(57)【要約】【課題】  複数の対象箇所における温度異常の発生を検出でき、かつ、温度異常が発生している箇所を特定できる温度異常検出方法を提供する。【解決手段】  ＰＴＣ素子１とこれに並列接続する抵抗器２とを含むモジュール１０を少なくとも２つ直列接続する。モジュール１０は通常の温度状態では低抵抗値（ＰＴＣ素子１のロー状態の抵抗値）を示し、温度異常状態では互いに異なる高抵抗値（抵抗器２の抵抗値）を示すようにＰＴＣ素子１により切り換え可能である。ＰＴＣ素子１を所定の対象箇所に熱的に結合させて各モジュール１０を配置する。直列接続されたモジュール１０に電流を流して両端電圧を測定し、全てのモジュール１０が低抵抗値を示すときを基準として、いずれか１つが高抵抗値を示すことにより両端電圧が変動して温度異常の発生を検出したときに、高抵抗値を示しているモジュール１０を両端電圧の値から特定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度異常を検出する方法であって、
ＰＴＣ素子と該ＰＴＣ素子に並列接続された抵抗器とを含むモジュールを少なくとも２つ直列接続し、
各モジュールは通常の温度状態では低抵抗値を示し、温度異常状態では高抵抗値を示すようにＰＴＣ素子により切り換え可能であり、該高抵抗値はモジュール間で相互に異なる値であり、
ＰＴＣ素子が所定の対象箇所に熱的に結合するように各モジュールを配置し、
直列接続された少なくとも２つのモジュールに実質的に一定の電流を流して、直列接続されたモジュールの両端電圧を測定し、
全てのモジュールが低抵抗値を示すときの両端電圧の値を基準値として、いずれか１つのモジュールが高抵抗値を示すことによって両端電圧の測定値が基準値から変動したときに、高抵抗値を示しているモジュールを両端電圧の測定値から特定する
ことを含む、方法。
【請求項２】
全てのモジュールについて得られる、各モジュールが単独で高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示すときの直列接続されたモジュールの両端電圧の値からなる群から、両端電圧の測定値に実質的に等しい値を見つけ出すことによって、高抵抗値を示しているモジュールを特定する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各モジュールの高抵抗値、および２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せについて得られる該２つ以上のモジュールの高抵抗値の和からなる群から選択されるいずれの２つの値も互いに相違し、
１つまたは２つ以上のモジュールが高抵抗値を示すことによって両端電圧の測定値が基準値から変動したときに、高抵抗値を示しているモジュールを両端電圧の測定値から特定する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
全てのモジュールについて得られる、各モジュールが単独で高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示すときの直列接続されたモジュールの両端電圧の値、および２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せについて得られる、該２つ以上のモジュールが高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示すときの直列接続されたモジュールの両端電圧の値からなる群から、両端電圧の測定値に実質的に等しい値を見つけ出すことによって、高抵抗値を示しているモジュールを特定する、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
温度異常を検出するための装置であって、
直列接続されて成る少なくとも２つのモジュールを含み、
各モジュールは、所定の対象箇所に熱的に結合して配置されるＰＴＣ素子と該ＰＴＣ素子に並列接続された抵抗器とを含み、通常の温度状態では低抵抗値を示し、温度異常状態では高抵抗値を示すように該ＰＴＣ素子により切り換え可能であり、
該高抵抗値はモジュール間で相互に異なる値である、装置。
【請求項６】
各モジュールの高抵抗値、および２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せについて得られる該２つ以上のモジュールの高抵抗値の和からなる群から選択されるいずれの２つの値も互いに相違する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
直列接続されて成るｎ個のモジュールを含み、モジュールの高抵抗値の比が、Ｚ０：Ｚ１：・・・：Ｚｍ：・・・：Ｚｎ−１（Ｚは１より大きい所定の実数、ｍは１〜ｎ−１の整数）により表される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
モジュールの低抵抗値は該モジュールに含まれるＰＴＣ素子のロー状態の抵抗値と実質的に等しく、モジュールの高抵抗値は該モジュールに含まれる抵抗器の抵抗値と実質的に等しい、請求項５〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
直列接続されて成るｎ個のモジュールを含み、モジュールに各々含まれる抵抗器の抵抗値の比が、Ｚ０：Ｚ１：・・・：Ｚｍ：・・・：Ｚｎ−１（Ｚは１より大きい所定の実数、ｍは１〜ｎ−１の整数）により表される、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
ＰＴＣ素子がポリマーＰＴＣ素子である、請求項５〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
