JPS6222821Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、たとえば液面計、流量計または温度
計等のセンサとして好適な正特性サーミスタ装置
に関する。

正特性サーミスタは、第１図に示すように、温
度がキユリー温度TC₁を超えると電気抵抗値が急
激に増大する特異な正の抵抗温度特性を示す。第
２図はこの正特性サーミスタの基本的な構造を示
す図で、正特性サーミスタ素体１の両面上に電極
２，３を被着形成した構造となつている。今、電
極２，３に交流または直流電圧を印加すると、電
圧印加の初期は、第１図に示すように、抵抗値が
低いため、比較的大きな突入電流が流れ、正特性
サーミスタが自己発熱する。発熱温度がキユリー
温度TC₁に近づくと、抵抗値が急激に増加して電
流が絞られ、入力エネルギーと熱放散量とが平衡
する点で正特性サーミスタの発熱温度及び電流が
安定する。

電極２，３間の印加電圧をV₁（Ｖ）、電流をI₁
(A)、発熱温度をＴ（℃）とし、正特性サーミスタ
のおかれている周囲媒質の温度をTa（℃）とす
ると、熱平衡時には近似的に次の方程式が成立す
る。

V₁・I₁＝Ｄ（Ｔ−Ta） …(1) 但しＤは熱放散係数 上記(1)式の左辺は正特性サーミスタの入力エネ
ルギーを示し、右辺はその熱放散量を示してい
る。すなわち、正特性サーミスタは、熱放散量Ｄ
（Ｔ−Ta）が増減すると、それにつれて入力エネ
ルギーV₁・I₁も増減し両者が等しくなる点で熱平
衡する。したがつて、印加電圧V₁を一定とし、
電流I₁の変化を検出することにより、熱放散量Ｄ
（Ｔ−Ta）の大小、即ち周囲媒質が正特性サーミ
スタに対して及ぼす冷却作用の大小を検出するこ
とができる。周囲媒質が正特性サーミスタに対し
て及ぼす冷却作用は、周囲媒質の熱伝導性等の物
性的特性、温度、流速などに依存するから、電流
I₁を検出することにより、周囲媒質の種類、温
度、流速の変化等を検出することができる。この
ような特性に着目し、液面計、流量計または温度
計等のセンサ部分として利用する正特性サーミス
タ装置が提案されている。

第３図は液面センサ用として実現された従来の
正特性サーミスタ装置の正面断面図を示し、ガラ
ス管４の一端部寄りの内部に平板状の正特性サー
ミスタ５を内蔵し、該正特性サーミスタ５の両面
に設けた電極に弾性電極端子６および電極端子７
を対接させると共に、電極端子６，７にリード線
８，９を導通させ、このリード線８，９をガラス
管４の軸方向の両端側に導出した構造となつてい
る。

しかし、この従来の正特性サーミスタ装置は、
正特性サーミスタ５を耐アルカリ性のないガラス
管４中に封入してあるため、アルカリ性液体に浸
すとガラス管４が溶けてしまい、アルカリ性液体
の液面センサとして使用することができなかつ
た。

本考案はこの従来の欠点を除去し、耐アルカリ
性に優れ、アルカリ性液体用のセンサとして長時
間安定に使用することのできる正特性サーミスタ
装置を提供することを目的とする。

この目的を達成するため、本考案は、ガラス質
管体の内部に正特性サーミスタを封入した正特性
サーミスタ装置において、前記ガラス質管体は一
端部が連続壁によつて封止された直管状でなり、
前記正特性サーミスタは、該正特性サーミスタを
位置決めする凹陥部を有する電極端子と、前記正
特性サーミスタに圧接する弾性の電極端子とによ
り、両側から弾性的に挟持して、前記ガラス質管
体の前記一端部寄りに封入し、前記電極端子に固
着した一対のリード線を、前記ガラス質管体の一
端部側から反対側の他端部に向かつて間隔をおい
て導くと共に、前記ガラス質管体の他端部から外
部に導出して導出部分を前記ガラス質管体にガラ
ス封着し、前記ガラス質管体の前記一端部から前
記他端部に至る外表面を金属膜で被覆したことを
特徴とする。

以下実施例たる添付図面を参照し、本考案の内
容を具体的に説明する。第４図は本考案に係る正
特性サーミスタ装置の正面断面図であり、軸方向
の長さを一部省略して示してある。図において、
第３図と同一の参照符号は機能的に同一性ある構
成部分を示している。この実施例では、ガラスま
たはガラスセラミツク等のガラス質材料により直
管状に形成した管体４の一端部４ａを連続壁によ
つて封止し、この一端部４ａ側の内部に、板状の
電極端子６，７によつて弾性的に支持された正特
性サーミスタ５を封入すると共に、前記電極端子
６，７にスポツト溶着等の手段によつて一対のリ
ード線８，９を固着し、該リード線８，９を管体
４の内部を通つて正特性サーミスタ５のある一端
部４ａとは反対側の他端部に導き、他端部側の導
出部４ｂを貫通して同一方向に導出してある。

