JPS58155322A - 温度検出器 - Google Patents
温度検出器Info
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- JPS58155322A JPS58155322A JP3897282A JP3897282A JPS58155322A JP S58155322 A JPS58155322 A JP S58155322A JP 3897282 A JP3897282 A JP 3897282A JP 3897282 A JP3897282 A JP 3897282A JP S58155322 A JPS58155322 A JP S58155322A
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- JP
- Japan
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- temperature
- magnetic
- thermoamorphous
- insulating base
- base material
- Prior art date
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- Pending
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-
- 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
- G01K7/36—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using magnetic elements, e.g. magnets, coils
- G01K7/38—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using magnetic elements, e.g. magnets, coils the variations of temperature influencing the magnetic permeability
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は複数の所定温度を境に電気出力にステップ状の
状態変化を示す温度検出器に関する。
状態変化を示す温度検出器に関する。
一般に電気信号処理が可能な温度検出器としては、サー
ミスタ、バイメタルスイッチ、サーモフェライト(リー
ドスイッチとの組合せ)、温度ヒユーズ等が知られてい
るが、サーミスタは素子個々の特性のばらつきが大きく
、しかも信号処理回踏がかなり複雑になる。また振動や
衝撃に弱い、バイメタルスイッチも形状のわずかなばら
つきで応答温度がかなり大きくばらつき、調整や設定が
わずられしく、振動や衝撃によりチャタリングを生ずる
などの問題がある。サーモフェライトを用いるものでも
リードスイッチが振動や衝撃に弱いため組込時に破損す
る二とがある。特にエンジン、車輌等の組立時に高パワ
ーのインパクトレンチを使用する場合には、その衝撃で
、サーミスタやリードスイッチが損傷する二とがあり、
これらの取扱いが難かしい、温度ヒユーズは消耗タイプ
であるので、繰り返し制御用には使用し得ない。
ミスタ、バイメタルスイッチ、サーモフェライト(リー
ドスイッチとの組合せ)、温度ヒユーズ等が知られてい
るが、サーミスタは素子個々の特性のばらつきが大きく
、しかも信号処理回踏がかなり複雑になる。また振動や
衝撃に弱い、バイメタルスイッチも形状のわずかなばら
つきで応答温度がかなり大きくばらつき、調整や設定が
わずられしく、振動や衝撃によりチャタリングを生ずる
などの問題がある。サーモフェライトを用いるものでも
リードスイッチが振動や衝撃に弱いため組込時に破損す
る二とがある。特にエンジン、車輌等の組立時に高パワ
ーのインパクトレンチを使用する場合には、その衝撃で
、サーミスタやリードスイッチが損傷する二とがあり、
これらの取扱いが難かしい、温度ヒユーズは消耗タイプ
であるので、繰り返し制御用には使用し得ない。
そこで本出願人は、感温磁性体(サーモフェライト、サ
ーモアモーブアス等)を用い、それに巻回した検出コイ
ルのインピーダンスが感温磁性体の磁性変化により急変
