JPH02201816A - 機能電線 - Google Patents
機能電線Info
- Publication number
- JPH02201816A JPH02201816A JP1021393A JP2139389A JPH02201816A JP H02201816 A JPH02201816 A JP H02201816A JP 1021393 A JP1021393 A JP 1021393A JP 2139389 A JP2139389 A JP 2139389A JP H02201816 A JPH02201816 A JP H02201816A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- functional
- functional material
- electrode
- wire
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Insulated Conductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、感電電線、感温発熱体、トランスデユーサ等
に用いる機能電線に関する。
に用いる機能電線に関する。
従来の技術
従来、円筒状の機能材料の内外両面に一対の導体電極を
形成した機能電線は、感熱電線を中心に数多く開発され
た。そして、その機能材料自身や機能材料と電極との界
面や素子形状等の改善により、多くの改善がなされてき
た。これらはいずれも一対の電極とその間に設ける機能
材料とに関するものであった。しかしこのような改善は
、材料開発の点からも自ずと限界が生じていた。
形成した機能電線は、感熱電線を中心に数多く開発され
た。そして、その機能材料自身や機能材料と電極との界
面や素子形状等の改善により、多くの改善がなされてき
た。これらはいずれも一対の電極とその間に設ける機能
材料とに関するものであった。しかしこのような改善は
、材料開発の点からも自ずと限界が生じていた。
具体的な機能電線として、例えば（１） 二重巻線構
造よるなる可撓性の温度検知線や感熱ヒータ線があり、
これらは電気採暖具用のセンサ、ヒータとして利用され
ている。（２）正の大きな抵抗温度係数（ＰＴＣ）をも
つＰＴＣ抵抗体、ＰＴＣ発熱体がある。（３）光導電性
、ガス感応導電性、感圧導電性、怒湿導電性等を有する
新しい機能をもつ機能電線も開発されつつある。
造よるなる可撓性の温度検知線や感熱ヒータ線があり、
これらは電気採暖具用のセンサ、ヒータとして利用され
ている。（２）正の大きな抵抗温度係数（ＰＴＣ）をも
つＰＴＣ抵抗体、ＰＴＣ発熱体がある。（３）光導電性
、ガス感応導電性、感圧導電性、怒湿導電性等を有する
新しい機能をもつ機能電線も開発されつつある。
発明が解決しようとする課題
これら従来の構造の機能電線の特性改善をすること、お
よび新たな特性を付与した新規でかつ複合的機能を有す
るデバイスの提供を意図している。
よび新たな特性を付与した新規でかつ複合的機能を有す
るデバイスの提供を意図している。
課題を解決するための手段
本発明は、熱、光、湿気、ガス等の外的作用因子に応答
してインピーダンスを変化する、円筒状の機能材料〔１
）の内外両面に一対の導体電極を形成してなる機能電線
に関し、電極面積率の小さい外側電極面に、前記機能材
料（１）に接して、前記機能材料（１）と相関関係を有
する別個の機能材料（２）よりなる層を形成することに
よって、従来の機能電線の特性改善並びに複合機能を果
たすデバイスを提供するものである。
してインピーダンスを変化する、円筒状の機能材料〔１
）の内外両面に一対の導体電極を形成してなる機能電線
に関し、電極面積率の小さい外側電極面に、前記機能材
料（１）に接して、前記機能材料（１）と相関関係を有
する別個の機能材料（２）よりなる層を形成することに
よって、従来の機能電線の特性改善並びに複合機能を果
たすデバイスを提供するものである。
作用
この機能は等価回路的には下記のように表わされ、複合
機能を一対の電極からの信号として取り出すことに特徴
がある。
機能を一対の電極からの信号として取り出すことに特徴
がある。
各機能材料の等価回路は、Ｃ，Ｒの並列回路として近似
できる０機能材料（１）による回路はａ、ｂであり、機
能材料（２）による等価回路はＣである。この機能材料
（２）は、機能材料（１）のｂに直列に接続する等価回
路を構成するから、この機能材料（２）による層は、電
