JP2010073499A - Heater element - Google Patents

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Hiroshi Hida
浩史 飛田
Tomohisa Watanabe
知久 渡辺
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Fujikura Ltd
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Fujikura Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heater element of a self-temperature control type having a higher heat resistance and performing heating of a heated object efficiently. <P>SOLUTION: The heater element 100 includes at least two conductors 1A, 1B, a PTC member 5 arranged to contact with each of the two conductors 1A, 1B, and the PTC member 5 contains conductive particles and porous ceramic particles dispersed in resin. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、ヒーター素子に関し、より詳細には、自己温度制御型のヒーター素子に関する。   The present invention relates to a heater element, and more particularly to a self-temperature control type heater element.

ヒーター素子は、床を暖める床暖房装置、道路や屋根に積もった雪を暖めて融かす融雪装置、鏡を暖めての曇りを防止する曇り防止装置、或いは、プラントの配管を一定温度に暖める装置等に用いられている。この様なヒーター素子として、導体に流れる電流により導体が発熱する電熱線ヒーターが用いられている。電熱線ヒーターには、ヒーター素子の過熱防止等の観点から、ヒーター素子の温度制御を行うサーモスタットや温度ヒューズ等が取り付けられる場合がある。   The heater element is a floor heating device that warms the floor, a snow melting device that warms and melts snow on roads and roofs, an anti-fogging device that prevents fogging by warming a mirror, or a device that warms plant piping to a constant temperature. Etc. are used. As such a heater element, a heating wire heater is used in which a conductor generates heat by a current flowing through the conductor. In order to prevent overheating of the heater element, a thermostat or a temperature fuse that controls the temperature of the heater element may be attached to the heating wire heater.

近年、電熱線ヒーターにサーモスタット等を取り付けずに、簡易にヒーター素子の温度制御を行わせる目的で、電熱線ヒーターに代わり、PTC(Positive
Temperature Coefficient)特性を有する自己温度制御型のヒーター素子が用いられる場合がある。
In recent years, instead of a heating wire heater, PTC (Positive) is used for the purpose of easily controlling the temperature of the heater element without attaching a thermostat or the like to the heating wire heater.
In some cases, a self-temperature control type heater element having a temperature coefficient characteristic is used.

下記特許文献には、このようなPTC特性を有する自己温度制御型のヒーター素子の一形態が記載されている。このヒーター素子は、平行な2本の導体と、これら導体に接触するように設けられたPTC部材とを有している。   The following patent document describes an embodiment of a self-temperature control type heater element having such PTC characteristics. This heater element has two parallel conductors and a PTC member provided so as to be in contact with these conductors.

このPTC部材においては、樹脂中にカーボンブラック等の導電性粒子が所定量分散されている。ヒーター素子が所定の温度以下の場合には、PTC部材中の導電性粒子同士の接触により多数の導電パスが形成され、PTC部材の抵抗は低く保たれる。このため、このヒーター素子の2本の導体間に電圧が印加されると、PTC部材中に電流が流れ、PTC部材の温度が上昇してヒーター素子が発熱する。こうしてPTC部材の温度が上昇すると、PTC部材中の樹脂が膨張し、それに伴って一部の導電性粒子同士が離間する。このため導電パスの一部が切れて、PTC部材の抵抗が高くなる。その結果、PTC部材中に流れる電流が小さくなり、PTC部材の温度は低くなる。このようにして、ヒーター素子の自己温度制御が行われる。
米国特許第4,33,148号明細書
In this PTC member, conductive particles such as carbon black are dispersed in a predetermined amount in the resin. When the heater element is below a predetermined temperature, a large number of conductive paths are formed by contact between the conductive particles in the PTC member, and the resistance of the PTC member is kept low. For this reason, when a voltage is applied between the two conductors of the heater element, a current flows in the PTC member, the temperature of the PTC member rises, and the heater element generates heat. When the temperature of the PTC member rises in this way, the resin in the PTC member expands, and part of the conductive particles separates accordingly. Therefore, a part of the conductive path is cut and the resistance of the PTC member is increased. As a result, the current flowing in the PTC member is reduced and the temperature of the PTC member is lowered. In this way, the self-temperature control of the heater element is performed.
US Pat. No. 4,33,148

