JP3179605B2 - コード状ヒータとコード状ヒータ組立品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、凍結防止用等として好
適に用いられるコード状ヒータと、コード状ヒータ組立
品に係り、特に、温度調節器等の制御部品を用いること
なく使用でき、また電力の無駄を少なくすることができ
るとともに、十分な安全性を確保することができるよう
に工夫を施したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば水道管等の凍結防止を目的
として使用されるヒータとして、図５に示すような構成
のコード状ヒータが知られている。このコード状ヒータ
１０３は、二本平行に配置された一対のヒータ線１０
１、１０１′と、該ヒータ線の周りに略ベルト状に押出
被覆された塩化ビニル樹脂などからなる絶縁被覆１０２
とから構成されている。尚、前記ヒータ線１０１、１０
１′はガラス繊維等からなる芯糸１０１ａ上にニッケル
クロム線等の電熱抵抗線１０１ｂを巻装したものであ
る。

【０００３】このようなコード状ヒータは、例えば図６
に示すようにアッセンブリされて凍結防止用等として実
使用に供される。図６において、まず接続部１０４があ
り、ここでは二本のヒータ線同士が端子加締等により接
続されている。次に、接続部１０５があり、ここでは前
記ヒータ線の他端が給電線である電源コード１０６の導
体と端子加締等により接続されている。符号１０７は前
記接続部１０４と接続部１０５との間に設けられた接続
部であり、ここでは温度調節器であるサーモスタット１
０８が、前記ヒータ線のどちらか一方と接続されてい
る。このサーモスタットの動作温度は約１０℃であり、
これによってヒータ電源のオンオフ操作が行われる。
尚、上記三箇所の接続部１０４、１０５、１０７には、
例えば塩化ビニルチューブが被せられ、いずれも高周波
ウエルダーなどの方法によって防水処理加工されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のコード状ヒータにおいては、実使用に供する場合、
例えば凍結防止用ヒータとして使用するような場合に、
次のような問題点がある。まず、温度調節器として前記
コード状ヒータに接続して使用されるサーモスタットは
応答性が悪く、また動作が鈍いため、目的とする制御温
度（５℃程度）よりも多少高い温度（１０℃程度）に動
作温度を設定する必要があり、そのため、実際には凍結
が起こらないような温度でも通電されてしまい電力の無
駄が大変大きくなってしまうという欠点がある。また、
凍結防止用ヒータの途中に、コード状ヒータのヒータ線
とサーモスタットとの接続部が設けられるため、製造時
の加工が大変煩わしくコストアップとなるばかりか、水
道管などに巻き付け施工する時に邪魔になるなどの使用
上の問題もあった。

【０００５】一方、サーモスタットなどの温度調節器が
不要であり、外気温によって電力を自己調節できるもの
として、例えば、結晶性樹脂中に導電性粒子を分散した
正温度特性樹脂組成物を一対の電極線上に押出被覆して
なるヒータ、いわゆるＰＴＣコード状ヒータと称される
ものが知られており、このＰＴＣコード状ヒータを前記
凍結防止用ヒータに使用することも考えられる。しかし
ながら、このヒータにおいても、抵抗値の経時変化が見
られ、長期の安全性の面では未知数であるため、異常発
熱時に電源を遮断するなどの安全対策は必要不可欠であ
る。更に、異常発熱は、線上の如何なる位置でも発生し
うる危険性があるため、それを素早く確実に検知して動
作する安全対策が施されている必要がある。

【０００６】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは、温度調節器等の制御部
品を用いることなく使用でき、また電力の無駄を少なく
することができるとともに、異常発熱等に対して十分な
安全対策の施されたコード状ヒータと、コード状ヒータ
組立品を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本発明によるコード状ヒータは、放射方向に複数の突起
を有する弾性芯上に低融点合金線を巻回してなる過熱検
知線と、一対の電極線上に正温度特性を有する樹脂組成
物を押出被覆してなるＰＴＣヒータ線とを引き揃え、一
括シースを施したことを特徴とするものである。この
際、前記シースには前記過熱検知線と前記ＰＴＣヒータ
線の引き揃え面に平行した空間層を設けることが考えら
れる。更に、前記過熱検知線と前記ＰＴＣヒータ線とを
引き揃える代わりに、ＰＴＣヒータ線上に過熱検知線を
スパイラル状に巻回する構造も考えられる。

