JPH07107871B2

JPH07107871B2 - 織面状発熱シート

Info

Publication number: JPH07107871B2
Application number: JP62331639A
Authority: JP
Inventors: 清一高川; 研一池田
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1987-12-26
Filing date: 1987-12-26
Publication date: 1995-11-15
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: JPH01173592A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、例えば電気カーペット、電気毛布等の暖房器
具に用いられる発熱温度の検出機能を備えた織面状発熱
シートに関するものである。

（従来技術）最近の電気カーペット、電気毛布等の暖房器具では、折
り畳み可能な可撓性の要求に応じた薄型化、柔軟化（フ
レキシビリティー）を実現して、尚且つ弾力性を与えて
使用感（接触感）をソフトにすると言った観点から発熱
体（ヒータ部材）そのものに且撓性のある扁平な面状発
熱体が多く使用されるようになってきている。このよう
な面状発熱体は、例えば導電性カーボンと耐熱性合成樹
脂等とを混合し、フィルム状又はリボン状（テープ状）
に引き延ばしたものが一般に使用されているが、前者の
フイルム状のものは発熱体の面積（導電部の面積）その
ものが大きくなってしまい熱効率が悪く、また全体とし
ての可撓性はあっても小さく折り畳んだりする時のフレ
キシビリティーには若干劣る点がある。さらに一枚のフ
イルム状シートであるために座った時の弾力性に欠ける
欠点がある。

そこで、最近では上記フイルム状の面状発熱体の欠点を
解消するために、例えば第７図に示すように後者のリボ
ン状を面状発熱体を採用し、該リボン状の面状発熱体20
0,200・・を例えばポリエチレン等の所定のリボン状の
シート素材210,210・・と一緒に経糸又は緯糸の関係で
一体的に織り込んで面状の発熱シート本体230を織成す
ることによって実質的な発熱領域を縮小して熱効率を向
上させるとともに織り畳み可能な柔軟性と織りによる重
合組成構造からくる弾力性とを共に実現するようにした
織面状発熱シートが提供されている（例えば実開昭62−
99192号公報参照）。

（発明が解決しようとする問題点）ところが、上記従来技術のような織成構造の面状発熱シ
ートを採用した場合において、通常行われているような
暖房温度のコントロールを行うとすると、先ず当該発熱
体の発熱温度を検出することが必要になる。

この発熱温度の検出は、例えば第８図に示すように一般
に温度によってインピーダンスが変化する感熱樹脂芯材
25の外周に導電材よりなる感熱線26をコイル状に巻装し
て電極線27とし、該電極線27に外装用の絶縁性チューブ
28を被冠させた所謂コード方式の感熱センサが多く使用
されている（例えば実開昭54−159449号公報）。

従って、このようなコード方式の感熱センサを上記織成
構造の面状発熱シートに適用したとすると、上記コード
方式の感熱センサはその構造上、相当な外径を有し、可
撓性にも欠けるために織面状発熱シート本来の折角の薄
さや可撓性の高さ、弾力性などを減殺してしまうことに
なる問題がある。

また、例えば第９図に示すように一般に頭寒足熱タイプ
の面状発熱シート230のヒータ線は粗密状態で配線され
ている。従って、温度分布も一様でなく、上記のように
ヒータ線に対して間接的に接触状態でその周囲温度を検
出するタイプの感熱線の場合だと、特に粗領域の低温部
での検出感度が悪く、実際にはヒータ線が過熱状態とな
っているような場合にも低温状態として検出してしまう
様な誤作動を招来する問題もある。

