(57)【要約】【課題】ヒータ本体と加熱対象物との間の空気を排気した場合において、空気が残り難く、より均一且つ迅速な加熱を行うことができる真空ラバーヒータ及びそれに用いる電気接続具を提供する。【解決手段】  本発明の真空ラバーヒータは、ラバーヒータ本体（シリコンゴム層２１、ヒータ２３ａ及びとシリコンゴム層２３ｂ、２３ｃ）と、ラバーヒータ本体の一面側の所定領域を包囲するパッキン２２と、該所定領域内の空気を排気するための排気口２４と、ヒータ２３に接続される電気接続具１とを備えている。電気接続具１は円筒管１１に単線１２が挿通されており、円筒管１１の内部には単線１２の周囲を取り囲むようにマグネシア粉１３が充填されており、両側はエポキシ樹脂１４ａ，１４ｂによって封鎖されている。【選択図】図３
2019192378.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屈曲可能な電気抵抗式ヒータが可撓性耐熱層によって両側から挟まれたラバーヒータ本体と、
該ラバーヒータ本体の一面側の所定領域を包囲するパッキンと、
該所定領域内の空気を排気するための排気口と、
該電気抵抗式ヒータに電気的に接続され、該所定領域外に突出して外部電源に電気的に接続される電気接続具と、を備えた真空ラバーヒータであって、
該電気接続具は金属からなる単線の周囲が絶縁素材で包囲されており、一端側から他端側に連通する通路を有していないことを特徴とする真空ラバーヒータ。
【請求項２】
前記パッキンは前記ラバーヒータ本体と一体になっていることを特徴とする請求項１記載の真空ラバーヒータ。
【請求項３】
請求項１の真空ラバーヒータに用いる電気接続具であって、金属からなる単線の周囲が絶縁素材で包囲されており、一端側から他端側に連通する通路を有していないことを特徴とする電気接続具。
【請求項４】
金属管に前記単線が両端を突出して挿通されており、該金属管と該単線との間に前記絶縁素材が充填されており、該金属管の両端が樹脂で封鎖されていることを特徴とする請求項３に記載の電気接続具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラバーヒータと加熱対象物との間の空気を真空ポンプで排気することによって、ラバーヒータを加熱対象物に密着させながら加熱する、真空ラバーヒータに関する。
【背景技術】
【０００２】
電気抵抗式ヒータをシリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱ゴムで覆ったラバーヒータは、加熱対象物の表面形状に沿ってフレキシブルに密着させることができるという特性を有している。このため、飛行機のＦＲＰ部分の製造や補修等に用いられている。
【０００３】
しかし、加熱対象物が、例えば立設されたパイプであったり、車のフロントガラスの内側に貼り付けられるヒータ線であったりした場合、そのままではラバーヒータが重力によって落下してしまう。また、小さな曲率半径を有する曲面では、密接させようとしても、皺がよって隙間ができやすいという問題があった。
【０００４】
この問題を解決するため、本発明者は、加熱面と加熱対象物との間の空気を真空ポンプで排除することができる真空ラバーヒータを開発している（特許文献１）。このヒータでは、ラバーヒータ本体の一面側に所定領域を包囲するパッキンと、該所定領域内の空気を排気するための排気口とを備えており、排気口から真空ポンプ等を利用して所定領域内の空気を排気することができる。このため、加熱したい箇所付近の空気が排除され、ラバーヒータ本体は大気圧によって加熱したい箇所に強く押し付けられることとなり、曲面に対して特別な治具を用いることなくラバーヒータを密着させながらの加熱を容易に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１１３９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、上記特許文献１の真空ラバーヒータでは、ヒータ本体と加熱対象物との間の空気を真空ポンプ等を利用して排気しても、僅かではあるが空気が残るという問題があった。