SEMICONDUCTOR HEATING ELEMENT半導体熱恒温素子事業

基礎原理

半導体熱恒温素子は、ゲルマニウム、シリコンならびに金属酸化化合物などの半導体物質を用いてテフロンテープ状に加工したもので、 通電することによって発熱する半導体の性質を応用しています。 半導体と言えば、よくパソコンのCPUなどに使われていますが、今日でも、CPUが発する熱をいかに冷やすかという事が課題となっていま す。この半導体熱恒温素子は、どうせ熱が発生するのであればそれを利用しよう、という発想の転換から生まれた素材です。

この分野では従来、ニクロム線などの電気熱体が大きなシェアを持っていますが、ニクロム線は、温度上昇と共に、発熱体自身の温度を 上昇されるため、熱暴走(温度が上昇しすぎて壊れるなどの現象)を引き起こす原因となっていました。

しかし、この半導体熱恒温素子は違います。

この半導体熱恒温素子は、設定した温度帯(10~200°C)に向けて突入電力なしでスピーディに温度を上昇させ、 設定温度に達し た時点で恒常的にその温度をキープします。加えて、使用条件による温度設定が可能で、使用中に周辺温度(環境温度)が 変化 しても、変化に合わせて設定温度を維持するという非常にスマートな機能を有しています。しかも、とても小さな電圧(3v~)で直 流と交流のどちらでも対応可能です。 また、AC電源だけではなく、USBや乾電池にも対応していることも用途の幅を広げています。 さらに特徴的なのは、自己発火のない不燃材であることです。フィルム本体からのCO2発生量がゼロであり、地球環境に配慮された素 材であると言えるでしょう。

なお、使用化学物質を規制する「グリーン調達」および「ROHS指令(欧州、中国等)」への対応が完了しており、規制はすべてクリアしています。 このような特徴を有した省伝熱フィルムの応用範囲は非常に広く、これまでの熱源体では使用が考えられなかった分野への応用が期待されています。

半導体熱恒温素子の5大特徴

特 徴 説 明 備 考
燃えません 素子に穴が空いても、
切断があっても発火しません
社団法人日本鉄道車両機械技術協会による
鉄道車両用材料燃焼試験をクリアしています。
(試験番号: 車材燃試15-259K)
“有害な”電磁波がでません 遠赤外線帯域の波長までしか
計測されません
東京都立産業研究所にて電磁波測定試験済
(試験番号:15産技術(技評)子第28号)
形を選ばない 紙のように折り曲げても
使用可能です
10万回屈伸運動試験実施
(1分間30回)にて数値変化無
突入電流がありません 通電時に流れる大容量の
電気を発生しません
温度変化にて抵抗値変動しない添加組成で
組織を形成している為(当社秘)
低電圧からの設計が可能です 3V~400Vまでの電力に対応
(直流・交流両用)
乾電池、USB電源から設計が可能

燃えません

半導体熱恒温素子は、フィルム上に小さな発熱素子が大量に整列された状態なので、仮に釘打ちなどで穴を開けたり、一部が破損したとしても、通電がストップしたり、ショートや自己発火することがない、大変安全な発熱体です。

画像:釘打ちテスト風景

※並列接続の場合は素子単体の温度が下がります。
直列接続の場合は全体的な抵抗値が下がり温度が下がります。
半導体熱恒温素子は、破壊時に温度が下がる方向であるため、安全性があります。

社団法人日本鉄道車両機械技術協会から不燃認定(車材燃試15-259K)を受けており、E5系以降の新幹線に採用実績がある安全性と耐久性に優れた発熱体です。

有害な電磁波が発生しません

半導体熱恒温素子は、発熱時に“人体に有害な”電磁波を出さないという特徴を有しています。
素子から計測されている電磁波(※)は、よく耳にする“遠赤外線”と呼ばれる範囲です。遠赤外線は絶対零度以上の温度を持つ有機物すべてから放射されている自然な周波数です。
そのため、近年問題視されている電磁波の人体への影響は無く、大きな優位性を保持しております。
また電磁波基準に厳しい鉄道車両や発電所等に採用されているのもこの為です。
※地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター(試験番号:15産技術(技評)子第28号)

折り曲げて使用が出来ます

半導体熱恒温素子は、厚紙のように折り曲げて使用しても問題がありません。(※素子内部が、原子レベルで完全結合しており柔軟性と耐衝撃性が高いため)
その特性は、発想の具現化においてシチュエーションを選ばずに対応する事が可能です。

画像:①くしゃくしゃOK ②90度曲げOK ③丸めてOK

防水加工も可能な為、環境シチュエーションにも幅広く対応しております。このような特性を兼ねそろえているのは、半導体熱恒温素子のみ持つ特性です。

※“折り重ねる”と環境変化により設計された温度から逸脱してしまう可能性があります。

突入電流が発生しません

他の電熱線(ニクロム線、PTCヒーター等)に限らず通常の電化製品は、電源をONにした時に定格より大きな電流が流れます。
それは突入電流と呼ばれています。(別名 始動電流)
電化製品の定格電力より大きな電流が流れる為、製品の劣化速度が早まったり、突入電流を計算して商品設計をする為にコストも上昇します。
しかし半導体熱恒温素子は独自の成分配合により、温度変化で抵抗値が変わらない特性を持ちます。
抵抗値が変わらないことにより、突入電流の発生がないといった特性を得ております。
その為、製品化の際に回路設計や消費電力に非常に大きな有効性を持ち合せております。
半導体熱恒温素子は、抵抗値が変わらないただ一つのヒーターです。

