(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの第１の電極と、
少なくとも１つの第２の電極と、
前記各第１の電極及び前記各第２の電極に電気的に接続された、少なくとも１つの感温抵抗体と、
を備え、
前記感温抵抗体が、導電性粒子及び樹脂を含んでおり、
前記樹脂は、ガラス転移温度が２００℃以上であり、
前記感温抵抗体は、前記導電性粒子の含有量が１５質量％未満であり、
２００℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の１．２倍以上である、感温素子。
【請求項２】
３０℃〜２００℃の温度範囲における体積抵抗率が、１０Ω・ｃｍ〜１００ＫΩ・ｃｍの範囲にある、請求項１に記載の感温素子。
【請求項３】
前記感温抵抗体は、前記導電性粒子の含有量が２〜９質量％である、請求項１または２に記載の感温素子。
【請求項４】
前記感温抵抗体の厚みが１００μｍ以下である、請求項１〜３のいずれかに記載の感温素子。
【請求項５】
１００℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の５倍以下である、請求項１〜４のいずれかに記載の感温素子。
【請求項６】
３０℃〜２００℃の温度範囲における電気抵抗値の変化率が０．１２〜２．４％／℃の範囲にある、請求項１〜５のいずれかに記載の感温素子。
【請求項７】
基材をさらに備え、
前記基材上に、前記第１の電極、前記感温抵抗体、及び前記第２の電極が、配置されている、請求項１〜６のいずれかに記載の感温素子。
【請求項８】
少なくとも１つの第１の電極と、
少なくとも１つの第２の電極と、
前記各第１の電極及び前記各第２の電極に電気的に接続された、少なくとも１つの感温抵抗体と、
を備え、
前記感温抵抗体が、導電性粒子及び樹脂を含んでおり、
前記樹脂は、ガラス転移温度が２００℃以上であり、
２００℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の１．２倍以上である感温素子であって、
基材をさらに備え、
前記基材上に、前記第１の電極、前記感温抵抗体、及び前記第２の電極が、配置されており、
前記第１及び第２の電極は、線状に形成されており、
前記基材上に、複数の前記第１の電極と、複数の前記第２の電極とが配置され、
前記複数の第１の電極は第１の方向に延びるように平行に配置され、
前記複数の第２の電極は前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように平行に配置され、
前記第１の電極と前記第２の電極とが交差する箇所である温度検出部に、前記感温抵抗体がそれぞれ配置されている、感温素子。
【請求項９】
前記温度検出部同士の間に絶縁材料が設けられることで、前記第１の電極から前記第２の電極にかけての厚みが均一にされている、請求項８に記載の感温素子。
【請求項１０】
前記温度検出部が絶縁材料で被覆されている、請求項８または９に記載の感温素子。
【請求項１１】
導電性粒子と、樹脂と、溶剤とを含み、
前記樹脂は、ガラス転移温度が２００℃以上であり、
２００℃での電気抵抗値が３０℃での電気抵抗値の１．２倍以上となり、前記導電性粒子の含有量が１５質量％未満である感温抵抗体を形成するためのインク。
【請求項１２】
請求項１１に記載のインクを電極の表面に塗布する工程を備える、感温素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感温素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、温度が所定値まで上昇すると、急激に電気抵抗が上昇するＰＴＣ特性（Positive Temperature Coefficient）を有する感温抵抗体が知られている。このような感温抵抗体としては、例えば、ポリエチレン又はポリプロピレンなどの結晶性重合体に金属微粉末やカーボンブラックなどを分散させたものが知られている（特許文献１を参照）。
【０００３】
例えば、感温抵抗体に電極を配した感温素子が、高温に達すると電流が流れなくなる温度センサ（スイッチ）などとして使用されている。この温度センサは、所定温度に達するまでは電気抵抗が小さく電流が流れるものの、所定温度に達すると電池抵抗が急激に大きくなり電流が流れなくなる感温抵抗体の特性を利用したものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４７５０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の通り、従来、感温抵抗体を用いた感温素子は、感温抵抗体の温度が所定値に達すると電気抵抗が急激に大きくなる特性が利用されていた。このような感温素子は、被検体が当該所定値に達したことを検出する温度センサ（スイッチ）などとしては有効であったものの、例えば３０℃〜２００℃といった広い温度範囲において、被検体の温度を精度高く測定できるものではなかった。
【０００６】
