配管ヒータ装置
【課題】配管ヒータ装置において、複数並設された被加熱用の配管に対し簡単に精度よく装着し、各配管を温度ムラ少なく加熱する。
【解決手段】配管Ｐの外側に筒状に延びる断熱材の保温ケース２０と、保温ケース内で発熱するヒータ本体３０と、ヒータ本体３０を保持して保温ケース２０内に取り付けられ、配管Ｐに係合保持される熱伝導性弾性材料による取付けブラケット４０とからなり、その配管係合部４３には保温ケース２０の蓋壁部２２から内部に挿入された配管Ｐを、ヒータ保持部４２に保持したヒータ本体３０との間に空隙Ｓを有して係合保持し、ヒータ本体３０の発熱がブラケットの熱伝導、空隙Ｓを介した放射熱および空間内の対流により加熱する。
【解決手段】配管Ｐの外側に筒状に延びる断熱材の保温ケース２０と、保温ケース内で発熱するヒータ本体３０と、ヒータ本体３０を保持して保温ケース２０内に取り付けられ、配管Ｐに係合保持される熱伝導性弾性材料による取付けブラケット４０とからなり、その配管係合部４３には保温ケース２０の蓋壁部２２から内部に挿入された配管Ｐを、ヒータ保持部４２に保持したヒータ本体３０との間に空隙Ｓを有して係合保持し、ヒータ本体３０の発熱がブラケットの熱伝導、空隙Ｓを介した放射熱および空間内の対流により加熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置、その他の製造装置等における配管ヒータ装置に関する。より詳しくは、多数並設された配管を所定温度に加熱する配管ヒータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置、化学処理装置およびその他の製造装置においては、処理前の気体または液体および処理後の気体または液体を移送する配管の内壁に、これらの気体または液体が固化もしくは堆積することを防ぐため、また、その他の目的で多数並設された配管を加熱する配管ヒータ装置が使用されている。
【０００３】
配管加熱用ヒータとしては、発熱体を埋設した保温ジャケットを配管に巻き付けることにより、配管を加熱する直接加熱式の配管ヒータ装置が知られている。この直接加熱式の配管ヒータ装置は、その取り付けが手作業であるため、各配管における巻き位置のばらつき、巻きムラ等によって温度ムラが発生し易い。これは、配管の現場でヒータを設置する作業の熟練度によって、ヒータの設置精度が変化し、配管への加熱の均一性が左右されることが原因となっている。
【０００４】
また、配管の凍結を防止するためのヒータ装置として、セラミックケースに発熱素子を内包したヒータ素子を保持した取付けブラケットを配管に係合固定するようにした構造が、下記特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、配管に直接発熱体を接触させず、配管と発熱体との間に所望の空間を設け、発熱体からの輻射熱と、この空間内の空気の対流により加熱する非接触加熱型の配管加熱用ヒータも知られている。具体的には、下記特許文献２に開示されており、面状ヒータを金属板の外側面に被着し、この金属板により配管の外周を囲むように加熱空間を形成し、加熱空間の対流加熱および輻射加熱によって配管を加熱する配管用加熱ヒータが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８４２３０号公報
【特許文献２】特開平９−１７５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のような単なる凍結防止用のヒータでは、例えば２００℃程度にまで配管内の流体を加熱することは難しく、また、高温となった発熱体を配管に直接接触させて加熱するものでは、配管の周面において発熱体に接触している部分のみが高温に加熱されることで、配管の部分的な温度差が大きく、配管の変形を招いたり、配管内を流れる流体の加熱効率が低く、その流量を増加できない問題を有している。
【０００８】
また、特許文献２の配管用加熱ヒータにおいては、面状ヒータが、配管に直接的に接触することなく、配管は、面状ヒータにより加熱された金属板と配管との間の空間にある空気を介して加熱されるため、面状ヒータの配置位置による配管の温度ムラは低減される。しかし、金属板と配管との間に大きな空間を確保する構造であり、各部品が大型化し、運搬時や装着時の作業性に影響する虞がある。
【０００９】
また、配管が狭い間隔で複数並設されている場合のヒータ装置の取り付けが煩雑な作業となって取付けが面倒な場合があり、配管が壁面に近接配置されているときには取付け不能となる虞がある。さらに、配管のメンテナンスにおいて、再装着時の配管用加熱ヒータの加熱性能を再現することが難しくなる可能性がある。
【００１０】
さらに、配管が狭い間隔を持って複数並設されている場合に、複数の配管を１つのヒータ装置によって加熱する構造のヒータ装置では、配管と発熱体との距離が不均等となったり、１つの配管の加熱に寄与する発熱体の数が場所によって異なるなどの要因によって、各配管を均等に加熱することが難しく、流体の加熱温度が均等とならない問題を有する。
【００１１】
また、複数並設された配管に個々に発熱体を設置してヒータ装置を構成する場合に、上記のように、狭い間隔で配設された各配管に簡単に各ヒータ装置の設置が容易に行えるように設けることが要求される。特許文献１に提案されている技術のように、発熱体を保持した取り付けブラケットの先端部分を、配管にその側方から係合するように取り付けることが簡単であるが、加熱効率を高めるために、特許文献２に示されるように、発熱体の外周を、断熱カバーで覆うことを考慮した際には、取り付けが困難となる問題がある。つまり、すでに設置されている配管に対し、それを囲むようにヒータ装置を設置して周面の加熱ムラを低減しようとした際に、１本の配管であれば断熱カバーの装着開口部分を広げて、配管にかぶせるように装着することが可能であるが、狭い間隔で複数設置されている各配管に対し設置する際には、配管の間の狭い間隔では、断熱カバーを一部広げながら装着することができないことがあり、このような点にも対処する必要がある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑み、複数並設された配管に対し設置し、各配管を高温かつ均等に加熱できるとともに、設置が容易な配管ヒータ装置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】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の配管ヒータ装置は、複数並設された被加熱用の配管に対し装着し、各配管をそれぞれ加熱するものであり、
前記配管の外側に筒状に延びる断熱材からなる保温ケースと、
前記保温ケースの内部に長手方向に配置され、通電に応じて発熱するヒータ本体と、
前記ヒータ本体を保持して前記保温ケース内面に取り付けられ、前記配管に係合保持される熱伝導性弾性材料により形成される取付けブラケットとからなり、
前記保温ケースは、長手方向に延びる筒状本体と、該筒状本体の両端部に設置された端面壁と、該端面壁に開口端から切り欠かれた切欠き開口とを有し、該切欠き開口の開口端が面する壁部が前記配管が挿通可能な蓋壁部に形成され、
前記取付けブラケットは、前記保温ケースに固着される固着部と、前記ヒータ本体を保持するヒータ保持部と、前記配管に押し付けることにより広がって配管の外周に弾性係合する配管係合部とからなり、
前記配管係合部は前記保温ケースの前記蓋壁部に面し、該蓋壁部から内部に挿入された前記配管が、前記ヒータ保持部に保持されたヒータ本体との間に空隙を有して係合保持されることを特徴とする。
【００１４】
上記のような本発明における前記取付けブラケットの前記配管係合部の位置は、前記保温ケースの切欠き開口の内端部と軸方向に一致する位置に設けられていることが好適である。
【００１５】
また、前記取付けブラケットに保持された前記配管が、前記ヒータ本体の発熱の一部が熱伝導性部材による前記取付けブラケットを介して伝達されて加熱されるとともに、前記ヒータ本体の発熱の一部が該ヒータ本体と前記配管との間の空隙を介して放射加熱され、さらに、前記保温ケースに囲まれた空間内の温度上昇により対流加熱されるように構成されている。
【００１６】
また、上記のような本発明においては、前記ヒータ本体が丸棒状に形成され、前記取付けブラケットにより前記配管と前記空隙をもって平行に保持されることが好ましい。
【００１７】
一方、本発明における前記蓋壁部は、前記筒状本体に脱着されるか、前記筒状本体にヒンジ構造を介して揺動自在に連結されているか、前記筒状本体に連設されてスリット溝を有して前記配管の挿通が可能に設けられていることが可能である。
【００１８】
また、上記のような本発明においては、前記保温ケースの筒状本体が柔軟性を有する断熱材で形成され、前記蓋壁部が前記筒状本体に連設されるとともにスリット溝を有し、前記筒状本体の側壁の側方への変形により前記スリット溝が広がり、前記配管が内部に挿通されるように構成することが可能である。
【００１９】