請求項５〜１０のいずれかに記載の装置を用いる、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＰＴＣ素子を用いることにより、複数の対象箇所において温度異常を検知する方法およびそのための装置に関する。
【０００２】
尚、「ＰＴＣ素子」とは、電気／電子回路技術の分野において知られているように、正の温度係数（Positive Temperature Coefficient）を有するサーミスタを言う。ＰＴＣ素子は、比較的低い温度条件下（例えば常温時）ではその電気抵抗は低いが、ある温度（以下、トリップ温度と言う）を超えると電気抵抗が急激に増加する。本明細書において、ＰＴＣ素子の前者の状態をロー状態、後者の状態をハイ状態とも言うものとする。ＰＴＣ素子のこのような温度依存抵抗特性（または抵抗変化）は可逆的である。
【背景技術】
【０００３】
近年、対象物の温度異常を検出するためにＰＴＣ素子が用いられるようになって来ている。特に、温度異常の発生を複数の対象箇所にて同時に検出することが所望される場合、その箇所毎にＰＴＣ素子を取り付け、各ＰＴＣ素子の抵抗変化を調べることにより温度異常の検出を個々に行なうこともできるが、より簡素化された方法もまた当該技術分野において知られている。
【０００４】
このような従来の温度異常検出方法の一例として、直列接続された複数のＰＴＣ素子を、温度異常検出が所望される複数の対象箇所にそれぞれ接触して配置し、これらＰＴＣ素子全体の抵抗変化を調べる方法がある（例えば特許文献１を参照のこと）。より具体的には、図２に示すような、複数のＰＴＣ素子６１を直列接続し、これにオーム計（抵抗測定器）６２を直列接続して電気回路（閉ループ）としたものを温度異常検出装置７０として用い、これらＰＴＣ素子６１を温度異常を検出したい所定の対象箇所に（例えば複数の電池毎に）それぞれ接触して配置し、直列接続された複数のＰＴＣ素子６１全体の抵抗値をオーム計６２で測定している。このような方法によれば、ＰＴＣ素子６１を接触配置した複数の対象箇所のうちのいずれか１箇所でも温度異常をきたした場合に、温度異常の発生を検出することが可能である。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２７００９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述のような従来の温度異常検出方法および装置では、複数の対象箇所全体での温度異常の発生を検出することができるものの、温度異常が発生している箇所を特定することはできない。即ち、複数の対象箇所のうち少なくとも１つの箇所にて温度異常をきたした場合、複数の対象箇所に接触配置されたＰＴＣ素子のオーバーオールな抵抗変化を調べることによって、温度異常の発生の「有無」を知ることはできるが、検出対象である複数の対象箇所のうち、どの箇所にて温度異常が生じているかを知ることまではできない。
【０００７】
例えば、製造されたＰＴＣ素子の温度依存抵抗特性を調べてスペック毎に分類するＰＴＣ抵抗ソータなどでは、装置の抵抗測定部位モニターや、その周囲のメカニカル動作により昇温する部位およびモニター動作付近において、複数の対象箇所において温度異常を検知し、かつ温度異常箇所を特定することが必要とされる。このような装置では、上記のような従来の温度異常検出装置を適用することはできず、その箇所毎に温度異常検出装置を設けて、個々に温度異常を検出しているのが現状である。また、複数の対象箇所において温度異常を検知し、かつ温度異常箇所を特定することに対する要望は、温度異常が問題となるようなその他のモニターシステムにおいても存在し得る。
【０００８】
本発明は、複数の対象箇所における温度異常検出を指向したものであり、本発明の目的は、温度異常の発生を検出した場合に、温度異常が発生している箇所を特定することの可能な簡素化された温度異常検出方法およびそのための装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の１つの要旨によれば、ＰＴＣ素子と該ＰＴＣ素子に並列接続された抵抗器とを含むモジュールであって、各モジュールは通常の温度状態では（または所定温度以下、例えば常温、具体的には約０〜７０℃では）低抵抗値を示し、温度異常状態では（または所定温度を超える温度、例えば約９０〜１２０℃では）高抵抗値を示すようにＰＴＣ素子により切り換え可能であり、該高抵抗値はモジュール間で相互に異なる値であるモジュールを少なくとも２つ直列接続し、ＰＴＣ素子が所定の対象箇所に熱的に結合するように各モジュールを配置し、直列接続された少なくとも２つのモジュールに実質的に一定の電流を流して、直列接続されたモジュールの両端電圧を測定し、全てのモジュールが低抵抗値を示すときの両端電圧の値を基準値として、いずれか１つのモジュールが高抵抗値を示すことによって両端電圧の測定値が基準値から変動したときに、高抵抗値を示しているモジュールを両端電圧の測定値から特定する、温度異常検出方法が提供される。尚、通常の温度状態と温度異常状態とは、本発明が適用される用途に応じて予め決定される所定温度を基準として区別されるものである。
【００１０】
尚、本発明において「低」抵抗値および「高」抵抗値とはこれら抵抗値の相対的な大きさを言うものである。低抵抗値と高抵抗値とは、例えば１個のＰＴＣ素子中で約１０５Ω程度またはそれ以上のオーダーの差がある。低抵抗値は、例えば約１０Ω以下であり得る。高抵抗値は、低抵抗値と有意に区別し得る程度に大きければ特に限定されないが、例えば約１ｋΩ以上であり得る。低抵抗値は、好ましくはモジュール間で相互に実質的に等しい値であるが、本発明はこれに限定されずモジュール間で相互に異なる値であってもよい（但し、異なる場合であっても、高抵抗値間の差に比べて無視し得る程度とする）。
【００１１】
