JPS6046789B2 - 電気加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＰＴＣ素子（正温度係数素子〔ＰＯｓｉｔｉｖ
ｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣＯｅｆｆｉｃｉｅｎｔｅｌ
ｅｍｅｎｔ））を包含する電気加熱装置及びその使用方
法に関する。

本発明において用いるＲＰＴＣ素子ョという用語は、当
該技術分野において公知されている通り、特定の温度ま
たは特定の温度範囲において電気抵抗が急速に増加する
素子を意味する。よく知られたＰＴＣ材料としては、ド
ープされたチタン・酸バリウム・セラミック（もちろん
剛体である）および、例えばカーボンブラックまたは金
属粒子などの電導性粒子の充填剤を内部に分散せしめた
熱塑性を有する結晶性架橋重合体がある。１スイッチン
グ温度Ｊ（通常省略してＴｓで表わす）という用語は、
抵抗が急上昇する温度であつてその温度以上においては
材料が多くの目的に対して事実上電気絶縁体となる該温
度を意味する。抵抗が比較的低い値から比較的高い値へ
、ある温度範囲において変化する場合（このようなこと
はしばしばある）は、その範囲より高温および低温であ
る範囲における抵抗一温度曲線の実質的な直線部分の延
長が交わる点の温度を便宜上Ｔｓとすることがフできる
。重合体のＰＴＣ材料は、結晶の融点または融点付近に
Ｔｓがあり、Ｔｓ以上の温度において自動的に動作を停
止することによつて自身の温度を自動的にＴＳまたはそ
の近くに保持する自動制御可撓性帯状加熱器として広く
使用されてきた。７剛体ＰＴＣ素子については、コーヒ
ーポットなどにおける温度感知スイッチおよび補助加熱
器としての利用が提案されている。

例えば米国特許第３，５５１，６４４号および第３，３
７５，７４４号を参照されたい。これらＰＴＣ装置にお
いて、ＰＴＣ素子はノ通常の電気抵抗加熱器と直列に接
続され、該加熱器およびＰＴＣ素子によつて加熱される
べき物体（例えば液体）に熱的に接触させて置かれる。
こののＰＴＣ素子は、スイッチング温度Ｔｓに達すると
該素子自身および通常の加熱器を流れる電流を遮断する
ことによつて、加熱されている物体の最高温度を制御す
る。加熱される物体の温度はＴｓまたはその近くまで上
昇した後、装置の熱的電気的特性により、Ｔｓ以下の温
度に安定するか、またはＴｓ以下の平均温度を中心とし
て一定の振幅まは減少して行く振幅をもつて振動し、最
大温度はやはりＴｓ以下になる。これらの装置に使用さ
れる剛体ＰＴＣ素子が、並利に接続された２つまたはそ
れ以上のＰＴＣ成分を包含するようにし、それらの成分
が相異なるスイッチング温度を有するようにすることに
よつて、加熱されるべき物体の温度が上昇する場合の装
置の電気的特性を階段状に改変することができる。この
場合、最高のＴｓを有するＰＴＣ成分が、加熱される物
体の最高温度を制御する。これらのすべての装置におい
て、ＰＴＣ素子の達しうる最高温度は該素子のスイッチ
ング温度Ｔｓであるか、または、ＰＴＣ素子が並列に接
続された相異なるスイッチング温度を有するＰＴＣ成分
群を包含する場合は、それらのスイッチング温度のうち
の最高のものである。本発明は、少なくともＰＴＣ素子
の一部分が制御された状態でＴｓ以上の温度まて熱せら
れるようになつている装置に関する。本発明の主たる特
徴は、次の各項記載のものから構成される電気装置を提
供することである。（１）前述のように定義されたスイ
ッチング温度Ｔｓを有する、前述のように定義されたＰ
ＴＣ素子、（２）ＰＴＣ素子１を電源に接続することに
よつて該素子を電流が流れるようにする接続装置、（３
）該ＰＴＣ素子の少なくとも一部分が温度Ｔｓに達する
に要する時間該電気装置が電源に接続されていた場合に
、ＰＴＣ素子の該部分に熱を供給する熱供給装置であつ
て、その熱供給装置が所定時間だけ前にＰＴＣ素子１の
該部分を流れていた電流の大きさおよび／または同時刻
にＰＴＣ素子の他の部分を流れている電流の大きさに依
存するようになつている、熱供給装置。

