JP2510072B2 - 面状感熱素子、温度センサ、温度コントロ―ラおよび面状ヒ―タ - Google Patents
面状感熱素子、温度センサ、温度コントロ―ラおよび面状ヒ―タInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、面状感熱素子、温度
センサ、温度コントローラおよび面状ヒータに関する。
センサ、温度コントローラおよび面状ヒータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、種々の面状発熱体が開発され
ている。特に、最近、炭素繊維混抄紙を用いた面状発熱
体が注目されている。このような面状発熱体の温度は発
熱面の場所によってばらつきがある。したがって、面状
発熱体の温度制御を行う場合には、発熱面の複数箇所の
温度を検出する必要がある。図７、図８および図９に従
来の温度センサの例を示す。
ている。特に、最近、炭素繊維混抄紙を用いた面状発熱
体が注目されている。このような面状発熱体の温度は発
熱面の場所によってばらつきがある。したがって、面状
発熱体の温度制御を行う場合には、発熱面の複数箇所の
温度を検出する必要がある。図７、図８および図９に従
来の温度センサの例を示す。
【０００３】図７はサーミスタを示す。このサーミスタ
１０１は直径約２ｍｍのガラスケースおよび一対のリー
ド線からなる。このサーミスタ１０１は良好な熱応答性
を有するが、温度を点または線でしか感知できない。
１０１は直径約２ｍｍのガラスケースおよび一対のリー
ド線からなる。このサーミスタ１０１は良好な熱応答性
を有するが、温度を点または線でしか感知できない。
【０００４】図８は感熱線を示す。この感熱線１０２は
直径約０．１ｍｍの白金線、ニッケル線等からなる。こ
の感熱線１０２は線状であるため広い範囲の熱を感知す
ることができるが、質量が大きいため熱応答性は悪い。
直径約０．１ｍｍの白金線、ニッケル線等からなる。こ
の感熱線１０２は線状であるため広い範囲の熱を感知す
ることができるが、質量が大きいため熱応答性は悪い。
【０００５】図９はサーモスタットを示す。このサーモ
スタット１０３は、例えば幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍ、
厚さ３ｍｍの直方体のパッケージおよび一対のリード線
からなる。このサーモスタット１０３は予め定められた
温度にしか感知せず、熱応答性が極めて悪いので、加熱
防止用にしか使用することができない。
スタット１０３は、例えば幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍ、
厚さ３ｍｍの直方体のパッケージおよび一対のリード線
からなる。このサーモスタット１０３は予め定められた
温度にしか感知せず、熱応答性が極めて悪いので、加熱
防止用にしか使用することができない。
【０００６】
【０００７】上記のように図７のサーミスタ１０１は点
または線でしか温度を感知することができない。したが
って、面状発熱体の温度を検出しかつ温度制御を行うた
めには、複数のサーミスタ１０１を面状発熱体の発熱面
に取り付ける必要がある。この場合、配線が複雑とな
り、かつサーミスタを取り付けることにより面状発熱体
が嵩張ることになる。
または線でしか温度を感知することができない。したが
って、面状発熱体の温度を検出しかつ温度制御を行うた
めには、複数のサーミスタ１０１を面状発熱体の発熱面
に取り付ける必要がある。この場合、配線が複雑とな
り、かつサーミスタを取り付けることにより面状発熱体
が嵩張ることになる。
【０００８】また、図８の感熱線１０２は質量が大きい
ため熱応答性が悪い。したがって、炭素繊維混抄紙のよ
うに昇温速度が非常に速い面状発熱体の温度を精度よく
制御することが困難である。
ため熱応答性が悪い。したがって、炭素繊維混抄紙のよ
うに昇温速度が非常に速い面状発熱体の温度を精度よく
制御することが困難である。
【０００９】また、図９のサーモスタット１０３はサー
ミスタ１０１と同様に点でしか温度を感知できないの
で、面状発熱体の温度を検出するためには、複数のサー
モスタットが必要となる。そのため、配線が複雑とな
り、かつ面状発熱体が嵩張ることになる。
ミスタ１０１と同様に点でしか温度を感知できないの
で、面状発熱体の温度を検出するためには、複数のサー
モスタットが必要となる。そのため、配線が複雑とな
り、かつ面状発熱体が嵩張ることになる。
【００１０】この発明の目的は、発熱体の温度を面で感
知することができ、熱応答性のよい面状感熱素子を提供
することである。
知することができ、熱応答性のよい面状感熱素子を提供
することである。
【００１１】この発明の他の目的は、発熱体の温度を面
で検出することができ、熱応答性のよい温度センサを提
供することである。
で検出することができ、熱応答性のよい温度センサを提
供することである。
【００１２】この発明の他の目的は、発熱体の温度を面
で感知し、かつ高い精度で温度制御を行うことができる
温度コントローラを提供することである。この発明のさ
らに他の目的は、高い精度で温度制御でき、かつ薄く軽
い面状ヒータを提供することである。
で感知し、かつ高い精度で温度制御を行うことができる
温度コントローラを提供することである。この発明のさ
らに他の目的は、高い精度で温度制御でき、かつ薄く軽
い面状ヒータを提供することである。
【００１３】
（１） 第１の発明 第１の発明に係る面状感熱素子は、炭素繊維混抄紙に電
極を配設してなる。
極を配設してなる。
【００１４】（２） 第２の発明 第２の発明に係る温度センサは、面状発熱体および検出
手段を備える。面状発熱体は、炭素繊維混抄紙に電極を
配設し、樹脂にてシート状に形成してなる。検出手段
は、電極に接続され、炭素繊維混抄紙の抵抗値を検出す
