(57)【要約】【課題】利便性の高い温度センサを提供することである。【解決手段】本発明の一態様にかかる温度センサ１は、フレキシブル基板と、フレキシブル基板上に配置された複数のセンシング部と、を備える。複数のセンシング部の各々は熱電変換材料を含み、センシング部における温度勾配に起因して生じた電圧差を用いて各々のセンシング部における温度を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板上に配置された複数のセンシング部と、を備え、
前記複数のセンシング部の各々は熱電変換材料を含み、前記センシング部における温度勾配に起因して生じた電圧差を用いて前記各々のセンシング部における温度を検出する、
温度センサ。
【請求項２】
前記フレキシブル基板は、第１のフレキシブル基板と、当該第１のフレキシブル基板と対向するように配置された第２のフレキシブル基板と、を備え、
前記複数のセンシング部は、前記第１のフレキシブル基板と前記第２のフレキシブル基板との間に配置されており、
前記各々のセンシング部は、前記第１のフレキシブル基板側において第１の電極と接続されており、前記第２のフレキシブル基板側において第２の電極と接続されており、
前記複数のセンシング部の各々は、前記フレキシブル基板の厚さ方向における温度勾配に起因して生じた前記第１及び第２の電極の電圧差を用いて前記第１のフレキシブル基板側における温度を検出する、
請求項１に記載の温度センサ。
【請求項３】
前記センシング部は、前記熱電変換材料よりも熱伝導率が低い低熱伝導領域を一部に有し、
前記低熱伝導領域は、前記センシング部における前記第１のフレキシブル基板側から前記第２のフレキシブル基板側への熱伝導を低減させるように構成されている、
請求項２に記載の温度センサ。
【請求項４】
前記センシング部の前記熱電変換材料は厚さ方向と平行な平面で切断した際の断面形状がコ字状であり、
前記コ字状の断面の上面が第１の電極と接続されており、
前記コ字状の断面の下面が第２の電極と接続されており、
前記コ字状の断面の上面と下面との間に前記低熱伝導領域が形成されている、
請求項３に記載の温度センサ。
【請求項５】
前記熱電変換材料は、フレキシブルな繊維基材と、当該繊維基材に含浸された導電性材料と、を用いて構成されており、
前記低熱伝導領域は断熱材を用いて構成されており、
前記センシング部は、前記熱電変換材料を折り曲げて、内部に前記断熱材を挟むことで形成されている、
請求項３に記載の温度センサ。
【請求項６】
前記熱電変換材料は、フレキシブルな基材上に複数短冊状に形成されており、
前記センシング部は、前記短冊状の熱電変換材料の長手方向の一端が前記第１のフレキシブル基板側となるように、他端が前記第２のフレキシブル基板側となるように、前記熱電変換材料が形成された基材を折り曲げて、内部に前記低熱伝導領域を構成している断熱材を挟むことで形成されている、
請求項３に記載の温度センサ。
【請求項７】
前記センシング部は、発泡体に熱電変換材料を含浸させることで構成されている、請求項３に記載の温度センサ。
【請求項８】
前記温度センサの厚さが２０ｍｍ以下である、請求項２〜７のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項９】
前記複数のセンシング部の各々は、
前記フレキシブル基板の面内方向において伸びるように配置されるとともに、前記センシング部の長手方向の一方側において第１の電極と接続されており、前記センシング部の長手方向の他方側において第２の電極と接続されており、
前記フレキシブル基板の面内方向における温度勾配に起因して生じた前記第１及び第２の電極の電圧差を用いて温度を検出する、
請求項１に記載の温度センサ。
【請求項１０】
前記センシング部は、前記熱電変換材料よりも熱伝導率が低い低熱伝導領域を一部に有し、
前記低熱伝導領域は、前記センシング部における前記第１の電極側から前記第２の電極側への熱伝導を低減させるように構成されている、
請求項９に記載の温度センサ。
【請求項１１】
前記センシング部は、前記フレキシブル基板に前記熱電変換材料を印刷することで形成されている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項１２】
前記熱電変換材料は、導電性を有する有機材料を用いて構成されている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は温度センサに関し、特に熱電変換材料を用いた温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電変換材料は、ｐ型半導体またはｎ型半導体の両端に温度差を生じさせると起電力が生じる現象、つまりゼーベック効果を利用して熱を電力に変換する材料である。近年、このような熱電変換材料が様々な分野で使用されている。
【０００３】
特許文献１には、内燃機関から排出される排気ガスを利用して熱電発電を行う熱電発電装置に関する技術が開示されている。特許文献２には、熱電変換材料を用いた宇宙発電システムに関する技術が開示されている。特許文献３には、複数の導電性材料と、導電性のコア部及び絶縁性のシェル部を有するコアシェル粒子と、を有する熱電変換材料に関する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１５０４２０号公報
【特許文献２】特表２００６‐５０７９７４号公報
【特許文献３】特開２０１４‐２４１３５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、熱電変換材料は熱を電力に変換する材料であることから、発電モジュールとして広く用いられている。一方で、熱電変換材料は、熱電変換材料における温度差によって起電力が生じるので、この起電力を検出することで温度センサとしても利用することができる。
【０００６】
熱電変換材料を温度センサとして用いる場合は、熱電変換材料を含むセンシング部を基板上に形成することで温度センサを構成することができる。そして、測定対象物に温度センサを接触させて、センシング部で生じた起電力を検出することで測定対象物の温度を測定することができる。しかしながら、センシング部が形成されている基板が硬い場合は、温度センサを取り付ける場所が制限されたり、また温度センサを測定対象物に適切に接触させることができないために温度を正確に測定することができないなど、利便性が悪いという問題がある。
【０００７】
上記課題に鑑み本発明の目的は、利便性の高い温度センサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様にかかる温度センサは、フレキシブル基板と、前記フレキシブル基板上に配置された複数のセンシング部と、を備え、前記複数のセンシング部の各々は熱電変換材料を含み、前記センシング部における温度勾配に起因して生じた電圧差を用いて前記各々のセンシング部における温度を検出する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、利便性の高い温度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１にかかる温度センサを説明するための断面図である。
