JP4302487B2 - Sintered body for thermistor, thermistor element, and temperature sensor - Google Patents

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Description

この発明は、サーミスタ素子用焼結体およびサーミスタ素子、温度センサに関し、さらに詳しくは、低温から高温に亘る広い温度領域で温度を検知することができ、しかも高熱履歴に対して電気抵抗値変化の少ないサーミスタ素子を与えることができるサーミスタ素子用焼結体およびこのサーミスタ素子を用いて成る温度センサに関する。   The present invention relates to a thermistor element sintered body, a thermistor element, and a temperature sensor. More specifically, the temperature can be detected in a wide temperature range from a low temperature to a high temperature, and the electrical resistance value changes with respect to a high thermal history. The present invention relates to a thermistor element sintered body capable of providing a small number of thermistor elements and a temperature sensor using the thermistor element.

サーミスタは、温度の変化によって電気抵抗値が変化する特定の金属酸化物の焼結体であり、この焼結体と一対の電極とにより形成されるサーミスタ素子は、従来から、種々の分野における温度の検知、例えば、集積回路の温度、自動車の排ガス温度、ガス給湯器の火炎温度などの検知に広くし使用されている。   A thermistor is a sintered body of a specific metal oxide whose electric resistance changes with temperature. A thermistor element formed by this sintered body and a pair of electrodes has been conventionally used in various fields. For example, it is widely used for detecting the temperature of an integrated circuit, the exhaust gas temperature of an automobile, the flame temperature of a gas water heater, and the like.

この温度の検知に用いられるサーミスタ素子を形成するサーミスタ素子用焼結体には、(1)B定数が小さいこと、(2)熱履歴に対して抵抗変化が小さいこと、(3)抵抗値のばらつきが小さいことが要求される。ここにB定数とは、所定の温度範囲に対する電気抵抗値の変化の指標となる定数であって、その値が小さいほど、温度変化に対する電気抵抗値の変化が小さいことを意味する。そして、上述した要求性能を有するサーミスタ素子(サーミスタ素子用焼結体)は、検知温度範囲が広く、耐熱性に優れ、温度検知精度が優れたものとなる。   The thermistor element sintered body that forms the thermistor element used to detect this temperature has (1) a small B constant, (2) a small resistance change with respect to thermal history, and (3) a resistance value. Small variation is required. Here, the B constant is a constant serving as an index of change in the electric resistance value with respect to a predetermined temperature range, and means that the smaller the value, the smaller the change in the electric resistance value with respect to the temperature change. The thermistor element (sintered body for thermistor element) having the required performance described above has a wide detection temperature range, excellent heat resistance, and excellent temperature detection accuracy.

このようなサーミスタ素子用焼結体として、これまでに、(Y、Sr)(Cr、Fe、Ti)Oを主成分とするものが知られている(特許文献1参照)。このサーミスタ素子用焼結体は、300℃で約100KΩ、900℃で約80Ωの電気抵抗値を示し、300〜900℃におけるB定数が約8000Kであり、300〜1000℃の温度領域において、熱履歴に対して安定な優れたサーミスタ素子用焼結体である。また、Y(Cr、Mn)O+Yを主成分とするサーミスタ素子用焼結体(特許文献2参照)や、(Y、Ca)CrO+0.5YAlOを主成分とするサーミスタ素子用焼結体(特許文献3参照)も知られている。
特開平7−201526号公報 特開2002−124403号公報 特開平6−338402号公報
As such a sintered body for the thermistor element, one having (Y, Sr) (Cr, Fe, Ti) O 3 as a main component has been known so far (see Patent Document 1). This sintered body for thermistor element has an electric resistance value of about 100 KΩ at 300 ° C. and about 80Ω at 900 ° C., a B constant at 300 to 900 ° C. is about 8000 K, and in the temperature range of 300 to 1000 ° C., It is an excellent sintered body for thermistor elements that is stable against history. Further, a thermistor for Y (Cr, Mn) O 3 + Y 2 O 3 thermistor sintered body for which the main component (see Patent Document 2) and the (Y, Ca) CrO 3 + 0.5YAlO 3 as a main component An element sintered body (see Patent Document 3) is also known.
JP-A-7-201526 JP 2002-124403 A JP-A-6-338402

しかしながら、この特許文献1に示したサーミスタ素子用焼結体はTiを含有しているために、B定数が大きくなる傾向にあり、300℃以下の温度では、電気抵抗値が絶縁抵抗レベルのMΩ台となり、低温領域の温度検知ができないという問題があった。   However, since the sintered body for the thermistor element shown in Patent Document 1 contains Ti, the B constant tends to increase. At a temperature of 300 ° C. or lower, the electrical resistance value is MΩ of the insulation resistance level. There was a problem that the temperature could not be detected in the low temperature region.

また、前記サーミスタ素子用焼結体は、その成分組成を変化させることによって、例えば、100℃近傍の温度を検知できるように100℃における電気抵抗値を500Ω以下にすることも可能であるが、1000℃程度の高温に対して、繰り返し曝されたり、あるいは長時間継続的に曝されるといった熱履歴によって、抵抗温度特性の安定性が損なわれ易いという問題も有していた。   Further, the sintered body for the thermistor element can change its component composition, for example, to make the electrical resistance value at 100 ° C. 500 Ω or less so that a temperature near 100 ° C. can be detected, There has also been a problem that the stability of the resistance temperature characteristic is easily impaired by a thermal history such as repeated exposure to a high temperature of about 1000 ° C. or continuous exposure for a long time.

さらに、特許文献1〜3に示したサーミスタ素子用焼結体はCrを含有しており、Crは揮発性の高い元素であることから、その揮発量の多寡によって、素子の抵抗温度特性にばらつきが生じやすいという問題をも抱えていた。   Furthermore, the sintered bodies for thermistor elements shown in Patent Documents 1 to 3 contain Cr, and since Cr is a highly volatile element, the resistance temperature characteristics of the element vary depending on the amount of volatilization. There was also a problem that was likely to occur.

この発明は、このような従来の問題点を解消し、100℃あるいは100℃未満の低温から900℃近傍の高温に亘る広い温度領域で温度の検知をすることができ、しかも高熱履歴に対して電気抵抗値変化の少ないサーミスタ素子を与えることのできるサーミスタ素子用焼結体およびこのサーミスタ素子用焼結体を備えるサーミスタ素子、並びにこのサーミスタ素子を用いて成る温度センサを提供することをその課題とする。   The present invention solves such a conventional problem and can detect a temperature in a wide temperature range from a low temperature of 100 ° C. or less than 100 ° C. to a high temperature in the vicinity of 900 ° C. In addition, for a high heat history. It is an object of the present invention to provide a thermistor element sintered body capable of providing a thermistor element with little change in electrical resistance value, a thermistor element including the thermistor element sintered body, and a temperature sensor using the thermistor element. To do.

この発明者らは、前記課題を解決するために、サーミスタ素子用焼結体を構成する元素成分について種々検討を重ねた結果、周期表3族(ただし、Laを除く)から選ばれた少なくとも1種の元素、周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素、Mn、Alおよび酸素を含有し、かつMnおよび上記周期表3族から選ばれた少なくとも1種の元素以外の遷移元素を無含有とすることによって、低温から高温に亘る広い温度領域で温度の検知をすることができ、しかも高熱履歴に対して電気抵抗値変化の少ないサーミスタ素子を与えることのできるサーミスタ素子用焼結体になるということを見出し、この知見に基づいてこの発明を完成するに到った。   In order to solve the above-mentioned problems, the inventors have conducted various studies on the element components constituting the sintered body for the thermistor element, and as a result, at least one selected from Group 3 of the periodic table (excluding La). Contains at least one element selected from the group of elements, Group 2 of the periodic table, Mn, Al and oxygen, and contains no transition elements other than Mn and at least one element selected from Group 3 of the periodic table. By including, a sintered body for thermistor elements that can detect the temperature in a wide temperature range from low temperature to high temperature, and can provide a thermistor element with little change in electrical resistance value against high thermal history. Based on this finding, the present invention has been completed.

