JPH0646073Y2 - 面状発熱体 - Google Patents
面状発熱体Info
- Publication number
- JPH0646073Y2 JPH0646073Y2 JP1989031511U JP3151189U JPH0646073Y2 JP H0646073 Y2 JPH0646073 Y2 JP H0646073Y2 JP 1989031511 U JP1989031511 U JP 1989031511U JP 3151189 U JP3151189 U JP 3151189U JP H0646073 Y2 JPH0646073 Y2 JP H0646073Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- comb
- electrode
- heating element
- electrodes
- sheet
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional [2D] plane, e.g. plate-heater
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/002—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements
- H05B2203/006—Heaters using a particular layout for the resistive material or resistive elements using interdigitated electrodes
Landscapes
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Resistance Heating (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は電気製品等に用いられる面状発熱体に関し、詳
しくは特定の形状を有するくし歯形電極を用いることに
より、発熱面積を広くすることができ、しかもその温度
分布を著しく均一にすることができる面状発熱体に関す
る。
しくは特定の形状を有するくし歯形電極を用いることに
より、発熱面積を広くすることができ、しかもその温度
分布を著しく均一にすることができる面状発熱体に関す
る。
［従来の技術及び考案が解決しようとする課題］ 従来の面状発熱体の電極としては、両端にそれぞれ１対
の対向電極を設けたものあるいは、くし歯形のものが一
般的である。特に底電圧用として使用する場合、素子の
抵抗を下げる必要があり、そのため、電極間を小さく
し、実質的な電極長を長くする必要から第３図のような
くし歯形の電極が用いられている。
の対向電極を設けたものあるいは、くし歯形のものが一
般的である。特に底電圧用として使用する場合、素子の
抵抗を下げる必要があり、そのため、電極間を小さく
し、実質的な電極長を長くする必要から第３図のような
くし歯形の電極が用いられている。
ところが、このようなくし歯形電極において、くし歯の
幅が細い場合、通電初期において過大な電流による異常
な発熱や電極の損傷を生起するおそれがある。
幅が細い場合、通電初期において過大な電流による異常
な発熱や電極の損傷を生起するおそれがある。
したがって、くし歯形電極においては、過大な電流によ
る異常な発熱や電極の損傷を防止するために、電極くし
歯の部分がかなり広幅に設計されており（たとえば、実
開昭55−129397号公報，実開昭55−162876号公報，実開
昭59−292号公報など）、そのため発熱有効面積が減少
し、しかも電極直下部の非発熱面積が広いために均一な
温度分布を得ることができないという問題があった。
る異常な発熱や電極の損傷を防止するために、電極くし
歯の部分がかなり広幅に設計されており（たとえば、実
開昭55−129397号公報，実開昭55−162876号公報，実開
昭59−292号公報など）、そのため発熱有効面積が減少
し、しかも電極直下部の非発熱面積が広いために均一な
温度分布を得ることができないという問題があった。
［課題を解決するための手段及び作用］ 本考案者は上記従来の問題点を解消するため鋭意研究を
重ねた。その結果、本考案者は電流による電極の破損や
異常発熱が主に通電初期に発生する大きな突入電流によ
るものであることをつきとめ、細幅のくし歯形電極にお
いてこの突入電流を流すための部分を設けた電極を用い
れば、この通電初期に生ずる過大な電流による電極の破
損や異常発熱を防ぐことができ、しかも発熱有効面積を
