JP4898504B2 - 発熱コード - Google Patents
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特許文献1記載のヒータ線の発明は、通電時に発生する磁界を互いに打ち消すようにしたものである。
第1の発熱素線と第2の発熱素線とには逆向きの電流が流れるよう結線され、発生する磁界が互いに打ち消され漏れ磁界が低減されるよう作用するものである。
第1の実施形態(同文献の図1参照)は、芯線の外周に発熱素線がスパイラル状に捻回され、その外周に熔断層が設けられた2本の発熱線が対撚りされ、その外周に信号線がスパイラル状に捻回され、さらにその外周に絶縁層が形成された構造である。
第3の実施形態(同文献の図7参照)は、外周にスパイラル状に捻回された信号線を有する第1の発熱線と、第2の発熱線とが対撚りされ、かつ前記2本の発熱線の周囲に断面が略円形の絶縁層が形成された構造である。
この第1および第3の実施形態においては、前述の特許文献1と同様、2本の発熱線の発熱素線は逆向きの電流が流されるよう結線され、発生する磁界が互いに打ち消され漏れ磁界が低減されるよう作用するものである。
また、前述のような3重構造において、信号線や発熱素線に傷をつけることなく絶縁層や熔断層の被覆剥きをすることは、非常に熟練を要する作業であり、作業効率や信頼性に劣るという大きな問題点があった。
そのため、前述の特許文献1記載の実施形態に比べ重複工程が1つ削減されるが、対撚りの工程が1つ増加する。
また2本対撚りの断面は略円形とならないので、2本対撚り構造体の外周に捻回された信号線は最外周の絶縁層の形成時に切れ易いという重大な問題点がある。
さらに、このような断面において、信号線に傷をつけることなく絶縁層の被覆剥きをすることは、非常に熟練を要する作業であり、作業効率と信頼性に劣るという大きな問題点があった。
ただし、2本の発熱線は絶縁被覆されているので、採暖具への敷線を考慮した端末コネクタの内部端子への配線を信頼性高く経済的に構成することは可能となった。
さらに、前述の特許文献2の第3の実施形態に示すヒータ線においては、外周にスパイラル状に捻回された信号線を有する第1の発熱線と、第2の発熱線とが対撚りされ、かつ2本の発熱線の周囲に断面が略円形の絶縁層が形成された構造なので、前述の特許文献1の実施形態に比べ重複工程が1つ削減されるが、対撚りの工程が1つ増加するという不経済な問題点がある。
この構造のヒータ線が、巻線工程、絶縁被覆押出し工程、端末コネクタの内部端子への配線工程のすべてにわたり合理的で経済的な工程となっているにも拘わらず、この対撚り工程の増加という問題点を抱える原因は、第1の発熱線にのみ信号線が捻回されるので、当該発熱線から発生する磁界をある程度遮蔽するため、2本の発熱線の漏れ磁界の強度に不均衡が発生する。この不均衡を解消させずに所定の漏れ磁界強度の低減を得るため、対撚りの構造が必要となるものである。
また、この電熱線と戻り線と検知線は各々独立した被覆を有しているので、各素線に傷をつけることなく絶縁層の被覆剥きをすることは容易であり、作業効率や信頼性の劣化を招くという大きな問題点はない。
さらに本発明の他の目的は、生産効率及び加工性の向上を実現できる発熱コードを提供することにある。
第1の芯線、第1の芯線に所定のピッチで螺旋巻きされた第1の発熱素線、前記第1の発熱素線を絶縁被覆する第1の被覆部、前記第1の被覆部の外周に螺旋巻きされた検知線を含む第1のコード要素と、
第2の芯線、前記第2の芯線に前記第1の芯線に螺旋巻きされた前記第1の発熱素線より疎に螺旋巻きされた第2の発熱素線、前記第2の発熱素線を絶縁被覆する第2の被覆部を含む第2のコード要素と、
前記第1のコード要素と第2のコード要素を実質的に近接して平行部分を持つように配置して被覆する外被覆層と、を具備し、
前記第1および第2の発熱素線に通電したときに各発熱素線の発生する磁界が互いに打ち消されるようにしたことを特徴としている。
前記外被覆層の外形断面は円状であることを特徴としている。
本発明による請求項3記載の発熱コードは、請求項1記載の発熱コードにおいて、
前記各発熱素線は箔帯状または丸線状であることを特徴としている。
前記検知線は感熱抵抗特性を有することを特徴としている。
本発明による請求項5記載の発熱コードは、請求項1記載の発熱コードにおいて、
前記各発熱素線を絶縁被覆する各被覆部は融点を有する樹脂であることを特徴としている。
