JPS5954215A - 温度感知素子 - Google Patents

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】 検出器の晶１，度感知素子に関し、さらに詳しくは、フ
ツ化ビニリデン（以下、ＶＤＦと略記する）と三フツ化
エチｌ／ン（以下、ＴｒＦＥと略記する）どの共重合体
薄膜の誘電率か、この共千，合体の成分比によって定−
４る因子１の強誘電−常誘電相転位点’ｌ”ｍ’ＰＣお
いて、異常に大きく変化するイ（ＩＴｊを利用した温度
感知素子に関する。

従来、感温１＜１ヘて感知されろ温度に対応する電圧を
検出し、その電圧バクーン（・〔応じて警報を発生ずる
よ５な警報装置を組込んだ装置は、たとえは火災報知器
とし２て一般Ｙ庭で、あるいは事務所、上場等で広く用
いられている３、この、１１Ｆの温度ＩＱｌｌＩ！器用
の感（１１ｔ１１，素子としてＣ１−、従来、ランタン
添加／ル：Ｉン酸・チタン酸（（）　ｃ７．）ようなセ
ラミンク板、あるいＱ」ボリフノ化ヒニリデン（以下、
Ｉ）Ｖ　Ｄ　Ｆと略記する）の薄膜にボーリンク（分極
化）如月」をし７て用’ｌ’ｔｉ慴−Ａ一・イ・１’　
−’５　１〜だもの等が知られている。

すなわち、とわらのＡ−４イ′・ＩＣｌ、高い焦′「１
ｂ１／１。をイ＝１’　ｔ。

で」、・リ、一定温度変化により生する市電：１：か、
環」ぐの温度−」二ゲ１にｆ゛１′−ない顕著に増加−
１−ること、および、これら４：／Ｉ８ｌ・１の焦゛屯
１ｆ口、１、用ＪｊＪ’ｉ的であり、一定の７□５１、
度における一定−ｊｉ’＋，’　１７）　’Ｉ！：ロ１
↓勿化に，１、って発生ずる市電昂が一定であることを
利用するものであって、／ことえは！ｒｒ１度感知赤夕
４式′．．！ｊ！検知滞として用いらノ１，る、、 しかしながら、このような焦市、４′１づ二利用する従
来の温度検知方式においては、ノ１か温素了であるＩ）
　Ｖ　Ｄ　Ｆの７□Ｗ１度変化へＴ　Ｋ利して、′Ｅ［
シ４：ｌハＰか冗生ずるので、温度の絶交」値か検出で
きない、あるい（は高温になると脱分極現象か生して焦
電件か誠哀し、ｙｔ＆、　？ｊｌ’ｌ’ｌ素子としての
性能が劣化して以後の使用に血ｊえなくなるとい・）問
題点かあった。

そこて本発明は、かかる従来の問題点を解諧ぜんとする
ものであり、次の構成からなる。

すなわち本発明は、フッ化ヒニリデンと三ツノ化エチレ
ンとの共Φ合体の薄膜のｘ電率の准６：（／、な変化を
利用した温度感知素子である。

以下、本発明を図面を用いて順次説明する。

第１図に１本発明の温度感知素子として用いるＶ　Ｄ　
ＦとＴＩ’ＦＥ共重合体の共重合成分比と融点（Ｔｍ）
との関係（曲線Ａ）、および共重合成分比とＤＳＣで求
めた吸収ピーク（強誘電−常誘電相転イ〜ｉ点、Ｔｍ′
）との関係（曲線ＢおよびＣ）を示す図である。

この第１図から明らかなように、’ｌ’　ｍ　’は共重
合成分比と顕著な関係にあり、かつ昇温時（実粕ｊで示
す曲線（Ｔ３）とｌ”ｆ　Ｊｔ時（点線で示す曲線Ｃ）
とでは異なる。一般に劉（１情ＤｉＪのＴ１１１’は降
温時のＴｍ′より高く、この現象は本発明の温度感知素
子を）ｌ’ｊｌｊ々の１．１−４度検出器にＩＴＪいる
際に十分考慮する必要があるが、この点の説明は後述す
る。

