JPH0810622B2

JPH0810622B2 - 電気カ−ペツト

Info

Publication number: JPH0810622B2
Application number: JP61228469A
Authority: JP
Inventors: 道治上川
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1986-09-29
Filing date: 1986-09-29
Publication date: 1996-01-31
Anticipated expiration: 2011-01-31
Also published as: JPS6386292A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は発熱線が一方の温度検知線を兼用してなる感
熱発熱体を使用する電気カーペットに関する。

（背景技術）図５は電気カーペットと関係の深い電気毛布に用いら
れるセンサと一体型のヒータ（感熱発熱体）の構造を示
したもので、１は芯線であり、その上に温度検知線２を
巻回し、更にその上に絶縁用外被５を被覆して構成して
ある。なお、この感熱発熱体は本来２本必要である温度
検知線の一方を発熱線が兼用した所謂１線式の感熱発熱
体であり、構造が簡単である等の利点がある。

第６図は上記の感熱発熱体を用いた温度制御装置の回
路図を示したもので、2,3,4は第５図の温度検知線，感
熱樹脂材，発熱線を表している。

この第６図の温度制御装置は、交流電源ACの電圧V AC
を抵抗6,温度設定ボリウム7,感熱樹脂材３で分圧し、そ
の分圧V THがトリガ素子８のオーバーブレーク電圧に達
した時に電力制御素子９のゲートをトリガして発熱線４
に半波通電するようにしている。また、この感熱発熱体
は、負特性を示す感熱樹脂材３の特性により局部加熱の
温度を低く抑え、仮に温度制御装置の異常（寿命末期に
おける温度検知線２の断線による場合も含む。）あるい
は電気毛布と他熱源との併用により過熱が生じて異常昇
温した場合においても、感熱樹脂材３が溶融して温度検
知線２と発熱線４とが短絡し、抵抗６に大きな電流が流
れてその発熱で温度ヒューズTfを溶断し、発熱線４への
通電を停止するようにした安全機能を有していた。その
ために、感熱樹脂材３はシャープな溶融温度特性を示す
ポリアミド樹脂（ナイロン12）が使用されていた。

また、温度制御の安全性からは感熱樹脂材３のＢ定数
（サーミスタ定数）が高いことが好ましいが、前述のよ
うに感熱樹脂材３には発熱線４に半波通電させているた
めに直流成分の電流が流れ、高いＢ定数を示すイオン伝
導型のプラスチックサーミスタ材料では分極現象が発生
して経年変化を起こしてしまうため、イオン伝導型でな
いＢ定数の低い材料しか使用できなかった。しかしなが
ら、このような電気毛布の場合には発熱量も小さいの
で、折りたたんで使用されたり部分的な断熱状態で使用
されても最高温度があまり高温とならないことから、ポ
リアミド樹脂（ナイロン12）の材料固有のインピーダン
ス特性、すなわち60℃のＢ定数が2000°Ｋ程度であって
も充分に安全性を確保できていた。また、ポリアミド樹
脂は一般に吸水性が高いので吸湿によりインピーダンス
値が大きく変化し設定温度の変化となって現れるが、電
気毛布のように布団で覆った使い方であれば、設定温度
が多少変化しても実用上大きな不都合はなかった。

なお、実用されている他の代表的なプラスチックサー
ミスタ材料である軟質塩ビ系の材料はイオン伝導性不純
物を添加しないと全くサーミスタ特性を示さず、前述の
ような使用はできないものであった。

ところで、電気カーペットに上記の電気毛布と同様な
方式を採用しようとすると、電気カーペットでは電気毛
布に比べて発熱量が５倍程度大きく、更に全面均一温度
の最高設定温度も電気毛布より高温であることから、電
気毛布ではあまり問題とならなかった温度検出の感度
（Ｂ定数）等が表面化してくる。すなわち、電気カーペ
ットが部分的な断熱状態で使用されると、その部分の温
度上昇が大きく、安全な温度範囲に抑えるためには60℃
〜80℃のＢ定数が8000°Ｋ〜12000°Ｋ程度必要である
ためである。

