JPH01204383A

JPH01204383A - 複合熱素子

Info

Publication number: JPH01204383A
Application number: JP2493888A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Ogura; 篤小倉
Original assignee: OOKURA TECHNO RES KK
Current assignee: OOKURA TECHNO RES KK
Priority date: 1988-02-06
Filing date: 1988-02-06
Publication date: 1989-08-16

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］本発明は電気発熱と同時にそのときの自己発熱温度（素
子自身の温度）に応じた電圧信号を取り出すことのでき
る新規な複合熱素子に関する。

［従来の技術］従来より電気発熱素子には、各種のものが存在し、また
、単に発熱体としてばかりでなく感温素子としても使用
できる発熱／温度検出素子も知られている。しかし、こ
れまでの発熱／温度検出素子は発熱機能と温度検出機能
を同時に発揮し得るようなものではなかった。

例えば、第８図に示すように電源１に対して固定抵抗２
を介してＰＴＣ発熱素子（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅ
ｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　Ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ　）３を直列に接続すれば、発熱と同時にこのＰ
ＴＣ発熱素子３の両端からその発熱温度に応じた電圧を
取り出せると考えるかも知れない。しかし、これは誤り
である。

何故ならば、固定抵抗２と言えども負荷変化即ち固定抵
抗２の周囲の温度変化に応じて抵抗は多少変化し、ＰＴ
Ｃ発熱素子３の発熱温度に応じた正確な電圧値が得られ
なくなるからである。特に電源１が変動した場合はなお
さらである。しかも、発熱素子は、通常、電源に直結し
て使用するのが普通のため、そうした場合には、発熱素
子の温度変化のみを電圧変化として取り出すことが増々
困難となる。

［発明が解決しようとする課題］このため従来、発熱素子の温度を測定する場合は、別に
熱電対、サーミスタ等の温度センサを発熱素子の近傍に
設けて発熱温度に応じた電圧（又は抵抗）信号を得てい
たが、これらセンサ出力は微弱なため、増幅器を介して
電圧を取り出さなければならず、増幅器のドリフトによ
る影響などにより高精度の検出値が得られない問題点が
あった。

そこで本発明は、このような問題点を解決し、１つの素
子で発熱と温度検出が同時に可能になると共に、そのと
きの温度検出が高精度にしかも増幅が不要な大出力電圧
として得られる複合熱素子を提供することを目的とする
。

［課題を解決するための手段］本発明は、抵抗値が正の温度係数を有する正特性抵抗素
子と負の温度係数を有する負特性抵抗素子とを直列形態
に複合して一体化すると共に、これら素子の両端および
中間からそれぞれ端子を導出してなるものである。

［作用］素子両端より引き出される２端子間に電源を印加するこ
とにより発熱作用が得られると共に、素子両端より引き
出される２端子の一方と素子中間より引き出される中間
端子間の電圧を測定することにより温度検出を高精度に
行なうことができる。

［実施例コ第１図は、本発明の一実施例による複合熱素子１０の構
成図を示したもので、同図（ａ）はその側面断面図、同
図（ｂ）はそのＡ−Ａ平面断面図である。本実施例の複
合熱素子１０は、耐熱性＃！縁材１１中に抵抗変化が正
の温度係数を有する平板状の正特性抵抗素子１２と負の
温度係数を有する平板状の負特性抵抗素子１３を対向配
置し、導電材を用いて直列接続し、画素子１２．１３の
両端部より端子１４，１５、画素子１２．１３の接続中
間部より中間端子１６を引き出してなるものである。

この複合熱素子１０を製造するには種々の方法を取り得
るが、例えば、セラミック製の耐熱絶縁基板の上下面に
、出願人が先に提案した方法により得られるフェライト
・セラミック複合粒子からなる粉末を高温溶射装置にて
溶射することにより、正特性抵抗素子１２および負特性
抵抗素子１３を形成する（特願昭６１−２２０９５８号
明細書参照）。次いで、導電材の粉末にバインダー成分
としてケイ酸ソーダガラス成分とフェライト・セラミッ
ク複合粒子粉と水を加えて混練し、ペースト状にしたも
のを用いて素子１２．１３を接続する導電部分および端
子１４〜１６を形成し、更にその上から絶縁材の粉末を
同様にペースト状にして被覆したのち、焼成することに
よって得られる。

