CN113728216A - 传感器装置以及具备该传感器装置的传感器系统和物品 - Google Patents

传感器装置以及具备该传感器装置的传感器系统和物品 Download PDF

Info

Publication number
CN113728216A
CN113728216A CN202080029905.5A CN202080029905A CN113728216A CN 113728216 A CN113728216 A CN 113728216A CN 202080029905 A CN202080029905 A CN 202080029905A CN 113728216 A CN113728216 A CN 113728216A
Authority
CN
China
Prior art keywords
external force
sensor
temperature
sensor device
electrodes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080029905.5A
Other languages
English (en)
Inventor
星隈贵秀
日置泰典
加藤忠�
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Manufacturing Co Ltd filed Critical Murata Manufacturing Co Ltd
Publication of CN113728216A publication Critical patent/CN113728216A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
    • G01K7/16—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements
    • G01K7/22—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements using resistive elements the element being a non-linear resistance, e.g. thermistor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01K1/00—Details of thermometers not specially adapted for particular types of thermometer
    • G01K1/02—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers
    • G01K1/026—Means for indicating or recording specially adapted for thermometers arrangements for monitoring a plurality of temperatures, e.g. by multiplexing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/20—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress
    • G01L1/205—Measuring force or stress, in general by measuring variations in ohmic resistance of solid materials or of electrically-conductive fluids; by making use of electrokinetic cells, i.e. liquid-containing cells wherein an electrical potential is produced or varied upon the application of stress using distributed sensing elements
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)

Abstract

提供能够检测温度和外力双方的单一的传感器装置。该传感器装置包括基材和配置在该基材上的传感器元件，其中，该传感器元件包括两个电极和热敏电阻部，该热敏电阻部配置在该两个电极之间，并且由导电性或半导体的颗粒及有机高分子成分形成，并且，该传感器元件基于在两个电极之间测定的电阻值，检测施加到该传感器元件的外力及该传感器元件被暴露的温度。

Description

传感器装置以及具备该传感器装置的传感器系统和物品
技术领域
本发明涉及传感器装置以及具备该传感器装置的传感器系统和物品。
背景技术
以往，作为温度传感器，通常利用热电偶、具有负温度系数的NTC热敏电阻、以及具有正温度系数的PTC热敏电阻等。温度传感器在广泛用途中被使用，例如为了检测电池的温度，有时将温度传感器安装于电池。更详细而言，在专利文献1中记载有如下内容：为了在较宽的环境温度范围内将电池保持为适当的温度由此防止电池的性能下降和短寿命化，在连接多个单电池构成的组电池中，夹着单电池交替地层叠配置加热器(加热用)和导热板(散热用)，在单电池安装温度传感器，基于由该温度传感器检测到的电池温度，进行加热器的加热或加热停止。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-243524号公报
专利文献2：日本特开2008-309589号公报
发明内容
发明要解决的课题
近年来，在电动汽车(EV)、混合动力电动汽车(HEV)等中，开发出用于安全且长寿命地适当使用连接有多个电池单元(单电池)的电池堆栈(组电池)的电池管理系统(BMS)。在BMS中，除了通过温度传感器检测各电池单元的温度之外，如果能够检测各电池单元的变形，则认为是很好的。
另一方面，已知有一种能够得到压力分布换言之能够检测向哪个区域施加了外力的传感器装置。在专利文献2中公开了一种传感器构造体，该传感器构造体具备由弹性材料构成的变形传感器和四个以上的电极，该弹性材料在弹性体中分散有导电性填料，并且电阻率通过弹性变形而变化，该四个以上的电极分离地配置在该变形传感器的周缘部，在向该变形传感器的受压面施加了外力的情况下，切换电极对并且检测电极对间的电压并进行运算处理，由此能够计算施加了外力的位置。