（問題点を解決するための手段）本発明は、上述の問題を解決することを目的としてなさ
れたものであって、当該問題点を解決する為に、カーボ
ン等の導電性材料を所定の耐熱性合成樹脂基材と混合し
所定の成型を行うことによって形成したリボン状の発熱
体2,2・・をリボン状の所定のシート素材1,1・・に組合
せて経糸又は緯糸方向に所定の割合で織り込むことによ
って面状発熱シート本体５を形成する一方、該発熱シー
ト本体５に当該面状発熱シート本体５の発熱温度を検出
するセンサー電極３を組み込んでなる織面状発熱シート
において、上記センサー電極３は、リボン状に形成され
た感熱性半導体樹脂材21を中心としてその一側面側に上
記発熱体2,2・・と同様に通電される発熱体層２′を、
また他側面側に上記感熱性半導体樹脂材21を介して上記
発熱体2,2・・からの電流が流れる導体層23をそれぞれ
一体的に積層してリボン状体に形成され、上記面状発熱
シート本体５の経糸又は緯糸の一部として上記面状発熱
シート本体５中に所定間隔で織り込まれているととも
に、上記発熱体層２′の発熱温度の上昇に応じた上記感
熱性半導体樹脂材21のインピーダンス変化に対応して流
れる上記発熱体層２′からの電流値に応じた電圧を上記
導体層23を介して取り出すことにより、上記発熱体2,2
・・および発熱体層２′に印加する電圧又は電流値をコ
ントロールするように構成している。

（作用）上記本発明の問題点解決手段によると、上述のように、
先ずカーボン等の導電性材料を所定の耐熱性合成樹脂基
材と混合し、所定の成型を行うことによってリボン状の
発熱体2,2・・を形成するとともに該リボン状の発熱体
2,2・・を同じくリボン状の所定のシート素材1,1・・に
組合せて経糸又は緯糸方向に所定の本数比率で織り込む
ことにより面状発熱シート本体５を形成しているから、
シート面全体に占める発熱体自体の占有面積はそれ程大
きくしなくても、その分布状態を適切且つ均一に設定す
ることによってフイルム状の面状発熱シートに近い発熱
機能を発揮する。

しかも、それでいながら実質的な通電面積は、フイルム
状の面状発熱体の場合よりもはるかに少なくて済むので
あるから電力消費量は一段と低減される。

また織り構造となっていることから、可撓性並びに柔軟
性は一段と向上し、素材同士の重合面が形成されること
によって押圧時の弾力性（クッション性）が発揮される
ようになる。

そして、上記のような織り構造の面状発熱シートに対し
て、リボン状に形成された感熱性半導体樹脂材21を中心
としてその一側面側に発熱体層２′を、また他側面側に
導体層23をそれぞれ一体的に積層して構成した全体とし
てもリボン状体のセンサー電極３が、上記面状発熱シー
ト本体５の経糸又は緯糸の一部として上記面状発熱シー
ト本体５中に所定間隔ごとに織り込まれるようにしてい
るから、感熱性半導体樹脂材21、発熱体層２′、導体層
23相互の接合接触状態が良好となることはもちろん、上
記発熱温度検出用のセンサー電極３も言って見れば上記
シート地の繊維（フラットヤーン）の一部としての存在
にしかすぎなくなり、上述の織り構造の扁平な面状発熱
シート本来の好特性に対して何等悪影響を及ぼさないよ
うになる。

また、このようにリボン状の感熱性半導体樹脂材21の片
方側に発熱体層２を、もう一方側に導体層23を一体に積
層してセンサー電極のセンシング部の全体を形成して、
上記発熱体2,2・・と同様に通電される発熱体層２′の
発熱温度の上昇に応じた上記感熱性半導体樹脂材21のイ
ンピーダンス変化に対応して上記発熱体層２′から導体
層23に流れる電流値により生じた電圧を上記導体層23を
介して取出すことにより、上記発熱体2,2・・および発
熱体層２′に印加する電圧又は電流値をコントロールす
るようにしていることから、例えばひとつの感熱性半導
体樹脂材の一側面に対して場所を変えて設けた複数対の
電極間の電位変化によりサーミスタフイルムの抵抗値変
化を検知する場合のように、複数対の電極のそれぞれの
電極間部分の感熱性半導体樹脂材に作用する温度に温度
差があることによって電位の差異が生じ、検出誤差を発
生して正確に温度制御できなくなるような不具合がなく
なる。また、センサー電極３を形成する電極の一方は、
発熱体層２′そのものを兼用することができるので、電
極構造そのものが極めて簡単となり、接続すべき配線の
本数も少なくて済み、低コストなものとなる。

