(57)【要約】【課題】均一な発熱状態を得るとともに、設置自由度が大きな線条発熱体を提供することを目的とする。【解決手段】芯電極１と、前記芯電極１に周設された主成分が反応性樹脂を介して架橋された導電体を含有して成る高分子抵抗体２と、前記高分子抵抗体２の表面に周設された外側電極３とを具備するものである。これにより、中央から放射状に発熱による熱が伝わるため、均一発熱が可能となる。さらに、線条発熱体の断面が円形となるため自由度が高く、支持体との縫製や貼り付けなどの加工性に優れている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯電極と、前記芯電極に周設された主成分が反応性樹脂を介して架橋された導電体を含有して成る高分子抵抗体と、前記高分子抵抗体の表面に周設された外側電極とを具備した線条発熱体。
【請求項２】
外側電極が高分子抵抗体の表面に巻回された可撓性電極である請求項１に記載の線条発熱体。
【請求項３】
熱伝導板上に配置した請求項１または２に記載の線条発熱体。
【請求項４】
熱伝導板に通電することを特徴とした請求項３に記載の線条発熱体。
【請求項５】
高分子抵抗体は、少なくともＰＴＣ特性を発現する被反応性樹脂と反応性樹脂とを有する請求項１または２に記載の線条発熱体。
【請求項６】
被反応性樹脂は、主成分がカルボキシル基、カルボニル基、水酸基、エステル基、ビニル基、アミノ基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基の少なくとも一種の官能基を含むものであり、かつ、反応性樹脂は、主成分が前記被反応性樹脂の官能基とは異なるエポキシ基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基の少なくとも一種の官能基を含むものである請求項５に記載の線条発熱体。
【請求項７】
導電体は、導電性無機酸化物を少なくとも配合して成る請求項１または２に記載の線条発熱体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣ特性に優れた高分子抵抗体と、この高分子抵抗体を用いた任意の形状を有する器具に装着可能な柔軟性と、高い信頼性を有する変形自在な線条発熱体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の線条発熱体は、銅線などからなる２本の平行電極上に押出成形されて作製されるものである。
【０００３】
具体的には、図７に示すように、抵抗体１０１は結晶性熱可塑性樹脂に金属粉末、カーボンブラック、グラファイトなどの導電性付与剤を１種または２種以上分散させて成形させたものである。この中に一対の電極１１０２を設けて通電し、発熱させるようにしてある。
【０００４】
この発熱体はＰＴＣ特性を有している。ここでＰＴＣ特性とは、温度上昇によって抵抗値が上昇し、ある温度に達すると抵抗値が急激に増加する抵抗温度特性を意味している。ＰＴＣ特性を有する発熱体は、自己温度調節機能を付与することができる（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開昭６２−１８８１９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の線条発熱体は電極線が２本平行に配列しているため、通電すると埋設された２本の電極間が発熱し、周囲に熱が伝わりにくい構造になっていた。
【０００６】
また、線条発熱体の表面は、平面部位の温度が高く、曲面部位（電極の対電極に対して反対側）の温度が低いという不均一な発熱状態となるものであった。
【０００７】
さらに、線条発熱体の断面が楕円形となるため自由度が低く、支持体との縫製や貼り付けなどの加工性が悪いという課題があった。
【０００８】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、線条発熱体の周囲に均一に発熱させることができ、また加工性よく設置することができる熱安定性の高い線条発熱体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記従来の課題を解決するために、本発明の線条発熱体は、芯電極と、前記芯電極に周設された主成分が反応性樹脂を介して架橋された導電体を含有して成る高分子抵抗体と、前記高分子抵抗体の表面に周設された外側電極とにより構成したものである。
【００１０】
これにより、中央から放射状に発熱による熱が伝わるため、均一発熱が可能となる。また、形状を円形に加工することが容易となるため、長期にわたり熱安定性の優れたＰＴＣ特性を有する線条発熱体を実現することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の線条発熱体は、中央と外周に電極を配置しているため、熱が中央の電極線を中心に対称に伝わるため、発熱体全体で均一発熱が可能となる。これによって、長期にわた
り熱安定性の優れたＰＴＣ特性を有する線条発熱体を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明は、芯電極と、前記芯電極に周設された主成分が反応性樹脂を介して架橋された導電体を含有して成る高分子抵抗体と、前記高分子抵抗体の表面に周設された外側電極とにより構成されたものである。