気的な意味において機能材料（１）の電極面積を制御す
る機能と同等であることから、この機能材料（２）より
なる層を「電極面積制御半導電層」とよぶ。本発明はこ
の層の機能により、発明の目的である特性改善あるいは
複合機能を果たす。上記等価回路におけるａ、ｂ、ｃの
アドミッタンスをＹａ、Ｙｂ、Ｙｃとすると、全体のア
ドミッタンスＹは次式で表される。
できる０機能材料（１）による回路はａ、ｂであり、機
能材料（２）による等価回路はＣである。この機能材料
（２）は、機能材料（１）のｂに直列に接続する等価回
路を構成するから、この機能材料（２）による層は、電
気的な意味において機能材料（１）の電極面積を制御す
る機能と同等であることから、この機能材料（２）より
なる層を「電極面積制御半導電層」とよぶ。本発明はこ
の層の機能により、発明の目的である特性改善あるいは
複合機能を果たす。上記等価回路におけるａ、ｂ、ｃの
アドミッタンスをＹａ、Ｙｂ、Ｙｃとすると、全体のア
ドミッタンスＹは次式で表される。
Ｙｂ＋Ｙｃ
次にこれを具体的な電線構造に基づいて説明する。第１
図（ａ）は本発明における機能電線の構造を示す。芯糸
１上に内巻電極２が形成され、その上に機能材料（１）
４が被覆されている。さらにその上に外巻電極３が形成
されているが、その断面は第１図（ｂ）のように示され
、内巻電極２に比べて、外巻電極３の電極面積率は低い
。このような円筒形状をしているものでは、外周面積が
大きいため、その面における電極面積の比率は小さくな
る。それ故、第１図（ｂ）の７のような電気力線が対極
に対して流れることになる。本発明はこのような電気力
線を有効に利用した機能電線を提供するものである。
図（ａ）は本発明における機能電線の構造を示す。芯糸
１上に内巻電極２が形成され、その上に機能材料（１）
４が被覆されている。さらにその上に外巻電極３が形成
されているが、その断面は第１図（ｂ）のように示され
、内巻電極２に比べて、外巻電極３の電極面積率は低い
。このような円筒形状をしているものでは、外周面積が
大きいため、その面における電極面積の比率は小さくな
る。それ故、第１図（ｂ）の７のような電気力線が対極
に対して流れることになる。本発明はこのような電気力
線を有効に利用した機能電線を提供するものである。
次に具体的な機能材料（１）、（２）とその組合わせに
ついて説明する。
ついて説明する。
１、機能材料（１）がサーミスタ材料である時、異常加
熱保安のための温度ヒユーズ特性も盛り込むのが望まし
く、機能材料（１）を、温度ヒユーズ特性をもつサーミ
スタ材料で構成する。これを感熱ヒータとしてヒータ機
能も兼持させるためには耐直流分極性も必要で、温度ヒ
ユーズ特性をもつ容量可変サーミスタ材料（主にナイロ
ン組成物）を選ぶのがよい。この時、機能材料（２）に
イオン伝導形高分子サーミスタ材料（主にイオンキャリ
ヤをドープしたポリ塩化ビニル組成物）を用いれば、約
７０００〜９０００ Ｋの大きなサーミスタＢ定数を持
つため、この層は、温度上昇と共にインピーダンスが低
下し、外巻電極の電極面積が温度上昇と共に増加するの
と同様の効果を生ずる。その結果、後述の実施例１のよ
うに、機能材料（１）のサーミスタ定数以上の大きなサ
ーミスタＢ定数を得ることができる。
熱保安のための温度ヒユーズ特性も盛り込むのが望まし
く、機能材料（１）を、温度ヒユーズ特性をもつサーミ
スタ材料で構成する。これを感熱ヒータとしてヒータ機
能も兼持させるためには耐直流分極性も必要で、温度ヒ
ユーズ特性をもつ容量可変サーミスタ材料（主にナイロ
ン組成物）を選ぶのがよい。この時、機能材料（２）に
イオン伝導形高分子サーミスタ材料（主にイオンキャリ
ヤをドープしたポリ塩化ビニル組成物）を用いれば、約
７０００〜９０００ Ｋの大きなサーミスタＢ定数を持
つため、この層は、温度上昇と共にインピーダンスが低
下し、外巻電極の電極面積が温度上昇と共に増加するの
と同様の効果を生ずる。その結果、後述の実施例１のよ
うに、機能材料（１）のサーミスタ定数以上の大きなサ
ーミスタＢ定数を得ることができる。
２、上記１の機能材料（Ｉ）４と外を電極３の上に、機
能材料（２）５として吸湿により抵抗値の増大する導電
粒子含有感湿抵抗体組成物を用いると、湿度上昇と共に
抵抗値が増大し、機能材料（１）の電極面積が小さくな
ったのと同様の作用をする。機能材料（１）のナイロン
組成物は吸湿によりインピーダンスを大きく減少するか
ら、これがキャンセルされ、湿度環境に依存しない優れ
た温度センサーが得られる。
