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JP4996196B2 - THERMISTOR ELEMENT, TEMPERATURE SENSOR USING SAME, AND METHOD FOR PRODUCING THERMISTOR ELEMENT - Google Patents

THERMISTOR ELEMENT, TEMPERATURE SENSOR USING SAME, AND METHOD FOR PRODUCING THERMISTOR ELEMENT Download PDF

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JP4996196B2
JP4996196B2 JP2006279331A JP2006279331A JP4996196B2 JP 4996196 B2 JP4996196 B2 JP 4996196B2 JP 2006279331 A JP2006279331 A JP 2006279331A JP 2006279331 A JP2006279331 A JP 2006279331A JP 4996196 B2 JP4996196 B2 JP 4996196B2
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electrode
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thermistor
resistance value
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和香子 高野
孝昭 長曽我部
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Niterra Co Ltd
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NGK Spark Plug Co Ltd
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  • Thermistors And Varistors (AREA)

Description

本発明は、温度変化によって抵抗値が変化するサーミスタ素子、これを用いた温度センサ、及びサーミスタ素子の製造方法に関する。   The present invention relates to a thermistor element whose resistance value changes with a temperature change, a temperature sensor using the thermistor element, and a thermistor element manufacturing method.

従来より、導電性を有し、その抵抗値(比抵抗)が温度によって変化する導電性酸化物焼結体(金属酸化物セラミック)を用いて温度測定を行うNTCサーミスタ素子、さらには、このサーミスタ素子を用いた温度センサが知られている(特許文献1,2)。
このような温度センサの用途の1つとして、自動車等の排気管や触媒装置に取り付けて、排気ガスや触媒の温度を測定する用途がある。
また、サーミスタ素子の形態例としては、例えば、特許文献1の図2に示すように、サーミスタ素子本体に2本の導電線の一部を互いに平行に挿入したものが挙げられる。
Conventionally, an NTC thermistor element that conducts temperature measurement using a conductive oxide sintered body (metal oxide ceramic) that has electrical conductivity and whose resistance value (specific resistance) varies with temperature. Temperature sensors using elements are known (Patent Documents 1 and 2).
One of the uses of such a temperature sensor is to attach to an exhaust pipe or a catalyst device of an automobile or the like and measure the temperature of exhaust gas or catalyst.
Moreover, as a form example of the thermistor element, for example, as shown in FIG. 2 of Patent Document 1, there is one in which a part of two conductive wires are inserted in parallel to each other in the thermistor element body.

特開2006−30025号公報JP 2006-30025 A 特開2000−88673号公報JP 2000-88673 A

このような用途の温度センサ(サーミスタ素子)では、−40℃の低温域から900℃の高温域までの極めて広い温度範囲で、温度を測定できることが求められる場合がある。 ところで、NTC型のサーミスタ素子は、温度が低い場合には抵抗値が高く、温度が上昇すると共に、その抵抗値が低くなる。   A temperature sensor (thermistor element) for such applications may be required to be able to measure temperature in a very wide temperature range from a low temperature range of −40 ° C. to a high temperature range of 900 ° C. By the way, the NTC type thermistor element has a high resistance value when the temperature is low, and the resistance value decreases as the temperature rises.

しかるに、サーミスタ素子の抵抗値が高すぎる場合も、低すぎる場合も、その抵抗値を簡易な回路で適切に測定することが困難になる。例えば、サーミスタ素子を用いた測温にしばしば用いられるリニアライズ回路(抵抗分圧回路)などを用いた場合、温度を測定する範囲において、サーミスタ素子の抵抗値が、概略、20Ω〜700kΩ程度の範囲に入っているのが好ましいことが判ってきた。さらに好ましくは、概略、50Ω〜500kΩの範囲に入っているのが好ましいことが判ってきた。
また、−40〜900℃の温度範囲で、このような抵抗値の範囲に収まるには、サーミスタ素子本体の持つB定数が、2000K〜3000K程度とする必要があることも判ってきた。
However, when the resistance value of the thermistor element is too high or too low, it is difficult to appropriately measure the resistance value with a simple circuit. For example, when a linearize circuit (resistance voltage dividing circuit) or the like often used for temperature measurement using a thermistor element is used, the resistance value of the thermistor element is roughly in the range of about 20Ω to 700 kΩ in the temperature measurement range. It has turned out to be preferable. More preferably, it has been found that it is generally preferable to be in the range of 50Ω to 500 kΩ.
It has also been found that the B constant of the thermistor element body needs to be about 2000K to 3000K in order to be within such a resistance value range in the temperature range of -40 to 900 ° C.

しかしながら、−40〜900℃の温度範囲において、サーミスタ素子の抵抗値を、上述の範囲内に適切に収めるには、サーミスタ素子本体のB定数の値のみならず、各部の寸法など他の要素についても考慮する必要があり、適切な特性を有するサーミスタ素子を製造するには、なお検討が必要であった。   However, in order to keep the resistance value of the thermistor element within the above range in the temperature range of −40 to 900 ° C., not only the value of the B constant of the thermistor element body but also other elements such as dimensions of each part. In order to manufacture a thermistor element having appropriate characteristics, further studies have been required.

そこで、さらに発明者らが調査を行ったところ、B定数がB(-40〜900)=2.00×103〜3.00×103Kの導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体を用いたサーミスタ素子のうち、サーミスタ素子本体を貫通し、直線状に延びた、断面円形の第1電極部を有する第1電極線と、第1電極線と対をなす第2電極線であって、サーミスタ素子本体を上記電極部に平行に貫通し、直線状に延びた、断面円形の第2電極部を有する第2電極線と、を備えているサーミスタ素子については、少なくとも、サーミスタ素子本体の、第1電極部と第2電極部との仮想中点を通る、第1電極部と第2電極部との間を結ぶ仮想面に直交する仮想面直交方向の厚みtが、t=0.50〜1.2mmであり、第1電極部及び第2電極部の直径φが、φ=0.25〜0.40mmである範囲においては、第1電極部及び第2電極部の長さをL(mm)、第1電極部と第2電極部との間の電極間距離をD(mm)としたとき、サーミスタ素子の抵抗値は、電極寸法比D/Lと比例関係となり、電極寸法比D/Lが大きいほど抵抗値が増加することが判明した。 Then, when the inventors further investigated, the thermistor element comprising a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 3.00 × 10 3 K Among the thermistor elements using the main body, a first electrode line having a first electrode portion having a circular cross section and extending linearly through the thermistor element main body, and a second electrode line paired with the first electrode line And a thermistor element including a second electrode line having a second electrode part having a circular cross section and extending in a straight line and penetrating the thermistor body in parallel to the electrode part. The thickness t in the direction perpendicular to the imaginary plane perpendicular to the imaginary plane connecting the first electrode section and the second electrode section passing through the imaginary midpoint between the first electrode section and the second electrode section of the main body is t = 0.50 to 1.2 mm, and the diameter φ of the first electrode portion and the second electrode portion is φ = 0. In the range of 25 to 0.40 mm, the length of the first electrode portion and the second electrode portion is L (mm), and the distance between the electrodes between the first electrode portion and the second electrode portion is D (mm). ), The resistance value of the thermistor element is proportional to the electrode dimension ratio D / L, and it has been found that the resistance value increases as the electrode dimension ratio D / L increases.

さらに、直径φの抵抗値に対する影響や、厚みtの抵抗値に対する影響、断面円形の第1,第2電極部を用いたことによる影響も、判ってきた。
本発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、−40〜900℃の温度範囲で、適切な抵抗値を取ることができるサーミスタ素子、これを用いた温度センサ、及びサーミスタ素子の製造方法を提供することを目的とする。
Furthermore, the influence of the diameter φ on the resistance value, the influence of the thickness t on the resistance value, and the influence of using the first and second electrode portions having a circular cross section have been found.
The present invention has been made based on such knowledge, and thermistor element capable of taking an appropriate resistance value in the temperature range of −40 to 900 ° C., temperature sensor using the thermistor element, and manufacture of the thermistor element. It aims to provide a method.

その解決手段は、B定数がB(-40〜900)=2.00×103〜3.00×103Kの導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体と、上記サーミスタ素子本体を貫通し、直線状に延びた、断面円形の第1電極部を有する第1電極線と、上記第1電極線と対をなす第2電極線であって、上記サーミスタ素子本体を上記第1電極部に平行に貫通し、直線状に延びた、断面円形で、上記第1電極部と等しい直径及び長さの第2電極部を有する第2電極線と、を備え、上記サーミスタ素子本体は、上記第1電極部と第2電極部との仮想中点を通る、上記第1電極部と第2電極部との間を結ぶ仮想面に直交する仮想面直交方向の厚みtが、t=0.500〜1.20mmであり、上記第1電極部及び第2電極部は、その直径φが、φ=0.250〜0.400mmであり、上記第1電極部及び第2電極部の長さをL(mm)、上記第1電極部と第2電極部との間の電極間距離をD(mm)、素子残厚をY(mm)=t−φ/√2としたとき、電極寸法比D/Lを、下記式(1)の範囲としてなるサーミスタ素子である。
[(2.00×10-2×0.410)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]
≦ D/L ≦
[(7.00×102×0.410)/(2.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)] …(1)
The solution includes a thermistor element body made of a conductive oxide sintered body having a B constant of B (-40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 3.00 × 10 3 K, and the thermistor element body. A first electrode line having a first electrode portion that penetrates and extends linearly and has a circular cross section, and a second electrode line that forms a pair with the first electrode line, wherein the thermistor element body is the first electrode. A second electrode wire having a second electrode portion having a circular cross section, extending in a straight line, extending in a straight line, and having the same diameter and length as the first electrode portion, and the thermistor element body includes: A thickness t in a direction perpendicular to a virtual plane passing through a virtual midpoint between the first electrode portion and the second electrode portion and orthogonal to a virtual plane connecting the first electrode portion and the second electrode portion is t = 0. .500 to 1.20 mm, and the diameter of the first electrode portion and the second electrode portion is φ = 0.250 to 0.4. 00 mm, the length of the first electrode part and the second electrode part is L (mm), the distance between the first electrode part and the second electrode part is D (mm), and the remaining element thickness is A thermistor element in which the electrode dimension ratio D / L is in the range of the following formula (1) when Y (mm) = t−φ / √2.
[(2.00 × 10 -2 × 0.410) / (7.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)]
≦ D / L ≦
[(7.00 × 10 2 × 0.410) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)] (1)

本発明のサーミスタ素子では、このサーミスタ素子の電極寸法比D/Lを、B定数(=2000〜3000K)、直径φ、厚みtに応じた、式(1)で規定される範囲とすると、−40℃でのサーミスタ素子の第1電極線と第2電極線との間の抵抗値Rs(-40)を、Rs(-40)≦7.00×102kΩとすることができる。さらに、900℃でのサーミスタ素子の第1電極線と第2電極線との間の抵抗値Rs(900)を、Rs(900)≧2.00×10-2kΩとすることができる。つまり、温度が−40〜900℃の範囲で、サーミスタ素子の第1電極線と第2電極線との間の抵抗値Rsを、Rs=2.00×10-2〜7.00×102kΩとすることができる。従って、サーミスタ素子と検知抵抗とを直列に接続した抵抗分圧回路に定電圧を印加し、分圧した電圧値を計測する回路など、簡易な回路を用いながらも、−40〜900℃の範囲で、抵抗値Rsを適切に検知可能なサーミスタ素子とすることができる。
しかも、式(1)によれば、電極寸法比D/Lの範囲として与えられるので、Dを都合の良い値に固定しておき、Lを変化させる、あるいは、Lを都合の良い値に固定しておき、Dを変化させる、などの調整により、抵抗値Rsを容易に調整できる。
なお、B定数B(-40〜900)は、-40℃及び900℃における抵抗値から求めたB定数である。
In the thermistor element of the present invention, if the electrode dimension ratio D / L of the thermistor element is within the range defined by the equation (1) according to the B constant (= 2000 to 3000 K), the diameter φ, and the thickness t, − The resistance value Rs (−40) between the first electrode line and the second electrode line of the thermistor element at 40 ° C. can be set to Rs (−40) ≦ 7.00 × 10 2 kΩ. Furthermore, the resistance value Rs (900) between the first electrode line and the second electrode line of the thermistor element at 900 ° C. can be set to Rs (900) ≧ 2.00 × 10 −2 kΩ. That is, when the temperature is in the range of −40 to 900 ° C., the resistance value Rs between the first electrode line and the second electrode line of the thermistor element is Rs = 2.00 × 10 −2 to 7.00 × 10 2. It can be set to kΩ. Therefore, a constant voltage is applied to a resistance voltage dividing circuit in which a thermistor element and a detection resistor are connected in series, and a simple circuit such as a circuit for measuring a divided voltage value is used, but a range of −40 to 900 ° C. Thus, a thermistor element capable of appropriately detecting the resistance value Rs can be obtained.
Moreover, according to the equation (1), since it is given as a range of the electrode dimension ratio D / L, D is fixed to a convenient value and L is changed, or L is fixed to a convenient value. In addition, the resistance value Rs can be easily adjusted by adjusting D or the like.
The B constant B (−40 to 900) is a B constant obtained from the resistance values at −40 ° C. and 900 ° C.

ここで、式(1)について説明する。この式(1)のうち、[(2.00×10-2×0.410)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]をA1項、[(7.00×102×0.410)/(2.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]をA2項とする。また、[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]をB項、(φ/0.300)をC項、[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]をD項とする。B,C,D項は、式(1)の左右の項(上限及び下限の項)に共通の項である。 Here, Formula (1) is demonstrated. In this formula (1), [(2.00 × 10 −2 × 0.410) / (7.00 × 10 2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 ))] is represented by the term A1, [(7.00 × 10 2 × 0.410 ) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]. [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)] is the B term, (φ / 0.300) is the C term, and [0.278 / (0.474Y 2 -0.919Y + 0.698)] and the D term. The terms B, C and D are common to the left and right terms (upper limit and lower limit terms) of Equation (1).

先ず、A1項について説明する。
NTCサーミスタ素子の抵抗−温度特性、すなわち、温度Ts(K)における抵抗値Rsは、近似的に、Rs=R0・exp[B(1/Ts−1/T0)]で与えられる。ここで、当初抵抗値R0は、当初温度T0(K)における抵抗値、BはB定数(=B(-40〜900))である。
ところで、前述したように、B定数がB(-40〜900)=2.00×103〜3.00×103Kの導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体を用いたサーミスタのうち、サーミスタ素子本体を貫通し、直線状に延びた、断面円形の第1電極部を有する第1電極線と、第1電極線と対をなす第2電極線であって、サーミスタ素子本体を上記電極部に平行に貫通し、直線状に延びた、断面円形の第2電極部を有する第2電極線と、を備えているサーミスタ素子を考える。このサーミスタ素子については、少なくとも、サーミスタ素子本体の、第1電極部と第2電極部との仮想中点を通る、第1電極部と第2電極部との間を結ぶ仮想面に直交する仮想面直交方向の厚みtが、t=0.50〜1.2mmであり、第1電極部及び第2電極部の直径φが、φ=0.25〜0.40mmである範囲においては、第1電極部及び第2電極部の長さをL(mm)、第1電極部と第2電極部との間の電極間距離をD(mm)としたとき、サーミスタ素子の抵抗値Rsは、電極寸法比D/Lと比例関係となることが判明した。
このようになる理由は、第1,第2電極部は、サーミスタ素子本体を互いに平行に貫通しているので、その長さLに沿う方向についてみると、第1,第2電極部間に生じる電界の様子は、どの部分でも、ほぼ同様であると考えられる。したがって、長さLが2倍になれば、サーミスタ素子の抵抗値Rsは1/2倍になると言うように、反比例の関係になる。一方、第1電極部と第2電極部との間の電極間距離Dを2倍とすれば、サーミスタ素子の抵抗値Rsも2倍になると言うように、正比例の関係になる。したがって、サーミスタ素子の抵抗値Rsは電極寸法比D/Lと、正比例の関係になると考えられる。
First, the A1 term will be described.
The resistance-temperature characteristic of the NTC thermistor element, that is, the resistance value Rs at the temperature Ts (K) is approximately given by Rs = R0 · exp [B (1 / Ts−1 / T0)]. Here, the initial resistance value R0 is a resistance value at the initial temperature T0 (K), and B is a B constant (= B (−40 to 900)).
By the way, as described above, a thermistor using a thermistor element body made of a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 3.00 × 10 3 K. Of these, a first electrode line having a first electrode part having a circular cross section and extending linearly through the thermistor element body and a second electrode line paired with the first electrode line, the thermistor element body being Consider a thermistor element comprising a second electrode line that penetrates in parallel with the electrode part and extends linearly and has a second electrode part having a circular cross section. For this thermistor element, at least a virtual plane that passes through a virtual midpoint between the first electrode portion and the second electrode portion of the thermistor element body and is orthogonal to a virtual plane connecting the first electrode portion and the second electrode portion. In the range where the thickness t in the direction perpendicular to the plane is t = 0.50 to 1.2 mm and the diameter φ of the first electrode portion and the second electrode portion is φ = 0.25 to 0.40 mm, When the length of one electrode part and the second electrode part is L (mm) and the distance between the first electrode part and the second electrode part is D (mm), the resistance value Rs of the thermistor element is It has been found that there is a proportional relationship with the electrode dimension ratio D / L.
The reason for this is that the first and second electrode portions pass through the thermistor element main body in parallel with each other, so that when viewed in the direction along the length L, the first and second electrode portions occur between the first and second electrode portions. The state of the electric field is considered to be almost the same in any part. Therefore, if the length L is doubled, the resistance value Rs of the thermistor element is ½, so that the relationship is inversely proportional. On the other hand, if the interelectrode distance D between the first electrode portion and the second electrode portion is doubled, the resistance value Rs of the thermistor element is also doubled. Therefore, it is considered that the resistance value Rs of the thermistor element is directly proportional to the electrode dimension ratio D / L.

ここで、基準の電極間距離Db=0.410mm、基準の電極部の長さLb=1.00mmとし、基準の電極寸法比Db/Lb=0.410とした基準のサーミスタ素子を考える。また、このサーミスタ素子の持つB定数をB(-40〜900)=Bとする。
そして、当初温度T0=233K(=-40℃)のときの当初抵抗値R0(-40)が、R0(-40)=7.00×102(kΩ)であると仮定する。このサーミスタ素子の温度を変化させて、温度Ts=1173K(=900℃)とした場合、その抵抗値Rsは、Rs=7.00×102×exp[B(1/1173−1/233)]=7.00×102×exp(B×-3.44×10-3)で与えられる。つまり、B定数B、基準の電極寸法比Db/Lb=0.410を持つ基準のサーミスタ素子の温度Ts(=900℃)における抵抗値Rsが上式で与えられる。
一方、サーミスタ素子の抵抗値Rsは、電極寸法比D/Lに正比例するから、Rs=a1・(Db/Lb)、但しa1は比例係数、で表せる。また、温度Ts(=900℃)下で、サーミスタ素子に許容される最小の抵抗値2.00×10-2(kΩ)(=20.0Ω)となる電極寸法比を(D/L)minとすると、この場合も、2.00×10-2=a1×(D/L)minという関係を満たす。従って、比例係数a1=(D/L)min/2.00×10-2=(Db/Lb)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))の関係を満たす。これより、(D/L)min=(2.00×10-2)×(Db/Lb)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))=(2.00×10-2×0.410)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))となる。この電極寸法比(D/L)minは、電極寸法比D/Lのうちで、許容される最も小さな値であるから、電極寸法比D/Lとしては、D/L≧[(2.00×10-2×0.410)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))となる値を選択すればよいことになる。
これにより、A1項と電極寸法比D/Lとの関係が得られた。
Here, a reference thermistor element in which the reference electrode distance Db = 0.410 mm, the reference electrode portion length Lb = 1.00 mm, and the reference electrode dimension ratio Db / Lb = 0.410 is considered. The B constant of the thermistor element is B (−40 to 900) = B.
It is assumed that the initial resistance value R0 (-40) at the initial temperature T0 = 233K (= −40 ° C.) is R0 (−40) = 7.00 × 10 2 (kΩ). When the temperature of this thermistor element is changed to a temperature Ts = 1173K (= 900 ° C.), the resistance value Rs is Rs = 7.00 × 10 2 × exp [B (1 / 1733-1 / 233)] = It is given by 7.00 × 10 2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 ). That is, the resistance value Rs at the temperature Ts (= 900 ° C.) of the reference thermistor element having the B constant B and the reference electrode size ratio Db / Lb = 0.410 is given by the above equation.
On the other hand, since the resistance value Rs of the thermistor element is directly proportional to the electrode dimension ratio D / L, Rs = a1 · (Db / Lb), where a1 can be expressed by a proportional coefficient. Further, when the electrode size ratio at which the minimum resistance value 2.00 × 10 −2 (kΩ) (= 20.0Ω) allowed for the thermistor element at temperature Ts (= 900 ° C.) is (D / L) min, In this case, the relationship of 2.00 × 10 −2 = a1 × (D / L) min is satisfied. Accordingly, the relationship of proportionality coefficient a1 = (D / L) min / 2.00 × 10 −2 = (Db / Lb) / (7.00 × 10 2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) is satisfied. From this, (D / L) min = (2.00 × 10 −2 ) × (Db / Lb) / (7.00 × 10 2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) = (2.00 × 10 −2 × 0.410) / (7.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 −3 )). Since this electrode dimension ratio (D / L) min is the smallest allowable value among the electrode dimension ratios D / L, the electrode dimension ratio D / L is D / L ≧ [(2.00 × 10 -2 × 0.410) / (7.00 × 10 2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) is selected.
Thereby, the relationship between A1 term and electrode size ratio D / L was obtained.

ついで、A2項について説明する。
先ず、上述のA1項とは逆に、当初温度T0=1173K(=900℃)のときの当初抵抗値R0(900)が、R0(900)=2.00×10-2(kΩ)であると仮定する。このサーミスタ素子の温度を変化させて、温度Ts=233K(=-40℃)とした場合、その抵抗値Rsは、Rs=2.00×10-2×exp[B(1/233−1/1733)]=2.00×10-2×exp(B×3.44×10-3)で与えられる。つまり、基準の電極寸法比Db/Lb=0.410を持つ基準のサーミスタ素子の温度Ts(=-40℃)における抵抗値Rsが上式で与えられる。
一方、サーミスタ素子の抵抗値Rsは、前述したように電極寸法比D/Lに正比例するので、Rs=a2・(Db/Lb)で表せる。また、温度Ts(=-40℃)下で、サーミスタ素子に許容される最大の抵抗値7.00×102(kΩ)となる電極寸法比を(D/L)maxとすると、この場合も、7.00×102=a2×(D/L)maxという関係を満たす。したがって、比例係数a2=(D/L)max/7.00×102=(Db/Lb)/(2.00×10-2×exp(B×-3.44×10-3))の関係を満たす。これより、(D/L)max=(7.00×102)×(Db/Lb)/(2.00×10-2×exp(B×-3.44×10-3))=(7.00×102×0.410)/(2.00×10-2×exp(B×-3.44×10-3))となる。この電極寸法比(D/L)maxは、電極寸法比D/Lのうちで、許容される最も大きな値であるから、電極寸法比D/Lとしては、D/L≦[(2.00×10-27.00×102×0.410)/(2.00×10-2×exp(B×-3.44×10-3))となる値を選択すればよいことになる。
これにより、A2項と電極寸法比D/Lとの関係が得られた。
Next, the A2 term will be described.
First, it is assumed that the initial resistance value R0 (900) at the initial temperature T0 = 1173K (= 900 ° C.) is R0 (900) = 2.00 × 10 −2 (kΩ) contrary to the above A1 term. To do. When the temperature of the thermistor element is changed to a temperature Ts = 233K (= −40 ° C.), the resistance value Rs is Rs = 2.00 × 10 −2 × exp [B (1 / 233−1 / 1733) ] = 2.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ). That is, the resistance value Rs at the temperature Ts (= −40 ° C.) of the reference thermistor element having the reference electrode size ratio Db / Lb = 0.410 is given by the above equation.
On the other hand, since the resistance value Rs of the thermistor element is directly proportional to the electrode dimension ratio D / L as described above, it can be expressed by Rs = a2 · (Db / Lb). Further, assuming that the electrode dimension ratio at which the maximum resistance value allowed for the thermistor element is 7.00 × 10 2 (kΩ) at the temperature Ts (= −40 ° C.) is (D / L) max, in this case also 7.00 The relationship x10 2 = a2 × (D / L) max is satisfied. Therefore, the relationship of proportionality coefficient a2 = (D / L) max / 7.00 × 10 2 = (Db / Lb) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) is satisfied. From this, (D / L) max = (7.00 × 10 2 ) × (Db / Lb) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) = (7.00 × 10 2 × 0.410 ) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )). Since this electrode dimension ratio (D / L) max is the largest allowable value among the electrode dimension ratios D / L, the electrode dimension ratio D / L is D / L ≦ [(2.00 × 10 A value of −2 7.00 × 10 2 × 0.410) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) may be selected.
Thereby, the relationship between A2 term and electrode size ratio D / L was obtained.

ついで、B項について説明する。
本発明のサーミスタ素子は、直線状に延びた、断面円形の第1電極部及び第2電極部を用いている。また、この第1電極部及び第2電極部の直径はφ(mm)である。第1電極部と第2電極部との間の抵抗値Rsに寄与するのは、第1,第2電極部のうちごく一部の、電極間距離Dをなす、互いに最も近い部分のみではないから、第1電極部及び第2電極部の表面形状(円筒面)を考慮する必要がある。この場合、抵抗値Rsに寄与する第1電極部と第2電極部との実効的な距離としては、電極間距離Dよりも大きな値となるはずである。
そこで、図1に示すように、第1電極部2aと第2電極部3aの実効距離Deffを、D+(1−1/√2)×φ/2×2=D+(1-1/√2)φとする。
ところで、基準のサーミスタ素子において、基準の電極間距離Db=0.410mm、基準の電極部の直径φb=0.300mmであるので、基準の実効距離Deffbは、Deffb=(0.410+(1-1/√2)×0.300)=0.498となる。
B項は、A1項あるいはA2項に対して、この基準の実効距離Deffbを基準として、考察しているサーミスタ素子についての実効距離Deffの影響を補正する補正項である。なお、電極間距離Dと同じく、実効距離Deffも、その値が大きくなるほど、サーミスタ素子の抵抗値Rsが大きくなる(比例する)。そこで、サーミスタ素子の実効距離Deffとして、基準の実効距離Deffbと異なる値を採用した場合には、その影響を相殺すべく、A1項あるいはA2項に、B項:Deffb/Deff=[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]を掛け合わせる。
Next, the term B will be described.
The thermistor element of the present invention uses a first electrode part and a second electrode part extending in a straight line and having a circular cross section. The diameters of the first electrode portion and the second electrode portion are φ (mm). What contributes to the resistance value Rs between the first electrode part and the second electrode part is not only a part of the first and second electrode parts, which is the closest to each other, forming the interelectrode distance D. Therefore, it is necessary to consider the surface shapes (cylindrical surfaces) of the first electrode portion and the second electrode portion. In this case, the effective distance between the first electrode portion and the second electrode portion that contributes to the resistance value Rs should be larger than the inter-electrode distance D.
Therefore, as shown in FIG. 1, the effective distance Deff between the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a is set to D + (1-1 / √2) × φ / 2 × 2 = D + (1-1 / √2 ) φ.
By the way, in the reference thermistor element, since the reference interelectrode distance Db = 0.410 mm and the reference electrode portion diameter φb = 0.300 mm, the reference effective distance Deffb is Deffb = (0.410+ (1-1 / √). 2) × 0.300) = 0.498
The term B is a correction term for correcting the influence of the effective distance Deff on the thermistor element under consideration with respect to the A1 term or the A2 term on the basis of the effective distance Deffb of the reference. As with the inter-electrode distance D, the effective distance Deff increases (proportional) as the resistance value Rs of the thermistor element increases as the value increases. Therefore, when a value different from the reference effective distance Deffb is employed as the effective distance Deff of the thermistor element, the B term: Deffb / Deff = [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)].

