JPH0786006A - 限流装置 - Google Patents
限流装置Info
- Publication number
- JPH0786006A JPH0786006A JP22554393A JP22554393A JPH0786006A JP H0786006 A JPH0786006 A JP H0786006A JP 22554393 A JP22554393 A JP 22554393A JP 22554393 A JP22554393 A JP 22554393A JP H0786006 A JPH0786006 A JP H0786006A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ptc element
- current
- current limiting
- limiting device
- circuit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
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- Details Of Resistors (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回路の過大電流を抑制するための、ポリマ形
の正特性素子（ＰＴＣ素子）を用いた限流装置に関し、
とくにＰＴＣ素子の温度分布を均一化して電流抑制性能
を向上させることを目的とする。 【構成】 限流装置１は、ＰＴＣ素子２の両面に端子４
を備えた電極３が取付けて成り、外部回路の電源と負荷
とを結ぶ電流回路に直列に挿入して、ＰＴＣ素子の熱的
負性抵抗特性によって回路の過大電流を抑制する。この
ＰＴＣ素子２の温度分布を均一化して上記過電流抑制性
能を向上させるヒートシンク（凸部５）を設ける。
の正特性素子（ＰＴＣ素子）を用いた限流装置に関し、
とくにＰＴＣ素子の温度分布を均一化して電流抑制性能
を向上させることを目的とする。 【構成】 限流装置１は、ＰＴＣ素子２の両面に端子４
を備えた電極３が取付けて成り、外部回路の電源と負荷
とを結ぶ電流回路に直列に挿入して、ＰＴＣ素子の熱的
負性抵抗特性によって回路の過大電流を抑制する。この
ＰＴＣ素子２の温度分布を均一化して上記過電流抑制性
能を向上させるヒートシンク（凸部５）を設ける。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、回路の過大電流を抑制
するための、ポリマ形のＰＴＣ素子を用いた限流装置に
関し、殊にＰＴＣ素子の温度分布を均一化することによ
り電流抑制性能を向上させることを目的とする。
するための、ポリマ形のＰＴＣ素子を用いた限流装置に
関し、殊にＰＴＣ素子の温度分布を均一化することによ
り電流抑制性能を向上させることを目的とする。
【０００２】
【従来の技術】図３のように、ポリエチレンなどの結晶
性ポリマ１１にカーボンなどの導電性粒子を適当な比率
で混合すると、カーボンはポリマの非結晶部分に主とし
て集まり、互いにつながり合って多数の導電路１２を形
成するから、見かけ上ポリマが導電性を持つようにな
る。この状態から温度を上げると、ポリマの結晶部分の
熱膨張により図４のように導電路１２が分断され見かけ
の電気抵抗が増大する。とくにポリマの融点付近では熱
膨張が著しく、例えば図５のように１２０〜１３０℃付
近で急激な抵抗の増大が生じる。このような温度依存性
の抵抗をもったポリマをポリマ形のＰＴＣ素子といい、
ＰＴＣ素子を用いた抵抗素子を電気回路の一部に挿入し
て、回路の過電流を抑制する限流装置として使用する。
性ポリマ１１にカーボンなどの導電性粒子を適当な比率
で混合すると、カーボンはポリマの非結晶部分に主とし
て集まり、互いにつながり合って多数の導電路１２を形
成するから、見かけ上ポリマが導電性を持つようにな
る。この状態から温度を上げると、ポリマの結晶部分の
熱膨張により図４のように導電路１２が分断され見かけ
の電気抵抗が増大する。とくにポリマの融点付近では熱
膨張が著しく、例えば図５のように１２０〜１３０℃付
近で急激な抵抗の増大が生じる。このような温度依存性
の抵抗をもったポリマをポリマ形のＰＴＣ素子といい、
ＰＴＣ素子を用いた抵抗素子を電気回路の一部に挿入し
て、回路の過電流を抑制する限流装置として使用する。
【０００３】図６はＰＴＣ素子を使用した限流装置の従
来例を示す。限流装置２１は薄板状のＰＴＣ素子２２の
両面に、ニッケルメッキなどの下地を介して、接続用の
端子２４を備えた電極２３をはんだ付けなどの方法で取
付けた構造をもつ。
来例を示す。限流装置２１は薄板状のＰＴＣ素子２２の
両面に、ニッケルメッキなどの下地を介して、接続用の
端子２４を備えた電極２３をはんだ付けなどの方法で取
付けた構造をもつ。
【０００４】限流装置２１は、例えば自動車のワイヤハ
