JP3312331B2 - ヒータ線 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒータ線に関し、
さらに詳しくは、漏れ磁界を十分に低減でき、しかも異
常発熱時に発熱素線と信号線とを確実に短絡できるヒー
タ線に関する。特に、電気毛布や電気カーペットなどの
面状採暖具に敷線するのに有用である。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来のヒータ線の一例を示す構
造図である。このヒータ線６００は、巻芯６１の外周に
発熱素線６２をスパイラル状に巻き回し、その外周にポ
リアミド系樹脂製の熔断層６３を設け、その外周に信号
線６４をスパイラル状に巻き回し、その外周に最外層６
５を設けた構造である。前記発熱素線６２の温度が異常
に上昇した場合には、熔断層６３が熱により熔けて発熱
素線６２と信号線６４とが短絡し、安全装置（図示せ
ず）により通電が停止される。

【０００３】図８は、特開平４−２７８１２５号公報に
開示されたヒータ線を示す構造図である。このヒータ線
７００は、巻芯７１に第１の発熱素線７２をスパイラル
状に巻き回し、その外周にポリイミド製の耐熱絶縁体７
３を設け、その外周に第２の発熱素線７４をスパイラル
状に巻き回し、その外周にナイロン製の融解層７５を設
け、その外周に信号線７６をスパイラル状に巻き回し、
その外周に最外層７７を設けた構造である。前記第１の
発熱素線７２と，第２の発熱素線７４とに、逆向きの電
流を流すことにより、発生する磁界を互いに打ち消し合
わせ、漏れ磁界を低減することが出来る。図９は、特開
平４−３０５７１６号公報に開示されたヒータ線を示す
構造図である。このヒータ線８００は、巻芯８１の外周
に第１の発熱素線８２をスパイラル状に巻き回し、その
外周に所定の温度で融解する第１の感温樹脂層８３を設
け、その外周に信号線８４をスパイラル状に巻き回し、
その外周に第２の感温樹脂層８５を設け、その外周に第
２の発熱素線８６をスパイラル状に巻き回し、その外周
に最外層８７を設けた構造である。前記第１の発熱素線
８２，第２の発熱素線８６の温度が異常に上昇した場合
には、前記感温樹脂層８３，８５が熱により熔けて発熱
素線８２，８６と信号線８４とが短絡し、安全装置（図
示せず）により通電が停止される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のヒータ線６
００では、発熱素線６２を流れる電流により放射状に広
がる磁界が発生し、その磁界が外部に漏れる問題点があ
る。すなわち、通電電流が周波数の高い交流の場合に
は、高周波の磁気ノイズが発生し、他の電気機器に悪影
響を与える虞がある。また、通電電流が周波数の低い交
流か又は直流の場合には、それに見合った漏れ磁界が発
生するが、人体などの生体に対する影響を未然に防止す
る見地から、漏れ磁界の強度をできる限り低減すること
が好ましい（特に、面状採暖具に敷線する場合には、ヒ
ータ線と人体との距離が近いので、漏れ磁界の低減が要
請される）。

【０００５】また、上記従来のヒータ線７００では、第
１の発熱素線７２で発生した熱が耐熱絶縁体７３を介し
て融解層７５に伝えられるが、一般に有機材料は比較的
断熱性が高いため、第１の発熱素線７２の温度が異常に
上昇しても、融解層７５を短時間で確実に熔かすことが
難しく、通電を停止させるための感度が低下する問題点
がある。

【０００６】さらに、上記従来のヒータ線８００では、
異常発熱時に、第１の感温樹脂層８３と第２の感温樹脂
層８５の両方が同時に熔けて、第１の発熱素線８２と，
第２の発熱素線８６とが通電状態のまま短絡しやすく、
安全性の見地から好ましくない問題点がある。

