ヒータ線及びヒータ線を備えた採暖器
【課題】通常運転時の温度検出精度を下げずに、異常発熱時の迅速な安全装置の作動を行えるヒータ線を提供する。
【解決手段】信号線３に、信号線３の信号素線３ｂより抵抗率の小さい検知線４を直列接続しているため、発熱線の異常発熱によって短絡が発生した場合に、抵抗付き温度ヒューズの抵抗素子ＲＦに大きな電流が流れて速やかに温度ヒューズＴＦを溶断できるので、迅速な通電遮断を行うことができると共に、検知線４を信号線３の第３の溶断層３ｃの外周に被覆を設けずに巻回しているので、異常発熱時の短絡発生の速度が上がり、より迅速に温度ヒューズＴＦを溶断することができる。また、制御基板２０は、従来の制御基板から、端子Ｎの追加と、少しの接続パターンの変更で実現できるため、回路構成を変更する必要がなく、制御基板の変更も最小限に抑えることができる。
【解決手段】信号線３に、信号線３の信号素線３ｂより抵抗率の小さい検知線４を直列接続しているため、発熱線の異常発熱によって短絡が発生した場合に、抵抗付き温度ヒューズの抵抗素子ＲＦに大きな電流が流れて速やかに温度ヒューズＴＦを溶断できるので、迅速な通電遮断を行うことができると共に、検知線４を信号線３の第３の溶断層３ｃの外周に被覆を設けずに巻回しているので、異常発熱時の短絡発生の速度が上がり、より迅速に温度ヒューズＴＦを溶断することができる。また、制御基板２０は、従来の制御基板から、端子Ｎの追加と、少しの接続パターンの変更で実現できるため、回路構成を変更する必要がなく、制御基板の変更も最小限に抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータ線に係わり、特に、異常発熱時に安全装置が迅速に作動するような構造としたヒータ線に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気毛布や電気カーペット等の電気的に加熱される採暖器に使用されるヒータ線は、少なくとも１本の発熱線と、少なくとも１本の信号線を有し、発熱線と信号線とはある温度を融点とする溶断層によって被覆された構造のものが知られている。このヒータ線を用いた採暖器では、通常運転時は発熱線による発熱を信号線の抵抗値変化によって検出しこれに応じた温度調節を行う。また、発熱線の異常発熱時には、溶断層が溶けることによって発熱線と信号線とが短絡して抵抗素子と温度ヒューズからなる安全装置の抵抗素子に電流が流れ、抵抗素子の発熱によって温度ヒューズが溶断して交流電源との通電を停止する。
【０００３】
ヒータ線の構造は、上述したような異常発熱時の確実な安全装置の作動や、通常運転時の発熱線からの漏れ磁界の低減を目的として様々なものが提案されており、例えば、発熱線の外周に溶断層を設け、この溶断層に信号線を巻回する構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示されているのは、図８の構成図に示すように、発熱線と信号線とを同軸状に配置したヒータ線１００であり、ポリエステルやポリアミド等の樹脂からなる巻芯１０１の外周に、銅線である第１の発熱素線１０２を定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂からなる第１の溶断層１０３を設け、その外周に銅線である第２の発熱素線１０４を定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂からなる第２の溶断層１０５を設け、その外周に銅や銅合金からなる信号線１０６を定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリ塩化ビニル樹脂からなる最外層１０７を設けたものである。
【０００５】
第１の発熱素線１０２と第２の発熱素線１０４とは、一端が交流電源に接続され、他端は短絡されている。従って、第１の発熱素線１０２と第２の発熱素線１０４には、互いに逆向きの電流が流れることとなるため、発生する磁界も互いに逆向きとなって打ち消しあい、結果漏れ磁束を低減することができる。
【０００６】
また、第１の発熱素線１０２もしくは第２の発熱素線１０４が異常に発熱した場合は、第１の溶断層１０３や第２の溶断層１０５が熱により溶けるが、信号線１０６はこれら第１の溶断層１０３や第２の溶断層１０５の外周に巻回されているため、第１の発熱素線１０２もしくは第２の発熱素線１０４と信号線１０６との短絡が確実に発生し、安全装置を作動させることができる。
【０００７】
しかしながら、このようなヒータ線１００の信号線１０６に使用されている銅や銅合金は、抵抗温度係数が小さいため、発熱線による温度上昇によって変化する抵抗の値が小さい。従って、信号線１０６の抵抗値変化を検出して温度調節を行う際には、その精度に問題があった。
【０００８】
また、ヒータ線１００を生産する際には、内側から順に、第１の発熱素線１０２をスパイラル状に巻回しその外周に第１の溶断層１０３を設ける第１の工程、第１の溶断層１０３の外周に第２の発熱素線１０４をスパイラル状に巻回しその外周に第２の溶断層１０５を設ける第２の工程、第２の溶断層１０５の外周に信号線１０６をスパイラル状に巻回する第３の工程、と作業を行う必要があるため、生産効率が悪くなるという問題があった。
【０００９】
以上の問題点を解決するため、信号線を銅や銅合金より抵抗温度係数が大きいニッケル線で形成し、発熱線と信号線とを撚り合わせるか又は束ねて最外層を設けて構成したヒータ線が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
特許文献２に開示されているのは、図９（Ａ）の構成図に示すように、２本の発熱線と１本の信号線とを撚り合わせて構成されたヒータ線２００であり、アリレート繊維からなる芯線２０１ｂに銅線である第１の発熱素線２０１ａを定ピッチでスパイラル状に巻回しその外周にポリアミド（融点１７５℃）からなる絶縁被膜２０１ｃを設けた第１の発熱線２０１と、銅線を撚り合わせてなる第２の発熱素線２０２ａの外周にエチレン・４フッ化エチレン（融点２７０℃）からなる絶縁被膜２０２ｂを設けた第２の発熱線２０２と、アリレート繊維からなる芯線２０３ｂにニッケル線である信号素線２０３ａを定ピッチでスパイラル状に巻回しその外周にポリアミド（融点１７５℃）からなる絶縁被膜２０３ｃを設けた信号線２０３とを撚り合わせ、その外周にポリ塩化ビニル樹脂からなる絶縁シース２０４を設けたものである。
【００１１】
ヒータ線２００では、上述したように第１の発熱線２０１と、第２の発熱線２０２と、信号線２０３とを個別に構成して撚り合わせているため、各線の生産工程が直列作業とならず、生産効率を上げることができる。また、信号線２０３の信号素線２０３ａに銅線より抵抗温度係数が大きく直線性も良好なニッケル線を使用しているため、温度変化に対する抵抗値の変動が大きい、つまり発熱線による温度上昇によって変化する抵抗の値が大きいため、この抵抗値の変化を検出して温度調節を行う際の精度を向上させることができる。
【００１２】
尚、第１の発熱線２０１と第２の発熱線２０２とは、一端が交流電源に接続され、他端は短絡されているため、発生する磁界が互いに逆向きとなって打ち消しあうことによって漏れ磁束を低減している。また、絶縁被膜２０２ｂの融点は、絶縁被膜２０１ｃや２０３ｃの融点より高くしてあるので、第１の発熱線２０１や第２の発熱線２０２が異常に発熱した場合でも、先に第１の発熱線２０１の絶縁被膜２０１ｃと信号線２０３の絶縁被膜２０３ｃが溶けて第１の発熱素線２０１ａと信号素線２０３ａとが短絡して安全装置が作動し通電が断たれるので、第１の発熱線２０１と第２の発熱線２０２とが短絡することによるスパークの発生、等の不具合発生を防ぐことができる。
【００１３】
しかしながら、信号素線２０３ａに使用しているニッケル線は、抵抗温度係数は大きいものの、抵抗率（単位長さ当たりの抵抗値）が大きく、第１の発熱線２０１もしくは第２の発熱線２０２が異常に発熱して絶縁被覆２０１ｃや２０３ｃが溶け、第１の発熱素線２０１ａと信号線２０３ａとが短絡した場合に、安全装置に流れる電流値が小さくなり、安全装置の動作が遅くなるという問題がある。以下に回路図を用いてその動作を説明する。
【００１４】
図１０は、ヒータ線２００を採暖器に備えられている制御基板２１０に接続した際の回路図を示しており、（Ａ）はヒータ線と安全装置との接続を示す要部回路図を、（Ｂ）は短絡発生時の電流の流れを示す電流経路概略図を示している。図１０（Ａ）に示すように、制御基板２１０には、交流電源ＡＣが接続される端子ＡＣ１／ＡＣ２、第１の発熱素線２０１ａの一端が接続される端子Ｈ１、第２の発熱素線２０２ａの一端が接続される端子Ｈ２、第１の発熱素線２０１ａ及び第２の発熱素線２０２ａの他端が接続される端子Ｈｃｏｍ、信号素線２０３ａの両端が接続される端子Ｓ１及びＳ２、の各端子が設けられている。
【００１５】
また、制御基板２１０には、スイッチＳＷ、ダイオードＤ１、Ｄ２、及びＤ３、安全装置２１５である抵抗付き温度ヒューズを構成する抵抗素子ＲＦと温度ヒューズＴＦが実装されている。スイッチＳＷは、端子ＡＣ１と端子Ｈ１の間に接続される。また、接地点ＧＮＤから順にダイオードＤ１、ダイオードＤ２、抵抗素子ＲＦ、ダイオードＤ３、温度ヒューズＴＦが接続されている。また、端子Ｓ１はダイオードＤ１とダイオードＤ２の間の接続点２１２に、端子Ｓ２は接地点ＧＮＤとダイオードＤ１の間の接続点２１３に、端子Ｈ２はダイオードＤ３と温度ヒューズＴＦの間の接続点２１４に、それぞれ接続されている。
【００１６】
今、第１の発熱線２０１もしくは第２の発熱線２０２が異常に発熱し、絶縁被膜２０１ｃと２０３ｃが溶けて第１の発熱素線２０１ａと信号素線２０３ａが図１０（Ａ）に示すように短絡点２１１で短絡したとすると、この時の電流の流れは図１０（Ｂ）に示すようになる。ここで、Ｒｈ１’は第１の発熱素線２０１ａの抵抗を、Ｒｈ２’は第２の発熱素線２０２ａの抵抗を、Ｒｓ’は信号素線２０３ａの抵抗をそれぞれ表している。また、信号素線２０３ａの抵抗Ｒｓ’は、短絡点２１１を境に上側（端子Ｓ１側）をＲｓａ、下側（端子Ｓ２側）をＲｓｂと表している。
【００１７】
交流電源ＡＣから供給された主電流Ｌ’は、短絡点２１１で信号素線２０３ａの上側（Ｒｓａ）から端子Ｓ１を介して接続点２１２へと流れる分電流Ｌ１’と、信号素線２０３ａの下側（Ｒｓｂ）から端子Ｓ２を介して接続点２１３へと流れる分電流Ｌ２’とに分岐する。そして、接続点２１２で分電流Ｌ１’と分電流Ｌ２’は合流し、再び主電流Ｌ’となって抵抗素子ＲＦへ流れる。
【００１８】
抵抗素子ＲＦに電流が流れることによって抵抗素子ＲＦが発熱して温度が上昇し、所定の温度となると温度ヒューズＴＦが溶断され、端子ＡＣ２との接続が遮断され通電が断たれることによって安全装置２１５が動作するのであるが、信号素線２０３ａはニッケル線であり、抵抗値が大きいため安全装置２１５を流れる電流が小さく、抵抗素子ＲＦの温度上昇速度が遅くなる。結果として温度ヒューズＴＦの溶断が遅くなり、迅速な安全装置の作動を妨げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平１０−３３５０４６号公報（第３〜４項、第１図）