ところで、ヒーター素子は、高い耐熱性を有し、且つ、加熱対象物を効率よく加熱できることが望ましい。ここで耐熱性とは、ヒーター素子に対して熱老化試験が行われる場合に長い寿命を有することを意味する。   By the way, it is desirable that the heater element has high heat resistance and can efficiently heat an object to be heated. Here, heat resistance means having a long life when a heat aging test is performed on the heater element.

しかし、上記特許文献1に記載のヒーター素子は、耐熱性の点で改善の余地を有していた。   However, the heater element described in Patent Document 1 has room for improvement in terms of heat resistance.

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高い耐熱性を有し、且つ、加熱対象物を効率良く加熱できるヒーター素子を提供することを目的とする。   Then, this invention is made | formed in view of the said situation, and it aims at providing the heater element which has high heat resistance and can heat a heating target object efficiently.

本発明のヒーター素子は、少なくとも2つの導体と、2つの前記導体のそれぞれと接触する様に設けられたPTC部材とを備え、前記PTC部材は、樹脂中に分散された、導電性粒子及び多孔性セラミック粒子とを含有することを特徴とするものである。   The heater element of the present invention includes at least two conductors and a PTC member provided so as to be in contact with each of the two conductors, and the PTC member includes conductive particles and porous particles dispersed in a resin. It contains a ceramic particle.

このような構成のヒーター素子によれば、当該ヒーター素子が加熱対象物に接するように設置され、2つの導体間に電圧が印加されると、PTC部材中の導電性粒子によりPTC部材中に電流が流れ、その電流によりPTC部材が発熱する。このときPTC部材中の多孔性セラミック粒子からは遠赤外線が放出される。このため、加熱対象物に対しては、PTC部材自体の発熱による加熱と、遠赤外線による加熱が行われることになる。従って、本発明のヒーター素子によれば、加熱対象物を効率良く加熱することができる。この遠赤外線が放出される理由については定かではないが、本発明者らはセラミック粒子が多孔性を有するためではないかと推測している。また、本発明のヒーター素子は、PTC部材中に多孔性セラミック粒子が含まれることにより、高い耐熱性を有する。   According to the heater element having such a configuration, when the heater element is placed in contact with the object to be heated and a voltage is applied between the two conductors, the conductive particles in the PTC member cause a current in the PTC member. Flows and the PTC member generates heat due to the current. At this time, far infrared rays are emitted from the porous ceramic particles in the PTC member. For this reason, the heating object is heated by heat generation of the PTC member itself and by far infrared rays. Therefore, according to the heater element of the present invention, the heating object can be efficiently heated. The reason why this far-infrared ray is emitted is not clear, but the present inventors presume that the ceramic particles are porous. Moreover, the heater element of this invention has high heat resistance because a porous ceramic particle is contained in a PTC member.

また、本発明において、前記多孔性セラミック粒子が、アルミナ・シリカ系の複合酸化物から成ることが好ましい。   In the present invention, the porous ceramic particles are preferably made of an alumina / silica composite oxide.

多孔性セラミック粒子が、アルミナ・シリカ系の複合酸化物から成ると、遠赤外線がより強く放出されるので、ヒーター素子は、加熱対象物の加熱をより効率良く行うことができる。   When the porous ceramic particles are made of an alumina / silica composite oxide, far infrared rays are emitted more strongly, so that the heater element can heat the object to be heated more efficiently.

本発明にかかるヒーター素子によれば、より高い耐熱性を有し、かつ、加熱対象物の加熱を効率良く行うことができる。   The heater element according to the present invention has higher heat resistance and can efficiently heat the object to be heated.

以下、本発明の実施形態について図1を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.

図1は、本発明のヒーター素子の一実施形態を示す断面図である。   FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the heater element of the present invention.

