JP2703691B2 - 発熱体 - Google Patents
発熱体Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は発熱体に関し、詳しくは
導電性フィラーを分散・担持した合成樹脂を、発熱部と
する発熱体に関する。
導電性フィラーを分散・担持した合成樹脂を、発熱部と
する発熱体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の発熱体は、ある温度範囲
では、その抵抗値が、正の温度特性、即ち温度が上昇す
るに連れて抵抗値が大きくなる特性を有することが知ら
れている。これは、温度の上昇に伴って樹脂が膨張する
結果、導電性フィラーの連鎖の切断が起きることに起因
すると考えられている。その抵抗値の上昇率はある温度
Ｔａ付近で急激に上昇することも知られている。従っ
て、温度が温度Ｔａよりも上昇すると、電流値が急に小
さくなり、結果的に発熱量が減少し、温度が低下するこ
ととなる。この結果、発熱量（電流値）は、温度Ｔａの
近傍でバランスし、発熱体は自己温度制御作用を発揮す
る。
では、その抵抗値が、正の温度特性、即ち温度が上昇す
るに連れて抵抗値が大きくなる特性を有することが知ら
れている。これは、温度の上昇に伴って樹脂が膨張する
結果、導電性フィラーの連鎖の切断が起きることに起因
すると考えられている。その抵抗値の上昇率はある温度
Ｔａ付近で急激に上昇することも知られている。従っ
て、温度が温度Ｔａよりも上昇すると、電流値が急に小
さくなり、結果的に発熱量が減少し、温度が低下するこ
ととなる。この結果、発熱量（電流値）は、温度Ｔａの
近傍でバランスし、発熱体は自己温度制御作用を発揮す
る。
【０００３】このような発熱体は、例えば面状形態とさ
れ、加温用絨毯等に応用することが考えられている。
れ、加温用絨毯等に応用することが考えられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
発熱体では、導電性フィラーがかなり大きいので、その
分散を完全に均一にすることが困難であり、抵抗値も均
一とならず、温度にむらができる場合があるという問題
があった。その結果、被加熱物を均一に加熱できない。
更に、温度が他の部分よりも上昇した部分（ホットスポ
ット）ができやすく、過熱ひいては火災の原因となる虞
れもあった。
発熱体では、導電性フィラーがかなり大きいので、その
分散を完全に均一にすることが困難であり、抵抗値も均
一とならず、温度にむらができる場合があるという問題
があった。その結果、被加熱物を均一に加熱できない。
更に、温度が他の部分よりも上昇した部分（ホットスポ
ット）ができやすく、過熱ひいては火災の原因となる虞
れもあった。
【０００５】また、かかる発熱体は、折曲げによって合
成樹脂のみならず個々の導電性フィラーも損傷を受けや
すいので、折曲げに対する耐久性が低く、折曲げが繰り
返されるもの（例えば布団）や開閉される扉のヒンジ部
等に利用することができない。
成樹脂のみならず個々の導電性フィラーも損傷を受けや
すいので、折曲げに対する耐久性が低く、折曲げが繰り
返されるもの（例えば布団）や開閉される扉のヒンジ部
等に利用することができない。
【０００６】本発明は上記課題を解決し、温度むらなく
加熱でき、また折曲げに対して極めて耐久性がある発熱
体を提供することを目的とする。
加熱でき、また折曲げに対して極めて耐久性がある発熱
体を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】本発明の発熱
体は、炭化水素化合物の熱分解による気相法によって生
成され、かつ高融点金属及び／又は該金属の化合物の超
微粉末を成長開始部として成長させたウイスカー状炭素
繊維（以下、気相成長炭素繊維という）を、導電性フィ
ラーとして分散担持した合成樹脂の発熱部と、電流供給
用の電極部とを備えてなる。
体は、炭化水素化合物の熱分解による気相法によって生
成され、かつ高融点金属及び／又は該金属の化合物の超
微粉末を成長開始部として成長させたウイスカー状炭素
繊維（以下、気相成長炭素繊維という）を、導電性フィ
ラーとして分散担持した合成樹脂の発熱部と、電流供給
用の電極部とを備えてなる。
【０００８】上記構成を有する本発明の発熱体は、電流
を供給することにより自己温度制御機能を発揮しつつ発
熱するが、自己温度制御機能を発揮する従来の発熱体の
ようには、発熱部で温度むらが生じない。また機械的強
度も強い。特に、折曲げを繰り返しても折曲げられた部
分は極めて破壊されにくく、自己温度制御機能を発揮す
る従来の発熱体よりも、折曲げに対する耐久力は格段に
