JP2014164878A - 長尺ptcヒーターおよびその使用方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】正温度係数特性を備えた発熱体2として、導電体粉末を含む樹脂組成物からなるチップ状の発熱体を用い、複数個を、金属端子4を介して、給電線3に適宜の間隔をおいて機械的および電気的に接続固定して、長尺発熱ユニット20とする。その全体を絶縁性部材5内に封入する。
【選択図】図2
Description
(1)曲がり性の試験
A.実施例品
[導電体粉末を含む樹脂組成物からなるチップ状発熱体の製造]
導電体粉末としてのカーボンブラック20重量部と、樹脂組成物としての低密度ポリエチレン100重量部と、クレー5重量部とで混和した材料を、200〜250℃の温度で加熱押出機により混練しかつ押出成形することで、幅D:8mm、厚みH:1mmである、樹脂組成物を発熱体として持つ長尺のPTC発熱体を得た。その長尺のPTC発熱体の幅方向の端縁に導電ペーストとして、Agを混入した導電ペースト(大研化学工業株式会社製、GA−2500E)を塗布して焼き付けた。
市販されている厚みH:1mmのセラミックス形のPTC発熱体から、幅D:8mm、長さL:8mmの発熱体チップXを得た。それに、実施例でのチップ状発熱体C1で用いたものと同じ金属端子の一端を固定して、チップ状発熱体X1とした。
細い水道管や機器のドレインパイプを想定した直径10mmの円筒形のパイプを被加熱物として想定し、使い方として、パイプに長尺PTCヒーターを巻き付けるのではなく、長手方向に沿って這わせることを想定したときの、実施例品A1、B1、C1、比較例品X1のそれぞれと、パイプ表面との接触しやすさを比較した。試験では、各発熱体チップの幅:D方向をパイプの軸心線に直交する方向とし、手で各チップ状発熱体の表面をパイプ側に押し付けるようにした。
・チップ状発熱体A1は、容易にパイプの曲面に沿って変形することができた。
・チップ状発熱体B1も、チップ状発熱体A1と同様、容易にパイプの曲面に沿って変形することができた。
・チップ状発熱体C1は、曲面に沿わせるのに、チップ状発熱体A1、B1と比較して、大きな力を必要とした。また、発熱体チップの全面をパイプ表面の曲面に沿わせることは困難であった。
・チップ状発熱体X1は、チップ状発熱体C1と同じ力で押し付けても、パイプ表面の曲面に沿うように湾曲させることができなかった。
実施例品は、チップ状発熱体の基材が樹脂製であることから、比較例品と比べて、曲がりやすくなっており、容易にかつ広い面積で被加熱体との間の伝熱面積を確保できることがわかる。そのために、実施例品A1、B1では、パイプに巻き付けることなく、長手方向に沿わせるだけで、所要の加熱効果を得ることができ、被加熱物に対するヒーターの取り付け作業も容易となる。実施例品C1では、十分な加熱効果を得るためには、パイプに巻き付けることが求められるが、同じ加熱面積を得るためのヒーター1の製造作業は、簡素化できる利点がある。比較例品X1の場合は、例え巻き付けるとしても、被加熱物に対する接触面積が少ないために、実施例品と同等の加熱効果を得るのはできない。
A.実施例品
上記(1)曲がり性の試験で用いたと同じ長尺のPTC発熱体から、幅D:8mm、長さL:6mmの発熱体チップE(D/L=8/6=1.33)と、幅D:8mm、長さL:15mmの発熱体チップF(D/L=8/15=0.53)とを作り、図3に示した形状の銅製の金属端子を固定して、チップ状発熱体E1、F1とした。チップ状発熱体E1、F1の発熱体チップE、Fに一端を固定した金属端子の他端側の把持片に、直径0.2mmの銅より線からなる直径0.8mmの給電線を固定した。隣接するチップ状発熱体間の距離は、10mmとした。そして、全体をブチルゴム(絶縁性部材に相当する)で覆って、長尺PTCヒーターとした。
それぞれの長尺PTCヒーターを、直径19mmのパイプに見立てた金属の棒に掛け渡し、その両端部を一つにして、そこにばね計りを接続し、引っ張り試験を行った。ブチルゴムの被覆が破壊され、チップ状発熱体が露出するときの力を測定した。
・チップ状発熱体E1を用いた試験材では、引っ張り力が25kgになってもチップ状発熱体が露出することはなかった。
・チップ状発熱体F1を用いた試験材では、引っ張り力が10kgの時点で、被覆が破損して、チップ状発熱体が露出した。また、チップ状発熱体に変形する破損が見られた。
