電気式床暖房装置
【課題】コード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続して床下地面に敷き詰め、コントローラを介して電気式床暖房パネルに所要の電力を供給するようにした電気式床暖房装置において、コード状ヒータのヒータ線に疲労断線が生じてヒータ線近傍が異常発熱し出火に至るような事態となるのを回避できる安全設計を、電気回路に組み込む。
【解決手段】コード状ヒータ２０として、通電により発熱するヒータ線２２と検知線２４と、その間に充填された溶断層２３とを備えたものを用いる。検知線２４をアース接続する。断線による異常発熱により溶断層２３が溶融してヒータ線２２と検知線２４とが短絡したときに流れる短絡電流は、アース接続された検知線２４を通して安全側に放電される。検知線２４を過剰電流（漏電電流）が流れることにより、コントローラ４０（または家屋内）の漏電ブレーカー４１が作用し、電気回路を完全遮断する。
【解決手段】コード状ヒータ２０として、通電により発熱するヒータ線２２と検知線２４と、その間に充填された溶断層２３とを備えたものを用いる。検知線２４をアース接続する。断線による異常発熱により溶断層２３が溶融してヒータ線２２と検知線２４とが短絡したときに流れる短絡電流は、アース接続された検知線２４を通して安全側に放電される。検知線２４を過剰電流（漏電電流）が流れることにより、コントローラ４０（または家屋内）の漏電ブレーカー４１が作用し、電気回路を完全遮断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気式床暖房装置、特に発熱源であるコード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続して床下地面に敷き詰めた形態の電気式床暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
木質基材の裏面に形成した配線溝内にコード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続しながら床下地面に敷き詰め、コントローラを介して電気式床暖房パネルに所要の電力を供給するようにした電気式床暖房装置は知られている（特許文献１等参照）。床暖房構造としたときの遮音性能を高めるために、木質基材に遮音溝を形成することも行われており、また、コード状ヒータを組み込んだ木質基材の裏面に弾性を持つ緩衝材を貼り付けて、いわゆる直貼りタイプの電気式床暖房パネルとすることも行われている。コントローラには、加熱エリアの特定、通電の開始と停止、定常運転モードでの温度レベル設定、漏電ブレーカーなどの機能が備えられるとともに、各電気式床暖房パネルには、過昇温を防止するためにサーモスタット等が備えられ、電気式床暖房装置の安全性を確保している。
【特許文献１】特開２００５−１２０８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電気式床暖房装置の安全運転は、通常の使用状態では充分に保証されている。しかし、一般に構造部材は、その構造上からくる寿命を当然に有しており、例えば電気式床暖房パネルの場合、１０年程度の長期にわたって継続して使用されると、歩行等による荷重が繰り返し加わることで、内部に組み込んだコード状ヒータにひずみによる応力が繰り返しかかり、その影響で疲労断線が起こる可能性がある。断線が起こった状態で使用を続けると、断線箇所でスパークが発生し、燃焼を起こす可能性がある。
【０００４】
また、地震等により設計値以上の外的応力が電気式床暖房装置を取り付けている建物に作用した場合、躯体にゆがみが生じ、電気式床暖房パネルの配線溝に埋め込んだコード状ヒータに部分的に予期せぬ集中応力が作用することも起こり得る。使用者がそれを知らずに電気式床暖房装置の使用を継続していると、同様な疲労断線が起こり得る。
【０００５】
本発明は、上記のように製品寿命を超えたときに、あるいは地震のような異常事態が発生したときに起こる可能性のある、コード状ヒータの断線に起因する燃焼等の不都合に対して、安全設計を施した電気式床暖房装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決する本発明による電気式床暖房装置は、コード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続して床下地面に敷き詰め、コントローラを介して電気式床暖房パネルに所要の電力を供給するようにした電気式床暖房装置であって、前記コード状ヒータは、通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有するコード状ヒータであり、前記検知線はアース接続されていることを特徴とする。
【０００７】
上記の電気式床暖房装置において、通常の使用状態では、当該電気式床暖房装置に付設のコントローラに設定した条件に従った正常運転が継続する。製品寿命を超えた長期の使用等により、いずれかの電気式床暖房パネルに組み込まれたコード状ヒータに疲労断線等による部分断線等が生じたと仮定する。断線により、接触抵抗が増加してあるいはスパーク等により、その近傍に設定値以上の発熱が生じる。本発明による電気式床暖房装置では、コード状ヒータとして通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有するコード状ヒータを用いており、前記した設定値以上の発熱により溶断層が溶融する。
【０００８】
絶縁層として機能していた溶断層が溶融することにより、ヒータ線と検知線が短絡状態となり、付設したコントローラからの電流は短絡電流としてアース接続されている検知線側に漏電電流として流れる。それにより、万一の断線時にも安全を確保することができる。
【０００９】
なお、上記の電気式床暖房装置において、前記コード状ヒータは、通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有する形態のものであればよく、例えば、後の実施の形態に示すように、１本のヒータ線と１本の検知線とその間に前記溶断層を充填した２線式のコード状ヒータ、あるいは、第１と第２の２本のヒータ線と１本の検知線とからなり、前記第１のヒータ線と前記検知線とはそれぞれが第１の被覆樹脂で被覆されており、前記第２のヒータ線は前記第１の被覆樹脂の溶融温度よりも高い溶融温度を持つ第２の被覆樹脂で被覆されている３線式コード状ヒータ、が挙げられる。
【００１０】
本発明による電気式床暖房装置の一態様において、前記コード状ヒータは、通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有する２線式コード状ヒータであり、前記２線式コード状ヒータにおける前記溶断層が溶融することにより生じる前記ヒータ線と前記検知線との短絡により前記検知線を流れる電流に起因して作動する漏電ブレーカーを備える。前記漏電ブレーカは、前記コントローラに備えられていてもよく、家屋内設置される配電盤に備えられていてもよい。
【００１１】
上記の形態の電気式床暖房装置においても、通常の使用状態では、当該電気式床暖房装置に付設のコントローラに設定した条件に従った正常運転が継続する。製品寿命を超えた長期の使用等により２線式コード状ヒータに部分断線等が生じたとき、前記のように溶断層が溶融し、ヒータ線と検知線が短絡状態となり、コントローラからの電流はアース接続されている検知線側に漏電電流として流れる。それにより、万一の断線時にも安全を確保することができる。さらに、漏電電流が流れることにより、コントローラあるいは配電盤に備えられた漏電ブレーカーが作動して回路を強制的に遮断する。それにより、当該断線箇所での異常発熱は停止し、燃焼にまで至るような事態が生じるのを確実に阻止することができる。すなわち、通電回路は事故発生時に安全サイドに導かれる。
【００１２】
なお、電気式床暖房パネルのヒータ回路には、通常、サーモスタットが組み込まれており、サーモスタット接続部に近い位置で前記断線が生じた場合には、検知線を流れる短絡電流の値は小さく、漏電ブレーカーが適切に作動しない恐れがある。そのために、電気式床暖房パネルにおけるサーモスタット接続部に近い位置において前記２線式コード状ヒータに断線を起こり難くした手段を施しておくことが望ましい。その手段の一例として、サーモスタット接続部付近の２線式コード状ヒータに直接過大な応力が発生しないように、少なくともその近傍の配線溝の溝幅を広くして、２線式コード状ヒータと配線溝との間にクリアランスを設けること等が挙げられる。
