JP2003317593A - 温度保護素子 - Google Patents

温度保護素子

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が単純で安価に調達可能な温度保護素子
を提供する。 【解決手段】 ２つの電極６，７の間に導電性ポリマー
５を介在させたポリマーＰＴＣ素子１と、ポリマーＰＴ
Ｃ素子１の一方の電極７に接合された金属部材２とを備
え、ポリマーＰＴＣ素子１の他方の電極６と金属部材２
との間に通電した状態を、周辺の環境温度が所定の温度
を超過することを契機として解除する温度保護素子を構
成し、導電性ポリマー５には、環境温度が所定の温度を
超過すると熱膨張する特性を与え、金属部材２には、熱
膨張により過熱した導電性ポリマー５の発熱によって溶
融する材料を選択して使用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば家電製品等
の電気機器の回路を構成し、周辺の環境温度が所定の温
度を越えると回路への通電を解除して当該電気機器の安
全を確保するための温度保護素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】ほとんどの家電製品には、周辺の環境温
度が限界値を越えると回路への通電を解除して機器の安
全を確保する温度保護素子が使用されている。こういっ
た類の温度保護素子としては、比較的安価な筒形ヒュー
ズ、つめ付きヒューズ、プラグヒューズ等があるが、こ
れらは一般的に定格電流が小さいため（２Ａ（アンペ
ア）程度）、例えば電子レンジのように使用する回路電
流が比較的大きな（１５〜２０Ａ程度）家電製品には使
用することができない。そこで、こういった家電製品に
は、バイメタルを使ったブレーカを温度保護素子として
代用している場合がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このバ
イメタルタイプのブレーカは部品点数が多く構造が複雑
で、上記のような各種ヒューズと比較して非常に高価で
あり、家電製品の製造コストを引き上げる一因となって
いる。
【０００４】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、構造が単純で安価に調達可能な温度保護素子を
提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、以下の手段を採用した。すなわち本発明の温度保
護素子は、２つの電極の間に導電性ポリマーを介在させ
たポリマーＰＴＣ素子と、該ポリマーＰＴＣ素子の一方
の電極に接合された金属部材とを備え、前記ポリマーＰ
ＴＣ素子の他方の電極と前記金属部材との間に通電した
状態を、周辺の環境温度が所定の温度を超過することを
契機として解除する温度保護素子であって、前記導電性
ポリマーに、前記環境温度が前記所定の温度を超過する
と熱膨張する特性が与えられ、前記金属部材には、熱膨
張により過熱した前記導電性ポリマーの発熱によって溶
融する材料が選択されていることを特徴とする。
【０００６】導電性ポリマーは、例えばポリエチレンと
カーボンブラックとを混練した後、放射線によって架橋
することで構成される高分子樹脂体である。導電性ポリ
マーの内部には、常温の環境下ではカーボンブラックの
粒子が繋がって存在するために電流が流れる多数の導電
パスが形成され、良好な導電性が発揮される。ところ
が、周囲の環境温度の上昇や導電パスを流れる電流の超
過等によって導電性ポリマーが熱膨張すると、カーボン
ブラックの粒子間距離が拡大して導電パスが切られ、導
電性が急激に低下してしまう（抵抗値が急激に増大す
る）。これを導電性ポリマーの正の抵抗温度特性、すな
わちＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）とい
い、本発明ではこの特性を利用している。
【０００７】まず、本発明の温度保護素子を、電気機器
の回路に、ポリマーＰＴＣ素子の他方の電極と金属部材
との間に通電されるようにして設置する。常温の環境下
でこの回路に所定の電流が流れると、導電性ポリマーは
