JPH0342485B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、温度を検出すべき対象物と機械的に
接触して温度を検出するサーミスタ、たとえば鍋
物調理をする際鍋底を通して鍋内部の調理物の温
度を検出するサーミスタに関するものである。

従来例の構成とその問題点 従来この種温度検出は第１図に示す如く鍋底１
に熱電対２を機械的に接触させ、前記熱電対２の
撚起電力を検出することによつてなされていた。
この時熱電対２を鍋底１に機械的に強固に接触さ
せる為に熱電対２は支持容器３に固定されてい
た。しかし熱起電力は通常小さな値しか得られな
いという欠点があつた。たとえばアルメル−クロ
メル熱電対は耐熱性（空気中500〜1000℃）に優
れまた安価であるが、〜40μV／℃の起電力しか
発生しない。銅−コンスタンタン熱電対、白金−
白金・ロジウム熱電対もその熱起電力は（30〜
60）μV／℃しか得られないのみならず、耐熱性
が小さい（銅−コンスタンタン熱電対）、高価で
ある（白金−白金ロジウム熱電対）などの欠点が
あつた。

その他様々の熱電対が存在するが、いずれも上
記の如き欠点を有していた。上記の如く小さな熱
起電力を電気的に検出して、熱源の発熱量を制御
する場合電気的に大きな増巾をしなければならな
いので価格が高くなる。複雑な電気回路が必要に
なるほどの欠点も派生した。

他方上記熱電対に代つてサーミスタを用いて温
度検出をする場合、抵抗値の温度に対する変化率
は（１〜７％／℃）の大きな値を得られる。従つ
て複雑な電気回路を必要とせず、また低価格にな
るなどの長所を有する。この場合サーミスタ素子
はできるだけ小さくして、熱容量を小さくしたも
のが選ばれる。これは小型化により熱応答性を速
くできるからである。

この様な小型のサーミスタ素子には、Fl、Ni、
Co、Mnなどの複合酸化物焼結体を感温低抗体に
用いたビード型サーミスタ素子、あるいは上記複
合酸化物、Ge、Si、SiCなどの薄膜を感温抵抗体
に用いた薄膜サーミスタ素子がある。しかしビー
ト型サーミスタ素子は、通常、球形もしくは回転
楕円体に類似した形状を有するので、支持容器３
にこのサーミスタ素子を固定しても熱抵抗が大き
くなるという欠点があつた。すなわち、サーミス
タ素子自身の熱容量は小さくても、その複雑な形
状のために支持容器３との接続部での熱抵抗を小
さくすることが困難であり、この結果熱応答性が
遅くなるという欠点があつた。

他方、薄膜サーミスタチツプは第２図に示す如
く支持容器３とロウ付接続できるので、高速応答
性が得られるという利点があつた。薄膜サーミス
タチツプは通常、アルミナなどの平板状セラミツ
ク絶縁基板４の一方の表面に電極膜５および感温
低抗体膜６を形成して構成され、さらに電極膜５
にリード線７が接続される。薄膜サーミスタチツ
プと支持容器３のロウ付接続はチタニウム（Ti）
箔もしくはジルコニウム（Zr）箔８を介してロ
ウ材層９によりなされる。しかしこの場合電極膜
５と感温低抗体膜６とは外部雰囲気に対して露出
しているので、水滴などの導電性の汚れに対して
特性変化を生じるという欠点があつた。

発明の目的 本発明は電極膜と感温低抗体膜とを含む絶縁基
板の全表面を保護することを目的とする。

発明の構成 本発明の要旨は、平板状セラミツク絶縁基板の
一方の表面に電極膜と感温低抗体膜とを形成して
成る薄膜サーミスタチツプと支持容器とをチタニ
ウム箔もしくはジルコニウム箔を介してロウ付接
続し、前記薄膜サーミスタチツプを包み込むよう
に、熱膨張係数が（60〜100）×10^-7／℃のセラミ
ツク系保護層で前記薄膜サーミスタチツプを被覆
し、さらに前記セラミツク系保護層の表面を撥水
性被膜で被覆した点にある。

本発明の高速応答性薄膜サーミスタでは薄膜サ
ーミスタチツプがセラミツク系保護層および撥水
性被膜で覆われており、このセラミツク系保護層
および撥水性被膜は電気的に絶縁性であるので、
水滴などの導電性の汚れから薄膜サーミスタチツ
プが保護される。このときセラミツク系保護層の
熱膨張係数は（60〜100）×10^-7／℃の範囲にある
ことが望ましい。これはこの範囲内に熱膨張係数
を選ぶことによりセラミツク系保護層にクラツク
が発生しないからである。