ーネス接続用のジョイントボックスのブスバー２５に雌
−雌中継端子２６を介して接続される。この場合ブスバ
ー２５の一方はワイヤハーネスを介してバッテリに接続
され、もう一方はワイヤハーネスを介してスイッチある
いは負荷に接続されるなど、電流回路に直列に挿入して
使用される。
ーネス接続用のジョイントボックスのブスバー２５に雌
−雌中継端子２６を介して接続される。この場合ブスバ
ー２５の一方はワイヤハーネスを介してバッテリに接続
され、もう一方はワイヤハーネスを介してスイッチある
いは負荷に接続されるなど、電流回路に直列に挿入して
使用される。
【０００５】常温におけるＰＴＣ素子の抵抗は小さいの
で、回路の正常な動作を妨げることはないが、もしワイ
ヤハーネスで電線の噛み込みなどの理由で回路ショート
が発生し、正常な動作電流に比し過大な電流が流れた場
合は、ＰＴＣ素子は電流による自己発熱により温度が上
昇し、ポリマの融点付近に達すると急激に抵抗が増加
し、回路電流を小さな値に制限する。このような自己発
熱にもとづく抵抗増加によって電流が抑制される素子の
動作を、一般に熱的負性抵抗特性と呼び、負性抵抗が現
れるような動作領域においては、電圧と電流との関係に
ヒステリシス現象が起る。
で、回路の正常な動作を妨げることはないが、もしワイ
ヤハーネスで電線の噛み込みなどの理由で回路ショート
が発生し、正常な動作電流に比し過大な電流が流れた場
合は、ＰＴＣ素子は電流による自己発熱により温度が上
昇し、ポリマの融点付近に達すると急激に抵抗が増加
し、回路電流を小さな値に制限する。このような自己発
熱にもとづく抵抗増加によって電流が抑制される素子の
動作を、一般に熱的負性抵抗特性と呼び、負性抵抗が現
れるような動作領域においては、電圧と電流との関係に
ヒステリシス現象が起る。
【０００６】ＰＴＣ素子の電流制限動作においても、一
旦電流が小さな値に制限されると、それにより発熱が減
って素子の温度が下がっても、上記ヒステリシスにより
電流が小さな値に拘束されたままになり、回路の保護が
確実に行われる。
旦電流が小さな値に制限されると、それにより発熱が減
って素子の温度が下がっても、上記ヒステリシスにより
電流が小さな値に拘束されたままになり、回路の保護が
確実に行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】動作電流の大きい回路
に使用するＰＴＣ素子は、電流容量に相応して寸法も大
きくなる。寸法の大きいＰＴＣ素子に通電すると、図６
に示されるように、中央部分の温度Ｔ1 が周辺部分の温
度Ｔ2 よりも高くなることが観察される。これは、中央
部分の放熱係数が周辺部分よりも小さいことを意味す
る。
に使用するＰＴＣ素子は、電流容量に相応して寸法も大
きくなる。寸法の大きいＰＴＣ素子に通電すると、図６
に示されるように、中央部分の温度Ｔ1 が周辺部分の温
度Ｔ2 よりも高くなることが観察される。これは、中央
部分の放熱係数が周辺部分よりも小さいことを意味す
る。
【０００８】一方、ＰＴＣ素子の熱的負性抵抗領域を規
定するパラメータとしての電圧と電流の値には、動作状
態における放熱係数が関与するから、中央部分と周辺部
分とで放熱係数に差があるＰＴＣ素子は、電気回路とし
ては負性抵抗領域の異なる多数の抵抗の並列接続と等価
となる。このような場合、たとえＰＴＣ材料自体の物性
が図５の例のように明瞭な遮断温度ｔを持っているとし
ても、ＰＴＣ素子としての負性抵抗特性が現れる電流の
値には遷移領域Ｓが現れる。換言すると、電流制限動作
の始まる明瞭な電流値が無いことになる。
定するパラメータとしての電圧と電流の値には、動作状
態における放熱係数が関与するから、中央部分と周辺部
分とで放熱係数に差があるＰＴＣ素子は、電気回路とし
ては負性抵抗領域の異なる多数の抵抗の並列接続と等価
となる。このような場合、たとえＰＴＣ材料自体の物性
が図５の例のように明瞭な遮断温度ｔを持っているとし
ても、ＰＴＣ素子としての負性抵抗特性が現れる電流の
値には遷移領域Ｓが現れる。換言すると、電流制限動作
の始まる明瞭な電流値が無いことになる。
【０００９】更に別の観点からは、前記電圧と電流との
関係におけるヒステリシスが減少し、過電流による抵抗
増加で電流が制限されても、その電流値を拘束する作用
が無いから、発熱が減ると、再び電流は増加することに
なり、結果的に制限後の電流が大きくなり、ＰＴＣ素子
の温度も高くなって、回路の保護が不十分になるという
問題点があった。
関係におけるヒステリシスが減少し、過電流による抵抗
増加で電流が制限されても、その電流値を拘束する作用
が無いから、発熱が減ると、再び電流は増加することに
なり、結果的に制限後の電流が大きくなり、ＰＴＣ素子
の温度も高くなって、回路の保護が不十分になるという
問題点があった。
【００１０】本発明は上記の問題点に着目してなされた
もので、ＰＴＣ素子の温度が均一化されて、電流抑制性
