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JPH0374473B2 - - Google Patents
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JPH0374473B2 - - Google Patents

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JPH0374473B2
JPH0374473B2 JP59013888A JP1388884A JPH0374473B2 JP H0374473 B2 JPH0374473 B2 JP H0374473B2 JP 59013888 A JP59013888 A JP 59013888A JP 1388884 A JP1388884 A JP 1388884A JP H0374473 B2 JPH0374473 B2 JP H0374473B2
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temperature
electrical resistance
heat
heating element
composition
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は新規な自己温度調節面状発熱体(以下
面状発熱体と略記)に関するもので、製作費が安
価で消費電力量が極めて少なく、しかも安全性の
高い良好な物性のものを得る目的で開発したもの
である。 融点が室温±50℃近傍にある有機化合物で高い
熱的安定性や毒性の少ない良好な物性を有し、か
つ、電気の不良導体であるものは、多数にのぼ
る。例えば、パラフイン類、ポリアルキレングリ
コール類、高級アルキルエーテル類、高級アルキ
ルエステル類、高級脂肪酸、高級アルコールなど
である。 そして、これらの有機化合物は外部からの加熱
により融点以上になると融解し、融解の潜熱とし
て物質中に蓄えられるので、蓄熱媒体として知ら
れている。これら蓄熱媒体を利用して風力、水
力、潮力、太陽熱等の不規則自然エネルギーによ
る発電装置からの電熱ヒーターによる発熱を蓄え
る方式を開発して、蓄熱式の電気暖房装置にする
ことを本発明者は特開昭58−12929号で提案した。 蓄熱媒体はそれ自身電気の不良導体であり、直
接的な通電加熱が不可能であるので、電熱ヒータ
ーを用いての加熱や温度調節のためのサーモスタ
ツトやサーモプロテクタなどを必要とし、そのた
め設備費がかさむ欠点は否めない。 この点の改良を目的に更に検討を加えた結果、
蓄熱媒体中に電導性の良好な炭素粉末を分散混合
させると、極めて特異な電気的挙動を示し、通電
によつて発熱し、かつ一定温度において電気抵抗
が急激に変化する性質のものになることを見出
し、電導性蓄熱媒体として特開昭59−66093号で、
感熱電気抵抗組成物として特開昭59−110101号及
び特開昭60−140692号によつてそれぞれ提案した
のである。 本発明は、これら組成物を応用して完成された
面状発熱体であつて、建物の床暖房設備、暖房カ
ーペツト、育雛、育仔、育苗等農畜産用暖房マツ
トなどの基材に好適なものである。 その特徴とするところは、分子中に複数のアル
キレンオキシドを単位構造として含有する有機化
合物と、粉末、繊維、ウイスカー等の形態をなす
炭素微細片とからなり、温度変化に対して電気抵
抗が急変する性質を有する感熱電気抵抗組成物を
電極と共に絶縁体で密封してなることである。 電導性蓄熱媒体の詳細は前述の特開昭59−
66093号に詳述するところであるが、好適なもの
としては、融点が20〜70℃の範囲内にある高級炭
化水素、すなわち、パラフイン類のほかポリアル
キレングリコール類、高級アルキルエーテル類、
高級アルキルエステル類、高級アルコール、高級
脂肪酸などの化合物と、ある特定比率の範囲の炭
素粉末との混合物である。上記有機化合物のなか
でも、ポリエチレングリコールを主成分とするも
のが特に良好であり、難燃性で引火性も弱いから
蓄熱媒体として優れていることに注目し、鋭意研
究を進めた結果、有機化合物の分子中に複数のア
ルキレンオキシドを単位構造として含むものが、
他の有機化合物に比し格段に優れた特性を示すこ
とを見出し、前述したように感熱電気抵抗組成物
として提案したところである。 ここで上記感熱電気抵抗組成物について説明す
ると、物質の導電性は物質中のチヤージキヤリア
の数と、そのキヤリアの易動度によつて決定され
る。炭素の場合、キヤリアは伝導帯電子であるの
でキヤリア数は伝導帯にある電子の数、従つてボ
ルツマン則より、Aexp(−W/kT)に従う。こ
こでAは定数、Wは価電帯と伝導帯とのバンドギ
ヤツプ、kはボルツマン定数、Tは絶対温度を表
わす。一方、易動度も一般に、Aexp(−w/kT)
で表わされる。ここで、Aは定数、wはホツピン
グの活性化エネルギーである。従つて、電導度
(δ)の温度変化は一般に、δ=δ0exp(−ΔE/
kT)で表現できる。ところが、一定温度以下で
は上記の式に従うが、一定温度以上では上記の式
で計算されるより抵抗値がはるかに大きな値を示
すような物質がある。この性質を「正特性」と呼
ぶ。 従来、無機物質であつて正特性をもつものとし
ては、チタン酸バリウムに微量の希土類元素を添
加したものが使用されている。一方、有機物質に
おいて十分大きな正特性をもつものとして、炭素
−パラフイン−ポリエチレン系が知られているこ
とをその後の調査で発見したが、この組成物は相
容性がわるく、混合法、特性の経時変化に問題が
ある。この他に、カーボン−ポリマー組成物が使
用されているが、正特性はそれほど大きくはない
(例えば、特開昭50−150039号)。 本発明に用いる前記感熱電気抵抗組成物は大き
な正特性をもち、カーボンが分子中に複数のアル
キレンオキシドを単位構造として含有する有機化
合物に対して非常に容易に分散して、極めて大き
な正特性が安定して得られることを特徴としてい
る。 アルキレンオキシドを単位構造としてその複数
個が直鎖状又は環状に連続してなる有機化合物
は、アルキレンオキシド単位が連続してあれば、
直鎖状、環状を問わず優れた正特性を示す。その
具体的化合物を列挙すれば、次のようである。 直鎖状化合物としては、ポリオキシアルキレン
類、例えば、ポリエチレングリコール及びそれの
高分子量のポリエチレンオキシド、ポリオキシエ
チレンとポリオキシプロピレンのブロツク共重合
体(いわゆるプルロニツク、テトロニツクと称さ
れるもの)、ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル、ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテ
ル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリ
オキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチ
レンソルビタン脂肪酸エステルなどが挙げられ
る。 環状化合物としては、トリオキサンのほか、各
種クラウンエーテル類、例えば、ジベンゾ−14−
クラウン−4、15−クラウン−5、ベンゾ−15−
クラウン−5、18−クラウン−6、ジベンゾ−18
−クラウン−6、ジシクロヘキシル−18−クラウ
ン6、ジベンゾ−21−クラウン−7、ジベンゾ−
24−クラウン−8、ジシクロヘキシル−24−クラ
ウン−8、テトラベンゾ−24−クラウン−8、ジ
ベンゾ−60−クラウン−20など多くのものが挙げ
られる。これらを用いた感熱電気抵抗組成物の正
特性については具体的に後述する。 以上例示したアルキレンオキシドを単位構造と
してその複数個が直鎖状又は環状に連続してなる
有機化合物に対して混合する炭素は、黒鉛、活性
炭、無定形炭素等の粉末状、繊維状や単結晶から
