JPS60124388A - Electrode for panel heater - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は新規な面状発熱体用の電極に関するもので、製
作費が安価で消費電力量が極めて少なく。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a novel electrode for a planar heating element, which is inexpensive to manufacture and has extremely low power consumption.

しかも安全性の高い良好な物性の面状発熱体を得る目的
で開発したものである。Moreover, it was developed for the purpose of obtaining a planar heating element that is highly safe and has good physical properties.

融点が室温±３０℃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９後述する例にみら
れるように、パラフィン類、ポリオキシアルキレン類、
高級アルキルエーテル類。Organic compounds with a melting point around room temperature ±30°C, which have good physical properties such as high thermal stability and low toxicity, and which are poor conductors of electricity, are numerous as seen in the examples 9 described below. In, paraffins, polyoxyalkylenes,
Higher alkyl ethers.

高級アルキルエステル類、高級脂肪酸、高級アルコール
等である。These include higher alkyl esters, higher fatty acids, and higher alcohols.

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わ
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
よる発熱を菩わ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願昭５６−１１１３１０号
で提案した。These organic compounds are known as heat storage media because they melt when externally heated to a temperature above their melting point and are stored in the substance as latent heat of fusion. This book aims to develop a method to use these heat storage media to generate heat from an electric heater from a power generation device using irregular natural energies such as wind, water, tidal power, and solar heat, and to create a heat storage type electric heating device. The inventor proposed this in Japanese Patent Application No. 56-111310.

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ッ１−やザーモプロテ
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。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. The disadvantage of high equipment costs cannot be denied.

この点の改良を目的し；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、通電によって発熱し、か
つ所定温度に至ると電気抵抗が急変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願昭５７−１
７７１３１号で、感熱電気抵抗組成物として特願昭５７
−２２０９８６号でそれぞれ提案したのである。これら
組成物を応用して完成された面状発熱体については、特
願昭５８−９４７３３号において提案したところである
が、　これは建物の床暖房設備、暖房カーペット、育雛
、前任、育苗等農畜産用暖房マツ１〜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、有機化合物と
炭素微細片との組成からなり、温度に対して電気抵抗が
急変する性質を有する電気抵抗組成物を非電導性被覆シ
ート中の電極間に封入してなる面状発熱体である。We aimed to improve this point; as a result of further investigation, we found that when carbon powder with good conductivity is dispersed and mixed into a heat storage medium, it exhibits extremely unique electrical behavior, generates heat when energized, and reaches a specified temperature. It was discovered that the electrical resistance suddenly changes when the temperature reaches 300°C, and a patent application was filed in 1984 as a conductive heat storage medium.
Patent application No. 77131 was filed in 1983 as a heat-sensitive electrical resistance composition.
They proposed each in No. 220986. A planar heating element completed by applying these compositions was proposed in Japanese Patent Application No. 58-94733, and it is useful for floor heating equipment of buildings, heating carpets, chick breeding, predecessors, seedling raising, etc. It is suitable for base materials such as heating pines 1 to 1. The feature is that an electrical resistance composition consisting of an organic compound and fine carbon particles, whose electrical resistance changes rapidly with temperature, is sealed between the electrodes in a non-conductive covering sheet. It is a sheet heating element.

電導性蓄熱媒体の詳細は前述の特願昭５７−１７７１３
１号で述べているが、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
フィン類のほがポリオキシアルキレン類、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、炭素微細片との混合物で
ある。Details of the conductive heat storage medium can be found in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 17713/1986.
As stated in No. 1, suitable materials have a melting point of 20
A mixture of higher hydrocarbons in the range of ~70°C, that is, compounds such as paraffins, polyoxyalkylenes, higher alkyl ethers, higher alkyl esters, higher alcohols, higher fatty acids, and fine carbon particles. It is.

