JPH0215602A - 正抵抗温度係数発熱体 - Google Patents
正抵抗温度係数発熱体Info
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- JPH0215602A JPH0215602A JP63165404A JP16540488A JPH0215602A JP H0215602 A JPH0215602 A JP H0215602A JP 63165404 A JP63165404 A JP 63165404A JP 16540488 A JP16540488 A JP 16540488A JP H0215602 A JPH0215602 A JP H0215602A
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- Japan
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- temperature coefficient
- resistance temperature
- heating element
- positive resistance
- resistor
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01C7/00—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material
- H01C7/02—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient
- H01C7/027—Non-adjustable resistors formed as one or more layers or coatings; Non-adjustable resistors made from powdered conducting material or powdered semi-conducting material with or without insulating material having positive temperature coefficient consisting of conducting or semi-conducting material dispersed in a non-conductive organic material
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- Resistance Heating (AREA)
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、採暖器具および、一般の加熱装置として有用
な正抵抗温度係数発熱体に関するものである。
な正抵抗温度係数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発熱体は、例えば特公昭
５７−４３９９５号公報や特公昭５５４０１６１号公報
に示されているような構成であり、一対の電極間の抵抗
体の正抵抗温度特性により適宜な温度に自己制御されて
いるものであった。
５７−４３９９５号公報や特公昭５５４０１６１号公報
に示されているような構成であり、一対の電極間の抵抗
体の正抵抗温度特性により適宜な温度に自己制御されて
いるものであった。
しかし、特に大きな電力密度や高温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ために
一対の電極間方向の温度分布を常に良好にすることが不
可欠であり、その解決策として特公昭６２−５９５１５
号公報や第３図に示すように一対の電極間距離を互いに
接近させて構成する方法が講じられた。第３図において
、１、２は互いに接近して設けられた一対の平行平板電
極であり、この間に結晶性重合体に導電性微粉末を混合
分散して形成した抵抗体３を配することにより高出力の
正抵抗温度係数発熱体を現出する可能性が見出された。
においては、発熱体自体の温度分布を一様にするために
一対の電極間方向の温度分布を常に良好にすることが不
可欠であり、その解決策として特公昭６２−５９５１５