すなわち、この発明の前記課題を解決するための第1の手段は、
(a)周期表3族(ただし、Laを除く)から選ばれた少なくとも1種の元素、周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素、Mn、Al、および酸素を含有し、かつMnおよび上記周期表3族から選ばれた少なくとも1種の元素以外の遷移元素を実質的に無含有であることを特徴とするサーミスタ素子用焼結体である。
That is, the first means for solving the problems of the present invention is as follows:
(A) containing at least one element selected from group 3 of the periodic table (excluding La), at least one element selected from group 2 of the periodic table, Mn, Al, and oxygen, and Mn And a thermistor element sintered body characterized by being substantially free of transition elements other than at least one element selected from Group 3 of the periodic table.

この第1の手段における好ましい態様としては、
1)前記周期表3族(ただし、Laを除く)から選ばれた少なくとも1種の元素の含有量を1−a(モル)と、前記周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素の含有量をa(モル)と、前記Mnの含有量をb(モル)と、前記Alの含有量をc(モル)としたとき、下記式(1)および(2)を満足する前記(a)のサーミスタ素子用焼結体を挙げることができる。
0.02≦a<1・・・(1)
b+c=1・・・・・・(2)
なお、この態様において、Mnの含有量b(モル)が、0.10≦b≦0.30の範囲内にあることが好ましい。
As a preferable aspect in the first means,
1) The content of at least one element selected from group 3 of the periodic table (excluding La) is 1-a (mol) and at least one element selected from group 2 of the periodic table When the content is a (mole), the Mn content is b (mole), and the Al content is c (mole), the above (a) satisfying the following formulas (1) and (2): ) Of thermistor elements.
0.02 ≦ a <1 (1)
b + c = 1 (2)
In this embodiment, the Mn content b (mol) is preferably in the range of 0.10 ≦ b ≦ 0.30.

また、この第1の手段における好ましい態様としては、
2)前記周期表3族(ただし、Laを除く)から選ばれた少なくとも1種の元素が、Y、Sc、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、ErまたはYbであり、前記周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素が、Ca、Sr、MgまたはBaである前記(a)に記載のサーミスタ素子用焼結体を挙げることができる。
Moreover, as a preferable aspect in the first means,
2) At least one element selected from Group 3 of the periodic table (excluding La) is Y, Sc, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, or Yb, The thermistor element sintered body according to (a) above, wherein the at least one element selected from Group 2 is Ca, Sr, Mg, or Ba.

さらに、この第1の手段における好ましい態様としては、
3)Si元素を含有している前記(a)に記載のサーミスタ素子用焼結体を挙げることができる。
Furthermore, as a preferable aspect in the first means,
3) The thermistor element sintered body described in (a) above containing Si element.

この発明の前記課題を解決するための第2の手段は、
(b)前記(a)のサーミスタ素子用焼結体と、このサーミスタ素子用焼結体に埋設されるとともに、出力信号を取り出すために少なくとも一端部が外部に引き出されている一対の電極線とを備えることを特徴とするサーミスタ素子である。
The second means for solving the problems of the present invention is as follows:
(B) a sintered body for the thermistor element according to (a), and a pair of electrode wires embedded in the sintered body for the thermistor element and at least one end thereof led out to extract an output signal; A thermistor element comprising:

さらに、この発明の前記課題を解決するための第3の手段は、
(c)前記(b)のサーミスタ素子を用いて成ることを特徴とする温度センサである。
Furthermore, the third means for solving the above-mentioned problems of the present invention is as follows:
(C) A temperature sensor comprising the thermistor element of (b).

この発明のサーミスタ素子用焼結体は、まず、周期表3族から選ばれた少なくとも1種の元素を含有する。ただし、Laは除外される。サーミスタ素子用焼結体中にLaの酸化物が未反応のまま残っていると、その未反応物が大気中の水分と反応してLa(OH)を生成し、サーミスタ素子(サーミスタ素子用焼結体)にクラックが発生したり、抵抗値が不安定になる等の不具合を誘発してしまうからである。これら元素は、2種以上含有されていてもよい。 The sintered body for the thermistor element of this invention first contains at least one element selected from Group 3 of the periodic table. However, La is excluded. If the oxide of La remains unreacted in the sintered body for the thermistor element, the unreacted substance reacts with moisture in the atmosphere to generate La (OH) 3 , and the thermistor element (for thermistor element) This is because cracks are induced in the sintered body and the resistance value becomes unstable. Two or more of these elements may be contained.

なお、周期表とは、IUPAC1990年勧告による周期表をいう〔「無機化学命名法−IUPAC1990年勧告−」G.J.LEIGH編、山崎一雄訳・著、第43頁、第1版第1刷1993年3月26日発行、(株)東京化学同人〕。   The periodic table refers to a periodic table according to the IUPAC 1990 recommendation [“Inorganic chemical nomenclature—IUPAC 1990 recommendation”]. J. et al. Edited by LEIGH, translated by Kazuo Yamazaki, page 43, first edition, first edition, published on March 26, 1993, Tokyo Chemical Co., Ltd.].

また、この発明のサーミスタ素子用焼結体は、周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素を含有する。これら元素は、2種以上含有されていてもよく、周期表についても、前記のとおりである。   The sintered body for the thermistor element of the present invention contains at least one element selected from Group 2 of the periodic table. Two or more of these elements may be contained, and the periodic table is as described above.

そして、この発明のサーミスタ素子用焼結体は、Mn、Alおよび酸素を含有する一方で、Mnおよび上記周期表3族から選ばれた少なくとも1種の元素の遷移元素を含有しないことが注目すべき点である。Mnおよび上記周期表3族から選ばれた少なくとも1種の元素以外の遷移元素、例えば、Fe、Co、Ni、Tiなどが存在すると、B定数が大きくなる傾向が現れるからである。なお、Mnおよび上記周期表3族から選ばれた少なくとも1種の元素の遷移元素は、サーミスタ素子用焼結体中に全く含有されないことが望ましいが、製造(工業)に用いる原料に極微量に不純物として含まれてしまう場合及び製造時に混入される場合等により不可避的に含まれてしまうことがある。そこで、この発明においては、サーミスタ素子用焼結体をEDSによる面分析にて、例えば日本電子(株)製走査型電子顕微鏡「JED−2110型」を用いて加速電圧20kVで測定したときに、Mnおよび上記周期表3族から選ばれた少なくとも1種の元素の遷移元素が検出されなければ、実質的にMnおよび上記周期表3族から選ばれた少なくとも1種の元素の遷移元素を含有しないものと本明細書では定義する。   It is noted that the sintered body for the thermistor element of the present invention contains Mn, Al and oxygen, but does not contain Mn and a transition element of at least one element selected from Group 3 of the periodic table. It is a point. This is because if there is a transition element other than Mn and at least one element selected from Group 3 of the periodic table, for example, Fe, Co, Ni, Ti, etc., the B constant tends to increase. In addition, although it is desirable that Mn and the transition element of at least one element selected from Group 3 of the periodic table are not contained at all in the sintered body for the thermistor element, it is extremely small in the raw material used for production (industrial). It may be unavoidably included depending on the case where it is included as an impurity and the case where it is mixed during manufacture. Therefore, in the present invention, when the sintered body for the thermistor element is measured at an acceleration voltage of 20 kV by surface analysis using EDS, for example, using a scanning electron microscope “JED-2110 type” manufactured by JEOL Ltd., If no transition element of at least one element selected from Mn and Group 3 of the periodic table is detected, substantially no transition element of Mn and at least one element selected from Group 3 of the periodic table is contained. As defined herein.

