JPS61143979A - 正抵抗温度係数発熱体 - Google Patents

正抵抗温度係数発熱体

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JPS61143979A
JPS61143979A JP26664184A JP26664184A JPS61143979A JP S61143979 A JPS61143979 A JP S61143979A JP 26664184 A JP26664184 A JP 26664184A JP 26664184 A JP26664184 A JP 26664184A JP S61143979 A JPS61143979 A JP S61143979A
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JP
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resistor
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ptc
heating element
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誠之 寺門
和典 石井
康友 船越
坂入 忠
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

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。
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
棒組、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
熱体および長尺可焼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だ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4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55−40181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、電圧集中発生限
界までの余裕が十分になかった。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夛、大きなものをつくりにく
いことから、一体で構成される発熱体の寸法形状にも限
界があった。一方、セラミック系の均熱板に代わる材料
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、i′i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
している部分の幅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、゛電極
間の′重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
表面に微細くし形電極を設けると、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5u
以下であれば極端fx電圧集中現象は観測されなかった
。また、厚さ1龍以下では、大きな放熱負荷のもとに2
 W/ ctd (60dog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5間以下の薄肉
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3mm以下、好ましくは1朋以下であることが
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、均熱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。
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
、/)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、従来の面状発熱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。
3m+a以下、好ましくは11m111以下の厚さの薄
肉状有機系PTC抵抗体の厚み方向に100vないし2
00Vを印加する方式はこれまでの常識で考えると一見
無謀にも思える。その最大の理由は異極間の距離が接近
しているために極く微細な欠陥があっても、容易に耐電
圧破壊を生じ、最悪の場合、焼損に至ることが予想され
るからである。その欠陥を作り得る重要な要因の1つと
して、極く接近した位置に構成される一対の異極電極端
面の構造ならびに処理方法があげられる。この一対の異
極電極端面は3韮以下ないし11II111以下の距離
しか離れていないので電極材料の屑や外力による変形等
で耐電圧特性が不足する場合が容易に想定される。
また、電極端面の絶縁処理のために後加工工程を加える
としても、非常に接近した部分であることから、かえっ
て不良箇所を作り出す可能性があり、確実な方法がなか
った。
問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題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PTC
抵抗体と、そ2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、前記一対の電極体の端面間に
構成される前記抵抗体の外表面に沿う沿面距離を前記抵
抗体の厚さ寸法よりも大きくなるように、前記抵抗体と
前記一対の電極体の幅寸法ないし位置関係を設定しつつ
前記抵抗体と一対の電極体を貼り合わす構成とじたもの
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。
すなわち、異極の電極端面が薄肉PTC抵抗体を介して
接している部分に、後加工で端面の絶縁処理することは
危険であるから、発熱体の加工時に処理できる構造が望
ましい。また、PTC抵抗体自身も過電圧印加に耐える
材料であるので、他の電気絶縁材料を端面部分に構成す
るのではなく、PTC抵抗体そのものを異極の電極端面
間に十分な沿面距離をとれるだけの位置関係に介在させ
れば良いと考えられる。沿面距離は大きければ大きい程
安全であるが、少なくとも、PTC抵抗体の厚さよりも
大きければ安全側へ働くものとみなせる。
実施例 以下実施例を添付図面にもとづいて説明する。
(実施例1) 第1図において、4は厚さ0・3韮のPTC抵抗弧で、
5a、5bはPTC抵抗体4よジも幅が3關狭い金属板
電極である。電極5a、5bはPTC抵抗体4の中央に
両端のはみ出し部分を伴いつつ貼シ合されたもので、沿
面距離は幅方向2箇所と厚さ方向1箇所の和であるから
3.3mmとなる。電極を全面に貼ってから端部を切り
欠いたり、大きく貼り合せたものから切り出して加工す
ることは容易でないが、この方法であれば楽に加工でき
る。
なお、第1図の構成において、電極5aと5bの幅は必
ずしも同一でなくても良く、また、必ずしもPTC抵抗
体4の中央に設けなくても沿面距離を確保できる位置関
係であれば同様の効果が得られる。
(実施例2) 第2図において、6は厚さ0.3龍のPTC抵抗体で、
7aはPTC抵抗体6よりも幅が5韮小さい金属板電極
で、7bはPTC抵抗体6と同一幅の金属板電極である
。電極7aはPTC抵抗体6の中央に両端のはみ出し部
分を伴いつつ、また、電極7bばPTC抵抗体6に重な
るようにして貼り合わされたもので、沿面距離は2.8
韮である。
第2図に示した構造は、PTC抵抗体6のはみ出し部分
が電極7bによって補強される点に特徴があり、沿面距
離を確実に得ることができる。なお、第2図の構成にお
いて、電極7bの幅がPTC抵抗体6の幅よりも大きく
ても、また、電極7aが必ずしもPTC抵抗体6の中央
になくても同等の効果を得ることができる。
(実施例3) 第3図において、8は厚さ0.3龍のPTC抵抗体で、
9a、9bはPTC抵抗体8よりも幅が2.5順少さい
金属板電極である。電極9aはPTC抵抗体の左端に沿
って、電極9bはPTC抵抗体の右端に沿うような位置
関係のもとで貼り合わされたものであり、沿面距離は2
.8龍である。第3図に示した構造は、PTC抵抗体8
の沿面距離構成部分が電極9aおよび9bによって補強
される点と、電極9aおよび9bの幅が同一でよい点に
特徴がある。なお、第3図の構成において、電極9aお
よび9bの端面がPTC抵抗体8の端面に沿っている必
要はなく、はみ出し部分があっても同様の効果を得るこ
とができる。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明は、異極電極端面間の沿
面距離を確保しつつ加工するもので、薄肉PTC抵抗体
の厚さ方向に電圧を印加する方式の発熱体と抵抗体と電
極部分の断面構造は、この観点から決定されるべきであ
ると考えられる。この構造でこの加工を用いる限シ、異
極電極端面間の耐電圧性能に関しては何ら不安要素はな
く、高畠力のPTC発熱体を高い生産性でもって構造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例のPTC発熱体の縦断面
図、第2図は本発明の第2の実施例のPTC発熱体の縦
断面図、第3図は本発明の第3の実施例のPTC発熱体
の縦断面図、第4図は従来のPTC発熱体の斜視図であ
る。 4.6.8−−・・・・PTC抵抗体、5.、6b、7
.。 7b、9a、9b・・・・・・電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第4図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (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、前記一対の電極体の端面間に構成される前記抵抗
    体の外表面に沿う沿面距離を前記抵抗体の厚さ寸法より
    も大きくなるように、前記抵抗体と前記一対の電極体の
    幅寸法ないし位置関係を設定しつつ前記抵抗体と一対の
    電極体を貼り合わされた正抵抗温度係数発熱体。
  2. (2)薄肉正抵抗温度係数抵抗体の厚さが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
JP26664184A 1984-12-18 1984-12-18 正抵抗温度係数発熱体 Expired - Fee Related JPH0679499B2 (ja)

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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
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62143383A (ja) * 1985-12-17 1987-06-26 松下電器産業株式会社 正抵抗温度係数発熱体とその製造方法
JP2010061833A (ja) * 2008-09-01 2010-03-18 Rohm Co Ltd ヒータ
JP2013218983A (ja) * 2012-04-12 2013-10-24 Fron Tier Engineering Co Ltd 加熱装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013218983A (ja) * 2012-04-12 2013-10-24 Fron Tier Engineering Co Ltd 加熱装置

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