JP2008311110A - Cord-like heater - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータなどに好適に使用可能なコード状ヒータに係り、特に、発熱線に断線が生じてしまった際にも異常発熱による被害を防止することが可能なもの関する。 The present invention relates to a cord-like heater that can be suitably used for an electric blanket, an electric carpet, a car seat heater, and the like, and in particular, can prevent damage due to abnormal heat generation even when the heating wire is broken. Related to things.
電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータ等に使用されるコード状ヒータは、芯線に発熱線を螺旋状に巻き、その上から絶縁層による外被を被覆する構成のものが一般的に知られている。ここで、芯線としては、ポリエステル繊維や芳香族ポリアミド繊維などの抗張力性繊維材料から構成されている。 A cord-like heater used for an electric blanket, an electric carpet, a car seat heater, etc. is generally known to have a configuration in which a heating wire is spirally wound around a core wire and the outer cover is covered with an insulating layer thereon. Yes. Here, the core wire is made of a tensile fiber material such as polyester fiber or aromatic polyamide fiber.
本願発明に関連する技術として、例えば、特許文献1、特許文献2が挙げられる。また、本願発明の応用技術として、例えば、本出願人による特許文献3などが挙げられる。
Examples of techniques related to the present invention include Patent Document 1 and Patent Document 2. Moreover, as an applied technique of the present invention, for example,
コード状ヒータは、実使用に際して、引張や屈曲など様々な外力が加わることがある。このような外力が加わると、コード状ヒータに使用される発熱線は、一般に極細い線材からなるため、発熱線に断線が生じる恐れがある。このような断線を防ぐため、上記の通り、発熱線は抗張力を有す芯線に巻かれており、外力が芯線に加わるような構成としているが、それでも、過度の外力が加われば断線が生じてしまうことは否めない。 In the actual use, the cord heater may be subjected to various external forces such as tension and bending. When such an external force is applied, the heating wire used for the cord-like heater is generally made of a very thin wire, and thus there is a possibility that the heating wire is broken. In order to prevent such disconnection, as described above, the heating wire is wound around the core wire having tensile strength, and an external force is applied to the core wire. However, if excessive external force is applied, the disconnection may occur. It cannot be denied.
ここでもし、発熱線に断線が発生した場合、断線したそれぞれの端が完全に分離していれば良いが、それぞれの端部が接することができるような位置に保持されてしまうと、端部が触れたり離れたりを繰り返すことでスパークが発生してしまうことがあり得る。また、断線したそれぞれの端部が点接触のような僅かな面積で接触するようになると、その接触箇所の抵抗値が非常に大きくなる。これらのようなことが起こると、その箇所では非常に大きな熱量が発生して異常発熱となることがあり、そのような場合、その周囲を焦がすのみならず、使用者に火傷を負わしたり、火災を発生したりするなど甚大な被害を生ずることにもなり兼ねない。 Here, if a break occurs in the heating wire, it is only necessary that the disconnected ends are completely separated, but if the ends are held at positions where they can contact, the end portions Sparks may occur due to repeated touching and leaving. In addition, when each disconnected end comes into contact with a small area such as a point contact, the resistance value at the contact location becomes very large. When such things happen, a very large amount of heat is generated at that point and abnormal heat may be generated.In such a case, not only the surroundings will be burned but also the user will be burned, It can cause serious damage such as a fire.
尚、従来のコード状ヒータに関する技術においては、上記のような、「断線した発熱線の端部をいかに分離するか」という課題には何ら検討がなされてきていない。一般に行われている手法としては、異常温度を何らかの検知手段により検知し、その検知信号により回路自体を遮断するという、上記課題とは全く別のアプローチによる手法である。 Incidentally, in the technology related to the conventional cord-like heater, no examination has been made on the above-mentioned problem of “how to separate the ends of the broken heating wires”. As a generally used technique, an abnormal temperature is detected by some detection means, and the circuit itself is shut off by the detection signal.
本発明はこのような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、発熱線に断線が生じてしまった際にも異常発熱による被害を防止することが可能なコード状ヒータに関する。 The present invention has been made to solve such problems of the prior art, and the object of the present invention is to prevent damage due to abnormal heat generation even when the heat generation wire is disconnected. The present invention relates to a cord-like heater.
