JP6868465B2 - Temperature sensor - Google Patents
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Description
本発明は、屈曲性に優れたフィルム型熱電対温度センサーに関するものである。 The present invention relates to a film-type thermocouple temperature sensor having excellent flexibility.
フレキシブルタイプの温度センサーとしては、電気抵抗の温度依存性を利用したタイプが提案されている。例えば特許文献1では、半導体薄膜を用いている。半導体の電気抵抗は温度が上昇すると低下し、その温度依存性は以下の式で表される。このタイプの温度センサはサーミスタと呼ばれ、B値が大きいほど温度に対して敏感に電気抵抗が変化するため、B定数の大きい材質が求められる。
特許文献1に記載された温度センサーは、半導体の製膜にスパッタリング装置が必要なため製造コストが高くなることが懸念される。また、曲げによるクラック発生を抑えるためには膜厚を薄くする必要があるが、薄膜化によって抵抗値が大きくなると、抵抗測定の際の電流によって自己発熱し、測定精度が低下するという問題がある。
一方、特許文献2に記載された温度センサーは、測定温度範囲が10℃以下と非常に狭い。さらに、樹脂の融点付近での使用になるため耐久性に問題がある。
Since the temperature sensor described in
On the other hand, the temperature sensor described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、平面の複数個所の温度を同時に高精度で測定することが可能な温度センサー及びその温度センサーの基本ユニットを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a temperature sensor capable of simultaneously measuring the temperature of a plurality of flat surfaces with high accuracy and a basic unit of the temperature sensor. To do.
上記目的を達成するために、本発明者は鋭意検討した結果、以下の温度センサーを発明することができた。すなわち、本発明は以下の技術的構成を有する温度センサーである。 In order to achieve the above object, the present inventor has been able to invent the following temperature sensor as a result of diligent studies. That is, the present invention is a temperature sensor having the following technical configurations.
〔1〕 複数の測定点の温度を計測する温度センサーの基本ユニットであって、リボン状の電気絶縁シートにn型熱電変換材料薄膜とp型熱電変換材料薄膜を電気的に接合して設けたリボン状熱電素子のn型熱電変換材料薄膜末端及びp型熱電変換材料薄膜末端を高熱伝導性シート上に配置したn型電極及びp型電極とそれぞれ電気的に接続し、n型電極とp型電極の両電極間の電位差によりにn型熱電変換材料薄膜とp型熱電変換材料薄膜の接合部の温度を計測することを特徴とする温度センサーの基本ユニット。
〔2〕n型熱電変換材料薄膜とp型熱電変換材料薄膜の接合部を金属電極により接合してあることを特徴とする前記〔1〕に記載の温度センサーの基本ユニット。
〔3〕 前記〔1〕又は前記〔2〕に記載の温度センサーの基本ユニットを複数個高熱伝導性シート上に配置したことを特徴とする温度センサー。
〔4〕 前記高熱伝導性シートの表面に基準温度測定用基準温度センサーを設置することを特徴とする前記〔3〕に記載の温度センサー。
〔5〕 前記高熱伝導性シート上に複数個のn型電極及び複数個のp型電極を配置し、前記基本ユニットのn型熱電変換材料薄膜末端及びp型熱電変換材料薄膜末端をn型電極及びp型電極の組み合わせが異なるようにそれぞれいずれかのn型電極及びいずれかのp型電極に電気的に接続したことを特徴とする前記〔3〕又は前記〔4〕に記載の温度センサー。
〔6〕 前記高熱伝導性シート上に複数個のn型電極と複数個のp型電極が絶縁状態で交差するように配置し、その各交差するn型電極とp型電極に前記基本ユニットのn型熱電変換材料薄膜末端及びp型熱電変換材料薄膜末端を電気的に接続したことを特徴とする前記〔5〕に記載の温度センサー。
[1] A basic unit of a temperature sensor that measures the temperature of a plurality of measurement points, which is provided by electrically joining an n-type thermoelectric conversion material thin film and a p-type thermoelectric conversion material thin film to a ribbon-shaped electrically insulating sheet. The n-type thermoelectric conversion material thin film end and the p-type thermoelectric conversion material thin film end of the ribbon-shaped thermoelectric element are electrically connected to the n-type electrode and the p-type electrode arranged on the high thermal conductivity sheet, respectively, and the n-type electrode and the p-type are connected. A basic unit of a temperature sensor characterized in that the temperature at the junction between an n-type thermoelectric conversion material thin film and a p-type thermoelectric conversion material thin film is measured by the potential difference between both electrodes.