なるウイスカー等の形態をなす炭素微細片であ
り、上記直鎖状又は環状ポリエーテル中に混合可
能なものを云う。 両者の混合物は、いかなる組成比でも極めて安
定で均一に混合されており、相分離しないことを
最大の特徴とする。そして、炭素微細片の混合割
合によつて正特性のあらわれる領域があり、通常
有機物100に対して10〜80の範囲である。10より
少ない場合は高抵抗で通電性がなく、80より多く
なると逆に通電性が大となつて温度変化により正
特性を示さないものとなる。しかし、有機化合物
の種類や炭素微細片の種類によつて正特性のあら
われる範囲は大きく変動するから、上記範囲に限
定されるものではない。 このように、有機化合物と炭素微細片との混合
比重は重要な因子であり、混合比率を変えて、通
電時間と温度上昇及び抵抗値の変化から判断して
最適範囲を設定する。例えば、融点49℃のポリエ
チレングリコール120部に対して黒鉛粉末を20、
40、60、80部添加した系に対して通電した際の時
間と温度変化は第1図に示すようになり、20部で
は上昇せず、80部では短時間に高温にあがる。そ
して、40〜60部で良好に作動し、40部では約40℃
で安定し、60部では約50℃で安定することがわか
る。通電初期には電気抵抗が500Ω以下で1.5A位
の電流値であるが、ポリエチレングリコールが軟
化又は溶融すると1900Ωにまで抵抗が上り、電流
は0.1A以下になり、そのまま平衡温度に達する。
その模様を第2図に示した。したがつて、蓄熱媒
体に10〜60部の黒鉛粉末を混合したものは、加熱
ヒーターもサーモスタツトも不要の自己温度調節
機能を有した面状発熱体となるものである。 有機化合物は、その分子中に複数個連続して存
在するアルキレンオキシドが炭素微細片の分散に
重要な役割を果しているのであつて、それが、極
めて安定かつ大きな正特性を示す要因と考えられ
る。 アルキレンオキシドは直鎖状、環状を問わず、
そして、たつた3組のアルキレンオキシドのある
トリオキサンでも、クラウンエーテル中のベンゼ
ン核、シクロヘキサンの六員環などにより、アル
キレンオキシド同士の結合が中断されても、分子
中に複数個のアルキレンオキシド基が存在すれ
ば、正特性を示すことが立証されていることを前
記特開昭60−140692号によつて明らかにしてい
る。 ポリエチレングリコールは、最も好ましい性質
を示し、これにポリオキシプロピレンの鎖がつな
がつても、また、末端基が水酸基からメトキシ基
などアルコキシ基、あるいはアルキルエステルや
アルキルアミンに置換されても、正特性を示すこ
とも立証できている。 正特性は有機化合物媒体の融点以下の温度で通
電時電気抵抗値の急上昇がみられる。これを第1
表に示した。
The present invention relates to a novel self-temperature regulating sheet heating element (hereinafter abbreviated as sheet heating element), and its purpose is to obtain a sheet heating element that is inexpensive to manufacture, consumes very little power, is highly safe, and has good physical properties. It was developed by. Many organic compounds have melting points around room temperature ±50°C, have good physical properties such as high thermal stability and little toxicity, and are poor electrical conductors. Examples include paraffins, polyalkylene glycols, higher alkyl ethers, higher alkyl esters, higher fatty acids, and higher alcohols. These organic compounds are known as heat storage media because they melt when the temperature exceeds their melting point due to external heating, and the latent heat of fusion is stored in the substance. The present invention aims to develop a method of storing heat generated by an electric heater from a power generation device using irregular natural energy such as wind power, water power, tidal power, solar heat, etc. using these heat storage media, and to create a heat storage type electric heating device. proposed this in Japanese Patent Application Laid-Open No. 12929/1983. The heat storage medium itself is a poor conductor of electricity and cannot be heated directly with electricity, so it requires heating with an electric heater and a thermostat or thermoprotector for temperature control, which reduces equipment costs. The disadvantage of bulking up is undeniable. As a result of further investigation with the aim of improving this point,
When carbon powder with good conductivity is dispersed and mixed in a heat storage medium, it exhibits extremely unique electrical behavior, generates heat when energized, and has a property in which electrical resistance changes rapidly at a constant temperature. was discovered and published in Japanese Patent Application Laid-open No. 59-66093 as a conductive heat storage medium.