良好な導電性を発揮し、回路の通電状態が確保される。
【０００８】電気機器の過熱等の原因で本発明の温度保
護素子を含む回路周辺の環境温度が上昇し、あらかじめ
設定された限界温度（所定の温度）を超えると、導電性
ポリマーは周囲から伝わる熱に影響されて膨張し、内部
の導電パスが切られて抵抗値を急激に増大させる。さら
に、抵抗値を増すことで過熱した導電性ポリマーの発熱
によって金属部材が溶融してポリマーＰＴＣ素子の他方
の電極との間で断裂し、不可逆的に通電状態が断たれ
る。
【０００９】本発明の温度保護素子は上記のように機能
して電気機器の安全を確保するのであるが、その構造
は、２つの電極の間に導電性ポリマーを介在させたポリ
マーＰＴＣ素子と、比較的融点の低い金属部材とからな
り、バイメタルタイプのブレーカと比較すると部品数が
少なく構造も単純で、製造コストもかなり安価に抑えら
れる。
【００１０】本発明においては、導電性ポリマーに、熱
膨張して過熱すると発熱量と放熱量とがいずれ平衡状態
となる特性を与え、金属部材には、その融点が導電性ポ
リマーが熱膨張を開始する温度以上であって、かつ熱膨
張して過熱した導電性ポリマーの発熱量と放熱量とが平
衡状態となる温度以下である材料を選択するのが好まし
い。これによると、万が一金属部材が溶断せずに通電状
態が継続したとしても、導電性ポリマーは発熱量と放熱
量とが平衡してある温度を保つので、導電性ポリマーが
焼失して２つの電極が短絡するといった危険がなく、安
全である。
【００１１】本発明においては、導電性ポリマーに、熱
膨張して過熱すると発熱量と放熱量との平衡状態に至ら
ず熱暴走する特性を与え、金属部材には、その融点が導
電性ポリマーが熱膨張を開始する温度以上であって、か
つ熱膨張して過熱した導電性ポリマーが熱暴走を起こし
て自ら破壊する温度よりも低い材料を選択してもよい。
これによると、導電性ポリマーが熱膨張を開始する温度
から熱暴走を起こして破壊する温度までの範囲が非常に
広く、その温度範囲内に融点が存在する材料を金属部材
として採用すればよいので、安全性を確保しつつも材料
選択の幅が広がり、より安価な材料を選択することが可
能である。
【００１２】本発明においては、導電性ポリマーに、他
方の電極と金属部材との間に過電流が流れたときに発熱
して自らの温度を金属部材の融点よりも高温にする特性
を与えてもよい。本発明の温度保護素子を含む回路に、
たとえ常温の環境下であっても何らかの原因で過電流が
流れると、上記と同様に導電性ポリマーがジュール熱に
よる自己発熱を生じて熱膨張し、過熱した導電性ポリマ
ーの発熱によって金属部材が溶融してポリマーＰＴＣ素
子の他方の電極との間で断裂し、不可逆的に通電状態が
断たれる。つまり、本来の温度保護素子としての機能に
加えて過電流保護素子としての機能が付加されるので、
汎用性が格段に高まる。
【００１３】また、本発明の温度保護素子は、２つの電
極の間に導電性ポリマーを介在させた第１のポリマーＰ
ＴＣ素子と、同じく２つの電極の間に導電性ポリマーを
介在させた第２のポリマーＰＴＣ素子と、前記第１のポ
リマーＰＴＣ素子の一方の電極と前記第２のポリマーＰ
ＴＣ素子の一方の電極との間に架設されてそれぞれに接
合された第１の金属部材と、前記第１のポリマーＰＴＣ
素子の他方の電極と前記第２のポリマーＰＴＣ素子の他
方の電極との間に架設されてそれぞれに接合された第２
の金属部材とを備え、前記第１のポリマーＰＴＣ素子の
一方の電極と前記第２のポリマーＰＴＣ素子の他方の電
極との間で前記第１、第２の金属部材を介して通電した
状態を、周辺の環境温度が所定の温度を超過することを
契機として解除する温度保護素子であって、前記第１、
第２のポリマーＰＴＣ素子のそれぞれの導電性ポリマー
に、前記環境温度が前記所定の温度を超過すると熱膨張
する特性が与えられ、前記第１、第２の金属部材には、
熱膨張により過熱した前記導電性ポリマーの発熱によっ
て溶融する材料が選択されていることを特徴とする。
【００１４】本発明の温度保護素子は、通電の経路が並
列に構成されているため、非常に小型でありながら回路
電流の比較的高い電気機器への対応が可能となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】［第１の実施形態］本発明の温度
