JPH0521144A - 紐状発熱体 - Google Patents
紐状発熱体Info
- Publication number
- JPH0521144A JPH0521144A JP3170998A JP17099891A JPH0521144A JP H0521144 A JPH0521144 A JP H0521144A JP 3170998 A JP3170998 A JP 3170998A JP 17099891 A JP17099891 A JP 17099891A JP H0521144 A JPH0521144 A JP H0521144A
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- JP
- Japan
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- heat
- heating element
- sensitive layer
- electrode
- core material
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- Pending
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- Resistance Heating (AREA)
- Central Heating Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 急峻な溶融特性を有しない感熱材料を用いて
も、センサー特性と安全動作機能を有する発熱体を提供
する。 【構成】 芯材３，４と、これに巻きつけた電極１と、
これに被覆した感熱層５と、これに巻きつけた電極２
と、外被絶縁層６とから成り、芯材は例えば繊維質の糸
３と、ある温度域で大きく熱変形する金属線４（通称形
状記憶合金線）とのように熱変形率の異なる材料の複合
体で構成され、感熱層にはポリ塩化ビニル系樹脂をベー
ス樹脂とする材料を用いる。したがって、異常高温時に
芯材３，４による発熱線全体の変形で、電極１，２間を
短絡して安全回路を動作させる機能も有する。 【効果】 感熱材料に材料選択の自由度がとれて、イン
ピーダンス変化の大きいセンサー特性を得るとともに、
異常温度では安全動作機能の有する高信頼度の発熱体が
提供できる。
も、センサー特性と安全動作機能を有する発熱体を提供
する。 【構成】 芯材３，４と、これに巻きつけた電極１と、
これに被覆した感熱層５と、これに巻きつけた電極２
と、外被絶縁層６とから成り、芯材は例えば繊維質の糸
３と、ある温度域で大きく熱変形する金属線４（通称形
状記憶合金線）とのように熱変形率の異なる材料の複合
体で構成され、感熱層にはポリ塩化ビニル系樹脂をベー
ス樹脂とする材料を用いる。したがって、異常高温時に
芯材３，４による発熱線全体の変形で、電極１，２間を
短絡して安全回路を動作させる機能も有する。 【効果】 感熱材料に材料選択の自由度がとれて、イン
ピーダンス変化の大きいセンサー特性を得るとともに、
異常温度では安全動作機能の有する高信頼度の発熱体が
提供できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は電気カーペットや電気毛
布等に使用する発熱体に関し、紐状発熱体の芯材の材料
構成に関するものである。
布等に使用する発熱体に関し、紐状発熱体の芯材の材料
構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】電気カーペットや電気毛布等に使用する
発熱体は、特開平２−５４８８５号公報及び図５でも示
すとおり、芯糸３に電極１を螺旋状に巻き、その上から
感熱層５を被覆し、この上に電極２を螺旋状に巻き、そ
の上から外被絶縁層６を被覆する構成のものが一般的で
あった。ここで、芯糸３にはポリエステル繊維や芳香族
ポリアミド繊維の単一材料からなる糸で構成され、感熱
層５はポリアミド樹脂を主材料とするものや、ポリ塩化
ビニル樹脂を主材料とするものが使用されていた。発熱
体が発熱抵抗体と温度センサーとを兼ね備えたタイプの
発熱体（ヒータ・センサー一体タイプ発熱体ともいう）
である場合には前記感熱層は温度変化に対応してインピ
ーダンス変化を生じさせる材料であるとともに、発熱体
が異常温度になったとき上記２つの電極１、２間を短絡
