JP5562678B2

JP5562678B2 - 感熱線及びその製造方法

Info

Publication number: JP5562678B2
Application number: JP2010036509A
Authority: JP
Inventors: 友一石山
Original assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Current assignee: Kurabe Industrial Co Ltd
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-02-22
Also published as: JP2011171255A

Description

本発明は、例えば、シートヒータ、電気カーペット、床暖房などの採暖器具の温度検知手段として使用される感熱線に係り、特に、長さが短くなったとしても充分な温度検知が可能なものに関する。

従来より、電気カーペット、電気毛布などの採暖器具の温度検知手段として使用される感熱線として、例えば、図５に示すようなものが知られている。これは、中心の芯線１０２上に検知線１０４を巻回し、その外周にシース１０５を被覆した構造の感熱線１０１となっており、検知線１０４の温度による抵抗値変化を検知することで、温度検知が行われる。例えば、特許文献１は、感熱線そのものに係る発明ではないが、基本原理について参照できる。この感熱線は、例えば、コード状ヒータなどの発熱源の近傍に配設されてコード状ヒータの温度を検知する、蛇行状に配設されて面として温度を検知する、といった使用がなされている。

また、本発明に関連する技術として、例えば、特許文献２が挙げられる。

特開昭５８−２１４２９５号公報：松下電器産業特開２００８−３１１１１１号公報：クラベ

上記のような感熱線は、検知線の抵抗値変化を検知するため、検知線の抵抗値をある程度高くしないと抵抗値変化量も小さくなってしまい、充分な検知ができなくなってしまう。そのため、感熱線の長さをなるべく長くとることで検知線の長さを長くし、検知線の抵抗値を高くすることが必要になる。このようなことより、上記のような感熱線は、電気カーペットや電気毛布など、比較的広範囲の温度検知する場合には好適に使用されるが、狭い面積の温度検知をする場合には検知線の長さを充分とれず適用が非常に困難となっている。

本発明は、このような従来技術の欠点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、長さが短くなったとしても充分な温度検知が可能な感熱線を提供することにある。

上記目的を達成するべく、本発明の請求項１による感熱線は、芯線上に検知線のみが巻回されており、上記検知線は温度変化により抵抗値が変化する検知素線を有している感熱線において、上記検知線を複数本有し、該複数の検知線における検知素線同士が検知素線に被覆される絶縁被膜により絶縁されており、上記複数本の検知線における検知素線同士が直列に電気的接続されており、上記検知線の外周には被覆がされていないか、または、熱融着層のみが形成されていることを特徴とするものである。
又、請求項２記載の感熱線は、上記検知素線の抵抗値が、正特性温度係数を有することを特徴とするものである。

本発明によれば、従来と同様の構造で検知線の長さを長くすることができることから、狭い面積の温度検知をするために感熱線の長さが短くなったとしても、検知線の抵抗値を充分に高くすることができ、充分な温度検知が可能となる。また、感熱線の径を細くしようとする際には、芯線の径を細くすることが対応として考えられるが、この場合、巻回される検知線の長さも相対的に短くなってしまう。このような場合にも、本発明であれば検知線の長さを長くすることができることから、本発明によれば感熱線を細くする効果も得ることができる。
また、検知線の抵抗値が正特性温度係数を有するものであれば、万が一、抵抗線が断線したとしても、異常温度として検知されることになるため、安全装置としての信頼度が向上することになる。
また、本発明の製造方法によれば、感熱線を所定の長さに切断した後に一端を接続することで、所望とする長さの感熱線を適宜作成することができるため、汎用品としての価値は非常に高いものである。

本発明における実施の形態を示す図で、感熱線の構成を一部切り欠いて示す側面図である。本発明における他の実施の形態を示す図で、感熱線の構成を一部切り欠いて示す側面図である。本発明を応用した実施の形態を示す図で、感熱機能付コード状ヒータの構成を一部切り欠いて示す側面図である。本発明を応用した実施の形態を示す図で、感熱機能付コード状ヒータの構成を一部切り欠いて示す側面図である。従来技術を示す図で、感熱線の構成を一部切り欠いて示す側面図である。