さらに、この発明のサーミスタ素子用焼結体は、前記周期表3族(ただし、Laを除く)から選ばれた少なくとも1種の元素の含有量を1−a(モル)と、前記周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素の含有量をa(モル)と、前記Mnの含有量をb(モル)と、前記Alの含有量をc(モル)としたとき、下記式(1)および(2)を満足するサーミスタ素子用焼結体であることが好ましい。
0.02≦a<1・・・(1)
b+c=1・・・・・・(2)
Furthermore, in the sintered body for the thermistor element of the present invention, the content of at least one element selected from Group 3 of the periodic table (excluding La) is 1-a (mol), and the periodic table 2 is used. When the content of at least one element selected from the group is a (mol), the content of Mn is b (mol), and the content of Al is c (mol), the following formula (1 ) And (2) are preferred thermistor element sintered bodies.
0.02 ≦ a <1 (1)
b + c = 1 (2)

特に、前記周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素の含有量a(モル)を、0.02≦a<1とすることによって、熱履歴に対して安定で、B定数の特性をもたらすことができる。前記周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素の含有量a(モル)が、0.02未満では、熱履歴に対して不安定な特性を示すことがあるので好ましくない。   In particular, by setting the content a (mol) of at least one element selected from Group 2 of the periodic table to 0.02 ≦ a <1, it is stable against thermal history and has a B constant characteristic. Can bring. If the content a (mol) of at least one element selected from Group 2 of the periodic table is less than 0.02, it is not preferable because it may exhibit unstable characteristics against thermal history.

また、Mnの含有量b(モル)が、0.10≦b≦0.30の範囲内にあることが好ましい。Mnの含有量をこのような範囲内とすることで、100℃あるいは100℃未満の低温領域から900℃といった高温領域までの広い領域に対して良好な温度検知性能がもたらされる。なお、このMnの含有量b(モル)が0.14≦b≦0.26の範囲内を満たすことで、より良好な温度検知性能がもたらされる。   Further, the Mn content b (mol) is preferably in the range of 0.10 ≦ b ≦ 0.30. By making the content of Mn within such a range, good temperature detection performance is provided for a wide region from a low temperature region of 100 ° C. or less than 100 ° C. to a high temperature region of 900 ° C. In addition, better temperature detection performance is brought about when the content b (mol) of Mn satisfies the range of 0.14 ≦ b ≦ 0.26.

さらに、この発明のサーミスタ素子用焼結体においては、前記周期表3族(ただし、Laを除く)から選ばれた少なくとも1種の元素が、Y、Sc、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、ErまたはYbであることが好ましく、中でも、Yは最も好ましい元素である。また、前記周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素が、Ca、Sr、MgまたはBaであることが好ましく、中でも、Caは最も好ましい元素である。とりわけ、この発明に係るサーミスタ素子用焼結体においては、前記周期表3族(ただし、Laを除く)から選ばれた元素がYであり、かつ前記周期表2族から選ばれた元素がCaとなる場合が最も好適である。このようにYおよびCaを選択することにより、熱履歴に対してより安定で、B定数がより小さな特性を有するサーミスタ素子用焼結体を提供することができるからである。   Furthermore, in the sintered body for the thermistor element of the present invention, at least one element selected from Group 3 of the periodic table (excluding La) is Y, Sc, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd. , Dy, Er or Yb, among which Y is the most preferred element. In addition, at least one element selected from Group 2 of the periodic table is preferably Ca, Sr, Mg, or Ba, and among these, Ca is the most preferable element. In particular, in the sintered body for the thermistor element according to the present invention, the element selected from group 3 of the periodic table (excluding La) is Y, and the element selected from group 2 of the periodic table is Ca. Is most preferable. This is because by selecting Y and Ca in this way, it is possible to provide a thermistor element sintered body that is more stable against thermal history and has a smaller B constant.

さらに、この発明のサーミスタ素子用焼結体においては、Si元素を含有することが好ましい。Si元素は、サーミスタ素子用焼結体を得るにあたって低温による焼成を可能にするばかりか、得られる焼結体の強度を高めることができるからである。   Furthermore, it is preferable that the sintered body for the thermistor element of this invention contains Si element. This is because the Si element not only enables firing at a low temperature in obtaining a sintered body for the thermistor element, but also increases the strength of the obtained sintered body.

前記のとおり、この発明は、Mnおよび上記周期表3族から選ばれた少なくとも1種の元素以外の遷移元素を含有しないサーミスタ素子用焼結体である。このため、この発明によれば、揮発性の高いCrが含有されることに起因して、その揮発量の多寡によって抵抗値のばらつきが大きくなるという従来からの問題が解消されたサーミスタ素子用焼結体が提供される。また、この発明のサーミスタ素子用焼結体ではFe、Ti、CoおよびNiを含有しないことによって、100℃や150℃といった温度域での初期電気抵抗値が大きくなり過ぎたり、B定数が大きくなるという問題が解消され、100℃近傍あるいは100℃未満の低温領域から900℃といった高温領域までの広い領域に対して良好な温度検知性能が発揮される。   As described above, the present invention is a sintered body for a thermistor element that does not contain a transition element other than Mn and at least one element selected from Group 3 of the periodic table. For this reason, according to the present invention, due to the high volatility of Cr, the conventional problem that the variation in resistance value becomes large due to the large amount of volatilization is eliminated. A ligation is provided. Further, since the sintered body for the thermistor element of the present invention does not contain Fe, Ti, Co and Ni, the initial electric resistance value in the temperature range such as 100 ° C. or 150 ° C. becomes too large, or the B constant becomes large. The above problem is solved, and good temperature detection performance is exhibited in a wide region from a low temperature region near 100 ° C. or less than 100 ° C. to a high temperature region such as 900 ° C.

以下に、本発明を適用した実施例を図面と共に説明する。
この発明のサーミスタ素子用焼結体を製造するにあたっては、まず、サーミスタ素子用焼結体の原料を所定の含有割合となるように秤量、採取する。サーミスタ素子用焼結体の原料としては、サーミスタ素子用焼結体を構成する前記元素の酸化物、水酸化物、炭酸塩などを挙げることができ、中でも酸化物および炭酸塩が好ましい。そして、採取した各元素の原料をポットミルにより5〜30時間、湿式混合し、乾燥して粉末状にする。各原料粉末の平均粒径は、0.5〜2.0μmの範囲内にあることが好ましく、0.5〜1.5μmの範囲内にあることが各原料粉末をさらに均一に分散させることができるためより好ましい。なお、サーミスタ素子用焼結体の原料として、前記元素の硫酸塩、硝酸塩を用いることもできる。この場合には、原料を水に溶解、混合した後に、加熱、重合し、乾燥させて粉末状にする手法を採用することもできる。
Embodiments to which the present invention is applied will be described below with reference to the drawings.
In producing the sintered body for the thermistor element of the present invention, first, the raw material of the sintered body for the thermistor element is weighed and collected so as to have a predetermined content ratio. Examples of the raw material for the thermistor element sintered body include oxides, hydroxides and carbonates of the elements constituting the thermistor element sintered body, and oxides and carbonates are particularly preferred. And the collected raw material of each element is wet-mixed by a pot mill for 5 to 30 hours, and dried to form a powder. The average particle size of each raw material powder is preferably in the range of 0.5 to 2.0 μm, and being in the range of 0.5 to 1.5 μm can disperse each raw material powder more uniformly. It is more preferable because it is possible. It should be noted that sulfates and nitrates of the above elements can also be used as raw materials for the thermistor element sintered body. In this case, it is also possible to employ a technique in which the raw material is dissolved and mixed in water, and then heated, polymerized, and dried to form a powder.

