JP3390305B2 - Temperature sensing element - Google Patents

Temperature sensing element

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JP3390305B2
JP3390305B2 JP20840696A JP20840696A JP3390305B2 JP 3390305 B2 JP3390305 B2 JP 3390305B2 JP 20840696 A JP20840696 A JP 20840696A JP 20840696 A JP20840696 A JP 20840696A JP 3390305 B2 JP3390305 B2 JP 3390305B2
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sensitive element
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carbide
film
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、温度センサや輻射
センサ等として用いられる感温素子に係り、特に、環境
温度や赤外線照射によって抵抗値が変化する感温素子に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature-sensitive element used as a temperature sensor, a radiation sensor, etc., and more particularly to a temperature-sensitive element whose resistance value changes depending on environmental temperature or infrared irradiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、特開平4−348237号公
報や特開平3−96824号公報に記載されているよう
に、炭化ケイ素等を主成分とする繊維フィラメントを用
いた感温素子が知られている。また、他の従来例とし
て、特開平8−166295号公報に記載されているよ
うに、フェノール樹脂の積層板を640〜750°Cで
炭化処理し、その炭化物を感温素子として用いたものが
知られている。これら感温素子は半導体的導電性を示
し、雰囲気温度の変化や赤外線の照射によって抵抗値が
変化するため、感温素子の両端に形成した電極から抵抗
値、実際には電圧値を検出することにより、温度センサ
や輻射センサとして使用することができる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as described in JP-A-4-348237 and JP-A-3-96824, a temperature sensitive element using a fiber filament containing silicon carbide as a main component is known. ing. Further, as another conventional example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-166295, one in which a laminated plate of a phenol resin is carbonized at 640 to 750 ° C. and the carbide is used as a temperature sensitive element is disclosed. Are known. These temperature-sensitive elements have semiconductor-like conductivity, and their resistance values change due to changes in the ambient temperature and the irradiation of infrared rays.Therefore, it is necessary to detect the resistance value, actually the voltage value, from the electrodes formed at both ends of the temperature-sensitive element. Therefore, it can be used as a temperature sensor or a radiation sensor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところで、温度センサ
や輻射センサの通常の使用に際しては、消費電力を小さ
くしたり外部ノイズに応答しにくくするために、該セン
サの実働抵抗値を数kΩ〜数百kΩに設定することが望
まれているが、前述した従来例のうち、前者の繊維フィ
ラメントからなる感温素子を用いた場合、両電極間の実
働抵抗値を通常の使用範囲である数kΩ〜数百kΩにす
るには、繊維の断面積が小さい分だけ、繊維フィラメン
トの比抵抗を下げる必要がある。しかしながら、感温素
子の比抵抗と温度依存性(サーミスタ定数)とは密接な
関係にあり、比抵抗が高いほど温度依存性が大きくな
り、比抵抗が低いほど温度依存性が小さくなるため、比
抵抗の低い繊維フィラメントを用いたセンサでは感度が
低下、すなわち、温度変化に対して大きな出力変化が得
られないという問題がある。
By the way, in normal use of the temperature sensor or the radiation sensor, in order to reduce power consumption and make it difficult to respond to external noise, the actual resistance value of the sensor should be several kΩ to several kΩ. Although it is desired to set it to 100 kΩ, in the case of using the former thermosensitive element consisting of the fiber filament among the above-mentioned conventional examples, the actual resistance value between both electrodes is several kΩ which is a normal use range. In order to make it several to several hundred kΩ, it is necessary to reduce the specific resistance of the fiber filament by the amount that the cross-sectional area of the fiber is small. However, there is a close relationship between the specific resistance of the temperature sensitive element and the temperature dependence (thermistor constant). The higher the specific resistance, the greater the temperature dependence, and the lower the specific resistance, the smaller the temperature dependence. A sensor using a fiber filament having a low resistance has a problem that the sensitivity is lowered, that is, a large output change cannot be obtained with respect to a temperature change.