その際、前記保温ケースの筒状本体に、前記取付けブラケットの固着部を固定するベース部材を備えるように構成してもよい。
【００２０】
本発明配管ヒータ装置の配管への装着に伴う上下方向位置または左右方向位置もしくは前後方向位置は、変更可能である。例えば、水平配管が水平方向に並んで設置され、配管ヒータ装置を上方または下方から装着する場合には、配管に上方から配管ヒータ装置を装着する方式では、配管の上方にヒータ本体が位置することになり、逆に配管に下方から配管ヒータ装置を装着する方式では、配管の下方にヒータ本体が位置することになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の配管ヒータ装置によれば、取付けブラケットを通してのヒータ保持部から配管係合保持部への熱伝導による配管の加熱、ヒータ本体側面から空隙を介しての放射熱による配管の加熱、ケース内の空間加熱に伴う熱対流による配管の加熱とにより、効率よく加熱されるとともに、ヒータ本体が配管に非接触に配置されていることで、直接接触により接触部分のみ高温に加熱されることなく、配管の外周での温度差が少なく、配管の変形等を生じることなく配管内を流れる流体を効率よく加熱することができ、流体流量を高めることが可能となる。
【００２２】
また、配管への取り付けが、取付けブラケットを固着した保温ケースを装着することによって容易に行える。つまり、保温ケースに固着部が固定された取付けブラケットのヒータ保持部にはヒータ本体が保持されており、このヒータ本体を備えた保温ケースを、その切欠き開口の開口端を前記配管に一致させて、この開口端から配管が切欠き開口の内部に挿入するように装着する。この装着動作により、保温ケース内の取付けブラケットの配管係合部を配管に対して押し付けることで、この配管係合部が広がるように変形して配管の外周に弾性係合し、ヒータ本体と配管の位置を正確に保って精度良く設置することができる。
【００２３】
なお、保温ケースの蓋壁部における開口端の開閉構造により、配管への装着動作の後に保温ケースの蓋壁部を閉じる作業が必要となる。
【００２４】
各配管に対する配管ヒータ装置の設置誤差が少なく、配管とヒータ本体との配置関係、および伝熱特性つまり加熱特性が均等となり、所定温度に効率よく加熱することができる。
【００２５】
また、本発明の配管ヒータ装置は、取付けブラケットに保持された発熱体としてのヒータ本体が、保温ケース内の長手方向に配管に沿って平行に配置されるため、保温ケース内の配管の空間加熱が可能であり、配管内を流れる流体を少ない温度ムラで加熱できる。
【００２６】
また、保温ケースの筒状本体を柔軟性断熱材で形成し、この筒状本体に連設した蓋壁部にスリット溝を設けた構造とすると、筒状本体の側壁を側方へ変形させることでスリット溝が広がり、配管が内部に挿通できるようになり、配管ヒータ装置の取り付けがさらに容易に行える。その際、保温ケースの筒状本体に取付けブラケットの固着部を固定するベース部材を備えると、柔軟性断熱材による筒状本体への取付けブラケットの固着が確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配管ヒータ装置の概略斜視図である。
【図２】図１の軸に垂直な横断面図である。
【図３】図１の軸に平行な縦断面図である。
【図４】図１の保温ケースの端面図である。
【図５】保温ケースの変形例を示す横断面図である。
【図６】保温ケースの他の変形例を示す横断面図である。
【図７】他の形態の取付けブラケットを備えた第２の実施形態に係る配管ヒータ装置の横断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る配管ヒータ装置の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係る配管ヒータ装置の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る配管ヒータ装置の設置状態を示す概略斜視図であり、図２はその軸に垂直な方向で切断した横断面図、図３はその軸に平行な方向で切断した縦断面図、図４は保温ケースの端面図である。
【００２９】
被加熱体としての配管Ｐは、直径が１０ｍｍ以下（例えば、６ｍｍ程度）の細管が複数平行に所定ピッチ（例えば、２０〜３０ｍｍピッチ）で並設されてなり、この配管Ｐは半導体製造装置、その他の製造装置等に接続され、内部を処理ガス等の被加熱流体が所定流量で流れる。本実施形態の配管ヒータ装置１０が、各配管Ｐに対してそれぞれ独立して設置され、この配管Ｐを流下する被加熱流体を所定温度（例えば、１４０〜２００℃）に加熱する。
【００３０】
配管ヒータ装置１０は、配管Ｐの外周に被覆される両端が閉じた筒状の保温ケース２０と、保温ケース２０の内部に設置される発熱体としてのヒータ本体３０（図２参照）と、このヒータ本体３０を保持して保温ケース２０に固着されるとともに前記配管Ｐに係合する取付けブラケット４０とによって構成される。
【００３１】
上記保温ケース２０は、柔軟性が低い断熱材により配管Ｐに沿って長手方向に筒状に延びて構成される。図示の場合、該保温ケース２０は配管Ｐの外周を覆う筒状本体２１と、図２で底壁となる分割形成された蓋壁部２２と、該筒状本体２１の両端部に設置された端面壁２３と、を有する。上記蓋壁部２２は、図４にも示すように、角筒状の保温ケース２０の一側面（底面）を開放して配管Ｐが挿通可能に設けられている。
【００３２】
保温ケース２０の断熱材としては、例えば、ジャケットヒータ系、シリコン系、マイカ系および耐熱樹脂を含浸させたクリーンブロック系の断熱材が好適に使用される。特にクリーンな環境が要求される場合には、クリーンブロック系が望ましい。
【００３３】
保温ケース２０の寸法としては、配管Ｐの配列方向の幅（図２の横方向の長さ）は配管Ｐの配設ピッチ（例えば２０ｍｍ程度）とほぼ同等に設けられるものであり、縦幅は本例の場合上下にヒータ本体３０と配管Ｐが配置されることに伴い横幅より大きく（例えば３０ｍｍ程度）に設けられる。また、配管Ｐに沿った長さは加熱温度等に応じて必要とされる所定長さ（例えば５０〜５００ｍｍ程度）に設置される。
【００３４】
両端の端面壁２３には、図４に示すように、上記蓋壁部２２の面からＵ字状に切り欠かれた切欠き開口２４を有し、この切欠き開口２４の一端は蓋壁部２２の装着によって閉塞される開口端２４ａに設けられ、この開口端２４ａから配管Ｐが切欠き開口２４に挿通され、中心側の内端部２４ｂに係合された配管Ｐが位置する。
【００３５】
通電に応じて発熱するヒータ本体３０は、図示の場合、剛体の棒状に設けられ、取付けブラケット４０の後述のヒータ保持部４２に保持されて、前記保温ケース２０の筒状本体２１の内部に、図２の場合で、配管Ｐの上方に該配管Ｐと平行に長手方向に配置される。このヒータ本体３０としては、例えば、ガラス管内に熱線がコイル状に配設された棒状発熱体など、加熱温度等に応じて公知の構造に設けられた発熱体が使用される。なお、このヒータ本体３０に対しては、両端部に給電用の配線３１（図３参照）が設置され、保温ケース２０の外部に不図示の給電ケーブルが導出され、外部においてコネクタ等を介して電源に接続される。
【００３６】
次に、上記ヒータ本体３０を保持して前記配管Ｐに係合する取付けブラケット４０の構造について説明する。この取付けブラケット４０は、図２および図３に示すように、ヒータ本体３０を配管Ｐに対して所定位置に配置させるものであり、熱伝導性弾性材料による板状部材がプレス加工（打ち抜き加工および折曲可能）、接合加工（溶接加工等）などにより形成されてなる。
【００３７】
取付けブラケット４０は、保温ケース２０の内面に固着される固着部４１と、ヒータ本体３０を保持するヒータ保持部４２と、配管Ｐに押し付けることにより広がって配管Ｐの外周に弾性係合して保持される配管係合部４３とからなり、配管係合部４３の先端には外側に広がる導入用の先端部４４が形成されている。
【００３８】
取付けブラケット４０は、全体としてヒータ本体３０の軸方向長さに匹敵する長さ（ヒータ本体３０の形状等によって相違する）に設けられ、保温ケース２０の長手方向の長さより短く、保温ケース２０の内部に挿入されて固着される。
【００３９】
上記固着部４１は、保温ケース２０の筒状本体２１の前記蓋壁部２２とは反対側の上壁内面と平行な平面を有し、各種固着手段によりに筒状本体２１の内面に複数個所で固着される。
【００４０】
ヒータ保持部４２は、上記固着部４１との接合面から両側に広がってから連続する斜面により内面が狭まるように形成されて、内部に棒状のヒータ本体３０を両側から挟持するように構成されている。そして、前記ヒータ本体３０は、端部の配管係合部４３を広げてその開口端部の先端部４４から押し込むように装着するか、軸方向端部のヒータ保持部４２の開口部から軸方向に挿入して装着するものである。ヒータ本体３０の形状等に応じて、保温ケース２０に固着する前の取付けブラケット４０にヒータ本体３０を装着した後に、取付けブラケット４０を保温ケース２０の筒状本体２１の内部に挿入固着するのが好適である。
【００４１】
