TW416066B - Positive temperature coefficient thermistor element and heating device using the same - Google Patents

Description

416066 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（I ) 〔發明所屬之技術領域〕 本發明係有關於正特性熱敏電阻元件及使用該元件之 加熱裝置，特別是有關於爲提昇正特性熱敏電阻之加熱效 率的改良。 〔習知技術〕 正特性熱敏電阻元件，例如，係作爲加熱裝置中之發 熱體用。這種作用發熱體用之正特性熱敏電阻元件，典型 的有圖7和圖8所示者。 圖7所示之正特性熱敏電阻元件1，係所請兩面電極 型，其具備正特性熱敏電阻材料構成之元件本體2，於元 件本體2的各主靣上分別龄成第1電極3及第2電極4。 藉該正特性熱敏電阻元件1加熱之加熱對象物5，例 如配置成和第〗電極3接觸。又，有時也將加熱對象物5 ' 配置成和第1電極3及第2電極4雙方接觸。 圖8所示之正特性熱敏電阻元件6，係所謂梳齒片面 電極型，在正特性熱敏電阻材料構成之元件本體7的一主 面上，第1電極8及第2電極9分別以梳齒狀的形態互相 位於另一者間。 藉該正特性熱敏電阻元件6加熱之加熱對象物10，係 配置成和梳齒狀的第1電極8及第2電極9接觸。 〔發明所要解決的課題〕 '然而，不管是圖7所示之兩面電極型正特性熱敏電阻 元件1或圖8所示之梳齒片面型正特性熱敏電阻元件6， 都存在有以下應解決的問題。 . 於 ί '、π (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（2丨0X 297公釐） 416066 經濟部智葸財產局貞工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（y ) 圖9係顯示圖7所示的正特性熱敏電阻元件1中與元 件本體2的厚度方向有關的電場強度之分布狀態。圖10係 顯示溫度的分布狀態。 圖7所示的兩面電極型正特性熱敏電阻元件1中，爲 了使熱從元件本體2的表面散出，該元件本體2表面的溫 度是比元件本體2中央部的溫度低7。因此，如圖10所示 般，元件本體2中，中央部的溫度最高。 結果，元件本體2中，由於中央部的電阻値最高，如 圖9所示，在該部分電場會集中，另一方面，元件本體2 的表面部分之電場弱。如此般，元件本體2中，由於會以 其厚度方向的中心部爲中心而產生所謂發熱分布；對加熱 對象物5之發熱效率或熱響應性會有問題。亦即，依公定 規格之厚度規定，元件本體2的厚爲約2mm以上，此情形 ，發熱中心部和加熱對象物5間會產生約lmm以上的距離 ，又正特性熱敏電阻材料一般其熱傳導性不良。又，元件 本體2的厚度方向中心部之溫度會上昇，藉此將限制流過 元件本體2內的電流。基於此，元件本體2中的發熱不易 效率佳地傳達至加熱對象物5，而有問題產生。 爲了防止如此般的發熱效率減低，須使得正特性熱敏 電阻元件1和加熱對象物5的接觸面積儘可能的大，爲了 加大接觸面積，必須將正特性熱敏電阻元件1大型化。然 而，正特性熱敏電阻元件1大型化時，使用該元件的加熱 裝置也須大型化，故不佳。 又，爲了解決上述般的問題，使元件本體2的厚度變 本紙悵尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） ____ I— I . u 」n n n n ί 丁 !· u I— n u I"1 I I I I 、一έ (請先閱讀背面之·;i意事項再填寫本頁) 416066 at B7 五、發明説明（1 ) ------------表— (請先閱讀背而之注意事項存填寫本頁) 薄也是有效的，此情形，不僅無法滿足有關厚度之公定規 格，由於電壓施加時會產生耐電壓降低，並無法單純地採 用這種解決方法。 另一方面，依據圖8所示的梳齒片面電極型的正特性 熱敏電阻元件6，由於是以形成有電極8及9之元件本體7 的主面爲中心發熱，能使發熱中心位於加熱對象物10側， 相較於前述兩面電極型的正特性熱敏電阻元件1 ,能效率 更佳的傳熱，其熱響應性高，能使發熱效率提昇。 然而，元件本體7中，實際會發熱的是朝向加熱對象 物10側的主面上之電極8及9所未形成的部分，在形成有 m極8或9的區域不會發熱。該發熱部分，僅佔元件本體 7主面約1/2〜2/3左右。 又，梳齒狀電極8及9，在元件本體1的主面上會生 成高低差，因此，在元件本體7的主面和加熱對象物10間 會形成空間，其會構成熱阻而導致發熱效率減低。