JPH09184770A - 過熱検知用温度センサ - Google Patents

過熱検知用温度センサ

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JPH09184770A
JPH09184770A JP35234195A JP35234195A JPH09184770A JP H09184770 A JPH09184770 A JP H09184770A JP 35234195 A JP35234195 A JP 35234195A JP 35234195 A JP35234195 A JP 35234195A JP H09184770 A JPH09184770 A JP H09184770A
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JP
Japan
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temperature sensor
substrate
resistor
comb
pct
Prior art date
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Application number
JP35234195A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Hasumi
一久 蓮見
Hiroshi Onoma
博 小野間
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Mikuni Corp
Mikuni Adec Corp
Original Assignee
Mikuni Corp
Mikuni Adec Corp
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Publication date
Application filed by Mikuni Corp, Mikuni Adec Corp filed Critical Mikuni Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】製造および組み立てが簡単であり、ガス燃焼機
等の広い範囲に亘り過熱状態を安定して検出することが
できる過熱検知用温度センサを提供する。 【解決手段】基板4の上に櫛形電極16a、16aおよ
び導体パターン12、12…が導電ペーストを印刷する
ことにより形成されている。櫛形電極16a、16aの
上には樹脂・カーボン抵抗体のPCT抵抗体5、5…が
印刷により形成されている。PCT抵抗体5、5…は導
体パターン12、12…により直列に接続され、その両
端に端子6、6が形成されている。基板4はガス燃焼機
の背面パネル等に貼着される。端子6、6間の抵抗値を
検出することによりガス燃焼機の過熱状態が検出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は給湯器等の安全装置
に関わり、特に、給湯器等の異常過熱を検知して燃焼装
置を停止させるための過熱検知用温度センサに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、給湯器等のガス燃焼機器では故障
よる異常過熱で外壁が過熱されることを防止するため
に、熱交換器近傍の過熱状態を検出し、異常過熱がある
とガス燃焼機器へのガスの供給を停止する安全装置が設
けられている。このような異常過熱を検出する過熱検知
用温度センサの従来の例を図6に示す。図に示すケーシ
ング1内には点線で示した熱交換器2および制御部8が
収納されている。なお、ケーシング1の前面の蓋は図示
していない。熱交換器2はガスを燃焼させて水管を流れ
る水を加熱する。制御部8は熱交換器2に供給するガス
量等を制御する。
【0003】ケーシング1の背面内部には熱交換器2か
らの熱を遮蔽する背面パネル3が取付けられている。背
面パネル3にはリード線7で直列に接続された温度ヒュ
ーズ12、12…が取付けられている。いずれかの温度
ヒューズ12が過熱され溶断するとリード線7、7間の
導通が遮断され、それを検出することにより熱交換器2
へのガス供給が停止されるようになっている。
【0004】また、図7に示すガス燃焼器では、リード
線7で温度ヒューズ12が直列に接続されており、リー
ド線7と温度ヒューズ12との接続体が熱交換器2の周
囲に巻き付けられている。いずれかの温度ヒューズ12
が過熱され溶断するとリード線7、7間の導通が遮断さ
