JP2003163103A - 面状ptcヒーター - Google Patents

面状ptcヒーター

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JP2003163103A
JP2003163103A JP2001360765A JP2001360765A JP2003163103A JP 2003163103 A JP2003163103 A JP 2003163103A JP 2001360765 A JP2001360765 A JP 2001360765A JP 2001360765 A JP2001360765 A JP 2001360765A JP 2003163103 A JP2003163103 A JP 2003163103A
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JP
Japan
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ptc
ptc heater
heater
present
planar
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JP2001360765A
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English (en)
Inventor
Shinichi Sakamoto
晋一 坂本
Katsumi Sawada
勝実 澤田
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Tokin Corp
Original Assignee
NEC Tokin Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所望の形状に成形、加工することが容易であ
って、肌への直接的接触が可能となる面状PTCヒータ
ーを得る。 【解決手段】 導電性粒子と合成樹脂との混合物からな
る正の温度係数を有するヒーターのPTC材料におい
て、前記導電性粒子と前記合成樹脂の混合重量比が50
/50以上から95/5以下の範囲である面状PTCヒ
ーターとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、PTC(Positive
Tempereture Coefficient:正温度係数)を有する面
状PTCヒーターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のPTCヒーターについて説明す
る。従来からPTC特性を有するものとして、Y2O3を微
量添加したBaTiO3等のセラミックPTCと、ポリ
エチレンを代表とする結晶性高分子に導電性を有する一
般的粒状のカーボンブラック粉末等を混練して成形した
高分子PTCが一般的に知られている。
【0003】これらのPTCヒーターは、ある特定の温
度領域に達すると急峻に抵抗値の上昇がみられ、自己温
度調節機能を有している。
【0004】ここで、セラミックPTC組成物は、その
特性上、室温抵抗が高いこと(Ω以上)、さらにはキュ
リー点が約150℃と高いためにPTCヒーターとして
用いるときには肌への直接的接触や、間接的にも近距離
であれば皮膚等へのやけど等と不具合があるために、さ
らに、そのために電極周辺を被覆するための材料を選定
し、その結果、厚みのある被覆材を形成、あるいは間接
的に壁材や床材を介して設置していた。
【0005】一方、高分子PTCにおいては、セラミッ
ク系に比べて室温抵抗が低いことや成形・加工が容易で
あること、さらに耐衝撃性が優れていること等が特徴で
あるがゆえに適している。
【0006】その原理は、導電粒子がポリマー中に所定
の配合量で分散されている組成物中において、室温では
導電粒子のネットワークにより低い抵抗率を示しいる
が、ポリマー結晶融点Tm付近を境にして相対的にポリマ
ーの体積が増加して導電粒子相互間のネットワークが切
断されていくことにより、抵抗率が急に上昇していき
(PTC特性)、常温付近に戻るとその導電粒子相互間
のネットワークが復帰することにより元の低い抵抗値と
なる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】セラミックPTCで
は、PTCヒーターを設置するための設計、および製造
コストが大きい問題があった。さらに、セラミックPT
Cは、一般的に所望の形状に成形、加工することが困難
であり、耐衝撃性に劣る面があった。
【0008】一方、高分子PTCにおいては、従来使用
されていた樹脂系すなわち、ポリエチレン、ポリプロピ
レン、ポリイミド、フッ素樹脂等の熱可塑性樹脂は、そ
の結晶融点が80℃以上と高いために、肌への直接的接
触に対しては、不適切であった。
【0009】従って、本発明の目的は、所望の形状に成
形、加工することが容易であり、肌への直接的接触が可
能となる面状PTCヒーターを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明における面状PTCヒーターにおいては、
特に導電性粒子と合成樹脂すなわちPTC樹脂組成物に
おいて、前記合成樹脂の少なくとも1種が融点が80℃
以下の結晶性樹脂であることとし、該PTC樹脂組成物