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 有鑑於此，本發明的目的係爲提供一種能解決上述問 題之正特性熱敏電阻元件及使用該元件之加熱裝置 〔用以解決課題之手段〕 本發明相關之正特性熱敏電阻元件，係具備：具互相 對向的第1及第2主面之元件本體，以及分別形成該第1 及第2主面上之第1及第2電極，爲了解決上述技術課題 ’其'特徵在於係具備下述構成。 亦即，元件本體係用在主面的延伸方向延伸的界面積 層出之複數層所構成，位於第1主面側的層之構成材料， 本紙張尺度適用標準（CNS〉Μ规格（210X29·?公t ) " 416066 A7 B7 五、發明説明（W ) 係在第1及第2電極間施加電壓下經過既定時間後，在構 成元件本體的複數層中顯示電壓分擔比例最高的電阻値之 正特性熱敏電阻材料 本發明相關之正特性熱敏電阻元件中，較佳的實施形 態，其元件本體，係由正特性熱敏電阻材料構成且利用在 主面延伸方向延伸的界面積層之2層構成，該2層包含位 於第1主面側的第1層和位於第2主面側的第2層，第丄 層厚爲第2層厚的0.05〜0.43倍，且第I層的居里溫度比 第2層的居里溫度低20t以上。 依此較佳實施形態之正特性熱敏電阻元件中，更佳爲 ，於第1及第2電極問剛施加電壓後，第1層的電阻値變 得比第2層的電阻値小。 本發明的其他較佳實施形態，其元件本體，係由正特 性熱敏電阻材料構成且利用在主面延伸方向延伸的界面積 層出之3個以上的層構成，該3個以上的層包含位於第1 主面側的第1外層、位於第2主面側的第2外層、位於第 1及第2外層間的至少1中間層等，第1外層及第2外層 中的至少一方的厚爲中間層厚的0.05-0.43倍，且第1外 層及第2外層中的至少一方的居里溫度比中間層的居里溫 度低20°C以上。 . 依此較佳實施形態之正特性熱敏電阻元件中，更佳爲 ，於第1及第2電極間剛施加電壓後，第1外層及第2外 層中的至少一方的電阻値變得比中間層的電阻値小。 上述更佳實施形態中具有：於第1及第2電極間剛施 本紙悵尺度^中國國家標準"TCNS ) A4規格（210/2976公釐} (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 416066 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（<) 加電壓後，第1外層的電阻値變得比第2外層及中間層的 電阻値小之第1情況；以及，第1外層及第2外層的電阻 値皆比中間値的電阻値小的第2情況。 第ί情況下，更佳爲，第1外層之構成材料’係構成 元件本體的複數層中具最低居里溫度的正特性熱敏電阻材 料，再更佳爲，第1外層的厚係構成元件本體的複數層中 最薄者。 另一方面，於第2情況下，更佳爲，第1及第2外層 兩方，相較於中間層，係由居里溫度低的正特性熱敏電阻 材料構成，再更佳爲，第1及第2外層的厚皆比中間層薄 〇 又，本發明係適於使用上述正特性熱敏電阻元件之加 熱裝置。該加熱裝置中，位於第1電極側之第1層或第1 外層，相較於其他層更會發熱的情形，將加熱對象物配置 於朝向第1電極的方向；又，分別位於第1及第2電極側 之第1及第2外層兩方，相較於中間層更會發熱的情形， 將加熱對象物配置於分別朝向第1及第2電極的方向。 〔發明之實施形態〕 圖1係顯示本發明的一實施形態之正特性熱敏電阻元 件11。 正特性熱敏電阻元件11係具備：具互相對向I第1主 面Θ及第2主面13之元件本體14，分別形成於第1主面 12及第2主面Π上的第1電極15及第2電極16。又’使 用該正特性熱敏電阻元件11作爲發熱體之加熱裝置中，將 m^i .^ϋ I - - 1 I I I ml ^n· I V (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 416066 Α7 Β7 五、發明説明（b) 加熱對象物17配置成和第1電極15接觸。 作爲元件本體14的形狀1有圓板狀或方板狀等可任意 的選擇，較佳的是選擇適合加熱對象物17的形狀之形狀。 又，元件本體14的厚，雖因和規格的關係或所要求的耐電 壓而異，例如一般在100V規格下是1_5〜2.5mm。 元件本體14是由正特性熱敏電阻材料構成。作爲該正 特性熱敏電阻材料，可以是陶瓷或有機材料。有機的正特 性熱敏電阻材料的情形，正特性熱敏電阻元件U係構成撓 性加熱器。 作爲電極15及16，在元件本體Η由陶瓷構成的情形 ，係使用銀、鋁、鎳等或其合金構成的歐姆電極，在元件 本體Η爲有機材料的情形，係使用鎳、銅等構成之粗糙面 的金屬箔。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 C请先閲讀背面之注意事項#填寫本頁) ^ 作爲本實施形態中的特徵構成，元件本體14係利用在 主面12及13延伸方向延伸的界面積層出之2層構成，該 2層包含位於第1主面12側的第1層18及位於第2主面 13側的第2層19。