JPH10106805A - Ptc装置 - Google Patents

Ptc装置

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JPH10106805A
JPH10106805A JP9254113A JP25411397A JPH10106805A JP H10106805 A JPH10106805 A JP H10106805A JP 9254113 A JP9254113 A JP 9254113A JP 25411397 A JP25411397 A JP 25411397A JP H10106805 A JPH10106805 A JP H10106805A
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ptc material
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Jeffrey A West
ジェフリー・エイ・ウエスト
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Emerson Electric Co
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Emerson Electric Co
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 PTC材料の面積がPTC装置の外周縁内の
面積よりも遥かに大きいPTC装置を提供する。 【解決手段】 複数個のPTC材料層56、58及び複
数個の金属プレート50、52、54が互いにサンドイ
ッチ状に挟まれ、互いに隣接する一対の金属プレート5
2、54は一つのPTC材料層58を介して直列に接続
されている。他のPTC材料層56は他の金属プレート
50を互いに隣接する一対の金属プレート52、54に
接続することにより一つのPTC材料層58と並列に接
続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、サーマルプロテク
タの技術分野に係り、更に詳細には電流を制限する機能
を有するサーマルプロテクタに係る。炭素粒子を含有し
正の抵抗温度係数を有する重合体化合物の薄いシートを
含むサーマルプロテクタについて本発明を説明するが、
本発明はより広い局面を有し、正の抵抗温度係数を有す
る他の材料が使用されてもよい。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】正の抵
抗温度係数を有するサーマルプロテクタは一般にPTC
装置と呼ばれ、正の抵抗温度係数を有する材料は一般に
PTC材料と呼ばれる。PTC装置内のPTC装置材料
の薄い層がその厚さに垂直な方向に電気を導く。通常の
動作中に於けるPTC装置の抵抗を低減することは、P
TC材料層の面積を増大させることにより達成される。
しかしPTC装置は限られた空間内に収まらなければな
らず、従って使用可能な空間内に収めつつ所望の低い初
期抵抗を達成するに必要な程度にまでPTC材料層の表
面積を大きくすることが必ずしも常に可能であるわけで
はない。
【0003】従ってPTC装置の外形寸法を大きく増大
することなくPTC材料層の面積を拡大する構成が必要
とされている。
【0004】
【発明の概要】本発明のPTC装置は、互いにサンドイ
ッチ状に挾まれた複数個の金属プレートと複数個のPT
C材料層とを有し、一つのPTC材料層が一対の金属プ
レートの間に直列に接続され、他の全てのPTC材料層
が前記一つのPTC材料層と並列に接続されている。か
かる構成によりPTC装置の外形寸法を最小限に抑えつ
つPTC材料の全面積を調節することが可能である。
【0005】一つの好ましい構成に於いては、複数個の
金属プレートはそれらの金属プレートのうちの所定の金
属プレートを選択的に接続して他のPTC材料層を一つ
のPTC材料層と並列に接続するための接続タブを有し
ている。一つの構成に於いては、接続タブのうちの所定
の接続タブは他のタブに設けられたフィンガを受け入れ
る孔を有している。フィンガを孔に固定しそれらを良好
に電気的に接続するためにはんだづけが行われる。
【0006】本発明の他の一つの局面によれば、PTC
装置の外側金属プレートがPTC装置を回路板等に支持
するための横方向に延在する支持突起を含んでいる。こ
の支持突起は回路板等に設けられた孔に受けられるよう
外方へ延在する互いに隔置された脚部を有していてよ
い。
【0007】本発明の主要な目的は、PTC材料の面積
がPTC装置の外周縁内の面積よりも遥かに大きいPT
C装置を提供することである。
【0008】本発明の他の一つの目的は、互いに並列に
接続された複数個のPTC材料層を有するコンパクトな
PTC装置を提供することである。
【0009】本発明の他の一つの目的は、複数個のPT
C材料層により互いに分離された複数個の金属プレート
を有し、各金属プレートはPTC材料層を電気的に並列
に接続すべく互いに選択的に接続するためのタブを有す
るPTC装置を提供することである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の全ての実施形態に於い
て、各PTC材料層は炭素粒子を含有し正の抵抗温度係
数を有する重合体化合物である。PTC材料は通常の動
作温度に於いて非常に低い抵抗を有し、所定のスイッチ
ング温度以上の温度に於いて非常に高い抵抗を有するよ
うになる。PTC材料は通電による自己加熱により或い
は周囲環境に於いて高温度に曝されることによりそのス
イッチング温度に到達する。PTC材料はスイッチング
温度に於いて自動的にその高い抵抗の状態に切り換わ
り、PTC装置により保護されるべき電気装置への電流
を効果的に遮断する。金属フォイル電極(図示せず)が
PTC材料の両側面に接合され、PTC材料と同一の範
囲に亘り延在する。金属プレートが金属フォイル電極に
はんだ付けされる。
【0011】本発明に従って構成されるPTC装置に於
いては、各PTC材料層は好ましくは0.05inch
(1.27mm)以下の厚さ、通常は0.02inch(0.