このように、高抵抗値は低抵抗値に比べて十分に大きいため、低抵抗値がモジュール間で相互に異なっていても、高抵抗値のモジュール間における差に比べて無視できるため、全てのモジュールについて得られる、各モジュールが単独で高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示す場合の直列接続されたモジュールの全抵抗（合成抵抗）は実質的に高抵抗値にのみ依存して変化する。特に、低抵抗値が全てのモジュールで実質的に等しければ、該直列接続されたモジュールの全抵抗（合成抵抗）は厳密に高抵抗値のみに依存して変化する。
【００１２】
よって、このような構成によれば高抵抗値がモジュール間で相互に異なるため、全てのモジュールについて得られる、各モジュールが単独で高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示す場合の直列接続されたモジュールの全抵抗、ひいては両端電圧の値は各場合毎に固有の値となり、一致しない。
【００１３】
このような本発明の方法によれば、モジュールのＰＴＣ素子が熱的に結合されている所定の対象箇所が通常の温度状態から温度異常状態に移ると、該モジュールは高抵抗値を示し、実質的に一定の電流下において、両端電圧の測定値が基準値から変動（より具体的には増大）するので、温度異常の発生を検出することができる。加えて、この高抵抗値はモジュール毎に異なるので、いずれか１つのモジュールが高抵抗値を示すことにより温度異常の発生を検出した場合、両端電圧の測定値からいずれのモジュールが高抵抗値を示しているか、即ち、どの箇所で温度異常が発生しているかを特定することができる。
【００１４】
より具体的には、全てのモジュールについて得られる、各モジュールが単独で高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示す場合の両端電圧（直列接続されたモジュールの両端電圧）の値からなる群（換言すれば、ある１つのモジュールのみが高抵抗値を示し、かつ、残りの全てのモジュールが低抵抗値を示す場合の両端電圧を、全てのモジュールについて各場合毎に得た値からなる集合）から、両端電圧の測定値に実質的に等しい値を見つけ出すことによって、高抵抗値を示しているモジュールを特定できる。上記の両端電圧の値からなる群は、温度異常検出を行なうに際し、理論計算および実測のいずれでもよいが、予め求めておくことが好ましい。
【００１５】
理解を容易にするために、直列接続された３つのモジュールＡ、ＢおよびＣ（この順に直列接続されているものとする）を用いる場合を一例として説明する。この場合、これらの高抵抗値（それぞれＲＡ、ＲＢおよびＲＣとする）は「モジュール間で相互に異なる」ように設定され、互いに相違する（即ち、いずれの２つの値も互いに相違する）。
【００１６】
また、「全てのモジュールについて得られる、各モジュールが単独で高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示すときの直列接続されたモジュールの両端電圧の値からなる群」とは、全てのモジュールＡ、ＢおよびＣから１つのモジュールを選択するあらゆる場合について得られる、モジュールＡ〜Ｃの両端電圧の値からなる群（または集合）を意味する。即ち、モジュールＡのみが高抵抗値を示し、残りのモジュールＢおよびＣが低抵抗値を示す場合におけるモジュールＡ〜Ｃの両端電圧（以下同様）の値（Ｖ１とする）と、モジュールＢのみが高抵抗値を示し、残りのモジュールＡおよびＣが低抵抗値を示す場合における両端電圧の値（Ｖ２とする）と、モジュールＣのみが高抵抗値を示し、残りのモジュールＢおよびＡが低抵抗値を示す場合における両端電圧の値（Ｖ３とする）とからなる群｛Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３｝を意味する（表１の場合１〜３を参照のこと）。ＲＡ、ＲＢおよびＲＣが互いに相違するため、各場合において、モジュールＡ、ＢおよびＣの全抵抗（合成抵抗）も相違し（上記の説明を参照のこと）、よって、両端電圧値Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３も互いに相違する。これら両端電圧値は理論値によっても実測値によってもよい。尚、全てのモジュールＡ、ＢおよびＣが低抵抗値を示す場合における両端電圧の基準値（Ｖ０とする）は、Ｖ１、Ｖ２およびＶ３のいずれの値よりも小さく、好ましくははるかに小さい。
【００１７】
次に、温度異常検出のために、モジュールＡ〜Ｃの両端電圧を実際に測定し（測定値Ｖとする）、上記の群｛Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３｝のうちから両端電圧の測定値Ｖに実質的に等しい値を見つけ出すことによって、どのモジュールが高抵抗値を示しているか（即ち、温度異常状態にあるか）を特定できる。例えば、両端電圧の測定値ＶがＶ１に実質的に等しい場合には、両端電圧Ｖ１となる場合１（表１を参照のこと）しかあり得ず、よって、場合１に対応するモジュールＡが高抵抗値を示しており、該モジュールＡ（より詳細にはこれに含まれるＰＴＣ素子）を配置した箇所にて温度異常が発生していることがわかる。尚、温度異常が発生していない状態（即ち、全てのモジュールＡ、ＢおよびＣが低抵抗値を示す場合）における両端電圧の測定値Ｖ（＝Ｖ０）は、Ｖ１、Ｖ２およびＶ３のいずれの値よりも小さく、好ましくははるかに小さいため、これら値と区別し得る。
【００１８】
本発明のもう１つの要旨によれば、温度異常を検出するための装置であって、直列接続されて成る少なくとも２つのモジュールを含み、各モジュールは、所定の対象箇所に熱的に結合して配置されるＰＴＣ素子と該ＰＴＣ素子に並列接続された抵抗器とを含み、通常の温度状態では（または所定温度以下では）低抵抗値を示し、温度異常状態では（または所定温度を超えると）高抵抗値を示すようにＰＴＣ素子により切り換え可能であり、該高抵抗値はモジュール間で相互に異なる値である装置が提供される。