ついで、C項について説明する。
第1,第2電極部は、図1に示すように、実効的に、上述で説明した実効距離Deffの電極間距離を持ち、実効幅Weffの幅を持つ電極部同士が対向しているとも考えることができる。この実効幅Weffの大きさは、Weff=2×1/√2×φ/2=φ/√2で与えられる。
ところで、基準のサーミスタ素子において、基準の電極部の直径φb=0.300mmであるので、基準の実効幅Weffbは、Weffb=0.300/√2=0.212mmとなる。
C項は、A1項あるいはA2項に対して、この基準の実効幅Weffbを基準として、考察しているサーミスタ素子についての実効幅Weffの影響を補正する補正項である。なお、実効幅Weffは、その値が大きくなるほど、サーミスタ素子の抵抗値Rsが小さくなる(反比例する)。そこで、サーミスタ素子の実効幅Weffとして、基準の実効幅Weffbと異なる値を採用した場合には、その影響を相殺すべく、A1項あるいはA2項に、C項:Weff/Weffb=φ/0.300(=((φ/√2)/(0.300/√2)))を掛け合わせる。
Next, the C term will be described.
As shown in FIG. 1, the first and second electrode portions have the inter-electrode distance of the effective distance Deff described above, and the electrode portions having the width of the effective width Weff are opposed to each other. Can think. The effective width Weff is given by Weff = 2 × 1 / √2 × φ / 2 = φ / √2.
Incidentally, in the reference thermistor element, since the diameter φb of the reference electrode portion is 0.300 mm, the effective width Weffb of the reference is Weffb = 0.300 / √2 = 0.212 mm.
The term C is a correction term for correcting the influence of the effective width Weff on the thermistor element under consideration with respect to the A1 term or the A2 term on the basis of the effective width Weffb of the reference. As the effective width Weff increases, the resistance value Rs of the thermistor element decreases (inversely proportional). Therefore, when a value different from the reference effective width Weffb is adopted as the effective width Weff of the thermistor element, the C term: Weff / Weffb = φ / 0.300 ( = ((Φ / √2) / (0.300 / √2))).

ついで、D項について説明する。
サーミスタ素子第1電極部2aと第2電極部3aとの間に生じる電気力線EFは、図2に示すように、第1電極部2aと第2電極部3aの表面のうち、実効幅Weffの範囲(図1参照)のみに生じる訳ではなく、それよりも拡がって生じる。具体的には、第1電極部2aと第2電極部3aの仮想中点CPを通り、第1電極部2aの中心線2acと第2電極部3aの中心線3acを通る仮想面Pに直交する仮想面直交方向DR1(図2中、上下方向)におけるサーミスタ素子本体1の厚みtのうち、実効幅Weffの範囲を除いた部分(厚みt1,t2の部分)をも、電気力線EFは通る。したがって、この部分の厚みt1,t2の大きさによっても、サーミスタ素子の抵抗値Rsが変化する。そこで、素子残厚YをY=t1+t2=t−Weff=t−φ/√2と定義した。
そして、所定の組成を有するサーミスタ本体1を用いた基準のサーミスタ素子(Db=0.410mm、φb=0.300mm、Weffb=0.212mm)について、素子残厚Y、したがって厚みtを変化させた場合に、Ts=350℃で得られる抵抗値Rsの各例を、図3にプロットした。
さらにこの結果から、2次の近似曲線の式:Rs=0.474Y2−0.919Y+0.698を得た。
また、厚みtを基準の厚みtb=0.950mmとし、したがって基準の素子残厚YbをYb=tb−φb/√2=0.950−0.300/√2=0.738mmとした場合の、基準の抵抗値Rsbを、上記式から求めると、Rsb=0.278(kΩ)となる。
D項は、A1項あるいはA2項に対して、この基準の素子残厚Ybである場合の抵抗値Rsbを基準としたとき、考察しているサーミスタ素子の素子残厚がYである場合に抵抗値が変化する影響を補正する補正項である。そこで、サーミスタ素子の素子残厚Yとして、基準の素子残厚Ybと異なる値を採用した場合には、素子残厚Yを変化させたことによる抵抗値の補正は、その影響を相殺するように、A1項あるいはA2項に、D項:[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]を掛け合わせて行う。
Next, the term D will be described.
As shown in FIG. 2, the electric field lines EF generated between the thermistor element first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a have an effective width Weff of the surfaces of the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a. It does not occur only in the range (see FIG. 1), but extends more than that. Specifically, it passes through a virtual midpoint CP between the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a, and is orthogonal to a virtual plane P passing through the center line 2ac of the first electrode portion 2a and the center line 3ac of the second electrode portion 3a. Of the thickness t of the thermistor element main body 1 in the imaginary plane orthogonal direction DR1 (up and down direction in FIG. 2), the portion excluding the effective width Weff (the portions of the thickness t1, t2) also has the electric lines of force EF. Pass through. Therefore, the resistance value Rs of the thermistor element also changes depending on the thicknesses t1 and t2 of these portions. Therefore, the remaining element thickness Y is defined as Y = t1 + t2 = t−Weff = t−φ / √2.
When the reference thermistor element (Db = 0.410 mm, φb = 0.300 mm, Weffb = 0.212 mm) using the thermistor body 1 having a predetermined composition is changed, when the remaining element thickness Y, and hence the thickness t, is changed, Each example of the resistance value Rs obtained at Ts = 350 ° C. is plotted in FIG.
Furthermore, from this result, a quadratic approximate curve formula: Rs = 0.474Y 2 −0.919Y + 0.698 was obtained.
Further, the reference resistance value Rsb when the thickness t is the reference thickness tb = 0.950 mm and the reference element remaining thickness Yb is Yb = tb−φb / √2 = 0.950−0.300 / √2 = 0.338 mm. Is obtained from the above equation, Rsb = 0.278 (kΩ).
The term D is a resistance value when the remaining element thickness of the thermistor element under consideration is Y, based on the resistance value Rsb when the reference element remaining thickness Yb is relative to the A1 or A2 term. This is a correction term that corrects the influence of changing values. Therefore, when a value different from the reference element remaining thickness Yb is adopted as the element remaining thickness Y of the thermistor element, the correction of the resistance value by changing the element remaining thickness Y cancels the influence. , A1 term or A2 term is multiplied by D term: [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)].

以上のように、電極寸法比D/Lの下限を与えるA1項、及び上限を与えるA2項について、基準のサーミスタ素子の各寸法を基準とした補正のためのB,C,D項をそれぞれ掛け合わせて、各寸法の違いを補正することで、より適切な電極寸法比D/Lの範囲(下限及び上限)を与えることができる。   As described above, the A1 term that gives the lower limit of the electrode dimension ratio D / L and the A2 term that gives the upper limit are respectively multiplied by the B, C, and D terms for correction based on the respective dimensions of the reference thermistor element. In addition, a more appropriate range (lower limit and upper limit) of the electrode dimension ratio D / L can be given by correcting the difference in each dimension.

他の解決手段は、B定数がB(-40〜900)=2.00×103〜2.50×103Kの導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体と、上記サーミスタ素子本体を貫通し、直線状に延びた、断面円形の第1電極部を有する第1電極線と、上記第1電極線と対をなす第2電極線であって、上記サーミスタ素子本体を上記第1電極部に平行に貫通し、直線状に延びた、断面円形で、上記第1電極部と等しい直径及び長さの第2電極部を有する第2電極線と、を備え、上記サーミスタ素子本体は、上記第1電極部と第2電極部との仮想中点を通る、上記第1電極部と第2電極部との間を結ぶ仮想面に直交する仮想面直交方向の厚みtが、t=0.500〜1.20mmであり、上記第1電極部及び第2電極部は、その直径φが、φ=0.250〜0.400mmであり、上記第1電極部及び第2電極部の長さをL(mm)、上記第1電極部と第2電極部との間の電極間距離をD(mm)、素子残厚をY(mm)=t−φ/√2としたとき、電極寸法比D/Lを、下記式(2)の範囲としてなるサーミスタ素子である。
[(5.00×10-2×0.410)/(5.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]
≦ D/L ≦
[(5.00×102×0.410)/(5.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)] …(2)
Other solutions include a thermistor element body made of a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 2.50 × 10 3 K, and the thermistor element body. A first electrode line having a first electrode portion having a circular cross section and extending in a straight line, and a second electrode line paired with the first electrode line, wherein the thermistor element body is the first electrode line. A second electrode line having a second electrode part that penetrates in parallel with the electrode part and extends linearly, has a circular cross section, and has the same diameter and length as the first electrode part. The thickness t in the direction perpendicular to the imaginary plane orthogonal to the imaginary plane connecting the first electrode section and the second electrode section passing through the imaginary midpoint between the first electrode section and the second electrode section is t = The first electrode portion and the second electrode portion have a diameter φ of φ = 0.250 to 0.4. 00 mm, the length of the first electrode part and the second electrode part is L (mm), the distance between the first electrode part and the second electrode part is D (mm), and the remaining element thickness is A thermistor element in which the electrode dimension ratio D / L is in the range of the following formula (2) when Y (mm) = t−φ / √2.
[(5.00 × 10 -2 × 0.410) / (5.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)]
≦ D / L ≦
[(5.00 × 10 2 × 0.410) / (5.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)] (2)

本発明のサーミスタ素子では、このサーミスタ素子の電極寸法比D/Lを、B定数(=2000〜2500K)、直径φ、厚みtに応じた、式(2)で規定される範囲とすると、−40℃でのサーミスタ素子の第1電極線と第2電極線との間の抵抗値Rs(-40)を、Rs(-40)≦5.00×102kΩとすることができる。さらに、900℃でのサーミスタ素子の第1電極線と第2電極線との間の抵抗値Rs(900)を、Rs(900)≧5.00×10-2kΩとすることができる。つまり、温度が−40〜900℃の範囲で、サーミスタ素子の第1電極線と第2電極線との間の抵抗値Rsを、Rs=5.00×10-2〜5.00×102kΩとすることができる。従って、抵抗分圧回路などの簡易な回路を用いながらも、−40〜900℃の範囲で、抵抗値Rsをさらに適切に検知可能なサーミスタ素子とすることができる。
しかも、式(2)によれば、電極寸法比D/Lの範囲として与えられるので、Dを都合の良い値に固定しておき、Lを変化させる、あるいは、Lを都合の良い値に固定しておき、Dを変化させる、などの調整により、抵抗値Rsを容易に調整できる。
In the thermistor element of the present invention, when the electrode dimension ratio D / L of the thermistor element is set to a range defined by the equation (2) according to the B constant (= 2000 to 2500 K), the diameter φ, and the thickness t, − The resistance value Rs (−40) between the first electrode line and the second electrode line of the thermistor element at 40 ° C. can be set to Rs (−40) ≦ 5.00 × 10 2 kΩ. Furthermore, the resistance value Rs (900) between the first electrode line and the second electrode line of the thermistor element at 900 ° C. can be set to Rs (900) ≧ 5.00 × 10 −2 kΩ. That is, when the temperature is in the range of −40 to 900 ° C., the resistance value Rs between the first electrode line and the second electrode line of the thermistor element is Rs = 5.00 × 10 −2 to 5.00 × 10 2. It can be set to kΩ. Therefore, it is possible to provide a thermistor element capable of more appropriately detecting the resistance value Rs in the range of −40 to 900 ° C. while using a simple circuit such as a resistance voltage dividing circuit.
Moreover, according to the equation (2), since it is given as a range of the electrode dimension ratio D / L, D is fixed to a convenient value and L is changed, or L is fixed to a convenient value. In addition, the resistance value Rs can be easily adjusted by adjusting D or the like.

なお、式(2)のうち、A3項:[(5.00×10-2×0.410)/(5.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]は、前述のA1項と、5.00×10-2及び5.00×102の値が異なっているだけで、同様に考えればよいので説明を省略する。同様に、A4項:[(5.00×102×0.410)/(5.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]も、前述のA2項と、5.00×10-2及び5.00×102の値が異なっているだけであるので、同様に考えればよく、説明を省略する。
さらに、B,C,D項は、前述の式(1)と同様であり、また、式(2)において、左右の項(上限及び下限の項)に共通の項である。
In equation (2), the A3 term: [(5.00 × 10 −2 × 0.410) / (5.00 × 10 2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 ))] is the above-mentioned A1 term, Since the values of 5.00 × 10 −2 and 5.00 × 10 2 are different, they can be considered in the same way, and the description is omitted. Similarly, the A4 term: [(5.00 × 10 2 × 0.410) / (5.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))] is also the above-mentioned A2 term, 5.00 × 10 −2 and 5.00 Since only the value of × 10 2 is different, it can be considered in the same way, and the description is omitted.
Furthermore, the terms B, C, and D are the same as those in the above-described equation (1), and are common to the left and right terms (upper and lower limit terms) in the equation (2).

また、請求項1または請求項2に記載のサーミスタ素子であって、同一品番の多数の上記サーミスタ素子について、上記サーミスタ素子本体の前記B定数と前記厚みtとの相関関係を見たとき、上記サーミスタ素子本体の上記B定数が大きいサーミスタ素子ほど、上記厚みtを小さくしてなる相関関係を有するサーミスタ素子とすると良い。   Further, in the thermistor element according to claim 1 or 2, when the correlation between the B constant of the thermistor element body and the thickness t is observed for a number of thermistor elements having the same product number, The thermistor element having a larger B constant of the thermistor element body is preferably a thermistor element having a correlation obtained by reducing the thickness t.

前述したように、サーミスタ素子の用途の1つに、車両用の温度センサがある。この温度センサの中には、車両運行時などにおいて、400〜900℃程度の温度に晒され、この温度付近で、サーミスタ素子の抵抗値の変化により、温度変化を精度良く検知したいものがある。
ところで、サーミスタ素子本体(導電性酸化物焼結体)のB定数は、同一品番のサーミスタ素子と言えども、完全に同一に形成することは困難であり、原材料の変動や調製段階での変動などにより、多数のサーミスタ素子を見た場合、例えば、異なる時期に製造した製造ロットの異なるサーミスタ素子(サーミスタ素子本体)について抜き取り検査をした場合、B定数にばらつきが生じることはやむを得ない。具体的には、サーミスタ素子本体用の原料粉末について、その先行試験の結果から、あるロットは、これを焼成した場合に、B定数が、所定の許容範囲内ではあっても、やや高めになる。一方、別のロットは、これを焼成した場合に、B定数が、所定の許容範囲内ではあっても、やや低めになると言うような状態が生じる。
なお、焼成条件を調整することにより、原料粉末の持つB定数の傾向を補正することが可能な場合もあるが、焼成条件の変更によるサーミスタ素子本体の他の特性などへの影響が考えられ、採用困難な場合が多い。
As described above, one of the uses of the thermistor element is a temperature sensor for a vehicle. Some of these temperature sensors are exposed to a temperature of about 400 to 900 ° C. during operation of the vehicle and the like, and it is desired to detect the temperature change with high accuracy by changing the resistance value of the thermistor element near this temperature.
By the way, the B constant of the thermistor element body (conductive oxide sintered body) is difficult to form completely the same, even if it is thermistor element of the same product number, fluctuation of raw materials, fluctuation in the preparation stage, etc. Therefore, when a large number of thermistor elements are viewed, for example, when a thermistor element (thermistor element body) having a different production lot manufactured at different times is subjected to a sampling inspection, it is inevitable that the B constant varies. Specifically, regarding the raw material powder for the thermistor element body, as a result of the preceding test, when a certain lot is fired, the B constant is slightly higher even if it is within a predetermined allowable range. . On the other hand, when another lot is baked, a state occurs in which the B constant is slightly lower even if it is within a predetermined allowable range.
In addition, by adjusting the firing conditions, it may be possible to correct the tendency of the B constant of the raw material powder, it is possible to influence the other characteristics of the thermistor element body by changing the firing conditions, There are many cases where adoption is difficult.

一方、サーミスタ素子本体の厚みtを変化させても、B定数を変化させることはできないが、この厚みtを変更したサーミスタ素子本体を形成することにより、サーミスタ素子の第1,第2電極部間で発生する抵抗値の大きさを変化させることはできる。具体的には、厚みtを大きくするほど、抵抗値が小さくなる。   On the other hand, even if the thickness t of the thermistor element main body is changed, the B constant cannot be changed. However, by forming the thermistor element main body with the thickness t changed, between the first and second electrode portions of the thermistor element. It is possible to change the magnitude of the resistance value generated in the above. Specifically, the resistance value decreases as the thickness t increases.

本発明のサーミスタ素子は、サーミスタ素子本体のB定数が大きいほど、厚みtを小さくしてあるので、厚みtが大きいものに比して、サーミスタ素子の抵抗値が相対的に高くなる。
これにより、B定数が大きいと、温度範囲−40〜900℃のうち、特に、抵抗値が低くなる高温域の400〜900℃の範囲において、各サーミスタ素子の抵抗値がより低くなりがちであるのを、厚みtを小さくすることで抑制することができる。
また、この逆に、B定数が小さいと、この高温域において、各サーミスタ素子の抵抗値が高くなりがちであるのを、厚みtを大きくすることで抑制することができる。
かくして、各サーミスタ素子が、この高温域で実際に取る抵抗値のバラツキを抑制することができ、より適切に精度良く、温度検知をすることができる。
Since the thermistor element of the present invention has a smaller thickness t as the B constant of the thermistor element body is larger, the resistance value of the thermistor element is relatively higher than that of a larger thermistor t.
Accordingly, when the B constant is large, the resistance value of each thermistor element tends to be lower in the temperature range of 400 to 900 ° C., particularly in the high temperature range where the resistance value is low, in the temperature range of −40 to 900 ° C. Can be suppressed by reducing the thickness t.
On the contrary, if the B constant is small, the resistance value of each thermistor element tends to be high in this high temperature range can be suppressed by increasing the thickness t.
In this way, each thermistor element can suppress the variation in the resistance value actually taken in this high temperature range, and can detect the temperature more appropriately and accurately.

さらに、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のサーミスタ素子であって、前記サーミスタ素子本体をなす前記導電性酸化物焼結体が、Laを除く3A族元素のうち少なくとも1種の元素をM1とし、2A族元素のうち少なくとも1種の元素をM2とし、Crを除く4A,5A,6A,7A及び8族元素のうち少なくとも1種の元素をM3としたとき、組成式M1aM2bM3cAldCrefで表記され、 a,b,c,d,e,fが下記条件式を満たし、ペロブスカイト型結晶構造を有する導電性のペロブスカイト相と、上記ペロブスカイト相よりも導電性が低く、上記ペロブスカイト相を構成する金属元素から選択された少なくとも1種の金属元素をMeとしたとき、組成式MeOxで表記される結晶構造を有する少なくとも1種の金属酸化物相と、を含む導電性酸化物焼結体であるサーミスタ素子とすると良い。
0.600≦a≦1.000
0≦b≦0.400
0.150≦c<0.600
0.400≦d≦0.800
0<e≦0.050
0<e/(c+e)≦0.18
2.80≦f≦3.30
Furthermore, it is the thermistor element of any one of Claims 1-3, Comprising: The said electroconductive oxide sintered compact which makes the said thermistor element main body is at least 1 sort (s) among 3A group elements except La Where M1 is at least one element out of Group 2A elements and M2 is at least one element among Group 4A, 5A, 6A, 7A and Group 8 elements excluding Cr, M1 are written in a M2 b M3 c Al d Cr e O f, a, b, c, d, e, f satisfies the following condition, a conductive perovskite phase having a perovskite crystal structure, from the perovskite phase lower conductivity, when at least one metal element selected from metal elements constituting the perovskite phase and Me, at least one having a crystal structure and represented by a composition formula MeO x And a metal oxide phase, may be a thermistor element is a conductive oxide sintered body containing.
0.600 ≦ a ≦ 1.000
0 ≦ b ≦ 0.400
0.150 ≦ c <0.600
0.400 ≦ d ≦ 0.800
0 <e ≦ 0.050
0 <e / (c + e) ≦ 0.18
2.80 ≦ f ≦ 3.30

本発明のサーミスタ素子では、サーミスタ素子本体に、上述の導電性酸化物焼結体(以下、単に焼結体ともいう)を用いている。この焼結体のうち、a,b,c,d,e,fが上述の条件式を満たす導電性のペロブスカイト相は、−40℃〜+900℃の温度範囲における温度勾配定数(B定数:B(-40〜900))が、2000〜3000Kとなる。さらに、この導電性酸化物焼結体には、このペロブスカイト相よりも導電性が低い(絶縁性の高い、比抵抗の大きい)金属酸化物相も含まれている。このため、導電性酸化物焼結体において金属酸化物相の占める割合を適宜変化させることで、B定数を維持しつつ、導電性酸化物焼結体全体の比抵抗の値をシフトさせることができる。従って、この導電性酸化物焼結体を用いたサーミスタ素子では、所望の形態を有しながらも、−40℃〜+900℃の温度範囲において、適切な抵抗値となるように調整することができる。かくして、この導電性酸化物焼結体をサーミスタ素子本体に用いたサーミスタ素子では、このような広い温度範囲において、適切に温度を測定することができる。また、抵抗値計測(温度計測)のための回路構成を簡単にし、あるいは精度良好な抵抗値測定を可能とすることができる。   In the thermistor element of the present invention, the above-described conductive oxide sintered body (hereinafter also simply referred to as a sintered body) is used for the thermistor element body. Among the sintered bodies, the conductive perovskite phase in which a, b, c, d, e, and f satisfy the above-described conditional expression is a temperature gradient constant (B constant: B in a temperature range of −40 ° C. to + 900 ° C. (-40 to 900)) is 2000 to 3000K. Further, the conductive oxide sintered body also includes a metal oxide phase having lower conductivity (higher insulation and higher specific resistance) than the perovskite phase. For this reason, it is possible to shift the specific resistance value of the entire conductive oxide sintered body while maintaining the B constant by appropriately changing the ratio of the metal oxide phase in the conductive oxide sintered body. it can. Therefore, the thermistor element using this conductive oxide sintered body can be adjusted to have an appropriate resistance value in the temperature range of −40 ° C. to + 900 ° C. while having a desired form. . Thus, the thermistor element using the conductive oxide sintered body for the thermistor element body can appropriately measure the temperature in such a wide temperature range. In addition, the circuit configuration for resistance value measurement (temperature measurement) can be simplified, or resistance value measurement with high accuracy can be performed.

しかも、この導電性酸化物焼結体において、金属酸化物相MeOxをなす金属元素Meは、ペロブスカイト相を構成する金属元素から選択されたものである。従って、このペロブスカイト相と金属酸化物相とが共存するの焼結体中に、予期しない副生成物が生成されるおそれが無く、副生成物の生成による特性の変動が生じる虞もない。
また、金属元素Meがペロブスカイト相をなす金属元素でない場合には、この金属元素Meがペロブスカイト相中に固溶することで、固溶前とは異なる元素からなるペロブスカイト相が生成される虞があるが、本発明の焼結体では、このような組成変動も生じにくく、安定した組成を維持でき、焼結体の諸特性の変動も抑制される。
Moreover, in this conductive oxide sintered body, the metal element Me constituting the metal oxide phase MeOx is selected from the metal elements constituting the perovskite phase. Therefore, there is no possibility that an unexpected by-product is generated in the sintered body in which the perovskite phase and the metal oxide phase coexist, and there is no possibility that the characteristics are changed due to the formation of the by-product.
In addition, when the metal element Me is not a metal element forming a perovskite phase, the metal element Me may be dissolved in the perovskite phase, so that a perovskite phase composed of an element different from that before solid solution may be generated. However, in the sintered body of the present invention, such composition fluctuations are unlikely to occur, a stable composition can be maintained, and fluctuations in various characteristics of the sintered body are suppressed.

なお、導電性酸化物焼結体のうち、ペロブスカイト相は、ペロブスカイト型(ABO3)の結晶構造を有しており、通常Aサイトが(M1aM2b)、Bサイトが(M3cAldCre)である(M1aM2b)(M3cAldCre)O3で示される組成となる。ただし、a,b,c,d,eは上述の条件を満たす。
このような結晶構造を有する場合、Aサイトを占める元素M1,M2はイオン半径が近接しており、元素同士で互いに容易に置換できるものであり、これらの元素からなる副生成物の生成が少なく、置換された組成で安定に存在する。同様に、Bサイトを占める元素M3,Al,Crはイオン半径が近接しており、元素同士で互いに容易に置換できるものであり、これらの元素からなる副生成物の生成が少なく、置換された組成で安定に存在する。このため、広い組成範囲で連続的に組成比を変えて、導電性酸化物焼結体の比抵抗値やその温度勾配定数(B定数)を調整することができる。
In the conductive oxide sintered body, the perovskite phase has a perovskite type (ABO 3 ) crystal structure, and the A site is usually (M1 a M2 b ) and the B site is (M3 c Al d). Cr e ) (M1 a M2 b ) (M3 c Al d Cr e ) O 3 . However, a, b, c, d, and e satisfy the above-described conditions.
In the case of such a crystal structure, the elements M1 and M2 occupying the A site have close ionic radii and can be easily replaced with each other, and there are few by-products formed of these elements. Exist stably in the substituted composition. Similarly, the elements M3, Al, and Cr occupying the B site have close ionic radii and can be easily replaced with each other, and the generation of by-products composed of these elements is small and replaced. Stable in composition. Therefore, the specific resistance value of the conductive oxide sintered body and its temperature gradient constant (B constant) can be adjusted by continuously changing the composition ratio in a wide composition range.

なお、上述の導電性酸化物焼結体を作製する際の焼成条件(酸化、還元等の焼成雰囲気、及び焼成温度など)や、ペロブスカイト相のAサイト及びBサイトにおける元素同士の置換の量比により、酸素の過剰或いは欠損を生じることがあるので、fは3前後の値を取る。このように、上述の組成式における酸素原子と(M1aM2b)とのモル比、及び酸素原子と(M3cAldCre)とのモル比は、それぞれ正確に3:1となっていなくても、ペロブスカイト型の結晶構造が維持されていればよい。 In addition, the firing conditions (the firing atmosphere such as oxidation and reduction, the firing temperature, and the like) at the time of producing the conductive oxide sintered body described above, and the amount ratio of substitution of elements at the A site and B site of the perovskite phase As a result, excess or deficiency of oxygen may occur, so f takes a value of around 3. Thus, the molar ratio of the oxygen atom (M1 a M2 b) in the above composition formula, and the molar ratio of the oxygen atoms and (M3 c Al d Cr e) are each exactly 3: has become 1 Even if not, it is only necessary to maintain a perovskite crystal structure.

また、金属酸化物相としては、ペロブスカイト相よりも導電率が低く、ペロブスカイト相を構成する金属元素から選択された少なくとも1種の金属元素をMeとしたときに、MeOxで表される結晶構造を有するものであればよい。具体的には、単一金属元素の酸化物、例えば、Y23,SrO,CaO,MnO2,Al23,Cr23などが挙げられる。また、複数の金属元素からなる複酸化物、例えば、Y−Al系酸化物(YAlO3,Y3Al512等)、Sr−Al系酸化物(SrAl24)なども挙げられる。さらにはこれらの酸化物が複数種類混在していても良い。 Further, the metal oxide phase has a lower conductivity than the perovskite phase, and when at least one metal element selected from the metal elements constituting the perovskite phase is Me, a crystal structure represented by MeO x What is necessary is just to have. Specifically, oxides of a single metal element, for example, Y 2 O 3 , SrO, CaO, MnO 2 , Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 and the like can be mentioned. In addition, double oxides composed of a plurality of metal elements, for example, Y-Al-based oxides (YAlO 3 , Y 3 Al 5 O 12, etc.), Sr-Al-based oxides (SrAl 2 O 4 ), and the like are also included. Further, a plurality of these oxides may be mixed.

なお、導電性酸化物焼結体を構成する結晶粒子の大きさを示す平均粒径は、好ましくは7μm以下、より好ましくは0.1〜7μm、更に好ましくは0.1〜3μmである。結晶粒子の平均粒子径が大きくなりすぎると、この焼結体あるいはこれを用いたサーミスタ素子の特性の不安定化を招く傾向があるためである。   In addition, the average particle diameter which shows the magnitude | size of the crystal particle which comprises an electroconductive oxide sintered compact becomes like this. Preferably it is 7 micrometers or less, More preferably, it is 0.1-7 micrometers, More preferably, it is 0.1-3 micrometers. This is because if the average particle diameter of the crystal particles becomes too large, the characteristics of the sintered body or the thermistor element using the sintered body tend to be unstable.

