JP3328204B2 - 温度制御用素子 - Google Patents
温度制御用素子Info
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- JP3328204B2 JP3328204B2 JP31222998A JP31222998A JP3328204B2 JP 3328204 B2 JP3328204 B2 JP 3328204B2 JP 31222998 A JP31222998 A JP 31222998A JP 31222998 A JP31222998 A JP 31222998A JP 3328204 B2 JP3328204 B2 JP 3328204B2
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- Japan
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- temperature control
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ある温度範囲で正
の抵抗温度特性を有する酸化物磁性体を用いた温度制御
用素子に関するものである。
の抵抗温度特性を有する酸化物磁性体を用いた温度制御
用素子に関するものである。
【0002】
【従来の技術】家電製品や事務機器をはじめとする多く
の機器において、種々の環境条件でその性能を維持する
必要がある場合には、一般的に温度を制御する素子が使
用されている。この場合、温度を一定に制御するために
は、温度計を用いたフィードバックによる方式やサーミ
スタ等が利用されている。
の機器において、種々の環境条件でその性能を維持する
必要がある場合には、一般的に温度を制御する素子が使
用されている。この場合、温度を一定に制御するために
は、温度計を用いたフィードバックによる方式やサーミ
スタ等が利用されている。
【0003】温度計を用いたフィードバックによる方式
では、装置内の温度制御を行う箇所に設置された温度計
によって計測された温度に基づいて、温度が設定温度よ
りも上昇した場合にはヒーターの電流を減少させ、一
方、温度が下降した場合には電流を増加させることによ
って温度制御を行うことができる。
では、装置内の温度制御を行う箇所に設置された温度計
によって計測された温度に基づいて、温度が設定温度よ
りも上昇した場合にはヒーターの電流を減少させ、一
方、温度が下降した場合には電流を増加させることによ
って温度制御を行うことができる。
【0004】また、サーミスタを用いた温度制御用素子
では、正の抵抗温度特性を有するチタン酸バリウム系セ
ラミックス(例えば、特願平4−31612号公報に開
示されている)が利用されている。このチタン酸バリウ
ム系セラミックスは、キュリー温度を超えると抵抗値が
急激に増加する性質をもつ。このため、温度制御用素子
に利用すると、温度がキュリー温度よりも上昇した場合
には通過する電流量が減少し、またキュリー温度よりも
低下した場合には電流量が増加するため、機器の温度を
一定に制御することができる。
では、正の抵抗温度特性を有するチタン酸バリウム系セ
ラミックス(例えば、特願平4−31612号公報に開
示されている)が利用されている。このチタン酸バリウ
ム系セラミックスは、キュリー温度を超えると抵抗値が
急激に増加する性質をもつ。このため、温度制御用素子
に利用すると、温度がキュリー温度よりも上昇した場合
には通過する電流量が減少し、またキュリー温度よりも
低下した場合には電流量が増加するため、機器の温度を
一定に制御することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
温度計を用いたフィードバックによる温度制御方法で
は、制御部分の温度を測定し、その温度に基づいてヒー
ターの電流を制御する必要がある。従って、ヒーターを
温度計測用回路や制御回路等と組み合わせることが必要
になる。このため、この方式の温度制御用素子は、回路
が複雑になり、また、コストも高くなるという問題があ
る。さらに、制御部の温度分布に不均一がある場合に
は、温度制御は温度計の設置された部分の温度によって
行われるため、温度計から離れた領域では制御すべき温
度からずれてしまうという問題も指摘されていた。
温度計を用いたフィードバックによる温度制御方法で