【００１９】
このような本発明の装置を用いれば、上記の本発明の方法を実施することができ、該方法と同様の効果を奏することができる。
【００２０】
本発明の方法および装置において用いられるＰＴＣ素子は、温度異常の判定基準となる温度（所定温度）と実質的に等しいか、これに近いトリップ温度を有するものである。本発明に用いられる少なくとも２つのＰＴＣ素子は、温度異常の検出が所望される用途に応じて種々の温度依存抵抗特性を有し得、実質的に同じ温度依存抵抗特性を有していても、互いに異なる温度依存抵抗特性を有していてもよい。
【００２１】
尚、本発明において、ＰＴＣ素子が、所定の対象箇所に「熱的に結合」するとは、該箇所の温度影響下に置かれることを言う。例えば、ＰＴＣ素子が、所定の対象箇所に少なくとも部分的に接触して、好ましくはこれに密着して配置されることを示す。本発明のように、ＰＴＣ素子を所定の対象箇所に熱的に結合させることにより、該所定の対象箇所の温度に依存してＰＴＣ素子の抵抗を変化させることができ、該所定の対象箇所の温度異常を検知することができる。より具体的には、該所定の対象箇所がトリップ温度以下の温度であるときはＰＴＣ素子はロー状態にあり、低抵抗値を示すが、過熱等によりトリップ温度を超える温度となったときにＰＴＣ素子はハイ状態となり、その抵抗が急激に増大する。
【００２２】
また、本発明においてＰＴＣ素子に並列接続して用いられる抵抗器は一般的な抵抗器であり得るが、抵抗器そのものでなくても、抵抗として実質的に機能するものであればよい。更に、抵抗器（または抵抗）は各モジュールにおいて必ずしも１つである必要はなく、複数の抵抗器（または抵抗）が、全体として、ＰＴＣ素子に並列接続されるような構成であればよい。例えば、２つまたはそれ以上の抵抗器がＰＴＣ素子に並列接続されていてもよく、これら２つまたはそれ以上の抵抗器を全体として、ＰＴＣ素子に並列接続された１つの抵抗器と見なし得る。
【００２３】
本発明の好ましい態様においては、１つまたは２つ以上のモジュールが高抵抗値を示すことによって両端電圧の測定値が基準値から変動したときに、高抵抗値を示しているモジュールを両端電圧の測定値から特定できる。これは、（ａ）各モジュールの高抵抗値、および（ｂ）２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せについて得られるそれら２つ以上のモジュールの高抵抗値の和からなる群（換言すれば、全てのモジュールから選択される１つまたは２つ以上のモジュールのあらゆる場合について得られる、該１つまたは２つ以上のモジュールの高抵抗値または２つ以上の場合にあっては高抵抗値の和からなる群）から選択されるいずれの２つの値も互いに相違するように、各モジュールを構成することにより実施可能となる。
【００２４】
よって、このような構成によれば、高抵抗値がいずれの１つの値または２つ以上の和の値も相互に異なるため、全てのモジュールについて得られる、各モジュールが単独で高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示す場合および２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せについて得られる、該２つ以上のモジュールが高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示す場合の直列接続されたモジュールの全抵抗、ひいては両端電圧の値は各場合毎に固有の値となり、一致しない。
【００２５】
従って、１つのモジュールのみが高抵抗値を示している場合だけでなく、２つ以上のモジュールが同時に高抵抗値を示している場合であっても、両端電圧の測定値から、どのモジュールが高抵抗値を示しているかを一義的に特定することができる。
【００２６】
より具体的には、（i）全てのモジュールについて得られる、各モジュールが単独で高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示す場合の両端電圧（直列接続されたモジュールの両端電圧）の値、および（ii）２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せについて得られる、それら２つ以上のモジュールが高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示す場合（全てのモジュールが高抵抗値を示す場合を含む）の両端電圧の値からなる群（換言すれば、（i）ある１つのモジュールのみが高抵抗値を示し、かつ、残りの全てのモジュールが低抵抗値を示す場合の両端電圧を、全てのモジュールについて各場合毎に得た値からなる部分集合と、（ii）ある２つまたはそれ以上のモジュールのみが高抵抗値を示し、かつ、残りの全てのモジュールが低抵抗値を示す場合の両端電圧を、２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せについて各場合毎に得た値からなる部分集合とで構成される全体集合）から、両端電圧の測定値に実質的に等しい値を見つけ出すことによって、高抵抗値を示しているモジュールを特定できる。上記の両端電圧の値からなる群は、温度異常検出を行なうに際し、理論計算および実測のいずれでもよいが、予め求めておくことが好ましい。
【００２７】