【特許文献２】特開２００５−１８３０１８号公報（第４〜５項、第１図、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は以上述べた問題点を解決し、通常運転時の温度検出精度を下げずに、異常発熱時の迅速な安全装置の作動を行えるヒータ線を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、発熱線と、同発熱線の温度を検知する信号線と、前記発熱線の異常発熱時に同発熱線と短絡する検知線とを備えたヒータ線において、前記信号線は、前記検知線より抵抗温度係数が大きい材質で構成され、前記検知線は、前期信号線より抵抗率が低い材質で構成され、前記信号線と前記検知線とは直列接続されることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明は、前記発熱線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した発熱素線と、同発熱素線の外周に溶断層とを備え、前記信号線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した信号素線と、同信号素線の外周に溶断層とを備え、前記検知線は、前記信号線の前記溶断層の外周もしくは前記発熱線の前記溶断層の外周にスパイラル状に巻回され、前記発熱線と前記信号線とを撚り合わせるか又は撚り合わせずに束ねた束の周りに絶縁被覆を設けたことを特徴としている。
【００２３】
また、請求項３に記載の発明は、前記発熱線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した発熱素線とを備え、前記検知線は、前記発熱素線の外周に設けられた第１の溶断層と、同第１の溶断層の外周にスパイラル状に巻回した検知素線とを備え、前記信号線は、前記検知素線の外周に設けられた第２の溶断層と、同第２の溶断層の外周にスパイラル状に巻回した信号素線とを備え、前記信号素線の外周に絶縁被覆を設けたことを特徴としている。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明は、前記ヒータ線が接続され、同ヒータ線の異常発熱時に通電を遮断する安全装置を備えた制御基板を有することを特徴としている。
【００２５】
さらには、請求項５に記載の発明は、前記検知線は、一端を前記制御基板の前記信号線の接続点に接続され、他端を前記安全装置に接続されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に記載の発明によれば、信号線と検知線とが直列接続されているので、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線と検知線とが短絡した場合に、検知線の抵抗率が低いので、検知線に大きな電流を流すことができる。
【００２７】
また、請求項２に記載の発明によれば、検知線が信号線の溶断層もしくは発熱線の溶断層に直接巻回されているため、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線の溶断層が溶けた際に、発熱線の発熱素線と検知線とが速やかに短絡して検知線に大きな電流を流すことができる。
【００２８】
また、請求項３に記載の発明によれば、発熱素線の外周に設けられた第１の溶断層の外周に検知線（検知素線）が巻回されているため、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線の溶断層が溶けた際に、発熱線の発熱素線と検知線とが速やかに短絡して検知線に大きな電流を流すことができると共に、発熱線、検知線、信号線を順に同軸上に配設しているのでヒータ線の外径を小さくすることができる。
【００２９】
また、請求項４に記載の発明によれば、上述したヒータ線を電気カーペット等の採暖器に備えているため、発熱線で異常な発熱が起こった際に、抵抗率が低い検知線を大きな電流が流れて採暖器の制御基板に搭載された安全装置にも大きな電流が流れることにより迅速に安全装置が作動するので、安全性を高めた採暖器を提供することができる。
【００３０】
さらには、請求項５に記載の発明によれば、検知線の接続に際し、既存の制御基板（発熱線と信号線からなるヒータ線が接続できる制御基板）に、検知線を接続する接続点とこの接続点から安全装置へつながるパターンを新設するのみでよいため、制御基板の変更も最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施例であるヒータ線の説明図であり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は （Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるヒータ線と制御基板の配線図である。
【図３】本発明の第１の実施例における回路図であり、（Ａ）ヒータ線と安全装置とを接続を 示す要部回路図、（Ｂ）は短絡発生時の電流の流れを示す電流経路概略図である。
【図４】本発明の第２の実施例であるヒータ線の説明図であり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は （Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例におけるヒータ線と制御基板の配線図である。
【図６】本発明の第３の実施例であるヒータ線の説明図であり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は （Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例におけるヒータ線と制御基板の配線図である。
【図８】第１の従来例であるヒータ線の構成図である。
【図９】第２の従来例であるヒータ線の説明図であり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は（Ａ）にお けるＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】第２の従来例における回路図であり、（Ａ）ヒータ線と安全装置とを接続を示す要部 回路図、（Ｂ）は短絡発生時の電流の流れを示す電流経路概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施例としては、採暖器として面状採暖具である電気カーペットに敷設されるヒータ線を例として説明することとする。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【実施例１】
【００３３】
電気カーペットに使用されるヒータ線は、少なくとも１本の発熱線と、少なくとも１本の信号線と、少なくとも１本の検知線とを有している。電気カーペットの通常運転時は発熱線による発熱を信号線の抵抗値変化によって検出しこれに応じた温度調節を行う。また、発熱線の異常発熱時には、発熱線と検知線とが短絡して抵抗素子と温度ヒューズからなる安全装置の抵抗素子に電流が流れ、抵抗素子の発熱によって温度ヒューズが溶断して交流電源の通電を停止する。
【００３４】
図１は、本発明によるヒータ線を示しており、（Ａ）はヒータ線の構成図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図をそれぞれ示している。このヒータ線１０は、図１に示すように第１の発熱線１と、第２の発熱線２と、信号線３と、検知線４と、絶縁被覆５とで構成されている。
【００３５】
第１の発熱線１は、アリレート繊維からなる第１の芯線１ａに銅線である第１の発熱素線１ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリエステル系樹脂（融点２２５℃）からなる第１の溶断層１ｃを設けた構造となっている。また、第２の発熱線２は、アリレート繊維からなる第２の芯線２ａに銅線である第２の発熱素線２ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第２の溶断層２ｃを設けた構造となっている。
【００３６】
第１の発熱線１と第２の発熱線２は、各々の発熱素線（第１の発熱素線１ｂと第２の発熱素線２ｂ）が一端は交流電源に接続され、他端は互いに接続されているため直列接続となっている。また、第１の発熱素線１ｂと第２の発熱素線２ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、要求される発熱量に対応させることができる。
【００３７】
信号線３は、アリレート繊維からなる第３の芯線３ａにニッケル線である信号素線３ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第３の溶断層３ｃを設けた構造となっている。また、検知線４は銅線であり、被覆なしの裸線の状態で信号線３の第３の溶断層３ｃ外周に定ピッチでスパイラル状に巻回されている。尚、図１（Ｂ）の破線は、第３の溶断層３ｃ外周にスパイラル状に巻回した検知線４の外形を示している。
【００３８】
信号線３の信号素線３ｂと検知線４は、一端が互いに接続され直列接続となっている。信号素線３ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、温度検知に要求される抵抗値に対応させることができる。又、検知線４は、線径や巻きピッチを変更することによって、安全装置作動に要求される電流値（を決める抵抗値）に対応させることができる。
【００３９】
第１の発熱線１、第２の発熱線２及び検知線４が巻回された信号線３は、図１（Ａ）に示すように撚り合わされ、その外周に塩化ビニル等の絶縁被覆５が設けられている。尚、第１の発熱線１、第２の発熱線２及び検知線４が巻回された信号線３は撚り合わせずに束ねた上で絶縁被覆５を設けるようにしてもよい。
【００４０】
図２は、ヒータ線１０の制御基板への配線図である。電気カーペットに備えられた制御基板２０には、電気カーペットの温度調節やタイマー運転等を行う制御部等が実装されている。図２に示すように、制御基板２０には、ヒータ線１０の接続端子が６個（Ｈ１、Ｈ２、Ｈｃｏｍ、Ｎ，Ｓ，Ｓｃｏｍ）設けられており、端子Ｈ１には第１の発熱素線１ｂの一端が、端子Ｈ２には第２の発熱素線２ｂの一端が、それぞれ接続されている。端子Ｈｃｏｍには、第１の発熱素線１ｂ及び第２の発熱素線２ｂそれぞれの他端が共通接続されており、これによって第１の発熱線１と第２の発熱線２とが直列接続となっている。
【００４１】
また、端子Ｓには信号素線３ｂが、端子Ｎには検知線４が、それぞれ接続されている。端子Ｓｃｏｍには、信号素線３ｂ及び検知線４それぞれの他端が共通接続されており、これによって信号線３（信号素線３ｂ）と検知線４とが直列接続となっている。
【００４２】
次に、図１、図２及び図３を使用して、発熱線で異常発熱が起こり、発熱線と検知線が短絡した際の具体的な動作について説明する。図３はヒータ線１０を制御基板２０に接続した際の回路図を示しており、（Ａ）はヒータ線１０と制御基板２０に実装された安全装置２５（抵抗付き温度ヒューズ）との接続状態を示す要部回路図、（Ｂ）は短絡発生時の電流の流れを示す電流経路外略図を示している。
