JP5894632B2 - 加熱装置 - Google Patents

Description

本発明は、電熱線を用いる加熱装置であって、工場や事業場における製造設備を加熱する加熱装置に関する。

工場や事業場においては、目的とする種々の製品を製造する。製造に際しては、人的要素も含まれるが、様々な製造設備、製造装置が用いられる。製造設備や製造装置は、様々な要素を有しており、これら様々な要素の組み合わせにより構成されている。このような製造設備や製造装置は、ガスや溶剤を搬送する（目的の位置に送出する）管路を有していることがある。例えば半導体や液晶などの、化学的処理を工程の一部に含む製品の製造では、このような管路を有していることがある。

管路は、その内部を介してガスや溶剤を搬送するが、管路が冷えてしまうと、ガスや溶剤が固まってしまうことがある。全ては固まらないまでも、一部が固化して、管路内部に付着するなどの問題を生じさせてしまう。製造工程にガスや溶剤を必要とする製品の製造において、このような管路内部での固化が生じてしまうと、製造能力の低下はもちろんのこと、製造設備や製造装置の寿命低下の問題も生じてしまう。

一方、このような管路は、金属や合金で形成されている汎用の素材や汎用の部材で構成される。このため、製造された管路が、ガスや溶剤を搬送するために用いられるのか、その他の用途に用いられるのかは、製造設備や製造装置の目的や仕様に応じる。すなわち、ガスや溶剤の固化を防止するために、管路の素材や管路の構造をフレキシブルに変えることは難しい。もちろん、管路自体が発熱性であることも難しい。

このような管路は、外周から加熱される必要がある。もちろん、ガスや溶剤を搬送する管路だけでなく、様々な部品や部材を搬送する管路であっても、冷えてしまうことで不具合が生じることもある。

このような管路を外周から加熱するために、管路に巻き付けられる電熱ヒーターやマントルヒーターが用いられる。電熱ヒーターやマントルヒーターは、熱を発生可能な電熱線をカバーで覆った構造を有している。このカバーが、管路の外周に巻きつけられて（カバーが巻き付けられることで、電熱線が管路の外周に配置されるようになる）、電熱線からの熱が管路の外周を加熱する。この加熱によって、管路内部の温度も上昇し、冷えてしまうことによる問題を回避する。

電熱線を用いた電熱ヒーターとして、いくつかの技術が提案されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

特許文献１〜３のそれぞれは、電熱線を用いた加熱ヒーターを開示する。特許文献１は、パネル状のケーシングに電熱線を含み、電熱線への電流付与による熱を、パネル状のケーシングを介して対象物に付与する。特許文献２および３のそれぞれも、パネル状や板状のケーシングに電熱線を含み、このケーシングを介して、熱を対象物に付与する。

これら特許文献１〜３の技術のそれぞれに開示される加熱ヒーターは、ケーシングが柔軟性を有していないので、管路に巻きつけることができない。このため、上述のように、特許文献１〜３のそれぞれで開示される加熱ヒーターは、ガスや溶剤を搬送する管路に適用されることが困難である。

このような状況で、柔軟性のあるケーシング内部に電熱線を含ませて、管路等に巻きつけ可能とした加熱ヒーターが提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００９−１９９９６７号公報 特開２００５−７１９３０号公報 特開２０００−２０５５８５号公報 特開２００４−１８５９１０号公報

特許文献４は、シート状の基材、該基材の表面に配列されたヒーター線、断熱材、及びこれらを収納するカバー部材からなる電熱ヒーターを開示する。このような構造を有することで、全体として柔軟性を発揮でき、管路等に巻きつけて使用されることが可能となる。

しかしながら、特許文献４に開示される電熱ヒーターは、管路等に巻きつけるだけであるので、密着状態が弱く、ヒーター線から発せられる熱が、外部に漏れる問題を有している。構造上、巻きつけた際の側面から熱が漏れたり、断熱材の素材や構造に依存する不足部分から熱が漏れたりするからである。

このように、熱が漏れてしまうと、当然ながら加熱性能が弱まってしまう。当然ながら、管路を有する製造設備や製造装置は、工場内部にある。工場では作業者もおり電熱ヒーターから熱が漏れると、作業にも支障を来たすことがある。また、近年省エネや節電が必須となっており、加熱性能が低いことは、この点でも問題がある。特に工場での節電は、環境面だけでなくコスト面でも必要である。