但是，迄今为止，还没有一种单一的传感器装置能够检测温度和外力双方。
本发明的目的在于，提供一种能够检测温度和外力双方的单一的传感器装置。本发明的又一目的在于，提供一种具备上述传感器装置的传感器系统及物品。
用于解决课题的手段
根据本发明的一个主旨，提供一种传感器装置，包括基材和配置在该基材上的传感器元件，其中，
该传感器元件包括两个电极和热敏电阻部，该热敏电阻部配置在该两个电极之间，并且由导电性或半导体的颗粒及有机高分子成分形成，
并且，该传感器元件基于在该两个电极之间测定的电阻值，检测施加到该传感器元件的外力及该传感器元件被暴露的温度。
根据本发明的另一个主旨，提供一种传感器系统，其中，
该传感器系统包括：
上述本发明的传感器装置；
滤波器，其从针对所述传感器元件测定的所述电阻值的电信号提取外力成分及温度成分；以及
处理部，其基于该外力成分，得到外力的检测结果，并且基于该温度成分，得到温度的检测结果。
根据本发明的又一个主旨，提供一种物品，其中，
该物品包括：
上述本发明的传感器装置或上述本发明的传感器系统；以及
被检测物体，
该传感器装置被配置为与该被检测物体接触。
发明效果
根据本发明，提供一种能够检测温度和外力双方的单一的传感器装置。进而，根据本发明，提供一种具备上述传感器装置的传感器系统及物品。
附图说明
图1涉及本发明的一个实施方式中的传感器装置，(a)是配置在基材上的两个电极的概要俯视图，(b)是传感器元件的概要俯视图，(c)是沿着(b)的A-A’线观察到的传感器装置的概要局部剖视图。
图2是本发明的一个实施方式中的热敏电阻部的放大概要剖视图。
图3的(a)是示意性示出外力为零的情况下的NTC的热敏电阻特性的坐标图，图3的(b)是示意性示出外力为零的情况下的PTC的热敏电阻特性的坐标图。
图4是示意性示出温度固定的情况下的电阻值的经时变化的坐标图。
图5涉及本发明的另一个实施方式中的传感器装置，(a)是层叠在基材上的两个电极及热敏电阻部的概要分解俯视图，(b)是沿着(a)的A-A’线观察到的传感器装置的概要局部剖视图。
图6是本发明的另一个实施方式中的传感器装置的概要俯视图。
图7是示出本发明的一个实施方式中的传感器系统的电信号处理的流程的图。
图8是对本发明的一个实施方式中的传感器系统的电信号处理进行说明的图，是针对电阻值的实测值(实线)及通过应用滤波器而分离出的电阻值的温度成分(虚线)的时间的坐标图。
图9是对本发明的一个实施方式中的传感器系统的电信号处理进行说明的图，(a)示出传感器装置被暴露的例示性的温度分布，(b)示出对传感器装置施加了例示性的外力的状态，(c)是针对沿着(a)及(b)的B-B’的线上的电阻值的实测值(实线)及通过应用滤波器而分离出的电阻值的温度成分(虚线)的位置的坐标图。
图10是本发明的一个实施方式中的物品的概要图，(a)是物品的概要立体图，(b)是沿着(a)的C-C’线观察到的概要剖视图。
图11是对本发明的改变例中的传感器装置进行说明的图，是示意性示出PTC的热敏电阻特性的坐标图。
图12是相对于时间绘制由实施例1的传感器装置测定出的电阻值的变化率而得到的坐标图。
图13是相对于时间绘制由实施例2的传感器装置测定出的电阻值的变化率而得到的坐标图。
图14是相对于时间绘制由参考例1的传感器装置测定出的电阻值的变化率而得到的坐标图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行详述，但本发明不限于这些实施方式。
(实施方式1)
本实施方式涉及具有梳形电极的传感器装置。
如图1示意性所示，本实施方式的传感器装置20包括基材1和配置在基材1上的传感器元件10，传感器元件10包括两个电极3a、3b和配置在两个电极3a、3b之间的热敏电阻部5。如后所述，热敏电阻部5由导电性或半导体的颗粒及有机高分子成分形成。传感器元件10基于在两个电极3a、3b之间测定的电阻值，检测施加到传感器元件10的外力及传感器元件10被暴露的温度。
基材1可以由任意的适当材料构成，例如能够由树脂或玻璃等构成，可以是所谓的树脂薄膜或柔性基板(例如能够由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚酯、聚丙烯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚苯硫醚、聚酰亚胺、聚乙烯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚乙烯醇缩醛、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈、乙烯醋酸乙烯共聚物、乙烯乙烯醇共聚物、尼龙以及任意的适当离聚物等构成的薄膜或柔性基板)、玻璃基板、纤维增强塑料、玻璃布等。基材1优选具有可挠性，例如是薄膜或柔性基板，由此，如后所述，容易检测外力。基材1本身为电绝缘性，在基材1之上形成有布线(未图示)，使得能够测定传感器元件10的电阻值。基材1可以是单层或多层构造，根据需要可以在布线与基材1之间设置粘接层。
在本实施方式中，传感器元件10配置在基材1上，并且构成为包括两个电极3a、3b及热敏电阻部5。两个电极3a、3b构成对置电极，在这些电极3a、3b之间配置热敏电阻部5，优选将两个电极3a、3b中的至少对置部分埋设于热敏电阻部5。热敏电阻部5的厚度tA例如为约200μm以下，作为代表，可以为约5μm以上且约50μm以下。
在本实施方式中，两个电极3a、3b是图1中示意性示出的梳形电极。更详细而言，电极3a、3b分别具有梳形，这些梳齿交错地配置，除了电极3a、3b的引出部之外被埋设于热敏电阻部5。可以根据传感器装置20的用途，适当选择电极3a、3b的高度h、梳齿的数量、梳齿的宽度w、梳齿的对置部分间的距离d1、电极3a、3b的上端部与热敏电阻部5的表面之间的距离(以下，在本说明书中也简称为“被覆厚度”)tB(＝tA-h)、电极3a及3b所形成的长边101及短边102的大小等。例如，作为代表，电极3a、3b的高度h可以为1μm以上且50μm以下。两个电极3a、3b分别从传感器元件10被引出并与形成在基材1上的布线(未图示)连接。电极3a、3b的引出方向可以如图1的(a)及(b)所示那样为相反侧(在图示的方式中，在从上表面观察的情况下，电极3a、3b分别在右侧及左侧被引出，但不限于此，例如也可以在上侧及下侧被引出)，也可以为相同侧(例如，在从上表面观察的情况下，电极3a、3b的双方也可以在上侧及下侧中的任一相同侧被引出)，或者，电极3a、3b中的一方或双方还可以经由设置在基材1中的过孔导体等在基材1的相反侧的面(在图示的方式中为下表面)被引出。两个电极3a、3b及布线可以是同时形成在基材1上的电路图案，但不限于此。