且第1層18，其相較於第2層19厚度 薄，且由居里溫度低的正特性熱敏電阻材料構成。 依如此般的構成，對第1電極15及第2電極16間施 加電麼，從元件本體Η開始發熱起經過既定時間後，如圖 2之「通常時」所顯示般，第1層Η的電阻値會變得比第 2層Ί9的電阻値高。因此，第1層之電壓分擔比例變得比 第2餍的電壓分擔比例高，而使元件本體中的發熱中心 位於第1層18側。 本紙張尺度適用中®國家標準（CNS >Α4規格（2丨0x297公黄） 416066 A7 B7 - -----—* ~w ~ ' 五、發明説明（q ) 圖3係對應於圖9的圖’其顯不有關兀件本體14的厚 度方向所生成的電場強度之分布狀態’又圖4係對應於圖 10，係顯示溫度的分布狀態。又，圖3及圖4中，橫軸的 「距離(厚度方向）」係代表從第2電極16側的第2主面13 向第1電極15側的第1主面12之測定距離。 如前述般，藉由使元件本體14的發熱中心位於第1層 18側，第1層18會變得越發被加熱。此時，電場強度的 分布，如圖3所示，係偏移成第1電極15側變得更強，同 樣的濫度之分布’如圖4所7^ ’係偏移成第1電極15側變 得更高。該第1電極15側的溫度，係變得比前述圖7所示 的兩面電極型正特性熱敏電阻元件1的對應側之溫度高。 由於此，元件本體14係變成在加熱對象物17的附近 發熱，而使從元件本體14對加熱對象物17效率彳幸且迅速 地傳熱變爲可能。 又，正特性熱敏電阻元件11 ’係具有自我溫度控制機 能。加熱對象物Π的溫度一降低’正特性熱敏電阻元件 11的溫度會下降，對應於此電阻値也會下降，將形成電流 流通狀態，而會打算將加熱對象物17的溫度昇高。相反地 ，加熱對象物17的溫度一上昇，正特性熱敏電阻元件11 的溫度會上昇，對應於此電阻値也會上昇，將限制電流， 而會打算將加熱對象物17的溫度降低。 '著眼於如此般的自我溫度控制機能時，依本實施形態 的構造，由於發熱中心位於第1層18側，易檢測出加熱對 象物Π的溫度，而使自我溫度控制機能易發揮。 "" -~~一 - - — — -9· — --------- . -.- 本紙張尺度適用t國國家橾隼（CNS ) A4规格（21 〇 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填{H本頁) 訂 經濟部智毪財產局員工消費合作杜印製 416066 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（f ) 又，依據本實施形態，如圖2中「異常電壓時」所示 般’若對正特性熱敏電阻元件11施加過大電壓，第I層 1S會形成負溫度區域，而開始熱失控。然而，該正特性熱 敏電阻元件11中，因第2層19的負溫度區域位於更高的 溫度區域’能防止因第1層18的熱失控所致的破壞。結果 ’可使正特性熱敏電阻元件11的可靠性更加提昇。 如此般第1層18和第2層19的居里溫度不同的情形 ’爲了確實地達成上述各種效果，較佳爲其等的居里溫度 差爲20°C以上。 爲了對其加以確認，係實施下述般的實驗。 參照圖1，爲了第1層18，準備出所具的居里溫度分 別爲 12〇t： ' 130°C、140°C、150°C、160。(：、170。〇、180°C 之BaTi03系材料，爲了第2層19，準備出所具的居里溫 度爲1S0°C之BaTi〇3系材料。 接著，使用爲第1層I8所準備的BaTi03系材料中之 任一者及爲第2層19所準備的BaTi03系材料，爲了獲得 形成有第1層18及第2層19之元件本體14，實施片狀成 形、積層、加壓成形、脫脂、燒成等步驟。如此般，如表 1所示製作出第1層18的居里溫度不同之各種元件本體14 α 接著，在這些元件本體14的各主面12及13上形成 歐姆'電極構成用的電極15及16,以製作出各試料相關之 正特性熱敏電阻元件11。 接著，在這些正特性熱敏電阻元件11的第1電極15 —^n n^i 1 I · I - ^^^1 -- IJR^^^1 rl^i m i^i— m 一 ’ -5 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210/29½^¾ )~~ 416066 A7 B7 五、發明説明（q ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 側，貼附構成加熱對象物17之鋁板，將一定電壓施加於電 極15及16間，求出從正特性熱敏電阻元件11對加熱對象 物17的熱消散係數(Ds)。其結果顯示於表1。 〔表1〕 試料編號 第！