JPH0547459A - 感熱ヒータ線 - Google Patents

感熱ヒータ線

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JPH0547459A
JPH0547459A JP19902291A JP19902291A JPH0547459A JP H0547459 A JPH0547459 A JP H0547459A JP 19902291 A JP19902291 A JP 19902291A JP 19902291 A JP19902291 A JP 19902291A JP H0547459 A JPH0547459 A JP H0547459A
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JP
Japan
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heater wire
heat
temperature
nylon
polymer
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JP19902291A
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English (en)
Inventor
Yoshio Kishimoto
良雄 岸本
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 内巻用導体と外巻用導体との間に特定のポリ
マー組成の高分子感温体を用いることにより、200V
以上の交流電源のもとで、サーミスタ自身の自己発熱を
生じない感熱ヒータ線とする。 【構成】 芯糸1上に、順次内巻用導体2、高分子感温
体3、外巻用導体4、絶縁外被5を同心円状に設けた感
熱ヒータ線6において、高分子感温体3としてナイロン
12、ポリアミド共重合体エラストマー、及び平均重合
度10以上のフェノール系熱可塑性樹脂の組成物よりな
り、その体積固有インピーダンスが、80℃、60Hz
において1.0×109 Ω・cm以上でかつ誘電正接tan
δ=1を示す温度が80℃以上の組成物を用いる。保安
用抵抗を一対の導体と直列に接続し、その両端に200
V以上の交流電源電圧を印加して、温度信号を検出する
と共に前記外巻用導体をヒータ線として兼用させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電気毛布、電気カーペ
ット等の電気暖房器具(採暖器具)に用いる可撓性線状
の感熱ヒータ線に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、電気毛布、電気カーペット等電気
採暖器具に用いる可撓性線状の温度センサには、温度検
知線とヒータ線という別個の二本の線を用いる二線式方
式と、これらを一体化した感熱ヒータ線を用いる一線式
方式とがある。一線式方式は、採暖機器内に一本の感熱
ヒータ線を配線すればよい反面、それ一本でヒータや保
安用温度ヒューズの機能も兼ねるため、その構成に多く
の制約と課題を抱えている。
【0003】その課題の一つとして、感熱ヒータ線はヒ
ータや保安用温度ヒューズの機能も兼ねるため、交流電
源と切り放した回路構成で制御されることができず、必
ずこの交流電源と直結して駆動回路を構成する必要があ
る。従来、この一線式方式は商用電圧100Vのもとで
使用されてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、200V以上
の交流電源のもとではサーミスタ自身の自己発熱が新た
な問題点になる。即ち、サーミスタ層に発生する自己発
熱が100Vに比べ200Vでは4倍になり、従来の構
成の感熱感熱ヒータ線をそのまま200Vに用いると、
大きな自己発熱を生じてしまうという問題がある。
【0005】また、一般にサーミスタはこの自己発熱を
回避する方法として直列抵抗を接続して電流制限しサー
ミスタブレイクダウンを防ぐ方法がある。しかし、この
感熱ヒータ線は保安用温度ヒューズの機能も兼ねるた
め、この様な電流制限抵抗を入れることができないとい
う制約がある。
【0006】さらに、感熱ヒータ線の電極導体線の電極
面積や高分子感温体層の厚み等でもインピーダンス変化
させることはできるが、大きな変更はきわめて困難であ
る。そこで本発明は、前記従来技術の課題を解決するた
め、200V以上の交流電源を用いても自己発熱を生じ
