JP2003332027A - Heating element - Google Patents

Heating element

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JP2003332027A
JP2003332027A JP2002132582A JP2002132582A JP2003332027A JP 2003332027 A JP2003332027 A JP 2003332027A JP 2002132582 A JP2002132582 A JP 2002132582A JP 2002132582 A JP2002132582 A JP 2002132582A JP 2003332027 A JP2003332027 A JP 2003332027A
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JP
Japan
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heating element
conductive polymer
binder
conductive
temperature
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Application number
JP2002132582A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kobayashi
博 小林
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KINMIRAI TECHNOS KK
Original Assignee
KINMIRAI TECHNOS KK
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To maintain a temperature comfortable to a human body by exhibiting a function of suppressing a heating value by the increase of an electric resistance value even at temperatures lower than a temperature at which PTC characteristics work. <P>SOLUTION: This heating element 10 is provided with hollow yarn which is a base material 12, and a conductive polymer 14 held in the base material 12. The conductive polymer 14 has a conductive material 16 and a binder 18 for holding the conductive material 16. The binder 18 has elastic modulus for displacing a distance between conductive materials 16 to increase the electric resistance value of the conductive polymer 14 by 10 Ω or more by pressure of the weight of the human body. The conductive polymer 14 is lowered in the heating value by current application due to the increase of the electric resistance value caused by the pressure. The elastic modulus of the binder 18 is adjusted by containing synthetic rubber in the weight ratio of 5%-10% to the whole binder 18. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、床暖房や
ホットカーペット等の暖房装置その他の加温装置、保温
装置の発熱用の素材として使用することができる発熱体
の改良に関し、特に、温度を簡易にかつ適切に制御する
ことができる発熱体に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of a heating element that can be used as a material for heating a heating device such as a floor heating system or a hot carpet or other heating device, or a heat retaining device, and more particularly to a heating element. The present invention relates to a heating element capable of easily and appropriately controlling the heat generation.

【0002】[0002]

【従来の技術】床暖房やホットカーペット等の暖房装置
等において、一般的に用いられている発熱体としては、
基材上に配置されたニクロム線その他の電導線等の導電
体が挙げられる。このような一般的な発熱体は、この導
電体に電気を流すことにより導電体を発熱させて温度を
上昇させるものであるが、例えば、人が座る等して発熱
体に荷重が加わった場合には、導電体により発生した熱
が、この加圧物により閉塞されて逃げ場を失い、放熱作
用が低下する結果、局部的に温度が上昇し、低温やけど
等を招くおそれがあった。
2. Description of the Related Art In a floor heating system, a heating system for a hot carpet, etc., a heating element generally used is
An electric conductor such as a nichrome wire or other conductive wire arranged on the base material may be used. Such a general heating element heats the conductive material by raising the temperature by flowing electricity to the conductive material. For example, when a load is applied to the heating element by a person sitting on it. In this case, the heat generated by the conductor is blocked by this pressurizing material and loses the escape area. As a result, the heat radiating action is reduced, and as a result, the temperature locally rises, which may result in low temperature burns.

【0003】この場合、このような意図しない温度上昇
を抑制するためには、別途、サーモスタット等の温度セ
ンサを設置して、流れる電気自体の量を制御して発熱量
を制御する必要があった。しかし、温度センサを発熱体
の全ての箇所に設置することは困難であるため、局部的
な温度上昇を検出することは難しかった。また、仮に、
局部的な温度上昇を検知することができたとしても、そ
の局部のみの温度上昇を抑制することはできず、全体と
しての、あるいは設定されたある所定の範囲内での温度
を制御することしかできなかった。このため、局地的な
温度上昇による低温やけど等の影響を防止するために
は、発熱体全体の又は所定の範囲の発熱量を抑制するし
かなく、これにより、当該局部の温度上昇は抑制するこ
とができるが、代わりに部屋全体は適温よりも低い温度
にならざるを得ない等適温に保持することが犠牲となる
問題があった。
In this case, in order to suppress such an unintended temperature rise, it is necessary to separately install a temperature sensor such as a thermostat and control the amount of electricity flowing to control the amount of heat generation. . However, since it is difficult to install the temperature sensor at every location of the heating element, it is difficult to detect a local temperature rise. Also, if
Even if it is possible to detect a local temperature rise, it is not possible to suppress the temperature rise only in that local area, and it is only possible to control the temperature as a whole or within a certain set range. could not. Therefore, in order to prevent the influence of low temperature burn due to the local temperature rise, it is necessary to suppress the heat generation amount of the entire heating element or within a predetermined range, and thereby the temperature rise of the local part is suppressed. However, there is a problem in that maintaining the temperature at an appropriate temperature is sacrificed, for example, the temperature of the entire room is lower than the appropriate temperature.

【0004】このような点に鑑み、近年、このような導
電線等の発熱体ではなく、導電性ポリマーの有するPT
C(Positive Temperature Coefficient:正温度係数)
特性に着目して、この導電性ポリマーを使用した発熱体
が使用されることが多い。このPTC特性は、温度の変
化を素子の電気抵抗の変化に変換する正のサーミスタと
しての性能の一種であり、温度上昇と共に電気抵抗値が
増加し、所定の温度(シーリングポイント)まで上昇す
ると電気抵抗値が急激に増加して、発熱量を抑制する性
質である。即ち、導電性ポリマー自体が、発熱体である
と同時にいわばサーミスタとしても機能する。
In view of such a point, in recent years, PT which a conductive polymer has, rather than such a heating element as a conductive wire.
C (Positive Temperature Coefficient)
Focusing on the characteristics, a heating element using this conductive polymer is often used. This PTC characteristic is a kind of performance as a positive thermistor that converts a change in temperature into a change in electric resistance of the element. The electric resistance value increases as the temperature rises, and when the temperature rises to a predetermined temperature (ceiling point), the electric It has the property of rapidly increasing the resistance value and suppressing the amount of heat generation. That is, the conductive polymer itself functions as a heating element and, at the same time, as a thermistor.

【0005】従って、このPTC特性を有する導電性ポ
リマーを、予め電極を配置した耐熱性の繊維やフィルム
に担持させて発熱体とすれば、この電極へ電力を印加す
ることにより電極間にジュール熱を発生させて発熱体と
して機能させることができるだけではなく、同時に、温
度が予め設定された所定のシーリングポイントに達すれ
ば、電気抵抗が急激に増大して電気が流れにくくなる結
果、発熱量が抑制されて、自動的に温度制御機能が働
き、それ以上温度は上昇せず、一定の温度に保持される
ため、加圧により局地的に温度が上昇した場合にも、適
切に温度を制御することができる。
Therefore, if a conductive polymer having this PTC characteristic is carried on a heat-resistant fiber or film having electrodes arranged in advance to form a heating element, Joule heat is generated between the electrodes by applying electric power to the electrodes. Not only can it be made to function as a heating element, but at the same time, if the temperature reaches a preset ceiling point, the electrical resistance will suddenly increase and it will become difficult for electricity to flow. The temperature control function works automatically, and the temperature does not rise anymore, and is maintained at a constant temperature, so even if the temperature rises locally due to pressurization, the temperature is controlled appropriately. be able to.

【0006】この場合、具体的には、導電性ポリマーの
導電性物質を担持するバインダの配合比や電極間の距離
を調整すること等により、シーリングポイントを所定の
温度に設定することにより、別途サーモスタット等の温
度センサを設置することなく温度を制御することができ
ると共に、温度上昇による電気抵抗値の増加に伴い消費
電力も次第に降下し、温度がシーリングポイントに達し
た後は、急激に消費電力が減少するため、節電効果も期
待することができる点で、非常に有益である。のみなら
ず、導電性ポリマーは、遠赤外線の輻射熱によって周辺
雰囲気を温めるため、人体にとっても快適感を感じるこ
とができる点でも、発熱体としては好適である。
In this case, specifically, the sealing point is set to a predetermined temperature by adjusting the compounding ratio of the binder supporting the conductive substance of the conductive polymer, the distance between the electrodes, etc. The temperature can be controlled without installing a temperature sensor such as a thermostat, and the power consumption gradually decreases as the electric resistance value increases due to the temperature rise, and after the temperature reaches the ceiling point, the power consumption rapidly increases. This is very useful in that the power saving effect can be expected because the power consumption is reduced. In addition, since the conductive polymer warms the surrounding atmosphere by radiant heat of far infrared rays, the conductive polymer is suitable as a heating element also in that it makes the human body feel comfortable.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この導電性ポ
リマーのPTC特性は、温度上昇により、導電性ポリマ
ーの導電性物質を担持する樹脂又はエラストマー等のバ
インダが熱膨張することにより、導電性物質間の距離が
広がる結果、電気抵抗値が増加して発揮されるものであ
るため、導電性ポリマーのバインダが熱膨張しなけれ
ば、PTC特性による温度の自動制御機能が働かない。
However, the PTC characteristic of this conductive polymer is that the conductive substance is caused by thermal expansion of the binder such as resin or elastomer carrying the conductive substance of the conductive polymer due to temperature rise. Since the electric resistance value increases as a result of increasing the distance between them, the automatic temperature control function based on the PTC characteristics does not work unless the binder of the conductive polymer thermally expands.

