(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性フィルムと、
該絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて設けられた第１の感熱素子及び第２の感熱素子と、
前記絶縁性フィルムの一方の面に形成され前記第１の感熱素子に接続された導電性の第１の配線膜及び前記第２の感熱素子に接続された導電性の第２の配線膜と、
少なくとも前記第２の感熱素子に対向して前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜とを備え、
前記赤外線反射膜が、前記第１の感熱素子に対向した前記絶縁性フィルムの他方の面の領域にも分割してパターン形成された複数の単位反射膜部を有し、
前記複数の単位反射膜部が、前記第１の感熱素子と前記第２の感熱素子との間を避けた前記第１の感熱素子の直上の外側に配されていることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の赤外線センサにおいて、
前記複数の単位反射膜部が、四角パッド状に形成され、互いに間隔を空けて複数列に並んで配されていることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の赤外線センサにおいて、
前記複数の単位反射膜部が、少なくとも２つの異なる面積のもので構成されていることを特徴とする赤外線センサ。
【請求項４】
絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて設けられた第１の感熱素子及び第２の感熱素子と、前記絶縁性フィルムの一方の面に形成され前記第１の感熱素子に接続された導電性の第１の配線膜及び前記第２の感熱素子に接続された導電性の第２の配線膜と、少なくとも前記第２の感熱素子に対向して前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜とを備え、前記赤外線反射膜が、前記第１の感熱素子に対向した前記絶縁性フィルムの他方の面の領域にも分割してパターン形成された複数の単位反射膜部を有した赤外線センサの感度調整方法であって、
前記複数の単位反射膜部のうち任意の１つ又は複数の上に、赤外線放射率が前記単位反射膜部よりも高い塗料を塗布することを特徴とする赤外線センサの感度調整方法。
【請求項５】
絶縁性フィルムと、
該絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて設けられた第１の感熱素子及び第２の感熱素子と、
前記絶縁性フィルムの一方の面に形成され前記第１の感熱素子に接続された導電性の第１の配線膜及び前記第２の感熱素子に接続された導電性の第２の配線膜と、
少なくとも前記第２の感熱素子に対向して前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜とを備え、
前記赤外線反射膜が、前記第１の感熱素子に対向した前記絶縁性フィルムの他方の面の領域にも分割してパターン形成された複数の単位反射膜部を有し、
前記複数の単位反射膜部のうち任意の１つ又は複数の上に、赤外線放射率が前記単位反射膜部よりも高い塗料が塗布されていることを特徴とする赤外線センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定対象物からの赤外線を検出して該測定対象物の温度を測定する赤外線センサおよび赤外線センサの感度調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、測定対象物から輻射により放射される赤外線を非接触で検出して測定対象物の温度を測定する温度センサとして、赤外線センサが使用されている。
例えば、特許文献１には、保持体に設置した樹脂フィルムと、該樹脂フィルムに設けられ保持体の導光部を介して赤外線を検出する赤外線検出用感熱素子と、樹脂フィルムに遮光状態に設けられ保持体の温度を検出する温度補償用感熱素子とを備えた赤外線温度センサが提案されている。
【０００３】
この赤外線温度センサでは、導光部に入射する赤外線量を減らすための遮蔽部を導光部に設け、この遮蔽部としてネジのような可変突出部を適用して導光部内への突出距離を可変することで入射する赤外線量を調整し、赤外線温度センサ個々の検知温度のバラツキを補正している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１５６２８４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。