（実施例）第１図〜第６図は、例えば電気カーペットに適用した本
発明の実施例に係る織面状発熱シートの構成を示してい
る。

先ず第１図は、当該織面状発熱シートの全体の構造を示
すもので、図中符号1,1・・は例えばポリエチレン等の
フイルム材料素材よりなる複数本の所定幅のフラットヤ
ーンであり、これら各フラットヤーン1,1・・は経糸お
よび緯糸の両方に使用されて発熱シート３の弾力性に優
れた素地を形成するようになっている。また符号2,2・
・は該フラットヤーン1,1・・と略同様にフラットヤー
ン化され所定の抵抗率を有した扁平な導電性材料よりな
るリボン状の面状発熱体である。該リボン状の面状発熱
体2,2・・は、各々導電性のカーボン材料と４フッ化エ
チレンなどの耐熱性（例えば200℃程度）の合成樹脂材
とを後者を素材として所定の割合で混合し、例えば引き
出し成型等の成型手段によって0.075〜0.14mmの厚さの
フイルム材に形成し、それをリボン状に裁断して形成さ
れている。そして、単位面積当り0.2W/cm²の高いワット
密度を有している。

該リボン状の面状発熱体2,2・・は、例えば第１図およ
び第２図に示すように所定の間隔で経糸の一部として上
記フラットヤーン1,1・・に組合せて織り込まれ、全体
として織物組織構成の面状発熱シートを構成している。

このようにして織り上げられる発熱シート本体５は、そ
の織り上げ途中において第１図に詳細に示すように先ず
前端部側に内側から外側方向に所定間隔を保って各々複
数本の銅箔糸よりなる電源側給電線30Aとセンサー用の
検出線32が織り込まれており、それらの両側部は各々第
１および第２の各スパン糸31,33によって係止されてい
る。また同じようにして後端部側にはアース側給電線30
Bが織り込まれるようになっており、該アース側給電線3
0Bも第３のスパン糸34によって両側部を係止されてい
る。

そして、上記発熱シート本体５の織り上げ完了時点（又
はその途中）において、前端部側の上記電源側給電線30
Aと検出線32との間は、後述するセンサー電極3,3・・の
みを残して自動的に所定幅カットされ、該カッティング
エリアＤによって上記検出線32と電源側給電線30Aとの
短絡が防止されるようになっている。従って、該構成に
よると、発熱シート本体５の織成時には何等電気的なア
イソレーションを考慮することなく単純に織り上げるこ
とができるとともに織り上げ完了後に所定領域をカット
するだけで、極めて容易かつ確実に電気的な配線間のア
イソレーションを図ることができる。

一方、符号３は上記面状発熱体2,2・・の一部として経
糸方向に延び代替的に上記緯糸方向に所定の間隔で織り
込まれているサーモスタット用のリボン状のセンサー電
極（プラスチックサーミスター）であり、該センサー電
極３は、例えば第３図および第４図に示すようにナイロ
ン等の温度に対して負のインピーダンス特性を有するリ
ボン状の感熱性の半導体樹脂材21の一側面に上記面状発
熱体と同様の面状発熱体（発熱体層）２′,2′・・を一
体的に接合する一方、他側面に例えばアルミ箔等の導体
層23を層状に薄く一体的に接合して全体としてもリボン
状体に構成されており、上記面状発熱体2,2・・の発熱
量に応じた織面状発熱シートそのものの発熱温度を検出
する機能を果たす。