以上のように、従来技術の加熱装置は、管路等に巻きつけて使用するには、（１）巻きつけが困難、（２）加熱性能を発揮できない、（３）加熱性能を発揮できないことによる、作業性の低下やエネルギー効率の低下、といった問題を有していた。

本発明は、これらの課題に鑑み、管路等への巻きつけが容易であると共に、熱漏れを抑えつつ加熱性能を向上させる加熱装置を提供することを目的とする。

上記課題に鑑み、本発明の加熱装置は、柔軟性を有するシート状の基材と、基材表面および基材の内部の少なくとも一部に配置される電熱線と、電熱線を挟んで、基材と対向する柔軟性を有するシート状の断熱材と、基材、電熱線および断熱材を収容するカバーと、カバーの一対の端部に設けられる収縮部材と、を備え、前記収縮部材は、前記加熱装置が管路に巻きつけられる際に、前記管路の周回に沿う一対の端部に設けられ、前記収縮部材は、前記加熱装置が前記管路の周回に沿う一対の端部に巻き付けられる際に、前記管路の周回長と同等以下の長さに収縮可能であることで、前記カバーの端部を収縮させて、前記管路への密着度を高めて前記管路との間に隙間を生じさせにくい。

本発明の加熱装置は、柔軟性を有しているので、管路等に巻きつけて使用することができる。また、管路等に巻きつけられた際の側面からの熱漏れが防止されて、効率よく加熱することが可能となる。

加えて、断熱材の素材の改良により、巻きつけられた加熱装置の外部に熱漏れすることが防止されやすくなるので、この点でも高い加熱性能を有するようになる。

本発明の実施の形態１における加熱装置の斜視図である。 本発明の実施の形態１における管路に使用された加熱装置の説明図である。 本発明の実施の形態１における電熱線の分解拡大図である。 実験状態を示す実験説明図である。 本発明の実験例での温度測定結果を示す表である。 本発明の実験例での消費電力測定結果を示す。 図５の表をグラフにしたものである。 図６の表をグラフにしたものである。

本発明の第１の発明に係る加熱装置は、柔軟性を有するシート状の基材と、基材表面および基材の内部の少なくとも一部に配置される電熱線と、電熱線を挟んで、基材と対向する柔軟性を有するシート状の断熱材と、基材、電熱線および断熱材を収容するカバーと、カバーの一対の端部に設けられる収縮部材と、を備え、前記収縮部材は、前記加熱装置が管路に巻きつけられる際に、前記管路の周回に沿う一対の端部に設けられ、前記収縮部材は、前記加熱装置が前記管路の周回に沿う一対の端部に巻き付けられる際に、前記管路の周回長と同等以下の長さに収縮可能であることで、前記カバーの端部を収縮させて、前記管路への密着度を高めて前記管路との間に隙間を生じさせにくい。

この構成により、加熱装置は、管路などに装着される場合でも、十分に密着しつつ管路を覆った部分と外界との連通を防止できる。この結果、加熱装置は、熱漏れを防止して、十分かつ効率的に加熱対象物を加熱できる。加熱装置が管路に巻きつけられる場合に、外界と連通しやすい部分の連通を防止できる。巻き付けられる際に、外界との連通となりえる端部の熱漏れを確実に防止できる。

本発明の第２の発明に係る加熱装置では、第１の発明に加えて、収縮部材は、ギャザー、タックおよび形状記憶部材の少なくとも一つを含む。

この構成により、収縮部材は、加熱装置を、十分に加熱対象物に密着させることができる。

本発明の第３の発明に係る加熱装置では、第１または第２発明に加えて、断熱材は、加熱装置が管路に巻き付けられる際に、管路の外部空間となる部分のみに設けられる。

この構成により、加熱装置は、発熱する熱を、加熱対象物と関係ない外部に漏らしにくくなる。当然ながら、加熱装置は、高い加熱効率を生じさせる。

本発明の第４の発明に係る加熱装置では、第１から第３のいずれかの発明に加えて、基材は熱伝導性を有しており、基材は、加熱装置が管路に巻き付けられる際に管路側となり、断熱材は、加熱装置が管路に巻き付けられる際に外部空間側となる。