本発明の構成について図１を参照して説明する。まず、外径約０．２mmのアラミド繊維からなる芯線２の外周に、２本の検知線４を引き揃え、ピッチ１ｍｍで螺旋状に巻装する。検知線４は、素線径０．０８mmのニッケル線からなる検知素線４ａに、フッ素樹脂からなる絶縁被膜４ｂを厚さ約０．０４ｍｍで被覆したものである。この外周に、厚さ２ｍｍでポリエチレンを被覆してシース５を形成し、これを感熱線１とする。この感熱線１を所定の長さに切断した後、一端において、検知線４の絶縁被膜４ｂを除去し、検知素線４ａ同士が接続端子６により接続される。これにより、検知素線４ａ同士が直列に電気的接続されるようになる。

以下、本発明の他の態様について詳述する。

芯線２としては、例えば、ガラス繊維等の無機繊維や、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル繊維、脂肪族ポリアミド繊維、芳香族ポリアミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維等の有機繊維のモノフィラメント、マルチフィラメント、スパン、或いはそれらの繊維材料、若しくは、それらの繊維材料を構成する有機高分子材料を芯材とし、その周上に熱可塑性の有機高分子材料が被覆された構成を有する繊維などが挙げられる。また、本発明においては、検知線４の全てが絶縁被膜４ｂにより絶縁されていれば、芯線２は絶縁材料にこだわる必要はない。例えば、ステンレス鋼線やチタン合金線等を使用することも可能である。しかし、検知線４が断線したときのことを考慮すると、芯線２は絶縁材料であった方が良い。

検知素線４ａとしては、従来公知のものを使用することができ、温度変化により抵抗値が変化する材料が用いられる。例えば、銅線、銅合金線、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、鉄−クロム合金などの各種金属線、炭素繊維線、導電性樹脂線などが挙げられる。これらの中でも、正特性温度係数を有するものが好ましい。特に係数が大きいニッケル線、プラチナ線が好ましく使用できる。正特性温度係数を有するものであると、温度が上昇するに従い抵抗値が大きくなることになるため、抵抗値が大きくなると異常温度と判断され、通電を停止する制御の方式になる。従って、万が一、検知素線４ａが断線したときには、抵抗値が∞になることから、異常温度が発生したときと同様、通電を停止することになる。これは、安全装置としてみたときに非常に信頼度の高い方式である。

検知素線４ａに被覆される絶縁被膜４ｂとしては、従来公知の樹脂材料等を使用することができ、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、熱融着性を有する材料を使用すれば、検知線４同士を融着することができることから、接続端子との接続等の端末加工時に検知線４がバラけることがないため、加工性を向上させることができ好ましい。また、負特性温度係数を持つ有機半導体を使用することも考えられる。また、絶縁被膜４ｂを所定の温度で溶融するものとすれば、所定の温度により検知素線４ｂが接触することになり、検知線の抵抗値が大幅に低下することになるため、この大幅な抵抗値の低下によって非可逆的な異常温度の検知を行うこともできる。絶縁被膜４ｂを被覆する際には、押出被覆、塗布など従来公知の手法を用いれば良い。この検知線４の場合、複数本の線を撚り合せたものを１本の検知素線４ａとして取扱っても良い。また、態様によっては絶縁被膜４ｂを省略することも可能である。例えば、図２に示すように、１本の検知線４について、検知素線４ａを絶縁被膜４ｂで被覆したものとし、もう１本の検知線４について、絶縁被膜を省略したものとすれば、それぞれの検知線４における検知素線４ａ同士が絶縁被膜４ｂにより絶縁された状態となり得る。

