JPH11317302A - 正特性サ―ミスタ素子およびそれを用いた加熱装置 - Google Patents
正特性サ―ミスタ素子およびそれを用いた加熱装置Info
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- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 発熱効率および熱応答性に優れた正特性サー
ミスタ素子を提供する。 【解決手段】 素子本体１４を、第１の層１８と第２の
層１９との２つの層からなる積層構造とし、第１の層１
８の厚みを第２の層１９の厚みの０．０５〜０．４３倍
に選ぶとともに、第１の層１８を、第２の層１９に比べ
て、キュリー温度が２０℃以上低い正特性サーミスタ材
料から構成する。これによって、発熱中心が第１の層１
８側に位置するようになり、第１の層１８上に形成され
た第１の電極１５の向く方向に配置された加熱対象物１
７が効率良く加熱され、また、加熱対象物１７との間で
の熱の伝わりが良好になる。
ミスタ素子を提供する。 【解決手段】 素子本体１４を、第１の層１８と第２の
層１９との２つの層からなる積層構造とし、第１の層１
８の厚みを第２の層１９の厚みの０．０５〜０．４３倍
に選ぶとともに、第１の層１８を、第２の層１９に比べ
て、キュリー温度が２０℃以上低い正特性サーミスタ材
料から構成する。これによって、発熱中心が第１の層１
８側に位置するようになり、第１の層１８上に形成され
た第１の電極１５の向く方向に配置された加熱対象物１
７が効率良く加熱され、また、加熱対象物１７との間で
の熱の伝わりが良好になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、正特性サーミス
タ素子およびそれを用いた加熱装置に関するもので、特
に、正特性サーミスタ素子による加熱効率を高めるため
の改良に関するものである。
タ素子およびそれを用いた加熱装置に関するもので、特
に、正特性サーミスタ素子による加熱効率を高めるため
の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】正特性サーミスタ素子は、たとえば、加
熱装置において発熱体として用いられている。このよう
に、発熱体として用いられる正特性サーミスタ素子とし
ては、典型的には、図７に示すものと図８に示すものと
がある。
熱装置において発熱体として用いられている。このよう
に、発熱体として用いられる正特性サーミスタ素子とし
ては、典型的には、図７に示すものと図８に示すものと
がある。
【０００３】図７に示した正特性サーミスタ素子１は、
いわゆる両面電極型と呼ばれるもので、正特性サーミス
タ材料からなる素子本体２を備え、素子本体２の各主面
上には、それぞれ、第１および第２の電極３および４が
形成されている。
いわゆる両面電極型と呼ばれるもので、正特性サーミス
タ材料からなる素子本体２を備え、素子本体２の各主面
上には、それぞれ、第１および第２の電極３および４が
形成されている。
【０００４】この正特性サーミスタ素子１によって加熱
される加熱対象物５は、たとえば第１の電極３に接触す
るように配置される。なお、第１および第２の電極３お
よび４の双方に加熱対象物５が接触するように配置され
ることもある。
される加熱対象物５は、たとえば第１の電極３に接触す
るように配置される。なお、第１および第２の電極３お
よび４の双方に加熱対象物５が接触するように配置され
ることもある。
【０００５】図８に示した正特性サーミスタ素子６は、
いわゆる櫛歯片面電極型と呼ばれるもので、正特性サー
ミスタ材料からなる素子本体７の一方の主面上に、第１
および第２の電極８および９が、それぞれ櫛歯状の形態
をもって互いに他のものの間に位置するように形成され
ている。
いわゆる櫛歯片面電極型と呼ばれるもので、正特性サー
ミスタ材料からなる素子本体７の一方の主面上に、第１
および第２の電極８および９が、それぞれ櫛歯状の形態
をもって互いに他のものの間に位置するように形成され
ている。
【０００６】この正特性サーミスタ素子６によって加熱
される加熱対象物１０は、櫛歯状の第１および第２の電
極８および９に接触するように配置される。
される加熱対象物１０は、櫛歯状の第１および第２の電
極８および９に接触するように配置される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示した両面電極型の正特性サーミスタ素子１および図８
に示した櫛歯片面電極型の正特性サーミスタ素子６は、
いずれも、以下のような解決されるべき問題を有してい
る。
示した両面電極型の正特性サーミスタ素子１および図８
に示した櫛歯片面電極型の正特性サーミスタ素子６は、
いずれも、以下のような解決されるべき問題を有してい
る。
【０００８】図９には、図７に示した正特性サーミスタ
素子１において素子本体２の厚み方向に関して生じ得る
電界強度の分布状態が示され、図１０には、同じく温度
の分布状態が示されている。
素子１において素子本体２の厚み方向に関して生じ得る
電界強度の分布状態が示され、図１０には、同じく温度
の分布状態が示されている。
【０００９】図７に示した両面電極型の正特性サーミス
タ素子１では、素子本体２の表面から熱が逃げるため、
この素子本体２の表面での温度が素子本体２の中央部の
温度に比べて低くなる。このため、図１０に示すよう
に、素子本体２において、中央部の温度が最も高くな
る。
タ素子１では、素子本体２の表面から熱が逃げるため、
この素子本体２の表面での温度が素子本体２の中央部の
温度に比べて低くなる。このため、図１０に示すよう
に、素子本体２において、中央部の温度が最も高くな
る。
【００１０】その結果、素子本体２において、中央部の
抵抗値が最も高くなるため、図９に示すように、この部
分に電界が集中し、他方、素子本体２の表面部分での電
界が弱くなる。このようなことから、素子本体２におい
て、その厚み方向の中心部を中心として発熱するという
発熱分布が生じるため、加熱対象物５に対する発熱効
率、あるいは熱応答性に問題がある。すなわち、公規格
による厚み規定では、素子本体２の厚みは約２ｍｍ以上
あり、この場合、発熱中心部と加熱対象物５との間には
約１ｍｍ以上の距離が生じ、また、正特性サーミスタ材
料は一般に熱伝導が良くない。また、素子本体２の厚み
方向の中心部の温度が上昇し、これによって素子本体２
内を流れる電流が制限されてしまう。このようなことか
ら、素子本体２における発熱が有効に加熱対象物５に伝
わりにくいという問題がある。
抵抗値が最も高くなるため、図９に示すように、この部
分に電界が集中し、他方、素子本体２の表面部分での電
界が弱くなる。このようなことから、素子本体２におい
て、その厚み方向の中心部を中心として発熱するという
発熱分布が生じるため、加熱対象物５に対する発熱効
率、あるいは熱応答性に問題がある。すなわち、公規格
による厚み規定では、素子本体２の厚みは約２ｍｍ以上
あり、この場合、発熱中心部と加熱対象物５との間には
約１ｍｍ以上の距離が生じ、また、正特性サーミスタ材
料は一般に熱伝導が良くない。また、素子本体２の厚み
方向の中心部の温度が上昇し、これによって素子本体２
内を流れる電流が制限されてしまう。このようなことか
ら、素子本体２における発熱が有効に加熱対象物５に伝
わりにくいという問題がある。
【００１１】このような発熱効率の低下をできるだけ防
ぐためには、正特性サーミスタ素子１と加熱対象物５と
の接触面積をできるだけ大きくすることが行なわれてい
るが、この接触面積を大きくするためには、正特性サー
ミスタ１を大型化しなければならない。しかしながら、
正特性サーミスタ素子１を大型化したとき、これを用い
た加熱装置も大型化され、好ましくない。
ぐためには、正特性サーミスタ素子１と加熱対象物５と
の接触面積をできるだけ大きくすることが行なわれてい
るが、この接触面積を大きくするためには、正特性サー
ミスタ１を大型化しなければならない。しかしながら、
正特性サーミスタ素子１を大型化したとき、これを用い
た加熱装置も大型化され、好ましくない。
【００１２】また、上述したような問題の解決には、素
子本体２の厚みを薄くすることも有効であるが、この場
合には、厚みに関する公規格を満たさなくなるばかりで
なく、電圧印加時の耐電圧低下が生じるため、このよう
な解決手段を単純には採用できない。
子本体２の厚みを薄くすることも有効であるが、この場
合には、厚みに関する公規格を満たさなくなるばかりで
なく、電圧印加時の耐電圧低下が生じるため、このよう
な解決手段を単純には採用できない。
【００１３】他方、図８に示した櫛歯片面電極型の正特
性サーミスタ素子６によれば、電極８および９が形成さ
れた素子本体７の主面を中心として発熱するため、発熱