本発明は、このような従来の温度センサとは異なり、広い温度範囲にわたって被検体の温度を精度高く測定できる感温素子を提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、第１の電極と、第２の電極と、第１の電極及び第２の電極に電気的に接続された感温抵抗体とを備え、感温抵抗体が、導電性粒子及び樹脂を含んでおり、２００℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の１．２倍以上である感温素子は、広い温度範囲にわたって被検体の温度を精度高く測定できることを見出した。本発明は、これらの知見に基づいて、更に検討を重ねることにより完成したものである。
【０００８】
即ち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
項１．  少なくとも１つの第１の電極と、
少なくとも１つの第２の電極と、
前記各第１の電極及び前記各第２の電極に電気的に接続された、少なくとも１つの感温抵抗体と、
を備え、
前記感温抵抗体が、導電性粒子及び樹脂を含んでおり、
２００℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の１．２倍以上である、感温素子。
項２．  ３０℃〜２００℃の温度範囲における体積抵抗率が、１０Ω・ｃｍ〜１００ＫΩ・ｃｍの範囲にある、項１に記載の感温素子。
項３．  前記感温抵抗体は、前記導電性粒子の含有量が１５質量％未満である、項１または２に記載の感温素子。
項４．  前記感温抵抗体の厚みが１００μｍ以下である、項１〜３のいずれかに記載の感温素子。
項５．  １００℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の５倍以下である、項１〜４のいずれかに記載の感温素子。
項６．  ３０℃〜２００℃の温度範囲における電気抵抗値の変化率が０．１２〜２．４％／℃の範囲にある、項１〜５のいずれかに記載の感温素子。
項７．  基材をさらに備え、
前記基材上に、前記第１の電極、前記感温抵抗体、及び前記第２の電極が、配置されている、項１〜６のいずれかに記載の感温素子。
項８．  前記第１及び第２の電極は、線状に形成されており、
前記基材上に、複数の前記第１の電極と、複数の前記第２の電極とが配置され、
前記複数の第１の電極は第１の方向に延びるように平行に配置され、
前記複数の第２の電極は前記第１の方向と交差する第２の方向に延びるように平行に配置され、
前記第１の電極と前記第２の電極とが交差する箇所である温度検出部に、前記感温抵抗体がそれぞれ配置されている、項７に記載の感温素子。
項９．  前記温度検出部同士の間に絶縁材料が設けられることで、前記第１の電極から前記第２の電極にかけての厚みが均一にされている、項８に記載の感温素子。
項１０．  前記温度検出部が絶縁材料で被覆されている、項８または９に記載の感温素子。
項１１．  導電性粒子と、樹脂と、溶剤とを含み、
２００℃での電気抵抗値が３０℃での電気抵抗値の１．２倍以上となる感温抵抗体を形成するためのインク。
項１２．  請求項１１に記載のインクを電極の表面に塗布する工程を備える、感温素子の製造方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、広い温度範囲にわたって被検体の温度を精度高く測定できる感温素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る感温素子の断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの平面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態に係る感温素子他の例を示す断面図である（抵抗値及びその変化率の測定に使用したもの）。
【図２Ｂ】図２Ａの平面図である（抵抗値及びその変化率の測定に使用したもの）。
【図３】本発明に係る感温素子を温度分布センサーに適用した分解斜視図である。
【図４】図３の温度分布センサシートの平面図である。
【図５】図４の一部断面図である。
【図６】図４の要部Ｃの拡大図である。
【図７】図４の一部斜視図である。
【図８】図４の温度分布センサシートの製造方法の一例である。
【図９】図４の温度分布センサシートと外部機器との構成図である。
【図１０】本発明に係る感温素子の他の例を示す断面図である（体積抵抗率の測定に使用したもの）。
【図１１】図１０の平面図である（体積抵抗率の測定に使用したもの）。
【図１２】実施例１で得られた感温素子の電気抵抗値と測定温度との関係を表すグラフである。
【図１３】実施例２で得られた感温素子の電気抵抗値と測定温度との関係を表すグラフである。
【図１４】実施例３で得られた感温素子の電気抵抗値と測定温度との関係を表すグラフである。
【図１５】比較例１で得られた感温素子の電気抵抗値と測定温度との関係を表すグラフである。
【図１６】実施例１で得られた感温素子の電気抵抗値の逆数と測定温度との関係を表すグラフである。
【図１７】実施例２で得られた感温素子の電気抵抗値の逆数と測定温度との関係を表すグラフである。
【図１８】実施例３で得られた感温素子の電気抵抗値の逆数と測定温度との関係を表すグラフである。