【０００８】本発明によるコード状ヒータ組立品は、一
対の電極線上に正温度特性を有する樹脂組成物を押出被
覆してなるＰＴＣヒータ線のいずれか一方の電極線を、
放射方向に複数の突起を有する弾性芯上に低融点合金線
を巻回してなる過熱検知線の一端と接続するとともに、
前記過熱検知線の他端及び前記ＰＴＣヒータ線の他方の
電極線を、それぞれ給電線に接続し、これら二つの接続
部を防水処理加工したことを特徴とするものである。

【０００９】

【作用】上記構成によれば、過熱検知線とＰＴＣヒータ
線とを組合せてコード状ヒータとすることにより、無駄
な電力消費を抑えながら被加熱体に対して十分なヒータ
機能を発揮するとともに、温度調節器等の制御部品を用
いなくとも異常発熱等に対する安全性も十分に確保する
ことができる。

【００１０】

【実施例】以下、図１乃至図４を参照して本発明の内容
を更に詳しく説明する。本実施例で使用した過熱検知線
は、次のようにして作製した。まず、ガラス繊維、ポリ
エステル繊維などの無機繊維または有機繊維からなる芯
糸１ａに、エラストマー１ｂを放射方向に突起を有する
形状に押出被覆して弾性芯１とした。本実施例ではエラ
ストマーとしてシリコーンゴムを使用し、押出形状を星
形形状としたが、もちろん他のエラストマーを使用して
も良く、また押出形状も三角形、四角形、紡錘形など、
突起を有する形状であれば何でも良い。弾性芯の突起
は、後述する低融点合金線が溶融した後、再接触するこ
とを避けるために設けられる。

【００１１】次に、前記弾性芯１上に低融点合金線２を
巻いた。低融点合金線としては、融点が８０℃から２５
０℃の公知の合金からなるものは何でも良く、またフラ
ックスを中心部に有するものであっても良い。本実施例
においては、中心部にフラックスを有する外径０．５ｍ
ｍの市販の共晶ハンダ線（融点１８３℃）を２ｍｍ間隔
で弾性芯上に巻いた。巻き上がりの外径は２．６ｍｍで
あった。

【００１２】その上に空間保持層３を形成した。本実施
例では、ガラス糸を疎に編組して空間保持層としたが、
これはガラス糸の横巻であっても良く、また他の方法、
材料でも良い。この空間保持層はシース時の熱から低融
点合金線を保護したり、低融点合金線が溶融した後に流
れ出さないようにするために設けられる。尚、シース時
にチュービング押出成型のような方法で空間を作れる場
合は、空間保持層を設ける必要は無い。更に、この空間
保持層の周上に絶縁被覆を施しても良いが、本実施例で
は絶縁被覆を施さなかった。このようにして作製した過
熱検知線４の仕上がり外径は３．０ｍｍであった。

【００１３】上記、過熱検知線がないと、製造時の特性
等のばらつき、外部応力の影響等によって後述するＰＴ
Ｃヒータ線が局部的に異常発熱をした場合、ＰＴＣヒー
タ線は局部発熱部分が益々発熱し過熱して行く傾向にあ
ることから非常に危険な状態になるが、その時の安全が
保証できなくなる。

【００１４】本実施例で使用したＰＴＣヒータ線８は図
２に示すように、、ポリエステル繊維、ガラス繊維など
の芯糸５ａに導電線５ｂを巻回してなる一対の電極線
５、５′上に、正温度特性樹脂組成物６が押出被覆さ
れ、更にこれらの周上に絶縁被覆７が施されて構成され
ている。本実施例では芯糸として液晶ポリエステル繊維
を束ねて０．３ｍｍとしたものを用い、また導電線とし
ては、０．１ｍｍφのスズメッキ銅線を用い１ｍｍピッ
チで５本引き揃えて巻回した。正温度特性樹脂組成物
は、様々な例が公開されているので、これらを用いれば
良く、また電極線上に押出被覆した後に架橋しても良
く、また、しなくても良い。本実施例では、正温度特性
樹脂組成物として、ＭＭＡ含量３０重量％のＥＭＭＡ樹
脂１００重量部に、導電性カーボンとして昭和キャボッ
ト製バルカンＸＣ−７２を３５重量部混合し、更に有機
過酸化物を混合したものを用いた。前記電極線５、５′
を１ｍｍ間隔で平行に配置し、長径２．８ｍｍ、短径
２．０ｍｍに正温度特性樹脂組成物６を押出被覆し、そ
の直後に２００℃の高圧蒸気に接触させて架橋した。そ
の後、これらの周上に、絶縁被覆７として塩化ビニル樹
脂を０．４ｍｍ肉厚で押し出した。