【0008】この場合、PTC特性を有する導電性ポリ
マーは、一般に、シーリングポイントまでは定常的に電
気抵抗値が増加して適切な温度に上昇させることができ
るよう、必要以上に電気抵抗値が増加するのを防止する
ため、また、発熱体全体で均一な電気抵抗値となること
を確保するため、機械的強度や導電性物質との結合力を
考慮して、バインダをある程度の強度を有する適切な材
質から形成する必要がある。
In this case, the conductive polymer having the PTC characteristic generally has an electric resistance value higher than necessary so that the electric resistance value can be constantly increased up to the sealing point and the temperature can be raised to an appropriate temperature. In order to prevent this from happening and to ensure that the heating element has a uniform electric resistance value, the binder should have a certain level of strength in consideration of mechanical strength and binding force with the conductive material. It is necessary to form it from different materials.

【0009】バインダの材質は、これらの要求される特
性を考慮した上で選定されるが、更に、導電性ポリマー
は、通常は、バインダとなるべきエラストマー等を溶剤
中で撹拌し、更にこの溶剤に導電性物質を添加して混練
することにより形成されるため、上記のバインダに要求
される特性を満たし、かつ、この混練りできるエラスト
マー等の中で、最も融点が低く熱膨張しやすい材料を選
択しても、PTC特性による電気抵抗値の大幅な増加が
生ずる最低温度を、60℃程度と比較的高い温度にまで
しか設定することができなかった。このため、従来のバ
インダでは、実際には、PTC特性が発揮されるシーリ
ングポイントを60℃以下に設定することが殆ど困難で
あった。
The material of the binder is selected in consideration of these required characteristics. Further, for the conductive polymer, usually, the elastomer or the like to be the binder is stirred in a solvent, and the solvent is further mixed. Since it is formed by adding a conductive substance to and kneading, a material that satisfies the properties required for the above binder and has the lowest melting point and easily expands thermally among the elastomers that can be kneaded Even if selected, the lowest temperature at which the electric resistance value greatly increases due to the PTC characteristic can be set only to a relatively high temperature of about 60 ° C. Therefore, in the conventional binder, it was practically difficult to set the sealing point at which the PTC characteristics are exhibited to 60 ° C. or less.

【0010】従って、実際に提供されている導電性ポリ
マーを使用した発熱体においても、60℃以下の温度で
バインダが熱膨張してPTC特性による温度の自動制御
機能を適切に働かせることは困難であり、加圧されて熱
の閉塞による局部的な温度上昇が発生しても、60℃程
度までの上昇は許容してしまう問題があった。即ち、従
来のPTC特性を利用した発熱体においては、異常加熱
による事故の防止には簡易に対応することができる有用
性はあったものの、60℃以下の温度で電気抵抗値を増
加させて発熱量を抑制すること、好ましくは人体にとっ
て快適とされる体温とほぼ同様の35℃〜40℃程度の
温度で温度制御機能を働かせて、一定の適温に維持する
ことが困難で、必ずしも人体に快適な温度で保温するこ
とができない問題があった。
Therefore, even in a heating element using a conductive polymer that is actually provided, it is difficult for the binder to thermally expand at a temperature of 60 ° C. or less and to properly operate the temperature automatic control function based on the PTC characteristic. However, there is a problem that even if the temperature is locally increased due to the blockage of heat due to pressurization, the temperature increase up to about 60 ° C. is allowed. That is, in the conventional heating element utilizing the PTC characteristic, although there is a usefulness that can easily prevent the accident due to abnormal heating, the electric resistance value is increased at a temperature of 60 ° C. or less to generate heat. It is difficult to control the amount, preferably to keep the temperature at a constant suitable temperature by operating the temperature control function at a temperature of about 35 ° C to 40 ° C which is almost the same as the body temperature that is comfortable for the human body, and it is not always comfortable for the human body. There was a problem that it could not be kept warm at various temperatures.

【0011】本発明が解決しようとする課題は、上記の
問題点に鑑み、加圧による局地的な温度上昇を抑制する
ことができると共にその加圧された箇所における局地的
な発熱量のみを簡易にかつ適切に制御することができる
と同時に、人体に快適な温度で保温することができる発
熱体を提供することにある。
In view of the above problems, the problem to be solved by the present invention is to suppress the local temperature rise due to the pressurization and to provide only the local calorific value at the pressed point. (EN) It is possible to provide a heating element capable of easily and appropriately controlling the temperature and at the same time keeping the human body warm at a comfortable temperature.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するための第1の手段として、基材とこの基材に担
持された導電性ポリマーとを備え、この導電性ポリマー
は導電性材料とこの導電性材料を担持するバインダとを
有する発熱体であって、このバインダは、加圧により導
電性ポリマーの電気抵抗値が増加するように導電性材料
間の距離を変位させる弾性率を有し、導電性ポリマーは
この加圧による電気抵抗値の増加により通電による発熱
量が低下することを特徴とする発熱体を提供するもので
ある。
The present invention comprises, as a first means for solving the above problems, a base material and a conductive polymer carried on the base material, and the conductive polymer is a conductive material. A heating element having a conductive material and a binder carrying the conductive material, wherein the binder is an elastic modulus that displaces the distance between the conductive materials so that the electrical resistance value of the conductive polymer is increased by pressurization. And a conductive polymer having a lower heat generation amount due to an increase in electrical resistance due to the pressurization.

【0013】このように、バインダの弾性率を調整し
て、加圧による電気抵抗値の増加により発熱量が低下す
るように設定すると、例えば、発熱体の上に人が座る、
寝ころぶ等して、発熱体に荷重が加わった場合に、バイ
ンダが弾性変形して担持する導電性材料間の距離が広が
り、単位体積当たりの導電性材料の数が同じで間隔が伸
びる結果、最短距離にある導電性材料を伝播して流れる
電気の道のりの最短距離が伸びる結果、当該加圧された
箇所の電気抵抗値のみが増加するため、例えば、部屋全
体の暖房状態等には大きな影響を与えることなく、局部
的な温度上昇のみを適切に抑制することができると共
に、発熱体の発熱量自体が抑制されるため、別途温度セ
ンサ等を設けることなく、人が乗っている等の人体に快
適な温度に保持する必要がある場合にだけ、温度上昇が
抑制されるように適切に制御することができる。
As described above, when the elastic modulus of the binder is adjusted so that the heat generation amount is reduced by the increase of the electric resistance value due to the pressurization, for example, a person sits on the heating element,
When a load is applied to the heating element such as lying down, the binder elastically deforms and the distance between the conductive materials that it carries expands, and the number of conductive materials per unit volume is the same and the distance increases, resulting in the shortest distance. As a result of the increase in the shortest distance of the path of electricity flowing through the conductive material in the distance, only the electrical resistance value of the pressurized part increases, so that it has a great effect on the heating state of the entire room, for example. It is possible to appropriately suppress only the local temperature rise without applying the heat and to suppress the amount of heat generated by the heating element itself. Only when it is necessary to maintain a comfortable temperature can the temperature rise be properly controlled so as to be suppressed.

【0014】即ち、PTC特性を有する一般の導電性ポ
リマーを使用した発熱体においては、温度上昇によるバ
インダの熱膨張によって導電性材料間の距離を変位させ
るものであるのに対し、本発明では、温度に依存するこ
となく、加圧によるバインダの弾性変形により、力学的
に、熱膨張による導電性材料間の距離の変位と実質的に
同様の作用を発揮させるものである。このため、特に、
PTC特性が発揮されるシーリングポイントである約6
0℃以下の温度でも温度を自動制御して、体温に近い好
適な一定の温度で保温状態を維持することができる。勿
論、シーリングポイントにまで達した後は、通常のPT
C特性による温度制御機能も働かせることができ、例え
ば、加圧された局部の40℃以上への温度上昇について
は当該加圧により、加圧されていない部位の60℃以上
への温度上昇についてはPTC特性により抑制すること
ができ、必要に応じて、適切に温度制御機能を発揮させ
ることができる。
That is, in a heating element using a general conductive polymer having PTC characteristics, the distance between the conductive materials is displaced by thermal expansion of the binder due to temperature rise, whereas in the present invention, The elastic deformation of the binder due to pressurization exerts a function substantially the same as the displacement of the distance between the conductive materials due to thermal expansion independently of the temperature. For this reason, in particular,
Approximately 6 which is the sealing point at which PTC characteristics are exhibited
The temperature can be automatically controlled even at a temperature of 0 ° C. or lower, and the heat retention state can be maintained at a suitable constant temperature close to the body temperature. Of course, after reaching the ceiling point, the normal PT
A temperature control function based on the C characteristic can also be activated. For example, regarding the temperature rise of a pressurized local portion to 40 ° C. or higher, the temperature rise of the unpressurized portion to 60 ° C. or higher can be performed by the pressurization. It can be suppressed by the PTC characteristic, and the temperature control function can be appropriately exerted if necessary.