【００４３】
通常、電気カーペットでは、面積が大きいことからカーペットを複数のブロックに分け、ブロック毎に図３（Ａ）に示すような回路を設けて温度調節等の運転制御を行っている。回路構成は同じであるため、ここではその中の１ブロックの回路について説明する。図３（Ａ）に示すように、制御基板２０には、交流電源ＡＣが接続される端子ＡＣ１及びＡＣ２、図２で説明したヒータ線１０の各線が接続される端子Ｈ１、Ｈ２、Ｈｃｏｍ、Ｎ、Ｓ、及びＳｃｏｍが設けられている。
【００４４】
また、制御基板２０には、スイッチＳＷ、ダイオードＤ１、Ｄ２、及びＤ３、安全装置である抵抗付き温度ヒューズを構成する抵抗素子ＲＦと温度ヒューズＴＦが実装されている。ここで、抵抗付き温度ヒューズとは、抵抗素子ＲＦと温度ヒューズＴＦとを１つのセラミックケースに近接するように入れてシリコンセメントで封止したものであり、抵抗素子ＲＦに電流が流れて発熱し、この熱によって温度ヒューズＴＦが溶断することによって、交流電源ＡＣからヒータ線１０への通電を遮断する働きをするものである。
【００４５】
スイッチＳＷは、端子ＡＣ１と端子Ｈ１の間に接続され、交流電源ＡＣからヒータ線１０への通電オン／オフを行う。また、接地点ＧＮＤと端子ＡＣ２の間には、接地点ＧＮＤから順にダイオードＤ１、ダイオードＤ２、抵抗素子ＲＦ、ダイオードＤ３、温度ヒューズＴＦが接続されている。ダイオードＤ１、Ｄ２、及びＤ３は、整流のために設けられている。
【００４６】
また、端子ＳはダイオードＤ１とダイオードＤ２の間の接続点２２に、端子Ｎは接地点ＧＮＤとダイオードＤ１の間の接続点２３に、端子Ｈ２はダイオードＤ３と温度ヒューズＴＦの間の接続点２４に、それぞれ接続されている。尚、制御基板２０には、上述した素子以外にも制御部や室温検知部等様々な素子が実装されているが、本発明と直接関係がないため記載と説明を省略する。
【００４７】
以上のように構成された電気カーペットで、使用者が運転を開始するためにスイッチＳＷをオンすると、交流電源ＡＣから端子Ｈ１もしくは端子Ｈ２を介して第１の発熱素線１ｂ及び第２の発熱素線２ｂに電流が流れ、発熱を開始する。この時、第１の発熱素線１ｂと第２の発熱素線２ｂは、一端は交流電源に接続され、他端は互いに接続されているため直列接続となっているので、第１の発熱線１と第２の発熱線２を流れる電流の向きは逆向きとなり、流れる電流により発生する磁界の向きも逆向きとなるために互いに打ち消しあい、結果ヒータ線１０からの漏れ磁界を低減している。
【００４８】
通常運転時は、第１の発熱線１もしくは第２の発熱線２の発熱によって信号線３の信号素線３ｂの抵抗値が変化し、制御部がこの抵抗値変化を検出することにより電気カーペットの温度を検出して設定温度と比較し温度制御を行っている。信号素線３ｂに使用されているニッケル線は、抵抗温度係数が銅線と比べて大きく（ニッケル線の抵抗温度係数は０．６７５％／℃、銅線の抵抗温度係数は０．４３３％／℃）、又、抵抗−温度特性の直線性も良いため、精度の高い温度検出を行うことができる。
【００４９】
尚、信号素線３ｂには検知線４が直列接続されているため、抵抗値変化を検出する際は検知線４の抵抗値変化も信号素線３ｂの抵抗値変化と合わせて検出することとなるが、検知線４に使用されているのは銅線であり、ニッケル線と抵抗温度係数が異なるため、予め制御部の記憶部で銅線の抵抗−温度特性を記憶しておき、検出した抵抗値変化から検知線４の抵抗値変化分を差し引いて温度検出を行うことで、精度の高い温度検出が可能である。
【００５０】
一方、第１の発熱素線１ｂもしくは第２の発熱素線２ｂが異常に発熱した場合は、まず融点の低い第２の発熱線２の第２の溶断層２ｃと、信号線３の第３の溶断層３ｃが溶け始める。第３の溶断層３ｂの外周には検知線４が巻回されているので、第２の溶断層２ｃの溶解が進むと第２の発熱素線２ｂと検知線４とが接触し、図３（Ａ）に示すように短絡点２１で短絡する。
【００５１】
短絡が発生すると、交流電源ＡＣから流れる主電流Ｌ（図３（Ａ）では、端子ＡＣ１から流れる場合を示す）は、端子Ｈ１から発熱素線１ｂを通って短絡点２１で二手に分流する。一方は短絡点２１から検知線４、端子Ｓｃｏｍ、信号素線３ｂ、端子Ｓ、を介して接続点２２へと流れる分電流Ｌ１、もう一方は短絡点２１から検知線４、端子Ｎ、接続点２３、ダイオードＤ１を介して接続点２２へと流れる分電流Ｌ２となる。
【００５２】
この時電気カーペットには、図３（Ｂ）に示すような経路で電流が流れる。ここで、Ｒｈ１は第１の発熱素線１ｂの抵抗を、Ｒｈ２は第２の発熱素線２ｂの抵抗を、Ｒｓは信号素線３ｂの抵抗を、Ｒｎは検知線４の抵抗をそれぞれ表している。また、検知線４の抵抗Ｒｎは、短絡点２１を境に上側（端子Ｎ側）をＲｎａ、下側（端子Ｓｃｏｍ側）をＲｎｂと表している。
【００５３】
図３（Ｂ）の回路で、分電流Ｌ１と分電流Ｌ２の大きさを比較すると次のようになる。信号素線３ｂを構成するニッケル線は検知線４を構成する銅線に比べ抵抗率が大きい（銅線の抵抗率：１．７μΩ・ｃｍに対し、ニッケル線の抵抗率：９．５μΩ・ｃｍ）ため検知線４の抵抗Ｒｎは信号素線３ｂの抵抗Ｒｓに比べて十分小さく、短絡点２１より下側の検知線４抵抗Ｒｎｂも信号素線３ｂの抵抗Ｒｓに比べ十分小さい値となる。従って、分電流Ｌ２が分電流Ｌ１に比べて十分大きい値となり、抵抗素子ＲＦには大きな分電流Ｌ２が流れ、抵抗素子ＲＦでの発熱による温度上昇の速度が速くなるため温度ヒューズＴＦが迅速に溶断し、ヒータ線１０への通電が速やかに遮断される。
【００５４】
以上説明したように、信号線３に、信号線３の信号素線３ｂより抵抗率の小さい検知線４を直列接続しているため、発熱線の異常発熱によって短絡が発生した場合に、抵抗付き温度ヒューズの抵抗素子ＲＦに大きな電流が流れて速やかに温度ヒューズＴＦを溶断できるので、迅速に交流電源ＡＣからヒータ線１０への通電を遮断することができる。また、検知線４を信号線３の第３の溶断層３ｃの外周に被覆を設けずに巻回しているので、異常発熱時に第２の溶断層２ｃが溶ければ検知線４と第２の発熱素線２ｂとが短絡するので、早期に短絡が発生しより迅速に温度ヒューズＴＦを溶断することができる。
【００５５】
また、制御基板２０は、従来の制御基板（図１０（Ａ）の制御基板２１０）から、端子Ｎの追加と、少しの接続パターンの変更（図３（Ａ）の端子Ｎと接続点２３の接続及び、図１０（Ａ）の端子Ｓ２と接続点２１３の接続解除）で実現できるため、回路構成を変更する必要がなく、また、制御基板の変更も最小限に抑えることができる。
【００５６】
また、第２の溶断層２ｃと第３の溶断層３ｃは融点が同じ材質で形成しているため、電気カーペットの状態（例えば、一部が折れ曲がっている、湾曲している、等）により検知線４（もしくは検知線４が巻回された信号線３）が第２の発熱線２から離れ、発熱線の異常発熱によって短絡が発生した際に検知線４と第２の発熱素線２ｂとがすぐに短絡しない場合でも、信号線３の第３の溶断層３ｃも溶けており信号素線３ｂと第２の発熱素線２ｂとも短絡できるので、信号素線３ｂと直列接続されている検知線４から抵抗付き温度ヒューズの抵抗素子ＲＦに大きな電流が流れて速やかに温度ヒューズＴＦを溶断でき迅速に交流電源ＡＣからヒータ線１０への通電を遮断することができる。尚、検知線４の巻回ピッチを調整して溶断時の第２の発熱素線２ｂとの短絡が確保できる場合や、第１の発熱線１と第２の発熱線２と信号線３とを互いの密着度を上げて束ねることができる場合（例えば、一定の間隔でバインダ等で３線を固定する、等）は、信号線第３の溶断層３ｃの材質を第２の溶断層２ｃの材質より融点の高い材質としてもよい。
【実施例２】
【００５７】
次に、本発明による電気カーペットの第２の実施例について説明する。尚、本実施例では、ヒータ線を制御基板に接続した際の回路構成や、発熱線と検知線の短絡発生時の安全装置の動作原理は第１の実施例と同じであるため説明を省略し、ヒータ線の構成と制御基板への配線のみ説明する。第１の実施例と異なるのは、検知線が信号線の溶断層外周ではなく、発熱線の溶断層外周に巻回されていることである。
【００５８】
図４は、本発明による第２の実施例であるヒータ線を示しており、（Ａ）はヒータ線の構成図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示している。このヒータ線３０は、図４に示すように第１の発熱線３１と、第２の発熱線３２と、信号線３３と、検知線３４と、絶縁被覆３５とで構成されている。
【００５９】
第１の発熱線３１は、アリレート繊維からなる第１の芯線３１ａに銅線である第１の発熱素線３１ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリエステル系樹脂（融点２２５℃）からなる第１の溶断層３１ｃを設けた構造となっている。また、第２の発熱線３２は、アリレート繊維からなる第２の芯線３２ａに銅線である第２の発熱素線３２ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第２の溶断層３２ｃを設けた構造となっている。
【００６０】
第１の発熱線３１と第２の発熱線３２は、各々の発熱素線（第１の発熱素線３１ｂと第２の発熱素線３２ｂ）が一端は交流電源に接続され、他端は互いに接続されているため直列接続となっている。
また、第１の発熱素線３１ｂと第２の発熱素線３２ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、要求される発熱量に対応させることができる。
【００６１】
信号線３３は、アリレート繊維からなる第３の芯線３３ａにニッケル線である信号素線３３ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第３の溶断層３３ｃを設けた構造となっている。また、検知線３４は銅線であり、被覆なしの裸線の状態で第２の発熱線３２の第２の溶断層３２ｃ外周に定ピッチでスパイラル状に巻回されている。尚、図４（Ｂ）の破線は、第２の溶断層３２ｃ外周にスパイラル状に巻回した検知線３４の外形を示している。
【００６２】
信号線３３の信号素線３３ｂと検知線３４は、一端が互いに接続され直列接続となっている。信号素線３３ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、温度検知に要求される抵抗値に対応させることができる。又、検知線３４は、線径や巻きピッチを変更することによって、安全装置作動に要求される電流値（を決める抵抗値）に対応させることができる。
【００６３】
第１の発熱線３１、検知線３４が巻回された第２の発熱線３２及び信号線３３は、図４（Ａ）に示すように撚り合わされ、その外周に塩化ビニル等の絶縁被覆３５が設けられてヒータ線３０となる。尚、第１の発熱線３１、検知線３４が巻回された第２の発熱線３２及び信号線３３は撚り合わせずに束ねた上で絶縁被覆３５を設けるようにしてもよい。
【００６４】
