(57)【要約】【課題】感度を向上させた温度センサを提供すること。【解決手段】温度センサ１００は、熱源から輻射される赤外線を吸収して発熱する赤外線吸収膜２０と、赤外線吸収膜２０の熱量を検知することにより熱源の温度に対応した電気信号を出力する感温素子１０と、赤外線吸収膜２０に分布する熱量を感熱素子１０に伝熱するとともに電気信号を外部に出力するリードパターン３１，３２と、を備え、リードパターン３１，３２は、厚みの異なる部分を有し、リードパターン３１，３２の厚みの厚い部分がリードパターン３１，３２の厚みの薄い部分より感温素子１０に近接する位置に配置されている【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源から輻射される赤外線を吸収して発熱する赤外線吸収膜と、前記赤外線吸収膜の熱量を検知することにより前記熱源の温度に対応した電気信号を出力する感温素子と、前記赤外線吸収膜に分布する熱量を前記感熱素子に伝熱するとともに前記電気信号を外部に出力するリードパターンと、を備え、前記リードパターンは、厚みの異なる部分を有し、前記リードパターンの厚みの厚い部分が前記リードパターンの厚みの薄い部分より前記感温素子に近接する位置に配置されていることを特徴とする温度センサ。
【請求項２】
前記リードパターンは、厚みの異なる部分を複数備え、前記リードパターンの厚みの異なる複数の部分が外部から前記感温素子に向かって厚みが厚くなるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の温度センサ。
【請求項３】
前記赤外線吸収膜上にあって、前記リードパターンの周囲に広がる集熱膜を備え、前記集熱膜の厚みは、前記リードパターンの厚みより薄いことを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項４】
前記感温素子を起点として前記赤外線吸収膜の面内に放射状または網目状の少なくともいずれかで形成され、前記赤外線吸収膜に分布する熱量を前記感温素子に集熱するための集熱パターンをさらに備え、前記集熱パターンは、厚みの異なる部分を有し、前記集熱パターンの厚みの厚い部分が前記集熱パターンの厚みの薄い部分より前記感温素子に近接する位置に配置されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項５】
前記赤外線吸収膜上であって前記集熱パターンの周囲に広がる集熱膜をさらに備え、
前記集熱膜の厚みは、前記集熱パターンの厚みより薄いことを特徴とする請求項４に記載の温度センサ。
【請求項６】
前記リードパターンの延在方向に直交する方向に沿う断面形状が略半円であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の温度センサ。
【請求項７】
前記リードパターンまたは前記集熱パターンの少なくともいずれか一方の延在方向に直交する方向に沿う断面形状が略半円であることを特徴とする請求項４または５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、熱源の温度を非接触測定する温度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱源から輻射される赤外線の熱量を検出することにより、熱源の温度を非接触測定する温度センサが知られている。この種の温度センサは、赤外線受光に起因する温度上昇を感温素子で検知する。感温素子は、温度に対応して電気的特性が変化する温度特性を有しており、感温素子からリードパターンを介して外部に出力される電気信号に基づいて熱源の温度を推定することができる。
【０００３】
例えば、特許文献１では、電気絶縁性の耐熱基板と、耐熱基板に導電箔によって形成された２本のリード部と、２本のリード部の間の耐熱基板に設けられた小孔と、小孔に位置し、２本のリード部の間に接続された感熱素子とを備えた非接触形温度検出器が開示されている。特許文献１に記載されている非接触形温度検出器では、感熱素子を接続した少なくとも一側のリード部に、被温度測定物と平行な部分につづら折り状の屈折部を設け、感熱素子からランド部に至るリード部をできるだけ細くすることにより、リード部の熱抵抗を大きくして、感熱素子からの熱放散を少なくしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第２５０６２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、熱源の温度を非接触測定する温度センサは、熱源から輻射される赤外線の有効照射エリアである集熱範囲が画定される。この集熱範囲は、熱源の大きさや形状、周囲環境によって変動する。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示されるように、リード部を細く、且つ、つづら折り状の屈折部とすることによって、その長さを長くして熱抵抗を大きくする技術では、集熱範囲内においてリード部の長さを長くすることに限界があり、感度が不十分となる虞があった。
【０００７】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、感度を向上させた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】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明に係る温度センサは、熱源から輻射される赤外線を吸収して発熱する赤外線吸収膜と、赤外線吸収膜の熱量を検知することにより熱源の温度に対応した電気信号を出力する感温素子と、赤外線吸収膜に分布する熱量を感熱素子に伝熱するとともに電気信号を外部に出力するリードパターンと、を備え、リードパターンは、厚みの異なる部分を有し、リードパターンの厚みの厚い部分がリードパターンの厚みの薄い部分より感温素子に近接する位置に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、リードパターンが厚みの異なる部分を有し、リードパターンの厚みの厚い部分がリードパターンの厚みの薄い部分より感温素子に近接する位置に配置されている。ここで、リードパターンの厚みの厚い部分は熱抵抗の小さい部分となり、リードパターンの厚みの薄い部分は熱抵抗の大きい部分となる。そのため、赤外線吸収膜に吸収された熱は、熱抵抗の小さい方向、すなわちリードパターンの厚みの厚い部分へと伝わる。したがって、赤外線吸収膜に吸収された熱は、リードパターンを介して感温素子に速やかに伝熱するとともに外部への熱の流出が抑制されることから、温度センサの感度を向上させることができる。
【００１０】
好ましくは、リードパターンは、厚みの異なる部分を複数備え、リードパターンの厚みの異なる複数の部分が外部から感温素子に向かって厚みが厚くなるように配置されているとよい。通常、赤外線吸収膜に吸収された熱は、リードパターンの各所で捕捉し、感温素子に近づくにつれ熱流量が加算されていく。そのため、リードパターンの厚みの異なる複数の部分を外部から感温素子に向かって厚みが厚くなるように配置すると、リードパターンの各所で捕捉された熱が感温素子に効率良く伝熱する伝熱経路が形成されることとなる。その結果、温度センサの感度を一層高めることができる。
【００１１】
好ましくは、赤外線吸収膜上にあって、リードパターンの周囲に広がる集熱膜を備え、集熱膜の厚みは、リードパターンの厚みより薄いとよい。この場合、リードパターンで補足しきれなかった赤外線吸収膜に蓄熱している熱量を確実に補足できるとともに、集熱膜の厚みがリードパターンの厚みより薄く熱抵抗が大きいことから、集熱膜からリードパターンへの熱の流れを促進させることができる。その結果、温度センサの応答性を向上できるとともに、感度を一層高めることができる。
【００１２】