前記第1および第2の発熱素線の各一端を互いに接続し、各他端をそれぞれ電力端子に接続し、前記検知線の両端をそれぞれ検知端子に接続することにより、
前記電力端子から電力の供給を受けるとともに前記検知端子から検知出力が送出されることを特徴としている。
2本の束ねられた絶縁被覆発熱素線を用いているので、前述の特許文献1に示されるような重複工程が削減され、生産効率の向上を図れる。
検知線は、第1の発熱素線の略円形の絶縁被覆部上、即ち第1のコード要素上に螺旋状に捻回されるので、最外周の絶縁層の形成時に検知線が切れ易いという重大な問題点が解決できる。
絶縁被覆発熱素線は2本なので最外周に絶縁被覆を施した発熱コードでもそれほど太くならず、それが敷線された採暖具での使い心地に違和感を与えることはなく、前述の特許文献3記載のもののように太くなってしまい、使用者に違和感を与えるという問題を解決できる。
発熱コード30は、それぞれ発熱素線2a,2bを含む第1のコード要素10と第2のコード要素20を実質的に平行部分を持つように近接して配置し、外被覆層6で被覆したものである。第1のコード要素10に含まれている検知線5は、異常を検知するための電線を意味するものであり、過熱による絶縁被覆部4aの溶融によって発熱素線2aと短絡し異常を検知するものでもよいし、温度による抵抗値の変化によって異常を検知するものでもよい。なお、発熱素線は、発熱のために電流を流す電線を意味する。
なお、本明細書において、右巻きとは芯線を固定して発熱素線端を回転させる方向が右巻き(時計方向)であれば右巻きとする。つまり、発熱素線の捻回方向が右であれば右巻き、左であれば左巻きとする。
第2の発熱素線2bは第2の被覆部4bで絶縁被覆されている。この例では、磁界を相殺するために反対方向の電流が供給される。発熱素線2aと2bは、右端(図示せず)で接続されている。
第2の発熱素線2bは第2の被覆部4bとともに、後述するように、第1のコード要素10の芯線1aや第1の被覆部4aなどより長く伸びだした状態で使用されるが、第1のコード要素10との対比を容易にするために長さを揃えて示してある。
絶縁成形物である端末コネクタのコネクタボディ7a,7b,7c内で発熱素線同士、発熱素線と端子、検知線と端子の電気的な接続がなされる。接続状態の理解を容易にするために絶縁成形物である端末コネクタを形成するコネクタボディ7a,7b,7cの一部を破断して示してある。
第2のコード要素20は第2の発熱素線2bが露出されていない状態でコネクタボディ7bの後端から引き出されている。
以上の接続により、検知端子S1とS2から発熱コード30に関する情報を検出することができる。また、電力端子H1とH2に交流電源を接続して、加熱電力を供給することができる。
ここで、コネクタボディ7bからコネクタボディ7cへ渡る第2のコード要素20は絶縁被覆されているので、別の絶縁線で中継接続する必要はなく直接接続が可能となる。このように、採暖具への敷線を考慮した端末コネクタ配列でありながら、発熱素線と検知線の端末コネクタの内部端子への配線を、作業性よく信頼性高く実現できることは明らかである。
芯線(1a,1b)の材質:ポリエステル繊維束
芯線1aの直径:D3=0.3mm
芯線1bの直径:D4=0.3mm
外被覆層6の材質:耐熱塩化ビニル樹脂
外被覆層6の直径:D1=3.0mm
被覆部4aの材質:ナイロン12
被覆部4aの直径:D2=0.9mm
被覆部4bの材質:耐熱塩化ビニル樹脂
被覆部4bの直径:D5=1.2mm
断面形状(mm) ピッチ(mm) 巻き方向 材質
発熱素線2a 0.06×0.42 0.66 右 銅
発熱素線2b 0.06×0.42 0.69 右 銅
検知線5 φ0.09 0.86 左 純ニッケル
なお、検知線5は1本であり、20℃の抵抗値が1030Ωとなるように捻回ピッチが選ばれている。
発熱素線2aの消費電力は、発熱素線2aの端子間電圧がAC100Vを半波にした実効値50Vのとき160Wである。
発熱素線2bの消費電力は、発熱素線2bの端子間電圧がAC100Vを半波にした実効値50Vのとき160Wであり、発熱素線2aと2bを直列に接続し、両端にAC100Vを半波にした実効値50Vを印加したときの消費電力は、80Wになる。
発熱素線2bは、消費電力がAC100V(60Hz)を半波にした実効値50Vで160Wになるように、捻回ピッチが選ばれている。
これは160Wの発熱素線を直列に接続しAC100Vを半波にした実効値50Vを印加すると、電圧は変わらず抵抗値が2倍となるので、80Wとなる。