ない感熱ヒータ線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】上記目的を達成するため
に、本発明の感熱ヒータ線は、芯糸上に、順次内巻用導
体、高分子感温体、外巻用導体、絶縁外被を同心円状に
設けた感熱ヒータ線であって、前記高分子感温体がナイ
ロン12、ポリアミド共重合体エラストマー、および平
均重合度10以上のフェノール系熱可塑性樹脂からなる
少なくとも三成分の混練組成物よりなり、その体積固有
インピーダンスが80℃、60Hzにおいて1.0×1
9 Ω・cm以上でかつ誘電正接tan δ=1を示す温度が
80℃以上にあり、異常昇温時に前記一対の導体間の短
絡によって発熱する2kΩ以下の保安用抵抗を前記一対
の導体と直列に接続し、その両端に200V以上の交流
電源電圧を印加して、温度信号を検出すると共に前記外
巻用導体をヒータ線として兼用することを特徴とする。
【0008】前記構成においては、ポリアミド共重合体
エラストマーが、N−アルキル置換アミド単位を含むナ
イロン11系若しくはナイロン12系のN置換アミド共
重合体、又はアルキレンオキシド単位をもつナイロン1
1系若しくはナイロン12系のエーテルアミド共重合体
から選ばれた少なくとも一種のエラストマーであること
が好ましい。
【0009】また前記構成においては、平均重合度10
以上のフェノール系熱可塑性樹脂が、アルキルフェノー
ルーホルムアルデヒド縮重合体、オキシ安息香酸エステ
ルーホルムアルデヒド縮重合体、及びポリヒドロキシス
チレンから選ばれた少なくとも一種の樹脂であることが
好ましい。
【0010】
【作用】前記した本発明の構成によれば、感熱ヒータ線
は200V以上の交流電界下で自己発熱を生じないとい
う優れた機能を発揮する。すなわち、本発明における高
分子感温体は、ナイロン12、ポリアミドエラストマ
ー、および平均重合度10以上のフェノール系熱可塑性
樹脂からなる少なくとも三成分の混連組成物よりなり、
これらはすべて高分子素材で電気絶縁性が高く、その体
積固有インピーダンスを、80℃、60Hzにおいて
1.0×109 Ω・cm以上にすることができ、かつ誘電
正接tan δ=1を示す温度も80℃以上にすることがで
きる。
【0011】ここで、ポリアミド共重合体エラストマー
と平均重合度10以上のフェノール系熱可塑性樹脂は、
この高分子感温体の湿度依存性を大きく低減させる効果
を有する。このポリアミド共重合体エラストマーとフェ
ノール系化合物のアルデヒド縮重合体との特異な組合せ
効果は、先に特開昭61−2302号公報、特開昭61
−2303号公報に開示されている。
【0012】本発明ではフェノール系化合物のアルデヒ
ド縮重合体に平均重合度10以上のフェノール系熱可塑
性樹脂を用いるため、その電気絶縁抵抗は高く組成物の
電気抵抗を下げるものではない。それ故、高分子感温体
の体積固有インピーダンスを80℃、60Hzにおいて
1.0×109 Ω・cm以上と高く保つことができる。高
分子感温体の体積固有インピーダンス(Zsp)の温度依
存性は図3のように容量性リアクタンス(1/ωC)と
体積固有抵抗(ρ)の並列回路で近似的に表わされ、そ
の交点がtan δ=1の点であり、図3のようにその温度
が表わされる。本発明の高分子感温体は、80℃以上に
このtan δ=1の点を持つ。
【0013】高分子感温体の常温における(低温側の)
体積固有インピーダンスは誘電率できまるが、60Hz
ではどのような高分子でもおよそ2以上の値を持つ。そ
れ故常温における(低温側の)Zspはこれ以上高い値に
することができない。即ち、誘電率2で60Hzの時、
Zspは1.5×1010Ω・cmとなる。ナイロンの誘電率
も10℃以下の低温では小さく約3.5程度である。こ
れはZsp=8.6×109 Ω・cmに相当する。一方、ta
n δ=1の点はナイロン組成物では約Zsp=1×109
Ω・cm付近に存在する。それ故、常温からtan δ=1ま
での誘電率に基づくサーミスタ温度係数はこの間の値と
なり、本発明の上記の高分子感温体の組成はこの特性を
もたせるのに適している。
【0014】この高分子感温体は、鋭い融点を持ち温度
ヒューズとしてもすぐれた溶融特性を示す。なお、前記
鋭い融点とは、固体状態から急激に溶融状態に変化する
ことをいい、DSCなどの熱分析によってシャープな熱
吸収変化を示すことによって確認できる。
【0015】一方、異常昇温時には本発明の感熱ヒータ
線は、高分子感温体が溶融し一対の導体間が短絡して直
列に接続された2kΩ以下の保安用抵抗に200V以上
の交流電源電圧がかかり、発熱してこの発熱で主電源回
路の温度ヒューズを切り安全を確保する。また、外巻電