【０００７】そこで、本発明の第１の目的は、漏れ磁界
を十分に低減でき、しかも異常発熱時に発熱素線と信号
線を確実に短絡できるヒータ線を提供することにある。
また、本発明の第２の目的は、第１の発熱素線と，第２
の発熱素線とが通電状態のまま短絡することを防止でき
るヒータ線を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の観点では、本発明
は、巻芯（１）の外周に第１の発熱素線（２）をスパイ
ラル状に巻き回し、その外周に第１の熔断層（３）を設
け、その外周に第２の発熱素線（４）をスパイラル状に
巻き回し、その外周に第２の熔断層（５）を設け、その
外周に信号線（６）をスパイラル状に巻き回し、その外
周に最外層（７）を設けたヒータ線であって、前記第１
の熔断層（３）の材料の融点は、前記第２の熔断層
（５）の材料の融点よりも高いことを特徴とするヒータ
線（１００）を提供する。上記第１の観点によるヒータ
線（１００）では、第１の発熱素線（２）と，第２の発
熱素線（４）とに、逆向きの電流を流すことにより、発
生する磁界を互いに打ち消し合わせ、漏れ磁界を低減す
ることが出来る。また、第１の発熱素線（２）と第２の
発熱素線（４）とが、第１の熔断層（３）の１層のみを
隔てて巻き回されているから、両者の巻き径の差を小さ
くすることができる。したがって、ヒータ線（１００）
の外囲では、第１の発熱素線（２）により発生した磁界
と，第２の発熱素線（４）により発生した磁界との強度
差が小さくなり、磁界の打ち消しをほぼ完全に行うこと
が可能となり、この点でも、漏れ磁界の低減に好都合で
ある。さらに、第１の発熱素線（２）と第２の発熱素線
（４）との間に第１の熔断層（３）を設けるが、第１の
熔断層（３）は、異常発熱時に熔ける融点を持つ材料で
作成されているから、第１の発熱素線（２）の温度が異
常に上昇すれば容易に熔ける。また、第２の発熱素線
（４）と信号線（６）との間に第２の熔断層（５）を設
けるが、第２の熔断層（５）も、異常発熱時に熔ける融
点を持つ材料で作成されているから、第１の熔断層
（３）が熔ければ、その熱により容易に熔ける。したが
って、第１の発熱素線（２）が異常に発熱すると、第１
の熔断層（３）および第２の熔断層（５）が熔けて、第
１の発熱素線（２）と信号線（６）とが短絡する。ま
た、第２の発熱素線（４）が異常に発熱すると、第２の
熔断層（５）が熔けて、第２の発熱素線（４）と信号線
（６）とが短絡する。この結果、第１の発熱素線（２）
と，第２の発熱素線（４）のどちらの異常発熱に対して
も、通電を停止させるための感度を高くすることが可能
となり、ヒータ線（１００）の過熱を確実に防止するこ
とが出来る。

【０００９】さらに、上記第１の観点によるヒータ線
（１００）では、第１の発熱素線（２）と第２の発熱素
線（４）との間に設けられた第１の熔断層（３）の材料
の融点は、第２の発熱素線（４）と信号線（６）との間
に設けられた熔断層（５）の材料の融点よりも高いの
で、第１の発熱素線（２）および第２の発熱素線（４）
の温度が異常に上昇した場合には、第１の熔断層（３）
よりも先に第２の熔断層（５）が熱により熔け、第２の
発熱素線（４）と信号線（６）とが短絡する。したがっ
て、第１の熔断層（３）が先に熔けて第１の発熱素線
（２）と第２の発熱素線（４）とが通電状態のまま短絡
することを防止し、安全性をさらに向上できる。

【００１０】第２の観点では、本発明は、巻芯（１）の
外周に信号線（６）をスパイラル状に巻き回し、その外
周に第１の熔断層（４３）を設け、その外周に第１の発
熱素線（２）をスパイラル状に巻き回し、その外周に第
２の熔断層（４５）を設け、その外周に第２の発熱素線
（４）をスパイラル状に巻き回し、その外周に最外層
（７）を設けたヒータ線であって、前記第１の熔断層
（４３）の材料の融点は、前記第２の熔断層（４５）の
材料の融点よりも低いことを特徴とするヒータ線（４０
０）を提供する。上記第２の観点によるヒータ線（４０
０）では、信号線（６）を巻芯（１）すなわち最も中心
軸側に巻き回すので、信号線（６）の外周に設けられた
第１の熔断層（４３）に伝わった熱が外部に逃げ難くな
り、異常発熱時の短絡をいっそう確実に行うことが出来
る。したがって、安全性を向上できる。

【００１１】さらに、上記第２の観点によるヒータ線
（４００）では、信号線（６）と第１の発熱素線（２）
との間に設けられた第１の熔断層（４３）の材料の融点
は、第１の発熱素線（２）と第２の発熱素線（４）との
間に設けられた第２の熔断層（４５）の材料の融点より
も低いので、第１の発熱素線（２）および第２の発熱素
線（４）の温度が異常に上昇した場合には、第２の熔断
層（４５）よりも先に第１の熔断層（４３）が熱により
熔け、信号線（６）と第１の発熱素線（２）とが短絡す
る。したがって、第２の熔断層（４５）が先に熔けて第
１の発熱素線（２）と第２の発熱素線（４）とが通電状
態のまま短絡することを防止し、安全性をさらに向上で
きる。