They were proposed as heat-sensitive electrical resistance compositions in JP-A-59-110101 and JP-A-60-140692, respectively. The present invention is a planar heating element completed by applying these compositions, which is suitable for base materials such as floor heating equipment of buildings, heating carpets, heating mats for agricultural and livestock production such as raising chicks, raising children, and raising seedlings. It is something. It is characterized by an organic compound containing multiple alkylene oxides as a unit structure in its molecule and fine carbon particles in the form of powder, fibers, whiskers, etc., and its electrical resistance changes rapidly with temperature changes. It is made by sealing a thermosensitive electrical resistance composition with an electrode together with an insulator. Details of the conductive heat storage medium can be found in the aforementioned JP-A-59-
As detailed in No. 66093, preferred are higher hydrocarbons having a melting point within the range of 20 to 70°C, that is, paraffins, polyalkylene glycols, higher alkyl ethers,
It is a mixture of compounds such as higher alkyl esters, higher alcohols, higher fatty acids, etc., and carbon powder in a specific ratio range. Among the above organic compounds, we focused on the fact that those containing polyethylene glycol as the main component are particularly good, and are excellent as heat storage media because they are flame retardant and have low flammability.As a result of intensive research, we found that organic compounds contains multiple alkylene oxides as a unit structure in the molecule,
We have discovered that it exhibits significantly superior properties compared to other organic compounds, and have proposed it as a heat-sensitive electrical resistance composition as described above. Regarding the heat-sensitive electrical resistance composition, the electrical conductivity of a substance is determined by the number of charge carriers in the substance and the mobility of the carriers. In the case of carbon, carriers are conduction band electrons, so the carrier number is the number of electrons in the conduction band, and therefore follows Aexp (-W/kT) from Boltzmann's law. Here, A is a constant, W is the band gap between the valence band and the conduction band, k is Boltzmann's constant, and T is the absolute temperature. On the other hand, the mobility is generally Aexp(-w/kT)
It is expressed as Here, A is a constant and w is the activation energy of hopping. Therefore, the temperature change in conductivity (δ) is generally expressed as δ=δ 0 exp(−ΔE/
kT). However, there are substances that comply with the above equation below a certain temperature, but exhibit a much larger resistance value than calculated using the above equation above a certain temperature. This property is called a "positive property." Conventionally, as an inorganic material having positive properties, barium titanate with a trace amount of rare earth element added has been used. On the other hand, subsequent research revealed that a carbon-paraffin-polyethylene system is known as an organic material with sufficiently large positive properties, but this composition has poor compatibility and is difficult to mix due to mixing methods and properties. There is a problem with changes over time. In addition, carbon-polymer compositions have been used, but their positive properties are not so great (for example, JP-A-50-150039). The heat-sensitive electrical resistance composition used in the present invention has a large positive property, and carbon is very easily dispersed in an organic compound containing a plurality of alkylene oxides as a unit structure in the molecule, and has a very large positive property. It is characterized by being stably obtained. An organic compound consisting of alkylene oxide as a unit structure in which a plurality of alkylene oxide units are continuous in a linear or cyclic form, if the alkylene oxide units are continuous,
