(57)【要約】【課題】発生磁界の洩れを低減させる機能を有するヒーター線、すなわち、戻り導線を設けたヒーター線において、使用中のヒーター線の異常発熱をヒーター線に内包させた検知線によって正確に検知して、迅速かつ安全な通電停止を行うことを目的とする。【解決手段】発熱導線、戻り導線、検知線を全長に亘って内包するヒーター線であって、発熱導線はヒーター線の手元部で電源に接続され、ヒーター線の末端基部で戻り導線に接続され、戻り導線はヒーターの手元部で電源に接続され、検知線は、異常検知器に接続されているヒーター線において、巻き芯に発熱導線をスパイラル状に巻きつけた上に樹脂を被覆した発熱電線を形成し、該発熱電線の上に検知線をスパイラル状に巻きつけた検知線付き発熱電線と、戻り導線に樹脂を被覆した樹脂被覆戻り電線とを互いに撚り合わせて形成した複合電線の上に外被を被覆したヒーター線である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱導線、戻り導線、検知線を全長に亘って内包するヒーター線であって、発熱導線はヒーター線の手元部で電源に接続され、ヒーター線の末端基部で戻り導線に接続され、戻り導線はヒーターの手元部で電源に接続され、検知線は、異常検知器に接続されているヒーター線において、巻き芯に発熱導線をスパイラル状に巻きつけた上に樹脂を被覆した発熱電線を形成し、該発熱電線の上に検知線をスパイラル状に巻きつけた検知線付き発熱電線と、戻り導線に樹脂を被覆した樹脂被覆戻り電線とを互いに撚り合わせて形成した複合電線の上に外被を被覆したことを特徴とするヒーター線。
【請求項２】
樹脂被覆戻り電線は、巻き芯に戻り導線をスパイラル状に巻きつけた上に樹脂を被覆したものであることを特徴とする請求項１に記載のヒーター線。
【請求項３】
発熱導線の単位長さ当たりの抵抗値は、樹脂被覆戻り電線の単位長さ当たりの抵抗値よりも高いことを特徴とする請求項１又は２に記載のヒーター線。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異常発熱時には電流を直ちに遮断し、危険を防止することのできる暖房用ヒーター線に関する。
【背景技術】
【０００２】
ホットカーペット、電気毛布用など暖房器に用いるヒーター線は、発生磁界の洩れを低減させる機能及び異常発熱時の検知と通電停止する機能を有することが求められている。
前者の機能に関しては、ヒーター線の内部に、第１発熱線と第２発熱線を設けて、両者の電流の流れを逆にして、第１発熱線の電流の流れに起因する磁界を、逆の戻り方向に流れる第２発熱線の電流の磁界で打ち消して発生磁界の洩れを低減する方法が知られている。
この機能を有するヒーター線の場合、電流は電源からヒーター線の第１発熱線から流れて、ヒーター線の末端基で第２発熱線に接続されて、ヒーター線の内部を第２発熱線を逆方向の戻り電流となって流れる。
一方、このようなヒーター線において、衝撃又は急角度の折り曲げを受けた場合に、導線に半断線状態が生じて半断線状態部分の断続的通電によって異常発熱を起こすことがある。
異常発熱した導線の箇所の被覆樹脂が融解して、これが隣接する発熱線の被覆樹脂を融解して、互いに露出した第１発熱線と第２発熱線が直接短絡すると、電気抵抗が激減するので、大きな電流が流れるので、急速な温度上昇を起こし、火災の危険を生じる。
このヒーター線の長手方向の全長に亘って検知線を設け、この検知線と導線との接触を感知して、断続的通電に起因する異常発熱を検知して、直ちに、自動的に通電停止機能を発揮することは知られている。