は、制御部分の温度を測定し、その温度に基づいてヒー
ターの電流を制御する必要がある。従って、ヒーターを
温度計測用回路や制御回路等と組み合わせることが必要
になる。このため、この方式の温度制御用素子は、回路
が複雑になり、また、コストも高くなるという問題があ
る。さらに、制御部の温度分布に不均一がある場合に
は、温度制御は温度計の設置された部分の温度によって
行われるため、温度計から離れた領域では制御すべき温
度からずれてしまうという問題も指摘されていた。
【0006】一方、サーミスタを用いた温度制御用素子
では、サーミスタが温度センサーに利用される方式や、
サーミスタ自体がヒーターとして利用される方式があ
る。まず、サーミスタを温度センサーとして使用する場
合には、一般的には、ヒーターと組み合わせて利用され
る。サーミスタの温度が上昇してキュリー温度を超える
と、サーミスタの電気抵抗が非常に大きくなるので、回
路に流れる電流が減少して温度が低下する。そして、キ
ュリー温度よりも低くなるとサーミスタの電気抵抗が小
さくなるので、再び回路に流れる電流が増加して温度が
上昇するため、機器の温度制御を行うことができる。こ
の場合には、上記の温度計を利用した制御方法と異なっ
て制御回路が必要ないため、温度制御用素子を非常に簡
便で、かつ、低コストで製造することができる。
では、サーミスタが温度センサーに利用される方式や、
サーミスタ自体がヒーターとして利用される方式があ
る。まず、サーミスタを温度センサーとして使用する場
合には、一般的には、ヒーターと組み合わせて利用され
る。サーミスタの温度が上昇してキュリー温度を超える
と、サーミスタの電気抵抗が非常に大きくなるので、回
路に流れる電流が減少して温度が低下する。そして、キ
ュリー温度よりも低くなるとサーミスタの電気抵抗が小
さくなるので、再び回路に流れる電流が増加して温度が
上昇するため、機器の温度制御を行うことができる。こ
の場合には、上記の温度計を利用した制御方法と異なっ
て制御回路が必要ないため、温度制御用素子を非常に簡
便で、かつ、低コストで製造することができる。
【0007】しかしながら、上記の温度計による制御の
場合と同様に、サーミスタを設置した付近とその他の領
域で温度分布に不均一性が発生しやすいという問題があ
った。また、例えばチタン酸バリウム系セラミックスを
利用したサーミスタでは、キュリー温度付近での数十
℃、場合によっては、50℃以上の広い温度範囲で電気
抵抗が変化する。このため、10〜20℃以内の狭い温
度領域で温度制御するという目的には有利ではなかっ
た。
場合と同様に、サーミスタを設置した付近とその他の領
域で温度分布に不均一性が発生しやすいという問題があ
った。また、例えばチタン酸バリウム系セラミックスを
利用したサーミスタでは、キュリー温度付近での数十
℃、場合によっては、50℃以上の広い温度範囲で電気
抵抗が変化する。このため、10〜20℃以内の狭い温
度領域で温度制御するという目的には有利ではなかっ
た。
【0008】次に、サーミスタ自体をヒーターとして利
用する方式では、温度制御が必要とされる領域内に均一
にヒーターを配置することによって、温度センサーによ
る方式を利用する場合よりも温度の均一性を向上させる
ことができる。この場合には、ヒーター自体が温度セン
サーとなり、温度がキュリー温度を超えると電流が減少
し、また、キュリー温度よりも低くなると電流が増加し
て機器の温度制御を行うことができる。
用する方式では、温度制御が必要とされる領域内に均一
にヒーターを配置することによって、温度センサーによ
る方式を利用する場合よりも温度の均一性を向上させる
ことができる。この場合には、ヒーター自体が温度セン
サーとなり、温度がキュリー温度を超えると電流が減少
し、また、キュリー温度よりも低くなると電流が増加し
て機器の温度制御を行うことができる。
【0009】しかし、一般的に正の抵抗温度特性を有す
るサーミスタ材料であるチタン酸バリウム系セラミック
スは、電気抵抗率が100Ω・cm以上と非常に高い値
である。このため、一般の電気機器でヒーターとして利
用するためには、ある程度電気抵抗を小さくする必要が
あり、その場合には、断面積の大きなヒーターを使用し
ており、その結果、温度制御用素子のサイズが大きくな
ってしまうという問題があった。
るサーミスタ材料であるチタン酸バリウム系セラミック
スは、電気抵抗率が100Ω・cm以上と非常に高い値
