JPS5821802B2 - 高温用サ−ミスタ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高温用サーミスターに関する。

従来高温用の温度検知素子としては、熱電対やセラミッ
クサーミスターが知られている。

このうち安定性に優れ、長寿命であり、かつ蓋側である
などからセラミックサーミスターが実用化されつつある
。

このような材料は例えば特開昭４８−７０５、同４９−
２９４９３、同４９−６３９９５やＲｅｖｉｅｗ Ｓｃ
ｉ、 Ｉｎ５ｔｒ、ｙ ４０（４）、 ５４４（１９６
９）などに記載されており、一部実用化されて、自動車
排気ガス浄化のサーマルリアクターの温度制御などに使
用されているが、寿命特性が不安定であるとか、化学的
、熱的に不安定であるといった問題がある。

本発明は、高温での使用に安定性を有し、化学的にも、
熱的にも安定なサーミスターを提供しようとするもので
ある。

本発明は、ＭｇＯとＣｒ２Ｏ３を主たる成分としかつ気
孔率が５％以下である組成物で感温抵抗体を構成してい
ることに特徴がある。

ＭｇＯとＣｒ ２０３を主たる成分とする材料は、熱的
な特性に優れており、いわゆるマグクロレンガの主要成
分として使用されており、高級な耐火レンガとして非常
に有用で、優れていることは公知の通りである。

一方、電気的な特性については、例えば特開昭４９−６
３９９５において少し触れられている程度である。

本発明者らは、Ｍｇ Ｏｔ Ｃｒ ２０３の種々の比率
と種々の気孔率を有する焼結体を作成し、その電気的特
性を検討した結果、上記組成物が高温用サーミスターの
材料として優れた特徴を有していることを見い出した。

本発明による、ＭｇＯとＣｒ ２０ ａを主たる成分と
しかつ気孔率が５％以下である組成物は例えば一般的な
窯業法で作成できる。

すなわちＭｇＯと□Ｃｒ ２０ ａの各粉末を秤量し、
ボールミル等で十分に混合したものを乾燥し、加湿後造
粒した上で、所望の形状に成型し、焼結して作成される
。

この時使用する原料の純度は高いことが望ましく、９９
．９％以上がよい。

又、焼結体の均一性を得る・ために、原料が微細粒子で
あるか、仮焼をするか、共沈原料を使用することが望ま
しい。

なお仮焼の温度は、１１００〜１３００℃でよい。

本焼成は、気孔率を５％以下とするため、１６００’Ｃ
以上の温度で１時間以上焼成することが望ましい。

１５００°ｄでもよいが、非常に長時間の焼成を要する
。

ホットプレス法などによれば１２００℃位でも緻密な焼
結体が得られる。

なおＣｒ２Ｏ３の蒸発により、組成が少し異なってくる
ので秤量時にこの補正をしておくのがよいことはいうま
でもない。

第１図に示すように得られた焼結体ないしはその切断片
よりなる感温抵抗体１１を、高温でも十分に電気伝導度
の低い基体１２にリード線１３を埋設させた上に、例え
ばＲｕ ０２ペーストと白金ペーストで接着し、焼きつ
けて、サーミスター素子をつく句なおここで、基体１２
上に直接、溶射によって、ＭｇＯとＣｒ２Ｏ３を主成分
としかつ気孔率が５％以下である組成物を形成すること
によって、非常に簡単に、又、低コストでサーミスター
素子を製造できる。

第１図に示すように本サーミスター素子は、従来例に比
べて、非常に簡単な構造をしている。

なおサーミスター素子を高温度の還元性ガスに接触させ
るような場合には、第２図に示すように感温抵抗体２１
の面上にアルミナなどを溶射したりして保護皮膜２４を
形成し、抵抗体２１を覆わせることは有用である。

なお第２図において２２は基体、２３はリード線である
。

さてＭｇＯとＣｒ２Ｏ３を主たる成分とする組成物範囲
は、ＭｇＯとＣｒ２Ｏ３のモル比が４５ ： ５５から
５５：４５の間にあるのが望ましい。

この範囲では、第３図に示すように、抵抗は、約１００
〜３００Ωに徐々に変化し、８５０℃から９５０°Ｃの
Ｂ定数も２３００から３５００の間にあって急変するこ
とはなく、組成の少しのばらつき、例えば溶射によって
Ｃｒ２Ｏ３が蒸発することによる組成のばらつきがあっ
たとしても特性の変化が余り大きくないといった特徴が
あり１．特性が安定している。