中心を加熱対象物１０側に位置させることが可能とな
り、前述した両面電極型の正特性サーミスタ素子１に比
べると、効率良く熱を伝達することができ、熱応答性が
高く、発熱効率も向上する。
性サーミスタ素子６によれば、電極８および９が形成さ
れた素子本体７の主面を中心として発熱するため、発熱
中心を加熱対象物１０側に位置させることが可能とな
り、前述した両面電極型の正特性サーミスタ素子１に比
べると、効率良く熱を伝達することができ、熱応答性が
高く、発熱効率も向上する。
【００１４】しかしながら、素子本体７において、実際
に発熱しているのは、加熱対象物１０側に向く主面にお
ける電極８および９のいずれも形成されない部分だけで
あって、電極８または９が形成された領域では、発熱が
ない。この発熱部分は、素子本体７の主面のおよそ１／
２〜２／３程度に過ぎない。
に発熱しているのは、加熱対象物１０側に向く主面にお
ける電極８および９のいずれも形成されない部分だけで
あって、電極８または９が形成された領域では、発熱が
ない。この発熱部分は、素子本体７の主面のおよそ１／
２〜２／３程度に過ぎない。
【００１５】また、櫛歯状の電極８および９は、素子本
体７の主面上に段差を生じさせ、そのため、素子本体７
の主面と加熱対象物１０との間に空間を形成し、これが
熱抵抗となって発熱効率の低下を招いている。
体７の主面上に段差を生じさせ、そのため、素子本体７
の主面と加熱対象物１０との間に空間を形成し、これが
熱抵抗となって発熱効率の低下を招いている。
【００１６】そこで、この発明の目的は、上述したよう
な問題を解決し得る、正特性サーミスタ素子およびそれ
を用いた加熱装置を提供しようとすることである。
な問題を解決し得る、正特性サーミスタ素子およびそれ
を用いた加熱装置を提供しようとすることである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この発明に係る正特性サ
ーミスタ素子は、互いに対向する第１および第２の主面
を有する素子本体と、これら第１および第２の主面上に
それぞれ形成される第１および第２の電極とを備えるも
ので、上述した技術的課題を解決するため、次のような
構成を備えることを特徴としている。
ーミスタ素子は、互いに対向する第１および第２の主面
を有する素子本体と、これら第１および第２の主面上に
それぞれ形成される第１および第２の電極とを備えるも
ので、上述した技術的課題を解決するため、次のような
構成を備えることを特徴としている。
【００１８】すなわち、素子本体は、主面の延びる方向
に延びる界面をもって積層される複数の層からなり、第
１の主面側に位置する層は、第１および第２の電極間に
電圧が印加されながら所定の時間が経過した後におい
て、素子本体を構成する複数の層の中での電圧分担の比
率が最も高くなるような抵抗値を示す正特性サーミスタ
材料から構成されることを特徴としている。
に延びる界面をもって積層される複数の層からなり、第
１の主面側に位置する層は、第１および第２の電極間に
電圧が印加されながら所定の時間が経過した後におい
て、素子本体を構成する複数の層の中での電圧分担の比
率が最も高くなるような抵抗値を示す正特性サーミスタ
材料から構成されることを特徴としている。
【００１９】この発明に係る正特性サーミスタ素子にお
いて、好ましい実施形態では、素子本体は、正特性サー
ミスタ材料からなりかつ主面の延びる方向に延びる界面
をもって積層される、第１の主面側に位置する第１の層
と第２の主面側に位置する第２の層との２つの層からな
り、第１の層の厚みは、第２の層の厚みの０．０５〜
０．４３倍に選ばれ、かつ、第１の層は、第２の層のキ
ュリー温度より２０℃以上低いキュリー温度を有するよ
うにされる。
いて、好ましい実施形態では、素子本体は、正特性サー
ミスタ材料からなりかつ主面の延びる方向に延びる界面
をもって積層される、第１の主面側に位置する第１の層
と第２の主面側に位置する第２の層との２つの層からな
り、第１の層の厚みは、第２の層の厚みの０．０５〜
０．４３倍に選ばれ、かつ、第１の層は、第２の層のキ
ュリー温度より２０℃以上低いキュリー温度を有するよ
うにされる。
【００２０】この好ましい実施形態による正特性サーミ
スタ素子において、より好ましくは、第１および第２の
電極間に電圧を印加した直後において、第１の層の抵抗
値は、第２の層の抵抗値より小さくなるようにされる。
スタ素子において、より好ましくは、第１および第２の
電極間に電圧を印加した直後において、第１の層の抵抗
値は、第２の層の抵抗値より小さくなるようにされる。
【００２１】この発明の他の好ましい実施形態では、素
子本体は、正特性サーミスタ材料からなりかつ主面の延
びる方向に延びる界面をもって積層される、第１の主面
側に位置する第１の外層と第２の主面側に位置する第２
の外層と第１および第２の外層間に位置する少なくとも
１つの中間層との３以上の層からなり、第１および第２
の外層の少なくとも一方の厚みは、中間層の厚みの０．
０５〜０．４３倍に選ばれ、かつ、第１および第２の外
層の少なくとも一方は、中間層のキュリー温度より２０
℃以上低いキュリー温度を有するようにされる。
子本体は、正特性サーミスタ材料からなりかつ主面の延
びる方向に延びる界面をもって積層される、第１の主面
側に位置する第１の外層と第２の主面側に位置する第２
の外層と第１および第２の外層間に位置する少なくとも
１つの中間層との３以上の層からなり、第１および第２
の外層の少なくとも一方の厚みは、中間層の厚みの０．
０５〜０．４３倍に選ばれ、かつ、第１および第２の外
層の少なくとも一方は、中間層のキュリー温度より２０
℃以上低いキュリー温度を有するようにされる。
【００２２】この好ましい実施形態による正特性サーミ
スタ素子において、より好ましくは、第１および第２の
電極間に電圧を印加した直後において、第１および第２
の外層の少なくとも一方の抵抗値は、中間層の抵抗値よ
り小さくなるようにされる。
スタ素子において、より好ましくは、第１および第２の
電極間に電圧を印加した直後において、第１および第２
の外層の少なくとも一方の抵抗値は、中間層の抵抗値よ
り小さくなるようにされる。
【００２３】上述のより好ましい実施形態では、第１お
よび第２の電極間に電圧を印加した直後において、第１
の外層の抵抗値が、第２の外層および中間層のそれぞれ
の抵抗値のいずれよりも小さくされる第１の場合と、第
１および第２の外層のそれぞれの抵抗値のいずれもが、
中間層の抵抗値より小さくされる第２の場合とがある。
よび第２の電極間に電圧を印加した直後において、第１
の外層の抵抗値が、第２の外層および中間層のそれぞれ
の抵抗値のいずれよりも小さくされる第１の場合と、第
１および第２の外層のそれぞれの抵抗値のいずれもが、
中間層の抵抗値より小さくされる第２の場合とがある。
【００２４】第１の場合において、より好ましくは、第
１の外層が、素子本体を構成する複数の層の中で最も低
いキュリー温度を有する正特性サーミスタ材料から構成
され、さらに好ましくは、第１の外層の厚みが、素子本
体を構成する複数の層の中で最も薄くされる。
１の外層が、素子本体を構成する複数の層の中で最も低
いキュリー温度を有する正特性サーミスタ材料から構成
され、さらに好ましくは、第１の外層の厚みが、素子本
体を構成する複数の層の中で最も薄くされる。
【００２５】他方、第２の場合において、より好ましく
は、第１および第２の外層の双方が、中間層に比べて、
キュリー温度の低い正特性サーミスタ材料から構成さ
れ、さらに好ましくは、第１および第２の外層の各厚み
は、中間層の厚みより薄くされる。
は、第１および第２の外層の双方が、中間層に比べて、
キュリー温度の低い正特性サーミスタ材料から構成さ
れ、さらに好ましくは、第１および第２の外層の各厚み
は、中間層の厚みより薄くされる。
【００２６】また、この発明は、上述したような正特性
サーミスタ素子を用いる加熱装置にも向けられる。この
加熱装置において、第１の電極側に位置する第１の層ま
たは第１の外層が、他の層に比べて、より発熱されるよ
うに構成される場合には、加熱対象物が第１の電極の向
く方向に配置され、また、第１および第２の電極の各々
の側にある第１および第２の外層の双方が、中間層に比
べて、より発熱されるように構成される場合には、第１
および第２の電極の各々の向く方向に加熱対象物が配置
される。
サーミスタ素子を用いる加熱装置にも向けられる。この
加熱装置において、第１の電極側に位置する第１の層ま
たは第１の外層が、他の層に比べて、より発熱されるよ
うに構成される場合には、加熱対象物が第１の電極の向
く方向に配置され、また、第１および第２の電極の各々
の側にある第１および第２の外層の双方が、中間層に比
べて、より発熱されるように構成される場合には、第１
および第２の電極の各々の向く方向に加熱対象物が配置
される。
