專利名稱：護(hù)套式加熱器及其安裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及安裝在配管等被加熱體上的護(hù)套式加熱器及其安裝方法。
背景技術(shù)：
迄今為止，為了對各種裝置、設(shè)備以及與它們連接的配管之類的被加熱體進(jìn)行保溫或加熱，用具有撓性的護(hù)套式加熱器包圍配管。另外，在對裝置的側(cè)面等曲面進(jìn)行保溫或加熱時，也安裝同樣的護(hù)套式加熱器。需要指出的是，這樣的護(hù)套式加熱器也稱作包覆式加熱器。作為這樣的護(hù)套式加熱器，已知有圖5所示的包覆式加熱器10，本申請人也在專利文獻(xiàn)I中提出了具有以下構(gòu)造的包覆式加熱器10 :在由氟樹脂片材構(gòu)成的內(nèi)層材料100 和外層材料200之間，發(fā)熱體300和熱絕緣材料400彼此重疊而成為層疊狀，其中所述發(fā)熱體300是通過在無機(jī)纖維制片材303上安裝發(fā)熱線(圖中未示出)而形成的。發(fā)熱線為電熱線，與通向內(nèi)層材料100和外層材料200外部的電源線306相連接，插座出ロ 307與外部電源(圖中未示出)相接，由此進(jìn)行供電。然后將此包覆式加熱器10安裝在直管20上吋，縱向的兩個周緣部分103、104對接，并通過設(shè)置在端面上的鉤環(huán)扣105、106而相互連接。該包覆式加熱器10具有撓性，而且產(chǎn)生的粉塵也少，因此具有能夠在潔凈室等中使用等優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :日本特開2002-295783號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題在專利文獻(xiàn)I的包覆式加熱器10中，由于內(nèi)層材料100由氟樹脂制成，其熔點(diǎn)為微高于300°C的程度，若將被加熱體的表面溫度設(shè)定為超過250°C這樣的高溫，則擔(dān)心內(nèi)層材料發(fā)生熱劣化。由于預(yù)測到今后會提高對加熱溫度的要求，因此有必要増大發(fā)熱體的發(fā)熱量。然而，據(jù)認(rèn)為隨著發(fā)熱體的發(fā)熱量提高，內(nèi)層材料100增厚以提高耐久性，但是會導(dǎo)致柔軟性受損,且成本增加。另外，在包覆式加熱器(護(hù)套式加熱器)中，為了使配管等保持預(yù)定溫度，采用恒溫器、熱電偶、電阻式溫度檢測器來控制對發(fā)熱體的通電，然而(例如)若發(fā)熱體的發(fā)熱量小，則擔(dān)心不會升溫至預(yù)定溫度，或者即使升溫至預(yù)定溫度也會耗費(fèi)很長的時間。為了縮短加熱、升溫時間，可以使用發(fā)熱量大的發(fā)熱體，但會引起上述問題。因此本發(fā)明的目的在于提供一種護(hù)套式加熱器，該護(hù)套式加熱器即使采用發(fā)熱量大的發(fā)熱體，也能抑制內(nèi)層材料和外層材料這樣的包圍體(特別是內(nèi)層材料)的熱劣化。解決問題的手段為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了下述護(hù)套式加熱器。
