JPH0543035U

JPH0543035U - 焦電素子

Info

Publication number: JPH0543035U
Application number: JP9349391U
Authority: JP
Inventors: 雅央井上
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 1991-11-14
Filing date: 1991-11-14
Publication date: 1993-06-11
Anticipated expiration: 2006-11-14
Also published as: JP2569503Y2

Abstract

(57)【要約】【目的】苛酷な温度環境条件下においても、筐体の異
部材間の接合部における隙間やクラックのない焦電素子
を得る。【構成】焦電素子２１の筐体を構成するステム２４及
びキャン２５をいずれもＦｅ：５５％、Ｎｉ：２８％、
Ｃｏ：１７％組成の合金（商品名コバール）を材質とし
て形成した。赤外線透過用のフィルタ２７にはシリコン
又はサファイヤを使用する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は焦電素子に関し、特に赤外線を検出して炎等を感知する炎感知器等に使用される焦電素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は炎感知器などに用いられている焦電素子の一従来例を示す模式断面構成図である。図にみられるように、焦電素子１は、内部にＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）等からなる焦電体２と、この焦電体で検出した赤外線の強度を電気的信号として取出すための電気回路（図示せず）を搭載したプリント基板３とを基台となるステム４上に配設し、その上部周囲を覆う鋼板製等の枠体のキャン５を用いて密封した装置構成となっている。すなわち、キャン５には天井部分に透光用の窓孔６が設けられていて、ここを通して例えば火災等の炎から放射される図示しない赤外線が焦電体２を照射するのであるが、窓孔６を密封するとともに、赤外線を通過させるための赤外線透過能の優れた例えばシリコンからなるフィルタ７が設けられている。フィルタ７の密封・封着は接着剤等による接着部８の形成によって行われる。

【０００３】以上のように、キャン５とステム４で、焦電素子１の筐体が構成されているが、キャン５とステム４とはステム周辺の封着部９で溶着又は接着によって互に密着されることによって、密封形の焦電素子１が形成されている。なお、ステム４には、図示のように、アース端子１０、ソース端子１１、ドレイン端子１２の３本のリード端子が取り出されて、これらのリード端子を介して図示しない主電気回路へ上述の電気信号として出力するようになっている。この場合、アース端子１０はステム４と直結されているが、ソース端子１１、ドレイン端子１２の２つの端子はいずれも絶縁体１３を介して密封状態で配設され、ステム４とは端子自体は構造上絶縁状態で取付けられている。

【０００４】従来の焦電素子は上述のような構成（材料を含む）からなっているが、その動作例えば炎感知器としての動作原理についてはすでによく知られており、かつ本願の考案構成とは直接関連がないので、その説明を省略する。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

上述のような焦電素子は、例えば炎感知器として使用される場合使用状態の苛酷な環境条件、屋内や屋外等を考慮して、周囲温度の広い範囲（−１０℃〜５０ ℃）において、正常かつ安定確実な動作を示すことが要求されている。この要望に対して、上記のような構成からなる従来の焦電素子では、キャンは鉄鋼板、フィルタはシリコンで形成されているので、動作確認のための試験を行うと、その熱膨脹率の違いから、窓孔近傍の接着部に隙間が生じたり、フィルタに亀裂が入ってしまうという問題があった。

【０００６】本考案は上記のような問題点を解決するためになされたもので、温度などの苛酷な環境変化に対しても、気密性を充分に保持し、窓の光学フイルタに損傷のない焦電素子を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案に係る焦電素子は、焦電体とこの焦電体によって検出される赤外線を電気的信号として出力する電気回路を備えたプリント基板とを一つの筐体内に組込んでなり、筐体を構成している光学フィルタ取付け用の窓を有するキャンと、リード線を配設しているステムとが、いずれもＦｅ：５５％、Ｎｉ：２８％、Ｃｏ：１７％組成の合金を材質として形成されたものである。

【０００８】なお、上記のＦｅ：５５％、Ｎｉ：２８％、Ｃｏ１７％組成の合金は通常広くコバール（Ｋｏｖａｒ）と呼ばれている特殊合金であるが、長崎誠三編：金属用語集、日本金属学会（旧）昭和４８年６月２０日発行Ｐ．６９によれば、“Ｆｅ５４％、Ｎｉ２９％、Ｃｏ１７％の組成からなる合金の商品名”とされている。以後この合金をコバールと称することにする。

【０００９】

【作用】

本考案においては、焦電体と、これを作動させて赤外線検出値を電気的に出力する回路基板とが収納される筐体を構成するキャンとステムとをいずれも同一材料のコバールを用いて形成したものであるから、最も有利性のある特長として、窓孔に封着するフィルタを、キャンの熱膨脹率（αと称する）に近いαのものを選択して使用することができる。このように、αがコバールのそれと近い材質からなるフィルタを用いてキャンの窓孔を封着すればフィルタとキャンの接合個所において熱の変動による膨脹歪みがほぼ等しくなるから、この部分で接着部に隙間ができたり、フィルタに亀裂が入ったりしなくなる。