この構成により、加熱装置は、管路に巻きつけられて使用される際に、加熱対象物をより加熱しつつ、外界には熱を出さないようにして、使い勝手と熱効率とを両立できる。

本発明の第５の発明に係る加熱装置では、第１から第４のいずれかの発明に加えて、断熱材の伸縮性は、基材の伸縮性よりも高い。

この構成により、管路に巻きつけられる際に、より長く伸びる必要のある外側がより伸びるので、加熱装置が、管路などに巻きつけて使用しやすくなる。

本発明の第６の発明に係る加熱装置では、第１から第５のいずれかの発明に加えて、断熱材は、ガラス繊維フェルトもしくはメラミン樹脂発泡体および芳香族ポリイミドの少なくとも一つの素材で形成される。

この構成により、断熱材は、確実に断熱できる。

本発明の第７の発明に係る加熱装置では、第１から第６のいずれかの発明に加えて、電熱線は、基材表面および基材内部の少なくとも一部において、所定ピッチで周回するように配置される。

本発明の第８の発明に係る加熱装置では、第７の発明に加えて、所定ピッチは、５ｍｍ以下である。

これらの構成により、電熱線が、満遍なく配置されて、加熱装置は、均一かつ広範囲に熱を付与することができる。

本発明の第９の発明に係る加熱装置では、第１から第８のいずれかの発明に加えて、電熱線の外周は二重の被覆構造を有する。

この構成により、電熱線は、隣接する電熱線との絶縁性と過熱を防止できる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。

（実施の形態１）

（全体概要）
まず、図１を用いて、実施の形態１における加熱装置の全体概要を説明する。図１は、本発明の実施の形態１における加熱装置の斜視図である。図１は、加熱装置１の内部の一部を可視状態として示している。

加熱装置１は、基材２、電熱線３、断熱材４、カバー５および収縮部材６を備える。基材２は、シート状であり加熱装置１の全体的な外形を形成する。加えて、基材２は、柔軟性を有する。柔軟性を有する基材２によって、加熱装置１そのものも柔軟性を有するようになる。

電熱線３は、基材２表面および基材２の少なくとも一部に配置される。すなわち、電熱線３は、基材２の表面に配置されるのが容易であるが基材２の内部に配置されることもある。もちろん、混在することもある。電熱線３は、電流の供給を受けることで、発熱する。この電熱線３の発熱が、加熱装置１の加熱能力を発揮させる。断熱材４は、電熱線３を挟んで、基材２と対向するように配置される。断熱材４は、基材２と対向するために、柔軟性を有するシート状であり、電熱線３の発熱により生じる熱を低減もしくは遮断する。

カバー５は、基材２、電熱線３および断熱材４を収容する。すなわち、カバー５は、加熱装置１に必要な要素を収容する。このため、加熱装置１の外部には、このカバー５が露出することになる。カバー５は、収容する基材２や断熱材４と別の要素として設けられて、これらを収容しても良い。あるいは、基材２や断熱材４などの表面に予め取り付けられた要素であってもよい。

前者の場合には、所定の素材で形成された袋状のカバー５が、その内部に基材２、電熱線３および断熱材４を収容する。一方で、基材２と断熱材４とは、電熱線３を挟んで対向する。このため、基材２において断熱材４と対向する部分以外の面に外皮となる素材が取り付けられ、断熱材４において基材２と対向する部分以外の面に外皮となる素材が取り付けられていることでも良い。この場合には、基材２と断熱材４とが貼りあわされれば、表面に露出する部分は、この外皮となる。この外皮が、カバー５と同様の役割を果たすこともできる。

収縮部材６は、カバー５の一対の端部に設けられる。図１では、図１で示されるカバー５と基材２を繋ぐように設けられている。この収縮部材６は、加熱装置１が管路などに巻きつけられて使用される際に、巻きつけ部分の空隙を低減させて、熱漏れを低減できる。このため、収縮部材６は、加熱装置１が管路に巻き付けられる際の、管路の周回に沿った一対の端部に設けられることが適当である。

加熱装置１は、以上のような構成を有して、電熱線３に接続される（有線接続、無線接続のいずれもありえる）電気線による電流供給によって、熱を生じさせる。更に生じさせた熱を、加熱対象物に付与する。