上記目的を達成するべく、本発明の請求項1によるコード状ヒータは、芯線上に発熱線を巻装してなる発熱芯からなるコード状ヒータにおいて、上記芯線は、熱収縮性及び熱溶融性を有するものであるとともに、上記芯線が、上記発熱線が断線した際の異常発熱により溶融切断し、収縮することで、断線した発熱線を分離し、更にその後、上記溶融切断した芯線が、冷却固化して上記発熱線が分離した状態を保持することを特徴とするコード状ヒータ。
また、請求項2記載のコード状ヒータは、上記芯線は、異常発熱の際の収縮量が、該芯線の外周長さを2倍した値よりも大きいことを特徴とするものである。
また、請求項3記載のコード状ヒータは、上記発熱芯の外周に、絶縁層が被覆されたことを特徴とするものである。
また、請求項4記載のコード状ヒータは、上記芯線は、上記絶縁層の融点又は分解温度まで加熱された際の収縮率が10%以上であることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, a cord-like heater according to claim 1 of the present invention is a cord-like heater comprising a heating core formed by winding a heating wire on a core wire, and the core wire has heat shrinkability and heat melting property. The core wire is melted and cut due to abnormal heat generation when the heating wire is disconnected and contracted to separate the disconnected heating wire, and then the melted and cut core wire is cooled. A cord-like heater which is solidified and maintains a state where the heating wire is separated.
The cord-like heater according to claim 2 is characterized in that the core wire has a contraction amount at the time of abnormal heat generation larger than a value obtained by doubling the outer peripheral length of the core wire.
The cord-like heater according to
The cord-like heater according to claim 4 is characterized in that the core wire has a shrinkage rate of 10% or more when heated to the melting point or decomposition temperature of the insulating layer.
本発明によるコード状ヒータは、発熱線が断線した際の異常発熱により芯線が溶融切断されるとともに収縮することで、巻装された発熱線もこの芯線の動作に追従し、断線した発熱線の端部同士を分離することになる。さらに、切断された芯線は、冷却固化して分離した状態を保持することになる。そのため、断線した発熱線のそれぞれの端部が、接したり離れたりすることや点接触のような僅かな接触面積で接することが継続することはなく、異常発熱を瞬間的なものと抑えることができることから、周囲の焦げ、使用者の火傷、火災の発生といった被害を防止することができる。 The cord-like heater according to the present invention melts, cuts and contracts the core wire due to abnormal heat generation when the heating wire is disconnected, so that the wound heating wire follows the operation of the core wire, The ends will be separated. Further, the cut core wire is cooled and solidified to maintain a separated state. Therefore, it does not continue that each end of the disconnected heating wire touches or leaves, or touches with a slight contact area such as point contact, and it is possible to suppress abnormal heat generation instantaneously. Therefore, it is possible to prevent damage such as scorching around the user, burning of the user, and occurrence of fire.
以下、本発明の構成について図1を参照して説明する。 The configuration of the present invention will be described below with reference to FIG.
芯線2としては、異常発熱時に大きな熱収縮を起こす絶縁性線材が使用できる。具体的には、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール共重合体、超高分子量ポリエチレン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリケトン、ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイド、PEEK、ポリエチレンナフタレート、高強度ポリプロピレン、ポリ乳酸繊維、ポリカプロラクトンなどの融点を持った有機材料が適し、特に、繊維の形態にされたような延伸されたものは収縮の性質が顕著であるため好ましい。また、これら示した材料を複合して使用しても良い。ここで異常発熱とは、設計で意図した温度よりも高い発熱をした状態のことを示す。また、芯線2の収縮は、後述する絶縁層の融点又は分解温度に達する前になされていることが好ましい。このような態様であれば、周囲の焦げや周辺部材の熱変形などを起こすことなく、早期に異常発熱を停止することができる。また、芯線2が収縮する際の収縮量が、芯線2の外周長さを2倍した値よりも大きければ、例え、断線部分で発熱線3の巻装が解けて直状になったとしても、断線した発熱線3のそれぞれの端部同士が届かない位置まで離されることになり、確実に分離できるため好ましい。そのため、芯線2は、収縮率が高い方が良く、おおよそ、10%以上であることが好ましい。
