JP4997933B2 - サーミスタ - Google Patents

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Description

本発明は、特に、スチーム型電子レンジに使用される水タンクの液面を検知するサーミスタに関するものである。
従来のこの種のサーミスタは、図4、図5に示すように構成されていた。
図4は従来のサーミスタの上面図、図5は同サーミスタの側断面図である。この図4、図5において、1は絶縁基板、2は金、銀、銅、ニッケル、パラジウムおよびこれらの混合物の少なくとも一種以上から選択される電極材料と、樹脂との混合材料により構成された一対の電極で、この一対の電極2は前記絶縁基板1の上面に所定の間隔を有するように設けられている。3はポリピロール、ポリチオフィン、ポリアニリン誘導体等の共役系有機高分子と、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂等の熱硬化性樹脂と、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリフェニレンサルファイド、ポリアクリルアミド、ポリアクリル、ポリフェニレンオキサイド、ポリブチラール、ポリエチレングリコール等の熱可塑性樹脂との混合物からなる有機NTC素子で、この有機NTC素子3は前記絶縁基板1の上面に設けられるとともに、両端を前記一対の電極2に電気的に接続しているものである。
以上のように構成された従来のサーミスタについて、次に、その動作を説明する。
サーミスタの周囲の温度が上昇すると、有機NTC素子3の抵抗値が減少するため、サーミスタにおける一対の電極2間の抵抗値の変化を計測することにより、サーミスタの周囲の温度を検出することができるものである。
なお、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
特開2004−335731号公報
しかしながら、上記した従来のサーミスタにおいては、有機NTC素子3を共役系有機高分子化合物と樹脂との混合物で構成しているため、共役系有機高分子化合物は結晶構造がなく、導電性が小さいものとなり、これにより、有機NTC素子3の抵抗値が大きくなるため、図4に示すように、一対の電極2および有機NTC素子3は層状に構成しないと、サーミスタとしての特性が出なくなるものであり、その結果、サーミスタの製造がしにくくなってしまうという課題を有していた。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、有機NTC素子の抵抗値を小さくすることができ、これにより、電極および有機NTC素子を層状に構成する必要もなく、製造が容易に行えるサーミスタを提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。
本発明の請求項1に記載の発明は、絶縁基板と、この絶縁基板の上面に設けられた電極と、前記絶縁基板の上面に設けられるとともに前記電極と両端が電気的に接続された有機NTC素子とを備え、前記有機NTC素子をポリイミドからなる樹脂と金属酸化物とカーボンとの混合物で構成するとともに、前記ポリイミドからなる樹脂の材料を(化1)で表される一般式および、(化2)で表される一般式の繰り返し単位1種以上とし、さらに、前記Y1を(化3)で表される材料で構成するようにしたもので、この構成によれば、有機NTC素子をポリイミドからなる樹脂と金属酸化物とカーボンとの混合物で構成しているため、結晶構造を持つ金属酸化物は選択する金属の種類により、容易に導電性を調整することができ、これにより、有機NTC素子の抵抗値を小さくすることができるため、電極と有機NTC素子とを絶縁基板上に直線状に設けることができるという作用効果を有するものである。
Figure 0004997933
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以上のように本発明のサーミスタは、絶縁基板と、この絶縁基板の上面に設けられた電極と、前記絶縁基板の上面に設けられるとともに前記電極と両端が電気的に接続された有機NTC素子とを備え、前記有機NTC素子をポリイミドからなる樹脂と金属酸化物とカーボンとの混合物で構成するとともに、前記ポリイミドからなる樹脂の材料を(化1)で表される一般式および、(化2)で表される一般式の繰り返し単位1種以上とし、さらに、前記Y1を(化3)で表される材料で構成するようにしたため、結晶構造を持つ金属酸化物は選択する金属の種類により、容易に導電性を調整することができ、これにより、有機NTC素子の抵抗値を小さくすることができるため、電極および有機NTC素子を層状に構成する必要もなく、製造が容易に行えるサーミスタを提供することができるという優れた効果を奏するものである。