【００１３】
芯電極を正極（または負極）、外側電極を負極（または正極）として電圧を掛けることで芯電極を中心に放射状に電界が発生し、高分子抵抗体の全体が発熱することになる。これによって、線条発熱体の全体を均一に発熱させることができる。
【００１４】
これは、熱効率が良くなるという点からだけでなく、線条発熱体の断面を円形とすることができるため、縫製などの加工上利点がある。
【００１５】
また、樹脂を配合した高分子抵抗体に熱が均一に掛かるため、不均一な熱歪による信頼性不良を抑えることができる。
【００１６】
第２の発明は、特に、前記第１の発明において、外側電極が高分子抵抗体の表面に巻回された可撓性電極であることを特徴とするものである。
【００１７】
金属箔や金属板で高分子抵抗体を被覆した場合、線条発熱体の柔軟性に欠けるという欠点がある。そこで、短冊状の電極を高分子抵抗体の表面にスパイラル状に巻き付けることによって切れ目ができ、この切れ目によって柔軟性を確保することができる。
【００１８】
これにより、線条発熱体の全体を均一に発熱させることができるだけでなく、さらに加工上に優れた発熱体を実現できる。
【００１９】
第３の発明は、特に、前記第１，２の発明において、熱伝導板上に配置すること特徴とするものである。
【００２０】
熱伝導板上に複数本の線条発熱体を並べて配置することで、面として均一に発熱させることができる。
【００２１】
第４の発明は、特に、前記第３の発明において、熱伝導板に通電することを特徴としたものである。
【００２２】
熱伝導板を外側電極とすることによって、部材点数の減少させることができ、製造工程を簡素化することができる。
【００２３】
第５の発明は、特に、第１または第２の発明において、高分子抵抗体は、含まれる樹脂組成物を少なくともＰＴＣ特性を発現する被反応性樹脂と、反応性樹脂の組成としたものであり、これにより、導電体を反応性樹脂の接着力と結合力で捕捉し、導電体で形成している導電パスの安定化を図ることができる。
【００２４】
さらに、反応性樹脂とＰＴＣ特性を発現する被反応性樹脂との結合力により、冷熱の繰り返しによる膨張率の温度特性や溶融温度の経時変化が抑制され、導電パスをより安定化することができる。
【００２５】
これにより、物理、化学、電気的な挙動を安定化させることができるので長期にわたり安定したＰＴＣ特性を実現することができる。
【００２６】
第６の発明は、特に、第５の発明において、樹脂組成物は、主成分がカルボキシル基、カルボニル基、水酸基、エステル基、ビニル基、アミノ基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基の少なくとも一種の官能基を含む被反応樹脂と、主成分が前記被反応性樹脂の官能基とは異なるエポキシ基、オキサゾリン基、無水マレイン酸基の少なくとも一種の官能基を含む反応性樹脂とからなる組成とするものである。
【００２７】
これにより、被反応性樹脂と反応性樹脂の極性を有する官能基間で反応による化学結合を生じ、被反応性樹脂単独の熱的安定性を高めることができる。
【００２８】
したがって、第５の発明と同様に、物理、化学、電気的な挙動を安定化させることができるので長期にわたり安定したＰＴＣ特性を実現することができる。
【００２９】
第７の発明は、特に、第１または第２の発明において、導電体が導電性無機酸化物を少なくとも配合して成るものである。
【００３０】
導電性無機酸化物は、カーボンブラックなどの炭素系材料と異なり燃えにくい材料であるため、これを含んだ高分子抵抗体は、外部からの着火に対しても難燃性または不燃性を示す。したがって、長期にわたり信頼性を確保することができる。
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態が本発明を限定するものではない。
【００３２】
（実施の形態１）
図１，２において、線条発熱体は、内側電極としての芯電極１、導電体を含有した高分子抵抗体２、そして、この高分子抵抗体２の表面に周設された外側電極３によって構成されている。
【００３３】
芯電極１は、導電性の金属線であり、直径０．２ｍｍの錫鍍金銅線を１９本縒って使用した。
【００３４】
これは、断線防止などの信頼性を考慮し、銀銅合金線とすることもできる。なお、縒線に限らず、単線、編組線も使用できる。
【００３５】
高分子抵抗体２は、樹脂組成物と導電体とを混練成形し、作製する。樹脂組成物は、被反応性樹脂に反応性樹脂を配合して架橋構造としている。
【００３６】
被反応性樹脂としては、ＰＴＣ特性を発現するオレフィン系の熱可塑性樹脂であればよく、例えばエチレン酢酸ビニル共重合体、エチレンアクリル酸エチル共重合体、エチレンメタクリル酸メチル共重合体、エチレンメタクリル酸共重合体などがある。
【００３７】
本実施の形態では、６０℃から８０℃での急激な抵抗変化を期待し、融点が６０℃付近のエチレン酢酸ビニル共重合体を使用した。
【００３８】
反応性樹脂には無水マレイン酸基で変性したエチレンアクリル酸共重合体を使用したが、エポキシ基で変性したものや、オキサゾリン基で変性したものでも使用することができる。
【００３９】
導電体としては、１次粒子径２０ｎｍのカーボンブラックと、針状の酸化チタンを母体にＳｎＯ２／Ｓｂ導電層を被覆した導電性無機酸化物を使用した。さらに、リン酸エステ
