JP2569503Y2

JP2569503Y2 - 焦電素子

Info

Publication number: JP2569503Y2
Application number: JP1991093493U
Authority: JP
Inventors: 雅央井上
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 1991-11-14
Filing date: 1991-11-14
Publication date: 1998-04-28
Anticipated expiration: 2006-11-14
Also published as: JPH0543035U

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は焦電素子に関し、特に赤
外線を検出して炎等を感知する炎感知器等に使用される
焦電素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２は炎感知器などに用いられている焦
電素子の一従来例を示す模式断面構成図である。図にみ
られるように、焦電素子１は、内部にＰＺＴ（ジルコン
酸チタン酸鉛）等からなる焦電体２と、この焦電体で検
出した赤外線の強度を電気的信号として取出すための電
気回路（図示せず）を搭載したプリント基板３とを基台
となるステム４上に配設し、その上部周囲を覆う鋼板製
等の枠体のキャン５を用いて密封した装置構成となって
いる。すなわち、キャン５には天井部分に透光用の窓孔
６が設けられていて、ここを通して例えば火災等の炎か
ら放射される図示しない赤外線が焦電体２を照射するの
であるが、窓孔６を密封するとともに、赤外線を通過さ
せるための赤外線透過能の優れた例えばシリコンからな
るフィルタ７が設けられている。フィルタ７の密封・封
着は接着剤等による接着部８の形成によって行われる。

【０００３】以上のように、キャン５とステム４で、焦
電素子１の筐体が構成されているが、キャン５とステム
４とはステム周辺の封着部９で溶着又は接着によって互
に密着されることによって、密封形の焦電素子１が形成
されている。なお、ステム４には、図示のように、アー
ス端子１０、ソース端子１１、ドレイン端子１２の３本
のリード端子が取り出されて、これらのリード端子を介
して図示しない主電気回路へ上述の電気信号として出力
するようになっている。この場合、アース端子１０はス
テム４と直結されているが、ソース端子１１、ドレイン
端子１２の２つの端子はいずれも絶縁体１３を介して密
封状態で配設され、ステム４とは端子自体は構造上絶縁
状態で取付けられている。

【０００４】従来の焦電素子は上述のような構成（材料
を含む）からなっているが、その動作例えば炎感知器と
しての動作原理についてはすでによく知られており、か
つ本願の考案構成とは直接関連がないので、その説明を
省略する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】上述のような焦電素子
は、例えば炎感知器として使用される場合使用状態の苛
酷な環境条件、屋内や屋外等を考慮して、周囲温度の広
い範囲（−１０℃〜５０℃）において、正常かつ安定確
実な動作を示すことが要求されている。この要望に対し
て、上記のような構成からなる従来の焦電素子では、キ
ャンは鉄鋼板、フィルタはシリコンで形成されているの
で、動作確認のための試験を行うと、その熱膨脹率の違
いから、窓孔近傍の接着部に隙間が生じたり、フィルタ
に亀裂が入ってしまうという問題があった。

【０００６】本考案は上記のような問題点を解決するた
めになされたもので、温度などの苛酷な環境変化に対し
ても、気密性を充分に保持し、窓の光学フイルタに損傷
のない焦電素子を提供することを目的とするものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案に係る焦電素子
は、焦電体と、焦電体で検出した赤外線の強度を電気信
号として取り出すための電気回路を搭載したプリント基
板と、プリント基板と焦電体を取り付けたステムと、ス
テムの上部周囲を覆いステムと共に内部の気密性を保持
する筐体を構成して天井部分に焦電体を照射する赤外線
の透光用の窓孔を設けたキャンと、キャンの窓孔に接着
して設けられたシリコン板からなるフィルタと、ステム
を絶縁体を介して貫通して取り出される電気回路の複数
のリード用端子と、を備えた焦電素子であって、筐体を
コバールで構成すると共に、複数のリード用端子の絶縁
体をコバールガラスで構成したものである。