【図１９】比較例１で得られた感温素子の電気抵抗値の逆数と測定温度との関係を表すグラフである。
【図２０】実施例及び比較例で得られた感温素子の電気抵抗値の変化率と測定温度との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る感温素子の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。図１Ａは本実施形態に係る感温素子の断面図、図１Ｂは図１Ａの平面図である。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、本実施形態に係る感温素子１０は、シート状の基材４を備えており、この基材４上に、シート状に形成された、第１の電極２、感温抵抗体１、及び第２の電極３がこの順で積層されている。この感温素子１０は、一定の温度に保持されると、その温度の高低に応じて感温抵抗体１の電気抵抗が変化する。そして、その電気抵抗は第１の電極２と第２の電極３とを通じ、図示を省略する電源に伝達され、これによって抵抗値が測定される。こうして測定した抵抗値から、この感温素子１０の温度を検出することができる。以下、この感温素子１０を構成する各部材について詳細に説明する。
【００１２】
（１．感温抵抗体）
本発明に係る感温抵抗体１は、温度の上昇と共に、電気抵抗値が上昇する特性を備えており、具体的には、少なくとも３０℃〜２００℃の範囲においては、温度が上昇すると電気抵抗値が高くなり、温度が低下すると電気抵抗値が低くなる特性を備えている。また、この感温抵抗体１は、導電性粒子と、樹脂とを含んでいる。
【００１３】
感温抵抗体１に含まれる導電性粒子としては、導電性を備える粒子であれば特に制限されず、公知の感温抵抗体に含まれる導電性粒子を用いることができる。導電性粒子の具体例としては、カーボンブラック、グラファイト、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノファイバー、カーボンナノコイルなどの炭素系粒子（繊維状物も含む）；鉄、ニッケル、銅、アルミニウム、マグネシウム、プラチナ、銀、金、及びこれらの金属のうち少なくとも１種を含む合金などの金属粒子；酸化スズ、酸化亜鉛、ヨウ化銀、ヨウ化銅、チタン酸バリウム、酸化インジウム錫、チタン酸ストロンチウムなどの導電性無機材料粒子などが挙げられる。これらの中でも、広い温度範囲にわたって被検体の温度を精度高く測定できる感温素子とする観点からは、導電性カーボンブラックが特に好ましい。導電性粒子は、１種類単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１４】
導電性粒子の粒子径としては、特に制限されないが、好ましくは１μｍ以下、より好ましくは１００ｎｍ以下、さらに好ましくは５０ｎｍ以下が挙げられる。
【００１５】
感温抵抗体１に含まれる導電性粒子の含有量としては、特に制限されず、所望の電気抵抗値や体積抵抗値となるように設定すればよいが、広い温度範囲にわたって被検体の温度を精度高く測定できる感温素子とする観点からは、好ましくは１５質量％未満、より好ましくは２〜９質量％程度が挙げられる。例えば、導電性粒子として、オイルファーネス法で製造された導電性カーボンブラックを用いる場合、同様の観点から、好ましくは１０質量％未満、より好ましくは１〜８質量％程度、さらに好ましくは２〜６質量％程度が挙げられる。また、アセチレン分解法で作製された導電性カーボンブラックを用いる場合であれば、同様の観点から、好ましくは１５質量％未満、より好ましくは４〜１２質量％程度、さらに好ましくは６〜９質量％程度が挙げられる。
【００１６】
感温抵抗体１に含まれる樹脂としては、特に制限されず、公知の感温抵抗体に含まれる樹脂を用いることができる。樹脂のガラス転移温度は、感温素子の使用態様に応じて適宜選択することができる。広い温度範囲にわたって被検体の温度を精度高く測定できる感温素子とする観点からは、樹脂のガラス転移温度は、感温素子の温度測定範囲の上限値以上であることが好ましい。すなわち、例えば、感温素子の温度測定範囲の上限値が２００℃である場合には、樹脂のガラス転移温度は、２００℃以上であることが好ましく、感温素子の温度測定範囲の上限値が１００℃である場合には、樹脂のガラス転移温度は、１００℃以上であることが好ましい。樹脂のガラス転移温度の調整法としては、例えば、樹脂の分子量や分子骨格などを調整する方法が挙げられる。樹脂のガラス転移温度としては、好ましくは８０〜４００℃程度が挙げられる。なお、感温抵抗体１に複数種類の樹脂が含まれる場合には、樹脂のガラス転移温度は、感温抵抗体に含まれる樹脂全体としてのガラス転移温度を意味する。
【００１７】