Shows excellent positive properties regardless of whether it is linear or cyclic. The specific compounds are listed below. Examples of linear compounds include polyoxyalkylenes, such as polyethylene glycol and its high molecular weight polyethylene oxide, block copolymers of polyoxyethylene and polyoxypropylene (so-called Pluronics and Tetronics), and polyethylene glycols. Examples include oxyethylene alkyl ether, polyoxyethylene alkyl allyl ether, polyoxyethylene alkyl ester, polyoxyethylene alkyl amine, and polyoxyethylene sorbitan fatty acid ester. In addition to trioxane, cyclic compounds include various crown ethers, such as dibenzo-14-
Crown-4, 15-Crown-5, Benzo-15-
Crown-5, 18-Crown-6, Dibenzo-18
-crown-6, dicyclohexyl-18-crown-6, dibenzo-21-crown-7, dibenzo-
Many examples include 24-crown-8, dicyclohexyl-24-crown-8, tetrabenzo-24-crown-8, and dibenzo-60-crown-20. The positive characteristics of the heat-sensitive electrical resistance composition using these will be specifically described later. The carbon to be mixed into the organic compound consisting of alkylene oxide as a unit structure and a plurality of alkylene oxides connected in a linear or cyclic manner as mentioned above is powdered, fibrous or single crystal such as graphite, activated carbon, amorphous carbon, etc. carbon particles in the form of whiskers, etc., which can be mixed into the above-mentioned linear or cyclic polyether. The greatest feature of a mixture of the two is that it is extremely stable and uniformly mixed at any composition ratio, and does not undergo phase separation. There is a region where positive characteristics appear depending on the mixing ratio of carbon fine particles, which is usually in the range of 10 to 80 parts per 100 parts of the organic matter. When it is less than 10, the resistance is high and there is no conductivity, and when it is more than 80, the conductivity becomes large and it does not exhibit positive characteristics due to temperature changes. However, since the range in which positive characteristics appear varies greatly depending on the type of organic compound and the type of carbon fine particles, it is not limited to the above range. As described above, the mixing specific gravity of the organic compound and the carbon fine particles is an important factor, and the optimum range is set by changing the mixing ratio and judging from the current application time, temperature rise, and change in resistance value. For example, 20 parts of graphite powder is added to 120 parts of polyethylene glycol with a melting point of 49°C.
The time and temperature changes when electricity is applied to systems containing 40, 60, and 80 parts are shown in Figure 1. At 20 parts, the temperature does not rise, and at 80 parts, the temperature rises in a short time. And works well at 40-60 parts, about 40℃ at 40 parts
It can be seen that it is stable at about 50℃ at 60 parts. At the beginning of energization, the electrical resistance is less than 500Ω and the current value is about 1.5A, but as the polyethylene glycol softens or melts, the resistance rises to 1900Ω, the current becomes less than 0.1A, and the equilibrium temperature is reached.
