JP3796936B2 - 広面積暖房装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気カーペットや電気毛布、床暖房パネル等の広面積暖房装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図7に従来の感熱発熱線Aの一例を示す。1は糸状の芯材であって、芯材1の外周には二本の金属導体20を一組とする発熱線2がほぼ全長に亘って巻き付けて設けられている。発熱線2の外側には感熱樹脂層3が発熱線2及び芯材1の外面を覆うように芯材1のほぼ全長に亘って形成されている。この感熱樹脂層3はポリ塩化ビニル組成物に微量のイオン伝導性物質を添加して調製される感熱樹脂組成物で形成されるものであって、図6(a)に示すような負特性(温度が上昇するとインピーダンスが低下する)の温度−インピーダンス特性を有するものである。感熱樹脂層3の外周にはセンサー電極4がほぼ全長に亘って巻き付けて設けられている。
【0003】
さらにセンサー電極4の外側には絶縁層5がセンサー電極4及び感熱樹脂層3の外面を覆うようにして感熱樹脂層3のほぼ全長に亘って形成されている。この絶縁層5は感熱樹脂層3中の添加成分がブリードアウトするのを防止する分離層として設けられるものであって、バリア性を有するポリエステル樹脂等で形成される。そして絶縁層5の外面がほぼ全長に亘って外周絶縁層22で被覆され、さらに外周絶縁層22の外面がほぼ全長に亘って熱接着層23で被覆されることによって、従来から汎用されている感熱発熱線Aが形成されている。
【0004】
図5(a)(b)に上記のような発熱線Aを用いた広面積暖房装置Bとして電気カーペットを示す。この電気カーペットは、アルミニウム箔などの金属箔の両面に低密度ポリエチレン(LDPE)等の熱接着層を設けて均熱シート30を形成し、均熱シート30の裏面に発熱線Aを設け、これをフェルトなどで形成される表面材31と裏面材32の間に挟んでホットプレス等を施して一体化し、これに発熱線Aと接続される端子部33を設けて形成されるものである。
【0005】
図8に上記のような発熱線Aを用いた電気カーペットの回路を示す。端子部33の発熱線2の一端は給電部34としてリレー接点35を介して電源7の一端に接続されていると共に端子部33の発熱線2の他端は回路グランド36として電源7の他端に接続されている。またセンサー電極4の一端はバイアス抵抗8を介して給電部34に接続されていると共にセンサー電極4の他端は回路グランド36に接続されている。さらにセンサー電極4とバイアス抵抗8の間には制御部10の一端が接続されていると共に制御部10の他端は回路グランド36に接続されている。
【0006】
このように形成される電気カーペットを発熱させるにあたっては、リレー接点35を閉じた状態にして電源7から感熱発熱線Aの発熱線2に電圧をかけて電流を流すようにして行われる。このように発熱線2に電流を流すと、発熱線2から感熱樹脂層3を通ってセンサー電極4に電流が流れて検出されるが、このセンサー電極4で検出された電流は温度信号として制御部10に入力される。そして電源7から発熱線2に供給される電流量を調整する制御系(図示は省略)を、制御部10に入力された温度信号の大きさに基づいて制御し、発熱線2に供給される電流量を調節して発熱量の制御を行い、電気カーペットの温度制御を行うようにしている。
【0007】
つまり上述のように感熱樹脂層3は負特性の温度−インピーダンス特性を有しているので、電気カーペットの温度上昇あるいは温度降下に伴う感熱樹脂層3の温度上昇あるいは温度降下により発熱線2からセンサー電極4に流れる電流量が増減し、この結果、図6(b)に示すように、制御部10に入力される温度信号も増減することとなる。従って、設定された温度信号よりも大きな温度信号が制御部10に入力されると電気カーペットが設定温度よりも高い温度であると判断して発熱線2に供給される電流量を減少させて発熱線2の発熱を抑えるようにし、設定された温度信号よりも小さな温度信号が制御部10に入力されると電気カーペットが設定温度よりも低い温度であると判断して発熱線2に供給される電流量を増加させて発熱線2の発熱を促進するようにして、電気カーペットの温度制御を行うのである。