樹脂の具体例としては、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂；ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。これらの中でも、広い温度範囲にわたって被検体の温度を精度高く測定できる感温素子とする観点からは、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリエーテルイミド樹脂が好ましく、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂が特に好ましい。ガラス転移温度が２００℃以上の樹脂は、１種類単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００１８】
本発明において、樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ（℃））は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）によって測定された値である。
【００１９】
感温抵抗体１に含まれる樹脂の含有量としては、導電性粒子の種類などに応じて設定するうことができ、特に制限されないが、広い温度範囲にわたって被検体の温度を精度高く測定できる感温素子とする観点からは、好ましくは８５質量％以上、より好ましくは９１〜９８質量％程度が挙げられる。例えば、導電性粒子として、オイルファーネス法で製造された導電性カーボンブラックを用いる場合、同様の観点から、好ましくは９０質量％以上、より好ましくは９２〜９９質量％程度、さらに好ましくは９４〜９８質量％程度が挙げられる。また、アセチレン分解法で製造された導電性カーボンブラックを用いる場合であれば、同様の観点から、好ましくは８５質量％以上、より好ましくは８８〜９６質量％程度、さらに好ましくは９１〜９４質量％程度が挙げられる。
【００２０】
感温抵抗体１には、前述の導電性粒子及び樹脂に加えて、さらに添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、特に制限されず、酸化チタン、アルミナ、マイカなどのＰＴＣ特性を備える感温抵抗体に含まれる公知の添加剤を使用することができる。
【００２１】
本発明の感温素子は、２００℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の１．２倍以上である。すなわち、感温抵抗体に電極を配して測定される２００℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の１．２倍以上となり、感温抵抗体の電気抵抗値と温度との関係がこのような特定の関係になる。この感温素子においては、感温抵抗体が導電性粒子及び樹脂を含んでおり、かつ、電気抵抗値と温度とがこのような特定の関係を有することにより、広い温度範囲（例えば、３０℃〜２００℃の範囲）にわたって被検体の温度を精度高く測定できる。なお、本発明において、感温素子（感温抵抗体）の電気抵抗値の値は、後述する実施例に記載の方法により測定された値である。
【００２２】
３０℃〜２００℃の範囲で被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、感温素子（感温抵抗体）の２００℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の１．５倍以上であることが好ましく、１．７倍以上であることがより好ましい。
【００２３】
また、例えば３０℃〜１５０℃の範囲で被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、感温素子（感温抵抗体）の１５０℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の１．２倍以上であることが好ましく、１．５以上であることがより好ましく、１．７倍以上であることがさらに好ましい。さらに、例えば、３０℃〜１００℃の範囲で被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、感温素子（感温抵抗体）の１００℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の１．２倍以上であることが好ましく、１．５倍以上であることがより好ましく、１．７倍以上であることがさらに好ましい。
【００２４】
また、感温素子（感温抵抗体）の温度測定範囲の最高温度での電気抵抗値が、最低温度の電気抵抗値の５倍以下であることにより、被検体の温度をより一層精度高く測定することができる。例えば、３０℃〜１００℃の範囲で被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、感温素子（感温抵抗体）の１００℃での電気抵抗値は、３０℃での電気抵抗値の５倍以下であることが好ましく、３．５倍以下であることがより好ましい。例えば、３０℃〜１５０℃の範囲で被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、感温素子（感温抵抗体）の１５０℃での電気抵抗値が、２０℃での電気抵抗値の５倍以下であることが好ましく、４．５倍以下であることがより好ましい。例えば、３０℃〜２００℃の範囲で被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、感温素子（感温抵抗体）の２００℃での電気抵抗値が、３０℃での電気抵抗値の５倍以下であることが好ましい。
