JPH0684587A - 感熱ヒータ - Google Patents
感熱ヒータInfo
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- JPH0684587A JPH0684587A JP4236999A JP23699992A JPH0684587A JP H0684587 A JPH0684587 A JP H0684587A JP 4236999 A JP4236999 A JP 4236999A JP 23699992 A JP23699992 A JP 23699992A JP H0684587 A JPH0684587 A JP H0684587A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】発熱用導体に、大きな負の抵抗温度係数を有す
る感温抵抗層を直接接して設け、発熱用導体の両端に電
圧を印加して発熱用導体と感温抵抗層の両者を発熱させ
ることにより、局所過熱を優先的に高感度に低下させ
る。 【構成】線状又は面状の発熱用導体１と、大きな負の抵
抗温度係数を有する感温抵抗層３を直接接触させ、発熱
用導体１の両端(2,2´)に電源回路４から電圧を印加し
て発熱用導体１と感温抵抗層３の両者を発熱させる。例
えば耐熱性繊維芯糸上に発熱用導体１として、ステンレ
ス線をスパイラルに巻き１ｍ当り２０Ωのヒータ線とす
る。ついでスルフォン酸基をもつイオン性オリゴマをド
ーパントとするポリピロールの可撓性の半導性高分子組
成物からなる大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵抗
層３を被覆し、さらに絶縁外被を形成し感熱ヒータを得
る。
る感温抵抗層を直接接して設け、発熱用導体の両端に電
圧を印加して発熱用導体と感温抵抗層の両者を発熱させ
ることにより、局所過熱を優先的に高感度に低下させ
る。 【構成】線状又は面状の発熱用導体１と、大きな負の抵
抗温度係数を有する感温抵抗層３を直接接触させ、発熱
用導体１の両端(2,2´)に電源回路４から電圧を印加し
て発熱用導体１と感温抵抗層３の両者を発熱させる。例
えば耐熱性繊維芯糸上に発熱用導体１として、ステンレ
ス線をスパイラルに巻き１ｍ当り２０Ωのヒータ線とす
る。ついでスルフォン酸基をもつイオン性オリゴマをド
ーパントとするポリピロールの可撓性の半導性高分子組
成物からなる大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵抗
層３を被覆し、さらに絶縁外被を形成し感熱ヒータを得
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、おもに電気採暖器具に
用いる感熱ヒータに関する。さらに詳しくは、一般加熱
用ヒータのほか電気カーペット、床暖房、電気毛布など
の電気暖房器具に有用な感熱ヒータに関する。
用いる感熱ヒータに関する。さらに詳しくは、一般加熱
用ヒータのほか電気カーペット、床暖房、電気毛布など
の電気暖房器具に有用な感熱ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電気毛布、電気カーペット等電気
採暖器具に用いる可撓性線状の温度センサには、温度検
知線とヒータ線という別個の二本の線を用いる二線式方
式と、これらを一体化した感熱ヒータ線を用いる一線式
方式とがある。プラスチックサーミスタ（高分子感温
体）を用いたこれらの温度制御方式は、広い面積中の局
所過熱を優先的に検出する方法として優れ、国内におけ
る布製電気採暖器具の温度制御方式はほとんどこの方式
となっている。この温度センサは、二重スパイラル電極
線間に高分子感温体を配設して構成された可撓性電線
で、その長さ方向に一並列等価回路を持つセンサであ
る。一方、ヒータはその線の長さ方向に通電加熱されヒ
ータとされている。
採暖器具に用いる可撓性線状の温度センサには、温度検
知線とヒータ線という別個の二本の線を用いる二線式方
式と、これらを一体化した感熱ヒータ線を用いる一線式
方式とがある。プラスチックサーミスタ（高分子感温
体）を用いたこれらの温度制御方式は、広い面積中の局
所過熱を優先的に検出する方法として優れ、国内におけ
る布製電気採暖器具の温度制御方式はほとんどこの方式
となっている。この温度センサは、二重スパイラル電極
線間に高分子感温体を配設して構成された可撓性電線
で、その長さ方向に一並列等価回路を持つセンサであ
る。一方、ヒータはその線の長さ方向に通電加熱されヒ
ータとされている。
【０００３】この中でも一線式方式は、採暖機器内に一
本の感熱ヒータ線を配線すればよいという特徴を持ち、
それ一本で温度検知機能のほかヒータや保安用温度ヒュ