実施例の説明 以下本発明の一実施例について第３図により説
明する。第３図において前述と同番号は同部材を
示す。

アルミナ基板４（1.8mmＷ×6.5mmＬ×0.5mmｔ）
の一方の表面にAu−Pt厚膜電極５（10〜15μｍ
ｔ）とSiC感温低抗体膜６（２〜3μｍｔ）とを形
成し薄膜サーミスタチツプを構成した。このサー
ミスタチツプと支持容器３（材質SUS−430、0.4
mmｔ）とをTi箔（50μｍｔ）８を介してロウ材層
９（Ag−Cu共晶合金）でロウ付接続した。次
に、Au−Pt電極膜５にリード線７（Pt線、0.1φ）
を溶接接続した。さらに、加熱硬化型アルミナを
主成分とする一液性で水性ペーストを、薄膜サー
ミスタチツプを包み込むように塗した。こののち
空気中、約100℃で乾燥したのち、さらに空気中、
約400℃で焼成して、セラミツク系保護層１０を
形成した。なお、このアルミナ系保護層１０の熱
膨張係数は約90×10^-7／℃であつた。次いで、４
沸化エチレンとトルエンなどの溶剤を主成分とす
る塗料をデイツプ法またはスプレー法により、ア
ルミナ系保護層１０の表面に沈着したのち、空気
中、約60℃で乾燥し、さらに空気中、約380℃で
焼成して撥水性被膜１１を形成した。

このようにして形成した本発明の薄膜サーミス
タを用いて次に示す結露試験を実施した。すなわ
ち、ビーカなどの容器に水を満たし、これを沸騰
させて水蒸気を多量に発生させ、一方で室温に保
持されたサーミスタを準備し、このサーミスタを
素早く前記水蒸気中に暴露した。これによりサー
ミスタ表面には多数の結露水滴が発生するが、こ
のような状況でサーミスタ抵抗が水滴の影響を受
けないかどうかを測定した。

この結果、本発明の薄膜サーミスタの抵抗値は
水滴生成により、変化しなかつた。しかし、セラ
ミツク系保護層１０および撥水性被膜１１を形成
しない従来の薄膜サーミスタでは、その抵抗値が
水滴生成により大巾に低下した。

さらに本発明の薄膜サーミスタを空気中約300
℃に1000時間放置したのち、あるいは室温空気
中、15分←→300℃空気中、15分のヒートサイクル
に3000サイクル印加したのち、抵抗値変化率を測
定したが、±３％以下であり、実用上問題なかつ
た。

なお、４沸化エチレンを主成分とする撥水性被
膜１１の代りにボロシロキサンを主成分とする撥
水性被膜１１を用いてもよい。これは後者の方が
前者に比べ耐熱性に優れるからである。４沸化エ
チレンを主成分とする撥水性被膜１１の耐熱性は
300〜350℃であるが、ボロシロキサンを主成分と
する撥水性被膜１１では350〜400℃の耐熱性が得
られた。

発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明のサーミ
スタによれば次の効果が得られる。

(1) 電極膜と感温低抗体が形成された平板状セラ
ミツク絶縁基板は、セラミツク系保護層と撥水
性被膜により包み込まれるので、水滴などの導
電性の汚れから薄膜サーミスタチツプが保護さ
れる。

(2) セラミツク系保護層は電極膜は電極膜とリー
ド線との接続部にも形成されるので、リード線
の機械的接続強度が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱電対を用いた場合の温度検出構成を
示す断面図、第２図は従来の高速応答性薄膜サー
ミスタの構成を示す断面図、第３図は本発明の高
速応答性薄膜サーミスタの構成を示す断面図であ
る。 ３……支持容器、４……平板状セラミツク絶縁
基板、５……電極膜、６……感温低抗体膜、７…
…リード線、８……Ti箔もしくはZr箔、９……
ロウ材層、１０……セラミツク系保護層、１１…
…撥水性被膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平板状セラミツク絶縁基板の一方の表面に電
   極膜と感温抵抗体膜とを形成して成る薄膜サーミ
   スタチツプと支持容器とをチタニウム箔もしくは
   ジルコニウム箔を介してロウ付接続し、前記薄膜
   サーミスタチツプを包み込むように、熱膨張係数
   が（60〜100）×10^-7／℃のセラミツク系保護層で
   前記薄膜サーミスタチツプを被覆し、さらに前記
   セラミツク系保護層の表面を撥水性被膜で被覆し
   た薄膜サーミスタ。 ２ 撥水性被膜が４沸化エチレンを主成分とする
   膜である特許請求の範囲第１項記載の薄膜サーミ
   スタ。 ３ 撥水性被膜がボロシロキサンを主成分とする
   膜である特許請求の範囲第１項記載の薄膜サーミ
   スタ。