JP3203803B2 - サーミスタ式温度センサ - Google Patents
サーミスタ式温度センサInfo
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- JP3203803B2 JP3203803B2 JP25734392A JP25734392A JP3203803B2 JP 3203803 B2 JP3203803 B2 JP 3203803B2 JP 25734392 A JP25734392 A JP 25734392A JP 25734392 A JP25734392 A JP 25734392A JP 3203803 B2 JP3203803 B2 JP 3203803B2
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- Japan
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- thermistor
- temperature sensor
- internal electrodes
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- sheet
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-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D11/00—Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
- G01D11/24—Housings ; Casings for instruments
- G01D11/245—Housings for sensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
- G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
- G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
- G01K7/223—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor characterised by the shape of the resistive element
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Thermistors And Varistors (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高温用のワイドレンジの
サーミスタ式温度センサに関する。
サーミスタ式温度センサに関する。
【0002】
【従来技術】信頼性が高く,精度の良い高温の温度セン
サーのニーズは年々増加している。高温領域で使用され
るサーミスタ式の温度センサは,図10に示すように,
電極線491,492の付いたサーミスタ素子111
を,金属の保護管51に収納した構造を有するものが多
い(特開昭49−63995号公報参照)。そして,リ
ード端子511から,その抵抗値を測定して温度を算出
する。また,サーミスタ素子111は一般に絶縁性セラ
ミックス512中に埋設されている。
サーのニーズは年々増加している。高温領域で使用され
るサーミスタ式の温度センサは,図10に示すように,
電極線491,492の付いたサーミスタ素子111
を,金属の保護管51に収納した構造を有するものが多
い(特開昭49−63995号公報参照)。そして,リ
ード端子511から,その抵抗値を測定して温度を算出
する。また,サーミスタ素子111は一般に絶縁性セラ
ミックス512中に埋設されている。
【0003】なお,上記の例のように,1個のサーミス
タ素子を用いたものでは,その測定温度幅は200℃以
下である。上記測定温度幅を広げるためには,サーミス
タ素子を複数収納する必要があり,それに伴って全体が
大型化する。他の構造の高温サーミスタとして,酸化セ
ラミック層の中にサーミスタを埋設し,一体化したもの
も知られている(特開昭63−78503号公報参
照)。また,抵抗値が調整できるよう感温部を露出した
厚膜タイプのサーミスタも知られている(特開昭55−
85001号公報参照)。
タ素子を用いたものでは,その測定温度幅は200℃以
下である。上記測定温度幅を広げるためには,サーミス
タ素子を複数収納する必要があり,それに伴って全体が
大型化する。他の構造の高温サーミスタとして,酸化セ
ラミック層の中にサーミスタを埋設し,一体化したもの
も知られている(特開昭63−78503号公報参
照)。また,抵抗値が調整できるよう感温部を露出した
厚膜タイプのサーミスタも知られている(特開昭55−
85001号公報参照)。
【0004】
【解決しようとする課題】前記のように,サーミスタ式
温度センサの測定温度幅を広げてワイドレンジ化するた
めには,サーミスタ素子を複数収納する必要がある。し
かしながら,金属保護管等にサーミスタ素子を収納する
従来のサーミスタ式温度センサ(図10)においては,
それによってその全体形状が大きくなるという問題があ
る。また,そのために,熱容量が大きくなり,内部の温
度分布が不均一となる。そして,サーミスタ式温度セン
サの応答性が著しく悪化し,測定温度の精度が低下する
という問題がある。
温度センサの測定温度幅を広げてワイドレンジ化するた
めには,サーミスタ素子を複数収納する必要がある。し
かしながら,金属保護管等にサーミスタ素子を収納する
従来のサーミスタ式温度センサ(図10)においては,
それによってその全体形状が大きくなるという問題があ
る。また,そのために,熱容量が大きくなり,内部の温
度分布が不均一となる。そして,サーミスタ式温度セン
サの応答性が著しく悪化し,測定温度の精度が低下する
という問題がある。
【0005】また,無理に小型化を図れば,材料の薄肉
化により高温での耐久性が大幅に低下するという問題が
ある。また,上記構造のサーミスタ式温度センサではサ
ーミスタ素子が埋設されており,その抵抗値を調整する
ことができない。そのため,個々のセンサ間の抵抗値の
バラツキが大きいという問題がある。
化により高温での耐久性が大幅に低下するという問題が
ある。また,上記構造のサーミスタ式温度センサではサ
ーミスタ素子が埋設されており,その抵抗値を調整する
ことができない。そのため,個々のセンサ間の抵抗値の
バラツキが大きいという問題がある。