【００１２】第３の観点では、本発明は、巻芯（１）の
外周に第１の発熱素線（２）をスパイラル状に巻き回
し、その外周に第１の熔断層（５３）を設け、その外周
に信号線（６）をスパイラル状に巻き回し、その外周に
前記第１の熔断層の材料の融点とは異なる融点を有する
材料で作製された第２の熔断層（５５）を設け、その外
周に第２の発熱素線（４）をスパイラル状に巻き回し、
その外周に最外層（７）を設けたことを特徴とするヒー
タ線（５００）を提供する。上記第３の観点によるヒー
タ線（５００）では、第１の熔断層（５３）の材料の融
点と，第２の熔断層（５５）の材料の融点とが異なるの
で、第１の発熱素線（２）および第２の発熱素線（４）
の温度が異常に上昇した場合には、低い融点を有する材
料で作製された熔断層が熱により先に熔け、どちらか一
方の発熱素線と信号線（６）とが短絡し、通電が停止さ
れる。したがって、第１の熔断層（５３）と第２の熔断
層（５５）の両方が同時に熔けて、第１の発熱素線
（２）と第２の発熱素線（４）とが通電状態のまま短絡
することを防止し、安全性をさらに向上できる。また、
第１の発熱素線（２）と，第２の発熱素線（４）とが２
層で隔てられているので、両者が短絡し難く、この点で
も、安全性を向上できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図に示す実施形態により本
発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明
が限定されるものではない。

【００１４】−第１の実施形態− 図１は、本発明の第１の実施形態にかかるヒータ線を示
す構造図である。このヒータ線１００は、巻芯１の外周
に第１の発熱素線２を定ピッチでスパイラル状に巻き回
し、その外周に第１の熔断層３を設け、その外周に第２
の発熱素線４を定ピッチでスパイラル状に巻き回し、そ
の外周に第２の熔断層５を設け、その外周に信号線６を
定ピッチでスパイラル状に巻き回し、その外周に最外層
７を設けた構造である。前記巻芯１は、例えば、全芳香
属ポリエステルまたは全芳香属ポリアミド繊維製であ
る。前記第１の発熱素線２および前記第２の発熱素線４
は、例えば、０．０６×０．３４ｍｍの銅平角線であ
る。前記第１の熔断層３および前記第２の熔断層５につ
いては後述する。前記信号線６は、例えば、０．０６×
０．３４ｍｍの銅平角線である。なお、銅平角線の代り
に、銅合金平角線を用いてもよい。

【００１５】前記最外層７は、絶縁用外被であり、例え
ば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ；ＰolyＶinyl Ｃhloride
）樹脂製である。その場合、前記信号線６と前記最外
層７との間に、ポリ塩化ビニルの可塑剤が前記信号線６
の側へ移行することを防止するポリエステルテープを巻
き回してもよい。

【００１６】図２は、図１のヒータ線１００からの漏れ
磁界を測定するための漏れ磁界測定システムを示す説明
図である。この漏れ磁界測定システムＡは、ヒータ線１
００の第１の発熱素線２の一端および第２の発熱素線４
の一端を交流電源Ｓに接続し、前記第１の発熱素線２の
他端および前記第２の発熱素線４の他端を短絡し、磁界
測定器Ｄの検出部Ｐをヒータ線１００に付けることで、
漏れ磁界を測定する構成である。矢印で示すように、前
記ヒータ線１００には、交流電流ｉが流れる。

【００１７】図３は、図２の漏れ磁界測定システムＡに
より、消費電力に対する漏れ磁界を測定した結果を示す
図表である。比較例は、従来のヒータ線５００（図７参
照）にかかる測定結果である。なお、交流電源Ｓの周波
数は、６０Ｈｚである。また、磁気測定器Ｄとしては、
ＶＤＵ（Visual Display Unit ）用測定基準ＭＰＲ−II
に準拠した単体測定器（商品名コンビノーバ，型名ＭＦ
Ｍ１０，株式会社東陽テクニカ製）を使用した。図４
は、消費電力に対する漏れ磁界の特性を示すグラフであ
る。グラフにおいて、前記ヒータ線１００にかかる測定
点を黒丸で示し、漏れ磁界の特性を実線で示す。また、
比較例にかかる測定点を白丸で示し、漏れ磁界の特性を
点線で示す。図３，図４より、前記ヒータ線１００およ
び比較例にかかる漏れ磁界の強度は、消費電力により変
化するが、前記ヒータ線１００にかかる漏れ磁界の強度
は、比較例の１／１００程度であり、格段に小さいこと
が判る。