上記有機化合物のなかでも、ポリオキシアルキレン類が
好ましく、ポリエチレングリコールを主成分とするもの
が最も良好であり、難燃性で引火性も弱いから蓄熱媒体
として優れているうえに炭素微細片の分散性が極めて良
好である。パラフィンワックス類は電気的特性にも蓄熱
性にも優れているが、引火性があり、かつ分散性にも劣
る欠点がある。融点が２０〜７０°Ｃである蓄熱媒体を
利用すると、例えば、これをあんか、保温マツｌ−１床
暖房装置などとして有用かつ便利であるからである。Among the above organic compounds, polyoxyalkylenes are preferred, and those containing polyethylene glycol as the main component are the best.They are flame retardant and have low flammability, making them excellent as heat storage media, as well as dispersion of fine carbon particles. The properties are extremely good. Paraffin waxes have excellent electrical properties and heat storage properties, but have the drawbacks of being flammable and having poor dispersibility. This is because it is useful and convenient to use a heat storage medium having a melting point of 20 to 70°C, for example, as an insulator, a heat-retaining pine l-1 floor heating system, and the like.

これら蓄熱媒体に混合すべき電導性物質は、炭素微細片
であり、炭素粉末、炭素繊維の細断片、カーボンウィス
カーなどがある。炭素粉末には黒鉛粉末のような結晶性
カーボン、活性炭のような無定形カーボンを問わず使用
できる。しかし、最も混合性がよく、安定で使い易く、
かつ安価であるのは黒鉛粉末である。The conductive substance to be mixed into these heat storage media is fine carbon particles, such as carbon powder, carbon fiber fragments, and carbon whiskers. The carbon powder may be either crystalline carbon such as graphite powder or amorphous carbon such as activated carbon. However, it is the most mixable, stable and easy to use,
Graphite powder is also inexpensive.

蓄熱媒体と電導性物質との混合比率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４
９℃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、２
０部では電気抵抗が大きすぎて温度が上昇せず、８０部
では逆に電気抵抗が小さずぎて短時間に高温にあがり、
いずれも温度に対して電気抵抗の急変する性質が現われ
ない。The mixing ratio of the heat storage medium and the conductive substance 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, melting point 4
Figure 1 shows the time and temperature changes when electricity is applied to a system in which 20.40.60.80 parts of graphite powder is added to 120 parts of polyethylene glycol at 9°C.
At 0 parts, the electrical resistance is too high and the temperature does not rise, and at 80 parts, the electrical resistance is too small and the temperature rises in a short time.
In neither case does the electrical resistance suddenly change with respect to temperature.

そして、この性質が現われるのは４０〜６０部であり、
この範囲で良好に作動し、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。したがって、加熱ヒーターもサーモスタットも
不要の電導性蓄熱媒体となるのである。And this property appears in 40 to 60 parts,
It can be seen that it works well within this range, being stable at about 40°C at 40 parts and stable at about 50°C at 60 parts. At the beginning of energization, the electrical resistance is 500Ω or less and the current value is about 1.5A, but as the polyethylene glycol softens or melts, the resistance rises to 1900Ω, the current decreases to 0.1A or less, and the equilibrium temperature is reached. The pattern is shown in Figure 2. Therefore, it becomes an electrically conductive heat storage medium that does not require a heater or a thermostat.

本発明は１以上のような電導性蓄熱媒体を、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電導性蓄熱媒体シートとし、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において、このように面状発
熱体を薄くしても安定に作動するように工夫を加えた電
極に関するものである。The present invention provides a conductive heat storage medium sheet by impregnating one or more conductive heat storage media as it is or impregnating it on a non-conductive sheet such as a thin woven fabric, non-woven fabric, or sponge sheet. In addition to sealing with a protective sheet,
Regarding a planar heating element in which conducting wires are buried at predetermined intervals inside the heating element and the entire sheet is made into a thin sheet, the electrode is designed to operate stably even if the heating element is made thin in this way. It is something.

第３図はその実施例を示す一部破断乎面図である。この
例では、第２図の特性を有する電導性蓄熱媒体（１）を
　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）に媒体（１）を含浸さ
せ、そして、シートの長手方向両端縁部に銅テープの導
線（４）（４）を使用している。非電導性被覆シート（
２）（２）はポリエステルフィルムとエチレン−酢酸ビ
ニル共重合フィルムとのラミホー１〜フイルムであり１
周囲を熱融着する。面状発熱体はたて１００ｍ、よこ３
３０皿でその厚みは最大２ｍにも満たない薄いものであ
る。FIG. 3 is a partially cutaway view showing this embodiment. In this example, when sealing the conductive heat storage medium (1) having the characteristics shown in Figure 2 between two rectangular non-conductive covering sheets (2), the medium (1) is placed on cotton gauze (3). The conductive wires (4) (4) of copper tape are used on both longitudinal edges of the sheet. Non-conductive covering sheet (
2) (2) is a laminated film of polyester film and ethylene-vinyl acetate copolymer film, and 1
Heat seal the surrounding area. The sheet heating element is 100m long and 3 wide
There are 30 dishes, each of which is thin, less than 2 meters thick at most.

