JPH0969409A - Ｐｔｃ素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、ＰＴＣポリマー層と電極層とのあ
いだに高抵抗性物質を介在させることにより素子と電極
層との電気抵抗率を増加させ、限流器に適用したばあい
に、過電流により発生するジュール熱によって温度が上
昇し遷移温度に到達するまでの時間が短く、素子を通過
する電流を激減させる限流効果が大きいＰＴＣ素子を提
供する。 【解決手段】 本発明のＰＴＣ素子は、ＰＴＣポリマー
層１と、該ＰＴＣポリマー層の両表面上にそれぞれ形成
される一対の電極層２とからなり、前記ＰＴＣポリマー
層と前記電極層とのあいだに、前記ＰＴＣポリマー層お
よび前記電極層より電気抵抗率が高い高抵抗性物質（ガ
ラスビーズ球３）の層が挟持されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＴＣ(positive
temperature coefficient)素子に関する。さらに詳しく
は、ＰＴＣポリマー層と電極層とのあいだに高抵抗性物
質が挟持されてなるＰＴＣ素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より正の電気抵抗温度特性（以下、
単に「ＰＴＣ特性」という）を示すＰＴＣ素子として
は、チタン酸バリウム系のものが良く知られている。最
近では、たとえば特公昭６４−３３２２号公報に開示さ
れるように、結晶性ポリマーに導電性粒子を均一に分散
させて導電性を付与されたＰＴＣポリマー層により形成
されたＰＴＣ素子が、小形で低抵抗化がはかれることか
らよく用いられている。

【０００３】この種のＰＴＣ素子におけるＰＴＣ特性
は、主成分である結晶性ポリマーが、その融点において
結晶が融解する際に急激な体積膨脹を起こし、この結晶
性ポリマー中に分散させた導電性粒子の間隔が広げられ
ることにより発現される。

【０００４】したがって、かかるＰＴＣ素子は、ある一
定温度以下では、その電気抵抗率が低く導電体となって
いるが、前記一定温度以上では、その電気抵抗率が急激
に大きくなる特性を有しているのでかかるＰＴＣ素子に
短絡電流などの過電流が流れると、ジュール熱の発生に
よって急激にＰＴＣ素子の温度が上昇し、電気抵抗率が
増大するので電流が流れなくなる。すなわち、前記一定
温度はいわゆる遷移温度であり、ＰＴＣ素子の温度がこ
の温度を超えると電流を制限する作用があるので、かか
るＰＴＣ素子は配電システム内の機器を過電流による破
壊から保護するはたらきをする。

【０００５】一方、かかるＰＴＣ素子は、短絡電流に対
して、極めて高速に動作する必要がある。短絡事故は、
配電システム内で極めて大きい短絡電流を生ずる。も
し、効果的な保護装置がないばあいは、短絡電流のよう
な事故電流はシステム内の工場施設や装置類に大きな損
害を与える。すなわち、短絡保護装置は事故電流をでき
るだけ早く遮断することが要求される。そのためには、
実際には素子のジュール熱の発生を早くし、短絡事故時
の事故電流の電流波高値を低く抑えなければならないこ
とが要求される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特公平４−２８７４４
号公報には、ＰＴＣポリマー層と、このＰＴＣポリマー
層の表面に形成された電極層とからなるＰＴＣ素子の構
成について記載されている。かかる従来のＰＴＣ素子
は、常温での電極層とＰＴＣポリマー層との界面での電
気抵抗率が低すぎるので、事故電流に対して素子の抵抗
値が充分高くなる温度にいたるまでのジュール熱を発生
するのが遅い。したがって遮断時の電流波高値が高くな
り、ＰＴＣ素子が備えられているにもかかわらず充分な
限流作用が発現されないため短絡電流が充分制御され
ず、装置に損害を与える。

【０００７】本発明は、ＰＴＣポリマー層と電極層との
あいだに高抵抗性物質を挟持させ、ＰＴＣポリマー層と
電極層との接触抵抗を増加させる一方、素子全体の電気
抵抗率は大きくしないことにより、事故電流に対するジ
ュール熱の発生により素子の温度を早く上昇させ、遷移
温度に到達するまでの時間を短くし、遮断時に素子を通
過する電流の電流波高値が低くなるようにして、装置に
損害を与えないＰＴＣ素子を提供することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のＰＴＣ素子は、
ＰＴＣポリマー層と、該ＰＴＣポリマー層のそれぞれ両
表面上に形成される一対の電極層とからなり、ＰＴＣポ
リマー層と前記電極層とのあいだに、前記ＰＴＣポリマ
ー層および前記電極層より電気抵抗率が高い高抵抗性物
質の層がそれぞれ挟持されてなる。

【０００９】前記高抵抗性物質が無機物微粒子であり、
かつ、該無機物微粒子が前記ＰＴＣポリマー層の両表面
のそれぞれの表面積の５％〜９５％を覆ってなること
が、ＰＴＣポリマー層と電極層との接触面積を減少し抵
抗を増加させ、事故電流に対して動作が早く、遮断時の
電流波高値を低くするため好ましい。

【００１０】前記高抵抗性物質が有機物であり、かつ、
該有機物が前記ＰＴＣポリマー層の両表面のそれぞれの
表面積の５％〜９５％を覆ってなることにより、ＰＴＣ
ポリマー層と電極層との接触面積が減少し、抵抗が増加
し、事故電流に対して動作が早くなり、遮断時の電流波
高値が低くなるため好ましい。

【００１１】前記高抵抗性物質が、蒸着、溶射、無電解
メッキあるいはスパッタリングにより形成される膜状の
高抵抗性物質であり、かつ、該高抵抗膜が前記ＰＴＣポ
リマー層の両表面のそれぞれの表面積の５％〜９５％を
覆ってなることにより、ＰＴＣポリマー層と電極層との
接触面積が減少し、抵抗が増加し、事故電流に対して動
作が早くなり、遮断時の電流波高値が低くなるため好ま
しい。

【００１２】前記高抵抗性物質が、前記ＰＴＣポリマー
層より電気抵抗率が高く、かつ、導電性を有する結晶熱
可塑性高分子であり、前記結晶熱可塑性高分子が前記Ｐ
ＴＣポリマー層の両表面のそれぞれの表面積の５％〜９
５％を覆ってなることにより、ＰＴＣポリマー層と電極
層との抵抗が増加し、事故電流に対して動作が早くな
り、遮断時の電流波高値が低くなるため好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】つぎに、添付図を参照しながら本
発明にかかわるＰＴＣ素子について述べる。

【００１４】［実施例１］図１は、本実施例によるＰＴ
Ｃ素子の一実施例を示す斜視図である。結晶性ポリマー
として高密度ポリエチレン（三菱化学（株）製、ＪＶ０
７０Ｈ）２７．１ｇをローラミキサーのついたラボプラ
ストミル装置（東洋精機（株）製、Ｍｏｄｅｌ ２０Ｒ
２００）で、温度２００℃、回転数５０ｒｐｍの条件で
３分間混練したのち、導電性粒子としてカーボンブラッ
ク（三菱化学（株）製、３０３０Ｂ）３３．２ｇを少し
ずつ混練しながら加え、全部加え終わったのちにさらに
１５分間混練し、ポリエチレンとカーボンブラックの混
練物をうる。取り出した混練物を金型（直径５０ｍｍ×
厚さ１ｍｍ）容積分ごとに切り出し、ホットプレート上
で加熱しながらへらで平板状に押しつぶす。これを、図
１に示すＰＴＣポリマー層１とする。つぎに、この平板
状材料の表裏両面に高抵抗物質であり無機微粒子のガラ
スビーズ球３（ＦＵＪＩＳＴＯＮ社製、Ｎｏ．００８、
直径０．０８ｍｍ程度）を１〜２層程度まぶした後、へ
らで、こすりつける様に押しつけ、さらに厚さ３５μｍ
の電解銅箔を電極層２として重ね合わせたものを金型に
セットし、プレス成形機で温度１８０℃で１０分間保持
したのち、９０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３分間保持する。
金型内を水で１５分間冷却後、脱圧し金型をプレスから
おろし、加圧された材料を取り出す。こののち、材料を
オーブンにて温度１２０℃で、１時間加熱しアニールす
る。このようにしてえられた積層シート材料から一辺の
長さ１．５ｃｍの正方形の試験片を切り出した。