図1に示すように、ヒーター素子100は、所定の間隔を隔てて略平行な2本の導体1A、1Bと、導体1A、1Bと接触して、導体1A、1Bのそれぞれの外周面を覆うPTC部材5と、PTC部材5を被覆する絶縁層10とを備えている。   As shown in FIG. 1, the heater element 100 is in contact with two conductors 1A and 1B that are substantially parallel to each other at a predetermined interval, and the conductors 1A and 1B, and covers the outer peripheral surfaces of the conductors 1A and 1B. A PTC member 5 and an insulating layer 10 covering the PTC member 5 are provided.

PTC部材5は、樹脂中に、導電性粒子及び多孔性セラミック粒子を分散した構成となっている。   The PTC member 5 has a configuration in which conductive particles and porous ceramic particles are dispersed in a resin.

本実施形態によるヒーター素子100によれば、当該ヒーター素子100が加熱対象物に接するように設置された状態で、2つの導体1A、1Bに電圧(例えば交流電圧)が印加されると、PTC部材5中の導電性粒子によりPTC部材5中に電流が流れ、その電流によりPTC部材5が発熱する。このときPTC部材5中の多孔性セラミック粒子からは遠赤外線が放出される。このため、加熱対象物に対しては、PTC部材5自体の発熱による加熱と、遠赤外線による加熱が行われることになる。従って、ヒーター素子100によれば、加熱対象物を効率良く加熱することができる。別言すると、ヒーター素子100によれば、遠赤外線による加熱が行われることにより、PTC部材5の発熱量を低く抑えることができる。よって、ヒーター素子100によれば、消費電力を低く抑えることができる。この遠赤外線が放出される理由については定かではないが、本発明者らはセラミック粒子が多孔性を有するためではないかと推測している。また、ヒーター素子100は、PTC部材5中に多孔性セラミック粒子が含まれることにより、高い耐熱性を有する。   According to the heater element 100 according to the present embodiment, when a voltage (for example, AC voltage) is applied to the two conductors 1A and 1B in a state where the heater element 100 is installed so as to be in contact with the object to be heated, the PTC member Current flows in the PTC member 5 due to the conductive particles in the PTC member 5, and the PTC member 5 generates heat due to the current. At this time, far infrared rays are emitted from the porous ceramic particles in the PTC member 5. For this reason, the heating object is heated by the heat generated by the PTC member 5 and by far infrared rays. Therefore, according to the heater element 100, the heating object can be efficiently heated. In other words, according to the heater element 100, the amount of heat generated by the PTC member 5 can be kept low by heating with far infrared rays. Therefore, according to the heater element 100, power consumption can be kept low. The reason why this far-infrared ray is emitted is not clear, but the present inventors presume that the ceramic particles are porous. Further, the heater element 100 has high heat resistance because the PTC member 5 contains porous ceramic particles.

また、ヒーター素子100によれば、ヒーター素子100と加熱対象物が空間を隔てて離間している場合であっても、遠赤外線により加熱対象物を加熱することができる。例えば、加熱対象物が雪である場合、ヒーター素子100により加熱された雪は、時間の経過とともに融かされ、その結果、雪とヒーター素子100との間に空間が生じる場合がある。この場合、PTC部材5自体の発熱だけでは、これ以降の融雪を効果的に行うことが困難であるが、ヒーター素子100は、多孔性セラミック粒子からの遠赤外線を放出している。このため、ヒーター素子100によれば、引き続き融雪を行うことができる。従って、ヒーター素子100は、融雪に要する時間を十分に短縮することができる。   Moreover, according to the heater element 100, even if the heater element 100 and the heating object are separated from each other with a space therebetween, the heating object can be heated by far infrared rays. For example, when the object to be heated is snow, the snow heated by the heater element 100 is melted over time, and as a result, a space may be formed between the snow and the heater element 100. In this case, it is difficult to effectively melt snow after that by only the heat generation of the PTC member 5 itself, but the heater element 100 emits far infrared rays from the porous ceramic particles. For this reason, according to the heater element 100, it is possible to continue snow melting. Therefore, the heater element 100 can sufficiently shorten the time required for melting snow.

