专利名称：电热装置和使用该电热装置的管路衬里施工方法
技术领域：
本发明涉及一种用于对浸渗在管路衬里材料中的热固性树脂进行加热、使 其固化的电热装置以及使用该电热装置对管路加衬里的管路衬里施工方法。
背景技术：
当埋设在地下的下水道管等老化了时，进行在其内表面上加衬里来修补管 路的管路修补施工方法。S卩，将浸渗了热固性树脂的衬里材料插入到管路内并 注入蒸汽、温水等载热体使其固化，从而形成结实的纤维增强塑料的内衬管。由于浸渗了热固性树脂的材料因与载热体热交换而间接地被加热，因此需 要诸如锅炉、泵、供水车等许多器材，存在操作性差、以及因需要加热大量载 热体的能量而导致能量效率差的问题。为了在以往的衬里施工方法中提高作业效率，提出了通电加热方法。例如， 在下面所示的专利文献l中公开了如下形成的导电性衬里材料，S卩，沿着具有 导电性的带状的树脂吸收材料的长度方向安装导电性比该树脂吸收材料好的 导体，并使该树脂吸收材料的两端部绝缘，之后，将其成形为管状，并在该树 脂吸收材料中浸渗热固性树脂。由于在该专利文献1中提出的由混合有碳素纤维的聚酯无纺布构成的导 电性树脂吸收层的电阻大，必须提高施加在导体之间的电压，因此存在作业人 员可能会在下水道管内那样的湿度大的环境下触电的问题。为了降低施加电压，提出了使用平纹碳素织布层来代替混合有碳素纤维的无纺布。例如，在专利文献2中公开了一种用导电性平纹碳素织布层和非导电 性毛毡层的双层构造形成的内衬材料，并公开了如下的方法在将该内衬材料 贴合成阶梯状并使金属构成的电极平行地临时固定后，巻绕在装料器(packer) 上，移动到修补部，并加压扩径，接着通电并使热固性树脂固化。专利文献l:日本专利特开平2-155719号公报 专利文献2:日本专利特开平10-166446号公报然而，以往只是将铜线、铜带和铝带那样的金属导体按压在导电性毛毡或 平纹碳素层那样的导电层上，两者之间的接触面积有限，接触阻抗由按压来确 定。因此存在很难确保发热的均匀性的问题。另外，以往由于金属导体所构成的电极平行地靠近，因此不能确保绝缘距 离，存在有着短路危险的问题。另外，以往，在内衬材料的制造、插入工序中，还存在因在发热体、电极、 连接端子中浸透树脂或溶剂而导致阻抗增加、物理损伤等的问题。发明内容因此，鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种不会短路且可高效地发 热以使热固性树脂加热固化的电热装置、以及使用该电热装置对管路加衬里的 管路衬里施工方法。为了解决上述技术问题，在本发明中提出了以配置三个电极为特征的面状 发热体。本发明的电热装置，其特征在于，面状发热体通过将分别设置在两端部上 的彼此平行延伸的端部电极、设置在端部电极之间的中央部上并与端部电极平 行地延伸的中央电极、以及分别沿与端部电极和中央电极交叉的方向延伸的隔 开规定间隔配置的多根发热线织成布状入而制成，通过将所述面状发热体巻绕 在具有气密性和弹性的可膨胀的气囊的外周面上，并对中央电极与端部电极之间进行通电，对所述多根发热线进行供电，并使发热线发热。由于端部的两个电极以相同的电位对中央电极与端部电极之间施加电压， 因此在将面状发热体做成圆筒状时，即便使端部的电极靠近或重叠，也可防止 电极短路。另外，在本发明中，多根电极线织成蜂窝状而构成沿着长度方向延伸的电 极。通过将绝缘线、阻抗比电极线高的发热线和以规定间隔配置的横线织入， 可使电极与发热体紧贴并减小接触阻抗。在本发明中，通过将面状发热体巻绕在兼具气密性、保温性、弹性的袋状 气囊的外周面上，可提供一种电热气囊。可利用一切流体压力使气囊扩张并膨 胀，可能量效率高地对浸渗在衬里材料中的热固性树脂进行加热。另外，在本发明中，可通过将浸渗有热固性树脂的衬里材料和本发明的电 热装置插入到老化管内，利用流体压力使其贴付到老化管上，施加电力使热固 性树脂固化，来对管路加衬里。由于使衬里材料的制造工序和电热气囊的制造 工序各自独立，因此具有发热体、电极、连接端子不会出现不良影响的特点。在本发明中，由于可在面状发热体上设置三个电极，使端部电极成为相同 电位，在中央电极与端部电极之间施加电压，因此即便使端部的电极靠近或重 叠(接触)，也可防止电极短路。若使用具有这种新机构的电热气囊，则可实 现不会发生电气性短路的安全施工。另外，与一般所使用的温水、蒸汽等的间接加热方法相比，在使用本 发明的电热气囊进行的老化管衬里施工方法中，由于自身的热容量极小， 因此能量效率极高，而且无需供水车、锅炉、循环泵等，可获得器材紧凑、 衬里工序简单的效果。