【００１８】以上のヒータ線１００では、第１の発熱素
線２と，第２の発熱素線４とに、逆向きの電流を流すこ
とにより、発生する磁界を互いに打ち消し合わせ、漏れ
磁界を低減することが出来る。また、第１の発熱素線２
と第２の発熱素線４との間に、異常発熱により熔ける第
１の熔断層３を設け、第２の発熱素線４と信号線６との
間に第２の熔断層５を設けるから、第１の発熱素線２が
異常に発熱した場合には、第１の熔断層３および第２の
熔断層５を熔かして、信号線６との短絡を確実に行わせ
ることが出来る。

【００１９】次に、第１の熔断層３および前記第２の熔
断層５について説明する。このヒータ線１００におい
て、第１の発熱素線２と第２の発熱素線４との間に設け
られた第１の熔断層３の材料の融点は、第２の発熱素線
４と信号線６との間に設けられた第２の熔断層５の材料
の融点よりも高い。前記第１の熔断層３は、例えば、融
点が２５０℃程度のポリエチレンテレフタレート（ＰＥ
Ｔ；PolyEthylene Terephthalate）樹脂製である。商品
名を示せば、ペルプレン（東洋紡株式会社製）が好適で
ある。なお、ポリエチレンテレフタレート樹脂の代り
に、融点が３００℃程度のポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ；PolyTetraFluoroEthylene ）樹脂などのフ
ッ素樹脂を用いてもよい。商品名を示せば、テフロン
（三井フロロケミカル株式会社製）が好適である。前記
第２の熔断層５は、例えば、融点が１８０℃程度のナイ
ロン１１製である。

【００２０】以上の第１の実施形態によれば、第１の発
熱素線２および第２の発熱素線４の温度が異常に上昇し
た場合には、第１の熔断層３よりも先に第２の熔断層５
が熱 により熔けて第２の発熱素線４と信号線６とが短絡
し、通電が停止される。したがって、第１の熔断層３が
先に熔けて第１の発熱素線２と第２の発熱素線４とが通
電状態のまま短絡することを防止し、安全性をさらに向
上できる。

【００２１】−第２の実施形態− 図５は、本発明の第２の実施形態にかかるヒータ線を示
す構造図である。このヒータ線４００において、信号線
６と第１の発熱素線２との間に設けられた第１の熔断層
４３の材料の融点は、第１の発熱素線２と第２の発熱素
線４との間に設けられた第２の熔断層４５の材料の融点
よりも低い。前記第１の熔断層４３は、例えば、融点が
１８０℃程度のナイロン１１製である。前記第２の熔断
層４５は、例えば、融点が２５０℃程度のポリエチレン
テレフタレート樹脂製である。なお、ポリエチレンテレ
フタレート樹脂の代りに、融点が３００℃程度のポリテ
トラフルオロエチレン樹脂などのフッ素樹脂を用いても
よい。以上の第２の実施形態によれば、第１の発熱素線
２および第２の発熱素線４の温度が異常に上昇した場合
には、第２の熔断層４５よりも先に第１の熔断層４３が
熱により熔け、信号線６と第１の発熱素線２とが短絡す
る。したがって、第２の熔断層４５が先に熔けて第１の
発熱素線２と第２の発熱素線４とが通電状態のまま短絡
することを防止し、安全性をさらに向上できる。

【００２２】−第３の実施形態− 図６は、本発明の第３の実施形態にかかるヒータ線を示
す構造図である。このヒータ線５００は、巻芯１の外周
に第１の発熱素線２を定ピッチでスパイラル状に巻き回
し、その外周に第１の熔断層５３を設け、その外周に信
号線６を定ピッチでスパイラル状に巻き回し、その外周
に前記第１の熔断層５３の材料の融点とは異なる融点を
有する材料で作製された第２の熔断層５５を設け、その
外周に第２の発熱素線４を定ピッチでスパイラル状に巻
き回し、その外周に最外層７を設けた構造である。前記
第１の熔断層５３の材料の融点と，前記第２の熔断層５
５の材料の融点の高低は、どちらでもよい。後者の融点
を前者の融点よりも高くする場合には、前記第１の熔断
層５３は、例えば、融点が１８０℃程度のナイロン１１
製である。また、前記第２の熔断層５５は、例えば、融
点が２５０℃程度のポリエチレンテレフタレート樹脂製
である。なお、ポリエチレンテレフタレート樹脂の代り
に、融点が３００℃程度のポリテトラフルオロエチレン
樹脂などのフッ素樹脂を用いてもよい。また、後者の融
点を前者の融点よりも低くする場合には、前記第１の熔
断層５３の材料と，前記第２の熔断層５５の材料を、上
記と逆にすればよい。以上の第３の実施形態によれば、
第１の発熱素線２および第２の発熱素線４の温度が異常
に上昇した場合には、低い融点を有する材料で作製され
た熔断層が熱により先に熔けて、どちらか一方の発熱素
線と信号線６とが短絡し、通電が停止される。したがっ
て、第１の熔断層５３と第２の熔断層５５の両方が同時
に熔けて第１の発熱素線２と第２の発熱素線４とが通電
状態のまま短絡することを防止し、安全性をさらに向上
できる。また、第１の発熱素線２と，第２の発熱素線４
とが２層で隔てられているので、両者が短絡し難く、こ
の点でも、安全性を向上できる。