保護素子の第１の実施形態を図１ないし図４に示して説
明する。図１および図２において、符号１はポリマーＰ
ＴＣ素子、２は金属部材、３，４はポリマーＰＴＣ素子
１および金属部材２にそれぞれ通電可能に接合された端
子である。ポリマーＰＴＣ素子１は、矩形で板状の導電
性ポリマー５と、導電性ポリマー５と同形状、同寸法で
その両側面に接合された金属製の電極６，７からなる。
このような構造のポリマーＰＴＣ素子１は、厚さが均一
な導電性ポリマーの生板の両面に、電極６，７となるニ
ッケル箔をそれぞれ圧着したワークを切り出したもので
ある。端子３，４は、本実施形態の温度保護素子を電気
回路中に設置する際の接続端子となる。
【００１６】導電性ポリマー５は、例えばポリエチレン
とカーボンブラックとを混練した後、放射線によって架
橋することで構成される高分子樹脂体である。導電性ポ
リマー５の内部には、常温の環境下ではカーボンブラッ
クの粒子が繋がって存在するために電流が流れる多数の
導電パスが形成され、良好な導電性が発揮されるが、周
囲の環境温度の上昇や導電パスを流れる電流の超過等に
よって導電性ポリマー５が熱膨張すると、カーボンブラ
ックの粒子間距離が拡大して導電パスが切られ、導電性
が急激に低下してしまう（抵抗値が急激に増大する）と
いう特性を備えている。
【００１７】金属部材２は、比較的融点の低い材料を細
い短冊状に形成したもので、ポリマーＰＴＣ素子１を構
成する一方の電極７に通電可能に接合されている。端子
３は、ポリマーＰＴＣ素子１を構成する他方の電極６に
通電可能に接合され、端子４は、ポリマーＰＴＣ素子１
に一切接することなく金属部材２に通電可能に接合され
ている。これらは本実施形態の温度保護素子を電気回路
中に設置する際の接続端子となる。
【００１８】上記のような構成の温度保護素子が、周辺
の環境温度が限界温度（所定の温度）；ｐ℃を超過する
ことを契機として、回路電流；ｑＡ（アンペア）の電気
回路の通電状態を解除するべく機能するように、ポリマ
ーＰＴＣ素子１を構成する導電性ポリマー５、および金
属部材２には次のような特性が与えられている。まず、
導電性ポリマー５には、図３に示すように、回路電流で
あるｑＡの通電により発熱し、環境温度の高さに関係な
く自らの温度をそのときの環境温度よりも高温に保つと
ともに、環境温度が限界温度であるｐ℃を超過すると熱
膨張を開始する特性が与えられている。
【００１９】詳述すると、導電性ポリマー５は、熱膨張
していなくても通電されれば僅かながら抵抗を生じて発
熱する。そのため、通電状態にある導電性ポリマー５の
温度はそのときの環境温度よりも常に高温になる（通電
状態になければ導電性ポリマー５の温度は環境温度と同
等にしかならないが、自ら発熱する分だけ高温にな
る）。つまり、環境温度が限界温度であるｐ℃に達した
ときに、導電性ポリマー５の温度はｐ℃よりも高いｒ℃
となる。そこで、導電性ポリマー５には、作動温度をｒ
℃として自らの温度がｒ℃を超過すると熱膨張を開始す
る特定が与えられているのである。
【００２０】さらに、導電性ポリマー５には、熱膨張し
て過熱すると発熱量と放熱量とがいずれ平衡状態となっ
て自らの温度をほぼ一定に保つ特性が与えられている。
平衡状態に至ったときの導電性ポリマー５の温度は作動
温度のｒ℃よりも高いｓ℃前後となる。このような特性
は、導電性ポリマー５中のカーボンブラックの含有量や
架橋の際の放射線の照射量を適宜調節し、導電性ポリマ
ー５の熱膨張時の抵抗値を適宜に設定することにより与
えられる。
【００２１】次に、金属部材２には、その融点が導電性
ポリマー５が熱膨張を開始する温度（ｒ℃）以上であっ
て、かつ熱膨張して過熱した導電性ポリマー５の発熱量
と放熱量とが平衡状態となる温度（ｓ℃）以下である材
料が選択されている。ここでは、金属部材２の融点をｔ
（ｒ≦ｔ≦ｓ）℃とする。
【００２２】上記のように構成され、かつポリマーＰＴ
Ｃ素子１を構成する導電性ポリマー５、および金属部材
２に上記のような特性を与えられた温度保護素子を、回
路電流がｑＡ（アンペア）の電気機器の回路に、端子
３，４間に通電がなされるようにして設置し、常温の環