させて安全回路を作動させるためにある温度域での急峻
な溶融特性を持った材料であることが同時に求められて
いた。
発熱体は、特開平２−５４８８５号公報及び図５でも示
すとおり、芯糸３に電極１を螺旋状に巻き、その上から
感熱層５を被覆し、この上に電極２を螺旋状に巻き、そ
の上から外被絶縁層６を被覆する構成のものが一般的で
あった。ここで、芯糸３にはポリエステル繊維や芳香族
ポリアミド繊維の単一材料からなる糸で構成され、感熱
層５はポリアミド樹脂を主材料とするものや、ポリ塩化
ビニル樹脂を主材料とするものが使用されていた。発熱
体が発熱抵抗体と温度センサーとを兼ね備えたタイプの
発熱体（ヒータ・センサー一体タイプ発熱体ともいう）
である場合には前記感熱層は温度変化に対応してインピ
ーダンス変化を生じさせる材料であるとともに、発熱体
が異常温度になったとき上記２つの電極１、２間を短絡
させて安全回路を作動させるためにある温度域での急峻
な溶融特性を持った材料であることが同時に求められて
いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の発熱体の構造に
おいて、しかも前述のヒータ・センサー一体タイプの発
熱体において、前述のように感熱層には、インピーダン
ス変化特性と急峻な溶融特性の２つが必要である。そし
てこの発熱体を電気カーペットのような高容量の暖房器
に使用する場合は感熱層の使用温度も高く耐熱温度の高
い材料が要求される。ところが現在の感熱層材料に関し
ては、前記ポリ塩化ビニル系の材料は、温度変化に対応
してのインピーダンス変化も大きいためセンサー材料と
して優れているが、急峻な溶融特性をもっていないの
で、感熱層を挟んだ２つの電極間を短絡できず安全回路
を作動できないのでヒータ材料としては満足できない面
があった。また、ポリアミド系の材料は急峻な溶融特性
を有しているが、温度変化に対するインピーダンス変化
は比較的小さいし、耐熱温度もポリ塩化ビニル系よりも
低く高容量の暖房器には適さないという欠点を有してい
た。すなわちヒータ・センサー一体タイプの発熱体の感
熱層としては十分に満足できる材料は困難であった。
おいて、しかも前述のヒータ・センサー一体タイプの発
熱体において、前述のように感熱層には、インピーダン
ス変化特性と急峻な溶融特性の２つが必要である。そし
てこの発熱体を電気カーペットのような高容量の暖房器
に使用する場合は感熱層の使用温度も高く耐熱温度の高
い材料が要求される。ところが現在の感熱層材料に関し
ては、前記ポリ塩化ビニル系の材料は、温度変化に対応
してのインピーダンス変化も大きいためセンサー材料と
して優れているが、急峻な溶融特性をもっていないの
で、感熱層を挟んだ２つの電極間を短絡できず安全回路
を作動できないのでヒータ材料としては満足できない面
があった。また、ポリアミド系の材料は急峻な溶融特性
を有しているが、温度変化に対するインピーダンス変化
は比較的小さいし、耐熱温度もポリ塩化ビニル系よりも
低く高容量の暖房器には適さないという欠点を有してい
た。すなわちヒータ・センサー一体タイプの発熱体の感
熱層としては十分に満足できる材料は困難であった。
【０００４】本発明は上記発熱体の感熱層材料の欠点を
発熱体の構造で補い、センサー特性に優れ、かつ上記溶
融機能も備えた耐熱温度の高い発熱体を提供することを
目的とする。
発熱体の構造で補い、センサー特性に優れ、かつ上記溶
融機能も備えた耐熱温度の高い発熱体を提供することを
目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明の発熱体は、芯材と、これの外側に設けた電極
と、これの外側に設けた感熱層と、外被絶縁層とから成
り、芯材は熱変形率の異なる複数の材料で構成されるも
のである。
本発明の発熱体は、芯材と、これの外側に設けた電極
と、これの外側に設けた感熱層と、外被絶縁層とから成
り、芯材は熱変形率の異なる複数の材料で構成されるも
のである。
【０００６】
【作用】上記構成において芯材が熱変形率の異なる複数
の材料で構成されるので、発熱体が異常温度にまで上昇
したとき、熱変形率（熱収縮率）の差によって芯材その
ものが大きく変形する。一方、感熱層も急峻な熱溶融性
は持たないまでも熱可塑性樹脂のため軟化はする。感熱
層の軟化した状態で芯材が大きく変形したとき感熱層を
挟んだ２つの電極どうしは短絡状態に至る。すなわち感
熱層に急峻な熱溶融性を持たせたときと同じ効果をもた