【0004】一方、後者のフェノール積層板の炭化物か
らなる感温素子を用いた場合、繊維に比べて断面積が大
きくなるため、材料の比抵抗を高めて温度依存性を大き
くすることができる。しかしながら、フェノール積層板
の炭化物は寸法、特に、厚み方向の寸法を小さくするこ
とができず、感温素子の熱容量が大きくなるため、この
ような感温素子を用いたセンサでは、応答速度が遅くな
るという問題がある。
On the other hand, when the latter thermosensitive element made of a carbide of a phenol laminated plate is used, the cross-sectional area becomes larger than that of the fiber, so that the specific resistance of the material can be increased and the temperature dependence can be increased. However, the size of the carbide of the phenol laminated plate cannot be reduced, especially the size in the thickness direction, and the heat capacity of the temperature sensitive element is increased. Therefore, a sensor using such a temperature sensitive element has a slow response speed. There is a problem of becoming.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、炭化処理した
アラミド樹脂フィルムもしくはアラミド樹脂の不織布
を感温素子として用いることとする。かかるアラミド樹
脂の炭化物は半導体的導電性を示し、アラミド樹脂を6
00〜750°Cの不活性ガス雰囲気中で炭化処理する
と、常温下での比抵抗が1Ω・cm〜100MΩ・cm
と高く、かつサーミスタ定数が100〜3500Kと温
度依存性の大きい感温素子を得ることができる。したが
って、このような感温素子に電極を形成して温度センサ
や輻射センサを構成した場合、両電極間の実働抵抗値を
通常の使用範囲である数kΩ〜数百kΩに設定しても何
等問題なく、センサの感度を高めることができる。ま
た、アラミド樹脂フィルムもしくはアラミド樹脂の
織布は炭化処理によって厚み方向の寸法が著しく小さく
なるため、熱容量の小さい感温素子を実現でき、センサ
の応答速度を速くするすることができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to the use of films or aramid resin nonwoven carbonized aramid resin as temperature sensing element. Carbides of such aramid resin show semiconducting conductivity, and
When carbonized in an inert gas atmosphere of 00 to 750 ° C, the specific resistance at room temperature is 1 Ω · cm to 100 MΩ · cm.
It is possible to obtain a temperature sensitive element having a high temperature dependence and a thermistor constant of 100 to 3500K. Therefore, when an electrode is formed on such a temperature sensitive element to form a temperature sensor or a radiation sensor, even if the actual resistance value between both electrodes is set to several kΩ to several hundred kΩ, which is a normal use range, nothing happens. The sensitivity of the sensor can be increased without any problem. Further, non <br/> woven film or aramid resin aramid resin for significantly smaller dimension in the thickness direction by the carbonization process, can achieve small temperature sensitive element heat capacity, to be the response speed of the sensor You can

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】本発明の感温素子は、両電極間に
配置される炭化物がアラミド樹脂フィルムもしくは
ラミド樹脂の不織布を炭化処理したものからなり、その
常温下での比抵抗が1Ω・cm〜100MΩ・cmで、
サーミスタ定数が100〜3500Kである。ここで、
サーミスタ定数が100K未満であると、温度変化に対
する出力の変化が小さ過ぎるため、センサとして使いに
くくなり、反対に、サーミスタ定数が3500Kを越え
ると、比抵抗が高くなり過ぎるため、通常の実働抵抗値
の範囲内でセンサを使用することができなくなる。
Temperature sensing element of the present invention DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION, carbides disposed between the electrodes of the aramid resin film or A
It consists of a non-woven fabric of amide resin that has been carbonized, and its specific resistance at room temperature is 1 Ω · cm to 100 MΩ · cm.
The thermistor constant is 100 to 3500K. here,
If the thermistor constant is less than 100K, the change in output with respect to temperature change is too small, making it difficult to use as a sensor. The sensor cannot be used within the range.

【0007】また、同時に前記アラミド樹脂はフィルム
もしくは不織布を用いており、該アラミドフィルムもし
くはアラミド樹脂の不織布はその形成面に沿って結晶配
向されているため、炭化処理によって結晶配向と直交す
る厚み方向の寸法減少率が大きくなり、感温素子の薄型
化を図って熱容量を小さくすることができる。さらに、
断面積を繊維フィラメントに比べて大きくすることがで
きるので、サーミスタ定数を大きくしても、両電極間の
実働抵抗値を通常の使用範囲である数kΩ〜数百kΩに
設定できる。
At the same time, the aramid resin uses a film or a non-woven fabric, and the non-woven fabric of the aramid film or the aramid resin is crystallographically oriented along its forming surface. The dimensional reduction rate is increased, the temperature sensing element can be made thinner, and the heat capacity can be reduced. further,
Since the cross-sectional area can be made larger than that of the fiber filament, even if the thermistor constant is made large, the actual resistance value between both electrodes can be set to several kΩ to several hundred kΩ which is a normal use range.

【0008】また、前記アラミドフィルムはメタ系アラ
ミドとパラ系アラミドのいずれでも良いが、メタ系アラ
ミドに比べてパラ系アラミドの方が厚み方向の寸法減少
率が大きいため、パラ系アラミドフィルムを用いること
が感温素子の薄型化を図る上で好適である。
The aramid film may be either a meta-aramid or a para-aramid, but a para-aramid film is used because the para-aramid has a larger dimension reduction rate in the thickness direction than the meta-aramid. It is suitable for thinning the temperature sensitive element.

