JPH01151191A - 自己温度制御形面発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は特定の温度領域に達すると抵抗温度係数が正
の方向に増大する特性（以下ＰＴＣ特性と称する）を有
する自己温度制御形発熱体に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より結晶正性高分子をマトリックスとし、カーボン
ブラックやグラファイト等の導電性フィラーを混練して
所望の形態に整形した発熱がそのマトリックスの融点付
近の温度でＰＴＣ特性を有することは良く知られている
。典形的なＰＴＣ特性曲線を第３図の曲線（ａ）に示す
。なお、第３図における縦軸はオームで表わす抵抗値（
ＫΩ）横軸は度で表わす温度（℃）である。発熱体の抵
抗値はマトリックスの融点以下では徐々に増加する程度
であるが、マトリックスの融点に近づくと急激に増大す
る。従って、この性質を利用するとマトリックスの融点
を越えない温度範囲で発熱する自己温度制御形発熱体を
形成することができる。しかし、発熱体の抵抗値はほぼ
融点でピークに達し、それ以上の温度では徐々に減少す
る。従って、何らかの原因で発熱体の温度がこのピーク
温度を越えると自己温度制御機能を失ない、電流が増大
して焼損に至る危険性がある。

特開昭５８−７１５８４号公報に示されたものではマト
リックスに繊維素樹脂を配合した結晶性の熱可塑性高分
子を用いることにより、第３図の曲！’Ｊ　ｆｂ）のよ
うに抵抗値のピーク値を増幅し、実使用上このピーク温
度を越えられないように改善したちのである。

また、特開昭５５−．６７４５号公報に示されたもので
はマトリックスに２種以上の結晶性高分子の組生物を用
いることにより、第３図の曲線（Ｃ１のように抵抗値の
ピークを複数とし、何らかの原因で発熱体の温度が第１
のピーク温度を越えても第２のピークで温度制御するこ
とにより安全性を確保したものである。

上記のように結晶性高分子をマトリックスとし、カーボ
ンブランクやグラファイト等の導電性フィラーを混練し
て所望の形態に成形した発熱体が示すＰＴＣ特性は、結
晶性高分子の融解に伴って体積膨張が起こり、その中に
分散している導電性フィラーの間隔が押し広げられ、接
触抵抗が急激に増大することによるものである。

しかし、上記のような自己温度制御形発熱体では、融点
を越えると抵抗値は逆に減少するが、これはマトリック
スが流動性を示すことに起因し、マトリックス樹脂を電
子線照射等により三次元架橋して流動性を押えると抵抗
値の減少は見られなくなるが、一方でＰＴＣ特性が低下
するという問題点があった。

かかる問題点を解決するために、特定の温度領域で急激
に抵抗値が上昇し、その温度を越えても抵抗値が低下し
なく、長期間の使用においても優れた特性の変化が少な
い、信顧性の高い自己温度制御形発熱体を得ることを目
的として軟化温度が２００℃以上の熱可塑性高分子をマ
トリックスとし、これに低分子量ポリオレフィンワック
ス、導電性フィラーおよび酸化防止剤を含有させたもの
が考案された。これは、低分子量ポリオレフインワンク
スが結晶性高分子と比較してシャープな融点を持つため
、成形された発熱体の抵抗値は低分子量ポリオレフイン
ワンクスの融点付近で急激に上昇する。また融点を越え
ても軟化温度の高いマトリックスを用いているので、マ
トリックスは実用上軟化しないために流動性を示さず、
従って実用上抵抗値の低下も起こらない。また、酸化防
止剤の添加によりマトリックスの分子量の低下が抑制さ
れ、長期間の使用においても特性の変化かはとんど起こ
らず、信顛性の高い自己温度制御形発熱体が得られる。

第４図ｆｄｌ、　（ｅｌおよびｆｆｌは、このように熱
可塑性高分子マトリックス、低分子量ポリオレフインワ
ンクス、導電性フィラーおよび酸化防止剤に種々の物質
を用いて得られた自己温度制御形発熱体を各温度の電気
オーブンに入れた後測定した温度による自己温度制御形
発熱体の抵抗値変化を示す抵抗温度特性図であり、縦軸
はオームで表わす抵抗値（ＫΩ）、横軸は度で表す温度
（’Ｃ）である。

この図から明らかなように、上記のような成分構成を持
つ自己温度制御形発熱体は低分子量ポリオレフインワン
クスの融点付近で急激に抵抗値が増大し、融点を越えて
も抵抗の温度係数は正の値を維持する。