これら二つの機能を有するヒーター線としては、例えば、特許第３２２９６１８号公報があり、この文献には、第１発熱線を芯材にスパイラル状に巻いて形成した内部巻線を耐熱絶縁体で被覆し、さらに、この耐熱絶縁体の被覆の上に、第２発熱線をスパイラル状に巻いて、この上を溶融し易い融解性樹脂で被覆して、この被覆の上に検知線をスパイラル状に巻いたものが開示されている。
この場合、内部の第１発熱線に異常発熱が発生すると、耐熱絶縁体が融解して、ほぼ同時にその外部の溶融し易い融解性樹脂も融解して、検知線が第２発熱線と接触して異常を検知することができ、直ちに通電を自動的に中止できる。そして、第２発熱線に異常発熱が発生すると、直ちに、外部の溶融し易い融解性樹脂被覆が溶解して検知線が第２発熱線と接触して異常を検知することができる。
しかしながら、この技術は、２層の発熱巻線の間の絶縁層として、ポリイミド樹脂等の耐熱絶縁体を使用しているため、耐熱樹脂の剛性が大きく、電気毛布などの細い柔軟なヒーター線の製造は困難である。
また、特許第３３１２３３１号公報及び特開平４−２７８１２５号公報には、同様の第１発熱線と第２発熱線及び検知線の積層構造が開示されている。
しかしながら、これらの方法では、内部発熱巻線の異常発熱の場合に、内部発熱巻線と外部発熱巻線と信号線の３者がほぼ同時に短絡し、検知線と第２発熱線との接触による温和な短絡条件での検知にならないおそれがある。
また、上記特許文献の欠点を解消するために、特開２００５−１８３０１８号公報（又は特開２００６−２６１０８４号公報）のように、上記特許技術の積層方式を３本の樹脂被覆線を互いに接触させながらスパイラル状に撚り合わせる方式が提案されている。この方式では、異常発熱した発熱線の被覆樹脂が溶融したときに、検知線の被覆樹脂が溶解して、異常発熱した発熱線と隣接する検知線との接触が起こり、通電を中止することができる。
この技術では、発熱線の絶縁被覆の融点Ｔｈ、戻り線の絶縁被覆の融点Ｔｒ及び検知線の絶縁被覆の融点Ｔｄとすると、Ｔｒ＞Ｔｈ≧Ｔｄ又はＴｒ＞Ｔｄ＞Ｔｈの関係を維持することが記載されている。このスパイラル状の構成は、前述の積層方式と異なり、異常発熱線と検知線が直接接しているので、異常発熱の際に、上記の積層型よりも異常が発生した発熱線と検知線との接触が迅速に起こりやすいが、第１発熱線と第２発熱線の接触が同時に起こる可能性を払拭できない。
さらに、ヒーター線の３本の巻き線の撚り合わせ状態が安定していれば良いが、多くの場合、ヒーター線は、上から圧力を受けて扁平になることが多い。
製造直後のヒーター線は、図２（ａ）のように、樹脂を被覆した発熱電線Ａ、樹脂被覆戻り電線Ｂ及び樹脂被覆検知線Ｃをスパイラル状の３本撚り合わせ複合状態にしたときは、整然とした３円の中心が正三角形の断面を形成している。ところが、ヒーター線の上から強い圧力を受けたり、機器の配線上、極度に曲げて配線すると、図２（ｂ）のような扁平状態になる。このように、発熱電線Ａ、樹脂被覆戻り電線Ｂ及び樹脂被覆検知線Ｃの順になったとき、発熱導線２が半断線状態になり、異常発熱すると、隣接する戻り線（第２発熱線）の導線との間が短絡状態になる問題点がある。すなわち、検知線が検知しない状態で、異常発熱から事故に繋がる。
【特許文献１】特許第３２２９６１８号公報
【特許文献２】特許第３３１２３３１号公報
【特許文献３】特開平４−２７８１２５号公報
【特許文献４】特開２００５−１８３０１８号公報
【特許文献５】特開２００６−２６１０８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、発生磁界の洩れを低減させる機能を有するヒーター線、すなわち、戻り導線を設けたヒーター線において、使用中のヒーター線の異常発熱をヒーター線に内包させた検知線によって正確に検知して、迅速かつ安全な通電停止を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、本発明の目的を達成するために、鋭意研究の結果、異常発熱の起こり易い発熱電線の被覆樹脂の表面に密着させて検知線を巻きつけ、これを戻り電線と撚り合わせる配置によって、異常発熱時に、発熱電線と戻り電線が短絡する前に検知線との接触を確実にして、通電を遮断して、発熱電線と戻り電線の短絡を防止する手段を案出したものである。