図５は、ヒータ線３０の制御基板への配線図である。電気カーペットに備えられた制御基板４０には、電気カーペットの温度調節やタイマー運転等を行う制御部等が実装されている。図５に示すように、制御基板４０には、ヒータ線３０の接続端子が６個（Ｈ１、Ｈ２、Ｈｃｏｍ、Ｎ，Ｓ，Ｓｃｏｍ）設けられており、端子Ｈ１には第１の発熱素線３１ｂの一端が、端子Ｈ２には第２の発熱素線３２ｂの一端が、それぞれ接続されている。端子Ｈｃｏｍには、第１の発熱素線３１ｂ及び第２の発熱素線３２ｂそれぞれの他端が共通接続されており、これによって第１の発熱線３１と第２の発熱線３２とが直列接続となっている。
【００６５】
また、端子Ｓには信号素線３３ｂが、端子Ｎには検知線３４が、それぞれ接続されている。端子Ｓｃｏｍには、信号素線３３ｂ及び検知線３４それぞれの他端が共通接続されており、これによって信号線３３（信号素線３３ｂ）と検知線３４とが直列接続となっている。
【００６６】
以上説明したように、検知線３４を第２の発熱線３２の第２の溶断層３２ｃの外周に被覆を設けずに巻回しているので、信号線３３の第３の溶断層３３ｃの外周に検知線３４を巻回した場合に比べて検知線３４が第２の発熱素線３２ｂに物理的に近づくため、異常発熱時に第２の溶断層３２ｃが溶ければ検知線３４と第２の発熱素線３２ｂとが短絡するので短絡がより速やかに発生し、実施例１に比べてさらに迅速に温度ヒューズＴＦを溶断することができる。
尚、以上説明した実施例では、実施例１と同様に第２の溶断層３２ｃと第３の溶断層３３ｃは融点が同じ材質であるが、第３の溶断層３３ｃの材質を第２の溶断層３２ｃの材質より融点の高い材質としてもよい。
【実施例３】
【００６７】
次に、本発明による電気カーペットの第３の実施例について説明する。尚、本実施例では、ヒータ線を制御基板に接続した際の回路構成や、発熱線と検知線の短絡発生時の安全装置の動作原理は第１の実施例と同じであるため説明を省略し、ヒータ線の構成と制御基板への配線のみ説明する。第１の実施例と異なるのは、発熱線、検知線、信号線が順に同軸上に配置されていることである。
【００６８】
図６は、本発明による第３の実施例であるヒータ線を示しており、（Ａ）はヒータ線の構成図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図をそれぞれ示している。このヒータ線５０は、図６に示すように、アリレート繊維からなる巻芯５１ａの外周に、銅線である第１の発熱素線５１ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回して第１の発熱線５１を形成し、第１の発熱素線５１ｂの外周にポリエステル系樹脂（融点２２５℃）からなる第１の溶断層５２ａを設け、その外周に銅線である第２の発熱素線５２ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回して第２の発熱線５２を形成している。
【００６９】
さらに、ヒータ線５０は、第２の発熱素線５２ｂの外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第２の溶断層５３ａを設け、その外周に銅線である検知素線５３ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回して検知線５３を形成し、検知素線５３ｂの外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第３の溶断層５４ａを設け、その外周にニッケル線である信号素線５４ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回して信号線５４を形成し、その外周にポリ塩化ビニル樹脂からなる絶縁被覆５５を設けている。
【００７０】
第１の発熱線５１と第２の発熱線５２は、各々の発熱素線（第１の発熱素線５１ｂと第２の発熱素線５２ｂ）が一端は交流電源に接続され、他端は互いに接続されているため直列接続となっている。
また、第１の発熱素線５１ｂと第２の発熱素線５２ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、要求される発熱量に対応させることができる。
【００７１】
検知線５３の検知素線５３ｂと信号線５４の信号素線５４ｂとは、一端が互いに接続され直列接続となっている。信号素線５４ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、温度検知に要求される抵抗値に対応させることができる。又、検知素線５３ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、安全装置作動に要求される電流値（を決める抵抗値）に対応させることができる。
【００７２】
図７は、ヒータ線５０の制御基板への配線図である。電気カーペットに備えられた制御基板６０には、電気カーペットの温度調節やタイマー運転等を行う制御部等が実装されている。図７に示すように、制御基板６０には、ヒータ線５０の接続端子が６個（Ｈ１、Ｈ２、Ｈｃｏｍ、Ｎ，Ｓ，Ｓｃｏｍ）設けられており、端子Ｈ１には第１の発熱素線５１ｂの一端が、端子Ｈ２には第２の発熱素線５２ｂの一端が、それぞれ接続されている。端子Ｈｃｏｍには、第１の発熱素線５１ｂ及び第２の発熱素線５２ｂそれぞれの他端が共通接続されており、これによって第１の発熱線５１と第２の発熱線５２とが直列接続となっている。
【００７３】
また、端子Ｓには信号素線５４ｂが、端子Ｎには検知素線５３ｂが、それぞれ接続されている。端子Ｓｃｏｍには、信号素線５４ｂ及び検知素線５３ｂそれぞれの他端が共通接続されており、これによって信号線５４（信号素線５４ｂ）と検知線５３とが直列接続となっている。
【００７４】
以上説明したように、第２の発熱素線５２ｂの外周に設けられた第２の溶断層５３ａの外周に検知線５３（検知素線５３ｂ）が巻回されているため、異常発熱時に第２の溶断層５３ａが溶ければ第２の発熱素線５２ｂと検知素線５３ｂとが速やかに短絡しより迅速に温度ヒューズＴＦを溶断できると共に、第１の発熱線５１、第２の発熱線５２、検知線５３、信号線５４を順に同軸上に配設しているのでヒータ線５０の外径を小さくすることができる。
尚、以上説明した実施例では、実施例１と同様に第２の溶断層５３ａと第３の溶断層５４ａは融点が同じ材質であるが、第３の溶断層５４ａの材質を第２の溶断層５３ａの材質より融点の高い材質としてもよい。
【００７５】
以上説明した通り、本発明によれば、信号線と検知線とが直列接続されているので、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線と検知線とが短絡した場合に、検知線の抵抗率が低いので、検知線に大きな電流を流すことができる。
【００７６】
また、検知線が信号線の溶断層もしくは発熱線の溶断層に直接巻回されているため、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線の溶断層が溶けた際に、発熱線の発熱素線と検知線とが速やかに短絡して検知線に大きな電流を流すことができる。
【００７７】
また、発熱素線の外周に設けられた第１の溶断層の外周に検知線（検知素線）が巻回されているため、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線の溶断層が溶けた際に、発熱線の発熱素線と検知線とが速やかに短絡して検知線に大きな電流を流すことができると共に、発熱線、検知線、信号線を順に同軸上に配設しているのでヒータ線の外径を小さくすることができる。
【００７８】
また、上述したヒータ線を電気カーペット等の採暖器に備えているため、発熱線で異常な発熱が起こった際に、抵抗率が低い検知線を大きな電流が流れて採暖器の制御基板に搭載された安全装置にも大きな電流が流れることにより迅速に安全装置が作動するので、安全性を高めた採暖器を提供することができる。
【００７９】
さらには、検知線の接続に際し、既存の制御基板（発熱線と信号線からなるヒータ線が接続できる制御基板）に、検知線を接続する接続点とこの接続点から安全装置へつながるパターンを新設するのみでよいため、制御基板の変更も最小限に抑えることができる。
【００８０】
以上説明した実施例では、ヒータ線の構成として発熱線が２本、検知線と信号線が各々１本である場合について説明したが、これに限るものではなく、発熱線が１本であってもよく、また、発熱線、検知線及び信号線が各々複数本であってもよい。
【００８１】
また、信号素線の材質としてニッケル線を、検知線（検知素線）の材質として銅線を用いた場合について説明したが、信号素線の材質は抵抗温度係数が大きく抵抗−温度特性の直線性が良い材質であればよく、また、検知線（検知素線）の材質は信号素線に使用される材質に比べ抵抗率が小さい材質であればよい。
【符号の説明】
【００８２】
１ 第１の発熱線
１ａ 第１の芯線
１ｂ 第１の発熱素線
１ｃ 第１の溶断層
２ 第２の発熱線
２ａ 第２の芯線
２ｂ 第２の発熱素線
２ｃ 第２の溶断層
３ 信号線
３ａ 第３の芯線
３ｂ 信号素線
３ｃ 第３の溶断層
４ 検知線
１０ ヒータ線
２０ 制御基板
２１ 短絡点
２２ 接続点
２５ 安全装置（抵抗付き温度ヒューズ）
３０ ヒータ線
３１ 第１の発熱線
３１ａ 第１の芯線
３１ｂ 第１の発熱素線
３１ｃ 第１の溶断層
３２ 第２の発熱線
３２ａ 第２の芯線
３２ｂ 第２の発熱素線
３２ｃ 第２の溶断層
３３ 信号線
３３ａ 第３の芯線
３３ｂ 信号素線
３３ｃ 第３の溶断層
３４ 検知線
４０ 制御基板
５１ 第１の発熱線
５１ａ 芯線
５１ｂ 第１の発熱素線
５２ 第２の発熱線
５２ａ 第１の溶断層
５２ｂ 第２の発熱素線
５３ 検知線
５３ａ 第２の溶断層
５３ｂ 検知素線
５４ 信号線
５４ａ 第３の溶断層
５４ｂ 信号素線
６０ 制御基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータ線に係わり、特に、異常発熱時に安全装置が迅速に作動するような構造としたヒータ線に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電気毛布や電気カーペット等の電気的に加熱される採暖器に使用されるヒータ線は、少なくとも１本の発熱線と、少なくとも１本の信号線を有し、発熱線と信号線とはある温度を融点とする溶断層によって被覆された構造のものが知られている。このヒータ線を用いた採暖器では、通常運転時は発熱線による発熱を信号線の抵抗値変化によって検出しこれに応じた温度調節を行う。また、発熱線の異常発熱時には、溶断層が溶けることによって発熱線と信号線とが短絡して抵抗素子と温度ヒューズからなる安全装置の抵抗素子に電流が流れ、抵抗素子の発熱によって温度ヒューズが溶断して交流電源との通電を停止する。
【０００３】
