(57)【要約】【課題】  配管の外周面と貫通孔の内壁とが確実に接触し、加熱ムラの無い配管加熱用被覆体を提供する。【解決手段】  配管に囲繞して装着され、外部からの熱を伝熱して前記配管を加熱する配管加熱用被覆体であって、軸線に沿って配管挿通用の貫通孔が形成された筒状体を該軸線に沿って２等分に切断してなる一対の半筒体からなり、配管に装着した状態で、対向する切断面同士で隙間を形成することを特徴とする配管加熱用被覆体、並びに前記配管加熱用被覆体を囲繞して配置されるヒータとを備えることを特徴とする配管加熱構造。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管に囲繞して装着され、外部からの熱を伝熱して前記配管を加熱する配管加熱用被覆体であって、
軸線に沿って配管挿通用の貫通孔が形成された筒状体を該軸線に沿って２等分に切断してなる一対の半筒体からなり、配管に装着した状態で、対向する切断面同士で隙間を形成することを特徴とする配管加熱用被覆体。
【請求項２】
一対の半筒体で形成され、隙間を含めた貫通孔の断面形状が、円形、配管の外周面の半径よりも大きい曲率半径で形成される環状、楕円または正方形であることを特徴とする請求項１記載の配管加熱用被覆体。
【請求項３】
配管に囲繞して装着され、外部からの熱を伝熱して前記配管を加熱する配管加熱用被覆体であって、
軸線に沿って配管挿通用の貫通孔が形成された筒状体を該軸線に沿って２等分に切断してなる一対の半筒体からなり、対向する切断面同士を当接させて配管に装着されるとともに、
一対の半筒体で形成される貫通孔の断面形状が、配管の外周面の半径と一致する最深点を通り配管の外周面の半径よりも大きい曲率半径で形成される環状、短径が配管の外周面の直径と一致する楕円または辺の長さが配管の直径と一致する正方形としたことを特徴とする配管加熱用被覆体。
【請求項４】
半筒体が、軸線に沿って複数に分割された分割体を連設して構成されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の配管加熱用被覆体。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか１項に記載の配管加熱用被覆体と、前記配管加熱用被覆体を囲繞して配置されるヒータとを備えることを特徴とする配管加熱構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスや液体等の流体を加熱しながら配管内を流通させるために、該配管に装着される配管加熱用被覆体、並びに前記配管加熱用被覆体とヒータとを備える配管加熱構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、半導体製造装置や設備において、１／４”管、３／８”管、１／２”管等のガス配管では、内部を流通する反応性のガスや液体が凝集して目詰まりを起こすことがあり、その対策として配管を加熱して所定の温度に保持することが行われている。また、加熱したガスや液体を、高温状態を維持して流通するためにも、配管を加熱することが行われている。
【０００３】
配管を均一に加熱するために、アルミブロック等の金属製で、中心に配管挿通用の貫通孔が形成された円筒体を貫通孔の軸線に沿って２等分してなる半筒体を一対、配管に装着する構成の配管加熱用被覆体を用い、この配管加熱用被覆体を包囲するヒータからの熱を伝熱することで配管を加熱することが行われている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８５０８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
配管加熱用被覆体では、貫通孔内に配置した配管にヒータからの熱を伝熱して加熱するため、貫通孔の内壁と配管の外周面とが接触している方が、伝熱量が多くなり、加熱効率も高まる。しかし、従来の配管加熱用被覆体の貫通孔は、その断面が配管の外径よりも若干大きな円となるように形成されているため、配管加熱用被覆体の装着状態によっては、配管のある部分が貫通孔の内壁と全く接触しないことがあり、加熱ムラが発生する。
【０００６】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、配管の外周面と貫通孔の内壁とが確実に接触し、加熱ムラの無い配管加熱用被覆体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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は以下の熱媒体流通管の被覆体を提供する。
