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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Thermistorgerät, insbesondere
ein Thermistorgerät zum Detektieren von relativ hohen Temperaturen.
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2. Beschreibung des Stands
der Technik
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Die
meisten der herkömmlichen Thermistorgeräte zum
Messen der Temperatur von Abgasen eines Automobils, etc., sind solche,
die in der Lage sind, eine Temperatur bis zu 800°C zu detektieren. Jedoch
ist es neuerdings erwünscht, wegen des erhöhten
Bedarfs zum Messen der Temperatur von Abgasen, etc. näher
an einem Motor, ein Thermistorgerät zu entwickeln zum Messen
einer hohen Temperatur bis zu 1000°C.
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Als
Thermistorgerät eines hochtemperatur-hitzebeständigen
Typs ist beispielsweise, wie in Patentdokument 1 gezeigt (
japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung
2007-180523 ) ein Thermistorgerät mit verbesserter
Hitzebeständigkeit entwickelt durch Entwerfen eines Beschichtungsmaterials,
das einen Hauptkörper eines Geräts umdeckt. Jedoch
ist das Thermistorgerät, das in dem Patentdokument 1 gezeigt
ist, ein Einzelplatten-Thermistorgerät ohne innere Elektrodenschichten,
was ein Problem hervorruft, dass eine Oberfläche des Gerätehauptkörpers, der
ein Sensorteil darstellt, sich verschlechtert durch hohe Hitze,
so dass eine Sensoreigenschaft verringert wird.
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Deshalb
wird vorgeschlagen, dass ein Thermistorgerät eines Schichttyps
für Hochtemperaturanwendungen verwendet wird, in dem eine
Oberfläche eines Gerätehauptkörpers nicht
ein Sensorteil darstellt, und eine innere Elektrodenschicht und
eine Thermistorschicht lamelliert bzw. beschichtet sind. Jedoch
sind in herkömmlichen Thermistorgeräten eines
Schichttyps, wie in Patentdokument 2 gezeigt (die
japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr.
2007-180523 ) Anschlüsse mit beiden Enden der längsten
Seite in einem Gerätehauptkörper verbunden, was
in einer Erhöhung im Abstand zwischen den Anschlüssen
führt für den Zweck eines Bereitens einer Fläche
einer beschichteten inneren Leitungsschicht so groß wie
möglich, etc.
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Wenn
solch ein herkömmliches Thermistorgerät eines
Schichttyps als ein Thermistorgerät für Hochtemperaturanwendungen
bei ungefähr 1000°C ohne Modifizierung verwendet
wird, kann der Versatz des Gerätehauptkörpers
zwischen den Anschlüssen erhöht werden aufgrund
von Wärmeexpansion, und ein Riss kann leicht in einem Gerätehauptkörperteil auftreten,
das sich im Zentrum der Anschlüsse (oder Isolierungsbeschichtungsteil)
befindet.
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Auch
wird in einem Thermistorgerät eines Schichttyps, in dem
ein Sicherheitsglied angebracht ist in einem Anschluss, der sich
erstreckt von einem Gerätehauptkörper, der Unterschied
in einer Wärmeexpansion oder Wärmekontraktion
zwischen dem Sicherheitsglied und dem Gerätehauptkörper
vergrößert, und dies kann eine Spannung in eine
Richtung hervorrufen, um den Anschluss von dem Gerätehauptkörper
abzureißen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung wurde in Anbetracht solch einer Situation
durchgeführt, und hat einen Zweck, ein Thermistorgerät
bereitzustellen, das in der Lage ist, stabil zu arbeiten, selbst
bei einer hohen Temperatur, und effektiv einen Riss in einem Gerätehauptkörper,
etc., zu verhindern.
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Zum
Erreichen des obigen Zwecks umfasst ein Thermistorgerät
gemäß der vorliegenden Erfindung einen Gerätehauptkörper,
enthaltend innere Elektrodenschichten, um eine Thermistorschicht
dazwischen zu schieben, ein Paar von Anschlusselektroden, gebildet
auf der äußeren Oberfläche des Gerätehauptkörpers,
und verbunden mit den sich entsprechend gegenüberliegenden
inneren Elektrodenschichten, und Anschlüssen, verbunden
mit den Anschlusselektroden, wobei der Gerätehauptkörper
ein rechtwinkliges Parallelepipedion ist mit gegenseitig rechtwinkliger
erster Seite, zweiter Seite und dritter Seite; wenn eine Länge
der ersten Seite α ist, eine Länge der zweiten
Seite β ist, und eine Länge der dritten Seite γ ist,
erfüllt jede der Seitenlängen α, β and γ eine
Beziehung von α ≥ β > γ; wobei die Anschlusselektroden
entsprechend gebildet sind auf zwei Ebenenoberflächen enthaltend
die erste Seite und zweite Seite; und die Anschlüsse (lead
terminals) verbunden sind mit den Anschlusselektroden, um eine Längenrichtung
der dritten Seite des Gerätehauptkörpers dazwischen
zu legen.
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In
dem Thermistorgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung ist ein Sensorteil innerhalb des Gerätehauptkörpers
enthalten, das die Sensoreigenschaft beeinflusst, da die inneren
Elektrodenschichten beschichtet sind, um den Thermistor dazwischen in
dem Gerätehauptkörper zu legen (zu sandwichen). Deshalb
ist, selbst wenn die Oberfläche des Gerätehauptkörpers
durch hohe Hitze beeinflusst wird, das Sensorteil innerhalb des
Gerätehauptkörpers unbeeinflusst, und die Sensoreigenschaft
bleibt bevorzugt erhalten. Das Thermistorgerät der vorliegenden Erfindung
hat nämlich eine Struktur, die kaum beeinflusst wird durch
Umgebungen, wie zum Beispiel Temperatur und Atmosphäre.
