JP2015133319A - 線状温度検知体 - Google Patents

Abstract

【課題】低温での温度検知が可能で長尺な線状温度検知体を提供すること。
【解決手段】導電性ポリマーと繊維束とからなる検知線１を有し、上記繊維束が熱可塑性繊維からなり、上記繊維束には長さ方向に連続して上記導電性ポリマーが含浸されている線状温度検知体１０。絶縁性芯材２を有し、上記検知線１が、上記絶縁性芯材２と引き揃えられているか、上記絶縁性芯材２に横巻されているか、上記絶縁性芯材２と撚り合わされているか、又は、上記絶縁性芯材２上に編組されている線状温度検知体１０。上記絶縁性芯材２の外周に付着された導電性ポリマーと、上記検知線１の繊維束に含浸された導電性ポリマーが連続している線状温度検知体１０。絶縁被覆４を有し、上記検知線１、又は、上記検知線１及び上記絶縁性芯材２が、上記絶縁被覆４により被覆されている線状温度検知体１０。
【選択図】 図１

Description

本発明は熱機器などの異常温度を検知する線状温度検知体に関するものである。

熱機器の異常温度検知は従来、素子状の温度ヒューズを用いて行われていたが、安全性の向上のために、多数個の温度ヒューズを連結して用いることが多くなった。しかし、この方法では、温度ヒューズの使用量が増大して部品コストが上昇するばかりか、その連結加工にも多大な工数がかかるため作業コストも非常に高いものであった。このような問題に対しては、例えば、特許文献１，２などによって、線状の温度ヒューズが提案されたが、これらの線状温度ヒューズは検知の確実性や検知後の再結合の防止等、安全上の問題があり、実用化には至らなかった。そこで、当該出願人は先に、これらの問題点を解決した線状の温度ヒューズとして、例えば、特許文献３，４を提案した。これらの提案によって線状温度ヒューズは、一部実用化されている。

また、本願発明に関連する技術として、例えば、特許文献５〜１１が挙げられる。本願発明に関連する他の技術として、例えば、特許文献１２〜１５が挙げられる。

特開昭５７−８１６９５号公報：日立電線 実開昭５７−１６１７１３号公報：日立電線 特開平５−１２８９５０号公報：クラベ 特開平６−１８１０２８号公報：クラベ 特開平９−２８８９４７号公報：クラベ 特開平１１−８６７０４号公報：クラベ 特開２０００−７６９７２公報：クラベ 特開２０１０−１２９１７２公報：クラベ 特開２０００−２３１８６６公報：日星電気 特開２００４−１５２７０１公報：日星電気 特開２００８−２６９９０３公報：日星電気 特公昭６２−３５２１４公報：エス・オー・シー 特公平１−５５５６９公報：東洋コンデンサ等 特開昭４９−２８８８６公報：松下電器産業 特開平７−３３５１０４公報：内橋エステック

近年、給湯器においてもより安全性を向上させるべく早期の異常温度発見をなすため、従来の温度ヒューズよりも低温で作動させるよう要求がある。また、用途として給湯器以外のもの、例えば、二次電池の異常発熱検知や、暖房器具の異常発熱検知などへの展開を行う場合にも、従来の温度ヒューズよりも低温で作動させる必要が生じる。温度ヒューズの検知温度は、検知線の融点に依存するが、従来の温度ヒューズは金属線を使用していたことから２２０℃程度が下限であり、それ以下の検知温度のものを得るには、鉛，カドミウムといった有害物質を含むものとなる、インジウム，銀といった材料を多く含み高価なものとなる、亜鉛を多く含み酸化に弱いものとなる、ビスマスを多く含み脆弱なものとなる、といった問題があり、長尺のコード状温度ヒューズでは、工業的に実用が困難であった。

これに対し、より検知温度を低下させる手法として、特許文献１２〜１５のように、金属粉末やカーボン粉末を高充填した導電樹脂や導電塗料のような導電性ポリマーを使用した技術が知られている。しかし、このような導電性ポリマーは、脆弱という物性を有している。そのため、そのまま導電性ポリマーの線を検知線としたものでは加工中や設置中に断線してしまい、単線の樹脂線に導電性ポリマーを塗布等して検知線としたものでは、加工中や設置中に導電性ポリマーが剥離してしまい、長尺のものとしては実用に耐え得るものではなかった。