The pattern is shown in Figure 2. Therefore, a heat storage medium mixed with 10 to 60 parts of graphite powder becomes a planar heating element that has a self-temperature adjustment function that does not require a heater or a thermostat. In organic compounds, multiple alkylene oxides that exist consecutively in the molecule play an important role in dispersing carbon particles, and this is considered to be a factor in exhibiting extremely stable and large positive characteristics. Alkylene oxide, regardless of whether it is linear or cyclic,
Even in trioxane, which has three groups of alkylene oxides, even if the bonds between the alkylene oxides are interrupted by the benzene nucleus in the crown ether, the six-membered ring of cyclohexane, etc., there are multiple alkylene oxide groups in the molecule. The above-mentioned Japanese Patent Laid-Open No. 140692/1983 has shown that if it exists, it has been proven that it exhibits positive characteristics. Polyethylene glycol shows the most favorable properties, and even if a polyoxypropylene chain is connected to it, or even if the terminal group is substituted with an alkoxy group such as a hydroxyl group or a methoxy group, or an alkyl ester or an alkyl amine, it maintains positive properties. It has also been proven that A positive characteristic is that the electrical resistance value sharply increases when current is applied at a temperature below the melting point of the organic compound medium. This is the first
Shown in the table.

【表】 また、本発明に用いる各感熱電気抵抗組成物の
温度−電気抵抗値の関係は第5図及び第6図に示
すところである。 ここで、第5図及び第6図について説明する。
第5図はアルキレンオキシドを単位構造とする環
状ポリエーテル類を用いた場合の組成物温度と電
気抵抗の関係を示すグラフであり、第6図は直鎖
状ポリエーテル類を用いた場合の組成物温度と電
気抵抗の関係を示すグラフである。〜に示さ
れたこれらの感熱電気抵抗組成物の組成は下記の
通りである。 グラフアイトカーボン
25%(wt%以下同じ) トリオキサン 75% グラフアイトカーボン 28% 18−クラウン−6 72% グラフアトカーボン 28% ベンゾ−15−クラウン−5 72% グラフアイトカーボン 28% ジシクロヘキシル−18−クラウン−6 72% グラフアイトカーボン 28% ジベンゾ−24−クラウン−8 72% グラフアイトカーボン 28.5% ポリエチレングリコール(#6000) 35.7% 〃 (#2000) 35.7% グラフアイトカーボン 28% プルロニツクF68(MW8000) 72% グラフアイトカーボン 28% プルロニツクF88(MW11800) 72% グラフアイトカーボン 28% ポリエチレングリコールエチルエーテル
(MW5000) 72% カーボン繊維微細片(15μφ、L130μ)40% ポリエチレングリコール(#2000) 30% 〃 (#6000) 30% 本発明は、以上のような感熱電気抵抗組成物を
そのままあるいは薄い織布、不織布、スポンジシ
ート等の非電導性シートに含浸担持させて感熱電
気抵抗組成物シートとし、これを表裏2枚の非電
導性被覆シートで密封すると共に、その内部に所
定間隔をおいて導線を埋設し、全体を薄いシート
状にした面状発熱体である。 以下、実施例により具体的に説明する。 実施例 1 第3図aは本発明の第1実施例を示す平面図で
あり、bはa図中A−A断面拡大図である。この
例では、第2図の特性を有する感熱電気抵抗組成
物1を絶縁体としての2枚の長方形非電導性被覆
シート2,2間で密封するに際し、木綿ガーゼ3
に感熱電気抵抗組成物1を含浸させ、シートの長
手方向両端縁部の銅テープを導線4,4に使用し
ている。非電導性被覆シート2,2はポリエステ
ルフイルムとエチレン−酢酸ビニル共重合フイル
ムとのラミネートフイルムであり、周囲も熱融着
する。面状発熱体はたて100mm、よこ330mmでその
厚みは最大2mmにも満たない薄いものである。こ
れに、各種の感熱電気抵抗組成物を封入した例を
実施例3以下に示した。 実施例 2 第4図に示す例は大型の試作品であり、たてが
500mm、よこ850mm、厚さ4mm程度の面状発熱体を
2枚の厚さ1mmポリカーボネート板からなる非電
導性シート2,2で作つたものである。この面状
発熱体の内部をよこ方向に細長くたてを幅5mm、
厚さ2mmのブチルテープで5等分し、幅約75mm、
長さ約830mmの薄手空間を5室設け、それぞれブ
チルテープの仕切テープ5両側へ、容量10Aの導
線4,4を配置し、薄手空間にそのまま感熱電気
抵抗組成物1を120g宛充填した。感熱電気抵抗
組成物1の組成には、ポリエチレングリコール
(#6000)600gに対して黒鉛粉末295gを混合し
たものである。 この面状発熱体に対して100V交流電源を通じ
た際の時間と第4図中A〜Eの位置の表面温度と
の関係を第2表に示す。
[Table] Furthermore, the relationship between temperature and electrical resistance value of each heat-sensitive electrical resistance composition used in the present invention is shown in FIGS. 5 and 6. Here, FIG. 5 and FIG. 6 will be explained.
