JPH097802A - Ｐｔｃ抵抗 - Google Patents
Ｐｔｃ抵抗Info
- Publication number
- JPH097802A JPH097802A JP8133793A JP13379396A JPH097802A JP H097802 A JPH097802 A JP H097802A JP 8133793 A JP8133793 A JP 8133793A JP 13379396 A JP13379396 A JP 13379396A JP H097802 A JPH097802 A JP H097802A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ptc
- particles
- resistance
- packing
- ptc resistor
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電気回路中を流れる短絡電流あるいは過電流
を特に急激に制限できる、高分子の母材とこの母材中に
埋め込まれた導電性材料の粉末状充填物とを有する複合
材料からなり、二つの接触端子の間に配置された電気抵
抗本体を有するＰＴＣ抵抗を提供する。 【解決手段】 充填物の主な容積比率が平均直径が 100
μm より小さく、好ましくは 30 μm より小さく、5 μ
m より大きい粒子の比率である。
を特に急激に制限できる、高分子の母材とこの母材中に
埋め込まれた導電性材料の粉末状充填物とを有する複合
材料からなり、二つの接触端子の間に配置された電気抵
抗本体を有するＰＴＣ抵抗を提供する。 【解決手段】 充填物の主な容積比率が平均直径が 100
μm より小さく、好ましくは 30 μm より小さく、5 μ
m より大きい粒子の比率である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、高分子の母材と
この母材中に埋め込まれた導電性材料の粉末状充填物と
を有する複合材料からなり、二つの接触端子の間に配置
された電気抵抗本体を有するＰＴＣ抵抗に関する。
この母材中に埋め込まれた導電性材料の粉末状充填物と
を有する複合材料からなり、二つの接触端子の間に配置
された電気抵抗本体を有するＰＴＣ抵抗に関する。
【０００２】
【従来の技術】高分子の母材とこの中に埋め込まれたＰ
ＴＣ（正温度係数）特性を有する導電材料の粉末充填物
とをベースにする抵抗は、電力産業において限流素子と
して使用され、回路中に発生する短絡電流あるいは過電
流を制限する働きをする。その場合、ＰＴＣ抵抗は短絡
電流あるいは過電流により臨界温度に加熱される。この
温度では、充填粒子を埋め込んだＰＴＣ抵抗の高分子が
例えば溶融してその相を変え、その時、充填粒子で形成
された電流を流すＰＴＣ抵抗の浸透通路を遮断する。
ＴＣ（正温度係数）特性を有する導電材料の粉末充填物
とをベースにする抵抗は、電力産業において限流素子と
して使用され、回路中に発生する短絡電流あるいは過電
流を制限する働きをする。その場合、ＰＴＣ抵抗は短絡
電流あるいは過電流により臨界温度に加熱される。この
温度では、充填粒子を埋め込んだＰＴＣ抵抗の高分子が
例えば溶融してその相を変え、その時、充填粒子で形成
された電流を流すＰＴＣ抵抗の浸透通路を遮断する。
【０００３】高分子の母材とこの母材中に埋め込まれた
導電材料の粉末充填物とをベースにするＰＴＣ抵抗は W
O-A-91 19 297 号明細書に開示されている。この抵抗の
母材は、特にポリエチレンのような熱可塑性高分子で形
成されている。充填物としては、0.1 μm までの粒径を
有するカーボンブラックと、100 μm までの粒径を有す
る、ニッケル、タングステン、真鍮あるいはアルミニウ
ムのような金属と、 TiB2 のような硼化物、ZrN のよう
な窒化物、TiO のような酸化物、TaC のような炭化物が
使用されている。材料組成と適当な製造方法により、こ
の周知のＰＴＣ抵抗は冷間導電状態で 30 〜 50 m Ω・
cmの比抵抗を有するので、比較的高い定格電流を流せ
る。
導電材料の粉末充填物とをベースにするＰＴＣ抵抗は W
O-A-91 19 297 号明細書に開示されている。この抵抗の
母材は、特にポリエチレンのような熱可塑性高分子で形
成されている。充填物としては、0.1 μm までの粒径を
有するカーボンブラックと、100 μm までの粒径を有す
る、ニッケル、タングステン、真鍮あるいはアルミニウ
ムのような金属と、 TiB2 のような硼化物、ZrN のよう
な窒化物、TiO のような酸化物、TaC のような炭化物が
使用されている。材料組成と適当な製造方法により、こ
の周知のＰＴＣ抵抗は冷間導電状態で 30 〜 50 m Ω・
cmの比抵抗を有するので、比較的高い定格電流を流せ
る。
【０００４】電力産業の電気回路中で電流を制限するた
めに重要な抵抗のＰＴＣ特性に付いては、冷間導電状態
の比抵抗だけが重要でなく、抵抗を流れる電流が或る限
界値を越えて上昇した時、電流を急激に制限し、この抵
抗が許されないほど高く加熱されない材料固有な特性も
重要である。これは、特にスイチング過程がＰＴＣ抵抗
中で不均一に行われる場合にそうであって、その時、Ｐ
ＴＣ抵抗がほぼ接触端子間で局部的な過加熱領域、所謂