（使用説明）
加熱装置１は、図２に示されるように、筒状の管路の外周に巻きつけられて使用される。図２は、本発明の実施の形態１における管路に使用された加熱装置の説明図である。加熱装置１を構成する基材２、断熱材４、カバー５などは、いずれも柔軟性を有するので、加熱装置１も全体として柔軟性を有する。また、電熱線３も、基材２の柔軟性にあわせた柔軟性を有し、加熱装置１が巻き付けられる場合でも問題を生じさせない。

管路１０は、例えば工場の製造現場で設置されているものであり、製造工程に必要なガスや溶剤を搬送する役割を担うことが多い。このような管路１０の温度が低下すると、搬送するガスや溶剤が固化したり変質したりする問題があり、加熱装置１によって、これらの問題を未然防止することが求められる。加熱装置１は、柔軟性を有して管路１０に巻きつけ可能であることで、管路１０を効率的に加熱できる。

このように管路１０に加熱装置１が巻き付けられる場合には、管路１０の周回に沿った一対の端部に、収縮部材６が位置する。収縮部材６は、その収縮によって、管路１０に加熱装置１を密着させる。特に、収縮部材６が設けられている端部において、管路１０に加熱装置１を密着させる。管路１０に加熱装置１が巻き付けられると、管路１０の周回に沿った端部は、どうしても外界との接続部分となる。この端部から熱漏れしやすくなるが、収縮部材６によってこの端部が管路１０に強く押し当てられる。この結果、熱漏れが防止されやすい。

ここで、管路１０の周回に沿った端部の管路１０への押し当てをより強くするために、収縮部材６は、管路１０の周回長と同等以下に収縮可能であることが好ましい。例えば、管路１０の周回長（管路１０の外周長）が５０ｃｍであれば、収縮部材６の収縮時の長さは、最短５０ｃｍである。もちろん、一例であるので、これ以外であることでもよい。

このような収縮部材６の役割によって、加熱装置１は、管路１０に巻きつけられて使用される際に、熱漏れを低減できる。熱漏れが防止されれば、当然ながら効率的に加熱が行われ、供給電力を低減することも可能となる。結果として、省エネルギーが図られる。

次に、各部の詳細について説明する。

（基材）
基材２は、加熱装置１本体の外形を形成する。特に、電熱線３を設置する部材となる。基材２は、柔軟性を有するシート状である。柔軟性を有するシート状であることで、加熱装置１が管路１０に巻きつけ可能となる。

基材２は、柔軟性を有し、且つ耐熱性が必要であるので、耐熱性樹脂シートや無機繊維シートであることが好ましい。

また、管路１０に巻きつけ可能であることが必要であるので、その長さは、管路１０の外周長に対応していることが好ましい。なお、管路１０の種類に応じて基材２の長さが様々に用意されても良いし、管路１０の外周長より若干長い程度の長さとして用意されていても良い。管路１０の外周長に若干長い程度であれば、様々な径の管路１０に使用できるからである。

また、基材２の幅（加熱装置１の巻きつけの際に、管路１０の搬送方向に沿った長さとなる）は、管路１０への加熱仕様に応じて定められる。加熱装置の幅は任意に設計出来る。

基材２は、シート状であることが好ましいが、厚みは加熱対象となる管路１０の仕様に応じて定められれば良い。加熱装置１は、一方の面を基材２とし他方の面を断熱材４とする。ここで、基材２は、電熱線３が発する熱を管路１０に伝達するために、管路１０に対向する側となるように加熱装置１がまきつけられる。一方、断熱材４は、電熱線３が発する熱を、外部に放出しないように遮断するので、管路１０と逆側となるように巻き付けられる。

このため、基材２の厚みが大きければ、電熱線３と管路１０との距離が大きくなる。基材２の厚みが小さければ、電熱線３と管路１０との距離が小さくなる。管路１０への加熱を徐々に行うことが必要な場合には、基材２の厚みを大きくして、管路１０と電熱線３との距離を大きくする。逆に、管路１０への加熱を直接的に行うことが必要な場合には、基材２の厚みを小さくして、管路１０と電熱線３との距離を小さくする。

あるいは、基材２の厚みは加熱装置１の厚みを決める。加熱装置１に求められる耐久性や強度は、加熱装置１の厚みそのものに依存することも多い。このため、要求される耐久性や強度に従って、基材２の厚みが決定されても良い。