(I) —種護(hù)套式加熱器，其內(nèi)藏有發(fā)熱體，該護(hù)套式加熱器具有瓦特密度為O. 15ff/cm2以上的發(fā)熱體，鄰接發(fā)熱體而設(shè)置的金屬箔，以及包圍發(fā)熱體和金屬箔的包圍體。(2)上述(I)所述的護(hù)套式加熱器，其中包圍體為氟樹脂制片材或者實施了氟樹脂涂覆處理的無機(jī)纖維制織物。(3)上述(I)或(2)所述的護(hù)套式加熱器，其中在發(fā)熱體和金屬箔之間插入有具有電絕緣性的絕緣部件。(4)上述(I)至(3)中任意一項所述的護(hù)套式加熱器，其中在發(fā)熱體的與設(shè)置有金 屬箔的ー側(cè)相反的一側(cè)設(shè)置有熱絕緣材料。(5)上述(I)至(4)中任意一項所述的護(hù)套式加熱器，其中所述發(fā)熱體包含電熱線。(6)上述(I)至(5)中任意一項所述的護(hù)套式加熱器，其被安裝為使得包圍體的金屬箔ー側(cè)的表面與被加熱體接觸。(7)將上述(I)至(6)中任意一項所述的護(hù)套式加熱器安裝在被加熱體上的安裝方法，其中所述護(hù)套式加熱器被安裝為使得包圍體的金屬箔ー側(cè)的表面與被加熱體接觸。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的護(hù)套式加熱器，通過插入了金屬箔，即使采用(例如)O. 15ff/cm2以上這樣的發(fā)熱量大的發(fā)熱體，也能夠抑制包圍體(特別是內(nèi)層材料)的熱劣化。另外，由于從加熱器傳遞的熱通過金屬箔而被均勻地擴(kuò)散，因此可以整個區(qū)域均勻地加熱，加熱效率也提高。此外，由于能夠提高瓦特密度，因此在加熱器的設(shè)計中，可以使加熱線變短，并使加熱線之間的間距變大，由此在制造上更省力。另外，由于包圍體還抑制了粉塵的產(chǎn)生，因此能夠適用于潔凈室等中。附圖
簡要說明圖I為示出本發(fā)明的護(hù)套式加熱器的一個例子的截面的圖。圖2為示出在圖I中進(jìn)ー步插入了玻璃織物作為絕緣部件這ー狀態(tài)的截面圖。圖3為示出本發(fā)明的護(hù)套式加熱器的另ー實施方案例子的截面的圖。圖4為示出了在實施例中，插入了鋁箔的樣品A與未插入鋁箔的樣品B的表面溫度測量結(jié)果的圖。圖5為示出了常規(guī)的護(hù)套式加熱器的斜視圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明所涉及的護(hù)套式加熱器進(jìn)行說明。本實施方案的護(hù)套式加熱器10的整體構(gòu)成與圖5所示相同，在作為包圍體的內(nèi)層材料100和外層材料200之間，發(fā)熱體300和熱絕緣材料400層疊，其中所述發(fā)熱體300是通過在支持體(無機(jī)纖維制片材)303上安裝發(fā)熱線(電熱線)302而形成的，但是，如圖I中的截面圖所示，該護(hù)套式加熱器10在發(fā)熱體300和內(nèi)層材料100之間插入有金屬箔500而構(gòu)成。對于作為包圍體的內(nèi)層材料100和外層材料200，可以采用由聚四氟こ烯(PTFE)、四氟こ烯-全氟烷氧基こ烯共聚物(PFA)、四氟こ烯-六氟丙烯共聚物(FEP)、聚三氟氯こ烯(PCTFE)、四氟こ烯-こ烯共聚物(ETFE)、三氟氯こ烯-こ烯共聚物(ECTFE)、聚偏ニ氟こ烯(PVDF)等氟樹脂構(gòu)成的氟樹脂制片材；或者通過編織上述氟樹脂的纖維而得到的氟樹脂纖維制織物(織布);由玻璃纖維、ニ氧化硅纖維、氧化鋁纖維、氧化硅-氧化鋁纖維之類的無機(jī)纖維所構(gòu)成的無機(jī)纖維制織物(織布)；用上述氟樹脂對這些無機(jī)纖維制織物進(jìn)行涂覆處理而形成的氟樹脂涂覆的無機(jī)纖維制織物，等。另外，作為此內(nèi)層材料1 00和外層材料200，除上述氟樹脂以外，還可以采用聚酰
