JPH04105028A - 感温センサ - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、感温センサ、特に急激な温度変化の検知に
通した感温センサに関する。

〔従来の技術〕

火災や生産機械の異常時における急激な温度上昇（急激
な温度変化）を検出し警報を発する装置がある。このよ
うな装置には、急激な温度上昇を捉えるための感温セン
サが使われている。

従来、この種の感温センサとして、小孔を有するダイア
フラムと同ダイアフラムの動きにより開閉動作させられ
る電気接点を備えた感温センサが実用に供されている。

緩やかな温度上昇に対しては、ダイアフラム内で気体が
膨張により増加しても増加した分の気体は小孔を通して
外部に逐次放出され、ダイアフラムが大きく膨らむよう
なことはない。しかし、急激な温度上昇に対しては、全
ての増加した気体を直ちに小孔から外部に放出すること
ができないため、ダイアフラムが大きく膨らみ、この動
きに伴って電気接点の接続状態が切り変えられる。この
電気接点の接続状態の切り換えにより、急激な温度上昇
のあったことが検知できる。

サーミスタを利用した感温センサもある。この感温セン
サは、突出する２本の棒状体にそれぞれ別個に取りつけ
られたサーミスタを備えた構成をとっており、急激な温
度変化のあった際、両サーミスタの抵抗値に差がつくよ
うになっている。この感温センサを用いた装置では、両
サーミスタの出力差を監視するようにしており、緩やか
な温度上昇に対しては両サーミスタの出力差はわずかで
あるが、急激な温度変化に対しては両サーミスタの出力
差が太き（なるため、これを捉えることにより急激な温
度上昇のあったことを検知することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしなから、前記のダイアフラムを利用した感温セン
サは、小型化し難く、腐食性雰囲気に弱く、さらには、
塵埃の多い雰囲気等では小孔が詰まりやすく信頼性に乏
しいといった問題がある。

一方、サーミスタを利用した感温センサは、サーミスタ
間で温度の上がり方に差を出すための号−ミスタ配置が
難しく、突出した棒状体に号−ミスタを固定するなどし
ているため、小型化にも限度があり、機械的強度も低く
信頼性に乏しいといった問題がある。

この発明は、上記事情に鑑み、小型化に適しており、信
頼性の高い構造を有し、急激な温度変化を確実に検知す
ることのできる感温センサを提供することを課題とする
。

〔課題を解決するための手段〕

前記課題を解決するため、請求項１〜４記載の感温セン
サは、ヒートシンク上に基板が設けられ、同基板の上に
は複数の感温体が設けられていて、各感温体が設けられ
ている基板部分の熱伝導率が異なっている構成をとって
いる。

感温体が設けられた基板としては、例えば、請求項２の
ように、石英ガラス板（熱伝導率小）と絶縁層を表面に
形成したシリコン板（熱伝導重大）とよりなり、これら
両板がヒートシンク上に並置された構成のものが挙げら
れる。絶縁層には、厚み１１１Ｎ前後であって、酸化シ
リコン膜、窒化シリコン膜、あるいは、酸化シリコン膜
と窒化シリコン膜が適当な数だけ積み重ねられた積層膜
などがある。基板全体の厚みは、通常、１００ｎ〜１鶴
程度である。上記のように、石英ガラス板とシリコン板
といったように複数の基板片からなる場合、各基板片の
厚みをほぼ等厚みとすることが多いが、必ずしも、等厚
みとする必要はない。

熱伝導率の異なる部分は熱伝導率比（大きい方の熱伝導
率／小さい方の熱伝導率）は、通常、請求項３のように
、ｌθ〜２００程度である。

また、感温体としては、請求項４のように、白金、プラ
チナの少なくとも一つで形成された薄膜抵抗体が好適で
ある。

なお、ヒートシンクは、普通、熱伝導率の良い金属材料
で作られることが多い。

ｒ作　　　用〕 この発明の感温センサでは、熱伝導率の異なる基板部分
に感温体がそれぞれ設けられている。熱伝導率の高い基
板部分はヒートシンクの間で熱の遺り取りが行われ易く
　（熱流が大きい）、他方、熱伝導率の低い基板部分は
ヒートシンクの間で熱の遺り取りが行われ難い（熱流が
小さい）。そのため、被検雰囲気温度に急激な変化が起
こった時、熱伝導率の高い基板部分ではヒートシンクの
方に温度変化が吸い取られる形が出来、この基板部分の
感温体には温度変化が直ぐには起こらない。