すなわち、第６図の回路に示されるように、先ず上記面
状発熱体２′,2′・・には、上記面状発熱体2,2・・に
対してと同様に商用電源電圧（50/60Hz）が印加される
ようになっている一方、上記導体層23側には発振器OSC
側からの所定の信号電圧が印加されるようになってい
る。従って、上記面状発熱体２′,2′・・の温度（この
面状発熱体２′,2′・・の温度は、通常の面状発熱体2,
2・・の発熱温度に対応している）が上ると、当然上記
感熱性半導体樹脂材21の温度も上昇することになり、そ
のインピーダンスも負方向に変化する。その結果、上記
面状発熱体２′,2′・・側から導体層23側に流れる電流
の値が変化して上記導体層23側の信号電圧の電圧値が変
化する。従って、この電圧値の変化に応じた信号電圧を
バンドパスフィルタBPFを介して、例えばコンパレータC
Oに入力し、所定の基準電圧と比較して、その出力によ
りトランジスタＱをON,OFFしてリレー（RL・RS）を作動
させることにより、上記面状発熱体2,2・・、２′,2′
・・に印加する電圧又は電流値をコントロールするよう
にすれば信頼性の高いサーモスタット機能を実現するこ
とができる。

そして、この構成では、半導体樹脂材21の一方側長手方
向の略全体に発熱体層２′を、他方側長手方向の略全体
に導体層23を積層してセンサ電極３のセンシング部の全
体を形成していることから、例えばひとつの感熱性半導
体樹脂材の一側面に対して場所を相にして設けた複数対
の電極によりサーミスタフイルムの抵抗値変化を検知す
る場合のように、それぞれの電極間部分の感熱性半導体
樹脂材に作用する発熱体からの温度の差異によって検出
電位の相異が生じ、検出誤差を発生して正確に温度制御
できなくなるような不具合がなくなる。

また、センサー電極３を形成する電極の一方は、発熱体
層２′そのものを兼用することができるので、電極構造
そのものが極めて簡単となり、接続すべき配線の本数も
少なくて済み、低コストなものとなる。

そして、以上のように構成された織面状発熱シートが、
例えば第５図に示すように図示しない絶縁シートを介し
て表面材と裏面材間に収納されて電気カーペット100を
構成することになる。なお、第５図中において、符号11
は給電部を備えたコントローラ部を示している。

なお、上述の実施例では本発明の織面状発熱シートを例
えば電気カーペットに適用した場合について説明した
が、本発明の織面状発熱シートは上記のような電気カー
ペット、或いは該電気カーペット類似の電気毛布等のみ
でなく、例えば衣服裏地や自動車シートに組込んで暖房
又は保温機能を付加することもできることは勿論であ
る。

また、上記センサー電極３の導体層23は、上述したよう
なアルミ箔等の金属材料の場合に限るものではなく、例
えば上述の面状発熱体２と同様の合成樹脂部材の抵抗率
を任意に小さくしたものなど各種導電性のプラスチック
材料を使用することによって形成してもよいことは言う
までもない。

（発明の効果）本発明の織面状発熱シートの構成は、以上に説明したよ
うに、カーボン等の導電性材料を所定の耐熱性合成樹脂
素材と混合し所定の成型を行うことによって形成したリ
ボン状の発熱体2,2・・をリボン状の所定のシート素材
1,1・・に組合せて経糸又は緯糸方向に所定の割合で織
り込むことによって面状発熱シート本体５を形成する一
方、該発熱シート本体５に当該面状発熱シート本体５の
発熱温度を検出するセンサー電極３を組み込んでなる織
面状発熱シートにおいて、上記センサー電極３は、リボ
ン状に形成された感熱性半導体樹脂材21を中心としてそ
の一側面側に上記発熱体2,2・・と同様に通電される発
熱体層２′を、また他側面側に上記感熱性半導体樹脂材
21を介して上記発熱体2,2・・からの電流が流れる導体
層23をそれぞれ一体的に積層してリボン状体に形成さ
れ、上記面状発熱シート本体５の経糸又は緯糸の一部と
して上記面状発熱シート本体５中に所定間隔で織り込ま
れているとともに、上記発熱体層２′の発熱温度の上昇
に応じた上記感熱性半導体樹脂材21のインピーダンス変
化に対応して流れる上記発熱体層２′からの電流値に応
じた電圧を上記導体層23を介して取り出すことにより、
上記発熱体2,2・・および発熱体層２′に印加する電圧
又は電流値をコントロールするように構成されているこ
とを特徴とするものであり、上述のように、先ずカーボ
ン等の導電性材料を所定の耐熱性合成樹脂素材と混合
し、所定の成型を行うことによってリボン状の発熱体2,
2・・を形成するとともに該リボン状の発熱体2,2・・を
同じくリボン状の所定のシート素材1,1・・に組合せて
経糸又は緯糸方向に所定の本数比率で織り込むことによ
り面状発熱シート本体５を形成しているから、シート面
全体に占める発熱体自体の占有面積はそれ程大きくしな
くても、その分布状態を適切且つ均一に設定することに
よってフイルム状の面状発熱シートに近い発熱機能を発
揮する。

