JPS6349170B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6349170B2 JPS6349170B2 JP53126674A JP12667478A JPS6349170B2 JP S6349170 B2 JPS6349170 B2 JP S6349170B2 JP 53126674 A JP53126674 A JP 53126674A JP 12667478 A JP12667478 A JP 12667478A JP S6349170 B2 JPS6349170 B2 JP S6349170B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- temperature
- magnetic
- coil
- curie point
- magnetic material
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Soft Magnetic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は磁性体のキユリー点における透磁率の
変化を利用した温度検知器に関するものであり、
温度検知素子の特性を改善することにより、高温
領域での温度検知を容易にするものである。
変化を利用した温度検知器に関するものであり、
温度検知素子の特性を改善することにより、高温
領域での温度検知を容易にするものである。
一般に磁性体の透磁率はキユリー点近傍におい
て急激な減少を示す。従つて検知しようとする温
度にキユリー点を有する磁性体を磁心としたコイ
ルを作ると、そのインダクタンスは磁心の透磁率
μに比例するため、キユリー点で急激に減少す
る。従つて、コイルのインピーダンスも同様に急
激に減少する。この性質を利用して温度検知器を
作れる事はすでに知られている。
て急激な減少を示す。従つて検知しようとする温
度にキユリー点を有する磁性体を磁心としたコイ
ルを作ると、そのインダクタンスは磁心の透磁率
μに比例するため、キユリー点で急激に減少す
る。従つて、コイルのインピーダンスも同様に急
激に減少する。この性質を利用して温度検知器を
作れる事はすでに知られている。
第１図はこのような温度検知器の一例を示す。
図において、１はコイル，２は磁性体，３は交流
定電流源，４は電圧計である。
図において、１はコイル，２は磁性体，３は交流
定電流源，４は電圧計である。
コイル１は、抵抗分をＲ，磁性体２を入れない
ときのインダクタンスをLO，高周波インピーダ
ンスをＺとし、交流定電流源３の周波数を，磁
性体２の透磁率をμとすると、 Ｚ＝√2＋（2O）2 で表わされる高周波インピーダンスを呈する。
ときのインダクタンスをLO，高周波インピーダ
ンスをＺとし、交流定電流源３の周波数を，磁
性体２の透磁率をμとすると、 Ｚ＝√2＋（2O）2 で表わされる高周波インピーダンスを呈する。
この高周波インピーダンスＺは温度により変化
する。すなわち温度が上昇すると、磁性体２の透
磁率μが温度とともに上昇する。従つてコイル１
の高周波インピーダンスＺも温度上昇に従い大き
くなつてゆく。温度がキユリー点に達すると、透
磁率μは急激に減少し、従つてコイル１の高周波
インピーダンスＺも急激に減少する。キユリー点
以上の温度ではコイル１の高周波インピーダンス
はほぼ一定値となる。第２図にこのコイル１の高
周波インピーダンスＺの温度特性を示す。
する。すなわち温度が上昇すると、磁性体２の透
磁率μが温度とともに上昇する。従つてコイル１
の高周波インピーダンスＺも温度上昇に従い大き
くなつてゆく。温度がキユリー点に達すると、透
磁率μは急激に減少し、従つてコイル１の高周波
インピーダンスＺも急激に減少する。キユリー点
以上の温度ではコイル１の高周波インピーダンス
はほぼ一定値となる。第２図にこのコイル１の高
周波インピーダンスＺの温度特性を示す。
コイル１に交流定電流源３から周波数の定電
流が流されると、コイル１の両端にはそのインピ
ーダンスＺに比例した電圧ｖ＝iZが現わる。この
電圧ｖは電圧計４で測定さる。この電圧ｖは電流
ｉが一定であるから高周波インピーダンスＺの変
化に対応して変化し、温度がキユリー点に達する
と第２図に示すように急激に減少する。したがつ
て電圧ｖによりキユリー点温度を検知することが
できる。
流が流されると、コイル１の両端にはそのインピ
ーダンスＺに比例した電圧ｖ＝iZが現わる。この
電圧ｖは電圧計４で測定さる。この電圧ｖは電流
ｉが一定であるから高周波インピーダンスＺの変
化に対応して変化し、温度がキユリー点に達する