【００１３】
上記の課題を解決する本発明によるさらに他の電気式床暖房装置は、前記コード状ヒータとして、第１と第２の２本のヒータ線と１本の検知線とからなり、前記第１のヒータ線と前記検知線とはそれぞれが第１の被覆樹脂で被覆されており、前記第２のヒータ線は前記第１の被覆樹脂の溶融温度よりも高い溶融温度を持つ第２の被覆樹脂で被覆されている３線式コード状ヒータを用いる。そして、前記３線式コード状ヒータの前記検知線はアース接続されており、前記電気式床暖房装置、前記３線式コード状ヒータにおける前記第１の被覆樹脂が溶融することにより生じる前記第１のヒータ線と前記検知線との短絡により前記検知線に流れる電流に起因して作動する漏電ブレーカーを少なくとも備えることを特徴とする。この態様でも、前記漏電ブレーカは、前記コントローラに備えられていてもよく、家屋内設置される配電盤に備えられていてもよい。
【００１４】
上記の電気式床暖房装置においても、通常の使用状態では、当該電気式床暖房装置に付設のコントローラに設定した条件に従った正常運転が継続する。製品寿命を超えた長期の使用等により、いずれかの電気式床暖房パネルに組み込まれた前記３線式コード状ヒータの前記した第１と第２の２本のヒータ線のいずれかの箇所において断線が生じて設定以上の異常発熱が生じた場合、その発熱により、前記第１のヒータ線と検知線とを被覆している第１の被覆樹脂が溶融する。絶縁層として機能していた第１の被覆樹脂が溶融することにより、第１のヒータ線と検知線が短絡状態となる。
【００１５】
この短絡により、付設したコントローラからの電流は短絡電流としてアース接続されている検知線側に漏電電流として流れる。漏電電流が流れることにより、コントローラあるいは配電盤に備えられた漏電ブレーカーが作動して、回路を強制的に遮断する。それにより、この態様の電気式床暖房装置においても、当該断線箇所での異常発熱は停止し、燃焼にまで至るような事態が生じるのを確実に阻止することができる。すなわち、通電回路は事故発生時に安全サイドに導かれる。
【００１６】
本発明による電気式床暖房装置において、床暖房を行う床面積の広さに応じた複数枚の電気式床暖房パネルが用いられる。複数枚の電気式床暖房パネルは、好ましくは、並列接続された１組以上のグループにグループ化され、各グループ化した電気式床暖房パネル群がコントローラに並列に接続される。
【００１７】
上記した３線式コード状ヒータを備える電気式床暖房パネルにおいて、３線式コード状ヒータを構成する第１と第２の２本のヒータ線の一方端は電源側に、直接もしくは必要に応じて通常の温度ヒューズを介して接続し、他方端は互いに接続する構成である。そのために、３線式コード状ヒータの一方端は開放端であってよく、従来のコード状ヒータのように、あるいは前記した２線式コード状ヒータのように、閉ループとなる回路を作る必要がないので、電気式床暖房パネルへのヒータ線の組み込み作業が容易となる。ＮＣ等による配線の自動化も可能となる。さらに、ダイオードも不要となるので、有効ヒータゾーンも大きくなり、電気式床暖房パネル自体の構成も簡素化される。また、３線式コード状ヒータは、３線式コード状ヒータ内で、実質的に平行に走る第１と第２の２本のヒータ線を電流が往復で流れるので磁界が打ち消し合うようになり、低電磁波ヒータ線となる。そのために、これを採用した本発明による電気式床暖房パネルからの電磁波の発生もカットされる。
【００１８】
本発明で用いる電気式床暖房パネルの全体形状は任意であり、矩形状、長尺状の単位ピースを長手方向に位置をずらしながら雁木状に組み付けた雁木形状、などを例示できる。木質基材の裏面に緩衝材層を貼着した形態であってもよく、この形態の電気式床暖房パネルを用いることにより、直貼り式の電気式床暖房装置を構築することができる。
【００１９】
本発明による電気式床暖房装置の１つの態様では、電気式床暖房パネルの複数枚が並列接続された１組以上のグループにグループ化されている。この態様では、事故発生時に、短絡が生じた電気式床暖房パネルのみを、それ単独で、新しいものと交換することができる。また、その際に、コントローラまたは配電盤に、各グループ毎に対応した漏電ブレーカーを備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、製品寿命を超えたときにあるいは地震のような異常事態が発生したときに起こる可能性のある、コード状ヒータの断線に起因する燃焼等の不都合に対して、有効な安全設計を施した電気式床暖房装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施の形態により説明する。図１は第１形態の電気式床暖房装置の全体を示す概略図、図２はそこで用いる電気式床暖房パネルの一例を説明する図、図３は前記電気式床暖房パネルに組み込まれた２線式コード状ヒータを説明する図、図４は第１形態の電気式床暖房装置の電気回路図である。
【００２２】
第１形態の電気式床暖房装置Ａは、床下地１０の上に、図２に一例を示すような、発熱源としての２線式コード状ヒータ２０を組み込んだ電気式床暖房パネル３０の複数枚を電気的に接続して敷き詰めて構成され、各電気式床暖房パネル３０には、外部からの商用電力がコントローラ４０を介して供給される。コントローラ４０は、前記特許文献１に記載のような従来知られた電気式床暖房装置で用いられているものであってよく、加熱エリアの特定、通電の開始と停止、定常運転モードでの温度レベル設定、漏電ブレーカー等による漏電時の回路遮断機能などが備えられる。
【００２３】
電気式床暖房パネル３０は、図２ａに緩衝材層を除去した状態の背面図に示すように、この例では、長尺状の単位ピース３１が長手方向に位置をずらしながら雁木状に組み付けられており、その裏面には連続する配線溝３２が形成されている。配線溝３２の中には、図３に示す２線式コード状ヒータ２０が埋め込まれており、２線式コード状ヒータ２０の端部はコネクターに３４、３５に電気的に接続している。この例で、コネクター３４、３５はアース線を備えた３線式のものであり、後に説明する２線式コード状ヒータ２０の検知線２４がアース線に接続している。また、電気式床暖房パネル３０の裏面の適所にはサーモスタット２６が組み込まれており、図示しないが、２線式コード状ヒータ２０がサーモスタット２６に接続する付近において、配線溝３２の溝幅は広くなっている。それにより、２線式コード状ヒータ２０と配線溝３２との間に所要のクリアランスを形成することができ、サーモスタット２６近傍において２線式コード状ヒータ２０に疲労破断が生じるのを回避することができる。
【００２４】
図２で、３６は、各単位ピース３１の裏面に配線溝３２に交差するようにして形成される遮音溝である。さらに、電気式床暖房パネル３０の裏面には緩衝材層３７が貼り付けられており、この例において緩衝材層３７は、図２ｂに示すように、不織布層３８と樹脂発泡体層３９との２層構成とされている。
【００２５】
図３に示すように、この例において、２線式コード状ヒータ２０は、ポリエステル系合成繊維より糸のような耐熱芯材２１に、発熱体であるヒータ線２２が巻き込まれており、その全体がヒータ線２２の異常発熱等で溶融する非導電性材料からなる溶断層２３で被覆されている。溶断層２３の外周には銅線のような電気抵抗の小さい線からなる検知線２４が配置されており、それ全体が耐熱ＰＶＣのような断熱性のある非導電性材料からなる被覆材２５により覆われている。溶断層２３は、熱可塑性樹脂、例えばナイロン系のものやポリアミド系樹脂製のもので作られており、通常の運転時ではそのままで存在し、ヒータ線２２に予定されている最高加熱温度を超える異常加熱状態となったとき溶融する。そのような異常加熱状態は、例えば、ヒータ線２２に部分断線等が生じてスパークが生じたり、接触抵抗が異常に増加するような場合などに発生する。
【００２６】
図４は、上記した第１形態の電気式床暖房装置Ａの電気回路図である。交流電源はコントローラ４０からコネクター３４，３５を介して電気式床暖房パネル３０の２線式コード状ヒータ２０に供給される。コントローラ４０は従来知られたものであり、制御ユニットＣＵおよび漏電ブレーカー４１を備える。２線式コード状ヒータ２０を構成する前記検知線２４は、直接またはアースリード線を介してアース接続されている。アース接続は、３線式コネクター３４、３５のアース線に接続することにより得ることができるが、これに限らない。