【0009】また、前記両電極は前記炭化物の同一面に
形成しても良いが、これら電極を炭化物の表裏両面に形
成すると、炭化物の厚み方向の抵抗を検出することにな
り、抵抗値のコントロールが容易になり、アラミド樹脂
のフィルムもしくはアラミド樹脂の不織布は炭化処理に
よって厚み方向の寸法が著しく小さくなるため、電極間
距離が短くなり、より低い実働抵抗値のセンサを実現す
ることができる。
Further, both electrodes may be formed on the same surface of the carbide, but if these electrodes are formed on both front and back surfaces of the carbide, the resistance in the thickness direction of the carbide is detected, and the resistance value is controlled. Made easier with aramid resin
The film or the non-woven fabric of aramid resin has a significantly reduced dimension in the thickness direction due to the carbonization treatment, so that the distance between the electrodes is shortened and a sensor having a lower actual resistance value can be realized.

【0010】また、ゲル状のアラミドフィルムに絞り加
工を施した後に炭化処理すると、曲面状等の所定形状に
フォミングされた感温素子を形成することができる。し
かも、ゲル状のアラミドフィルム中に顔料や染料を混入
することが可能であるため、感温素子に着色を施してセ
ンサの特性を改善することができる。
When the gel-like aramid film is drawn and then carbonized, a temperature-sensitive element formed into a predetermined shape such as a curved surface can be formed. Moreover, since it is possible to mix pigments and dyes into the gel-like aramid film, the temperature-sensitive element can be colored to improve the characteristics of the sensor.

【0011】[0011]

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図1は実施例に係る感温素子を表面側から見た斜視図、
図2は該感温素子を裏面側から見た斜視図、図3は該感
温素子の製造工程を示す説明図、図4は該感温素子の断
面図、図5は該感温素子の等価回路図、図6は該感温素
子を用いた赤外線センサの断面図である。
EXAMPLES Examples will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view of the temperature-sensitive element according to the embodiment as viewed from the front side,
2 is a perspective view of the temperature-sensitive element viewed from the back side, FIG. 3 is an explanatory view showing a manufacturing process of the temperature-sensitive element, FIG. 4 is a sectional view of the temperature-sensitive element, and FIG. FIG. 6 is an equivalent circuit diagram and FIG. 6 is a sectional view of an infrared sensor using the temperature sensitive element.

【0012】図1と図2に示すように、感温素子1はア
ラミド樹脂の炭化物2を有し、炭化物2の表面には対向
電極3がほぼ全面にわたって形成されている。炭化物2
の常温下での比抵抗は1Ω・cm〜100MΩ・cm
で、サーミスタ定数は100〜3500Kである(な
お、サーミスタ定数Bを活性化エネルギーΔEに換算し
て表すと、両者はB=5794×ΔEの関係にあり、活
性化エネルギーΔE≒0.017〜0.6eVとな
る)。対向電極3の材料はその比抵抗が炭化物2よりも
十分に小さければ何でも良く、例えば、金、銀、銅、ニ
ッケル、アルミニウム等の薄膜、カーボンインク、銀イ
ンク、銅インク等の厚膜が好適であり、それらは10~6
〜103 Ω・cm程度の比抵抗である。また、炭化物2
の裏面には一対の取出電極4が所定間隔を保って形成さ
れており、各取出電極4に端子5がそれぞれ接続されて
いる。取出電極4の材料として前述した対向電極3と同
様のものを用い、これらを炭化物2の裏面に形成した後
に、半田や導電性接着剤を用いて取出電極4に端子5を
接続することも可能であるが、導電性接着剤自体を取出
電極4としても良く、この場合、各端子5は導電性接着
剤(取出電極4)を用いて炭化物2の裏面に直接取付け
られる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the temperature sensitive device 1 has a carbide 2 of aramid resin, and a counter electrode 3 is formed on the entire surface of the carbide 2 almost all over. Carbide 2
Resistivity at room temperature is 1 Ω · cm to 100 MΩ · cm
Then, the thermistor constant is 100 to 3500K (when the thermistor constant B is converted to the activation energy ΔE and expressed, both have a relation of B = 5794 × ΔE, and the activation energy ΔE≈0.017 to 0). 0.6 eV). The counter electrode 3 may be made of any material as long as its specific resistance is sufficiently smaller than that of the carbide 2. For example, a thin film of gold, silver, copper, nickel, aluminum or the like, or a thick film of carbon ink, silver ink, copper ink or the like is preferable. And they are 10-6
The specific resistance is about 10 3 Ω · cm. Also, carbide 2
A pair of extraction electrodes 4 are formed on the back surface of the with a predetermined interval, and a terminal 5 is connected to each extraction electrode 4. It is also possible to use the same material as the counter electrode 3 described above as the material of the extraction electrode 4, form these on the back surface of the carbide 2, and then connect the terminal 5 to the extraction electrode 4 using solder or a conductive adhesive. However, the conductive adhesive itself may be used as the extraction electrode 4, and in this case, each terminal 5 is directly attached to the back surface of the carbide 2 using the conductive adhesive (the extraction electrode 4).

