JPH01132102A - シート状測温抵抗素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、常温から高温までの広い温度領域においで、
好適に使用することができるソート状の測温抵抗素子に
関する。

〔従来の技術〕

温度センサーには、測温に利用する物理量によって各種
のものがあり、例えば温度による電気抵抗の変化、熱起
電力の変化、熱膨張の変化あるいは放射エネルギーの変
化を利用するものなどがある。一般にこれらの温度セン
サーは、測温雰囲気や温度範囲により適したものが選択
使用されており、一種類のセンサーで低温から高温まで
の広範囲の温度域で使用できるものは少ない。

電気抵抗の変化を利用する温度センサーである測温抵抗
素子としては、純金属の細線または膜からなる金属抵抗
式と半導体の抵抗を利用するサーミスタに大別される。

サーミスタには、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｇｏ、Ｆｅなどの遷移金
属酸化物焼結体を用いる低温用（−５０〜３５０℃）、
ＡＩ、０３と遷移金属酸化物焼結体を用いる中温用（１
５０〜７５０°Ｃ）、ＺｒＯとＹ　ｔｏｓの複合焼結体
を用いる高温用（５００〜１３００℃）などがある。

ＳｉＣら本来的に半導体の性質を示すことがら測温抵抗
素子としての機能を有しており、その応用開発も種々試
みられている。また、最近では微細繊維状形態を有する
ＳｉＣウィスカーについても測温抵抗素子としての利用
が研究されている。

かかる見地から本出願人は既にＳｉＣウィスカーを用い
て作製した高ｖｆ値の強固な成形体より成る測温抵抗素
子（特願昭６２−１９９９０７）お上びその成形体表層
部を無機質バインダーで強化する方法（特願昭６２−２
２９７０１）を提案した。

この成形体は強度が大きく、またウィスカーの絡まりや
接触が密であるために高い温度検出機能を有し、測温抵
抗素子として好適に使用することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、この成形体は、泥漿鋳込み法で成形する
ため、その形状は円柱、角柱、立方体、直方体、円盤な
どの比較的単純形状のブロック体に制限されやすく、と
くに薄いシート状の成形体にすることは困難である。シ
ート状の成形体が得られれば表面温度や空隙部の温度測
定に極めて有用である。

本発明は、上記問題点に鑑み、充分な強度を有するシー
ト状測温抵抗素子を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

すなわち、本発明のシート状測温抵抗素子は、セラミッ
クス短繊維の骨格繊維にＳｉＣウィスカーを均一に分散
したシート状成形体の表面を無機質バインダーで固結し
て成ることを特徴とするものである。

ＳｉＣウィスカーは、直径０．１〜１μ肩、長さ３０〜
１００μ肩程度の微細繊維状形態を呈する極めて嵩高い
性状を有しているために、それ自体で取扱い可能な強度
を有するシート状成形体を形成することができない。そ
こで本発明は、セラミックス短繊維を絡み合わせて骨格
繊維とし、その間隙にＳｉＣウィスカーを均一に分散、
介在させて形成したシート状成形体を使用し、更にその
表面を無機質バインダーで強化するものである。

セラミックス短繊維は、測温時に安定な耐熱性を有し、
かつ測温精度や感度に悪影響を及ぼさないために絶縁性
であることが必要である。これらの条件を具備するセラ
ミックス短繊維としては、例えばアルミナ繊維やアルミ
ナ・シリカ繊維があり、繊維長０．５〜３ｕ程度のもの
が好ましく用いられる。