本発明はこのような点に基づいてなされたもので、その目的とするところは、低温での温度検知が可能で長尺な線状温度検知体を提供することにある。

前記目的を達成するべく、本発明による線状温度検知体は、導電性ポリマーと繊維束とからなる検知線を有し、上記繊維束が熱可塑性繊維からなり、上記繊維束には長さ方向に連続して上記導電性ポリマーが含浸されているものである。
また、絶縁性芯材を有し、上記検知線が、上記絶縁性芯材と引き揃えられているか、上記検知線が、上記絶縁性芯材に横巻されているか、上記検知線が、上記絶縁性芯材と撚り合わされているか、又は、上記検知線が、上記絶縁性芯材上に編組されていることが考えられる。
また、上記絶縁性芯材が、熱可塑性繊維のモノフィラメントからなるか、熱可塑性繊維のモノフィラメントを引き揃えたものか、又は、熱可塑性繊維のモノフィラメントを撚り合わせたものであることが考えられる。
また、上記絶縁性芯材の外周には上記導電性ポリマーが付着されており、上記絶縁性芯材に付着された導電性ポリマーと、上記検知線の繊維束に含浸された導電性ポリマーが連続していることが考えられる。
また、上記導電性ポリマーに老化防止剤が添加されていることが考えられる。
また、絶縁被覆を有し、上記検知線、又は、上記検知線及び上記絶縁性芯材が、上記絶縁被覆により被覆されていることが考えられる。

本発明による線状温度検知体によれば、繊維束又は導電性ポリマーの溶融により導電性ポリマーの長さ方向の連続性が途切れ、導通が遮断して温度検知がなされることになる。即ち、繊維束を構成する熱可塑性繊維の融点又は導電性ポリマーの融点により検知温度が設定されるので、低融点の熱可塑性繊維や導電性ポリマーを選定することで、従来のコード状温度ヒューズよりも低温の温度を検知することができる。また、繊維の束である糸に導電性ポリマーが含浸された構成であるので、繊維間まで導電性ポリマーが入り込み保持されることになるため、線状温度検知体が屈曲を受けたとしても、導電性ポリマーの剥離が生じにくくなる。

又、モノフィラメントのように抗張力を有すものを併用すれば、線状温度検知体が屈曲を受けた際に座屈しにくくなる。座屈した箇所は、大きく曲げられることにより導電性ポリマーが剥離するため、座屈しにくくなることは、屈曲による導電性ポリマーの剥離が生じにくくなることに直結する。

本発明による線状温度検知体の一例を示す切欠斜視図である。 本発明による線状温度検知体の他の例を示す切欠斜視図である。 本発明による線状温度検知体の一例を示す切欠斜視図である。 本発明による線状温度検知体の他の例を示す切欠斜視図である。

本発明において使用される検知線は、熱可塑性繊維からなる繊維束に導電性ポリマーが含浸されたものである。ここで、繊維束とは、繊維を引き揃えたものや、繊維を撚り合わせたものであり、線状の繊維集合体である。繊維束には、ステープル（短繊維）を撚り合わせてなるスパンヤーン（短繊維糸）やフィラメント（長繊維糸）を撚り合わせてなるマルチフィラメント（長繊維糸）等があるが、引張強度の面よりマルチフィラメントを使用することが好ましい。また、フィラメント（長繊維糸）を使用した糸として、１本のフィラメントのみからなるものがあり、モノフィラメントと称される。

本発明で使用される熱可塑性繊維としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミド１２、ポリアミド１１、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル等、種々の熱可塑性樹脂が使用できる。検知温度はこれら熱可塑性樹脂の融点（又は軟化点）により定められるので、検知温度や後述する導電性ポリマーとの相性に応じて適宜選定すればよい。