【0008】
またこの電気カーペットでは、センサー電極4と給電部34の間にバイアス抵抗8が設けられているので、センサー電極4が断線した場合に、制御部10に高い電圧(温度信号電圧)が供給されることになり、この電圧に基づいて制御部10が作動してリレー接点35が開かれることによって発熱線2への給電を停止するようにしている。さらに感熱樹脂層3が温度上昇した場合、その抵抗値が部位によって異なり、発熱線2からセンサー電極4へ流れる電流が回路グランド36側で小さく、バイアス抵抗8側で大きくなる。従って、回路グランド36側が低感度部分となって温度上昇し過ぎる場合があるが、上記電気カーペットでは、図5(a)のように、端子部33からみて往路40を構成する感熱発熱線Aと復路41を構成する感熱発熱線Aとをほぼ平行に配線するようにしているので、どの部分もある程度の大きさで見た場合は、感度が平均化するように工夫されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように形成される感熱発熱線Aにあって、発熱線2に給電されると電磁波が発生するが、電磁波は人体に悪影響を与えるおそれがあり、社会不安化している。また海外電圧事情などによって、100Vの低電圧系で使用する場合や、200Vの高電圧系で使用する場合があるが、高電圧系で使用するときには発熱線に流れる電流値が大きくなって危険であるので、低電圧系で使用するための感熱発熱線Aと高電圧系で使用するための感圧発熱線Aをそれぞれ別に設計して製作する必要があった。
【0010】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、電磁波の発生を低減することができ、また低電圧系用と高電圧系用に部材を共通化することができる感熱発熱線を用いた、電磁波の発生が低く、安全性の高い広面積暖房装置を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る広面積暖房装置は、芯材1の外側に3組の金属導体20を巻き付けると共に各組の金属導体20間に感熱樹脂層3や絶縁層5を介在させて絶縁し、3組の金属導体20のうち2組をほぼ同等の抵抗値を有する発熱線2,6とすると共に一方の発熱線2に流れる電流の向きと他方の発熱線6に流れる電流の向きが逆向きになるように発熱線2,6を形成し、感熱樹脂層3に面する他の一組の金属導体20を、感熱樹脂層3を通って発熱線2から流れてくる電流を検出する温度検出用のセンサー電極4として形成し、低電圧系の仕様の場合には上記2組の発熱線2,6を電源7に対して並列に、高電圧系の仕様の場合には上記2組の発熱線2,6を電源7に対して直列にそれぞれ結線可能にした感熱発熱線Aを用いた低電圧系仕様の広面積暖房装置であって、電源7と接続される端子部33に感熱発熱線Aの両端部を接続すると共に往路となる感熱発熱線Aと復路となる感熱発熱線Aを平行に配線し、感熱発熱線Aの上記2組の発熱線2,6を電源7に対して並列に接続し、センサー電極4の一端をバイアス抵抗8を介して電源7の一端に接続すると共にセンサー電極4の他端を電流ヒューズ9を介して電源7の他端と接続して成ることを特徴とするものである。
【0013】
また本発明の請求項2に係る広面積暖房装置は、芯材1の外側に3組の金属導体20を巻き付けると共に各組の金属導体20間に感熱樹脂層3や絶縁層5を介在させて絶縁し、3組の金属導体20のうち2組をほぼ同等の抵抗値を有する発熱線2,6とすると共に一方の発熱線2に流れる電流の向きと他方の発熱線6に流れる電流の向きが逆向きになるように発熱線2,6を形成し、感熱樹脂層3に面する他の一組の金属導体20を、感熱樹脂層3を通って発熱線2から流れてくる電流を検出する温度検出用のセンサー電極4として形成し、低電圧系の仕様の場合には上記2組の発熱線2,6を電源7に対して並列に、高電圧系の仕様の場合には上記2組の発熱線2,6を電源7に対して直列にそれぞれ結線可能にした感熱発熱線Aを用いた高電圧仕様の広面積暖房装置であって、電源7と接続される端子部33に感熱発熱線Aの両端部を接続すると共に往路となる感熱発熱線Aと復路となる感熱発熱線Aを平行に配線し、感熱発熱線Aの上記2組の発熱線2,6を電源7に対して直列に接続し、センサー電極4の一端をバイアス抵抗8を介して電源7の一端に接続すると共にセンサー電極4の他端を電流ヒューズ9を介して電源7の他端と接続して成ることを特徴とするものである。