このシート状測温抵抗素子は、次の方法で製造すること
ができる。

先ず、所定割合に秤量したＳｉＣウィスカーおよびセラ
ミックス短繊維を純水あるいはアルコール、エーテル、
ベンゼン、トルエン、キシレンなどの有機溶媒中に分散
させる。分散に際しては、ウィスカーの絡まりをほぐし
、また均一に分散させるために、適宜な撹拌手段を用い
て強力に混合することか望ましい。次いで、この分散液
を抄紙法により吸引濾過した後、分散媒を加熱除去し、
更に金属平板を用いて加圧することにより所定厚みのシ
ート状成形体とする。この場合、シート状成形体の両端
部に一対の電極を一体的に抄紙成形して、電極部を形成
させる６電極部は、銅、ニッケル、白金などの導電性を
有する金属の箔や細線か好ましい。このシート状成形体
は、それ自体では強度が充分でないために、その全面を
無機質バインダーで固結する。無機質バインダーとして
は、耐熱性や絶縁性を有する水ガラス、シリカゾル、ア
ルミナゾルなどが用いられ、これらの水溶液をシート状
成形体の全面に塗布や吹き付けるなどの方法で付着させ
る。次いで、Ａｒ、Ｎｔなどの不活性雰囲気中で１００
０℃程度に熱処理して、Ｓ　ｒ　ＯｔやＡ　Ｌ　０３に
転化させることにより固結する。このようにして厚さ０
．０５〜数Ｈのシート状成形体を得ることができる。

なお、シート状成形体中のＳｉＣウィスカーは、体積含
有率として、Ｖｆ値７％以上に設定することが好ましい
。ｖｒ値が７％より低い場合は、温度検出能力が低下す
るためである。また、骨格繊維となるセラミックス短繊
維は、ＳｉＣウィスカーに対して５〜６０ｖｏ１．％に
調節することが望ましい。５ｖｏ１．５未満では、シー
ト状成形体の形成が困難であり、６０ｖｏ１．％を越え
ると測温感度や精度の低下を生じるためである。

〔作用〕

上記構成のように、本発明のシート状測温抵抗素子は、
セラミックス短繊維の絡み合いにより形成された骨格繊
維中にＳｉＣウィスカーが均一に分散、捕捉されて、一
体的にシート化されている。

更に、その表面は、無機質バインダーで固結強化されて
おり、シート状測温抵抗素子として安定に使用すること
ができる。

〔実施例〕

ＳｉＣウィスカー（直径０．５〜１μだ、長さ３０〜１
００μｍ）１０ｇとアルミナ短繊維（長さ２〜３　ｍｍ
）■９を純水ＩＯρ中に入れ、撹拌して均一な分散液を
調整した。この分散液を１００メツシユのブロンズ製網
を用いて抄紙法により吸引濾過した。この時、両端部に
は白金箔を装着して一体的にか過酸形した。

次いで風乾後、表面平滑なステンレス板に挟み、圧力２
００　ｋｇ／ｃｍ！で緻密化した。その後、このシート
状成形体の全面に、濃度２０ｗｔ、％のシリカゾル水溶
液を均一に塗布し、２００℃で２時間乾燥後、Ａｒ雰囲
気中、３００℃／時の昇温速度で１０００℃に加熱し、
３０分間保持して焼成した。

このようにして、厚さＱ、ｌｚｚ、巾ＩＱｌｘ、長さ３
０肩肩のシート状測温抵抗素子を製造した。このシート
状測温抵抗素子は、充分なハンドリング強度を有してい
た。なお、ＳｉＣウィスカーのＶｆ値は１５％であり、
アルミナ短繊維はＳｉＣウィスカーに対して７．６ｖｏ
１．％であった。

このシート状測温抵抗素子をホイートストンブリッジで
、一定温度に調節された電気炉中に３０分間保持したと
きの電気抵抗値を測定した。この結果を第１図に示した
。

また、一定温度に加熱調節した鉄板に貼着して、その表
面温度を測定した結果を第２図に示した。

〔発明の効果〕

上記説明で明らかなように、本発明のシート状測温抵抗
素子は、薄いシート状成形体であるにもかかわらず充分
な強度を有し、ハンドリング性も良好であり、その温度
による電気抵抗値の変化ら大きく、優れた温度検出機能
を有している。したがって、とくに表面温度や空隙部の
温度測定に適しており、温度センサーとして極めて有用
性が高い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のシート状測温抵抗素子の温度と電気
抵抗値の関係、第２図は表面温度を測定したときの表面
温度と電気抵抗値の関係を示す図である。 特許出願人　　東海カーボン株式会社 代理人　弁理士　　高　畑　正　也 温　潰　（６ｃ） ン々ｍ眉　７惰゛　とＣ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．セラミックス短繊維の骨格繊維に、ＳｉＣウィスカ
   ーを均一に分散したシート状成形体の表面を無機質バイ
   ンダーで固結して成ることを特徴とするシート状測温抵
   抗素子。