JPH08306469A - 正特性サーミスタ発熱素子と電極端子の接続構造及び正特性サーミスタ発熱体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＰＴＣ発熱素子の電極層と電極端子間の正常
な電気的接続状態を簡単に得ることができるＰＴＣ発熱
素子と電極端子の接続構造と、その接続構造を利用して
所望の発熱量を確実に取り出すことが可能なＰＴＣ発熱
体を提供する。 【構成】 電極層を備えたＰＴＣ発熱素子を、バネ弾性
を有する金属板からなる断面略コの字状の一対の電極端
子によって掴持し、電気的に接続したことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、正特性サーミスタ発熱
素子の電極層と電極端子間の正常な電気的接続状態を簡
単に得ることができるように、その接続構造を改良した
正特性サーミスタ発熱素子と電極端子の接続構造及び、
その接続構造を利用した正特性サーミスタ発熱体に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、発熱体の分野において、正特
性サーミスタ（以下「ＰＴＣ」と略記する）発熱素子が
利用されている。これはＰＴＣ発熱素子が低温で固有の
抵抗値を持ち発熱素子として作用し、所定温度（キュリ
ー温度）以上では急激に抵抗値が増大して通電をカット
するという自己温度制御機能を有し、安全性が極めて高
いからである。このような特性を有するＰＴＣ発熱素子
に一対の電極端子を接続し、適宜絶縁処理を施せば、各
種機器の保温加熱用ヒータ、凍結防止用ヒータなどとし
好適なＰＴＣ発熱体を得ることができる。

【０００３】ＰＴＣ発熱素子と電極端子を接続する構造
としては、例えば、ＰＴＣ発熱素子の両電極層に導電性
接着剤を介して一対の電極端子を固着したものや、絶縁
ケース内にＰＴＣ発熱素子を収納し、ＰＴＣ発熱素子の
両電極層とケースとの間にバネ性を有する電極端子を挿
入して電極端子とＰＴＣ発熱素子とを電気的に接続した
もの（例えば、特開昭６０−４９６０４号公報、特公平
１−２１６０１号公報）などが知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、まず、
導電性接着剤を使用して電極端子を接続する構造のもの
は、当該出願人の出願にかかる特願平６−１８４０５２
号の中でも詳細に述べたように、ＰＴＣ発熱素子の電極
層または電極端子の内のどちらか一方が卑金属材料から
構成されていて、かつ長期間にわたって冷熱サイクルを
受けた場合に、導電性接着剤の抵抗値が増大して正常な
電気的接続状態が損なわれる恐れがあった。そのため、
使用する金属材料の種類が限られ設計の自由度が制限さ
れていた。また、導電性接着剤は価格が高価であること
から、上記の問題点とも相俟ってコストを上昇させてい
た。

【０００５】一方、バネ性を有する電極端子を利用して
接続する構造のものは、上述したような導電性接着剤の
使用に起因した問題点は解消されるものの、一対の電極
端子によってＰＴＣ発熱素子を挟み込んだだけの構成で
あるため、これらを使用してＰＴＣ発熱体を組み立てる
際に外部から大きな衝撃を受けるようなことがあると、
電極端子の位置がズレたり、電極端子とＰＴＣ発熱素子
との間に僅かな隙間が生じる恐れがあった。電気的接続
部が部分的となった場合には、所望の発熱量を取り出す
ことができなくなり、発熱体としての機能が失われてし
まうことになる。また、この構造のものは、電極端子の
バネ性を働かせるためにケースを必要とするため、部品
点数が多くなってコストが上昇するとともに、設計の自
由度が制限されてしまうという問題点もある。