【0014】
また請求項3に係る広面積暖房装置は、請求項2の高電圧系仕様の広面積暖房装置において、直列に接続される2組の発熱線2,6のうち、一方の発熱線2とセンサー電極4との間に感熱樹脂層3を、他方の発熱線6とセンサー電極4との間に絶縁層5を介在させて絶縁し、感熱樹脂層3に対面している側の一方の発熱線2の他方の発熱線6と反対側をセンサー電極4と電気的に接続して成ることを特徴とするものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図1及び図3に本発明の感熱発熱線Aの一例を示す。1は糸状の芯材であって、芯材1の外周には二本の金属導体20を一組とする発熱線2が内発熱線としてほぼ全長に亘って巻き付けて設けられている。芯材1は絶縁性のある合成繊維などで形成されるものであって、例えば、1000〜2000デニール程度のポリエステル糸などを用いることができる。また金属導体20としては銅合金等で形成される直径が0.1〜0.2mm程度のものを用いることができ、この金属導体20の1〜5本を一組として発熱線2を形成することができる。また発熱線2の巻き付けのピッチは0.5〜1.5mm程度に設定することができる。
【0016】
発熱線2の外側には感熱樹脂層3が発熱線2及び芯材1の外面を覆うように芯材1のほぼ全長に亘って形成されている。この感熱樹脂層3はポリ塩化ビニル組成物等に微量のイオン伝導性物質を添加して調製される感熱樹脂組成物で形成されるものであって、図6(a)に示すような負特性(温度が上昇するとインピーダンスが低下する)の温度−インピーダンス特性を有するものである。また感熱樹脂層3の厚みは0.2〜0.4mm程度に設定され、押し出し成形にて発熱線2及び芯材1を被覆するように成形される。
【0017】
感熱樹脂層3の外周にはセンサー電極4がほぼ全長に亘って巻き付けて設けられている。センサー電極4を形成する金属導体20としては幅が0.5mm程度で厚みが0.05mm程度の金属製のリボンなどを用いることができ、その巻き付けのピッチは0.5〜1.5mm程度に設定されている。センサー電極4の周方向の巻き付け方向は上記発熱線2の巻き付け方向と反対に設定されている。
【0018】
センサー電極4の外側には厚みの薄い絶縁層5がセンサー電極4及び感熱樹脂層3の外面を覆うようにして感熱樹脂層3のほぼ全長に亘って形成されている。この絶縁層5は感熱樹脂層3中の添加成分がブリードアウトするのを防止する分離層として設けられるものであって、バリア性を有するポリエステル樹脂等の樹脂で形成される。絶縁層5を形成するにあたっては、厚み50μm程度のフィルムを巻くか、厚み0.05〜0.1mm程度に樹脂を押し出し成形するようにする。
【0019】
絶縁層5の外周には二本の金属導体20を一組とする発熱線6が外発熱線としてほぼ全長に亘って巻き付けて設けられている。金属導体20としては銅合金等で形成される直径が0.1〜0.2mm程度のものを用いることができ、この金属導体20の1〜5本を一組として発熱線6を形成することができる。また発熱線6の巻き付けのピッチは0.5〜1.5mm程度に設定することができ、上記内側の発熱線2の周方向の巻き付け方向と同じ巻き付け方向に設定されており、内側の発熱線2と外側の発熱線6は同心円状に配置され、互いにほぼ全長に亘って略平行で対向した状態に配置されている。そしてこの外の発熱線6と上記の内の発熱線2とは、ほぼ同等な抵抗値に形成してある。
【0020】
発熱線6の外側には外周絶縁層22が発熱線6及び絶縁層5の外面をほぼ全長に亘って覆うように形成されている。外周絶縁層22は耐熱性のポリ塩化ビニル樹脂等を押し出し成形などすることによって、厚み0.3〜0.4mm程度に形成されるものである。外周絶縁層22の外面には熱接着層23がほぼ全長に亘って覆うようにして形成されている。熱接着層23は低密度ポリエチレン(LDPE)等を適宜押し出し成形などすることによって、厚み0.1mm程度に形成されるものである。
【0021】