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In
dem Thermistorgerät gemäß der vorliegenden
Erfindung sind auch die Anschlüsse mit beiden Enden der
kürzesten Seite, der dritten Seite, des Gerätehauptkörpers
entsprechend verbunden. Ein Paar der Anschlüsse legt nämlich
die kürzeste dritte Seite dazwischen, so dass die Änderung
in dem Abstand, dazwischengelegt durch die Anschlüsse in dem
Thermistorgerät, aufgrund einer Wärmeexpansion
oder Wärmekontraktion minimiert wird. Deshalb ist es möglich,
einen Riss in dem Gerätehauptkörper effektiv zu
verhindern.
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Das
Thermistorgerät der vorliegenden Erfindung hat nämlich
einen weiten Bereich von gemessener Temperatur und eine verbesserte
Verlässlichkeit als Hochtemperaturthermistor, selbst unter
schwierigen Umgebungsbedingungen. Es ist auch möglich, das
Thermistorgerät der vorliegenden Erfindung in eine Richtung
zu verkleinern, so dass der Anschluss (lead terminal) sich verlängert,
um ein Gehäuse zum Aufnehmen des Thermistorgeräts
dünner zu machen.
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Bevorzugt
wird der Anschluss entlang einer Richtung parallel zu der ersten
Seite verlängert. In diesem Fall ist es insbesondere möglich,
in eine Richtung zu verkleinern, so dass der Anschluss verlängert
wird, und das Gehäuse zum Aufnehmen des Thermistorgeräts
dünner gemacht wird.
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Bevorzugt
ist ein erstes Material Platin (Pt), ein zweites Material mindestens
eines von Palladium (Pd), Rhodium (Rh) und Iridium (Ir), und irgendeine von
der inneren Elektronenschicht und der Anschlusselektrode enthält
das erste Metall und das zweite Metall, während die andere
das erste Metall und das zweite Metall mit relativ geringem Inhalt
des zweiten Metalls oder nur das erste Metall ohne das zweite Metall
enthält.
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Im
Allgemeinen tendiert ein Endteil der inneren Elektronenschicht,
exponiert in einer Oberfläche des Gerätehauptkörpers,
dazu, sich einzubeulen, verglichen zu der Oberfläche des
Gerätehauptkörpers, was leicht in einer unzureichenden
Verbindung mit der Anschlusselektrode resultiert. Das zweite Metall,
wie zum Beispiel Palladium, Rhodium und Iridium, diffundiert leicht
in ein Verbindungsteil zwischen der inneren Elektrodenschicht und
der Anschlusselektrode, diffundierend von der Hochkonzentrationsseite
zu der Niedrigkonzentrationsseite. Deshalb ist die innere Elektrodenschicht
bevorzugt verbunden mit der Anschlusselektrode.
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Bevorzugt
ist eine Position zum Verbinden des Anschlusses mit der Anschlusselektrode
nicht richtig ausgerichtet mit einer Position zum Verbinden der
inneren Elektrodenschicht mit der Anschlusselektrode. Durch Versetzen
in Position eines Temperatursensors zum Erfassen (entsprechend der
Position der inneren Elektrodenschicht) von der Position des Anschlusses,
was leicht ist, um Wärme freizugeben, wird eine Genauigkeit
in Ansprechen auf Temperatur verbessert.
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Bevorzugt
wird eine Schwebeelektrode (flogt electrode), die nicht verbunden
ist mit der Anschlusselektrode, beschichtet über die Thermistorschicht zwischen
den inneren Elektrodenschichten, die entsprechend verbunden sind
mit den Anschlusselektroden in dem Gerätehauptkörper.
Durch Bilden der Schwebeelektrode kann ein Bereich, wo die innere Elektrodenschichten überlappen,
im Wesentlichen konstant aufrechterhalten werden, selbst wenn ein Offset
in einem Muster der inneren Elektrodenschicht auftritt, so dass
Variationen in Thermistoreigenschaften verringert werden können.
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Bevorzugt
wird mindestens ein Teil zum Verbinden des Anschlusses mit der Anschlusselektrode mit
einer Isolationsschicht beschichtet. Durch Beschichten mit der Isolationsschicht
ist es möglich, eine Isolation mit einem Metallgehäuse
sicherzustellen, und auch eine Verschlechterung einer externen Elektrode
durch Umgebungen, wie zum Beispiel Temperatur und Atmosphäre,
zu verhindern.
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Wenn
die Umrandung des Gerätehauptkörpers, die verbunden
ist mit dem Anschluss, mit der Isolationsschicht beschichtet wird,
wird eine Spannung nahe einem Teil konzentriert, wo der Anschluss von
der Isolierungsbeschichtung exponiert ist, wegen einem Offset aufgrund
einer Wärmeexpansion oder Wärmekontraktion, aber
in der Struktur der vorliegenden Erfindung kann die Spannung verringert
werden, um dazu beizutragen, einen Riss in dem Gerätehauptkörper
zu verhindern.
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Bevorzugt
enthält der Gerätehauptkörper Mn, Ca
und Ti und die Isolationsschicht enthält Mn und Ca ohne
Ti. Solch ein Beitrag erlaubt ein gleichzeitiges Einbrennen des
Thermistorgeräts und der Isolationsschicht, so dass ihre
Wärmeexpansionskoeffizienten sich annähern, um
eine Verlässlichkeit zu verbessern.
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Bevorzugt
wird ein Sicherheitsglied einer Isolationseigenschaft zum ein Paar
der Anschlüsse abzuhalten, sich in gegenseitig trennende
Richtungen zu bewegen, angebracht an dem Anschluss, der sich von
dem Gerätehauptkörper erstreckt. Durch Anbringen
solch eines Sicherheitsglieds, ist es möglich, einen Defekt
eines Beinteilens in einem Paar von Anschlüssen zu vermeiden,
und auch eine Isolierung zwischen dem Metallgehäuse und
dem Anschluss sicherzustellen.
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Bevorzugt
ist eine Breitendimension des Sicherheitsglieds entlang einer Richtung
parallel zu der dritten Seite größer als ein Abstand
zwischen den Anschlüssen. Auch ist bevorzugt eine Breitenrichtung
des Sicherheitsglieds in einer Richtung parallel zu der zweiten
Seite größer als die Länge β der
zweiten Seite. Durch Hervorrufen, dass die Breite des Sicherheitsglieds
größer ist als die Breite des Gerätehauptkörpers,
ist es möglich, eine Isolierung zwischen dem Metallgehäuse
und dem Gerätehauptkörper zu erreichen.