以下、本発明の一実施の形態におけるサーミスタについて、図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の一実施の形態におけるサーミスタの上面図、図2は同サーミスタの側断面図である。
図1、図2において、11はポリイミドからなる樹脂系材料によりフィルム状に構成された絶縁基板で、この絶縁基板11の長手方向の一端側にはAgからなる電源電極12、第1の出力電極13、第2の出力電極14およびGND電極15を設けている。16はポリイミドからなる樹脂と金属酸化物とカーボンとの混合物からなる第1の上位側有機NTC素子で、この第1の上位側有機NTC素子16は絶縁基板11の上面に設けられるとともに、一端を回路パターン17を介して前記電源電極12と電気的に接続するとともに、他端を回路パターン17を介して第1の出力電極13と電気的に接続している。そして、前記第1の上位側有機NTC素子16におけるポリイミド材料は、(化1)で表される一般式および(化2)で表される一般式の繰り返し単位1種以上からなるポリイミドで構成されている。(化1)におけるY1は(化3)で表される材料で構成されている。
また、上位側有機NTC素子16における金属酸化物は、Mn、Co、Niを含んでいる。
18は前記第1の上位側有機NTC素子16と同一の材料からなる第1の下位側有機NTC素子で、この第1の下位側有機NTC素子18は絶縁基板11の上面に前記第1の上位側有機NTC素子16と離間して並設されるとともに、一端を前記第1の出力電極13と回路パターン17を介して電気的に接続し、かつ他端をGND電極15と電気的に接続している。19は前記第1の上位側有機NTC素子16と同一の材料からなる第2の上位側有機NTC素子で、この第2の上位側有機NTC素子19は絶縁基板11の上面に前記第1の上位側有機NTC素子16と第1の下位側有機NTC素子18との間に位置して設けられるとともに、一端を前記電源電極12と電気的に接続し、かつ他端を第2の出力電極14と電気的に接続している。20は前記第1の上位側有機NTC素子16と同一の材料からなる第2の下位側有機NTC素子で、この第2の下位側有機NTC素子20は絶縁基板11の上面に前記第2の上位側有機NTC素子19と離間して並設されるとともに、一端を前記第2の出力電極14と回路パターン17を介して電気的に接続し、かつ他端をGND電極15と電気的に接続している。そして、前記電源電極12、第1の出力電極13、GND電極15、第1の上位側有機NTC素子16および第1の下位側有機NTC素子18により、第1のハーフブリッジ回路を構成している。
また、これと同様に、前記電源電極12、第2の出力電極14、GND電極15、第2の上位側有機NTC素子19および第2の下位側有機NTC素子20により第2のハーフブリッジ回路を構成している。また、前記第1の上位側有機NTC素子16、第2の上位側有機NTC素子19、第1の下位側有機NTC素子18、第2の下位側有機NTC素子20は樹脂系材料によりフィルム状に構成されているものである。
21は絶縁層で、この絶縁層21は前記絶縁基板11の上面に設けた第1の上位側有機NTC素子16、第2の上位側有機NTC素子19、第1の下位側有機NTC素子18、第2の下位側有機NTC素子20および回路パターン17の上面を覆うように設けられている。
以上のように構成された本発明の一実施の形態におけるサーミスタについて、次にその組立方法を説明する。
まず、ポリイミド製の絶縁基板11の上面における電源電極12、第1の出力電極13、第2の出力電極14、GND電極15および回路パターン17を設ける位置に、厚膜印刷工法によりAgペーストを印刷した後、約250℃で約30分間焼成することにより、絶縁基板11の上面に電源電極12、第1の出力電極13、第2の出力電極14、GND電極15および回路パターン17を形成する。
次に、攪拌機、温度計および窒素置換装置を備えたフラスコ内にジフェニルスルホンテトラカルボン酸二無水化物35.8g、及びシクロヘキサノン400gを投入する。
次に、アミノプロピル末端ポリジメチルシロキサン24.7g、およびジアミノジフェニルエーテル6.0gをシクロヘキサノン100gに溶解してジアミン混合溶液を形成した後、このジアミン混合溶液を前述したフラスコ内に滴下し、10時間室温で攪拌した。