好ましくは、感温素子を起点として赤外線吸収膜の面内に放射状または網目状の少なくともいずれかで形成され、赤外線吸収膜に分布する熱量を感温素子に集熱するための集熱パターンをさらに備え、集熱パターンは、厚みの異なる部分を有し、集熱パターンの厚みの厚い部分が集熱パターンの厚みの薄い部分より感温素子に近接する位置に配置されているとよい。この場合、集熱パターンを備えていることから、赤外線吸収膜の各所に蓄熱している熱量を万遍なく捕捉することができるとともに、集熱パターンに伝わった熱が感温素子に速やかに伝熱するため、温度センサの応答性を向上できるとともに、感度を一層高めることができる。また、集熱パターンが厚みの異なる部分を有し、集熱パターンの厚みの厚い部分が集熱パターンの厚みの薄い部分より感温素子に近接する位置に配置されていることから、赤外線吸収膜の各所に蓄熱している熱量が感温素子に効率良く伝熱する伝熱経路が形成されることとなる。その結果、温度センサの応答性を向上できるとともに、感度を一層高めることができる。
【００１３】
より好ましくは、赤外線吸収膜上であって集熱パターンの周囲に広がる集熱膜をさらに備え、集熱膜の厚みは、集熱パターンの厚みより薄いとよい。これにより、集熱パターンで捕捉しきれなかった赤外線吸収膜に蓄熱している熱量を確実に捕捉できるとともに、集熱膜の厚みが集熱パターンの厚みより薄く熱抵抗が大きいことから、集熱膜から集熱パターンへの熱の流れを促進させることができる。その結果、温度センサの応答性を向上できるとともに、感度より一層高めることができる。
【００１４】
好ましくは、リードパターンの延在方向に直交する方向に沿う断面形状が略半円であるとよい。これにより、リードパターンの空気との接触面積が小さくなり、リードパターンからの放熱を少なくできる。したがって、熱の損失が少なくなり、温度センサの感度を一層高めることができる。
【００１５】
好ましくは、リードパターンまたは集熱パターンの少なくともいずれか一方の延在方向に直交する方向に沿う断面形状が略半円であるとよい。これにより、リードパターンまたは集熱パターンの空気との接触面積が小さくなり、リードパターンまたは集熱パターンからの放熱を少なくできる。したがって、熱の損失が少なくなり、温度センサの感度を一層高めることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、感度を向上させた温度センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態１に係る温度センサの平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿う模式切断部端面図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線に沿う模式切断部端面図である。
【図４】リードパターンの断面形状が略長方形の場合の図１におけるＢ−Ｂ線に沿う模式切断部端面図に対応する図である。
【図５】本発明の実施形態２に係る温度センサの平面図である。
【図６】図５におけるＣ−Ｃ線に沿う模式切断部端面図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る温度センサの平面図である。
【図８】図７におけるＤ−Ｄ線に沿う模式切断部端面図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る温度センサの変形例の平面図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る温度センサの平面図である。
【図１１】図１０におけるＥ−Ｅ線に沿う模式切断部端面図である。
【図１２】本発明の実施形態４に係る温度センサの変形例の平面図である。
【図１３】本発明の実施形態５に係る温度センサの平面図である。
【図１４】図１３におけるＦ−Ｆ線に沿う模式切断部端面図である。
【図１５】本発明の実施形態５に係る温度センサの変形例の平面図である。
【図１６】本発明の実施形態６に係る温度センサの平面図である。
【図１７】図１６におけるＧ−Ｇ線に沿う模式切断部端面図である。
【図１８】実施例１および従来例の時間の経過に伴う温度上昇を示すグラフである。
【図１９】実施例１，２および従来例の時間の経過に伴う温度上昇を示すグラフである。
【図２０】実施例１，３および従来例の時間の経過に伴う温度上昇を示すグラフである。
【図２１】実施例１，４および従来例の時間の経過に伴う温度上昇を示すグラフである。
【図２２】従来例に係る温度センサの平面図である。
【図２３】図２２におけるＨ−Ｈ線に沿う模式切断部端面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１９】
（実施形態１）
まず、図１、図２を参照して、本発明の実施形態１に係る温度センサ１００の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態１に係る温度センサの平面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ線に沿う模式切断部端面図である。
【００２０】
温度センサ１００は、図１に示されるように、赤外線吸収膜２０と、感温素子１０と、リードパターン３０と、を備える。
【００２１】
赤外線吸収膜２０は、熱源（図示しない）から輻射される赤外線を吸収して温度上昇する。赤外線吸収膜２０の材質は、熱源から輻射赤外線を吸収して温度上昇する材質であればよく、例えば遠赤外線と称される４μｍ〜１０μｍの波長帯域の光に吸収スペクトラムを有する材質が好ましい。このような材質として、フッ素樹脂やシリコーン樹脂、あるいはポリエステル、ポリイミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）等の高分子材料からなる樹脂が好ましい。赤外線吸収膜２０の厚さは、通常１５μｍ〜５０μｍ程度である。
【００２２】
感温素子１０は、赤外線吸収膜２０の熱を検知することにより、熱源の温度に対応した電気信号を出力する。感温素子１０は、温度に応じて電気的特性が変化するセンサ素子であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、抵抗温度特性を有するサーミスタ、サーモパイル、金属側温体等などが好適である。感温素子１０が例えば抵抗温度特性を有するサーミスタである場合には、感温素子１０の温度変化は、抵抗値変化として現れる。感温素子１０に予め所定の電流を流しておくことにより、感温素子１０の抵抗値変化は、電圧変化として検出される。感温素子１０の出力電圧は、熱源の温度に対応する電気信号として信号処理される。なお、本実施形態では、感温素子１０は、一対の電極１１，１２を備えており、赤外線吸収膜２０の熱源からの赤外線が入射する面とは反対側の面上に配置されている。
【００２３】
リードパターン３０は、赤外線吸収膜２０に分布する熱量を感温素子１０に伝熱する。また、リードパターン３０は、感温素子１０からの電気信号を外部に出力する。すなわち、感温素子１０の温度変化に対応する電気特性の変化は、熱源の温度に対応する電気信号としてリードパターン３０から外部に取り出されることとなる。リードパターン３０の材質としては、赤外線吸収膜２０より熱伝導性に優れている材質かつ電気抵抗の小さい材質であることが好ましい。このような材質としては、金、銀、白金、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブなどを多く含むと好ましい。
【００２４】
リードパターン３０は、一対のリードパターン３１、３２を有する。リードパターン３１の一方の端部は感温素子１０の電極１１に接続され、他方の端部は外部に至るように延びている。リードパターン３２の一方の端部は感温素子１０の電極１２に接続され、他方の端部は外部に至るように延びている。本実施形態では、これら一対のリードパターン３１、３２は、感温素子１０を中心に互いに逆方向に直線状に延びている。
【００２５】
