JP2007157680A - 同軸型自己温度制御ヒータ - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物を利用した自己温度制御型のヒータであって、その巻付け方向が変わることによって捻られた部分があっても発熱特性が低下することがなく、ヒータ寿命が長いと共に発熱不良を生じることがない内部導体と外部導体間に通電する同軸構造の自己温度制御型のヒータを提供することにある。また電圧を一定にした場合、長さに関係なく出力が常に一定となるような同軸型自己温度制御ヒータを提供することにある。
【解決手段】金属撚り線からなる内部導体と金属編組からなる外部導体間に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物の発熱体層を配置し、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータとすることによって、解決される。
【選択図】図１

Description

本発明は、同軸型の自己温度制御ヒータに関するものである。

正の温度係数特性（以下ＰＴＣ）を有する導電性ポリマー組成物を利用した自己温度制御型のヒータは種々の用途に使用されているが、その殆どが２芯平型のもので平型形状のヒータである。具体的には、融雪等のロードヒーティング、水道凍結防止、プラント等の配管保温、霜付着防止等に応用されている。例えば、特許文献１に記載される舗装道路用のヒータとして、金属導体上にＰＴＣ導電性ポリマーからなる層を形成し、その上にポリマーの絶縁被覆、金属編組およびポリマーの外層被覆を形成したものを平行に２本配置した平型形状とした自己温度制御型ヒータである。このような平型形状の自己温度制御型のヒータは、柔軟性を有するので種々の装置に簡単に装着できる。すなわち、種々の装置等に簡単に巻付けることができ、また安全性、信頼性やコスト等の点からも好ましいためである。しかしながら、このような平型形状の自己温度制御型のヒータは、巻付け方向が一方向に一定である場合には問題がないが、装置によってはバルブやフランジ等の部分があり、捻って施工しなければならない場所等があるため捻られた部分の発熱特性が低下し、ヒータ寿命が短くなったり、発熱不良を生じる等の問題があった。また特許文献２には、同軸型の自己制御型コードヒータが記載されているが、このような構造のヒータは電圧が一定でもヒータの長さが変わると出力が変わるので、設計上不便である。またここで用いられる発熱線はニッケル、鉄の合金であり、コスト的な問題もある。
特開平７−４２１２７号公報 特開平１０−３２１３５６号公報

よって本発明が解決しようとする課題は、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物を利用した自己温度制御型のヒータであって、その巻付け方向が変わることによって捻られた部分があっても発熱特性が低下することがなく、ヒータ寿命が長いと共に発熱不良を生じることがない内部導体と外部導体間に通電する同軸構造の自己温度制御型のヒータを提供することにある。また電圧を一定にした場合、長さに関係なく出力が常に一定となるような同軸型自己温度制御ヒータを提供することにある。

前記解決しようとする課題は、請求項１に記載されるように、金属撚り線からなる内部導体と金属編組からなる外部導体間に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物の発熱体層を配置し、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータとすることによって、解決される。

また請求項２に記載されるように、金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物の発熱体層、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした請求項１に記載の同軸型自己温度制御ヒータとすることによって、解決される。

さらに請求項３に記載されるように、金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物からなる２本以上の紐状体が発熱体層として螺旋状に形成され、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした請求項１に記載の同軸型自己温度制御ヒータとすることによって、解決される。

さらにまた、請求項４に記載されるように、金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物からなる２〜４本の紐状体を網目状になるように配置した発熱体層が設けられ、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした請求項１に記載の同軸型自己温度制御ヒータとすることによって、解決される。

金属撚り線からなる内部導体と金属編組からなる外部導体間に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物（以下ＰＴＣポリマー組成物）の発熱体層を配置し、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータとしたので、巻付け方向が変わることによって捻られた部分があっても発熱特性が低下することがなく、ヒータ寿命が長いと共に発熱不良を生じることのない、同軸構造の自己温度制御型のヒータが得られる。また電圧を一定にした場合、長さに関係なく出力が常に一定の同軸型自己温度制御ヒータが得られる。