[2] The basic unit of the temperature sensor according to the above [1], wherein the joint portion between the n-type thermoelectric conversion material thin film and the p-type thermoelectric conversion material thin film is bonded by a metal electrode.
[3] A temperature sensor characterized in that a plurality of basic units of the temperature sensor according to the above [1] or the above [2] are arranged on a high thermal conductive sheet.
[4] The temperature sensor according to the above [3], wherein a reference temperature sensor for measuring a reference temperature is installed on the surface of the high thermal conductivity sheet.
[5] A plurality of n-type electrodes and a plurality of p-type electrodes are arranged on the high thermal conductivity sheet, and the n-type thermoelectric conversion material thin film end and the p-type thermoelectric conversion material thin film end of the basic unit are n-type electrodes. The temperature sensor according to the above [3] or the above [4], wherein each of the n-type electrodes and the p-type electrodes is electrically connected so that the combination of the p-type electrodes and the p-type electrodes is different.
[6] A plurality of n-type electrodes and a plurality of p-type electrodes are arranged on the high thermal conductivity sheet so as to intersect in an insulated state, and the basic unit is placed on the intersecting n-type electrodes and p-type electrodes. The temperature sensor according to the above [5], wherein the terminal of the thin film of the n-type thermoelectric conversion material and the end of the thin film of the p-type thermoelectric conversion material are electrically connected.
本発明の温度センサーは、曲面形状を有する対象物(パイプ状の物体、或いは人間の首や腕など)に密着し、これらの対象物表面の温度を同時に高精度で測定することが可能である。特に、曲面形状を有する対象物の温度分布を測定するのに有用である。 The temperature sensor of the present invention is in close contact with an object having a curved shape (a pipe-shaped object, a human neck, an arm, etc.), and can simultaneously measure the temperature of the surface of these objects with high accuracy. .. In particular, it is useful for measuring the temperature distribution of an object having a curved surface shape.
本発明の温度センサーは、前記〔1〕に記載の基本ユニットを複数個高熱伝導性シート上に配置したことを特徴とするが、まず、本発明の温度センサーの基本ユニットについて説明する。 The temperature sensor of the present invention is characterized in that a plurality of the basic units described in the above [1] are arranged on a high thermal conductive sheet. First, the basic unit of the temperature sensor of the present invention will be described.
本発明の温度センサーの基本ユニットは、リボン状の電気絶縁シートにn型熱電変換材料薄膜とp型熱電変換材料薄膜を電気的に接合して設けたリボン状熱電素子のn型熱電変換材料薄膜末端及びp型熱電変換材料薄膜末端を高熱伝導性シート上に配置したn型電極及びp型電極とそれぞれ電気的に接続し、n型電極とp型電極の両電極間の電位差によりにn型熱電変換材料薄膜とp型熱電変換材料薄膜の接合部の温度を計測することを特徴とする。 The basic unit of the temperature sensor of the present invention is an n-type thermoelectric conversion material thin film of a ribbon-shaped thermoelectric element provided by electrically joining an n-type thermoelectric conversion material thin film and a p-type thermoelectric conversion material thin film to a ribbon-shaped electrically insulating sheet. The end and the end of the p-type thermoelectric conversion material thin film are electrically connected to the n-type electrode and the p-type electrode arranged on the high thermal conductivity sheet, respectively, and the n-type is caused by the potential difference between the n-type electrode and the p-type electrode. It is characterized by measuring the temperature of the joint between the thermoelectric conversion material thin film and the p-type thermoelectric conversion material thin film.