【0015】本発明は、上記の課題を解決するための第
2の手段として、上記第1の解決手段において、バイン
ダは、人体の体重による加圧により導電性ポリマーの電
気抵抗値が10Ω以上増加するように導電性材料間の距
離を変位させる弾性率を有していることを特徴とする発
熱体を提供するものである。
As a second means for solving the above problems, the present invention is the first solution means, wherein the binder increases the electric resistance value of the conductive polymer by 10 Ω or more due to pressurization by the weight of the human body. As described above, the present invention provides a heating element having an elastic modulus that displaces the distance between the conductive materials.

【0016】従来のPTC特性を有する導電性ポリマー
を使用した発熱体では、通常の使用状態、即ち、発熱体
の上を人が歩く、座る、寝しても、この加圧により電気
抵抗の値は1桁台で増加する程度で、一般の人が乗る程
度の加圧では温度上昇を抑制することができなかった
が、このように、実際に温度制御が必要となる人体の体
重による荷重が加わった場合に2桁台の値で電気抵抗値
を増加させると、当該加圧による局部的な温度上昇を抑
制することができる。より具体的には、バインダの弾性
率や電気抵抗値の変化量を以下の範囲で設定することが
好ましい。
In the conventional heating element using a conductive polymer having PTC characteristics, even if a person walks, sits down, or sleeps on the heating element under normal use, the value of the electric resistance is caused by this pressure. Is a single-digit increase, and the temperature rise could not be suppressed by pressurization enough for a general person to ride, but in this way, the load due to the weight of the human body that actually requires temperature control is If the electric resistance value is increased by a value of two digits when applied, it is possible to suppress a local temperature increase due to the pressurization. More specifically, it is preferable to set the amount of change in the elastic modulus or electric resistance of the binder within the following range.

【0017】即ち、本発明は、上記の課題を解決するた
めの第3の手段として、上記第1又は第2のいずれかの
解決手段において、バインダは、導電性ポリマーの電気
抵抗値が60kg/0.075m2の加圧で20Ω以上
増加するように導電性材料間の距離を変位させる弾性率
を有していることを特徴とする発熱体を提供するもので
ある。
That is, according to the present invention, as the third means for solving the above-mentioned problems, in any one of the above-mentioned first or second means, the binder has an electric resistance value of the conductive polymer of 60 kg / The present invention provides a heating element having an elastic modulus that displaces the distance between the conductive materials so that it increases by 20Ω or more when a pressure of 0.075 m 2 is applied.

【0018】後述する実施例に示すように、実際に電気
抵抗値の変化との関係を考察したところ、このように、
バインダが、導電性ポリマーの電気抵抗値が60kg/
0.075m2の加圧で20Ω以上増加するように導電
性材料間の距離を変位させる弾性率を有していると、6
0℃以下の温度でも温度制御機能を働かせることがで
き、人体に快適な温度に適切に維持できることが確認で
きた。
As shown in Examples described later, when the relationship with the change of the electric resistance value was actually examined, it was found that
The binder has an electric resistance value of the conductive polymer of 60 kg /
If the elastic modulus is such that the distance between the conductive materials is displaced so as to increase by 20Ω or more when a pressure of 0.075 m 2 is applied, then 6
It has been confirmed that the temperature control function can be operated even at a temperature of 0 ° C. or lower, and the temperature can be appropriately maintained at a temperature comfortable to the human body.

【0019】また、本発明は、上記の課題を解決するた
めの第4の手段として、上記第3の解決手段において、
バインダは、導電性ポリマーの電気抵抗値が60kg/
0.075m2の加圧で50Ω以下の範囲で増加するよ
うに導電性材料間の距離を変位させる弾性率を有してい
ることを特徴とする発熱体を提供するものである。
The present invention also provides, as a fourth means for solving the above-mentioned problems, in the above-mentioned third solving means,
As for the binder, the electric resistance value of the conductive polymer is 60 kg /
The present invention provides a heating element having an elastic modulus for displacing the distance between the conductive materials so as to increase in a range of 50Ω or less when a pressure of 0.075 m 2 is applied.

【0020】一方、僅かな荷重であまりに大きく電気抵
抗値が増加すると、部屋全体を温めるのに必要なレベル
にまで適切に温度を上昇させることができないため、上
記の快適な保温感を維持でき、かつ、部屋全体の加温に
も大きな影響を与えなかったた実施例で、許容できる電
気抵抗値の増加量を確認したところ、このように、バイ
ンダが、導電性ポリマーの電気抵抗値が60kg/0.
075m2の加圧で50Ω以下の範囲で増加するように
導電性材料間の距離を変位させる弾性率を有している
と、必要以上に電気抵抗値が増加することなく部屋全体
も必要な温度にまで適切に上昇させつつ、加圧による局
部的な温度上昇を適切に制御することができた。
On the other hand, if the electric resistance value increases too much with a slight load, the temperature cannot be raised appropriately to the level required to heat the entire room, so that the comfortable warmth can be maintained. Moreover, when the amount of increase in the allowable electric resistance value was confirmed in the example in which the heating of the entire room was not significantly affected, it was found that the binder showed that the electric resistance value of the conductive polymer was 60 kg / 0.
When the elastic modulus that displaces the distance between the conductive materials so that it increases in the range of 50 Ω or less when a pressure of 075 m 2 is applied, the electric resistance value does not increase more than necessary and the temperature of the entire room does not exceed the necessary temperature. It was possible to appropriately control the local temperature rise due to the pressurization while appropriately raising the temperature.

【0021】本発明は、上記の課題を解決するための第
5の手段として、上記第1乃至第4のいずれかの解決手
段において、導電性材料が、黒鉛、カーボンブラック、
グラファイトその他の導電性物質の粒体又は粉体若しく
は微粒子であることを特徴とする発熱体を提供するもの
である。
The present invention provides, as a fifth means for solving the above-mentioned problems, in any one of the above-mentioned first to fourth solving means, the conductive material is graphite, carbon black,
The present invention provides a heating element characterized by being particles or powder or fine particles of graphite or other conductive material.

【0022】このように、導電性材料として、特に、カ
ーボンブラック等の導電性物質の粒体又は粉体若しくは
微粒子を使用すると、バインダにより担持して導電性ポ
リマーとして形成しやすいと共に、バインダの弾性変形
により導電性材料間の距離を変位させやすく、電気抵抗
値を容易に増加させる上で、好適である。
As described above, in particular, when a granular material, powder or fine particles of a conductive substance such as carbon black is used as the conductive material, it is easily supported by the binder to form a conductive polymer, and the elasticity of the binder is increased. This is preferable because the distance between the conductive materials can be easily displaced by the deformation and the electric resistance value can be easily increased.

【0023】本発明は、上記の課題を解決するための第
6の手段として、上記第1乃至第5のいずれかの解決手
段において、バインダは、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化
性樹脂又はエラストマーに合成ゴムを混練して形成さ
れ、この合成ゴムの含有量を調整することにより弾性率
が設定されていることを特徴とする発熱体を提供するも
のである。
As a sixth means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides any one of the above-mentioned first to fifth means for solving, wherein the binder is synthesized with a thermoplastic resin, a thermosetting resin or an elastomer. The present invention provides a heating element which is formed by kneading rubber, and whose elastic modulus is set by adjusting the content of this synthetic rubber.

【0024】このように、合成ゴムをバインダ中に混練
りすることにより、バインダの弾性率を簡易に調整する
ことができる。この場合、この使用できる合成ゴムとし
ては、具体的には、次のものを挙げることができる。即
ち、本発明は、上記の課題を解決するための第7の手段
として、上記第6の解決手段において、バインダに混練
される合成ゴムが、スチレンブタジエンゴム(SBR)
又はニトリルゴム(NBR)であることを特徴とする発
熱体を提供するものである。
As described above, by kneading the synthetic rubber in the binder, the elastic modulus of the binder can be easily adjusted. In this case, as the synthetic rubber that can be used, the following can be specifically mentioned. That is, in the present invention, as a seventh means for solving the above-mentioned problems, in the sixth solving means, the synthetic rubber kneaded with the binder is styrene-butadiene rubber (SBR).
Alternatively, the present invention provides a heating element characterized by being nitrile rubber (NBR).