層1 8之 第2層19之 第1層U和 熱消散係數 居里溫度 居里溫度 第2層19之 Ds(W/°C) ΓΟ (°C) 居里溫度差（°C) 1 120 60 0.671 2 130 50 0.664 3 140 40 0,651 4 【50 180 30 0.6Ϊ7 5 160 20 0.565 6 170 10 0.288 7 180 0 0,273 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 表1中，只要將試料1~5和試料6及7作比較即可明 白，藉由使第1層18和第2層19的居里溫度差爲20°C以 上’相較於20°C未滿者，其熱消散係數會顯著的增加。因 此，使用居里溫度差20°C以上的試料1〜5，能對加熱對象 物17作效率佳的傳熱。 前述般之發熱效率及熱響應性，較佳爲，第1層18的 厚比第2層19的厚爲薄。然而，若將第1層18作薄，第 1層_ 18中會遭遇耐電壓降低的問題。爲了避免或緩和該問 題，較佳爲，對第1電極15及第2電極16剛施加電壓後 第1層18的電阻値係小於第2層19的電阻値。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） 416066* A7 B7 五、發明説明（） 再作更詳細的說明，電壓一施加，由於在第1層18和 第2層I9的電阻値不同，在第1層18和第2層19間會生 成電壓分擔1電壓剛施加後，大部分的電壓會分擔於電値 大的第2層19側。因此，電壓剛施加後，在第2層19側 會開始發熱，該發熱會傳導至第1層18，第I層18的溫 度立刻上昇，一接近居里溫度，第1層18的電阻値會急劇 增大，施加電壓大部分將分擔於第1層18側。 如此般，剛施加電壓後，用較厚的第2層19側能遮蔽 耐電壓，能減輕較薄的第1層18側中之耐電壓的負擔。又 ，電壓施加狀態下經過既定時間後，如前述般，由於大部 分的電壓分擔會從第2層19到第1層18，在元件本體14 和加熱對象物Π間能作效率佳的傳熱。 有關上述第1層18及第2層19的厚度:，爲了確認本 發明的效果實施以下的實驗。 參照圖1，分別準備第1層18用的居里溫度120°C之 BaTi03系材料、第2層19用的居里溫度180°C之BaTi03 系材料，爲了用這些材料獲得形成有第1層18及第2層 19之元件本體Μ，實施片狀成形、積層、加壓成形、脫脂 及燒結等步驟。此時，如表2所示般，製作出第1層18及 第2層丨9厚度不同之各種元伴本體14。 接著，在這些元件本體14的各主面12及13上形成 歐姆'電極構成用的電極15及16,以製作出各試料相關之 正特性熱敏電阻元件11。 接著，在這些正特性熱敏電阻元件11的第1電極15 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X 297公慶） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 416066 A7 _________ _ 五、發明説明（u) 側’貼附構成加熱對象物17之鋁板，將一定電壓施加於電 極15及16間，求出從正特性熱敏電阻元件n對加熱對象 物Π的熱消散係數(Ds)。其結果顯示於表2。 〔表2〕 試料編號 第1層！ 8之 第2層1 9之 第1層18厚/ 熱消散係數 厚度（mm) 厚度（mm) 第2層19厚 Ds(W/°C) 8 0.Q 2.α 0 0.273 — 9 0.1 1.9 0.05 0.601 10 0.3 1.7 0.18 0.663 1 I 0,5 1.5 0.33 0.671 12 0.6 1.4 Λ Λ ^ 0.609 13 0.8 1.2 0.67 0.497 _ 14 1,0 1.0 1.00 0.387 ___ 1.5 0.5 3.00 0.309 16 2.0 0.0 0.242 ---------,4丨— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智筅財產局員工消贲合作社印製 又表2中’試料8及16，和圖7所示的正特性熱敏電 阻1同樣地，元件本體I4係由單一層構成。 只要將試料8及16和試料9〜15作比較即可明白，使 用元件本體丨4具有2層構造之試料9〜15，相較於單層構 造的試料8及16能賦予更大的熱消散係數。 又’在具2層構造的試料9〜15間作比較，係槪略的 顯示出第1層18厚越薄即依試料15、14 ' 13的次序熱消 散係數越大的傾向。特別是，第丨層1S的厚比第2層19 厚爲薄(即第1層18厚/第2層19厚<1)之試料9〜13，相較 本紙張尺度適用中國囷家標牟（CNS ) Α4規格（210Χ 297公慶） 416066 A7 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 __B7 五、發明説明（vV) 於第1層18厚和第2層19厚相同或較厚(即第1層18厚/ 第2層19厚2 1)之試料14及IS，能得更大的熱消散係數 。