「ホットスポット」を形成する。過加熱領域では、ＰＴ
Ｃ抵抗は加熱されていないところより早めに高抵抗状態
に切り替わる。この時、ＰＴＣ抵抗に印加する全電圧が
最も高い抵抗値のところで比較的短い距離にわたり低下
する。これに関連する高い電界がＰＴＣ抵抗の焼き切れ
や損傷を与える。
めに重要な抵抗のＰＴＣ特性に付いては、冷間導電状態
の比抵抗だけが重要でなく、抵抗を流れる電流が或る限
界値を越えて上昇した時、電流を急激に制限し、この抵
抗が許されないほど高く加熱されない材料固有な特性も
重要である。これは、特にスイチング過程がＰＴＣ抵抗
中で不均一に行われる場合にそうであって、その時、Ｐ
ＴＣ抵抗がほぼ接触端子間で局部的な過加熱領域、所謂
「ホットスポット」を形成する。過加熱領域では、ＰＴ
Ｃ抵抗は加熱されていないところより早めに高抵抗状態
に切り替わる。この時、ＰＴＣ抵抗に印加する全電圧が
最も高い抵抗値のところで比較的短い距離にわたり低下
する。これに関連する高い電界がＰＴＣ抵抗の焼き切れ
や損傷を与える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この発明の課題は、電
気回路中を流れる短絡電流あるいは過電流を特に急激に
制限できる、冒頭に述べた種類のＰＴＣ抵抗を提供する
ことにある。
気回路中を流れる短絡電流あるいは過電流を特に急激に
制限できる、冒頭に述べた種類のＰＴＣ抵抗を提供する
ことにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の課題は、この発明
により、冒頭に述べた種類のＰＴＣ抵抗にあって、充填
物の主な容積比率は平均直径が 100μm より小さく、5
μm より大きい粒子の比率であることにより解決されて
いる。この発明による他の有利な構成は、特許請求の範
囲の従属請求項に記載されている。
により、冒頭に述べた種類のＰＴＣ抵抗にあって、充填
物の主な容積比率は平均直径が 100μm より小さく、5
μm より大きい粒子の比率であることにより解決されて
いる。この発明による他の有利な構成は、特許請求の範
囲の従属請求項に記載されている。
【０００７】
【発明の実施の形態】この発明によるＰＴＣ抵抗は短絡
電流あるいは過電流に極度に早く応答するので、早い時
点でこの電流を制限できることで優れている。この発明
によるＰＴＣ抵抗は比較的小さいエネルギを受け入れる
ので、許されないほど高い熱負荷や電気負荷を受けるこ
とはない。それ故、過加熱された局部領域が一般的に防
止される。これ等の好ましい特性は充填物を適当に選択
して設計することにより得られる。
電流あるいは過電流に極度に早く応答するので、早い時
点でこの電流を制限できることで優れている。この発明
によるＰＴＣ抵抗は比較的小さいエネルギを受け入れる
ので、許されないほど高い熱負荷や電気負荷を受けるこ
とはない。それ故、過加熱された局部領域が一般的に防
止される。これ等の好ましい特性は充填物を適当に選択
して設計することにより得られる。
【０００８】短絡電流あるいは過電流 I(t) により、Ｐ
ＴＣ抵抗はＰＴＣ遷移が生じ、電流が制限される臨界温
度 Tc に加熱される。短絡電流あるいは過電流を制限す
るため一様な材料に必要な時間δt はＰＴＣ抵抗の比抵
抗 r, 相対厚さ dmassと比熱cp および断面 Aと接続電
極の間の長さ lに依存する。次の不等式、 r・(1/A)・I(t)2・δt ≧ A・l・cp・dmass・δT, が成り立つ。ここで、δT ＝ Tc − Tで、T は周囲温度
である。
ＴＣ抵抗はＰＴＣ遷移が生じ、電流が制限される臨界温
度 Tc に加熱される。短絡電流あるいは過電流を制限す
るため一様な材料に必要な時間δt はＰＴＣ抵抗の比抵
抗 r, 相対厚さ dmassと比熱cp および断面 Aと接続電
極の間の長さ lに依存する。次の不等式、 r・(1/A)・I(t)2・δt ≧ A・l・cp・dmass・δT, が成り立つ。ここで、δT ＝ Tc − Tで、T は周囲温度
である。
【０００９】これは、応答期間δt の間にＰＴＣ抵抗中
で変換されるエネルギが抵抗の材料を周囲温度 Tから遷
移温度 Tc に加熱するために必要なエネルギに少なくと
も等しくなることを意味する。しかし、ＰＴＣ抵抗中で
は短絡電流あるいは過電流により導入されるエネルギは
一様に変換されない。この抵抗は導電性粒子で形成され
る浸透電流通路を有する。最大の電気抵抗値、従って電
気エネルギを熱エネルギに最大に変換することは個々の
充填粒子の間の電気接触部で行われる。接触個所で発生
する熱エネルギは充填粒子を埋め込んでいる高分子材料
を加熱する。充填粒子が比較的大きい、例えば 100μm
以上であれば、個々の粒子の間に高分子を満たした比較
的大きい隙間が生じる。これに反して、充填粒子が比較
的小さいなら、個々の粒子の間に高分子を満たした比較
的小さい隙間が生じる。接触個所で変換されるエネルギ
は大きな隙間にある高分子より小さな隙間にある高分子
を非常に早く加熱する。それ故、ＰＴＣ遷移を行うため
に必要な温度 TC はより小さい充填粒子の場合に早く達
成される。しかし、大部分の充填粒子は 10 μm 以下で
あるべきではない。何故なら、そうでなければ、比抵抗
が余りにも大きくなるからである。
で変換されるエネルギが抵抗の材料を周囲温度 Tから遷