【００２５】
本発明の感温素子（感温抵抗体）において、３０℃〜２００℃の温度範囲における電気抵抗値の変化率としては、特に制限されないが、被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、０．１２〜２．４％／℃の範囲にあることが好ましく、０．５〜１％／℃の範囲にあることが特に好ましい。なお、この感温素子（感温抵抗体）を３０℃〜２００℃よりも狭い温度範囲で使用する場合には、当該温度範囲における電気抵抗値の変化率が１〜２．４％／℃の範囲にあることにより、被検体の温度をより一層精度高く測定することができる。例えば、３０℃〜１５０℃の範囲で被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、３０℃〜１５０℃の温度範囲における電気抵抗値の変化率が上記の範囲にあることがましい。また、例えば、３０℃〜１００℃の範囲で被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、３０℃〜１００℃の温度範囲における電気抵抗値の変化率が上記の範囲にあることが好ましい。なお、本発明において、感温素子（感温抵抗体）の電気抵抗値の変化率の値は、後述する実施例に記載の方法により測定された値である。
【００２６】
本発明の感温素子（感温抵抗体）の３０℃〜２００℃の温度範囲における体積抵抗率としては、特に制限されないが、被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、好ましくは１０Ω・ｃｍ〜１００ｋΩ・ｃｍ、より好ましくは１００Ω・ｃｍ〜５０ｋΩ・ｃｍが挙げられる。なお、本発明において、感温素子（感温抵抗体）の３０℃〜２００℃の温度範囲における体積抵抗率の値は、後述する実施例に記載の方法により測定された値である。
【００２７】
感温抵抗体１は、シート状（薄膜状）に形成されるが、その厚みは、特に制限されない。但し、被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは１０〜５０μｍ程度、さらに好ましくは２０〜４０μｍ程度が挙げられる。
【００２８】
（２．インク）
次に、上記感温抵抗体１を形成するための本発明のインクについて説明する。本発明のインクは、前述の導電性粒子と、前述の樹脂に加えて、溶剤を含んでおり、導電性粒子と樹脂が溶剤中に分散した形態を備えている。本発明の感温素子は、例えば、本発明のインクを電極の表面に塗布し、溶剤を乾燥させることにより容易に製造することができる。
【００２９】
本発明のインクに使用される溶剤としては、導電性粒子と樹脂を分散させることができ、電極の表面に塗布した後に乾燥させることができるものであれば、特に制限されない。溶剤の具体例としては、トリエチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ-メチル-２-ピロリドンなどが挙げられる。溶剤は、１種類単独で使用してもよいし、２種類以上を組み合わせて使用してもよい。
【００３０】
本発明のインクにおける溶剤の割合としては、特に制限されず、例えば２０〜４０質量％程度が挙げられる。また、導電性粒子及び樹脂の配合量等は、溶剤が乾燥した後に前述の感温抵抗体における含有量となるように調整すればよい。
【００３１】
本発明のインクには、溶剤に加えて、消泡剤などの公知の成分を加えてもよい。
【００３２】
インクの塗布法は、特に制限されず、例えば公知の方法を用いて行うことができ、例えば、キャスト法、ディップコート法、ダイコーター法、ロールコーター法、バーコーター法、スピンコート法などの塗布法；スクリーン印刷法、インクジェット法、グラビア印刷法、フレキソグラフィー印刷法、オフセット印刷法、マイクロコンタクト印刷法などの各種印刷法を採用することができる。
【００３３】
（３．電極）
次に、第１及び第２の電極２，３について説明する。本実施形態に係る感温素子では、これらのの電極２，３が互いに接触しないように、これら電極２，３の間に感温抵抗体１が配置される。これにより、各電極２，３と感温抵抗体１とが電気的に接続されている。第１及び第２の電極２，３は、それぞれ、導電性材料により構成されていればよい。導電性材料としては、例えば、銅、アルミニウム、銀、及びこれらのうち少なくとも１種を含む合金など金属、これらのうち少なくとも１種の金属粉を含む樹脂により形成された導電性ペーストなどが挙げられる。
【００３４】
第１及び第２の電極２，３の厚みとしては、特に制限されないが、被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１〜１５μｍ程度、さらに好ましくは８〜１０μｍ程度が挙げられる。
【００３５】
（４．基材）
基材４は、絶縁性のシート状材料で形成することができ、その材料は特には限定されないが、例えば、ポリイミド、ＰＥＴなどの可撓性を有する材料で形成することができる。
【００３６】
（５．流動防止壁）
