JPS61143978A - 正抵抗温度係数発熱体 - Google Patents
正抵抗温度係数発熱体Info
- Publication number
- JPS61143978A JPS61143978A JP26664084A JP26664084A JPS61143978A JP S61143978 A JPS61143978 A JP S61143978A JP 26664084 A JP26664084 A JP 26664084A JP 26664084 A JP26664084 A JP 26664084A JP S61143978 A JPS61143978 A JP S61143978A
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- heating element
- temperature coefficient
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は採暖器具および一般の加熱装置等として有用な
正抵抗温度係数発熱体（以下ＰＴＣ発熱体と称す）に関
するものである。
正抵抗温度係数発熱体（以下ＰＴＣ発熱体と称す）に関
するものである。
従来の技術
従来から結晶性高分子中に導電性微粉末を分散した抵抗
体組成物が顕著なＰＴＣ特性を示すことが知られていて
、この組成物を用いて自己温度制御性を有する発熱体を
構成する試みがなされてきた。この方式の利点は抵抗体
の形状加工性が優れていて任意の形状が容易に得られる
こと、可撓性に優れていること、抵抗値の調整範囲が広
いことにあり、これまでに比較的低電力密度の面状発熱
体および長尺可撓性発熱体として用いられてきた。
体組成物が顕著なＰＴＣ特性を示すことが知られていて
、この組成物を用いて自己温度制御性を有する発熱体を
構成する試みがなされてきた。この方式の利点は抵抗体
の形状加工性が優れていて任意の形状が容易に得られる
こと、可撓性に優れていること、抵抗値の調整範囲が広
いことにあり、これまでに比較的低電力密度の面状発熱
体および長尺可撓性発熱体として用いられてきた。
しかし、大きな電力密度が要求される場合においては発
熱体自体の温度分布を一様にするための均熱板が不可欠
となり、従来のＰＴＣ発熱体においては第７図に示すよ
うに、熱伝導性の良好なアルミナ焼結体から成る電気絶
縁基板１の上に、導電性微粉末を結晶性高分子中に分散
した材料を主成分とするＰＴＣ抵抗体２を密着して構成
し、その両端部に１対の電極３ａ、３ｂを設ける等の対
策が講じられていた。（特公昭５５−４０１６１号公報
） 発明が解決しようとする問題点 このような従来の高電力密度ＰＴＣ発熱体では均熱板が
不可欠であって、均熱板がなければ電圧集中による局部
異常発熱現象を生じ、正常な発熱特性が得られなくなる
。また、均熱板があっても、アルミナ焼結体のような電
気絶縁材料の熱伝導率には限界があり、電圧集中発生を
防止するための十分な余裕がなかった。さらに、アルミ
ナ焼結体のようなセラミック材料は可撓性がなく、被加
熱物との密着性が不十分であったり、加工寸法の制約か
ら一体で構成される発熱体の寸法形状にも限界があった
。セラミ？り系の均執板に代わる材料として、アルミニ
ウム等の高熱伝導率金属板とポリエステルフィルム等の
電気絶縁板との貼り合わせ均熱板が考案されているが、
耐電圧特性を十分に満足するだけの電気絶縁板の厚みを
設けると、アルミナ焼結体を上まわる均熱効果を得るこ
とは困難であり、大きな電力密度を得ることができなか
った。このように、従来の高電力密度ＰＴＣ発熱体は均
熱板に起因する諸問題が山積していて、これ以上の発展
の余地がなかった。
熱体自体の温度分布を一様にするための均熱板が不可欠
となり、従来のＰＴＣ発熱体においては第７図に示すよ
うに、熱伝導性の良好なアルミナ焼結体から成る電気絶
縁基板１の上に、導電性微粉末を結晶性高分子中に分散
した材料を主成分とするＰＴＣ抵抗体２を密着して構成
し、その両端部に１対の電極３ａ、３ｂを設ける等の対
策が講じられていた。（特公昭５５−４０１６１号公報
） 発明が解決しようとする問題点 このような従来の高電力密度ＰＴＣ発熱体では均熱板が
