JP2626041B2 - 有機正特性サーミスタ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えば面状発熱体として用いられる有機正
特性サーミスタに関し、特に、正の抵抗温度特性を示す
シート状に形成された電極構造が改良されたものに関す
る。

〔従来の技術〕

例えばポリエチレン等のポリオレフィン系樹脂に、金
属粉、カーボンブラックまたはグラファイト等の導電性
粒子を混練してなる材料は、正の抵抗温度特性を示す。
この材料からなるシートを用いた有機正特性サーミスタ
が、フレキシブルな面状発熱体として応用されている。

上述した有機正特性サーミスタでは、正の抵抗温度特
性を占すシートの一方面に、所定距離を隔て対向配置し
た給電部を形成し、給電部間に互いに間挿し合う複数本
の枝状電極を形成した電極構造が採用されていた。

この有機正特性サーミスタを利用した面状発熱体は、
自己温度制御機能を有するため、一定温度に保温するこ
とが可能であり、また異常時にも自動的に発熱温度を抑
制することができるので、ニクロム千や金属フォイルを
用いた面状発熱体に比べて安全性の点において優れるも
のであった。

〔発明が解決しようとする技術的課題〕

しかしながら、上述した自己温度制御機能を有するた
め、有機正特性サーミスタでは温度の切換え、すなわち
出力の変更が非常に困難であるという問題があった。

すなわち、従来の有機正特性サーミスタにおける出力
切換えは、単一のシート内に上述した電極構造を複数個
形成して複数個の発熱回路を構成し、複数個の回路の接
続を切換えることにより、発熱面積を1/2や1/3に切換え
ていた。しかしながら、この構造では、正の抵抗温度特
性を示すシート面上において部分的に発熱させるもので
あるため、すなわち、発熱部分と非発熱部分とが完全に
分割されるため、発熱させたい領域全体を均一に発熱さ
せせることができなかった。

よって、本発明の目的は、発熱させたい領域の全域で
ほぼ均一に発熱させた状態を維持しつつ出力を変更する
ことが可能な有機正特性サーミスタを提供することにあ
る。

〔技術的課題を解決するための手段〕

本発明の有機正特性サーミスタでは、有機高分子材料
に導電性粒子を分散させた正の抵抗温度特性を示す材料
よりなるシートを用いて構成されている。シートの一方
面上には、発熱領域となるべき領域の両側縁に沿い、か
つ対向して第1,第２の給電部が配置されており、第1,第
２の給電部には複数本の枝状電極が他方側の給電方向に
延びるように接続されている。また、第1,第２の給電部
に接続された枝状電極は、他方側の給電部に接続された
枝状電極と互いに間挿し合うように配置されている。

そして、本発明では、上記第1,第２の給電部のうち、
少なくとも一方が互いの間を絶縁された複数本の給電電
極からなり、該複数本の給電電極からなる給電部に接続
された上記複数本の枝状電極が、複数本の給電電極に所
定の割合で分散されて接続されていることを特徴とす
る。

〔作用〕

複数本の給電電極からなる給電部に接続された複数本
の枝状電極が、複数本の給電電極に所定の割合で分散さ
れて接続されているので、複数本の給電電極への給電態
様を選択することにより、すなわち給電される給電電極
の数を切換えることにより、出力を変化させることがで
きる。

他方、複数本の枝状電極は、該複数本の給電電極間に
所定の割合で分散されて接続されているので、出力を切
換えた場合でも、発熱させたい領域の全域でほぼ均一に
加熱することができる。

〔実施例の説明〕

以下、本発明の一実施例を説明することにより、本発
明の構成及び構造を明らかにする。

第１図は本発明の一実施例の有機正特性サーミスタの
平面図である。有機正特性サーミスタ１は、正の抵抗温
度特性を示すシート２を用いて構成されている。このシ
ート２は、有機高分子材料に導電性粒子を分散させるこ
とにより、正の抵抗温度特性を示すようにされている。