こうしてヒータ本体と加熱対象物との間に残留した空気は、加熱対象物への均一且つ迅速な加熱を阻害するため、さらなる改善が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであり、ヒータ本体と加熱対象物との間の空気を排気した場合において、空気が残り難く、より均一で迅速な加熱を行うことができる真空ラバーヒータ及びそれに用いる電気接続具を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記課題を解決すべく、ヒータ本体と加熱対象物との間の空気を排気した場合において、なぜ空気が残るかについて研究を行った。その結果、ヒータと外部電源とを接続させるための電気接続具の撚線の隙間から空気がリークしていることを突き止めた。さらには、電気接続具の両端を封鎖し、撚線を単線に替えればリークを防ぐことができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明の真空ラバーヒータは、屈曲可能な電気抵抗式ヒータが可撓性耐熱層によって両側から挟まれたラバーヒータ本体と、該ラバーヒータ本体の一面側の所定領域を包囲するパッキンと、該所定領域内の空気を排気するための排気口と、該電気抵抗式ヒータに電気的に接続され、該所定領域外に突出して外部電源に電気的に接続される電気接続具と、を備えた真空ラバーヒータであって、該電気接続具は金属からなる単線の周囲が絶縁素材で包囲されており、一端側から他端側に連通する通路を有していないことを特徴とする。
【００１０】
本発明の真空ラバーヒータに用いられるラバーヒータ本体は、屈曲可能な電気抵抗式ヒータが可撓性耐熱層によって両側から挟まれた構造とされている。このため、ラバーヒータ本体を自由に屈曲させることができ、加熱したい箇所の形状に合わせてラバーヒータ本体を屈曲させることによって、密着させることができる。このため、ラバーヒータからの熱を効率よく加熱したい箇所に伝えることができる。
【００１１】
また、ラバーヒータ本体の一面側には、所定領域を包囲するパッキンと、該所定領域内の空気を排気するための排気口とを備えているため、排気口から真空ポンプ等を利用して所定領域内の空気を排気することにより、加熱したい箇所付近の空気が排除され、ラバーヒータ本体は大気圧によって加熱したい箇所に強く押し付けられる。そして、ラバーヒータ本体の電気抵抗式ヒータに電流を流すことによってラバーヒータ本体が発熱し、加熱される箇所はラバー本体から圧力を受けながら加熱されることになる。
【００１２】
さらに、電気抵抗式ヒータに電気的に接続される電気接続具は、金属からなる単線の周囲が絶縁素材で包囲されており、一端側から他端側に連通する通路を有していない。このため、ヒータ本体と加熱対象物との間の空気を排気した場合において、電気接続具を介して外部の空気が内部にリークすることを防ぐことができる。このため、ヒータ本体と加熱対象物との間の空気を排気した場合において、空気が残り難く、より均一且つ迅速な加熱を行うことができる。
【００１３】
本発明の真空ラバーヒータにおいて、パッキンはラバーヒータ本体の一面側の所定領域を包囲するものであれば、ラバーヒータ本体と別体とされていてもよいが、ラバーヒータ本体と一体になっていることが好ましい。こうであれば、加熱箇所へのパッキンの設置及びラバーヒータ本体の設置を同時に行うことができ、加熱に要する手間及び時間をさらに削減させることができる。
【００１４】
本発明の電気接続具は、本発明の真空ラバーヒータに用いる電気接続具であって、金属からなる単線の周囲が絶縁素材で包囲されており、一端側から他端側に連通する通路を有していないことを特徴とする。この構造により、ヒータ本体と加熱対象物との間の空気を排気した場合において、電気接続具を介して外部の空気が内部にリークすることを防ぐことができる。
単線の周囲を包囲する絶縁素材としては、ラバーヒータ本体の加熱時において、温度が上昇するため、１８０℃以上の耐熱性を有することが好ましい。
【００１５】
金属からなる単線の周囲が絶縁素材で包囲するために、金属管に単線が両端を突出して挿通されており、金属管と単線との間に絶縁素材が充填された構造とすることもできる。こうであれば、金属管に単線が両端を突出するように挿通させた状態にしておき、金属管と単線との間を絶縁物で充填させることにより、容易に本発明の電気接続具を製造することができる。