リードパターン３１，３２は、図２に示されるように、厚みの異なる部分を有する。リードパターン３１，３２の厚みの厚い部分がリードパターン３１，３２の厚みの薄い部分より感温素子１０に近接する位置に配置されている。本実施形態では、リードパターン３１，３２全体における中間部から感温素子１０に至る部分が厚みの厚い部分となっており、中間部から外部に至る部分が厚みの薄い部分となっている。なお、リードパターン３１，３２の厚みの異なる部分は、同一の材質から構成されていてもよく、異なる材質から構成されていてもよい。リードパターン３１，３２の厚みの異なる部分が同一の材質から構成されている場合は、同一の工程で形成できるという利点を有する。例えば、印刷技術やメッキ技術を使用することで、導電性と熱伝導性を有するリードパターン３１，３２を形成することができる。ここで、熱源から照射された赤外線が、周囲環境または筒状のガイド（図示しない）によって光路が決まり、赤外線吸収膜２０上に集熱範囲５０が画定される場合は、リードパターン３１，３２の厚みの異なる部分を集熱範囲５０内に配置させると好ましい。これにより、赤外線吸収膜２０に吸収された熱が熱抵抗の小さい方向、すなわちリードパターン３１，３２の厚みの厚い部分へと伝わることとなる。
【００２６】
ここで、図３、図４を参照して、リードパターン３１，３２の空気との接触面積について詳細に説明する。図３は、図１におけるＢ−Ｂ線に沿う模式切断部端面図である。図４は、リードパターンの断面形状が略長方形の場合の図１におけるＢ−Ｂ線に沿う模式切断部端面図に対応する図である。
【００２７】
リードパターン３１，３２は、図３に示されるように、その延在方向と直交する方向に沿う断面形状（以下、単に「断面形状」と記す。）が略半円となっている。ところで、リードパターン３１，３２からの放熱は、材質、断面積、および延在方向への長さが同じ場合、リードパターン３１，３２の赤外線吸収膜２０に接触していない空気に触れる周長に比例する。例えば、図３に示すようにリードパターン３１，３２の断面形状が略半円の場合と、図４に示すようにリードパターン３１，３２の断面形状が略長方形の場合を比較する。なお、断面形状が略半円の場合の断面積と断面形状が略長方形の場合の断面積は同じＳとし、断面形状が略長方形の場合の縦と横の比を１：５とする。断面形状が略半円の場合は、その周長は１．５７×Ｓ０．５となり、断面形状が略長方形の場合は、その周長は３．１３×Ｓ０．５となる。つまり、断面形状が略長方形に比べて、断面形状が略半円の方がその周長は小さくなる。したがって、リードパターン３１，３２の断面形状を略半円に近い形状とすることで、空気への接触面積が小さくなっていく。このように空気への接触面積が小さくなることで、放熱が少なくなり効率良く熱を感温素子１０に伝熱できるため、感度を高めることができる。なお、ここでいう「略半円」とは、半円だけでなく、半楕円、かまぼこ型などの半円に近い形状を含むことを意味している。
【００２８】
また、熱源からの赤外線が赤外線吸収膜２０に輻射され始めた時点では、感温素子１０と赤外線吸収膜２０との間の温度差は大きく、両者の温度勾配によってリードパターン３１，３２から感温素子１０へ熱が流入する。すると、感温素子１０の温度上昇に伴い、温度勾配は小さくなるので、感温素子１０への熱流入は少なくなる。一方、感温素子１０に集熱された熱量の一部は、リードパターン３１，３２や外界雰囲気を伝わって放熱され、感温素子１０の温度低下が生じるため、温度勾配によって感温素子１０への熱流入が持続する。そして、感温素子１０へ流れ込む熱量と感温素子１０から流れ出す熱量とが釣り合ったところで、熱平衡状態になり、感温素子１０の温度は一定になる。なお、リードパターン３１，３２を流れる熱の一部はパターンの表面を通じて外部に流出するため、リードパターン３１，３２の断面形状を略半円として表面積を減らし、外部への熱流出を抑制するのが好ましい。
【００２９】
以上のように、本実施形態に係る温度センサ１００は、リードパターン３１，３２が厚みの異なる部分を有し、リードパターン３１，３２の厚みの厚い部分がリードパターン３１，３２の厚みの薄い部分より感温素子１０に近接する位置に配置されている。ここで、リードパターン３１，３２の厚みの厚い部分は熱抵抗の小さい部分となり、リードパターン３１，３２の厚みの薄い部分は熱抵抗の大きい部分となる。そのため、赤外線吸収膜２０に吸収された熱は、熱抵抗の小さい方向、すなわちリードパターン３１，３２の厚みの厚い部分へと伝わる。したがって、赤外線吸収膜２０に吸収された熱は、リードパターン３１，３２を介して感温素子１０に速やかに伝熱するとともに外部への熱の流出が抑制されることから、温度センサ１００の感度を向上させることができる。
【００３０】
また、本実施形態に係る温度センサ１００では、リードパターン３１，３２の延在方向に直交する方向に沿う断面形状が略半円となっている。これにより、リードパターン３１，３２の空気との接触面積が小さくなり、リードパターン３１，３２からの放熱を少なくできる。したがって、熱の損失が少なくなり、温度センサ１００の感度を一層高めることができる。
【００３１】
（実施形態２）
続いて、図５、図６を参照して、本発明の実施形態２に係る温度センサ２００の構成について説明する。図５は、本発明の実施形態２に係る温度センサの平面図である。図６は、図５におけるＣ−Ｃ線に沿う模式切断部端面図である。実施形態２に係る温度センサ２００は、リードパターン２３１，２３２が厚みの異なる部分を複数備えている点で、実施形態１に係る温度センサ１００と相違している。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。
【００３２】
温度センサ２００は、図５に示されるように、赤外線吸収膜２０と、感温素子１０と、リードパターン２３０と、を備える。
【００３３】
リードパターン２３０は、赤外線吸収膜２０に分布する熱量を感温素子１０に伝熱する。また、リードパターン２３０は、感温素子１０からの電気信号を外部に出力する。すなわち、感温素子１０の温度変化に対応する電気特性の変化は、熱源の温度に対応する電気信号としてリードパターン２３０から外部に取り出されることとなる。リードパターン２３０の材質としては、赤外線吸収膜２０より熱伝導性に優れている材質かつ電気抵抗の小さい材質であることが好ましい。このような材質としては、金、銀、白金、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブなどを多く含むと好ましい。
【００３４】
リードパターン２３０は、一対のリードパターン２３１，２３２を有する。リードパターン２３１の一方の端部は感温素子１０の電極１１に接続され、他方の端部は外部に至るように延びている。リードパターン２３２の一方の端部は感温素子１０の電極１２に接続され、他方の端部は外部に至るように延びている。本実施形態では、これら一対のリードパターン２３１，２３２は、感温素子１０を中心に互いに逆方向に直線状に延びている。但し、本実施形態ではリードパターン２３１，２３２が厚みの異なる部分を複数備えており、この点が実施形態１と相違する。
【００３５】
リードパターン２３１，２３２は、図６に示されるように、厚みの異なる部分を複数有する。本実施形態では、リードパターン２３１，２３２の厚みの異なる複数の部分が外部から感温素子１０に向かって厚みが厚くなるように配置されている。これにより、リードパターン２３１，２３２の厚みが厚くなると熱抵抗が小さくなることから、リードパターン２３１，２３２の各所で捕捉された熱が感温素子１０に流れやすくなる。逆に、本実施形態では、リードパターン２３１，２３２の厚みの異なる複数の部分が感温素子１０から外部に向かって厚みが薄くなるように配置されている。これにより、リードパターン２３１，２３２の厚みが薄くなると熱抵抗が大きくなることから、外部への熱流出を抑制することができる。なお、リードパターン２３１，２３２の厚みの異なる複数の部分は、同一の材質から構成されていてもよく、異なる材質から構成されていてもよい。リードパターン２３１，２３２の厚みの異なる複数の部分が同一の材質から構成されている場合は、同一の工程で形成できるという利点を有する。例えば、印刷技術やメッキ技術を使用することで、導電性と熱伝導性を有するリードパターン２３１，２３２を形成することができる。また、本実施形態では、リードパターン２３１，２３２の厚みの異なる複数の部分が外部から感温素子１０に向かって段階的に厚みが厚くなるように配置されているが、連続的に厚みが厚くなるように配置されていてもよい。
【００３６】
