シー・ディー・エム・インターナショナル株式会社

PHF®事業

1. PHF®/PHT™とは

PHF®は、「必要な場所に、必要な熱だけを、瞬時に届ける」
超薄型・高応答の次世代面状発熱技術です。

もともとは、高い安全性・制御性・耐久性が求められる産業・公共分野のプロ仕様発熱体として開発された当社独自技術です。
その高水準の発熱・制御性能を、現在では住宅、モビリティ、ウェアラブルなどの民生分野や、農業や植林などの第一次産業にも応用領域を広げています。
外観は一般的な印刷型PTC面状発熱体に似ていますが、その発熱特性と制御方式は全く異なります。

産業・公共分野で生まれたプロ仕様の性能を、あらゆる分野へ。
それがPHF®です。

2. PHF®/PHT™の開発コンセプト

必要な熱を、必要な場所に、必要なだけ。

PHT™の原点は、単に「高温になる熱源」をつくることではありません。

「熱源に用途を合わせる」のではなく、「用途に合わせて熱源を設計する」。

必要な温度・時間・熱量を起点に、電圧、抵抗値、発熱量、形状、サイズ、電源、制御方法を用途ごとに設計します。この思想は、PHT™の原点となった電気発熱技術「DZR」から受け継がれ、3Vの乾電池から車載、住宅・産業設備まで対応する完全オーダーメイドの熱源へと発展しました。

さらに電源・制御技術と組み合わせることで、「熱を出す」から、「熱を自在に設計する」へ。
これがPHT™の開発コンセプトです。

※「PHF」および「PHT」はシー・ディー・エム・インターナショナル株式会社の登録商標または商標です。
※“PHF” and “PHT” are registered trademarks or trademarks of C.D.M. International Co., Ltd.

3. PHF®/PHT™の技術内容

■PHT™（Pulse width control Heating Tape）

PHT™とは、「抵抗を変えず、電力そのものを自在に制御するための熱源」です。

最高水準の熱源性能が要求される用途に向けて、当社取締役兼CTOが独自開発した先進的な電気発熱技術「DZR」をさらに進化させた、完全オーダーメイドのテープ状発熱体です。

PHT™は、独自に設計・選定した複数の半導体物質をテフロン®パウダーに混合したペースト状の発熱材料を、高度な成形・加工技術により厚さ0.14mmの薄膜状に形成したテープ状です。

PHT™は、高い安全性と制御性を実現すると共に、半導体の小電力発熱効果を利用し、温度変化による電気抵抗値の変化を、従来の発熱体では有り得ない 「±0」 に維持して動作します。

設定温度範囲Δt 10～200℃、電源3V～460Vの直流・交流に対応し、乾電池から商用電源まで使用環境に応じた設計が可能です。印加電圧の低下に伴って発熱温度も低下する特徴を有しています。また、発熱体自体の抵抗変化に温度制御を依存するのではなく、外部から供給する電力によって発熱量をコントロールすることができます。

電圧、抵抗値、発熱量、形状、サイズなどを用途ごとに設計できることから、ウェアラブル機器、自動車、住宅設備、産業機器、凍結防止・融雪など、さまざまな電源環境・使用条件に合わせた完全オーダーメイドの発熱体です。

■PHF®（Pulse width control Heating Film）

PHF®とは、「PHT™の高度な熱制御性能を、必要な場所へ“面”として実装するフィルム状発熱体」です。

PHT™を用途に応じて配置し、ポリイミドフィルム（polyimide film）またはポリエステルフィルム（polyester film）で絶縁ラミネートし、保護して一体化した、薄型の面状発熱体です。

使用電圧、設定温度、形状、発熱範囲、使用環境など、それぞれの用途・要求仕様に合わせて設計する完全オーダーメイド仕様です。PHT™が持つ高い安全性・応答性・制御性をそのまま活かし、必要な場所に、必要な熱を、必要なだけ届けることを可能にします。