することを利用して温度を検知するようにした温度検出
器(特願昭56−112552号)およびそれを改良し
た温度検出器(特願昭56−197439号)を提案し
た。しかしながらこの種の温度検出器においては、それ
において用いた感温磁性体によって定まる特定の1点の
温度(キューリ一点の温度)に対して高いか低いかの検
出のみ1.かできないため、特定の用途にしか使用でき
ない。
ーモアモーブアス等)を用い、それに巻回した検出コイ
ルのインピーダンスが感温磁性体の磁性変化により急変
することを利用して温度を検知するようにした温度検出
器(特願昭56−112552号)およびそれを改良し
た温度検出器(特願昭56−197439号)を提案し
た。しかしながらこの種の温度検出器においては、それ
において用いた感温磁性体によって定まる特定の1点の
温度(キューリ一点の温度)に対して高いか低いかの検
出のみ1.かできないため、特定の用途にしか使用でき
ない。
本発明の第1の目的は、複数点の温度を検出しうる汎用
性の高い温度検出器を提供する二とであり、第2の目的
は、耐震・耐衝撃性に優れ検出精度の高い温度検出器を
提供することである。
性の高い温度検出器を提供する二とであり、第2の目的
は、耐震・耐衝撃性に優れ検出精度の高い温度検出器を
提供することである。
上記目的を達成するために本発明においては、電気コイ
ルパターンを形成したプリント基材のコイルに、それぞ
れ異なる温度を境に磁性に変化を示す磁性体を鎖交させ
た、複数の組体を積層し、それらの電気コイルを互いに
接続して、その電気回路のインピーダンスから複数点の
温度を検出する。
ルパターンを形成したプリント基材のコイルに、それぞ
れ異なる温度を境に磁性に変化を示す磁性体を鎖交させ
た、複数の組体を積層し、それらの電気コイルを互いに
接続して、その電気回路のインピーダンスから複数点の
温度を検出する。
プリント基材はフィルム状のもの等も使用できるので各
々の組体は小型にでき、また組体の積層数。
々の組体は小型にでき、また組体の積層数。
種類の選択により温度検出特性を自由に設定する二とが
できる。
できる。
本発明の好ましい実施例においては、感温磁性体として
サーモアモーファスリボンを用いる。サーモアモーファ
スリボンはその合金組成により略30〜120℃の範囲
のある温度にキューリ一点を設定しうる。たとえば、キ
ューリ一点が30”Cであるサーモアモーファスリボン
では、温度が30℃未満では飽和磁束密度が高いが、3
0℃以上では飽和磁束密度が極端に低下する。これは反
復性がある。これにより、サーモアモーファスリボンに
巻回した電気コイルのインピーダンスは30℃未満では
高いが30℃以上で極めて低い。したがってたとえば、
キューリ一点がそれぞれ30,40゜50および60℃
のサーモアモーファスリボンにそれぞれ電気コイルを巻
回すれば、各電気コイルのインピーダンスはそれぞれ3
0,40,50および60℃で変化するから、それらの
電気コイルを直列接続、並列接続等にすれば、その回路
の合成インピーダンスは30,40,50および60℃
でステップ状に変化する。サーモアモーファスリボンは
極く薄く数μのオーダであり、電気コイルとの磁気結合
が弱いので、サーモアモーファスリボンはうず巻状ある
いはリング状に積層して中空コアとし、閉磁路を形成さ
せるのが望ましい。
サーモアモーファスリボンを用いる。サーモアモーファ
スリボンはその合金組成により略30〜120℃の範囲
のある温度にキューリ一点を設定しうる。たとえば、キ
ューリ一点が30”Cであるサーモアモーファスリボン
では、温度が30℃未満では飽和磁束密度が高いが、3
0℃以上では飽和磁束密度が極端に低下する。これは反
復性がある。これにより、サーモアモーファスリボンに
巻回した電気コイルのインピーダンスは30℃未満では
高いが30℃以上で極めて低い。したがってたとえば、
キューリ一点がそれぞれ30,40゜50および60℃
のサーモアモーファスリボンにそれぞれ電気コイルを巻
回すれば、各電気コイルのインピーダンスはそれぞれ3
0,40,50および60℃で変化するから、それらの
電気コイルを直列接続、並列接続等にすれば、その回路
の合成インピーダンスは30,40,50および60℃
でステップ状に変化する。サーモアモーファスリボンは
極く薄く数μのオーダであり、電気コイルとの磁気結合
が弱いので、サーモアモーファスリボンはうず巻状ある
いはリング状に積層して中空コアとし、閉磁路を形成さ