【００１５】［実施例２］高密度ポリエチレン（三菱化
学（株）製、ＪＶ０７０Ｈ）２７．１ｇをローラミキサ
ーのついたラボプラストミル装置（東洋精機（株）製、
Ｍｏｄｅｌ ２０Ｒ２００）により、温度２００℃、回
転数５０ｒｐｍの条件で３分間混練したのち、カーボン
ブラック（三菱化学（株）製、３０３０Ｂ）３３．２ｇ
を少しずつ混練しながら加え、全部加え終わったのちさ
らに１５分間混練し、ポリエチレンとカーボンブラック
の混練物をうる。取り出した混練物を金型（直径５０ｍ
ｍ×厚さ１ｍｍ）容積分ごとに切り出し、ホットプレー
ト上で加熱しながらへらで平板状に押しつぶす。これを
ＰＴＣポリマー層とする。つぎに、高抵抗性物質であり
有機物のインク（ソルダーレジスト、太陽インキ製造
（株）製、Ｓ−２２２）を２０％の穴のあいたマスクを
通して、前記平板状の素子層の表裏両面の約２０％に厚
さ０．２ｍｍ程度でスクリーン印刷し、さらに厚さ３５
μｍの電解銅箔を電極層として重ね合わせて金型にセッ
トし、プレス成形機で温度１８０℃で１０分間保持した
のち、９０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３分間保持する。金型
内を水で１５分間冷却後、脱圧し金型をプレスからおろ
し、加圧された材料を取り出す。こののち、材料をオー
ブンにて温度１２０℃で、１時間加熱しアニールする。
このようにしてえられた積層シート材料から一辺の長さ
１．５ｃｍの正方形の試験片を切り出した。

【００１６】［実施例３］高密度ポリエチレン（三菱化
学（株）製、ＪＶ０７０Ｈ）２７．１ｇをローラミキサ
ーのついたラボプラストミル装置（東洋精機（株）製、
Ｍｏｄｅｌ ２０Ｒ２００）により、温度２００℃、回
転数５０ｒｐｍの条件で３分間混練したのち、カーボン
ブラック（三菱化学（株）製、３０３０Ｂ）３３．２ｇ
を少しずつ混練しながら加え、全部加え終わったのちさ
らに１５分間混練し、ポリエチレンとカーボンブラック
の混練物をうる。これをＰＴＣポリマー層とする。取り
出した混練物の表面に、マスクを形成し、高抵抗性物質
としてＳｉＯ₂あるいはＳｉＮを、マスクを通して混練
物の一部に蒸着などにより形成する。これを金型（直径
５０ｍｍ×厚さ１ｍｍ）容積分に切り出し、ホットプレ
ート上で加熱しながらへらで平板状に押しつぶす。つぎ
に、この平板状材料の表裏両面に厚さ３５μｍの電解銅
箔を電極層として重ね合わせて金型にセットし、プレス
成形機で温度１８０℃で１０分間保持したのち、９０ｋ
ｇ／ｃｍ²の圧力で３分間保持する。金型内を水で１５
分間冷却後、脱圧し金型をプレスからおろし、材料を取
り出す。こののち、材料をオーブンにて温度１２０℃、
１時間加熱しアニールする。このようにしてえられた積
層シート材料から一辺の長さ１．５ｃｍの正方形の試験
片を切り出した。

【００１７】また高抵抗性物質を成膜する方法は他に
も、溶射、無電解メッキまたはスパッタリングなどがあ
る。

【００１８】［実施例４］本実施例は、ＰＴＣポリマー
層が３層構造で形成され、さらにその両方の外側にそれ
ぞれ電極が設けられており、電極層に近い層が電気抵抗
率の高く、かつ、導電性を有する結晶熱可塑性高分子、
電極層に遠い層（素子の中心層）が従来から用いられて
いるＰＴＣポリマー層よりなるものである。