【図２】実施の形態１にかかる温度センサを説明するための上面図である。
【図３】実施の形態１にかかる温度センサを説明するための上面図である。
【図４】実施の形態１にかかる温度センサを説明するための断面図である。
【図５】センシング部の構成例を説明するための断面図である。
【図６】センシング部の構成例を説明するための断面図である。
【図７】センシング部の構成例を説明するための上面図、及び断面図である。
【図８】センシング部の構成例を説明するための断面図である。
【図９】実施の形態１にかかる温度センサを説明するための断面図である。
【図１０】実施の形態２にかかる温度センサを説明するための断面図である。
【図１１】実施の形態２にかかる温度センサを説明するための上面図である。
【図１２】実施の形態２にかかる温度センサを説明するための断面図である。
【図１３】実施の形態２にかかる温度センサを説明するための上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本実施の形態にかかる温度センサは、フレキシブル基板と、当該フレキシブル基板上に配置された複数のセンシング部と、を備える。複数のセンシング部の各々は熱電変換材料を含んでおり、センシング部における温度勾配に起因して生じた電圧差を用いて、各々のセンシング部における温度を検出する。
【００１２】
本実施の形態にかかる温度センサは、基板にフレキシブル基板を用いているので、温度センサに柔軟性を持たせることができる。したがって、例えば、測定対象物が曲面形状を有する場合であっても、温度センサを測定対象物に適切に接触させることができ、測定対象物の温度を正確に測定することができる。よって、本実施の形態にかかる発明により、利便性の高い温度センサを提供することができる。また、本実施の形態にかかる温度センサは複数のセンシング部を備えるので、温度センサの面内における温度分布を測定することができる。
【００１３】
以下、実施の形態１および実施の形態２を用いて、本発明について詳細に説明する。
実施の形態１では、フレキシブル基板の厚さ方向における温度勾配に起因して生じた電圧差（起電力）を用いて温度を検出する構成について説明する。
実施の形態２では、フレキシブル基板の面内方向における温度勾配に起因して生じた電圧差（起電力）を用いて温度を検出する構成について説明する。
【００１４】
＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１にかかる温度センサを説明するための断面図である。
図１に示すように、温度センサ１は、フレキシブル基板１１、１２、センシング部１３、及び電極１４、１５を備える。
【００１５】
フレキシブル基板１１、１２は柔軟性を有する基板であり、所定の応力が印加されると屈曲可能な基板である。フレキシブル基板１１とフレキシブル基板１２は互いに対向するように配置されている。フレキシブル基板１１とフレキシブル基板１２との間にはセンシング部１３が配置されている。
【００１６】
フレキシブル基板１１、１２は、フィルムやシート状の基板であり、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂やゴム状エラストマー等を用いて構成することができる。なお、本実施の形態では、フレキシブル基板１１、１２は柔軟性と絶縁性を有する材料であればこれら以外の材料を用いて構成してもよい。フレキシブル基板１１、１２は同じ基材を用いて構成してもよく、また異なる基材を組み合わせて構成してもよい。フレキシブル基板１１、１２の厚さは、例えば、５〜１０００μｍ程度とすることができるが、この厚さに限定されることはない。
【００１７】
フレキシブル基板１１、１２は、印刷、転写、塗装、メッキ、刻印等が施された加飾フィルムであってもよい。また、フレキシブル基板１１、１２は、三次元（３Ｄ）の立体形状が成型可能なものであってもよい。
【００１８】
各々のセンシング部１３は、フレキシブル基板１１とフレキシブル基板１２との間に配置されており、フレキシブル基板１１側において電極１４と接続され、フレキシブル基板１２側において電極１５と接続されている。電極１４、１５には、例えば、金、銀、銅、白金などの導電率の高い材料を用いることができる。なお、電極１４、１５に用いる材料はこれらに限定されることはなく、導電率の高い材料であればこれら以外の材料を用いてもよい。
【００１９】
図１に示すように、複数のセンシング部１３の各々は、フレキシブル基板１１、１２の厚さ方向における温度勾配（温度差）に起因して生じた電極１４と電極１５との間の電圧差を用いて温度を検出することができる。
【００２０】
例えば、フレキシブル基板１２側を基準とした場合は、フレキシブル基板１２側が低温側、フレキシブル基板１１側が高温側であり、フレキシブル基板１２側に対するフレキシブル基板１１側の相対的な温度を検出することができる。つまり、フレキシブル基板１２側（基準側）に対するフレキシブル基板１１側（測定側）の温度差を検出することができる。この場合は、フレキシブル基板１２側（基準側）の温度が一定の温度となるようにすることが好ましい。また、フレキシブル基板１２側の温度が特定できる場合は、フレキシブル基板１２側に対するフレキシブル基板１１側の温度差を検出することで、フレキシブル基板１１側の絶対的な温度を求めることができる。フレキシブル基板１１側を基準とした場合についても同様である。
【００２１】
本実施の形態にかかる温度センサでは、温度センサの感度を高めるために、基準側（低温側）のフレキシブル基板（１１または１２）を冷却するための手段を設けてもよい。例えば、フレキシブル基板側（低温側）を冷却するための手段として、ヒートシンク、フィン、グラファイトシート、放熱シート、ヒートスプレッダーなどの放熱手段や水冷システム等を用いることができる。なお、冷却手段はこれらに限定されることはなく、他の任意の冷却手段を用いてもよい。
【００２２】
また、本実施の形態にかかる温度センサでは、温度センサの感度を高めるために、熱を伝えるための手段を測定側（高温側のフレキシブル基板）に設けてもよい。例えば、熱を伝えるための手段として熱伝導性シートなどを用いることができる。
【００２３】
本実施の形態においてセンシング部１３は、主として熱電変換材料を用いて構成されている。上述のように、熱電変換材料はゼーベック効果を利用して熱を電力に変換する材料である。熱電変換材料の性能は、無次元熱電性能指数（ＺＴ）を用いて評価される。無次元熱電性能指数（ＺＴ）は以下の式（１）を用いて求めることができる。
【００２４】
ＺＴ＝（Ｓ2・σ・Ｔ）／κ  ・・・（１）
【００２５】
ここで、Ｓはゼーベック係数（Ｖ／Ｋ）、σは導電率（Ｓ・ｍ）、Ｔは絶対温度（Ｋ）、κは熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））である。さらに、熱電変換材料から取り出せる電圧は、下記の式（２）を用いて算出することができる。
