(57)【要約】【課題】  外気等の熱の影響を受け難く、効率的に熱伝導によって正確かつ熱応答性の高い温度センサを提供すること。【解決手段】  感熱部２と、感熱部に直接又は絶縁性膜３を介して設置され感熱部よりも大きい熱伝導率を有する熱伝導体４とを備え、熱伝導体が、感熱部側に設置面を有して感熱部に直接又は絶縁性膜を介して設置された板状又はブロック状の第１熱伝導体部４Ａと、第１熱伝導体部の設置面の反対側に設置された板状又はブロック状の第２熱伝導体部４Ｂとを備え、第２熱伝導体部が、第１熱伝導体部側とは反対側に測定対象物Ｓに対向させる対向面４ａを有し、対向面が前記第１熱伝導体部の前記設置面よりも小さい面積に設定されている。【選択図】図１
2020016484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感熱部と、
前記感熱部に直接又は絶縁性膜を介して設置され前記感熱部よりも大きい熱伝導率を有する熱伝導体とを備え、
前記熱伝導体が、前記感熱部側に設置面を有して前記感熱部に直接又は前記絶縁性膜を介して設置された板状又はブロック状の第１熱伝導体部と、
前記第１熱伝導体部の前記設置面の反対側に設置された板状又はブロック状の第２熱伝導体部とを備え、
前記第２熱伝導体部が、前記第１熱伝導体部側とは反対側に測定対象物に対向させる対向面を有し、前記対向面が前記第１熱伝導体部の前記設置面よりも小さい面積に設定されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の温度センサにおいて、
前記第２熱伝導体部の熱容量が、前記第１熱伝導体部の熱容量より小さいことを特徴とする温度センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
前記熱伝導体が、金属で形成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の温度センサにおいて、
前記第１熱伝導体部が、前記第２熱伝導体部から前記設置面に向かう第１の方向の熱伝導率が前記第１の方向に直交する少なくとも一方向の熱伝導率よりも小さい異方性熱伝導体で形成され、
前記第２熱伝導体部が、前記対向面から前記第１熱伝導体部に向かう第２の方向の熱伝導率が前記第２の方向に直交する少なくとも一方向の熱伝導率よりも大きい異方性熱伝導体で形成されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項５】
請求項４に記載の温度センサにおいて、
前記第１熱伝導体部及び前記第２の熱伝導体部が、複数のグラフェンシートを積層したグラフェン積層体であり、
前記第１熱伝導体部の前記グラフェンシートの積層方向が、前記第１の方向であり、
前記第２熱伝導体部の前記グラフェンシートの積層方向が、前記第２の方向に直交する少なくとも一方向であることを特徴とする温度センサ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
前記第１熱伝導体部が、前記感熱部の前記第１熱伝導体部側の表面積よりも大きい前記設置面を有していることを特徴とする温度センサ。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
前記感熱部が、薄膜状に形成された薄膜サーミスタ部であることを特徴とする温度センサ。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の温度センサにおいて、
前記感熱部が設けられた絶縁性基材と、
前記対向面を除いた前記第１熱伝導体部及び前記第２熱伝導体部の周囲を囲んだ状態で前記絶縁性基材に固定され、熱伝導率が前記第１熱伝導体部及び前記第２熱伝導体部の熱伝導率よりも小さい材料で形成された低熱伝導体部とを備えていることを特徴とする温度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜サーミスタ等のサーミスタ部を用いた温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポリイミド樹脂等で形成された絶縁性フィルム上に薄膜状のサーミスタ部を形成したフィルム型の温度センサが開発されている。例えば、特許文献１には、絶縁性フィルムと、絶縁性フィルムの表面にサーミスタ材料でパターン形成された薄膜サーミスタ部と、薄膜サーミスタ部の上に複数の櫛部を有して互いに対向してパターン形成された一対の櫛形電極と、一対の櫛形電極に接続され絶縁性フィルムの表面にパターン形成された一対のパターン電極と、櫛形電極と薄膜サーミスタ部とを覆って絶縁性フィルム上に形成された保護膜とを備えている温度センサが開発されている。