有機高分子材料としては、例えばポリエチレンのよう
なオレフィン系合成樹脂を例示することができるが、そ
の他、導電性粒子を分散させ得る担体となる有機高分子
材料である限り、任意のものを用いることができる。

また、導電性粒子としても、カーボンブラック、金属
粉、グラファイト等の任意の導電性材料を用いることが
できる。通常は、導電性粒子を有機高分子材料に混練
し、適宜の成形法により成形したり、あるいは板状絶縁
性部材状に混練された材料よりなるフイルムを積層した
りすることによりシート２が得られる。

シート２の上面には、シート２の第1,第２の側端縁2
a,2bに沿うように、所定距離を隔て第1,第２の給電部が
配置されている。

第１の給電部は本実施例では、２本の給電電極3,4か
らなる。給電電極3,4は、絶縁層５（ハッチングを付さ
ずに図示されている。）により互いの間が絶縁されてい
る。この給電電極3,4及び絶縁層５の積層部分の構造
は、のちほど説明する。

他方、第２の給電部は、シート２の第２の側端縁2bに
沿うように形成された給電電極６からなる。

上述した給電電極3,4,6には、それぞれ、複数本の枝
状電極7,8,9が電気的に接続されているように形成され
ている。このうち、第１の給電部を構成する給電電極3,
4に接続された枝状電極7,8と、第２の給電部を構成する
給電電極６に接続された複数本の枝状電極９とは、互い
に間挿し合うように配置されている。

そして、第１の給電部側においては、給電電極３に接
続された枝状電極７と、給電電極４に接続された枝状電
極８とが、側端縁2aの延びる方向において交互に配置さ
れている。

上記実施例の有機正特性サーミスタを製造する場合に
は、まず第２図に示すように、シート２の上面に、給電
電極４及び枝状電極８並びに給電電極６及び枝状電極９
を、伝導性材料を付与することにより構成する。例え
ば、Ag,Ni,Cuのような金属材料を主体をする導電性ペー
ストを第２図に示すように塗布・乾燥することにより、
あるいはアルミニウム箔のような金属箔を貼付けること
により形成することができる。

また、給電部4,6と枝状電極8,9とは別の導電性部材で
構成してもよい。例えば、給電電極4,6を金属箔によ
り、枝状電極8,9を導電性ペーストにより形成してもよ
い。

次に、第３図に示すように、シート２の第１の側端縁
2aに沿って給電電極４の一部を被覆するように、かつ複
数の突出部5aを有するように絶縁層５を形成する。この
絶縁層５は、任意の絶縁性樹脂により形成することがで
きる。絶縁層５は、前述したように給電電極3,4間を絶
縁するために設けられているものであり、その目的を達
し得る限り、図示の形状以外の形状に形成してもよい。

最後に、絶縁層５上に、第１図に示した給電電極３及
び複数本の枝状電極７を形成する。この給電電極３及び
枝状電極７については、前述した給電電極4,6及び枝状
電極8,9と同様の材料及び方法を用いて形成することが
できる。もっとも、給電電極３は絶縁層５により給電電
極４と絶縁される必要があるため、給電電極３の幅は図
示のように絶縁層５よりも狭くする必要がある。

第１図の有機正特性サーミスタ１では、第１の給電部
が２本の給電電極3,4により構成されており、他方側の
給電部に接続された枝状電極９と間挿し合う複数本の枝
状電極7,8が交互に給電電極3,4に振り分けて接続されて
いる。従って、給電電極３及び４並びに給電電極６の全
てから給電した場合に最も高い出力を得ることができ
る。

また、給電電極3,4の何れかからの給電を停止した場
合には、出力を低下させ、発熱量を切り換えることがで
きる。しかも、何れの場合であっても、シート２の上面
において発熱に寄与する枝状電極７〜９がほぼ均一に分
散されることになるため、出力を切換えた場合でも全面
を均一に発熱させることが可能である。