続いて、前記のようにして得られた所定元素を混合した混合粉末を、大気中、1100〜1500℃、1〜10時間、仮焼し、仮焼して得られた仮焼粉末に、所望により焼結助剤を混合して湿式粉砕し、乾燥する。焼結助剤としては、SiO、CaSiOなどを挙げることができ、これらの中でもSiOは焼結助剤として好適である。焼結助剤の混合割合は、前記仮焼粉末に対し、通常、0.3〜10質量%である。 Subsequently, the mixed powder obtained by mixing the predetermined elements obtained as described above is calcined in the atmosphere at 1100 to 1500 ° C. for 1 to 10 hours, and calcined powder obtained by calcining is desired. Then, the sintering aid is mixed, wet pulverized and dried. Examples of the sintering aid include SiO 2 and CaSiO 3 , and among these, SiO 2 is suitable as the sintering aid. The mixing ratio of the sintering aid is usually 0.3 to 10% by mass with respect to the calcined powder.

次いで、湿式粉砕し、乾燥して得られた粉末(サーミスタ焼結体用粉末)に所望によりバインダーを加え、乾燥し、次いで造粒して、成形用粒状体を得る。得られる粒状体の平均粒径は、大きくても500μmであることが好ましい。   Next, a binder is optionally added to the powder obtained by wet pulverization and drying (powder for thermistor sintered body), dried, and then granulated to obtain a molding granule. The average particle size of the obtained granular material is preferably 500 μm at most.

所望により用いられるバインダーとしては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等を主体とするバインダーを挙げることができる。このバインダーの使用量に特に制限はないが、湿式粉砕し、乾燥して得られたサーミスタ焼結体用粉末100質量部に対し、5〜20質量部、好ましくは10〜20質量部である。   Examples of the binder used as desired include binders mainly composed of polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, and the like. Although there is no restriction | limiting in particular in the usage-amount of this binder, It is 5-20 mass parts with respect to 100 mass parts of powders for the thermistor sintered bodies obtained by wet-grinding and drying, Preferably it is 10-20 mass parts.

このようにして得られた成形用粒状体を所定の形状にプレス成形し、この成形体を焼成することによりサーミスタ素子用焼結体は製造される。焼成条件は特に限定されないが、焼成温度としては1400〜1700℃が好ましく、1400〜1600℃がより好ましく、また焼成時間としては1〜5時間が好ましく、1〜2時間がより好ましい。また、焼成雰囲気についても特に限定されないが、通常は大気である。   The sintered body for the thermistor element is manufactured by press-molding the molding granule thus obtained into a predetermined shape and firing the molded body. The firing conditions are not particularly limited, but the firing temperature is preferably 1400 to 1700 ° C, more preferably 1400 to 1600 ° C, and the firing time is preferably 1 to 5 hours, more preferably 1 to 2 hours. Moreover, although it does not specifically limit about baking atmosphere, Usually, it is air | atmosphere.

前記成形体を用いてサーミスタ素子を形成する場合には、この成形体およびPt−Rh合金等からなる一対の電極線を用いてプレス成形により所定形状に成形する。その後、この一体化した成形体を焼成することにより、図1に示すサーミスタ素子2を得ることができる。   When the thermistor element is formed using the molded body, the molded body and a pair of electrode wires made of a Pt—Rh alloy or the like are used to form a predetermined shape by press molding. Then, the thermistor element 2 shown in FIG. 1 can be obtained by firing the integrated molded body.

このサーミスタ素子2は、一対の電極線9がサーミスタ素子用焼結体1に埋設し、出力信号を取り出すために電極線9の少なくとも一端側が外部に引き出された構造を有している。また、サーミスタ素子用焼結体1は、電極線9の延伸方向に対して平行な向きの断面をとったときに、六角形状に形成されている。なお、サーミスタ素子を構成するサーミスタ素子用焼結体の形状は特に制限はなく、円盤形状に形成されていてもよい。また、一対の電極線は一端側だけではなく、他端側がそれぞれサーミスタ素子用焼結体から外部に引き出されていてもよい。   The thermistor element 2 has a structure in which a pair of electrode wires 9 are embedded in the thermistor element sintered body 1 and at least one end side of the electrode wires 9 is drawn to the outside in order to take out an output signal. Further, the sintered body 1 for the thermistor element is formed in a hexagonal shape when a cross section in a direction parallel to the extending direction of the electrode wire 9 is taken. The shape of the thermistor element sintered body constituting the thermistor element is not particularly limited, and may be formed in a disk shape. In addition, the pair of electrode wires may be drawn not only from one end side but also from the other end side from the thermistor element sintered body.

また、前記サーミスタ素子用焼結体およびサーミスタ素子は、前記のとおり焼結した後、必要に応じて熱処理を行うことができる。この熱処理の条件としては、800〜1100℃、好ましくは850〜1100℃、より好ましくは900〜1100℃で、30時間以上、好ましくは100時間以上、より好ましくは200時間以上である。このような温度および処理時間で熱処理することにより、サーミスタ素子用焼結体の抵抗温度特性をさらに安定にすることができる。また、熱処理を行う場合の雰囲気は、大気雰囲気下であってもよく、大気以外の特別な雰囲気下であってもよい。   Further, the sintered body for the thermistor element and the thermistor element can be subjected to heat treatment as necessary after being sintered as described above. The heat treatment conditions are 800 to 1100 ° C., preferably 850 to 1100 ° C., more preferably 900 to 1100 ° C., 30 hours or longer, preferably 100 hours or longer, more preferably 200 hours or longer. By performing heat treatment at such a temperature and processing time, the resistance temperature characteristic of the sintered body for the thermistor element can be further stabilized. Further, the atmosphere in the case of performing the heat treatment may be an air atmosphere or a special atmosphere other than the air.

次に、前記サーミスタ素子用焼結体1からなるサーミスタ素子2を用いた温度センサについて、図2を参照して説明する。図2は、自動車の排気ガス通路に設けられた排気ガス温度を検出するための温度センサ100の構造を示す部分破断切欠側面図である。   Next, a temperature sensor using the thermistor element 2 made of the sintered body 1 for the thermistor element will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a partially cutaway side view showing the structure of the temperature sensor 100 for detecting the exhaust gas temperature provided in the exhaust gas passage of the automobile.

この温度センサ100は、サーミスタ素子2を有底筒状のSUS310Sからなる金属チューブ3の内部に収容したものである。金属チューブ3は、その先端側3aが閉塞され、後端側3bが開放されている。金属チューブ3の後端側3bには、SUS310Sからなるフランジ4がアルゴン溶接されている。フランジ4上には、六角ナット部5aおよびネジ部5bを有するナット5が回動自在に挿通されている。フランジ4の後端側4aには、SUS304からなる筒状の継手6がアルゴン溶接されている。   In this temperature sensor 100, the thermistor element 2 is housed in a metal tube 3 made of a bottomed cylindrical SUS310S. The metal tube 3 has its front end side 3a closed and its rear end side 3b open. A flange 4 made of SUS310S is argon welded to the rear end side 3 b of the metal tube 3. On the flange 4, a nut 5 having a hexagonal nut portion 5a and a screw portion 5b is rotatably inserted. A cylindrical joint 6 made of SUS304 is argon welded to the rear end side 4 a of the flange 4.