【0006】なお,前記の感温部露出構造の厚膜サーミ
スタは,抵抗値の調整は容易である。しかし,感温部が
露出しているため耐環境性に欠けるという欠点がある。
本発明は,上記従来の問題点に鑑み,小型で強度に優
れ,高精度で応答性の良いワイドレンジの高温用サーミ
スタ式温度センサを提供しようとするものである。
スタは,抵抗値の調整は容易である。しかし,感温部が
露出しているため耐環境性に欠けるという欠点がある。
本発明は,上記従来の問題点に鑑み,小型で強度に優
れ,高精度で応答性の良いワイドレンジの高温用サーミ
スタ式温度センサを提供しようとするものである。
【0007】
【課題を解決するための解決手段】本発明は,絶縁性セ
ラミックスよりなる実装シートと,該実装シート上に設
けられるとともに,互いに電気的に絶縁された状態に配
設した複数のサーミスタ素子と,該サーミスタ素子をカ
バーする絶縁性セラミックスよりなるカバーシートとか
らなり,かつ,各サーミスタ素子は,それぞれ他のサー
ミスタ素子のリード部材とは電気的に絶縁された一対の
リード部材を有することを特徴とするサーミスタ式温度
センサにある。前記複数のサーミスタ素子は,同一の基
板上において,互いが電気的に絶縁されるように配置さ
れていることが好ましい。また,前記複数のサーミスタ
素子の間に絶縁性の実装シートが介在されることによ
り,それらが電気的に絶縁されていることが好ましい。
また,絶縁性セラミックスよりなる実装シートと,該実
装シート上にそれぞれ設けられたサーミスタ素子と,該
サーミスタ素子をカバーする絶縁性セラミックスよりな
るカバーシートとからなるサーミスタ式温度センサを複
数積層することにより構成されていることを特徴とする
サーミスタ式温度センサがある。また,前記複数のサー
ミスタ素子は,互いに異なる温度測定範囲を有すること
が好ましい。また,前記実装シート上には,前記サーミ
スタ素子と電気的に導通された3個以上の内部電極が設
けられ,前記実装シート上に設けられたリード部材との
間において,所望の抵抗値となるように,前記内部電極
の少なくとも1個と前記リード部材とが選択的に導通さ
れていることが好ましい。
ラミックスよりなる実装シートと,該実装シート上に設
けられるとともに,互いに電気的に絶縁された状態に配
設した複数のサーミスタ素子と,該サーミスタ素子をカ
バーする絶縁性セラミックスよりなるカバーシートとか
らなり,かつ,各サーミスタ素子は,それぞれ他のサー
ミスタ素子のリード部材とは電気的に絶縁された一対の
リード部材を有することを特徴とするサーミスタ式温度
センサにある。前記複数のサーミスタ素子は,同一の基
板上において,互いが電気的に絶縁されるように配置さ
れていることが好ましい。また,前記複数のサーミスタ
素子の間に絶縁性の実装シートが介在されることによ
り,それらが電気的に絶縁されていることが好ましい。
また,絶縁性セラミックスよりなる実装シートと,該実
装シート上にそれぞれ設けられたサーミスタ素子と,該
サーミスタ素子をカバーする絶縁性セラミックスよりな
るカバーシートとからなるサーミスタ式温度センサを複
数積層することにより構成されていることを特徴とする
サーミスタ式温度センサがある。また,前記複数のサー
ミスタ素子は,互いに異なる温度測定範囲を有すること
が好ましい。また,前記実装シート上には,前記サーミ
スタ素子と電気的に導通された3個以上の内部電極が設
けられ,前記実装シート上に設けられたリード部材との
間において,所望の抵抗値となるように,前記内部電極
の少なくとも1個と前記リード部材とが選択的に導通さ
れていることが好ましい。
【0008】実装シートには,サーミスタ素子と内部電
極が設けられている。該内部電極は,センサの外部と接
続するためのリード部材と上記サーミスタ素子との間を
接続するよう構成されている。また,カバーシートは,
上記実装シートの取付面を被うように熱圧着される。こ
こで取付面とは,サーミスタ素子又は内部電極が取付け
られている面である。
極が設けられている。該内部電極は,センサの外部と接
続するためのリード部材と上記サーミスタ素子との間を
接続するよう構成されている。また,カバーシートは,
上記実装シートの取付面を被うように熱圧着される。こ
こで取付面とは,サーミスタ素子又は内部電極が取付け
られている面である。
【0009】サーミスタ素子には,ペースト状のもの,
ドクターブレード法によって製造されたシート状のも
の,薄膜状のもの等がある。また,サーミスタ素子は,
複数個取付けられている。複数個のサーミスタ素子は,
1枚の実装シートに取付けても良いし,複数の実装シー
トに取付けても良い。
ドクターブレード法によって製造されたシート状のも
の,薄膜状のもの等がある。また,サーミスタ素子は,
複数個取付けられている。複数個のサーミスタ素子は,
1枚の実装シートに取付けても良いし,複数の実装シー
トに取付けても良い。
【0010】内部電極はサーミスタ素子とリード部材と
の間を接続する導電性の部材であり1個のサーミスタ素
子につき,最低2本必要である。なおサーミスタ素子に
は,3本以上の内部電極を設けると共に,該内部電極と
リード部材との間の接続及び遮断を可能とすることが好
ましい。その理由は以下に述べる通りである。
の間を接続する導電性の部材であり1個のサーミスタ素
子につき,最低2本必要である。なおサーミスタ素子に
は,3本以上の内部電極を設けると共に,該内部電極と
リード部材との間の接続及び遮断を可能とすることが好
ましい。その理由は以下に述べる通りである。
【0011】まず,内部電極とリード部材との間の接続
・遮断を介して内部電極間の接続・遮断が可能となる。
そして,内部電極間の接続の態様により両リード部材間
の抵抗値を種々に変更することができる。即ち,内部電
極が2本の場合は,内部電極間の抵抗値は1種類に限定
され,選択の余地がない。しかし,多数の内部電極を設
ければ,それぞれの電極間の抵抗値を異なったものにす
ることができるから選択できる抵抗値の種類は増加す
る。そればかりではなく,次に述べるように内部電極の
間の接続の態様により抵抗値を種々に変化させることが
できるから,抵抗値の選択の幅は大幅に増大する。それ
故,3本以上の多くの内部電極を設けることにより,リ
ード部材間の抵抗値を種々に選択し調整することが可能
となる。
・遮断を介して内部電極間の接続・遮断が可能となる。
そして,内部電極間の接続の態様により両リード部材間
の抵抗値を種々に変更することができる。即ち,内部電
極が2本の場合は,内部電極間の抵抗値は1種類に限定
され,選択の余地がない。しかし,多数の内部電極を設