また、金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣポリマー組成物の発熱体層、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータとすることによって、可とう性（柔軟性）に優れ、巻付け方向が変わることによって捻られた部分があっても発熱特性が低下することがなく、またヒータ寿命が長いと共に発熱不良を生じることのない、同軸構造の自己温度制御型のヒータが得られる。さらに電圧を一定にした場合、長さに関係なく出力が常に一定の同軸型自己温度制御ヒータが得られる。

さらに、金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣポリマー組成物からなる２本以上の紐状体が発熱体層として螺旋状に形成され、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータとすることによって、可とう性（柔軟性）に優れ、巻付け方向が変わることによって捻られた部分があっても発熱特性が低下することがなく、またヒータ寿命が長いと共に発熱不良を生じることのない、同軸構造の自己温度制御型のヒータが得られる。さらにまた電圧を一定にした場合、長さに関係なく出力が常に一定の同軸型自己温度制御ヒータが得られる。

さらにまた、金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物からなる２〜４本の紐状体を網目状になるように配置した発熱体層が設けられ、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータとしたので、ヒータのねじれに対する耐久性がより向上し、また可とう性（柔軟性）に優れ、巻付け方向が変わることによって捻られた部分があっても発熱特性が低下することがないヒータ寿命の長い同軸構造の自己温度制御型のヒータが得られる。さらにまた電圧を一定にした場合、長さに関係なく出力が常に一定の同軸型自己温度制御ヒータが得られる。

以下に本発明を詳細に説明する。請求項１に記載される本発明は、金属撚り線からなる内部導体と金属編組からなる外部導体間にＰＴＣポリマー組成物の発熱体層を配置し、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータである。このような構造の同軸型自己温度制御ヒータは、通電を内部導体と外部導体間で行なうので、従来の通電方式と比較して電圧を一定にした場合に、長さに関係なく出力が常に一定の同軸型自己温度制御ヒータとすることができる。

このように、従来の２芯平型のヒータのように平行に配置した２芯の導体に通電するものと異なり、金属撚り線からなる内部導体と金属編組からなる外部導体間にＰＴＣポリマー組成物の発熱体層を配置し、内部導体と外部導体間に通電することによって温度制御を行なう同軸型のため、電圧を一定にした場合に長さに関係なく出力が常に一定の同軸型自己温度制御ヒータであり、またヒータの形状を円形とすることが可能となり、可とう性（柔軟性）に優れていると共に施工時に捻って配置しても円形のために応力がヒータ全体に均等にかかることになるため、発熱特性を低下させることがない。また巻付け方向が一方向に一定の場合のみならずバルブやフランジ等の部分で捻って施工しても、捻られた部分の発熱特性が低下しヒータ寿命が短くなったり、発熱不良を生じる等の問題がない。さらに、従来の同軸型自己制御型コードヒータの発熱体がニッケル、鉄の合金であるのと比較して、製品コスト等からも有利である。

そして前記内部導体としては、銅線、ニッケルメッキ銅線、錫メッキ銅線等の単線を用いた撚り線導体とする。これはヒータの可とう性（柔軟性）等からも有利となる。通常、２本撚りから１７本撚り程度までの撚り線導体で、線径としては１．０〜３．０ｍｍ程度のものが使用される。また外部導体としては、前記した銅線、ニッケルメッキ銅線、錫メッキ銅線等を用いた編組導体であって、隠蔽率として５０〜８０％程度に編まれたものである。なお場合によっては、この編組上には導電性の塗料等を塗布しても良い。また、発熱体を構成するＰＴＣポリマー組成物は、ポリマー成分と粒状導電性物質とからなる組成物が使用される。前記ポリマー成分としては、１種以上の結晶性ポリマーを含むことが好ましく、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレンプロピレンジエン共重合体（ＥＰＤＭ）等のオレフィン系ポリマー、ＥＴＦＥ（エチレン・テトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（ポリフロロアルコキシ樹脂）やＦＥＰ（パーフロロエチレン・プロピレン樹脂）等のオレフィンとフッ素化モノマーとの共重合体であるフッ素系ポリマー、エチレン・酢酸ビニル共重合体（以下ＥＶＡ）、エチレン・エチルアクリレート共重合体（以下ＥＥＡ）等のオレフィンとカルボキシルとの共重合体等が使用できる。また粒状導電性物質としては、カーボンブラックが一般的である。さらに、非導電性の充填剤、酸化防止剤、各種の難燃剤等を含むことができる。なおこの導電性ポリマー組成物は、架橋処理されることが好ましい。また、外部導体上には通常、耐熱性や機械的特性の良いポリマーの保護被覆層が設けられ、オレフィン系ポリマーやフッ素系ポリマーが使用される。

