１５】
この際、テープ本体１７は、３枚のテープ素材１１、１２、１３による積層構造を有し、ヒータ手段１４と熱電対１５の相互に中間のテープ素材１２を介在させているので、ヒータ手段１４と熱電対１５が相互に接触するおそれは全くなく、しかも、熱電対１５がヒータ手段１４からの電気ノイズを受け難いので、加熱と測温を良好に行うことができる。
【００１６】
そして、請求項２に記載の本発明によれば、テープ本体１７のほぼ全長にわたりヒータ手段１４が第１延長部１４ａと第２延長部１４ｂの２本の線上で加熱を行うので、管路２３の加熱能力が高く、しかも、ヒータ手段１４の端部１４ｄ、１４ｄと、熱電対１５の端部１５ｄ、１５ｄを何れもテープ本体１７の始端部１７ａに配置する構成であるから、配線２２の取り廻しが良好となる。
【００１７】
この際、請求項３に記載の本発明によれば、テープ本体１７の幅方向に関して、ヒータ手段１４の第１延長部１４ａと第２延長部１４ｃを幅Ｗ１に相当する離間距離をあけて配置し、当該幅Ｗ１により規定される領域内に熱電対１５を配置しているので、ヒータ手段１４と熱電対１５が積層方向に重なり合うことはなく、これにより、熱電対１５がヒータ手段１４からの電気ノイズを受けることを好適に防止し、正確な測温を可能にする。
【００１８】
更に、請求項４に記載の本発明によれば、熱電対１５は、一対の素線１５ａ、１５ａの外周を絶縁材１５ｃにより被覆しているので、テープ本体１７を形成するための積層一体化に際して、素線１５ａ、１５ａの離間距離Ｗ２が狭められたときでも、相互接触による短絡を防止できる。このため、離間距離Ｗ２を狭めることにより、ヒータ手段４からの離間距離Ｗ３を広げることができるので、これにより、熱電対１５をヒータ手段４の電気ノイズから遠ざけ、正確な測温を可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。
【００２０】
図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、それぞれ耐熱性の樹脂製とされた第１テープ素材１１１と、第２テープ素材１２と、第３テープ素材１３を上下に配置し、第１テープ素材１１と第２テープ素材１２の間に細長いヒータ手段１４を介装し、第１テープ素材１１又は第２テープ素材１２（図例の場合は第２テープ素材１２）と第３テープ素材１３の間に熱電対１５から成る測温手段１６を介装した状態で、これらを積層一体化することにより、図１（Ｃ）に示すようなシート状のテープ本体１７を形成した後、このテープ本体１７をスパイラル状の巻回形態に成形することにより、図２に示すような測温機能付きスパイラル管状ヒータ１８が形成される。
【００２１】
第１ないし第３テープ素材１１、１２、１３は、何れも、例えば、芳香族ポリイミド又は芳香族ポリアミドから成る厚み２０〜１００μｍ（好ましくは５０μｍ）のフィルムにより形成され、幅５〜２０ｍｍ（好ましくは１０ｍｍ）で長く延びるテープを構成している。
【００２２】
ヒータ手段１４は、通電による発熱体であり、図示実施形態の場合、電気抵抗を有する直径０．１２７φｍｍ程度の金属線の複数本（図例の場合は４本）を平行に並列させることにより構成されているが、細幅のテープ状の金属箔等から成るいわゆるリボンヒータにより構成しても良い。
【００２３】
図１（Ａ）に示すように、ヒータ手段１４は、テープ本体１７の始端部１７ａから終端部１７ｂに向けて延びる第１延長部１４ａと、終端部１７ｂの近傍部で始端部１７ａに向けて旋回する折返部１４ｂと、該折返部１４ｂから始端部１７ａに延びる第２延長部１４ｃを構成している。そして、ヒータ手段１４は、図１（Ｃ）に示すように、テープ本体１７の幅方向に関して、第１延長部１４ａと第２延長部１４ｃを幅Ｗ１に相当する離間距離をあけて配置されている。
【００２４】
測温手段１６を構成する熱電対１５は、例えば、Ｋ型熱電対（クロメル−アルメル）により構成されており、図１（Ａ）に示すように、直径０．１３φｍｍ程度の一対の素線１５ａ、１５ａの先端に温接点１５ｂを形成しており、図１（Ｂ）に示すように、温接点１５ｂを除いて、一対の素線１５ａ、１５ａの外周に絶縁材１５ｃ（例えば芳香族ポリイミド）をコーティング等により被覆している。そして、熱電対１５は、テープ本体１７の始端部１７ａと終端部１７ｂの中間位置（好ましくは中間中央位置）に温接点１５ｂを配置すると共に、該温接点１５ｂから一対の素線１５ａ、１５ａを始端部１７ａに延設している。この際、図１（Ｃ）に示すように、熱電対１５は、テープ本体１７の幅方向に関して、前記ヒータ手段１４の幅Ｗ１により規定される領域内に配置され、一対の素線１５ａ、１５ａを幅Ｗ２に相当する離間距離をあけて配置されている。尚、熱電対１５の素線１５ａ、１５ａと、ヒータ手段１４の延長部１４ａ、１４ｃは、相互に、テープ本体１７の幅方向に関して、Ｗ３で示すように、十分に離間していることが好ましい。
【００２５】