すなわち、本発明は、
（１）発熱導線、戻り導線、検知線を全長に亘って内包するヒーター線であって、発熱導線はヒーター線の手元部で電源に接続され、ヒーター線の末端基部で戻り導線に接続され、戻り導線はヒーターの手元部で電源に接続され、検知線は、異常検知器に接続されているヒーター線において、巻き芯に発熱導線をスパイラル状に巻きつけた上に樹脂を被覆した発熱電線を形成し、該発熱電線の上に検知線をスパイラル状に巻きつけた検知線付き発熱電線と、戻り導線に樹脂を被覆した樹脂被覆戻り電線とを互いに撚り合わせて形成した複合電線の上に外被を被覆したことを特徴とするヒーター線、
（２）樹脂被覆戻り電線は、巻き芯に戻り導線をスパイラル状に巻きつけた上に樹脂を被覆したものであることを特徴とする(１)項に記載のヒーター線、及び、
（３）発熱導線の単位長さ当たりの抵抗値は、樹脂被覆戻り電線の単位長さ当たりの抵抗値よりも高いことを特徴とする(１)又は(２)項に記載のヒーター線、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明では、検知線が発熱電線の被覆樹脂表面に密着してスパイラル状に巻かれているので、金属面を露出した検知線が、常に発熱電線と樹脂被覆戻り電線との間に存在しているので、発熱導線と戻り導線が短絡する前に確実に検知線が異常発熱した断線の導線と接触し、通電を停止できるので、発熱電線内の発熱導線と樹脂被覆戻り電線内の戻り導線が直接短絡することを完全に回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明に用いる発熱導線は、ヒーターの発熱源となる導線であり、断面寸法０.００５〜０.２ｍｍ2程度の金属線であれば、特に、制限なく使用することができる。そして、この金属線を、発熱電線の単位長さ（ｃｍ）当たり、抵抗値０.００２〜５Ω程度になるように、スパイラル状に巻き芯に巻き付けて使用することができる。スパイラル状に巻くのは、発熱電線の単位長さ当たりの発熱量（抵抗値０.００２〜５Ωに対応）を増加するためである。金属線の材質としては、経済的で、電気抵抗が少なく、柔軟性を有する銅が好ましい。
本発明に用いる戻り導線は、発熱導線と同一の金属線を同様に巻き芯に巻き付けて用いることができる。戻り導線を巻き芯に巻き付けて用いた場合は、発熱電線と戻り導線とを区別をすることができなくなるが、いずれにしても、本発明ではどちらか一方に検知線を巻きつけることを必須構成とするものであり、検知線を巻き付けた方を本発明の発熱電線と定義する。通常は、ヒーター線の単位長さ当たりの発熱量の大きい方に、検知線を巻きつける方が望ましい。
また、別の態様として、発熱導線より、戻り導線の金属線の断面積を大きくしたり、金属線の巻きピッチ間隔を大きくして全長を短くしたりすることによって、樹脂被覆戻り電線の単位長さ当たりの抵抗値を低くして、樹脂被覆戻り電線の発熱量を発熱電線の発熱量より低い発熱量にすることができる。
戻り導線の長さは、スパイラル状の巻き数を少なくしたり、スパイラル状にしないことによって、行うことができる。
本発明のヒーター線においては、樹脂被覆戻り電線の発熱量を、発熱電線の発熱量より低くすることによって、異常発熱が発生する確率を、直接表面に検知線が巻かれている発熱電線の方に集中させて、迅速で確実な異常検知を達成させることができる。
【０００７】
