JPH10312912A - 限流器 - Google Patents
限流器Info
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- JPH10312912A JPH10312912A JP12044897A JP12044897A JPH10312912A JP H10312912 A JPH10312912 A JP H10312912A JP 12044897 A JP12044897 A JP 12044897A JP 12044897 A JP12044897 A JP 12044897A JP H10312912 A JPH10312912 A JP H10312912A
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- ptc polymer
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 連続通電性能を大きく損なうことなく、限流
波高値を低下させるとともに、限流動作の可能な回数を
増加しうる限流器を提供する。 【解決手段】 互いに常温電気抵抗率が異なる複数のＰ
ＴＣポリマー層からなる多層構造のＰＴＣポリマー部
と、ＰＴＣポリマー部の外側表面に融着された少なくと
も一対の電極とからなるＰＴＣ素子を備えてなる限流器
であって、電極に圧力が加えられ、さらに、常温電気抵
抗率が最も高いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率をρ
L1とし、常温電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の
常温電気抵抗率をρL2とし、前記複数のＰＴＣポリマー
層からなる多層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰＴＣ
素子を備えてなる限流器の電流波高値をＩｐとし、常温
電気単層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰＴＣ素子を
備えてなる限流器電流波高値をＩｐ′とするとき、Ｉｐ
＜Ｉｐ′の関係を満たす。
波高値を低下させるとともに、限流動作の可能な回数を
増加しうる限流器を提供する。 【解決手段】 互いに常温電気抵抗率が異なる複数のＰ
ＴＣポリマー層からなる多層構造のＰＴＣポリマー部
と、ＰＴＣポリマー部の外側表面に融着された少なくと
も一対の電極とからなるＰＴＣ素子を備えてなる限流器
であって、電極に圧力が加えられ、さらに、常温電気抵
抗率が最も高いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率をρ
L1とし、常温電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の
常温電気抵抗率をρL2とし、前記複数のＰＴＣポリマー
層からなる多層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰＴＣ
素子を備えてなる限流器の電流波高値をＩｐとし、常温
電気単層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰＴＣ素子を
備えてなる限流器電流波高値をＩｐ′とするとき、Ｉｐ
＜Ｉｐ′の関係を満たす。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、短絡電流および過
電流を限流するために用いられる限流器に関する。さら
に詳しくは、互いに常温電気抵抗率が異なる複数のＰＴ
Ｃ（positive temperature coefficient) ポリマー層か
らなるＰＴＣポリマー部の表面に、一対の電極が融着さ
れてなるＰＴＣ素子を備えてなる限流器に関する。
電流を限流するために用いられる限流器に関する。さら
に詳しくは、互いに常温電気抵抗率が異なる複数のＰＴ
Ｃ（positive temperature coefficient) ポリマー層か
らなるＰＴＣポリマー部の表面に、一対の電極が融着さ
れてなるＰＴＣ素子を備えてなる限流器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の限流器はＰＴＣ素子を備えてな
る。該ＰＴＣ素子は、面状発熱体、温度センサ、短絡電
流保護素子または過電流保護素子などとして用いられ
る。また、前記ＰＴＣ素子は、ＰＴＣポリマー部と、該
ＰＴＣポリマー部に電流を流すためにＰＴＣポリマー部
に接触する一対の電極とからなる。前記ＰＴＣポリマー
部の「ＰＴＣ」とは、抵抗の温度係数が正であることを
意味する。すなわち、ＰＴＣポリマー部は、常温での電
気抵抗率（常温電気抵抗率）が低く、高温になると急激
に抵抗率が上昇する特性（正の抵抗温度特性）を示す。
この特性をＰＴＣ特性という。
る。該ＰＴＣ素子は、面状発熱体、温度センサ、短絡電
流保護素子または過電流保護素子などとして用いられ
る。また、前記ＰＴＣ素子は、ＰＴＣポリマー部と、該
ＰＴＣポリマー部に電流を流すためにＰＴＣポリマー部
に接触する一対の電極とからなる。前記ＰＴＣポリマー
部の「ＰＴＣ」とは、抵抗の温度係数が正であることを
意味する。すなわち、ＰＴＣポリマー部は、常温での電
気抵抗率（常温電気抵抗率）が低く、高温になると急激
に抵抗率が上昇する特性（正の抵抗温度特性）を示す。
この特性をＰＴＣ特性という。
【０００３】図９は、ＰＴＣ素子のＰＴＣ特性を示すグ
ラフである。図９において、縦軸は電気抵抗率（Ω・ｃ
ｍ）、横軸は温度（℃）を示す。図中で符号Ｔｃを用い
て示される温度は、電気抵抗率が急激に変化し始める温
度であり、転移温度という。
ラフである。図９において、縦軸は電気抵抗率（Ω・ｃ
ｍ）、横軸は温度（℃）を示す。図中で符号Ｔｃを用い
て示される温度は、電気抵抗率が急激に変化し始める温
度であり、転移温度という。
【０００４】前記ＰＴＣポリマー部は、電気絶縁性を有
するポリマーに粒子状の導電性物質が混練された複合材
料からなる。前記ポリマーは、たとえば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンまたはナイロンなどであり、前記粒
子状の導電性物質は、カーボンブラックまたは金属粒子
である。かかるばあい、ＰＴＣ特性は、発熱などの温度
上昇により、ＰＴＣポリマー部の温度がポリマーの溶融
温度を超えたときに、ポリマーが体積膨脹し、ポリマー
の非晶質部分（結晶粒界部分）に存在していた粒子状の
導電性物質が互いに離れることにより発現すると考えら
れている。
するポリマーに粒子状の導電性物質が混練された複合材
料からなる。前記ポリマーは、たとえば、ポリエチレ
ン、ポリプロピレンまたはナイロンなどであり、前記粒
子状の導電性物質は、カーボンブラックまたは金属粒子
である。かかるばあい、ＰＴＣ特性は、発熱などの温度
上昇により、ＰＴＣポリマー部の温度がポリマーの溶融
温度を超えたときに、ポリマーが体積膨脹し、ポリマー
の非晶質部分（結晶粒界部分）に存在していた粒子状の
導電性物質が互いに離れることにより発現すると考えら
れている。
【０００５】短絡電流および過電流から電気回路を保護
するために、前記ＰＴＣ素子を電気回路に適用した例
が、特開平４−２６６００１号公報に開示されている。
するために、前記ＰＴＣ素子を電気回路に適用した例
が、特開平４−２６６００１号公報に開示されている。
【０００６】事故による短絡電流や過電流ではなく、通
常の負荷電流がＰＴＣ素子に流れている状態（以下、
「負荷電流通電状態」という）においては、ＰＴＣ素子
の電気抵抗はたとえば数ｍΩ程度である。また、負荷電
流が連続的に流れるとジュール熱により、ＰＴＣポリマ
ー部の温度が上昇するが、温度上昇が少ないのでＰＴＣ
素子の電気抵抗の上昇はわずかである。もし、事故が発
生し、電気回路に短絡電流または過電流が流れると、Ｐ
ＴＣポリマー部の温度が急激に上昇し、特定の温度（転
移温度Ｔｃ）を超えると、ＰＴＣポリマー部は低抵抗状
態から高抵抗状態へと変化する。
常の負荷電流がＰＴＣ素子に流れている状態（以下、
「負荷電流通電状態」という）においては、ＰＴＣ素子
の電気抵抗はたとえば数ｍΩ程度である。また、負荷電
流が連続的に流れるとジュール熱により、ＰＴＣポリマ
ー部の温度が上昇するが、温度上昇が少ないのでＰＴＣ
素子の電気抵抗の上昇はわずかである。もし、事故が発
生し、電気回路に短絡電流または過電流が流れると、Ｐ
ＴＣポリマー部の温度が急激に上昇し、特定の温度（転
移温度Ｔｃ）を超えると、ＰＴＣポリマー部は低抵抗状
態から高抵抗状態へと変化する。
【０００７】ＰＴＣポリマー部の一例として、ポリエチ
レンに粒子状の導電性物質であるカーボンブラックが混
練され分散されてなるＰＴＣポリマー部がある。当該Ｐ
ＴＣポリマー部では、ポリエチレンの温度が１３５℃を
超えるあたりで、ポリエチレンが大きく膨脹する。した
がって、ポリエチレンの非晶質部分（結晶粒界部分）に
存在していたカーボンブラックの粒子間隔が急激に広が
り、ＰＴＣポリマー部の状態が低抵抗状態から高抵抗状
態へ急激に転移する。その結果、高抵抗状態になったＰ
ＴＣ素子の電気抵抗は、低抵抗状態のときの１０００倍
以上になる。
レンに粒子状の導電性物質であるカーボンブラックが混
練され分散されてなるＰＴＣポリマー部がある。当該Ｐ
ＴＣポリマー部では、ポリエチレンの温度が１３５℃を
超えるあたりで、ポリエチレンが大きく膨脹する。した
がって、ポリエチレンの非晶質部分（結晶粒界部分）に
存在していたカーボンブラックの粒子間隔が急激に広が
り、ＰＴＣポリマー部の状態が低抵抗状態から高抵抗状
態へ急激に転移する。その結果、高抵抗状態になったＰ
ＴＣ素子の電気抵抗は、低抵抗状態のときの１０００倍
以上になる。
【０００８】前述のように、短絡電流や過電流がＰＴＣ
素子に流れ込むと、ＰＴＣポリマー部の抵抗が急激に上
昇し、短絡電流および過電流を抑制することができる。
ＰＴＣ素子によって抑制された電流の波高値は、限流波
高値とよばれる。ＰＴＣ素子により抑制された電流は、
電気回路に設置された開閉器などで遮断される。電流が
遮断されるとＰＴＣ素子にはジュール熱が発生しなくな
ると同時に、ＰＴＣ素子の内部の熱が外部に方散される
ので、ＰＴＣポリマー部の温度が低下する。ＰＴＣ素子
の温度が転移温度Ｔｃ以下に低下すると、負荷電流の再
通電が可能となる。このように、短絡電流および過電流
が流れた際に、ＰＴＣ素子の電気抵抗の大幅な増大によ
り、電気回路を保護することができる。
素子に流れ込むと、ＰＴＣポリマー部の抵抗が急激に上
昇し、短絡電流および過電流を抑制することができる。
ＰＴＣ素子によって抑制された電流の波高値は、限流波
高値とよばれる。ＰＴＣ素子により抑制された電流は、
電気回路に設置された開閉器などで遮断される。電流が
遮断されるとＰＴＣ素子にはジュール熱が発生しなくな
ると同時に、ＰＴＣ素子の内部の熱が外部に方散される
ので、ＰＴＣポリマー部の温度が低下する。ＰＴＣ素子
の温度が転移温度Ｔｃ以下に低下すると、負荷電流の再
通電が可能となる。このように、短絡電流および過電流
が流れた際に、ＰＴＣ素子の電気抵抗の大幅な増大によ
り、電気回路を保護することができる。
【０００９】大きな負荷電流を通電するための（大電流
通電用の）ＰＴＣ素子は、常温電気抵抗率が低いＰＴＣ
ポリマー部を選定して形成される。しかし、常温電気抵
抗率が低いＰＴＣポリマー部を用いて限流器を形成する
と、常温電気抵抗率が高いＰＴＣポリマー部を用いて限
流器を形成したばあいに較べて、短絡電流または過電流
が流れたときのＰＴＣポリマー部の温度上昇が緩やか
で、電気抵抗の増大に要する時間が長くなるので、限流
波高値（限流動作中に電気回路に流れた電流の最大値）
が高くなるという問題がある。
通電用の）ＰＴＣ素子は、常温電気抵抗率が低いＰＴＣ
ポリマー部を選定して形成される。しかし、常温電気抵
抗率が低いＰＴＣポリマー部を用いて限流器を形成する
と、常温電気抵抗率が高いＰＴＣポリマー部を用いて限
流器を形成したばあいに較べて、短絡電流または過電流
が流れたときのＰＴＣポリマー部の温度上昇が緩やか
で、電気抵抗の増大に要する時間が長くなるので、限流
波高値（限流動作中に電気回路に流れた電流の最大値）
が高くなるという問題がある。
【００１０】かかる問題を解決するために、ＰＴＣポリ
マー部の常温電気抵抗率を高くしてＰＴＣ素子が形成さ
れたばあい、ＰＴＣ素子自身の抵抗値が高くなり、連続
して通電できる負荷電流の値が小さくなるという問題が
ある。
マー部の常温電気抵抗率を高くしてＰＴＣ素子が形成さ
れたばあい、ＰＴＣ素子自身の抵抗値が高くなり、連続
して通電できる負荷電流の値が小さくなるという問題が
ある。
【００１１】かかる問題を解決するために、連続して通
電できる負荷電流の値の低下を抑制しつつ限流波高値を
下げうるＰＴＣ素子が、特開平９−６９４１２号公報に
開示されている。当該ＰＴＣ素子は、互いに常温電気抵
抗率が異なる複数のＰＴＣポリマー層からなる多層構造
