JPH04329993A - 加熱、冷却変色具セット - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、加熱、冷却変色具セッ
トに関する。さらに詳細には、熱変色層が形成されてい
る熱変色性要素と組み合わせて適用され、前記熱変色層
を加熱又は冷却させて変色させる、低電圧の印加により
機能する通電加熱、冷却変色具セットに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、温度変化により変色する熱変色層
を有する熱変色性要素の、前記熱変色層を変色させる手
段として、タングステン、ニッケル等の抵抗発熱体を装
備した通電加熱具は、実開昭６２−１３９５７３号公報
、特開昭６２−２０１１７８号公報等に開示されている
。一方、熱変色層を冷却変色させるための携帯性の軽便
な冷熱手段は未だ開示されておらず、冷水、氷片等の冷
熱媒体の適用や、対象の熱変色性要素を冷蔵庫内に入れ
、庫内の冷気による変色操作を余儀なくされていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の通電加熱具
にあっては、発熱体自体に自己温度制御機能がなく、そ
のままでは過熱による危険性があり、温度制御スイッチ
等が要求される上、漏電による危険性回避のためのセラ
ミックス等による発熱部の被覆加工等の絶縁処理が必要
であった。

【０００４】本発明加熱変色具は、前記従来の過熱或い
は漏電による危険性を解消し、低電圧の印加により発熱
体を所期の発熱温度に速やかに昇温させ、しかも、外気
温の変動による発熱温度の変動が少ない加熱具を構成し
、対象物の熱変色層に直接的に接触させて変色させるか
、或いは温風等を吹きつけて変色させる軽便且つ安全性
に富む通電加熱変色具を提供すると共に、前記通電加熱
変色具と組み合わせて適用される軽便且つ携帯性の通電
冷却変色具を提供しょうとするものである。前記従来の
冷熱手段は、家庭等の特定場所において適用性があると
しても、必要時、場所を選ばず、即座に、対象物の熱変
色層を変色させることができず、低温域に変色点を有す
る熱変色性要素の機能を効果的に発現させることができ
なかった。又、前記冷熱媒体の適用は、冷熱持続時間に
限界があり、これらの媒体をその都度、用意する面倒な
手間を要していた。又、非耐水性の熱変色性要素にあっ
ては、前記冷熱媒体の直接的な接触は勿論、冷熱媒体を
容器に収容させて適用する間接的な接触操作に対しても
、容器表面に発生する結露層や水滴、或いは漏水等によ
り熱変色性要素を変質させがちであった。

【０００５】本発明冷却変色具は、即効性、冷熱持続性
、利便性等を満足させ、任意な時、任意な場所において
、簡便に熱変色層を冷熱変色させる通電冷却変色具を提
供しようとするものであり、前記通電加熱変色具と組み
合わせて、加熱、冷熱の機能を所望時において即座に発
現させ、熱変色性要素の熱変色性機能を効果的に発現さ
せる加熱、冷却変色具セットを提供しようとするもので
ある。

【０００６】殊に、対象の熱変色性要素が、色彩記憶性
感温変色性色素（温度変化により大きなヒステリシス特
性を示して変色し、低温側変色点と高温側変色点の二つ
の変色点をもち、着色状態と無色状態又は有色〔１〕と
有色〔２〕間の互変性を呈し、前記低温側変色点以下の
冷熱又は高温側変色点以上の温度の熱の適用により、常
態と異なる様相に変化させることができ、その様相を常
温域で互変的に記憶保持させることができる機能を有す
る色素）を含む色材で彩色された熱変色層を備えた系と
組み合わせ適用することにより、前記色彩記憶性感温色
素の機能を効果的に発現させて商品の多様化、多分野へ
の応用展開を図ろうとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明通電加熱、冷却変
色具セットを図面について説明する。本発明変色具セッ
トは、通電加熱変色具１と通電冷却変色具１１からなる
。通電加熱変色具１は、ケーシング８に収容、保持させ
た通電発熱体７を発熱させ、該発熱体７に接触配置の伝
熱性部材６を加熱して機能させるか、前記通電発熱体７
の後方に配置の送風手段を介してケーシング先端の吐出
口より温風を吐出させる構成であって、前記通電発熱体
７が（イ）２５℃〜７０℃の温度範囲において電気抵抗
の温度係数が正の値を示す抵抗発熱体であり、（ロ）２
５℃におけ （ハ）２５℃と７０℃における体積抵抗率の比率（ρ７
０／ρ２５）が、次式　　５≦（ρ７０／ρ２５）≦４
００の範囲内にあること、の各要件を満たし、０．８Ｖ
〜４０Ｖの電圧印加により発熱し、発熱飽和温度が２５
℃〜７０℃の温度範囲内の任意の温度に自己温度制御さ
れるサーミスタにより構成されてなる。