以下、より具体的に図により説明する。
図1は、基本ユニットを構成するリボン状熱電素子の断面図であり、リボン状熱電素子10は、リボン状の電気絶縁シート4にn型熱電変換材料薄膜1とp型熱電変換材料薄膜2を電気的に接合すよう接触させて設けてある。さらに、n型熱電変換材料薄膜1とp型熱電変換材料薄膜2を接触させて接合し、その接合部を金属電極3により接合してあることがより好ましい。
そして、リボン状の電気絶縁シート4は、可撓性のあるシートであることが好ましい。
Hereinafter, it will be described more specifically with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a ribbon-shaped thermoelectric element constituting a basic unit. In the ribbon-shaped
The ribbon-shaped electrically insulating
本発明の温度センサーの基本ユニットは、n型熱電変換材料薄膜とp型熱電変換材料薄膜の接合部の温度を計測する。
そのため、n型及びp型熱電変換材料薄膜の境界は、測定対象物との接触点となる。
前記膜接合部に金属電極3を設けることにより、電気的接合を確実にし、接触抵抗を低減することができ、熱伝導性も良いので温度計測にも好ましい。
The basic unit of the temperature sensor of the present invention measures the temperature of the joint between the n-type thermoelectric conversion material thin film and the p-type thermoelectric conversion material thin film.
Therefore, the boundary between the n-type and p-type thermoelectric conversion material thin films serves as a contact point with the object to be measured.
By providing the
図2は、温度センサーの基本ユニットの断面図である。高熱伝導性シート25に固定したn型電極22及びp型電極23に、導電接着剤21によりそれぞれリボン状熱電素子のn型熱電変換材料薄膜1末端及びp型熱電変換材料薄膜2末端と電気的に接続してある。
高熱伝導性シート25とn型電極22及びp型電極23の間には、電気絶縁性をより確実にするために絶縁層23を設けることが好ましいが、高熱伝導性シート25が電気絶縁が良好なものであれば、絶縁層23はなくても良い。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the basic unit of the temperature sensor. The n-
It is preferable to provide an
前記リボン状の電気絶縁シート4としては、可撓性のある材質であるポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、シリコーン等の樹脂や、紙といった材質のリボン状シートを用いることができる。
As the ribbon-shaped electrically insulating
前記n型およびp型熱電変換材料薄膜は、n型およびp型熱電変換材料を用いて、通常用いられる成膜プロセスにより作製することができる。
成膜プロセスとしては、真空蒸着法やCVD法、スパッタリング法といった乾式法と、キャスト法、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法といった塗布法、インクジェット法やスクリーン印刷法といった印刷法、さらにメッキ法、電解析出法といった製膜プロセスを用いることができる。
The n-type and p-type thermoelectric conversion material thin films can be produced by a commonly used film forming process using n-type and p-type thermoelectric conversion materials.
The film forming process includes dry methods such as vacuum deposition, CVD, and sputtering, coating methods such as casting, spin coating, bar coating, and slit coating, printing methods such as inkjet and screen printing, and plating. A film forming process such as a method or an electrolytic deposition method can be used.
前記n型およびp型熱電変換材料には、それぞれ公知の材料を用いればよい。例えばn型熱電変換材料には、Bi2Te3、CoSb3,Mg2Si、FeSi2、SiGe等の化合物半導体、Si、Ge等の半導体、p型熱電変換材料には、Bi2Te3、PbTe、CoSb3,Mg2Si、FeSi2、SiGe等の化合物半導体、Si、Ge等の半導体、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレンビニレン)といった導電性高分子、さらにカーボンナノチューブやグラフェンなどのカーボン系材料といった材料を用いることができる。 Known materials may be used for the n-type and p-type thermoelectric conversion materials. For example, for n-type thermoelectric conversion materials, Bi 2 Te 3 , CoSb 3 , Mg 2 Si, FeSi 2 , SiGe and other compound semiconductors, semiconductors such as Si and Ge, and for p-type thermoelectric conversion materials, Bi 2 Te 3 , Compound semiconductors such as PbTe, CoSb 3 , Mg 2 Si, FeSi 2 , SiGe, semiconductors such as Si and Ge, conductive polymers such as polyacetylene, polypyrrole, polythiophene, polyaniline, poly (p-phenylene vinylene), and carbon nanotubes. Materials such as carbon-based materials such as graphene can be used.