【０００６】本発明はこのような点に基づいてなされた
もので、その目的とするところは、ＰＴＣ発熱素子の電
極層と電極端子間の正常な電気的接続状態を簡単に得る
ことができるＰＴＣ発熱素子と電極端子の接続構造と、
その接続構造を利用して所望の発熱量を確実に取り出す
ことが可能なＰＴＣ発熱体を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するべ
く本発明による正特性サーミスタ発熱素子と電極端子の
接続構造は、電極層を備えた正特性サーミスタ発熱素子
を、バネ弾性を有する金属板からなる断面略コの字状の
一対の電極端子によって掴持し、電気的に接続したこと
を特徴とするものである。ここで、「掴持」とは、「つ
かんだ状態で支持する」ことを意味している。

【０００８】本発明において使用される電極端子は、バ
ネ弾性に優れた金属板を用いて、その断面形状が略コの
字状となるように形成される。金属板の種類はバネ弾性
を有し、かつ電極として機能するものであれば特に限定
されない。例えば、ステンレス板、りん青銅板、ニッケ
ルメッキ真鍮板、スズメッキ真鍮板、銀メッキ真鍮板な
どを挙げることができる。これらの中でも、ステンレス
板、りん青銅板などは長期間冷熱サイクルを受けた場合
にも、そのバネ弾性を充分に保持することができるた
め、特に好ましい。

【０００９】図１には断面形状が略コの字状となるよう
に形成された電極端子１の構成が示されている。電極端
子１は基部１ａと、この基部１ａに連続して形成された
一対の接触片１ｂ、１ｂ’及びリード線接続部１ｃとか
ら構成されている。

【００１０】図３には図１の電極端子の接触片１ｂ、１
ｂ’の形状とリード線接続部１ｃの位置を変更した例が
示されている。接触片１ｂは断面略くの字状に折り曲げ
られており、また接触片１ｂ’はＰＴＣ発熱素子１１の
長手方向に延長されＰＴＣ発熱素子の端部で約９０゜折
り曲げられているとともに、更に途中で接触片１ｂ’と
平行になるように約９０゜折り曲げられている。そし
て、その先端がリード線接続部１ｃとなっている。

【００１１】上記構成の電極端子の一対の接触片間にＰ
ＴＣ発熱素子が配置されることにより、該接触片がその
バネ弾性によりＰＴＣ発熱素子を強固に掴持する。これ
により、ＰＴＣ発熱素子の電極層と電極端子とが電気的
に確実に接続されることになる。

【００１２】電極端子によって掴持されたＰＴＣ発熱素
子をケース内に収納し、その空隙部に電気絶縁物を充填
するようにすれば、ＰＴＣ発熱素子をケース内に密封し
た構造のＰＴＣ発熱体を簡単に実現することができる。
即ち、本発明の他の態様における正特性サーミスタ発熱
体は、電極層を備えた正特性サーミスタ発熱素子を、バ
ネ弾性を有する金属板からなる断面略コの字状の一対の
電極端子によって掴持し、電気的に接続したものを、ケ
ース内に収納するとともに、該ケース内の空隙部に電気
絶縁物を充填したことを特徴とするものである。

【００１３】ＰＴＣ発熱素子を収納するケースの構造や
構成材料は何ら限定されない。例えば、一端が開口した
有底筒形状のもの、上面に凹状の埋込部を有する箱状の
ものなどが挙げられる。その構成材料も特に限定され
ず、例えば、ＰＢＴ樹脂、ＡＢＳ樹脂等の高分子材料、
アルミナ等のセラミック材料、ステンレス、アルミニウ
ム、銅、真鍮等の金属材料などが挙げられる。これら
は、ＰＴＣ発熱体の使用条件などを考慮して適宜に選択
される。

【００１４】ケース内に充填される電気絶縁物の種類も
特に限定されず、例えば、液状シリコーンゴムやエポキ
シ樹脂などが挙げられる。これらは単独で用いても良い
し、２種以上を混合して用いても良い。ケースを構成す
る材料との接着性などを考慮して適宜に選択される。

