JPH10321356A - 自己制御型コードヒーターおよびそれを用いた装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 柔軟性のあるコード状とした自己制御型ヒー
ターにより各種装置への応用が簡単にでき、しかも高い
安全性及び信頼性が得られるようにした自己制御型コー
ドヒーターの提供。 【解決手段】 発熱線２、補強導線３、芯線６、被覆体
７からなり、発熱線２は温度変化に応じて固有抵抗値が
変化し、電流を自己制御する物理的性質を有する。発熱
線２と補強導線３の撚線をガラスなどの内層７Ａで保護
し、更にその外周囲がステンレス編組などの外層７Ｂで
包まれている。通電初期の周囲温度が低いときは発熱線
の固有抵抗値が小さい為、制御電流値が大きくなってヒ
ーター表面温度が急速に上昇する。ヒーター表面温度が
高くなると制御電流値が小さくなり、ほぼ一定値に落ち
着く。このときヒーター表面温度もほぼ一定となる。自
己制御型コードヒーターは柔軟性がある為、曲がってる
場所や平らでない場所でも簡単に配線することができ、
また、寒暖の差の大きい環境下においても安全に使用す
ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自己制御型抵抗線を
使用した絶縁被覆ヒーターに関し、特に、柔軟性のある
コード状としたヒーターにより、溶雪、凍結防止、霜付
防止、省エネタイプの暖房等の各種装置への応用が簡単
にでき、しかも安全性、信頼性を高めるのに好適な自己
制御型コードヒーターおよびその応用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】従来のコードヒーターは、図
１５に示すように絶縁体１００で被覆された抵抗線１０
１と、補強導線絶縁体１０２で被覆し、その外周をガラ
スの保護層１０３で保護された補強導線１０４を交互に
配置し、これら抵抗線１０１と補強導線１０４をより線
にし、更に、ステンレス編組１０５で外包して構成され
ている。抵抗線１０１は温度上昇に伴って固有抵抗値が
低くなる性質をもった材料で形成されており、一般的に
電流値を大きくすると発熱量も多くなる。つまり温度変
化により固有抵抗値が変化し、その結果自己の電流値を
変化させる制御を行う自己制御型発熱線でない。そのた
め、例えば室温や外気温による温度情報に基づいて電流
を制御するコントローラが必要になる。例えば溶雪、凍
結防止装置の場合はコントローラの故障で電流制御がで
きなくなると異常発熱が起こり、不測事態が発生する恐
れがあった。そのための安全対策を講じなければならな
かった。特に、溶雪、凍結防止が不要になる夏季におい
ては、装置の電源を切って完全に動作しないように操作
されているが、このメンテナンスを忘れると、コードヒ
ーターの配設してある配管などの部材が夏の暑さとコー
ドヒーターの熱により異常高温状態となり、上記部材を
変形させたり、場合によっては使用不能な変形を生じさ
せる。また部材の材質によっては発火現象も起り極めて
危険な状態になる。本発明の目的は、柔軟性のあるコー
ド状とした自己制御型ヒーターにより各種装置への応用
が簡単にでき、しかも高い安全性及び信頼性が得られる
ようにした自己制御型コードヒーターを提供することに
ある。また他の目的は、自己制御型コードヒーターを用
いた応用装置を提供することにある。

【０００３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項１の自己制御型コードヒーターは温度変化に
よる固有抵抗値の変化を利用して自己の電流制御を行う
発熱線と、該発熱線を被覆する絶縁体と、絶縁体を外包
する被覆体とからなる。また請求項２の自己制御型コー
ドヒーターは温度変化による固有抵抗値の変化を利用し
て自己の電流制御を行う発熱線と、該発熱線を被覆する
絶縁体と、該絶縁体で被覆した発熱線の伸びる方向に配
設された芯線と、絶縁体で被覆した発熱線と芯線を外包
する被覆体とからなる。

【０００４】また請求項２の発明に関連した他の発明
は、次の構成の単独または組合わせに特徴を有する。 （１）絶縁体で被覆した発熱線が芯線に巻付けられてい
る。 （２）芯線の回りに、絶縁体で被覆した複数の発熱線が
配置されている。 （３）被覆体が金属編である。 （４）被覆体が内側の保護層と、該保護層を覆う金属編
とからなる。

【０００５】また上記コードヒーターを用いた発明は、
次の装置に特徴を有する。 （１）溶雪のための発熱体として使用した溶雪装置。 （２）凍結防止のための発熱体として使用した凍結防止
装置。 （３）霜付防止のための発熱体として使用した霜付防止
装置。 （４）暖房のための発熱体として使用した暖房装置。 （５）溶雪のための発熱体として屋根の骨材に配設した
カーポート。 （６）凍結防止のための発熱体として排水管に配設した
排水路。 （７）ゴムマット内部に入れたヒーターマット。

