JPH0719645B2 - 自己温度制御型発熱装置 - Google Patents
自己温度制御型発熱装置Info
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- JPH0719645B2 JPH0719645B2 JP59188672A JP18867284A JPH0719645B2 JP H0719645 B2 JPH0719645 B2 JP H0719645B2 JP 59188672 A JP59188672 A JP 59188672A JP 18867284 A JP18867284 A JP 18867284A JP H0719645 B2 JPH0719645 B2 JP H0719645B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Control Of Resistance Heating (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、キュリー温度前後で電気抵抗値が例えば３〜
７桁程度著しく変化するPTC特性を有する正特性磁器抵
抗体を利用した発熱装置に関するものであり、詳しくは
自己温度制御作用を有し、制御温度が可変である自己温
度制御型発熱装置に関するものである。
７桁程度著しく変化するPTC特性を有する正特性磁器抵
抗体を利用した発熱装置に関するものであり、詳しくは
自己温度制御作用を有し、制御温度が可変である自己温
度制御型発熱装置に関するものである。
［従来の技術］ 従来正特性磁器抵抗体はPTC特性を有するため、電気材
料として広く利用されている。例えばモータ起動スイッ
チ用等の無接点電流制御素子として、また、温度補償用
サーミスタとして、そしてヘヤードライヤ、温風暖房器
等の自己温度制御型発熱装置として実用化がなされてい
る。
料として広く利用されている。例えばモータ起動スイッ
チ用等の無接点電流制御素子として、また、温度補償用
サーミスタとして、そしてヘヤードライヤ、温風暖房器
等の自己温度制御型発熱装置として実用化がなされてい
る。
［発明が解決しようとする問題点］ 従来チタン酸バリウム（BaTiO3）を主成分とする正特性
磁器抵抗体の比抵抗は最小値が約５Ωcmである。従って
この正特性磁器抵抗体を厚薄で使用した自己温度制御型
発熱装置は低電圧にて高出力を得るには限界があった。
またこの欠点を補うために正特性磁器抵抗体の厚さを薄
くした場合にはPTC特性が劣り温度制御に難点があっ
た。そして絶縁破壊が生ずる場合もあった。さらに正特
性磁器抵抗体の発熱温度はそのキュリー温度および放熱
量によって一義的に決まるため、制御温度を使用時に変
化させることは困難であった。
磁器抵抗体の比抵抗は最小値が約５Ωcmである。従って
この正特性磁器抵抗体を厚薄で使用した自己温度制御型
発熱装置は低電圧にて高出力を得るには限界があった。
またこの欠点を補うために正特性磁器抵抗体の厚さを薄
くした場合にはPTC特性が劣り温度制御に難点があっ
た。そして絶縁破壊が生ずる場合もあった。さらに正特
性磁器抵抗体の発熱温度はそのキュリー温度および放熱
量によって一義的に決まるため、制御温度を使用時に変
化させることは困難であった。
本発明者は正特性磁器抵抗体のPTC特性について鋭意研
究した結果、正特性磁器抵抗体のPTC特性は正特性磁器
抵抗体の粒界に起因することを知見した。すなわち正特
性磁器抵抗体の粒界が増えるほど抵抗変化幅は増大して
PTC特性が顕著にあらわれ、一方、正特性磁器抵抗体を
構成する結晶の層をほとんど一層として粒界を無くすれ
ば、PTC特性は消失するという現象を知見した。
究した結果、正特性磁器抵抗体のPTC特性は正特性磁器
抵抗体の粒界に起因することを知見した。すなわち正特
性磁器抵抗体の粒界が増えるほど抵抗変化幅は増大して
PTC特性が顕著にあらわれ、一方、正特性磁器抵抗体を
構成する結晶の層をほとんど一層として粒界を無くすれ
ば、PTC特性は消失するという現象を知見した。
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、自己
温度制御作用を有し、制御温度が可変である自己温度制
御型発熱装置を提供することを目的とする。
温度制御作用を有し、制御温度が可変である自己温度制
御型発熱装置を提供することを目的とする。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の自己温度制御型発熱装置は、正特性磁器抵抗体
よりなり、結晶粒界を殆ど含まない薄肉状をなし200℃