（電熱線）
電熱線３は、電流の供給を受けて熱を発する。図１などには示していないが、加熱装置１は、外部の電源と電気的に接続可能なケーブルを備えており、このケーブルに接続されることで、電熱線３は、通電状態となって発熱する。

電熱線３は、図３に示されるように、実際の電流を通して発熱する電熱素材３１の表面を被覆して形成される。電熱素材３１は、ニクロム線や鉄クロム線など電流を通しつつ発熱する素材であることが好適である。また、ニクロム線や鉄クロム線などの電熱素材３１は、直径が大きすぎない限りは柔軟性を有しており、加熱装置１の折り曲げに対応できる。図３は、本発明の実施の形態１における電熱線の分解拡大図である。

被覆は、電熱素材３１の外側の第１被覆層３２、第１被覆層３２の外側の第２被覆層３３との二重構造を有している。第１被覆層３２は、セラミック繊維のフェルト状の素材で形成されている。第２被覆層３３は、セラミック繊維の編物状の素材で形成されている。二重の被覆構成を有することで、基材２や断熱材４に強すぎる熱的負担をかけることなく、また加熱装置１の折り曲げによって電熱素材３１に負担を掛けすぎることもなくなる。特に、二重の被覆構造によって、電熱素材３１の絶縁性が高まるメリットがある。

電熱線３は、図１に示されるように、基材２の表面に、緻密に配列できる。例えば、らせん状であったり周回状であったり、波状であったりといった配列で、電熱線３は設置できる。この結果、電熱線３は、基材２に均一的かつ広く配置することができるので、加熱装置１全体での均一的な発熱が可能となる。

特に、加熱装置１の一部において局所的な高温（特に、異常高温）が生じることが少なくなるので、加熱対象の所望の加熱温度を、加熱装置１は実現しやすくなる。例えば、加熱対象における所望の加熱温度が２５０℃である場合には、電熱線３の素材・配置、電熱線密度、基材２の素材・大きさなどが、これに合わせて選定される。加熱装置１全体で均一的な発熱が生じやすいことで、これらの選定が容易となる。

なお、図１では、電熱線３は基材２の表面に設置されているが、基材２の内部に埋め込まれても良い。基材２に埋め込まれれば、加熱装置１が管路１０に巻き付けられる場合でも、電熱線３の位置ずれなどが防止されやすくなるからである。もちろん、基材２の表面に設置される場合には、電熱線３が、基材２表面に接着や溶着されることでもよい。

管路１０への加熱を徐々に行うことが必要な場合には、電熱線３の電力密度を小さくし、逆に、管路１０への加熱を直接的に行うことが必要な場合には、電熱線３の電力密度を大きくする。

（断熱材）
断熱材４は、電熱線３を挟んで基材２と対向する位置に配置される。加熱装置１が加熱対象物に取り付けられる場合に、加熱対象物の外側に電熱線３の熱が漏れることは好ましくない。加熱装置１は、工場などの製造現場で用いられるので、外側に熱が漏れることは、作業環境を悪くしたり、他の設備に悪影響を与えたりするからである。断熱材４は、このように加熱対象物の外側に熱を漏れ出させないようにする。

加熱装置１は、図２に示されるように、管路１０に巻きつけられて使用されたり、設備の表面に取り付けられて使用されたりすることが想定される。このため、加熱装置１において加熱対象物と接する面は熱を生じていることが必要であり、逆の面は、熱を生じていないことが必要である。このため、加熱装置１において、絶縁性を有する基材２は、加熱対象物と接触する面に設けられる。加熱対象物が管路１０である場合には、基材２は、加熱装置１が管路１０に巻き付けられる際に管路１０側となる。

一方、断熱材４は、加熱対象物と接触しない面に設けられる。加熱対象物が管路１０である場合には、断熱材４は、加熱装置１が管路１０に巻き付けられる場合に、管路１０の外部空間となる部分に設けられる。このようにして、断熱材４は、加熱装置１が取り付けられる際に外部に熱が漏れるのを防止する。

断熱材４は、断熱性および柔軟性のある素材で形成されれば良い。例えば、ガラス繊維フェルトが用いられる。もちろん、これらは一例であり、同様の機能を発揮できる他の素材が用いられてもよい。