のＰＴＣポリマー部と、前記複数のＰＴＣポリマー層の
うちの最上層のＰＴＣポリマー層の外側表面上および前
記複数のＰＴＣポリマー層のうちの最下層のＰＴＣポリ
マー層の外側表面上に融着された少なくとも一対の電極
とからなる。前記ＰＴＣポリマー層は、単層構造のＰＴ
Ｃポリマー部と同様に、ポリエチレンに粒子状の導電性
物質が混練され分散されてなる。
電できる負荷電流の値の低下を抑制しつつ限流波高値を
下げうるＰＴＣ素子が、特開平９−６９４１２号公報に
開示されている。当該ＰＴＣ素子は、互いに常温電気抵
抗率が異なる複数のＰＴＣポリマー層からなる多層構造
のＰＴＣポリマー部と、前記複数のＰＴＣポリマー層の
うちの最上層のＰＴＣポリマー層の外側表面上および前
記複数のＰＴＣポリマー層のうちの最下層のＰＴＣポリ
マー層の外側表面上に融着された少なくとも一対の電極
とからなる。前記ＰＴＣポリマー層は、単層構造のＰＴ
Ｃポリマー部と同様に、ポリエチレンに粒子状の導電性
物質が混練され分散されてなる。
【００１２】図１０は、ＰＴＣポリマー部が複数のＰＴ
Ｃポリマー層からなる従来の限流器の一例を示す説明図
である。図１０において、１１はＰＴＣポリマー部、１
２は、一対の電極である２つの電極、１３はＰＴＣ素
子、３０は、電極２０に電気的に接続された導電板、３
１は導電板３０を介して電極２０に電流を供給するため
の電流導入端子、３２は絶縁枠、３３は、ＰＴＣ素子１
０に圧力をかけるためのばね状の弾性体、３４は、ＰＴ
Ｃ素子１０を保護するための絶縁容器、３５ａはボル
ト、３５ｂはナット、３６は、絶縁容器３４の内側の高
さを一定に保つためのスペーサーを示す。なお、絶縁枠
３２は、短絡電流または過電流がＰＴＣ素子に流れ、限
流動作が起こったときに発生するアークによって生成さ
れた導電性のガスにより、電流導入端子３１間で短絡が
生じるのを防止するために、ＰＴＣポリマー部１１の周
辺部に設けられる。
Ｃポリマー層からなる従来の限流器の一例を示す説明図
である。図１０において、１１はＰＴＣポリマー部、１
２は、一対の電極である２つの電極、１３はＰＴＣ素
子、３０は、電極２０に電気的に接続された導電板、３
１は導電板３０を介して電極２０に電流を供給するため
の電流導入端子、３２は絶縁枠、３３は、ＰＴＣ素子１
０に圧力をかけるためのばね状の弾性体、３４は、ＰＴ
Ｃ素子１０を保護するための絶縁容器、３５ａはボル
ト、３５ｂはナット、３６は、絶縁容器３４の内側の高
さを一定に保つためのスペーサーを示す。なお、絶縁枠
３２は、短絡電流または過電流がＰＴＣ素子に流れ、限
流動作が起こったときに発生するアークによって生成さ
れた導電性のガスにより、電流導入端子３１間で短絡が
生じるのを防止するために、ＰＴＣポリマー部１１の周
辺部に設けられる。
【００１３】図１０に示される限流器のＰＴＣポリマー
部１１は、互いに常温電気抵抗率が異なる２つのＰＴＣ
ポリマー層からなる。一方のＰＴＣポリマー層の常温電
気抵抗率が、他方のＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率
に較べて高くなっている。なお、本明細書において、常
温電気抵抗率の高いまたは低いは、相対的なものであ
る。ＰＴＣポリマー層を構成するポリマーの材質、ＰＴ
Ｃポリマー層により混練された粒子状の導電性物質の材
質および粒径、導電性物質をＰＴＣポリマー層に混ぜる
割合、およびＰＴＣポリマー層の製造条件などを変更す
ることにより、所定の常温電気抵抗率を有するＰＴＣポ
リマー層をうることができる。
部１１は、互いに常温電気抵抗率が異なる２つのＰＴＣ
ポリマー層からなる。一方のＰＴＣポリマー層の常温電
気抵抗率が、他方のＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率
に較べて高くなっている。なお、本明細書において、常
温電気抵抗率の高いまたは低いは、相対的なものであ
る。ＰＴＣポリマー層を構成するポリマーの材質、ＰＴ
Ｃポリマー層により混練された粒子状の導電性物質の材
質および粒径、導電性物質をＰＴＣポリマー層に混ぜる
割合、およびＰＴＣポリマー層の製造条件などを変更す
ることにより、所定の常温電気抵抗率を有するＰＴＣポ
リマー層をうることができる。
【００１４】前述のように限流器を、互いに常温電気抵
抗率が異なる複数のＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣポ
リマー部を用いて形成することにより、短絡電流または
過電流がＰＴＣ素子に流れたとき、ジュール熱によるＰ
ＴＣポリマー部の発熱が、常温電気抵抗率の高いＰＴＣ
ポリマー層に集中し、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリ
マー層の温度上昇を大きくすることができる。したがっ
て、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリマー層の電気抵抗
が急激に増大し、短絡電流および過電流を抑制すること
ができる。
抗率が異なる複数のＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣポ
リマー部を用いて形成することにより、短絡電流または
過電流がＰＴＣ素子に流れたとき、ジュール熱によるＰ
ＴＣポリマー部の発熱が、常温電気抵抗率の高いＰＴＣ
ポリマー層に集中し、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリ
マー層の温度上昇を大きくすることができる。したがっ
て、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリマー層の電気抵抗
が急激に増大し、短絡電流および過電流を抑制すること
ができる。
【００１５】かかる従来の限流器によれば、常温電気抵
抗率の高いＰＴＣポリマー層の発熱を促進することによ
って、限流動作までの時間を短縮し、限流波高値を低減
することができる。
抗率の高いＰＴＣポリマー層の発熱を促進することによ
って、限流動作までの時間を短縮し、限流波高値を低減
することができる。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従来の限流器は、前述
のように、互いに常温電気抵抗率が異なる２つのＰＴＣ
ポリマー層を用いて多層構造のＰＴＣポリマー部が形成
されている。したがって、短絡電流および過電流が流れ
たときのＰＴＣ素子の発熱を常温電気抵抗率の高いＰＴ
Ｃポリマー層に集中させることによって、限流動作まで
の時間を短縮し、限流波高値を低減することができる。
しかし、ある特定のＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率
を単に高くするだけでは、発熱を常温電気抵抗率の高い
ＰＴＣポリマー層に効率よく集中させることは難しい。
のように、互いに常温電気抵抗率が異なる２つのＰＴＣ
ポリマー層を用いて多層構造のＰＴＣポリマー部が形成
されている。したがって、短絡電流および過電流が流れ
たときのＰＴＣ素子の発熱を常温電気抵抗率の高いＰＴ
Ｃポリマー層に集中させることによって、限流動作まで
の時間を短縮し、限流波高値を低減することができる。
しかし、ある特定のＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率
を単に高くするだけでは、発熱を常温電気抵抗率の高い
ＰＴＣポリマー層に効率よく集中させることは難しい。
【００１７】さらに、ある特定のＰＴＣポリマー層の常
温電気抵抗率を単に高くするだけでは、ＰＴＣ素子自身
の電気抵抗が高くなり、当該ＰＴＣ素子を含んでいる限
流器が接続された電気回路の連続通電性能が大きく損な
われる。そこで、連続通電性能が損なわれないように、
ＰＴＣ素子と電極との接触界面の面積を大きくすること
により、ＰＴＣ素子全体の電気抵抗を下げるばあいがあ
る。しかし、面積を大きくすると、短絡電流および過電
流が流れた際の限流波高値が大きくなってしまうという
問題がある。
温電気抵抗率を単に高くするだけでは、ＰＴＣ素子自身
の電気抵抗が高くなり、当該ＰＴＣ素子を含んでいる限
流器が接続された電気回路の連続通電性能が大きく損な
われる。そこで、連続通電性能が損なわれないように、
ＰＴＣ素子と電極との接触界面の面積を大きくすること
により、ＰＴＣ素子全体の電気抵抗を下げるばあいがあ
る。しかし、面積を大きくすると、短絡電流および過電
流が流れた際の限流波高値が大きくなってしまうという
問題がある。
【００１８】また、ＰＴＣ素子の発熱が常温電気抵抗率
の高いＰＴＣポリマー層に集中すると、ＰＴＣポリマー
部の温度がポリマーが溶融する温度をはるかに超えてポ
リマーの分解温度に達し、電極と常温電気抵抗率の高い
ＰＴＣポリマー層とのあいだでアークが発生する。した
がって、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリマー層が消耗
し、ＰＴＣポリマー部が多層構造であることによりえら
れる効果がなくなってしまう。とくに、常温電気抵抗率
の高いＰＴＣポリマー層を有する多層構造のＰＴＣポリ
マー部においては、連続通電電流を低下させないよう
に、ＰＴＣ素子全体の抵抗を下げる必要がある。そこ
で、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリマー層の厚さを薄
くし、ＰＴＣ素子全体の抵抗を下げるばあいがある。し
かし、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリマー層の厚さを
極端に薄くすると、一回の限流動作で常温電気抵抗率の
高いＰＴＣポリマー層が蒸発してしまい、繰り返し限流
動作を行うことができないという問題がある。
の高いＰＴＣポリマー層に集中すると、ＰＴＣポリマー
部の温度がポリマーが溶融する温度をはるかに超えてポ
リマーの分解温度に達し、電極と常温電気抵抗率の高い
ＰＴＣポリマー層とのあいだでアークが発生する。した
がって、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリマー層が消耗
し、ＰＴＣポリマー部が多層構造であることによりえら
れる効果がなくなってしまう。とくに、常温電気抵抗率
の高いＰＴＣポリマー層を有する多層構造のＰＴＣポリ
マー部においては、連続通電電流を低下させないよう
に、ＰＴＣ素子全体の抵抗を下げる必要がある。そこ
で、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリマー層の厚さを薄
くし、ＰＴＣ素子全体の抵抗を下げるばあいがある。し
かし、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリマー層の厚さを
極端に薄くすると、一回の限流動作で常温電気抵抗率の
高いＰＴＣポリマー層が蒸発してしまい、繰り返し限流
動作を行うことができないという問題がある。
【００１９】本発明はかかる問題を解決するためになさ
れたものであり、多層構造を有するＰＴＣポリマー部を
含んでなる限流器において、連続通電性能を大きく損な
うことなく、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリマー層の
限流動作時の発熱を促進し、限流波高値を低下させると
ともに、限流動作の可能な回数を増加し、優れた限流性
能を有する限流器を提供することを目的とする。
れたものであり、多層構造を有するＰＴＣポリマー部を
含んでなる限流器において、連続通電性能を大きく損な
うことなく、常温電気抵抗率の高いＰＴＣポリマー層の
限流動作時の発熱を促進し、限流波高値を低下させると
ともに、限流動作の可能な回数を増加し、優れた限流性
能を有する限流器を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の限流器は、互い
に常温電気抵抗率が異なる複数のＰＴＣポリマー層から
なる多層構造のＰＴＣポリマー部と、前記複数のＰＴＣ
ポリマー層のうちの最上層のＰＴＣポリマー層の外側表
面上および前記複数のＰＴＣポリマー層のうちの最下層
のＰＴＣポリマー層の外側表面上に融着された少なくと
も一対の電極とからなるＰＴＣ素子を備えてなる限流器
であって、前記電極がＰＴＣポリマー部に押しつけられ
るように、該電極に圧力が加えられ、さらに、常温電気
抵抗率が最も高いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率を
ρL1とし、常温電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層
の常温電気抵抗率をρL2とし、前記複数のＰＴＣポリマ
ー層からなる多層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰＴ
Ｃ素子を備えてなる限流器に短絡電流および過電流が流
れ込んだ際に、ＰＴＣ素子によって抑制される電流の波
高値をＩｐとし、常温電気抵抗率がρL2であるＰＴＣポ