なお、給電電極３に接続された枝状電極７と給電電極
４に接続された枝状電極８との数が異ならされているの
で、給電電極３への給電を停止した場合と、給電電極４
への給電を停止した場合とにおいても発熱量を切換える
ことが可能とされている。すなわち、本実施例の有機正
特性サーミスタ１では、発熱させたい領域の全域で、ほ
ぼ均一に発熱させた状態を維持しつつ、出力を３段に切
換えることが可能とされている。

次に、本発明の具体的な実験結果につき説明する。

シート２として50×130mmの大きさのものを用意し、
ポリエチレンシートにカーボンブラックを分散させてな
るものを用意した。このシート２の一方主面に、Agペー
ストをスクリーン印刷することにより、給電電極3,4,6
及び枝状電極７〜９を形成した。なお、給電電極3,4と
の間に介在される絶縁層は、シリコーン樹脂を第３図に
示す形状に塗布・硬化させることにより形成した。

上記のようにして得た有機正特性サーミスタの裏面に
両面粘着テープを用いて0.2mm厚のアルミニウム板を貼
付け、有機正特性サーミスタの抵抗及び直流12V印加時
の出力電力を測定したところ、下記の第１表に示す結果
が得られた。

第１表から明らかなように、給電電極への接続方法を
切換えることにより、消費電力を３段階に切換えること
ができ、すなわち発熱量を３段階に切換え得ることがわ
かる。また、アルミニウム板の温度分布を調べたとこ
ろ、上述した３種類の発熱態様の何れにおいても、同じ
傾向の温度分布を示した。

第１図実施例では、第１の給電部に接続される複数本
の枝状電極7,8を交互に給電電極3,4に割り当てたが、他
の割当で分散させてもよい。すなわち、複数本の給電電
極からなる給電部に接続される枝状電極の分散方法を変
更することにより、切換え設定出力を種々変更すること
ができる。

また、上記実施例には、第１の給電部側においてのみ
複数本の給電電極が形成されていたが、他方側の給電部
においても互いの間を絶縁された複数本の給電電極を有
するように構成してもよい。また、複数本の給電電極
は、図示の２本の場合に限らず、３本以上形成してもよ
い。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、所定距離を隔てて対
向配置された第1,第２の給電部のうち少なくとも一方の
給電部が複数本の給電電極からなり、複数本の給電電極
に複数本の枝状電極が所定の割合で分散接続されている
ため、複数本の給電電極で構成されている給電部側への
給電方法を選択することにより、出力を簡単に切換える
ことができる。しかも、複数本の枝状電極は複数本の給
電電極に分散接続されているものであるため、すなわち
従来例のように出力切換えに際してある領域すべてを発
熱停止させるものでないため、発熱させたい領域の全域
でほぼ均一に発熱させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の有機正特性サーミスタの平
面図、第２図は第１図実施例を製造する過程においてシ
ート上面に給電電極及び枝状電極を形成した状態を示す
平面図、第３図はは絶縁層を形成した状態を説明するた
めの平面図である。 図において、１は有機正特性サーミスタ、２はシート、
3,4は第１の給電部を構成する給電電極、５は絶縁層、
６は第２の給電部を構成する給電電極、7,8,9は枝状電
極を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】有機高分子材料に導電性粒子を分散させた
   正の抵抗温度特性を示す材料よりなるシートと、 前記シート上の発熱領域となるべき領域の両側縁に沿
   い、かつ対向して配置された第1,第２の給電部と、 前記第1,第２の給電部に接続されており、対向配置され
   た他方側の給電部方向に延びる複数本の枝状電極とを備
   え、一方の給電部に接続された枝状電極が、他方の給電
   部に接続された枝状電極と互いに間挿し合うように配置
   された有機正特性サーミスタにおいて、 前記第1,第２の給電部のうち、少なくとも一方の給電部
   が、互いの間を絶縁された複数本の給電電極からなり、
   該複数本の給電電極からなる給電部に接続された前記複
   数本の枝状電極が、該複数本の給電電極に所定の割合で
   分散されて接続されていることを特徴とする、有機正特
   性サーミスタ。