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Die
innere Elektrodenschicht und eine longitudinale Richtung des Anschlusses
kann in einer ungefähren rechtwinkligen Relation oder ungefähren horizontalen
Relation sein.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Hier
im Folgenden wird die vorliegende Erfindung erklärt auf
Grundlage der Ausführungsformen, die in den folgenden Zeichnungen
gezeigt sind, wobei folgendes gezeigt wird:
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1 zeigt
eine vertikale Querschnittsansicht eines Schlüsselteils
eines Thermistorgeräts gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 zeigt
eine querverlaufende Querschnittsansicht des Thermistorgeräts
entlang der II-II-Linie, gezeigt in 1;
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3 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Schlüsselteils des Thermistorgeräts,
gezeigt in 1;
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4 zeigt
eine vertikale Querschnittsansicht eines Thermistorgeräts
gemäß der anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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5 zeigt
eine vertikale Querschnittsansicht eines Thermistorgeräts
gemäß der anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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6 zeigt
eine querverlaufende Querschnittsansicht eines Thermistorgeräts
gemäß der anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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7 zeigt
eine querverlaufende Querschnittsansicht eines Thermistorgeräts
gemäß der anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
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8 zeigt
eine querverlaufende Querschnittsansicht eines Thermistorgeräts
gemäß der anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung; und
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9 zeigt
eine querverlaufende Querschnittsansicht eines Thermistorgeräts
gemäß der anderen Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Erste Ausführungsform
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Hier
im Folgenden wir die vorliegende Erfindung erklärt auf
Grundlage der in den Figuren gezeigten Ausführungsformen.
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Wie
in 1 bis 3 gezeigt, umfasst ein Thermistorgerät 2 des
Schichttyps gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung einen Gerätehauptkörper 4,
ein Paar Anschlüsse 12 und eine Isolationsschicht 14.
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Wie
in 3 gezeigt, ist der Gerätehauptkörper 4 ein
rechtwinkliges Parallelepipedion mit gegenseitig rechtwinkligen
ersten Seite 4a, zweiten Seite 4b und dritten
Seite 4c. In den Zeichnungen ist eine Richtung parallel
zu der ersten Seite 4a des Gerätehauptkörpers 4 definiert
als eine X-Achse, eine Richtung parallel zu der zweiten Seite 4b ist
definiert als eine Y-Achse, und eine Richtung parallel zu der dritten
Seite 4c des Gerätehauptkörpers 4 ist
definiert als eine Z-Achse.
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Wenn
die Länge der ersten Seite 4a α ist,
die Länge der zweiten Seite 4b β ist,
und die Länge der dritten Seite 4c γ ist,
erfüllen die Längen α, β und γ von
jeder Seite 4a, 4b und 4c eine Relation α ≥ β > γ, und Anschlusselektroden 10 sind
entsprechend gebildet auf zwei Ebenenoberflächen einschließlich
der ersten Seite 4a und der zweiten Seite 4b des
Gerätehauptkörpers 4. Jede Anschlusselektrode 10 ist
gebildet auf der gesamten Oberfläche von beiden Endseiten
des Gerätehauptkörpers 4 in der Z-Achsen-Richtung,
aber ist nicht notwendigerweise gebildet auf der gesamten Oberfläche.
Die Längen α, β und γ der entsprechenden
Seiten 4a, 4b und 4c sind nicht besonders
begrenzt, aber bevorzugt α = 1,5 × γ bis
6,0 × γ, β = 1,5 × 4,0 × γ und γ =
0,3 bis 1,0 mm.
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Ein
vorderes Ende von jedem der Anschlüsse 12 ist
verbunden mit jeder der Anschlusselektroden 10 mit Bondierpaste
oder durch Schweißen, so dass beide Seiten des Gerätehauptkörpers 4 in
der Längenrichtung der dritten Seite 4c des Gerätehauptkörpers 4 zwischen
einem Paar von Anschlüssen 12 dazwischen gelegt
werden. Ein hinteres Ende von jedem der Anschlüsse 12 erstreckt
sich entlang der X-Achsen-Richtung.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, sind die inneren
Elektrodenschichten 8 alternierend lamelliert bzw. beschichtet
in dem Gerätehauptkörper 4, um eine Thermistorschicht 6 mit
NTC-Eigenschaften dazwischen zu legen. In dieser Ausführungsform
ist die Ebenenoberfläche der inneren Elektrodenschicht 8 in einer
Richtung parallel zu der Ebenenoberfläche enthaltend die
X-Achse und Z-Achse. Eine der inneren Elektrodenschichten 8,
um die Thermistorschicht 6 dazwischen zu legen, ist verbunden
mit einer der Anschlusselektroden 10, während
die andere innere Elektrodenschicht 8 verbunden ist mit
der anderen Anschlusselektrode 10, und die Thermistorschicht 6, die
dazwischengelegt ist durch die innere Elektrodenschicht 8,
angrenzend daran in der lamellierten (Y-Achsen)-Richtung ist ein
Sensorteil.
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Wie
in 2 gezeigt, sind die inneren Elektrodenschichten 8,
die alternierend geschichtet sind über den Thermistorschichten 6,
entsprechend verbunden mit einem Paar von Anschlusselektroden 10, gebildet
an beiden Endoberflächen des Gerätehauptkörpers 4 in
der Z-Achsen-Richtung, und Thermistorschichten 6a, die
nicht als ein Sensorteil funktionieren, sind geschichtet an beiden Endteilen
in der lamellierten bzw. Schicht-(Y-Achsen)-Richtung in dem Gerätehauptkörper 4.