但是，本发明不限于上述实施方式，只要是两个电极相互对置且在它们之间配置热敏电阻部，则可以是任意的适当方式。
如图2示意性所示，热敏电阻部5由导电性或半导体的颗粒7及有机高分子成分9形成。导电性或半导体的颗粒7可以被理解为填料(以下，在本说明书中也简称为“填料”)，分散地存在于有机高分子成分9中。填料7及有机高分子成分9可以根据传感器装置的用途(例如所设想的使用温度范围及外力的施加方式等)适当选择，使得在电极3a、3b之间测定的电阻值R根据温度T及外力F而变化。
本实施方式的传感器元件10例如可以如下那样制作。首先，准备基材1及导电性糊剂(可以是所谓的银糊剂、铜糊剂等，但不限于此)。另外，通过以规定的比例至少混合填料7及有机高分子成分9来准备热敏电阻糊剂。然后，在基材1上分别以规定的图案依次印刷导电性糊剂及热敏电阻糊剂。可以根据需要进行热处理，优选可以在印刷导电性糊剂之后进行第一次热处理，接着，可以在印刷热敏电阻糊剂之后进行第二次热处理。由此，由导电性糊剂形成电极3a、3b，由热敏电阻糊剂形成热敏电阻部5，制作出传感器元件10。或者，也可以使导电性物质(例如银、铜等)蒸镀在基材1上来形成电极3a、3b。或者，也可以准备所谓的单面覆铜片等的在基材1上的整个面粘贴有金属箔的基材，对该金属箔的不需要部分进行蚀刻，由此形成电极3a、3b。
本实施方式的传感器装置20基于在两个电极3a、3b之间测定的电阻值R，检测施加到传感器元件10的外力F及传感器元件10被暴露的温度(进而热敏电阻部5的温度)T。电阻值R的测定方法没有特别限定，例如通过在两个电极之间流动规定的电流，测定在它们之间产生的电压，或者通过向两个电极之间施加规定的电压，测定在它们之间流动的电流，从而可以实施测定。
可以根据热敏电阻部5的材料特性来决定由温度T引起的电阻值R的变化。电阻值R(更详细而言是电阻率，在本说明书中相同)根据热敏电阻部5的温度T而变化的性质作为热敏电阻特性(R-T特性)被知晓，热敏电阻部5也可以是具有负温度系数(NTC)的热敏电阻部及具有正温度系数(PTC)的热敏电阻部中的任意者。示意性地，在外力F为零的情况下，NTC可以示出图3的(a)所示的R-T特性，PTC可以示出图3的(b)所示的R-T特性。
在具有负温度系数(NTC)的热敏电阻部5的情况下，例如作为填料7，可以使用电阻值随着温度上升而下降的半导体的颗粒，作为有机高分子成分9，可以根据情况而与其他材料一起使用任意的适当的1种或2种以上的有机高分子(用语“有机高分子”包含聚合物及树脂)。上述热敏电阻部的热敏电阻特性(R-T特性)能够通过使热敏电阻部5中的填料7的含有比例(体积比例)变化来调整。例如，通过进一步增大填料7的含有比例(体积比例)，能够使图3的(a)所示的R-T特性更靠下方(电阻值R进一步减少的方向)偏移。
更详细而言，能够参照国际公开第2017/022373号及国际公开第2018/13899号等，这些公开内容通过参照被援引到本说明书中。半导体的颗粒可以是包含Mn、Ni及Fe的尖晶石型半导体瓷组成物的粉末。在上述半导体瓷组成物的粉末中，Mn与Ni的摩尔比率为85/15≥Mn/Ni≥65/35，并且，在将Mn及Ni的总摩尔量设为100摩尔份时，Fe的含有量可以为30摩尔份以下。半导体瓷组成物的粉末具有在X射线衍射图案的29°～31°附近具有极大值的波峰，该波峰的半值宽度可以为0.15以上。上述半导体瓷组成物的粉末优选还可以包含从由Co、Ti及Al构成的组中选择的一种以上，在将Mn及Ni的总摩尔量设为100摩尔份时，Co、Ti及Al的含有量的合计可以为2.0摩尔份以上且60摩尔份以下。上述半导体瓷组成物的粉末的平均粒径例如可以为2μm以下，其比表面积例如可以为2m2/g以上且12m2/g以下。热敏电阻部中的半导体瓷组成物的粉末的体积比例优选为30vol％以上且70vol％以下。有机高分子成分可以包含热固化性树脂，优选还可以包含热塑性树脂。作为热固化性树脂，例如能够使用从由环氧树脂、环氧丙烯酸树脂、酚醛型环氧树脂、酚醛树脂、聚氨酯树脂、硅酮树脂、聚酰胺树脂及聚酰亚胺树脂构成的组中选择的一种以上的树脂。作为热塑性树脂，例如能够使用从由聚乙烯醇缩丁醛树脂、未添加固化剂的环氧树脂、未添加固化剂的苯氧基树脂、聚酯及聚醋酸乙烯酯构成的组中选择的一种以上的树脂。
在具有正温度系数(PTC)的热敏电阻部5的情况下，例如作为填料7，可以使用镍、碳黑等导电性的颗粒，作为有机高分子成分9，可以使用结晶性聚乙烯、乙烯醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚己内酯等热膨胀性有机高分子成分。
具有负温度系数(NTC)的热敏电阻部5的电阻值随着温度上升在比较确保线性度的同时下降(参照图3的(a))，因此，可以适合用于高精度地检测(或测量)温度。具有正温度系数(PTC)的热敏电阻部5在大多情况下相对于温度上升以某一温度为边界电阻值急剧地上升(参照图3的(b))，能够用于检测(或测量)温度，可以适合用于检测特定温度。
通过向热敏电阻部5施加外力F而在热敏电阻部5产生应力(或形变)，由此可以导致由外力F引起的电阻值R的变化。示意性地，在温度T固定的情况下，参照图4，所测定的电阻值R在未施加外力F时，可以根据温度T而为固定，但当施加外力F时发生变化(在图4中例示性且示意性地示出电阻值R通过外力F而减少的情况，但不限于此)，当去除外力F后，可以返回原来的电阻值。电阻值的变化可以根据向热敏电阻元件施加的外力F的强度而不同(在本说明书中，也称为电阻值的应力特性或R-F特性)。
虽然本发明不受任何理论的束缚，但可以认为在本实施方式(梳形电极)中，当向热敏电阻部5施加外力F(例如参照图1的(c))时，在热敏电阻部5内产生应力(或形变)，热敏电阻部5发生变形，电极3a、3b之间的距离d1变化(参照图1的(c))、填料7之间的距离s(参照图2)变化、及/或在如本实施方式那样将梳形电极3a、3b埋设于热敏电阻部5的情况下被覆厚度tB(参照图1的(c))变化，由此电极3a、3b之间的电阻值R变化。