As the core wire 2, an insulating wire material that causes a large thermal contraction during abnormal heat generation can be used. Specifically, polyester, polyamide, polyvinyl alcohol copolymer, ultra high molecular weight polyethylene, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, polyketone, polyurethane, polyphenylene sulfide, PEEK, polyethylene naphthalate, high strength polypropylene, polylactic acid An organic material having a melting point, such as fiber or polycaprolactone, is suitable. In particular, a stretched material in the form of fiber is preferable because of its remarkable shrinkage property. Further, these materials shown may be used in combination. Here, the abnormal heat generation means a state of heat generation higher than the temperature intended by the design. The core wire 2 is preferably contracted before reaching the melting point or decomposition temperature of the insulating layer described later. According to such an aspect, abnormal heat generation can be stopped early without causing surrounding burns or thermal deformation of peripheral members. Further, if the amount of contraction when the core wire 2 contracts is larger than the value obtained by doubling the outer peripheral length of the core wire 2, even if the
発熱線3としては、従来公知のものを使用することができ、例えば、銅線、銅合金線、銅銀合金線、ニッケル線、鉄線、アルミニウム線、ニッケル−クロム合金線、銅−ニッケル合金線、鉄−クロム合金線、などが使用できる。発熱線3は、1本の素線から構成していても良いし、複数本の素線を撚合せ或いは引き揃えたもので構成しても良い。上記芯線2にこの発熱線3を螺旋状に巻装して、発熱芯4を構成する。
A conventionally well-known wire can be used as the
この発熱芯4の外周に絶縁層5が被覆されてコード状ヒータ1とされる。絶縁層5の被覆に際しては、押出成形等によって行っても良いし、予めチューブ状に成形した絶縁層5を発熱芯4に被せても良く、被覆の方法には特に限定はない。絶縁層5を構成する材料としても、コード状ヒータの使用形態や使用環境などによって適宜設計すれば良く、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、合成ゴム、フッ素ゴム、エチレン系熱可塑性エラストマー、ウレタン系熱可塑性エラストマー等、種々のものが挙げられる。また、この絶縁層5の外周に、保護被覆層を形成しても良い。
The outer periphery of the heating core 4 is covered with an insulating
上記のようにして得られたコード状ヒータ1は、例えば、パイプや槽等に巻き付けられて凍結防止用ヒータや保温ヒータとして供される。また、アルミ箔や不織布等の基材上に蛇行形状等の所定の形状に配設されて面状ヒータとし、例えば、電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータ等に供されることになる。このような面状ヒータとする際には、上記特許文献3のように、絶縁層5の外周に熱融着層を形成し、加熱加圧を加えることで基材に接着することも考えられるが、加熱加圧の温度で芯線2が収縮しないよう、温度設定に留意する必要がある。また、上記したような面状ヒータとする際の工程についても、例えば上記した特許文献3などを参照することができる。
The cord-like heater 1 obtained as described above is wound around, for example, a pipe or a tank and used as a freezing prevention heater or a heat retaining heater. Moreover, it arrange | positions on predetermined | prescribed shapes, such as a meandering shape, on base materials, such as an aluminum foil and a nonwoven fabric, and is set as a planar heater, for example, is used for an electric blanket, an electric carpet, a car seat heater, etc. When such a planar heater is used, it is conceivable to form a heat-sealing layer on the outer periphery of the insulating
以下、本発明の実施例について図1を参照にして説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(実施例1)
外径約0.2mmのテトロン繊維からなる芯線2の外周に、素線径0.08mmの錫銅合金線を6本引き揃えて構成された発熱線3がピッチ1mmで螺旋状に巻装され発熱芯4を構成する。この発熱芯4の外周に、予め約0.2mmの肉厚でチューブ形状に成形された6フッ化エチレン−プロピレンポリエチレン(以下、FEPと記す)からなる絶縁層5として被覆され、コード状ヒータ1となる。尚、芯線2は、150℃における収縮率が10%であった。
(実施例2)
外径約0.2mmのナイロン繊維からなる芯線2の外周に、素線径0.08mmの錫銅合金線を6本引き揃えて構成された発熱線3がピッチ1mmで螺旋状に巻装され発熱芯4を構成する。この発熱芯4の外周に、予め約0.2mmの肉厚でチューブ形状に成形されたFEPからなる絶縁層5として被覆され、コード状ヒータ1となる。尚、芯線2は、150℃における収縮率が8%であった。
(比較例1)
外径約0.2mmのアラミド繊維からなる芯線2の外周に、素線径0.08mmの錫銅合金線を6本引き揃えて構成された発熱線3がピッチ1mmで螺旋状に巻装され発熱芯4を構成する。この発熱芯4の外周に、予め約0.2mmの肉厚でチューブ形状に成形されたFEPからなる絶縁層5として被覆され、コード状ヒータ1となる。尚、芯線2は、150℃における収縮率が0%であった。
(比較例2)
外径約0.4mmのガラス繊維からなる芯線2の外周に、素線径0.08mmの錫銅合金線を6本引き揃えて構成された発熱線3がピッチ1mmで螺旋状に巻装され発熱芯4を構成する。この発熱芯4の外周に、予め約0.2mmの肉厚でチューブ形状に成形されたFEPからなる絶縁層5として被覆され、コード状ヒータ1となる。尚、芯線2は、150℃における収縮率が0%であった。
Example 1
A
(Example 2)
A
(Comparative Example 1)
A
(Comparative Example 2)
A