れる。熱交換器と図示していないケーシングの間には背
面パネル3が配置されている。なお、図に示す2aは加
熱される水を流す水管である。
【0005】給湯器の熱交換器が故障すると局部的に過
熱することがあり、上記の安全装置において、熱交換器
の温度ヒューズから離れた部分が異常過熱した場合温度
ヒューズでの検知が遅れるという問題があった。また、
温度ヒューズ同士をリード線で接続しているために、線
が乱雑となって組み立て難いという問題があった。
【0006】さらに、図6に示す温度ヒューズの取付け
方法では温度ヒューズの感熱状態を一定とするために背
面パネルと温度ヒューズとの距離を一定としなければな
らず、温度ヒューズの取付けに一層手間がかかった。例
えば、特開平4−93555号公報に熱交換器への温度
ヒューズの取付け方法が提案されているが、この方法に
よっても温度ヒューズの取付けは容易ではない。そし
て、温度ヒューズが切れた後の温度ヒューズの取替えも
面倒であった。
【0007】図8に示すガス燃焼器では、図7に示すガ
ス燃焼器において、温度ヒューズの代りにヒュージブル
ワイヤ14が熱交換器2の周囲に巻き付けられている。
ヒュージブルワイヤ14のいずれかの箇所が過熱され溶
断すると、その導通が遮断され、熱交換器2の過熱が検
知される。熱交換器と図示していないケーシングの間に
は背面パネル3が配置されている。このような過熱検知
方法では、ヒュージブルワイヤ14の巻き付け状態によ
り過熱検知状態が変化して、安定した過熱検知が行い難
いという問題があり、さらにヒュージブルワイヤ14の
取付けや取替えが面倒であるとい問題があった。
【0008】特開平4−174252号公報に提案され
た給湯器の安全装置は、遮熱板の熱交換器の背面に対向
する位置に合成樹脂製の光透過線を蛇行配設し、光透過
線を透過する光量を検出する。合成樹脂製の光透過線は
所定温度以上になると光を遮断するようになり給湯器の
過熱が検出される。
【0009】このように過熱検知用温度センサとして光
透過線を用いるものは、光透過線を遮熱板の表面に蛇行
配設するのに手間がかかるという問題があった。さら
に、光透過線やそれを光源や受光素子と接続する光コネ
クタが高価であり、製造コストが高くなるという問題が
あった。また、光源や受光素子の特性を一定とし難く、
過熱状態を高い精度で検出することができないという問
題があった。
【0010】一方、面状発熱体と一般に呼ばれるPCT
特性(正の温度係数)を有する樹脂カーボン系抵抗体
は、自動車用ドアミラー、家庭用床暖房ヒータとして広
く用いられている。また、金属複合酸化物(例えばBa
TiO3 )を用いたPCT特性をもつ抵抗体を温度セン
サとして用いる例もある。特に樹脂・カーボン系抵抗体
では、温度が高くなると抵抗が急に高まり、ほぼ絶縁状
態になるまで抵抗値が上昇するものを得ることができ
る。しかもこの抵抗体は樹脂成分を基材としているため
フレキシブルな樹脂基板に成膜することが容易である。
【0011】図9にこのようなPCT樹脂カーボン抵抗
体温度センサの例を示す。図に示すように、樹脂基板の
上に電極16、16とPCT抵抗体5が互いに接続され
た状態に形成されている。しかしながら、PCT特性を
もつ樹脂・カーボン系の抵抗体は、体積抵抗率ρ(導電
率σの逆数)が大きいとの制約があり、図9に示すよう
なPCT樹脂カーボン抵抗体温度センサを給湯器等の過
熱検知用温度センサとして用いることはなかった。すな
わち、PCT特性をもつ樹脂・カーボン系の抵抗体の体
積抵抗率は10Ω・cm程度であり、金属を主体とする
ヒューズ・ヒュージブルワイヤ類の数Ω・cm以下に比
べて値が大きく、ガス燃焼機の制御回路の扱いやすい抵
抗範囲(数百Ω〜数十KΩ)の抵抗値を得ることが困難
であつた。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記した点に
鑑みてなされたものであって、その目的とするところ
は、製造および組み立てが簡単であり、しかも、ガス燃
焼器の広い範囲に亘り過熱状態を安定して検出すること
ができる過熱検知用温度センサを提供することである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の過熱検知用温度
センサは、1枚の基板の表面に1対の櫛形電極に接続さ
れた厚膜PTC抵抗体を複数個付設し、前記複数個の厚
膜PTC抵抗体を基板上に形成された導体パターンで直
列に接続したものである。上記PTC抵抗体とはpositi
ve temperature coefficient(正の温度係数)をもつ抵
抗体を意味し、一般に数種類の金属酸化物を焼成したも
