JPS6212641B2 - - Google Patents

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JPS6212641B2
JPS6212641B2 JP54132744A JP13274479A JPS6212641B2 JP S6212641 B2 JPS6212641 B2 JP S6212641B2 JP 54132744 A JP54132744 A JP 54132744A JP 13274479 A JP13274479 A JP 13274479A JP S6212641 B2 JPS6212641 B2 JP S6212641B2
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JP
Japan
Prior art keywords
ptc element
plates
electrodes
hole
resistance
Prior art date
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Application number
JP54132744A
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English (en)
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JPS5656601A (en
Inventor
Nobue Ito
Saburo Yamaguchi
Junichiro Naito
Kenji Kondo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Soken Inc
Original Assignee
Nippon Soken Inc
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Publication date
Application filed by Nippon Soken Inc filed Critical Nippon Soken Inc
Priority to JP13274479A priority Critical patent/JPS5656601A/ja
Publication of JPS5656601A publication Critical patent/JPS5656601A/ja
Publication of JPS6212641B2 publication Critical patent/JPS6212641B2/ja
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  • Thermistors And Varistors (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は自動車の例えばパワーウインドーのモ
ータロツク時にモータの過熱によるモータ損傷を
防止できる過電流防止装置に関するものである。
従来、正特性磁器半導体(以下PTC素子と略
す)は、第1図に示す様に、ある温度(キユーリ
温度=Tc)以上で抵抗が急増する性質をもつて
おり、この性質を利用して種々の用途が開発され
ている。過電流防止用素子として用いる場合の一
例を第2図に示すと、PTC素子は電源と作動部
をつなぐ回路に直列に挿入されている。この場
合、通常状態では電源電圧は大部分作動部に印加
され、PTC素子に印加される電圧V1は極めて小
さく、PTC素子の消費する電力は微々たるもの
であり、従つてPTC素子は第1図のA点のよう
にTc以下の温度で作動し、その抵抗は常温抵抗
とほぼ等しい値で使用される。ところが異常時、
例えば作動部の抵抗が源少し、大電流が回路を流
れるような場合はPTC素子の消費電力が増加
し、その結果素子温度は第1図のB点に示すよう
な抵抗急増域に移行するため、電源電圧の大部分
はPTC素子に印加され電流が制御されるので、
回路を保護するしくみになつている。また、その
場合PTC素子は自己温度調節作用をもつため、
Tc付近で素子温を保つことから熱暴走の危険が
なく、過熱事故などを起こす心配がない。しかし
ながら、その様にすぐれたPTC素子も車両用過
電流防止装置としては普及していない。
その原因としては車両電源電圧12Vという低電
圧下で作動させるため、通常時にA点のような
Tc以下の温度に素子温を抑えるには素子にかか
る電圧V1を極力小さくする必要がある。このこ
とは素子抵抗を極めて小さくすることを意味し、
具体的には0.05Ω以下の性能を要求される。この
様な抵抗素子は通常のデイスク状PTC素子を用
いて達成することは困難であり、もし達成しよう
とすれば第3図のように多数のデイスク状PTC
素子1を積み重ね電極板2を通じて各々を並列回
路で結ぶような形式が考えられる。しかしながら
この様な方法は構造が複雑となり、組み立ても困
難で製造コストが高騰するため、量産を考慮すれ
ば不利な要素をかかえている。
また、この様な過電流防止装置は異常時にはで
きる限り回路に流れる電流を抑制する必要があ
る。一般的にはこの異常時に流れる電流値は車両
用としては1A以下が要求されており、このこと
は異常時にPTC素子にかかる電圧V1が12Vとして
