(57)【要約】【課題】  線状ヒータの被加熱物への取り付け作業が容易にできるとともに、線状ヒータの被加熱物への巻回ピッチも一定にできる。【解決手段】  発熱体１１の外面側にフッ素樹脂をコーティングした線状ヒータ１０を、被加熱物Ｑの外面に巻回した加熱部Ｋにより、被加熱物Ｑの加熱がなされる電気ヒータであって、線状ヒータ１０に熱を加えた成形加工を施すことにより、この線状ヒータ１０をスパイラル状のヒータコイル２に形成していることである。被加熱物Ｑに対して加熱部Ｋを形成するには、スパイラル状に巻かれて長さの短くなったヒータコイル２内に被加熱物Ｑを嵌め込んで互いを密着させればよく、加熱部Ｋの形成作業も容易となる。また、ヒータコイル２のスパイラルの巻きピッチは一定にできるので、加熱部Ｋの巻回ピッチＰも容易に一定にできる。【選択図】        図１
2009146577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱体の外面側にフッ素樹脂をコーティングした線状ヒータを、被加熱物の外面に巻回した加熱部により、前記被加熱物の加熱がなされる電気ヒータであって、
前記線状ヒータに熱を加えた成形加工を施すことにより、この線状ヒータをスパイラル状のヒータコイルに形成していることを特徴とする電気ヒータ。
【請求項２】
前記加熱部が、全長が同一でほぼ同一形状に形成された第１及び第２の前記ヒータコイルを、２重コイルになるように組み合わせて、この２重のヒータコイルの近接した位置にある一端側同士及び他端側同士を離間しないように連結するとともに、前記一端側同士を電気的に接合したものを用いて形成されることを特徴とする請求項１記載の電気ヒータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、線状ヒータを配管等の被加熱物の外面に巻回した加熱部により、この被加熱物の加熱がなされる電気ヒータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気ヒータには、ニクロム線等の発熱体の外面をフッ素樹脂でコーティングした、変形容易な線状ヒータ（コード状ヒータ、紐状ヒータ）を、配管等の被加熱物の周りに巻回した加熱部により、被加熱物を加熱するものがある。この線状ヒータは、表面がつるりとしていて、これに埃等が付着しにくく（防塵性を有し）、かつ、薬品に侵されにくい性質がある（耐薬品性がある）とともに、内部への水の浸透を防止できる（防水性を有している）という特徴を有している。このため、この電気ヒータは、例えば、半導体製造装置や、食品・医療関係や、化学関係の工場に設けられている配管等の加熱や保温に用いられ、例えば、配管中を流れるチョコレートのような熱可塑性流体の温度維持や温度上昇を図ったり、配管中のガス状・液状流体の温度維持や温度上昇を図ったりするのに用いられている。
【０００３】
ところで、この電気ヒータの加熱部を配管周りに形成するには、所定長さにカットした線状ヒータを、所定ピッチで配管に巻き付けて（巻回して）いく必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、線状ヒータは変形容易とは言え、この線状ヒータを例えば数メートルの長さにカットしたものを、配管周りに力を加えつつ巻回していく作業は容易ではないという問題があった。また、配管の長手方向への加熱量を一定にするため、線状ヒータを配管に一定のピッチ（巻回ピッチ）で巻き付けていく必要が有るが、この巻回ピッチを一定にする作業も容易ではないという問題があった。
【０００５】
この発明は、以上の点に鑑み、線状ヒータの被加熱物への取り付け作業が容易にできるとともに、線状ヒータの被加熱物への巻回ピッチも一定にできる電気ヒータ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】
【０００６】
この発明の請求項１記載の発明は、発熱体の外面側にフッ素樹脂をコーティングした線状ヒータを、被加熱物の外面に巻回した加熱部により、前記被加熱物の加熱がなされる電気ヒータであって、前記線状ヒータに熱を加えた成形加工を施すことにより、この線状ヒータをスパイラル状のヒータコイルに形成していることを特徴とする。