そして発熱線2、6の長さ方向に対する一方の同じ側の端部はそれぞれ結線部2a、6aとして導出されていると共に発熱線2、6の長さ方向に対する他方の同じ側の端部はそれぞれ結線部2b、6bとして導出されている。このようにして本発明に係る1線式の感熱発熱体Aを形成することができるものである。尚、上記感熱発熱線Aは実施の形態の一例であって、導体金属20の種類・表面処理・サイズ・形状等は設計の要求で適宜変更や最適化することができ、例えば、発熱線6の外側に絶縁被覆を取り易くするために糸や紙を巻いたりすることもできる。また感熱樹脂層3と絶縁層5を相互に入れ替えた構造に形成することもできる。
【0022】
上記のように形成される感熱発熱体Aにあって、図1に示すように、発熱線2の一方の結線部2aと他方の結線部2bを電源7の一端と他端に、発熱線6の一方の結線部6aと他方の結線部6bを電源7の他端と一端にそれぞれ結線して、電源7に対して発熱線2,6を並列接続することによって、100Vなど低電圧系の仕様にすることができる。また図3に示すように、発熱線2の一方の結線部2aと発熱線6の一方の結線部6aを電源7の一端と他端に結線すると共に発熱線2の他方の結線部2bと発熱線6の他方の結線部6bを短絡結線して、電源7に対して発熱線2,6を直列接続することによって、200Vなど高電圧系の仕様にすることができる。発熱線2,6は同等の抵抗値を有するために、図1のように発熱線2,6を並列接続すると、各発熱線2,6に同等の電流が流れて発熱するが、図3のように発熱線2,6を直列接続すると、各発熱線2,6には並列接続の場合の約半分の電流が流れることになり、200Vなど高電圧系で使用する場合にも、100Vなど低電圧系で使用する場合と同じ条件で安全に使用することができる。従って、発熱線2,6の結線部2a,2b,6a,6bによる結線を選択して並列接続あるいは直列接続することによって、感熱発熱体Aを低電圧系の仕様にも高電圧系の仕様にも共用することができるものである。
【0023】
上記のような感熱発熱線Aを用いて広面積暖房装置Bとして図5(a)(b)に示すような電気カーペットを形成することができる。この電気カーペットは、アルミニウム箔などの金属箔の両面に低密度ポリエチレン(LDPE)等の熱接着層を設けて均熱シート30を形成し、均熱シート30の裏面に発熱線Aを設け、これをフェルトなどで形成される表面材31と裏面材32の間に挟んでホットプレス等を施して一体化し、これに電源7と接続される端子部33を設けて形成されるものである。
【0024】
図2に図1の感熱発熱線Aを組み込んだ電気カーペットの動作の等価回路を示す。端子部33内の発熱線6の結線部6aは給電部34で電源7に、結線部6bは回路グランド36で電源7にそれぞれ接続されており、給電部34の途中にはリレー接点35が設けられている。また端子部33内の発熱線2の結線部2aは回路グランド36で電源7に、結線部2bは給電部34で電源7にそれぞれ接続されている。またセンサー電極4の一端(電極2a、6aと同じ側の端部)はバイアス抵抗8を介して給電部34に接続されていると共にセンサー電極4の他端(結線部2b、6bと同じ側の端部)は電流ヒューズ9を介して回路グランド36に接続されている。さらにセンサー電極4とバイアス抵抗8の間に制御部10の一端が接続されていると共に制御部10の他端は回路グランド36に接続されている。
【0025】
このように形成される電気カーペットを発熱させるにあたっては、リレー接点35を閉じた状態にして電源7から感熱発熱線Aの発熱線2、6に電圧をかけて電流を流すようにして行われる。このように発熱線2、6に電流を流すと、発熱線2から感熱樹脂層3を通ってセンサー電極4に電流が流れて検出されるが、このセンサー電極4で検出された電流は温度信号として制御部10に入力される。そして電源7から発熱線2に供給される電流量を調整する制御系(図示は省略)を、制御部10に入力された温度信号の大きさに基づいて制御して動作させ、発熱線2に供給される電流量を調節して発熱量の制御を行い、電気カーペットの温度制御を行うようにしている。
【0026】