赤丸の部分の電力です。ON-OFFを繰り返す機器は、常時発生し消費電力が多く発生致します。
→突入電力が発生しない=省エネにも繋がるのです。

幅広い電気設計が可能です

半導体熱恒温素子はUSBやリチウム電池などの少ない電力から、業務用の大きな電力まで対応しております(※3V~200V)
半導体熱恒温素子は、少ない電気でも熱効率に優れている為、40℃のホットひざ掛けやヒーター付きベストなどは、今や現代人の必需品であるモバイルバッテリーから作成可能です。

[過去の導入実績例]

CASE導入事例

国内外問わず、様々な製品への応用と多岐にわたる
導入事例がございます。

COMPARISON比較

他の熱源体との比較

半導体熱恒温素子は、ニクロム線やPTC(床暖房などに使用)と比較して、非常にメリットの高い素材です。特に、消費電力、温度ムラ、安全性、メンテナンス性、ランニングコストにおいて高く評価されています。

半導体発熱素子 ニクロム線 PTC
消費電力 × ×
昇温速度 ×
温度ムラ
安全性
乾燥・結露
メンテナンス性
ランニングコスト ×
イニシャルコスト

他の電気式との比較

ニクロム線式との違いはどこにあるのか?

消費電力が違います。

消費電力は床暖房の選択の中でも重要なポイントです。せっかく導入したのに、「光熱費が高いから使わない」、では意味がないからです。

半導体熱恒温素子は面全体から発熱するため熱効率が格段によい上、断熱材の効果で床下へのムダな熱損失も少ないのです。消費電力が少なく抑えられます。線上発熱を均熱板による全体へ広げるニクロム線式と比較すると通電率が格段に違います。

PTCシート型との違いはどこにあるのか?

突入電流がありません。

PTCのような突入電流がありません。
その為設備設計は、ヒータの持つ定格電力容量になります。
実使用の2~3倍の電力設備容量が必要なPTCと大きく異なる点です。

安全性が違います。

電磁波の問題にも前向きに取り組んでいます。地方独立行政法人東京都立産業技術研究センターよる測定では、電磁波(ノイズ)の発生は確認されていません。人体に有害な電磁波は検知されず、遠赤外線を多く放射します。万が一誤って釘を打ち付けた場合でも発火しないヒータです。

温水式との比較

温水式との違いはどこにあるのか?

立ち上がりの時間が違います。

冷えた床表面をいかに早く温めるかが床暖房システムのポイントです。温水式はパイプ内循環水からの放熱なので発熱面積が限られています。 そのため、立ち上がり時に温めるまでの時間がかかるのです(約40分)。

半導体熱恒温素子なら、フィルム部全体から発熱するため、発熱面積が大きく、素早い暖房が可能です(約10分~20分)。

温度ムラが違います。

温水式は床下に配管したパイプ内を温水が循環するのですが、ボイラーから床面までの距離により床暖房の温度が異なるのです。 また床に入るときと出て行く時の温度でも差が生じてしまい、同じ部屋でも床表面温度にムラができやすいのです。

半導体熱恒温素子は、どの部分でも発熱量が一定で、ムラなく温めることができます。

コスト・メンテナンスが違います。

温水式はボイラーや循環パイプ、パイプが必要です。これらの設備にかかる初期導入費用だけでなく、循環系統の定期点検や循環液の交換、ボイラーの定期更新なども必要であり、 後から維持費や工事費がかかってきます。パイプのつまりや漏水のケースもないとは限りません。

半導体熱恒温素子は簡単施工でコスト削減。メンテナンスフリーで維持費も安く、ライフサイクルコストで大きな差が出ます。

暖房の種類 床暖房 エアコン
省電熱フィルム ニクロム線式 PTC面状式 電気温水式 ガス温水式
熱伝導 放射+伝導 伝導 放射+伝導 伝導 伝導 放流
イニシャルコスト
ランニングコスト ×
メンテナンスコスト ×
メンテナンスコスト × ×
施工性
昇温スピード ×
温度ムラ ×
快適性
安全性
静寂性
乾燥・結露
クリーン度
メンテナンス

COMPANY会社概要

会社名 朝日電子工業株式会社
所在地 東京都千代田区麹町3-2-9 麹町PREXビル 6階
代表取締役 高岡 和彦
設立年月日 昭和56年10月21日
事業内容 ・半導体熱恒温素子、同部品の製造
 修繕及び販売
・通信機器、同部品の製造、修繕及び販売
・電子機器、同部品の製造、修繕及び販売
・電気通信工事、消防施設工事、エレクロトニックシステム工事及び電気工事の請負
資本金 2,150万円
取引銀行 りそな銀行 城北信用金庫 
商工組合中央金庫
沿革
  • 昭和56年10月 朝日通信工業株式会社の子会社として創立する
  • 昭和56年12月 本社分室を東京都台東区台東4丁目18番7号に設置する
  • 昭和57年05月 大阪営業所を朝日通信工業株式会社本社内に開設する
  • 昭和60年01月 大阪営業所を大阪事業所とし、通信情報システム部を創設する
  • 平成15年04月 本社を東京都台東区台東4丁目18番7号に移転する
  • 平成30年03月 麹町事務所移転
  • 平成30年08月 中国に半導体熱恒温素子工場を新設にて建設中

ACCESS本社アクセス

住所 〒102-0083
東京都千代田区麹町3-2-9 麹町PREXビル 6階
TEL 03-3222-4266 
(代)03-3222‐4267

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