（１）配管に囲繞して装着され、外部からの熱を伝熱して前記配管を加熱する配管加熱用被覆体であって、
軸線に沿って配管挿通用の貫通孔が形成された筒状体を該軸線に沿って２等分に切断してなる一対の半筒体からなり、配管に装着した状態で、対向する切断面同士で隙間を形成することを特徴とする配管加熱用被覆体。
（２）一対の半筒体で形成され、隙間を含めた貫通孔の断面形状が、円形、配管の外周面の半径よりも大きい曲率半径で形成される環状、楕円または正方形であることを特徴とする上記（１）記載の配管加熱用被覆体。
（３）配管に囲繞して装着され、外部からの熱を伝熱して前記配管を加熱する配管加熱用被覆体であって、
軸線に沿って配管挿通用の貫通孔が形成された筒状体を該軸線に沿って２等分に切断してなる一対の半筒体からなり、対向する切断面同士を当接させて配管に装着されるとともに、
一対の半筒体で形成される貫通孔の断面形状が、配管の外周面の半径と一致する最深点を通り配管の外周面の半径よりも大きい曲率半径で形成される環状、短径が配管の外周面の直径と一致する楕円または辺の長さが配管の直径と一致する正方形としたことを特徴とする配管加熱用被覆体。
（４）半筒体が、軸線に沿って複数に分割された分割体を連設して構成されることを特徴とする上記（１）〜（３）の何れか１項に記載の配管加熱用被覆体。
（５）上記（１）〜（４）の何れか１項に記載の配管加熱用被覆体と、前記配管加熱用被覆体を囲繞して配置されるヒータとを備えることを特徴とする配管加熱構造。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の配管加熱用被覆体では、貫通孔の内壁を特定の断面形状の湾曲面としたことにより、配管の外周面と貫通孔の内壁とが、配管の長手方向に沿って確実に線接触する。そのため、加熱ムラが無くなり、加熱効率が高まる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明に係る好適な実施の形態例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る配管加熱用被覆体の組付け状態を示す外観斜視図、図２は図１の正面図である。
【００１０】
図示されるように、配管加熱用被覆体１０は、例えばアルミニウム合金からなり、軸線Ｃに沿って配管挿通用の貫通孔２２が形成された筒状のブロックを、軸線Ｃに沿って２等分に切断した半筒体１６，１７で構成される。ここで、筒状ブロックは、図示されるような円筒に限らず、角筒、断面多角形の筒等、適宜変更可能である。そして、２つの半筒体１６，１７は、双方の平面状の切断面２０，２１が対向するように配管１に装着され、それにより双方の内壁２２ａ，２２ａで貫通孔２２を形成する。また、この装着状態を保持するために、両半筒体１６，１７の外周面に保持部材１４が装着される。保持部材１４は、図示されるような円弧状のバネ鋼板や、金属または耐熱性樹脂からなるベルト等とすることができるが、これに限定されない。尚、配管１は、ステンレス鋼材等の耐熱、耐食性の材料からなるパイプである。
【００１１】
本発明では、図２に示すように、半筒体１６，１７を、配管１に装着した状態で対向する切断面２０，２１同士で隙間Ｈを形成するように、それぞれの外周の円弧長、及び内壁２２ａの円弧長が規定される。隙間Ｈが形成されることは、半筒体１６，１７の双方の内壁２２ａ，２２ａの少なくとも１部が配管１の外周面に接触することを意味しており、外部からの熱が効率よく配管１に伝熱される。隙間Ｈは、特に制限はないが、大きくなるほど放熱量も多くなるため、例えば半導体製造装置で一般的な１／４”管、３／８”管、１／２”管等のガス配管では、０．２５〜１．０ｍｍが好ましく、０．２５〜０．５ｍｍがより好ましい。
【００１２】
また、半筒体１６，１７の内壁２２ａは、配管１の外周面の半径Ｒ３よりも大きい曲率半径Ｒ１，Ｒ２で形成される円弧状の断面形状を有する。また、曲率半径Ｒ１，Ｒ２の曲率中心は、貫通孔２２の軸線に対応する中心点Ｃにて両切断面２０，２１を結ぶ線と直交する仮想線Ｘ上にある。これにより、貫通孔２２は断面略瞳状となり、配管１の外周面と貫通孔２２の内壁２２ａとが、内壁２２ａの最深点Ｆにおいて配管１の長手方向に沿って確実に線接触するようになり、ヒータからの熱を半筒体１６，１７を通じて配管１に確実に、効率よく伝熱できるようになる。