配管係合部４３の形状は、上記ヒータ保持部４２の両端部から両側に広がりその後狭まり、内部に配管Ｐを両側から挟持するように設けられ、また、軸方向には図３に示す所定間隔でスリット溝４５が先端部４４から形成されて分割形成されている。つまり、複数のクリップ部が並列に配置された構造となって、配管Ｐの係合特性が各部で安定するように設けられている。なお、図３の場合には、ヒータ保持部４２は軸方向には一体構造であるが、この部分にもスリット溝４５を延長形成してもよい。さらに、スリット溝４５により、取付けブラケット４０を複数に分割形成してもよい。
【００４２】
上記配管係合部４３の位置は、保持した配管Ｐの中心と保温ケース２０の切欠き開口２４の内端部２４ｂの中心とが軸方向に一致するように設けられている。即ち、取付けブラケット４０の固着状態において、配管係合部４３の先端部４４は、保温ケース２０の蓋壁部２２に面し、開口端２４ａから挿入された配管Ｐが切欠き開口２４の内端部２４ｂに移動した際に、取付けブラケット４０の配管係合部４３に係合して保持されるように設けられている。
【００４３】
なお、ヒータ保持部４２にヒータ本体３０を保持し、配管係合部４３を配管Ｐに係合した図２の状態において、平行に保持されたヒータ本体３０と配管Ｐとの間には所定の空隙Ｓが形成されるように、取付けブラケット４０の形状寸法が設定されている。
【００４４】
上記のように構成された配管ヒータ装置１０の取り付けについて説明する。まず、蓋壁部２２を取り外した保温ケース２０の筒状本体２１の内部に、ヒータ保持部４２に予めヒータ本体３０を保持させてなる取付けブラケット４０を挿入し、その固着部４１を筒状本体２１の内面に固着したものを用意する。
【００４５】
次に、上記の取付けブラケット４０を固着した保温ケース２０を、その蓋壁部２２を取り外した切欠き開口２４の開口端２４ａに配管Ｐが挿入するように、配管Ｐに対して押し付けることにより装着する。開口端２４ａから切欠き開口２４の内部に移動した配管Ｐは、取付けブラケット４０の先端部４４に当接してさらに押し付けられることで、配管係合部４３を広げるように変形させつつその内部に進入して、切欠き開口２４の内端部２４ｂで、配管係合部４３の内部の所定位置に配管Ｐが係合される。
【００４６】
これにより、配管Ｐに対して取付けブラケット４０を介してヒータ本体３０および保温ケース２０が所定の位置関係、つまり、取付けブラケット４０の配管係合部４３に係合保持された配管Ｐと、取付けブラケット４０のヒータ保持部４２に保持されたヒータ本体３０との間に空隙Ｓが形成された状態に配設される。その後、筒状本体２１に蓋壁部２２を結合して保温ケース２０を形成し、ヒータ本体３０に対する給電ケーブルを電源配線に接続することにより組付けを完了する。各配管Ｐに対して上記配管ヒータ装置１０の組み付けをそれぞれ独立して行い、全体としての配管ヒータ装置を完成させる。図１に示すように、隣接する配管ヒータ装置１０の保温ケース２０は、相互に接触する程度に配置されてなる。
【００４７】
なお、筒状本体２１への蓋壁部２２の固定は、突起と凹部による係合構造の形成による係合固定構造、接着剤を使用する接着固定構造、外周に締結バンドを装着する固縛式の固定構造などが適宜採用可能である。
【００４８】
配管ヒータ装置１０による配管Ｐの加熱状態を説明する。上記ヒータ本体３０は、通電により所定温度に発熱し、このヒータ本体３０の発熱の一部が、取付けブラケット４０の熱伝導によりヒータ保持部４２から配管係合部４３に伝わり、配管係合部４３から配管Ｐの周面に伝熱されるとともに、ヒータ本体３０の発熱の他の一部が、上記ヒータ本体３０と配管Ｐとの間の空隙Ｓを介して放射伝熱され、さらに、発熱の他の一部が、保温ケース２０によって囲まれた内部空間の温度上昇により対流により伝達され、これらの総合により配管Ｐが効率よく、所定温度に、温度ムラの少ない状態で加熱される。
【００４９】
また、配管Ｐに対する配管ヒータ装置１０の取り付けが容易に行えるとともに、取付け後の配管Ｐとヒータ本体３０の位置関係、および保温ケース２０との位置関係の寸法精度が良好に確保でき、各配管Ｐに取り付けた配管ヒータ装置１０のそれぞれにおける加熱特性が均等となり、配管Ｐを同等の特性で温度ムラなく加熱することができる。
【００５０】
次に、図５は、変形例の保温ケース１２０を示すものであり、柔軟性が低い断熱材により形成された筒状本体１２１の底面（一側面）を開閉して、前記配管Ｐを内部に挿入させるための開口を開閉する構造に設けられている。
【００５１】
この変形例においては、蓋壁部１２２の一端部がヒンジ構造１２２ａ（例えば、薄肉ヒンジ構造）を介して筒状本体１２１の端部に揺動可能に連結されている。このヒンジ構造１２２ａを介した蓋壁部１２２の揺動によって開閉作動し、筒状本体１２１の内部に前述の実施形態に示されるような取付けブラケット４０が固着された保温ケース１２０を、前記配管Ｐに対して蓋壁部１２２を開いた状態で装着し、装着後に蓋壁部１２２を閉じるように構成されている。その他は、第１の実施形態と同様に構成されていればよい。
【００５２】
次に、図６は、さらに他の変形例の保温ケース２２０を示すものであり、柔軟性が低い断熱材により形成された筒状本体２２１の内部に配管Ｐを挿通する蓋壁部２２２の開閉構造を、該蓋壁部２２２を柔軟性を有する断熱材により形成するとともに、縦方向にスリット溝２２３を形成して構成している。そして、装着のために配管Ｐに押し付けた際に、スリット溝２２３の両側の柔軟性の変形部２２２ａが内側に弾性変形し、スリット溝２２３を広げて配管Ｐが保温ケース２２０の内部に挿通するように形成されている。その他は、第１の実施形態と同様に構成されていればよい。
【００５３】
次に、図７は、他の形態の取付けブラケット１４０を備えた第２の実施形態の配管ヒータ装置１００を示している。この実施形態の取付けブラケット１４０は、２枚の板部材を張り合わせた構造に形成されるとともに、ヒータ本体３０を脱着不能に保持するようにした構造に設けられている。
【００５４】
つまり、取付けブラケット１４０は、第１の実施形態と同様に、固着部１４１と、ヒータ保持部１４２と、配管係合部１４３と、導入用の先端部１４４とからなっている。固着部１４１は、第１の実施形態と同様に形成された保温ケース２０の蓋壁部２２と反対側の壁面と平行な平面で構成され、中央部で接合された２枚の板部材が両側に分かれて、平板状に広がって形成され、筒状本体２１の内面に固着される。ヒータ保持部１４２は、固着部１４１の中央部に連続して軸方向に延びてから、両側に広がり円筒状にヒータ本体３０の外形に沿って湾曲形成され、反対側の中央部で両側の板部材が接合されてなり、その円筒内部に丸棒状のヒータ本体３０が挿入保持される構造である。
【００５５】
配管係合部１４３は、ヒータ保持部１４２の中央部に連続して軸方向に少し延びてから、両側に湾曲形状に広がり、中間部で内側に折れ曲がって狭まるように延び、反対側端部（図で下端部）に連続する導入用の先端部１４４は、自由状態でも間隔が開いた位置から外側に屈曲形成され、この配管係合部１４３の内部に配管Ｐが係合保持される。その他の構造は、第１の実施形態と同様に形成されている。また、図５または図６に示すような変形例の保温ケース１２０，２２０も適用可能である。
【００５６】
そして、この図７に示す取付けブラケット１４０を備えた第２の実施形態においても、配管Ｐに対する配管ヒータ装置１００の設置は、第１の実施形態と同様に、ヒータ保持部１４２にヒータ本体３０を保持した取付けブラケット１４０を内面に固着し、蓋壁部２２を取り外した状態の保温ケース２０を、配管Ｐに対して押し付けるように装着すると、配管Ｐが内部の配管係合部１４３に挿入係合されて、所定位置に容易に組み付けられる。
【００５７】
なお、図７に示す断面位置においては、ヒータ本体３０と配管Ｐとの間には空間としての空隙Ｓが形成されていることが明示されていないが、取付けブラケット１４０の長手方向の形状が、図３のようにスリット溝４５を有するように形成されている場合のスリット溝４５の部分、または、取付けブラケット１４０が長手方向に短く分割形成されている場合などにおいては、ヒータ本体３０と配管Ｐとの間に取付けブラケット１４０の部材が形成されていない部分があり、この部分においてヒータ本体３０の発熱が輻射伝熱される空隙Ｓが形成されるものである。
【００５８】
そして、本実施形態においても、取付けブラケット１４０を介しての熱伝導による加熱、空隙Ｓを介しての輻射加熱、保温ケース１２０の内部空間の加熱による対流加熱により、配管Ｐおよびその内部を流下する流体が所定温度に加熱されるものである。
【００５９】
次に、図８は第３の実施形態に係る配管ヒータ装置３００を示している。この実施形態の配管ヒータ装置３００は、配管Ｐの外周に被覆される両端が閉じた筒状の保温ケース３２０と、保温ケース３２０の内部に設置される発熱体としてのヒータ本体３０と、このヒータ本体３０を保持して保温ケース３２０に固着されるとともに前記配管Ｐに係合する取付けブラケット３４０とによって構成される。
【００６０】