4. PHF®/PHT™のコアテクノロジー

独自の「配向技術」と「粒子間バインディング技術」
「抵抗を変える」のではなく、「電力を制御する」。

PHT™の核心は、導電性粒子を一定方向に整える「配向技術」と、導電経路を安定させる「粒子間バインディング技術」です。

一般的なポリマーPTCが、温度上昇による抵抗値の変化を利用して発熱を制御するのに対し、PHT™は温度変化による抵抗値の変化を「±0」に維持。これにより、発熱体自身の抵抗変化に頼らず、PWM制御などによって供給電力そのものを高速・精密に制御できます。

さらに、導電経路の一部が損傷しても、損傷部のみを遮断し、健全部では発熱を継続できる構造です。

「温度に任せて制御する」のではなく、「電力そのものを自在に制御する」。
それがPHT™のコアテクノロジーです。

5. PHF®の特性

PHF®は、PHT™技術を実装した薄型・軽量のフィルム状の面状発熱体です。
自在設計・高速制御・高耐久・耐水防水対応・省エネ・安全性を兼ね備えています。

1．基本性能

「発熱体に用途を合わせる」のではなく、「用途に合わせて発熱体を設計する」。

これがPHF®の基本的な設計思想です。

  • 薄型・軽量
  • 面状発熱
  • 自在設計
  • オーダーメイド
  • DC／AC対応
  • 低電圧～商用電源対応
  • 曲面対応
  • 用途別抵抗設計

2．制御性

PHF®は、単に「電気を流すと熱くなるヒーター」ではありません。PHF®の最大の特徴は、PHT™の安定した電気特性を活かし、発熱体に供給する電力そのものを外部から能動的に制御できることです。

温度変化によって抵抗値を変化させる自己制御型の発熱体とは異なり、PWM制御などと組み合わせることで、必要な発熱量を高速かつ細かく制御することができます。「どこを、いつ、どの程度暖めるか」を制御することを前提として設計できる発熱体です。

  • PWM制御
  • 高速応答
  • 出力制御
  • 多段階制御
  • 間欠制御
  • ゾーン制御
  • センサー連携
  • 通信制御
  • AI制御対応

3. 柔軟性・耐久性

多くの一般的なフィルム状発熱体は、通電・発熱時には平坦な状態での使用を前提としています。PHF®は、折り曲げた状態での通電・発熱が可能であり、この柔軟性はPHF®を平面ヒーターだけに限定せず、さまざまな形状・用途へ展開するための重要な特性となります。

  • 折曲使用
  • 曲面使用
  • 反復折曲
  • 2万回以上の折曲試験
  • 部分破損対応

4．耐水・防水性

PHF®は、使用環境に求められる耐水・防水性能に応じて、最適な耐水・防水仕様を個別に設計します。用途や顧客ニーズに合わせ、端部・リード線出口のシール処理から、ラミネート強化、防水素材による全面被覆まで対応。これまで多種多様な使用環境に合わせた耐水・防水仕様を開発・実装してきました。
（※下記は使用環境に応じたPHF®の仕様区分であり、IPX 等級を示すものではありません）

【標準仕様】

通常の床暖房等、特別な防水性能を必要としない用途向け

【簡易防水仕様 ①】

➤防水テープによる縫製穴および PHF®外周部の縁取り
➤リード線出口部を防水シール剤で処理

【簡易防水仕様 ②】（※静岡県畜産技術研究所・長期無菌飼育アイソレーター仕様）

➤ポリイミドフィルムを上下二重構造とし、PHF®全体を保護
➤リード線出口部をポリイミドフィルムで処理

【防水仕様】（※静岡県農林技術研究所・土壌高熱殺菌用PHF®）

➤PE・シリコン仕様： 防水性素材でPHF®全体を被覆し、圧力プレスにより一体化
➤樹脂仕様： 樹脂コーティングによりPHF®全体を被覆

5．省エネ性

PHF®では、発熱温度だけではなく、発熱する場所・時間・出力を制御することができます。
空間全体を一律に暖めるのではなく、人や対象物など、熱を必要とする場所へ直接熱を届けることによって、エネルギーを効率的に利用します。

つまり、「必要な熱を、必要な場所へ、必要な分だけ届ける」ことで、システム全体のエネルギー消費を最適化すること。これがPHF®の省エネルギーに対する基本的な考え方です。