の抵抗値と20℃の抵抗値の比の対数値（ΔＲ）が２以下
の第１領域と、該第１領域と隣接して設けられ該第１領
域より高い抵抗値を有し200℃の抵抗値と20℃の抵抗値
の比の対数値（ΔＲ）が２を超える第２領域と、からな
る本体と、 該第１領域及び該第２領域に少なくともそれぞれ一対ず
つ設けられた電極と、からなり、 該第１領域に通電して発熱体とするとともに、該第１領
域の発熱量により変化する該第２領域の抵抗値を検出し
て該第１領域に通電される電流を制御することで温度制
御するように構成されたことを特徴とする。
よりなり、結晶粒界を殆ど含まない薄肉状をなし200℃
の抵抗値と20℃の抵抗値の比の対数値（ΔＲ）が２以下
の第１領域と、該第１領域と隣接して設けられ該第１領
域より高い抵抗値を有し200℃の抵抗値と20℃の抵抗値
の比の対数値（ΔＲ）が２を超える第２領域と、からな
る本体と、 該第１領域及び該第２領域に少なくともそれぞれ一対ず
つ設けられた電極と、からなり、 該第１領域に通電して発熱体とするとともに、該第１領
域の発熱量により変化する該第２領域の抵抗値を検出し
て該第１領域に通電される電流を制御することで温度制
御するように構成されたことを特徴とする。
本発明に用いられる正特性磁器抵抗体とは、温度上昇に
ともなって抵抗値が上昇する磁器材料から形成された抵
抗体を意味する。代表的な正特性磁器抵抗体としては、
チタン酸バリウム（BaTiO3）系焼結体がある。このもの
ではバリウムをストロンチウムで置換した焼結体、また
バリウム又はチタンを鉛、スズ、ジルコニウムで置換し
た焼結体を用いることができる。
ともなって抵抗値が上昇する磁器材料から形成された抵
抗体を意味する。代表的な正特性磁器抵抗体としては、
チタン酸バリウム（BaTiO3）系焼結体がある。このもの
ではバリウムをストロンチウムで置換した焼結体、また
バリウム又はチタンを鉛、スズ、ジルコニウムで置換し
た焼結体を用いることができる。
正特性磁器抵抗体は耐熱性を有する基板上に形成するこ
とが望ましい。基板としてはアルミナ、チタン酸バリウ
ム、ガラス、樹脂等の絶縁体を用いることが好ましい
が、金属等の導電体を用いることも可能である。正特性
磁器抵抗体は、全体がほぼ均一の厚みである薄膜状に形
成してもよいし、あるいは断面階段状に形成してもよ
い。
とが望ましい。基板としてはアルミナ、チタン酸バリウ
ム、ガラス、樹脂等の絶縁体を用いることが好ましい
が、金属等の導電体を用いることも可能である。正特性
磁器抵抗体は、全体がほぼ均一の厚みである薄膜状に形
成してもよいし、あるいは断面階段状に形成してもよ
い。
正特性磁器抵抗体を薄膜状とした場合には、第１領域は
該抵抗体の全体を占める。また断面階段状とした場合に
は、第１領域は最も肉厚の小さな部分となる。
該抵抗体の全体を占める。また断面階段状とした場合に
は、第１領域は最も肉厚の小さな部分となる。
第１領域は、第１図に膜式的に示すように前記結晶の層
を一層とすることにより形成することが望ましい。第１
領域を形成する結晶を一層とすれば、第１領域の厚み方
向Ｂへ通電した場合に、結晶の粒界を介さずに通電する
ことができるからである。但し出力は若干低下するが、
数層の粒界を含んでいてもよい。正特性磁器抵抗体をチ
タン酸バリウムで形成した場合には、第１領域の厚みは
20〜200μ程度であることが好ましく、20〜50μである
ことが特に望ましい。チタン酸バリウムの結晶の大きさ
は一般に20〜50μ程度だからである。
を一層とすることにより形成することが望ましい。第１
領域を形成する結晶を一層とすれば、第１領域の厚み方
向Ｂへ通電した場合に、結晶の粒界を介さずに通電する
ことができるからである。但し出力は若干低下するが、
数層の粒界を含んでいてもよい。正特性磁器抵抗体をチ
タン酸バリウムで形成した場合には、第１領域の厚みは
20〜200μ程度であることが好ましく、20〜50μである
ことが特に望ましい。チタン酸バリウムの結晶の大きさ
は一般に20〜50μ程度だからである。
第一の電極は、第１領域の一方の面に設けられている。
第二の電極は、第１領域の厚み方向へ通電するために設
けられている。そのため膜式図である第１図に例示した
ように、第二の電極２は第一の電極１と対向させて第１
領域Ｂの他方の面に設けられている。また第三の電極は
第一の電極と離間して設けられている。第三の電極と第
一の電極とを離間させた理由は、離間させることにより
第三の電極と第一の電極との間に正特性磁器抵抗体構成
結晶の粒界を多く存在させ第２領域Ａを形成するためで
ある。このように第２領域Ａに結晶の粒界を多く存在さ
せれば、PTC特性が顕著にあらわれる。
