(57)【要約】【課題】  測定対象物への設置及び配線が容易で複数箇所の温度測定及び温度分布を測定することが可能な温度センサを提供すること。【解決手段】  信号線２で直列接続された複数の温度測定部３ａ〜３ｆを備え、温度測定部３ａ〜３ｆが、サーミスタ素子４と、該サーミスタ素子４と並列に信号線２に接続された並列共振回路部５と、で構成され、複数の温度測定部３ａ〜３ｆが、並列共振回路部５により互いに異なる共振周波数に設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号線で直列接続された複数の温度測定部を備え、
前記温度測定部が、サーミスタ素子と、
該サーミスタ素子と並列に前記信号線に接続された並列共振回路部と、で構成され、
複数の前記温度測定部が、前記並列共振回路部により互いに異なる共振周波数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、
前記並列共振回路部が、前記サーミスタ素子に並列に前記信号線に接続されたインダクタ部とコンデンサ部とで構成されたＬＣ回路部である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、
複数の前記温度測定部が、フレキシブル基板上に設けられ、前記信号線として前記フレキシブル基板上に形成されたパターン配線で接続され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、測定対象物の複数箇所において温度を測定可能で温度分布も得られる温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物の表面温度を測定する際には、例えば測定対象物の表面にサーミスタ素子等の温度センサを設置して温度測定を行っている。この場合、温度センサを設置したポイント（点）での温度を測定することになるため、測定対象物の表面全体や一定領域の温度分布について温度測定するには、複数の温度センサを測定対象物の表面に分散配置する必要があった。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ウェーハの温度情報を取り出すように電極部が印刷されたポリエステルシートでサーミスタを挟み込んだ感温シートを２枚のウェーハの間に介在させている温度分布測定用ウェーハが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１３０３２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、測定対象物の温度分布を測定する場合に、サーミスタ等の複数の温度センサを測定対象物に分散して設置する必要があると共に、設置した温度センサの数だけ配線を行う必要があるという不都合があった。このため、分散配置による温度センサの設置及び配線の工数やコストの増大を招いてしまう問題があった。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、測定対象物への設置及び配線が容易で複数箇所の温度測定及び温度分布を測定することが可能な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、本発明の温度センサは、信号線で直列接続された複数の温度測定部を備え、前記温度測定部が、サーミスタ素子と、該サーミスタ素子と並列に前記信号線に接続された並列共振回路部と、で構成され、複数の前記温度測定部が、前記並列共振回路部により互いに異なる共振周波数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、信号線で直列接続された複数の温度測定部が、サーミスタ素子と、該サーミスタ素子と並列に信号線に接続された並列共振回路部と、で構成され、複数の温度測定部が、並列共振回路部により互いに異なる共振周波数に設定されているので、いずれかの温度測定部における温度変化でサーミスタ素子の抵抗値が変化すると、並列共振回路部を含む当該温度測定部のＱ値が変化する。このため、一本の信号線に入力した信号の各共振周波数での減衰量に基づいて各温度測定部に対応する共振周波数でのインピーダンスの大小を測定することで、各温度測定部の温度を測定可能である。
【０００９】
すなわち、例えば１カ所の温度測定部において部分的に温度が高くなった場合、その温度測定部のサーミスタ素子の抵抗値が下がることに伴い、並列共振回路部を含む温度測定部の共振回路のＱ値が低くなる。このため、当該温度測定部に対応する特定の共振周波数での信号の減衰が小さくなると共に、当該共振周波数でのインピーダンスが小さくなる。また、逆に、１カ所の温度測定部において部分的に温度が低くなった場合、その温度測定部のサーミスタ素子の抵抗値が上がることに伴い、並列共振回路部を含む温度測定部の共振回路のＱ値が高くなる。このため、当該温度測定部に対応する特定の共振周波数での信号の減衰が大きくなると共に、当該共振周波数でのインピーダンスが大きくなる。このように、部分的な温度変化を、温度測定部における共振周波数での信号の減衰量に応じたインピーダンスの大小で検出することが可能である。したがって、１本の信号線の配線だけで複数の温度測定部における温度測定が可能になり、温度分布を容易に得ることができると共に、配線工数及び配線コストの増大を防ぐことができる。
【００１０】
