(57)【要約】【課題】測定対象部位が所定の温度を超える温度履歴を経たか否かを簡単に判定可能とする。【解決手段】電流ヒューズ素子（F1）と負の温度係数（NTC）を持つNTCサーミスタ素子（NT1）との直列回路を含み、前記直列回路に印加される電圧をＶとし、前記NTCサーミスタ素子（NT1）は、所定温度Tcより低い温度で抵抗値Rntlを、前記所定温度Tcより高い温度で抵抗値Rnthを有し、電流ヒューズ素子（F1）の内部抵抗値がRf1である時、前記電流ヒューズ素子（F1）の定格電流Irは、V / (Rf1 + Rntl) < Ir < V / (Rf1+ Rnth) であることを特徴とする温度履歴記憶装置。【選択図】図１Ａ
2015215214.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流ヒューズ素子（F1）と負の温度係数（NTC）を持つNTCサーミスタ素子（NT1）との直列回路を含み、前記直列回路に印加される電圧をＶとし、
前記NTCサーミスタ素子（NT1）は、所定温度Tcより低い温度で抵抗値Rntlを、前記所定温度Tcより高い温度で抵抗値Rnthを有し、
電流ヒューズ素子（F1）の内部抵抗値がRf1である時、
前記電流ヒューズ素子（F1）の定格電流Irは、
V / (Rf1 + Rntl) < Ir < V / (Rf1+ Rnth) 
であることを特徴とする温度履歴記憶装置。
【請求項２】
請求項１に記載の直列回路が複数並列に接続され、それぞれの直列回路の前記NTCサーミスタ素子が、異なるTcを有していることを特徴とする温度履歴記憶装置。
【請求項３】
請求項１に記載の直列回路が複数並列に接続され、各直列回路の電流ヒューズ素子は異なる溶断時間Trを有していることを特徴とする温度履歴記憶装置。
【請求項４】
負の温度係数（NTC）を持つ第一のNTCサーミスタ素子と第一の電流ヒューズ素子とが直列に接続され、その節点から分岐して、第二のNTCサーミスタ素子と第二の電流ヒューズ素子の直列回路が接続され、以降同様に繰り返され、第(n-1)のNTCサーミスタ素子と第(n-1)の電流ヒューズ素子とが直列に接続され、その節点から分岐して第nのNTCサーミスタ素子と第nの電流ヒューズ素子の直列回路が接続されている回路を含み、全体に印加される電圧をＶとし、
第mのNTCサースタ素子は所定温度Tcm以下の低い温度で抵抗値Rntmlを有し、Tcmより高い温度で抵抗値Rntmhの抵抗値を有する場合、第mの電流ヒューズ素子の抵抗値Rfmは、
Rfm < Rnt(m+1)h + Rf(m+1)||{Rnt(m+2)h + Rf(m+2)||{Rnt(m+3)h + Rf(m+3)||…||{Rntnh + Rfn}…}}
< Rnt(m+1)l + Rf(m+1)||{Rnt(m+2)l + Rf(m+2)||{Rnt(m+3)l + Rf(m+3)||…||{Rntnl + Rfn}…}}
の関係を有する温度履歴記憶装置。
ここでmは1≦m≦nであり、また記号：||  は並列接続の合成抵抗を示す。この温度履歴記憶装置において、第1乃至第nの電流ヒューズ素子の一部または全てはスローブローヒューズ素子の特徴を有し、第1乃至第nの電流ヒューズ素子は定格電流Ir1 = Ir2 = … = Irn = Irで、溶断時間tr1 <tr2 < … < trm を有する電流ヒューズ素子である。
【請求項５】
前記NTCサーミスタ素子は酸化バナジウムを主たる成分として形成されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の温度履歴記憶装置。
【請求項６】
前記電流ヒューズ素子の両端間の電圧を測定するための電圧測定端子を有することを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の温度履歴記憶装置。
【請求項７】
前記温度履歴記憶装置は、
温度履歴駆動時に、間欠的に前記電圧Ｖを印加する駆動回路を有することを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の温度履歴記憶装置。
【請求項８】
前記温度履歴記憶装置は、
温度履歴駆動時に、間欠的に前記電圧Ｖを印加する駆動回路を有し、
前記駆動回路は、
前記直列回路に並列に容量Csを有するキャパシタCを接続し、
前記直列回路の一方の電極は接地電位に接続され、他方の電極はインバータが複数段接続されたインバータ回路の入力に接続され、
前記インバータ回路の出力は、前記一方の電極と電源との間に設けられたトランジスタのゲートに接続され、前記トランジスタのソースおよびドレイン電極の一方は前記電圧に接続され、他の一方は前記他方の電極に接続されていることを特徴とする請求項７に記載の温度履歴記憶装置。
【請求項９】
前記NTCサーミスタ素子に代えて、所定の温度Tc以下の低い温度で非導通であり、Tcより高い温度において導通状態となるバイメタルによるスイッチに用いることを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の温度履歴記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度履歴記憶装置に関し、より詳細には、所定の温度を超える温度履歴を得たか否かを判別し、更に前記所定の温度を超えた回数や継続時間を把握する温度履歴を記憶する装置に関わり、例えば車両のエンジン内の温度やトランスミッション内の温度などを測定し、その温度履歴を残すためのものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の車両のエンジンやトランスミッションの制御には、電子制御装置などが用いられるが、運転条件や環境温度によっては電子制御装置の動作限界温度を超える可能性があり、電子制御装置の誤動作や故障が発生する場合がある。このことは、エンジンやトランスミッション自体の温度も設計温度を超え、故障を引き起こす原因となる。このため、これらの部位の温度を測定し、所定の温度以上になったか否か、更には所定の温度以上になった期間がどの程度長かったか、といった温度履歴を残しておくことができれば故障原因の調査が容易になる。