高い。この様な作用がもたらされるのは、次のように推
定される。
を供給することにより自己温度制御機能を発揮しつつ発
熱するが、自己温度制御機能を発揮する従来の発熱体の
ようには、発熱部で温度むらが生じない。また機械的強
度も強い。特に、折曲げを繰り返しても折曲げられた部
分は極めて破壊されにくく、自己温度制御機能を発揮す
る従来の発熱体よりも、折曲げに対する耐久力は格段に
高い。この様な作用がもたらされるのは、次のように推
定される。
【０００９】気相成長炭素繊維は、高融点金属及び／又
はその化合物の超微粉末を成長開始点として気相法で生
成されることに起因して、ポリアクリロニトリル系又は
ピッチ系の周知炭素繊維に比べて格段に短い。また超微
粉末の直径に近い微小直径のものとして生成されるた
め、周知炭素繊維に比べて極めて径も小さい（周知炭素
繊維は、一般に長さ１ｍｍ，径７〜１０μｍ程度以上で
あるのに対し、気相成長炭素繊維は小さいものでは長さ
１０μｍ，径０．０１μｍ程度のものもできる）。この
点と、この気相成長炭素繊維は、母材である合成樹脂と
の親和性、分散性に優れている点とに基き、合成樹脂全
体に均一に分散される。従って、発熱体のあらゆる部位
で抵抗値が均一になり、熱のむらができないと考えられ
る。
はその化合物の超微粉末を成長開始点として気相法で生
成されることに起因して、ポリアクリロニトリル系又は
ピッチ系の周知炭素繊維に比べて格段に短い。また超微
粉末の直径に近い微小直径のものとして生成されるた
め、周知炭素繊維に比べて極めて径も小さい（周知炭素
繊維は、一般に長さ１ｍｍ，径７〜１０μｍ程度以上で
あるのに対し、気相成長炭素繊維は小さいものでは長さ
１０μｍ，径０．０１μｍ程度のものもできる）。この
点と、この気相成長炭素繊維は、母材である合成樹脂と
の親和性、分散性に優れている点とに基き、合成樹脂全
体に均一に分散される。従って、発熱体のあらゆる部位
で抵抗値が均一になり、熱のむらができないと考えられ
る。
【００１０】そして、気相成長炭素繊維は、格子欠陥が
少なく均質な黒鉛結晶層を持つことから、それ自身の機
械的特性に優れている。また、周知の炭素繊維は長いの
で、折曲げ部にある個々の炭素繊維が、常に折曲げ力の
影響を受け変形によって劣化しやすいのに対し、気相成
長炭素繊維は短いために、折曲げ部において集団として
影響を受けるが、個々として受ける影響が小さく、劣化
し難いと考えられる。これらの点から、特に折れに対し
て本発明の発熱体は、耐久力が高いと考えられる。
少なく均質な黒鉛結晶層を持つことから、それ自身の機
械的特性に優れている。また、周知の炭素繊維は長いの
で、折曲げ部にある個々の炭素繊維が、常に折曲げ力の
影響を受け変形によって劣化しやすいのに対し、気相成
長炭素繊維は短いために、折曲げ部において集団として
影響を受けるが、個々として受ける影響が小さく、劣化
し難いと考えられる。これらの点から、特に折れに対し
て本発明の発熱体は、耐久力が高いと考えられる。
【００１１】かかる利点をもたらす気相成長炭素繊維
は、種々の炭化水素化合物を原料としうる。その例とし
てベンゼン、トルエン、キシレンが挙げられる。気相成
長炭素繊維の生成に利用される超微粒子を構成する高融
点金属としては、例えば、炭化水素化合物の熱分解の温
度である９５０〜１３００℃において気化しない金属で
あって、Ｔｉ，Ｚｒ等の周期律表第ＩＶａ族、Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｔａの第Ｖａ族、Ｃｒ，Ｍｏ等の第ＶＩａ族、Ｍｎ
等の第ＶＩＩａ族、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの第ＶＩＩＩ族の
元素が適し、特に好ましいのはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｖ，
Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒである。そして、かかる金属の
化合物には、その酸化物、窒化物、塩類等がある。
は、種々の炭化水素化合物を原料としうる。その例とし
てベンゼン、トルエン、キシレンが挙げられる。気相成
長炭素繊維の生成に利用される超微粒子を構成する高融
点金属としては、例えば、炭化水素化合物の熱分解の温
度である９５０〜１３００℃において気化しない金属で
あって、Ｔｉ，Ｚｒ等の周期律表第ＩＶａ族、Ｖ，Ｎ
ｂ，Ｔａの第Ｖａ族、Ｃｒ，Ｍｏ等の第ＶＩａ族、Ｍｎ
等の第ＶＩＩａ族、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉの第ＶＩＩＩ族の