第２図は、その複合熱素子１０の等価回路図を示したも
ので、端子１４．１５間に電源１７を接続することによ
り、複合熱素子１０を発熱させることができる。この発
熱と同時に複合熱素子１０の発熱温度は端子１５．１６
間あるいは端子１４．１６間に電圧として現われる。こ
のとき得られる電圧は、■オーダの大きな値である上、
複合熱素子１０の温度を電源１７の変動あるいは熱負荷
の変動の如何によらず正確に表わしている。即ち、電源
１７の電圧を１００ｖとすれば端子１５．１６間の電圧
は、複合熱素子１０の温度変化に応じて正特性抵抗素子
１２の抵抗値ＲｐがＯΩ付近となる約１００ｖから負特
性抵抗素子１３の抵抗値ＲＮが０Ω付近となる約０■ま
での値をとる。これは端子１４．１６間についても同様
なことが言える。また、複合熱素子１０の温度変化は同
時に画素子１２．１３の抵抗変化となって現れ、第３図
に示す如く、複合熱素子１０の温度が決まれば、素子１
２．１３の抵抗値ＲＰ、ＲＮ、更にはその合成抵抗値Ｒ
Ｐ＋ＲＮも一義的に決まる。また、電源１７電圧が変動
した場合はその変動が温度変化となって現れることによ
り、常に複合熱素子１０の発熱温度に対応した正確な電
圧値が得られる。なお、各素子１２．１３の温度−抵抗
特性は２次特性のものでもよいが、少なくとも一方、特
に温度検出電圧取り出し側に１次的変化特性のものを用
いると、後の処理が容易になる。また、このような任意
特性の素子は先に提案゛した特願昭６１−２２０９５８
号明細書を参照して明らかなように、原材料の成分比を
調節することによって自由に得られる。

このように、本発明による複合熱素子は、発熱と同時に
、その時の自己発熱温度を大出力レベルの電圧値として
取り出すことができることから、種々の制御システムへ
の利用が期待される。

例えば、この複合熱素子を温風器に利用すれば、複雑な
制御回路を一切使用すること無く、極めて簡単に温風温
度をほぼ一定に制御することができる。即ち、第４図に
示す如く、複合熱素子１０の電源端子１４．１５には、
開閉器１８を介して電源１７を接続する。また、電源端
子１４と中間端子１６間（Ｐ側分担電圧端子間）にはフ
ァンモータ１９を接続し、このファンモータ１９より生
じる風を複合熱素子１０に当て温風として取り出すよう
にする。温風器をこの様に構成し開閉器１８を投入すれ
ば、複合熱素子１０は発熱を開始し、第３図に示したよ
うに、その合成抵抗ＲＰ＋ＲＮは徐々に低下する。この
結果、電流工が増加し、出力電力■ｖが増加して発熱温
度が上がると同時に自己発熱量（電力出力Ｖ）が大きく
なり負荷（空気）に対する放熱量が増加する。これに伴
って、端子１４．１６間の電圧も徐々に増加することに
よりファンモータ１９からの風量が増す。このように複
合熱素子１０の温度上昇と共に、ファンモーター１９の
風量が増すことにより、得られる温風温度は一定に保た
れる。一方、このときの複合熱素子１０の自己発熱によ
る温度上昇はＴ’Ｃが上限で、１℃を超えれば発熱量が
下がることから複合熱素子１０の発熱温度はこの温度Ｔ
℃（最大出力点）でバランスする。この上限温度Ｔ℃は
正特性抵抗素子１２と負特性抵抗素子１３の特性によっ
て決まる。

