JPH03501544A

JPH03501544A - 薄板状電気ヒーター

Info

Publication number: JPH03501544A
Application number: JP1500642A
Authority: JP
Inventors: クレイプール、ジェイムズ・エル; クリドル、トマス・エイ; ミドルマン、リー・エム
Original assignee: Raychem Corp
Current assignee: Raychem Corp
Priority date: 1987-12-08
Filing date: 1988-12-08
Publication date: 1991-04-04
Also published as: ATE135520T1; WO1989005701A2; EP0397685B1; DE3855106D1; EP0397685A4; CA1301228C; EP0397685A1; WO1989005701A3

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】薄板状電気ヒーター発明の背景本発明は導電性ポリマーをヒーターに用いることに関する。

回路保護器具および加熱要素のような電気器具に導電性ポリマーを用いることは良く知られている。そのような要素、およびそのような要素の作成に有用な組成物および方法が、米国特許第３，１７９、５４４号、同第３．３９９，４５１号、同第３，７９３．７１８号、同第３．８５８，１４４号、同第３，８６１．０２９号、同第３，９１４．３６３号、同第４，０１７，７１５号、同第４，０８５，２８８号、同第４．０９５．０４４号、同第４，１３５，５８７号、同第４．１７同第４．２３７．４４１号、同第４，２７２，４７１号、同第４，３０４．９８７号、同第４，３１４．２３０号、同第４，３１５，２３７号、同第４．３１８．２２０号、同第４．３１７，０２７号、同第４．３１８．２２０号、同第４．３２７，３５１号、同第４，３３０，７０３号、同第４．３８８，８０７号、同第４，４２１．５８２号、同第４．５１７、４４９号、同第４，５３２，１６４号、同第４．５４３，４７４号、９．４７５号、同第４，７００．０５４号、同第４．７４３，３２１号および同第４．７７７．３５１号およびヨーロッパ特許第３８，７１３号として公開（１９８１年１０月２８日）された米国特許出願第１４１．９８９号およびヨーロッパ特許第２７０，３７０号として公開（１９８８年６月８日）された米国特許出願第９３８，６５９号に記載されている。

薄板状加熱要素は、直接的な物理的熱接触または輻射加熱により熱を広範囲に均一に分散させるのに特に有用である。そのようなヒーターを含む器具が米国特許第４．４２６．６３３号および同第４゜６８９．４７５号、およびそれぞれヨーロッパ特許第２３１．０８８号として公開（１９８７年８月５日）およびヨーロッパ特許第２６８゜３６２号として公開（１９８８年５月２５日）された米国特許出願第８１８．８４５号および同第８１８，８４６号に記載されている。

上記種類のシート状ヒーターの試験において、ヒーターが明らかに完全に絶縁されている場合でも、導電性ポリマー製加熱要素の周囲において絶縁材と導電性ポリマーとの間に偶然形成された空隙に湿分くまたは電解質）が集まり、それにより電極間にアーク放電が生じ、ヒーターを損傷する結果となり得ることがあることがわかった。

そのようなアーク放電の危険性は、例えば、空隙存在の可能性のある領域において、好ましくは加熱要素の周囲全体にわたって、電極の一方または両方を切り込むことにより、少なくとも一方の電極を抵抗要素の周囲から後退させて、アーク放電が生じ維持される電極間の距離を実質的に大きくすることにより、実質的に低下させることができる。絶縁材と抵抗要素間の空隙存在の可能性を全て取り除くように抵抗要素の周囲を囲むように絶縁要素を固定することによって同じ結果を得ることができる。

一つの要旨において、本発明は、（１）第１面および対句第２面を有し導電性ポリマーからなる薄板状抵抗要素、（２）抵抗要素の第１面に全体が固定されている第１薄板状電極、および（３）抵抗要素の第２面に全体が固定されている第２薄板状電極を提供し、第１ｉｉ極および第２電極は電源につなぐことができ、それにより抵抗要素に電流を流すことができ、第１１１極および第２電極は、（ａ）電極間を電流が流れるときに電流が抵抗要素の面に実質的に直角方向に流れ、（ｂ）第１ｉ４極および第２電極の多くとも一方が存在する抵抗要素の周囲全体にわたる連続的縁部が存在するように造形され配置されている。

図面の簡単な説明本発明を添付の図面により説明する：第１．３および５図は、本発明の第１、第２および第３のヒニタの平面図であり、第２．４および６図は、ぞれぞれ第１．３および５図の■−■線、■−ＩＶ線およびＶｌ−Ｖｌ線での断面図であり、第７図はヒーターの端部を絶縁する好ましい方法を示す断面図である。