【００１９】電極層に近い層の作製方法を記す。高密度
ポリエチレン（三菱化学（株）製、ＪＶ０７０Ｈ）２
７．１ｇをローラミキサーのついたラボプラストミル装
置（東洋精機（株）製、Ｍｏｄｅｌ ２０Ｒ２００）に
より、温度２００℃、回転数５０ｒｐｍの条件で３分間
混練したのち、カーボンブラック（昭和キャボット
（株）製、Ｎ７６２）３３．２ｇを少しずつ混練しなが
ら加え、全部加え終わったのちさらに１５分間混練し、
ポリエチレンとカーボンブラックの混練物をうる。取り
出した混練物を金型（直径５０ｍｍ×厚さ０．２ｍｍ）
容積分ごとに切り出し、ホットプレート上で加熱しなが
らへらで平板状に押しつぶす。この平板状材料を金型に
セットし、プレス成形機で温度１８０℃で１０分間保持
したのち、９０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３分間保持する。
金型内を水で１５分間冷却後、脱圧し金型をプレスから
おろし、材料を取り出す。この材料をＪＶ５５Ｎ７６２
と呼び、２枚作製する。

【００２０】電極層から遠い層の作製方法を記す。高密
度ポリエチレン（三菱化学（株）製、ＪＶ０７０Ｈ）２
７．１ｇをローラミキサーのついたラボプラストミル装
置（東洋精機（株）製、Ｍｏｄｅｌ ２０Ｒ２００）に
より温度２００℃、回転数５０ｒｐｍの条件で３分間混
練したのち、カーボンブラック（三菱化学（株）製、３
０３０Ｂ）３３．２ｇを少しずつ混練しながら加え、全
部加え終わったのちさらに１５分間混練し、ポリエチレ
ンとカーボンブラックの混練物をうる。取り出した混練
物を金型（直径５０ｍｍ×厚さ０．６ｍｍ）容積分ごと
に切り出し、ホットプレート上で加熱しながらへらで平
板状に押しつぶす。この平板状材料を金型にセットし、
プレス成形機で温度１８０℃で１０分間保持したのち、
９０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３分間保持する。金型内を水
で１５分間冷却後、脱圧し金型をプレスからおろし、材
料を取り出す。この材料をＪＶ５５１０１と呼ぶ。

【００２１】前記ＪＶ５５１０１は、すなわちＰＴＣ素
子の中心に設けられるＰＴＣポリマー層であり、前記Ｊ
Ｖ５５Ｎ７６２は、前記ＪＶ５５１０１より電気抵抗率
の高い結晶熱可塑性高分子である。

【００２２】ＪＶ５５Ｎ７６２（厚さ０．２ｍｍ）、Ｊ
Ｖ５５１０１（０．６ｍｍｔ）、ＪＶ５５Ｎ７６２（厚
さ０．２ｍｍ）の順で重ねるが、ＪＶ５５Ｎ７６２はＪ
Ｖ５５１０１の両表面の表面積の約２０％を覆うように
はさみで０．１ｍｍ程度の大きさに切り刻んでＪＶ５５
１０１の上下にそれぞれ配置させる。この材料の表裏両
面に厚さ３５μｍの電解銅箔を電極層としてそれぞれ重
ね合わせて金型にセットし、プレス成型機で温度１８０
℃、１０分間保持したのち、９０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で
３分間保持する。金型内を水で１５分間冷却後、脱圧し
金型をプレスからおろし、材料を取り出す。こののち、
材料をオーブンにて温度１２０℃、１時間加熱しアニー
ルする。このようにしてえられた積層シート材料から一
辺の長さ１．５ｃｍの正方形の試験片を切り出した。