また、この複合熱素子１０を用いれば、上限温度範囲内
でその発熱温度を自由に調節することができる。第５図
はその一例を示す回路図で、複合熱素子１０の電源端子
１４．１５間にはサイリスタ制御器等のアナログ電流制
御器２０を介して電源１７を接続する。また、電源端子
１４、中間端子１６間より得られる電圧Ｖを温度検出値
Ｔとして加算器２１に加える。

この加算器２１に設定温度Ｔｓを加えてその差を取り、
差がＯとなるように電流制御器２０で複合熱素子に流れ
る電源を制御することにより複合熱素子１０の発熱温度
を所望の温度に調節することができる。

この場合、電流制御器２０、加算器２１に代えてパワー
リレー、メーターリレー等を用いて構成しうろことは言
うまでもない。

更に、第６図に示すように、本発明による複合熱素子１
０′は乾電池等の小電源２２に検出抵抗２３を介して電
源端子１４．１５を接続すれば、発熱せずに検出抵抗２
３の両端より温度検出電圧を取り出すことができる。こ
の温度検出電圧は従来のサーモカップルに比べてかなり
大きな出力レベルを有する。

尚、複合熱素子の構造は、上記実施例の構造に限らず、
例えば第７図（ａ）の平面断面図および（ｂ）の側断面
図に示すごとく、耐熱性絶縁材１１中に正特性抵抗素子
１２と負特性抵抗素子１３を並置した構造としても良い
。

また、上記実施例では、正特性抵抗素子と負特性素子を
直列接続した例について述べたが本発明の複合熱素子は
、更に他の温度特性を有する抵抗素子を組合せ直並列に
接続するなどの直列形態に複合化し一体化して形成した
も゛のでも良い。

また、上記実施例に述べた正特性抵抗素子にはいわゆる
固定抵抗素子を含めても良いことは言うまでもない。

また、本発明の複合熱素子は、溶射、焼結、焼成等任意
の組合せによっても製造可能である。

［発明の効果］以上のように本発明によれば、発熱と同時に、その素子
自体の発熱温度を大きな出力レベルの電圧値として取り
出すことができ、電源変動や熱負荷変動の如何によらず
正確な自己発熱温度が検出できる新規な複合熱素子が得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による複合熱素子の構成図で
、同図（ａ）はその側面断面図２）同図（ｂ）はそのＡ
−Ａ平面断面図、第２図は第１図の複合熱素子の等価回
路図、第３図は第１図の複合熱素子の温度−抵抗特性図
、第４図および第５図は第１図の複合熱素子の応用例を
示す回路図、第６図は本発明の他の一実施例を示す複合
熱素子の応用例を示すセンサ回路図、第７図は本発明の
他の実施例を示す複合素子の構成図で、同図（ａ）はそ
の平面断面図、同図（ｂ）はその側面断面図、第８図は
発明が解決しようとする課題を説明するための回路図で
ある。１０．１０　’・・・複合熱素子、１１・・・耐熱性絶
縁材、１２・・・正特性抵抗素子、１３．・・・負特性
抵抗素子、１４、１５・・・電源端子、１６・・・中間
端子。第１図第２図第３図第４図第６図第７図（ａ）　　　　　　　　、ｇ第８図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）抵抗値が正の温度系数を有する正特性抵抗素子と
、負の温度係数を有する負特性抵抗素子とを直列形態に
複合して一体化すると共に、これら素子の両端および中
間からそれぞれ電源端子と温度検出端子を導出してなる
ことを特徴とする複合熱素子。
（２）特許請求の範囲第１項記載において、負特性抵抗
素子材料としてフェライト・セラミック複合体および／
または金属酸化物および／または抵抗金属材を用いるこ
とを特徴とする複合熱素子。
（３）特許請求の範囲第１項記載において、正特性抵抗
素子材料として金属酸化物および／または抵抗金属材を
用いることを特徴とする複合熱素子。