理解を容易にするために、上述の例の３つのモジュールＡ、ＢおよびＣ（高抵抗値はそれぞれＲＡ、ＲＢおよびＲＣ）を用いる場合の例について説明する。この場合、「（ａ）各モジュールの高抵抗値、および（ｂ）２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せについて得られるそれら特定の２つ以上のモジュールの高抵抗値の和からなる群」とは、（ａ）各モジュールの高抵抗値からなる部分集合｛ＲＡ，ＲＢ，ＲＣ｝と、（ｂ）２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せについて得られるそれら特定の２つ以上のモジュールの高抵抗値の和からなる部分集合｛ＲＡ＋ＲＢ，ＲＡ＋ＲＣ，ＲＢ＋ＲＣ，ＲＡ＋ＲＢ＋ＲＣ｝とで構成される群（または全体集合）を意味する（表１を参照のこと）。この群（全体集合）から選択される「いずれの２つの値も互いに相違する」ように、換言すれば、どの２つを取っても一致しないように、高抵抗値ＲＡ、ＲＢおよびＲＣが設定される。
【００２８】
【表１】
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【００２９】
また、「（i）全てのモジュールについて得られる、各モジュールが単独で高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示すときの直列接続されたモジュールの両端電圧の値、および（ii）２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せについて得られる、それら２つ以上のモジュールが高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示すときの直列接続されたモジュールの両端電圧の値からなる群」とは、全てのモジュールＡ、ＢおよびＣから１つまたは２つ以上のモジュールを選択するあらゆる場合について得られる、モジュールＡ〜Ｃの両端電圧の値からなる群（または集合）を意味する。即ち、表１に示す場合１〜７のように、選択した特定の（i）１つのモジュールまたは（ii）２つ以上のモジュールのみが高抵抗値（温度異常）を示し、残りのモジュールが低抵抗値を示す（但し、全てのモジュールＡ、ＢおよびＣが高抵抗値を示す場合には、当然、低抵抗値を示すモジュールは存在しない）場合について得られる両端電圧の値からなる群｛Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖ７｝を意味する（表１を参照のこと）。上述のように、ＲＡ、ＲＢ、ＲＣ、ＲＡ＋ＲＢ、ＲＡ＋ＲＣ、ＲＢ＋ＲＣおよびＲＡ＋ＲＢ＋ＲＣが互いに相違するため、各場合において、モジュールＡ、ＢおよびＣの全抵抗（合成抵抗）も相違し、よって、両端電圧値Ｖ１〜Ｖ７も互いに相違する。これら両端電圧値は理論値によっても実測値によってもよい。
【００３０】
次に、温度異常検出のために、モジュールＡ〜Ｃの両端電圧を実際に測定し（測定値Ｖ）、上記の群｛Ｖ１，Ｖ２，・・・，Ｖ７｝のうちから両端電圧の測定値Ｖに実質的に等しい値を見つけ出すことによって、どのモジュールが高抵抗値を示しているか（即ち、温度異常状態にあるか）を特定できる。例えば、両端電圧の測定値ＶがＶ４に実質的に等しい場合には、両端電圧Ｖ４となる場合４（表１を参照のこと）しかあり得ず、よって、場合４に対応するモジュールＡおよびＢが高抵抗値を示しており、該モジュールＡおよびＢ（より詳細にはこれに含まれるＰＴＣ素子）を配置した箇所にて温度異常が発生していることがわかる。
【００３１】
尚、本明細書において「実質的に等しい（または実質的に同じ）」との用語は、完全に一致する場合だけでなく、本発明の目的を達し得る範囲で多少の差異があることを許容する趣旨で用いるものである。例えば、「実質的に等しい値」とは、電圧計などの装置の測定誤差や、環境的要因による誤差等を考慮しつつ、等しいと見なして差し支えない値を言うものである。
【００３２】
また、本明細書において両端電圧の測定値に実質的に等しい値を「見つけ出す」とは、予め準備してある可能性のあるあらゆる両端電圧の値の群から、両端電圧の測定値に実質的に等しい値を何らかの手法により検索して抽出することを意味し、抽出した値をもたらすモジュール（１つまたは２つ以上の組み合せ）を調べることにより、温度異常モジュール（即ち、高抵抗値を示しているモジュール）を特定することができる。例えば、予め求めた両端電圧の値からなる群（例えば表１を参照のこと）のうちの１つの値と、両端電圧の測定値とを順次比較していくことにより（例えば両者の差の大きさを求めることにより）、両端電圧の値からなる群から両端電圧の測定値に実質的に等しい値を「見つけ出す」ことができる。
【００３３】
本発明の１つの態様においては、直列接続されて成るｎ個（当然、ｎは２以上の整数、以下同様）のモジュールを用いる場合、モジュールの高抵抗値の比が、Ｚ０：Ｚ１：・・・：Ｚｍ：・・・：Ｚｎ−１（Ｚは１より大きい所定の実数、ｍは１〜ｎ−１の整数）により表されるように各モジュールを構成し得る。このように高抵抗値を選択すれば、（ａ）各モジュールの高抵抗値、および（ｂ）２つ以上のモジュールからなるあらゆる組み合せについて得られるそれら２つ以上のモジュールの高抵抗値の和からなる群から選択されるいずれの２つの値も互いに相違し、どの２つを取っても一致することはない。
【００３４】
しかし、上記の態様は本発明を実施する１つの態様に過ぎないことに留意されるべきである。即ち、本発明はこれに限定されず、各モジュールの高抵抗値および２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せにおける該２つ以上のモジュールの高抵抗値の和からなる群から選択されるいずれの２つの値も互いに相違する限り、どのような高抵抗値を選択してもよい。例えば、モジュールの高抵抗値の比を、Ｚｘ１：Ｚｘ２：・・・：Ｚｘｍ：・・・（Ｚは１より大きい所定の実数）とし、ｘｍ（ｘ１、ｘ２、・・・）を任意の適当な実数としてよく、当業者であれば、各モジュールの高抵抗値および２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せにおける該２つ以上のモジュールの高抵抗値の和からなる群から選択されるいずれの２つの値も互いに相違するように、ｘｍの値を適当に選択することができるであろう。また例えば、モジュールの高抵抗値は任意の適切な手法により、例えばトライアルアンドエラーや数学的（または数論的）アプローチにより，各モジュールの高抵抗値を決定してよい。