【００２７】
正常な運転環境では、コントローラ４０に設定した運転条件に従って、所要の電力がコード状ヒータ２０に供給され、それが高い抵抗値を持つヒータ線２２を流れ、その発熱により床暖房が行われる。正常運転時のヒータ線２２の加熱により、溶断層２３が溶断することはない。
【００２８】
製品寿命を超えてもなお継続使用していると、使用者がまったく知らないうちにヒータ線２２に断線が生じ、接触抵抗が異常に増加してスパーク等による異常加熱が生じる場合がある。その場合に、その部分に存在する溶断層２３が溶融し、ヒータ線２２と検知線２４とが短絡状態となる。なお、図４では、１枚の電気式床暖房パネル３０からなる電気式床暖房装置Ａが示されるが、複数枚の電気式床暖房パネル３０が直列にまたは並列に接続されて第１形態の電気式床暖房装置Ａが構成される場合も、異常加熱した電気式床暖房パネル３０において、同様な事態が生じる。
【００２９】
短絡が生じると、抵抗の少ない検知線２４側を多くの電流が流れるようになるが、検知線２４はアース接続されており、安全は確保される。一方、抵抗の小さい検知線２４を多くの電流が流れることにより、コントローラ４０内で過電流状態、すなわち漏電状態が形成され、漏電ブレーカー４１が作動してメイン回路を遮断する。
【００３０】
それにより、断線箇所でのそれ以上の発熱やスパークの発生は起こらなくなり、電気式床暖房パネル３０の裏面に積層した不織布層３８や樹脂発泡体層３９からなる緩衝材層３７が着火するという事態を確実に回避することができる。なお、図示しないが、前記ヒータ線２２と前記検知線２４との短絡により検知線２４を流れる電流（漏電電流）に起因して作動する漏電ブレーカー４１を、コントローラ４０内でなく、家屋内に備えられる配電盤に備えるようにしても、同じ作用効果が達成される。
【００３１】
次に、本発明による第２形態の電気式床暖房装置を図５〜図１０を用いて説明する。図５は第２形態の電気式床暖房装置Ａ１で用いる電気式床暖房パネル３０の一例を説明するための前記図２（ａ）に相当する図、図６は前記電気式床暖房パネル３０に組み込まれる３線式コード状ヒータ５０を説明する図、図７は電気式床暖房パネル３０の電気回路図、図８は第２形態の電気式床暖房装置Ａ１の電気回路図、図９と図１０は第２形態の電気式床暖房装置Ａ１における発熱状態を説明するための発熱回路図である。
【００３２】
第２形態の電気式床暖房装置Ａ１は、電気式床暖房パネル３０に組み込まれるコード状ヒータが図６に基づき後に説明する３線式コード状ヒータ５０である点を除き、他の構成は、図１に示した前記第１形態の電気式床暖房装置Ａと基本的に同じである。すなわち、第２形態の電気式床暖房装置Ａ１においても、複数枚の電気式床暖房パネル３０が電気的に接続して床下地１０上に敷き詰められ、各電気式床暖房パネル３０には、外部からの商用電力がコントローラ４０を介して供給される。コントローラ４０も従来知られた電気式床暖房装置で用いられているものであってよく、第１形態の電気式床暖房装置Ａの場合と同様、加熱エリアの特定、通電の開始と停止、定常運転モードでの温度レベル設定、漏電ブレーカー等による漏電時の回路遮断機能などが備えられる。
【００３３】
電気式床暖房パネル３０は、図５に緩衝材層を除去した状態の背面図を示すように、長尺状の単位ピース３１が長手方向に位置をずらしながら雁木状に組み付けられており、その裏面にはその全面にわたるようにして連続する配線溝３２が形成されている。配線溝３２の中には、図６に示す３線式コード状ヒータ５０が埋め込まれており、３線式コード状ヒータ５０の一方端５０ａは、リード線、通常の温度ヒューズおよび電源線５０ｂを介して３線式コネクタ３４、３５に電気的に接続している。３線式コード状ヒータ５０の他方端５０ｃは、必要に応じてサーモスタット（不図示）が取り付けられる。なお、図５で、３６は、各単位ピース３０の裏面に配線溝３２に交差するようにして形成される遮音溝である。図５で省略しているが、この電気式床暖房パネル３０の裏面にも、図２（ｂ）に示したと同様に、不織布層３８と樹脂発泡体層３９との２層構成とされている。このような緩衝材層３７を備えることにより、直貼り床材として用いることができる。
【００３４】
次に、３線式コード状ヒータ５０を説明する。図６（ａ）（ｂ）に示すように、３線式コード状ヒータ５０は、第１のヒータ線５１と、第２のヒータ線５２と、銅線のような電気抵抗の小さい線からなる検知線５３とからなる３線式ヒータであり、各線は、ヒータ線の異常発熱等で溶融する非導電性材料からなる被覆樹脂５４、５５、５６でそれぞれ被覆されている。図６（ａ）に示すように３本の線は寄り合わされて一本の線となり、その全体が図６（ｂ）に示すように耐熱ＰＶＣのような断熱性のある非導電性材料からなる被覆材５７により覆われている。なお、図示しないが、２線式コード状ヒータ２０と同様に、耐熱芯材の周囲に、第１のヒータ線５１、第２のヒータ線５２および検知線５３をそれぞれ巻き付けたものに対して、前記した被覆樹脂５４、５５、５６をそれぞれ被覆したものを用意し、その３本の線を図６に示すように、螺旋状に巻き込み、その全体を被覆材５７で被覆して、３線式コート状ヒータ５０とすることもできる。
【００３５】
被覆樹脂５４、５５、５６は、ナイロン系樹脂あるいはポリアミド系樹脂のような熱可塑性樹脂である。ただし、第１のヒータ線５１を被覆する第１の被覆樹脂５４と第２のヒータ線５２を被覆する第２の被覆樹脂５５には、溶融温度の異なる樹脂が用いられており、限定されるものではないが、この例で、第１の被覆樹脂５４の溶融温度はほぼ１７０℃程度、第２の被覆樹脂５５の溶融温度はほぼ２２０℃程度である。すなわち、第２のヒータ線５２は第１の被覆樹脂５４の溶融温度よりも高い溶融温度を持つ第２の被覆樹脂５５で被覆されている。また、検知線５３を覆う被覆樹脂５６には、前記した比較して溶融温度の低い第１の被覆樹脂５４と同じ樹脂が用いられている。
【００３６】
これらの被覆樹脂５４、５５、５６は、電気式床暖房装置Ａ１の通常の運転時ではそのままで存在しており、絶縁材として機能している。しかし、第１のヒータ線５１または第２のヒータ線５２に断線あるいは部分断線等が生じてスパーク等が発生し、被覆樹脂の溶融温度を超える異常加熱状態が部分的に発生したときには、溶融して絶縁機能を喪失する。
【００３７】
図７に示すように、電気式床暖房パネル３０において、３線式コード状ヒータ５０の第１のヒータ線５１と第２のヒータ線５２の一方端は、通常の温度ヒューズ５８ａ電源線５０ｂを介して前記した３線式コネクタ３４（３５）の電源側に接続し、第１のヒータ線５１と第２のヒータ線５２の他方端は、サーモスタット５８を介して互いに接続している。また、前記検知線５３は、３線式コネクタ３４（３５）のアース線を介してアース接続している。なお、温度ヒューズ５８ａとサーモスタット５８は省略することもできる。
【００３８】
図８は、上記した形態の電気式床暖房パネル３０の複数枚を用いて構成された第２形態の電気式床暖房装置Ａ１の一例を示す電気回路図である。ここでは、電気式床暖房パネル３０の複数枚がコネクタ３４、３５を介して互いに接続することにより、グループ化された電気式床暖房パネル群３０Ａとされており、電気式床暖房パネル群３０Ａでは、各電気式床暖房パネル３０に組み込まれた３線式コード状ヒータ２０の２本のヒータ線と５１、５２と１本の検知線５３のそれぞれは並列接続されている。なお、図８に示す電気式床暖房パネル群３０Ａは、３枚の電気式床暖房パネル３０で構成されているが、何枚の電気式床暖房パネル３０で電気式床暖房パネル群３０Ａを構成するかは任意である。また、仮想線で示すように、２つ以上の電気式床暖房パネル群３０Ａを並列接続してもよい。
【００３９】
電気式床暖房装置Ａ１を施工するに当たっては、図１に基づき説明したように、電気式床暖房パネル群３０Ａが床下地面に貼り付けられ、並列接続した複数の３線式コード状ヒータ５０における前記第１のヒータ線５１と第２のヒータ線５２が、図示しないＶＶＦケーブル等を介して、コントローラ４０に結線される。コントローラ４０は、従来知られた制御ユニットＣＵと漏電ブレーカー４１を備えている。また、複数の３線式コード状ヒータ５０の検知線５３は、前記のようにアース接続されている。
【００４０】
