JPH0449601A - 面状発熱体 - Google Patents

面状発熱体

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JPH0449601A
JPH0449601A JP2160362A JP16036290A JPH0449601A JP H0449601 A JPH0449601 A JP H0449601A JP 2160362 A JP2160362 A JP 2160362A JP 16036290 A JP16036290 A JP 16036290A JP H0449601 A JPH0449601 A JP H0449601A
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sheet
organic ptc
organic
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Katsuyuki Uchida
勝之 内田
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、有機正特性サーミスタ(以下、有機PTCと
略す)シートを用いて構成された面状発熱体に関する。
〔従来の技術〕
有機高分子材料中に導電性粒子を分散させてなる材料は
、正の抵抗温度特性を示す、このような材料は、成形性
に優れているため、例えばシート状に成形されて、自己
温度制御機能を有する面状発熱体として使用されている
他方、自己温度制御機能を有する発熱体として、BaT
i0.系セラミックスを用いたものが用いられているが
、セラミックスであるため、面状や薄板状に成形するこ
と困難である。また、セラミックスであるため柔軟性に
欠け、面状発熱体として使用し難い。
これに対して、有機PTCの場合、有機高分子材料を主
体とするため、シート状に加工することが容易である。
また、フレキシブルなシートを得ることも容易であるた
め、面状発熱体として利用し易い。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、有11PTCシートを用いた面状発熱体
では、PTCの特徴である自己温度制御機能が充分でな
く、温度を高精度に制御することが難しい、すなわち、
自己温度制御機能及び設定温度の精度において、有11
PTCは、BaTiOsセラミックスを用いたPTCに
比べて劣る。これは、有機PTCシートとBaTiOs
の抵抗温度特性曲線が異なるためである。
第2図に示すように、有機PTCでは、25°Cにおけ
る抵抗値に対する抵抗変化比が10倍以下の領域では、
BaTiOsに比べて温度変化に対する抵抗変化が少な
い、従って、周囲温度の変化や抵抗値のばらつきによっ
て発熱温度が変化しやすく、自己温度制御機能がBaT
iO3に比べ劣り、従って使用可能な用途が限定される
という問題があった。なお、第2図において縦軸の抵抗
変化比R/Rzsは、その温度における抵抗値の25°
Cにおける抵抗値に対する比を示す。
また、第2図の抵抗温度特性曲線において、発熱安定点
を抵抗変化比が10倍以上の領域に設定すれば、有機P
TCの抵抗温度曲線の温度勾配は、BaTi0.の場合
と同等となる。しかしながら、このような高゛倍率の抵
抗変化比の領域で安定させようとすると、ヒーター電極
間の温度勾配により電圧集中が生じ易く、面状発熱体と
して機能しなくなる。のみならず、電源投入時の電流が
安定時の電流に対して10倍以上となり、電源容量を必
要以上に大きくしなければならないという問題が生じる
よって、本発明の目的は、自己温度制御機能が高められ
た有機PTCを用いた面状発熱体を提供することにある
(課題を解決するための手段〕 本発明の面状発熱体は、有機高分子材料に導電性粒子を
分散してなる有機PTCシートと、この有機PTCシー
トの一方主面に積層された絶縁層と、該絶縁層の有I!
PTcシートに積層された主面と反対側の主面に積層さ
れた定抵抗体と、上記有機PTCシートと定抵抗体とを
電気的に直列に接続する電極とを備え、定抵抗体の25
°Cにおける抵抗値が有IIPTcの25°Cにおける
抵抗値よりも大きくされていることを特徴とする。
好ましくは、定抵抗体の25℃における抵抗値は、有機
PTCの25°Cにおける抵抗値の10倍以上に設定さ
れる。
〔作用〕
有機PTCシートに電気的に直列に定抵抗体が接続され
ている。しかも、定抵抗体の25°Cにおける抵抗値が
、有11PTcの25℃における抵抗値よりも大きく、
好ましくは10倍以上に設定されている。よって、通電
した場合、初期状態では定抵抗体側で殆どの電力が消費
される。また、定抵抗体の発熱に伴って、有@PTCシ
ートが温められ、有機PTCシートの抵抗値が上昇し、
有機PTCシート側での消費電力が増加し、その結果有
機PTCシートの自己温度側mst能により安定した発
熱が得られる。
なお、定抵抗体の25°Cにおける抵抗値を25°Cに
おける有機PTCシートの抵抗値の10倍以上とした場
合には、抵抗温度特性曲線の温度勾配の急峻なところで
安定するため、発熱温度がより一層安定化する。
すなわち、本発明は、定抵抗体を有機PTCシートに電
気的に直列に接続することにより、PTCシートだけで
なく、抵抗体の抵抗値をも利用して、面状発熱体全体の
抵抗温度特性曲線を改善したことに特徴を有する。
〔実施例の説明〕
以下、本発明を、実施例により説明する。
裏施班 絶縁層として50xlOOx0.1閣のポリエチレンテ
レフタレート(PET)シートを用意した。このPET
シートの一方主面の全面にカーボンを主体とする厚み0
.3mのカーボン抵抗体を貼り付け、他方主面の全面に
有1!PTCシートを貼り付けた。有機PTCシートと
しては、エチレン酢酸ビニル共重合体にカーボンブラッ
クを分散させてなり、0.5mの厚みに成形したシート
を用いた。このを1!PTCシートの抵抗温度特性を第
4図に実線で示す、上記のようにして得られた積層体の
