JPS63234122A - サ−ミスタ - 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〕 本発明は、応答速度が早く、細狭部の温度測定が可能で
、高い信頼性を有する小型サーミスタに関し、更に詳し
くは、高温度雰囲気中、あるいは水中、生体内等に挿入
して使用できる小型サーミスタの構造に関するものであ
る。

Ｃ従来技術〕 サーミスタは半導体の感温抵抗体で、近年様々の改良に
よりその安定性が向上し、工業計測用温度センサーとし
て多量に利用されるようになってきた。用途範囲も現在
では多岐にわたり、工業的な温度計測用をはじめ、医療
用では電子体温計や生体内温の測定等あらゆる分野にお
いて利用されている。

サーミスタ素子は、主にＭｎ、Ｇｏ、Ｎｉ。

Ｆｅなと２種以上の遷移金属酸化物の焼結体よりなり、
通常の工業的用途には、測定温度が増加するに従って抵
抗が低下するＮ　ＴＣ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ　Ｔｅｍ−ｐ
ｅｒａｔｕｒｅ　ＧＯｅｆｆｉＣｉｅｎｔ）型サーミス
タが主に使われる。また、サーミスタ素子はその製法、
形状により、ビード形、ディスク形、ロッド形、厚膜形
、薄膜形等各種の形状があり、その中で現在は前２者が
多く使用されている。従来から使用されているサーミス
タの構造について、その−例を示すと第２図のごとくで
、サーミスタ素子１の上には一般に絶縁用ガラスコート
層３が設けられており、サーミスタ素子１より２本のジ
ュメット線２が導出され、更に外部機器との接続用の゛
リード線４に接１続されている。絶縁性を高めるために
更にその上に樹脂コート層６が設けられる場合もある。

従来のサーミスタ素子は、直径１Ｍ４以上のものが殆ん
どである。

一方、最近の用途として高湿度雰囲気中で、し′かもｉ
ｓ以下の寸法の細狭部における温度測定の必要性が高ま
っている。特に生体内における温度測定は、サーミスタ
の小型化及び高度の信頼性が要求される分野である。更
に、工業用、医療用を問わず、温度計測において高い応
答速度を必要とする場合が多く、従来の１ｍｍ以上の直
径を有するサーミスタでは応答速度が不十分であった。

従来にも１１！Ｉｌｌ以下の直径を有するサーミスタは
検討されており、第２図のごとくジュメット線２、ある
いはジュメット線２とリード線４の接合部８などの絶縁
性を高めるために、種々の工夫がなされてきた。その二
側として樹脂コートが用“いられているが、この場合十
分な絶縁性を得るためには３〜５回以上の樹脂のディッ
プコートが必要であり、それにもかかわらずジュメット
線２、またははジュメット線２とリード線４の接合部８
に絶縁不良が発生する可能性が高い。

この他、全体を樹脂に封入したり、第３図に示したよう
に樹脂チューブを被覆し樹脂を充填する方法等が行なわ
れているが、いずれの方法においても絶縁性では十分な
ものであるのに対し、サーミスタ感温部の熱容量が増大
し、従って応答速度の大巾な低下が避けられないという
欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、従来できなかった高度の信頼性及び早い応答
速度を併せ持つ直径ＩＩＩ！ｒ１以下の小型サーミスタ
を得んとして研究した結果、ジュメット線と外部リード
線の接合部を樹脂チューブおよび充填樹脂を組合わせて
被覆することにより、絶縁性を高められるとの知見を得
、更にこの知見に基づき種々研究を進めて本発明を完成
するに至ったものである。その目的とするところは、高
湿度雰囲気中、水中あるいは生体内の細狭部において、
応答速度を損うことなく高い信頼性を付与せしめること
のできるサーミスタを提供することにある。

、〔発明の構成〕 即ち本発明は、ガラスコートされた外径１ｓ以下のサー
ミスタ素子、及び該サーミスタ素子より導出された２本
のジュメット線より成るサーミスタであって、サーミス
タ素子表面のガラスコート層と、ジュメット線と絶縁樹
脂コートされた外部リード線末端の接合部との間隔を１
０ＭＩＩＩ以内とし、サーミスタ素子より導出されたジ
ュメット線、接合部、及び外部リード線末端の接合部近
傍をサーミスタ素子部より内径の小ざい樹脂チューブで
被覆し、該樹脂チューブ内の空隙に絶縁用樹脂を充填し
、ざらに、サーミスタ素子表面及び樹脂チューブの少な
くともサーミスタ素子に接する部位に絶縁用樹脂をコー
トしたことを特徴とするサーミスタである。