胺、聚碳酸酷、聚縮醛、聚對苯ニ甲酸丁ニ醇酯、改性聚苯醚、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚芳酷、聚醚醚酮、聚鄰苯ニ酰胺、聚酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚甲基戊烯等具有耐熱性、但熔點(diǎn)比氟樹脂低的樹脂。對所述包圍體的厚度沒有特別的限制，只要能夠達(dá)到本發(fā)明的效果即可，O. I至8mm為合適的，優(yōu)選為O. I至5mm,更優(yōu)選為O. I至2mm。對發(fā)熱體300沒有特別的限制，只要瓦特密度在O. 15ff/cm2以上即可，例如，可以采用通過通電而發(fā)熱的鎳鉻線、不銹鋼線之類的發(fā)熱線(電熱線)302。所述電熱線302優(yōu)選為電絕緣的。所述絕緣可以通過在電熱線302上被覆由玻璃纖維、ニ氧化硅纖維、氧化鋁纖維、ニ氧化硅-氧化鋁纖維等無機(jī)纖維構(gòu)成的無機(jī)纖維制套筒而獲得，或者可以通過涂覆樹脂而獲得。另外，也可以采用碳制發(fā)熱體或陶瓷制發(fā)熱體來替代電熱線。此處，在本發(fā)明中，瓦特密度也被稱為功率密度，是指由護(hù)套式加熱器每單位表面積(cm2)的電容量(W)所表示的加熱器的表面負(fù)荷(W/cm2)程度。通常，瓦特密度的數(shù)值越大，則加熱器的表面溫度越高，反之，瓦特密度的數(shù)值越小，則加熱器的表面溫度越低。另夕卜，對瓦特密度的上限沒有特別的限制，只要是O. 5ff/cm2以下即可，具體而言，可以是O. 15至 O. 5W/cm2，還可以是 O. 17 至 O. 5W/cm2、0. 20 至 O. 5W/cm2、0. 25 至 O. 5W/cm2。所述電熱線302可以通過縫線304以期望的圖案縫到支持體303上。所述支持體303可以采用(例如)由玻璃纖維、ニ氧化硅纖維、氧化鋁纖維、ニ氧化硅-氧化鋁纖維之類的無機(jī)纖維所構(gòu)成的無機(jī)纖維制織物。此處，在本發(fā)明中，由于可以使用瓦特密度高的電熱線，因此能夠使電熱線的直徑變粗、長度變短，除此之外，還能夠使相鄰的電熱線之間的間隔(下面也稱為間距)比常規(guī)更大。具體而言，為了確保均熱性，所述間距通常為10至35mm左右，但根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)成，該間距可以為(例如)40至70mm,優(yōu)選為45至60mm。熱絕緣材料400可以采用無機(jī)纖維墊，所述無機(jī)纖維墊是通過將玻璃纖維、陶瓷纖維、ニ氧化硅纖維等聚集在一起并進(jìn)行針織加工而獲得的。另外，也可以用膠態(tài)ニ氧化硅、氧化鋁溶膠、硅酸鈉等無機(jī)粘合劑、淀粉等有機(jī)粘合劑而成形為墊狀?；蛘撸部梢允褂梅甲寰埘０?、聚酰胺、聚酰亞胺等耐熱性有機(jī)樹脂制多孔成形體。對所述熱絕緣材料的厚度沒有特別的限制，只要能得到本發(fā)明的效果即可，5至IOOmm為合適的，優(yōu)選為5至50mm，更優(yōu)選為8至30mm。除了上述材料以外，作為熱絕緣材料，還可以使用氣凝膠填充的纖維體(氣凝膠纖維體)。所述氣凝膠纖維體為向纖維基材中填充氣凝膠而形成的熱絕緣材料。作為構(gòu)成氣凝膠纖維體的纖維基材，可以采用(例如)由聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)纖維等有機(jī)纖維、或者碳纖維、玻璃纖維、鋁硅酸鹽纖維、ニ氧化硅纖維、莫來石纖維、氧化鋁纖維等無機(jī)纖維所構(gòu)成的纖維基材，優(yōu)選可以采用由耐熱性優(yōu)異的無機(jī)纖維所構(gòu)成的纖維基材。S卩，作為纖維基材，可以優(yōu)選使用無機(jī)纖維的織物或非織造織物。此處，作為非織造織物，可以采用(例如)通過造紙機(jī)將無機(jī)纖維進(jìn)行造紙而獲得的紙狀物、對聚集的無機(jī)纖維進(jìn)行針織加工而成形為墊狀的毪子、或者向無機(jī)纖維中添加有機(jī)粘合劑而成形為墊狀的毛氈等墊子。通過使用無機(jī)纖維隨機(jī)取向的非織造織物作為纖維基材，可以將氣凝膠有效地保持在該纖維基材的無機(jī)纖維間隙中。