また、本発明の温度センサは、前記並列共振回路部が、前記サーミスタ素子に並列に前記信号線に接続されたインダクタ部とコンデンサ部とで構成されたＬＣ回路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、並列共振回路部が、サーミスタ素子に並列に信号線に接続されたインダクタ部とコンデンサ部とで構成されたＬＣ回路部であるので、簡易な構成で定数設定が可能で互いに共振周波数の異なる並列共振回路部を容易に得ることができる。
【００１１】
また、本発明の温度センサは、複数の前記温度測定部が、フレキシブル基板上に設けられ、前記信号線として前記フレキシブル基板上に形成されたパターン配線で接続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、複数の温度測定部が、フレキシブル基板上に設けられ、信号線としてフレキシブル基板上に形成されたパターン配線で接続されているので、測定対象物に貼り付けることで、パターン配線で接続済みの複数の温度測定部を同時にかつ容易に分散設置することができると共に、貼り付け領域の温度分布を容易に得ることができる。
【発明の効果】
【００１２】
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、信号線で直列接続された複数の温度測定部が、サーミスタ素子と、該サーミスタ素子と並列に信号線に接続された並列共振回路部と、で構成され、複数の温度測定部が、並列共振回路部により互いに異なる共振周波数に設定されているので、一本の信号線による簡易な配線だけで複数の温度測定部における共振周波数でのインピーダンス変化で温度測定が可能になる。したがって、複数箇所の温度測定及び温度分布を容易に得ることができると共に、配線工数及び配線コストの増大を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る温度センサの第１実施形態を示す等価回路図である。
【図２】第１実施形態において、温度センサを示す平面図である。
【図３】第１実施形態において、各温度測定部が同じ温度である場合の各共振周波数におけるインピーダンスを示すグラフである。
【図４】第１実施形態において、一部の温度測定部が他と異なる温度である場合の各共振周波数におけるインピーダンスを示すグラフである。
【図５】第１実施形態において、他の温度測定方法を説明するための等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る温度センサの一実施形態を、図１から図５を参照しながら説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能又は認識容易な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１５】
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、測定対象物Ｓに貼り付けた状態で使用され、信号線２で直列接続された複数の温度測定部３ａ〜３ｆを備え、温度測定部３ａ〜３ｆが、サーミスタ素子４と、該サーミスタ素子４と並列に信号線２に接続された並列共振回路部５と、で構成されている。
複数の上記温度測定部３ａ〜３ｆは、フレキシブル基板６上に設けられ、信号線２としてフレキシブル基板６上に形成された銅箔等のパターン配線で接続されている。
【００１６】
上記並列共振回路部５は、サーミスタ素子４に並列に信号線２に接続されたインダクタ部Ｌとコンデンサ部Ｃとで構成されたＬＣ回路部である。
また、複数の温度測定部３ａ〜３ｆが、並列共振回路部５の定数設定により互いに異なる共振周波数に設定されている。
【００１７】
複数の温度測定部３ａ〜３ｆは、例えば図２に示すように、フレキシブル基板６上に２×３列の配列で分散配置されていると共に、信号線２の両端部が図２中の左端に配されている。すなわち、信号線２は、図２中の上段にある３つの温度測定部３ａ〜３ｃを左側から順に接続し、さらに下段にある３つの温度測定部３ｄ〜３ｆを右側から順に接続して、６つの温度測定部３ａ〜３ｆを直列に接続している。
【００１８】
上記サーミスタ素子４は、例えばチップサーミスタが採用可能である。このサーミスタとしては、ＮＴＣ型、ＰＴＣ型、ＣＴＲ型等のサーミスタがあるが、本実施形態では、サーミスタ素子４として、例えばＮＴＣ型サーミスタを採用している。このサーミスタは、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｃｕ系材料、Ｍｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料等のサーミスタ材料で形成されている。
なお、各温度測定部３ａ〜３ｆにおけるサーミスタ素子４は、互いに同一の温度抵抗特性を有したものを採用する。
上記インダクタ部Ｌは、例えば空芯のチップインダクタ等が採用され、上記コンデンサ部Ｃは、例えばチップコンデンサ等が採用される。
【００１９】
次に、本実施形態の温度センサ１による各温度測定部３ａ〜３ｆにおける温度の測定方法について、図３及び図４を参照して説明する。
【００２０】
まず、測定対象物Ｓにおいて温度分布を測定したい領域に、温度センサ１を貼り付けて設置する。なお、各温度測定部３ａ〜３ｆの共振周波数は、接続順に共振周波数ｆ１〜ｆ６に設定されているものとする。