【００１５】上記過熱検知線とＰＴＣヒータ線とを引き
揃え、一般的な押出方法によって一括してシースを施し
図３に示す断面形状のコード状ヒータ１１を製造した。
図３において、符号９は、軟質塩化ビニル樹脂からなる
シースであり、このシース９は過熱検知線４とＰＴＣヒ
ータ線８の引き揃え面に平行した空間層１０を有してい
る。この空間層１０は、例えばヒータを水道管等に巻き
付け施工する際の断熱材を巻く手間を省くために設けら
れる。勿論、断熱材を巻くことを前提とすれば、空間層
は設けなくても良い。尚、本実施例では過熱検知線とＰ
ＴＣヒータ線とが接触配置されているが、これらの間に
シースの樹脂が入っても良い。また本実施例では、過熱
検知線に絶縁被覆を施さず、ＰＴＣヒータ線のみに絶縁
被覆を施したが、この絶縁被覆は本質的には最低どちら
かにあれば良い。

【００１６】ここで、このようにして製造したコード状
ヒータ１１を３ｍに切断し、両端のシースを除去した
後、図４に示すようにアッセンブリして凍結防止用ヒー
タ（コード状ヒータ組立品）とした。まず接続部１２に
おいて、過熱検知線４と、ＰＴＣヒータ線８の一方の電
極線を端子１３で加締めて接続するとともに、ＰＴＣヒ
ータ線の他方の電極線を注意深く絶縁した。その後、こ
の接続部１２を塩化ビニルチューブ１４を用いて高周波
ウエルダーにより防水処理加工した。次に、接続部１５
において、給電線である電源コード１６の片方の導体と
過熱検知線を端子１７で加締めて接続するとともに、電
源コードの他方の導体を前記接続部１２にて絶縁した方
の電極線と端子１８で加締めて接続し、チューブ１９で
絶縁した。この接続部１５も塩化ビニルチューブ１４を
用いて高周波ウエルダーにより防水処理加工した。完成
品の抵抗値を各温度で測定したところ、−１０℃で３０
０Ω、１０℃で６００Ω、２０℃で１０００Ω、３０℃
で３５００Ωであり、６０℃まで抵抗値は上昇し、それ
以上の温度では抵抗値は一定になった。

【００１７】比較例１としては、過熱検知線が無い他は
上記実施例のコード状ヒータと同様構造のコード状ヒー
タを製造し、該コード状ヒータを用いて凍結防止用ヒー
タとした。尚、アッセンブリは、電源コードの各々の導
体をＰＴＣヒータ線の各々の電極線に接続し、コード状
ヒータの他端は、ＰＴＣヒータ線の電極を絶縁するだけ
にした他は上記実施例と同様に行った。

【００１８】比較例２としては、図５に示した従来のコ
ード状ヒータを用いて、図６に示したようにアッセンブ
リしたものを作製した。該コード状ヒータに関しては、
従来からの慣例により３ｍ長のもので３５Ｗのものを作
製した。

【００１９】上述した３種類のヒータを用いて、以下に
示すような試験を実施した。まず、水道用の硬質塩化ビ
ニルパイプに実使用時と同じように各凍結防止ヒータを
巻き付け加工した。次に、これらを恒温槽に収めて、−
１０℃から１５℃まで２時間かけて昇温し、２時間かけ
て降温するサイクルに２０回さらした。その際のパイプ
の内面温度の最高値、最低値及び積算消費電力量を記録
した。結果は表１に示した。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１の試験結果を見て判るとおり、本実施
例のヒータは最低気温でもパイプ内面温度が比較例２の
ものと同等であり、しかも１サイクル当りの消費電力量
は比較例２の１０５Ｗｈと比較して９０Ｗｈと１割以上
も少なく省電力である。この試験では、昇温時は５℃で
サーモスタットが切れ、降温時は１０℃でサーモスタッ
トが入った。本実施例と比較例１との差は殆ど無かっ
た。