【０００８】通電冷却変色具１１は、Ｐ型半導体素子２
１とＮ型半導体素子２２とを金属片２３で交互に接合し
、上下両面を熱伝導性絶縁板２４で挟持してユニット化
した構成のペルチエ効果を有する熱電変換素子２を収容
、保持させるケーシング８と、前記熱電変換素子２の発
熱側Ｂに連接配置される放熱器３と、前記熱電変換素子
２の吸熱側Ａに連接配置される伝熱性部材６を少なくと
も備えており、前記伝熱性部材６を冷熱先端として機能
させるか、前記熱電変換素子２の後方に位置させた送風
手段を介してケーシング先端の吐出口より冷気を吐出さ
せる構成であって、前記放熱器３は、熱抵抗値が０．１
〜１５０〔℃／ワット〕の放熱機能を有し、１０℃〜３
５℃の環境温度において、吸熱側Ａが前記範囲内の各環
境温度に対し、少なくとも３℃以上の温度降下機能を発
現できるよう構成されてなる。

【０００９】さらには、熱変色性要素１２の熱変色層１
２１が温度変化により大きなヒステリシス特性を示して
、着色状態と無色状態又は有色〔１〕と有色〔２〕状態
間の互変性を呈し、常温域で前記二状態の何れかを選択
的に記憶保持可能な色彩記憶性感温変色性色素を含む色
材で彩色されてなり、前記熱変色性要素１２と組合わせ
て適用される前記構成の変色具セットを要件とする。

【００１０】 して半導体化し、更に必要に応じ、Ｓｒ等の元素で置換
したもの、Ｓｉ単結晶系、有機プラスチック系（低融点
の結晶性プラスチック中にグラファイト等の導電性微粉
末がブレンドされたもの）等を挙げることができ、低温
度域（２５〜７ が好適である。発熱体７は、ディスク状、帯状、ハニカ
ム状、その他、目的に応じた適宜の形状が採用される。

【００１１】次に本発明に適用される通電発熱体７の特
性を図８〜図１１に示すグラフについて説明する。

【００１２】通電発熱体７は、少なくとも２５℃〜７０
℃の範囲内において、電気抵抗の温度係数が正の値を示
し、且つ温度上昇にともなう抵抗値の増加が急勾配であ
ることが必須要件（図８）であり、抵抗値の増加が前記
温度範囲内で急激であることにより、発熱量は急激に減
少し、前記温度範囲内において自己温度制御を可能とす
る。

【００１３】 ）が第９図に示す許容範囲内（上限値と下限値を示す線
の範囲内）にあり、２５℃と７０℃にとける体積抵抗率
の比率（ρ７０／ρ２５）が、次式　　５≦（ρ７０／
ρ２５）≦４００の範囲内にあることを要件とする。

【００１４】前記要件を満たすことにより、低温度域（
７０℃以下、好ましくは５０℃以下）での発熱性と自己
温度制御性を満たす発熱体７を供給できる。発熱体７が
各温度における上限値外の系、例えば、上限値の線を越
える体積抵抗率の系では、電圧を高くしなければ、所期
の温度域に短時間で昇温させ難いし、下限値の線より低
い体積抵抗率の系では、電圧を極めて小さくして大電流
を流さなければ、所期の発熱温度が得られず、低温度域
での適用（例えば、玩具要素等）性を満たさない。

【００１５】図１０は、室温変化による発熱体の安定温
度の関係を示すグラフであり、被加熱体が発熱体の発生
する単位時間当たりの発熱量と、放熱量（単位時間当た
り）が一致する温度で安定し、本発明に適用の発熱体７
が金属系発熱体の系に較べて雰囲気温度による影響が少
なく、安定した熱特性を示す。図１１は通電時間と発系
焼結体〔１５．０ｍｍφ×厚さ１ｍｍ、２．５Ω（２５
℃）を発熱体とし、チタン線による配線（０．１ｍｍポ
リエステルフイルム上に形成）の系を金属系発熱体とし
て対比試験したものであり、それぞれ３０ｍｍ角×厚さ
０．３ｍｍの真鍮板に固着し、約１Ｖの電圧を印加して
得られた。

【００１６】前記発熱体７には、電極を設けることが通
電組み付け加工の面で効果的であり、具体的には、前記
通電発熱体７自体の対向面にアルミニウム溶射やニッケ
ル、スズ等によるメッキを施して形成、或いは通電発熱
体７に接触配置の伝熱性部材６に設けることができる。

【００１７】伝熱性部材６は、金属材料に限らず、肉薄
状の熱伝導性ゴム、プラスチック、セラミックス等であ
ってもよい。

【００１８】電極は、通電発熱体７の対向面に設けた構
成、一方の電極を通電発熱体７の背面に、対極を伝熱性
部材６（導電性の部材）の前面に設けることができる。 前記電極にはリード線等の導電部材を介して電源９と通
電可能にセットされる。

【００１９】電源９は、各種の電池や商用電源が所定電
圧（０．８〜４０Ｖ）に調整されて適用される。電源９
は、例えば、乾電池等にあっては本体内に着脱自在に収
納して通電加熱具となすことができるが、系外の電源よ
り通電可能に構成することができる。前記通電発熱体７
の後方に配置の送風手段を介してケーシング先端の吐出
口より温風を吐出させる系にあっては、通電発熱体７に
放熱フィンを接続させて放熱効果を有効に発現させるこ
とができるが、放熱フィンを装備せず、板状片の通電発
熱体７の多数枚を適宜、組合わせて配置できるし、ハニ
カム状に形成した通電発熱体７を暖気可能な位置に配備
させて構成することができる。