Figure 5 is a graph showing the relationship between composition temperature and electrical resistance when cyclic polyethers having alkylene oxide as a unit structure are used, and Figure 6 is a graph showing the composition when linear polyethers are used. It is a graph showing the relationship between object temperature and electrical resistance. The compositions of these heat-sensitive electrical resistance compositions shown in ~ are as follows. graphite carbon
25% (wt% and below are the same) Trioxane 75% Graphite carbon 28% 18-crown-6 72% Graphite carbon 28% Benzo-15-crown-5 72% Graphite carbon 28% Dicyclohexyl-18-crown-6 72 % Graphite carbon 28% Dibenzo-24-crown-8 72% Graphite carbon 28.5% Polyethylene glycol (#6000) 35.7% 〃 (#2000) 35.7% Graphite carbon 28% Pluronic F68 (MW8000) 72% Graphite carbon 28% Pluronik F88 (MW11800) 72% Graphite carbon 28% Polyethylene glycol ethyl ether (MW5000) 72% Carbon fiber fine pieces (15μφ, L130μ) 40% Polyethylene glycol (#2000) 30% 〃 (#6000) 30% Book The present invention is to prepare a heat-sensitive electrical resistance composition sheet by impregnating the above-mentioned heat-sensitive electrical resistance composition as it is or impregnating it on a non-conductive sheet such as a thin woven fabric, non-woven fabric, or sponge sheet. This is a planar heating element that is sealed with a heat-resistant covering sheet and has conductive wires embedded at predetermined intervals inside the heating element to form a thin sheet. Hereinafter, this will be explained in detail using examples. Embodiment 1 FIG. 3a is a plan view showing the first embodiment of the present invention, and FIG. 3b is an enlarged cross-sectional view taken along line A--A in FIG. In this example, when sealing the thermosensitive electrical resistance composition 1 having the characteristics shown in FIG.
is impregnated with the heat-sensitive electrical resistance composition 1, and copper tapes on both edges in the longitudinal direction of the sheet are used for the conductive wires 4, 4. The non-conductive covering sheets 2, 2 are laminate films of a polyester film and an ethylene-vinyl acetate copolymer film, and the surroundings are also heat-sealed. The planar heating element is 100 mm long and 330 mm wide, and its thickness is thin, less than 2 mm at most. Example 3 below shows an example in which various heat-sensitive electrical resistance compositions were sealed. Example 2 The example shown in Figure 4 is a large prototype, with a vertical
A planar heating element of approximately 500 mm, width 850 mm, and thickness 4 mm is made from two non-conductive sheets 2 made of 1 mm thick polycarbonate plates. The inside of this sheet heating element is elongated in the horizontal direction with a width of 5 mm.
Divide into 5 equal parts with 2mm thick butyl tape, approximately 75mm wide.
Five thin spaces each having a length of about 830 mm were provided, conductive wires 4 and 4 each having a capacity of 10 A were arranged on both sides of a partition tape 5 made of butyl tape, and 120 g of the heat-sensitive electrical resistance composition 1 was directly filled into the thin spaces. The composition of heat-sensitive electrical resistance composition 1 was a mixture of 600 g of polyethylene glycol (#6000) and 295 g of graphite powder. Table 2 shows the relationship between the time when a 100 V AC power source is applied to this sheet heating element and the surface temperature at positions A to E in FIG. 4.