検知線４は、複数本用いられる。これらは、引き揃えても良いし、撚合せても良いが、引き揃えた方が、感熱線の径が細くなるとともに、表面も平滑になるため好ましい。また、複数本の検知線４における検知素線４ａ同士は、一端において接続される。例えば、２本の検知線を用いた場合、一端において接続されることで、検知線の長さは一往復した長さとなる。また、３本の検知線を用いた場合、仮に３本の検知線を検知線Ａ、検知線Ｂ、検知線Ｃとすると、一端において検知線Ａと検知線Ｂを接続し、もう一方の端で検知線Ｂと検知線Ｃを接続することで、検知線の長さは一往復半した長さとなる。４本以上の検知線を用いた場合も同様にすれば、更に検知線の長さを長くすることができる。このように、複数の検知線を１本の線となるように接続することで、検知線の長さを長くすることができ、検知線の抵抗値を大きくすることができる。それにより、感熱線の長さが短くなったとしても、検知線の抵抗値を充分に高くすることができ、充分な温度検知が可能となる。複数の検知素線の接続については、例えば、端子によって接続する、半田付けによって接続するなど、従来公知の種々手法を用いることができる。又、複数の検知線それぞれを回路基板等に接続し、この回路基板内でそれぞれの検知線が直接接続されているような形態も考えられる。

図３に示すように、検知線４と併せて、発熱線３を引き揃えて芯線２に巻回し、感熱機能付コード状ヒータ７とすることも考えられる。発熱線３としては、発熱素線３ａが絶縁被膜３ｂによって被覆されている構成のものが好ましい。発熱素線３ａ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、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、鉄−クロム合金などが使用できる。これらの中でも、巻付けたときのスプリングバックする量が小さい材料が良く、復元率が２００％以下となるものが好ましい。

発熱素線３ａに被覆される絶縁被膜３ｂとしては、上記検知素線４ａに被覆される絶縁被覆４ｂと同様、従来公知の樹脂材料等を使用することができ、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂などが挙げられる。これらの中でも、熱融着性を有する材料を使用すれば、発熱線３同士、或いは、発熱線３と検知線４とを融着することができることから、接続端子との接続等の端末加工時に発熱線３がバラけることがないため、加工性を向上させることができ好ましい。また、負特性温度係数を持つ有機半導体を使用することも考えられる。絶縁被膜３ｂを被覆する際には、押出被覆、塗布など従来公知の手法を用いれば良い。尚、態様によっては絶縁被膜３ｂを省略することも可能である。

発熱線３は、単数本でも良いし、複数本を用いても良い。複数本を用いる場合は、引き揃えても良いし、撚合せても良いが、引き揃えた方が、感熱機能付コード状ヒータ７の径が細くなるとともに、表面も平滑になるため好ましい。また、発熱線３を複数本用いる場合は、発熱素線３ａの１本ずつが絶縁被膜３ｂにより被覆されている構成とすることが好ましい。これにより、発熱素線３ａの１本ずつが並列の回路を構成するようになるため、発熱素線３ａの一部に断線が生じても、並列の回路の一部回路が断線したことと同義になり、感熱機能付コード状ヒータ７全体として抵抗値が高くなることになる。そのため、断線部分において単位断面積当たりの電流量が増加することはなく、異常発熱を起こすこともなくなる。

また、検知線４の絶縁被膜４ｂ、或いは、発熱線３の絶縁被膜３ｂについて、それぞれ異なる色に着色することも考えられる。これにより、作業者がそれぞれの線を接続する際、識別が容易になり、検知線４や発熱線３の接続作業が非常に容易となる。また、検知線４と発熱線３の識別だけでなく、複数の検知線４それぞれの識別をはかるため、複数の検知線４をそれぞれ異なる色に着色することも考えられる。これは特に検知線４を３本以上用いる際に有効である。絶縁被膜への着色は、例えば、絶縁被膜を構成する材料に染料や顔料を混合しても良いし、絶縁被膜に着色用塗料等を塗布しても良く、従来公知の種々手法を用いることができる。