【０００８】なお、上記のＦｅ：５５％、Ｎｉ：２８
％、Ｃｏ１７％組成の合金は通常広くコバール（Ｋｏｖ
ａｒ）と呼ばれている特殊合金であるが、長崎誠三編：
金属用語集、日本金属学会（旧）昭和４８年６月２０日
発行Ｐ．６９によれば、“Ｆｅ５４％、Ｎｉ２９％、Ｃ
ｏ１７％の組成からなる合金の商品名”とされている。
以後この合金をコバールと称することにする。

【０００９】

【作用】本考案においては、焦電体と、これを作動させ
て赤外線検出値を電気的に出力する回路基板とが収納さ
れる筐体を構成するキャンとステムとをいずれも同一材
料のコバールを用いて形成したものであるから、最も有
利性のある特長として、窓孔に封着するフィルタを、キ
ャンの熱膨脹率（αと称する）に近いαのものを選択し
て使用することができる。このように、αがコバールの
それと近い材質からなるフィルタを用いてキャンの窓孔
を封着すればフィルタとキャンの接合個所において熱の
変動による膨脹歪みがほぼ等しくなるから、この部分で
接着部に隙間ができたり、フィルタに亀裂が入ったりし
なくなる。

【００１０】すなわち、キャンをコバール製とすれば、
コバール（Ｆｅ：Ｎｉ：Ｃｏ＝５５：２８：１７）のα
は４．７×１０^-6／℃であるから、フィルタにサファイ
ヤ（α＝５．３×１０^-6／℃）を用いれば、αはほぼ同
じなので、接合個所におけるαの差による機械的トラブ
ルは発生しなくなる。なお、フィルタにシリコン（α＝
２．４×１０^-6／℃）を使用しても同様に差支えない。
このことは、図２の従来例のキャン２が鉄鋼板（α＝１
３．２×１０^-6／℃）製であった場合にシリコンフィル
タを使用していたことと比較すると、コバールの使用に
よる有用性は大きくなる。また、ステムもコバール製で
あると、キャンとステムとの接合部ではαが同一である
ので、機械的歪み又は損傷のトラブルは皆無となる。つ
まり、この接合部は溶着、接着のいずれを採用しても、
全く支障がなくなる。

【００１１】

【実施例】図１は本考案の一実施例の構成を示す断面説
明図である。図から明らかなように素子の機械的構造は
図２の従来例と概ね同様な構成となっている。

【００１２】図１において、焦電素子２１は、窓孔２６
にシリコン板からなるフィルタ２７を接合部２８で接着
固定したコバール製のキャン２５と、コバールを材料と
して形成したステム２４とによって、その本体の筐体を
構成している。ステム２４にはアース端子３０、ソース
端子３１、ドレイン端子３２の３本のリード用端子が配
設されて、図示しない例えば炎感知器等の主電気回路へ
接続されるようになっている。この場合、アース端子３
０は直接ステム２４に固定されるが、他の２本の端子は
絶縁体３３を介して端子自体はステム２４と絶縁して封
着固定される。なお、本考案の場合のように、ステム２
４をコバール製とした場合は、上記３本の端子もコバー
ルで形成したものとすることにより、絶縁体３３にαが
同じのコバールガラスを用いて封着したものを使用する
ことができるので好都合である。キャン２５はステム２
４と封着部２９で接続され一体的な筐体が形成される。

【００１３】そして、筐体の内部には焦電体、電気回路
などの焦電素子としての機能装置が組込まれている。ま
ず、ステム２４の３本の端子の先端部はほぼ同一平面に
形成され、平面上に回路素子部分２３ａを搭載・接続し
た電気回路を有するプリント基板２３が固定される。な
お、回路素子部分２３ａには、図示は省略したが、プレ
アンプ用のＦＥＴ（電界効果形トランジスタ）や抵抗・
コンデンサ等の必要電子部品が組込まれて回路接続さ
れ、ＦＥＴのソース、ドレイン各電極はそれぞれソース
端子３１、ドレイン端子３２と電気的に接続されてい
る。また、プリント基板２３の上部には、素子基板２２
ａを介して板状の焦電体２２が、フィルタ２７の近傍に
対向して位置するように配置される。焦電体２２には、
ＰＺＴやタンタル酸リチウム。チタン酸鉛、ＰＶＤＦ
（ポリフッ化ビニリデン）およびそのコポリマが使用で
きる。