当作为外力F而施加了按压力时，电极3a、3b之间的距离d1可以变大或变小，填料7之间的距离可以变小，及/或被覆厚度tB可以变小。尤其是在本实施方式(梳形电极)中，在基材1(例如玻璃等的)比较硬的情况下作为外力F而施加了按压力时，因填料7之间的距离变小而产生的影响较大，热敏电阻部5的渗透(或导电路径)发生变化，电阻值趋向于变低。另一方面，在基材1为(例如PET等的)比较柔软(或为可挠性)的情况下作为外力F而施加了按压力时，基材1发生变形而导致电极3a、3b之间的距离d1变大所产生的影响较大，电阻值趋向于变高。
因此，可以理解在传感器元件10的两个电极3a、3b之间测定的电阻值R依赖于温度T及外力F而变化，能够表现为式R＝f(T，F)(式中，f为任意的函数)。
在电阻值R中产生的变化，在根据温度T的变动的情况下和在根据外力F的变动的情况下示出不同的行为，因此，能够将电阻值R中的变化分离为因温度T的变动而引起的变化和因外力F的变动而引起的变化。关于上述分离，针对根据温度T的变动的情况及根据外力F的变动的情况(以及如果需要则根据它们双方的情况)分别对电阻值R的行为进行解析及/或学习，进而在相应的情况下，对在传感器元件10的特定用途中可以观测到的电阻值R的行为进行建模(类型化)等，由此可以以任意的适当方式实施分离。根据上述的式子的表现，能够将电阻值R＝f(F，T)分离为外力成分RF＝fF(F)和温度成分RT＝fT(T)。上述分离可以通过任意的适当的电信号处理(例如参照实施方式4)而进行，但不限于此。
因此，本实施方式的传感器装置20在为单一的传感器装置的同时，能够将电阻值分离为外力成分和温度成分，检测温度T和外力F(或应力/形变)双方，换言之，兼具作为温度传感器的功能和作为外力(或应力/形变)传感器的功能。
(实施方式2)
本实施方式涉及具有面电极的传感器装置。
如图5示意性所示，本实施方式的传感器装置20包括基材1和配置在基材1上的传感器元件10，传感器元件10包括两个电极3c、3d和配置在两个电极3c、3d之间的热敏电阻部5。本实施方式的传感器装置20除了传感器元件10中的两个电极的方式不同这一点，可以具有与实施方式1同样的结构。在本实施方式中，只要没有特别说明，则实施方式1中的说明也可以同样适用于本实施方式。
在本实施方式中，传感器元件10配置在基材1上，并且构成为包括两个电极3c、3d及热敏电阻部5。两个电极3c、3d构成对置电极，在这些电极3c、3d之间配置热敏电阻部5，优选将电极3c、热敏电阻部5、电极3d层叠。热敏电阻部5的厚度tc例如可以为约200μm以下的厚度，厚度的下限没有特别限定，但作为代表，可以为约0.1μm以上。
在本实施方式中，两个电极3c、3d是图5中示意性示出的面电极。更详细而言，电极3c、3d与基材1的表面大致平行，并且具有相互对置的主面。电极3c、3d之间的距离d2(在图示的例子中与热敏电阻部的厚度tc相等，但不限于此)、电极3c、3d的相互对置的部分的面积(更详细而言是上述对置的部分的长边111及短边112的大小)等可以根据传感器装置20的用途而适当选择。两个电极3c、3d与从传感器元件10引出并形成在基材1上的布线(未图示)连接。电极3c、3d的引出方向没有特别限定。布线可以是形成在基材1上的电路图案，但不限于此。
如图5示意性所示，热敏电阻部5由导电性或半导体的颗粒(填料)7及有机高分子成分9形成。填料7及有机高分子成分9可以根据传感器装置的用途(例如所设想的使用温度范围及外力的施加方式等)适当选择，使得在电极3c、3d之间测定的电阻值R根据温度T及外力F而变化。
本实施方式的传感器元件10例如可以如下那样制作。首先，准备基材1及导电性糊剂(可以是所谓的银糊剂、铜糊剂等，但不限于此)。另外，通过以规定的比例至少混合填料7及有机高分子成分9来准备热敏电阻糊剂。然后，在基材1上分别以规定的图案依次印刷导电性糊剂、热敏电阻糊剂、导电性糊剂。可以根据需要进行热处理，优选可以在每次印刷导电性糊剂时以及在每次印刷热敏电阻糊剂时进行一次热处理。由此，从导电性糊剂形成电极3c、3d，从热敏电阻糊剂形成热敏电阻部5，制作出传感器元件10。
本实施方式的传感器装置20基于在两个电极3c、3d之间测定的电阻值R，检测施加到传感器元件10的外力F及传感器元件10被暴露的温度(进而热敏电阻部5的温度)T。
与实施方式1同样地，可以根据热敏电阻部5的材料特性来决定由温度T引起的电阻值R的变化。
通过向热敏电阻部5施加外力R而在热敏电阻部5产生应力(或形变)，由此可以导致由外力F引起的电阻值R的变化。
虽然本发明不受任何理论的束缚，但可以认为在本实施方式(面电极)中，当向热敏电阻部5施加外力F(例如参照图5的(b))时，在热敏电阻部5内产生应力(或形变)，热敏电阻部5发生变形，电极3c、3d之间的距离d2变化(参照图5的(b))、及/或填料7之间的距离s(参照图2)变化，由此电极3c、3d之间的电阻值R变化。
当作为外力F而施加了按压力时，电极3c、3d之间的距离d2可以变小、及/或填料7之间的距离可以变小。尤其是在本实施方式(面电极)中，与基材1无关，电极3c、3d之间的距离d2相对于按压力变小而产生的影响较大，电阻值趋向于更加低。即，电阻值相对于外力的变化率显著大。
因此，可以理解在传感器元件10的两个电极3c、3d之间测定的电阻值R与实施方式1同样地依赖于温度T及外力F而变化，能够表现为式R＝f(T，F)(式中，f为任意的函数)。
本实施方式的传感器装置20可以起到与实施方式1同样的效果。此外，根据本实施方式的传感器装置(面电极)，与实施方式1的传感器装置(梳形电极)相比，电阻值相对于外力的变化率显著大，能够以更高的灵敏度检测外力。
(实施方式3)
本实施方式涉及在基材上配置有多个传感器元件的传感器装置。
如图6示意性所示，本实施方式的传感器装置20包含基材1和配置在基材1上的多个传感器元件10a、10b、……。多个传感器元件10a、10b、……是相互独立的元件，能够针对多个传感器元件10a、10b、……分别相互独立地测定电阻值。
基材1本身为电绝缘性，在基材1之上形成有布线(未图示)，使得能够针对多个传感器元件10a、10b、……分别相互独立地测定电阻值。基材1可以是单层或多层构造，可以根据需要在布线与基材1之间设置粘接层。
多个传感器元件10a、10b、……分别可以具有实质上相同的结构，也可以不具有实质上相同的结构，例如也可以为实施方式1～2中的上述的传感器元件10中的某一个。在本实施方式中，只要没有特别说明，则实施方式1～2中的说明也可以同样适用于本实施方式。
多个传感器元件10a、10b、……的总数为2以上即可，没有特别限定，可以根据传感器装置20的用途或所需面积等适当选择。例如，多个传感器元件10a、10b、……例如可以以5～50mm的间隔配置。