【０００３】
温度履歴を把握する方法の１つとして、温度ヒューズを用いる方法がある。温度ヒューズを用いると、所定の融点を有する金属等を使用し、当該温度に達した際に温度ヒューズが溶融・断線することによって端子間の抵抗値が無限大となり温度履歴を把握することが可能である。しかしながら、温度ヒューズをプリント基板等にはんだ付けで実装する場合、その熱によって金属が溶融し断線してしまうことがある。すなわち、はんだ付けに用いられる230℃〜280℃程度より低い温度を対象としては、安定的に温度ヒューズで温度履歴を把握することは困難であった。
【０００４】
関連する技術としては、特許文献１〜３がある。これらについて以下に説明する。
特許文献１には、一定温度になると変色し、以後その色を維持する温感レベルを測定部位に貼り付けることが記載されている。
また、特許文献２および特許文献３には、温度センサからの出力を温度データとしてメモリに書き込み温度履歴を記憶する構成が記載されている。また、特許文献４には、電流ヒューズとNTCサーミスタ素子との直列回路が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2002-294123号公報「感温インキおよびそれを用いた温度履歴インジケータ」
【特許文献２】特開2003-140979公報「EEPROMへの記録方法」
【特許文献３】特開2007-199014公報「温度履歴測定方法および装置
【特許文献４】特開2005-251702号公報「突入電流抑制機能付ヒューズ及びこれを用いた電流分配装置」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、屋外で用いる車両の環境下においては、長期間にわたって汚れなどが付着する為、色保持機能を維持することは困難であり、実際には車両などには用いることは難しかった。
【０００７】
特許文献２および特許文献３においては、詳細な温度履歴データが取得可能であるが、システムが複雑で高価なものとなり、用途や設置場所は制限されてしまう。故障原因の調査として測定対象の部位が所定の温度以上に達したか否かの温度履歴を判断する為には、より簡便な方式が望まれていた。
【０００８】
特許文献４においては、前記電流ヒューズ素子は負荷装置の保護を目的とするためその定格電流は前記負荷装置に依存し、本願に記載したNTCサーミスタ素子の抵抗値との関係については開示されていない。
【０００９】
本発明は、測定対象部位が、所定の温度を超える温度履歴を経たか否かを簡単に判定可能とすることを目的とする。また、温度履歴記憶装置の動作時における消費電力の低減を実現させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一観点によれば、電流ヒューズ素子（F1）と負の温度係数（NTC）を持つNTCサーミスタ素子（NT1）との直列回路を含み、前記直列回路に印加される電圧をＶとし、前記NTCサーミスタ素子（NT1）は、所定温度Tc以下の低い温度で抵抗値Rntlを、前記所定温度Tcより高い温度で抵抗値Rnthを有し、電流ヒューズ素子（F1）の内部抵抗値をRf1とした時、前記電流ヒューズ素子（F1）の定格電流Irは、V / (Rf1 + Rntl) < Ir < V / (Rf1+ Rnth)であることを特徴とする温度履歴記憶装置が提供される。
【００１１】
この温度履歴記憶装置において、電流ヒューズ素子の第一の端子または第二の端子の間の抵抗が初期値よりも大きくなっていることにより、測定部位の温度履歴が所定温度Tcよりも高い温度を経たことを判断する。
【００１２】
本発明は、上記に記載の直列回路が複数並列に接続され、それぞれの直列回路の前記NTCサーミスタ素子が、異なるTcを有していることを特徴とする温度履歴記憶装置である。
【００１３】
V / (Rfm + Rntml) < Irm < V / (Rfm + Rntmh)
ｍは正の整数である。
【００１４】
そして、温度履歴記憶装置において、n個の直列回路に含まれる電流ヒューズ素子の端子間の抵抗値を測定することにより、測定部位の温度履歴が所定温度Tcmよりも高い温度で、且つTc(m+1)よりも低い温度を経たことを判断する。
【００１５】
また、本発明は、上記に記載の直列回路が複数並列に接続され、それぞれの直列回路の前記電流ヒューズ素子が、異なる溶断時間trmを有していることを特徴とする温度履歴記憶装置である。
【００１６】
V / (Rfm + Rntml) < Irm < V / (Rfm + Rntmh)
ｍは正の整数である。
【００１７】
そして、温度履歴記憶装置において、n個の直列回路に含まれる電流ヒューズ素子の端子間の抵抗値を測定することにより、測定部位の温度履歴が溶断時間trmより長く、且つtr(m+1)より短い期間、所定温度Tcmよりも高い温度を経たことを判断する。
【００１８】
また、本発明は、負の温度係数（NTC）を持つ第一のNTCサーミスタ素子と第一の電流ヒューズ素子とが直列に接続され、その節点から分岐して第二のNTCサーミスタ素子と第二の電流ヒューズ素子の直列回路が接続され、以降同様に繰り返され、第(n-1)のNTCサーミスタ素子と第(n-1)の電流ヒューズ素子とが直列に接続され、その節点から分岐して第nのNTCサーミスタ素子と第nの電流ヒューズ素子の直列回路が接続されている回路を含み、全体に印加される電圧をＶとし、前記NTCサースタ素子は所定温度Tcm以下の低い温度で抵抗値Rntmlを有し、Tcmより高い温度で抵抗値Rntmhの抵抗値を有する場合、第mの電流ヒューズ素子の抵抗値Rfmは、Rfm< Rnt(m+1)h + Rf(m+1)||{ Rnt(m+2)h + Rf(m+2)||{ Rnt(m+3)h + Rf(m+3)||…||{ Rntnh + Rfn}…}}< Rnt(m+1)l + Rf(m+1)||{Rnt(m+2)l + Rf(m+2)||{Rnt(m+3)l + Rf(m+3)||…||{Rntnl + Rfn}…}}の関係を有する温度履歴記憶装置である。