上記特許文献１の技術では、ネジのような可変突出部をケースに組み込んで、製造ばらつきで生じるセンサ誤差を補正しているが、ケースの構造が可変突出部を組み込むために複雑になり、部品コストが増大してしまう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、安価であると共に検出感度のばらつきを補正することができる赤外線センサおよび赤外線センサの感度調整方法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の発明に係る赤外線センサは、絶縁性フィルムと、該絶縁性フィルムの一方の面に互いに離間させて設けられた第１の感熱素子及び第２の感熱素子と、前記絶縁性フィルムの一方の面に形成され前記第１の感熱素子に接続された導電性の第１の配線膜及び前記第２の感熱素子に接続された導電性の第２の配線膜と、少なくとも前記第２の感熱素子に対向して前記絶縁性フィルムの他方の面に設けられた赤外線反射膜とを備え、前記赤外線反射膜が、前記第１の感熱素子に対向した前記絶縁性フィルムの他方の面の領域にも分割してパターン形成された複数の単位反射膜部を有していることを特徴とする。
【０００８】
この赤外線センサでは、赤外線反射膜が、第１の感熱素子に対向した絶縁性フィルムの他方の面の領域にも分割してパターン形成された複数の単位反射膜部を有しているので、複数の単位反射膜部の上を赤外線放射率の高い塗料等で塗り潰し、赤外線の吸収領域側の赤外線量を調整することで、検出感度を調整することができる。したがって、ケースや筐体の構造を複雑にする必要がなく、簡易な構成で安価に感度調整が可能になる。
【０００９】
第２の発明に係る赤外線センサは、第１の発明において、前記複数の単位反射膜部が、前記第１の感熱素子と前記第２の感熱素子との間を避けた前記第１の感熱素子の直上の外側に配されていることを特徴とする。
すなわち、複数の単位反射膜部を第１の感熱素子と第２の感熱素子との間に配した場合、赤外線の反射領域側の赤外線反射膜が増加した形になって熱抵抗のバランスが崩れるおそれがあるが、本発明の赤外線センサでは、複数の単位反射膜部が、第１の感熱素子と第２の感熱素子との間を避けた第１の感熱素子の直上の外側に配されているので、熱抵抗のバランスがくずれ難い。すなわち、吸収領域と反射領域との間の熱伝達性を損ねることなく、応答特性を維持することができる。
【００１０】
第３の発明に係る赤外線センサは、第１又は第２の発明において、前記複数の単位反射膜部が、四角パッド状に形成され、互いに間隔を空けて複数列に並んで配されていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、複数の単位反射膜部が、四角パッド状に形成され、互いに間隔を空けて複数列に並んで配されているので、単位反射膜部を選んで塗り潰し易いと共に、塗り潰しによる感度調整の再現性が高くなる。
【００１１】
第４の発明に係る赤外線センサは、第１から第３の発明のいずれかにおいて、前記複数の単位反射膜部が、少なくとも２つの異なる面積のもので構成されていることを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサでは、複数の単位反射膜部が、少なくとも２つの異なる面積のもので構成されているので、感度調整を異なる刻みで実施する際に、感度調整の大きさに応じた面積の単位反射膜部を塗り潰すことができ、より精度の高い調整が可能になる。
【００１２】
第５の発明に係る赤外線センサの感度調整方法は、第１から第４の発明のいずれかの赤外線センサの感度調整方法であって、前記複数の単位反射膜部のうち任意の１つ又は複数の上に、赤外線放射率が前記単位反射膜部よりも高い塗料を塗布することを特徴とする。
すなわち、この赤外線センサの感度調整方法では、複数の単位反射膜部のうち任意の１つ又は複数の上に、赤外線放射率が前記単位反射膜部よりも高い塗料を塗布することで、赤外線の吸収領域側における赤外線量を調整することができ、赤外線センサの検出感度を容易に調整することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る赤外線センサ及び赤外線センサの感度調整方法によれば、赤外線反射膜が、第１の感熱素子に対向した絶縁性フィルムの他方の面の領域にも分割してパターン形成された複数の単位反射膜部を有しているので、複数の単位反射膜部の上を赤外線放射率の高い塗料等で塗り潰し、赤外線の吸収領域側の赤外線量を調整することで、検出感度を調整することができる。したがって、検出感度のばらつきを補正することができ、赤外線センサの検知精度を向上させることができる。また、赤外線センサを筐体やケース等に組み込んだ後だけでなく、組み込み前の状態でも検出感度の調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る赤外線センサ及び赤外線センサの感度調整方法の第１実施形態を示す調整前（ａ）及び調整後（ｂ）の平面図である。