しかしながら、現在のところイオン伝導型のプラスチ
ックサーミスタ材料以外に大きなＢ定数を示す感熱樹脂
材がなく、そのためイオン伝導型のプラスチックサーミ
スタ材料でも使用できるようにするために、第７図に示
すような発熱線Ｂと１対の温度検知線Ａとをそれぞれ分
離して配設した所謂２線式のものが提案されるに至っ
た。すなわち、１対の温度検知線Ａ間にイオン伝導性の
プラスチックサーミスタ材料よりなる感熱樹脂材を配設
し、温度検知線Ａを発熱線Ｂ側と分離して直流成分が印
加されることのない構成とした。また、安全機構として
は従来の電気毛布と同様にポリアミド樹脂（イオン伝導
性不純物を添加）を使用した短絡検知型の安全装置を採
用したものであった。なお、第７図においてＣは温度コ
ントローラ部、Ｄは電源コード、Ｅは電気カーペット本
体である。

しかし、この電気カーペット本体にあっては、発熱線
Ｂと一対の往路と復路からなる温度検知線Ａとが必要な
ことから、部品を多く必要とする。

配線の手間が多く必要である。

発熱線Ｂと温度検知線Ａとが分離しているので、発
熱線Ｂの温度を正確に検出できない。

等の欠点があり、更に、例えば電気毛布に採用されてい
る１線式のヒータの方式を電気カーペットに採用した場
合、感熱樹脂材の溶融による安全機構のためにポリアミ
ド樹脂を使用していることから吸湿性による経年変化は
改善されないという欠点があった。すなわち、ポリアミ
ド系樹脂の中で一番吸湿性の少ないナイロン12にイオン
伝導性不純物を混練した感熱樹脂材であっても、その吸
湿性は1.5％程度あり、吸湿するとインピーダンス値が
低下してしまい、実際の温度が低いにもかかわらず温度
が高い場合と等価なセンサ出力となってしまうために
“ぬるい”という現象となり、逆に予め吸湿性を見込ん
で設定を高めにしておくと通電によって湿気がなくな
り、イオン伝導性でＢ定数が大きいといえども部分的な
断熱状態での最高温度が高くなり過ぎるという問題があ
るためである。なお、電気毛布の場合は布団で覆って使
用し、設定も比較的低めであるため、通電率が多少変化
しても大きな不都合はないが、電気カーペットの場合に
は、表面に何も置かないで使用する使い方が一般的であ
るため、設定温度のくるいは暖房感を大きく左右してし
まうことになる。

一方、既に我々は発熱線が一方の温度検知線を兼用
し、発熱線と温度検知線とを一体化した所謂１線式の感
熱発熱体であっても感熱樹脂材に直流成分が印加される
ことがなく、大きなＢ定数を示すイオン伝導型のプラス
チックサーミスタ材料を使用できる温度制御回路（特開
昭60-72010号）およびその感熱発熱体（特開昭60-74373
号）を提案しており、これらを電気カーペットに採用す
ることにより１線式による構造の簡略化と大きなＢ定数
による温度制御の安定化を図ることができる。更に、感
熱樹脂材の吸湿性による経年変化を防止するための対策
としては、吸湿性の少ない塩ビ系の樹脂に可塑剤と四級
アンモニウム塩の如きイオン伝導性の不純物を添加した
感熱樹脂材が適している。

しかしながら、このような構成をとる場合、塩ビ系の
樹脂による感熱樹脂材では従来のポリアミド樹脂のよう
な明確なシャープな溶融温度特性を示さない（加えて塩
ビ系の感熱樹脂材は耐熱温度を越える温度にさらされた
場合に硬くなる方向に樹脂材が変質してしまい、電極間
の短絡の確率が更に低下する。）ことから、感熱樹脂材
の溶融を利用した簡易な安全機構が採用できず、そのた
め、この種の電気カーペットを実現する場合には、更に
寿命末期状態での安全性を確保することが必要である。
具体的には前述の第６図の電気毛布における感熱樹脂材
３の溶融によって発熱線４と温度感知線２とが短絡して
温度ヒューズTfを切る方式や、第７図に示した２線式の
電気カーペットにおける発熱線Ｂの発熱導体と温度検知
電極間のポリアミド樹脂の溶融によって発熱線Ｂと温度
検知線Ａとが短絡して温度ヒューズを切る方式に相当す
る安全性を確保する手段が必要となるということであ
る。

（発明の目的）本発明は上記の点に鑑み提案されたものであり、その
目的とするところは、発熱線と温度検知線とが一体とな
った感熱発熱体を使用した電気カーペットを構成するに
あたり、最重要課題の１つである寿命末期状態での安全
性を確保できる方式を提供することにある。