【００１９】
ここでmは1≦m≦nであり、また記号：||は並列接続の合成抵抗を示す。この温度履歴記憶装置において、第1乃至第nの電流ヒューズ素子の一部または全てはスローブローヒューズの特徴を有し、第1乃至第nの電流ヒューズ素子は定格電流Ir1 = Ir2 = … = Irn = Irで、溶断時間tr1 <tr2 < … < trm を有する電流ヒューズ素子である。
【００２０】
この温度履歴記憶装置において、第1乃至第mの電流ヒューズ素子の各々の第一の端子または第二の端子のいずれか、もしくは両方を前記温度履歴記憶装置から電気的に切り離し、前記第1乃至第mの電流ヒューズ素子の各々の第一の端子と第二の端子の間の抵抗が初期値よりも大きくなっていることにより、測定部位の温度履歴が所定温度Tcmよりも高い温度を、少なくてもtr1 <tr2 < … < trmの期間を経たことを判断する温度履歴判定方法である。このNTCサーミスタ素子は、所定温度Tcmにおいて抵抗値が急峻に変化するCTR（Critical Temperature Resistor）特性を有するサーミスタ素子である。
【００２１】
また、この温度履歴装置は、前記NTCサーミスタ素子が異なるTcを有していることを特徴とする温度履歴記憶装置である。例えば、Tcm< Tc< Tc(m+1)とした場合、前記第1乃至第mの電流ヒューズ素子の各々の第一の端子と第二の端子の間の抵抗が初期値よりも大きくなっていることにより、測定部位の温度履歴が所定温度Tcmよりも高く、且つTc(m+1)よりも低い温度を経たことを判断する。
【００２２】
前記NTCサーミスタ素子は、酸化バナジウムを主たる成分として形成されることを特徴とする。
例えば、V2O5を還元する度合いにより、図２に示すように、その特性を調整することができる。または、バナジウムまたは酸化バナジウムをターゲットとしてスパッタ成膜する際に、雰囲気ガス中の酸素濃度を調整しても、その特性を調整した薄膜を得ることができる。
【００２３】
前記電流ヒューズ素子の両端間の電圧を測定するための電圧測定端子を有することを特徴とする。
前記温度履歴記憶装置は、温度履歴駆動時に、間欠的に前記電圧Ｖを印加する駆動回路を有することを特徴とする。
【００２４】
前記温度履歴記憶装置は、温度履歴駆動時に、間欠的に前記電圧Ｖを印加する駆動回路を有し、前記駆動回路は、前記直列回路に保護抵抗として抵抗体と直列に接続した温度履歴記憶装置に並列に容量Csを有するキャパシタCを接続し、前記直列回路の一方の電極は接地電位に接続され、他方の電極はインバータが複数段接続されたインバータ回路の入力に接続され、前記インバータ回路の出力は、前記一方の電極と電源との間に設けられたトランジスタのゲートに接続され、前記トランジスタのソースおよびドレイン電極の一方は前記電源電圧に接続され、他の一方は前記他方の電極に接続されていることを特徴とする。ここで前記インバータ回路が奇数段の場合は、前記トランジスタはｎ型であり、前記インバータ回路が偶数段の場合は、前記トランジスタはｐ型である。
【００２５】
前記NTCサーミスタ素子に代えて、所定の温度Tc以下で非導通であり、Tcより高い温度において導通状態となるバイメタルによるスイッチに用いることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、測定対象部位が所定の温度を超える温度履歴を経たか否かを簡単に判定可能とすることができる。
また、温度履歴記憶装置の動作時における消費電力の低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ】本発明の第１の実施の形態における温度履歴記憶装置の一構成例を示す回路図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示す温度履歴記憶装置における、電流ヒューズ素子と、NTCサーミスタ素子の一構成例を示す図である。
【図２】NTCサーミスタ素子の温度−抵抗率特性の一例を示す図である。
【図３】温度履歴記憶装置における測定方法の一例を示す図である。
【図４Ａ】本発明の第２の実施の形態による駆動回路付き温度履歴記憶装置の一構成例を示す回路図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示す駆動回路の電極Nの電位Vnの時間変化例を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ａに示すインバータ回路の入出力特性を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による温度履歴装置の構成例を示す図である。
【図６】置換し、その濃度を調整することより異なるTcを有する材料を得る場合の、Tcと抵抗率の温度依存性を示す図である。
【図７】本発明の第４の実施形態による温度履歴記録装置の一構成例を示す回路図である。
【図８】本発明の第５の実施形態による温度履歴記録装置の一構成例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態による温度履歴記憶装置について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１Ａは、本実施の形態による温度履歴記憶装置の一構成例を示す回路図である。図１Ａに示すように、本実施の形態による温度履歴記憶装置１は、電流ヒューズ素子（Ｆ1）と負の温度係数を持つNTCサーミスタ素子（NT1）の直列回路を含み、少なくとも、NTCサーミスタ素子（NT1）が測定部位付近に設置されている。また必要に応じて、抵抗値Rを有する保護抵抗R0を前記直列回路に直列に接続しても良い。図１Ａを用いて温度履歴記憶装置１の動作について説明する。
【００３０】
電流ヒューズ素子（F１）は定格電流Irおよび抵抗値Rf1を有している。またNTCサーミスタ素子（NT１）は所定温度Tc以下の低い温度で抵抗値Rntl、Tcより高い温度で抵抗値Rnthの抵抗値を有している。電流ヒューズ素子（F１）およびNTCサーミスタ素子（NT１）の直列回路に電圧Vが印加されるとき、直列回路に流れる電流I1は、Tc以下の低い温度ではI1 =V/(R+Rf1+Rntl)となる。この値は電流ヒューズ素子（F１）の定格電流Irより小さな値になるように設定しておくことにより、電流ヒューズ素子（F１）の溶断は発生しない。