上記保温ケース３２０は、柔軟性を有する断熱材により配管Ｐに沿って長手方向に筒状に延びて構成された筒状本体３２１と、この筒状本体３２１に連設され図８で底壁となる蓋壁部３２２と、図示してないが第１の実施形態と同様に筒状本体３２１の両端部に設置された端面壁とを有する。上記蓋壁部３２２はスリット溝３２３を有し、鎖線で筒状本体３２１の側壁の変形状態を示すように、このスリット溝３２３が広がって配管Ｐが挿通可能に設けられている。
【００６１】
上記ヒータ本体３０を保持して前記配管Ｐに係合する取付けブラケット３４０は、第１の実施形態とほぼ同様の構造であるが、柔軟性の保温ケース３２０に固着する構造が異なっている。この取付けブラケット３４０は、保温ケース３２０に固着されるピン状の固着部３４１と、ヒータ本体３０を保持するヒータ保持部３４２と、配管Ｐに押し付けることにより広がって配管Ｐの外周に弾性係合して保持される配管係合部３４３とからなり、配管係合部３４３の先端には外側に広がる導入用の先端部３４４が形成されている。
【００６２】
また、前記保温ケース３２０の上壁の外面にはベーク材などの板材によるベース部材３５０が長手方向に延びて設けられ、柔軟な保温ケース３２０に対する取付けブラケット３４０の固着が堅固に行えるように構成されている。上記取付けブラケット３４０の複数の固着部３４１は、ヒータ保持部３４２の平坦部にピン状に突設され、この固着部１４１が筒状本体３２１の上壁部分を貫通して上記ベース部材３５０の背面に当接し、この当接部分において外部から固定部材３５１によって固着部３４２つまり取付けブラケット３４０とベース部材３５０とが結合されてなり、これによって取付けブラケット３４０が柔軟な保温ケース３２０に確実に固着保持されてなる。
【００６３】
上記ヒータ保持部３４２にヒータ本体３０を保持し、配管係合部３４３を配管Ｐに係合した状態においては、第１の実施形態と同様に、平行に保持されたヒータ本体３０と配管Ｐとの間には所定の空隙Ｓが形成されるように、取付けブラケット３４０の形状寸法が設定されている。その他、図示してない部分の構成は、必要に応じて第１の実施形態と同様に構成されていればよい。
【００６４】
上記のように構成された本実施形態の配管ヒータ装置３００の取り付けについて説明する。まず、ヒータ保持部３４２に予めヒータ本体３０を保持させてなる取付けブラケット３４０を保温ケース３２０の筒状本体３２１の内部に挿入し、その固着部３４１をベース部材３５０に対し固定部材３５１によって結合して筒状本体３２１に固着したものを用意する。
【００６５】
次に、上記の取付けブラケット３４０を固着した保温ケース３２０を、筒状本体３２１の一側壁（隣接する配管Ｐに対して既に配管ヒータ装置３００が装着されている場合にはそれから離れた側の側壁）を、外側にスリット溝３２３が鎖線で示すように広がるように変形させ、この広がったスリット溝３２３を配管Ｐが通過するように、配管Ｐに対して押し付けることにより装着する。筒状本体３２１の内部に移動した配管Ｐは、取付けブラケット３４０の先端部３４４に当接してさらに押し付けられることで、配管係合部３４３を広げるように変形させつつその内部に進入して、配管係合部３４３の内部の所定位置に係合される。
【００６６】
これにより、配管Ｐに対して取付けブラケット３４０を介してヒータ本体３０および保温ケース３２０が所定の位置関係、つまり、取付けブラケット３４０の配管係合部３４３に係合保持された配管Ｐと、取付けブラケット３４０のヒータ保持部３４２に保持されたヒータ本体３０との間に空隙Ｓが形成された状態に配設される。その後、筒状本体３２１の側壁の変形力を開放し、保温ケース３２０の弾性力によってその筒状本体３２１の変形がスリット溝３２３を閉じるように復帰し、電源配線に接続することにより組付けを完了する。順次各配管Ｐに対して上記配管ヒータ装置３００の組み付けをそれぞれ独立して行い、全体としての配管ヒータ装置を完成させる。
【００６７】
配管ヒータ装置３００による配管Ｐの加熱状態は、第１の実施形態と同様に、通電により所定温度に発熱したヒータ本体３０の発熱の一部が、取付けブラケット３４０の熱伝導によりヒータ保持部３４２から配管係合部３４３に伝わり、配管係合部３４３から配管Ｐの周面に伝熱されるとともに、発熱の他の一部がヒータ本体３０と配管Ｐとの間の空隙Ｓを介して放射伝熱され、さらに、発熱の他の一部が、保温ケース３２０によって囲まれた内部空間の温度上昇に伴う対流により伝達され、これらの総合により配管Ｐが効率よく、所定温度に、温度ムラの少ない状態で加熱される。
【００６８】
とくに、本実施形態においては、柔軟性を有する保温ケース３２０の採用によって、狭いピッチで並設された配管Ｐに対する配管ヒータ装置３００の取り付けが容易に行えるとともに、取付け後の配管Ｐとヒータ本体３０の位置関係、および保温ケース３２０との位置関係の寸法精度が良好に確保でき、各配管Ｐに取り付けた配管ヒータ装置３００のそれぞれにおける加熱特性が均等となり、配管Ｐを同等の特性で温度ムラなく加熱することができる。
【００６９】
なお、前記実施形態のほか種々の態様に変形可能である。例えば、保温ケースの端面壁は、筒状本体と別体に形成して接合するようにしてもよい。とくに、第３の実施形態の保温ケースのように、この保温ケースが押出し成型などにより筒状に予め成形される場合には、端面壁の部分は別体に形成して接合する必要がある。
【符号の説明】
【００７０】
Ｐ 配管
１０ 配管ヒータ装置
２０ 保温ケース
２１ 筒状本体
２２ 蓋壁部
２３ 端面壁
２４ 切欠き開口
２４ａ 開口端
２４ｂ 内端部
３０ ヒータ本体
３１ 配線
４０ 取付けブラケット
４１ 固着部
４２ ヒータ保持部
４３ 配管係合部
４４ 先端部
４５ スリット溝
１００ 配管ヒータ装置
１２０ 保温ケース
１２１ 筒状本体
１２２ 蓋壁部
１２２ａ ヒンジ構造
１４０ 取付けブラケット
１４１ 固着部
１４２ ヒータ保持部
１４３ 配管係合部
１４４ 先端部
２２０ 保温ケース
２２１ 筒状本体
２２２ 蓋壁部
２２２ａ 変形部
２２３ スリット溝
３００ 配管ヒータ装置
３２０ 保温ケース
３２１ 筒状本体
３２２ 蓋壁部
３２３ スリット溝
３４０ 取付けブラケット
３４１ 固着部
３４２ ヒータ保持部
３４２ 固着部
３４２ ヒータ保持部
３４３ 配管係合部
３４４ 先端部
３５０ ベース部材
３５１ 固定部材
Ｓ 空隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置、その他の製造装置等における配管ヒータ装置に関する。より詳しくは、多数並設された配管を所定温度に加熱する配管ヒータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置、化学処理装置およびその他の製造装置においては、処理前の気体または液体および処理後の気体または液体を移送する配管の内壁に、これらの気体または液体が固化もしくは堆積することを防ぐため、また、その他の目的で多数並設された配管を加熱する配管ヒータ装置が使用されている。
【０００３】
配管加熱用ヒータとしては、発熱体を埋設した保温ジャケットを配管に巻き付けることにより、配管を加熱する直接加熱式の配管ヒータ装置が知られている。この直接加熱式の配管ヒータ装置は、その取り付けが手作業であるため、各配管における巻き位置のばらつき、巻きムラ等によって温度ムラが発生し易い。これは、配管の現場でヒータを設置する作業の熟練度によって、ヒータの設置精度が変化し、配管への加熱の均一性が左右されることが原因となっている。
【０００４】
また、配管の凍結を防止するためのヒータ装置として、セラミックケースに発熱素子を内包したヒータ素子を保持した取付けブラケットを配管に係合固定するようにした構造が、下記特許文献１に開示されている。
【０００５】
また、配管に直接発熱体を接触させず、配管と発熱体との間に所望の空間を設け、発熱体からの輻射熱と、この空間内の空気の対流により加熱する非接触加熱型の配管加熱用ヒータも知られている。具体的には、下記特許文献２に開示されており、面状ヒータを金属板の外側面に被着し、この金属板により配管の外周を囲むように加熱空間を形成し、加熱空間の対流加熱および輻射加熱によって配管を加熱する配管用加熱ヒータが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２８４２３０号公報
【特許文献２】特開平９−１７５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１のような単なる凍結防止用のヒータでは、例えば２００℃程度にまで配管内の流体を加熱することは難しく、また、高温となった発熱体を配管に直接接触させて加熱するものでは、配管の周面において発熱体に接触している部分のみが高温に加熱されることで、配管の部分的な温度差が大きく、配管の変形を招いたり、配管内を流れる流体の加熱効率が低く、その流量を増加できない問題を有している。
【０００８】
また、特許文献２の配管用加熱ヒータにおいては、面状ヒータが、配管に直接的に接触することなく、配管は、面状ヒータにより加熱された金属板と配管との間の空間にある空気を介して加熱されるため、面状ヒータの配置位置による配管の温度ムラは低減される。しかし、金属板と配管との間に大きな空間を確保する構造であり、各部品が大型化し、運搬時や装着時の作業性に影響する虞がある。