【００２３】［実施例５］高密度ポリエチレン（三菱化
学（株）製、ＪＶ０７０Ｈ）２７．１ｇをローラミキサ
ーのついたラボプラストミル装置（東洋精機（株）製、
Ｍｏｄｅｌ ２０Ｒ２００）により温度２００℃、回転
数５０ｒｐｍの条件で２分間混練し、そののち有機過酸
化剤として２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔｅｒｔ−
ブチルパーオキシヘキサン−３（日本油脂（株）製、パ
ーヘキサ２５Ｂ）０．９ｇを加えて、２分間混練し、カ
ーボンブラック（三菱化学（株）製、３０３０Ｂ）３
３．２ｇを少しずつ混練しながら加え、全部加え終わっ
たのちさらに１５分間混練し、ポリエチレンとカーボン
ブラックの混練物をうる。取り出した混練物を金型（直
径５０ｍｍ×厚さ１ｍｍ）容積分ごとに切り出し、ホッ
トプレート上で加熱しながらへらで平板状に押しつぶ
す。つぎに、この平板状材料の表裏両面にガラスビーズ
球（ＦＵＪＩＳＴＯＮ社製、Ｎｏ．００８、直径０．０
８ｍｍ程度）を１〜２層程度まぶした後へらですりつ
け、さらに厚さ３５μｍの電解銅箔を電極として重ね合
わせ金型にセットし、プレス成形機で温度１８０℃で１
０分間保持したのち、９０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３分間
保持する。金型内を水で１５分間冷却後、脱圧し金型を
プレスからおろし、材料を取り出す。こののち、材料を
オーブンにて温度１２０℃、１時間加熱しアニールす
る。このようにしてえられた積層シート材料から一辺の
長さ１．５ｃｍの正方形の試験片を切り出した。

【００２４】［実施例６］実施例５において用いた、
２，５−ジメチル−２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパー
オキシヘキサン−３（日本油脂（株）、パーヘキサ２５
Ｂ）の代わりに、有機造核剤としてヒドロキシ−ジ（ｔ
ｅｒｔ−ブチル安息香酸）アルミニウム（大日本インキ
化学工業（株）製、ＡＬ−ＰＴＢＢＡ）を用いたもので
あり、そのほかは実施例５のばあいと同様である。この
ヒドロキシ−ジ（ｔｅｒｔ−ブチル安息香酸）アルミニ
ウムを加えて混練し、最終的に一辺の長さ１．５ｃｍの
正方形の試験片を切り出した。

【００２５】［実施例７］実施例５において、２，５−
ジメチル−２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシヘ
キサン−３（日本油脂（株）製、パーヘキサ２５Ｂ）の
代わりに、有機造核剤としてリン酸２，２′−メチレン
ビス（４，６−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ナトリ
ウム（旭電化工業（株）製、アデカスタブＮＡ−１１）
を用いたものであり、そのほかは実施例５のばあいと同
様である。このリン酸２，２′−メチレンビス（４，６
−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルフェニル）ナトリウムを加えて
混練し、最終的に一辺の長さ１．５ｃｍの正方形の試験
片を切り出した。

【００２６】［実施例８］実施例５において、２，５−
ジメチル−２，５−ジ−ｔｅｒｔ−ブチルパーオキシヘ
キサン−３（日本油脂（株）製、パーヘキサ２５Ｂ）の
代わりに、有機造核剤として低級アルキル置換ベンジリ
デンソルビトール（新日本理化（株）製、ゲルオールＭ
Ｄ）を用いたものであり、そのほかは実施例５のばあい
と同様である。この低級アルキル置換ベンジリデンソル
ビトールを加えて混練し、最終的に一辺の長さ１．５ｃ
ｍの正方形の試験片を切り出した。

【００２７】実施例９から実施例１６までは前記実施例
で使用した配合剤（有機過酸化剤または有機造核剤）と
高抵抗性物質の組み合わせを変え、最終的に一辺の長さ
１．５ｃｍの正方形の試験片を切り出したものである。
組み合わせは表１に示した。

