专利名称：热敏加热线的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于电毛毯、电地毯等电气暖房器具(采暖器具)的柔性线状的热敏加热线。
以往，在用于电毛毯、电地毯等电气采暖器具中的柔性线状温度传感器中，有采用称为温度检测线和加热线这另外二根线的二线方式及采用把它们一体化的热敏加热线的一线方式。一线方式，虽然把一根热敏加热线配置在采暖机器内就可以了，但另一方面由于在这根线中兼具加热和保安用温度熔断器的功能，因而这种构成中，拥有许多限制和需解决的课题。
课题之一，由于热敏加热线兼有加热和保安用温度熔断器的功能，用与交流电源分开的回路构成作控制是不可能的，必需与该交流电源直接耦合而构成驱动回路。以往，这种一线方式使用于100伏左右的市电。
但是，在200伏以上的交流电源的情况下，热敏电阻本身的自发热成为新的问题。即，在热敏电阻层中产生的自发热，在200伏时是100伏时的4倍，因而如果把以往构成的热敏加热线按原样用于200伏，则存在会产生较大的自发热这一问题。
又，一般地，作为热敏电阻避免自发热的方法，有连接串联电阻、限制电流以防止热敏电阻损坏的方法。但，由于这种热敏加热线还兼有保安用温度熔断器的功能，则存在这样的限流电阻不能接入的限制。
再者，即使热敏加热线的电极导线的电极面积和高分子感温体层的厚度等能使阻抗变化，但大的变更是极困难的。
因此，本发明的目的在于解决现有技术的课题，提供一种即使采用200伏以上的交流电源也不产生自热的热敏加热线。
为了达到上述目的，本发明的热敏加热线是在线芯(芯系)上同心圆状顺次设置内卷导体(内巻用導体)、高分子感温体、外卷导体、绝缘外套的热敏加热线，其特征在于，上述高分子感温体是由尼龙12、聚酰胺共聚物合成橡胶及平均聚合度10以上的苯酚系列热塑性树脂组成的至少三种成分的混合组成物构成，其体积固有阻抗在80℃、60HZ时大于1.0×109Ω·cm且显示介质损耗角正切tanδ＝1的温度位于80℃以上;异常升温时，由于上述一对导体间短路，发热的小于2KΩ的保护电阻与上述一对导体串联，其两端施加200V以上的交流电源电压，检测温度信号的同时，上述外卷导体兼用作加热线。
在上述构成中，聚酰胺共聚物合成橡胶最好是从含N-烷基取代酰胺单元的尼龙11系列或尼龙12系列的N取代的酰胺共聚物;或具有环氧化物单元的尼龙11系列或尼龙12系列的醚酰胺共聚物中选择的至少一种合成橡胶。
又，在上述构成中，平均聚合度10以上的苯酚系列热塑性树脂最好是从烷基苯酚-甲醛共聚物、羟基苯甲酸酯-甲醛缩聚物及多羟基苯乙烯(ポリヒドロキシスチレン)中选择的至少一种树脂。
如果根据上述本发明的构成，热敏加热线在200V以上的交流电场下，可发挥不产生自热的优良性能。即，本发明的高分子感温体，由尼龙12、聚酰胺合成橡胶及平均聚合度10以上的苯酚系列热塑性树脂组成的至少三种成分的混合组成物构成，这些都是高分子材料，电气绝缘性高，其体积固有阻抗在80℃、60HZ时能做到1.0×109Ω·cm以上且显示介质损耗角正切tanδ＝1的温度也能使之为80℃以上。
这里，聚酰胺共聚物合成橡胶和平均聚合度10以上的苯酚系列热塑性树脂，具有使该高分子感温体的湿度依存性大大降低的效果。这种聚酰胺共聚物合成橡胶和苯酚系列化合物的醛缩聚物的特异组合效果早已在特开昭61-2302号公报、特开昭61-2303号公报中加以揭示。
在本发明中，由于在苯酚系列化合物的醛缩聚合物中使用平均聚合度10以上的苯酚系列热塑性树脂，它的电气绝缘电阻高而不降低组成物的电阻。由此，高分子感温体的体积固有阻抗在80℃、60HZ时能保持在1.0×109Ω·cm以上。高分子感温体的体积固有阻抗(Z8P)的温度依存性，如图3那样，以容性阻抗(1/ωc)和体积固有电阻(ρ)的并联回路近似表示，其交点是tanδ＝1的点，该温度如图3所示。本发明的高分子感温体在80℃以上具有tanδ＝1的点。