  • 局所加熱
  • 必要箇所加熱
  • 間欠運転
  • ゾーン加熱
  • 出力最適化
  • 高速立ち上がり
  • 伝導熱利用
  • 輻射熱利用

6．安全性

PHF®は、発熱性能だけでなく、実際の製品・設備への組込みを前提として、安全性についても各種試験・実証を行っています。特に、燃焼性能、破損時の安全性、電磁環境特性について、第三者機関による試験または実証を実施しています。

  • 低突入電流
  • PHT™：不燃性
  • PHF®：難燃性
  • 破損時非発火
  • 破損時非漏電
  • 不要電磁波：測定限界値以下
  • 第三者機関試験
  • RoHS対応

① 燃焼安全性

一般社団法人日本鉄道車両機械技術協会による燃焼試験で下記と判定されています。

PHT™＝「不燃性」
PHF®＝「難燃性」（絶縁ラミネート材を含む構造体として）

② 破損時の安全性

PHF®は、正常な使用状態だけではなく、物理的な損傷が加わった状態についても安全性を検証しています。通電・発熱状態のPHF®に物理的破損を加える検証を行い、破損時における漏電・発火の有無を確認しており、こうした実証試験の様子は、専門メディアにも掲載されています。

③ 不要電磁波は測定限界値以下

PHT™は、熱放射として赤外線による輻射熱を利用する一方、通電時に副次的に発生する不要な電磁波についても試験を実施。地方独立行政法人東京都立産業技術研究センターによるエミッション試験において、対象となる不要電磁波が『測定限界値以下』であることが確認されており、PHF®は周囲の機器や使用環境への影響にも配慮しています。

6．幅広い用途に対応する発熱設計

必要とされる熱の条件は、用途によって大きく異なります。

人体を穏やかに暖める用途と、床暖房、融雪、凍結防止、産業設備では、必要となる温度、電圧、発熱量、形状、使用環境が異なります。

PHF®では、用途ごとの要求性能に合わせて発熱体を個別に設計します。

  • 床暖房・空調補助
  • 温熱衣料・ウェアラブル製品
  • 自動車・モビリティ
  • 融雪・凍結防止
  • 農業・植物育成
  • 食品・調理関連
  • 産業機器
  • 防災・避難所設備
  • その他、薄型・軽量・精密制御を必要とする用途

PHF®は特定用途に限定されたヒーターではなく、PHT™というコア技術を、さまざまな社会課題や製品用途へ展開するための発熱プラットフォームです。

PHF®は、「発熱する」から「熱を制御する」へ。

従来の電気ヒーターでは、「どれだけ発熱するか」が重要な性能指標でした。

PHF®では、PHT™の特性を活かし、発熱体・電力制御・センサー・通信技術などを組み合わせることで、どこを、いつ、どの程度暖めるか、という「熱の使い方」そのものを設計します。

必要な場所へ、必要な熱を、必要な時間だけ。

PHF®は、単なる面状発熱体を超え、熱を自在にコントロールするための発熱デバイスとして、さまざまな分野への応用を進めています。

7. 破損時にも安全性を維持するPHF®

破損時にも発熱を継続する高い安全性

一般的な線状発熱体は、損傷により断線・機能停止したり、漏電・発火のリスクがあります。

PHF®は、損傷部のみの通電を遮断し、健全部は発熱を継続。
破損試験でも、漏電・発火が生じないことを確認しています。

【写真】通電状態で鉄クギを打ち込んでも事故は起こらない（日経 BP より）
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8．PWM（Pulse Width Modulation）制御とは

高速なON／OFFの時間比率（デューティ比）を変えることで、PHF®への供給電力を制御する方式です。必要な熱量に応じて出力を細かく調整し、必要な場所へ、必要な熱を、必要な時間だけ供給します。

この特性は、例えばサッカー場のピッチのような大面積でも、エリア分割制御により、同時使用電力（ピーク電力）を抑えることができます。

人工芝ピッチの融雪のような大面積用途では、全面を一括加熱すると非常に大きな電力が必要になります。PHF®は、加熱エリアを分割し、高速スイッチングによって順次通電することで、必要な加熱能力を確保しながら、設備側のピーク電力負荷を抑えることができます。

9．PHF®の事業展開

用途開発から、技術共創へ。PHF®を核に異分野の先端技術を組み合わせ、社会課題を解決する新たなシステムを創出します。