リマー層のみからなる単層構造のＰＴＣポリマー部を有
するＰＴＣ素子を備えてなる限流器に短絡電流および過
電流が流れ込んだ際に、ＰＴＣ素子によって抑制される
電流の波高値をＩｐ′とするとき、Ｉｐ＜Ｉｐ′の関係
を満たすものである。
に常温電気抵抗率が異なる複数のＰＴＣポリマー層から
なる多層構造のＰＴＣポリマー部と、前記複数のＰＴＣ
ポリマー層のうちの最上層のＰＴＣポリマー層の外側表
面上および前記複数のＰＴＣポリマー層のうちの最下層
のＰＴＣポリマー層の外側表面上に融着された少なくと
も一対の電極とからなるＰＴＣ素子を備えてなる限流器
であって、前記電極がＰＴＣポリマー部に押しつけられ
るように、該電極に圧力が加えられ、さらに、常温電気
抵抗率が最も高いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率を
ρL1とし、常温電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層
の常温電気抵抗率をρL2とし、前記複数のＰＴＣポリマ
ー層からなる多層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰＴ
Ｃ素子を備えてなる限流器に短絡電流および過電流が流
れ込んだ際に、ＰＴＣ素子によって抑制される電流の波
高値をＩｐとし、常温電気抵抗率がρL2であるＰＴＣポ
リマー層のみからなる単層構造のＰＴＣポリマー部を有
するＰＴＣ素子を備えてなる限流器に短絡電流および過
電流が流れ込んだ際に、ＰＴＣ素子によって抑制される
電流の波高値をＩｐ′とするとき、Ｉｐ＜Ｉｐ′の関係
を満たすものである。
【００２１】さらに、前記常温電気抵抗率が最も高いＰ
ＴＣポリマー層の高温電気抵抗率をρH1とし、前記常温
電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗
率をρH2とするとき、ρH1＞ρH2の関係を満たすもので
ある。
ＴＣポリマー層の高温電気抵抗率をρH1とし、前記常温
電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗
率をρH2とするとき、ρH1＞ρH2の関係を満たすもので
ある。
【００２２】また、前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴ
Ｃポリマー層の抵抗をＲ１とし、前記常温電気抵抗率が
最も低いＰＴＣポリマー層の抵抗をＲ２とするとき、Ｒ
１＞Ｒ２の関係を満たすものである。
Ｃポリマー層の抵抗をＲ１とし、前記常温電気抵抗率が
最も低いＰＴＣポリマー層の抵抗をＲ２とするとき、Ｒ
１＞Ｒ２の関係を満たすものである。
【００２３】なお、ＰＴＣポリマー層の抵抗Ｒは、式
（１）により表される。
（１）により表される。
【００２４】
【数１】
【００２５】式（１）において、ρはＰＴＣポリマー層
の常温電気抵抗率、ＳはＰＴＣポリマー層と融着電極と
の１つの界面の面積（以下、単に「電極面積」とい
う）、ＬはＰＴＣポリマー層の厚さを示す。
の常温電気抵抗率、ＳはＰＴＣポリマー層と融着電極と
の１つの界面の面積（以下、単に「電極面積」とい
う）、ＬはＰＴＣポリマー層の厚さを示す。
【００２６】また、前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴ
Ｃポリマー層のＰＴＣ特性における転移温度をＴC1と
し、前記常温電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の
ＰＴＣ特性における転移温度をＴC2とするとき、ＴC1＜
ＴC2の関係を満たすものである。
Ｃポリマー層のＰＴＣ特性における転移温度をＴC1と
し、前記常温電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の
ＰＴＣ特性における転移温度をＴC2とするとき、ＴC1＜
ＴC2の関係を満たすものである。
【００２７】また、前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴ
Ｃポリマー層の常温電気抵抗率をρL1とし、前記常温電
気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率
をρL2とするとき、ρL1／ρL2＞２の関係を満たすもの
である。
Ｃポリマー層の常温電気抵抗率をρL1とし、前記常温電
気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率
をρL2とするとき、ρL1／ρL2＞２の関係を満たすもの
である。
【００２８】また、前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴ
Ｃポリマー層の厚さが、少なくとも１０μｍである。
Ｃポリマー層の厚さが、少なくとも１０μｍである。
【００２９】また、前記複数のＰＴＣポリマー層の互い
の界面に凹凸が設けられてなるものである。
の界面に凹凸が設けられてなるものである。
【００３０】
【発明の実施の形態】つぎに、本発明の限流器の実施の
形態について説明する。
形態について説明する。
【００３１】実施の形態１．図面を参照しながら、本発
明の限流器の実施の形態１について説明する。図１は、
本発明の限流器の一実施の形態を示す断面説明図であ
る。図１において、１ａは第１のＰＴＣポリマー層、１
ｂは第２のＰＴＣポリマー層、２は、第１のＰＴＣポリ
マー層１ａおよび第２のＰＴＣポリマー層１ｂに融着さ
れる電極（以下、「融着電極」という）、３は、第１の
ＰＴＣポリマー層１ａと第２のＰＴＣポリマー層１ｂと
からなるＰＴＣポリマー部、および融着電極２を備えて
なるＰＴＣ素子を示す。さらに、図１０と同一の部分は
同じ符号を用いて示す。
明の限流器の実施の形態１について説明する。図１は、
本発明の限流器の一実施の形態を示す断面説明図であ
る。図１において、１ａは第１のＰＴＣポリマー層、１
ｂは第２のＰＴＣポリマー層、２は、第１のＰＴＣポリ
マー層１ａおよび第２のＰＴＣポリマー層１ｂに融着さ
れる電極（以下、「融着電極」という）、３は、第１の
ＰＴＣポリマー層１ａと第２のＰＴＣポリマー層１ｂと
からなるＰＴＣポリマー部、および融着電極２を備えて
なるＰＴＣ素子を示す。さらに、図１０と同一の部分は
同じ符号を用いて示す。
【００３２】第１のＰＴＣポリマー層１ａおよび第２の
ＰＴＣポリマー層１ｂは、互いに常温電気抵抗率が異な
る２つのＰＴＣポリマー層であり、２層構造のＰＴＣポ
リマー部を構成している。融着電極２は、銅板に銀また
はニッケルなどによるメッキが施されたものである。融
着電極２は、ＰＴＣポリマー部に熱融着されることによ
りＰＴＣポリマー部に融着される。熱融着法の具体例と
しては、ＰＴＣポリマー部に融着電極２を押しつけた状
態で、ＰＴＣポリマー部および融着電極２を加熱するこ
とにより、ＰＴＣポリマー部が軟化し融着電極２がＰＴ
Ｃポリマー部に融着する。
ＰＴＣポリマー層１ｂは、互いに常温電気抵抗率が異な
る２つのＰＴＣポリマー層であり、２層構造のＰＴＣポ
リマー部を構成している。融着電極２は、銅板に銀また
はニッケルなどによるメッキが施されたものである。融
着電極２は、ＰＴＣポリマー部に熱融着されることによ
りＰＴＣポリマー部に融着される。熱融着法の具体例と
しては、ＰＴＣポリマー部に融着電極２を押しつけた状
態で、ＰＴＣポリマー部および融着電極２を加熱するこ
とにより、ＰＴＣポリマー部が軟化し融着電極２がＰＴ
Ｃポリマー部に融着する。
【００３３】融着電極２は、限流動作後の融着電極２と
ＰＴＣポリマー部（第１のＰＴＣポリマー層１ａおよび
第２のＰＴＣポリマー層１ｂ）との電気的な接続状態が
わるくなることを防ぐために孔が設けられる。当該孔
は、限流動作時に、融着電極２とＰＴＣポリマー部との
あいだで発生するアークにより生成される導電性のガス
（ＰＴＣポリマー部を構成するポリマーの分解ガス）を
外部に逃がすために設けられる。孔により、融着電極２
とＰＴＣポリマー部との電気的な接続状態がわるくなる
こと、および融着電極２がＰＴＣポリマー部から剥がれ
ることを防止できる。孔は、融着電極２とＰＴＣポリマ
ー部との界面に対して垂直な方向に設けられる。融着電
極２とＰＴＣポリマー部との界面に対して平行な孔の断
面の形状は、円状であっても、角状であっても、非対称
な鍵穴状であってもよい。なお、孔内部の少なくとも一
部には、融着電極２をＰＴＣポリマー部に融着する際に
ＰＴＣポリマー部の一部が突出せしめられる。図１に示
される融着電極２の各孔内部には、半分程度までＰＴＣ
ポリマー部の一部が突出せしめられている。さらに、孔
の代わりに融着電極２に多数の溝を設けてもよい。な
お、前記溝内部の少なくとも一部には、融着電極２とＰ
ＴＣポリマー部とを融着する際に、軟化したＰＴＣポリ
マー部が突出せしめられる。
ＰＴＣポリマー部（第１のＰＴＣポリマー層１ａおよび
第２のＰＴＣポリマー層１ｂ）との電気的な接続状態が
わるくなることを防ぐために孔が設けられる。当該孔
は、限流動作時に、融着電極２とＰＴＣポリマー部との
あいだで発生するアークにより生成される導電性のガス
（ＰＴＣポリマー部を構成するポリマーの分解ガス）を
外部に逃がすために設けられる。孔により、融着電極２
とＰＴＣポリマー部との電気的な接続状態がわるくなる
こと、および融着電極２がＰＴＣポリマー部から剥がれ
ることを防止できる。孔は、融着電極２とＰＴＣポリマ
ー部との界面に対して垂直な方向に設けられる。融着電
極２とＰＴＣポリマー部との界面に対して平行な孔の断
面の形状は、円状であっても、角状であっても、非対称
な鍵穴状であってもよい。なお、孔内部の少なくとも一
部には、融着電極２をＰＴＣポリマー部に融着する際に
ＰＴＣポリマー部の一部が突出せしめられる。図１に示
される融着電極２の各孔内部には、半分程度までＰＴＣ
ポリマー部の一部が突出せしめられている。さらに、孔
の代わりに融着電極２に多数の溝を設けてもよい。な
お、前記溝内部の少なくとも一部には、融着電極２とＰ
ＴＣポリマー部とを融着する際に、軟化したＰＴＣポリ
マー部が突出せしめられる。
【００３４】導電板３０は、電流導入端子３１から入力
された電流を融着電極２０に供給する。導電板３０およ
び電流導入端子３１は、銅板に銀やニッケルなどのメッ
キが施されたものである。融着電極２、導電板３０およ
び電流導入端子３１は互いに電気的に接続されている。
なお、導電板３０は電流導入端子３１と一体化されてい
てもよい。また、導電板３０は、融着電極２と一体化さ
れ、ＰＴＣポリマー部に融着されていてもよい。
された電流を融着電極２０に供給する。導電板３０およ
び電流導入端子３１は、銅板に銀やニッケルなどのメッ
キが施されたものである。融着電極２、導電板３０およ
び電流導入端子３１は互いに電気的に接続されている。
なお、導電板３０は電流導入端子３１と一体化されてい
てもよい。また、導電板３０は、融着電極２と一体化さ
れ、ＰＴＣポリマー部に融着されていてもよい。
【００３５】第１のＰＴＣポリマー層１ａの常温電気抵
抗率は、第２のＰＴＣポリマー層１ｂの常温電気抵抗率
よりも比較的高い。互いに常温電気抵抗率の異なる第１
のＰＴＣポリマー層１ａおよび第２のＰＴＣポリマー層
１ｂの常温電気抵抗率は、ＰＴＣポリマー層を構成する
ポリマーの材質、ＰＴＣポリマー層により混練された粒
子状の導電性物質の材質および粒径、導電性物質をＰＴ
Ｃポリマー層に混ぜる割合、およびＰＴＣポリマー層の
製造条件などを変更することにより異ならせることがで
きる。
抗率は、第２のＰＴＣポリマー層１ｂの常温電気抵抗率
よりも比較的高い。互いに常温電気抵抗率の異なる第１
のＰＴＣポリマー層１ａおよび第２のＰＴＣポリマー層
１ｂの常温電気抵抗率は、ＰＴＣポリマー層を構成する
ポリマーの材質、ＰＴＣポリマー層により混練された粒
子状の導電性物質の材質および粒径、導電性物質をＰＴ
Ｃポリマー層に混ぜる割合、およびＰＴＣポリマー層の
製造条件などを変更することにより異ならせることがで
きる。
【００３６】たとえば、常温電気抵抗率が高い第１のＰ
ＴＣポリマー層１ａは、厚さが０．２ｍｍ程度であり、
常温電気抵抗率が０．６Ω・ｃｍであり、常温電気抵抗
率が低い第２のＰＴＣポリマー層１ｂは、厚さが０．９
ｍｍ程度であり、常温電気抵抗率が０．１Ω・ｃｍであ
る。
ＴＣポリマー層１ａは、厚さが０．２ｍｍ程度であり、
常温電気抵抗率が０．６Ω・ｃｍであり、常温電気抵抗
率が低い第２のＰＴＣポリマー層１ｂは、厚さが０．９
ｍｍ程度であり、常温電気抵抗率が０．１Ω・ｃｍであ
る。
【００３７】絶縁枠３２は、短絡電流または過電流がＰ
ＴＣ素子に流れ、限流動作が起こったときに発生するア
ークによって生成された導電性のガスにより、２つの電
流導入端子３１間で短絡が生じるのを防止するために、
ＰＴＣポリマー部の周辺部に設けられる。絶縁容器３４
は、ボルト３５ａおよびナット３５ｂを締め付けること
によりＰＴＣ素子を固定しうる。弾性体３３は、たとえ
ば板ばねであり、電流導入端子３１と絶縁容器３４との