導電性ポリマーには、本来の高分子の構造に由来する導電性を保有する本質的な導電性ポリマーと、非導電性ポリマーに導電体を充填することにより、導電性が発現する複合導電性ポリマー（導電性付与ポリマー）とがある。本質的な導電性ポリマーとしては、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン等が公知となっている。複合導電性ポリマーは、樹脂やゴムのバインダーに導電体の粉末や極小繊維からなるフィラーが混合されたものである。バインダーとしては、例えば、ポリエステル樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリオレフィン、セルロース、塩化ビニル、各種合成ゴム等、通常の塗料バインダーや接着剤バインダーとして公知な種々のものを使用できる。このバインダーの溶融によっても温度検知は可能であることから、検知温度や上述した熱可塑性繊維との相性に応じて適宜選定すればよい。フィラーとしては、例えば、銀、銅、ニッケル、錫といった金属系や、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブといった炭素系が挙げられる。金属系のフィラーよりも、炭素系フィラーの方が、熱可塑性繊維からの剥離が生じにくい傾向にある。複合導電性ポリマーは、バインダーとなる樹脂又はゴムにより必要とする特性を設計することができ、コストの面でも有利であるため、本質的な導電性ポリマーよりも好ましい。以降、導電性ポリマーの融点、溶融、軟化等と記す場合、本質的な導電性ポリマーでは導電性ポリマー自体の融点、溶融、軟化等のことを示し、複合導電性ポリマーではバインダーとなる樹脂又はゴムの融点、溶融、軟化等のことを示す。また、導電性ポリマーに老化防止剤が添加されていることが考えられる。複合導電性ポリマーの場合は、バインダーとなる樹脂又はゴムに老化防止剤が添加されていることが考えられる。これにより、検知温度以下の高温環境に長時間さらされる環境で使用した場合でも、導電性ポリマーや熱可塑性繊維の熱劣化を防止することができる。老化防止剤は、例えば、フェノール系老化防止剤、ハイドロキノン系老化防止剤、アミン系老化防止剤、リン系老化防止剤、ベンゾイミダゾール系老化防止剤等、種々のものが使用でき、導電性ポリマー（特に複合導電性ポリマーの場合はバインダー）や熱可塑性繊維の種類に応じて適宜選定される。

このような導電性ポリマーを熱可塑性繊維の繊維束に塗布等の手法により含浸させ、適宜乾燥工程や硬化工程を経ることで、検知線が得られる。塗布を行う際には、導電性ポリマー（特に複合導電性ポリマーの場合はバインダー）を溶媒に溶解させた溶液や、導電性ポリマーの粒子を液体分散媒に分散させたコロイド溶液となっているような、塗料様のものを使用することが好ましい。或いは、複合導電性ポリマーの場合でバインダーを流動体としたもの等を使用することもできる。導電性ポリマーの含浸量は、検知線の抵抗値にも関係するので、必要に応じて適宜設定すればよいが、少な過ぎても多過ぎても剥離し易くなるので、導電性ポリマーと熱可塑性繊維の相性も考慮して設定する。また、熱可塑性繊維の間に含浸するように導電性ポリマーを塗布することで、導電性ポリマーがより剥離しにくくなる。尚、本発明でいう含浸とは、熱可塑性繊維間の隙間が導電性ポリマーで完全に充填されているような状態のみではなく、少なくとも一部の熱可塑性繊維の間に導電性ポリマーが侵入しているような状態のことも含む。

本発明による線状温度検知体では、絶縁性芯材を使用しても良い。絶縁性芯材を使用することで、引張等の外力に対しての強度が格段に向上する。絶縁性芯材としては、十分な抗張力を有するものが用いられる。具体的な材料としては、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリアミド１２、ポリアミド１１、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリケトン、ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイド、ＰＥＥＫ、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸、ポリカプロラクトンなどが用いられる。特に絶縁性芯材としては、モノフィラメントを使用することが好ましい。モノフィラメントは、上記のように１本の長繊維（フィラメント）からなる糸であり、コシがあって折れにくい。そのため、モノフィラメントを使用した絶縁性芯材とすることで、線状温度検知体が座屈しにくくなる。