次に、図９および図１０に示す電気式床暖房装置Ａ１の発熱回路を参照して、その運転状態を説明する。なお、複数枚の電気式床暖房パネル３０は図８に示すようにすべて並列接続しているので、図９、図１０では、１つの電気式床暖房パネル３０の場合を例として示すが、複数個の場合も等価である。上記の電気式床暖房装置Ａ１において、電気式床暖房パネル３０が正常に運転している環境では、コントローラ４０から供給される電力は、電気式床暖房パネル３０に組み込んだ３線式コード状ヒータ５０の第１のヒータ線５１と第２のヒータ線５２とを循環するように流れ、その発熱により床暖房が行われる。正常運転での温度制御等は前記したコントローラ４０の制御装置ＣＵにより行われる。正常運転時には３線式コード状ヒータ５０の検知線５３には電流は流れない。
【００４１】
上記の発熱回路において、製品寿命を超えてもなお継続使用していると、前記したように、使用者が知らないうちに３線式コード状ヒータ５０を構成する第１のヒータ線５１と第２のヒータ線５２のいずれかに部分断線が生じ、接触抵抗が異常に増加してスパーク等による異常加熱が生じる場合がある。図９は、そのような断線が第１のヒータ線５１において起こった場合の状態を説明している。第１のヒータ線５１のいずれかの箇所Ｐでスパーク等による異常加熱が生じたときに、その箇所の第１の被覆樹脂５４は溶融し、そこに近接する検知線５３を被覆する被覆樹脂５６も溶融する。
【００４２】
双方の被覆樹脂が溶融することにより、図９に領域Ｑで示すように、第１のヒータ線５１と検知線５３とが短絡した状態となり、電流は、その短絡箇所からアース接続している検知線５３側に流れる。その電流の流れはコントローラ４０により漏電として認識され、漏電ブレーカー４１が作動して、コントローラ４０から３線式コード状ヒータ５０への電力供給を完全に遮断する。それにより、断線箇所Ｐでのそれ以上の発熱やスパークは起こらなくなり、各電気式床暖房パネルＡの裏面に積層した前記した不織布層３８や樹脂発泡体層３９からなる緩衝材層３７が着火するという事態は確実に回避される。
【００４３】
図１０は、断線が第２のヒータ線５２において起こった場合の状態を説明している。第２のヒータ線５２のいずれかの箇所Ｐでスパーク等による異常加熱が生じたときに、その箇所の第２の被覆樹脂５５が昇温する。第２の被覆樹脂５５の溶融温度は、第１のヒータ線５１および検知線５３を被覆している第１の被覆樹脂５４、５６の溶融温度よりも高く設定してあるので、第２の被覆樹脂５５が溶融する前に、第１のヒータ線５１および検知線５３を被覆している第１の被覆樹脂５４、５６が溶融する。それにより、図９に基づき説明したと同様に、領域Ｑにおいて、第１のヒータ線５１と検知線５３とが短絡した状態となる。以下、前記したと同様にして、短絡電流は、その短絡箇所からアース接続している検知線５３側に流れ、それにより、漏電ブレーカー４１が作動して、コントローラ４０から３線式コード状ヒータ５０への電力供給が完全に遮断される。図示しないが、この態様の電気式床暖房装置Ａ１でも、前記第１のヒータ線５１と前記検知線５３との短絡により検知線５３を流れる電流（漏電電流）に起因して作動する漏電ブレーカー４１を、コントローラ４０内でなく、家屋内に備えられる配電盤に備えるようにしても、同じ作用効果が達成される。
【００４４】
上記したように、第２形態の電気式床暖房装置Ａ１でも、異常時での安全性が確実に確保される。さらに、前記したように、３線式コード状ヒータ５０を用いる場合には、電気式床暖房パネル３０の木質基材３１の裏面に３線式コード状ヒータ５０を埋め込む際に、閉ループを作る必要がないので、その作業はきわめて容易である。場合によっては、ＮＣによる配線も可能となる。また、床暖房時には、一本の３線式コード状ヒータ５０内で、実質的に平行に走る第１と第２の２本のヒータ線５１、５２を電流が往復で流れることから磁界が打ち消し合うようになり、電気式床暖房パネルＡからの電磁波の発生もカットされる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による電気式床暖房装置の全体を示す概略図。
【図２】電気式床暖房パネルの一例を説明する図。
【図３】電気式床暖房パネルに組み込まれた２線式コード状ヒータを説明する図。
【図４】本発明による第１形態の電気式床暖房装置の電気回路図。
【図５】本発明による第２形態の電気式床暖房装置で用いる電気式床暖房パネルの一例を説明するための図。
【図６】電気式床暖房パネルに組み込まれる３線式コード状ヒータを説明する図。
【図７】第２形態の電気式床暖房装置で用いる電気式床暖房パネルの電気回路図。
【図８】第２形態の電気式床暖房装置の電気回路図。
【図９】第２形態の電気式床暖房装置における発熱回路に異常発熱が生じたときの第１の態様を説明する図。
【図１０】第２形態の電気式床暖房装置における発熱回路に異常発熱が生じたときの第２の態様を説明する図。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ…第１形態の電気式床暖房装置、Ａ１…第２形態の電気式床暖房装置、１０…床下地、２０…２線式コード状ヒータ、２１…耐熱芯材、２２…ヒータ線、２３…溶断層、２４…検知線、２５…被覆材、２６…サーモスタット、３０…電気式床暖房パネル、３０Ａ…グループ化された電気式床暖房パネル群、３１…単位ピース、３２…配線溝、３４、３５…コネクター、３７…緩衝材層、３８…不織布層、３９…樹脂発泡体層、４０…コントローラ、４１…漏電ブレーカー、５０…３線式コード状ヒータ、５１…第１のヒータ線、５２…第２のヒータ線、５３…検知線、５４、５６…第１の被覆樹脂、５５…第２の被覆樹脂、５７…被覆材
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気式床暖房装置、特に発熱源であるコード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続して床下地面に敷き詰めた形態の電気式床暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
木質基材の裏面に形成した配線溝内にコード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続しながら床下地面に敷き詰め、コントローラを介して電気式床暖房パネルに所要の電力を供給するようにした電気式床暖房装置は知られている（特許文献１等参照）。床暖房構造としたときの遮音性能を高めるために、木質基材に遮音溝を形成することも行われており、また、コード状ヒータを組み込んだ木質基材の裏面に弾性を持つ緩衝材を貼り付けて、いわゆる直貼りタイプの電気式床暖房パネルとすることも行われている。コントローラには、加熱エリアの特定、通電の開始と停止、定常運転モードでの温度レベル設定、漏電ブレーカーなどの機能が備えられるとともに、各電気式床暖房パネルには、過昇温を防止するためにサーモスタット等が備えられ、電気式床暖房装置の安全性を確保している。
【特許文献１】特開２００５−１２０８１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
電気式床暖房装置の安全運転は、通常の使用状態では充分に保証されている。しかし、一般に構造部材は、その構造上からくる寿命を当然に有しており、例えば電気式床暖房パネルの場合、１０年程度の長期にわたって継続して使用されると、歩行等による荷重が繰り返し加わることで、内部に組み込んだコード状ヒータにひずみによる応力が繰り返しかかり、その影響で疲労断線が起こる可能性がある。断線が起こった状態で使用を続けると、断線箇所でスパークが発生し、燃焼を起こす可能性がある。
【０００４】
また、地震等により設計値以上の外的応力が電気式床暖房装置を取り付けている建物に作用した場合、躯体にゆがみが生じ、電気式床暖房パネルの配線溝に埋め込んだコード状ヒータに部分的に予期せぬ集中応力が作用することも起こり得る。使用者がそれを知らずに電気式床暖房装置の使用を継続していると、同様な疲労断線が起こり得る。
【０００５】
