JPH0238933A

JPH0238933A - 温度検知器

Info

Publication number: JPH0238933A
Application number: JP63190807A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Ito; 信宏伊藤; Yasunobu Yoneda; 康信米田; Yukio Sakabe; 行雄坂部
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-07-29
Filing date: 1988-07-29
Publication date: 1990-02-08
Anticipated expiration: 2010-06-21
Also published as: JPH0758228B2

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】〔産業上の利用分野］この発明は、温度変化を生じる被検知体の温度変化率を
、焦電体の魚雷効果を利用して、電気信号として取出す
、温度検知器に関するものである。

［関連技術の説明］本件出願人は、先に出願した特願昭６２−１０２４７８
号「温度検知器」　（昭和６２年４月２５日出願）にお
いて、たとえば、Ｎｉ−Ｃｄ電池に代表される２次電池
の充電完了を検知するための検知器として、焦電体の焦
電効果を利用して、充電完了時の電池温度上昇を検知す
るのに適した温度検知器を提案している。この温度検知
器は、第４図に示すような構成を有している。

第４図において、被検知体（図示せず）の温度変化を受
けるように配置された焦電素子１は、被検知体の温度変
化率に相当する大きさの焦電流を発生する。この焦電流
は、電界効果トランジスタ２、ゲート抵抗Ｒｇおよびソ
ース抵抗Ｒｓからなるインピーダンス変換回路によって
電圧信号に変換され、この電圧信号は、Ｖｏｕｔ＠子と
ＧＮＤ端子との間から取出される。

［発明が解決しようとする課題］第４図に示すような構成を有する温度検知器において、
検知感度を上げるためには、 ■　焦電素子１の検知面精を大きくする。

■　電界効果トランジスタ２としてドレイン飽和電流の
大きなものを用いる。なぜなら、このドレイン飽和電流
によって、検知電圧レベルが左右されるためである。

■　熱結合効率を高める。

などの方策がある。

しかしながら、上記した方策には、いずれも、解決され
なければならない間居点がある。すなわち、■によれば
、温度検知器が大型化する。■によれば、電界効果トラ
ンジスタ２のドレイン飽和電流のばらつきが大きくなり
、その管理が煩雑となるとともに、ばらつきのためにか
えって検知感度を下げる結果をもたらす場合がある。■
は、焦電素子１の厚みを薄くすることによって達成され
るが、このように厚みを薄くすると、機械的強度が低下
するばかりでなく、　焦電素子１の容量が上がり、応答
性が悪くなる。

そこで、この発明は、上述した問題点に遭遇することな
く、検知感度が高められた温度検知器を提供しようとす
るものである。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、温度変化を生じる被検知体の温度変化率を
、焦電体の焦電効果を利用して、電気信号として取出す
、温度検知器に向けられるものであって、前述した関連
技術と同様、被検知体の温度変化を受ける焦電素子と、
前記焦電素子に生じた焦電流を電圧信号に変換する手段
とを備えるものであるが、上述した技術的課題を解決す
るため、次のような構成を備えることが特徴である。

すなわち、前記焦電素子は、複数の焦電材ｆ−１層の積
層構造を有する焦電体と、前記焦電材料層の各々を介し
て互いに対向する複数対の対向電極と、前記対向電極の
交互に位置するものを互いに接続するように前記対向電
極の関連のものに接続される１対の端子電極とを備える
。また、前記焦電流を電圧信号に変換する手段は、ＯＰ
アンプを含む電流−電圧変換回路を備える。

［発明の作用および効果］この発明において、焦電素子は、１個の焦電体内に位置
する曳数対の対向電極を有する、いわゆる積層型とされ
る。従って、１ｇの焦電素子において熱を受ける電極の
有効面積が、同じ体積の焦電体を有する従来のものに比
べて、増加する。ところで、所定の温度勾配を印加した
とき、焦電素子から発生する焦電流ｒｐは、次の式で表
わされる。

Ｉ　ｐ＝ＰＸｓＸ　　（ｄＴ／ｄ　ｔ）上記式中、Ｐは
焦電材料の焦電係数、Ｓは焦電素子の電極の有効面積、
（ｄＴ／ｄｔ）は温度勾配値である。従って、（ｄＴ／
ｄｔ）およびＰが同一ならば、たとえば、９Ｘ１０ｍｍ
の単層の焦電素子と同一の電極有効面積を得るためには
、３×３ｍｍの対向電極を有する焦電材料層を１０枚積
層すればよいことになる。すなわち、同じ温度勾配値に
対して、同じ焦電流を得ようとする場合には、焦電素子
の小型化を図ることができ、他方、同じ大きさの焦電素
子とした場合には、同じ温度勾配に対して、より大きな
焦電流を得ることができる。また、焦電素子は、積層型
であるので、機械的強度を高めることもできる。

上述のように、この発明によれば、焦電素子から得られ
る焦電流を大きくすることができるので、前述した先願
において開示された関連技術のように、インピーダンス
変換回路を用いることなく、ＯＰアンプを含む電流−電
圧変換回路によって、焦電流を電圧信号に変換すること
ができる。従って、インピーダンス変換回路のように、
検知電圧レベルが電界効果トランジスタのドレイン飽和
電流に左右されないため、ダイナミックレンジを広くと
ることができる。