【００１３】
尚、曲率半径Ｒ１，Ｒ２が配管１の外周面の半径Ｒ３に比べて大きくなるほど、貫通孔２２の幅（合わせ面２０，２１との間の部分）が長くなり、配管１の外周面と貫通孔２２との隙間が大きくなって配管１からの放熱量が多くなる。そのため、曲率半径Ｒ１，Ｒ２は、前記隙間ができるだけ少なくなるように調整することが好ましい。具体的には、曲率半径Ｒ１，Ｒ２は、配管１の外周面の半径Ｒ３の１．００８〜１．３１５倍であることが好ましい。
【００１４】
また、図示は省略するが、貫通孔２２を、上記と同様の断面略瞳状であって、仮想線Ｘが切断面２０．２１と一致するように、即ち９０°回転した形状となるようにすることもできる。
【００１５】
また、図３に示すように、貫通孔２２の断面形状が中心点Ｃを中心とする楕円となるように、半筒体１６，１７の内壁２２ａを形成することもできる。この場合、半筒体１６，１７の切断面２０，２１間に隙間Ｈが形成されるように、楕円の短径Ｔを配管１の外径に合わせて設定する。また、上記と同様に放熱量を抑えるために、短径と長径（両切断面２０，２１間の長さ）との差が小さく、円に近い楕円であることが好ましい。このような楕円状の貫通孔２２でも、内壁２２ａの短径相当箇所と配管１の外周面とが確実に接触する。
【００１６】
尚、この楕円形状も、図示は省略するが、９０°回転させ、短径Ｔが切断面２０，２１と一致する形状とすることもできる。
【００１７】
更に、図４に示すように、貫通孔２２の断面形状が正方形になるように、半筒体１６，１７の内壁２２ａを直角二等辺三角形状のＶ溝とすることもできる。この場合、半筒体１６，１７の切断面２０，２１間に隙間Ｈが形成されるように、Ｖ溝の深さを配管１の外径Ｄに合わせて設定する。このようなＶ溝では、配管１の外周面が半筒体１６，１７の４辺と確実に接触し、しかも上記のような瞳状貫通孔や楕円状貫通孔に比べて配管１の外周面との接触箇所が倍増して伝熱効率の上では有利となる。尚、Ｖ溝は、直角以外の二等辺三角形でも可能であるが、配管１の外周面と接触しない四隅の容積が大きくなり、好ましくない。
【００１８】
また、図示は省略するが、貫通孔２２の断面形状が円形になるように、半筒体１６，１７の内壁２２ａを半円より若干短い円弧状としてもよい。円弧の半径は配管１の外径と同一であることが好ましいが、それより大きくてもよい。
【００１９】
以上は、半筒体１６，１７の切断面２０．２１の間に隙間Ｈが形成される形態であるが、図５〜図７に示すように、両切断面２０，２１が当接する形態とすることもできる。
【００２０】
図５に示す形態は、図２に示した断面瞳状に相当するものである。但し、ここでは、内壁２２ａの最深点Ｆが配管１の外周面の半径Ｒ３と一致するように設定される。
【００２１】
また、図６に示す形態は、図３に示した断面楕円に相当するものである。但し、ここでは、短径Ｔが配管１の外周面の直径Ｄと一致するように設定される。
【００２２】
また、図７に示す形態は、図４に示した断面正方形に相当するものである。但し、ここでは、辺の長さ（Ｌ）が配管１の外周面の直径Ｄと一致するように設定される。
【００２３】
更に、図示は省略するが、上記何れの半筒体１６，１７においても、半筒体を軸線に沿って複数に分割し、複数個の分割体を連設して一つの半筒体を形成する構成とすることもできる。
【００２４】
従来の断面円形の貫通孔では、配管の外周面と貫通孔とが接触する場合でも、配管が一方の半筒体側に偏心し、一方の半筒体の内壁のみと線接触することが多い。これに対し本発明では、配管１の外周面は半筒体１６，１７の両内壁２２ａと確実に線接触するため接触箇所が少なくとも倍増し、加熱ムラが無くなることに加え、加熱効率も高くなる。
【００２５】
また、本発明は、上記の配管加熱用被覆体と、配管加熱用被覆体を囲繞して配置されるヒータとを備える配管加熱構造を提供する。ヒータには制限がなく、シート状またはマット状のヒータを配管加熱用被覆体に巻き付けたり、円筒状のヒータを装着する等すればよい。以下に、好ましいヒータの例として、本出願による特開２００２−２９５７８３号公報に記載のマントルヒータを示す。
【００２６】
図８に示すように、マントルヒータ１１０は２分割された２つの半筒体１１６，１１６から構成されており、内部に上記の配管加熱用被覆体が配置される。その断面構造は、図９（ａ）に示すように、内層材１００と外層材２００との間に、発熱体３００を取り付けた無機繊維製シート３０３と不燃難燃繊維製シート４００が介在され、これらは一体的、あるいは単に重ね合わせて積層状に構成されている。