移温度 Tc に加熱するために必要なエネルギに少なくと
も等しくなることを意味する。しかし、ＰＴＣ抵抗中で
は短絡電流あるいは過電流により導入されるエネルギは
一様に変換されない。この抵抗は導電性粒子で形成され
る浸透電流通路を有する。最大の電気抵抗値、従って電
気エネルギを熱エネルギに最大に変換することは個々の
充填粒子の間の電気接触部で行われる。接触個所で発生
する熱エネルギは充填粒子を埋め込んでいる高分子材料
を加熱する。充填粒子が比較的大きい、例えば 100μm
以上であれば、個々の粒子の間に高分子を満たした比較
的大きい隙間が生じる。これに反して、充填粒子が比較
的小さいなら、個々の粒子の間に高分子を満たした比較
的小さい隙間が生じる。接触個所で変換されるエネルギ
は大きな隙間にある高分子より小さな隙間にある高分子
を非常に早く加熱する。それ故、ＰＴＣ遷移を行うため
に必要な温度 TC はより小さい充填粒子の場合に早く達
成される。しかし、大部分の充填粒子は 10 μm 以下で
あるべきではない。何故なら、そうでなければ、比抵抗
が余りにも大きくなるからである。
【００１０】
【実施例】以下、この発明の好適実施例を図面に基づき
より詳しく説明する。ＰＴＣ抵抗の作製で通常の方法に
より、特にポリエチレンのような熱可塑性ＰＴＣ高分子
材料に導電性充填粒子を混合し、得られた混合物から高
温、高圧でプレスで直方体状の抵抗体にし、ラッピング
あるいは研磨により平滑にされた端面を与える。これ等
の端面に接触端子をハンダ付けする。抵抗体の長さ lは
センチメートルの範囲内にあり、断面 Aは平方センチメ
ートルの範囲内にある。l と Aの典型的な値は約 0.5〜
2 cm と 0.3 cm2であった。
より詳しく説明する。ＰＴＣ抵抗の作製で通常の方法に
より、特にポリエチレンのような熱可塑性ＰＴＣ高分子
材料に導電性充填粒子を混合し、得られた混合物から高
温、高圧でプレスで直方体状の抵抗体にし、ラッピング
あるいは研磨により平滑にされた端面を与える。これ等
の端面に接触端子をハンダ付けする。抵抗体の長さ lは
センチメートルの範囲内にあり、断面 Aは平方センチメ
ートルの範囲内にある。l と Aの典型的な値は約 0.5〜
2 cm と 0.3 cm2であった。
【００１１】高分子の初期材料としてはポリエチレンを
使用した。ポリエチレンの代わりに、応用例に応じてエ
ポキシあるいは何か他の熱可塑性または熱硬化性の高分
子材料も使用できる。充填材料としては、種々の粒径、
特に平均粒径が 100〜 200μm, 71 〜 90 μm, 63 〜 7
1 μm, 50 〜 63 μm, 32 〜 50 μm, 32 〜 45 μm,10
〜 30 μm, 1〜 5μm,および 45 μm 以下の平均粒径
の粉末状の TiB2 を使用した。最後の粒子では、 10 重
量パーセントが 4μm 以下で、 20 重量パーセントが 8
μm 以下で、 50 重量パーセントが 15 μm 以下で、 9
0 重量パーセントが 20 μm 以下であった。 TiB2 の代
わりに、充填物は、例えば ZrB2 のような他の導電性硼
化物、例えば TiC, VCあるいは SiCのような導電性炭化
物、例えば ZrNのような導電性窒化物、RuO2あるいは V
O のような導電性酸化物、あるいは例えば MoSi2または
WSi2 のような導電性珪化物、および／または例えばニ
ッケル、銀、タングステン、コバルト、銅、アルミニウ
ム、亜鉛、錫またはモリブデンをベースにする金属また
は金属を含む合金も使用できる。
使用した。ポリエチレンの代わりに、応用例に応じてエ
ポキシあるいは何か他の熱可塑性または熱硬化性の高分
子材料も使用できる。充填材料としては、種々の粒径、
特に平均粒径が 100〜 200μm, 71 〜 90 μm, 63 〜 7
1 μm, 50 〜 63 μm, 32 〜 50 μm, 32 〜 45 μm,10
〜 30 μm, 1〜 5μm,および 45 μm 以下の平均粒径
の粉末状の TiB2 を使用した。最後の粒子では、 10 重
量パーセントが 4μm 以下で、 20 重量パーセントが 8
μm 以下で、 50 重量パーセントが 15 μm 以下で、 9
0 重量パーセントが 20 μm 以下であった。 TiB2 の代
わりに、充填物は、例えば ZrB2 のような他の導電性硼
化物、例えば TiC, VCあるいは SiCのような導電性炭化
物、例えば ZrNのような導電性窒化物、RuO2あるいは V
O のような導電性酸化物、あるいは例えば MoSi2または
WSi2 のような導電性珪化物、および／または例えばニ
ッケル、銀、タングステン、コバルト、銅、アルミニウ
ム、亜鉛、錫またはモリブデンをベースにする金属また
は金属を含む合金も使用できる。
【００１２】比較できる結果を得るため、高分子と充填
物の化学組成を等しくし、同じ断面を有するが、長さ
l、ことに粉末状の充填物の大きさが互いに変わるよう
に個々のＰＴＣ抵抗を作製した。次の表に示す充填物の
平均粒径、充填物の量および幾何学寸法を有するＰＴＣ
抵抗の試料Ａ〜Ｎを作製した。
物の化学組成を等しくし、同じ断面を有するが、長さ
l、ことに粉末状の充填物の大きさが互いに変わるよう
に個々のＰＴＣ抵抗を作製した。次の表に示す充填物の
平均粒径、充填物の量および幾何学寸法を有するＰＴＣ