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Das
Material der Thermistorschicht 6 mit NTC-Eigenschaften
(einschließlich der Thermistorschicht 6a) ist
nicht insbesondere begrenzt, soweit es eine Halbleiterkeramik ist,
und beispielsweise ist es zusammengesetzt aus einem Material, das
ein Oxid enthält von einem Element, wie zum Beispiel Mangan (Mn),
Kalzium (Ca) und Titan (Ti) als Hauptkomponenten. Eine Teilkomponente
kann auch enthalten sein, um die Eigenschaften zu verbessern, etc.
Die Zusammensetzung und Inhalt der Hauptkomponente und Teilkomponente
kann richtig bestimmt werden abhängig von den gewünschten
Eigenschaften.
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Die
Dicke der Thermistorschicht 6 ist nicht besonders auf irgendetwas
begrenzt und ist bevorzugt 10 bis 100 μm oder ähnlich
in der vorliegenden Ausführungsform. Die Dicke der Thermistorschicht 6a,
die außen beschichtet ist, ist auch nicht besonders auf
etwas begrenzt und bevorzugt 40 bis 600 μm.
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Ein
leitendes Material zum Darstellen der inneren Elektrodenschicht 8 ist
nicht besonders begrenzt, und es ist beispielsweise zusammengesetzt aus
einem Edelmetall, wie zum Beispiel Ag, Pd, Au und Pt und Legierungen
derselben (beispielsweise Pt-Pd-Legierung), oder Basismetall, wie
zum Beispiel Cu und Ni und Legierungen derselben. In der vorliegenden
Ausführungsform ist die innere Elektrodenschicht 8 bevorzugt
zusammengesetzt aus einem von Pt, Pt-Pd-Legierung, Pt-Rh-Legierung
und Pt-Ir-Legierung. Die Dicke der inneren Elektrodenschicht 8 ist
bevorzugt 0,5 bis 2,0 μm.
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Das
Material der Anschlusselektrode 10 ist nicht besonders
begrenzt auf irgendetwas, und das leitende Material, äquivalent
für das, das die innere Elektrodenschicht 8 darstellt,
kann verwendet werden. Jedoch enthält in der vorliegenden
Ausführungsform, wenn das erste Metall Platin ist (Pt)
und das zweite Metall mindestens irgendeines von Palladium (Pd),
Rhodium (Rh) und Iridium (Ir) entweder die innere Elektrode 8 oder
die Anschlusselektrode 10 das erste Metall und das zweite
Metall, während die andere das erste Metall und einen relativen
niedrigen Inhalt des zweiten Metalls enthält oder nur das erste
Metall enthält ohne das zweite Metall. Beispielsweise ist
entweder die innere Elektrode 8 oder die Anschlusselektrode 10 zusammengesetzt
aus Pt-Pd-Legierung (Pt:Pd = 80:20 im Gewichtsverhältnis)
und die andere ist zusammengesetzt aus einer Pt-Pd-Legierung (Pt:Pd
= 90:10 im Gewichtsverhältnis) oder einem Pt-Metall.
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Die
Anschlusselektrode 10 ist beispielsweise gebildet durch
eine Paste-Coating-Behandlung, Back-Behandlung, etc. Die Dicke der
Anschlusselektrode 10 ist nicht auf etwas Besonderes begrenzt, und
ist bevorzugt 2 bis 15 μm.
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Der
Anschluss (lead terminal) 12 wird dargestellt durch ein
Drahtstäbchen mit kreisförmigem Querschnitt in
der vorliegenden Ausführungsform, und der äußere
Durchmesser des Drahtstäbchens ist bevorzugt 200 bis 500 μm.
Jedoch kann der Anschluss 12 einen rechtwinkligen Querschnitt
aufweisen, und seine Abschnittsgröße ist bevorzugt
0,1 bis 0,4 mm × 0,2 bis 0,5 mm. In der vorliegenden Ausführungsform
wird der Anschluss 12 dargestellt durch das Material, äquivalent
zu dem, das die Anschlusselektrode 10 darstellt, und ist
hitzebeständig und ist beispielsweise zusammengesetzt aus
einem von Pt, einer Pt-Pd-Legierung, Pt-Rh-Legierung und Pt-Ir-Legierung.
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Wie
in 1 und 2 gezeigt, wird der Umfang des
Gerätehauptkörpers beschichtet mit einer ellipsoidförmigen
Isolationsschicht 14, so dass mindestens ein Teil bedeckt
wird, wo das äußere Ende des Anschlusses 12 verbunden
ist mit der Anschlusselektrode 10, und zum Bedecken des
gesamten Umfangs des Gerätehauptkörpers 4,
aber zum Exponieren bzw. Freigeben des hinteren Endteils des Anschlusses 12.
Es sei bemerkt, dass die Isolationsschicht 14 nicht in 3 gekennzeichnet
ist.
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Die
Isolationsschicht 14 wird dargestellt durch ein Oxid, das
Mn und Ca enthält, aber nicht Ti, wenn die Thermistorschichten 6 und 6a des
Gerätehauptkörpers 4 zusammengesetzt
sind durch ein Oxid von Mn, Ca, Ti, etc., und bevorzugt einen Wärmewiderstand
um ungefähr 1100°C aufweisen.
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Als
Nächstes wird ein Beispiel eines Herstellungsverfahrens
für den Thermistor des Schichttyps 2 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform erklärt. Ein Herstellungsverfahren
für den Thermistor gemäß der vorliegenden
Ausführungsform ist nicht besonders auf irgendetwas begrenzt
und irgendein bekanntes Verfahren kann verwendet werden. Im folgenden
Beispiel wird ein Plattenverfahren verwendet.
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Zuerst
wird eine grüne Platte, wo ein vorbestimmtes Muster eines
genauen Elektrodenschicht-Pastenfilms zum Bilden der inneren Elektrodenschicht 8 gebildet
wird auf der Oberfläche, hergestellt so wie eine grüne
Platte ohne die innere Elektrodenschicht 8. Die grüne
Platte wird gebildet aus dem Material zum zusammensetzen der oben
erwähnten NTC-Thermistorschicht. Es sei bemerkt, dass diese
Art von Materialen unvermeidbare Unreinheiten enthalten können,
wie zum Beispiel Si, K, Na und Ni in einer Menge von ungefähr
0,1 wt% oder weniger.