【０００６】

【発明の作用・効果】請求項１から６の構成によれば、
通電初期の周囲温度が低いときは発熱線の固有抵抗値が
小さい為、制御電流値が大きくなってヒーター表面温度
が急速に上昇する。ヒーター表面温度が高くなると制御
電流値が小さくなり、ほぼ一定値に落ち着く。このとき
ヒーター表面温度もほぼ一定となる。自己制御型コード
ヒーターは柔軟性がある為、曲がってる場所や平らでな
い場所でも簡単に配線することができ、また、寒暖の差
の大きい環境下においても安全に使用することができ
る。またコードヒーターに芯線を入れることにより、コ
ードヒーター自体を引張ったり、曲げたりしても断線す
ることがない為、組付け工事などがし易くなる。請求項
７から１３の構成によれば、自己制御型コードヒーター
を溶雪装置、凍結防止装置、床下暖房装置などに用いる
ことにより、高い安全性および信頼性が得られる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１に自己制御型コードヒータ
ーの構成を示す。図２にＡ−Ａ断面を示す。コードヒー
ター１は発熱線２、補強導線３、芯線６、被覆体７（内
層７Ａと外層７Ｂ）からなっている。発熱線２を形成す
る抵抗体はニッケル、鉄の合金からなり、温度変化に応
じて固有抵抗値が変化し、電流を自己制御する物理的性
質を有する。発熱線２は撚線により構成されており、抵
抗値の一例としては６.９５オーム／ｍである。発熱線
２は耐熱性シリコンゴムなどの抵抗線絶縁体３により被
覆されている。

【０００８】補強導線４は定格200Ｖ10Ａの撚線で構成
されており、補強導線絶縁体５により被覆されている。
発熱線２と補強導線４は、ピアノ線などの芯線６を中心
にして、それぞれ２本の発熱線２と補強導線４を交互に
配置した４線構造とし、全体が撚線に形成されている。
発熱線２と補強導線３の撚線をガラス編組の内層７Ａで
保護し、更にその外周囲がステンレスなどの編組シール
ドの外層７Ｂで包まれている。

【０００９】図３に３線構造のコードヒータの断面図を
示す。コードヒータ１は２本の発熱線２と１本の補強導
線４からなる３線構造とし、図示の如く２本の発熱線
２、１本の補強導線３、芯線６、被覆体８（内層８Ａ、
中層８Ｂおよび外層８Ｃ）からなっており、全体が撚線
に形成されている。発熱線、補強導線、芯線は上述の４
線構造と同様である。被覆体８は内層８Ａをルミラーテ
ープ、中層８Ｂを編組シールド、外層８Ｃをガラス編組
から構成されている。図４に芯線としてガラス芯を用
い、発熱線２をガラス芯６Ａに巻き付けた構造を示す。
抵抗線１の固有抵抗値が高い場合には単線を使用する
為、ガラス芯６Ａにより強度を高める。

【００１０】次に上記コードヒーターを用いたヒーター
装置について説明する。図５にヒーター装置の基本構成
を示す。発熱線２の一端側は電気的に端末処理されてア
ルミ管の端末キャップ９が被せられている。コードヒー
ター１を配線するとき、例えばコードヒーター１を図６
に示す管路１０内に引込む場合、その引込み作業用の紐
や線材と芯線６を連結する為の引込み金具１１が取付け
られている。発熱線２の他端側はサーモボックス１２に
接続されている。サーモボックス１２には発熱線２への
通電を報知する通電ランプ１３、電源のＯＮ−ＯＦＦを
報知する電源ランプ１４、およびサーモスタット１５が
装備されており、適宜場所に設置できるように取付け穴
１６が設けられている。サーモボックス１２に接続され
たリード線１７は電源に接続する為の差し込みプラグ１
８に接続されている。この差込みプラグ１８にはアース
端子１９が設けられている。

【００１１】自己制御型コードヒーターの温度特性につ
いて説明する。垂直に配管された管路１０の内部にコー
ドヒーター１を配設し、図６に示す４箇所の温度を測定
した。測定条件はコードヒーター１が長さ６ｍ、配管を
直径ＶＵ１００ｍｍ，長さ４ｍ、室温Ｏ℃、乾燥状態で
測定した。その結果を図７に示す。図７Ａは管路の下部
を密閉しないときのヒーター表面温度と時間の関係を示
すもので、通電初期の周囲温度が低いと発熱線の固有抵
抗値が小さい、つまり制御電流値が大きくなってヒータ
ー表面温度が高くなり管路内部を暖める。管路内部の温
度上昇に応じて制御電流値が小さく変化し、１時間程度
でほぼ一定の制御電流値に落ち着く。このときヒーター
表面温度もほぼ一定となり、管路内部の４箇所がそれぞ
れ異なった所定温度（約５０〜８０℃）に維持される。
温度分布としてはの順に低くなっており、上下
開放端に近い位置が低く、中間部分が高くなっている。