熱供給装置３は、一般に少なくとも１つの加熱器を包含
し、その加熱器は、任意の瞬間における加熱出力が同じ
瞬間のＰＴＣ素子１を流れている電流の大きさによつて
定まるような、例えばＰＴＣ素子１と直列に接続された
電気抵抗加熱器である。適当な抵抗加熱器としては、温
度Ｔｓまでそして実質的にはＴｓ以上の温度まて実質的
に一定て且つ一様な体積抵抗率を有する抵抗加熱器と、
ＰＴＣ素子１のスイッチング温度Ｔｓより高いスイッチ
ング温度を有するＰＴＣ素子とがある。以下に説明する
ように、抵抗加熱器としてそのようなＰＴＣ素子を使用
すると、ＰＴＣ素子１の温度一時間特性に対する付加的
制御がえられる。好ましくは使用される抵抗加熱器の抵
抗は、２５゜ＣとＴｓとの間における任意の３０゜Ｃの
区間にわたり６倍以上増加しないものとする。このよう
な加熱器を、本明細書においては定電力加熱器と称する
。抵抗加熱器の使用の際本質的なことはもちろん、該加
熱器の少なくとも一部分がＴｓ以上の温度に達しており
且つＰＴＣ素子の少なくとも一部分がまだＴｓ以下の温
度である状態が確実に実現されることと、該加熱器がＴ
ｓ以上の温度になつているとき発生した熱の少なくとも
一部が、ある遅延時間の後に（この時間内にＰＴＣ素子
はＴｓまたはそれ以上の温度に達してもよい）ＰＴＣ素
子、および／または、すでにＴｓまたはそれ以上の温度
に達しているＰＴＣ素子の一部分、に確実に供給される
ようになつていることとである。この時間遅延は、実質
的な熱容量を有する熱遅延素子を熱供給装置と加熱器と
の間に介在せしめることによつて実現される。熱遅延素
子としては、例えば発泡重合体などの電気絶縁体、また
は、例えば繊維状および／または粒子状の金属充填剤を
含有する発泡重合体などの電導体を用いることができる
。熱遅延素子はまた、好ましくはＴｓ以上の温度におい
て例えば融解などの相変化を行なうことによつて、等温
的に熱を吸収することのてきる材料を包含することもで
きる。すてにＴｓまたはそれ以上の温度に達しているＰ
ＴＣ素子の部分への熱の供給は、以下に詳細に述べる各
種の手段の１つまたは組合せによつて行なうことができ
、それによつてＰＴＣ素子内に一様でない電流を確実に
実現することができる。Ｔｓに達した後のＰＴＣ素子に
それを熱するために供給される熱量を増加させる目的で
、実質的瑠な熱容量を有する熱畜積素子を装置に包含せ
しめ、該熱畜積素子を、該加熱器とＰＴＣ装置の間に介
在させるのではなく、該加熱器にのみ熱的に接触させて
おくこともできる。

実施例の装置は積層構造を有し、それぞれが−ＰＴＣ素
子である複数の接触層と、該ＰＴＣ素子に直列に接続さ
れた電気抵抗加熱器と、熱遅延素子または熱畜積素子を
包含している。

該諸層のそれぞれは、少なくともＴｓの高さの温度にお
いては電導的であることが望ましい。該積層装置におい
）て、それぞれの層の厚さは一定（相異なる層の厚さは
同一であつても相異なつていてもよい）でもよく、また
は、１つまたはそれ以上の層の厚さが一様でなくてもよ
い。それぞれの層の厚さが一定であり、積層装置が５例
えば金属の箔、塗料、または板、あるいは電線網の形式
の電極を包含し、該電極かＰＴＣ素子の全ての部分に一
様な電流を生ぜしめるようになつている場合は、該積層
装置はＰＴＣ素子と加熱器層との間に介在せしめた熱遅
延素子を包含しなけＯればならない。

この種の形式の積層装置は次の各項記載のものを包含す
ることが望ましい。（ａ）第１電極層 （ｂ）好ましくはＴｓより高いスイッチング温度を有す
るＰＴＣ材料からなる、定電力加熱器層、（ｃ）熱遅延
層、（ｄ）ＴＳ以下の温度において加熱器層ｂの体積抵
抗率より小さい体積抵抗率を有する該ＰＴＣ素子層、（
ｅ）第２電極層。