る
手段を備える。面状発熱体は、炭素繊維混抄紙に電極を
配設し、樹脂にてシート状に形成してなる。検出手段
は、電極に接続され、炭素繊維混抄紙の抵抗値を検出す
る
【００１５】（３） 第３の発明 第３の発明に係る温度コントローラは、面状感熱素子、
検出手段および電流調整手段を備える。面状感熱素子
は、炭素繊維混抄紙に電極を配設してなる。検出手段
は、面状感熱素子の電極に接続され、炭素繊維混抄紙の
抵抗値の変化を検出する。電流調整手段は、検出手段に
より検出された抵抗値の変化に基づいて発熱体に供給す
る電流を調整する。
検出手段および電流調整手段を備える。面状感熱素子
は、炭素繊維混抄紙に電極を配設してなる。検出手段
は、面状感熱素子の電極に接続され、炭素繊維混抄紙の
抵抗値の変化を検出する。電流調整手段は、検出手段に
より検出された抵抗値の変化に基づいて発熱体に供給す
る電流を調整する。
【００１６】（４） 第４の発明 第４の発明に係る面状ヒータは、面状発熱体および面状
感熱素子を備える。面状発熱体は、炭素繊維混抄紙に電
極を配設してなる。面状感熱素子は、炭素繊維混抄紙に
電極を配設してなり、面状発熱体に積層される。
感熱素子を備える。面状発熱体は、炭素繊維混抄紙に電
極を配設してなる。面状感熱素子は、炭素繊維混抄紙に
電極を配設してなり、面状発熱体に積層される。
【００１７】（５） 第５の発明 第５の発明に係る面状ヒータは、面状発熱体、面状感熱
素子、検出手段および電流調整手段を備える。面状発熱
体は、炭素繊維混抄紙に電極を配設してなる。面状感熱
素子は、炭素繊維混抄紙に電極を配設してなり、面状発
熱体に積層される。検出手段は、面状感熱素子の電極に
接続され、面状感熱素子の炭素繊維混抄紙の抵抗値の変
化を検出する。電流調整手段は、面状発熱体の電極に接
続され、検出手段により検出された抵抗値の変化に基づ
いて面状発熱体の炭素繊維混抄紙に供給する電流を調整
する。
素子、検出手段および電流調整手段を備える。面状発熱
体は、炭素繊維混抄紙に電極を配設してなる。面状感熱
素子は、炭素繊維混抄紙に電極を配設してなり、面状発
熱体に積層される。検出手段は、面状感熱素子の電極に
接続され、面状感熱素子の炭素繊維混抄紙の抵抗値の変
化を検出する。電流調整手段は、面状発熱体の電極に接
続され、検出手段により検出された抵抗値の変化に基づ
いて面状発熱体の炭素繊維混抄紙に供給する電流を調整
する。
【００１８】
（１） 第１の発明 第１の発明に係る面状感熱素子においては、炭素繊維混
抄紙の抵抗値が温度により変化する。したがって、電極
を介して炭素繊維混抄紙の抵抗値を検出することによ
り、温度を検出することができる。
抄紙の抵抗値が温度により変化する。したがって、電極
を介して炭素繊維混抄紙の抵抗値を検出することによ
り、温度を検出することができる。
【００１９】この面状感熱素子は炭素繊維混抄紙からな
るので、薄く、軽い。しかも、任意の形状をとり得るの
で、種々の物体の面の温度を感知することができる。さ
らに、質量が非常に軽いので、熱応答性がよく、高精度
の温度検出が可能となる。
るので、薄く、軽い。しかも、任意の形状をとり得るの
で、種々の物体の面の温度を感知することができる。さ
らに、質量が非常に軽いので、熱応答性がよく、高精度
の温度検出が可能となる。
【００２０】（２） 第２の発明 第２の発明に係る温度センサにおいては、面状感熱素子
の炭素繊維混抄紙の抵抗値が温度により変化する。そし
て、炭素繊維混抄紙の抵抗値が検出される。
の炭素繊維混抄紙の抵抗値が温度により変化する。そし
て、炭素繊維混抄紙の抵抗値が検出される。
【００２１】面状感熱素子は炭素繊維混抄紙を樹脂によ
りシート状に成型してなるので、薄く、軽く、可撓性を
有する。したがって、種々の形状の物体の面の温度を検
出することができる。さらに、質量が非常に軽いので、
熱応答性がよく、高精度の温度検出が可能となる。
りシート状に成型してなるので、薄く、軽く、可撓性を
有する。したがって、種々の形状の物体の面の温度を検
出することができる。さらに、質量が非常に軽いので、
熱応答性がよく、高精度の温度検出が可能となる。
【００２２】（３） 第３の発明 第３の発明に係る温度コントローラにおいては、発熱体
の温度が変化すると、面状感熱素子の炭素繊維混抄紙の
抵抗値が変化する。その抵抗値の変化が検出され、検出
された抵抗値の変化に基づいて発熱体に供給する電流が
調整される。
の温度が変化すると、面状感熱素子の炭素繊維混抄紙の
抵抗値が変化する。その抵抗値の変化が検出され、検出
された抵抗値の変化に基づいて発熱体に供給する電流が
調整される。
【００２３】面状発熱素子が炭素繊維混抄紙からなるの
で、発熱体の温度を面で感知することができ、かつ熱応
答性がよい。したがって、発熱体の温度を高精度に制御
することが可能になる。
で、発熱体の温度を面で感知することができ、かつ熱応
答性がよい。したがって、発熱体の温度を高精度に制御
することが可能になる。
【００２４】（４） 第４の発明 第４の発明に係る面状ヒータにおいては、面状発熱体の
温度が変化すると、それに積層された面状感熱素子の炭
素繊維混抄紙の抵抗値が変化する。したがって、電極を
介して炭素繊維混抄紙の抵抗値を検出することにより、
面状発熱体の温度を面で検出することができる。
温度が変化すると、それに積層された面状感熱素子の炭
素繊維混抄紙の抵抗値が変化する。したがって、電極を
介して炭素繊維混抄紙の抵抗値を検出することにより、
面状発熱体の温度を面で検出することができる。
【００２５】面状感熱素子が面状発熱体と同様に炭素繊
維混抄紙からなるので熱応答性がよく、かつ面状発熱体
の温度変化と面状感熱素子の熱応答が等しくなる。した
がって、面状発熱体の温度を高精度に検出することが可
能となる。
維混抄紙からなるので熱応答性がよく、かつ面状発熱体
