JPH1092552A - Planar heating unit for residence excellent in safety - Google Patents

Planar heating unit for residence excellent in safety

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JPH1092552A
JPH1092552A JP24465496A JP24465496A JPH1092552A JP H1092552 A JPH1092552 A JP H1092552A JP 24465496 A JP24465496 A JP 24465496A JP 24465496 A JP24465496 A JP 24465496A JP H1092552 A JPH1092552 A JP H1092552A
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JP
Japan
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temperature
conductive
resin
heating element
impregnated
Prior art date
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JP24465496A
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Japanese (ja)
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Mamoru Kameda
守 亀田
Kiyoshi Watanabe
清 渡辺
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DIC Corp
Original Assignee
Dainippon Ink and Chemicals Co Ltd
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Publication date
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  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a heat insulating heating system which is excellent in safety, hardly short-circuits even in the case of long term operation and does not generate abnormal heating or smoke. SOLUTION: A thermocouple to be operated for opening and closing at a temperature higher than the ordinary highest ultimate temperature, which is generated when voltage is applied to a pair of electrode bands, by 10-30 deg.C and a temperature fuse to be operated at a temperature higher than the operating temperature of the thermocouple by 10-30 deg.C are combined with a planar heating unit element, which does not have a self-control function and which has a conductive heating part formed by impregnating a conductive fiber chop with resin and a pair of electrode bands as essential element, so as to provide a heat insulating heating system for residence having multiple safety mechanism.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、通電により面全域
に渡り均一に加熱されるタイプの、いわゆる面状発熱体
の使用に際した安全システムに関するもので、温度によ
る電気抵抗値の変化が少なく、その為、長期間使用して
も導電加熱部の短絡の起きにくい面状発熱体を使用し、
更にその上に熱電対、温度ヒューズを組み合わせた多重
に安全弁を装着した面状発熱体の安全システムに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a safety system using a so-called planar heating element of a type which is uniformly heated over the entire surface by energization, and has a small change in electric resistance value due to temperature. Therefore, use a planar heating element that does not easily cause a short circuit in the conductive heating section even when used for a long time,
Furthermore, the present invention relates to a safety system for a sheet heating element having multiple safety valves mounted thereon in which a thermocouple and a thermal fuse are combined.

【0002】当システムは、特に長期間連続して使用す
る建築物等に適し、建物の内壁、床、屋根、机、椅子、
ベッド等の家具、洗面所、浴室の水まわりの床や湯気に
よる鏡面の曇り止めに使用する際に利用できる。
[0002] This system is particularly suitable for buildings used continuously for a long period of time, and is used for inner walls, floors, roofs, desks, chairs,
It can be used for furniture such as beds, washrooms, floors around water in bathrooms, and for use in preventing mirror fogging due to steam.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来、建築物の一部に面状発熱体を使用
する場合、フィルム、シート等の基材上に、通電発熱体
としてカーボンブラック等の導電性粒子を添加した塗
料、インキ等をコーティング、又は印刷した物、及び熱
可塑性樹脂等に均一分散させた物等があり、これら多種
類の材料が色々な方法で使われていた。具体的には、全
面積に渡り均一に加熱できるカーボンブラック等の導電
性粒子を使った面状発熱体の施工が行われてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, when a planar heating element is used in a part of a building, paints, inks, etc., in which conductive particles such as carbon black are added as an electric heating element on a substrate such as a film or a sheet. Are coated or printed, and those dispersed uniformly in a thermoplastic resin or the like. These various materials have been used in various ways. Specifically, construction of a sheet heating element using conductive particles such as carbon black that can be uniformly heated over the entire area has been performed.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この発熱体に
は問題があった。この面状発熱体は、単位面積当りの電
気抵抗値(面積抵抗値)が高く、大きな発熱量を得る為
には、高電圧をかけるか、または電極間距離を小さくす
る必要があり、その為、高電圧では電気放電の危険が増
し、また、電極間距離を小さくする方法では、電極部は
スパッタリング、印刷等で細かくしかも精密に行なわね
ばならず、しかも、その電極部の一部でも損傷切断すれ
ば通電しなくなる。その為小さな発熱体の場合は良い
が、大きな面積を有する面状発熱体には適していなかっ
た。
However, this heating element has a problem. This planar heating element has a high electric resistance value per unit area (area resistance value), and it is necessary to apply a high voltage or reduce the distance between the electrodes in order to obtain a large heating value. However, when the voltage is high, the danger of electric discharge increases, and when the distance between the electrodes is reduced, the electrodes must be finely and precisely formed by sputtering, printing, etc., and even a part of the electrodes is damaged and cut. If it does, electricity will stop. Therefore, although a small heating element is good, it is not suitable for a sheet heating element having a large area.

【0005】また、このカーボンブラック等の導電性粒
子を用いた場合は、発熱により電気抵抗値が増加し自動
的に通電電流値が低下する、いわゆるPTCと呼ばれる
自己温度制御機能を有し、その点が特徴となっていた。
[0005] When conductive particles such as carbon black are used, they have a self-temperature control function called PTC, in which the electric resistance increases due to heat generation and the current flowing automatically decreases. The point was a feature.

【0006】しかし、このPTC機能は、導電粒子とし
てのカーボンブラックの熱膨張率が固定化の為の樹脂よ
り大幅に小さい事に由来し、加熱により導電粒子間の樹
脂が膨張し導電粒子を引き離す事で生じる。
However, this PTC function is derived from the fact that the thermal expansion coefficient of carbon black as conductive particles is much smaller than that of the resin for fixing, and the resin between the conductive particles expands by heating to separate the conductive particles. It happens with things.

【0007】その為、自己制御機能の発現に際しては、
常に導電粒子間の接触、離脱を伴い、故に接点破壊の原
因と成り安く、その際の微小放電で樹脂の部分炭化を引
き起こし、短絡ルートの発生傾向があった。
[0007] Therefore, when the self-regulating function is expressed,
There was always contact and detachment between the conductive particles, and thus it was cheap to cause contact destruction. At that time, a partial discharge caused partial carbonization of the resin and tended to cause a short-circuit route.

【0008】その為、建築物等への長期間の使用に際し
ては、短絡による事故の発生が報告されており、その様
な問題のないシステムの開発が求められていた。
[0008] For this reason, it has been reported that a long-term use in a building or the like causes an accident due to a short circuit, and there has been a demand for the development of a system free from such problems.

【0009】より具体的には、建築物に使用する全面均
一に発熱する面状発熱体の安全機構は、PTC性すなわ
ち自己制御機能機能に、温度コントローラーを組み合わ
せた機構が検討されているが、長期発熱時に発生しうる
短絡部分を予想して温度コントローラーを設けることは
出来ないので、短絡現象を起こした場合、部分的な発熱
を起こし発熱部と温度感知部が一致しない事がほとんど
であり、コントローラーが有効に機能しなかった。
More specifically, as a safety mechanism of a planar heating element used for a building, which generates heat uniformly over the entire surface, a mechanism combining a PTC property, that is, a self-control function function, and a temperature controller has been studied. Since it is not possible to provide a temperature controller in anticipation of a short-circuit portion that can occur during long-term heat generation, in the event of a short-circuit phenomenon, the heat-generating portion and the temperature-sensing portion often do not match, The controller did not work effectively.

【0010】又、温度コントローラーは価格も高く、そ
の為、使用する面状発熱体全数に個別に温度感知器とコ
ントローラーを取り付ける事は難しく、数個毎に一組の
温度感知器とコントローラーを配置する場合も多い。そ
の為、更に個別の発熱体の異常発熱を見逃す場合が多く
なって来る。
[0010] In addition, the temperature controller is expensive, so it is difficult to attach a temperature sensor and a controller individually to all the sheet heating elements to be used. In many cases. Therefore, more and more cases in which abnormal heating of individual heating elements is overlooked.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】以上の様な状況下で、他
の、安価でより安全性に優れたシステムが要望されてい
た。その為、本発明者らは、長期繰り返し使用時に短絡
による異常発熱の起こり難い、PTC機能のない、通電
により発熱部全域に亘り均一に発熱する面状発熱体自体
を開発したうえ、更に温度コントローラーに代わり、安
価な、熱電対と温度ヒューズの組み合わせで、使用する
面状発熱体全数に取り付けても、システム自体が複雑化
したり肥大化したりすることのない、経済性にも優れた
安価なシステムを構成することが出来ることを見い出
し、本発明に到った。
Under the circumstances described above, there has been a demand for other inexpensive and more secure systems. For this reason, the present inventors have developed a planar heating element that does not easily generate abnormal heat due to a short circuit when used repeatedly for a long period of time, has no PTC function, and uniformly generates heat over the entire heating section by energization. Inexpensive system that is economical and does not complicate or enlarge even if it is attached to all the sheet heating elements to be used with an inexpensive combination of thermocouples and thermal fuses. Have been found, and the present invention has been accomplished.