第二の電極は、第１領域の厚み方向へ通電するために設
けられている。そのため膜式図である第１図に例示した
ように、第二の電極２は第一の電極１と対向させて第１
領域Ｂの他方の面に設けられている。また第三の電極は
第一の電極と離間して設けられている。第三の電極と第
一の電極とを離間させた理由は、離間させることにより
第三の電極と第一の電極との間に正特性磁器抵抗体構成
結晶の粒界を多く存在させ第２領域Ａを形成するためで
ある。このように第２領域Ａに結晶の粒界を多く存在さ
せれば、PTC特性が顕著にあらわれる。
第２図に正特性磁器抵抗体の厚さと抵抗変化幅（△Ｒ）
の関係を表わす線図を示す。ここで△Ｒは正特性磁器抵
抗体の200℃および20℃における抵抗値の比の対数であ
る。第２図より明らかに正特性磁器抵抗体の厚さが厚い
ほど、すなわち粒界が多いほど△Ｒが大きく、すなわち
PTC特性が顕著になっている。また厚さが50μ以下では
△ＲはほとんどゼロとなりPTC特性が消失している。本
発明の自己温度制御型発熱装置には20〜200μの厚さの
正特性磁器抵抗体が使用されるが、第２図ではこの範囲
は△Ｒで２以下の範囲となる。
の関係を表わす線図を示す。ここで△Ｒは正特性磁器抵
抗体の200℃および20℃における抵抗値の比の対数であ
る。第２図より明らかに正特性磁器抵抗体の厚さが厚い
ほど、すなわち粒界が多いほど△Ｒが大きく、すなわち
PTC特性が顕著になっている。また厚さが50μ以下では
△ＲはほとんどゼロとなりPTC特性が消失している。本
発明の自己温度制御型発熱装置には20〜200μの厚さの
正特性磁器抵抗体が使用されるが、第２図ではこの範囲
は△Ｒで２以下の範囲となる。
本発明の自己温度制御型発熱装置では、粒界をほとんど
含まない上記第一の電極と第二の電極との間の第一領域
Ｂを利用して、低抵抗で、かつ温度依存性を有しない発
熱体として用いている。また粒界を多数含んだ第一の電
極と第三の電極との間の第２領域Ａを利用してPTC特性
を有した抵抗体として用い、該発熱体の温度を制御す
る。
含まない上記第一の電極と第二の電極との間の第一領域
Ｂを利用して、低抵抗で、かつ温度依存性を有しない発
熱体として用いている。また粒界を多数含んだ第一の電
極と第三の電極との間の第２領域Ａを利用してPTC特性
を有した抵抗体として用い、該発熱体の温度を制御す
る。
第一の電極、第二の電極、第三の電極の形成は化学メッ
キ法、ペースト法、溶射法等の方法を使用できる。その
材料には、アルミニウム、ニッケル、銀、酸化ルテニウ
ム、及びAg＋卑金属のオーミック電極金属が使用でき
る。又上記電極の融点は正特性磁器抵抗体の焼結温度よ
りも高い方が望ましい。該抵抗体の焼結の際に電極の溶
融を防ぐためである。
キ法、ペースト法、溶射法等の方法を使用できる。その
材料には、アルミニウム、ニッケル、銀、酸化ルテニウ
ム、及びAg＋卑金属のオーミック電極金属が使用でき
る。又上記電極の融点は正特性磁器抵抗体の焼結温度よ
りも高い方が望ましい。該抵抗体の焼結の際に電極の溶
融を防ぐためである。
本発明の自己温度制御型発熱装置の基体の代表的な製造
方法を、第３図に例示した工図を参照して説明する。ま
ず第３図（Ａ）に示したように原料粉末を1250〜1400℃
で焼結して正特性磁器抵抗体のブロックを形成する。次
に第３図（Ｂ）に示したように該ブロックの他方の面に
第二の電極を形成する。次に第３図（Ｃ）に示したよう
に該ブロック全体を基板にうめ込む。基板はガラスやエ
ポキシ樹脂で作製することが望ましい。次に第３図
（Ｄ）に示したように基板の表面をブロックの表面と共
に研磨する。研磨はラッピング法で実施できる。平滑な
研磨面を形成できるからである。このように研磨すれば
ブロックの厚みを20〜200μ程度にすることができ、こ
れにより第１領域及び第２領域を形成することができ
る。場合によっては研磨は超仕上げ法、ホーニング法で
実施してもよい。
方法を、第３図に例示した工図を参照して説明する。ま
ず第３図（Ａ）に示したように原料粉末を1250〜1400℃
で焼結して正特性磁器抵抗体のブロックを形成する。次
に第３図（Ｂ）に示したように該ブロックの他方の面に
第二の電極を形成する。次に第３図（Ｃ）に示したよう
に該ブロック全体を基板にうめ込む。基板はガラスやエ
ポキシ樹脂で作製することが望ましい。次に第３図
（Ｄ）に示したように基板の表面をブロックの表面と共
に研磨する。研磨はラッピング法で実施できる。平滑な
研磨面を形成できるからである。このように研磨すれば
ブロックの厚みを20〜200μ程度にすることができ、こ
れにより第１領域及び第２領域を形成することができ
る。場合によっては研磨は超仕上げ法、ホーニング法で