の温度変化と面状感熱素子の熱応答が等しくなる。した
がって、面状発熱体の温度を高精度に検出することが可
能となる。
【００２６】また、面状発熱体および面状感熱素子を同
じ製造工程で同時に製造することができるので、製造が
容易である。さらに、面状発熱体および面状感熱素子が
共に炭素繊維混抄紙からなり、かつそれらが一体成型さ
れるので、薄く、軽く、任意の形状をとることができ
る。
じ製造工程で同時に製造することができるので、製造が
容易である。さらに、面状発熱体および面状感熱素子が
共に炭素繊維混抄紙からなり、かつそれらが一体成型さ
れるので、薄く、軽く、任意の形状をとることができ
る。
【００２７】（５） 第５の発明 第５の発明に係る面状ヒータにおいては、面状発熱体の
温度が変化すると、それに積層された面状感熱素子の炭
素繊維混抄紙の抵抗値が変化する。その抵抗値を検出す
ることにより、面状発熱体の温度が面で検出される。検
出された抵抗値の変化に基づいて面状発熱体の炭素繊維
に供給する電流が調整される。
温度が変化すると、それに積層された面状感熱素子の炭
素繊維混抄紙の抵抗値が変化する。その抵抗値を検出す
ることにより、面状発熱体の温度が面で検出される。検
出された抵抗値の変化に基づいて面状発熱体の炭素繊維
に供給する電流が調整される。
【００２８】面状発熱素子が面状発熱体と同様に炭素繊
維混抄紙からなるので、熱応答性がよく、かつ面状発熱
体の温度変化と面状発熱素子の熱応答とが等しくなる。
したがって、面状発熱体の温度を高精度に制御すること
が可能になる。また、面状発熱体および面状感熱素子を
同じ製造工程で同時に製造できるので、製造が容易であ
る。さらに、面状発熱体および面状発熱素子が炭素繊維
混抄紙からなり、かつそれらが一体成型されるので、薄
く、軽く、任意の形状をとることができる。
維混抄紙からなるので、熱応答性がよく、かつ面状発熱
体の温度変化と面状発熱素子の熱応答とが等しくなる。
したがって、面状発熱体の温度を高精度に制御すること
が可能になる。また、面状発熱体および面状感熱素子を
同じ製造工程で同時に製造できるので、製造が容易であ
る。さらに、面状発熱体および面状発熱素子が炭素繊維
混抄紙からなり、かつそれらが一体成型されるので、薄
く、軽く、任意の形状をとることができる。
【００２９】
【実施例】図１は、この発明の一実施例による面状感熱
素子の平面図であり、図２は、その面状感熱素子の端部
の断面図である。
素子の平面図であり、図２は、その面状感熱素子の端部
の断面図である。
【００３０】この面状感熱素子１は、炭素繊維混抄紙１
０およびその炭素繊維混抄紙１０の両面にラミネートさ
れた樹脂層１１，１２からなる。樹脂層１１，１２は、
例えばガラスエポキシ樹脂からなる。樹脂層１１，１２
としてその他の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用い
てもよい。
０およびその炭素繊維混抄紙１０の両面にラミネートさ
れた樹脂層１１，１２からなる。樹脂層１１，１２は、
例えばガラスエポキシ樹脂からなる。樹脂層１１，１２
としてその他の熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を用い
てもよい。
【００３１】炭素繊維混抄紙１０は次のようにして製造
される。和紙の原料紙となるコウゾ、ミツマタ、または
ガンピ等の靱皮繊維に水を加えてパルプ液を作るととも
に、５ｍｍ程度にカッティングされた炭素繊維をその中
に混入し、分散させる。そのパルプ液を抄紙用の網の上
に流し、ウエットシートを形成する。そのウエットシー
トを搾水用のロールを用いて機械的に脱水し、乾燥させ
たのち、所定の寸法に裁断する。このようにして、厚さ
０．２ｍｍ前後の炭素繊維混抄紙１０が形成される。
される。和紙の原料紙となるコウゾ、ミツマタ、または
ガンピ等の靱皮繊維に水を加えてパルプ液を作るととも
に、５ｍｍ程度にカッティングされた炭素繊維をその中
に混入し、分散させる。そのパルプ液を抄紙用の網の上
に流し、ウエットシートを形成する。そのウエットシー
トを搾水用のロールを用いて機械的に脱水し、乾燥させ
たのち、所定の寸法に裁断する。このようにして、厚さ
０．２ｍｍ前後の炭素繊維混抄紙１０が形成される。
【００３２】次に、図１および図２の面状感熱素子１の
製造方法の一例を説明する。炭素繊維混抄紙１０の対向
する２辺に沿って幅約１ｃｍの帯状に銀ペースト１４を
印刷し、銀ペースト１４上に導電性の接着剤で銅箔テー
プからなる電極１３Ａ，１３Ｂを接着する。
製造方法の一例を説明する。炭素繊維混抄紙１０の対向
する２辺に沿って幅約１ｃｍの帯状に銀ペースト１４を
印刷し、銀ペースト１４上に導電性の接着剤で銅箔テー
プからなる電極１３Ａ，１３Ｂを接着する。
【００３３】さらに、生乾き状態のガラスエポキシ樹脂
層で炭素繊維混抄紙１０を挟み、ホットプレスすること
により、ガラスエポキシ樹脂層を熱硬化させる。この
際、図２に示すように、各電極１３Ａ，１３Ｂの端部の
領域において、ガラスエポキシ樹脂層に導線取り付け用
の穴を形成しておく。このようにして、炭素繊維混抄紙
１０の両面に樹脂層１１，１２がラミネートされる。最
後に、各電極１３Ａ，１３Ｂの一端部にはんだづけ等に
より導線１５Ａ，１５Ｂを接続する。このようにして、
厚さ０．５ｍｍ前後の面状感熱素子１が製造される。
層で炭素繊維混抄紙１０を挟み、ホットプレスすること
により、ガラスエポキシ樹脂層を熱硬化させる。この
際、図２に示すように、各電極１３Ａ，１３Ｂの端部の
領域において、ガラスエポキシ樹脂層に導線取り付け用
の穴を形成しておく。このようにして、炭素繊維混抄紙
１０の両面に樹脂層１１，１２がラミネートされる。最
後に、各電極１３Ａ，１３Ｂの一端部にはんだづけ等に
より導線１５Ａ，１５Ｂを接続する。このようにして、
