JPS5951495A - 加熱用抵抗素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主として間接式抵抗加熱用の電熱材料として
用いる抵抗素子に関し、特に外部の制御手段を用いなく
ても、自動的にほぼ一定の温度に保てるようにしたもの
である。

従来抵抗素子を用いて温度や抵抗のｏｎ　−ｏｆｆ制御
を行うには、測温部を設けこれＫよって回路の開閉を行
って一定値に保つようにしている。そのため回路の開閉
手段を必要とするほか開閉のときに制御の連続性が失わ
れる。

本発明の加熱用抵抗素子は、それ自身の中にある一定温
度で自動的にｏｎ　ｏｆｆを行う無数の接点を保有し、
その開閉によって制御を行う構造である。

そのため制御の連続性が保たれるとともに、外部の開閉
手段を全く必要としない。

本発明の特徴は、一様に並べた導電材料からなる多数の
粉体のすき間に絶縁物が充てんされ、互に隣接する導電
性粉体を通じて電流径路が形成されるようにし、かつ通
電によって温度が上昇したとき、導電性粉体間に介在す
る前記絶縁物の膨張によシ隣接する導電性粉体を押し離
して電流をしゃ断するようにした点にある。

本発明の加熱用抵抗素子は、適当な形状たとえば第１図
に示す板状に成形される。同図で１が加熱用抵抗素子で
、２はその両端にとりつけた電極、３はリード線である
。

加熱用抵抗素子１内においては、非常に多数の導電性粉
体が原則として互に接触した状態で配置され、これらの
すき間に絶縁物が充てんされる。

この中のごく微少な一部分を拡大して示すと第２図のよ
うになる。１１が導電性粉体で、金属（Ｃｕ。

Ａｇ　、　Ａｔなど）、半導体（Ｓｉなど）、セラミッ
ク（５１０２など）からなる。絶縁物１２としてはプラ
スチックなどの熱膨張率の大きい材料が使われる。

なお導電性粉体１１の形状は任意である。また一つの加
熱用抵抗素子１内に２種以上の導電性粉体（たとえば金
属と半導体）を用いることもできる。

加熱用抵抗素子１内ではこの微少部分が三次元的に無数
に広がって存在する。そして各導電性粉体１１を通じて
電流回路が形成され、発熱し、上記のように一定温度に
なると自動的に電流回路をしゃ断する。

このスイッチング作用を第２図について説明すると次の
とお）である。導電性粉体１１間に電圧がかかシミ流が
流れると、粉体１１および絶縁物１２ともに温度が上シ
、両者ともに熱膨張する。

熱膨張の割合は絶縁物１２の方が大きく、金属とプラス
チックの場合は１ケタ、セラミックとプラスチックの場
合は約２ケタも違う。そのため、ある温度において隣接
する粉体１１は押し離され、電流はしゃ断される。そし
て温度が下ると、ある一定値で再び同様な機構で粉体１
１は接し回路は閉じる。

したがってたとえば第１図に示す加熱用抵抗素子１の両
端の電極２に電圧を加えると、上記の開閉が素子１内で
無数にしかも多少の時間的バラツキをもって行れるので
、スイッチ作用はきわめて円滑になる。そして他の制御
手段の助けを借りないで素子１はほぼ一定温度に保たれ
るようになる。

なお素子１内の全体にわたって電気抵抗が一様でないと
具合が悪いことになる。もし一部に抵抗の低い所がある
と、そこばかシ加熱される結果となり断線にいたる。こ
れを避けるには導電性粉体１１と絶縁物１２との混合が
素子１の全体にわたって一様でなければならない（後記
製造方法参照）。

この抵抗素子作成上の要点を次に示す。

抵抗値 ■　抵抗値の低い素子を作るときは、粉体にＣｕｒＡｇ
　、　Ａｔのような良導体を用いる。高抵抗にするとき
はＳｔなどの半導体、さらに５ｉｎ２＊　Ｔｉｃのよう
なセラミックを用いる。