元素が適し、特に好ましいのはＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｖ，
Ｎｂ，Ｔａ，Ｔｉ，Ｚｒである。そして、かかる金属の
化合物には、その酸化物、窒化物、塩類等がある。
【００１２】超微粉末の径は、０．０１μｍ〜０．０５
μｍが好ましい。この様な超微粉末により長さ０．１ｍ
ｍ〜５ｍｍ、径０．０５μｍ〜１μｍ程度の気相成長炭
素繊維が生成される。気相成長炭素繊維を分散担持する
合成樹脂としては、公知の合成樹脂が特に制限なく広く
使用できる。その例として、ポリエチレンテレフタレー
トのようなポリエステル樹脂，ナイロンのようなポリア
ミド樹脂，ポリプロピレン，ポリビニル樹脂，ＡＢＳ樹
脂等，ポリアルキレン系樹脂，ビニル系樹脂，ポリオキ
シアルキレン系樹脂，ポリエーテル系樹脂，ポリウレタ
ン系樹脂，ポリイミド系樹脂，ポリスルフォン系樹脂，
シリコーン樹脂，クロロプレンのような合成ゴム，天然
ゴムや、これらの共重合体が挙げられる。
μｍが好ましい。この様な超微粉末により長さ０．１ｍ
ｍ〜５ｍｍ、径０．０５μｍ〜１μｍ程度の気相成長炭
素繊維が生成される。気相成長炭素繊維を分散担持する
合成樹脂としては、公知の合成樹脂が特に制限なく広く
使用できる。その例として、ポリエチレンテレフタレー
トのようなポリエステル樹脂，ナイロンのようなポリア
ミド樹脂，ポリプロピレン，ポリビニル樹脂，ＡＢＳ樹
脂等，ポリアルキレン系樹脂，ビニル系樹脂，ポリオキ
シアルキレン系樹脂，ポリエーテル系樹脂，ポリウレタ
ン系樹脂，ポリイミド系樹脂，ポリスルフォン系樹脂，
シリコーン樹脂，クロロプレンのような合成ゴム，天然
ゴムや、これらの共重合体が挙げられる。
【００１３】合成樹脂への気相成長炭素繊維の含有量
は、樹脂の種類等によって適当な範囲は異なるので、一
概に言えないが、通常は１０重量部〜６０重量部の範囲
内である。気相成長炭素繊維が少なすぎると、高抵抗で
通電性がなくなり、逆に多すぎると抵抗値に関する正特
性を示さなくなる。
は、樹脂の種類等によって適当な範囲は異なるので、一
概に言えないが、通常は１０重量部〜６０重量部の範囲
内である。気相成長炭素繊維が少なすぎると、高抵抗で
通電性がなくなり、逆に多すぎると抵抗値に関する正特
性を示さなくなる。
【００１４】本発明の発熱体における発熱部は、それ自
身単独でまたは基体と共に面状，線状などの形態とする
ことができる。発熱部と基体とによって面状形態とする
場合、発熱部の材料をその基体に塗布、含浸等して形成
することができる。その基体として、塊状，スポンジ，
不織布，織物，簾等が挙げられる。
身単独でまたは基体と共に面状，線状などの形態とする
ことができる。発熱部と基体とによって面状形態とする
場合、発熱部の材料をその基体に塗布、含浸等して形成
することができる。その基体として、塊状，スポンジ，
不織布，織物，簾等が挙げられる。
【００１５】本発明の発熱体における電極部は、銀ペー
スト等で貼り付けた金属片や金属テープ等により構成で
きるが、発熱部の一部を利用したものとしてもよい。本
発明の発熱体は、単独でまたは他の部材と組み合わさっ
て、例えば次のような物品を構成することができる。
スト等で貼り付けた金属片や金属テープ等により構成で
きるが、発熱部の一部を利用したものとしてもよい。本
発明の発熱体は、単独でまたは他の部材と組み合わさっ
て、例えば次のような物品を構成することができる。
【００１６】加温用の絨毯・布団・毛布・座布団、浴室
・廊下等の加温用床マット、自動車・電車等の暖房座
席、屋内外待合室・トイレ・バス停・プラットフォーム
用の暖房椅子、エンジン等の各種機械の加温器、実験用
などの恒温器、車のハンドル，バイク等のグリップの加
温器、温水等の貯蔵用タンク、給湯器、各種乾燥器、蒸
し器・トースタ・炊飯器等の各種加熱調理器、ポット、
食物保温器、鍋敷、こたつ等の暖房器、アイロン、発熱
タイル、乾燥または加熱兼搬送用のベルト、ヒータ付の
ジャケット・サポータ・スキー靴・スリッパ、足温器、
カイロ、ドアのノブ保温器、ミラー・窓ガラス・ビデオ
内の結露防止用ヒータ、屋外表示板の着氷防止用ヒー
タ、水道管等の凍結防止用ヒータ、建築物の床・壁・天
井等の暖房用ヒータ、加温療法でのヒータ、育雛・育苗
・動物小屋・水槽・温室等のヒータ等。
・廊下等の加温用床マット、自動車・電車等の暖房座
席、屋内外待合室・トイレ・バス停・プラットフォーム
用の暖房椅子、エンジン等の各種機械の加温器、実験用
などの恒温器、車のハンドル，バイク等のグリップの加
温器、温水等の貯蔵用タンク、給湯器、各種乾燥器、蒸
し器・トースタ・炊飯器等の各種加熱調理器、ポット、
食物保温器、鍋敷、こたつ等の暖房器、アイロン、発熱