【０００３】
また、特許文献２には、端部に温度検出素子（面実装型サーミスタ素子）を熱的に接続させた熱伝導シートを備えた温度検出装置が記載されている。この温度検出装置では、熱伝導シートであるグラファイトシートの両面に断熱層を設け、グラファイトシートから輻射によって熱が放射されて温度が下がることを防いでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−１３８７７３号公報
【特許文献２】特開２０１５−１５２５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
すなわち、上記特許文献１に記載の温度センサでは、薄膜サーミスタ部を採用することで高精度で高い熱応答性の温度測定を可能にしているが、より正確で高い熱応答性の温度測定の実現が要望されている。そのためには、サーミスタ部に測定対象物の熱を効率的に伝える必要があるが、サーミスタ部が外気等の熱の影響も受けてしまう問題があった。
また、特許文献２では、効率的な熱伝導をさせるために熱伝導シートを測定対象物に面接触させる必要があるが、曲面形状等を有する測定対象物では、面接触させることができない場合がある。なお、特許文献１に記載の温度センサは、柔軟性を有しているため、測定対象物の形状に合わせて温度センサを曲げて面接触させることができるが、温度センサを曲げる作業が必要になる。
さらに、特許文献２では、断熱層が両面に設けられた熱伝導シートにより発熱体の熱を温度検出素子に伝えているが、断熱層を用いても薄いシート両面からの放熱が温度検出素子への熱伝導に比べて大きくなってしまう問題があった。特に、一枚の熱伝導シートの両端部に温度検出素子と発熱体とを配するために、温度検出素子と発熱体とが大きく離れてしまい、温度検出素子と発熱体との間における熱伝導シートからの熱の放射割合がさらに大きくなって、温度を正確に検出することが難しいという不都合があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、外気等の熱の影響を受け難く、効率的な熱伝導によって正確かつ熱応答性の高い温度センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、第１の発明に係る温度センサは、感熱部と、前記感熱部に直接又は絶縁性膜を介して設置され前記感熱部よりも大きい熱伝導率を有する熱伝導体とを備え、前記熱伝導体が、前記感熱部側に設置面を有して前記感熱部に直接又は前記絶縁性膜を介して設置された板状又はブロック状の第１熱伝導体部と、前記第１熱伝導体部の前記設置面の反対側に設置された板状又はブロック状の第２熱伝導体部とを備え、前記第２熱伝導体部が、前記第１熱伝導体部側とは反対側に測定対象物に対向させる対向面を有し、前記対向面が前記第１熱伝導体部の前記設置面よりも小さい面積に設定されていることを特徴とする。
【０００８】
この温度センサでは、第２熱伝導体部が、第１熱伝導体部側とは反対側に測定対象物に対向させる対向面を有し、対向面が第１熱伝導体部の設置面よりも小さい面積に設定されているので、第２熱伝導体部の対向面が測定対象物に線接触又は点接触しても、測定対象物の熱が第２熱伝導体部から第１熱伝導体部に伝わり、さらに第１熱伝導体部の大きい設置面から感熱部に効率的に熱を伝えることができる。