【0012】即ち本発明は、PTC機能を有さない、導
電性繊維チョップに樹脂が含浸した状態の導電発熱部及
び電極帯対を必須として有する面状発熱体エレメント
(A)に、電極帯対に電圧を印加した時に発する定常の
最高到達温度の+10〜30℃上で開閉作動する熱電対
(B)と、更にそれより+10〜30℃高温で作動する
温度ヒューズ(C)とを組み合わせた保温暖房システム
を提供する。
That is, the present invention relates to a planar heating element (A) having a conductive heating portion and an electrode band pair in which a resin is impregnated in a conductive fiber chop and having no PTC function. Insulation that combines a thermocouple (B) that opens and closes at +10 to 30 ° C. above the highest steady temperature reached when voltage is applied, and a temperature fuse (C) that operates at +10 to 30 ° C. higher than that Provide a heating system.

【0013】PTC機能の発現し得ない、もともとそれ
だけでは発熱温度制御することが出来ない、導電性物質
を含む面状発熱体を用いて、それに発熱温度を制御する
電流をコントロールする多重安全機構を組み合わせる方
が、前者の面状発熱体を用いるよりは、長期の繰り返し
使用に当たっては、より安全性の高い保温暖房システム
が提供できる。以下詳細に説明する。
[0013] A multiple safety mechanism for controlling a current for controlling a heat generation temperature by using a sheet heating element containing a conductive substance, which cannot control a heat generation temperature by itself, which cannot exhibit a PTC function, cannot be controlled by itself. Combining can provide a more secure warming and heating system for long-term repeated use than the former using a planar heating element. This will be described in detail below.

【0014】本発明に係る安全機構を機能させる為に
は、長期発熱使用時に局部的な異常発熱の無い即ち短絡
現象の起きえない面状発熱体である事が必要で、その性
能を有していれば、本発明の熱電対と温度ヒューズの組
み合わせで多重安全機構が機能でき、従来に比べて安価
で、より安全性に優れたシステムとなる。
In order for the safety mechanism according to the present invention to function, the sheet heating element must be free from local abnormal heat generation during long-term use of heat, that is, a sheet heating element that does not cause a short circuit phenomenon. If this is the case, the multiple safety mechanism can function with the combination of the thermocouple and the thermal fuse of the present invention, resulting in a system that is less expensive and more secure than in the past.

【0015】通電により発熱部全域に亘り均一に発熱す
る面状発熱体エレメントは、例えば導電性物質が樹脂に
分散または含浸された状態の導電性発熱部と電極帯対を
必須として有すればよいが、その具体的構成を選択する
ことにより、PTC機能を有するものと、本発明で用い
る様な「PTC機能を有さないもの」との、いずれか一
方のものを得ることが出来る。
The planar heating element that uniformly generates heat over the entire heat generating portion when energized may have, for example, a conductive heat generating portion in which a conductive material is dispersed or impregnated in a resin and an electrode band pair. However, by selecting the specific configuration, either one having a PTC function or one having no PTC function as used in the present invention can be obtained.

【0016】本発明で用いる様な「PTC機能を有さな
い面状発熱体」は、例えば導電性物質として導電性繊維
チョップを用い、それに樹脂が含浸したものを選択する
ことにより得ることが出来る。
The "sheet heating element having no PTC function" as used in the present invention can be obtained, for example, by using a conductive fiber chop as a conductive substance and selecting a resin impregnated resin. .

【0017】面状発熱体ユニット(A)は、例えば、次
の様にして得る事が出来る。通電して発熱体の導電発熱
部は、通常導電性シートから構成される。当該シート
は、通電により発熱する状態が得られれば、その形態に
拘らず使用できるが、例えば導電性繊維を含んだ各種材
料より作られたペーパー、シート、マット、不織布、織
布等よりなる材料が適している。ここで導電性シートに
含まれる導電性繊維としては、アスペクト比50以上の
短繊維が好ましい。繊維直径は、通常5〜20μmであ
る。
The planar heating element unit (A) can be obtained, for example, as follows. The conductive heat-generating portion of the heat-generating body is generally made of a conductive sheet. The sheet can be used irrespective of its form, as long as it can generate heat when energized.For example, paper, sheet, mat, nonwoven fabric, woven fabric, etc. made of various materials including conductive fibers Is suitable. Here, as the conductive fibers contained in the conductive sheet, short fibers having an aspect ratio of 50 or more are preferable. The fiber diameter is usually 5 to 20 μm.

【0018】具体的には、抄紙法により作られたいわゆ
るペーパーや、ランダム状繊維の接触部をバインダーで
結び付けたり、バインダーを使わずニードルパンチによ
り繊維どうしを結び付けた、いわゆる不織布、マット、
シート、又導電性繊維を含んだ糸より織った織布等、例
えば導電性繊維を2〜100重量%の割合で含むものが
使用できる。
Specifically, a so-called non-woven fabric, mat, or the like, in which a so-called paper made by a paper-making method, a contact portion of random fibers is bound with a binder, or fibers are bound together by a needle punch without using a binder,
Sheets and woven fabrics woven from yarns containing conductive fibers, such as those containing conductive fibers in a proportion of 2 to 100% by weight, can be used.

【0019】本発明者らは、シートに含まれる導電性繊
維は、炭素繊維チョップ(短繊維)のみかそれを含むも
のが最も適している事を見いだした。
The present inventors have found that the most suitable conductive fibers contained in the sheet are carbon fiber chops (short fibers) or those containing the same.

【0020】即ち、炭素繊維以外の導電性繊維としては
金属繊維が使用できるが、金属繊維の場合は電気抵抗値
が小さく、通常、建築物等に使用する際に必要とされる
温度を出す場合には、繊維径にもよるが、使用量が少な
く故に均一分散が難しい。又、金属は、例えば錆、酸化
等の要因により、使用中に電気抵抗値の変わる可能性が
あり、その様な経時変化のない炭素繊維がより適してい
る。
That is, metal fibers can be used as conductive fibers other than carbon fibers. However, in the case of metal fibers, the electric resistance value is small, and when the temperature required for use in a building or the like is usually obtained. Although it depends on the fiber diameter, uniform dispersion is difficult due to the small amount used. In addition, the metal may change its electric resistance value during use due to factors such as rust and oxidation. For example, carbon fibers that do not change over time are more suitable.

【0021】さらに、導電性繊維チョップとしては、繊
維長が1mm〜200mmの炭素繊維チョップを通電発
熱部として使用すれば、より好適な面状発熱体が出来る
事が判った。
Further, it has been found that a more suitable planar heating element can be obtained by using a carbon fiber chop having a fiber length of 1 mm to 200 mm as the conductive heating part as the conductive fiber chop.

【0022】炭素繊維の場合、繊維長1mm未満の場合
は、上述した様なPTC機能を発現する傾向を有し得る
ので好ましくなく、又、繊維長が200mmを越えるほ
ど長すぎると電気抵抗値が小さくなり、金属繊維と同様
に使用量の少なさと均一分散の問題を生じ得るので好ま
しくない。
In the case of carbon fiber, if the fiber length is less than 1 mm, the PTC function as described above may tend to be exhibited, which is not preferable. If the fiber length exceeds 200 mm, the electric resistance value becomes too large. It is not preferable because it becomes smaller and may cause a problem of a small use amount and uniform dispersion similarly to the metal fiber.

【0023】更に、後述する通り曲状炭素繊維の場合に
は、特に、樹脂分散時に繊維の絡み合いが起こり得るの
で、その為にも、繊維長は200mm以下が好ましい。
Further, as described later, in the case of a curved carbon fiber, the entanglement of the fiber may occur particularly when the resin is dispersed, and therefore, the fiber length is preferably 200 mm or less.

【0024】本発明における曲状繊維としては、例えば
アスペクト比500に換算して比容積9cm3/g以上
となるものが好ましい。尚、比容積とは、500mlの
ビーカーに当該ビーカーの容積を満たす様に、繊維試料
を入れ、次いで150g/cm2の加圧下で測定した嵩
密度の逆数で表したものである。
As the curved fibers in the present invention, those having a specific volume of 9 cm 3 / g or more in terms of an aspect ratio of 500 are preferable. The specific volume is the reciprocal of the bulk density measured under a pressure of 150 g / cm 2 after a fiber sample is placed in a 500 ml beaker so as to fill the volume of the beaker.