である。このため、一般の電気機器でヒーターとして利
用するためには、ある程度電気抵抗を小さくする必要が
あり、その場合には、断面積の大きなヒーターを使用し
ており、その結果、温度制御用素子のサイズが大きくな
ってしまうという問題があった。
【0010】さらにまた、チタン酸バリウム系セラミッ
クスを利用したサーミスタでは、キュリー温度以下の温
度領域で負の電気抵抗の温度係数を有している。したが
って、キュリー温度よりも温度が下がりすぎてしまうと
再び電気抵抗が増加し始めて、電流が減少し、さらに温
度が低下してしまうという問題も発生するので、温度制
御用素子の安定性もあまりよくないという問題があっ
た。
クスを利用したサーミスタでは、キュリー温度以下の温
度領域で負の電気抵抗の温度係数を有している。したが
って、キュリー温度よりも温度が下がりすぎてしまうと
再び電気抵抗が増加し始めて、電流が減少し、さらに温
度が低下してしまうという問題も発生するので、温度制
御用素子の安定性もあまりよくないという問題があっ
た。
【0011】本発明の目的は、上記課題を解決するため
に、構造が簡単で、温度均一性や制御温度範囲に優れ
た、小型で低コストの温度制御用素子を提供することに
ある。
に、構造が簡単で、温度均一性や制御温度範囲に優れ
た、小型で低コストの温度制御用素子を提供することに
ある。
【0012】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、ランタン・カルシウム・マンガン系酸化
物磁性体を抵抗体として用い、また、この抵抗体を低電
圧電源と組み合わせることによって構成することを特徴
とする、構造が簡単で安価な温度制御用素子である。
め、本発明は、ランタン・カルシウム・マンガン系酸化
物磁性体を抵抗体として用い、また、この抵抗体を低電
圧電源と組み合わせることによって構成することを特徴
とする、構造が簡単で安価な温度制御用素子である。
【0013】すなわち本発明は、前記ランタン・カルシ
ウム・マンガン系酸化物磁性体として、La1-xCaxM
nOy(ただし、0.1<x<0.5、および2.5<
y<3.5)、あるいは、La1-x(Ca1-zAz)xMn
Oy(ただし、AはSrまたはBaのうち少なくとも1
つの元素であり、0.1<x<0.5、2.5<y<
3.5、および0<z<1)、あるいは(La1-nBn)
1-x(Ca1-zAz)xMnOy(ただし、Bは希土類元素
のうち少なくとも1つの元素、AはSrまたはBaのう
ち少なくとも1つの元素、0.1<x<0.5、2.5
<y<3.5、0<z<1、および0<n<0.5)を
抵抗体として用いる際に該磁性体のキュリー温度付近の
狭い温度範囲で電気抵抗が一桁以上増加する特性を利用
することを特徴とする。
ウム・マンガン系酸化物磁性体として、La1-xCaxM
nOy(ただし、0.1<x<0.5、および2.5<
y<3.5)、あるいは、La1-x(Ca1-zAz)xMn
Oy(ただし、AはSrまたはBaのうち少なくとも1
つの元素であり、0.1<x<0.5、2.5<y<
3.5、および0<z<1)、あるいは(La1-nBn)
1-x(Ca1-zAz)xMnOy(ただし、Bは希土類元素
のうち少なくとも1つの元素、AはSrまたはBaのう
ち少なくとも1つの元素、0.1<x<0.5、2.5
<y<3.5、0<z<1、および0<n<0.5)を
抵抗体として用いる際に該磁性体のキュリー温度付近の
狭い温度範囲で電気抵抗が一桁以上増加する特性を利用
することを特徴とする。
【0014】ランタン・カルシウム・マンガン系酸化物
磁性体は、ペロブスカイト型の結晶構造を有する物質で
あり、低温では強磁性であり、Mnイオンの伝導電子の
スピンが強磁性的に揃い、金属的な導電性を示す。一
方、キュリー温度以上では、スピンの秩序が乱れて電気
抵抗が一桁以上増加する。したがって、キュリー温度で
は、チタン酸バリウム系セラミックスと同様に正の抵抗
温度特性を有するという特徴がある。この際、ランタン
・カルシウム・マンガン系酸化物磁性体の電気抵抗率
は、低温の金属状態で10-3Ω・cm程度、高温の高抵
抗状態では10-2Ω・cm程度であり、チタン酸バリウ
ム系セラミックスの100Ω・cm以上と比較すると、
3桁以上低い値を有している。このため、一般の電気機
器においてヒーターとして利用する場合にも、薄膜ヒー
ターとして使用でき、小型の温度制御用素子を実現する