另外，作為構(gòu)成纖維基材的無機(jī)纖維，例如，在本發(fā)明的護(hù)套式加熱器在不到100°C這樣的不太要求耐熱性的環(huán)境下使用時，可以優(yōu)選使用能夠賦予氣凝膠纖維體以優(yōu)異柔軟性的PET纖維等有機(jī)纖維。另外，例如，在本發(fā)明的護(hù)套式加熱器在100至250°C這樣的要求一定程度的耐熱性的環(huán)境下使用時，可以優(yōu)選使用廉價的玻璃纖維。另外，例如，在本發(fā)明的護(hù)套式加熱器在超過250°C這樣的要求高耐熱性的環(huán)境下使用時，可以優(yōu)選使用耐熱性高的鋁硅酸鹽纖維、ニ氧化硅纖維、莫來石纖維、氧化鋁纖維等陶瓷纖維。作為氣凝膠，例如，可以采用由無機(jī)材料形成的氣凝膠(無機(jī)氣凝膠)或由有機(jī)材料形成的氣凝膠(有機(jī)氣凝膠)，可以優(yōu)選采用耐熱性優(yōu)異的無機(jī)氣凝膠。作為無機(jī)氣凝膠，例如，可以采用ニ氧化硅氣凝膠或氧化鋁氣凝膠。特別是，通過采用ニ氧化硅氣凝膠，可以有效地提高氣凝膠纖維體的熱絕緣性。因此，作為氣凝膠纖維體，可以優(yōu)選采用其中填充有無機(jī)氣凝膠的無機(jī)纖維非織造織物。具體而言，可以優(yōu)選采用(例如)在陶瓷纖維的非織造織物中填充了ニ氧化硅氣凝膠而形成的氣凝膠纖維體、或者在玻璃纖維墊中填充了ニ氧化硅氣凝膠而形成的氣凝膠纖維體。作為所述氣凝膠纖維體，例如，可以從Aspen Aerogels公司購買“SPACEL0FT2200”、“SPACEL0FT2250”、“Pyrogel6650”、“PyrogelXT” 等制品。氣凝膠纖維體中所含的氣凝膠與纖維基材的比率可以根據(jù)該氣凝膠纖維體應(yīng)當(dāng)具有的特性(例如，熱絕緣性、耐熱性、低粉塵生成性、撓性)來適當(dāng)設(shè)定。氣凝膠纖維體的密度(例如)可以為20至500kg/cm3的范圍，優(yōu)選可以為100至300kg/cm3的范圍。關(guān)于所述氣凝膠纖維體，通過填充纖維間空隙的氣凝膠中的微孔，有效地防止了該氣凝膠纖維體中空氣的對流，因此具有優(yōu)異的熱絕緣性。具體而言，氣凝膠纖維體在25°C的熱導(dǎo)率(例如)可以為O. 024ff/m · K以下，優(yōu)選可以為O. 020ff/m · K以下，更優(yōu)選可以為O. 018ff/m · K以下。另外，氣凝膠纖維體在80°C的熱導(dǎo)率(例如)可以為O. 035ff/m · K以下，優(yōu)選可以為O. 027ff/m · K以下，更優(yōu)選可以為O. 025ff/m · K以下。如上所述，由于氣凝膠纖維體具有優(yōu)異的熱絕緣性，因此在保持充分的熱絕緣性的同時，可以變得更薄。具體而言，氣凝膠纖維體的厚度(例如)可以為I至50_的范圍，優(yōu)選可以為I至25_的范圍，更優(yōu)選可以為I至15_的范圍。通過降低熱絕緣材料的厚度，可以提高本發(fā)明的護(hù)套式加熱器的撓性，除此之外，還可以使護(hù)套式加熱器的厚度降低，從而還可以有助于節(jié)省空間。作為金屬箔500，只要熱導(dǎo)率高即可，沒有特別的限制。鋁箔由于廉價因此是優(yōu)選的，也可以是銅或不銹鋼等其它金屬。另外，若金屬箔500的厚度太薄，則可能會破裂，若太厚，則會使撓性受損且使成本增加，因此20 μ m至5mm為合適的,優(yōu)選為30至100 μ m,更優(yōu)選為40至70μπι。