【０００９】
また、配管が狭い間隔で複数並設されている場合のヒータ装置の取り付けが煩雑な作業となって取付けが面倒な場合があり、配管が壁面に近接配置されているときには取付け不能となる虞がある。さらに、配管のメンテナンスにおいて、再装着時の配管用加熱ヒータの加熱性能を再現することが難しくなる可能性がある。
【００１０】
さらに、配管が狭い間隔を持って複数並設されている場合に、複数の配管を１つのヒータ装置によって加熱する構造のヒータ装置では、配管と発熱体との距離が不均等となったり、１つの配管の加熱に寄与する発熱体の数が場所によって異なるなどの要因によって、各配管を均等に加熱することが難しく、流体の加熱温度が均等とならない問題を有する。
【００１１】
また、複数並設された配管に個々に発熱体を設置してヒータ装置を構成する場合に、上記のように、狭い間隔で配設された各配管に簡単に各ヒータ装置の設置が容易に行えるように設けることが要求される。特許文献１に提案されている技術のように、発熱体を保持した取り付けブラケットの先端部分を、配管にその側方から係合するように取り付けることが簡単であるが、加熱効率を高めるために、特許文献２に示されるように、発熱体の外周を、断熱カバーで覆うことを考慮した際には、取り付けが困難となる問題がある。つまり、すでに設置されている配管に対し、それを囲むようにヒータ装置を設置して周面の加熱ムラを低減しようとした際に、１本の配管であれば断熱カバーの装着開口部分を広げて、配管にかぶせるように装着することが可能であるが、狭い間隔で複数設置されている各配管に対し設置する際には、配管の間の狭い間隔では、断熱カバーを一部広げながら装着することができないことがあり、このような点にも対処する必要がある。
【００１２】
本発明は上記事情に鑑み、複数並設された配管に対し設置し、各配管を高温かつ均等に加熱できるとともに、設置が容易な配管ヒータ装置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】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明の配管ヒータ装置は、複数並設された被加熱用の配管に対し装着し、各配管をそれぞれ加熱するものであり、
前記配管の外側に筒状に延びる断熱材からなる保温ケースと、
前記保温ケースの内部に長手方向に配置され、通電に応じて発熱するヒータ本体と、
前記ヒータ本体を保持して前記保温ケース内面に取り付けられ、前記配管に係合保持される熱伝導性弾性材料により形成される取付けブラケットとからなり、
前記保温ケースは、長手方向に延びる筒状本体と、該筒状本体の両端部に設置された端面壁と、該端面壁に開口端から切り欠かれた切欠き開口とを有し、該切欠き開口の開口端が面する壁部が前記配管が挿通可能な蓋壁部に形成され、
前記取付けブラケットは、前記保温ケースに固着される固着部と、前記ヒータ本体を保持するヒータ保持部と、前記配管に押し付けることにより広がって配管の外周に弾性係合する配管係合部とからなり、
前記配管係合部は前記保温ケースの前記蓋壁部に面し、該蓋壁部から内部に挿入された前記配管が、前記ヒータ保持部に保持されたヒータ本体との間に空隙を有して係合保持されることを特徴とする。
【００１４】
上記のような本発明における前記取付けブラケットの前記配管係合部の位置は、前記保温ケースの切欠き開口の内端部と軸方向に一致する位置に設けられていることが好適である。
【００１５】
また、前記取付けブラケットに保持された前記配管が、前記ヒータ本体の発熱の一部が熱伝導性部材による前記取付けブラケットを介して伝達されて加熱されるとともに、前記ヒータ本体の発熱の一部が該ヒータ本体と前記配管との間の空隙を介して放射加熱され、さらに、前記保温ケースに囲まれた空間内の温度上昇により対流加熱されるように構成されている。
【００１６】
また、上記のような本発明においては、前記ヒータ本体が丸棒状に形成され、前記取付けブラケットにより前記配管と前記空隙をもって平行に保持されることが好ましい。
【００１７】
一方、本発明における前記蓋壁部は、前記筒状本体に脱着されるか、前記筒状本体にヒンジ構造を介して揺動自在に連結されているか、前記筒状本体に連設されてスリット溝を有して前記配管の挿通が可能に設けられていることが可能である。
【００１８】
また、上記のような本発明においては、前記保温ケースの筒状本体が柔軟性を有する断熱材で形成され、前記蓋壁部が前記筒状本体に連設されるとともにスリット溝を有し、前記筒状本体の側壁の側方への変形により前記スリット溝が広がり、前記配管が内部に挿通されるように構成することが可能である。
【００１９】
その際、前記保温ケースの筒状本体に、前記取付けブラケットの固着部を固定するベース部材を備えるように構成してもよい。
【００２０】
本発明配管ヒータ装置の配管への装着に伴う上下方向位置または左右方向位置もしくは前後方向位置は、変更可能である。例えば、水平配管が水平方向に並んで設置され、配管ヒータ装置を上方または下方から装着する場合には、配管に上方から配管ヒータ装置を装着する方式では、配管の上方にヒータ本体が位置することになり、逆に配管に下方から配管ヒータ装置を装着する方式では、配管の下方にヒータ本体が位置することになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の配管ヒータ装置によれば、取付けブラケットを通してのヒータ保持部から配管係合保持部への熱伝導による配管の加熱、ヒータ本体側面から空隙を介しての放射熱による配管の加熱、ケース内の空間加熱に伴う熱対流による配管の加熱とにより、効率よく加熱されるとともに、ヒータ本体が配管に非接触に配置されていることで、直接接触により接触部分のみ高温に加熱されることなく、配管の外周での温度差が少なく、配管の変形等を生じることなく配管内を流れる流体を効率よく加熱することができ、流体流量を高めることが可能となる。
【００２２】
また、配管への取り付けが、取付けブラケットを固着した保温ケースを装着することによって容易に行える。つまり、保温ケースに固着部が固定された取付けブラケットのヒータ保持部にはヒータ本体が保持されており、このヒータ本体を備えた保温ケースを、その切欠き開口の開口端を前記配管に一致させて、この開口端から配管が切欠き開口の内部に挿入するように装着する。この装着動作により、保温ケース内の取付けブラケットの配管係合部を配管に対して押し付けることで、この配管係合部が広がるように変形して配管の外周に弾性係合し、ヒータ本体と配管の位置を正確に保って精度良く設置することができる。
【００２３】
なお、保温ケースの蓋壁部における開口端の開閉構造により、配管への装着動作の後に保温ケースの蓋壁部を閉じる作業が必要となる。
【００２４】
各配管に対する配管ヒータ装置の設置誤差が少なく、配管とヒータ本体との配置関係、および伝熱特性つまり加熱特性が均等となり、所定温度に効率よく加熱することができる。
【００２５】
また、本発明の配管ヒータ装置は、取付けブラケットに保持された発熱体としてのヒータ本体が、保温ケース内の長手方向に配管に沿って平行に配置されるため、保温ケース内の配管の空間加熱が可能であり、配管内を流れる流体を少ない温度ムラで加熱できる。
【００２６】
また、保温ケースの筒状本体を柔軟性断熱材で形成し、この筒状本体に連設した蓋壁部にスリット溝を設けた構造とすると、筒状本体の側壁を側方へ変形させることでスリット溝が広がり、配管が内部に挿通できるようになり、配管ヒータ装置の取り付けがさらに容易に行える。その際、保温ケースの筒状本体に取付けブラケットの固着部を固定するベース部材を備えると、柔軟性断熱材による筒状本体への取付けブラケットの固着が確実に行える。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配管ヒータ装置の概略斜視図である。
【図２】図１の軸に垂直な横断面図である。
【図３】図１の軸に平行な縦断面図である。
【図４】図１の保温ケースの端面図である。
【図５】保温ケースの変形例を示す横断面図である。
【図６】保温ケースの他の変形例を示す横断面図である。
【図７】他の形態の取付けブラケットを備えた第２の実施形態に係る配管ヒータ装置の横断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る配管ヒータ装置の横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係る配管ヒータ装置の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る配管ヒータ装置の設置状態を示す概略斜視図であり、図２はその軸に垂直な方向で切断した横断面図、図３はその軸に平行な方向で切断した縦断面図、図４は保温ケースの端面図である。
【００２９】