ければ,それぞれの電極間の抵抗値を異なったものにす
ることができるから選択できる抵抗値の種類は増加す
る。そればかりではなく,次に述べるように内部電極の
間の接続の態様により抵抗値を種々に変化させることが
できるから,抵抗値の選択の幅は大幅に増大する。それ
故,3本以上の多くの内部電極を設けることにより,リ
ード部材間の抵抗値を種々に選択し調整することが可能
となる。
【0012】例えば,最も単純な例として,3本の電極
A,B,Cを設けた場合を考える。A−B間の抵抗RAB
,B−C間の抵抗RBC ,C−A間の抵抗RCAは,それぞ
れ異なった値にすることができる。また,A−B間を短
絡した場合のCとの間の抵抗RC は,A−C間の抵抗R
CAとB−C間の抵抗RBCとの並列回路となるからRCは
(RCA・RBC)/(RCA+RBC)となる。同様にB−C
間を短絡した場合のAとの間の抵抗RA は(RAB・
RCA)/(RAB+RCA)となる。同様にA−C間を短絡
した場合のBとの間の抵抗RB は(RAB・RBC)/(R
BC+RAB)となる。
A,B,Cを設けた場合を考える。A−B間の抵抗RAB
,B−C間の抵抗RBC ,C−A間の抵抗RCAは,それぞ
れ異なった値にすることができる。また,A−B間を短
絡した場合のCとの間の抵抗RC は,A−C間の抵抗R
CAとB−C間の抵抗RBCとの並列回路となるからRCは
(RCA・RBC)/(RCA+RBC)となる。同様にB−C
間を短絡した場合のAとの間の抵抗RA は(RAB・
RCA)/(RAB+RCA)となる。同様にA−C間を短絡
した場合のBとの間の抵抗RB は(RAB・RBC)/(R
BC+RAB)となる。
【0013】このように,内部電極を1本増やして3本
にしただけで,抵抗値の選択の自由度は大幅に増加し,
リード部材間の抵抗値は選択調整可能となる。また,こ
のような抵抗値の選択性,調整可能性は内部電極の数を
増加させるほど増大する。このように抵抗値の調整を可
能とすることにより,サーミスタ式温度センサ間の抵抗
値のバラツキを少なくし,精度を向上することができ
る。
にしただけで,抵抗値の選択の自由度は大幅に増加し,
リード部材間の抵抗値は選択調整可能となる。また,こ
のような抵抗値の選択性,調整可能性は内部電極の数を
増加させるほど増大する。このように抵抗値の調整を可
能とすることにより,サーミスタ式温度センサ間の抵抗
値のバラツキを少なくし,精度を向上することができ
る。
【0014】
【作用及び効果】本発明に係るサーミスタ式温度センサ
は,図10に示した従来例のような金属性の保護管を有
していない。そして,サーミスタ素子は,シート状の絶
縁性セラミックスよりなる実装シートと絶縁性セラミッ
クスよりなるカバーシートとの間に挾持されており,更
にこれらを積み重ねた構造とすることができる(図1参
照)。従って,複数のサーミスタ素子であっても,シー
トを積み重ねて全体の形状を小型化することができる。
特に,サーミスタ素子をシート状に形成すれば小型化の
効果は大である。それ故,複数のサーミスタ素子を用い
た広い温度帯域のサーミスタ式温度センサを,小型形状
に製造することができる。そして,本発明においては,
複数のサーミスタ素子を互いに電気的に絶縁した状態に
配設していると共に,各サーミスタ素子は,それぞれ他
のサーミスタ素子のリード部材とは電気的に絶縁された
一対のリード部材を有している。それ故,各サーミスタ
素子の出力は,各サーミスタ素子に固有のリード部材を
通じて,それぞれ独立して導出される。それ故,広い温
度領域,つまりワイドレンジの温度を高精度で,応答性
良く測定することができる。
は,図10に示した従来例のような金属性の保護管を有
していない。そして,サーミスタ素子は,シート状の絶
縁性セラミックスよりなる実装シートと絶縁性セラミッ
クスよりなるカバーシートとの間に挾持されており,更
にこれらを積み重ねた構造とすることができる(図1参
照)。従って,複数のサーミスタ素子であっても,シー
トを積み重ねて全体の形状を小型化することができる。
特に,サーミスタ素子をシート状に形成すれば小型化の
効果は大である。それ故,複数のサーミスタ素子を用い
た広い温度帯域のサーミスタ式温度センサを,小型形状
に製造することができる。そして,本発明においては,
複数のサーミスタ素子を互いに電気的に絶縁した状態に
配設していると共に,各サーミスタ素子は,それぞれ他
のサーミスタ素子のリード部材とは電気的に絶縁された
一対のリード部材を有している。それ故,各サーミスタ
素子の出力は,各サーミスタ素子に固有のリード部材を
通じて,それぞれ独立して導出される。それ故,広い温
度領域,つまりワイドレンジの温度を高精度で,応答性
良く測定することができる。
【0015】また,小型であるばかりでなく,サーミス
タ素子は絶縁性セラミックスシートに被われただけの構
造であるから,熱的な応答が速く,センサとして応答性
に優れている。また,サーミスタ素子が露出した構造で
はないから強度や耐環境性も備えている。また,前記の
ように内部電極を多数設ければ,サーミスタ素子の抵抗
値を調整して精度のよい,バラツキの少ないサーミスタ
式温度センサを得ることができる。上記のように,本発
明によれば小型で強度に優れ,高精度で応答性の良いワ
イドレンジの高温用サーミスタ式温度センサを提供する
ことができる。
タ素子は絶縁性セラミックスシートに被われただけの構
造であるから,熱的な応答が速く,センサとして応答性
に優れている。また,サーミスタ素子が露出した構造で
はないから強度や耐環境性も備えている。また,前記の
ように内部電極を多数設ければ,サーミスタ素子の抵抗
値を調整して精度のよい,バラツキの少ないサーミスタ
式温度センサを得ることができる。上記のように,本発
明によれば小型で強度に優れ,高精度で応答性の良いワ
イドレンジの高温用サーミスタ式温度センサを提供する
ことができる。
【0016】
実施例1 本発明の実施例につき,図1〜図4を用いて説明する。
本例は,図1,図4に示すように,絶縁性セラミックス
の実装シート201,202及びカバーシート301,
302中に複数のサーミスタ素子111,112を密閉
・内蔵したサーミスタ式温度センサ10である。該サー
ミスタ式温度センサ10は,図1に示すように,絶縁性
セラミックス製の実装シート201,202と絶縁性セ
ラミックス製のカバーシート301,302と,リード
線からなるリード部材311,312を有している。ま
た,実装シート201,202上には,サーミスタ素子
111,112が取付けられていると共に該サーミスタ
素子111,112と上記リード部材311,312と
