專利名稱：短路保護(hù)用熔斷器及使用該熔斷器的地暖裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及特別適用于地暖裝置的面狀發(fā)熱體的發(fā)熱電路的短路保護(hù)用熔斷器(fuse)及使用該短路保護(hù)用熔斷器的地暖裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為對(duì)室內(nèi)取暖的采暖裝置，采用由使用電發(fā)熱的多個(gè)板狀加熱器構(gòu)成的面狀發(fā)熱體的地暖裝置，由于適合于人體且不污染大氣而備受矚目。但是，該地暖裝置是在地板下地面和底板之間設(shè)置多個(gè)板狀加熱器來構(gòu)成面狀發(fā)熱體，特別是如果要在現(xiàn)有建筑物的地板下設(shè)置面狀發(fā)熱體，需要在地下底板和地板之間夾放板狀加熱器，并且設(shè)置布線用槽，所以施工費(fèi)用巨大，成為進(jìn)行普及的障礙。
專利文獻(xiàn)1 日本特開平11-337093號(hào)公開專利公報(bào)因此，本發(fā)明者開發(fā)了具有撓性的板狀結(jié)構(gòu)的地暖裝置，象地毯那樣鋪設(shè)在地板上，然后連接電源即可直接用作地暖設(shè)施。這種板狀地暖裝置由使面狀發(fā)熱體變薄并且具有撓性的多個(gè)板狀加熱器構(gòu)成，在具有撓性的地板穩(wěn)定板上鋪設(shè)多個(gè)這種板狀加熱器，即構(gòu)成面狀發(fā)熱體，再在其上同樣疊放具有撓性的地板，然后進(jìn)行整體粘接，即構(gòu)成厚約5mm的具有撓性的一塊板狀物。
這樣，地暖裝置整體變薄并且具有撓性，所以產(chǎn)生短路等事故的情況居多，因此為了防止短路時(shí)面狀發(fā)熱體著火，實(shí)現(xiàn)安全性的提高，需要使用熔斷器。所以，需要進(jìn)行以下研究，即，使該熔斷器自身也形成為薄板狀，并且，使面狀發(fā)熱體或用于將該面狀發(fā)熱體分層的板狀底板或地板材料不因伴隨短路而熔斷時(shí)產(chǎn)生于熔斷部的火花或高溫熔化部而著火。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種地暖裝置的板狀加熱器的短路保護(hù)用薄型熔斷器，即使被踩踏時(shí)也不會(huì)斷裂或損壞，而且熔斷部熔斷時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生火花飛散或著火。
本發(fā)明的另一目的是提供使用該板狀加熱器的短路保護(hù)用熔斷器的地暖裝置。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的特征在于，由以下部分構(gòu)成整體為薄板狀的熔斷器主體，具有設(shè)在兩端部的端子部和設(shè)在該端子部之間的寬度狹窄的熔斷部；和覆蓋所述熔斷部的耐熱薄膜。
此時(shí)，本發(fā)明可以使所述熔斷部構(gòu)成為與設(shè)在兩端部的端子部相比其寬度狹窄，并且在中央部的長方向設(shè)置長孔。
另外，本發(fā)明可以在所述各端子部設(shè)置孔眼安裝用透孔，利用所述耐熱薄膜將包括所述熔斷部在內(nèi)的所述各端子部的一部分覆蓋。
本發(fā)明還可以用云母為原料、并向單面涂覆粘接劑來形成所述耐熱薄膜。
并且，本發(fā)明的特征在于，在向構(gòu)成室內(nèi)的地暖裝置的面狀發(fā)熱體的板狀加熱器供給電力的扁平線、和連接該扁平線的所述板狀加熱器內(nèi)部的銅線之間，安裝所述各短路保護(hù)用熔斷器，從而構(gòu)成地暖裝置。