ル系の難燃剤も添加した。
【００４０】
以上のような組成で混練し、芯電極１と共に押出成形することによって、芯電極１を中央に含む高分子抵抗体２を作製することができる。
【００４１】
外側電極３は、導電性の金属材料であり、厚さ０．１ｍｍの銅箔を使用し、作製した高分子導電体２に銀系ゴム塗料などの導電塗料を塗着して密着させた。
【００４２】
次に、線条発熱体の作製方法について一例を述べる。
【００４３】
先ず、カーボンブラック１５ｗｔ％に難燃剤数ｗｔ％を添加する。そして導電性被覆した針状酸化チタン４５ｗｔ％と混合する。
【００４４】
当該混合物を先ず、エチレン酢酸ビニル共重合体２０ｗｔ％と十分混練した後、無水マレイン酸基で変性したエチレンアクリル酸共重合体１０ｗｔ％を配合し、粘度変化が安定するまで１７０℃に設定したオープンロールで混練する。
【００４５】
なお、混練混合は、ニーダー、２軸押出混練機などの装置でもよい。
【００４６】
そして、シート状にした混練体を自然放冷後、粉砕機で数ミリ四辺に粉砕して、押出形成のための投入材料とした。
【００４７】
線条発熱体は押出成形によって作製した。直径０．２ｍｍの錫鍍金銅線を１９本縒って作製した電極線を用意し、押出成形機のヘッドの中央から成形体と共に押出されるようセットする。
【００４８】
高分子発熱体２の直径は線条発熱体の抵抗値と関係するため、所望抵抗値によって決定される。本実施の形態では、直径方向の厚みが約１ｍｍとなるようにヘッドの径を調整した。
【００４９】
最後に、押出成形した高分子抵抗体２に銀系ゴム塗料などの導電塗料を塗着して厚さ０．１ｍｍの銅箔を巻き付けて外側電極３を有した線条発熱体を得る。
【００５０】
ここで、外側電極３は、外周全面に形成させたものに限定するのもでもなく、また、導電性塗料によって接着させることに限定するのもでもない。
【００５１】
例えば、押出し時の冷却前に、ヘッド出口から銅箔線を連続的に接触させることで、樹脂との反応性によって、あるいは冷却による熱収縮によって密着させることもできる。
【００５２】
次に、線条発熱体の使用方法について一例を説明する。
【００５３】
線条発熱体を１００ｍｍ切り取り、芯電極１を正極、外側電極３を負極とし、電圧を２Ｖ印加すると、ＰＴＣ特性を発現して発熱量を所定値に安定させることができた。
【００５４】
また、赤外線サーモグラフィで観察すると、線条発熱体の全面について均一発熱が実現されていた。
【００５５】
さらに、難燃剤の添加量が少量にもかかわらず、ライターで着火しても自己消火した。これは無機系材料が４割以上配合されているからと考えられる。
【００５６】
次に、図３，４のように、長さ１００ｍｍの線条発熱体を銅製の熱伝導板４の上に平行に並べ、それらを並列で接続したものについても、発熱状態を赤外線サーモグラフィによって観察した。
【００５７】
この際、芯電極１を正極、外側電極３と電気的に接続した熱伝導板４を負極として、構成を簡素化した。
【００５８】
３本を並列接続させた結果、電圧２．３Ｖ、電力１．５Ｗで、熱伝導板内での温度範囲は３６から３８℃の範囲内となり、所望の温度に安定的に制御することができることを確認できた。
【００５９】
（実施の形態２）
図５，６は実施の形態２を示し、先の実施の形態１と異なるところは、外側電極となる可撓性電極４を高分子抵抗体２の表面に巻回させた点である。なお、図１，２と同一の機能を有する構成については同一符号を付し、具体的な説明は実施の形態１のものを援用する。
【００６０】
可撓性電極４は、短冊状の金属箔で厚みは０．５ｍｍ未満である。本実施の形態では０．１ｍｍの銅箔を使用する。これを高分子抵抗体２の押出しと同時に連続的に巻き付けながら接触させることで密着させる。
【００６１】
このように完成した線条発熱体に電圧を掛けると、均一な表面温度を観察することができた。また、手による屈曲性について実施の形態１と比較すると、本実施の形態例の方が柔軟性があり、容易に自在に曲げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明による線条発熱体は、均熱性に優れたＰＴＣ特性を有する発熱体である。この線条発熱体は、１本の線を引き回して使用することも、あるいは熱伝導板と共に面状にして使用することもでき、設置スペースによって使用形態を選択することができる。
【００６３】
例えば、連続した曲面や平面の組み合わせ等のある器具の表面形状に装着可能であるため、暖房用ヒータとして自動車の座席、ハンドル、トリム、その他の暖房を必要とする電気床暖房などの器具に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１における線条発熱体を示す斜視図
【図２】図１のＸ−Ｘ線断面図
【図３】本発明の実施の形態１の他の例を示す線条発熱体を示す斜視図
【図４】図３のＸ−Ｘ線断面図
【図５】本発明の実施の形態２における線条発熱体を示す正面図
【図６】図５のＸ−Ｘ線断面図
【図７】従来の線条発熱体の断面図
【符号の説明】
【００６５】
１  芯電極
２  高分子抵抗体
３  外側電極
４  可撓性電極
５  熱伝導板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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