の間を接続する各一対の内部電極401,402が取付
けられている。また,実装シート201,201の取付
面211,212上には,上記カバーシート302,3
01が熱圧着されている。
本例は,図1,図4に示すように,絶縁性セラミックス
の実装シート201,202及びカバーシート301,
302中に複数のサーミスタ素子111,112を密閉
・内蔵したサーミスタ式温度センサ10である。該サー
ミスタ式温度センサ10は,図1に示すように,絶縁性
セラミックス製の実装シート201,202と絶縁性セ
ラミックス製のカバーシート301,302と,リード
線からなるリード部材311,312を有している。ま
た,実装シート201,202上には,サーミスタ素子
111,112が取付けられていると共に該サーミスタ
素子111,112と上記リード部材311,312と
の間を接続する各一対の内部電極401,402が取付
けられている。また,実装シート201,201の取付
面211,212上には,上記カバーシート302,3
01が熱圧着されている。
【0017】以下にそれぞれを詳説する。本例のサーミ
スタ式温度センサ10の検温部は,図1に示すように,
2個のサーミスタ素子111,112を有している。そ
れぞれのサーミスタ素子111,112は測定温度領域
を異にしている。低温領域のサーミスタ素子111は,
図2の抵抗温度曲線101に示すように,500℃〜7
00℃がその測定領域である。
スタ式温度センサ10の検温部は,図1に示すように,
2個のサーミスタ素子111,112を有している。そ
れぞれのサーミスタ素子111,112は測定温度領域
を異にしている。低温領域のサーミスタ素子111は,
図2の抵抗温度曲線101に示すように,500℃〜7
00℃がその測定領域である。
【0018】一方,高温領域のサーミスタ素子112
は,図2の抵抗温度曲線102に示すように,700℃
〜900℃がその測定領域である。なお,図2におい
て,破線の曲線109はサーミスタ素子が1個の従来の
サーミスタ式温度センサにおける例である。また,それ
ぞれの,サーミスタ素子111,112は,外部回路と
のマッチングによって,100Ω〜50KΩの間に選定
される。
は,図2の抵抗温度曲線102に示すように,700℃
〜900℃がその測定領域である。なお,図2におい
て,破線の曲線109はサーミスタ素子が1個の従来の
サーミスタ式温度センサにおける例である。また,それ
ぞれの,サーミスタ素子111,112は,外部回路と
のマッチングによって,100Ω〜50KΩの間に選定
される。
【0019】各サーミスタ素子111,112は,ペー
スト状のものから実装シート201,202上に印刷し
て形成されたものである。低温用サーミスタ素子111
のペーストは,Mn1.5 Cr1.5 O4 を30(重量比,
以下同じ)%,YCrO3 を70%の比率で混合し,そ
こへ有機バインダ例えばエチルセルロース3%及びテル
ピネオール7%を加えて混練して製造されたものであ
る。また,高温用サーミスタ素子112のペーストは,
Mn1.5 Cr1.5 O4 を50%,YCrO3 を50%の
比率で混合し,上記と同じ有機バインダによって混練し
て製造されたものである。
スト状のものから実装シート201,202上に印刷し
て形成されたものである。低温用サーミスタ素子111
のペーストは,Mn1.5 Cr1.5 O4 を30(重量比,
以下同じ)%,YCrO3 を70%の比率で混合し,そ
こへ有機バインダ例えばエチルセルロース3%及びテル
ピネオール7%を加えて混練して製造されたものであ
る。また,高温用サーミスタ素子112のペーストは,
Mn1.5 Cr1.5 O4 を50%,YCrO3 を50%の
比率で混合し,上記と同じ有機バインダによって混練し
て製造されたものである。
【0020】サーミスタ素子111,112は,それぞ
れ実装シート201,202の取付面211,212上
に印刷されている。実装シート201,202及びカバ
ーシート301,302は,アルミナやジルコニア等の
高耐熱性の絶縁性セラミックスのシートである。
れ実装シート201,202の取付面211,212上
に印刷されている。実装シート201,202及びカバ
ーシート301,302は,アルミナやジルコニア等の
高耐熱性の絶縁性セラミックスのシートである。
【0021】次に,実装シート201,202及びカバ
ーシート301,302の製法の1例を次に示す。ま
ず,Al2 O3 95%に焼結助剤,例えばMgO,Si
O2 ,カオリン等1種以上を5%添加する。そして,有
機バインダ,溶剤,可塑剤,及び分散剤を加えて,混合
し,スラリーを作製する。その後,このスラリーからド
クターブレード法により,厚さ300μmのアルミナシ
ートを作製する。そして,上記アルミナシートを5×5
0mmに切断する。
ーシート301,302の製法の1例を次に示す。ま
ず,Al2 O3 95%に焼結助剤,例えばMgO,Si
O2 ,カオリン等1種以上を5%添加する。そして,有
機バインダ,溶剤,可塑剤,及び分散剤を加えて,混合
し,スラリーを作製する。その後,このスラリーからド
クターブレード法により,厚さ300μmのアルミナシ
ートを作製する。そして,上記アルミナシートを5×5
0mmに切断する。
【0022】次に,実装シート201,202上には,
予め設計したパターンにより,Ptペーストを膜厚20
μmに印刷し,内部電極401,402を形成する。そ
して,実装シート201,202には,前記のようにサ
ーミスタ素子111,112を印刷する。サーミスタ素
子111,112の厚さは100〜200μmであり,
上記内部電極401,402の一端を被っている。ま
た,内部電極401,402の他端は,接続部材451
を介して,Ptのリード線からなるリード部材311,
312と接続されている。
予め設計したパターンにより,Ptペーストを膜厚20
μmに印刷し,内部電極401,402を形成する。そ
して,実装シート201,202には,前記のようにサ
ーミスタ素子111,112を印刷する。サーミスタ素
子111,112の厚さは100〜200μmであり,
上記内部電極401,402の一端を被っている。ま
た,内部電極401,402の他端は,接続部材451
を介して,Ptのリード線からなるリード部材311,
312と接続されている。
【0023】そして,サーミスタ素子111,112,
内部電極401,402,及び接続部材451を埋設す
るように実装シート201,202の取付面211,2
12にカバーシート301,302を熱圧着する。本例
における熱圧着は,圧着プレス機により,90℃,9.