せるのが望ましい。
アモーファスリボンは液相金属を急冷して作らざるを得
ないため薄板であり、しかも磁気的には飽和磁化が大き
く、保磁力が小さい。機械的には破断強さが極めて大き
く、弾力性および復元性に優れる。したがって検出器は
耐震性および耐衝撃性が高いものになる。また、しきい
恒温度は組成で一義的に定まり、リボンの形状には依存
しない。
ないため薄板であり、しかも磁気的には飽和磁化が大き
く、保磁力が小さい。機械的には破断強さが極めて大き
く、弾力性および復元性に優れる。したがって検出器は
耐震性および耐衝撃性が高いものになる。また、しきい
恒温度は組成で一義的に定まり、リボンの形状には依存
しない。
したがって検出器側々の応答温度のばらつきは無く特性
が安定する。
が安定する。
以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
第1a図は一実施例の検出端を示す縦断面図、第1b図
および第1c図はそれぞれ検出端の1つの検出素子lを
示す正面図および平面図である。第1a図、第1b図お
よび第1c図を参照して説明する。検出素子1(la〜
1fの1つ)の概要を説明すると、検出素子1は絶縁基
板2と、その表面および裏面に形成した導体パターン3
、および絶縁基板2の中心部を貫通する磁性体4で構成
しである。導体パターン3は、予じめ絶縁基板2に接着
した銅箔をエツチングして形成してあり、第ib図およ
び第1c図に示すように絶縁基板2の外側に形成した端
子5からうす巻き状に反時計方向に向けて形成してあり
、絶縁基板2の中心部に設けたスリット状の穴2aの近
くで、スルホール3aを通して裏面に接続し、裏面で外
側に向けて反時計方向にのび、ちょうど端子5の裏側の
位置に形成した端子6に接続している。磁性体4はサー
モアモーファスリボンを穴2aに通し、数回者いて積層
して固着したものであるが、各検出素子1a、tb、l
c、ld、leおよびifに装着した磁性体4a、4b
、4c、4d、4’eおよび4fには、それぞれキュー
リ一点が40.50,60.70.80および90℃の
サーモアモーファスリボンを用いている。各検出素子1
a、Ib。
および第1c図はそれぞれ検出端の1つの検出素子lを
示す正面図および平面図である。第1a図、第1b図お
よび第1c図を参照して説明する。検出素子1(la〜
1fの1つ)の概要を説明すると、検出素子1は絶縁基
板2と、その表面および裏面に形成した導体パターン3
、および絶縁基板2の中心部を貫通する磁性体4で構成
しである。導体パターン3は、予じめ絶縁基板2に接着
した銅箔をエツチングして形成してあり、第ib図およ
び第1c図に示すように絶縁基板2の外側に形成した端
子5からうす巻き状に反時計方向に向けて形成してあり
、絶縁基板2の中心部に設けたスリット状の穴2aの近
くで、スルホール3aを通して裏面に接続し、裏面で外
側に向けて反時計方向にのび、ちょうど端子5の裏側の
位置に形成した端子6に接続している。磁性体4はサー
モアモーファスリボンを穴2aに通し、数回者いて積層
して固着したものであるが、各検出素子1a、tb、l
c、ld、leおよびifに装着した磁性体4a、4b
、4c、4d、4’eおよび4fには、それぞれキュー
リ一点が40.50,60.70.80および90℃の
サーモアモーファスリボンを用いている。各検出素子1
a、Ib。
le、ld、leおよび1fは同一の方Iに向けて積層
し、ケーシング7に入れである。端子5゜6の厚みと磁
性体4の厚みとはほぼ等しくしてあり、サーモアモーフ
ァスリボンは弾力性があるので、磁性体4は第1b図に
二点鎖線で示すような形状になるが、ふた8で押し付け
て力を加えたときの全体の厚みd2が、端子5,6の部
分の厚みdiとほぼ等しくなるようにしである。検出素
子la、lb、lc、ld、leおよびifはそれぞれ
隣り合ったものの端子5と6を互いに接触させてあり、
1aの端子6および1fの端子5には、それぞれ導体9
および10を介してリード11および12を接続しであ
る。第2a図に一実施例の回路構成を示す。第2a図を
参照して説明する。
し、ケーシング7に入れである。端子5゜6の厚みと磁
性体4の厚みとはほぼ等しくしてあり、サーモアモーフ
ァスリボンは弾力性があるので、磁性体4は第1b図に
二点鎖線で示すような形状になるが、ふた8で押し付け
て力を加えたときの全体の厚みd2が、端子5,6の部