■　粉体１１間に非常に薄くプラスチックを介在させる
と抵抗が増す。

■　粉体１１の径を小さくすると抵抗は増す。

開閉温度を支配する要因 ■　絶縁物１２の種類。

■　粉体１１と絶縁物１２の混合比。

■　粉体１１の多様性（２種以上の混合）、粒径、粒形
など。

上記のように粉体１１と絶縁物１２の混合を素子全体に
わたって一様にするために次のようにする。まず数百μ
φ程度の球状粉体１１の表面をあらかじめ厚さ数μ〜数
十μのプラスチックで一様に被覆した多数の複合粉体を
作る。この複合粉体のつくり方は、本発明者らが発明し
、すでに出願した方法が利用できる。たとえば粉体１１
の表面に（５） 適当な処理剤で表面処理を施こし、プラスチックと親和
性のよい表面を形成しておく。このような粉体１１を有
機溶剤に溶解されたグラスチックの液中にかくはん分散
させ、これに親水性保護コロイド溶液を加えて乳化分散
させたのち粉体を分離し加熱して溶媒を蒸発させる。こ
のようにしてつくった複合粉体を一定形状の容器につめ
込み、粉体１１が均一に配置されるように適度に押圧し
ながらプラスチックの軟化点まで熱すると、希望の素子
が得られる。

実施例 ０．８■φの球状銅粉の表面をポリエチレンで被覆　　
　′した複合粉体を作る（重量比で２０：１）。これを
９０Ｘ１０Ｘ５＋ｍａの型に入れ少し加圧しつつ１３０
℃に１５分間保ったのち冷却し、冷却後とり出し両端に
電極を設ける。

本試料の抵抗は５００Ωで、５０℃近傍の温度にコント
ロールされるようになっている。第３図はこの試料の温
度制御状態を示したものであるが、温度制御幅Ｔ′が小
さくきわめて平滑に一定温度を（６） 保つ。なおこのときの温度の脈動回数Ｎを測定した結果
を第１表に示す。

第１表 電圧印加後の　　　　　　　　この時間までに行わ経過
時間（ｈｒ）　　　　　　　　　れた脈動回数（財）０
．５　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　９６
７１．０　　　　　　　　　　　　　　１５１３１．５
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　１８０４２
．０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　２３５７
５．０　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６９９
７６．０　　　　　　　　　　　　　　８５５０なお第
２図に示す微少部分（２個の導体球と絶縁物からなる）
をとり出し、スイッチが行われる温度を測定した結果を
第２表に示す。

第２表 回数　　スイッチｏｎの温度　　　スイッチｏｆｆの温
度（℃）　　　　　　　　　　（℃） １　　　　　　５８　　　　　　　　　　６３２　　　
　　　６２　　　　　　　　　　６４３　　　　　　　
　　６２　　　　　　　　　　　　　　　　６４４　　
　　　　６５　　　　　　　　　　６６５　　　　　　
６４　　　　　　　　　　６７６　　　　　　６７　　
　　　　　　　　６８７　　　　　　６９　　　　　　
　　　　７０８　　　　　　６８　　　　　　　　　　
７０９　　　　　　６８　　　　　　　　　　７０１０
　　　　　　６９　　　　　　　　　　７０平均　　　
　　６５．６　　　　　　　　　６６．８以上述べたよ
うに本発明の加熱用抵抗素子にはそれ自身の中に無数の
微小な温度スイッチが存在することになるので、温度制
御などを行う場合、他に制御手段を必要としない。また
制御の連続性も保たれることになる。

（７）

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の斜視図、第２図は一対の導
電性粉体とその間に介在する絶縁物の拡大説明図、第３
図は本発明の一実施例の温度制御状態を示す図である。 １・・・加熱用抵抗素子、１１・・・導電性粉体、１２
・・・絶縁体、２・・・電極、３・・・リード線。 （９） （８） 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 導電性粉体にこれと熱膨張率の異なる絶縁物を被覆した
   多数の複合粉体を一様に並べ、少なくとも常温以下にお
   いて互に隣接する前記導電性粉体を通じて電流径路が形
   成されるようにし、かつ通電によって温度が上昇したと
   き導電性粉体と導電性粉体間に介在する前記絶縁物との
   熱膨張差によシ、隣接する導電性粉体が押離されて電流
   がしゃ断されるようにしたことを特徴とする加熱用抵抗
   素子。