さらに、上記のサーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体の前記a,bが下記条件式を満たすサーミスタ素子とするするのが好ましい。
0.600≦a<1.000
0<b≦0.400
Furthermore, the thermistor element described above is preferably a thermistor element in which the a and b of the conductive oxide sintered body satisfy the following conditional expression.
0.600 ≦ a <1.000
0 <b ≦ 0.400

このサーミスタ素子では、前記導電性酸化物焼結体について、0.600≦a<1.000,及び0<b≦0.400、つまり、a<1.000,b>0としている。即ち、この焼結体では、そのペロブスカイト相は、Laを除く3A族元素のうち少なくとも1種の元素M1のほか、2A族のうち少なくとも1種の元素M2を必須成分として含みつつ、a及びbが上述の条件式を満たす組成を有する。この導電性酸化物焼結体を用いたサーミスタ素子では、ペロブスカイト相に、元素M2を含まない(b=0)のものに比して、これを多数製造する場合にも、各々の導電性酸化物焼結体(サーミスタ素子本体)、従って、サーミスタ素子の個体間の特性バラツキ、焼成ロット間の特性バラツキを小さくすることができる利点がある。   In this thermistor element, 0.600 ≦ a <1.000 and 0 <b ≦ 0.400, that is, a <1.000, b> 0 are set for the conductive oxide sintered body. That is, in this sintered body, the perovskite phase contains at least one element M1 of the 3A group elements excluding La, and at least one element M2 of the 2A group as essential components, and a and b Has a composition satisfying the above conditional expression. In the thermistor element using this conductive oxide sintered body, each of the conductive oxides is also produced in the case where a large number of the perovskite phases are produced as compared with those in which the element M2 is not included (b = 0). There is an advantage that it is possible to reduce the characteristic variation between the individual sintered thermistor bodies (thermistor element main body) and the individual thermistor elements and between the firing lots.

さらに、上記サーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体について、a,b,c,d,e,fが下記の条件式を満たすサーミスタ素子とするのが好ましい。
0.820≦a≦0.950
0.050≦b≦0.180
0.181≦c≦0.585
0.410≦d≦0.790
0.005≦e≦0.050
0<e/(c+e)≦0.18
2.91≦f≦3.27
Furthermore, it is preferable that the thermistor element is a thermistor element in which a, b, c, d, e, and f satisfy the following conditional expressions.
0.820 ≦ a ≦ 0.950
0.050 ≦ b ≦ 0.180
0.181 ≦ c ≦ 0.585
0.410 ≦ d ≦ 0.790
0.005 ≦ e ≦ 0.050
0 <e / (c + e) ≦ 0.18
2.91 ≦ f ≦ 3.27

a〜fが上述の条件式を満たす本発明のサーミスタ素子では、導電性酸化物焼結体がなすサーミスタ素子本体について、より確実に−40℃〜900℃の温度範囲におけるB定数を2000〜3000Kの範囲内に調整することができる。またa〜fが上述の条件式を満たすこの導電性酸化物焼結体では、a〜fをある数値に特定した導電性焼結体を用いたサーミスタ素子を複数製造する場合にも、各導電性焼結体(サーミスタ素子本体)、従って、サーミスタ素子の個体間の特性ばらつき、焼成ロット間の特性ばらつきを一層小さくすることができる。   In the thermistor element of the present invention in which a to f satisfy the above-mentioned conditional expression, the B constant in the temperature range of −40 ° C. to 900 ° C. is more reliably set to 2000 to 3000 K for the thermistor element body formed by the conductive oxide sintered body. Can be adjusted within the range. Further, in this conductive oxide sintered body in which a to f satisfy the above-described conditional expression, each of the conductive oxides is also used when a plurality of thermistor elements using the conductive sintered body in which a to f are specified to a certain numerical value are manufactured. Characteristic sintered body (thermistor element main body), and therefore, characteristic variation among individual thermistor elements and characteristic variation between firing lots can be further reduced.

さらに、上記サーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体について、a,b,c,d,e,fが下記の条件式を満たすサーミスタ素子とするのが好ましい。
0.850≦b≦0.940
0.060≦b≦0.150
0.181≦c≦0.545
0.450≦d≦0.780
0.005≦e≦0.050
0<e/(c+e)≦0.18
2.92≦f≦3.25
Furthermore, it is preferable that the thermistor element is a thermistor element in which a, b, c, d, e, and f satisfy the following conditional expressions.
0.850 ≦ b ≦ 0.940
0.060 ≦ b ≦ 0.150
0.181 ≦ c ≦ 0.545
0.450 ≦ d ≦ 0.780
0.005 ≦ e ≦ 0.050
0 <e / (c + e) ≦ 0.18
2.92 ≦ f ≦ 3.25

さらに、上記いずれかに記載のサーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体において、前記元素M1がY,Nd,Ybから選ばれる1種またはそれ以上の元素であり、前記元素M2がMg,Ca,Srから選ばれる1種またはそれ以上の元素であり、前記元素M3がMn,Feから選ばれる1種またはそれ以上の元素であるサーミスタ素子とするのが好ましい。   Furthermore, in the thermistor element according to any one of the above, in the conductive oxide sintered body, the element M1 is one or more elements selected from Y, Nd, and Yb, and the element M2 is The thermistor element is preferably one or more elements selected from Mg, Ca and Sr, and the element M3 is one or more elements selected from Mn and Fe.

このサーミスタ素子に用いる導電性酸化物焼結体では、元素M1をY,Nd,Ybから選ばれる1種またはそれ以上の元素とし、元素M2をMg,Ca,Srから選ばれる1種またはそれ以上の元素とし、元素M3をMn,Feから選ばれる1種またはそれ以上の元素としている。これらの元素を選択することにより、上記した範囲のB定数が安定して得られるものとし易い。   In the conductive oxide sintered body used for the thermistor element, the element M1 is one or more elements selected from Y, Nd, and Yb, and the element M2 is one or more elements selected from Mg, Ca, and Sr. The element M3 is one or more elements selected from Mn and Fe. By selecting these elements, it is easy to obtain the B constant in the above range stably.

あるいは、前記いずれかに記載のサーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体における、前記元素M1がYであり、前記元素M2がSrであり、前記M3がMnであるサーミスタ素子とするのが好ましい。   Alternatively, the thermistor element according to any one of the above, wherein the element M1 is Y, the element M2 is Sr, and the M3 is Mn in the conductive oxide sintered body. Is preferred.

サーミスタ素子に用いるこの導電性酸化物焼結体では、特に、元素M1をYとし、元素M2をSrとし、元素M3をMnとしている。これにより、上記した範囲のB定数が安定して得られるものとし易い。   In this conductive oxide sintered body used for the thermistor element, in particular, the element M1 is Y, the element M2 is Sr, and the element M3 is Mn. Thereby, the B constant in the above-mentioned range is easily obtained stably.

さらに、上述のサーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体において、上記導電性酸化物焼結体の断面(断面積S)に現れた上記ペロブスカイト相の総断面積をSPとしたとき、S及びSPが下記式を満たすサーミスタ素子とするのが好ましい。
0.20≦SP/S≦0.80
Furthermore, in the above-described thermistor element, when the total cross-sectional area of the perovskite phase that appears in the cross-section (cross-sectional area S) of the conductive oxide sintered body in the conductive oxide sintered body is SP. , S and SP are preferably thermistor elements satisfying the following formula.
0.20 ≦ SP / S ≦ 0.80

焼結体には、ペロブスカイト相と金属酸化物相とが含まれているので、その断面にも、ペロブスカイト相及び金属酸化物相が現れる。本発明のサーミスタ素子に用いる焼結体では、焼結体の断面(断面積S)とこれに現れたペロブスカイト相の総断面積SPとを上述の式を満たす関係とした。具体的には、焼結体の断面積S中に占めるペロブスカイト相の総断面積SPの割合の下限を0.20(20%)とした。
金属酸化物相に対して相対的に高い導電性を示すペロブスカイト相の総断面積が20%を下回る場合には、焼結体の導電性が低下して比抵抗が上昇するため、サーミスタ素子において、このような比抵抗値を有する焼結体を使用しにくくなるからである。
Since the sintered body contains a perovskite phase and a metal oxide phase, a perovskite phase and a metal oxide phase also appear in the cross section. In the sintered body used for the thermistor element of the present invention, the cross-section (cross-sectional area S) of the sintered body and the total cross-sectional area SP of the perovskite phase appearing in the sintered body satisfy the above-described formula. Specifically, the lower limit of the ratio of the total cross-sectional area SP of the perovskite phase in the cross-sectional area S of the sintered body was set to 0.20 (20%).
When the total cross-sectional area of the perovskite phase exhibiting relatively high conductivity with respect to the metal oxide phase is less than 20%, the conductivity of the sintered body is reduced and the specific resistance is increased. This is because it becomes difficult to use a sintered body having such a specific resistance value.

また、同様に、焼結体の断面積S中に占めるペロブスカイト相の総断面積SPの割合の上限を0.80(80%)以下とした。ペロブスカイト相の総断面積が80%を超える場合には、焼結体の導電性の低下がわずかで比抵抗の上昇が少ない。このため、ペロブスカイト相よりも比抵抗が大きい金属酸化物相を加えたことによる利点が少ないからである。
なお、焼結体の断面積S中に占めるペロブスカイト相の総断面積SPの割合は、焼結体に含まれるペロブスカイト相の体積分率とも等しい値となる。
Similarly, the upper limit of the ratio of the total cross-sectional area SP of the perovskite phase in the cross-sectional area S of the sintered body was set to 0.80 (80%) or less. When the total cross-sectional area of the perovskite phase exceeds 80%, the decrease in conductivity of the sintered body is slight and the increase in specific resistance is small. For this reason, there are few advantages by adding the metal oxide phase whose specific resistance is larger than the perovskite phase.
The ratio of the total cross-sectional area SP of the perovskite phase in the cross-sectional area S of the sintered body is equal to the volume fraction of the perovskite phase contained in the sintered body.

さらに、上述のいずれかに記載のサーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体の前記金属酸化物相に複酸化物を含むサーミスタ素子とするのが好ましい。   Furthermore, it is preferable that the thermistor element described in any of the above is a thermistor element including a double oxide in the metal oxide phase of the conductive oxide sintered body.

本発明のサーミスタ素子では、焼結体の金属酸化物相が複酸化物を含んでいる。複酸化物は、2種以上の金属元素からなる酸化物である。
焼結体の焼成時あるいは900℃などの高温環境下において、複酸化物をなす2つの元素のうち、一方の元素のみが、複酸化物から、ペロブスカイト相へ移動し、これに固溶することは、単元素の酸化物から、これをなす金属元素(M1あるいはM2)が、ペロブスカイト相へ移動し固溶する場合に比して、生じにくいと考えられる。従って、金属酸化物相に複酸化物を含めることにより、高温環境下でのペロブスカイト相の組成のズレを抑制し、耐熱性を高めることができると考えられる。
In the thermistor element of the present invention, the metal oxide phase of the sintered body contains a double oxide. The double oxide is an oxide composed of two or more metal elements.
Only one of the two elements forming the double oxide moves from the double oxide to the perovskite phase and dissolves in the sintered body or in a high temperature environment such as 900 ° C. Is considered to be less likely to occur from a single element oxide as compared to the case where the metal element (M1 or M2) forming the oxide moves to the perovskite phase and dissolves. Therefore, it is considered that the inclusion of the double oxide in the metal oxide phase can suppress the deviation of the composition of the perovskite phase in a high temperature environment and can improve the heat resistance.

さらに、上述のサーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体は、前記a,bが下記条件式を満たし、
0.600≦a<1.000
0<b≦0.400
前記金属酸化物相に、前記元素M1及び元素M2からなる複酸化物を含むサーミスタ素子とするのが好ましい。
Furthermore, in the above thermistor element, the conductive oxide sintered body satisfies the following conditional expression:
0.600 ≦ a <1.000
0 <b ≦ 0.400
It is preferable that the thermistor element in which the metal oxide phase includes a double oxide composed of the element M1 and the element M2.

このサーミスタ素子では、焼結体において、0.600≦a<1・000,及び0<b≦0.400、つまり、a<1・000,b>0としている。即ち、この焼結体では、そのペロブスカイト相は、3A族の元素M1のほか、2A族の元素M2を必須成分として含む組成を有する。その上、金属酸化物相が、複酸化物として、元素M1及びM2からなる複酸化物を含む。この元素M1及びM2はいずれも、ペロブスカイト相におけるAサイトに配置される元素である。
焼結体の焼成時あるいは900℃などの高温環境下において、複酸化物をなす2つの元素M1,M2のうち、一方の元素のみが、複酸化物から、ペロブスカイト相のAサイトへ移動し固溶することは、単元素の酸化物から、これをなす金属元素(M1あるいはM2)が、ペロブスカイト相のAサイトへ移動し固溶する場合に比して、生じにくいと考えられる。従って、金属酸化物相に、元素M1及びM2からなる複酸化物を含めることにより、さらに高温環境下でのペロブスカイト相の組成のズレを抑制し、耐熱性を高めることができる。
なお、このような複酸化物としては、例えば、ペロブスカイト相が、(Y,Sr)(Mn,Al,Cr)O3で表される場合において、SrY24,SrY47などが挙げられる。
In this thermistor element, in the sintered body, 0.600 ≦ a <1,000, and 0 <b ≦ 0.400, that is, a <1,000, b> 0. That is, in this sintered body, the perovskite phase has a composition containing the 2A group element M2 as an essential component in addition to the 3A group element M1. In addition, the metal oxide phase includes a double oxide composed of the elements M1 and M2 as the double oxide. These elements M1 and M2 are both elements arranged at the A site in the perovskite phase.
At the time of firing the sintered body or in a high temperature environment such as 900 ° C., only one of the two elements M1 and M2 forming the double oxide moves from the double oxide to the A site of the perovskite phase and is solidified. It is considered that dissolution is less likely to occur than when a metal element (M1 or M2) that forms a single element oxide moves to the A site of the perovskite phase and dissolves. Therefore, by including a double oxide composed of the elements M1 and M2 in the metal oxide phase, it is possible to further suppress the deviation of the composition of the perovskite phase in a high temperature environment and improve the heat resistance.
Examples of such a double oxide include SrY 2 O 4 and SrY 4 O 7 when the perovskite phase is represented by (Y, Sr) (Mn, Al, Cr) O 3. It is done.

さらに、上述のサーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体において、前記元素M1はYを含み、前記元素M2はSrを含み、前記金属酸化物相は、組成式SrY24で表記される複酸化物を含むサーミスタ素子とするのが好ましい。 Furthermore, in the above-described thermistor element, in the conductive oxide sintered body, the element M1 contains Y, the element M2 contains Sr, and the metal oxide phase has a composition formula SrY 2 O 4 . It is preferable that the thermistor element includes the indicated double oxide.

このサーミスタ素子では、焼結体において、金属酸化物相に、複酸化物として、SrY24を含んでいる。このようにすることで、焼結体の耐熱性、高温安定性を高めることができる。 In this thermistor element, the sintered body contains SrY 2 O 4 as a double oxide in the metal oxide phase. By doing in this way, the heat resistance of a sintered compact and high temperature stability can be improved.

さらに、前述のサーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体のうち、前記金属酸化物相に、前記元素M1及びM2の少なくともいずれかと、前記元素M3,Al及びCrの少なくともいずれかとの複酸化物を含むサーミスタ素子とするのが好ましい。   Further, in the above-described thermistor element, in the conductive oxide sintered body, the metal oxide phase includes at least one of the elements M1 and M2 and at least one of the elements M3, Al, and Cr. A thermistor element containing a double oxide is preferable.

このサーミスタ素子では、焼結体は、金属酸化物相が、ペロブスカイト相のAサイトをなす元素(M1,M2)と、Bサイトをなす元素(M3,Al,Cr)とからなる複酸化物を含んでいる。このように、ペロブスカイト相のAサイト及びBサイトをなす元素からそれぞれ選択した元素からなる複酸化物を用いることにより、高温環境下でのペロブスカイト相の組成のズレをさらに抑制することができると考えられる。
なお、このような複酸化物としては、ペロブスカイト相が(Y,Sr)(Mn,Al,Cr)O3である場合において、SrAl24、YAlO3,Y3Al512などが挙げられる。
In this thermistor element, the sintered body is a composite oxide in which the metal oxide phase is composed of elements (M1, M2) forming the A site of the perovskite phase and elements (M3, Al, Cr) forming the B site. Contains. As described above, it is considered that the deviation of the composition of the perovskite phase in a high temperature environment can be further suppressed by using a double oxide composed of an element selected from the elements forming the A site and the B site of the perovskite phase. It is done.
Examples of such double oxides include SrAl 2 O 4 , YAlO 3 , Y 3 Al 5 O 12 when the perovskite phase is (Y, Sr) (Mn, Al, Cr) O 3. It is done.

さらに、上述のサーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体のうち、前記元素M2は、Srを含み、前記金属酸化物相は、組成式SrAl24で表記される複酸化物を含むサーミスタ素子とするのが好ましい。 Furthermore, in the above-described thermistor element, in the conductive oxide sintered body, the element M2 contains Sr, and the metal oxide phase is a complex oxide represented by a composition formula SrAl 2 O 4 A thermistor element containing is preferable.

本発明のサーミスタ素子では、焼結体は、ペロブスカイト相にSrを含んでおり、金属酸化物相には、SrAl24を含んでいる。このようにすることで、耐熱性が向上する利点がある。 In the thermistor element of the present invention, the sintered body contains Sr in the perovskite phase, and SrAl 2 O 4 in the metal oxide phase. By doing in this way, there exists an advantage which heat resistance improves.

さらに、上述のいずれか1項に記載のサーミスタ素子であって、前記導電性酸化物焼結体と、上記導電性酸化物焼結体を被覆する耐還元性の耐還元性被膜と、を備えるサーミスタ素子とするのが好ましい。   Furthermore, it is the thermistor element of any one of the above-mentioned, Comprising: The said electroconductive oxide sintered compact and the reduction-resistant reduction-resistant film which coat | covers the said electroconductive oxide sintered compact are provided. A thermistor element is preferable.

このサーミスタ素子は、導電性酸化物焼結体とこれを被覆する耐還元性被膜とを有している。このため、サーミスタ素子が還元性雰囲気に晒された場合でも、耐還元性被膜により焼結体が保護され、この焼結体が還元されることが防止されるので、サーミスタ素子(焼結体)の示す抵抗値を維持することができる。   This thermistor element has a conductive oxide sintered body and a reduction-resistant film covering the conductive oxide sintered body. For this reason, even when the thermistor element is exposed to a reducing atmosphere, the sintered body is protected by the reduction-resistant coating, and the sintered body is prevented from being reduced. Therefore, the thermistor element (sintered body) The resistance value indicated by can be maintained.

さらに、上記のいずれか1項に記載のサーミスタ素子を用いてなる温度センサとすると良い。   Furthermore, a temperature sensor using the thermistor element described in any one of the above is preferable.

本発明の温度センサでは、−40〜900℃の広い温度範囲にわたって、20〜700kΩ、あるいは50〜500kΩ以内という、適切な抵抗値を示すサーミスタ素子を用いてなるので、−40〜900℃の広い温度範囲にわたって、適切に温度測定が可能な温度センサとなる。また、抵抗値計測(温度計測)のための回路構成を簡単にし、あるいは精度良好な抵抗値測定を可能とすることができる温度センサとなる。   In the temperature sensor of the present invention, a thermistor element having an appropriate resistance value of 20 to 700 kΩ or within 50 to 500 kΩ is used over a wide temperature range of −40 to 900 ° C. The temperature sensor can appropriately measure the temperature over the temperature range. In addition, a temperature sensor that can simplify the circuit configuration for resistance value measurement (temperature measurement) or enable resistance value measurement with high accuracy can be obtained.

さらに他の解決手段は、B定数がB(-40〜900)=2.00×103〜3.00×103Kの導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体と、上記サーミスタ素子本体を貫通し、直線状に延びた、断面円形の第1電極部を有する第1電極線と、上記第1電極線と対をなす第2電極線であって、上記サーミスタ素子本体を上記第1電極部に平行に貫通し、直線状に延びた、断面円形で、上記第1電極部と等しい直径及び長さの第2電極部を有する第2電極線と、を備えるサーミスタ素子の製造方法であって、上記サーミスタ素子において、上記サーミスタ素子本体のうち、上記第1電極部と第2電極部との仮想中点を通る、上記第1電極部と第2電極部との間を結ぶ仮想面に直交する仮想面直交方向の厚みをt(mm)、上記第1電極部及び第2電極部の直径をφ(mm)、上記第1電極部及び第2電極部の長さをL(mm)、上記第1電極部と第2電極部との間の電極間距離をD(mm)、素子残厚をY(mm)=t−φ/√2としたとき、焼結後に上記導電性酸化物焼結体となるプレス用粉末、上記第1電極線、及び上記第2電極線を用いて、未焼成サーミスタ素子をプレス成形するプレス工程であって、上記未焼成サーミスタ素子を焼成した場合に、上記厚みtが、t=0.500〜1.20mm、上記直径φが、φ=0.250〜0.400mm、電極寸法比D/Lが、下記式(1)の範囲内となる形態の上記未焼成サーミスタ素子を成形するプレス工程を備えるサーミスタ素子の製造方法である。
[(2.00×10-2×0.410)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]
≦ D/L ≦
[(7.00×102×0.410)/(2.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)] …(1)
Still another solution is a thermistor element body made of a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 3.00 × 10 3 K, and the thermistor element A first electrode line having a first electrode portion having a circular cross section and extending linearly through the body, and a second electrode line paired with the first electrode line, wherein the thermistor element body is the first electrode line. A thermistor element manufacturing method comprising: a second electrode line penetrating in parallel to one electrode portion and extending in a straight line, having a circular cross section and having a second electrode portion having a diameter and a length equal to that of the first electrode portion. In the thermistor element, a virtual connecting the first electrode part and the second electrode part passing through a virtual midpoint between the first electrode part and the second electrode part in the thermistor element body. The thickness in the direction perpendicular to the imaginary plane perpendicular to the surface is t (mm), the first electrode portion and the second The diameter of the pole part is φ (mm), the lengths of the first electrode part and the second electrode part are L (mm), and the inter-electrode distance between the first electrode part and the second electrode part is D (mm). ), When the remaining thickness of the element is Y (mm) = t−φ / √2, the powder for pressing that becomes the conductive oxide sintered body after sintering, the first electrode wire, and the second electrode wire Is used to press-mold an unsintered thermistor element, and when the unsintered thermistor element is fired, the thickness t is t = 0.500 to 1.20 mm, and the diameter φ is φ = 0.250-0.400 mm, Electrode size ratio D / L is the manufacturing method of a thermistor element provided with the press process of shape | molding the said unsintered thermistor element of the form which becomes in the range of following formula (1).
[(2.00 × 10 -2 × 0.410) / (7.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)]
≦ D / L ≦
[(7.00 × 10 2 × 0.410) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)] (1)

本発明のサーミスタ素子の製造方法では、焼成後のサーミスタ素子において、厚みt、直径φが所定の範囲内になり、かつ、電極寸法比D/Lが、B定数(=2000〜3000K)、直径φ、厚みtに応じた、式(1)で規定される範囲となるように、未焼成サーミスタ素子をプレス成形する。
すると、これを焼成したサーミスタ素子では、−40℃での第1電極線と第2電極線との間の抵抗値Rs(-40)を、Rs(-40)≦7.00×102kΩとすることができる。さらに、900℃でのサーミスタ素子の第1電極線と第2電極線との間の抵抗値Rs(900)を、Rs(900)≧2.00×10-2kΩとすることができる。つまり、温度が−40〜900℃の範囲で、サーミスタ素子の第1電極線と第2電極線との間の抵抗値Rsを、Rs=2.00×10-2〜7.00×102kΩとすることができる。
かくして、本発明のサーミスタ素子の製造方法によって、抵抗分圧回路などの簡易な回路を用いながらも、−40〜900℃の範囲で、抵抗値Rsを適切に検知可能なサーミスタ素子を製造することができる。
しかも、式(1)によれば、電極寸法比D/Lの範囲として与えられるので、Dを都合の良い値に固定しておき、Lを変化させる、あるいは、Lを都合の良い値に固定しておき、Dを変化させる、などの調整により、サーミスタ素子抵抗値Rsを容易に調整できる製造方法となる。
In the thermistor element manufacturing method of the present invention, in the thermistor element after firing, the thickness t and the diameter φ are within a predetermined range, the electrode dimension ratio D / L is a B constant (= 2000 to 3000 K), the diameter The unfired thermistor element is press-molded so as to be in the range defined by the formula (1) according to φ and thickness t.
Then, in the thermistor element obtained by firing this, the resistance value Rs (−40) between the first electrode line and the second electrode line at −40 ° C. is set to Rs (−40) ≦ 7.00 × 10 2 kΩ. It can be. Furthermore, the resistance value Rs (900) between the first electrode line and the second electrode line of the thermistor element at 900 ° C. can be set to Rs (900) ≧ 2.00 × 10 −2 kΩ. That is, when the temperature is in the range of −40 to 900 ° C., the resistance value Rs between the first electrode line and the second electrode line of the thermistor element is Rs = 2.00 × 10 −2 to 7.00 × 10 2. It can be set to kΩ.
Thus, by using the thermistor element manufacturing method of the present invention, a thermistor element capable of appropriately detecting the resistance value Rs in the range of −40 to 900 ° C. while using a simple circuit such as a resistance voltage dividing circuit. Can do.
Moreover, according to the equation (1), since it is given as a range of the electrode dimension ratio D / L, D is fixed to a convenient value and L is changed, or L is fixed to a convenient value. In addition, a thermistor element resistance value Rs can be easily adjusted by adjusting D or the like.