また６００〜１０００℃でのＢ定数が、はぼ一定である
ことも特徴である。

この組成範囲を越えると、過剰のＭｇＯやＣｒ２Ｏ３の
析出が顕著にみられ、特性が不安定になるので好ましく
ない。

次に気孔率のことについていうと、第４図に示すように
組成物の気孔率を５％以下にすると抵抗変化率が非常に
小さくなり特性が安定化する。

この結果にもとすき、気孔率が５％以下になった組成物
で構成した感温抵抗体を、その表面を露出させた状態に
して使用したが、特性の劣化はみられなかった。

上述のように気孔率を５％以下にすると特性が安定化す
るのは、組成物に連続気孔が存在しなくなるようになる
ためと考えられる。

具体的に、本発明の実施例について以下に説明する。

実施例 ｌ Ｍｇ０４７モル％、Ｃｒ２０３５３モル％の組成になる
ようにそれぞれの粉末原料を秤量し、ボールミルで１６
時間混合した後、１２００’Ｃで仮焼し、粉砕、造粒し
、ペレットに成型した後、１６３０℃の温度で、空気中
で２時間本焼成を行なった。

このようにして得られた焼成体の特性は第３図において
線４に示す通りであった。

なお焼成体の気孔率は５％以下になるようにしである。

以下においても同様である。

実施例 ２ Ｍｇ０とＣｒ ２０３の比がそれぞれ４５：５５゜５０
：５０，５２：４８，５５：４５の４種類のモル比にな
るように各原料を秤量し、実施例１と同様にペレットを
焼成した。

ペレット焼成体は、前記４種類のモル比の順にそれぞれ
対応させていうと、第３図において線５，３，２．１で
あられされる特性を示した。

実施例 ３ Ｍｇ０４５モル％、Ｃｒ２Ｏ３５５モル％より成る組成
物をＮ２−０□１０％の雰囲気中で、プラズマ溶射を行
ない、第１図に示したような素子を作成した。

これを一旦、先端部のみ、１０００℃で焼鈍して、特性
を測った所、Ｃｒ２Ｏ３が少し蒸発していたため、第３
図における線４に近い特性を示した。

実施例 ４ 実施例１〜３において得た焼成ペレット及び溶射した組
成物を、１０００℃の空気中で５００時間、又、１００
０℃の窒素雰囲気中で５００時間放置した後それらの特
性を再測定した所、抵抗、Ｂ定数の再測定値は、初期値
の±０．５％内になっており、非常に安定していた。

実施例 ５ Ｍｇ０とＣｒ ２０３の比が５０対５０のモル比になる
ように原料を秤量し、１５００℃から１６５０℃の温度
で焼成し、種々の気孔率をもつペレット焼成体を作成し
た。

これを９００℃の都市ガス中に３００時間保持した後の
抵抗を、初期値と比較し、その変化率を第４図に示した
。

図に示すように気孔率７％近傍から変化率は減少し始め
、約５％で影響が小さくなる。

なお気孔率は、ホットプレスした焼結体密度を真密度と
して、試料の密度測定値より計算する方法と、試料面を
鏡面に仕上げ、面に出現する気孔面積より算出する方法
とを併用した。

以上のように本発明は高温において特性か極めて安定し
長寿命が保証されるサーミスターを提供するものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図はそれぞれ本発明による高温用サーミス
ターの例を示す断面図、第３図は同寸−ミスクーの感温
抵抗体を構成する組成物の温度特性を示す図、第４図は
同組成物における気孔率と抵抗変化率との関係を示す図
である。 １１．２１・・・・・・感温抵抗体、１２．２２・・・
・・・基体、１３，２３・・・・・・リード線、２４・
・・・・・保護皮膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｉ ＭｇＯとＣｒ２Ｏ３を主たる成分としかつ気孔率
   が５％以下である組成物で感温抵抗体を構成したことを
   特徴とする高温用サーミスター。 ２ ＭｇＯとＣｒ２Ｏ３のモルが４５：５５から５５
   ：４５の間にあることを特徴とする特許請求の範囲。 第１項記載の高温用サーミスター。 ３ 導電体を埋設した高温絶縁体の一端に感温抵抗体を
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の高
   温用サーミスター。 ４ 感温抵抗体の外面を保護皮膜で被覆したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の高温用サーミスター
   。