【００１５】

【作用】ＰＴＣ発熱素子と電極端子との接続において、
ＰＴＣ発熱素子を断面略コの字状に形成された電極端子
のバネ弾性によって強固に掴持するようにし、これによ
り正常な電気的接続状態を得たものである。従って、こ
の接続構造を利用すれば、所望の発熱量を確実に取り出
すことの可能な信頼性の高いＰＴＣ発熱体を簡単な構成
で実現することができる。

【００１６】

【実施例】以下、図１乃至図６を参照して本発明の実施
例を説明する。

【００１７】まず、図１及び図２を参照して本発明の第
１実施例を説明する。この実施例においては、図１に示
す形状の電極端子１を使用してＰＴＣ発熱素子１１との
接続処理を行った。電極端子１は、基部１ａと、この基
部１ａに連続して形成された一対の接触片１ｂ、１ｂ’
及びリード線接続部１ｃとからなり、バネ弾性に優れた
厚さ０．２ｍｍのステンレス板により、断面略コの字状
に形成されている。

【００１８】一方、ＰＴＣ発熱素子１１は、縦１３ｍ
ｍ、横２１ｍｍ及び厚さ２．５ｍｍの板状に形成された
チタン酸バリウム系セラミック素子（キュリー温度１２
０℃、常温抵抗２００Ω）からなり、その上下両面には
それぞれ縦４ｍｍ、横２０ｍｍの銀ペースト電極層１１
ａが設けられている。

【００１９】上記構成の電極端子１の接触片１ｂ、１
ｂ’間にＰＴＣ発熱素子１１を配置することにより、図
２示すような接続状態を得ることができる。ＰＴＣ発熱
素子１１は断面略コの字状に形成された電極端子１の接
触片１ｂ、１ｂ’によって強固に掴持されて電気的に接
続された状態となっている。

【００２０】次に、図３及び図４を参照して本発明の第
２実施例を説明する。この実施例においては、図３に示
す形状の電極端子１を使用してＰＴＣ発熱素子１１との
接続処理を行った。電極端子１は、実施例１で使用した
ものと同様に、基部１ａと、この基部１ａに連続して形
成された一対の接触片１ｂ、１ｂ’及びリード線接続部
１ｃとからなるものであるが、接触片１ｂ、１ｂ’の形
状とリード線接続部１ｃの位置を変更している。つま
り、接触片１ｂは断面略くの字状に折り曲げられてお
り、また接触片１ｂ’はＰＴＣ発熱素子１１の長手方向
に延長されＰＴＣ発熱素子の端部で約９０゜折り曲げら
れているとともに、更に途中で接触片１ｂ’と平行にな
るように約９０゜折り曲げられている。そして、その先
端がリード線接続部１ｃとなっている。

【００２１】一方、ＰＴＣ発熱素子１１は、縦１３ｍ
ｍ、横２１ｍｍ及び厚さ２．５ｍｍの板状に形成された
チタン酸バリウム系セラミック素子（キュリー温度１２
０℃、常温抵抗２００Ω）からなり、その上下両面には
それぞれ縦４ｍｍ、横２０ｍｍの銀ペースト電極層１１
ａが設けられている。

【００２２】上記構成の電極端子１の接触片１ｂ、１
ｂ’間にＰＴＣ発熱素子１１を配置することにより、図
４に示すような接続状態を得ることができる。ＰＴＣ発
熱素子１１は電極端子１の接触片１ｂ、１ｂ’によって
強固に掴持されて電気的に接続された状態となってい
る。

【００２３】ここで、上記実施例１及び実施例２におい
て説明したＰＴＣ発熱素子と電極端子の保持強度を評価
するために、それぞれ１０個のサンプルを用意し、電極
端子のリード線接続部をＰＴＣ発熱素子の長手方向と水
平の方向に２ｋｇｆの力で３０秒間引っ張ってみた。そ
の結果、電極端子の位置がズレたり、ＰＴＣ発熱素子か
ら外れてしまうようなものは全くなかった。