つぎに、請求項２に記載される構造の同軸自己温度制御ヒータについて説明する。すなわち、金属撚り線からなる内部導体上にＰＴＣポリマー組成物の発熱体層、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータである。このようなヒータは、電圧を一定にした場合に長さに関係なく出力が常に一定の同軸型自己温度制御ヒータであると共に、ヒータの形状が円形であり可とう性（柔軟性）に優れているため、施工時に捻って配置しても円形のために応力がヒータ全体に均等にかかることになるため発熱特性を低下させることがない。このため、巻付け方向が一方向に一定の場合のみならずバルブやフランジ等の部分で捻って施工してもヒータ寿命が短くなったり、発熱不良を生じる等の問題がない。さらに、従来の同軸型自己制御型コードヒータの発熱体がニッケル、鉄の合金であるのと比較して、製品コスト等からも有利である。

図１によって詳細に説明する。符号１は、本発明の同軸型自己制御型コードヒータの一例を示すもので、２は内部導体である。前述したように銅線、ニッケルメッキ銅線、錫メッキ銅線等の単線を用いた撚り線導体で、通常２本撚りから１７本程度までの撚り線導体として、線径が１．０〜３．０ｍｍ程度のものが使用される。３は内部導体２の上に円形に被覆された発熱体層である。この例では、前述したオレフィン系ポリマーやフッ素系ポリマー、ＥＶＡ、ＥＥＡ等のオレフィンとカルボキシルとの共重合体等に、カーボンブラックが混合されたＰＴＣポリマー組成物が、通常０．５〜５．０ｍｍ程度の厚さに被覆される。４は外部導体で、前述した銅線、ニッケルメッキ銅線、錫メッキ銅線等からなる編組導体である。通常隠蔽率として５０〜８０％程度に編まれたものである。また、５はオレフィン系ポリマーやフッ素系ポリマーからなる保護被覆層である。通常、０．５〜１．５ｍｍ程度の厚さに施される。このような同軸自己温度制御ヒータが、比較的簡単に製造できるので最も基本的な構造のものである。そして、内部導体２と外部導体３の間に一定電圧で通電することにより、発熱体層３が電流を自己制御し目的とする温度にヒータをコントロールすることができる。

さらに、本発明の他の構造を有する同軸型自己温度制御ヒータについて説明する。すなわち、請求項３に記載するように、金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣポリマー組成物からなる２本以上の紐状体が発熱体層として螺旋状に形成され、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータである。このヒータも電圧を一定にした場合に、長さに関係なく出力が常に一定にできる同軸型自己温度制御ヒータであると共に、より可とう性（柔軟性）に優れ、またヒータの形状はほぼ円形であり施工時に捻って配置しても、応力がヒータ全体に均等にかかることになるため発熱特性を低下させることがない。このため、巻付け方向が一方向に一定の場合のみならずバルブやフランジ等の部分で捻って施工してもヒータ寿命が短くなったり、発熱不良を生じる等の問題がない。さらに、従来の同軸型自己制御型コードヒータの発熱体がニッケル、鉄の合金の場合と比較して、製品コスト等からも有利である。

