JPH0679501B2 - ヒーティングチューブ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はチューブの外側に設けられた電気的発熱体を発
熱させて、チューブ内の流体を加熱して内部流体の温度
を一定に保持させるようなときに使用されるヒーティン
グチューブに関するものである。

［従来の技術］ 従来のこの種のヒーティングチューブに、例えば特開昭
56−85352号記載の装置がある。特開昭56−85352号記載
のチューブ状ヒータを、第10図（Ａ），（Ｂ）に示す。

第10図（Ａ），（Ｂ）において、（１）はチューブ内
層、（２）は発熱層、（３）はチューブ外層である。ま
た、（22）は電気発熱性樹脂膜、（23）は２条のテープ
状金属箔導体、（24）は弗素樹脂テープ状保護樹脂膜で
ある。発熱性樹脂膜（22）に金属箔導体（23）を被着さ
せて、保護樹脂膜（24）でサンドイッチ状に包み込んで
面発熱体（21）が形成される。テープ状の面発熱体（2
1）は、チューブ（１）に巻き付けられて発熱層（２）
を構成してチュープ外層（３）で被覆される。

一般に、上記の電気発熱性樹脂膜（22）には、正の温度
係数を持つ導電性ポリマ等で構成される。

金属箔導体（23）間に電圧が印加されると、温度の上昇
に伴って電気抵抗が増加する。電気抵抗の増加で、電流
が減少して発熱層（２）の温度が低下する。そこで、こ
の種の発熱体は、自己制御型に分類されている。

このようなヒーティングチューブ（１）は、例えば医療
用のチューブとして医療器具等に配管される。そして、
２条のテープ状金属箔導体（23）に交流電圧が加えられ
ると、電気発熱性樹脂膜（22）が発熱する。発熱した電
気発熱性樹脂膜（22）の熱でチューブ（１）が加熱され
て、チューブ（１）内に流れる透析液等の医療用の液体
や気体が加熱されたり一定温度に維持される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のヒーティングチューブ（１）は上述したように、
絶縁された２条のテープ状金属箔導体（23）に交流電圧
を加えて自己制御型の電気発熱性樹脂膜（22）を発熱さ
せるような構成になっている。このため、安定した発熱
は低温度域に限られ、50℃以上の温度では安定した発熱
が得られ難い等の問題点があった。

本発明は上記のような従来装置の問題点を解消するため
になされたもので、200℃付近までの高温度域に使用可
能な複合管を構成できる等の種々の特徴のあるヒーティ
ングチューブを実現したものである。

［課題を解決するための手段］ この発明は、絶縁材又は絶縁処理した金属からなり内部
に流体を流すチューブと、該チューブを囲む編組体で構
成した発熱体と、該発熱体の外側で前記チューブの長手
方向に沿って配置された一定間隔毎に芯線の露出部を形
成した２芯又は３芯の給電線と、該給電線の芯線の露出
部の位置でこの給電線と共に前記発熱体に囲まれたチュ
ーブ巻き付けられて発熱体を給電線の芯線に順次循環的
に電気的に接続する導電材からなる編組体で構成した接
続子と、該接続子を含み前記給電線と発熱体及びチュー
ブを包囲する絶縁体とを備えたヒーティングチューブを
構成したものである。

また、絶縁材又は絶縁処理した金属からなり内部に流体
を流すチューブと、該チューブの長手方向に沿って配置
された一定間隔毎に芯線の露出部を形成した偏平な２芯
又は３芯の給電線と、該給電線と共に前記チューブの外
側に螺旋状に巻き付けられて前記露出部の位置で給電線
の芯線に順次循環的に電気的に接続され編組体で偏平な
平形に構成された発熱体と、該発熱体を含み前記給電線
とチューブとを包囲する絶縁体とを備えたヒーティング
チューブを構成したものである。