如上構(gòu)成的本發(fā)明涉及的熔斷器，整體較薄，并且，可以利用耐熱薄膜防止熔斷部熔斷時(shí)產(chǎn)生的火花或熔化物飛散到外部或附著在外部接觸物上，所以在將其用在地暖裝置的面狀發(fā)熱體的板狀加熱器的發(fā)熱電路中時(shí)，在上下方向上幾乎不產(chǎn)生凹凸，利用上下設(shè)置的地板吸收其厚度，并且防止在產(chǎn)生短路時(shí)熔斷部在極短的時(shí)間內(nèi)斷裂而導(dǎo)致面狀發(fā)熱體著火，同時(shí)，利用覆蓋著熔斷部的耐熱薄膜可以防止熔斷部熔斷時(shí)產(chǎn)生的火花或熔化物向外部飛火星、或附著在上下設(shè)置的底板等的外部接觸物上，所以能夠可靠防止疊合在面狀發(fā)熱體的上面和下面的外部接觸物和底板或地板穩(wěn)定板或地板著火，能夠提高安全性，并且可以形成呈板狀的地暖裝置，因此僅簡單地鋪設(shè)在現(xiàn)有的地板上并連接電源即可，可以發(fā)揮以低廉的設(shè)置費(fèi)用即可完成安裝的效果。


圖1是本發(fā)明涉及的短路保護(hù)用熔斷器的立體圖。
圖2是本發(fā)明涉及的短路保護(hù)用熔斷器的部分省略的俯視圖。
圖3是沿圖2的A-A線的剖面圖。
圖4是表示本發(fā)明涉及的短路保護(hù)用熔斷器的其他實(shí)施方式的部分省略的俯視圖。
圖5是表示本發(fā)明涉及的短路保護(hù)用熔斷器的另外其他實(shí)施方式的部分省略的俯視圖。
圖6是進(jìn)行本發(fā)明涉及的短路保護(hù)用熔斷器的短路切斷試驗(yàn)時(shí)的電路構(gòu)成圖。
圖7是進(jìn)行本發(fā)明涉及的短路保護(hù)用熔斷器的短路切斷試驗(yàn)時(shí)的其他電路構(gòu)成圖。
圖8是使用了本發(fā)明涉及的短路保護(hù)用熔斷器的地暖裝置的說明圖。
圖9是說明使用了本發(fā)明涉及的短路保護(hù)用熔斷器的板狀加熱器的連接示例的說明圖。
符號(hào)說明1熔斷器主體；1a端子部；1b透孔；2熔斷部；2a長孔；3、5、6耐火膠帶；7、8板狀加熱器；9銅線；10、11短路用電線；12閘刀開關(guān)；15地暖裝置；16地板穩(wěn)定板；17板狀加熱器；18面狀發(fā)熱體；19地板；20扁平線；21銅線。
具體實(shí)施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一實(shí)施例。
(實(shí)施例1)在圖1～圖3中，符號(hào)1表示的是呈薄板狀的熔斷器主體。該熔斷器主體1在設(shè)于兩端部的較寬的端子部1a、1a設(shè)置孔眼安裝用透孔1b、1b，在各端子部1a、1a之間一體設(shè)置具有在的長方向上延伸的長孔2a的寬度狹窄的熔斷部2，并且，利用例如由云母薄膜(商品名云母粘接帶)構(gòu)成的耐火薄膜3粘貼被覆各端子部1a、1a的一部分和熔斷部2，由此構(gòu)成本發(fā)明涉及的短路保護(hù)用熔斷器(以下簡單稱為熔斷器)4。
該熔斷器主體1的材料使用鋅白銅(鉛、錫、銅的合金)，但不限于此，根據(jù)需要可以使用磷青銅、其他的銅合金、鉛、錫、鋁等單體或經(jīng)適當(dāng)組合而成的合金。耐火薄膜3適合使用云母薄膜(商品名云母粘接帶)，但除此以外也可以使用耐熱溫度500℃以上的薄膜或薄帶等。
(實(shí)施例2)另外，作為用耐火薄膜3覆蓋熔斷器4的熔斷部2的方法，如圖1～圖3所示，可以將耐火薄膜3切成薄長方形狀，從熔斷部2的上下方向粘貼，也可以如圖4所示，把耐火薄膜5從中央部折疊，從上下方向覆蓋熔斷部2。
(實(shí)施例3)另外，如圖5所示，也可以把耐火薄膜6纏繞在熔斷部2上。
