JPH0335788B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、採暖器具等に使用される発熱線の構
成に関するものである。

（従来例の構成とその問題点） 従来の正の抵抗温度係数を有する発熱線（以下
PTC発熱線と称す）は、たとえば第１図に示す
ように構成されていた。第１図において、ａは
PTC発熱体層であり、その外表面に一対の電極
線ｂ−１およびｂ−２がスパイラル状に巻つけら
れており、その外表面は絶縁体ｃでチユービング
されている。またPTC発熱体層ａの内表面部に
は芯糸ｄを配している。本構成では、前記PTC
発熱体層ａのPTCカーブによりある自己制御温
度に設定することができるが、外部よりの押圧、
屈曲、ねじり等により局部的に電極間距離が小さ
くなつたり、前記PTC発熱体層の一部に導電性
物質が誤つて混入していた場合など、PTC発熱
線全体の抵抗値がほとんど変らず、その局部に電
流が集中し、局部過熱、アーク発生、さらには電
極間短絡などが生じ、やけど、火災の発生などの
危険性を有していた。電極間の短絡に関しては、
PTC発熱線全体に流れる電流値に大きな変化が
あるので、電流ヒユーズ等により危険ではあるが
簡単に通電を停止させることができる。しかし、
PTC発熱線の抵抗値がほとんど変らず、変つて
もPTC発熱線自身の自己制御抵抗値範囲内であ
り、その局部に電流が集中した場合などは安全性
を確保することができない欠点を有していた。

（発明の目的） 本発明は、安全で信頼性の高いPTC発熱線を
提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明の発熱線は、結晶性重合体中に導電性微
粉末を混合分散してなる大きな正の抵抗温度係数
を有する管状抵抗発熱体層（以下PTC発熱体層
と称す）と、互いに接触することなく巻き付けら
れる一対のスパイラル電極線と、前記PTC発熱
体層の発熱最高温度よりも高い融点を有する管状
熱溶融性高分子層と、中心から外周方向への投影
面で前記電極線と交叉する部分を有する少なくと
も一本の導体線を備え、前記PTC発熱体層の内
表面あるいは外表面のいずれかに前記一対のスパ
イラル電極線を形成し、前記電極線および前記
PTC発熱体層に接するように前記熱溶融性高分
子層を形成し、さらに前記熱溶融性高分子層の前
記電極線との反対面に、この高分子層が溶融する
ことにより前記電極線と電気的導通が得られるよ
うに前記導体線を形成した構成である。

（実施例の説明） 本発明の一実施例について、第２図ないし第４
図に基づいて説明する。

第２図において、１はPTC発熱体層であり、
その外表面に一対のスパイラル電極線２−ａ，２
−ｂを配している。PTC発熱体層１および、ス
パイラル電極線２−ａ，２−ｂに接して熱溶融性
高分子層３を配し、その外表面にスパイラル導線
４を配している。５は芯糸、６は管状絶縁体であ
る。

以上の構成により、局部的な異常過熱に対して
も十分な安全性を確保することができる。すなわ
ち外部よりの押圧、屈曲、ねじり等により局部的
に電極間距離が小さくなつたり、PTC発熱体層
１の中に、ある種の導電性物質が混入されていた
り、あるいは電極線２−ａ，２−ｂ自身が断線す
るか、断線しかかつていたり、あるいは外的要因
で前記PTC発熱線が加熱されたりする場合、ア
ーク発生による過熱を溶融性高分子層３の溶融に
導き、電極線２−ａ，２−ｂとスパイラル導線４
とが接触し、スパイラル導線４を通じて異常過
熱、局部過熱を防止することができ、すぐれた特
徴を有するものである。また熱溶融性高分子層３
とPTC発熱体層１との間に密接して電極線２−
ａ，２−ｂを配しているので、どのような状態に
おいても電極線２−ａ，２−ｂの移動は非常に小
さく、発熱線温度の均一性を向上させることがで
きる。

本PTC発熱線を電気毛布、電気カーペツト等
の採暖器具に用いた場合、その一実施例の回路図
を第３図に示す。第３図に示すように、ダイオー
ド７およびヒユーズ８を用いて簡単に安全回路を
構成することができる。９は交流電源である。

以下上記構成における作用を説明する。上記の
ように、各種異常状態により、異常過熱、局部過
熱が生じた場合、前記熱溶融性高分子層３が溶融
し、電極線２−ａ，２−ｂの抗張力により、電極
線２−ａ，２−ｂのスパイラル径が大きくなり、
スパイラル導線４と接触する。スパイラル導線４
と電極線２−ａ，２−ｂのいずれかと接触して
も、電極線２−ａ，２−ｂの両者に接触しても、
ヒユーズ８が断線し、通電が停止される、なお、
スパイラル導体を内側に用いた場合は、スパイラ
ル導体の抗張力により電極線と接触する形とな
り、同様の高い安全性が得られる。

PTC発熱体層１はカーボンブラツクを中心と
する粒子状導電剤を含有させた高分子組成物であ
り、たとえば、これに用いる樹脂としてはポリエ
チレン−酢酸ビニール共重合体、ポリエチレン−
エチルアクリレート共重合体、ポリエチレン、ポ
リプロピレン等のポリオレフインやポリアミド、
ポリハロゲン化ビニリデン、ポリエステル等の樹
脂があり、各々の結晶変態点付近で急激な正の温
度係数を示す。