上記のようにして得られて実施例1,2、比較例1,2のコード状ヒータ1において、端部が触れたり離れたりを繰り返す、いわゆるチャタリング試験を行った。試験方法は、以下の通りである。予め、コード状ヒータ1について屈曲を行い、横巻きした発熱線が全て断線させ試験片を作成した。この試験片にワット密度20W/mになるように設定した安定化電源と電流計を配線した後、断線部分の近傍両側を電気絶縁したクランプで一定間隔を保持できるように持ち、約1回/秒の割合で、コード状ヒータの長手方向に対して±45度の屈曲を往復1回として50回行い、チャタリングによる異常発熱を発生させた。この異常発熱の後、再度、上記屈曲を繰返しながら導通の有無を確認した。試験結果を表1に示す。 In the cord-like heaters 1 of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 obtained as described above, a so-called chattering test was repeated in which the end portion repeatedly touched and separated. The test method is as follows. The cord-like heater 1 was bent in advance, and all the laterally heated heating wires were disconnected to prepare a test piece. After wiring a stabilized power supply and an ammeter set to a watt density of 20 W / m to this test piece, hold it so that a fixed interval can be maintained with clamps that are electrically insulated on both sides in the vicinity of the disconnected part, about once per Bending of ± 45 degrees with respect to the longitudinal direction of the cord-shaped heater was performed 50 times as one reciprocation at a rate of seconds, and abnormal heat generation due to chattering was generated. After this abnormal heat generation, the presence or absence of conduction was confirmed again while repeating the bending. The test results are shown in Table 1.
上記試験においても、本実施例1,2によるコード状ヒータ1は、異常発熱の発生後、直ちに通電が遮断され、異常発熱が継続することはなかった。これにより、絶縁被覆5に焦げや溶融等が起こることはなく、異常発熱による被害を防止することができるものであることが確認できた。また、通電の有無を確認した後、芯線2の状態を目視したところ、溶融切断した芯線2が冷却固化され、発熱線3が分離した状態を保持していることが確認された。
Also in the above test, the cord-like heaters 1 according to Examples 1 and 2 were cut off immediately after the occurrence of abnormal heat generation, and abnormal heat generation did not continue. Thus, it was confirmed that the insulating
これに対し、比較例1,2によるコード状ヒータ1は、異常発熱後も通電が継続して確認され、ついには絶縁層に焦げが発生してしまった。また、通電の有無を確認した後、芯線2の状態を目視したところ、芯線2は溶融も切断もされておらず、発熱線3の分離も充分ではなかった。
On the other hand, the cord-like heaters 1 according to Comparative Examples 1 and 2 were confirmed to be energized continuously even after abnormal heat generation, and finally the insulation layer was burnt. Moreover, when the state of the core wire 2 was visually confirmed after confirming the presence or absence of energization, the core wire 2 was not melted or cut, and the
以上詳述したように本発明によれば、発熱線に断線が生じてしまった際にも異常発熱による被害を防止することが可能なコード状ヒータを得ることができる。このコード状ヒータは、例えば、アルミ箔や不織布等の基材上に蛇行形状等の所定の形状に配設されて面状ヒータとし、電気毛布、電気カーペット、カーシートヒータ、暖房便座、加熱調理器具等に好適に使用可能である。また、コード状ヒータ単体としても、例えば、パイプや槽等に巻き付けられて凍結防止用ヒータや保温ヒータとして好適に使用することができる。 As described above in detail, according to the present invention, it is possible to obtain a cord-like heater that can prevent damage due to abnormal heat generation even when the heat generation wire is disconnected. For example, the cord-like heater is arranged in a predetermined shape such as a meandering shape on a base material such as an aluminum foil or a non-woven fabric to form a planar heater. It can be suitably used for instruments and the like. Also, the cord-like heater alone can be suitably used as a freezing prevention heater or a heat retaining heater, for example, wound around a pipe, a tank, or the like.
1 コード状ヒータ
2 芯線
3 発熱線
4 発熱芯
5 絶縁層
1 Corded heater 2
Claims (4)
The cord-shaped heater according to claim 3, wherein the core wire has a shrinkage rate of 10% or more when heated to the melting point or decomposition temperature of the insulating layer.
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