【００２６】
Ｖ（Ｖ）＝Ｓ（Ｖ／Ｋ）×ΔＴ（Ｋ）  ・・・（２）
【００２７】
式（２）に示すように、熱電変換材料から取り出せる電圧は、同じ熱電変換材料であれば熱電変換材料の両端に生じる温度差ΔＴが大きくなるほど取り出せる電圧は高くなる。
【００２８】
本実施の形態において熱電変換材料は、ゼーベック効果を発現し、熱電変換材料として用いることができる材料であれば特に限定されることはない。一例を挙げると、熱電変換材料は、Ｂｉ−Ｔｅ化合物、Ｐｂ−Ｔｅ化合物、Ｓｂ−Ｔｅ化合物等のテルル系化合物、Ｃｏ−Ｓｂ化合物、Ｆｅ−Ｓｂ化合物、Ｚｎ−Ｓｂ化合物、スクッテルダイト化合物等のアンチモン系化合物、Ｆｅ−Ｓｉ化合物、Ｇｅ−Ｓｉ化合物、Ｍｎ−Ｓｉ化合物、Ｍｇ−Ｓｉ化合物等のシリコン系化合物、六ホウ化物等のホウ素化合物、クラスレート化合物等のガリウム系化合物、ホイスラー化合物、Ａｌクラスレート化合物等のアルミニウム系化合物、ハーフホイスラー金属間化合物等の錫系・希土類系化合物、Ｃｏ酸化物、Ｔｉ酸化物、Ｖ酸化物、Ｚｎ酸化物等の金属酸化物系、炭素材料、有機低分子材料、有機導電性高分子、高分子複合材料等の有機導電性材料を用いることができる。
【００２９】
本実施の形態では、温度センサが柔軟性を有する点、また製造時に熱電変換材料を印刷や塗布で形成することができる点を考慮すると、導電性を有する有機材料（有機導電性材料）を用いて熱電変換材料を構成することが好ましい。
【００３０】
有機導電性材料としては、例えば、チオフェンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、フェニレンビニレンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、アニリンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、ピロールおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、アセチレンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ヘプタジエンおよびその誘導体を骨格にもつポリマー、フタロシアニン類およびそれらの誘導体、ジアミン類、フェニルジアミン類およびそれらの誘導体、ペンタセンおよびその誘導体、ポルフィリンおよびその誘導体、シアニン、キノン、ナフトキノンなどの低分子材料を用いることができる。特に、製造工程や大気下での安定性、また電荷移動度などを考慮すると、ポリチオフェンおよびその誘導体が特に好ましい。
【００３１】
炭素材料としては、例えば、黒鉛、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、グラフェンナノプレート及びグラフェン等を用いることができる。ゼーベック係数と導電率との両立を考慮すると、カーボンナノチューブ、カーボンブラック、グラフェンナノプレート及びグラフェンからなる群から選ばれる少なくとも１種が好ましく、より好ましくはカーボンナノチューブであり、特に好ましくは単層カーボンナノチューブである。これらの炭素材料は、必要に応じて置換基を導入して変性したり、電荷移動を促進し得る化合物を共存させて使用したりすることもできる。
【００３２】
熱電変換材料は、単独で用いてもよく、また複数の熱電変換材料を組合せて用いてもよい。
【００３３】
図２、図３は、本実施の形態にかかる温度センサを説明するための上面図である。本実施の形態にかかる温度センサは、例えば図２に示すように、行方向および列方向に複数のセンシング部１３を配置してもよい。換言すると、複数のセンシング部１３をマトリックス状に配置してもよい。複数のセンシング部１３をこのように配置することで、温度センサ１（フレキシブル基板１１）の面内における温度分布を測定することができる。
【００３４】
また、本実施の形態にかかる温度センサは、例えば図３に示すように、複数のセンシング部１３を短冊状に配置してもよい。複数のセンシング部１３をこのように配置することで、温度センサ１（フレキシブル基板１１）の面内における温度分布（短冊状のセンシング部１３と直行する方向の温度分布、つまり紙面左右方向の温度分布）を測定することができる。
【００３５】
なお、図２、図３の構成は一例であり、複数のセンシング部１３の平面における配置（つまり、温度センサ１の主面の面内における配置）はこれ以外の配置としてもよい。
【００３６】
このように、本実施の形態にかかる温度センサは、基板としてフレキシブル基板１１、１２を用いているので、温度センサに柔軟性を持たせることができる。したがって、例えば、測定対象物が曲面形状を有する場合であっても、温度センサを測定対象物に適切に接触させることができ、測定対象物の温度を正確に測定することができる。よって、本実施の形態にかかる発明により、利便性の高い温度センサを提供することができる。
【００３７】
本実施の形態にかかる温度センサ１の厚さは、５μｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。温度センサ１の厚さを２０ｍｍ以下とすることで、温度センサ１の厚さを薄くすることができ、測定対象物に温度センサを適切に接触させることができる。なお、温度センサの厚さの値は一例であり、本実施の形態にかかる温度センサ１の厚さは温度センサを使用する環境等に応じて適宜変更することができる。
【００３８】
次に、本実施の形態にかかる温度センサの変形例について説明する。
図４は、本実施の形態にかかる温度センサを説明するための断面図である。図４に示す温度センサ２は、センシング部１３が熱電変換材料１７と低熱伝導領域１８とを備えている。これ以外の構成については図１に示した温度センサ１と同様である。
【００３９】
図４に示すように、センシング部１３は、熱電変換材料１７よりも熱伝導率が低い低熱伝導領域１８を一部に有している。低熱伝導領域１８は、センシング部１３におけるフレキシブル基板１１側からフレキシブル基板１２側への熱伝導を低減させるように構成されている。図４に示す構成例では、センシング部１３の熱電変換材料１７は厚さ方向と平行な平面で切断した際の断面形状がコ字状である。そして、熱電変換材料１７のコ字状の断面の上面が電極１４と接続されており、熱電変換材料１７のコ字状の断面の下面が電極１５と接続されている。熱電変換材料１７のコ字状の断面の上面と下面との間には低熱伝導領域１８が形成されている。
【００４０】
上述のように、本実施の形態にかかる温度センサは、センシング部１３（熱電変換材料）の上部と下部との間に温度差が生じることで電圧差が発生し、この発生した電圧差（温度を示す信号）を検出している。このとき、センシング部１３の上部（フレキシブル基板１１側）の熱は、センシング部１３の上部から下部へと伝導するので、センシング部１３の上部と下部との間の温度差は次第に小さくなり、この結果、センシング部１３で発生した電圧差（温度を示す信号）が次第に小さくなる。そして、センシング部１３全体で温度が均一になると、センシング部１３の上部と下部との温度差がなくなるので、センシング部１３の電圧差（温度を示す信号）が検出されなくなる。すなわち、本実施の形態にかかる温度センサは、センシング部１３の上部から下部へと伝わる熱を少なくする（熱が伝わりにくくする）ことが重要である。