【００２０】送風機構部は、従来より汎用の小型モータ
ー４の駆動軸にファン５を取付けて実用に供することが
できる。 半導体素子の対数は、１〜５１１対、より実用的には４
〜１２７対、好ましくは４〜３１対の系が有効である。

【００２１】発熱側Ｂ（極性の切り換えにより吸熱側Ａ
に変換させることもできる）に連接、配置する放熱器３
は、熱抵抗値０．１〜１５０〔℃／ワット〕の放熱能力
を備えていることが必須であり、１５０〔℃／ワット〕
を越える系では、充分な放熱能力を発現させることがで
きず、逆に０．１〔℃／ワット〕未満の値を示す放熱器
は、設計、製作が困難である。

【００２２】前記放熱器３の熱抵抗値の測定、算出方法
を以下に記載する。

【００２３】熱電変換素子２の発熱面は放熱器３により
単位時間当たりＷ３の熱量を大気中に放出する。Ｗ３は
熱電変換素子２に加える電力Ｗ１（電圧×電流）による
ものと、冷却面より単位時間当たりに吸熱される熱量の
絶対値Ｗ２とを加えたものとなる。

【００２４】Ｗ３＝Ｗ１＋Ｗ２

【００２５】本願における熱抵抗値（Ｒｔｈ）は、熱電
変換素子２と放熱器３との接触する面の中央の温度Ｔと
室温Ｔｒを測定し

【００２６】Ｒｔｈ＝（Ｔ−Ｔｒ）／Ｗ３により算出す
る。

【００２７】尚、単位はＴ、Ｔｒは℃、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ
３はワットである。

【００２８】又、Ｔｒは１０℃〜３５℃の間で行う。

【００２９】前記熱電変換素子２に通電する直流電源に
よる印加電圧は、０．３〜５０Ｖであり、０．３Ｖ以下
の系では、電池による作動が困難であり、５０Ｖ以上の
系では、それに応じたカプル数の増加が必要であり、玩
具、教習、筆記材等の分野等の一般商品への適用に対し
高価格となり、不向きであり、特殊な用途に制約される
。通常、０．５〜２０Ｖの印加電圧により機能する熱電
変換素子２との組み合わせが好ましい。

【００３０】前記電圧を印加する電源９は、変色具１１
のケーシング８内に一体的に収容、配置することができ
るが、コード等を介して別体として付設することができ
る。電源としては、乾電池等各種バッテリーやＡＣ／Ｄ
Ｃ変換器を接続し、交流を直流に変換させて適用するこ
ともできる。

【００３１】前記システムにおける吸熱側Ａの温度降下
機能は、１０℃〜３５℃の環境温度において、前記範囲
の温度に対し、少なくとも３℃以上の降下温度、さらに
具体的には３℃〜４０℃（好ましくは１０〜２５℃）の
降下温度を発現させる。前記３℃以内の降下温度では室
温の変動に対し、変色機能を充分発揮できない。一方、
４０℃を越える降下温度では水蒸気の凍結が発生し実用
的でない。極性の切り換えにより、吸熱側Ａを発熱側Ｂ
に変換させて適用するに際し、前記発熱側Ｂの温度は前
記環境温度範囲内の温度プラス３℃〜６０℃（好ましく
は５℃〜５０℃）の昇温特性を発現できるよう構成され
る。

【００３２】尚、本願でいう直流とは、熱電変換素子２
を有効に作動させるための直流を意味し、冷却又は加熱
させる間、一瞬たりとも逆電圧が印加されてはならない
ということではない。熱電変換素子２自体、熱容量を有
しているものであるから、短い時間であれば、逆電圧が
印加されても必ずしも冷却面と加熱面が逆転するわけで
はない。このような逆電圧の印加を含むものであっても
よい。よく知られているように、熱電変換素子２を用い
て温度の制御を行う場合、熱応答性を早めるために逆電
圧を印加することがある。

【００３３】本発明における、通電加熱、冷却変色具は
多様な形態が有効であり、例えば、筆記具、筆跡消去具
、スタンプ、玩具要素（例えば、人形玩具の櫛、その他
のメイクアップ具等、アイロン）等が挙げられる。

【００３４】次に、本発明の変色具セットと組み合わせ
て適用される熱変色性要素１２の熱変色層１２１を構成
する感温変色性材料について説明する。

【００３５】従来より公知の感温変色性色素を含む熱変
色性材料、例えば、液晶や、電子供与性呈色性有機化合
物、前記化合物の顕色剤及び前記両者の呈色反応を生起
させる媒体となる化合物の３成分を含む熱変色性材料又
は前記成分の樹脂固溶体の微粒子の形態の変色性を示す
熱変色性材料（例えば、特公昭５１−３５４１４号公報
、特公昭５１−４４７０６号公報、特公昭５２−７７６
４号公報、特公平１−２９３９８号公報等）を挙げるこ
とができる。前記は所定の温度（変色点）を境として、
その前後で変色し、変化前後の両状態のうち常温域では
特定の一方の状態しか存在しえない。即ち、もう一方の
状態は、その状態が発現するのに要する熱又は冷熱が適
用されている間は維持されるが、前記熱又は冷熱の適用
がなくなれば常温域で呈する状態に戻る、所謂、温度変
化による温度−色濃度について小さいヒステリシス幅（
ΔＨ）を示して変色するタイプである。（図１４参照）

