(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＴＣデバイスであって：
（１）電気的な絶縁材料から成るハウジングであって、
（ｉ）間隔をおいて設けられ貫通している第一および第二の開口部を有するベース、
（ii）ベースから延びている第一および第二の側壁、ならびに
（iii）開口した頂部
を含む、開いた箱であるハウジング；
（２）（ａ）第一の開口部を通過し、かつ
（ｂ）（ｉ）ハウジングの外側に位置する第一ターミナル要素、および
（ii）ハウジングの中に位置している第一保持要素であって、
ハウジングのベースに取り付けられている、弾性的に変形された第一ベース部分、
ハウジングの開口した頂部に近接して、ハウジングの第一の側壁に、滑動可能なように接している、弾性的に変形された第一エントリー部分
第一ベース部分と第一エントリー部分との間に位置し、ハウジングから間隔をおいて離れて配置されている第一略平面部
を含む、第一保持要素
を含む第一金属部材；
（３）（ａ）第二の開口部を通過し、かつ
（ｂ）（ｉ）ハウジングの外側に位置する第二ターミナル要素、および
（ii）ハウジングの中に位置している第二保持要素であって、
ハウジングのベースに取り付けられている、弾性的に変形された第二ベース部分、
ハウジングの開口した頂部に近接して、ハウジングの第二の側壁に、滑動可能なように接している、弾性的に変形された第二エントリー部分
第二ベース部分と第二エントリー部分との間に位置し、ハウジングから間隔をおいて離れて配置されている第二略平面部
を含む、第二保持要素
を含む第二金属部材；ならびに
（４）（ａ）（ｉ）第一略平面部に近接し、かつ平行である、第一層状金属電極
（ii）第一電極と平行であり、第二略平面部に近接し、かつ平行である、第二層状金属電極、および
（iii）ＰＴＣ導電性ポリマーから成り、かつ第一電極と第二電極との間で挟まれている層状抵抗要素
を有して成り、
（ｂ）第一電極が第一略平面部と物理的かつ電気的に接触し、また第二電極が第二略平面部と物理的かつ電気的に接触するように、第一保持要素と第二保持要素との間に配置され、
（ｃ）第一および第二保持要素によって第一および第二電極に加えられている弾性回復力により、第一保持要素と第二保持要素との間で所定状態で取り外し可能なように保持されている
ＰＴＣ要素
を含み、
第一および第二ベース部分が、それらがそれぞれ第一および第二略平面部に近づくにつれて、互いに向かって傾斜し、第一および第二エントリー部分が、それぞれ第一および第二略平面部から遠ざかるにつれて、互いから遠ざかるように傾斜している、
ＰＴＣデバイス。
【請求項２】
第一略平面部が、第一電極と接触する少なくとも一つの第一凸状部を含み、第二略平面部が第二電極と接触する少なくとも一つの第二凸状部を含む請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
少なくとも２つの第一凸状部および／または第二凸状部を有し、第一および第二凸状部によりＰＴＣ要素に作用する力の総和が電極の水平面に対して直角である請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
ハウジングが、第一および第二ターミナル要素の間でベースから延びている絶縁分離部材を含む請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
第一および第二ターミナル要素の各々が雄型コネクターである請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
電気アセンブリーであって、
（Ａ）取り付けられた第一雌型コネクターを有する第一ワイヤ；
（Ｂ）取り付けられた第二雌型コネクターを有する第二ワイヤ；および
（Ｃ）請求項１〜５のいずれかに記載されたＰＴＣデバイスであって、第一ターミナル要素が第一雌型コネクターに連結される雄型ターミナル要素であり、第二ターミナル要素が第二雌型コネクターに連結される雄型ターミナル要素であるもの
を含むアセンブリー。
【請求項７】
スピーカー装置に取り付けられ、第一および第二ワイヤが、スピーカーアセンブリーの中に取り付けられているスピーカーに音の信号を伝送するものである請求項６に記載のアセンブリー。