【0025】本発明は、上記の課題を解決するための第
8の手段として、上記第6又は第7のいずれかの解決手
段において、合成ゴムのバインダ全体に対する重量比が
5%〜10%であることを特徴とする発熱体を提供する
ものである。
As an eighth means for solving the above problems, the present invention provides the method according to the sixth or seventh means, wherein the weight ratio of the synthetic rubber to the entire binder is 5% to 10%. The present invention provides a heating element characterized by being present.

【0026】このように、合成ゴムのバインダ全体に対
する重量比を5%〜10%に設定すると、後述する実施
例に示すように、適切な範囲で加圧による温度制御機能
を発揮することができるように、バインダの弾性率を適
切に調整、設定することができる。
As described above, when the weight ratio of the synthetic rubber to the entire binder is set to 5% to 10%, the temperature control function by pressurization can be exerted in an appropriate range, as shown in Examples described later. As described above, the elastic modulus of the binder can be appropriately adjusted and set.

【0027】本発明は、上記の課題を解決するための第
9の手段として、上記第1乃至第8のいずれかの解決手
段において、基材が繊維であって繊維状に形成されてい
ることを特徴とする発熱体を提供するものである。
The present invention provides, as a ninth means for solving the above-mentioned problems, in any one of the first to eighth means for solving the problems, the base material is a fiber and is formed into a fibrous shape. The present invention provides a heating element characterized by:

【0028】本発明は、上記の課題を解決するための第
10の手段として、上記第1乃至第9のいずれかの解決
手段において、基材が繊維であって、導電性ポリマーを
担持した繊維から面状に形成されていることを特徴とす
る発熱体を提供するものである。
The present invention provides, as a tenth means for solving the above-mentioned problems, in any one of the above-mentioned first to ninth means, the base material is a fiber and a fiber carrying a conductive polymer is used. The present invention provides a heating element characterized by being formed into a planar shape from.

【0029】このように、繊維を基材として、繊維状や
面状の発熱体とすると、床暖房やホットカーペットその
他の製品に容易に適応させることができる。この場合、
特に、面状の発熱体は、次の手段により具体化すること
ができる。
As described above, when the fiber is used as the base material and the fibrous or planar heating element is used, it can be easily applied to floor heating, hot carpets and other products. in this case,
In particular, the planar heating element can be embodied by the following means.

【0030】即ち、本発明は、上記の課題を解決するた
めの第11の手段として、上記第10の解決手段におい
て、導電性ポリマーを担持した繊維を同方向に配置し、
ダミー繊維を導電性ポリマーを担持した繊維の直交方向
に配置して編み組んで面状に形成されていることを特徴
とする発熱体を提供するものである。
That is, according to the present invention, as an eleventh means for solving the above-mentioned problems, in the tenth means for solving the problems, fibers carrying a conductive polymer are arranged in the same direction,
The present invention provides a heating element characterized in that dummy fibers are arranged in a direction orthogonal to fibers carrying a conductive polymer and are braided to form a plane.

【0031】このように、導電性ポリマーを有する繊維
状の発熱体を並列に配置すれば電流により発熱させるこ
とができる一方、これらの発熱体に直交する方向にダミ
ー繊維を配置すると、強度や面状の発熱体としての保形
性、適切な可撓性を確保することができる。
As described above, when the fibrous heating elements having the conductive polymer are arranged in parallel, heat can be generated by the electric current. On the other hand, when the dummy fibers are arranged in the direction orthogonal to these heating elements, strength and surface are improved. Shape as a heat generating element and appropriate flexibility can be secured.

【0032】本発明は、上記の課題を解決するための第
12の手段として、上記第9乃至第11のいずれかの解
決手段において、基材である繊維が中空糸であることを
特徴とする発熱体を提供するものである。
As a twelfth means for solving the above problems, the present invention is characterized in that, in any one of the ninth to eleventh solution means, the fiber as the base material is a hollow fiber. It provides a heating element.

【0033】このように、基材である繊維として、中空
糸を使用すると、導電性ポリマーを安定して担持するこ
とができるため、性能を一定化させることができると同
時に、中空糸は表面積が広いため、導電性ポリマーとの
結合力を向上させる上で好適である。
As described above, when the hollow fiber is used as the fiber as the base material, the conductive polymer can be stably supported, so that the performance can be made constant and, at the same time, the hollow fiber has a large surface area. Since it is wide, it is suitable for improving the binding force with the conductive polymer.

【0034】本発明は、上記の課題を解決するための第
13の手段として、上記第9乃至第12のいずれかの解
決手段において、更に導電性ポリマーに通電する電極を
備えていることを特徴とする発熱体を提供するものであ
る。
As a thirteenth means for solving the above-mentioned problems, the present invention is characterized in that, in any one of the ninth to twelfth means for solving the problems, an electrode for conducting electricity to the conductive polymer is further provided. To provide a heating element.

【0035】このように、導電性ポリマーに電力を印可
する電極をも備えると、実際に、床暖房やホットカーペ
ット等の様々な加温製品に適用することができる。
As described above, when the conductive polymer is also provided with electrodes for applying electric power, it can be actually applied to various heated products such as floor heating and hot carpet.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
しながら詳細に説明すると、図1及び図2は、本発明の
発熱体10を示し、この発熱体10は、特に、図1に示
すように、基材12と、この基材12に担持された導電
性ポリマー14とを備えている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIGS. 1 and 2 show a heating element 10 of the present invention. As shown in FIG. 3, the base material 12 and the conductive polymer 14 carried on the base material 12 are provided.

【0037】基材12としては、図1に示すように、繊
維状のものを使用することが好ましい。これにより、図
1に示すように、発熱体10を繊維状に形成することが
でき、例えば、衣類その他の繊維状の素材から形成され
る製品の材料として様々な製品として適用できるのは勿
論のこと、図2に示すように、面状の発熱体として、床
暖房やホットカーペット等の広い面積での加温が必要な
製品にも簡易に適応させることができる。
As the base material 12, it is preferable to use a fibrous material as shown in FIG. As a result, as shown in FIG. 1, the heating element 10 can be formed in a fibrous shape, and for example, it can be applied to various products as a material of a product formed of a fibrous material such as clothing. That is, as shown in FIG. 2, as a planar heating element, it can be easily applied to products requiring heating in a wide area such as floor heating and hot carpet.

【0038】この繊維状の基材12としては、導電性ポ
リマー14を適切に担持することができれば、特に限定
はなく、具体的には、例えば、綿や、ポリエステル系繊
維、ポリアミド系繊維、アクリル系繊維、ビニロン系繊
維等の合成繊維や、又はこれらの紡績繊維、混合繊維等
を使用することができるが、特に、図1に示すように、
中空糸を使用すると、導電性ポリマー14を安定して担
持することができるため、性能を一定化させることがで
きると同時に、中空糸は表面積が広いため、導電性ポリ
マー14との結合力を向上させる上で好適である。
The fibrous base material 12 is not particularly limited as long as it can properly carry the conductive polymer 14, and specifically, for example, cotton, polyester fiber, polyamide fiber, acrylic resin. Synthetic fibers such as type fibers and vinylon type fibers, or spun fibers or mixed fibers thereof can be used, and in particular, as shown in FIG.
When the hollow fiber is used, the conductive polymer 14 can be stably supported, so that the performance can be made constant, and at the same time, since the hollow fiber has a large surface area, the binding force with the conductive polymer 14 is improved. It is suitable for the purpose.

【0039】また、導電性ポリマー14は、図1に示す
ように、少なくとも、導電性材料16と、この導電性材
料16を担持するバインダ18とを有している。このよ
うな導電性ポリマー14であれば、後述するバインダ1
8の弾性率についての特徴を除き、その基本的な構成に
は特に限定はなく、従来から発熱体10として使用され
ているものとほぼ同様の構成、材質のもの等様々なもの
を使用することができ、また、同時にパラフィン等が添
加されてPTC特性を発揮することができるものである
ことを妨げないが、具体的には、以下の形態のものを挙
げることができる。
As shown in FIG. 1, the conductive polymer 14 has at least a conductive material 16 and a binder 18 carrying the conductive material 16. With such a conductive polymer 14, a binder 1 described later
The basic structure is not particularly limited, except for the elastic modulus characteristic of No. 8, and various structures such as those having almost the same structure and material as those conventionally used as the heating element 10 can be used. In addition, paraffin and the like can be added at the same time to exhibit the PTC characteristics, but specific examples include the following.

