專利名稱：電線狀發熱線裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種電熱毛毯、電熱地毯等面狀采暖用具中使用的電線狀發熱線裝置。
背景技術：
一般情況下，電熱毛毯、電熱地毯等面狀采暖用具中使用的電線狀發熱線裝置為人所熟知，尤其是，最初在該電熱地毯中使用的電線狀發熱系統的方式是由電線狀的傳感器線和電線狀的加熱線構成的、稱為雙線式的結構，其結構如圖3所示。在該圖中，電線狀傳感器線100由以下構成:聚酯纖維等纖維束的卷芯Ia ;將銅或銅合金導體螺旋狀地卷繞于卷芯Ia的外周而形成的內側電極線材2a ;在內側電極線材2a外周將高分子感熱樹脂擠壓成型而形成的高分子感熱層3a ;將銅或銅合金導體螺旋狀地卷繞于高分子感熱層3a外周而形成的外側電極線材4a ;在最外周將聚氯乙烯樹脂等擠壓成型而形成的絕緣被覆層5a。此外，根據需要也存在以下情況:在外側電極線材4a和絕緣被覆層5a之間將聚酯帶卷繞成螺旋狀而設置有阻擋來自絕緣被覆層5a的塑化劑遷移的阻擋層。并且，也可看到一些內側電極線材2a和外側電極線材4a相反配置的情況、或內側電極線材2a和外側電極線材4a由特殊合金等形成的情況。其中，高分子感熱層3a對溫度的電氣特性呈現出隨著溫度上升而交流阻抗減少的、所謂負溫度系數熱敏電阻特性，表示靈敏度性能的B常數大概是8000K到11000K左右。此外，高分子感熱層3a不必具有固有的熔點。在這種構成的電線狀傳感器線100中，從內側電極線材2a和外側電極線材4a的兩端作為電氣信號取出因溫度變化而產生的交流阻抗的變化，并用于溫度控制。其次，電線狀加熱線101呈和圖3 —樣的形狀，但使用的材料不同。在該圖中由以下構成:聚酯纖維等纖維束的卷芯Ib ;將銅或銅合金導體螺旋狀地卷繞于卷芯Ib外周而形成的發熱線材2b ;在發熱線材2b外周將高分子樹脂擠壓成型而形成的高分子層3b ;將銅或銅合金導體螺旋狀地卷繞于高分子層3b外周而形成的短路檢測線材4b ;在最外周將聚氯乙烯樹脂等擠壓成型而形成的絕緣被覆層5b。其中，高分子層3b具有固有的熔點，當變為過熱狀態時，高分子層3b熔融而發熱線材2b和短路檢測線材4b接觸，作為所謂的線間短路保護功能的一部分發揮作用。此外，這里所述的線間短路保護功能是指:在線間短路時，與溫度保險絲等其他部件配合而以不恢復的方式斷開總電源，以此防止因異常過熱而導致的火災等。此外，根據需要也存在以下情況:在短路檢測線材4b和絕緣被覆層5b之間將聚酯帶卷繞成螺旋狀而設置有阻擋來自絕緣被覆層5b的塑化劑遷移的阻擋層。并且，也可看到一些發熱線材2b和短路檢測線材4b相反配置的情況。這兩條電線狀傳感器線100和電線狀加熱線101大致平行地布線而與溫度控制部連接，通過圖4所示的電路連接來實現溫度控制和線間短路保護的動作。
在圖4中，來自電線狀傳感器線100的信號通過電阻器Rl、R2被分壓為低壓，進一步通過二極管D3和電容Cl平滑化，作為較小的直流成分輸入到電壓比較器Ul的負極端子，并和相當于提前設定的溫度的基準電壓Vref I進行比較而通過電壓比較器Ul輸出，驅動電力控制開關SW的開合而控制對發熱線材2b的通電。其中，附圖
標記STB是低壓化的穩定化的電源，提供給溫度控制部(下同)。另一方面，電線狀加熱線101的線間短路保護動作如圖4所示，短路檢測線材4b的兩端短路，經由溫度保險絲一體型電阻器RFl和兩個二極管與AC100V的各個極連接而構成線間短路保護電路。其中，Fl是溫度保險絲，RFl是溫度保險絲一體型電阻器，D1、D2是
整流二極管。圖4所示的電線狀加熱線101的線間短路保護電路的動作如下。在與電線狀傳感器線100連接的溫度控制部被破損而陷入無法控制的情況下，電力控制開關SW保持接通的狀態，電線狀加熱線101對發熱線材2b的通電變得連續而整體變成過熱狀態，因此，高分子層3b在固有的熔點上熔融而發熱線材2b和短路檢測線材4b接觸，在“AC電源N點—2b — 4b — RFl — Dl — Fl — AC 電源H 點”和“AC 電源 H 點—Fl — 2b — 4b — RFl — D2 — AC電源N點” 二個路徑上流過交流半波電流，溫度保險絲一體型電阻器RFl通過較大的功率被加熱而在規定時間內溫度保險絲被熔斷，電源被斷開，構成防止火災發生的最終的保護電路。其中，AC電源的H點、N點是表示電路圖上的位置的稱呼，不具有電學上的含義。此夕卜，即使二極管Dl及D2的方向分別反向連接，也是同樣的動作。上述線間短路保護電路的優點為如下。(I)短路檢測線材4b的電阻值可遠小于溫度保險絲一體型電阻器RF 1，在工業上也可小到發熱線材2b的電阻值以下，還可使線間短路時的溫度保險絲熔斷時間的波動非常小，但小到什么程度是根據與成本的平衡來確定的。