本発明は、上記のように製品寿命を超えたときに、あるいは地震のような異常事態が発生したときに起こる可能性のある、コード状ヒータの断線に起因する燃焼等の不都合に対して、安全設計を施した電気式床暖房装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決する本発明による電気式床暖房装置は、コード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続して床下地面に敷き詰め、コントローラを介して電気式床暖房パネルに所要の電力を供給するようにした電気式床暖房装置であって、前記コード状ヒータは、通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有するコード状ヒータであり、前記検知線はアース接続されていることを特徴とする。
【０００７】
上記の電気式床暖房装置において、通常の使用状態では、当該電気式床暖房装置に付設のコントローラに設定した条件に従った正常運転が継続する。製品寿命を超えた長期の使用等により、いずれかの電気式床暖房パネルに組み込まれたコード状ヒータに疲労断線等による部分断線等が生じたと仮定する。断線により、接触抵抗が増加してあるいはスパーク等により、その近傍に設定値以上の発熱が生じる。本発明による電気式床暖房装置では、コード状ヒータとして通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有するコード状ヒータを用いており、前記した設定値以上の発熱により溶断層が溶融する。
【０００８】
絶縁層として機能していた溶断層が溶融することにより、ヒータ線と検知線が短絡状態となり、付設したコントローラからの電流は短絡電流としてアース接続されている検知線側に漏電電流として流れる。それにより、万一の断線時にも安全を確保することができる。
【０００９】
なお、上記の電気式床暖房装置において、前記コード状ヒータは、通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有する形態のものであればよく、例えば、後の実施の形態に示すように、１本のヒータ線と１本の検知線とその間に前記溶断層を充填した２線式のコード状ヒータ、あるいは、第１と第２の２本のヒータ線と１本の検知線とからなり、前記第１のヒータ線と前記検知線とはそれぞれが第１の被覆樹脂で被覆されており、前記第２のヒータ線は前記第１の被覆樹脂の溶融温度よりも高い溶融温度を持つ第２の被覆樹脂で被覆されている３線式コード状ヒータ、が挙げられる。
【００１０】
本発明による電気式床暖房装置の一態様において、前記コード状ヒータは、通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有する２線式コード状ヒータであり、前記２線式コード状ヒータにおける前記溶断層が溶融することにより生じる前記ヒータ線と前記検知線との短絡により前記検知線を流れる電流に起因して作動する漏電ブレーカーを備える。前記漏電ブレーカは、前記コントローラに備えられていてもよく、家屋内設置される配電盤に備えられていてもよい。
【００１１】
上記の形態の電気式床暖房装置においても、通常の使用状態では、当該電気式床暖房装置に付設のコントローラに設定した条件に従った正常運転が継続する。製品寿命を超えた長期の使用等により２線式コード状ヒータに部分断線等が生じたとき、前記のように溶断層が溶融し、ヒータ線と検知線が短絡状態となり、コントローラからの電流はアース接続されている検知線側に漏電電流として流れる。それにより、万一の断線時にも安全を確保することができる。さらに、漏電電流が流れることにより、コントローラあるいは配電盤に備えられた漏電ブレーカーが作動して回路を強制的に遮断する。それにより、当該断線箇所での異常発熱は停止し、燃焼にまで至るような事態が生じるのを確実に阻止することができる。すなわち、通電回路は事故発生時に安全サイドに導かれる。
【００１２】
なお、電気式床暖房パネルのヒータ回路には、通常、サーモスタットが組み込まれており、サーモスタット接続部に近い位置で前記断線が生じた場合には、検知線を流れる短絡電流の値は小さく、漏電ブレーカーが適切に作動しない恐れがある。そのために、電気式床暖房パネルにおけるサーモスタット接続部に近い位置において前記２線式コード状ヒータに断線を起こり難くした手段を施しておくことが望ましい。その手段の一例として、サーモスタット接続部付近の２線式コード状ヒータに直接過大な応力が発生しないように、少なくともその近傍の配線溝の溝幅を広くして、２線式コード状ヒータと配線溝との間にクリアランスを設けること等が挙げられる。
【００１３】
上記の課題を解決する本発明によるさらに他の電気式床暖房装置は、前記コード状ヒータとして、第１と第２の２本のヒータ線と１本の検知線とからなり、前記第１のヒータ線と前記検知線とはそれぞれが第１の被覆樹脂で被覆されており、前記第２のヒータ線は前記第１の被覆樹脂の溶融温度よりも高い溶融温度を持つ第２の被覆樹脂で被覆されている３線式コード状ヒータを用いる。そして、前記３線式コード状ヒータの前記検知線はアース接続されており、前記電気式床暖房装置、前記３線式コード状ヒータにおける前記第１の被覆樹脂が溶融することにより生じる前記第１のヒータ線と前記検知線との短絡により前記検知線に流れる電流に起因して作動する漏電ブレーカーを少なくとも備えることを特徴とする。この態様でも、前記漏電ブレーカは、前記コントローラに備えられていてもよく、家屋内設置される配電盤に備えられていてもよい。
【００１４】
上記の電気式床暖房装置においても、通常の使用状態では、当該電気式床暖房装置に付設のコントローラに設定した条件に従った正常運転が継続する。製品寿命を超えた長期の使用等により、いずれかの電気式床暖房パネルに組み込まれた前記３線式コード状ヒータの前記した第１と第２の２本のヒータ線のいずれかの箇所において断線が生じて設定以上の異常発熱が生じた場合、その発熱により、前記第１のヒータ線と検知線とを被覆している第１の被覆樹脂が溶融する。絶縁層として機能していた第１の被覆樹脂が溶融することにより、第１のヒータ線と検知線が短絡状態となる。
【００１５】
この短絡により、付設したコントローラからの電流は短絡電流としてアース接続されている検知線側に漏電電流として流れる。漏電電流が流れることにより、コントローラあるいは配電盤に備えられた漏電ブレーカーが作動して、回路を強制的に遮断する。それにより、この態様の電気式床暖房装置においても、当該断線箇所での異常発熱は停止し、燃焼にまで至るような事態が生じるのを確実に阻止することができる。すなわち、通電回路は事故発生時に安全サイドに導かれる。
【００１６】
本発明による電気式床暖房装置において、床暖房を行う床面積の広さに応じた複数枚の電気式床暖房パネルが用いられる。複数枚の電気式床暖房パネルは、好ましくは、並列接続された１組以上のグループにグループ化され、各グループ化した電気式床暖房パネル群がコントローラに並列に接続される。
【００１７】
上記した３線式コード状ヒータを備える電気式床暖房パネルにおいて、３線式コード状ヒータを構成する第１と第２の２本のヒータ線の一方端は電源側に、直接もしくは必要に応じて通常の温度ヒューズを介して接続し、他方端は互いに接続する構成である。そのために、３線式コード状ヒータの一方端は開放端であってよく、従来のコード状ヒータのように、あるいは前記した２線式コード状ヒータのように、閉ループとなる回路を作る必要がないので、電気式床暖房パネルへのヒータ線の組み込み作業が容易となる。ＮＣ等による配線の自動化も可能となる。さらに、ダイオードも不要となるので、有効ヒータゾーンも大きくなり、電気式床暖房パネル自体の構成も簡素化される。また、３線式コード状ヒータは、３線式コード状ヒータ内で、実質的に平行に走る第１と第２の２本のヒータ線を電流が往復で流れるので磁界が打ち消し合うようになり、低電磁波ヒータ線となる。そのために、これを採用した本発明による電気式床暖房パネルからの電磁波の発生もカットされる。
【００１８】
本発明で用いる電気式床暖房パネルの全体形状は任意であり、矩形状、長尺状の単位ピースを長手方向に位置をずらしながら雁木状に組み付けた雁木形状、などを例示できる。木質基材の裏面に緩衝材層を貼着した形態であってもよく、この形態の電気式床暖房パネルを用いることにより、直貼り式の電気式床暖房装置を構築することができる。
【００１９】