号公報や第３図に示すように一対の電極間距離を互いに
接近させて構成する方法が講じられた。第３図において
、１、２は互いに接近して設けられた一対の平行平板電
極であり、この間に結晶性重合体に導電性微粉末を混合
分散して形成した抵抗体３を配することにより高出力の
正抵抗温度係数発熱体を現出する可能性が見出された。
発明が解決しようとする課題
しかしながら上記のような従来の正抵抗温度係数発熱体
は、高出力を現出するための構造としては非常に優れて
いたが、カーボンブラック等の比較的低抵抗の導電性微
粉末を混合分散することによって構成される正抵抗温度
係数抵抗体の耐電圧破壊特性や、非常に高抵抗が要求さ
れる体積固有抵抗値の領域等を考慮すると、解決しなけ
ればならない多くの課題を有していた。電極間隔が非常
に接近した正抵抗温度係数発熱体を構成するためには、
耐電圧破壊特性に優れた導電性微粉末を選定するだけで
なく、十分に大きい正の抵抗温度特性を得ることによっ
て、ピーク抵抗値を越えて暴走することのないように配
慮することが不可欠であった。また経時変化において、
結晶性重合体の結晶成長、発熱体各部の熱応力、あるい
は導電性微粉末の凝集等によって、抵抗値や抵抗温度係
数の大幅な変化か生じるようになり、温度と電力の安定
性に欠け、さらには重合体の劣化に伴うマイクロクラッ
クによりスパークが発生したり、非常に短かい発熱寿命
であったり、異常過熱、発煙、発火等の危険性を有した
りしており、実用上の許容範囲から大幅に外れるもので
あった。発熱体としては、ライフエンド時までの安全性
を図っていくことが最優先となるが、こうした安全性の
メカニズムに関して、全く明確になっておらず、異常過
熱、発煙、発火等の危険性のない、安全で高出力な正抵
抗温度係数発熱体を作り出すことができなかった。
は、高出力を現出するための構造としては非常に優れて
いたが、カーボンブラック等の比較的低抵抗の導電性微
粉末を混合分散することによって構成される正抵抗温度
係数抵抗体の耐電圧破壊特性や、非常に高抵抗が要求さ
れる体積固有抵抗値の領域等を考慮すると、解決しなけ
ればならない多くの課題を有していた。電極間隔が非常
に接近した正抵抗温度係数発熱体を構成するためには、
耐電圧破壊特性に優れた導電性微粉末を選定するだけで
なく、十分に大きい正の抵抗温度特性を得ることによっ
て、ピーク抵抗値を越えて暴走することのないように配
慮することが不可欠であった。また経時変化において、
結晶性重合体の結晶成長、発熱体各部の熱応力、あるい
は導電性微粉末の凝集等によって、抵抗値や抵抗温度係
数の大幅な変化か生じるようになり、温度と電力の安定
性に欠け、さらには重合体の劣化に伴うマイクロクラッ
クによりスパークが発生したり、非常に短かい発熱寿命
であったり、異常過熱、発煙、発火等の危険性を有した
りしており、実用上の許容範囲から大幅に外れるもので
あった。発熱体としては、ライフエンド時までの安全性
を図っていくことが最優先となるが、こうした安全性の
メカニズムに関して、全く明確になっておらず、異常過
熱、発煙、発火等の危険性のない、安全で高出力な正抵
抗温度係数発熱体を作り出すことができなかった。
本発明はかかる課題を解消し、実用に耐え得る優れた安
全性を実現できる正抵抗温度係数発熱体の材料構成を提
供するものである。
全性を実現できる正抵抗温度係数発熱体の材料構成を提
供するものである。
課題を解決するための手段
上記課題を解決するために、本発明の正抵抗温度係数発
熱体は、導電性微粉末と結晶性重合体よりなる薄厚状の
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金属電極体と、少なくとも で示される構造を有する重金属不活性化剤とを備えたも
のである。
熱体は、導電性微粉末と結晶性重合体よりなる薄厚状の
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金属電極体と、少なくとも で示される構造を有する重金属不活性化剤とを備えたも
のである。
作 用
上記構成により、結晶性重合体に分散されたで示される
構造を有する重金属不活性化剤が金属電極に用いられる
銅、鉄、クロム等の金属イオンに特異的に作用して経時
的に不活性な金属錯化合物を形成していくことにより、