可能なかぎり大きくできることを見出し、この知見に基
いて本考案を完成するに到った。
重ねた。その結果、本考案者は電流による電極の破損や
異常発熱が主に通電初期に発生する大きな突入電流によ
るものであることをつきとめ、細幅のくし歯形電極にお
いてこの突入電流を流すための部分を設けた電極を用い
れば、この通電初期に生ずる過大な電流による電極の破
損や異常発熱を防ぐことができ、しかも発熱有効面積を
可能なかぎり大きくできることを見出し、この知見に基
いて本考案を完成するに到った。
すなわち本考案は、結晶性重合体に導電性材料を配合し
た組成物からなる素体シートに、くし歯形の薄膜電極を
取付けてなる面状発熱体であって、前記くし歯形電極の
幅が隣接するくし歯形電極間距離の10分の１未満とされ
ており、かつそのうちの少なくとも１本のくし歯形電極
の幅が前記くし歯形電極間距離の10分の２以上とされて
いる面状発熱体を提供するものである。
た組成物からなる素体シートに、くし歯形の薄膜電極を
取付けてなる面状発熱体であって、前記くし歯形電極の
幅が隣接するくし歯形電極間距離の10分の１未満とされ
ており、かつそのうちの少なくとも１本のくし歯形電極
の幅が前記くし歯形電極間距離の10分の２以上とされて
いる面状発熱体を提供するものである。
以下、本考案を図面により詳細に説明する。第１図は本
考案の面状発熱体の一態様を示す説明図である。
考案の面状発熱体の一態様を示す説明図である。
図中、符号１は発熱部となる素体シートである。この素
体シート１の寸法や形状は特に制限はなく、通常用いら
れているものを採用すればよい。この素体シート１は、
基本的には結晶性重合体に導電性材料を配合した組成物
からなり、抵抗の正温度係数特性を示すものである。
体シート１の寸法や形状は特に制限はなく、通常用いら
れているものを採用すればよい。この素体シート１は、
基本的には結晶性重合体に導電性材料を配合した組成物
からなり、抵抗の正温度係数特性を示すものである。
ここで結晶性重合体としては特に制限はなく様々なもの
を挙げることができるが、通常は高密度ポリエチレン，
底密度ポリエチレン，直鎖状底密度ポリエチレン，ポリ
プロピレンなどのポリオレフィン，エチレン−プロピレ
ンコポリマー，エチレン−酢酸ビニル共重合体，エチレ
ン−アクリル酸エチル共重合体などのオレフィン系共重
合体、トランス−1,4−ポリイソプレン、ポリアミド、
ポリエステルあるいはフッ素含有エチレン共重合体、さ
らにはこれらの変成物などが挙げられ、これらを単独で
若しくは二種以上を組合せて用いる。結晶性重合体とし
てはこれらの中でもポリエチレンやエチレン−アルクル
酸エチル共重合体，エチレン−酢酸ビニル共重合体等が
好ましい。
を挙げることができるが、通常は高密度ポリエチレン，
底密度ポリエチレン，直鎖状底密度ポリエチレン，ポリ
プロピレンなどのポリオレフィン，エチレン−プロピレ
ンコポリマー，エチレン−酢酸ビニル共重合体，エチレ
ン−アクリル酸エチル共重合体などのオレフィン系共重
合体、トランス−1,4−ポリイソプレン、ポリアミド、
ポリエステルあるいはフッ素含有エチレン共重合体、さ
らにはこれらの変成物などが挙げられ、これらを単独で
若しくは二種以上を組合せて用いる。結晶性重合体とし
てはこれらの中でもポリエチレンやエチレン−アルクル
酸エチル共重合体，エチレン−酢酸ビニル共重合体等が
好ましい。
次に導電性材料としては種々のものが挙げられ、具体的
には例えばオイルファーネスブラック，サーマルブラッ
ク，アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラフ
ァイト、金属粉体、炭素繊維粉砕物あるいはこれらの混
合物等が挙げられ、特にカーボンブラックが好ましい。
これら導電性材料としては平均粒径が10〜200mμ、好ま
しくは15〜100mμの粉体状のものが用いられる。ここで
平均粒径が10mμ未満であると正温度係数特性が十分得
られないため好ましくない。一方、平均粒径が200mμを
超えると組成物の抵抗が高くなり、抵抗の調節が困難と
なるため好ましくない。
には例えばオイルファーネスブラック，サーマルブラッ
ク，アセチレンブラック等のカーボンブラック、グラフ
ァイト、金属粉体、炭素繊維粉砕物あるいはこれらの混
合物等が挙げられ、特にカーボンブラックが好ましい。
これら導電性材料としては平均粒径が10〜200mμ、好ま
しくは15〜100mμの粉体状のものが用いられる。ここで
平均粒径が10mμ未満であると正温度係数特性が十分得
られないため好ましくない。一方、平均粒径が200mμを
超えると組成物の抵抗が高くなり、抵抗の調節が困難と