分の厚みdiとほぼ等しくなるようにしである。検出素
子la、lb、lc、ld、leおよびifはそれぞれ
隣り合ったものの端子5と6を互いに接触させてあり、
1aの端子6および1fの端子5には、それぞれ導体9
および10を介してリード11および12を接続しであ
る。第2a図に一実施例の回路構成を示す。第2a図を
参照して説明する。
La、Lb、Le、Ld、LeおよびLfは、それぞれ
各検出素子1a、Ib、Lc、ld、leおよび1fの
導体パターン3のコイルと磁性体4a、 4b、4c、
4d* 4eおよび4fで形成されるインダクタンスで
あり、これらのインダクタンスは加算されるように直列
接続されている。13はパルス発振器、14はバッファ
アンプとして介挿したインバータである。インバータ1
4の出力端にはり一ド11を接続してあり、リード12
の一端は抵抗R1を介して電源(+ Vcc)に接続し
である。またリード12の一端には、ダイオードDIの
アノードを接続してあり、DIのカソードとアースの間
には平滑用のコンデンサCを接続しである。Dlのカソ
ードが出力端である。
各検出素子1a、Ib、Lc、ld、leおよび1fの
導体パターン3のコイルと磁性体4a、 4b、4c、
4d* 4eおよび4fで形成されるインダクタンスで
あり、これらのインダクタンスは加算されるように直列
接続されている。13はパルス発振器、14はバッファ
アンプとして介挿したインバータである。インバータ1
4の出力端にはり一ド11を接続してあり、リード12
の一端は抵抗R1を介して電源(+ Vcc)に接続し
である。またリード12の一端には、ダイオードDIの
アノードを接続してあり、DIのカソードとアースの間
には平滑用のコンデンサCを接続しである。Dlのカソ
ードが出力端である。
第2b図に第2a図の各部の波形を示す。第2b図のV
a lおよびVahはそれぞれ電気コイル(La)の
端子間電位差Vaの、温度が40℃(4,aのキューリ
一点)よりも低いときと高いときの波形である。パルス
発振器13の出力が高レベルHのときはインバータ14
の出力が低レベルLとなり、電気コイル(La)に抵抗
R1を介して電流が流れて電位差が発生し、パルス発振
[113の出力がLのときはインバータ14の出力がH
となって電流は流れず電位差は0になる。温度がキュー
リ一点未満ではサーモアモーファスリボンの飽和磁束密
度が高く電気コイルに電流を流してもサーモアモーファ
スリボンは飽和磁束密度に達しないので5その電気コイ
ルのインピーダンスが高く電位差Valは大きいが、温
度がキューリ一点以上になると、サーモアモーファスリ
ボンの飽和磁束密度が小さくなり、電気コイルに電流が
流れたときに、サーモアモーファスリボンが飽和磁束密
度に達し、電気コイルのインピーダンスが低下して電位
差Vahは/I%さくなる。所定の電流を電気コイルに
流したとき(インバータ14の出力端がLになったとき
)の電気コイルのインピーダンスと温度との関係を第2
c図に示す。Tel、Tc2.Tc3.Tc4.Tc5
およびTc6は各サーモアモーファスリボン4a、’
4b、 4c、 4d、 4eおよび4fのキューリ一
点である。第2a図を参照すると、出力端OUTには、
電圧Val (又はVah)相当の各電気コイルの電位
差を合わせた電圧を整流し平滑した電圧が現われるので
、全電気コイルのインピーダンスが高ければ出力端の電
圧はそれに応じた高い電圧となるが、温度が特定のキュ
ーリ一点以上になると、特定の電気コイルのインピーダ
ンスが急激に低下して、出力端の電圧はステップ状に低
下する。つまり出力端の電圧は、第2C図に点線で示す
電気コイル全体のインピーダンスのカーブのように、所
定の温度でステップ状に変化する。したがって、出力端
の電圧から温度を検出しうる。
a lおよびVahはそれぞれ電気コイル(La)の
端子間電位差Vaの、温度が40℃(4,aのキューリ
一点)よりも低いときと高いときの波形である。パルス
発振器13の出力が高レベルHのときはインバータ14
の出力が低レベルLとなり、電気コイル(La)に抵抗
R1を介して電流が流れて電位差が発生し、パルス発振
[113の出力がLのときはインバータ14の出力がH
となって電流は流れず電位差は0になる。温度がキュー
リ一点未満ではサーモアモーファスリボンの飽和磁束密
度が高く電気コイルに電流を流してもサーモアモーファ
スリボンは飽和磁束密度に達しないので5その電気コイ