断熱材４は、基材２に対向するように張り合わされ、カバー５に封入されることで、所望の位置に配置される。

また、断熱材４は、基材２と同様に伸縮性を有している。ここで、断熱材４は基材２よりも外側となるので（加熱装置１が管路１０に巻き付けられる場合）、基材２の柔軟性よりも高い柔軟性を有することが好ましい。この結果、加熱装置１は、管路などへの巻きつけが容易となる。

（カバー）
カバー５は、加熱装置１の外側となり、基材２、電熱線３および断熱材４の要素を収容する（もしくは覆う）。このため、カバー５は、これらの要素を収容可能な袋状のケースでもよい。

カバー５は、フッ素樹脂繊維、芳香族ナイロン繊維又はセラミック繊維、又はガラス繊維等で形成されるとよい。フッ素樹脂繊維としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が好ましく、テフロン（登録商標）（登録商標）又はフルオン等の商品名で市販されている素材が使用されても良い。芳香族ナイロン繊維としては、ケブラー、ノーメック又はコーネックス等の商品名で市販されているものを使用することも出来る。セラミック繊維、又はガラス繊維はテフロン（登録商標）コートガラスもしくはシリコンコートガラス等の商品名で市販されている素材が使用されても良い。

あるいは、カバー５として、多孔質のフッ素樹脂フィルムを使用することもできる。具体的にはゴアテックス等の商品名で市販されているものを使用することもできる。あるいは、多孔質のフッ素樹脂フィルムをシート状の織物又はフェルトにラミネートしたものを使用することもできる。シート状の織物又はフェルトの材質としては、耐熱性を備えた材料が好ましく、フッ素樹脂繊維、芳香族ナイロン繊維、セラミック繊維、又はガラス繊維等を使用することができる。

これらの素材で形成されたカバー５は、柔軟性に優れていると共に、耐熱性および耐久性に優れるようになる。カバー５は、加熱装置１の表面に位置して、熱を加熱対象物に与える役割を果たすので、耐熱性や耐久性を必要とする。上述のような素材によって高い耐熱性や耐久性を生じさせることは、加熱装置１の実際の使用において効果的である。

このような高い耐熱性や耐久性を有することで、カバー５は、加熱装置１の使用によってパーティクルを生じさせることも少ない。また、基材２や断熱材４等からカバー５内部で発生したパーティクルが、外部に飛散することが防止できる。一方で、上述の素材で形成されるカバー５は、通気性も備えているので、カバー５内部で発生する水蒸気などの充満を防止することも可能である。もちろん、撥水性も有しており、工場などの製造現場での安全性も高めることもできる。

（収縮部材）
収縮部材６は、カバー５の一対の端部に設けられる。収縮部材６、伸縮性を有しており、加熱装置１が管路１０に巻き付けられる際には、管路１０に強い力で密着する。この密着によって、加熱装置１が管路１０との間に隙間を作りにくいようにできる。

収縮部材６は、ギャザー、タックおよび形状記憶部材の少なくとも一つを含む。これらの部材や要素によって収縮部材６は、カバー５の端部を収縮させて、管路１０などへの密着度を高める。ギャザー、タックおよび形状記憶部材には、種々に知られる部材や要素が用いられればよい。収縮部材６は、カバー５と基材２の間に設けられることが好適である。

このような収縮部材６が一対の端部に設けられることで、管路１０などに巻き付けられる場合に、加熱装置１は、高い密着度を有する。特に、端部での隙間が少なくなり、熱的な密着度も高まって、熱漏れが減少する。結果として、エネルギーコストも低下する。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２について説明する。実施の形態２では、各部の追加的な工夫について説明する。

（断熱材の素材）
断熱材４は、柔軟性および断熱性の機能を有する様々な素材で形成される。ここで、断熱材４は、通常ガラスフェルトが使用されるが、使用温度によっては、メラミン樹脂発泡体および芳香族ポリイミドの少なくとも一つの素材で形成されることもある。これらの素材を選択し、断熱材４が形成されることで、断熱材４は、高い柔軟性および高い断熱性を両立できる。