图1是概略地表示在本发明中使用的面状发热体的俯视图。图2是示意地表示面状发热体的各种线的织入状态的说明图。图3是表示以蜂窝状织入面状发热体中的电极线的说明图。图4是将本发明的面状发热体以圆筒状巻绕在气囊上的电热气囊的立体图。图5是将本发明的面状发热体以螺旋状巻绕在气囊上的电热气囊的立体图。图6是表示使用电热气囊来修复管路的衬里施工方法。 (符号说明) 1面状发热体 2气囊3电热气囊4管路5衬里材料6电源7温度传感器 8压力泵 11、 12端部电极 13中央电极 14发热线 15、 16绝缘线具体实施方式
下面参照附图对本发明的最佳实施形态进行说明。但是，本发明可变 形成各种其它形式，在此示出的实施例是为了说明本发明而提供的，并不表示本发明的范围被后述的实施例限定。另外，为了进行更为明确的说明 而对附图中的部件的形状等进行了夸张，并不表示对本发明的部件的规格、 尺寸进行限定。图1是概略地表示面状发热体1的图。在面状发热体1上，在图中的纵向 的两端部上平行地设置有沿横向(长度方向)延伸的电极ll、 12，在这些端部 电极11、 12的中央部设置有与电极11、 12平行延伸的中央电极13。面状发热 体1形成为用沿横向延伸的多根绝缘线16、沿着与这些绝缘线16和电极11、 12、 13正交的纵向延伸的多根发热线(电热线)14 (用粗实线表示)、以及使 这些发热线14绝缘的沿着纵向延伸的多根绝缘线15构成的织物的布状的形 状。为了方便理解，面状发热体1表示的是平纹织物，但也可以是缎纹、斜纹、 充纱罗组织、纱罗组织、经编等。电极11、 12、 13由一根或多根电极线构成，但最好是由两根至二十根构 成。在图1中，各电极ll、 12、 13分别由三根电极线11a llc、 12a 12c、13a 13c构成。由于各电极ll、 12、 13的电极线的根数越少，与发热线之间 的接触面积就越小，因此接触阻抗高，电极的电气容量受到限制。另外，电极 线的根数越多，则可消除这些问题，但不发热的面积的比例增大。另夕卜，各电 极ll、 12、 13的根数可以不相同，最好使中央电极13的电极线的根数是端部 电极ll、 12的电极线的根数的两倍。另外，电极线的材质没有限制，但最好是由金属、金属化合物、导电性高 分子、导电性碳素纤维或它们的复合物构成的线。其电阻越小越好，电阻最好 是在5fi/cm以下。发热线14由电阻比电极线大的导电线构成，其电阻最好是电极线的电阻 的500倍以上。发热线14的材质没有限制，但最好是由金属、金属化合物、导电性高分 子、导电性碳素纤维或它们的复合物构成的线、以及在非导电性线上包覆了导 电体的线等。沿纵向延伸的绝缘线15和沿横向延伸的绝缘线16由合成纤维、天然纤维、 陶瓷纤维构成。发热线14和绝缘线15的根数以及这些线14、 15的排列可根据发热体的 发热容量进行设计。例如，使根据发热体的容量计算出的根数的发热线14等 间隔地配置，并使绝缘线15位于相邻两根发热线14之间。根据绝缘线15的 粗细和为了使发热线14绝缘的必要距离来计算发热线14和绝缘线15的根数。沿长度方向延伸的绝缘线16的根数可根据由发热体1的发热容量计算出 的电极之间的距离和绝缘线16的粗细进行计算。最好是使中央电极13位于两 端部电极ll、 12的大致中间。另外，在图1中，为了避免烦琐而仅图示了发热线14和绝缘线15、 16 的一部分，但发热线14和绝缘线15、 16以同样的排列设置在发热体的整个面 上。