【0040】導電性材料16としては、例えば、黒鉛、
カーボンブラック、グラファイト、金属又はこれらの混
合物その他の導電性物質の粒体又は粉体若しくは微粒子
を使用することができる。このように、粒体、粉体、微
粒子とすると、バインダ18により担持して導電性ポリ
マー14として形成しやすいと共に、後述するバインダ
18の弾性変形により導電性材料16間の距離を変位さ
せやすく、電気抵抗値を容易に増加させる上で、好適で
ある。
As the conductive material 16, for example, graphite,
Granules or powders or particles of carbon black, graphite, metals or mixtures thereof and other electrically conductive substances can be used. As described above, when the particles, the powder, or the fine particles are used, it is easy to support the binder 18 to form the conductive polymer 14, and it is easy to displace the distance between the conductive materials 16 by elastic deformation of the binder 18, which will be described later. It is suitable for easily increasing the electric resistance value.

【0041】また、バインダ18は、熱可塑性樹脂若し
くは熱硬化性樹脂又はエラストマーを主成分として使用
することができる。更に具体的には、このような熱硬化
性樹脂としては、例えば、変性エチレンテレフタレート
等を、エラストマーとしては、ブタジエン、イソブレン
等を挙げることができるが、本発明では、次に述べるよ
うに、バインダ18を適切な弾性率に調整することが必
要であり、この高弾性率の確保に適切なものとして、特
に、サーモプラスチックエラストマー(TPE)を使用
することが望ましい。
Further, the binder 18 can use a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or an elastomer as a main component. More specifically, examples of such a thermosetting resin include modified ethylene terephthalate and the like, and examples of the elastomer include butadiene and isoprene. However, in the present invention, as described below, a binder is used. It is necessary to adjust 18 to an appropriate elastic modulus, and it is particularly preferable to use a thermoplastic elastomer (TPE) as a material suitable for ensuring this high elastic modulus.

【0042】具体的には、本発明では、バインダ18
は、加圧により導電性ポリマー14の電気抵抗値が増加
するように導電性材料16間の距離を変位させる弾性率
を有しており、導電性ポリマー14は、この加圧による
電気抵抗値の増加により通電による発熱量が低下する。
即ち、加圧により、バインダ18が弾性変形する結果、
導電性材料16間の距離が広がり、単位体積当たりの導
電性材料16の数が同じで間隔が伸びる結果、最短距離
にある導電性材料16を伝播して流れる電気の道のりの
最短距離が伸びるため、当該加圧された箇所の電気抵抗
値のみが増加する。
Specifically, in the present invention, the binder 18
Has an elastic modulus that displaces the distance between the conductive materials 16 so that the electric resistance value of the conductive polymer 14 is increased by pressurization. Due to the increase, the amount of heat generated by energization decreases.
That is, as a result of the binder 18 elastically deforming due to pressurization,
As the distance between the conductive materials 16 increases and the number of the conductive materials 16 per unit volume is the same and the distance increases, the shortest distance of the path of electricity that propagates through the conductive material 16 at the shortest distance and extends. , Only the electric resistance value of the pressed portion increases.

【0043】この場合、この加圧による導電性ポリマー
14の電気抵抗値の増加量の目安としては、具体的に
は、人が歩く、家具を置く等の通常の人体への暖房装置
(発熱体10)としての使用状態において、従来のPT
C特性を発揮する導電性ポリマーを使用した発熱体では
発揮されない二桁台での増加、即ち、10Ω以上増加す
るように導電性材料16間の距離を変位させる弾性率と
することが望ましい。
In this case, the amount of increase in the electric resistance value of the conductive polymer 14 due to the pressurization is, specifically, a normal heating device (heating element) for a human body such as a person walking or placing furniture. 10) When used as a conventional PT
It is desirable that the elastic modulus is such that the distance between the conductive materials 16 is displaced so as to increase by two digits, which is not exhibited by a heating element using a conductive polymer exhibiting the C characteristic, that is, 10Ω or more.

【0044】このレベルで、導電性ポリマー14の電気
抵抗値が加圧により増加するように設定すると、例え
ば、本発明の発熱体10を使用した床暖房装置の上に、
人が座る、寝ころぶ等の快適な温度に維持することが必
要な場合に、発熱量の上昇を抑制することができる。ま
た、発熱体10の上に家具を設置する等した場合にも、
発熱量が抑制され、不必要に温度が上昇することがな
い。
At this level, if the electric resistance value of the conductive polymer 14 is set to increase by pressurization, for example, on the floor heating device using the heating element 10 of the present invention,
When it is necessary to maintain a comfortable temperature such as when a person sits down or lays down, it is possible to suppress an increase in heat generation amount. Also, even when furniture is installed on the heating element 10,
The calorific value is suppressed and the temperature does not unnecessarily rise.

【0045】この場合、特に着目すべきは、通常の使用
状態における加圧により電気抵抗値が10Ω以上増加す
るように設置すると、PTC特性による温度制御では達
成できない60℃(現実に確保できる最低限のシーリン
グポイント)に満たない快適な温度で温度制御機能を働
かせて、適温に維持できることである。また、この場
合、加圧された箇所の導電性ポリマー14の電気抵抗値
のみが増加し、その他の箇所での発熱量には変化がない
ため、別途温度センサ等を設けることなく、例えば、部
屋全体の暖房状態等には大きな影響を与えずに、局部的
な温度上昇のみを、必要な場合にのみ適切に抑制するこ
とができる。
In this case, it should be noted that if the temperature is set so that the electric resistance value increases by 10 Ω or more due to the pressurization in the normal use condition, it cannot be achieved by the temperature control by the PTC characteristic (60 ° C. (the minimum that can be actually secured). The temperature control function can be operated at a comfortable temperature below the ceiling point to maintain an appropriate temperature. Further, in this case, since only the electric resistance value of the conductive polymer 14 in the pressed portion is increased and the calorific value in the other portions is not changed, for example, in a room It is possible to appropriately suppress only the local temperature rise only when necessary without significantly affecting the overall heating state and the like.

【0046】このことから、例えば、図3に示すよう
に、例えば、PTC特性をも有する本発明の発熱体10
を使用した場合、(1)人が座っている地域A(図3参
照)では、体重による加圧によって、電気抵抗値が増加
して発熱量が抑制されて、35℃〜40℃の体温程度の
快適な温度で保温することができると共に、これによ
り、人体への低温やけど等の影響を確実に防止すること
ができる。
From this, for example, as shown in FIG. 3, for example, the heating element 10 of the present invention also having PTC characteristics.
When using (1) in area A (see FIG. 3) where a person is sitting, the electrical resistance value is increased and the calorific value is suppressed by the pressurization by the body weight, and the body temperature of 35 ° C. to 40 ° C. It is possible to keep warm at a comfortable temperature, and by doing so, it is possible to reliably prevent the effects of low-temperature burns on the human body.

【0047】また、例えば、(2)毛布やタオルケッ
ト、座布団等の人体程度までには満たない加圧が負荷さ
れている地域B(図3参照)においては、これらの毛布
等により熱が閉塞されて温度が上昇した場合、加圧によ
る40℃程度での温度制御機能は働かないが、発熱体1
0のPTC特性による温度制御機能によって、60℃以
上の温度に上昇することがなく、安全を確保できる。更
に、(3)同時に、例えば、80℃以上の温度を検知す
ると、発熱体10への通電を停止する図示しない温度セ
ンサをも併設した場合には、例えば、何も積載されてい
ない地域C(図3参照)において、何らかの原因で万が
一60℃以上の温度に上昇した場合には、この温度セン
サによる温度制御を働かせることができる。これによ
り、必要に応じて、適切に温度制御機能を働かせること
ができる。
Further, for example, (2) in a region B (see FIG. 3) in which a pressure less than that of the human body such as a blanket, a towel and a cushion is applied, the heat is blocked by these blankets. When the temperature rises due to pressure, the temperature control function at about 40 ° C by pressurization does not work, but the heating element 1
With the temperature control function based on the PTC characteristic of 0, it is possible to secure safety without raising the temperature to 60 ° C or higher. Further, (3) at the same time, for example, when a temperature sensor (not shown) that stops energization to the heating element 10 when a temperature of 80 ° C. or higher is detected is also provided, for example, an area C (where nothing is loaded) In FIG. 3), if the temperature rises to 60 ° C. or higher for some reason, the temperature control by this temperature sensor can be activated. As a result, the temperature control function can be appropriately activated as needed.

【0048】このように加圧により適切な温度で温度制
御機能が働くようにバインダ18の弾性率を調整するた
めには、具体的には、バインダ18を、熱可塑性樹脂若
しくは熱硬化性樹脂又はエラストマーに合成ゴムを混練
することにより形成し、この合成ゴムの含有量を調整す
ることにより弾性率を設定して、対応することができ
る。これにより、バインダ18の弾性率を簡易に調整す
ることができる。
In order to adjust the elastic modulus of the binder 18 so that the temperature control function works at an appropriate temperature by pressurizing as described above, specifically, the binder 18 is made of a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or The elastomer can be formed by kneading synthetic rubber, and by adjusting the content of the synthetic rubber, the elastic modulus can be set and dealt with. Thereby, the elastic modulus of the binder 18 can be easily adjusted.