熔斷器主體1的材料如上所述是鋅白銅，其材料厚度使用約為0.08mm的極薄品，整體長度為60mm，兩端部的端子部寬度為10mm、其長度為12.5mm，耐熱薄膜的厚度為0.15mm、其寬度為12mm，熔斷部的寬度為2.35mm、其長度為20mm，長孔的寬度為1.5mm、其長度為14mm，從端子部1a、1a到熔斷部2的連接部的寬度為5mm、其長度為3.5mm，并且具有適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，僅施加從上方踩踏等的壓力時(shí)不會(huì)折斷或斷裂。
圖6和圖7表示把上述的本發(fā)明涉及的熔斷器4安裝在構(gòu)成地暖裝置的面狀發(fā)熱體的板狀加熱器上，進(jìn)行熔斷器特性的確認(rèn)試驗(yàn)時(shí)的連接示例，圖6是使用商用頻率2P-100V電源的示例，圖7所示的是使用商用頻率2P-200V電源的示例。
作為熔斷器特性的確認(rèn)試驗(yàn)用試料的板狀加熱器，以在全部浸漬PTC導(dǎo)電性涂料的基礎(chǔ)上，經(jīng)過干燥、加熱加工制成的棉布坯料為基體材料。其中，表1左側(cè)的試料No.1的寬度為117mm、長度為2650mm、厚度為0.5mm，是在長方向兩端部隔開104mm間隔平行配置分別織入14根約0.2mm的銅線的電極，再用聚酯薄膜將基體材料的兩面層壓制造而形成的。
試料No.2的寬度為117mm、長度為2650mm、厚度為0.5mm，是在長方向兩端部隔開104mm間隔平行配置分別織入14根約0.2mm的銅線的電極，再用聚酯薄膜將基體材料的兩面層壓制造而形成的。
表1右側(cè)的試料No.1的寬度為235mm、長度為2650mm、厚度為0.5mm，是在長方向兩端部隔開215mm間隔平行配置分別織入14根約0.2mm的銅線的電極，再用聚酯薄膜將基體材料的兩面層壓制造而形成的。
表1右側(cè)的試料No.2的寬度為235mm、長度為2650mm、厚度為0.5mm，是在長方向兩端部隔開215mm間隔平行配置分別織入14根約0.2mm的銅線的電極，再用聚酯薄膜將基體材料的兩面層壓制造而形成的。
然后，表3、表5、表6的各試料1～4的寬度為117mm、長度為2650mm、厚度為0.5mm，是在長方向兩端部隔開104mm間隔平行配置分別織入14根約0.2mm的銅線的電極，再用聚酯薄膜將基體材料的兩面層壓制造而形成的。
表4的各試料1～4的寬度為235mm、長度為2650mm、厚度為0.5mm，是在長方向兩端部隔開215mm間隔平行配置分別織入14根約0.2mm的銅線的電極，再用聚酯薄膜將基體材料的兩面層壓制造而形成的。
各個(gè)試料全部具有PTC導(dǎo)電特性，具有該P(yáng)TC導(dǎo)電特性的試料在通過大電流時(shí)表現(xiàn)出電氣電阻增大，電流及發(fā)熱量減少的溫度自控特性，所以作為構(gòu)成地暖裝置的面狀發(fā)熱體的板狀加熱器是最優(yōu)選的發(fā)熱板。通過使用這種板狀加熱器，該板狀加熱器的溫度在沒有短路等事故的情況下，沒有上升到超過實(shí)用上或安全上的上限值的溫度的危險(xiǎn)，和使用鎳鉻耐熱合金線的板狀加熱器不同，具有不需要復(fù)雜的防止加熱機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
圖6和圖7均表示利用短路用電線10和11連接插入到板狀加熱器7、8中的銅線9、9并將其短路的情況，但該短路用電線10和11均用于調(diào)查短路時(shí)的熔斷器特性，在恒定電流通電試驗(yàn)時(shí)被卸下。
這樣，從圖6和圖7所示狀態(tài)下均將短路用電線10和11卸下，在閘刀開關(guān)12和本發(fā)明涉及的熔斷器4、4之間串聯(lián)連接未圖示的電流表，接通閘刀開關(guān)12并進(jìn)行恒定電流通電試驗(yàn)，其結(jié)果如表1所示。