ーズの機能も兼ねている。
本の感熱ヒータ線を配線すればよいという特徴を持ち、
それ一本で温度検知機能のほかヒータや保安用温度ヒュ
ーズの機能も兼ねている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この一線式方
式には次のような課題があり、構成の簡単でかつ高性能
な新規な優れた感熱ヒータが望まれていた。 １）温度センサの信号を処理する温度検知回路と温度制
御回路を必要とする。 ２）高分子感温体が自己発熱しないように高インピーダ
ンスでありながら、かつ高いサーミスタＢ定数をもつこ
と。 ３）直流分極による経時変化をしないこと。 ４）線の長さ方向に並列構造のため、基本的に少なくと
も２本の電極線を必要とし、製造工数、材料費の面で高
コストとなる。
式には次のような課題があり、構成の簡単でかつ高性能
な新規な優れた感熱ヒータが望まれていた。 １）温度センサの信号を処理する温度検知回路と温度制
御回路を必要とする。 ２）高分子感温体が自己発熱しないように高インピーダ
ンスでありながら、かつ高いサーミスタＢ定数をもつこ
と。 ３）直流分極による経時変化をしないこと。 ４）線の長さ方向に並列構造のため、基本的に少なくと
も２本の電極線を必要とし、製造工数、材料費の面で高
コストとなる。
【０００５】本発明は、前記従来技術の課題を解決する
ため、構成が簡単で、温度制御システムとしても簡単な
構成で温度制御できる新規な高性能の感熱ヒータを提供
することを目的としている。
ため、構成が簡単で、温度制御システムとしても簡単な
構成で温度制御できる新規な高性能の感熱ヒータを提供
することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の感熱ヒータは、線状または面状の発熱用
導体に、大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵抗層を
直接接して設け、前記発熱用導体の両端に電圧を印加し
て前記発熱用導体と前記感温抵抗層の両者を発熱させる
という構成を備えたものである。
めに、本発明の感熱ヒータは、線状または面状の発熱用
導体に、大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵抗層を
直接接して設け、前記発熱用導体の両端に電圧を印加し
て前記発熱用導体と前記感温抵抗層の両者を発熱させる
という構成を備えたものである。
【０００７】前記構成においては、感熱ヒータが可撓性
電線を構成し、発熱用導体の抵抗値ＲC に対し、感温抵
抗層の抵抗値ＲN が前記の式（数１）を満足することが
好ましい。
電線を構成し、発熱用導体の抵抗値ＲC に対し、感温抵
抗層の抵抗値ＲN が前記の式（数１）を満足することが
好ましい。
【０００８】また前記構成においては、大きな負の抵抗
温度係数を有する感温抵抗層が、電子伝導形半導性高分
子組成物、高イオン伝導性高分子組成物、熱膨張性導電
粒子と低膨張性高分子マトリクスとよりなる導電性高分
子組成物、セラミック急変サーミスタ粒子含有高分子組
成物より選ばれた少なくとも一種の半導電性高分子組成
物であることが好ましい。
温度係数を有する感温抵抗層が、電子伝導形半導性高分
子組成物、高イオン伝導性高分子組成物、熱膨張性導電
粒子と低膨張性高分子マトリクスとよりなる導電性高分
子組成物、セラミック急変サーミスタ粒子含有高分子組
成物より選ばれた少なくとも一種の半導電性高分子組成
物であることが好ましい。
【０００９】また前記構成においては、線状の発熱用導
体が、金属線あるいは芯糸上にスパイラルに卷かれた金
属線であることが好ましい。また前記構成においては、
面状の発熱用導体が、金属ネット、表面に導電層を有す
る高分子ネット、カーボン繊維ネットの何れかであるこ
とが好ましい。
体が、金属線あるいは芯糸上にスパイラルに卷かれた金
属線であることが好ましい。また前記構成においては、
面状の発熱用導体が、金属ネット、表面に導電層を有す
る高分子ネット、カーボン繊維ネットの何れかであるこ
とが好ましい。
【００１０】また前記構成においては、発熱用導体が、
ニッケル、ニッケル含有合金、銅合金、カーボン繊維よ
り選ばれた一種であることが好ましい。また前記構成に
おいては、芯糸上に内巻スパイラル金属線、円筒状熱溶
融性高分子層、外巻スパイラル金属線、大きな負の抵抗
温度係数を有する感温抵抗層、絶縁外被を順次形成し、
前記外巻スパイラル金属線を線状の発熱用導体として用
いることが好ましい。
ニッケル、ニッケル含有合金、銅合金、カーボン繊維よ
り選ばれた一種であることが好ましい。また前記構成に
おいては、芯糸上に内巻スパイラル金属線、円筒状熱溶
融性高分子層、外巻スパイラル金属線、大きな負の抵抗