【００２８】［比較例１］結晶性高分子物質として高密
度ポリエチレン（三菱化学（株）製、ＪＶ０７０Ｈ）２
７．１ｇをローラミキサーのついたラボプラストミル装
置（東洋精機（株）製、Ｍｏｄｅｌ ２０Ｒ２００）に
より、温度２００℃、回転数５０ｒｐｍの条件で３分間
混練したのち、導電性粒子としてカーボンブラック（三
菱化学（株）製、３０３０Ｂ）３３．２ｇを少しずつ混
練しながら加え、全部加え終わったのちに１５分間混練
し、ポリエチレンとカーボンブラックの混練物をえる。
取り出した材料を金型容積（直径５０ｍｍ×厚さ１ｍ
ｍ）分ごとに切り出し、ホットプレート上で加熱しなが
らへらで平板状に押しつぶす。これを、ＰＴＣポリマー
層とする。つぎに、前記平板状材料の表裏両面に厚さ３
５μｍの電解銅箔を電極層として重ね合わせ金型にセッ
トし、プレス成形機に装着し温度１８０℃で１０分間保
持したのち、９０ｋｇ／ｃｍ²の圧力で３分間保持す
る。金型内を水で１５分間冷却後、脱圧し金型をプレス
からおろし、材料を取り出す。こののち、材料をオーブ
ンにて温度１２０℃、１時間加熱しアニールする。この
ようにしてえられた積層シート材料から一辺の長さ１．
５ｃｍの正方形の試験片を切り出した。

【００２９】比較例２〜比較例５は、表１に示すような
配合剤を比較例１と同様にしてＰＴＣポリマーに添加し
作製した材料である。

【００３０】実施例１〜１６および比較例１〜５でえら
れたＰＴＣ素子の限流実験を行い、ＰＴＣ特性評価の目
安である最大限流波高値を測定した。測定法としては、
電流端子部の接続抵抗を含めた回路インピーダンスを
０．１２７Ωとし、周波数６０Ｈｚの半波の正弦波電圧
をＰＴＣ素子に印加して最大限流波高値を測定した。そ
のばあいの最大限流波高値の値を表１に示す。実施例１
では推定短絡電流１４００Ａが３１８Ａに限流でき、比
較例１においては推定短絡電流１４００Ａが３７８Ａへ
限流できた。この結果は本発明の実施例１が比較例１の
ＰＴＣ素子より限流効果が良いことを示している。ＰＴ
Ｃポリマー層と電極層とのあいだに高抵抗性物質を介在
させた実施例は、ＰＴＣポリマー層と電極層とのあいだ
に何も介在させなかった比較例に比べ最大限流波高値が
低かった。

【００３１】

【表１】

【００３２】本発明の実施例において、高抵抗性物質が
ＰＴＣポリマー層の両表面のそれぞれの表面積の５％〜
９５％を覆うことにしたのは、５％未満では短絡電流に
対して所望の高抵抗がえられず、また９５％を超えると
ＰＴＣポリマー層と電極層のあいだで電流が流れなくな
るためである。

【００３３】本発明において用いられるＰＴＣポリマー
は結晶性ポリマー中に導電性粒子を分散させたものであ
る。結晶性ポリマーとしては、前述のように、その融点
において結晶が融解する際に急激な体積膨脹を起こし、
この結晶性ポリマー中に分散させた導電性粒子の間隔を
広げる作用を有するものであればとくに限定されない。
結晶化度は２０％以上、特に４０％以上が好ましい。具
体例としては、たとえば特公昭６４−３３２２号公報、
特公平４−２８７４４号公報、特公平５−６６００１号
公報などに開示されるような結晶性ポリマーがあげら
れ、それらのうち、たとえば高密度ポリエチレン、中密
度ポリエチレン、低密度ポリエチレンなどのポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ−ブテン−１、ポリメチルペ
ンテン（ＴＰＸ）、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エ
チレン−プロピレンゴム、アイオノマーまたはエチレン
−プロピレンブロック共重合体などのポリオレフィン
類；ポリビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチ
レン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、エチレン−
テトラフルオロエチレン共重合体、テトラフルオロエチ
レン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、
エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体、テト
ラフルオロエチレンまたはポリクロロトリフルオロエチ
レンなどのフルオロカーボンポリマー類；ポリアミド、
ポリアセタール、シンジオタクチック−ポリスチレンま
たは飽和ポリエステルなどのほかの結晶性高分子などの
１種または２種以上の混合物が好ましい。これらの中で
最も好ましいものは、結晶化度がもっとも高い点からポ
リオレフィン類の中のポリエチレンである。導電性粒子
としては、粒径が０．０２〜２００μｍ程度のたとえ
ば、カーボンブラック、グラファイト、金属繊維、カー
ボンファイバー、金属粒子、（Ｎｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｆ
ｅ、Ａｌなど）、無機物ウィスカーまたは金属メッキカ
ーボンなどを、結晶性ポリマー中に４０〜８０重量％混
入することが常温抵抗率を０．２Ωｃｍ程度に保つため
に好ましい。さらに、実用面およびコスト面のバランス
からは、粒径０．０３〜０．２μｍ程度のカーボンブラ
ックを、結晶性ポリマー中に５０〜７０重量％混入する
ことが最も好ましい。