前記金属電極3には、Ag、Au、Cu、Ptなどの金属薄膜を用いることができ、成膜方法には、真空蒸着法やスパッタリング法といった乾式法と、塗布法、メッキ法、電解析出法といった湿式法、さらにAg、Au、Cuなどの金属ナノ粒子インクを用いて、キャスト法、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法といった塗布法や、インクジェット法、スクリーン印刷法といった印刷法を用いることができる。
A metal thin film such as Ag, Au, Cu, or Pt can be used for the
前記n型電極22及びp型電極23にはAg、Au、Cu、Ptなどの金属薄膜を用いることができ、成膜方法には、真空蒸着法やスパッタリング法といった乾式法と、塗布法、メッキ法、電解析出法といった湿式法、さらにAg、Au、Cuなどの金属ナノ粒子インクを用いて、キャスト法、スピンコート法、バーコート法、スリットコート法といった塗布法や、インクジェット法、スクリーン印刷法といった印刷法、所望の形状に加工した金属箔を接着する方法を用いることが出来る。
Metal thin films such as Ag, Au, Cu, and Pt can be used for the n-
前記導電接着剤21には市販の導電接着剤を使用できるが、室温で硬化するタイプが望ましい。具体例としてドータイト(藤倉化成)や、TKペースト(化研テック)等が挙げられる。
A commercially available conductive adhesive can be used as the
前記高熱伝導性シート25にはCu、Alなどの金属箔、グラファイト等のカーボン材料、市販の各種放熱シートを用いることができる。
For the high thermal
前記絶縁層にはポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、シリコーン等の樹脂や、紙といった材質のシート等を使用することができる。 As the insulating layer, a resin such as polyimide, polyethylene terephthalate, or silicone, a sheet made of a material such as paper, or the like can be used.
続いて、本フレキシブル温度センサーの基本ユニットを用いた温度の測定原理について説明する。温度測定対象物に対して、n型熱電変換材料薄膜1とp型熱電変換材料薄膜2の接合部、或いは前記の接合部に設けた電極3を接触させると、以下の式(1)の様に、接触点とn型電極(p型電極)間の温度差ΔTに比例した起電力Vがn型電極22とp型電極pの間に発生する。この時の比例定数Sはn型熱電変換材料薄膜のゼーベック係数Snの絶対値とp型熱電材料薄膜のゼーベック係数Spの絶対値を足した値に等しい。
V=S×ΔT (S=|Sn|+|Sp|) (1)
T=V÷S+T0 (2)
従って、VをSで割ればΔTが得られる。これに基準温度T0を加えると、接触点の温度が得られる(式(2))。T0については、n型電極とp型電極の温度がどちらも高熱伝導シートに固定されているため、高熱伝導シート表面の温度とほぼ等しい。高熱伝導シート表面の温度は気温で代用しても良いが、市販の熱電対やサーミスタ等の温度センサーで直接高熱伝導シート表面の温度を測定し、基準温度T0として用いてもよい。
Next, the temperature measurement principle using the basic unit of this flexible temperature sensor will be described. When the joint portion between the n-type thermoelectric conversion material
V = S × ΔT (S = | Sn | + | Sp |) (1)
T = V ÷ S + T 0 (2)
Therefore, dividing V by S gives ΔT. When the reference temperature T 0 is added to this, the temperature at the contact point is obtained (Equation (2)). Regarding T 0 , since the temperatures of both the n-type electrode and the p-type electrode are fixed to the high thermal conductive sheet, they are substantially equal to the temperature of the surface of the high thermal conductive sheet. Temperature of the high thermal conductive sheet surface may also be substituted by a temperature, but measures the temperature of the direct high thermal conductive sheet surface temperature sensor, such as a commercially available thermocouple or thermistor, may be used as the reference temperature T 0.