前記管体４の外表面は、従来は管体４を構成す
るガラス質材料をそのまま露出させてあつたが、
本考案においては、金属膜１０によつて被覆して
ある。このような構造であると、管体４の表面に
金属膜１０による耐アルカリ膜が形成されるか
ら、耐アルカリ性が向上し、アルカリ性液体等の
液面センサ温度センサ、流量センサとして長時間
安定に使用し得る正特性サーミスタ装置を実現す
ることができる。しかも、金属膜１０は熱伝導性
に優れているので、センサとしての機能が低下す
ることもない。

金属膜１０としては、クロム等が適当である。
また、金属膜１０の形成方法としては、無電解メ
ツキ、蒸着、スパツタリングまたはイオンプレー
テイング等を用いることができる。

また、この実施例では、一対のリード線８，９
を正特性サーミスタ５のある一端部４ａとは反対
側の他端部から同一方向に導出する構造としてあ
るから、リード線８，９が液中等を通ることがな
く、したがつてアルカリ性液体に対するリード線
８，９の絶縁性が非常に高くなる。しかも液中に
おいて検出端となる一端部４ａが連続壁による完
全な封止構造となるから、管体４内に液等が侵入
する余地がなく、液の侵入による動作不良、電極
間短絡等を完全に防止することができる。

前記導出部４ｂは、管体４を加熱してガラス封
着した構造となつており、これによりリード線
８，９を管体４に固着すると共に、管体４の内部
の気密性を確保してある。リード線８，９は、管
体４の線膨脹係数とできるだけ近い線膨脹係数を
有する導線、たとえばジユメツト線によつて構成
し、前記導出部４ｂにおいてリード線８，９に加
わる熱的ストレスを小さくすることが望ましい。
また、リード線８，９は相互の接触短絡を防止す
ると共に、一体的に結合して管体４に対する挿入
組立の容易化を図るため、その途中を一個または
それ以上のガラスビーズ１１によつて固着してあ
る。

また、前記正特性サーミスタ５と電極端子６，
７との支持構造は、第５図に拡大して示すよう
に、平板状に形成された電極端子７の一面側に、
プレス加工等の手段によつて凹陥部７ａを形成
し、該凹陥部７ａ内に正特性サーミスタ５を入れ
て位置決め固定すると共に、この正特性サーミス
タ５の上面側の電極に、鉤形に湾曲させた電極端
子６の湾曲部６ａを圧接させた構造となつてい
る。この場合、リード線８，９をガラスビーズ１
１で一体化してあるので、管体４内に封入する以
前の組立状態でも、電極端子６，７がリード線
８，９によつて支えられ、正特性サーミスタ５が
電極端子６−７間に圧支される。したがつて、電
極端子６−７間に正特性サーミスタ５を圧支した
状態で管体４内に入れて組立てることができるか
ら、組立が非常に容易になる。組立状態では、電
極端子６，７の背面が、円形状である管体４の内
径面に当接して支えられ、これによつて正特性サ
ーミスタ５に適当なバネ圧が加わり、安定に支持
される。

第６図は本考案に係る正特性サーミスタを液面
センサとして使用した場合の電圧電流特性図を示
し、横軸に印加電圧DC（Ｖ）、縦軸に電流
（mA）をとつてある。曲線A₁は正特性サーミス
タ５のある一端部４ａ側を液中に入れた場合の特
性、曲線A₂は前記一端部４ａを液中から引き上
げて空気中においた場合の特性を示す。正特性サ
ーミスタ５としては、キユリー温度TC₁＝90℃、
常温（20℃）R₂₀＝170Ωで、１×１×0.5tmmの形
状のものを使用し、これを外径3.3φmmの管体４
内に封入した。

図に示すように、検出端たる一端部４ａを液中
に入れた場合と、空気中においた場合とで、２〜
4mA程度の電流変化が得られるから、液面セン
サとしては十分である。しかも、印加電圧が変動
した場合でも、上記の関係が維持されるから、電
圧変動に対して安定に動作するセンサを実現する
ことができる。