計算してもPTC素子の放熱量は12W以下に抑え
ることが要求される。この値もPTC素子を使用
した過電流防止装置としてはきびしい要求であ
り、達成が困難であつた。以下のように車両用等
のごとく低電圧下で使用され、しかも異常時の電
流値を小さくする必要のある過電流防止装置の問
題点として以下の2点が強調される。
(1) 簡略な製造方法でのPTC素子の低抵抗化、
および (2) 放熱量の低減である。
本発明は上記の諸点に鑑み、複数の板を互いに
隔置し、かつこれら複数の板の両端を相互に外枠
板に連結して一体構成のPTC素子を形成し、更
にPTC素子の複数の板および外枠板により囲ま
れる複数の貫通孔の内壁面全体に電極を形成する
とともに、貫通孔の電極を貫通孔ごとに交互に
正、負電極となすことにより、PTC素子の電極
間距離が前記複数の板の厚み寸法に相当し小さく
することが可能であり、しかも電極面積は前記複
数の板の表面積と板の数との積となつて極めて大
きくでき、従つてPTC素子の低抵抗化が実現可
能となり、一方PTC素子の外周囲および/また
は貫通孔に断熱材を装着することにより、PTC
素子の放熱量を低減でき、故に性能的に優れた過
電流防止装置を提供するものである。
以下本発明を具体的実施例により詳細に説明す
る。第4図乃至第6図において、PTC素子1は
BaTio3を主成分とするセラミツク材で構成して
あり、第1図に示す正の抵抗温度係数を有してい
る。このPTC素子1は、互いに一定の間隔を保
持して隔置した複数の長方形状の板1aと、この
板1aの両端の各々を相互に連結する外枠板1b
とから構成してある。これら両板1a,1bによ
り貫通孔1cを形成してある。
このPTC素子1の成形は押し出し成形法を用
いた。2は貫通孔1cの内壁面全体に形成した薄
膜状の電極である。電極材料としてはPTC素子
1の材料、即ち正特性磁器半導体とオーム性接触
を有する銀を主体とするペーストを用いた。
PTC素子1のうち貫通孔1cの開口していない
端面をマスキングテープなどでカバーした後、適
当な粘度に調整した上記銀ペースト中にPTC素
子1を浸漬する。その後PTC素子1を引き上げ
エアーによつて余分のペーストを吹き飛ばした
後、乾燥、焼成処理を施し貫通孔1cの開口する
端面部分の銀電極を研摩により取り除くことで、
貫通孔1cの内壁面全体に薄膜状の銀電極2が形
成される。この複数の貫通孔1cに形成した電極
2は、貫通孔1cごとに交互に電源の正、負電極
に接続される。即ち、第4図および第5図のごと
く、貫通孔1cの1つおきの長さに等しいピツチ
で配列された波状接続板3(例えば銅製)を用
い、PTC素子1の貫通孔1cの開口する端面か
ら貫通孔1c内に接続板3をさしこみ、接続板3
をの弾性力で電極2に圧着し接続する。
なお、第6図において板1bの数13枚、a=15
mm、b=10mm、c=0.5mm、d=1.0mmの寸法を有
するPTC素子1を作製し、その常温抵抗(25
℃)を測定したところ0.038Ωという極めて低い
抵抗値を示した。これは、材料比抵抗12Ω―cm、
PTC素子板13枚という値から計算した0.036Ωと
極めて類似している。この計算は、R=ρ×
c/a×b×1/nで求めた。
(但し、ρは材料比抵抗Ω―cm、aはPTC素子板
横方向の長さcm、bは縦方向の長さcm、cは厚み
cm、nは枚数) 次に、上記構成のPTC素子を実際の過電流防
止装置として組立てる際の構造を第7図に示す。
この第7図において、PTC素子1は例えばアル
ミノシリケート繊維を成形して作つた断熱材5の
内側に嵌合してある。このPTC素子1の外周囲
は断熱材5に密着することになる。断熱材5を外
周囲に装着したPTC素子1はポリブチレンテレ
フタレート樹脂にガラス繊維を混在した耐熱樹脂
製のケース6内にガタなく収納されている。
PTC素子1をケース6内に収納した後にその上
下方向から端子板4をPTC素子1に装着し、端
子板4をケース6の溝6aに嵌める。ケース6の
上下面には耐熱樹脂製の蓋7が装着され、この蓋
7の取付部7aにボルトを通しナツトで締付固定
してある。これにより、一体構造の過電流防止装
置が完成される。なお、PTC素子1の端子板4
は第2図のごとく電源と作動部との間に接続され
る。本実施例では、作動部として自動車のウイン
ドを自動昇降させるパワーウインドーのモータを
用いた。
上記構造の過電流防止装置において、第2図の
作動部としてのモータロツク時における印加電圧
12Vの保持電流は0.7Aであつた。これに対し、断
熱材5がない場合の保持電流は1.2Aであり、本
実施例の方が回路に流れる電流は少なく、モータ
ロツク時のモータ過熱といつた問題を生じにくく
有利である。
上記実施例ではPTC素子1の電極2を貫通孔
1cの内壁面に設けたが、第8図に示す様に外枠
板1bの貫通孔1cが開口する端面上までに接続
電極2aを設けてもよい。この場合、電極2は上
記実施例と同様な方法を用いて附与し、その後ス
クリーン印刷によつて帯状の接続電極2aを附与
した。接続電極材料は、電極2の場合と同等のも
のを用いた。この接続電極2aはPTC素子1の
外枠板1bの表面まで延長し、側面電極2bでま
とめ、電源の正、負に通ずるようにした。また、
第9図のごとく、接続電極2aを形成する外枠板
1bの端面を凹状に形成してもよい。
また、第10図のようにPTC素子1の貫通孔
1cの内部に断熱材5を埋込んでもよい。車載用
過電流防止装置としては性能的にはこのタイプの