以下、何温１．〒のＴｍ′に／′：１目して共重合成す
比との関係を見ると、第１図においてＶＤＴｉ”／Ｔｒ
　ＦＥ＝　８２／１８モル係の組成比のものは、ＴＩ】
コ′が１．４０°Ｃ強を示すのに対し、５２／４８モル
係組成比のもののＴｍ′は６０°Ｃ強を示すに過ぎず、
従ってこの場合、ＴｒＦＥのモル係が１８→４８に変化
することによって、昇温時のＴｌＴｌ’は約８０°Ｃも
変化する。

次に、このような本発明に係るＶＤＦ／Ｔｒ　ＦＥＥ重
合体の誘電率が、共ηｊ１成分比によって定寸る上記固
有のＴｍ′にもとうき、共重合成分比に応じた特異な［
直を示すことを第２図を用いて説明する。

第２図はＶＤＦ／ＴｒＦＥ共重合体の比誘電率と温度と
の関係を示す図であり、ＶＤＦ／Ｔｒ　ＦＥＥ成比をパ
ラメータとしている。

第２図から、この共重合体の比誘電率は温度の上昇と共
に徐々に立ち上り、各共重合成分比によって定まる固有
のＴｍ′に近づくにつれて急勾配に立ち上って、やがて
第１図のＴｍ′にほぼ相当するｉ！ｒ：、度で夫々、最
も高い値を示す。

一方、パラメータ、とじてとった共重合体の組成比に１
１［１すると、その共重合成分中のＴｒ　ＦＥの配合比
か大きくなるにつれて、その誘電率のピークはより低７
！ｉ−＋冒１１１１へ移イゴし、かつ、受ける温度の影
響か同一・のＪ易合、」：り大きな比誘ｌ′ｂ、率を小
“４゛５゜ したかつて、不発明渚等が鋭意イ０（究の結果知イｌ目
７たこのＶＤＦ／Ｔｒ　ＦＥ共出出合体誘電率か、その
〕いｂ合成分成分よって定する同治のＴＩ］〕′におい
て（１１（仙を持つこと、さらに云えは、僅かな福１ｊ
庚変化によって誘電率が急激に大きく変化する！１１性
を利用すると、ＩｊＥ　Ｊｉｌｉ目的に応じて、従来に
ない高感瓜の温度感知素子を提供することができる３、 ／ｒおこの際、Ｖｌ）Ｆ／ｉ’ｒＦ″Ｅ共市合体の’Ｆ
ｌ　ｒＵ時の１ｓ、］１／が降温１（・冒ＹＪ″１１〕
′より高い（にト１成比１ｉｒｊ−の場合）という第１
図および第２図に示した現象は、１−分に考１ｉ、ζす
る必戟かある。７−４″なわち、本発明に係る入７Ｉ）
Ｆ／Ｔｒ　ＦＥＥ重合体を用いた温度検知器において、
たとえば平常時はＴｍｌよりも低温の雰囲気下にあり、
異状ｌ肖、すなわち、昇温してゆく雰囲気の温度を感知
する用途、たとえば火災報知器においては、前述した荷
温時のＴｍ′を考慮した温度設定、換言すれば共ｙ＞”
合成公比の選択を行なう必要がある。

一方、平常時Ｔｎ〕′上す品温に設定され／こ雰囲気の
降温を検出する必要のある用途、たとえば保温器の下限
温度検知には、前述した降温時の’Ｉ’　ｍ　’を考慮
、して設定を行なう必要がある。

寸だ本発明の（篇度感知素−７（は、その共重合成分比
が異なる素子を数種組合せて使用（〜ても良く、その場
合には、低温域〜高温域に及ぶ広帯域で、かつ、各温度
点において夫々高感度に作１カする広帯域温度の感知素
子を実現することができる。