なるため好ましくない。
上記導電性材料としては、粒径を異にする２種以上の導
電性粒体を混合したものであってもよい。
電性粒体を混合したものであってもよい。
前記結晶性重合体と上記導電性材料の配合比は、前者10
〜90重量％、好ましくは50〜80重量％に対し、後者90〜
10重量％、好ましくは50〜20重量％である。ここで導電
性材料の配合割合が上記割合より多いと十分な正温度係
数特性を発現することが困難となるため好ましくない。
一方、導電性材料の配合割合が上記割合より少ないと十
分な導電性が得られなくなるため好ましくない。
〜90重量％、好ましくは50〜80重量％に対し、後者90〜
10重量％、好ましくは50〜20重量％である。ここで導電
性材料の配合割合が上記割合より多いと十分な正温度係
数特性を発現することが困難となるため好ましくない。
一方、導電性材料の配合割合が上記割合より少ないと十
分な導電性が得られなくなるため好ましくない。
本発明においては素体シートの材料として上記材料の他
に、半導電性無機物質を添加することもできる。ここで
半導電性無機物質として具体的にはSiC,B4C,Si,Ge,SnO,
GaSb,GaP,GaAs,InSb,InSe,GaSe,InTe,GaTe,Li3N，β‐A
l2O3等が挙げられ、これらを単独あるいは混合して加え
てもよい。この半導電性無機物質は通常、粉体として用
いられ、この場合、粉体の平均粒径は300μｍ以下、好
ましくは100μｍ以下のものを用いる。ここで粉体の平
均粒径が300μｍを超えたものであると耐電圧性の向上
効果が小さくなるため好ましくない。
に、半導電性無機物質を添加することもできる。ここで
半導電性無機物質として具体的にはSiC,B4C,Si,Ge,SnO,
GaSb,GaP,GaAs,InSb,InSe,GaSe,InTe,GaTe,Li3N，β‐A
l2O3等が挙げられ、これらを単独あるいは混合して加え
てもよい。この半導電性無機物質は通常、粉体として用
いられ、この場合、粉体の平均粒径は300μｍ以下、好
ましくは100μｍ以下のものを用いる。ここで粉体の平
均粒径が300μｍを超えたものであると耐電圧性の向上
効果が小さくなるため好ましくない。
この半導電性無機物質は、上記の結晶性重合体と導電性
材料の混合物100重量部に対して10〜300重量部、特には
15〜200重量部の割合で用いることが好ましい。ここで
半導電性無機物質の配合量が10重量部未満であると十分
な耐電圧性を得ることが困難となるため好ましくない。
一方、半導電性無機物質の配合量が300重量部を超える
と混練が困難となるため好ましくない。
材料の混合物100重量部に対して10〜300重量部、特には
15〜200重量部の割合で用いることが好ましい。ここで
半導電性無機物質の配合量が10重量部未満であると十分
な耐電圧性を得ることが困難となるため好ましくない。
一方、半導電性無機物質の配合量が300重量部を超える
と混練が困難となるため好ましくない。
上記材料はバンバリーミキサー，混練ロール，押圧混練
機等により混練され、次いで加熱プレス機，押圧成形機
等その他公知の成形機により肉厚0.1〜3mm、好ましくは
0.2〜2mmのシートに成形される。なお、混練温度や混練
時間は特に制限はなく、通常の条件で行なえばよい。ま
た、混練時乃至は混練後に有機過酸化物を用いて結晶性
重合体の架橋を行なってもよい。さらに混練物の成形
後、放射線による架橋を行なってもよい。
機等により混練され、次いで加熱プレス機，押圧成形機
等その他公知の成形機により肉厚0.1〜3mm、好ましくは
0.2〜2mmのシートに成形される。なお、混練温度や混練
時間は特に制限はなく、通常の条件で行なえばよい。ま
た、混練時乃至は混練後に有機過酸化物を用いて結晶性
重合体の架橋を行なってもよい。さらに混練物の成形
後、放射線による架橋を行なってもよい。
本考案の面状発熱体は、このようにして得られた、正温
度係数特性（PTC）を有する素体シート１に、くし歯形
の薄膜電極２（図中の斜線部分全体がくし歯形電極２で
ある。）を取付けてなるものである。
度係数特性（PTC）を有する素体シート１に、くし歯形
の薄膜電極２（図中の斜線部分全体がくし歯形電極２で
ある。）を取付けてなるものである。
本考案においては、通常のくし歯形電極２の幅は可能な
かぎりせばめられている。第２図は本考案の実施例１で
用いたくし歯形電極のパターンを示す説明図であるが、
この図を用いて説明すると、通常のくし歯形電極２の幅
w1は隣接するくし歯形電極間距離Ｗの10分の１（0.1）
未満、好ましくは0.01〜0.09である。