【００４１】
ここで、熱の伝わりやすさの指標となるのが熱抵抗Ｒ（ｍ２・Ｋ／Ｗ）であり、熱抵抗が高いほど熱が伝わりにくく、熱抵抗が低いほど熱が伝わりやすい。熱抵抗Ｒは、熱電変換材料の熱伝導率λ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））と、熱が伝わる距離ｄ（ｍ）（図１、図４では厚さ）の値を用いて、下記式（３）で表すことができる。
【００４２】
Ｒ＝ｄ／λ    ・・・（３）
【００４３】
さらに、熱の伝わる方向に対して、熱伝導率の異なる領域が存在する場合には、下記式（４）のように領域毎の熱抵抗を求め、足し合わせた熱抵抗の和が全体の熱抵抗ＲＴとなる。
【００４４】
ＲＴ＝Σ（ｄｎ／λｎ）  ・・・（４）
【００４５】
ここでｎは熱伝導の異なる領域の数を表し、１以上の整数である。また、ｄｎはｎ個目の領域の距離（厚さ）を、λｎはｎ個目の領域の熱伝導率である。
【００４６】
式（４）に示すように、センシング部１３の内部に熱伝導率が低い領域（低熱伝導領域１８）が存在することで、センシング部１３の厚さ方向の熱抵抗が高くなる。よって、センシング部１３の上部と下部との間の温度差を保つことができ、Ｓ／Ｎ比の良好な高感度な温度検出を行うことができる。また、同様に、センシング部１３の内部に低熱伝導領域１８を存在させることで、センシング部１３の厚さを薄くしても、センシング部１３の上部と下部との間において高い熱抵抗を保つことができる。したがって、センシング部１３の薄型化と小型化を実現することができる。
【００４７】
低熱伝導領域１８を構成する材料は、熱電変換材料１７よりも熱伝導率が低い材料であればどのような材料を用いてもよいが、特に熱電変換材料１７との熱伝導率の差が大きいほど好ましい。また、低熱伝導領域１８を構成する材料の形状に特に制限はなく、例えば、樹脂、ゲル、紙、木、繊維、布、発泡体、セラミック、金属、化合物等の単体で形状を維持できる材料を用いてもよい。また、領界面を形成できるのであれば、例えば、空気、ガス等の気体、水、溶剤、液状化合物、液状樹脂化合物等の液体など特定の形状を有さない材料を用いてもよい。これらの構成成分は、１種類でもよく、また２種類以上を組み合わせて使用してもよい。熱伝導率が低いこと、またハンドリングを考慮すると、低熱伝導領域１８を構成する材料には、樹脂、紙、発泡体、繊維、空気等を用いることが好ましい。これらの中でも特に発泡体、繊維、紙を用いることが好ましい。
【００４８】
なお、熱電変換材料１７および低熱伝導領域１８の配置は、センシング部１３全体の熱伝導率が下がるような配置であれば、デバイス設計に応じて自由に設計することができる。
【００４９】
図５（ａ）〜（ｉ）は、センシング部１３における熱電変換材料１７と低熱伝導領域１８の配置例を示す断面図である。図５（ａ）は、センシング部１３の中央部の一部に低熱伝導領域１８が配置されている構成例を示している。図５（ｂ）、（ｃ）、（ｇ）は、センシング部１３の上部の一部に低熱伝導領域１８が配置されている構成例を示している。図５（ｄ）、（ｆ）は、センシング部１３の上部から下部の一部に低熱伝導領域１８が配置されている構成例を示している。図５（ｅ）は、センシング部１３の上部の一部および中央部の一部に低熱伝導領域１８が配置されている構成例を示している。図５（ｈ）は、センシング部１３の内部に円形（球状）の低熱伝導領域１８が配置されている構成例を示している。図５（ｉ）は、センシング部１３の内部にランダムに低熱伝導領域１８が配置されている構成例を示している。
【００５０】
図５（ａ）〜（ｉ）に示す構成のように、センシング部１３内に低熱伝導領域１８を設けることで、センシング部１３の上部から下部への熱伝導を低減させることができる。なお、図５（ａ）〜（ｉ）に示した構成は一例であり、本実施の形態ではセンシング部１３の構成はこれら以外の構成としてもよい。
【００５１】
温度センサの感度は、センシング部１３と測定対象物との接触面積（実際に接触しているのはフレキシブル基板と測定対象物）が大きく、さらに、センシング部１３の厚さ方向の温度差が保たれるほど向上する。したがって、センシング部１３の構成は、図４、図５（ａ）、（ｈ）に示すように、センシング部１３の上部表面全体とセンシング部１３の下部表面全体がそれぞれ熱電変換材料１７で構成されていることが好ましい。
【００５２】
また本実施の形態では、熱電変換材料１７は、フレキシブルな繊維基材と、当該繊維基材に含浸された導電性材料と、を用いて構成してもよい。さらに、低熱伝導領域１８は断熱材を用いて構成してもよい。この場合は、図６に示すように、熱電変換材料１７を折り曲げて、内部に断熱材（低熱伝導領域１８）を挟むことでセンシング部１３を構成することができる。
【００５３】
すなわち、繊維基材に導電性材料を含浸させて熱電変換材料１７を構成した場合は、熱電変換材料１７に柔軟性を持たせることができる。この場合は、図６に示すように、柔軟性のある熱電変換材料１７で断熱材（低熱伝導領域１８）を挟むことでセンシング部１３を形成することができる。したがって、低熱伝導領域１８を有するセンシング部１３を容易に形成することができる。
【００５４】
また本実施の形態では、図７に示すように、フレキシブルな基材２１上に複数の熱電変換材料２２を短冊状に形成する。そして、図８に示すように、短冊状の熱電変換材料２２の長手方向の一端がフレキシブル基板１１側（上側）となるように（図４参照）、他端がフレキシブル基板１２側（下側）となるように熱電変換材料２２が形成された基材２１を折り曲げて、内部に断熱材（低熱伝導領域２３）を挟むことでセンシング部１３を形成してもよい。なお、基材２１を構成する材料については、上記で列挙したフレキシブル基板１１、１２を構成する材料と同様の材料を用いることができる。
【００５５】
また本実施の形態では、発泡体に熱電変換材料１７を含浸させることで、センシング部１３を構成してもよい。この場合は、発泡体が図４に示した低熱伝導領域１８に対応する。
【００５６】
上述のようにして形成したセンシング部１３（図６、図８参照）は、その後、上側に電極１４とフレキシブル基板１１を設け、下側に電極１５とフレキシブル基板１２を設けることで、図４に示したような温度センサ２を形成することができる。
【００５７】
また、図９に示すように、本実施の形態ではｐ型半導体とｎ型半導体を用いてセンシング部を構成してもよい。具体的には、図９に示すように、温度センサ３の下側のフレキシブル基板１２に電極３３と電極３４とを設け、その上にｐ型半導体３１とｎ型半導体３２をそれぞれ配置する。また、温度センサ３の上側のフレキシブル基板１１に電極３５を設け、電極３５を用いてｐ型半導体３１の上端とｎ型半導体３２の上端とを電気的に接続する。
【００５８】