本発明による電気式床暖房装置の１つの態様では、電気式床暖房パネルの複数枚が並列接続された１組以上のグループにグループ化されている。この態様では、事故発生時に、短絡が生じた電気式床暖房パネルのみを、それ単独で、新しいものと交換することができる。また、その際に、コントローラまたは配電盤に、各グループ毎に対応した漏電ブレーカーを備えるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、製品寿命を超えたときにあるいは地震のような異常事態が発生したときに起こる可能性のある、コード状ヒータの断線に起因する燃焼等の不都合に対して、有効な安全設計を施した電気式床暖房装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施の形態により説明する。図１は第１形態の電気式床暖房装置の全体を示す概略図、図２はそこで用いる電気式床暖房パネルの一例を説明する図、図３は前記電気式床暖房パネルに組み込まれた２線式コード状ヒータを説明する図、図４は第１形態の電気式床暖房装置の電気回路図である。
【００２２】
第１形態の電気式床暖房装置Ａは、床下地１０の上に、図２に一例を示すような、発熱源としての２線式コード状ヒータ２０を組み込んだ電気式床暖房パネル３０の複数枚を電気的に接続して敷き詰めて構成され、各電気式床暖房パネル３０には、外部からの商用電力がコントローラ４０を介して供給される。コントローラ４０は、前記特許文献１に記載のような従来知られた電気式床暖房装置で用いられているものであってよく、加熱エリアの特定、通電の開始と停止、定常運転モードでの温度レベル設定、漏電ブレーカー等による漏電時の回路遮断機能などが備えられる。
【００２３】
電気式床暖房パネル３０は、図２ａに緩衝材層を除去した状態の背面図に示すように、この例では、長尺状の単位ピース３１が長手方向に位置をずらしながら雁木状に組み付けられており、その裏面には連続する配線溝３２が形成されている。配線溝３２の中には、図３に示す２線式コード状ヒータ２０が埋め込まれており、２線式コード状ヒータ２０の端部はコネクターに３４、３５に電気的に接続している。この例で、コネクター３４、３５はアース線を備えた３線式のものであり、後に説明する２線式コード状ヒータ２０の検知線２４がアース線に接続している。また、電気式床暖房パネル３０の裏面の適所にはサーモスタット２６が組み込まれており、図示しないが、２線式コード状ヒータ２０がサーモスタット２６に接続する付近において、配線溝３２の溝幅は広くなっている。それにより、２線式コード状ヒータ２０と配線溝３２との間に所要のクリアランスを形成することができ、サーモスタット２６近傍において２線式コード状ヒータ２０に疲労破断が生じるのを回避することができる。
【００２４】
図２で、３６は、各単位ピース３１の裏面に配線溝３２に交差するようにして形成される遮音溝である。さらに、電気式床暖房パネル３０の裏面には緩衝材層３７が貼り付けられており、この例において緩衝材層３７は、図２ｂに示すように、不織布層３８と樹脂発泡体層３９との２層構成とされている。
【００２５】
図３に示すように、この例において、２線式コード状ヒータ２０は、ポリエステル系合成繊維より糸のような耐熱芯材２１に、発熱体であるヒータ線２２が巻き込まれており、その全体がヒータ線２２の異常発熱等で溶融する非導電性材料からなる溶断層２３で被覆されている。溶断層２３の外周には銅線のような電気抵抗の小さい線からなる検知線２４が配置されており、それ全体が耐熱ＰＶＣのような断熱性のある非導電性材料からなる被覆材２５により覆われている。溶断層２３は、熱可塑性樹脂、例えばナイロン系のものやポリアミド系樹脂製のもので作られており、通常の運転時ではそのままで存在し、ヒータ線２２に予定されている最高加熱温度を超える異常加熱状態となったとき溶融する。そのような異常加熱状態は、例えば、ヒータ線２２に部分断線等が生じてスパークが生じたり、接触抵抗が異常に増加するような場合などに発生する。
【００２６】
図４は、上記した第１形態の電気式床暖房装置Ａの電気回路図である。交流電源はコントローラ４０からコネクター３４，３５を介して電気式床暖房パネル３０の２線式コード状ヒータ２０に供給される。コントローラ４０は従来知られたものであり、制御ユニットＣＵおよび漏電ブレーカー４１を備える。２線式コード状ヒータ２０を構成する前記検知線２４は、直接またはアースリード線を介してアース接続されている。アース接続は、３線式コネクター３４、３５のアース線に接続することにより得ることができるが、これに限らない。
【００２７】
正常な運転環境では、コントローラ４０に設定した運転条件に従って、所要の電力がコード状ヒータ２０に供給され、それが高い抵抗値を持つヒータ線２２を流れ、その発熱により床暖房が行われる。正常運転時のヒータ線２２の加熱により、溶断層２３が溶断することはない。
【００２８】
製品寿命を超えてもなお継続使用していると、使用者がまったく知らないうちにヒータ線２２に断線が生じ、接触抵抗が異常に増加してスパーク等による異常加熱が生じる場合がある。その場合に、その部分に存在する溶断層２３が溶融し、ヒータ線２２と検知線２４とが短絡状態となる。なお、図４では、１枚の電気式床暖房パネル３０からなる電気式床暖房装置Ａが示されるが、複数枚の電気式床暖房パネル３０が直列にまたは並列に接続されて第１形態の電気式床暖房装置Ａが構成される場合も、異常加熱した電気式床暖房パネル３０において、同様な事態が生じる。
【００２９】
短絡が生じると、抵抗の少ない検知線２４側を多くの電流が流れるようになるが、検知線２４はアース接続されており、安全は確保される。一方、抵抗の小さい検知線２４を多くの電流が流れることにより、コントローラ４０内で過電流状態、すなわち漏電状態が形成され、漏電ブレーカー４１が作動してメイン回路を遮断する。
【００３０】
それにより、断線箇所でのそれ以上の発熱やスパークの発生は起こらなくなり、電気式床暖房パネル３０の裏面に積層した不織布層３８や樹脂発泡体層３９からなる緩衝材層３７が着火するという事態を確実に回避することができる。なお、図示しないが、前記ヒータ線２２と前記検知線２４との短絡により検知線２４を流れる電流（漏電電流）に起因して作動する漏電ブレーカー４１を、コントローラ４０内でなく、家屋内に備えられる配電盤に備えるようにしても、同じ作用効果が達成される。
【００３１】
次に、本発明による第２形態の電気式床暖房装置を図５〜図１０を用いて説明する。図５は第２形態の電気式床暖房装置Ａ１で用いる電気式床暖房パネル３０の一例を説明するための前記図２（ａ）に相当する図、図６は前記電気式床暖房パネル３０に組み込まれる３線式コード状ヒータ５０を説明する図、図７は電気式床暖房パネル３０の電気回路図、図８は第２形態の電気式床暖房装置Ａ１の電気回路図、図９と図１０は第２形態の電気式床暖房装置Ａ１における発熱状態を説明するための発熱回路図である。
【００３２】
第２形態の電気式床暖房装置Ａ１は、電気式床暖房パネル３０に組み込まれるコード状ヒータが図６に基づき後に説明する３線式コード状ヒータ５０である点を除き、他の構成は、図１に示した前記第１形態の電気式床暖房装置Ａと基本的に同じである。すなわち、第２形態の電気式床暖房装置Ａ１においても、複数枚の電気式床暖房パネル３０が電気的に接続して床下地１０上に敷き詰められ、各電気式床暖房パネル３０には、外部からの商用電力がコントローラ４０を介して供給される。コントローラ４０も従来知られた電気式床暖房装置で用いられているものであってよく、第１形態の電気式床暖房装置Ａの場合と同様、加熱エリアの特定、通電の開始と停止、定常運転モードでの温度レベル設定、漏電ブレーカー等による漏電時の回路遮断機能などが備えられる。
【００３３】
電気式床暖房パネル３０は、図５に緩衝材層を除去した状態の背面図を示すように、長尺状の単位ピース３１が長手方向に位置をずらしながら雁木状に組み付けられており、その裏面にはその全面にわたるようにして連続する配線溝３２が形成されている。配線溝３２の中には、図６に示す３線式コード状ヒータ５０が埋め込まれており、３線式コード状ヒータ５０の一方端５０ａは、リード線、通常の温度ヒューズおよび電源線５０ｂを介して３線式コネクタ３４、３５に電気的に接続している。３線式コード状ヒータ５０の他方端５０ｃは、必要に応じてサーモスタット（不図示）が取り付けられる。なお、図５で、３６は、各単位ピース３０の裏面に配線溝３２に交差するようにして形成される遮音溝である。図５で省略しているが、この電気式床暖房パネル３０の裏面にも、図２（ｂ）に示したと同様に、不織布層３８と樹脂発泡体層３９との２層構成とされている。このような緩衝材層３７を備えることにより、直貼り床材として用いることができる。