また、このようにリボン状の感熱性半導体樹脂材21の片
方側に発熱体層２′を、もう一方側に導体層23を一体に
積層してセンサー電極のセンシング部の全体を形成し
て、上記発熱体2,2・・と同様に通電される発熱体層
２′の発熱温度の上昇に応じた上記感熱性半導体樹脂材
21のインピーダンス変化に対応して上記発熱体層２′か
ら導体層23に流れる電流値により生じた電圧を上記導体
層23を介して取出すことにより、上記発熱体2,2・・に
印加する電圧又は電流値をコントロールするようにして
いることから、例えばひとつの感熱性半導体樹脂材の一
側面に対して場所を変えて設けた複数対の電極間の電位
変化によりサーミスタフイルムの抵抗値変化を検知する
場合のように、複数対の電極のそれぞれの電極間部分の
感熱性半導体樹脂材に作用する発熱体温度に温度差があ
ることによって電位の相異が生じ、検出誤差を発生して
正確に温度制御できなくなるような不具合がなくなる。
また、センサー電極３を形成する電極の一方は、発熱体
層２′そのものを兼用することができるので、電極構造
そのものが極めて簡単となり、接続すべき配線の本数も
少なくて済み、低コストなものとなる。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の実施例に係る織面状発熱シートの全
体構成を示す平面図、第２図は、同実施例の構成におけ
る要部の拡大平面図、第３図は、上記織面状発熱シート
のセンサー電極部の緯糸方向の断面図、第４図は同第３
図のＡ−Ａ線断面図、第５図は上記織面状発熱シートを
使用した電気カーペットの平面図、第６図は、上記シー
トの電気回路図、第７図は、従来の織面状発熱シートの
構成を示す平面図、第８図は、同じく従来の発熱温度検
出用の感熱線の構造を示す斜視図、第９図は、頭寒足熱
型電気毛布の発熱体配設密度を示す説明図である。１……フラットヤーン２……面状発熱体２′……センサー側面状発熱体３……センサー電極 21……感熱性半導体樹脂材 23……導体層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カーボン等の導電性材料を所定の耐熱性合
成樹脂基材と混合し所定の成型を行うことによって形成
したリボン状の発熱体（２），（２）・・をリボン状の
所定のシート素材（１），（１）・・に組合せて経糸又
は緯糸方向に所定の割合で織り込むことによって面状発
熱シート本体（５）を形成する一方、該発熱シート本体
（５）に当該面状発熱シート本体（５）の発熱温度を検
出するセンサー電極（３）を組み込んでなる織面状発熱
シートにおいて、上記センサー電極（３）は、リボン状
に形成された感熱性半導体樹脂材（21）を中心としてそ
の一側面側に上記発熱体（２），（２）・・と同様に通
電される発熱体層（２′）を、また他側面側に上記感熱
性半導体樹脂材（21）を介して上記発熱体（２），
（２）・・からの電流が流れる導体層（23）をそれぞれ
一体的に積層してリボン状体に形成され、上記面状発熱
シート本体（５）の経糸又は緯糸の一部として上記面状
発熱シート本体（５）中に所定間隔で織り込まれている
とともに、上記発熱体層（２′）の発熱温度の上昇に応
じた上記感熱性半導体樹脂材（21）のインピーダンス変
化に対応して流れる上記発熱体層（２′）からの電流値
に応じた電圧を上記導体層（23）を介して取り出すこと
により、上記発熱体（２），（２）・・および発熱体層
（２′）に印加する電圧又は電流値をコントロールする
ように構成されていることを特徴とする織面状発熱シー
ト。