厚さ０．５ｍｍ前後の面状感熱素子１が製造される。
【００３４】炭素繊維混抄紙１０の抵抗値は温度に依存
して変化する。したがって、炭素繊維混抄紙１０の抵抗
値を電極１３Ａ，１３Ｂを介して検出することにより、
面状感熱素子１の温度を検出することができる。その結
果、面状感熱素子１を温度センサとして用いることがで
きる。抵抗値を検出する手段としては、たとえば、後述
する図５および図６の温度検出部３１、０点設定部３２
および増幅器３３を用いることができる。
して変化する。したがって、炭素繊維混抄紙１０の抵抗
値を電極１３Ａ，１３Ｂを介して検出することにより、
面状感熱素子１の温度を検出することができる。その結
果、面状感熱素子１を温度センサとして用いることがで
きる。抵抗値を検出する手段としては、たとえば、後述
する図５および図６の温度検出部３１、０点設定部３２
および増幅器３３を用いることができる。
【００３５】この実施例の面状感熱素子１は、薄く、軽
く、可撓性を有し、種々の形状の物体の面の温度を検出
することができる。しかも、質量が非常に小さいので、
熱応答性がよく、高精度の温度検出が可能となる。
く、可撓性を有し、種々の形状の物体の面の温度を検出
することができる。しかも、質量が非常に小さいので、
熱応答性がよく、高精度の温度検出が可能となる。
【００３６】したがって、この面状感熱素子１の応用範
囲は広く、過熱するおそれのある種々の場所、種々の機
器などに応用することができる。たとえば、この面状感
熱素子１を火災報知に適用すると、１つの素子で広い部
分の温度を感知することができ、狭い部分の温度しか感
知できない従来の温度センサに比べて、火災防止上、極
めて高いの安全性が確保される。
囲は広く、過熱するおそれのある種々の場所、種々の機
器などに応用することができる。たとえば、この面状感
熱素子１を火災報知に適用すると、１つの素子で広い部
分の温度を感知することができ、狭い部分の温度しか感
知できない従来の温度センサに比べて、火災防止上、極
めて高いの安全性が確保される。
【００３７】図３は、この発明の他の実施例による面状
ヒータの断面図である。図３の面状ヒータは、絶縁紙５
０を挟んで積層された炭素繊維混抄紙１０，２０および
それらの炭素繊維混抄紙１０，２０の両面にラミネート
された樹脂層１１，２１からなる。炭素繊維混抄紙１０
の表面には対向する２辺に沿って帯状の電極１３Ａ，１
３Ｂが設けられている。同様に、炭素繊維混抄紙２０の
表面には対向する２辺に沿って帯状の電極２３Ａ，２３
Ｂが設けられている。図３において、これらの電極１３
Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂに接続される導線は省略さ
れている。
ヒータの断面図である。図３の面状ヒータは、絶縁紙５
０を挟んで積層された炭素繊維混抄紙１０，２０および
それらの炭素繊維混抄紙１０，２０の両面にラミネート
された樹脂層１１，２１からなる。炭素繊維混抄紙１０
の表面には対向する２辺に沿って帯状の電極１３Ａ，１
３Ｂが設けられている。同様に、炭素繊維混抄紙２０の
表面には対向する２辺に沿って帯状の電極２３Ａ，２３
Ｂが設けられている。図３において、これらの電極１３
Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂに接続される導線は省略さ
れている。
【００３８】炭素繊維混抄紙１０、樹脂層１１および電
極１３Ａ，１３Ｂが面状感熱素子１を構成する。炭素繊
維混抄紙２０、樹脂層２１および電極２３Ａ，２３Ｂが
面状発熱体２を構成する。このように、面状感熱素子１
および面状発熱体２が一体成型される。
極１３Ａ，１３Ｂが面状感熱素子１を構成する。炭素繊
維混抄紙２０、樹脂層２１および電極２３Ａ，２３Ｂが
面状発熱体２を構成する。このように、面状感熱素子１
および面状発熱体２が一体成型される。
【００３９】炭素繊維混抄紙１０，２０は同一の製造工
程で、同時に製造することができる。面状発熱体２の炭
素繊維混抄紙２０は一定の規格内の発熱特性を有するこ
とが必要であるので、製造時にこの規格からはずれた炭
素繊維混抄紙は面状発熱体には使用できない。一方、面
状感熱素子１の炭素繊維混抄紙は、温度による抵抗値の
変化さえ測定しておけば特定の規格が要求されない。し
たがって、面状発熱体２の製造工程で規格からはずれた
炭素繊維混抄紙を面状感熱素子１の炭素繊維混抄紙とし
て使用することができる。その結果、製造歩留りが向上
する。
程で、同時に製造することができる。面状発熱体２の炭
素繊維混抄紙２０は一定の規格内の発熱特性を有するこ
とが必要であるので、製造時にこの規格からはずれた炭
素繊維混抄紙は面状発熱体には使用できない。一方、面
状感熱素子１の炭素繊維混抄紙は、温度による抵抗値の
変化さえ測定しておけば特定の規格が要求されない。し
たがって、面状発熱体２の製造工程で規格からはずれた
炭素繊維混抄紙を面状感熱素子１の炭素繊維混抄紙とし
て使用することができる。その結果、製造歩留りが向上
する。
【００４０】このように、面状感熱素子１および面状発
熱体２を同じ製造工程で同時に製造できるので、製造が
容易である。さらに、面状発熱素子１および面状発熱体
２がそれぞれ炭素繊維混抄紙１０，２０からなり、かつ
それらが一体成型されるので、薄く、軽く、任意の形状
をとることができる。
熱体２を同じ製造工程で同時に製造できるので、製造が
容易である。さらに、面状発熱素子１および面状発熱体
２がそれぞれ炭素繊維混抄紙１０，２０からなり、かつ
それらが一体成型されるので、薄く、軽く、任意の形状
をとることができる。
【００４１】図４に炭素繊維混抄紙の温度による抵抗値
の変化の一例を示す。この例では、３０°Ｃから１０２
°Ｃの温度変化により抵抗値が５Ω変化する。したがっ