さらに他の解決手段は、B定数がB(-40〜900)=2.00×103〜2.50×103Kの導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体と、上記サーミスタ素子本体を貫通し、直線状に延びた、断面円形の第1電極部を有する第1電極線と、上記第1電極線と対をなす第2電極線であって、上記サーミスタ素子本体を上記第1電極部に平行に貫通し、直線状に延びた、断面円形で、上記第1電極部と等しい直径及び長さの第2電極部を有する第2電極線と、を備えるサーミスタ素子の製造方法であって、上記サーミスタ素子において、上記サーミスタ素子本体のうち、上記第1電極部と第2電極部との仮想中点を通る、上記第1電極部と第2電極部との間を結ぶ仮想面に直交する仮想面直交方向の厚みをt(mm)、上記第1電極部及び第2電極部の直径をφ(mm)、上記第1電極部及び第2電極部の長さをL(mm)、上記第1電極部と第2電極部との間の電極間距離をD(mm)、素子残厚をY(mm)=t−φ/√2としたとき、焼結後に上記導電性酸化物焼結体となるプレス用粉末、上記第1電極線、及び上記第2電極線を用いて、未焼成サーミスタ素子をプレス成形するプレス工程であって、上記未焼成サーミスタ素子を焼成した場合に、上記厚みtが、t=0.500〜1.20mm、上記直径φが、φ=0.250〜0.400mm、電極寸法比D/Lが、下記式(2)の範囲内となる形態の上記未焼成サーミスタ素子を成形するプレス工程を備えるサーミスタ素子の製造方法である。
[(5.00×10-2×0.410)/(5.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]
≦ D/L ≦
[(5.00×102×0.410)/(5.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)] …(2)
Still another solution is a thermistor element body made of a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 2.50 × 10 3 K, and the thermistor element A first electrode line having a first electrode portion having a circular cross section and extending linearly through the body, and a second electrode line paired with the first electrode line, wherein the thermistor element body is the first electrode line. A thermistor element manufacturing method comprising: a second electrode line penetrating in parallel to one electrode portion and extending in a straight line, having a circular cross section and having a second electrode portion having a diameter and a length equal to that of the first electrode portion. In the thermistor element, a virtual connecting the first electrode part and the second electrode part passing through a virtual midpoint between the first electrode part and the second electrode part in the thermistor element body. The thickness in the direction perpendicular to the imaginary plane perpendicular to the surface is t (mm), the first electrode portion and the second The diameter of the pole part is φ (mm), the lengths of the first electrode part and the second electrode part are L (mm), and the inter-electrode distance between the first electrode part and the second electrode part is D (mm). ), When the remaining thickness of the element is Y (mm) = t−φ / √2, the powder for pressing that becomes the conductive oxide sintered body after sintering, the first electrode wire, and the second electrode wire Is used to press-mold an unsintered thermistor element, and when the unsintered thermistor element is fired, the thickness t is t = 0.500 to 1.20 mm, and the diameter φ is φ = 0.250-0.400 mm, It is a manufacturing method of a thermistor element provided with the press process which shape | molds the said unbaking thermistor element of the form from which electrode dimension ratio D / L becomes in the range of following formula (2).
[(5.00 × 10 -2 × 0.410) / (5.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)]
≦ D / L ≦
[(5.00 × 10 2 × 0.410) / (5.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)] (2)

本発明のサーミスタ素子の製造方法では、焼成後のサーミスタ素子において、厚みt、直径φが所定の範囲内になり、かつ、電極寸法比D/Lが、B定数(=2000〜2500K)、直径φ、厚みtに応じた、式(2)で規定される範囲となるように、未焼成サーミスタ素子をプレス成形する。
すると、これを焼成したサーミスタ素子では、抵抗値Rs(-40)を、Rs(-40)≦5.00×102kΩとすることができる。さらに、抵抗値Rs(900)を、Rs(900)≧5.00×10-2kΩとすることができる。つまり、温度が−40〜900℃の範囲で、サーミスタ素子の第1電極線と第2電極線との間の抵抗値Rsを、Rs=5.00×10-2〜5.00×102kΩとすることができる。
かくして、本発明のサーミスタの製造方法によって、抵抗分圧回路などの簡易な回路を用いながらも、−40〜900℃の範囲で、抵抗値Rsをさらに適切に検知可能なサーミスタ素子を製造することができる。
しかも、式(2)によれば、電極寸法比D/Lの範囲として与えられるので、Dを都合の良い値に固定しておき、Lを変化させる、あるいは、Lを都合の良い値に固定しておき、Dを変化させる、などの調整により、サーミスタ素子抵抗値Rsを容易に調整できる製造方法となる。
In the thermistor element manufacturing method of the present invention, in the thermistor element after firing, the thickness t and the diameter φ are within the predetermined ranges, the electrode dimension ratio D / L is the B constant (= 2000 to 2500 K), the diameter The unfired thermistor element is press-molded so as to be in the range defined by the formula (2) according to φ and thickness t.
Then, in the thermistor element fired, the resistance value Rs (−40) can be set to Rs (−40) ≦ 5.00 × 10 2 kΩ. Further, the resistance value Rs (900) can be set to Rs (900) ≧ 5.00 × 10 −2 kΩ. That is, when the temperature is in the range of −40 to 900 ° C., the resistance value Rs between the first electrode line and the second electrode line of the thermistor element is Rs = 5.00 × 10 −2 to 5.00 × 10 2. It can be set to kΩ.
Thus, by using the thermistor manufacturing method of the present invention, a thermistor element capable of more appropriately detecting the resistance value Rs in the range of −40 to 900 ° C. while using a simple circuit such as a resistance voltage dividing circuit. Can do.
Moreover, according to the equation (2), since it is given as a range of the electrode dimension ratio D / L, D is fixed to a convenient value and L is changed, or L is fixed to a convenient value. In addition, a thermistor element resistance value Rs can be easily adjusted by adjusting D or the like.

さらに、請求項6または請求項7に記載のサーミスタ素子の製造方法であって、前記プレス工程は、同一品番のサーミスタ素子を製造する場合において、焼結後の上記サーミスタ素子本体の前記B定数が大きくなるプレス粉末を用いる場合ほど、前記厚さtが小さくなる形態の前記未焼成サーミスタ素子を成形するサーミスタ素子の製造方法とすると良い。   Furthermore, it is a manufacturing method of the thermistor element of Claim 6 or Claim 7, Comprising: When the said press process manufactures the thermistor element of the same product number, the said B constant of the said thermistor element main body after sintering is The larger the pressed powder, the better the thermistor element manufacturing method is to mold the unfired thermistor element with the thickness t decreasing.

本発明のサーミスタ素子の製造方法では、焼成後のサーミスタ素子本体(導電性酸化物焼結体)のB定数が大きくなるプレス粉末を用いる場合ほど、厚さtが小さくなる形態に未焼成サーミスタ素子を成形する。   In the method for manufacturing the thermistor element of the present invention, the unsintered thermistor element is formed so that the thickness t becomes smaller as the press powder in which the B constant of the sintered thermistor element body (conductive oxide sintered body) becomes larger is used. Is molded.

前述したように、サーミスタ素子本体(導電性酸化物焼結体)のB定数は、同一品番のサーミスタ素子と言えども、完全に同一に形成することは困難である。従って、多数のサーミスタ素子を見た場合、例えば、製造ロットの異なるサーミスタ素子について抜き取り検査をした場合、B定数にばらつきが生じる。
なお、焼成条件を調整することにより、原料粉末の持つB定数の傾向を補正することは可能な場合もあるが、焼成条件の変更によるサーミスタ素子本体の他の特性などへの影響が考えられ、採用困難な場合が多い。
As described above, the B constant of the thermistor element body (conductive oxide sintered body) is difficult to form completely the same, even if the thermistor elements have the same product number. Therefore, when a large number of thermistor elements are observed, for example, when a thermistor element having a different production lot is subjected to a sampling inspection, the B constant varies.
In addition, by adjusting the firing conditions, it may be possible to correct the tendency of the B constant of the raw material powder, but there may be an influence on other characteristics of the thermistor element body due to the change of the firing conditions, There are many cases where adoption is difficult.

一方、サーミスタ素子本体の厚みtを変化させても、B定数を変化させることはできないが、この厚みtを変更したサーミスタ素子本体を形成することにより、サーミスタ素子の第1,第2電極部間で発生する抵抗値の大きさを変化させることはできる。具体的には、厚みtを大きくするほど、抵抗値が小さくなる。   On the other hand, even if the thickness t of the thermistor element main body is changed, the B constant cannot be changed. However, by forming the thermistor element main body with the thickness t changed, between the first and second electrode portions of the thermistor element. It is possible to change the magnitude of the resistance value generated in the above. Specifically, the resistance value decreases as the thickness t increases.

本発明のサーミスタ素子の製造方法では、プレス工程において、B定数が大きいプレス粉末を使い場合ほど、厚みtが小さくなる形態に未焼成サーミスタ素子を成形するので、厚みtが大きくなるものを成形した場合に比して、焼成後のサーミスタ素子の抵抗値を相対的に高くできる。
このようにして製造することにより、B定数が大きいと、温度範囲−40〜900℃のうち、特に、抵抗値が低くなる高温域の400〜900℃の範囲において、各サーミスタ素子の抵抗値がより低くなりがちであるのを、厚みtを小さくすることで抑制することができる。
また、この逆に、B定数が小さいと、この高温域において、各サーミスタ素子の抵抗値が高くなりがちであるのを、厚みtを大きくすることで抑制することができる。
かくして、本発明の製造方法によれば、この高温域で実際に取る抵抗値のバラツキを抑制し、より適切に精度良く、温度検知をすることができるサーミスタ素子を製造することができる。
In the manufacturing method of the thermistor element of the present invention, the unsintered thermistor element is formed in a form in which the thickness t becomes smaller as the press powder having a larger B constant is used in the pressing step. Compared to the case, the resistance value of the thermistor element after firing can be made relatively high.
By manufacturing in this way, when the B constant is large, the resistance value of each thermistor element is in the high temperature range of 400 to 900 ° C., where the resistance value is low, in the temperature range of −40 to 900 ° C. The tendency to be lower can be suppressed by reducing the thickness t.
On the contrary, if the B constant is small, the resistance value of each thermistor element tends to be high in this high temperature range can be suppressed by increasing the thickness t.
Thus, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to manufacture a thermistor element capable of suppressing temperature variation actually taken in this high temperature range and detecting temperature more appropriately and accurately.

さらに、請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載のサーミスタ素子の製造方法であって、前記サーミスタ素子本体をなす前記導電性酸化物焼結体が、Laを除く3A族元素のうち少なくとも1種の元素をM1とし、2A族元素のうち少なくとも1種の元素をM2とし、Crを除く4A,5A,6A,7A及び8族元素のうち少なくとも1種の元素をM3としたとき、組成式M1aM2bM3cAldCrefで表記され、a,b,c,d,e,fが下記条件式を満たし、ペロブスカイト型結晶構造を有する導電性のペロブスカイト相と、上記ペロブスカイト相よりも導電性が低く、上記ペロブスカイト相を構成する金属元素から選択された少なくとも1種の金属元素をMeとしたとき、組成式MeOxで表記される結晶構造を有する少なくとも1種の金属酸化物相と、を含む導電性酸化物焼結体であるサーミスタ素子の製造方法とすると良い。
0.600≦a≦1.000
0≦b≦0.400
0.150≦c<0.600
0.400≦d≦0.800
0<e≦0.050
0<e/(c+e)≦0.18
2.80≦f≦3.30
Furthermore, it is a manufacturing method of the thermistor element of any one of Claims 6-8, Comprising: The said electroconductive oxide sintered compact which makes the said thermistor element main body is 3A group elements except La. When at least one element is M1, at least one element of group 2A is M2, and at least one element of group 4A, 5A, 6A, 7A and group 8 elements except Cr is M3, is expressed by the composition formula M1 a M2 b M3 c Al d Cr e O f, a, b, c, d, e, f satisfies the following condition, a conductive perovskite phase having a perovskite crystal structure, the It has a conductivity lower than that of the perovskite phase and has a crystal structure represented by the composition formula MeO x when Me is at least one metal element selected from the metal elements constituting the perovskite phase. Both methods may be a method for manufacturing a thermistor element which is a conductive oxide sintered body containing one kind of metal oxide phase.
0.600 ≦ a ≦ 1.000
0 ≦ b ≦ 0.400
0.150 ≦ c <0.600
0.400 ≦ d ≦ 0.800
0 <e ≦ 0.050
0 <e / (c + e) ≦ 0.18
2.80 ≦ f ≦ 3.30

本発明のサーミスタ素子の製造方法では、サーミスタ素子本体をなす導電性酸化物焼結体(以下、単に焼結体ともいう)に、上述の条件を満たす焼結体を用いている。この焼結体のうち、a,b,c,d,e,fが上述の条件式を満たす導電性のペロブスカイト相は、−40℃〜+900℃の温度範囲における温度勾配定数(B定数:B(-40〜900))が、2000〜3000Kとなる。さらに、この導電性酸化物焼結体には、このペロブスカイト相よりも導電性が低い(絶縁性の高い、比抵抗の大きい)金属酸化物相も含まれている。このため、導電性酸化物焼結体において金属酸化物相の占める割合を適宜変化させることで、B定数を維持しつつ、導電性酸化物焼結体全体の比抵抗の値をシフトさせることができる。従って、この導電性酸化物焼結体を用いたサーミスタ素子では、所望の形態を有しながらも、−40℃〜+900℃の温度範囲において、適切な抵抗値となるように調整することができる。かくして、サーミスタ素子を製造するに当たり、この導電性酸化物焼結体をサーミスタ素子本体に用いることで、このような広い温度範囲において、適切に温度を測定することができるサーミスタ素子を製造することができる。また、抵抗値計測(温度計測)のための回路構成を簡単にし、あるいは精度良好な抵抗値測定を可能なサーミスタ素子を製造することができる。   In the method for manufacturing a thermistor element of the present invention, a sintered body that satisfies the above-described condition is used for a conductive oxide sintered body (hereinafter, also simply referred to as a sintered body) forming the thermistor element body. Among the sintered bodies, the conductive perovskite phase in which a, b, c, d, e, and f satisfy the above-described conditional expression is a temperature gradient constant (B constant: B in a temperature range of −40 ° C. to + 900 ° C. (-40 to 900)) is 2000 to 3000K. Further, the conductive oxide sintered body also includes a metal oxide phase having lower conductivity (higher insulation and higher specific resistance) than the perovskite phase. For this reason, it is possible to shift the specific resistance value of the entire conductive oxide sintered body while maintaining the B constant by appropriately changing the ratio of the metal oxide phase in the conductive oxide sintered body. it can. Therefore, the thermistor element using this conductive oxide sintered body can be adjusted to have an appropriate resistance value in the temperature range of −40 ° C. to + 900 ° C. while having a desired form. . Thus, in manufacturing the thermistor element, by using this conductive oxide sintered body for the thermistor element body, it is possible to manufacture a thermistor element capable of appropriately measuring the temperature in such a wide temperature range. it can. Further, a thermistor element capable of simplifying a circuit configuration for resistance value measurement (temperature measurement) or capable of measuring a resistance value with high accuracy can be manufactured.

本発明に係るサーミスタ素子10について、図面を参照して説明する。このサーミスタ素子10は、図4に示すように、厚さt(mm)の六角形板状で、所定の組成を有する導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体1と、このサーミスタ素子本体1の対向する対向面1A,1B間を、直径φで直線状の第1電極線2及び第2電極線3が、互いに平行に貫通する形態を有している。この第1電極線2のうち、サーミスタ素子本体1内に位置し、これを貫通する部分を第1電極部2a、対向面1Aから図4(b)中、下方に突出する部位を第1接続部2b、対向面1Bから図4(b)中、上方に突出する部位を第1突出部2cとする。同様に、第2電極線3のうち、サーミスタ素子本体1内に位置し、これを貫通する部分を第2電極部極3a、対向面1Aから図4(b)中、下方に突出する部位を第2接続部3b、対向面1Bから図4(b)中、上方に突出する部位を第2突出部3cとする。これら第1,第2電極線2,3は、いずれもPt−Rh合金からなる。   A thermistor element 10 according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 4, the thermistor element 10 is a hexagonal plate having a thickness t (mm), and is formed of a conductive oxide sintered body having a predetermined composition, and the thermistor element body. A first electrode line 2 and a second electrode line 3 that are linear and have a diameter φ pass between the opposing surfaces 1A and 1B facing each other in parallel. Of the first electrode wire 2, a portion that is located in the thermistor element body 1 and that penetrates the first electrode wire 2 is a first electrode portion 2 a, and a portion that protrudes downward from the facing surface 1 A in FIG. The part which protrudes upward in FIG.4 (b) from the part 2b and the opposing surface 1B is made into the 1st protrusion part 2c. Similarly, a portion of the second electrode wire 3 that is located in the thermistor element body 1 and that penetrates the second electrode wire 3 extends downward from the opposing electrode 1a in FIG. 4B. The part which protrudes upwards in FIG.4 (b) from the 2nd connection part 3b and the opposing surface 1B is made into the 2nd protrusion part 3c. These first and second electrode wires 2 and 3 are both made of a Pt—Rh alloy.

ついで、このサーミスタ素子10の各部の寸法と抵抗値との関係について検討する。
なお、第1電極部2aと第2電極部3aとの間の電極間距離をD(mm)、第1電極部2a及び第2電極部3aの長さをL(mm)、これらの直径をφ(mm)、サーミスタ素子本体1の厚みをt(mm)とする。
ここで、厚みtは、t=0.500〜1.20mm、直径φは、φ=0.250〜0.400mmの範囲を考慮するものとする。
また、長さLは、L≧0.3mmとするのが好ましい。また、電極間距離Dは、D≧0.1mmとするのが好ましい。
Next, the relationship between the dimension of each part of the thermistor element 10 and the resistance value will be examined.
The interelectrode distance between the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a is D (mm), the lengths of the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a are L (mm), and the diameters thereof are Let φ (mm) be the thermistor element body 1 thickness t (mm).
Here, it is assumed that the thickness t is in a range of t = 0.500 to 1.20 mm and the diameter φ is in a range of φ = 0.250 to 0.400 mm.
The length L is preferably L ≧ 0.3 mm. The interelectrode distance D is preferably D ≧ 0.1 mm.

前述したように、NTCサーミスタ素子の抵抗−温度特性、すなわち、温度Ts(K)における抵抗値Rsは、近似的に、Rs=R0・exp[B(1/Ts−1/T0)]で与えられる。ここで、当初抵抗値R0は、当初温度T0(K)における抵抗値、BはB定数(K)である。
ところで、前述したように、B定数がB(-40〜900)=2.00×103〜3.00×103Kの導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体を用いたサーミスタ素子のうち、前述した本実施例に係るサーミスタ素子10では、その抵抗値Rsが、電極寸法比D/Lと比例関係となることが判明した。
すなわち、サーミスタ素子本体1を貫通し、直線状に延びた、断面円形の第1電極部2aを有する第1電極線2と、第1電極線2と対をなす第2電極線3であって、サーミスタ素子本体1を第1電極部2aに平行に貫通し、直線状に延びた、断面円形の第2電極部3aを有する第2電極線3と、を備えているサーミスタ素子10を考える。図1に示すように、このサーミスタ素子10については、少なくとも、サーミスタ素子本体1の、第1電極部2aと第2電極部3aとの仮想中点CPを通り、第1電極部2aと第2電極部3aとの間を結ぶ仮想面Pに直交する仮想面直交方向DR1の厚みtが、t=0.50〜1.2mmであり、第1電極部2a及び第2電極部3aの直径φが、φ=0.25〜0.40mmである範囲においては、サーミスタ素子10の抵抗値Rsは、電極寸法比D/Lと比例関係となることが判明した。
As described above, the resistance-temperature characteristic of the NTC thermistor element, that is, the resistance value Rs at the temperature Ts (K) is approximately given by Rs = R0 · exp [B (1 / Ts−1 / T0)]. It is done. Here, the initial resistance value R0 is the resistance value at the initial temperature T0 (K), and B is the B constant (K).
By the way, as described above, a thermistor element using a thermistor element body made of a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 3.00 × 10 3 K. Among these, in the thermistor element 10 according to the above-described embodiment, it has been found that the resistance value Rs is proportional to the electrode size ratio D / L.
That is, a first electrode line 2 that penetrates the thermistor element body 1 and extends linearly and has a first electrode portion 2 a having a circular cross section, and a second electrode line 3 that forms a pair with the first electrode line 2. Consider a thermistor element 10 comprising a second electrode line 3 having a second electrode part 3a having a circular cross section and extending in a straight line through the thermistor element body 1 in parallel with the first electrode part 2a. As shown in FIG. 1, the thermistor element 10 passes through at least a virtual midpoint CP between the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a of the thermistor element body 1, and the first electrode portion 2a and the second electrode portion 2a. The thickness t in the imaginary plane orthogonal direction DR1 perpendicular to the imaginary plane P connecting to the electrode section 3a is t = 0.50 to 1.2 mm, and the diameter φ of the first electrode section 2a and the second electrode section 3a However, in the range where φ = 0.25 to 0.40 mm, the resistance value Rs of the thermistor element 10 is found to be proportional to the electrode dimension ratio D / L.

このようになる理由は、以下によるものと考えられる。すなわち、第1電極部2a及び,第2電極部3aは、サーミスタ素子本体1を互いに平行に貫通しているので、その長さLに沿う方向(仮想面直交方向DR1)についてみると、第1電極部2aと第2電極部3aと間に生じる電界及び電気力線の様子は、どの部分でも、ほぼ同様であると考えられる。したがって、サーミスタ素子10の抵抗値Rsは、長さLが2倍になれば、1/2倍になると言うように、反比例の関係になる。
一方、電極間距離Dについて言えば、第1電極部2aと第2電極部3aとの間の電極間距離Dを2倍とすれば、サーミスタ素子の抵抗値Rsも2倍になると言うように、正比例の関係になる。
したがって、サーミスタ素子の抵抗値Rsは電極寸法比D/Lとも、正比例の関係になると考えられる。
The reason for this is considered to be as follows. That is, since the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a penetrate the thermistor element body 1 in parallel to each other, when viewed in the direction along the length L (virtual plane orthogonal direction DR1), The state of the electric field and the lines of electric force generated between the electrode part 2a and the second electrode part 3a are considered to be almost the same in any part. Therefore, the resistance value Rs of the thermistor element 10 has an inversely proportional relationship, such that if the length L is doubled, it is 1/2 times.
On the other hand, regarding the interelectrode distance D, if the interelectrode distance D between the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a is doubled, the resistance value Rs of the thermistor element is also doubled. It becomes a direct proportional relationship.
Therefore, it is considered that the resistance value Rs of the thermistor element is directly proportional to the electrode dimension ratio D / L.

ここで、サーミスタ素子10として、基準の電極間距離Db=0.410mm、基準の電極部の長さLb=1.00mmとし、基準の電極寸法比Db/Lb=0.410とした基準のサーミスタ素子を考える。また、このサーミスタ素子10の持つB定数をB(-40〜900)=Bとする。
そして、当初温度T0=233K(=-40℃)のときの当初抵抗値R0(-40)が、R0(-40)=7.00×102(kΩ)であると仮定する。このサーミスタ素子10の温度を変化させて、温度Ts=1173K(=900℃)とした場合、その抵抗値Rsは、Rs=7.00×102×exp[B(1/1173−1/233)]=7.00×102×exp(B×-3.44×10-3)で与えられる。つまり、B定数B、基準の電極寸法比Db/Lb=0.410を持つ基準のサーミスタ素子の温度Ts(=900℃)における抵抗値Rsが上式で与えられる。
一方、サーミスタ素子10の抵抗値Rsは、電極寸法比D/Lに正比例するのであるから、Rs=a1・(Db/Lb)、但しa1は比例係数、で表せる。
また、温度Ts(=900℃)下で、サーミスタ素子10に許容される最小の抵抗値2.00×10-2(kΩ)(=20.0Ω)となる電極寸法比を(D/L)minとすると、この場合も、2.00×10-2=a1×(D/L)minという関係を満たす。
従って、比例係数a1=(D/L)min/2.00×10-2=(Db/Lb)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))の関係を満たす。これより、(D/L)min=(2.00×10-2)×(Db/Lb)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))=(2.00×10-2×0.410)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))となる。この電極寸法比(D/L)minは、電極寸法比D/Lのうちで、許容される最も小さな値であるから、電極寸法比D/Lとしては、D/L≧[(2.00×10-2×0.410)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))となる値を選択すればよいことになる。
この関係は、前述した式(1),(2)におけるA1項と電極寸法比D/Lとの関係を与えるものである。
Here, as the thermistor element 10, a reference thermistor element in which the reference electrode distance Db = 0.410 mm, the reference electrode portion length Lb = 1.00 mm, and the reference electrode dimension ratio Db / Lb = 0.410 is considered. The B constant of the thermistor element 10 is B (−40 to 900) = B.
It is assumed that the initial resistance value R0 (-40) at the initial temperature T0 = 233K (= −40 ° C.) is R0 (−40) = 7.00 × 10 2 (kΩ). When the temperature of the thermistor element 10 is changed to a temperature Ts = 1173K (= 900 ° C.), the resistance value Rs is Rs = 7.00 × 10 2 × exp [B (1 / 1733-1 / 233)] = 7.00 × 10 2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 ). That is, the resistance value Rs at the temperature Ts (= 900 ° C.) of the reference thermistor element having the B constant B and the reference electrode size ratio Db / Lb = 0.410 is given by the above equation.
On the other hand, since the resistance value Rs of the thermistor element 10 is directly proportional to the electrode dimension ratio D / L, Rs = a1 · (Db / Lb), where a1 can be expressed by a proportional coefficient.
Also, when the temperature ratio Ts (= 900 ° C.) and the electrode size ratio at which the minimum resistance value allowed for the thermistor element 10 is 2.00 × 10 −2 (kΩ) (= 20.0Ω) is (D / L) min. In this case, the relationship of 2.00 × 10 −2 = a1 × (D / L) min is satisfied.
Accordingly, the relationship of proportionality coefficient a1 = (D / L) min / 2.00 × 10 −2 = (Db / Lb) / (7.00 × 10 2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) is satisfied. From this, (D / L) min = (2.00 × 10 −2 ) × (Db / Lb) / (7.00 × 10 2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) = (2.00 × 10 −2 × 0.410) / (7.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 −3 )). Since this electrode dimension ratio (D / L) min is the smallest allowable value among the electrode dimension ratios D / L, the electrode dimension ratio D / L is D / L ≧ [(2.00 × 10 -2 × 0.410) / (7.00 × 10 2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) is selected.
This relationship gives the relationship between the term A1 in the above-described formulas (1) and (2) and the electrode dimension ratio D / L.

ついで、上述の場合とは逆に、当初温度T0=1173K(=900℃)のときの当初抵抗値R0(900)が、R0(900)=2.00×10-2(kΩ)であると仮定する。このサーミスタ素子10の温度を変化させて、温度Ts=233K(=-40℃)とした場合、その抵抗値Rsは、Rs=2.00×10-2×exp[B(1/233−1/1733)]=2.00×10-2×exp(B×3.44×10-3)で与えられる。つまり、基準の電極寸法比Db/Lb=0.410を持つ基準のサーミスタ素子の温度Ts(=-40℃)における抵抗値Rsが上式で与えられる。
一方、サーミスタ素子10の抵抗値Rsは、前述したように電極寸法比D/Lに正比例するので、Rs=a2・(Db/Lb)で表せる。温度Ts(=-40℃)下で、サーミスタ素子に許容される最大の抵抗値7.00×102(kΩ)となる電極寸法比を(D/L)maxとすると、この場合も、7.00×102=a2×(D/L)maxという関係を満たす。
従って、比例係数a2=(D/L)max/7.00×102=(Db/Lb)/(2.00×10-2×exp(B×-3.44×10-3))の関係を満たす。これより、(D/L)max=(7.00×102)×(Db/Lb)/(2.00×10-2×exp(B×-3.44×10-3))=(7.00×102×0.410)/(2.00×10-2×exp(B×-3.44×10-3))となる。この電極寸法比(D/L)maxは、電極寸法比D/Lのうちで、許容される最も大きな値であるから、電極寸法比D/Lとしては、D/L≦[(2.00×10-27.00×102×0.410)/(2.00×10-2×exp(B×-3.44×10-3))となる値を選択すればよいことになる。
この関係は、前述した式(1),(2)におけるA2項と電極寸法比D/Lとの関係を与えるものである。
Next, contrary to the above case, it is assumed that the initial resistance value R0 (900) at the initial temperature T0 = 1173K (= 900 ° C.) is R0 (900) = 2.00 × 10 −2 (kΩ). . When the temperature of the thermistor element 10 is changed to a temperature Ts = 233 K (= −40 ° C.), the resistance value Rs is Rs = 2.00 × 10 −2 × exp [B (1 / 233−1 / 1733 )] = 2.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ). That is, the resistance value Rs at the temperature Ts (= −40 ° C.) of the reference thermistor element having the reference electrode size ratio Db / Lb = 0.410 is given by the above equation.
On the other hand, since the resistance value Rs of the thermistor element 10 is directly proportional to the electrode dimension ratio D / L as described above, it can be expressed by Rs = a2 · (Db / Lb). If the electrode size ratio at which the maximum resistance value allowed for the thermistor element is 7.00 × 10 2 (kΩ) at temperature Ts (= −40 ° C.) is (D / L) max, this is also 7.00 × 10 2 = a2 × (D / L) max is satisfied.
Therefore, the relationship of proportionality coefficient a2 = (D / L) max / 7.00 × 10 2 = (Db / Lb) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) is satisfied. From this, (D / L) max = (7.00 × 10 2 ) × (Db / Lb) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) = (7.00 × 10 2 × 0.410 ) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )). Since this electrode dimension ratio (D / L) max is the largest allowable value among the electrode dimension ratios D / L, the electrode dimension ratio D / L is D / L ≦ [(2.00 × 10 A value of −2 7.00 × 10 2 × 0.410) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × −3.44 × 10 −3 )) may be selected.
This relationship gives the relationship between the term A2 in the above-described formulas (1) and (2) and the electrode dimension ratio D / L.