抵抗の試料Ａ〜Ｎを作製した。
【００１３】試料Ａ〜Ｄの充填物の量の相違は、比熱に
ただ僅かな変化しか与えないので、以下に説明する比較
試験でＰＴＣ抵抗の応答特性に関して顕著な影響を与え
ない。試料Ｅ〜Ｎでは同じ充填物の量を選んだ。
ただ僅かな変化しか与えないので、以下に説明する比較
試験でＰＴＣ抵抗の応答特性に関して顕著な影響を与え
ない。試料Ｅ〜Ｎでは同じ充填物の量を選んだ。
【００１４】
【表１】
【００１５】これ等の抵抗から、室温で冷間抵抗 R [m
Ω],比抵抗 r[mΩ・cm] が、また短絡電流試験により抵
抗試料中に発生する最大短絡電流 Imax [A] および短絡
電流の作用で抵抗の受け取るエネルギ [ジュール] を測
定した。短絡電流試験では、検査すべき抵抗試料Ａ〜Ｎ
の各々を回路に組み込み、短絡電流源として、試料Ａ〜
Ｄで 200 Vに、また試料Ｅ−Ｎで 400 Vに充電した容量
が 7.5 mF のコンデンサバンクを使用した。回路のイン
ダクタンスはμH であり、これはイグナイトロンを用い
て回路を短絡させると約 800 Hz の共振周波数となっ
た。抵抗試料Ａ〜Ｎをそれぞれ並列に接続されたバリス
ターにより過電圧に対して保護した。外部スパークに対
して、変圧器の油に浸して試料Ｅ，Ｆ，Ｈ，ＪおよびＬ
〜Ｎを、またシリコーン被覆を塗布して試料ＧとＫをそ
れぞれ保護をした。
Ω],比抵抗 r[mΩ・cm] が、また短絡電流試験により抵
抗試料中に発生する最大短絡電流 Imax [A] および短絡
電流の作用で抵抗の受け取るエネルギ [ジュール] を測
定した。短絡電流試験では、検査すべき抵抗試料Ａ〜Ｎ
の各々を回路に組み込み、短絡電流源として、試料Ａ〜
Ｄで 200 Vに、また試料Ｅ−Ｎで 400 Vに充電した容量
が 7.5 mF のコンデンサバンクを使用した。回路のイン
ダクタンスはμH であり、これはイグナイトロンを用い
て回路を短絡させると約 800 Hz の共振周波数となっ
た。抵抗試料Ａ〜Ｎをそれぞれ並列に接続されたバリス
ターにより過電圧に対して保護した。外部スパークに対
して、変圧器の油に浸して試料Ｅ，Ｆ，Ｈ，ＪおよびＬ
〜Ｎを、またシリコーン被覆を塗布して試料ＧとＫをそ
れぞれ保護をした。
【００１６】短絡試験の結果を図面に、および抵抗測定
と共に以下の表にまとめる。
と共に以下の表にまとめる。
【００１７】
【表２】
【００１８】電流 Imax は、短絡試験で各試験抵抗を流
れた最大測定電流である。この値が高ければ、それだけ
ＰＴＣ遷移が遅れ、電流制限が遅れる。ジュールのエネ
ルギは、短絡電流の発生（ tA ＝ 0) とその消失（試験
抵抗に応じて tE ＝ 0.4〜 2ms ）の時間間隔内で各試
験抵抗により主に熱の形、
れた最大測定電流である。この値が高ければ、それだけ
ＰＴＣ遷移が遅れ、電流制限が遅れる。ジュールのエネ
ルギは、短絡電流の発生（ tA ＝ 0) とその消失（試験
抵抗に応じて tE ＝ 0.4〜 2ms ）の時間間隔内で各試
験抵抗により主に熱の形、
【００１９】
【外１】
【００２０】で吸収されるエネルギを意味する。このエ
ネルギ吸収はＰＴＣ抵抗のスイッチング特性に対する目
安である。ＰＴＣ抵抗のスイッチング能力は、同じ条件
の場合、エネルギ吸収が小さければ、それだけより良く
なる。測定結果から明らかなことは、比較的大きな充填
粒子を含むＰＴＣ抵抗（粒径が 100〜 200μm の粒径を
有する試料Ａ）で短絡電流は比較的遅れて制限され、短
絡電流は同時に相当大きな値（ Imax ＝ 1350 [A] ）と
なる。この場合に抵抗により吸収されるエネルギも 107
[J]で比較的大きい。
ネルギ吸収はＰＴＣ抵抗のスイッチング特性に対する目
安である。ＰＴＣ抵抗のスイッチング能力は、同じ条件
の場合、エネルギ吸収が小さければ、それだけより良く
なる。測定結果から明らかなことは、比較的大きな充填
粒子を含むＰＴＣ抵抗（粒径が 100〜 200μm の粒径を
有する試料Ａ）で短絡電流は比較的遅れて制限され、短
絡電流は同時に相当大きな値（ Imax ＝ 1350 [A] ）と
なる。この場合に抵抗により吸収されるエネルギも 107
[J]で比較的大きい。
【００２１】充填粒子が小さいＰＴＣ抵抗（粒径が 63
〜 71 μm と 32 〜 45 μm の試料ＢとＣ）では、短絡
電流は一部かなり早く制限される（試料Ｃでは約 50 μ
s,つまり試料Ａより約 25 ％早い）。更に、短絡電流は
試料Ａの場合のような大きな値にならない（試料Ｃでは
1200 A で試料Ａの値の約 90 ％に過ぎない）。更に、
電流制限時に抵抗により吸収されるエネルギは少ない。
試料Ｂのエネルギは試料Ａの約 15 ％で、試料Ｃのエネ
ルギは試料Ａのエネルギより約 45 ％小さい。これから
分かる傾向、つまり充填粒子の大きさが小さくなると、
ＰＴＣ抵抗の電流制限能力とスイッチング特性の改善が
大きくなることは、個々の試料の比抵抗や冷間抵抗の小
さな差に帰するものでなく、主として充填粒子を適当に
選択することに帰する。
〜 71 μm と 32 〜 45 μm の試料ＢとＣ）では、短絡
電流は一部かなり早く制限される（試料Ｃでは約 50 μ
s,つまり試料Ａより約 25 ％早い）。更に、短絡電流は
試料Ａの場合のような大きな値にならない（試料Ｃでは