（発明の開示）以下本発明の実施例を説明するに先立って本発明の基
本的な考え方の導出の過程を説明する。

先ず、電気カーペットにおいて異常高温の状態になる
場合を考えると次の３つの場合が考えられる。

（１）温度検知線の途中で断線が発生して温度検知不能
の部分が発生する場合。

（２）発熱線が断線し、その断線部におけるアーク発生
による異常温度上昇の場合。（電気カーペットの場合、
電気毛布と異なり、木質床等で使用され、かつ外部から
強い力を加えられる可能性が高いので、発熱線が断線す
る可能性が高い。）（３）他の暖房器具との併用等で感熱樹脂材が耐熱温度
を越えた温度にさらされて、経年的にセンサインピーダ
ンスが大きくなる方向に変化し、設定温度が異常上昇し
た場合。

そこで、上記の（１）の場合に対する安全装置として、
例えば本出願人が既に提案している温度検知線の断線の
時に発熱線への通電を停止するようにした断線保護回路
（特開昭61-93576号）を利用するようにした。

また、上記の（２），（３）に対処するために、上記
の如き温度検知線の断線を検出して発熱線への通電を絶
つようにした断線保護回路と併せて、寿命末期には発熱
線よりも温度検知線が先に断線するようにした感熱発熱
体を用いることが有効であることを見いだした。

しかして、このように構成すれば、前記の（２）の場
合は発熱線の断線が生じる以前に（１）の場合の動作に
より安全モードに移行しているため、発熱線の断線によ
るアークの発生は防止でき、前記（３）のインピーダン
ス特性が経年的に大きくなる方向に変化する場合にあっ
ても、その経年変化の時期は温度検知線が断線する寿命
と対応させることができるので、異常昇温する以前に温
度検知線が断線し、（１）の場合の動作により安全モー
ドに移行させることができる。

（実施例）以下、本発明の電気カーペットに使用できる感熱発熱
体の実施例につき説明する。

第１図は感熱発熱体の一実施例を示す構成図であり、
ポリエステル糸等よりなるなる芯線10にNiメッキした銅
合金よりなる発熱線11をスパイラル状に巻き付け、その
上に感熱樹脂12を被覆し、その上にアルミ合金等よりな
る温度検知線13をスパイラル状に巻き付け、更にその上
にポリエステルテープ等よりなる分離層14,絶縁体層15
を被覆して構成されている。しかして、このような構成
の感熱発熱体を電気カーペットに使用した場合には、他
の暖房器具との併用等で感熱樹脂材18が耐熱温度以上の
温度にさらされて塩ビ樹脂の分解が進行し、徐々にイン
ピーダンス特性が大きくなる方向に変化する場合に、塩
ビ系の感熱樹脂材12により生じる腐食性物質によって温
度検知線13を先に断線するようにすることができる。こ
の場合、両金属導体線は前述のもの以外にSn,Ni,Cr等の
メッキ材の使い分けや、メッキ厚さに差をつける方法も
有効である。

また、他の実施例として、第２図に示すように、軟質
塩ビ系の樹脂にイオン伝導性の不純物を添加してなる感
熱樹脂材18を用いる感熱発熱体において、この感熱樹脂
材18を挟んで発熱線16と温度検知線17を設けた構造とし
てもよい。この場合の発熱線16と温度検知線17の材質は
上記第１図のものと同様である。

また、他の実施例として、第３図に示すように、ポリ
エステル糸等よりなる芯線20に、Cu−Ｐ−In系銅合金等
の高力合金線で構成した固有抵抗が大きく断面積を大き
くし、かつ表面にNi等のメッキを施した発熱線路21をス
パイラル状に巻き付け、その上に塩ビ系の樹脂に可塑
剤，第四級アンモニウム塩等を添加してなる感熱樹脂材
22を被覆し、その上に軟銅線等よりなる断面積が発熱線
21より小さく、かつ感熱樹脂材22に接している面のみNi
等のメッキを施し、外面はメッキを施していない温度検
知線23を巻き付け、更にその上にポリアミド樹脂等より
なる分離層24を被覆し、その外に塩ビ系等の絶縁体層25
を設けたものが考えられる。しかして、このように構成
すると、材質や断面積的に外巻の温度検知線23が強度が
弱く、かつ塩ビ系の樹脂の耐熱温度を越えた異常温度で
発生する分解生成物質によって生じる導体腐食に対して
も温度検知線23の方が弱く、寿命末期に発熱線21よりも
先に断線するという動作を確実に行わせることができ
る。一方、温度検知線の断線検出方法は前述の特開昭61
-93576号に示す方法に限定されることはないが、参考ま
でに第４図に示しておく。