次にヒーター素子100の各構成要素の材料について、説明をする。   Next, the material of each component of the heater element 100 will be described.

PTC部材5に用いられる樹脂は、結晶性樹脂が好ましく、具体的には、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリエステル樹脂、フッ素樹脂等を挙げることができる。   The resin used for the PTC member 5 is preferably a crystalline resin, and specific examples include a polyolefin resin, a polyamide-based resin, a polyacetal resin, a polyester resin, and a fluorine resin.

ポリオレフィン樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等のポリエチレン類、アイソタクチックポリプロピレン、シンジオタクチックポリプロピレン等のポリプロピレン類、ポリブテン、4−メチルペンテン−1樹脂等を挙げることができる。ポリアミド系樹脂としては、例えば、ナイロン6、ナイロン8、ナイロン11、ナイロン66、ナイロン610等を挙げることができる。ポリアセタール樹脂は、モノマーによる単独重合体であっても、2種以上のモノマーによる共重合体であってもよい。ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等を挙げることができる。フッ素樹脂としては、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等を挙げることができる。これら結晶性樹脂は、1種単独で用いてもよいし、2種以上をブレンドして併用してもよい。中でも、ポリオレフィン樹脂が、ヒーター素子100を融雪装置に用いる観点から好ましい。   Examples of the polyolefin resin include polyethylenes such as high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene, and linear low density polyethylene, polypropylenes such as isotactic polypropylene and syndiotactic polypropylene, polybutene, and 4-methylpentene. -1 resin and the like. Examples of the polyamide-based resin include nylon 6, nylon 8, nylon 11, nylon 66, nylon 610, and the like. The polyacetal resin may be a homopolymer based on a monomer or a copolymer based on two or more types of monomers. Examples of the polyester resin include polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate. Examples of the fluororesin include polyvinylidene fluoride (PVDF), ethylene-tetrafluoroethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), and the like. be able to. These crystalline resins may be used alone or in a combination of two or more. Among these, polyolefin resin is preferable from the viewpoint of using the heater element 100 for a snow melting device.

導電性粒子としては、カーボンブラック粒子、グラファイト粒子等の炭素系粒子、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)、プラチナ(Pt)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)等の金属粒子、スズ添加酸化インジウム(Indium−Tin−Oxide:ITO)、酸化スズ(SnO)、フッ素添加酸化スズ(Fluorine−Tin−Oxide:FTO)、アンチモン添加酸化スズ(Antimony−Tin−Oxide:ATO)、酸化亜鉛(ZnO)等の導電性金属酸化物粒子等を挙げることができる。 Examples of the conductive particles include carbon particles such as carbon black particles and graphite particles, and metals such as iron (Fe), nickel (Ni), platinum (Pt), copper (Cu), silver (Ag), and gold (Au). Particles, tin-added indium oxide (ITO), tin oxide (SnO 2 ), fluorine-added tin oxide (Fluorine-Tin-Oxide: FTO), antimony-added tin oxide (Antimony-Tin-Oxide: ATO) And conductive metal oxide particles such as zinc oxide (ZnO).