【表】 第2表から明らかなように、通電直後は7Aも
の電流が流れるが、1分後には2Aとなり、5分
〜10分でほぼ平衡値の0.6Aになる。温度も21℃
から34℃に達し、37℃以上には上らないサーモス
タツトとして作用する発熱体となり、温度が低下
すると抵抗値が減少しするので電流が増加し、再
び一定温度に回復するので、保温マツトとして最
適なものである(なお、この例では表面温度は面
状発熱体の表面に厚い布地を置いて、その被覆上
から測定した)。 以下、面状発熱体の第1実施例の構造で、他の
感熱電気抵抗組成物を用いた実施例によつて更に
詳細に説明する。 実施例 3 ポリエチレングリコール(以下PEGと称す、
第一工業製薬株式会社製、#2000)及びPEG
#6000(同社製)とグラフアイトカーボン(以下
GCと称す。米山薬品工業株式会社製)の5:
5:4重量比の組成物を加熱溶融後撹拌して混合
し、第3図aにみられるような繊維付きポリエス
テルシート(厚さ110μ)2枚の間に入れて全体
を厚さ250μのシート(L500mm、W80mm)状にし、
電極は図のようにジグザグ状の銅テープを一枚の
ポリエステルシートの内側に予め接着しておいた
ものである。この面状発熱体にAC100Vを通電
し、通電後各時間における温度、消費電力を測定
したものを第7図に示した。通電後温度は徐々に
上り温度飽和値に近づく。一方、消費電力も時間
と共に急激に減少し、一定値に達する。 実施例 4 ポリオキシプロピレングリコールエチレンオキ
シド(以下プルロニツクと称す)(平均分子量
8000、旭電化工業株式会社製、プルロニツク
F68)とGCとの10:4重量比組成物、プルロニ
ツクF88(平均分子量11800)とGC10:4重量比
組成物をそれぞれ溶融し、実施例1と同じ面状発
熱体とし、AC100Vを通電後の温度、電流値を測
定した。その結果を第8図に示した。ポリプロピ
レングリコールの鎖の両端にPEGが結合した構
造のプルロニツクF68およびプルロニツクF88に
おいても、通電後温度が上昇しやがて一定温度を
維持し、それに対応して電流が減少しやがて一定
値となる。したがつて、この場合も面状発熱体が
可能である。 実施例 5 PEG#5000の末端をメトキシ化したもの10部
(重量部)に対してGC4部を加えたものを溶融後
撹拌し、実施例1と同様に面状発熱体とし、
AC100V通電後の各時間における温度、抵抗値を
測定した。その結果を第9図に示した。この場合
も通電後温度が上昇しやがて一定温度を維持し、
それに対応して電流が減少しやがて一定値となつ
ている。 実施例 6 PEG#2000、PEG#6000、前記カーボン繊維
微細片(呉羽化学工業株式会社製、M−201S)
の3:3:4重量比組成物を溶融後撹拌混合し、
実施例1と同じ面状発熱体とし、AC100V通電後
の各時間における温度、抵抗値を測定した。その
結果を第10図に示した。この場合も上記実施例
1〜3と同様に通電後温度が上昇しやがて一定温
度を維持し、電流値も同じく一定の平衡を保つも
のとなつている。
[Table] As is clear from Table 2, a current of 7A flows immediately after energization, but after 1 minute it becomes 2A, and after 5 to 10 minutes it reaches the almost equilibrium value of 0.6A. The temperature is also 21℃
The temperature reaches 34℃, and it becomes a heating element that acts as a thermostat that does not rise above 37℃.As the temperature decreases, the resistance value decreases, so the current increases, and the temperature returns to a constant level, so it can be used as a heat insulating mat. (In this example, the surface temperature was measured by placing a thick cloth on the surface of the planar heating element and measuring it from above the covering.) Hereinafter, the structure of the planar heating element of the first example will be explained in more detail by examples using other heat-sensitive electrical resistance compositions. Example 3 Polyethylene glycol (hereinafter referred to as PEG)
Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., #2000) and PEG
#6000 (manufactured by the company) and graphite carbon (below)
It is called GC. (Manufactured by Yoneyama Pharmaceutical Co., Ltd.) 5:
The composition with a weight ratio of 5:4 is melted by heating, stirred, mixed, and placed between two polyester sheets with fibers (thickness: 110μ) as shown in Figure 3a to form a sheet with a thickness of 250μ. (L500mm, W80mm),
The electrodes are made by adhering a zigzag-shaped copper tape to the inside of a polyester sheet in advance, as shown in the figure. A current of 100 VAC was applied to this planar heating element, and the temperature and power consumption measured at each time after the current was applied are shown in FIG. After energization, the temperature gradually rises and approaches the temperature saturation value. On the other hand, power consumption also decreases rapidly over time and reaches a constant value. Example 4 Polyoxypropylene glycol ethylene oxide (hereinafter referred to as Pluronic) (average molecular weight
8000, manufactured by Asahi Denka Kogyo Co., Ltd., Pluronik
A 10:4 weight ratio composition of F68) and GC, and a 10:4 weight ratio composition of Pluronik F88 (average molecular weight 11800) and GC were respectively melted to form the same planar heating element as in Example 1. Temperature and current values were measured. The results are shown in FIG. Even in Pluronic F68 and Pluronic F88, which have a structure in which PEG is bonded to both ends of a polypropylene glycol chain, the temperature rises after electricity is applied and eventually maintains a constant temperature, and correspondingly, the current decreases and eventually reaches a constant value. Therefore, a planar heating element is also possible in this case. Example 5 4 parts of GC was added to 10 parts (by weight) of PEG #5000 with the terminal methoxylated, and the mixture was melted and stirred to form a sheet heating element in the same manner as in Example 1.