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Dann
wird die grüne Platte hergestellt unter Verwendung solcher
Materialien mit einer bekannten Technologie. Speziell werden beispielsweise
Rohmaterialien als Materialien, die die Thermistorschicht darstellen
(beispielsweise kommerziell verfügbares Manganoxid, Kalziumkarbonat,
Titanoxid, etc.) zuerst gleichförmig gemischt mittels beispielsweise
einem Nassmixen, gefolgt durch Trocknen. Als Nächstes wird
die getrocknete Mischung kalziniert unter der richtig ausgewählten
Brennbedingung (bevorzugt 1000 bis 1200°C) und das kalzinierte
Pulver wird nass pulverisiert. Dann wird pulverisiertes kalziniertes
Pulver zu Binder, organischen Lösungsmittel, etc. hinzugeführt,
um es dünnflüssig zu machen. Als Nächstes
wird die wässrige Masse geschichtet mittels einem Doctor-Blade-Verfahren
beispielsweise und einem Siebdruckverfahren, gefolgt durch Trocknen,
um die grüne Platte zu erhalten.
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Die
Innere-Elektrodenschicht-Paste enthält die oben erwähnte
Vielzahl von Metallen. Die Innere-Elektrodenschicht-Paste ist bedeckt
auf der grünen Platte mittels einem Druckverfahren, beispielsweise,
so dass die grüne Platte, wo ein vorbestimmtes Muster eines
Innere-Elektrodenschicht-Paste-Films gebildet ist, erhalten werden
kann.
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Als
Nächstes werden diese grünen Platten geschichtet,
verbunden mit angelegtem Druck, und geschnitten nach benötigten
Prozessen, wie zum Beispiel einem Trocknungsprozess, und dann wird ein
Gerätehauptkörper 4 in dem grünen
Zustand herausgenommen. Das Schneiden wird durchgeführt mit
einer Säge, z. B. Dicing-Säge, etc.
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Als
Nächstes wird der erhaltene Gerätehauptkörper 4 in
dem grünen Zustand gebrannt mit einer vorbestimmten Bedingung
(bevorzugt 1250 bis 1450°C oder so), und dann wird auf
dem gebrannten Körper eine Elektrodenpaste einschließlich
Pt, wie zum Beispiel Pt, Pt/Pd, Pt/Rh und Pt/Ir als Hauptkomponente
gebildet als eine externe Elektrode mittels einem Transferverfahren
beispielsweise. Nach diesem wird er getrocknet und gebacken mit
einer richtig ausgewählten Backbedingung, beispielsweise 1050°C
bis 1250°C. Als Nächstes wird an die Anschlusselektrode 10 ein
vorderes Endteil des Anschlusses 12 angebracht durch Verbinden
mit Elektrodenpaste, Schweißen, etc. Im Fall eines Schweißens
kann es Widerstandsschweißen oder Bogenschweißen,
etc. geben. Wenn die Verbindungselektrodenpaste verwendet wird,
wird eine Elektrodenpaste einschließlich Pt, wie zum Beispiel
Pt, Pt/Pd, Pt/Rh und Pt/Ir als Hauptkomponente verwendet als ein Material
zum Zusammenfügen des vorderen Endteils des Anschlusses 12 mit
der Anschlusselektrode 10. Dann wird er getrocknet und
gebacken mit einer passend ausgewählten Backbedingung,
bevorzugt bei 1050 bis 1250°C zum Backen des vorderen Endteils des
Anschlusses 12 mit der Anschlusselektrode 10.
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Als
Nächstes wird die Isolationsschicht 14 gebildet.
Die Isolationsschicht 14 wird hergestellt durch Verwenden
der oben erwähnten Rohmaterialien der Keramikmaterialien
zum Darstellen der Isolationsschicht 14 und Herstellen
einer Paste durch eine bekannte Technologie. Insbesondere werden
als Rohmaterialien zum Starten, kommerziell verfügbares
Manganoxid, Kalziumkarbonat, etc., gewogen und vermengt, gefolgt
durch Nassmischen durch eine Kugelmühle und Cr-Kügelchen
für eine vorbestimmte Zeit. Dann wird die Mischung dieser
Rohmaterialien dehydriert und getrocknet, gefolgt von einer Pulverbearbeitung
mit Reibschale und Stößel, etc. Nach diesem wird
sie kalziniert mit einer passend ausgewählten Brennbedingung,
bevorzugt bei 1050 bis 1250°C, und das kalzinierte Pulver
wird nasspulverisiert. Das pulverisierte kalzinierte Pulver wird
hinzugefügt zu einem Binder, organischem Lösungsmittel,
etc., um eine Paste zu erhalten.
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Die
erhaltene Paste wird beschichtet durch Anwenden oder Eintauchen,
etc., auf einen vorbestimmten Platz des Gerätehauptkörpers 4,
wo ein vorderes Endteil des Anschlusses 12 gebacken wird. Dann
wird sie gebrannt mit einer passend ausgewählten Brennbedingung,
bevorzugt 1050 bis 1250°C, so dass ein gewünschtes
Thermistorgerät 2, in dem die Isolationsschicht 14 beschichtet
wird auf den Gerätehauptkörper 4, erhalten
werden kann.
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Gemäß dem
Thermistorgerät 2 der vorliegenden Ausführungsform
werden in dem Gerätehauptkörper 4 die
inneren Thermistorschichten 8 lamelliert, um die Thermistorschicht 6 dazwischen
zu legen, so dass das Sensorteil, das die Sensoreigenschaft beeinflusst,
innerhalb des Gerätehauptkörpers 4 vorliegt.
Deshalb ist, selbst wenn die Oberfläche des Gerätehauptkörpers 4 beeinflusst
wird durch hohe Hitze, das Sensorteil in dem Gerätehauptkörper 4 unbeeinflusst,
was in einer guten Sensoreigenschaft resultiert. Das Thermistorgerät 2 in
der vorliegenden Ausführungsform hat nämlich eine
Struktur, die kaum beeinflusst wird durch die Umgebung, wie zum
Beispiel Temperatur und Atmosphäre.