【００２４】更に、ＰＴＣ発熱素子と電極端子の電気的
接続性能について評価するために、常態時及び冷熱サイ
クルを加えた後の電極端子間の抵抗値を測定してみた。
冷熱サイクルは、電極端子間にＡＣ１００Ｖの電圧を１
５分間印加、１５分間休止を１サイクルとして１０００
サイクル繰り返した。サンプル数は各実施例でそれぞれ
１０個とし、これらの測定値の平均値で評価した。その
結果、実施例１、実施例２ともに常態時の抵抗値（初期
抵抗値）が平均２００Ωであったものが、１０００サイ
クル経過時においても平均１９７Ωとほとんど変化が見
られず、良好な電気的接続状態を維持していた。

【００２５】図５を参照して本発明の第３実施例を説明
する。この実施例の場合には、前記第１実施例において
説明したＰＴＣ発熱素子と電極端子を、ケース２内に収
納し、その空隙部に電気絶縁物３を充填してＰＴＣ発熱
体を構成したものである。ケース２は一端が開口した有
底筒形状のものであり、ＰＢＴ樹脂から構成されてい
る。また、電気絶縁物３は液状シリコーンゴムからなっ
ていて、この電気絶縁物３の加硫（１２０℃で６０分間
加熱硬化）に伴ってケース２内の所定位置にＰＴＣ発熱
素子１１と電極端子１が固定される。尚、符号４は電源
供給用のリード線であり、電極端子１に設けられたリー
ド線接続部１ｃにスポット溶接により接続されている。

【００２６】次に、図６を参照して本発明の第４実施例
を説明する。この実施例の場合には、前記第２実施例に
おいて説明したＰＴＣ発熱素子と電極端子を、ケース２
内に収納し、その空隙部に電気絶縁物３を充填してＰＴ
Ｃ発熱体を構成したものである。ケース２は一端が開口
した有底筒形状のものであり、ＰＢＴ樹脂から構成され
ている。また、電気絶縁物３は液状シリコーンゴムから
なっていて、この電気絶縁物３の加硫（１２０℃で６０
分間加熱硬化）に伴ってケース２内の所定位置にＰＴＣ
発熱素子１１と電極端子１が固定される。尚、符号４は
電源供給用のリード線であり、電極端子１に設けられた
リード線接続部１ｃにスポット溶接により接続されてい
る。

【００２７】このＰＴＣ発熱体の場合は、上記実施例２
で説明したように接続端子１の接触片１ｂが断面略くの
字状に折り曲げられていることから、接触片１ｂのバネ
弾性がケース２の内面にも働くことになる。よって、Ｐ
ＴＣ発熱素子１１をより強固に掴持することができる。

【００２８】ここで、上記実施例３及び実施例４におい
て説明したＰＴＣ発熱体の電気的接続性能について評価
するために、常態時及び冷熱サイクルを加えた後のリー
ド線間（電極端子間）の抵抗値を測定してみた。冷熱サ
イクルは、リード線間（電極端子間）にＡＣ１００Ｖの
電圧を１５分間印加、１５分間休止を１サイクルとして
１０００サイクル繰り返した。サンプル数は各実施例で
それぞれ１０個とし、これらの測定値の平均値で評価し
た。その結果、実施例３、実施例４ともに常態時の抵抗
値（初期抵抗値）が平均２０６Ωであったものが、１０
００サイクル経過時においても平均１９４Ωとほとんど
変化が見られず、良好な電気的接続状態を維持してい
た。

【００２９】更に、ＰＴＣ発熱体の防水性能について評
価するために、沸騰水中に２４時間放置した後の水中絶
縁抵抗値を測定してみた。サンプル数は各実施例で１０
個とし、これらの測定値の平均値で評価した。その結
果、実施例３、実施例４ともに初期の水中絶縁抵抗値が
平均１×１０^６ＭΩ以上であったものが、沸騰水中に放
置した後も低下していなかった。