51mm)以下の厚さを有する。PTC材料は80℃以下
のスイッチング温度を有するが、スイッチング温度は8
0℃よりも遥かに高い温度であってもよい。PTC装置
及びPTC材料の電気固有抵抗及び抵抗はスイッチング
温度に於いて少なくとも数次数倍に増大する。即ちPT
C装置及びPTC材料の電気固有抵抗及び抵抗はスイッ
チング温度に於いて25℃に於ける電気固有抵抗及び抵
抗の少なくとも103 倍に増大する。例えば25℃に於
けるPTC材料の電気固有抵抗は好ましくは100Ω・
cm以下である。電気固有抵抗はスイッチング温度に於い
て25℃に於ける電気固有抵抗の少なくとも103 倍の
値に急激に上昇する。25℃とスイッチング温度との間
の温度に於いては、電気固有抵抗は25℃に於ける値と
それほど変らない値である。
【0012】添付の図に於いて、図1乃至図3は端子プ
レートとしての一対の金属プレート10、12と一対の
薄いPTC材料層14、16とを有するPTC装置Aを
示している。
【0013】PTC装置Aは矩形をなし、上端18と下
端20と両端22、24とを含む外形を有している。金
属プレート10はその上端より下端へ向けて延在する垂
直溝26、27、28を有し、これらの溝は金属プレー
ト10を四つの小さいプレート部30、31、32、3
3に分割している。プレート部31及び33は図3に於
いてプレート部33について符号36にて示されている
如く横方向へ湾曲変形されており、PTC材料層16に
対し金属プレート12とは反対の側に配置されている。
【0014】金属プレート10及び12は、PTC装置
Aを回路に接続すべく上端18に隣接してPTC装置の
両端22、24より外方へ延在する端子タブ38、40
を有している。図示の構成に於いては、PTC材料層1
4は金属プレート12と金属プレート10のプレート部
30、32との間に直列に接続されている。PTC材料
層16は金属プレート10の横方向に変位されたプレー
ト部31、33によりPTC材料層14と並列に接続さ
れている。
【0015】図4乃至図6は外側金属プレート50、5
2と中間金属プレート54とを有するPTC装置Bを示
している。PTC材料層56が金属プレート50と54
との間に介装され、PTC材料層58が金属プレート5
2と54との間に介装されている。金属プレート52、
54は、PTC材料層58を金属プレート52と54と
の間に直列に接続すべく、PTC装置の上端に隣接して
両端より外方へ延在する端子タブ60、62を有する端
子プレートを郭定している。金属プレート52は端子タ
ブ60と同一の端部より外方へ延在する接続タブ64を
有し、接続タブ64には孔66が設けられている。金属
プレート50は外方且つ横方向へ延在するフィンガ68
を有し、フィンガ68は接続タブ64に設けられた孔6
6を貫通して突出している。PTC材料層56がPTC
材料層58と電気的に並列に接続されるよう金属プレー
ト50と52とを良好に電気的に接続すべく、フィンガ
68及び接続タブ64は互いにはんだ付けされている。
【0016】図7乃至図9は外側金属プレート70、7
2と中間金属プレート74、76とを有するPTC装置
Cを示している。PTC材料層78が金属プレート70
と74との間に介装され、PTC材料層80が金属プレ
ート74と76との間に介装され、PTC材料層82が
金属プート72と76との間に介装されている。金属プ
レート74、76はそれらの金属プレートを一つのPT
C材料層80を横切って直列に接続すべく、PTC装置
Cの上端に隣接してその両端より外方へ延在する端子タ
ブ84、86を有している。金属プレート74、76は
PTC装置Cの下端に隣接してその両端より外方へ延在
する下端接続タブ88、90を有し、接続タブ88、9
0には孔が設けられている。外側金属プレート70、7
2には横方向へ延在するタブフィンガ92、94が設け
られており、これらのフィンガはタブ88、90に設け
られた孔に受け入れられ、タブ88、90に適宜にはん
だ付けされている。このことによりPTC材料層78、
82はPTC材料層80と並列に接続されている。
【0017】図10乃至図14は外側金属プレート10
1、102と中間金属プレート103、104、10
5、106とを有するPTC装置Dを示している。PT
C材料層110が金属プレート102と103との間に
介装され、PTC材料層111が金属プレート103と
105との間に介装され、PTC材料層112が金属プ
レート104と105との間に介装されている。またP
TC材料層113が金属プレート104と106との間
に介装され、PTC材料層114が金属プレート101
と106との間に介装されている。
【0018】金属プレート103、105は端子プレー
トを郭定しており、PTC装置Dの上端に隣接してその
両端より外方へ延在する端子タブ120、121を有し
ている。金属プレート103、105及び中間金属プレ