不可欠であって、均熱板がなければ電圧集中による局部
異常発熱現象を生じ、正常な発熱特性が得られなくなる
。また、均熱板があっても、アルミナ焼結体のような電
気絶縁材料の熱伝導率には限界があり、電圧集中発生を
防止するための十分な余裕がなかった。さらに、アルミ
ナ焼結体のようなセラミック材料は可撓性がなく、被加
熱物との密着性が不十分であったり、加工寸法の制約か
ら一体で構成される発熱体の寸法形状にも限界があった
。セラミ？り系の均執板に代わる材料として、アルミニ
ウム等の高熱伝導率金属板とポリエステルフィルム等の
電気絶縁板との貼り合わせ均熱板が考案されているが、
耐電圧特性を十分に満足するだけの電気絶縁板の厚みを
設けると、アルミナ焼結体を上まわる均熱効果を得るこ
とは困難であり、大きな電力密度を得ることができなか
った。このように、従来の高電力密度ＰＴＣ発熱体は均
熱板に起因する諸問題が山積していて、これ以上の発展
の余地がなかった。
問題点を一挙に解決するためには均熱板に依存する必要
のないＰＴＣ発熱体を導入することが重要であった。こ
の点に着目して検討を進めた結果、電圧集中現象が発生
している部分の嘔が数ミリメートル以下であることを見
出し、その範囲内に一対の電極を設置すれば、ｔＷ間の
電圧勾配および発熱分布がほぼ一様になるものと推定さ
れた。さらに検討を進めた結果、ＰＴＣ抵抗体の表面に
微細くし形Ｎ極を設けると、電極の占める面積が相当大
きくなり、有効発熱部がほとんどなくなって、それ程大
きな電力密度が得られないことがわかった。その解決策
としてＰＴＣ抵抗体の厚さ方向への電圧印加方式を導入
し、実験を積み重ねた結果、抵抗体の厚さが５ｆｌ以下
であれば極端な電圧集中現象は観測されなかった。また
、厚さ１１１Ｗ以下では、大きな放熱負荷のもとに２Ｗ
／ｄ（６０ｄｅｇ昇温）の発熱時にも異常がみられなか
った。この結果から、厚さ５Ｈ以下の薄肉状ＰＴＣ抵抗
体の両面に電極を設けた発熱体は、電極間の熱拡散能力
が高く、木質的に電圧集中現象が発生し得ないとの結論
に達した。しかしながら、電圧集中による抵抗体の破壊
現象は生じないものの、大きな熱負荷に対しては、発熱
体電極間に意外に大きな電圧勾配分布と温度分布が存在
し、局部的な抵抗体組成物の熱劣化が発生したり、熱の
伝達損失が生じるので、抵抗体の厚さは少なくとも３１
１以下、好ましくは１Ｈ以下であることが判明した。こ
の構造の発熱体は非常にシンプルな構成であり、均執板
に起因する様々な制約から解放されるので、性能面、構
造面、工法面で大きな飛躍が得られるものと期待された
。
のないＰＴＣ発熱体を導入することが重要であった。こ
の点に着目して検討を進めた結果、電圧集中現象が発生
している部分の嘔が数ミリメートル以下であることを見
出し、その範囲内に一対の電極を設置すれば、ｔＷ間の
電圧勾配および発熱分布がほぼ一様になるものと推定さ
れた。さらに検討を進めた結果、ＰＴＣ抵抗体の表面に
微細くし形Ｎ極を設けると、電極の占める面積が相当大
きくなり、有効発熱部がほとんどなくなって、それ程大
きな電力密度が得られないことがわかった。その解決策
としてＰＴＣ抵抗体の厚さ方向への電圧印加方式を導入
し、実験を積み重ねた結果、抵抗体の厚さが５ｆｌ以下
であれば極端な電圧集中現象は観測されなかった。また
、厚さ１１１Ｗ以下では、大きな放熱負荷のもとに２Ｗ
／ｄ（６０ｄｅｇ昇温）の発熱時にも異常がみられなか
った。この結果から、厚さ５Ｈ以下の薄肉状ＰＴＣ抵抗
体の両面に電極を設けた発熱体は、電極間の熱拡散能力
が高く、木質的に電圧集中現象が発生し得ないとの結論
に達した。しかしながら、電圧集中による抵抗体の破壊
現象は生じないものの、大きな熱負荷に対しては、発熱
体電極間に意外に大きな電圧勾配分布と温度分布が存在
し、局部的な抵抗体組成物の熱劣化が発生したり、熱の
伝達損失が生じるので、抵抗体の厚さは少なくとも３１
１以下、好ましくは１Ｈ以下であることが判明した。こ
の構造の発熱体は非常にシンプルな構成であり、均執板
に起因する様々な制約から解放されるので、性能面、構
造面、工法面で大きな飛躍が得られるものと期待された
。