【００１２】図７Ｂは下部を密閉したときのヒーター表
面温度と時間の関係を示すもので、ヒーター表面温度は
通電後の２時間程度経過したころから制御電流値が急速
に減少し、ほぼ８時間程度でほぼ一定状態となる。この
ときヒーター表面温度もほぼ一定となり、管路内部の４
箇所がそれぞれ異なった所定温度（約７０〜１００℃）
に維持される。管路の下部が密閉されていることから内
部に暖気が保たれ易くなってヒーター表面温度が高くな
る。つまり、管路の下部を密閉する構造では下部開放型
に比べて管路内の温度が高く保たれる為、効率の良い凍
結防止ができる。

【００１３】次にコードヒーターを用いた実施例を説明
する。図７に溶雪・凍結防止装置に応用した実施例を示
す。建物２０の排水設備は傾斜した屋根２１の下端付近
に雪止め２２を設け、この雪止め２２に溜まった水を配
管２３を通して排水桝２４に一旦溜め、そこから下水道
に流すようになっている。配管２３の内部にはコードヒ
ーター１を配し、コードヒーター１の先端は排水桝２４
に伸びている。サーモボックス１２を建屋２０に固定す
る。図９に示す建物２０の場合、平らな屋根（陸屋根）
２１Ａに設備したもので、陸屋根２１Ａの集水部２５と
排水桝２４の間の配管２３内部にコードヒーター１が配
設される。

【００１４】このような構成によれば、差し込みプラグ
１８を電源に接続して通電すると、コードヒーター１の
発熱によって配管２３内部が暖められ、その暖気が上昇
して屋根の雪止め２２部分の雪を溶かす。特に日中では
太陽熱による溶雪が盛んに行われる為、コードヒーター
の併用によって溶雪作用が一層促進されるようになる。
外気温度が上昇するとヒーター温度も上昇する為、コー
ドヒーターに流れる電流値が小さくなり、発熱量が抑え
られるので、配管２３が高温になることがない。溶けた
水は配管２３を通って排水桝２４に流れる。夜間冷え込
むと配管２３の内面に伝わって流れる水が凍って配管を
詰まらせたり、結氷時の膨張によって配管を破壊した
り、亀裂を生じさせたりなどの配管事故を起こす。この
ような配管事故はコードヒーター１に通電しておくこと
により、常時、配管２３内部を結氷温度以上に保たれる
ので、上述の配管事故を未然に防ぐことができる。

【００１５】次に他の応用装置について説明する。図１
０はフロアマットに用いた実施例である。フロアマット
３０は合成ゴム製マット部とそのマット部に埋設したコ
ードヒーターからなり、マット部のリード出し口３１か
らコードヒーターのリード線３２が引き出され、差し込
みプラグ３３が設けられている。合成ゴム３４と３５の
間にコードヒーター１が蛇行状に埋設されており、この
コードヒーター１の埋設は、図１１に示すようにコード
ヒーター１をアルミシート３６で覆い、更にウレタンゴ
ム３７で挟込んでいる。このようにウレタンゴム３７を
設けることにより、使用時にコードヒーター１が位置ず
れを起こさせない。またマット部分を踏んだとき、ヒー
ター部分に作用する局部荷重をウレタンゴム３７で吸収
しコードヒーター１を保護する。フロアマット３０は玄
関先に置いて雪の溜まるのを防いだり、あるいはキッチ
ンや机など足を温めるものとして利用できる。

【００１６】図１２に面状ヒーターの実施例を示す。面
状ヒーター４０はアルミ箔４１にコードヒーター１を蛇
行状に配設し、更に上からアルミ箔４１で覆う。上側の
アルミ箔４１は、図１３に示すようにコードヒーター１
の外周面に沿うようにして重合わせる。アルミ箔４１か
ら出たコードヒーター１の両端にガラスリード４２が設
けられている。アルミ箔４１の背面には接着剤４３が塗
布されており、その接着剤４３に剥離紙４４が貼着され
ている。面状ヒーター４０は溶雪、凍結防止、局部暖
房、霜付防止などを必要とする箇所に、剥離紙４４を剥
がして貼付ける。貼付ける箇所が曲面や凹凸面であって
も密着させて貼ることができ、熱作用面へ良好な熱伝達
を行うことができる。また床に敷設して暖房にも利用で
きる。