【図２】第１実施形態において、赤外線センサを示す斜視図である。
【図３】第１実施形態において、赤外線センサを示す断面図である。
【図４】第１実施形態において、感熱素子が接着される前の絶縁性フィルムを示す底面図である。
【図５】第１実施形態において、筐体を除いた赤外線センサを示す斜視図である。
【図６】本発明に係る赤外線センサ及び赤外線センサの感度調整方法の第２実施形態を示す調整前の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る赤外線センサ及び赤外線センサの感度調整方法の第１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。
【００１６】
本実施形態の赤外線センサ１は、図１から図３に示すように、絶縁性フィルム２と、該絶縁性フィルム２の一方の面に互いに離間させて設けられた第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂと、絶縁性フィルム２の一方の面に形成され第１の感熱素子３Ａに接続された導電性の第１の配線膜４Ａ及び第２の感熱素子３Ｂに接続された導電性の第２の配線膜４Ｂと、少なくとも第２の感熱素子３Ｂに対向して絶縁性フィルム２の他方の面に設けられた赤外線反射膜６と、絶縁性フィルム２の一方の面に固定されて該絶縁性フィルム２を支持すると共に第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂを内部の収納部７ａに収納する筐体７とを備えている。
【００１７】
上記赤外線反射膜６は、第１の感熱素子３Ａに対向した絶縁性フィルム２の他方の面の領域（吸収領域）にも分割してパターン形成された複数の単位反射膜部６ａを有している。
これら複数の単位反射膜部６ａは、第１の感熱素子３Ａと第２の感熱素子３Ｂとの間を避けた第１の感熱素子３Ａの直上の外側に配されている。
また、複数の単位反射膜部６ａは、四角パッド状に形成され、互いに間隔を空けて複数列に並んで配されている。本実施形態では、０．２ｍｍ角程度の５つの単位反射膜部６ａが１列に並んだものを２列配置している。
【００１８】
上記第１の配線膜４Ａは、図４に示すように、第１の感熱素子３Ａの周囲にまで配されて第２の配線膜４Ｂよりも大きな面積で形成されている。これらの第１の配線膜４Ａは、一対の中央に第１の感熱素子３Ａを配し、一対で外形状が赤外線反射膜６と略同じ四角形状に設定されている。すなわち、第１の配線膜４Ａの面積及び形状は、絶縁性フィルム２の赤外線反射膜６が形成された部分と熱容量がほぼ等しくなるように設定している。
【００１９】
また、第１の配線膜４Ａと赤外線反射膜６とは、平面視において収納部７ａの上部を塞ぐ形状とされている。すなわち、絶縁性フィルム２の上方側から視た際（平面視）に、一対で外形状が赤外線反射膜６と略同じ四角形状に設定されている第１の配線膜４Ａと赤外線反射膜６とで、直方体形状の収納部７ａの上部の略全体を塞いでいる。
また、一対の第１の配線膜４Ａには、その一端部にそれぞれ絶縁性フィルム２上に形成された第１の接着電極５Ａが接続されていると共に、他端部にそれぞれ絶縁性フィルム２上に形成された第１の端子電極８Ａが接続されている。
【００２０】
また、一対の第２の配線膜４Ｂは、線状に形成されており、その一端部にそれぞれ絶縁性フィルム２上に形成された第２の接着電極５Ｂが接続されていると共に、他端部にそれぞれ絶縁性フィルム２上に形成された第２の端子電極８Ｂが接続されている。
なお、上記第１の接着電極５Ａ及び第２の接着電極５Ｂには、それぞれ第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂの端子電極３ａが半田等の導電性接着剤で接着される。
【００２１】
上記絶縁性フィルム２は、ポリイミド樹脂シートで形成され、赤外線反射膜６、単位反射膜部６ａ、第１の配線膜４Ａ及び第２の配線膜４Ｂが銅箔で形成されている。すなわち、これらは、絶縁性フィルム２とされるポリイミド基板の両面に、赤外線反射膜６、単位反射膜部６ａ、第１の配線膜４Ａ及び第２の配線膜４Ｂとされる銅箔のフロート電極がパターン形成された両面フレキシブル基板によって作製されたものである。
【００２２】
さらに、上記赤外線反射膜６は、図４に示すように、第２の感熱素子３Ｂの直上に略四角形状で配されていると共に、第１の感熱素子３Ａの直上の吸収領域を囲むように枠状に形成されている。この枠状の赤外線反射膜６の中に、２列に配置された複数の単位反射膜部６ａが配されている。すなわち、赤外線反射膜６のうち第２の感熱素子３Ｂの直上に形成された略四角形状の部分が、赤外線の反射領域となり、枠状の赤外線反射膜６で囲まれた領域が、赤外線の吸収領域となる。これら単位反射膜部６ａを含む赤外線反射膜６は、銅箔と、該銅箔上に積層された金メッキ膜とで構成されている。