能が向上した限流装置を提供することを課題とする。
もので、ＰＴＣ素子の温度が均一化されて、電流抑制性
能が向上した限流装置を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】前記の課題を達成するた
め、本発明は請求項１に記載のように、ポリエチレンな
どの結晶性ポリマにカーボンなどの導電性粒子を適量混
入して得られるポリマ形のＰＴＣ素子の薄板状素子の両
面に電極が取付けられ、電極には外部回路に接続するた
めの端子を備え、外部回路の電源と負荷とを結ぶ電流回
路に直列に挿入されて、ＰＴＣ素子の熱的負性抵抗特性
によって回路の過大電流を抑制する限流装置において、
ＰＴＣ素子の温度分布を均一化して上記過電流抑制性能
を向上させるヒートシンクを設けたことを特徴とする。
上記ヒートシンクは、ＰＴＣ素子両側の電極の中央部分
に電極と一体に凸部を設けるか、または両側の電極の中
央部分に電極と同一材質からなるチップを取り付けるな
どの方法により形成される。
め、本発明は請求項１に記載のように、ポリエチレンな
どの結晶性ポリマにカーボンなどの導電性粒子を適量混
入して得られるポリマ形のＰＴＣ素子の薄板状素子の両
面に電極が取付けられ、電極には外部回路に接続するた
めの端子を備え、外部回路の電源と負荷とを結ぶ電流回
路に直列に挿入されて、ＰＴＣ素子の熱的負性抵抗特性
によって回路の過大電流を抑制する限流装置において、
ＰＴＣ素子の温度分布を均一化して上記過電流抑制性能
を向上させるヒートシンクを設けたことを特徴とする。
上記ヒートシンクは、ＰＴＣ素子両側の電極の中央部分
に電極と一体に凸部を設けるか、または両側の電極の中
央部分に電極と同一材質からなるチップを取り付けるな
どの方法により形成される。
【００１２】
【作用】本発明にあっては、上記ヒートシンクによりＰ
ＴＣ素子の中央部分の放熱係数が大となり、結果的に通
電時のＰＴＣ素子の温度分布が均一化する。通電時のＰ
ＴＣ素子の温度分布が中央部分から周辺部分に至るまで
均一であるということは、ＰＴＣ素子全体として負性抵
抗領域が揃っていることを意味する。これにより、電流
制限動作の始まる電流値が明確で、電圧と電流との関係
におけるヒステリシスが効果的に作用して、制限後の電
流が小さな値に拘束され、ＰＴＣ素子の温度上昇も抑え
られ、回路の保護が確実に行われる。
ＴＣ素子の中央部分の放熱係数が大となり、結果的に通
電時のＰＴＣ素子の温度分布が均一化する。通電時のＰ
ＴＣ素子の温度分布が中央部分から周辺部分に至るまで
均一であるということは、ＰＴＣ素子全体として負性抵
抗領域が揃っていることを意味する。これにより、電流
制限動作の始まる電流値が明確で、電圧と電流との関係
におけるヒステリシスが効果的に作用して、制限後の電
流が小さな値に拘束され、ＰＴＣ素子の温度上昇も抑え
られ、回路の保護が確実に行われる。
【００１３】
【実施例】図１は本発明限流装置の第１実施例を示す。
限流装置１は、薄板状のＰＴＣ素子２の両面にニッケル
メッキなどの下地を介して接続用の端子４を備えた電極
３をはんだ付けなどの方法で取付けて成り、従来例と基
本構成は同じである。本発明では、両側の電極３の中央
部分に該電極３と一体に凸部５が形成されており、これ
がヒートシンクとして作用する。
限流装置１は、薄板状のＰＴＣ素子２の両面にニッケル
メッキなどの下地を介して接続用の端子４を備えた電極
３をはんだ付けなどの方法で取付けて成り、従来例と基
本構成は同じである。本発明では、両側の電極３の中央
部分に該電極３と一体に凸部５が形成されており、これ
がヒートシンクとして作用する。
【００１４】図２に示す限流装置１′は、両側の電極３
の中央部分に該電極３と同一材質からなるチップ６を取
り付けたものであり、上記凸部５と比べてチップ６の大
きさを大小自由に選択することができる。
の中央部分に該電極３と同一材質からなるチップ６を取
り付けたものであり、上記凸部５と比べてチップ６の大
きさを大小自由に選択することができる。
【００１５】限流装置１，１′における凸部５またはチ
ップ６、即ちヒートシンクは、ＰＴＣ素子２の中央部分
の放熱係数を大きくし、その結果通電時のＰＴＣ素子２
の温度分布を均一化する。このことは、ＰＴＣ素子全体
として負性抵抗領域が揃っていることを意味し、電流制
限動作の始まる電流値が明確で、しかも電圧と電流との
関係におけるヒステリシスが効果的に作用して、制限後
の電流が小さな値に拘束され、ＰＴＣ素子２の温度上昇
も抑えられるから、過電流による回路の損傷が確実に防
止される。
ップ６、即ちヒートシンクは、ＰＴＣ素子２の中央部分
の放熱係数を大きくし、その結果通電時のＰＴＣ素子２
の温度分布を均一化する。このことは、ＰＴＣ素子全体
として負性抵抗領域が揃っていることを意味し、電流制
限動作の始まる電流値が明確で、しかも電圧と電流との
関係におけるヒステリシスが効果的に作用して、制限後