【００３５】
本発明の１つの態様においては、モジュールの低抵抗値は該モジュールに含まれるＰＴＣ素子のロー状態の抵抗値と実質的に等しく、モジュールの高抵抗値は該モジュールに含まれる抵抗器の抵抗値と実質的に等しい。このような構成によれば、温度異常状態にあるモジュールを特定するためのパラメータとなる各モジュールの高抵抗値を、抵抗器の抵抗率を適切に選択することにより容易に決定することができる。
【００３６】
例えば、直列接続されて成るｎ個のモジュールを用いる場合、モジュールの高抵抗値の比が、Ｚ０：Ｚ１：・・・：Ｚｍ：・・・：Ｚｎ−１（Ｚは１より大きい所定の実数、ｍは１〜ｎ−１の整数）により表されるように各モジュールを構成するには、モジュールに各々含まれる抵抗器の抵抗値の比がこのように表されるように各抵抗器を構成すればよい。
【００３７】
しかし、本発明はこれに限定されず、モジュールは、ＰＴＣ素子と該ＰＴＣ素子に並列接続された抵抗器とを含み、通常の温度状態では低抵抗値を示し、温度異常状態ではモジュール間で異なる高抵抗値を示すようにＰＴＣ素子により切り換え可能であり、好ましくは各モジュールの高抵抗値および２つ以上のモジュールのあらゆる組み合せにおける該２つ以上のモジュールの高抵抗値の和からなる群から選択されるいずれの２つの値も互いに相違する限り、モジュールはどのような内部構成を有するものであってもよい。
【００３８】
本発明の好ましい態様においては、ＰＴＣ素子としてポリマーＰＴＣ素子が用いられる。本明細書において「ポリマーＰＴＣ素子」は、電気／電子回路技術の分野において一般的にそのようなものとして、あるいはＰＰＴＣ素子またはポリスイッチ（商標）として知られている素子を言う。ポリマーＰＴＣ素子は、代表的には、導電性フィラーが分散されたポリマー層を２枚の金属電極箔で挟んだような構造を有するものである。ポリマーＰＴＣ素子は、他のＰＴＣ素子、例えばセラミックＰＴＣ素子（ＣＰＴＣ素子）に比べて、ロー状態の抵抗値とハイ状態の抵抗値との差が大きく、温度変化に対する抵抗の立ち上がりが急峻である。また、ＣＰＴＣ素子では、温度が低くなり過ぎると抵抗が上昇するようになる（即ち、温度係数が正から負に逆転する）が、ポリマーＰＴＣ素子ではそのような現象は起こらない。よって、本発明の目的を達するには、ポリマーＰＴＣ素子を用いることが特に適切である。
【００３９】
尚、本発明の方法は、温度異常を検出するために、直列接続された複数のモジュールに、好ましくは実質的に一定の電流を流して、その両端電圧を電圧計で測定することによって実施され得る。しかしながら、本発明はこれに限定されず、例えば、直列接続された複数のモジュールの全抵抗をオーム計で測定するようにしてもよい。また、通常の温度状態における消費電力をより低くするという観点からは、本発明の概念を逸脱しない範囲内にてなるべく高い低抵抗値を有するＰＴＣ素子を選択して用い、モニター時の一定電流値を小さく設定することが好ましい。
【００４０】
また、本発明において、温度異常の検出の対象となる複数の所定の対象箇所は、同一対象物におけるものであっても、２以上の対象物におけるもの（例えば対象物毎に１箇所）であってもよい。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、複数の対象箇所における温度異常発生を検出すると共に、温度異常発生箇所を特定することが可能な温度異常検出方法およびそのための装置が提供される。本発明の方法および装置は、複数の対象箇所における温度異常を検出するために、各箇所に配置されたＰＴＣ素子の抵抗変化を個々に調べる手法と比較して簡素化されたシステム構成を可能にし、また、各箇所に配置された複数のＰＴＣ素子のオーバーオールな抵抗変化を調べて温度異常を検出する場合に不可能であった、温度異常箇所の特定を可能にするという利点がある。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の１つの実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態において用いる温度異常検出装置２０の電気回路図である。
【００４３】
図１に示すように、温度異常検出装置２０は、ｎ個（ｎは２以上の整数）のモジュール１０を直列接続し、これに定電流電源装置１１を直列接続して成る電気回路（閉ループ）を有する。この電気回路には、直列接続されたｎ個のモジュール１０の両端電圧を測定するため、電圧計１２がこれらモジュール１０に並列に挿入されている。
【００４４】
各モジュール１０は、図示するように、ＰＴＣ素子１とＰＴＣ素子１に並列に接続された抵抗器２とを含んで成り、モジュール１０に流れる電流がＰＴＣ素子１および／または抵抗器２に流れるようになっている。ＰＴＣ素子１には、ポリマーＰＴＣを用いることが好ましい。特に好ましいポリマーＰＴＣ素子は、カーボンブラックが分散したポリエチレンがＮｉメッキされたＣｕ箔および無メッキのＣｕ箔の一対の電極により挟まれた構造のポリマーＰＴＣ素子である。抵抗器２には、市販の適当な固定抵抗器を用い得る。定電流電源装置１１および電圧計１２は、当該技術分野において一般的なものであるので説明を省略する。尚、定電流電源装置１１および電圧計１２は、本実施形態においては直流電源および直流電圧計としている。
【００４５】
ＰＴＣ素子１のトリップ温度は、温度異常の判断の基準となるものであり、温度異常の判断基準とする所定温度と実質的に同じか、それに近い温度とされる。トリップ温度は、例えば約９０〜１２０℃の範囲で用途に応じて適当に選択され得る。