【００２７】
【発明の実施の形態】図１は、この発明の一実施形態に
よる正特性サーミスタ素子１１を示している。
よる正特性サーミスタ素子１１を示している。
【００２８】正特性サーミスタ素子１１は、互いに対向
する第１および第２の主面１２および１３を有する素子
本体１４と、第１および第２の主面１２および１３上に
それぞれ形成される第１および第２の電極１５および１
６とを備えている。また、この正特性サーミスタ素子１
１を発熱体として用いる加熱装置では、第１の電極１５
に接触するように、加熱対象物１７が配置される。
する第１および第２の主面１２および１３を有する素子
本体１４と、第１および第２の主面１２および１３上に
それぞれ形成される第１および第２の電極１５および１
６とを備えている。また、この正特性サーミスタ素子１
１を発熱体として用いる加熱装置では、第１の電極１５
に接触するように、加熱対象物１７が配置される。
【００２９】素子本体１４の形状としては、円板状また
は角板状など、任意に選ぶことができるが、好ましく
は、加熱対象物１７の形状に適合する形状が選ばれる。
また、素子本体１４の厚みは、規格との関係や要求され
る耐電圧にもよるが、たとえば、１００Ｖ仕様で１．５
〜２．５ｍｍが一般的である。
は角板状など、任意に選ぶことができるが、好ましく
は、加熱対象物１７の形状に適合する形状が選ばれる。
また、素子本体１４の厚みは、規格との関係や要求され
る耐電圧にもよるが、たとえば、１００Ｖ仕様で１．５
〜２．５ｍｍが一般的である。
【００３０】素子本体１４は、正特性サーミスタ材料か
ら構成される。この正特性サーミスタ材料としては、セ
ラミックでも有機質のものであってもよい。有機質の正
特性サーミスタ材料の場合には、正特性サーミスタ素子
１１はフレキシブルなヒータとなる。
ら構成される。この正特性サーミスタ材料としては、セ
ラミックでも有機質のものであってもよい。有機質の正
特性サーミスタ材料の場合には、正特性サーミスタ素子
１１はフレキシブルなヒータとなる。
【００３１】電極１５および１６としては、素子本体１
４がセラミックからなる場合、銀、アルミニウム、ニッ
ケルなどやその合金によって構成されたオーミック電極
が用いられ、素子本体１４が有機質の場合には、ニッケ
ル、銅等からなる面荒らしされた金属箔が用いられる。
４がセラミックからなる場合、銀、アルミニウム、ニッ
ケルなどやその合金によって構成されたオーミック電極
が用いられ、素子本体１４が有機質の場合には、ニッケ
ル、銅等からなる面荒らしされた金属箔が用いられる。
【００３２】この実施形態における特徴的構成として、
素子本体１４は、主面１２および１３の延びる方向に延
びる界面をもって積層される、第１の主面１２側に位置
する第１の層１８と第２の主面１３側に位置する第２の
層１９との２つの層からなる。そして、第１の層１８
は、第２の層１９に比べて、厚みが薄いとともに、キュ
リー温度の低い正特性サーミスタ材料から構成される。
素子本体１４は、主面１２および１３の延びる方向に延
びる界面をもって積層される、第１の主面１２側に位置
する第１の層１８と第２の主面１３側に位置する第２の
層１９との２つの層からなる。そして、第１の層１８
は、第２の層１９に比べて、厚みが薄いとともに、キュ
リー温度の低い正特性サーミスタ材料から構成される。
【００３３】このように構成されることによって、第１
および第２の電極１５および１６間に電圧を印加し、素
子本体１４が発熱を開始して所定の時間が経過した後に
おいては、図２において「通常時」で示すように、第１
の層１８の抵抗値は、第２の層１９の抵抗値より高くな
る。そのため、第１の層１８による電圧分担の比率が、
第２の層１９による電圧分担の比率より高くなり、素子
本体１４における発熱の中心が第１の層１８側にもたら
される。
および第２の電極１５および１６間に電圧を印加し、素
子本体１４が発熱を開始して所定の時間が経過した後に
おいては、図２において「通常時」で示すように、第１
の層１８の抵抗値は、第２の層１９の抵抗値より高くな
る。そのため、第１の層１８による電圧分担の比率が、
第２の層１９による電圧分担の比率より高くなり、素子
本体１４における発熱の中心が第１の層１８側にもたら
される。
【００３４】図３は、図９に対応する図であって、図１
に示した正特性サーミスタ素子１１において素子本体１
４の厚み方向に関して生じ得る電界強度の分布状態を示
し、また、図４は、図１０に対応する図であって、同じ
く温度の分布状態を示している。なお、図３および図４
において、横軸の「距離（厚み方法）」は、第２の電極
１６側の第２の主面１３から第１の電極１５側の第１の
主面１２に向かって測定した距離を示している。
に示した正特性サーミスタ素子１１において素子本体１
４の厚み方向に関して生じ得る電界強度の分布状態を示
し、また、図４は、図１０に対応する図であって、同じ
く温度の分布状態を示している。なお、図３および図４
において、横軸の「距離（厚み方法）」は、第２の電極
１６側の第２の主面１３から第１の電極１５側の第１の
主面１２に向かって測定した距離を示している。
【００３５】前述したように、素子本体１４における発
熱の中心が第１の層１８側にもたらされることにより、
第１の層１８がますます加熱されることになる。このと
き、電界強度の分布は、図３に示すように、第１の電極
１５側がより強くなるように偏り、同様に、温度の分布
は、図４に示すように、第１の電極１５側がより高くな
るように偏る。この第１の電極１５側の温度について言
えば、前述の図７に示した両面電極型の正特性サーミス
タ素子１の対応の側の温度より高くなる。
熱の中心が第１の層１８側にもたらされることにより、
第１の層１８がますます加熱されることになる。このと
き、電界強度の分布は、図３に示すように、第１の電極
１５側がより強くなるように偏り、同様に、温度の分布
は、図４に示すように、第１の電極１５側がより高くな
るように偏る。この第１の電極１５側の温度について言
えば、前述の図７に示した両面電極型の正特性サーミス
タ素子１の対応の側の温度より高くなる。
【００３６】このようなことから、素子本体１４は、加
熱対象物１７の近傍で発熱するようになり、素子本体１
４から加熱対象物１７に効率良くかつ迅速に熱を伝える
ことが可能になる。
熱対象物１７の近傍で発熱するようになり、素子本体１
４から加熱対象物１７に効率良くかつ迅速に熱を伝える
ことが可能になる。
【００３７】また、正特性サーミスタ素子１１は、自己
温度制御機能を有している。加熱対象物１７の温度が下
がると、正特性サーミスタ素子１１の温度も下がり、こ
れに応じて抵抗値も下がって、電流を流す状態となっ
て、加熱対象物１７の温度を上げようとする。逆に、加
熱対象物１７の温度が上がると、正特性サーミスタ素子
１１の温度も上がり、これに応じて抵抗値も上がって、
電流を制限し、加熱対象物１７の温度を下げようとす
る。
温度制御機能を有している。加熱対象物１７の温度が下
がると、正特性サーミスタ素子１１の温度も下がり、こ
れに応じて抵抗値も下がって、電流を流す状態となっ
て、加熱対象物１７の温度を上げようとする。逆に、加
熱対象物１７の温度が上がると、正特性サーミスタ素子
１１の温度も上がり、これに応じて抵抗値も上がって、
電流を制限し、加熱対象物１７の温度を下げようとす
る。
【００３８】このような自己温度制御機能に注目したと
き、この実施形態による構造では、発熱中心が第１の層
１８側に位置しているため、加熱対象物１７の温度を検
出しやすく、自己温度制御機能も働きやすい。
き、この実施形態による構造では、発熱中心が第１の層
１８側に位置しているため、加熱対象物１７の温度を検
出しやすく、自己温度制御機能も働きやすい。
【００３９】また、この実施形態によれば、図２におい
て「異常電圧時」で示すように、正特性サーミスタ素子
１１に過大電圧が印加されると、第１の層１８は、負温
度領域になり、熱暴走を始める。しかしながら、この正
特性サーミスタ素子１１では、第２の層１９の負温度領
域がさらに高い温度領域にあるため、第１の層１８の熱
暴走による破壊を防止することができる。その結果、正
特性サーミスタ素子１１の信頼性をより向上させること
ができる。
て「異常電圧時」で示すように、正特性サーミスタ素子
１１に過大電圧が印加されると、第１の層１８は、負温
度領域になり、熱暴走を始める。しかしながら、この正
特性サーミスタ素子１１では、第２の層１９の負温度領
域がさらに高い温度領域にあるため、第１の層１８の熱
暴走による破壊を防止することができる。その結果、正
特性サーミスタ素子１１の信頼性をより向上させること
ができる。
【００４０】このような第１の層１８と第２の層１９と
でキュリー温度を異ならせる場合、これらキュリー温度
の差は２０℃以上とすることが、上述した種々の効果の
確実な達成のためには好ましい。