方がすぐれている。ちなみに、第10図のように
貫通孔1cの内部に断熱材5を埋込み、第7図と
同じ構造(但し、PTC素子1の外周の断熱材5
はない)のものは、12V印加時の保持電流は
0.55Aであり、第7図のPTC素子の外周囲に断熱
材5を装着するタイプに比べさらに改良がみられ
る。この場合、貫通孔1cに埋込んだ断熱材5
は、シリカ・アルミナ系の無機接着材を用い、接
続板3を貫通孔1cに取付けた後、貫通孔1c内
に無機接着材の泥しよう物を流し込み、100〜150
℃で乾燥すればよい。
本発明は上記実施例に限定されず、以下のごと
く変形可能である。
(1) 電極附与方法としては、無電解メツキ、蒸着
など各種方法があり、材質もニツケル、アルミ
ニウム等がある。
(2) 接続板3も種々の形態が考えられ、第11図
のように側面部分から挾むように取付けてもよ
い。
(3) PTC素子1として隔壁1dを設けた第12
図の構造もよい。
(4) PTC素子1の外周囲と貫通孔1cの内部の
両方に断熱材5を装着してもよい。
以上詳述したごとく、本発明においては、複数
の板を互いに隔置し、かつこれら複数の板の両端
を相互に外枠板に連結して一体構造のPTC素子
を形成し、更にPTC素子の複数の板および外枠
板により囲まれる複数の貫通孔の内壁面全体に電
極を形成するとともに、貫通孔の電極を貫通孔ご
とに交互に正、負電極となしたから、上記構成の
PTC素子は電極間距離がPTC素子の複数の板の
厚みに相当するため、小さくすることが可能であ
り、電極面積はPTC素子の複数の板の最大面の
表面積×PTC素子の複数の板の枚数となり、極
めて大きくすることができるため、従つてPTC
素子全体の抵抗は非常に低く抑えることができ
る。また、構造が一体化しているため、構造も容
易で量産に適した低抵抗PTC素子を得ることが
できる。
また、本発明はPTC素子の外周囲および/ま
たは貫通孔の内部に断熱材を装着したから、
PTC素子の放熱が抑えられ、その結果回路上の
異常時における回路の通電電流量を小さくでき、
従つて電流量が多い場合における種々の弊害を防
止できる。このように本発明においてはPTC素
子を簡単な構造で低抵抗、低放熱量化を図ること
ができ、従つて過電流防止装置として最適なもの
を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はPTC素子の抵抗温度特性図、第2図
はPTC素子の使用例を示す電気回路図、第3図
は低抵抗PTC素子を得るための従来の構成を示
す部分断面図、第4図は本発明装置の一実施例を
示す断面図、第5図は第4図の分解斜視図、第6
図は第5図のPTC素子を拡大して示す斜視図、
第7図は第4図の装置をケース内に収納する構成
を示す分解斜視図、第8図および第9図はPTC
素子の他の例を示す斜視図、第10図は本発明装
置の他の実施例を示す断面図、第11図は接続板
の他の例を示す図で、第11図Aは取付け状態を
示す斜視図、第11図Bは接続板の側面図、第1
2図は本発明におけるPTC素子の他の例を示す
斜視図である。 1…PTC素子、1a…複数の板、1b…外枠
板、1c…貫通孔、2…電極、5…断熱材。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 複数の板を互いに隔置するとともに、これら
    複数の板の両端を相互に外枠板で連結して素子を
    形成し、この素子を、正の抵抗温度係数を有し特
    定温度で抵抗値が急激に増大するセラミツク材で
    構成し、かつ前記素子の複数の板および前記外枠
    板により囲まれる複数の貫通孔の内壁面全体に電
    極を形成するとともに、この貫通孔の電極を該貫
    通孔ごとに交互に正電極、負電極となし、更に前
    記素子の外周囲および/または前記貫通孔内に断
    熱材を装着したことを特徴とする過電流防止装
    置。
JP13274479A 1979-10-15 1979-10-15 Overcurrent preventing device Granted JPS5656601A (en)

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JP13274479A JPS5656601A (en) 1979-10-15 1979-10-15 Overcurrent preventing device

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JP13274479A JPS5656601A (en) 1979-10-15 1979-10-15 Overcurrent preventing device

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JPS5656601A JPS5656601A (en) 1981-05-18
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JP13274479A Granted JPS5656601A (en) 1979-10-15 1979-10-15 Overcurrent preventing device

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