第４図において、リレー接点Ryを介して交流電源ACに
接続されている発熱線11は負特性の感熱樹脂材12を介し
て温度検知線13に対抗しており、温度検知線13の一端は
電流交換素子CTのコア内を貫通してリレー接点Ryと交流
電源ACとの接続点（発熱線11の一端側）と直接接続され
ている。このため、リレー接点Ryがオンの状態にあって
は、発熱線11から感熱樹脂材12を介して温度検知線13に
電流が流れ、温度上昇とともに電流変換素子CTに流れる
電流が増し、電流交換素子CTの出力V CTが温度制御に利
用される。なお、感熱樹脂材12には交流の電流しか流れ
ることはないため、イオン伝導型のＢ定数の大きなプラ
スチックサーミスタ材料を用いることができる。また、
温度検知線13の他端は抵抗R1を介して発熱線11の他端に
接続されると共に、抵抗R2を介してサイリスタSCRのゲ
ートに接続され、このゲートは抵抗R3を介してリレー接
点Ryと交流電源ACとの接続点に接続されている。従っ
て、温度検知線13の一部が断線するとサイリスタSCRの
ゲート電圧が上昇し、サイリスタSCRが導通することに
よってこれと直列に接続された発熱用の抵抗R4が発熱
し、熱的にカップリングされた温度ヒューズTfを溶断
し、発熱線11への通電を停止する。

（発明の効果）以上のように本発明にあっては、感熱樹脂材を介して
結合された発熱線と温度検知線とを有した感熱発熱体
と、前記温度検知線の断線を検出して前記発熱線への通
電を絶つ断線保護回路とを備えてなる電気カーペットに
おいて、感熱樹脂材として軟質塩ビ系の材料にイオン導
電性の不純物を添加したものを用い、温度検知線に用い
る金属導体線を発熱線に用いる金属導体線よりも腐食性
の強い腐食しやすい金属材料とすることにより、あるい
は、温度検知線の感熱樹脂材に接していない面を除いて
温度検知線および発熱線の表面に防錆処理を施すことに
より、感熱発熱体が寿命末期に発熱線よりも温度検知線
が先に断線する特性を有しているので、（イ）電気カーペットの寿命末期にあっても発熱線の断
線が発生するまでに温度検知線が断線して安全装置が動
作するため、アークの発生等の危険防止できる。

（ロ）塩ビ系の感熱樹脂材のインピーダンス特性の経年
変化を温度検知線の断線という検出手段によって知るこ
とができるので、従来のポリアミド樹脂（ナイロン12）
の融点175〜180℃程度で安全装置が動作するよりも低い
温度で、しかも、ゆっくりした経年変化であれば比較的
高い温度で、速い経年変化であればより低い温度で腐食
断線が発生するので、安全性が増す。

等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の電気カーペットに適用さ
れる感熱発熱体の実施例を示す構成図、第４図は断線保
護回路の一例を示す回路図、第５図は従来の電気毛布に
使用されていた感熱発熱体の構成図、第６図はその温度
制御装置の回路図、第７図は従来の２線式の電気カーペ
ットの構成図である。 10,20……芯線 11,16,21……発熱線 12,18,22……感熱樹脂材 13,17,23……温度検知線 14,24……分離層 15,19,25……絶縁層 AC……交流電源 Tf……温度ヒューズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感熱樹脂材を介して結合された発熱線と温
度検知線とを有した感熱発熱体と、前記温度検知線の断
線を検出して前記発熱線への通電を絶つ断線保護回路と
を備えてなる電気カーペットにおいて、感熱樹脂材として軟質塩ビ系の材料にイオン導電性の不
純物を添加したものを用い、温度検知線に用いる金属導
体線を発熱線に用いる金属導体線よりも腐食性の強い腐
食しやすい金属材料とすることにより、感熱発熱体が寿
命末期に発熱線よりも温度検知線が先に断線する特性を
有してなることを特徴とする電気カーペット。
【請求項２】温度検知線の感熱樹脂材に接していない面
を除いて温度検知線および発熱線の表面に防錆処理を施
すことにより、感熱発熱体が寿命末期に発熱線よりも温
度検知線が先に断線する特性を有してなることを特徴と
する請求項１記載の電気カーペット。