【発明の詳細な説明】
本発明は、ＰＴＣ導電性ポリマーデバイスに関する。
多くの電気デバイス、特に回路保護デバイスは、２つの層状電極、およびそれらの間に挟まれたＰＴＣ（positive temperature coefficient：正抵抗温度係数）挙動を示す層状の抵抗要素を含む。ＰＴＣ抵抗要素は、導電性ポリマー（この用語は、ポリマー、およびその中に分散もしくは分布した粒子状の導電性フィラーを含む組成物を意味するものとして用いる）、もしくは例えばドープされたチタン酸バリウムであるセラミックから作ることができる。導電性ポリマーが用いられる場合、そのデバイスは一般に、２枚の金属ホイルの間に導電性ポリマーのシートが挟まれた積層体から、複数のデバイスを打ち抜く（もしくは切断する）ことによって製造される。セラミックが用いられる場合、そのデバイスは通常、予備的に形成された層状抵抗要素の主面に液体の電極材料を塗布し、液体の電極材料を固化することによって製造される。
この種のデバイスは、２つの独立した弾性を有する保持部材の間に取り付けられる場合がある。これらの保持部材はデバイスの向かい合っている面を圧迫する。一般に、２つの金属製保持部材が設けられ、それらは互いに直接対向して電極の外側の面を圧迫している。より特殊な取付け方式は、例えば米国特許第４，９２４，２０４号（Uchida）および第５，４５１，９２１号（Crawfordら）の明細書に記載されている。適当な圧力が保持部材とＰＴＣデバイスとの間で生じ、かつ維持されることを確実にするために、配慮が必要とされる。
いくつかの公知である取付け方式の一つの短所は、保持部材が、例えばモーターハウジングのようなより大きな構造物に、保持部材を互いに相対的に動かすことが許容されない、および／または困難であるような方法で取付けられ、その結果、保持部材によりＰＴＣデバイスに加わる圧力が変化するということである。他の取付け方式においては、保持部材は末端部（またはターミナル）要素の形態（それは雄もしくは雌型の形態であってよい）でＰＴＣ要素から延びており、これらの末端部は回路基板もしくは他の硬い基板に固定された相補的なコネクターに連結される。
我々は、非常に簡単であり、したがって低コストでかつ容易に製造可能であるにもかかわらず、他の重要な利点を呈する、改良されたＰＴＣデバイスを発明するに至った。本発明のデバイスは、（ワイヤ（または電線）がＰＴＣデバイスを挿入させることが可能であるような長さに切断されているか、あるいは異なるソースからの二本のワイヤを一体に接続することになっているかのいずれかの理由により）端部が自由である２本のワイヤの間で、過電流からの保護を伴って、結合部（コネクション）を提供するのに特に適したものである。我々は、このデバイスがスピーカーを過剰な電流から保護するのに特に有用であることを見出した。
第一の好ましい要旨において、本発明はＰＴＣデバイスを提供し、そのＰＴＣデバイスは以下のものを含む：
（１）電気的な絶縁材料から成るハウジング；
（２）（ａ）ハウジングに取り付けられ、かつ
（ｂ）（ｉ）ハウジングの外側に位置する第一ターミナル要素、および
（ii）弾性的に変形され、かつ少なくとも一部がハウジングの中に位置してハウジングから間隔をおいて離れて配置されている第一保持要素
を含む第一金属部材；
（３）（ａ）ハウジングに取り付けられ、かつ
（ｂ）（ｉ）ハウジングの外側に位置する第二ターミナル要素、および
（ii）弾性的に変形され、かつ少なくとも一部がハウジングの中に位置してハウジングから間隔をおいて離れて配置されている第二保持要素
を含む第二金属部材；ならびに
（４）（ａ）（ｉ）第一層状金属電極
（ii）第一電極と平行である第二層状金属電極、および
（iii）ＰＴＣ導電性ポリマーから成り、かつ第一電極と第二電極との間で挟まれている層状抵抗要素
を有して成り、
（ｂ）第一電極が第一保持要素と物理的かつ電気的に接触し、また第二電極が第二保持要素と物理的かつ電気的に接触するように、第一保持要素と第二保持要素との間に配置され、
（ｃ）第一および第二保持要素によって第一および第二電極に加えられている弾性回復力により、第一保持要素と第二保持要素との間で所定状態で取り外し可能なように保持されている