被加熱体としての配管Ｐは、直径が１０ｍｍ以下（例えば、６ｍｍ程度）の細管が複数平行に所定ピッチ（例えば、２０〜３０ｍｍピッチ）で並設されてなり、この配管Ｐは半導体製造装置、その他の製造装置等に接続され、内部を処理ガス等の被加熱流体が所定流量で流れる。本実施形態の配管ヒータ装置１０が、各配管Ｐに対してそれぞれ独立して設置され、この配管Ｐを流下する被加熱流体を所定温度（例えば、１４０〜２００℃）に加熱する。
【００３０】
配管ヒータ装置１０は、配管Ｐの外周に被覆される両端が閉じた筒状の保温ケース２０と、保温ケース２０の内部に設置される発熱体としてのヒータ本体３０（図２参照）と、このヒータ本体３０を保持して保温ケース２０に固着されるとともに前記配管Ｐに係合する取付けブラケット４０とによって構成される。
【００３１】
上記保温ケース２０は、柔軟性が低い断熱材により配管Ｐに沿って長手方向に筒状に延びて構成される。図示の場合、該保温ケース２０は配管Ｐの外周を覆う筒状本体２１と、図２で底壁となる分割形成された蓋壁部２２と、該筒状本体２１の両端部に設置された端面壁２３と、を有する。上記蓋壁部２２は、図４にも示すように、角筒状の保温ケース２０の一側面（底面）を開放して配管Ｐが挿通可能に設けられている。
【００３２】
保温ケース２０の断熱材としては、例えば、ジャケットヒータ系、シリコン系、マイカ系および耐熱樹脂を含浸させたクリーンブロック系の断熱材が好適に使用される。特にクリーンな環境が要求される場合には、クリーンブロック系が望ましい。
【００３３】
保温ケース２０の寸法としては、配管Ｐの配列方向の幅（図２の横方向の長さ）は配管Ｐの配設ピッチ（例えば２０ｍｍ程度）とほぼ同等に設けられるものであり、縦幅は本例の場合上下にヒータ本体３０と配管Ｐが配置されることに伴い横幅より大きく（例えば３０ｍｍ程度）に設けられる。また、配管Ｐに沿った長さは加熱温度等に応じて必要とされる所定長さ（例えば５０〜５００ｍｍ程度）に設置される。
【００３４】
両端の端面壁２３には、図４に示すように、上記蓋壁部２２の面からＵ字状に切り欠かれた切欠き開口２４を有し、この切欠き開口２４の一端は蓋壁部２２の装着によって閉塞される開口端２４ａに設けられ、この開口端２４ａから配管Ｐが切欠き開口２４に挿通され、中心側の内端部２４ｂに係合された配管Ｐが位置する。
【００３５】
通電に応じて発熱するヒータ本体３０は、図示の場合、剛体の棒状に設けられ、取付けブラケット４０の後述のヒータ保持部４２に保持されて、前記保温ケース２０の筒状本体２１の内部に、図２の場合で、配管Ｐの上方に該配管Ｐと平行に長手方向に配置される。このヒータ本体３０としては、例えば、ガラス管内に熱線がコイル状に配設された棒状発熱体など、加熱温度等に応じて公知の構造に設けられた発熱体が使用される。なお、このヒータ本体３０に対しては、両端部に給電用の配線３１（図３参照）が設置され、保温ケース２０の外部に不図示の給電ケーブルが導出され、外部においてコネクタ等を介して電源に接続される。
【００３６】
次に、上記ヒータ本体３０を保持して前記配管Ｐに係合する取付けブラケット４０の構造について説明する。この取付けブラケット４０は、図２および図３に示すように、ヒータ本体３０を配管Ｐに対して所定位置に配置させるものであり、熱伝導性弾性材料による板状部材がプレス加工（打ち抜き加工および折曲可能）、接合加工（溶接加工等）などにより形成されてなる。
【００３７】
取付けブラケット４０は、保温ケース２０の内面に固着される固着部４１と、ヒータ本体３０を保持するヒータ保持部４２と、配管Ｐに押し付けることにより広がって配管Ｐの外周に弾性係合して保持される配管係合部４３とからなり、配管係合部４３の先端には外側に広がる導入用の先端部４４が形成されている。
【００３８】
取付けブラケット４０は、全体としてヒータ本体３０の軸方向長さに匹敵する長さ（ヒータ本体３０の形状等によって相違する）に設けられ、保温ケース２０の長手方向の長さより短く、保温ケース２０の内部に挿入されて固着される。
【００３９】
上記固着部４１は、保温ケース２０の筒状本体２１の前記蓋壁部２２とは反対側の上壁内面と平行な平面を有し、各種固着手段によりに筒状本体２１の内面に複数個所で固着される。
【００４０】
ヒータ保持部４２は、上記固着部４１との接合面から両側に広がってから連続する斜面により内面が狭まるように形成されて、内部に棒状のヒータ本体３０を両側から挟持するように構成されている。そして、前記ヒータ本体３０は、端部の配管係合部４３を広げてその開口端部の先端部４４から押し込むように装着するか、軸方向端部のヒータ保持部４２の開口部から軸方向に挿入して装着するものである。ヒータ本体３０の形状等に応じて、保温ケース２０に固着する前の取付けブラケット４０にヒータ本体３０を装着した後に、取付けブラケット４０を保温ケース２０の筒状本体２１の内部に挿入固着するのが好適である。
【００４１】
配管係合部４３の形状は、上記ヒータ保持部４２の両端部から両側に広がりその後狭まり、内部に配管Ｐを両側から挟持するように設けられ、また、軸方向には図３に示す所定間隔でスリット溝４５が先端部４４から形成されて分割形成されている。つまり、複数のクリップ部が並列に配置された構造となって、配管Ｐの係合特性が各部で安定するように設けられている。なお、図３の場合には、ヒータ保持部４２は軸方向には一体構造であるが、この部分にもスリット溝４５を延長形成してもよい。さらに、スリット溝４５により、取付けブラケット４０を複数に分割形成してもよい。
【００４２】
上記配管係合部４３の位置は、保持した配管Ｐの中心と保温ケース２０の切欠き開口２４の内端部２４ｂの中心とが軸方向に一致するように設けられている。即ち、取付けブラケット４０の固着状態において、配管係合部４３の先端部４４は、保温ケース２０の蓋壁部２２に面し、開口端２４ａから挿入された配管Ｐが切欠き開口２４の内端部２４ｂに移動した際に、取付けブラケット４０の配管係合部４３に係合して保持されるように設けられている。
【００４３】
なお、ヒータ保持部４２にヒータ本体３０を保持し、配管係合部４３を配管Ｐに係合した図２の状態において、平行に保持されたヒータ本体３０と配管Ｐとの間には所定の空隙Ｓが形成されるように、取付けブラケット４０の形状寸法が設定されている。
【００４４】
上記のように構成された配管ヒータ装置１０の取り付けについて説明する。まず、蓋壁部２２を取り外した保温ケース２０の筒状本体２１の内部に、ヒータ保持部４２に予めヒータ本体３０を保持させてなる取付けブラケット４０を挿入し、その固着部４１を筒状本体２１の内面に固着したものを用意する。
【００４５】
次に、上記の取付けブラケット４０を固着した保温ケース２０を、その蓋壁部２２を取り外した切欠き開口２４の開口端２４ａに配管Ｐが挿入するように、配管Ｐに対して押し付けることにより装着する。開口端２４ａから切欠き開口２４の内部に移動した配管Ｐは、取付けブラケット４０の先端部４４に当接してさらに押し付けられることで、配管係合部４３を広げるように変形させつつその内部に進入して、切欠き開口２４の内端部２４ｂで、配管係合部４３の内部の所定位置に配管Ｐが係合される。
【００４６】
これにより、配管Ｐに対して取付けブラケット４０を介してヒータ本体３０および保温ケース２０が所定の位置関係、つまり、取付けブラケット４０の配管係合部４３に係合保持された配管Ｐと、取付けブラケット４０のヒータ保持部４２に保持されたヒータ本体３０との間に空隙Ｓが形成された状態に配設される。その後、筒状本体２１に蓋壁部２２を結合して保温ケース２０を形成し、ヒータ本体３０に対する給電ケーブルを電源配線に接続することにより組付けを完了する。各配管Ｐに対して上記配管ヒータ装置１０の組み付けをそれぞれ独立して行い、全体としての配管ヒータ装置を完成させる。図１に示すように、隣接する配管ヒータ装置１０の保温ケース２０は、相互に接触する程度に配置されてなる。
【００４７】
なお、筒状本体２１への蓋壁部２２の固定は、突起と凹部による係合構造の形成による係合固定構造、接着剤を使用する接着固定構造、外周に締結バンドを装着する固縛式の固定構造などが適宜採用可能である。
【００４８】
配管ヒータ装置１０による配管Ｐの加熱状態を説明する。上記ヒータ本体３０は、通電により所定温度に発熱し、このヒータ本体３０の発熱の一部が、取付けブラケット４０の熱伝導によりヒータ保持部４２から配管係合部４３に伝わり、配管係合部４３から配管Ｐの周面に伝熱されるとともに、ヒータ本体３０の発熱の他の一部が、上記ヒータ本体３０と配管Ｐとの間の空隙Ｓを介して放射伝熱され、さらに、発熱の他の一部が、保温ケース２０によって囲まれた内部空間の温度上昇により対流により伝達され、これらの総合により配管Ｐが効率よく、所定温度に、温度ムラの少ない状態で加熱される。
【００４９】
また、配管Ｐに対する配管ヒータ装置１０の取り付けが容易に行えるとともに、取付け後の配管Ｐとヒータ本体３０の位置関係、および保温ケース２０との位置関係の寸法精度が良好に確保でき、各配管Ｐに取り付けた配管ヒータ装置１０のそれぞれにおける加熱特性が均等となり、配管Ｐを同等の特性で温度ムラなく加熱することができる。
【００５０】