以下、第１図を用いて本発明の詳細な説明する。

本発明のサーミスタは、サーミスタ素子１及び２本のジ
ュメット線２より基本的に構成され、ジュメット線２に
予め樹脂被覆９の施された外部リード線４を接合した後
、樹脂チューブ７をジュメット線、接合部８、及び外部
り、−ド線末端の接合部近傍を覆うように装着し、更に
絶縁用樹脂を樹脂チューブ７内へ充填する。このとき、
サーミスタ素子表面及び樹脂チューブとサーミスタ素子
との接点部分にも絶縁用樹脂をコートし、樹脂コート層
６を設けることが望ましい。

サーミスタ素子の外形形状には、ビート型、ディスク型
、ロンド型等があるが特に限定されるものではない。ま
た、デュメット線２に接合され機器類と接続するための
外部リード線４としては、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹
脂等で樹脂被覆されたものを用いても何らさしつかえは
ないが、サーミスタを小型化、組型化するためには、エ
ナメル線等の絶縁用樹脂ワニスで樹脂被覆したものを用
いるのがより好ましい。デュメット線２と外部リード線
４と接合する場合には、外部リード線４の末端部の樹脂
被覆９を機械的方法または薬液により剥離しミ接合には
一般に精密抵抗溶接器が用いられるが、これに限定され
るものではない。

サーミスタ素子１表面のガラスコート層３と接合、部８
との間隔は１０ｍ以内とするのが良く、１０ｍを越える
場合はサーミスタ仝体の寸法が大きくなり、また、２本
のデュメット線２が接触して短絡を起こす危険が大きく
なり好ましくない。

これに伴なって、樹脂チューブ７の長さは、接合部８の
位置によっても変わるが、接合部８が樹脂チューブ７の
中央部に位置させるのが望ましいので、通常サーミスタ
素子１のガラスコート層３より露出するデュメット線２
の長さを１〜１０ｍとすれば、樹脂チューブ７の長さは
２〜２０Ｍの範囲とするのが良い。樹脂チューブ７は、
内径がサーミスタ素子１の径より小さく、接合部８を容
易に覆うことができるものであれば良いが、肉厚は容易
につぶれない程度でできる限り薄いもの、例として０．
０２ｍｍから０．１＃１１１１の範囲の肉厚が好適であ
る。また、樹脂チューブ７の材質としては、ポリエステ
ル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げら
れるが、特にこれら（限定されない。

樹脂チューブ７内の空隙部５に充填する絶縁用樹脂とし
ては、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキ
シ系樹脂及びポリウレタン系樹脂からなる群から選ばれ
た少くとも一種を含み、無溶剤タイプの液状樹脂である
ことが必要である。

すなわち、溶剤を含む樹脂溶液を用いた場合、樹脂溶液
を充填し、溶剤を除去する過程で樹脂チューブ内の樹脂
充填部に空洞が生じ、この結果絶縁性が極度に低下する
ため使用はできない。液状樹脂を樹脂チューブ内へ充填
する方法は、通常、減圧式にて行う。すなわち、サーミ
スタの先にチューブをセットした状態で樹脂液中へ浸漬
し、更に真空ポンプ等により減圧し所定の時間放置した
後、樹脂液より取り出して樹脂の硬化を行う。このため
液状樹脂の粘度は、５００〜１００，０００ｃｐｓ好ま
しくは５，０００〜５０，０ＯＯｃｐｓとするのがよい
。粘度が５００ｃｐｓ以下の場合には、低粘度のため充
填のためには好都合であるが、充填後の硬化時において
液状樹脂が樹脂チューブより流れ出る可能性が高く不適
当である。一方、１００，０００ｃｕｓを越える場合に
は、流れにくいために樹脂チューブ内への充填に時間が
かかりすぎ、かつ充填不良となるケースが多いため適当
ではない。尚、上記の液状樹脂の粘度は、充填する際の
粘度であり、従って、必要に応じて温度をコントロール
することによって、粘度を所定の範囲内に保ちながら充
填することも可能である。

樹脂コート層６を形成するための樹脂としては、前記の
絶縁用樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、
エポキシ系樹脂、またはポリウレタン系樹脂の無溶剤タ
イプの液状樹脂のほか、溶剤タイプのポリイミド系樹脂
、ポリエステル系樹脂溶液等が使用できる。また、被膜
形成性や絶縁性。

耐湿倹性、゛耐熱性等のサーミスタの使用上要求される
特性を満たすものであれば、得に樹脂の種類は限定され
るものではなく、これらの樹脂の２種以上を組合せて使
用しても何ら差しつかえはないが、接着性の面からは樹
脂チューブ内の充填樹脂と同じ樹脂を用いることが好ま
しい。従ってこの場合は、サーミスタを樹脂液に浸漬す
るなどの方法によって、空隙部５に樹脂を充填する際に
、同時に樹脂コート層６も得られることから改めてコー
トする必要性はなく、１度の作業工程にて作成可能であ
り、このためコスト而でも極めて有利になるものである
。また、樹脂チューブ７と樹脂コ−ト層６との境界部に
、補強用として充填用樹脂、あるいは樹脂コート層６に
用いた樹脂を塗布することも安全性を更に高めるために
効果的である。