したがって、測定対象物の形状に対応させて温度センサを曲げる必要がなく、測定対象物に線接触又は点接触でも第２熱伝導体部及び第１熱伝導体部を介して効率的に測定対象物の熱を感熱部まで伝えることができることから、外気等の周囲からの熱の影響を受け難く、正確な温度測定と高い熱応答性を得ることができる。また、特許文献２のように単なるグラファイトシートのような熱伝導体シートの両端部に感熱部と測定対象物とを配置した場合に比べて、熱伝導体の対向する両面（設置面と対向面）に感熱部と測定対象物とを配置するので、感熱部への効率的な伝熱と共に、感熱部と測定対象物との距離も近くでき、熱伝導体からの熱の放射の影響を低減することができる。
【０００９】
第２の発明に係る温度センサは、第１の発明において、前記第２熱伝導体部の熱容量が、前記第１熱伝導体部の熱容量より小さいことを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、第２熱伝導体部の熱容量が、前記第１熱伝導体部の熱容量より小さいので、素早く熱が第１熱伝導体部に伝わり、さらに熱応答性が向上する。
【００１０】
第３の発明に係る温度センサは、第１又は第２の発明において、前記熱伝導体が、金属で形成されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、熱伝導体が、金属で形成されているので、大きい熱伝導率を有する金属の第２熱伝導体部及び第１熱伝導体部によって、感熱部へのより効率的な熱伝導が可能になる。
【００１１】
第４の発明に係る温度センサは、第１又は第２の発明において、前記第１熱伝導体部が、前記第２熱伝導体から前記設置面に向かう第１の方向の熱伝導率が前記第１の方向に直交する少なくとも一方向の熱伝導率よりも小さい異方性熱伝導体で形成され、前記第２熱伝導体部が、前記対向面から前記第１熱伝導体部に向かう第２の方向の熱伝導率が前記第２の方向に直交する少なくとも一方向の熱伝導率よりも大きい異方性熱伝導体で形成されていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、第１熱伝導体部が、第２熱伝導体から設置面に向かう第１の方向の熱伝導率が第１の方向に直交する少なくとも一方向の熱伝導率よりも小さい異方性熱伝導体で形成され、第２熱伝導体部が、対向面から第１熱伝導体部に向かう第２の方向の熱伝導率が第２の方向に直交する少なくとも一方向の熱伝導率よりも大きい異方性熱伝導体で形成されているので、測定対象物の熱を第２熱伝導体部及び第１熱伝導体部を介して誘導し感熱部に伝えることができる。
測定対象物の熱は、対向面から異方性熱伝導体の第２熱伝導体部に伝わると共に、第２の方向に優先的に誘導されて第１熱伝導体部へと伝わる。異方性熱伝導体の第１熱伝導体部に伝わった熱は、第１の方向に直交する少なくとも一方向に拡がると共に、設置面から感熱部に伝わる。このように、測定対象物の熱は、異方性熱伝導体である第２熱伝導体部から第１熱伝導体部へと誘導的に伝熱されて感熱部へより効率的に伝わる。
【００１２】
第５の発明に係る温度センサは、第４の発明において、前記第１熱伝導体部及び前記第２の熱伝導体部が、複数のグラフェンシートを積層したグラフェン積層体であり、前記第１熱伝導体部の前記グラフェンシートの積層方向が、前記第１の方向であり、前記第２熱伝導体部の前記グラフェンシートの積層方向が、前記第２の方向に直交する少なくとも一方向であることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、第１熱伝導体部のグラフェンシートの積層方向が、第１の方向であり、第２熱伝導体部のグラフェンシートの積層方向が、第２の方向に直交する少なくとも一方向であるので、グラフェンシートの積層方向に比べて前記積層方向に直交する少なくとも一方向の熱伝導率が非常に大きいグラフェン積層体によって熱をより選択的に集熱かつ誘導して感熱部に伝えることができる。
【００１３】
第６の発明に係る温度センサは、第１から第５の発明のいずれかにおいて、前記第１熱伝導体部が、前記感熱部の前記第１熱伝導体部側の表面積よりも大きい前記設置面を有していることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、第１熱伝導体部が、感熱部の第１熱伝導体部側の表面積よりも大きい設置面を有しているので、対向面で受けた測定対象物の熱を効率的に感熱部の表面全体に伝えることができる。