図２によって詳細に説明する。符号１´は、本発明の同軸型自己制御型コードヒータの一例を示すもので、２´は内部導体である。前述したように銅線、ニッケルメッキ銅線、錫メッキ銅線等の撚り線導体で、通常２本撚りから１７本程度までが用いられる。またその線径は１．０〜３．０ｍｍ程度のものが使用される。３´は内部導体２´の上に円形に被覆された発熱体層である。この例も、前述したオレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、ＥＶＡ、ＥＥＡ等のオレフィンとカルボキシルとの共重合体等に、カーボンブラックが混合されたＰＴＣポリマー組成物を、紐状に成形した発熱体を用いたもので少なくとも２本以上を内部導体２´の上に均等間隔で螺旋状に巻付けて、発熱体層３´とするものである。このような構造とすることによって、ヒータ１´の可とう性（柔軟性）をより向上させると共に、捻られた部分の発熱特性が低下し、ヒータ寿命が短くなったり、発熱不良を生じる等の問題が少ない。前記紐状の発熱体は、通常厚さが０．５〜３．０ｍｍ程度の大きさの楕円形に成形するのが好ましい。これは内部導体２´上に巻付ける際に安定して螺旋状に配置できるためである。もちろん、この形状に限定されるものではなく丸型、矩形等でもかまわない。また、巻付けは余り粗くするとヒータの温度コントロールが正確に行ない難くなる。さらにこの紐状の発熱体は、好ましくは３本以上用いて発熱体層を形成させるのが良い。このような同軸型自己温度制御ヒータ１´は、特に可とう性（柔軟性）に優れたものである。４´は外部導体で、前述した銅線、ニッケルメッキ銅線、錫メッキ銅線等からなる編組導体である。また、５´はオレフィン系ポリマーやフッ素系ポリマーからなる保護被覆層である。通常、０．５〜１．５ｍｍ程度の厚さに施される。そして、内部導体２´と外部導体４´の間に一定電圧を通電することにより、ヒータの長さに関係なく出力が常に一定に自己温度制御し、目的とする温度にヒータをコントロールできることになる。

つぎに、より捻じれに対して耐久性を有する同軸型自己温度制御ヒータについて説明する。すなわち、請求項４に記載されるように、金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物からなる２〜４本の紐状体を網目状になるように配置した発熱体層が設けられ、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータとすることにより、ヒータの捻れに対する耐久性がより向上し、また可とう性（柔軟性）に優れ、巻付け方向が変わることによって捻られた部分があっても発熱特性が低下することがないヒータ寿命の長い同軸構造の自己温度制御型のヒータが得られる。さらにまた電圧を一定にした場合、長さに関係なく出力が常に一定の同軸型自己温度制御ヒータが得られる。

図３によって説明する。符号１´´が、本発明の同軸型自己制御型コードヒータの一例を示すもので、２´´は内部導体である。この内部導体前２´´は、通常銅線、ニッケルメッキ銅線、錫メッキ銅線等の撚り線導体で、可とう性等から通常２本撚りから１７本程度までが用いられる。またその径は１．０〜３．０ｍｍ程度のものが使用される。もちろん、単線を用いることもできる。３´´は内部導体２´´の上に２〜４本のＰＴＣポリマー組成物の紐状体を網目状に配置した発熱体層である。前述したオレフィン系ポリマー、フッ素系ポリマー、ＥＶＡ、ＥＥＡ等のオレフィンとカルボキシルとの共重合体等に、カーボンブラックが混合されたＰＴＣポリマー組成物を紐状に成形し、これを２本〜４本用いて網目状に配置するものである。また、その網目は余り粗くするとヒータの温度コントロールが正確に行ない難くなるので、目的とする同軸型自己温度制御ヒータに併せて選択する。例えば、図３のように図２に示したような形状の２本の紐状体を網目ができるように互いに接合しこれの２組を、内部導体２´´上に螺旋状に配置することによって行われる。螺旋状に配置することによって、全体に均一に配置することができる。また、形成する網目状は、４本までのＰＴＣポリマー組成物の紐状体によるものとするのは、比較的製造がし易いためであり、４本以上であってもかまわない。このような構造とすることによって、ヒータ１´が捻れた場合に対する耐久性が向上する。また可とう性（柔軟性）をより向上させると共に、捻られた部分の発熱特性が低下してヒータ寿命が短くなったり、発熱不良を生じる等の問題が少ない。前記網目状に配置した発熱体層は、通常厚さが０．５〜３．０ｍｍ程度に設けられる。このような同軸型自己温度制御ヒータ１´´は、捻じれに対する耐久性優れ、また可とう性（柔軟性）に優れたものである。４´´は外部導体で、前述した銅線、ニッケルメッキ銅線、錫メッキ銅線等からなる編組導体である。また、５´´はオレフィン系ポリマーやフッ素系ポリマーからなる保護被覆層である。通常、０．５〜１．５ｍｍ程度の厚さに施される。そして、内部導体２´´と外部導体４´´の間に一定電圧を通電することにより、ヒータの長さに関係なく出力が常に一定に自己温度制御し、目的とする温度にヒータをコントロールできることになる。