如此般熱消散係數增加的原因在於，若〔第1層18厚/ 第2層19厚〕比例變小，發熱中心會往元件本體的第 1層18側主面靠近。 又，即使是上述〔第1層18厚/第2層19厚〕比例未 滿1的試料9〜12中，特別是該比例爲〇·〇5〜0.43之試料 9〜12中，也看得到顯著的熱消散係數增加。 又表2中，雖未顯示出具第1層18及第2層19之2 層構造但〔第1層18厚/第2層19厚〕比例未滿0.05的 試料’但基於表2所示之例如試料9〜11間的比較可郑，〔 第1層18厚/第2層19厚〕比例越小、即依試料11、1〇 、9的順序熱消散係數越小。基於此可類推出，〔第1層 18厚/第2層19厚〕比例未滿〇·〇5的試料，僅能得出比該 比例爲0.05的試料9所得的0.601W/t：熱消散係數更小的 熱消散係數。如此般〔第1層18厚/第2層19厚〕比例未 滿0.05熱消散係數變小，其理由可想成，隨著第1層18 的厚度減少，第1層18的電阻値變小，對應的發熱量會變 小。 基於如此般的說明可知，爲得出大的熱消散係數，只 要將〔第1層18厚/第2層19厚〕比例選在0.05〜0.43的 範圍即可。 在如此般的熱消散係數(Ds)、對正特性熱敏電阻元件 11之供給電力（P)、加熱對象物17的表面溫度(T)、正特性 本紙浪尺度適用中國國家標準（CMS M4現格（210X29^竣) I I I - ^1· II -- ---I- i - - - I- 1 - I I— -i— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本買} 經濟部智慧財產局員工消资合作社印製 416066 A7 ______ B7______ 五、發明説明（、、） 熱敏電阻元件11的溫度(Ts)間，下述關係會成立。 P=Ds(T - Ts) 此代表著’電力（P)—定時，熱消散係數(DS)越大，正 特性熱敏電阻元件11+的溫度(Ts)和加熱對象物17的表面 溫度(T)的差越小’越會將電力（P)效率良好地傳送至加熱對 象物17。 其次’如表2所不的試料11般，製作出第i層18具 120°C的居里溫度及〇.5mm厚、第2層19具190°C居里溫 度及1.5mm厚之正特性熱敏電阻元件11，並如表3所示般 ，改變第1層18及第2層19的電阻値而製作出各種試料 。表3中，各電阻値係以阻抗比代表，這些阻抗比，係代 表以正特性熱敏電阻元件11整體的電阻値爲1時的比。 〔表3〕 試料編號 第1層18的阻抗比 第2層19的阻抗比 η 0.1 0.9 18 0.2 0.8 19 0,3 0.7 20 0.4 0.6 21 0.5 0,5 接著，對表3所示的各試料，實施瞬間耐壓試驗(以無 負載電路對正特性熱敏電阻元件施加電壓，試驗在什麼程 度的電壓下會破壞的評價方法）。該瞬間耐壓試驗的結果顯 示於圖5。圖5中顯示出’以第1層18的阻抗比和第2層 19的阻抗比相等的試料21之瞬間耐壓程度爲1時的比。 ___ __L5____ _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（2丨〇χ297公楚） urt nn ^^^^1 n^i flf- ^ tl^^i 1 (请先聞讀背面之¾意事項再填寫本頁) 416066 a7 B7 五、發明説明（A) 由表3及圖5可看出，相較於第1層18電阻値和第2 層19電阻値相等的試料21，第I層18電阻値比第2層19 電阻値小的試料中，瞬間耐壓程度會提高。又，在 試料17〜20間作比較時，依第1層18的電阻値相對第2層 19的電阻値變小之試料20、19、18、I7的順序瞬間耐壓 程度越變越高。 圖6係顯示本發明的其他實施形態相關之正特性熱敏 電阻元件21。 該正特性熱敏電阻元件21，和前述正特性熱敏電阻元 件11同樣地係具備：具互相對向的第1主面22及第2主 面23之元件本體24，以及分別形成於第1主靣22及第2 主面23上之第1電極25及第2電極26。 本實施形態的構成特徵，元件本體24之構成係具備： 用在主面22及23的延伸方向延伸之界面積層出之位於第 1主面22側的第1外層27、位於第2主面23側的第2外 層28、位於第1外層27及第2外層28間之至少1中間層 29等3層以上。又，第1外層27及第2外層28中之至少 一方’相較於中間層’係由居里溫度低的正特性熱敏電阻 材料構成。 本實施形態中，和前述實施形態的情形同樣地，經實 驗確認出較佳的選擇爲’第1外層27及第2外層28中至 少一方的厚係中間層29厚的0.05〜0,43倍，且第1外層27 及第2外層28中的至少—方具有比中間層29的居里溫度 低20°C以上的居里溫度。 