と第２図に示すように急激に減少する。したがつ
て電圧ｖによりキユリー点温度を検知することが
できる。
このようにキユリー点を検知する方式の温度検
知器はある特定の温度以上であるか否かを検知す
る場合に使用される。
知器はある特定の温度以上であるか否かを検知す
る場合に使用される。
このような構成の温度検知器において、500℃
〜1000℃程度の高温領域における温度検知をしよ
うとする場合は、磁性体２としてキユリー点の高
いものを使用しなければならない。このキユリー
点の高い磁性体は、その透磁率μが温度と共に上
昇してキユリー点直前の温度で相当大きな値を示
し、キユリー点で急激に低下するが、室温付近で
の透磁率とキユリー点以上での透磁率との差は小
さい。したがつて、このような磁性体を使用した
コイルの高周波インピーダンスも第２図に見られ
るように室温付近の値とキユリー点以上での値と
に差ΔZが小さい。このように差の小さい高周波
インピーダンスを区別して検知するには検知回路
（第１図の例では電圧計４）に高精度が要求され、
温度検知器としての構成が複雑かつ高価となる。
〜1000℃程度の高温領域における温度検知をしよ
うとする場合は、磁性体２としてキユリー点の高
いものを使用しなければならない。このキユリー
点の高い磁性体は、その透磁率μが温度と共に上
昇してキユリー点直前の温度で相当大きな値を示
し、キユリー点で急激に低下するが、室温付近で
の透磁率とキユリー点以上での透磁率との差は小
さい。したがつて、このような磁性体を使用した
コイルの高周波インピーダンスも第２図に見られ
るように室温付近の値とキユリー点以上での値と
に差ΔZが小さい。このように差の小さい高周波
インピーダンスを区別して検知するには検知回路
（第１図の例では電圧計４）に高精度が要求され、
温度検知器としての構成が複雑かつ高価となる。
室温付近での高周波インピーダンスとキユリー
点以上での高周波インピーダンスの差ΔZを大き
くするには、コイルのインダクタンスLOまたは
交流周波数を大きくすればよい。しかし、温度
検知器としては出来るだけ熱容量を小さく、小型
に作れることが望ましく、このためにはコイル自
身小型にしなければならないのでインダクタンス
LOの大きさには制限がある。また、磁性体の高
周波特性を考慮すると、交流周波数も高くする
ことは出来ない。
点以上での高周波インピーダンスの差ΔZを大き
くするには、コイルのインダクタンスLOまたは
交流周波数を大きくすればよい。しかし、温度
検知器としては出来るだけ熱容量を小さく、小型
に作れることが望ましく、このためにはコイル自
身小型にしなければならないのでインダクタンス
LOの大きさには制限がある。また、磁性体の高
周波特性を考慮すると、交流周波数も高くする
ことは出来ない。
また、以上の説明ではコイル１の抵抗分Ｒを無
視して説明しているが、500℃以上の高温になる
と、コイル１の抵抗分Ｒの変化も無視できなくな
る。すなわち、一般に高温になるにつれてコイル
の電気抵抗成分Ｒは増加するので、高周波インピ
ーダンスＺはこの抵抗分Ｒの増加によつても増大
してゆき、第２図の高温側のインピーダンス全体
がもち上るような形になる。したがつて、ΔZは
ますます小さくなり、第３図に示すようにキユリ
ー点以上でのインピーダンスが室温でのインピー
ダンスより大きくなつてしまうこともある。第３
図の場合には、検知回路の測定結果からは温度
TCと温度TNとの区別ができないため、温度検知
が不能となつてしまう。
視して説明しているが、500℃以上の高温になる
と、コイル１の抵抗分Ｒの変化も無視できなくな
る。すなわち、一般に高温になるにつれてコイル
の電気抵抗成分Ｒは増加するので、高周波インピ
ーダンスＺはこの抵抗分Ｒの増加によつても増大
してゆき、第２図の高温側のインピーダンス全体
がもち上るような形になる。したがつて、ΔZは
ますます小さくなり、第３図に示すようにキユリ
ー点以上でのインピーダンスが室温でのインピー
ダンスより大きくなつてしまうこともある。第３
図の場合には、検知回路の測定結果からは温度
TCと温度TNとの区別ができないため、温度検知
が不能となつてしまう。
本発明はこのような種々の欠点を改善するため
になされたもので、検知しようとする高温度にキ
ユリー点を有する第１の材料と、室温付近におけ
る透磁率が高く、キユリー点は第１の材料より低
い第２の材料を組合せて磁心入りコイルを作成す
ることにより、室温付近から検知温度までの範囲
で高い高周波インピーダンスを保持し、キユリー
点（検知温度）以上での高周波インピーダンスと
の差ΔZを大きくして、簡単な検知回路でも高温
検知を確実に精度よく行うことのできる温度検知