ート104、106はそれらの端部より外方へ延在する
接続タブ122、124、123、125を有してい
る。タブ122〜125には外側金属プレート101、
102に設けられ横方向へ延在するタブフィンガ12
8、130を受ける孔が設けられており、フィンガ12
8、130及びタブ122〜125ははんだ付けにより
良好に電気的に接続されている。
【0019】金属プレート103、105は端子タブ1
20、121が回路に直列に接続されるとPTC材料層
111を横切って直列に接続される。他の全てのPTC
材料層110、112、113、114は一つのPTC
材料層111と並列に接続されている。
【0020】PTC装置Dを回路板等に支持すべく、下
端支持突起131が外側金属プレート102より横方向
外方へ湾曲されている。図示の構成に於いては、一対の
互いに隔置された脚部132、134が回路板等に設け
られた孔に受け入れられるよう支持突起131より下方
へ延在している。
【0021】PTC材料層111が金属プレート103
より金属プレート105へ向かう方向に電流を導くよ
う、金属プレート103、105に設けられた端子タブ
120、121が回路に接続されると、一つのPTC材
料層を除く他の全てのPTC材料層が電流を逆方向へ導
く。PTC材料層110は金属プレート103より金属
プレート102へ向かう方向に電流を導き、PTC材料
層112は金属プレート104より金属プレート105
へ向かう方向に電流を導く。またPTC材料層113は
金属プレート104より106へ向かう方向に電流を導
き、PTC材料層114は外側金属プレート101より
金属プレート106へ向かう方向へ電流を導く。
【0022】以上に於いては本発明を特定の実施形態に
ついて詳細に説明したが、本発明はこれらの実施形態に
限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々
の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかで
あろう。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従って構成されたPTC装置の正面図
である。
【図2】図1に示されたPTC装置の平面図である。
【図3】図1に示されたPTC装置の側面図である。
【図4】他の一つの実施形態の正面図である。
【図5】図4に示された実施形態の平面図である。
【図6】図4に示された実施形態の側面図である。
【図7】他の一つの実施形態の正面図である。
【図8】図7に示された実施形態の平面図である。
【図9】図7に示された実施形態の側面図である。
【図10】他の一つの実施形態の正面図である。
【図11】図10に示された実施形態の平面図である。
【図12】図10に示された実施形態の側面図である。
【図13】図10乃至図12に示された実施形態の斜視
図である。
【図14】図10乃至図12に示された実施形態の分解
斜視図である。
【符号の説明】
A〜D…PTC装置 10、12…金属プレート 14、16…PTC材料層 38、40…端子タブ 50、52…外側金属プレート 54…中間金属プレート 56、58…PTC材料層 60、62…端子タブ 66…孔 68…フィンガ 70、72…外側金属プレート 74、76…中間金属プレート 78〜82…PTC材料層 84、86…端子タブ 92、94…フィンガ 101、102…外側金属プレート 103〜106…中間金属プレート 110〜114…PTC材料層 122〜125…接続タブ 128、130…フィンガ

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】複数個の金属プレート及び複数個のPTC
    材料層を有するPTC装置にして、前記複数個の金属プ
    レートのうちの互いに隣接する一対の金属プレートは前
    記複数個のPTC材料層のうちの一つのPTC材料層を
    介して直列に接続されており、前記複数個の金属プレー
    トのうちの他の金属プレートは前記互いに隣接する一対
    の金属プレートの一方又は他方と接続され、これにより
    前記複数個のPTC材料層のうちの他のPTC材料層を
    前記一つのPTC材料層と並列に接続していることを特
    徴とするPTC装置。
  2. 【請求項2】前記複数個の金属プレートは横方向に延在
    し且つ前記PTC装置を回路板に支持する支持突起を有
    する支持プレートを含んでいることを特徴とする請求項
    1に記載のPTC装置。
  3. 【請求項3】前記PTC装置は前記支持突起より下方へ
    延在する一対の互いに隔置された脚部を含んでいること
    を特徴とする請求項2に記載のPTC装置。
  4. 【請求項4】前記複数個の金属プレートはそれらのうち
    の所定の金属プレートを選択的に互いに接続する接続タ
