JPH03127480A - 面状ヒータ - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、自己温度調節機能を有する面状ヒータに関
する。

〔従来の技術〕

従来の面状ヒータとしては、ガラス布やポリエステルフ
ィルムなどの絶縁基材上にカーボンプラク／ポリマー系
の導電性ペーストを塗布、含浸した面状発熱体に、銅テ
ープや銀の導電塗料などからなる金属電極を互いに対峙
するように設けたものがしられている。また、絶縁基材
上にニクロム線などの金属抵抗線を這して配したものも
知られている。

このような面状ヒータにあっては、異状時に面状ヒータ
の温度を一定温度以下に制御する必要があり、このため
面状発熱体を適当な広さの領域、例えば３０ｃｍＸ３０
ｃｍの領域に区分し、これら領域のそれぞれの中央部な
どに温度センサを配置し、その領域の温度を検知し、こ
の温度センサからの信号によって温度制御を行う方法が
採られている。

したがって、広い領域の一個所のみでの温度制御となる
ため、該領域中での局所的な異常発熱の検知には十分と
は言えず、また広い面状発熱体では、多数の温度センサ
とその制御回路が必要となる不都合があった。

このため、このような付属機基を必要としない面状ヒー
タとして、正温度係数特性（ＰＴＣ特性）を有する面状
発熱体を用いたものが提案されている。

しかし、この正温度係数特性を有する面状発熱体を用い
たものでは、均一な温度分布が得られず、面状発熱体の
一部の部位に電圧が集中して温度が上昇し、「ホットゾ
ーン」が形成されて十分な電力が得られなくなり、さら
には面状発熱体の破壊に致るなどの不都合もある。

〔発明が解決しようとする課題〕

よって、この発明における課題は、異常時の温度制御に
多数の温度センサやその制御回路などの温度制御用機器
を必要とせず、全体の構成が簡単であり、かつ全体が均
一に発熱し、温度のバラツキの少ない面状ヒータを得る
ことにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明では、一対の電極を有する面状発熱体と、この
面状発熱体の電極間上に配置された正温度係数特性を有
する材料からなる温度センサと、前記面状発熱体の少な
くとも片面を被覆する均熱部材を有し、 前記面状発熱体と温度センサとを直列に接続したものを
面状ヒータとすることによって、上記課題を解決するよ
うにした。

〔作用〕

このような構成によれば、面状発熱体の一部が何らかの
原因、例えば断熱性物質が置かれるなどの理由で、異常
に昇温したとしても、この部分的昇温は均熱部材によっ
て速やかにその近傍の温度センサに伝わり、該温度セン
サのその部分の温度が上昇する。温度センサは、このｌ
Ｑ度上昇に伴い、正温度係数特性によってその抵抗値が
増大する。

この結果、面状発熱体と温度センサとは直列に接続され
ているので、温度センサは電流制御素子として働き、回
路に流れる電流が減少し、面状発熱体の昇温が停止する
ことになり、温度を自己制御することができる。

〔実施例〕

第１図ないし第３図は、この発明の面状ヒータの一例を
示すもので、図中符号１は面状発熱体である。

この面状発熱体１は、ポリエステルフィルムなどの樹脂
フィルムやガラス布などの絶縁性基材の表面にカーボン
ブラック／ポリマー系の導電性ペーストを塗布あるいは
含浸したものや絶縁性基材の表面にニクロム線などの金
属抵抗線を均等に這わせて設け、この上に絶縁性被覆を
設けたものなどが用いられる。この面状発熱体１の外観
は、第２図に示すように矩形状であって、その一方の表
面の両側縁部には帯状の１対の金属電極２．２が面状発
熱体ｌの長平方向に沿って設けられている。

金属電極２は、銅箔などの金属薄膜からなり、導通状態
で面状発熱体１に接合されており、この例では面状発熱
体ｌの長平方向の長さと同一の長さを有している。

この金属電極２，２が設けられた面状発熱体ｌは、ポリ
エステルフィルムなどの絶縁材料３で、その全体が緊密
に被覆されて絶縁状態となっている。

また、この絶縁材料３で被覆された状態の面状発熱体１
の短手方向のほぼ中央には、帯状の温度センサ４が設け
られている。この温度センサ４は第３図に示すように正
１品度係数特性（以下、ＰＴＣ特性と言う。）を示すポ
リマーからなる帯状のエレメント５と、この帯状のエレ
メント５内に導通状態で互に平行に埋設された一対のワ
イヤ電極６．６とからなるものである。ＰＴＣ特性を示
すポリマーとは、例えばポリオレフィン系ポリマーに適
量のカーボンブラックを添加した樹脂組成物なとを言い
、この樹脂組成物を帯状のンートに成形加工したものが
エレメント５として使用される。

また、ワイヤ電極６には、銅線などの金属線条体が用い
られる。また、この温度センサ４は前記絶縁材料３に接
着剤なとによって一体に固着されている。

さらに、この温度センサ４が設けられた面状発熱体１は
、アルミニウム箔、銅箔などの良伝熱性材料からなる均
熱部材７でその全体が緊密に被覆されて面状ヒータとさ
れている。この均熱部材７は、面状発熱体１の発熱のバ
ラツキを均一化するとともに面状発熱体１の温度を速や
かに温度センサ４に１云えるためのものである。

この１Ｊｎｉ状ヒータはさらに必要に応じてｌａ　ＩＱ
物、プラスチックフィルムなどの絶縁性材料で彼葭され
ることもある。

そして、第２図に示すように温度センサ４の一方のワイ
ヤ電極６は面状発熱体ｌの一方の金属電極２に接続され
、温度センサ４の他方のワイヤ金属６は商用電源なとの
電源Ａを介して面状発熱体ｌの他方の金属電極に接続さ
れ、すなわち面状発熱体１と温度センサ４とは電源へに
対して直列に接続されて使用に供されることになる。