でキュリー温度を異ならせる場合、これらキュリー温度
の差は２０℃以上とすることが、上述した種々の効果の
確実な達成のためには好ましい。
【００４１】このことを確認するため、以下のような実
験を実施した。
験を実施した。
【００４２】図１を参照して、第１の層１８のために、
１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、
１７０℃および１８０℃の各キュリー温度をそれぞれ有
するＢａＴｉＯ3 系材料と、第２の層１９のために、１
８０℃のキュリー温度を有するＢａＴｉＯ3 系材料とを
それぞれ用意した。
１２０℃、１３０℃、１４０℃、１５０℃、１６０℃、
１７０℃および１８０℃の各キュリー温度をそれぞれ有
するＢａＴｉＯ3 系材料と、第２の層１９のために、１
８０℃のキュリー温度を有するＢａＴｉＯ3 系材料とを
それぞれ用意した。
【００４３】次いで、第１の層１８のためのＢａＴｉＯ
3 系材料のいずれかと第２の層１９のためのＢａＴｉＯ
3 系材料とを用いて、第１および第２の層１８および１
９が形成された素子本体１４を得るため、シート成形、
積層、プレス成形、脱脂、および焼成の各工程を実施し
た。このようにして、表１に示すように、第１の層１８
の各キュリー温度が異ならされた種々の素子本体１４を
作製した。
3 系材料のいずれかと第２の層１９のためのＢａＴｉＯ
3 系材料とを用いて、第１および第２の層１８および１
９が形成された素子本体１４を得るため、シート成形、
積層、プレス成形、脱脂、および焼成の各工程を実施し
た。このようにして、表１に示すように、第１の層１８
の各キュリー温度が異ならされた種々の素子本体１４を
作製した。
【００４４】次いで、これら素子本体１４の各主面１２
および１３上にオーミック電極を構成する電極１５およ
び１６を形成し、各試料に係る正特性サーミスタ素子１
１を作製した。
および１３上にオーミック電極を構成する電極１５およ
び１６を形成し、各試料に係る正特性サーミスタ素子１
１を作製した。
【００４５】次いで、これら正特性サーミスタ素子１１
の第１の電極１５側に、加熱対象物１７となるアルミニ
ウム板を貼り付け、一定電圧を電極１５および１６間に
印加し、正特性サーミスタ素子１１から加熱対象物１７
に対する熱放散係数（Ｄｓ）を求めた。その結果が表１
に示されている。
の第１の電極１５側に、加熱対象物１７となるアルミニ
ウム板を貼り付け、一定電圧を電極１５および１６間に
印加し、正特性サーミスタ素子１１から加熱対象物１７
に対する熱放散係数（Ｄｓ）を求めた。その結果が表１
に示されている。
【００４６】
【表１】
【００４７】表１において、試料１〜５と試料６および
７とを比較すればわかるように、第１の層１８と第２の
層１９とのキュリー温度の差を２０℃以上とすることに
より、２０℃未満のものに比べて、熱放散係数が顕著に
増加している。したがって、キュリー温度の差が２０℃
以上である試料１〜５によれば、加熱対象物１７に効率
良く熱を伝えることができる。
７とを比較すればわかるように、第１の層１８と第２の
層１９とのキュリー温度の差を２０℃以上とすることに
より、２０℃未満のものに比べて、熱放散係数が顕著に
増加している。したがって、キュリー温度の差が２０℃
以上である試料１〜５によれば、加熱対象物１７に効率
良く熱を伝えることができる。
【００４８】前述したような発熱効率および熱応答性の
点では、第１の層１８の厚みは、第２の層１９の厚みよ
り薄いことが望ましい。しかしながら、第１の層１８を
薄くすると、第１の層１８において耐電圧が低下すると
いう問題に遭遇することがある。この問題を回避あるい
は緩和するため、第１および第２の電極１５および１６
に電圧を印加した直後における第１の層１８の抵抗値
は、第２の層１９の抵抗値より小さくされることが望ま
しい。
点では、第１の層１８の厚みは、第２の層１９の厚みよ
り薄いことが望ましい。しかしながら、第１の層１８を
薄くすると、第１の層１８において耐電圧が低下すると
いう問題に遭遇することがある。この問題を回避あるい
は緩和するため、第１および第２の電極１５および１６
に電圧を印加した直後における第１の層１８の抵抗値
は、第２の層１９の抵抗値より小さくされることが望ま
しい。
【００４９】より詳細に説明すると、電圧を印加する
と、第１の層１８と第２の層１９とで抵抗値が異なるこ
とから、これら第１の層１８と第２の層１９との間で電
圧分担が生じ、電圧印加直後には、抵抗値が大きい第２
の層１９側で電圧のほとんどが分担される。このため、
電圧印加直後においては、第２の層１９側で発熱を開始
するが、この発熱が第１の層１８に伝わり、第１の層１
８の温度が、次第に上昇し、キュリー温度に近くなる
と、第１の層１８の抵抗値が急激に増大して、印加電圧
は第１の層１８側でほとんど分担されることになる。
と、第１の層１８と第２の層１９とで抵抗値が異なるこ
とから、これら第１の層１８と第２の層１９との間で電
圧分担が生じ、電圧印加直後には、抵抗値が大きい第２
の層１９側で電圧のほとんどが分担される。このため、
電圧印加直後においては、第２の層１９側で発熱を開始
するが、この発熱が第１の層１８に伝わり、第１の層１
８の温度が、次第に上昇し、キュリー温度に近くなる
と、第１の層１８の抵抗値が急激に増大して、印加電圧
は第１の層１８側でほとんど分担されることになる。
【００５０】このようなことから、電圧印加直後には、
より厚い第２の層１９側で耐電圧をカバーし、より薄い
第１の層１８側における耐電圧の負担を軽減することが
できる。また、電圧印加状態で所定の時間が経過した後
では、前述したように、第２の層１９から第１の層１８
にほとんどが電圧分担されるため、素子本体１４と加熱
対象物１７との間で効率良く熱を伝えることができる。
より厚い第２の層１９側で耐電圧をカバーし、より薄い
第１の層１８側における耐電圧の負担を軽減することが
できる。また、電圧印加状態で所定の時間が経過した後
では、前述したように、第２の層１９から第１の層１８
にほとんどが電圧分担されるため、素子本体１４と加熱
対象物１７との間で効率良く熱を伝えることができる。
【００５１】上述した第１および第２の層１８および１
９の厚みに関して、この発明の効果を確認するため、以
下のような実験を実施した。
９の厚みに関して、この発明の効果を確認するため、以
下のような実験を実施した。
【００５２】図１を参照して、第１の層１８のための１
２０℃のキュリー温度を有するＢａＴｉＯ3 系材料と、
第２の層１９のための１８０℃のキュリー温度を有する
ＢａＴｉＯ3 系材料とをそれぞれ用意し、これらをもっ
て第１および第２の層１８および１９が形成された素子
本体１４を得るため、シート成形、積層、プレス成形、
脱脂、および焼成の各工程を実施した。このとき、表２
に示すように、第１および第２の層１８および１９の各
厚みが異ならされた種々の素子本体１４を作製した。
２０℃のキュリー温度を有するＢａＴｉＯ3 系材料と、
第２の層１９のための１８０℃のキュリー温度を有する
ＢａＴｉＯ3 系材料とをそれぞれ用意し、これらをもっ
て第１および第２の層１８および１９が形成された素子
本体１４を得るため、シート成形、積層、プレス成形、
脱脂、および焼成の各工程を実施した。このとき、表２
に示すように、第１および第２の層１８および１９の各
厚みが異ならされた種々の素子本体１４を作製した。
【００５３】次いで、これら素子本体１４の各主面１２
および１３上にオーミック電極を構成する電極１５およ
び１６を形成し、各試料に係る正特性サーミスタ素子１
１を作製した。
および１３上にオーミック電極を構成する電極１５およ
び１６を形成し、各試料に係る正特性サーミスタ素子１
１を作製した。
【００５４】次いで、これら正特性サーミスタ素子１１
の第１の電極１５側に、加熱対象物１７となるアルミニ
ウム板を貼り付け、一定電圧を電極１５および１６間に
印加し、正特性サーミスタ素子１１から加熱対象物１７
に対する熱放散係数（Ｄｓ）を求めた。その結果が表２
に示されている。
の第１の電極１５側に、加熱対象物１７となるアルミニ
ウム板を貼り付け、一定電圧を電極１５および１６間に
印加し、正特性サーミスタ素子１１から加熱対象物１７
に対する熱放散係数（Ｄｓ）を求めた。その結果が表２
に示されている。
【００５５】
【表２】
【００５６】なお、表２において、試料８および１６
は、図７に示した正特性サーミスタ１と同様、素子本体
１４が単一層をもって構成されたものである。
は、図７に示した正特性サーミスタ１と同様、素子本体
１４が単一層をもって構成されたものである。
【００５７】これら試料８および１６と試料９〜１５と
を比較すればわかるように、素子本体１４が２層構造を
有する試料９〜１５によれば、単層構造の試料８および
１６より大きな熱放散係数を与えている。