また、このようにして得られた自己温度制御形発熱体は
、例えばシート状に押出成形、および特定の形状に射出
成形することにより実用に供せられるが、従来の実用例
としては第５図に示すように自己温度制御形発熱体を厚
さ数百ミクロン、巾数センチのシート状に成形し、その
両端部長手方向にそれぞれ正、負の電極を貼り付けて使
用している。第５図において、（１１は自己温度制御形
発熱体、（２１，＋３１はそれぞれ上記（１１の両端に
貼り付けられた正、負の電極である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように構成された自己温度制御発熱体においては
、より大きな発熱量を得るために、シート中を広く、ま
た電極幅をせまくして電極間距離を長くし有効発熱面積
を確保することが必要であるが、これに相反して、ヒー
トピーク現象が発生する。これは、均一なシート状発熱
体においては、その周囲より放熱する際に放熱量の不均
一化が避けられず、−船釣には電極間の中央部付近にお
いて放熱量が最も小さいためその部分の温度が上昇し、
それに伴なって抵抗値の不均一化が生じる。

第６図に概略の抵抗値分布曲線を示す。縦軸は単位長さ
当たりの抵抗値（ＫΩ／ｍ）、横軸は電極間を結ぶ方向
に平行な任意の断面で切断した断面上の位置を示し、一
方の電極橋を０、他方の電極端を１００、その中央部を
５０で表わしている。この図に示すように、電極間距離
を長くすると放熱量の不均一化が大きく、それに伴なう
温度の不均一化、抵抗値の不均一化が顕著になり、特に
中央部付近でそのピークを生じ、ついには断線状態に至
るという現象である。このように、シート状の自己温度
制御形見熱体においては、有効発熱量を得るため電極間
距離を大きくするのに相反してヒートピーク現象が発生
するという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、電極間距離を大きく確保し、かつヒートピーク現
象の発生を防ぐことのできる自己温度制御膨面発熱体を
得ることを目的をする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明にかかる自己温度制御膨面発熱体は、シート状
に形成された導電部の厚さを中心部に向かって順次厚く
なるように構成したものである。

〔作用〕

この発明においては、シート状に形成された発熱部の厚
みを変えることによって、導電部断面積を変化させ、各
部の抵抗値を均一化するため、ヒートピーク現象を生ず
ることなく電極間距離を確保できる。

〔発明の実施例〕

第１図は、この発明の一実施例を示す自己温度制御膨面
発熱体を示し、（１１〜（３）は第５図に示す従来の自
己温度制御形見熱体を同様のもので、（４）はこの電極
（２１＋３１間に形成された導電部（発熱部）（５）の
中心部である。上記中心部（４）の厚みを最も厚くなる
様にし、各電極間（２１Ｆ３１に近づくにつれ、その厚
みを順次薄くなるようにしているため、導電部（５）断
面積が中心部はど大きくなるので、放熱ムラが生しても
単位長さ当たりの抵抗値に極端なピークを生じることが
なく、従って、電極＋２１　＋３１間距離を大きくして
もヒートピーク現象の発生を防ぐことができる。第２図
にこの発明にかかる、自己温度制御膨面発熱体の放熱中
の抵抗値分布曲線を示す。縦軸に単位長さ当たりの抵抗
値（ＫΩ／ｍ）、横軸は電極間を結ぶ方向に平行な任意
の断面で切断した断面上の位置を示す。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、シート状に形成した
導電部の厚みを中心部に向かって順次厚くなるように構
成することにより発熱中に放熱ムラが生しても、各部の
抵抗値を均一に保つことができ、ヒートピーク現象の発
生を防止でき、また電極間距離の大きいものが得られる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ　ｆｂｌはこの発明の一実施例による自己
温度制御膨面発熱体の平面図及び側面図、第２図は第１
図に示す自己温度制御膨面発熱体の放熱中の抵抗密度曲
線図、第３図は従来の自己温度制御形見熱体のＰＴＣ特
性曲線図、第４図は従来の改良形自己温度制御形発熱体
の抵抗温度特性図、第５図（ａｌ　ｆｂｌは従来の自己
温度制御膨面発熱体の一実施例を示す平面図及び側面図
、第６図はその放熱中の抵抗密度曲線図である。 図中、（１）は自己温度制御膨面発熱体、（２）及び（
３）は電極（４）は中心部、（５）は導電部である。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　特定の温度領域で抵抗温度係数が正の方向へ増大する
   特性を有するシート状の自己温度制御形発熱体において
   、両端部に設けられた電極間に形成された導電部の厚み
   を中心部に向かって、順次厚くなるように構成したこと
   を特徴とする自己温度制御形面発熱体。