專利名稱：短路保護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)熱電路的短路保護用熔斷器(fuse)及使用該短路保護用熔斷器的地暖裝置。
背景技術(shù)：
近年來，作為對室內(nèi)取暖的采暖裝置，采用由使用電發(fā)熱的多個板狀加熱器構(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，所以施工費用巨大，成為進行普及的障礙。
專利文獻1 日本特開平11-337093號公開專利公報因此，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面狀發(fā)熱體著火，實現(xiàn)安全性的提高，需要使用熔斷器。所以，需要進行以下研究，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用薄型熔斷器，即使被踩踏時也不會斷裂或損壞，而且熔斷部熔斷時也不會產(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用熔斷器的地暖裝置。
為了達到上述目的，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，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，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)生短路時熔斷部在極短的時間內(nèi)斷裂而導(dǎo)致面狀發(fā)熱體著火，同時，利用覆蓋著熔斷部的耐熱薄膜可以防止熔斷部熔斷時產(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)置費用即可完成安裝的效果。


圖1是本發(fā)明涉及的短路保護用熔斷器的立體圖。
圖2是本發(fā)明涉及的短路保護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)明涉及的短路保護用熔斷器的其他實施方式的部分省略的俯視圖。
圖5是表示本發(fā)明涉及的短路保護用熔斷器的另外其他實施方式的部分省略的俯視圖。
圖6是進行本發(fā)明涉及的短路保護用熔斷器的短路切斷試驗時的電路構(gòu)成圖。
圖7是進行本發(fā)明涉及的短路保護用熔斷器的短路切斷試驗時的其他電路構(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)明涉及的短路保護用熔斷器的板狀加熱器的連接示例的說明圖。
符號說明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。
具體實施例方式
以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的一實施例。
(實施例1)在圖1～圖3中，符號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)膹姸?，僅施加從上方踩踏等的壓力時不會折斷或斷裂。
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，進行熔斷器特性的確認(rèn)試驗時的連接示例，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。
各個試料全部具有PTC導(dǎo)電特性，具有該PTC導(dǎo)電特性的試料在通過大電流時表現(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，沒有上升到超過實用上或安全上的上限值的溫度的危險，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)雜的防止加熱機構(gòu)的優(yōu)點。
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)查短路時的熔斷器特性，在恒定電流通電試驗時被卸下。
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并進行恒定電流通電試驗，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)定為相同瓦特數(shù)，無論在電源電壓為100V或200V時，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行短路試驗，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，面狀發(fā)熱體已經(jīng)發(fā)生冒煙現(xiàn)象，所以需要在該時間以前切斷發(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，進行了在將各閘刀開關(guān)12接通時各熔斷器4、4表現(xiàn)何種動作的試驗。并且，在試驗后馬上從發(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。
以上試驗結(jié)果如表3和表4所示。
表3

表4

在使用恒定電流時，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數(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，短路部位是銅線部分，各個銅線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，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進行計算時，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，I＝E/R100/0.813＝123(A)，是與實測值大致相等的值。
綜合考慮上述情況可知，電路電流值較小的100V時的切斷時間較長，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，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，進行了下述短路試驗。
表5

表6

根據(jù)以上短路試驗結(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，試料No.1～4的熔斷時間為178.2ms到195.0ms，所以均在1秒以內(nèi)，并且短于板狀加熱器4的冒煙時間1.5秒，所以不會有問題。但是，考慮到安全性和強度等，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，在安全性和強度方面會產(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，具有容易獲得強度和熔斷性的平衡的優(yōu)點。
(實施例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行了絕緣處理，熔斷器4部分也利用薄膜及其他方式進行了絕緣處理。
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。
作為此時使用的PTC導(dǎo)電性涂料，使用了美國專利第5556576號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，并且即使腳踩踏時也不用擔(dān)心會因此而損壞，在板狀加熱器17基于某種原因流過短路電流時，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，可以利用耐熱薄膜3防止此時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，在短路時可以在瞬時內(nèi)將電路切斷，并且在熔斷部熔斷時不會飛散火花，高溫熔化物不會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值極高。
權(quán)利要求
1.一種短路保護用熔斷器，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所述的短路保護用熔斷器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種短路保護用熔斷器及使用該熔斷器的地暖裝置。特別地，該短路保護用熔斷器是薄型的，其適用于地暖裝置的板狀加熱器，即使被踩踏時也不會斷裂或損壞，而且熔斷部熔斷時也不會產(chǎn)生火花飛散或著火，該短路保護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