のや樹脂・カーボン系抵抗膜として知られている。
【0014】所定温度を越えると急激に抵抗値が高くな
るPTC抵抗体は高い体積抵抗率を有するが、櫛形電極
に接続することにより制御回路の扱いやすい抵抗値のセ
ンサを得ることができる。図3に同じ大きさおよび形状
のPTC抵抗体を平行形電極16と櫛形電極16aに接
続した場合を比較して示す。図3(a)は平行形電極1
6とPCT抵抗体5との接触部の幅と、電極間距離との
比が1:1である場合を示している。図3(b)は櫛形
電極16aとPCT抵抗体5との接触部の幅と、電極間
距離との比が1:0.18である場合を示している。
【0015】図3(a)に示す平行形電極16の場合は
アスペクトレシオ(縦横比)が1となるのに対して図3
(b)に示す櫛形電極16aの場合はアスペクトレシオ
が0.036となる。すなわち、櫛形電極16aを用い
ることにより抵抗値を低くし、また、櫛形電極16aの
形を変えることに所望の抵抗値を得ることができる。
【0016】このような櫛形電極に接続されたPTC抵
抗体を導体パターンで直列に接続した直列回路の抵抗値
を検出することにより広い範囲に亘り局部的な過熱状態
が検出される。
【0017】また、複数の異なる温度抵抗特性を有する
材質の厚膜PTC抵抗体を1枚の基板の表面に直列に接
続されるように形成することにより、各測定箇所に最適
の温度抵抗特性の厚膜PTC抵抗体を配置することがで
きる。
【0018】また、厚膜のPTC抵抗体が形成される基
板を可撓性の樹脂製シートとすれば、曲面あるいは凹凸
のある熱交換器等の表面にも貼着することができる。
【0019】さらに、厚膜のPTC抵抗体を印刷により
基板上に形成すれば、特性の安定した過熱検知用温度セ
ンサを安価に製造することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した給湯器の
過熱検知用温度センサを図面を参照して説明する。図1
(a)は本発明を適用した過熱検知用温度センサの第1
の実施例を示す正面図である。図に示す基板4は樹脂製
のシートにより作られており、その上に櫛形電極16
a、16a…および導体パターン15、15…が導電ペ
ーストを印刷することにより形成されている。櫛形電極
16a、16aの上には、樹脂・カーボン抵抗体のPC
T抵抗体5、5…が印刷により形成されている。PCT
抵抗体5、5…は導体パターン15、15…により直列
に接続され、その両端に端子6、6が形成されている。
【0021】このような基板4は図6に示す給湯器の背
面パネル3に貼着される。図2に上記のように構成され
た給湯器の制御系を示す。図に示すように、熱交換器2
の水管2aの出口側に温度センサ9が設けられており、
温度センサ9からの信号は制御部8に出力される。図1
に示す端子6、6に接続されたリード線7、7は制御部
8に接続されている。熱交換器2のガスバーナに供給す
るガスの配管には比例電磁弁10と電磁弁13が設けら
れている。さらに、操作部11からの信号は制御部8に
出力される。なお、熱交換器2のガスバーナの点火装置
は図示していない。
【0022】操作部11により点火、消火および湯温が
設定される。制御部8は操作部11からの信号に基づき
点火装置を作動させ、また、温度設定値と温度センサ9
からの信号を比較して、比例電磁弁10を動作させ水管
出口の湯が設定温度となるように制御する。このとき電
磁弁13は全開状態とされている。熱交換器2が異常過
熱状態となると、PTC抵抗体5が高抵抗となり、制御
部8がそれを検知して電磁弁13を閉じる。なお、電磁
弁13はフェールセーフの側に動作する。
【0023】このような構成により、給湯器の熱交換器
の広い範囲に亘り、過熱状態がPTC抵抗体の抵抗が急
激に上昇することにより検出され、ガスの燃焼を停止す
ることができる。
【0024】図1(b)は図1(a)に示す過熱検知用
温度センサにおいて、PCT抵抗体5、5…の個数およ
び形状、櫛形電極16a、16a…および導体パターン
15、15…の形状を変えた例を示す。図1(a)にお
けるPCT抵抗体5、5…は長方形であるのに対して、
図1(b)におけるPCT抵抗体5、5…は略正方形と
なっている。また、図1(b)における櫛形電極16
a、16a…は互いに接続されるPCT抵抗体5、5の
配列方向に延びている。なお、図1(b)においてはP
CT抵抗体5、5…を透視して示し、PCT抵抗体5、
5…の下の櫛形電極16a、16a…を描き出してい
る。
【0025】PCT抵抗体5、5…、櫛形電極16a、
16a…および導体パターン15、15…をこのように
配置することにより、PCT抵抗体5、5…をより稠密