一方、熱伝導率の低い基板部分ではヒートシンクの方に
温度変化は伝わらず感温体に素早く作用する形が出来、
この基板部分の感温体は急激な温度変化に敏感に応動し
て変化する。したがって、被検雰囲気温度に急激な変化
が起こった時、感湿体同士の間に大きな温度差がつき、
これに伴い感温体の出力間に大きな信号差が生じる。勿
論、被検雰囲気温度が緩やかに変化した場合にはふたつ
の感温体に大きな温度差が付かないため、感温体の出力
間の信号差は僅かでしかない。つまり、感温体出力間の
信号差を監視していれば、被検雰囲気温度に急激な変化
があった場合に大きな信号となって現れてくるから、こ
れを検知すれば、被検雰囲気温度の急激な変化を確実に
捉えることができる。

この発明では、急激な温度変化のあった際に感温体の間
に温度差が付（ようにするのに、基板部分の熱伝導率差
によっており、サーミスタを用いた従来の感温センサの
ような感温体配置によらないため、感温体配置を考慮す
る必要がない。

そして、基板が確りしたヒートシンクの上にある構造は
、信頼性の高い構造であり、小型化に適する。例えば、
感温部を基板表面に形成した測温用の薄膜抵抗体にすれ
ば、十分な小型化が図れるまた、石英ガラス基板と絶縁
層を表面に形成したシリコン基板とよりなる基板構成は
耐環境性の向上をもたらし、また、白金や金といった材
料の抵抗体よりなる感温体も、やはり耐環境性の向上を
もたらす。

感温体が金やプラチナの内の少なくとも一つで用いて形
成された薄膜抵抗体であると、温度変化に対して直線性
のよい信号出力を感温体より得ることができるため、信
号処理がし易い。

〔実　施　例〕

以下、この発明にかかる感温センサの一実施例を図面を
参照しなから詳しく説明する。

第１図は、この発明の実施例にかかる感温センサの構成
をあられす。

感温センサ１はヒートシンク２と測温用の薄膜抵抗体（
感温体）３．３′が表面に形成された基板４を備えてい
る。基板４は石英ガラス板４′とシリコン板４“のふた
つで構成されており、両板４′、４“はヒートシンク２
上に並置されている。第２図にみるように、薄膜抵抗体
３は石英ガラス板４′表面に、薄膜抵抗体３′はシリコ
ン板４“表面にそれぞれ形成されている。

石英ガラス板４′は全体が石英ガラスで出来ており、他
方、シリコン板４“は厚み１ｐの酸化シリコン層４“ａ
が表面に形成されているが、他はシリコン層４″ｂであ
る。酸化シリコン層４″ａは熱酸化法、スパンタリング
蒸着法、真空蒸着法などにより形成することができる。

薄膜抵抗体３．３′は、石英ガラス板４′やシリコン板
４″の酸化シリコン層４“ａ上に、スパンタリング蒸着
法、真空蒸着法でプラチナや金の薄膜を形成した後、湿
式エツチングやドライエツチングを利用してパターン化
することにより形成されたものである。なお、薄膜抵抗
体３．３′を形成した後、結露の影響を受けないように
するために電気絶縁性保護膜６で覆うようにしている（
第２図は保護膜６を省略しである）。