上記のように、絶縁性芯材を使用する場合、検知線が絶縁性芯材と引き揃えられているか、検知線が絶縁性芯材に横巻されているか、検知線が絶縁性芯材と撚り合わされているか、又は、検知線が絶縁性芯材上に編組されているものとすることができる。この内、検知線が絶縁性芯材と引き揃えられているものや、検知線が絶縁性芯材と撚り合わされているものより、検知線が絶縁性芯材に横巻されているものや、検知線が絶縁性芯材上に編組されているものの方が好ましい。検知線が絶縁性芯材に横巻されているものや、検知線が絶縁性芯材上に編組されているものであれば、線状温度検知体に外力が加わった際、この外力が絶縁性芯材に加わり、検知線に外力が加わり難くなるため、意図せぬ検知線の断線等を防止することができる。また、検知線が絶縁性芯材上に編組されているものであれば、検知線が固定されて位置ズレしないため、小さい曲げ半径で曲げても導電性ポリマーの剥離やひび割れが起こりにくくなる。また、検知線が絶縁性芯材と撚り合わされているものや検知線が絶縁性芯材に横巻されているものは、撚り方向や巻き方向と逆方向にねじると導電性ポリマーの剥離やひび割れが起こることがあり得るが、検知線が絶縁性芯材上に編組されているものであれば、ねじりに対しても導電性ポリマーの剥離やひび割れが起こり難いものとなる。撚り、横巻、編組等のピッチは、導電性ポリマーの塗布量や導電経路に影響を及ぼし、結果、検知線の抵抗値を決定するパラメータの一つとなるので、必要とする特性に応じて設計される。

また、上記のように、絶縁性芯材を使用する場合、予め導電性ポリマーが塗布された検知線を引き揃え、横巻、撚り合せ又は編組しても良いし、絶縁性芯材に繊維束を引き揃え、横巻、撚り合せ又は編組した後に導電性ポリマーを塗布しても良いし、絶縁性芯材に導電性ポリマーを塗布しておき、この導電性ポリマーが乾燥する前に繊維束を絶縁性芯材に引き揃え、横巻、撚り合せ又は編組して繊維束に導電性ポリマーを含浸させても良い。また、絶縁性芯材に繊維束を引き揃え、横巻、撚り合せ又は編組した外周に導電性ポリマーを溶融押出被覆しても良いし、絶縁性芯材に繊維束を引き揃え、横巻、撚り合せ又は編組した外周にテープ形状に成形した導電性ポリマーを横巻や縦添え等で配置し、加熱をして導電性ポリマーを溶融させて繊維束に含浸させても良いし、絶縁性芯材に導電性ポリマーを塗布、押出被覆又はテープ形状にして横巻しておき、その外周に繊維束を引き揃え、横巻、撚り合せ又は編組し、導電性ポリマーを溶融させて繊維束に導電性ポリマーを含浸させても良い。また、絶縁性芯材を使用する場合は、絶縁性芯材の外周に導電性ポリマーが付着されており、且つ、絶縁性芯材に付着された導電性ポリマーと、検知線の繊維束に含浸された導電性ポリマーが連続していることが好ましい。これにより、導電性ポリマーが繊維束と絶縁性芯材とに囲われてしっかりと保持され、剥離やひび割れによって予期せぬ導電遮断が生じる可能性を低減することができる。このような態様として具体的には、繊維束の外周から塗布等された導電性ポリマーが、充分な量を持って繊維束に含浸され、絶縁性芯材まで到達するもの、予め絶縁性芯材の外周に導電性ポリマーを配置しておき、その外周に繊維束を引き揃え、横巻、撚り合せ又は編組し、内側から繊維束に導電性ポリマーを含浸させるものなどが考えられる。

上記検知線や上記絶縁性芯材は、異常な高温にさらされた際、溶融するとともに収縮するものであることが好ましい。具体的には、検知線や絶縁性芯材が溶融する温度において、１０％以上収縮するものであることが好ましい。これにより、検知線が溶融した際に確実に端面同士が離されて導通が遮断されることになる。