【００１４】
第７の発明に係る温度センサは、第１から第６の発明のいずれかにおいて、前記感熱部が、薄膜状に形成された薄膜サーミスタ部であることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、感熱部が、薄膜状に形成された薄膜サーミスタ部であるので、大きい面積で熱伝導体からの熱を受けることができると共に、バルク型サーミスタ（チップ型サーミスタ、フレーク型サーミスタ等）に比べて熱容量が小さいため、熱応答性をより高速化することが可能になる。
【００１５】
第８の発明に係る温度センサは、第１から第７の発明のいずれかにおいて、前記感熱部が設けられた絶縁性基材と、前記対向面を除いた前記第１熱伝導体部及び前記第２熱伝導体部の周囲を囲んだ状態で前記絶縁性基材に固定され、熱伝導率が前記第１熱伝導体部及び前記第２熱伝導体部の熱伝導率よりも小さい材料で形成された低熱伝導体部とを備えていることを特徴とする。
すなわち、この温度センサでは、対向面を除いた第１熱伝導体部及び第２熱伝導体部の周囲を囲んだ状態で絶縁性基材に固定され、熱伝導率が第１熱伝導体部及び第２熱伝導体部の熱伝導率よりも小さい材料で形成された低熱伝導体部を備えているので、対向面を除いた熱伝導体の周囲から熱が熱伝導体に伝わることを低熱伝導体部が抑制することで、外気等の熱の影響をさらに抑制することができる。また、熱伝導体が設置面及び対向面以外の面から放熱することを、熱伝導体よりも断熱性が高い低熱伝導体部によって抑制することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る温度センサによれば、第２熱伝導体部が、第１熱伝導体部側とは反対側に測定対象物に対向させる対向面を有し、対向面が第１熱伝導体部の設置面よりも小さい面積に設定されているので、線接触や点接触でも効率的に測定対象物の熱を感熱部まで伝えることができ、外気等の周囲からの熱の影響を受け難く、正確な温度測定と高い熱応答性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る温度センサの第１実施形態において、温度センサを示す断面図である。
【図２】第１実施形態において、低熱伝導体部を外した温度センサを示す下面図である。
【図３】本発明に係る温度センサの第２実施形態において、温度センサを示す断面図である。
【図４】第２実施形態において、グラフェンシートの積層方法が異なる３種類のグラフェン積層体を示す斜視図である。
【図５】第２実施形態において、低熱伝導体部を外した温度センサを示す下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る温度センサにおける第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる図面の一部では、各部を認識可能又は認識容易な大きさとするために必要に応じて縮尺を適宜変更している。
【００１９】
本実施形態の温度センサ１は、図１及び図２に示すように、サーミスタ材料で形成された感熱部２と、感熱部２に絶縁性膜３を介して設置され感熱部２よりも大きい熱伝導率を有する熱伝導体４とを備えている。
上記熱伝導体４は、感熱部２側に設置面を有して感熱部２に絶縁性膜３を介して設置された板状又はブロック状の第１熱伝導体部４Ａと、第１熱伝導体部４Ａの設置面の反対側に設置された板状又はブロック状の第２熱伝導体部４Ｂとを備えている。
【００２０】
上記第２熱伝導体部４Ｂは、第１熱伝導体部４Ａ側とは反対側に測定対象物Ｓに対向させる対向面４ａを有し、対向面４ａが第１熱伝導体部４Ａの設置面よりも小さい面積に設定されている。すなわち、熱伝導体４は、矩形状の第１熱伝導体部４Ａの中央部に、第１熱伝導体部４Ａよりも小さい矩形状の第２熱伝導体部４Ｂが重なった２段形状を有している。
なお、本実施形態では、対向面４ａを測定対象物Ｓに接触させている。
また、第２熱伝導体部４Ｂの熱容量は、第１熱伝導体部４Ａの熱容量より小さく設定されている。本実施形態の第２熱伝導体部４Ｂは、第１熱伝導体部４Ａよりも小さい体積に設定され、熱容量が小さくされている。