〔発明の効果〕

本発明に従うと、サーミスタの外部リード線とデュメッ
ト線との接合部近傍における樹脂部の形成が確実で、絶
縁特性に優れ、高温度雰囲気中、水中あるいは生体内等
の細狭部において応答速度を損うことなく、高い信頼性
を有する小型サーミスタが得られ、このため工業用とし
てのみならず、極めて高い安全性を要求される医療用の
分野にも適用可能な温度センサーとして好適である。

実施例１ 直径０．０２ｍφの２本のデュメット線が導出されガラ
スコートされた、外径０．’９ｍφのサーミスタ素子を
用い、このデュメット線とポリエステル被覆された直径
０．１ａ＋＋φのＮｉ　リード線を精密抵抗溶接機によ
り接合を行った。接合位置はサーミスタ素子より２ｍで
あった。次に、リード線を末端側から長ざ５＃、内径０
．４８φ、外径０．５＃φのポリイミドチューブに挿入
し、接合部を中心にして被覆した。

次に、エポキシ樹脂主剤及び硬化剤を所定量混合し攪拌
を行った。得られた樹脂液の室温における粘度は１０．
ｏｏｏｃｐｓであった。これをペルジャー内において、
サーミスタ素子部をエポキシ樹脂液に浸漬し、真空ポン
プを用いて７５０ｍｔ１ｇ、１０分間減圧を行った。室
温下でエポキシ樹脂の硬化を行い、第１図のごときサー
ミスタを得た。

サーミスタは合計１０個作成し、コート層の絶縁性試験
として、水中で銅を対電極としこれより２０ｍの位置に
サーミスタを本漬して、両者間に直流２０Ｖを印加した
時の抵抗値を測定した。また、応答速度の試験として、
室温２５℃の空中より５０℃の温水中ヘサーミスタを浸
漬し、サーミスタ抵抗値変化の６３．２％に達する時間
、すなわち時定数を測定した。その結果゛、本実施例に
おいて得られたサーミスタは、水中での絶縁性は１０Ｘ
１０１２Ω以上と高い値を示し、時定数は０．３秒以下
と極めて早い応答速度であった。尚、以下の実施例及び
比較例においては、特に断らないかぎり実施例１と同様
に行うものとする。

比較例１ 実施例１において、チューブを用いずに直接サーミスタ
素子をエポキシ樹脂溶液へ浸漬し、ひきあげ硬化した。

得られたサーミスタは、水中絶縁性試験において１０４
Ω以下と低い抵抗値を示し、デュメット線部分の絶縁が
不十分であった。

粘度９５，０００ｃｐｓである二液性ウレタン樹脂液を
減圧下でチューブ内に充填した。その結果、得られたサ
ーミスタの水中での絶縁性はいずれも１０１２Ω以上の
抵抗値を示し、時定数は０．５秒以１下と早かった。

比較例２．３ 実施例１において、樹脂液粘度を４００Ｃ匹及び１１０
，０００ｃｐｓとし、それぞれ比較例２及び３とした。

得られたサーミスタの水中絶縁性試めチューブより樹脂
が流れ落ち、一方、比較例３においては反対に粘度が高
すぎるため、減圧によってもチューブ内へ樹脂が十分に
充填されず、このためいずれの比較例においても結果と
してチューブ内の充填不足による絶縁不良であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明におけるサーミスタ素子部の断面構造を
示す図である。また、第２図及び第３図は従来のサーミ
スタ素子部の断面構造を示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラスコートされた外径１ｍｍ以下のサーミスタ
   素子、及び該サーミスタ素子より導出された２本のデュ
   メット線より成るサーミスタであつて、サーミスタ素子
   表面のガラスコート層と、デュメット線と絶縁樹脂コー
   トされた外部リード線末端の接合部との間隔を１０ｍｍ
   以内とし、サーミスタ素子より導出されたデュメット線
   、接合部、及び外部リード線末端の接合部近傍をサーミ
   スタ素子部より内径の小さい樹脂チューブで被覆し、該
   樹脂チューブ内の空隙に絶縁用樹脂を充填し、さらに、
   サーミスタ素子表面及び樹脂チューブの少なくともサー
   ミスタ素子に接する部位に絶縁用樹脂をコートしたこと
   を特徴とするサーミスタ。
2. （２）樹脂チューブ内の空隙に充填する絶縁用樹脂が、
   ポリイミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹
   脂及びポリウレタン系樹脂よりなる群から選ばれた少く
   とも一種を含み、５００〜１００，０００ｃｐｓの範囲
   の粘度を有する無溶剤タイプの液状樹脂であることを特
   徴とする、特許請求の範囲第１項記載のサーミスタ。