【００３１】
測定部位の温度が上昇し、Tcより高い温度になった場合には、直列抵抗に流れる電流I2は、I2=V/( R+Rf1+Rnth)となる。NTCサーミスタ素子（NT１）における抵抗値はRntl>Rnthの関係があるため、I1<I2となる。I2が電流ヒューズ素子（F１）の定格電流Irより大きな値になるように設定しておくことにより、電流ヒューズ（F１）素子の溶断が発生する。その後、測定部位が所定温度Tcよりも低くなっても電流ヒューズ素子（F１）は溶断（切断）したままで保持される。
【００３２】
すなわち、本実施の形態の温度履歴記憶装置では、定格電流Irに関して、以下の（１）式の関係にある。
【００３３】
V / (R + Rf + Rntl) < Ir < V / (R + Rf + Rnth)   (1)
ここで保護抵抗R0が不要な場合には、上記(1)式においてR=0とすればよい。
【００３４】
故障解析などにより当該測定部位の温度履歴を調査する場合には、電流ヒューズ素子（F１）の両端の第一の端子と第二の端子との間の抵抗値から、溶断の有無を確認することができる。
【００３５】
本実施の形態の場合は、電流ヒューズ素子（F1）の両端の第一の端子や第二の端子を温度履歴装置から外す必要がなく、簡便に電流ヒューズ素子（F1）の溶断の有無を確認できる。以上の方法により測定部位の温度履歴が、所定温度Tcを超えたか否かを判断することが可能となる。
【００３６】
本実施の形態においては、NTCサーミスタ素子（NT１）の抵抗値変化が起こる温度Tcをはんだ付け等の実装温度より低い温度に設定することが可能であり、従来の温度ヒューズ素子を使用した場合の技術のように実装温度による制約を受けない。
【００３７】
また、NTCサーミスタ素子（NT１）は、所定の温度Tcにおいて抵抗値が急峻に変化するCTR（Critical Temperature Resistor）特性を有するNTCサーミスタ素子であることがより好ましい。
【００３８】
図２は温度と電気抵抗の関係を示す図であり、CTR特性を有するNTCサーミスタ素子の特性の一例を示す図である。図２に示すような特性は、例えばV2O5を還元する度合いにより、その特性（Tcや抵抗値）を調整することができる。または、バナジウムまたは酸化バナジウムをターゲットとしてスパッタ成膜する際に、雰囲気ガス中の酸素濃度を調整することで、その特性を調整した薄膜を得ることもできる。
【００３９】
測定部位の温度Tが所定の温度Tc以下の場合は、NTCサーミスタ素子の抵抗値が高いため温度履歴記憶装置１の直列回路に流れる電流は少なく、一方、TがTcより高い温度になった場合にCTRサーミスタ素子の抵抗値が小さくなるため、温度履歴記憶装置１の直列回路に流れる電流量は増加し、電流ヒューズ素子（F1）の溶断が発生する。その後、測定部位が所定温度TCよりも低くなっても電流ヒューズ素子（F1）は溶断したままで保持される。
【００４０】
図１Ｂは、図１Ａに示す温度履歴記憶装置の構造の一例を示す図である。
図１Ｂ（ａ）に示すように、温度履歴記憶装置は、絶縁性の基板１１、または導電性の基板の少なくとも片側の面上に絶縁膜が堆積している基板１１上に形成する。
【００４１】
図１Ｂ（ｂ）の（Ａ）- （Ａ´）断面構造で示すように、電流ヒューズ素子（F1）を形成するためには、絶縁性基板、または絶縁膜が堆積されている基板１１上にヒューズおよび配線層５１を堆積する。図１Ｂ（ｃ）の平面図で示すように、電流ヒューズ素子（F1）は、例えばCu膜のパターンが途中でくびれた形状をしている。
【００４２】
図１Ｂ（ｄ）の（Ｂ）- （Ｂ´）断面構造で示すように、NTCサーミスタ素子（NT1）用のNT膜７１には、下部電極８１と上部電極９１とにより、膜厚方向に電流が流れる構造とする。これによりヒューズの抵抗値（例えば１Ω程度）に対し、一般に比抵抗の高いNTC素子の抵抗値を0.1Ω〜10Ω程度にすることができる。ここでは、抵抗膜６１を用いた保護抵抗素子R0も同じ基板１１上に形成されている。図１Ｂ（ｅ）の（Ｂ）- （Ｂ´）断面構造で示すように、下部電極８１上の一部に配線層５１が形成されていても良い。
【００４３】
このように、図１Ａに示す温度履歴記憶装置は、基板１１上に集積化することが簡単にできる。
【００４４】
NCTサーミスタ素子は、図２に実線で示すような温度−抵抗率特性を有する（出典：「温度センサ」二木久夫、村上孝一、日刊工業新聞社）。すなわち、所定の温度Tcにおいて抵抗値が大きく変化（温度上昇により抵抗値が急激に低くなる）するCTR（Critical Temperature Resistor）特性を有する。
【００４５】
図２の例では、60℃以下の温度での電気抵抗値に対して、70℃以上では2桁以上電気抵抗値が小さくなる特性を有している。すなわち、図１Ａに流れる電流は2桁以上変化することになり、電流ヒューズ素子の定格電流を適切に設定することにより、所定温度より高い温度域において容易に溶断させることが可能となる。CTR特性を有するサーミスタ素子は温度に対して急峻に抵抗値変化が起きるため、測定部位の温度履歴を高い精度で記録することができる。
【００４６】
図１Ａにおいて、後から電流ヒューズ素子（F1）の両端間の抵抗値を抵抗計（接続を破線で示す。）などで計測することで、電流ヒューズ素子（F1）が切れているかどうかを判定することができ、従って、NTCサーミスタ素子（NT1）が、TCより高い温度履歴を受けたかどうかを判定することが容易にできる。
【００４７】
図３は、その他の測定方法の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、電流ヒューズ素子（F1）間において、基板１１が、電流ヒューズ素子（F1）の両端で切断するように、コの字状の領域１１ｙが基板１１から抜けるようにしても良い（図３（ｂ））。抜けた残りの基板１１ｘに、図３（ｃ）に示すように、コの字状の領域１１ｙと同じ形状の測定用基板１１ｚを挿入して、電流ヒューズ素子（F1）間の抵抗値を測定するようにすると便利である。この場合には、測定用基板１１ｚには、抵抗計の端子が電流ヒューズ素子（F1）の両端にそれぞれ接続されていて抵抗値を測定することができる。