らす。
の材料で構成されるので、発熱体が異常温度にまで上昇
したとき、熱変形率（熱収縮率）の差によって芯材その
ものが大きく変形する。一方、感熱層も急峻な熱溶融性
は持たないまでも熱可塑性樹脂のため軟化はする。感熱
層の軟化した状態で芯材が大きく変形したとき感熱層を
挟んだ２つの電極どうしは短絡状態に至る。すなわち感
熱層に急峻な熱溶融性を持たせたときと同じ効果をもた
らす。
【０００７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に従い詳細に
述べる。図１は紐状発熱体の構造を示すもので、ポリエ
ステル繊維からなる芯糸３と、ある温度になると大きく
形状変化をする合金材料（通称形状記憶合金）４とをあ
わせたものを芯材とし、これに銅または銅合金材からな
る第一の電極１を螺旋状に巻いて構成し、その上から、
ポリ塩化ビニール樹脂を主材料とし、これに有機電解質
を加えた材料からなる感熱層５を被覆し、同じく銅また
は銅合金材からなる第二の電極２をその上に螺旋状に巻
いて、その上から外被絶縁層６を被覆する構造のもので
ある。ここで形状記憶合金４は通常使用温度域では直線
的な形状とし１５０℃以上の温度域ではのこぎり刃形状
を示すように設定された金属の細い線で構成されてい
る。形状記憶合金はＮｉ−ＴｉやＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ等が
一般的であるが変形する温度域の高い材料としてＦｅ−
Ｐｄがある。一方、感熱層５はポリ塩化ビニール樹脂を
主材料とし、これにイオン電導度を与える有機電解質や
そのほか酸化防止剤、安定剤、可塑剤を添加した材料で
構成される。電極１，２は銅や銅合金線を箔状にしたも
のを用い、互いに交差する方向で螺旋状に巻かれた構成
とし、電極１は前記感熱層５からの温度信号を検出する
電極（以降、信号線を呼ぶ）として使用し、電極２は発
熱抵抗体（以降、発熱線と呼ぶ）として使用する。発熱
体に関する部分の電気接続を図４に示すとき、電極２
（発熱線）はリレー接点を介してＡＣ１００Ｖに接続さ
れ、電極１はその一端を制御回路部９に接続され、と同
時に両端にはダイオードと抵抗１０ａおよび１０ｂを介
してＡＣ１００Ｖに接続されている。この回路図で示す
とうり信号線１と発熱線２とが短絡した場合抵抗１０ａ
および１０ｂに電流が流れ発熱させることができ、この
抵抗と温度ヒューズとを熱的に接続しておけば短絡した
ときに温度ヒューズを溶断させ発熱線２への電流を停止
することができる。従ってこの現象を利用し暖房器本体
が異常に温度上昇したときに前記信号線１と発熱線２と
の短絡を起こさせれば安全回路として働かすことができ
る。先に述べた感熱層５の材料は温度変化に対して大き
なインピーダンス変化を示すうえ、インピーダンス特性
の耐熱安定性も高くセンサー材料としては優れている
が、ポリ塩化ビニール樹脂をベース材料としているの
で、ある温度域においての急峻な溶融特性は備えていな
い。ところが、本発明の芯材には繊維質からなる糸３と
形状記憶合金４との複合体なので、ある温度以上になる
と図３で示すごとく大きく変形する。このとき、感熱層
５は高温下で相当に軟化しているので芯材部分での大き
な変形により信号線１と発熱線２とが短絡する結果とな
る。従って急峻な溶融特性を備えていない材料を感熱層
に用いても、芯材部分の大きな熱変形の結果、溶融機能
と同等の効果をもたらすことができる。
述べる。図１は紐状発熱体の構造を示すもので、ポリエ
ステル繊維からなる芯糸３と、ある温度になると大きく
形状変化をする合金材料（通称形状記憶合金）４とをあ
わせたものを芯材とし、これに銅または銅合金材からな
る第一の電極１を螺旋状に巻いて構成し、その上から、
ポリ塩化ビニール樹脂を主材料とし、これに有機電解質
を加えた材料からなる感熱層５を被覆し、同じく銅また
は銅合金材からなる第二の電極２をその上に螺旋状に巻
いて、その上から外被絶縁層６を被覆する構造のもので
ある。ここで形状記憶合金４は通常使用温度域では直線
的な形状とし１５０℃以上の温度域ではのこぎり刃形状
を示すように設定された金属の細い線で構成されてい
る。形状記憶合金はＮｉ−ＴｉやＣｕ−Ｚｎ−Ａｌ等が
一般的であるが変形する温度域の高い材料としてＦｅ−
Ｐｄがある。一方、感熱層５はポリ塩化ビニール樹脂を
主材料とし、これにイオン電導度を与える有機電解質や
そのほか酸化防止剤、安定剤、可塑剤を添加した材料で