絶縁素材としてはエポキシ樹脂系の接着剤やフッ素樹脂系の接着剤やポリイミド樹脂系の接着剤を用いることができる。ポリイミド系の接着剤は耐熱性に特に優れるため、好適である。また、金属管の一端を樹脂系接着剤で封鎖しておき、マグネシア粉やシリカ粉などの無機系絶縁物を充填した後、他端を再び樹脂系接着剤で封印してもよい。
すなわち、本発明の電気接続具の第２の局面は、金属管に単線が両端を突出して挿通されており、金属管と単線との間に絶縁素材が充填されており、金属管の両端が樹脂で封鎖されていることを特徴とする。こうであれば、単線が絶縁素材によって金属管と電気的な絶縁が保たれるとともに、金属管の両端を封鎖する樹脂によって、電気接続具を介して外部の空気が内部にリークすることを確実に防ぐことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施形態）
実施形態の真空ラバーヒータは、ラバーヒータ本体と、ラバーヒータ本体の一面側の所定領域を包囲するパッキンと、該所定領域内の空気を排気するための排気口とを備えている。
【００１７】
・ラバーヒータ本体
ラバーヒータ本体は、屈曲可能な電気抵抗式ヒータが可撓性耐熱層によって両側から挟まれた構造とされている。屈曲可能な電気抵抗式ヒータとしては、可撓性耐熱層によって挟まれた状態において、ラバーヒータが可撓性を発揮できるものであれば特に限定はされない。このような電気抵抗式ヒータとしては、ニクロム線等の金属からなる電熱線を平面状に配置させたヒータの他、薄膜状の電気抵抗体からなるヒータ等を用いてもよい。
【００１８】
また、可撓性耐熱層としては、具体的にはシリコンゴム層やフッ素ゴム層等が挙げられる。なお、可撓性耐熱層の片方には中空断熱層が介在されていることが好ましい。こうであれば、補修を行う側と反対側に中空断熱層を配置させることにより、電気抵抗式ヒータからの熱の外部への散逸を中空断熱層による断熱効果によって少なくすることができる。また、中空断熱層を設ける代わりに、泡入りの可撓性耐熱層を用いてもよい。こうであっても、断熱硬化による熱の外部への散逸を防ぐことができる。
【００１９】
可撓性耐熱層は、シリコンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴムを用いることができるが、機械的強度を高めるために耐熱繊維で強化することも好ましい。耐熱性繊維としては特に限定はないが、例えばガラス繊維や炭素繊維等を用いることができる。ただし、炭素繊維を用いる場合には、炭素繊維を介しての短絡に注意をする必要がある。この中空織物に、架橋前のゴム原料と、硬化剤と、必要に応じて適宜溶媒とを加えた混合物を含浸させ、加熱等により硬化させることにより、ゴムコーティング中空織物を製造することができる。
【００２０】
・パッキン
パッキンはラバーヒータ本体の一面側の所定領域を包囲している。パッキンの材質については、ヒータからの熱に耐えうる耐熱性を有する弾性体であって、通気性のないものであれば特に制限はない。例えば、稠密のシリコンゴムやフッ素ゴム等や、ゴムチューブの両端をつないで内部を中空にしたパッキンでもよい。
【００２１】
さらに、パッキンはラバーヒータ本体と別体とされていても良いが、ラバーヒータ本体と一体とされていることが好ましい。こうであれば、補修箇所へのパッキンの設置及びラバーヒータ本体の設置を同時に行うことができ、補修の手間及び時間をさらに削減させることができる。
【００２２】
・排気口
また、本発明のラバーヒータでは、所定領域内の空気を排気するための排気口を備えている。排気口から真空ポンプ等を利用して所定領域内の空気を排気することにより、加熱したい箇所付近の空気が排除され、ラバーヒータ本体は大気圧によって加熱したい箇所に強く押し付けられる。そして、ラバーヒータ本体の電気抵抗式ヒータに電流を流すことによってラバーヒータ本体が発熱し、加熱される箇所はラバー本体から強い圧力を受けつつ加熱されることになる。したがって、本発明の真空ラバーヒータによれば、どのような曲面に対しても特別な治具を用いることなくそのまま隙間なく密着させながらの加熱を容易に行うことができる。
【００２３】
・電気接続具
電気接続具は電気抵抗式ヒータに電気的に接続され、所定領域外に突出して外部電源に電気的に接続される。金属からなる単線の周囲が絶縁素材で包囲されており、一端側から他端側に連通する通路を有していない。例えば、金属管と、金属管に両端を突出して挿通された単線を有し、金属管と単線との間が樹脂で充填された構造とすることができる。あるいは、金属管と単線との間がマグネシア等の電気的に絶縁性を有する粉体を充填されており、金属管の両端が樹脂で充填された構造のものであってもよい。