ことができる。
磁性体は、ペロブスカイト型の結晶構造を有する物質で
あり、低温では強磁性であり、Mnイオンの伝導電子の
スピンが強磁性的に揃い、金属的な導電性を示す。一
方、キュリー温度以上では、スピンの秩序が乱れて電気
抵抗が一桁以上増加する。したがって、キュリー温度で
は、チタン酸バリウム系セラミックスと同様に正の抵抗
温度特性を有するという特徴がある。この際、ランタン
・カルシウム・マンガン系酸化物磁性体の電気抵抗率
は、低温の金属状態で10-3Ω・cm程度、高温の高抵
抗状態では10-2Ω・cm程度であり、チタン酸バリウ
ム系セラミックスの100Ω・cm以上と比較すると、
3桁以上低い値を有している。このため、一般の電気機
器においてヒーターとして利用する場合にも、薄膜ヒー
ターとして使用でき、小型の温度制御用素子を実現する
ことができる。
【0015】また、特にランタン・カルシウム・マンガ
ン系酸化物磁性体は、キュリー温度での電気抵抗の変化
が20℃以内の非常に狭い温度範囲で起こるため、チタ
ン酸バリウム系セラミックスを用いた場合と比較して、
より細かい温度制御が可能となる。さらにまた、ランタ
ン・カルシウム・マンガン系酸化物磁性体の電気抵抗で
特徴的なのは、チタン酸バリウム系セラミックスの場合
と異なって、キュリー温度以下で電気抵抗が正の温度係
数を示すことである。したがって、キュリー温度以下で
温度が低下するとともに電気抵抗が小さくなり、そのた
め、ヒーターを流れる電流が増加して温度を上昇させる
作用をする。したがって、温度制御性が優れているとい
う特長もある。
ン系酸化物磁性体は、キュリー温度での電気抵抗の変化
が20℃以内の非常に狭い温度範囲で起こるため、チタ
ン酸バリウム系セラミックスを用いた場合と比較して、
より細かい温度制御が可能となる。さらにまた、ランタ
ン・カルシウム・マンガン系酸化物磁性体の電気抵抗で
特徴的なのは、チタン酸バリウム系セラミックスの場合
と異なって、キュリー温度以下で電気抵抗が正の温度係
数を示すことである。したがって、キュリー温度以下で
温度が低下するとともに電気抵抗が小さくなり、そのた
め、ヒーターを流れる電流が増加して温度を上昇させる
作用をする。したがって、温度制御性が優れているとい
う特長もある。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明の温度制御用素子は、ラン
タン・カルシウム・マンガン系酸化物磁性体を用いたヒ
ーターを低電圧電源と組み合わせ、ヒーターに電流を流
すだけの簡便な構成で、適切な温度制御を行うことが可
能である。
タン・カルシウム・マンガン系酸化物磁性体を用いたヒ
ーターを低電圧電源と組み合わせ、ヒーターに電流を流
すだけの簡便な構成で、適切な温度制御を行うことが可
能である。
【0017】温度制御用素子の一部の温度が上昇して、
ランタン・カルシウム・マンガン系酸化物磁性体のキュ
リー温度に近づくと、その部分の電気抵抗が急速に大き
くなり、ヒーター電流が減少するために、温度制御用素
子全体の温度が低下する。一方、温度が下がると、電気
抵抗が再び小さくなって、ヒーター電流が増加するた
め、再び温度は上昇する。これらの作用によって温度制
御用素子の温度はランタン・カルシウム・マンガン系酸
化物磁性体のキュリー温度よりやや低い温度に維持する
ことが可能である。
ランタン・カルシウム・マンガン系酸化物磁性体のキュ
リー温度に近づくと、その部分の電気抵抗が急速に大き
くなり、ヒーター電流が減少するために、温度制御用素
子全体の温度が低下する。一方、温度が下がると、電気
抵抗が再び小さくなって、ヒーター電流が増加するた
め、再び温度は上昇する。これらの作用によって温度制
御用素子の温度はランタン・カルシウム・マンガン系酸
化物磁性体のキュリー温度よりやや低い温度に維持する
ことが可能である。
【0018】なお、既に記述したように、この温度制御
用素子では、たとえ温度が下がりすぎても、低温での電
気抵抗の温度係数が正であるため、ヒーター電流がさら
に増加することによって温度を上昇させる方向に作用
し、チタン酸バリウム系セラミックスを用いたサーミス
タのような問題は起こらない。
用素子では、たとえ温度が下がりすぎても、低温での電
気抵抗の温度係数が正であるため、ヒーター電流がさら
に増加することによって温度を上昇させる方向に作用
し、チタン酸バリウム系セラミックスを用いたサーミス