另外，如圖2所示，在構(gòu)成發(fā)熱體300的電熱線302和金屬箔500之間，還可以進(jìn)一步插入有具有電絕緣性的絕緣部件600。作為所述絕緣部件600的材料，(例如)玻璃纖維、ニ氧化硅纖維、氧化鋁纖維、ニ氧化硅-氧化鋁纖維等無機(jī)纖維制織物是合適的。通過這樣的絕緣部件，能夠可靠地確保電熱線和金屬箔之間的電絕緣。另外，在本發(fā)明中，可以將金屬箔500和絕緣部件600結(jié)合為一體而形成的結(jié)構(gòu)插入在發(fā)熱體和包圍體之間使得絕緣部件600位于發(fā)熱體ー側(cè)。具體而言，可以設(shè)置鋁加工織物使得無機(jī)纖維制織物露出的ー側(cè)位于發(fā)熱體ー側(cè)，其中所述鋁加工織物為在無機(jī)纖維制織物的表面上對鋁箔進(jìn)行熱融接合加工而形成的、或者對鋁氣相沉積膜進(jìn)行粘合加工而形成的、或者進(jìn)行鋁轉(zhuǎn)印加工而形成的。所述鋁加工織物可以采用(例如)二チアス株式會社制造的“鋁加工織物”。由于構(gòu)成發(fā)熱體300的、如上所述發(fā)熱量大的電熱線301的表面溫度上升至近 500°C，因此，若熱直接傳遞至內(nèi)層材料100的電熱線的正下方部分，則可能會在早期發(fā)生劣化，但是，通過插入金屬箔500，傳遞至金屬箔的熱在金屬箔內(nèi)均勻地擴(kuò)散，因此抑制了從電熱線向內(nèi)層材料100的直接傳熱，能夠防止熱劣化。另外，內(nèi)層材料100和外層材料200的兩個周緣部分103、104通過縫合或熱熔接合等而接合，由此發(fā)熱體300、熱絕緣材料400以及金屬箔500以層疊的狀態(tài)被內(nèi)層材料100和外層材料200包圍。此處，在包括本發(fā)明的護(hù)套式加熱器以及配管等被加熱體的截面構(gòu)造中，沿著該配管的徑向向外，依次層疊著該配管的外表面、作為本發(fā)明護(hù)套式加熱器的包圍體的內(nèi)層材料、金屬箔、發(fā)熱體、熱絕緣材料、作為包圍體的外層材料。需要指出的是，如上所述，可以在金屬箔和發(fā)熱體之間插入絕緣部件。為了使上述護(hù)套式加熱器10被覆在配管20上，與常規(guī)的做法一祥，使兩個周緣部分103、104的間隔擴(kuò)大，將其安裝在配管20上，然后使兩個周緣部分103、104對接，例如，通過端面的鉤環(huán)扣105、106進(jìn)行固定。也可以采用鉤或搭扣等器具、帶類等公知的固定方法來替代鉤環(huán)扣105、106。另外，護(hù)套式加熱器10除了為圖5所示的圓筒狀以安裝在配管20上之外，也可以整體形成為彎曲或L字狀以使其能夠安裝于彎管或L字狀的管上，當(dāng)被加熱體為方盒狀吋，還可以形成為箱狀或板狀。根據(jù)上述構(gòu)成，對于本發(fā)明的護(hù)套式加熱器，可以將被加熱體的最高表面溫度(最高使用溫度)設(shè)定為超過250°C。需要指出的是，被加熱體的最高表面溫度可以是200至250°C，此時，可以提供升溫速度快的護(hù)套式加熱器。實施例接下來舉出實施例和對比例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明并不以任何方式局限于此。(試驗樣品的制作)將插入在ニ氧化硅纖維制套筒中的鎳鉻線通過縫線而縫在作為支持體的玻璃織物(厚度為O. 25mm)的表面上以制成發(fā)熱體。該發(fā)熱體的瓦特密度為O. 