結晶性重合体等の酸化劣化を防止しマイクロクラック等
の欠損により発生する発煙、発火等の危険性を取り除く
とともに、本発熱体構造の場合、発熱面積にも匹敵する
電極と抵抗体との界面に形成されていくこの金属錯化合
物により電気抵抗が高抵抗化していき、安全番こライフ
エンドを迎えることができるようになる。
構造を有する重金属不活性化剤が金属電極に用いられる
銅、鉄、クロム等の金属イオンに特異的に作用して経時
的に不活性な金属錯化合物を形成していくことにより、
結晶性重合体等の酸化劣化を防止しマイクロクラック等
の欠損により発生する発煙、発火等の危険性を取り除く
とともに、本発熱体構造の場合、発熱面積にも匹敵する
電極と抵抗体との界面に形成されていくこの金属錯化合
物により電気抵抗が高抵抗化していき、安全番こライフ
エンドを迎えることができるようになる。
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
。本実施例の正抵抗温度係数発熱体は、例えば、第１図
に示すように、厚さＱ、５ｒｎｍの正抵抗温度係数抵抗
体４の上下面に電極５．６が接着され、さらに両者の上
に外装材７．８が外装されている。正抵抗温度係数抵抗
体４は以下のように形成されている。すなわち導電性微
粉末として、ファーネスブラック５５ ｗ ｔ％と低密
度ポリエチレン４５ ｗ ｔ％とを混練しつつ、有機過
酸化物であるジクｉ−ルバーオキサイドを低密度ポリエ
チレンに対して３ ｗ ｔ％添加し、熱処理を施すこと
によって架橋反応を完了させた後に、冷凍粉砕によって
平均粒径５０ ｐ ｍの粉砕物、すなわち導電性フィラ
ーを得た。次に、この導電性フィラーとの構造である重
金属活性化剤（アデカ・アーガス：ＭＡＲＫ ＣＤＡ
−６）とを、カーボンブラック組成比が全量の２９．５
ｗｔ％になるように、マレイン酸変性高密度ポリエチレ
ン中に均一分散されるように混練し、正抵抗温度係数抵
抗体４を得た。
。本実施例の正抵抗温度係数発熱体は、例えば、第１図
に示すように、厚さＱ、５ｒｎｍの正抵抗温度係数抵抗
体４の上下面に電極５．６が接着され、さらに両者の上
に外装材７．８が外装されている。正抵抗温度係数抵抗
体４は以下のように形成されている。すなわち導電性微
粉末として、ファーネスブラック５５ ｗ ｔ％と低密
度ポリエチレン４５ ｗ ｔ％とを混練しつつ、有機過
酸化物であるジクｉ−ルバーオキサイドを低密度ポリエ
チレンに対して３ ｗ ｔ％添加し、熱処理を施すこと
によって架橋反応を完了させた後に、冷凍粉砕によって
平均粒径５０ ｐ ｍの粉砕物、すなわち導電性フィラ
ーを得た。次に、この導電性フィラーとの構造である重
金属活性化剤（アデカ・アーガス：ＭＡＲＫ ＣＤＡ
−６）とを、カーボンブラック組成比が全量の２９．５
ｗｔ％になるように、マレイン酸変性高密度ポリエチレ
ン中に均一分散されるように混練し、正抵抗温度係数抵
抗体４を得た。
さらに、この抵抗体４を前記のように発熱体に加工の後
、アニールして所定の抵抗特性を得た。
、アニールして所定の抵抗特性を得た。
なお、本発明の有効性を調べるためｌこ、重金属活性化
剤に関しては、この添加量（ＣＤＡａ量）が前記高密度
ポリエチレン量に対して２．１ 、Ｏｐｈｒの３種類の
組成を上記のようｔζ加工しサンプルを得た。
剤に関しては、この添加量（ＣＤＡａ量）が前記高密度
ポリエチレン量に対して２．１ 、Ｏｐｈｒの３種類の
組成を上記のようｔζ加工しサンプルを得た。
実際に、上記３種類のサンプρの１５０℃耐熱試験によ
る比較実験を行なった。なお、抵抗測定前には通電エー
ジングｌこより抵抗安定化処理を行った。その結果を第
２図に示している。
る比較実験を行なった。なお、抵抗測定前には通電エー
ジングｌこより抵抗安定化処理を行った。その結果を第
２図に示している。
第２図から明らかなように、重金属活性化剤が添加され
ている組成では、８０℃の抵抗値（Ｒ８０）は１５００
１ルベルまで抵抗変化はほとんどなく、それ以降徐々に
抵抗増大していっており、この添加量の比較では、１ｐ
ｈｒの組成より２ｐｈｒの組成の方が若干早く抵抗増大
した。これに対して、重金属活性化剤無添加組成では、
２０００ｈレベルまで抵抗変化はほとんどないものの、
それ以降徐々に低抵抗化現象が現出してきており、２４