つまり上述のように感熱樹脂層3は負特性の温度−インピーダンス特性を有しているので、発熱体2,6の発熱による電気カーペットの温度上昇あるいは温度降下に伴う感熱樹脂層3の温度上昇あるいは温度降下によって発熱線2、6からセンサー電極4に流れる電流量が増減し、この結果、図6(b)に示すように、制御部10に入力される温度信号も増減することとなる。従って、設定された温度信号よりも大きな温度信号が制御部10に入力されると電気カーペットが設定温度よりも高い温度であると判断されて発熱線2、6に供給される電流量を減少させて発熱線2、6の発熱を抑えるようにし、設定された温度信号よりも小さな温度信号が制御部10に入力されると電気カーペットが設定温度よりも低い温度であると判断されて発熱線2、6に供給される電流量を増加させて発熱線2、6の発熱を促進するようにして、電気カーペットの温度制御を行うのである。
【0027】
またこの電気カーペットでは感熱発熱線Aの感熱樹脂層3が温度上昇した場合、その抵抗値が部位によって異なり、発熱線2、6からセンサー電極4へ流れる電流が回路グランド36側で小さく、バイアス抵抗8側で大きくなる。従って、回路グランド36側が低感度部分となって温度上昇し過ぎる場合があるが、上記電気カーペットでは、図5(a)のように、端子部33からみて往路40を構成する感熱発熱線Aと復路41を構成する感熱発熱線Aとをほぼ平行に配線するようにしているので、どの部分もある程度の大きさで見た場合は、感度が平均化するように工夫されている。
【0028】
そして上記のように電気カーペットなどの広面積暖房装置Bに組み込まれる図1の感熱発熱線Aは、内側の発熱線2と外側の発熱線6を同心円状に配置して互いにほぼ全長に亘って略平行で対向した状態に配置して形成してあり、発熱線2の一方の結線部2aと他方の結線部2bを電源7の一端と他端に、発熱線6の一方の結線部6aと他方の結線部6bを電源7の他端と一端にそれぞれ結線してあるので、内側の発熱線2に流れる電流の向きと外側の発熱線6に流れる電流の向きが逆向きになるものであり、発熱線2、6の流れる電流のベクトルを発熱線2、6の長さ方向に逆向きにして差交させ、各発熱線2、6に電流が流れることによって生じる磁界(図1に矢印イ、ロで示す)を互いに打ち消し合わせることができ、この結果、感熱発熱線Aからの電磁波の発生を低減することができるものである。従って、この感熱発熱線Aを用いた広面積暖房装置Bの電磁波の発生も低く抑えることができるものである。ちなみに、従来の図7の感熱発熱線Aを用いた電気カーペットでは、その直上で250mG程度の電磁界が発生していたものが、2mG以下に低減することが可能になるものであった。
【0029】
また感熱樹脂層3を内蔵させて感熱機能を有しているので、発熱温度を検知する機能を別途設けることなく発熱温度を容易に検知することができ、温度調節を弱から強まで自在に容易に設定することが可能となって、使い勝手をよくすることができるものであり、しかも一線式で簡単な構成に形成することができるものである。従って、この感熱発熱線Aを用いた広面積暖房装置Bの温度調節も容易に行うことができ、使い勝手が向上するものである。
【0030】
また上記のような暖房装置Bでは、センサー電極4の回路グランド36の側に電流ヒューズ9を設けてあるので、外側の発熱線6が薄い絶縁層5を突き破るような事故が発生した場合、発熱線6とセンサー電極4の接触によって瞬間的に電流ヒューズ9が切れると、この後、発熱線6とセンサー電極4の接触がなくてもセンサー電極4とバイアス抵抗8の接続部分と回路グランド36との間のセンサー電圧値を大きな値に維持することになって制御部10から見れば感熱発熱線Aの温度が高い状態と同等にすることができ、制御部10でリレー接点35を開いて電源7を遮断するように作動することができ、安全に使用することができるものである。一般的に、踏みつけ等の異常な外力が感熱発熱線Aにかかった場合に、外側の発熱線6が大きな変形を起こして薄い絶縁樹脂層5を突き破ることで、この安全装置を働かせることができる。
【0031】