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In
dem Thermistorgerät 2 gemäß der
vorliegenden Ausführungsform sind auch beide Enden der kürzesten
Seite des Gerätehauptkörpers 4, das heißt,
der dritten Seite 4c, verbunden mit den Anschlüssen 12.
Ein Versatz in dem Sandwich-Abstand des Anschlusses 12 wird
nämlich minimiert aufgrund einer Wärmeexpansion
oder Wärmekontraktion des Thermistorgeräts 2,
da ein Paar von Anschlüssen 12 die kürzeste
dritte Seite 4c dazwischenlegen. Deshalb kann ein Riss
des Gerätehauptkörpers 4 effektiv vermieden
werden.
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Das
Thermistorgerät 2 der vorliegenden Ausführungsform
ist nämlich breit hinsichtlich einem gemessenen Temperaturbereich,
und kann eine Verlässlichkeit als Hochtemperaturthermistor
selbst unter schwierigen Umgebungen verbessern. Da der Anschluss 12 sich
in eine Richtung parallel zur ersten Seite 4a in dem Thermistorgerät 2 der
vorliegenden Ausführungsform erstreckt, kann das Thermistorgerät 2 verkleinert
werden in einer Richtung, in die sich der Anschluss 12 erstreckt,
und das Metallgehäuse 16 zum Unterbringen des
Thermistorgeräts 2 (siehe 1 und 2)
kann dünn gemacht werden. Es sei bemerkt, dass das Metallgehäuse 16 beispielsweise aus
rostfreiem Stahl gemacht wird.
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In
der vorliegenden Ausführungsform enthält, wenn
das erste Metall Platin (Pt) ist und das zweite Metall mindestens
Palladium (Pd), Rhodium (Rh) und Iridium (Ir) ist, entweder die
innere Elektrodenschicht 8 oder die Anschlusselektrode 10 das
erste Metall und zweite Metall und die andere enthält das
erste Metall und eine relativ geringen Inhalt des zweiten Metalls
oder enthält das erste Metall, aber kein zweites Metall.
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Im
Allgemeinen tendiert das Endteil der inneren Elektrodenschicht 8,
exponiert auf der Oberfläche des Gerätehauptkörpers 4,
dazu eingebeult zu werden mit Bezug auf die Oberfläche
des Gerätehauptkörpers 4, und die Verbindung
mit der Anschlusselektrode 10 kann leicht unzureichend
sein. Das zweite Metall, wie zum Beispiel Palladium, Rhodium und
Iridium, insbesondere bevorzugt Palladium, diffundiert leicht in
das Verbindungsteil zwischen der inneren Elektrodenschicht 8 und
der Anschlusselektrode 10, und diffundiert von einer Hochkonzentrationsseite
zu einer Niedrigkonzentrationsseite. Deshalb sind die innere Elektrodenschicht 8 und
die Anschlusselektrode 10 bevorzugt verbunden.
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In
der vorliegenden Ausführungsform ist ferner das Teil, wo
der Anschluss 12 verbunden ist mit der Anschlusselektrode 10,
mindestens bedeckt durch die Isolationsschicht 14, und
deshalb ist es möglich, die Isolation mit dem Metallgehäuse 16 sicherzustellen,
und effektiv die Anschlusselektrode 10 von einem Schlechterwerden
aufgrund von Umgebungen, wie zum Beispiel Temperatur und Atmosphäre,
zu hindern.
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Wenn
der Umfang des Gerätehauptkörpers 4,
wo der Anschluss 12 verbunden ist, bedeckt ist mit der
Isolationsschicht 14, konzentriert sich eine Spannung in
der Nähe des Teils, wo der Anschluss 12 exponiert
ist von der Isolationsschicht 14 durch Versatz aufgrund
einer Wärmeexpansion oder Wärmekontraktion, aber
es ist möglich in der Struktur der vorliegenden Ausführungsform,
die Spannung zu verringern, die beiträgt zur Verhinderung
eines Risses in dem Gerätehauptkörper 4.
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Ferner
enthält in der vorliegenden Ausführungsform der
Gerätehauptkörper 4 Mn, Ca und Ti, und
die Isolationsschicht 14 enthält Mn und Ca ohne Ti,
so dass ein gemeinsames Brennen des Thermistorgeräts 4 und
der Isolationsschicht 14 möglich ist, und Hitzeexpansionskoeffizienten
bzw. Wärmeexpansionskoeffizienten werden angenähert
zum Verbessern der Verlässlichkeit.
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Zweite Ausführungsform
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Ein
Thermistorgerät 2a gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 4 gezeigt, äquivalent
zu dem Thermistorgerät 2 gemäß der
ersten Ausführungsform, außer, dass jede der inneren
Elektrodenschicht 8a eine Seite aufweist, die rechtwinklig zu
der X-Achse ist, und eine überlappende Erklärung wird
weggelassen. Das Thermistorgerät 2a gemäß der
vorliegenden Ausführungsform zeigt äquivalente Wirkungen
zu denen des Thermistorgeräts 2 gemäß der
ersten Ausführungsform. Zusätzlich sind in der vorliegenden
Ausführungsform die inneren Elektrodenschichten 8a lamelliert
in der X-Achsen-Richtung des Gerätehauptkörpers 4,
und deshalb ist es möglich, die Anzahl der lamellierten
bzw. geschichteten inneren Elektrodenschichten 8a zu erhöhen,
verglichen zu der ersten Ausführungsform, und eine Verbesserung
in der Sensoreigenschaft zu erwarten.
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Dritte Ausführungsform
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Ein
Thermistorgerät 2b gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 5 gezeigt, äquivalent
zu dem Thermistorgerät 2 gemäß der
ersten Ausführungsform, außer, dass die Seite
von jeder der inneren Elektrodenschichten 8a rechtwinklig
zu der X-Achse gebracht wird, und dargestellt werden wie folgt ohne
Beschichten des Gerätehauptkörpers 4 mit
der Isolationsschicht 14, so dass eine überlappende
Erklärung weggelassen wird.