高分子感温体在常温(低温侧)的体积固有阻抗由介电常数决定，在60HZ时，不管哪种高分子该值保持在大约2以上。由此，常温(低温侧)的Zsp不能作成大于这个值的更大的值。即，在介电常数为2、60HZ时，Ssp为1.5×1010Ω·cm。尼龙的介电常数在10℃以下的低温时也小，约为3.5左右。它相当于Zsp＝8.6×109Ω·cm。一方面，tanδ＝1的点，在尼龙组成物中存在于约Zsp＝1×109Ω·cm附近。由此，根据从常温到tanδ＝1的介电常数，热敏电阻温度系数在这些值之间，本发明的上述的高分子感温体的组成适于使具有这种特性。
这种高分子感温体，具有尖锐的溶点，即使作为温度熔断器也显示卓越的溶融特性。又，上述所谓尖锐的溶点指从固态急剧地变为溶融状态。通过DSC之类的热分析，由急速的热吸收变化的显示，能确认这一点。
另一方面，异常升温时，本发明的热敏加热线，高分子感温体溶化，一对导体间短路，200V以上的交流电源电压加至串联连结的小于2KΩ的保护电阻，使之发热，由于这个发热，主电源回路的温度熔断器切断，从而确保安全。又，外卷电极用导体如图2那样兼用作加热线。
这样，本发明的热敏加热线在200以上的高压交流电压下，检测温度信号，同时，也能兼用作温度熔断器和加热线。
图1是表示本发明的热敏加热线的构成的图。
图2是表示采用本发明的热敏加热线的温度控制回路的一个构成例子的图。
图3是表示本发明的高分子感温体的体积固有阻抗-温度特性的图。
下面，通过参照附图叙述实施例来更具体的说明本发明。
图中，1是线芯，2是内卷导体，3是高分子感温体，4是外卷导体，5是绝缘外套，6是热敏加热线，7是保护电阻，8是控制回路，9是温度设定回路，10是温度检测回路，11是可控硅，12是200V以上的交流电源，13是温度熔断器。
图1是表示本发明的热敏加热线的构成图。使用该加热线的控制回路的构成的一个实施例示于图2。热敏加热线6，如图1所示那样，顺次把内卷导体2、高分子感温体3、外卷导体4、绝缘外套5同心圆状地设置在线芯1上。本发明的上述高分子感温体3是由尼龙12、聚酰胺共聚物合成橡胶及平均聚合度10以上的苯酚系列热塑性树脂的混合组成物构成。在外卷导体4的绝缘外套5之间也可有由聚酯薄膜之类构成的分离层。
虽然聚酰胺共聚物合成橡胶中有N-烷基取代的酰胺、醚酰胺(ェ一テルァミド)、酯酰胺(エステルァシド)等，但在本发明中，含N-烷基取代酰胺单元的尼龙11系列或尼龙12系列的N取代的酰胺共聚物;或具有环氧化物单元的尼龙11系列或尼龙12系列的醚酰胺共聚物，在与上述平均聚合度为10以上的苯酚系热塑性树脂组合时，具有降低吸潮的效果，而适用于本发明。平均聚合度10以上的苯酚系热塑性树脂，电绝缘电阻高而不降低组合物的电阻，具体地说，适合的有烷基苯酚-甲醛缩聚物，羟基苯甲酸酯-甲醛缩聚物，多羟基苯乙烯等。
本发明的热敏加热线6由上述高分子感温体构成，该高分子感温体的体积固有阻抗在80℃、60HZ时为大于1.0×109Ω·cm，且显示介质损耗角正切tanδ＝1的温度位于80℃以上。
又，在本发明中采用的热敏加热线6的高分子感温体3的厚度最好是0.15-0.3mm左右。而热敏加热线6的粗细最好是2.0-4.0mm左右。
采用这样的热敏加热线，如图2所示，构成电气控制回路。2KΩ以下的保护电阻7串联连结到热敏加热线6的一对导体2、4，在异常升温时，高分子感温体3熔化，由于上述一对导体间短路，高电压加至保护电阻7使之发热。然后，切断与热耦合的主电源的温度熔断器。正常时，热敏加热线6的温度信号由温度检测回路10检测并输入到控制回路8。控制回路8把该信号与温度设定回路的信号比较，控制可控硅11的触发。在热敏加热线6的两端施加200伏以上的交流电源电压12。该热敏加热线6，也将外卷导体4兼用作加热线。这样，热敏加热线不仅有温度检测的功能，而且也有作为温度熔断器、加热线的功能。本发明的热敏加热线不仅可在把可控硅作为电力控制元件的半波这种控制方式中使用，也可以构成以全波控制双向可控硅、继电器之类的温度控制回路。又，在具有微机的回路中，本发明的热敏加热线能构成各种温度控制回路。
这种热敏加热线尽管具有热敏电阻特性，但具有不能串联用于防止热敏电阻损坏的限流电阻的限制。但是，本发明可能在超过200V的高电源电压下使用，实现了即使在高温时以高可靠性，高寿命使用热敏加热线。
下面，用具体的实施例说明本发明。