金属チューブ3、フランジ4および継手6の内部には、一対のシース芯線7を内包するシース8が配置されている。このシース8は、SUS310Sからなる金属製の外筒と、SUS310Sからなる導電性の一対のシース芯線7と、外筒と各シース芯線7との間を絶縁し、シース芯線7を保持する絶縁粉末とから構成される。金属チューブ3の内部において、シース8の先端側8aへ突出するシース芯線7には、サーミスタ素子2の電極線9がそれぞれ溶接されている。金属チューブ3の先端側3aの内部には、酸化ニッケル製のペレット10が配置されている。   Inside the metal tube 3, the flange 4, and the joint 6, a sheath 8 that includes a pair of sheath core wires 7 is disposed. The sheath 8 is made of a metal outer tube made of SUS310S, a pair of conductive sheath core wires 7 made of SUS310S, and an insulating powder that insulates the outer tube from each sheath core wire 7 and holds the sheath core wire 7. It consists of. Inside the metal tube 3, the electrode wire 9 of the thermistor element 2 is welded to the sheath core wire 7 protruding to the distal end side 8 a of the sheath 8. Inside the tip side 3 a of the metal tube 3, a nickel oxide pellet 10 is arranged.

また、サーミスタ素子2の周囲には、セメント11が充填されている。継手6の内部において、シース8の後端側8bへ突出するシース芯線7には、かしめ端子12を介して一対のリード線13が接続されている。これらリード線13は、耐熱ゴム製の補助リング14に内包されている。シース芯線7およびリード線13は、互いにかしめ端子12により接続されている。   Further, a cement 11 is filled around the thermistor element 2. Inside the joint 6, a pair of lead wires 13 are connected to the sheath core wire 7 protruding to the rear end side 8 b of the sheath 8 via a crimping terminal 12. These lead wires 13 are enclosed in an auxiliary ring 14 made of heat-resistant rubber. The sheath core wire 7 and the lead wire 13 are connected to each other by a crimping terminal 12.

以下に、実施例を挙げてこの発明をさらに詳細に説明する。
〔サーミスタ素子の製造〕
実施例1〜15および比較例1
粉末(純度99.9%以上、平均粒径1.1μm)、CaCO粉末(純度99.0%以上、平均粒径0.5μm)、MnO粉末(純度99.0%以上、平均粒径1.2μm)およびAl粉末(純度99.5%以上、平均粒径0.6μm)を、式(Y1−a、Ca)(MnAl)Oにおけるa、bおよびcが表1に示されるモル値となるように秤量し、湿式混合した。次いで、乾燥して大気中、1200℃で2時間仮焼した。その後、実施例1について仮焼粉末100質量部に対し、1質量部の焼結助剤(SiO粉末、純度99.0%以上、平均粒径1.5μm)を添加して、実施例2〜15、比較例1については、SiO粉末を添加することなく、湿式粉砕、乾燥して、サーミスタ焼結体用粉末を調製した。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples.
[Manufacture of thermistor elements]
Examples 1 to 15 and Comparative Example 1
Y 2 O 3 powder (purity 99.9% or more, average particle size 1.1 μm), CaCO 3 powder (purity 99.0% or more, average particle size 0.5 μm), MnO 2 powder (purity 99.0% or more) , Average particle size 1.2 μm) and Al 2 O 3 powder (purity 99.5% or more, average particle size 0.6 μm) in the formula (Y 1-a , Ca a ) (Mn b Al c ) O 3 The a, b and c were weighed so as to have the molar values shown in Table 1 and wet mixed. Then, it was dried and calcined at 1200 ° C. for 2 hours in the air. Thereafter, 1 part by mass of a sintering aid (SiO 2 powder, purity 99.0% or more, average particle size 1.5 μm) was added to 100 parts by mass of the calcined powder in Example 1, and Example 2 ˜15 and Comparative Example 1 were wet pulverized and dried without adding SiO 2 powder to prepare a thermistor sintered body powder.

続いて、調製されたサーミスタ焼結体用粉末100質量部に対し、ポリビニルブチラールを主成分とするバインダーを20質量部添加して、混合、乾燥、造粒して、成形用粒状体(平均粒径106〜355μm)を得た。次いで、得られた粒状体と一対の電極線を用いて、六角形状の成形体をプレス成形により得て、この成形体を1550℃で1時間、焼成して、図1に示す厚さ1.24mmのサーミスタ素子を製造した。   Subsequently, 20 parts by mass of a binder mainly composed of polyvinyl butyral is added to 100 parts by mass of the prepared powder for thermistor sintered body, mixed, dried and granulated, and then the molding granule (average grain) Diameter 106-355 μm) was obtained. Next, a hexagonal shaped body was obtained by press molding using the obtained granular body and a pair of electrode wires, and this shaped body was fired at 1550 ° C. for 1 hour to obtain a thickness of 1. A 24 mm thermistor element was manufactured.

実施例16
Sm粉末(純度99.9%以上、平均粒径1.3μm)、SrCO粉末(純度99.0%以上、平均粒径0.5μm)、MnO粉末(純度99.0%以上、平均粒径1.2μm)およびAl粉末(純度99.5%以上、平均粒径0.6μm)を、式(Sm1−a、Sr)(MnAl)Oにおけるa、bおよびcが表2に示されるモル値となるように秤量し、湿式混合した。次いで、乾燥して大気中、1400℃で2時間仮焼した。その後、この仮焼粉末100質量部に対し、1質量部の焼結助剤(SiO粉末、純度99.0%以上、平均粒径1.5μm)を添加して、湿式粉砕、乾燥して、サーミスタ焼結体用粉末を調整した。その後、成形体の成形工程、成形体の焼成工程を実施例1と同様にして行い、サーミスタ素子を得た。
Example 16
Sm 2 O 3 powder (purity 99.9% or more, average particle size 1.3 μm), SrCO 3 powder (purity 99.0% or more, average particle size 0.5 μm), MnO 2 powder (purity 99.0% or more) , Average particle size 1.2 μm) and Al 2 O 3 powder (purity 99.5% or more, average particle size 0.6 μm) in the formula (Sm 1-a , Sr a ) (Mn b Al c ) O 3 They were weighed so that a, b, and c had the molar values shown in Table 2, and wet mixed. Subsequently, it dried and calcined at 1400 degreeC for 2 hours in air | atmosphere. Thereafter, 1 part by mass of a sintering aid (SiO 2 powder, purity of 99.0% or more, average particle size of 1.5 μm) is added to 100 parts by mass of the calcined powder, wet pulverized and dried. The powder for the thermistor sintered body was prepared. Then, the molding process of the molded body and the firing process of the molded body were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a thermistor element.

実施例17〜19
粉末(純度99.9%以上、平均粒径1.1μm)、SrCO粉末(純度99.0%以上、平均粒径0.5μm)、MnO粉末(純度99.0%以上、平均粒径1.2μm)およびAl粉末(純度99.5%以上、平均粒径0.6μm)を、式(Y1−a、Sr)(MnAl)Oにおけるa、bおよびcが表2に示されるモル値となるように秤量し、湿式混合した。その後、実施例17については、仮焼工程、焼結助剤(SiO粉末)を添加した上でのサーミスタ焼結体粉末調製工程、成形体の成形工程、成形体の焼成工程は実施例16と同様にして行い、サーミスタ素子を得た。一方、実施例18および19については、湿式混合後、実施例16と同様の仮焼工程を実施し、SiO粉末を添加せずに、湿式粉砕、乾燥して、サーミスタ焼結体用粉末を調製した。そして、実施例1と同様の成形工程を実施し、得られた成形体を1500℃で1時間、焼成して、図1に示す厚さ1.24mmのサーミスタ素子を製造した。
Examples 17-19
Y 2 O 3 powder (purity 99.9% or more, average particle size 1.1 μm), SrCO 3 powder (purity 99.0% or more, average particle size 0.5 μm), MnO 2 powder (purity 99.0% or more) , Average particle size 1.2 μm) and Al 2 O 3 powder (purity 99.5% or more, average particle size 0.6 μm) in the formula (Y 1-a , Sr a ) (Mn b Al c ) O 3 They were weighed so that a, b, and c had the molar values shown in Table 2, and wet mixed. Thereafter, for Example 17, the calcining step, the thermistor sintered body powder preparation step after adding the sintering aid (SiO 2 powder), the molding step, and the molding step were performed in Example 16. And thermistor element was obtained. On the other hand, for Examples 18 and 19, after the wet mixing, the same calcination step as Example 16 was performed, and the powder for the thermistor sintered body was obtained by wet grinding and drying without adding the SiO 2 powder. Prepared. And the molding process similar to Example 1 was implemented, and the obtained molded object was baked at 1500 degreeC for 1 hour, and the 1.24-mm-thick thermistor element shown in FIG. 1 was manufactured.