ルのインピーダンスが高く電位差Valは大きいが、温
度がキューリ一点以上になると、サーモアモーファスリ
ボンの飽和磁束密度が小さくなり、電気コイルに電流が
流れたときに、サーモアモーファスリボンが飽和磁束密
度に達し、電気コイルのインピーダンスが低下して電位
差Vahは/I%さくなる。所定の電流を電気コイルに
流したとき(インバータ14の出力端がLになったとき
)の電気コイルのインピーダンスと温度との関係を第2
c図に示す。Tel、Tc2.Tc3.Tc4.Tc5
およびTc6は各サーモアモーファスリボン4a、’
4b、 4c、 4d、 4eおよび4fのキューリ一
点である。第2a図を参照すると、出力端OUTには、
電圧Val (又はVah)相当の各電気コイルの電位
差を合わせた電圧を整流し平滑した電圧が現われるので
、全電気コイルのインピーダンスが高ければ出力端の電
圧はそれに応じた高い電圧となるが、温度が特定のキュ
ーリ一点以上になると、特定の電気コイルのインピーダ
ンスが急激に低下して、出力端の電圧はステップ状に低
下する。つまり出力端の電圧は、第2C図に点線で示す
電気コイル全体のインピーダンスのカーブのように、所
定の温度でステップ状に変化する。したがって、出力端
の電圧から温度を検出しうる。
第3a図にもう1つの実施例の電気回路の構成に示す。
第3a図の回路は基本的にはコルピッツ発振回路であり
1発振要素であるインダクタンスは、前記実施例と同一
の構成とした検出素子を4つ直列接続して構成しである
。第3b図のグラフにその実施例の出力端OUTに現わ
れる信号の周波数と温度との関係を示す。コルピッツ発
振回路の発振周波数は次式で表わされる。
1発振要素であるインダクタンスは、前記実施例と同一
の構成とした検出素子を4つ直列接続して構成しである
。第3b図のグラフにその実施例の出力端OUTに現わ
れる信号の周波数と温度との関係を示す。コルピッツ発
振回路の発振周波数は次式で表わされる。
f=(1/2π)X C+CLCICインダクタンス
しすなわちLa+Lb+Lc+Ldは温度に応じてステ
ップ状に変化するので、発振周波数もステップ状に変化
する。
しすなわちLa+Lb+Lc+Ldは温度に応じてステ
ップ状に変化するので、発振周波数もステップ状に変化
する。
以上のとおり本発明によれば、複数の監視温度を設定で
き、しかも小型に構成しうるので汎用性の高い温度検出
器を提供しうる。なお、磁性体にサーモアモーファスリ
ボンを用いれば、検出端の熱容量を小さくでき、第1a
図に示したように各検出素子の磁性体を互いに接触させ
れば熱の伝達が良くなり、応答性を高める二とができる
。
き、しかも小型に構成しうるので汎用性の高い温度検出
器を提供しうる。なお、磁性体にサーモアモーファスリ
ボンを用いれば、検出端の熱容量を小さくでき、第1a
図に示したように各検出素子の磁性体を互いに接触させ
れば熱の伝達が良くなり、応答性を高める二とができる
。
第1a図は本発明の一実施例の検出端を示す縦断面図、
第1b図および第1e図は1つの検出素子を示す正面図
および平面図、第2a図は一実施例の回路構成を示す電
気回路図、第2b図は回路各部の電圧を示す波形図、第
2c図は検出素子の電気コイルのインピーダンスと温度
の関係を示すグラフである。第3a図はもうiつの実施
例を示す回路図、第3b図はその回路の発振周波数と温
度の関係を示すグラフである。 1:検出素子(組体) 2:絶縁基板 3:導体パターン 4:磁性体 5.6:端子 7ケーシング 8:ふた 9,10:導体11.12:リ
ード 13:パルス発振回路弔3allk 弔1bV 第1cV
第1b図および第1e図は1つの検出素子を示す正面図
および平面図、第2a図は一実施例の回路構成を示す電
気回路図、第2b図は回路各部の電圧を示す波形図、第
2c図は検出素子の電気コイルのインピーダンスと温度
の関係を示すグラフである。第3a図はもうiつの実施
例を示す回路図、第3b図はその回路の発振周波数と温
度の関係を示すグラフである。 1:検出素子(組体) 2:絶縁基板 3:導体パターン 4:磁性体 5.6:端子 7ケーシング 8:ふた 9,10:導体11.12:リ
ード 13:パルス発振回路弔3allk 弔1bV 第1cV
Claims (4)
- (1) うず巻状に導体パターンを形成した絶縁基材
、および絶縁基材の導体パターンと鎖交する関係に絶縁
基材を貫通する、組成により定まる所ン定の温度を境に