実施してもよい。
次に第３図（Ｅ）に示したように該ブロックの研磨面で
ある一方の面に第一の電極を設けると共に、第三の電極
を第一の電極と離間させて設ける。
ある一方の面に第一の電極を設けると共に、第三の電極
を第一の電極と離間させて設ける。
本発明の自己温度制御型発熱装置の基体を製造するにあ
たっては、第３図（Ａ）〜（Ｅ）に例示した方法に限ら
ない。例えば、正特性磁器抵抗体の原料物質をPVD法（P
hysical Vapor deposition）によって処理することによ
って、基板上に薄膜を形成し、この薄膜を第１領域及び
第２領域としてもよい。PVD法としては、蒸着、スパッ
タリング、イオン打ち込み等を用いることができる。ま
た場合によってはBaTiO3系セラミックの表面に、BaTiO3
に導電性を与えてPTCとならしめるドーパントを含む溶
液または分散液によって塗布膜を形成し、次にこれを焼
成することによって、第１領域及び第２領域を形成して
もよい。また場合によっては正特性磁器抵抗体の原料物
質をCVD法（chemical vapor deposition）によって処理
することによって、基板上に薄膜を形成し、この薄膜を
第１領域及び第２領域としてもよい。CVD法とは原料物
質を気化し、これの蒸気をキャリャガスと共に反応容器
内へ導き、酸化、熱分解などの化学反応によって薄膜を
形成する方法である。
たっては、第３図（Ａ）〜（Ｅ）に例示した方法に限ら
ない。例えば、正特性磁器抵抗体の原料物質をPVD法（P
hysical Vapor deposition）によって処理することによ
って、基板上に薄膜を形成し、この薄膜を第１領域及び
第２領域としてもよい。PVD法としては、蒸着、スパッ
タリング、イオン打ち込み等を用いることができる。ま
た場合によってはBaTiO3系セラミックの表面に、BaTiO3
に導電性を与えてPTCとならしめるドーパントを含む溶
液または分散液によって塗布膜を形成し、次にこれを焼
成することによって、第１領域及び第２領域を形成して
もよい。また場合によっては正特性磁器抵抗体の原料物
質をCVD法（chemical vapor deposition）によって処理
することによって、基板上に薄膜を形成し、この薄膜を
第１領域及び第２領域としてもよい。CVD法とは原料物
質を気化し、これの蒸気をキャリャガスと共に反応容器
内へ導き、酸化、熱分解などの化学反応によって薄膜を
形成する方法である。
本発明の自己温度制御型発熱装置は上記により製造され
た基体にデバイスとしての回路を付与することにより得
られる。このデバイスの回路としては、正特性磁器抵抗
体の温度依存性を持たない方向を発熱体として、PTC特
性を有した方向を制御用として用いるものであればその
構成に制限はない。
た基体にデバイスとしての回路を付与することにより得
られる。このデバイスの回路としては、正特性磁器抵抗
体の温度依存性を持たない方向を発熱体として、PTC特
性を有した方向を制御用として用いるものであればその
構成に制限はない。
［実施例］ 以下具体的実施例により詳しく説明する。
（第一実施例） 本発明の第一の実施例の自己温度制御型発熱装置基体の
断面図を第４図、平面図を第５図に示す。この例の場合
には絶縁体であるチタン酸バリウム製のシート状の基板
４を形成し、その基板４の上面に白金をペースト印刷す
ることにより第二の電極５を形成した。そして全体を15
0℃で乾燥した後に、チタン酸バリウムを厚さ25μとな
るように、第二の電極５上に薄膜状にペースト印刷し、
その後再び乾燥し、1250℃〜1400℃で焼結し、これによ
り正特性磁器抵抗体６を形成した。この正特性磁器抵抗
体はキュリー点が140℃、比抵抗は５Ωcmであった。こ
のようにして形成した正特性磁器抵抗体６の上面にニッ
ケルを無電解メッキすることにより、第一の電極７、第
三の電極８を設けた。第一の電極７、第三の電極８はオ
ーミック電極である。本例の正特性磁器抵抗体６におい
ては、第６図に示すように結晶は電極間に横方向へ単一
層状態で並んでいる。
断面図を第４図、平面図を第５図に示す。この例の場合
には絶縁体であるチタン酸バリウム製のシート状の基板
４を形成し、その基板４の上面に白金をペースト印刷す
ることにより第二の電極５を形成した。そして全体を15
0℃で乾燥した後に、チタン酸バリウムを厚さ25μとな
るように、第二の電極５上に薄膜状にペースト印刷し、
その後再び乾燥し、1250℃〜1400℃で焼結し、これによ
り正特性磁器抵抗体６を形成した。この正特性磁器抵抗
体はキュリー点が140℃、比抵抗は５Ωcmであった。こ
のようにして形成した正特性磁器抵抗体６の上面にニッ