を比較すればわかるように、素子本体１４が２層構造を
有する試料９〜１５によれば、単層構造の試料８および
１６より大きな熱放散係数を与えている。
【００５８】また、２層構造を有する試料９〜１５の間
で比較すると、第１の層１８の厚みがより薄くなる試料
１５，１４，１３，…の順で熱放散係数がより大きくな
る傾向が概して現れている。特に、第１の層１８の厚み
が第２の層１９の厚みより薄い（すなわち第１の層１８
の厚み／第２の層１９の厚み＜１）試料９〜１３では、
第１の層１８の厚みが第２の層１９の厚みと同じかそれ
より厚い（すなわち第１の層１８の厚み／第２の層１９
の厚み≧１）試料１４および１５に比べて、より大きな
熱放散係数が得られている。このように熱放散係数が増
加するのは、〔第１の層１８の厚み／第２の層１９の厚
み〕の比率が小さくなると、発熱中心が素子本体１４の
第１の層１８側の主面に近づくためである。
で比較すると、第１の層１８の厚みがより薄くなる試料
１５，１４，１３，…の順で熱放散係数がより大きくな
る傾向が概して現れている。特に、第１の層１８の厚み
が第２の層１９の厚みより薄い（すなわち第１の層１８
の厚み／第２の層１９の厚み＜１）試料９〜１３では、
第１の層１８の厚みが第２の層１９の厚みと同じかそれ
より厚い（すなわち第１の層１８の厚み／第２の層１９
の厚み≧１）試料１４および１５に比べて、より大きな
熱放散係数が得られている。このように熱放散係数が増
加するのは、〔第１の層１８の厚み／第２の層１９の厚
み〕の比率が小さくなると、発熱中心が素子本体１４の
第１の層１８側の主面に近づくためである。
【００５９】さらに、上述した〔第１の層１８の厚み／
第２の層１９の厚み〕の比率が１未満の試料９〜１３の
中でも、特に当該比率が０．０５〜０．４３の範囲にあ
る試料９〜１２において、顕著な熱放散係数の増加が見
られる。
第２の層１９の厚み〕の比率が１未満の試料９〜１３の
中でも、特に当該比率が０．０５〜０．４３の範囲にあ
る試料９〜１２において、顕著な熱放散係数の増加が見
られる。
【００６０】なお、表２には、第１および第２の層１８
および１９の２層構造を有しながらも〔第１の層１８の
厚み／第２の層１９の厚み〕の比率が０．０５未満であ
る試料が示されていないが、表２に示したたとえば試料
９〜１１の間での比較から、〔第１の層１８の厚み／第
２の層１９の厚み〕の比率がより小さくなる試料１１、
１０、９の順で熱放散係数がより小さくなることがわか
る。このことから、〔第１の層１８の厚み／第２の層１
９の厚み〕の比率が０．０５未満である試料では、当該
比率が０．０５の試料９で得られた０．６０１Ｗ／℃の
熱放散係数より小さい熱放散係数しか得られないであろ
うことが類推できる。このように、〔第１の層１８の厚
み／第２の層１９の厚み〕の比率が０．０５未満になる
と熱放散係数が小さくなるのは、第１の層１８の厚みが
減少するにつれて、第１の層１８の抵抗値が小さくな
り、応じて発熱量が小さくなるためであると考えられ
る。
および１９の２層構造を有しながらも〔第１の層１８の
厚み／第２の層１９の厚み〕の比率が０．０５未満であ
る試料が示されていないが、表２に示したたとえば試料
９〜１１の間での比較から、〔第１の層１８の厚み／第
２の層１９の厚み〕の比率がより小さくなる試料１１、
１０、９の順で熱放散係数がより小さくなることがわか
る。このことから、〔第１の層１８の厚み／第２の層１
９の厚み〕の比率が０．０５未満である試料では、当該
比率が０．０５の試料９で得られた０．６０１Ｗ／℃の
熱放散係数より小さい熱放散係数しか得られないであろ
うことが類推できる。このように、〔第１の層１８の厚
み／第２の層１９の厚み〕の比率が０．０５未満になる
と熱放散係数が小さくなるのは、第１の層１８の厚みが
減少するにつれて、第１の層１８の抵抗値が小さくな
り、応じて発熱量が小さくなるためであると考えられ
る。
【００６１】このようなことから、大きな熱放散係数を
得るには、〔第１の層１８の厚み／第２の層１９の厚
み〕の比率を０．０５〜０．４３の範囲に選ぶのが良い
ことがわかる。
得るには、〔第１の層１８の厚み／第２の層１９の厚
み〕の比率を０．０５〜０．４３の範囲に選ぶのが良い
ことがわかる。
【００６２】このような熱放散係数（Ｄｓ）と、正特性
サーミスタ素子１１に供給される電力（Ｐ）と、加熱対
象物１７の表面温度（Ｔ）と、正特性サーミスタ素子１
１の温度（Ｔｓ）との間には、 Ｐ＝Ｄｓ（Ｔ−Ｔｓ） の関係が成り立っている。これは、電力（Ｐ）が一定の
とき、熱放散係数（Ｄｓ）が大きくなれば、正特性サー
ミスタ素子１１の温度（Ｔｓ）と加熱対象物１７の表面
温度（Ｔ）との差が小さくなることを意味し、電力
（Ｐ）を効率良く加熱対象物１７に伝えていることにな
る。
サーミスタ素子１１に供給される電力（Ｐ）と、加熱対
象物１７の表面温度（Ｔ）と、正特性サーミスタ素子１
１の温度（Ｔｓ）との間には、 Ｐ＝Ｄｓ（Ｔ−Ｔｓ） の関係が成り立っている。これは、電力（Ｐ）が一定の
とき、熱放散係数（Ｄｓ）が大きくなれば、正特性サー
ミスタ素子１１の温度（Ｔｓ）と加熱対象物１７の表面
温度（Ｔ）との差が小さくなることを意味し、電力
（Ｐ）を効率良く加熱対象物１７に伝えていることにな
る。
【００６３】次に、表２に示した試料１１のように、第
１の層１８が１２０℃のキュリー温度および０．５ｍｍ
の厚みを有し、第２の層１９が１８０℃のキュリー温度
および１．５ｍｍの厚みを有する、正特性サーミスタ素
子１１に関して、表３に示すように、第１および第２の
層１８および１９の各抵抗値を種々に変えた試料を作製
した。表３においては、各抵抗値は、抵抗比として表さ
れ、これら抵抗比は、正特性サーミスタ素子１１全体の
抵抗値を１とした場合の比を示している。
１の層１８が１２０℃のキュリー温度および０．５ｍｍ
の厚みを有し、第２の層１９が１８０℃のキュリー温度
および１．５ｍｍの厚みを有する、正特性サーミスタ素
子１１に関して、表３に示すように、第１および第２の
層１８および１９の各抵抗値を種々に変えた試料を作製
した。表３においては、各抵抗値は、抵抗比として表さ
れ、これら抵抗比は、正特性サーミスタ素子１１全体の
抵抗値を１とした場合の比を示している。
【００６４】
【表３】
【００６５】次に、表３に示した各試料について、瞬時
耐圧試験（無負荷の回路で正特性サーミスタ素子に電圧
を直投し、どの程度の電圧で破壊するかを試験する評価
方法）を実施した。この瞬時耐圧試験の結果が図５に示
されている。図５では、第１の層１８の抵抗比と第２の
層１９の抵抗比とが等しい試料２１の瞬時耐圧レベルを
１としたときの比が示されている。
耐圧試験（無負荷の回路で正特性サーミスタ素子に電圧
を直投し、どの程度の電圧で破壊するかを試験する評価
方法）を実施した。この瞬時耐圧試験の結果が図５に示
されている。図５では、第１の層１８の抵抗比と第２の
層１９の抵抗比とが等しい試料２１の瞬時耐圧レベルを
１としたときの比が示されている。
【００６６】表３および図５からわかるように、第１の
層１８の抵抗値と第２の層１９の抵抗値とが等しい試料
２１に比べて、第１の層１８の抵抗値が第２の層１９の
抵抗値より小さい試料１７〜２０において、瞬時耐圧レ
ベルが向上している。また、試料１７〜２０間で比較し
たとき、第２の層１９の抵抗値に対して第１の層１８の
抵抗値がより小さくされる、試料２０、試料１９、試料
１８、試料１７の順に、瞬時耐圧レベルがより向上して
いる。
層１８の抵抗値と第２の層１９の抵抗値とが等しい試料
２１に比べて、第１の層１８の抵抗値が第２の層１９の
抵抗値より小さい試料１７〜２０において、瞬時耐圧レ
ベルが向上している。また、試料１７〜２０間で比較し
たとき、第２の層１９の抵抗値に対して第１の層１８の
抵抗値がより小さくされる、試料２０、試料１９、試料
１８、試料１７の順に、瞬時耐圧レベルがより向上して
いる。
【００６７】図６は、この発明の他の実施形態による正
特性サーミスタ素子２１を示している。
特性サーミスタ素子２１を示している。
【００６８】この正特性サーミスタ素子２１は、前述し
た正特性サーミスタ素子１１と同様、互いに対向する第
１および第２に主面２２および２３を有する素子本体２
４と、第１および第２の主面２２および２３上にそれぞ
れ形成される第１および第２の電極２５および２６とを
備えている。
た正特性サーミスタ素子１１と同様、互いに対向する第
１および第２に主面２２および２３を有する素子本体２
４と、第１および第２の主面２２および２３上にそれぞ
れ形成される第１および第２の電極２５および２６とを
備えている。
【００６９】この実施形態の特徴的構成として、素子本
体２４は、主面２２および２３の延びる方向に延びる界
面をもって積層される、第１の主面２２側に位置する第
１の外層２７と第２の主面２３側に位置する第２の外層