【００２１】
上記熱伝導体４は、金属で形成されている。例えば、第１熱伝導体部４Ａ及び第２熱伝導体部４Ｂは、それぞれ板状又はブロック状のＣｕ，Ａｌ等で形成されている。なお、金属の熱伝導体４は、感熱部２との電気的導通を避けるため、感熱部２上に成膜した絶縁性膜３を介して感熱部２に設置している。
【００２２】
上記第１熱伝導体部４Ａは、感熱部２の第１熱伝導体部４Ａ側の表面積よりも大きい設置面を有している。なお、本実施形態では、第１熱伝導体部４Ａの設置面が、感熱部２上に設けた絶縁性膜３と同じ面積とされている。
また、本実施形態の温度センサ１は、感熱部２が設けられた絶縁性基材５と、対向面４ａを除いた第１熱伝導体部４Ａ及び第２熱伝導体部４Ｂの周囲を囲んだ状態で絶縁性基材５に固定され、熱伝導率が第１熱伝導体部４Ａ及び第２熱伝導体部４Ｂの熱伝導率よりも小さい材料で形成された低熱伝導体部６とを備えている。
【００２３】
上記絶縁性基材５は、絶縁性フィルムであって、例えば厚さ７．５〜１２５μｍのポリイミド樹脂シートで形成されている。なお、絶縁性基材５としては、他にＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート，ＰＥＮ：ポリエチレンナフタレート等でも作製できる。
また、絶縁性基材５として、プリント基板やセラミックス板などを採用しても構わない。
【００２４】
上記感熱部２は、薄膜状に形成された薄膜サーミスタ部である。
この感熱部２は、例えばサーミスタ特性を有するＴｉ−Ａｌ−Ｎで矩形状に形成されている。特に、感熱部２は、一般式：ＴｉｘＡｌｙＮｚ（０．７０≦ｙ／（ｘ＋ｙ）≦０．９５、０．４≦ｚ≦０．５、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）で示される金属窒化物からなり、その結晶構造が、六方晶系のウルツ鉱型の単相である。この感熱部２は、膜厚方向にｃ軸配向度が高い膜である。
感熱部２の膜厚は、５０〜２００ｎｍであり、極薄であり、感熱部２の熱容量は極めて小さい。
【００２５】
また、本実施形態の温度センサ１は、感熱部２の上にパターン形成された一対の対向電極７と、一対の対向電極７に接続され絶縁性基材５にパターン形成された一対のパターン配線８とを備えている。
上記一対の対向電極７は、感熱部２の上に互いに対向して櫛型状にパターン形成された櫛型電極であり、複数の櫛部７ａを有している。
【００２６】
上記絶縁性基材５は、帯状に延在し、感熱部２は、絶縁性基材５の一端側に配されている。
一対のパターン配線８は、絶縁性基材５に沿って延在していると共に絶縁性基材５の他端側に配された一対のパッド部８ａを他端に有している。
上記パッド部８ａは、リード線等を接続するために絶縁性基材５の中央部のパターン配線８よりも幅広に形成された端子部である。
上記絶縁性膜３は、一対の対向電極７と共に感熱部２を覆ってポリイミド樹脂等で矩形状に形成された保護膜である。
【００２７】
上記対向電極７及びパターン配線８は、感熱部２及び絶縁性基材５の上に形成された膜厚５〜１００ｎｍのＣｒ又はＮｉＣｒの接合層と、該接合層上にＡｕ等の貴金属で膜厚５０〜２００ｎｍ形成された電極層とを有している。
上記低熱伝導体部６は、熱伝導体４の周囲を囲んだ状態で絶縁性基材５を上下で挟んで取り付けられた樹脂ケースである。なお、樹脂封止によって低熱伝導体部６を設けても構わない。
【００２８】
このように本実施形態の温度センサ１では、第２熱伝導体部４Ｂが、第１熱伝導体部４Ａ側とは反対側に測定対象物Ｓに対向させる対向面４ａを有し、対向面４ａが第１熱伝導体部４Ａの設置面よりも小さい面積に設定されているので、第２熱伝導体部４Ｂの対向面４ａが測定対象物Ｓに線接触又は点接触しても、測定対象物Ｓの熱が第１熱伝導体部４Ａから第２熱伝導体部４Ｂに伝わり、さらに第２熱伝導体部４Ｂの大きい設置面から感熱部２に効率的に熱を伝えることができる。
【００２９】
したがって、測定対象物Ｓの形状に対応させて温度センサ１を曲げる必要がなく、線接触又は点接触でも第２熱伝導体部４Ｂ及び第１熱伝導体部４Ａを介して効率的に測定対象物Ｓの熱を感熱部２まで伝えることができることから、外気等の周囲からの熱の影響を受け難く、正確な温度測定と高い熱応答性を得ることができる。