8MPa,で3分間行った。その後,該熱圧着品を電気
炉により1550℃で1時間焼成した。
内部電極401,402,及び接続部材451を埋設す
るように実装シート201,202の取付面211,2
12にカバーシート301,302を熱圧着する。本例
における熱圧着は,圧着プレス機により,90℃,9.
8MPa,で3分間行った。その後,該熱圧着品を電気
炉により1550℃で1時間焼成した。
【0024】リード部材311,312の一端は,上記
のように内部電極401,402と接続されるが,他端
は,カバーシート301,302,及び実装シート20
1,201の外部に引き出されている。更に,サーミス
タ式温度センサ10は,図4に示すように,ネジ部52
1等を有する取付部材52と一体化される。上記及び図
1からも知られるように,2個のサーミスタ素子11
1,112は,絶縁性セラミックスよりなる実装シート
202,絶縁性セラミックスよりなるカバーシート30
2によって,互いに電気的に絶縁された状態に配設され
ている。また,サーミスタ素子111の一対のリード部
材311は,他のサーミスタ素子112の一対のリード
部材312と電気的に絶縁されている。このように,各
サーミスタ素子は,他のサーミスタ素子のリード部材と
は電気的に絶縁された,一対のリード部材をそれぞれ有
していることが分かる。
のように内部電極401,402と接続されるが,他端
は,カバーシート301,302,及び実装シート20
1,201の外部に引き出されている。更に,サーミス
タ式温度センサ10は,図4に示すように,ネジ部52
1等を有する取付部材52と一体化される。上記及び図
1からも知られるように,2個のサーミスタ素子11
1,112は,絶縁性セラミックスよりなる実装シート
202,絶縁性セラミックスよりなるカバーシート30
2によって,互いに電気的に絶縁された状態に配設され
ている。また,サーミスタ素子111の一対のリード部
材311は,他のサーミスタ素子112の一対のリード
部材312と電気的に絶縁されている。このように,各
サーミスタ素子は,他のサーミスタ素子のリード部材と
は電気的に絶縁された,一対のリード部材をそれぞれ有
していることが分かる。
【0025】次に本例の作用効果について述べる。本例
のサーミスタ式温度センサ10は,前記のように測定領
域の異なる2つのサーミスタ素子211,212からな
る(図2参照)。従って,その温度測定領域は500°
〜900℃となり,従来例に比べて,約2倍の測定スパ
ン400℃を有している。一方,本例は,図4に示すよ
うに,金属の保護管を有していない。また,サーミスタ
素子111,112はペースト状のものから製作した厚
膜タイプであり,絶縁性セラミックス製のシート20
1,202,301,302と板状に一体化されて構造
上の無駄がなく,外気の熱伝達が良好である。また,各
シーシ201,202,301,302は,厚さ方向に
積み重ねてあるから,枚数が増えても形状が大きくなら
ない。従って小型であると共に,サーミスタ素子への雰
囲気温度の伝達性に優れている。それ故,サーミスタ素
子の応答が高速である。
のサーミスタ式温度センサ10は,前記のように測定領
域の異なる2つのサーミスタ素子211,212からな
る(図2参照)。従って,その温度測定領域は500°
〜900℃となり,従来例に比べて,約2倍の測定スパ
ン400℃を有している。一方,本例は,図4に示すよ
うに,金属の保護管を有していない。また,サーミスタ
素子111,112はペースト状のものから製作した厚
膜タイプであり,絶縁性セラミックス製のシート20
1,202,301,302と板状に一体化されて構造
上の無駄がなく,外気の熱伝達が良好である。また,各
シーシ201,202,301,302は,厚さ方向に
積み重ねてあるから,枚数が増えても形状が大きくなら
ない。従って小型であると共に,サーミスタ素子への雰
囲気温度の伝達性に優れている。それ故,サーミスタ素
子の応答が高速である。
【0026】図3は,図10に示すような金属保護管に
サーミスタ素子を2個収納した従来形と,本例のサーミ
スタ式温度センサの応答特性を比較した図である。それ
ぞれを1000℃の零囲気に置いた場合,従来例は図3
に示すような応答曲線108を示し,600℃の計測値
に達するまで40秒弱の時間を要していた。本例の応答
曲線103によれば,これが10秒強となり,3倍以上
に応答性が改善されている。
サーミスタ素子を2個収納した従来形と,本例のサーミ
スタ式温度センサの応答特性を比較した図である。それ
ぞれを1000℃の零囲気に置いた場合,従来例は図3
に示すような応答曲線108を示し,600℃の計測値
に達するまで40秒弱の時間を要していた。本例の応答
曲線103によれば,これが10秒強となり,3倍以上
に応答性が改善されている。
【0027】また,サーミスタ素子111,112は絶
縁性セラミックスのシート201,202,301,3
02に全体が被われ保護されているから,外力に対し充
分な強度を有すると共に,悪環境にも耐え信頼性が高
い。上記のように,本例によれば,小型で強度にすぐ
れ,応答性のよいワイドレンジの高温用サーミスタ素子
を提供することができる。なお,本例ではサーミスタ素
子はペースト状のものを印刷して製作したが,ドクター
ブレード法によって製作したシート状のサーミスタ素子
を所望の大きさに切断して用いてもよい。
縁性セラミックスのシート201,202,301,3
02に全体が被われ保護されているから,外力に対し充
分な強度を有すると共に,悪環境にも耐え信頼性が高
い。上記のように,本例によれば,小型で強度にすぐ
れ,応答性のよいワイドレンジの高温用サーミスタ素子
を提供することができる。なお,本例ではサーミスタ素
子はペースト状のものを印刷して製作したが,ドクター
ブレード法によって製作したシート状のサーミスタ素子
を所望の大きさに切断して用いてもよい。
