JP2569504Y2 - 焦電素子 - Google Patents

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、その上部の周囲を覆う鋼板
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にはその天井部分に透光用
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
い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、この項で
は、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、屋内や屋外
の使用状態の苛酷な環境条件、例えば工場、駐車場、温
泉街、トンネル等を考慮して、温度もさることながら周
囲湿度の広い範囲において、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
認のための加速試験を行うと、キャンの表面にさびが発
生し、さらに腐食性ガスの存在下では当然その進行は早
くなるという問題があった。

【０００６】また、炎感知器に使用する場合、使用条件
に対して種々の条件を満足しなければならないが、特に
温度条件（−１０℃〜５０℃）に対応するためにキャン
の材質を従来の鉄鋼からフィルタの材質の熱膨脹率に近
い特殊合金を用いることなどが考えられている。例え
ば、Ｆｅ：５５％、Ｎｉ：２８％、Ｃｏ：１７％の組成
の合金として知られるコバール（商品名）を使用する場
合には、このコバールは鉄鋼よりも腐食されやすい性質
を有するので、コバールを用いるメリットが半減する傾
向があった。

【０００７】なお、コバールは、上記組成近傍の特殊合
金であり、長崎誠三編：金属用語集、日本金属学会昭和
４８年６月２０日発行Ｐ．６９によれば“Ｆｅ５４％、
Ｎｉ２９％、Ｃｏ１７％組成の合金の商品名”といわれ
るものであるが、広く人口に膾炙した材料用語であるの
で、以降この合金をコバールと称することにする。

【０００８】本考案は上記のうよな問題点を解決するた
めになされたもので、特に湿度の苛酷な環境変化に対し
ても、気密性を十分に保持し、筐体に耐候性をもたせた
焦電素子を提供することを目的とするものである。

【０００９】

【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
ニッケルメッキの表面処理膜を有するコバールで構成す
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。

【００１０】なお、表面処理膜は耐食性金属（金など）
の電解又は無電解メッキで形成したものが一般的で好ま
しいものであるが、このほかに耐熱性の例えば４フッ化
エチレン樹脂（商品名テフロン）のような有機高分子物
質の表面コーティング膜であってもよい。

【００１１】

【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がいずれもその表
面に耐食性の表面処理膜を有するものであるから、長時
間の苛酷な使用条件下においても表面がさびて耐候性を
失うことがなくなる。

【００１２】

【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。

【００１３】図１において、焦電素子２１は、窓孔２６
にシリコン板（干渉フィルタが積層されていてもよい）
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。そして、以上の構成による筐体には耐食性の表面処
理膜３４を形成している。表面処理膜３４は金の電解メ
ッキ又はニッケルの無電解メッキによって形成される。
そして、ステム２４にはアース端子３０、ソース端子３
１、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
れよるようになっている。この場合、アース端子３０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。

【００１４】なお、前述のようにステム２４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に前述のコバールガ
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。この場合、コバール製の３本の端子も同
様にメッキすることが望ましい。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。

【００１５】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、その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２
２ａ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、ＰＶＤ
Ｆ（ポリフッ化ビニリデン）およびそのコポリマ等を用
いることができる。

【００１６】ここで、上部の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ＦＥ
Ｔ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。

【００１７】上記実施例には、耐食性の表面処理膜とし
て金メッキを示したが、ここではニッケルメッキの表面
処理膜が適用されている。

【００１８】

【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、筐体をニッケルメッキの表面処理膜を
有する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共にコバ
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 ３４ 表面処理膜

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【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、 前記筐体をニッケルメッキの表面処理膜を有するコバー
   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。