タイル、乾燥または加熱兼搬送用のベルト、ヒータ付の
ジャケット・サポータ・スキー靴・スリッパ、足温器、
カイロ、ドアのノブ保温器、ミラー・窓ガラス・ビデオ
内の結露防止用ヒータ、屋外表示板の着氷防止用ヒー
タ、水道管等の凍結防止用ヒータ、建築物の床・壁・天
井等の暖房用ヒータ、加温療法でのヒータ、育雛・育苗
・動物小屋・水槽・温室等のヒータ等。
【００１７】本発明の発熱体は、以上のように種々のも
のに適用、利用できるが、折曲げに対して強い特性を生
かして、特に、ロール間に架けられる乾燥・加熱兼搬送
用ベルト、暖房用の布団・毛布など、繰り返し折曲げら
れるような物品への適用、あるいは繰り返し開閉または
折曲げが実施される部分（開閉扉のヒンジ部等）を覆う
面状のヒータとしての利用が特に有効である。
のに適用、利用できるが、折曲げに対して強い特性を生
かして、特に、ロール間に架けられる乾燥・加熱兼搬送
用ベルト、暖房用の布団・毛布など、繰り返し折曲げら
れるような物品への適用、あるいは繰り返し開閉または
折曲げが実施される部分（開閉扉のヒンジ部等）を覆う
面状のヒータとしての利用が特に有効である。
【００１８】また、本発明の発熱体を、その裏面に貼着
剤を介して保護シートを張り付けた構成とすれば、必要
時にその保護シートを剥して所望の部分に貼り付けるこ
とができ、その部分あるいはその周囲を容易に加温する
ことができる。
剤を介して保護シートを張り付けた構成とすれば、必要
時にその保護シートを剥して所望の部分に貼り付けるこ
とができ、その部分あるいはその周囲を容易に加温する
ことができる。
【００１９】
【実施例】以上説明した本発明の構成・作用を一層明ら
かにするために、以下本発明の発熱体の好適な実施例に
ついて説明する。第１図に示すような長方形の面状発熱
部１とその２つの長辺に沿う銅テープ製の電極部２とを
備えた本発明に係る発熱体を、次に示すように製造し、
その発熱温度の均一性を調べた。
かにするために、以下本発明の発熱体の好適な実施例に
ついて説明する。第１図に示すような長方形の面状発熱
部１とその２つの長辺に沿う銅テープ製の電極部２とを
備えた本発明に係る発熱体を、次に示すように製造し、
その発熱温度の均一性を調べた。
【００２０】超微粒子として粒径約０．０２μｍの鉄を
配したチャンバ内を、温度１１００℃とし、そこへ原料
炭化水素化合物としてのベンゼンを導入した。超微粒子
を成長起点として、平均径約０．３μｍ、平均長さ約１
ｍｍ程度の炭素繊維が生成した。
配したチャンバ内を、温度１１００℃とし、そこへ原料
炭化水素化合物としてのベンゼンを導入した。超微粒子
を成長起点として、平均径約０．３μｍ、平均長さ約１
ｍｍ程度の炭素繊維が生成した。
【００２１】溶融状態のポリエチレン樹脂１００重量部
に上記の炭素繊維４０重量部を混合し、その後のプレス
成形過程、冷却過程を経て、縦１００ｍｍ、横１００ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍの長方形をした面状の発熱部１を製造し
た。この発熱部１の対向する２辺に、銅テープを貼り付
け電極部２を形成し、発熱体とした。
に上記の炭素繊維４０重量部を混合し、その後のプレス
成形過程、冷却過程を経て、縦１００ｍｍ、横１００ｍ
ｍ、厚さ１ｍｍの長方形をした面状の発熱部１を製造し
た。この発熱部１の対向する２辺に、銅テープを貼り付
け電極部２を形成し、発熱体とした。
【００２２】この発熱体の電極部２にリード線（図示せ
ず）を取り付け、５ボルトと７ボルトの電圧を印加した
ところ、自己制御作用を発揮し、表面の温度は、時間が
経過しても５１±３，７９±３の範囲に保たれた。印加
電圧５ボルトの場合において、図１に「×」で示す各点
の表面温度を測定した結果、最高温度と最低温度との差
は３．５℃以内であった。
ず）を取り付け、５ボルトと７ボルトの電圧を印加した
ところ、自己制御作用を発揮し、表面の温度は、時間が
経過しても５１±３，７９±３の範囲に保たれた。印加
電圧５ボルトの場合において、図１に「×」で示す各点
の表面温度を測定した結果、最高温度と最低温度との差
は３．５℃以内であった。
【００２３】比較のために炭素繊維として周知のＰＡＮ
系炭素繊維（径約８μｍ、長さ約２ｍｍ）を利用した以
外は、上記の発熱体と同様な発熱体を製造し、同じよう
に温度むらを調べた。その結果、最高温度と最低温度と
の差は５〜６℃であった。以上から明らかなように、本
発明に係る各実施例の発熱体は発熱に際して温度むらが
少ない。
系炭素繊維（径約８μｍ、長さ約２ｍｍ）を利用した以
外は、上記の発熱体と同様な発熱体を製造し、同じよう
に温度むらを調べた。その結果、最高温度と最低温度と