    ブを有していることを特徴とする請求項1に記載のPT
    C装置。
  5. 【請求項5】前記所定の金属プレートは孔を有し、他の
    金属プレートは前記孔に受けられたフィンガを有してい
    ることを特徴とする請求項4に記載のPTC装置。
  6. 【請求項6】前記複数個の金属プレートは一対の外側プ
    レートを有し、前記互いに隣接する一対の金属プレート
    の一方は前記一対の外側プレートの一方を含んでいるこ
    とを特徴とする請求項1に記載のPTC装置。
  7. 【請求項7】前記複数個の金属プレートは前記互いに隣
    接する一対の金属プレートとは独立の互いに分離された
    一対の外側プレートを含んでいることを特徴とする請求
    項1に記載のPTC装置。
  8. 【請求項8】複数個のPTC材料層及び複数個の金属プ
    レートを有するPTC装置にして、前記複数個の金属プ
    レートのうちの互いに隣接する一対の金属プレートは前
    記複数個のPTC材料層のうちの一つのPTC材料層を
    介して直列に接続されており、前記複数個のPTC材料
    層のうちの他のPTC材料層は前記一つのPTC材料層
    と並列に接続されていることを特徴とするPTC装置。
  9. 【請求項9】前記一つのPTC材料層は前記互いに隣接
    する一対の金属プレートの一方より前記互いに隣接する
    一対の金属プレートの他方へ一方向に電流を導き、前記
    他のPTC材料層は前記一方向とは逆の方向に電流を導
    くことを特徴とする請求項8に記載のPTC装置。
  10. 【請求項10】互いにサンドイッチ状に挟まれた複数個
    の金属プレート及び複数個のPTC材料層を有するPT
    C装置にして、各一対の互いに隣接する金属プレートは
    一つのPTC材料層により互いに分離されており、前記
    複数個の金属プレートの少なくとも二つはそれらより外
    方へ延在する接続タブを有し、前記タブは互いに接続さ
    れていることを特徴とするPTC装置。
  11. 【請求項11】前記タブの一方は孔を有し、前記タブの
    他方は横断方向に延在し且つ前記孔に受けられたフィン
    ガを含んでいることを特徴とする請求項10に記載のP
    TC装置。
  12. 【請求項12】一対の外側端子プレートによりサンドイ
    ッチ状に挟まれた一対のPTC材料層と、前記PTC材
    料層によりサンドイッチ状に挟まれた分割プレートとを
    含み、前記外側端子プレートの一方及び前記分割プレー
    トは直接電気的に接続されていることを特徴とするPT
    C装置。
  13. 【請求項13】前記外側端子プレートは横方向にオフセ
    ットされた変位部を有する一つのプレートにより郭定さ
    れていることを特徴とする請求項10に記載のPTC装
    置。
  14. 【請求項14】前記外側端子プレートは接続タブを有
    し、前記接続タブの一方は孔を有し、前記接続タブの他
    方は横断方向に延在し且つ前記孔に受けられたフィンガ
    を有していることを特徴とする請求項10に記載のPT
    C装置。
  15. 【請求項15】各一対の互いに隣接するプレートの間に
    一つのPTC材料層が介装された状態にて互いにサンド
    イッチ状に挟まれた一対の外側プレートと複数個の分割
    プレートと複数個のPTC材料層とを有するPTC装置
    にして、一対の互いに隣接する分割プレートは一対の端
    子プレートを郭定するよう前記複数個のPTC材料層の
    うちの一つのPTC材料層により直列に接続されてお
    り、前記外側プレートは前記端子プレートの一方又は他
    方と選択的に接続され、前記複数個のPTC材料層のう
    ちの他のPTC材料層は前記一つのPTC材料層と並列
    に接続されていることを特徴とするPTC装置。
  16. 【請求項16】前記端子プレート及び前記外側プレート
    はそれらより外方へ延在する接続タブを有していること
    を特徴とする請求項13に記載のPTC装置。
  17. 【請求項17】前記接続タブのうちの所定の接続タブは
    孔を有し、他の接続タブは横断方向に延在し且つ前記孔
    に受けられたフィンガを有していることを特徴とする請
    求項14に記載のPTC装置。
  18. 【請求項18】前記一対の外側プレートの一方は横方向
    に延在し且つ前記PTC装置を回路板に支持する支持突
    起を有していることを特徴とする請求項13に記載のP
    TC装置。
  19. 【請求項19】前記PTC装置は前記支持突起より下方
    へ延在する支持脚部を含んでいることを特徴とする請求
    項16に記載のPTC装置。
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