３０ｈまでにこの３／７のサンプルがスパーク発生した
。
ている組成では、８０℃の抵抗値（Ｒ８０）は１５００
１ルベルまで抵抗変化はほとんどなく、それ以降徐々に
抵抗増大していっており、この添加量の比較では、１ｐ
ｈｒの組成より２ｐｈｒの組成の方が若干早く抵抗増大
した。これに対して、重金属活性化剤無添加組成では、
２０００ｈレベルまで抵抗変化はほとんどないものの、
それ以降徐々に低抵抗化現象が現出してきており、２４
３０ｈまでにこの３／７のサンプルがスパーク発生した
。
アレニウスの式より実際の通電寿命を推定すると、重金
属活性化剤が添加されている組成ではａｏｏｏ。
属活性化剤が添加されている組成ではａｏｏｏ。
〜４００００ｈでそれ以降は徐々に温度降下し、安全番
こライフエンドとなる。重金属活性化剤無添加組成では
、４００００ｈレベル以上発熱するが、ライフエンド時
にスパーク、さらには発煙・発火に至るという極めて高
い危険性を有するものであった。
こライフエンドとなる。重金属活性化剤無添加組成では
、４００００ｈレベル以上発熱するが、ライフエンド時
にスパーク、さらには発煙・発火に至るという極めて高
い危険性を有するものであった。
実際使用されるモードにより寿命は異なるものの、重金
属活性化剤を添加することによりライフエンド時までの
高い安全性を有するという優れた性能を寄与するもので
ある。また、長期にわたる安全性が図れるだけでなく、
各種用途における実用期間や構成材料の耐熱特性等に適
合した発熱寿命になるように、重金属活性化剤を適宜添
加することもできる。
属活性化剤を添加することによりライフエンド時までの
高い安全性を有するという優れた性能を寄与するもので
ある。また、長期にわたる安全性が図れるだけでなく、
各種用途における実用期間や構成材料の耐熱特性等に適
合した発熱寿命になるように、重金属活性化剤を適宜添
加することもできる。
これは以下のメカニズムによると考えられる。
すなわち、結晶性重合体に分散された
で示される構造を有する重金属不活性化剤が金属電極に
用いられる銅、鉄、クロム等の金属イオンに特異的に作
用して経時的に不活性な金属錯化合物を形成していくこ
とにより、結晶性重合体等の酸化劣化を防止しマイクロ
クラック等の欠損により発生する発煙、発火等の危険性
を取り除くとともに、本発熱体構造の場合、発熱面積に
も匹敵する電極と抵抗体との界面に形成されていくこの
金属錯化合物により電気抵抗が高抵抗化していき、安全
Ｉこライフエンドを迎えることができるようになる。こ
うして、１１０３０ａ以上におよぶ高抵抗の抵抗体の優
れた安全性を図ることができ、高出力で発熱安定性の高
い正抵抗温度係数発熱体が実現できるようになる。
用いられる銅、鉄、クロム等の金属イオンに特異的に作
用して経時的に不活性な金属錯化合物を形成していくこ
とにより、結晶性重合体等の酸化劣化を防止しマイクロ
クラック等の欠損により発生する発煙、発火等の危険性
を取り除くとともに、本発熱体構造の場合、発熱面積に
も匹敵する電極と抵抗体との界面に形成されていくこの
金属錯化合物により電気抵抗が高抵抗化していき、安全
Ｉこライフエンドを迎えることができるようになる。こ
うして、１１０３０ａ以上におよぶ高抵抗の抵抗体の優
れた安全性を図ることができ、高出力で発熱安定性の高
い正抵抗温度係数発熱体が実現できるようになる。
ところで、金属不活性化剤は上記実施例に示したように
抵抗体中に分散されて具備されていても、抵抗体と一対
の金属電極体との構成体を外装する外装材料に添加する
等して具備させても、外装材料からこれに当接する抵抗
体に経時的に金属不活性化剤が移行することにより、同
様の効果を奏することができるようになる。さらには導
電性微粉末結晶性重合体中に分散させ、この後架橋し細
分化してなる粒子状正抵抗温度係数抵抗組成物を結晶性
重合体等のバインダー中に分散させ抵抗安定性を高めた
組成では、この粒子状正抵抗温度係数抵抗組成物中にこ
の金属不活性化剤を添加すると安定した導電経路である
だけに、この安全性はさらに確実なものとなる。また結
晶性重合体の一部に有機酸変性の官能基を導入すること
によっても、４電経路か安定化されるためｌ乙この安全
性の効果をさらに高めることが可能である。
抵抗体中に分散されて具備されていても、抵抗体と一対