発明の詳細な説明本発明の好ましい特徴を以下に開示する。そのような特徴は、単独でまたは適切な場合は任意に組み合わせて用いることができる。

本発明のこのような好ましい特徴は、＜ａ＞縁部の少なくとも一部を除（第１面の実質的全体、特に第１面の周囲全体にわたる第１の連続縁部を除く第１面の実質的全体を第１ｉ！極が覆う：（ｂ）縁部の少なくとも一部を除く第２面の実質的に全体、特に第２面の周囲全体にわたる第２の連続縁部を除く第２面の実質的全体を第２電極が履う：（Ｃ）第２ヒーターが互いに平行な２つの直線状側部を有し、第１電極が■直線状側部の各々の長さ全体にわたる２つの縁部、および要すれば■他の側部の各々の長さ全体にわたるさらなる縁部を除（第１面の全体を覆い、好ましくはヒーターは周囲に４つの直線状側部を有しその２つが互いに平行、例えば第１の側部対が互いに平行で第２の側部対が互いに平行であり、好ましくはヒーターの第１電極は第１側部の各々の長さ全体にわたる２つの縁部を除く第１面の全体を覆い、第２電極は第２側部対の各々の長さ全体にわたる２つの縁部を除く第２面の全体を覆う、（ｄ）各々の電極が連続金属箔電極、特に電着金属箔電極である（ｅ）縁部の少なくとも一部が先に抵抗要素に適用した電極の除去により形成されている：（ｆ）抵抗要素の厚さが、せいぜい１００ミル、好ましくはせいぜい５０ミルである：（ｇ）抵抗要素の外側周囲において第１電極と第２’！極間の間隔が少なくとも抵抗要素の厚さの１．５倍、好ましくは少な（とも２倍、特に少なくとも３．５倍であることを含む。

各々の図面において、参照番号１および２は金属箔電極、３は導電性ポリマーからなる抵抗要素を示す。第７図において、４および５は接着剤により基材に固定され、好ましくは端部の充分な絶縁を保証するために溶融された絶縁テープを示す。好ましくはそのようなテープの適用後、および電極にリード線を固定した後、ヒーター全体を好ましくは、例えば架橋性エポキシ樹脂に浸すことにより更に絶縁する。

寒度週マーレックス（Ｍａｒｌｅｘ　：　登ｆｉ１ｍｙ）　５０１００　（フィリップス・ペトロリアム（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ）製高密度ポリエチレン〕５６重量％、スタテックス（Ｓ　ｔａｔｅｘ　：登録Ｍｌ）ＧＨ（コロンビアン・ケミカルズ（Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）製カーボンブラック〕４３重量％および酸化防止剤１重量％をバンバリー（Ｂ　ａｎｂｕｒｙ　：登録商標）ミキサー内で混合することによりＰＴＣ導電性ポリマー粉末を調製した。

得られたフンパウンドに３ＭｅＶ電子線を５０Ｍｒａｄｓ照射し、粒子全てが１８７μＩ（８０メツシユ）より小さくなるまで粉砕した。このＰＴＣ粉末を等重量のミクロテン（Ｍ　１ｅｒｏｔｈｅｎｅ　：登録商標）ＦＡ７５０１”ＵＳＩケミカルズ（ＵＳ　Ｉ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）製高密度ポリエチレン〕と−緒にタンブルブレンドし、ブレンドを押しａして１２インチＸ０．０３０インチ（３０，５ｃｓＸ　０．０８ｃｍ）のシート得た。ベルトラミネークーを用いて、シートの各面に０．００１４インチ（０，００３５ｃｍ）の金属箔〔イエイン・インダストリーズ（Ｙａｔｅｓ　１　ｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）製のニッケル／亜鉛不動態化電着銅箔〕をラミネートした。ラミネートシートを適当な寸法に切断し１、ルータ−を用いて上面の箔を周端から０．１８７５インチ（０，４７６ｃｍ）の位置を切断した。箔の細いストリップを除いた後、０．７５インチ（１，９１ｃｍ）幅の接着剤を裏に塗布したマイラーテープ（３？ｆｌＬ！電気テープ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｔａｐｅ）Ｎｏ、５６）を露出した導電性ポリマーシートおよび箔の端部を覆うために適用した。第２のテープ片を、底面箔から第１のテープ層にわたって適用し、導電性ポリマーシートの露出端部を覆つた。接着テープのフンディジ嘗二ングのためにヒーターを１２５℃で１時間貯蔵した。リード線を箔の表面に取り付け、ヒーター全体にエポキシ粉末〔ザ・プリエン・コーポレイシ曹ン（Ｔｈｅ　Ｂｒ１ｅｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製のブラック・ビ１−テ４−（Ｂ　１ａｃｋ　Ｂｅａｕｔｙ　：登録商標）ＥＬｓ−４ｏｏ−ｐｃ＋）をスプレー塗布した。