【０００７】
この発明では、所定長さの線状ヒータを、施工する被加熱物の外径とこの被加熱物への巻回ピッチに合わせてスパイラル状に形成したヒータコイルを用いて、被加熱物の加熱部が形成される。このヒータコイルは、スパイラルの巻きピッチを一定にでき、かつ、線状ヒータに比べて長さを短くできるとともに、例えば、弾性係数の小さいバネのように伸縮も容易である。
【０００８】
ヒータコイルを被加熱物に取り付けて加熱部を形成するには、ヒータコイル内に、配管のような被加熱物を嵌め込んで、このヒータコイルを被加熱物に密着させればよい。ヒータコイルの内径より被加熱物の外径が小さい場合には、被加熱物が嵌め込まれたヒータコイルの両端を被加熱物の長手方向に引っ張るか又は巻き数を増加させるように両端部を被加熱物の周方向に移動させてコイル径を小さくし、このヒータコイルを被加熱物の表面に密着させた後、このヒータコイルを被加熱物に固定すればよい。なお、ヒータコイル内に被加熱物を嵌め込むには、一端側を被加熱物に固定したヒータコイルの他端側を被加熱物回りに回転させていけばよい。
【０００９】
この発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の場合において、前記加熱部が、全長が同一でほぼ同一形状に形成された第１及び第２の前記ヒータコイルを、２重コイルになるように組み合わせて、この２重のヒータコイルの近接した位置にある一端側同士及び他端側同士を離間しないように連結するとともに、前記一端側同士を電気的に接合したものを用いて形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の請求項１に記載の発明によれば、ヒータコイルを被加熱物に取り付けるに当たり、スパイラル状に巻かれて長さの短くなったヒータコイル内に被加熱物を嵌め込むようにしていけばよく、長い線状ヒータを被加熱物に力を加えつつ巻き付けていく作業が必要がないので、被加熱物に対する加熱部の形成作業も容易となる。また、ヒータコイルのスパイラルの巻きピッチは一定にできるので、被加熱物に取り付けられた加熱部の巻回ピッチも一定とすることができる。
【００１１】
この発明の請求項２記載の発明によれば、加熱部に１つのヒータコイルを使用した場合（この場合、加熱部に電源供給するには、ヒータコイルの両端部にリード線を取り付け、これらを近接するようにまとめる必要がある）に比べて、リード線を短くまとめることができ、加熱部への電源供給を容易にすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、この発明の最良の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
実施形態１．
図1はこの発明に一実施の形態に係る電気ヒータを示している。
【００１３】
電気ヒータ１は、図1で示されるように、配管のような一定径の被加熱物Ｑに巻回される、加熱部Ｋとなるヒータコイル２と、ヒーターコイル２の両端部２ａ，２ｂに取り付けられる導電体としての筒状のニッケル端子３，３と、このニッケル端子３，を介して接続される、外面が絶縁された２本のリード線４，５とから構成されている。この電気ヒータ１は、リード線４，５を電源に接続して、ヒーターコイル２に通電することにより、ヒータコイル２を発熱させて、被加熱物Ｑを加熱する。
【００１４】
ヒータコイル２は、内部に細長い発熱体１１を有する線状ヒータ１０（図２参照）を加熱に必要な長さだけカットして、このカットした線状ヒータ１０を、所定の巻回ピッチ（巻き付けピッチ）Ｐ、所定の巻回内径Ｄｉとなるように、スパイラル状（螺旋状）に形成したものである。なお、ヒータコイル２の両端部２ａ，２ｂは、リード線４，５等を取り付けるためやや直線状に形成されている。
【００１５】
線状ヒータ１０は、図２で示されるように、１本の金属細線から形成されるか又は複数の金属細線を撚り合わせて形成される発熱体１１の外表面に、フッ素樹脂をコーティングして、このフッ素樹脂のコーティング層（以下、フッ素樹脂層１２という）によって電気絶縁性を確保したものである。この線状ヒータ１０には、外径ｄが０．９ｍｍから５ｍｍ程度（その内のフッ素樹脂層１２の厚さは、０．３ｍｍから０．５ｍｍ程度）の容易に曲げ変形可能なものが使用されている。なお、発熱体１１の材質には、電気を通すことにより発熱する、ニクロム線（ニッケルクロム線）や鉄クロム線等が用いられる。