極用導体は図2のようにヒータとしても兼用される。
【0016】このように、本発明の感熱ヒータ線は20
0V以上の高圧交流電圧下で、温度信号を検出すると共
に、温度ヒューズおよびヒータ線としても兼用できるも
のである。
【0017】
【実施例】以下一実施例を用いて本発明をさらに具体的
に説明する。図1は、本発明における感熱ヒータ線の構
成を示す図で、これを用いた制御回路の構成の一実施例
を図2に示す。感熱ヒータ線6は、図1のように芯糸1
上に、順次内巻用導体2、高分子感温体3、外巻用導体
4、絶縁外被5を同心円状に設けたものである。本発明
の前記高分子感温体3は、ナイロン12、ポリアミド共
重合体エラストマー、および平均重合度10以上のフェ
ノール系熱可塑性樹脂の混練組成物より構成される。外
巻用導体4と絶縁外被5の間にはポリエステルフィルム
などよりなる分離層があってもよい。
【0018】ポリアミド共重合体エラストマーには、N
−アルキル置換アミド、エーテルアミド、エステルアミ
ド等があるが、本発明にはN−アルキル置換アミド単位
を含むナイロン11系あるいはナイロン12系のN置換
アミド共重合体、あるいはアルキレンオキシド単位をも
つナイロン11系あるいはナイロン12系のエーテルア
ミド共重合体が上記の平均重合度10以上のフェノール
系熱可塑性樹脂との組合せにおいて大きな吸湿低減効果
を有し本発明に適している。平均重合度10以上のフェ
ノール系熱可塑性樹脂は、電気絶縁抵抗は高く組成物の
電気抵抗を下げるものではなく、具体的にはアルキルフ
ェノールーホルムアルデヒド縮重合体、オキシ安息香酸
エステルーホルムアルデヒド縮重合体、ポリヒドロキシ
スチレンが適する。
【0019】本発明の感熱ヒータ線6はこのような高分
子感温体より構成され、その高分子感温体の体積固有イ
ンピーダンスは、80℃、60Hzにおいて1.0×1
9 Ω・cm以上でかつ誘電正接tan δ=1を示す温度が
80℃以上にある。
【0020】なお本発明で用いる感熱ヒータ線6の高分
子感温体3の厚さは0.15〜0.3mm程度であるこ
とが好ましい。また感熱ヒータ線6の太さは2.0〜
4.0mm程度であることが好ましい。
【0021】この感熱ヒータ線を用いて、図2のように
電気制御回路を構成する。感熱ヒータ線6の一対の導体
2、6に2kΩ以下の保安用抵抗7が直列に接続され、
異常昇温時には高分子感温体層3が溶融し、前記一対の
導体間の短絡によって保安用抵抗7に高電圧がかかり発
熱する。そして熱的に結合された主電源の温度ヒューズ
13を切断する。正常時は、感熱ヒータ線6の温度信号
は温度検出回路10によって検出され制御回路8に入
る。制御回路8はその信号を温度設定回路の信号と比較
しサイリスタ11のトリガを制御する。感熱ヒータ線6
の両端には、200V以上の交流電源電圧12が印加さ
れている。この感熱ヒータ線6は、外巻用導体4をヒー
タ線としても兼用している。このように、感熱ヒータ線
は温度検知のみならず、温度ヒューズ、ヒータとしても
機能している。本発明の感熱ヒータ線は、このようなサ
イリスタを電力制御素子として半波で制御する方式のみ
ならず、トライアック、リレーなど全波で制御する温度
制御回路も構成することができる。また、マイコンを搭
載した回路では本発明の感熱ヒータ線は種々の温度制御
回路を構成できる。
【0022】この感熱ヒータ線はサーミスタ特性を持つ
にもかかわらず、このようにサーミスタブレイクダウン
保護のための電流制限抵抗を直列に接続することができ
ないという制約がある。しかし、本発明は200V以上
の高電源電圧下での使用を可能にし、感熱ヒータ線を高
い温度でも高信頼性・高寿命で使用することを実現する
ものである。
【0023】次に、具体的な実施例を用いて本発明を説
明する。 実施例1 1500デニールの芳香族ポリエステル(クラレ製ベク
トラン)芯糸1上に、図1のように内巻用導体2とし
て、箔幅0.3mm 、箔厚0.07mmの錫入り銅線をピッチ0.8m
m でスパイラルに巻き、ついで高分子感温体3を被覆し
た。この高分子感温体は、(A)ナイロン12、(B)
Nーオクチル(35wt%)置換ドデカンアミド共重合体
エラストマー、および(C)平均重合度280の熱可塑
性ドデシルフェノールーホルムアルデヒド樹脂を、A:
B:Cの重量比70:30:15の0l3割合で混練し
た組成物(安定剤含有)である。その体積固有インピー
ダンスは60Hzにおいて30℃で5×109 Ω・cm、
80℃で1.6×109 Ω・cmで誘電正接tan δ=1を
示す温度が91℃であった。次いで、外巻用導体4とし
て、0.24mm径の銅ニッケル合金線を箔厚0.08mm、箔幅0.