そして、この種の積層装置には、Ｔｓ以下の温度におい
て加熱器層ｂの体積抵抗率より小さい体積抵抗率を有す
る電導性熱畜積層を、第１電極層ａと加熱器層ｂとの間
に包含せしめるか、または熱畜積層を第１電極層ａの加
熱器層ｂから遠い方の側に接して包含せしめる。

一方、１つまたはそれ以上のＰＴＣ層および加熱器層の
厚さが一様でない場合、および、それぞれの層の厚さが
一定ではあるがＰＴＣ素子を流れる電流が一様でなくな
るように電極が配置されている場合には、熱遅延素子は
本質重要性を失う。

この種の装置においては、２つの加熱器層の間にＰＴＣ
層をサンドイッチ状に介在せしめ、該加熱器層の少なく
とも一方に物理的に接触せしめるようにするとよい。そ
れぞれの層の厚さが一定である場合は、それぞれの加熱
器層に１つのスリップ電極を接触せしめ、それらの電極
が装置の側面の同じ側に、またはその対角線の反対側の
隅に配置されるようにするのがよい。例えば積層装置が
可撓性でなくてはならない場合などには、それぞれの層
が重合体材料によつて形成されていることが望ましい。

適当な抵抗率（もし必要ならば適当なＰＴＣ特性も）を
有する諸層が、例えばカーボンブラックなどの各種の電
導性充填剤をさまざまの量だけ重合体にブレンドす．る
ことによつて得られることは、当該技術分野においてよ
く知られている通りである。相異なる層を形成する重合
体（または重合体の混合物）は同じものでもよく相異な
るものであつてもよい。一般に好適である結晶性重合体
は、通常さらに架橋；構造を有するものであることが望
ましい。このような積層装置の全体の厚さは、例えば０
．２泗またはそれ以上０．７５ｃｍか１ｃｍまで位がよ
い。ＰＴＣ素子１、および電気抵抗加熱器、熱遅延素子
、または熱畜積素子として用いる他のそれぞ・れのＰＴ
Ｃ素子は、粒子状の電導性充填剤、好ましくはカーボン
ブラック、を内部に分散した有機重合体、特に熱塑性を
有する結晶性架橋重合体であることが望ましい。また、
ＰＴＣ素子１は、ＴｓとＴＳ＋３０℃との間において抵
抗が少なくとも６倍の増加を示すものであることが望ま
しい。適当な定電力加熱器は、同様の分散充填剤をさら
に大きい割合で含有せしめることによつて形成しうる。
特に好適な装置は熱復元性積層装置であるが、これは好
ましくはＰＴＣ素子１の層である少なくとも１つの重合
体層であつて、Ｔｓまたはそれ以上の温度、例えばＴＳ
＋８０℃まで熱せられると、）異なる形状に復元する該
重合体層を包含するものである。

熱復元性重合体部材を製造する技術は公知のものであつ
て、例えば米国特許第３，０８６，２４四（クック〔Ｃ
ＯＯｋ〕）に説明されている。典型的な方法としては、
架橋重合体の組成を有するｊある形状の部材を結晶融点
以上の温度において変形せしめ、その変形した状態で冷
却する方法がある。この部材は、拘束せずに結晶融点以
上の温度まで再加熱されれば、その原形に復元する。熱
復元性部材は、重合体に電導性充填剤をブレンドす゛る
ことによつて製造しうる。このブレンド部材は電導性を
有するが、ＰＴＣ性を示さず、電流を通することによつ
て復元可能である。しかし、この方法はきわめて信頼性
に乏しい。なぜならば、部材の過熱を避けることがきわ
めて困難だからである。結晶性架橋重合体を基礎とする
ＰＴＣ部材は、熱復元性のものにすることができる。し
かし、そのような部材のＴｓは重合体の結晶融点のすぐ
下にあり、部材の復元には少なくとも結晶融点より１０
℃高い温度まで加熱することが望ましいのである。従つ
て、このような熱復元性部材は、単にそれを通して電流
を流すだけでは十分に復元しえない。本発明の特に利点
とする所は、この難点を克服して、通常用いられてはい
るがある場合には望ましくない加熱方法、例えば炎によ
る直接加熱、に代わる加熱方法を提供することである。
その他の好適な積層装置としては、熱復元性の積層装置
であつてもよいが、熱作動接着剤の外部層を包含するも
のがある。本発明はさらに、前に定義した通りのＰＴＣ
素子の少なくとも一部分をそのＴｓより高い温度まて加
熱する方法を包含するのであるが、それは、上述の電気
装置のＰＴＣ素子１に電源を接続することにより、該素
子１の少なくとも一部分が温度Ｔｓに達するまて該素子
１を通して電流を流すことによつて行なわれる。