以下、本発明を第３図および第４図に示す実施例にもと
づき、さらに詳細に説明する。

第３図は本発明のＶＤＦ／ＴｒＦＥ共飲合体のｈ膜共用
合体温度感知素子Ｙｘの（１４造を示す概要図であり、
上記のように構成し／こものである３、・トす、よ＜（
１）１１ｊ；１５．されたｊｌ、゛与１　（１０μｆｉ
＋のΔｒ４反ｉ上に、ＶＤＩｉす’ＴＩ−１”Ｅ共重合
体（〕１：中合比　７４　／２６−１−ル係）のジメチ
ルポルノ、−ノ′ミド溶液灸−スビナー法で塗布［−７
、厚さ１μｍの７Ｌｌ）膜２に一形成し／仁。

この状７．ｉ、ｌ、Ｈてｌ・々膜１２の結晶化？ｌ・促
、（１−ず−・く、１４０°Ｃ１１時間熱処理し２だ。

次いで７：す膜２の上面に蒸広によりＡｅ市、（水６を
設＆ｊ、このＡｅ′市榛６およびＡｅ板１から導１４．
４’（端子、ａ、　ｌ）　）を引き出して温度感知素子
Ｙｘとし／こ、３次にこの素子のン；寿膜の電気容置Ｃ
が、次式に示す関係、Ｃεε。Ａｌ１、すなわち誘電率
ε、真空の誘孔、率ε。および面積Ａに比例し７、ｊ〒
み１に反比例する関係にあることから、第２１ソ１に示
し７た比誘電率の温度による変化を、この電気容置Ｃの
変化に１角き換え、このＣの１１ｉ′Ｊがｒめ設定しン
”Ａ稙を越えたとき、′；１１．ＪＥ検出器を介し−Ｃ
図示しない賛で報器を作動ずべく、第４図に７Ｊ’：ず
検出回路を組んだ。ちなみに、この薄膜の′電気容置Ｃ
ｉｔ；Ｉ：、外部温度が室温から１２０″Ｃに変化する
ことにより、次の、１：　’）に変化する３、Ｃ（室ｊ
ｊｉＭ、）　　　９＼１０−”１・゛（ε　ＩＯＸ、１
．０　””’／７１１．）Ｃ（１２０°Ｃ）−＝、　４
／１．　　ｘ　　１．０　　’Ｉイ゛　　（ε　　　５
０　　Ｘ　　１０　　　”　Ｃ／ｗ　）なお、ε。−８
，８５ｘ　、１０　”’　Ｃ％＋＋＋Ａ−−１（）ノ１
１ｍ×１０Ｉｎｌｎ ｔ二１０−６ノ？１ 第４図は、既知の］、１（抗、容）１１．場合によって
はコイルからなるアトミソタンスＹ＋　＋　Ｌ　＋　Ｙ
ｓと第３図に示ず温度感知メ・ミ子Ｙｘとて、　、７：
：胃ｒブリッジを構成している。

コノトキ、′電圧１’Ａ　ｆＪ’１ｇｔ　Ｖ　ｆｒ：ｌ
ｌ、ある１丁７肖、の’（Ｍｒ　ｔｉｌｌでＯになる」
二うアトミソタンスＹｓにより／・ランスさぜる。この
検出回路におい−Ｃ’　ｔ　ｊｌ、Ａ度感知素子Ｙｘが
湿度−の変化を１・−と知（７、ｉ！ｉ’、度の閉放で
あるＹｘの容量Ｃが変化すると、ＰＱ間に電子ｓシ差か
牛し、■の指示値が予め設定された値にｌ、・４すると
、図示しないブザー発振器９〕／ノ点滅器なとのＸ報装
置゛を作動さぜるようＶＣ設刷されている。