磁性に変化を示す磁性体を有する組体であって、それぞ
れ異なる温度を境に磁性に変化を示す磁性体を有する複
数の組体を積層し、それぞれの組体の導体パターンを互
、いに電気的に接続してなる温度検出手段、および温度
検出手段のインピーダンスに応じた電気信号を出力する
電気回路を備える、温度検出器。 - (2)磁性体をサーモアモーファス磁性体とした、前記
特許請求の範囲第(1)項記載の温度検出器。 - (3)各温度検出手段の磁性体を互いに機械的に接触さ
せた、前記特許請求の範囲第(1)項記載の温度検出器
。 - (4)各組体の導体パターンを直列接続した、前記特許
請求の範囲第(1)項記載の温度検出器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3897282A JPS58155322A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 温度検出器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3897282A JPS58155322A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 温度検出器 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS58155322A true JPS58155322A (ja) | 1983-09-16 |
Family
ID=12540064
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3897282A Pending JPS58155322A (ja) | 1982-03-12 | 1982-03-12 | 温度検出器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS58155322A (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007134061A3 (en) * | 2006-05-09 | 2008-09-12 | Thermal Solutions Inc | Magnetic element temperature sensors |
US7794142B2 (en) | 2006-05-09 | 2010-09-14 | Tsi Technologies Llc | Magnetic element temperature sensors |
US8192080B2 (en) | 2007-01-23 | 2012-06-05 | Tsi Technologies Llc | Microwire-controlled autoclave and method |
US8258441B2 (en) | 2006-05-09 | 2012-09-04 | Tsi Technologies Llc | Magnetic element temperature sensors |
-
1982
- 1982-03-12 JP JP3897282A patent/JPS58155322A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007134061A3 (en) * | 2006-05-09 | 2008-09-12 | Thermal Solutions Inc | Magnetic element temperature sensors |
US7794142B2 (en) | 2006-05-09 | 2010-09-14 | Tsi Technologies Llc | Magnetic element temperature sensors |
US8258441B2 (en) | 2006-05-09 | 2012-09-04 | Tsi Technologies Llc | Magnetic element temperature sensors |
US8192080B2 (en) | 2007-01-23 | 2012-06-05 | Tsi Technologies Llc | Microwire-controlled autoclave and method |
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