【００４８】
以上の方法により、本実施の形態による温度履歴記憶装置を用いると、測定部位の温度履歴が所定温度Tcを超えたか否かを簡単な構成の装置で判断することが可能となる。
【００４９】
本実施の形態によれば、NTCサーミスタ素子（NT1）の抵抗値変化が起こる温度Tcをはんだ付け等の実装温度より低い温度設定にすることが可能であり、従来の温度ヒューズを使用した場合の実装温度におけるような制約を受けない。
【００５０】
また、本実施の形態におけるNTCサーミスタ素子を、バイメタルによるスイッチに置換えることも可能である。すなわち、所定の温度Tc以下で非導通し、Tcより高い温度において導通状態となるバイメタルを電流ヒューズ素子（F1）と並列に接続しておくことにより、NTCサーミスタ素子と同様の効果を得ることが可能である。その他、NTCサーミスタ素子、ヒューズと同様な特性を有する素子を任意に組み合わせて利用することができることは言うまでもない。
【００５１】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態による温度履歴記憶装置について説明する。本実施の形態による温度履歴記憶装置は、第１の実施の形態による温度履歴記憶装置１の電流ヒューズ素子（F1）とNTCサーミスタ素子（NT1）の直列回路に接続して温度履歴記憶装置の消費電力の低減を行う駆動回路を有しており、その詳細について以下に説明する。
【００５２】
図４Ａに示すように、本実施の形態による駆動回路付き温度履歴記憶装置は、電流ヒューズ素子（F1）とNTCサーミスタ素子（NT1）の直列回路を含み、この直列回路に必要に応じて保護抵抗として抵抗値Rを有する抵抗体（R0）と直列に接続した温度履歴記憶装置（例えば、図１Ａに示す回路）に、並列に容量Csを有するキャパシタCを接続し、直列回路の一方の電極Gは接地電位に接続され、他方の電極Nはインバータが奇数段（ｎが奇数）接続されたインバータ回路INV２１の入力に接続されている。インバータ回路２１の出力は、電極（N）と電源(V)間に設けられたn型トランジスタTrのゲートに接続され、n型トランジスタTrのソースおよびドレイン電極の一方は電源電圧Vに接続され、他の一方は前記電極Nに接続されている。
【００５３】
以下に図４Ａの回路の動作について説明する。
まずn型トランジスタTrがオン状態（通電状態）である場合を考える。この場合、n型トランジスタ Trを経由して温度履歴記憶装置（保護抵抗R0、および電流ヒューズ（F1）とNTCサーミスタ素子（NT1）の直列回路）１には電圧が印加される。
【００５４】
ここで、測定部位の温度が所定の温度Tcよりも低ければ、NTCサーミスタ素子（NT1）は高抵抗状態であるため、保護抵抗（R0）、NTCサーミスタ素子（NT1）、および電流ヒューズ素子（F1）を流れる電流は小さく、電流ヒューズ素子(F1)は溶断しない。同時に、温度履歴記憶装置１に並列に接続されたキャパシタCにも電圧が印加されキャパシタCが充電される。キャパシタCの充電により電極Nの電位VnがインバータINV1の論理反転の閾値Vthを上回ると、インバータINV1の入力はHigh状態と認識される。そして、インバータにより論理は反転し、n段後（nは奇数）のインバータINVnの出力はLow状態となる。
【００５５】
このインバータINVnの出力は、n型トランジスタTrのゲートに接続されているため、Trはオフ状態（略非通電）となり、電源Vと電極Nとは略遮断状態となる。ここで、Trがオフ状態になると、キャパシタCに充電されていた電荷は、温度履歴記憶装置１を通じで放電する。この時も、測定部位の温度が所定の温度Tcよりも低ければ、放電電流は小さく、電流ヒューズ素子（F1）は溶断しない。
【００５６】
電極Nの電位Vnは、保護抵抗R0、NTCサーミスタ素子（NT1）、電流ヒューズ素子（F1）の抵抗値、およびキャパシタCの容量Csを用いると、図４Ｂに示すように、Exp { -1 / ((R + Rf + Rntl)*Cs)}  に比例し、Ｌ１に沿って、時間ｔ１からｔ２まで低下する。キャパシタCの放電により電極Nの電位VnがインバータINV1の論理反転の閾値Vthを下回ると、インバータINV1の入力はLow状態と認識され、奇数段後のインバータINVnの出力はHigh状態となる。これによりTrはオン状態となり、電源Vと電極Nとは略導通状態となる。
以下、この動作を繰り返す。
【００５７】
この動作により、電極Nの電位VnはインバータINV1の論理反転の閾値Vth付近において時間軸に沿ってキャパシタCの充放電に伴う電位変動をする（図４Ｂ：VthL〜VthH）。これにより、電源Vからは、キャパシタCの充放電に伴う電荷のみを間欠的に供給すればよく、従来に比べて低い消費電力で動作が可能となる。
【００５８】
Vnの電位変動の幅（VthL〜VthH）は、図４Ｃに示すインバータINV1の遷移領域の幅ΔVthに関係し、更にこれはインバータINVを構成するｎ型およびｐ型のトランジスタの特性に起因している。トランジスタのオフ状態からオン状態への立ち上がり特性が急峻、すなわち閾値電圧下におけるSubthreshold swing（S値）が小さければΔVthは小さく、S値が大きければΔVthは大きくなる。
【００５９】
インバータINVを構成するｎ型およびｐ型のトランジスタのチャネル幅は、入力段側のインバータ（INV1）では小さく、出力段側に向かって徐々に大きくし、n番目の最終段のインバータ（INVn）の出力電圧が、インバータの電源電圧VddおよびVssと略同等の振幅を有することが望ましい。より具体的には、トランジスタのチャネル幅を２倍から３倍程度ずつ大きくすると良い。そして、実質的にはインバータの段数は3段以上であり、特に、ｎ＝５またはｎ＝７程度が好適である。電極Nの電位は、図４Ｂに示したようにVthLからVthHの間を変動する。