つまり、上記のような暖房装置Bでは、センサー電極4とバイアス抵抗8の接続部分と回路グランド36の間の電圧をセンサー電極4で検知して制御しているものであり、この場合、発熱線2の電圧は回路グランド36から見て0〜50Vの電圧を持っている(発熱線2、6が同一抵抗で電源7が100Vの場合)。一方、センサー電極4は大きな抵抗値のバイアス抵抗8と小さな抵抗値の電流ヒューズ(温度ヒューズ)9の間にあり、よって、その電圧値は0V近くになっている。また発熱線2から感熱樹脂層3を通ってセンサー電極4に流れ込む電流は、電流ヒューズ9を通って回路グランド36に流れ込むようになっている。従って、感熱樹脂層3の温度上昇によるインピーダンス低下で、センサー電極4に流れ込む電流が増大すると、センサー電極4とバイアス抵抗8の接点部分と回路グランド36の間の電圧は温度上昇と共に増大する(増大量は感熱樹脂層3のインピーダンス値にもよるが、数100mmV)。よって、発熱線6がセンサー電極4に接触すると、センサー電極4とバイアス抵抗8の接点部分の電圧が異常に高くなり、電源7からの給電を遮断する動作をリレー接点35が起こし、一度でも発熱線6がセンサー電極4に接触して大きな電流が流れて電流ヒューズ9が切れてしまうと、センサー電極4とバイアス抵抗8の接点部分にはほぼ電源7の電圧に近い電圧が発生して電源7からの給電を遮断する動作を保持するのである。
【0032】
尚、上記ような電気カーペットの具体例を示すと、感熱発熱線Aの長さ36m、発熱線2の抵抗値66Ω、発熱線6の抵抗値66Ω(発熱線2、6を並列に接続すると抵抗値は33Ω、303W)、センサー電極4の抵抗値500Ω、感熱樹脂層3のインピーダンス値20kΩ(at50℃)、バイアス抵抗の抵抗値1000kΩ、電流ヒューズ9の溶断電流値10mAなどとすることができ、センサー電流が2.5mA程度、温度信号電圧が625mV程度となる。このように形成される電気カーペットでは、その直上での電磁界が既述のように2mG以下であった。一方、図7に示す従来例の感熱発熱線Aを用いた電気カーペットの具体例を示すと、感熱発熱線Aの長さ36m、発熱線2の抵抗値33Ω、センサー電極4の抵抗値500Ω、感熱樹脂層3のインピーダンス値20kΩ(at50℃)、バイアス抵抗の抵抗値1000kΩ、電流ヒューズ9の溶断電流値10mAなどとすることができ、センサー電流が2.5mA程度、温度信号電圧が625mV程度となる。このように形成される電気カーペットでは、その直上で既述のように250mG程度の電磁界が発生した。
【0033】
次に、図4に図3の感熱発熱線Aを組み込んだ電気カーペットの動作の等価回路を示す。端子部33内の発熱線6の結線部6aは給電部34で電源7に、発熱線2の結線部2aは回路グランド36で電源7にそれぞれ接続されており、給電部34の途中にはリレー接点35が設けられている。また端子部33内の発熱線2の結線部2bと発熱線6の結線部2bを短絡して発熱線2,6は直列に接続されている。またセンサー電極4の一端(結線部2a、6aと同じ側の端部)はバイアス抵抗8を介して給電部34に接続されていると共にセンサー電極4の他端(結線部2b、6bと同じ側の端部)は電流ヒューズ9を介して回路グランド36に接続されている。さらにセンサー電極4とバイアス抵抗8の間に制御部10の一端が接続されていると共に制御部10の他端は回路グランド36に接続されている。その他の構成は図2のものと同様に形成することができる。
【0034】
またこのものでも、内側の発熱線2に流れる電流の向きと外側の発熱線6に流れる電流の向きが逆向きになるものであり、発熱線2、6の流れる電流のベクトルを発熱線2、6の長さ方向に逆向きにして差交させ、各発熱線2、6に電流が流れることによって生じる磁界(図3に矢印イ、ロで示す)を互いに打ち消し合わせることができ、この結果、感熱発熱線Aからの電磁波の発生を低減することができるものである。従って、この感熱発熱線Aを用いた広面積暖房装置Bの電磁波の発生も低く抑えることができるものである。
【0035】
ここで、発熱線2,6のうち、感熱樹脂層3に対面している発熱線2が低圧側になるようにしてある。すなわち発熱線6の結線部6aを給電部34に接続すると共に発熱線2の結線部2aを回路グランド36に接続し、図4のように発熱線2の発熱線6とは反対側がセンサー電極4接続されるようにすることによって、発熱線2が回路グランド36側になるように発熱線2,6を直列に接続してある。このものでは、AC200Vのような高電圧電源に接続しても、抵抗値がほぼ同等な発熱線2,6のうち感熱樹脂層3に対面している発熱線2は回路グランド36側の低圧側にあるために、感熱樹脂層3には最高でも100Vしか印加されることがなく、感熱樹脂層3を流れる電流値を小さく抑えることができ、感熱樹脂層3の自己発熱を抑えることができて信頼性が高くなるものである。