以上より、下記する電極寸法比D/Lと抵抗値Rsとの基本関係式(3)が得られた。
[(2.00×10-2×0.410)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
≦ D/L ≦
[(7.00×102×0.410)/(2.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))] …(3)
From the above, the following basic relational expression (3) between the electrode dimension ratio D / L and the resistance value Rs was obtained.
[(2.00 × 10 -2 × 0.410) / (7.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
≦ D / L ≦
[(7.00 × 10 2 × 0.410) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]… (3)

また、R0(-40)=5.00×102(kΩ)、及びR0(900)=5.00×10-2(kΩ)とすることにより、同様にして、下記する電極寸法比D/Lと抵抗値Rsとの基本関係式(4)も得られる。
[(5.00×10-2×0.410)/(5.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
≦ D/L ≦
[(5.00×102×0.410)/(5.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))] …(4)
Similarly, by setting R0 (-40) = 5.00 × 10 2 (kΩ) and R0 (900) = 5.00 × 10 −2 (kΩ), the following electrode dimension ratio D / L and resistance value A basic relational expression (4) with Rs is also obtained.
[(5.00 × 10 -2 × 0.410) / (5.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
≦ D / L ≦
[(5.00 × 10 2 × 0.410) / (5.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]… (4)

但し、この式(3),(4)では、第1,第2電極部2a,3aの直径φ、サーミスタ素子本体1の厚みt等の抵抗値Rsに対する影響が考慮されていない。
そこで、それらによる影響を考慮すると共に、上述の基本関係式(3)を有効に利用するため、サーミスタ素子の各寸法について基準の値を定め、それと異なる値を用いる場合に生じる抵抗値Rsのずれを、補正項によって修正するという形式を取ることにする。
However, in the expressions (3) and (4), the influence on the resistance value Rs such as the diameter φ of the first and second electrode portions 2a and 3a and the thickness t of the thermistor element body 1 is not considered.
Therefore, in order to effectively use the above basic relational expression (3) in consideration of the influences thereof, a standard value is determined for each dimension of the thermistor element, and the deviation of the resistance value Rs that occurs when a different value is used. Is corrected by a correction term.

先ず、電極部間の距離について検討する。
図1を参照して既に説明したように、電極間距離Dは、第1電極部2aと第2電極線3aとの間隙の大きさで与えられる。また、この第1電極部及び第2電極部の直径はφ(mm)である。第1電極部2aと第2電極部3aとの間の抵抗値Rsに寄与するのは、第1,第2電極部2a,3aのうちごく一部の、電極間距離Dをなす、互いに最も近い部分のみではない。そこで、第1電極部2a及び第2電極部3aの表面形状(円筒面)を考慮する必要がある。この場合、第1電極部2aと第2電極部3aとの距離としては、電極間距離Dよりも大きな値となるはずである。
本例では、第1電極部2a及び第2電極部3aが断面円形であることから、第1電極部2aと第2電極部3aとの間の抵抗値Rsに寄与する距離として、実効距離Deffを、図1に示すようにして与える。すなわち、第1電極部2aの中心線2acと第2電極部3aの中心線3acを結ぶ線に対して、中心線2ac及び中心線3acからそれぞれ45度(45deg)傾いた方向に延ばした線が、第1電極部2a及び第2電極部3aの外周面と交わる点を、それぞれL1,L2,N1,N2とする。点L1とL2を結ぶ線分L1−L2と、点N1とN2を結ぶ線分N1−N2との間隔(間隙)を、実効距離Deffとする。この実効距離Deffは、Deff=D+(1−1/√2)×φ/2×2=D+(1-1/√2)φで与えられる。
First, the distance between the electrode parts will be examined.
As already described with reference to FIG. 1, the interelectrode distance D is given by the size of the gap between the first electrode portion 2a and the second electrode line 3a. The diameters of the first electrode portion and the second electrode portion are φ (mm). What contributes to the resistance value Rs between the first electrode part 2a and the second electrode part 3a is the smallest part of the first and second electrode parts 2a, 3a, which forms the inter-electrode distance D. It's not just near. Therefore, it is necessary to consider the surface shapes (cylindrical surfaces) of the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a. In this case, the distance between the first electrode part 2a and the second electrode part 3a should be larger than the inter-electrode distance D.
In this example, since the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a have a circular cross section, the effective distance Def is a distance that contributes to the resistance value Rs between the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a. Is given as shown in FIG. That is, lines extending in directions inclined by 45 degrees (45 degrees) from the center line 2ac and the center line 3ac, respectively, with respect to a line connecting the center line 2ac of the first electrode portion 2a and the center line 3ac of the second electrode portion 3a. The points intersecting with the outer peripheral surfaces of the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a are denoted as L1, L2, N1, and N2, respectively. The distance (gap) between the line segment L1-L2 connecting the points L1 and L2 and the line segment N1-N2 connecting the points N1 and N2 is defined as an effective distance Deff. This effective distance Deff is given by Deff = D + (1-1 / √2) × φ / 2 × 2 = D + (1-1 / √2) φ.

一方、基準のサーミスタ素子では、基準の電極間距離Db=0.410mm、基準の電極部の直径φb=0.300mmとする。すると、基準の実効距離Deffbは、Deffb=(0.410+(1-1/√2)×0.300)=0.498となる。
そこで、B項として、A1項あるいはA2項に対して、この基準の実効距離Deffbを基準として、考察しているサーミスタ素子についての実効距離Deffの影響を補正する補正項を考える。なお、電極間距離Dと同じく、実効距離Deffも、その値が大きくなるほど、サーミスタ素子の抵抗値Rsが大きくなる(比例する)。そこで、サーミスタ素子の実効距離Deffとして、基準の実効距離Deffbと異なる値を採用した場合には、その影響を相殺すべく、A1項あるいはA2項に、B項:Deffb/Deff=[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]を掛け合わせることとする。
On the other hand, in the reference thermistor element, the reference electrode distance Db = 0.410 mm and the reference electrode portion diameter φb = 0.300 mm. Then, the reference effective distance Deffb is Deffb = (0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) = 0.498.
Therefore, as a B term, a correction term for correcting the influence of the effective distance Deff on the thermistor element under consideration with respect to the A1 term or the A2 term on the basis of the effective distance Deffb of the reference is considered. As with the inter-electrode distance D, the effective distance Deff increases (proportional) as the resistance value Rs of the thermistor element increases as the value increases. Therefore, when a value different from the reference effective distance Deffb is employed as the effective distance Deff of the thermistor element, the B term: Deffb / Deff = [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)].

ついで、第1電極部と第2電極部とが対向する幅について検討する。
第1電極部2a及び第2電極部3aは、図1に示すように、実効的に、上述で説明した実効距離Deffの電極間距離を持ち、実効幅Weffの幅を持つ電極部同士が対向しているとも考えることができる。この実効幅Weffの大きさは、Weff=2×1/√2×φ/2=φ/√2で与えられる。
ところで、基準のサーミスタ素子では、基準の電極部の直径φb=0.300mmとする。すると、基準の実効幅Weffbは、Weffb=0.300/√2=0.212mmとなる。
そこで、C項として、A1項あるいはA2項に対して、この基準の実効幅Weffbを基準として、考察しているサーミスタ素子についての実効幅Weffの影響を補正する補正項を考える。なお、実効幅Weffは、その値が大きくなるほど、サーミスタ素子の抵抗値Rsが小さくなる(反比例する)。そこで、サーミスタ素子の実効幅Weffとして、基準の実効幅Weffbと異なる値を採用した場合には、その影響を相殺すべく、A1項あるいはA2項に、C項:Weff/Weffbφ/0.300(=((φ/√2)/(0.300/√2)))を掛け合わせることとする。
Next, the width at which the first electrode portion and the second electrode portion face each other will be examined.
As shown in FIG. 1, the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a effectively have the inter-electrode distance of the effective distance Deff described above, and the electrode portions having the effective width Weff face each other. You can also think that The effective width Weff is given by Weff = 2 × 1 / √2 × φ / 2 = φ / √2.
By the way, in the reference thermistor element, the diameter φb of the reference electrode portion is set to 0.300 mm. Then, the reference effective width Weffb is Weffb = 0.300 / √2 = 0.212 mm.
Therefore, a correction term for correcting the influence of the effective width Weff on the thermistor element under consideration with respect to the effective width Weffb of the reference is considered as the C term with respect to the A1 term or the A2 term. As the effective width Weff increases, the resistance value Rs of the thermistor element decreases (inversely proportional). Therefore, when a value different from the reference effective width Weffb is adopted as the effective width Weff of the thermistor element, the C term: Weff / Weffbφ / 0.300 (= ( (φ / √2) / (0.300 / √2))).

さらに、サーミスタ素子本体1の厚さについて検討する。
サーミスタ素子第1電極部2aと第2電極部3aとの間に生じる電気力線EFは、図2に示すように、第1電極部2aと第2電極部3aの表面のうち、実効幅Weffの範囲(図1参照)のみに生じる訳ではなく、それよりも拡がって生じる。具体的には、第1電極部2aと第2電極部3aの仮想中点CPを通り、第1電極部2aの中心線2acと第2電極部3aの中心線3acを通る仮想面Pに直交する仮想面直交方向DR1(図2中、上下方向)におけるサーミスタ素子本体1の厚みtのうち、実効幅Weffの範囲を除いた部分(厚みt1,t2の部分)をも、電気力線EFは通る。したがって、この部分の厚みt1,t2の大きさによっても、サーミスタ素子の抵抗値Rsが変化する。そこで、素子残厚YをY=t1+t2=t−Weff=t−φ/√2と定義した。
そして、所定の組成を有するサーミスタ本体1を用いた基準のサーミスタ素子(Db=0.410mm、φb=0.300mm、Weffb=0.212mm)について、素子残厚Y、したがって厚みtを変化させた場合に、Ts=350℃で得られる抵抗値Rsの各例を、図3にプロットした。
さらにこの結果から、2次の近似曲線の式:Rs=0.474Y2−0.919Y+0.698を得ることができる。
Further, the thickness of the thermistor element body 1 will be examined.
As shown in FIG. 2, the electric field lines EF generated between the thermistor element first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a have an effective width Weff of the surfaces of the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a. It does not occur only in the range (see FIG. 1), but extends more than that. Specifically, it passes through a virtual midpoint CP between the first electrode portion 2a and the second electrode portion 3a, and is orthogonal to a virtual plane P passing through the center line 2ac of the first electrode portion 2a and the center line 3ac of the second electrode portion 3a. Of the thickness t of the thermistor element main body 1 in the imaginary plane orthogonal direction DR1 (up and down direction in FIG. 2), the portion excluding the effective width Weff (the portions of the thickness t1, t2) also has the electric lines of force EF. Pass through. Therefore, the resistance value Rs of the thermistor element also changes depending on the thicknesses t1 and t2 of these portions. Therefore, the remaining element thickness Y is defined as Y = t1 + t2 = t−Weff = t−φ / √2.
When the reference thermistor element (Db = 0.410 mm, φb = 0.300 mm, Weffb = 0.212 mm) using the thermistor body 1 having a predetermined composition is changed, when the remaining element thickness Y, and hence the thickness t, is changed, Each example of the resistance value Rs obtained at Ts = 350 ° C. is plotted in FIG.
Furthermore, from this result, a quadratic approximate curve equation: Rs = 0.474Y 2 −0.919Y + 0.698 can be obtained.

ここで、厚みtを基準の厚みtb=0.950mmとし、したがって基準の素子残厚YbをYb=tb−φb/√2=0.950−0.300/√2=0.738mmとした場合の、基準の抵抗値Rsbを、上述の近似曲線の式から求めると、Rsb=0.278(kΩ)となる。
D項として、A1項あるいはA2項に対して、この基準の素子残厚Ybである場合の抵抗値Rsbを基準としたとき、考察しているサーミスタ素子の素子残厚がYである場合に抵抗値が変化する影響を補正する補正項を考える。そこで、サーミスタ素子の素子残厚Yとして、基準の素子残厚Ybと異なる値を採用した場合には、素子残厚Yを変化させたことによる抵抗値の補正は、その影響を相殺するように、A1項あるいはA2項に、D項:[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]を掛け合わせて行うこととする。
Here, the reference resistance value when the thickness t is the reference thickness tb = 0.950 mm and the reference element remaining thickness Yb is Yb = tb−φb / √2 = 0.950−0.300 / √2 = 0.338 mm When Rsb is obtained from the above equation of the approximate curve, Rsb = 0.278 (kΩ).
When the resistance value Rsb when the reference element residual thickness Yb is used as a reference with respect to the A1 term or the A2 term as the D term, the resistance is obtained when the residual thickness of the thermistor element under consideration is Y. Consider a correction term that corrects the effect of changing values. Therefore, when a value different from the reference element remaining thickness Yb is adopted as the element remaining thickness Y of the thermistor element, the correction of the resistance value by changing the element remaining thickness Y cancels the influence. , the A1 paragraphs or A2 wherein, D claim: [0.278 / (0.474Y 2 -0.919Y + 0.698)] by multiplying the be carried out.

以上から、電極寸法比D/Lと抵抗値Rsとの関係について、さらに、直径φ、厚みt(素子残厚Y)の影響をも考慮した前述の式(1)が得られた。
[(2.00×10-2×0.410)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]
≦ D/L ≦
[(7.00×102×0.410)/(2.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)] …(1)
From the above, the above-described formula (1) was obtained regarding the relationship between the electrode dimension ratio D / L and the resistance value Rs, further taking into account the influence of the diameter φ and the thickness t (element remaining thickness Y).
[(2.00 × 10 -2 × 0.410) / (7.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)]
≦ D / L ≦
[(7.00 × 10 2 × 0.410) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)] (1)

かくして、前述の形態にかかる本実施例のサーミスタ素子10について、電極寸法比D/Lをこの式(1)の範囲内に収めることで、抵抗値Rsを、-40〜900℃の範囲で20.0Ω〜700kΩの範囲内に保つことができる。
また、この式(1)によれば、採用すべき電極寸法比D/Lは、ある範囲として与えられるので、例えば、電極間距離Dを都合の良い値に固定しておき、長さLを変化させる調整により、あるいは、長さLを都合の良い値に固定しておき、電極間距離Dを変化させる調整により、サーミスタ素子10の抵抗値Rsを容易に調整できる。
Thus, for the thermistor element 10 of the present embodiment according to the above-described embodiment, the resistance value Rs is 20.0 in the range of −40 to 900 ° C. by keeping the electrode dimension ratio D / L within the range of the formula (1). It can be kept within the range of Ω to 700 kΩ.
Further, according to the equation (1), the electrode dimension ratio D / L to be adopted is given as a certain range. For example, the distance D between the electrodes is fixed to a convenient value, and the length L is The resistance value Rs of the thermistor element 10 can be easily adjusted by adjustment to change or by fixing the length L to a convenient value and changing the distance D between the electrodes.

また同様に、電極寸法比D/Lと抵抗値Rsとの関係について、さらに、直径φ、厚みt(素子残厚Y)の影響をも考慮した前述の式(2)が得られた。
[(5.00×10-2×0.410)/(5.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]
≦ D/L ≦
[(5.00×102×0.410)/(5.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)] …(2)
Similarly, with respect to the relationship between the electrode dimension ratio D / L and the resistance value Rs, the above-described formula (2) is obtained in consideration of the influence of the diameter φ and the thickness t (element remaining thickness Y).
[(5.00 × 10 -2 × 0.410) / (5.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)]
≦ D / L ≦
[(5.00 × 10 2 × 0.410) / (5.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)] (2)

従って、同様に、本実施例のサーミスタ素子10について、電極寸法比D/Lをこの式(2)の範囲内に収めることで、抵抗値Rsを、-40〜900℃の範囲で50.0Ω〜500kΩの範囲内に保つことができる。
また、この式(2)によれば、採用すべき電極寸法比D/Lは、ある範囲として与えられるので、例えば、電極間距離Dを都合の良い値に固定しておき、長さLを変化させる調整により、あるいは、長さLを都合の良い値に固定しておき、電極間距離Dを変化させる調整により、サーミスタ素子10の抵抗値Rsを容易に調整できる。
Accordingly, for the thermistor element 10 of the present embodiment, the resistance value Rs is reduced from 50.0Ω to -40 to 900 ° C. by keeping the electrode dimension ratio D / L within the range of the formula (2). It can be kept within the range of 500kΩ.
Further, according to this equation (2), the electrode dimension ratio D / L to be adopted is given as a certain range. For example, the distance D between the electrodes is fixed to a convenient value, and the length L is The resistance value Rs of the thermistor element 10 can be easily adjusted by adjustment to change or by fixing the length L to a convenient value and changing the distance D between the electrodes.

ところで、既に図2を参照して説明したように、サーミスタ素子本体1の厚みtのうち、実効幅Weffの範囲を除いた部分(厚みt1,t2の部分)をも、電気力線EFは通る。したがって、この部分の厚みt1,t2の大きさ、従って、厚みtによっても、サーミスタ素子の抵抗値Rsが変化する。
つまり、サーミスタ素子本体1の厚みtを変化させても、B定数を変化させることはできないが、この厚みtを変更したサーミスタ素子本体1を形成することにより、サーミスタ素子10の第1電極部2aと第2電極部3aとの間で発生する抵抗値Rsの大きさを変化させることはできる。具体的には、厚みtを大きくするほど、抵抗値Rsを小さくできる。
By the way, as already described with reference to FIG. 2, the electric lines of force EF pass through a portion (thickness t 1, t 2) of the thermistor element body 1 except for the range of the effective width Weff. . Therefore, the resistance value Rs of the thermistor element also changes depending on the size of the thicknesses t1 and t2 of this portion, and hence the thickness t.
That is, even if the thickness t of the thermistor element body 1 is changed, the B constant cannot be changed. However, by forming the thermistor element body 1 with the thickness t changed, the first electrode portion 2a of the thermistor element 10 is formed. The resistance value Rs generated between the first electrode portion 3a and the second electrode portion 3a can be changed. Specifically, the resistance value Rs can be reduced as the thickness t is increased.

一方、サーミスタ素子本体(導電性酸化物焼結体)のB定数は、同一品番のサーミスタ素子と言えども、完全に同一に形成することは困難である。原材料の変動や調製段階での変動などにより、多数のサーミスタ素子を見た場合、例えば、異なる時期に製造した製造ロットの異なるサーミスタ素子(サーミスタ素子本体)について抜き取り検査をした場合、B定数にばらつきが生じることはやむを得ない。
具体的には、サーミスタ素子本体用の原料粉末について、その先行試験の結果から、あるロットは、これを焼成した場合に、B定数が、所定の許容範囲内ではあっても、やや高めになる。一方、別のロットは、これを焼成した場合に、B定数が、所定の許容範囲内ではあっても、やや低めになると言うような状態が生じる。
なお、焼成条件を調整することにより、原料粉末の持つB定数の傾向を補正することが可能な場合もあるが、焼成条件の変更によるサーミスタ素子本体の他の特性などへの影響が考えられ、採用困難な場合が多い。
On the other hand, the B constant of the thermistor element body (conductive oxide sintered body) is difficult to form completely the same, even though the thermistor elements have the same product number. When a large number of thermistor elements are seen due to fluctuations in raw materials or changes in the preparation stage, for example, if the thermistor elements (thermistor element bodies) of different production lots manufactured at different times are sampled, the B constant will vary. It is inevitable that this will occur.
Specifically, regarding the raw material powder for the thermistor element body, as a result of the preceding test, when a certain lot is fired, the B constant is slightly higher even if it is within a predetermined allowable range. . On the other hand, when another lot is baked, a state occurs in which the B constant is slightly lower even if it is within a predetermined allowable range.
In addition, by adjusting the firing conditions, it may be possible to correct the tendency of the B constant of the raw material powder, it is possible to influence the other characteristics of the thermistor element body by changing the firing conditions, There are many cases where adoption is difficult.

このような場合、同一品番のサーミスタ素子であっても、B定数のバラツキが生じることはやむを得ないと考えざるを得ない。しかしながら、各サーミスタ素子のある温度範囲における抵抗値がばらつくのを抑制したい要求が有る場合がある。例えば、サーミスタ素子10の用途の1つに、車両用の温度センサ100がある。この温度センサ100の中には、車両運行時などにおいて、400〜900℃程度の温度に晒されものがあるが、その中には、特にこの高温の温度域で、サーミスタ素子の抵抗値の変化により、温度変化を精度良く検知したいとの要求があるものがある。   In such a case, even if the thermistor elements have the same product number, it is inevitable that the B constant will vary. However, there is a case where there is a demand for suppressing variation in resistance value of each thermistor element in a certain temperature range. For example, one use of the thermistor element 10 is a vehicle temperature sensor 100. Some of the temperature sensors 100 are exposed to a temperature of about 400 to 900 ° C. when the vehicle is operated. Among them, the resistance value of the thermistor element changes, particularly in this high temperature range. Therefore, there is a demand for detecting a temperature change with high accuracy.

このような要求がある場合、サーミスタ素子10について、サーミスタ素子本体1のB定数が大きいほど、厚みtを小さくすると良い。このようにすると、厚みtが大きいものに比して、サーミスタ素子10の抵抗値Rsを相対的に高くできる。
これにより、サーミスタ素子本体1のB定数が大きい場合、温度範囲−40〜900℃のうち、特に、抵抗値が低くなる高温域の400〜900℃の範囲において、各サーミスタ素子10の抵抗値Rsがより低くなりがちである。しかし、サーミスタ素子本体1の厚みtを小さくすることで、抵抗値Rsの低下を抑制することができる。
また、この逆に、B定数が小さい場合には、この高温域において、各サーミスタ素子の抵抗値Rsが高くなりがちである。しかし、厚みtを大きくすることで、抵抗値Rsの増大を抑制することができる。
かくして、各サーミスタ素子10ついて、B定数にはばらつきが生じていても、この高温域でサーミスタ素子10が実際に取る抵抗値Rsのバラツキを抑制することができ、より適切に精度良く、温度検知をすることができる。
In the case where there is such a requirement, the thickness t of the thermistor element 10 is preferably decreased as the B constant of the thermistor element body 1 is increased. In this way, the resistance value Rs of the thermistor element 10 can be made relatively higher than that with a large thickness t.
As a result, when the B constant of the thermistor element body 1 is large, the resistance value Rs of each thermistor element 10 is particularly in the high temperature range of 400 to 900 ° C. where the resistance value is low in the temperature range of −40 to 900 ° C. Tends to be lower. However, a decrease in the resistance value Rs can be suppressed by reducing the thickness t of the thermistor element body 1.
Conversely, when the B constant is small, the resistance value Rs of each thermistor element tends to be high at this high temperature range. However, an increase in the resistance value Rs can be suppressed by increasing the thickness t.
Thus, even if the B constant varies for each thermistor element 10, variations in the resistance value Rs actually taken by the thermistor element 10 at this high temperature range can be suppressed, and temperature detection can be performed more appropriately and accurately. Can do.

ついで、本実施例のサーミスタ素子10の製造について説明する。
先ず、焼結後にB定数がB(-40〜900)=2.00×103〜3.00×103Kとなる導電性酸化物焼結体となるプレス用粉末を製造する。この導電性酸化物焼結体(サーミスタ素子本体)の組成、及びプレス用粉末(造粒粉末)の製造については、後述する。その後、プレス工程において、このプレス用粉末を用いて、金型成型法にて六角形板状にプレス成形する。
その際、図4に示すように、直径φがφ=0.250〜0.400mmで、Pt−Rh合金製の一対の第1、第2電極線2,3が、平行に配置され、その両端が突出し、途中部分が埋設されるようにして、未焼成サーミスタ素子10Mを得る。その後、大気中1500℃で2Hr焼成してサーミスタ素子10を製造した。
但し、このプレス工程において、未焼成サーミスタ素子10Mは、これを焼成した場合に、厚みtが、t=0.500〜1.20mm、電極寸法比D/Lが、前述の式(1)の範囲内となる形態の未焼成サーミスタ素子を成形する。
Next, the manufacture of the thermistor element 10 of this embodiment will be described.
First, a powder for pressing that becomes a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 3.00 × 10 3 K after sintering is manufactured. The composition of the conductive oxide sintered body (thermistor element body) and the production of the pressing powder (granulated powder) will be described later. Thereafter, in the pressing step, this pressing powder is press-molded into a hexagonal plate shape by a mold molding method.
At that time, as shown in FIG. 4, a pair of first and second electrode wires 2 and 3 made of a Pt—Rh alloy having a diameter φ of φ = 0.250 to 0.400 mm are arranged in parallel. Both ends protrude and an intermediate portion is buried so that an unfired thermistor element 10M is obtained. Thereafter, the thermistor element 10 was manufactured by firing at 1500 ° C. in the atmosphere for 2 hours.
However, in this pressing step, when the unsintered thermistor element 10M is fired, the thickness t is t = 0.500 to 1.20 mm, and the electrode dimension ratio D / L is the above-described formula (1). An unfired thermistor element having a form within the range is formed.

このようにして製造したサーミスタ素子10では、−40℃での抵抗値Rs(-40)を、Rs(-40)≦7.00×102kΩとすることができる。さらに、900℃での抵抗値Rs(900)を、Rs(900)≧2.00×10-2kΩとすることができる。つまり、温度が−40〜900℃の範囲で、サーミスタ素子10の抵抗値Rsを、Rs=2.00×10-2〜7.00×102kΩとすることができる。
かくして、この製造方法によって、抵抗分圧回路などの簡易な回路を用いながらも、−40〜900℃の範囲で、抵抗値Rsを適切に検知可能なサーミスタ素子10を製造することができる。
In the thermistor element 10 manufactured as described above, the resistance value Rs (−40) at −40 ° C. can be set to Rs (−40) ≦ 7.00 × 10 2 kΩ. Furthermore, the resistance value Rs (900) at 900 ° C. can be set to Rs (900) ≧ 2.00 × 10 −2 kΩ. That is, the resistance value Rs of the thermistor element 10 can be set to Rs = 2.00 × 10 −2 to 7.00 × 10 2 kΩ in the temperature range of −40 to 900 ° C.
Thus, with this manufacturing method, it is possible to manufacture the thermistor element 10 capable of appropriately detecting the resistance value Rs in the range of −40 to 900 ° C. while using a simple circuit such as a resistance voltage dividing circuit.

なお、さらに好ましくは、焼結後にB定数がB(-40〜900)=2.00×103〜2.50×103Kとなる導電性酸化物焼結体となるプレス用粉末を用い、電極寸法比D/Lが、前述の式(2)の範囲内となる形態の未焼成サーミスタ素子を成形し、これを焼成する。 More preferably, use is made of a powder for pressing which becomes a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 2.50 × 10 3 K after sintering. Then, an unfired thermistor element having an electrode dimension ratio D / L within the range of the above-described formula (2) is formed and fired.

すると、このサーミスタ素子10では、抵抗値Rs(-40)を、Rs(-40)≦5.00×102kΩとすることができる。さらに、抵抗値Rs(900)を、Rs(900)≧5.00×10-2kΩとすることができる。つまり、温度が−40〜900℃の範囲で、サーミスタ素子10の抵抗値Rsを、Rs=5.00×10-2〜5.00×102kΩとすることができる。
かくして、抵抗分圧回路などの簡易な回路を用いながらも、−40〜900℃の範囲で、抵抗値Rsをさらに適切に検知可能なサーミスタ素子を製造することができる。
Then, in this thermistor element 10, the resistance value Rs (−40) can be set to Rs (−40) ≦ 5.00 × 10 2 kΩ. Further, the resistance value Rs (900) can be set to Rs (900) ≧ 5.00 × 10 −2 kΩ. That is, at temperature of between -40~900 ° C., the resistance value Rs of the thermistor element 10 can be a Rs = 5.00 × 10 -2 ~5.00 × 10 2 kΩ.
Thus, a thermistor element capable of more appropriately detecting the resistance value Rs can be manufactured in the range of −40 to 900 ° C. while using a simple circuit such as a resistance voltage dividing circuit.

しかも、式(1)または(2)によれば、電極寸法比D/Lの範囲として与えられるので、Dを都合の良い値に固定しておき、Lを変化させる、あるいは、Lを都合の良い値に固定しておき、Dを変化させる、などの調整により、サーミスタ素子抵抗値Rsを容易に調整できる製造方法となる。   Moreover, according to the formula (1) or (2), since it is given as a range of the electrode dimension ratio D / L, D is fixed to a convenient value and L is changed, or L is This is a manufacturing method in which the thermistor element resistance value Rs can be easily adjusted by adjusting such as fixing D to a good value and changing D.