另外，在图1中，发热线14和绝缘线15、 16是暴露在外，但也可以在表 面或背面、或者两个面上设置全面包覆所有这些线14、 15、 16的绝缘包覆层。 在图1中，具体而言，面状发热体l通过平纹织法来制作，即，将沿着纵向延伸的发热线14与绝缘线15隔开一定间隔交替平行配置，并将它们作为竖 线，将沿着横向延伸的电极11、 12、 13的各电极线1la llc、 12a 12c、 13a 13c与绝缘线16平行配置，并将它们作为横线。绝缘线15、 16由聚酯纤维形 成，并将发热线14做成由包覆了导电性碳的聚酯纤维构成的导电线。电极线 11a llc、 12a 12c、 13a 13c由包覆了锡的铜线构成。在图2中示意地表示了从侧面看中央电极13附近的平纹织法的面状发热 体l的各线的配置时的状态。电极ll、 12、 13的各电极线11a llc、 12a 12c、 13a 13c也可以不像 图1所示的那样只是平行地配置，而是像图3所示的那样由织成蜂窝状的多根 (三根)电极线构成。另外，在图3中将图1的纵向表示成横向，并代表性地 表示了电极13的电极线，其它电极ll、 12的电极线也同样织成蜂窝状。这样，通过将多根电极线以蜂窝状织入，电极与发热线之间的紧贴变得良 好，可减小接触阻抗。图4概略地表示了将长度L的面状发热体1巻绕在圆筒状的气囊2上的电 热气囊3。在图4中表示的是使面状发热体1的长度方向(横向)与气囊2 的轴向平行、将面状发热体1巻绕在气囊2上、并使端部电极ll、 12接触 或靠近的状态。如图4所示，端部电极ll、 12和中央电极13分别平行地 沿长度方向延伸，若将气囊2的截面做成圆形，则端部电极ll、 12位于在 径向上与中央电极13相对的位置。另外，在图4中表示的是巻绕了一个面状发热体1的图，但也可以根 据气囊2的直径巻绕多个面状发热体1。在图5中表示的是将面状发热体1以规定间距螺旋状地巻绕在气囊2 的周面上的电热气囊3。面状发热体1以一侧的端部电极11与另一侧的端 部电极12靠近甚至是接触的形态螺旋状地巻绕。在像图4那样将面状发热 体1以圆筒状巻绕在气囊2上的场合，需要根据气囊的直径和长度来设定 面状发热体1的宽度W和长度L，但在像图5那样螺旋状巻绕的场合，即使 不改变面状发热体1的宽度W和长度L，也可以巻绕在具有任意直径和长度 的气囊上。气囊2因流体压力而扩张，在用内衬材料(衬里材料)来修补老化的 管路的内表面时，起着将发热体1按压在管路的内壁上的作用，因此最好 是具有气密性、弹性的原材料。虽然没有特别的限制，但最好是橡胶、织 物、无纺布、塑料薄膜或者是它们的层叠物。图4、图5所示的电热气囊3具体是将面状发热体1巻绕在由包覆在 聚乙烯-尼龙的复合膜上的聚酯毛毡构成的气囊2上，并进行未图示的涂敷。 面状发热体2的两个端部电极11、 12相邻，可通过使与电极ll、 12相连 的引线21、 22短路而成为相同的电位，另外，在中央电极13上独立地连 接着引线23。使利用热能进行包覆的聚乙烯-尼龙膜与电热气囊3的末端粘结，实现 气密性。并且安装连结螺栓。另外，虽未图示，但在气囊2上还设置有用于使气囊膨胀的流体的注 入口及其排出口。图6是概略地表示使用本发明的电热气囊3进行管路修复的图。将衬里材 料5和电热气囊3插入到老化的管路4内，利用压力泵8使电热气囊3鼓起并 使衬里材料5压接在管路4的内壁上。接着，从电源6施加电力并使电热气囊 3发热，从而使浸渗到衬里材料5中的热固性树脂固化，形成加了结实的内衬 的翻新管。在图6中设置有检测电热气囊的流体温度的温度传感器7。另外， 在图6中虽未图示，但设置有检测流体压力的压力传感器等。作为将衬里材料5和电热气囊3插入到老化的管路4内的方法，使用的 是一边将衬里材料5翻转一边将与衬里材料的末端连结的电热气囊3拉入老化 的管路4内的方法，或者是使用将衬里材料5和电热气囊3—起拉入老化的管 路4内的方法。压力泵8是施加空气压力、煤气压力或水压的装置，可从空气压縮机、储气瓶、抽水泵等中选择。