【0013】前記感温素子1の製造方法を図3を参照し
て説明すると、まず図3(a)に示すように、円形に切
断されたパラ系のアラミドフィルム6を準備する。この
アラミドフィルム6の寸法は、例えば、直径が6mm
で、厚みが50μmである。次いで図3(b)に示すよ
うに、アラミドフィルム6をH2、N2、Ar等の不活性
ガス雰囲気中においてグラファイト化が進行しない程度
の低温、具体的には600〜750°Cで炭化処理する
と、半導体的導電性を示す炭化物2が得られる。この炭
化物2は炭化処理によって収縮し、原材料であるアラミ
ドフィルム6が上記の寸法である場合、炭化物2は直径
が5mm、厚みが約36μmまで縮む。次いで図3
(c)に示すように、炭化物2の表面と裏面に対向電極
3と0.1mm以上の間隔で配置された一対の取出電極
4をそれぞれ形成し、最後に図3(d)に示すように、
炭化物2の裏面側の各取出電極4に端子5をそれぞれ取
付けることにより、感温素子1の製造が完了する。
A method of manufacturing the temperature sensitive element 1 will be described with reference to FIG. 3. First, as shown in FIG. 3A, a para-type aramid film 6 cut into a circle is prepared. The dimension of this aramid film 6 is, for example, 6 mm in diameter.
And the thickness is 50 μm. Then, as shown in FIG. 3 (b), the aramid film 6 is carbonized at a low temperature such that graphitization does not proceed in an atmosphere of an inert gas such as H 2 , N 2 and Ar, specifically, 600 to 750 ° C. When treated, carbide 2 having semiconducting conductivity is obtained. The carbide 2 shrinks by the carbonization treatment, and when the raw material aramid film 6 has the above-mentioned size, the carbide 2 shrinks to a diameter of 5 mm and a thickness of about 36 μm. Then Fig. 3
As shown in (c), a counter electrode 3 and a pair of extraction electrodes 4 arranged at intervals of 0.1 mm or more are formed on the front surface and the back surface of the carbide 2, respectively, and finally as shown in FIG. ,
The manufacture of the temperature sensitive element 1 is completed by attaching the terminals 5 to the respective extraction electrodes 4 on the back surface side of the carbide 2.

【0014】図4と図5に示すように、前述の如く構成
された感温素子1は、炭化物2の比抵抗が対向電極3に
比べて高く、かつ、両取出電極4間の距離に比べて炭化
物2の厚みが薄いため、電流は一方の取出電極4から炭
化物2の厚み方向に流れ、対向電極3を通過して他方の
取出電極4に流れる。したがって、両端子5間の抵抗は
炭化物2の厚み方向の抵抗を直列に接続したものとほぼ
等しくなる。ここで、対向電極3と取出電極4間の距離
は炭化物2の厚みによって決定され、その電極間距離を
μmオーダまで短くすることができ、しかも、対向電極
3と取出電極4の対向面積を十分に広くできるため、比
抵抗の高い感温素子1を用いたにも拘らず、実働抵抗値
を通常の使用範囲である数kΩ〜数百kΩに設定するこ
とができる。したがって、サーミスタ定数が100〜3
500Kと高い、換言すると、温度依存性の大きな感温
素子1を実現することができる。また、アラミド樹脂フ
ィルムもしくは不織布は、一般的に厚さ200μm以下
であり、ゲル状のアラミド樹脂を用意して平面方向もし
くは一方向に配向させると同時に結晶化して得ており、
該フィルムもしくは不織布は炭化処理によって厚み方向
の寸法が著しく小さくなるため、感温素子1の熱容量を
小さく抑えることができ、感温素子1が雰囲気温度と平
衡になるまでの応答時間を短くすることができる。ま
た、平面方向の寸法の減少が小さいため、後述する赤外
線センサに適用した場合、受光面積を確保することが同
時に可能となり、応答時間を短くできる。さらに、結晶
配向したフィルムもしくは不織布を炭化しているため、
形状が安定する。
As shown in FIGS. 4 and 5, in the temperature-sensitive element 1 constructed as described above, the specific resistance of the carbide 2 is higher than that of the counter electrode 3 and the distance between both extraction electrodes 4 is higher. Since the carbide 2 is thin, the current flows from one of the extraction electrodes 4 in the thickness direction of the carbide 2, passes through the counter electrode 3, and flows to the other extraction electrode 4. Therefore, the resistance between both terminals 5 is almost equal to the resistance in the thickness direction of the carbide 2 connected in series. Here, the distance between the counter electrode 3 and the extraction electrode 4 is determined by the thickness of the carbide 2, and the distance between the electrodes can be shortened to the order of μm, and moreover, the facing area between the counter electrode 3 and the extraction electrode 4 is sufficiently large. Since it can be made wider, the actual resistance value can be set to several kΩ to several hundred kΩ which is a normal use range, although the temperature sensitive element 1 having a high specific resistance is used. Therefore, the thermistor constant is 100 to 3
It is possible to realize the temperature sensitive element 1 having a high temperature of 500 K, in other words, having a large temperature dependency. The aramid resin film or non-woven fabric is generally 200 μm or less in thickness, and is obtained by preparing a gel aramid resin and orienting it in a plane direction or in one direction, and crystallizing it at the same time.
Since the film or nonwoven fabric has a significantly reduced dimension in the thickness direction due to carbonization treatment, the heat capacity of the temperature sensitive element 1 can be suppressed to be small, and the response time until the temperature sensitive element 1 becomes in equilibrium with the ambient temperature is shortened. You can Further, since the reduction in the dimension in the plane direction is small, when applied to an infrared sensor described later, it is possible to secure a light receiving area at the same time, and the response time can be shortened. Furthermore, because the film or nonwoven fabric with crystal orientation is carbonized,
The shape is stable.