その場合、該ＰＴＣ素子をＴｓよりも、少なくとも５℃
、好ましくは少なくとも１０℃、しかし８０℃以下の温
度だけ、高い温度まで熱するのが望ましい。ＰＴＣ素子
がＴｓに達したため電流が実質的に流れなくなつた後も
該素子が電源に接続されたままであれば、時間の経過に
伴う該ＰＴＣ素子の温度変化は、装置およびその環境条
件の電気的特性に依存することになる。ＰＴＣ素子の温
度は最大値に達した後Ｔｓまたはそれに近い一定値に滑
らかに低下することが望ましい。しかし、該温度が最大
値に達した後、Ｔｓまたはそれに近い平均値を中心とし
て、一定の振幅またはしだいに減少していく振幅で振動
することもありうる。本発明の方法を実施する場合には
、使用される特定の装置に適するいかなる通常の電源で
も、例えば電池からの４０ボルト以下の電圧で１２ない
し３６ボルトの電圧とか、１１５ボルトの交流電圧でも
、利用できる。

装置が熱復元性のものである場合は、電源および各層の
抵抗は、もちろん復元を起こすのに十分な出力を生じう
るものでなければならない。それぞれの層の体積抵抗率
、厚さ、および形状と電極の配置とは、種々の温度にお
ける装置内で選択される電流径路に大きい影響を及ぼし
、従つて特定の点における特定の時刻の電力密度（従つ
て発生熱量）にも大きい影響を及ほす。

装置の動作特性はまた、各層の熱伝導率、熱的質量、お
よびそれらの層が周囲に熱を失う速度に依存し、また使
用電源にも依存する。しかし、本技術分野に精通してい
る者ならば、本明細書によつて本発明の利点および目的
を容易に理解しうるはずである。本発明の積層装置は、
、第１ないし１２図に斜視図として示されている。

それぞれの図面の説明にあたつては、説明している装置
の可能な改変についても触れるが、これらの改変は本発
明の他の装置に対しても適用しうる場合があることを了
解しておかれたい。図面の説明においては、、定電力加
熱器層をＣＷ層、ＰＴＣ素子１の層をＰＴＣ層、熱遅延
層を和層、熱畜積層をＴｓ層、とそれぞれ略称すること
にする。第１図において、積層装置１０は、金属網電極
１４および１５と、ＴＤ層１３と、ＰＴＣ層１２とを包
含している。

ＣＷ層１１の抵抗率は、ＴＤ層１３およびＰＴＣ層１２
の抵抗率より大である。Ｄ層１３の抵抗率は、ＰＴＣ層
１２の抵抗率に等しいかまたはそれより小であることが
望ましい。両電極は、金属板または金属塗料、または複
数のストリップまたは電線の電極であつてもよい。電極
１４および１５が電源１６に接続されると、電極間に一
様な電流が流れ、層１１は層１３または層１２よりも速
やかに熱せられる。層１２および１３の接合面がＴｓに
達すると、電流は遮断（すなわち、きわめて低いレベル
に減少）されるが、層１１がＴｓ以上の温度になつてい
るので、熱が層１１の温度に依存する速度でＰＴＣ層１
２に供給される。一方、層１１の該温度はＱＤ層の特性
に依存するある時間だけ前に積層装置を流れていた電流
に依存している。（本明細書において用いる０依存する
ョという語はもちろん広い意味に解釈すべきであつて、
互いに依存しあう２つの量の間に直接的かつ簡単な関係
が存在することを意味するものではない）。ＰＴＣ層１
２が熱せられて到達する最高の温度は、Ｔｓ．（５ＣＷ
層１１の最高温度との間の温度てある。第１図の装置を
改変した装置として、ＣＷ層１１およびＴＤ層１３の一
方または両方を、層１２のＴｓより高いスイッチング温
度を有するＰＴＣ材料によつて形成したものがある。