ちなみに、感熱樹脂層3に高電圧のAC200Vが印加されると、感熱樹脂層3の自己発熱は100Vの4倍となり、自己発熱があって温度制御が利かなくなるおそれがあるだけでなく、イオン伝導性のプラスチックサーミスタの電圧ブレーク(イオンに強い電界がかかるとイオンが動きすぎて反対の極性の電圧がかかっても元のイオンが戻れなくなってサーミスタ特性が急激に劣化すること)が発生するおそれがあるが、上記のものではこのような問題がなくなるものである。勿論、その他の効果について、図4のものは図2の実施の形態と同様の効果を奏するのは言うまでもない。
【0036】
【発明の効果】
上記のように本発明において感熱発熱体は、芯材の外側に3組の金属導体を巻き付けると共に各組の金属導体間に感熱樹脂層や絶縁層を介在させて絶縁し、3組の金属導体のうち2組をほぼ同等の抵抗値を有する発熱線とすると共に一方の発熱線に流れる電流の向きと他方の発熱線に流れる電流の向きが逆向きになるように発熱線を形成し、感熱樹脂層に面する他の一組の金属導体を、感熱樹脂層を通って発熱線から流れてくる電流を検出する温度検出用のセンサー電極として形成し、低電圧系の仕様の場合には上記2組の発熱線を電源に対して並列に、高電圧系の仕様の場合には上記2組の発熱線を電源に対して直列にそれぞれ結線可能にしたので、2組の発熱線のうち一方と他方の発熱線の流れる電流のベクトルをそれぞれ逆向きとして各発熱線で生じる磁界を互いに打ち消し合わせることができ、電磁波の発生を低減することができるものであり、また2組の発熱線の結線を選択して並列接続あるいは直列接続することによって、感熱発熱体を低電圧系の仕様にも高電圧系の仕様にも共用することができるものである。
【0037】
そして請求項1の発明は、上記の感熱発熱線を用いた広面積暖房装置であって、電源と接続される端子部に感熱発熱線の両端部を接続すると共に往路となる感熱発熱線と復路となる感熱発熱線を平行に配線し、感熱発熱線の上記2組の発熱線を電源に対して並列に接続し、センサー電極の一端を高抵抗値のバイアス抵抗を介して電源の一端に接続すると共にセンサー電極の他端を電流ヒューズを介して電源の他端と接続するようにしたので、電磁波の発生を低減した感熱発熱線によって、安全性の高い広面積暖房装置を提供することができるものであり、また感熱発熱線の2組の発熱線が並列に接続してあることによって、低電圧系の仕様の広面積暖房装置を提供することができるものである。しかも、ヒータ線が絶縁層を突き破るような事故が発生した場合、ヒータ線とセンサー電極の接触によって瞬間的に電流ヒューズが切れて、この後、ヒータ線とセンサー電極の接触がなくてもセンサー電極とバイアス抵抗の接続部分に生じるセンサー電圧値を大きな値に維持することができ、安全性を高めることができるものである。さらに、端子部からみて往路を構成する感熱発熱線と復路を構成する感熱発熱線とを平行に配線しているため、感度が平均化するものである。
【0038】
また請求項2の発明は、上記の感熱発熱線を用いた広面積暖房装置であって、電源と接続される端子部に感熱発熱線の両端部を接続すると共に往路となる感熱発熱線と復路となる感熱発熱線を平行に配線し、感熱発熱線の上記2組の発熱線を電源に対して直列に接続し、センサー電極の一端を高抵抗値のバイアス抵抗を介して電源の一端に接続すると共にセンサー電極の他端を電流ヒューズを介して電源の他端と接続するようにしたので、電磁波の発生を低減した感熱発熱線によって、安全性の高い広面積暖房装置を提供することができるものであり、また感熱発熱線の2組の発熱線が直列に接続してあることによって、高電圧系の仕様の広面積暖房装置を提供することができるものである。しかも、ヒータ線が絶縁層を突き破るような事故が発生した場合、ヒータ線とセンサー電極の接触によって瞬間的に電流ヒューズが切れて、この後、ヒータ線とセンサー電極の接触がなくてもセンサー電極とバイアス抵抗の接続部分に生じるセンサー電圧値を大きな値に維持することができ、安全性を高めることができるものである。さらに、端子部からみて往路を構成する感熱発熱線と復路を構成する感熱発熱線とを平行に配線しているため、感度が平均化するものである。