【0028】実施例2 本例は,図5に示すように実施例1において,実装シー
ト203とカバーシート303とを,それぞれ1枚で構
成すると共に,4つの内部電極403〜406とリード
部材313〜316との接続方法を変更したものであ
る。本例は,1枚の実装シート203の取付面213に
2個のサーミスタ素子113,114及び4個の内部電
極403〜406を印刷してある。内部電極403〜4
06の一端にはランド413〜416が形成されてい
る。上記ランド413〜416の位置には,実装シート
203又はカバーシート303上にスルーホール423
〜426が形成されている。
ト203とカバーシート303とを,それぞれ1枚で構
成すると共に,4つの内部電極403〜406とリード
部材313〜316との接続方法を変更したものであ
る。本例は,1枚の実装シート203の取付面213に
2個のサーミスタ素子113,114及び4個の内部電
極403〜406を印刷してある。内部電極403〜4
06の一端にはランド413〜416が形成されてい
る。上記ランド413〜416の位置には,実装シート
203又はカバーシート303上にスルーホール423
〜426が形成されている。
【0029】上記スルーホール423〜426には,P
tペーストなどの導電性物質が充填されている。また,
スルーホール423〜426におけるランド413〜4
16の反対側の面には,端子板433〜436が形成さ
れている。そして,上記端子板433〜436には,リ
ード部材313〜316が半田付け等により接続され
る。
tペーストなどの導電性物質が充填されている。また,
スルーホール423〜426におけるランド413〜4
16の反対側の面には,端子板433〜436が形成さ
れている。そして,上記端子板433〜436には,リ
ード部材313〜316が半田付け等により接続され
る。
【0030】本例は,実装シート203及びカバーシー
ト303が1枚であるから,実施例1に比べてよりコン
パクトである。また,リード部材313〜316と内部
電極403〜406との接続は,シート203,303
の外側面に設けた端子板433〜436にリード部材3
13〜316を接続することによって行われる。従って
実施例1のようにリード部材をカバーシートと実装シー
トの間に熱圧着によって挾持する必要がない。それ故,
サーミスタ素子のシールがより確実である。また,リー
ド部材との接続が容易である。その他は,実施例1と同
様である。
ト303が1枚であるから,実施例1に比べてよりコン
パクトである。また,リード部材313〜316と内部
電極403〜406との接続は,シート203,303
の外側面に設けた端子板433〜436にリード部材3
13〜316を接続することによって行われる。従って
実施例1のようにリード部材をカバーシートと実装シー
トの間に熱圧着によって挾持する必要がない。それ故,
サーミスタ素子のシールがより確実である。また,リー
ド部材との接続が容易である。その他は,実施例1と同
様である。
【0031】実施例3 本例は,図6に示すように,実施例1において3個のサ
ーミスタ素子115〜117を設けたものである。本例
では絶縁性セラミックス製の3枚の実装シート204〜
206と1枚のカバーシート304を有している。実装
シート204〜206には,それぞれ測定レンジの異な
る3個のサーミスタ素子115〜117が印刷され,ま
たそれぞれ1対の内部電極407が印刷されている。ま
た,実装シート204〜206の取付面214〜216
は他の実装シート205,206の非取付面225,2
26またはカバーシート304によって被われている。
ーミスタ素子115〜117を設けたものである。本例
では絶縁性セラミックス製の3枚の実装シート204〜
206と1枚のカバーシート304を有している。実装
シート204〜206には,それぞれ測定レンジの異な
る3個のサーミスタ素子115〜117が印刷され,ま
たそれぞれ1対の内部電極407が印刷されている。ま
た,実装シート204〜206の取付面214〜216
は他の実装シート205,206の非取付面225,2
26またはカバーシート304によって被われている。
【0032】本例では,3個のサーミスタ素子115〜
117を有するから温度測定範囲をより広くすることが
できる。また,実装シート205,206の非取付面2
25,226で他の実装シート204,205の取付面
215,216を被うようにしたので,カバーシート3
04の枚数が1枚でよい。従って,実施例1と同じ4枚
の絶縁性セラミックスシートによって,3個のサーミス
タ素子を収納することができ,相対的に省スペースを実
現することができる。その他については,実施例1と同
様である。
117を有するから温度測定範囲をより広くすることが
できる。また,実装シート205,206の非取付面2
25,226で他の実装シート204,205の取付面
215,216を被うようにしたので,カバーシート3
04の枚数が1枚でよい。従って,実施例1と同じ4枚
の絶縁性セラミックスシートによって,3個のサーミス
タ素子を収納することができ,相対的に省スペースを実
現することができる。その他については,実施例1と同
様である。
【0033】実施例4 本例は,図7に示すように,実施例1において,上部実
装シート207に4本の内部電極440〜443を設け
ると共に,該内部電極410〜413の一部をカバーシ
ート305から露出させたものである。上部実装シート
207のサーミスタ素子112には,4本の内部電極4
40〜443が接続されている。そして,第1内部電極
440は端子板453を介して第1リード部材317に
接続されている。一方第2〜第4内部電極441〜44
3は,端子板452を介して第2リード部材318に接
続されている。
装シート207に4本の内部電極440〜443を設け