【００１６】
図１で示されるヒータコイル２は、外径０．２ｍｍのニクロム線を６本撚り合わせた発熱体１１の外面に、０．３ｍｍのフッ素樹脂層１２を有する、外径ｄが約１．４ｍｍの線状ヒータ１０から形成されている。また、このヒータコイル２は、外径１２．７ｍｍの被加熱物Ｑである配管Ｑ１（図３参照）に容易に巻回できるように、巻回内径Ｄｉが１２．７ｍｍよりやや大きく形成されており、被加熱物Ｑ内の流体に所定量の熱量を供給できるように、巻回ピッチＰが、例えば、８ｍｍに形成されている。
【００１７】
つぎに、ヒータコイル２の形成方法、すなわち、線状ヒータ１０に熱を加えた成形加工を施すことにより、スパイラル状のヒータコイル２を形成する方法について説明する。
【００１８】
まず、所定の線状ヒータ１０を必要な長さにカットする。この場合、発熱体１１の種類や太さは、使用される被加熱物Ｑ（配管）の外径や、線状ヒータ１０に要求されるワット密度（線状ヒータ１０の単位長さ当たりの供給熱量）等によって決定される。つぎに、所定長さにカットされた線状ヒータ１０を、被加熱物Ｑ（配管）の外径よりやや大径の巻き付け管に所定の巻き付けピッチで巻き付けて、この巻き付け管に固定する。この場合、線状ヒータ１０の巻き付けピッチは、完成されたヒータコイル２の巻回ピッチＰが所定の大きさになるように、この所定の大きさよりやや小さめにしておく。また、線状ヒータ１０の両端部２ａ，２ｂは、巻き付け管に巻き付けずに残しておく。
【００１９】
つぎに、巻き付け管に巻き付けられた線状ヒータ１０を、２３０℃以上の温度で、一定時間加熱して、この線状ヒータ１０の形状を定着・記憶させ、ヒータコイル２を形成するる。この場合、完成したヒータコイル２を巻き付け管から取り外すと、このヒータコイル２は内部応力を解除するようにやや伸びて、巻回ピッチＰがやや大きくなり、巻回内径Ｄｉもやや小さくなる。
【００２０】
このヒータコイル２は、所定の巻回ピッチＰ、所定の巻回内径Ｄｉに形成されていて、このバネ状のヒータコイル２を、引き延ばしたり、圧縮したり、曲げたりしても、元の形状に復帰する。また、このヒータコイル２は、変形容易な線状ヒータ１０から形成されているので、小さな力で、引き延ばし、圧縮、曲げ等が可能である。
【００２１】
つぎに、この電気ヒータ１の配管Ｑ１への取り付け方法について説明する。まず、図３で示されるように、ヒータコイル２の両端部２ａ，２ｂから発熱体１１を突き出させ、これをニッケル端子３の一端側に差し込んだ後、ニッケル端子３を加圧して、ヒータコイル２とニッケル端子３とを電気的に接合しておく。つづいて、ヒータコイル２の一端部２ａ側を配管Ｑ１に固定した状態で、ヒータコイル２の他端部２ｂ側を配管Ｑ１回りに回転（巻回）させていくことにより、ヒータコイル２内に配管Ｑ１を嵌め込んでいき、線状ヒータ１０が配管Ｑ１周りに巻回された状態にする。
【００２２】
配管Ｑ１がヒータコイル２全体内に嵌め込まれると、図４で示されるように、ヒータコイル２を配管Ｑ１の長手方向にずらして、ヒータコイル２の位置を調整し、つづいて、このヒータコイル２を耐熱の固定テープＴ１等を使用して配管Ｑ１に密着状態で固定すれば、所定長さの線状ヒータ１０を配管Ｑ１の外面に所定の巻回ピッチＰで巻回した加熱部Ｋが形成される。ここで、ヒータコイル２の巻回径Ｄｉが配管Ｑ１の外径より大きく、ヒータコイル２が配管Ｑ１の外面に密着していない場合には、ヒータコイル２の両端部２ａ，２ｂを、巻回ピッチＰの長さを大きくするように配管Ｑ１の長手方向に沿って互いに引っ張るか、又は、巻き数を増加させるように互いに配管Ｑ１の周方向に移動させてコイル径を小さくし、このヒータコイル２を配管Ｑの外面に密着させた後、ヒータコイル２を配管Ｑ１に固定すればよい。
【００２３】
