JPS5842955B2 - 正温度係数抵抗体を有する加熱素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は正温度係数抵抗値を有する材料から成り、電流
導線を有する少なくとも１個の抵抗体を具え、合成材料
を含む電気絶縁性の注封化合物でこの抵抗体を包囲した
正温度係数抵抗体を有する加熱素子に関するものである
。

このような自己調整加熱素子に使用される抵抗体は希土
類金属、アンチモン、ニオビウム又はその他の元素でド
ープした焼結したチタン酸バリウムから成るか、或はア
ンチモン、ニオビウムその他の元素とチタン酸ストロン
チウム又はチタン酸鉛との混合物でドープした焼結した
チタン酸バリウムから成るのが普通である。

このような材料の熱伝導性は比較的低く、従って空中に
熱を放散することも少ない。

負荷を加えた時、いわゆるＰＴＣ抵抗体はその抵抗値が
迅速に増大する温度まで比較的僅かな電力消費で空気中
で達する。

更に温度が僅かに高くなっただけでも抵抗値が比較的大
きく増大する。

実際上、このことにより放散され得る熱によって最大消
費電力が定まる平衡状態に達する。

本明細書中「自己調整」と称するのはこのことを意味す
るものである。

本願人は以前に熱放散性を改良するため、伝熱性充填剤
から成る合成樹脂化合物によって抵抗体の全面を包囲す
ることにより最大消費電力を増大するようにし、最高の
作動温度に抵抗し得る加硫合成樹脂と、電気絶縁性伝熱
金属化合物と、充填材料とからこの合成樹脂化合物を構
成したことがある。

充填材料としては微細に分散した二酸化シリコン又は全
重量に対し最大５０％までの微粉化した石英とを含む混
合物が好適である。

このような構造を使用した時ＰＴＣ抵抗とケーシングの
外側との間の温度差は作動中比較的僅かであり、例えば
２５°Ｃ以下である。

簡単のためこのような化合物で製造したケーシング内に
この組立体を収容する。

このケーシングを例えば円筒形にしてもよい。

また必ずしもこれに限らないが抵抗体を円筒形にしても
よく、ブロック状にしてもよい。

実際上、加硫シリコンラバーは合成材料として特に適し
ているように思われる。

また伝熱性で非導電性の金属化合物は酸化マグネシウム
で構成するのが好適であると共に、充填材料は例えば微
細に分散させた酸化珪素で構成するのがよい。

上述のように製造した自己調整作用のある抵抗素子を使
用している時、爆発が起きることが時々ある。

このため加熱素子により一部が形成されている器機が損
傷し、例えばこの器機の重要構成部が露出する可能性が
ある。

これがためこのような器機を使用する人が危険になる。

またこのような爆発は一般に製造中あらゆる注意を払う
にも拘らず製造ミスに基因することが確かめられた。

またこれ等の製造ミスは抵抗素子の使用中ＰＴＣ材料に
減力（ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ）を生じ、材料の抵抗が局
部的に減少し、これ等の位置に過大な電力を生じ、無暗
に温度が上昇する。

これ等の現象は例えば合成樹脂材料の加硫中に、ＰＴＣ
材料を減力する可能性のある注封化合物内にこの材料を
解放すると生ずるのである。

また望ましくない場所に電極を置いたため電極の品質に
基因し、この電極を加えている間にこの欠陥が生ずるも
のと考えられる。

使用中非常に大きな電力が局部的に発生することもある
。

この場合注封化合物の合成樹脂材料の分解温度以上に温
度が上昇する。

合成樹脂材料が分解すると、ＰＴＣ材料を減力する可能
性のある物質が発生するから抵抗が局部的に減少し、温
度が一層上昇するのである。

これがためＰＴＣ材料が完全に破壊し、爆発が起るので
ある。

比較的高い作動温度では成る種の電極材料は酸化し５、
電極の性質を局部的に妨害する。

このような妨害があると火花を発生し、注封化合物の合
成樹脂材料の分解が起き上述の結果を生ずる。

本発明の目的は爆発の危険を無くし、減力に基因し使用
中ＰＴＣ材料が完全に破壊することがない加熱素子を得
るにある。

本発明により、注封化合物に少なくとも１個の通路を設
け、この注封化合物の周縁のこの通路の両端の少なくと
も一方の端部を周囲の大気に開放連結することによって
この目的を達成し得ることを発見したことは驚くべきこ
とである。

このようにすることにより爆発の発生を有効に防止する
と共に、このようにすることにより抵抗素子の作動と寿
命とを決して劣化させることがない利点がある。

この通路は抵抗体の付近の注封化合物に設けるのが好適
である。

ここに「抵抗体の付近」と称するのは抵抗体から僅かな
距離でしかも有効な距離に通路を配置することを意味す
ると共に、これにより抵抗体の表面に通路が開放連結さ
れることになる。

抵抗体をブロック状にして縦ケーシング内に一線に配置
する場合の本発明の更に好適な実施例では、通路の少な
くとも１個を縦ケーシングの長手方向に平行にすると共
に、この通路の壁の一部を抵抗体の周縁の一部に合致さ
せる。

実際上、合成樹脂材料の加硫中に注封化合物に発生する
材料によるＰＴＣ材料の減力はも早生しない。

抵抗材料の表面上の望ましくない位置に電極が位置する
こと、或は抵抗材料の完全な破壊を生ずるような高い作
動温度で長く使用している間の電極材料の酸化による爆
発はも早見られなくなる。