【0015】次に、図6を参照して前記感温素子1を用
いた赤外線センサについて説明する。この赤外線センサ
は、遮光性の合成樹脂等からなる絶縁ケース7と、絶縁
ケース7の上部開放端に被着された窓材8と、これらの
内部に配置された前記感温素子1とで概略構成されてお
り、各端子5は絶縁ケース7と窓材8との接合面から外
部に導出されている。窓材8は例えばポリエチレンを用
いて集光用のレンズ機能を有するように成形されている
が、ポリエチレン以外にも赤外線透過率の高いポリカー
ボネート、シリコン、ゲルマニウム、フッ化カルシウム
等を用いても良い。また、感温素子1は対向電極3が窓
材8と対向するように配置され、外界からの赤外線が窓
材8を透過して感温素子1の表面に照射されると、その
赤外線照射によって感温素子1の抵抗値が変化し、各端
子5から感温素子1の抵抗値、実際には電圧値が検出さ
れる。なお、この赤外線センサにおいては、対向電極3
が赤外線の受光面として機能するため、対向電極3の材
料としては前述した各種材料の中で熱吸収効率の最も高
いカーボンインクが好ましい。一方、赤外線が照射され
ない取出電極4については、端子5の接続強度を考慮す
ると、前述した各種材料の中で金、銀、銅、ニッケル、
アルミニウム等の金属材料が好ましい。
Next, an infrared sensor using the temperature sensitive element 1 will be described with reference to FIG. This infrared sensor is roughly composed of an insulating case 7 made of a light-shielding synthetic resin or the like, a window member 8 attached to the upper open end of the insulating case 7, and the temperature sensitive element 1 arranged inside them. Each terminal 5 is led out from the joint surface between the insulating case 7 and the window member 8. The window member 8 is formed of, for example, polyethylene so as to have a lens function for condensing light, but polycarbonate, silicon, germanium, calcium fluoride or the like having high infrared transmittance may be used instead of polyethylene. Further, the temperature sensitive element 1 is arranged so that the counter electrode 3 faces the window member 8, and when infrared rays from the outside penetrate the window member 8 and irradiate the surface of the temperature sensitive element 1, the infrared rays are irradiated by the infrared ray. The resistance value of the temperature sensitive element 1 changes, and the resistance value of the temperature sensitive element 1, that is, the voltage value is actually detected from each terminal 5. In this infrared sensor, the counter electrode 3
Since it functions as a light receiving surface for infrared rays, carbon ink having the highest heat absorption efficiency is preferable as the material of the counter electrode 3 among the various materials described above. On the other hand, regarding the extraction electrode 4 that is not irradiated with infrared rays, considering the connection strength of the terminal 5, among the various materials described above, gold, silver, copper, nickel,
Metallic materials such as aluminum are preferred.