ところで、温度測定を行う際、融点の低い感温抵抗体１を用いると、その融点より高い温度の測定を行うと、感温抵抗体１が流動するおそれがある。これに対しては、感温抵抗体１の周囲に流動防止壁を設けることが好ましい。例えば、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、基材４上に帯状の第１の電極２を形成し、その端部を覆うように平面視矩形状の感温抵抗体１を形成する。より詳細には、第１の電極２の端部の上面及び両側面を覆うように感温抵抗体１を形成する。これに続いて、この感温抵抗体１の周囲を囲むように、流動防止壁７を形成する。この流動防止壁７は、基材４からの高さが、感温抵抗体１とほぼ同じ、またはそれよりも高くなるような厚さとし、これによって感温抵抗体１が流動防止壁７の外側へ流れ出るのを防止する。これに続いて、帯状の第２の電極３を形成する。第２の電極３は、第１の電極２と直交するように、感温抵抗体１の上面を基点とし、流動防止壁７を越えて、基材４へと延びるように形成する。なお、流動防止壁４は、例えば、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂などの樹脂材料で形成することができる。
【００３７】
（６．感温素子の製造方法）
次に、感温素子１０の製造方法の一例について説明する。まず、基材４の上に第１の電極２をスクリーン印刷により形成する。次に、第１の電極２の上に感温抵抗体１をスクリーン印刷により形成する。続いて、感温抵抗体１を挟むようにして、第１の電極２の上に第２の電極３をスクリーン印刷により形成する。その後、各電極２，３には適宜配線を施すことができる。こうして、本実施形態に係る感温素子１０が形成される。なお、図２Ａ及び図２Ｂに示す流動防止壁７も、スクリーン印刷により形成することもできる。
【００３８】
なお、両電極２，３、感温抵抗体１、及び流動防止壁７は、スクリーン印刷以外の方法で形成することもでき、インクジェット法など前述の方法により形成してもよい。また、両電極２，３を、細線状に形成するには、基板配線技術（銅エッチングなど）により配線してもよい。これにより、非常に薄く（例えば０．１ｍｍ）、且つ、柔軟性のある感温素子１０を成形することができる。
【００３９】
このように形成された本発明の感温素子１０の厚み（基材４以外の感温抵抗体１、第１の電極２、及び第２の電極３が積層された方向の厚み）としては、特に制限されない。例えば、図１及び図２のような感温素子１０の場合、被検体の温度をより一層精度高く測定する観点からは、好ましくは１００μｍ以下、より好ましくは３０〜８０μｍ程度、さらに好ましくは４０〜６０μｍ程度が挙げられる。
【００４０】
（７．温度分布センサシート）
上述した感温素子１０は、２つの電極２，３と１つの感温抵抗体１により形成されたが、多数の電極及び感温抵抗体により、複数の位置で温度を検知可能な感温素子を形成することもできる。以下では、本発明に係る感温素子を温度分布センサシートに適用した実施形態について、図３〜図７を参照しつつ説明する。図３はこの温度分布センサーの分解斜視図、図４は温度分布センサシートの平面図、図５は図４の一部断面図、図６は図４の要部Ｃの拡大図、図７は図４の一部斜視図である。
【００４１】
ここで、一例として挙げる温度分布センサシート１００は、温度分布を測定するものである。この温度分布センサシートは、温度の高低に応じて抵抗値などの電磁気的特性が変化する複数の感温素子が二次元的に配列されたものである。
【００４２】
図３〜図７に示すように、この温度分布センサシート１００は、シート状の基材４と、この基材４の上に設けられた第１の配線電極群２０と、第１の配線電極群５の上に設けられた第２の配線電極群３０と、第１の配線電極群２０と第２の配線電極群３０との間に設けられた複数の感温抵抗体１と、を有している。また、基材４と同様の大きさのシート状の保護材８が、第２の配線電極群３０を覆うように配置されている。以下、詳細に説明する。
【００４３】
図４に示すように、第１の配線電極群２０は、複数の線状の第１の電極２がＡ方向（第１の方向）に平行に配置されたものである。また、図５及び図７に示すように、各感温抵抗体１は、帯状に形成されており、第１の電極２の各々を覆うように配置されている。また、第２の配線電極群３０は、複数の線状の第２の電極３がＢ方向（第２の方向）に平行に配置されたものである。この例では、Ａ方向とＢ方向とは直交しているが、それ以外の角度で交差していてもよい。そして、図６に示すように、第１の電極２０と第２の電極３０とが交差する箇所が、温度検出部２１を構成し、その１つ１つが感温センサとして機能する。また、図５に示すように、温度検出部２１同士の間には、絶縁材料９が設けられている。これにより、第１の電極２から第２の電極３にかけての厚みが均一にされている。
【００４４】
このように、第１の電極２から第２の電極３にかけての厚みを均一にすることで、温度分布の計測時に、被検体による押圧力が温度検出部２１に集中するのを防止することができる。その結果、温度検出部２１に設けられた感温抵抗体１に歪が生じないので、測温誤差の発生を防止することができる。また、温度分布センサシート１００が押し付けられた被検体に凹凸圧痕が発生するのを防止することができる。なお、感温抵抗体１は、帯状に形成されていなくてもよく、第１の配線電極２０と第２の配線電極３０との間の、少なくとも温度検出部２１に設けられていればよい。