に含まれる該導電性粒子と該合成樹脂の混合重量比が5
0/50以上から95/5以下の範囲であることとし
た。また、電極表面の一方の一部または全面にには、光
触媒層を設ける構成とした。
【0011】詳しくは本発明においては、上記問題を解
決するためには、例えば、Cu箔等の金属電極の表面に
PTC樹脂組成物層を形成する。金属電極については、
Cu箔に拘らずAl、Ni、SUS等の電極箔や、ある
いはPTC樹脂組成物層にAgペースト等を印刷、塗布
する方法等を用いて電極を形成する方法等を用いても構
わない。好ましくは、安価で軽量であるAl箔を用い
る。
【0012】さらに、本発明によれば、前記PTC樹脂
組成物において、合成樹脂の少なくとも1種が融点が8
0℃以下の結晶性樹脂を用いることにより、従来のよう
にヒーターおよびその付近が約100℃以上の高温にな
ることはない。このような合成樹脂は、例えば、EAA
(エチレン−アクリル酸共重合体)、EEA、PMM
A、EVA、塩素化ポリエチレン、ポリスチレン等が用
いられる。
【0013】好ましくは、融点が約50℃近くのEAA
樹脂が用いられる。また、導電性粒子はカーボンブラッ
ク等の導電性炭素材料やTiC、WC、WC、ZrC
等の金属炭化物を1種以上を混合して用いる。好ましく
は、コストの安いカーボンブラックや電気特性の良好な
TiCが用いられる。また、本発明のPTC樹脂組成物
によれば、導電性粒子/合成樹脂の混合重量比において
は、50/50〜95/5であり、好ましくは60/4
0〜90/10の範囲で用いられる。50/50以下で
あれば、フィラー量が少ないために低抵抗なPTCヒー
ターが得られず、95/5以上であれば、樹脂量が少な
いために良好なPTC特性を有するPTCヒーターが得
られない。
【0014】さらには、本発明のPTCヒーターは、電
極の一方の面に一部あるいは全面に光触媒層を設けるこ
とにより、空気中への直接暴露による電極の劣化防止お
よび人体の皮膚等との直接接触を避け、光触媒作用によ
る防汚機能を有したものとした。また、本発明で使用さ
れる光触媒材料は、特に限定は無く、酸化チタンに汎用
樹脂、好ましくは耐候性の良好なフッ素樹脂等を混ぜて
塗料化したものを電極に塗布する等の方法が用いられ
る。このような本発明のPTCヒーターによれば、軽量
で耐候性の良好な安価なPTCヒーターを提供すること
ができる。
【0015】即ち、本発明は、導電性粒子と合成樹脂と
の混合物からなる正の温度係数を有するヒーターのPT
C材料において、前記導電性粒子と前記合成樹脂の混合
重量比が50/50以上から95/5以下の範囲とする
面状PTCヒーターである。
【0016】また、本発明は、前記合成樹脂の少なくと
も1種類が融点が80℃以下の結晶性樹脂とする面状P
TCヒーターである。
【0017】また、本発明は、前記ヒーターの電極表面
の一部または全面に光触媒層を設けた面状PTCヒータ
ーである。
【0018】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態による面状P
TCヒーターについて、以下に説明する。
【0019】本発明の面状PTCヒーターは、導電性粒
子と合成樹脂との混合物からなる正の温度係数を有する
ヒーターのPTC材料であって、前記導電性粒子と前記
合成樹脂の混合重量比が50/50以上から95/5以
下の範囲であることを特徴とする面状PTCヒーターで
ある。
【0020】また、本発明の面状PTCヒーターは、前
記合成樹脂の内、少なくとも1種類が融点が80℃以下
の結晶性樹脂である面状PTCヒーターである。
【0021】また、本発明の面状PTCヒーターは、前
記ヒーターの電極表面の一部または全面に光触媒層を設
けた面状PTCヒーターである。
【0022】詳しくは、本発明の面状PTCヒーターに
おいては、例えばCu箔等の電極の表面にPTC樹脂組
成物層を形成する。金属電極については、Cu箔に拘ら
ずAl、Ni、SUS等の電極箔や、あるいはPTC樹
脂組成物層にAgペースト等を印刷、塗布する方法等を
用いて電極を形成する方法等を用いても構わない。好ま
しくは、安価で軽量であるAl箔を用いる。
【0023】さらに、本発明によれば、前記PTC樹脂
組成物において合成樹脂の少なくとも1種が融点が80
℃以下の結晶性樹脂を用いることにより、従来のように
ヒーターおよびその付近が約100℃以上の高温になる
ことはない。このような合成樹脂は、例えばEAA(エ
チレン−アクリル酸共重合体)、EEA、PMMA、E
VA、塩素化ポリエチレン、ポリスチレン等が用いられ
る。
【0024】好ましくは、融点が約50℃近くのEAA
樹脂が用いられる。また、導電性粒子はカーボンブラッ
ク等の導電性炭素材料やTiC、WC、WC、ZrC
等の金属炭化物を1種以上を混合して用いる。好ましく
は、コストの安いカーボンブラックや電気特性の良好な
TiCが用いられる。
【0025】また、本発明のPTC樹脂組成物によれ
ば、導電性粒子/合成樹脂の混合重量比においては、5
0/50以上から95/5以下の範囲であり、好ましく
は60/40以上から90/10以下の範囲で用いられ
る。
【0026】ここで、導電性粒子/合成樹脂の混合重量
比が70/30以下であれば、フィラー量が少ないため
に低抵抗なPTCヒーターが得られず、また95/5以
上であれば、樹脂量が少ないために良好なPTC特性を
有するPTCヒーターが得られない。