さらに、プレス工程では、同一品番のサーミスタ素子を製造する場合において、焼結後のサーミスタ素子本体のB定数が大きくなるプレス粉末を用いる場合ほど、厚さtが小さくなる形態の未焼成サーミスタ素子10Mを成形すると良い。具体的には、プレス工程における金型の移動ストロークを調整することにより、未焼成サーミスタ素子10Mの厚みtに相当する寸法を、サーミスタ素子本体のB定数が大きくなるプレス粉末を用いる場合ほど、小さくなるように調整する。   Further, in the pressing step, when the thermistor element of the same product number is manufactured, the unsintered thermistor element 10M having a form in which the thickness t decreases as the press powder that increases the B constant of the sintered thermistor element body is used. It is good to mold. Specifically, by adjusting the movement stroke of the mold in the pressing process, the dimension corresponding to the thickness t of the unfired thermistor element 10M becomes smaller as the press powder that increases the B constant of the thermistor element body is used. Adjust so that

このようにしてサーミスタ素子10(未焼成サーミスタ素子10M)を製造することにより、B定数が大きいと、温度範囲−40〜900℃のうち、特に、抵抗値が低くなる高温域の400〜900℃の範囲において、各サーミスタ素子10の抵抗値Rsがより低くなりがちであるのを、厚みtを小さくすることで抑制することができる。
また、この逆に、B定数が小さいと、この高温域において、各サーミスタ素子10の抵抗値Rsが高くなりがちであるのを、厚みtを大きくすることで抑制することができる。
かくして、この製造方法によれば、この高温域で実際に取る抵抗値のバラツキを抑制し、より適切に精度良く、温度検知をすることができるサーミスタ素子10を製造することができる。
By manufacturing the thermistor element 10 (unfired thermistor element 10M) in this way, when the B constant is large, the temperature range of −40 to 900 ° C., in particular, the high temperature range 400 to 900 ° C. at which the resistance value decreases. In this range, it is possible to suppress the resistance value Rs of each thermistor element 10 from becoming lower by reducing the thickness t.
Conversely, if the B constant is small, the resistance value Rs of each thermistor element 10 tends to be high in this high temperature range can be suppressed by increasing the thickness t.
Thus, according to this manufacturing method, it is possible to manufacture the thermistor element 10 which can suppress the variation of the resistance value actually taken in this high temperature range and can detect the temperature more appropriately and accurately.

ついで、本実施例のサーミスタ素子10(サーミスタ素子本体1)に用いる導電性酸化物焼結体の製造、組成及び特性について説明する。
なお、前述の説明では、サーミスタ素子10として、第1,第2電極線2,3を、サーミスタ素子本体10に貫通させた、従って、第1,第2電極部2a,3aの両側から第1,第2電極線2,3の一部(第1,第2接続部2b,3b及び第1,第2突出部2c,3c)がそれぞれ突出した形態(以下、貫通型ともいう)のサーミスタ素子を示した。これに対し、以下の説明では、上述の貫通型のサーミスタ素子10と異なり、本件発明の形態が外れるのであるが、図5に示すように、第1,第2突出部が存在せず、第1,第2電極部202a,203aの対向面201B側の端部が、サーミスタ素子本体201内に位置する形態(以下、挿入型ともいう)のサーミスタ素子210(参考例1〜18及び比較参考例1,2)を用いて得た結果に基づき、導電性酸化物焼結体の特性等について説明を行うこととする。
従って、B定数など、サーミスタ素子の形態に関係せず、導電性酸化物焼結体の特性に関係するものについては、そのまま、本件発明(実施例)のサーミスタ素子10にも適用することができる。一方、サーミスタ素子210の抵抗値(初期抵抗値Rs(-40)、Rs(900))などは、サーミスタ素子の形態に依存するので、そのままでは、本件発明のサーミスタ素子には適用することができないものである。
Next, the production, composition, and characteristics of the conductive oxide sintered body used for the thermistor element 10 (thermistor element body 1) of this example will be described.
In the above description, as the thermistor element 10, the first and second electrode lines 2 and 3 are penetrated through the thermistor element main body 10. Therefore, the first and second electrode portions 2 a and 3 a are both first , Thermistor elements in a form in which a part of the second electrode lines 2 and 3 (first and second connecting portions 2b and 3b and first and second projecting portions 2c and 3c) protrudes (hereinafter also referred to as a penetration type). showed that. On the other hand, in the following description, unlike the above-described penetration type thermistor element 10, the embodiment of the present invention deviates. However, as shown in FIG. 1. Thermistor element 210 (reference examples 1 to 18 and comparative reference examples) in which the end portions on the facing surface 201B side of the first and second electrode portions 202a and 203a are positioned in the thermistor element body 201 (hereinafter also referred to as insertion type) Based on the results obtained by using 1 and 2), the characteristics and the like of the conductive oxide sintered body will be described.
Accordingly, the B constant and the like which are not related to the form of the thermistor element but related to the characteristics of the conductive oxide sintered body can be directly applied to the thermistor element 10 of the present invention (Example). . On the other hand, the resistance value (initial resistance value Rs (-40), Rs (900)) of the thermistor element 210 depends on the form of the thermistor element, and cannot be applied to the thermistor element of the present invention as it is. Is.

先ず、表1に示す参考例1〜18及び比較参考例1,2にかかる、導電性酸化物焼結体、及び、これからなるサーミスタ素子本体201を有するサーミスタ素子210,220の製造について説明する。
まず、ペロブスカイト相用の仮焼粉末を以下のようにして得る。即ち、原料粉末として、Y23,Nd23,Yb23,SrCO3,MgO,CaCO3,MnO2,Fe23,Al23,Cr23(全て純度99%以上の市販品を用いた。)を用いて、化学式(組成式)M1aM2bM3cAldCre3としたときの、元素M1,M2,M3が、表1に示す組み合わせとなり、しかも、a,b,c,d,eが、表1に示すモル数となるように、それぞれ秤量する。さらに、これらの原料粉末を湿式混合して乾燥することにより、ペロブスカイト相用の原料粉末混合物を調整した。次いで、この原料粉末混合物を大気雰囲気下1400℃で2Hr仮焼し、平均粒径1〜2μmのペロブスカイト相用の仮焼粉末を得た。
First, manufacture of the thermistor elements 210 and 220 having the conductive oxide sintered body and the thermistor element body 201 made of the conductive oxide sintered bodies according to Reference Examples 1 to 18 and Comparative Reference Examples 1 and 2 shown in Table 1 will be described.
First, a calcined powder for the perovskite phase is obtained as follows. That is, Y 2 O 3 , Nd 2 O 3 , Yb 2 O 3 , SrCO 3 , MgO, CaCO 3 , MnO 2 , Fe 2 O 3 , Al 2 O 3 , Cr 2 O 3 (all purity 99) % or more of a commercially available product.) using the formula (when a composition formula) M1 a M2 b M3 c Al d Cr e O 3, elements M1, M2, M3 becomes the combination shown in Table 1 In addition, each a, b, c, d, e is weighed so as to have the number of moles shown in Table 1. Furthermore, the raw material powder mixture for the perovskite phase was prepared by wet mixing and drying these raw material powders. Next, this raw material powder mixture was calcined for 2 hours at 1400 ° C. in an air atmosphere to obtain a calcined powder for the perovskite phase having an average particle diameter of 1 to 2 μm.

一方、参考例1〜15,17,18及び比較参考例1にかかる金属酸化物相用の仮焼粉末を、以下のようにして得る。即ち、原料粉末として、SrCO3,Al23(全て純度99%以上の市販品を用いた。)を用いて、化学式(組成式)SrAl24となるように、それぞれ秤量し、これらの原料粉末を湿式混合して乾燥することにより、金属酸化物相用の原料粉末混合物を調整した。次いで、この原料粉末混合物を大気雰囲気下1200℃で2Hr仮焼し、平均粒径1〜2μmの金属酸化物相用の仮焼粉末を得た。
なお、参考例17の耐還元性被膜形成のため、このSrAl24の仮焼粉末にバインダ及び分散媒を添加して混練して、ディップコーティング用のスラリーを別途、作成した。
On the other hand, the calcined powder for the metal oxide phase according to Reference Examples 1 to 15, 17, 18 and Comparative Reference Example 1 is obtained as follows. That is, SrCO 3 , Al 2 O 3 (all commercially available products with a purity of 99% or more) were used as raw material powders, and weighed so as to have a chemical formula (composition formula) SrAl 2 O 4. The raw material powder mixture for the metal oxide phase was prepared by wet mixing and drying the raw material powder. Next, this raw material powder mixture was calcined for 2 hours at 1200 ° C. in an air atmosphere to obtain a calcined powder for a metal oxide phase having an average particle diameter of 1 to 2 μm.
In addition, in order to form the reduction-resistant film of Reference Example 17, a binder and a dispersion medium were added to the calcined powder of SrAl 2 O 4 and kneaded to separately prepare a slurry for dip coating.

また、参考例16にかかる金属酸化物相用の仮焼粉末を、以下のようにして得る。即ち、原料粉末として、Y23,SrCO3(全て純度99%以上の市販品を用いた。)を用いて、化学式(組成式)SrY24となるように、それぞれ秤量し、これらの原料粉末を湿式混合して乾燥することにより、金属酸化物相用の原料粉末混合物を調整した。次いで、この原料粉末混合物を大気雰囲気下1200℃で2Hr仮焼し、平均粒径1〜2μmの金属酸化物相用の仮焼粉末を得た。 Moreover, the calcined powder for the metal oxide phase according to Reference Example 16 is obtained as follows. That is, as raw material powders, Y 2 O 3 and SrCO 3 (all commercially available products having a purity of 99% or more were used) were weighed so as to have a chemical formula (composition formula) SrY 2 O 4. The raw material powder mixture for the metal oxide phase was prepared by wet mixing and drying the raw material powder. Next, this raw material powder mixture was calcined for 2 hours at 1200 ° C. in an air atmosphere to obtain a calcined powder for a metal oxide phase having an average particle diameter of 1 to 2 μm.

ついで、ペロブスカイト相用の仮焼粉末と金属酸化物相用の仮焼粉末とを秤量し、これらの仮焼粉末を樹脂ポットと高純度Al23玉石とを用い、エタノールを分散媒として、湿式混合粉砕を行った。 Next, the calcined powder for the perovskite phase and the calcined powder for the metal oxide phase are weighed, and the calcined powder is used with a resin pot and high-purity Al 2 O 3 boulder, with ethanol as the dispersion medium, Wet mixed grinding was performed.

次いで得られたスラリーを80℃で2Hr乾燥し、サーミスタ合成粉末を得た。その後、このサーミスタ合成粉末100重量部に対し、ポリビニルブチラールを主成分とするバインダーを20重量部添加して混合、乾燥する。さらに、250μmメッシュの篩を通して造粒し、造粒粉末(プレス用粉末)を得た。
なお、使用しうるバインダーとしては、上述のポリビニルブチラールに特に限定されず、例えばポリビニルアルコール、アクリル系バインダー等が挙げられる。バインダーの配合量は上述の仮焼粉末全量に対し、通常5〜20重量部、好ましくは10〜20重量部とする。
また、バインダーと混合するにあたり、サーミスタ合成粉末の平均粒子径は2.0μm以下としておくのが好ましく、これによって均一に混合することができる。
Next, the obtained slurry was dried at 80 ° C. for 2 hours to obtain a thermistor synthetic powder. Thereafter, 20 parts by weight of a binder mainly composed of polyvinyl butyral is added to 100 parts by weight of the thermistor synthetic powder, mixed and dried. Furthermore, it granulated through the sieve of a 250 micrometers mesh, and the granulated powder (powder for press) was obtained.
In addition, as a binder which can be used, it is not specifically limited to the above-mentioned polyvinyl butyral, For example, polyvinyl alcohol, an acrylic binder, etc. are mentioned. The amount of the binder is usually 5 to 20 parts by weight, preferably 10 to 20 parts by weight, based on the total amount of the calcined powder.
Moreover, when mixing with a binder, it is preferable that the average particle diameter of the thermistor synthetic powder is 2.0 μm or less, whereby uniform mixing is possible.

ついで、プレス工程として、上述の造粒粉末(プレス用粉末)を用いて、金型成型法にてプレス成形(プレス圧:4500kg/cm2)して、図5に示すように、Pt−Rh合金製の一対の電極線202,203の一端側が埋設された六角形板状(厚さ1.24mm)の未焼成成形体を得る。その後、大気中1500℃で2Hr焼成し、参考例1〜16,18のサーミスタ素子210を製造した。なお、比較参考例1,2に係るサーミスタ素子も、同様にして製造した。
サーミスタ素子210の各寸法は、一辺1.15mmの六角形状で、厚み1.00mm、電極線202,203の径φ0.3mm、電極間距離0.44mm、電極挿入量1.10mmである。
Next, as a pressing step, the above granulated powder (pressing powder) is used and press-molded (pressing pressure: 4500 kg / cm 2 ) by a die molding method, and as shown in FIG. 5, Pt-Rh A hexagonal plate-shaped green body (thickness: 1.24 mm) in which one end side of the pair of alloy electrode wires 202 and 203 is embedded is obtained. Then, thermistor element 210 of Reference Examples 1 to 16 and 18 was manufactured by firing at 1500 ° C. in the atmosphere for 2 hours. The thermistor elements according to Comparative Reference Examples 1 and 2 were manufactured in the same manner.
The thermistor element 210 has a hexagonal shape with a side of 1.15 mm, a thickness of 1.00 mm, a diameter φ0.3 mm of the electrode wires 202 and 203, an interelectrode distance of 0.44 mm, and an electrode insertion amount of 1.10 mm.

なお、上記では、所定の組成及び製法によるプレス用粉末を用いて、金型成型法にてプレス成形、焼成を行って、サーミスタ素子210を製造したことを説明したが、前述した本実施例のサーミスタ素子10(未焼成サーミスタ素子10M)の製造においても、同様のプレス粉末を用いて、プレス工程を行う。   In the above description, it was explained that the thermistor element 210 was manufactured by performing press molding and firing by a die molding method using a pressing powder having a predetermined composition and manufacturing method. Also in the manufacture of the thermistor element 10 (unfired thermistor element 10M), a pressing process is performed using the same pressed powder.

また、参考例17のサーミスタ素子については、上述の未焼成成形体を前述のディップコーティング用のスラリーに浸した後、引き上げて乾燥させ、この未焼成成形体の表面に被膜を形成した。ついで、被膜付きの未焼成成形体を大気中1500℃で2Hr焼成して、図6にその構造を示すように、焼結体201と、この表面を緻密に覆う、SrAl24からなる耐還元性の耐還元性被膜201bを備える参考例17のサーミスタ素子220を製造した。 Moreover, about the thermistor element of the reference example 17, after immersing the above-mentioned unbaking molded object in the slurry for the above-mentioned dip coating, it pulled up and dried, and the film was formed on the surface of this unbaking molded object. Next, the unfired molded body with a film was fired at 1500 ° C. for 2 hours in the atmosphere, and as shown in FIG. 6, the sintered body 201 and a SrAl 2 O 4 anti-resistance comprising the surface densely covered. A thermistor element 220 of Reference Example 17 having a reducing reduction resistant coating 201b was manufactured.

ついで、本参考例1〜18及び比較参考例1,2のサーミスタ素子210,220について、以下のようにしてB定数(温度勾配定数)を測定した。即ち、まず、サーミスタ素子210,220を、絶対温度T(-40)=233K(=-40℃)の環境下に放置し、その状態でのサーミスタ素子10の初期抵抗値Rs(-40)を測定した。ついで、サーミスタ素子210,220を、絶対温度T(900)=1173K(=900℃)の環境下に放置し、その状態でのサーミスタ素子210,220の初期抵抗値Rs(900)を測定した。そして、B定数:B(-40〜900)を、以下の式(5)に従って算出した。
B(-40〜900)=ln[Rs(900)/Rs(-40)]/[1/T(900)−1/T(-40)] …(5)
なお、Rs(-40):−40℃におけるサーミスタ素子の初期抵抗値(kΩ)、Rs(900):900℃におけるサーミスタ素子の初期抵抗値(kΩ)である。
Next, B constants (temperature gradient constants) were measured for the thermistor elements 210 and 220 of Reference Examples 1 to 18 and Comparative Reference Examples 1 and 2 as follows. That is, first, the thermistor elements 210 and 220 are left in an environment where the absolute temperature T (−40) = 233 K (= −40 ° C.), and the initial resistance value Rs (−40) of the thermistor element 10 in that state is determined. It was measured. Next, the thermistor elements 210 and 220 were left in an environment of absolute temperature T (900) = 1173K (= 900 ° C.), and the initial resistance value Rs (900) of the thermistor elements 210 and 220 in that state was measured. And B constant: B (-40-900) was computed according to the following formula | equation (5).
B (-40 to 900) = ln [Rs (900) / Rs (-40)] / [1 / T (900) -1 / T (-40)] (5)
Rs (-40): initial resistance value (kΩ) of the thermistor element at −40 ° C., Rs (900): initial resistance value (kΩ) of the thermistor element at 900 ° C.

このB定数の測定方法は、本実施例のサーミスタ素子10についても同様である。
また、初期抵抗値Rs(-40)、Rs(900)は、挿入型のサーミスタ素子210,220と、本実施例の貫通型のサーミスタ素子10とでは、たとえ、サーミスタ素子本体の形態が同様であっても、第1,第2電極部の形態が異なるため、互いに異なる値になる。しかし、B定数B(-40〜900)は、導電性酸化物焼結体固有の値であるため、導電性酸化物焼結体の組成や製造条件、焼成条件などが同様であれば、サーミスタ素子本体の形態によらず、同様の値を示す。
The method for measuring the B constant is the same for the thermistor element 10 of this embodiment.
Further, the initial resistance values Rs (-40) and Rs (900) are the same in the thermistor element body in the insertion type thermistor elements 210 and 220 and the penetration type thermistor element 10 of the present embodiment. Even if it exists, since the form of the 1st, 2nd electrode part differs, it becomes a mutually different value. However, since the B constant B (−40 to 900) is a value unique to the conductive oxide sintered body, the thermistor may be used if the composition, manufacturing conditions, firing conditions, etc. of the conductive oxide sintered body are the same. The same value is shown regardless of the form of the element body.

さらに、参考例1,2,3,6,17に係るサーミスタ素子210,220について、後述するようにして温度センサ100に組み込み、この温度センサ100の状態でのサーミスタ素子210,220の初期抵抗値Rt(-40)及びRt(900)を測定した。ついで、大気中で1050℃×50Hr保持し、その後、上述と同様にして、−40℃及び900℃における温度センサ100の状態におけるサーミスタ素子210,220の熱処理後抵抗値Rt'(-40)、Rt'(900)をそれぞれ測定した。
その上で、−40℃における初期抵抗値Rt(-40)と熱処理後抵抗値Rt'(-40)との比較から、熱処理による抵抗変化の温度変化換算値CT(-40)(単位:deg)を、下記式(6)により算出した。900℃における初期抵抗値Rt(900)と熱処理後抵抗値Rt'(900)との比較からも、同様の式(7)により温度変化換算値CT(900)を算出した。その上で、温度変化換算値CT(-40)とCT(900)のうち大きい方を、温度変化換算値CT(deg)として表1に示した。
CT(-40)=[(B(-40〜900)×T(-40))/[ln(Rt'(-40)/Rt(-40))×T(-40)+B(-40〜900)]]−T(-40) …(6)
CT(900)=[(B(-40〜900)×T(900))/[ln(Rt'(900)/Rt(900))×T(900)+B(-40〜900)]]−T(900) …(7)
なお、温度センサ100のうち、金属チューブ9の内周面及びシース部材8を構成する金属製の外筒には、予め酸化皮膜が形成されている。これにより、この温度センサ100のサーミスタ素子10近傍を高温とした場合でも、金属チューブ9やシース部材8の外筒の酸化が抑制され、この金属チューブ9内の雰囲気が還元雰囲気となることが防止されている。従って、サーミスタ素子10が還元されて、その抵抗値が変化することが防止されている。
Further, the thermistor elements 210 and 220 according to Reference Examples 1, 2, 3, 6, and 17 are incorporated into the temperature sensor 100 as described later, and the initial resistance values of the thermistor elements 210 and 220 in the state of the temperature sensor 100 are described. Rt (-40) and Rt (900) were measured. Next, the temperature is maintained at 1050 ° C. × 50 Hr in the atmosphere, and thereafter, the resistance values Rt ′ (− 40) after the heat treatment of the thermistor elements 210 and 220 in the state of the temperature sensor 100 at −40 ° C. and 900 ° C., as described above Rt ′ (900) was measured respectively.
Then, from the comparison between the initial resistance value Rt (-40) at -40 ° C. and the post-heat treatment resistance value Rt ′ (-40), the temperature change converted value CT (-40) of the resistance change due to the heat treatment (unit: deg) ) Was calculated by the following formula (6). From the comparison between the initial resistance value Rt (900) at 900 ° C. and the post-heat treatment resistance value Rt ′ (900), the temperature change conversion value CT (900) was calculated by the same equation (7). In addition, the larger one of the temperature change converted values CT (-40) and CT (900) is shown in Table 1 as the temperature change converted value CT (deg).
CT (-40) = [(B (-40 ~ 900) × T (-40)) / [ln (Rt '(-40) / Rt (-40)) × T (-40) + B (-40 ~ 900)]] − T (-40)… (6)
CT (900) = [(B (-40 to 900) × T (900)) / [ln (Rt '(900) / Rt (900)) × T (900) + B (-40 to 900)]] −T (900)… (7)
In the temperature sensor 100, an oxide film is formed in advance on the inner peripheral surface of the metal tube 9 and the metal outer cylinder constituting the sheath member 8. Thereby, even when the thermistor element 10 vicinity of this temperature sensor 100 is made into high temperature, the oxidation of the outer cylinder of the metal tube 9 and the sheath member 8 is suppressed, and the atmosphere in this metal tube 9 is prevented from becoming a reducing atmosphere. Has been. Therefore, it is prevented that the thermistor element 10 is reduced and its resistance value changes.

さらに、各参考例及び比較参考例に係るサーミスタ素子210,220(単体)について、大気中で繰り返し温度変化を与えた場合の抵抗変化を評価した。具体的には、室温(25℃)から−40℃まで、-80deg/Hrの降温速度で冷却し、−40℃環境下に2.5Hr放置後、サーミスタ素子の抵抗値R1(-40)を測定する。その後、900℃まで+300deg/Hrの昇温速度で昇温させ、900℃環境下に2Hr保持し、抵抗値R1(900)を測定する。ついで再び、−40℃まで-80deg/Hrの降温速度で冷却し、−40℃環境下に2.5Hr保持し、サーミスタ素子の抵抗値R2(-40)を測定する。その後さらに、900℃まで+300deg/Hrの昇温速度で昇温させ、900℃環境下に2Hr保持し、抵抗値R2(900)を測定する。
その上で、−40℃における抵抗値R1(-40)と抵抗値R2(-40)との比較から、繰り返し温度変化による抵抗変化の温度変化換算値DT(-40)(単位:deg)を、下記式(8)により算出した。また、900℃における抵抗値R1(900)と抵抗値R2(900)との比較からも、同様の式(5)により温度変化換算値DT(900)を算出した。その上で、温度変化換算値DT(-40)とDT(900)のうち大きい方を、温度変化換算値DT(deg)として表1に示した。
DT(-40)=[(B(-40〜900)×T(-40))/[ln(R2(-40)/R1(-40))×T(-40)+B(-40〜900)]]−T(-40) …(8)
DT(900)=[(B(-40〜900)×T(900))/[ln(R2(900)/R1(900))×T(900)+B(-40〜900)]]−T(900) …(9)
これらの結果も、表1に示す。
Further, the thermistor elements 210 and 220 (single unit) according to each reference example and comparative reference example were evaluated for resistance change when a temperature change was repeatedly applied in the atmosphere. Specifically, it is cooled from room temperature (25 ° C.) to −40 ° C. at a temperature decrease rate of −80 deg / Hr, and left at −40 ° C. for 2.5 hours, and the resistance value R1 (−40) of the thermistor element is taking measurement. Thereafter, the temperature is increased to 900 ° C. at a temperature increase rate of +300 deg / Hr, maintained at 900 ° C. for 2 hours, and the resistance value R1 (900) is measured. Next, the temperature is cooled again to −40 ° C. at a temperature drop rate of −80 deg / Hr, maintained at −40 ° C. for 2.5 hours, and the resistance value R 2 (−40) of the thermistor element is measured. Thereafter, the temperature is further increased to 900 ° C. at a temperature increase rate of +300 deg / Hr, maintained at 900 ° C. for 2 hours, and the resistance value R2 (900) is measured.
Based on the comparison between the resistance value R1 (-40) and resistance value R2 (-40) at -40 ° C, the temperature change conversion value DT (-40) (unit: deg) It was calculated by the following formula (8). Further, from the comparison between the resistance value R1 (900) and the resistance value R2 (900) at 900 ° C., the temperature change converted value DT (900) was calculated by the same equation (5). In addition, the larger one of the temperature change converted values DT (-40) and DT (900) is shown in Table 1 as the temperature change converted value DT (deg).
DT (-40) = [(B (-40 ~ 900) x T (-40)) / [ln (R2 (-40) / R1 (-40)) x T (-40) + B (-40 ~ 900)]] − T (-40)… (8)
DT (900) = [(B (-40 to 900) × T (900)) / [ln (R2 (900) / R1 (900)) × T (900) + B (-40 to 900)]] − T (900)… (9)
These results are also shown in Table 1.

上述の温度変化換算値CT(-40),CT(900)、及び温度変化換算値DT(-40),DT(900)の測定方法は、本実施例のサーミスタ素子10についても同様である。
また、温度変化換算値CT(-40),CT(900)、及び温度変化換算値DT(-40),DT(900)は、導電性酸化物焼結体の特性の安定性を示す指標であり、導電性酸化物焼結体固有の値であると考えられる。このため、導電性酸化物焼結体の組成や製造条件、焼成条件などが同様であれば、サーミスタ素子本体の形態によらず、同様の値を示す。
The above-described methods for measuring the temperature change converted values CT (-40) and CT (900) and the temperature change converted values DT (-40) and DT (900) are the same for the thermistor element 10 of this embodiment.
Moreover, the temperature change conversion values CT (-40) and CT (900) and the temperature change conversion values DT (-40) and DT (900) are indicators showing the stability of the characteristics of the conductive oxide sintered body. Yes, it is considered to be a value unique to the conductive oxide sintered body. For this reason, if the composition, manufacturing conditions, firing conditions, and the like of the conductive oxide sintered body are the same, the same value is exhibited regardless of the form of the thermistor element body.

また、以下のようにして、焼結体(サーミスタ素子本体201)の断面組織写真を撮影し、面積分率SP/Sを算出した。
まず、焼結体を樹脂に埋め込み、3μmのダイヤペーストを用いたバフ研磨処理を行って断面を研磨した試料を作成した。その後、走査型電子顕微鏡(JEOL社製 商品名:JSM-6460LA)により、断面を倍率3000倍で写真撮影する。図7に参考例6に係る焼結体の断面写真を示す。なお、EDSによる組成分析から白色部分がペロブスカイト相、暗灰色の部分が金属酸化物相(具体的には、SrAl24)である。また、黒色部分は気孔である。撮影した組織写真のうち、40μm×30μmの視野を画像解析装置にて解析し、視野(断面積S)に対するペロブスカイト相の相面積SPの占める割合(面積分率)SP/Sを求めた。
この面積分率SP/Sの測定方法は、本実施例のサーミスタ素子10についても同様である。また、面積分率SP/Sは、サーミスタ素子本体の形態によらない指標である。
Moreover, the cross-sectional structure | tissue photograph of the sintered compact (thermistor element main body 201) was image | photographed as follows, and area fraction SP / S was computed.
First, a sample was prepared by embedding the sintered body in a resin and performing a buffing treatment using a 3 μm diamond paste to polish the cross section. Thereafter, the cross section is photographed at a magnification of 3000 times with a scanning electron microscope (trade name: JSM-6460LA, manufactured by JEOL). FIG. 7 shows a cross-sectional photograph of the sintered body according to Reference Example 6. From the composition analysis by EDS, the white portion is the perovskite phase and the dark gray portion is the metal oxide phase (specifically, SrAl 2 O 4 ). The black part is a pore. A 40 μm × 30 μm field of view of the photographed tissue photograph was analyzed with an image analyzer, and the ratio (area fraction) SP / S of the phase area SP of the perovskite phase to the field of view (cross-sectional area S) was determined.
The measuring method of the area fraction SP / S is the same for the thermistor element 10 of this embodiment. The area fraction SP / S is an index that does not depend on the form of the thermistor element body.