［作用］ ヒーティングチューブが、例えば流体の流れる流路に接
続される。通電用のスイッチが入れられると、給電線に
電圧が加えられる。そして、給電線の芯線の各露出部に
おいて接続子を介して多箇所で電気的に接続された編組
発熱体の帯域内に形成された多数の並列な抵抗回路に電
流が流れて、ジュール熱が発熱する。編組発熱体の帯域
毎に発生したジュール熱がチューブを加熱して、内部に
流れる流体に伝達されて一定温度に保持されることにな
る。

［実施例］ 第１図は本発明実施例の構成説明図、第２図は第１図の
一部の断面説明図、第３図は第１図のチューブの長手方
向の断面説明図、第４図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は接続
子の接続を示す説明図である。

第１図と第２図において、（ｔ）はチューブである。チ
ューブ（ｔ）には、弗素系の樹脂または絶縁処理した金
属チューブが用いられる。（１）は給電線、（２）は給
電線（１）の２本の芯線、（３）は両芯線（２）を被覆
する絶縁体、（４）は給電線（１）で作る隙間を埋めて
断面を円形にするための絶縁体である。芯線（２）には
例えば導電率の高い銅や銅のニッケルメッキ或いは銅の
銀メッキ等の集合撚線が用いられ、絶縁体（３）には耐
熱性の弗素樹脂が、また絶縁体（４）には耐熱性と断熱
性のある絶縁材が利用される。

（５）はチューブ（ｔ）の回りに設けられた発熱体、
（６）は接続子である。発熱体（５）は、0.08〜0.1mm
φ程度の裸の抵抗線を“１本交互入出”や“２本交互入
出”等に編んだ編組発熱体で構成されている。また、接
続子（６）に導電率の高い銅等の細い線材の素線（60）
が用いられ、発熱体（５）と同様に編組体で環状に形成
されている。（７）は２本の芯線（２）の露出部（以下
第3,4図も参照）、（８）は露出部（７）における芯線
（２）と発熱体（５）との接続部である。露出部（７）
はチューブ（ｔ）に緩い螺旋で巻かれた２本の芯線
（２）に一定間隔の発熱帯域Ｌを隔てて交互に形成さ
れ、この露出部（７）に接続子（６）が取り付けられ
る。そして、接続子（６）を介して各接続部（８）の位
置で、素線（50）を編んだ編組構造の発熱体（５）が芯
線（２）に電気的に接続される。（9a）は被覆、（11）
は固着片である。而して、第１図で示されたように、チ
ューブ（ｔ）、給電線（１）、発熱体（５）等により、
本発明のヒーティングチューブ（Ｈ）が構成されるよう
になっている。

上記のような構成のヒーティングチューブ（Ｈ）は、例
えば次のように作られる。

先ず、銀メッキ銅線等の撚線からなる芯線（２）の回り
に絶縁体（３）を成層して、被覆された導電線を作る。
作られた導電線を２本並べて２芯の給電線（１）を構成
し、絶縁体（３）を一定間隔Ｌを隔てて交互に環状に切
取る。周囲の絶縁体（３）を環状に切取ると、芯線
（２）が露出して所定幅の露出部（７）が形成される。

一方、チューブ（ｔ）の回りに抵抗線を編み上げて、編
組発熱体（５）で回りから押し包む。編組発熱体（５）
で覆われたチューブ（ｔ）の回りに、給電線（１）を緩
い螺旋で巻き付ける。編組発熱体（５）と２本の芯線
（２）とを交互に接触させるために、露出部（７）の位
置にほぼ同じ幅の編組構造の環状に作られた接続子
（６）を当てがう。そして、第４図の（Ｃ）に示された
ようなリング状の固着片（11）を露出部（７）に被せて
から開口部を両側から挟圧すると、固着片（11）の爪
（12）が芯線（２）の撚線の隙間に侵入して固着され
る。この結果、環状の接続子（６）の途中が括れて第４
図（Ｂ）のように、大径部と小径部からなる“達磨形”
に変形する。変形した大径部と小径部の素線（60）の網
目が、それぞれ芯線（２）と編組発熱体（５）を構成し
ている複数の素線（50）に点及び線状に多点接触しなが
ら圧接される。圧接により接続子（６）を介して、編組
発熱体（５）が芯線（２）に電気的に接続される。芯線
（２）と編組発熱体（５）及び接続子（６）の原理的な
接続図が、第５図に示されている。図示されているよう
に、素線（50）を編んだ編組発熱体（５）によって、各
帯域Ｌ内で網目模様に対応した多数の並列な抵抗回路が
形成されている。その後、チューブ（ｔ）の回りに緩い
螺旋状に巻かれた２本の給電線（１）で作る隙間を絶縁
体（４）で埋めてから、断面を円形に整形加工する。整
形後、絶縁体（４）と接続子（６）等を被覆（9a）で覆
って被覆して、ヒーティングチューブ（Ｈ）が完成す
る。