この改変装置においては、層１１または１３のスイッチ
ング温度がＰＴＣ層１２の達しうる最高温度を制限する
。第２図に示されている積層装置１７は上部ＣＷノ層と
下預アＴＣ層との間に電気絶縁体てあるＴＤ層を有する
。電極１，２２，２３，２４はＣＷ層とＰＴＣ層とを直
列に電源２５に接続する。この装置は、第１図の装置と
同様に動作する。第３図に示されている積層装置２６は
、電極３７０および３１、ＣＷ層２７、和層２９、ＰＴ
Ｃ層２８を第１図の場合と同様に有するほか、高い熱伝
導率と熱的質量とを有する電導性のＴｓ層３２をも有し
ている。

この装置は、ＰＴＣ層２９が達する最高温度および／ま
たはＰＴＣ層２９が実質つ的にＴｓ以上に留まる時間を
、胚層３２が増加せしめるほかは、第１図の装置と同様
に動作する。この装置の改変装置として、ＴＳ層３２を
電気絶縁体とし、電極３０を層２７と層３２との間に配
置したものがある。ＴＳ層３２としては、融点が層２８
のＴｓと層２７の達する最高温度との間にある結晶性重
合体を用いればよい。層３２は融解することによつて熱
を畜積し、電流が遮断された後これを放出する。第４図
に示されている積層装置３３は、ＣＷ層３４および３５
、ＴＤ層３７、ＰＴＣ層３６、および電源に接続された
いストリップ電極３８および３９を有する。

ＣＷ層３４の抵抗率はＣＷ層３５の抵抗率より大であり
、これら両者の抵抗率は和層３７およびＰＴＣ層３６の
抵抗率よりはるかに小である。和層３７の抵抗率は、Ｐ
ＴＣ層３６の抵抗率に等しいかまたはそれより小てある
ことが望ましい。両電極が電極電源に接続されると、電
流径路は層３４，３５の面内および層３６，３７の面に
垂直に主として生じ、層３４は他のいずれの層よりも速
やかに加熱される。このようにしてＰＴＣ層３６は、第
１ないし３図の装置におけると同様、Ｔｓより高い温度
まで熱せられることになる。第５図の積層装置は、第４
図のものと類似しているが、異なる点は第？Ｄ層４１を
包含しているためＣＷ層３４および３５が同じ抵抗率を
有しうることである。

第５図の積層装置を改変した装置としては、スリップ電
極３８および３９を層３４および３５の外部表面上の網
状電極に代え、そのようにすると全ての層を流れる電流
が層面に垂直になるので、層３４および３５のそれぞれ
の抵抗率を他の層の抵抗率より大にしたものがある。

第６図に示されている積層装置は、ＣＷ層４３および４
４、ＰＴＣ層４５および４６、和層４１を有している。

電極４８および４９は層４３および４４内に対角線の両
端部位置を占めるように配置されている。電源５０によ
つて付勢されると、層４３は層４５がＴｓに達するまで
加熱され、そ，こで電流は遮断される。層４３および４
５に畜積された熱はＰＴＣ層４６へ伝達され、ＰＴＣ層
４６は自身のＴｓに近い温度の定常状態に達する前に自
身のＴｓと層４５のＴｓとの間の温度になる。第１ない
し６図に示されている諸積層装置の改変装置として、、
一方または両方の単一電極を複数の電極のに代えた装置
がありうる。しかし、その場合、電極の位置、間隔、お
よび数が、前述のように積層装置の特性を変化せしめる
。これについては以下でさらに説明する。第７および８
図に示されている積層装置５１および５８は、ＣＷ層５
２および５３、和層５４、ＰＴＣ層５５を包含している
。

ＣＷ層５２および５３の体積抵抗率は等しい。ストリッ
プ電極５６は層５２および５３内に埋込まれている。こ
れらの電極が電源に接続されると、層５２は他の層より
も速速やかに加熱されるが、これは第７図の場合は層５
２内の電極が層５３内の電極よりも間フ隔が大であるた
めであり、また第８図の場合は層５２が層５３より薄い
ためである。第９図に示されている積層装置５９は、Ｃ
Ｗ層６０および６１、ＰＴＣ層６２、ストリップ電極６
３および６４を包含している。

ＣＷ層６０およ７び６１の抵抗率は等しい。電極が電源
６５に接続されると、電極間に一様でない電流を生じ、
積層装置の端縁部分が最初に加熱される。ＰＴＣ層６２
の端縁部分がＴｓに達すると、電流は層６２の中央部分
を流れるように強制されることになり、ノその部分の幅
は減少していくが、一方ではそれと同時に層６０および
６１において発生する熱はしだいに広くなつていくＰＴ
Ｃ層６２の端縁部分Ｔｓ以上の温度に加熱する。第９図
の積層装置の改変装置としては、一方または両方のＣＷ
層が層６２のＴｓより高いＴｓを有するＰＴＣ層である
装置がある。