ケルを無電解メッキすることにより、第一の電極７、第
三の電極８を設けた。第一の電極７、第三の電極８はオ
ーミック電極である。本例の正特性磁器抵抗体６におい
ては、第６図に示すように結晶は電極間に横方向へ単一
層状態で並んでいる。
本実施例の自己温度制御型発熱装置基体の抵抗−温度特
性を第９図に示す。第一の電極７と第三の電極８との間
（第２領域）に通電した場合の特性を第９図の特性曲線
Ａに示す。この場合20℃から140℃までは抵抗は102〜10
3Ωの範囲にあったが、140℃を超えると抵抗は飛躍的に
増大しPTC特性がみられた。
性を第９図に示す。第一の電極７と第三の電極８との間
（第２領域）に通電した場合の特性を第９図の特性曲線
Ａに示す。この場合20℃から140℃までは抵抗は102〜10
3Ωの範囲にあったが、140℃を超えると抵抗は飛躍的に
増大しPTC特性がみられた。
一方、第一の電極７と第二の電極５との間（第１領域）
に通電した場合の特性を第９図の特性曲線Ｂに示す。こ
の場合には20℃から200℃に至るまで抵抗は10-2Ω程度
とほぼ一定であり、PTC特性は消失していた。
に通電した場合の特性を第９図の特性曲線Ｂに示す。こ
の場合には20℃から200℃に至るまで抵抗は10-2Ω程度
とほぼ一定であり、PTC特性は消失していた。
特性曲線Ｃは比較例である。この場合、前記正特性磁器
抵抗体６と同一の材料を使用して同様な条件に焼結し、
10cm×10cm×1cmの大きさとし、厚み方向の両面に設け
た電極に通電した。
抵抗体６と同一の材料を使用して同様な条件に焼結し、
10cm×10cm×1cmの大きさとし、厚み方向の両面に設け
た電極に通電した。
上記第一実施例の自己温度制御型発熱装置基体に回路を
付与し、実用に供した自己温度制御型発熱装置の例を第
７図に示す。
付与し、実用に供した自己温度制御型発熱装置の例を第
７図に示す。
まずスイッチ13をONにすると電流はトランジスタ９→第
二の電極５→正特性磁器抵抗体６→第一の電極７の順に
流れ、正特性磁器抵抗体６が発熱する。そしてキュリー
点以後の温度の上昇に伴い、PTC特性を有した第一の電
極７と第三の電極８の間の抵抗値も次第に大きくなる。
二の電極５→正特性磁器抵抗体６→第一の電極７の順に
流れ、正特性磁器抵抗体６が発熱する。そしてキュリー
点以後の温度の上昇に伴い、PTC特性を有した第一の電
極７と第三の電極８の間の抵抗値も次第に大きくなる。
ここで基準抵抗12、12′によって定まる電圧VAと、可変
抵抗10及び第一の電極７と第三の電極８との間の抵抗値
によって定まる電圧VBとがコンパレータ11で比較されト
ランジスタ９の電流方向を切り変える。すなわち第８図
に示すごとくVA＞VBの時には電流はトランジスタ９→第
二の電極５→正特性磁器抵抗体６→第一の電極７の順に
流れて正特性磁器抵抗体６が発熱し、VA≦VBの時には電
流は正特性磁器抵抗体６を流れない。このように正特性
磁器抵抗体６を流れる電流がON−OFFされることにより
自己温度制御型発熱装置として利用される。
抵抗10及び第一の電極７と第三の電極８との間の抵抗値
によって定まる電圧VBとがコンパレータ11で比較されト
ランジスタ９の電流方向を切り変える。すなわち第８図
に示すごとくVA＞VBの時には電流はトランジスタ９→第
二の電極５→正特性磁器抵抗体６→第一の電極７の順に
流れて正特性磁器抵抗体６が発熱し、VA≦VBの時には電
流は正特性磁器抵抗体６を流れない。このように正特性
磁器抵抗体６を流れる電流がON−OFFされることにより
自己温度制御型発熱装置として利用される。
さらに可変抵抗10の値を大きくすることにより制御温度
を高くすることができ、また可変抵抗10の値を小さくす
ることにより制御温度を低くすることが可能である。す
なわち本発明の第一実施例の発熱装置は制御温度が可変
で自己温度制御作用を有している。
を高くすることができ、また可変抵抗10の値を小さくす
ることにより制御温度を低くすることが可能である。す
なわち本発明の第一実施例の発熱装置は制御温度が可変
で自己温度制御作用を有している。
（第二実施例） 本発明の第二の実施例の自己温度制御型発熱装置基体の
断面図を第10図に示す。第10図において正特性磁器抵抗
体14は断面階段状をなしており、ガラス製の基板20に埋
設されている。そして第１領域15と、これに隣接した段
状の第２領域16とを有し、第１領域15の厚みは25μで、
第２領域16の厚みは1000μである。そして第１領域15に
は第一の電極17と対向するように第二の電極18が設けら
れ、第２領域16には第一の電極17の反対側に第三の電極
19が設けられている。