多个传感器元件10a、10b、……优选呈阵列状配置在基材1上。“阵列状”是指，将多个传感器元件10a、10b、……规则地排列配置。由此，能够容易掌握多个传感器元件10a、10b、……各自的位置，此外，能够估计温度及外力(或压力)的各分布。例如，如图6示意性所示，优选将多个传感器元件10a、10b、……呈二维矩阵状配置在基材1上。“二维矩阵状”是指多个传感器元件10a、10b、……二维地形成行和列并以规定的间隔配置。由此，能够在二维的平面内以大致均等的精度检测温度及外力，并且估计温度及外力(或压力)的各面分布。上述规定的间隔在行方向及列方向上可以相同(即格子点状)，也可以不同。上述规定的间隔越小，则越能够以更高的精度检测温度及外力，并且估计温度及外力(或压力)的各面分布。但是，本发明不限于此，只要能够掌握多个传感器元件10a、10b、……的位置即可，可以将多个传感器元件10a、10b、……配置在基材1上的任意的适当位置。
可以理解在多个传感器元件10a、10b、……的各个传感器元件中，在两个电极之间测定的电阻值R与实施方式1～2同样地依赖于温度T及外力F而变化，能够表现为式R＝f(T，F)(式中，f为任意的函数)。即，根据本实施方式的传感器装置20，针对多个传感器元件10a、10b、……分别相互独立地测定电阻值Ra、Rb、……，因此，得到Ra＝f(Ta，Fa)、Rb＝f(Ta，Fa)、……这样的多个式子。
本实施方式的传感器装置20可以起到与实施方式1～2同样的效果。此外，通过与针对多个传感器元件10a、10b、……分别掌握的位置的信息组合，也能够将电阻值R中的变化分离为因温度T的变动而引起的变化和因外力F的变动而引起的变化。
此外，根据本实施方式的传感器装置20，由于将多个传感器元件10a、10b、……呈阵列状配置，因此，能够估计温度及外力(或压力)的各分布。此外，根据本实施方式的传感器装置20，由于将多个传感器元件10a、10b、……优选呈二维矩阵状配置，因此，能够在二维的平面内以大致均等的精度检测温度及外力，并且估计温度及外力(或压力)的各面分布。
(实施方式4)
本实施方式涉及具备传感器装置的传感器系统。
如图7示意性所示，本实施方式的传感器系统30包括传感器装置20、滤波器21以及处理部23，根据需要还包括显示部25，构成为将它们电连接，使得按照该顺序交接电信号。
传感器装置20是本发明的传感器装置，可以与实施方式1～3中的上述的传感器装置相同。在本实施方式中只要没有特别说明，则实施方式1～3中的说明也可以同样适用于本实施方式。另外，传感器装置20可以如在实施方式5中后述的那样在配置为与被检测物体接触的状态下使用，但不限于此，只要检测施加到传感器元件的外力及传感器元件被暴露的温度即可，可以以任意的适当方式使用。
在传感器装置20中，对传感器元件10测定电阻值R。在传感器装置20中，在存在多个传感器元件10a、10b、……的情况下，对多个传感器元件10a、10b、……分别相互独立地测定电阻值Ra、Rb、……。以下，将上述电阻值R(也包含是Ra、Rb、……的情况)的测定值在本说明书中也简称为“实测值”。电阻值R可以经时地测定(作为代表，可以按照固定的时间间隔进行测定，但不限于此，例如可以在连续的时间范围内进行测定)，或者，也可以非经时地在任意的适当时机进行测定。像这样得到的电阻值R的实测值的电信号可以被理解为时间(对应于使用一个或多个传感器元件经时地测定的情况下的时间)及/或位置(对应于使用多个传感器元件经时地或非经时地测定的情况下的各位置)的函数。
滤波器21从由传感器装置20得到的电阻值R的实测值的电信号提取外力成分RF及温度成分RT。概要上，将电阻值R＝f(F，T)分离为外力成分RF＝fF(F)和温度成分RT＝fT(T)。上述滤波器21例如可以是低通滤波器，在存在多个传感器元件的情况下，可以是二维低通滤波器。
虽然也根据传感器元件的用途而不同，但作为一个例子，针对如下情况进行说明：设想传感器元件可以被暴露的温度相对于时间比较缓慢地变动，与此相对，可以向传感器元件施加的外力(外力通常可以为零，也可以不为零)相对于时间比较急剧地变化。在该情况下，在使用某一个传感器元件经时地测定电阻值R而得到的实测值中，相对于时间缓慢的变动被理解为是因温度T的变动而引起的变动，相对于时间急剧的变动被理解为是因外力F的变动而引起的变动，可以通过任意的适当方法预先设定将它们分离的阈值。而且，在传感器装置20的使用时，在将使用一个传感器元件经时地测定电阻值R而得到的实测值(是时间的函数)的电信号输入到低通滤波器时，表示超过某个固定基准的在时间上急剧变化的电信号衰减，输出上述变化为该基准以下的电信号。将应用滤波器后的电信号(输出)看作是电阻值的温度成分，将从原来的实测值减去该温度成分而得到的值看作是电阻值的外力成分(由此得到的温度成分及外力成分的电信号成为时间的函数)。例如如图8所示，在温度在t0～t3的期间缓慢地上升、在t3以后的期间实质上固定、在t1开始施加外力F1并在t2结束、在t4开始施加外力F2并在t5结束的情况下，电阻值R的实测值成为实线那样，通过应用低通滤波器而得到的电阻值的温度成分成为虚线那样(在图中，实线及虚线可以在直线部重叠，但为了容易观察而稍微错开示出。电阻值的外力成分通过从原来的实测值减去该温度成分而求出，对此未图示)。需要说明的是，在存在多个传感器元件的情况下，可以对各传感器元件实施从这样的电阻值R的实测值的电信号提取外力成分RF及温度成分RT的操作(由此得到的温度成分及外力成分的电信号成为时间及位置的函数)。但是，本实施方式不限于此，例如，也可以将电阻值的实测值的电信号输入到高通滤波器，将应用滤波器后的电信号(输出)看作是电阻值的外力，将从原来的实测值减去该温度成分而得到的值看作是电阻值的温度成分。
另外，作为另一例，在设想传感器元件可以被暴露的温度相对于时间比较缓慢地变动、与此相对可以向传感器元件施加的外力(外力通常可以为零，也可以不为零)相对于时间周期性地变化的情况下，除了利用与该时间周期相应的低通滤波器之外，能够与上述同样地从电阻值R的实测值的电信号提取外力成分RF及温度成分RT。