構成される。電極１，２は銅や銅合金線を箔状にしたも
のを用い、互いに交差する方向で螺旋状に巻かれた構成
とし、電極１は前記感熱層５からの温度信号を検出する
電極（以降、信号線を呼ぶ）として使用し、電極２は発
熱抵抗体（以降、発熱線と呼ぶ）として使用する。発熱
体に関する部分の電気接続を図４に示すとき、電極２
（発熱線）はリレー接点を介してＡＣ１００Ｖに接続さ
れ、電極１はその一端を制御回路部９に接続され、と同
時に両端にはダイオードと抵抗１０ａおよび１０ｂを介
してＡＣ１００Ｖに接続されている。この回路図で示す
とうり信号線１と発熱線２とが短絡した場合抵抗１０ａ
および１０ｂに電流が流れ発熱させることができ、この
抵抗と温度ヒューズとを熱的に接続しておけば短絡した
ときに温度ヒューズを溶断させ発熱線２への電流を停止
することができる。従ってこの現象を利用し暖房器本体
が異常に温度上昇したときに前記信号線１と発熱線２と
の短絡を起こさせれば安全回路として働かすことができ
る。先に述べた感熱層５の材料は温度変化に対して大き
なインピーダンス変化を示すうえ、インピーダンス特性
の耐熱安定性も高くセンサー材料としては優れている
が、ポリ塩化ビニール樹脂をベース材料としているの
で、ある温度域においての急峻な溶融特性は備えていな
い。ところが、本発明の芯材には繊維質からなる糸３と
形状記憶合金４との複合体なので、ある温度以上になる
と図３で示すごとく大きく変形する。このとき、感熱層
５は高温下で相当に軟化しているので芯材部分での大き
な変形により信号線１と発熱線２とが短絡する結果とな
る。従って急峻な溶融特性を備えていない材料を感熱層
に用いても、芯材部分の大きな熱変形の結果、溶融機能
と同等の効果をもたらすことができる。
【０００８】以上、芯材に形状記憶合金線を使用する場
合について述べたが、大きな熱変形を起こさせればよい
わけであるから芯材に熱収縮率の異なる糸を複合して使
用する方法がある。図２にその構造を示す。ポリエステ
ル繊維からなる芯糸３と芳香族ポリアミド繊維からなる
芯糸４とを互いに撚りあわしたものを芯材として使用す
る。他の構成品は第一の実施例と同じである。ここでポ
リエステル繊維は比較的熱収縮が大きい材料で製線時の
加工条件によっても変わるが１５０℃程度の温度域では
５〜８％の熱収縮があり、一方芳香族ポリアミド繊維は
熱収縮が小さく１５０℃域でも１％以下である。このよ
うに大きく熱収縮率の異なる糸を互いに撚りあわせた場
合は１５０℃程度の温度域において前述の実施例１の場
合の図３のような変形をきたすことができる。実施例で
は糸を互いに撚りあわせた場合を説明したが単に２つを
束ねた場合についても同様の結果を得ることができる。
合について述べたが、大きな熱変形を起こさせればよい
わけであるから芯材に熱収縮率の異なる糸を複合して使
用する方法がある。図２にその構造を示す。ポリエステ
ル繊維からなる芯糸３と芳香族ポリアミド繊維からなる
芯糸４とを互いに撚りあわしたものを芯材として使用す
る。他の構成品は第一の実施例と同じである。ここでポ
リエステル繊維は比較的熱収縮が大きい材料で製線時の
加工条件によっても変わるが１５０℃程度の温度域では
５〜８％の熱収縮があり、一方芳香族ポリアミド繊維は
熱収縮が小さく１５０℃域でも１％以下である。このよ
うに大きく熱収縮率の異なる糸を互いに撚りあわせた場
合は１５０℃程度の温度域において前述の実施例１の場
合の図３のような変形をきたすことができる。実施例で
は糸を互いに撚りあわせた場合を説明したが単に２つを
束ねた場合についても同様の結果を得ることができる。
【０００９】
【発明の効果】以上のように、本発明は芯材と、電極
と、感熱層と、電極と、外被絶縁層とから成り、前記芯
材は熱変形率の異なる２つ以上の材料で構成されている
ので、発熱体が高温度域に達したときに大きな変形をき
たし２つの電極間を短絡することができ、感熱層の材料
が、ある温度域で急峻な溶融特性を有していない材料で
あっても異常温度域で安全回路を作動することができ
る。従って、ヒータ・センサー一体タイプの発熱体にお
いて発熱体の感熱層材料を比較的自由に選定でき、従来
例でいうようなセンサー特性に優れ、しかも溶融機能も
備えた耐熱温度の高い発熱体を提供することができる。
と、感熱層と、電極と、外被絶縁層とから成り、前記芯
材は熱変形率の異なる２つ以上の材料で構成されている
ので、発熱体が高温度域に達したときに大きな変形をき