なお、第２図の２点鎖線で示したように、被覆（9a）の
外側に更に断熱材（９）を介在させてから、最外層に保
護用の外被（10）を被せて単一チューブ（ｔ）の複合管
を構成することもできる。

第６図は本発明の別の実施例の構成説明図である。第６
図の実施例では第１図の実施例のときと給電線（１）と
編組発熱体（５）の構造が相違し、他の部分においては
異なることはない。ここでは給電線（１）と編組発熱体
（５）が、いずれも“真田紐”のように複数の素線（5
0）と（60）を用いて偏平な平形に形成されている。編
組発熱体（５）は芯材無しに、例えば第８図（Ａ），
（Ｂ）に示すように１本または複数本の素線（50）で編
み込まれる。また、第９図（Ａ），（Ｂ）の場合では編
組発熱体（５）が、素線（50）が芯材（51）を芯にして
回りに編組される。

この実施例では第７図のように、初めに給電線（１）の
露出部（７）を設けた２本の平形の芯線（２）が、チュ
ーブ（ｔ）の外周に図示のようにほぼ180度間隔隔て
て、或いは２本を並べて緩い螺旋で巻かれる。偏平に編
み上げられた編組発熱体（５）が、その上に螺旋状に重
ね巻きされる。その後、第１図の実施例と同様に絶縁体
（４）を樹脂成型して、その外側に被覆（9a）が被せら
れる。第６図の実施例構成によれば、給電線（１）と編
組発熱体（５）が共に偏平に形成されているので、薄肉
でコンパクトなヒーティングチューブ（Ｈ）が実現する
特徴がある。

このような構成のヒーティングチューブ（Ｈ）は、温度
保持のためのガス分析用や液体用電気加熱保温導管とし
て使用される。また、医療用のチューブとして、医療器
具等にも配管される。配管されたヒーティングチューブ
（Ｈ）の２本の芯線（２）に電圧が加えられると、直接
又は接続子（６）を介して編組発熱体（５）の帯域内に
形成された多数の並列な抵抗回路に電流が流れてジュー
ル熱が発生する。

編組発熱体（５）に発生したジュール熱がチューブ
（ｔ）に伝達され、チューブ（ｔ）の内部の液体や気体
が加熱されたり一定温度に維持されるようになってい
る。

なお、上述の実施例では複数の抵抗線からなる編組発熱
体（５）の場合を例示して説明したが、単線で編組編み
したものの他に、炭素繊維又は炭素繊維とセラミックや
樹脂を撚り合わせたもの、或いは普通の金属抵抗線と炭
素繊維との撚り線等を用いてもよい。また、絶縁体
（３），（４）とチューブ（ｔ）の被覆も実施例に限ら
ず、シリカゲル繊維、セラミック繊維又はポリイミド・
フイルム等で構成してもよい。これらセラミック繊維等
の絶縁材を用いてシース形に構成すれば、高温用に適す
る電熱ヒータが提供できる。さらに、２芯の芯線に電圧
を加えた場合で説明したが、３芯にして３相交流を印加
してもよい。