タのような問題は起こらない。
【0019】本発明において、酸化物磁性体としてのL
a1-xCaxMnOy(ここで、0.1<x<0.5、および、
2.5<y<3.5)は、Caを含有することにより、上記の
電気抵抗の変化が非常に狭い温度範囲で起こるという利
点を持つ。また、Ca濃度xを変化させることによっ
て、上記素子の制御温度を変化させることができる。
a1-xCaxMnOy(ここで、0.1<x<0.5、および、
2.5<y<3.5)は、Caを含有することにより、上記の
電気抵抗の変化が非常に狭い温度範囲で起こるという利
点を持つ。また、Ca濃度xを変化させることによっ
て、上記素子の制御温度を変化させることができる。
【0020】次に、酸化物磁性体としてCaの一部をS
rまたはBaに置換したLa1-x(Ca1-zAz)xMnO
y(ただし、AはSrまたはBaのうち少なくとも1つ
の元素であり、0.1<x<0.5、2.5<y<3.5、および0
<z<1)、または、さらにLaの一部を希土類元素に
置換した(La1-nBn)1-x(Ca1-zAz)xMnO
y(ただし、Bは希土類元素のうち少なくとも1つの元
素、AはSrまたはBaのうち少なくとも1つの元素で
あり、0.1<x<0.5、2.5<y<3.5、0<z<1、およ
び、0<n<0.5)を抵抗体として用いることによっ
て、制御温度を100℃程度まで向上させることができ
る。
rまたはBaに置換したLa1-x(Ca1-zAz)xMnO
y(ただし、AはSrまたはBaのうち少なくとも1つ
の元素であり、0.1<x<0.5、2.5<y<3.5、および0
<z<1)、または、さらにLaの一部を希土類元素に
置換した(La1-nBn)1-x(Ca1-zAz)xMnO
y(ただし、Bは希土類元素のうち少なくとも1つの元
素、AはSrまたはBaのうち少なくとも1つの元素で
あり、0.1<x<0.5、2.5<y<3.5、0<z<1、およ
び、0<n<0.5)を抵抗体として用いることによっ
て、制御温度を100℃程度まで向上させることができ
る。
【0021】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【0022】(実施例1)図1に、本発明の温度制御用
素子の基本構造を示す。まず、酸化物磁性体1を用いた
ヒーターは、絶縁体基板2上に形成された厚膜であり、
ヒーターには定電圧電源3によって電流を流すだけの簡
便な構成のものを用いた。
素子の基本構造を示す。まず、酸化物磁性体1を用いた
ヒーターは、絶縁体基板2上に形成された厚膜であり、
ヒーターには定電圧電源3によって電流を流すだけの簡
便な構成のものを用いた。
【0023】本実施例では、−50℃に保冷された冷凍
庫の中で、一部分を−20℃に保持する場合の温度制御
用素子を作成した。酸化物磁性体としては、La1-xC
axM nOy(ここで、0.1<x<0.5、および、2.5<y<
3.5)において、x=0.3のものを用いた。yは3に近い
値である。この酸化物磁性体を、グリーンシート法によ
って、図1のヒーター形状になるように、MgOやガラ
ス等の絶縁体基板に厚さ0.02mm程度塗布した。
庫の中で、一部分を−20℃に保持する場合の温度制御
用素子を作成した。酸化物磁性体としては、La1-xC
axM nOy(ここで、0.1<x<0.5、および、2.5<y<
3.5)において、x=0.3のものを用いた。yは3に近い
値である。この酸化物磁性体を、グリーンシート法によ
って、図1のヒーター形状になるように、MgOやガラ
ス等の絶縁体基板に厚さ0.02mm程度塗布した。
【0024】その後、800〜900℃程度の温度で焼
成することによって、酸化物磁性体の厚膜ヒーターを作
製した。このようにして作成されたLa0.7Ca0.3Mn
Oy厚膜は、バルク焼結体と同様の電気特性を示し、図
2に示すように、摂氏−20度付近よりも低い温度で低
抵抗の金属、また、これよりも高い温度で高抵抗の半導
体的な電気抵抗を示した。
成することによって、酸化物磁性体の厚膜ヒーターを作
製した。このようにして作成されたLa0.7Ca0.3Mn
Oy厚膜は、バルク焼結体と同様の電気特性を示し、図
2に示すように、摂氏−20度付近よりも低い温度で低
抵抗の金属、また、これよりも高い温度で高抵抗の半導
体的な電気抵抗を示した。
【0025】ヒーター部分は、厚さ0.02mm,線幅0.1