図９に示す温度センサ３においても、ｐ型半導体３１とｎ型半導体３２の厚さ方向における温度差に起因して、電極３３と電極３４との間に電圧差（起電力）が生じる。したがって、この電圧差を測定することで、フレキシブル基板１１側の温度を検出することができる。図９に示すように、熱電変換材料としてｐ型半導体３１とｎ型半導体３２とを用いた場合は、単一の熱電変換材料を用いた場合よりも大きな電位差を得ることができる。したがって、温度センサの感度を向上させることができる。
【００５９】
例えば、ｐ型半導体３１およびｎ型半導体３２の材料には上述した熱電変換材料を用いることができる。また上述した材料に、適宜、ドーパントを添加することで、ｐ型またはｎ型の半導体を得ることができる。
【００６０】
次に、本実施の形態にかかる温度センサ（図１参照）の製造方法について説明する。
温度センサ１を製造する際は、まずフレキシブル基板１１、１２に電極１４、１５のパターンを形成する。例えば、電極１４、１５は、スパッタ法などの蒸着法を用いることで形成することができる。また、金属粉末をペースト状にした導電ペースト（銀ペーストなど）を、印刷法（スクリーン印刷など）を用いてフレキシブル基板１１、１２上に印刷して電極１４、１５のパターンを形成してもよい。
【００６１】
次に、センシング部１３を形成する。センシング部１３は、バルク体の熱電変換材料を切削、研磨して形成してもよい。この場合は、形成したセンシング部１３を、下側の電極１５上に配置する。
【００６２】
また、センシング部１３は、フレキシブル基板１２（電極１５）に熱電変換材料を印刷することで形成してもよい。具体的には、熱電変換材料の粒子を含む液体を、フレキシブル基板１２に形成された電極１５の上に印刷することで、電極１５上にセンシング部１３を形成してもよい。この場合は必要に応じて、熱電変換材料の粒子を含む液体に、溶剤、バインダー、添加剤等を加えてもよい。また、印刷を用いて熱電変換材料を形成する場合は、熱電変換材料として、導電性を有する有機材料を用いてもよい。
【００６３】
その後、センシング部１３の上にフレキシブル基板１１を配置する。具体的には、上側の電極１４がセンシング部１３と接触するように、フレキシブル基板１１を位置決めして、フレキシブル基板１１とフレキシブル基板１２とを貼り合わせる。これにより、温度センサ１を形成することができる。
【００６４】
また、低熱伝導領域１８を有するセンシング部１３（図４〜図８参照）を形成する場合は、次のような方法を用いることができる。例えば、木や紙などの低熱伝導材料で構成した低熱伝導領域１８の周囲に、シート状にした熱電変換材料１７を巻きつけることで、センシング部１３を形成してもよい（図６参照）。また、熱電変換材料よりも熱伝導率の低い材料を、熱電変換材料の粒子を含む液体に分散させた後、この分散液をフレキシブル基板上に塗工して、硬化することでセンシング部１３を形成してもよい。この場合は、熱電変換材料１７の内部に低熱伝導領域１８を形成することができる（図５（ｈ）参照）。また、発泡体（繊維やスポンジ状の成形物）に液状の熱電変換材料を含浸させることで、センシング部１３を構成してもよい。この場合は、発泡体が低熱伝導領域に対応する。
【００６５】
なお、上述した温度センサの製造方法は一例であり、本実施の形態では他の製造方法を用いて温度センサを製造してもよい。
【００６６】
本実施の形態にかかる温度センサ１は複数のセンシング部１３を備えるので（図２、図３参照）、温度センサ１（フレキシブル基板１１）の面内における温度を同時に測定することができる。したがって、温度センサ１の面内における温度分布を測定することができる。また、本実施の形態にかかる温度センサ１は柔軟性を備えるので、測定対象物の表面形状が曲面形状であっても、この曲面形状に温度センサ１の表面を適切に接触させることができる。したがって、測定対象物の表面形状が曲面形状であっても、測定対象物の表面の温度分布を測定することができる。
【００６７】
上述のように、本実施の形態にかかる温度センサ１は柔軟性を備えるので、様々な測定対象物の温度を測定することができる。一例を挙げると、体温分布の測定、回路等の電子機器の局所発熱の検知などに使用することができる。
【００６８】
本実施の形態にかかる温度センサ１において、複数のセンシング部１３で検出された電圧差（信号）は、ディスプレイに個別に表示させてもよく、またサーモグラフのように温度分布を視覚的に表示するようにしてもよい。
【００６９】
また、上述のように、本実施の形態にかかる温度センサ１で得られる温度情報は相対温度（つまり、フレキシブル基板１２側の温度に対するフレキシブル基板１１側の温度）である。このため、本実施の形態にかかる温度センサ１を用いて温度検出を行う場合には、必要に応じて、複数のセンシング部１３で検出された電圧差のデータに対して所定の処理を施し、データを正規化して温度分布情報としてもよい。さらに、基準温度を別途測定し、正規化した温度分布情報や検量線等と組合せることで、相対温度ではなく絶対温度の情報としてもよい。例えば、フレキシブル基板１２側の温度を基準温度（一定）となるように設定し、フレキシブル基板１２側に対するフレキシブル基板１１側の温度差を検出することで、フレキシブル基板１１側の絶対的な温度を求めることができる。
【００７０】
＜実施の形態２＞
次に本発明の実施の形態２について説明する。
図１０、図１１はそれぞれ、実施の形態２にかかる温度センサを説明するための断面図及び上面図である。図１０、図１１に示すように、本実施の形態にかかる温度センサ４は、フレキシブル基板４１、センシング部４３、及び電極４４、４５を備える。本実施の形態では、フレキシブル基板４１の面内方向における温度勾配に起因して生じた電圧差（起電力）を用いて温度を検出する構成について説明する。これ以外の構成については、実施の形態１で説明した温度センサと同様であるので重複した説明は適宜省略する。
【００７１】
図１０、図１１に示すように、本実施の形態にかかる温度センサ４は、フレキシブル基板４１の上にセンシング部４３が形成されている。複数のセンシング部４３の各々は、フレキシブル基板４１の面内方向において伸びるように配置されるとともに、センシング部４３の長手方向の一方側において電極４４と接続されており、センシング部４３の長手方向の他方側において電極４５と接続されている。本実施の形態にかかる温度センサ４は、フレキシブル基板４１の面内方向における温度勾配に起因して生じた電極４４と電極４５との間の電圧差を用いて温度を検出する。
【００７２】
例えば、電極４５側（紙面右側）を基準とした場合は、電極４５側が低温側、電極４４側が高温側であり、電極４５側に対する電極４４側の相対的な温度を検出することができる。つまり、電極４５側に対する電極４４側の温度差を検出することができる。この場合は、電極４５側（基準側）の温度が一定の温度となるようにすることが好ましい。また、電極４５側の温度が特定できる場合は、電極４５側に対する電極４４側の温度差を検出することで、電極４４側の絶対的な温度を求めることができる。電極４４側（紙面左側）を基準とした場合についても同様である。
【００７３】
本実施の形態にかかる温度センサでは、温度センサの感度を高めるために、基準側（低温側）の電極４５を冷却するための手段を備えていてもよい。例えば、電極４５側（低温側）を冷却するための手段として、ヒートシンク、フィン、グラファイトシート、放熱シート、ヒートスプレッダーなどの放熱手段や水冷システム等を用いることができる。なお、冷却手段はこれらに限定されることはなく、他の任意の冷却手段を用いてもよい。