上記した絶縁性芯材、繊維束、導電性ポリマーについて、融点（又は軟化点）を全て統一することで、検知温度で全てが溶融することになり、確実に導通が遮断され温度検知がなされるようになる。一方で、絶縁性芯材、繊維束、導電性ポリマーについて、それぞれ融点（又は軟化点）が異なるようにし、段階的に溶融することも考えられる。例えば、導電性ポリマー、繊維束、絶縁性芯材の順で融点を高くしていき、外側から徐々に溶融させて導通の遮断を図ることが考えられる。逆に、絶縁性芯材、繊維束、導電性ポリマーの順で融点を高くしていき、内側を先に溶融させて空洞を作っておき、最後に導電性ポリマーを溶融させて、この空洞に溶融した導電性ポリマーを落とし込み、導通の遮断を図ることも考えられる。これらは、使用する各構成の材料や、線状温度検知体の使用環境等に応じて適宜設定されることになる。

上記の検知線及び絶縁性芯材の外周に、線状絶縁体が巻回されても良い。線状絶縁体の具体的な材料としては、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ化ビニリデン、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリアミド１２、ポリアミド１１、ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアセタール、ポリビニルアルコール共重合体、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリケトン、ポリウレタン、ポリフェニレンサルファイド、ＰＥＥＫ、ポリエチレンナフタレート、ポリ乳酸、ポリカプロラクトンなどが用いられる。上記の絶縁性芯材と同じ材料を使用しても良いし、異なる材料を使用しても良い。この線状絶縁体が、異常な高温にさらされた際、収縮するものであれば、検知線を切断する方向に力が加わり、導通の遮断を補助することになるため好ましい。

上記のような検知線、又は、検知線及び絶縁性芯材の外周に絶縁体で連続的に被覆することによって絶縁被覆を形成することができる。絶縁被覆は、従来より各種の方法が公知となっているため、それらの中から、検知線の導電性ポリマーや繊維束が溶融する温度よりも低い加工温度を実現できる方法を採用する。好ましくは、導電性ポリマーや繊維束が溶融する温度及び絶縁性芯材が溶融する温度よりも低い加工温度を実現できる方法を採用する。実例としては、導電性ポリマーや繊維束が溶融する温度及び絶縁性芯材が溶融する温度によっても異なるが、例えば、１２０℃以下の加工温度を実現できる方法としては、ポリエチレンを融点程度の低い温度で押出被覆し、その後電子線照射により架橋する方法や、ガラス繊維、有機繊維などで編組被覆し、常温で乾燥する絶縁ワニスを塗布する方法などが考えられる。

尚、絶縁被覆は、検知線に完全に密着させず空間層を有した状態で被覆することが好ましい。空間層が無いと、溶融した導電性ポリマーや繊維束が移動して分離することが阻害される場合があり、検知の確実性が低下することがあり好ましくない。このような空間層を形成する手段としては、例えば、当業者間で公知のいわゆるチュービング押出による方法、内面に突起を備えた形状の絶縁体を被覆する方法、スペーサを中間層として設ける方法などが知られており、それらのいずれも適用可能である。

本発明においては、導通が遮断した後（異常温度検知後）の再結合の防止効果をより一層高めるために、検知線と絶縁被覆との間に、非溶融性繊維の横巻き及び／又は編組からなる流動防止層を更に設けても良い。この場合の横巻き及び／又は編組は、粗いものである必要がある。つまり、密であると上述した絶縁体と何ら変わらず、流動防止層としての特有の効果が発現しない。目安としては、１インチあたりのターン数又は編組目が５から１５程度である。この流動防止層は、上記の空間層を持つためのスペーサとしても当然使用することができる。非溶融性繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維などが公知であるのでこれらを用いれば良い。