1200 A で試料Ａの値の約 90 ％に過ぎない）。更に、
電流制限時に抵抗により吸収されるエネルギは少ない。
試料Ｂのエネルギは試料Ａの約 15 ％で、試料Ｃのエネ
ルギは試料Ａのエネルギより約 45 ％小さい。これから
分かる傾向、つまり充填粒子の大きさが小さくなると、
ＰＴＣ抵抗の電流制限能力とスイッチング特性の改善が
大きくなることは、個々の試料の比抵抗や冷間抵抗の小
さな差に帰するものでなく、主として充填粒子を適当に
選択することに帰する。
【００２２】この様子は、試料Ｅ〜Ｎに関する測定か
ら、特に顕著に推察できる（第２〜４図および表）。こ
れ等の場合、試料Ａ〜Ｄに関する測定と異なり、コンデ
サバンクの充電電圧は 400 Vであり、それに応じて検査
電流が試料Ａ〜Ｄに関する測定の場合より強く増大し
た。良好な冷間導電特性と共に極度に急激で効果的な電
流制限は試料Ｅ〜Ｈで得られた。つまり、試料ＧとＨの
場合のように、充填粒子の粒径が 10 〜 30 μm ，ある
いは試料ＥとＦの場合のように、充填粒子の粒径が20
あるいは 15 μm より十分小さいＰＴＣ抵抗で得られ
た。
ら、特に顕著に推察できる（第２〜４図および表）。こ
れ等の場合、試料Ａ〜Ｄに関する測定と異なり、コンデ
サバンクの充電電圧は 400 Vであり、それに応じて検査
電流が試料Ａ〜Ｄに関する測定の場合より強く増大し
た。良好な冷間導電特性と共に極度に急激で効果的な電
流制限は試料Ｅ〜Ｈで得られた。つまり、試料ＧとＨの
場合のように、充填粒子の粒径が 10 〜 30 μm ，ある
いは試料ＥとＦの場合のように、充填粒子の粒径が20
あるいは 15 μm より十分小さいＰＴＣ抵抗で得られ
た。
【００２３】主に平均粒径が 100μm の充填粒子を含む
ＰＴＣ抵抗に比べて、主に充填物の容積比率が約 100μ
m より小さいあるいは約 70 μm より小さい平均粒径の
粒子を有するＰＴＣ抵抗は著しく改善されたスイッチン
グ特性を有する。エネルギ吸収度が小さく、応答時間が
短く、抵抗を流れる電流 Imax の先尖値が小さい特に好
ましいスイッチング特性は、充填物の主な容積比率が 3
0 μm あるいは 20 μm より小さい粒径の粒子を有する
時に得られる。
ＰＴＣ抵抗に比べて、主に充填物の容積比率が約 100μ
m より小さいあるいは約 70 μm より小さい平均粒径の
粒子を有するＰＴＣ抵抗は著しく改善されたスイッチン
グ特性を有する。エネルギ吸収度が小さく、応答時間が
短く、抵抗を流れる電流 Imax の先尖値が小さい特に好
ましいスイッチング特性は、充填物の主な容積比率が 3
0 μm あるいは 20 μm より小さい粒径の粒子を有する
時に得られる。
【００２４】しかし、主要な容積比率の粒子の平均寸法
を余り小さく選ぶことはできない。何故なら、その時に
特にそのような材料で作製されたＰＴＣ抵抗の比抵抗と
冷間抵抗が余りにも強く上昇するからである。これは、
充填粒子が 1〜 5μm の平均粒径を有する試料Ｄで見受
けられる。少なくとも試料Ａ〜Ｃで近似的に比較できる
冷間抵抗（ずれは約 50 〜 60 ％）を達成するため、約
60 ％、実際には 50％の容積比の試料Ｄでは、他の試
料より多い充填物を高分子材料に混合させる必要があ
る。ＰＴＣ遷移による電流制限は、このような抵抗を用
いて 200 Vの試験電圧で達成することができない。前記
の表に示す限界電流 Imax は 226 mΩの高い冷間抵抗だ
けで決まり、しかもＰＴＣ遷移で決まるものではない。
を余り小さく選ぶことはできない。何故なら、その時に
特にそのような材料で作製されたＰＴＣ抵抗の比抵抗と
冷間抵抗が余りにも強く上昇するからである。これは、
充填粒子が 1〜 5μm の平均粒径を有する試料Ｄで見受
けられる。少なくとも試料Ａ〜Ｃで近似的に比較できる
冷間抵抗（ずれは約 50 〜 60 ％）を達成するため、約
60 ％、実際には 50％の容積比の試料Ｄでは、他の試
料より多い充填物を高分子材料に混合させる必要があ
る。ＰＴＣ遷移による電流制限は、このような抵抗を用
いて 200 Vの試験電圧で達成することができない。前記
の表に示す限界電流 Imax は 226 mΩの高い冷間抵抗だ
けで決まり、しかもＰＴＣ遷移で決まるものではない。
【００２５】充填粒子を中空に形成するか、あるいは小
さな質量を有すれば、この発明によるＰＴＣ抵抗の応答
特性が更に改善される。何故なら、その時には比熱が比
較的小さいので、高分子材料を特に急激に昇温できるか
らである。
さな質量を有すれば、この発明によるＰＴＣ抵抗の応答
特性が更に改善される。何故なら、その時には比熱が比
較的小さいので、高分子材料を特に急激に昇温できるか
らである。
【００２６】
【発明の効果】以上、説明したように、この発明による
ＰＴＣ抵抗を用いると、電気回路中を流れる短絡電流あ
るいは過電流を特に急激に制限できる。
ＰＴＣ抵抗を用いると、電気回路中を流れる短絡電流あ
るいは過電流を特に急激に制限できる。
【図１】 200 V に充電されたコンデンサバンクを放電
させて回路中に発生し、ＰＴＣ抵抗を流れ、これ等のＰ
ＴＣ抵抗により種々に制限される短絡電流 I[A] の大き
さをそれぞれ時間 t [ms] に対して示す、３つのＰＴＣ
抵抗の特性曲線、
させて回路中に発生し、ＰＴＣ抵抗を流れ、これ等のＰ