て、この抵抗値の変化を電圧の変化に変換することによ
り温度変化を検出することができる。
の変化の一例を示す。この例では、３０°Ｃから１０２
°Ｃの温度変化により抵抗値が５Ω変化する。したがっ
て、この抵抗値の変化を電圧の変化に変換することによ
り温度変化を検出することができる。
【００４２】たとえば、炭素繊維混抄紙１０に直列に１
０ＫΩの抵抗器を直列に接続し、その直列回路の両端に
１０Ｖの電圧を印加する。面状感熱素子１の温度が３０
°Ｃのとき、炭素繊維混抄紙１０の両端に現れる電圧は
次のようになる。 １０×（６７．９／１００６７．９）＝０．０６７４４２〔Ｖ〕 …（１）
０ＫΩの抵抗器を直列に接続し、その直列回路の両端に
１０Ｖの電圧を印加する。面状感熱素子１の温度が３０
°Ｃのとき、炭素繊維混抄紙１０の両端に現れる電圧は
次のようになる。 １０×（６７．９／１００６７．９）＝０．０６７４４２〔Ｖ〕 …（１）
【００４３】面状感熱素子１の温度が１０２°Ｃのと
き、炭素繊維混抄紙１０の両端に現れる電圧は次のよう
になる。 １０×（６２．９／１００６２．９）＝０．０６２５０６〔Ｖ〕 …（２）
き、炭素繊維混抄紙１０の両端に現れる電圧は次のよう
になる。 １０×（６２．９／１００６２．９）＝０．０６２５０６〔Ｖ〕 …（２）
【００４４】したがって、３０°Ｃから１０２°Ｃまで
の温度変化に対する電圧の変化は次のようになる。 ０．０６７４４２−０．０６２５０６＝０．００４９３６〔Ｖ〕 …（３）
の温度変化に対する電圧の変化は次のようになる。 ０．０６７４４２−０．０６２５０６＝０．００４９３６〔Ｖ〕 …（３）
【００４５】このように、７２度の温度変化に対応して
０．００４９３６Ｖの電圧変化が現れる。この電圧変化
を１０００倍すると、約５Ｖとなる。半固定可変抵抗器
により３０°Ｃのときの電圧を０Ｖに調整すれば、３０
°Ｃから１０２°Ｃまでの温度変化を０Ｖから５Ｖまで
の電圧変化に変換することができる。このようにして、
面状感熱素子１により温度を検出することができる。
０．００４９３６Ｖの電圧変化が現れる。この電圧変化
を１０００倍すると、約５Ｖとなる。半固定可変抵抗器
により３０°Ｃのときの電圧を０Ｖに調整すれば、３０
°Ｃから１０２°Ｃまでの温度変化を０Ｖから５Ｖまで
の電圧変化に変換することができる。このようにして、
面状感熱素子１により温度を検出することができる。
【００４６】図５は、図３の面状ヒータに接続される温
度コントローラの構成を示す機能ブロック図である。図
５の温度コントローラ３は、温度検出部３１、０点設定
部３２、増幅器３３、比較設定回路３４および出力回路
３５を含む。
度コントローラの構成を示す機能ブロック図である。図
５の温度コントローラ３は、温度検出部３１、０点設定
部３２、増幅器３３、比較設定回路３４および出力回路
３５を含む。
【００４７】温度検出部３１は面状感熱素子１の電極１
３Ａ，１３Ｂに接続され、炭素繊維混抄紙１０（図３参
照）の抵抗値の変化を電圧の変化に変換することにより
面状感熱素子１の温度を検出する。０点設定部３２は、
基準となる低温時の出力電圧を０Ｖに設定する。この実
施例では、外気温が３０°Ｃのときに出力電圧が０Ｖと
なるように半固定可変抵抗器により０点を設定する。
３Ａ，１３Ｂに接続され、炭素繊維混抄紙１０（図３参
照）の抵抗値の変化を電圧の変化に変換することにより
面状感熱素子１の温度を検出する。０点設定部３２は、
基準となる低温時の出力電圧を０Ｖに設定する。この実
施例では、外気温が３０°Ｃのときに出力電圧が０Ｖと
なるように半固定可変抵抗器により０点を設定する。
【００４８】増幅器３３は、温度検出部３１の出力電圧
を１０００倍に増幅する。比較設定回路３４は、面状発
熱体２の温度設定を可変抵抗器により行い、面状感熱素
子１により検出された検出温度を面状発熱体２の設定温
度と比較し、それらの温度差に基づく電圧を発生する。
出力部３５は、比較設定回路３４の出力電圧に基づいて
電極２３Ａ，２３Ｂを介して面状発熱体２に通電および
断電を行い、面状発熱体２の温度を制御する。
を１０００倍に増幅する。比較設定回路３４は、面状発
熱体２の温度設定を可変抵抗器により行い、面状感熱素
子１により検出された検出温度を面状発熱体２の設定温
度と比較し、それらの温度差に基づく電圧を発生する。
出力部３５は、比較設定回路３４の出力電圧に基づいて
電極２３Ａ，２３Ｂを介して面状発熱体２に通電および
断電を行い、面状発熱体２の温度を制御する。
【００４９】図６は、図５の温度コントローラ３の詳細
な構成を示す回路図である。図６において交流電源ＡＣ
から供給される交流電圧が変圧器３６により所定の低い
交流電圧に降圧される。直流定電圧発生回路３７により
その低い交流電圧から所定の正の直流電圧Ｖ＋、所定の
負の直流電圧Ｖ−および１０Ｖの直流電圧ＶＢが発生さ
れる。
な構成を示す回路図である。図６において交流電源ＡＣ
から供給される交流電圧が変圧器３６により所定の低い
交流電圧に降圧される。直流定電圧発生回路３７により
その低い交流電圧から所定の正の直流電圧Ｖ＋、所定の
負の直流電圧Ｖ−および１０Ｖの直流電圧ＶＢが発生さ
れる。
【００５０】温度検出部３１は抵抗器Ｒ１からなる。こ
の抵抗器Ｒ１は面状感熱素子１の炭素繊維混抄紙１０に
直列に接続され、その直列回路の両端に１０Ｖの直流電
圧ＶＢが印加される。この実施例では、抵抗器Ｒ１は１
０ＫΩの抵抗値を有する。また、面状感熱素子１の炭素
繊維混抄紙１０は、図４に示したように、３０°Ｃから
１０２°Ｃの温度範囲において６７．９Ωから６２．９
Ωの範囲で変化する抵抗値を有する。
の抵抗器Ｒ１は面状感熱素子１の炭素繊維混抄紙１０に
直列に接続され、その直列回路の両端に１０Ｖの直流電
圧ＶＢが印加される。この実施例では、抵抗器Ｒ１は１
０ＫΩの抵抗値を有する。また、面状感熱素子１の炭素