また、絶縁被覆を予め管状に成形し、後加工により、検知線、又は、検知線及び絶縁性芯材の外周に被せても良い。このような態様の絶縁被覆として、ガラス繊維などの繊維材料からなる編組スリーブの外周に、シリコーンゴムなどのゴム材料を押出被覆したものがある。これを用いることにより、柔軟性を有し、検知線が溶融した際、溶融物の飛散を防止することが可能であると共に、曲げＲが小さな場合においても絶縁被覆の折れを防止し、検知線と絶縁被覆間の空間を確実に確保することができる。また、シリコーンゴムを使用することにより、耐熱性、柔軟性及び成型性にも優れる。更に、編組スリーブとゴム材料からなる押出被覆が一体化しているため、熱伝導性が良く、温度検知体としての熱応答性を高めることができる。ここで、絶縁被覆の外層に保護のため、柔軟性を阻害しないことを前提にシリコーンワニス処理したガラス編組層を設けてもよい。また、絶縁被覆として、シリコーンゴムなどからなるチューブの外周にガラスなどの繊維材料からなる編組を設けたものも考えられる。

本発明によって得られる線状温度検知体の便用方法は、各種用途において任意であるが、例えば、線状温度検知体を所定の長さに切断し、端末の絶縁被覆をストリップ加工し、外部回路と接続するための端子と検知線を溶接やかしめなどの方法で接続し、絶縁性芯材と絶縁被覆を一括してかしめることによって外部回路と接続し、任意の熱発生機器などに組み込むことなどが考えられる。勿論、端末加工の方法は従来より多数公知であり、例示された方法以外であっても良い。

以下に図１を参照して実施例を示し、本発明の内容を更に詳細に説明する。

（実施例１）
まず、φ０．３５ｍｍのポリプロピレンからなるモノフィラメントを７本引き揃えたものを絶縁性芯材２とする。この絶縁性芯材２の外周に、繊維束として３８０ｔｅｘのポリプロピレンのマルチフィラメントを使用して、８打ちとして編組し、バインダーをアクリル樹脂、フィラーをカーボンブラックとした塗料様の導電性ポリマーを連続して塗布し乾燥して、検知線１を形成する。その外周に、ガラス繊維からなる編組スリーブの外周にシリコーンゴムを押出被覆した絶縁被覆４を被覆し、実施例１による線状温度検知体１０とした（図１，２参照）。
（実施例２）
実施例１に対して、絶縁性芯材２についてφ０．３５ｍｍのポリプロピレンからなるモノフィラメントを３本引き揃えたものとして、実施例２による線状温度検知体１０とした（図１，２参照）。
（実施例３）
実施例１に対して、絶縁性芯材２について７６０ｔｅｘのポリプロピレンからなるマルチフィラメントを４本撚り合わせたものとして、実施例３による線状温度検知体１０とした（図１，２参照）。
（実施例４）
実施例１に対して、絶縁性芯材２についてφ０．７８ｍｍのナイロン１２からなるモノフィラメント１本を絶縁性芯材２とし、この絶縁性芯材２に、１３６０ｔｅｘのナイロン１２のマルチフィラメント４本を横巻したものとして実施例４による線状温度検知体１０とした（図３，４参照）。
（比較例１）
φ０．９ｍｍのナイロン１２からなるモノフィラメントに、バインダーをアクリル樹脂、フィラーをカーボンブラックとした塗料様の導電性ポリマーを連続して塗布し乾燥して、検知線１を形成する。その外周に、ガラス繊維からなる編組スリーブの外周にシリコーンゴムを押出被覆した絶縁被覆を被覆し、比較例１による線状温度検知体１０とした。