断面図を第10図に示す。第10図において正特性磁器抵抗
体14は断面階段状をなしており、ガラス製の基板20に埋
設されている。そして第１領域15と、これに隣接した段
状の第２領域16とを有し、第１領域15の厚みは25μで、
第２領域16の厚みは1000μである。そして第１領域15に
は第一の電極17と対向するように第二の電極18が設けら
れ、第２領域16には第一の電極17の反対側に第三の電極
19が設けられている。
この例の場合、前記正特性磁器抵抗体14はチタン酸バリ
ウムを主として一部鉛を含んでおり、電極はNiの上にAg
のカバー電極が付けられている構成であり、Ni無電解メ
ッキ及びAgペーストによって形成されている。この例の
場合第一の電極17と第二の電極18との間を流れる電流、
および第一の電極17と第三の電極19との間を流れる電流
は正特性磁器抵抗体14の厚み方向へ流れる。この例では
第一の電極17と第二の電極18との間に通電して第１領域
15に電流を流せば、PTC特性がほとんど消失した抵抗特
性が生じ、低抵抗で温度依存性を有しない発熱体として
用いる。一方、第一の電極17と第三の電極19との間に通
電して第２領域16に電流を通せば、第２領域16の厚みに
応じたPTC特性が生じ、その抵抗値を検知して温度を制
御する。
ウムを主として一部鉛を含んでおり、電極はNiの上にAg
のカバー電極が付けられている構成であり、Ni無電解メ
ッキ及びAgペーストによって形成されている。この例の
場合第一の電極17と第二の電極18との間を流れる電流、
および第一の電極17と第三の電極19との間を流れる電流
は正特性磁器抵抗体14の厚み方向へ流れる。この例では
第一の電極17と第二の電極18との間に通電して第１領域
15に電流を流せば、PTC特性がほとんど消失した抵抗特
性が生じ、低抵抗で温度依存性を有しない発熱体として
用いる。一方、第一の電極17と第三の電極19との間に通
電して第２領域16に電流を通せば、第２領域16の厚みに
応じたPTC特性が生じ、その抵抗値を検知して温度を制
御する。
（第三の実施例） 第11図は本発明の第三の実施例の自己温度制御型発熱装
置基体の断面図を示したものである。この例の場合には
正特性磁器抵抗体21の厚みを25μとし、これの一方の面
に第一の電極22、第三の電極23が設けられ、他方の面の
ほぼ全長にわたって第二の電極24（非オーム性電極であ
る）が設けられ、そしてこれら全体を基板25上に設けて
いる。この基板25は導電性材料であるSiC等から作製さ
れており、電極を兼ねるものである。
置基体の断面図を示したものである。この例の場合には
正特性磁器抵抗体21の厚みを25μとし、これの一方の面
に第一の電極22、第三の電極23が設けられ、他方の面の
ほぼ全長にわたって第二の電極24（非オーム性電極であ
る）が設けられ、そしてこれら全体を基板25上に設けて
いる。この基板25は導電性材料であるSiC等から作製さ
れており、電極を兼ねるものである。
尚、第10図に示す例、第11図に示す例において、第一の
電極17、22、第三の電極19、23をくし歯状の電極から形
成してもよい。
電極17、22、第三の電極19、23をくし歯状の電極から形
成してもよい。
（第四実施例） 第12図は本発明の第五の実施例の自己温度制御型発熱装
置基体を示したものである。この例の場合には基板28は
アルミナによって耐熱性、絶縁性を有するように形成さ
れており、白金製の第二の電極27の上面に設けられた正
特性磁器抵抗体26はチタン酸バリウムの焼結体から厚み
30μ作製されている。
置基体を示したものである。この例の場合には基板28は
アルミナによって耐熱性、絶縁性を有するように形成さ
れており、白金製の第二の電極27の上面に設けられた正
特性磁器抵抗体26はチタン酸バリウムの焼結体から厚み
30μ作製されている。
上記第二、第三、第四実施例の自己温度制御型発熱装置
基体を実用の自己温度制御型発熱装置として供するに
は、第一実施例と同様の回路が付与されるが、該回路に
限るものではない。
基体を実用の自己温度制御型発熱装置として供するに
は、第一実施例と同様の回路が付与されるが、該回路に
限るものではない。
［発明の効果］ 本発明の自己温度制御型発熱装置は、正特性磁器抵抗体
の厚さが薄く低抵抗であることから、低電圧にして高出
力が得られ、カーバッテリー等の低電圧で作動する発熱
体に適している。また回路に可変抵抗等を使用すること
により正特性磁器抵抗体の温度を任意に設定することが
可能であり、またPTC特性を有する部分の抵抗値を検知
して自己温度制御が可能である。すなわち同一のデバイ