【0049】この混練りする合成ゴムとしては、具体的
には、スチレンブタジエンゴム又はニトリルゴム等を挙
げることができ、バインダ18を、これらの合成ゴムが
混練りされたポリオレフィン、ポリアミド、ポリウレタ
ン、ポリエステル系の樹脂等を主成分とするサーモプラ
スチックエラストマー(TPE)から形成することによ
り対応することができる。
Specific examples of the synthetic rubber to be kneaded include styrene-butadiene rubber and nitrile rubber. The binder 18 is a polyolefin, polyamide, polyurethane or polyester in which these synthetic rubbers are kneaded. It can be dealt with by forming it from a thermoplastic elastomer (TPE) whose main component is a resin or the like.

【0050】この場合、合成ゴムの適切な含有量につい
ては、後述する温度を適切に制御できた本発明の実施例
を基準に考察すると、合成ゴムのバインダ18全体に対
する重量比が5%〜10%であることが望ましいと考え
られる。これにより、適切な範囲で加圧による温度制御
機能を発揮することができるように、バインダ18の弾
性率を適切に調整、設定することができる。
In this case, regarding the proper content of the synthetic rubber, considering the embodiment of the present invention in which the temperature described later can be controlled appropriately, the weight ratio of the synthetic rubber to the entire binder 18 is 5% to 10%. % Is considered desirable. Accordingly, the elastic modulus of the binder 18 can be appropriately adjusted and set so that the temperature control function by pressurization can be exerted in an appropriate range.

【0051】以上のような構成の本発明の発熱体10
は、その製造方法も特に限定はないが、一例として、次
のような製法を挙げることができる。即ち、具体的に
は、(1)加温された撹拌容器にキシレン等の芳香族の
溶剤を注入して撹拌して、40℃〜60℃で加熱し、
(2)この溶剤中に、バインダ18となるべき樹脂又は
エラストマーを、後に添加する導電性材料16に対して
適量、好ましくは25重量%〜40重量%の量で添加し
た上で、引き続き撹拌し、更に、(3)PTC特性を付
与する場合には、PTC特性を付与する物質として、後
に添加する導電性材料16に対して25重量%〜40重
量%のパラフィンを添加して、全ての固体が溶解するま
で撹拌を係属し、(4)微粉末状の導電性材料16を添
加して、均一なペーストが得られるまで撹拌し、(5)
このペーストを微粉末状の導電性材料16が実質的に均
一に分散されるまで混練することにより、導電性ポリマ
ー14とすることができる(米国特許第5,556,5
76号等参照)。
The heating element 10 of the present invention having the above structure.
There is no particular limitation on the manufacturing method thereof, but the following manufacturing method can be given as an example. That is, specifically, (1) injecting an aromatic solvent such as xylene into a heated stirring container, stirring and heating at 40 ° C to 60 ° C,
(2) A resin or elastomer to serve as the binder 18 is added to this solvent in an appropriate amount, preferably 25% to 40% by weight, with respect to the conductive material 16 to be added later, and subsequently stirred. Further, (3) when imparting PTC characteristics, as a substance imparting PTC characteristics, 25% by weight to 40% by weight of paraffin is added to the conductive material 16 to be added later, and all solids are added. Stirring is continued until the powder is dissolved, and (4) the conductive material 16 in the form of fine powder is added and stirred until a uniform paste is obtained, (5)
By kneading this paste until the finely powdered conductive material 16 is substantially uniformly dispersed, the conductive polymer 14 can be obtained (US Pat. No. 5,556,5).
76, etc.).

【0052】なお、バインダ18に高弾性率を付与する
ための合成ゴムは、通常は、予め、合成ゴムを含有する
サーモプラスチックエラストマーを用いて、これを溶剤
中に添加してバインダ18とすることができるが、バイ
ンダ18の主成分となる樹脂又はエラストマーと共に溶
剤中に添加することもできる。その後、この導電性ポリ
マー14に、基材12である中空糸を含浸し、乾燥、加
熱工程を経て、発熱体10とすることができる。
The synthetic rubber for imparting a high elastic modulus to the binder 18 is usually a thermoplastic plastic elastomer containing synthetic rubber, which is added to a solvent to form the binder 18. However, it can be added to the solvent together with the resin or elastomer which is the main component of the binder 18. Then, the conductive polymer 14 is impregnated with the hollow fiber that is the base material 12, and the heating element 10 can be obtained through the steps of drying and heating.

【0053】[0053]

【実施例】次に、本発明の発熱体10の実施例につい
て、図2を参照しながら説明する。具体的には、基材1
2として、綿糸を用い、これに、適切な弾性率を有する
バインダ18を有する導電性ポリマー14を担持させて
繊維状の発熱体10とし、この繊維状の複数の発熱体1
0を、図2に示すように、同一方向に配置すると共に、
綿糸から成る通常のダミー繊維20(図2の一点鎖線参
照)を導電性ポリマー14を担持した繊維状の発熱体1
0の直交方向に配置して編み組んで縦30cm、横20
cmの面状に形成した。
EXAMPLE Next, an example of the heating element 10 of the present invention will be described with reference to FIG. Specifically, the base material 1
As the fibrous heating element 10, a cotton thread is used as 2, and a conductive polymer 14 having a binder 18 having an appropriate elastic modulus is carried on the fibrous heating element 10.
0 are arranged in the same direction as shown in FIG.
A fibrous heating element 1 in which an ordinary dummy fiber 20 made of cotton yarn (see the one-dot chain line in FIG. 2) carries a conductive polymer 14.
Arranged in the orthogonal direction of 0 and braided, length 30 cm, width 20
It was formed in a planar shape of cm.

【0054】更に、図2に示すように、この並列に配置
された複数の繊維状の発熱体10の両端に電極22を設
けると共に、接続端子24及びこの接続端子24に接続
されるリード線28を介して、この電極22に通電する
100Vの交流電源26(通常のコンセントと同様の設
定)を接続し、電極22間の導電性ポリマー14を担持
した繊維に通電してジュール熱を発生させて、床暖房装
置やホットカーペット等の暖房装置に適用できる発熱体
10とした。
Further, as shown in FIG. 2, electrodes 22 are provided at both ends of the plurality of fibrous heating elements 10 arranged in parallel, and a connecting terminal 24 and a lead wire 28 connected to the connecting terminal 24 are provided. A 100 V AC power source 26 (setting similar to that of a normal outlet) for energizing the electrode 22 is connected through the electrode 22, and the fibers carrying the conductive polymer 14 between the electrodes 22 are energized to generate Joule heat. The heating element 10 is applicable to a floor heating device, a heating device such as a hot carpet, and the like.

【0055】この場合、導電性ポリマー18は、(1)
バインダ22となるべきエラストマーとして、レジン−
1を導電性ポリマー14を組成するための物質全体に対
する重量比(以下、本実施例において同じ)で10%、
その他、剛性を調整するためのレジン−2を5%を含有
するエラストマーを、キシレン40%及びMIBK10
%から成る溶剤中に添加すると共に、(2)PTC特性
を付与するためのパラフィンを27%加えて更に撹拌
し、(3)導電性材料16として、5%のカーボンブラ
ックの微粉末を加えて撹拌して、製造した。この場合に
おいて、高弾性率を付与するための合成ゴムとして、更
に、SBRを3%を含有させた。
In this case, the conductive polymer 18 is (1)
As an elastomer to serve as the binder 22, a resin-
1 is 10% by weight ratio (hereinafter, the same in this example) to the whole substance for forming the conductive polymer 14,
In addition, an elastomer containing 5% of resin-2 for adjusting the rigidity is used, xylene 40% and MIBK10.
%, And (2) 27% of paraffin for imparting PTC characteristics is added and further stirred, and (3) 5% of carbon black fine powder is added as the conductive material 16. Stir to produce. In this case, as a synthetic rubber for imparting a high elastic modulus, SBR was further contained in an amount of 3%.

【0056】このような実施例の発熱体10において、
まず、その電気抵抗値を測定したところ、室温25℃に
おいて660Ωであった。また、この実施例の発熱体1
0に通電すると、250w/m2 の発熱量で発熱した。
この初期値を元に、図3に示す本発明の実施例の発熱体
10の上に、60kg/0.075m2の圧力を加えた
ところ、20〜50Ωの範囲で電気抵抗値が増加するこ
とが確認され、この範囲内の電気抵抗値の増加により、
特に、過熱感を感じることなく、快適と思われる温度に
制御することができた。
In the heating element 10 of such an embodiment,
First, the electrical resistance value was measured and found to be 660Ω at room temperature of 25 ° C. In addition, the heating element 1 of this embodiment
When electricity was applied to 0, a heat generation amount of 250 w / m 2 was generated.
Based on this initial value, when a pressure of 60 kg / 0.075 m 2 is applied on the heating element 10 of the embodiment of the present invention shown in FIG. 3, the electric resistance value increases in the range of 20 to 50 Ω. Was confirmed, and due to the increase of the electric resistance value within this range,
In particular, it was possible to control the temperature to a level that was considered comfortable without feeling overheating.