【００３６】又、本出願人が先に提案した特開昭６０−
２６４２８５号公報に記載されている、大きなヒステリ
シス特性を示して変色する色彩記憶性感温変色性色素を
含む熱変色性材料で彩色された系が有効である。前記色
素は、大きなヒステリシス幅（ΔＨ）を示して変色する
。即ち、温度変化による着色濃度の変化をプロットした
曲線の形状が、温度を変色温度域より低温側から温度を
上昇させていく場合と逆に変色温度域より高温側から下
降させていく場合とで大きく異なる経路を辿って変色す
るタイプである。（図１５参照）

【００３７】グラフ中のＡ点（温度ｔ１　）はこれ以下
の温度では前記色素が完全に呈色している状態になる点
であり、Ｂ点（温度ｔ３　）は温度が上昇する過程で実
質的な変色（消色）が始まる点であり、Ｃ点（温度ｔ４
　）はこれ以上の温度では完全に消色している状態にな
る点であり、変色温度域は前記ｔ１　とｔ４　の間の温
度域であり、特に着色状態と無色状態の両状態又は有色
〔１〕と有色〔２〕の両状態が共存でき、色濃度の差の
大きい領域であるｔ２　とｔ３　の間が実質的な変色温
度域、常温域で前記二状態の何れかを選択的に記憶保持
可能な領域である。

【００３８】前記した感温変色性色素、色彩記憶性感温
変色性色素は、通常、微小カプセルに内包され、バイン
ダーを含む媒体中に分散されて、インキ、絵具又は塗料
などの形態の色材として適用され、支持体表面に熱変色
層１２１が形成される。また、熱可塑性プラスチック中
に前記微小カプセル顔料を練合させて溶融成形した多様
な形状の熱変色性要素１２が本発明の変色具１、１１と
組み合わせて有効に適用される。熱変色性要素１２は、
熱変色性面状体、熱変色性線状体、凹凸表面をもつ熱変
色性成形体、その他既述の熱変色性材料による熱変色層
１２１が表面層に形成されたもの全てを含む。筆記板、
教習、学習材、絵本、各種表示体、その他玩具要素等を
挙げることができる。熱変色層１２１は、−１０℃〜＋
７０℃の範囲（好適には−５℃〜＋５０℃）に変色点を
有するものが実用面よりみて有効である。

【００３９】

【作用】通電加熱変色具にあっては、電圧印加により、
通電発熱体７は自己発熱して昇温し、それにつれて抵抗
値が急激に増加し、温度上昇は低くなり、発熱量と放熱
量が一致する温度で安定して自己温度制御される。通電
後の経過時間と発熱温度の関係をみると、金属発熱体の
系が温度による抵抗変化率が極めて小さいことに依存し
て温度上昇による単位時間当たりの発熱量が略一定にな
り、温度がゆっくりと上昇するのに対し、本発明の通電
発熱体７は、通電直後は大きな電流が流れ、温度上昇率
が大きく速やかに所定温度に昇温する。

【００４０】室温の変化に対し、通電発熱体７は、雰囲
気温度が２０℃のとき、約３３℃で安定し、雰囲気温度
が２８℃のとき約３８℃で安定しており、その差約５℃
であるのに対し、金属発熱体の系では温度による単位時
間当たりの発熱量の変化が小さいことに依存して、雰囲
気温度が２０℃のときの安定温度は約３２℃、雰囲気温
度が２８℃のときの安定温度が３９℃、その差７℃の実
験データが示すように本発明に適用の通電発熱体７は、
金属発熱体の系に較べて雰囲気温度による温度変化が小
さい挙動を示す。

【００４１】通電発熱体７は、（イ）、（ロ）、（ハ）
の各要件を満たすことにより、低電圧（０．８〜５０Ｖ
）の印加により、前記した挙動を示し、７０℃以下の低
温度域において自己温度制御機能を果たし、所期の熱特
性を発現させる。

【００４２】通電冷却変色具１１にあっては、直流電圧
（０．３〜５０Ｖ）の印加により、Ｎ側端子からＰ側端
子に電流を流すとペルチエ効果により上面で吸熱、下面
で発熱し、上下両面の熱伝導性絶縁板２４に伝熱し、吸
熱側Ａ、発熱側Ｂを形成する。放熱器３（特定範囲の熱
抵抗値を有する）の作用により、吸熱側Ａの温度を所望
範囲に降下、維持させる。

【００４３】熱変色層１２１により表面層が形成されて
いる熱変色性要素１２に、前記加熱又は冷却変色具を適
用すると、変色温度に対応して変色させる。

【００４４】熱変色層１２１がヒステリシス幅（ΔＨ）
の小さい熱変色特性を示す感温色素を含む色材で形成さ
れた系では、変色点を境としてその前後で変色し、変化
前後の両状態のうち、常温域では特定の一方の状態を存
在させ、もう一方の状態はその状態が発現するのに要す
る熱又は冷熱の適用をなくすと常温域で呈する状態に戻
る。

