【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は高温においても温度検出が可能なサーミ
スタ素子に関するものである。
近年のエレクトロニクスの発達は各分野におけ
るシステム化への志向となり、それに伴なつてセ
ンシングデバイスの開発がひとつの重要な課題と
なつている。
そのひとつに温度の検出があるが、300℃以下
の温度の検出においてはNTCあるいはPTCサー
ミスタの開発とともにすでに各分野においてサー
ミスタは不可欠な存在となつていることは周知の
通りである。そして近年、技術の進歩とともに過
酷な条件における温度検出においても使い易さを
身上とするサーミスタ、たとえば自動車や、家電
製品において高温下でも信頼性の優れたサーミス
タの出現が望まれている。しかし、このような要
求に対し、すでに多くの研究が進められている
が、いまだ充分満足する性能のセンサは出現して
いない。
そこで本発明者等は、イルメナイト型構造の酸
化物に関して結晶化学的に鋭意検討の結果、新し
い理論を確立し、それに基づきCoXTiYO3で表わ
される組成式の酸化物を製造し、鋭意研究の結
果、高温検出に適するサーミスタを見出したもの
である。
すなわち、本発明はイルメナイト型構造が酸素
は六方最密充填し、その６配位位置に２種の陽イ
オンが規則正しく分布しているため、高温で安定
であることに着目し、２種の陽イオンとして種々
のものを選び、実験研究の結果、２種の陽イオン
として陽イオン半径がほぼ等しいCo2+、Ti4+を
選ぶことにより、ヒステリシスがまつたくなく、
かつ応答速度の優れたサーミスタ素子が得られる
ことを確認したものである。
以下本発明の実施例について詳細に述べる。
先ず、CoO、TiO2の各酸化物を第１表に示す
ように秤量する。No.１………５は試料番号であ
る。これ等の試料は秤量後、湿式または乾式にて
混合し、乾燥した後、微細化のため粉砕する。
次いで、その粉砕物を加圧成形し、800〜1300
℃にて１次焼成する。焼成物は再度微細化する。
ここでサーミスタ素子として成形するが、成形に
は加圧成形、膜成形等、従来用いられてきた方法
にて行なわれる。電極を包埋する場合はこの工程
にて行なう。
次に成形物を900〜1500℃にて２次焼成し、そ
の後エージング操作を行なうことによつて完成す
る。
センサの実装については用途別に種々の方法が
採られるが、ここでは省略する。
The present invention relates to a thermistor element that can detect temperature even at high temperatures. The recent development of electronics has led to a trend toward systemization in various fields, and the development of sensing devices has become an important issue. One of these is temperature detection, and it is well known that thermistors have already become indispensable in various fields with the development of NTC or PTC thermistors for detecting temperatures below 300°C. In recent years, with the advancement of technology, there has been a desire for a thermistor that is easy to use even when detecting temperature under harsh conditions, such as a thermistor that is highly reliable even at high temperatures in automobiles and home appliances. However, although much research has already been carried out to meet these demands, no sensor with performance that fully satisfies has yet appeared. Therefore, the present inventors established a new theory as a result of intensive crystal chemistry studies regarding oxides with an ilmenite structure, and based on this theory, produced an oxide with the compositional formula Co X Ti Y O 3 . As a result of their research, they discovered a thermistor suitable for high temperature detection. That is, the present invention focuses on the fact that the ilmenite structure is stable at high temperatures because oxygen is hexagonally close-packed and two types of cations are regularly distributed in the six coordination positions. By selecting various ions and, as a result of experimental research, selecting Co 2+ and Ti 4+ as the two types of cations, which have approximately the same cation radius, hysteresis will not occur.
It was also confirmed that a thermistor element with excellent response speed could be obtained. Examples of the present invention will be described in detail below. First, each oxide of CoO and TiO 2 is weighed as shown in Table 1. No.1...5 is the sample number. These samples are weighed, mixed wet or dry, dried, and then ground to make them fine. Next, the pulverized product is pressure-molded and
Primary firing is performed at ℃. The fired product is refined again.
Here, the thermistor element is molded using conventionally used methods such as pressure molding and film molding. If electrodes are to be embedded, this step is performed. Next, the molded product is subjected to secondary firing at 900 to 1500°C, and then subjected to an aging operation to complete the product. Various methods are used to mount the sensor depending on the application, but will not be described here.
【表】
第１図に前記の１次焼成温度を1200℃、２次焼
成温度を1350℃とした場合の各サーミスタ素子の
温度−抵抗値持性を示す。
この図から本発明のサーミスタ素子は実用的な
抵抗値を示し、なおかつ、組成を調節することに
よりＢ定数を5000〜10000の間に変化することが
可能であることがわかる。
第２図は、700℃における経時変化を示す。図
から明らかなように、試料No.３は全く抵抗変化が
観察されず、他の試料については若干の経時変化
が初期に見られるが、この変化は実用上充分小さ
いものと見做すことができる。また長期的には変
化していない。
以下の実施例から明らかなように、本発明によ
るサーミスタ素子は1000℃以下の温度測定用素子
として極めて優れた性能であり、現在、自動車用
電気装置や、家庭用電気器具など多くの分野にお
いて望まれている高温用サーミスタとして好適で
あり、自動制御の技術分野に貢献するところ大で
ある。[Table] Figure 1 shows the temperature-resistance characteristics of each thermistor element when the primary firing temperature was 1200°C and the secondary firing temperature was 1350°C. It can be seen from this figure that the thermistor element of the present invention exhibits a practical resistance value, and that the B constant can be varied between 5,000 and 10,000 by adjusting the composition. Figure 2 shows the change over time at 700°C. As is clear from the figure, no resistance change was observed in sample No. 3, and some changes over time were observed in the other samples at the beginning, but this change can be considered to be small enough for practical use. can. Moreover, it has not changed in the long term. As is clear from the following examples, the thermistor element according to the present invention has extremely excellent performance as a temperature measurement element of 1000°C or less, and is currently desired in many fields such as automotive electrical equipment and household electrical appliances. It is suitable as a high-temperature thermistor, and will greatly contribute to the technical field of automatic control.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は、本発明にかかるサーミスタ素子の温
度−抵抗値特性を示す図、第２図は同じく抵抗値
の経時変化特性を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing the temperature-resistance value characteristic of the thermistor element according to the present invention, and FIG. 2 is a diagram similarly showing the time-dependent change characteristic of the resistance value.