ると共に,該内部電極410〜413の一部をカバーシ
ート305から露出させたものである。上部実装シート
207のサーミスタ素子112には,4本の内部電極4
40〜443が接続されている。そして,第1内部電極
440は端子板453を介して第1リード部材317に
接続されている。一方第2〜第4内部電極441〜44
3は,端子板452を介して第2リード部材318に接
続されている。
【0034】また,上部カバーシート305の横幅W2
は他の実装シート201,207及び下部カバーシート
302の横幅W1 より若干短くなっている(W1 >
W2 )。それ故,上部カバーシート305の左端305
1と上部実装シート207の左端2071とを一致させ
て接着した場合,内部電極440〜443の右方(リー
ド部材317,318との接続部側)は,露出する。
は他の実装シート201,207及び下部カバーシート
302の横幅W1 より若干短くなっている(W1 >
W2 )。それ故,上部カバーシート305の左端305
1と上部実装シート207の左端2071とを一致させ
て接着した場合,内部電極440〜443の右方(リー
ド部材317,318との接続部側)は,露出する。
【0035】すなわち,カバーシート302,305と
実装シート201,207とを熱圧着したとき,上部実
装シート207の内部電極440〜443とリード部材
317,318との接続部は露出する。従って,その
後,レーザー光を用いて,内部電極440〜443と端
子板452との間を任意に切断することができる。
実装シート201,207とを熱圧着したとき,上部実
装シート207の内部電極440〜443とリード部材
317,318との接続部は露出する。従って,その
後,レーザー光を用いて,内部電極440〜443と端
子板452との間を任意に切断することができる。
【0036】ここで,第1内部電極440と各第2〜第
4内部電極441〜443との間の抵抗値をR1 (44
0−441間),R2 (440−442間),R3 (4
40−443間)とする。第2〜第4内部電極441〜
443がすべて端子板452(リード部材318)に接
続されている場合は,リード部材317,318の間は
上記R1 〜R3 の並列回路が形成される。もし,第4内
部電極443を切断すれば(図7),リード部材31
7,318の間はR1 とR2 の並列回路となり,合成抵
抗値Rは上昇する。また,第2〜第4内部電極441〜
443の1つだけを端子板452に接続すればR1 乃至
R3 からなる単独回路が形成される。
4内部電極441〜443との間の抵抗値をR1 (44
0−441間),R2 (440−442間),R3 (4
40−443間)とする。第2〜第4内部電極441〜
443がすべて端子板452(リード部材318)に接
続されている場合は,リード部材317,318の間は
上記R1 〜R3 の並列回路が形成される。もし,第4内
部電極443を切断すれば(図7),リード部材31
7,318の間はR1 とR2 の並列回路となり,合成抵
抗値Rは上昇する。また,第2〜第4内部電極441〜
443の1つだけを端子板452に接続すればR1 乃至
R3 からなる単独回路が形成される。
【0037】このように第2〜第4内部電極441〜4
43を適宜切断して,リード部材317,318の間の
抵抗値Rを調整することができる。すなわち,第2〜第
4内部電極441〜443に調整電極の機能を付与する
ことができる。このようにして,リード部材317,3
18間の抵抗値を調整して,各サーミスタ式温度センサ
間の抵抗値のばらつきを少なく,均一化して測定精度を
向上することができる。その他については,実施例1と
同様である。
43を適宜切断して,リード部材317,318の間の
抵抗値Rを調整することができる。すなわち,第2〜第
4内部電極441〜443に調整電極の機能を付与する
ことができる。このようにして,リード部材317,3
18間の抵抗値を調整して,各サーミスタ式温度センサ
間の抵抗値のばらつきを少なく,均一化して測定精度を
向上することができる。その他については,実施例1と
同様である。
【0038】実施例5 本例は,実施例4において,図8に示すように上部実装
シート208に設けた内部電極440,444〜448
の数を6本にすると共に,第2〜第6内部電極444〜
448を端子板452に任意に接続できるようにしたも
のである。すなわち,本例では,調整電極の機能を有す
る第2〜第6内部電極444〜448が合計5本で構成
される。
シート208に設けた内部電極440,444〜448
の数を6本にすると共に,第2〜第6内部電極444〜
448を端子板452に任意に接続できるようにしたも
のである。すなわち,本例では,調整電極の機能を有す
る第2〜第6内部電極444〜448が合計5本で構成
される。
【0039】図8に示すように,第1内部電極440は
端子板453を介して第1リード部材317に接続され
ている。また,第2〜第6内部電極444〜448は,
第2リード部材318に接続された端子板452と任意
に接続できるよう構成されている。すなわち,第2〜第
6内部電極444〜448と端子板452との接続は,
図8に示すようにPtペースト461を印刷することに
よって接続することができる。
端子板453を介して第1リード部材317に接続され
ている。また,第2〜第6内部電極444〜448は,
第2リード部材318に接続された端子板452と任意
に接続できるよう構成されている。すなわち,第2〜第
6内部電極444〜448と端子板452との接続は,
図8に示すようにPtペースト461を印刷することに
よって接続することができる。
【0040】第1内部電極440と第2〜第6内部電極
444〜448の間の抵抗をR1 〜R5 とすれば,その
接続の態様によって,第1リード部材317と第2リー
ド部材318間の抵抗を様々に調整することができる。