【００３４】
次に、３線式コード状ヒータ５０を説明する。図６（ａ）（ｂ）に示すように、３線式コード状ヒータ５０は、第１のヒータ線５１と、第２のヒータ線５２と、銅線のような電気抵抗の小さい線からなる検知線５３とからなる３線式ヒータであり、各線は、ヒータ線の異常発熱等で溶融する非導電性材料からなる被覆樹脂５４、５５、５６でそれぞれ被覆されている。図６（ａ）に示すように３本の線は寄り合わされて一本の線となり、その全体が図６（ｂ）に示すように耐熱ＰＶＣのような断熱性のある非導電性材料からなる被覆材５７により覆われている。なお、図示しないが、２線式コード状ヒータ２０と同様に、耐熱芯材の周囲に、第１のヒータ線５１、第２のヒータ線５２および検知線５３をそれぞれ巻き付けたものに対して、前記した被覆樹脂５４、５５、５６をそれぞれ被覆したものを用意し、その３本の線を図６に示すように、螺旋状に巻き込み、その全体を被覆材５７で被覆して、３線式コート状ヒータ５０とすることもできる。
【００３５】
被覆樹脂５４、５５、５６は、ナイロン系樹脂あるいはポリアミド系樹脂のような熱可塑性樹脂である。ただし、第１のヒータ線５１を被覆する第１の被覆樹脂５４と第２のヒータ線５２を被覆する第２の被覆樹脂５５には、溶融温度の異なる樹脂が用いられており、限定されるものではないが、この例で、第１の被覆樹脂５４の溶融温度はほぼ１７０℃程度、第２の被覆樹脂５５の溶融温度はほぼ２２０℃程度である。すなわち、第２のヒータ線５２は第１の被覆樹脂５４の溶融温度よりも高い溶融温度を持つ第２の被覆樹脂５５で被覆されている。また、検知線５３を覆う被覆樹脂５６には、前記した比較して溶融温度の低い第１の被覆樹脂５４と同じ樹脂が用いられている。
【００３６】
これらの被覆樹脂５４、５５、５６は、電気式床暖房装置Ａ１の通常の運転時ではそのままで存在しており、絶縁材として機能している。しかし、第１のヒータ線５１または第２のヒータ線５２に断線あるいは部分断線等が生じてスパーク等が発生し、被覆樹脂の溶融温度を超える異常加熱状態が部分的に発生したときには、溶融して絶縁機能を喪失する。
【００３７】
図７に示すように、電気式床暖房パネル３０において、３線式コード状ヒータ５０の第１のヒータ線５１と第２のヒータ線５２の一方端は、通常の温度ヒューズ５８ａ電源線５０ｂを介して前記した３線式コネクタ３４（３５）の電源側に接続し、第１のヒータ線５１と第２のヒータ線５２の他方端は、サーモスタット５８を介して互いに接続している。また、前記検知線５３は、３線式コネクタ３４（３５）のアース線を介してアース接続している。なお、温度ヒューズ５８ａとサーモスタット５８は省略することもできる。
【００３８】
図８は、上記した形態の電気式床暖房パネル３０の複数枚を用いて構成された第２形態の電気式床暖房装置Ａ１の一例を示す電気回路図である。ここでは、電気式床暖房パネル３０の複数枚がコネクタ３４、３５を介して互いに接続することにより、グループ化された電気式床暖房パネル群３０Ａとされており、電気式床暖房パネル群３０Ａでは、各電気式床暖房パネル３０に組み込まれた３線式コード状ヒータ２０の２本のヒータ線と５１、５２と１本の検知線５３のそれぞれは並列接続されている。なお、図８に示す電気式床暖房パネル群３０Ａは、３枚の電気式床暖房パネル３０で構成されているが、何枚の電気式床暖房パネル３０で電気式床暖房パネル群３０Ａを構成するかは任意である。また、仮想線で示すように、２つ以上の電気式床暖房パネル群３０Ａを並列接続してもよい。
【００３９】
電気式床暖房装置Ａ１を施工するに当たっては、図１に基づき説明したように、電気式床暖房パネル群３０Ａが床下地面に貼り付けられ、並列接続した複数の３線式コード状ヒータ５０における前記第１のヒータ線５１と第２のヒータ線５２が、図示しないＶＶＦケーブル等を介して、コントローラ４０に結線される。コントローラ４０は、従来知られた制御ユニットＣＵと漏電ブレーカー４１を備えている。また、複数の３線式コード状ヒータ５０の検知線５３は、前記のようにアース接続されている。
【００４０】
次に、図９および図１０に示す電気式床暖房装置Ａ１の発熱回路を参照して、その運転状態を説明する。なお、複数枚の電気式床暖房パネル３０は図８に示すようにすべて並列接続しているので、図９、図１０では、１つの電気式床暖房パネル３０の場合を例として示すが、複数個の場合も等価である。上記の電気式床暖房装置Ａ１において、電気式床暖房パネル３０が正常に運転している環境では、コントローラ４０から供給される電力は、電気式床暖房パネル３０に組み込んだ３線式コード状ヒータ５０の第１のヒータ線５１と第２のヒータ線５２とを循環するように流れ、その発熱により床暖房が行われる。正常運転での温度制御等は前記したコントローラ４０の制御装置ＣＵにより行われる。正常運転時には３線式コード状ヒータ５０の検知線５３には電流は流れない。
【００４１】
上記の発熱回路において、製品寿命を超えてもなお継続使用していると、前記したように、使用者が知らないうちに３線式コード状ヒータ５０を構成する第１のヒータ線５１と第２のヒータ線５２のいずれかに部分断線が生じ、接触抵抗が異常に増加してスパーク等による異常加熱が生じる場合がある。図９は、そのような断線が第１のヒータ線５１において起こった場合の状態を説明している。第１のヒータ線５１のいずれかの箇所Ｐでスパーク等による異常加熱が生じたときに、その箇所の第１の被覆樹脂５４は溶融し、そこに近接する検知線５３を被覆する被覆樹脂５６も溶融する。
【００４２】
双方の被覆樹脂が溶融することにより、図９に領域Ｑで示すように、第１のヒータ線５１と検知線５３とが短絡した状態となり、電流は、その短絡箇所からアース接続している検知線５３側に流れる。その電流の流れはコントローラ４０により漏電として認識され、漏電ブレーカー４１が作動して、コントローラ４０から３線式コード状ヒータ５０への電力供給を完全に遮断する。それにより、断線箇所Ｐでのそれ以上の発熱やスパークは起こらなくなり、各電気式床暖房パネルＡの裏面に積層した前記した不織布層３８や樹脂発泡体層３９からなる緩衝材層３７が着火するという事態は確実に回避される。
【００４３】
図１０は、断線が第２のヒータ線５２において起こった場合の状態を説明している。第２のヒータ線５２のいずれかの箇所Ｐでスパーク等による異常加熱が生じたときに、その箇所の第２の被覆樹脂５５が昇温する。第２の被覆樹脂５５の溶融温度は、第１のヒータ線５１および検知線５３を被覆している第１の被覆樹脂５４、５６の溶融温度よりも高く設定してあるので、第２の被覆樹脂５５が溶融する前に、第１のヒータ線５１および検知線５３を被覆している第１の被覆樹脂５４、５６が溶融する。それにより、図９に基づき説明したと同様に、領域Ｑにおいて、第１のヒータ線５１と検知線５３とが短絡した状態となる。以下、前記したと同様にして、短絡電流は、その短絡箇所からアース接続している検知線５３側に流れ、それにより、漏電ブレーカー４１が作動して、コントローラ４０から３線式コード状ヒータ５０への電力供給が完全に遮断される。図示しないが、この態様の電気式床暖房装置Ａ１でも、前記第１のヒータ線５１と前記検知線５３との短絡により検知線５３を流れる電流（漏電電流）に起因して作動する漏電ブレーカー４１を、コントローラ４０内でなく、家屋内に備えられる配電盤に備えるようにしても、同じ作用効果が達成される。
【００４４】
上記したように、第２形態の電気式床暖房装置Ａ１でも、異常時での安全性が確実に確保される。さらに、前記したように、３線式コード状ヒータ５０を用いる場合には、電気式床暖房パネル３０の木質基材３１の裏面に３線式コード状ヒータ５０を埋め込む際に、閉ループを作る必要がないので、その作業はきわめて容易である。場合によっては、ＮＣによる配線も可能となる。また、床暖房時には、一本の３線式コード状ヒータ５０内で、実質的に平行に走る第１と第２の２本のヒータ線５１、５２を電流が往復で流れることから磁界が打ち消し合うようになり、電気式床暖房パネルＡからの電磁波の発生もカットされる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による電気式床暖房装置の全体を示す概略図。
【図２】電気式床暖房パネルの一例を説明する図。
【図３】電気式床暖房パネルに組み込まれた２線式コード状ヒータを説明する図。
【図４】本発明による第１形態の電気式床暖房装置の電気回路図。