の差は５〜６℃であった。以上から明らかなように、本
発明に係る各実施例の発熱体は発熱に際して温度むらが
少ない。
【００２４】以上本発明の実施例について説明したが、
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。
本発明はこうした実施例に何等限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる
態様で実施し得ることは勿論である。
【００２５】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の発熱体
は、自己温度制御機能によって制御された発熱に際して
ホットスポットができにくい。即ち各部での温度むらが
ほとんど生じない。そのため被加熱物を均等に加熱で
き、また火災の心配もない。しかも、本発明の発熱体
は、機械的強度、特に折曲げに対して極めて強い。
は、自己温度制御機能によって制御された発熱に際して
ホットスポットができにくい。即ち各部での温度むらが
ほとんど生じない。そのため被加熱物を均等に加熱で
き、また火災の心配もない。しかも、本発明の発熱体
は、機械的強度、特に折曲げに対して極めて強い。
【００２６】以上の結果、本発明の発熱体は、加温用毛
布、布団など、周囲に燃えやすいものがある場所で使用
され、またよく折曲げられるものに対して適用すること
が極めて有効である。
布、布団など、周囲に燃えやすいものがある場所で使用
され、またよく折曲げられるものに対して適用すること
が極めて有効である。
【図１】 本発明の発熱体の一実施例を示す概略斜視図
である。
である。
１…発熱部、 ２…電極部
Claims (1)
- 【請求項１】 炭化水素化合物の熱分解による気相法に
よって生成され、かつ高融点金属及び／又は該金属の化
合物の超微粉末を成長開始部として成長させたウイスカ
ー状炭素繊維を、導電性フィラーとして分散担持した合
成樹脂の発熱部と、 電流供給用の電極部とを備えてなる発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9815392A JP2703691B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9815392A JP2703691B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299158A JPH05299158A (ja) | 1993-11-12 |
| JP2703691B2 true JP2703691B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=14212218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9815392A Expired - Fee Related JP2703691B2 (ja) | 1992-04-17 | 1992-04-17 | 発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2703691B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020111302A1 (ko) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | 전주대학교산학협력단 | 차량의 천장 내장재용 탄소면상발열체 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008198538A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Mitsubishi Electric Corp | 面状発熱体及びこれを用いた冷凍冷蔵庫の庫内仕切り板並びに面状発熱体の製造方法 |
-
1992
- 1992-04-17 JP JP9815392A patent/JP2703691B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2020111302A1 (ko) * | 2018-11-26 | 2020-06-04 | 전주대학교산학협력단 | 차량의 천장 내장재용 탄소면상발열체 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05299158A (ja) | 1993-11-12 |
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