JPS63269028A - 温度検知器 - 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、焦電効果を利用した温度検知器に関し、例
えば充電中の二次電池のように温度が時間とともに変化
する被検知体の温度変化を直接電気信号として取出し得
る温度検知器に関する。

［従来の技術］ 従来より、温度検知器として、サーミスタ、熱電対、測
温抵抗体等を用いたものが使用されている。これらの温
度検知器は、それぞれ、絶対温度と抵抗値や起電力など
との相関関係に基づいて温度を検出するものである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述した型式の温度検知器では、絶対温
度と抵抗値や起電力等との相関関係に基づき温度を検出
するものであるため、温度が時間とともに変化する被検
知体の温度変化を測定する場合、その温度変化率を直接
電気信号として取出すことができない。よって、時間と
ともに温度の変化する被検知体の温度変化率を正確にか
つ迅速に測定することは困難であった。

したがって、この発明の目的は、時間とともに温度の変
化する被検知体の温度変化率を直接電気信号として取出
し得る温度検知器を提供することにある。

［問題点を解決するための手段および作用］この発明の
温度検知器は、上述したように時間とともに温度の変化
する被検知体の温度変化率を′　測定するためのもので
あり、被検知体に熱結合するように配置される焦電体と
、被検知体の温度変化に伴って焦電体に生じる焦電流変
化を取出すために焦電体の両主面に形成された電極と、
該電極に接続されており、焦電体に生じた焦電流変化を
電気信号として取出す手段とを備える。好ましくは、焦
電体として、焦電係数の検知環境温度による変化幅が、
環境温度範囲が一２５〜５０℃において、２５℃におけ
る焦電係数を基準とした場合±３０％の範囲にあるもの
を用いることにより、通常の測定環境温度または測定対
象物質の温度に感度があまり左右されない温度検知器を
得ることができる。

この発明は、時間とともに温度の変化する被検知体に熱
結合するように配置された焦電体に生じる焦電流に基づ
き、被検知体の温度変化を検出するものである。よって
、被検知体の温度変化率を直ちに電気信号として直接取
出すことが可能とされている。

すなわち、被検知体の温度変化を受けて自発分極を持つ
焦電体の温度が変化すると、自発分極の温度変化分が焦
電体表面に表面電荷として表われる。この焦電効果が生
じた場合の単位面積および単位温度あたりの自発分極変
化量を、焦電係数Ｐと呼ぶが、この焦電係数は焦電体を
構成する材料によって決まる定数である。

上記の焦電性を利用し、焦電体に温度変化（ｄＴ／ｄｔ
）を与えれば、焦電係数がＰ、焦電体の両主面に形成さ
れる電極面積がＡである場合、この焦電素子は下記の式
で表わされる電流ｉを生じる電流源となる。

１−ＰｘＡｘ　（ｄＴ／ｄｔ） このような性質は、焦電性を有するセラミック単結晶、
有機フィルムまたは有機物質と焦電性結晶粉末とを混合
してなる複合材等に共通のものである。

上記した式が成立することは、本願発明者の実験によっ
ても確かめられている。すなわち、０゜０５Ｐｂ　（Ｓ
ｎｉ　Ｓｂ台）０３＋０．１１ＰｂＴｉ０．＋０，８４
ＰｂＺｒＯ，の組成を存し、両面に１ｃｍ２の電極が形
成された焦電体を用いてｄＴ／ｄｔと発生焦電流の大き
さとの関係を測定したところ、第１図の結果が得られた
。なお、第１図においては、−２０℃、０℃、６０℃、
９０℃の４点を基準として種々の温度変化を与χて測定
した結果が示されている。この第１図の結果から、発生
焦電流値とｄＴ／ｄｔとの間には上述した式の通り比例
関係のあることがわかる。　１上記現象により生じる電
流は、たとえば第２図または第３図に示す各回路で処理
することにより、取出すことができる。