次に、本発明の温度センサーについて説明する。
本発明の温度センサーは、前記〔1〕又は前記〔2〕に記載の温度センサーの基本ユニットを複数個高熱伝導性シート上に配置したことを特徴とする。
前記高熱伝導性シートは、前記基本ユニットで記載した高熱伝導性シートと同種のものであり、前記で例示したものを使用することができる。前記高熱伝導性シートにすることにより、設置した複数個の温度センサーの相対値が測定可能になる。
Next, the temperature sensor of the present invention will be described.
The temperature sensor of the present invention is characterized in that a plurality of basic units of the temperature sensor according to the above [1] or the above [2] are arranged on a high thermal conductive sheet.
The high thermal conductive sheet is of the same type as the high thermal conductive sheet described in the basic unit, and the one exemplified above can be used. By using the high thermal conductivity sheet, the relative values of a plurality of installed temperature sensors can be measured.
好ましくは、本発明の温度センサーは、前記高熱伝導性シートの表面に基準温度測定用基準温度センサーを設置することを特徴とする。
基準温度センサーとしては、市販のサーミスターや熱電対、測温抵抗体、IC温度センサー等が使用できる。
基準温度センサー設置の一例としては、基準温度測定用の温度センサを高熱伝導性シート表面に接着すれば良い。そうすることにより、高熱伝導性シート25表面の温度を基準温度とすることができる。
基準温度センサーがなくても、本発明の温度センサーは、複数の測定点の相対温度を計測することができ、また、室内温度等の温度センサーを測定した際の周囲の温度を基準温度とすることにより、複数の温度を測定することが可能である。しかし、より精度の高い複数の温度を測定するためには、前記高熱伝導性シートの表面に基準温度測定用基準温度センサーを設置することが好ましい。
Preferably, the temperature sensor of the present invention is characterized in that a reference temperature sensor for measuring a reference temperature is installed on the surface of the high thermal conductivity sheet.
As the reference temperature sensor, a commercially available thermistor, thermocouple, resistance temperature detector, IC temperature sensor, or the like can be used.
As an example of installing the reference temperature sensor, a temperature sensor for measuring the reference temperature may be adhered to the surface of the high thermal conductivity sheet. By doing so, the temperature of the surface of the high thermal
Even without a reference temperature sensor, the temperature sensor of the present invention can measure the relative temperature of a plurality of measurement points, and the ambient temperature when the temperature sensor such as the room temperature is measured is used as the reference temperature. This makes it possible to measure a plurality of temperatures. However, in order to measure a plurality of temperatures with higher accuracy, it is preferable to install a reference temperature sensor for measuring a reference temperature on the surface of the high thermal conductivity sheet.
さらに好ましくは、本発明の温度センサーは、前記高熱伝導性シート上に複数個のn型電極及び複数個のp型電極を配置し、前記基本ユニットのn型熱電変換材料薄膜末端及びp型熱電変換材料薄膜末端をn型電極及びp型電極の組み合わせが異なるようにそれぞれいずれかのn型電極及びいずれかのp型電極に電気的に接続したことを特徴とする。 More preferably, in the temperature sensor of the present invention, a plurality of n-type electrodes and a plurality of p-type electrodes are arranged on the high thermal conductivity sheet, and the n-type thermoelectric conversion material thin film end and the p-type thermoelectric of the basic unit are arranged. The end of the thin film of the conversion material is electrically connected to either the n-type electrode and the p-type electrode so that the combination of the n-type electrode and the p-type electrode is different.