かぎりせばめられている。第２図は本考案の実施例１で
用いたくし歯形電極のパターンを示す説明図であるが、
この図を用いて説明すると、通常のくし歯形電極２の幅
w1は隣接するくし歯形電極間距離Ｗの10分の１（0.1）
未満、好ましくは0.01〜0.09である。
本考案においては、このくし歯形電極２のうちの少なく
とも１本のくし歯形電極（緩衝用電極）の幅w2が他に比
べて著しく広くされており、くし歯形電極間距離Ｗの10
分の２（0.2）以上、好ましくは0.4〜1.0とされてい
る。ここで緩衝用電極の幅w2が、くし歯形電極間距離Ｗ
の10分の２未満であると、通電初期の突入電流を十分に
緩衝することができない。この緩衝用電極は少なくとも
１本あれば足り、通常のくし歯形電極の幅w1や緩衝用電
極の幅w2等を考慮して２本以上設けてもよい。
とも１本のくし歯形電極（緩衝用電極）の幅w2が他に比
べて著しく広くされており、くし歯形電極間距離Ｗの10
分の２（0.2）以上、好ましくは0.4〜1.0とされてい
る。ここで緩衝用電極の幅w2が、くし歯形電極間距離Ｗ
の10分の２未満であると、通電初期の突入電流を十分に
緩衝することができない。この緩衝用電極は少なくとも
１本あれば足り、通常のくし歯形電極の幅w1や緩衝用電
極の幅w2等を考慮して２本以上設けてもよい。
なお第２図中、符号Ｔはくし歯形電極の主幹部の厚さ、
符号Ｌはくし歯形電極の厚さ、符号ｌはくし歯形電極間
の間隔を示している。
符号Ｌはくし歯形電極の厚さ、符号ｌはくし歯形電極間
の間隔を示している。
上記の如き本考案の面状発熱体は例えば次の如くして製
造することができる。
造することができる。
まず、前記の如くして素体シート１を製造する。次にこ
の素体シート１表面に、導電材料を用いて第１図の如き
電極を形成する。
の素体シート１表面に、導電材料を用いて第１図の如き
電極を形成する。
電極の形成方法は種々の方法があるが例えば次のような
方法のいずれかを用いればよい。
方法のいずれかを用いればよい。
導電性ペーストを素材シート表面に第２図のパターン
でスクリーン印刷する。
でスクリーン印刷する。
定温クリームハンダをスクリーン印刷あるいは塗布等
の方法により重ね、これを加熱して金属膜を形成する。
の方法により重ね、これを加熱して金属膜を形成する。
ニッケル等の金属箔を加熱圧着する。この場合、金属
箔によるパターンを作製して圧着してもよいし、平板を
圧着した後、エッチングによりパターンを形成してもよ
い。
箔によるパターンを作製して圧着してもよいし、平板を
圧着した後、エッチングによりパターンを形成してもよ
い。
ニッケル等の電気メッキあるいは無電解メッキを施こ
す。
す。
このようにして得られたパターン電極に、リード線ある
いは端子を取り付けた後、電極両面を絶縁被覆で覆い、
さらに、外装をとりつけ、面状発熱体として用いる。
いは端子を取り付けた後、電極両面を絶縁被覆で覆い、
さらに、外装をとりつけ、面状発熱体として用いる。
本考案においては、このように少なくとも１本、広幅の
くし歯形電極を用いているため、通電初期に生ずる突入
電流はこの広幅のくし歯形電極に流れ込んで緩和され、
異常は発熱や電極の損傷を招くおそれはない。
くし歯形電極を用いているため、通電初期に生ずる突入
電流はこの広幅のくし歯形電極に流れ込んで緩和され、
異常は発熱や電極の損傷を招くおそれはない。
したがって、他のくし歯形電極の幅をできるかぎり細く
することが可能であり、発熱有効面積を広くすることが
できる。
することが可能であり、発熱有効面積を広くすることが
できる。
［実施例］ 次に実施例により本考案を詳しく説明する。
実施例１ エチレン・アクリル酸エチル共重合体（日本ユニカー
（株）製「DPDJ6182」）58重量％，カーボンブラック
（三菱化成（株）製「ダイアブラックＥ」，平均粒径43
mμ）42重量％を加圧ニーダーを用いて混練し、両者の
混合物100重量部に対し、有機酸化物（日本油脂（株）
製「パーヘキシン25B」）を0.17重量部添加してさらに
混練し、PTC組成物を得た。これを押圧シート成形機を
用いて、厚さ0.5mmのシートに成形した。
（株）製「DPDJ6182」）58重量％，カーボンブラック
（三菱化成（株）製「ダイアブラックＥ」，平均粒径43
mμ）42重量％を加圧ニーダーを用いて混練し、両者の
混合物100重量部に対し、有機酸化物（日本油脂（株）
製「パーヘキシン25B」）を0.17重量部添加してさらに
混練し、PTC組成物を得た。これを押圧シート成形機を
用いて、厚さ0.5mmのシートに成形した。
このシートの表面に第２図のパターン（パターンの寸法