器を提供しようとするものである。
になされたもので、検知しようとする高温度にキ
ユリー点を有する第１の材料と、室温付近におけ
る透磁率が高く、キユリー点は第１の材料より低
い第２の材料を組合せて磁心入りコイルを作成す
ることにより、室温付近から検知温度までの範囲
で高い高周波インピーダンスを保持し、キユリー
点（検知温度）以上での高周波インピーダンスと
の差ΔZを大きくして、簡単な検知回路でも高温
検知を確実に精度よく行うことのできる温度検知
器を提供しようとするものである。
高温にキユリー点を持て第１の材料としては、
鉄，コバルト，ニツケルあるいはこれらの合金が
ある。特に、Fe―Co系合金又はCo―Ni系合金の
組成を制御することにより1120℃までの任意の値
のキユリー点を有する材料が得られる。したがつ
てこの材料調整により検知温度を任意に設定する
ことが可能である。これらの金属又は合金の透磁
率は、室温付近から温度の上昇とともに増大し、
キユリー点直前で最大値を示し、キユリー点で急
激に減少する。
鉄，コバルト，ニツケルあるいはこれらの合金が
ある。特に、Fe―Co系合金又はCo―Ni系合金の
組成を制御することにより1120℃までの任意の値
のキユリー点を有する材料が得られる。したがつ
てこの材料調整により検知温度を任意に設定する
ことが可能である。これらの金属又は合金の透磁
率は、室温付近から温度の上昇とともに増大し、
キユリー点直前で最大値を示し、キユリー点で急
激に減少する。
キユリー点は低いが室温付近で透磁率の高い第
２の材料としては、例えばニツケル，パーマロ
イ，センダスト，フエライト等の金属又は合金が
使用される。
２の材料としては、例えばニツケル，パーマロ
イ，センダスト，フエライト等の金属又は合金が
使用される。
これらの第１の材料および第２の材料を温度検
知素子の構成材料として使用することにより、低
温領域では高透磁率の第２の材料の効果により、
高温領域では高キユリー点を有する第１の材料の
キユリー点近傍での増大した透磁率の効果によ
り、室温付近から高温の検知温度までの範囲で高
い高周波インピーダンスを有するので、検知温度
以上での高周波インピーダンスとの差の大きい温
度検知素子を作ることが可能である。このときの
高周波インピーダンスの温度変化は第４図のよう
になる。図中点線は高キユリー点の第１の材料単
独の特性で、第３図の曲線に相当するものであ
る。TLは第２の材料のキユリー点である。
知素子の構成材料として使用することにより、低
温領域では高透磁率の第２の材料の効果により、
高温領域では高キユリー点を有する第１の材料の
キユリー点近傍での増大した透磁率の効果によ
り、室温付近から高温の検知温度までの範囲で高
い高周波インピーダンスを有するので、検知温度
以上での高周波インピーダンスとの差の大きい温
度検知素子を作ることが可能である。このときの
高周波インピーダンスの温度変化は第４図のよう
になる。図中点線は高キユリー点の第１の材料単
独の特性で、第３図の曲線に相当するものであ
る。TLは第２の材料のキユリー点である。
第１の材料および第２の材料は温度検知素子を
構成する際次のように使用される。
構成する際次のように使用される。
(1) 第１の材料および第２の材料をいずれも磁心
として利用し、銅線などの電線をコイルとして
利用する。この場合、第１および第２の各材料
単独で作られた磁心を組合せてペアーとしたも
のを磁心として使用してもよく、両材料を粉末
にし、これを混合固化して作つた磁心としても
よい。
として利用し、銅線などの電線をコイルとして
利用する。この場合、第１および第２の各材料
単独で作られた磁心を組合せてペアーとしたも
のを磁心として使用してもよく、両材料を粉末
にし、これを混合固化して作つた磁心としても
よい。
(2) 第１の材料および第２の材料のいずれか一方
を磁心として使用し、他方を線材としてコイル
として使用する。この場合、どちらの材料をコ
イルとしてもよく、一般的には加工のしやすさ
等を考慮して定めればよい。
を磁心として使用し、他方を線材としてコイル
として使用する。この場合、どちらの材料をコ
イルとしてもよく、一般的には加工のしやすさ
等を考慮して定めればよい。
(3) 第１の材料および第２の材料をいずれもコイ
ルとして利用する。磁心はあつてもなくてもよ
い。
ルとして利用する。磁心はあつてもなくてもよ
い。
これらの使用態様はどれも本発明の作用効果と
しては変らない。したがつて、設計時に形状，つ
くりやすさ等を考慮して適宜選択すればよい。
しては変らない。したがつて、設計時に形状，つ
くりやすさ等を考慮して適宜選択すればよい。
以下実施例について説明する。