温度係数を有する感温抵抗層、絶縁外被を順次形成し、
前記外巻スパイラル金属線を線状の発熱用導体として用
いることが好ましい。
【００１１】
【作用】前記本発明の感熱ヒータの構成によれば、一対
の電極端子間に発熱用導体と大きな負の抵抗温度係数を
有する感温抵抗層とがお互いに接して直並列等価回路を
構成する。それ故、電極間を流れる発熱電流はオームの
法則に従って抵抗値の低い方に多く流れることになる。
この感熱ヒータの熱放散が全体的に均一で温度分布が生
じないときは一般のヒータと同様である。しかし、局所
的に熱放散が異なり温度分布を生じる場合には、本発明
の感熱ヒータでは局所保温部の感温抵抗層の抵抗値がそ
の過熱を反映してＲN-OTからＲN-HTに大きく低下するた
め、その部分の発熱量（Ｉ2 ＲN ）が大きく低下し局所
過熱を大きく低減させることができる。これによって全
体の抵抗値も低下することになるがその全体抵抗値の減
少量は局所のため極僅かである。それ故、局所過熱を優
先的に高感度に低下させることができる。
の電極端子間に発熱用導体と大きな負の抵抗温度係数を
有する感温抵抗層とがお互いに接して直並列等価回路を
構成する。それ故、電極間を流れる発熱電流はオームの
法則に従って抵抗値の低い方に多く流れることになる。
この感熱ヒータの熱放散が全体的に均一で温度分布が生
じないときは一般のヒータと同様である。しかし、局所
的に熱放散が異なり温度分布を生じる場合には、本発明
の感熱ヒータでは局所保温部の感温抵抗層の抵抗値がそ
の過熱を反映してＲN-OTからＲN-HTに大きく低下するた
め、その部分の発熱量（Ｉ2 ＲN ）が大きく低下し局所
過熱を大きく低減させることができる。これによって全
体の抵抗値も低下することになるがその全体抵抗値の減
少量は局所のため極僅かである。それ故、局所過熱を優
先的に高感度に低下させることができる。
【００１２】本発明の感熱ヒータにおいて、発熱用導体
の抵抗値ＲC と感温抵抗層の抵抗値ＲN の関係は上記の
（数１）ような関係が望ましい。この感熱ヒータの設計
に当たっては、材料の導電率、形状（厚み、径など）を
考慮して上記の（数１）を満足する抵抗値になるように
設計される。
の抵抗値ＲC と感温抵抗層の抵抗値ＲN の関係は上記の
（数１）ような関係が望ましい。この感熱ヒータの設計
に当たっては、材料の導電率、形状（厚み、径など）を
考慮して上記の（数１）を満足する抵抗値になるように
設計される。
【００１３】本発明に用いる大きな負の抵抗温度係数を
有する感温抵抗層の具体的な材料としては、電子伝導形
半導性高分子組成物、高イオン伝導性高分子組成物、熱
膨張性導電粒子と低膨張性高分子マトリクスとよりなる
導電性高分子組成物、セラミック急変サーミスタ粒子含
有高分子組成物より選ばれた少なくとも一種の半導電性
高分子組成物より構成されるのが好ましい。イオン伝導
性の材料は直流ではイオン分極により経時変化を受け安
いが、交流電圧下ではそれがなく充分使用できる。
有する感温抵抗層の具体的な材料としては、電子伝導形
半導性高分子組成物、高イオン伝導性高分子組成物、熱
膨張性導電粒子と低膨張性高分子マトリクスとよりなる
導電性高分子組成物、セラミック急変サーミスタ粒子含
有高分子組成物より選ばれた少なくとも一種の半導電性
高分子組成物より構成されるのが好ましい。イオン伝導
性の材料は直流ではイオン分極により経時変化を受け安
いが、交流電圧下ではそれがなく充分使用できる。
【００１４】
【実施例】次に、実施例を用いて本発明を説明する。図
１は本発明の一実施例の基本概念図である。一対の電極
端子２、２’間に発熱用導体１と大きな負の抵抗温度係
数を有する感温抵抗層３とが図１のようにお互いに接し
て構成される。その電気回路は図２のような直並列等価
回路を構成する。それ故、電極間を流れる発熱電流はオ
ームの法則に従って抵抗値の低い方に多く流れることに
なる。この感熱ヒータの熱放散が全体的に均一で温度分
布が生じないときは一般のヒータと同様である。しか
し、局所的に熱放散が異なり温度分布を生じる場合に
は、図３のように本発明の感熱ヒータでは局所保温部の
感温抵抗層の抵抗値がその過熱を反映してＲN-OTからＲ
N-HTに大きく低下するため、その部分の発熱量（Ｉ2 Ｒ
N ）が大きく低下し局所過熱を大きく低減させることが
できる。これによって全体の抵抗値も低下することにな
るがその全体抵抗値の減少量は局所のため極僅かであ
る。それ故、局所過熱を優先的に高感度に低下させるこ
とができる。
１は本発明の一実施例の基本概念図である。一対の電極
端子２、２’間に発熱用導体１と大きな負の抵抗温度係
数を有する感温抵抗層３とが図１のようにお互いに接し
て構成される。その電気回路は図２のような直並列等価