実施例および比較例によって、本発明の効果を示す。表１の実施例は、図１に示した本発明の構造の同軸型自己温度制御ヒータを用いた場合であり、表２の比較例は図４に示した従来の２芯平型の自己温度制御ヒータである。同軸型自己温度制御ヒータは、撚り線導体（ＡＷＧ１４サイズ）２上にそれぞれ０．５〜２．５ｍｍの厚さの発熱体層３を形成し、外部導体４となる編組（０．１６ＴＡ７本を２４打ち）を施し、ついでフッ素系樹脂としてＥＴＦＥを０．８ｍｍ厚さに被覆して絶縁体層５とし、ついで、１３０〜１６０℃で２４時間エージングした後徐冷することによって作製した。また従来例とした図４の２芯平型のヒータは、２組の銅撚り線（ＡＷＧ１４サイズ）からなる内部導体２´´´を前記のＰＴＣポリマー組成物を用いて、厚さ１．５ｍｍに平型に被覆して発熱体層３´´´を形成し、その上にフッ素樹脂であるＥＴＦＥを厚さ０．８ｍｍに被覆して絶縁被覆層５´´´を形成した構造のものである。なお、前記発熱体層を形成するＰＴＣポリマー組成物は、ＰＥ（三井化学社のミラソンＣ２６０−４Ｐ）７５質量％とＥＥＡ（日本ユニカー社のＤＰＤＪ６１６９）２５質量％のベースポリマー１００質量部に、カーボンブラックとして、バルカンＸＣ７２（キャボット社）１２．５質量部、旭サーマルＦＴ（旭カーボン社）１１質量部、老化防止剤としてイルガノックス＃１０１（チバスペシャリティケミカルズ社）０．２質量部からなるものである。

このようにして得られた前記ヒータについて、２３℃における抵抗値（Ω・ｍ）を測定した。また、巻付け方向による特性（図４に示すＹ軸方向およびＸ軸方向の特性）の変化を測定した。すなわち、半径２０Φのマンドレルに巻回し、通電状態で８０℃雰囲気に１０００時間放置した後、これをＹ軸屈曲性として抵抗値（Ω・ｍ）を測定した。さらに、前記Ｙ軸と直交方向で巻回し、通電状態で８０℃雰囲気に１０００時間放置した後、これをＸ軸屈曲性として抵抗値（Ω・ｍ）を測定した。なお、図４に示す２芯平型ヒータではＸ軸方向には曲げられないので、捻ることによって模擬してＸ軸屈曲性とした。表１に実施例の結果を、表２に比較例１の結果を示した。

表１に記載する実施例１〜５から明らかなように、本発明の金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物の発熱体層、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした請求項１に記載の同軸型自己温度制御ヒータは、発熱体層の厚さを０．５〜２．０ｍｍと変えても抵抗値が１５０〜３５０Ω・ｍ、Ｙ軸屈曲性が１６５〜３８０Ω・ｍ並びにＸ軸屈曲性が１７３〜４１０Ω・ｍと共に良好な特性を示した。これは同軸型自己温度制御ヒータに捻りが加わっても発熱特性が低下しないことを示している。また、表２に示した比較例１の２芯平型ヒータでは、特にＸ軸屈曲性が非常に大きく変化して発熱特性を低下させることが判る。