前者のメラミン樹脂発泡体が用いられる場合には、断熱材４は内部に気泡を有して断熱性を高める。もちろん、発泡性であるので、柔軟性にも富み、所望の断熱材４の機能が得られる。後者の芳香族ポリイミドが用いられる場合には、素材の特性に基づいて、高い断熱性能が得られる。また、これらの材料を使用することで加熱装置１の軽量化も図れる。

このように、断熱材４の素材として所定の素材が選択されることで、断熱性能が高まる。断熱材４の断熱性能が高まることで、カバー５内部で発生する電熱線３からの熱が外部にカバー５を介して外部に漏れにくくなる。漏れにくくなることで、電熱線３からの熱は、基材２を通じて効果的に加熱対象物に付与されるようになる。
また、上記に列挙した素材によって、断熱材４が軽量化されると共に、加熱装置１も軽量化されるメリットが生じる。

（電熱線の配置）
電熱線３は、基材２の表面もしくは表面の一部において均一的に分布するように配置されることが好ましい。均一的に配置される一例として、図１に示されるように、所定ピッチで周回するように配置される。所定ピッチで周回することで、電熱線３は、基材２において満遍なく配置されるようになり、加熱装置１は、加熱対象物との接触面において、均一的な発熱を実現できる。

ここで、所定ピッチは様々に決定されれば良いが、一例として５ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、波状で隣り合った電熱線３同士の距離が、５ｍｍ以下であることが好ましい。５ｍｍ以下であることで、柔軟性を維持しつつも、加熱装置１における加熱性能を強く発揮できるからである。特に、５ｍｍ以下であることで、隣接間距離が小さくなり、加熱装置１が加熱対象物と接触する面で、密に熱を生じさせることができる。この結果、他の構成とも相まって、加熱装置１は、高い加熱性能を実現できる。

なお、電熱線３が、二重の被覆構造を有していることで、このような狭小なピッチを実現できる。二重の被覆を有していることで、電熱線３の芯材の異状過熱が防止されつつ、隣接する電熱線３との絶縁性を維持できる（干渉を防止できる）ので、このような狭小ピッチでの配置が実現できる。

電熱線３の外周の二重の被覆構造は、同じ素材での被覆が二重であることでもよいし、異なる素材での被覆が二重であることでもよい。異なる素材での被覆が二重である場合には、柔軟性の異なる素材での被覆が二重構造となってもよいし、熱伝導性や絶縁性の異なる素材での被覆が二重構造となってもよい。

（実験結果）
実施の形態１、２で説明した加熱装置は、一対の端部に収縮部材を有することで、管路に巻き付けられる際に熱漏れを防止できる。以下に実験例を説明する。

実験においては、４０Ａにて定義されるステンレス配管の一部の外周に、本発明の実施の形態１、２で説明した加熱装置（以下、「実施例」という）と、収縮部材６を有さない従来技術の加熱装置（以下、「比較例」という）とのそれぞれを巻きつける。図４は、実験状態を示す実験説明図である。図４に示されるように、実施例と比較例のそれぞれを、４０Ａのステンレス配管にまきつけて実験を行った。このとき、次の手順で実験を行った。

（１）ステンレス配管を、予め１５０℃に加熱する。
（２）ステンレス配管の温度が一定のレベルに落ち着いたところで、実験を開始する。
（３）図４に示される、丸付きの１〜４のそれぞれの箇所で温度を測定する。１〜３は、実施例と比較例の外皮（カバー表面）での温度であり、４は、ステンレス配管に装着した熱電対によって測定されるステンレス配管での温度である。

各測定箇所での温度を所定回数において測定した実験結果１を、表としてまとめたものを図５に示す。図５は、本発明の実験例での温度測定結果を示す表である。また、実施例と比較例のそれぞれでの消費電力の測定結果を、図６に示す。図６は、本発明の実験例での消費電力測定結果を示す。図５、図６中の丸付き数字は、図４の測定箇所を示し、タックありジャケットは実施例であり、タックなしジャケットは比較例である。ここでタックとは、収縮部材６のことであり、収縮部材６を備える加熱装置１が、実施例となり（実施の形態１、２で説明されたもの）、タックに代表される収縮部材のない加熱装置が、比較例となる。タックである収縮部材を有することで、実施例の加熱装置は、熱漏れや加熱効率を高めることができる。