本紙張尺度適财賴家料（CNS ) A4規格Πϊοχ 楚）""' ----- (請先閱讀背面<注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 416066 B7 五、發明説明（β) 圖6所示的實施形態可發展成以下般的2個具體形態 〇 第1形態，第1外層之構成材料，係相對第1外層 28及中間層29具更低的居里溫度之正特性熱敏電阻材料 。這種構成的情形’圖未示的加熱對象物係配置於朝向第 1電極25的方向。又，和前述實施形態的情形相同的，該 第1形態中，較佳爲，第1外層27的厚比其他層28及29 更薄，又有關電壓剛施加後之電阻値，較佳爲，第1外層 27的電阻値比其他層28及29更小。 第2形態，第1外層及第2外層28兩方，相較於 中間層29，係由居里溫度低的正特性熱敏電陧材料搆成》 此情形，圖未示的加熱對象物能分別配置於朝向第1電極 25及第2電極26的方向。此第2形態中，和前述實施形 態的情形同樣地，較佳爲，第1外層27及第2外層28的 厚比中間層29的厚更薄，又有關剛施加電壓後的電阻値， 較佳爲，第1外層27及第2外層28的電阻値比中間層29 的電阻値更小。 以上係將本發明以圖示的實施形態作相關說明‘，但在 本發明的範圍內，其他各種實施形態也是可能的。 例如，在電壓施加狀態下經既定時間後，例如位於第 1主面側的層之構成材料，係構成元件本體的複數層中顯 示電壓分擔比例最高的電阻値之正特性熱敏電阻材料時， 其他層，例如由通常的電阻材料或負特性熱敏電阻材料構 成亦可。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 經濟部智«財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐） 416066 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（>) 〔發明效果〕 如上所述般，本發明相關之正特性熱敏電阻元件，係 具備：具有互相對向的第1及第2主面之元件本體，及分 別形成於第1及第2主面上之第1及第2電極，依該第1 形式，元件本體，係以在主面延伸方向延伸之界面積層出 之複數層構成，由於位於第1主面側的層之構成材料，係 在對第1及第2電極間施加電壓下經過既定時間後，構成 元件本體的複數層中顯示電壓分擔比例最高的電阻値之正 特性熱敏電阻材料，而能使該正特性熱敏電阻元件之發熱 中心位於元件本體的第1主面附近。 因此，將加熱對象物配置於朝第1電極方向以構成加 熱裝置時，對加熱對象物能作效率佳的傳熱，能提昇正特 性熱敏電阻元件的發熱效率，同時使其和熱加對象物間的 熱影應性優良，而能使正特性熱敏電阻元件之自我溫度控 制機能更易發揮。又，基於此，能在充分滿足元件本體的 厚度之相關公定規格下謀求加熱裝置的小型化。 上述本發明相關的正特性熱敏電阻元件之第1形式中 ，構成元件本體之複數層皆爲正特性熱敏電阻材料構成時 ’如前述般，爲了藉位於第1主面側層以賦予電壓分擔比 例最高的電阻値，由於只要使該位於第1主面側層成爲構 成元件本體的初數層中具有最低居里溫度者即可，而能容 易且確實地如前述般使特定層具最高的電壓分擔比例。 依本發明相關之正特性熱敏電阻元件的第2形式，元 件本體係以在主面延伸方向延伸的界面積層出之位於第1 (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁.) ---訂 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!OX 297公康） 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 416066 A7 B7__ 五、發明説明) 主面側的第1層及位於第2主面側的第2層等2層構成， 由於第1層的厚係選擇第2層厚的〇.〇5〜〇,43倍，且第！ 層所具的居里溫度比第2層的居里溫度低20°C以上，和前 述第I形式的情形同樣地’可使發熱中心位於第1主面附 近，能達成良好的發熱效率及熱響應性。 上述第2形式中，若電壓剛施加後的第1層電阻値比 第2層電阻値小，電壓剛施加後，在第2層會分擔較多電 壓，而能減輕第1層之耐電壓的負擔。這種設定，如上述 般，當第〖層厚比第2層厚爲薄時，更具效果=其理由在 於，電壓剛施加後，藉耐電壓方面優異且較厚的第2層以 遮蔽耐電壓，藉此能減輕耐電壓方面差之較薄的第1層之 耐電壓負擔。 