【0016】図7は実施例に係る日射センサの断面図で
あり、この日射センサは、5本の端子9を有する絶縁基
板10と、絶縁基板10に被着されたカバー11と、こ
れらの内部に配置された感温素子12とで概略構成され
ている。この感温素子12はアラミド樹脂の炭化物13
からなり、炭化物13は同一形状の4つの湾曲腕13a
を有するようにドーム状にフォーミングされ、その常温
下での比抵抗は1Ω・cm〜100MΩ・cmで、サー
ミスタ定数は100〜3500Kである。各端子9に符
号〜を付すと、4本の端子〜は炭化物13の各
湾曲腕13aの下端に、残りの端子は炭化物13の中
央下端にそれぞれ導電性接着剤等を用いて接続されてお
り、図8の等価回路図に示すように、中央の端子と周
囲の4本の端子〜との間に湾曲腕13aの長さ方向
の抵抗a〜dが接続された状態となる。また、カバー1
1は前述した窓材8と同様に赤外線透過率の高い材料で
成形されており、任意の方向から赤外線がカバー11を
透過して感温素子12の湾曲腕13aに照射されると、
その赤外線が照射された湾曲腕13aの抵抗値のみが変
化するようになっている。したがって、赤外線が例えば
抵抗aと抵抗cに対応する2本の湾曲腕13aに照射さ
れ、これら抵抗aと抵抗cの値が低下すると、端子と
間および端子と間の検出電圧がその抵抗変化に応
じた値になるため、赤外線の照射された方向を検出する
ことができる。
FIG. 7 is a cross-sectional view of the solar radiation sensor according to the embodiment. This solar radiation sensor has an insulating substrate 10 having five terminals 9, a cover 11 attached to the insulating substrate 10, and the inside thereof. And a temperature sensitive element 12 disposed in the. The temperature sensitive element 12 is a carbide 13 of aramid resin.
The carbide 13 consists of four curved arms 13a of the same shape.
Is formed into a dome shape so as to have a specific resistance at room temperature of 1 Ω · cm to 100 MΩ · cm and a thermistor constant of 100 to 3500K. When each terminal 9 is designated by a symbol, the four terminals are connected to the lower end of each curved arm 13a of the carbide 13 and the remaining terminals are connected to the center lower end of the carbide 13 using a conductive adhesive or the like. As shown in the equivalent circuit diagram of FIG. 8, the lengthwise resistances a to d of the bending arm 13a are connected between the central terminal and the four surrounding terminals ~. Also, cover 1
1 is made of a material having a high infrared ray transmissivity similarly to the window member 8 described above. When infrared rays pass through the cover 11 from any direction and irradiate the bending arm 13a of the temperature sensitive element 12,
Only the resistance value of the bending arm 13a irradiated with the infrared rays changes. Therefore, when the infrared rays are applied to the two bending arms 13a corresponding to the resistance a and the resistance c and the values of the resistances a and c decrease, the detection voltage between the terminals and between the terminals changes to the resistance change. Since the value becomes a corresponding value, it is possible to detect the direction in which infrared rays are emitted.

【0017】上記の如く構成された感温素子12の製造
方法を図9を参照して説明すると、まず図9(a)に示
すように、円形に切断されたパラ系のアラミド膨潤ゲル
フィルム14を準備する。次いで図9(b)に示すよう
に、アラミド膨潤ゲルフィルム14に抜き加工を施して
十字状部分を形成すると共に、周囲の環状部分を4等分
に切断した後、図9(c)に示すように、ドーム状に絞
り加工する。次いで、このように絞り加工したアラミド
膨潤ゲルフィルム14を乾燥した後、H2、N2、Ar等
の不活性ガス雰囲気中において600〜750°Cで炭
化処理すると、ドーム状を維持した炭化物13が得られ
る。
A method of manufacturing the temperature-sensitive element 12 having the above-described structure will be described with reference to FIG. 9. First, as shown in FIG. 9A, a para-type aramid swelling gel film 14 cut into a circle is first prepared. To prepare. Next, as shown in FIG. 9 (b), the aramid swelling gel film 14 is punched to form a cross-shaped portion, and the surrounding annular portion is cut into four equal parts, and then shown in FIG. 9 (c). So that it is drawn into a dome shape. Then, the aramid swelling gel film 14 thus drawn is dried, and then carbonized at 600 to 750 ° C. in an atmosphere of an inert gas such as H 2 , N 2 , Ar or the like to obtain a carbide 13 which maintains a dome shape. Is obtained.