このようにして製造された実施例１〜４及び比較例１による温度検知体１０について、以下のように初期の熱応答性、熱履歴後の熱応答性、初期の動作時間、熱履歴後の動作時間、耐屈曲性、及び、最小曲げ半径の測定を行った。
（初期の熱応答性）
長さ１ｍに切断した線状温度検知体１０の両端より、リード線（図示しない）を介して、検知回路（図示しない）に接続した。線状温度検知体１０にＤＣ５Ｖ、５ｍＡの負荷を加えた状態で、線状温度検知体１０の中央部分を２５０℃に加熱して、導通が遮断されるまでの時間の測定及び導通遮断後の再結合の有無を確認した。結果を表１に示す。
（熱履歴後の熱応答性）
また、長さ１ｍに切断した線状温度検知体１０について、１３６℃×２４ｈの熱処理を加えた後に、（初期の熱応答性）と同様に、線状温度検知体１０の中央部分を昇温していき、導通が遮断されるまでの時間の測定及び導通遮断後の再結合の有無を確認した。結果を表１に併せて示す。
（初期の動作温度）
長さ１ｍに切断した線状温度検知体１０の両端より、リード線（図示しない）を介して、検知回路（図示しない）に接続した。線状温度検知体１０にＤＣ５Ｖ、５ｍＡの負荷を加えた状態で、常温から１０℃／ｍｉｎの昇温速度になるように２１０℃まで加熱し、導通が遮断した際の温度を測定した。結果を表１に併せて示す。
（熱履歴後の動作温度）
また、長さ１ｍに切断した線状温度検知体１０について、１３６℃×２４ｈの熱処理を加えた後に、（初期の動作温度）と同様に、常温から１０℃／ｍｉｎの昇温速度になるように加熱し、導通が遮断した際の温度を測定した。結果を表１に併せて示す。
（耐屈曲性）
長さ１ｍに切断した線状温度検知体１０の両端より、リード線（図示しない）を介して、検知回路（図示しない）に接続した。その状態で屈曲試験機に取り付け、曲げ半径５ｍｍ、左右９０度、３０サイクル／ｍｉｎで屈曲を行い、導通が遮断するまでの回数を測定した。結果を表１に併せて示す。
（最少曲げ半径）
長さ１ｍに切断した線状温度検知体１０について、絶縁被覆４を除去したものを所定の曲げ半径のマンドレルに巻付け、導電性ポリマーの剥離やひび割れ等の異常が発生しない曲げ半径を測定した。結果を表１に併せて示す。

本発明の実施例に１〜３による線状温度検知体１０は、断線までの時間が３０秒以下であり、実使用上優れた値であった。また、溶断後の再結合も見られなかった。また、熱履歴を受けた後であっても、断線までの時間が３０秒以下であり、実使用上優れた値であった。また、溶断後の再結合も見られなかった。動作温度についても、検知線の熱可塑性繊維の融点とほぼ同じ温度であり、設計した動作温度で動作していることが確認された。これは、熱履歴を受けた後であっても誤差の範囲内であった。また、耐屈曲性について、実施例１〜３はいずれも優れた値であり、実使用上充分な耐屈曲性を有すことが確認された。動作温度に関して、絶縁性芯材２としてマルチフィラメントを使用した実施例３については、導電性ポリマーが絶縁性芯材２内部まで染み込んだことから、絶縁性芯材２全体が溶融するまで導通が保たれたため、実施例１，２に比べて動作温度が高くなる傾向があった。又、実施例３は、実施例１，２に比べて座屈しやすくなっており、最小曲げ半径がやや劣る結果となった。実施例４については、実施例１〜３と絶縁性芯材及び繊維束の材料（即ち融点）が異なるため、動作温度が実施例１〜３とは異なるものとなったが、動作温度は、検知線の熱可塑性繊維の融点とほぼ同じ温度であり、設計した動作温度で動作していることが確認された。また、耐屈曲性や最小曲げ半径についても充分な値であった。但し、絶縁性芯材や繊維束として実施例１〜３より太いものを使用したこともあり、熱応答性はやや劣る結果となった。また、熱履歴後の応答性においては、ポリアミド１２特有の溶融時に糸を引く性質が強く出たことにより、３００秒を経過した後も導通が保たれていた。なお、２６５℃まで昇温することにより、導通は遮断されることとなった。このため、繊維束としてナイロン１２を使用する場合は、熱履歴を受けない環境で使用することが好ましい。これらに対し、比較例１は、モノフィラメントに直接導電性ポリマーを塗布したのみであり、繊維束に含浸されたものではないため、導電性ポリマーが剥離しやすいものであった。そのため、耐屈曲性は非常に乏しく、最小曲げ半径も劣るものとなった。上記したように実施例３においては、座屈によって最小曲げ半径が劣る結果になったが、比較例１においては、座屈することはなく導電性ポリマーが剥離している状態であった。

（実施例５）
実施例１に対して、塗料様の導電性ポリマーの固形分（即ち、フィラー及びバインダーの分）１００重量部に対して、フェノール系酸化防止剤５重量部を添加し、実施例５による線状温度検知体１０とした。