特に、熱伝導体４が、金属で形成されているので、大きい熱伝導率を有する金属の第２熱伝導体部４Ｂ及び第１熱伝導体部４Ａによって、感熱部２へのより効率的な熱伝導が可能になる。
【００３０】
また、特許文献２のように単なるグラファイトシートのような熱伝導体シートの両端部に感熱部と測定対象物とを配置した場合に比べて、熱伝導体４の対向する両面（設置面と対向面４ａ）に感熱部２と測定対象物Ｓとを配置するので、感熱部２への効率的な伝熱と共に、感熱部２と測定対象物Ｓとの距離も近くでき、熱伝導体４からの熱の放射の影響を低減することができる。
【００３１】
また、第２熱伝導体部４Ｂの熱容量が、第１熱伝導体部４Ａの熱容量より小さいので、素早く熱が第１熱伝導体部４Ａに伝わり、さらに熱応答性が向上する。
また、第１熱伝導体部４Ａが、感熱部２の第１熱伝導体部４Ａ側の表面積よりも大きい設置面を有しているので、対向面４ａで受けた測定対象物Ｓの熱を効率的に感熱部２の表面全体に伝えることができる。
また、感熱部２が、薄膜状に形成された薄膜サーミスタ部であるので、大きい面積で熱伝導体４からの熱を受けることができると共に、バルク型サーミスタに比べて熱容量が小さいため、熱応答性をより高速化することが可能になる。
【００３２】
さらに、対向面４ａを除いた第１熱伝導体部４Ａ及び第２熱伝導体部４Ｂの周囲を囲んだ状態で絶縁性基材５に固定され、熱伝導率が第１熱伝導体部４Ａ及び第２熱伝導体部４Ｂの熱伝導率よりも小さい材料で形成された低熱伝導体部６を備えているので、対向面４ａを除いた熱伝導体４の周囲から熱が熱伝導体４に伝わることを低熱伝導体部６が抑制することで、外気等の熱の影響をさらに抑制することができる。また、熱伝導体４が設置面及び対向面４ａ以外の面から放熱することを、熱伝導体４よりも断熱性が高い低熱伝導体部６によって抑制することができる。
【００３３】
次に、本発明に係る温度センサの第２実施形態について、図３から図５を参照して以下に説明する。なお、以下の実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３４】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、熱伝導体４が金属で形成されているのに対し、第２実施形態の温度センサ２１では、図３から図５に示すように、熱伝導体２４が異方性熱伝導体で形成されている点である。
すなわち、第２実施形態では、第１熱伝導体部２４Ａが、第２熱伝導体部２４Ｂから設置面に向かう第１の方向Ｄ１の熱伝導率が第１の方向Ｄ１に直交する少なくとも一方向の熱伝導率よりも小さい異方性熱伝導体で形成され、第２熱伝導体部２４Ｂが、対向面２４ａから第１熱伝導体部２４Ａに向かう第２の方向Ｄ２の熱伝導率が第２の方向Ｄ２に直交する少なくとも一方向の熱伝導率よりも大きい異方性熱伝導体で形成されている。
なお、本実施形態では、第１熱伝導体部２４Ａの厚さ方向が、第１の方向Ｄ１となっていると共に、第２熱伝導体部２４Ｂの厚さ方向が、第２の方向Ｄ２となっている。
【００３５】
上記第１熱伝導体部２４Ａ及び第２熱伝導体部２４Ｂは、図４に示すように、複数のグラフェンシート（グラフェン板）２４ｂを積層したグラフェン積層体であり、第１熱伝導体部２４Ａのグラフェンシート２４ｂの積層方向が、第１の方向Ｄ１であり、第２熱伝導体部２４Ｂのグラフェンシート２４ｂの積層方向が、第２の方向Ｄ２に直交する少なくとも一方向である。本実施形態では、図４に示すように、板状又はブロック状に積層されたグラフェン積層体の第１熱伝導体部２４Ａ及び第２熱伝導体部２４Ｂを採用している。
【００３６】
上記異方性熱伝導体は、熱伝導率の異方性が高く、特にグラフェン積層体では、図４に示すように、グラフェンシート２４ｂの面、すなわちＸＹ面内がその垂直方向に対して１０倍以上大きい熱伝導率を有している。
本実施形態では、第１熱伝導体部２４Ａとして、図２の（ａ）に示すように、グラフェンシート２４ｂの面、すなわちＸＹ面が設置面に対して平行に積層されたグラフェン積層体を採用している。また、第２熱伝導体部２４Ｂとして、図２の（ｂ）（ｃ）に示すように、グラフェンシート２４ｂの面が設置面に対して垂直に積層されたグラフェン積層体を採用している。