このような面状ヒータにあっては、温度センサ４がメ晶
度セン／ングおよび温度コントロールの役割を果し、自
己温度調節機能を有するものとなる。

例えば、面状発熱体１の一部または全体に断熱性物質（
座布団、家具などの放熱を妨げるものを言う。）が置か
れると、この断熱性物質によって覆われた部分の面状発
熱体ｌの温度が上昇する。この面状発熱体１の児常昇温
は、均熱部材７によって、速やかにその近傍の温度セン
サ４に伝えられ１、温度センサ４の温度が上昇する。こ
の温度センサ１１の温度上昇は、そのＰＴＣ特性に基い
てエレメント５の電気抵抗の増大をもたらす。そして、
温度センサ４と面状発熱体１とは電源Ａに対して直列に
接続されているので、温度センサ４の電気抵抗の均太に
よって回路を流れる電流が減少し、面状発熱体１の発熱
量も減少してその温度上昇が停止する。

また、この例の面状ヒータでは、メ品度センサ４が帯状
であって、面状発へ体１の長手方向に平行にその全長に
わた・〕で設けられているので、１つの温度センサ４の
みで、面状発熱体Ｉ全体の５”４常青、’ｔａを検知す
ることかできる。さらに、温度センサ４のエレメント５
としてＰＴＣ特性を有すポリマーを用いているので、温
度センサ４自体が可撓性を有するものとなり、面状発熱
体１に可撓性のものを使用すれば、面状ヒータも可撓性
となって取扱いが容易となり、面状ヒータの布設も簡単
に行える。

また、上述の実施例ではｔｉ１度センサ４は１つである
が２つ以上の〆１込度センサを用いてちよく、当然これ
らの温度センサもすべて面状発熱体ｌと直列に接続され
る。また、面状発熱体ｌ上の金属電極２．２とほぼ平行
にかつ面状発熱体ｌの中央に配置したが、これに限られ
ることもない。さらに、均熱部材７は面状発熱体１のい
ずれか一方の面に設けるだけでも十分である。

以下、具体例を示す。

〔実験例〕

第１図ないし第３図に示した面状ヒータを作った。面状
発熱体ｌとしてポリエステルフィルムの絶縁基村上に高
導電性カーボン微粒子をポリエステル系ワニスに均一に
分散した導電性ベーストを全面に塗布、焼付してなるも
のを用い、温度センサ４としてアイオノマー樹脂にアセ
チレンブラックを２５重量％と、少量の老化防止剤を添
加してなる樹脂組成物を押出成形して厚さ１１のシート
としたものをエレメント５とし、このエレメント中に径
０　、３　ｍｍの軟銅線を２本手行に埋設したしのを用
い、金属電極２として厚さ５０μｍのスズメツキ鋼屑を
用いた。面状発熱体ｌを１皮覆する絶縁材料３には、厚
さ０．３１のポリエステルフィルムを用い、均熱部材７
には厚さ５０μｍのアルミニウム箔を用いて、縦２５０
　ｍｍ１横５００ｍｍの面状ヒータを作成した。

次いで、第４図に示すようにこの面状ヒータ１１を厚さ
５０ｍｍのウレタンフオーム２０上に置き、交流５０）
１ｚ、１００Ｖの電圧を通電して発熱させた。この際、
温度センサ４の中央部および面状発熱体ｌの温度を熱電
対でそれぞれ測定した。

通電後１２分経過したのち、面状ヒータＩＩの全面−Ｌ
に厚さ５０＋ｎｍのウレタンフオーム２１を新たに載せ
て異常昇温状態とした。

上記各測温点の温度変化を通電開始時点から測定した結
果を第５図に示した。

第５図のグラフより、面状ヒータ１１が２つのウレタン
フオーム２０．２１で両面かみ断熱された状態において
も約り０℃昇ｆ品しただけで、昇温が止まり平衡状態と
なっている。また、面状６　ｇ体１および温度センサ４
のそれぞれ温度に大きな斧かなく、面状発想体ｌの温度
を温度センサ、１かほぼｉＥ確に検知していることかわ
かる。

〔発明の効果〕

以」二説明したように、この発明の面状ヒータは、−χ
・ｊの電極を￥ｆする面状発熱体と、この面状発熱体上
に配置された正温度係数特性を有する材１［からなる温
度センサと、前記面状発熱体の少なくと０片面を彼蕩す
る均りも部ｔイを何し、前記面状発、物体どｌｊ！度セ
ンサとを直列に接続したものであるので、正温度係数特
性を有する材料からなる温１度セン→Ｊのみて５′コ常
時の温度制御を確実に行うことができ、全体の構造か簡
単となり、安価に製造することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、この発明の面状ヒータの例を示
すしので、第１図は直路断面図、第２図は金属電極と温
度センサとの結線およびこれらの配置Ｂｇを示す説明図
、第３図は温度センサを示す概略断面図、第４図は実験
例における実験方法を示す説明図、第５図は実験例にお
いての温度変化を示すグラフである。 ・面状発熱体、 金属電極、 温度 センサ、 ・・均北部材。 出朝人 藤倉電線株式会社 松下電工株式会社 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一対の電極を有する面状発熱体と、 この面状発熱体上に配置された正温度係数特性を有する
   材料からなる温度センサと、 前記面状発熱体の少なくとも片面を被覆する均熱部材を
   有し、 前記面状発熱体と温度センサとを直列に接続したことを
   特徴とする面状ヒータ。