本発明に用いる検知線は、金属線であればよく、発熱導線又は戻り導線と接触したときに瞬間的に電流が流れるので、金属の種類にかかわらず、どのような金属でも使用することができる。特に、細い金属線にしたときに、屈曲、圧縮又は衝撃によって、断線しない耐屈曲性と耐衝撃性のよい金属線が好ましい。特に好ましいのは、繰り返し屈曲性に優れている点で、純ニッケル線などが好ましい。
本発明では、検知線を発熱電線の表面に直接スパイラル状に巻き付けているので、発熱電線に異常発熱が発生して、発熱電線の被覆樹脂が溶解した場合は、直ちに、検知線と発熱導線が接触して、検知器に電流が流れて、異常を検知して、通電を停止できる。
また、樹脂被覆戻り電線に異常発熱が発生しても、樹脂被覆戻り電線の樹脂が溶解したときに、直ぐ傍に存在する発熱電線の表面の検知線に戻り導体が接触する。戻り導線が、樹脂被覆の中の発熱導線に、接触することはない。異常発熱を検知線と戻り導線の接触で検知したときに、通電が停止されるので、発熱電線の樹脂被膜が溶解することはない。
検知線が発熱電線の表面にスパイラル状に巻かれていて、かつ、検知線付き発熱電線と樹脂被覆戻り電線が互いに撚り合わせられている構造によって、異常発熱が発生する箇所がヒーター線の全長のどこであっても、必然的に異常発生箇所の導線と検知線が接触することになる。
【０００８】
本発明の発熱電線及び樹脂被覆戻り電線の被覆樹脂は、ヒーター線に必要な柔軟性を有し、繰り返しの折り曲げに対して耐えられる強度を有し、常時使用温度で融解しない熱可塑性樹脂であれば、通常の積層ヒーター線絶縁層に使用されるものを特に制限することなく使用することができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンコポリマー、ポリブチレンなどのポリオレフィン類、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１１、ナイロン１２などのポリアミド類などの合成樹脂製のものを使用することができる。特に、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンプロピレンコポリマー、ナイロンなどの熱可塑性合成樹脂製のものを好適に使用することができる。ナイロン１２製のものを特に好適に使用することができる。
【０００９】
本発明に用いる発熱電線及び樹脂被覆戻り電線の直径は、暖房用具用ヒーター線仕様に応じて適宜選択することができる。両者の直径は同一が望ましいが、通常は、直径０.５〜１０ｍｍのものを使用することができる。
本発明の巻き芯に用いる材質は、巻き芯の使用に耐えられる剛性と柔軟性がある絶縁材料であれば、いかなる材質も使用することができる。通常、直径０.６ｍｍの樹脂線を使用することができる。この場合、樹脂は、熱硬化性樹脂でもある程度の柔軟性があれば使用することができる。
本発明のヒーター線の最外側の外被７に用いる材質は、通常電線の外側被覆に用いるものであれば、特に制限なく用いることができる。樹脂を用いる場合は、屈曲性がある比較的融点が高い熱可塑性樹脂又は屈曲性がある熱硬化性樹脂が望ましい。
【００１０】
本発明の１態様の実施例の図面によって説明する。
図１は、本発明実施例のヒーター線の中間部の内部構造を示す斜視図である。図の左側は、ヒーター線が電源に接続されるヒーター線の手元（図面では省略）側であり、右側は、ヒーター線の末端（図示していない）側である。
図１の発熱導線２は、ヒーター線の手元側の電源と接続されて、ヒーター線の末端において、戻り導線４と接続している。電源−発熱導線２−戻り導線４−電源の回路を形成している。
発熱電線Ａは、巻き芯１に発熱導線２がスパイラル状に巻かれて、融点１８０℃のナイロン１２の被覆樹脂５によって被覆して形成されている。