【0057】従って、一般的な人の体重による加圧であ
る60kg/0.075m2の加圧で、20Ω〜50Ω
の範囲内で電気抵抗値が増加するように、バインダ18
の弾性率を調整すれば、60℃に満たない、好ましく
は、体温に近い温度で、温度制御機能を働かせることが
できることが確認された。
Therefore, with the pressure of 60 kg / 0.075 m 2 , which is the pressure applied by the weight of a general person, 20Ω to 50Ω.
So that the electric resistance value increases within the range of
It was confirmed that the temperature control function can be operated at a temperature of less than 60 ° C., preferably near body temperature, by adjusting the elastic modulus of.

【0058】また、この場合、本実施例において、導電
性ポリマー14を組成するための物質全体に対する重量
比の50%を占める溶剤(キシレン及びMIBK)の揮
発後、レジン1(同10%)、レジン2(同5%)、パ
ラフィン(同27%)及びSBR(同3%)から形成さ
れるバインダ18(導電性ポリマー14を組成するため
の物質全体に対する重量比45%)中に、同じく導電性
ポリマー14を組成するための物質全体に対する重量比
で3%のSBR(合成ゴム)が含有されていることか
ら、この合成ゴムの含有率を、バインダ18全体に対す
る重量比に換算すると(45%中の3%)、バインダ1
8全体に対する重量比で約6.6%の合成ゴムが含有さ
れていたことになる。従って、上記の実施例のように、
電気抵抗値の増加を得るのに適切なバインダ22の弾性
率についても、バインダ18全体に対する重量比で約
6.6%の合成ゴムを含有させることにより、温度制御
に適切な値の弾性率を付与できたことから、その前後の
5%〜10%(バインダ18全体に対する重量比)の範
囲内で、合成ゴムを混入することにより、人体に快適な
温度で制御することが可能になると考えられる。
Further, in this case, in this example, after volatilization of the solvent (xylene and MIBK), which accounted for 50% by weight of the whole material for forming the conductive polymer 14, the resin 1 (10% by weight), In the binder 18 (45% by weight relative to the total material for composing the conductive polymer 14) formed of resin 2 (5% by weight), paraffin (27% by weight) and SBR (3% by weight), the same conductivity is obtained. Since the SBR (synthetic rubber) is contained in an amount of 3% by weight based on the total weight of the substance for forming the polymerizable polymer 14, the content of the synthetic rubber is converted into the weight ratio based on the entire binder 18 (45%). 3%), binder 1
This means that the synthetic rubber contained about 6.6% by weight with respect to the whole 8. Therefore, as in the above example,
Regarding the elastic modulus of the binder 22 suitable for obtaining an increase in the electric resistance value, by including about 6.6% by weight of synthetic rubber in the binder 18, the elastic modulus of an appropriate value for temperature control can be obtained. Since it could be added, it is considered that by mixing the synthetic rubber within the range of 5% to 10% (weight ratio with respect to the entire binder 18) before and after that, it becomes possible to control the temperature at a comfortable temperature for the human body. .

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明によれば、上記のように、加圧に
よる電気抵抗値の増加により発熱量が低下するようにバ
インダの弾性率を調整しているため、当該加圧された箇
所の電気抵抗値のみが増加するので、部屋全体の暖房状
態等には大きな影響を与えることなく、局部的な温度上
昇のみを適切に抑制することができると共に、発熱体の
発熱量自体が抑制されるため、別途温度センサ等を設け
ることなく、人が乗っている等の人体に快適な温度に保
持する必要がある場合にだけ、温度上昇が抑制されるよ
うに適切に制御することができる実益がある。
According to the present invention, as described above, since the elastic modulus of the binder is adjusted so that the amount of heat generated is decreased by the increase in the electric resistance value due to the pressurization, Since only the electrical resistance value increases, it is possible to appropriately suppress only the local temperature rise without significantly affecting the heating state of the entire room, etc., and suppress the heat generation amount of the heating element itself. Therefore, without providing a separate temperature sensor or the like, it is possible to appropriately control so that the temperature rise is suppressed only when it is necessary to maintain a comfortable temperature for a human body such as a passenger. is there.

【0060】特に、本発明によれば、上記のように、P
TC特性が発揮されるシーリングポイントである約60
℃以下の温度でも温度を自動制御して、体温に近い好適
な一定の温度で保温状態を維持することができる実益が
ある。また、併せて、通常のPTC特性による温度制御
機能も働かせることができ、必要に応じて、適切な温度
で段階的に温度制御機能を発揮させることができる実益
がある。
Particularly, according to the present invention, as described above, P
Approximately 60, which is the sealing point at which TC characteristics are exhibited
There is a merit that the temperature can be automatically controlled even at a temperature equal to or lower than 0 ° C to maintain the heat retention state at a suitable constant temperature close to the body temperature. In addition, the temperature control function based on the normal PTC characteristic can also be operated, and there is a practical advantage that the temperature control function can be exerted stepwise at an appropriate temperature as needed.

【0061】本発明によれば、上記のように、実際に温
度制御が必要となる人体の体重による荷重が加わった場
合に2桁台の値で電気抵抗値を増加させているため、当
該加圧による局部的な温度上昇を抑制することができる
実益がある。
According to the present invention, as described above, when the load due to the weight of the human body, which actually requires temperature control, is applied, the electric resistance value is increased by a value in the two-digit range. There is a practical benefit of suppressing the local temperature rise due to pressure.

【0062】本発明によれば、上記のように、バインダ
は、導電性ポリマーの電気抵抗値が60kg/0.07
5m2の加圧で20Ω以上増加するように導電性材料間
の距離を変位させる弾性率を有しているため、60℃以
下の温度でも温度制御機能を適切に働かせることがで
き、人体に快適な温度に適切に維持することができる実
益がある。
According to the present invention, as described above, the binder has an electric resistance value of the conductive polymer of 60 kg / 0.07.
Since it has an elastic modulus that displaces the distance between conductive materials so that it increases by 20Ω or more when a pressure of 5 m 2 is applied, the temperature control function can be properly operated even at a temperature of 60 ° C or less, and it is comfortable for the human body. There is a real benefit that can be properly maintained at various temperatures.

【0063】また、本発明によれば、上記のように、バ
インダが、導電性ポリマーの電気抵抗値が60kg/
0.075m2の加圧で50Ω以下の範囲で増加するよ
うに導電性材料間の距離を変位させる弾性率を有してい
るため、必要以上に電気抵抗値が増加することがなく、
部屋全体も必要な温度にまで適切に上昇させつつ、加圧
による局部的な温度上昇を適切に制御することができる
実益がある。
Further, according to the present invention, as described above, the binder has an electric resistance value of the conductive polymer of 60 kg /
Since it has an elastic modulus that displaces the distance between the conductive materials so as to increase in a range of 50Ω or less when a pressure of 0.075 m 2 is applied, the electric resistance value does not increase more than necessary,
There is a practical benefit that the local temperature rise due to pressurization can be appropriately controlled while appropriately raising the temperature of the entire room to the required temperature.

【0064】本発明によれば、上記のように、導電性材
料として、特に、カーボンブラック等の導電性物質の粒
体又は粉体若しくは微粒子を使用しているため、バイン
ダにより担持して導電性ポリマーとして形成しやすいと
共に、バインダの弾性変形により導電性材料間の距離を
変位させやすく、電気抵抗値を容易に増加させることが
できる実益がある。
According to the present invention, as described above, since the granular material, powder or fine particles of the conductive material such as carbon black is used as the conductive material, the conductive material is supported by the binder. In addition to being easily formed as a polymer, the distance between the conductive materials can be easily displaced by elastic deformation of the binder, and the electrical resistance value can be easily increased.

【0065】本発明によれば、上記のように、バインダ
は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂又はエラストマ
ーにSBR、NBR等の合成ゴムを混練して形成され、
この合成ゴムの含有量を調整することにより弾性率を設
定しているため、バインダの弾性率を簡易に調整するこ
とができる実益がある。
According to the present invention, as described above, the binder is formed by kneading a synthetic rubber such as SBR or NBR with a thermoplastic resin, a thermosetting resin or an elastomer,
Since the elastic modulus is set by adjusting the content of the synthetic rubber, there is a practical benefit that the elastic modulus of the binder can be easily adjusted.