以上のように、本実施形態に係る温度センサ２００は、リードパターン２３１，２３２は、厚みの異なる部分を複数備え、リードパターン２３１，２３２の厚みの異なる複数の部分が外部から感温素子１０に向かって厚みが厚くなるように配置されている。通常、赤外線吸収膜２０に吸収された熱は、リードパターン２３１，２３２の各所で捕捉し、感温素子１０に近づくにつれ熱流量が加算されていく。そのため、リードパターン２３１，２３２の厚みの異なる複数の部分を外部から感温素子１０に向かって厚みが厚くなるように配置すると、リードパターン２３１，２３２の各所で捕捉された熱が感温素子１０に効率良く伝熱する伝熱経路が形成されることとなる。また、赤外線吸収膜２０は、周辺部分では外部に熱が流出し易いことから温度分布が小さくなり、中央部分では熱が流出し難いことから温度分布が大きくなる。本実施形態においては、温度分布の大きい部分である赤外線吸収膜２０の中央部分ではリードパターン２３１，２３２の熱抵抗が小さくなっていることから感熱素子１０へ熱を効率よく伝えることができる。一方、温度分布の小さい部分である赤外線吸収膜２０の周辺部分ではリードパターン２３１，２３２の熱抵抗が大きくなっていることから外部への熱の流出を減らすことができる。その結果、温度センサ２００の感度を一層高めることができる。
【００３７】
（実施形態３）
続いて、図７、図８を参照して、本発明の実施形態３に係る温度センサ３００の構成について説明する。図７は、本発明の実施形態３に係る温度センサの平面図である。図８は、図７におけるＤ−Ｄ線に沿う模式切断部端面図である。実施形態３に係る温度センサ３００は、集熱パターン４０を備えている点で、実施形態２に係る温度センサ２００と相違している。以下、実施形態２と異なる点を中心に説明する。
【００３８】
温度センサ３００は、実施形態２と同様に、赤外線吸収膜２０と、感温素子１０と、リードパターン２３０と、を備える。但し、本実施形態では集熱パターン４０を備えており、この点が実施形態２と相違する。以下、実施形態２と異なる点を中心に説明する。
【００３９】
集熱パターン４０は、図７に示されるように、感温素子１０を起点として赤外線吸収膜２０の面内に放射状に形成されている。この集熱パターン４０は、赤外線吸収膜２０に分布する熱量を感温素子１０に集熱させるための集熱部材である。本実施形態では、感温素子１０の電極１１を起点として赤外線吸収膜２０の面内に放射状に形成されている集熱パターン４１と、感温素子１０の電極１２を起点として赤外線吸収膜２０の面内に放射状に形成されている集熱パターン４２を有している。より具体的には、集熱パターン４１は、感温素子１０の電極１１を起点として、リードパターン２３１より図示上方に位置する領域に枝分かれを繰り返しながら延びる複数の幹と、リードパターン２３１より図示下方に位置する領域に枝分かれを繰り返しながら延びる複数の幹からなる。同様に、集熱パターン４２は、感温素子１０の電極１２を起点として、リードパターン２３２より図示上方に位置する領域に枝分かれを繰り返しながら延びる複数の幹と、リードパターン２３２より図示下方に位置する領域に枝分かれを繰り返しながら延びる複数の幹からなる。なお、本実施形態においては、集熱パターン４１，４２は、感温素子１０の電極１１，１２を起点として赤外線吸収膜２０の面内に放射状に形成されているが、感温素子１０の電極１１，１２の近傍を起点として赤外線吸収膜２０の面内に放射状に形成されていてもよい。但し、この場合、集熱パターン４１，４２の起点と電極１１，１２との間を接続する集熱パターンが必要となる。
【００４０】
集熱パターン４１，４２は、感温素子１０近傍の部分だけではなく感温素子１０から離れた部分からも広範囲にわたって熱を補足し、感温素子１０に効率よく集熱できるように形成されている。なお、集熱パターン４１は、リードパターン２３１と接触しないように配置され、集熱パターン４２は、リードパターン２３２と接触しないように配置され、集熱パターン４１と集熱パターン４２も接触しないように配置されている。リードパターン２３１，２３２、集熱パターン４１、および集熱パターン４２が接触してしまうと、ショート状態になり感温素子１０からの電気的信号を取り出せなくなる。
【００４１】
集熱パターン４１，４２は、電気信号の伝送に係わる部材ではなく、熱伝導のみに係わる部材であるため、外部の部品に接続することなく、赤外線吸収膜２０の面内で終端している。このため、集熱パターン４１，４２から外部への熱の流出が抑制される。集熱パターン４１，４２の終端から感温素子１０へ向かって一方向に熱が流れる。集熱パターン４１，４２は、赤外線吸収膜２０の各所に蓄熱している熱量を万遍なく捕捉するために、感温素子１０の電極１１，１２を起点として赤外線吸収膜２０の外周端部に向かって枝分かれを繰り返しながら放射状に形成されていることから、赤外線吸収膜２０に分布する熱量は、集熱パターン４１，４２の枝と枝との間に島状に点在し、赤外線吸収膜２０と感温素子１０との間の温度勾配により、感温素子１０へ向けて熱の流れを生じさせることができる。また、集熱パターン４１，４２を放射状に形成することで、熱を捕捉できる範囲を赤外線吸収膜２０全体に拡大することが可能になり、集熱効率を高めることができる。
【００４２】
集熱パターン４１，４２は、図８に示されるように、厚みの異なる複数の部分を有する。本実施形態では、集熱パターン４１，４２の厚みの異なる複数の部分が外周端部から感温素子１０に向かって厚みが厚くなるように配置されている。すなわち、集熱パターン４１，４２の厚みの厚い部分が集熱パターン４１，４２の厚みの薄い部分より感温素子１０に近接する位置に配置されていることとなる。これにより、集熱パターン４１，４２の厚みが厚くなると熱抵抗が小さくなることから、集熱パターン４１，４２の各所で捕捉された熱が感温素子１０に流れやすくなる。逆に、本実施形態では、集熱パターン４１，４２の厚みの異なる複数の部分が感温素子１０から外周端部に向かって厚みが薄くなるように配置されている。これにより、集熱パターン４１，４２の厚みが薄くなると熱抵抗が大きくなることから、外部への熱流出を抑制することができる。また、本実施形態では、集熱パターン４１，４２の厚みの異なる複数の部分が外周端部から感温素子１０に向かって段階的に厚みが厚くなるように配置されているが、連続的に厚みが厚くなるように配置されていてもよい。
【００４３】
集熱パターン４１，４２は、図８に示されるように、その延在方向と直交する方向に沿う断面形状（以下、単に「断面形状」と記す。）が略半円となっている。ところで、集熱パターン４１，４２からの放熱は、材質、断面積、および延在方向への長さが同じ場合、集熱パターン４１，４２の赤外線吸収膜２０に接触していない空気に触れる周長に比例する。上述したように、断面形状が略長方形に比べて、断面形状が略半円の方がその周長は小さくなる。したがって、集熱パターン４１，４２の断面形状を略半円に近い形状とすることで、空気への接触面積が小さくなっていく。このように空気への接触面積が小さくなることで、放熱が少なくなり効率良く熱を感温素子１０に伝熱できるため、感度を高めることができる。なお、ここでいう「略半円」とは、半円だけでなく、半楕円、かまぼこ型などの半円に近い形状を含むことを意味している。
【００４４】
集熱パターン４１，４２の材質としては、熱伝導性に優れていると好ましい。このような材質としては、例えば金、銀、白金、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブなどを多く含むと好ましい。集熱パターン４１，４２の厚みの異なる部分は、同一の材質から構成されていてもよく、異なる材質から構成されていてもよい。また、集熱パターン４１，４２とリードパターン２３１，２３２とが同一の材質から構成されていてもよく、異なる材質から構成されていてもよい。集熱パターン４１，４２とリードパターン２３１，２３２とが同一の材質から構成されている場合、集熱パターン４１，４２とリードパターン２３１，２３２を同一の工程で形成できるという利点を有する。
【００４５】