【００３４】また、本発明のＰＴＣ素子の高抵抗性物質
としては、電気抵抗率はＰＴＣポリマー層および電極層
より高いものであればとくに限定されない。抵抗率はＰ
ＴＣポリマー層の数倍以上であることが限流波高値を下
げるため好ましい。また、蒸着、溶射、無電解メッキま
たはスパッタリングで膜状に形成できるという点から、
たとえば無機物微粒子または有機物層などがあげられ
る。無機物微粒子の具体例としては、たとえばタルク、
炭酸カルシウム、炭酸カリウム、ガラスまたはアルミナ
などがあげられ、低コストやプロセス容易性などの点か
ら、ガラスビーズまたはガラス繊維が好ましい。

【００３５】有機物の具体例としては、たとえばイン
ク、ＰＴＣポリマーまたはレジストなどがあげられ、コ
ストやプロセス容易性などの点から、インクまたはＰＴ
Ｃポリマーが好ましい。

【００３６】本発明のＰＴＣ素子の電極層としては、高
導電性および低コストの点からニッケルメッキ銅、ニッ
ケル、銅または銀などが好ましい。

【００３７】本発明においては、高密度ポリエチレンに
粒径０．０９μｍ程度のカーボンブラックを５５重量％
程度配合して厚さ０．６ｍｍ程度のＰＴＣポリマーと
し、該ＰＴＣポリマーの両表面に０．２ｍｍ程度のガラ
スビーズ球をまぶし、ヘラでこすりつけるようにして高
抵抗性物質を形成し、さらにその外側に３５μｍ程度の
ニッケルメッキ銅を電極層として形成する組合わせが電
流波高値が低下する点で好ましい。

【００３８】本発明においては、高密度ポリエチレンに
粒径０．０９μｍ程度のカーボンブラックを５５重量％
程度配合して厚さ０．６ｍｍ程度のＰＴＣポリマーと
し、該ＰＴＣポリマーの両表面に厚さ０．２ｍｍ程度で
インクをスクリーン印刷により高抵抗性物質として形成
し、さらにその外側に厚さ３５μｍ程度のニッケルメッ
キ銅を電極層として形成する組合わせが電流波高値が低
下する点で好ましい。

【００３９】本発明においては、高密度ポリエチレンに
粒径０．０９μｍ程度のカーボンブラックを５５重量％
程度配合して厚さ０．６ｍｍ程度のＰＴＣポリマーと
し、粒径０．０４μｍ程度のカーボンブラックを３０重
量％程度配合した厚さ０．２ｍｍ程度の高密度ポリエチ
レンを、前記ＰＴＣポリマーより電気抵抗率が高い結晶
熱可塑性高分子とし、前記結晶熱可塑性高分子をはさみ
で０．１ｍｍ程度の大きさに切り刻んで、前記ＰＴＣポ
リマーの両表面に配置し、さらにその外側に３５μｍ程
度のニッケルメッキ銅を電極層として形成する組合わせ
が、電波波高値が低下する点で好ましい。

【００４０】

【発明の効果】請求項１記載のＰＴＣ素子は、ＰＴＣポ
リマー層と、前記ＰＴＣポリマー層の両表面上にそれぞ
れ形成される一対の電極層とからなり、ＰＴＣポリマー
層と前記電極層とのあいだに、前記ＰＴＣポリマー層お
よび前記電極層より電気抵抗率が高い高抵抗性物質の層
がそれぞれ挟持されてなるため、ＰＴＣポリマー層と電
極層とのあいだの抵抗が増加し、事故電流に対して動作
が早くなり、遮断時の電流波高値を低くすることができ
る効果がある。

