JPS61143989A - 発熱体 - Google Patents

発熱体

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JPS61143989A
JPS61143989A JP26667084A JP26667084A JPS61143989A JP S61143989 A JPS61143989 A JP S61143989A JP 26667084 A JP26667084 A JP 26667084A JP 26667084 A JP26667084 A JP 26667084A JP S61143989 A JPS61143989 A JP S61143989A
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resistor
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resistance
electrodes
voltage
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和典 石井
誠之 寺門
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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、採暖器具及び、一般の加熱装置等として有用
な発熱体に関するものである。
従来の技術 従来の正の抵抗温度係数をもつ(以下PTCと称す)発
熱体は、例えば特公昭57−43995号公報や特公昭
55−40161号公報に示されているように、第6図
のような構造になっていた。
すなわち絶縁基板1上に相対向する一対の帯状電極2が
設けられ、その上からPTC抵抗体3が設けられる構成
のものであり、このPTC特性により適宜な温度に自己
制御されるものであった。
発明が解決しようとする問題点 しかし、このような構成のものでは、特にPTC発熱体
3が高発熱量の場合に、温度分布が異常に不均一になり
、異常な高温部とほとんど発熱しない部分が生じるばか
りか、異常高温部は発煙、発火現象を呈する危険性を有
するという問題があった。
これは以下の現象による。
いま、このPTC発熱体3に電圧を印加し通電させたと
すると、理論的には第7図の実線aで示すように、PT
C抵抗体3部においてはほぼ均一な発熱温度であり、例
えば第8図のようなPTC特性によりある温度に自己制
御される。しかし、このPTC抵抗体3の抵抗分布の不
均一性、外部よりの断熱状態の部分的差異、あるいは外
部よりの局所加熱等により、一対の電極2間方向の抵抗
分布が若干不均一になり抵抗値が相対的に大きい部分A
が生じた場合に、A部にかかる電圧は大きくなり、A部
はその他の部分より発熱量が大きくなり第7図の破線す
のような温度分布が生じてくる。これに伴ないA部の抵
抗値はPTC特性のためにさらに高抵抗になり、A部に
かかる電圧もさらに大きくなっていき、A部はさらに高
温になっていく。このようにして、最終的には、第9図
で示すように高温な発熱箇所Aを呈する。この時の一対
の電極2間方向の発熱量分布を第10図に示す。このよ
うに一旦温度分布が若干でも生じるとPTC抵抗体3の
PTC特性により温度差が助長され増大される。この現
象を以Fの説明では、電圧集中現象と呼ぶことにする。
この電圧集中現象は、高発熱量のものほど発生しやすく
、従来のPTC発熱体3は、発熱量を制限したり、ある
いは、非常に熱伝導性の良い絶縁基板1を用いるかして
、この電圧集中現象に対処せねばならなかった。
ところで、熱伝導性の優れた抵抗体すなわち、チタン酸
バリウム等を用いたセラミック系抵抗体素子を用いると
、この電圧集中現象を抑える発熱量の限界をかなり大き
くすることができるが、この抵抗体では加工性の面で大
きさ、形状をかなり大きくすることができるが、この抵
抗体では、加工性の面で大きさ、形状をかなり制約せざ
るを得す、面積の大きい加熱体等においては非常に多く
のこの小さな素子を配設せざるを得ず、給電用接続等が
複雑になるばかりか、可撓性がなく割れやすく放熱体等
に熱的に結合しにくいという本発明の産業上の利用分野
では実際には実現性に乏しいという大きな問題点を有し
ていた。
そこで、本発明は、このような従来の問題点を解消し、
安全で信頼性の高い発熱体を提供することを目的とする
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する手段は一対の電極と、この電極間