また、前述のように和層またはＴＳ層を包含せしめた改
変装置も可能である。第１０図に示されている積層装置
６６は、ＣＷ層６７および６８、ＰＴＣ層６９、ストリ
ップ電極７０および７１を包含してる。

電極が電源７２に接続されると、電流は最初電極間を直
線的に流れ、積層装置の左側を加熱する。しかし、ＰＴ
Ｃ層６９の左側端縁部分がＴｓに達すると、電流は迂回
径路を通るよう強制されることになり、ＰＴＣ層６９の
遮断部分が増加するほどますます電流径路は迂回するよ
うになる。層６７および６８内で発生した熱は、層６９
の遮断部分をＴｓ以上の温度に加熱する。第１１図に示
されている積層装置７３は、厚さが左から右へ増大する
ＣＷ層７４および７５と、ＰＴＣ層７６と、電源７９に
接続された網状電極７７および７８とを包含している。

層７４および７５の厚さが左側の端縁部において小さく
なつているのて、左側端縁部が速やかに熱せられ、第１
０図の積層装置と同様にＰＴＣ層はしだいに左から右へ
遮断状態になつて行く。第１２図に示されている積層装
置８０は、ＣＷ層８１および８２と、中央部が両側部よ
りも厚くなつているＰＴＣ層８３と、網状電極８４およ
び８５とを包含している。

電極が電源８６に接続されると、ＰＴＣ層８３は両端縁
部分が中央部分よりも速やかに加熱される。従つて、両
側部が最初にＴｓに達し遮断状態となる。第１２図の積
層装置の改変装置として、ＰＴＣ層８３が、中央部より
も厚い両側部を有している、またはくさび形になつてい
る、・またはその他の様式で厚さが一様なあるいは一様
でない変動をしている、装置がある。

第１１図および第１２図の積層装置の改変装置として、
両ＣＷ層の厚さが同じ割合または相異なる割合で、一様
なまたは一様でない変動をしている装置がある。

第１０ないし１２図の積層装置の改変装置とし−て、一
方または両方のＣＷ層が、中間のＰＴＣ層よりも大きい
Ｔｓを有するＰＴＣ層である装置がある。

以上の各図においては、図示が容易であるために平面状
の積層装置を示したが、これらはもちろん、非平面的な
形状、例えば規則的または不規則的な管形、にすること
もできる。

前述のように、本発明の積層装置は、それらが熱復元性
のものであつてＰＴＣ素子１が高温度に達すると復元作
用が起こるものである場合に特に有用である。

低い定常状態の温度は、例えば、熱復元性部材上の接着
性被覆の流動を復元の後に促進するため有用である。こ
れらの装置はまた、最初高温を生じ後に低温を保持する
ことが有用である場合、例えは過酸化物を分解して反応
を起こしその後それを保持する場合など、にも利用する
ことができる。本明細書の装置は、我々の継続中の出願
特願昭５０−１１６２６８号（米国特許出願第６０１，
３４４号に相当する）の特許請求の範囲に述べてあるよ
うに、熱復元性部材の形式を有する場合特に有用である
。本発明の装置には、前述のような通常の電極を用いる
ことができるが、装置が熱復元性のものである場合は特
に、本出願と同時に行なわれた出願（米国特許出願第６
０１，５４９号）に開示されている管形電極を少なくと
も一方の電極として用いることが望ましい。

本発明においては通常のＰＴＣ組成を用いることができ
るが、我々の継続中の出願特願昭５０−１１６２７饅（
米国特許出願第６０１，３印号に相当する）および他の
我々の継続中の出願（米国特許出願第６０１，４２４号
および第６０１，５５吋に相当する）に開示されている
ＰＴＣ組成もまた用いることができる。ＰＴＣ組成およ
びその利用に関するさらに多くの情報は、我々の継続中
の出願特願昭５０−１１６２７１号（米国特許出願第６
０１，６３８号に相当する）に述べられている。上述の
諸出願における開示は、ここでは参照文献として引用し
ておくにとどめる。