此外，作为另一例，说明如下情况：设想传感器元件可以被暴露的温度相对于位置比较缓慢地变动，与此相对，能够向传感器元件施加的外力(外力通常可以为零，也可以不为零)相对于位置比较急剧地变化(换言之是局部的)。在该情况下，在使用多个传感器元件对各传感器元件的位置测定电阻值Ra、Rb、……而得到的实测值中，相对于位置(或空间上)缓慢的变动被理解为是因温度T的变动而引起的变动，相对于位置急剧的变动被理解为是因外力F的变动而引起的变动，可以通过任意的适当方法预先设定将它们分离的阈值。而且，在传感器装置20的使用时，在将使用多个传感器元件针对位置测定电阻值Ra、Rb、……而得到的实测值(是位置的函数)的电信号输入到二维低通滤波器时，表示超过某个固定基准的在位置上急剧变化的电信号衰减，输出上述变化为该基准以下的电信号。将应用滤波器后的电信号(输出)看作是电阻值的温度成分，将从原来的实测值减去该温度成分而得到的值看作是电阻值的外力成分(由此得到的温度成分及外力成分的电信号成为位置的函数)。例如在如图9的(a)所示那样温度朝向等温线(图中的虚线所示)所示的更小的圆缓慢地上升、并且如图9的(b)所示那样向传感器装置20的检测面彼此相反地局部施加外力F1及F2的情况下，电阻值R的实测值例如在沿着图9的(a)及(b)的B-B’的线上成为实线那样(适当时，可以对相邻的传感器元件之间的位置适当进行内插及/或修正)，通过应用二维低通滤波器而得到的电阻值的温度成分成为虚线那样(电阻值的外力成分通过从远离的实测值减去该温度成分而求出，对此未图示)。但是，本实施方式不限于此，例如，也可以将电阻值的实测值的电信号输入到二维高通滤波器，将应用滤波器后的电信号(输出)看作是电阻值的外力，将从原来的实测值减去该温度成分而得到的值看作是电阻值的温度成分。
如以上那样，通过滤波器21，从电阻值的实测值的电信号提取外力成分及温度成分。再次参照图7，将由此得到的外力成分及温度成分的电信号(时间及/或位置的函数)送至处理部23。
处理部23发挥功能，使得基于外力成分得到外力的检测结果，并且基于温度成分得到温度的检测结果。更详细而言，处理部23可以包括处理器，由外力成分基于电阻值的应力特性(R-F特性)来计算是否存在外力以及在存在外力的情况下外力的强度，由温度成分基于热敏电阻特性(R-T特性)来计算温度。R-F特性及R-T特性可以根据所使用的传感器装置20而不同，与这些特性相关的数据预先存储在可以存在于处理部23的内部或外部的存储器中。根据外力及温度的各检测结果，能够分别估计外力及温度，在存在多个传感器元件的情况下，能够估计外力及温度的分布，优选估计面分布。
由此得到的外力的检测结果及温度的检测结果可以根据需要而显示在显示部25中。显示部25可以是任意的适当的显示器、监视器等。
因此，本实施方式的传感器系统30具备传感器装置20，能够通过电信号处理将由该传感器装置20测定的电阻值分离为外力成分和温度成分，检测温度及外力。
(实施方式5)
本实施方式涉及具备传感器装置或传感器系统的物品。
如图10示意性所示，本实施方式的物品40包括传感器装置20或包含该传感器装置20的传感器系统30(图10中未图示)、以及被检测物体31，传感器装置20被配置为与被检测物体31接触。
传感器装置20是本发明的传感器装置，可以与实施方式1～3中的上述的传感器装置相同。需要说明的是，在图10中，例示性地示出传感器装置20包括多个传感器元件10a、10b、……作为传感器元件10的情况，但传感器元件10也可以为一个。在本实施方式中，只要没有特别说明，则实施方式1～3中的说明也可以同样适用于本实施方式。
或者，包括传感器装置20的传感器系统30是本发明的传感器系统，可以与实施方式4中的上述的传感器系统相同。在本实施方式中，只要没有特别说明，则实施方式4中的说明也可以同样适用于本实施方式。
被检测物体31可以是想要检测其温度及外力(在本说明书中，“被检测物体的外力”也可以是从被检测物体产生的外力、向被检测物体施加的外力及它们的组合中的任意者。以下也相同)的任意的适当物品。
在本实施方式的物品40中，被检测物体31的温度向传感器装置20的传感器元件10(或10a、10b、……)传播，能够通过传感器装置20来检测被检测物体31的温度。另外，在本实施方式的物品40中，在向传感器装置20的传感器元件10(或10a、1ob、……)施加外力时，能够通过传感器装置20来检测被检测物体31的外力。此外，在存在多个传感器元件10a、10b、……的情况下，能够估计被检测物体31的温度及外力(或压力)各自的分布，优选估计面分布。
因此，根据本实施方式的物品40，能够通过单一的传感器装置20来检测被检测物体31的温度及外力。在本实施方式的物品40包括包含传感器装置20的传感器系统30的情况下，能够通过电信号处理将由传感器装置20测定的电阻值分离为外力成分和温度成分，检测温度及外力。
并不限定本实施方式，但在想要检测被检测物体31的温度及从其产生的外力的情况下，传感器装置20优选可以配置为，传感器元件10(或10a、10b、……)与被检测物体31的表面直接接触，或者在该表面为导电性的情况下隔着电绝缘性的层或构件而接触(优选紧贴)。在该情况下，传感器装置20的传感器元件10(或10a、10b、……)的与基材1相反的一侧的表面构成检测面。例如，在被检测物体31由于某种原因而在与传感器装置20接触的表面上局部发生了变形的情况下，从被检测物体31的该变形部分向与其接触的传感器元件10施加外力，因此，能够检测被检测物体31的变形。传感器元件10(或10a、10b、……)例如可以通过粘接材料等粘贴于被检测物体31的表面，但不限于此。
被检测物体31例如可以是电池单元，尤其是反复进行充放电来使用的二次电池。在上述情况下，能够检测电池单元的温度及变形(根据情况可以为温度分布及形变分布)，例如温度异常(过热)及异常变形。电池单元(二次电池)的方式没有特别限定，但例如可以是层压型(可以使用任意的电解质，例如凝胶聚合物、电解液等)、罐型(可以包含方形、圆筒形等)等。
本实施方式的物品40也可以包括多个被检测物体31，传感器装置20被配置为与各个被检测物体31接触。例如，本实施方式的物品可以与连接有多个电池单元(单电池)的电池堆栈(组电池)用的电池管理系统(BMS)组合而使用，由此，能够针对多个电池单元分别检测温度及变形(更详细而言是温度分布及形变分布)，能够更加安全且长寿命地使用电池堆栈。
但是，本实施方式的物品不限于将电池单元用作被检测物体的情况。例如，在感应加热烹调机中，可以用于检测载置被加热物(例如锅等)的顶板的温度及外力，由此，能够掌握载置在顶板上的被加热物的大小及温度，不对无用的区域进行加热，能够有效且以适当的温度对被加热物进行烹调。另外，例如在具有加热器功能的马桶座、座垫、垫子、地毯等中，可以用于检测用户所利用的表面部分的温度及外力，由此，能够掌握用户的存在及用户所存在的区域的温度，能够有效且以适当的温度对加热器功能进行控制，另外，在检测到异常变形的情况下，也能够停止加热器功能。另外，例如在装有液体的罐中，可以用于检测与液体接触的内表面的温度及外力(有无来自液体的压力即边界)，由此，能够测量液体的温度及液体表面的位置(液面水平)。