【００１４】ここで、上記焦電素子の動作について簡単
に説明する。焦電体２２はフィルタ２７を透過してきた
赤外線を電気信号に変換して出力し、この信号をＦＥＴ
の図示しないゲートに印加し、これがＦＥＴによって増
幅され、赤外線の量に比例した電気量として定量的に検
出するようになっている。

【００１５】なお、上記の実施例において、フィルタに
シリコンを用いた場合について示したが、αが５．３×
１０^-6／℃で、かつ赤外線透過能のあるサファイヤを用
いることは、αがほぼコバールと近似する点に理想的に
好ましいし、しかも十分実施可能である。ただ、この点
は人工物であってもサファイヤはシリコンより高価であ
るから、経済性を考慮するとシリコンフィルタの使用は
好ましいものであるといえる。また、フィルタ２７の上
下面に薄層の干渉フィルタが積層されても影響はなく、
同様の効果を得ることができる。

【００１６】

【考案の効果】本考案は、焦電体と、焦電体で検出した
赤外線の強度を電気信号として取り出すための電気回路
を搭載したプリント基板と、プリント基板と焦電体を取
り付けたステムと、ステムの上部周囲を覆いステムと共
に内部の気密性を保持する筐体を構成して天井部分に焦
電体を照射する赤外線の透光用の窓孔を設けたキャン
と、キャンの窓孔に接着して設けられたシリコン板から
なるフィルタと、ステムを絶縁体を介して貫通して取り
出される電気回路の複数のリード用端子と、を備えた焦
電素子であって、筐体をコバールで構成すると共に、複
数のリード用端子の絶縁体をコバールガラスで構成し
た。この結果、内部が気密性の筐体を構成するキャン及
びステムをコバールを材料として構成したので、熱膨張
率αをフィルタのそれと近似することができ、かつリー
ド用端子の絶縁体とは同一のαを持つから、それぞれの
間の気密性接合部において、熱変動によって受けるαの
差による歪みが全てなくなる。したがって、過酷な環境
条件下においても、透孔用の窓孔は勿論のことリード端
子の導出部における密封性が確実で長期間に渉る使用に
おいても筐体内の気密性が確保できる。よって、焦電素
子の耐候性が向上し、内部の電気回路部分の安定した動
作が長期間維持できる長寿命な焦電素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による焦電素子の一実施例を示す断面構
成図である。

【図２】従来の焦電素子の断面構成図である。

【符号の説明】

２１焦電素子２２焦電体２２ａ素子基板２３プリント基板２３ａ回路素子部分２４ステム２５キャン２６窓孔２７フィルタ２８接合部２９封着部３３絶縁体

Claims

(57)【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】焦電体と、該焦電体で検出した赤外線の
強度を電気信号として取り出すための電気回路を搭載し
たプリント基板と、該プリント基板と前記焦電体を取り
付けたステムと、該ステムの上部周囲を覆い該ステムと
共に内部の気密性を保持する筐体を構成して天井部分に
前記焦電体を照射する赤外線の透光用の窓孔を設けたキ
ャンと、該キャンの窓孔に接着して設けられたシリコン
板からなるフィルタと、前記ステムを絶縁体を介して貫
通して取り出される前記電気回路の複数のリード用端子
と、を備えた焦電素子であって、前記筐体をコバールで構成すると共に、前記複数のリー
ド用端子の絶縁体をコバールガラスで構成したとを特徴
とする焦電素子。