以下、本発明を具体的な例によつてさらに説明するが、
以下の説明において用いる百分率は重量百分率である。

例１第７図に示されている構造の積層装置を構成した。

ＣＷ層５２および５３の厚さはそれぞれ０．１２αとし
、これらの層は、カーボンブラック４０％、酢酸エチレ
ン／ビニル共重合体（エルバツクス〔Ｅｌｖａｘ〕２６
０）６０％のブレンドにより構成した。和層５４は厚さ
０．２４ｃｍとし、カーボンブラック２０％、ほぼ等量
の結晶性のポリプロピレンとエチレンプロピレン ゴム
（ユニロイヤル〔ＵｎｉｒＯｙａｌ）ＴＰＲ−２０００
）とのブレンド８０％、から成るブレンドにより構成し
た。

ＰＴＣ層５５は約１２０′ＣのＴＳ（５０．１２ｃｍの
厚さを有するようにし、ｌカーボンブラック（スターリ
ング〔Ｓｔｅｒｌｌｎｇ〕ＳＲＦ−ＮＳ）４０％、高密
度ポリエチレンン（マーレツクス〔Ｍａｒｌｅｘ〕６０
０３）６０％のブレンドによつて構成した。電極は、層
５２内ては２．５４ｃｍ離し、層５３内ては１．２７ｃ
ｍ離した。これらの電極は７３６ボルトの直流電源に接
続された。その後約６囲２で電流は急激に低下し、層５
２および５３の表面温度はそれぞれ約１５０℃および１
１０゜Ｃとなつた。１２＠）後には、両表面の温度は約
１２０℃となつた。

例２第９図に示されている構造の積層装置で、幅が２．
５４ｃｍのものを構成した。

ＣＷ層６０および６１の厚さはそれぞれ、０．１ｃｍと
し、それらの層は電導性シリコンゴム（ユニオン●カー
バイド〔ＵｎｌＯｎＣａｒｒｂｉｄｅ，ｌＫｌ５ｌ６）
によつて構成した。

ＰＴＣ層６２は、約１２０℃のＴｓと、０．０２５ｃｒ
ｎの厚さとを有するようにし、、カーボンブラック（ス
ターリングＳＲＦ−ＮＳ）４０％、高密度ポリエチレン
（マーレツクス６００３）６０％のブレンドによつて構
成した。積層装置を絶縁せずにテーブル上に置き、電極
を３６ボルトの直流電源に接続したら、それぞれの表面
は約１２８＞後に約１３２′Ｃの最高温度に達し、約３
０秒後には約１００℃の温度まで低下してそのまま一定
となつた。次に、積層装置の両表面を絶縁して、電極に
順次１２，２４、および３６ボルトの直流電源を接続し
たら、積層装置の両表面はそれぞれ１３８℃、１６９℃
および２０２′Ｃの最高温度に達した後、約１１０℃の
定常状態温度まで低下した。例３第１図に示されている
構造の積層装置を構成した。