第２図の回路は、電界効果トランジスタ１、ゲート抵抗
Ｒｇおよびソース抵抗Ｒ，からなるインピーダンス変換
回路であり、ｖ、ｕ　Ｔ端子およびＧＮＤ端子より焦電
体２に生じた焦電流を電圧信号として取出すものである
。

第３図は、第２図の電界効果トランジスタ１に代えてオ
ペアンプ３を用いた例を示す。

［実施例］ 組成式０−　０５　Ｐ　ｂ　（Ｓ　ｎ　４Ｓ　ｂ　ｆ）
　Ｏａ　−０。

１１ＰｂＴｉＯａ　　Ｏ，８４ＰｂＺｒＯａで表わされ
る焦電性のセラミックスを厚み０．１５ｍｍ。

９Ｘ２０ｍｍの形状とし、両主面に電極を形成した。こ
の焦電素子を、０℃、２５℃および４５℃の環境温度に
おいて、（ｄＴ）／　（ｄｔ）を素子に直接与え、生じ
る焦電流を測定した。この結果を下記の第１表に示す。

（以下余白） ＊：２５℃における焦電流値を１．００として比較した
値。

第１表から明らかなように、測定環境温度が異なる場合
であっても、与えられる（ｄＴ／ｄｔ）が等しい場合に
は発生した焦電流の大きさは２５℃における値を基準と
した場合約±３０％の範囲に収まることがわかる。この
実施例で用いた焦電素子の焦電係数Ｐの温度変化を第４
図に示す。第４図から明らかなように、焦電係数Ｐは、
−２５℃〜５０℃の範囲で＋２５℃の値を基準とした場
合±３０％の範囲にあることがわかる。よって、このよ
うな温度特性を存する焦電素子を用いた場合、上記の温
度範囲において環境温度に左右されずに（ｄＴ／ｄｔ）
を正確に検出し得ることがわかる。

なお、上記した温度範囲、すなわち−２５℃〜５０℃は
、たとえば２次電池の充電完了時を検出するために用い
る場合のような特定の用途に応じて選択したものである
。したがって、被検知体の温度の変化する幅を考慮し、
その変化する幅に応じた温度範囲内において、上記焦電
係数Ｐが、温度範囲内の温度、好ましくは該温度範囲の
中央値の温度における焦電係数Ｐを基準とした場合に±
３０％の範囲内にあればよい。

［発明の効果］ この発明では、時間とともに温度の変化する被検知体に
熱結合するように、両主面に電極の形成された焦電体が
配置され、該焦電体に生じた焦電流変化を電気信号とし
て取出すことが可能とされている。よって、被検知体の
温度変化速度（ｄＴ／ｄｔ）を、直接電気信号として取
出し得るので、正確にかつ迅速に該温度変化速度を検出
することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は焦電流の大きさと温度変化速度と関係を示す図
、第２図はこの発明の焦電検知器の一実施例の回路図、
第３図は他の実施例を示す回路図、第４図は焦電係数Ｐ
の温度変化を示す図である。 第１図 ）１　バ［焚イレ東ハしく°Ｃ／分） 第４図 ど１＼ きど 温　度（’Ｃ）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）温度が変化する被検知体の温度変化率を測定する
   ための温度検知器であって、 被検知体に熱結合するように配置される焦電体と、 被検知体の温度変化に伴って前記焦電体に生じる焦電流
   の変化を取出すために焦電体の両主面に形成された電極
   と、 前記電極に接続されており、前記焦電体に生じた焦電流
   変化を電気信号として取出す手段とを備えることを特徴
   とする、温度検知器。
2. （２）前記焦電体の焦電係数の検知環境温度による変化
   幅は、環境温度範囲が−２５〜５０℃において、２５℃
   における焦電係数を基準として±３０％の範囲にある、
   特許請求の範囲第１項記載の温度検知器。
3. （３）前記焦電体は被検知体に接触されて配置される、
   特許請求の範囲第１項または第２項記載の温度検知器。