に配置でき、また、アスペクトレシオをより小さくする
ことができる。
【0026】図4に本発明の第2の実施例を示す。図に
示す基板4は樹脂製のシートにより作られており、その
上に櫛形電極16a、16aおよび導体パターン15、
15…が導電ペーストを印刷することにより形成されて
いる。櫛形電極16a、16aの上には図5に示す抵抗
体Aの特性の樹脂・カーボン抵抗体のPCT抵抗体5
a、5aが印刷により形成された後乾燥される。その
後、図5に示す抵抗体Bの特性の樹脂・カーボン抵抗体
のPCT抵抗体5b、5bが印刷により形成された後乾
燥される。このような印刷・乾燥工程の後に焼成・硬化
工程が行われる。PCT抵抗体5a、5aおよびPCT
抵抗体5b、5b…は導体パターン15、15…により
直列に接続され、その両端に端子6、6が形成された状
態となっている。
【0027】このような基板4は図6に示す給湯器の背
面パネル3に貼着される。給湯器の制御系は図2に示す
ものと同様である。このように、複数の異なる温度抵抗
特性を有する材質の厚膜PTC抵抗体を1枚の基板の表
面に直列に接続されるように形成することにより、各測
定箇所に最適の温度抵抗特性の厚膜PTC抵抗体5aお
よび5bを配置することができる。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明過熱検知用
温度センサによれば、抵抗体やリード線を印刷により形
成することができるので、製造および組み立てが簡単で
あり、しかも、ガス燃焼機等の広い範囲に亘り過熱状態
を安定して検出することができる。
【0029】また、センサは膜状に形成されているので
熱容量が小さく、過熱状態が迅速に検出される。さら
に、面状センサを形成する基板や抵抗体を種々の形状に
合わせることができるので、ガス燃焼機等の種類に最適
の過熱検知用温度センサの設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は本発明を適用した過熱検知用温度
センサの第1の実施例を示す正面図、図1(b)は同実
施例の変形例を示す図である。
【図2】同過熱検知用温度センサを用いた給湯器の制御
系を示すブロック図である。
【図3】同過熱検知用温度センサの作用を説明するため
の図である。
【図4】本発明を適用した過熱検知用温度センサの第2
の実施例を示す正面図である。
【図5】同過熱検知用温度センサに用いられたPTC抵
抗体の温度抵抗特性を示す図である。
【図6】図6(a)は従来の過熱検知用温度センサを用
いた給湯器の例を示す正面図、図6(b)は同給湯器を
示す側断面図である。
【図7】従来の過熱検知用温度センサを用いた給湯器の
他の例を示す正面図である。
【図8】従来の過熱検知用温度センサを用いた給湯器の
さらに他の例を示す正面図である。
【図9】従来のPCT樹脂カーボン抵抗体温度センサの
例を示す図である。
【符号の説明】
1 ケーシング 2 熱交換器、2a 水管 3 背面パネル 4 基板 5、5a、5b PTC抵抗体 6 端子 7 リード線 8 制御部 9 温度センサ 10 比例電磁弁 11 操作部 12 温度ヒューズ 13 電磁弁 14 ヒュージブルワイヤ 15 導体パターン 16 電極 16a 櫛形電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1枚の基板の表面に1対の櫛形電極に接
    続された厚膜PTC抵抗体を複数個付設し、前記複数個
    の厚膜PTC抵抗体を基板上に形成された導体パターン
    で直列に接続したことを特徴とする過熱検知用温度セン
    サ。
  2. 【請求項2】 複数の異なる温度抵抗特性を有する材質
    の厚膜PTC抵抗体が付設された請求項1の過熱検知用
    温度センサ。
  3. 【請求項3】 前記基板を樹脂製シートで形成した請求
    項1または2の過熱検知用温度センサ。
  4. 【請求項4】 前記厚膜のPTC抵抗体を厚膜印刷法に
    より基板上に形成した請求項1から3に記載した過熱検
    知用温度センサ。
JP35234195A 1995-12-28 1995-12-28 過熱検知用温度センサ Pending JPH09184770A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017130913A1 (ja) * 2016-01-29 2017-08-03 三菱マテリアル株式会社 温度センサ
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