【００７４】
また、本実施の形態にかかる温度センサでは、温度センサの感度を高めるために、熱を伝えるための手段を測定側（高温側のフレキシブル基板）に設けてもよい。例えば、熱を伝えるための手段として熱伝導性シートなどを用いることができる。
【００７５】
本実施の形態においてフレキシブル基板４１、センシング部４３、及び電極４４、４５を構成する材料は、実施の形態１で説明した温度センサが備えるフレキシブル基板１１、１２、センシング部１３、及び電極１４、１５を構成する材料と同様の材料を用いることができる。
【００７６】
また、本実施の形態にかかる温度センサにおいても実施の形態１にかかる温度センサと同様に、センシング部１３は、熱電変換材料よりも熱伝導率が低い低熱伝導領域を一部に備えていてもよい。
【００７７】
すなわち、図１２、図１３に示す温度センサ５ように、熱電変換材料４７と低熱伝導領域４８とを用いてセンシング部１３を構成してもよい。具体的に説明すると、図１２、図１３に示すように、センシング部４３は、熱電変換材料４７よりも熱伝導率が低い低熱伝導領域４８を一部に有している。低熱伝導領域４８は、センシング部４３における電極４４側から電極４５側への熱伝導を低減させるように構成されている（電極４５側を低温側とした場合）。
【００７８】
図１２、図１３に示す構成例では、センシング部４３の熱電変換材料４７はフレキシブル基板４１の面内方向に伸びており、熱電変換材料４７の中央部付近の上部に低熱伝導領域４８が設けられている。なお、低熱伝導領域４８を配置する場所は図１２、図１３に示す場所に限定されることはなく、センシング部４３の電極４４と電極４５との間であればどのような場所に設けてもよい。換言すると、センシング部４３における電極４４側から電極４５側への熱伝導を低減させることができる位置であれば、任意の場所に配置することができる。なお、低熱伝導領域４８を構成する材料については、実施の形態１で説明した場合と同様であるので重複した説明は省略する。
【００７９】
また、本実施の形態では、熱電変換材料よりも熱伝導率の低い材料を、熱電変換材料の粒子を含む液体に分散させた後、この分散液をフレキシブル基板４１上に塗工して硬化することでセンシング部４３を形成してもよい。この場合は、熱電変換材料４７の内部に低熱伝導領域４８を形成することができる（図５（ｈ）参照）。また、発泡体（繊維やスポンジ状の成形物）に液状の熱電変換材料を含浸させることで、センシング部４３を構成してもよい。この場合は、発泡体が低熱伝導領域に対応する。
【００８０】
本実施の形態にかかる温度センサ４、５においても、基板としてフレキシブル基板４１を用いているので、温度センサに柔軟性を持たせることができる。したがって、例えば、測定対象物が曲面形状を有する場合であっても、温度センサを測定対象物に適切に接触させることができ、測定対象物の温度を正確に測定することができる。よって、本実施の形態にかかる発明により、利便性の高い温度センサを提供することができる。
【００８１】
なお、図１０〜図１３に示す構成例では、センシング部４３、及び電極４４、４５が露出している構成を示したが、本実施の形態にかかる温度センサは、センシング部４３、及び電極４４、４５の上面を覆うようにカバーを更に設けてもよい。カバーは、例えばフレキシブル基板４１と同様の材料や樹脂材料を用いて構成することができる。上部にカバーを設けることで、センシング部４３、及び電極４４、４５が直接測定対象物と接することを防ぐことができる。
【実施例】
【００８２】
次に、本発明の実施例について説明する。以下で説明する実施例では、熱電変換材料を用いて温度センサを作製し、作製した温度センサを用いて温度を検出することができるか否かについて検証した。
【００８３】
＜実施例１＞
実施例１にかかる温度センサを下記の方法を用いて作製した。実施例１にかかる温度センサは、図１に示した温度センサ１の構成に対応している。
【００８４】
まず、５０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム（フレキシブル基板１２に対応）上に５ｍｍ×１０ｍｍの銀ペーストを間隔が１ｃｍとなるように一直線上に５ヶ所に塗布することにより電極１５を形成した。次に、各電極１５の中央部に、センシング部１３となる断面５ｍｍ×５ｍｍ、厚さ１５ｍｍにダイシングされたｎ型半導体を配置した。ｎ型半導体には、Ｂｉ２Ｔｅ３を用いた。Ｂｉ２Ｔｅ３の３００Ｋにおける熱伝導率およびゼーベック係数はそれぞれ１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、−１８０μＶ／Ｋである。
【００８５】
さらに、５０μｍのＰＥＴフィルム（図１のフレキシブル基板１１に対応）に電極１４を形成した。電極１４の配置は、電極１５の配置と対応する位置とした。そして、センシング部１３の上部と電極１４の中央部とが接するように、下部のＰＥＴフィルム（フレキシブル基板１２に対応）と上部のＰＥＴフィルム（フレキシブル基板１１に対応）を貼り合わせた。その後、１５０℃３０分の条件で電極の銀ペーストを乾燥・硬化させ、電極１４、１５とセンシング部１３とを一体化させて、実施例１にかかる温度センサを作製した。
【００８６】
このようにして作製した実施例１にかかる温度センサを用いて、センシング部１３における電圧差を測定して温度を求めた。具体的には、電極１５のセンシング部１３と接していない電極部分を電圧計の一端に、電極１４のセンシング部１３と接していない電極部分を電圧計の他端にそれぞれ接続した。そして、センシング部１３における温度差に起因して生じた起電力を電圧計を用いて測定した。他の４つの電極についても同様に電圧計を接続して起電力を測定した。なお、以下では５つのセンシング部を区別するために、センシング部Ｓ１１〜Ｓ１５と記載する。
【００８７】
２７℃雰囲気下において、上部のＰＥＴフィルム（フレキシブル基板１１に対応）の上に４０℃の金属ブロックと６０℃の金属ブロックを設置した。４０℃の金属ブロックはセンシング部Ｓ１１〜Ｓ１３と対応する位置に、６０℃の金属ブロックはセンシング部Ｓ１４〜Ｓ１５と対応する位置にそれぞれ設置した。そして、金属ブロックを設置した直後のセンシング部Ｓ１１〜Ｓ１５における起電力を、電圧計を用いて測定した。
【００８８】
この結果、４０℃の金属ブロックに対応するセンシング部Ｓ１１〜Ｓ１３の電圧値はそれぞれ、−２２６０μＶ、−２３７０μＶ、−２２９０μＶであった。これらの電圧値を用いてセンシング部Ｓ１１〜Ｓ１３の上部の温度を求めると、それぞれ３９．６℃、４０．２℃、３９．７℃であった。また、６０℃の金属ブロックに対応するセンシング部Ｓ１４〜Ｓ１５の電圧値はそれぞれ、−５８２０μＶ、−５９００μＶであった。これらの電圧値を用いてセンシング部Ｓ１４〜Ｓ１５の上部の温度を求めると、それぞれ５９．３℃、５９．８℃であった。
【００８９】