【0025】又、直状繊維と曲状繊維を比べると、炭素
繊維含有量と電気抵抗値の安定性の点で、曲状繊維の方
が優れている。即ち、繊維形状が直状の場合は、含有量
の変化で直線的に電気抵抗値が変化するのに対し、曲状
ではその傾向が少なく、故に含有量の均一性が万一崩れ
た場合でも、曲状の方がその振れが比較的少ないので好
ましい。そして、同一の電気抵抗値絶対値を得るのであ
れば、直状繊維より曲状繊維の方が、より少ない繊維使
用量でそれを達成することができる。
When the straight fibers and the curved fibers are compared, the curved fibers are superior in terms of the stability of the carbon fiber content and the electric resistance value. In other words, when the fiber shape is straight, the electric resistance value changes linearly with the change in the content, whereas in the case of a curved shape, the tendency is small, so even if the uniformity of the content is lost, The curved shape is preferable because the deflection is relatively small. If the same electrical resistance absolute value is obtained, the curved fiber can achieve the same with a smaller fiber usage amount than the straight fiber.

【0026】この曲状の炭素繊維としては、一般にPA
N系としてしられている炭素繊維でなく、ピッチ系とし
て知られている炭素繊維が、その製法上より適してい
る。その中でも、特に吹繊法と呼ばれている製法が適し
ており、当法で製造した炭素繊維が最適である。しかし
それ以外の方法で作った直状炭素繊維でも、後に加熱処
理等で曲状に加工すれば、同様の効果が期待できる。
As the curved carbon fiber, generally, PA
Carbon fibers known as pitch-based, rather than N-based carbon fibers, are more suitable for their production. Among them, a production method called a blowing method is particularly suitable, and carbon fibers produced by this method are most suitable. However, similar effects can be expected with straight carbon fibers produced by other methods if they are later processed into a curved shape by heat treatment or the like.

【0027】また、曲状の炭素繊維チョップを必須とし
て、PTC機能が発現しない限り、必要であれば直状の
炭素繊維を併用してもよい。さらに目的とするPTC特
性が発現しない限り、曲状の炭素繊維チョップのみでな
く、導電性繊維以外のその他の繊維(非導電性繊維)を
組み合わせる事も、勿論可能である。
In addition, a curved carbon fiber chop is indispensable, and a straight carbon fiber may be used together if necessary as long as the PTC function is not exhibited. Further, as long as the desired PTC characteristics do not appear, it is of course possible to combine not only the curved carbon fiber chops but also other fibers (non-conductive fibers) other than the conductive fibers.

【0028】本発明で使用する導電性繊維は、予めシー
ト又はペーパー状にした物が、より適している。実際
上、これら繊維を樹脂に練り込んだ熱可塑性樹脂コンパ
ウンドから押し出し成形でシートを作って使用する事も
可能であるが、均一にする際の練り作業で繊維の切断が
起こり、面状発熱体とした際の抵抗値の安定性が悪くな
り、出力設定上好ましくない。
As the conductive fiber used in the present invention, a sheet or paper-like material is more suitable. In practice, it is possible to extrude these fibers into a resin from a thermoplastic resin compound to form a sheet by extrusion, but the fibers are cut off during the uniform kneading operation, resulting in a planar heating element. In this case, the stability of the resistance value deteriorates, which is not preferable in output setting.

【0029】本発明に於いて、この電気抵抗値は、導電
性繊維の含有量の変更により自由に設定可能であり、例
えば、単位面積当たりのこれらの含有量を増やす事によ
り、電気抵抗値を減らし、消費電力量を増加させ、最高
到達温度を高くする事が出来る。又、求める要求性能に
応じて、非導電性繊維又はその他の材料を混入させる事
が出来る。
In the present invention, the electric resistance value can be freely set by changing the content of the conductive fiber. For example, the electric resistance value can be increased by increasing the content per unit area. It is possible to reduce the power consumption, increase the power consumption, and increase the maximum temperature. In addition, non-conductive fibers or other materials can be mixed according to the required performance required.

【0030】これら非導電性繊維としては、各種の有機
繊維類、ガラス繊維やセラミック繊維等の無機繊維類、
パルプ等、ほとんどの繊維形状の物が使用できる。形状
安定化のためには、非導電性繊維を導電性繊維に併用す
るのが好ましく、併用する場合には、得られるエレメン
ト中の導電性繊維チョップの含有量が、20重量%を越
える様にするのが特に好ましい。
Examples of the non-conductive fibers include various organic fibers, inorganic fibers such as glass fibers and ceramic fibers,
Most fiber-shaped materials such as pulp can be used. In order to stabilize the shape, it is preferable to use a non-conductive fiber in combination with the conductive fiber. In such a case, the content of the conductive fiber chop in the obtained element exceeds 20% by weight. It is particularly preferred that

【0031】本発明では、上記導電性繊維チョップに樹
脂を含浸することにより、好適な導電性シートを得るこ
とができるが、この場合、溶剤可溶で液状の樹脂を含浸
して乾燥してもよいし、別法として、固体の前記非導電
性繊維をそのまま、それの融点以上に加熱して液状とし
て含浸して放冷してもよい。
In the present invention, a suitable conductive sheet can be obtained by impregnating the conductive fiber chop with a resin. In this case, the resin sheet is impregnated with a liquid resin which is soluble in a solvent and dried. Alternatively, alternatively, the solid non-conductive fiber may be directly heated to a temperature higher than its melting point, impregnated as a liquid, and allowed to cool.

【0032】又、上記非導電性繊維として、熱可塑性の
有機繊維類を用いた場合、その繊維の溶融温度が面状発
熱体としての成形時の温度より低い場合、成形作業中の
加圧、加熱で、溶融してその繊維としての形状を失う
が、当材料の本来の目的が、面状発熱体としての成形固
定化する迄の、導電性繊維の保持にある為、面状発熱体
となった後にその形状を保持する必要はない。
Further, when thermoplastic organic fibers are used as the non-conductive fibers, when the melting temperature of the fibers is lower than the temperature at the time of molding as the sheet heating element, pressurization during the molding operation, When heated, it melts and loses its fiber shape, but the original purpose of this material is to hold the conductive fibers until it is molded and fixed as a sheet heating element. It is not necessary to keep that shape after it has become.

【0033】この熱可塑性の繊維を充分な重量で使用し
た場合は、後述する含浸用の樹脂は不用となるが、それ
が熱時において接着性を有さないものの時には、絶縁性
確保の為に使用する表面フィルムとの接着が難しい場合
が多く、その場合は、例えば粘着剤の様な感圧型の接着
剤を使用しても良い。
When this thermoplastic fiber is used in a sufficient weight, the impregnating resin described later is unnecessary, but when it does not have adhesiveness when heated, it is necessary to secure insulation. In many cases, adhesion to the surface film to be used is difficult. In such a case, a pressure-sensitive adhesive such as a pressure-sensitive adhesive may be used.

【0034】又、この繊維が溶融した場合には、導電性
繊維同士の接触を妨げていた障害物としての機能を失う
為、電気抵抗値が下がる事になる。勿論、その場合に
は、予めその変化を予見した、導電発熱部の繊維や樹脂
等の材料の組成設計を考慮する必要がある。
Further, when the fibers are melted, the function as an obstacle that has hindered the contact between the conductive fibers is lost, so that the electric resistance value is reduced. Of course, in this case, it is necessary to consider the composition design of the material of the conductive heat generating portion, such as fibers and resin, in advance of the change.

【0035】更に、求める電気抵抗値、及びその他の機
能に応じて、繊維状以外の形態の材料も導電発熱部を構
成要素として加える事が出来る。導電性やその他の面状
発熱体としての性質を変える場合に、又、ペーパー、シ
ート、マット、不織布、織布等に加工時に必要ならば、
これらの材料を自由に加える事が出来る。
Further, depending on the required electric resistance value and other functions, a material other than a fibrous form can be added to the conductive heat generating portion as a component. When changing the conductivity and other properties as a planar heating element, and if necessary when processing into paper, sheet, mat, nonwoven fabric, woven fabric, etc.,
These materials can be added freely.

【0036】面状発熱体の導電性をより上げる為には、
例えば微粉末化した金属粉や黒鉛粉を併用したり、製品
に色彩を付ける為に各種の顔料を添加したり、また導電
発熱部の形状安定化時に、抄紙、シート化の為の各種の
サイジング材等を加えることが出来る。
In order to further increase the conductivity of the sheet heating element,
For example, use of fine powder of metal powder or graphite powder together, add various pigments to add color to products, and various sizing for paper making and sheeting when stabilizing the shape of the conductive heating part Materials can be added.