依本發明相關之正特性熱敏電阻元件的第3形式，元 件本體係以在主面延伸方向延伸的界面積層出之位於第1 主面側的第1外層、位於第2主面側的第2外層及位於第 1外層和第2外層間之至少1中間層等3層以上構成，由 於第1外層及第2外層中至少一方的厚係選擇中間層厚的 〇·〇5〜0.43倍，且第1和第2外層中至少一方所具的居里溫 度比中間層的居里溫度低20°C以上，在電壓施加狀態下經 過既定時間後，能以第1及第2外層中至少一方爲發熱中 心。因此，和前述第1形式的情形同樣地，能達成發熱效 率及’熱響應性的提昇。 上述第3形式中，若電壓剛施加後的第1及第2外層 中至少一方的電阻値比中間層電阻値小，電壓剛施加後， -----—________________19 _____ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） m - -I n^i II '丨 a—^ TJ. 4 i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 416066 A7 B7 五、發明説明（4) 在中間層會分擔較多電壓，而能減輕第1層及第2外層中 至少一方之耐電壓的負擔。這種設定’如上述般，當第1 及第2外層厚比中間層厚爲薄時’更具效果。其理由在於 ，電壓剛施加後’藉耐電壓方面優異且較厚的中間層以遮 蔽耐電壓，藉此能減輕耐電壓方面差之較薄的第1及第2 外層中至少一方之耐電壓負擔。 爲了使上述效果更加完善’較佳爲’電壓剛施加後第 1及第2外餍之各電阻値比中間層的電阻値小。 在本第3形式中，若第1外層係構成元件本體的複數 層中具最低居里溫度的正特性熱敏電阻材料構成，且更佳 爲，第1外層厚係構成元件本體的複數層中最薄者，將能 使發熱中心位於第1電極附近，另一方面，若第1及第2 外層兩方相較於中間層係由低居里溫度的正特性熱敏電阻 材料構成，且更佳爲第1及第2外層各厚比中間層厚爲薄 ，則能使發熱中心位於第1及第2電極兩方之附近。 又’本發明相關之正特性熱敏電阻元件中，所採用的 實施形態’只要構成元件本體的複數層分別由正特性熱敏 電阻材料構成’作爲這些正特性熱敏電阻材料係使用居里 溫度不同之至少2種材料，則不管在任何原因下對正特性 熱敏電阻元件施加過大電壓，即使在具帔低居里溫度的層 發生熱失控’具較高居里溫度的層能加以遮蔽，而能防止 因熱失控所致的破壞。因此，能提昇正特性熱敏電阻元件 的可靠性。 〔圖式之簡單說明〕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSU^FnT^ 297^t t請‘先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局®工消費合作社印製 A7 416066 ___B7 五、發明説明（A) 圖I係顯示本發明的一實施形態之正特性熱敏電阻元 件11及加熱對象物17之截面圖。 圖2係爲說明圖1所示正特性熱敏電阻元件Η的動作 原理所顯示之溫度和電阻値的關係圖。 圖3係顯示圖1所示的正特性熱敏電阻元件η中與元-件本體14的厚度方向有關的生成電場強度的分布狀態。 圖4係顯示圖1所示的正特性熱敏電阻元件11中與元 件本體I4的厚度方向有關的生成溫度的分布狀態。 圖5係爲確認圖1所示實施形態的效果所實施之實驗 例中’第1層丨8和第2層19的電阻比改變後的試料6~1〇 之瞬間耐壓程度。 圖6係本發明的其他實施形態之正特性熱敏電阻元件 21的截面圖。 圖7係顯示對本發明而言深感興趣之以往的兩面電極 型正特性熱敏電阻元件1及加熱對象物5。 圖8係顯示對本發明而言深感興趣之以往的梳齒片面 電極型正特性熱敏電阻元件6及加熱對象物10。 圖9係顯示圖7所示的正特性熱敏電阻元件1中與元 件本體2的厚度方向有關的生成電場強度的分布狀態。 圖1〇係顯示圖7所示的正特性熱敏電阻元件1中與元 件本體2的厚度方向有關的生成溫度的分布狀態。 〔符號說明〕 11 ’ 21 正特性熱敏電阻元件本體 12 ’ 22 第1主面

In— ^<^1 ^^^1 n —1^— I 水 «^—^1 n^— In 1¾ *i 一eJ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消贲合作社印製 本紙浪又度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ 297公釐） 416066* A7 五、發明説明（…） 13 > 23 第2主面 14 - 24 元件本體 15 - 25 第1電極 16，26 第2電極 17 加熱對象物 18 第1層 19 第2層 2Ί 第1外層 28 第2外層 29 中間層 ^ϋ— in I -- *^i— !