(2)通過連接短路檢測線材4b的兩端而使用，使線間短路時的短路檢測線材4b的合成電阻與短路位置無關地變為兩端開放的原來電阻值的1/4以下，因此實現上述第(I)項所示的短路檢測線材4b的低電阻化，對于溫度保險絲一體型電阻器RFl的電阻值起到4倍以上的較大的縮小效果。(3)在溫度保險絲一體型電阻器RFl中，通過兩個路徑流過交流半波電流，因此可減小因線間短路位置、電力控制開關SW的接通、斷開狀態而形成的耗電波動，并且由于電線狀加熱線101和電線狀傳感器線100在空間上分離，因此可提供一種沒有電氣上的相互干擾、安全性極高的、穩定的線間短路功能。其次，基于圖4將溫度保險絲一體型電阻器RFl的耗電的概要計算值顯示于表3中。其中，發熱線材2b的電阻值設為28.6Ω、溫度保險絲一體型電阻器RFl的電阻值設為180Ω，短路檢測線材4b的電阻值是以溫度保險絲一體型電阻器RF I的電阻值的1/2左右為目標及考慮到成本，設為相當于發熱線材2b的電阻值的3倍左右的90 Ω。此外，二極管Dl、D2的正向電壓下降量為很少，因此在計算中省略(下同)。(表3)溫度保險絲一體型電阻器RFl的耗電概要計算值單位:瓦
權利要求
1.一種電線狀發熱線裝置，具有:發熱線材，以規定螺距螺旋纏繞于卷芯上，交流電施加于其兩端；在規定溫度熔融的高分子層，貼緊配置于上述發熱線材上；線條組，將至少一條絕緣線、作為導體的溫度檢測線材及短路檢測線材交替配置于上述高分子層的外周，將它們合股并螺旋纏繞而形成；以及被覆層，對上述線條組進行絕緣，該電線狀發熱線裝置的特征在于， 上述短路檢測線材的兩端與溫度保險絲一體型電阻器的一端連接，上述電阻器的另一端經由兩個二極管分別與AC電源的兩極連接， 在上述發熱線材和上述短路檢測線材在任意位置短路的情況下，形成施加于上述發熱線材側的交流電通過短路的部分并經過與上述短路檢測線材連接的線而流到上述溫度保險絲一體型電阻器的路徑，在該路徑中流過達到熔斷的大小的電流并加熱，短時間內切斷溫度保險絲而確保安全性。
2.一種電線狀發熱線裝置，具有:線條組，將至少一條絕緣線、作為導體的溫度檢測線材及短路檢測線材交替配置于卷芯的外周，將它們合股并螺旋纏繞而形成；在規定溫度熔融的高分子層，貼緊配置于上述線條組上；發熱線材，以規定螺距螺旋纏繞于上述高分子層的外周，交流電施加于其兩端；以及被覆層，對上述發熱線材進行絕緣，該電線狀發熱線裝置的特征在于， 上述短路檢測線材的兩端與溫度保險絲一體型電阻器的一端連接，上述電阻器的另一端經由兩個二極管分別與AC電源的兩極連接， 在上述發熱線材和上述短路檢測線材在任意位置短路的情況下，形成施加于上述發熱線材側的交流電通過短路的部分并經過與上述短路檢測線材連接的線而流到上述溫度保險絲一體型電阻器的路徑，在該路徑中流過達到熔斷的大小的電流并加熱，短時間內切斷溫度保險絲而確保安全性。
3.根據權利要求1或2所述的電線狀發熱線裝置，其特征在于， 上述絕緣線的粗細或厚度是上述溫度檢測線材及上述短路檢測線材的最小直徑或最小厚度的50%以上且最大直徑或最大厚度的200%以下。
4.根據權利要求1、2或3所述的電線狀發熱線裝置，其特征在于， 上述高分子層由聚酰胺樹脂單獨構成，或者由聚酰胺樹脂和聚酰胺彈性體的混合物構成，熔融溫度為130°C以上且190°C以下。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的電線狀發熱線裝置，其特征在于， 上述溫度檢測線材是具有正的溫度系數的金屬線。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的電線狀發熱線裝置，其特征在于， 上述兩個二極管的同極側與溫度保險絲一體型電阻器的一端連接，上述二極管的各自的另一極側與AC電源的各極連接，上述溫度保險絲一體型電阻器的另一端與短路檢測線材的兩端連接。
7.根據權利要求1至6中任一項所述的電線狀發熱線裝置，其特征在于， 上述短路檢測線材的電阻值是溫度保險絲一體型電阻器的電阻值以下。
全文摘要
提供一種電線狀發熱線裝置，是單線式電線狀發熱線的同時，將絕緣線和溫度檢測線材及短路檢測線材交替配置于高分子層的外周，將它們合股并螺旋狀纏繞而使溫度控制電路和線間短路保護電路分離，從而可獲得高精度、穩定的溫度控制功能及波動少、安全性高的線間短路保護功能，且經濟性良好。將發熱線材螺旋狀纏繞于卷芯；在其周圍形成高分子層；將至少一條絕緣線、作為導體的溫度檢測線材及短路檢測線材交替配置于其外周，并將它們以合股方式螺旋狀纏繞，并進一步在其上形成絕緣被覆層；溫度檢測線材和短路檢測線材在空間上分離，從而使溫度檢測線材的溫度控制及短路檢測線材的線間短路保護分別獨立而高精度、不波動地進行。
文檔編號H05B3/10GK103179703SQ20121007582
公開日2013年6月26日 申請日期2012年3月21日 優先權日2011年12月26日
發明者野村卓志, 朝倉正博 申請人:香港塔祈巴那電器有限公司