【００４５】一方、色彩記憶性感温変色性色素を含む色
材で形成された熱変色層１２１は、低温側変色点以下の
冷熱、或いは高温側変色点以上の熱の適用により、常態
と異なる様相に互いに変色させ、その状態が発現するの
に要した冷熱又は熱の適用をなくしても、その状態を常
温域で記憶保持させることができ、前記記憶保持された
様相は、前記状態の発現するに要したと逆の熱的手段に
より元の状態に変色させ、これを常温域で記憶保持させ
る。

【００４６】

【実施例１】（図２参照） プラスチック製軸胴８からなる本体の前端開口部に、平
面部の軸心より突出させたペン先部をもつ伝熱性部材６
と前記平面部の背面に導電性接着剤により接合には導電
性メッキ層が形成されている、抵抗値２Ω（２５℃）の
発熱飽和温度４５℃に設定された抵抗発熱体〕を一体化
させた発熱要素を配置し、１．５Ｖの乾電池２個を直列
配列して、伝熱性部材６の平面部前面に設けた電極と導
電部材を介して通電可能にセットして通電加熱変色具１
を構成した。尚、電源スイッチ部は適宜位置に配設され
る（図示せず）。前記通電加熱変色具１は、通電後、２
５℃の室温下では３０秒後において、ペン先部の温度が
約４５℃に昇温していた。

【００４７】

【実施例２】プラスチック製外殻からなる本体の内部底
面に伝熱部材〔アルミニウム板（６０ｍｍ×３０ｍｍ×
厚さ１ｍｍ）〕と前記背面に導電性接着剤により適宜間
隔を ｍφ×厚み１ｍｍであり、両面に導電性メッキ層が形成
されている、抵抗値２．５Ω（２５℃）の発熱飽和温度
４５℃に設定された抵抗発熱体からなる〕を接合すると
共に前記各個の発熱体の背面の電極と、伝熱部材の表面
の電極がリード線により並列配線された発熱要素（図示
せず）を配置し、３Ｖの電圧印加により通電発熱可能に
セットし、アイロン型通電加熱変色具１を構成した。 尚、前記伝熱部材の底面（表面に露出する箇所）には、
弗素系或いはシリコン系樹脂による表面コーティングを
施して使用時の滑性を付与することができる。又、発熱
温度を確認するための可逆熱変色性表示を適宜、設ける
ことができる。

【００４８】

【実施例３】プラスチック製本体ケース８（外径３．５
ｃｍφ×全長９．０ｃｍ：軸線方向に割型になっており
、合体させて組立てられように構成されている）に、発
熱機構部と送風機構部を通電可能に結線して内蔵させる
と共に、本体ケース８の中央部に握持部（スイッチ機構
を内蔵している）を取付け、更に本体ケース８の軸線方
向の一端に吐出部材（先端方向に縮径され、６ｍｍφの
吐出口を開口させている）を、他端に空気吸入孔をもつ
部材を嵌着させて玩具用通電加熱変色具１を構成した。

【００４９】前記握持部には、電池を内蔵させることが
でき、コードを介して系外の電源と接続させる構成とす
ることができる。

【００５０】 φ×厚み１ｍｍ）：両面には導電性メッキ層が形成され
ている、抵抗値２Ω（２５℃）の発熱飽和温度５０℃に
設定された抵抗発熱体）の２個を上下放熱フィンに導電
性接着剤により取付けて構成した。送風機構部は、小型
モーター４〔出力０．４Ｗ、回転数４０００ｒｐｍ〕を
箱体に内蔵させ、モーター４の出力軸にファン５を取付
けて構成した。前記発熱機構部と送風機構部は並列配線
され、４．５Ｖの電源９（１．５Ｖの乾電池３個を直列
配置）と、スイッチ１０を介して通電可能に構成される
。前記通電加熱変色具１は、２５℃の室温下では通電１
０秒経過後、約４５℃の温風を吐出口より連続的に吐出
させることができた。

【００５１】

【実施例４】（図６参照） 実施例１の加熱変色具の先端に金属材からなる伝熱性先
端部材６を装着させて広幅の筆跡の形成が可能な加熱変
色具１を構成した。

【００５２】

【実施例５】側部に多数の放熱孔８３を配設したケーシ
ング８の前部に熱電変換素子２（半導体の対数：１１対
）を装着させ、吸熱側Ａの絶縁板２４には筆記先端形状
の金属性伝熱部材を密接配置し、発熱側Ｂの絶縁板２４
には、接触平面を備えたアルミニウム製棒状体からなる
放熱部材にアルミニウム製メッシュ状シート材を捲回し
てなる放熱器３（熱抵抗値：１９〔℃／ワット〕が前記
接触平面を密接させて、連接配置されてなる。前記熱電
変換素子２にはリード線を介して、系外に配備の直流電
源９（１．５Ｖ乾電池）と結線されている。