スにて温度コントロールの自由な定温度ヒータとして利
用することが可能でありその効果は大きい。
の厚さが薄く低抵抗であることから、低電圧にして高出
力が得られ、カーバッテリー等の低電圧で作動する発熱
体に適している。また回路に可変抵抗等を使用すること
により正特性磁器抵抗体の温度を任意に設定することが
可能であり、またPTC特性を有する部分の抵抗値を検知
して自己温度制御が可能である。すなわち同一のデバイ
スにて温度コントロールの自由な定温度ヒータとして利
用することが可能でありその効果は大きい。
第１図は本発明の自己温度制御型発熱装置基体を膜式的
に表現した側面図、第２図は正特性磁器抵抗体の厚みと
抵抗変化幅の関係を表わす線図、第３図は本発明の自己
温度制御型発熱装置基体の代表的な製造方法を説明する
ための工程図である。 第４図〜第９図は本発明の第一実施例に係る図であり、
第４図はその自己温度制御型発熱装置基体の縦断面図、
第５図は同平面図、第６図は第４図の要部を示す縦断面
図、第７図は自己温度制御型発熱装置の電気回路図、第
８図は自己温度制御型発熱装置の作動原理を表わす図、
第９図は正特性磁器抵抗体の温度と抵抗の関係を示す線
図である。 第10図は本発明の第二実施例の自己温度制御型発熱装置
基体の縦断面図、第11図は本発明の第三実施例の自己温
度制御型発熱装置基体の縦断面図、第12図は本発明の第
四実施例の自己温度制御型発熱装置基体の縦断面図であ
る。 １、７、17、22……第一の電極 ２、５、18、24、27……第二の電極 ３、８、19、23……第三の電極 ６、14、21、26……正特性磁器抵抗体
に表現した側面図、第２図は正特性磁器抵抗体の厚みと
抵抗変化幅の関係を表わす線図、第３図は本発明の自己
温度制御型発熱装置基体の代表的な製造方法を説明する
ための工程図である。 第４図〜第９図は本発明の第一実施例に係る図であり、
第４図はその自己温度制御型発熱装置基体の縦断面図、
第５図は同平面図、第６図は第４図の要部を示す縦断面
図、第７図は自己温度制御型発熱装置の電気回路図、第
８図は自己温度制御型発熱装置の作動原理を表わす図、
第９図は正特性磁器抵抗体の温度と抵抗の関係を示す線
図である。 第10図は本発明の第二実施例の自己温度制御型発熱装置
基体の縦断面図、第11図は本発明の第三実施例の自己温
度制御型発熱装置基体の縦断面図、第12図は本発明の第
四実施例の自己温度制御型発熱装置基体の縦断面図であ
る。 １、７、17、22……第一の電極 ２、５、18、24、27……第二の電極 ３、８、19、23……第三の電極 ６、14、21、26……正特性磁器抵抗体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 向井 寛克 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 長屋 年厚 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】正特性磁器抵抗体よりなり、結晶粒界を殆
ど含まない薄肉状をなし200℃の抵抗値と20℃の抵抗値
の比の対数値（ΔＲ）が２以下の第１領域と、該第１領
域と隣接して設けられ該第１領域より高い抵抗値を有し
200℃の抵抗値と20℃の抵抗値の比の対数値（ΔＲ）が
２を超える第２領域と、からなる本体と、 該第１領域及び該第２領域に少なくともそれぞれ一対ず
つ設けられた電極と、からなり、 該第１領域に通電して発熱体とするとともに、該第１領
域の発熱量により変化する該第２領域の抵抗値を検出し
て該第１領域に通電される電流を制御することで温度制
御するように構成されたことを特徴とする自己温度制御
型発熱装置。 - 【請求項２】本体は主としてチタン酸バリウムから成
り、第１領域の厚みは20〜200μｍである特許請求の範
囲第１項記載の自己温度制御型発熱装置。 - 【請求項３】本体は全体がほぼ均一の厚みを有する薄層
状であり、厚さ方向が第１領域を構成するとともに厚さ
方向と垂直方向が第２領域を構成している特許請求の範
囲第１項記載の自己温度制御型発熱装置。 - 【請求項４】本体は薄層部と該薄層部に隣接した厚層部
とからなる断面階段状をなし、該薄層部が第１領域を構
成し該厚層部が第２領域を構成している特許請求の範囲
第１項記載の自己温度制御型発熱装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59188672A JPH0719645B2 (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | 自己温度制御型発熱装置 |