— - —RK i - - - i » -- "、v孑 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消资合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. ABCD 416066 六、申請專利範圍 1·一種正特性熱敏電阻元件，其特徵在於，係具備： (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 具互相對向的第1及第2主面之元件本體，及 分別形成於前述第1及第2主面上之第1及第2電極 前述元件本體，係以在前述主面的延伸方向延伸之界 面積層出之複數層構成， 位於前述第1主面側之層之構成材料，係在前述第1 及第2電極間施加電壓下經過既定時間後，構成前述元件 本體之複數層中顯示電壓分擔比例最高的電阻値之正特性 熱敏電阻材料。 2. —種正特性熱敏電阻元件，其特徵在於，係具備： 具互相對向的第1及第2主面之元件本體，及 分別形成於前述第1及第2主面上之第1及第2電極 » 經濟部中夬標準局負工消費合作社印製 前述元件本體，係由正特性熱敏電阻材料構成之以在 前述主面的延伸方向延伸之界面積層出之2層構成，該2 層包含位於前述第1主面側之第1層和位於前述第2主面 側之第2層； 前述第1及第2層，分別具有能在正交於前述主面方 向測定之厚度，前述第1層厚係第2層厚的0·05〜〇.43倍 ，且前述第丨層係具有比前述第2層的居里溫度低20乞以 上的·居里溫度。 3. 如申請專利範圍第2項之正特性熱敏電阻元件，其 中，對前述第1及第2電極間剛施加電壓後’前述第1層 1 本紙張尺度逍用中國國家標丰（CNS ) A4说格（2丨〇><297公楚) 經濟部中央標準為貝工消费合作社印製 416066 as B8 C8 D8 六、申請專利範圍 的電阻値比前述第2層的電阻値小^ 一種正特性熱敏電阻元件，其特徵在於，係具備： 具互相對向的第1及第2主面之元件本體，及 分別形成於前述第1及第2主面上之第1及第2電極 前述元件本體，係由正特性熱敏電阻材料構成之以在 前述主面的延伸方向延伸之界面積層出之3層以上構成， 該3層以上包含位於前述第1主面側之第1外層、位於前 述第2主面側之第2外層、及位於前述第1及第2外層間 之至少1中間層： 前述第1及第2外層及中間層，分別具有能在正交於 前述主面方向測定之厚度，前述第1及第2外層中至少一 方厚係前述中間層厚的〇.〇5〜0.43倍，且前述第1及第2 外層中至少一方係具有比前述中間層的居里溫度低20°C以 上的居里溫度。 5. 如申請專利範圍第4項之正特性熱敏電阻元件，其 中，對前述第1及第2電極間剛施加電壓後，前述第〗及 第2外層中至少一方的電阻値比前述中間層的電阻値小。 6. 如申請專利範圍第5項之正特性熱敏電阻元件，其 中，對前述第1及第2電極間剛施加電壓後，前述第1外 層之電阻値，比前述第2外層及中間層的電阻値小。 _7·如申請專利範圍第5項之正特性熱敏電阻元件，其 中，對前述第1及第2電極間剛施加電壓後，前述第1及 第2外層的電阻値均比前述中間層的電阻値小。 ______ 2 _ I紙張尺度適用中國國家標準（CNsl A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 416066 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 A8 88 C8 DS 六、申請專利範圍 8. 如申請專利範圍第6項之正特性熱敏電阻元件，其 中，前述第1外層，係構成前述元件本體之複數個前述層 中具最低居里溫度的正特性熱敏電阻材料構成。 9. 如申請專利範圍第8項之正特性熱敏電阻元件，其 中，前述第1外層厚係構成前述元件本體的複數層中最薄 者。 10. 如申請專利範圍第7項之正特性熱敏電阻元件，其 中，前述第1及第2外層兩方，相較於前述中間層，係由 較低居里溫度的正特性熱敏電阻材料構成。 11. 如申請專利範圍第10項之正特性熱敏電阻元件， 其中，前述第1及第2外層厚，係比前述中間層厚爲薄。 12. —種加熱裝置，其特徵在於，係具備： 申請專利範圍第1~11項中任一項之正特性熱敏電阻 元件，以及 配置於前述正特性熱敏電阻元件之朝前述第1電極方 向之加熱對象物。 13· —種加熱裝置，其特徵在於，係具備： 申請專利範圍第4、5、7、10或11項之正特性熱敏 電阻元件，以及 分別配置於前述正特性熱敏電阻元件之各朝前述第1 及第2電極方向之加熱對象物。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 '^ 3_ 本紙張尺度適用中國國家揉準{ CNS ) A4現格（210X297公釐）