ヒータ線の構造は、上述したような異常発熱時の確実な安全装置の作動や、通常運転時の発熱線からの漏れ磁界の低減を目的として様々なものが提案されており、例えば、発熱線の外周に溶断層を設け、この溶断層に信号線を巻回する構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示されているのは、図８の構成図に示すように、発熱線と信号線とを同軸状に配置したヒータ線１００であり、ポリエステルやポリアミド等の樹脂からなる巻芯１０１の外周に、銅線である第１の発熱素線１０２を定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂からなる第１の溶断層１０３を設け、その外周に銅線である第２の発熱素線１０４を定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂からなる第２の溶断層１０５を設け、その外周に銅や銅合金からなる信号線１０６を定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリ塩化ビニル樹脂からなる最外層１０７を設けたものである。
【０００５】
第１の発熱素線１０２と第２の発熱素線１０４とは、一端が交流電源に接続され、他端は短絡されている。従って、第１の発熱素線１０２と第２の発熱素線１０４には、互いに逆向きの電流が流れることとなるため、発生する磁界も互いに逆向きとなって打ち消しあい、結果漏れ磁束を低減することができる。
【０００６】
また、第１の発熱素線１０２もしくは第２の発熱素線１０４が異常に発熱した場合は、第１の溶断層１０３や第２の溶断層１０５が熱により溶けるが、信号線１０６はこれら第１の溶断層１０３や第２の溶断層１０５の外周に巻回されているため、第１の発熱素線１０２もしくは第２の発熱素線１０４と信号線１０６との短絡が確実に発生し、安全装置を作動させることができる。
【０００７】
しかしながら、このようなヒータ線１００の信号線１０６に使用されている銅や銅合金は、抵抗温度係数が小さいため、発熱線による温度上昇によって変化する抵抗の値が小さい。従って、信号線１０６の抵抗値変化を検出して温度調節を行う際には、その精度に問題があった。
【０００８】
また、ヒータ線１００を生産する際には、内側から順に、第１の発熱素線１０２をスパイラル状に巻回しその外周に第１の溶断層１０３を設ける第１の工程、第１の溶断層１０３の外周に第２の発熱素線１０４をスパイラル状に巻回しその外周に第２の溶断層１０５を設ける第２の工程、第２の溶断層１０５の外周に信号線１０６をスパイラル状に巻回する第３の工程、と作業を行う必要があるため、生産効率が悪くなるという問題があった。
【０００９】
以上の問題点を解決するため、信号線を銅や銅合金より抵抗温度係数が大きいニッケル線で形成し、発熱線と信号線とを撚り合わせるか又は束ねて最外層を設けて構成したヒータ線が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
特許文献２に開示されているのは、図９（Ａ）の構成図に示すように、２本の発熱線と１本の信号線とを撚り合わせて構成されたヒータ線２００であり、アリレート繊維からなる芯線２０１ｂに銅線である第１の発熱素線２０１ａを定ピッチでスパイラル状に巻回しその外周にポリアミド（融点１７５℃）からなる絶縁被膜２０１ｃを設けた第１の発熱線２０１と、銅線を撚り合わせてなる第２の発熱素線２０２ａの外周にエチレン・４フッ化エチレン（融点２７０℃）からなる絶縁被膜２０２ｂを設けた第２の発熱線２０２と、アリレート繊維からなる芯線２０３ｂにニッケル線である信号素線２０３ａを定ピッチでスパイラル状に巻回しその外周にポリアミド（融点１７５℃）からなる絶縁被膜２０３ｃを設けた信号線２０３とを撚り合わせ、その外周にポリ塩化ビニル樹脂からなる絶縁シース２０４を設けたものである。
【００１１】
ヒータ線２００では、上述したように第１の発熱線２０１と、第２の発熱線２０２と、信号線２０３とを個別に構成して撚り合わせているため、各線の生産工程が直列作業とならず、生産効率を上げることができる。また、信号線２０３の信号素線２０３ａに銅線より抵抗温度係数が大きく直線性も良好なニッケル線を使用しているため、温度変化に対する抵抗値の変動が大きい、つまり発熱線による温度上昇によって変化する抵抗の値が大きいため、この抵抗値の変化を検出して温度調節を行う際の精度を向上させることができる。
【００１２】
尚、第１の発熱線２０１と第２の発熱線２０２とは、一端が交流電源に接続され、他端は短絡されているため、発生する磁界が互いに逆向きとなって打ち消しあうことによって漏れ磁束を低減している。また、絶縁被膜２０２ｂの融点は、絶縁被膜２０１ｃや２０３ｃの融点より高くしてあるので、第１の発熱線２０１や第２の発熱線２０２が異常に発熱した場合でも、先に第１の発熱線２０１の絶縁被膜２０１ｃと信号線２０３の絶縁被膜２０３ｃが溶けて第１の発熱素線２０１ａと信号素線２０３ａとが短絡して安全装置が作動し通電が断たれるので、第１の発熱線２０１と第２の発熱線２０２とが短絡することによるスパークの発生、等の不具合発生を防ぐことができる。
【００１３】
しかしながら、信号素線２０３ａに使用しているニッケル線は、抵抗温度係数は大きいものの、抵抗率（単位長さ当たりの抵抗値）が大きく、第１の発熱線２０１もしくは第２の発熱線２０２が異常に発熱して絶縁被覆２０１ｃや２０３ｃが溶け、第１の発熱素線２０１ａと信号線２０３ａとが短絡した場合に、安全装置に流れる電流値が小さくなり、安全装置の動作が遅くなるという問題がある。以下に回路図を用いてその動作を説明する。
【００１４】
図１０は、ヒータ線２００を採暖器に備えられている制御基板２１０に接続した際の回路図を示しており、（Ａ）はヒータ線と安全装置との接続を示す要部回路図を、（Ｂ）は短絡発生時の電流の流れを示す電流経路概略図を示している。図１０（Ａ）に示すように、制御基板２１０には、交流電源ＡＣが接続される端子ＡＣ１／ＡＣ２、第１の発熱素線２０１ａの一端が接続される端子Ｈ１、第２の発熱素線２０２ａの一端が接続される端子Ｈ２、第１の発熱素線２０１ａ及び第２の発熱素線２０２ａの他端が接続される端子Ｈｃｏｍ、信号素線２０３ａの両端が接続される端子Ｓ１及びＳ２、の各端子が設けられている。
【００１５】
また、制御基板２１０には、スイッチＳＷ、ダイオードＤ１、Ｄ２、及びＤ３、安全装置２１５である抵抗付き温度ヒューズを構成する抵抗素子ＲＦと温度ヒューズＴＦが実装されている。スイッチＳＷは、端子ＡＣ１と端子Ｈ１の間に接続される。また、接地点ＧＮＤから順にダイオードＤ１、ダイオードＤ２、抵抗素子ＲＦ、ダイオードＤ３、温度ヒューズＴＦが接続されている。また、端子Ｓ１はダイオードＤ１とダイオードＤ２の間の接続点２１２に、端子Ｓ２は接地点ＧＮＤとダイオードＤ１の間の接続点２１３に、端子Ｈ２はダイオードＤ３と温度ヒューズＴＦの間の接続点２１４に、それぞれ接続されている。
【００１６】
今、第１の発熱線２０１もしくは第２の発熱線２０２が異常に発熱し、絶縁被膜２０１ｃと２０３ｃが溶けて第１の発熱素線２０１ａと信号素線２０３ａが図１０（Ａ）に示すように短絡点２１１で短絡したとすると、この時の電流の流れは図１０（Ｂ）に示すようになる。ここで、Ｒｈ１’は第１の発熱素線２０１ａの抵抗を、Ｒｈ２’は第２の発熱素線２０２ａの抵抗を、Ｒｓ’は信号素線２０３ａの抵抗をそれぞれ表している。また、信号素線２０３ａの抵抗Ｒｓ’は、短絡点２１１を境に上側（端子Ｓ１側）をＲｓａ、下側（端子Ｓ２側）をＲｓｂと表している。
【００１７】
交流電源ＡＣから供給された主電流Ｌ’は、短絡点２１１で信号素線２０３ａの上側（Ｒｓａ）から端子Ｓ１を介して接続点２１２へと流れる分電流Ｌ１’と、信号素線２０３ａの下側（Ｒｓｂ）から端子Ｓ２を介して接続点２１３へと流れる分電流Ｌ２’とに分岐する。そして、接続点２１２で分電流Ｌ１’と分電流Ｌ２’は合流し、再び主電流Ｌ’となって抵抗素子ＲＦへ流れる。
【００１８】
抵抗素子ＲＦに電流が流れることによって抵抗素子ＲＦが発熱して温度が上昇し、所定の温度となると温度ヒューズＴＦが溶断され、端子ＡＣ２との接続が遮断され通電が断たれることによって安全装置２１５が動作するのであるが、信号素線２０３ａはニッケル線であり、抵抗値が大きいため安全装置２１５を流れる電流が小さく、抵抗素子ＲＦの温度上昇速度が遅くなる。結果として温度ヒューズＴＦの溶断が遅くなり、迅速な安全装置の作動を妨げる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開平１０−３３５０４６号公報（第３〜４項、第１図）
【特許文献２】特開２００５−１８３０１８号公報（第４〜５項、第１図、第２図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
本発明は以上述べた問題点を解決し、通常運転時の温度検出精度を下げずに、異常発熱時の迅速な安全装置の作動を行えるヒータ線を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、発熱線と、同発熱線の温度を検知する信号線と、前記発熱線の異常発熱時に同発熱線と短絡する検知線とを備えたヒータ線において、前記信号線は、前記検知線より抵抗温度係数が大きい材質で構成され、前記検知線は、前期信号線より抵抗率が低い材質で構成され、前記信号線と前記検知線とは直列接続されることを特徴としている。
【００２２】
また、請求項２に記載の発明は、前記発熱線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した発熱素線と、同発熱素線の外周に溶断層とを備え、前記信号線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した信号素線と、同信号素線の外周に溶断層とを備え、前記検知線は、前記信号線の前記溶断層の外周もしくは前記発熱線の前記溶断層の外周にスパイラル状に巻回され、前記発熱線と前記信号線とを撚り合わせるか又は撚り合わせずに束ねた束の周りに絶縁被覆を設けたことを特徴としている。
【００２３】
また、請求項３に記載の発明は、前記発熱線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した発熱素線とを備え、前記検知線は、前記発熱素線の外周に設けられた第１の溶断層と、同第１の溶断層の外周にスパイラル状に巻回した検知素線とを備え、前記信号線は、前記検知素線の外周に設けられた第２の溶断層と、同第２の溶断層の外周にスパイラル状に巻回した信号素線とを備え、前記信号素線の外周に絶縁被覆を設けたことを特徴としている。
【００２４】
また、請求項４に記載の発明は、前記ヒータ線が接続され、同ヒータ線の異常発熱時に通電を遮断する安全装置を備えた制御基板を有することを特徴としている。
【００２５】
さらには、請求項５に記載の発明は、前記検知線は、一端を前記制御基板の前記信号線の接続点に接続され、他端を前記安全装置に接続されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００２６】
請求項１に記載の発明によれば、信号線と検知線とが直列接続されているので、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線と検知線とが短絡した場合に、検知線の抵抗率が低いので、検知線に大きな電流を流すことができる。
【００２７】