境下でこの回路にｑＡの電流を通電すると、端子３、電
極６、導電性ポリマー５、電極７、金属部材２、端子４
の順（もしくはその逆）に電流が流れる。ポリマーＰＴ
Ｃ素子１を構成する導電性ポリマー５は、常温の環境下
では良好な導電性を発揮し、回路の通電状態が確保され
る。
【００２３】電気機器の過熱等の原因で温度保護素子を
含む回路周辺の環境温度が上昇し、あらかじめ設定され
た限界温度であるｐ℃を超えると、導電性ポリマー５は
周囲から伝わる熱に影響されて膨張し、内部の導電パス
が切られて抵抗値を急激に増大させる。さらに、抵抗値
を増すことで過熱した導電性ポリマー５の温度は金属部
材２の融点であるｔ℃を超えてｓ℃に向かい、その発熱
によって電極７との間で金属部材２が溶断し、端子３，
４間の通電状態が不可逆的に断たれる。
【００２４】本実施形態の温度保護素子は、上記のよう
に機能して限界温度を超えた電気機器の安全を確保する
のであるが、その構造は、２つの電極６，７の間に導電
性ポリマー５を介在させたポリマーＰＴＣ素子１と、比
較的融点の低い金属部材２とからなり、バイメタルタイ
プのブレーカと比較すると部品数が少なく構造も単純
で、製造コストも安価に抑えられる。
【００２５】また、万が一にも金属部材２が溶断せずに
端子３，４間の通電状態が継続したとしても、導電性ポ
リマー５は発熱量と放熱量とが平衡してｓ℃前後に保た
れるので、導電性ポリマー５が焼失して２つの電極６，
７が短絡するといった危険がなく、安全である。
【００２６】本実施形態の温度保護素子においては、導
電性ポリマー５に、環境温度が限界温度であるｐ℃を超
過すると熱膨張を開始する特性と、熱膨張して過熱する
と発熱量と放熱量とがいずれ平衡状態となって自らの温
度をほぼ一定に保つ特性とが与えられているが、導電性
ポリマー５に、後者の特性にかえて次のような特性を与
えてもよい。すなわち、図４に示すように、熱膨張して
過熱すると熱暴走を起こし、平衡状態に至らずに温度を
上昇させ続けていずれ自ら破壊する特性である。この場
合の破壊とは、温度の上昇により激しく酸化してＰＴＣ
特性を有さない状態に性質を変化させてしまうことをい
う。このような特性は、上記と同様に、導電性ポリマー
中のカーボンブラックの含有量や架橋の際の放射線の照
射量を適宜調節し、導電性ポリマー５の熱膨張時の抵抗
値を適宜に設定することにより与えられるが、上記のよ
うに熱膨張時の発熱量と放熱量とが平衡状態となる特性
を与えられた導電性ポリマーと比較すると、熱膨張時の
抵抗値が低く抑えられることになる。
【００２７】上記のような特性を与えることで、導電性
ポリマー５が熱膨張を開始する温度（ｒ℃）から熱暴走
を起こして破壊する温度（ｕ℃）までの範囲が非常に広
くなり、金属部材２の選定に際してはその温度範囲内に
融点が存在する材料を採用すればよいので、材料選択の
幅が広がり、より安価な材料を選択することが可能であ
る。また、熱膨張時の抵抗値を低く抑えることにより、
熱膨張時に端子３，４間に印可される電圧が抑えられる
ので、結果的に当該温度保護素子をより高電圧の回路に
使用することも可能になる。
【００２８】本実施形態の温度保護素子においては、導
電性ポリマー５に、端子３，４間にｑＡをはるかに超え
る過電流が流れたときに発熱して自らの温度を金属部材
２の融点よりも高温にする特性を追加して与えてもよ
い。このような特性を追加すれば、温度保護素子を含む
回路に、たとえ常温の環境下であっても何らかの原因で
過電流が流れると、導電性ポリマー５がジュール熱によ
る自己発熱を生じて熱膨張し、過熱した導電性ポリマー
５の発熱によって金属部材２が溶融して電極７との間で
断裂し、不可逆的に通電状態が断たれる。つまり、本来
の温度保護素子としての機能に加えて過電流保護素子と
しての機能が付加されるので、汎用性が格段に高まる。
【００２９】［第２の実施形態］本発明の温度保護素子
の第２の実施形態を図５および図６に示して説明する。
なお、上記第１の実施形態において既に説明した構成要
素には同一符号を付して説明は省略する。図５および図
６において、符号１１，１２はともにポリマーＰＴＣ素
子（第１、第２のポリマーＰＴＣ素子）、１３，１４は