【００２２】次に、異常発生時のシミュレーション試験
として、各ヒータに上記の状態で３００Ｖの電圧を印加
してみた。本実施例のものは通電開始後３分で塩化ビニ
ル樹脂シースに多少変形が見られたものの、過熱検知線
が断線したことにより発煙には至らなかった。比較例１
のものは塩化ビニル樹脂シースが溶融してしまい、５分
後に発煙が始まったので試験を中止した。比較例２のも
のは通電開始後４分で塩化ビニル樹脂シースが溶融し始
めたが、サーモスタットが動作し、発煙には至らなかっ
た。

【００２３】これらの二つの試験結果より、本発明によ
るコード状ヒータを用いたものは、省電力と優れた安全
性とを兼ね備えたものであることが判る。

【００２４】尚、本実施例では過熱検知線とＰＴＣヒー
タ線とを引き揃えた上にシースを施したものを作製した
が、これ以外にも、例えば、ＰＴＣヒータ線上に過熱検
知線をスパイラル状に巻回した後、シースを施したもの
でも同様の効果が期待できる。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によると、電
力の無駄が少なくなるとともに、安全性にも優れたコー
ド状ヒータが得られ、しかも凍結防止用ヒータ等のよう
な各種用途向のヒータ組立品としてのアッセンブリ加工
も、従来のものに比較して簡単にできることから経済的
にも大変優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図で過熱検知線の一部
切欠斜視図である。

【図２】本発明の一実施例を示す図でＰＴＣヒータ線の
一部切欠斜視図である。

【図３】本発明の一実施例を示す図でコード状ヒータの
断面図である。

【図４】本発明の一実施例を示す図で凍結防止用ヒータ
（コード状ヒータ組立品）のアッセンブリ状態を示す平
面図である。

【図５】従来例を示す図でコード状ヒータの一部切欠斜
視図である。

【図６】従来例を示す図で凍結防止用ヒータのアッセン
ブリ状態を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 弾性芯 1a 芯糸 1b エラストマー ２ 低融点合金線 ３ 空間保持層 ４ 過熱検知線 ５ 電極線 ５′電極線 5a 芯糸 5b 導電線 ６ 正温度特性樹脂組成物 ７ 絶縁被覆 ８ ＰＴＣヒータ線 ９ シース 10 空間層 11 コード状ヒータ 12 接続部 13 端子 14 塩化ビニルチューブ 15 接続部 16 電源コード（給電線） 17 端子 18 端子 19 チューブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭61−112592（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭40−17946（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭47−21656（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 3/56 H05B 3/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 放射方向に複数の突起を有する弾性芯上
   に、低融点合金線を巻回してなる過熱検知線と、一対の
   電極線上に正温度特性を有する樹脂組成物を押出被覆し
   てなるＰＴＣヒータ線とを引き揃え、一括シースを施し
   たことを特徴とするコード状ヒータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載コード状ヒータにおいて、
   前記シースは、前記過熱検知線と前記ＰＴＣヒータ線の
   引き揃え面に平行した空間層を有して形成されているこ
   とを特徴とするコード状ヒータ。
3. 【請求項３】 一対の電極線上に正温度特性を有する樹
   脂組成物を押出被覆してなるＰＴＣヒータ線上に、放射
   方向に複数の突起を有する弾性芯上に、低融点合金線を
   巻回してなる過熱検知線を、スパイラル状に巻回し、更
   にその上にシースを施したことを特徴とするコード状ヒ
   ータ。
4. 【請求項４】 請求項１または請求項２または請求項３
   記載のコード状ヒータにおいて、該コード状ヒータを構
   成するＰＴＣヒータ線のいずれか一方の電極線を、同じ
   くコード状ヒータを構成する過熱検知線の一端と接続す
   るとともに、前記過熱検知線の他端及び前記ＰＴＣヒー
   タ線の他方の電極線を、それぞれ給電線に接続し、これ
   ら二つの接続部を防水処理加工してなることを特徴とし
   たコード状ヒータ組立品。