なお、複合相からなる焼結体において、任意の断面において、特定の相が占める面積分率は、当該特定相が焼結体内で占める体積分率に等しくなる。つまり、この面積分率SP/Sは、サーミスタ素子本体(焼結体)201に占めるペロブスカイト相の体積分率とも等しい。さらに、図7を参照すると判るように、本参考例のサーミスタ素子本体(焼結体)201は、ペロブスカイト相と金属酸化物相の2相からなっているので、気孔分を除けば、面積分率SP/Sは、ほぼ、ペロブスカイト相と金属酸化物相との面積割合や体積割合を示すことになる。   In a sintered body composed of a composite phase, the area fraction occupied by a specific phase in an arbitrary cross section is equal to the volume fraction occupied by the specific phase in the sintered body. That is, this area fraction SP / S is equal to the volume fraction of the perovskite phase in the thermistor element body (sintered body) 201. Further, as can be seen with reference to FIG. 7, the thermistor element body (sintered body) 201 of the present reference example is composed of two phases of a perovskite phase and a metal oxide phase. The rate SP / S substantially indicates the area ratio and volume ratio of the perovskite phase and the metal oxide phase.

まず、参考例1〜7,18について説明する。この表1によれば、M1=Y,M2=Sr,M3=Mnである。組成式YaSrbMncAldCrefの値a,b,c,d,e,fが、下記の条件式を満たす導電性のペロブスカイト相と、このペロブスカイト相よりも導電性の低い金属酸化物相(本参考例では、SrAl24)とからなる、参考例1〜7,18の導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体201を用いたサーミスタ素子10では、B定数:B(-40〜900)が、B(-40〜900)=2000〜3000Kという、従来に比して相対的に低い値の導電性酸化物焼結体(サーミスタ素子210)となる。
0.600≦a≦1.000
0≦b≦0.400
0.150≦c<0.600
0.400≦d≦0.800
0<e≦0.050
0<e/(c+e)≦0.18
2.80≦f≦3.30
First, Reference Examples 1 to 7 and 18 will be described. According to Table 1, M1 = Y, M2 = Sr, and M3 = Mn. Formula Y a Sr b Mn c Al d Cr e O f values a, b, c, d, e, f are conductive satisfies the following conditional expression and perovskite phase, of electrically conductive than the perovskite phase In the thermistor element 10 using the thermistor element body 201 made of the conductive oxide sintered body of Reference Examples 1 to 7 and 18, which is made of a low metal oxide phase (SrAl 2 O 4 in this reference example), B Constant: B (−40 to 900) is a conductive oxide sintered body (thermistor element 210) having a relatively low value of B (−40 to 900) = 2000 to 3000 K as compared with the prior art.
0.600 ≦ a ≦ 1.000
0 ≦ b ≦ 0.400
0.150 ≦ c <0.600
0.400 ≦ d ≦ 0.800
0 <e ≦ 0.050
0 <e / (c + e) ≦ 0.18
2.80 ≦ f ≦ 3.30

なお、値fについては、表1に記載していないが、蛍光X線分析を用いたY,Sr,Mn,Al,Cr,Oの各元素の組成比と、前述の方法で算出した面積分率、または、粉末X線回折分析により同定した結晶相の存否及び存在比から、f=2.80〜3.30の範囲内であることを確認している。本参考例では具体的には、ペロブスカイト相と金属酸化物相(SrAl24)の存在比とを特定し、各金属元素の量をペロブスカイト相と金属酸化物相に振り分ける。ついで、金属酸化物相(SrAl24)に含まれるOの数が4であると定めた上で(つまり、SrAl24については、酸素の欠損はないとして)、金属酸化物相に用いられているOの量を算出することで、ペロブスカイト相におけるOの数fを算出する。 Although the value f is not described in Table 1, the composition ratio of each element of Y, Sr, Mn, Al, Cr, O using fluorescent X-ray analysis and the area calculated by the above-described method. From the rate or presence / absence ratio of the crystal phase identified by powder X-ray diffraction analysis, it is confirmed that f is in the range of 2.80 to 3.30. Specifically, in this reference example, the abundance ratio of the perovskite phase and the metal oxide phase (SrAl 2 O 4 ) is specified, and the amount of each metal element is distributed to the perovskite phase and the metal oxide phase. Then, after determining that the number of O contained in the metal oxide phase (SrAl 2 O 4 ) is 4 (that is, SrAl 2 O 4 has no oxygen deficiency), By calculating the amount of O used, the number f of O in the perovskite phase is calculated.

しかも、焼結体には、ペロブスカイト相の他に、ペロブスカイト相よりも導電性の低い金属酸化物相(SrAl24)も混在しているので、ペロブスカイト相のみからなる焼結体(例えば、比較参考例2)に比して、B定数を維持しつつ初期抵抗値Rs(-40),Rs(900)など、サーミスタ素子210が示す抵抗値を増加させることができており、ペロブスカイト相と金属酸化物相の量比によって、抵抗値を適宜の値に調整することができる。 In addition to the perovskite phase, the sintered body also contains a metal oxide phase (SrAl 2 O 4 ) having a lower conductivity than the perovskite phase. Compared with Comparative Reference Example 2), the resistance value indicated by the thermistor element 210 such as the initial resistance values Rs (-40) and Rs (900) can be increased while maintaining the B constant, and the perovskite phase The resistance value can be adjusted to an appropriate value depending on the amount ratio of the metal oxide phase.

具体的に説明する。金属酸化物相(SrAl24)の存在しない比較参考例2の焼結体では、B定数(B(-40〜900)=2553K)は適切であるが、本参考例の形態のサーミスタ素子210とした場合には、焼結体が相対的に導電性の高いペロブスカイト相のみで構成されることになるので、初期抵抗値Rs(-40)=39kΩ、Rs(900)=0.006kΩ(=6Ω)となり、サーミスタ素子10の示す抵抗値が低く、抵抗値測定が困難となりがちである。 This will be specifically described. In the sintered body of Comparative Reference Example 2 in which no metal oxide phase (SrAl 2 O 4 ) is present, the B constant (B (−40 to 900) = 2553 K) is appropriate, but the thermistor element in the form of this Reference Example In the case of 210, since the sintered body is composed of only the perovskite phase having a relatively high conductivity, the initial resistance values Rs (-40) = 39 kΩ, Rs (900) = 0.006 kΩ (= 6Ω), the resistance value of the thermistor element 10 is low, and the resistance value measurement tends to be difficult.

これに対し、ペロブスカイト相の組成(a〜eの値)は比較参考例2と同じであるが、相対的に導電性の低い金属酸化物相を生成させ、ペロブスカイト相の面積分率を30〜40%程度とした参考例1,2,3の焼結体においては、金属酸化物相を増やした分(従って、ペロブスカイト相が減った分)、比較参考例2のものより抵抗値が高くできる。例えば、参考例1の焼結体(サーミスタ素子210)では、初期抵抗値Rs(-40)=423kΩ、Rs(900)=0.088kΩとなり、抵抗値測定が容易な抵抗値に設定できることが判る。   On the other hand, the composition of the perovskite phase (values a to e) is the same as that of Comparative Reference Example 2, but a metal oxide phase having relatively low conductivity is generated, and the area fraction of the perovskite phase is 30 to 30%. In the sintered bodies of Reference Examples 1, 2, and 3 set to about 40%, the resistance value can be made higher than that of Comparative Reference Example 2 by the amount of the metal oxide phase increased (therefore, the amount of the perovskite phase decreased). . For example, in the sintered body of the reference example 1 (thermistor element 210), the initial resistance values Rs (-40) = 423 kΩ and Rs (900) = 0.088 kΩ are obtained, and it can be seen that the resistance value can be set to an easy resistance value.

なお、さらに導電性の低い多量の金属酸化物相を生成させ、ペロブスカイト相の面積分率を16%程度とした参考例7では、さらに抵抗値が高くなる。具体的には、初期抵抗値Rs(-40)=41400kΩ、Rs(900)=5.92kΩとなる。このことから、焼結体において金属酸化物相の占める割合の多寡、従って、ペロブスカイト相の面積分率を適宜調整することで、比抵抗の値をシフトさせ、サーミスタ素子210の抵抗値を抵抗値測定が容易な抵抗値に設定できることが判る。   In addition, in Reference Example 7 in which a large amount of metal oxide phase having lower conductivity is generated and the area fraction of the perovskite phase is about 16%, the resistance value is further increased. Specifically, the initial resistance values Rs (-40) = 41400 kΩ and Rs (900) = 5.92 kΩ. From this, the proportion of the metal oxide phase in the sintered body, and accordingly, by appropriately adjusting the area fraction of the perovskite phase, the specific resistance value is shifted, and the resistance value of the thermistor element 210 is changed to the resistance value. It can be seen that the resistance value can be set easily.

その一方、参考例1,2,3及び参考例7の焼結体においても、B定数は2500K前後の値となっており、比較参考例2のB定数とほぼ同じである。つまり、金属酸化物相を生成させても、B定数は変動しないことが判る。   On the other hand, in the sintered bodies of Reference Examples 1, 2, 3 and Reference Example 7, the B constant is a value around 2500 K, which is almost the same as the B constant of Comparative Reference Example 2. That is, it can be seen that the B constant does not change even when a metal oxide phase is generated.

また表1によれば、元素M1にYを用いた参考例1〜7,18に対し、元素M1としてNdを使用した参考例8,9、及び、元素M1としてY及びYbを用いた参考例10,11も、同様に、B定数が、B(-40〜900)=2000〜3000Kという、従来に比して相対的に低い値の導電性酸化物焼結体(サーミスタ素子210)とすることができることが判る。さらに、これらについても参考例1〜7,18と同様、ペロブスカイト相と金属酸化物相(本例ではSrAl24)との量比を変化させることで、サーミスタ素子210の抵抗値を適宜の値に調整することができている。 Also, according to Table 1, Reference Examples 1 to 7 and 18 using Y as the element M1, Reference Examples 8 and 9 using Nd as the element M1, and Reference examples using Y and Yb as the element M1 Similarly, 10 and 11 are conductive oxide sintered bodies (thermistor element 210) having a B constant of B (−40 to 900) = 2000 to 3000K, which is a relatively low value as compared with the prior art. I can see that Further, as in Reference Examples 1 to 7 and 18 as well, the resistance value of the thermistor element 210 is appropriately adjusted by changing the quantitative ratio between the perovskite phase and the metal oxide phase (SrAl 2 O 4 in this example). Can be adjusted to the value.

さらに表1によれば、元素M2にSrを用いた参考例1〜7に対し、元素M2としてSr及びMgを、あるいは、Sr及びCaを用いた参考例12,13,14も、同様に、B定数を、B(-40〜900)=2000〜3000Kという、従来に比して相対的に低い値の導電性酸化物焼結体(サーミスタ素子210)とすることができることが判る。さらに、これらについても参考例1〜7と同様、ペロブスカイト相と金属酸化物相(本例ではSrAl24)との量比を変化させることで、サーミスタ素子10の抵抗値を適宜の値に調整することができている。
また、元素M3にMnを用いた参考例1〜7に対し、元素M3としてFeを用いた実施例15についても、同様である。
Furthermore, according to Table 1, in contrast to Reference Examples 1 to 7 using Sr as the element M2, Sr and Mg as the element M2, or Reference Examples 12, 13, and 14 using Sr and Ca are similarly used. It can be seen that the conductive oxide sintered body (thermistor element 210) having a B constant of B (−40 to 900) = 2000 to 3000 K, which is a relatively low value compared to the conventional one. Further, as in Reference Examples 1 to 7, these also change the resistance ratio of the thermistor element 10 to an appropriate value by changing the quantitative ratio between the perovskite phase and the metal oxide phase (SrAl 2 O 4 in this example). Can be adjusted.
The same applies to Reference Examples 1 to 7 using Mn as the element M3 and Example 15 using Fe as the element M3.

さらに、金属酸化物相としてSrAl24を用いた参考例1〜7に対して、SrY24を用いた参考例16でも、同様に、ペロブスカイト相と金属酸化物相(本例ではSrY24)との量比を変化させることで、サーミスタ素子10の抵抗値を適宜の値にすることができている。 Further, in Reference Examples 16 using SrY 2 O 4 as opposed to Reference Examples 1 to 7 using SrAl 2 O 4 as the metal oxide phase, similarly, a perovskite phase and a metal oxide phase (in this example, SrY The resistance value of the thermistor element 10 can be set to an appropriate value by changing the quantity ratio with 2 O 4 ).

また、参考例18では、Srを含まない(b=0)としたペロブスカイト相を有する導電性酸化物焼結体(サーミスタ素子10)を示したが、Yのほか、Srを含む導電性酸化物焼結体(サーミスタ素子10)を用いるのが好ましい。
即ち、参考例1〜17に示すように、a<1.000,b>0とするのが好ましい。Sr等(2A族の元素M2)を含まない(b=0)ペロブスカイト相を有する参考例18にかかる焼結体では、この焼結体(サーミスタ素子210,220)を多数製造すると、各個体間の特性バラツキや焼成ロット間の特性ばらつきが大きくなり易い傾向がある。これに比して、Y等(3A族の元素M1)のほかにSr等(2A族の元素M2)を含む、例えば参考例1〜17の焼結体では、相対的に、個体間の特性バラツキや焼成ロット間の特性ばらつきが小さくできる。
In Reference Example 18, a conductive oxide sintered body (thermistor element 10) having a perovskite phase not containing Sr (b = 0) is shown. However, in addition to Y, a conductive oxide containing Sr is also shown. It is preferable to use a sintered body (thermistor element 10).
That is, as shown in Reference Examples 1 to 17, it is preferable that a <1.000, b> 0. In the sintered body according to Reference Example 18 having a perovskite phase that does not contain Sr or the like (Group A element M2) (b = 0), when a large number of these sintered bodies (thermistor elements 210 and 220) are produced, There is a tendency that the characteristic variation and the characteristic variation between firing lots tend to be large. In comparison, for example, in the sintered bodies of Reference Examples 1 to 17 containing Sr and the like (Group 2A element M2) in addition to Y and the like (Group 3A element M1), the characteristics between the individual members are relatively large. Variations and variation in characteristics between firing lots can be reduced.

またさらに、耐還元性被膜201bを有する参考例17に係るサーミスタ素子220でも、実施例1〜7と同様、同様に適切な範囲のB定数及び抵抗値を有するサーミスタ素子220とすることができる。さらにこの参考例17に係るサーミスタ素子220では、耐還元性被膜201bを有する。このため、例えば、後述する温度センサ100にこの参考例17に係るサーミスタ素子220を組み付けた場合、金属チューブ9やシース部材8の外筒に形成した酸化皮膜の一部が何等かの原因で破損したり、酸化皮膜に欠損があるために、金属チューブ9やシース部材8の外筒が酸化することにより、サーミスタ素子220の周囲が還元性雰囲気となった場合でも、内部の焼結体(サーミスタ素子本体)201が還元されることが防止されるので、さらに抵抗値を安定して維持することができる。   Further, the thermistor element 220 according to Reference Example 17 having the reduction-resistant film 201b can be similarly formed as the thermistor element 220 having the B constant and the resistance value in an appropriate range as in Examples 1-7. Further, the thermistor element 220 according to this reference example 17 has a reduction resistant coating 201b. For this reason, for example, when the thermistor element 220 according to the reference example 17 is assembled to the temperature sensor 100 described later, a part of the oxide film formed on the outer tube of the metal tube 9 or the sheath member 8 is damaged for some reason. Even if the periphery of the thermistor element 220 becomes a reducing atmosphere due to oxidation of the outer tube of the metal tube 9 or the sheath member 8 due to a defect in the oxide film, the internal sintered body (thermistor) Since the element main body 201 is prevented from being reduced, the resistance value can be further stably maintained.

なお、比較参考例1の焼結体は、d=0、即ち、ペロブスカイト相にAlを含んでいないものとした。この比較参考例1に係る焼結体(サーミスタ素子本体)は、B定数は適当な値となる(B(-40〜900)=2137K)が、多量の金属酸化物相を生成させ、ペロブスカイト相の面積分率を17%程度としているにも拘わらず、初期抵抗値Rs(-40)=14kΩ、Rs(900)=0.009kΩとなる。ペロブスカイト相の導電性が高く(比抵抗が低く)、多量の金属酸化物相の存在によっても、サーミスタ素子210の抵抗値が十分に高くできないためである。このように、a〜fが前述の条件式の範囲を外れているペロブスカイト相を有する焼結体においては、比抵抗(従ってサーミスタ素子の抵抗値)やB定数が適切でなくなる。   The sintered body of Comparative Reference Example 1 was d = 0, that is, the perovskite phase did not contain Al. The sintered body (thermistor element body) according to Comparative Reference Example 1 has an appropriate B constant (B (-40 to 900) = 2137K), but generates a large amount of a metal oxide phase, resulting in a perovskite phase. In this case, the initial resistance values Rs (-40) = 14 kΩ and Rs (900) = 0.09 kΩ. This is because the conductivity of the perovskite phase is high (specific resistance is low), and the resistance value of the thermistor element 210 cannot be sufficiently high even by the presence of a large amount of metal oxide phase. Thus, in a sintered body having a perovskite phase in which a to f are out of the range of the conditional expression described above, the specific resistance (and hence the resistance value of the thermistor element) and the B constant are not appropriate.

かくして、本参考例の各組成を有する導電性酸化物焼結体(サーミスタ素子本体201)を用いたサーミスタ素子210,220は、−40℃の低温下から900℃の高温までの広い範囲にわたって抵抗測定を行うのに適する、2000〜3000KのB定数を有するものとすることができる。さらに、このサーミスタ素子210,220は、その形状、電極線の間隔等に応じて、焼結体における金属酸化物相の多寡、つまりペロブスカイト相の面積分率を適宜調整することで、抵抗値の大きさを調整することができ、−40℃の低温下から900℃の高温までの広い範囲にわたって適切な抵抗値となるものにできる。これにより、本参考例のサーミスタ素子210,220によれば、−40℃の低温下から900℃の高温までの広い範囲にわたって適切に温度測定が可能となる。   Thus, the thermistor elements 210 and 220 using the conductive oxide sintered bodies (thermistor element body 201) having the respective compositions of this reference example have resistance over a wide range from a low temperature of −40 ° C. to a high temperature of 900 ° C. It can have a B constant of 2000-3000K, suitable for performing measurements. Furthermore, the thermistor elements 210 and 220 have a resistance value by appropriately adjusting the number of metal oxide phases in the sintered body, that is, the area fraction of the perovskite phase, according to the shape, the distance between the electrode wires, and the like. The size can be adjusted, and an appropriate resistance value can be obtained over a wide range from a low temperature of −40 ° C. to a high temperature of 900 ° C. Thereby, according to the thermistor elements 210 and 220 of this reference example, temperature measurement can be appropriately performed over a wide range from a low temperature of −40 ° C. to a high temperature of 900 ° C.

なお、B定数の範囲は、好ましくは、B(-40〜900)=2000〜2900Kとなるようにすると良く、さらに好ましくは、B(-40〜900)=2000〜2800Kとなるようにすると良い。またさらに好ましくは、B(-40〜900)=2000〜2500Kとなるようにすると良い。   The range of the B constant is preferably B (-40 to 900) = 2000 to 2900K, and more preferably B (-40 to 900) = 2000 to 2800K. . More preferably, B (−40 to 900) = 2000 to 2500K.

さらに、表1において、参考例1,2,3,6,17の欄に示す導電性酸化物焼結体(サーミスタ素子本体201)を用いたサーミスタ素子210,220を組み付けた温度センサ100では、温度変化換算値CT(deg)が±10deg以内の良好な値となった。当該焼結体(サーミスタ素子210,220、温度センサ100)が熱履歴に対する抵抗変化が少ない特性を有するものであるか否かを判断する目安が、温度変化換算値CTが±10degであると考えられる。各参考例の焼結体(サーミスタ素子210,220)は、この目安の範囲に含まれているからである。特に、参考例2,3,6,17の焼結体(サーミスタ素子210,22、温度センサ100)においては、CTが±3deg以内の値となり、特に良好な温度特性の高温耐久性を示し、熱履歴に対する抵抗変化が小さい焼結体(サーミスタ素子)となることが判る。
なお、他の参考例4,5,7〜16,18の焼結体については、温度変化換算値CTの測定結果を明示していない。
Furthermore, in Table 1, in the temperature sensor 100 in which the thermistor elements 210 and 220 using the conductive oxide sintered bodies (thermistor element body 201) shown in the columns of Reference Examples 1, 2, 3, 6, and 17 are assembled, The temperature change conversion value CT (deg) was a good value within ± 10 deg. A standard for determining whether or not the sintered body (thermistor elements 210 and 220, temperature sensor 100) has a characteristic that the resistance change with respect to the thermal history is small is considered that the temperature change conversion value CT is ± 10 deg. It is done. This is because the sintered bodies (thermistor elements 210 and 220) of each reference example are included in the range of this standard. In particular, in the sintered bodies (Thermistor elements 210 and 22 and the temperature sensor 100) of Reference Examples 2, 3, 6, and 17, CT is a value within ± 3 deg. It turns out that it becomes a sintered compact (thermistor element) with a small resistance change with respect to a thermal history.
In addition, about the sintered compact of other reference examples 4, 5, 7-16, 18, the measurement result of temperature change conversion value CT is not specified.

但し、前述の方法で測定した温度変化換算値DTについては、いずれの参考例及び比較参考例についても測定してある。いずれの参考例でも、この温度変化換算値DTは±10deg以内となった。
この温度変化換算値DTついても、当該焼結体1(サーミスタ素子10)が熱履歴に対する抵抗変化が少ない特性を有するものか否かを判断する目安が、温度変化換算値DTが±10degであると考えられる。各参考例1〜18の焼結体(サーミスタ素子210,220)は、いずれもこの目安の範囲に含まれていることから、本参考例1〜18のサーミスタ素子210,220は、いずれも熱履歴に対する抵抗変化が小さく、実用上問題なく使用可能な焼結体(サーミスタ素子)であることが判る。
However, the temperature change conversion value DT measured by the above-described method is measured for any of the reference examples and the comparative reference example. In any reference example, the temperature change conversion value DT was within ± 10 deg.
The temperature change conversion value DT is ± 10 deg as a guideline for determining whether or not the sintered body 1 (thermistor element 10) has the characteristic that the resistance change with respect to the thermal history is small even with this temperature change conversion value DT. it is conceivable that. Since the sintered bodies (thermistor elements 210 and 220) of the reference examples 1 to 18 are all included in the range of this guideline, the thermistor elements 210 and 220 of the reference examples 1 to 18 are both heated. It can be seen that the resistance change with respect to the history is small, and that the sintered body (thermistor element) can be used without any practical problem.

ついで、本実施例に係るサーミスタ素子10を用いた温度センサ100の構成について、図2を参照して説明する。なお、前述した参考例にかかるサーミスタ素子210,220を用いた温度センサ100も同様である。この温度センサ100は、サーミスタ素子10(210,220)を感温素子として用いるものであり、この温度センサ100を自動車の排気管の取付部に装着して、サーミスタ素子10を排気ガスが流れる排気管内に配置させて、排気ガスの温度検出に使用するものである。   Next, the configuration of the temperature sensor 100 using the thermistor element 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. The same applies to the temperature sensor 100 using the thermistor elements 210 and 220 according to the reference example described above. The temperature sensor 100 uses the thermistor element 10 (210, 220) as a temperature-sensitive element. The temperature sensor 100 is mounted on a mounting portion of an exhaust pipe of an automobile, and the exhaust gas flows through the thermistor element 10. It is arranged in a pipe and used for temperature detection of exhaust gas.

温度センサ100のうち、軸線AXに沿う方向(以下、軸線方向ともいう)に延びる金属チューブ9は、先端部91側(図2中、下方)が閉塞した有底筒状をなしており、この先端部91の内側に本実施例のサーミスタ素子10を収納してなる。この金属チューブ9は、予め熱処理が施されており、その外側面及び内側面が酸化されて酸化皮膜に覆われている。金属チューブ9の内側でサーミスタ素子10の周囲には、セメント14が充填されて、サーミスタ素子10を固定している。金属チューブ9の後端92は開放されており、この後端92部分は、フランジ部材4の内側に圧入、挿通されている。   In the temperature sensor 100, the metal tube 9 extending in the direction along the axis AX (hereinafter also referred to as the axis direction) has a bottomed cylindrical shape with the tip 91 side (downward in FIG. 2) closed. The thermistor element 10 of this embodiment is housed inside the tip 91. The metal tube 9 is heat-treated in advance, and the outer side surface and inner side surface thereof are oxidized and covered with an oxide film. A cement 14 is filled around the thermistor element 10 inside the metal tube 9 to fix the thermistor element 10. The rear end 92 of the metal tube 9 is open, and the rear end 92 portion is press-fitted and inserted into the flange member 4.

フランジ部材4は、軸線方向に延びる筒状の鞘部42と、この鞘部42の先端側(図2中、下方)に位置し、この鞘部42よりも大きい外径を有して径方向外側に突出するフランジ部41とを備えている。フランジ部41の先端側には、排気管の取付部とシールを行うテーパ状の座面45を有しいる。また、鞘部42は、先端側に位置する先端側鞘部44とこれよりも径小の後端側鞘部43とからなる二段形状をなしている。   The flange member 4 is positioned on the distal end side (downward in FIG. 2) of the cylindrical sheath portion 42 extending in the axial direction, and has a larger outer diameter than the sheath portion 42 and has a radial direction. And a flange portion 41 protruding outward. On the distal end side of the flange portion 41, there is a tapered seating surface 45 that seals with the attachment portion of the exhaust pipe. Moreover, the sheath part 42 has comprised the two-stage shape which consists of the front end side sheath part 44 located in the front end side, and the rear end side sheath part 43 smaller in diameter than this.

そして、フランジ部材4内に圧入された金属チューブ9は、その外周面が後端側鞘部43と周方向全周に亘り部位L1でレーザー溶接されることで、フランジ4に強固に固定されている。また、フランジ部材4の先端側鞘部44には、概略円筒形状の金属カバー部材6が圧入され、周方向全周に亘り部位L2でレーザ溶接されて、気密状態で接合されている。   The metal tube 9 press-fitted into the flange member 4 is firmly fixed to the flange 4 by laser welding of the outer peripheral surface thereof at the portion L1 over the entire circumference in the circumferential direction with the rear end side sheath portion 43. Yes. Moreover, the substantially cylindrical metal cover member 6 is press-fitted into the distal end side sheath portion 44 of the flange member 4, and is laser-welded at the portion L2 over the entire circumference in the circumferential direction and joined in an airtight state.

また、フランジ部材4及び金属カバー部材6の周囲には、六角ナット部51およびネジ52を有する取り付け部材5が回動自在に嵌挿されている。本実施例の温度センサ100は、排気管(図示しない)の取付部にフランジ部材4のフランジ部41の座面45を当接させ、ナット5を取付部に螺合させることにより、排気管に固定する。   An attachment member 5 having a hexagon nut 51 and a screw 52 is rotatably fitted around the flange member 4 and the metal cover member 6. The temperature sensor 100 of the present embodiment is configured so that the seat surface 45 of the flange portion 41 of the flange member 4 is brought into contact with the attachment portion of the exhaust pipe (not shown) and the nut 5 is screwed into the attachment portion, thereby Fix it.