ＰＴＣ要素。
第二の好ましい要旨において、本発明は、それぞれがそれぞれに取り付けられた雌型のコネクターを有する第一および第二ワイヤ、ならびにターミナル要素が雌型のコネクターに各々嵌めこまれる雄型のターミナル要素である本発明の第一の要旨によるＰＴＣデバイスを含む電気アセンブリーを提供する。
ハウジングはいずれの適当な形状であってもよいが、好ましくはＰＴＣ要素を容易に挿入しかつ取り出すことができるよう開いた箱であることが好ましい。好ましくは、ハウジングは、（ｉ）間隔をおいて設けられ貫通している第一および第二の開口部を有するベース、および（ii）ベースから離れるように延びる側壁を含み；そして第一金属部材は第一の開口部を通過しており、第二金属部材は第二の開口部を通過している。好ましくは、ベースは矩形であり、側壁はベースに対して直角である。側壁は保持部材とＰＴＣ要素を物理的に保護する。従って、好ましくは、側壁はＰＴＣ要素および保持要素双方よりも高い。
ハウジングのベースに設けられた開口部はベースの本体を貫通してよいが、それぞれの開口部は、側壁によって規定される一つのエッジを有するスロットの形態であることが好ましい。金属部材および側壁、ならびに／またはベースは、金属部材とハウジングとの間で確実な嵌合を提供することを助長する協同（または協働）部材を有していてもよい。
第一および第二金属部材は、好ましくはそれぞれ適当な形を有する金属の単一のピースである。各金属部材はハウジングに取り付けられなければならず、一ヶ所、例えばその金属部材が通過するベースの開口部の領域で、金属部材とベースとの間における確実な結合により取り付けられることが好ましい。好ましくは、金属部材はその他の方法では取り付けられない。しかしながら、部材の弾性変形を変更し、したがってＰＴＣ要素に作用する力を変更することができるように、部材とハウジングとの間の接触を滑動可能なものにしてもよい。
保持要素は、ＰＴＣ要素の電極に平行であり、好ましくは電極に接触する一もしくは複数の凸状部を有している、略平面である部分（略平面部）を有することが好ましい。この凸状部は互いにずれていることが好ましい。各平面部には一つの凸状部が存在してもよく、あるいは一方もしくは両方の平面部に二もしくはそれ以上の凸状部があってもよく、好ましくはＰＴＣ要素に作用する力の総和が電極の水平面に対して直角となるように配列される。平面部は、他方の保持要素に向かって傾斜している弾性的に変形したベース部分と、他方の保持要素から離れるように傾斜しているエントリー部分との間に位置することが好ましい。エントリー部分は、ＰＴＣ要素が保持要素の間に挿入されるときにＰＴＣ要素を所定の状態にガイドする役割をしており、そしてエントリー部分の端部は保持要素の弾性変形を変更（または加減）するためにハウジングの側壁を押圧してもよい。保持要素は、凸状部以外に関しては、互いに鏡像関係（左右対称）であることが好ましい。
ターミナル要素は好ましくは雄型ターミナルである。特にターミナル要素がそうであるときは、ハウジングは、ターミナル要素の間にあるハウジングのベースから延び、そしてターミナル要素に取り付けられている成端ワイヤ間で電気的な接触が生じないように確保する絶縁分離部材を含むことが好ましい。ハウジングはまた、デバイスを構造体、例えばスピーカーボックスに取り付けるための手段を含んでもよい。
本発明で用いられるＰＴＣ導電性ポリマーは、好ましくは結晶性ポリマー成分、およびポリマー成分の中に分散した粒子状のフィラー成分を含む。フィラー成分には、例えばカーボンブラックもしくは金属のような導電性フィラーが含まれる。フィラー成分はまた非導電性のフィラーを含んでもよく、非導電性のフィラーは導電性ポリマーの電気的な特性だけでなく、その物理的特性をも変化させる。その組成物はまた一もしくは複数の他の成分、例えば酸化防止剤、架橋剤、カップリング剤もしくはエラストマーを含んでもよい。回路の保護デバイスとして用いる場合、ＰＴＣ組成物は、好ましくは２３℃で５０オーム−cm（Ω・cm）よりも小さい抵抗を、特に好ましくは１０オーム−cmよりも小さい抵抗を、更に好ましくは５オーム−cmよりも小さい抵抗を有する。