一対のスパイラル電極線２−ａ，２−ｂ間の距
離は0.3mmないし１mm程度であり、PTC発熱体層
１は高比抵抗の組成物で、自己温度制御性のため
のPTC特性は容易に得られる。

第４図に本実施例でのPTC発熱体層１の抵抗
温度特性を示す。第４図においてＴ方向に温度
℃、Ｒ方向に１ｍあたりの各温度による抵抗値
kΩを示す。初期においては、Ａの特性を示して
おり、本発熱線は一般に考えられる最大の断熱を
行なつても発熱線の温度は約80℃の最大の自己発
熱温度以上には上昇しない。

しかし、一般に上記のような材料構成からなる
PTC発熱体は、長期間使用後、Ｂの方向に変化
していく傾向にある。このような場合、最大自己
発熱温度は長期経年とともにしだいに高くなり、
危険な面も有してくるが、このような場合にも熱
溶融性高分子層３の溶融温度に達すれば、完全に
通電を停止させることができるので、非常に安全
である。この熱溶融性高分子層３は前記最大自己
発熱温度以上で、各種異常高温になつた場合、安
全であるとみなせる温度以下の適切な温度に設定
する。この適切な溶融温度範囲は各種採暖器具に
よつても異なるが、90℃ないし200℃位に存し、
したがつて、90℃ないし200℃に融点を有する結
晶性高分子、たとえば、ポリエチレン、ポリオレ
フイン、ポリアミドの組成物を用いる。

次に、第５図は、PTC発熱体層の内表面に電
極線を形成した実施例であるが、１０はPTC発
熱体層であり、この内表面に一対のスパイラル電
極線１１，１２が形成され、さらにこの内側に
PTC発熱体層１０、及び電極線１１，１２に密
着するように熱溶融性樹脂１３が形成され、この
内表面には導線１４が構成されている。なお、１
５は絶縁外被である。この実施例においても同様
の効果を奏するものである。

特許請求の範囲第２項のものは芯糸上に本
PTC発熱線を形成するものであり、引張強度、
各種折曲げ強度を向上させることができる。

特許請求の範囲第３項のものは前記PTC発熱
体層１と前記熱溶融性高分子層３に相溶性をもた
せたことを特徴とするが、長期間経年ののち、し
だいに前記熱溶融性高分子層３の高分子材料が
PTC発熱体層へ移行し、最終的には第４図に示
すＣ特性の方向へと変化していくため最後には発
熱しなくなるので大きな安全性を確保できる。こ
の移行速度は、前記PTC発熱体層１の第４図に
示すＢ方向への変化速度と本発熱線の寿命等から
設定し、適当な熱溶融性高分子材料を選定すれば
よい。

（発明の効果） 本発明によれば、次の各種の効果を得ることが
できる。即ち、PTC発熱体層では、PTC材料へ
の異物混入、外部からの押圧、屈曲、ねじり等に
よる電極間距離の変化、電極線の断線等により、
異常過熱、局部過熱、スパーク等が発生するが、
PTC発熱体層と熱溶融性高分子層を熱的に密着
させ一体化させることにより、局部に至るまでこ
うした危険性を非常に速い応答速度で防止でき、
安全で信頼性の高い発熱線を実現できる。また、
一対の電極線は、PTC発熱体層と熱溶融性高分
子層とが密着しているため、各種押圧、屈曲、ね
じり等に対しても移動することなく、常に均一な
発熱が得られるものである。さらには、前記電気
的なヒユーズ機能と電極線の固定機能とを熱溶融
性高分子層で機能させることにより、配線等容易
で、異物感のない細くてシンプルなPTC発熱線
形状を構成できるものであり、実用上極めて効果
的なものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のPTC発熱線の構成図、第２図
は本発明の一実施例によるPTC発熱線の構成図、
第３図は同PTC発熱線を用いた回路構成図、第
４図は同PTC発熱線の特性図、第５図は本発明
の他の実施例の発熱線の構成図である。 １……PTC発熱体層、２−ａ，２−ｂ……ス
パイラル電極線、３……熱溶融性高分子層、４…
…スパイラル導線、５……芯糸、６……管状絶縁
体、７……ダイオード、８……ヒユーズ、９……
交流電源、１０……PTC発熱体層、１１，１２
……スパイラル電極線、１３……熱溶融性樹脂、
１４……導線、１５……絶縁外被。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 結晶性重合体中に導電性微粉末を混合分散し
   てなる大きな正の抵抗温度係数を有する管状抵抗
   発熱体層（以下PTC発熱体層と称す）と、互い
   に接触することなく巻き付けられる一対のスパイ
   ラル電極線と、前記PTC発熱体層の発熱最高温
   度よりも高い融点を有する管状熱溶融性高分子層
   と、中心から外周方向への投影面で前記電極線と
   交叉する部分を有する少なくとも一本の導体線を
   備え、前記PTC発熱体層の内表面あるいは外表
   面のいずれかに前記一対のスパイラル電極線を形
   成し、前記電極線および前記PTC発熱体層に接
   するように前記熱溶融性高分子層を形成し、さら
   に前記熱溶融性高分子層の前記電極線との反対面
   に、この高分子層が溶融することにより前記電極
   線と電気的導通が得られるように前記導体線を形
   成した発熱線。 ２ PTC発熱体層あるいは熱溶融性高分子層が
   芯糸上に形成された特許請求の範囲第１項記載の
   発熱線。 ３ PTC発熱体層と熱溶融性高分子層に相溶性
   をもたせた特許請求の範囲第１項記載の発熱線。