金属チューブ9、フランジ部材4および金属カバー部材6の内側には、一対の芯線7を内包するシース部材8が配置されている。このシース部材8は、金属製の外筒と、導電性の一対の芯線7と、外筒内に充填され外筒と各芯線7のと間を絶縁しつつ芯線7を保持する絶縁粉末とから構成されている。なお、このシース部材8の外筒にも熱処理により、予め酸化皮膜が形成されている。
金属チューブ9の内部においてシース部材8の外筒の先端から(図中下方に)突出する芯線7には、サーミスタ素子10の第1,第2電極線2,3がレーザ溶接により接続されている。
一方、シース部材8から後端側に突き出した芯線7は、加締め端子11を介して一対のリード線12に接続されている。芯線7同士及び加締め端子11同士は、絶縁チューブ15により互いに絶縁されている。
Inside the metal tube 9, the flange member 4, and the metal cover member 6, a sheath member 8 that includes a pair of core wires 7 is disposed. The sheath member 8 includes a metal outer tube, a pair of conductive core wires 7, and an insulating powder that fills the outer tube and holds the core wire 7 while insulating between the outer tube and each core wire 7. It is configured. An oxide film is also formed in advance on the outer cylinder of the sheath member 8 by heat treatment.
The first and second electrode wires 2 and 3 of the thermistor element 10 are connected by laser welding to the core wire 7 protruding from the tip of the outer cylinder of the sheath member 8 inside the metal tube 9 (downward in the figure). .
On the other hand, the core wire 7 protruding from the sheath member 8 toward the rear end side is connected to a pair of lead wires 12 via a crimping terminal 11. The core wires 7 and the crimping terminals 11 are insulated from each other by an insulating tube 15.

この一対のリード線12は、金属カバー部材6の後端部内側に挿入された弾性シール部材13のリード線挿通孔を通って、金属カバー部材6の内側から外部に向かって引き出され、外部回路(図示しない。例えば、ECU)と接続するためのコネクタ21の端子部材に接続されている。これにより、サーミスタ素子10の出力は、シース部材8の芯線7からリード線12、コネクタ21を介して図示しない外部回路に取り出され、排気ガスの温度が検出される。リード線12には、飛石等の外力から保護するためのガラス編組チューブ20が被せられており、このガラス編組チューブ20は、自身の先端部が弾性シール部材13と共に金属カバー部材6に加締め固定されている。   The pair of lead wires 12 are drawn out from the inside of the metal cover member 6 to the outside through the lead wire insertion holes of the elastic seal member 13 inserted inside the rear end portion of the metal cover member 6, (It is not shown. For example, it is connected to the terminal member of the connector 21 for connecting with ECU.). As a result, the output of the thermistor element 10 is extracted from the core wire 7 of the sheath member 8 to the external circuit (not shown) via the lead wire 12 and the connector 21, and the temperature of the exhaust gas is detected. The lead wire 12 is covered with a glass braided tube 20 for protection from external forces such as stepping stones, and the glass braided tube 20 is fixed by crimping to the metal cover member 6 with its elastic end member 13 together with the elastic seal member 13. Has been.

このような構造を有する温度センサ100では、前述したように、所定の組成を有する導電性酸化物焼結体からなり、適切なB定数(B(-40〜900)=2.00×103〜3.00×103K、あるいは2.00×103〜2.50×103K)を持つサーミスタ素子本体1を有し、しかも、式(1)あるいは(2)を満たす適切な電極寸法比D/L等の寸法を有するサーミスタ素子10を用いている。このため、サーミスタ素子10の抵抗値Rsの大きさを、−40℃の低温下から900℃の高温までの広い領域に亘り、20Ω〜700kΩ(あるいは、50Ω〜500kΩ)の範囲に収めることができ、自動車のエンジンの排気ガスの温度等について、簡単な構成の抵抗分圧回路などを用いて、適切に温度を測定することができる温度センサである。 As described above, the temperature sensor 100 having such a structure is made of a conductive oxide sintered body having a predetermined composition, and has an appropriate B constant (B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3. -3.00 × 10 3 K, or 2.00 × 10 3 to 2.50 × 10 3 K), and a suitable electrode satisfying the formula (1) or (2) A thermistor element 10 having a dimension such as a dimension ratio D / L is used. For this reason, the magnitude of the resistance value Rs of the thermistor element 10 can fall within a range of 20Ω to 700 kΩ (or 50Ω to 500 kΩ) over a wide range from a low temperature of −40 ° C. to a high temperature of 900 ° C. This is a temperature sensor that can appropriately measure the temperature of the exhaust gas of an automobile engine by using a resistance voltage dividing circuit having a simple configuration.

なお、温度センサ100の製造については、前述の説明及び公知の手法によればよいので説明を省略する。   In addition, about manufacture of the temperature sensor 100, since it should just be based on the above-mentioned description and a well-known method, description is abbreviate | omitted.

以上において、本発明を、実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、図4で例示する実施例のサーミスタ素子10は、六角形板状のサーミスタ素子本体1の対向面1A,1B間を貫通する第1,第2電極線2,3を有する形態とした。
しかし、例えば、図9(a)に示すように、直方体形状のサーミスタ素子本体61と、このサーミスタ素子本体61の対向する平行な対向面61A,61B間を平行に貫通する直線状の第1電極部62a,第2電極部63aを有する第1電極線62,第2電極線63とを有するサーミスタ素子60としても良い。また、図9(b)に示すように、円板形状のサーミスタ素子本体71と、このサーミスタ素子本体71の対向する平行な対向面71A,71B間を平行に貫通する直線状の第1電極部72a,第2電極部73aを有する第1電極線72,第2電極線73とを有するサーミスタ素子70としても良い。
In the above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that the present invention can be appropriately modified and applied without departing from the gist thereof. .
For example, the thermistor element 10 of the embodiment illustrated in FIG. 4 is configured to have first and second electrode lines 2 and 3 penetrating between the opposing surfaces 1A and 1B of the hexagonal plate-like thermistor body 1.
However, for example, as shown in FIG. 9A, a linear thermistor element main body 61 and a linear first electrode penetrating in parallel between the opposing parallel opposing surfaces 61A and 61B of the thermistor element main body 61. The thermistor element 60 having the first electrode line 62 and the second electrode line 63 having the part 62a, the second electrode part 63a may be used. Further, as shown in FIG. 9B, a disc-shaped thermistor element main body 71 and a linear first electrode portion penetrating in parallel between opposing parallel facing surfaces 71A and 71B of the thermistor element main body 71. The thermistor element 70 having the first electrode line 72 having the second electrode part 73a and the second electrode line 73 having the second electrode part 73a may be used.

また、サーミスタ素子の製造において、サーミスタ素子本体をなす導電性酸化物焼結体の原料粉末としては、実施例において例示した各元素を含む化合物の粉末を使用することができる。そのほか、酸化物、炭酸塩、水酸化物、硝酸塩等の化合物を用いることができる。なお、特に酸化物、炭酸塩を用いるのが好ましい。
また、導電性酸化物焼結体の焼結性、B定数、温度特性の高温耐久性など、導電性酸化物焼結体、サーミスタ素子、あるいは温度センサに要求されると特性を損なわない範囲で、導電性酸化物焼結体に、Na,K,Ga,Si,C,Cl,S等の他の成分を含有していてもよい。
In the production of the thermistor element, the powder of the compound containing each element exemplified in the examples can be used as the raw material powder of the conductive oxide sintered body constituting the thermistor element body. In addition, compounds such as oxides, carbonates, hydroxides, and nitrates can be used. In particular, oxides and carbonates are preferably used.
In addition, when required for conductive oxide sintered bodies, thermistor elements, or temperature sensors, such as the sinterability of conductive oxide sintered bodies, the B constant, and the high temperature durability of temperature characteristics, the characteristics are not impaired. The conductive oxide sintered body may contain other components such as Na, K, Ga, Si, C, Cl, and S.

第1電極部と第2電極部との関係を示し、式(1),(2)におけるB,C,D項の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a 1st electrode part and a 2nd electrode part, and uses for description of B, C, D term in Formula (1), (2). 第1電極部と第2電極部との関係、及びこれらの間に発生する電気力線を示し、式(1),(2)におけるD項の説明に供する説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between a 1st electrode part and a 2nd electrode part, and the electric force line | wire which generate | occur | produces between these, and uses for description of D term in Formula (1), (2). 基準のサーミスタ素子において、素子残厚Yを変化させた場合の、抵抗値Rsの変化をプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the change of resistance value Rs when changing element remaining thickness Y in a standard thermistor element. 実施例のサーミスタ素子にかかり、(a)はその斜視図、(b)は平面図である。It is applied to the thermistor element of an example, (a) is the perspective view, and (b) is a top view. 表1で示す参考例、比較参考例のサーミスタ素子の構造を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the thermistor element of the reference example shown in Table 1, and a comparative reference example. 表1で示す参考例17にかかるサーミスタ素子の構造を示す部分破断断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the structure of the thermistor element concerning the reference example 17 shown in Table 1. FIG. 導電性酸化物焼結体の断面における組織の状態例(実施例6)を示す走査型電子顕微鏡(SEM)写真である。It is a scanning electron microscope (SEM) photograph which shows the structural example (Example 6) in the cross section of an electroconductive oxide sintered compact. 図4のサーミスタ素子を用いた温度センサの構造を示す部分破断断面図である。FIG. 5 is a partially broken sectional view showing a structure of a temperature sensor using the thermistor element of FIG. 4. 本発明のサーミスタ素子の他の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other form of the thermistor element of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10,60,70,210,220 サーミスタ素子
10M 未焼成サーミスタ素子
100 温度センサ
1,61,71,201 サーミスタ素子本体
1A,1B 対向面
2 第1電極線
2a 第1電極部
2ac (第1電極部の)中心線
2b 第1接続部
2c 第1突出部
3 第2電極線
3a 第2電極部
3ac (第2電極部の)中心線
3b 第21接続部
3c 第2突出部
φ (第1電極部,第2電極部の)直径
D (第1電極部と第2電極部との)電極間距離
L (第1電極部,第2電極部の)長さ
D/L 電極寸法比
Deff 実効距離
Weff 実効幅
CP (第1電極部と第2電極部との)仮想中点
P 仮想面
DR1 仮想面直交方向
t (サーミスタ素子本体の、仮想中点を通る仮想面直交方向についての)厚み
t1,t2 厚み
Y 素子残厚
Ts (サーミスタ素子の)温度
Rs (サーミスタ素子の)抵抗値
T0 (サーミスタ素子の)当初温度
R0 (サーミスタ素子の)当初抵抗値
10, 60, 70, 210, 220 Thermistor element 10M Unfired thermistor element 100 Temperature sensor 1, 61, 71, 201 Thermistor element body 1A, 1B Opposing surface 2 First electrode line 2a First electrode part 2ac (first electrode part) Center line 2b first connection portion 2c first projection portion 3 second electrode line 3a second electrode portion 3ac center line 3b (second electrode portion) 21st connection portion 3c second projection portion φ (first electrode portion) , Diameter D of the second electrode part) distance L between the first electrode part and the second electrode part D length of the first electrode part and the second electrode part D / L electrode size ratio Deff effective distance Weff Effective width CP Virtual midpoint P (between first electrode portion and second electrode portion) Virtual plane DR1 Virtual plane orthogonal direction t Thickness t1, t2 (in the direction perpendicular to the virtual plane passing through the virtual midpoint of the thermistor element body) Thickness Y Element remaining thickness Ts (Thermistor element) temperature Rs (thermistor element) (thermistor element) resistance value T0 initial temperature R0 (thermistor element) initially resistance

Claims (9)

B定数がB(-40〜900)=2.00×103〜3.00×103Kの導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体と、
上記サーミスタ素子本体を貫通し、直線状に延びた、断面円形の第1電極部を有する
第1電極線と、
上記第1電極線と対をなす第2電極線であって、
上記サーミスタ素子本体を上記第1電極部に平行に貫通し、直線状に延びた、断面円形で、上記第1電極部と等しい直径及び長さの第2電極部を有する
第2電極線と、を備え、
上記サーミスタ素子本体は、上記第1電極部と第2電極部との仮想中点を通る、上記第1電極部と第2電極部との間を結ぶ仮想面に直交する仮想面直交方向の厚みtが、t=0.500〜1.20mmであり、
上記第1電極部及び第2電極部は、その直径φが、φ=0.250〜0.400mmであり、
上記第1電極部及び第2電極部の長さをL(mm)、
上記第1電極部と第2電極部との間の電極間距離をD(mm)、
素子残厚をY(mm)=t−φ/√2としたとき、
電極寸法比D/Lを、下記式(1)の範囲としてなる
サーミスタ素子。
[(2.00×10-2×0.410)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]
≦ D/L ≦
[(7.00×102×0.410)/(2.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)] …(1)
A thermistor element body made of a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 3.00 × 10 3 K;
A first electrode line having a first electrode portion that has a circular cross section and extends linearly through the thermistor element body;
A second electrode line paired with the first electrode line,
A second electrode wire penetrating the thermistor element body in parallel to the first electrode portion and extending in a straight line, having a circular cross section and having a second electrode portion having the same diameter and length as the first electrode portion; With
The thermistor element main body passes through a virtual midpoint between the first electrode portion and the second electrode portion, and has a thickness in a virtual plane orthogonal direction orthogonal to a virtual plane connecting the first electrode portion and the second electrode portion. t is t = 0.500 to 1.20 mm;
The first electrode portion and the second electrode portion have a diameter φ of φ = 0.250 to 0.400 mm,
The length of the first electrode part and the second electrode part is L (mm),
The inter-electrode distance between the first electrode part and the second electrode part is D (mm),
When the remaining element thickness is Y (mm) = t−φ / √2,
A thermistor element having an electrode dimension ratio D / L in the range of the following formula (1).
[(2.00 × 10 -2 × 0.410) / (7.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)]
≦ D / L ≦
[(7.00 × 10 2 × 0.410) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)] (1)
B定数がB(-40〜900)=2.00×103〜2.50×103Kの導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体と、
上記サーミスタ素子本体を貫通し、直線状に延びた、断面円形の第1電極部を有する
第1電極線と、
上記第1電極線と対をなす第2電極線であって、
上記サーミスタ素子本体を上記第1電極部に平行に貫通し、直線状に延びた、断面円形で、上記第1電極部と等しい直径及び長さの第2電極部を有する
第2電極線と、を備え、
上記サーミスタ素子本体は、上記第1電極部と第2電極部との仮想中点を通る、上記第1電極部と第2電極部との間を結ぶ仮想面に直交する仮想面直交方向の厚みtが、t=0.500〜1.20mmであり、
上記第1電極部及び第2電極部は、その直径φが、φ=0.250〜0.400mmであり、
上記第1電極部及び第2電極部の長さをL(mm)、
上記第1電極部と第2電極部との間の電極間距離をD(mm)、
素子残厚をY(mm)=t−φ/√2としたとき、
電極寸法比D/Lを、下記式(2)の範囲としてなる
サーミスタ素子。
[(5.00×10-2×0.410)/(5.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]
≦ D/L ≦
[(5.00×102×0.410)/(5.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)] …(2)
A thermistor element body made of a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 2.50 × 10 3 K;
A first electrode line having a first electrode portion that has a circular cross section and extends linearly through the thermistor element body;
A second electrode line paired with the first electrode line,
A second electrode wire penetrating the thermistor element body in parallel to the first electrode portion and extending in a straight line, having a circular cross section and having a second electrode portion having the same diameter and length as the first electrode portion; With
The thermistor element main body passes through a virtual midpoint between the first electrode portion and the second electrode portion, and has a thickness in a virtual plane orthogonal direction orthogonal to a virtual plane connecting the first electrode portion and the second electrode portion. t is t = 0.500 to 1.20 mm;
The first electrode portion and the second electrode portion have a diameter φ of φ = 0.250 to 0.400 mm,
The length of the first electrode part and the second electrode part is L (mm),
The inter-electrode distance between the first electrode part and the second electrode part is D (mm),
When the remaining element thickness is Y (mm) = t−φ / √2,
A thermistor element having an electrode dimension ratio D / L within the range of the following formula (2).
[(5.00 × 10 -2 × 0.410) / (5.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)]
≦ D / L ≦
[(5.00 × 10 2 × 0.410) / (5.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)] (2)
請求項1または請求項2に記載のサーミスタ素子であって、
同一品番の多数の上記サーミスタ素子について、上記サーミスタ素子本体の前記B定数と前記厚みtとの相関関係を見たとき、
上記サーミスタ素子本体の上記B定数が大きいサーミスタ素子ほど、上記厚みtを小さくしてなる相関関係を有する
サーミスタ素子。
The thermistor element according to claim 1 or 2,
For many thermistor elements of the same product number, when the correlation between the B constant of the thermistor element body and the thickness t is viewed,
A thermistor element having a correlation in which the thermistor element having a larger B constant of the thermistor element body has a smaller thickness t.
請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のサーミスタ素子であって、
前記サーミスタ素子本体をなす前記導電性酸化物焼結体が、
Laを除く3A族元素のうち少なくとも1種の元素をM1とし、
2A族元素のうち少なくとも1種の元素をM2とし、
Crを除く4A,5A,6A,7A及び8族元素のうち少なくとも1種の元素をM3としたとき、
組成式M1aM2bM3cAldCrefで表記され、
a,b,c,d,e,fが下記条件式を満たし、
ペロブスカイト型結晶構造を有する導電性のペロブスカイト相と、
上記ペロブスカイト相よりも導電性が低く、
上記ペロブスカイト相を構成する金属元素から選択された少なくとも1種の金属元素をMeとしたとき、
組成式MeOxで表記される結晶構造を有する少なくとも1種の金属酸化物相と、を含む
導電性酸化物焼結体である
サーミスタ素子。
0.600≦a≦1.000
0≦b≦0.400
0.150≦c<0.600
0.400≦d≦0.800
0<e≦0.050
0<e/(c+e)≦0.18
2.80≦f≦3.30
The thermistor element according to any one of claims 1 to 3,
The conductive oxide sintered body forming the thermistor element body is,
At least one of the 3A group elements excluding La is M1,
At least one of the 2A group elements is M2,
When at least one element of 4A, 5A, 6A, 7A and group 8 elements excluding Cr is M3,
Is expressed by the composition formula M1 a M2 b M3 c Al d Cr e O f,
a, b, c, d, e, f satisfy the following conditional expression,
A conductive perovskite phase having a perovskite crystal structure;
Less conductive than the perovskite phase,
When at least one metal element selected from the metal elements constituting the perovskite phase is Me,
A thermistor element, which is a conductive oxide sintered body, comprising at least one metal oxide phase having a crystal structure represented by a composition formula MeO x .
0.600 ≦ a ≦ 1.000
0 ≦ b ≦ 0.400
0.150 ≦ c <0.600
0.400 ≦ d ≦ 0.800
0 <e ≦ 0.050
0 <e / (c + e) ≦ 0.18
2.80 ≦ f ≦ 3.30
請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のサーミスタ素子を用いてなる温度センサ。 The temperature sensor which uses the thermistor element of any one of Claims 1-4. B定数がB(-40〜900)=2.00×103〜3.00×103Kの導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体と、
上記サーミスタ素子本体を貫通し、直線状に延びた、断面円形の第1電極部を有する
第1電極線と、
上記第1電極線と対をなす第2電極線であって、
上記サーミスタ素子本体を上記第1電極部に平行に貫通し、直線状に延びた、断面円形で、上記第1電極部と等しい直径及び長さの第2電極部を有する
第2電極線と、を備える
サーミスタ素子の製造方法であって、
上記サーミスタ素子において、
上記サーミスタ素子本体のうち、上記第1電極部と第2電極部との仮想中点を通る、上記第1電極部と第2電極部との間を結ぶ仮想面に直交する仮想面直交方向の厚みをt(mm)、
上記第1電極部及び第2電極部の直径をφ(mm)、
上記第1電極部及び第2電極部の長さをL(mm)、
上記第1電極部と第2電極部との間の電極間距離をD(mm)、
素子残厚をY(mm)=t−φ/√2としたとき、
焼結後に上記導電性酸化物焼結体となるプレス用粉末、上記第1電極線、及び上記第2電極線を用いて、未焼成サーミスタ素子をプレス成形するプレス工程であって、
上記未焼成サーミスタ素子を焼成した場合に、
上記厚みtが、t=0.500〜1.20mm、
上記直径φが、φ=0.250〜0.400mm、
電極寸法比D/Lが、下記式(1)の範囲内
となる形態の上記未焼成サーミスタ素子を成形する
プレス工程を備える
サーミスタ素子の製造方法。
[(2.00×10-2×0.410)/(7.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]
≦ D/L ≦
[(7.00×102×0.410)/(2.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)] …(1)
A thermistor element body made of a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 3.00 × 10 3 K;
A first electrode line having a first electrode portion that has a circular cross section and extends linearly through the thermistor element body;
A second electrode line paired with the first electrode line,
A second electrode wire penetrating the thermistor element body in parallel to the first electrode portion and extending in a straight line, having a circular cross section and having a second electrode portion having the same diameter and length as the first electrode portion; A thermistor element manufacturing method comprising:
In the thermistor element,
Of the thermistor element body, passing through a virtual midpoint between the first electrode portion and the second electrode portion, in a virtual plane orthogonal direction orthogonal to a virtual plane connecting the first electrode portion and the second electrode portion. The thickness is t (mm),
The diameter of the first electrode part and the second electrode part is φ (mm),
The length of the first electrode part and the second electrode part is L (mm),
The inter-electrode distance between the first electrode part and the second electrode part is D (mm),
When the remaining element thickness is Y (mm) = t−φ / √2,
A pressing step of press-molding an unfired thermistor element using the pressing powder that becomes the conductive oxide sintered body after sintering, the first electrode wire, and the second electrode wire,
When firing the unfired thermistor element,
The thickness t is t = 0.500 to 1.20 mm,
The diameter φ is φ = 0.250-0.400 mm,
A method for manufacturing a thermistor element comprising a pressing step of forming the unfired thermistor element having an electrode dimension ratio D / L within the range of the following formula (1).
[(2.00 × 10 -2 × 0.410) / (7.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)]
≦ D / L ≦
[(7.00 × 10 2 × 0.410) / (2.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)] (1)
B定数がB(-40〜900)=2.00×103〜2.50×103Kの導電性酸化物焼結体からなるサーミスタ素子本体と、
上記サーミスタ素子本体を貫通し、直線状に延びた、断面円形の第1電極部を有する
第1電極線と、
上記第1電極線と対をなす第2電極線であって、
上記サーミスタ素子本体を上記第1電極部に平行に貫通し、直線状に延びた、断面円形で、上記第1電極部と等しい直径及び長さの第2電極部を有する
第2電極線と、を備える
サーミスタ素子の製造方法であって、
上記サーミスタ素子において、
上記サーミスタ素子本体のうち、上記第1電極部と第2電極部との仮想中点を通る、上記第1電極部と第2電極部との間を結ぶ仮想面に直交する仮想面直交方向の厚みをt(mm)、
上記第1電極部及び第2電極部の直径をφ(mm)、
上記第1電極部及び第2電極部の長さをL(mm)、
上記第1電極部と第2電極部との間の電極間距離をD(mm)、
素子残厚をY(mm)=t−φ/√2としたとき、
焼結後に上記導電性酸化物焼結体となるプレス用粉末、上記第1電極線、及び上記第2電極線を用いて、未焼成サーミスタ素子をプレス成形するプレス工程であって、
上記未焼成サーミスタ素子を焼成した場合に、
上記厚みtが、t=0.500〜1.20mm、
上記直径φが、φ=0.250〜0.400mm、
電極寸法比D/Lが、下記式(2)の範囲内
となる形態の上記未焼成サーミスタ素子を成形する
プレス工程を備える
サーミスタ素子の製造方法。
[(5.00×10-2×0.410)/(5.00×102×exp(B×-3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)]
≦ D/L ≦
[(5.00×102×0.410)/(5.00×10-2×exp(B×3.44×10-3))]
×[(0.410+(1-1/√2)×0.300)/(D+(1-1/√2)φ)]
×(φ/0.300)
×[0.278/(0.474Y2−0.919Y+0.698)] …(2)
A thermistor element body made of a conductive oxide sintered body having a B constant of B (−40 to 900) = 2.00 × 10 3 to 2.50 × 10 3 K;
A first electrode line having a first electrode portion that has a circular cross section and extends linearly through the thermistor element body;
A second electrode line paired with the first electrode line,
A second electrode wire penetrating the thermistor element body in parallel to the first electrode portion and extending in a straight line, having a circular cross section and having a second electrode portion having the same diameter and length as the first electrode portion; A thermistor element manufacturing method comprising:
In the thermistor element,
Of the thermistor element body, passing through a virtual midpoint between the first electrode portion and the second electrode portion, in a virtual plane orthogonal direction orthogonal to a virtual plane connecting the first electrode portion and the second electrode portion. The thickness is t (mm),
The diameter of the first electrode part and the second electrode part is φ (mm),
The length of the first electrode part and the second electrode part is L (mm),
The inter-electrode distance between the first electrode part and the second electrode part is D (mm),
When the remaining element thickness is Y (mm) = t−φ / √2,
A pressing step of press-molding an unfired thermistor element using the pressing powder that becomes the conductive oxide sintered body after sintering, the first electrode wire, and the second electrode wire,
When firing the unfired thermistor element,
The thickness t is t = 0.500 to 1.20 mm,
The diameter φ is φ = 0.250-0.400 mm,
A method for manufacturing a thermistor element comprising a pressing step of forming the unfired thermistor element having an electrode dimension ratio D / L within the range of the following formula (2).
[(5.00 × 10 -2 × 0.410) / (5.00 × 10 2 × exp (B × -3.44 × 10 -3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)]
≦ D / L ≦
[(5.00 × 10 2 × 0.410) / (5.00 × 10 −2 × exp (B × 3.44 × 10 −3 ))]
× [(0.410+ (1-1 / √2) × 0.300) / (D + (1-1 / √2) φ)]
× (φ / 0.300)
× [0.278 / (0.474Y 2 −0.919Y + 0.698)] (2)
請求項6または請求項7に記載のサーミスタ素子の製造方法であって、
前記プレス工程は、
同一品番のサーミスタ素子を製造する場合において、
焼結後の上記サーミスタ素子本体の前記B定数が大きくなるプレス粉末を用いる場合ほど、
前記厚さtが小さくなる形態の前記未焼成サーミスタ素子を成形する
サーミスタ素子の製造方法。
A thermistor element manufacturing method according to claim 6 or 7,
The pressing step includes
When manufacturing thermistor elements of the same part number,
When using a press powder that increases the B constant of the thermistor element body after sintering,
A method for manufacturing a thermistor element, wherein the green thermistor element is formed in a form in which the thickness t is reduced.
請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載のサーミスタ素子の製造方法であって、
前記サーミスタ素子本体をなす前記導電性酸化物焼結体が、
Laを除く3A族元素のうち少なくとも1種の元素をM1とし、
2A族元素のうち少なくとも1種の元素をM2とし、
Crを除く4A,5A,6A,7A及び8族元素のうち少なくとも1種の元素をM3としたとき、
組成式M1aM2bM3cAldCrefで表記され、
a,b,c,d,e,fが下記条件式を満たし、
ペロブスカイト型結晶構造を有する導電性のペロブスカイト相と、
上記ペロブスカイト相よりも導電性が低く、
上記ペロブスカイト相を構成する金属元素から選択された少なくとも1種の金属元素をMeとしたとき、
組成式MeOxで表記される結晶構造を有する少なくとも1種の金属酸化物相と、を含む
導電性酸化物焼結体である
サーミスタ素子の製造方法。
0.600≦a≦1.000
0≦b≦0.400
0.150≦c<0.600
0.400≦d≦0.800
0<e≦0.050
0<e/(c+e)≦0.18
2.80≦f≦3.30
It is a manufacturing method of the thermistor element given in any 1 paragraph of Claims 6-8,
The conductive oxide sintered body forming the thermistor element body is,
At least one of the 3A group elements excluding La is M1,
At least one of the 2A group elements is M2,
When at least one element of 4A, 5A, 6A, 7A and group 8 elements excluding Cr is M3,
Is expressed by the composition formula M1 a M2 b M3 c Al d Cr e O f,
a, b, c, d, e, f satisfy the following conditional expression,
A conductive perovskite phase having a perovskite crystal structure;
Less conductive than the perovskite phase,
When at least one metal element selected from the metal elements constituting the perovskite phase is Me,
A method for producing a thermistor element, which is a conductive oxide sintered body, comprising at least one metal oxide phase having a crystal structure represented by a composition formula MeO x .
0.600 ≦ a ≦ 1.000
0 ≦ b ≦ 0.400
0.150 ≦ c <0.600
0.400 ≦ d ≦ 0.800
0 <e ≦ 0.050
0 <e / (c + e) ≦ 0.18
2.80 ≦ f ≦ 3.30
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