この結論のもとに具体的な検討に着手すると、ＰＴＣ抵
抗体組成物の耐電圧特性、絶縁距離の確保、端子処理方
法、取付は構造、加工方法等に関する諸問題が山積し、
実用に程遠い状態にあった。
抗体組成物の耐電圧特性、絶縁距離の確保、端子処理方
法、取付は構造、加工方法等に関する諸問題が山積し、
実用に程遠い状態にあった。
代替手段としてチタン酸バリウム焼結体のようなセラミ
ック系のＰＴＣ抵抗体を検討した結果では、電力密度、
耐熱性、耐電圧特性、熱伝導率に優れ、小型の加熱ユニ
’ｙ）を構成するうえにおいて基本的な問題点はないと
判断された。しかしながら、焼結体であるために可撓性
が全くなく、大面積あるいは長尺の加工が著しく困難と
いう課題があり、従来の面状発執体や長尺可撓性発熱体
のような薄肉、大面積、均一発熱、可撓性、連続長尺加
工といった機能を満すことは困難であった。これらの点
から判断して、セラミック系ＰＴＣ抵抗体は断念し、有
機系ＰＴＣ抵抗体を用いた場合の諸問題を解決するのが
唯一の道であることを確認した。
ック系のＰＴＣ抵抗体を検討した結果では、電力密度、
耐熱性、耐電圧特性、熱伝導率に優れ、小型の加熱ユニ
’ｙ）を構成するうえにおいて基本的な問題点はないと
判断された。しかしながら、焼結体であるために可撓性
が全くなく、大面積あるいは長尺の加工が著しく困難と
いう課題があり、従来の面状発執体や長尺可撓性発熱体
のような薄肉、大面積、均一発熱、可撓性、連続長尺加
工といった機能を満すことは困難であった。これらの点
から判断して、セラミック系ＰＴＣ抵抗体は断念し、有
機系ＰＴＣ抵抗体を用いた場合の諸問題を解決するのが
唯一の道であることを確認した。
以下、本発明が解決しようとする具体的課題について説
明する。
明する。
有機系材料から成り、厚さが３ｍ以下、好ましくは１１
１Ｍ以下の薄肉状ＰＴＣ抵抗体の厚み方向に１００Ｖな
いし２００ｖを印加する方式の発熱体は、特性面だけで
なく生産性にも優れている。特に、薄肉状ＰＴＣ抵抗体
を連続的に形成しつつ、その両面に電極板を接合する方
法は最良である。
１Ｍ以下の薄肉状ＰＴＣ抵抗体の厚み方向に１００Ｖな
いし２００ｖを印加する方式の発熱体は、特性面だけで
なく生産性にも優れている。特に、薄肉状ＰＴＣ抵抗体
を連続的に形成しつつ、その両面に電極板を接合する方
法は最良である。
しかしながら、異極の電極板が非常に接近した構造であ
るために、極く微細な欠陥があっても耐電圧破壊を生じ
、最悪の場合、焼損に至る可能性がある。その欠陥を生
じる原因としては、抵抗体に起因するもの、あるいは、
電極端面に起因するもの等、様々な状況が考えられるが
、加工方法に関しても、一つの大きな問題があった。そ
れは、抵抗体と電極を連続加工によって長尺物に仕上げ
ることは比較的容易であるが、その切断端面をいかに処
理するかである。電極と抵抗体を接合した長尺物を切断
すると、薄肉の抵抗体を介して異極の電極が近接して露
出した端面を形づくる。この端面は異極の電極が近接し
ているだけでなく、電極の切断破片や、電極端面の切断
方向へのパリ、さらに、抵抗体自身の端面部での変形が
加わって、耐電圧特性上、非常に危険な箇所となる。こ
れは電気絶縁被覆を施した長尺物に加工してから切断し
たとしても、状況は変らない。また、切断端面を絶縁材
でモールドしたとしても、良品であることを保証するも
のではなかった。
るために、極く微細な欠陥があっても耐電圧破壊を生じ
、最悪の場合、焼損に至る可能性がある。その欠陥を生
じる原因としては、抵抗体に起因するもの、あるいは、
電極端面に起因するもの等、様々な状況が考えられるが
、加工方法に関しても、一つの大きな問題があった。そ
れは、抵抗体と電極を連続加工によって長尺物に仕上げ
ることは比較的容易であるが、その切断端面をいかに処
理するかである。電極と抵抗体を接合した長尺物を切断
すると、薄肉の抵抗体を介して異極の電極が近接して露
出した端面を形づくる。この端面は異極の電極が近接し
ているだけでなく、電極の切断破片や、電極端面の切断
方向へのパリ、さらに、抵抗体自身の端面部での変形が
加わって、耐電圧特性上、非常に危険な箇所となる。こ
れは電気絶縁被覆を施した長尺物に加工してから切断し