以上のように、本実施形態に係る温度センサ３００は、感温素子１０を起点として赤外線吸収膜２０の面内に放射状または網目状の少なくともいずれかで形成され、赤外線吸収膜２０に分布する熱量を感温素子１０に集熱するための集熱パターン４１，４２をさらに備え、集熱パターン４１，４２は、厚みの異なる部分を有し、集熱パターン４１，４２の厚みの厚い部分が集熱パターン４１，４２の厚みの薄い部分より感温素子１０に近接する位置に配置されている。この場合、集熱パターン４１，４２を備えていることから、赤外線吸収膜２０の各所に蓄熱している熱量を万遍なく捕捉することができるとともに、集熱パターン４１，４２に伝わった熱が感温素子１０に速やかに伝熱するため、温度センサ３００の感度を一層高めることができる。また、集熱パターン４１，４２が厚みの異なる部分を有し、集熱パターン４１，４２の厚みの厚い部分が集熱パターン４１，４２の厚みの薄い部分より感温素子１０に近接する位置に配置されていることから、赤外線吸収膜２０の各所に蓄熱している熱量が感温素子３００に効率良く伝熱する伝熱経路が形成されることとなる。その結果、温度センサ３００の応答性を向上できるとともに、感度を一層高めることができる。
【００４６】
（実施形態３の変形例）
続いて、図９を参照して、本発明の実施形態３に係る温度センサ３００の変形例である温度センサ４００の構成について説明する。図９は、本発明の実施形態３に係る温度センサの変形例の平面図である。
【００４７】
温度センサ４００は、赤外線吸収膜２０と、感温素子１０と、リードパターン２３０と、集熱パターン２４０と、を備える。赤外線吸収膜２０、感温素子１０、リードパターン２３０の構成は、実施形態３に係る温度センサ３００と同様である。また、集熱パターン２４０は、赤外線吸収膜２０の面内に分布している形状以外は実施形態３に係る温度センサ３００と同様である。以下、実施形態３と異なる点を中心に説明する。
【００４８】
集熱パターン２４０は、図９に示されるように、感温素子１０を起点として赤外線吸収膜２０の面内に網目状に形成されている。この集熱パターン２４０は、赤外線吸収膜２０に分布する熱量を感温素子１０に集熱させるための集熱部材である。本変形例では、感温素子１０の電極１１を起点として赤外線吸収膜２０の面内に網目状に形成されている集熱パターン２４１と、感温素子１０の電極１２を起点として赤外線吸収膜２０の面内に網目状に形成されている集熱パターン２４２を有している。具体的には、集熱パターン２４１は、感温素子１０の電極１１を起点として、赤外線吸収膜２０の外周端部に向かって枝分かれを繰り返しながら延びる複数の幹を有し、それぞれの幹から枝分かれした枝の端部同士が連結して網目の形状を呈している。同様に、集熱パターン２４２は、感温素子１０の電極１２を起点として、赤外線吸収膜２０の外周端部に向かって枝分かれを繰り返しながら延びる複数の幹を有し、それぞれの幹から枝分かれした枝の端部同士が連結して網目の形状を呈している。なお、本変形例においては、集熱パターン２４１，２４２は、感温素子１０の電極１１，１２を起点として赤外線吸収膜２０の面内に放射状に形成されているが、感温素子１０の電極１１，１２の近傍を起点として赤外線吸収膜２０の面内に放射状に形成されていてもよい。但し、この場合、集熱パターン２４１，２４２の起点と電極１１，１２との間を接続する集熱パターンが必要となる。
【００４９】
本変形例においても、温度センサ４００が集熱パターン２４１，２４２を備えていることから、赤外線吸収膜２０の各所に蓄熱している熱量を万遍なく捕捉することができるとともに、集熱パターン２４１，２４２に伝わった熱が感温素子１０に速やかに伝熱するため、温度センサ４００の感度を一層高めることができる。また、集熱パターン２４１，２４２が厚みの異なる部分を有し、集熱パターン２４１，２４２の厚みの厚い部分が集熱パターン２４１，２４２の厚みの薄い部分より感温素子１０に近接する位置に配置されていることから、赤外線吸収膜２０の各所に蓄熱している熱量が感温素子１０に効率良く伝熱する伝熱経路が形成されることとなる。その結果、温度センサ４００の応答性を向上できるとともに、感度を一層高めることができる。
【００５０】
（実施形態４）
続いて、図１０、図１１を参照して、本発明の実施形態４に係る温度センサ５００の構成について説明する。図１０は、本発明の実施形態４に係る温度センサの平面図である。図１１は、図１０におけるＥ−Ｅ線に沿う模式切断部端面図である。実施形態４に係る温度センサ５００は、集熱膜６０を備えている点で、実施形態３に係る温度センサ３００と相違している。以下、実施形態３と異なる点を中心に説明する。
【００５１】
温度センサ５００は、実施形態３と同様に、赤外線吸収膜２０と、感温素子１０と、リードパターン２３０と、集熱パターン４０と、を備える。但し、本実施形態では集熱膜６０を備えており、この点が実施形態３と相違する。以下、実施形態３と異なる点を中心に説明する。
【００５２】
集熱膜６０は、図１０に示されるように、赤外線吸収膜２０上であって集熱パターン４０の周囲に平面的に広がっている。本実施形態では、集熱パターン４１の周囲に広がる集熱膜６１と、集熱パターン４２の周囲に広がる集熱膜６２を有している。より具体的には、集熱膜６１は、感温素子１０の電極１１を起点として延びる幹と、その幹から枝分かれを繰り返しながら延びる枝からなる集熱パターン４１の周囲全体を囲むように形成されている。同様に、集熱膜６２は、感温素子１０の電極１２を起点として延びる幹と、その幹から枝分かれを繰り返しながら延びる枝からなる集熱パターン４２の周囲全体を囲むように形成されている。なお、集熱膜６１は、リードパターン２３１、集熱パターン４２と接触しないように配置され、集熱膜６２は、リードパターン２３２、集熱パターン４１と接触しないように配置され、集熱膜６１と集熱膜６２も接触しないように配置されている。リードパターン２３１，２３２、集熱パターン４１，４２、および集熱膜６１，６２が接触してしまうと、ショート状態になり感温素子１０からの電気的信号を取り出せなくなる。また、集熱膜６１，６２と赤外線吸収膜２０との接触面の粗さは、１〜２．５μｍ程度が好ましい。すなわち、赤外線の波長帯域の１／４程度となる。これにより、赤外線吸収膜２０を透過する赤外線を、赤外線吸収膜２０と集熱膜６１，６２の接触面において吸収することができ、より熱を吸収することができるため、温度センサ５００の応答性を向上できるとともに、感度をより一層向上することができる。
【００５３】
集熱膜６１，６２の厚みは、図１１に示されるように、集熱パターン４１，４２の厚みより薄くなっている。具体的には、集熱パターン４１，４２の厚みは１０μｍ〜７０μｍ程度であるのに対し、集熱膜６１，６２の厚みは５μｍ以下である。このように、集熱パターン４１，４２の厚みより集熱膜６１，６２の厚みを薄くすることで、集熱膜６１，６２の熱容量が小さくなり、応答性への影響は少ない。
【００５４】
集熱膜６１、６２の材質としては、熱伝導性に優れていると好ましい。このような材質としては、例えば金、銀、白金、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブなどを多く含むと好ましい。集熱膜６１、６２は、リードパターン２３１、２３２や集熱パターン４１、４２と同一の材質から構成されていてもよく、異なる材質から構成されていてもよい。集熱膜６１、６２とリードパターン２３１、２３２と集熱パターン４１、４２が同一の材質から構成されている場合、同一の工程で形成できるという利点を有する。ここで、赤外線吸収膜２０は、樹脂であるため熱抵抗が大きく、赤外線吸収膜２０だけでは分布する熱量の移動がおきにくい。一方、集熱膜６１，６２は、集熱パターン４１，４２と同様に赤外線吸収膜２０よりも熱抵抗の小さい材質から構成されているため、集熱膜６１，６２を加えることにより赤外線吸収膜２０に分布する熱量が集熱パターン４１，４２へ移動しやすくなる。つまり、集熱パターン４１，４２に伝わる熱量を増やすことができ、効率良く熱を感温素子１０に伝熱できる。その結果、温度センサ５００の感度をより一層高めることができる。
【００５５】
以上のように、本実施形態に係る温度センサ５００は、赤外線吸収膜２０上であって集熱パターン４１，４２の周囲に広がる集熱膜６１，６２をさらに備え、集熱膜６１，６２の厚みは、集熱パターン４１，４２の厚みより薄くなっている。これにより、集熱パターン４１，４２で捕捉しきれなかった赤外線吸収膜２０に蓄熱している熱量を確実に捕捉できるとともに、集熱膜６１，６２の厚みが集熱パターン４１，４２の厚みより薄く熱抵抗が大きいことから、集熱膜６１，６２から集熱パターン４１，４２への熱の流れを促進させることができる。その結果、温度センサ５００の応答性を向上できるとともに、感度をより一層高めることができる。