この結果から、曲面に巻き付ける方法で長尺PTCヒーターを使用する場合に、発熱体チップの幅Dと長さLの比D/LをD/L≧1とすることが、被覆破損を防ぎ、また発熱体破損も防ぐことができ、好ましいことがわかる。
A.実施例品
上記(2)で用いた、発熱体としてチップ状発熱体E1(D/L=8/6=1.33)を用い、直径0.2mmの銅より線からなる直径0.8mmの給電線に、隣接するチップ状発熱体E1間の距離が10mmとなるようにして固定した後、全体をブチルゴム(絶縁性部材に相当する)で覆った長尺PTCヒーターを、10cmの長さで切断したものを実施例品とした。
チップ状発熱体として、市販されている厚みH:1mmのセラミックス形のPTC発熱体から切り出した幅D:8mm、長さL:6mmの発熱体チップを用いた以外は、実施例品と同じようにして長尺PTCヒーターを製造し、それを10cmの長さで切断したものを比較例品とした。
長尺PTCヒーターを、細い水道管や機器のドレインパイプに巻き付けて冬季以外は取り外す等の用途や、仮設的にパイプや建築物の基礎型枠の加温を繰り返す目的で取り付けることを想定して、双方の長尺PTCヒーターに対して繰り返し曲げ試験を行い、電気抵抗の変化をテスターを用いて測定した。試験は、一端から5cmまでを万力で挟持した状態で、他端側を直角まで折り曲げ、折り曲げた後、元の直線状の姿勢に戻すことを、10回行い、各回での伸ばした状態および直角に曲げた状態での電気抵抗を測定した。その結果を表1に示した。
表1に示されるデータから、本発明による長尺PTCヒーターは、曲げによる電気的接触に影響がないことがわかる。これは、発熱体が導電体粉末を含む樹脂組成物からなるチップ状の発熱体であること、金属端子を介して給電線に固定していることから、曲げに対する追従性が良好となり、発熱体と給電線とが離れ難くなった結果である。
上記試験1(剥離性試験)での10回目の曲げを行った実施例品と比較例品について、外観を目視により観察した。実施例品では絶縁性部材に相当するブチルゴムに破れはなく、外観に変化はなかった。一方、比較例品では、ブチルゴムに破れが生じ、給電線が外部に露出した状態となっていた。これは、実施例品は、発熱体が導電体粉末を含む樹脂組成物からなるチップ状の発熱体であることから、曲げに対する追従性が良好となった結果である。
2…導電体粉末を含む樹脂組成物からなるチップ状の発熱体、
3…給電線、
4…金属端子、
5…絶縁性部材、
6…導電ペースト、
20…長尺発熱ユニット。
Claims (7)
- 正温度係数特性を備えた発熱体を持つ長尺PTCヒーターであって、前記発熱体は導電体粉末を含む樹脂組成物からなるチップ状の発熱体であり、その複数個が金属端子を介して給電線に適宜の間隔をおいて機械的および電気的に接続しており、全体が絶縁性部材で覆われていることを特徴とする長尺PTCヒーター。
- 給電線が、金属単線のより線または編組線であることを特徴とする請求項1に記載の長尺PTCヒーター。
- チップ状の発熱体と金属端子とは導電ペーストを介して電気的に接続していることを特徴とする請求項1または2に記載の長尺PTCヒーター。
- 前記チップ状の発熱体は幅Dおよび長さLの矩形状であり、長さL方向の側辺が金属端子を介して給電線に接続しており、D/Lが1または1以上であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の長尺PTCヒーター。
- 水道管などの通水管に請求項1ないし4のいずれか一項に記載の長尺PTCヒーターを巻き付けるようにまたは直線状に配置して通電加熱することで該通水管内での凍結を防止することを特徴とする長尺PTCヒーターの使用方法。
- コンクリート型枠に沿って請求項1ないし4のいずれか一項に記載の長尺PTCヒーターを配置して通電加熱することで打設したコンクリートの養生時にコンクリートの凍結を防止することを特徴とする長尺PTCヒーターの使用方法。
- 建築物に付設された通水用の縦樋内に請求項1ないし4のいずれか一項に記載の長尺PTCヒーターを配置して通電加熱することで該縦樋内での凍結を防止することを特徴とする長尺PTCヒーターの使用方法。
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