電極１４および１５としては銅箔を用いた。それぞれの
層の厚さは０．１５ｃｍとした。ＣＷ層１１は、カーボ
ンブラック２５％、エチレン−プロピレン●ジエン変性
（ＥＰＤＭ）ゴム（ノーデル〔ＮＯｒｄｅｌ〕１４４０
）３７．５％、および導電性シリコンゴム（シラスチツ
ク〔Ｓｌｌａｓｔｉｃ〕３５０）３７．５％、のブレン
ドによつて構成した。ＴＤ層１３は、カーボンブラック
３＼上記と同じＥＰＤＭゴム６５％、のブレンドによつ
て構成した。ＰＴＣ層１２は、カーボンブラック（スタ
ーリングＳＲＦ−ＮＳ）４５％、高密度ポリエチレン（
マーレツクス６００３）５５％、のブレンドによつて構
成し、ＴＳは約１２０℃てあつた。電極は２５ボルトの
交流電源に接続した。績層装置の底部表面は、約４分後
に約１４０℃の温、度に達し、その後約１１５℃の定常
状態温度に低下した。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第１２図は、各種の構造を有する本発明の
積層装置の斜視図である。 １０・・・・・・積層装置、１１・・・・・・定電力加
熱器層、１２・・・・・・ＰＴＣ素子層、１３・・・・
・・熱遅延層、１４，１５・・・・・金属網電極、１６
・・・・・・電源。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電気装置であつて、 （ｉ）スイッチング温度Ｔｓを有するＰＴＣ素子（正温
   度係数素子〔ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
   Ｃｏｅｆｆｉｅｉｅｎｔｅｌｅｍｅｎｔ〕）と、（ｉｉ
   ）ＰＴＣ素子（ｉ）を電源に接続して該素子を通じ電流
   を流すための接続装置と、を包含しており、さらに （ｉｉｉ）該ＰＴＣ素子の少なくとも一部分が温度Ｔｓ
   に達するに要する時間該電気装置が電源に接続されてい
   た場合に該ＰＴＣ素子の該部分に熱を供給する熱供給装
   置であつて該熱供給の速度が（ａ）ＰＴＣ素子（ｉ）の
   該部分を所定時間だけ前に流れていた電流の大きさ、お
   よび／または、（ｂ）同時刻に該ＰＴＣ素子の他の部分
   を流れている電流の大きさ、に依存する該熱供給装置、
   を包含することを特徴とする電気装置。 ２ 特許請求の範囲第１項の装置であつて、熱供給装置
   （ｉｉｉ）がＰＴＣ素子（ｉ）と直列に接続された少な
   くとも１つの定電力電気抵抗加熱器を包含していること
   を特徴とする電気装置。 ３ 特許請求の範囲第２項の装置であつて、該抵抗加熱
   器がＰＴＣ素子（ｉ）のスイッチング温度Ｔｓよりも高
   いスイッチング温度を有するＰＴＣ素子であることを特
   徴とする、電気装置。 ４ 特許請求の範囲第２項または３項の装置であつて、
   該熱供給装置がＰＴＣ素子（ｉ）と該抵抗加熱器との間
   に介在する少なくとも１つの熱遅延素子をさらに包含し
   ていることを特徴とする、電気装置。 ５ 特許請求の範囲第２〜４項のいずれかに記載の装置
   であつて、該加熱器に熱的に接触しており且つ加熱器と
   該ＰＴＣ素子（ｉ）との間に介在していない少なくとも
   １つの熱畜積素子を包含していることを特徴とする、電
   気装置。 ６ 特許請求の範囲第２〜５項のいずれかに記載の装置
   であつて、接触している複数の層を包含しており該層の
   それぞれが該ＰＴＣ素子（ｉ）、該電気抵抗加熱器、該
   熱遅延素子、該熱蓄積素子、のいずれかであることを特
   徴とする、電気装置。 ７ 特許請求の範囲第６項の装置であつて、該層のそれ
   ぞれが一定の厚さを有しており、相異なる層の厚さが同
   一であるかまたは相異なつていることを特徴とする、電
   気装置。 ８ 特許請求の範囲第７項の装置であつて、少なくとも
   １つの熱遅延素子と電極とを包含しており、該電気装置
   が該電極によつて電源に接続された場合にＰＴＣ素子（
   ｉ）の全ての部分が同じ速度で加熱されるように該電極
   が配置されていることを特徴とする、電気装置。 ９ 特許請求の範囲第８項の装置であつて、（ａ）第１
   電極層と、（ｂ）定電力加熱器層と、 （ｃ）熱遅延層と、 （ｄ）該ＰＴＣ素子層のＴｓ以下の温度における抵抗が
   該加熱器層ｂの抵抗より小である該ＰＴＣ素子層と、（
   ｅ）第２電極層と、 を包含することを特徴とする電気装置。 １０ 特許請求の範囲第６項の装置であつて、少なくと
   も１つの該層の厚さが一様でないことを特徴とする、電
   気装置。 １１ 特許請求の範囲第１０項の装置であつて、２つの
   加熱器層の間に挾まれたＰＴＣ層を包含することを特徴
   とする、電気装置。 １２ 特許請求の範囲第７項の装置であつて、別個の諸
   部分を有する電極を包含しており、該電気加熱装置が該
   電極によつて電源に接続された場合にＰＴＣ素子の相異
   なる部分が相異なる速度で加熱されるように該電極が配
   置されていることを特徴とする、電気装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項の装置であつて、２つの
   の加熱器層の間に挾まれたＰＴＣ層を包含していること
   を特徴とする、電気装置。 １４ 特許請求の範囲第６〜１３項のいずれかに記載の
   装置であつて、電導性の該層のそれぞれが内部に分散せ
   しめられた粒子状の電導性充填剤を含有する有機重合体
   を包含している、電気装置。 １５ 特許請求の範囲第１４項の装置であつて、熱せら
   れると異なる形状に復元する熱復元性を有することを特
   徴とする電気装置。