【0037】例えば、導電性繊維とパルプを抄紙して導
電性ペーパーにする際には、繊維を固定の為に各種の樹
脂を使用することが出来るが、本発明に於いては、この
導電性ペーパーを用いた場合に得られる発熱体の電気抵
抗値を考慮して、樹脂種や組成割合を設計すれば良く、
導電性材料以外の材料をひとまとめにして非導電性材料
として評価すれば良い。
For example, when making conductive paper by making conductive fiber and pulp into paper, various resins can be used to fix the fiber. In consideration of the electrical resistance value of the heating element obtained when using paper, the resin type and the composition ratio may be designed,
Materials other than the conductive material may be collectively evaluated as a non-conductive material.

【0038】この場合、単位面積当たりの重量を変化さ
せる事も、同様な効果を示すが、実用上、出来たシー
ト、ペーパーの安定性を考慮して実施する必要がある。
In this case, changing the weight per unit area has the same effect. However, in practice, it is necessary to consider the stability of the resulting sheet or paper.

【0039】本発明で使用できる導電性繊維チョップ
は、目的とする面状発熱体の性能上、平方メーター当た
り10〜200gとするのが望ましい。10g未満の場
合は、繊維自体の均一分散性が難しくなり、200gを
越える場合は、樹脂の含浸固定化工程が難しくなり、
又、実用上それ以上の炭素繊維を使用しても出力等の性
能状の改良はなくなり、単に経済的に不利益となる場合
が多い。
The conductive fiber chop that can be used in the present invention is desirably 10 to 200 g per square meter in view of the intended performance of the planar heating element. If the amount is less than 10 g, uniform dispersion of the fiber itself becomes difficult. If the amount exceeds 200 g, the step of impregnating and fixing the resin becomes difficult,
Further, even if a carbon fiber larger than the practical use is used, the performance such as output is not improved, and in many cases, it is simply disadvantageous economically.

【0040】本発明導電発熱部を得るために導電性繊維
チョップに含浸させる樹脂としては、例えば100〜2
00℃で溶融し、同時に成形時の圧力で繊維に含浸さ
れ、更に一定時間経過後、硬化する熱硬化性樹脂や、1
00〜200℃で溶融し、同様に成形時の圧力で繊維に
含浸される熱可塑性樹脂が挙げられる。
The resin to be impregnated in the conductive fiber chop to obtain the conductive heat generating portion of the present invention is, for example, 100 to 2
A thermosetting resin that melts at 00 ° C., is simultaneously impregnated into fibers under the pressure during molding, and cures after a certain period of time,
A thermoplastic resin which is melted at 00 to 200 ° C. and impregnated into fibers by the pressure at the time of molding is also included.

【0041】勿論、この両者を混合して用いても良く、
又、段階的に両方を分離して加工しても良い。
Of course, both may be used in combination.
Further, both may be separated and processed stepwise.

【0042】この目的で使用できる樹脂としては、例え
ばフェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポ
リエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキッド樹脂、
エポキシ樹脂、シリコン樹脂、及び、その他の熱硬化性
樹脂、各種のポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、
ポリカーボネート樹脂、ポリテルペン樹脂、石油樹脂、
及びその他の熱可塑性樹脂等が使用できる。
Examples of resins that can be used for this purpose include phenol resins, urea resins, melamine resins, unsaturated polyester resins, polyurethane resins, alkyd resins,
Epoxy resin, silicone resin, and other thermosetting resins, various polyolefin resins, polyester resins,
Polycarbonate resin, polyterpene resin, petroleum resin,
And other thermoplastic resins can be used.

【0043】熱硬化性樹脂は、完全硬化していない、未
硬化または半硬化状態で使用すれば良く、加熱により硬
化前の軟化、溶融状態で含浸され、その後、硬化して導
電性材料を固定化することになる。
The thermosetting resin may be used in an uncured, uncured or semi-cured state that has not been completely cured. The thermosetting resin is impregnated in a softened or molten state before curing by heating, and then cured to fix the conductive material. Will be transformed.

【0044】更に、含浸、硬化の状況を変える為、これ
らの樹脂を混合しても、又、変性してもよく、上述の条
件にあう限り使用できる。
Further, in order to change the conditions of impregnation and curing, these resins may be mixed or modified, and may be used as long as the above conditions are satisfied.

【0045】面状発熱体エレメント(A)の発熱の最高
到達温度は、発熱面積(または電極帯対間距離)、用い
た導電性繊維の種類、形状、含有率、含浸用樹脂の軟化
点及び印加電圧(供給される電圧)により、概ね決まる
が、発熱面積及び印加電圧は、適用部位によりおのずと
決定されるので、実質的には、導電発熱部における導電
性繊維チョップと含浸用樹脂との組成の選択により、決
定することができる。
The maximum temperature of the heat generated by the planar heating element (A) is determined by the heat generation area (or the distance between the electrode strips), the type, shape and content of the conductive fiber used, the softening point of the impregnating resin, and The applied voltage (supplied voltage) is generally determined. However, since the heating area and the applied voltage are naturally determined by the application site, the composition of the conductive fiber chop and the resin for impregnation in the conductive heating section is substantially determined. Can be determined by selecting.

【0046】尚、含浸する樹脂は、次式を満足する様に
選択するのが好ましい。
The resin to be impregnated is preferably selected so as to satisfy the following equation.

【0047】[0047]

【式4】 エレメント(A)中の含浸された樹脂の流動温度 − エレメント(A)の定常最高到達温度 > 30℃ (1 )[Formula 4] Flow temperature of impregnated resin in element (A) −steady maximum temperature of element (A)> 30 ° C. (1)

【0048】これらの樹脂は、単独のシート、フィルム
でも使用できるが、表面に使うシート、フィルムに塗布
した状態でも使用でき、後者の方が生産時の工程上、簡
略で、より適している。
These resins can be used in a single sheet or film, but can also be used in a state of being applied to a sheet or film used on the surface. The latter is simpler and more suitable in the production process.

【0049】PTC機能を有さない、導電性繊維チョッ
プに樹脂が含浸した状態の導電発熱部には、少なくとも
片面の対向する二端の各縁部に沿って電極帯をそれぞれ
設け、電極帯対と導電発熱部とを重ね、密接して、面状
発熱体エレメント(A)とする。勿論、電極帯同志は平
行に設けられればよく、必ずしも面の対向する二端の各
縁部にに沿わせなくともよい。エレメント(A)は、一
定電圧印加の場合には、電極間距離が小さい程、より高
温の発熱が得られ、一方、一定電極間距離の場合には、
樹脂が溶融しない範囲で印加電圧が高い程、より高温の
発熱が得られる。
In the conductive heat generating portion having no PTC function and having a conductive fiber chop impregnated with a resin, an electrode band is provided along at least two opposite edges on one side, respectively. And the conductive heat generating portion are overlapped and closely contacted to form a planar heat generating element (A). Of course, the electrode strips need only be provided in parallel, and do not necessarily have to be along each of the two opposite edges of the surface. In the case of the element (A), when the constant voltage is applied, the smaller the distance between the electrodes, the higher the temperature of the heat generated. On the other hand, when the constant distance between the electrodes,
As the applied voltage is higher within a range where the resin does not melt, higher-temperature heat is obtained.

【0050】電極帯対は1対でも2対以上でもよいが、
それら全てが平行となる様にする。例えばA、B、C、
Dという4つの電極帯を、任意の間隔でこの順に平行に
並べた面状発熱体エレメントとして、A−B間、A−C
間、A−D間、B−C間、B−D間、C−D間という様
に、スイッチで電極間距離を調節することにより、発熱
温度や発熱部位を調節することが出来る。
The number of electrode strip pairs may be one or two or more.
Make them all parallel. For example, A, B, C,
The four electrode strips D are arranged in parallel in this order at an arbitrary interval.
By adjusting the distance between the electrodes with a switch, for example, between A, D, B, C, B, D, and C, the exothermic temperature and exothermic part can be adjusted.

【0051】これら電極帯対の間に電圧を印荷すること
により、電極間に通電が行われ、導電部分が発熱する。
印荷電圧は、交流電圧であっても直流電圧であってもよ
い。
When a voltage is applied between the pair of electrode strips, a current flows between the electrodes and the conductive portion generates heat.
The imprint voltage may be an AC voltage or a DC voltage.

【0052】表面の電気絶縁性が必要である場合には、
電極帯対の密接された導電発熱部は、双方の電極帯の、
配線に必要な一部露出部分を除いて、電極帯対が設けら
れた片面全体好ましくは両面全体を、絶縁フィルムで被
覆して覆うこともできる。
When the surface needs to be electrically insulated,
The closely-connected conductive heating portions of the electrode strip pairs are
Except for the partially exposed portion necessary for the wiring, the entirety of one surface, preferably both surfaces, on which the electrode band pairs are provided, may be covered with an insulating film.