表1

根據(jù)該表1可知，板狀加熱器7、8設(shè)定為相同瓦特?cái)?shù)，無論在電源電壓為100V或200V時(shí)，向發(fā)熱短路通電的電流值均沒有大的變化。
然后，在圖6所示電路構(gòu)成中，卸下熔斷器4、4，向電源直接連接板狀加熱器7，并且安裝短路用電線進(jìn)行短路試驗(yàn)，結(jié)果如下表2所示。
表2

根據(jù)該表2可知，從開始短路到約經(jīng)過1.5秒時(shí)，面狀發(fā)熱體已經(jīng)發(fā)生冒煙現(xiàn)象，所以需要在該時(shí)間以前切斷發(fā)熱電路。
然后，將短路用電線10、11按圖6和圖7所示短路連接在板狀加熱器7和8的各銅線9、9之間，然后把熔斷部2的寬度為2.35mm的熔斷器4、4按照圖示串聯(lián)連接在閘刀開關(guān)12、12和銅線9、9之間，再在各閘刀開關(guān)12、12和熔斷器4、4之間串聯(lián)插入連接示波器的未圖示的分流器，進(jìn)行了在將各閘刀開關(guān)12接通時(shí)各熔斷器4、4表現(xiàn)何種動(dòng)作的試驗(yàn)。并且，在試驗(yàn)后馬上從發(fā)熱電路卸下熔斷器4、4，使用DC500V兆歐表在該熔斷器4的兩端子部1a、1a之間測定了熔斷器4、4的熔斷后的絕緣電阻。
以上試驗(yàn)結(jié)果如表3和表4所示。
表3

表4

在使用恒定電流時(shí)，如上述的表2所示，無論電源電壓是100V還是200V，板狀加熱器7、8被設(shè)定為大致相同的瓦特?cái)?shù)，所以向發(fā)熱電路通電的電流值如表1所示基本沒有變化。但是，在短路時(shí)，短路部位是銅線部分，各個(gè)銅線9的電阻值全部相同，所以電源電壓為200V而高于電源電壓為100V時(shí)，相應(yīng)地其電路電流也表現(xiàn)出較大的值。這在利用歐姆定律E＝IR進(jìn)行計(jì)算時(shí)，在200V發(fā)熱電路中，R＝E/1200/246＝0.813(Ω)。在使其適合于100V發(fā)熱電路時(shí)，I＝E/R100/0.813＝123(A)，是與實(shí)測值大致相等的值。
綜合考慮上述情況可知，電路電流值較小的100V時(shí)的切斷時(shí)間較長，所以必須使熔斷器4的熔斷部2的尺寸寬度變狹小。在發(fā)熱電路短路時(shí)，200V的電壓高于100V，相應(yīng)地與熔斷器4的熔斷部2的熔斷后的火花產(chǎn)生量變多，但由于電路電流大，所以能夠使火花瞬時(shí)消滅，切斷發(fā)熱電路。
在板狀加熱器6、7的各銅線9之間產(chǎn)生短路事故的情況下，如上所述，熔斷器4的熔斷部2在極短的時(shí)間內(nèi)熔斷，必須防止板狀加熱器(PET樹脂)7、8著火，所以以短路電流值較小的100V發(fā)熱電路為基準(zhǔn)，確定批量生產(chǎn)品(批量生產(chǎn)模具)的熔斷部的最佳尺寸，在改變該熔斷部尺寸的基礎(chǔ)上，使用圖6所示的板狀加熱器7，改變各熔斷器4的熔斷部2的寬度尺寸，把電源電壓設(shè)為100V，進(jìn)行了下述短路試驗(yàn)。
表5

表6