また、請求項２に記載の発明によれば、検知線が信号線の溶断層もしくは発熱線の溶断層に直接巻回されているため、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線の溶断層が溶けた際に、発熱線の発熱素線と検知線とが速やかに短絡して検知線に大きな電流を流すことができる。
【００２８】
また、請求項３に記載の発明によれば、発熱素線の外周に設けられた第１の溶断層の外周に検知線（検知素線）が巻回されているため、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線の溶断層が溶けた際に、発熱線の発熱素線と検知線とが速やかに短絡して検知線に大きな電流を流すことができると共に、発熱線、検知線、信号線を順に同軸上に配設しているのでヒータ線の外径を小さくすることができる。
【００２９】
また、請求項４に記載の発明によれば、上述したヒータ線を電気カーペット等の採暖器に備えているため、発熱線で異常な発熱が起こった際に、抵抗率が低い検知線を大きな電流が流れて採暖器の制御基板に搭載された安全装置にも大きな電流が流れることにより迅速に安全装置が作動するので、安全性を高めた採暖器を提供することができる。
【００３０】
さらには、請求項５に記載の発明によれば、検知線の接続に際し、既存の制御基板（発熱線と信号線からなるヒータ線が接続できる制御基板）に、検知線を接続する接続点とこの接続点から安全装置へつながるパターンを新設するのみでよいため、制御基板の変更も最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の第１の実施例であるヒータ線の説明図であり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は （Ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。
【図２】本発明の第１の実施例におけるヒータ線と制御基板の配線図である。
【図３】本発明の第１の実施例における回路図であり、（Ａ）ヒータ線と安全装置とを接続を 示す要部回路図、（Ｂ）は短絡発生時の電流の流れを示す電流経路概略図である。
【図４】本発明の第２の実施例であるヒータ線の説明図であり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は （Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】本発明の第２の実施例におけるヒータ線と制御基板の配線図である。
【図６】本発明の第３の実施例であるヒータ線の説明図であり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は （Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図７】本発明の第３の実施例におけるヒータ線と制御基板の配線図である。
【図８】第１の従来例であるヒータ線の構成図である。
【図９】第２の従来例であるヒータ線の説明図であり、（Ａ）は構成図、（Ｂ）は（Ａ）にお けるＤ−Ｄ断面図である。
【図１０】第２の従来例における回路図であり、（Ａ）ヒータ線と安全装置とを接続を示す要部 回路図、（Ｂ）は短絡発生時の電流の流れを示す電流経路概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。実施例としては、採暖器として面状採暖具である電気カーペットに敷設されるヒータ線を例として説明することとする。尚、本発明は以下の実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【実施例１】
【００３３】
電気カーペットに使用されるヒータ線は、少なくとも１本の発熱線と、少なくとも１本の信号線と、少なくとも１本の検知線とを有している。電気カーペットの通常運転時は発熱線による発熱を信号線の抵抗値変化によって検出しこれに応じた温度調節を行う。また、発熱線の異常発熱時には、発熱線と検知線とが短絡して抵抗素子と温度ヒューズからなる安全装置の抵抗素子に電流が流れ、抵抗素子の発熱によって温度ヒューズが溶断して交流電源の通電を停止する。
【００３４】
図１は、本発明によるヒータ線を示しており、（Ａ）はヒータ線の構成図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図をそれぞれ示している。このヒータ線１０は、図１に示すように第１の発熱線１と、第２の発熱線２と、信号線３と、検知線４と、絶縁被覆５とで構成されている。
【００３５】
第１の発熱線１は、アリレート繊維からなる第１の芯線１ａに銅線である第１の発熱素線１ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリエステル系樹脂（融点２２５℃）からなる第１の溶断層１ｃを設けた構造となっている。また、第２の発熱線２は、アリレート繊維からなる第２の芯線２ａに銅線である第２の発熱素線２ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第２の溶断層２ｃを設けた構造となっている。
【００３６】
第１の発熱線１と第２の発熱線２は、各々の発熱素線（第１の発熱素線１ｂと第２の発熱素線２ｂ）が一端は交流電源に接続され、他端は互いに接続されているため直列接続となっている。また、第１の発熱素線１ｂと第２の発熱素線２ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、要求される発熱量に対応させることができる。
【００３７】
信号線３は、アリレート繊維からなる第３の芯線３ａにニッケル線である信号素線３ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第３の溶断層３ｃを設けた構造となっている。また、検知線４は銅線であり、被覆なしの裸線の状態で信号線３の第３の溶断層３ｃ外周に定ピッチでスパイラル状に巻回されている。尚、図１（Ｂ）の破線は、第３の溶断層３ｃ外周にスパイラル状に巻回した検知線４の外形を示している。
【００３８】
信号線３の信号素線３ｂと検知線４は、一端が互いに接続され直列接続となっている。信号素線３ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、温度検知に要求される抵抗値に対応させることができる。又、検知線４は、線径や巻きピッチを変更することによって、安全装置作動に要求される電流値（を決める抵抗値）に対応させることができる。
【００３９】
第１の発熱線１、第２の発熱線２及び検知線４が巻回された信号線３は、図１（Ａ）に示すように撚り合わされ、その外周に塩化ビニル等の絶縁被覆５が設けられている。尚、第１の発熱線１、第２の発熱線２及び検知線４が巻回された信号線３は撚り合わせずに束ねた上で絶縁被覆５を設けるようにしてもよい。
【００４０】
図２は、ヒータ線１０の制御基板への配線図である。電気カーペットに備えられた制御基板２０には、電気カーペットの温度調節やタイマー運転等を行う制御部等が実装されている。図２に示すように、制御基板２０には、ヒータ線１０の接続端子が６個（Ｈ１、Ｈ２、Ｈｃｏｍ、Ｎ，Ｓ，Ｓｃｏｍ）設けられており、端子Ｈ１には第１の発熱素線１ｂの一端が、端子Ｈ２には第２の発熱素線２ｂの一端が、それぞれ接続されている。端子Ｈｃｏｍには、第１の発熱素線１ｂ及び第２の発熱素線２ｂそれぞれの他端が共通接続されており、これによって第１の発熱線１と第２の発熱線２とが直列接続となっている。
【００４１】
また、端子Ｓには信号素線３ｂが、端子Ｎには検知線４が、それぞれ接続されている。端子Ｓｃｏｍには、信号素線３ｂ及び検知線４それぞれの他端が共通接続されており、これによって信号線３（信号素線３ｂ）と検知線４とが直列接続となっている。
【００４２】
次に、図１、図２及び図３を使用して、発熱線で異常発熱が起こり、発熱線と検知線が短絡した際の具体的な動作について説明する。図３はヒータ線１０を制御基板２０に接続した際の回路図を示しており、（Ａ）はヒータ線１０と制御基板２０に実装された安全装置２５（抵抗付き温度ヒューズ）との接続状態を示す要部回路図、（Ｂ）は短絡発生時の電流の流れを示す電流経路外略図を示している。
【００４３】
通常、電気カーペットでは、面積が大きいことからカーペットを複数のブロックに分け、ブロック毎に図３（Ａ）に示すような回路を設けて温度調節等の運転制御を行っている。回路構成は同じであるため、ここではその中の１ブロックの回路について説明する。図３（Ａ）に示すように、制御基板２０には、交流電源ＡＣが接続される端子ＡＣ１及びＡＣ２、図２で説明したヒータ線１０の各線が接続される端子Ｈ１、Ｈ２、Ｈｃｏｍ、Ｎ、Ｓ、及びＳｃｏｍが設けられている。
【００４４】
また、制御基板２０には、スイッチＳＷ、ダイオードＤ１、Ｄ２、及びＤ３、安全装置である抵抗付き温度ヒューズを構成する抵抗素子ＲＦと温度ヒューズＴＦが実装されている。ここで、抵抗付き温度ヒューズとは、抵抗素子ＲＦと温度ヒューズＴＦとを１つのセラミックケースに近接するように入れてシリコンセメントで封止したものであり、抵抗素子ＲＦに電流が流れて発熱し、この熱によって温度ヒューズＴＦが溶断することによって、交流電源ＡＣからヒータ線１０への通電を遮断する働きをするものである。
【００４５】
スイッチＳＷは、端子ＡＣ１と端子Ｈ１の間に接続され、交流電源ＡＣからヒータ線１０への通電オン／オフを行う。また、接地点ＧＮＤと端子ＡＣ２の間には、接地点ＧＮＤから順にダイオードＤ１、ダイオードＤ２、抵抗素子ＲＦ、ダイオードＤ３、温度ヒューズＴＦが接続されている。ダイオードＤ１、Ｄ２、及びＤ３は、整流のために設けられている。
【００４６】
また、端子ＳはダイオードＤ１とダイオードＤ２の間の接続点２２に、端子Ｎは接地点ＧＮＤとダイオードＤ１の間の接続点２３に、端子Ｈ２はダイオードＤ３と温度ヒューズＴＦの間の接続点２４に、それぞれ接続されている。尚、制御基板２０には、上述した素子以外にも制御部や室温検知部等様々な素子が実装されているが、本発明と直接関係がないため記載と説明を省略する。
【００４７】
以上のように構成された電気カーペットで、使用者が運転を開始するためにスイッチＳＷをオンすると、交流電源ＡＣから端子Ｈ１もしくは端子Ｈ２を介して第１の発熱素線１ｂ及び第２の発熱素線２ｂに電流が流れ、発熱を開始する。この時、第１の発熱素線１ｂと第２の発熱素線２ｂは、一端は交流電源に接続され、他端は互いに接続されているため直列接続となっているので、第１の発熱線１と第２の発熱線２を流れる電流の向きは逆向きとなり、流れる電流により発生する磁界の向きも逆向きとなるために互いに打ち消しあい、結果ヒータ線１０からの漏れ磁界を低減している。
【００４８】
通常運転時は、第１の発熱線１もしくは第２の発熱線２の発熱によって信号線３の信号素線３ｂの抵抗値が変化し、制御部がこの抵抗値変化を検出することにより電気カーペットの温度を検出して設定温度と比較し温度制御を行っている。信号素線３ｂに使用されているニッケル線は、抵抗温度係数が銅線と比べて大きく（ニッケル線の抵抗温度係数は０．６７５％／℃、銅線の抵抗温度係数は０．４３３％／℃）、又、抵抗−温度特性の直線性も良いため、精度の高い温度検出を行うことができる。
【００４９】