【0053】面状発熱体で使用される絶縁フィルムは、
通電発熱する部分と表面の絶縁が出来れば特にその材質
は問わないで使用できる。
The insulating film used for the sheet heating element is
Any material can be used regardless of its material as long as it can insulate the surface where current is generated and heated.

【0054】本発明に於て、前記の絶縁層(プラスチッ
ク層)は、最終的に得られる面状発熱体の発熱の最高到
達温度、成形時の温度、圧力で溶融しないフィルム、シ
ートを使用するのが良い。
In the present invention, as the insulating layer (plastic layer), use is made of a film or sheet which does not melt at the maximum temperature of heat generated by the finally obtained sheet heating element, the molding temperature and the pressure. Is good.

【0055】成形時の温度、圧力で溶融するフィルム、
シートを使用する事も出来るが、その場合には発熱させ
る導電性シートへの含浸が起こり、電気抵抗値が下降す
るが、その傾向を考慮して置けば良い。但し、この場合
には充分な厚さを有する物でないと、表面の電気絶縁性
は確保できない。
A film that melts at the temperature and pressure during molding,
Although a sheet can be used, in such a case, the conductive sheet for generating heat is impregnated and the electric resistance value is lowered. However, in this case, unless the material has a sufficient thickness, electrical insulation on the surface cannot be ensured.

【0056】表面絶縁層として成形時の温度、圧力で溶
融しないものとして、具体的には、ポリフッ化ビニリデ
ン、耐熱性ポリ塩化ビニル、各種のポリエステル、ポリ
ウレタン、等のフィルム、シートが使用できる。
As the surface insulating layer which does not melt at the temperature and pressure during molding, specifically, films and sheets of polyvinylidene fluoride, heat-resistant polyvinyl chloride, various polyesters, polyurethanes and the like can be used.

【0057】又、成形時の温度、圧力で溶融するタイプ
としては、更に溶融温度の低い、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリ塩化ビニル、その他各種のポリオレフィ
ン系フィルム、シートが使用できる。但し、これらの分
類は成形温度を130〜140℃とした場合で、成形温
度が変われば、その分類も変わる事になる。
As the type of melting at the temperature and pressure during molding, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, and various other polyolefin-based films and sheets having a lower melting temperature can be used. However, these classifications are based on a molding temperature of 130 to 140 ° C., and if the molding temperature changes, the classification will also change.

【0058】これらの熱可塑性樹脂のフィルム、シート
は、実際に発熱させる際の最高温度を考慮して選定しな
ければならない。例えば、最高50〜60℃の発熱な場
合は、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体、
低温溶解タイプのポリエステル等、100℃前後の温度
で溶解し含浸出来る熱可塑性樹脂のフィルム、シートが
使用できる。
Films and sheets of these thermoplastic resins must be selected in consideration of the maximum temperature at which heat is actually generated. For example, when heat is generated at a maximum of 50 to 60 ° C., polyethylene, ethylene-vinyl acetate copolymer,
A thermoplastic resin film or sheet that can be melted and impregnated at a temperature of about 100 ° C., such as a low-melting polyester, can be used.

【0059】しかし、発熱温度が100℃迄上昇する場
合には、更に耐熱性のある熱可塑性樹脂のフィルム、シ
ートを使用しなければならない。例えば、熱溶融温度の
高いタイプのポリエステル、ポリウレタン等のフィル
ム、シートが使用できる。
However, when the heat generation temperature rises to 100 ° C., a heat-resistant thermoplastic resin film or sheet must be used. For example, films and sheets of polyester, polyurethane and the like having a high heat melting temperature can be used.

【0060】この場合には溶融含浸温度は140〜15
0℃以上となる。更に発熱温度が高くなっても、同様に
最高使用温度より高い溶融温度を有する熱可塑性樹脂の
フィルム、シートを使用すれば良い。
In this case, the melt impregnation temperature is 140 to 15
It becomes 0 degreeC or more. Even when the heat generation temperature is further increased, a thermoplastic resin film or sheet having a melting temperature higher than the maximum use temperature may be used.

【0061】これらのフィルム、シートの中で、熱履歴
により溶融温度の上昇する材料は、更に当目的に適す
る。例えば熱可塑ポリウレタン等のフィルム、シート等
は、面状発熱体とした後、実際に発熱を繰り返す事によ
り、その溶融温度が上昇する事が判明しており、当発明
の熱可塑性樹脂のフィルム、シートとして最も適する物
の一つである。
Among these films and sheets, the material whose melting temperature rises due to heat history is more suitable for the purpose. For example, films and sheets of thermoplastic polyurethane, etc., after forming a planar heating element, by actually repeating the heat generation, it has been found that the melting temperature increases, the thermoplastic resin film of the present invention, It is one of the most suitable as a sheet.

【0062】尚、各種材料は、例えば以下の温度条件を
満たす様に選択することができる。
Various materials can be selected so as to satisfy the following temperature conditions, for example.

【0063】[0063]

【式5】 エレメント(A)中の含浸された樹脂の流動温度 − エレメント(A)の定常最高到達温度 > 30℃ (1 )[Formula 5] Flow temperature of impregnated resin in element (A) −steady maximum temperature of element (A)> 30 ° C. (1)

【0064】[0064]

【式6】 絶縁性フィルムの被覆温度 > エレメント(A)中の含浸された樹脂の流動温 度 > エレメント(A)の定常最高到達温度 (2 )[Formula 6] Coating temperature of insulating film> Flow temperature of resin impregnated in element (A)> Steady maximum temperature of element (A) (2)

【0065】この様にして得られた面状発熱体は、実用
に際しては使用部署、使用形態に応じて適当な表面体を
配し、必要な形状に加工されて設置される。
The sheet heating element thus obtained is provided with an appropriate surface in accordance with a use department and a use form in practical use, processed into a required shape, and installed.

【0066】本発明で作られる面状発熱体エレメント
は、薄いシート状で得られる事にその特徴が有る。即ち
薄いフィルム状でその全面から均一に発熱する事に長所
があり、更に、当発明では柔軟な面状発熱体を得る事が
出来る。
The planar heating element made according to the present invention is characterized in that it can be obtained in the form of a thin sheet. That is, there is an advantage in that heat is uniformly generated from the entire surface in the form of a thin film, and further, in the present invention, a flexible planar heating element can be obtained.

【0067】当面状発熱体を使用する場所は、建築物の
内外壁、屋根、床、室内家具等が多く、面状発熱体は、
薄いフィルム、又は薄板状となる様にするのが望まし
い。その為、本発明で用いる面状発熱体は、厚さ1.5
mm以下で出来るだけ薄いものを選択して用いる様にす
る。厚さ1.5mm以上では可とう性などの有用性が薄
れる傾向にある。
There are many places where the immediate heating element is used, such as inner and outer walls of a building, a roof, a floor, and indoor furniture.
It is desirable to form a thin film or a thin plate. Therefore, the sheet heating element used in the present invention has a thickness of 1.5
mm and as thin as possible. When the thickness is 1.5 mm or more, usefulness such as flexibility tends to be weakened.

【0068】本発明は、例えば次の様にして実施する。
最初に面状発熱体の大きさ、構造を決め、それに従い積
み重ねる。例えば、上層から順に、絶縁層となるポリエ
ステルフィルム/含浸させる熱可塑性樹脂(フィルム)
/両端に電極となる一定幅に切断した銅箔を配した、発
熱させる導電性シート/含浸させる熱可塑性樹脂(フィ
ルム)/ポリエステルフィルム と積み重ねる。
The present invention is implemented, for example, as follows.
First, determine the size and structure of the sheet heating elements and stack them accordingly. For example, in order from the upper layer, a polyester film to be an insulating layer / a thermoplastic resin (film) to be impregnated
/ Cutting a foil of a fixed width at both ends to serve as electrodes, stacking conductive sheet to generate heat, thermoplastic resin (film) to be impregnated / polyester film.

【0069】この際、表面にさらに金属部を配置する場
合には、上記ポリエステルフィルムに代わり、必要な厚
みを有するフィルムを用い、更にその外側に金属シート
又はは板を配すれば良い。
In this case, when a metal portion is further disposed on the surface, a film having a required thickness may be used in place of the polyester film, and a metal sheet or plate may be disposed outside the film.

【0070】積み重ねた後、一つの方法は圧縮成形して
通電発熱させるシートに熱可塑性樹脂を含浸させ、同時
に上下のポリエステルフィルムを張り付け固定して面状
発熱体とする。この場合には、圧縮成形温度は、含浸さ
せる熱可塑性樹脂の溶融温度以上で、上下の絶縁層とな
るポリエステルフィルムの溶融温度以下で行わねばなら
ない。又、成形品の型出しは、少なくとも成形機の表面
温度が熱可塑性樹脂の溶融温度以下に成ってから行う。
After the stacking, one method is to impregnate a thermoplastic resin into a sheet which is subjected to compression molding and heat generation by heating, and at the same time, the upper and lower polyester films are adhered and fixed to form a sheet heating element. In this case, the compression molding temperature must be higher than the melting temperature of the thermoplastic resin to be impregnated and lower than the melting temperature of the polyester film to be the upper and lower insulating layers. Further, the molding of the molded article is performed after at least the surface temperature of the molding machine becomes lower than the melting temperature of the thermoplastic resin.