【００６０】
温度履歴記憶装置１が動作状態、すなわち測定部位の温度が所定温度Tcより高くなった場合には、NTCサーミスタ素子（NT1）の抵抗はRnthとなり、電流ヒューズ素子（F1）を溶断させる状態を保持するためには、電圧VthLと電流ヒューズ素子の定格電流Irに対して次式の関係が成り立つようにすれば良い。
Ir ≦ If2 = VthL / { R + Rf + Rnth} (2)
【００６１】
同時に、測定部位の温度が所定温度Tcより低い場合に電流ヒューズ素子（F1）が溶断しない状態を保持するためには、電流ヒューズ素子の定格電流Irに対して次式の関係が成り立つよう設計する。
Ir ＞ If1 = VthL / { R + Rf + Rntl} (3)
これにより、電極Nの電圧がVthL以上であれば常に測定部位の温度をモニタすることになる。
【００６２】
なお、電極Nの電位がVthHになった時のみ、前記温度履歴記憶装置を動作状態にすることも可能である。この場合には、以下の２つの式が成り立つように設計すればよい。
Ir ≦ If2 = VthH / { R + Rf + Rnth}  (4)
Ir ＞ If1 = VthH / { R + Rf + Rntl}  (5)
電位変動の周期がTの場合、1秒間に1/T回のみ間欠的に測定部位の温度をモニタすることになり、消費電力を一層低減することが可能となる。
【００６３】
これらの応用として、VthLとVthHの間に温度履歴記憶装置１を動作状態の閾値を設定することも可能である。
【００６４】
以上のように、測定部位の温度履歴を連続的又は間欠的にモニタし、所定温度Tcを超えたか否かを判断することが可能となる。本実施の形態によれば、外部からの制御信号等は必要なく、簡易な駆動回路によって前度履歴記憶装置を連続的又は間欠的に動作させ、当該装置の駆動の消費電力を低く抑えることができる。
【００６５】
なお、本実施の形態では、Trはn型トランジスタで、インバータINVは奇数段から構成される場合について説明したが、Trがp型トランジスタで、インバータINVが偶数段から構成される場合についても同様の動作が可能である。
また、この駆動回路は、下記の第３、第４の実施の形態においても利用することができる。
【００６６】
（第３の実施の形態）
図５は、本発明の第３の実施の形態による温度履歴装置の構成例を示す図である。第１の実施形態においては、１組の電流ヒューズ素子およびNTCサーミスタ素子の直列回路による温度履歴記憶回路について説明したが、本実施の形態では、第１の実施の形態における直列回路を並列に複数接続している。各直列回路のNTCサーミスタ素子は抵抗値変化の発生する温度が異なるものによって構成してもよい。そして、温度履歴を受けた後に、各電流ヒューズ素子の第１の端子または第２の端子のいずれかまたは両方を本温度履歴記憶装置から電気的に切り離し、各電流ヒューズ素子の第１の端子と第２の端子の間の抵抗値を測定することにより、複数の所定温度に対しての温度履歴を把握することが可能となる。図５を例にして、直列回路をn段並列に接続した温度履歴記憶装置について説明する。
【００６７】
NTCサーミスタ素子NT1、NT2、…NTnは、各々Tc1、Tc2、…Tcnの温度において、抵抗値変化が発生する特性を有する。異なる特性を有するNTCサーミスタ素子は、図６に示すように、例えばVO2系の材料に、Ge、Si、Ni、Ag、W、Moなどの金属を加えることで、実現可能である（出典：「温度センサ」二木久夫、村上孝一、日刊工業新聞社）。
【００６８】
また、この時の抵抗値は、図１Ｂ（ｄ）、（ｅ）に示すNT膜71の膜厚や、上部電極91と下部電極81の平面視野における重なり面積によって調整することができる。
【００６９】
m番目(1≦m≦n)の直列回路のNTCサーミスタ素子NTmはTcm以下の低い温度において抵抗値Rntmlで、Tcmより高い温度において抵抗値Rntmhである。各NTCサーミスタ素子NTmに直列に接続されている電流ヒューズ素子Fmの定格電流はIrm、抵抗値はRfmである。
【００７０】
これらにおいては、後述する第４の実施形態と同様に、V / (Rfm + Rntml) < Irm < V / (Rfm + Rntmh) の関係を有する。本実施の形態においては、説明を分かり易くするために、Tc1 < Tc2 < …< Tcn の関係があるものとする。
【００７１】
測定部位の温度Tが、T < Tc1 においては各直列回路のNTmの抵抗値はRntmlと大きいため、電圧Vを印加した際に各直列回路に流れる電流はIrmより小さく、電流ヒューズ素子Fmの溶断は発生しない。
【００７２】
測定部位の温度Tが、Tcm < T < Tc(m+1)まで上昇した場合は、１番目からm番目の直列回路のNTmの抵抗値がRntmhに小さくなることから、直列回路には多くの電流が流れる。この時の電流量を電流ヒューズ素子Fmの定格電流Irm以上に設計しておくことにより、電流ヒューズ素子Fmの溶断が発生する。
【００７３】
一方で、m+1番目からn番目の直列回路では、NT(m+1)の抵抗値はRnt(m+1)lのままで大きく、当該直列回路を流れる電流量を電流ヒューズ素子F(m+1)の定格電流Ir(m+1)より小さいため、電流ヒューズ素子F(m+1)の溶断は発生しない。
【００７４】
測定部位の温度履歴を調査する際には、本温度履歴記憶装置に含まれる複数の電流ヒューズ素子Fmの端子間の抵抗を測定し溶断の有無を調査すればよい。これにより、測定部位の温度履歴が、所定温度Tcmよりも高い温度で、かつ、Tc(m+1)よりも低い温度を経たことを判断することが可能となる。
【００７５】
また、本実施の形態においては、各直列回路の電流ヒューズ素子は溶断する時間が異なるものによって構成してもよい。そして、温度履歴を受けた後に、各電流ヒューズ素子の第１の端子または第２の端子のいずれかまたは両方を本温度履歴記憶装置から電気的に切り離し、各電流ヒューズ素子の第１の端子と第２の端子の間の抵抗値を測定することにより、測定部位が所定温度より高い温度に保持された時間の長さを把握することが可能となる。