【図５】本発明による第２形態の電気式床暖房装置で用いる電気式床暖房パネルの一例を説明するための図。
【図６】電気式床暖房パネルに組み込まれる３線式コード状ヒータを説明する図。
【図７】第２形態の電気式床暖房装置で用いる電気式床暖房パネルの電気回路図。
【図８】第２形態の電気式床暖房装置の電気回路図。
【図９】第２形態の電気式床暖房装置における発熱回路に異常発熱が生じたときの第１の態様を説明する図。
【図１０】第２形態の電気式床暖房装置における発熱回路に異常発熱が生じたときの第２の態様を説明する図。
【符号の説明】
【００４６】
Ａ…第１形態の電気式床暖房装置、Ａ１…第２形態の電気式床暖房装置、１０…床下地、２０…２線式コード状ヒータ、２１…耐熱芯材、２２…ヒータ線、２３…溶断層、２４…検知線、２５…被覆材、２６…サーモスタット、３０…電気式床暖房パネル、３０Ａ…グループ化された電気式床暖房パネル群、３１…単位ピース、３２…配線溝、３４、３５…コネクター、３７…緩衝材層、３８…不織布層、３９…樹脂発泡体層、４０…コントローラ、４１…漏電ブレーカー、５０…３線式コード状ヒータ、５１…第１のヒータ線、５２…第２のヒータ線、５３…検知線、５４、５６…第１の被覆樹脂、５５…第２の被覆樹脂、５７…被覆材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続して床下地面に敷き詰め、コントローラを介して電気式床暖房パネルに所要の電力を供給するようにした電気式床暖房装置であって、
前記コード状ヒータは、通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有するコード状ヒータであり、前記検知線はアース接続されていることを特徴とする電気式床暖房装置。
【請求項２】
コード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続して床下地面に敷き詰め、コントローラを介して電気式床暖房パネルに所要の電力を供給するようにした電気式床暖房装置であって、
前記コード状ヒータは、通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有する２線式コード状ヒータであり、前記検知線はアース接続されており、
前記電気式床暖房装置は、前記２線式コード状ヒータにおける前記溶断層が溶融することにより生じる前記ヒータ線と前記検知線との短絡により前記検知線を流れる電流に起因して作動する漏電ブレーカーを備えることを特徴とする請求項１に記載の電気式床暖房装置。
【請求項３】
前記漏電ブレーカは前記コントローラまたは家屋内の配電盤に備えられていることを特徴とする請求項２に記載の電気式床暖房装置。
【請求項４】
前記電気式床暖房パネルは２線式コード状ヒータに接続するサーモスタットを備えており、サーモスタット接続部に近い位置においてコード状ヒータに断線を起こり難くした手段が施してあることを特徴とする請求項２または３に記載の電気式床暖房装置。
【請求項５】
コード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続して床下地面に敷き詰め、コントローラを介して電気式床暖房パネルに所要の電力を供給するようにした電気式床暖房装置であって、
前記コード状ヒータは、第１と第２の２本のヒータ線と１本の検知線とからなり、前記第１のヒータ線と前記検知線とはそれぞれが第１の被覆樹脂で被覆されており、前記第２のヒータ線は前記第１の被覆樹脂の溶融温度よりも高い溶融温度を持つ第２の被覆樹脂で被覆されている３線式コード状ヒータであって、前記検知線はアース接続されており、
前記電気式床暖房装置は、前記３線式コード状ヒータにおける前記第１の被覆樹脂が溶融することにより生じる前記第１のヒータ線と前記検知線との短絡により前記検知線に流れる電流に起因して作動する漏電ブレーカーを備えることを特徴とする電気式床暖房装置。
【請求項６】
前記漏電ブレーカは前記コントローラまたは家屋内の配電盤に備えられていることを特徴とする請求項５に記載の電気式床暖房装置。
【請求項７】
前記複数枚の電気式床暖房パネルは、並列接続された１組以上のグループにグループ化されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気式床暖房装置。
【請求項１】
コード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続して床下地面に敷き詰め、コントローラを介して電気式床暖房パネルに所要の電力を供給するようにした電気式床暖房装置であって、
前記コード状ヒータは、通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有するコード状ヒータであり、前記検知線はアース接続されていることを特徴とする電気式床暖房装置。
【請求項２】
コード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続して床下地面に敷き詰め、コントローラを介して電気式床暖房パネルに所要の電力を供給するようにした電気式床暖房装置であって、
前記コード状ヒータは、通電により発熱するヒータ線と検知線と前記ヒータ線と検知線との間に充填された溶断層とを有する２線式コード状ヒータであり、前記検知線はアース接続されており、
前記電気式床暖房装置は、前記２線式コード状ヒータにおける前記溶断層が溶融することにより生じる前記ヒータ線と前記検知線との短絡により前記検知線を流れる電流に起因して作動する漏電ブレーカーを備えることを特徴とする請求項１に記載の電気式床暖房装置。
【請求項３】
前記漏電ブレーカは前記コントローラまたは家屋内の配電盤に備えられていることを特徴とする請求項２に記載の電気式床暖房装置。
【請求項４】
前記電気式床暖房パネルは２線式コード状ヒータに接続するサーモスタットを備えており、サーモスタット接続部に近い位置においてコード状ヒータに断線を起こり難くした手段が施してあることを特徴とする請求項２または３に記載の電気式床暖房装置。
【請求項５】
コード状ヒータを組み込んだ電気式床暖房パネルの複数枚を電気的に接続して床下地面に敷き詰め、コントローラを介して電気式床暖房パネルに所要の電力を供給するようにした電気式床暖房装置であって、
前記コード状ヒータは、第１と第２の２本のヒータ線と１本の検知線とからなり、前記第１のヒータ線と前記検知線とはそれぞれが第１の被覆樹脂で被覆されており、前記第２のヒータ線は前記第１の被覆樹脂の溶融温度よりも高い溶融温度を持つ第２の被覆樹脂で被覆されている３線式コード状ヒータであって、前記検知線はアース接続されており、
前記電気式床暖房装置は、前記３線式コード状ヒータにおける前記第１の被覆樹脂が溶融することにより生じる前記第１のヒータ線と前記検知線との短絡により前記検知線に流れる電流に起因して作動する漏電ブレーカーを備えることを特徴とする電気式床暖房装置。
【請求項６】
前記漏電ブレーカは前記コントローラまたは家屋内の配電盤に備えられていることを特徴とする請求項５に記載の電気式床暖房装置。
【請求項７】
前記複数枚の電気式床暖房パネルは、並列接続された１組以上のグループにグループ化されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の電気式床暖房装置。
【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２００８−１５７６１１（Ｐ２００８−１５７６１１Ａ）
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２６３６５３（Ｐ２００７−２６３６５３）
【出願日】平成１９年１０月９日（２００７．１０．９）
【出願人】（００００００４１３）永大産業株式会社 (243)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年７月１０日（２００８．７．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月９日（２００７．１０．９）
【出願人】（００００００４１３）永大産業株式会社 (243)
【Ｆターム（参考）】
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