能材料（２）５として吸湿により抵抗値の増大する導電
粒子含有感湿抵抗体組成物を用いると、湿度上昇と共に
抵抗値が増大し、機能材料（１）の電極面積が小さくな
ったのと同様の作用をする。機能材料（１）のナイロン
組成物は吸湿によりインピーダンスを大きく減少するか
ら、これがキャンセルされ、湿度環境に依存しない優れ
た温度センサーが得られる。
３、正の大きな抵抗温度係数（ＰＴＣ）をもつ高分子抵
抗体は、導電粒子（主にカーボンブラック）を含有し、
マトリクス畜分子の融点付近の大きな熱膨張により粒子
間隔が広がり抵抗値が増大する。
抗体は、導電粒子（主にカーボンブラック）を含有し、
マトリクス畜分子の融点付近の大きな熱膨張により粒子
間隔が広がり抵抗値が増大する。
そのため、抵抗が急激に増大する温度は融点により決ま
るが、低温部での抵抗の傾きを自由にコントロールする
ことができなかつた。本発明を利用すると異な融点をも
つ２つのＰＴＣ材料を本発明の機能材料（１）、（２）
として各々用いれば、ＰＴＣの抵抗温度特性を自由に変
化させることができ、実用上価値が高い。
るが、低温部での抵抗の傾きを自由にコントロールする
ことができなかつた。本発明を利用すると異な融点をも
つ２つのＰＴＣ材料を本発明の機能材料（１）、（２）
として各々用いれば、ＰＴＣの抵抗温度特性を自由に変
化させることができ、実用上価値が高い。
４、機能材料（１）を感温材料に、機能材料（２）を光
導電材料、ガス感応導電材料、感圧導電材料、感湿導電
材料等の全く別の機能をする材料とすれば、この機能材
料（２）の特性変化を反映した温度信号を得ることがで
きる。等価回路的にはＣ，Ｒの組合せ回路であるところ
から、本発明の機能電線からの信号の位相、波形、等よ
り波形解析することにより、１本の機能電線かあら複数
のセンシング情報を得ることができる０本発明に用いる
光導電材料としては、有機光導電体（フタロシアニン誘
導体、ピラゾリン誘導体、カルバゾール誘導体）やＺｎ
Ｏ分散体等がある。ガス感応材料にはポルフィリン等触
媒活性をもつ半導性材料を用いる。感圧導電材料には感
圧ゴムがある。感湿導電材料としては吸湿性高分子をマ
トリクスとする導電粒子含有組成物や、吸湿性イオンキ
ャリヤを含有させた高分子組成物等がある。
導電材料、ガス感応導電材料、感圧導電材料、感湿導電
材料等の全く別の機能をする材料とすれば、この機能材
料（２）の特性変化を反映した温度信号を得ることがで
きる。等価回路的にはＣ，Ｒの組合せ回路であるところ
から、本発明の機能電線からの信号の位相、波形、等よ
り波形解析することにより、１本の機能電線かあら複数
のセンシング情報を得ることができる０本発明に用いる
光導電材料としては、有機光導電体（フタロシアニン誘
導体、ピラゾリン誘導体、カルバゾール誘導体）やＺｎ
Ｏ分散体等がある。ガス感応材料にはポルフィリン等触
媒活性をもつ半導性材料を用いる。感圧導電材料には感
圧ゴムがある。感湿導電材料としては吸湿性高分子をマ
トリクスとする導電粒子含有組成物や、吸湿性イオンキ
ャリヤを含有させた高分子組成物等がある。
実施例
次に本発明の実施例を述べる。
〈実施例１〉
２０００デニールのポリエステル芯糸１上に第１図（ａ
）ノヨウに内奏電極２、フェノールオリゴマー含有ナイ
ロン１２よりなる容量可変サーミスタ層からなる機能材
料（１）４、外巻電極３を順次形成した。
）ノヨウに内奏電極２、フェノールオリゴマー含有ナイ
ロン１２よりなる容量可変サーミスタ層からなる機能材
料（１）４、外巻電極３を順次形成した。
内奏電極は箔０．４５ｍｍの銅箔をピッチ０．６ａｎで
巻きつけた。一方、外巻電橿は同様の銅箔をピッチ２．
０胴で巻きつけた。各々の電極率−（Ｗ：箔幅、Ｐにそ
の上に、第１図（ａ）のように有機過塩素酸塩含有ポリ
塩化ビニル組成物よりなるイオン伝導高分子サーミスタ
材料を機能材料（２）５として被覆し、さらに絶縁外被
６を施した。こうして得た感熱ヒータ線のインピーダン
ス温度特性を測定したところ、第２図のような特性を示
した。機能材料（１）のサーミスタＢ定数が太き（改善
されていることが分かる。
巻きつけた。一方、外巻電橿は同様の銅箔をピッチ２．
０胴で巻きつけた。各々の電極率−（Ｗ：箔幅、Ｐにそ
の上に、第１図（ａ）のように有機過塩素酸塩含有ポリ
塩化ビニル組成物よりなるイオン伝導高分子サーミスタ
材料を機能材料（２）５として被覆し、さらに絶縁外被
６を施した。こうして得た感熱ヒータ線のインピーダン
ス温度特性を測定したところ、第２図のような特性を示