【００７６】
例えば、電流ヒューズ素子Fmの溶断時間trmについて、簡単のためtr1 < tr2 < … < trnの関係があるとすると、m番目までの電流ヒューズ素子Fmが非導通状態で、m+1番目までの電流ヒューズ素子Fm+1が導通状態であることを確認することによって、所定温度Tcmよりも高い温度状態であった時間は、trm 以上で、且つtr(m+1)より短かったことが分かる。
【００７７】
尚、第２実施形態と同様に、電流ヒューズ素子（F1）とNTCサーミスタ素子（NT1）の直列回路に接続した駆動回路を第３実施形態にも適用することにより消費電力の低減を実現させることもできる。
【００７８】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。
図７は、本実施の形態による温度履歴記録装置の一構成例を示す図である。
【００７９】
本実施の形態における温度履歴記憶装置では、第１の実施の形態と同様に負の温度係数（NTC）を持つ第一のNTCサーミスタ素子（NT1）と第一の電流ヒューズ素子（F1）とが直列に接続され、その節点から分岐して、第二のNTCサーミスタ素子と第二の電流ヒューズ素子の直列回路が接続されている。全体の回路に印加される電圧がＶである。第一および第二のNTCサースタ素子は所定温度Tc以下の低い温度で各々抵抗値Rnt1lおよびRnt2lを有し、Tcより高い温度で各々抵抗値Rnt1hおよびRnt2hの抵抗値を有する場合、第一の電流ヒューズ素子（F1）の抵抗値Rf1、および第二の電流ヒューズ素子（F2）の抵抗値Rf2は、以下の関係を有する。
Rf1 < Rnt2h+Rf2 < Rnt2l+Rf2    (6)
【００８０】
この温度履歴記憶装置において、少なくとも第一のNTCサーミスタ素子（NT1）と第二のNTCサーミスタ素子（NT2）を測定部位付近に設置し、定電圧源（V）の電圧を印加する。
以下に、本実施の形態による温度履歴記憶装置の動作について説明する。
【００８１】
所定温度Tc以下の低い温度においては、第一のNTCサーミスタ素子（NT1）を流れる電流Int1lおよび第一の電流ヒューズ素子（F1）を流れる電流If1l、第二のNTCサーミスタ素子（NT2）を流れる電流Int2lおよび第二の電流ヒューズ素子（F2）を流れる電流If2lは各々以下のように表される。
【００８２】
2015215214.tif 000003
【００８３】
2015215214.tif 000004
【００８４】
2015215214.tif 000005
【００８５】
第一の電流ヒューズ素子（F1）の定格電流をIr1とすると、上記If1lがIr1よりも小さな値になるように設定しておくことにより、第一の電流ヒューズ素子（F1）の溶断は発生しない。定性的には、第一のNTCサーミスタ素子（NT1）の抵抗値Rnt1lが十分大きな値であればよい。
【００８６】
また第二の電流ヒューズ素子（F2）の定格電流をIr2とすると、上記式（6）の関係から、If2l < If1l の関係となることから、Ir1＝Ir2であるならば、第二の電流ヒューズ素子（F2）の溶断も発生しない。
【００８７】
次に測定部位の温度が上昇し、Tcより高い温度になった場合について説明する。第一のNTCサーミスタ素子（NT1）を流れる電流Int1hおよび第一の電流ヒューズ素子（F1）を流れる電流If1h、第二のNTCサーミスタ素子（NT2）を流れる電流Int2hおよび第二の電流ヒューズ素子（F2）を流れる電流If2hは各々以下のように表される。
【００８８】
2015215214.tif 000006
【００８９】
2015215214.tif 000007
【００９０】
2015215214.tif 000008
【００９１】
第一の電流ヒューズ素子（F1）の定格電流Ir1に対し、上記If1hが大きな値になるように設定しておくことにより、第一の電流ヒューズ素子（F1）の溶断時間tf1後に第一の電流ヒューズ素子（F1）の溶断が発生する。定性的には、第一のNTCサーミスタ素子（NT1）の抵抗値Rnt1hが十分小さな値であればよい。また、第一の電流ヒューズ素子（F1）が溶断する前の、第二の電流ヒューズ素子（F2）に流れる電流If2hは、式（6）の関係から、If2h < If1h の関係となり、Ir1＝Ir2であるならば、第二の電流ヒューズ素子（F2）の溶断はこの時点では発生しない。
【００９２】
その後、測定部位が所定温度Tcよりも低くなった場合には前記第一の電流ヒューズ素子（F1）のみが溶断（切断）したままで保持される。
【００９３】
また、一旦Tc以下の温度状態になった後に再び、Tcより高い温度になった場合について説明する。第一の電流ヒューズ（F1）は溶断しているため、電流は第一のNTCサーミスタ素子（NT1）を通って第二のNTCサーミスタ素子（NT2）および第二の電流ヒューズ素子（F2）に流れる。この時の電流を各々Int2hおよびIf2hとすると、以下の通りとなる。
【００９４】
2015215214.tif 000009
【００９５】
ここでIf2hは第二の電流ヒューズ素子（F2）の定格電流Ir2に比べて大きくなるように設定する。定性的には第一のNTCサーミスタ素子（NT1）の抵抗値Rnt1hおよび第二のNTCサーミスタ素子（NT2）の抵抗値Rnt2hが十分小さな値であればよい。その結果、第二の電流ヒューズ素子（F2）が有する溶断時間tf2を経た後、第二の電流ヒューズ素子（F2）は溶断（切断）する。すなわち、図７に示す回路において、第一の電流ヒューズ素子（F1）と第二の電流ヒューズ素子（F2）が非導通状態であることを確認することによって、所定温度Tcより高い温度状態であった時間は、tf1+tf2以上であったことが分かる。
【００９６】
一方、tf2を経過する前に所定温度Tc以下の温度状態になった場合は、第二の電流ヒューズ素子（F2）は溶断しない。すなわち第一の電流ヒューズ素子（F1）が非導通状態で、且つ、第二の電流ヒューズ素子（F2）が導通状態であることを確認することによって、所定温度Tcより高い温度状態であった時間は、tf1以上で、且つtf1+tf2より短かったことが分かる。
【００９７】
上記ではtf1経過後に一旦Tc以下の温度に下がり、再度Tcより高い温度になった場合について説明したが、tf1経過後も連続してTcより高い温度状態が続いた場合についても同様である。
【００９８】
故障解析などにより当該測定部位の温度履歴を調査する場合には、第一の電流ヒューズ素子（F1）および第二の電流ヒューズ素子（F2）の各々の第一の端子、または第二の端子のいずれか、または両方を温度履歴記憶装置から電気的に切り離し、各電流ヒューズ素子の第一の端子と第二の端子の間の抵抗値から溶断の有無を確認できる。
【００９９】
尚、本実施の形態においては、電流ヒューズ素子のいずれか、または全てが溶断時間の比較的長いスローブローヒューズであることが望ましい。計測対象の温度変化の時間スケールに合わせた溶断時間を有するスローブローヒューズを用いることにより、的確に温度履歴の把握ができる。
【０１００】
また、例えば第一の電流ヒューズ素子を通常の（即断）電流ヒューズとし、第二の電流ヒューズ素子にスローブローヒューズを用いるというような構成とすることも可能である。この場合、短時間でも所定の温度Tcを超える温度履歴があったか否かを第一の電流ヒューズ素子の溶断状態で判断し、Tcを超えた場合にはその継続時間について第二の電流ヒューズ素子の溶断状態により判断することが可能となる。
【０１０１】
また、本実施の形態において、NTCサーミスタ素子が異なるTcを有していてもよい。例えば、NT1のTcはTc1、NT2のTC がTc2でTC1＜TC2とした場合、第一乃至第二の電流ヒューズ素子の各々の第一の端子と第二の端子の間の抵抗が初期値よりも大きくなっていることにより、測定部位の温度履歴が所定温度Tc1よりも高く、且つTc2よりも低い温度を経たことを判断することができる。
【０１０２】
（第５の実施の形態）
第４の本実施の形態では、第一と第二の電流ヒューズ素子およびNTCサーミスタ素子の接続について説明したが、第５の実施の形態においては、図８に示すように、更に多くの第nまでの電流ヒューズ素子およびNTCサーミスタ素子を同様に接続することが可能である。すなわち、図７の構成が、以降同様に繰り返され、第(n-1)のNTCサーミスタ素子と第(n-1)の電流ヒューズ素子とが直列に接続され、その節点から分岐して第nのNTCサーミスタ素子と第nの電流ヒューズ素子の直列回路が接続されている回路を含んでいる。
【０１０３】
1≦m≦nとした時に、第mの電流ヒューズ素子の抵抗値Rfmは以下の関係を有する。これは式（6）を拡張することで求められる。
【０１０４】
Rfm < Rnt(m+1)h + Rf(m+1)||{Rnt(m+2)h + Rf(m+2)||{Rnt(m+3)h + Rf(m+3)||…||{Rntnh + Rfn}…}}  
< Rnt(m+1)l + Rf(m+1)||{Rnt(m+2)l + Rf(m+2)||{Rnt(m+3)l + Rf(m+3)||…||{Rntnl + Rfn}…}}   (14)
ここで記号：||は並列接続の合成抵抗を示す。
【０１０５】
これにより、所定温度Tcを超えた時間の長さを広範囲に、詳細に把握する事が可能となる。例えば第一の電流ヒューズ素子（F1）の溶断時間をtf1とし、第nの電流ヒューズ素子（Fn）の溶断時間をtfnとした時、
tf1 < tf2 < … < tfn   (15)
の関係を有し、更には適当な倍率関係を設定することにより、短い時間領域では細かく、長い時間領域では大まかに時間把握するといった設計が可能となる。また、特に前記NTCサーミスタ素子（NT）は、所定の温度Tcにおいて抵抗値が急峻に変化するCTR（Critical Temperature Resistor）特性を有するサーミスタ素子であることがより好ましい。
【０１０６】
また、異なる温度においてCTR特性を有するサーミスタ素子（図６参照）を用いて、図７に記載の回路を複数併用することにより、複数の所定温度Tcmに関する温度履歴を把握できる。
【０１０７】
以上の方法により測定部位の温度履歴が、所定温度Tcを超えたか否かを判断することが可能となり、更に所定温度Tcを超えた期間の長さも把握可能となる。
【０１０８】
本実施の形態においても、前記NTCサーミスタ素子（NT）の抵抗値変化が起こる温度Tcをはんだ付け等の実装温度より低い温度に設定することが可能であり、従来の温度ヒューズを使用した場合の実装温度による制約を受けないという利点がある。
【０１０９】
上記の実施の形態において、添付図面に図示されている構成等については、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【０１１０】
また、本発明の各構成要素は、任意に取捨選択することができ、取捨選択した構成を具備する発明も本発明に含まれるものである。
【０１１１】
本発明によれば、測定対象部位が所定の温度を超える温度履歴を経たか否かを簡単に判定可能とすることができる。
また、温度履歴記憶装置の動作時における消費電力の低減を実現させることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１２】
本発明は、温度履歴記憶装置として利用可能である。
【符号の説明】
【０１１３】
１…温度履歴記憶装置（直列回路）、Ｆ（ｎ）…ヒューズ素子、ＮＴ（ｎ）…ＮＴＣサーミスタ素子、Ｒ０…保護抵抗の抵抗体、INV２１…インバータ装置、Ｔｒ…トランジスタ。
【図１Ａ】
2015215214.tif 000010
【図１Ｂ】
2015215214.tif 000011
【図２】
2015215214.tif 000012
【図３】
2015215214.tif 000013
【図４Ａ】
2015215214.tif 000014
【図４Ｂ】
2015215214.tif 000015
【図４Ｃ】
2015215214.tif 000016
【図５】
2015215214.tif 000017
【図６】
2015215214.tif 000018
【図７】
2015215214.tif 000019
【図８】
2015215214.tif 000020