【００３７】
なお、図２の（ｂ）と図２の（ｃ）との第２熱伝導体部２４Ｂは、対向面２４ａから第１熱伝導体部２４Ａに向かう第２の方向Ｄ２（対向面２４ａに対して垂直な方向）を軸にして向きを互いに９０°回転させたものであり、グラフェンシート２４ｂの面が設置面に対して垂直であればどちらの向きで設置しても構わない。
また、グラフェン積層体の熱伝導体２４は、電気伝導率も大きいため、感熱部２との電気的導通を避けるため、感熱部２上に成膜した絶縁性膜３を介して感熱部２に設置している。また、熱伝導体２４は、絶縁性膜３に接触状態に設置されるが、例えば熱伝導性の高い接着剤で絶縁性膜３に接着固定しても構わない。
【００３８】
このように第２実施形態の温度センサ２１では、第１熱伝導体部２４Ａが、第２熱伝導体２４Ｂから設置面に向かう第１の方向Ｄ１の熱伝導率が第１の方向Ｄ１に直交する少なくとも一方向の熱伝導率よりも小さい異方性熱伝導体で形成され、第２熱伝導体部２４Ｂが、対向面４ａから第１熱伝導体部２４Ａに向かう第２の方向Ｄ２の熱伝導率が第２の方向Ｄ２に直交する少なくとも一方向の熱伝導率よりも大きい異方性熱伝導体で形成されているので、測定対象物Ｓの熱を第２熱伝導体部２４Ｂ及び第１熱伝導体部２４Ａを介して誘導し感熱部２に伝えることができる。
【００３９】
すなわち、測定対象物Ｓの熱は、対向面４ａから異方性熱伝導体の第２熱伝導体部２４Ｂに伝わると共に、第２の方向Ｄ２に優先的に誘導されて第１熱伝導体部２４Ａへと伝わる。異方性熱伝導体の第１熱伝導体部２４Ａに伝わった熱は、第１の方向Ｄ１に直交する少なくとも一方向に拡がると共に、設置面から感熱部２に伝わる。このように、測定対象物Ｓの熱は、異方性熱伝導体である第２熱伝導体部２４Ｂから第１熱伝導体部２４Ａへと誘導的に伝熱されて感熱部２へより効率的に伝わる。
【００４０】
さらに、第１熱伝導体部２４Ａのグラフェンシート２４ｂの積層方向が、第１の方向Ｄ１であり、第２熱伝導体部２４Ｂのグラフェンシート２４ｂの積層方向が、第２の方向Ｄ２に直交する少なくとも一方向であるので、グラフェンシート２４ｂの積層方向に比べて前記積層方向に直交する少なくとも一方向の熱伝導率が非常に大きいグラフェン積層体によって熱をより選択的に集熱かつ誘導して感熱部２に伝えることができる。
【００４１】
なお、本発明の技術範囲は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００４２】
例えば、上述したように、薄膜サーミスタで形成された感熱部を採用することが好ましいが、感熱部としてバルク型サーミスタを採用しても構わない。この場合、パターン配線を形成した絶縁性基材などの基板実装だけでなく、バルク型サーミスタに電極線のみを接続したものでも構わない。
【００４３】
また、第１実施形態の第１熱伝導体部及び第２熱伝導体部が同じ金属で形成されている場合は、第１熱伝導体部と第２熱伝導体部とが一体となった凸型形状の熱伝導体としても構わない。
また、第２実施形態の異方性熱伝導体として、グラフェンシートを積層したグラフェン積層体を採用したが、他の異方性熱伝導体として、グラフェン粉やＢＮ（窒化ホウ素）等をフィラーとして含有した熱伝導性に異方性があるプラスチック基板、又は熱伝導性に異方性のある金属繊維（Ａｌ，Ｎｉ，Ｚｎ等）などを採用しても構わない。
なお、異方性熱伝導体が全体として絶縁性を有していれば、絶縁性膜を介在させずに感熱部に直接設置しても構わない。
【符号の説明】
【００４４】
１，２１…温度センサ、２…感熱部、３…絶縁性膜、４，２４…熱伝導体、４Ａ，２４Ａ…第１熱伝導体部、４Ｂ，２４Ｂ…第２熱伝導体部、４ａ，２４ａ…対向面、５…絶縁性基材、６…低熱伝導体部、２４ｂ…グラフェンシート、Ｄ１…第１の方向、Ｄ２…第２の方向、Ｓ…測定対象物
【図１】
2020016484.tif 000003
【図２】
2020016484.tif 000004
【図３】
2020016484.tif 000005
【図４】
2020016484.tif 000006
【図５】
2020016484.tif 000007