薄膜抵抗体や保護膜が形成された石英ガラス板４′およ
びシリコン板４″はヒートシンク２に接着されている。

なお、リード線８は信号出力用である。

薄膜抵抗体３が設けられた基板部分である石英ガラス板
４′の熱伝導率は約０．０１３８Ｗ／印°Ｃであり、薄
膜抵抗体３′が設けられた基板部分である酸化シリコン
層材シリコン板４″の熱伝導率は約１．４８　Ｗ／ｃｍ
”ｃである。このように、薄膜抵抗体３．３′が設けら
れた基板部分の熱伝導率は大きく異なっており、その比
率は約１００倍である。

この発明は、上記実施例に限らない。

例えば、第３図に示す感温センサ１′のように、薄膜抵
抗体３．３′が表面に形成された基板１４が、どちらも
全体が種類の違う絶縁材料で作られたふたつの絶縁板１
４’　　１４“よりなり、両板１４”　　１４“は熱伝
導率比が１０以上あってヒートシンク２上に並置された
構成であうでもよい。これ以外の構成は、第１図の感温
センサ１と同じ構成であるので説明は省略する。

さらに、第４図に示す感温センサ１“のように、薄膜抵
抗体３．３′が表面に形成された基板２４が、高熱伝導
率板２４″内に低熱伝導率板２４′があるという構成で
あってもよい。この場合、高熱伝導率板２４′は、絶縁
層が表面に設けられたシリコン板であっても、全体が熱
伝導率の比較的良い絶縁材からなるものであってもよい
。

したがって、感温センサ１″では、薄膜抵抗体３が熱伝
導率の小さい基板部分子に設けられ、薄膜抵抗体３′が
熱伝導率の大きい基板部分子′に設けられていることに
なる。これ以外の構成は、第１図の感温センサ１と同じ
構成であるので説明は省略する。なお、両板２４’　　
２４“は熱伝導率比が１０以上であることが好ましい。

〔発明の効果〕

以上に述べたように、請求項１〜３記載の感温センサは
、ヒートシンク上の基板の上には複、数の感温体が設け
られていて、各感温体が設けられている基板部分の熱伝
導率が異なっている構成であるため、小型化に適してお
り、信頼性の高い構造を有し、急激な温度変化を確実に
検知することのできる優れたセンサである。

請求項２記載の感温センサは、加えて、石英ガラス基板
と絶縁層を表面に形成したシリコン基板とよりなる基板
構成であるため、耐環境性に優れる。

請求項３記載の感温センサは、加えて、熱伝導率の異な
る基板部分の熱伝導率比が１０〜２００であるため、急
激な温度変化をより確実に捉えられるようになる。

請求項４記載の感温センサは、加えて、感温体が金、プ
ラチナの内の少なくとも一つで用いて形成された薄膜抵
抗体であるため、耐環境性に優れ、しかも、温度変化に
対して直線性のよい信号出力が得られるため、信号処理
がし易い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明にかかる感温センサの一実施例をあ
られす断面図、第２図は、同感温センサをあられす平面
図、第３図および第４図は、それぞれ、この発明にかか
る感温センサの他の実施例をあられす断面図である。 １、ｌ’ｌ“・・・感温センサ　２・・・ヒートシンク
　　３．３′・・・薄膜抵抗体（感温体）　４．１４．
２４・・・基板 代理人　弁理士　　松　本　武　彦 第３図 節４図 円「積し呈ネ市正書（自発 平成２年１１月９日 １、事件の表示 怜駆１２２−２２３５３２号 ２、発明の名称 感温センサ ３、補正をする者 １阿牛とのＲ系

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　ヒートシンク上に基板が設けられ、同基板の上には
   複数の感温体が設けられていて、各感温体が設けられて
   いる基板部分の熱伝導率が異なっている感温センサ。 ２　基板が、石英ガラス板と絶縁層を表面に形成したシ
   リコン板とよりなり、これら両板がヒートシンク上に並
   置されている請求項１記載の感温センサ。 ３　熱伝導率の異なる部分は熱伝導率比が１０〜２００
   である請求項１または２記載の感温センサ。 ４　感温体が、白金、プラチナの少なくとも一つで形成
   された薄膜抵抗体である請求項１から３までのいずれか
   に記載の感温センサ。