＜実施例 １＞
４mmφ，４cmの石英ボビンに100ターンの銅線
を巻いてコイルとし、磁心としては鉄94％，コバ
ルト６％合金による磁心１本とパーマロイによる
磁心１本を組合せて石英ボビン内に挿入した。高
周波インピーダンスの測定は100KHzで行つた。
第５図にコイル両端での電圧と温度の関係を示
す。この実施例では検知温度（835℃）以上と室
温とで２倍強のインピーダンス比が得られ、両者
の差は十分大きいので、835℃以上の温度を簡単
かつ確実に検知することができる。
を巻いてコイルとし、磁心としては鉄94％，コバ
ルト６％合金による磁心１本とパーマロイによる
磁心１本を組合せて石英ボビン内に挿入した。高
周波インピーダンスの測定は100KHzで行つた。
第５図にコイル両端での電圧と温度の関係を示
す。この実施例では検知温度（835℃）以上と室
温とで２倍強のインピーダンス比が得られ、両者
の差は十分大きいので、835℃以上の温度を簡単
かつ確実に検知することができる。
＜実施例 ２＞
４mmφ，４cmの石英ボビンに0.3mmφの第２の
材料としてのニツケル線100ターンを巻いてコイ
ルとし、磁心として0.9φの第１の材料としての鉄
線９本を用いた。高周波インピーダンスの測定は
100KHzで行つた。第６図にコイル両端での電圧
と温度との関係を示す。この場合室温と検知温度
（769℃）以上とのインピーダンス比は最低２倍弱
得られた。検知温度でのインピーダンス変化は非
常にシヤープで精度良い温度検知素子として使用
できることが確認された。
材料としてのニツケル線100ターンを巻いてコイ
ルとし、磁心として0.9φの第１の材料としての鉄
線９本を用いた。高周波インピーダンスの測定は
100KHzで行つた。第６図にコイル両端での電圧
と温度との関係を示す。この場合室温と検知温度
（769℃）以上とのインピーダンス比は最低２倍弱
得られた。検知温度でのインピーダンス変化は非
常にシヤープで精度良い温度検知素子として使用
できることが確認された。
＜実施例 ３＞
温度検知素子の温度応答速度を早くするため、
素子を小型化する目的で外径４mmφ内径３mmφ長
さ５mmの円筒型のFe94％，Co6％磁心を作成し、
0.4mmφのニツケル線をトロイダルに10ターン巻
いたものを作成した。1KHzでのコイルのインダ
クタンスの温度変化を第７図に示す。磁心材料の
特性にニツケル線を組合せた効果が確認された。
素子を小型化する目的で外径４mmφ内径３mmφ長
さ５mmの円筒型のFe94％，Co6％磁心を作成し、
0.4mmφのニツケル線をトロイダルに10ターン巻
いたものを作成した。1KHzでのコイルのインダ
クタンスの温度変化を第７図に示す。磁心材料の
特性にニツケル線を組合せた効果が確認された。
以上のように、本発明はキユリー点の高い第１
の磁性体と、室温付近における透磁率が第１の磁
性体のキユリー点以上での透磁率よりも大きく、
かつキユリー点が第１の磁性体のキユリー点より
低い第２の磁性体とを温度検知素子の構成材料と
して使用し、第１および第２の磁性体を共に磁心
又はコイルとして使用するか，あるいはいずれか
一方の磁性体を磁心とし、他方の磁性体をコイル
として使用した温度検知素子を利用した温度検知
器であり、簡単な検知回路により特定の高温度以
上か否かの検知を確実に行うことができる。
の磁性体と、室温付近における透磁率が第１の磁
性体のキユリー点以上での透磁率よりも大きく、
かつキユリー点が第１の磁性体のキユリー点より
低い第２の磁性体とを温度検知素子の構成材料と
して使用し、第１および第２の磁性体を共に磁心
又はコイルとして使用するか，あるいはいずれか
一方の磁性体を磁心とし、他方の磁性体をコイル
として使用した温度検知素子を利用した温度検知
器であり、簡単な検知回路により特定の高温度以
上か否かの検知を確実に行うことができる。
なお、以上の説明では第１の材料および第２の
材料を各１種づつ使用した場合について説明した
が、各々に２つ以上の材料を使用して高周波イン
ピーダンス特性を微調整し特性を向上させること
ができる。
材料を各１種づつ使用した場合について説明した
が、各々に２つ以上の材料を使用して高周波イン
ピーダンス特性を微調整し特性を向上させること
ができる。
さらに、第１図の実施例ではコイルに定電流を
流し、コイル両端に現われる電圧の変化を測定し
て温度検知しているが、コイル両端に定電圧を加
え、コイルに流れる電流の変化を検知するように
してもよい。
流し、コイル両端に現われる電圧の変化を測定し
て温度検知しているが、コイル両端に定電圧を加
え、コイルに流れる電流の変化を検知するように
してもよい。