温度センサ１を測定対象物Ｓに貼り付けた状態で、信号線２の端部から一定の波形の信号を入力し、各温度測定部３ａ〜３ｆに対応する各共振周波数ｆ１〜ｆ６での信号の減衰量を検出することで、各温度測定部３ａ〜３ｆでのインピーダンスを測定する。
【００２１】
例えば、各温度測定部３ａ〜３ｆにおける温度が同じあり、温度分布が均一な場合、各温度測定部３ａ〜３ｆにおけるサーミスタ素子４の抵抗値も同じで、並列共振回路部５を含む温度測定部３ａ〜３ｆの共振回路のＱ値が同一になり、図３に示すように、各共振周波数ｆ１〜ｆ６で同じインピーダンスとなる。
【００２２】
また、例えば１カ所の温度測定部３ｂにおいて部分的に温度が高くなった場合、その温度測定部のサーミスタ素子４の抵抗値が下がることに伴い、並列共振回路部５を含む温度測定部３ｂの共振回路のＱ値が低くなる。このため、図４に示すように、当該温度測定部３ｂに対応する特定の共振周波数ｆ２での信号の減衰が小さくなると共に、当該共振周波数ｆ２でのインピーダンスが小さくなる。
【００２３】
また、逆に、１カ所の温度測定部３ｄにおいて部分的に温度が低くなった場合、その温度測定部３ｄのサーミスタ素子４の抵抗値が上がることに伴い、並列共振回路部５を含む温度測定部３ｄの共振回路のＱ値が高くなる。このため、当該温度測定部３ｄに対応する特定の共振周波数ｆ４での信号の減衰が大きくなると共に、当該共振周波数ｆ４でのインピーダンスが大きくなる。
このように、部分的な温度変化を、各温度測定部３ａ〜３ｆにおける共振周波数ｆ１〜ｆ６での信号の減衰量に応じたインピーダンスの大小で検出することが可能である。
【００２４】
なお、本実施形態の温度センサ１による温度測定方法において、インピーダンスを測定する他の方法として、図５に示すように、Ｓパラメータ測定などの伝送路として測定しても構わない。
【００２５】
すなわち、信号線２の一端部にネットワークアナライザー等を接続し、信号線２の一端部から各共振周波数ｆ１〜ｆ６のマルチキャリア信号を高周波信号Ｓ１１として入力することで、高周波電子回路の特性を表す散乱行列（Ｓ行列）又は散乱パラメータと呼ばれるＳパラメータを測定する。この測定されたＳパラメータは、各共振周波数ｆ１〜ｆ６のインピーダンス変化による高周波電子回路の反射性を表し、各温度測定部３ａ〜３ｆにおける抵抗変化が検出可能である。なお、信号線２の他端部は、５０Ω等の抵抗Ｒを介してグランドに接続される。
【００２６】
この測定方法では、温度測定部３ａ〜３ｆ間をコプレーナ等の伝送路で構成できるため、高い周波数を使用できる。
また、小さな容量のコンデンサ部Ｃやインダクタ部Ｌを使用できるので、並列共振回路部５の小型化を図ることができる。
さらに、各温度測定部３ａ〜３ｆに対応する各共振周波数ｆ１〜ｆ６の間隔を広くすることができるので、並列共振回路部５の定数設定が容易になる。
【００２７】
このように本実施形態の温度センサ１は、信号線２で直列接続された複数の温度測定部３ａ〜３ｆが、サーミスタ素子４と、該サーミスタ素子４と並列に信号線２に接続された並列共振回路部５と、で構成され、複数の温度測定部３ａ〜３ｆが、並列共振回路部５により互いに異なる共振周波数に設定されているので、いずれかの温度測定部３ａ〜３ｆにおける温度変化でサーミスタ素子４の抵抗値が変化すると、並列共振回路部５を含む温度測定部３ａ〜３ｆのＱ値が変化する。
【００２８】
このため、一本の信号線２に入力した信号の各共振周波数ｆ１〜ｆ６での減衰量に基づいて各温度測定部３ａ〜３ｆに対応する共振周波数ｆ１〜ｆ６でのインピーダンスの大小を測定することで、各温度測定部３ａ〜３ｆの温度を測定可能である。
したがって、１本の信号線２の配線だけで複数の温度測定部３ａ〜３ｆにおける温度測定が可能になり、温度分布を容易に得ることができると共に、配線工数及び配線コストの増大を防ぐことができる。
【００２９】
また、並列共振回路部５が、サーミスタ素子４に並列に信号線２に接続されたインダクタ部Ｌとコンデンサ部Ｃとで構成されたＬＣ回路部であるので、簡易な構成で定数設定が可能で互いに共振周波数ｆ１〜ｆ６の異なる並列共振回路部５を容易に得ることができる。
さらに、複数の温度測定部３ａ〜３ｆが、フレキシブル基板６上に設けられ、信号線２としてフレキシブル基板６上に形成されたパターン配線で接続されているので、測定対象物Ｓに貼り付けることで、パターン配線で接続済みの複数の温度測定部３ａ〜３ｆを同時にかつ容易に分散設置することができると共に、貼り付け領域の温度分布を容易に得ることができる。
【００３０】
なお、本発明の技術範囲は上記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。
【００３１】
例えば、上記実施形態では、複数の温度測定部をフレキシブル基板上に２×３列の配列で分散設置しているが、複数の温度測定部を１列に並べて全体を線状又はリボン状にした形態等の他の配置や全体形状にしても構わない。
【符号の説明】
【００３２】
１…温度センサ、２…信号線、３ａ〜３ｆ…温度測定部、４…サーミスタ素子、５…並列共振回路部、６…フレキシブル基板、Ｃ…コンデンサ部、Ｌ…インダクタ部、Ｓ…測定対象物
【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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