次に、フラスコ内にトルエン30gを加えた後、150℃に昇温して6時間保持し、さらに、冷却して、メタノール中に投じて沈殿させ、得られた沈殿物を乾燥し、ポリイミド樹脂を形成する。
次に、Mn、Co、Niをボールミルに、50:20:10の原子%比で投入し、湿式混合を行った後、約1240℃で焼成し、固相反応させて、スピネル構造体を形成する。
次に、3本ロール(図示せず)に、Mn、Co、Niの金属酸化物からなるスピネル構造体70wt%と、ポリイミド樹脂22wt%と、カーボン粉末8wt%とを投入し、有機溶剤を添加しながら練り合わせて厚膜有機NTC素子のペーストを形成する。
次に、絶縁基板11および回路パターン17の上面における第1の上位側有機NTC素子16、第1の下位側有機NTC素子18、第2の上位側有機NTC素子19および第2の下位側有機NTC素子20を設ける位置に厚膜有機NTC素子ペーストを印刷した後、約270℃で約2時間焼成することにより、絶縁基板11および回路パターン17の上面に第1の上位側有機NTC素子16、第1の下位側有機NTC素子18、第2の上位側有機NTC素子19および第2の下位側有機NTC素子20を形成する。
次に、前記絶縁基板11、回路パターン17、第1の上位側有機NTC素子16、第1の下位側有機NTC素子18、第2の上位側有機NTC素子19および第2の下位側有機NTC素子20の上面に絶縁層ペーストを印刷した後、紫外線を照射して硬化させることにより、絶縁層21を形成する。
以上のようにして組み立てられた本発明の一実施の形態におけるサーミスタについて、次にその動作を図面を参照しながら説明する。
図3に示すように、予めスチーム型電子レンジ等(図示せず)に使用される熱伝導性のプラスチック容器22に水23を満たした後、プラスチック容器22の外側面にサーミスタを立設するように接着剤で貼り付けて取り付ける。そして、サーミスタにより、プラスチック容器22における第1の上位側有機NTC素子16、第1の下位側有機NTC素子18、第2の上位側有機NTC素子19および第2の下位側有機NTC素子20における温度を計測するものである。
上記したように、本発明の一実施の形態においては、絶縁基板11と、この絶縁基板11の上面に設けられた電源電極12、第1の出力電極13、第2の出力電極14、GND電極15と、前記絶縁基板11の上面に設けられるとともに前記電極と両端が電気的に接続された第1の上位側有機NTC素子16、第1の下位側有機NTC素子18、第2の上位側有機NTC素子19、第2の下位側有機NTC素子20とを備え、前記第1の上位側有機NTC素子16、第1の下位側有機NTC素子18、第2の上位側有機NTC素子19、第2の下位側有機NTC素子20をポリイミドからなる樹脂と金属酸化物とカーボンとの混合物で構成しているため、結晶構造を持つ金属酸化物は選択する金属の種類により、容易に導電性を調整することができ、これにより、有機NTC素子の抵抗値を小さくすることができるため、電極および有機NTC素子を層状に構成する必要もなく、製造が容易に行えるサーミスタを提供することができるものである。
本発明に係るサーミスタは、有機NTC素子の抵抗値を小さくすることができ、これにより、電極および有機NTC素子を層状に構成する必要もなく、製造が容易に行えるサーミスタを提供することができるという効果を有するものであり、特にスチーム型電子レンジ等に使用されるプラスチック容器の液面を検知するサーミスタとして有用なものである。
本発明の一実施の形態におけるサーミスタの上面図 同サーミスタの側断面図 本発明の一実施の形態におけるサーミスタが動作する状態を示す側断面図 従来のサーミスタの上面図 同サーミスタの側断面図
11 絶縁基板
12 電源電極
13 第1の出力電極
14 第2の出力電極
15 GND電極
16 第1の上位側有機NTC素子
17 回路パターン
18 第1の下位側有機NTC素子
19 第2の上位側有機NTC素子
20 第2の下位側有機NTC素子

Claims (1)

  1. 絶縁基板と、この絶縁基板の上面に設けられた電極と、前記絶縁基板の上面に設けられるとともに前記電極と両端が電気的に接続された有機NTC素子とを備え、前記有機NTC素子をポリイミドからなる樹脂と金属酸化物とカーボンとの混合物で構成するとともに、前記ポリイミドからなる樹脂の材料を(化1)で表される一般式および、(化2)で表される一般式の繰り返し単位1種以上とし、さらに、前記Y1を(化3)で表される材料で構成するようにしたサーミスタ。
    Figure 0004997933
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