つづいて、ヒータコイル２に取り付けられたニッケル端子３，３の他端側に、リード線４，５の導電部Ｕ，Ｕを差し込み、このニッケル端子３，３の他端側を加圧して、ニッケル端子３，３とリード線４，５とを電気的に接続する。そして、ニッケル端子３，３周りを耐熱の絶縁テープＴ１により絶縁すれば、電気ヒータ１の配管Ｑ１への取り付け作業は完了する。なお、電気ヒータ１が取り付けられた配管Ｑ１の周りには、保温材等が取り付けられるが、保温材等の取り付け後に、リード線４，５の先端をそろえ、これに電源との接続用のプラグを取り付けてもよい。また、ニッケル端子３，３は、ヒータコイル２を配管Ｑ１に固定した後に、これに取り付けてもよい。
【００２４】
以上のように、この電気ヒータ１では、線状ヒータ１０に熱を加えた成形加工を施すことによって、この線状ヒータ１０をスパイラル状のヒータコイル２に形成しているので、被加熱物Ｑをヒータコイル２内に嵌め込んで密着させるだけで、被加熱物Ｑに対する加熱部Ｋが形成でき、長い線状ヒータ１０を被加熱物Ｑに力を加えつつ巻き付けていく作業が不要となり、加熱部Ｋの被加熱物Ｑへの形成作業の容易化を図ることができる。この場合、ヒータコイル２は、変形容易な線状ヒータ１０から形成されていて、小さな力で、引き延ばし、圧縮、曲げ等が可能であるので、被加熱物Ｑのヒータコイル２内への嵌め込み作業も容易に行うことができる。
【００２５】
また、この電気ヒータ１では、ヒータコイル２の巻きピッチを一定にできるので、被加熱物Ｑに取り付けられた加熱部Ｋの巻回ピッチＰも容易に一定とすることができる。
【００２６】
さらに、この電気ヒータ１では、ヒータコイル２の両端部２ａ，２ｂを被加熱物Ｑの長手方向に引っ張って、巻回ピッチＰの大きさを増すことにより、又は、ヒータコイル２の両端部２ａ，２ｂを巻き数を増加させるように被加熱物Ｑの周方向移動させることにより、ヒータコイル２の巻回内径Ｄｉを小さくできる。したがって、この電気ヒータ１では、ヒータコイル２をその巻回内径Ｄｉより小さな外径の被加熱物Ｑにも容易に取り付けることができる。なお、ヒータコイル２の両端部２ａ，２ｂを、引っ張るとともに、巻き数を増加させるように移動させて、このヒータコイル２を被加熱物Ｑに取り付ければ、ヒータコイル２の巻回内径Ｄｉより小さな外径の被加熱物Ｑであっても、ヒータコイル２の当初の巻回ピッチＰで、被加熱物Ｑ周りに加熱部Ｋを形成できる。
【００２７】
実施形態２．
つぎに、この発明の他の実施の形態に係る電気ヒータ１Ａについて説明する。
この電気ヒータ１Ａは、線状ヒータ１０Ａの構成が実施形態１の線状ヒータ１０と異なるのみであり、他の構成は、実施形態１の電気ヒータ１と同一である。
【００２８】
線状ヒータ１０Ａは、図５で示されるように、発熱体１１の外面に編組層１３を有すとともに、編組層１３の外面にフッ素樹脂層１４を有する３重構造のものである。編組層１３は、例えばガラス繊維のような耐熱繊維を綾織りして発熱体１１の外面を覆う編組から形成されるもので、使用限界温度の低い（２６０℃）フッ素樹脂層１２に発熱体１１が与える熱影響を緩和するものである。この編組層１３は、０．１５〜０．２ｍｍの厚さに形成されている。フッ素樹脂層１４は、編組層１３の外面に、フッ素樹脂を０．３〜０．５ｍｍの厚さだけコーティングしたものから形成されており、電気絶縁性を確保するためのものである。
【００２９】
この線状ヒータ１０Ａには、実施形態１と同じ発熱体１１が使用され、かつ、外径ｄも、線状ヒータ１０とほぼ同一のもの（外径ｄは１．５〜５．０ｍｍ）が使用されているので、この線状ヒータ１０Ａも容易に曲げ変形可能となっている。また、この線状ヒータ１０Ａから形成されるヒータコイル２も、線状ヒータ１０から形成されるものと同様に形成され、小さな力で、引き延ばし、圧縮、曲げ等が可能となっている。
【００３０】
したっがて、この線状ヒータ１０Ａを用いた電気ヒータ１Ａでも、線状ヒータ１０を用いた実施形態１の電気ヒータ１と同様な効果を達成できる。また、この電気ヒータ１Ａでは、線状ヒータ１０Ａのフッ素樹脂層１４が、編組層１３を介して発熱体１１に接し、発熱体１１に直接接することはないので、線状ヒータ１０Ａのフッ素樹脂層１４が熱によって劣化しにくく、ヒータコイル２（加熱部Ｋ）の長寿命化を図ることができる。
【００３１】
実施形態３．
つぎに、この発明の他の実施の形態に係る電気ヒータ１Ｂについて説明する。