実施例20
Nd粉末(純度99.9%以上、平均粒径1.5μm)、SrCO粉末(純度99.0%以上、平均粒径0.5μm)、MnO粉末(純度99.0%以上、平均粒径1.2μm)およびAl粉末(純度99.5%以上、平均粒径0.6μm)を、式(Nd1−a、Sr)(MnAl)Oにおけるa、bおよびcが表2に示されるモル値となるように秤量し、湿式混合した。その後、仮焼工程、焼結助剤(SiO粉末)を添加した上でのサーミスタ焼結体粉末調製工程、成形体の成形工程、成形体の焼成工程を実施例16と同様にして行い、サーミスタ素子を得た。
Example 20
Nd 2 O 3 powder (purity 99.9% or more, average particle size 1.5 μm), SrCO 3 powder (purity 99.0% or more, average particle size 0.5 μm), MnO 2 powder (purity 99.0% or more) , Average particle size 1.2 μm) and Al 2 O 3 powder (purity 99.5% or more, average particle size 0.6 μm) in the formula (Nd 1-a , Sr a ) (Mn b Al c ) O 3 They were weighed so that a, b, and c had the molar values shown in Table 2, and wet mixed. Thereafter, a calcining step, a thermistor sintered body powder preparation step after adding a sintering aid (SiO 2 powder), a forming step of the formed body, and a firing step of the formed body are performed in the same manner as in Example 16, A thermistor element was obtained.

実施例21
Gd粉末(純度99.9%以上、平均粒径1.3μm)、SrCO粉末(純度99.0%以上、平均粒径0.5μm)、MnO粉末(純度99.0%以上、平均粒径1.2μm)およびAl粉末(純度99.5%以上、平均粒径0.6μm)を、式(Gd1−a、Sr)(MnAl)Oにおけるa、bおよびcが表2に示されるモル値となるように秤量し、湿式混合した。その後、仮焼工程、焼結助剤(SiO粉末)を添加してのサーミスタ焼結体粉末調製工程、成形体の成形工程、成形体の焼成工程を実施例16と同様にして行い、サーミスタ素子を得た。
Example 21
Gd 2 O 3 powder (purity 99.9% or more, average particle size 1.3 μm), SrCO 3 powder (purity 99.0% or more, average particle size 0.5 μm), MnO 2 powder (purity 99.0% or more) , Average particle size 1.2 μm) and Al 2 O 3 powder (purity 99.5% or more, average particle size 0.6 μm) in the formula (Gd 1-a , Sr a ) (Mn b Al c ) O 3 They were weighed so that a, b, and c had the molar values shown in Table 2, and wet mixed. Thereafter, a calcining step, a thermistor sintered body powder preparation step with the addition of a sintering aid (SiO 2 powder), a molded body molding step, and a molded body firing step were carried out in the same manner as in Example 16. An element was obtained.

実施例22
粉末(純度99.9%以上、平均粒径1.1μm)、4MgCO・Mg(OH)・5HOを1000℃で熱処理して得られたMgO粉末(純度99.0%以上、平均粒径1.0μm)、MnO粉末(純度99.0%以上、平均粒径1.2μm)およびAl粉末(純度99.5%以上、平均粒径0.6μm)を、式(Y1−a、Mg)(MnAl)Oにおけるa、bおよびcが表2に示されるモル値となるように秤量し、湿式混合した。その後、仮焼工程、焼結助剤(SiO粉末)を添加した上でのサーミスタ焼結体粉末調製工程、成形体の成形工程、成形体の焼成工程を実施例1と同様にして行い、サーミスタ素子を得た。
Example 22
Y 2 O 3 powder (purity 99.9% or more, average particle size 1.1 μm), MgO powder (purity 99.0) obtained by heat-treating 4MgCO 3 .Mg (OH) 2 .5H 2 O at 1000 ° C. % Or more, average particle size 1.0 μm), MnO 2 powder (purity 99.0% or more, average particle size 1.2 μm) and Al 2 O 3 powder (purity 99.5% or more, average particle size 0.6 μm) Was weighed so that a, b and c in the formula (Y 1-a , Mg a ) (Mn b Al c ) O 3 had the molar values shown in Table 2, and wet-mixed. Thereafter, the calcining step, the thermistor sintered body powder preparation step after adding the sintering aid (SiO 2 powder), the molding step, and the molding step are performed in the same manner as in Example 1. A thermistor element was obtained.

実施例23
粉末(純度99.9%以上、平均粒径1.1μm)、BaCO粉末(純度99.0%以上、平均粒径0.5μm)、MnO粉末(純度99.0%以上、平均粒径1.2μm)およびAl粉末(純度99.5%以上、平均粒径0.6μm)を、式(Y1−a、Ba)(MnAl)Oにおけるa、bおよびcが表2に示されるモル値となるように秤量し、湿式混合した。その後、仮焼工程、焼結助剤(SiO粉末)を添加した上でのサーミスタ焼結体粉末調製工程、成形体の成形工程、成形体の焼成工程を実施例1と同様にして行い、サーミスタ素子を得た。
Example 23
Y 2 O 3 powder (purity 99.9% or more, average particle size 1.1 μm), BaCO 3 powder (purity 99.0% or more, average particle size 0.5 μm), MnO 2 powder (purity 99.0% or more) , Average particle size 1.2 μm) and Al 2 O 3 powder (purity 99.5% or more, average particle size 0.6 μm) in the formula (Y 1-a , Ba a ) (Mn b Al c ) O 3 They were weighed so that a, b, and c had the molar values shown in Table 2, and wet mixed. Thereafter, the calcining step, the thermistor sintered body powder preparation step after adding the sintering aid (SiO 2 powder), the molding step, and the molding step are performed in the same manner as in Example 1. A thermistor element was obtained.

比較例2〜4
粉末(純度99.9%以上、平均粒径1.1μm)、SrCO粉末(純度99.0%以上、平均粒径0.5μm)、Cr粉末(純度99.3%以上、平均粒径0.5μm)、Fe粉末(純度99.4%以上、平均粒径0.9μm)およびTiO粉末(純度99.0%以上、平均粒径1.8μm)を式(Y1−a、Sr)(Cr1−b−c、FeTi)Oにおけるa、bおよびcが表3に示されるモル値となるように秤量し、湿式混合した。その後、仮焼工程、焼結助剤(SiO粉末)を添加した上でのサーミスタ焼結体粉末調製工程、成形体の成形工程、成形体の焼成工程を実施例16と同様にして行い、サーミスタ素子を得た。
Comparative Examples 2-4
Y 2 O 3 powder (purity 99.9% or more, average particle size 1.1 μm), SrCO 3 powder (purity 99.0% or more, average particle size 0.5 μm), Cr 2 O 3 powder (purity 99.3) % Or more, average particle size 0.5 μm), Fe 2 O 3 powder (purity 99.4% or more, average particle size 0.9 μm) and TiO 2 powder (purity 99.0% or more, average particle size 1.8 μm) Was weighed so that a, b and c in the formula (Y 1-a , Sr a ) (Cr 1-b-c , Fe b Ti c ) O 3 had the molar values shown in Table 3, and wet-mixed . Thereafter, a calcining step, a thermistor sintered body powder preparation step after adding a sintering aid (SiO 2 powder), a forming step of the formed body, and a firing step of the formed body are performed in the same manner as in Example 16, A thermistor element was obtained.