【００２３】

【発明の効果】本発明のヒータ線によれば、線軸方向に
対してスパイラル状に巻き回した第１の発熱素線と，第
２の発熱素線と，信号線（これらの内外周の関係はいず
れでもよい）の間層は、どちらも、異常発熱時に熔ける
材料で作製された熔断層なので、２つの発熱素線の発生
磁界の相殺による漏れ磁界の低減と，通電を停止させる
ための感度の向上とを両立することが出来る。また、熔
断層に融点の差を付けることで、２つの発熱素線が異常
に発熱したときに、一方の熔断層のみを選択的に融解さ
せ、他方の熔断層を絶縁体として残しておくことが可能
なので、発熱素線同士の短絡を防止することが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態にかかるヒータ線を示
す構造図である。

【図２】図１のヒータ線の漏れ磁界を測定するための漏
れ磁界測定システムを示す説明図である。

【図３】図２の漏れ磁界測定システムによる漏れ磁界の
測定結果を示す図表である。

【図４】消費電力に対する漏れ磁界の特性を示すグラフ
である。

【図５】本発明の第２の実施形態にかかるヒータ線を示
す構造図である。

【図６】本発明の第３の実施形態にかかるヒータ線を示
す構造図である。

【図７】従来のヒータ線の一例を示す構造図である。

【図８】従来のヒータ線の別の一例を示す構造図であ
る。

【図９】従来のヒータ線のさらに別の一例を示す構造図
である。

【符号の説明】

１００，４００，５００ ヒータ線 １ 巻芯 ２ 第１の発熱素線 ３，４３，５３ 第１の熔断層 ４ 第２の発熱素線 ５，４５，５５ 第２の熔断層 ６ 信号線 ７ 最外層 Ａ 漏れ磁界測定システム Ｄ 磁界測定器 Ｐ 検出部 Ｓ 交流電源 ｉ 交流電流

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−278125（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−252080（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 3/00 F24D 13/02 H05B 3/56 H05B 3/10

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻芯（１）の外周に第１の発熱素線
   （２）をスパイラル状に巻き回し、その外周に第１の熔
   断層（３）を設け、その外周に第２の発熱素線（４）を
   スパイラル状に巻き回し、その外周に第２の熔断層
   （５）を設け、その外周に信号線（６）をスパイラル状
   に巻き回し、その外周に最外層（７）を設けたヒータ線
   であって、前記第１の熔断層（３）の材料の融点は、前
   記第２の熔断層（５）の材料の融点よりも高いことを特
   徴とするヒータ線（１００）。
2. 【請求項２】 巻芯（１）の外周に信号線（６）をスパ
   イラル状に巻き回し、その外周に第１の熔断層（４３）
   を設け、その外周に第１の発熱素線（２）をスパイラル
   状に巻き回し、その外周に第２の熔断層（４５）を設
   け、その外周に第２の発熱素線（４）をスパイラル状に
   巻き回し、その外周に最外層（７）を設けたヒータ線で
   あって、前記第１の熔断層（４３）の材料の融点は、前
   記第２の熔断層（４５）の材料の融点よりも低いことを
   特徴とするヒータ線（４００）。
3. 【請求項３】 巻芯（１）の外周に第１の発熱素線
   （２）をスパイラル状に巻き回し、その外周に第１の熔
   断層（５３）を設け、その外周に信号線（６）をスパイ
   ラル状に巻き回し、その外周に前記第１の熔断層の材料
   の融点とは異なる融点を有する材料で作製された第２の
   熔断層（５５）を設け、その外周に第２の発熱素線
   （４）をスパイラル状に巻き回し、その外周に最外層
   （７）を設けたことを特徴とするヒータ線（５００）。