した。機能材料（１）のサーミスタＢ定数が太き（改善
されていることが分かる。
〈実施例２〉
実施例１と同様に外巻電極３までを形成し、その上にカ
ーボン１８％含有ポリエチレン−エチレングリコール共
重合体組成物よりなる感湿抵抗体材料を機能材料（２）
として被覆し、その上に絶縁外被６を施した。こうして
得た感熱ヒータ線のインビーダース−温度特性の絶乾と
９０％ＲＨ間の湿度による特性変動を測定したところ、
機能材料（２）による１橿面積制御半導電装をもたない
従来例は温度誤差が一１８°Ｃであったが、本実施例の
感熱ヒータ線では−７’Ｃと大きく低減された。
ーボン１８％含有ポリエチレン−エチレングリコール共
重合体組成物よりなる感湿抵抗体材料を機能材料（２）
として被覆し、その上に絶縁外被６を施した。こうして
得た感熱ヒータ線のインビーダース−温度特性の絶乾と
９０％ＲＨ間の湿度による特性変動を測定したところ、
機能材料（２）による１橿面積制御半導電装をもたない
従来例は温度誤差が一１８°Ｃであったが、本実施例の
感熱ヒータ線では−７’Ｃと大きく低減された。
〈実施例３〉
１５００デニールのアラミド繊維よりなる芯糸１上に第
１図（ａ）のように、実施例１と同じ巻線仕様にて内奏
電極２を形成し、次いでカーボンブラック含有接着性ポ
リエチレンよりなるＰＴＣ抵抗体層を機能材料（１）と
して被覆した。外巻電極を実施例１と同様の巻線仕様に
て形成ののち、前記ＰＴＣ抵抗体より、低い温度に抵抗
の立上がり点を有する低密度接着性ポリエチレンよりな
るＰＴＣ抵抗体層を機能材料（２）として形成した。こ
れに絶縁外被６を被覆し、ＰＴＣヒータ線を得た。この
線の抵抗−温度特性を測定したところ、第３図のように
なめらかなＰＴＣ特性を有する機能電線が得られた。
１図（ａ）のように、実施例１と同じ巻線仕様にて内奏
電極２を形成し、次いでカーボンブラック含有接着性ポ
リエチレンよりなるＰＴＣ抵抗体層を機能材料（１）と
して被覆した。外巻電極を実施例１と同様の巻線仕様に
て形成ののち、前記ＰＴＣ抵抗体より、低い温度に抵抗
の立上がり点を有する低密度接着性ポリエチレンよりな
るＰＴＣ抵抗体層を機能材料（２）として形成した。こ
れに絶縁外被６を被覆し、ＰＴＣヒータ線を得た。この
線の抵抗−温度特性を測定したところ、第３図のように
なめらかなＰＴＣ特性を有する機能電線が得られた。
〈実施例４〉
外巻電極３までを形成した実施例１と同様の感熱電線上
に、機能材料（２）として有機光伝導体膜を塗工して、
機能電線を得た。光照射により機能電線の信号電流が増
大した。低周波電界によってこの機能電線を動作させた
ところ、機能電線からの低周波電流（／！１度信分信号
に、光パルスに応答する高周波波形が得られた。これら
の信号を波形分離し、各々を検出した。
に、機能材料（２）として有機光伝導体膜を塗工して、
機能電線を得た。光照射により機能電線の信号電流が増
大した。低周波電界によってこの機能電線を動作させた
ところ、機能電線からの低周波電流（／！１度信分信号
に、光パルスに応答する高周波波形が得られた。これら
の信号を波形分離し、各々を検出した。
発明の効果
以上の実施例からも明らかなように、本発明は、従来の
機能電線に新たに機能材料（２）による電極面積制御半
導電層を設けることにより、大きく特性改善をしたり、
新機能を付加したりするものであり、工業上天なる価値
を有するものである。
機能電線に新たに機能材料（２）による電極面積制御半
導電層を設けることにより、大きく特性改善をしたり、
新機能を付加したりするものであり、工業上天なる価値
を有するものである。
第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の実施例における機能電
線の構造を示す図、第２図は実施例１における感熱ヒー
タ線のインピーダンス−温度特性を示す図、第３図は実
施例３におけるＰＴＣヒータ線の抵抗−温度特性を示す
図である。 ２・・・・・・内巻電極、３・・・・・・外巻電極、４
・・・・・・機能材料（１）、５・・・・・・機能材料
（２）、７・・・・・・電気力線。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名／−−−芯
示 ？−・Ｐ１巷電極 、３ −−− ダトノ臣ト 冑しオめｉ４−− ゼ飄加
ジ材栄↑ （ｌ） ６− 機能材料（２ジ ロー 把揉タト枝 ７− 電気力線 ｔＸ ２ 図 第３図 ２度７ｃ’す υ 句 ２θ １贋 θθ ｔｏｏ ｔｚ。 Ｔ（’す