繊維混抄紙１０は、図４に示したように、３０°Ｃから
１０２°Ｃの温度範囲において６７．９Ωから６２．９
Ωの範囲で変化する抵抗値を有する。
【００５１】したがって、面状感熱素子１の温度が３０
°Ｃのときには、式（１）で示したように、ノードＡに
は０．０６７４２Ｖの電圧が現れる。また、面状感熱素
子１の温度が１０２°Ｃのときには、式（２）で示した
ように、ノードＡには０．０６２５０６Ｖの電圧が現れ
る。すなわち、７２度の温度変化幅が０．００４９３６
Ｖの電圧変化幅に対応する。
°Ｃのときには、式（１）で示したように、ノードＡに
は０．０６７４２Ｖの電圧が現れる。また、面状感熱素
子１の温度が１０２°Ｃのときには、式（２）で示した
ように、ノードＡには０．０６２５０６Ｖの電圧が現れ
る。すなわち、７２度の温度変化幅が０．００４９３６
Ｖの電圧変化幅に対応する。
【００５２】０点設定部３２は、抵抗器Ｒ２、半固定可
変抵抗器Ｒ３および抵抗器Ｒ４からなる。抵抗器Ｒ２、
半固定可変抵抗器Ｒ３および抵抗器Ｒ４は直列に接続さ
れ、その直列回路の両端に１０Ｖの直流電圧ＶＢが印加
される。半固定可変抵抗器Ｒ３を調整することによりノ
ードＢに現れる電圧を調整することができる。
変抵抗器Ｒ３および抵抗器Ｒ４からなる。抵抗器Ｒ２、
半固定可変抵抗器Ｒ３および抵抗器Ｒ４は直列に接続さ
れ、その直列回路の両端に１０Ｖの直流電圧ＶＢが印加
される。半固定可変抵抗器Ｒ３を調整することによりノ
ードＢに現れる電圧を調整することができる。
【００５３】増幅器３３は、演算増幅器ＯＰ１、抵抗器
Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８およびキャパシタＣ１を含む。
演算増幅器ＯＰ１および抵抗器Ｒ５〜Ｒ８が差動増幅回
路を構成している。この差動増幅回路はノードＡとノー
ドＢとの間の電圧差を１０００倍に増幅して出力電圧を
ノードＣに与える。それにより、７２度の温度変化幅に
対応する０．００４９３６Ｖの電圧変化幅を約５Ｖの電
圧変化幅に増幅することができる。ノードＢの電圧が３
０°ＣにおけるノードＡの電圧と等しくなるように０点
設定部３０の半固定可変抵抗器Ｒ３を調整すれば、３０
°ＣにおけるノードＣの出力電圧が０Ｖとなる。すなわ
ち、３０°Ｃ〜１０２°Ｃの温度変化を０Ｖ〜５Ｖの電
圧変化に変換することができる。
Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８およびキャパシタＣ１を含む。
演算増幅器ＯＰ１および抵抗器Ｒ５〜Ｒ８が差動増幅回
路を構成している。この差動増幅回路はノードＡとノー
ドＢとの間の電圧差を１０００倍に増幅して出力電圧を
ノードＣに与える。それにより、７２度の温度変化幅に
対応する０．００４９３６Ｖの電圧変化幅を約５Ｖの電
圧変化幅に増幅することができる。ノードＢの電圧が３
０°ＣにおけるノードＡの電圧と等しくなるように０点
設定部３０の半固定可変抵抗器Ｒ３を調整すれば、３０
°ＣにおけるノードＣの出力電圧が０Ｖとなる。すなわ
ち、３０°Ｃ〜１０２°Ｃの温度変化を０Ｖ〜５Ｖの電
圧変化に変換することができる。
【００５４】比較設定回路３４は、演算増幅器ＯＰ２、
抵抗器Ｒ９、可変抵抗器Ｒ１０および抵抗器Ｒ１１を含
む。抵抗器Ｒ９、可変抵抗器Ｒ１０および抵抗器Ｒ１１
は直列に接続され、その直列回路の両端に１０Ｖの直列
電圧ＶＢが印加される。可変抵抗器Ｒ１０を調整するこ
とにより、ノードＤに現れる基準電圧を０Ｖから５Ｖの
範囲で調整することができる。演算増幅器ＯＰ２は比較
器として動作し、ノードＣの出力電圧ＣをノードＤの基
準電圧と比較する。ノードＣの出力電圧がノードＤの基
準電圧よりも高いときに、ノードＥに正の出力電圧が表
れる。
抵抗器Ｒ９、可変抵抗器Ｒ１０および抵抗器Ｒ１１を含
む。抵抗器Ｒ９、可変抵抗器Ｒ１０および抵抗器Ｒ１１
は直列に接続され、その直列回路の両端に１０Ｖの直列
電圧ＶＢが印加される。可変抵抗器Ｒ１０を調整するこ
とにより、ノードＤに現れる基準電圧を０Ｖから５Ｖの
範囲で調整することができる。演算増幅器ＯＰ２は比較
器として動作し、ノードＣの出力電圧ＣをノードＤの基
準電圧と比較する。ノードＣの出力電圧がノードＤの基
準電圧よりも高いときに、ノードＥに正の出力電圧が表
れる。
【００５５】出力部３５は、抵抗器Ｒ１２，Ｒ１３，Ｒ
１４、キャパシタＣ２、フォトカプラＰＣおよびトライ
アックＴＲを含む。ノードＥに正の出力電圧が現れる
と、抵抗器Ｒ１２およびフォトカプラＰＣの発光部に電
流が流れる。それにより、フォトカプラＰＣの発光部が
発光し、フォトカプラＰＣの受光部および抵抗器Ｒ１３
に電流が流れる。それにより、トライアックＴＲがオン
する。その結果、交流電源ＡＣから供給される交流電圧
がノードＦとノードＧとの間に印加される。それによ
り、電極２３Ａ，２３Ｂを介して面状発熱体２の炭素繊
維混抄紙２０（図３参照）に電流が供給され、面状発熱
体２の温度が上昇する。
１４、キャパシタＣ２、フォトカプラＰＣおよびトライ
アックＴＲを含む。ノードＥに正の出力電圧が現れる
と、抵抗器Ｒ１２およびフォトカプラＰＣの発光部に電
流が流れる。それにより、フォトカプラＰＣの発光部が
発光し、フォトカプラＰＣの受光部および抵抗器Ｒ１３
に電流が流れる。それにより、トライアックＴＲがオン
する。その結果、交流電源ＡＣから供給される交流電圧
がノードＦとノードＧとの間に印加される。それによ
り、電極２３Ａ，２３Ｂを介して面状発熱体２の炭素繊
維混抄紙２０（図３参照）に電流が供給され、面状発熱
体２の温度が上昇する。
【００５６】一方、ノードＥに正の出力電圧が現れない
ときには、フォトカプラＰＣの発光部に電流が流れず、
フォトカプラＰＣの受光部にも電流が流れない。したが
って、トライアックＴＲがオフし、交流電源ＡＣと面状
発熱体２とが遮断される。それにより、面状発熱体２の