テープ本体１７を形成する積層一体化のために、図示実施形態では、第１ないし第３テープ素材１１、１２、１３の相互間にそれぞれ耐熱性の接着剤が介装され、接着層１９、２０を形成している。接着剤は、熱可塑性又は熱硬化性の何れでも良く、接着方法は、接着剤塗布又は接着フィルム介装の何れでも良いが、接着硬化後の接着層１９、２０の厚みを２〜１００μｍとするのが好ましい。
【００２６】
そこで、テープ本体１７をロッド状のコアに螺旋状に巻き付けた状態でオーブンにより加熱し、図２（Ａ）に示すような測温機能付きスパイラル管状ヒータ１８が成形される。尚、本発明は、製造方法を問うものではなく、従って、先に積層一体化工程を経たテープ本体１７をロッド状コアに巻き付けることによりスパイラル成形工程を行っても良いが、第１ないし第３テープ素材１１、１２、１３とヒータ手段１４及び測温手段１６をロッド状のコアに巻き付けることにより積層工程を行い、オーブンにより積層状態の一体化工程とスパイラル成形工程を同時に行っても良い。
【００２７】
製品として提供される際、測温機能付きスパイラル管状ヒータ１８には、図２に示すように、前記始端部１７ａに位置して接続端子２１が設けられ、平形ケーブル等の配線２２に接続される。これにより、測温機能付きスパイラル管状ヒータ１８の使用時に、ヒータ手段１４は、第１延長部１４ａ及び第２延長部１４ｂの端部１４ｄ、１４ｄ（図１（Ａ）参照）を接続端子２１により配線２２を介して電源装置２４に接続される。また、測温手段１６は、素線１５ａ、１５ａの端部１５ｄ、１５ｄ（図１（Ａ）参照）を接続端子２１により配線２２を介して測温装置２５に接続される。
【００２８】
測温機能付きスパイラル管状ヒータ１８は、図２（Ａ）に示すように、スパイラル状に連続する螺旋部１８ａを軸方向に密に配置しているが、図２（Ｂ）に示すように、軸方向Ｘに伸縮自在で、湾曲方向Ｙ方向に撓曲自在であり、しかも、鎖線Ｚで示すように径方向に拡縮自在とする可撓性を有しており、図３に示すように、パイプやホース等の管路２３の外周に巻回させることにより装着され、撓み後の復元力により管路２３の外周に密着した状態で自己保持される。
【００２９】
管路２３に装着された測温機能付きスパイラル管状ヒータ１８は、図４に示すように、全長にわたり全ての螺旋部１８ａを管路２３の表面に好適に密着する。図示実施形態の場合、図５に示すように、例えば、螺旋部１８ａの幅ｗ（図例の場合は１０ｍｍ）に対して、螺旋ピッチｐ（図例の場合は２２ｍｍ）が概ねｐ＝２ｗとなるように装着されており、電源装置２４からの電流を受けて発熱するヒータ手段１４により管路２３を螺旋に沿って加熱すると共に、管路２３の軸方向のほぼ中央に位置する熱電対１５の温接点１５ｂにより管路２３の温度が測温され、測温装置２５によりモニターされる。この際、電源装置２４及び測温装置２５を含んで制御装置２６を構成し、測温装置２５の測温結果に基づいて電源装置２４を制御し、管路２３の温度を所定温度に保持するように構成するのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の測温機能付きスパイラル管状ヒータの構造を示しており、（Ａ）はテープ素材とヒータ手段と測温手段を分解した状態を示す斜視図、（Ｂ）は分解状態を拡大して示す断面図、（Ｃ）は積層一体化したテープ本体を拡大して示す断面図である。
【図２】本発明の測温機能付きスパイラル管状ヒータの外観を示しており、（Ａ）はスパイラル状に成形された製品の状態を示す斜視図、（Ｂ）は撓み変形させた状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の測温機能付きスパイラル管状ヒータを管路に装着する際の状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の測温機能付きスパイラル管状ヒータを管路に装着した状態を拡大して示す断面図である。
【図５】本発明の測温機能付きスパイラル管状ヒータの使用状態を示す説明図である。
【図６】従来技術を示しており、（Ａ）はテープ素材とヒータ手段を分解した状態を示す斜視図、（Ｂ）は積層一体化したテープ本体を示す斜視図、（Ｃ）はスパイラル状に成形された管状ヒータの外観を示す斜視図である。
【図７】従来技術のスパイラル管状ヒータとヒータ手段を管路に装着した状態を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１１  第１テープ素材
１２  第２テープ素材
１３  第３テープ素材
１４  ヒータ手段
１４ａ  第１延長部
１４ｂ  折返部
１４ｃ  第２延長部
１５  熱電対
１５ａ  素線
１５ｂ  温接点
１５ｃ  絶縁材
１６  測温手段
１７  テープ本体
１８  測温機能付きスパイラル管状ヒータ
１８ａ  螺旋部
２１  接続端子
２２  配線
２３  管路
２４  電源装置
２５  測温装置
【図１】
2010153164.tif 000003
【図２】
2010153164.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2010153164.tif 000008
【図７】
2010153164.tif 000009