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In
der dritten Ausführungsform wird ein Sicherheitsblock (Sicherheitsglied) 20 mit
Isolationseigenschaft zum Begrenzen der Bewegung eines Paars von
Anschlüssen 12 in gegenseitig getrennten Richtungen
angebracht an den Anschluss 12, der sich von dem Gerätehauptkörper 4 erstreckt.
Der Sicherheitsblock bzw. Sicherstellblock 20 ist dargestellt durch
beispielsweise ein hitzebeständiges Keramikmaterial mit Isolationseigenschaft,
wie zum Beispiel Aluminiumoxid oder Siliziumdioxid bzw. Quarz. Der Sicherheitsblock 20 wird
gebildet mit einem Durchgangsloch 22 zum Einführen
von jedem der Anschlüsse 12, und der Anschluss 12 geht
durch das Durchgangsloch 22 des Sicherheitsblocks 20.
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Der
Lochdurchmesser des Durchgangslochs 22 ist ein wenig größer
als der äußere Durchmesser des Anschlusses 12,
und ist bevorzugt ungefähr 20 bis 100 μm größer.
Der Sicherheitsblock 20 ist angeordnet nahe dem Gerätehauptkörper 4 und
festgemacht an dem Gerätehauptkörper 4 durch
Anwenden eines hitzebeständigen anorganischen Klebstoffs, etc.
zwischen dem Sicherheitsblock 20 und dem Anschluss 12 oder
Gerätehauptkörper 4.
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Durch
Anbringen des Sicherheitsblocks 20 an den Gerätehauptkörper 4 kann
ein Paar von Anschlüssen 12 Defekte, wie zum Beispiel
ein Beinspreizen bzw. Beinteilen vermeiden. Die Breitendimension
des Sicherheitsblocks 20 in der Z-Achsen-Richtung ist größer
als der Abstand zwischen den Anschlüssen 12, und
die Breitendimension des Sicherheitsblocks 20 in der Y-Achsen-Richtung
ist größer als die Breitendimension des Gerätehauptkörpers 4 in
der Y-Achsen-Richtung (Länge β, gezeigt in 3),
was in einem Sicherstellen der Isolation zwischen dem Metallgehäuse 16 und
dem Anschluss 12 resultiert.
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Außer
dem oben Erwähnten zeigt das Thermistorgerät 2b gemäß dieser
vorliegenden Ausführungsform äquivalente Effekte
zu denen des Thermistorgeräts 2 gemäß der
zweiten Ausführungsform.
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Vierte Ausführungsform
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Ein
Thermistorgerät 2c gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 6 gezeigt, äquivalent
zu dem Thermistorgerät 2 gemäß der
ersten Ausführungsform außer, dass es jede der
inneren Elektrodenschichten 8c, wie unten, aufweist, so
dass eine überlappende Erklärung weggelassen wird.
In der vierten Ausführungsform wird, wo ein Anschluss 12 verbunden
ist mit einer Anschlusselektrode 10, eine Position versetzt
von einer Position, wo die innere Elektrodenschicht 8c verbunden
ist mit einer Anschlusselektrode 10, in Y-Achsen-Richtung.
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Ein
Verbindungsteil zwischen dem Anschluss 12 und der Anschlusselektrode 10 ist
nämlich positioniert im Zentrum eines Gerätehauptkörpers 4 in
der Y-Achsen-Richtung, und keine innere Elektrodenschicht wird bereitgestellt
im Zentrum des Gerätehauptkörpers 4 in
der Y-Achsen-Richtung, während mehr als ein Paar von inneren
Elektrodenschichten 8c angeordnet sind in beiden Endteilen
des Gerätehauptkörpers 4 in der Y-Achsen-Richtung.
Angrenzende innere Elektrodenschichten 8c, die eine Thermistorschicht 6 dazwischenlegen,
sind verbunden mit unterschiedlichen Anschlusselektroden 10.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird ein Temperatursensor
(entsprechend der Position der inneren Elektrodenschicht 8c)
zum Erfassen einer Temperatur versetzt mit Bezug auf die Position des
exothermen Anschlusses 12, so dass eine Genauigkeit in
Ansprechen auf Temperatur verbessert wird. Andere Wirkungen sind
dieselben, wie in der ersten Ausführungsform.
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Fünfte Ausführungsform
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Ein
Thermistorgerät 2d gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 7 gezeigt, äquivalent
zu dem Thermistorgerät 2 gemäß der
ersten Ausführungsform, außer, dass es einen Anschluss 12 und
eine innere Elektrodenschicht 8d wie unten aufweist, so
dass eine überlappende Erklärung weggelassen wird.
In der fünften Ausführungsform wird eine Position,
wo der Anschluss 12 verbunden ist mit einer Anschlusselektrode 10,
versetzt mit Bezug auf eine Position, wo die innere Elektrodenschicht 8d verbunden
ist mit der Anschlusselektrode 10 in der Y-Achsenrichtung.
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Ein
Verbindungsteil zwischen dem Anschluss 12 und der Anschlusselektrode 10 ist
nämlich positioniert an beiden Endteilen eines Gerätehauptkörpers 4 in
der Y-Achsen-Richtung, und keine innere Elektrodenschicht wird bereitgestellt
an beiden Endteilen des Gerätehauptkörpers 4 in
der Y-Achsen-Richtung, während mehr als ein Paar von inneren
Elektrodenschichten 8d angeordnet sind im Zentrum des Gerätehauptkörpers 4 in
der Y-Achsen-Richtung. Angrenzende innere Elektrodenschichten 8d,
die eine Thermistorschicht 6 dazwischenlegen, sind verbunden
mit gegenseitigen unterschiedlichen Anschlusselektroden 10.