上記芯線２の外周に、複数本の上記検知線４が巻回されるが、発熱線３を使用する場合は、発熱線３と検知線４は引き揃えられていると、感熱機能付コード状ヒータ７の径が細くなるとともに、表面も平滑になるため好ましい。これにより、例えば、基材に感熱機能付コード状ヒータを配設して面状ヒータとした際、感熱機能付コード状ヒータが目立たなくなり、感熱機能付コード状ヒータの出っ張りに起因する違和感を抑えることができる。また、発熱線３や検知線４とともに、短絡検知線や温度過昇防止用ハンダ線を巻回しても良い。

検知線４（及び発熱線３）の外周に、必要に応じて、シース５を形成しても良い。シースの形成に際しては、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シースを被せても良く、形成の方法には特に限定はない。シースを構成する材料としても、感熱線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、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル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、このシースの外周に、更に保護被覆を形成しても良い。

また、図４に示すように、中心の芯線２上に発熱線３を巻回し、その外周にポリアミド樹脂等からなる被覆層１０を押出被覆し、その外周に検知素線４ａを絶縁被膜４ｂで被覆した検知線４を２本引き揃えて巻回し、その外周にシース５を押出被覆し、２本の検知線４の検知素線同士を端子６等で接続して構成した感熱機能付コード状ヒータ７とすることも考えられる。この場合、発熱線３は発熱素線３ａを絶縁被膜３ｂで被覆したものでもよいし、発熱素線３ａのみからなるものでも良い。また、２本の検知素線４の内の１本について、絶縁被膜４ｂを省略して検知素線４ａのみからなるものとすることも考えられる。

上記のようにして得られた感熱線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の温度検知に使用される。また、アルミ箔、不織布、樹脂シート、発泡樹脂シート、ゴムシート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の温度検知に使用してもよい。このような面状ヒータは、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。また、感熱線を基材上に配設する際には、上記特許文献２を参照して、検知線４（及び発熱線３）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。上記したシース５を形成する場合は、熱融着層はシース５の外周に形成されることになる。このように、熱融着層は、感熱線における最外層として形成されるものである。熱融着層を構成する材料としては、例えば、ポリエチレン等のポリオレフィン、ポリエステル、塩化ビニル、ポリアミド等の熱可塑性高分子材料などが挙げられる。これらの内から任意に選択すれば良いが、上記した絶縁被膜３ｂ及び絶縁被膜４ｂを構成する材料の分解開始温度以下又は融点以下の温度で溶融する材料である方が良い。尚、上記したような基材に配設する際の工程についても、例えば上記した特許文献２などを参照することができる。勿論、上記のような熱融着層により基材に配設する方法に限定されることはなく、例えば、接着性を有する基材に感熱線を貼り付ける方法、２枚の基材で挟み込んで感熱線を固定する方法、縫製により感熱線を基材に固定する方法など、種々の方法が考えられる。

以上詳述したように本発明によれば、長さが短くなったとしても充分な温度検知が可能な感熱線を得ることができる。この感熱線は、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、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、床暖房、二次電池加熱用ヒータ等の温度検知手段として好適に使用可能である。また、感熱線単体としても、例えば、パイプ、槽、ケース等に巻き付けられ、或いは、貼り付けられて凍結防止用ヒータや保温ヒータの温度検知手段として好適に使用することができる。

１感熱線
２芯線
３発熱線
３ａ発熱素線
３ｂ絶縁被膜
４検知線
４ａ検知素線
４ｂ絶縁被膜
５シース
６端子
７感熱機能付コード状ヒータ

Claims

芯線上に検知線のみが巻回されており、上記検知線は温度変化により抵抗値が変化する検知素線を有している感熱線において、
上記検知線を複数本有し、該複数の検知線における検知素線同士が検知素線に被覆される絶縁被膜により絶縁されており、上記複数本の検知線における検知素線同士が直列に電気的接続されており、
上記検知線の外周には被覆がされていないか、または、熱融着層のみが形成されていることを特徴とする感熱線。
上記検知素線の抵抗値が、正特性温度係数を有することを特徴とする請求項１記載の感熱線。