【００４６】
モジュール１０の抵抗は、ＰＴＣ素子１および抵抗器２の合成抵抗ＣＲとして求められる（ＣＲ＝Ｐ・Ｒ／（Ｐ＋Ｒ）、式中、ＰはＰＴＣ素子１の抵抗値、Ｒは抵抗器２の抵抗値である）。
【００４７】
ＰＴＣ素子１のロー状態における抵抗値（Ｐlow）およびハイ状態における抵抗値（Ｐhigh、一般にハイインピーダンス状態とも呼ばれる）ならびに抵抗器２の抵抗値（Ｒ）は、各モジュール１０の低抵抗値および高抵抗値がそれぞれＰlowおよびＲに実質的に等しくなるように適切に選択される。より具体的には、例えばＲがＰlowの１００倍以上、Ｐhighの１／１００倍以下（Ｐlow×１００≦Ｒ≦Ｐhigh×１／１００）となるように、ＰＴＣ素子１および抵抗器２が構成され得る。ＲがＰlowの１００倍以上であれば、通常の温度状態（ＰＴＣ素子１はロー状態）において、モジュール１０の抵抗は実質的にＰlowに等しいと見なせる（Ｐlow＋Ｒ≒ＲよりＣＲ≒Ｐlow）。また、ＲがＰhighの１／１００倍以下であれば、温度異常状態（ＰＴＣ素子１はハイ状態）において、モジュール１０の抵抗は実質的にＲに等しいと見なせる（Ｐhigh＋Ｒ≒ＰhighよりＣＲ≒Ｒ）。Ｒは、Ｐlowの例えば約１０〜１０００倍、好ましくは約１００〜１０００倍であり、Ｐhighの例えば約１／１０〜１／１０００倍、好ましくは約１／１００〜１／１０００倍とされる。
【００４８】
モジュール１０間において、抵抗器２は互いに異なる抵抗値を有する。本実施形態では、ｎ個のモジュール１０に各々備えられる抵抗器２の抵抗値の比が（換言すれば、モジュール１０の高抵抗値の比が）、Ｚ０：Ｚ１：・・・：Ｚｍ：・・・：Ｚｎ−１（Ｚは１より大きい所定の実数、ｍは１〜ｎ−１の整数）により表されるように構成される。即ち、抵抗器２の抵抗値の大きさは、一般的にｋＺｍ（ｋは正の比例定数）で表される。このような構成により、各モジュール１０の高抵抗値（ｋＺ０，ｋＺ１，・・・，ｋＺｍ，・・・，Ｚｎ−１）および２つ以上のモジュールからなるあらゆる組み合せについて得られるそれらモジュールの高抵抗値の和（ｋＺ０＋ｋＺ１，ｋＺ０＋ｋＺ２，・・・，ｋＺ０＋ｋＺｍ，・・・，ｋＺ０＋Ｚｎ−１；ｋＺ１＋ｋＺ２，・・・，ｋＺ１＋ｋＺｍ，・・・，ｋＺ１＋Ｚｎ−１；・・・・・・・・・；ｋＺ０＋ｋＺ１＋・・・＋Ｚｎ−１）からなる群から任意に選択されるいずれの２つの値も互いに相違し、一致しないことは、当業者には容易に理解されるであろう。尚、ｎ、Ｚおよびｋの大きさは、抵抗器２のうちの最大の抵抗値（ｋＺｎ）との関係上、ＰＴＣ素子１のＰhighの値を考慮して制限される（ｋＺｎ≦Ｐhigh×１／１００）のみならず、後述するように測定精度によっても制限される点に留意すべきである。
【００４９】
他方、ＰＴＣ素子１は、本実施形態では、モジュール１０間において実質的に同じ温度依存抵抗特性を有し、よって、実質的に同じＰlowおよびＰhighを有するものとするが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５０】
直列接続されたｎ個のモジュール１０の全抵抗（合成抵抗）は、各モジュール１０の抵抗の総和として求められる。よって、本実施形態では、全抵抗は、通常の温度状態ではｎ×Ｐlowとなり、温度異常状態では、例えば１個のモジュール（ｍ）にて温度異常状態を検出している場合には（ｎ−１）×Ｐlow＋ｋＺｍとなる。温度異常状態におけるｎ個のモジュール１０の全抵抗は、どのモジュール１０（１個または２個以上）において温度異常が発生しているかにより、全ての場合につき異なる値となる。この結果、温度異常状態において示す両端電圧の値もまた、どのモジュール１０（１個または２個以上）において温度異常が発生しているかにより、全ての場合につき異なる値となる。
【００５１】
各モジュール１０は、例えば樹脂モールドやフィルムラミネーションなどで封止され得るが、これに限定されず、他の任意の適切な形態を有していてもよい。
【００５２】
次に、上記のような温度異常検出装置２０を用いる温度異常検出方法について説明する。
【００５３】
まず、温度異常検出が所望される対象物（対象物自体は１つであるか、複数であるかを問わない）の所定の対象箇所（ｎ箇所）に、上述のｎ個のモジュール１０をＰＴＣ素子がそこに熱的に結合するようにしてそれぞれ配置する。例えば、ネジ止め、耐熱テープ、およびホットメルト材などを用いて、モジュール１０を所定の対象箇所に密着して配置することができる。ＰＴＣ素子１０は該所定の対象箇所に熱的に結合されることにより、その温度影響下に置かれる。
【００５４】
次に、温度異常検出装置２０の定電流電源装置１１を用いて所定の電流を、直列接続されたｎ個のモジュール１０に流し、電圧計１２によりｎ個のモジュール１０の両端電圧を測定する。
【００５５】
全てのモジュール１０が通常の温度状態にあり、低抵抗値（Ｐlow）を示すときの両端電圧の値（実測値または理論値）を基準値とする。対象物を試験に付す間または対象物を使用する間に亘って両端電圧を（例えば連続的または定期的に）測定する。モジュール１０を配置した箇所が通常の温度状態から温度異常状態に移ると、該モジュール１０のみが高抵抗値（Ｒ）を示し、この結果、両端電圧の測定値が基準値から変動する。このような変動が計測された場合、温度異常が発生していることがわかる。
【００５６】