たとしても、状況は変らない。また、切断端面を絶縁材
でモールドしたとしても、良品であることを保証するも
のではなかった。
以上に述べた状況は極めて深刻なものであり。
長尺連続加工の可能性を否定するものであった。
問題点を解決するための手段
本発明は上記問題点を解決するため、結晶性高分子中に
導電性微粉末を分散させた組成物を主成分とする薄肉Ｐ
ＴＣ抵抗体とその厚さ方向に電圧を印加すべく設けられ
た一対の電極体より成り、前記抵抗体と前記電極体が一
体に密着された端面において、前記Ｎ棒体相互の端面沿
面距離が前記抵抗体の厚み寸法よりも大きくなるように
切断されたものである。
導電性微粉末を分散させた組成物を主成分とする薄肉Ｐ
ＴＣ抵抗体とその厚さ方向に電圧を印加すべく設けられ
た一対の電極体より成り、前記抵抗体と前記電極体が一
体に密着された端面において、前記Ｎ棒体相互の端面沿
面距離が前記抵抗体の厚み寸法よりも大きくなるように
切断されたものである。
作用
この技術的手段による作用は次のようになる。
子＼わち、薄肉抵抗体を介して一対の異極電極が接合さ
れた加工物を垂直に切断すると、異極電極間の間隔が最
も接近するので危険率が最大となる。
れた加工物を垂直に切断すると、異極電極間の間隔が最
も接近するので危険率が最大となる。
しかし、切断角度を浅くすると、その切断面における異
極Ｎ極間の間隔が広がり、電極の破片や、電極端面のパ
リ、さらに、抵抗体自身の変形に対し、安全性を飛躍的
に高めることができる。しかも、切断方法として、単に
角度を浅くするだけでなく、曲面切断や階段状切断等、
さらに異極電極間の距離を広げ、安全性を一段と向上さ
せることができる。
極Ｎ極間の間隔が広がり、電極の破片や、電極端面のパ
リ、さらに、抵抗体自身の変形に対し、安全性を飛躍的
に高めることができる。しかも、切断方法として、単に
角度を浅くするだけでなく、曲面切断や階段状切断等、
さらに異極電極間の距離を広げ、安全性を一段と向上さ
せることができる。
実施例
以下、実施例を添付図面にもとづいて説明する。
第１図において、４は厚さα５ｆｌのＰＴＣ抵抗体で、
５および６はＰＴＣ抵抗体４に接合された金属板電極で
ある。これらの接合された端部は。
５および６はＰＴＣ抵抗体４に接合された金属板電極で
ある。これらの接合された端部は。
図に示したように１１度の角度斜めに切断されていて、
電極５および６の間の沿面距離を２．６朋まで増大する
と同時に、切断時の金属破片や電極のパリ等による耐電
圧破壊に対する安全性を大幅に改善している。端部の切
断方法は一様な角度で切るだけでなく、第２図に示した
ような曲面切断の方がさらに沿面距離をかせぐことがで
きるし、第３図に示したように、角度を設けずに抵抗体
４０面で切断する方法もある。また、第４図に示したよ
うに、例えば０．１ｆｆステツプの階段状の刃を持つフ
ライス盤状の工具で、ステップを設けつつ切断すると、
各ステップ毎に所定の耐電圧特性が得られるので、一層
安全性を高めることができる。
電極５および６の間の沿面距離を２．６朋まで増大する
と同時に、切断時の金属破片や電極のパリ等による耐電
圧破壊に対する安全性を大幅に改善している。端部の切
断方法は一様な角度で切るだけでなく、第２図に示した
ような曲面切断の方がさらに沿面距離をかせぐことがで
きるし、第３図に示したように、角度を設けずに抵抗体
４０面で切断する方法もある。また、第４図に示したよ
うに、例えば０．１ｆｆステツプの階段状の刃を持つフ
ライス盤状の工具で、ステップを設けつつ切断すると、
各ステップ毎に所定の耐電圧特性が得られるので、一層
安全性を高めることができる。
さらに、生産性を考慮して、第５図に示した切断面７お
よび８のように、長尺加工物を所定の間隔で切断してい
くと、全く損失部分なしで、任意の長さの発熱体を効率
良く製造することもできる。
よび８のように、長尺加工物を所定の間隔で切断してい
くと、全く損失部分なしで、任意の長さの発熱体を効率
良く製造することもできる。
なお、沿面距離を増大するように切断された端面は、第
６図に示したように、電気絶縁性のモールド材９で保護
するか、あるいは、全体を電気絶縁材で被覆する等の方