以上の結果から、実施例１にかかる温度センサを用いて正確に温度を測定することができることが検証できた。
【００９０】
＜実施例２＞
実施例２にかかる温度センサを下記の方法を用いて作製した。実施例２にかかる温度センサは、図１に示した温度センサ１の構成に対応している。実施例２にかかる温度センサは、実施例１にかかる温度センサと比べて、使用している熱電変換材料が異なる。
【００９１】
まず、５０μｍのＰＥＴフィルム（図１のフレキシブル基板１２に対応）上に５ｍｍ×１０ｍｍの銀ペーストを間隔が１ｃｍとなるように９箇所（縦３列、横３行）に塗布することにより電極１５を形成した。次に、各電極１５の中央部に５ｍｍ×５ｍｍの大きさのセンシング部１３を、ポリチオフェン誘導体の一種であるＯｒｇａｃｏｎ  ＥＬ−Ｐ  ５０１５（ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ社製ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸からなる複合物）をスクリーン印刷することにより形成、乾燥させて作製した。さらに同じ部分にスクリーン印刷と乾燥を９サイクル繰り返すことにより、２５０μｍのセンシング部１３を形成した。このセンシング部の３００Ｋにおける熱伝導率およびゼーベック係数はそれぞれ０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、＋１７μＶ／Ｋである。
【００９２】
さらに、５０μｍのＰＥＴフィルム（フレキシブル基板１１に対応）に電極１４を形成した。電極１４の配置は、電極１５の配置と対応する位置とした。そして、センシング部１３の上部と電極１４の中央部とが接するように、下部のＰＥＴフィルム（フレキシブル基板１２に対応）と上部のＰＥＴフィルム（フレキシブル基板１１に対応）を貼り合わせた。その後、１５０℃３０分の条件で電極の銀ペーストを乾燥・硬化させ、電極１４、１５とセンシング部１３とを一体化させて、実施例２にかかる温度センサを作製した。
【００９３】
このようにして作製した実施例２にかかる温度センサを用いて、センシング部１３における電圧差を測定して温度を求めた。具体的には、電極１５のセンシング部１３と接していない電極部分を電圧計の一端に、電極１４のセンシング部１３と接していない電極部分を電圧計の他端にそれぞれ接続した。そして、センシング部１３における温度差に起因して生じた起電力を、電圧計を用いて測定した。他の８つの電極についても同様に電圧計を接続して起電力を測定した。なお、以下では９つのセンシング部を区別するために、センシング部Ｓ２１〜Ｓ２９と記載する。
【００９４】
２７℃雰囲気下において、上部のＰＥＴフィルム（フレキシブル基板１１に対応）の上に、４０℃の金属ブロックと６０℃の金属ブロックと８０℃の金属ブロックをそれぞれ設置した。４０℃の金属ブロックはセンシング部Ｓ２１〜Ｓ２３と対応する位置に、６０℃の金属ブロックはセンシング部Ｓ２４〜Ｓ２６と対応する位置に、８０℃の金属ブロックはセンシング部Ｓ２７〜Ｓ２９と対応する位置にそれぞれ設置した。そして、金属ブロックを設置した直後のセンシング部Ｓ２１〜Ｓ２９における起電力を、電圧計を用いて測定した。
【００９５】
この結果、４０℃の金属ブロックに対応するセンシング部Ｓ２１〜Ｓ２３の電圧値はそれぞれ、２１８μＶ、２０７μＶ、２１３μＶであった。これらの電圧値を用いてセンシング部Ｓ２１〜Ｓ２３の上部の温度を求めると、それぞれ３９．８℃、３９．２℃、３９．５℃であった。
【００９６】
６０℃の金属ブロックに対応するセンシング部Ｓ２４〜Ｓ２６の電圧値はそれぞれ、５４４μＶ、５５８μＶ、５４６μＶであった。これらの電圧値を用いてセンシング部Ｓ２４〜Ｓ２６の上部の温度を求めると、それぞれ５９℃、５９．８℃、５９．１℃であった。
【００９７】
８０℃の金属ブロックに対応するセンシング部Ｓ２７〜Ｓ２９の電圧値はそれぞれ、８８４μＶ、８７４μＶ、８７９μＶであった。これらの電圧値を用いてセンシング部Ｓ２７〜Ｓ２９の上部の温度を求めると、それぞれ７９℃、７８．４℃、７８．７℃であった。
【００９８】
以上の結果から、実施例２にかかる温度センサを用いて正確に温度を測定することができることが検証できた。また、スクリーン印刷でセンシング部１３を形成した場合であっても、温度センサを用いて温度を測定することができた。
【００９９】
＜実施例３＞
実施例３にかかる温度センサを下記の方法を用いて作製した。
まず、２０ｍｍ×４０ｍｍの紙ウエス（厚さ５μｍ）にＣｌｅｖｉｏｓ  ＰＨ１０００（Ｈｅｒａｅｕｓ社製ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を含浸させ、室温にて１２時間乾燥させた。ＰＨ１０００を含有する紙ウエスの長辺を半分に折り、その間に１５ｍｍ×１５ｍｍ（厚み５７０μｍ）の厚紙を挟んでセンシング部Ｓ３１を形成した。
【０１００】
厚紙の一方の面上にある紙ウエスを上部側紙ウエスとし、もう一方の面上にある紙ウエスを下部側紙ウエスと呼ぶ。このＰＨ１０００を含有する紙ウエスの３００Ｋにおける熱伝導率およびゼーベック係数はそれぞれ、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、＋１８μＶ／Ｋである。なお、実施例３にかかるセンシング部は厚紙を含有しているため、センシング部の熱伝導率はさらに低いことが予想される。
【０１０１】
その後、５０μｍのＰＥＴフィルム上に３０ｍｍ×１０ｍｍの銀ペースト塗布したものを２つ作製し、各々の銀ペーストを上部電極および下部電極とした。下部電極が下部側紙ウエスの中央部となるように、また上部電極が上部側紙ウエスの中央部となるように、２枚のＰＥＴフィルムを貼り合せて、実施例３にかかる温度センサを作製した。
【０１０２】
上部電極のセンシング部と接していない電極部分を電圧計の一端に、下部電極のセンシング部と接していない電極部分を電圧計の他端にそれぞれ接続した。そして、センシング部における温度差に起因して生じた起電力を電圧計を用いて測定した。
【０１０３】
２７℃雰囲気下において、上部のＰＥＴフィルムの上に４０℃の金属ブロックを設置した。そして、金属ブロックを設置した後、５分経過後のセンシング部Ｓ３１における起電力を、電圧計を用いて測定したところ、電圧値は２１５μＶであった。この電圧値を用いてセンシング部Ｓ３１の上部の温度を求めると３８．９℃であった。
【０１０４】
以上の結果から、導電性を有する有機材料を紙ウエスに含浸させてセンシング部を作製した場合であっても温度センサを形成することができた。また、実施例３では、センシング部に低熱伝導領域（厚紙）を設けて、センシング部の熱伝導率を低くしている。したがって、金属ブロックを設置した後、５分経過後においてもセンシング部の温度を測定することができた。つまり、センシング部の温度が均一になることを抑制できたと考えられる。
【０１０５】
＜実施例４＞
実施例４にかかる温度センサを下記の方法を用いて作製した。