以上述べたように、本考案によれば次のような
効果が得られる。

(a) ガラス質管体の内部に正特性サーミスタを封
入した正特性サーミスタ装置において、ガラス
質管体の一端部から他端部に至る外表面を金属
膜で被覆したから、耐アルカリ性に優れ、アル
カリ性液体用のセンサとして、長時間、安定に
使用し得る正特性サーミスタ装置を提供するこ
とができる。

(b) ガラス質管体の外表面を金属膜で覆う構造で
あるから、熱伝導性が金属膜によつて阻害され
ることがなく、熱感度の優れた正特性サーミス
タ装置を提供することができる。

(c) ガラス質管体は一端部が連続壁によつて封止
された直管状でなり、正特性サーミスタはガラ
ス質管体の一端部寄りに封入し、正特性サーミ
スタの電極に導通する一対のリード線を、ガラ
ス質管体の一端部側から反対側の他端部に向か
つて間隔をおいて導くと共に、ガラス質管体の
他端部から外部に導出してあるから、リード線
が液中を通ることがなく、アルカリ性液体に対
するリード線の絶縁性が非常に高くなる。従つ
て、信頼性の高い正特性サーミスタ装置を提供
することができる。

(d) ガラス質管体は液中において検出端となる一
端部が連続壁によつて封止された完全な封止構
造となるから、ガラス質管体内に液が侵入する
余地がなく、液の侵入による動作不良、電極間
短絡等を生じることのない正特性サーミスタ装
置を提供することができる。

(e) ガラス質管体を一端部が連続壁によつて封止
された直管状とすると共に、リード線の導出部
分をガラス質管体にガラス封着したから、正特
性サーミスタが配置されているガラス質管体の
内部の気密性が高くなる。従つて、外部雰囲気
の影響を受けにくく、検出動作の安定した正特
性サーミスタ装置を提供することができる。

(f) 正特性サーミスタは、該正特性サーミスタを
位置決めする凹陥部を有する電極端子と、正特
性サーミスタに圧接する弾性の電極端子とによ
り、両側から弾性的に挟持したから、正特性サ
ーミスタに適当なバネ圧を加えて安定に支持
し、振動等が加わつた場合でも、正特性サーミ
スタと電極端子との間の電気的接触不良や、電
極端子からの正特性サーミスタの脱落等を生じ
ることのない正特性サーミスタ装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は正特性サーミスタの抵抗温度特性図、
第２図は同じくその基本的な構造を示す断面図、
第３図は従来の液面計用の正特性サーミスタ装置
の正面断面図、第４図は本考案に係る正特性サー
ミスタ装置の正面断面図、第５図は同じく要部の
拡大分解斜視図、第６図は液面センサとして用い
た場合の電圧電流特性図である。 ４……ガラス質管体、５……正特性サーミス
タ、６，７……電極端子、８，９……リード線、
１０……金属膜、１１……ガラスビーズ。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) ガラス質管体の内部に正特性サーミスタを封
   入した正特性サーミスタ装置において、前記ガ
   ラス質管体は一端部が連続壁によつて封止され
   た直管状でなり、前記正特性サーミスタは、該
   正特性サーミスタを位置決めする凹陥部を有す
   る電極端子と、前記正特性サーミスタに圧接す
   る弾性の電極端子とにより、両側から弾性的に
   挟持して、前記ガラス質管体の前記一端部寄り
   に封入し、前記電極端子に固着した一対のリー
   ド線を、前記ガラス質管体の一端部側から反対
   側の他端部に向かつて間隔をおいて導くと共
   に、前記ガラス質管体の他端部から外部に導出
   して導出部分を前記ガラス質管体にガラス封着
   し、前記ガラス質管体の前記一端部から前記他
   端部に至る外表面を金属膜で被覆したことを特
   徴とする正特性サーミスタ装置。 (2) 前記金属膜は、クロムで成ることを特徴とす
   る実用新案登録請求の範囲第１項に記載の正特
   性サーミスタ装置。 (3) 前記金属膜は、無電解メツキ、蒸着、スパツ
   タリングまたはイオンプレーテイングのいずれ
   かによつて形成したことを特徴とする実用新案
   登録請求の範囲第１項または第２項に記載の正
   特性サーミスタ装置。 (4) 前記リード線は、ジユメツト線で構成したこ
   とを特徴とする実用新案登録請求の範囲第１
   項、第２項または第３項に記載の正特性サーミ
   スタ装置。 (5) 前記リード線は、前記正特性サーミスタから
   前記他端部に至る経路の途中を、間隔をおいて
   ガラスビーズで固定したことを特徴とする実用
   新案登録請求の範囲第１項、第２項、第３項ま
   たは第４項に記載の正特性サーミスタ装置。