法により、さらに安全性を高めることができる。
６図に示したように、電気絶縁性のモールド材９で保護
するか、あるいは、全体を電気絶縁材で被覆する等の方
法により、さらに安全性を高めることができる。
発明の効果
以上述べてきたように１本発明は、長尺連続加工発熱体
の切断端面の耐電圧特性を確保するための、非常に効果
的かつ高生産性の加工処理方法を提供するもので、これ
まで危険視されてきた電極間隔の非常に接近したＰＴＣ
発熱体の製造を可能とするものである。この結果、得ら
れるＰＴＣ発熱体は極めて高出力かつ高生産性であゆ、
従来の有機系２よびセラミ’ｌり系のＰＴＣ発熱体の概
念を破るものである。 ゛
の切断端面の耐電圧特性を確保するための、非常に効果
的かつ高生産性の加工処理方法を提供するもので、これ
まで危険視されてきた電極間隔の非常に接近したＰＴＣ
発熱体の製造を可能とするものである。この結果、得ら
れるＰＴＣ発熱体は極めて高出力かつ高生産性であゆ、
従来の有機系２よびセラミ’ｌり系のＰＴＣ発熱体の概
念を破るものである。 ゛
第１図は本発明の一実施例のＰＴＣ発熱体の部分側面図
、第２図は本発明の他の実施例のＰＴＣ発熱体の部分側
面図、第３図は本発明の他の実施例のＰＴＣ発熱体の部
分側面図、第４図は本発明の他の実施例のＰＴＣ発熱体
の部分側面図、第５図は本発明の他の実施例のＰＴＣ発
熱体の部分側面図、第６図は従来のＰＴＣ発熱体の斜視
図である。第１１Ｓ丁疋津ゴ？１０律斗−Ｌ明（°υ。 ４・・・・・ＰＴＣ発熱体、５．６・・・・・・電極、
９・・・・・・モールド材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第４図 ６！葛
、第２図は本発明の他の実施例のＰＴＣ発熱体の部分側
面図、第３図は本発明の他の実施例のＰＴＣ発熱体の部
分側面図、第４図は本発明の他の実施例のＰＴＣ発熱体
の部分側面図、第５図は本発明の他の実施例のＰＴＣ発
熱体の部分側面図、第６図は従来のＰＴＣ発熱体の斜視
図である。第１１Ｓ丁疋津ゴ？１０律斗−Ｌ明（°υ。 ４・・・・・ＰＴＣ発熱体、５．６・・・・・・電極、
９・・・・・・モールド材。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第４図 ６！葛
Claims (5)
- （１）結晶性高分子中に導電性微粉末を分散させた組成
物を主成分とする薄肉正抵抗温度係数抵抗体と、その厚
さ方向に電圧を印加すべく設けられた一対の電極体より
成り、前記抵抗体と前記電極体が一体に密着された端面
において、前記電極体相互の端面沿面距離が前記抵抗体
の厚み寸法よりも大きくなるように切断された正抵抗温
度係数発熱体。 - （２）抵抗体と電極体が一体に密着された長尺体であり
、任意の間隔でもって切断された特許請求の範囲第１項
記載の正抵抗温度係数発熱体。 - （３）抵抗体と電極体とから成る発熱素子を切断した後
に、電気絶縁性材料で被覆してなる特許請求の範囲第１
項、または第２項記載の正抵抗温度係数発熱体。 - （４）抵抗体の厚みが３ｍｍ以下である特許請求の範囲
第１項記載の正抵抗温度係数発熱体。 - （５）切断面が前記抵抗体に対して非直角とした特許請
求の範囲第１〜４項のいずれか一つに記載の正抵抗温度
係数発熱体。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59266640A JPH0656792B2 (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 正抵抗温度係数発熱体の製造方法 |
| US06/809,966 US4783587A (en) | 1984-12-18 | 1985-12-17 | Self-regulating heating article having electrodes directly connected to a PTC layer |
| EP85116105A EP0187320B1 (en) | 1984-12-18 | 1985-12-17 | Self-regulating heating article having electrodes directly connected to a ptc layer |