あいだに配置される。弾性体３３は、ＰＴＣポリマー部
の表面に対して垂直な方向において、融着電極２および
ＰＴＣポリマー部からなるＰＴＣ素子３と、導電板３０
と、電流導入端子３１とに弾性的な圧力を及ぼす。その
結果、限流動作時に発生するアークによるＰＴＣポリマ
ー部からの融着電極２の剥離を防止し、ＰＴＣ素子３、
導電板３０および電流導入端子３１相互間の接触状態が
よくなる。
ＴＣ素子に流れ、限流動作が起こったときに発生するア
ークによって生成された導電性のガスにより、２つの電
流導入端子３１間で短絡が生じるのを防止するために、
ＰＴＣポリマー部の周辺部に設けられる。絶縁容器３４
は、ボルト３５ａおよびナット３５ｂを締め付けること
によりＰＴＣ素子を固定しうる。弾性体３３は、たとえ
ば板ばねであり、電流導入端子３１と絶縁容器３４との
あいだに配置される。弾性体３３は、ＰＴＣポリマー部
の表面に対して垂直な方向において、融着電極２および
ＰＴＣポリマー部からなるＰＴＣ素子３と、導電板３０
と、電流導入端子３１とに弾性的な圧力を及ぼす。その
結果、限流動作時に発生するアークによるＰＴＣポリマ
ー部からの融着電極２の剥離を防止し、ＰＴＣ素子３、
導電板３０および電流導入端子３１相互間の接触状態が
よくなる。
【００３８】短絡電流または過電流が流れると、ＰＴＣ
ポリマー部自身の発熱（ジュール熱の発生）に加えて、
ＰＴＣポリマー部と融着電極２との界面の接触抵抗によ
る発熱（ジュール熱の発生）が加わり、該ジュール熱に
よりＰＴＣポリマー部の温度が上昇する。ＰＴＣポリマ
ー部の温度が転移温度を超えると、ＰＴＣポリマー部と
融着電極２との界面近傍に存在するポリマーが溶融し、
粒子状の導電性物質間の距離が増大し、ＰＴＣポリマー
部は低抵抗状態から高抵抗状態へと変化する。このと
き、ＰＴＣポリマー部のうち、融着電極２との界面の近
傍部分は、転移温度をはるかに超えて分解温度に達し、
アークが発生する。発生したアークにより生成される導
電性ガスは、ＰＴＣポリマー部と融着電極２とのあいだ
に残留することなく融着電極２に設けられた貫通孔から
放出される。また、融着電極２を弾性体３３によりＰＴ
Ｃポリマー部に押しつける（圧力を加える）ことで、ア
ークにより融着電極が素子から剥離するのを防ぐことが
できる。
ポリマー部自身の発熱（ジュール熱の発生）に加えて、
ＰＴＣポリマー部と融着電極２との界面の接触抵抗によ
る発熱（ジュール熱の発生）が加わり、該ジュール熱に
よりＰＴＣポリマー部の温度が上昇する。ＰＴＣポリマ
ー部の温度が転移温度を超えると、ＰＴＣポリマー部と
融着電極２との界面近傍に存在するポリマーが溶融し、
粒子状の導電性物質間の距離が増大し、ＰＴＣポリマー
部は低抵抗状態から高抵抗状態へと変化する。このと
き、ＰＴＣポリマー部のうち、融着電極２との界面の近
傍部分は、転移温度をはるかに超えて分解温度に達し、
アークが発生する。発生したアークにより生成される導
電性ガスは、ＰＴＣポリマー部と融着電極２とのあいだ
に残留することなく融着電極２に設けられた貫通孔から
放出される。また、融着電極２を弾性体３３によりＰＴ
Ｃポリマー部に押しつける（圧力を加える）ことで、ア
ークにより融着電極が素子から剥離するのを防ぐことが
できる。
【００３９】前述のように、融着電極２に貫通孔を設け
るとともに、融着電極２をＰＴＣポリマー部に押しつけ
うるように形成することにより、導電性ガスによりＰＴ
Ｃポリマー部と融着電極２との接触状態がわるくなるこ
とがなく、限流動作前後でのＰＴＣ素子の抵抗の変化を
小さくすることができる。
るとともに、融着電極２をＰＴＣポリマー部に押しつけ
うるように形成することにより、導電性ガスによりＰＴ
Ｃポリマー部と融着電極２との接触状態がわるくなるこ
とがなく、限流動作前後でのＰＴＣ素子の抵抗の変化を
小さくすることができる。
【００４０】本実施の形態においては、多層構造を有す
るＰＴＣポリマー部の一例として、互いに常温電気抵抗
率が異なる第１のＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣ
ポリマー層からなるＰＴＣポリマー部が示されている。
図２は、図１の限流器に含まれる第１のＰＴＣポリマー
層および第２のＰＴＣポリマー層のＰＴＣ特性曲線を示
すグラフである。図２において、縦軸は電気抵抗率（Ω
・ｃｍ）、横軸は温度（℃）を示す。第１のＰＴＣポリ
マー層のＰＴＣ特性曲線は実線を用いて示され、第２の
ＰＴＣポリマー層のＰＴＣ特性曲線は一点鎖線を用いて
示される。なお、常温電気抵抗率が高い第１のＰＴＣポ
リマー層の常温電気抵抗率をρL1とし、常温電気抵抗率
が低い第２のＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率をρL2
とする。さらに、第１のＰＴＣポリマー層の高温電気抵
抗率をρH1とし、第２のＰＴＣポリマー層の高温電気抵
抗率をρH2とする。また、第１のＰＴＣポリマー層およ
び第２のＰＴＣポリマー層の性質によっては、図２に示
されるρH1とρH2との大小関係が逆転することもある。
るＰＴＣポリマー部の一例として、互いに常温電気抵抗
率が異なる第１のＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣ
ポリマー層からなるＰＴＣポリマー部が示されている。
図２は、図１の限流器に含まれる第１のＰＴＣポリマー
層および第２のＰＴＣポリマー層のＰＴＣ特性曲線を示
すグラフである。図２において、縦軸は電気抵抗率（Ω
・ｃｍ）、横軸は温度（℃）を示す。第１のＰＴＣポリ
マー層のＰＴＣ特性曲線は実線を用いて示され、第２の
ＰＴＣポリマー層のＰＴＣ特性曲線は一点鎖線を用いて
示される。なお、常温電気抵抗率が高い第１のＰＴＣポ
リマー層の常温電気抵抗率をρL1とし、常温電気抵抗率
が低い第２のＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率をρL2
とする。さらに、第１のＰＴＣポリマー層の高温電気抵
抗率をρH1とし、第２のＰＴＣポリマー層の高温電気抵
抗率をρH2とする。また、第１のＰＴＣポリマー層およ
び第２のＰＴＣポリマー層の性質によっては、図２に示
されるρH1とρH2との大小関係が逆転することもある。
【００４１】さらに、第１のＰＴＣポリマー層１ａと第
２のＰＴＣポリマー層１ｂとの接触抵抗が大きければ、
第１のＰＴＣポリマー層１ａと第２のＰＴＣポリマー層
ｂ１との界面で発熱が起こり、第１のＰＴＣポリマー層
１ａのみに発熱を発生させることが阻害される。したが
って、第１のＰＴＣポリマー層１ａと第２のＰＴＣポリ
マー層１ｂとの接触抵抗を小さくするために、一般的
に、第１のＰＴＣポリマー層１ａと第２のＰＴＣポリマ
ー層１ｂとは熱融着されている。
２のＰＴＣポリマー層１ｂとの接触抵抗が大きければ、
第１のＰＴＣポリマー層１ａと第２のＰＴＣポリマー層
ｂ１との界面で発熱が起こり、第１のＰＴＣポリマー層
１ａのみに発熱を発生させることが阻害される。したが
って、第１のＰＴＣポリマー層１ａと第２のＰＴＣポリ
マー層１ｂとの接触抵抗を小さくするために、一般的
に、第１のＰＴＣポリマー層１ａと第２のＰＴＣポリマ
ー層１ｂとは熱融着されている。
【００４２】短絡電流または過電流がＰＴＣ素子に流れ
込むと、ＰＴＣポリマー部の電気抵抗が増大し、短絡電
流および過電流を限流することができる。もし、ＰＴＣ
ポリマー部が１つのＰＴＣポリマー層のみからなるなら
ば、ＰＴＣ素子全体で発熱し限流動作を行う。これに対
し、ＰＴＣポリマー部が互いに常温電気抵抗率が異なる
２つのＰＴＣポリマー層からなるばあい、限流動作は第
１のＰＴＣポリマー層（常温電気抵抗率が最も高いＰＴ
Ｃポリマー層）で発現する。すなわち、第１のＰＴＣポ
リマー層の方が、第２のＰＴＣポリマー層よりも発熱し
やすいので、第２のＰＴＣポリマー層に較べ急激に温度
が上昇する。したがって、第１のＰＴＣポリマー層の方
が先に転移温度に達し、電気抵抗が増大する。
込むと、ＰＴＣポリマー部の電気抵抗が増大し、短絡電
流および過電流を限流することができる。もし、ＰＴＣ
ポリマー部が１つのＰＴＣポリマー層のみからなるなら
ば、ＰＴＣ素子全体で発熱し限流動作を行う。これに対
し、ＰＴＣポリマー部が互いに常温電気抵抗率が異なる
２つのＰＴＣポリマー層からなるばあい、限流動作は第
１のＰＴＣポリマー層（常温電気抵抗率が最も高いＰＴ
Ｃポリマー層）で発現する。すなわち、第１のＰＴＣポ
リマー層の方が、第２のＰＴＣポリマー層よりも発熱し
やすいので、第２のＰＴＣポリマー層に較べ急激に温度
が上昇する。したがって、第１のＰＴＣポリマー層の方
が先に転移温度に達し、電気抵抗が増大する。
【００４３】一方、ＰＴＣポリマー部を２層構造にする
ことにより連続通電性能を損なうことがないようにする
ためには、ＰＴＣ素子の電気抵抗を、単層構造のＰＴＣ
ポリマー部を有するＰＴＣ素子の電気抵抗とほぼ同程度
の大きさにする必要がある。
ことにより連続通電性能を損なうことがないようにする
ためには、ＰＴＣ素子の電気抵抗を、単層構造のＰＴＣ
ポリマー部を有するＰＴＣ素子の電気抵抗とほぼ同程度
の大きさにする必要がある。
【００４４】図３および図４は、限流器に含まれるＰＴ
Ｃ素子の一般的な電気的特性を示すグラフである。図３
（ａ）は、限流器に含まれるＰＴＣ素子の電気抵抗（Ｐ
ＴＣ素子抵抗）と限流波高値との一般的な関係を示すグ
ラフである。図３（ａ）において、縦軸は限流波高値Ｉ
ｐ（Ａ）、横軸はＰＴＣ素子抵抗Ｒ（ｍΩ）を示す。図
３（ａ）のグラフは、短絡試験用の回路を用いて試験を
行うことによりえられる。図３（ｂ）は、限流器に含ま
れるＰＴＣ素子の電極面積と限流波高値との一般的な関
係を示すグラフである。図３（ｂ）において、縦軸は限
流波高値Ｉｐ（Ａ）、横軸は電極面積Ｓ（ｃｍ2）を示
す。図３（ｂ）のグラフは、２層構造のＰＴＣポリマー
部を有するＰＴＣ素子中の各ＰＴＣポリマー層の厚さお
よび常温電気抵抗率を一定の値とし、図３（ａ）のグラ
フから読み取られた値と式（１）とをもちいてえられ
る。図４（ａ）は、限流器に含まれるＰＴＣ素子の常温
電気抵抗率と電極面積との一般的な関係を示すグラフで
ある。図４（ａ）において、縦軸は電極面積Ｓ（ｃ
ｍ2）、横軸は常温電気抵抗率ρＬ（Ω・ｃｍ）を示
す。図４（ａ）のグラフは、ＰＴＣ素子抵抗を任意の値
としたばあいに、計算により求められた限流波高値に対
する常温電気抵抗率と、図３（ｂ）のグラフから読み取
られた限流波高値に対する電極面積とをもちいてえられ
る。図４（ｂ）は、限流器に含まれるＰＴＣ素子の推定
限流波高値と常温電気抵抗率との一般的な関係を示すグ
ラフである。図４（ｂ）において、縦軸は推定限流波高
値Ｉｐ（Ａ）、横軸は常温電気抵抗率ρＬ（Ω・ｃｍ）
を示す。図４（ｂ）のグラフは、ＰＴＣ素子抵抗を任意
の値とし、２層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰＴＣ
素子中の各ＰＴＣポリマー層の厚さを一定の厚さとした
ばあいに、図３（ｂ）および図４（ａ）のグラフから読
み取られた値および式（１）を用いてえられる。なお、
図４（ｂ）のグラフの縦軸の値は、図３（ａ）のグラフ
の縦軸の限流波高値のように実際の短絡試験などでえら
れた値ではなく、計算などによりえられた値である。図
４（ｂ）においては、図３（ａ）の縦軸の限流波高値と
区別するために、限流波高値を推定限流波高値として示
す。
Ｃ素子の一般的な電気的特性を示すグラフである。図３
（ａ）は、限流器に含まれるＰＴＣ素子の電気抵抗（Ｐ
ＴＣ素子抵抗）と限流波高値との一般的な関係を示すグ
ラフである。図３（ａ）において、縦軸は限流波高値Ｉ
ｐ（Ａ）、横軸はＰＴＣ素子抵抗Ｒ（ｍΩ）を示す。図
３（ａ）のグラフは、短絡試験用の回路を用いて試験を
行うことによりえられる。図３（ｂ）は、限流器に含ま
れるＰＴＣ素子の電極面積と限流波高値との一般的な関
係を示すグラフである。図３（ｂ）において、縦軸は限
流波高値Ｉｐ（Ａ）、横軸は電極面積Ｓ（ｃｍ2）を示
す。図３（ｂ）のグラフは、２層構造のＰＴＣポリマー
部を有するＰＴＣ素子中の各ＰＴＣポリマー層の厚さお
よび常温電気抵抗率を一定の値とし、図３（ａ）のグラ
フから読み取られた値と式（１）とをもちいてえられ
る。図４（ａ）は、限流器に含まれるＰＴＣ素子の常温
電気抵抗率と電極面積との一般的な関係を示すグラフで
ある。図４（ａ）において、縦軸は電極面積Ｓ（ｃ
ｍ2）、横軸は常温電気抵抗率ρＬ（Ω・ｃｍ）を示
す。図４（ａ）のグラフは、ＰＴＣ素子抵抗を任意の値
としたばあいに、計算により求められた限流波高値に対
する常温電気抵抗率と、図３（ｂ）のグラフから読み取
られた限流波高値に対する電極面積とをもちいてえられ
る。図４（ｂ）は、限流器に含まれるＰＴＣ素子の推定
限流波高値と常温電気抵抗率との一般的な関係を示すグ
ラフである。図４（ｂ）において、縦軸は推定限流波高
値Ｉｐ（Ａ）、横軸は常温電気抵抗率ρＬ（Ω・ｃｍ）
を示す。図４（ｂ）のグラフは、ＰＴＣ素子抵抗を任意
の値とし、２層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰＴＣ
素子中の各ＰＴＣポリマー層の厚さを一定の厚さとした
ばあいに、図３（ｂ）および図４（ａ）のグラフから読
み取られた値および式（１）を用いてえられる。なお、
図４（ｂ）のグラフの縦軸の値は、図３（ａ）のグラフ
の縦軸の限流波高値のように実際の短絡試験などでえら
れた値ではなく、計算などによりえられた値である。図
４（ｂ）においては、図３（ａ）の縦軸の限流波高値と
区別するために、限流波高値を推定限流波高値として示
す。
【００４５】一般的に、ＰＴＣ素子の限流波高値Ｉｐ
は、ＰＴＣ素子の常温電気抵抗率ρＬにより決まる。Ｐ
ＴＣポリマー部が２層構造であるばあい、ＰＴＣ素子の
限流波高値Ｉｐは、第１のＰＴＣポリマー層の常温電気
抵抗率に依存する。また、ＰＴＣポリマー部を構成する
第１のＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣポリマー層
の常温電気抵抗率が同じであるならば、すなわち、ρL1
＝ρL2であるならば、２層構造のＰＴＣポリマー部を有
するＰＴＣ素子の限流波高値は、単層構造のＰＴＣポリ
マー部を有するＰＴＣ素子の限流波高値と等しくなる。
ここで、互いに常温電気抵抗率が異なる第１のＰＴＣポ
リマー層および第２のＰＴＣポリマー層からなる２層構
造のＰＴＣポリマー部の限流波高値をＩｐとし、常温電
気抵抗率がρL2である単層構造のＰＴＣポリマー部の限
流波高値をＩｐ′とする。前記ＩｐとＩｐ′との関係が
式（２）を満たすように、ＰＴＣポリマー部を形成する
ことにより、連続通電性能を損なうことなく、限流波高
値を小さくすることができる。 Ｉｐ＜Ｉｐ′ （２）
は、ＰＴＣ素子の常温電気抵抗率ρＬにより決まる。Ｐ
ＴＣポリマー部が２層構造であるばあい、ＰＴＣ素子の
限流波高値Ｉｐは、第１のＰＴＣポリマー層の常温電気
抵抗率に依存する。また、ＰＴＣポリマー部を構成する
第１のＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣポリマー層
の常温電気抵抗率が同じであるならば、すなわち、ρL1
＝ρL2であるならば、２層構造のＰＴＣポリマー部を有
するＰＴＣ素子の限流波高値は、単層構造のＰＴＣポリ
マー部を有するＰＴＣ素子の限流波高値と等しくなる。
ここで、互いに常温電気抵抗率が異なる第１のＰＴＣポ
リマー層および第２のＰＴＣポリマー層からなる２層構
造のＰＴＣポリマー部の限流波高値をＩｐとし、常温電
気抵抗率がρL2である単層構造のＰＴＣポリマー部の限
流波高値をＩｐ′とする。前記ＩｐとＩｐ′との関係が
式（２）を満たすように、ＰＴＣポリマー部を形成する
ことにより、連続通電性能を損なうことなく、限流波高
値を小さくすることができる。 Ｉｐ＜Ｉｐ′ （２）
【００４６】つぎに、式（２）を満たすためのＰＴＣポ
リマー層の構成条件について述べる。一般に、限流波高
値Ｉｐは、融着電極の面積（電極面積）Ｓと、常温電気
抵抗率ρＬに依存し、実験式（３）で近似的に求められ
る。
リマー層の構成条件について述べる。一般に、限流波高
値Ｉｐは、融着電極の面積（電極面積）Ｓと、常温電気
抵抗率ρＬに依存し、実験式（３）で近似的に求められ
る。
【００４７】
【数２】
【００４８】なお、ｋは比例定数を示し、電気回路の条
件および限流器（とくに融着電極）の形成法などにより
決まる値であり、係数α、β、γは、ＰＴＣポリマー層
を形成する際に使用される材料によって異なる。たとえ
ば、ポリエチレンにカーボンブラックを混練してＰＴＣ
ポリマー層を形成したばあいは、係数α、β、γの範囲
は式（４−ａ）、式（４−ｂ）および式（４−ｃ）で示
される。 −２．０＜α＜２．０ （４−ａ） −１．５＜β＜１．５ （４−ｂ） −０．５＜γ＜０．５ （４−ｃ） 式（３）にもとづき、式（２）はつぎの式（５）で表さ
れる。
件および限流器（とくに融着電極）の形成法などにより
決まる値であり、係数α、β、γは、ＰＴＣポリマー層
を形成する際に使用される材料によって異なる。たとえ
ば、ポリエチレンにカーボンブラックを混練してＰＴＣ
ポリマー層を形成したばあいは、係数α、β、γの範囲
は式（４−ａ）、式（４−ｂ）および式（４−ｃ）で示
される。 −２．０＜α＜２．０ （４−ａ） −１．５＜β＜１．５ （４−ｂ） −０．５＜γ＜０．５ （４−ｃ） 式（３）にもとづき、式（２）はつぎの式（５）で表さ
れる。
【００４９】
【数３】
【００５０】さらに、一般に、ＰＴＣ素子の電気抵抗を
Ｒ、単層構造のＰＴＣポリマー部の常温電気抵抗率をρ
Ｌ、ＰＴＣポリマー部の厚さをｔ、ＰＴＣポリマー部と
融着電極との接触する面の面積をＳとすると、Ｒ、
ρＬ、ｔおよびＳのあいだには、式（６）の関係が成り
立つ。 Ｒ＝ρＬ・ｔ／Ｓ （６） ＰＴＣポリマー部が２層構造のばあい、ＰＴＣポリマー
部の厚さをｔ、第１のＰＴＣポリマー層の厚さをｔ１、
第２のＰＴＣポリマー層の厚さをｔ２とすると、ＰＴＣ
ポリマー部の厚さは式（７）で表される。 ｔ＝ｔ１＋ｔ２ （７） したがって、ＰＴＣポリマー部が２層構造のばあい、Ｐ
ＴＣ素子の電気抵抗Ｒは式（８）で表される。 Ｒ＝（ρL1・ｔ１＋ρL2・ｔ２）／Ｓ （８） また、ＰＴＣポリマー部が単層構造のばあい、ＰＴＣ素
子の電気抵抗Ｒは式（９）で表される。 Ｒ＝ρL2・ｔ／Ｓ （９） したがって、式（５）は式（10）で表される。
Ｒ、単層構造のＰＴＣポリマー部の常温電気抵抗率をρ
Ｌ、ＰＴＣポリマー部の厚さをｔ、ＰＴＣポリマー部と
融着電極との接触する面の面積をＳとすると、Ｒ、
ρＬ、ｔおよびＳのあいだには、式（６）の関係が成り
立つ。 Ｒ＝ρＬ・ｔ／Ｓ （６） ＰＴＣポリマー部が２層構造のばあい、ＰＴＣポリマー
部の厚さをｔ、第１のＰＴＣポリマー層の厚さをｔ１、
第２のＰＴＣポリマー層の厚さをｔ２とすると、ＰＴＣ
ポリマー部の厚さは式（７）で表される。 ｔ＝ｔ１＋ｔ２ （７） したがって、ＰＴＣポリマー部が２層構造のばあい、Ｐ
ＴＣ素子の電気抵抗Ｒは式（８）で表される。 Ｒ＝（ρL1・ｔ１＋ρL2・ｔ２）／Ｓ （８） また、ＰＴＣポリマー部が単層構造のばあい、ＰＴＣ素
子の電気抵抗Ｒは式（９）で表される。 Ｒ＝ρL2・ｔ／Ｓ （９） したがって、式（５）は式（10）で表される。
【００５１】
【数４】
【００５２】たとえば、ポリエチレンにカーボンブラッ
クを混練してＰＴＣポリマー層を形成したＰＴＣ素子に
おいて、ＰＴＣ素子の電気抵抗Ｒが２．８ｍΩのとき、
電源が周波数６０Ｈｚの単相交流、電源電圧が３００Ｖ
ｒｍｓ、推定短絡電流Ｉｓが５０ｋＡｒｍｓ、投入位相
が６０°の短絡試験回路で試験を行うと、α＝０．９、
β＝−０．７、γ＝０．０８となる。なお、前記投入位
相とは、電気回路を短絡したときの電源の電圧位相をい
う。
クを混練してＰＴＣポリマー層を形成したＰＴＣ素子に
おいて、ＰＴＣ素子の電気抵抗Ｒが２．８ｍΩのとき、
電源が周波数６０Ｈｚの単相交流、電源電圧が３００Ｖ
ｒｍｓ、推定短絡電流Ｉｓが５０ｋＡｒｍｓ、投入位相
が６０°の短絡試験回路で試験を行うと、α＝０．９、
β＝−０．７、γ＝０．０８となる。なお、前記投入位
相とは、電気回路を短絡したときの電源の電圧位相をい
う。
【００５３】本実施の形態においては、互いに常温電気
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
【００５４】実施の形態２．つぎに、本発明の限流器の
実施の形態２について説明する。本実施の形態における
限流器の構造は、実施の形態１に示される限流器の構造
と同様である。ここで、ＰＴＣ素子に短絡電流が流れた
ときの、常温電気抵抗率が最も高いＰＴＣポリマー層
（第１のＰＴＣポリマー層）と常温電気抵抗率が最も低
いＰＴＣポリマー層（第２のＰＴＣポリマー層）との平
均温度の比較を行う。前記第１のＰＴＣポリマー層の高
温電気抵抗率をρH1とし、第２のＰＴＣポリマー層の高
温電気抵抗率をρH2とする。さらに、短絡電流が流れた
ときの、第１のＰＴＣポリマー層の平均温度上昇値をＴ
１とし、第２のＰＴＣポリマー層の平均温度上昇値をＴ
２とする。平均温度上昇値とは、ＰＴＣポリマー層の温
度が層全体に一様に上昇したと仮定したばあいの温度上
昇値をいう。
実施の形態２について説明する。本実施の形態における
限流器の構造は、実施の形態１に示される限流器の構造
と同様である。ここで、ＰＴＣ素子に短絡電流が流れた
ときの、常温電気抵抗率が最も高いＰＴＣポリマー層
（第１のＰＴＣポリマー層）と常温電気抵抗率が最も低
いＰＴＣポリマー層（第２のＰＴＣポリマー層）との平
均温度の比較を行う。前記第１のＰＴＣポリマー層の高
温電気抵抗率をρH1とし、第２のＰＴＣポリマー層の高
温電気抵抗率をρH2とする。さらに、短絡電流が流れた
ときの、第１のＰＴＣポリマー層の平均温度上昇値をＴ
１とし、第２のＰＴＣポリマー層の平均温度上昇値をＴ
２とする。平均温度上昇値とは、ＰＴＣポリマー層の温
度が層全体に一様に上昇したと仮定したばあいの温度上
昇値をいう。
【００５５】図５は、本発明の限流器に含まれる第１の
ＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣポリマー層の高温
電気抵抗率比に対する平均温度上昇値比の変化を示すグ
ラフである。図５において、縦軸は平均温度上昇値比、
横軸は高温電気抵抗率比を示す。なお、前記高温電気抵
抗率比とは、第１のＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗率
ρH1の、第２のＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗率ρH2
に対する比であり、ρH1／ρH2で示される。さらに、前
記平均温度上昇値比とは、第１のＰＴＣポリマー層の平
均温度上昇値Ｔ１の、第２のＰＴＣポリマー層の平均温
度上昇値Ｔ２に対する比であり、Ｔ１／Ｔ２で示され
る。
ＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣポリマー層の高温
電気抵抗率比に対する平均温度上昇値比の変化を示すグ
ラフである。図５において、縦軸は平均温度上昇値比、
横軸は高温電気抵抗率比を示す。なお、前記高温電気抵
抗率比とは、第１のＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗率
ρH1の、第２のＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗率ρH2
に対する比であり、ρH1／ρH2で示される。さらに、前
記平均温度上昇値比とは、第１のＰＴＣポリマー層の平
均温度上昇値Ｔ１の、第２のＰＴＣポリマー層の平均温
度上昇値Ｔ２に対する比であり、Ｔ１／Ｔ２で示され
る。
【００５６】図５によると、第１のＰＴＣポリマー層の
高温電気抵抗率の値が第２のＰＴＣポリマー層の高温電
気抵抗率の値より小さい、すなわち高温電気抵抗率比ρ
H1／ρH2＜１のとき、平均温度上昇値比Ｔ１／Ｔ２も１
より小さく、第２のＰＴＣポリマー層にも発熱が生じて
いることが分かる。当該第２のＰＴＣポリマー層の発熱
により、本発明の目的である第１のＰＴＣポリマー層の
みの発熱促進が妨げられる。その結果、ＰＴＣポリマー
部の温度上昇の効率が下がり、限流動作開始までの時間
が長くなり、限流波高値Ｉｐが高くなる。すなわち、限
流波高値Ｉｐをより低くするためには、第１のＰＴＣポ
リマー層の高温電気抵抗率ρH1が第２のＰＴＣポリマー
層の高温電気抵抗率ρH2よりも高いことが必要である。
第１のＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗率ρH1が第２の
ＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗率ρH2よりも高く設定
されることで、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進
し続けることができる。したがって、短絡電流または過
電流がＰＴＣ素子に流れてから限流動作を開始するまで
に要する時間が短縮され、限流波高値を低減することが
できる。
高温電気抵抗率の値が第２のＰＴＣポリマー層の高温電
気抵抗率の値より小さい、すなわち高温電気抵抗率比ρ
H1／ρH2＜１のとき、平均温度上昇値比Ｔ１／Ｔ２も１
より小さく、第２のＰＴＣポリマー層にも発熱が生じて
いることが分かる。当該第２のＰＴＣポリマー層の発熱
により、本発明の目的である第１のＰＴＣポリマー層の
みの発熱促進が妨げられる。その結果、ＰＴＣポリマー
部の温度上昇の効率が下がり、限流動作開始までの時間
が長くなり、限流波高値Ｉｐが高くなる。すなわち、限
流波高値Ｉｐをより低くするためには、第１のＰＴＣポ
リマー層の高温電気抵抗率ρH1が第２のＰＴＣポリマー
層の高温電気抵抗率ρH2よりも高いことが必要である。
第１のＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗率ρH1が第２の
ＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗率ρH2よりも高く設定
されることで、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進
し続けることができる。したがって、短絡電流または過
電流がＰＴＣ素子に流れてから限流動作を開始するまで
に要する時間が短縮され、限流波高値を低減することが
できる。
【００５７】本実施の形態においては、互いに常温電気
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
【００５８】実施の形態３．つぎに、本発明の限流器の
実施の形態３について説明する。本実施の形態における
限流器の構造は、実施の形態１に示される限流器の構造
と同様である。
実施の形態３について説明する。本実施の形態における
限流器の構造は、実施の形態１に示される限流器の構造
と同様である。
【００５９】短絡電流または過電流がＰＴＣ素子に流れ
たとき、ジュール熱の発生は、常温電気抵抗率の高いＰ
ＴＣポリマー層である第１のＰＴＣポリマー層に集中す
ることは先に述べた。しかし、第１のＰＴＣポリマー層
および第２のＰＴＣポリマー層の電気抵抗は、各ＰＴＣ
ポリマー層の常温電気抵抗率だけに依存して決まるので
はなく、ＰＴＣ素子の厚さまたはＰＴＣ素子の表面積な
どＰＴＣ素子の構造によっても決定される。したがっ
て、ＰＴＣ素子の構造の設定を誤ると、第１のＰＴＣポ
リマー層での発熱促進の効果が小さくなるばあいがあ
る。
たとき、ジュール熱の発生は、常温電気抵抗率の高いＰ
ＴＣポリマー層である第１のＰＴＣポリマー層に集中す
ることは先に述べた。しかし、第１のＰＴＣポリマー層
および第２のＰＴＣポリマー層の電気抵抗は、各ＰＴＣ
ポリマー層の常温電気抵抗率だけに依存して決まるので
はなく、ＰＴＣ素子の厚さまたはＰＴＣ素子の表面積な
どＰＴＣ素子の構造によっても決定される。したがっ
て、ＰＴＣ素子の構造の設定を誤ると、第１のＰＴＣポ
リマー層での発熱促進の効果が小さくなるばあいがあ
る。
【００６０】ここで、ＰＴＣ素子に短絡電流が流れたと
きの、第１のＰＴＣポリマー層と第２のＰＴＣポリマー
層との平均温度の比較を行う。前記第１のＰＴＣポリマ
ー層の平均温度上昇値をＴ１とし、第２のＰＴＣポリマ
ー層の平均温度上昇値をＴ２とする。さらに、第１のＰ
ＴＣポリマー層の層全体の抵抗をＲ１とし、第２のＰＴ
Ｃポリマー層の層全体の抵抗をＲ２とする。
きの、第１のＰＴＣポリマー層と第２のＰＴＣポリマー
層との平均温度の比較を行う。前記第１のＰＴＣポリマ
ー層の平均温度上昇値をＴ１とし、第２のＰＴＣポリマ
ー層の平均温度上昇値をＴ２とする。さらに、第１のＰ
ＴＣポリマー層の層全体の抵抗をＲ１とし、第２のＰＴ
Ｃポリマー層の層全体の抵抗をＲ２とする。
【００６１】図６は、本発明の限流器に含まれる第１の
ＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣポリマー層の抵抗
比に対する平均温度上昇値比の変化を示すグラフであ
る。図６において、縦軸は平均温度上昇値比、横軸は抵
抗比を示す。なお、前記抵抗比とは、第１のＰＴＣポリ
マー層の層全体の抵抗Ｒ１の、第２のＰＴＣポリマー層
の層全体の抵抗Ｒ２に対する比であり、Ｒ１／Ｒ２で示
される。
ＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣポリマー層の抵抗
比に対する平均温度上昇値比の変化を示すグラフであ
る。図６において、縦軸は平均温度上昇値比、横軸は抵
抗比を示す。なお、前記抵抗比とは、第１のＰＴＣポリ
マー層の層全体の抵抗Ｒ１の、第２のＰＴＣポリマー層
の層全体の抵抗Ｒ２に対する比であり、Ｒ１／Ｒ２で示
される。
【００６２】図６によると、第１のＰＴＣポリマー層の
層全体の抵抗が第２のＰＴＣポリマー層の層全体の抵抗
より低い、すなわち抵抗比Ｒ１／Ｒ２＜１のとき、平均
温度上昇値比Ｔ１／Ｔ２も１より小さく、第２のＰＴＣ
ポリマー層にも発熱が生じていることが分かる。当該第
２のＰＴＣポリマー層の発熱により、本発明の目的であ
る第１のＰＴＣポリマー層のみの発熱促進が妨げられ
る。その結果、ＰＴＣポリマー部の温度上昇の効率が下
がり、限流動作開始までの時間が長くなり、限流波高値
Ｉｐが高くなる。すなわち、限流波高値Ｉｐをより低く
するためには、第１のＰＴＣポリマー層の層全体の抵抗
Ｒ１が第２のＰＴＣポリマー層の全体の抵抗Ｒ２よりも
高いことが必要である。第１のＰＴＣポリマー層の層全
体の抵抗Ｒ１が第２のＰＴＣポリマー層の層全体の抵抗
Ｒ２よりも高く設定されることで、第１のＰＴＣポリマ
ー層での発熱を促進し続けることができる。したがっ
て、短絡電流または過電流がＰＴＣ素子に流れてから限
流動作を開始するまでに要する時間が短縮され、限流波
高値を低減することができる。
層全体の抵抗が第２のＰＴＣポリマー層の層全体の抵抗
より低い、すなわち抵抗比Ｒ１／Ｒ２＜１のとき、平均
温度上昇値比Ｔ１／Ｔ２も１より小さく、第２のＰＴＣ
ポリマー層にも発熱が生じていることが分かる。当該第
２のＰＴＣポリマー層の発熱により、本発明の目的であ
る第１のＰＴＣポリマー層のみの発熱促進が妨げられ
る。その結果、ＰＴＣポリマー部の温度上昇の効率が下
がり、限流動作開始までの時間が長くなり、限流波高値
Ｉｐが高くなる。すなわち、限流波高値Ｉｐをより低く
するためには、第１のＰＴＣポリマー層の層全体の抵抗
Ｒ１が第２のＰＴＣポリマー層の全体の抵抗Ｒ２よりも
高いことが必要である。第１のＰＴＣポリマー層の層全
体の抵抗Ｒ１が第２のＰＴＣポリマー層の層全体の抵抗
Ｒ２よりも高く設定されることで、第１のＰＴＣポリマ
ー層での発熱を促進し続けることができる。したがっ
て、短絡電流または過電流がＰＴＣ素子に流れてから限
流動作を開始するまでに要する時間が短縮され、限流波
高値を低減することができる。
【００６３】本実施の形態においては、互いに常温電気
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
【００６４】実施の形態４．つぎに、本発明の限流器の
実施の形態４について説明する。本実施の形態における
限流器の構造は、実施の形態１に示される限流器の構造
と同様である。
実施の形態４について説明する。本実施の形態における
限流器の構造は、実施の形態１に示される限流器の構造
と同様である。
【００６５】短絡電流または過電流がＰＴＣ素子に流れ
たとき、ジュール熱の発生は、常温電気抵抗率の高いＰ
ＴＣポリマー層である第１のＰＴＣポリマー層に集中す
ることは先に述べた。しかし、限流動作が発現する温度
（第１のＰＴＣポリマー層の転移温度）の設定を誤る
と、第１のＰＴＣポリマー層での発熱促進の効果が小さ
くなるばあいがある。ここで、ＰＴＣ素子に短絡電流が
流れたときの、第１のＰＴＣポリマー層と第２のＰＴＣ
ポリマー層との転移温度の比較を行う。前記第１のＰＴ
Ｃポリマー層の転移温度をＴC1とし、第２のＰＴＣポリ
マー層の転移温度をＴC2とする。
たとき、ジュール熱の発生は、常温電気抵抗率の高いＰ
ＴＣポリマー層である第１のＰＴＣポリマー層に集中す
ることは先に述べた。しかし、限流動作が発現する温度
（第１のＰＴＣポリマー層の転移温度）の設定を誤る
と、第１のＰＴＣポリマー層での発熱促進の効果が小さ
くなるばあいがある。ここで、ＰＴＣ素子に短絡電流が
流れたときの、第１のＰＴＣポリマー層と第２のＰＴＣ
ポリマー層との転移温度の比較を行う。前記第１のＰＴ
Ｃポリマー層の転移温度をＴC1とし、第２のＰＴＣポリ
マー層の転移温度をＴC2とする。
【００６６】図７は、本発明の限流器の動作を説明する
ためのＰＴＣ特性曲線を示すグラフである。図７におい
て、縦軸は電気抵抗率（Ω・ｃｍ）、横軸は温度（℃）
を示す。第１のＰＴＣポリマー層のＰＴＣ特性曲線は実
線を用いて示され、第２のＰＴＣポリマー層のＰＴＣ特
性曲線は一点鎖線を用いて示される。図７（ａ）は、第
１のＰＴＣポリマー層の転移温度ＴC1が第２のＰＴＣポ
リマー層の転移温度ＴC2よりも低いばあいの各ＰＴＣ特
性曲線を示すグラフである。一方、図７（ｂ）は、第１
のＰＴＣポリマー層の転移温度ＴC1が第２のＰＴＣポリ
マー層の転移温度ＴC2よりも高いばあいの各ＰＴＣ特性
曲線を示すグラフである。
ためのＰＴＣ特性曲線を示すグラフである。図７におい
て、縦軸は電気抵抗率（Ω・ｃｍ）、横軸は温度（℃）
を示す。第１のＰＴＣポリマー層のＰＴＣ特性曲線は実
線を用いて示され、第２のＰＴＣポリマー層のＰＴＣ特
性曲線は一点鎖線を用いて示される。図７（ａ）は、第
１のＰＴＣポリマー層の転移温度ＴC1が第２のＰＴＣポ
リマー層の転移温度ＴC2よりも低いばあいの各ＰＴＣ特
性曲線を示すグラフである。一方、図７（ｂ）は、第１
のＰＴＣポリマー層の転移温度ＴC1が第２のＰＴＣポリ
マー層の転移温度ＴC2よりも高いばあいの各ＰＴＣ特性
曲線を示すグラフである。
【００６７】図７（ｂ）によると、第１のＰＴＣポリマ
ー層の転移温度ＴC1が第２のＰＴＣポリマー層の転移温
度ＴC2よりも高いと、短絡電流または過電流が流れＰＴ
Ｃ素子全体の温度が上昇したばあい、第２のＰＴＣポリ
マー層の発熱が促進されるばあいがある。かかるばあ
い、本発明の目的である第１のＰＴＣポリマー層での発
熱促進が妨げられる。その結果、ＰＴＣポリマー部の温
度上昇の効率が下がり、限流動作開始までの時間が長く
なり、限流波高値Ｉｐが高くなる。すなわち、限流波高
値Ｉｐをより低くするためには、図７（ａ）に示される
ように、第１のＰＴＣポリマー層の転移温度ＴC1が第２
のＰＴＣポリマー層の転移温度ＴC2よりも低い（ＴC1＜
ＴC2）ことが必要である。第１のＰＴＣポリマー層の転
移温度ＴC1が第２のＰＴＣポリマー層の転移温度ＴC2よ
りも低く設定されることで、第１のＰＴＣポリマー層で
の発熱を促進し続けることができる。したがって、短絡
電流または過電流がＰＴＣ素子に流れてから限流動作を
開始するまでに要する時間が短縮され、限流波高値を低
減することができる。
ー層の転移温度ＴC1が第２のＰＴＣポリマー層の転移温
度ＴC2よりも高いと、短絡電流または過電流が流れＰＴ
Ｃ素子全体の温度が上昇したばあい、第２のＰＴＣポリ
マー層の発熱が促進されるばあいがある。かかるばあ
い、本発明の目的である第１のＰＴＣポリマー層での発
熱促進が妨げられる。その結果、ＰＴＣポリマー部の温
度上昇の効率が下がり、限流動作開始までの時間が長く
なり、限流波高値Ｉｐが高くなる。すなわち、限流波高
値Ｉｐをより低くするためには、図７（ａ）に示される
ように、第１のＰＴＣポリマー層の転移温度ＴC1が第２
のＰＴＣポリマー層の転移温度ＴC2よりも低い（ＴC1＜
ＴC2）ことが必要である。第１のＰＴＣポリマー層の転
移温度ＴC1が第２のＰＴＣポリマー層の転移温度ＴC2よ
りも低く設定されることで、第１のＰＴＣポリマー層で
の発熱を促進し続けることができる。したがって、短絡
電流または過電流がＰＴＣ素子に流れてから限流動作を
開始するまでに要する時間が短縮され、限流波高値を低
減することができる。
【００６８】本実施の形態においては、互いに常温電気
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
【００６９】実施の形態５．つぎに、本発明の限流器の
実施の形態５について説明する。本実施の形態における
限流器の構造は、実施の形態１に示される限流器の構造
と同様である。
実施の形態５について説明する。本実施の形態における
限流器の構造は、実施の形態１に示される限流器の構造
と同様である。
【００７０】ここで、第１のＰＴＣポリマー層の平均温
度上昇値をＴ１とし、第２のＰＴＣポリマー層の平均温
度上昇値をＴ２とする。図８は、本発明の限流器に含ま
れる第１のＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣポリマ
ー層の常温電気抵抗率比に対する平均温度上昇値比の変
化を示すグラフである。図８において、縦軸は平均温度
上昇値比、横軸は常温電気抵抗率比を示す。なお、前記
常温電気抵抗率比とは、第１のＰＴＣポリマー層の常温
電気抵抗率ρL1の、第２のＰＴＣポリマー層の常温電気
抵抗率ρL2に対する比であり、ρL1／ρL2で示される。
度上昇値をＴ１とし、第２のＰＴＣポリマー層の平均温
度上昇値をＴ２とする。図８は、本発明の限流器に含ま
れる第１のＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣポリマ
ー層の常温電気抵抗率比に対する平均温度上昇値比の変
化を示すグラフである。図８において、縦軸は平均温度
上昇値比、横軸は常温電気抵抗率比を示す。なお、前記
常温電気抵抗率比とは、第１のＰＴＣポリマー層の常温
電気抵抗率ρL1の、第２のＰＴＣポリマー層の常温電気
抵抗率ρL2に対する比であり、ρL1／ρL2で示される。
【００７１】図８によると、少なくとも第１のＰＴＣポ
リマー層の常温電気抵抗率ρL1が第２のＰＴＣポリマー
層の常温電気抵抗率ρL2の２倍程度になるとき、第１の
ＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣポリマー層間の常
温電気抵抗率比が急激に増大する。すなわち、常温電気
抵抗率比を２よりも大きく（ρL1／ρL2＞２）すること
で、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進し続けるこ
とができる。したがって、短絡電流または過電流がＰＴ
Ｃ素子に流れてから限流動作を開始するまでに要する時
間が短縮され、限流波高値を低減することができる。
リマー層の常温電気抵抗率ρL1が第２のＰＴＣポリマー
層の常温電気抵抗率ρL2の２倍程度になるとき、第１の
ＰＴＣポリマー層および第２のＰＴＣポリマー層間の常
温電気抵抗率比が急激に増大する。すなわち、常温電気
抵抗率比を２よりも大きく（ρL1／ρL2＞２）すること
で、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進し続けるこ
とができる。したがって、短絡電流または過電流がＰＴ
Ｃ素子に流れてから限流動作を開始するまでに要する時
間が短縮され、限流波高値を低減することができる。
【００７２】本実施の形態においては、互いに常温電気
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
【００７３】実施の形態６．つぎに、本発明の限流器の
実施の形態６について説明する。本実施の形態における
限流器の構造は、実施の形態１に示される限流器の構造
と同様である。
実施の形態６について説明する。本実施の形態における
限流器の構造は、実施の形態１に示される限流器の構造
と同様である。
【００７４】短絡電流または過電流がＰＴＣ素子に流れ
たとき、ジュール熱の発生は、常温電気抵抗率の高いＰ
ＴＣポリマー層である第１のＰＴＣポリマー層に集中す
ることは先に述べた。当該ＰＴＣ素子において、連続し
て通電できる電流を大きくするため、および、第１のＰ
ＴＣポリマー層での発熱を促進するために、第１のＰＴ
Ｃポリマー層の厚さが極力薄く設定される。
たとき、ジュール熱の発生は、常温電気抵抗率の高いＰ
ＴＣポリマー層である第１のＰＴＣポリマー層に集中す
ることは先に述べた。当該ＰＴＣ素子において、連続し
て通電できる電流を大きくするため、および、第１のＰ
ＴＣポリマー層での発熱を促進するために、第１のＰＴ
Ｃポリマー層の厚さが極力薄く設定される。
【００７５】しかし、短絡電流または過電流が流れる
と、第１のＰＴＣポリマー層と融着電極との間でアーク
が発生し、第１のＰＴＣポリマー層に含まれるポリマー
が分解し、分解ガス（アークドガス）が発生し、第１の
ＰＴＣポリマー層が消耗してしまう。したがって、第１
のＰＴＣポリマー層の厚さをあまり薄く設定することが
できない。第１のＰＴＣポリマー層の厚さがあまりにも
薄いと、短絡電流または過電流がＰＴＣ素子に流れた際
に、第１のＰＴＣポリマー層が蒸発し、消耗しつくされ
てしまう。そのため、第１のＰＴＣポリマー層での発熱
を促進することにより限流波高値Ｉｐを低くした状態
で、繰り返し限流動作を行うことはできない。
と、第１のＰＴＣポリマー層と融着電極との間でアーク
が発生し、第１のＰＴＣポリマー層に含まれるポリマー
が分解し、分解ガス（アークドガス）が発生し、第１の
ＰＴＣポリマー層が消耗してしまう。したがって、第１
のＰＴＣポリマー層の厚さをあまり薄く設定することが
できない。第１のＰＴＣポリマー層の厚さがあまりにも
薄いと、短絡電流または過電流がＰＴＣ素子に流れた際
に、第１のＰＴＣポリマー層が蒸発し、消耗しつくされ
てしまう。そのため、第１のＰＴＣポリマー層での発熱
を促進することにより限流波高値Ｉｐを低くした状態
で、繰り返し限流動作を行うことはできない。
【００７６】通常の負荷電流の１００倍以上の大きさの
電流がＰＴＣ素子に流れ込むような短絡事故が発生した
際には、ＰＴＣ素子が動作し、少なくとも２回の短絡事
故に耐えることが必要である。少なくとも２回の短絡事
故に耐えるためには、第１のＰＴＣポリマー層の厚さを
１０μｍ以上に設定する必要がある。かかる設定によ
り、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進して、短絡
電流または過電流がＰＴＣ素子に流れてから限流動作を
開始するまでに要する時間を短縮させつつ、繰り返し限
流動作が可能な限流器を提供することができる。
電流がＰＴＣ素子に流れ込むような短絡事故が発生した
際には、ＰＴＣ素子が動作し、少なくとも２回の短絡事
故に耐えることが必要である。少なくとも２回の短絡事
故に耐えるためには、第１のＰＴＣポリマー層の厚さを
１０μｍ以上に設定する必要がある。かかる設定によ
り、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進して、短絡
電流または過電流がＰＴＣ素子に流れてから限流動作を
開始するまでに要する時間を短縮させつつ、繰り返し限
流動作が可能な限流器を提供することができる。
【００７７】本実施の形態においては、互いに常温電気
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
【００７８】実施の形態７．つぎに、本発明の限流器の
実施の形態７について説明する。
実施の形態７について説明する。
【００７９】短絡電流または過電流がＰＴＣ素子に流れ
たとき、ジュール熱の発生は、常温電気抵抗率の高いＰ
ＴＣポリマー層である第１のＰＴＣポリマー層に集中す
ることは先に述べた。しかし、第１のＰＴＣポリマー層
と第２のＰＴＣポリマー層との接触界面に大きな接触抵
抗が存在すると、該接触界面で発熱が生じてしまい、第
１のＰＴＣポリマー層での発熱促進という効果が小さく
なるばあいがある。
たとき、ジュール熱の発生は、常温電気抵抗率の高いＰ
ＴＣポリマー層である第１のＰＴＣポリマー層に集中す
ることは先に述べた。しかし、第１のＰＴＣポリマー層
と第２のＰＴＣポリマー層との接触界面に大きな接触抵
抗が存在すると、該接触界面で発熱が生じてしまい、第
１のＰＴＣポリマー層での発熱促進という効果が小さく
なるばあいがある。
【００８０】かかる問題を解決するために、第１のＰＴ
Ｃポリマー層と第２のＰＴＣポリマー層との互いの接触
界面に凹凸を設け、第１のＰＴＣポリマー層と第２のＰ
ＴＣポリマー層との接触面積を増やすことで、第１のＰ
ＴＣポリマー層と第２のＰＴＣポリマー層との接触抵抗
を無視できる程度に下げることができる。したがって、
第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進し続けることが
できる。その結果、短絡電流または過電流がＰＴＣ素子
に流れてから限流動作を開始するまでに要する時間が短
縮され、限流波高値を低減することができる。
Ｃポリマー層と第２のＰＴＣポリマー層との互いの接触
界面に凹凸を設け、第１のＰＴＣポリマー層と第２のＰ
ＴＣポリマー層との接触面積を増やすことで、第１のＰ
ＴＣポリマー層と第２のＰＴＣポリマー層との接触抵抗
を無視できる程度に下げることができる。したがって、
第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進し続けることが
できる。その結果、短絡電流または過電流がＰＴＣ素子
に流れてから限流動作を開始するまでに要する時間が短
縮され、限流波高値を低減することができる。
【００８１】本実施の形態においては、互いに常温電気
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
抵抗率が異なる２つのＰＴＣポリマー層からなるＰＴＣ
ポリマー部を有する限流器について述べたが、ＰＴＣポ
リマー層の数は２つに限られず、さらに多くの層を設け
たばあいにおいても、同様の原理にもとづき理解され、
同様の効果がえられる。
【００８２】
【発明の効果】本発明の限流器によれば、互いに常温電
気抵抗率が異なる複数のＰＴＣポリマー層からなる多層
構造のＰＴＣポリマー部と、前記複数のＰＴＣポリマー
層のうちの最上層のＰＴＣポリマー層の外側表面上およ
び前記複数のＰＴＣポリマー層のうちの最下層のＰＴＣ
ポリマー層の外側表面上に融着された少なくとも一対の
電極とからなるＰＴＣ素子を備えてなる限流器であっ
て、前記電極がＰＴＣポリマー部に押しつけられるよう
に、該電極に圧力が加えられ、さらに、常温電気抵抗率
が最も高いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率をρL1と
し、常温電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の常温
電気抵抗率をρL2とし、前記複数のＰＴＣポリマー層か
らなる多層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰＴＣ素子
を備えてなる限流器に短絡電流および過電流が流れ込ん
だ際に、ＰＴＣ素子によって抑制される電流の波高値を
Ｉｐとし、常温電気抵抗率がρL2であるＰＴＣポリマー
層のみからなる単層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰ
ＴＣ素子を備えてなる限流器に短絡電流および過電流が
流れ込んだ際に、ＰＴＣ素子によって抑制される電流の
波高値をＩｐ′とするとき、Ｉｐ＜Ｉｐ′の関係を満た
すものであるので、連続通電性能を損なうことなく限流
波高値を低減でき、高限流化が可能となる。
気抵抗率が異なる複数のＰＴＣポリマー層からなる多層
構造のＰＴＣポリマー部と、前記複数のＰＴＣポリマー
層のうちの最上層のＰＴＣポリマー層の外側表面上およ
び前記複数のＰＴＣポリマー層のうちの最下層のＰＴＣ
ポリマー層の外側表面上に融着された少なくとも一対の
電極とからなるＰＴＣ素子を備えてなる限流器であっ
て、前記電極がＰＴＣポリマー部に押しつけられるよう
に、該電極に圧力が加えられ、さらに、常温電気抵抗率
が最も高いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率をρL1と
し、常温電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の常温
電気抵抗率をρL2とし、前記複数のＰＴＣポリマー層か
らなる多層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰＴＣ素子
を備えてなる限流器に短絡電流および過電流が流れ込ん
だ際に、ＰＴＣ素子によって抑制される電流の波高値を
Ｉｐとし、常温電気抵抗率がρL2であるＰＴＣポリマー
層のみからなる単層構造のＰＴＣポリマー部を有するＰ
ＴＣ素子を備えてなる限流器に短絡電流および過電流が
流れ込んだ際に、ＰＴＣ素子によって抑制される電流の
波高値をＩｐ′とするとき、Ｉｐ＜Ｉｐ′の関係を満た
すものであるので、連続通電性能を損なうことなく限流
波高値を低減でき、高限流化が可能となる。
【００８３】さらに、前記常温電気抵抗率が最も高いＰ
ＴＣポリマー層の高温電気抵抗率をρH1とし、前記常温
電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗
率をρH2とするとき、ρH1＞ρH2の関係を満たすもので
あるばあい、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進し
続けることができ、短絡電流または過電流がＰＴＣ素子
に流れてから限流動作を開始するまでに要する時間が短
縮され、限流波高値を低減することができる。
ＴＣポリマー層の高温電気抵抗率をρH1とし、前記常温
電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗
率をρH2とするとき、ρH1＞ρH2の関係を満たすもので
あるばあい、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進し
続けることができ、短絡電流または過電流がＰＴＣ素子
に流れてから限流動作を開始するまでに要する時間が短
縮され、限流波高値を低減することができる。
【００８４】また、前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴ
Ｃポリマー層の抵抗をＲ１とし、前記常温電気抵抗率が
最も低いＰＴＣポリマー層の抵抗をＲ２とするとき、Ｒ
１＞Ｒ２の関係を満たすものであるばあい、第１のＰＴ
Ｃポリマー層での発熱を促進し続けることができ、短絡
電流または過電流がＰＴＣ素子に流れてから限流動作を
開始するまでに要する時間が短縮され、限流波高値を低
減することができる。
Ｃポリマー層の抵抗をＲ１とし、前記常温電気抵抗率が
最も低いＰＴＣポリマー層の抵抗をＲ２とするとき、Ｒ
１＞Ｒ２の関係を満たすものであるばあい、第１のＰＴ
Ｃポリマー層での発熱を促進し続けることができ、短絡
電流または過電流がＰＴＣ素子に流れてから限流動作を
開始するまでに要する時間が短縮され、限流波高値を低