The temperature and resistance value were measured at each time after AC100V was applied. The results are shown in FIG. In this case as well, the temperature rises after energization and eventually maintains a constant temperature.
Correspondingly, the current decreases and eventually reaches a constant value. Example 6 PEG #2000, PEG #6000, the carbon fiber fine pieces (manufactured by Kureha Chemical Industry Co., Ltd., M-201S)
After melting the 3:3:4 weight ratio composition, the composition is stirred and mixed,
The same planar heating element as in Example 1 was used, and the temperature and resistance value were measured at each time after AC 100V was applied. The results are shown in FIG. In this case as well, as in Examples 1 to 3 above, the temperature rises after energization and eventually maintains a constant temperature, and the current value also maintains a constant balance.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はポリエチレングリコールと黒鉛粉末の
混合比を変えたものの通電時間と温度の関係を示
すグラフであり、第2図は第1図における黒鉛粉
末が、60部のとき通電初期の時間と温度及び電流
値の関係を示すグラフである。第3図aは面状発
熱体の第1実施例の平面図であり、bはA−A部
拡大断面図である。第4図は第2実施例の面状発
熱体を示す平面図である。第5図は環状ポリエー
テル類を用いた場合の温度と電気抵抗の関係を示
すグラフであり、第6図は直鎖状ポリエーテル類
を用いた場合の温度と電気抵抗の関係を示すグラ
フである。第7図〜第10図は実施例面状発熱体
の通電時間と温度及び通電時間と電流(又は消費
電力)の関係を示すグラフである。 1……感熱電気抵抗組成物、2……非電導性被
覆シート、3……木綿ガーゼ、4……導線、5…
…仕切テープ。
Figure 1 is a graph showing the relationship between energization time and temperature when the mixing ratio of polyethylene glycol and graphite powder is changed, and Figure 2 is a graph showing the relationship between energization time and temperature when the graphite powder in Figure 1 is 60 parts. It is a graph showing the relationship between the current value and the current value. FIG. 3a is a plan view of the first embodiment of the planar heating element, and FIG. 3b is an enlarged sectional view taken along line A-A. FIG. 4 is a plan view showing the planar heating element of the second embodiment. Figure 5 is a graph showing the relationship between temperature and electrical resistance when cyclic polyethers are used, and Figure 6 is a graph showing the relationship between temperature and electrical resistance when linear polyethers are used. be. FIGS. 7 to 10 are graphs showing the relationship between current application time and temperature, and between current application time and current (or power consumption) of the planar heating element of the example. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Heat-sensitive electrical resistance composition, 2... Non-conductive covering sheet, 3... Cotton gauze, 4... Conductive wire, 5...
...Partition tape.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 アルキレンオキシドを単位構造としてその複
数個が直鎖状又は環状に連続してなる有機化合物
と粉末、繊維、ウイスカー等の形態をなす炭素微
細片との混合物からなり、温度変化に対して電気
抵抗が急変する性質を有する組成比に調製された
正特性を有する感熱電気抵抗組成物を、電極と共
に絶縁体で密封してなることを特徴とする自己温
度調節面状発熱体。
1 Consists of a mixture of an organic compound consisting of alkylene oxide as a unit structure and a plurality of alkylene oxide units connected in a linear or cyclic manner and fine carbon particles in the form of powder, fibers, whiskers, etc., and has electrical resistance against temperature changes. 1. A self-temperature-adjusting planar heating element comprising a heat-sensitive electrical resistance composition having positive characteristics adjusted to a composition ratio that causes sudden changes in temperature, and sealed with an insulator together with electrodes.
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