回路を構成する。それ故、電極間を流れる発熱電流はオ
ームの法則に従って抵抗値の低い方に多く流れることに
なる。この感熱ヒータの熱放散が全体的に均一で温度分
布が生じないときは一般のヒータと同様である。しか
し、局所的に熱放散が異なり温度分布を生じる場合に
は、図３のように本発明の感熱ヒータでは局所保温部の
感温抵抗層の抵抗値がその過熱を反映してＲN-OTからＲ
N-HTに大きく低下するため、その部分の発熱量（Ｉ2 Ｒ
N ）が大きく低下し局所過熱を大きく低減させることが
できる。これによって全体の抵抗値も低下することにな
るがその全体抵抗値の減少量は局所のため極僅かであ
る。それ故、局所過熱を優先的に高感度に低下させるこ
とができる。
【００１５】本発明の感熱ヒータは、線状あるいは面状
の発熱用導体の全体にわたって、大きな負の抵抗温度係
数を有する感温抵抗層を直接接して設け、前記発熱用導
体の両端に電圧を印加して前記発熱用導体と前記感温抵
抗層の両者を発熱させる。線状の感熱ヒータの具体例
は、図５の（ａ）（ｂ）（ｃ）のように表わされる。
（ａ）は芯糸５の上に発熱用導体１をスパイラル状に形
成しその上に大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵抗
層３と絶縁外被６とを形成している。この感熱ヒータは
一本の巻線のみからなる簡単な構造でありながら局所過
熱を高感度に検出する高性能の感熱ヒータとなる。この
感熱ヒータの両端に印加する電圧あるいは通電時間（パ
ルスデューティ）を変化させるだけで局所過熱事故の起
きない優れた温度制御を容易に実現できる。（ｂ）は
（ａ）と同じ機能であるが、これは芯線が発熱用導体１
よりなる最も簡単な構成の高性能な線状の感熱ヒータ線
である。（ｃ）は芯糸５の上に信号線８をスパイラル状
に形成しその上に熱溶融性高分子層７を形成している。
さらに、発熱用導体１をスパイラル状に形成しその上に
大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵抗層３と絶縁外
被６とを形成している。この感熱ヒータは（ａ）の感熱
ヒータの機能の他に、二本の巻線１、８間の熱溶融性高
分子層７が、異常過熱時に溶融し、他熱源の過熱をも検
知し温度ヒューズとしての最終保安動作をする。
の発熱用導体の全体にわたって、大きな負の抵抗温度係
数を有する感温抵抗層を直接接して設け、前記発熱用導
体の両端に電圧を印加して前記発熱用導体と前記感温抵
抗層の両者を発熱させる。線状の感熱ヒータの具体例
は、図５の（ａ）（ｂ）（ｃ）のように表わされる。
（ａ）は芯糸５の上に発熱用導体１をスパイラル状に形
成しその上に大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵抗
層３と絶縁外被６とを形成している。この感熱ヒータは
一本の巻線のみからなる簡単な構造でありながら局所過
熱を高感度に検出する高性能の感熱ヒータとなる。この
感熱ヒータの両端に印加する電圧あるいは通電時間（パ
ルスデューティ）を変化させるだけで局所過熱事故の起
きない優れた温度制御を容易に実現できる。（ｂ）は
（ａ）と同じ機能であるが、これは芯線が発熱用導体１
よりなる最も簡単な構成の高性能な線状の感熱ヒータ線
である。（ｃ）は芯糸５の上に信号線８をスパイラル状
に形成しその上に熱溶融性高分子層７を形成している。
さらに、発熱用導体１をスパイラル状に形成しその上に
大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵抗層３と絶縁外
被６とを形成している。この感熱ヒータは（ａ）の感熱
ヒータの機能の他に、二本の巻線１、８間の熱溶融性高
分子層７が、異常過熱時に溶融し、他熱源の過熱をも検
知し温度ヒューズとしての最終保安動作をする。
【００１６】一方、本発明における面状の発熱用導体と
は、シート状、網状、織物状、不織布状の導電性シート
をいう。本発明による構成を網状発熱体に適用すれば、
簡単な構成で過熱による事故を防ぎ、安全性を大きく高
めることができる。しかし、面状の発熱用導体は、元々
発熱密度が線状ヒータに比べ低いため、一般には上記の
線状感熱ヒータにおけるほどの局所過熱防止の効果が必
要とされていない。
は、シート状、網状、織物状、不織布状の導電性シート
をいう。本発明による構成を網状発熱体に適用すれば、
簡単な構成で過熱による事故を防ぎ、安全性を大きく高
めることができる。しかし、面状の発熱用導体は、元々
発熱密度が線状ヒータに比べ低いため、一般には上記の
線状感熱ヒータにおけるほどの局所過熱防止の効果が必
要とされていない。
【００１７】また、本発明には、リボン状の発熱用導体
を用いて、それに接して大きな負の抵抗温度係数を有す