２８と第１および第２の外層２７および２８間に位置す
る少なくとも１つの中間層２９との３以上の層からな
る。そして、第１および第２の外層２７および２８の少
なくとも一方は、中間層２９に比べて、キュリー温度の
低い正特性サーミスタ材料から構成される。
体２４は、主面２２および２３の延びる方向に延びる界
面をもって積層される、第１の主面２２側に位置する第
１の外層２７と第２の主面２３側に位置する第２の外層
２８と第１および第２の外層２７および２８間に位置す
る少なくとも１つの中間層２９との３以上の層からな
る。そして、第１および第２の外層２７および２８の少
なくとも一方は、中間層２９に比べて、キュリー温度の
低い正特性サーミスタ材料から構成される。
【００７０】この実施形態においても、前述した実施形
態の場合と同様、第１および第２の外層２７および２８
の少なくとも一方の厚みは、中間層２９の厚みの０．０
５〜０．４３倍に選ばれ、かつ、第１および第２の外層
２７および２８の少なくとも一方は、中間層２９のキュ
リー温度より２０℃以上低いキュリー温度を有するよう
にされることが好ましいことが実験で確認されている。
態の場合と同様、第１および第２の外層２７および２８
の少なくとも一方の厚みは、中間層２９の厚みの０．０
５〜０．４３倍に選ばれ、かつ、第１および第２の外層
２７および２８の少なくとも一方は、中間層２９のキュ
リー温度より２０℃以上低いキュリー温度を有するよう
にされることが好ましいことが実験で確認されている。
【００７１】図６に示した実施形態は、以下のように、
２つの具体的態様に発展させることができる。
２つの具体的態様に発展させることができる。
【００７２】第１の態様では、第１の外層２７が、第２
の外層２８および中間層２９のいずれに対しても、より
低いキュリー温度を有する正特性サーミスタ材料から構
成される。このような構成の場合、図示しない加熱対象
物は、第１の電極２５の向く方向に配置される。また、
前述した実施形態の場合と同様、この第１の態様におい
ても、第１の外層２７の厚みを、他の層２８および２９
に比べてより薄くすることが好ましく、また、電圧印加
直後における抵抗値についても、第１の外層２７の抵抗
値が、他の層２８および２９より小さくすることが好ま
しい。
の外層２８および中間層２９のいずれに対しても、より
低いキュリー温度を有する正特性サーミスタ材料から構
成される。このような構成の場合、図示しない加熱対象
物は、第１の電極２５の向く方向に配置される。また、
前述した実施形態の場合と同様、この第１の態様におい
ても、第１の外層２７の厚みを、他の層２８および２９
に比べてより薄くすることが好ましく、また、電圧印加
直後における抵抗値についても、第１の外層２７の抵抗
値が、他の層２８および２９より小さくすることが好ま
しい。
【００７３】第２の態様では、第１および第２の外層２
７および２８の双方が、中間層２９に比べて、キュリー
温度の低い正特性サーミスタ材料から構成される。この
場合には、図示しない加熱対象物は、第１および第２の
電極２５および２６の各々の向く方向にそれぞれ配置さ
れることができる。この第２の態様においても、前述し
た実施形態の場合と同様、第１および第２の外層２７お
よび２８の厚みが、中間層２９の厚みより薄いことが好
ましく、また、電圧印加直後における抵抗値に関して
は、第１および第２の外層２７および２８の抵抗値が、
中間層２９の抵抗値より小さいことが好ましい。
７および２８の双方が、中間層２９に比べて、キュリー
温度の低い正特性サーミスタ材料から構成される。この
場合には、図示しない加熱対象物は、第１および第２の
電極２５および２６の各々の向く方向にそれぞれ配置さ
れることができる。この第２の態様においても、前述し
た実施形態の場合と同様、第１および第２の外層２７お
よび２８の厚みが、中間層２９の厚みより薄いことが好
ましく、また、電圧印加直後における抵抗値に関して
は、第１および第２の外層２７および２８の抵抗値が、
中間層２９の抵抗値より小さいことが好ましい。
【００７４】以上、この発明を図示した実施形態に関連
して説明したが、この発明の範囲内において、その他、
種々の実施形態が可能である。
して説明したが、この発明の範囲内において、その他、
種々の実施形態が可能である。
【００７５】たとえば、電圧印加状態で所定の時間が経
過した後において、たとえば第１の主面側に位置する層
が、素子本体を構成する複数の層の中での電圧分担の比
率が最も高くなるような抵抗値を示す正特性サーミスタ
材料から構成されるようにするとき、他の層は、たとえ
ば、通常の抵抗材料あるいは負特性サーミスタ材料から
構成されてもよい。
過した後において、たとえば第１の主面側に位置する層
が、素子本体を構成する複数の層の中での電圧分担の比
率が最も高くなるような抵抗値を示す正特性サーミスタ
材料から構成されるようにするとき、他の層は、たとえ
ば、通常の抵抗材料あるいは負特性サーミスタ材料から
構成されてもよい。
【００７６】
【発明の効果】以上のように、この発明に係る正特性サ
ーミスタ素子は、互いに対向する第１および第２の主面
を有する素子本体と、第１および第２の主面上にそれぞ
れ形成される第１および第２の電極とを備えるものであ
るが、その第１の局面によれば、素子本体は、主面の延
びる方向に延びる界面をもって積層される複数の層から
なり、第１の主面側に位置する層は、第１および第２の
電極間に電圧が印加されながら所定の時間が経過した後
において、素子本体を構成する複数の層の中での電圧分
担の比率が最も高くなるような抵抗値を示す正特性サー
ミスタ材料から構成されるので、当該正特性サーミスタ
素子における発熱中心を素子本体の第１の主面の近傍に
位置させることができる。
ーミスタ素子は、互いに対向する第１および第２の主面
を有する素子本体と、第１および第２の主面上にそれぞ
れ形成される第１および第２の電極とを備えるものであ
るが、その第１の局面によれば、素子本体は、主面の延
びる方向に延びる界面をもって積層される複数の層から
なり、第１の主面側に位置する層は、第１および第２の
電極間に電圧が印加されながら所定の時間が経過した後
において、素子本体を構成する複数の層の中での電圧分
担の比率が最も高くなるような抵抗値を示す正特性サー
ミスタ材料から構成されるので、当該正特性サーミスタ
素子における発熱中心を素子本体の第１の主面の近傍に
位置させることができる。
【００７７】したがって、加熱対象物を第１の電極の向
く方向に配置して加熱装置を構成したとき、加熱対象物
に対して熱を効率的に伝えることができ、正特性サーミ
スタ素子の発熱効率を高めることができるとともに、加
熱対象物との間での熱応答性を優れたものとし、正特性
サーミスタ素子の自己温度制御機能をより働かせやすい
状態とすることができる。また、このようなことから、
素子本体の厚みに関する公規格を十分に満たしながら、
加熱装置の小型化を図ることができる。
く方向に配置して加熱装置を構成したとき、加熱対象物
に対して熱を効率的に伝えることができ、正特性サーミ
スタ素子の発熱効率を高めることができるとともに、加
熱対象物との間での熱応答性を優れたものとし、正特性
サーミスタ素子の自己温度制御機能をより働かせやすい
状態とすることができる。また、このようなことから、
素子本体の厚みに関する公規格を十分に満たしながら、
加熱装置の小型化を図ることができる。
【００７８】上述したこの発明に係る正特性サーミスタ
素子の第１の局面において、素子本体を構成する複数の
層の各々が正特性サーミスタ材料からなるとき、前述し
たように、第１の主面側に位置する層による電圧分担の
比率を最も高くするような抵抗値を与えるためには、こ
の第１の主面側に位置する層が、素子本体を構成する複
数の層の中で最も低いキュリー温度を有するようにすれ
ばよいので、容易かつ確実に、前述したように特定の層
での電圧分担の比率を最も高くすることが可能になる。
素子の第１の局面において、素子本体を構成する複数の
層の各々が正特性サーミスタ材料からなるとき、前述し
たように、第１の主面側に位置する層による電圧分担の
比率を最も高くするような抵抗値を与えるためには、こ
の第１の主面側に位置する層が、素子本体を構成する複
数の層の中で最も低いキュリー温度を有するようにすれ
ばよいので、容易かつ確実に、前述したように特定の層
での電圧分担の比率を最も高くすることが可能になる。
【００７９】この発明に係る正特性サーミスタ素子の第
２の局面によれば、素子本体は、主面の延びる方向に延
びる界面をもって積層される、第１の主面側に位置する
第１の層と第２の主面側に位置する第２の層との２つの
層からなり、第１の層の厚みは、第２の層の厚みの０．
０５〜０．４３倍に選ばれ、かつ、第１の層は、第２の
層のキュリー温度より２０℃以上低いキュリー温度を有