［発明の効果］ 本発明は、絶縁材又は絶縁処理した金属から内部に流体
を流すチューブと、該チューブを囲む編組体で構成した
発熱体と、該発熱体の外側で前記チューブの長手方向に
沿って配置され一定間隔毎に芯線の露出部を形成した２
芯又は３芯の給電線と、該給電線の芯線の露出部の位置
でこの給電線と共に前記発熱体に囲まれたチューブに巻
き付けられて発熱体を給電線の芯線に順次循環的に電気
的に接続する導電材からなる編組体で構成した接続子
と、該接続子を含み前記給電線と発熱体及びチューブを
包囲する絶縁体とを備えたヒーティングチューブを構成
した。

また、絶縁材又は絶縁処理した金属からなり内部に流体
を流すチューブと、該チューブの長手方向に沿って配置
され一定間隔毎に芯線の露出部を形成した偏平な２芯又
は３芯の給電線と、該給電線と共に前記チューブの外側
に螺旋状に巻き付けられて前記露出部の位置で給電線の
芯線に順次循環的に電気的に接続され編組体で偏平な平
形に構成された発熱体と、該発熱体を含み前記給電線と
チューブとを包囲する絶縁体とを備えたヒーティングチ
ューブを構成した。

この結果発熱体が素線を編んだ編組体で構成されている
ので、譬え発熱時の温度サイクルの変化や曲げ等の外力
が加ったときに編組素線の一部が断線した場合でも帯域
が発生しないようなことがない。特に、実施例１のよう
な固着片を設ければ、接続子を芯線と発熱体に一挙に圧
接させて接続が確実で接触不良を起すこともない。ま
た、編組発熱体に通電したときの温度上昇に伴う発熱負
荷が素線に分散されるので、中温度（50〜120℃）は勿
論高温度域（120℃以上）の保温等にも適用することが
きる。この場合、前述のようにセラミック繊維やポリイ
ミド繊維等の耐熱性の絶縁材を用いれば、高温度に耐え
ることができる。

よって、本発明によれば、故障がなく、しかも適用温度
範囲の広いヒーティングチューブを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成説明図、第２図は第１図の
一部の断面説明図、第３図は第１図のチューブの長手方
向の断面説明図、第４図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は接続
子の接続を示す説明図、第５図は発熱体の原理的な電気
接続図、第６図は本発明の別の実施例の構成説明図、第
７図は第６図の一部の断面説明図、第８図と第９図の
（Ａ），（Ｂ）は編組発熱体の説明図で、共に（Ａ）は
平面図、（Ｂ）は断面図、第10図（Ａ），（Ｂ）は従来
の電熱ケーブルの構成説明図である。 第１〜９図において、 （１）は給電線、（２）は芯線、（３）及び（４）は絶
縁体、（５）は発熱体、（６）は接続子、（７）は露出
部、（８）は接続部、（９））は断熱材、（9a）は被
覆、（10）は外被、（11）は固着片、（50），（60）は
素線、（51）は芯材、（ｔ）はチューブ、（Ｈ）はヒー
ティングチューブである。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁材又は絶縁処理した金属からなり内部
   に流体を流すチューブと、 該チューブを囲む編組体で構成した発熱体と、 該発熱体の外側で前記チューブの長手方向に沿って配置
   され一定間隔毎に芯線の露出部を形成した２芯又は３芯
   の給電線と、 該給電線の芯線の露出部の位置でこの給電線と共に前記
   発熱体に囲まれたチューブに巻き付けられて発熱体を給
   電線の芯線に順次循環的に電気的に接続する導電材から
   なる編組体で構成した接続子と、 該接続子を含み前記給電線と発熱体及びチューブを包囲
   する絶縁体とを備えたことを特徴とするヒーティングチ
   ューブ。
2. 【請求項２】絶縁材又は絶縁処理した金属からなり内部
   に流体を流すチューブと、 該チューブの長手方向に沿って配置され一定間隔毎に芯
   線の露出部を形成した偏平な２芯又は３芯の給電線と、 該給電線と共に前記チューブの外側に螺旋状に巻き付け
   られて前記露出部の位置で給電線の芯線に順次循環的に
   電気的に接続され編組体で偏平な平形に構成された発熱
   体と、 該発熱体を含み前記給電線とチューブとを包囲する絶縁
   体とを備えたことを特徴とするヒーティングチューブ。