発熱素線2aは、インダクタンス増加の作用を試験するため、発熱素線2bに対して螺旋状捻回数を各々5%、10%、15%、20%増加させた試料を用意した。
なお、上記調整を行なわない状態で、発熱素線2aと発熱素線2bは直列接続となるよう一端で結ばれ、消費電力がAC100V(60Hz)を半波にした実効値50Vで80Wの定格消費電力となる。
前述のように一端が直列接続された発熱素線2aと発熱素線2bの他端にAC100V(60Hz)を半波にした実効値50Vを加え、発熱素線2aのインダクタンスの増加、すなわち螺旋状捻回数の増加率に対する発熱コードの漏れ磁界強度を測定したものである。図に示すように発熱素線2aのインダクタンスが10%増のときの漏れが最小になっている。
つまり、本発明による螺旋状捻回数の増加率に対する発熱コードの漏れ磁界強度は、検知線の磁界遮蔽作用とのバランスに基づいた最小値の存在が示され、その値は螺旋状捻回数を増加させなかった場合に比較して、約1/4に低減させ得ることが明らかである。
発熱素線2aと発熱素線2bの他端にAC半波(60Hz)の電圧を序々に上げていったときの消費電力に対する漏れ磁界の測定強度を三角印で示す。比較例として、コード要素20のみに上記と同様な通電をしたときの消費電力に対する漏れ磁界の測定強度を丸印で示す。比較例において、漏れ磁界の強度は電圧の上昇にしたがって図示のように増加している。これに対して、本発明による発熱コードの漏れ磁界の強度は、消費電力80Wにおいて比較例に比べて1/100程度に低減されている。
このような発熱コードにおいて、実施例1とまったく同じ条件で第1のコード要素10と第2のコード要素20の異常発熱による発熱素線2aまたは2bと検知線5との短絡試験を行った。
その結果、第1のコード要素10の被覆部4aが熔融し、発熱素線2aと検知線5との接触が電気的測定で確認された。
発熱素線として金属箔である銅箔を利用する例を示したが、金属線を用いることもできる。これらの材料を他の材料たとえば銅と亜鉛の合金とすることもできる。
さらに、金属箔の断面形状または金属線の直径を変えることにより、抵抗値を変えることもできる。なお、1本の金属箔を利用する例を示したが、複数本の金属線の撚り線または金属の単線を用いることも可能である。
芯線について、同一の直径の例を示したが、異なる直径の芯線を用いることによりこれに巻き付けられる発熱素線の巻径を変えることができ、発熱素線の抵抗値やインダクタンスの調整をすることもできる。
2a,2b 発熱素線
4a,4b 被覆部
5 検知線
6 外被覆層
7a,7b,7c コネクタボディ(端末コネクタの絶縁成形物)
10,20 コード要素
30 発熱コード
H1,H2 電力端子
S1,S2 検知端子
Claims (6)
- 第1の芯線、第1の芯線に所定のピッチで螺旋巻きされた第1の発熱素線、前記第1の発熱素線を絶縁被覆する第1の被覆部、前記第1の被覆部の外周に螺旋巻きされた検知線を含む第1のコード要素と、
第2の芯線、前記第2の芯線に前記第1の芯線に螺旋巻きされた前記第1の発熱素線より疎に螺旋巻きされた第2の発熱素線、前記第2の発熱素線を絶縁被覆する第2の被覆部を含む第2のコード要素と、
前記第1のコード要素と第2のコード要素を実質的に近接して平行部分を持つように配置して被覆する外被覆層と、を具備し、
前記第1および第2の発熱素線に通電したときに各発熱素線の発生する磁界が互いに打ち消されるようにしたことを特徴とする発熱コード。 - 請求項1記載の発熱コードにおいて、前記外被覆層の外形断面は円状である発熱コード。
- 請求項1記載の発熱コードにおいて、前記各発熱素線は箔帯状または丸線状であることを特徴とする発熱コード。
- 請求項1記載の発熱コードにおいて、前記検知線は感熱抵抗特性を有することを特徴とする発熱コード。
- 請求項1記載の発熱コードにおいて、前記各発熱素線を絶縁被覆する各被覆部は融点を有する樹脂であることを特徴とする発熱コード。
- 前記発熱コードが採暖具に配置されている請求項1記載の発熱コードにおいて、
前記第1および第2の発熱素線の各一端を互いに接続し、各他端をそれぞれ電力端子に接続し、前記検知線の両端をそれぞれ検知端子に接続することにより、
前記電力端子から電力の供給を受けるとともに前記検知端子から検知出力が送出されることを特徴とする採暖具用の発熱コード。
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