【００１７】図１４に水道管、熱交換器の配管などの液
体供給管の凍結防止、霜付防止の実施例を示す。給液管
５０の外周面に沿わせてコードヒーター１が配設され
る。コードヒーター１はアルミテープ５１により給液管
５０へ固定される。特に開閉バルブ５２はバルブ本体の
側部にコードヒーター１を沿わせる。給液管５０の温度
を検知する為の温度センサ５３が設けられる。サーモス
タット５４は温度センサ５３の検知信号に基づいて設定
温度に対する通電制御信号を制御ボックス５５に送る。
制御ボックス５５はサーモスタット５４からの通電制御
信号に基づいてコードヒーター１への通電をＯＮ−ＯＦ
Ｆ制御する。なお、図示を省略したが、ガレージに設置
されたカーポート上に積もる雪を溶かす場合は屋根材を
支える骨材にコードヒーターを配設することにより骨材
を暖め、この骨材を介して屋根に積った雪を溶かすこと
も可能である。本発明の自己制御型コードヒーターは柔
軟性をもっていることから任意の形状に合わせて配設す
ることができる為、その用途は上記の実施例に限定され
るものでない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る自己制御型コードヒーターの正
面図である。

【図２】 図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】 ３線構造のコードヒーターの断面図である。

【図４】 他の実施形態のコードヒーターの正面図であ
る。

【図５】 自己制御型コードヒーターの装置構成の平面
図である。

【図６】 自己制御型コードヒーターを配設した管路の
温度分布を測定する為の説明図である。

【図７】 管路の温度分布測定結果を示す図で、図７Ａ
は管路の下部を開放した場合、図７Ｂは管路の下部を密
閉した場合である。

【図８】 傾斜屋根構造の建物に於ける溶雪・凍結防止
装置に適用した説明図である。

【図９】 陸屋根構造の建物に於ける溶雪・凍結防止装
置に適用した説明図である。

【図１０】 ゴムマットに適用した説明図である。

【図１１】 図１０のＢ−Ｂ断面図である。

【図１２】 面状ヒーターに適用した説明図である。

【図１３】 図１２のＣ−Ｃ断面図である。

【図１４】 給液管の凍結防止・霜付防止装置に適用し
た説明図である。

【図１５】 従来のコードヒーターの断面図である。

【符号の説明】 １…自己制御型コードヒーター、２…抵抗線（発熱
線）、４…補強導線、６…芯線、６Ａ…ガラス芯、７…
保護層、８…ステンレス編組、１０…管路、１２…サー
モボックス、１３…通電ランプ、１４…電源ランプ、１
５…サーモスタット

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 温度変化による固有抵抗値の変化を利用
   して自己の電流制御を行う発熱線と、該発熱線を被覆す
   る絶縁体と、前記絶縁体を外包する被覆体とからなる自
   己制御型コードヒーター。
2. 【請求項２】 温度変化による固有抵抗値の変化を利用
   して自己の電流制御を行う発熱線と、該発熱線を被覆す
   る絶縁体と、該絶縁体で被覆した発熱線の伸びる方向に
   配設された芯線と、前記絶縁体で被覆した発熱線と芯線
   を外包する被覆体とからなる自己制御型コードヒータ
   ー。
3. 【請求項３】 絶縁体で被覆した発熱線が芯線に巻付け
   られていることを特徴とする請求項２記載の自己制御型
   コードヒーター。
4. 【請求項４】 前記芯線の回りに、絶縁体で被覆した複
   数の発熱線が配置されていることを特徴とする請求項２
   記載の自己制御型コードヒーター。
5. 【請求項５】 前記被覆体が金属編であることを特徴と
   する請求項１乃至４のいずれか記載の自己制御型コード
   ヒーター。
6. 【請求項６】 前記被覆体が内側の保護層と、該保護層
   を覆う金属編とからなることを特徴とする請求項１乃至
   ４のいずれか記載の自己制御型コードヒーター。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６に記載されたコードヒー
   ターを溶雪のための発熱体として使用した溶雪装置。
8. 【請求項８】 請求項１乃至６に記載されたコードヒー
   ターを凍結防止のための発熱体として使用した凍結防止
   装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至６に記載されたコードヒー
   ターを霜付防止のための発熱体として使用した霜付防止
   装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至６に記載されたコードヒ
    ーターを暖房のための発熱体として使用した暖房装置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至６に記載されたコードヒ
    ーターを溶雪のための発熱体として屋根の骨材に配設し
    たカーポート。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至６に記載されたコードヒ
    ーターを凍結防止のための発熱体として排水管に配設し
    た排水路。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至６に記載されたコードヒ
    ーターをゴムマット内部に入れたヒーターマット。