【００２３】
赤外線反射膜６は、銅箔上に金メッキ膜が施されて形成されている。なお、金メッキ膜の他に、例えば鏡面のアルミニウム蒸着膜やアルミニウム箔等で形成しても構わない。第２の感熱素子３Ｂ直上に配された赤外線反射膜６は、第２の感熱素子３Ｂよりも大きなサイズでこれを覆うように形成されている。
【００２４】
上記第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂは、図５に示すように、両端部に端子電極３ａが形成されたチップサーミスタである。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、第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂ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。
【００２５】
特に、本実施形態では、第１の感熱素子３Ａおよび第２の感熱素子３Ｂとして、Ｍｎ，ＣｏおよびＦｅの金属酸化物を含有するセラミックス焼結体、すなわちＭｎ−Ｃｏ−Ｆｅ系材料で形成されたサーミスタ素子を採用している。さらに、このセラミックス焼結体は、立方晶スピネル相を主相とする結晶構造を有していることが好ましい。特に、セラミックス焼結体としては、立方晶スピネル相からなる単相の結晶構造が最も望ましい。
なお、これら第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂは、各端子電極３ａを対応する第１の接着電極５Ａ上又は第２の接着電極５Ｂ上に接合させて絶縁性フィルム２に実装されている。
【００２６】
上記筐体７は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド樹脂）等の樹脂で形成されており、第１の感熱素子３Ａ及び第２の感熱素子３Ｂを収納すると共に絶縁性フィルム２よりも熱伝導率の低い空気で覆う空間である収納部７ａが内部に設けられている。
この筐体７内の絶縁性フィルム２に対向する底面には、赤外線を反射する底面反射膜９が形成されている。この底面反射膜９は、上記赤外線反射膜６と同様の膜が採用可能である。
【００２７】
筐体７は、図２及び図３に示すように、側面に設けられ第１の配線膜４Ａまたは第２の配線膜４Ｂの第２の端子電極８Ｂに上端が接続されていると共に底部まで延在された複数の側面電極部１０ａと、側面下部において側面電極部１０ａの下端に接続されて設けられ外部の回路基板上に接続させる複数の実装用外部端子１０ｂとを備えている。すなわち、本実施形態の赤外線センサ１は表面実装型とされている。なお、側面電極部１０ａと実装用外部端子１０ｂとは、例えば錫めっきされた銅合金で形成されている。
【００２８】
本実施形態の赤外線センサ１において検出感度の調整を行う場合、複数の単位反射膜部６ａのうち任意の１つ又は複数の上に、赤外線放射率が単位反射膜部６ａよりも高い塗料Ｉｎｋを塗布する。例えば、図１の（ａ）に示すように、２列に配列された単位反射膜部６ａのうち、図上の左列の両端に配置された２つの単位反射膜部６ａの上に、図１の（ｂ）に示すように、塗料Ｉｎｋを塗布して塗り潰す。これによって吸収領域全体における赤外線の反射率が塗り潰した単位反射膜部６ａの分だけ低下する。
【００２９】
上記塗料Ｉｎｋとしては、例えば合成樹脂、顔料、ジメチルエーテル等からなるインク等が採用可能である。このような塗料Ｉｎｋの塗布方法としては、金属面に印刷可能なインクジェットプリンタ用インク等を利用してインクジェット方式によって塗布することが好ましい。この場合、微少な単位反射膜部６ａ上に正確かつ高速で塗料Ｉｎｋの印刷が可能になり、量産性に優れている。
【００３０】
このように本実施形態の赤外線センサ１では、赤外線反射膜６が、第１の感熱素子３Ａに対向した絶縁性フィルム２の他方の面の領域にも分割してパターン形成された複数の単位反射膜部６ａを有しているので、複数の単位反射膜部６ａの上を赤外線放射率の高い塗料Ｉｎｋで塗り潰し、赤外線の吸収領域側の赤外線量を調整することで、検出感度を調整することができる。したがって、ケースや筐体の構造を複雑にする必要がなく、簡易な構成で安価に感度調整が可能になる。
【００３１】
また、複数の単位反射膜部６ａが、第１の感熱素子３Ａと第２の感熱素子３Ｂとの間を避けた第１の感熱素子３Ａの直上の外側に配されているので、熱抵抗のバランスがくずれ難い。すなわち、吸収領域と反射領域との間の熱伝達性を損ねることなく、応答特性を維持することができる。