炭素繊維混抄紙２０に電流が供給されず、面状発熱体２
の温度が下降する。このようにして、面状発熱体２が、
比較設定回路３４の可変抵抗器Ｒ１０により設定された
温度に制御される。
ときには、フォトカプラＰＣの発光部に電流が流れず、
フォトカプラＰＣの受光部にも電流が流れない。したが
って、トライアックＴＲがオフし、交流電源ＡＣと面状
発熱体２とが遮断される。それにより、面状発熱体２の
炭素繊維混抄紙２０に電流が供給されず、面状発熱体２
の温度が下降する。このようにして、面状発熱体２が、
比較設定回路３４の可変抵抗器Ｒ１０により設定された
温度に制御される。
【００５７】面状発熱体２は炭素繊維混抄紙２０からな
るので昇温速度が非常に速い。面状感熱素子１も面状発
熱体２と同様に炭素繊維混抄紙１０からなるので、熱応
答性が非常によく、かつ面状発熱体２の温度変化と面状
感熱素子１の熱応答とが等しくなる。したがって、面状
発熱体２の温度を高い精度で検出しかつ高い精度で制御
することが可能となる。
るので昇温速度が非常に速い。面状感熱素子１も面状発
熱体２と同様に炭素繊維混抄紙１０からなるので、熱応
答性が非常によく、かつ面状発熱体２の温度変化と面状
感熱素子１の熱応答とが等しくなる。したがって、面状
発熱体２の温度を高い精度で検出しかつ高い精度で制御
することが可能となる。
【００５８】
【発明の効果】第１の発明によれば、薄く、軽く、熱応
答性がよく、かつ任意の形状の物体の温度を面で検出す
ることできる面状感熱素子が得られる。したがって、種
々の物体の面の温度を高精度に検出することが可能とな
る。
答性がよく、かつ任意の形状の物体の温度を面で検出す
ることできる面状感熱素子が得られる。したがって、種
々の物体の面の温度を高精度に検出することが可能とな
る。
【００５９】第２の発明によれば、薄く、軽く、可撓性
を有し、熱応答性がよく、かつ任意の形状の物体の温度
を面で検出することができる温度センサが得られる。し
たがって、種々の物体の面の温度を高精度に検出するこ
とが可能となる。
を有し、熱応答性がよく、かつ任意の形状の物体の温度
を面で検出することができる温度センサが得られる。し
たがって、種々の物体の面の温度を高精度に検出するこ
とが可能となる。
【００６０】第３の発明によれば、薄く、軽く、熱応答
性がよく、かつ任意の形状をとることができる温度コン
トローラが得られる。したがって、種々の発熱体の面の
温度を高精度に制御することが可能となる。
性がよく、かつ任意の形状をとることができる温度コン
トローラが得られる。したがって、種々の発熱体の面の
温度を高精度に制御することが可能となる。
【００６１】第４の発明によれば、薄く、軽く、熱応答
性がよく、任意の形状をとることができ、かつ面状発熱
体の温度を面で検出できる面状ヒータが得られる。しか
も、面状発熱体および面状感熱素子が同じ製造工程によ
り製造されるので、製造が容易となる。
性がよく、任意の形状をとることができ、かつ面状発熱
体の温度を面で検出できる面状ヒータが得られる。しか
も、面状発熱体および面状感熱素子が同じ製造工程によ
り製造されるので、製造が容易となる。
【００６２】第５の発明によれば、薄く、軽く、熱応答
性がよく、任意の形状をとることができ、面状発熱体の
温度を高精度に制御することができる面状ヒータが得ら
れる。しかも、面状発熱体および面状感熱素子が同じ製
造工程により製造されるので、製造が容易となる。
性がよく、任意の形状をとることができ、面状発熱体の
温度を高精度に制御することができる面状ヒータが得ら
れる。しかも、面状発熱体および面状感熱素子が同じ製
造工程により製造されるので、製造が容易となる。
【図１】この発明の一実施例による面状感熱素子の平面
図である。
図である。
【図２】図１の面状感熱素子の端部の断面図である。
【図３】この発明の他の実施例による面状ヒータの断面
図である。
図である。
【図４】炭素繊維混抄紙の温度による抵抗値の変化を示
す図である。
す図である。
【図５】図３の面状ヒータに接続される温度コントロー
ラの構成を示す機能ブロック図である。
ラの構成を示す機能ブロック図である。
【図６】図５の温度コントローラの詳細な回路図であ
る。
る。
【図７】従来のサーミスタを示す図である。
【図８】従来の感熱線を示す図である。
【図９】従来のサーモスタットを示す図である。
１ 面状感熱素子 ２ 面状発熱体 ３ 温度コントローラ １０，２０ 炭素繊維混抄紙 １１，１２，２１ 樹脂層 １３Ａ，１３Ｂ，２３Ａ，２３Ｂ 電極 １４ 銀ペースト １５Ａ，１５Ｂ 導線 ３１ 温度検出部 ３２ ０点設定部 ３３ 増幅器 ３４ 比較設定回路 ３５ 出力回路 ５０ 絶縁紙 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (5)
- 【請求項１】炭素繊維混抄紙に電極を配設してなる面状
感熱素子。 - 【請求項２】炭素繊維混抄紙に電極を配設し、樹脂にて
シート状に成型してなる面状感熱素子と、 前記電極に接続され、前記炭素繊維混抄紙の抵抗値を検
出する検出手段とを備えた、温度センサ。 - 【請求項３】発熱体のための温度コントローラであっ
て、 炭素繊維混抄紙の電極を配設してなる面状感熱素子と、 前記面状感熱素子の前記電極に接続され、前記炭素繊維
混抄紙の抵抗値の変化を検出する検出手段と、 前記検出手段により検出された抵抗値の変化に基づいて
前記発熱体に要求する電流を調整する電流調整手段とを
備えた、温度コントローラ。 - 【請求項４】炭素繊維混抄紙に電極を配設してなる面状
発熱体と、 炭素繊維混抄紙に電極を配設してなり、前記面状発熱体
に積層された面状感熱素子とを備えた、面状ヒータ。 - 【請求項５】炭素繊維混抄紙に電極を配設してなる面状
発熱体と、 炭素繊維混抄紙に電極を配設してなり、前記面状発熱体