る感温抵抗層３と絶縁外被６とでラミネートした箔状電
線の構成もある。
を用いて、それに接して大きな負の抵抗温度係数を有す
る感温抵抗層３と絶縁外被６とでラミネートした箔状電
線の構成もある。
【００１８】本発明の感熱ヒータは、線状あるいは面状
の発熱用導体の全体にわたって、大きな負の抵抗温度係
数を有する感温抵抗層を直接接して設けられるが、図１
のように発熱用導体１の全体に連続的に接しなくても、
所々切れたあるいは一定距離毎に間隔を置いた感温抵抗
層の構成もあり、本発明はこれを含む。
の発熱用導体の全体にわたって、大きな負の抵抗温度係
数を有する感温抵抗層を直接接して設けられるが、図１
のように発熱用導体１の全体に連続的に接しなくても、
所々切れたあるいは一定距離毎に間隔を置いた感温抵抗
層の構成もあり、本発明はこれを含む。
【００１９】本発明に用いる大きな負の抵抗温度係数を
有する感温抵抗層は、電子伝導形半導性高分子組成物、
高イオン伝導性高分子組成物、熱膨張性導電粒子と低膨
張性高分子マトリクスとよりなる導電性高分子組成物、
セラミック急変サーミスタ粒子含有高分子組成物より選
ばれた少なくとも一種の半導電性高分子組成物より構成
されるのが好ましい。電子伝導形半導性高分子組成物
は、半導性無機粒子含有高分子組成物、導電性高分子、
有機半導体含有高分子組成物などの負の温度係数を有す
る電子伝導性材料によって構成される。熱膨張性導電粒
子と低膨張性高分子マトリクスとよりなる導電性高分子
組成物は、温度上昇とともに導電粒子間の接触が増し導
電率が大きく増加する高分子組成物である。セラミック
急変サーミスタ粒子含有高分子組成物とは、Ｂａ，Ｓ
ｉ，Ｐなどを含むＶ2 Ｏ3 のようなセラミック半導体粒
子を高分子マトリクス中に分散した組成物で、このＶ2
Ｏ3 の場合には抵抗値が６０℃付近で３〜４桁低下する
優れた感温特性を有する。
有する感温抵抗層は、電子伝導形半導性高分子組成物、
高イオン伝導性高分子組成物、熱膨張性導電粒子と低膨
張性高分子マトリクスとよりなる導電性高分子組成物、
セラミック急変サーミスタ粒子含有高分子組成物より選
ばれた少なくとも一種の半導電性高分子組成物より構成
されるのが好ましい。電子伝導形半導性高分子組成物
は、半導性無機粒子含有高分子組成物、導電性高分子、
有機半導体含有高分子組成物などの負の温度係数を有す
る電子伝導性材料によって構成される。熱膨張性導電粒
子と低膨張性高分子マトリクスとよりなる導電性高分子
組成物は、温度上昇とともに導電粒子間の接触が増し導
電率が大きく増加する高分子組成物である。セラミック
急変サーミスタ粒子含有高分子組成物とは、Ｂａ，Ｓ
ｉ，Ｐなどを含むＶ2 Ｏ3 のようなセラミック半導体粒
子を高分子マトリクス中に分散した組成物で、このＶ2
Ｏ3 の場合には抵抗値が６０℃付近で３〜４桁低下する
優れた感温特性を有する。
【００２０】本発明の感熱ヒータを用いて温度制御する
電子回路は、この感熱ヒータが温度上昇とともに全抵抗
が低下する構成であるため、基本的に電流制限機能をも
つ回路で駆動し、全電流を制限して温度制御する必要が
ある。この電流制限は、感熱ヒータの両端に印加する電
圧あるいは通電時間（パルスデューティ）を変化させる
方法で可能であり、簡単な回路で局所過熱事故の起きな
い優れた温度制御を容易に実現できる。交流、直流、パ
ルス回路のいずれも利用できる。ヒータの両端に印加す
る電圧を変えて温度制御する場合は、放熱や温度分布の
大きい場合がむしろ適し、電流制限の保護機構を備える
ことが望ましい。また、この感熱ヒータ自身の電流を検
知して、その電流値により温度制御をする回路構成も簡
便な温度制御方法である。
電子回路は、この感熱ヒータが温度上昇とともに全抵抗
が低下する構成であるため、基本的に電流制限機能をも
つ回路で駆動し、全電流を制限して温度制御する必要が
ある。この電流制限は、感熱ヒータの両端に印加する電
圧あるいは通電時間（パルスデューティ）を変化させる
方法で可能であり、簡単な回路で局所過熱事故の起きな
い優れた温度制御を容易に実現できる。交流、直流、パ
ルス回路のいずれも利用できる。ヒータの両端に印加す
る電圧を変えて温度制御する場合は、放熱や温度分布の
大きい場合がむしろ適し、電流制限の保護機構を備える
ことが望ましい。また、この感熱ヒータ自身の電流を検
知して、その電流値により温度制御をする回路構成も簡
便な温度制御方法である。
【００２１】実施例１ 耐熱性繊維である１５００デニールの芳香族ポリエステ
ル（クラレ製ベクトラン）芯糸５上に、図５（ａ）のよ
うに発熱用導体１として、箔幅0.3mm 、箔厚0.055mm の
ステンレス線をピッチ0.8mm でスパイラルに巻き、１ｍ
当り２０Ωのヒータ線を作った。ついでスルフォン酸基
をもつイオン性オリゴマをドーパントとするポリピロー