【0039】
また請求項3の発明は、直列に接続される2組の発熱線のうち、一方の発熱線とセンサー電極との間に感熱樹脂層を、他方の発熱線とセンサー電極との間に絶縁層を介在させて絶縁し、感熱樹脂層に対面している側の一方の発熱線の他方の発熱線と反対側をセンサー電極と電気的に接続したので、高電圧電源に接続しても、2組の発熱線のうち感熱樹脂層に対面している発熱線は低圧側にあって、感熱樹脂層に印加される電圧は最高でも高電圧電源の電圧の半分になり、感熱樹脂層を流れる電流値を小さく抑えることができ、感熱樹脂層の自己発熱を抑えることができて信頼性が高くなるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の感熱発熱線の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図2】図1の感熱発熱線を用いた広面積暖房装置の概略の回路図である。
【図3】同上の感熱発熱線の他の実施の形態の一例を示す概略図である。
【図4】図3の感熱発熱線を用いた広面積暖房装置の概略の回路図である。
【図5】(a)は電気カーペットを示す平面図、(b)は断面図である。
【図6】(a)は感熱樹脂層の温度−インピーダンスの関係を示すグラフ、(b)は感熱樹脂層の温度とセンサー電極の温度信号の関係を示すグラフである。
【図7】従来例の感熱発熱線を示す概略図である。
【図8】図7の感熱発熱線を用いた暖房装置の概略の回路図である。
【符号の説明】
1 芯材
2 発熱線
3 感熱樹脂層
4 センサー電極
5 絶縁層
6 発熱線
7 電源
8 バイアス抵抗
9 電流ヒユーズ
20 金属導体
Claims (3)
- 芯材の外側に3組の金属導体を巻き付けると共に各組の金属導体間に感熱樹脂層や絶縁層を介在させて絶縁し、3組の金属導体のうち2組をほぼ同等の抵抗値を有する発熱線とすると共に一方の発熱線に流れる電流の向きと他方の発熱線に流れる電流の向きが逆向きになるように発熱線を形成し、感熱樹脂層に面する他の一組の金属導体を、感熱樹脂層を通って発熱線から流れてくる電流を検出する温度検出用のセンサー電極として形成し、低電圧系の仕様の場合には上記2組の発熱線を電源に対して並列に、高電圧系の仕様の場合には上記2組の発熱線を電源に対して直列にそれぞれ結線可能にした感熱発熱線を用いた広面積暖房装置であって、電源と接続される端子部に感熱発熱線の両端部を接続すると共に往路となる感熱発熱線と復路となる感熱発熱線を平行に配線し、感熱発熱線の上記2組の発熱線を電源に対して並列に接続し、センサー電極の一端をバイアス抵抗を介して電源の一端に接続すると共にセンサー電極の他端を電流ヒューズを介して電源の他端と接続して成ることを特徴とする広面積暖房装置。
- 芯材の外側に3組の金属導体を巻き付けると共に各組の金属導体間に感熱樹脂層や絶縁層を介在させて絶縁し、3組の金属導体のうち2組をほぼ同等の抵抗値を有する発熱線とすると共に一方の発熱線に流れる電流の向きと他方の発熱線に流れる電流の向きが逆向きになるように発熱線を形成し、感熱樹脂層に面する他の一組の金属導体を、感熱樹脂層を通って発熱線から流れてくる電流を検出する温度検出用のセンサー電極として形成し、低電圧系の仕様の場合には上記2組の発熱線を電源に対して並列に、高電圧系の仕様の場合には上記2組の発熱線を電源に対して直列にそれぞれ結線可能にした感熱発熱線を用いた広面積暖房装置であって、電源と接続される端子部に感熱発熱線の両端部を接続すると共に往路となる感熱発熱線と復路となる感熱発熱線を平行に配線し、感熱発熱線の上記2組の発熱線を電源に対して直列に接続し、センサー電極の一端をバイアス抵抗を介して電源の一端に接続すると共にセンサー電極の他端を電流ヒューズを介して電源の他端と接続して成ることを特徴とする広面積暖房装置。
- 直列に接続される2組の発熱線のうち、一方の発熱線とセンサー電極との間に感熱樹脂層を、他方の発熱線とセンサー電極との間に絶縁層を介在させて絶縁し、感熱樹脂層に対面している側の一方の発熱線の他方の発熱線と反対側をセンサー電極と電気的に接続して成ることを特徴とする請求項2に記載の広面積暖房装置。
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