【0027】さらには、本発明のPTCヒーターは、電
極の一方の面に一部あるいは全面に光触媒層を設けるこ
とにより、空気中への直接暴露による電極の劣化防止お
よび人体の皮膚等との直接接触を避け、光触媒作用によ
る防汚機能を有したものとした。
【0028】また、本発明で使用される光触媒材料は、
特に限定は無く、酸化チタンに汎用樹脂、好ましくは耐
候性の良好なフッ素樹脂等を混ぜて塗料化したものを電
極に塗布する等の方法が用いられる。このような本発明
のPTCヒーターによれば、軽量で耐候性の良好な安価
なPTCヒーターを提供することができる。
【0029】
【実施例】以下、本発明の面状PTCヒーターの詳細に
ついて、実施例および比較例を用いて説明する。
【0030】図1は、本発明の実施例による面状PTC
ヒーターの断面図である。まず、実施例および比較例に
ついて、表1に示した通り作製した。ここで、実施例に
ついては、導電性粒子/合成樹脂の混合重量比は、70
/30とした。
【0031】
【表1】
【0032】詳しくは、実施例及び比較例で示した電極
は、厚み30μのアルミ電解箔を用いて、その上に各種
導電性粉末および樹脂をスラリー化したものを塗布およ
び印刷して形成し、実施例1においては、もう一方の面
に光触媒層を形成した。光触媒層用のスラリーとして、
酸化チタン(平均粒度3μm)とPTFE樹脂のディス
パージョン液を塗料化して、厚み10μmで塗布した。
この両面塗布(印刷)された電極箔のPTC樹脂組成物
側同志を熱圧着して、各々PTCヒーターとして評価し
た。
【0033】実施例および比較例の評価については、温
度−抵抗特性と時間−ヒーター温度特性、および防汚性
の評価を行った。
【0034】図4は、本発明の実施例の面状PTCヒー
ターおよび比較例の面状PTCヒーターの抵抗値対温度
特性を示す図である。また、図5は、本発明の実施例の
面状PTCヒーターおよび比較例の面状PTCヒーター
の温度対時間特性を示す図である。
【0035】図4および図5より、従来の比較例では、
実施例1に比べて直流電圧100Vを印加するとヒータ
ー表面温度が60℃以上と高すぎるために、皮膚が触れ
たときにやけどを起こす心配があり、本発明のようなP
TCヒーターとしては不適であることがわかる。
【0036】また、防汚性の評価では、1カ月室内に放
置して、ヒーターの汚れ具合を見たところ、小さい汚れ
が目立つ比較例に比べて、本発明の実施例1では、汚れ
がほとんど目立たない良好な防汚性が確認された。
【0037】
【発明の効果】本発明の面状PTCヒーターによれば、
前記組成物に含まれる少なくとも1種以上の結晶性樹脂
の融点が80℃以下で、前記組成物に含まれる導電性粉
末/結晶性樹脂の重量混合比が50/50以上から95
/5以下であり、さらに光触媒層を設けることにより防
汚性の機能を有した安価な面状PTCヒーターを提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例による面状PTCヒーターの断
面図。
【図2】従来の比較例1の面状PTCヒーターの断面
図。
【図3】従来の比較例2の面状PTCヒーターの断面
図。
【図4】本発明の実施例の面状PTCヒーターおよび比
較例の面状PTCヒーターの抵抗値対温度特性を示す
図。
【図5】本発明の実施例の面状PTCヒーターおよび比
較例の面状PTCヒーターの温度対時間特性を示す図。
【符号の説明】
1 電極 2 PTC樹脂組成物 3 PTC組成物 4 光触媒層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K034 AA07 AA16 CA04 CA17 CA33 HA05 3K092 QA05 QB18 QB21 QC03 QC20 QC26 QC65 VV09 VV25 5E034 AA04 AA08 AB01 AC10 DB16

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性粒子と合成樹脂との混合物からな
    る正の温度係数を有するヒーターのPTC材料におい
    て、前記導電性粒子と前記合成樹脂の混合重量比が50
    /50以上から95/5以下の範囲であることを特徴と
    する面状PTCヒーター。
  2. 【請求項2】 前記合成樹脂の少なくとも1種類が融点
    が80℃以下の結晶性樹脂であることを特徴とする請求
    項1に記載の面状PTCヒーター。
  3. 【請求項3】 前記面状PTCヒーターの電極表面の一
    部または全面に光触媒層を設けたことを特徴とする請求
    項1または2に記載の面状PTCヒーター。
JP2001360765A 2001-11-27 2001-11-27 面状ptcヒーター Pending JP2003163103A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005172831A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Robert Bosch Gmbh 排気ガス内の粒子の検出装置
JP7413212B2 (ja) 2020-09-03 2024-01-15 愛三工業株式会社 電池モジュール

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