尚、信号素線３ｂには検知線４が直列接続されているため、抵抗値変化を検出する際は検知線４の抵抗値変化も信号素線３ｂの抵抗値変化と合わせて検出することとなるが、検知線４に使用されているのは銅線であり、ニッケル線と抵抗温度係数が異なるため、予め制御部の記憶部で銅線の抵抗−温度特性を記憶しておき、検出した抵抗値変化から検知線４の抵抗値変化分を差し引いて温度検出を行うことで、精度の高い温度検出が可能である。
【００５０】
一方、第１の発熱素線１ｂもしくは第２の発熱素線２ｂが異常に発熱した場合は、まず融点の低い第２の発熱線２の第２の溶断層２ｃと、信号線３の第３の溶断層３ｃが溶け始める。第３の溶断層３ｂの外周には検知線４が巻回されているので、第２の溶断層２ｃの溶解が進むと第２の発熱素線２ｂと検知線４とが接触し、図３（Ａ）に示すように短絡点２１で短絡する。
【００５１】
短絡が発生すると、交流電源ＡＣから流れる主電流Ｌ（図３（Ａ）では、端子ＡＣ１から流れる場合を示す）は、端子Ｈ１から発熱素線１ｂを通って短絡点２１で二手に分流する。一方は短絡点２１から検知線４、端子Ｓｃｏｍ、信号素線３ｂ、端子Ｓ、を介して接続点２２へと流れる分電流Ｌ１、もう一方は短絡点２１から検知線４、端子Ｎ、接続点２３、ダイオードＤ１を介して接続点２２へと流れる分電流Ｌ２となる。
【００５２】
この時電気カーペットには、図３（Ｂ）に示すような経路で電流が流れる。ここで、Ｒｈ１は第１の発熱素線１ｂの抵抗を、Ｒｈ２は第２の発熱素線２ｂの抵抗を、Ｒｓは信号素線３ｂの抵抗を、Ｒｎは検知線４の抵抗をそれぞれ表している。また、検知線４の抵抗Ｒｎは、短絡点２１を境に上側（端子Ｎ側）をＲｎａ、下側（端子Ｓｃｏｍ側）をＲｎｂと表している。
【００５３】
図３（Ｂ）の回路で、分電流Ｌ１と分電流Ｌ２の大きさを比較すると次のようになる。信号素線３ｂを構成するニッケル線は検知線４を構成する銅線に比べ抵抗率が大きい（銅線の抵抗率：１．７μΩ・ｃｍに対し、ニッケル線の抵抗率：９．５μΩ・ｃｍ）ため検知線４の抵抗Ｒｎは信号素線３ｂの抵抗Ｒｓに比べて十分小さく、短絡点２１より下側の検知線４抵抗Ｒｎｂも信号素線３ｂの抵抗Ｒｓに比べ十分小さい値となる。従って、分電流Ｌ２が分電流Ｌ１に比べて十分大きい値となり、抵抗素子ＲＦには大きな分電流Ｌ２が流れ、抵抗素子ＲＦでの発熱による温度上昇の速度が速くなるため温度ヒューズＴＦが迅速に溶断し、ヒータ線１０への通電が速やかに遮断される。
【００５４】
以上説明したように、信号線３に、信号線３の信号素線３ｂより抵抗率の小さい検知線４を直列接続しているため、発熱線の異常発熱によって短絡が発生した場合に、抵抗付き温度ヒューズの抵抗素子ＲＦに大きな電流が流れて速やかに温度ヒューズＴＦを溶断できるので、迅速に交流電源ＡＣからヒータ線１０への通電を遮断することができる。また、検知線４を信号線３の第３の溶断層３ｃの外周に被覆を設けずに巻回しているので、異常発熱時に第２の溶断層２ｃが溶ければ検知線４と第２の発熱素線２ｂとが短絡するので、早期に短絡が発生しより迅速に温度ヒューズＴＦを溶断することができる。
【００５５】
また、制御基板２０は、従来の制御基板（図１０（Ａ）の制御基板２１０）から、端子Ｎの追加と、少しの接続パターンの変更（図３（Ａ）の端子Ｎと接続点２３の接続及び、図１０（Ａ）の端子Ｓ２と接続点２１３の接続解除）で実現できるため、回路構成を変更する必要がなく、また、制御基板の変更も最小限に抑えることができる。
【００５６】
また、第２の溶断層２ｃと第３の溶断層３ｃは融点が同じ材質で形成しているため、電気カーペットの状態（例えば、一部が折れ曲がっている、湾曲している、等）により検知線４（もしくは検知線４が巻回された信号線３）が第２の発熱線２から離れ、発熱線の異常発熱によって短絡が発生した際に検知線４と第２の発熱素線２ｂとがすぐに短絡しない場合でも、信号線３の第３の溶断層３ｃも溶けており信号素線３ｂと第２の発熱素線２ｂとも短絡できるので、信号素線３ｂと直列接続されている検知線４から抵抗付き温度ヒューズの抵抗素子ＲＦに大きな電流が流れて速やかに温度ヒューズＴＦを溶断でき迅速に交流電源ＡＣからヒータ線１０への通電を遮断することができる。尚、検知線４の巻回ピッチを調整して溶断時の第２の発熱素線２ｂとの短絡が確保できる場合や、第１の発熱線１と第２の発熱線２と信号線３とを互いの密着度を上げて束ねることができる場合（例えば、一定の間隔でバインダ等で３線を固定する、等）は、信号線第３の溶断層３ｃの材質を第２の溶断層２ｃの材質より融点の高い材質としてもよい。
【実施例２】
【００５７】
次に、本発明による電気カーペットの第２の実施例について説明する。尚、本実施例では、ヒータ線を制御基板に接続した際の回路構成や、発熱線と検知線の短絡発生時の安全装置の動作原理は第１の実施例と同じであるため説明を省略し、ヒータ線の構成と制御基板への配線のみ説明する。第１の実施例と異なるのは、検知線が信号線の溶断層外周ではなく、発熱線の溶断層外周に巻回されていることである。
【００５８】
図４は、本発明による第２の実施例であるヒータ線を示しており、（Ａ）はヒータ線の構成図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示している。このヒータ線３０は、図４に示すように第１の発熱線３１と、第２の発熱線３２と、信号線３３と、検知線３４と、絶縁被覆３５とで構成されている。
【００５９】
第１の発熱線３１は、アリレート繊維からなる第１の芯線３１ａに銅線である第１の発熱素線３１ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリエステル系樹脂（融点２２５℃）からなる第１の溶断層３１ｃを設けた構造となっている。また、第２の発熱線３２は、アリレート繊維からなる第２の芯線３２ａに銅線である第２の発熱素線３２ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第２の溶断層３２ｃを設けた構造となっている。
【００６０】
第１の発熱線３１と第２の発熱線３２は、各々の発熱素線（第１の発熱素線３１ｂと第２の発熱素線３２ｂ）が一端は交流電源に接続され、他端は互いに接続されているため直列接続となっている。
また、第１の発熱素線３１ｂと第２の発熱素線３２ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、要求される発熱量に対応させることができる。
【００６１】
信号線３３は、アリレート繊維からなる第３の芯線３３ａにニッケル線である信号素線３３ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回し、その外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第３の溶断層３３ｃを設けた構造となっている。また、検知線３４は銅線であり、被覆なしの裸線の状態で第２の発熱線３２の第２の溶断層３２ｃ外周に定ピッチでスパイラル状に巻回されている。尚、図４（Ｂ）の破線は、第２の溶断層３２ｃ外周にスパイラル状に巻回した検知線３４の外形を示している。
【００６２】
信号線３３の信号素線３３ｂと検知線３４は、一端が互いに接続され直列接続となっている。信号素線３３ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、温度検知に要求される抵抗値に対応させることができる。又、検知線３４は、線径や巻きピッチを変更することによって、安全装置作動に要求される電流値（を決める抵抗値）に対応させることができる。
【００６３】
第１の発熱線３１、検知線３４が巻回された第２の発熱線３２及び信号線３３は、図４（Ａ）に示すように撚り合わされ、その外周に塩化ビニル等の絶縁被覆３５が設けられてヒータ線３０となる。尚、第１の発熱線３１、検知線３４が巻回された第２の発熱線３２及び信号線３３は撚り合わせずに束ねた上で絶縁被覆３５を設けるようにしてもよい。
【００６４】
図５は、ヒータ線３０の制御基板への配線図である。電気カーペットに備えられた制御基板４０には、電気カーペットの温度調節やタイマー運転等を行う制御部等が実装されている。図５に示すように、制御基板４０には、ヒータ線３０の接続端子が６個（Ｈ１、Ｈ２、Ｈｃｏｍ、Ｎ，Ｓ，Ｓｃｏｍ）設けられており、端子Ｈ１には第１の発熱素線３１ｂの一端が、端子Ｈ２には第２の発熱素線３２ｂの一端が、それぞれ接続されている。端子Ｈｃｏｍには、第１の発熱素線３１ｂ及び第２の発熱素線３２ｂそれぞれの他端が共通接続されており、これによって第１の発熱線３１と第２の発熱線３２とが直列接続となっている。
【００６５】
また、端子Ｓには信号素線３３ｂが、端子Ｎには検知線３４が、それぞれ接続されている。端子Ｓｃｏｍには、信号素線３３ｂ及び検知線３４それぞれの他端が共通接続されており、これによって信号線３３（信号素線３３ｂ）と検知線３４とが直列接続となっている。
【００６６】
以上説明したように、検知線３４を第２の発熱線３２の第２の溶断層３２ｃの外周に被覆を設けずに巻回しているので、信号線３３の第３の溶断層３３ｃの外周に検知線３４を巻回した場合に比べて検知線３４が第２の発熱素線３２ｂに物理的に近づくため、異常発熱時に第２の溶断層３２ｃが溶ければ検知線３４と第２の発熱素線３２ｂとが短絡するので短絡がより速やかに発生し、実施例１に比べてさらに迅速に温度ヒューズＴＦを溶断することができる。
尚、以上説明した実施例では、実施例１と同様に第２の溶断層３２ｃと第３の溶断層３３ｃは融点が同じ材質であるが、第３の溶断層３３ｃの材質を第２の溶断層３２ｃの材質より融点の高い材質としてもよい。
【実施例３】
【００６７】
次に、本発明による電気カーペットの第３の実施例について説明する。尚、本実施例では、ヒータ線を制御基板に接続した際の回路構成や、発熱線と検知線の短絡発生時の安全装置の動作原理は第１の実施例と同じであるため説明を省略し、ヒータ線の構成と制御基板への配線のみ説明する。第１の実施例と異なるのは、発熱線、検知線、信号線が順に同軸上に配置されていることである。
【００６８】
図６は、本発明による第３の実施例であるヒータ線を示しており、（Ａ）はヒータ線の構成図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図をそれぞれ示している。このヒータ線５０は、図６に示すように、アリレート繊維からなる巻芯５１ａの外周に、銅線である第１の発熱素線５１ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回して第１の発熱線５１を形成し、第１の発熱素線５１ｂの外周にポリエステル系樹脂（融点２２５℃）からなる第１の溶断層５２ａを設け、その外周に銅線である第２の発熱素線５２ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回して第２の発熱線５２を形成している。
【００６９】