mmで、長さは50cm程度とした。ヒーターの電気抵
抗は低温の金属状態で200Ω程度、高温の半導体状態
では数kΩと1桁以上高い値を示した。このヒーター
を、図1のように50Vの低電圧電源と組み合わせて温
度制御用素子を構成し、さらに、これを220mA以上
の電流では温度が上昇し、100mA以下の電流では温
度が低下する熱負荷と接触させて、−50℃まで冷却可
能な冷凍庫中に設置した。熱負荷の温度は、−20℃よ
りもかなり低下すると、ヒーターを流れる電流が増加し
て温度が上昇し、−20℃を少し超えると、ヒーター電
流が減少して温度が低下した。これによって、冷凍庫の
温度が−50℃に維持されている状態でも、熱負荷の温
度を−20℃程度に制御することができた。
mmで、長さは50cm程度とした。ヒーターの電気抵
抗は低温の金属状態で200Ω程度、高温の半導体状態
では数kΩと1桁以上高い値を示した。このヒーター
を、図1のように50Vの低電圧電源と組み合わせて温
度制御用素子を構成し、さらに、これを220mA以上
の電流では温度が上昇し、100mA以下の電流では温
度が低下する熱負荷と接触させて、−50℃まで冷却可
能な冷凍庫中に設置した。熱負荷の温度は、−20℃よ
りもかなり低下すると、ヒーターを流れる電流が増加し
て温度が上昇し、−20℃を少し超えると、ヒーター電
流が減少して温度が低下した。これによって、冷凍庫の
温度が−50℃に維持されている状態でも、熱負荷の温
度を−20℃程度に制御することができた。
【0026】(実施例2)本実施例は、冬期のガラス凍
結防止用に温度制御用素子を利用した場合の例で、図3
の構造の温度制御用素子を作成した。ヒーターの構造
は、金属薄膜を用いたヒーター4と、ガラス板6上に、
ヒーター4と直列に接続した複数の酸化物磁性体薄膜ヒ
ーター5を等間隔で配置し、ヒーター4の両端間に定電
圧電源7を接続したものである。この場合、ヒーター4
全体を酸化物磁性体5で構成しなかったのは、薄膜ヒー
ターを用いたため、酸化物磁性体5だけではヒーターの
抵抗が大きくなりすぎるためである。
結防止用に温度制御用素子を利用した場合の例で、図3
の構造の温度制御用素子を作成した。ヒーターの構造
は、金属薄膜を用いたヒーター4と、ガラス板6上に、
ヒーター4と直列に接続した複数の酸化物磁性体薄膜ヒ
ーター5を等間隔で配置し、ヒーター4の両端間に定電
圧電源7を接続したものである。この場合、ヒーター4
全体を酸化物磁性体5で構成しなかったのは、薄膜ヒー
ターを用いたため、酸化物磁性体5だけではヒーターの
抵抗が大きくなりすぎるためである。
【0027】このような構成のヒーターで酸化物磁性体
薄膜ヒーター5部分の抵抗によってヒーター電流が制限
されるような設計にしておくと、ガラス板6の温度が上
昇すると酸化物磁性体薄膜ヒーター5部分の抵抗が大き
くなって、ヒーター電流が著しく減少し、温度が下がる
とヒーター電流が増加するため、ガラス板6の温度制御
を行うことが可能となる。
薄膜ヒーター5部分の抵抗によってヒーター電流が制限
されるような設計にしておくと、ガラス板6の温度が上
昇すると酸化物磁性体薄膜ヒーター5部分の抵抗が大き
くなって、ヒーター電流が著しく減少し、温度が下がる
とヒーター電流が増加するため、ガラス板6の温度制御
を行うことが可能となる。
【0028】酸化物磁性体としては、La0.7(Ca0.5
Sr0.5)0.3MnOy(yは3.0程度)を用いたが、
Srの代わりにBaを用いても差し支えない。また、L
aの一部を他の希土類元素で置換しても差し支えない。
この場合、Caの一部をSrまたはBaで、また、La
の一部を他の希土類元素で置換することによって、Ca
だけの場合よりもキュリー温度を高くし、5〜15℃程
度の温度に制御することが可能になる。
Sr0.5)0.3MnOy(yは3.0程度)を用いたが、
Srの代わりにBaを用いても差し支えない。また、L
aの一部を他の希土類元素で置換しても差し支えない。
この場合、Caの一部をSrまたはBaで、また、La
の一部を他の希土類元素で置換することによって、Ca
だけの場合よりもキュリー温度を高くし、5〜15℃程
度の温度に制御することが可能になる。
【0029】ヒーター部分の作製に際しては、まず、高
周波マグネトロンスパッタリング法によって、ガラス基
板全面に酸化物磁性体薄膜を厚さ1x10−4cm程度
成膜した。次に、通常のフォトリソグラフィ技術とイオ