この電気ヒータ１Ｂでは、図６の（ｄ）で示されるように、被加熱物Ｑの加熱部Ｋは、同じ側にある互いの一端部同士が電気的に接合され、かつ、互いの一端部同士及び互いの他端部同士が離間しないように連結された２つのヒータコイル２Ａ，２Ｂ等を用いて形成される。すなわち、加熱部Ｋは、図６の（ａ）で示されるように、全長が同一でほぼ同一形状に形成された第１及び第２のヒータコイル２Ａ，２Ｂを、図６の（ｂ）で示されるように、両端部を合わせた２重コイルになるように組み合わせて、この組み合わされた第１及び第２のヒータコイル２Ａ，２Ｂの近接した位置にある一端部２ａ，２ａ側同士及び他端部２ｂ、２ｂ側同士を、図６の（ｃ）で示されるように、耐熱の固定テープＴ２によって離間しないように連結するとともに、一端部２ａ，２ａ側同士をニッケル端子３により電気的に接合したもの、を用いて形成される。
【００３２】
ここで、第１及び第２のヒータコイル２Ａ，２Ｂは、線状ヒータ１０又は線状ヒータ１０Ａを用いて、実施形態１のヒータコイル２と同一方法で形成されている。なお、図６の（ａ）で示されるように、第１のヒータコイル２Ａの一端部２ａ側と第２のヒータコイル２Ｂの他端部２ｂ側とが同一に形成され、第１のヒータコイル２Ａの他端部２ｂ側と第２のヒータコイル２Ｂの一端部２ａ側とが同一に形成されている。
【００３３】
また、２重のヒータコイル２Ａ，２Ｂの一端部２ａ，２ａ側同士の電気的接合は、図７の（ａ）で示されるように、この一端部２ａ，２ａ側から発熱体１１，１１を突き出させ、これらをニッケル端子３の一端側に差し込み、このニッケル端子３の一端側を加圧変形すればよい。この場合、ニッケル端子３等の外表面には、耐熱の絶縁テープＴ２が巻かれる。さらに、２重のヒータコイル２Ａ，２Ｂの他端部２ｂ、２ｂには、図７の（ｂ）で示されるように、ニッケル端子３，３を介して、リード線４，５が取り付けられ、ニッケル端子３，３等の外表面には、それぞれ耐熱の絶縁テープＴ１が巻かれる。
【００３４】
この電気ヒータ１Ｂでも、実施形態１や実施形態２の電気ヒータ１，１Ａと同様な効果を達成できる。また、この電気ヒータ１Ｂでは、加熱部Ｋの他端側に、同じ長さのリード線４，５を互いに沿わせた状態で取り付けることができるので、リード線４，５がまとまり、このリード線４，５への電気プラグの取り付けも容易になすことができる。
【００３５】
なお、電気ヒータ１，１Ａ，１Ｂは、例えば、外径が３〜１００ｍｍ程度の被加熱物Ｑに取り付けて使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明の実施形態１に係る電気ヒータの外観斜視図である。
【図２】図１の電気ヒータに使用される線状ヒータの説明図である。
【図３】ヒータコイルを配管に嵌め込んでいる状態を示す図である。
【図４】配管に嵌め込まれたヒータコイルの位置調整等をしている状態を示す図である。
【図５】この発明の実施形態２に係る電気ヒータに使用される線状ヒータの説明図である。
【図６】この発明の実施形態３に係る電気ヒータの製作過程を示す図であり、（ａ）は、２つのヒータコイルを示しており、（ｂ）は２つのヒータコイルを２重に組み合わせた状態を示しており、（ｃ）は２つのヒータコイルの互いの一端側同士を連結している状態を示しており、（ｄ）は、被加熱物に取り付けられた電気ヒータを示している。
【図７】実施形態３に係る電気ヒータの部分拡大図であり、（ａ）は、２重のヒータコイルの一端側の拡大図であり、（ｂ）は２重のヒータコイルの他端側の拡大図である。
【符号の説明】
【００３７】
１，１Ａ，１Ｂ  電気ヒータ
２  ヒータコイル
２ａ  一端部
２ｂ  他端部
１０，１０Ａ  線状ヒータ
１１  発熱体
１２  フッ素樹脂層（コーティング層）
１３  編組層
１４  フッ素樹脂層
Ｋ  加熱部
Ｑ  被加熱物
【図１】
2009146577.tif 000003
【図２】
2009146577.tif 000004
【図３】
2009146577.tif 000005
【図４】
2009146577.tif 000006
【図５】
2009146577.tif 000007
【図６】
2009146577.tif 000008
【図７】
2009146577.tif 000009