これらの中でもカーボンブラック粒子、グラファイト粒子等の炭素系粒子が好ましい。導電性粒子として金属粒子を用いた場合には、PTC部材5は、ある特定の温度で抵抗が急峻に高くなり、他の温度では抵抗の変化が非常に小さい傾向がある。このため、ヒーター素子100の自己温度制御により一定に保たれる温度が、抵抗が急峻に高くなる温度以下に設定されると、抵抗の変化が小さいために自己温度制御が困難になる場合がある。これに対して、導電性粒子として炭素系粒子を用いると、PTC部材5は、PTC部材5の温度上昇に対して、全体的に抵抗が緩やかに高くなる。このため、炭素系粒子を用いたヒーター素子100は、導体1A、1Bに印加する電圧を調整することにより、容易に任意の温度で自己温度制御を行うことができるという利点がある。   Among these, carbon-based particles such as carbon black particles and graphite particles are preferable. When metal particles are used as the conductive particles, the PTC member 5 has a sharply high resistance at a specific temperature, and the resistance change tends to be very small at other temperatures. For this reason, if the temperature that is kept constant by the self-temperature control of the heater element 100 is set to be equal to or lower than the temperature at which the resistance sharply increases, self-temperature control may be difficult due to a small resistance change. . In contrast, when carbon-based particles are used as the conductive particles, the overall resistance of the PTC member 5 gradually increases with respect to the temperature rise of the PTC member 5. For this reason, the heater element 100 using carbon-based particles has an advantage that self-temperature control can be easily performed at an arbitrary temperature by adjusting the voltage applied to the conductors 1A and 1B.

炭素系粒子の平均粒径としては、特に制限されるものではないが、例えば、平均粒径が30〜90nmであることが、電気伝導性の観点で好ましく、特に15〜60nmであることが、PTC部材5の抵抗を得る観点からより好ましい。なお、平均粒径は、電子顕微鏡による観察で測定した場合の値である。   The average particle size of the carbon-based particles is not particularly limited. For example, the average particle size is preferably 30 to 90 nm from the viewpoint of electrical conductivity, and particularly preferably 15 to 60 nm. It is more preferable from the viewpoint of obtaining the resistance of the PTC member 5. The average particle diameter is a value when measured by observation with an electron microscope.

また、PTC部材5中の導電性粒子の含有率は、特に制限されるものではないが、例えば、3〜30質量%であることが、PTC部材5の抵抗を得る観点から好ましい。   Further, the content of the conductive particles in the PTC member 5 is not particularly limited, but for example, 3 to 30% by mass is preferable from the viewpoint of obtaining the resistance of the PTC member 5.

多孔性セラミック粒子の材料としては、シリカ(SiO)アルミナ(Al)、ジルコニア(ZrO)、チタニア(TiO)、マグネシア(MgO)等の金属酸化物、或いは、これらの混合体や、ゼオライト(SiO・AlO)、チタン酸アルミニウム(AlTiO)、ジルコン(ZrSiO)、コージライト(2MgO・2Al・5SiO)、スポジューメン(LiO・Al・4SiO)等の複合酸化物が挙げられる。中でも、アルミナ及びシリカを含むアルミナ・シリカ系の複合酸化物からなる多孔性セラミックス粒子は、PTC部材5の温度が上昇すると、遠赤外線をより強く放出するため、加熱対象物をより効率よく加熱できることから好ましい。 Examples of the material for the porous ceramic particles include metal oxides such as silica (SiO 2 ) alumina (Al 2 O 3 ), zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), magnesia (MgO), or a mixture thereof. And zeolite (SiO 4 · AlO 4 ), aluminum titanate (Al 2 TiO 5 ), zircon (ZrSiO 4 ), cordierite (2MgO · 2Al 2 O 3 · 5SiO 2 ), spodumene (Li 2 O · Al 2 O) And composite oxides such as 3.4SiO 2 ). Among them, porous ceramic particles made of an alumina-silica composite oxide containing alumina and silica emit far infrared rays more strongly when the temperature of the PTC member 5 rises, so that the object to be heated can be heated more efficiently. To preferred.

多孔性セラミック粒子の平均粒径は、特に制限されるものではないが、例えば、平均粒径は3〜30μmであることが、PTC部材5の製造と耐久性の観点で好ましく、特に5〜20μmであることが、PTC部材5の抵抗を得る観点から好ましい。なお、多孔性セラミック粒子の平均粒径の測定方法は、導電性粒子の平均粒径の測定方法と同様である。   The average particle diameter of the porous ceramic particles is not particularly limited, but for example, the average particle diameter is preferably 3 to 30 μm from the viewpoint of manufacturing and durability of the PTC member 5, and particularly 5 to 20 μm. It is preferable from the viewpoint of obtaining the resistance of the PTC member 5. The method for measuring the average particle size of the porous ceramic particles is the same as the method for measuring the average particle size of the conductive particles.