Ein Anschluss 12 kann verbunden werden mit jeder der Anschlusselektroden,
aber es ist bevorzugt, dass zwei Anschlüsse 12 verbunden
werden zu jeder der Anschlusselektroden 10, um Symmetrie
zu erreichen.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird ein Temperatursensor
(entsprechend der Position der inneren Elektrodenschicht 8d)
zum Erfassen der Temperatur versetzt mit Bezug auf die Position
des exothermen Anschlusses 12, so dass eine Genauigkeit
in Ansprechen auf eine Temperatur verbessert wird. Insbesondere
wird in der vorliegenden Ausführungsform der Temperatursensor
(entsprechend der Position der inneren Elektrodenschicht 8d)
zum Erfassen der Temperatur positioniert im Zentrum der Y-Achsen-Richtung
verglichen zu der in 6 gezeigten Ausführungsform,
und deshalb kann der Temperatursensor ferner effektiv am Schlechterwerden
aufgrund von hoher Hitze gehindert werden. Andere Wirkungen sind
die gleichen wie in der ersten Ausführungsform.
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Sechste Ausführungsform
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Ein
Thermistorgerät 2e gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 8 gezeigt, äquivalent
zu dem Thermistorgerät 2c gemäß der
vierten Ausführungsform, gezeigt in 6, außer,
dass es eine innere Elektrodenschicht 8e, wie unten, aufweist,
so dass eine überlappende Erklärung weggelassen
wird.
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Die
sechste Ausführungsform ist die gleiche wie die vierte
Ausführungsform, gezeigt in 6, und weist
gleiche Wirkungen auf, außer, dass die innere Elektrodenschicht 8e angeordnet
ist in einer Richtung rechtwinklig zur X-Achse. In dieser Ausführungsform
kann, wegen einem Schichten der inneren Elektrodenschichten 8e in
der X-Achsen-Richtung, die Anzahl der geschichteten inneren Elektrodenschichten 8e erhöht
werden, verglichen zur dritten Ausführungsform, die in 6 gezeigt
ist.
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Siebte Ausführungsform
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Ein
Thermistorgerät 2f gemäß der
vorliegenden Ausführungsform ist, wie in 9 gezeigt, äquivalent
zu dem Thermistorgerät 2 gemäß der
ersten Ausführungsform, außer, dass es innere
Elektrodenschichten 8f1 bis 8f3, wie unten, aufweist,
so dass eine überlappende Erklärung weggelassen
wird. In dieser siebten Ausführungsform wird eine Position, wo
ein Anschluss 12 verbunden ist mit einer Anschlusselektrode 10,
versetzt mit Bezug auf eine Position, wo die inneren Elektrodenschichten 8f1 und 8f2 verbunden
sind mit Anschlusselektroden 10 in der Y-Achsen-Richtung.
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Paare
von inneren Elektrodenschichten 8f1 und 8f2 sind
entsprechend verbunden mit unterschiedlichen Anschlusselektroden 10,
gebildet auf einer Ebenenoberfläche einschließlich
der Z-Achse und X-Achse und angeordnet, so dass sie in der Z-Achsen-Richtung
isoliert sind. Eine einzelne innere Elektrodenschicht 8f3,
die eine schwebende Elektrode (floating electrode) ist, ist angeordnet über
einer Thermistorschicht 6 zwischen einem Paar von inneren
Elektrodenschichten 8f1 und zwischen einem Paar von inneren
Elektrodenschichten 8f2, entsprechend angeordnet neben
einander in der Y-Achsen-Richtung.
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Die
innere Elektrodenschicht 8f3, die die schwebende Elektrode
ist, ist nicht verbunden mit einer Anschlusselektrode 10,
und erstreckt sich zwischen dem Paar von inneren Elektrodenschichten 8f1 und
zwischen dem Paar von inneren Elektrodenschichten 8f2 entlang
der X-Achsen- und Z-Achsen-Richtungen. Die Breite der inneren Elektrodenschicht 8f3 in
der X-Achsen-Richtung ist äquivalent zu der der inneren
Elektrodenschichten 8f1 und 8f2.
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In
der vorliegenden Ausführungsform sind durch Bilden der
inneren Elektrodenschicht 8f3, die die schwebende Elektrode
darstellt, sind die Muster der inneren Elektrodenschichten 8f1 und 8f2 nicht richtig
ausgerichtet in der Z-Achsen-Richtung, und ein total überlappender
Bereich der inneren Elektrodenschichten 8f1 und 8f2 und
die innere Elektrodenschicht 8f3 kann ungefähr
konstant gehalten werden, so dass Variationen der Thermistoreigenschaften verringert
werden können. Es sei bemerkt, dass ein Offset in den Mustern
der inneren Elektrodenschichten 8f1 und 8f2 in
der Z-Achsen-Richtung hervorgerufen wird, beispielsweise, wenn grüne
Chips des Gerätehauptkörpers 4 geschnitten
werden.
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In
der vorliegenden Ausführungsform wird ein Temperatursensor
(entsprechend den Teilen der inneren Elektrodenschichten 8f1 bis 8f3)
zum Erfassen von Temperatur versetzt mit Bezug auf die Position
des exothermen Anschlusses 12, wie in der vierten Ausführungsform,
gezeigt in 6, so dass eine Genauigkeit
in Ansprechen auf eine Temperatur verbessert wird. Andere Wirkungen
sind die gleichen wie in der vierten Ausführungsform, die
in 6 gezeigt ist.
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Es
sei bemerkt, dass in der in 9 gezeigten
Ausführungsform die innere Elektrodenschicht 8f4,
die die schwebende Elektrode ist, angeordnet werden kann im Zentrum
des Gerätehauptkörpers 4 in der Y-Achsen-Richtung.
Jedoch ist das Zentrumsteil des Gerätehauptkörpers 4 in
der Y-Achsen-Richtung auch der Temperatursensor, und ein Versatz
in der Position des Temperatursensors und Anschlusses 12 ist
weniger vorteilhaft.
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Es
sei bemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht begrenzt auf die
oben beschriebenen Ausführungsformen ist, und verschieden
modifiziert werden kann innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-180523 [0003, 0004]