つぎに、図２に示した本発明の構造の同軸型自己温度制御ヒータを用いた場合と、図４に示した従来の２芯平型の自己温度制御ヒータについて、比較検討した。表３に示したものが、本発明の実施例の結果であり、表４が、図４に示した従来の２芯平型自己温度制御ヒータの結果である。（比較例１と同様の構造であるが、アニーリング条件を変えて抵抗値を変えた）本発明の同軸型自己温度制御ヒータは、撚り線導体（ＡＷＧ１４サイズ）２´上に、それぞれ０．５〜２．５ｍｍの厚さになるように紐状の発熱体２本を３０〜５０ｍｍピッチで螺旋状に巻付けて厚さの異なる発熱体層３´とし、その上に外部導体４´となる編組（０．１６ＴＡ７本を２４打ち）を施し、ついでフッ素系樹脂であるＥＴＦＥを０．８ｍｍ厚さに被覆して絶縁体層５´とし、１３０〜１６０℃で２４時間エージングした後、徐冷することによって作製した。なお従来例とした図３の２芯平型のヒータは、前述したものと同様の構造である。また、前記発熱体層を形成するＰＴＣポリマー組成物も前述したものと同様のものである。

このようにして得られた前記ヒータを用いて、２３℃における抵抗値（Ω・ｍ）を測定した。また、巻付け方向による特性（図３に示すＹ軸方向およびＸ軸方向の特性）の変化を測定した。すなわち、半径２０Φのマンドレルに巻回し、通電状態で８０℃雰囲気に１０００時間放置した後、これをＹ軸屈曲性として抵抗値（Ω・ｍ）を測定した。さらに、前記Ｙ軸と直交方向で巻回し、通電状態で８０℃雰囲気に１０００時間放置した後、これをＸ軸屈曲性として抵抗値（Ω・ｍ）を測定した。なお従来の２芯平型ヒータのＸ軸屈曲性は、Ｘ軸方向には曲げられないので捻ることによって模擬した。これによって、捻った場合の特性を見ることができる。表３に実施例の結果を、表４に比較例２の結果を示した。

表３に示した実施例６〜１０から明らかなとおり、本発明の金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物からなる２本以上の紐状体が発熱体層として螺旋状に形成され、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータは、発熱体層の厚さを０．５〜２．０ｍｍと変えても抵抗値が４５０〜１１５０Ω・ｍ、Ｙ軸屈曲性が５１２〜１２００Ω・ｍ並びにＸ軸屈曲性が５５６〜１３５０Ω・ｍと共に良好な特性を示した。これはヒータに捻りが加わっても発熱特性が低下しないことを示している。これに対して表４に示した比較例２の２芯平型のヒータは、特にＸ軸屈曲性が非常に大きく変化して発熱特性を低下させることが判る。

また、図３に示した本発明の構造の同軸型自己温度制御ヒータを用いた場合と、図４に示した従来の２芯平型自己温度制御ヒータについて、効果を比較した。表５は本発明の実施例の結果であり、表６が比較例の結果である。（比較例１および２と同様の構造であるが、アニーリング条件を変えて抵抗値を変えたものである）本発明の同軸型自己温度制御ヒータは、撚り線導体（ＡＷＧ１４サイズ）２´´上にそれぞれ１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍの厚さになるように、ＰＴＣポリマー組成物からなるΦ１．５ｍｍの紐状体２本を用いて網目状に形成した発熱体を２組用意し、回転ダイスを用いて３０〜５０ｍｍピッチで螺旋状に巻付けて発熱体層３´´とし、その上に銀ペースト（例えば、藤倉化成社のＦＡ３５３）を塗布する。ついで、その上に外部導体４´´となる編組（０．１６ＴＡ７本を２４打ち）を施し、さらにフッ素系樹脂であるＥＴＦＥを０．８ｍｍ厚さに被覆して絶縁体層５´とし、１３０〜１６０℃で２４時間エージングした後、徐冷することによって作製した。なお従来例とした図４の２芯平型の自己温度制御ヒータは、前述したものと同様の構造のものである。また、前記発熱体層を形成するＰＴＣポリマー組成物も前述したものと同様のものである。