また、PTC部材5中の多孔性セラミック粒子の含有率は、特に制限されるものではないが、例えば、10〜30質量%であることが、遠赤外線放出の観点より好ましい。   The content of the porous ceramic particles in the PTC member 5 is not particularly limited, but is preferably 10 to 30% by mass, for example, from the viewpoint of emitting far infrared rays.

なお、多孔性セラミック粒子は、3〜12μmの遠赤外線を放出することが、水を温める観点から好ましい。このような多孔性セラミック粒子を含有したPTC部材5を用いたヒーター素子100が、融雪装置に用いられた場合、効率良く融雪を行うことができる。   The porous ceramic particles preferably emit 3 to 12 μm of far infrared rays from the viewpoint of warming water. When the heater element 100 using the PTC member 5 containing such porous ceramic particles is used in a snow melting device, snow melting can be performed efficiently.

導体1A、1Bは、それぞれニッケルメッキが施された銅線等の単線あるいは撚り線から成っている。   Each of the conductors 1A and 1B is made of a single wire such as a copper wire plated with nickel or a stranded wire.

絶縁層10は、絶縁性材料で構成されている。絶縁性材料としては、樹脂が好ましく、難燃性の樹脂がより好ましい。   The insulating layer 10 is made of an insulating material. As the insulating material, a resin is preferable, and a flame retardant resin is more preferable.

次に、ヒーター素子100の製造方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the heater element 100 will be described.

まず、樹脂と、導電性粒子と、多孔性セラミック粒子とを少なくとも含む樹脂組成物含有液を調製する。樹脂としては、例えば結晶性樹脂が用いられる。調製は、はじめに、樹脂中に、予め乾燥処理を施した導電性粒子及び多孔性セラミック粒子を加え、例えばボールミル等の撹拌手段を用いて撹拌混合する。そして、撹拌混合と共に熱処理を行い、溶融混練を行う。このとき、熱処理の温度は、結晶性樹脂の融点以上の温度であることが好ましい。   First, a resin composition-containing liquid containing at least a resin, conductive particles, and porous ceramic particles is prepared. For example, a crystalline resin is used as the resin. In the preparation, first, conductive particles and porous ceramic particles that have been previously dried are added to the resin, and the mixture is stirred and mixed using a stirring means such as a ball mill. And heat processing is performed with stirring and mixing, and melt kneading is performed. At this time, the temperature of the heat treatment is preferably a temperature equal to or higher than the melting point of the crystalline resin.

この様にして得られた、樹脂組成物は、所定の間隔を隔てて略平行に配置された導体1A、1Bのそれぞれと接触するようにして、導体1A、1Bの周りに押出成型される。そして、樹脂組成物が冷却されて、固化し、PTC部材5となる。その後、絶縁層10がPTC部材5を被覆するように押出成型により設けられる。こうして、ヒーター素子100が得られる。   The resin composition thus obtained is extruded around the conductors 1A and 1B so as to come into contact with the conductors 1A and 1B arranged substantially in parallel at a predetermined interval. Then, the resin composition is cooled and solidified to form the PTC member 5. Thereafter, the insulating layer 10 is provided by extrusion so as to cover the PTC member 5. Thus, the heater element 100 is obtained.

以上、本発明の実施形態について、説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、2本の導体1A、1Bが用いられているが、3本以上の導体が用いられても良い。また、上記実施形態では、PTC部材5が導体1A、1Bのそれぞれに接触して導体1A、1Bの外周面を覆う様に設けられているが、PTC部材5は、導体1A、1Bと接触していれば良く、PTC部材5は、必ずしも導体1A、1Bの外周面を覆うように設けられる必要はない。例えば、PTC部材5は、導体1A、1Bの間のみに配置されても良い。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said embodiment. For example, in the above embodiment, the two conductors 1A and 1B are used, but three or more conductors may be used. In the above embodiment, the PTC member 5 is provided so as to contact the conductors 1A and 1B and cover the outer peripheral surfaces of the conductors 1A and 1B, but the PTC member 5 contacts the conductors 1A and 1B. The PTC member 5 is not necessarily provided so as to cover the outer peripheral surfaces of the conductors 1A and 1B. For example, the PTC member 5 may be disposed only between the conductors 1A and 1B.