なお,図8において,破線表示部はカバーシートで被わ
れる部分を示すものである。その他は実施例4と同様で
ある。
444〜448の間の抵抗をR1 〜R5 とすれば,その
接続の態様によって,第1リード部材317と第2リー
ド部材318間の抵抗を様々に調整することができる。
なお,図8において,破線表示部はカバーシートで被わ
れる部分を示すものである。その他は実施例4と同様で
ある。
【0041】実施例6 本例は,図9に示すように,実施例1において,両方の
実装シート207,208に,実施例4と同様に調整電
極である第2〜第4内部電極441〜443を設けた例
である(下部実装シート208は図示せず)。上下のカ
バーシート305,306の横幅W2 は上下の実装シー
ト207,209の横幅W1 より短くなっている。ま
た,上下のカバーシート305,306は上端と下端に
配置されている。そして,上部実装シート207の取付
面217は上向きとなっており,下部実装シート209
の取付面219は下向きとなっている。
実装シート207,208に,実施例4と同様に調整電
極である第2〜第4内部電極441〜443を設けた例
である(下部実装シート208は図示せず)。上下のカ
バーシート305,306の横幅W2 は上下の実装シー
ト207,209の横幅W1 より短くなっている。ま
た,上下のカバーシート305,306は上端と下端に
配置されている。そして,上部実装シート207の取付
面217は上向きとなっており,下部実装シート209
の取付面219は下向きとなっている。
【0042】実装シート207,209の取付面には,
実施例4と同様に4本の内部電極440〜443が印刷
されている。そして,第2〜第4内部電極441〜44
3と,端子板452との間の接続を変更して,リード部
材317,318間の抵抗値を調整することができる。
本例では,低温用及び高温用の両方のサーミスタ素子1
11,112の抵抗値を調整することができる。従って
本例によれば測定温度領域の全域に渡って,ばらつきの
少ない高精度のサーミスタ素子10を提供することがで
きる。その他は,実施例1と同様である。
実施例4と同様に4本の内部電極440〜443が印刷
されている。そして,第2〜第4内部電極441〜44
3と,端子板452との間の接続を変更して,リード部
材317,318間の抵抗値を調整することができる。
本例では,低温用及び高温用の両方のサーミスタ素子1
11,112の抵抗値を調整することができる。従って
本例によれば測定温度領域の全域に渡って,ばらつきの
少ない高精度のサーミスタ素子10を提供することがで
きる。その他は,実施例1と同様である。
【図1】実施例1のサーミスタ式温度センサの検温部の
分解斜視図。
分解斜視図。
【図2】実施例1のサーミスタ式温度センサの抵抗−温
度特性図。
度特性図。
【図3】実施例1のサーミスタ式温度センサの応答特性
図。
図。
【図4】実施例1のサーミスタ式温度センサの斜視図。
【図5】実施例2のサーミスタ式温度センサの検温部の
分解斜視図。
分解斜視図。
【図6】実施例3のサーミスタ式温度センサの検温部の
説明図。
説明図。
【図7】実施例4のサーミスタ式温度センサの検温部の
分解斜視図。
分解斜視図。
【図8】実施例5のサーミスタ式温度センサの検温部の
説明図。
説明図。
【図9】実施例6のサーミスタ式温度センサの検温部の
分解斜視図。
分解斜視図。
【図10】従来のサーミスタ式温度センサの構造説明
図。
図。
10...サーミスタ式温度センサ, 111〜117...サーミスタ素子, 201〜209...実装シート, 211〜217...取付面, 301〜306...カバーシート, 311〜318...リード部材, 401〜407...内部電極, 440〜448...内部電極, 433〜436,451,452...端子板, 52...取付部材,
Claims (6)
- 【請求項1】 絶縁性セラミックスよりなる実装シート
と, 該実装シート上に設けられるとともに,互いに電気的に
絶縁された状態に配設した複数のサーミスタ素子と, 該サーミスタ素子をカバーする絶縁性セラミックスより
なるカバーシートとからなり, かつ,各サーミスタ素子は,それぞれ他のサーミスタ素
子のリード部材とは電気的に絶縁された一対のリード部
材を有することを特徴とするサーミスタ式温度センサ。 - 【請求項2】 前記複数のサーミスタ素子は,同一の基
板上において,互いが電気的に絶縁されるように配置さ
れていることを特徴とする請求項1記載のサーミスタ式
温度センサ。 - 【請求項3】 前記複数のサーミスタ素子の間に絶縁性
の実装シートが介在されることにより,電気的に絶縁さ
れることを特徴とする請求項1乃至2いずれか1項記載
のサーミスタ式温度センサ。 - 【請求項4】 絶縁性セラミックスよりなる実装シート
と,該実装シート上にそれぞれ設けられたサーミスタ素
子と,該サーミスタ素子をカバーする絶縁性セラミック
スよりなるカバーシートとからなるサーミスタ式温度セ
ンサを,複数積層することにより構成されていることを
特徴とするサーミスタ式温度センサ。 - 【請求項5】 前記複数のサーミスタ素子は,互いに異
なる温度測定範囲を有することを特徴とする請求項1乃
至4項のいずれか1項記載の温度センサ。 - 【請求項6】 前記実装シート上には,前記サーミスタ
素子と電気的に導通された3個以上の内部電極が設けら
れ,前記実装シート上に設けられたリード部材との間に
おいて,所望の抵抗値となるように,前記内部電極の少
なくとも1個と前記リード部材とが選択的に導通されて
いることを特徴とする請求項1乃至5項のいずれか1項
記載の温度センサ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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