实施例1在1500登尼尔(デニ一ル)的芳香族聚酯(クラレ制维克特拉)(ベクトラン)线芯1上，把箔宽0.3mm、箔厚0.07mm的包锡铜线(锡入η銅線)以0.8mm的间距卷成螺旋状作为内卷导体2，然后，被覆高分子感温体3。该高分子感温体是把(A)尼龙12、(B)N-辛基(35%)(重量)取代的癸酰胺共聚物合成橡胶，及(C)平均聚合度280的热塑性十二烷基酚-甲醛树脂以A∶B∶C的重量比为70∶30∶15的013比率混合的组成物(含有稳定剂)。它的体积固有阻抗在60HZ时，30℃时是5×109Ω·cm，80℃时是1.6×109Ω·cm，显示介质损耗角正切tanδ＝1的温度是91℃。然后，把0.24mm直径的铜镍合金线制成厚0.08mm、宽0.56mm的箔并以1.6mm的间距形成螺旋状作为外卷导体4，用线加工挤出机，把软质聚氯乙烯绝缘外套5被覆在其上，得到热敏加热线。
把这种热敏加热线25m配线在电毛毯中，构成图2那样的电气控制回路。1.2KΩ的保护电阻7与热敏加热线6的一对导体2、4串联连接。把220V交流电源连接到该温度控制回路，能够作精密的温度控制。又，把热敏加热线的一部分弯曲(弯圆)制成异常状态，检测它的过热作温度控制。再者，使接触200℃的其它热源时，高分子感温体层3熔化，由于上述一对导体间短路，在保护电阻7上加上高电压，保护电阻7发热，切断与热相联系的主电源的温度熔断器，保证了使用安全。
实施例2采用EMS-CHEMIE公司制的格里洛酰胺(グリルァミド)ELY60代替实施例1中的N-辛基(35%)取代的癸酰胺共聚物合成橡胶，作为醚酰胺共聚物合成橡胶。又，采用平均聚合度150的羟基苯甲酸十一烷基-甲醛(オキミ安息香酸ウンデシル一ホルムアルデヒド)缩聚物作为苯酚系列热塑性树脂，构成高分子感温体。它的体积固有阻抗如图3所示，在60HZ时，30℃时为6×109Ω·cm、80℃时为1.2×109Ω·cm，显示介质损耗角正切tanδ＝1的温度是86℃。与实施例1同样地构成热敏加热线，在同样的回路中，进行温度控制实验。取得与实施例1同样的良好结果。
根据上述的本发明，热敏加热线能达到在200V以上的交流电场下不产生自发热的优良性能。即，能得到优良的热敏加热线，在200V以上的交流电源下利用该加热线除温度检测外还兼有加热和保安用温度熔断器的功能;能构成在200伏以上的交流电源下优良的温度控制装置。
又，根据本发明，能构成在200V以上的交流电源下，尽管在热敏电阻层产生的自发热成为100V时的4倍，但热敏电阻自身不产生自发热的优良的热敏加热线。由此，即使在200V以上的高电源电压下使用，能在高温下以高可靠性、高寿命使用热敏加热线，故本发明的构成具有大的价值。如上所述本发明的工业价值很大。
权利要求
1.一种热敏加热线，包括在线芯上同心圆状顺次设置的内卷导体、高分子感温体、外卷导体、绝缘外套；其特征在于，所述高分子感温体是由尼龙12、聚酰胺共聚物合成橡胶及平均聚合度10以上的苯酚系列热塑性树脂组成物构成。其体积固有阻抗在80℃、60Hz时大于1.0×109Ω·cm且显示介质损耗角正切tanδ=1的温度为80℃以上；异常升温时，由于上述一对导体间短路，把发热的2KΩ以下的保护电阻与上述一对导体串联连接，其两端施加200V以上的交流电源电压，检测温度信号的同时，所述外卷导体兼用作加热线。
2.如权利要求1所述的热敏加热线，其特征在于，所述聚酰胺共聚物合成橡胶是从含N-烷基取代酰胺单元的尼龙11系列或尼龙12系列的N取代的酰胺共聚物，或者具有环氧化物单元的尼龙11系列或尼龙12系列的醚酰胺共聚物中选择至少一种的合成橡胶。
3.如权利要求1所述的热敏加热线，其特征在于，所述平均聚合度10以上的苯酚系列热塑树脂是由烷基苯酚-甲醛缩聚物、羟基苯甲酸酯-甲醛缩聚物及多羟基苯乙烯中选择至少一种的树脂。
全文摘要
本发明涉及一种热敏加热线，它包括在线芯1上同心圆状顺次设置的内卷导体2、高分子感温体3、外卷导体4、绝缘外套5；高分子感温体由尼龙12、聚酰胺共聚物合成橡胶及平均聚合度10以上的苯酚系列热塑性树脂组成物构成。其体积固有阻抗在80℃、60Hz时大于1.0×10
文档编号H05B3/56GK1070508SQ9210598
公开日1993年3月31日 申请日期1992年7月15日 优先权日1991年8月8日
发明者岸本良雄 申请人:松下电器产业株式会社