以下、実施例及び比較例を挙げて本発明の内容をより具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the content of the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples.

(実施例1〜4)
PTC部材中に2本の導体が略平行に離間して配置されたヒーター素子を作製した。
(Examples 1-4)
A heater element was produced in which two conductors were arranged in a PTC member so as to be spaced apart from each other in parallel.

PTC部材としては、結晶性樹脂中に、カーボンブラック粒子及び多孔性セラミック粒子を分散させたPTC部材を用いた。結晶性樹脂としては、ポリオレフィンを用いた。また、カーボンブラック粒子としては、平均粒径が、30nmのものを用い、PTC部材中のカーボンブラック粒子の含有率は、結晶性樹脂100質量部に対して、それぞれ表1に示す値とした。また、多孔性セラミック粒子としては、平均粒径が、10μmの日本TOPY社製セラミックパウダーTWP(商品名)を用い、PTC部材中の多孔性セラミック粒子の含有率は、結晶性樹脂100質量部に対して、それぞれ表1に示す値とした。   As the PTC member, a PTC member in which carbon black particles and porous ceramic particles are dispersed in a crystalline resin was used. Polyolefin was used as the crystalline resin. Carbon black particles having an average particle diameter of 30 nm were used, and the content of carbon black particles in the PTC member was as shown in Table 1 with respect to 100 parts by mass of the crystalline resin. Moreover, as the porous ceramic particles, ceramic powder TWP (trade name) manufactured by Japan TOPY having an average particle diameter of 10 μm is used, and the content of the porous ceramic particles in the PTC member is 100 parts by mass of the crystalline resin. On the other hand, the values shown in Table 1 were used.

(比較例1)
PTC部材としては、カーボンブラック粒子及び多孔性セラミック粒子の含有率を結晶性樹脂100質量部に対して表1に示す値としたこと以外は、実施例1と同様にしてヒーター素子を作製した。

Figure 2010073499
(Comparative Example 1)
As the PTC member, a heater element was produced in the same manner as in Example 1 except that the content of the carbon black particles and the porous ceramic particles was set to the values shown in Table 1 with respect to 100 parts by mass of the crystalline resin.
Figure 2010073499

(消費電力測定)
各実施例及び比較例1のそれぞれに対して、液体が流れる測定管を用意し、実施例1〜4及び比較例1の各ヒーター素子を1m用意して、各測定管に張り付けた。そして、外側を断熱材で覆い、各ヒーター素子に200Vの電圧を印加して、各測定管内を流れる液体の温度が10度となり、さらに、ヒーター素子の発熱が一定となるように液体の流量を調整した。そして、この場合のヒーター素子1m当たりの消費電力を測定した。この結果を表1に示す。表1に示すように、実施例1〜4のヒーター素子の消費電力は、比較例1のヒーター素子の消費電力よりも小さく、さらに、多孔性セラミック粒子の含有率が高い実施例ほど消費電力が小さい結果が得られた。
(Power consumption measurement)
For each of Examples and Comparative Example 1, a measurement tube through which a liquid flows was prepared, and 1 m of each heater element of Examples 1 to 4 and Comparative Example 1 was prepared and attached to each measurement tube. Then, the outside is covered with a heat insulating material, a voltage of 200 V is applied to each heater element, the temperature of the liquid flowing in each measuring tube is 10 degrees, and the flow rate of the liquid is adjusted so that the heat generation of the heater element is constant. It was adjusted. And the power consumption per 1 m of heater elements in this case was measured. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, the power consumption of the heater elements of Examples 1 to 4 is smaller than the power consumption of the heater element of Comparative Example 1, and the power consumption is higher for the examples with higher content of porous ceramic particles. Small results were obtained.