【００４５】
図５及び図７に示すように、第２の配線電極群３０の上に配置された保護材８は、絶縁材料で形成されている。これにより、第２の配線電極３の表面が保護されているとともに、第２の配線電極３同士の短絡が防止されている。なお、保護材８を設ける代わりに、温度検出部２１を絶縁樹脂材で被覆してもよい。また、温度検出部２１を保護材８や絶縁樹脂材といった絶縁材料で被覆することで、吸湿により温度検出部２１の電磁気的特性が変化したり、加水分解により感温抵抗体１が劣化して変質したりするのを防止することができる。
【００４６】
このような温度分布センサシート１００は、上述した製造方法により製造することができる。すなわち、図８に示すように、基材４上に、第１の配線電極群２０を形成した後、第１の配線電極群２０の各第１の電極２をそれぞれ覆うように、感温抵抗体１を形成する。その後、各感温抵抗体１と９０度交差するように、第２の配線電極群３０を形成する。これらは、上述したスクリーン印刷などで形成することができる。その後、第２の配線電極群３０を覆うように、保護材８を配置する。
【００４７】
また、図９に示すように、上記のように温度分布センサシート１００は、コネクタ８１を介してパーソナルコンピュータ等のコンピュータ８２に接続され、温度分布センサシート１００上の温度分布を算出することができる。コネクタ８１には、例えば、複数の温度検出部２１に順番に電圧の印加等を行うために、マルチプレクサという電子素子が組み込まれており、温度検出部２１における電磁気的特性の変化を出力値として取得する。
【００４８】
そして、コネクタ３２は、複数の温度検出部２１に順番に電圧を印加することで、複数の温度検出部２１の各々から順番に出力を得ることができる。具体的には、第１の配線電極２と第２の配線電極３のうち、一方をドライブ電極、他方をレシーブ電極とすると、コネクタ３２は、複数のドライブ電極に順番に電圧を印加し、印加された状態で複数のレシーブ電極の抵抗値を順番に測定することにより、それぞれの温度検出部２１の出力を得る。レシーブ電極の抵抗値は、オペアンプで反転増幅し、電圧値として取得する。印加電圧や出力の増幅率を設定することで、出力を任意に増幅することができる。
【００４９】
こうして、コネクタ３２は、温度分布センサシート１００の各温度検出部２１から出力された温度値を示すアナログ信号をデジタル信号に変換してＰＣ８２へと出力する。そして、複数の温度検出部２１の各々で得られた出力値から温度分布を算出することで、被検体の温度分布を測定することができる。
【００５０】
以上のような温度分布センサシート１００は、半導体、セラミックコンデンサ、液晶、ガラス、プリンター、フィルム等の製造工程において加熱加工する際や、ホットプレートやパソコン、電池等の電子機器類の発熱部分、及びこれらと接触する金属や樹脂材料の熱伝播や放熱状態、人体や動物の体温等、あらゆるものの温度分布を計測するのに使用することができる。そのため、材料加工の効率化、材料設計、機械設計、改良、商品開発、治療、療養の分析判断等に利用することができる。
【００５１】
（８．変形例）
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。なお、以下の変形例は適宜組合せが可能である。
【００５２】
上記実施形態では、感温素子として、基材４に、第１の電極２、感温抵抗体１、及び第２の電極３をこの順で積層した例を示したが、本発明の感温素子の態様はこれに限定されない。例えば、図１０及び図１１に示すように、基材４上に、第１の電極２と第２の電極３とを所定間隔をおいて配置し、これら電極２，３の間に感温抵抗体１を配置した態様とすることができる。
【００５３】
また、温度分布センサとしては、基材４の上に第１の配線電極群２０と第２の配線電極群３０とを互いに離隔して設け、第１の配線電極群２０の端部と第２の配線電極群３０の端部とを含む領域の上に、感温抵抗体１が設けられたものであってもよい。この場合であっても、感温抵抗体１に加えられた圧力が所定値以下であれば、第１の配線電極群２０と感温抵抗素子１との接触面積、および、第２の配線電極群３０と感温抵抗体１との接触面積が変化しないようにすることで、感温抵抗体１において変化する電磁気的特性に外乱が生じないようにすることができる。
【００５４】
上記実施形態では、基材４、第１の電極２、感温抵抗体１、及び第２の電極３を矩形状に形成しているが、これに限定されるものではなく、矩形状、円形、多角形状など種々の形状に形成することができ、また電極２，３については、上述した温度分布センサーシートで例示したような、細線状に形成することもできる。また、感温素子を構成する各電極２，３及び感温抵抗体１の数も特には限定されない。さらに、流動防止壁７の形状も、感温抵抗体の形状に合わせて適宜変更することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、基材４としてシート状の材料を用いたが、硬質の基板上に設けることもでき、両電極２，３及び感温抵抗体１を配置する基材は特には限定されない。さらに、基材を用いず、両電極２，３及び感温抵抗体１により本発明の感温素子を構成することもできる。また、保護材８、絶縁材料９は必ずしも必要ではないが、感温素子の用途に応じて適宜採用することができる。