次に、図５は、変形例の保温ケース１２０を示すものであり、柔軟性が低い断熱材により形成された筒状本体１２１の底面（一側面）を開閉して、前記配管Ｐを内部に挿入させるための開口を開閉する構造に設けられている。
【００５１】
この変形例においては、蓋壁部１２２の一端部がヒンジ構造１２２ａ（例えば、薄肉ヒンジ構造）を介して筒状本体１２１の端部に揺動可能に連結されている。このヒンジ構造１２２ａを介した蓋壁部１２２の揺動によって開閉作動し、筒状本体１２１の内部に前述の実施形態に示されるような取付けブラケット４０が固着された保温ケース１２０を、前記配管Ｐに対して蓋壁部１２２を開いた状態で装着し、装着後に蓋壁部１２２を閉じるように構成されている。その他は、第１の実施形態と同様に構成されていればよい。
【００５２】
次に、図６は、さらに他の変形例の保温ケース２２０を示すものであり、柔軟性が低い断熱材により形成された筒状本体２２１の内部に配管Ｐを挿通する蓋壁部２２２の開閉構造を、該蓋壁部２２２を柔軟性を有する断熱材により形成するとともに、縦方向にスリット溝２２３を形成して構成している。そして、装着のために配管Ｐに押し付けた際に、スリット溝２２３の両側の柔軟性の変形部２２２ａが内側に弾性変形し、スリット溝２２３を広げて配管Ｐが保温ケース２２０の内部に挿通するように形成されている。その他は、第１の実施形態と同様に構成されていればよい。
【００５３】
次に、図７は、他の形態の取付けブラケット１４０を備えた第２の実施形態の配管ヒータ装置１００を示している。この実施形態の取付けブラケット１４０は、２枚の板部材を張り合わせた構造に形成されるとともに、ヒータ本体３０を脱着不能に保持するようにした構造に設けられている。
【００５４】
つまり、取付けブラケット１４０は、第１の実施形態と同様に、固着部１４１と、ヒータ保持部１４２と、配管係合部１４３と、導入用の先端部１４４とからなっている。固着部１４１は、第１の実施形態と同様に形成された保温ケース２０の蓋壁部２２と反対側の壁面と平行な平面で構成され、中央部で接合された２枚の板部材が両側に分かれて、平板状に広がって形成され、筒状本体２１の内面に固着される。ヒータ保持部１４２は、固着部１４１の中央部に連続して軸方向に延びてから、両側に広がり円筒状にヒータ本体３０の外形に沿って湾曲形成され、反対側の中央部で両側の板部材が接合されてなり、その円筒内部に丸棒状のヒータ本体３０が挿入保持される構造である。
【００５５】
配管係合部１４３は、ヒータ保持部１４２の中央部に連続して軸方向に少し延びてから、両側に湾曲形状に広がり、中間部で内側に折れ曲がって狭まるように延び、反対側端部（図で下端部）に連続する導入用の先端部１４４は、自由状態でも間隔が開いた位置から外側に屈曲形成され、この配管係合部１４３の内部に配管Ｐが係合保持される。その他の構造は、第１の実施形態と同様に形成されている。また、図５または図６に示すような変形例の保温ケース１２０，２２０も適用可能である。
【００５６】
そして、この図７に示す取付けブラケット１４０を備えた第２の実施形態においても、配管Ｐに対する配管ヒータ装置１００の設置は、第１の実施形態と同様に、ヒータ保持部１４２にヒータ本体３０を保持した取付けブラケット１４０を内面に固着し、蓋壁部２２を取り外した状態の保温ケース２０を、配管Ｐに対して押し付けるように装着すると、配管Ｐが内部の配管係合部１４３に挿入係合されて、所定位置に容易に組み付けられる。
【００５７】
なお、図７に示す断面位置においては、ヒータ本体３０と配管Ｐとの間には空間としての空隙Ｓが形成されていることが明示されていないが、取付けブラケット１４０の長手方向の形状が、図３のようにスリット溝４５を有するように形成されている場合のスリット溝４５の部分、または、取付けブラケット１４０が長手方向に短く分割形成されている場合などにおいては、ヒータ本体３０と配管Ｐとの間に取付けブラケット１４０の部材が形成されていない部分があり、この部分においてヒータ本体３０の発熱が輻射伝熱される空隙Ｓが形成されるものである。
【００５８】
そして、本実施形態においても、取付けブラケット１４０を介しての熱伝導による加熱、空隙Ｓを介しての輻射加熱、保温ケース１２０の内部空間の加熱による対流加熱により、配管Ｐおよびその内部を流下する流体が所定温度に加熱されるものである。
【００５９】
次に、図８は第３の実施形態に係る配管ヒータ装置３００を示している。この実施形態の配管ヒータ装置３００は、配管Ｐの外周に被覆される両端が閉じた筒状の保温ケース３２０と、保温ケース３２０の内部に設置される発熱体としてのヒータ本体３０と、このヒータ本体３０を保持して保温ケース３２０に固着されるとともに前記配管Ｐに係合する取付けブラケット３４０とによって構成される。
【００６０】
上記保温ケース３２０は、柔軟性を有する断熱材により配管Ｐに沿って長手方向に筒状に延びて構成された筒状本体３２１と、この筒状本体３２１に連設され図８で底壁となる蓋壁部３２２と、図示してないが第１の実施形態と同様に筒状本体３２１の両端部に設置された端面壁とを有する。上記蓋壁部３２２はスリット溝３２３を有し、鎖線で筒状本体３２１の側壁の変形状態を示すように、このスリット溝３２３が広がって配管Ｐが挿通可能に設けられている。
【００６１】
上記ヒータ本体３０を保持して前記配管Ｐに係合する取付けブラケット３４０は、第１の実施形態とほぼ同様の構造であるが、柔軟性の保温ケース３２０に固着する構造が異なっている。この取付けブラケット３４０は、保温ケース３２０に固着されるピン状の固着部３４１と、ヒータ本体３０を保持するヒータ保持部３４２と、配管Ｐに押し付けることにより広がって配管Ｐの外周に弾性係合して保持される配管係合部３４３とからなり、配管係合部３４３の先端には外側に広がる導入用の先端部３４４が形成されている。
【００６２】
また、前記保温ケース３２０の上壁の外面にはベーク材などの板材によるベース部材３５０が長手方向に延びて設けられ、柔軟な保温ケース３２０に対する取付けブラケット３４０の固着が堅固に行えるように構成されている。上記取付けブラケット３４０の複数の固着部３４１は、ヒータ保持部３４２の平坦部にピン状に突設され、この固着部１４１が筒状本体３２１の上壁部分を貫通して上記ベース部材３５０の背面に当接し、この当接部分において外部から固定部材３５１によって固着部３４２つまり取付けブラケット３４０とベース部材３５０とが結合されてなり、これによって取付けブラケット３４０が柔軟な保温ケース３２０に確実に固着保持されてなる。
【００６３】
上記ヒータ保持部３４２にヒータ本体３０を保持し、配管係合部３４３を配管Ｐに係合した状態においては、第１の実施形態と同様に、平行に保持されたヒータ本体３０と配管Ｐとの間には所定の空隙Ｓが形成されるように、取付けブラケット３４０の形状寸法が設定されている。その他、図示してない部分の構成は、必要に応じて第１の実施形態と同様に構成されていればよい。
【００６４】
上記のように構成された本実施形態の配管ヒータ装置３００の取り付けについて説明する。まず、ヒータ保持部３４２に予めヒータ本体３０を保持させてなる取付けブラケット３４０を保温ケース３２０の筒状本体３２１の内部に挿入し、その固着部３４１をベース部材３５０に対し固定部材３５１によって結合して筒状本体３２１に固着したものを用意する。
【００６５】
次に、上記の取付けブラケット３４０を固着した保温ケース３２０を、筒状本体３２１の一側壁（隣接する配管Ｐに対して既に配管ヒータ装置３００が装着されている場合にはそれから離れた側の側壁）を、外側にスリット溝３２３が鎖線で示すように広がるように変形させ、この広がったスリット溝３２３を配管Ｐが通過するように、配管Ｐに対して押し付けることにより装着する。筒状本体３２１の内部に移動した配管Ｐは、取付けブラケット３４０の先端部３４４に当接してさらに押し付けられることで、配管係合部３４３を広げるように変形させつつその内部に進入して、配管係合部３４３の内部の所定位置に係合される。
【００６６】
これにより、配管Ｐに対して取付けブラケット３４０を介してヒータ本体３０および保温ケース３２０が所定の位置関係、つまり、取付けブラケット３４０の配管係合部３４３に係合保持された配管Ｐと、取付けブラケット３４０のヒータ保持部３４２に保持されたヒータ本体３０との間に空隙Ｓが形成された状態に配設される。その後、筒状本体３２１の側壁の変形力を開放し、保温ケース３２０の弾性力によってその筒状本体３２１の変形がスリット溝３２３を閉じるように復帰し、電源配線に接続することにより組付けを完了する。順次各配管Ｐに対して上記配管ヒータ装置３００の組み付けをそれぞれ独立して行い、全体としての配管ヒータ装置を完成させる。
【００６７】
配管ヒータ装置３００による配管Ｐの加熱状態は、第１の実施形態と同様に、通電により所定温度に発熱したヒータ本体３０の発熱の一部が、取付けブラケット３４０の熱伝導によりヒータ保持部３４２から配管係合部３４３に伝わり、配管係合部３４３から配管Ｐの周面に伝熱されるとともに、発熱の他の一部がヒータ本体３０と配管Ｐとの間の空隙Ｓを介して放射伝熱され、さらに、発熱の他の一部が、保温ケース３２０によって囲まれた内部空間の温度上昇に伴う対流により伝達され、これらの総合により配管Ｐが効率よく、所定温度に、温度ムラの少ない状態で加熱される。