ＴＣ抵抗により種々に制限される短絡電流 I[A] の大き
さをそれぞれ時間 t [ms] に対して示す、３つのＰＴＣ
抵抗の特性曲線、
【図２】 図１の特性曲線に合わせて、電流 I [A]の大
きさを時間 t [ms]に対して示すが、回路のコンデンサ
バンクは 400 Vに充電した、他の５つのＰＴＣ抵抗の特
性曲線、
きさを時間 t [ms]に対して示すが、回路のコンデンサ
バンクは 400 Vに充電した、他の５つのＰＴＣ抵抗の特
性曲線、
【図３】 電流 I(t) の流れるＰＴＣ抵抗のエネルギ吸
収 W [J]を時間 t [ms] に対して示す、図２に述べた５
つのＰＴＣ抵抗の特性曲線、
収 W [J]を時間 t [ms] に対して示す、図２に述べた５
つのＰＴＣ抵抗の特性曲線、
【図４】 図２の特性曲線に合わせて、電流 I[A] の大
きさを時間 t [ms]に対して示す、他の二つのＰＴＣ抵
抗および図２で述べた５つのＰＴＣ抵抗の一つの特性曲
線である。
きさを時間 t [ms]に対して示す、他の二つのＰＴＣ抵
抗および図２で述べた５つのＰＴＣ抵抗の一つの特性曲
線である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成８年６月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正内容】
【図２】
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正内容】
【図４】
Claims (7)
- 【請求項１】 高分子の母材とこの母材中に埋め込まれ
た導電性材料の粉末状充填物とを有する複合材料からな
り、二つの接触端子の間に配置された電気抵抗本体を有
するＰＴＣ抵抗において、充填物の主な容積比率は平均
直径が 100μm より小さく、5 μm より大きい粒子の比
率であることを特徴とするＰＴＣ抵抗。 - 【請求項２】 充填物の主な容積比率は、平均直径が 7
0 μm より小さい粒子の比率であることを特徴とする請
求項１に記載のＰＴＣ抵抗。 - 【請求項３】 充填物の主な容積比率は、平均直径が 3
0 μm より小さい粒子の比率であることを特徴とする請
求項２に記載のＰＴＣ抵抗。 - 【請求項４】 充填物の主な容積比率は、平均直径が 2
0 μm より小さい粒子の比率であることを特徴とする請
求項３に記載のＰＴＣ抵抗。 - 【請求項５】 充填物の主な容積比率は、平均直径が 1
0 μm より大きい粒子の比率であることを特徴とする請
求項１〜４のいずれか１項に記載のＰＴＣ抵抗。 - 【請求項６】 充填物としては、少なくとも金属の硼化
物、炭化物、窒化物、酸化物、および／または、金属の
珪化物、および／または、金属、および／または金属を
ベースにする合金の形の導電性粒子が使用されることを
特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のＰＴＣ
抵抗。 - 【請求項７】 充填物は主に中空粒子を有することを特
徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のＰＴＣ抵
抗。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19520869:2 | 1995-06-08 | ||
| DE1995120869 DE19520869A1 (de) | 1995-06-08 | 1995-06-08 | PTC-Widerstand |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH097802A true JPH097802A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=7763881
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8133793A Withdrawn JPH097802A (ja) | 1995-06-08 | 1996-05-28 | Ｐｔｃ抵抗 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0747910A3 (ja) |
| JP (1) | JPH097802A (ja) |
| CN (1) | CN1140318A (ja) |
| DE (1) | DE19520869A1 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5929744A (en) * | 1997-02-18 | 1999-07-27 | General Electric Company | Current limiting device with at least one flexible electrode |
| US6535103B1 (en) | 1997-03-04 | 2003-03-18 | General Electric Company | Current limiting arrangement and method |
| US5977861A (en) * | 1997-03-05 | 1999-11-02 | General Electric Company | Current limiting device with grooved electrode structure |