【0071】又、もう一つの方法は、上述した積み重ね
品を、予め熱可塑性樹脂の溶融温度以上に加熱し、熱可
塑性樹脂を溶融しておき、冷却の為に必要な温度、例え
ば30℃以下の温度に保持されたロールに挟み、加圧、
含浸と同時に冷却する方法である。
Another method is to heat the above-mentioned stacked product in advance to a temperature higher than the melting temperature of the thermoplastic resin, to melt the thermoplastic resin, and to obtain a temperature required for cooling, for example, 30 ° C. or less. Between rolls held at a temperature of
This is a method of cooling simultaneously with impregnation.

【0072】このロールを通して含浸する方法は、大量
に作る場合には適しているが、作業の条件を精密に設定
しないと良好な含浸が得られない。その為、少量の場合
には、圧縮成形して面状発熱体とする方法が便利であ
る。
This method of impregnation through a roll is suitable for large-scale production, but good impregnation cannot be obtained unless the working conditions are precisely set. For this reason, in the case of a small amount, a method of compression molding to obtain a sheet heating element is convenient.

【0073】勿論、本工程に於いて、表面絶縁層となる
ポリエステルフィルムに、含浸させる熱可塑性樹脂、又
は熱硬化性樹脂を予めコーティング、又はフィルムをラ
ミネートして表面層と含浸用樹脂とを一体として使用す
る事も可能であり、成形工程の簡略化の点でより好まし
い。又、この含浸用樹脂を、予め導電性シートに含浸し
ておき使用する事も可能である。
Needless to say, in this step, the polyester film to be the surface insulating layer is previously coated with a thermoplastic resin or a thermosetting resin to be impregnated, or the film is laminated to integrate the surface layer and the resin for impregnation. Can also be used, which is more preferable in terms of simplifying the molding process. In addition, the impregnating resin may be used by impregnating the conductive sheet in advance.

【0074】本発明の主要な要素の一部を占める多重安
全機構は、以下の様に実施する。それは、ある温度を境
に、その上下で接点開閉(通電のON/0FF)を行う
熱電対(B)と、ある電流値で一定時間保持されると溶
解する温度ヒューズ(B)とを、本面状発熱体に取り付
ける事よりなる。
The multiple security mechanism, which forms part of the main element of the invention, is implemented as follows. It consists of a thermocouple (B) that opens and closes contacts (ON / OFF of energization) above and below a certain temperature, and a thermal fuse (B) that melts when held at a certain current value for a certain period of time. It consists of attaching to a planar heating element.

【0075】熱電対(B)とは、例えば二つの異なる金
属線を組み合わせ、両端をつなぎあわせて閉回路をつく
り、ふたつの接触点に温度差があると、起電力が生じる
ように様になっているもので、この熱起電力を発生する
素子や、温度の変化で大きく伸縮する2枚の異なる金属
薄板をはり合わせたが、温度の変化で片方にそり曲がる
のを利用して、接点開閉を行うもの(サーモスタット)
が挙げられる。
The thermocouple (B) is, for example, a combination of two different metal wires and connecting both ends to form a closed circuit. If there is a temperature difference between two contact points, an electromotive force is generated. The element that generates this thermoelectromotive force and two different thin metal plates that expand and contract greatly due to changes in temperature are bonded together, but the contact is opened and closed using the fact that it bends to one side due to changes in temperature. To do (thermostat)
Is mentioned.

【0076】前者としては、制御する温度にもよるが、
例えば銅−コンスタンタン、アルメル−クロメル、白金
−白金ロジウム等が挙げられ、後者としては、アンヴァ
ーと青銅のバイメタルや、水銀の膨張を利用したものが
挙げられる。電気抵抗の温度係数が大きい半導体を利用
したサーミスターも作動温度の選択により使用すること
ができる。本発明では、前記サーモスタットを用いるこ
とが好ましい。
As the former, although it depends on the temperature to be controlled,
For example, copper-constantan, alumel-chromel, platinum-platinum rhodium and the like can be mentioned, and as the latter, bimetals of amber and bronze and those using expansion of mercury can be mentioned. A thermistor using a semiconductor having a large temperature coefficient of electric resistance can also be used by selecting an operating temperature. In the present invention, it is preferable to use the thermostat.

【0077】温度ヒユーズ(C)とは、過大電流が流れ
た時に回路や装置を守るために溶けて切れ、電流の流れ
を止め保護する部品を言う。この様なものとしては、例
えば鉛錫合金線、黄銅線、タングステン線等が挙げられ
る。
The temperature fuse (C) is a component that melts and breaks to protect circuits and devices when an excessive current flows, and stops and protects the current flow. Examples of such a wire include a lead-tin alloy wire, a brass wire, and a tungsten wire.

【0078】そして、これら熱電対(B)と温度ヒュー
ズ(C)は、複数個ずつの組み合わせでも勿論良いが、
実際上、各一個ずつの組み合わせが経済的にも安価で、
しかも本発明が目的とした安全性を一通りは確保でき
る。
The thermocouple (B) and the thermal fuse (C) may of course be combined in plurals.
In practice, each one is economically inexpensive,
Moreover, the safety aimed at by the present invention can be ensured in one way.

【0079】この熱電対と温度ヒューズとは、それぞれ
別個のものを組み合わせてもよいし、又それらを一体化
した物でも良く、設置の為には、一体化した方が扱い安
く便利である。
The thermocouple and the thermal fuse may be combined with each other separately or may be integrated with each other. For installation, it is cheaper and more convenient to integrate the thermocouple and the thermal fuse.

【0080】本発明のシステムは、PTC機能を有さな
い、導電性繊維チョップに樹脂が含浸した状態の導電発
熱部及び電極帯対を必須として有する面状発熱体エレメ
ント(A)と、熱電対(B)と、温度ヒューズ(C)と
を有していればよいが、本発明の基本的なシステムの一
つは、複数個の面状発熱体エレメント(A)のそれぞれ
に、少なくとも一組の、熱電対(B)と温度ヒューズ
(C)とを組み合わせる事を原則とする。
The system according to the present invention comprises a planar heating element (A) having a PTC function and having a conductive heating portion and an electrode band pair in which a conductive fiber chop is impregnated with resin, and a thermocouple. (B) and a thermal fuse (C), one of the basic systems of the present invention is to provide at least one set of each of the plurality of planar heating elements (A). In principle, the thermocouple (B) and the thermal fuse (C) are combined.

【0081】更に、この面状発熱体エレメント(A)複
数枚を、複数枚毎のブロックに分け、そのブロックを内
部一点の温度感知でコントロールする事も出来るが、本
発明では、通常運転時に又は通常コントロール下での運
転時に、常態ではこの熱電対と温度ヒューズの作動領域
温度外での運転となり、異常発熱した場合にのみ、これ
らを作動させて、安全を確保する事になる。
Further, it is possible to divide the plurality of sheet heating element elements (A) into blocks for each of the plurality of sheets and control the blocks by sensing the temperature at one point inside. During operation under normal control, operation is normally performed outside the operating region temperature of the thermocouple and the temperature fuse, and only when abnormal heat is generated, these are operated to ensure safety.

【0082】その場合、通常の運転温度(定常の最高到
達温度)より+10〜30℃高温で熱電対(B)が働
き、更にその10〜30℃高温で温度ヒューズが作動す
る事が望ましい。
In this case, it is desirable that the thermocouple (B) works at a temperature higher by 10 to 30 ° C. than a normal operating temperature (steady maximum temperature), and that the thermal fuse operates at a temperature higher by 10 to 30 ° C.

【0083】即ち、通常の運転温度(定常の最高到達温
度)をT℃とした時、熱電対(B)の電流遮断温度T1
が、(T+10)〜(T+30)℃の範囲となる様選択
し、さらに、温度ヒューズ(C)の切断温度T2が、
(T1+10)〜(T1+30)℃の範囲となる様選択
して、それらを電気的に連結する。
That is, when the normal operating temperature (steady maximum temperature) is T ° C., the current interruption temperature T1 of the thermocouple (B) is
Is selected to be in the range of (T + 10) to (T + 30) ° C. Further, the cutting temperature T2 of the thermal fuse (C) is
They are selected so as to be in the range of (T1 + 10) to (T1 + 30) ° C., and they are electrically connected.