【００５３】前記冷却変色具１１は、使用時（室温１８
℃）における、電圧１．０Ｖ、電流０．７Ａ、発熱側最
高温度３２℃（到達時間約３分）、吸熱側最低温度−３
℃（到達時間約３分）、吸熱立ち上がり特性（１０秒後
１１℃）を示した。尚、前記変色具１１は、印加する電
流の極性を逆転させることにより加熱変色具として機能
をさせることもできる。

【００５４】

【実施例６】（図３参照） 側部に多数の放熱孔８３を配設したケーシング８の前部
に熱電変換素子２（半導体の対数：１１対）を装着させ
、吸熱側Ａの絶縁板２４に筆記先端形状の金属製伝熱部
材６を密接配置し、発熱側Ｂの絶縁板２４には、アルミ
ニウムのダイキャスト成形による多数のフィンを備えた
放熱器３が連接配置され、後部ケーシング８内には、１
．５Ｖの乾電池を配置し、前記熱電変換素子２とリード
線を介して通電可能にセットされ、ケーシング前部に設
けた電源スイッチ１０によるＯＮ−ＯＦＦ作動する、冷
却変色具１１を構成した。尚、前記直流電源９はバッテ
リー等を配備した系に限らず、ＡＣ／ＤＣ変換器を接続
した系であってもよい。

【００５５】

【実施例７】（図４、図５参照） 電気アイロンの外観に似せたケーシング８の内部前方の
上面に小型直流モーター４が出力軸側を下方にして取付
けられ、出力軸に直結させたファン５の回転により周辺
に送気可能に構成され、アルミニウム製円板の周縁に立
設した、求心方向に放射状に形成された多数のフィンを
もつ放熱器３が、前記フィンをファン５の周辺に位置さ
せて取付けられ、前記円板の下面には熱電変換素子２（
半導体の対数：１７対）の発熱側Ｂが密接して取付けら
れ、前記素子２の吸熱側Ａにはアルミニウム製円形薄板
（直径約３ｃｍ）からなる伝熱性部材６が密接して固定
配備され、ケーシング８の下面より露出している。

【００５６】前記ケーシング８の下面には、前記ファン
５への吸気孔８１が複数個、適宜間隔をおいて配設され
、前記ケーシング８の前方側面には、排気孔８２が配設
されている。前記ケーシング８の上部には把手が取付け
られ、スイッチ１０が配備され、ケーシング８の後部に
配備された電源９（１．５Ｖ乾電池の２個を並列配置）
と結線され、モーター４及び熱電変換素子２は前記電源
９と作動可能に結線される。

【００５７】使用時（室温２３℃）における、電圧０．
８Ｖ、電流１．３Ａ、発熱側最高温度５２℃（到達時間
約２分）、吸熱側最低温度８℃（到達時間約３分）、放
熱器３の熱抵抗値：２９．０〔℃／ワット〕、加熱立ち
上がり特性（１０秒後３２℃）、吸熱立ち上がり特性（
３０秒後１３℃）を示した。前記伝熱性部材６には、適
宜の印像を設けた着磁製印像プレートを着脱自在に装着
してスタンプを構成できる。

【００５８】

【実施例８】縦６ｃｍ、横５ｃｍ、高さ２ｃｍの概外形
のプラスチックケーシング８内の一側に電源電池（１．
５Ｖの乾電池）を収容し、他側に収容、固定配備した小
型直流モーター４に直結のファン５の回転により送気可
能に構成し、前記駆動要素の側部に配置の放熱器３（ア
ルミニウム材からなるメッシュ状シートを多重に折り曲
げて多層状に構成）を空冷させる。前記放熱器３の基端
には放熱板が取付けられ、該放熱板は熱電変換素子２（
半導体の対数：１７）の発熱側Ｂに密接、固定されてお
り、前記素子２の吸熱側Ａにはアルミニウムプレートか
らなる伝熱性部材６が密接、固定され、表面を露出させ
ている。

【００５９】前記ケーシング８の側面には、排気孔８２
が設けられ、伝熱性部材６が配備された側のケーシング
８には吸気孔８１が設けられている。前記変色具１１は
以下の特性を備えている。使用時（室温２３℃）におけ
る、電圧０．８Ｖ、電流１．３Ａ、発熱側最高温度２９
℃（到達時間約２分）、吸熱側最低温度４℃（到達時間
３秒）、放熱器３の熱抵抗値：１０．０〔℃／ワット〕
、吸熱立ち上がり特性（２０秒後１３℃）を示した。

【００６０】適用例１（図１、図７参照）実施例６の冷
却変色具１１を用いて、白色シート材に色彩記憶性感温
変色性色素〔黒色←→無色、低温側変色点（ｔ１　）１
５℃、高温側変色点（ｔ４　）３５℃〕を含む色材によ
り熱変色層１２１が全面に形成されている熱変色性要素
１２（室温下で白色を呈している）に筆記したところ、
筆記部分の白色が変色し、黒色の筆跡（熱変色像１２２
）を現出させた。前記筆跡は１７℃〜３０℃の室温下で
記憶保持された。前記黒色の筆跡部分を実施例４の加熱
変色具１（約４０℃に筆記先端部が加熱されている）を
適用して筆記したところ、黒色の筆跡を消去できた。（
図７参照）