(改变例)
本改变例涉及具有加热器功能的传感器装置、或者具备上述具有加热器功能的传感器装置的传感器系统及物品。在本实施方式中，只要没有特别说明，则实施方式1～5中的说明也可以同样适用于本改变例。
上述的实施方式1～3的传感器装置基于在两个电极之间测定的电阻值，来检测施加到传感器元件的外力及传感器元件被暴露的温度(进而热敏电阻部的温度)。与此相对，本改变例的传感器装置具有加热器功能，并且检测施加到传感器元件的外力。
本改变例的传感器装置除了热敏电阻部是具有正温度系数(PTC)的热敏电阻部(PTC热敏电阻)之外，可以具有与实施方式1～3的传感器装置相同的结构。
即，本改变例的传感器装置可以如以下那样记述：
一种传感器装置，包括基材和配置在该基材上的传感器元件，其中，
该传感器元件包括两个电极和热敏电阻部，该热敏电阻部配置在该两个电极之间，由导电性或半导体的颗粒及有机高分子成分形成，并且具有正温度系数，并且
该传感器元件通过对热敏电阻部应用电流或电压而能够发热，基于在该两个电极之间测定的电阻值，检测施加到该传感器元件的外力。
上述传感器装置能够通过对热敏电阻部应用电流或电压而发热，即，具有加热器功能，并且检测施加到传感器元件的外力。更详细而言，本改变例的传感器装置在未被施加外力的状态(外力F为零的情况)下，示出图11的实线所示的PTC的热敏电阻特性(R-T特性)，但在被施加外力后，电阻值根据该R-T特性(基准特性)而变化，例如可以超过图11的虚线所示的阈值。因此，在电阻值R超过阈值而变化的情况下，能够判断为是因外力F的变动而引起的变化。而且，根据与实施方式1～3中的上述的情况同样的原因，能够将电阻值R中的变化分离为因温度T的变动而引起的变化和因外力F的变动而引起的变化，因此，能够从电阻值R＝f(F，T)分离出外力成分RF＝fF(F)。
本改变例的传感器系统可以如以下那样记述：
一种传感器系统，包括：
本改变例的传感器装置；
控制部，其控制对热敏电阻部应用的电流或电压；
滤波器，其从针对所述传感器元件测定的所述电阻值的电信号提取外力成分；以及
处理部，其基于该外力成分，得到外力的检测结果，
该控制部基于该外力的检测结果，进一步控制向热敏电阻部应用的电流或电压。
根据上述的本改变例的传感器系统，能够使传感器装置作为加热器发挥功能，当在此期间检测到外力时，能够控制加热器功能。
本改变例的物品可以如以下那样记述：
一种物品，包括：
本改变例的传感器装置或传感器系统；以及
被检测物体，
该传感器装置被配置为与该被检测物体接触。
被检测物体例如可以是电池单元，尤其是反复进行充放电而使用的二次电池。在上述情况下，能够检测电池单元的变形(根据情况可以为形变分布)例如异常变形，并且根据加热器功能，对电池单元进行预热，或者在寒冷地区等对电池单元进行加热。
本改变例的物品可以与连接有多个电池单元(单电池)的电池堆栈(组电池)用的电池管理系统(BMS)组合来使用，由此，能够针对多个电池单元分别检测变形(根据情况可以为形变分布)，并且能够对电池单元进行加热(优选控制加热)，能够更加安全且长寿命地使用电池堆栈。
但是，本实施方式的物品不限于将电池单元用作被检测物体的情况。例如在马桶座、座垫、垫子、地毯等中，可以用于在赋予加热器功能的同时检测用户所利用的表面部分的外力，由此，能够控制加热器功能，掌握用户的存在，并且有效且适当地对用户所存在的区域进行加热，另外，在检测到异常变形的情况下，也能够停止加热器功能。
实施例
(实施例1)
本实施例涉及实施方式1的传感器装置(梳形电极)。
在以下的条件下制作出实施方式1中的上述的传感器装置20(梳形电极，参照图1)。在本实施例的传感器装置20中，热敏电阻部5具有负温度系数(NTC)。
基材1的材质：玻璃
基材1的厚度：约0.7mm
电极3a、3b的材质：Ag糊剂烧成体
电极3a、3b的高度h：约10μm
电极3a、3b的宽度w：约50μm
电极3a、3b的电极间距离d1：约50μm
电极3a及3b所形成的长边101：约2.5mm
电极3a及3b所形成的短边102：约1.5mm
热敏电阻部5中的填料7：包含Mn、Ni及Fe(更详细而言为Mn、Ni、Fe及Co)的尖晶石型半导体瓷组成物的粉末
热敏电阻部5中的填料7的平均粒径：约1μm
热敏电阻部5中的有机高分子成分9：酚醛树脂
热敏电阻部5中的填料7的含有比例：约46体积％
热敏电阻部5的厚度tA：约30μm
热敏电阻部5的上表面(被按压面)尺寸：长度4.6mm及宽度3.2mm的矩形
更详细而言，参照图1，如以下那样制作出本实施例的传感器装置20。(关于填料7，参照了国际公开第2017/022373号的记载。)
首先，通过丝网印刷法将包含银颗粒的市售的Ag糊剂(TOYOCHEM公司制的REXALPHA系列)印刷到基材1上，在大气气氛下以130℃进行30分钟的热处理，形成了图1的(a)所示的梳形的电极3a、3b。基材1及电极3a、3b的详细情况如上所述。由此，准备出形成了电极3a、3b的基材1。
另一方面，调制出热敏电阻糊剂。首先，对Mn3O4、NiO、Fe2O3及Co3O4的各粉末以Mn∶Ni∶Fe∶Co的比例为70∶30∶20∶8(mol％)(对应于国际公开第2017/022373号中记载的例28)的组成进行称量，得到原料混合物作为陶瓷素原料。接着，将该原料混合物投入到球磨机中，与由氧化锆构成的粉碎介质一起充分地进行了湿式粉碎。将粉碎后的原料混合物以730℃的温度进行2小时的热处理，得到半导体瓷组成物。将得到的半导体瓷组成物、纯水及直径2mm的圆石子投入到1L的聚乙烯锅(pot)中，通过球磨法以110rpm粉碎了4小时。用筛网将粉碎后的料浆与圆石子分离，使料浆流到热板上而去除水分。进一步通过筛网去除粗粒，将凝聚体破碎而进行了造粒。接着，以80℃的温度干燥24小时，得到半导体瓷组成物的粉末(平均粒径约1μm)。在XRD测定的结果中，该半导体瓷组成物的粉末在与尖晶石型结晶构造的(220)面对应的29°～31°附近具有波峰((220面)的波峰)，该波峰的半值宽度为0.184。由此得到的半导体瓷组成物的粉末是包含Mn、Ni、Fe及Co的尖晶石型半导体瓷组成物的粉末，将其用作填料7。将上述填料7(半导体瓷组成物的粉末)、有机高分子成分9(酚醛树脂)以及溶剂(DPMA：二丙二醇甲醚醋酸酯)在研钵中进行捏炼，得到热敏电阻糊剂。溶剂添加了填料7及有机高分子成分9的合计重量的约25wt％的量。