ともに金属部材（第１、第２の金属部材）、１５，１６
はポリマーＰＴＣ素子１１，１２にそれぞれ接合された
端子である。ポリマーＰＴＣ素子１１，１２の構造や形
状は、上記第１の実施形態にて説明したポリマーＰＴＣ
素子１と同じで、ポリマーＰＴＣ素子１１は、矩形で板
状の導電性ポリマー１７と、導電性ポリマー１７と同形
状、同寸法でその両側面に接合された金属製の電極１
８，１９とからなり、ポリマーＰＴＣ素子１２は、矩形
で板状の導電性ポリマー２０と、導電性ポリマー１７と
同形状、同寸法でその両側面に接合された金属製の電極
２１，２２からなる。２つのポリマーＰＴＣ素子１１，
１２は、同一面内にそれぞれの一辺を平行に離間させて
配置されている。
【００３０】金属部材１３は、比較的融点の低い材料を
細い短冊状に形成したもので、ポリマーＰＴＣ素子１１
の一方の電極１８とポリマーＰＴＣ素子１２の一方の電
極２１との間に架設されてそれぞれに通電可能に接合さ
れている。金属部材１４は、ポリマーＰＴＣ素子１１の
他方の電極１９とポリマーＰＴＣ素子１２の他方の電極
２２との間に架設されてそれぞれに通電可能に接合され
ている。２つの金属部材１３，１４は可能な限り離間し
て配置されている。
【００３１】端子１５は、ポリマーＰＴＣ素子１１の電
極１８に、金属部材１３には一切接することなく通電可
能に接合され、端子１６は、ポリマーＰＴＣ素子１２の
電極２２に、金属部材１４には一切接することなく通電
可能に接合されている。これらは本実施形態の温度保護
素子を電気回路中に設置する際の接続端子となる。
【００３２】上記のような構成の温度保護素子が、周辺
の環境温度が限界温度（所定の温度）；ｐ℃を超過する
ことを契機として、回路電流；ｑＡ（アンペア）の電気
回路の通電状態を解除するべく機能するように、ポリマ
ーＰＴＣ素子１１，１２を構成する導電性ポリマー１
７，２０、および金属部材１３，１４には、上記第１の
実施形態におけるポリマーＰＴＣ素子１を構成する導電
性ポリマー１、および金属部材２と同様の特性が与えら
れている（図３参照）。
【００３３】上記のように構成され、かつポリマーＰＴ
Ｃ素子１１，１２を構成する導電性ポリマー１７，２
０、および金属部材１３，１４に上記のような特性を与
えられた温度保護素子を、回路電流がｑＡ（アンペア）
の電気機器の回路に、端子１５，１６間に通電がなされ
るようにして設置する。そして、常温の環境下でこの回
路にｑＡの電流を通電すると、電流は二手に分かれて並
列に流れ、一方の電流は端子１５、電極１８、金属部材
１３、電極２１、導電性ポリマー２０、電極２２、金属
部材２、端子１６の順（もしくはその逆）に流れ、他方
の電流は、端子１５、電極１８、導電性ポリマー１７、
電極１９、金属部材１４、電極２２、端子１６の順（も
しくはその逆）に流れる。ポリマーＰＴＣ素子１１，１
２を構成する導電性ポリマー１７，２０は、常温の環境
下では良好な導電性を発揮し、回路の通電状態が確保さ
れる。
【００３４】電気機器の過熱等の原因で温度保護素子を
含む回路周辺の環境温度が上昇し、あらかじめ設定され
た限界温度であるｐ℃を超えると、導電性ポリマー１
７，２０は周囲から伝わる熱に影響されて膨張し、内部
の導電パスが切られて抵抗値を急激に増大させる。さら
に、抵抗値を増すことで過熱した導電性ポリマー１７，
２０の温度は金属部材１３，１４の融点であるｔ℃を超
えてｓ℃に向かい、その発熱によって電極１８，２１間
で金属部材１３が溶断し、電極１９，２２間で金属部材
１４が溶断し、端子１５，１６間の通電状態が不可逆的
に断たれる。
【００３５】本実施形態の温度保護素子は、上記のよう
に機能して限界温度を超えた電気機器の安全を確保する
のであるが、その構造は、２つのポリマーＰＴＣ素子１
１，１２と、比較的融点の低い金属部材１３，１４とか
らなり、バイメタルタイプのブレーカと比較すると部品
数が少なく構造も単純で、製造コストも安価に抑えられ
る。
【００３６】また、万が一にも金属部材１３，１４が溶
断せずに端子１５，１６間の通電状態が継続したとして
も、導電性ポリマー１７，２０は発熱量と放熱量とが平
衡してｓ℃前後に保たれるので、導電性ポリマー１７，
２０が焼失して電極１８，１９や電極２１，２２が短絡