上記の実施例１及び実施例５による温度検知体１０について、以下のように高温安定性試験を行った。
（高温安定性試験）
２００ｍｍにカットした線状温度検知体１０の両端にリード線を取り付けて、１３６℃に保持した恒温槽中に所定の時間放置し、検知線１の抵抗値変化を確認した。結果を表２に示す。

実施例１による線状温度検知体１０は、１３６℃の環境下においては、１２００時間を経過した段階で検知線１が断線し、異常温度と判定してしまうこととなり、この環境下では１２００時間が製品寿命であることが確認された。そのため、実施例１による線状温度検知体１０は、このような高温環境で使用するのではなく、常時はより低温であるような用途で使用することが好ましい。なお、製品寿命時の動作として、異常温度を検知しなくなる側ではなく、異常温度を誤検知してしまう側であるため、安全管理機器としては適切な製品寿命時の動作であるといえる。一方、実施例５による線状温度検知体１０は、１３６℃の環境下で２０００時間を経過した後においても、約５％の抵抗値の減少はあったものの、検知線１の断線は生じておらず、継続して使用することが可能であった。即ち、実施例５による線状温度検知体１０は、実施例１による線状温度検知体１０よりも、高温環境下における寿命が延長されていることが確認された。これは、導電性ポリマーに老化防止剤を添加することによって、導電性ポリマーのバインダーであるアクリル樹脂、絶縁性芯材２であるポリプロピレンモノフィラメント、及び、検知線１の繊維束であるポリプロピレンマルチフィラメントが熱老化して強度低下又は脆化してしまうことを防止したためと考えられる。

以上詳述したように本発明によれば、異常温度にさらされた際、繊維束又は導電性ポリマーの溶融により導電性ポリマーの長さ方向の連続性が途切れ、導通が遮断して、確実に温度検知がなされるとともに、再結合の防止が図られた安全性の高い線状温度検知体を提供することができる。このような線状温度検知体は、例えば、冷蔵庫、エアコン室内外機、衣類乾燥機、ジャー炊飯器、ホットプレート、コーヒーメーカー、温水器、給湯器、セラミックヒータ、石油ヒータ、自動販売機、温熱布団、床暖房パネルヒータ、複写機、ファクシミリ、食器洗浄器、フライヤなど各種の熱機器や加熱を必要とする機器の安全管理に好適に使用することができる。また、二次電池や高集積回路基板のような、加熱を意図していないものの発熱を伴う、或いは発熱する危険性があるような機器に取り付けられ、安全管理を行うことも考えられる。

１ 検知線
２ 絶縁性芯材
４ 絶縁被覆
１０ 線状温度検知体

Claims (6)

1. 導電性ポリマーと繊維束とからなる検知線を有し、上記繊維束が熱可塑性繊維からなり、上記繊維束には長さ方向に連続して上記導電性ポリマーが含浸されている線状温度検知体。
2. 絶縁性芯材を有し、上記検知線が、上記絶縁性芯材と引き揃えられているか、上記検知線が、上記絶縁性芯材に横巻されているか、上記検知線が、上記絶縁性芯材と撚り合わされているか、又は、上記検知線が、上記絶縁性芯材上に編組されている請求項１記載の線状温度検知体。
3. 上記絶縁性芯材が、熱可塑性繊維のモノフィラメントからなるか、熱可塑性繊維のモノフィラメントを引き揃えたものか、又は、熱可塑性繊維のモノフィラメントを撚り合わせたものである請求項２記載の線状温度検知体。
4. 上記絶縁性芯材の外周には上記導電性ポリマーが付着されており、上記絶縁性芯材に付着された導電性ポリマーと、上記検知線の繊維束に含浸された導電性ポリマーが連続している請求項２又は３記載の線状温度検知体。
5. 上記導電性ポリマーに老化防止剤が添加されている請求項１〜４何れか記載の線状温度検知体。
6. 絶縁被覆を有し、上記検知線、又は、上記検知線及び上記絶縁性芯材が、上記絶縁被覆により被覆されている請求項１〜５何れか記載の線状温度検知体。

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