【００６１】適用例２ 適用例１の熱変色性要素１２（但し、室温下で全面黒色
に維持されている）に実施例１の加熱変色具１（約４０
℃に筆記先端部が加熱されている）を適用して筆記した
ところ、白色の筆跡を現出させた。前記筆跡は１７℃〜
３０℃の室温下で記憶保持された。前記白色の筆跡部分
を実施例７の冷却変色具１１（伝熱性部材６の前端面が
約６℃に冷却されている）を用いて筆記したところ、白
色の筆跡を消去でき、全面が黒色のシートに復元できた
。前記適用例１及び適用例２の様相変化は、繰り返し再
現できた。

【００６２】適用例３ 可逆熱変色層により回答要素を隠蔽した構成の幼児用絵
本〔黄色の非変色性インキにより、バナナの絵柄及び文
字が印刷形成され、前記非変色層を覆い、４０℃に変色
点をもち、４０℃未満で緑色を呈し、４０℃以上で消色
する可逆熱変色層が重ね刷りされている〕に、前記実施
例１の昇温状態の加熱変色具１を適用して、熱変色層上
を筆記したところ、該層は消色して非変色層が顕出し、
回答を判別させた。しばらくすると、前記非変色層は、
緑色に着色した熱変色層により隠蔽状態に復した。

【００６３】適用例４ 色彩記憶性感温変色性色素を含む色材により彩色された
熱変色層１２１をもつ人形用衣服〔淡青色無地の布地に
黄色、淡緑色により花柄模様（非変色層）が形成されて
おり、前記非変色層を含む全面が赤色←→無色（ｔ１　
：１５℃、ｔ４　：３２℃）に変化する熱変色層１２１
で覆われていて、常温域で赤色の衣服が視覚されるよう
保持されている〕に、前記実施例２のアイロン型加熱具
１（昇温状態）を適用して、アイロン掛けを行ったとこ
ろ、接触箇所は直ちに消色し、全面のアンロン掛けによ
り淡青色の地に花柄模様を顕出させると共に前記様相を
常温域で記憶保持させて視覚させた。前記顕出された花
柄模様は、実施例７の冷却変色具１１（伝熱性部材６の
前端面が約６℃に冷却されている）を用いて消去できた
。

【００６４】適用例５ ３５℃に変色点を有し、３５℃未満で黒色を呈し、３５
℃以上では白色に可逆的に変化する熱変色性材料により
彩色された植毛生地で外郭が形成された、クマのぬいぐ
るみに前記実施例３の通電加熱変色具１を用いて、温風
を吹きつけたところ、吹きつけ箇所は白色に変化し、全
面が白色の外観の白クマに変化させることができた。前
記白クマは、常温域では黒クマの様相に復帰し、再度温
風の吹きつけにより、白クマに変身させて繰り返し楽し
むことができた。

【００６５】

【発明の効果】本発明の加熱、冷却変色具セットは、熱
変色性要素を設けた熱変色性要素と組み合わせて適用さ
れ、加熱或いは冷却により前記熱変色層を簡便に多様に
変色させることができる。

【００６６】加熱変色具にあっては、低電圧の印加によ
り通電発熱体を速やかに発熱させ、所定温度に昇温させ
て、熱変色層を変色させることができ、しかも前記発熱
温度が所望の低温域の発熱飽和温度に自己温度制御され
るので過熱による危険性がない。更に、低電圧の印加に
よる通電発熱系のため、漏電による危険もなく、前記危
険防止のためのヒーター部の被覆加工を要さないことは
勿論、幼児等に対しても安心して使用させることができ
る。又、電源として市販の各種電池が適用でき、乾電池
等を着脱自在に装着させた軽便かつ携帯性の通電加熱変
色具として実用性を満たす。

【００６７】前記加熱変色具のうち、温風を吐出口より
吐出させる形態のものにあっては、対象の熱変色性要素
の所望箇所を非接触状態で変色させることができ、従来
の接触型の加熱具では使い勝手を満足させない、熱変色
性要素、例えば、人形の髪、衣服、凹凸状素材や筆圧で
変形し易い対象物を効果的に変色させることができる。

【００６８】冷却変色具にあっては、低温域に変色点を
有する熱変色性要素の機能を効果的に発現させにことが
でき、従来の冷水、氷片等を冷熱媒体とする冷熱手段に
対し、任意な時、任意な場所において、即座に簡便に対
象物の熱変色層を冷熱変色させる利便性、非耐水性対象
物への適用性、携帯性等を満足させる。

【００６９】しかも、印加電圧が低電圧（５０Ｖ以下）
で有効に機能させることができ、漏電等の危険もない。 乾電池等バッテリーの取り換えにより機能を永続させる
ことができる。前記した如く、簡便に冷熱の適用が可能
となり、低温域に変色点を有する熱変色層を配設した構
成の多様な熱変色性要素との組み合わせを可能となす。

