JPS6386292A - 電気カ−ペツト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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ろ感熱
発熱体を使用する電気カーペットに関する。

（背景技術） 第５図は電気カーペットと関連の深い電気毛布に用いら
れろ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２Ｗ　Ｋ検知線
２を巻回し、その上にプラスチックサーミスタ材料によ
る感熱ｆＭ脂材３を被覆し、その上に発熱線４を巻回し
、更にその上に絶縁用外被５を被覆して構成しである。

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１よ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１発熱線を表わしている。

この第６図の：呈度制御装置は、交流電源人Ｃ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、Ｈ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
り局部過熱の温度を低く抑え、仮に温度制御装置の異常
（寿命末期におけろ温度検知線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等により過熱
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ｎ２と発熱ｖｓ４とが短絡し、抵抗６
に大きな電流が流れてその発熱で１度ヒユーズ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にならないこと
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２００’
　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、Ｔｉ気力−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、安全な温度範囲に押さえろためには６０
℃〜８０℃のＢ定数が８０００°に〜１２０００’に程
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り定数を示す感熱樹脂材
がな（、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ｉＢ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
れろことのない構成とした。また、安全８！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にあっては、発熱線Ｂと２
本の温度検知線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ｉＢ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、更に感熱樹脂材の溶融による安全４Ｕ
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
ぎろ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（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ろこと
がなく、大きなり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ろ温度制御回路（特開昭６
０−７２０１０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
大きなり定数による温度制御の安定化を図ることができ
ろ。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系樹脂のよう
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＃Ａ樹脂材は耐熱温度を越又る温度にさらさ
れた場合に硬くなる方向にＶＪ４詣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、この情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
！＠樹脂材３の溶融によって発熱Ｒ４と温度検知線２と
が短絡して温度ヒユーズ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と温度検
知！ｆｓＡの間のポリアミド系樹脂の溶融によって発熱
線Ｂと温度検知ＭＡとが短絡して温度ヒユーズを切る方
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ｒｓ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） ふ下、本発明の詳細な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。

（ｉｌ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。

（１１）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ろ可能性が寓いので、発熱線が断線
する可能性が高い。） ０ω他の暖房器具との併用等で感ｌｔｔ＋樹脂材がｉｔ
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（ｉｌの場合に対する安全装備として、
例えば本出願人が既に提案している温度検知線の所、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６１−９３５７８号）を利用するようにした
。

また、上記の（ｉｉ）、　（ｊＤ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出した。

しかして、このように構成すれば、前記の（１１）の場
合は発熱線の断線が生じる以前にｆｉｔ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−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
応させろことができるので、異常昇温する以前に温度検
知線が断線し、（ｉｌ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適用できろ感熱発熱体
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
リエステル系等よりなる芯線１ｏに鋼合金等よりなる発
ｆ：Ａ線１１をスパイラル状に巻き付け、その上に感熱
樹脂材１２を被覆し、その上に銅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は、外部よ
り繰り返し荷重を加えられたす、重量物が衡撃力を伴っ
て載置されたりすると、外巻線すなわち温度検知線１３
が大きな変形を受けて先に断線することになり、所期の
動作を得ろことができる。

また、他の実施例として、第１図に示す温度検知線１３
を軟鋼線で構成し、発熱線１１をＣｕ−Ｐ−１ｎ系等の
高力鋼合金線で構成し、温度検知線Ｉ３の引張強度を発
熱線１１の引張強度よりも弱くして、外巻線すなわち温
度検知線１３が先に断線するようにすることができる。

もちろん、この場合は、第１図の構成に限定されろこと
はなく、後述する第２図のような構成でもよい。

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、温度検知線１
７の断面積を発熱線１６の断面積よりも小さく構成した
ものが考えられろ。しかして、温度検知線１７は強度が
弱く、外的荷重に対して発熱綿１６よりも先に断線する
ことの他に、他の暖房器具との併用等で感熱樹脂材１８
が耐熱１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
化する場合にあっては、塩ビ樹脂の分解によって生じろ
塩素イオンや可塑剤の分解によって生じる酸性物質等に
よってＴｓｔＳの腐食が徐々に進み、断面積の小さい温
度検知線１７が先に断線に至る。もちろん構成（よ第２
図に限定することなく、第１図のような構成のものでも
よい。

また、第１図、第２図における温度検知線１３゜１７を
アルミ合金線で構成し、発熱線１１．１６をＮｉメッキ
したＭ合金線等で構成し、前述と同様に異常高温時に塩
ビ系の感熱樹脂材１２．１８より生じろ腐食性物質によ
って温度検知線１３．１７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実施例以
外にＳｎ、　Ｎｉ、　Ｃｒ等のメッキ材の吏い分けや、
メッキ厚さに差をつけて腐食性に差をつける方法も有効
である。

また、他の実施例として、感熱樹脂材１２．１８に接し
ている面側は、メッキ等によって防錆処理を施しておき
、温度検知線１３．１７の感熱樹脂材１２．１８に接し
ていない面のメッキ等の防錆処理を除去しておくことも
有効である。

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
金等の高力銅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、外面ハメッキを施
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
じろ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
実に行わせろことができろ。

以上、実施例を個別に説明したが、それぞれの手段を併
用する乙とも、もちろん可能である。

一方、温度検知線の断線検出方法は前述の特開昭６１−
９３５７８号に示す方法に限定されることばないが、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ＲＶを介して交流電源人Ｃ
に接続されている発熱線１１は負特性の感熱樹脂材１２
を介して温度検知綿１３に対向しており、温度検知線１
３の一端は電流変換素子ＣＴのコア内を貫通してリレー
接点Ｒｙと交流ｍ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１
２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、電流変換素
子ＣＴの出力Ｖ。０が温度制御に利用される。なお、感
ｌ＠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ろ。

また、温度検知線１３の他端は抵抗Ｒ８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Ｒ
３を介してリレー接点Ｒｙと交流電源人Ｃとの接続点に
接続されている。従って、温度検知＄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
れた温度ヒユーズ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、前記感熱発熱体が寿命末期に前記発熱線よりも前記
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が防止できる。

（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、早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。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （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、前記感熱発熱体が寿命
   末期に前記発熱線よりも前記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。
2. （２）感熱発熱体は、芯線に発熱線をスパイラル状に巻
   き付け、その上に感熱樹脂材を被覆し、その上に温度検
   知線をスパイラル状に巻き付け、その上に絶縁体を被覆
   して構成されてなる特許請求の範囲第１項記載の電気カ
   ーペット。
3. （３）温度検知線に用いる金属導体線の引張強度を発熱
   線に用いる金属導体線の引張強度よりも小さくしてなる
   特許請求の範囲第１項記載の電気カーペット。
4. （４）感熱樹脂材として軟質塩ビ系の材料にイオン伝導
   性の不純物を添加したものを用い、温度検知線に用いる
   金属導体線の断面積を発熱線に用いる金属導体線の断面
   積よりも小さくしてなる特許請求の範囲第１項記載の電
   気カーペット。
5. （５）感熱樹脂材として軟質塩ビ系の材料にイオン伝導
   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してなる特許請求の範囲第
   １項記載の電気カーペット。
6. （６）感熱樹脂材として軟質塩ビ系の材料にイオン伝導
   性の不純物を添加したものを用い、温度検知線の前記感
   熱樹脂材に接していない面を除いて前記温度検知線およ
   び発熱線の表面に防錆処理を施してなる特許請求の範囲
   第１項記載の電気カーペット。