【0084】本発明の最大の目標である、長期使用時の
安定性は、そのPTC性が有るかどうかで判断出来る
が、本発明で用いる面状発熱体では、熱電対(B)及び
温度ヒューズ(B)のない状態での、通電遮断繰返実験
の結果から、その繰り返しによっても、通電による加熱
で抵抗値が常に同様な傾向で増大し、接点破壊に結びつ
く傾向は無かった。
The stability in long-term use, which is the greatest goal of the present invention, can be determined by whether or not it has PTC properties. However, in the sheet heating element used in the present invention, a thermocouple (B) and a thermal fuse From the results of the repetition test of the current cutoff without (B), it was found that even with the repetition, the resistance value always increased in the same tendency by heating by the current supply, and there was no tendency to lead to contact destruction.

【0085】実験的に3万時間の連続発熱試験を実施し
たが、実験の前後での出力、電気抵抗値の変化は無く、
勿論、短絡現象の想定される部分的な発熱、抵抗値の変
化等も無かった。
Although a continuous heat generation test of 30,000 hours was conducted experimentally, there was no change in output and electric resistance before and after the experiment.
Of course, there was no partial heat generation, a change in resistance value, or the like, which is assumed to be a short circuit phenomenon.

【0086】実際の建築物に実施した場合、短期的には
PTC性能、即ち自己制御機能を有する方が安全との考
え方も有るが、実際には長期使用時に、永続的に作動し
なければならない自己制御機能自体に疲労が生じ、短絡
による事故例が多数報告されており、PTC機能を敢え
て利用しない面状発熱体を用いた本発明のシステムの有
用性が期待される。
When implemented in an actual building, there is a view that it is safer to have PTC performance, that is, a self-control function, in the short term, but in practice, it must be permanently operated during long-term use. Fatigue has occurred in the self-control function itself, and a number of accidents due to short circuits have been reported. The usefulness of the system of the present invention using a sheet heating element that does not intentionally use the PTC function is expected.

【0087】従来、建築物の一部に面状発熱体を使用す
る場合、温水パイプ等で行う場合が多かったが、その他
にも各種の材料が知られており、例えばニクロム線を発
熱体として紙やシートの上に這わせた物、パイプ状の発
熱体を曲げて面状に加工した物等があり、これら多種類
の材料が色々な方法で使われていた。
Conventionally, when a planar heating element is used for a part of a building, it is often performed with a hot water pipe or the like, but various other materials are known. For example, a nichrome wire is used as a heating element. There are objects rolled on paper and sheets, objects formed by bending pipe-shaped heating elements into planes, and the like, and these various types of materials have been used in various ways.

【0088】しかし、例えば、温水パイプ等で行う場合
には、初期費用、補修、運転時の立ち上げ時間が長い等
の問題があり、又、ニクロム線を使う場合には、何らか
の障害で線の破断が一箇所でも起きれば発熱が止まる
為、故障が起き易く、補修が難しい。又、ニクロム線の
部分しか発熱せず、その熱で全体を暖める為、ニクロム
線周辺部の温度が高くなり、熱変形、発火の危険生等の
ある材料の使用が大きく制限される。即ち、通常安価で
加工の容易な熱可塑性フィルム等で覆って絶縁性を確保
する事が難しい。
However, for example, when using a hot water pipe or the like, there are problems such as initial cost, repair, and a long start-up time during operation. If even one break occurs, heat generation stops, so failure easily occurs and repair is difficult. Further, only the portion of the nichrome wire generates heat, and the entire portion is heated by the heat, so that the temperature around the nichrome wire increases, which greatly restricts the use of materials having a risk of thermal deformation and ignition. That is, it is usually difficult to secure insulation by covering with a thermoplastic film or the like which is inexpensive and easy to process.

【0089】パイプ状発熱体を使用した場合は、絶縁性
の確保は可能であるが自由な曲げ等が難しく加工性に問
題があり、又コストの掛かる事も大きな問題であった。
When a pipe-shaped heating element is used, it is possible to ensure insulation, but it is difficult to bend freely and there is a problem in workability, and it is also a big problem that the cost is high.

【0090】本発明で採用する面状発熱体エレメントを
用いることにより、上記した様な欠点も解決される。
By using the planar heating element employed in the present invention, the above-mentioned disadvantages can be solved.

【0091】本発明の優れたシステムは、例えば建築物
の内外装の壁面や床面、家具等の保温暖房に好適であ
る。
The excellent system of the present invention is suitable for heat insulation and heating of, for example, the interior and exterior walls and floors of buildings, furniture and the like.

【0092】[0092]

【発明の実施の形態】次に本発明を好適な実施形態に基
づき説明する。まず、繊維長1〜200mmで繊維直径
5〜20μmで、アスペクト比50以上、比容積9cm
3/g以上の、曲状の炭素繊維の短繊維チョップのみ
か、それと熱溶融しない非導電性繊維の短繊維パルプと
が、均一の分散固定された状態で含まれた、それ(ら)
が熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂の硬化物に含浸された
状態の、炭素繊維が10〜200g/m2で、炭素繊維
として20重量%を越えて含む四辺形の導電発熱部と、
その発熱部の少なくとも片面の対向する二辺の両端縁部
に沿わせた、各々良導電性金属箔からなる電極帯と、電
極帯対の双方が配線可能な様に一部露出させた、当該配
線部分以外は前記発熱部と電極帯対が密接し絶縁性フィ
ルムで被覆され一体化した、定常発熱温度では含浸され
た樹脂も前記絶縁性フィルムも溶融しない、全体厚さ
1.5mm以下の、発熱温度上限(最高到達温度)が5
0〜70℃に予め設定された自己温度制御機能のない、
可とう性に優れた面状発熱体を準備する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described based on preferred embodiments. First, the fiber length is 1 to 200 mm, the fiber diameter is 5 to 20 μm, the aspect ratio is 50 or more, and the specific volume is 9 cm.
3 / g or more, only a chopped carbon fiber short fiber chop or a non-conductive fiber short fiber pulp that is not thermally fused is contained in a uniformly dispersed and fixed state.
A rectangular conductive heat-generating portion containing carbon fiber in an amount of 10 to 200 g / m 2 in excess of 20% by weight as a carbon fiber, in a state where is impregnated with a cured product of a thermoplastic resin or a thermosetting resin;
An electrode band made of a good conductive metal foil, which is arranged along both end edges of two opposite sides of at least one surface of the heat generating portion, and both of the electrode band pairs are partially exposed such that they can be wired. Except for the wiring portion, the heat generating portion and the electrode band pair are intimately covered and integrated with an insulating film, and at a steady heating temperature, neither the impregnated resin nor the insulating film is melted, and the total thickness is 1.5 mm or less. Exothermic temperature upper limit (maximum temperature reached) 5
No self-temperature control function preset at 0-70 ° C,
Prepare a sheet heating element with excellent flexibility.

【0093】この自己温度制御機能のない面状発熱体の
通電のための配線部分の電極に、電源を接続し、熱電対
(B)としてサーモスタット、温度ヒューズ(C)をこ
の順に連結したユニットを接続し、通電と遮断が、導電
発熱部の温度によりコントロールできる様にする。
A unit in which a power source is connected to the electrode of the wiring portion for energizing the sheet heating element without the self-temperature control function, and a thermostat and a temperature fuse (C) are connected in this order as a thermocouple (B). Connected and energized and de-energized can be controlled by the temperature of the conductive heating part.

【0094】この時のサーモスタットとして、60〜1
00℃で電圧印荷が遮断されるものを用い、温度ヒュー
ズ(C)として70〜130℃で溶解する金属線からな
るものを用いて、面状発熱体の定常時最高到達温度<サ
ーモスタット作動温度<温度ヒューズ切断温度の関係を
満たし、かつ、定常時最高到達温度をしきい値として、
非常時にサーモスタットと温度ヒューズとがこの順に作
動して、二重の安全機構で、異常発熱や、白煙、発火等
を防止できる様にする。
The thermostat at this time is 60 to 1
A temperature cutoff at 00 ° C is used, and a temperature fuse (C) made of a metal wire melting at 70 to 130 ° C is used. <Satisfies the relationship of the temperature fuse cutting temperature, and uses the maximum steady-state temperature as the threshold value,
In an emergency, the thermostat and the thermal fuse operate in this order, and a double safety mechanism prevents abnormal heat generation, white smoke, ignition and the like.

【0095】[0095]

【実施例】次に実施例により、本発明を詳細に説明す
る。以下の実施例は、上記した好適な発明の実施態様に
基づいたものである。
Next, the present invention will be described in detail with reference to examples. The following examples are based on the preferred embodiments of the invention described above.