両端にAgペーストを塗布し、電極とした。
得られた面状発熱体の構造を、第1図(a)及び(b)
に示す、第1図(a)、  (b)において、1は有機
PTCシート、2は絶縁層としてのPETシート、3は
定抵抗体としてのカーボン抵抗体、4.5a、5bは電
極を示す、なお、電極4は、有機PTCシート1と、カ
ーボン抵抗体3とを電気的に直列に接続するために設け
られているものであり、電極5a、5bは外部との接続
のための端子電極である。
上述のようにして得られた面状発熱体に通電し、その抵
抗温度特性を測定したところ、第4図に破線で示す結果
が得られた。
止較■1 実施例で用いたのと同様に、50X100XO。
1■のPPTシートを用意し、その一方主面に実施例と
同様に有機PTCシートを貼り付けた。このようにして
得られた積層体の両端にAgペーストを塗布し電極を形
成し、第3図に示す面状発熱体を構成した。第3図にお
いて、1は有機PTCシート、2はPETシート、6a
、6bは電極を示す。
1較LL 有機PTCシートの抵抗温度特性曲線が第4図の一点鎖
線で示されるものを用いたことを除いて、比較例1とま
ったく同様にして面状発熱体を構成し比較例2とした。
なお、第4図において、細線は実施例において用いたカ
ーボン抵抗体の抵抗値(定抵抗値)を示す。
上記実施例及び比較例1.2の面状発熱体を、絶縁コー
ティングされた0、5m厚のアルミ板に貼り付け、AC
40Vを印加した。その時の周囲温度が一10℃及び2
5℃の場合の発熱温度及び消費電力を下記の第1表に示
す。
第1表 第1表から明らかなように、発熱温度は、比較例1にお
いてのみ低(なっている、これは、比較例1の面状発熱
体では、発熱体内で電圧集中を生じ、発熱部分が線状と
なっているためである。すなわち、面状発熱体として使
用することができないものである。
比較例1の面状発熱体で電圧集中を生じさせないために
は、常温の抵抗値に対して2〜5倍の値の抵抗変化比の
領域に発熱安定点を設定して使用することが必要となっ
てしまう。
他方、実施例では、室温が35℃変化しても、発熱温度
は2.8〜3.3℃しか変化していない。
これに対して、比較例1では15.2〜16.8℃、並
びに比較例2では10.1℃変化している。
これは、実施例では、抵抗温度特性曲線が常温抵抗値の
1. 5倍の抵抗値を超えると急峻となり、抵抗変化比
2〜3倍程度で安定させても温度変化を小さくし得るか
らである。
上記のように、実施例では、有機PTCシート1と定抵
抗体であるカーボン抵抗体3とがPETシート2を介し
て熱的に面接合されており、かつ電気的に直列接続され
ており、さらに有機PTCシート4の常温(25℃)に
おける抵抗値がカーボン抵抗体3の抵抗値に比べて低く
設定されているため、非常に安定な自己温度制御iIr
m能を有する面状発熱体が構成されていることがわかる
なお、面状発熱体を具体的に構成するに際しては、図示
した形状の電極の他、くし歯状等の他の形状の電極を用
いてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明の面状発熱体では、定抵抗体が有
機PTCシートと絶縁層を介して積層されておりかつ有
機PTCシートと電気的に直列に接続されており、さら
に定抵抗体の25℃における抵抗値が有機PTCシート
の25℃における抵抗値よりも大きくされているため、
通電して発熱させた場合、初期的には定抵抗体側でほと
んどの電力が消費される。また、発熱体温度が上昇し、
有機PTCシートの抵抗値が上昇すると、有IIPTC
シート側での消費電力が増加し、有機PTCシートの自
己温度制御機能により安定した発熱が得られる。
すなわち、非常に安定な自己温度制御機能を有し、かつ
温度均一性に優れた面状発熱体を、有機PTCシートを
用いて提供することが可能となる。
特に、定抵抗体の25℃における抵抗値を、有機PTC
の25℃における抵抗値の10倍以上とすることにより
、より一層安定な発熱状態を実現し得る面状発熱体を得
ることができる。
しかも、本発明では、定抵抗体を電気的に直列に接続し
たことにより、抵抗温度特性曲線上における発熱安定点
をさほど高くせずとも優れた自己温度制御機能を発揮さ
せることができるため、温度勾配や電圧集中も生じ難く
、また電源容量を必要以上に大きくする必要もない。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)及び(b)は本発明の実施例にかかる面状
発熱体の断面図及び平面図、第2図は有機PTCシート
及びBaTiOsセラミックスの抵抗温度特性曲線を示
す図、第3図は比較例1の面状発熱体の断面図、第4図
は実施例及び比較例に用いた有11PTCシート、定抵
抗体及び面状発熱体全体の抵抗温度特性曲線を示す図で
ある。 図において、1は有@PTCシート、2は絶縁層として
のPETシート、3は定抵抗体としてのカーボン抵抗体
、4は電極、5a、5bは電極を示す。 第1図 第2図 第3図 シ孟La(Dc)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)有機高分子材料に導電性粒子を分散してなる有機
    正特性サーミスタシートと、 前記有機正特性サーミスタシートの一方主面に積層され
    た絶縁層と、 前記絶縁層の有機正特性サーミスタシートに積層されて
    いる主面と反対側の主面に積層された定抵抗体と、 前記有機正特性サーミスタシートと定抵抗体とを電気的
    に直列に接続するように設けられた電極とを備え、 前記定抵抗体の25℃における抵抗値が、有機正特性サ
    ーミスタシートの25℃における抵抗値よりも大きいよ
    うに選ばれている、面状発熱体。
  2. (2)前記定抵抗体の25℃における抵抗値が、前記有
    機正特性サーミスタの25℃における抵抗値の10倍以
    上である、請求項1に記載の面状発熱体。
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