補正書の翻訳文提出書（特許法１８４条の８）平成２年６月７日ＰＣＴ／ＵＳ　８８１０４３８０２、発明の名称薄板状電気ヒーター３、特許出願人ドライブ３００番名称　レイケム・コーポレイション４、代理人住所　〒５４０　大阪府大阪市中央区域見２丁目１番６１号１９９０年１月２９日６、添付書類の目録（ｄ）各々の電極が連続金属箔電極、特に電着金属箔電極である（ｅ）縁部の少なくとも一部が先に抵抗要素に適用した電極の除去により形成されている：（ｆ）抵抗要素の厚さが、せいぜい１ｏＯミル、好ましくはせいぜい５０ミルである：（ｇ）抵抗要素の外側周囲において第１電極と第２電極間の間隔が少なくとも抵抗要素の厚さの１．５倍、好ましくは少なくとも２倍、特に少なくとも３．５倍であることを含む。

本発明におけるラミネート状抵抗要素は導電性ポリマー組成物からなる。特に好ましい組成物は、第１の有機ポリマーからなる連続マトリックスおよびマトリックス中にそれ自体変化することな（分散している第１の粒状導電性充填材からなる。第１の粒状導電性充填材の各々の粒子は、第２の有機ポリマーおよび第２のポリマー中に分散している第２の粒状導電性充填材からなる。

各々の図面において、参照番号ｌおよび２は金属箔電極、３は導電性ポリマーからなる抵抗要素を示す。第７図において、４および５は接着剤により基材に固定され、好ましくは端部の充分な絶縁を保証するために溶融された絶縁テープを示す。好ましくはそのようなテープの適用後、および電極に電線を固定した後、ヒーター全体を好ましくは、例えば架橋性エポキシ樹脂に浸すことにより更に絶縁する。

寒塁豊マーレックス（Ｍａｒｌｅｘ　：登１ｆｌｔ）５０１００［フイリツプス・ベトロリアム（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕ＋ｍ）製高密度ポリエチレン〕５６重量％、スタテックス（Ｓ　ｔａｔｅｘ　：登録商標）ＧＨ（フロンビアン・ケミカルズ（Ｃｏｌｕｍｂｉａｎ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）製カーボンブラック〕４３重量％および酸化防止剤１重量％をバンバリー（Ｂ　ａｎｂｕｒｙ　：登録商標）ミキサー内で混合することによりＰＴＣ導電性ポリマー粉末を調製した。

得られた化合物に３ＭｅＶ’ｉ子線を５０Ｍｒａｄｓ照射し、粒子全てが１８７ μ肩（８０メツシニ）より小さくなるまで粉砕した。このＰＴＣ粉末を等重量のミクロテン（Ｍ　１ｃｒｏｔｈｅｎｅ　：登録商標）ＦＡ７５０（ＵＳｌケミカルズ（ＵＳ　Ｉ　Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）製高密度ポリエチレン〕と一緒にタンブルブレンドし、ブレンドを押し出して１２インチＸＯ，Ｏ３０インチ（３０，５ｃｎ＋Ｘ　０．０８　ａｍ）のシート得た。ベルトラミネーターを用いて、ジートノ各面ニＯ，ＯＯ１４イ”／ｆ＜０．００３５ｃｍ）の金属箔〔イエイン・インダストリーズ（Ｙ　ａｔｅｓ　Ｉ　ｎｄｕｓｔｒｔｅｓ）製のニッケル／亜鉛不動態化電着銅箔〕をラミネートした。ラミネートシートを適当な寸法の断片に切断し、ルータ−を用いて上面の箔を周端から０．１８７５インチ（０，４７６ｃｍ）の位置を切断した。箔の細いストリップを除いた後、０．７５インチ（１，９１ｃｍ）幅の接着剤を裏に塗布したマイラーテープ［３Ｍ製電気テープ（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ　ｔａｐｅ）Ｎｏ、　５６）を露出した導電性ポリマーシートおよび箔の端部を覆うために適用した。第２のテープ片を、底面箔から第１のテープ層にわたって適用し、導電性ポリマーシートの露出端部を覆った。接着テープのコンディショニングのためにヒーターを１２５℃で１時間貯蔵した。導電線を箔の表面に取り付け、ヒーター全体にエポキシ粉末〔ザ・プリエン・コーホレイシラン（Ｔｈｅ　Ｂｒ１ｅｎ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）製のブラック・ビニ−ティー（Ｂｌａｃｋ　Ｂｅａｕｔｙ：登録商標）ＥＬＢ−４００−Ｐ９）をスプレー塗布した。