ンミリングによるエッチング技術によって、酸化物磁性
体部分のヒーターパターンを形成した。次に、金属ヒー
ター部分にニッケルクロム合金を厚さ5x10−4cm
程度蒸着してヒーターを完成させた。ヒーターは線幅
0.5mm、長さ10cmであり、抵抗は200Ω程度
であった。
周波マグネトロンスパッタリング法によって、ガラス基
板全面に酸化物磁性体薄膜を厚さ1x10−4cm程度
成膜した。次に、通常のフォトリソグラフィ技術とイオ
ンミリングによるエッチング技術によって、酸化物磁性
体部分のヒーターパターンを形成した。次に、金属ヒー
ター部分にニッケルクロム合金を厚さ5x10−4cm
程度蒸着してヒーターを完成させた。ヒーターは線幅
0.5mm、長さ10cmであり、抵抗は200Ω程度
であった。
【0030】このヒーターを50Vの定電圧電源と組み
合わせた。この凍結防止用ガラスを冬期氷点下まで温度
が下がるカーブミラーに用いて温度制御を試みた。気温
が5℃以下に下がると、ヒーターの抵抗が下がって電流
が増加するため、カーブミラーの温度が上昇する。一
方、カーブミラーの温度が10℃を超えてくると、酸化
物磁性体薄膜の電気抵抗が高くなるのでヒーターを流れ
る電流が減少し、必要以上にカーブミラーの温度が上昇
することもなかった。このため、この実施例では、カー
ブミラーの温度を数℃から15℃程度の温度範囲で制御
可能であり、氷点下の道路においてもカーブミラーの凍
結を防止することができた。
合わせた。この凍結防止用ガラスを冬期氷点下まで温度
が下がるカーブミラーに用いて温度制御を試みた。気温
が5℃以下に下がると、ヒーターの抵抗が下がって電流
が増加するため、カーブミラーの温度が上昇する。一
方、カーブミラーの温度が10℃を超えてくると、酸化
物磁性体薄膜の電気抵抗が高くなるのでヒーターを流れ
る電流が減少し、必要以上にカーブミラーの温度が上昇
することもなかった。このため、この実施例では、カー
ブミラーの温度を数℃から15℃程度の温度範囲で制御
可能であり、氷点下の道路においてもカーブミラーの凍
結を防止することができた。
【0031】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明は、
ランタン・カルシウム・マンガン系酸化物磁性体をヒー
ターの全部または一部に利用し、定電圧電源と組み合わ
せることによって、構造が簡単であり、かつ、小型で安
価な温度制御用素子を実現することができる。その際に
該磁性体のキュリー温度付近の狭い温度範囲で電気抵抗
が一桁以上増加する特性を利用して、より細かい温度制
御を行なうことができる。
ランタン・カルシウム・マンガン系酸化物磁性体をヒー
ターの全部または一部に利用し、定電圧電源と組み合わ
せることによって、構造が簡単であり、かつ、小型で安
価な温度制御用素子を実現することができる。その際に
該磁性体のキュリー温度付近の狭い温度範囲で電気抵抗
が一桁以上増加する特性を利用して、より細かい温度制
御を行なうことができる。
【図1】本発明の温度制御用素子の一具体例を概略的に
示す斜視図。
示す斜視図。
【図2】磁性体酸化物の電気抵抗の温度変化を示すグラ
フ。
フ。
【図3】本発明の温度制御用素子の他の具体例を概略的
に示す斜視図。
に示す斜視図。
1 酸化物磁性体 2 絶縁体基板 3 定電圧電源 4 ヒーター 5 磁性体酸化物厚膜ヒーター 6 ガラス板 7 定電圧電源
Claims (5)
- 【請求項1】 下記の一般式La1-xCaxMnOy (ただし、0.1<x<0.5、および2.5<y<
3.5) で表される酸化物磁性体を抵抗体として用いる際に該磁
性体のキュリー温度付近の狭い温度範囲で電気抵抗が一
桁以上増加する特性を利用することを特徴とする温度制
御用素子。 - 【請求項2】 下記の一般式 La1-x(Ca1-zAz)xMnOy (ただし、AはSrまたはBaのうち少なくとも1つの
元素であり、0.1<x<0.5、2.5<y<3.
5、および0<z<1) で表される酸化物磁性体を抵抗体として用いる際に該磁
性体のキュリー温度付近の狭い温度範囲で電気抵抗が一
桁以上増加する特性を利用することを特徴とする温度制
御用素子。 - 【請求項3】 下記の一般式 (La1-nBn)1-x(Ca1-zAz)xMnOy (ただし、Bは希土類元素のうち少なくとも1つの元
素、AはSrまたはBaのうち少なくとも1つの元素、
0.1<x<0.5、2.5<y<3.5、0<z<