电源6是供给电力的装置，可从发电机、工业电源、电池等中选择。 浸渗到衬里材料5中的热固性树脂用主要添加了由氢氧化铝、二氧化硅、滑石、碳酸钙等中的任一种构成的填充剂和通过热解而形成自由基的固化剂的不饱和聚酯树脂、乙烯基酯树脂或环氧树脂的化合物构成。衬里材料5是在末端侧安装有连结螺栓的由包覆在聚乙烯-尼龙的复合膜 上的聚酯毛毡构成的衬垫中浸渗了使固化剂、填充剂均匀分散的不饱和聚酯树 脂的化合物的部件，根据老化管的标称直径、长度、翻新管的设计强度进行设 计。在这种结构下，管路的修补如下地进行。首先，使衬里材料5与电热气囊3连结并收纳在翻转机(未图示)中。将 衬里材料5的起始端安装在翻转喷嘴上，利用空气压力将衬里材料5翻转到老 化管4内，接着，将电热气囊3拉入衬里材料5内。在电热气囊的起始端上安装具有空气导入口、温度传感器7的套管，使电 源软线和电极ll、 12、 13的引线与电源6相连。驱动压力泵8，以将压縮空气导入到管路4内而使电热气囊3鼓起，使面 状发热体1与衬里材料5紧贴，并使衬里材料5压接在管路4的内壁上。此时， 空气压力根据衬里材料5的厚度、浸水的水位差压进行计算。接着，向电热气囊3供给电力，从而使面状发热体l发热，并使浸渗 在衬里材料5中的热固性树脂固化。利用温度传感器7来跟踪界面温度的 变化，根据现场状况对施加电力、施加时间进行调整。
权利要求
1.一种电热装置，其特征在于，将平行地织入有三个电极的面状发热体卷绕在具有气密性、弹性的气囊上。
2. —种电热装置，其特征在于，面状发热体通过将分别设置在两端部上的 彼此平行延伸的端部电极、设置在端部电极之间的中央部上并与端部电极平行 地延伸的中央电极、以及分别沿与端部电极和中央电极交叉的方向延伸的隔开 规定间隔配置的多根发热线织成布状而制成，通过将所述面状发热体巻绕在具 有气密性和弹性的可膨胀的气囊的外周面上、并对中央电极与端部电极之间进 行通电，而对所述多根发热线供电并使发热线发热。
3. 如权利要求1或2所述的电热装置，其特征在于，所述面状发热体以圆 筒状绕转地巻绕在气囊的外周面上，以使两端部电极彼此接触或靠近并使各端 部电极在径向上位于与中央电极相对的位置上。
4. 如权利要求1或2所述的电热装置，其特征在于，所述面状发热体以规 定间距螺旋状地巻绕在气囊的外周面上。
5. 如权利要求1至4中任一项所述的电热装置，其特征在于，在各发热线 之间织入着用于将发热线绝缘的绝缘线。
6. 如权利要求1至5中任一项所述的电热装置，其特征在于，织入有沿着 横穿各发热线的方向延伸的多根绝缘线。
7. 如权利要求1至6中任一项所述的电热装置，其特征在于，端部电极或 中央电极由织成蜂窝状的多个电极线构成。
8. —种加管路衬里的施工方法，其特征在于，将权利要求1至7中任一项 所述的电热装置配置到修补管路的浸渗有热固性树脂的衬里材料内，并使气囊 膨胀，从而隔着衬里材料将气囊压接在管路内壁上，在两个电极与其间的电极 之间施加电力，使巻绕在气囊上的面状发热体发热，并使浸渗在衬里材料中的 热固性树脂固化，从而对管路加衬里。
全文摘要
本发明提供一种不会短路且可高效地发热以使热固性树脂加热固化的电热装置、以及使用该电热装置对管路加衬里的管路衬里施工方法。在面状发热体(1)上设置三个电极(11、12、13)，并将该面状发热体以圆筒状安装在气囊(2)上。使端部的两个电极(11、12)的电位相等，并在中间电极(13)与端部电极(11、12)之间施加电压。可获得即便使端部的电极靠近或重叠也可防止电极短路的电热气囊(3)。使用该电热气囊而被加在管路中的衬里材料的热固性树脂被加热、固化。可进行能量效率很高、工序简化的衬里施工。
文档编号F16L55/163GK101277556SQ200810087959
公开日2008年10月1日 申请日期2008年3月25日 优先权日2007年3月28日
发明者大久保崇, 徐国春, 有井善孝, 清水一树, 神山隆夫 申请人:株式会社湘南合成树脂制作所