さらい、複数の単位反射膜部６ａが、四角パッド状に形成され、互いに間隔を空けて複数列に並んで配されているので、単位反射膜部６ａを選んで塗り潰し易いと共に、塗り潰しによる感度調整の再現性が高くなる。
【００３２】
このように赤外線センサ１の感度調整方法では、複数の単位反射膜部６ａのうち任意の１つ又は複数の上に、赤外線放射率が単位反射膜部６ａよりも高い塗料Ｉｎｋを塗布することで、赤外線の吸収領域側における赤外線量を調整することができ、赤外線センサ１の検出感度を容易に調整することができる。したがって、検出感度のばらつきを補正することができ、赤外線センサ１の検知精度を向上させることができる。また、筐体７に絶縁性フィルム２を固定した後だけでなく、筐体７に固定する前の状態でも検出感度の調整を行うことができる。
【００３３】
次に、本発明に係る赤外線センサ及び赤外線センサの感度調整方法の第２実施形態について、図６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、複数の単位反射膜部６ａが全て同一の面積のものであるのに対し、第２実施形態の赤外線センサでは、図６に示すように、複数の単位反射膜部２６ａ，２６ｂ，２６ｃが、少なくとも２つの異なる面積のもので構成されている点である。
【００３５】
すなわち、第２実施形態では、例えば最も大きい面積とされた単位反射膜部２６ａと、次に大きい面積とされた単位反射膜部２６ｂと、最も小さい面積とされた単位反射膜部２６ｃとの大中小３種類の面積で複数の単位反射膜部を構成している。
この第２実施形態において感度調整を行う場合、例えば大きく感度調整を行いたいときは大きな面積の単位反射膜部２６ａを塗り潰し、小さく感度調整を行いたいときは小さな面積の単位反射膜部２６ｃを塗り潰す。
【００３６】
このように第２実施形態では、複数の単位反射膜部２６ａ，２６ｂ，２６ｃが、少なくとも２つの異なる面積のもので構成されているので、感度調整を異なる刻みで実施する際に、感度調整の大きさに応じた面積の単位反射膜部を塗り潰すことができ、より精度の高い調整が可能になる。
【００３７】
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。
【００３８】
例えば、上記実施形態では、第１の感熱素子が赤外線を直接吸収した絶縁性フィルムから伝導される熱を検出しているが、第１の感熱素子の直上であって絶縁性フィルム上に赤外線吸収膜を形成しても構わない。この場合、さらに第１の感熱素子における赤外線吸収効果が向上して、第１の感熱素子と第２の感熱素子とのより良好な温度差分を得ることができる。すなわち、この赤外線吸収膜によって測定対象物からの輻射による赤外線を吸収するようにし、赤外線を吸収し発熱した赤外線吸収膜から絶縁性フィルムを介した熱伝導によって、直下の第１の感熱素子の温度が変化するようにしてもよい。なお、単位反射膜部は、赤外線吸収膜上に形成する。
【００３９】
また、チップサーミスタの第１の感熱素子及び第２の感熱素子を採用しているが、薄膜サーミスタで形成された第１の感熱素子及び第２の感熱素子を採用しても構わない。
なお、感熱素子としては、上述したように薄膜サーミスタやチップサーミスタが用いられるが、サーミスタ以外に焦電素子等も採用可能である。
【００４０】
また、上記実施形態の筐体では、第１の感熱素子及び第２の感熱素子を収納する一つの収納部を内部に設けているが、筐体内部に仕切り壁を設け、第１の感熱素子及び第２の感熱素子をそれぞれ個別に収納する一対の収納部を設けても構わない。また、収納部内は、絶縁性フィルムよりも熱伝導率の低い空気による空間としているが、絶縁性フィルムよりも熱伝導率の低い発泡樹脂を充填しても構わない。
【００４１】
さらに、上記実施形態では、第１の配線膜の面積を大きくし、第２の配線膜は線状に形成しているが、第２の配線膜の面積をある程度大きく設定しても構わない。この場合、赤外線反射膜側の熱容量が変わるため、周辺温度の変化に対して考慮する必要があり、反射側と吸収側とで、できるだけ熱容量が同じになるように各配線膜や赤外線反射膜の形状および面積を設定する必要がある。
【符号の説明】
【００４２】
１…赤外線センサ、２…絶縁性フィルム、３Ａ…第１の感熱素子、３Ｂ…第２の感熱素子、４Ａ…第１の配線膜、４Ｂ…第２の配線膜、６…赤外線反射膜、６ａ，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…単位反射膜部、７…筐体、７ａ…収納部、Ｉｎｋ…塗料
【図１】
0006354465.tif 000002
【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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