に電気的に導通する如く構成された結晶性高分子中に導
電性微粒子を分散させた組成物を主成分とするPTC抵
抗体とを備え、前記一対の電極間に抵抗の負の電圧依存
特性領域が形成される構成としたものである。
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、PTC抵抗体の抵抗分布が不均一であったり
、断熱状態が異なったりした場合などにPTC抵抗体の
温度分布が生じ、このPTC特性により相対的に温度の
高い部位の抵抗値が大きくなり、この部位にかかる電圧
が大きくなってくる作用と、これに伴ない、この部位の
抵抗値は前記抵抗の電圧依存特性により小さくなってい
く作用とが生じ、この両者がうまく打ち消し合い、前記
電圧集中現象による異常な発熱分布、発煙、発火等を防
止することができ、高発熱量可能な安全で信頼性の高い
発熱体を実現できる。
実施例 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
第1図において、4,5は一対の電極であり、この一対
の電極4.5間に電気的に導通する如くPTC抵抗体6
を構成している。
このPTC抵抗体6は、粒径50ミクロンのカーボンブ
ラック30重量パーセントとポリエチレン70重量、パ
ーセントとを十分に混練しよく分数させた材料をアニー
リングの後、常温において5XIO0cmという高固有
抵抗になるように設定した後、電極4,6間に35μm
の厚みの銅金属筒よりなる3枚の介在板6を第1図に示
すように介在させて構成したものである。
実際にこの発熱体を通電開始時7 W/cmといつ高発
熱密度で発熱させたが、驚くべきことに、断熱条件を各
種条件で行なっても前記電圧集中現象による異常な発熱
分布は見られず、また発煙・発火等もないすばらしい性
能を有するものであった。
この一対の電極4.5間の抵抗温度特性図及び抵抗電圧
特性図をそれぞれ第2図及び第3図に示すが、これらの
図よりわかるように、この発熱体は、従来のPTC抵抗
体と同様のPTC特性を有する一方、この抵抗値が電圧
上昇とともに小さくなっていくことがわかった。これは
、前記非常に高固有抵抗のPTC抵抗体6と前記介在板
6′に用いられたような高電気伝導性の材料との接触面
で電圧バリヤ一層が形成されるため、このバリヤ一層間
で電圧に対する負性抵抗特性が現出されることに起因す
る。
このように抵抗が負の電圧依存特性を有していると、電
極4,5間の抵抗分布が不均一であったり、断熱状態が
局部的に異なっていた場合などに相対的に高温になった
部位の抵抗値はこのPTC特性により大きくなるが、こ
れに伴ないこの部位にかかる電圧も大きくなり前記抵抗
の電圧依存特性により抵抗値は小さくなり、これにより
、またこの電圧が小さくなっていき、最終的には均一な
発熱状態を現出でき、電圧集中現象による異常な発熱分
布、発煙・発火等起こらず安全である。
第4図は、第2の実施例を示す斜視図であるか、銅材料
の平板状の接近して対面する電極板7.8間に高固有抵
抗のPTC抵抗体9を配したものであるが、この場合も
、電極板7,8とPTCi抗体9との間に同様な電圧バ
リヤ一層が形成され、例えば、電極7側の部位が高温に
なった場合、電極7側の抵抗値が大きくなり、これに接
近した電極7側のバリヤ一層を含めた領域にかかる電圧
も大きくなるが、一方これに伴ないこの領域の抵抗値は
小さくなっていくので、前記と同様に安全で信頼性の高
い発熱体を現出できる。
次に、第5図は、上記のようなバリヤ一層を現出する介
在板や電極板等を用いなくてもよいものの例である。
これはPTC抵抗体材料自身に抵抗値の負の電圧依存特
性をもたせたものであり、例えば以下のように加工して
実現することができた。
まず粒径20ミクロンのカーボン19フフ50重量パー
セントとポリエチレン50重iパーセントとをこのポリ
エチレンの融点より100”C高い高温度で十分に混練
し、カーボンを十分に均一に分散させた組成物を得た。
次にこの組成物60重量バーセントとポリプロピレン2
5重fi(パーセントとポリアミド15重量パーセント
とを220℃の温度で十分に混練し、この組成物を得た
。次に第5図の如く、一対の電極10.11間に電気的
に導通する如くこの組成物12を220℃の温度で構成
した後、180℃の温度でアニーリングし、この後、5
メガラドで電子線照射して、発熱体を得た。この発熱体
の抵抗温度特性と抵抗の電圧依存特性を測定してみたと
ころそれぞれ第2図及び第3図とほぼ同一の特性カーブ
が得られ、これに通電開始時7 W/cm2の高電力密