本発明で用いるのに適した導電性ポリマーは、例えば米国特許第４，２３７，４４１号（van Konynenburgら）、第４，３０４，９８７号（van Konynenburg）、第４，３８８，６０７号（Toyら）、第４，５１４，６２０号（Chengら）、第４，５３４，８８９号（van Konynenburgら）、第４，５４５，９２６号（Foutsら）、第４，５６０，４９８号（Horsmaら）、第４，５９１，７００号（Sopory）、第４，７２４，４１７号（Auら）、第４，７７４，０２４号（Deepら）、第４，９３５，１５６号（van Konynenburg）および第５，０４９，８５０号（Evansら）の明細書に開示されている。
ＰＴＣデバイスが始動する場合、デバイスにわたって降下する電圧のほとんどは、通常、ホットライン（hot line）、ホットプレーン（hot plane）もしくはホットゾーン（hot zone）と呼ばれる、デバイスの比較的小さな部分にわたる降下である。本発明のデバイスにおいて、ＰＴＣ要素は、所望の位置、通常は両方の電極から離れた場所であるが、そこにホットラインを形成するのを促進する一もしくは複数の特徴を有してもよい。本発明で用いるのに適したこの種の特徴は、例えば米国特許第４，３１７，０２７号および第４，３５２，０８３号（Middlemanら）、第４，９０７，３４０号および第４，９２４，０７２号（Fangら）の明細書に開示されている。
本発明で用いるのに特に有用なＰＴＣ要素は、二の金属ホイル電極、ならびにそれらの間に挟まれたＰＴＣ導電性ポリマー要素を含む。特にそのＰＴＣ要素は、２３℃で低い抵抗を有し、一般に５０オームより低く、好ましくは１０オームより低く、より好ましくは５オームよりも低く、特に３オームよりも低く、例えば０．１オームよりも低い。特に適したホイル電極は、電着ニッケルホイル、およびニッケルめっきされた電着銅ホイル電極であり、特に米国特許第４，６８９，４７５号（Matthiesen）および第４，８００，２５３号（Kleinerら）に開示されたようなものであることが好ましい。本発明で用いられ得る種々の層状デバイスは、米国特許第４，２３８，８１２号（Middlemanら）、第４，２５５，６９８号（Simon）、第４，２７２，４７１号（Walker）、第４，３１５，２３７号（Middlemanら）、第４，３１７，０２７号（Middlemanら）、第４，３３０，７０３号（Horsmaら）、第４，４２６，６３３号（Taylor）、第４，４７５，１３８号（Middlemanら）、第４，７２４，４１７号（Auら）、第４，７８０，５９８号（Faheyら）、第４，８４５，８３８号（Jacobsら）、第４，９０７，３４０号（Fangら）および第４，９２４，０７４号（Fangら）に開示されている。電極は所望の熱効果が生じるように修正してもよい。
ここで図面について言及するに、図１および図２は本発明のＰＴＣデバイスの側面図であって、これらの面は相互に直角をなしている。図１は、図２のＩ−Ｉ線に沿った面の図であり、図２は図１のII−II線に沿った面の図である。これらの図においては、絶縁ハウジング（１）があり、これに第一金属部材（２）および第二金属部材（３）が取り付けられている。それぞれの部材は、ハウジング（１）の外側にあるターミナル要素（２１）（３１）、ならびにハウジング（１）の内部にある保持要素（２２）（３２）を含む。保持部材（２２）（３２）は弾性的に変形されており、これらの間で、層状金属電極（４１）（４２）ならびに電極の間に挟まれたＰＴＣ導電性ポリマー抵抗要素（４３）を含むＰＴＣ要素（４）を、取り外し可能なように保持している。各保持要素（２２）（３２）は、それぞれ電極（４１）（４２）と接触する凸状部（２２１）（３２１）を含む；凸状部は互いに直接的に向かいあっているが、互いにずれていてもよい。ハウジングは、第一ターミナル要素（２１）および第二ターミナル要素（３１）との間でハウジングのベースから延びる絶縁分離部材（１１）を含む。ハウジングの一方の側面には、ハウジングをスピーカーアセンブリーに取り付けるために用いられ得る接着剤の層（５）が設けられている。
【図１】
0004267695.tif 000002
【図２】
0004267695.tif 000003