| US6191681B1 (en) | 1997-07-21 | 2001-02-20 | General Electric Company | Current limiting device with electrically conductive composite and method of manufacturing the electrically conductive composite |
| US6373372B1 (en) | 1997-11-24 | 2002-04-16 | General Electric Company | Current limiting device with conductive composite material and method of manufacturing the conductive composite material and the current limiting device |
| DE19800470A1 (de) * | 1998-01-09 | 1999-07-15 | Abb Research Ltd | Widerstandselement |
| US6128168A (en) | 1998-01-14 | 2000-10-03 | General Electric Company | Circuit breaker with improved arc interruption function |
| US6124780A (en) * | 1998-05-20 | 2000-09-26 | General Electric Company | Current limiting device and materials for a current limiting device |
| US6290879B1 (en) | 1998-05-20 | 2001-09-18 | General Electric Company | Current limiting device and materials for a current limiting device |
| US6133820A (en) * | 1998-08-12 | 2000-10-17 | General Electric Company | Current limiting device having a web structure |
| US6144540A (en) | 1999-03-09 | 2000-11-07 | General Electric Company | Current suppressing circuit breaker unit for inductive motor protection |
| US6157286A (en) | 1999-04-05 | 2000-12-05 | General Electric Company | High voltage current limiting device |
| US6323751B1 (en) | 1999-11-19 | 2001-11-27 | General Electric Company | Current limiter device with an electrically conductive composite material and method of manufacturing |
| CN101935418B (zh) * | 2009-06-30 | 2013-05-29 | 比亚迪股份有限公司 | 正温度系数材料及其制备方法及含该材料的热敏电阻及其制备方法 |
| US11199456B2 (en) | 2016-10-25 | 2021-12-14 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Temperature sensors |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1604735A (en) * | 1978-04-14 | 1981-12-16 | Raychem Corp | Ptc compositions and devices comprising them |
| US4616125A (en) * | 1984-02-03 | 1986-10-07 | Eltac Nogler & Daum Kg | Heating element |
| JPH0777161B2 (ja) * | 1986-10-24 | 1995-08-16 | 日本メクトロン株式会社 | Ｐｔｃ組成物、その製造法およびｐｔｃ素子 |
| EP0373633B1 (en) * | 1988-12-14 | 1996-02-28 | Idemitsu Kosan Company Limited | Polyetheric copolymers, process for preparing the same, compositions containing the same, their molded products, and their use |