【００６８】
とくに、本実施形態においては、柔軟性を有する保温ケース３２０の採用によって、狭いピッチで並設された配管Ｐに対する配管ヒータ装置３００の取り付けが容易に行えるとともに、取付け後の配管Ｐとヒータ本体３０の位置関係、および保温ケース３２０との位置関係の寸法精度が良好に確保でき、各配管Ｐに取り付けた配管ヒータ装置３００のそれぞれにおける加熱特性が均等となり、配管Ｐを同等の特性で温度ムラなく加熱することができる。
【００６９】
なお、前記実施形態のほか種々の態様に変形可能である。例えば、保温ケースの端面壁は、筒状本体と別体に形成して接合するようにしてもよい。とくに、第３の実施形態の保温ケースのように、この保温ケースが押出し成型などにより筒状に予め成形される場合には、端面壁の部分は別体に形成して接合する必要がある。
【符号の説明】
【００７０】
Ｐ 配管
１０ 配管ヒータ装置
２０ 保温ケース
２１ 筒状本体
２２ 蓋壁部
２３ 端面壁
２４ 切欠き開口
２４ａ 開口端
２４ｂ 内端部
３０ ヒータ本体
３１ 配線
４０ 取付けブラケット
４１ 固着部
４２ ヒータ保持部
４３ 配管係合部
４４ 先端部
４５ スリット溝
１００ 配管ヒータ装置
１２０ 保温ケース
１２１ 筒状本体
１２２ 蓋壁部
１２２ａ ヒンジ構造
１４０ 取付けブラケット
１４１ 固着部
１４２ ヒータ保持部
１４３ 配管係合部
１４４ 先端部
２２０ 保温ケース
２２１ 筒状本体
２２２ 蓋壁部
２２２ａ 変形部
２２３ スリット溝
３００ 配管ヒータ装置
３２０ 保温ケース
３２１ 筒状本体
３２２ 蓋壁部
３２３ スリット溝
３４０ 取付けブラケット
３４１ 固着部
３４２ ヒータ保持部
３４２ 固着部
３４２ ヒータ保持部
３４３ 配管係合部
３４４ 先端部
３５０ ベース部材
３５１ 固定部材
Ｓ 空隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数並設された被加熱用の配管に対し装着し、各配管をそれぞれ加熱する配管ヒータ装置であって、
前記配管の外側に筒状に延びる断熱材からなる保温ケースと、
前記保温ケースの内部に長手方向に配置され、通電に応じて発熱するヒータ本体と、
前記ヒータ本体を保持して前記保温ケース内面に取り付けられ、前記配管に係合保持される熱伝導性弾性材料により形成される取付けブラケットとからなり、
前記保温ケースは、長手方向に延びる筒状本体と、該筒状本体の両端部に設置された端面壁と、該端面壁に開口端から切り欠かれた切欠き開口とを有し、該切欠き開口の開口端が面する壁部が前記配管が挿通可能な蓋壁部に形成され、
前記取付けブラケットは、前記保温ケースに固着される固着部と、前記ヒータ本体を保持するヒータ保持部と、前記配管に押し付けることにより広がって配管の外周に弾性係合する配管係合部とからなり、
前記配管係合部は前記保温ケースの前記蓋壁部に面し、該蓋壁部から内部に挿入された前記配管が、前記ヒータ保持部に保持されたヒータ本体との間に空隙を有して係合保持されることを特徴とする配管ヒータ装置。
【請求項２】
前記取付けブラケットの前記配管係合部の位置は、前記保温ケースの切欠き開口の内端部と軸方向に一致する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配管ヒータ装置。
【請求項３】
前記取付けブラケットに保持された前記配管が、前記ヒータ本体の発熱の一部が熱伝導性部材による前記取付けブラケットを介して伝達されて加熱されるとともに、前記ヒータ本体の発熱の一部が該ヒータ本体と前記配管との間の空隙を介して放射加熱され、さらに、前記保温ケースに囲まれた空間内の温度上昇により対流加熱されることを特徴とする請求項１または２に記載の配管ヒータ装置。
【請求項４】
前記ヒータ本体が丸棒状に形成され、前記取付けブラケットにより前記配管と前記空隙をもって平行に保持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配管ヒータ装置。
【請求項５】
前記蓋壁部が前記筒状本体に脱着されることを特徴とする請求項１に記載の配管ヒータ装置。
【請求項６】
前記蓋壁部が前記筒状本体にヒンジ構造を介して揺動自在に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の配管ヒータ装置。
【請求項７】
前記蓋壁部が前記筒状本体に連設され、スリット溝を有して前記配管の挿通が可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配管ヒータ装置。
【請求項８】
前記保温ケースの筒状本体が柔軟性を有する断熱材で形成され、前記蓋壁部が前記筒状本体に連設されるとともにスリット溝を有し、前記筒状本体の側壁の側方への変形により前記スリット溝が広がり、前記配管が内部に挿通されることを特徴とする請求項１に記載の配管ヒータ装置。
【請求項９】
前記保温ケースの筒状本体に、前記取付けブラケットの固着部を固定するベース部材を備えたことを特徴とする請求項８に記載の配管ヒータ装置。
【請求項１】
複数並設された被加熱用の配管に対し装着し、各配管をそれぞれ加熱する配管ヒータ装置であって、
前記配管の外側に筒状に延びる断熱材からなる保温ケースと、
前記保温ケースの内部に長手方向に配置され、通電に応じて発熱するヒータ本体と、
前記ヒータ本体を保持して前記保温ケース内面に取り付けられ、前記配管に係合保持される熱伝導性弾性材料により形成される取付けブラケットとからなり、
前記保温ケースは、長手方向に延びる筒状本体と、該筒状本体の両端部に設置された端面壁と、該端面壁に開口端から切り欠かれた切欠き開口とを有し、該切欠き開口の開口端が面する壁部が前記配管が挿通可能な蓋壁部に形成され、
前記取付けブラケットは、前記保温ケースに固着される固着部と、前記ヒータ本体を保持するヒータ保持部と、前記配管に押し付けることにより広がって配管の外周に弾性係合する配管係合部とからなり、
前記配管係合部は前記保温ケースの前記蓋壁部に面し、該蓋壁部から内部に挿入された前記配管が、前記ヒータ保持部に保持されたヒータ本体との間に空隙を有して係合保持されることを特徴とする配管ヒータ装置。
【請求項２】
前記取付けブラケットの前記配管係合部の位置は、前記保温ケースの切欠き開口の内端部と軸方向に一致する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配管ヒータ装置。
【請求項３】
前記取付けブラケットに保持された前記配管が、前記ヒータ本体の発熱の一部が熱伝導性部材による前記取付けブラケットを介して伝達されて加熱されるとともに、前記ヒータ本体の発熱の一部が該ヒータ本体と前記配管との間の空隙を介して放射加熱され、さらに、前記保温ケースに囲まれた空間内の温度上昇により対流加熱されることを特徴とする請求項１または２に記載の配管ヒータ装置。
【請求項４】
前記ヒータ本体が丸棒状に形成され、前記取付けブラケットにより前記配管と前記空隙をもって平行に保持されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の配管ヒータ装置。
【請求項５】
前記蓋壁部が前記筒状本体に脱着されることを特徴とする請求項１に記載の配管ヒータ装置。
【請求項６】
前記蓋壁部が前記筒状本体にヒンジ構造を介して揺動自在に連結されていることを特徴とする請求項１に記載の配管ヒータ装置。
【請求項７】
前記蓋壁部が前記筒状本体に連設され、スリット溝を有して前記配管の挿通が可能に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の配管ヒータ装置。
【請求項８】
前記保温ケースの筒状本体が柔軟性を有する断熱材で形成され、前記蓋壁部が前記筒状本体に連設されるとともにスリット溝を有し、前記筒状本体の側壁の側方への変形により前記スリット溝が広がり、前記配管が内部に挿通されることを特徴とする請求項１に記載の配管ヒータ装置。
【請求項９】
前記保温ケースの筒状本体に、前記取付けブラケットの固着部を固定するベース部材を備えたことを特徴とする請求項８に記載の配管ヒータ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２１１６３７（Ｐ２０１２−２１１６３７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７３０６（Ｐ２０１１−７７３０６）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（５０３１４８６４９）株式会社東京技術研究所 (7)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（５０３１４８６４９）株式会社東京技術研究所 (7)
【Ｆターム（参考）】
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