A:88.5mm,L:38mm,通常のくし歯形電極の幅w1:0.5mm,緩
衝用電極w2の幅:5mm,隣接するくし歯電極間距離W:5mm,
くし歯形電極の主幹部の厚さ:6mm,くし歯電極間の間隔
l:5mm）を導電性銀ペーストを用いてスクリーン印刷
し、80℃のオーブン中で３時間乾燥した。
A:88.5mm,L:38mm,通常のくし歯形電極の幅w1:0.5mm,緩
衝用電極w2の幅:5mm,隣接するくし歯電極間距離W:5mm,
くし歯形電極の主幹部の厚さ:6mm,くし歯電極間の間隔
l:5mm）を導電性銀ペーストを用いてスクリーン印刷
し、80℃のオーブン中で３時間乾燥した。
２極の端子部にそれぞれリード線を接続し、抵抗を測定
したところ9.6Ωであった。これにDC12Vを印加したとこ
ろ、くし歯形電極の主幹部および緩衝用電極の温度が若
干低い他は、発熱体全面にわたりほぼ均一な発熱を示し
た。
したところ9.6Ωであった。これにDC12Vを印加したとこ
ろ、くし歯形電極の主幹部および緩衝用電極の温度が若
干低い他は、発熱体全面にわたりほぼ均一な発熱を示し
た。
［考案の効果］ 本考案によれば、少なくとも１本、広幅のくし歯形電極
を用いることにより、他のくし歯形電極の幅をできるか
ぎり細くすることができる。
を用いることにより、他のくし歯形電極の幅をできるか
ぎり細くすることができる。
したがって、発熱面積を広くすることができ、しかも電
極直下部の非発熱面積を減少させることができる。
極直下部の非発熱面積を減少させることができる。
それ故、本考案によれば加熱能力に優れ、しかも温度分
布の均一な面状発熱体が提供される。
布の均一な面状発熱体が提供される。
第１図は本考案の面状発熱体の一態様を示す説明図、第
２図は本考案の実施例１で用いたくし歯形電極のパター
ンを示す説明図、第３図は従来の面状発熱体の一例を示
す説明図である。 １…素体シート,2…くし歯形電極， w1…通常のくし歯形電極の幅， w2…緩衝用電極の幅， Ｗ…隣接するくし歯形電極間距離。
２図は本考案の実施例１で用いたくし歯形電極のパター
ンを示す説明図、第３図は従来の面状発熱体の一例を示
す説明図である。 １…素体シート,2…くし歯形電極， w1…通常のくし歯形電極の幅， w2…緩衝用電極の幅， Ｗ…隣接するくし歯形電極間距離。
Claims (1)
- 【請求項１】結晶性重合体に導電性材料を配合した組成
物からなる素体シートに、くし歯形の薄膜電極を取付け
てなる面状発熱体であって、前記くし歯形電極の幅が隣
接するくし歯形電極間距離の10分の１未満とされてお
り、かつそのうちの少なくとも１本のくし歯形電極の幅
が前記くし歯形電極間距離の10分の２以上とされている
面状発熱体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989031511U JPH0646073Y2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 面状発熱体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1989031511U JPH0646073Y2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 面状発熱体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02123090U JPH02123090U (ja) | 1990-10-09 |
| JPH0646073Y2 true JPH0646073Y2 (ja) | 1994-11-24 |
Family
ID=31257413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1989031511U Expired - Lifetime JPH0646073Y2 (ja) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | 面状発熱体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0646073Y2 (ja) |
-
1989
- 1989-03-20 JP JP1989031511U patent/JPH0646073Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02123090U (ja) | 1990-10-09 |
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