【００３０】本発明は前記各実施例に限定されるもので
はない。まず、前記実施例では、断面略コの字状に形成
された電極端子を使用してＰＴＣ発熱素子との接続を行
ったが、それ以外にも、例えば、断面略Ｃ字状に形成さ
れたものなども考えられる。要はＰＴＣ発熱素子をその
バネ弾性によって掴持することができる形状であればど
のような形状であっても良いのである。従って、電極端
子の細部の形状、つまり、基部、接触片及びリード線接
続部の形状も何ら限定されるものではなく、種々の変形
例が考えられる。

【００３１】また、電極端子のＰＴＣ発熱素子への接続
箇所も限定されない。前記実施例では、ＰＴＣ発熱素子
の一端に接続したが、ＰＴＣ発熱素子の両端に接続する
ようにしても良い。更に、前記実施例では、ＰＴＣ発熱
素子の電極層を二つに分割することにより、陰極と陽極
とを分けるようにしたが、例えば、電極端子の接触片の
一方（ＰＴＣ発熱素子との接触部）に絶縁処理を施すよ
うにして陰極と陽極とを分けるようにしても良い。絶縁
処理の方法としては、電極端子の接触片に絶縁塗料を塗
布する方法や、接触片とＰＴＣ発熱素子との間に絶縁板
を挟む方法などが考えられる。

【００３２】更に、前記実施例では、ＰＴＣ発熱素子を
ケース内に収納し、電気絶縁物を充填することにより絶
縁処理を施してＰＴＣ発熱体としたが、これ以外の方法
で絶縁処理を施すことによりＰＴＣ発熱体を構成しても
良い。要は、電極端子と電気的に接続されたＰＴＣ発熱
素子の絶縁が十分に確保されていればどのような構成で
あっても良い。

【００３３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、バ
ネ弾性を有する金属板からなる断面略コの字状の電極端
子を使用してＰＴＣ発熱素子を掴持するという簡単な構
成でありながら、正常な電気的接続状態を確実に得るこ
とができる。従って、この接続構造を利用すれば、所望
の発熱量を取り出すことの可能な信頼性の高いＰＴＣ発
熱体を容易に実現することができる。また、従来必要と
されていた導電性接着剤やケースを省略することができ
るため、コストの低減を図ることができるとともに、設
計の自由度も広がる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図で、ＰＴＣ発熱素
子と電極端子の構成を示す分解斜視図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す図で、ＰＴＣ発熱素
子と電極端子との接続状態を示す断面図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す図で、ＰＴＣ発熱素
子と電極端子の構成を示す分解斜視図である。

【図４】本発明の第２実施例を示す図で、ＰＴＣ発熱素
子と電極端子との接続状態を示す断面図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す図で、ＰＴＣ発熱体
の構成を示す断面図である。

【図６】本発明の第４実施例を示す図で、ＰＴＣ発熱体
の構成を示す断面図である。

【符号の説明】 １…電極端子 １ａ…基部 １ｂ…接触片 １ｂ’…接触片 １ｃ…リード線接続部 ２…ケース ３…電気絶縁物 ４…リード線 １１…ＰＴＣ発熱素子 １１ａ…銀ペースト電極層

フロントページの続き (72)発明者 河野 文則 静岡県浜松市高塚町4830番地株式会社クラ ベ内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極層を備えた正特性サーミスタ発熱素
   子を、バネ弾性を有する金属板からなる断面略コの字状
   の一対の電極端子によって掴持し、電気的に接続したこ
   とを特徴とする正特性サーミスタ発熱素子と電極端子の
   接続構造。
2. 【請求項２】 電極層を備えた正特性サーミスタ発熱素
   子を、バネ弾性を有する金属板からなる断面略コの字状
   の一対の電極端子によって掴持し、電気的に接続したも
   のを、ケース内に収納するとともに、該ケース内の空隙
   部に電気絶縁物を充填したことを特徴とする正特性サー
   ミスタ発熱体。