【００２４】
以下、本発明の電気接続具、及びそれを用いた真空ラバーヒータについて具体化した実施例について詳細に述べる。
＜電気接続具＞
（実施例１）
実施例１の電気接続具１は、図１に示すように、ステンレスからなる円筒管１１の軸心に導電性の単線１２が両側に突出するように挿通されている。円筒管１１の内部には単線１２の周囲を取り囲むように絶縁体としてのマグネシア粉１３が充填されており、マグネシア粉１３の両側はエポキシ樹脂１４ａ，１４ｂによって封鎖されている。
実施例１の電気接続具１では、円筒管１１に挿通されている導線には単線１２が使われているため、撚線のような隙間がなく、両端はエポキシ樹脂１４ａ，１４ｂによって封鎖されているため、円筒管１１の一端側から真空ポンプによって排気しようとしたとしても、円筒管１１の他端側から一端側に空気が流入することはない。
【００２５】
（比較例１）
比較例１の電気接続具は、図２に示すように、実施例１における単線１２の替りに、導電性の細線が撚り合わさった撚線１５が挿通されている。その他については実施例１の電気接続具と同じであり、同一の構成には同一の符号を付し、説明を省略する。
比較例１の電気接続具では、円筒管１１の一端側から真空ポンプによって排気した場合、撚線１５を構成する細線間の隙間を通って円筒管１１他端側から一端側に空気が流入することとなる。
【００２６】
＜真空ラバーヒータ＞
（実施例２）
実施例２は実施例１の電気接続具を用いた真空ラバーヒータであり、図３に示すように、略長方形状のシリコンゴム層２１を備えており、シリコンゴム層２１の一面側の周縁は、断面が長方形のシリコンゴム製のパッキン２２が取り囲むように貼り付けられている。また、シリコンゴム層２１のパッキン２２が貼り付けられた側（以後シリコンゴム層２１の内側という）には、ラバーヒータ部２３が接着されている。ラバーヒータ部２３は、図４にも示すように、つづれ折に屈曲して平面状配置されたニクロム線からなるヒータ２３ａが平織りのガラス繊維布帛によって強化されたシリコンゴム層２３ｂ、２３ｃで挟まれた構造とされている。シリコンゴム層２１とヒータ２３ａとシリコンゴム層２３ｂ、２３ｃとがラバーヒータ本体である。ヒータ２３ａの両端には、前述した実施例１の電気接続具１の一端が接続されている。
【００２７】
シリコンゴム層２１には、ラバーヒータ部２３に近接して排気口２４が取り付けられている。シリコンゴム層２１の内側の排気口２４の周囲には、中心に孔２５ａを有する断面略ドーナツ形状の閉塞防止リング２５が孔２５ａを中心として取り付けられており、閉塞防止リング２５の側面には、孔２５ａに連通する孔２５ｂが放射状に多数開けられている。さらにシリコンゴム層２１には、閉塞防止リング５に隣接して閉塞防止リング５と同じ厚さのシリコンゴムからなる閉塞防止板２６、２７が貼り付けられている。
【００２８】
次に、以上のように構成された実施例２の真空ラバーヒータの使用方法について、プリプレグを用いたＦＲＰの補修を例に挙げて説明する。
【００２９】
図５ａに示すように、ＦＲＰ部材３０の破損部３０ａをグラインダーで削った後、紙やすりを用いて研磨し、研摩部３０ｂとする（図５ｂ）。そして研摩部３０ｂの大きさ及び形状に合わせて補修用のプリプレグ３１を切り出し、研摩部３０ａ上に載置する（図５ｃ）。
一方、実施例２の真空ラバーヒータの電気接続具１の円筒管１１に挿通されている単線１２（図３参照）と、図示しないヒータ電源に接続された電線とを圧着させておく。
そして、プリプレグ３１をラバーヒータ部２３が完全に覆うようにラバーヒータを被せる（図３ｄ）。
【００３０】
次に、図示しない真空ポンプに接続される吸引ホースを排気口２４に接続し、真空ポンプを駆動させて排気する。これにより、シリコンゴム層２１の内側が減圧され、大気圧によってパッキン２２がＦＲＰ部材３０が圧縮され、パッキン２２の内部の気密性を保持するとともに、ラバーヒータ部２３がプリプレグ３１及びＦＲＰ部材３０を圧縮する（図３ｅ）。
【００３１】