度で発熱させたが、異常な発熱分布、発煙・発火等のな
い安全な発熱体を現出できた。これは前記と全く同一の
現象によるものであるが、この抵抗の負の電圧依存特性
は非常によ(分散されたカーボンとポリエチレンに対し
て非相溶性のポリアミドとにより仮想的なバリヤ一層が
前記カーボンの連鎖の各所で形成されるためである。
PTC抵抗体は、前記実施例ではカーボンブラックとポ
リエチレン等の樹脂を用いたが、カーボンブラックを中
心とする粒子状導電剤を含有させた高分子組成物を主成
分とする抵抗体であれば、どのような材料であってもよ
い。例えばこれに用いる樹脂としてはポリエチレン−酢
酸ビニル共重合体、ポリエチレンー二チルアクリレート
共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレ
フィンやポリアミド、ポリハロゲン化ビニリデン、ポリ
エステル等の結晶性樹脂があり、各々の結晶変態点付近
で急激な正の温度係数を示すものである。
また、この発熱体の一対の電極間の抵抗が負の電圧依存
特性になるように構成あるいは処理されていればどのよ
うな形態の発熱体であってもよい。
発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、高発熱量にお
いても前記電圧集中現象による異常な発熱分布、さらに
は発煙・発火の恐れのない安全で信頼性の高い発熱体を
本発熱体のもつ抵抗の負の電圧依存特性により実現する
ことかでき、しかも前記の如く熱伝導性の非常に優れた
基板等を用いることなく可撓性をもたせることも容易で
あり、多種形態のPTC発熱体に適用できるものであり
、きわめて有益な発明である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例の発熱体の斜視図、第
2図は同発熱体の抵抗温度特性図、第3図は同抵抗電圧
特性図、第4図は本発明の第2の実施例の発熱体の斜視
図、第5図は本発明の第3の実施例の発熱体の斜視図、
第6図は、従来の発熱体の平面図、第7図は、同発熱体
の発熱温度分布図、第8図は同発熱体のPTC特性図、
第9図は同発熱体の電圧集中現象発生の模式図、第10
図は同電圧集中現象発生時の発熱量分布図である。 4.5,7,8,10.11・・・・・・電極、6,9
゜12・・・・・・PTC抵抗体、d・・・・・・介在
板。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名4.
5−−−一電極 第3図 10、/I−−−一電極 /Z −−−−PTC抵抗本 1戻 第10図 x−x’

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一対の電極と、これらの電極間に電気的に導通す
    る如く配置され、かつ結晶性高分子中に導電性微粒子を
    分散させた組成物を主成分とする正の抵抗温度係数を有
    する抵抗体とを備え、前記一対の電極間に抵抗の負の電
    圧依存特性領域が形成される構成と発熱体。
  2. (2)抵抗体材料自身に抵抗の負の電圧依存特性領域を
    もたせた特許請求の範囲第1項記載の発熱体。
  3. (3)抵抗体は薄肉状でありこの両面に前記一対の電極
    を構成し、この抵抗体と一対の電極との接合面に前記抵
    抗の負の電圧依存特性領域をもたせた特許請求の範囲第
    1項記載の発熱体。
JP59266670A 1984-12-18 1984-12-18 発熱体 Expired - Lifetime JPH0687426B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008130938A (ja) * 2006-11-22 2008-06-05 Idemitsu Kosan Co Ltd 導電性成形体、電子部品、電気装置、電気特性認識装置、および、電気特性認識方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5426541A (en) * 1977-08-01 1979-02-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd Self control type heating unit
JPS56147594U (ja) * 1980-04-04 1981-11-06

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