たし２つの電極間を短絡することができ、感熱層の材料
が、ある温度域で急峻な溶融特性を有していない材料で
あっても異常温度域で安全回路を作動することができ
る。従って、ヒータ・センサー一体タイプの発熱体にお
いて発熱体の感熱層材料を比較的自由に選定でき、従来
例でいうようなセンサー特性に優れ、しかも溶融機能も
備えた耐熱温度の高い発熱体を提供することができる。
【図１】本発明発熱体の一実施例を示す構造図
【図２】同発熱体の第二実施例の構造図
【図３】同発熱体の高温状態における構造図
【図４】同発熱体を用いた暖房器の回路構成図
【図５】従来例の発熱体の構造図
１，２ 電極
３ 第一の芯材
４ 第二の芯材
５ 感熱層
６ 外被絶縁層
Claims (4)
- 【請求項１】芯材と、この芯材に巻きつけた電極と、こ
の電極を被覆した感熱層と、この感熱層に巻きつけた電
極と、外被絶縁層とから成り、前記芯材は熱変形率の異
なる２つ以上の材料で構成される紐状発熱体。 - 【請求項２】芯材がポリエステル，ポリアミドの単体も
しくは複合の材料からなる繊維質のものと、ある温度に
なると大きく形状の変化する合金材料とで構成される請
求項１記載の紐状発熱体。 - 【請求項３】芯材がポリエステル繊維と芳香族ポリアミ
ド繊維の２つで構成される請求項１記載の紐状発熱体。 - 【請求項４】感熱層がポリ塩化ビニール樹脂を主材料と
しこれに有機電解質を加えた材料からなる請求項１記載
の紐状発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3170998A JPH0521144A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 紐状発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3170998A JPH0521144A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 紐状発熱体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521144A true JPH0521144A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15915221
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3170998A Pending JPH0521144A (ja) | 1991-07-11 | 1991-07-11 | 紐状発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521144A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116276939A (zh) * | 2023-02-14 | 2023-06-23 | 之江实验室 | 一种快速响应的热驱动螺旋卷绕型人工肌肉 |
-
1991
- 1991-07-11 JP JP3170998A patent/JPH0521144A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116276939A (zh) * | 2023-02-14 | 2023-06-23 | 之江实验室 | 一种快速响应的热驱动螺旋卷绕型人工肌肉 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050125 |
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| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20060518 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20060518 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Effective date: 20080129 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
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