【００２７】
詳しくは、内層材１００及び外層材２００は、ふっ素樹脂としてＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＴ（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）、ＦＥＰ（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）等が好ましく、ＰＣＴＦＥ（ポリクロロトリフルオロエチレン），ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体）、ＥＣＴＦＥ（クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体）、ＰＶＤＦ（ポリビニリデンフロライド）等も使用できる。
【００２８】
さらに、この内層材１００及び外層材２００として、上記以外にポリアミド、ポリカーボネイト、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ルトン、ポリフタエミド、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熱可撓性樹脂も使用できる。
【００２９】
発熱体３００は、図９（ａ）に示すように、断熱クロス３０１に絶縁被覆された発熱線３０２を無機繊維製シート３０３のガラスクロスに縫い糸３０４で縫い付けられたり、図９（ｂ）に示すように、シート状発熱体３０５等所定の形状や容量を有するものが使用できる。また、発熱線３０２には、リード線３０６を介して電源接続用コネクタ３０７が取り付けられている。なお、この発熱体３００は、次の不燃難燃繊維製シート４００に取り付けてもよい。
【００３０】
不燃難燃繊維製シート４００は、無機繊維製シート、有機繊維製シートとを使用でき、無機質繊維製シートは、ガラスファイバー、セラミックファイバー、シリカファイバー等の無機繊維材にニードル加工を施してコロイダルシリカ、アルミナゾル、ケイ酸ソーダ等の無機質バインダーでシート状に形成させたものが好ましい。また、アラミド、ポリアミド、ポリイミド等の有機繊維製シートも使用できる。
【００３１】
そして、マントルヒータ１１０は、配管加熱用被覆体に被覆した状態で、両半筒体１１６，１１６の各接合部１０３，１０４同士を当接させて、例えば、マジックテープ（登録商標）１０５，１０６を介して固定させる。また、この固定手段としてホックやバックル等の器具、ベルト類等公知の固定手段を採用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る配管加熱用被覆体の組付け状態を示す外観斜視図である。
【図２】図１に示す配管加熱用被覆体の正面図であり、半筒体の切断面間に隙間があり貫通孔を断面瞳状とした例を示す図である。
【図３】図１に示す配管加熱用被覆体の正面図であり、半筒体の切断面間に隙間があり貫通孔を断面楕円とした例を示す図である。
【図４】図１に示す配管加熱用被覆体の正面図であり、半筒体の切断面間に隙間があり貫通孔を断面正方形とした例を示す図である。
【図５】図１に示す配管加熱用被覆体の正面図であり、半筒体の切断面同士が当接し貫通孔を断面瞳状とした例を示す図である。
【図６】図１に示す配管加熱用被覆体の正面図であり、半筒体の切断面同士が当接し貫通孔を断面楕円とした例を示す図である。
【図７】図１に示す配管加熱用被覆体の正面図であり、半筒体の切断面同士が当接し貫通孔を断面正方形とした例を示す図である。
【図８】マントルヒータの一例を示す分解斜視図である。
【図９】ａ）はマントルヒータの構成部材の１例を示す拡大断面図であり、（ｂ）は同２例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  配管
１０  配管加熱用被覆体
１４  保持部材
１６  半筒体
１７  半筒体
２２  貫通孔
２２ａ  内壁
１００  内層材
１１０  マントルヒータ
２００  外層材
３００  発熱体
３０２  発熱線
３０３  無機繊維製シート
４００  不燃難燃繊維製シート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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