なお、この実施例においては、高分子共重合体の薄膜の
容量変化を検１゛１−旨ｒる応用例を７ドしだが、本発
明に１これに限定されるものてし１なく、般周知の４１
１．ｌｉ　／２の方法が適用できる。

寸／４第３図において、温度感知素−１′）′ＸのＡｅ
板１の代りに、ポリエステルノイルノーＫＩＩ７Ａ着し
／ζ／−ｌ−を用いても良く、高分−ｒ」１６巾舎体の
／：１ノ膜乞１．第２図に示すとおり、ぞの組成比によ
って１透電率の変化する高度範囲が異なるので、猷・用
１−１的に応して最適の組成比をノ天ぶことかてき、し
たがって前、１ｔｌＥ　Ｌだとおり、ポ［１成比のゲ（
１なる累ｒをμｍ叔同１１４ｉに配列し２てスイッチ機
構と結合し７て目的とする招、度を選択＋、ｉｌ能に用
いても良い。

この態様の場合、広い温１ｆＳ−範囲で、かつ、目的に
応じで設定した所望のｒ！ｌｉｔ度の検出が【可能とな
り、たとえば威械、エンジン′！ワの、ｉｉ４：ｊ熱（
＋ｆ１冒、−日ＩＸＪ］　１１　　や　、　　■！／８
にイ呆１．１．．ｌｌ器等　、　降福冒ＩＪｊ　　ＩＩ
Ｊｌｌ　検知２ト）のｔ品世感知素ｒどして被検体に貼
すイ１けるノ’ｒ　＋！’　Ｉ−てｌンｉ’ｉ　ｒｌ’
＋、　ｌ１ＣＪ目いｆ′−１れる。

庁、１．・、本・光明においては、用いるＶｌ）Ｉ・−
／’Ｔｒ　ｌ・Ｉ・：共重合体の」ｈ己！１４Ｊ有の現
象（ｉ二、ｉ呆持し、うる限りに１・・いて（−，１、
この」い１（合体に第３成分を胡帽−ることも勿論、１
１］能である。

以−］二、本発明の強、ｊろｌＬ４．ゼＩを利ＩＩＩ　
Ｌ、　ｌこ温度１１・に知素了は、その汎用性に）Ｊｕ
ｌえ、荀′−火の焦ｉ’１．ｔ□性刊Ｉ１１の素偵に見
られた高ｌｌ！？言・こよる焦：１１．ｌｌｑのｌ成哀
（／：）　ｊｌｉ飛′念がう≧くなく、１１］現性良く
使１ｔｌてきるという大きな長所をも兼ね備えている３
゜

【図面の簡単な説明】

第１図ｒｊ２本発明（７）　’（！ｎ日埃感知１・、ｒ
に川Ｘ７′）ル共１１１合体の成分比とＴ１１１および
Ｔｌ１１′とｒ７月１／ｊ係を示す図、第２図は第１図
のりいＴ′１合イＡ・の比訪串、率と７ｉｉ＋’、度ど
の関係を示ず１ン１、第３図な；１、本′Ｉ（１明の４
１、Ａ　［！ント、・γ・知素子の構造を示す概四図、
第４図Ｃ１木゛）Ｉξ明＋７）７１′１−１１度感知素
子を絹み込んだ４　ｉ７：ｉｌｉ　Ｔ−ブリノ／による
７１’ｌ！１度イ９０１１方法を示す図てあｄ）。 １　−　　Ａ、／’　　板　、　２　、　　」（中　（
＝ｉ　（Ａ、ｔｉすＩｌｉ＞ｙ　、　　３　−　　Ａ／
’　　山：、　ｌ・ｉｉｌ、４．４′　　導糾。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フッ化ビニリデンと二フツ化エチレンとの共重合体の薄
   膜の誘電率の急檄な変化を利用した乙１．１１、１庚Ｊ
   ・１＆知素子。