17W/cm2。然后，在玻璃織物ー側(cè)層疊厚度為50 μ m的鋁箔作為金屬箔，在鎳鉻線一側(cè)層疊玻璃纖維制墊(厚度為16mm)作為熱絕緣材料，制成層疊體。接著，用作為包圍體的已實施了氟樹脂(PTFE)涂覆處理的玻璃纖維制織物(厚度為O. 25mm)將上述層疊體包圍，使端部接合，制成具有圖3所示截面形狀的樣品A。需要指出的是，對玻璃纖維制織物進(jìn)行涂覆處理的PTFE的熔點(diǎn)為 327 0C ο另外，為了進(jìn)行比較，按照同樣的方法制作了樣品B，不同之處在于，未插入鋁箔。(表面溫度測定)對樣品A、B的鎳鉻線進(jìn)行通電，以將作為被加熱體的配管的表面溫度設(shè)定為250°C，測定與鎳鉻線正下方的配管相接觸的玻璃纖維制織物的表面溫度，其中所述玻璃纖維制織物實施了氟樹脂(PTFE)涂覆處理。結(jié)果如圖4所示，在未插入鋁箔的樣品B中，表面溫度升至大約300°C，與此相對，在插入鋁箔的樣品A中，表面溫度最高也只有大約270°C，根據(jù)本發(fā)明，確認(rèn)了插入鋁箔的效果。已經(jīng)詳細(xì)并且參照特定的實施方案對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，在不偏離本發(fā)明的宗g和范圍的前提下，可以進(jìn)行各種修正和變更。
本申請基于2010年4月6日提交的日本專利申請2010-088006，其內(nèi)容以引用方式并入本文。符號說明10護(hù)套式加熱器(包覆式加熱器)100內(nèi)層材料200外層材料300發(fā)熱體400熱絕緣材料500金屬箔
權(quán)利要求
1.一種護(hù)套式加熱器，內(nèi)藏有發(fā)熱體，該護(hù)套式加熱器具有 瓦特密度為O. 15ff/cm2以上的發(fā)熱體， 鄰接所述發(fā)熱體而設(shè)置的金屬箔，以及 包圍所述發(fā)熱體和所述金屬箔的包圍體。
2.權(quán)利要求I所述的護(hù)套式加熱器，其中所述包圍體為氟樹脂制片材、或者實施了氟樹脂涂覆處理的無機(jī)纖維制織物。
3.權(quán)利要求I或2所述的護(hù)套式加熱器，其中在所述發(fā)熱體和所述金屬箔之間插入有具有電絕緣性的絕緣部件。
4.權(quán)利要求I至3中任意一項所述的護(hù)套式加熱器，其中在所述發(fā)熱體的與設(shè)置有所述金屬箔的一側(cè)相反的一側(cè)設(shè)置有熱絕緣材料。
5.權(quán)利要求I至4中任意一項所述的護(hù)套式加熱器，其中所述發(fā)熱體包含電熱線。
6.權(quán)利要求I至5中任意一項所述的護(hù)套式加熱器，其被安裝為使得所述包圍體的金屬箔一側(cè)的表面與被加熱體接觸。
7.將權(quán)利要求I至6中任意一項所述的護(hù)套式加熱器安裝在被加熱體上的安裝方法，其中所述護(hù)套式加熱器被安裝為使得所述包圍體的金屬箔一側(cè)的表面與所述被加熱體接觸。
全文摘要
本發(fā)明提供一種內(nèi)藏有發(fā)熱體的護(hù)套式加熱器，其具有瓦特密度為0.15W/cm2以上的發(fā)熱體、鄰接所述發(fā)熱體而設(shè)置的金屬箔、以及包圍所述發(fā)熱體和所述金屬箔的包圍體。
文檔編號F16L53/00GK102860123SQ20118001780
公開日2013年1月2日 申請日期2011年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月6日
發(fā)明者飯?zhí)镅卸? 石大作, 佐佐木章, 本吉芳之, 和田迫三志, 福田啟一 申請人:霓佳斯株式會社