(融雪率測定)
各ヒーター素子を8mずつ用意して、それぞれコンクリートに埋設し、これを気温−5℃の環境に置いて、コンクリート上に700gの雪を配置した。そして、各ヒーター素子の2つの導体間に240Vの交流電圧を30分間印加し、融けた雪の重量を測定した。融雪率は、(融けた雪の重量)/700g×100として計算した。この結果を表1に示す。表1に示すように実施例1〜4のいずれも比較例1よりも高い融雪率を示すことが分かった。
(Snow melting rate measurement)
8 m of each heater element was prepared, embedded in concrete, and placed in an environment where the temperature was −5 ° C., and 700 g of snow was placed on the concrete. Then, an AC voltage of 240 V was applied between the two conductors of each heater element for 30 minutes, and the weight of the melted snow was measured. The snow melting rate was calculated as (weight of melted snow) / 700 g × 100. The results are shown in Table 1. As shown in Table 1, it was found that any of Examples 1 to 4 showed a higher snow melting rate than Comparative Example 1.

(耐熱性測定)
各ヒーター素子について熱老化試験を行い、耐熱性を評価した。熱老化試験は、平板状のヒーター素子を121℃の恒温室に1時間放置した後、重さ300g、直径9mmの円柱状の重りをヒーター素子に載置して、更に121℃の恒温室に1時間放置し、ヒーター素子の重りが載置された部分の厚さを計測することで行った。この結果を表1に示す。表1において、ヒーター素子の重りが載置された部分の厚さが、元の厚さの50%以上であったヒーター素子については、耐熱性があるとして「○」で表示し、75%以上であったヒーター素子については、さらに耐熱性が高いとして「◎」で表示した。表1に示すように、実施例1〜4は、比較例1に比べて、より高い耐熱性を有することが分かった。
(Heat resistance measurement)
Each heater element was subjected to a heat aging test to evaluate heat resistance. In the heat aging test, a flat heater element was allowed to stand in a temperature-controlled room at 121 ° C. for 1 hour, and then a cylindrical weight having a weight of 300 g and a diameter of 9 mm was placed on the heater element. The measurement was performed by leaving the sample for 1 hour and measuring the thickness of the portion where the weight of the heater element was placed. The results are shown in Table 1. In Table 1, the heater element where the weight of the heater element is placed is 50% or more of the original thickness, and is indicated as “◯” as having heat resistance, and 75% or more. The heater elements that were indicated by “◎” are indicated as having higher heat resistance. As shown in Table 1, Examples 1 to 4 were found to have higher heat resistance than Comparative Example 1.

以上のことから、本発明のヒーター素子によれば、より高い耐熱性を有し、加熱対象物を効率よく加熱できることが確認された。   From the above, it was confirmed that the heater element of the present invention has higher heat resistance and can efficiently heat the object to be heated.

本発明のヒーター素子の一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the heater element of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1A,1B・・・導体
5 ・・・PTC部材
10 ・・・絶縁層
100 ・・・ヒーター素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1A, 1B ... Conductor 5 ... PTC member 10 ... Insulating layer 100 ... Heater element

Claims (2)

少なくとも2つの導体と、2つの前記導体のそれぞれと接触する様に設けられたPTC部材とを備え、
前記PTC部材は、樹脂中に分散された、導電性粒子及び多孔性セラミック粒子とを含有すること
を特徴とするヒーター素子。
Comprising at least two conductors and a PTC member provided in contact with each of the two conductors;
The PTC member contains conductive particles and porous ceramic particles dispersed in a resin.
前記多孔性セラミック粒子は、アルミナ・シリカ系の複合酸化物から成ることを特徴とする請求項1に記載のヒーター素子。   The heater element according to claim 1, wherein the porous ceramic particles are made of an alumina / silica composite oxide.
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