【００４１】請求項２記載のＰＴＣ素子は、請求項１記
載の構造において、前記高抵抗性物質が、無機物微粒子
であり、かつ、該無機物微粒子が前記ＰＴＣポリマー層
の表面のそれぞれの表面積の５％〜９５％を覆ってなる
ため、ＰＴＣポリマー層と電極層とのあいだの接触面積
が減少し、抵抗が増加し、事故電流に対して動作が早く
なり、遮断時の電流波高値を低くできる効果がある。

【００４２】請求項３記載のＰＴＣ素子は、請求項１記
載の構造において、前記高抵抗性物質が、有機物であ
り、かつ、該有機物が前記ＰＴＣポリマー層の両表面の
それぞれの表面積の５％〜９５％を覆ってなるため、Ｐ
ＴＣポリマー層と電極層とのあいだの接触面積が減少
し、抵抗が増加し、事故電流に対して動作が早くなり、
遮断時の電流波高値を低くできる効果がある。

【００４３】請求項４記載のＰＴＣ素子は、請求項１記
載の構造において、前記高抵抗性物質が、溶着、溶射、
無電解メッキあるいはスパッタリングで形成される膜状
の高抵抗物質であり、かつ、該高抵抗物質が前記ＰＴＣ
ポリマー層の表面のそれぞれの表面積の５％〜９５％を
覆ってなるため、ＰＴＣポリマー層と電極層とのあいだ
の接触面積が減少し、抵抗を増加し、事故電流に対して
動作が早くなり、遮断時の電流波高値を低くできる効果
がある。請求項５記載のＰＴＣ素子は、請求項１記載の
構造において、前記高抵抗性物質が、前記ＰＴＣポリマ
ー層より電気抵抗率が高く、かつ、導電性を有する結晶
熱可塑性高分子であり、前記結晶熱可塑性高分子が前記
ＰＴＣポリマー層の表面のそれぞれの表面積の５％〜９
５％を覆ってなるため、ＰＴＣポリマー層と電極層との
あいだの抵抗が増加し、事故電流に対して動作が早くな
り、遮断時の電流波高値を低くできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すＰＴＣ素子の斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ ＰＴＣポリマー層、２ 電極層（金属箔）、３ ガ
ラスビーズ球。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 雅廣 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 長谷川 修 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 村田 士郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 林 龍也 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 森 貞次郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＰＴＣポリマー層と、該ＰＴＣポリマー
   層の両表面上にそれぞれ形成される一対の電極層とから
   なり、前記ＰＴＣポリマー層と前記電極層とのあいだ
   に、前記ＰＴＣポリマー層および前記電極層より電気抵
   抗率が高い高抵抗性物質の層がそれぞれ挟持されてなる
   ことを特徴とするＰＴＣ素子。
2. 【請求項２】 前記高抵抗性物質が無機物微粒子であ
   り、かつ、該無機物微粒子が前記ＰＴＣポリマー層の両
   表面のそれぞれの表面積の５％〜９５％を覆ってなる請
   求項１記載のＰＴＣ素子。
3. 【請求項３】 前記高抵抗性物質が有機物であり、か
   つ、該有機物が前記ＰＴＣポリマー層の両表面のそれぞ
   れの表面積の５％〜９５％を覆ってなる請求項１記載の
   ＰＴＣ素子。
4. 【請求項４】 前記高抵抗性物質が、蒸着、溶射、無電
   解メッキまたはスパッタリングで形成される膜状の高抵
   抗物質であり、かつ、該高抵抗物質が前記ＰＴＣポリマ
   ー層の両表面のそれぞれの表面積の５％〜９５％を覆っ
   てなる請求項１記載のＰＴＣ素子。
5. 【請求項５】 前記高抵抗性物質が、前記ＰＴＣポリマ
   ー層より電気抵抗率が高く、かつ、導電性を有する結晶
   熱可塑性高分子であり、前記結晶熱可塑性高分子が前記
   ＰＴＣポリマー層の両表面のそれぞれの表面積の５％〜
   ９５％を覆ってなる請求項１記載のＰＴＣ素子。