するといった危険がなく、安全である。
【００３７】さらに、本実施形態の温度保護素子は、通
電の経路が並列に構成されているため、非常に小型であ
りながら回路電流の比較的高い電気機器への対応が可能
となる。
【００３８】本実施形態の温度保護素子においても、導
電性ポリマー１７，２０のそれぞれに、熱膨張して過熱
すると熱暴走を起こし、平衡状態に至らずに温度を上昇
させ続けていずれ自ら破壊する特性を与えてもよい（図
４参照）。これによっても、金属部材１３，１４の選定
に際して材料選択の幅が広がり、より安価な材料を選択
することが可能である。さらに、当該温度保護素子をよ
り高電圧の回路に使用することも可能になる。
【００３９】本実施形態の温度保護素子においても、導
電性ポリマー１７，２０に、端子１５，１６間にｑＡを
はるかに超える過電流が流れたときに発熱して自らの温
度を金属部材１３，１４の融点よりも高温にする特性を
追加して与えてもよい。これによっても、本来の温度保
護素子としての機能に加えて過電流保護素子としての機
能が付加されるので、汎用性が格段に高まる。
【００４０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る請求
項１記載の温度保護素子によれば、２つの電極の間に導
電性ポリマーを介在させたポリマーＰＴＣ素子と、比較
的融点の低い金属部材とからなり、バイメタルタイプの
ブレーカと比較すると部品数が少なく構造も単純なの
で、安価な製造コストを実現できる。
【００４１】請求項２記載の温度保護素子によれば、導
電性ポリマーに、熱膨張して過熱すると発熱量と放熱量
とがいずれ平衡状態となる特性を与え、金属部材には、
その融点が導電性ポリマーが熱膨張を開始する温度以上
であって熱膨張して過熱した導電性ポリマーの発熱量と
放熱量とが平衡状態となる温度以下である材料を選択す
ることにより、万が一金属部材が溶断せずに通電状態が
継続したとしても、導電性ポリマーは発熱量と放熱量と
が平衡してある温度を保つので、導電性ポリマーが焼失
して２つの電極が短絡するといった危険がなく、安全で
ある。
【００４２】請求項３記載の温度保護素子によれば、導
電性ポリマーに、熱膨張して過熱すると発熱量と放熱量
との平衡状態に至らず熱暴走する特性を与え、金属部材
には、その融点が導電性ポリマーが熱膨張を開始する温
度以上であって熱膨張して過熱した導電性ポリマーが熱
暴走を起こして自ら破壊する温度よりも低い材料を選択
することにより、導電性ポリマーが熱膨張を開始する温
度から熱暴走を起こして破壊する温度までの範囲が非常
に広く、その温度範囲内に融点が存在する材料を金属部
材として採用すればよいので、安全性を確保しつつも材
料選択の幅が広がり、より安価な材料を選択することが
可能である。
【００４３】請求項４記載の温度保護素子によれば、導
電性ポリマーに、他方の電極と金属部材との間に過電流
が流れたときに発熱して自らの温度を金属部材の融点よ
りも高温にする特性を与えることにより、本来の温度保
護素子としての機能に加えて過電流保護素子としての機
能が付加されるので、汎用性が格段に高まる。
【００４４】請求項５記載の温度保護素子によれば、２
つの電極の間に導電性ポリマーを介在させたポリマーＰ
ＴＣ素子２つと、比較的融点の低い金属部材２つとから
なり、バイメタルタイプのブレーカと比較すると部品数
が少なく構造も単純なので、安価な製造コストを実現で
きる。しかも、通電の経路が並列に構成されているた
め、非常に小型でありながら回路電流の比較的高い電気
機器への対応が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の温度保護素子の第１の実施形態を示
す図であって、温度保護素子を一方の側面から斜視した
図である。
【図２】 同じく、本発明の温度保護素子の第１の実施
形態を示す図であって、温度保護素子を他方の側面から
斜視した図である。
【図３】 本発明の温度保護素子をある電気機器の回路
に設置した場合の、通電時間とポリマーＰＴＣ素子の表
面温度との関係を示すグラフである。
【図４】 同じく、本発明の温度保護素子をある電気機
器の回路に設置した場合の、通電時間とポリマーＰＴＣ