さらに、ヒータ線５０は、第２の発熱素線５２ｂの外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第２の溶断層５３ａを設け、その外周に銅線である検知素線５３ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回して検知線５３を形成し、検知素線５３ｂの外周にポリアミド系樹脂（融点１８０℃）からなる第３の溶断層５４ａを設け、その外周にニッケル線である信号素線５４ｂを定ピッチでスパイラル状に巻回して信号線５４を形成し、その外周にポリ塩化ビニル樹脂からなる絶縁被覆５５を設けている。
【００７０】
第１の発熱線５１と第２の発熱線５２は、各々の発熱素線（第１の発熱素線５１ｂと第２の発熱素線５２ｂ）が一端は交流電源に接続され、他端は互いに接続されているため直列接続となっている。
また、第１の発熱素線５１ｂと第２の発熱素線５２ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、要求される発熱量に対応させることができる。
【００７１】
検知線５３の検知素線５３ｂと信号線５４の信号素線５４ｂとは、一端が互いに接続され直列接続となっている。信号素線５４ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、温度検知に要求される抵抗値に対応させることができる。又、検知素線５３ｂは、線径や巻きピッチを変更することによって、安全装置作動に要求される電流値（を決める抵抗値）に対応させることができる。
【００７２】
図７は、ヒータ線５０の制御基板への配線図である。電気カーペットに備えられた制御基板６０には、電気カーペットの温度調節やタイマー運転等を行う制御部等が実装されている。図７に示すように、制御基板６０には、ヒータ線５０の接続端子が６個（Ｈ１、Ｈ２、Ｈｃｏｍ、Ｎ，Ｓ，Ｓｃｏｍ）設けられており、端子Ｈ１には第１の発熱素線５１ｂの一端が、端子Ｈ２には第２の発熱素線５２ｂの一端が、それぞれ接続されている。端子Ｈｃｏｍには、第１の発熱素線５１ｂ及び第２の発熱素線５２ｂそれぞれの他端が共通接続されており、これによって第１の発熱線５１と第２の発熱線５２とが直列接続となっている。
【００７３】
また、端子Ｓには信号素線５４ｂが、端子Ｎには検知素線５３ｂが、それぞれ接続されている。端子Ｓｃｏｍには、信号素線５４ｂ及び検知素線５３ｂそれぞれの他端が共通接続されており、これによって信号線５４（信号素線５４ｂ）と検知線５３とが直列接続となっている。
【００７４】
以上説明したように、第２の発熱素線５２ｂの外周に設けられた第２の溶断層５３ａの外周に検知線５３（検知素線５３ｂ）が巻回されているため、異常発熱時に第２の溶断層５３ａが溶ければ第２の発熱素線５２ｂと検知素線５３ｂとが速やかに短絡しより迅速に温度ヒューズＴＦを溶断できると共に、第１の発熱線５１、第２の発熱線５２、検知線５３、信号線５４を順に同軸上に配設しているのでヒータ線５０の外径を小さくすることができる。
尚、以上説明した実施例では、実施例１と同様に第２の溶断層５３ａと第３の溶断層５４ａは融点が同じ材質であるが、第３の溶断層５４ａの材質を第２の溶断層５３ａの材質より融点の高い材質としてもよい。
【００７５】
以上説明した通り、本発明によれば、信号線と検知線とが直列接続されているので、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線と検知線とが短絡した場合に、検知線の抵抗率が低いので、検知線に大きな電流を流すことができる。
【００７６】
また、検知線が信号線の溶断層もしくは発熱線の溶断層に直接巻回されているため、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線の溶断層が溶けた際に、発熱線の発熱素線と検知線とが速やかに短絡して検知線に大きな電流を流すことができる。
【００７７】
また、発熱素線の外周に設けられた第１の溶断層の外周に検知線（検知素線）が巻回されているため、発熱線で異常な発熱が起こって発熱線の溶断層が溶けた際に、発熱線の発熱素線と検知線とが速やかに短絡して検知線に大きな電流を流すことができると共に、発熱線、検知線、信号線を順に同軸上に配設しているのでヒータ線の外径を小さくすることができる。
【００７８】
また、上述したヒータ線を電気カーペット等の採暖器に備えているため、発熱線で異常な発熱が起こった際に、抵抗率が低い検知線を大きな電流が流れて採暖器の制御基板に搭載された安全装置にも大きな電流が流れることにより迅速に安全装置が作動するので、安全性を高めた採暖器を提供することができる。
【００７９】
さらには、検知線の接続に際し、既存の制御基板（発熱線と信号線からなるヒータ線が接続できる制御基板）に、検知線を接続する接続点とこの接続点から安全装置へつながるパターンを新設するのみでよいため、制御基板の変更も最小限に抑えることができる。
【００８０】
以上説明した実施例では、ヒータ線の構成として発熱線が２本、検知線と信号線が各々１本である場合について説明したが、これに限るものではなく、発熱線が１本であってもよく、また、発熱線、検知線及び信号線が各々複数本であってもよい。
【００８１】
また、信号素線の材質としてニッケル線を、検知線（検知素線）の材質として銅線を用いた場合について説明したが、信号素線の材質は抵抗温度係数が大きく抵抗−温度特性の直線性が良い材質であればよく、また、検知線（検知素線）の材質は信号素線に使用される材質に比べ抵抗率が小さい材質であればよい。
【符号の説明】
【００８２】
１ 第１の発熱線
１ａ 第１の芯線
１ｂ 第１の発熱素線
１ｃ 第１の溶断層
２ 第２の発熱線
２ａ 第２の芯線
２ｂ 第２の発熱素線
２ｃ 第２の溶断層
３ 信号線
３ａ 第３の芯線
３ｂ 信号素線
３ｃ 第３の溶断層
４ 検知線
１０ ヒータ線
２０ 制御基板
２１ 短絡点
２２ 接続点
２５ 安全装置（抵抗付き温度ヒューズ）
３０ ヒータ線
３１ 第１の発熱線
３１ａ 第１の芯線
３１ｂ 第１の発熱素線
３１ｃ 第１の溶断層
３２ 第２の発熱線
３２ａ 第２の芯線
３２ｂ 第２の発熱素線
３２ｃ 第２の溶断層
３３ 信号線
３３ａ 第３の芯線
３３ｂ 信号素線
３３ｃ 第３の溶断層
３４ 検知線
４０ 制御基板
５１ 第１の発熱線
５１ａ 芯線
５１ｂ 第１の発熱素線
５２ 第２の発熱線
５２ａ 第１の溶断層
５２ｂ 第２の発熱素線
５３ 検知線
５３ａ 第２の溶断層
５３ｂ 検知素線
５４ 信号線
５４ａ 第３の溶断層
５４ｂ 信号素線
６０ 制御基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱線と、同発熱線の温度を検知する信号線と、前記発熱線の異常発熱時に同発熱線と短絡する検知線とを備えたヒータ線において、
前記信号線は、前記検知線より抵抗温度係数が大きい材質で構成され、
前記検知線は、前記信号線より抵抗率が低い材質で構成され、
前記信号線と前記検知線とは直列接続されることを特徴とするヒータ線。
【請求項２】
前記発熱線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した発熱素線と、同発熱素線の外周に溶断層とを備え、
前記信号線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した信号素線と、同信号素線の外周に溶断層とを備え、
前記検知線は、前記信号線の前記溶断層の外周もしくは前記発熱線の前記溶断層の外周にスパイラル状に巻回され、
前記発熱線と前記信号線とを撚り合わせるか又は撚り合わせずに束ねた束の周りに絶縁被覆を設けたことを特徴とする請求項１記載のヒータ線。
【請求項３】
前記発熱線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した発熱素線とを備え、
前記検知線は、前記発熱素線の外周に設けられた第１の溶断層と、同第１の溶断層の外周にスパイラル状に巻回した検知素線とを備え、
前記信号線は、前記検知素線の外周に設けられた第２の溶断層と、同第２の溶断層の外周にスパイラル状に巻回した信号素線とを備え、
前記信号素線の外周に絶縁被覆を設けたことを特徴とする請求項１記載のヒータ線。
【請求項４】
前記ヒータ線が接続され、同ヒータ線の異常発熱時に通電を遮断する安全装置を備えた制御基板を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のヒータ線を備えた採暖器。
【請求項５】
前記検知線は、一端を前記制御基板の前記信号線の接続点に接続され、他端を前記安全装置に接続されていることを特徴とする請求項４記載のヒータ線を備えた採暖器。
【請求項１】
発熱線と、同発熱線の温度を検知する信号線と、前記発熱線の異常発熱時に同発熱線と短絡する検知線とを備えたヒータ線において、
前記信号線は、前記検知線より抵抗温度係数が大きい材質で構成され、
前記検知線は、前記信号線より抵抗率が低い材質で構成され、
前記信号線と前記検知線とは直列接続されることを特徴とするヒータ線。
【請求項２】
前記発熱線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した発熱素線と、同発熱素線の外周に溶断層とを備え、
前記信号線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した信号素線と、同信号素線の外周に溶断層とを備え、
前記検知線は、前記信号線の前記溶断層の外周もしくは前記発熱線の前記溶断層の外周にスパイラル状に巻回され、
前記発熱線と前記信号線とを撚り合わせるか又は撚り合わせずに束ねた束の周りに絶縁被覆を設けたことを特徴とする請求項１記載のヒータ線。
【請求項３】
前記発熱線は、芯線と、同芯線の外周にスパイラル状に巻回した発熱素線とを備え、
前記検知線は、前記発熱素線の外周に設けられた第１の溶断層と、同第１の溶断層の外周にスパイラル状に巻回した検知素線とを備え、
前記信号線は、前記検知素線の外周に設けられた第２の溶断層と、同第２の溶断層の外周にスパイラル状に巻回した信号素線とを備え、
前記信号素線の外周に絶縁被覆を設けたことを特徴とする請求項１記載のヒータ線。
【請求項４】
前記ヒータ線が接続され、同ヒータ線の異常発熱時に通電を遮断する安全装置を備えた制御基板を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３に記載のヒータ線を備えた採暖器。
【請求項５】
前記検知線は、一端を前記制御基板の前記信号線の接続点に接続され、他端を前記安全装置に接続されていることを特徴とする請求項４記載のヒータ線を備えた採暖器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−５４４５４（Ｐ２０１１−５４４５４Ａ）
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０３２７５（Ｐ２００９−２０３２７５）
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【出願人】（０００００６６１１）株式会社富士通ゼネラル (1,266)
【Ｆターム（参考）】
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