【実施例】
【００５６】
以下、実施例を挙げて、本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００５７】
（実施例１−３及び比較例１）
表１に記載の導電性粒子、樹脂、フィラー、溶剤、及び消泡剤を遊星式攪拌脱泡装置（クラボウ社製のマゼルスターＫＫ−Ｖ１０００）を用いて混合して感温抵抗体を形成するためのインクを調製した。各成分の詳細は、後述の通りである。
【００５８】
次に、得られたインクを用いて、図２Ａ及び図２Ｂに示されるような構成を備える感温素子１０を製造した。具体的には、図２Ａ及び図２Ｂに示されるように、ポリイミドシート４（東レ・デュポン社製のカプトン３００Ｖ）の上に、第１の電極２（ポリイミドの銀フィラー分散体、サンワ化学工業社製のＳＡＰ−１５、厚みｘａ＝８μｍ、幅ｙａ＝２ｍｍ、長さｚａ＝７ｍｍ）をスクリーン印刷により配置した。次に、電極２の端部を覆うようにして、前述のインクをスクリーン印刷により塗布し、感温抵抗体１（電極の上面に位置する部分の厚みｘｂ＝２８μｍ、幅ｙｂ＝５ｍｍ、長さｚｂ＝３ｍｍ）を形成した。次に、感温抵抗体１の周囲を囲むように流動防止壁７（サンワ化学工業社製のＩＲＰ−１４０７、厚みｘｂ＝２８μｍ、外形幅ｙｃ＝６ｍｍ、外形長さｚｃ＝４ｍｍ）をスクリーン印刷により形成した。これに続いて、感温抵抗体１を覆うようにして、第２の電極３（ポリイミドの銀フィラー分散体、サンワ化学工業社製のＳＡＰ−１５、厚みｘｄ＝８μｍ、幅ｙｄ＝７ｍｍ、長さｚｄ＝２ｍｍ）をスクリーン印刷により形成した。
【００５９】
（電気抵抗値及びその変化率の測定）
上記で得られた感温素子１０を用いて、次の条件で表１に記載の各温度における電気抵抗値及び電気抵抗値の変化率を測定した。すなわち、感温素子１０を恒温槽（ヤマト科学株式会社製  ＤＦ６１２）に配置し、感温素子１０の傍らに熱電対（アズワン株式会社製、被覆熱電対（Ｄｇ−Ｋ-５ｍ-Ｙ端子））を設置する。そして、熱電対の温度を温度レコーダ（株式会社キーエンス製  ＮＲ−１０００）でモニターしながら、テスター（日置電機株式会社製  デジタルハイテスタ３８０５−５０）にて各温度における電気抵抗値及び電気抵抗値の変化率を測定した。結果を表１に示す。また、実施例１〜３及び比較例１における測定温度と電気抵抗値との関係を示すグラフを図１２〜１５に、測定温度と電気抵抗値の逆数との関係を示すグラフを図１６〜１９に、測定温度と電気抵抗値の変化率との関係を示すグラフを図２０に示す。
【００６０】
（体積抵抗率の測定）
上記で得られたインクを用い、図１０及び図１１に示される構造の感温素子１０を製造して、表１に記載の温度における体積抵抗率を測定した。具体的には、図１０及び図１１に示されるように、ポリイミドシート４（東レ・デュポン社製のカプトン３００Ｖ）の上に、第１の電極２（ポリイミドの銀フィラー分散体、サンワ化学工業社製のＳＡＰ−１５、厚みｘ＝８μｍ、幅ｙａ＝２ｍｍ、長さｚ＝５ｍｍ）及び第１の電極３（ポリイミドの銀フィラー分散体、サンワ化学工業社製のＳＡＰ−１５、厚みｘ＝８μｍ、幅ｙｂ＝２ｍｍ、長さｚ＝５ｍｍ）を間隔ｙ１を空けてスクリーン印刷により形成した。次に、両電極２、３との間を埋めるようにして、前述のインクをスクリーン印刷により塗布し、感温抵抗体１（厚みｘ＝２８μｍ、幅ｙ１＝５ｍｍ、長さｚ＝５ｍｍ）を形成した。
【００６１】
得られた感温素子１０を用いて、表１に記載の各温度における体積抵抗率を測定した。結果を表１に示す。
【００６２】
【表１】
0006799908.tif 000002
【００６３】
表１において、各成分の詳細は以下の通りである。
カーボンブラック：キャボット・スペシャリティ・ケミカルズ・インク社製のＸＣ−７２Ｒ
ポリイミド樹脂／エポキシ樹脂、酸化チタン、及びトリエチレングリコールジメチルエーテル、Ｎ-メチル-２-ピロリドンの混合物：サンワ化学工業社製のＩＲＰ−１４０７
アクリル系重合物：楠本化成社製のディスパロン１９７０
【符号の説明】
【００６４】
１０、１００  感温素子（温度分布センサシート）
１  感温抵抗体
２  第１の電極
３  第２の電極
４  基材
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
0006799908.tif 000006
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006799908.tif 000009
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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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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