【００７０】殊に、対象の熱変色性要素が、色彩記憶性
感温変色性色素（温度変化により大きなヒステリシス特
性を示して変色し、低温側変色点と高温側変色点の二つ
の変色点をもち、着色状態と無色状態または有色〔１〕
と有色〔２〕間の互変性を呈し、前記低温側変色点以下
の冷熱又は高温側変色点以上の熱の適用により、常態と
異なる様相に変化させることができ、その様相を常温域
で記憶保持させることができる機能を有する色素）を含
む色材で彩色された熱変色層を備えた系と組み合わせ適
用することにより、前記色彩記憶性感温変色性色素の機
能を効果的に発現させて、商品の多様化、多分野への応
用展開を可能にすることができる。

【００７１】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明冷却変色具の一実施例の使用状態を示し
た説明図である。

【図２】加熱変色具の一実施例の縦断説明図である。

【図３】冷却変色具の一実施例の縦断説明図である。

【図４】冷却変色具の他の実施例の縦断説明図である。

【図５】図４の冷却変色具のＡ−Ａ線断面説明図である
。

【図６】加熱変色具の他の例の実施例の一部縦断説明図
である。

【図７】図６の加熱変色具を用いて，冷却変色具により
形成された筆跡を消去する状態の説明図である。

【図８】本発明に適用の発熱体の温度と抵抗の特性を示
すグラフである。

【図９】本発明に適用の発熱体の各温度における体積抵
抗率の許容範囲を示すクラフである。

【図１０】室温変化による発熱体の安定温度を示すグラ
フである。

【図１１】通電時間と発熱体の発熱温度の関係を示すグ
ラフである。

【図１２】本発明冷却変色具に適用する熱電変換素子の
斜視図である。

【図１３】本発明冷却変色具に適用する熱電変換素子の
構造及び作用の説明図である。

【図１４】感温変色性色素の温度変化による変色特性の
説明グラフである。

【図１５】色彩記憶性感温変色性色素の温度変化による
変色特性の説明グラフである。

【符号の説明】

１　　加熱変色具 １１　　冷却変色具 ２　　熱電変換素子 ２１　　Ｐ型半導体素子 ２２　　Ｎ型半導体素子 ２３　　金属片 ２４　　絶縁板 Ａ　　吸熱側 Ｂ　　発熱側 ３　　放熱器 ４　　モーター ５　　ファン ６　　伝熱性部材 ７　　通電発熱体 ８　　ケーシング ８１　　吸気孔 ８２　　排気孔 ８３　　放熱孔 ９　　電源 １０　　スイッチ １２　　熱変色性要素 １２１　　熱変色層 １２２　　熱変色像

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　温度変化により変色する熱変色層が配
   設された熱変色性要素の、前記熱変色層を変色させる加
   熱、冷却変色具セットであって、加熱変色具は、ケーシ
   ングに収容、保持させた通電発熱体を発熱させ、該発熱
   体に接触配置の伝熱性部材を加熱して機能させるか、前
   記通電発熱体の後方に配置の送風手段を介してケーシン
   グ先端の吐出口より温風を吐出させる構成であって、前
   記通電発熱体が（イ）少なくとも、２５℃〜７０℃の温
   度範囲において、電気抵抗の温度係数が正の値を示す抵
   抗発熱体であり、（ロ）２５℃における体積抵抗率（ρ
   ２５） における体積抵抗率の比率（ρ７０　　／ρ２５　　）
   が次式　　５≦（ρ７０／ρ２５）≦４００の範囲内に
   あることの各要件を満たし、０．８Ｖ〜４０Ｖの電圧印
   加により発熱し、発熱飽和温度が２５℃〜７０℃の温度
   範囲内の任意の温度に自己温度制御されるサーミスタに
   より構成されてなり、冷却変色具は、Ｐ型半導体素子と
   Ｎ型半導体素子とを金属片で交互に接合し、上下両面を
   熱伝導性絶縁板で挟持してユニット化した構成のペルチ
   エ効果を有する熱電変換素子を収容、保持させるケーシ
   ングと、前記熱電変換素子の発熱側に連接配置される放
   熱器と、前記熱電変換素子の吸熱側に連接配置される伝
   熱性部材を少なくとも備えており、前記伝熱性部材を冷
   熱先端として機能させるか、前記熱電変換素子の後方に
   位置させた送風手段を介してケーシング先端の吐出口よ
   り冷気を吐出させる構成であって、前記放熱器は、熱抵
   抗値が０．１〜１５０〔℃／ワット〕の放熱機能を有し
   、１０℃〜３５℃の環境温度において、吸熱側が前記範
   囲内の各環境温度に対し、少なくとも３℃以上の温度降
   下機能を発現できるよう構成されてなる、加熱、冷却変
   色具セット。
2. 【請求項２】　　熱変色性要素の熱変色層が、温度変化
   により大きなヒステリシス特性を示して、着色状態と無
   色状態又は有色〔１〕と有色〔２〕状態間の互変性を呈
   し、常温域で前記二状態の何れかを選択的に記憶保持可
   能な色彩記憶性感温変色性色素を含む色材で彩色されて
   なり、前記熱変色性要素と組合わせて適用される請求項
   １記載の加熱、冷却変色具セット。