1、および0<n<0.5) で表される酸化物磁性体を抵抗体として用いる際に該磁
性体のキュリー温度付近の狭い温度範囲で電気抵抗が一
桁以上増加する特性を利用することを特徴とする温度制
御用素子。 - 【請求項4】 定電圧電源と、請求項1〜3のいずれか
1項に記載の該磁性体とを用いたヒーターのみで構成さ
れていることを特徴とする温度制御用素子。 - 【請求項5】 請求項1〜3のいずれか1項に記載の該
磁性体を用いたヒーターを他の材質のヒーターと直列に
接続して構成したヒーターと定電圧電源のみで構成され
ていることを特徴とする温度制御用素子。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31222998A JP3328204B2 (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | 温度制御用素子 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31222998A JP3328204B2 (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | 温度制御用素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000138103A JP2000138103A (ja) | 2000-05-16 |
JP3328204B2 true JP3328204B2 (ja) | 2002-09-24 |
Family
ID=18026742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31222998A Expired - Lifetime JP3328204B2 (ja) | 1998-11-02 | 1998-11-02 | 温度制御用素子 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3328204B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11776717B2 (en) | 2018-07-05 | 2023-10-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ceramic member and electronic device |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101765569B (zh) | 2007-08-22 | 2012-11-28 | 株式会社村田制作所 | 半导体陶瓷材料及ntc热敏电阻 |
JP2009173484A (ja) * | 2008-01-23 | 2009-08-06 | Mitsubishi Materials Corp | サーミスタ用金属酸化物焼結体及びサーミスタ素子並びにサーミスタ用金属酸化物焼結体の製造方法 |
CN111417608A (zh) * | 2017-11-29 | 2020-07-14 | 株式会社村田制作所 | 陶瓷构件 |
WO2020012775A1 (ja) * | 2018-07-10 | 2020-01-16 | 株式会社村田製作所 | セラミック部材及び電子素子 |
-
1998
- 1998-11-02 JP JP31222998A patent/JP3328204B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US11776717B2 (en) | 2018-07-05 | 2023-10-03 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Ceramic member and electronic device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2000138103A (ja) | 2000-05-16 |
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Legal Events
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