ルよりなる可撓性の半導性高分子組成物を用いて大きな
負の抵抗温度係数を有する感温抵抗層３を厚み０．４ｍ
ｍで被覆し、さらにポリ塩化ビニル組成物で絶縁外被６
を形成し感熱ヒータを得た。この感温抵抗層の抵抗は、
１ｍ当り常温で７０Ωで、６０℃で３０Ω、１００℃で
６Ωであった。
ル（クラレ製ベクトラン）芯糸５上に、図５（ａ）のよ
うに発熱用導体１として、箔幅0.3mm 、箔厚0.055mm の
ステンレス線をピッチ0.8mm でスパイラルに巻き、１ｍ
当り２０Ωのヒータ線を作った。ついでスルフォン酸基
をもつイオン性オリゴマをドーパントとするポリピロー
ルよりなる可撓性の半導性高分子組成物を用いて大きな
負の抵抗温度係数を有する感温抵抗層３を厚み０．４ｍ
ｍで被覆し、さらにポリ塩化ビニル組成物で絶縁外被６
を形成し感熱ヒータを得た。この感温抵抗層の抵抗は、
１ｍ当り常温で７０Ωで、６０℃で３０Ω、１００℃で
６Ωであった。
【００２２】この感熱ヒータ線を１５ｍに切断し発熱用
導体１の両端の６０Ｈｚのインピーダンスを測定したと
ころ、常温で２３０Ω、６０℃で１８０Ω、１００℃で
７０Ωであった。これを電気敷毛布に配線し、電流制御
回路をもつ電気回路により交流１００Ｖを印加して使用
したところ、快適な暖房が得られた。さらに、一部をキ
ンクして（丸めて）異常状態を作ったがそのキンク箇所
の温度は他の部分に比べ１３℃アップしただけであっ
た。
導体１の両端の６０Ｈｚのインピーダンスを測定したと
ころ、常温で２３０Ω、６０℃で１８０Ω、１００℃で
７０Ωであった。これを電気敷毛布に配線し、電流制御
回路をもつ電気回路により交流１００Ｖを印加して使用
したところ、快適な暖房が得られた。さらに、一部をキ
ンクして（丸めて）異常状態を作ったがそのキンク箇所
の温度は他の部分に比べ１３℃アップしただけであっ
た。
【００２３】実施例２ １５００デニールの芳香族ポリエステル（クラレ製ベク
トラン（商標名））芯糸５上に、図５（ｃ）のように信
号線８として、箔幅0.3mm 、箔厚0.07mmの錫入り銅線を
ピッチ0.7mm でスパイラルに巻き、ついで熱溶融性高分
子層７としてナイロン１２を０．２５ｍｍの厚みで被覆
した。さらに、発熱用導体１として、箔幅0.3mm 、箔厚
0.055mm のステンレス線をピッチ1.8mm でスパイラルに
巻き、１ｍ当り２０Ωのヒータ線を作った。ついでＶ2
Ｏ3 を主成分とするセラミック半導体粒子とカーボンブ
ラックとをナイロン共重合体中に分散した高分子組成物
を用いて大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵抗層３
を厚み０．４ｍｍで被覆し、さらにポリ塩化ビニル組成
物で絶縁外被６を形成し感熱ヒータを得た。この感温抵
抗層の抵抗は、１ｍ当り常温で４０Ωで、４５℃で３５
Ω、７０℃で８Ω、８０℃で６Ωであった。
トラン（商標名））芯糸５上に、図５（ｃ）のように信
号線８として、箔幅0.3mm 、箔厚0.07mmの錫入り銅線を
ピッチ0.7mm でスパイラルに巻き、ついで熱溶融性高分
子層７としてナイロン１２を０．２５ｍｍの厚みで被覆
した。さらに、発熱用導体１として、箔幅0.3mm 、箔厚
0.055mm のステンレス線をピッチ1.8mm でスパイラルに
巻き、１ｍ当り２０Ωのヒータ線を作った。ついでＶ2
Ｏ3 を主成分とするセラミック半導体粒子とカーボンブ
ラックとをナイロン共重合体中に分散した高分子組成物
を用いて大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵抗層３
を厚み０．４ｍｍで被覆し、さらにポリ塩化ビニル組成
物で絶縁外被６を形成し感熱ヒータを得た。この感温抵
抗層の抵抗は、１ｍ当り常温で４０Ωで、４５℃で３５
Ω、７０℃で８Ω、８０℃で６Ωであった。
【００２４】この感熱ヒータ線を１５ｍに切断し発熱用
導体１の両端の６０Ｈｚのインピーダンスを測定したと
ころ、常温で２００Ω、４５℃で１９０Ω、７０℃で８
６Ω、８０℃で７０Ωであった。この感熱ヒータ線１５
ｍをを電気敷毛布に配線し、電流制限回路をもつ電気回
路を接続した。信号線８は直列に３３０Ωの保安用抵抗
とダイオードを介して制御回路に接続した。この温度制
御回路に１００Ｖの交流電源を接続し温度制御したとこ
ろ、実施例１と同様快適な暖房が得られた。さらに、一
部をキンクして（丸めて）異常状態を作ったがそのキン
ク箇所の温度は他の部分に比べ１０℃アップしただけで
あった。さらに、２００℃の他熱源を接触させたとこ
ろ、熱溶融性高分子層３が溶融し、信号線８と発熱用導
体線１間の短絡によって保安用抵抗に高電圧がかかり保
安用抵抗が発熱して、熱的に結合された主電源の温度ヒ