まず、２０ｍｍ×２０ｍｍの紙ウエス（厚さ１００μｍ）にＣｌｅｖｉｏｓ  ＰＨ１０００（Ｈｅｒａｅｕｓ社製ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）を含浸させ、室温にて１２時間乾燥させることによりセンシング部Ｓ４１を形成した。このＰＨ１０００を含有する紙ウエスの３００Ｋにおける熱伝導率およびゼーベック係数はそれぞれ、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）、＋１８μＶ／Ｋである。
【０１０６】
次に、５０μｍのＰＥＴフィルム上に３０ｍｍ×１０ｍｍの銀ペースト塗布したものを２つ作製し、各々の銀ペーストを上部電極および下部電極とした。下部電極が下部側紙ウエスの中央部となるように、また上部電極が上部側紙ウエスの中央部となるように、２枚のＰＥＴフィルムを貼り合せて、実施例４にかかる温度センサを作製した。
【０１０７】
上部電極のセンシング部と接していない電極部分を電圧計の一端に、下部電極のセンシング部と接していない電極部分を電圧計の他端にそれぞれ接続した。そして、センシング部における温度差に起因して生じた起電力を電圧計を用いて測定した。
【０１０８】
２７℃雰囲気下において、上部のＰＥＴフィルムの上に４０℃の金属ブロックを設置した。そして、金属ブロックを設置した直後のセンシング部Ｓ４１における起電力を、電圧計を用いて測定したところ、電圧値は２１０μＶであった。この電圧値を用いてセンシング部Ｓ４１の上部の温度を求めると３８．７℃であった。
【０１０９】
以上の結果から、導電性を有する有機材料を紙ウエスに含浸させてセンシング部を作製した場合であっても温度センサを形成することができた。
【０１１０】
＜実施例５＞
実施例５にかかる温度センサを下記の方法を用いて作製した。実施例５にかかる温度センサは、図１に示した温度センサ１の構成に対応している。実施例５にかかる温度センサは、実施例１にかかる温度センサと比べて、使用している熱電変換材料が異なる。
【０１１１】
まず、５０μｍのＰＥＴフィルム（図１のフレキシブル基板１２に対応）上に５ｍｍ×１０ｍｍの銀ペーストを間隔が１ｃｍとなるように９箇所（縦３列、横３行）に塗布することにより電極１５を形成した。
【０１１２】
次に、カーボンナノチューブを含む熱電変換材料を作製した。具体的には、楠本化成社製単層カーボンナノチューブ「ＴＵＢＡＬＬ」を０．４質量部、下記の有機化合物Ａを０．４質量部、Ｎ−メチルピロリドンを７９．２質量部それぞれ準備して混合した。更にジルコニアビーズ（粒子径φ１．２５ｍｍ）を１４０質量部加え、分散機で２時間振とう後、ろ過してジルコニアビーズを除去し、熱電変換材料を含む分散液を作製した。
【０１１３】
【化１】
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【０１１４】
次に、各電極１５の中央部に、５ｍｍ×５ｍｍの大きさのセンシング部１３を形成した。具体的には、上述のようにして作製した熱電変換材料を含む分散液を、各電極の上にスクリーン印刷し、その後乾燥させることで作製した。さらに同じ部分にスクリーン印刷と乾燥を９サイクル繰り返すことにより、２５０μｍのセンシング部１３を形成した。このセンシング部の３００Ｋにおける熱伝導率およびゼーベック係数はそれぞれ８Ｗ／（ｍ・Ｋ）、＋６５．３μＶ／Ｋである。
【０１１５】
さらに、５０μｍのＰＥＴフィルム（フレキシブル基板１１に対応）に電極１４を形成した。電極１４の配置は、電極１５の配置と対応する位置とした。そして、センシング部１３の上部と電極１４の中央部とが接するように、下部のＰＥＴフィルム（フレキシブル基板１２に対応）と上部のＰＥＴフィルム（フレキシブル基板１１に対応）を貼り合わせた。その後、１５０℃３０分の条件で電極の銀ペーストを乾燥・硬化させ、電極１４、１５とセンシング部１３とを一体化させて、実施例５にかかる温度センサを作製した。
【０１１６】
このようにして作製した実施例５にかかる温度センサを用いて、センシング部１３における電圧差を測定して温度を求めた。具体的には、電極１５のセンシング部１３と接していない電極部分を電圧計の一端に、電極１４のセンシング部１３と接していない電極部分を電圧計の他端にそれぞれ接続した。そして、センシング部１３における温度差に起因して生じた起電力を、電圧計を用いて測定した。他の８つの電極についても同様に電圧計を接続して起電力を測定した。なお、以下では９つのセンシング部を区別するために、センシング部Ｓ５１〜Ｓ５９と記載する。
【０１１７】
２７℃雰囲気下において、上部のＰＥＴフィルム（フレキシブル基板１１に対応）の上に、４０℃の金属ブロックと６０℃の金属ブロックと８０℃の金属ブロックをそれぞれ設置した。４０℃の金属ブロックはセンシング部Ｓ５１〜Ｓ５３と対応する位置に、６０℃の金属ブロックはセンシング部Ｓ５４〜Ｓ５６と対応する位置に、８０℃の金属ブロックはセンシング部Ｓ５７〜Ｓ５９と対応する位置にそれぞれ設置した。そして、金属ブロックを設置した直後のセンシング部Ｓ５１〜Ｓ５９における起電力を、電圧計を用いて測定した。
【０１１８】
この結果、４０℃の金属ブロックに対応するセンシング部Ｓ５１〜Ｓ５３の電圧値はそれぞれ、８１６．３μＶ、８３５．８μＶ、８２２．８μＶであった。これらの電圧値を用いてセンシング部Ｓ５１〜Ｓ５３の上部の温度を求めると、それぞれ３９．５℃、３９．８℃、３９．６℃であった。
【０１１９】
６０℃の金属ブロックに対応するセンシング部Ｓ５４〜Ｓ５６の電圧値はそれぞれ、２１４１．８μＶ、２１５４．９μＶ、２１２２．３μＶであった。これらの電圧値を用いてセンシング部Ｓ５４〜Ｓ５６の上部の温度を求めると、それぞれ５９．８℃、６０℃、５９．５℃であった。
【０１２０】
８０℃の金属ブロックに対応するセンシング部Ｓ５７〜Ｓ５９の電圧値はそれぞれ、３４４７．８μＶ、３４５４．４μＶ、３４２１．７μＶであった。これらの電圧値を用いてセンシング部Ｓ５７〜Ｓ５９の上部の温度を求めると、それぞれ７９．８℃、７９．９℃、７９．４℃であった。
【０１２１】
以上の結果から、実施例５にかかる温度センサを用いて正確に温度を測定することができることが検証できた。また、カーボンナノチューブを含む熱電変換材料を用いてセンシング部１３を形成した場合であっても、温度センサを用いて温度を測定することができた。
【０１２２】
以上、本発明を上記実施の形態に即して説明したが、本発明は上記実施の形態の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【０１２３】
１、２、３、４、５  温度センサ
１１、１２  フレキシブル基板
１３  センシング部
１４、１５  電極
１７  熱電変換材料
１８  低熱伝導領域
２１  基材
２２  熱電変換材料
２３  断熱材（低熱伝導領域）
３１  ｐ型半導体
３２  ｎ型半導体
３３、３４、３５  電極
４１  フレキシブル基板
４３  センシング部
４４、４５  電極
４７  熱電変換材料
４８  低熱伝導領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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