根據(jù)以上短路試驗(yàn)結(jié)果可知，熔斷器4的熔斷部2的寬度尺寸即使為最大2.95mm時(shí)，試料No.1～4的熔斷時(shí)間為178.2ms到195.0ms，所以均在1秒以內(nèi)，并且短于板狀加熱器4的冒煙時(shí)間1.5秒，所以不會(huì)有問題。但是，考慮到安全性和強(qiáng)度等，優(yōu)選熔斷部的寬度尺寸為2.35mm。如果熔斷部的寬度尺寸小于2.35mm，將因微小的電壓變化而熔斷或斷開，在安全性和強(qiáng)度方面會(huì)產(chǎn)生問題。另外，無論在哪種情況下，均使用了在熔斷部設(shè)有圖1～圖5所示的長孔的試料。如果設(shè)有該長孔，具有容易獲得強(qiáng)度和熔斷性的平衡的優(yōu)點(diǎn)。
(實(shí)施例4)圖8～圖9表示把本發(fā)明涉及的熔斷器安裝在將板狀加熱器用作面狀發(fā)熱體的地暖裝置的情況。根據(jù)該圖，該地暖裝置15如圖8所示，相互疊合著粘接地板穩(wěn)定板16、由向多個(gè)板狀加熱器17、17供給電力的扁平型布線構(gòu)成的面狀發(fā)熱體18、地板19這三塊板，由此形成具有撓性的板狀物。另外，雖然未圖示，但是面狀發(fā)熱體利用聚丙烯薄膜等將兩面層壓制造并進(jìn)行了絕緣處理，熔斷器4部分也利用薄膜及其他方式進(jìn)行了絕緣處理。
其中，地板穩(wěn)定板16是在將鐵粉和粉狀瀝青均勻攪拌并加熱后，通過用軋制輥進(jìn)行軋制而形成板狀，如果含有鐵粉至少30％左右，形成厚約1.5mm、大小為9.9m2，則重量約為60kg，可以以沒有皺褶且不會(huì)卷起的穩(wěn)定狀態(tài)鋪展在地板上。
各板狀加熱器17使用了上述試料1，但也可以使用除試料1以外的試料。例如，作為布帛，除聚酯系列纖維外，還可以列舉棉、聚酰胺系列纖維、丙稀系列纖維、維尼綸系列纖維等，或含有這些中至少一種纖維的紡織絲，或?qū)⒂苫炜椊z等構(gòu)成纖維絲條排列成經(jīng)絲及/或緯絲，把銅線或其代替品的良好導(dǎo)電性線條物以規(guī)定間隔配置在該經(jīng)絲及/或緯絲的一部分上而得到的纖維織物。作為加熱方法，例如可以使用遠(yuǎn)紅外線照射、微波照射、感應(yīng)電加熱等，但不限于這些，只要是可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)臏囟裙芾淼姆椒纯?，并且?yōu)選導(dǎo)電性涂料的溶媒的發(fā)散速度在涂膜的表面和內(nèi)部沒有差異的方法。
作為此時(shí)使用的PTC導(dǎo)電性涂料，使用了美國專利第5556576號(hào)說明書記載的代表性涂料。即，按照以下工序制造的導(dǎo)電性涂料。(1)向已加熱的攪拌容器中放入芳香族溶劑，加熱到40～60℃溫度。(2)添加從熱塑性樹脂、未固化的熱固化性樹脂及彈性體中選擇的基板形成物質(zhì)，添加量為后面工序的導(dǎo)電性物質(zhì)的25％～40％的重量。(3)添加所添加的導(dǎo)電性粉體的25％～40％的重量的石蠟，連續(xù)攪拌直到所有固體成分熔化。(4)添加從石墨、碳黑、金屬粉等選擇的導(dǎo)電性細(xì)微粉體，攪拌直到形成光滑的膏。(5)混揉該膏直到形成為導(dǎo)電性細(xì)微粉體的實(shí)質(zhì)上均勻的分散體。將這樣得到的PTC導(dǎo)電性涂料涂覆或浸漬在布帛或纖維上即可使用。
然后，作為地板19，使用市場銷售的例如類似南海藝術(shù)地板21的地暖適用品，優(yōu)選厚度約為3mm，但不限于該厚度?？梢愿鶕?jù)施工現(xiàn)場選擇6mm、9mm、12mm等。
然后，如圖9所示，在向地暖裝置15的由各板狀加熱器17構(gòu)成的面狀發(fā)熱體流過電流的已層壓加工的扁平線20、20、和各板狀加熱器17的銅線21、21之間，通過進(jìn)行孔眼加工連接本發(fā)明涉及的熔斷器4、4。