ューズを切断し、異常過熱保安機構として安全動作が確
認された。
導体１の両端の６０Ｈｚのインピーダンスを測定したと
ころ、常温で２００Ω、４５℃で１９０Ω、７０℃で８
６Ω、８０℃で７０Ωであった。この感熱ヒータ線１５
ｍをを電気敷毛布に配線し、電流制限回路をもつ電気回
路を接続した。信号線８は直列に３３０Ωの保安用抵抗
とダイオードを介して制御回路に接続した。この温度制
御回路に１００Ｖの交流電源を接続し温度制御したとこ
ろ、実施例１と同様快適な暖房が得られた。さらに、一
部をキンクして（丸めて）異常状態を作ったがそのキン
ク箇所の温度は他の部分に比べ１０℃アップしただけで
あった。さらに、２００℃の他熱源を接触させたとこ
ろ、熱溶融性高分子層３が溶融し、信号線８と発熱用導
体線１間の短絡によって保安用抵抗に高電圧がかかり保
安用抵抗が発熱して、熱的に結合された主電源の温度ヒ
ューズを切断し、異常過熱保安機構として安全動作が確
認された。
【００２５】
【発明の効果】以上のように本発明は、線状あるいは面
状の発熱用導体の全体にわたって、大きな負の抵抗温度
係数を有する感温抵抗層を直接接して設けるだけの簡単
な構造で、局所過熱を優先的に高感度に低下させる優れ
た感熱ヒータを構成できる。この感熱ヒータの構造は、
従来のような信号（電極）線を必要とせず、構造が簡単
で低コストになる。また、二重スパイラル導体線構造よ
りなる構成によって、他熱源による過熱溶断機能も持つ
感熱ヒータにも構成できる。
状の発熱用導体の全体にわたって、大きな負の抵抗温度
係数を有する感温抵抗層を直接接して設けるだけの簡単
な構造で、局所過熱を優先的に高感度に低下させる優れ
た感熱ヒータを構成できる。この感熱ヒータの構造は、
従来のような信号（電極）線を必要とせず、構造が簡単
で低コストになる。また、二重スパイラル導体線構造よ
りなる構成によって、他熱源による過熱溶断機能も持つ
感熱ヒータにも構成できる。
【００２６】さらに、本発明の感熱ヒータは、従来の高
分子感温体を用いる温度センサと異なり、温度検出回路
や電子制御回路なしで局所過熱低減機能を持つ温度制御
装置を構成できるという大きな特徴がある。また、この
感熱ヒータの電流を検知して温度制御も可能で、容易に
局所過熱を優先的に高感度に低下させる優れた感熱ヒー
タを構成できるものである。
分子感温体を用いる温度センサと異なり、温度検出回路
や電子制御回路なしで局所過熱低減機能を持つ温度制御
装置を構成できるという大きな特徴がある。また、この
感熱ヒータの電流を検知して温度制御も可能で、容易に
局所過熱を優先的に高感度に低下させる優れた感熱ヒー
タを構成できるものである。
【００２７】このように本発明は工業的価値の大なるも
のである。
のである。
【図１】本発明における線状の感熱ヒータの基本的な構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図２】本発明における線状の感熱ヒータの基本的な構
成の等価回路を示す図である。
成の等価回路を示す図である。
【図３】本発明における線状の感熱ヒータの抵抗値と発
熱量の分布を示す図である。
熱量の分布を示す図である。
【図４】本発明の感熱ヒータの発熱用導体と大きな負の
温度係数を持つ感温抵抗層の各々の規格化抵抗の基本的
な温度特性を示す図である。
温度係数を持つ感温抵抗層の各々の規格化抵抗の基本的
な温度特性を示す図である。
【図５】本発明における線状の感熱ヒータの基本的な構
成の例を示す図である。
成の例を示す図である。
１ 発熱用導体 ２，２’ 電極端子 ３ 大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵抗層 ４ 電源回路 ５ 芯糸 ６ 絶縁外被 ７ 熱溶融性高分子層 ８ 信号線
Claims (7)
- 【請求項１】 線状または面状の発熱用導体に、大きな
負の抵抗温度係数を有する感温抵抗層を直接接して設
け、前記発熱用導体の両端に電圧を印加して前記発熱用
導体と前記感温抵抗層の両者を発熱させることを特徴と
する感熱ヒータ。 - 【請求項２】 請求項１の感熱ヒータが可撓性電線を構
成し、発熱用導体の抵抗値ＲC に対し、感温抵抗層の抵
抗値ＲN が下記の式（数１）を満足する請求項１に記載
の感熱ヒータ。 【数１】 - 【請求項３】 大きな負の抵抗温度係数を有する感温抵
抗層が、電子伝導形半導性高分子組成物、高イオン伝導
性高分子組成物、熱膨張性導電粒子と低膨張性高分子マ
トリクスとよりなる導電性高分子組成物、セラミック急
変サーミスタ粒子含有高分子組成物より選ばれた少なく
とも一種の半導電性高分子組成物である請求項１に記載
の感熱ヒータ。 - 【請求項４】 線状の発熱用導体が、金属線あるいは芯
糸上にスパイラルに卷かれた金属線である請求項１に記