このとき、図６（ｅ）に示すように、実施例１の電気接続具１はＦＲＰ部材３０とシリコンゴム製のパッキン２２との間に隙間なく挟まれる。ここで、電気接続具１は図７（ａ）に示すように、円筒管１１の内部には単線１２の周囲を取り囲むように絶縁体としてのマグネシア粉１３が充填されており、マグネシア粉１３の両側はエポキシ樹脂１４ａ，１４ｂによって封鎖されているため、円筒管１１の一端側から真空ポンプによって排気したとしても、円筒管１１の他端側から一端側に空気が流入することはない。このため、排気側の真空度が充分となって空気が残り難くなり、ラバーヒータ部２３（図５参照）がプリプレグ３１及びＦＲＰ部材３０を強く圧縮することにより、より均一且つ迅速な加熱を行うことができる。
【００３２】
これに対して、比較例１の電気接続具２を用いた真空ラバーヒータでは、図７（ｂ）に示すように、円筒管１１の内部には撚線１５が挿通されているため、円筒管１１の一端側から真空ポンプによって排気した場合、撚線１５を構成する細線間の隙間を通って円筒管１１他端側から一端側に空気が流入するため、気側の真空度が不充分となって空気が残り、均一且つ迅速な加熱を行うことが困難となる。
【００３３】
そして、ヒータ２３ａに通電し、加熱する。こうしてラバーヒータ部２３によってプリプレグ３１を押し付けながら加熱することにより、プリプレグ３１は重合して研摩部２０ｂに確実に接着される。こうして接着を行なった後、真空ポンプによる排気及びヒータ２３ａへの通電を停止し、ラバーヒータを撤去し、表面をグラインダーや紙やすりで研磨して修理が完了する。
【００３４】
こうして、実施例２の真空ラバーヒータによって、加熱箇所へのパッキン２１の設置及びラバーヒータ本体の設置を同時に行うことができ、ＦＲＰ部材３０の形状に合わせてラバーヒータ部２３をプリプレグ３１に密着させつつ加熱をすることを容易に行うことができる。
【００３５】
（実施例２の変形例）
実施例２の真空ラバーヒータの第1変形例として、ラバーヒータ部２３とＦＲＰ部材３０との間であってパッキン２２の内側に、通気性のある不織布を挟んでも良い。こうであれば、不織布が排気のための流路となり、パッキン２の内側全体を漏れなく排気することができる。
【００３６】
この発明は上記発明の実施の態様及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明のラバーヒータは、どのような曲面に対しても特別な治具を用いることなくそのまま隙間なく密着させながらの加熱を容易に行うことができる。しかも、ヒータ本体と加熱対象物との間の空気を排気した場合において、空気が残り難く、より均一且つ迅速な加熱を行うことができる。このため、曲面ガラスへヒータ線の接着するときの加熱や、ＦＲＰの破損個所のプリプレグを用いた修理や、ＦＲＰ成形品の作製に等に用いることができる。
【符号の説明】
【００３８】
１…電気接続具（１１…円筒管、１２…単線、１３…マグネシア粉１３、１４ａ，１４ｂ…エポキシ樹脂１４ａ，１４ｂ）
２１、２３、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ…ラバーヒータ本体（２１、２３ａ、２３ｂ…シリコンゴム層、２３…ラバーヒータ部、２３ａ…ヒータ）
２２…パッキン、２４…排気口、３０…ＦＲＰ部材（被補修部材）
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】実施例１の電気接続具の断面図である。
【図２】比較例１の電気接続具の断面図である。
【図３】実施例２の真空ラバーヒータの平面図である。
【図４】実施例２の真空ラバーヒータのIV−IV矢視断面図である。
【図５】実施例２の真空ラバーヒータを用いたＦＲＰの補修工程を示したIV−IV矢視断面図である。
【図６】実施例２の真空ラバーヒータを用いたＦＲＰの補修工程を示したV−V矢視断面図である。
【図７】実施例１の電気接続具を用いた真空ラバーヒータの部分断面図（ａ）及び比較例１の電気接続具を用いた真空ラバーヒータの部分断面図（ｂ）である。
【図１】
2019192378.tif 000003
【図２】
2019192378.tif 000004
【図３】
2019192378.tif 000005
【図４】
2019192378.tif 000006
【図５】
2019192378.tif 000007
【図６】
2019192378.tif 000008
【図７】
2019192378.tif 000009