したがって、単に薄い銅製のテープを導線に用いたので
は、製品の安定性に欠は品質の揃ったものを得ることが
困難である。そこで、第３図に示すようなジグザグ縁部
（５）を相対する側の電極側縁部に設けたのである。第
３図の金属テープは、例えば、その厚みが０−１５　ｍ
　ｍ　ｒ幅が７ｍｍの銅製テープであり、ジグザグは三
角形でそのピッチは約５ｍｍである。Therefore, simply using a thin copper tape for the conductive wire will result in poor product stability and difficulty in obtaining a product of uniform quality. Therefore, a zigzag edge (5) as shown in FIG. 3 was provided on the opposing electrode side edge. The metal tape in Figure 3 has a thickness of, for example, 0-15 m.
It is a copper tape with a width of 7 mm, and the zigzags are triangular and the pitch is about 5 mm.

ジグザグ縁部の形状は、第３図の他に第４〜７図に示す
ようなものでも良く、第４図の鋸歯状、第５図の円弧状
、第６図の逆円弧状そして第７図の波形状などである。In addition to FIG. 3, the shape of the zigzag edge may be as shown in FIGS. 4 to 7, such as sawtooth shape in FIG. 4, arc shape in FIG. This includes the wave shape shown in the figure.

要するに、相対する電極縁部がジグザグ状になっている
ことが重要で、このために蓄熱媒体と電極との接触が良
好となり、薄い面状発熱体であっても極めて安定に作動
するものと考えられるのである。In short, it is important that the opposing electrode edges have a zigzag shape, which allows good contact between the heat storage medium and the electrodes, and we believe that even a thin sheet heating element can operate extremely stably. It will be done.

以−１−のような電極を用いた面状発熱体は、従来のも
のに比べて更に薄肉に仕上げることを可能とし、しかも
製品のバラツキのない優秀なものの提供を可能としたの
である。The planar heating element using electrodes as described in -1- above can be made thinner than conventional heating elements, and it has also made it possible to provide excellent products with no variation.

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

第１図はポリエチレングリコールと黒鉛粉末との混合比
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（４０）組成の通電初期の
時間と温度及び電流値の関係を示すグラフである。第３
図は面状発熱体を示す一部破断乎面図、第４図〜第７図
は金属テープからなる導線の他の例を示す平面図である
。 （１）電導性蓄熱媒体　（２）非電導性被覆シー１〜（
３）木綿ガーゼ　（４）導線 （５）ジグザグ縁部 以上 出願人　安　１）繁　之 代理人　弁理士　森　廣三部 第１　図 道屯蒔蘭（鉛 第２０ 第３図Figure 1 is a graph showing the relationship between energization time and temperature for different mixing ratios of polyethylene glycol and graphite powder, and Figure 2 is a graph showing the initial energization time, temperature, and current for the composition (40) in Figure 1. It is a graph showing the relationship between values. Third
The figure is a partially cutaway view showing a planar heating element, and FIGS. 4 to 7 are plan views showing other examples of conducting wires made of metal tape. (1) Conductive heat storage medium (2) Non-conductive coating sheets 1 to (
3) Cotton gauze (4) Conductive wire (5) Zigzag edge and above Applicant An 1) Shigeru Agent Patent Attorney Hirozo Mori Department 1 Zudotun Mianran (Lead No. 20 Figure 3)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １　有機化合物と炭素微細片との組成からなり、温度に
対して電気抵抗が急変する性質を有する電気抵抗組成物
を非電導性被覆シート中の電極間に封入してなる面状発
熱体において、前記電極を金属テープとし、相対する電
極側側縁をジグザグ縁部としてなることを特徴とする面
状発熱体用電極。1. A planar heating element in which an electrical resistance composition consisting of an organic compound and fine carbon particles and having a property that electrical resistance changes rapidly with temperature is sealed between electrodes in a non-conductive covering sheet, An electrode for a planar heating element, characterized in that the electrode is a metal tape, and the opposing side edges of the electrodes are zigzag edges.