第１図は温度検知器の一例を示す回路図、第２
図および第３図は従来の温度検知器における温度
特性図、第４図は本発明による温度検知器におけ
る温度特性図、第５図ないし第７図は本発明の実
施例における温度特性図である。 １……コイル、２……磁性体、３……交流定電
流源、４……電圧計。
図および第３図は従来の温度検知器における温度
特性図、第４図は本発明による温度検知器におけ
る温度特性図、第５図ないし第７図は本発明の実
施例における温度特性図である。 １……コイル、２……磁性体、３……交流定電
流源、４……電圧計。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ キユリー点が高く透磁率が温度とともに上昇
する第１の磁性体からなるコイル又は磁心と、キ
ユリー点が第１の磁性体のキユリー点より低く室
温付近における透磁率が第１の磁性体のキユリー
点以上での透磁率より大きく、かつ透磁率が温度
とともに上昇する第２の磁性体から成るコイル又
は磁心とを具備した温度検知素子を使用し、前記
第１の磁性体のキユリー点における透磁率の変化
を検知することを特徴とする温度検知器。 ２ 第１の磁性体が鉄、コバルト、ニツケルのう
ちの少なくとも１つを含む金属又は合金である特
許請求の範囲第１項記載の温度検知器。 ３ 第１の磁性体が鉄―コバルト系合金又はコバ
ルト―ニツケル系合金である特許請求の範囲第１
項記載の温度検知器。 ４ 第２の磁性体がニツケル、パーマロイ、セン
ダスト、フエライトの中から選ばれたものである
特許請求の範囲第１項記載の温度検知器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12667478A JPS5552921A (en) | 1978-10-13 | 1978-10-13 | Temperature detector |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12667478A JPS5552921A (en) | 1978-10-13 | 1978-10-13 | Temperature detector |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5552921A JPS5552921A (en) | 1980-04-17 |
| JPS6349170B2 true JPS6349170B2 (ja) | 1988-10-03 |
Family
ID=14941045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12667478A Granted JPS5552921A (en) | 1978-10-13 | 1978-10-13 | Temperature detector |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5552921A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8918774D0 (en) * | 1989-08-17 | 1989-09-27 | Nat Res Dev | Temperature llistory indicator |
| US5201583A (en) * | 1989-08-17 | 1993-04-13 | British Technology Group Limited | Temperature history indicator |
| US7985022B2 (en) | 2007-03-01 | 2011-07-26 | Metglas, Inc. | Remote temperature sensing device and related remote temperature sensing method |
| US7931400B2 (en) * | 2007-03-01 | 2011-04-26 | Metglas, Inc. | Temperature sensor and related remote temperature sensing method |
-
1978
- 1978-10-13 JP JP12667478A patent/JPS5552921A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5552921A (en) | 1980-04-17 |
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