載の感熱ヒータ。 - 【請求項５】 面状の発熱用導体が、金属ネット、表面
に導電層を有する高分子ネット、カーボン繊維ネットの
何れかである請求項１または４に記載の感熱ヒータ。 - 【請求項６】 発熱用導体が、ニッケル、ニッケル含有
合金、銅合金、カーボン繊維より選ばれた一種である請
求項１に記載の感熱ヒータ。 - 【請求項７】 芯糸上に内巻スパイラル金属線、円筒状
熱溶融性高分子層、外巻スパイラル金属線、大きな負の
抵抗温度係数を有する感温抵抗層、絶縁外被を順次形成
し、前記外巻スパイラル金属線を線状の発熱用導体とし
て用いた請求項１に記載の感熱ヒータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4236999A JPH0684587A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 感熱ヒータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4236999A JPH0684587A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 感熱ヒータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0684587A true JPH0684587A (ja) | 1994-03-25 |
Family
ID=17008889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4236999A Pending JPH0684587A (ja) | 1992-09-04 | 1992-09-04 | 感熱ヒータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0684587A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009543288A (ja) * | 2006-06-27 | 2009-12-03 | ナオス カンパニー リミテッド | カーボンマイクロファイバーを用いた面状発熱体及びその製造方法 |
| WO2012001465A1 (en) * | 2010-06-29 | 2012-01-05 | Indian Institute Of Technology Kanpur | Flexible temperature sensor and sensor array |
| JP2012156254A (ja) * | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Sony Chemical & Information Device Corp | 熱応答性材料、サーミスタ、スイッチング素子、及び、受動素子の製造方法 |
-
1992
- 1992-09-04 JP JP4236999A patent/JPH0684587A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009543288A (ja) * | 2006-06-27 | 2009-12-03 | ナオス カンパニー リミテッド | カーボンマイクロファイバーを用いた面状発熱体及びその製造方法 |
| WO2012001465A1 (en) * | 2010-06-29 | 2012-01-05 | Indian Institute Of Technology Kanpur | Flexible temperature sensor and sensor array |
| US20120263209A1 (en) * | 2010-06-29 | 2012-10-18 | Indian Institute Of Technology Kanpur | Flexible temperature sensor and sensor array |
| US8783948B2 (en) * | 2010-06-29 | 2014-07-22 | Indian Institute Of Technology Kanpur | Flexible temperature sensor and sensor array |
| JP2012156254A (ja) * | 2011-01-25 | 2012-08-16 | Sony Chemical & Information Device Corp | 熱応答性材料、サーミスタ、スイッチング素子、及び、受動素子の製造方法 |
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