に積層された面状感熱素子と、 前記面状感熱素子の前記電極に接続され、前記面状感熱
素子の前記炭素繊維混抄紙の抵抗値の変化を検出する検
出手段と、 前記面状発熱体に接続され、前記検出手段により検出さ
れた抵抗値の変化に基づいて前記面状発熱体の前記炭素
繊維混抄紙に供給する電流を調整する電流調整手段とを
備えた、面状ヒータ。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1019930009188A KR950013314A (ko) | 1993-10-13 | 1993-05-26 | 면상 감열소자 및 그것을 가진 면상 히이터 |
| JP5280410A JP2510072B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 面状感熱素子、温度センサ、温度コントロ―ラおよび面状ヒ―タ |
| US08/210,400 US5582757A (en) | 1993-10-13 | 1994-03-18 | Sheet-like electric heater and a sheet-like thermal sensing element using carbon fiber mixed paper |
| KR1019940009188A KR0157234B1 (ko) | 1993-10-13 | 1994-04-28 | 면상 감열소자 및 그것을 가진 면상 히이터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5280410A JP2510072B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 面状感熱素子、温度センサ、温度コントロ―ラおよび面状ヒ―タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07111184A JPH07111184A (ja) | 1995-04-25 |
| JP2510072B2 true JP2510072B2 (ja) | 1996-06-26 |
Family
ID=17624656
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5280410A Expired - Fee Related JP2510072B2 (ja) | 1993-10-13 | 1993-10-13 | 面状感熱素子、温度センサ、温度コントロ―ラおよび面状ヒ―タ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5582757A (ja) |
| JP (1) | JP2510072B2 (ja) |
| KR (2) | KR950013314A (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6414286B2 (en) | 1999-04-22 | 2002-07-02 | Malden Mills Industries, Inc. | Electric heating/warming fibrous articles |
| US6852956B2 (en) * | 1999-04-22 | 2005-02-08 | Malden Mills Industries, Inc. | Fabric with heated circuit printed on intermediate film |
| US6548789B1 (en) | 1999-04-22 | 2003-04-15 | Malden Mills Industries, Inc. | Electric resistance heating/warming fabric articles |
| US6373034B1 (en) | 1999-04-22 | 2002-04-16 | Malden Mills Industries, Inc. | Electric heating/warming fabric articles |
| US6160246A (en) * | 1999-04-22 | 2000-12-12 | Malden Mills Industries, Inc. | Method of forming electric heat/warming fabric articles |
| US6888112B2 (en) | 1999-04-22 | 2005-05-03 | Malden Hills Industries, Inc. | Electric heating/warming woven fibrous articles |
| JP4437336B2 (ja) * | 1999-05-14 | 2010-03-24 | キヤノンアネルバ株式会社 | 静電容量型真空センサ |
| US6344795B1 (en) | 1999-08-17 | 2002-02-05 | Lucent Technologies Inc. | Method and apparatus for generating temperature based alerting signals |
| US6275151B1 (en) | 2000-01-11 | 2001-08-14 | Lucent Technologies Inc. | Cognitive intelligence carrying case |
| KR100337609B1 (ko) * | 2000-08-26 | 2002-05-22 | 서영석 | 세라믹 탄소섬유지 면상발열체 |
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