【００５６】
（実施形態４の変形例）
続いて、図１２を参照して、本発明の実施形態４に係る温度センサ５００の変形例である温度センサ６００の構成について説明する。図１２は、本発明の実施形態４に係る温度センサの変形例の平面図である。
【００５７】
温度センサ６００は、赤外線吸収膜２０と、感温素子１０と、リードパターン２３０と、集熱パターン４０と、集熱膜１６０と、を備える。赤外線吸収膜２０、感温素子１０、リードパターン２３０、集熱パターン４０の構成は、実施形態４に係る温度センサ５００と同様である。また、集熱膜１６０は、赤外線吸収膜２０の面内に分布している形状以外は、実施形態４に係る温度センサ５００と同様である。以下、実施形態４と異なる点を中心に説明する。
【００５８】
集熱膜１６０は、図１２に示されるように、赤外線吸収膜２０上であって集熱パターン４０の周囲に広がっている。本実施形態では、集熱パターン４１の周囲に広がる集熱膜１６１と、集熱パターン４２の周囲に広がる集熱膜１６２を有している。より具体的には、集熱膜１６１は、感温素子１０の電極１１を起点として枝分かれを繰り返しながら延びる集熱パターン４１の複数の幹の根元部分の周囲に形成され、それぞれの幹の根元部分に形成された集熱膜１６１同士が一体的に形成されている。すなわち、複数の幹の外周端部付近には集熱膜１６１が形成されていないこととなる。同様に、集熱膜１６２は、感温素子１０の電極１２を起点として枝分かれを繰り返しながら延びる集熱パターン４２の複数の幹の根元部分の周囲に形成され、それぞれの幹の根元部分に形成された集熱膜１６２同士が一体的に形成されている。すなわち、複数の幹の外周端部付近には集熱膜１６２が形成されていないこととなる。
【００５９】
本変形例においても、温度センサ６００が赤外線吸収膜２０上であって集熱パターン４１，４２の周囲に広がる集熱膜１６１，１６２を備えていることから、集熱パターン４１，４２で捕捉しきれなかった赤外線吸収膜２０に蓄熱している熱量を確実に捕捉できるとともに、集熱膜１６１，１６２の厚みが集熱パターン４１，４２の厚みより薄く熱抵抗が大きいことから、集熱膜１６１，１６２から集熱パターン４１，４２への熱の流れを促進させることができる。その結果、温度センサ６００の応答性を向上できるとともに、感度をより一層高めることができる。
【００６０】
（実施形態５）
続いて、図１３、１４を参照して、本発明の実施形態５に係る温度センサ７００の構成について説明する。図１３は、本発明の実施形態５に係る温度センサの平面図である。図１４は、図１３におけるＦ−Ｆ線に沿う模式切断部端面図である。実施形態５に係る温度センサ７００は、集熱膜２６０を備えている点で、実施形態３の変形例に係る温度センサ４００と相違している。以下、実施形態３の変形例と異なる点を中心に説明する。
【００６１】
温度センサ７００は、実施形態３の変形例と同様に、赤外線吸収膜２０と、感温素子１０と、リードパターン２３０と、集熱パターン２４０と、を備える。但し、本実施形態では集熱膜２６０を備えており、この点が実施形態３の変形例と相違する。以下、実施形態３の変形例と異なる点を中心に説明する。
【００６２】
集熱膜２６０は、図１３に示されるように、赤外線吸収膜２０上であって集熱パターン２４０の周囲に広がっている。本実施形態では、集熱パターン２４１の周囲に広がる集熱膜２６１と、集熱パターン２４２の周囲に広がる集熱膜２６２を有している。より具体的には、集熱膜２６１は、網目状の集熱パターン２４１の外枠となる外周部分を構成する枝もしくは幹に沿って形成される部分と、集熱パターン２４１の枝もしくは幹によって囲まれる領域内に形成される部分を有する。同様に、集熱膜２６２は、網目状の集熱パターン２４２の外枠となる外周部分を構成する枝もしくは幹に沿って形成される部分と、集熱パターン２４２の枝もしくは幹によって囲まれる領域内に形成される部分を有する。なお、集熱膜２６１は、リードパターン２３１、集熱パターン２４２と接触しないように配置され、集熱膜２６２は、リードパターン２３２、集熱パターン２４１と接触しないように配置され、集熱膜２６１と集熱膜２６２も接触しないように配置されている。リードパターン２３１，２３２、集熱パターン２４１，２４２、および集熱膜２６１，２６２が接触してしまうと、ショート状態になり感温素子１０からの電気的信号を取り出せなくなる。また、集熱膜２６１，２６２と赤外線吸収膜２０との接触面の粗さは、１〜２．５μｍ程度が好ましい。すなわち、赤外線の波長帯域の１／４程度となる。これにより、赤外線吸収膜２０を透過する赤外線を、赤外線吸収膜２０と集熱膜２６１，２６２の接触面において吸収することができ、より熱を吸収することができるため、感度をより一層向上することができる。
【００６３】
集熱膜２６１，２６２の厚みは、図１４に示されるように、集熱パターン２４１，２４２の厚みより薄くなっている。具体的には、集熱パターン２４１，２４２の厚みは１０μｍ〜７０μｍ程度であるのに対し、集熱膜２６１，２６２の厚みは５μｍ以下である。このように、集熱パターン２４１，２４２の厚みより集熱膜２６１，２６２の厚みを薄くすることで、集熱膜２６１，２６２の熱容量が小さくなり、応答性への影響は少ない。
【００６４】
集熱膜２６１，２６２の材質としては、熱伝導性に優れていると好ましい。このような材質としては、例えば金、銀、白金、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブなどを多く含むと好ましい。集熱膜２６１，２６２は、リードパターン２３１，２３２や集熱パターン２４１，２４２と同一の材質から構成されていてもよく、異なる材質から構成されていてもよい。集熱膜２６１，２６２とリードパターン２３１，２３２と集熱パターン２４１，２４２が同一の材質から構成されている場合、同一の工程で形成できるという利点を有する。ここで、赤外線吸収膜２０は、樹脂であるため熱抵抗が大きく、赤外線吸収膜２０だけでは分布する熱量の移動がおきにくい。一方、集熱膜２６１，２６２は、集熱パターン２４１，２４２と同様に赤外線吸収膜２０よりも熱抵抗の小さい材質から構成されているため、集熱膜２６１，２６２を加えることにより赤外線吸収膜２０に分布する熱量が集熱パターン２４１，２４２へ移動しやすくなる。つまり、集熱パターン２４１，２４２に伝わる熱量を増やすことができ、効率良く熱を感温素子１０に伝熱できる。その結果、温度センサ７００の感度をより一層高めることができる。
【００６５】
以上のように、本実施形態に係る温度センサ７００は、赤外線吸収膜２０上であって集熱パターン２４１，２４２の周囲に広がる集熱膜２６１，２６２をさらに備え、集熱膜２６１，２６２の厚みは、集熱パターン２４１，２４２の厚みより薄くなっている。これにより、集熱パターン２４１，２４２で捕捉しきれなかった赤外線吸収膜２０に蓄熱している熱量を確実に捕捉できるとともに、集熱膜２６１，２６２の厚みが集熱パターン２４１，２４２の厚みより薄く熱抵抗が大きいことから、集熱膜２６１，２６２から集熱パターン２４１，２４２への熱の流れを促進させることができる。その結果、温度センサ７００の応答性を向上できるとともに、感度をより一層高めることができる。
【００６６】
（実施形態５の変形例）
続いて、図１５を参照して、本発明の実施形態５に係る温度センサ７００の変形例である温度センサ８００の構成について説明する。図１５は、本発明の実施形態５に係る温度センサの変形例の平面図である。
【００６７】
温度センサ８００は、赤外線吸収膜２０と、感温素子１０と、リードパターン２３０と、集熱パターン２４０と、集熱膜３６０と、を備える。赤外線吸収膜２０、感温素子１０、リードパターン２３０、集熱パターン２４０の構成は、実施形態５に係る温度センサ７００と同様である。また、集熱膜３６０は、赤外線吸収膜２０の面内に分布している形状以外は、実施形態５に係る温度センサ７００と同様である。以下、実施形態５と異なる点を中心に説明する。
【００６８】