比較例5
粉末(純度99.9%以上、平均粒径1.1μm)、SrCO粉末(純度99.0%以上、平均粒径0.5μm)、MnO粉末(純度99.0%以上、平均粒径1.2μm)、Al粉末(純度99.5%以上、平均粒径0.6μm)およびFe粉末(純度99.4%以上、平均粒径0.9μm)を、式(Y1−a、Sr)(Fe1−b−c、MnAl)Oにおけるa、bおよびcが表4に示されるモル値となるように秤量し、湿式混合した。その後、実施例16と同様の仮焼工程を実施し、SiO粉末を添加せずに、湿式粉砕、乾燥して、サーミスタ焼結体用粉末を調製した。そして、実施例1と同様の成形工程を実施し、得られた成形体を1500℃で1時間、焼成して、図1に示す厚さ1.24mmのサーミスタ素子を製造した。
Comparative Example 5
Y 2 O 3 powder (purity 99.9% or more, average particle size 1.1 μm), SrCO 3 powder (purity 99.0% or more, average particle size 0.5 μm), MnO 2 powder (purity 99.0% or more) , Average particle size 1.2 μm), Al 2 O 3 powder (purity 99.5% or more, average particle size 0.6 μm) and Fe 2 O 3 powder (purity 99.4% or more, average particle size 0.9 μm) Is weighed so that a, b and c in the formula (Y 1-a , Sr a ) (Fe 1-b-c , Mn b Al c ) O 3 have the molar values shown in Table 4 and wet-mixed did. Then it performs the same calcination steps as in Example 16 without the addition of SiO 2 powder, wet grinding and dried to prepare a powder for thermistor sintered body. And the molding process similar to Example 1 was implemented, and the obtained molded object was baked at 1500 degreeC for 1 hour, and the 1.24-mm-thick thermistor element shown in FIG. 1 was manufactured.

〔評価〕
(1)加熱耐久性
実施例1〜23および比較例1〜5により得られたサーミスタ素子について、表5に示す各温度における電気抵抗値(初期電気抵抗値、単位:kΩ)を測定した。次いで、これらサーミスタ素子用焼結体を、1000℃で150時間、連続加熱処理した後、表6に示す各温度における電気抵抗値(加熱処理後の電気抵抗値、単位:kΩ)を測定し、初期電気抵抗値に対する電気抵抗値の変化量(単位:℃)を下記式(3)により求めた。なお、後述するが、比較例2および5については、100℃および150℃における初期電気抵抗値が大きな値を示すものであって、300℃以下の温度を検知することができないため、加熱処理後の電気抵抗値と上記電気抵抗値の変化量の測定は行わなかった。
[Evaluation]
(1) Heat durability About the thermistor element obtained by Examples 1-23 and Comparative Examples 1-5, the electrical resistance value (initial electrical resistance value, unit: k (ohm)) in each temperature shown in Table 5 was measured. Next, these thermistor element sintered bodies were subjected to continuous heat treatment at 1000 ° C. for 150 hours, and then measured for electrical resistance values at respective temperatures shown in Table 6 (electric resistance values after heat treatment, unit: kΩ). The change amount (unit: ° C.) of the electrical resistance value with respect to the initial electrical resistance value was determined by the following formula (3). As will be described later, in Comparative Examples 2 and 5, the initial electrical resistance values at 100 ° C. and 150 ° C. show large values, and temperatures below 300 ° C. cannot be detected. The electrical resistance value and the amount of change in the electrical resistance value were not measured.

電気抵抗値変化の温度換算値=1/〔ln(加熱処理後の電気抵抗値/初期電気抵抗値)/B+1/T〕〕−T・・・(3)
Tは、電気抵抗値を測定したときの絶対温度(単位:K)である。
Bは、B定数(K)である。なお、このB定数は、実施例および比較例毎に測定した表5に示す各温度での最も近い関係にある温度間の初期電気抵抗値2つを用いて、下記式(4)により算出した。例えば、実施例1では、−40℃、0℃間のB定数、0℃、100℃間のB定数、100℃、300℃間のB定数、300℃、600℃間のB定数、600℃、900℃間のB定数のそれぞれを算出する。
B定数=ln(R/R)/(1/T−1/T)・・・(4)
R(kΩ)は、絶対温度T(K)のときの初期電気抵抗値である。
(kΩ)は、絶対温度T(K)のときの初期電気抵抗値である。
なお、TはTよりも高い絶対温度である。
初期電気抵抗値を表5に、加熱処理後の電気抵抗値を表6に、電気抵抗値の変化量を表7に示す。
Temperature converted value of change in electric resistance value = 1 / [ln (electric resistance value after heat treatment / initial electric resistance value) / B + 1 / T]] − T (3)
T is an absolute temperature (unit: K) when the electric resistance value is measured.
B is a B constant (K). The B constant was calculated by the following formula (4) using two initial electrical resistance values between temperatures having the closest relationship at each temperature shown in Table 5 measured for each example and comparative example. . For example, in Example 1, B constant between −40 ° C. and 0 ° C., B constant between 0 ° C. and 100 ° C., B constant between 100 ° C. and 300 ° C., B constant between 300 ° C. and 600 ° C., 600 ° C. Each B constant between 900 ° C. is calculated.
B constant = ln (R / R 0 ) / (1 / T−1 / T 0 ) (4)
R (kΩ) is an initial electric resistance value at the absolute temperature T (K).
R 0 (kΩ) is an initial electric resistance value at the absolute temperature T 0 (K).
In addition, T is the absolute temperature higher than T 0.
Table 5 shows initial electrical resistance values, Table 6 shows electrical resistance values after heat treatment, and Table 7 shows changes in electrical resistance values.

表5〜表7から、実施例1〜23においては、熱履歴に対する電気抵抗変化が小さく、全温度域で±10℃であることが分かる。また、実施例2、9〜15においては、100℃近傍から900℃までを、実施例3〜7においては、0℃近傍〜900℃までを、実施例1および8においては、−40℃近傍〜900℃までを検知することができる特性を有していることが分かる。また、実施例16〜18、20、21、23においては、100〜900℃まで検出可能で、熱履歴に対しても安定な特性を有していることが分かる。さらに、実施例19、22においては、0〜900℃まで検出可能で、熱履歴に対しても安定な特性を有していることが分かる。   From Tables 5 to 7, it can be seen that in Examples 1 to 23, the change in electrical resistance with respect to the thermal history is small and is ± 10 ° C. in the entire temperature range. In Examples 2 and 9 to 15, from about 100 ° C. to 900 ° C., in Examples 3 to 7, from about 0 ° C. to 900 ° C., and in Examples 1 and 8, about −40 ° C. It turns out that it has the characteristic which can detect to -900 degreeC. Moreover, in Examples 16-18, 20, 21, and 23, it can detect to 100-900 degreeC, and it turns out that it has a stable characteristic also with respect to a heat history. Furthermore, in Examples 19 and 22, it can be detected from 0 to 900 ° C., and it can be seen that it has stable characteristics against thermal history.

一方、比較例1、3および4においては、150〜900℃までを検知することができる特性を有しているものの、表7より、熱履歴に対する電気抵抗変化が著しく大きいことが分かる。また、比較例2および5においては、表5に示すように、100℃、150℃における初期電気抵抗値が大きく、300℃以下の温度を検知することができないことが分かる。   On the other hand, in Comparative Examples 1, 3, and 4, although it has the characteristic which can detect to 150-900 degreeC, it turns out from Table 7 that the electrical resistance change with respect to a heat history is remarkably large. Further, in Comparative Examples 2 and 5, as shown in Table 5, it can be seen that the initial electrical resistance value at 100 ° C. and 150 ° C. is large and a temperature of 300 ° C. or less cannot be detected.