このようにして得られた前記ヒータを用いて、２３℃における抵抗値（Ω・ｍ）を測定した。また、巻付け方向による特性（図４に示すＹ軸方向およびＸ軸方向の特性）の変化を測定した。すなわち、半径２０ｍｍΦのマンドレルにヒータを整列巻で３０ｃｍ巻付け、通電状態で８０℃雰囲気に１０００時間放置した後、これをＹ軸屈曲性として抵抗値（Ω・ｍ）を測定した。さらに、前記Ｙ軸と直交方向で同様に巻回し、通電状態で８０℃雰囲気に１０００時間放置した後、これをＸ軸屈曲性として抵抗値（Ω・ｍ）を測定した。なお従来の２芯平型ヒータのＸ軸屈曲性は、Ｘ軸方向には曲げられないので捻ることによって模擬した。これによって、捻った場合の特性を見ることができる。表５に実施例の結果を、表６に比較例３の結果を示した。

表５に示した実施例１１〜１３から明らかなとおり、本発明である金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物からなる２〜４本の紐状体を網目状になるように配置した発熱体層が設けられ、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにした同軸型自己温度制御ヒータは、発熱体層の厚さを１．０〜２．０ｍｍの間で変えても抵抗値（２３℃）が３００〜５００Ω・ｍ、Ｙ軸屈曲性が３２５〜５８０Ω・ｍ並びにＸ軸屈曲性が３４０〜６３０Ω・ｍと共に良好な特性を示した。これはヒータに捻りが加わっても発熱特性が低下しないことを示している。これに対して表６に示した比較例３の従来の２芯平型ヒータは、特にＸ軸屈曲性が６５１０Ω・ｍと大きく変化して発熱特性を低下させることが判る。

本発明の同軸型自己温度制御ヒータは、その巻付け方向が変わることによって捻られた部分があっても発熱特性が低下することがなく、ヒータ寿命が長いと共に発熱不良を生じることのないと共に、内部導体と外部導体間に通電する同軸構造の自己温度制御型のヒータであるから、一定電圧とした場合にヒータの長さによって出力が変わることがないので設計上便利であり、またコスト的にも有利な同軸型自己温度制御ヒータとして、融雪等のロードヒーティング、水道凍結防止、プラント等の配管保温、霜付着防止用として有用である。

本発明の同軸型自己温度制御ヒータの概略を示す図面である。 本発明の同軸型自己温度制御ヒータの他の構造を示す概略図面である。 本発明の同軸型自己温度制御ヒータのその他の構造を示す概略面図である。 従来の２芯平型の同軸型自己温度制御ヒータを示す概略断面図である。

符号の説明

１、１´、１´´ 同軸型自己温度制御ヒータ
２、２´、２´´、２´´´ 内部導体
３、３´、３´´、３´´´ 発熱体層
４、４´、４´´ 外部導体
５、５´、５´´、５´´´ 絶縁被覆層

Claims (4)

1. 金属撚り線からなる内部導体と金属編組からなる外部導体間に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物の発熱体層を配置し、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにしたことを特徴とする同軸型自己温度制御ヒータ。
2. 金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物の発熱体層、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の同軸型自己温度制御ヒータ。
3. 金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物からなる２本以上の紐状体が発熱体層として螺旋状に形成され、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の同軸型自己温度制御ヒータ。
4. 金属撚り線からなる内部導体上に、ＰＴＣ特性を有する導電性ポリマー組成物からなる２〜４本の紐状体を網目状になるように配置した発熱体層が設けられ、その上に金属編組からなる外部導体、絶縁被覆層が順次形成され、前記内部導体と前記外部導体間に通電できるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の同軸型自己温度制御ヒータ。

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