減することができる。
【００８５】また、前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴ
Ｃポリマー層のＰＴＣ特性における転移温度をＴC1と
し、前記常温電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の
ＰＴＣ特性における転移温度をＴC2とするとき、ＴC1＜
ＴC2の関係を満たすものであるばあい、第１のＰＴＣポ
リマー層での発熱を促進し続けることができ、短絡電流
または過電流がＰＴＣ素子に流れてから限流動作を開始
するまでに要する時間が短縮され、限流波高値を低減す
ることができる。
Ｃポリマー層のＰＴＣ特性における転移温度をＴC1と
し、前記常温電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の
ＰＴＣ特性における転移温度をＴC2とするとき、ＴC1＜
ＴC2の関係を満たすものであるばあい、第１のＰＴＣポ
リマー層での発熱を促進し続けることができ、短絡電流
または過電流がＰＴＣ素子に流れてから限流動作を開始
するまでに要する時間が短縮され、限流波高値を低減す
ることができる。
【００８６】また、前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴ
Ｃポリマー層の常温電気抵抗率をρL1とし、前記常温電
気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率
をρL2とするとき、ρL1／ρL2＞２の関係を満たすもの
であるばあい、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進
し続けることができ、短絡電流または過電流がＰＴＣ素
子に流れてから限流動作を開始するまでに要する時間が
短縮され、限流波高値を低減することができる。
Ｃポリマー層の常温電気抵抗率をρL1とし、前記常温電
気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率
をρL2とするとき、ρL1／ρL2＞２の関係を満たすもの
であるばあい、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進
し続けることができ、短絡電流または過電流がＰＴＣ素
子に流れてから限流動作を開始するまでに要する時間が
短縮され、限流波高値を低減することができる。
【００８７】また、前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴ
Ｃポリマー層の厚さが、少なくとも１０μｍであるばあ
い、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進することに
より限流波高値Ｉｐを低くした状態で、繰り返し限流動
作を行うことができる。
Ｃポリマー層の厚さが、少なくとも１０μｍであるばあ
い、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進することに
より限流波高値Ｉｐを低くした状態で、繰り返し限流動
作を行うことができる。
【００８８】また、前記複数のＰＴＣポリマー層の互い
の界面に凹凸が設けられてなるものであるばあい、第１
のＰＴＣポリマー層と第２のＰＴＣポリマー層との接触
抵抗が低減し、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進
し続けることができ、短絡電流または過電流がＰＴＣ素
子に流れてから限流動作を開始するまでに要する時間が
短縮され、限流波高値を低減することができる。
の界面に凹凸が設けられてなるものであるばあい、第１
のＰＴＣポリマー層と第２のＰＴＣポリマー層との接触
抵抗が低減し、第１のＰＴＣポリマー層での発熱を促進
し続けることができ、短絡電流または過電流がＰＴＣ素
子に流れてから限流動作を開始するまでに要する時間が
短縮され、限流波高値を低減することができる。
【図１】 本発明の限流器の一実施の形態を示す断面説
明図である。
明図である。
【図２】 図１の限流器に含まれる第１のＰＴＣポリマ
ー層および第２のＰＴＣポリマー層のＰＴＣ特性曲線を
示すグラフである。
ー層および第２のＰＴＣポリマー層のＰＴＣ特性曲線を
示すグラフである。
【図３】 限流器に含まれるＰＴＣ素子の一般的な電気
的特性を示すグラフである。
的特性を示すグラフである。
【図４】 限流器に含まれるＰＴＣ素子の一般的な電気
的特性を示すグラフである。
的特性を示すグラフである。
【図５】 本発明の限流器に含まれる第１のＰＴＣポリ
マー層および第２のＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗率
比に対する平均温度上昇値比の変化を示すグラフであ
る。
マー層および第２のＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗率
比に対する平均温度上昇値比の変化を示すグラフであ
る。
【図６】 本発明の限流器に含まれる第１のＰＴＣポリ
マー層および第２のＰＴＣポリマー層の抵抗比に対する
平均温度上昇値比の変化を示すグラフである。
マー層および第２のＰＴＣポリマー層の抵抗比に対する
平均温度上昇値比の変化を示すグラフである。
【図７】 本発明の限流器の動作を説明するためのＰＴ
Ｃ特性曲線を示すグラフである。
Ｃ特性曲線を示すグラフである。
【図８】 本発明の限流器に含まれる第１のＰＴＣポリ
マー層および第２のＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率
比に対する平均温度上昇値比の変化を示すグラフであ
る。
マー層および第２のＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率
比に対する平均温度上昇値比の変化を示すグラフであ
る。
【図９】 ＰＴＣ素子のＰＴＣ特性を示すグラフであ
る。
る。
【図１０】 ＰＴＣポリマー部が複数のＰＴＣポリマー
層からなる従来の限流器の一例を示す説明図である。
層からなる従来の限流器の一例を示す説明図である。
１ａ 第１のＰＴＣポリマー層、１ｂ 第２のＰＴＣポ
リマー層、２ 融着電極、３ ＰＴＣ素子、３０ 導電
板、３１ 電流導入端子、３２ 素子枠、３３ 弾性
体、３４ 絶縁容器、３５ａ ボルト、３５ｂ ナッ
ト、３６ スペーサー。
リマー層、２ 融着電極、３ ＰＴＣ素子、３０ 導電
板、３１ 電流導入端子、３２ 素子枠、３３ 弾性
体、３４ 絶縁容器、３５ａ ボルト、３５ｂ ナッ
ト、３６ スペーサー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西山 逸雄 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 堀邊 英夫 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 村田 士郎 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 仁科 健一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 曽我部 学 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 石川 雅廣 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 互いに常温電気抵抗率が異なる複数のＰ
ＴＣポリマー層からなる多層構造のＰＴＣポリマー部
と、前記複数のＰＴＣポリマー層のうちの最上層のＰＴ
Ｃポリマー層の外側表面上および前記複数のＰＴＣポリ
マー層のうちの最下層のＰＴＣポリマー層の外側表面上
に融着された少なくとも一対の電極とからなるＰＴＣ素
子を備えてなる限流器であって、前記電極がＰＴＣポリ
マー部に押しつけられるように、該電極に圧力が加えら
れ、さらに、常温電気抵抗率が最も高いＰＴＣポリマー
層の常温電気抵抗率をρL1とし、常温電気抵抗率が最も
低いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率をρL2とし、前
記複数のＰＴＣポリマー層からなる多層構造のＰＴＣポ
リマー部を有するＰＴＣ素子を備えてなる限流器に短絡
電流および過電流が流れ込んだ際に、ＰＴＣ素子によっ
て抑制される電流の波高値をＩｐとし、常温電気抵抗率
がρL2であるＰＴＣポリマー層のみからなる単層構造の
ＰＴＣポリマー部を有するＰＴＣ素子を備えてなる限流
器に短絡電流および過電流が流れ込んだ際に、ＰＴＣ素
子によって抑制される電流の波高値をＩｐ′とすると
き、Ｉｐ＜Ｉｐ′の関係を満たす限流器。 - 【請求項２】 前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴＣポ
リマー層の高温電気抵抗率をρH1とし、前記常温電気抵
抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の高温電気抵抗率をρ
H2とするとき、ρH1＞ρH2の関係を満たす請求項１記載
の限流器。 - 【請求項３】 前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴＣポ
リマー層の抵抗をＲ１とし、前記常温電気抵抗率が最も
低いＰＴＣポリマー層の抵抗をＲ２とするとき、Ｒ１＞
Ｒ２の関係を満たす請求項１または２記載の限流器。 - 【請求項４】 前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴＣポ
リマー層のＰＴＣ特性における転移温度をＴC1とし、前
記常温電気抵抗率が最も低いＰＴＣポリマー層のＰＴＣ
特性における転移温度をＴC2とするとき、ＴC1＜ＴC2の
関係を満たす請求項１または２記載の限流器。 - 【請求項５】 前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴＣポ
リマー層の常温電気抵抗率をρL1とし、前記常温電気抵
抗率が最も低いＰＴＣポリマー層の常温電気抵抗率をρ
L2とするとき、ρL1／ρL2＞２の関係を満たす請求項１
または２記載の限流器。 - 【請求項６】 前記常温電気抵抗率が最も高いＰＴＣポ
リマー層の厚さが、少なくとも１０μｍである請求項１
または２記載の限流器。 - 【請求項７】 前記複数のＰＴＣポリマー層の互いの界
面に凹凸が設けられてなる請求項１または２記載の限流
器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12044897A JP3828238B2 (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 限流器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12044897A JP3828238B2 (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 限流器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10312912A true JPH10312912A (ja) | 1998-11-24 |
| JP3828238B2 JP3828238B2 (ja) | 2006-10-04 |
Family
ID=14786458
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12044897A Expired - Fee Related JP3828238B2 (ja) | 1997-05-12 | 1997-05-12 | 限流器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3828238B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100726040B1 (ko) | 2005-01-12 | 2007-06-08 | 엘에스전선 주식회사 | 가압수단을 구비한 ｐｔｃ 한류기 |
-
1997
- 1997-05-12 JP JP12044897A patent/JP3828238B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100726040B1 (ko) | 2005-01-12 | 2007-06-08 | 엘에스전선 주식회사 | 가압수단을 구비한 ｐｔｃ 한류기 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3828238B2 (ja) | 2006-10-04 |
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