請求の範囲（ｉ）第１の有機ポリマーからなる連続マトリックスおよびマトリックス中にその同一性を保持しつつ分散されている第１の粒状導電性充填材からなり、第１の粒状導電性充填材の各々の粒子は第２の有機ポリマーおよび第２のポリマー中に分散されている第２の粒状導電性充填材からなるものである導電性ポリマーからなり、（ｉｉ　）第１面および対向第２面を有する薄板状抵抗要素、（２）抵抗要素の第１面に全体が固定されている第１薄板状電極、および（３）抵抗要素の第２面に全体が固定されている第２薄板状電極を宵してなり、第１電極および第２電極は電源につなぐことができ、そこを通して抵抗要素に電流を流すことができ、（ａ）電極間を電流が流れるときに電流が抵抗要素の面に実質的に直角方向に流れ、（ｂ）第１電極および第２１！極の多くとも一方が存在する抵抗要素の周囲全体にわたる連続的縁部が存在するように、第１電極および第２電極が造形され配置されている電気ヒーター。

２、第１電極が縁部の少なくとも一部を除く第１面の実質的全体を覆う請求項１記載の電気ヒーター。

３゜第１１１極が第１面の周囲全体にわたる第１連続縁部を除く第１面の実質的全体を覆う請求項２記載の電気ヒーター。

４、第２電極が第２面の周囲全体にわたる第２連続縁部を除く第２面の実質的全体を覆う請求項２または３記載の電気ヒーター。

５．４つの直線状側部を有し、その２つが互いに平行であり、第１電極が（ａ）平行な直線状側部の各々の長さ全体にわたる２つの縁部および要すれば（ｂ）他の側部の各々の長さ全体にわたる他の縁部を除く第１面の全体を覆う請求項１記載の電気ヒーター。

６、第１ｉｔ！極が平行側部の各々の長さ全体にわたる２つの縁部を除く第１面の全体を覆い、第２電極が他の側部の各々の長さ全体にわたる２つの縁部を除く第２面の全体を覆う請求項５記載の電気ヒーター。

７、各々の電極が、好ましくは電着金属からなる連続金属箔電極である請求項１〜６のいずれかに記載の電気ヒーター。

８、縁部の少なくとも一部が抵抗要素に先に適用された電極を除くことにより形成された請求項１〜７のいずれかに記載の電気ヒーター。

９、抵抗要素の厚さが大きくとも１００ミル（０，２５４ｃｍ）、好ましくは大きくとも５ｏミル（０，１２７ｃｍ）である請求項１〜８のいずれかに記載の電気ヒーター。

１０、抵抗要素の外側周囲の第１電極と第２電極間の間隔が抵抗要素の厚さの少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも２倍である請求項１〜９のいずれかに記載の電気ヒーター。

国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】１．（１）第１面および対向第２面を有し導電性ポリマーからなる薄板状抵抗要素、（２）抵抗要素の第１面に全体が固定されている第１薄板状電極、および（３）抵抗要素の第２面に全体が固定されている第２薄板状電極を有してなり、第１電極および第２電極は電源につなぐことができ、それにより抵抗要素に電流を流すことができ、（ａ）電極間を電流が流れるときに電流が抵抗要素の面に実質的に直角方向に流れ、（ｂ）第１電極および第２電極の多くとも一方が存在する抵抗要素の周囲全体にわたる連続的縁部が存在するように、第１電極および第２電極が造形され配置されている電気ヒーター。２．第１電極が縁部の少なくとも一部を除く第１面の実質的全体を覆う請求項１記載の電気ヒーター。３．第１電極が第１面の周囲全体にわたる第１連続緑部を除く第１面の実質的全体を覆う請求項２記載の電気ヒーター。４．第２電極が第２面の周囲全体にわたる第２連続縁部を除く第２面の実質的全体を覆う請求項２または３記載の電気ヒーター。５．４つの直線状側部を有し、その２つが互いに平行であり、第１電極が（ａ）平行な直線状側部の各々の長さ全体にわたる２つの縁部および要すれぼ（ｂ）他の側部の各々の長さ全体にわたる他の縁部を除く第１面の全体を覆う請求項１記載の電気ヒーター。６．第１電極が平行側部の各々の長さ全体にわたる２つの緑部を除く第１面の全体を多い、第２電極が他の側部の各々の長さ全体にわたる２つの縁部を除く第２面の全体を覆う請求項５記載の電気ヒーター。７．各々の電極が、好ましくは電着金属からなる連続金属箔電極である請求項１〜６のいずれ′かに記載の電気ヒーター。８．緑部の少なくとも一部が抵抗要素に先に適用された電極を除くことにより形成された請求項１〜７のいずれかに記載の電気ヒーター。９．抵抗要素の厚さが大きくとも１００ミル（０．２５４ｃｍ）、好ましぐは大きくとも５０ミル（０．１２７ｃｍ）である請求項１〜８のいずれかに記載の電気ヒーター。１０．抵抗要素の外側周囲の第１電極と第２磁極間の間隔が抵抗要素の厚さの少なくとも１．５倍、好ましくは少なくとも２倍である請求項１〜９のいずれかに記載の電気ヒーター。