するようにされるので、前述した第１の局面の場合と同
様、発熱中心を第１の主面の近傍に位置させることがで
きるようになり、発熱効率および熱応答性を優れたもの
とすることができる。
２の局面によれば、素子本体は、主面の延びる方向に延
びる界面をもって積層される、第１の主面側に位置する
第１の層と第２の主面側に位置する第２の層との２つの
層からなり、第１の層の厚みは、第２の層の厚みの０．
０５〜０．４３倍に選ばれ、かつ、第１の層は、第２の
層のキュリー温度より２０℃以上低いキュリー温度を有
するようにされるので、前述した第１の局面の場合と同
様、発熱中心を第１の主面の近傍に位置させることがで
きるようになり、発熱効率および熱応答性を優れたもの
とすることができる。
【００８０】上述した第２の局面において、電圧印加直
後での第１の層の抵抗値が、第２の層の抵抗値より小さ
くなるようにされていると、電圧印加直後では、第２の
層において電圧の多くが分担され、第１の層による耐電
圧の負担を軽減することができる。このことは、上述し
たように、第１の層の厚みが第２の層の厚みより薄いと
き、より効果的となる。なぜなら、電圧印加直後におい
ては、耐電圧の点で優れた、より厚い第２の層によって
耐電圧をカバーし、これによって、耐電圧の点で劣る、
より薄い第１の層による耐電圧の負担を軽減することが
できるからである。
後での第１の層の抵抗値が、第２の層の抵抗値より小さ
くなるようにされていると、電圧印加直後では、第２の
層において電圧の多くが分担され、第１の層による耐電
圧の負担を軽減することができる。このことは、上述し
たように、第１の層の厚みが第２の層の厚みより薄いと
き、より効果的となる。なぜなら、電圧印加直後におい
ては、耐電圧の点で優れた、より厚い第２の層によって
耐電圧をカバーし、これによって、耐電圧の点で劣る、
より薄い第１の層による耐電圧の負担を軽減することが
できるからである。
【００８１】この発明に係る正特性サーミスタ素子の第
３の局面によれば、素子本体は、主面の延びる方向に延
びる界面をもって積層される、第１の主面側に位置する
第１の外層と第２の主面側に位置する第２の外層と第１
および第２の外層間に位置する少なくとも１つの中間層
との３以上の層からなり、第１および第２の外層の少な
くとも一方の厚みは、中間層の厚みの０．０５〜０．４
３倍に選ばれ、かつ、第１および第２の外層の少なくと
も一方は、中間層のキュリー温度より２０℃以上低いキ
ュリー温度を有するようにされるので、電圧印加状態で
所定の時間が経過した後において、第１および第２の外
層の少なくとも一方を発熱中心とすることができる。し
たがって、前述した第１の局面の場合と同様、発熱効率
および熱応答性を向上させることができる。
３の局面によれば、素子本体は、主面の延びる方向に延
びる界面をもって積層される、第１の主面側に位置する
第１の外層と第２の主面側に位置する第２の外層と第１
および第２の外層間に位置する少なくとも１つの中間層
との３以上の層からなり、第１および第２の外層の少な
くとも一方の厚みは、中間層の厚みの０．０５〜０．４
３倍に選ばれ、かつ、第１および第２の外層の少なくと
も一方は、中間層のキュリー温度より２０℃以上低いキ
ュリー温度を有するようにされるので、電圧印加状態で
所定の時間が経過した後において、第１および第２の外
層の少なくとも一方を発熱中心とすることができる。し
たがって、前述した第１の局面の場合と同様、発熱効率
および熱応答性を向上させることができる。
【００８２】上述した第３の局面において、電圧印加直
後での第１および第２の外層の少なくとも一方の抵抗値
が、中間層の抵抗値より小さくなるようにされている
と、電圧印加直後では、中間層において電圧の多くが分
担され、第１および第２の外層の少なくとも一方による
耐電圧の負担を軽減することができる。このことは、上
述したように、第１および第２の外層の厚みが中間層の
厚みより薄いとき、より効果的となる。なぜなら、電圧
印加直後においては、耐電圧の点で優れた、より厚い中
間層によって耐電圧をカバーし、これによって、耐電圧
の点で劣る、より薄い第１および第２の外層の少なくと
も一方による耐電圧の負担を軽減することができるから
である。
後での第１および第２の外層の少なくとも一方の抵抗値
が、中間層の抵抗値より小さくなるようにされている
と、電圧印加直後では、中間層において電圧の多くが分
担され、第１および第２の外層の少なくとも一方による
耐電圧の負担を軽減することができる。このことは、上
述したように、第１および第２の外層の厚みが中間層の
厚みより薄いとき、より効果的となる。なぜなら、電圧
印加直後においては、耐電圧の点で優れた、より厚い中
間層によって耐電圧をカバーし、これによって、耐電圧
の点で劣る、より薄い第１および第２の外層の少なくと
も一方による耐電圧の負担を軽減することができるから
である。
【００８３】上述した効果をより完璧に奏するようにす
るには、電圧印加直後での第１および第２の外層のそれ
ぞれの抵抗値のいずれもが、中間層の抵抗値より小さく
なるようにされていることが好ましい。
るには、電圧印加直後での第１および第２の外層のそれ
ぞれの抵抗値のいずれもが、中間層の抵抗値より小さく
なるようにされていることが好ましい。
【００８４】この第３の局面において、第１の外層が、
素子本体を構成する複数の層の中で最も低いキュリー温
度を有する正特性サーミスタ材料から構成され、かつ、
より好ましくは、第１の外層の厚みが、素子本体を構成
する複数の層の中で最も薄くされると、第１の電極の近
傍に発熱中心を位置させることができ、他方、第１およ
び第２の外層の双方が、中間層に比べて、キュリー温度
の低い正特性サーミスタ材料から構成され、かつ、より
好ましくは、第１および第２の外層の各厚みが、中間層
の厚みより薄くされると、第１および第２の電極の双方
の各近傍に発熱中心を位置させることができる。
素子本体を構成する複数の層の中で最も低いキュリー温
度を有する正特性サーミスタ材料から構成され、かつ、
より好ましくは、第１の外層の厚みが、素子本体を構成
する複数の層の中で最も薄くされると、第１の電極の近
傍に発熱中心を位置させることができ、他方、第１およ
び第２の外層の双方が、中間層に比べて、キュリー温度
の低い正特性サーミスタ材料から構成され、かつ、より
好ましくは、第１および第２の外層の各厚みが、中間層
の厚みより薄くされると、第１および第２の電極の双方
の各近傍に発熱中心を位置させることができる。
【００８５】また、この発明に係る正特性サーミスタ素
子において、素子本体を構成する複数の層の各々が正特
性サーミスタ材料からなり、これら正特性サーミスタ材
料として、キュリー温度の互いに異なる少なくとも２種
類のものを用いる実施形態によれば、何らかの原因で正
特性サーミスタ素子に過大電圧が印加され、より低いキ
ュリー温度を有する層で熱暴走が生じても、より高いキ
ュリー温度を有する層がこれをカバーし、熱暴走による
破壊を防止することができる。そのため、正特性サーミ
スタ素子の信頼性を向上させることができる。
子において、素子本体を構成する複数の層の各々が正特
性サーミスタ材料からなり、これら正特性サーミスタ材
料として、キュリー温度の互いに異なる少なくとも２種
類のものを用いる実施形態によれば、何らかの原因で正
特性サーミスタ素子に過大電圧が印加され、より低いキ
ュリー温度を有する層で熱暴走が生じても、より高いキ
ュリー温度を有する層がこれをカバーし、熱暴走による
破壊を防止することができる。そのため、正特性サーミ
スタ素子の信頼性を向上させることができる。
【図１】この発明の一実施形態による正特性サーミスタ
素子１１および加熱対象物１７を図解的に示す断面図で
ある。
素子１１および加熱対象物１７を図解的に示す断面図で
ある。
【図２】図１に示した正特性サーミスタ素子１１の動作
原理を説明するためのもので、温度と抵抗値との関係を
示している。
原理を説明するためのもので、温度と抵抗値との関係を
示している。
【図３】図１に示した正特性サーミスタ素子１１におい
て素子本体１４の厚み方向に関して生じ得る電界強度の
分布状態を示している。
て素子本体１４の厚み方向に関して生じ得る電界強度の
分布状態を示している。
【図４】図１に示した正特性サーミスタ素子１１におい
て素子本体１４の厚み方向に関して生じ得る温度の分布
状態を示している。
て素子本体１４の厚み方向に関して生じ得る温度の分布
状態を示している。
【図５】図１に示した実施形態の効果を確認するために
実施した実験例において、第１の層１８と第２の層１９
との抵抗比を種々に変えた試料６〜１０のそれぞれの瞬
時耐圧レベルを示す図である。
実施した実験例において、第１の層１８と第２の層１９
との抵抗比を種々に変えた試料６〜１０のそれぞれの瞬
時耐圧レベルを示す図である。