の金属電極体との構成体を外装する外装材料に添加する
等して具備させても、外装材料からこれに当接する抵抗
体に経時的に金属不活性化剤が移行することにより、同
様の効果を奏することができるようになる。さらには導
電性微粉末結晶性重合体中に分散させ、この後架橋し細
分化してなる粒子状正抵抗温度係数抵抗組成物を結晶性
重合体等のバインダー中に分散させ抵抗安定性を高めた
組成では、この粒子状正抵抗温度係数抵抗組成物中にこ
の金属不活性化剤を添加すると安定した導電経路である
だけに、この安全性はさらに確実なものとなる。また結
晶性重合体の一部に有機酸変性の官能基を導入すること
によっても、４電経路か安定化されるためｌ乙この安全
性の効果をさらに高めることが可能である。
なお、正抵抗温度係数抵抗体を構成する材料としては、
低密度ポリエチレンとファーネスブラックとの組合せに
限定されるものではな（、低密度ポリエチレン、中密度
ポリエチレン、高密度ポリエチレン、リニアポリエチレ
ン、エチレン酢酸ビニル共ｆｆｉ合体、エチレンアクリ
ｌし酸共重合体、アイオノマー、ポリプロピレン、ポリ
アミド、ポリ弗化ビニリデン、ポリエステルさらにはア
クリル酸やマレイン酸等の有機酸変性ポリエチレン等の
結晶性重合体とファーネスブラック、サーマルブラック
、チャンネルブラック、アセチレンブラック等のカーボ
ンブラックの中で顕著な正抵抗温度特性を示す導電材料
との組合せを用いても、同等の効果を奏するものであり
、さらに他の高分子材料等を添加するものであってもよ
い。
低密度ポリエチレンとファーネスブラックとの組合せに
限定されるものではな（、低密度ポリエチレン、中密度
ポリエチレン、高密度ポリエチレン、リニアポリエチレ
ン、エチレン酢酸ビニル共ｆｆｉ合体、エチレンアクリ
ｌし酸共重合体、アイオノマー、ポリプロピレン、ポリ
アミド、ポリ弗化ビニリデン、ポリエステルさらにはア
クリル酸やマレイン酸等の有機酸変性ポリエチレン等の
結晶性重合体とファーネスブラック、サーマルブラック
、チャンネルブラック、アセチレンブラック等のカーボ
ンブラックの中で顕著な正抵抗温度特性を示す導電材料
との組合せを用いても、同等の効果を奏するものであり
、さらに他の高分子材料等を添加するものであってもよ
い。
発明の効果
以上に述べてきたように、高出力・高温度の正抵抗温度
係数発熱体を実現する場合等に、非常に接近した電極間
隔を構成することか不可欠となり、非常に短かい発熱寿
命であったり、異常過熱、発煙、発火等の危険性を有し
たりしていたが、本発明の正抵抗温度係数発熱体は、こ
うした課題を解決するものである。すなわち、重金属活
性剤を添加し、電極と抵抗体との界面に金属錯化合物を
形成することにより、正抵抗温度係数発熱体の各種用途
や周辺材料に適合した発熱寿命時に、電気抵抗が高抵抗
化していき、安全【こライフエンドを迎えることかでき
るようになる。こうして１０３Ωａｍ以上におよぶ高抵
抗の抵抗体の優れた安全性を図ることができ、高出力で
発熱安定性の高い正抵抗温度係数発熱体が実現できるよ
うになるという実用上極めて有利なものである。
係数発熱体を実現する場合等に、非常に接近した電極間
隔を構成することか不可欠となり、非常に短かい発熱寿
命であったり、異常過熱、発煙、発火等の危険性を有し
たりしていたが、本発明の正抵抗温度係数発熱体は、こ
うした課題を解決するものである。すなわち、重金属活
性剤を添加し、電極と抵抗体との界面に金属錯化合物を
形成することにより、正抵抗温度係数発熱体の各種用途
や周辺材料に適合した発熱寿命時に、電気抵抗が高抵抗
化していき、安全【こライフエンドを迎えることかでき
るようになる。こうして１０３Ωａｍ以上におよぶ高抵
抗の抵抗体の優れた安全性を図ることができ、高出力で
発熱安定性の高い正抵抗温度係数発熱体が実現できるよ
うになるという実用上極めて有利なものである。
第１図は本発明の一実施例の正抵抗温度係数発熱体の斜
視図、第２図は同発熱体の８０℃の抵抗値の経時的変化
を示す特性図、第３図は従来の正抵抗温度係数発熱体の
斜視図である。 ４・・・・・・正抵抗温度係数抵抗体、５．６・・曲電
極、７．８・・・・・・外装材。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 はか１名第１