56mmに製箔し、ピッチ1.6mm でスパイラル状に形成し、
製線押し出し機によって軟質ポリ塩化ビニル絶縁外被5
をその上に被覆し、感熱ヒータ線を得た。
【0024】この感熱ヒータ線25mをを電気毛布に配
線し、図2のような電気制御回路を構成した。感熱ヒー
タ線6の一対の導体2、6と直列に1.2kΩの保安用
抵抗7が直列に接続されている。この温度制御回路に2
20Vの交流電源を接続し温度制御したところ精密な温
度制御ができた。さらに感熱ヒータ線の一部をキンクし
て(丸めて)異常状態を作ったがその過熱を検知して温
度制御した。さらに、200℃の他熱源を接触させたと
ころ、高分子感温体層3が溶融し、前記一対の導体間の
短絡によって保安用抵抗7に高電圧がかかり保安用抵抗
7が発熱して、熱的に結合された主電源の温度ヒューズ
13を切断し安全動作した。
【0025】実施例2 高分子感温体として、実施例1のNーオクチル(35
%)置換ドデカンアミド共重合体エラストマーのかわり
にエーテルアミド共重合体エラストマーとしてEMS−
CHEMIE社製グリルアミドELY60を用いた。ま
た、フェノール系熱可塑性樹脂として平均重合度150
のオキシ安息香酸ウンデシルーホルムアルデヒド縮重合
体を用いて高分子感温体を構成した。その体積固有イン
ピーダンスは図3のように60Hzにおいて30℃で6
×109 Ω・cm、80℃で1.2×109 Ω・cmで誘電
正接tan δ=1を示す温度が86℃であった。実施例1
と同様に感熱ヒータ線を構成し、同様の回路にて温度制
御の実験を行なった。実施例1と同様優れた結果が得ら
れた。
【0026】
【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、感熱
ヒータ線は200V以上の交流電界下で自己発熱を生じ
ないという優れた機能を達成できる。すなわち、温度検
知のほかヒータや保安用温度ヒューズの機能も兼ねる感
熱ヒータ線を200V以上の交流電源のもとで利用する
ための優れた感熱ヒータ線を実現でき、200V以上の
交流電源下での優れた温度制御装置を構成することがで
きる。
【0027】また本発明により、200V以上の交流電
源のもとではサーミスタ層に発生する自己発熱が100
Vに比べ4倍になるにもかかわらず、サーミスタ自身に
自己発熱を生じない優れた感熱ヒータ線を構成できる。
これによって200V以上の高電源電圧下での使用で
も、感熱ヒータ線を高い温度で高信頼性・高寿命で使用
することができ、本発明の構成が大きな価値を持つ。
【0028】このように本発明は工業的価値の大なるも
のである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の感熱ヒータ線の構成を示す図である。
【図2】本発明の感熱ヒータ線を用いた温度制御回路の
構成の一例を示す図である。
【図3】本発明の高分子感温体の体積固有インピーダン
スー温度特性を示す図である。
【符号の説明】
1 芯糸 2 内巻用導体 3 高分子感温体 4 外巻用導体 5 絶縁外被 6 感熱ヒータ線 7 保安用抵抗 8 制御回路 9 温度設定回路 10 温度検出回路 11 サイリスタ 12 200V以上の交流電源 13 温度ヒューズ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 芯糸上に、順次内巻用導体、高分子感温
    体、外巻用導体、絶縁外被を同心円状に設けた感熱ヒー
    タ線であって、前記高分子感温体がナイロン12、ポリ
    アミド共重合体エラストマー、および平均重合度10以
    上のフェノール系熱可塑性樹脂からなる少なくとも三成
    分の混練組成物よりなり、その体積固有インピーダンス
    が80℃、60Hzにおいて1.0×109 Ω・cm以上
    でかつ誘電正接tan δ=1を示す温度が80℃以上にあ
    り、異常昇温時に前記一対の導体間の短絡によって発熱
    する2kΩ以下の保安用抵抗を前記一対の導体と直列に
    接続し、その両端に200V以上の交流電源電圧を印加
    して、温度信号を検出すると共に前記外巻用導体をヒー
    タ線として兼用することを特徴とする感熱ヒータ線。
  2. 【請求項2】 ポリアミド共重合体エラストマーが、N
    −アルキル置換アミド単位を含むナイロン11系若しく
    はナイロン12系のN置換アミド共重合体、又はアルキ
    レンオキシド単位をもつナイロン11系若しくはナイロ
    ン12系のエーテルアミド共重合体から選ばれた少なく
    とも一種のエラストマーである請求項1に記載の感熱ヒ
    ータ線。
  3. 【請求項3】 平均重合度10以上のフェノール系熱可
    塑性樹脂が、アルキルフェノールーホルムアルデヒド縮
    重合体、オキシ安息香酸エステルーホルムアルデヒド縮
    重合体、及びポリヒドロキシスチレンから選ばれた少な
    くとも一種の樹脂である請求項1に記載の感熱ヒータ
    線。
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