最も好ましくは、本発明の温度センサーは、前記高熱伝導性シート上に複数個のn型電極と複数個のp型電極が絶縁状態で交差するように配置し、その各交差するn型電極とp型電極に前記基本ユニットのn型熱電変換材料薄膜末端及びp型熱電変換材料薄膜末端を電気的に接続したことを特徴とする。
このようにn型電極とp型電極を配置することにより、より装置を簡略化することができる。
Most preferably, the temperature sensor of the present invention is arranged on the high thermal conductive sheet so that a plurality of n-type electrodes and a plurality of p-type electrodes intersect in an insulated state, and the n-type electrodes intersecting with each other. It is characterized in that the n-type thermoelectric conversion material thin film end and the p-type thermoelectric conversion material thin film end of the basic unit are electrically connected to the p-type electrode.
By arranging the n-type electrode and the p-type electrode in this way, the apparatus can be further simplified.
以下、最も好ましい実施態様を図3により説明する。
図3は、図2の温度センサーの基本ユニットを3×3個同一高熱伝導性シート上に配置した温度センサーを示す図である。
高熱伝導性シート25上には、それぞれ3本のn型電極22(縦方向)とp型電極23(横方向)が交差して設置されいる。n型電極22とp型電極23の交差部は、電気的に絶縁されている。電気絶縁の方法は、通常の電気絶縁方法をによればよいが、各電極の下部に絶縁層23を設けることで絶縁することができる。そして、各交差部近傍に前記基本ユニットを配置し(図では9個)、基本ユニットのリボン状熱電素子10の両端(n型熱電変換材料薄膜末端及びp型熱電変換材料薄膜末端)は、導電接着剤21により近傍のn型電極22とp型電極23に電気的に接続されている。
高熱伝導性シート25の温度センサーの基本ユニットの設置されている面の反対側の面には基準温度センサー26が設置されている。
Hereinafter, the most preferable embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a temperature sensor in which 3 × 3 basic units of the temperature sensor of FIG. 2 are arranged on the same high thermal conductivity sheet.
On the high
A
次にそれぞれの基本ユニットにおける温度の測定方法について説明する。図4は図3の温度センサー20のn型電極n1〜n3とp型電極p1〜p3を電圧計31に接続するための配線図である。基本ユニット中央部の測定点a〜iにおける温度は表1に示した電極間の電圧と、前記電圧―温度差換算定数と、基準温度を、前記式(2)に代入することにより得られる。所望の電極間の電圧を測定するために、電圧計とn型電極の間及び電圧計とp型電極の間にそれぞれスイッチ32、33を挿入する。
Next, a method of measuring the temperature in each basic unit will be described. FIG. 4 is a wiring diagram for connecting the n-type electrodes n1 to n3 and the p-type electrodes p1 to p3 of the
〔実施例1〕
この発明の実施の形態を図3、5の実施例を参照して説明する。図5(a)は電気絶縁シート4(10mm×18mm)の表面に、n型熱電変換材料の薄膜1と、p型熱電変換材料の薄膜2をともに5mm幅のストライプ状に製膜したものである。電気絶縁シート4はポリイミドフィルム(厚さ50μm)を用いた。熱電変換材料としては、n型にビスマスアンチモン(BiSb)を真空蒸着により、p型に導電性ポリマーであるPEDOT:PSSをスリットコート法により製膜した。熱電変換材料の薄膜の製膜方法としては、他にインクジェットやスクリーン印刷などの湿式プロセス、スパッタリング、CVDなどのドライプロセスを採用することができる。熱電変換材料薄膜1と2の境界には、電気的接合を確実にし、接触抵抗を低減するため金属電極3を形成した。金属電極は銀ペースト(藤倉化成ドータイトD−550)をスリットコートで製膜した。
これを3mm幅のリボン状にカットすると、図5(c)に示したリボン状熱電素子が得られる。
[Example 1]
Embodiments of the present invention will be described with reference to the examples of FIGS. 3 and 5. FIG. 5A shows a
When this is cut into a ribbon shape having a width of 3 mm, the ribbon-shaped thermoelectric element shown in FIG. 5 (c) can be obtained.