| DE8585116105T DE3583932D1 (de) | 1984-12-18 | 1985-12-17 | Selbstregelnder heizartikel mit elektroden welche direkt mit einer ptc-schicht verbunden sind. |
| CA000497966A CA1249323A (en) | 1984-12-18 | 1985-12-18 | Self-regulating heating article having electrodes directly connected to a ptc layer |
| US07/190,562 US4954696A (en) | 1984-12-18 | 1988-05-05 | Self-regulating heating article having electrodes directly connected to a PTC layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59266640A JPH0656792B2 (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 正抵抗温度係数発熱体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61143978A true JPS61143978A (ja) | 1986-07-01 |
| JPH0656792B2 JPH0656792B2 (ja) | 1994-07-27 |
Family
ID=17433632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59266640A Expired - Lifetime JPH0656792B2 (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 正抵抗温度係数発熱体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0656792B2 (ja) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53122942A (en) * | 1977-04-04 | 1978-10-26 | Mitsui Petrochemical Ind | Laminated heating unit |
| JPS5881889U (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-02 | トヨタ自動車株式会社 | 正特性ヒ−タ |
| JPS59205704A (ja) * | 1983-05-09 | 1984-11-21 | 株式会社村田製作所 | 正特性サ−ミスタ |
-
1984
- 1984-12-18 JP JP59266640A patent/JPH0656792B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS53122942A (en) * | 1977-04-04 | 1978-10-26 | Mitsui Petrochemical Ind | Laminated heating unit |
| JPS5881889U (ja) * | 1981-11-28 | 1983-06-02 | トヨタ自動車株式会社 | 正特性ヒ−タ |
| JPS59205704A (ja) * | 1983-05-09 | 1984-11-21 | 株式会社村田製作所 | 正特性サ−ミスタ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0656792B2 (ja) | 1994-07-27 |
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