【0018】なお、上記各実施例では、本発明の感温素
子を赤外線センサや日射センサ等の輻射センサに適用し
た場合について説明したが、温度センサにも適用するこ
とが可能である。その際、上記各実施例の如く構成され
た感温素子を温度センサに適用することもできるが、図
10に示す感温素子15ように、アラミド樹脂の炭化物
16の表裏両面に電極17を形成し、これら電極17に
接続した端子18から炭化物16の厚み方向の抵抗を取
り出すようにしても良い。その場合においても、アラミ
ドフィルムの厚み方向の抵抗を利用できるため、前記と
同様に応答速度が速く、感度が良く、同時に実働抵抗値
の小さい温度センサを提供できる。なお、この場合にお
いては、電極を大きくできると共に、厚み方向の抵抗が
実働抵抗になることから、前記実施例に比べてさらに実
働抵抗を小さくすることができる。
In each of the above embodiments, the case where the temperature sensing element of the present invention is applied to a radiation sensor such as an infrared sensor or a solar radiation sensor has been described, but it is also possible to apply it to a temperature sensor. At that time, although the temperature sensitive element configured as in each of the above embodiments can be applied to the temperature sensor, the electrodes 17 are formed on both front and back surfaces of the aramid resin carbide 16 as in the temperature sensitive element 15 shown in FIG. However, the resistance in the thickness direction of the carbide 16 may be taken out from the terminal 18 connected to these electrodes 17. Even in that case, since the resistance in the thickness direction of the aramid film can be utilized, it is possible to provide a temperature sensor having a high response speed, good sensitivity, and at the same time a small actual resistance value, as described above. In this case, since the electrode can be made large and the resistance in the thickness direction becomes the actual resistance, the actual resistance can be further reduced as compared with the above embodiment.

【0019】[0019]

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。
The present invention is carried out in the form as described above, and has the following effects.

【0020】両電極間に配置される炭化物がアラミド樹
フィルムもしくはアラミド樹脂の不織布を炭化処理
したものからなり、その常温下での比抵抗が1Ω・cm
〜100MΩ・cmで、サーミスタ定数が100〜35
00Kである感温素子を温度センサや輻射センサに適用
すると、実働抵抗値を通常の使用範囲である数kΩ〜数
百kΩに設定しても何等問題なく、センサの感度を高め
ることができると共に、アラミド樹脂フィルムもしく
アラミド樹脂の不織布は炭化処理によって厚み方向の
寸法が著しく小さくなるため、熱容量の小さい感温素子
を実現でき、センサの応答速度を速くするすることがで
きる。
The carbide disposed between both electrodes is made of a film of aramid resin or a non-woven fabric of aramid resin, and has a specific resistance of 1 Ω · cm at room temperature.
〜100MΩ ・ cm, thermistor constant is 100〜35
When the temperature sensing element of 00K is applied to the temperature sensor and the radiation sensor, the sensitivity of the sensor can be increased without any problem even if the actual resistance value is set to a normal use range of several kΩ to several hundred kΩ. , nonwoven films or aramid resin aramid resin for significantly smaller dimension in the thickness direction by the carbonization process, it is possible to be realized a small temperature sensitive element heat capacity and speed of response of the sensor.

【0021】また、同時に前記アラミド樹脂はフィルム
もしくは不織布を用いており、該アラミドフィルムもし
くはアラミド樹脂の不織布はその形成面に沿って結晶配
向されているため、炭化処理によって結晶配向と直交す
る厚み方向の寸法減少率が大きくなり、感温素子の薄型
化を図って熱容量を小さくすることができ、しかも、断
面積が大きいのでサーミスタ定数の大きい、すなわち感
度に優れた感温素子を提供でき、さらに、両電極間の実
働抵抗値を通常の使用範囲である数kΩ〜数百kΩに設
定しても何等問題がなくなる。特に、メタ系アラミドに
比べてパラ系アラミドの方が厚み方向の寸法減少率が大
きいため、パラ系アラミドフィルムを用いることが感温
素子の薄型化を図る上で好適である。
Further, at the same time, the aramid resin uses a film or a non-woven fabric, and the non-woven fabric of the aramid film or the aramid resin is crystallographically oriented along its forming surface. The dimensional reduction rate of the temperature sensing element becomes large, the heat sensing element can be made thin, and the heat capacity can be reduced. Moreover, since the cross sectional area is large, it is possible to provide a temperature sensing element having a large thermistor constant, that is, excellent sensitivity. Even if the actual resistance value between both electrodes is set to several kΩ to several hundred kΩ, which is a normal use range, no problem will occur. In particular, since the para-aramid has a larger dimensional reduction rate in the thickness direction than the meta-aramid, it is preferable to use the para-aramid film in order to reduce the thickness of the temperature-sensitive element.

【0022】また、アラミド樹脂フィルムもしくは
ラミド樹脂の不織布は炭化処理によって厚み方向の寸法
が著しく小さくなるため、電極を炭化物の表裏両面に形
成して厚み方向の抵抗を検出するようにすると、電極間
距離が短くなり、より低い実働抵抗値のセンサを実現す
ることができる。
[0022] In addition, the aramid resin film or A
Since the dimension of the lamido resin nonwoven fabric in the thickness direction is significantly reduced by the carbonization treatment, if electrodes are formed on both the front and back sides of the carbide to detect the resistance in the thickness direction, the distance between the electrodes will become shorter, resulting in a lower actual resistance. A value sensor can be realized.

