JPS61143989A - 発熱体 - Google Patents
発熱体Info
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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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- Japan
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- heating element
- resistance
- electrodes
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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。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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
。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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’
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)
- （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）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）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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59266670A JPH0687426B2 (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59266670A JPH0687426B2 (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61143989A true JPS61143989A (ja) | 1986-07-01 |
| JPH0687426B2 JPH0687426B2 (ja) | 1994-11-02 |
Family
ID=17434058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59266670A Expired - Lifetime JPH0687426B2 (ja) | 1984-12-18 | 1984-12-18 | 発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0687426B2 (ja) |
Cited By (1)
| 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)
| 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 |
-
1984
- 1984-12-18 JP JP59266670A patent/JPH0687426B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| 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 |
Cited By (1)
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0687426B2 (ja) | 1994-11-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |