(57)【要約】【課題】正特性サーミスタ素子に対して、温度によって作動するスイッチング機能を付加した、スイッチング機能付き抵抗部品を提供する。【解決手段】スイッチング機能付き抵抗部品１は、正特性サーミスタ特性を有する素子本体６と、素子本体６上に設けられる１対の素子端子７，８とを含む、正特性サーミスタ素子２と、温度変化によって生じる膨張・収縮作用を駆動源として作動することによって、１対の素子端子７，８の位置を変化させるように正特性サーミスタ素子２を保持する、作動部材３と、作動部材３によって位置が変化する１対の素子端子７，８を可動接点としたとき、当該可動接点に対応する固定接点を与える、１対の外部端子４，５と、を備え、１対の素子端子７，８と１対の外部端子４，５とは、作動部材３の膨張時において閉合状態を実現し、作動部材３の収縮時において開放状態を実現する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗特性を有する素子本体と、前記素子本体が有する抵抗特性を取り出すためのもので前記素子本体上に設けられる１対の素子端子とを含む、抵抗素子と、
温度変化によって生じる膨張・収縮作用を駆動源として作動することによって、前記１対の素子端子の少なくとも一方の位置を変化させるように前記抵抗素子を保持する、作動部材と、
前記作動部材によって位置が変化する前記１対の素子端子の少なくとも一方を可動接点としたとき、当該可動接点に対応する固定接点を少なくとも一方が与える、１対の外部端子と、
を備え、
前記１対の素子端子と前記１対の外部端子とは、前記作動部材の膨張時において閉合状態を実現し、前記作動部材の収縮時において開放状態を実現するようにされた、スイッチング機能付き抵抗部品。
【請求項２】
前記抵抗素子は正特性サーミスタ素子であり、当該正特性サーミスタ素子のキュリー点より低い温度で、前記開放状態から前記閉合状態に切り替わる、請求項１に記載のスイッチング機能付き抵抗部品。
【請求項３】
前記作動部材は樹脂からなる、請求項１または２に記載のスイッチング機能付き抵抗部品。
【請求項４】
前記抵抗素子は、前記素子本体の一方主面上に前記１対の素子端子を位置させており、
前記作動部材は、前記素子本体の他方主面に接する状態で配置され、
各前記外部端子は、一方端に開口を有するキャップ状の金属体からなり、キャップ状の各前記外部端子は、前記開口から前記作動部材の各端部を受け入れた状態で前記作動部材に固定され、この状態で、前記１対の素子端子は、それぞれ、キャップ状の前記１対の外部端子の内周面と対向するように位置される、請求項３に記載のスイッチング機能付き抵抗部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スイッチング機能付き抵抗部品に関するもので、特に、スイッチング素子と抵抗素子とが電気的に直列接続された構造を有する、スイッチング機能付き抵抗部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この発明にとって興味ある抵抗部品として、たとえば特開昭６１−１９３４０１号公報（特許文献１）に記載されているような正特性サーミスタがある。正特性サーミスタは、通常、キュリー点以下の温度では、抵抗値がほぼ一定か、緩やかに増大し、キュリー点付近から抵抗値が急峻に増大する、抵抗温度特性を有している。
【０００３】
たとえば上記のような特定を有する正特性サーミスタのような抵抗素子に対して、温度によって作動するスイッチング機能が付加されると、用途の拡大を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−１９３４０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、この発明の目的は、上述したように、抵抗素子に対して、温度によって作動するスイッチング機能が付加された、スイッチング機能付き抵抗部品を提供しようとすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るスイッチング機能付き抵抗部品は、抵抗特性を有する素子本体と、素子本体が有する抵抗特性を取り出すためのもので素子本体上に設けられる１対の素子端子とを含む、抵抗素子と、温度変化によって生じる膨張・収縮作用を駆動源として作動することによって、１対の素子端子の少なくとも一方の位置を変化させるように抵抗素子を保持する、作動部材と、作動部材によって位置が変化する１対の素子端子の少なくとも一方を可動接点としたとき、当該可動接点に対応する固定接点を少なくとも一方が与える、１対の外部端子と、を備え、１対の素子端子と１対の外部端子とは、作動部材の膨張時において閉合状態を実現し、作動部材の収縮時において開放状態を実現するようにされたことを特徴としている。
【０００７】
好ましくは、上記抵抗素子は正特性サーミスタ素子であり、当該正特性サーミスタ素子のキュリー点より低い温度で、開放状態から閉合状態に切り替わるようにされる。これによって、常温から常温より高いある温度までは、開放状態であり、上記ある温度からキュリー点までは、ほぼ一定の抵抗値を示し、そして、キュリー点を超えると、抵抗値が急峻に増大する抵抗温度特性を示す、スイッチング機能付き抵抗部品を実現することができる。
【０００８】
作動部材は樹脂からなることが好ましい。温度変化によって生じる樹脂の膨張・収縮作用を利用して、作動部材を安価に提供することができる。
【０００９】
この発明に係るスイッチング機能付き抵抗部品は、好ましい実施形態では、次のように構成される。抵抗素子は、素子本体の一方主面上に１対の素子端子を位置させており、作動部材は、素子本体の他方主面に接する状態で配置される。各外部端子は、一方端に開口を有するキャップ状の金属体からなり、キャップ状の各外部端子は、その開口から作動部材の各端部を受け入れた状態で作動部材に固定され、この状態で、１対の素子端子は、それぞれ、キャップ状の１対の外部端子の内周面と対向するように位置される。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係るスイッチング機能付き抵抗部品によれば、これによって、常温から常温より高いある温度までは、開放状態であり、上記ある温度より高い温度で、抵抗素子が有する抵抗特性を示す部品とすることができる。そして、抵抗素子として、正特性サーミスタ素子を用いると、上記ある温度より高い温度で、正特性サーミスタとして機能させることができ、負特性サーミスタ素子を用いると、上記ある温度より高い温度で、負特性サーミスタとして機能させることができ、固定抵抗素子を用いると、固定抵抗として機能させることができ、その結果、用途の多様化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の第１の実施形態によるスイッチング機能付き抵抗部品を示す断面図であり、（Ａ）は開放状態を示し、（Ｂ）は閉合状態を示す。
【図２】この発明の第２の実施形態によるスイッチング機能付き抵抗部品を示す断面図であり、（Ａ）は開放状態を示し、（Ｂ）は閉合状態を示す。
【図３】実施例において得られた抵抗温度特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１を参照して、この発明の第１の実施形態によるスイッチング機能付き抵抗部品１について説明する。
【００１３】
スイッチング機能付き抵抗部品１は、抵抗素子としての正特性サーミスタ素子２と、作動部材３と、１対の外部端子４および５とを備える。
【００１４】
正特性サーミスタ素子２は、半導体セラミックからなる素子本体６と、素子本体６が有する正特性サーミスタ特性を取り出すための１対の素子端子７および８とを備える。素子本体６は平板状であり、素子端子７および８は、素子本体６の上方主面上に形成されている。
【００１５】
作動部材３は、好ましくは、たとえばポリテトラフルオロエチレンのような耐熱性のある樹脂からなる。作動部材３は、温度変化によって生じる膨張・収縮作用を駆動源として作動することによって、素子端子７および８の位置を変化させるように、上述した正特性サーミスタ素子２を保持するものである。この実施形態では、作動部材３は、素子本体６の上方主面を露出させながら、正特性サーミスタ素子２の素子本体６の下方主面に接する状態となるように、素子本体６を埋め込んでいる。
【００１６】
外部端子４および５の各々は、一方端に矩形の開口を有するキャップ状の金属体からなる。キャップ状の外部端子４および５は、それぞれ、その開口から上記作動部材３の一方端部および他方端部を受け入れた状態で作動部材３に固定される。この状態で、１対の素子端子７および８は、それぞれ、キャップ状の１対の外部端子４および５の内周面と対向するように位置される。
【００１７】
次に、スイッチング機能付き抵抗部品１の動作について説明する。
【００１８】
作動部材３を構成する材料は、外部端子４および５を構成する材料より大きい熱膨張係数を有する。そして、作動部材３は、比較的低温時には、図１（Ａ）に示すような収縮状態にあり、１対の素子端子７および８と１対の外部端子４および５との間に隙間９が形成され、開放状態を実現する。他方、作動部材３は、比較的高温時には、図１（Ｂ）に示すような膨張状態にあり、１対の素子端子７および８と１対の外部端子４および５とが互いに接触し、閉合状態を実現する。これらの開放状態と閉合状態とは可逆的に実現される。
【００１９】
１対の素子端子７および８と１対の外部端子４および５とが開放状態を実現している間、１対の外部端子４および５間は、抵抗値が無限大の状態にあり、正特性サーミスタ素子２の特性は、外部端子４および５から取り出すことができない。
【００２０】
他方、１対の素子端子７および８と１対の外部端子４および５とが閉合状態を実現している間、１対の外部端子４および５から、正特性サーミスタ素子２の特性を取り出すことができる。
【００２１】
好ましくは、正特性サーミスタ素子２のキュリー点より低い温度で、開放状態から閉合状態に切り替わるようにされる。この場合、たとえば、常温から常温より高いある温度までは、開放状態であり、上記ある温度からキュリー点までは、ほぼ一定の抵抗値を示し、そして、キュリー点を超えると、抵抗値が急峻に増大する抵抗温度特性を実現することができる。
【００２２】
次に、図２を参照して、この発明の第２の実施形態によるスイッチング機能付き抵抗部品１について説明する。
【００２３】
スイッチング機能付き抵抗部品１１は、前述したスイッチング機能付き抵抗部品１と同様、抵抗素子としての正特性サーミスタ素子１２と、作動部材１３と、１対の外部端子１４および１５とを備える。
【００２４】
正特性サーミスタ素子１２は、前述した正特性サーミスタ素子１と同様、半導体セラミックからなる素子本体１６と、素子本体１６が有する正特性サーミスタ特性を取り出すための１対の素子端子１７および１８とを備える。素子本体１６は平板状であり、素子端子１７および１８は、素子本体１６の上方主面上に形成されている。
【００２５】
作動部材１３は、前述した作動部材３と同様、好ましくは、たとえばポリテトラフルオロエチレンのような耐熱性のある樹脂からなる。作動部材１３は、温度変化によって生じる膨張・収縮作用を駆動源として作動することによって、素子端子１７および１８の位置を変化させるように、上述した正特性サーミスタ素子１２を保持するものである。この実施形態では、作動部材１３は、素子本体１６の下方主面に接する状態で配置されながら、正特性サーミスタ素子１２とともに、電気絶縁性のケース１９内に収容されている。
【００２６】
外部端子１４および１５は、上述のケース１９の開口を閉じる蓋２０に設けられる。外部端子１４および１５は、蓋２０の下方主面から側面を通って上方主面にまで延びるように形成される。外部端子１４および１５における、蓋２０の下方主面上に形成される部分は、正特性サーミスタ素子１２の素子端子１７および１８とそれぞれ対向するように位置している。
【００２７】
次に、スイッチング機能付き抵抗部品１１の動作について説明する。
【００２８】
作動部材１３を構成する材料は、ケース１９を構成する材料より大きい熱膨張係数を有する。そして、作動部材１３は、比較的低温時には、図２（Ａ）に示すような収縮状態にあり、１対の素子端子１７および１８と１対の外部端子１４および１５との間に隙間２１が形成され、開放状態を実現する。他方、作動部材１３は、比較的高温時には、図２（Ｂ）に示すような膨張状態にあり、１対の素子端子１７および１８と１対の外部端子１４および１５とが互いに接触し、閉合状態を実現する。これらの開放状態と閉合状態とは可逆的に実現される。
【００２９】
１対の素子端子１７および１８と１対の外部端子１４および１５とが開放状態を実現している間、１対の外部端子１４および１５間は、抵抗値が無限大の状態にあり、正特性サーミスタ素子１２の特性は、外部端子１４および１５から取り出すことができない。
【００３０】
他方、１対の素子端子１７および１８と１対の外部端子１４および１５とが閉合状態を実現している間、１対の外部端子１４および１５から、正特性サーミスタ素子１２の特性を取り出すことができる。
【００３１】
このスイッチング機能付き抵抗部品１１においても、好ましくは、正特性サーミスタ素子２のキュリー点より低い温度で、開放状態から閉合状態に切り替わるようにされる。
【００３２】
図示した実施形態では、抵抗素子として正特性サーミスタ素子を用いたが、これに代えて、負特性サーミスタ素子または固定抵抗素子を用いてもよい。
【００３３】
また、図示の実施形態では、閉合状態および開放状態を実現するため、１対の素子端子の双方と１対の外部端子の双方とが接触状態および非接触状態を選択的にとるように構成されたが、これに代えて、１対の素子端子のうちのいずれか一方と１対の外部端子のうちのいずれか一方とが常に接触状態にあり、１対の素子端子のうちのいずれか他方と１対の外部端子のうちのいずれか他方とが接触状態および非接触状態を選択的にとるように構成されてもよい。
【実施例】
【００３４】
図１に示した構造を有するスイッチング機能付き抵抗部品１を以下のようにして作製した。
【００３５】
（Ｂａ（１−Ｖ−Ｗ−Ｘ−Ｙ−Ｚ）ＥｒＶＣａＷＰｂＸＳｒＹ）ＴｉαＯ３＋０．０１ＳｉＯ２＋ｚＭｎの組成が得られるように、ＢａＣＯ３、ＴｉＯ２、Ｐｂ３Ｏ４、ＳｒＣＯ３、ＣａＣＯ３、Ｅｒ２Ｏ３、ＭｎＣＯ３、およびＳｉＯ２の各粉末を調合した。
【００３６】
次に、上記調合粉末を、純水、分散剤およびジルコニアボールとともにポリエチレン製ポットに入れて、２時間混合粉砕した後、乾燥し、１２００℃で２時間仮焼した。
【００３７】
次に、上記仮焼粉をポリエチレン製ポットに入れ、さらに、純水、バインダおよびフリントとともに５時間混合粉砕して、スラリーを得た。
【００３８】
次に、上記スラリーを、乾燥、造粒後にプレス成形することによって得られた成形体を、４℃／分の昇温速度で１３８０℃にまで昇温し、この温度で２時間キープし、焼結した素子本体６を得た。
【００３９】
次に、素子本体６の一方主面上に、スパッタリングによるＣｒ−Ｎｉ電極およびＣｕ−Ａｇ電極からなる素子端子７および８を形成し、正特性サーミスタ素子２を得た。
【００４０】
次に、ポリテトラフルオロエチレンからなる作動部材３を用意し、ここに、上記正特性サーミスタ素子２を埋め込んだ。
【００４１】
そして、キャップ状の外部端子４および５を用意し、これら外部端子４および５を上述した作動部材３の各端部に被せ、図１に示した構造のスイッチング機能付き抵抗部品１を得た。ここで、昇温過程において温度が１５０℃付近となったとき、作動部材３の膨張の結果、素子端子７および８がそれぞれ外部端子４および５に接触するように設計した。
【００４２】
このようにして得られたスイッチング機能付き抵抗部品１の抵抗温度特性を求めたところ、図３に示すような特性が得られた。
【００４３】
図３からわかるように、このスイッチング機能付き抵抗部品１によれば、常温から１５０℃付近までは、開放状態であり、上記１５０℃付近の温度を超えると、正特性サーミスタ素子２の特性が現れる。すなわち、キュリー点である１８０℃付近までは、抵抗値がほぼ一定か、緩やかに増大し、１８０℃付近から抵抗値が急峻に増大する、抵抗温度特性を示している。
【符号の説明】
【００４４】
１，１１  スイッチング機能付き抵抗部品
２，１２  正特性サーミスタ素子
３，１３  作動部材
４，５，１４，１５  外部端子
６，１６  素子本体
７，８，１７，１８  素子端子
９，２１  隙間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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