【0066】本発明によれば、上記のように、合成ゴム
のバインダ全体に対する重量比を5%〜10%に設定す
れば、適切な範囲で加圧による温度制御機能を発揮する
ことができるため、バインダの弾性率を簡易にかつ適切
に調整、設定することができる。
According to the present invention, as described above, if the weight ratio of the synthetic rubber to the entire binder is set to 5% to 10%, the temperature control function by pressurization can be exerted in an appropriate range. The elastic modulus of the binder can be easily and appropriately adjusted and set.

【0067】本発明によれば、上記のように、繊維を基
材として、繊維状や面状の発熱体としているため、床暖
房やホットカーペットその他の製品に容易に適応させる
ことができる実益がある。
According to the present invention, as described above, since the fiber is used as the base material and the fibrous or planar heating element is used, it is possible to easily adapt it to floor heating, hot carpets and other products. is there.

【0068】本発明によれば、上記のように、導電性ポ
リマーを有する繊維状の発熱体を並列に配置しているた
め、電流により発熱させることができる一方、これらの
発熱体に直交する方向にダミー繊維を配置しているた
め、強度や面状の発熱体としての保形性、適切な可撓性
を確保することができる実益がある。
According to the present invention, since the fibrous heating elements having the conductive polymer are arranged in parallel as described above, it is possible to generate heat with an electric current, but in the direction orthogonal to these heating elements. Since the dummy fiber is arranged in, the strength, shape retention as a planar heating element, and appropriate flexibility can be secured.

【0069】本発明によれば、上記のように、基材であ
る繊維として、中空糸を使用しているため、導電性ポリ
マーを安定して担持することができるので、性能を一定
化させることができると同時に、中空糸は表面積が広い
ので、導電性ポリマーとの結合力を向上させることがで
きる実益がある。
According to the present invention, since the hollow fiber is used as the fiber as the base material as described above, the conductive polymer can be stably supported, so that the performance can be kept constant. At the same time, since the hollow fiber has a large surface area, there is a practical advantage that the binding force with the conductive polymer can be improved.

【0070】本発明によれば、上記のように、導電性ポ
リマーに電力を印可する電極をも備えているため、実際
に、床暖房やホットカーペット等の様々な加温製品に適
用することができる実益がある。
According to the present invention, as described above, since the conductive polymer is also provided with the electrodes for applying electric power, it can be actually applied to various heating products such as floor heating and hot carpet. There is a real benefit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の繊維状の発熱体の概略縦断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a fibrous heating element of the present invention.

【図2】本発明の面状の発熱体の概略平面図である。FIG. 2 is a schematic plan view of a planar heating element of the present invention.

【図3】本発明の発熱体を用いた暖房装置の温度制御状
態を示す概略平面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view showing a temperature control state of a heating device using the heating element of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 発熱体 12 基材 14 導電性ポリマー 16 導電性材料 18 バインダ 20 ダミー繊維 22 電極 24 接続端子 26 交流電源 28 リード線 10 heating element 12 Base material 14 Conductive polymer 16 Conductive material 18 binders 20 dummy fibers 22 electrodes 24 connection terminals 26 AC power supply 28 lead wire

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基材と前記基材に担持された導電性ポリ
マーとを備え、前記導電性ポリマーは導電性材料と前記
導電性材料を担持するバインダとを有する発熱体であっ
て、前記バインダは、加圧により前記導電性ポリマーの
電気抵抗値が増加するように前記導電性材料間の距離を
変位させる弾性率を有し、前記導電性ポリマーは前記加
圧による電気抵抗値の増加により通電による発熱量が低
下することを特徴とする発熱体。
1. A heating element comprising a base material and a conductive polymer carried on the base material, wherein the conductive polymer is a heating element having a conductive material and a binder carrying the conductive material. Has an elastic modulus that displaces the distance between the conductive materials so that the electric resistance value of the conductive polymer is increased by pressurization, and the conductive polymer is energized by the increase of the electric resistance value by the pressurization. A heating element characterized in that the amount of heat generated by is reduced.
【請求項2】 請求項1に記載された発熱体であって、
前記バインダは、人体の体重による加圧により前記導電
性ポリマーの電気抵抗値が10Ω以上増加するように前
記導電性材料間の距離を変位させる弾性率を有している
ことを特徴とする発熱体。
2. The heating element according to claim 1, wherein
The binder has an elastic modulus that displaces the distance between the conductive materials so that the electrical resistance of the conductive polymer increases by 10Ω or more when pressed by the weight of the human body. .
【請求項3】 請求項1又は請求項2のいずれかに記載
された発熱体であって、前記バインダは、前記導電性ポ
リマーの電気抵抗値が60kg/0.075m2の加圧
で20Ω以上増加するように前記導電性材料間の距離を
変位させる弾性率を有していることを特徴とする発熱
体。
3. The heating element according to claim 1, wherein the binder has an electric resistance of the conductive polymer of 60 Ω / 0.075 m 2 or more at a pressure of 20 Ω or more. A heating element having an elastic modulus that displaces the distance between the conductive materials so as to increase.
【請求項4】 請求項3に記載された発熱体であって、
前記バインダは、前記導電性ポリマーの電気抵抗値が6
0kg/0.075m2の加圧で50Ω以下の範囲で増
加するように前記導電性材料間の距離を変位させる弾性
率を有していることを特徴とする発熱体。
4. The heating element according to claim 3, wherein
The binder has an electric resistance of the conductive polymer of 6
A heating element having an elastic modulus for displacing the distance between the conductive materials so as to increase in a range of 50 Ω or less under a pressure of 0 kg / 0.075 m 2 .
【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載
された発熱体であって、前記導電性材料が、黒鉛、カー
ボンブラック、グラファイトその他の導電性物質の粒体
又は粉体若しくは微粒子であることを特徴とする発熱
体。
5. The heating element according to any one of claims 1 to 4, wherein the conductive material is graphite, carbon black, graphite, or other particles or particles of a conductive substance. A heating element characterized by being.
【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれかに記載
された発熱体であって、前記バインダは、熱可塑性樹脂
若しくは熱硬化性樹脂又はエラストマーに合成ゴムを混
練して形成され、前記合成ゴムの含有量を調整すること
により前記弾性率が設定されていることを特徴とする発
熱体。
6. The heating element according to claim 1, wherein the binder is formed by kneading a synthetic rubber with a thermoplastic resin, a thermosetting resin, or an elastomer. A heating element, wherein the elastic modulus is set by adjusting the content of synthetic rubber.
【請求項7】 請求項6に記載された発熱体であって、
前記バインダに混練される合成ゴムが、スチレンブタジ
エンゴム又はニトリルゴムであることを特徴とする発熱
体。
7. The heating element according to claim 6,
A heating element, characterized in that the synthetic rubber kneaded with the binder is styrene-butadiene rubber or nitrile rubber.
【請求項8】 請求項6又は請求項7のいずれかに記載
された発熱体であって、前記合成ゴムの前記バインダ全
体に対する重量比が5%〜10%であることを特徴とす
る発熱体。
8. The heating element according to claim 6, wherein the weight ratio of the synthetic rubber to the entire binder is 5% to 10%. .
【請求項9】 請求項1乃至請求項8のいずれかに記載
された発熱体であって、前記基材が繊維であって繊維状
に形成されていることを特徴とする発熱体。
9. The heating element according to any one of claims 1 to 8, wherein the base material is a fiber and is formed into a fibrous shape.
【請求項10】 請求項1乃至請求項9のいずれかに記
載された発熱体であって、前記基材が繊維であって、前
記導電性ポリマーを担持した前記繊維から面状に形成さ
れていることを特徴とする発熱体。
10. The heating element according to any one of claims 1 to 9, wherein the base material is a fiber and is formed in a planar shape from the fiber carrying the conductive polymer. A heating element characterized by being present.
【請求項11】 請求項10に記載された発熱体であっ
て、前記導電性ポリマーを担持した前記繊維を同方向に
配置し、ダミー繊維を前記導電性ポリマーを担持した前
記繊維の直交方向に配置して編み組んで面状に形成され
ていることを特徴とする発熱体。
11. The heating element according to claim 10, wherein the fibers carrying the conductive polymer are arranged in the same direction, and dummy fibers are provided in a direction orthogonal to the fibers carrying the conductive polymer. A heating element characterized by being arranged, braided, and formed into a planar shape.
【請求項12】 請求項9乃至請求項11のいずれかに
記載された発熱体であって、前記基材である繊維が中空
糸であることを特徴とする発熱体。
12. The heating element according to claim 9, wherein the fiber as the base material is a hollow fiber.
【請求項13】 請求項9乃至請求項12のいずれかに
記載された発熱体であって、更に前記導電性ポリマーに
通電する電極を備えていることを特徴とする発熱体。
13. The heating element according to claim 9, further comprising an electrode that conducts electricity to the conductive polymer.
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