素子の表面温度との関係を示すグラフである。
【図５】 本発明の温度保護素子の第２の実施形態を示
す図であって、温度保護素子を一方の側面から斜視した
図である。
【図６】 同じく、本発明の温度保護素子の第２の実施
形態を示す図であって、温度保護素子を他方の側面から
斜視した図である。
【符号の説明】
１ ポリマーＰＴＣ素子 ２ 金属部材 ３，４ 端子 ５ 導電性ポリマー ６，７ 電極
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5E034 AA08 AA09 AB05 AC07 AC09 DB05 DC04 DE01 DE05 5G502 AA02 BB05 BC12 CC03 EE05 FF07

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ２つの電極の間に導電性ポリマーを介在
    させたポリマーＰＴＣ素子と、該ポリマーＰＴＣ素子の
    一方の電極に接合された金属部材とを備え、前記ポリマ
    ーＰＴＣ素子の他方の電極と前記金属部材との間に通電
    した状態を、周辺の環境温度が所定の温度を超過するこ
    とを契機として解除する温度保護素子であって、 前記導電性ポリマーに、前記環境温度が前記所定の温度
    を超過すると熱膨張する特性が与えられ、 前記金属部材には、熱膨張により過熱した前記導電性ポ
    リマーの発熱によって溶融する材料が選択されているこ
    とを特徴とする温度保護素子。
  2. 【請求項２】 前記導電性ポリマーに、熱膨張して過熱
    すると発熱量と放熱量とがいずれ平衡状態となる特性が
    与えられ、 前記金属部材には、その融点が前記導電性ポリマーが熱
    膨張を開始する温度以上であって、かつ熱膨張して過熱
    した前記導電性ポリマーの発熱量と放熱量とが平衡状態
    となる温度以下である材料が選択されていることを特徴
    とする請求項１記載の温度保護素子。
  3. 【請求項３】 前記導電性ポリマーに、熱膨張して過熱
    すると発熱量と放熱量との平衡状態に至らず熱暴走する
    特性が与えられ、 前記金属部材には、その融点が前記導電性ポリマーが熱
    膨張を開始する温度以上であって、かつ熱膨張して過熱
    した前記導電性ポリマーが熱暴走を起こして自ら破壊す
    る温度よりも低い材料が選択されていることを特徴とす
    る請求項１記載の温度保護素子。
  4. 【請求項４】 前記導電性ポリマーに、前記他方の電極
    と前記金属部材との間に過電流が流れたときに発熱して
    自らの温度を前記金属部材の融点よりも高温にする特性
    が与えられていることを特徴とする請求項１記載の温度
    保護素子。
  5. 【請求項５】 ２つの電極の間に導電性ポリマーを介在
    させた第１のポリマーＰＴＣ素子と、同じく２つの電極
    の間に導電性ポリマーを介在させた第２のポリマーＰＴ
    Ｃ素子と、前記第１のポリマーＰＴＣ素子の一方の電極
    と前記第２のポリマーＰＴＣ素子の一方の電極との間に
    架設されてそれぞれに接合された第１の金属部材と、前
    記第１のポリマーＰＴＣ素子の他方の電極と前記第２の
    ポリマーＰＴＣ素子の他方の電極との間に架設されてそ
    れぞれに接合された第２の金属部材とを備え、前記第１
    のポリマーＰＴＣ素子の一方の電極と前記第２のポリマ
    ーＰＴＣ素子の他方の電極との間で前記第１、第２の金
    属部材を介して通電した状態を、周辺の環境温度が所定
    の温度を超過することを契機として解除する温度保護素
    子であって、 前記第１、第２のポリマーＰＴＣ素子のそれぞれの導電
    性ポリマーに、前記環境温度が前記所定の温度を超過す
    ると熱膨張する特性が与えられ、 前記第１、第２の金属部材には、熱膨張により過熱した
    前記導電性ポリマーの発熱によって溶融する材料が選択
    されていることを特徴とする温度保護素子。
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