更に、上記の場合において、両端電圧の測定値から、高抵抗値（Ｒ）を示している（即ち温度異常状態にある）モジュールを特定する。各モジュール１０の高抵抗値は互いに異なるので、いずれか１つのモジュール１０が高抵抗値を示している場合に、いずれのモジュール１０が温度異常状態にあるのかを、両端電圧の測定値から特定することができる。加えて、本実施形態においては、モジュール１０の高抵抗値は、（ａ）それぞれ単独のモジュールにおける場合の値、および（ｂ）２つ以上のモジュールからなるあらゆる組み合せにおける場合の各値の和からなる群から選択されるいずれの２つの値も互いに相違し、一致しないように設定されている。よって、いずれか１つだけでなく、２つ以上のモジュール１０が同時に高抵抗値を示している場合であっても、どのモジュール１０が温度異常状態にあるのかを、両端電圧の測定値から一義的に特定することができる。
【００５７】
このような特定は、（i）全てのモジュールについて得られる、各モジュールが単独で高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示す場合の両端電圧の値、および（ii）２つ以上のモジュールからなる全ての組み合せについて得られる、それら特定の２つ以上のモジュールが高抵抗値を示し、かつ、残りのモジュールが低抵抗値を示す場合の両端電圧の値からなる群を予め求めておき、この群から、両端電圧の測定値に実質的に等しい値を見つけ出すことによって実施し得る。
【００５８】
例えば、１つまたは２つ以上のモジュールのあらゆる組み合せについて、それら特定のモジュールが温度異常を検出したときに想定または実測される両端電圧の値と、温度異常モジュールを特定するための識別ラベル（例えば、アルファベットや数字などの番号）とを対応させたテーブル（例えば、表１の温度異常モジュールの欄と両端電圧値（各値は具体的数値となる）の欄とからなる表）を予め作成しておき、温度異常モジュールを両端電圧の測定値から特定するために用いることができる。このようなテーブルは、オペレータが利用するようにしてもよいし、例えば電子計算機などによるプログラムの実行によって利用するようにしてもよい。このような実施形態は、モジュールの数（ｎ）が多い場合に特に有用である。
【００５９】
温度異常状態にあるモジュール１０を特定するためには、最小の抵抗値（ｋＺ０＝ｋ）を有する抵抗器２を含むモジュール１０のみが温度異常状態にある場合における両端電圧の測定値と、ｎ個全てのモジュール１０が温度異常状態にある場合における両端電圧の測定値とを有意に区別し得る必要がある。よって、定電流電源装置１１により定電流を流した状態における電圧計１２の測定精度を考慮して、ｎ、Ｚおよびｋの値が制限される点に留意すべきである。ｎは例えば２〜１０個、Ｚは例えば１より大きく、２以下の範囲の実数、ｋは例えば１〜１００の範囲の実数、好ましくは約１とされ得る。
【００６０】
本実施形態において、例えば、Ｐlowが１Ω、Ｐhighが１００ＭΩ、トリップ温度が１２０℃でトリップ時の抵抗値が１ＭΩであるポリマーＰＴＣ素子を用い、抵抗値が１ｋΩ、２ｋΩ、・・・、２ｍｋΩ、・・・、２ｎ−１ｋΩである抵抗器２（即ち、Ｚ＝２，ｋ＝１０００）を用い、定電流電源装置１１により約１ｍＡの電流を流した場合、モジュールの数（ｎ）は、例えば約２個以上、好ましくは約２〜８個とすることができる。しかし、少なくとも２個のモジュールを用いる限り、本発明はこれに限定されない。
【００６１】
また、ＰＴＣ素子１としては、本実施形態のようにポリマーＰＴＣ素子を用いることが好ましい。ポリマーＰＴＣ素子は、ロー状態での抵抗値（Ｐlow）とハイ状態での抵抗値（Ｐhigh）との差異（以下、単に抵抗値差と言う）が一般的に８桁程度存在するので、該差異が４桁程度であるセラミックＰＴＣ素子を用いる場合よりも抵抗器２の抵抗値の最小値から最大値までの幅を広くできる。また、ポリマーＰＴＣ素子は、温度変化に対する電気抵抗の立ち上がりが急峻で、かつ抵抗値差が大きいので、立ち上がりが比較的緩やかで、抵抗値差が小さいセラミックＰＴＣ素子を用いる場合よりも、両端電圧の測定値の信頼度が高く（換言すれば含み誤差が小さく）、測定精度を向上させることができる。よって、なるべく多くの箇所において温度異常を検出するには、ポリマーＰＴＣ素子が適する。
【００６２】
以上のようにして、本実施形態によれば、複数の対象箇所における温度異常発生を同時に検出すると共に、温度異常発生箇所（または温度異常モジュール）の特定をすることが可能となる。特に、本実施形態によれば、モジュールに各々含まれる抵抗器の抵抗値（２つ以上の場合には各抵抗値の和）が、１つまたは２つ以上のあらゆる組み合せについて互いに異なるので、いずれか１つのモジュールにおいて温度異常が発生している場合はもちろん、２つ以上のモジュールにおいて同時に温度異常が発生している場合にも、どのモジュールが温度異常状態にあるかを一義的に特定することができる。
【００６３】
以上、本発明の１つの実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、当業者には、本発明の概念を逸脱しない範囲で種々の改変がなされることが理解されるであろう。本発明の温度異常検出方法および装置は、複数の対象箇所における温度異常の検出が所望されるあらゆる用途、例えば電子部品等の生産設備等の対象物の局所的な温度異常の発生が懸念される製造設備や、電子部品の検査設備等の個々の対象物の温度特性を検査する検査設備、あるいは、多数の２次電池を用いるバッテリ等の個々の対象物を使用する際の過熱保護装置等の種々の用途において利用され得るであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の１つの態様における温度異常検出装置の電気回路図である。
【図２】従来の温度異常検出装置の電気回路図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  ＰＴＣ素子
２  抵抗器
１０  モジュール
１１  定電流電源装置
１２  電圧計
２０  温度異常検出装置
６１  ＰＴＣ素子
６２  オーム計
７０  温度異常検出装置
【図１】
2006145478.tif 000004
【図２】
2006145478.tif 000005