図 ４−−− ＪＥ−７’１．ａシ茎、つεイ示数く２（オ
ブ乙イ孝（Ｓ、ｔ−＝−電極 ７、３−“ダトＭ 体 １５０ρ ２＾す １９を牧１詩間どり ２、ｓｏ０
視図、第２図は同発熱体の８０℃の抵抗値の経時的変化
を示す特性図、第３図は従来の正抵抗温度係数発熱体の
斜視図である。 ４・・・・・・正抵抗温度係数抵抗体、５．６・・曲電
極、７．８・・・・・・外装材。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 はか１名第１
図 ４−−− ＪＥ−７’１．ａシ茎、つεイ示数く２（オ
ブ乙イ孝（Ｓ、ｔ−＝−電極 ７、３−“ダトＭ 体 １５０ρ ２＾す １９を牧１詩間どり ２、ｓｏ０
Claims (3)
- （１）導電性微粉末と結晶性重合体よりなる薄厚状の正
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金属電極体と、少なくとも ▲数式、化学式、表等があります▼ で示される構造を有する重金属不活性化剤とを備えた正
抵抗温度係数発熱体。 - （２）金属不活性化剤は正抵抗温度係数抵抗体中に分散
されてなる請求項１記載の正抵抗温度係数発熱体。 - （３）正抵抗温度係数抵抗体とこの厚さ方向に電圧を印
加すべく設けられた一対の金属電極体との構成体を外装
する外装材料に金属不活性化剤を添加なる請求項１また
は請求項２に記載の正抵抗温度係数発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165404A JP2743388B2 (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 正抵抗温度係数発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63165404A JP2743388B2 (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 正抵抗温度係数発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0215602A true JPH0215602A (ja) | 1990-01-19 |
| JP2743388B2 JP2743388B2 (ja) | 1998-04-22 |
Family
ID=15811767
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63165404A Expired - Lifetime JP2743388B2 (ja) | 1988-07-01 | 1988-07-01 | 正抵抗温度係数発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2743388B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5598942A (en) * | 1995-09-25 | 1997-02-04 | Cowie; Ross | Waste basket liner system |
| CN115836753A (zh) * | 2021-09-22 | 2023-03-24 | 东莞市维万特智能科技有限公司 | 雾化芯制备方法 |
-
1988
- 1988-07-01 JP JP63165404A patent/JP2743388B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5598942A (en) * | 1995-09-25 | 1997-02-04 | Cowie; Ross | Waste basket liner system |
| CN115836753A (zh) * | 2021-09-22 | 2023-03-24 | 东莞市维万特智能科技有限公司 | 雾化芯制备方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2743388B2 (ja) | 1998-04-22 |
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