| DE8585110688T DE3568682D1 (en) | 1984-09-07 | 1985-08-26 | Self-temperature controlling type heating device |
| EP85110688A EP0174544B1 (en) | 1984-09-07 | 1985-08-26 | Self-temperature controlling type heating device |
| US06/771,053 US4716279A (en) | 1984-09-07 | 1985-08-30 | Self-temperature controlling type heating device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59188672A JPH0719645B2 (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | 自己温度制御型発熱装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6166391A JPS6166391A (ja) | 1986-04-05 |
| JPH0719645B2 true JPH0719645B2 (ja) | 1995-03-06 |
Family
ID=16227829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59188672A Expired - Lifetime JPH0719645B2 (ja) | 1984-09-07 | 1984-09-07 | 自己温度制御型発熱装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4716279A (ja) |
| EP (1) | EP0174544B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0719645B2 (ja) |
| DE (1) | DE3568682D1 (ja) |
Cited By (1)
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| JP2002061954A (ja) * | 2000-06-14 | 2002-02-28 | Beru Ag | 空気加熱装置 |
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| JP3141642B2 (ja) * | 1993-09-06 | 2001-03-05 | 松下電器産業株式会社 | 正特性サーミスタの製造方法 |
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| DE102014110164B4 (de) | 2014-05-02 | 2022-11-03 | Borgwarner Ludwigsburg Gmbh | Verfahren zum Herstellen eines Heizstabs |
| CN207869432U (zh) * | 2018-03-07 | 2018-09-14 | 东莞市国研电热材料有限公司 | 一种多温区陶瓷发热体 |
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| CN111163537B (zh) * | 2020-01-19 | 2024-08-09 | 广东康烯科技有限公司 | 石墨烯发热砖电路结构 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002061954A (ja) * | 2000-06-14 | 2002-02-28 | Beru Ag | 空気加熱装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4716279A (en) | 1987-12-29 |
| EP0174544A1 (en) | 1986-03-19 |
| JPS6166391A (ja) | 1986-04-05 |
| EP0174544B1 (en) | 1989-03-08 |
| DE3568682D1 (en) | 1989-04-13 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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