【図６】この発明の他の実施形態による正特性サーミス
タ素子２１を図解的に示す断面図である。
タ素子２１を図解的に示す断面図である。
【図７】この発明にとって興味ある従来の両面電極型の
正特性サーミスタ素子１および加熱対象物５を図解的に
示す断面図である。
正特性サーミスタ素子１および加熱対象物５を図解的に
示す断面図である。
【図８】この発明にとって興味ある従来の櫛歯片面電極
型の正特性サーミスタ素子６および加熱対象物１０を図
解的に示す断面図である。
型の正特性サーミスタ素子６および加熱対象物１０を図
解的に示す断面図である。
【図９】図７に示した正特性サーミスタ素子１において
素子本体２の厚み方向に関して生じ得る電界強度の分布
状態を示している。
素子本体２の厚み方向に関して生じ得る電界強度の分布
状態を示している。
【図１０】図７に示した正特性サーミスタ素子１におい
て素子本体２の厚み方向に関して生じ得る温度の分布状
態を示している。
て素子本体２の厚み方向に関して生じ得る温度の分布状
態を示している。
１１，２１ 正特性サーミスタ素子 １２，２２ 第１の主面 １３，２３ 第２の主面 １４，２４ 素子本体 １５，２５ 第１の電極 １６，２６ 第２の電極 １７ 加熱対象物 １８ 第１の層 １９ 第２の層 ２７ 第１の外層 ２８ 第２の外層 ２９ 中間層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三原 賢二良 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内
Claims (13)
- 【請求項１】 互いに対向する第１および第２の主面を
有する素子本体と、前記第１および第２の主面上にそれ
ぞれ形成される第１および第２の電極とを備え、 前記素子本体は、前記主面の延びる方向に延びる界面を
もって積層される複数の層からなり、 前記第１の主面側に位置する前記層は、前記第１および
第２の電極間に電圧が印加されながら所定の時間が経過
した後において、前記素子本体を構成する複数の前記層
の中での電圧分担の比率が最も高くなるような抵抗値を
示す正特性サーミスタ材料から構成されることを特徴と
する、正特性サーミスタ素子。 - 【請求項２】 互いに対向する第１および第２の主面を
有する素子本体と、前記第１および第２の主面上にそれ
ぞれ形成される第１および第２の電極とを備え、 前記素子本体は、正特性サーミスタ材料からなりかつ前
記主面の延びる方向に延びる界面をもって積層される、
前記第１の主面側に位置する第１の層と前記第２の主面
側に位置する第２の層との２つの層からなり、 前記第１および第２の層は、それぞれ、前記主面に直交
する方向に測定される厚みを有し、前記第１の層の厚み
は、前記第２の層の厚みの０．０５〜０．４３倍に選ば
れ、かつ、 前記第１の層は、前記第２の層のキュリー温度より２０
℃以上低いキュリー温度を有することを特徴とする、正
特性サーミスタ素子。 - 【請求項３】 前記第１および第２の電極間に電圧を印
加した直後において、前記第１の層の抵抗値は、前記第
２の層の抵抗値より小さいことを特徴とする、請求項２
に記載の正特性サーミスタ素子。 - 【請求項４】 互いに対向する第１および第２の主面を
有する素子本体と、前記第１および第２の主面上にそれ
ぞれ形成される第１および第２の電極とを備え、 前記素子本体は、正特性サーミスタ材料からなりかつ前
記主面の延びる方向に延びる界面をもって積層される、
前記第１の主面側に位置する第１の外層と前記第２の主
面側に位置する第２の外層と前記第１および第２の外層
間に位置する少なくとも１つの中間層との３以上の層か
らなり、 前記第１および第２の外層ならびに前記中間層は、それ
ぞれ、前記主面に直交する方向に測定される厚みを有
し、前記第１および第２の外層の少なくとも一方の厚み
は、前記中間層の厚みの０．０５〜０．４３倍に選ば
れ、かつ、 前記第１および第２の外層の少なくとも一方は、前記中
間層のキュリー温度より２０℃以上低いキュリー温度を
有することを特徴とする、正特性サーミスタ素子。 - 【請求項５】 前記第１および第２の電極間に電圧を印
加した直後において、前記第１および第２の外層の少な
くとも一方の抵抗値は、前記中間層の抵抗値より小さい
ことを特徴とする、請求項４に記載の正特性サーミスタ
素子。 - 【請求項６】 前記第１および第２の電極間に電圧を印
加した直後において、前記第１の外層の抵抗値は、前記
第２の外層および前記中間層のそれぞれの抵抗値のいず
れよりも小さいことを特徴とする、請求項５に記載の正
特性サーミスタ素子。 - 【請求項７】 前記第１および第２の電極間に電圧を印
加した直後において、前記第１および第２の外層のそれ
ぞれの抵抗値は、いずれも、前記中間層の抵抗値より小
さいことを特徴とする、請求項５に記載の正特性サーミ
スタ素子。 - 【請求項８】 前記第１の外層は、前記素子本体を構成
する複数の前記層の中で最も低いキュリー温度を有する
正特性サーミスタ材料から構成されることを特徴とす
る、請求項６に記載の正特性サーミスタ素子。 - 【請求項９】 前記第１の外層の厚みは、前記素子本体
を構成する複数の層の中で最も薄いことを特徴とする、
請求項８に記載の正特性サーミスタ素子。 - 【請求項１０】 前記第１および第２の外層の双方は、
前記中間層に比べて、キュリー温度の低い正特性サーミ
スタ材料から構成されることを特徴とする、請求項７に
記載の正特性サーミスタ素子。 - 【請求項１１】 前記第１および第２の外層の各厚み
は、前記中間層の厚みより薄いことを特徴とする、請求
項１０に記載の正特性サーミスタ素子。 - 【請求項１２】 請求項１ないし１１のいずれかに記載
の正特性サーミスタ素子と、前記正特性サーミスタ素子
の前記第１の電極の向く方向に配置される加熱対象物と
を備えることを特徴とする、加熱装置。 - 【請求項１３】 請求項４、５、７、１０または１１に
記載の正特性サーミスタ素子と、前記正特性サーミスタ
素子の前記第１および第２の電極の各々の向く方向にそ
れぞれ配置される加熱対象物とを備えることを特徴とす
る、加熱装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11023364A JPH11317302A (ja) | 1998-03-02 | 1999-02-01 | 正特性サ―ミスタ素子およびそれを用いた加熱装置 |
| TW088102176A TW416066B (en) | 1998-03-02 | 1999-02-11 | Positive temperature coefficient thermistor element and heating device using the same |
| KR1019990006654A KR100307104B1 (ko) | 1998-03-02 | 1999-02-27 | 정특성 서미스터 소자 및 이를 이용한 가열장치 |
| US09/260,622 US6147330A (en) | 1998-03-02 | 1999-03-01 | PTC thermistor elements and heating devices incorporating same |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-49213 | 1998-03-02 | ||
| JP4921398 | 1998-03-02 | ||
| JP11023364A JPH11317302A (ja) | 1998-03-02 | 1999-02-01 | 正特性サ―ミスタ素子およびそれを用いた加熱装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11317302A true JPH11317302A (ja) | 1999-11-16 |
Family
ID=26360718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11023364A Pending JPH11317302A (ja) | 1998-03-02 | 1999-02-01 | 正特性サ―ミスタ素子およびそれを用いた加熱装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6147330A (ja) |
| JP (1) | JPH11317302A (ja) |
| KR (1) | KR100307104B1 (ja) |
| TW (1) | TW416066B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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