図５から明らかな通り、実施例であるタックありジャケットは、比較例であるタックなしジャケットよりも、外皮表面（カバー５の表面）の温度が低い。これは、測定箇所の全ておよび繰り返される測定のたびに同様である。すなわち、実施例の加熱装置は、外部への熱漏れを抑えていることが分かる。これは、測定箇所のいずれでも同じである。

カバーとなる外皮表面の温度上昇が小さいことで、熱漏れが防止されて加熱効率が高いだけでなく、外部が熱くなりすぎないので、工場などの作業への不要な影響も生じにくい。

一方、図６から明らかな通り、実施例であるタックありジャケットは、比較例であるタックなしジャケットよりも、消費電力が少なくて済む。実施例は、比較例に比べて、約５％程度の消費電力削減効果を有している。近年は、節電や原発削減の動きも大きく、工場において管路を加熱する加熱装置が要する消費電力の削減も重要である。５％の消費電力削減ができることは、環境負荷を低減できるだけでなく、工場におけるエネルギーコストを低減できるメリットも生じさせる。

また、図６に示されるように、測定回数が５回であっても、いずれの場合も実施例は、比較例よりも低い消費電力を示している。このことから、長時間にわたって加熱装置が使用される場合であっても、消費電力は常に小さいと考えられる。

図７は、図５の表をグラフにしたものである。図７のグラフによって、実施例は、比較例よりも熱漏れを防止できていることが一目瞭然である。同様に、図８は、図６の表をグラフにしたものである。図８のグラフによって、実施例は、比較例よりも少ない消費電力で管路を加熱できることが一目瞭然である。

このように、実験結果からも、本発明の加熱装置１の加熱効率の高さが明確になった。加熱効率がよく、消費電力が小さいことで、工場などで使用される際の、作業効率の向上やコストの削減が実現される。

なお、実施の形態１〜２で説明された加熱装置は、本発明の趣旨を説明する一例であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲での変形や改造を含む。

１ 加熱装置
２ 基材
３ 電熱線
４ 断熱材
５ カバー
６ 収縮部材
１０ 管路

Claims (9)

1. 管路に巻きつけて使用される加熱装置であって、
   柔軟性を有するシート状の基材と、
   前記基材表面および前記基材の内部の少なくとも一部に配置される電熱線と、
   前記電熱線を挟んで、前記基材と対向する柔軟性を有するシート状の断熱材と、
   前記基材、前記電熱線および前記断熱材を収容するカバーと、
   前記カバーの一対の端部に設けられる収縮部材と、を備え、
   前記収縮部材は、前記加熱装置が前記管路に巻きつけられる際に、前記管路の周回に沿う一対の端部に設けられ、
   前記収縮部材は、前記加熱装置が前記管路の周回に沿う一対の端部に巻き付けられる際に、前記管路の周回長と同等以下の長さに収縮可能であることで、前記カバーの端部を収縮させて、前記管路への密着度を高めて前記管路との間に隙間を生じさせにくい、加熱装置。
2. 前記収縮部材は、ギャザー、タックおよび形状記憶部材の少なくとも一つを含む、請求項１記載の加熱装置。
3. 前記断熱材は、前記加熱装置が管路に巻き付けられる際に、前記管路の外部空間となる部分のみに設けられる、請求項１または２記載の加熱装置。
4. 前記基材は熱伝導性を有しており、前記基材は、前記加熱装置が管路に巻き付けられる際に前記管路側となり、前記断熱材は、前記加熱装置が管路に巻き付けられる際に外部空間側となる、請求項１から３のいずれか記載の加熱装置。
5. 前記断熱材の伸縮性は、前記基材の伸縮性よりも高い、請求項１から４のいずれか記載の加熱装置。
6. 前記断熱材は、ガラス繊維フェルトもしくはメラミン樹脂発泡体および芳香族ポリイミドの少なくとも一つの素材で形成される、請求項１から５のいずれか記載の加熱装置。
7. 前記電熱線は、前記基材表面および前記基材内部の少なくとも一部において、所定ピッチで周回するように配置される、請求項１から６のいずれか記載の加熱装置。
8. 前記所定ピッチは、５ｍｍ以下である、請求項７記載の加熱装置。
9. 前記電熱線の外周は、二重の被覆構造を有している、請求項１から８のいずれか記載の加熱装置。