線の構造を示す図、第２図は実施例１における感熱ヒー
タ線のインピーダンス−温度特性を示す図、第３図は実
施例３におけるＰＴＣヒータ線の抵抗−温度特性を示す
図である。 ２・・・・・・内巻電極、３・・・・・・外巻電極、４
・・・・・・機能材料（１）、５・・・・・・機能材料
（２）、７・・・・・・電気力線。 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか１名／−−−芯
示 ？−・Ｐ１巷電極 、３ −−− ダトノ臣ト 冑しオめｉ４−− ゼ飄加
ジ材栄↑ （ｌ） ６− 機能材料（２ジ ロー 把揉タト枝 ７− 電気力線 ｔＸ ２ 図 第３図 ２度７ｃ’す υ 句 ２θ １贋 θθ ｔｏｏ ｔｚ。 Ｔ（’す
Claims (5)
- （１）外的作用因子に応答してインピーダンスを変化す
る円筒状の機能材料（１）の内外両面に、一対の導体電
極を形成してなる機能電線において、電極面積率が小さ
い外側電極面に、前記機能材料（１）に接して前記機能
材料（１）と相関関係を有する別個の機能材料（２）よ
りなる電極面積制御半導電層を設け、下記の等価回路を
構成して成る機能電線。 ▲数式、化学式、表等があります▼ （但し、１は機能材料（１）の等価回路、２は電極面積
制御半導電層の等価回路） - （２）内側電極が芯糸上に巻かれた内巻電極であり、外
側電極が巻ピッチの大きい外巻電極であり、機能材料（
１）が温度ヒューズ特性をもつ容量可変サーミスタ材料
であり、別個の機能材料（２）がイオン伝導形高分子サ
ーミスタ材料よりなり、温度検出をする請求項（１）記
載の機能電線。 - （３）機能材料（１）がナイロン組成物よりなる容量可
変サーミスタ材料であり、別個の機能材料（２）が吸湿
により抵抗値の増大する導電粒子充填感湿抵抗体組成物
である請求項（１）記載の機能電線。 - （４）機能材料（１）が正の大きな抵抗温度係数（ＰＴ
Ｃと略す）をもつＰＴＣ抵抗材料であり、別個の機能材
料（２）が前記ＰＴＣ抵抗材料より低い温度で転移点を
もつＰＴＣ材料である請求項（１）記載の機能電線。 - （５）機能材料（１）が、感温材料であり、別個の機能
材料（２）が、光導電材料、ガス感応導電材料、感圧導
電材料、感湿導電材料のうちのいずれか一つである請求
項（１）記載の機能電線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1021393A JPH02201816A (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 機能電線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1021393A JPH02201816A (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 機能電線 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02201816A true JPH02201816A (ja) | 1990-08-10 |
Family
ID=12053819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1021393A Pending JPH02201816A (ja) | 1989-01-31 | 1989-01-31 | 機能電線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02201816A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0599877A (ja) * | 1991-06-25 | 1993-04-23 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 感湿装置 |
-
1989
- 1989-01-31 JP JP1021393A patent/JPH02201816A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0599877A (ja) * | 1991-06-25 | 1993-04-23 | Yamatake Honeywell Co Ltd | 感湿装置 |
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