(2)B定数のばらつきの評価
実施例6について、焼成によるB定数(K)のばらつきの個体間のばらつきを評価するため、6ロット分のサーミスタ素子(実施例6−1、6−2、6−3、6−4、6−5および6−6)を製造(各ロットにサーミスタ素子50個がある)し、0℃および900℃におけるサーミスタ素子の初期電気抵抗値(kΩ)を各ロットについて50個づつ測定した。この初期電気抵抗値から、0℃、900℃間のB定数であるB0−900を上記した(4)の式を用いて算出し、次いでB0−900の平均値(K)を算出し、さらにB0−900の平均値±3σを算出した。そして、焼成ロット別にみた場合または6焼成ロットをまとめてみた場合に、±3σがB0−900の平均値に対してどの程度のばらつき(B定数のばらつき)を有するかを、下記式(5)により求めた。
B定数のばらつき(%)=±3σ/B0−900の平均値×100・・・(5)
結果を表8に示す。
(2) Evaluation of variation in B constant For Example 6, thermistor elements for 6 lots (Examples 6-1, 6-2, 6-3, 6-4, 6-5 and 6-6) (each lot has 50 thermistor elements), and the initial electrical resistance value (kΩ) of the thermistor elements at 0 ° C. and 900 ° C. is determined for each lot. 50 pieces of each were measured. From this initial electrical resistance value, B0-900, which is a B constant between 0 ° C. and 900 ° C., is calculated using the above equation (4), then the average value (K) of B0-900 is calculated, An average value ± 3σ of B0-900 was calculated. The following equation (5) shows how much variation (variation of the B constant) ± 3σ has with respect to the average value of B0-900 when viewed by firing lot or when 6 firing lots are summarized. Determined by
B constant variation (%) = ± 3σ / B0−900 average value × 100 (5)
The results are shown in Table 8.

また、比較例2について、焼成によるB定数のばらつきを評価するため、6ロット分のサーミスタ素子(比較例2−1、2−2、2−3、2−4、2−5および2−6)を製造(各ロットにサーミスタ素子50個がある)し、300℃および900℃におけるサーミスタ素子の電気抵抗値を各ロットについて50個づつ測定した。この電気抵抗値から、B300−900の平均値(K)±3σを算出した。そして、焼成ロット別にみた場合または6焼成ロットをまとめてみた場合に、±3σがB300−900の平均値に対してどの程度のばらつき(B定数のばらつき)を有するかを、前記式により求めた。結果を表9に示す。   For Comparative Example 2, thermistor elements for 6 lots (Comparative Examples 2-1, 2-2, 2-3, 2-4, 2-5 and 2-6) were used to evaluate the variation of the B constant due to firing. ) Were manufactured (there were 50 thermistor elements in each lot), and the electrical resistance values of the thermistor elements at 300 ° C. and 900 ° C. were measured 50 for each lot. From this electrical resistance value, an average value (K) ± 3σ of B300-900 was calculated. Then, when looking at each firing lot or when looking at 6 firing lots, how much variation (variation of the B constant) ± 3σ with respect to the average value of B300-900 was obtained by the above formula. . The results are shown in Table 9.

表8および9から、実施例6−1〜6−6におけるB定数のばらつきは、焼成ロット別にみた場合および6焼成ロットにまとめてみた場合においても、比較例2−1〜2−6に比して小さくなっていることが分かる。   From Tables 8 and 9, the variation of the B constant in Examples 6-1 to 6-6 is different from that of Comparative Examples 2-1 to 2-6 even when viewed by firing lots and when summarized into 6 firing lots. It turns out that it is getting smaller.

この発明のサーミスタ素子用焼結体を用いたサーミスタ素子の外観の斜視図である。It is a perspective view of the external appearance of the thermistor element using the sintered compact for the thermistor elements of this invention. この発明のサーミスタ素子用焼結体からなるサーミスタ素子を備えた温度センサを示す部分破断切欠側面図である。It is a partially broken notch side view which shows the temperature sensor provided with the thermistor element which consists of a sintered compact for the thermistor elements of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 サーミスタ素子用焼結体
2 サーミスタ素子
3 金属チューブ
4 フランジ
5 ナット
6 継手
7 シース芯線
8 シース
9 電極線
100 温度センサ
1 Sintered body for thermistor element 2 Thermistor element 3 Metal tube 4 Flange 5 Nut 6 Joint 7 Sheath core wire 8 Sheath 9 Electrode wire 100 Temperature sensor

Claims (7)

周期表3族(ただし、Laを除く)から選ばれた少なくとも1種の元素、周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素、Mn、Al、および酸素を含有し、かつMnおよび上記周期表3族から選ばれた少なくとも1種の元素以外の遷移元素を実質的に無含有であることを特徴とするサーミスタ素子用焼結体。 At least one element selected from group 3 of the periodic table (excluding La), at least one element selected from group 2 of the periodic table, Mn, Al, and oxygen, and Mn and the period A sintered body for a thermistor element, characterized by being substantially free of transition elements other than at least one element selected from Table 3 group. 請求項1に記載のサーミスタ素子用焼結体であって、
前記周期表3族(ただし、Laを除く)から選ばれた少なくとも1種の元素の含有量を1−a(モル)と、前記周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素の含有量をa(モル)と、前記Mnの含有量をb(モル)と、前記Alの含有量をc(モル)としたとき、下記式(1)および(2)を満足するサーミスタ素子用焼結体。
0.02≦a<1・・・(1)
b+c=1・・・・・・(2)
The thermistor element sintered body according to claim 1,
The content of at least one element selected from Group 3 of the periodic table (excluding La) is 1-a (mol) and the content of at least one element selected from Group 2 of the periodic table Sinter for thermistor elements satisfying the following formulas (1) and (2), where a is a mol, the content of Mn is b (mol), and the content of Al is c (mol): body.
0.02 ≦ a <1 (1)
b + c = 1 (2)
請求項2に記載のサーミスタ素子用焼結体であって、
前記Mnの含有量b(モル)が、0.10≦b≦0.30の範囲内にあるサーミスタ素子用焼結体。
The thermistor element sintered body according to claim 2,
A sintered body for the thermistor element, wherein the Mn content b (mol) is in the range of 0.10 ≦ b ≦ 0.30.
請求項1〜3のいずれか一項に記載のサーミスタ素子用焼結体であって、
前記周期表3族(ただし、Laを除く)から選ばれた少なくとも1種の元素が、Y、Sc、Ce、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、ErまたはYbであり、前記周期表2族から選ばれた少なくとも1種の元素が、Ca、Sr、MgまたはBaであるサーミスタ素子用焼結体。
The thermistor element sintered body according to any one of claims 1 to 3,
At least one element selected from Group 3 of the periodic table (excluding La) is Y, Sc, Ce, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, or Yb, and Group 2 of the periodic table A thermistor element sintered body, wherein at least one element selected from the group consisting of Ca, Sr, Mg, and Ba.
請求項1〜4のいずれか一項に記載のサーミスタ素子用焼結体であって、
Si元素を含むサーミスタ素子用焼結体。
A thermistor element sintered body according to any one of claims 1 to 4,
A sintered body for thermistor element containing Si element.
請求項1〜5のいずれか一項に記載のサーミスタ素子用焼結体と、
このサーミスタ素子用焼結体に埋設されるとともに、出力信号を取り出すために少なくとも一端部が外部に引き出されている一対の電極線と、を備えることを特徴とするサーミスタ素子。
A sintered body for the thermistor element according to any one of claims 1 to 5,
A thermistor element comprising: a pair of electrode wires embedded in the sintered body for the thermistor element and having at least one end portion led out to take out an output signal.
請求項6に記載のサーミスタ素子を用いて成ることを特徴とする温度センサ。
A temperature sensor comprising the thermistor element according to claim 6.
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