【0023】また、ゲル状のアラミドフィルムに絞り加
工を施した後に炭化処理すると、曲面状等の所定形状に
フォミングされた感温素子を形成することができる。し
かも、ゲル状のアラミドフィルム中に顔料や染料を混入
することが可能であるため、感温素子に着色を施してセ
ンサの特性を改善することができる。
When the gel-like aramid film is subjected to drawing and then carbonized, a temperature-sensitive element formed into a predetermined shape such as a curved surface can be formed. Moreover, since it is possible to mix pigments and dyes into the gel-like aramid film, the temperature-sensitive element can be colored to improve the characteristics of the sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実施例に係る感温素子を表面側から見た斜視図
である。
FIG. 1 is a perspective view of a temperature-sensitive element according to an embodiment as viewed from the front side.

【図2】該感温素子を裏面側から見た斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the temperature-sensitive element viewed from the back side.

【図3】該感温素子の製造工程を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory view showing a manufacturing process of the temperature sensitive element.

【図4】該感温素子の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of the temperature sensitive element.

【図5】該感温素子の等価回路図である。FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of the temperature sensitive element.

【図6】該感温素子を用いた赤外線センサの断面図であ
る。
FIG. 6 is a cross-sectional view of an infrared sensor using the temperature sensitive element.

【図7】実施例に係る日射センサの断面図である。FIG. 7 is a sectional view of the solar radiation sensor according to the embodiment.

【図8】図7の日射センサに用いられる感温素子の等価
回路図である。
8 is an equivalent circuit diagram of a temperature sensitive element used in the solar radiation sensor of FIG.

【図9】該感温素子の製造工程を示す説明図である。FIG. 9 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the temperature-sensitive element.

【図10】他の実施例に係る感温素子の断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view of a temperature sensitive device according to another embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,12,15 感温素子 2,13,16 炭化物 3 対向電極 4,16 取出電極 5,9,18 端子 6 アラミドフィルム 7 絶縁ケース 8 窓材 10 絶縁基板 11 カバー 14 アラミド膨潤ゲルフィルム 17 電極 1,12,15 Temperature sensor 2,13,16 Carbides 3 Counter electrode 4,16 Extraction electrode 5,9,18 terminals 6 Aramid film 7 Insulation case 8 window materials 10 Insulating substrate 11 cover 14 Aramid swelling gel film 17 electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−348237(JP,A) 特開 平3−96824(JP,A) 特開 平8−166295(JP,A) 特開 平8−31611(JP,A) 特開 平2−310430(JP,A) 特開 昭60−195014(JP,A) 特開 平6−20804(JP,A) 特開 平5−166606(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01K 7/16 - 7/22 G01J 5/02 H01L 35/00 ─────────────────────────────────────────────────── --Continued from the front page (56) References JP-A-4-348237 (JP, A) JP-A-3-96824 (JP, A) JP-A-8-166295 (JP, A) JP-A-8- 31611 (JP, A) JP-A-2-310430 (JP, A) JP-A-60-195014 (JP, A) JP-A-6-20804 (JP, A) JP-A-5-166606 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) G01K 7/ 16-7/22 G01J 5/02 H01L 35/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 両電極間に配置される炭化物がアラミド
樹脂フィルムもしくはアラミド樹脂の不織布を炭化処
理したものからなり、その常温下での比抵抗が1Ω・c
m〜100MΩ・cmで、サーミスタ定数が100〜3
500Kである感温素子。
1. A consists those carbides disposed between the electrodes has carbonizing the film or aramid resin nonwoven aramid resin, resistivity 1 [Omega · c at that normal temperature
m to 100 MΩ · cm, thermistor constant is 100 to 3
A temperature sensitive element that is 500K.
【請求項2】 前記炭化物がパラ系のアラミドフィルム
であることを特徴とする請求項1に記載の感温素子。
2. The temperature sensitive device according to claim 1, wherein the carbide is a para-type aramid film.
【請求項3】 前記電極が前記炭化物の表裏両面に形成
されていることを特徴とする請求項1に記載の感温素
子。
3. The temperature sensitive device according to claim 1, wherein the electrodes are formed on both front and back surfaces of the carbide.
【請求項4】 前記炭化物はゲル状のアラミドフィルム
を所定形状に絞り加工した後に炭化処理したことを特徴
とする請求項1に記載の感温素子。
4. The temperature sensitive device according to claim 1, wherein the carbide is obtained by drawing a gel aramid film into a predetermined shape and then carbonizing the drawn aramid film.
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