図面につき本発明を説明する。

第１図に断面を示す加熱素子はケーシング１を具え、こ
の中に２個の抵抗体２，３を配置する。

これ等抵抗体の相互に対向する区域に薄い金属層の電極
を設ける。

図面では電極区域４，５を示す。電流導体、６，７によ
ってこれ等抵抗体を電圧源に接続する。

抵抗体２，３を化合物８内に埋設する。この化合物８は
導電金属化合物、充填材及び加硫合成樹脂材料を含む。

この化合物８に通路９゜１０を設ける。

高温で加硫し得るシリコンラバーを重量で１５％、微細
に分散した二酸化珪素を重量で１５％及び粉末酸化マグ
ネシウムを重量で７０％のペースト状材料を射出成型機
で適当に溶融して加圧下に射出することによりケーシン
グ１を造ることができる。

次にこの化合物を例えば１６０℃の温度で加圧して加硫
する。

本発明による加熱素子は次のように生産することができ
る。

予めプレス又は射出成型で製造したケーシング内にこの
注封化合物８を入れる。

この注封化合物の量を十分多くし、ケーシング内に入れ
た時抵抗体を完全に包囲し、ケーシングの残りの空間を
充すようにする（第２図参照）。

抵抗体２，３の側面には電流導線を有する電極区域４，
５を設け、この抵抗体を注封化合物８内に押込む。

次に抵抗体２，３に沿ってケーシング１の底にできるだ
け近く注封化合物８内に２個の鋼ピン９Ａ、ＩＯＡを押
込む（第３図参照）。

例えば１０分間、約１８０℃の温度でこの組立体を加硫
することによってこの注封化合物を加硫する。

鋼ピン９Ａ、Ｉ ＯＡを抜くと通路９゜１０ができる程
度まで注封化合物８を凝固させる（第４図参照）。

この組立体を例えば２４時間、１８０℃に保持して注封
化合物８を更に加硫する。

注封化合物８内にピン９Ａ、１０Ａと共に同時に抵抗体
２，３を押込むことも勿論可能である。

抵抗体２，３と、ピン９Ａ、１０Ａをケーシング１内に
設置した後注封化合物８を加えてもよい。

またこの場合、注封化合物８をしばらくの間加硫した後
ピン９Ａ、１０Ａを除去し、その後注封化合物８の加硫
を続けてもよい。

本発明の効果は次の実、験（加速寿命試、験）から明ら
かである。

実、験 Ａ ニッケルクロム合金の第１層と銀の第２層とから成る電
極を３０個のＰＴＣ抵抗に設けた。

３００°Ｃの空気中で２週間この電極を加熱することに
よってカニ的に高度に酸化させた。

この電極を通じて測定されたＰＴＣ抵抗の抵抗値は約１
０００Ωから２０００Ωに増大した。

次に１０個の抵抗に周期的に充電した（１０分間オン、
１０分間オフ、２６５Ｖ）。

スイッチオンして数秒後、電極区域に火花が連続的に観
察された。

数サイクル後、このＰＴＣ抵抗の種々の箇所にクラック
ができ始めた。

本発明により製造した残りの２０個の抵抗を合成樹脂の
ケーシング内に（１個のケーシング毎に）置いた。

そのうち１０個は通路がなく、他の１０個は本発明によ
る通路がある。

次にこのカプセルにしたＰＴＣ抵抗体に周期的に充電し
た（１０分間オン、１０分間オフ、２６５■）。

注封化合物に通路を設けなかったこの１０個の抵抗体は
１〜３０サイクルですべて破壊した。

通路を設けた１０個の抵抗体は充電中抵抗値が５０００
ΩからＩＭΩまで増大したためこれ以上作用しなかった
が、１０００サイクル以後でも破損が生じなかった。

実験 Ｂ 次の実験ではこの実験のために特別に製作した抵抗体で
あって２７０°Ｃのキューり点を有する２０個の抵抗体
を使用した。

（注封化合物が安定である温度より一層高い作動温度を
ＰＴＣ抵抗体は有する。

）この２０個の抵抗体を本発明により合成樹脂材料のケ
ーシングに（１個宛）設置した。

１０個の抵抗体には注封化合物内に通路を設け、残りの
１０個には設けない。

この抵抗体に２６５■で連続的に充電した。

充電操作を開始してから１２〜４８時間で通路のない１
０個の抵抗体はすべて破損した。

注封化合物内に通路を設けた１０個の抵抗体は１０００
時間連続的に充電しても欠陥を生じなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明加熱素子の断面斜視図、第２〜４図はそ
れぞれ本発明加熱素子を製造する順次の工程を線図的に
示す断面図である。 １・・・・・・ケーシング、２，３・・・・・・抵抗体
、４，５・・・・・・電極区域、６，７・・・・・・導
体、８・・・・・・注封化合物、９，１０・・・・・・
通路、９Ａ、１０Ａ・・・・・・鋼ピン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 正温度係数抵抗値を有する材料から成り電流導線を
   有する少なくとも１個の抵抗体を具え、合成材料を含む
   電気絶縁性の注封化合物でこの抵抗体を包囲した加熱素
   子に於て、一端がケーシングの周縁で終る少なくとも１
   個の通路を前記注封化合物に設けたことを特徴とする正
   温度係数抵抗体を有する加熱素子。 ２ 前記注封化合物の少なくとも１個の通路を前記抵抗
   体の付近に配置した特許請求の範囲１に記載の加熱素子
   。 ３ 注封化合物内の縦ケーシング内に一線に埋設したブ
   ロックの形状に抵抗体を構成し、少なくとも１個の通路
   を前記縦ケーシングの縦軸線に平行にし、この通路の壁
   の一部を前記抵抗体の周縁の一部に合致させた特許請求
   の範囲２に記載の加熱素子。