根據(jù)這種構(gòu)成，熔斷器4自身較薄，所以能夠從整體上防止板狀地暖裝置15產(chǎn)生凹凸，并且即使腳踩踏時(shí)也不用擔(dān)心會(huì)因此而損壞，在板狀加熱器17基于某種原因流過短路電流時(shí)，熔斷器4的熔斷部熔斷，由此將電流切斷，所以可以將板狀加熱器17的著火防患于未然。而且，即使熔斷器4自身熔斷時(shí)，可以利用耐熱薄膜3防止此時(shí)的火花或高溫熔化物飛散到外部，防止地板穩(wěn)定板16、地板19和板狀加熱器17被該火花或熔化物燒損或著火。
當(dāng)然，本發(fā)明涉及的熔斷器也可以適用于板狀地暖裝置用面狀發(fā)熱體以外的面狀發(fā)熱體及其以外的裝置，而且也可以適用于地暖裝置以外的電子電路·電機(jī)等。
如上面的詳細(xì)說明所述，本發(fā)明涉及的熔斷器較薄，在短路時(shí)可以在瞬時(shí)內(nèi)將電路切斷，并且在熔斷部熔斷時(shí)不會(huì)飛散火花，高溫熔化物不會(huì)附著在外部接觸物上，所以最適合用作構(gòu)成板狀地暖裝置的面狀發(fā)熱體的板狀加熱器的短路保護(hù)用熔斷器。
并且，使用了本發(fā)明涉及的熔斷器的地暖裝置，可以形成將板狀加熱器用作面狀發(fā)熱體的具有撓性的廉價(jià)的板狀地暖裝置，所以特別是作為一般家庭用的地暖裝置的利用價(jià)值極高。
權(quán)利要求
1.一種短路保護(hù)用熔斷器，其特征在于，由以下部分構(gòu)成整體為薄板狀的熔斷器主體，其具有設(shè)在兩端部的端子部和設(shè)在該端子部之間的寬度狹窄的熔斷部；和覆蓋所述熔斷部的耐熱薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)用熔斷器，其特征在于，所述熔斷部與設(shè)在兩端部的端子部相比其寬度狹窄，并且在中央部的長方向上設(shè)置長孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)用熔斷器，其特征在于，所述端子部均具有孔眼安裝用透孔，所述耐熱薄膜將包括所述熔斷部在內(nèi)的所述各端子部的一部分覆蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)用熔斷器，其特征在于，所述耐熱薄膜以云母為原料，在單面涂覆有粘接劑。
5.一種地暖裝置，其特征在于，在向構(gòu)成室內(nèi)的地暖裝置的面狀發(fā)熱體的板狀加熱器供給電力的扁平線和設(shè)置于連接該扁平線的所述板狀加熱器內(nèi)部的銅線之間，安裝如權(quán)利要求1所述的短路保護(hù)用熔斷器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種短路保護(hù)用熔斷器及使用該熔斷器的地暖裝置。特別地，該短路保護(hù)用熔斷器是薄型的，其適用于地暖裝置的板狀加熱器，即使被踩踏時(shí)也不會(huì)斷裂或損壞，而且熔斷部熔斷時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生火花飛散或著火，該短路保護(hù)用熔斷器由以下部分構(gòu)成整體為薄板狀的熔斷器主體，其具有設(shè)在兩端部的端子部和設(shè)在該端子部之間的寬度狹窄的熔斷部；和覆蓋所述熔斷部的耐熱薄膜。在向構(gòu)成室內(nèi)的地暖裝置的面狀發(fā)熱體的板狀加熱器供給電力的扁平線、和連接該扁平線的所述板狀加熱器內(nèi)部的銅線之間，安裝該熔斷器。
文檔編號(hào)F24D19/00GK1598411SQ20041007977
公開日2005年3月23日 申請日期2004年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月16日
發(fā)明者小林博 申請人:小林博