【００１０】すなわち、キャンをコバール製とすれば、コバール（Ｆｅ：Ｎｉ：Ｃｏ＝５５：２８：１７）のαは４．７×１０^-6／℃であるから、フィルタにサファイヤ（ α＝５．３×１０^-6／℃）を用いれば、αはほぼ同じなので、接合個所における αの差による機械的トラブルは発生しなくなる。なお、フィルタにシリコン（α ＝２．４×１０^-6／℃）を使用しても同様に差支えない。このことは、図２の従来例のキャン２が鉄鋼板（α＝１３．２×１０^-6／℃）製であった場合にシリコンフィルタを使用していたことと比較すると、コバールの使用による有用性は大きくなる。また、ステムもコバール製であると、キャンとステムとの接合部では αが同一であるので、機械的歪み又は損傷のトラブルは皆無となる。つまり、この接合部は溶着、接着のいずれを採用しても、全く支障がなくなる。

【００１１】

【実施例】

図１は本考案の一実施例の構成を示す断面説明図である。図から明らかなように素子の機械的構造は図２の従来例と概ね同様な構成となっている。

【００１２】図１において、焦電素子２１は、窓孔２６にシリコン板からなるフィルタ２７を接合部２８で接着固定したコバール製のキャン２５と、コバールを材料として形成したステム２４とによって、その本体の筐体を構成している。ステム２４にはアース端子３０、ソース端子３１、ドレイン端子３２の３本のリード用端子が配設されて、図示しない例えば炎感知器等の主電気回路へ接続されるようになっている。この場合、アース端子３０は直接ステム２４に固定されるが、他の２本の端子は絶縁体３３を介して端子自体はステム２４と絶縁して封着固定される。なお、本考案の場合のように、ステム２４をコバール製とした場合は、上記３本の端子もコバールで形成したものとすることにより、絶縁体３３にαが同じのコバールガラスを用いて封着したものを使用することができるので好都合である。キャン２５はステム２４と封着部２９で接続され一体的な筐体が形成される。

【００１３】そして、筐体の内部には焦電体、電気回路などの焦電素子としての機能装置が組込まれている。まず、ステム２４の３本の端子の先端部はほぼ同一平面に形成され、平面上に回路素子部分２３ａを搭載・接続した電気回路を有するプリント基板２３が固定される。なお、回路素子部分２３ａには、図示は省略したが、プレアンプ用のＦＥＴ（電界効果形トランジスタ）や抵抗・コンデンサ等の必要電子部品が組込まれて回路接続され、ＦＥＴのソース、ドレイン各電極はそれぞれソース端子３１、ドレイン端子３２と電気的に接続されている。また、プリント基板２３の上部には、素子基板２２ａを介して板状の焦電体２２が、フィルタ２７の近傍に対向して位置するように配置される。焦電体２２には、ＰＺＴやタンタル酸リチウム。チタン酸鉛、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）およびそのコポリマが使用できる。

【００１４】ここで、上記焦電素子の動作について簡単に説明する。焦電体２２はフィルタ２７を透過してきた赤外線を電気信号に変換して出力し、この信号をＦＥＴの図示しないゲートに印加し、これがＦＥＴによって増幅され、赤外線の量に比例した電気量として定量的に検出するようになっている。

【００１５】なお、上記の実施例において、フィルタにシリコンを用いた場合について示したが、αが５．３×１０^-6／℃で、かつ赤外線透過能のあるサファイヤを用いることは、αがほぼコバールと近似する点に理想的に好ましいし、しかも十分実施可能である。ただ、この点は人工物であってもサファイヤはシリコンより高価であるから、経済性を考慮するとシリコンフィルタの使用は好ましいものであるといえる。また、フィルタ２７の上下面に薄層の干渉フィルタが積層されても影響はなく、同様の効果を得ることができる。

【００１６】

【考案の効果】

以上のように本考案によれば、筐体を構成するキャン及びステムをコバールを材料として形成したので、αをフィルタのそれとかなり近似することができ、かつステムとは同一のαを持つから、それぞれの間の気密性接合部において、熱変動によって受けるαの差による歪みがなくなる。したがって、苛酷な環境条件下においても、異部材間の接合部における隙間やフィルタに亀裂が入らなくなり、長時間に渉る使用中においても素子の気密性を確保できる実用性の高い焦電素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案による焦電素子の一実施例を示す断面構
成図である。

【図２】従来の焦電素子の断面構成図である。

【符号の説明】２１焦電素子２２焦電体２２ａ素子基板２３プリント基板２３ａ回路素子部分２４ステム２５キャン２６窓孔２７フィルタ２８接合部２９封着部３３絶縁体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０８Ｂ 17/12 Ａ 4233−5ＧＨ０５Ｋ 5/02 Ｊ 6736−4Ｅ

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】焦電体と、該焦電体により検出される赤
外線を電気的信号として出力する電気回路を備えた基板
とを筐体内に組込んでなる焦電素子であって、上記筐体を構成する光学フィルタの窓を取付けた枠体
と、リード線を配設した基台とがいずれもＦｅ：５５
％、Ｎｉ：２８％、Ｃｏ：１７％組成の合金を材質とし
て形成されたものであることを特徴とする焦電素子。