JP5054438B2

JP5054438B2 - コード状ヒータ

Info

Publication number: JP5054438B2
Application number: JP2007158452A
Authority: JP
Inventors: 基行大場; 健太山村; 康浩長谷
Original assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Current assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Priority date: 2007-06-15
Filing date: 2007-06-15
Publication date: 2012-10-24
Anticipated expiration: 2027-06-15
Also published as: JP2008311110A

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。

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。

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。

特開昭６０−２３５３８６号公報：松下電器産業特開平５−２１１４４号公報：松下電器産業特開２００３−１７４９５２公報：クラベ

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。

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。

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。

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。

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。

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。

以下、本発明の構成について図１を参照して説明する。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

本発明の実施の形態によるコード状ヒータの構成を示す一部切欠斜視図である。

符号の説明

１コード状ヒータ
２芯線
３発熱線
４発熱芯
５絶縁層

Claims

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。
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請求項１記載のコード状ヒータ。
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請求項１又は請求項２記載のコード状ヒータ。
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請求項３記載のコード状ヒータ。