集熱膜３６０は、図１５に示されるように、赤外線吸収膜２０上であって集熱パターン２４０の周囲に広がっている。本実施形態では、集熱パターン２４１の周囲に広がる集熱膜３６１と、集熱パターン２４２の周囲に広がる集熱膜３６２を有している。より具体的には、集熱膜３６１は、網目状の集熱パターン２４１の外枠となる外周部分を構成する枝もしくは幹に沿って形成される部分と、集熱パターン２４１の枝もしくは幹によって囲まれる領域内に形成される部分を有する。但し、本変形例では、集熱パターン２４１の枝もしくは幹によって囲まれる領域内に形成される集熱膜３６１の一部もしくは全部に開口部７０を有する。同様に、集熱膜３６２は、網目状の集熱パターン２４２の外枠となる外周部分を構成する枝もしくは幹に沿って形成される部分と、集熱パターン２４２の枝もしくは幹によって囲まれる領域内に形成される部分を有する。但し、本変形例では、集熱パターン２４２の枝もしくは幹によって囲まれる領域内に形成される集熱膜３６２の一部もしくは全部に開口部７０を有する。
【００６９】
本変形例においても、温度センサ８００が赤外線吸収膜２０上であって集熱パターン２４１，２４２の周囲に広がる集熱膜３６１，３６２を備えていることから、集熱パターン２４１，２４２で捕捉しきれなかった赤外線吸収膜２０に蓄熱している熱量を確実に捕捉できるとともに、集熱膜３６１，３６２の厚みが集熱パターン２４１，２４２の厚みより薄く熱抵抗が大きいことから、集熱膜３６１，３６２から集熱パターン２４１，２４２への熱の流れを促進させることができる。その結果、温度センサ８００の応答性を向上できるとともに、感度をより一層高めることができる。
【００７０】
（実施形態６）
続いて、図１６、１７を参照して、本発明の実施形態６に係る温度センサ９００の構成について説明する。図１６は、本発明の実施形態６に係る温度センサの平面図である。図１７は、図１６におけるＧ−Ｇ線に沿う模式切断部端面図である。実施形態６に係る温度センサ９００は、集熱膜４６０を備えている点において、実施形態２に係る温度センサ２００と相違している。以下、実施形態２と異なる点を中心に説明する。
【００７１】
温度センサ９００は、実施形態２と同様に、赤外線吸収膜２０と、感温素子１０と、リードパターン２３０と、を備える。但し、本実施形態では集熱膜４６０を備えており、この点が実施形態２と相違する。以下、実施形態２と異なる点を中心に説明する。
【００７２】
集熱膜４６０は、図１６に示されるように、感温素子１０を起点として赤外線吸収膜２０の面内に放射状に広がっている。この集熱膜４６０は、赤外線吸収膜２０に分布する熱量を感温素子１０に集熱させるための集熱部材である。本実施形態では、感温素子１０の電極１１を起点として赤外線吸収膜２０の面内に放射状に形成されている集熱膜４６１と、感温素子１０の電極１２を起点として赤外線吸収膜２０の面内に放射状に形成されている集熱膜４６２を有している。より具体的には、集熱膜４６１は、感温素子１０の電極１１を起点として、リードパターン２３１より図示上方に位置する領域に分布する膜と、リードパターン２３１より図示下方に位置する領域に分布する膜からなる。同様に、集熱膜４６２は、感温素子１０の電極１２を起点として、リードパターン２３２より図示上方に位置する領域に分布する膜と、リードパターン２３２より図示下方に位置する領域に分布する膜からなる。尚、集熱膜４６１のリードパターン２３１より図示上方に位置する領域に分布する膜およびリードパターン２３１より図示下方に位置する領域に分布する膜の大きさは、それぞれ感温素子１０のサイズ以上であり、集熱膜４６２のリードパターン２３２より図示上方に位置する領域に分布する膜およびリードパターン２３２より図示下方に位置する領域に分布する膜の大きさは、それぞれ感温素子１０のサイズ以上であり、集熱膜４６０全体の大きさとしては、熱源から照射される赤外線によって画定される有効照射エリアである集熱範囲５１の８０％以内であると好ましい。この場合、集熱膜４６０の性能を最大限発揮することができる。
【００７３】
集熱膜４６１，４６２の厚みは、図１７に示されるように、リードパターン２３１，２３２の厚みより薄くなっている。具体的には、リードパターン２３１，２３２の厚みは１０μｍ〜７０μｍ程度であるのに対し、集熱膜４６１，４６２の厚みは５μｍ以下である。このように、リードパターン２３１，２３２の厚みより集熱膜４６１，４６２の厚みを薄くすることで、集熱膜４６１，４６２の熱容量が小さくなり、応答性への影響は少ない。
【００７４】
集熱膜４６１、４６２の材質としては、熱伝導性に優れていると好ましい。このような材質としては、例えば金、銀、白金、銅、アルミニウム、カーボンナノチューブなどを多く含むと好ましい。集熱膜４６１、４６２は、リードパターン２３１、２３２と同一の材質から構成されていてもよく、異なる材質から構成されていてもよい。集熱膜４６１、４６２とリードパターン２３１、２３２が同一の材質から構成されている場合、同一の工程で形成できるという利点を有する。ここで、赤外線吸収膜２０は、樹脂であるため熱抵抗が大きく、赤外線吸収膜２０だけでは分布する熱量の移動がおきにくい。一方、集熱膜４６１，４６２は、赤外線吸収膜２０よりも熱抵抗の小さい材質から構成されているため、集熱膜４６１，４６２を加えることにより赤外線吸収膜２０に分布する熱量がリードパターン２３１，２３２へ移動しやすくなる。つまり、リードパターン２３１，２３２に伝わる熱量を増やすことができ、効率良く熱を感温素子１０に伝熱できる。その結果、温度センサ５００の感度をより一層高めることができる。
【００７５】
以上のように、本実施形態に係る温度センサ９００は、赤外線吸収膜２０上にあって、リードパターン２３１，２３２の周囲に広がる集熱膜４６１，４６２を備え、集熱膜４６１，４６２の厚みは、リードパターン２３１，２３２の厚みより薄くなっている。そのため、リードパターン２３１，２３２で補足しきれなかった赤外線吸収膜２０に蓄熱している熱量を確実に補足できるとともに、集熱膜４６１，４６２の厚みがリードパターン２３１，２３２の厚みより薄く熱抵抗が大きいことから、集熱膜４６１，４６２からリードパターン２３１，２３２への熱の流れを促進させることができる。また、集熱膜４６１，４６２を放射状に形成することで、熱を捕捉できる範囲を赤外線吸収膜２０全体に拡大することが可能になり、集熱効率を高めることができる。その結果、温度センサ９００の応答性を向上できるとともに、感度を一層高めることができる。
【００７６】
以下、本実施形態によって感度を向上させることができることを実施例１〜４と従来例を用いて具体的に示す。但し、本発明はこれらの例に限定されない。
【００７７】
実施例１では、上述した実施形態１の温度センサ１００を用いた。実施例２では、上述した実施形態３の温度センサ３００を用いた。実施例３では、上述した実施形態４の温度センサ５００を用いた。実施例４では、上述した実施形態６の温度センサ９００を用いた。従来例では、図２２および図２３に示される温度センサ１０００を用いた。図２２は、従来例に係る温度センサの平面図である。図２３は、図２２におけるＨ−Ｈ線に沿う模式切断部端面図である。
【００７８】
まず、従来例に係る温度センサ１０００の構成について説明する。温度センサ１０００は、図２２に示されるように、赤外線吸収膜２１と、感温素子１１０と、リードパターン３３０と、を備える。
【００７９】
赤外線吸収膜２１は、熱源（図示しない）から輻射される赤外線を吸収して温度上昇する。
【００８０】
感温素子１１０は、赤外線吸収膜２１の熱を検知することにより、熱源の温度に対応した電気信号を出力する。本従来例では、感温素子１１０は、一対の電極１３，１４を備えており、赤外線吸収膜２１の熱源からの赤外線が入射する面とは反対側の面上に配置されている。
【００８１】
リードパターン３３０は、赤外線吸収膜２１に分布する熱量を感温素子１１０に伝熱する。また、リードパターン３３０は、感温素子１１０からの電気信号を外部に出力する。すなわち、感温素子１１０の温度変化に対応する電気特性の変化は、熱源の温度に対応する電気信号としてリードパターン３３０から外部に取り出されることとなる。このリードパターン３３０は、一対のリードパターン３３１、３３２を有する。リードパターン３３１の一方の端部は感温素子１１０の電極１３に接続され、他方の端部は外部に至るように延びている。リードパターン３３２の一方の端部は感温素子１１０の電極１４に接続され、他方の端部は外部に至るように延びている。本従来例においては、リードパターン３３１，３３２は、一方の端部と他方の端部との間において、つづら折り状の屈折部が設けられている。具体的には、リードパターン３３１，３３２は、感温素子１１０の電極１３，１４から外部至るまでに図示上方および図示下方に複数回折り返して延びている。