【0096】実施例1 繊維長3mmで繊維径13μm、比容積9cm3/g以
上の、曲状の炭素繊維チョップを、セルロース繊維の短
繊維パルプ中に30重量%含んだ目付量;53g/m2
の、繊維が均一分散し固定された導電性の混抄紙を45
cm×40cmに切断し、その両側に、110℃〜12
0℃で溶融する同前寸法の熱可塑性フィルム(エチレン
/酢酸ビニール樹脂)を一枚ずつ配置し、混抄紙の片面
の向かい合った両端縁部に沿って、混抄紙と直接接触す
る状態で幅10mm、厚み105μmの銅箔を設置し
て、両外層に100μm厚みのポリエチレンテレフタレ
ート(PET)のフィルム〔(株)帝人製〕を配した。
Example 1 53 g / m2 (weight: 53 g / m2) of a carbon fiber chop having a fiber length of 3 mm, a fiber diameter of 13 μm, and a specific volume of 9 cm 3 / g or more contained in a short fiber pulp of cellulose fiber. Two
45% of conductive mixed paper with fibers uniformly dispersed and fixed
cm × 40 cm, and on both sides, 110 ° C.-12
A thermoplastic film (ethylene / vinyl acetate resin) of the same dimensions which is melted at 0 ° C. is placed one by one, and the width is 10 mm along the opposite edges of one side of the mixed paper in direct contact with the mixed paper. A copper foil having a thickness of 105 μm was placed, and a 100 μm-thick polyethylene terephthalate (PET) film (manufactured by Teijin Limited) was disposed on both outer layers.

【0097】これを130℃、5Kg/cm2でプレス
成形し面状発熱体を得た。本発熱体の電気抵抗値は15
0Ωであった。本発熱体に100Vの電圧を印荷した。
表面温度は3分後36℃、5分後51℃、10分後に6
5℃となった。
This was press-formed at 130 ° C. and 5 kg / cm 2 to obtain a sheet heating element. The electric resistance value of this heating element is 15
It was 0Ω. A voltage of 100 V was applied to the heating element.
The surface temperature was 36 ° C after 3 minutes, 51 ° C after 5 minutes, and 6 after 10 minutes.
The temperature reached 5 ° C.

【0098】この面状発熱体を厚さ10mmのケイ酸カ
ルシウム板に挟み、連続発熱試験を行った。発熱開始時
に100Vの印荷電圧でケイ酸カルシウム板の表面温度
は58℃であり、加熱状態での電気抵抗値は148Ωで
あった。連続加熱試験開始後1週間目には表面温度:5
9℃電気抵抗値146Ωになっていた。この面状発熱体
にはいわゆるPTC性は認められなかった。
The sheet heating element was sandwiched between calcium silicate plates having a thickness of 10 mm, and a continuous heat generation test was performed. At the start of heat generation, the surface temperature of the calcium silicate plate was 58 ° C. at an applied voltage of 100 V, and the electrical resistance value in the heated state was 148Ω. One week after the start of the continuous heating test, the surface temperature: 5
The electrical resistance value at 9 ° C was 146Ω. No so-called PTC property was observed in this sheet heating element.

【0099】この面状発熱体に、作動温度を80℃に設
定した熱電対と、100℃に設定した温度ヒューズを取
り付けて試験運転を実施した。通常運転では、コントロ
ールなしで最高到達温度55〜60℃であり問題ない
が、異常時を想定した200Vの印荷電圧下では、表面
温度が80℃に達し、熱電対の作動が始まった。
A test operation was performed by attaching a thermocouple whose operating temperature was set to 80 ° C. and a temperature fuse whose temperature was set to 100 ° C. to this planar heating element. In normal operation, the maximum temperature is 55 to 60 ° C. without any control, and there is no problem. However, under an impressed voltage of 200 V assuming an abnormal time, the surface temperature reached 80 ° C. and the thermocouple started to operate.

【0100】更なる発熱を想定して、200Vの電圧の
まま、熱電対を外し、更に面状発熱体の上に座布団を乗
せ、発熱を継続した。その結果、表面温度は100℃に
達し、その7分後には温度ヒューズが切れた。この試験
で多重安全機構の作動状況が確認できた。
Assuming further heat generation, the thermocouple was removed at a voltage of 200 V, and a cushion was placed on the sheet heating element to continue the heat generation. As a result, the surface temperature reached 100 ° C., and 7 minutes later, the thermal fuse was blown. This test confirmed the operation status of the multiple safety mechanism.

【0101】[0101]

【発明の効果】本発明によれば、PTC機能のない、導
電性繊維チョップを含む面状発熱体エレメントに、熱電
対と温度ヒューズとを組み合わせたシステムなので、従
来のPTC機能のある面状発熱体を用いたシステムに対
して、建築物等に使用し長期に渡り安定的に使用する場
合に、短絡による異常発熱事故のない安定性に優れた保
温暖房システムを提供できる。
According to the present invention, since a system in which a thermocouple and a thermal fuse are combined with a planar heating element including a conductive fiber chop having no PTC function, a conventional planar heating element having a PTC function is used. When a system using a body is used in a building or the like and used stably over a long period of time, it is possible to provide an insulated heating system with excellent stability without abnormal heat generation accident due to short circuit.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 PTC機能を有さない、均一に分散し固
定された導電性繊維チョップに樹脂が含浸した状態の導
電発熱部及び電極帯対を必須として有する面状発熱体エ
レメント(A)に、電極帯対に電圧を印加した時に発す
る定常の最高到達温度の+10〜30℃上で開閉作動す
る熱電対(B)と、更にそれより+10〜30℃高温で
作動する温度ヒューズ(C)とを組み合わせた保温暖房
システム。
1. A planar heating element (A) having a conductive heating portion and an electrode band pair in which resin is impregnated into a uniformly dispersed and fixed conductive fiber chop having no PTC function. A thermocouple (B) that opens and closes at a temperature of +10 to 30 ° C. higher than a steady maximum temperature reached when a voltage is applied to the electrode strip pair, and a thermal fuse (C) that operates at a temperature higher by +10 to 30 ° C. Combined heat insulation and heating system.
【請求項2】 導電性繊維チョップに加えて、さらに非
導電性繊維をも含んだエレメント(A)を用いる請求項
1記載のシステム。
2. The system according to claim 1, wherein in addition to the conductive fiber chop, an element (A) containing non-conductive fibers is used.
【請求項3】 エレメント(A)中の導電性繊維チョッ
プが、曲状炭素繊維チョップである請求項1のシステ
ム。
3. The system of claim 1 wherein the conductive fiber chops in element (A) are curved carbon fiber chops.
【請求項4】 エレメント(A)中に含まれる炭素繊維
チョップが、10〜200g/m2である請求項1記載
のシステム。
4. The system according to claim 1, wherein the carbon fiber chop contained in the element (A) is 10 to 200 g / m 2 .
【請求項5】 エレメント(A)中に含まれる炭素繊維
チョップが、長さ1〜200mmの炭素繊維チョップで
ある請求項1記載のシステム。
5. The system according to claim 1, wherein the carbon fiber chop contained in the element (A) is a carbon fiber chop having a length of 1 to 200 mm.
【請求項6】 次式を満足する様に含浸する樹脂を選択
した請求項1記載のシステム。 【式1】 エレメント(A)中の含浸された樹脂の流動温度 − エレメント(A)の定常最高到達温度 > 30℃ (1 )
6. The system according to claim 1, wherein a resin to be impregnated is selected so as to satisfy the following equation. [Formula 1] Flow temperature of impregnated resin in element (A) −steady maximum temperature of element (A)> 30 ° C. (1)
【請求項7】 導電発熱部及び電極帯対を、その電極帯
対の双方が一部露出する様に絶縁性フィルムで被覆した
エレメントを用いる請求項1記載のシステム。
7. The system according to claim 1, wherein an element is used in which the conductive heating portion and the electrode band pair are covered with an insulating film so that both of the electrode band pairs are partially exposed.
【請求項8】次の2式を満足する様に選択した請求項8
記載のシステム。 【式2】 エレメント(A)中の含浸された樹脂の流動温度 − エレメント(A)の定常最高到達温度 > 30℃ (1 ) 【式3】 絶縁性フィルムの被覆温度 > エレメント(A)中の含浸された樹脂の流動温 度 > エレメント(A)の定常最高到達温度 (2 )
8. The method according to claim 8, wherein the following two equations are satisfied.
The described system. [Formula 2] Flow temperature of impregnated resin in element (A)-Maximum steady state temperature of element (A)> 30 ° C (1) [Formula 3] Coating temperature of insulating film> In element (A) Flow temperature of impregnated resin> Maximum steady-state temperature of element (A) (2)
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