| SE468026B (sv) * | 1990-06-05 | 1992-10-19 | Asea Brown Boveri | Saett att framstaella en elektrisk anordning |
| DE4221309A1 (de) * | 1992-06-29 | 1994-01-05 | Abb Research Ltd | Strombegrenzendes Element |
| DE4232969A1 (de) * | 1992-10-01 | 1994-04-07 | Abb Research Ltd | Elektrisches Widerstandselement |
-
1995
- 1995-06-08 DE DE1995120869 patent/DE19520869A1/de not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-05-22 EP EP96810322A patent/EP0747910A3/de not_active Withdrawn
- 1996-05-28 JP JP8133793A patent/JPH097802A/ja not_active Withdrawn
- 1996-06-07 CN CN 96107653 patent/CN1140318A/zh active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19520869A1 (de) | 1996-12-12 |
| CN1140318A (zh) | 1997-01-15 |
| EP0747910A2 (de) | 1996-12-11 |
| EP0747910A3 (de) | 1997-09-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH097802A (ja) | Ｐｔｃ抵抗 | |
| US4555358A (en) | Electrically conductive sintered ceramics and ceramic heaters | |
| US5416462A (en) | Electrical resistance element | |
| US7309849B2 (en) | Polymer compositions exhibiting a PTC property and methods of fabrication | |
| US4238812A (en) | Circuit protection devices comprising PTC elements | |
| US11127554B2 (en) | Method of forming a fuse device | |
| JPH07153604A (ja) | 電気的抵抗要素と電流制限器におけるこの抵抗要素の使用 | |
| US3694626A (en) | Electrical resistance heater | |
| WO1996025783A1 (en) | Device for current limitation and protection against short-circuit currents in an electric installation | |
| JPH1022109A (ja) | Ｐｔｃ特性を有する限流抵抗器 | |
| JPS6028195A (ja) | ヒ−タ | |
| RU2066514C1 (ru) | Способ изготовления резистивного нагревательного элемента | |
| JP2000331804A (ja) | Ｐｔｃ組成物 | |
| JP3841238B2 (ja) | 正特性サーミスタ材料の製造方法 | |
| JPH09153402A (ja) | 有機質正特性サーミスタ | |
| JPH115915A (ja) | 導電性組成物 | |
| JPH11329675A (ja) | Ｐｔｃ組成物 | |
| Struempler | Polymer composites for temperature and current sensors | |
| Horibe et al. | Electrical conductivity of polymer composites filled with metal | |
| Ueno et al. | Development of a surface mount overcurrent protector fabricated from improved polymeric PTC material | |
| JPH08286537A (ja) | 発熱抵抗体及び電子写真プリンタ定着器用ヒータ | |
| JP2000235902A (ja) | Ｐｔｃ抵抗素子 | |
| JP2004303912A (ja) | Ｐｔｃ素子 | |
| JPH11111507A (ja) | 複合材料 | |
| JP2000080216A (ja) | Ｐｔｃ組成物及びｐｔｃ素子とそれを用いた過電流保護素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030805 |