発熱電線Ａの被覆樹脂５の表面には、直径０.０８ｍｍのニッケル製検知線３がスパイラル状にピッチ間隔０.４ｍｍで巻き付けられている。検知線３は、被覆樹脂５の表面に食い込むように巻き付いているので、検知線つき発熱電線Ａは、一体的電線として取り扱える。
樹脂被覆戻り電線Ｂも巻き芯１に発熱導線２がスパイラル状に巻かれて、融点２１０℃のポリエステルエラストマーの被覆樹脂６によって被覆して形成されている。
発熱電線及び樹脂被覆戻り電線の直径は両者とも１.０７ｍｍであり、同一直径であるために、発熱電線及び樹脂被覆戻り電線を撚り合わせ複合電線の形状は全長に亘って断面形状をほぼ均一な円形にすることができる。撚り合わせのピッチは、ヒーターの長さ方向に２５ｍｍであり、ヒーターの全長に亘って、両電線は互いに強く密着している。このとき、検出線は、発熱電線の被覆樹脂に全長に亘って、密着している。さらに、樹脂被覆戻り電線の被覆樹脂は、発熱電線に全長に亘って、密着しているので、発熱電線の表面に一体的にスパイラル状に巻きついている露出検知線とも、ほぼ全長に亘って密着している。
この撚り合わせた複合電線の表面を、塩化ビニル樹脂で被覆して、直径３.２５ｍｍのヒーター線を形成している。
【００１１】
本実施例では、発熱導線及び戻り導線は同一の断面寸法０.０４５×０.３ｍｍの銅合金平角線を使用している。そして巻き芯１は、ポリエステル製の直径は、０.６ｍｍのモノフィラメントを用いている。
発熱電線は、単位ヒーター線の長さ当たりの抵抗を０.１０４３Ω／ｃｍになるように、スパイラル状の巻きピッチを調整し、樹脂被覆戻り電線は、０.０５０１Ω／ｃｍになるように、巻きピッチを調節して樹脂被覆戻り電線の発熱量を発熱電線より少し低くなるようにした。巻きピッチの間隔によって、発熱導線及び戻り導線の全長が決まり、発熱量も決まる。
発熱電線には、検知線３がスパイラル状に巻き付けてあり、発熱導線に異常発熱が発生して被覆樹脂が溶融して、発熱導線が露出した場合に、直ちに、検知線に接触して、通電されて異常を検知できる。また、発熱電線と樹脂被覆戻り電線は、互いに強く密着して撚り合わせられているので、戻り導線に異常が発生して樹脂被覆戻り電線の樹脂が溶融して戻り導線が露出した場合も、まず、戻り導線が検知線に接触する。異常発熱の熱によって溶融した樹脂被覆戻り電線の樹脂の熱によって、発熱電線の樹脂が溶融して、発熱電線が露出して、戻り導線と短絡する前に、検知線の信号を受けた検知器によって、通電が停止されるので、戻り導線と発熱電線の短絡は発生しない。この短絡が、ヒーター線の電源側に近い位置で起こると、異常発熱は急激に拡大する。
本実施例の場合は、発熱電線及び樹脂被覆戻り電線の両方が発熱源となるが、導線の巻きピッチが狭く、発熱量が多い発熱電線の方に異常発熱が発生する確率が大きくなり、発熱電線に、食い込むように、巻き付けた検知線と発熱導線との接触が確実に実行できる。
【産業上の利用可能性】
【００１２】
本発明は、暖房用ヒーター線を用いる暖房機器分野において、火災発生予防策として有用に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明のヒーター線の一態様の中間部の内部構造を示す斜視図である。
【図２】従来技術のヒーター線が押圧によって扁平になった状態の断面図である。
【符号の説明】
【００１４】
Ａ  発熱電線
Ｂ  樹脂被覆戻り電線
Ｃ  樹脂被覆検知線
１  巻き芯
２  発熱導線
３  検知線
４  戻り導線
５  被覆樹脂
６  被覆樹脂
７  外被
【図１】
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【図２】
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