の電流が小さな値に拘束され、ＰＴＣ素子２の温度上昇
も抑えられるから、過電流による回路の損傷が確実に防
止される。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＰＴＣ素子の温度の均一化により、電流抑制性能が向上
した限流装置を提供することができ、ＰＴＣ素子の温度
上昇も抑えられ、回路の保護が確実に行われる。
ＰＴＣ素子の温度の均一化により、電流抑制性能が向上
した限流装置を提供することができ、ＰＴＣ素子の温度
上昇も抑えられ、回路の保護が確実に行われる。
【図１】本発明限流装置の第１実施例の斜視図である。
【図２】本発明限流装置の第２実施例の斜視図である。
【図３】ＰＴＣ素子の低温度における導電機構の説明図
である。
である。
【図４】ＰＴＣ素子の高温度における導電機構の説明図
である。
である。
【図５】ＰＴＣ素子の抵抗と温度の関係のグラフであ
る。
る。
【図６】従来技術による限流装置例の斜視図である。
１，１′ 限流装置 ２ ＰＴＣ素子 ３ 電極 ４ 端子 ５ 凸部 ６ チップ
Claims (3)
- 【請求項１】 ポリエチレンなどの結晶性ポリマにカー
ボンなどの導電性粒子を適量混入して得られるポリマ形
の正特性素子（以下、ＰＴＣ素子という）の薄板状素子
の両面に電極が取付けられ、電極には外部回路に接続す
るための端子を備え、外部回路の電源と負荷とを結ぶ電
流回路に直列に挿入されて、ＰＴＣの熱的負性抵抗特性
によって回路の過大電流を抑制する限流装置において、
ＰＴＣ素子の温度分布を均一化して上記過電流抑制性能
を向上させるヒートシンクを設けたことを特徴とする限
流装置。 - 【請求項２】 上記ヒートシンクが、ＰＴＣ素子両側の
電極の中央部分に電極と一体に形成された凸部である請
求項１記載の限流装置。 - 【請求項３】 上記ヒートシンクが、上記両側の電極の
中央部分に取り付けられた電極と同一材質からなるチッ
プである請求項１記載の限流装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22554393A JPH0786006A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 限流装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22554393A JPH0786006A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 限流装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0786006A true JPH0786006A (ja) | 1995-03-31 |
Family
ID=16830946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22554393A Withdrawn JPH0786006A (ja) | 1993-09-10 | 1993-09-10 | 限流装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0786006A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0831507A2 (de) * | 1996-09-11 | 1998-03-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Relais mit Überlastschutz |
| JP2002110403A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Tdk Corp | ポリマーｐｔｃ素子 |
-
1993
- 1993-09-10 JP JP22554393A patent/JPH0786006A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0831507A2 (de) * | 1996-09-11 | 1998-03-25 | Siemens Aktiengesellschaft | Relais mit Überlastschutz |
| EP0831507A3 (de) * | 1996-09-11 | 2000-10-25 | Tyco Electronics Logistics AG | Relais mit Überlastschutz |
| JP2002110403A (ja) * | 2000-09-29 | 2002-04-12 | Tdk Corp | ポリマーｐｔｃ素子 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001128 |