［実施例の説明］第１図は、この発明の一実施例の温度検知器を示す回路
図である。第２図は、第１図に示された焦電素子１１の
構造を示す断面図である。

まず、第２図を参照して、焦電素子１１の構造について
説明する。焦電素子１１は、複数の焦電材料層１２の積
層構造を有する焦電体１３と、焦電材料層１２の各々を
介して互いに対向する複数対の対向電極１４．１５と、
対向電極１４．１５の交互に位置するものを互いに接続
するように対向電極１４．１５の関連のものにそれぞれ
接続される１対の端子電極１６．１７とを備える。すな
わち、一方の端子電極１６は、対をなす一方の対向電極
１４に接続され、他方の対向電極１７は、対をなす他方
の対向電極１５に接続される。このようにして、各対を
なす対向電極１４．１５およびそれらの間に位置する焦
電材料層１２をもって構成された単位素子は、端子電極
１６．１７によって電気的に並列接続される。第１図に
おいて、このような単位素子は、「１８」で示されてい
る。

上述した焦電素子１１は、より具体的には、次のように
得ることができる。たとえば、ＰＺＴ焦屯材料に宵機バ
インダと分散剤を混合し、ドクターブレードによってで
シートを成形する。このシートを矩形状にカットし、対
向電極１４．１５となるべきＡｇ−Ｐｄ、ワニスおよび
溶剤からなる電極ペーストをスクリーン印刷する。次に
、これらを積重ねて熱圧着する。そして、これをカット
して、１１００℃〜１２００℃で焼成する。このように
して、まず、対向電極１４．１５を形成した焦電体１３
が得られる。次に、端子電極１６゜１７となるべき銀ペ
ーストを焦電体１３の両端部に塗布し、次いで焼付ける
。その後、適当な直流電界をかけて、焦電体１３の分極
操作を行なう。

このようにして、焦電素子１１が得られる。

第１図を参照して、焦電素子１１の端子電極１６．１７
は、それぞれ、ＯＰアンプ１９の入力端子に接続される
。ＯＰアンプ１つには、電源として、たとえば＋５Ｖの
電圧が印加される。また、ＯＰアンプ１９の出力端子Ｖ
ｏｕｔと一方の入力端子との間には、帰還抵抗Ｒｆおよ
び帰還容量Ｃｆが接続される。また、ＯＰアンプ１９の
電源端子間には、分圧抵抗Ｒ１，Ｒ２が接続される。こ
のようにして、焦電素子１１において発生した焦電流は
、ＯＰアンプ１９によって電圧信号に変換され、出力端
子Ｖｏｕｔから取出される。

第１図に示した温度検知器は、たとえば第３図に概略的
に示すように、絶縁基板２０上で組立てられる。すなわ
ち、絶縁基板２０の一方面には、焦電素子１１が実装さ
れ、同じく他方面には、ＯＰアンプ１９、チップコンデ
ンサ２１およびリード端子２２等を含む回路要素が実装
される。この他方面には、図示しないが、抵抗体となる
べき印刷抵抗が形成される。なお、絶縁基板２ｏの一方
面に実装された焦電素子１１と同じく他方面に実装され
た回路要素とは、互いにスルーホール２３を介して電気
的に接続される。

このように、絶縁基板２０によって、焦電素子１１と他
の回路要素とを分離すれば、焦電素子１１に与えられる
熱的影響を、回路要素に伝わることを有利に防ｆヒでき
る。なお、絶縁基板２ｏとしては、たとえばアルミナ基
板のほが、ポリイミド系樹脂からなるフレキシブル基板
を用いてもよい。

さらに、防湿対策として、第３図に示した構造物を樹脂
コーティングしてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の温度検知器を示す回路
図である。第２図は、第１図に示した魚雷素子１１の具
体的構造を示す断面図である。第３図は、第１図に示し
た温度検知器の具体的構造を示す正面図である。第４図
は、この発明にとって関連ある先願において開示された
温度検知器を示す回路図である。図において、１１は焦７ｉ！素子、１２は焦電材料層、
１３は焦電体、１４．１５は対向電極、１６゜１７は端
子電極、１９はＯＰアンプである。第１図ｆ第３図

Claims

【特許請求の範囲】温度変化を生じる被検知体の温度変化率を、焦電体の焦
電効果を利用して、電気信号として取出す、温度検知器
であって、被検知体の温度変化を受ける焦電素子と、前記焦電素子に生じた焦電流を電圧信号に変換する手段
と、を備え、前記焦電素子は、複数の焦電材料層の積層構造を有する
焦電体と、前記焦電材料層の各々を介して互いに対向す
る複数対の対向電極と、前記対向電極の交互に位置する
ものを互いに接続するように前記対向電極の関連のもの
にそれぞれ接続される１対の端子電極とを備え、前記焦電流を電圧信号に変換する手段は、ＯＰアンプを
含む電流−電圧変換回路を備える、ことを特徴とする、
温度検知器。