図3は高熱伝導性シート25(50×50mm)上にn型電極22(縦方向)とp型電極(横方向)を格子状に設置し、リボン状熱電素子10の両端をそれぞれの電極に固定したものである。高熱伝導性シートには銅箔(厚さ40μm)を用いた。n型電極及びp型電極には銅―ポリイミド積層シート(新日鉄化学ESPANEXMC12−25−00CEM、ポリイミド:25μm、Cu:12μm)を用いた。また、n型及びp型電極へのリボン状熱電素子の電気的接続及び固定には銀ペースト(藤倉化成ドータイトD−550)を用いた。
In FIG. 3, n-type electrodes 22 (vertical direction) and p-type electrodes (horizontal direction) are arranged in a grid pattern on a high thermal conductive sheet 25 (50 × 50 mm), and both ends of the ribbon-shaped
図7は図1のリボン状熱電素子の熱電変換特性を評価した結果である。測定法を図6に示した。n型電極22と金属電極3にそれぞれ熱電対28、29を接着し、高熱伝導シート24の裏面をホットプレートに接触させて加熱した。こうすることでリボン状熱電素子は熱電対27(高温側)と28(低温側)の温度差ΔTに比例した熱起電力を発生する。比例定数は図7の近似直線の傾きより0.0878[mV/℃]となった。
FIG. 7 shows the results of evaluating the thermoelectric conversion characteristics of the ribbon-shaped thermoelectric element of FIG. The measurement method is shown in FIG.
図8は、実際に図3の温度センサーで測定した温度を示したものである。基準温度23℃に、出力電圧を先の比例定数0.0878で割った値を加えて温度に換算した。 FIG. 8 shows the temperature actually measured by the temperature sensor of FIG. The value obtained by dividing the output voltage by the above proportionality constant 0.0878 was added to the reference temperature of 23 ° C. to convert it into a temperature.
本発明を用いれば、物体内部の温度分布を測定することが可能である。従って、例えば電子機器類における発熱箇所に本温度センサーを接触させておけば、筐体内であっても温度分布を常時モニターすることが可能である。同様に、人体に貼り付けておけば、服を着たままで体温分布を常時モニターすることが可能である。また、タッチパネルの様な平面状のデバイスにすれば、指が触れた位置を検出することも可能である。また、手のひらの温度分布を測定し、健康診断を行うといった応用も想定される。さらに、将来、人型ロボットの皮膚に本温度センサを組み込めば、人間の様に全身の温度を感じることが出来る人型ロボットの実現も夢ではない。 According to the present invention, it is possible to measure the temperature distribution inside an object. Therefore, for example, if the temperature sensor is brought into contact with a heat generating portion in electronic devices, the temperature distribution can be constantly monitored even inside the housing. Similarly, if it is attached to the human body, it is possible to constantly monitor the body temperature distribution while wearing clothes. Further, if a flat device such as a touch panel is used, it is possible to detect the position touched by the finger. It is also expected to be applied to measure the temperature distribution of the palm and perform a medical examination. Furthermore, in the future, if this temperature sensor is incorporated into the skin of a humanoid robot, it is not a dream to realize a humanoid robot that can feel the temperature of the whole body like a human being.
1 n型熱電変換材料薄膜
2 p型熱電変換材料薄膜
3 金属電極
4 電気絶縁シート
10 リボン状熱電素子
20 高熱伝導性シート25上に温度センサーの基本ユニットを3×3個配置した温度センサー
21 導電性接着剤
22 n型電極
23 p型電極
24 絶縁層
25 高熱伝導性シート
26 基準温度センサー
28 熱電対(高温部温度測定用)
29 熱電対(低温部温度測定用)
31 電圧計
32 n型電極切り替えスイッチ
33 p型電極切り替えスイッチ
1 n-type thermoelectric conversion material thin film 2 p-type thermoelectric conversion material
23 p-type electrode
24
29 Thermocouple (for temperature measurement of low temperature part)
31 Voltmeter 32 n-type electrode changeover switch 33 p-type electrode changeover switch
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