【００８２】
これら実施例１〜４と従来例において、各寸法、各材質を以下のように設定した。すなわち、実施例１〜４における赤外線吸収膜２０としては大きさが１３ｍｍ×６ｍｍ、厚さが３０μｍのポリイミドを用い、感温素子１０としてはサーミスタを用い、リードパターン３１，３２（２３１，２３２）としてはリードパターン３１，３２（２３１，２３２）全体における中間部から感温素子１０に至る部分、すなわち厚みの厚い部分の厚さが３０μｍ、幅が０．２ｍｍ、中間部から外部に至る部分、すなわち厚みの薄い部分の厚さが１０μｍ、幅が０．２ｍｍの銅を用いた。また、実施例２，３における集熱パターン４１，４２としては厚みの厚い部分の厚さが３０μｍ、幅が７０μｍ、厚みの薄い部分の厚さが１０μｍ、幅が７０μｍの銅を用いた。またさらには、実施例３，４における集熱膜６１，６２（４６１，４６２）としては厚みが１μｍの銅を用いた。一方、従来例における赤外線吸収膜２１としては大きさが１３ｍｍ×６ｍｍ、厚さが３０μｍのポリイミドを用い、感温素子１１０としてはサーミスタを用い、リードパターン３３１，３３２としては厚さが３０μｍの銅を用いた。なお、実施例１〜４および従来例において、１８０℃に保たれている熱源を用い、周囲環境は常温とした。
【００８３】
実施例１〜４および従来例について、時間の経過に伴う温度上昇を測定した。測定した結果を図１８〜図２１に示す。
【００８４】
図１８に示すグラフは、実施例１および従来例の時間の経過に伴う温度上昇を示すグラフである。図１８中、横軸は時間〔ｓｅｃ〕を表示し、縦軸は感温素子の温度〔℃〕を表示している。図１８に示されるように、実施例１における温度センサ１００の感温素子１０は、従来例における温度センサ１０００の感温素子１１０に比して、約０．８℃高く温度上昇しており、実施例１は従来例に比して感度が向上していることが確認できた。
【００８５】
図１９に示すグラフは、実施例１，２および従来例の時間の経過に伴う温度上昇を示すグラフである。図１９中、横軸は時間〔ｓｅｃ〕を表示し、縦軸は感温素子の温度〔℃〕を表示している。図１９に示されるように、実施例２における温度センサ３００の感温素子１０は、従来例における温度センサ１０００の感温素子１１０に比して、約１．６℃高く温度上昇しており、実施例２は従来例に比して感度が向上していることが確認できた。また、実施例２における温度センサ３００の感温素子１０の温度上昇の立ち上がり傾斜は、従来例における温度センサ１０００の感温素子１１０の温度上昇の立ち上がり傾斜よりも急峻となっており、実施例２は従来例に比して応答性が向上していることも確認できた。なお、実施例２における温度センサ３００の感温素子１０は、実施例１における温度センサ１００の感温素子１０に比して、約０．８℃高く温度上昇しており、実施例２は実施例１よりもさらに感度が向上していることも確認できた。
【００８６】
図２０に示すグラフは、実施例１，３および従来例の時間の経過に伴う温度上昇を示すグラフである。図２０中、横軸は時間〔ｓｅｃ〕を表示し、縦軸は感温素子の温度〔℃〕を表示している。図２０に示されるように、実施例３における温度センサ５００の感温素子１０は、従来例における温度センサ１０００の感温素子１１０に比して、約１．７６℃高く温度上昇しており、実施例３は従来例に比して感度が向上していることが確認できた。また、実施例３における温度センサ５００の感温素子１０の温度上昇の立ち上がり傾斜は、従来例における温度センサ１０００の感温素子１１０の温度上昇の立ち上がり傾斜よりも急峻となっており、実施例３は従来例に比して応答性が向上していることも確認できた。なお、実施例３における温度センサ５００の感温素子１０は、実施例１における温度センサ１００の感温素子１０に比して、約０．９６℃高く温度上昇しており、実施例３は実施例１よりもさらに感度が向上していることも確認できた。
【００８７】
図２１に示すグラフは、実施例１，４および従来例の時間の経過に伴う温度上昇を示すグラフである。図２１中、横軸は時間〔ｓｅｃ〕を表示し、縦軸は感温素子の温度〔℃〕を表示している。図２１に示されるように、実施例４における温度センサ９００の感温素子１０は、従来例における温度センサ１０００の感温素子１１０に比して、約１．７２℃高く温度上昇しており、実施例４は従来例に比して感度が向上していることが確認できた。また、実施例４における温度センサ９００の感温素子１０の温度上昇の立ち上がり傾斜は、従来例における温度センサ１０００の感温素子１１０の温度上昇の立ち上がり傾斜よりも急峻となっており、実施例４は従来例に比して応答性が向上していることも確認できた。なお、実施例４における温度センサ９００の感温素子１０は、実施例１における温度センサ１００の感温素子１０に比して、約０．９２℃高く温度上昇しており、実施例４は実施例１よりもさらに感度が向上していることも確認できた。
【００８８】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、実施形態に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、実施形態に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００８９】
本実施形態では、放射状に形成された集熱パターン４０と網目状に形成された集熱パターン２４０をそれぞれ独立して説明したがこれに限定されない。例えば、集熱パターンの感温素子の電極に接続されることとなる根元付近を網目状に形成し、集熱パターンの外周端部付近を放射状に形成してもよく、集熱パターンの感温素子の電極に接続されることとなる根元付近を放射状に形成し、集熱パターンの外周端部付近を網目状に形成してもよい。いずれの場合であっても、集熱パターンを備えていることから、赤外線吸収膜の各所に蓄熱している熱量を万遍なく捕捉することができるとともに、集熱パターンに伝わった熱が感温素子に速やかに伝熱するため、温度センサの感度を一層高めることができる。
【００９０】
また、集熱膜と集熱パターンの組み合わせは、赤外線の有効照射エリア内である集熱範囲での赤外線の受光の強度分布や集熱範囲の面積などによって組み合わせを変えていくことが好ましい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明に係る温度センサは、熱源の温度を非接触測定する用途に応用できる。
【符号の説明】
【００９２】
１０，１１０…感温素子、１１，１２，１３，１４…電極、２０，２１…赤外線吸収膜、３０，３１，２３１，２３２，３３１，３３２…リードパターン、４０，４１，４２，２４０，２４１，２４２…集熱パターン、５０，５１…集熱範囲、６０，６１，６２，１６０，１６１，１６２，２６０，２６１，２６２，３６０，３６１，３６２，４６０，４６１，４６２…集熱膜、７０…開口部、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００…温度センサ。
【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８】
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【図１１】
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【図１４】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１５】
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【図１６】
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