针对在上述中准备的形成了电极3a、3b的基材1，通过丝网印刷法印刷该热敏电阻糊剂，在大气气氛下以80℃干燥10分钟，之后以150℃进行1小时的热处理，形成了图1的(b)所示的热敏电阻部5。热敏电阻部5的详细情况如上所述。
由此，制作出本实施例的传感器装置20。
然后，在室温环境下，在从本实施例的传感器装置20中的传感器元件10引出的两个电极3a、3b之间流动固定电流，在温度实质上固定的条件下，在0～200秒的期间内，按照固定的时间间隔测定出它们之间的电阻值。该测定期间内的最开始的0～120秒的期间不施加外力，之后每隔10秒反复进行了外力的施加与去除(即，在120～130、140～150、160～170、180～190秒的各期间内施加了外力)。外力的施加及去除通过如下方式实施：利用支承构件来握持由硅橡胶构成的长方体的按压构件(按压面的尺寸：长度8.0mm及宽度5.0mm的矩形)，在大致垂直的方向上向形成在基材1上的传感器元件10的上表面按下按压构件并施加按压力(或者施加载荷)，接着，反方向返回按压构件。
图12示出相对于时间绘制由此测定出的电阻值的变化率而得到的坐标图。根据图12可以理解，与施加了外力(按压力)的期间大致对应地，电阻值以约0.6％的变化率下降，当去除外力后，返回到原来的电阻值附近。因此，确认出本实施例的传感器装置20通过施加外力而改变电阻值。
(实施例2)
本实施例涉及实施方式2的传感器装置(面电极)。
在以下的条件下制作出实施方式2中的上述的传感器装置20(面电极，参照图5)。在本实施例的传感器装置20中，热敏电阻部5具有负温度系数(NTC)。
基材1的材质：PET
基材1的厚度：约0.05mm
电极3c、3d的材质：Ag糊剂烧成体
电极3c、3d的电极间距离d2：约15μm
电极3c、3d的对置部分的长边111：约8mm
电极3c、3d的对置部分的短边112：约5mm
热敏电阻部5中的填料7：Mn、Ni及Fe(更详细而言为包含Mn、Ni、Fe及Co)的尖晶石型半导体瓷组成物的粉末
热敏电阻部5中的填料7的平均粒径：约1μm
热敏电阻部5中的有机高分子成分9：酚醛树脂
热敏电阻部5中的填料7的含有比例：约46体积％
热敏电阻部5的厚度tC：约15μm
热敏电阻部5的上表面(被按压面)尺寸：长度8.0mm及宽度5.0mm的矩形
更详细而言，参照图5，如以下那样制作出本实施例的传感器装置20。
在基材1上，将Ag糊剂印刷为与电极层3d对应的图案，在大气气氛下以130℃进行了30分钟的热处理。接着，将热敏电阻糊剂印刷为与热敏电阻部5对应的图案，在大气气氛下以150℃进行了1小时的热处理。在此之上，将Ag糊剂印刷为与电极层3c对应的图案，在大气气氛下以i30℃进行了30分钟的热处理。使用与实施例1同样的Ag糊剂及热敏电阻糊剂，基材1、电极3c、3d及热敏电阻部5的详细情况如上所述。
由此，制作出本实施例的传感器装置20。
然后，在室温环境下，在从本实施例的传感器装置20中的传感器元件10引出的两个电极3a、3b之间流动固定电流，在温度实质上固定的条件下，在0～约120秒的期间内，按照固定的时间间隔测定出它们之间的电阻值。该测定期间内的最开始的0～15秒的期间不施加外力，之后每隔10秒反复进行了外力的施加与去除(即，在15～25、35～45、55～65、75～85、95～105秒的各期间内施加了外力)。外力的施加及去除通过如下方式实施：利用支承构件来握持与实施例1同样的按压构件，在大致垂直的方向上向形成在基材1上的传感器元件10的上表面按下按压构件并施加按压力(或者施加载荷)，接着，反方向返回按压构件。
图13示出相对于时间绘制由此测定出的电阻值的变化率而得到的坐标图。根据图13可以理解，与施加了外力(按压力)的期间大致对应地，电阻值以约2～1％的变化率显著下降，当去除外力后，返回到原来的电阻值附近。因此，确认出本实施例的传感器装置20通过施加外力而改变电阻值。
(参考例)
本参考例涉及改变例的传感器装置(梳形电极)。
作为改变例中的上述的传感器装置，制作出具有与实施方式1中的上述的传感器装置20(梳形电极，参照图1)同样的结构的传感器装置。但是，在本参考例的传感器装置中，热敏电阻部具有正温度系数(PTC)。作为具有正温度系数(PTC)的材料，能够使用将导电性填料与结晶性树脂材料适当组合而得到的公知的材料，使得示出正温度系数(PTC)。作为该导电性填料，例如能够使用碳、Ni等。另外，作为结晶性树脂材料，例如能够使用聚己内酯、聚醋酸乙烯酯、乙烯醋酸乙烯共聚物树脂、聚乙烯等。
然后，在室温环境下，在从本参考例的传感器装置中的传感器元件引出的两个电极之间流动电流而从传感器元件发热，并且，在0～约120秒的期间内，按照固定的时间间隔测定出这些电极之间的电阻值。该测定期间内的最开始的0～15秒的期间不施加外力，之后每隔10秒反复进行了外力的施加与去除(即，在15～25、35～45、55～65、75～85、95～105秒的各期间内施加了外力)。外力的施加及去除通过如下方式实施：利用支承构件来握持与实施例1同样的按压构件，在大致垂直的方向上向形成在基材1上的传感器元件10的上表面按下按压构件并施加按压力(或者施加载荷)，接着，反方向返回按压构件。
图14示出相对于时间绘制由此测定出的电阻值的变化率而得到的坐标图。根据图14可以理解，与施加了外力(按压力)的期间大致对应地，电阻值以约1～0.5％的变化率上升，当去除外力后，返回到原来的电阻值附近。因此，确认出本参考例的传感器元件通过施加外力而改变电阻值。
产业上的可利用性
本发明的传感器装置以及具备该传感器装置的物品及传感器系统能够用于要求检测外力及温度的各种广泛用途，例如BMS、烹调器具、具有加热器功能的马桶座等、装有液体的罐等等。
本申请主张基于2019年5月31日在日本申请的特愿2019-102308的优先权，通过参照将其全部的记载内容援引到本说明书中。
附图标记说明
1 基材；
3a、3b 电极(梳形电极)；
3c、3d 电极(面电极)；
5 热敏电阻部；
7 导电性或半导体的颗粒(填料)；
9 有机高分子成分；
10、10a、10b、……传感器元件；
20 传感器装置；
21 滤波器；
23 处理部；
25 显示部；
30 传感器系统；
31 被检测物体；
40 物品。

Claims (10)

1.一种传感器装置，包括基材和配置在该基材上的传感器元件，其中，
该传感器元件包括两个电极和热敏电阻部，该热敏电阻部配置在该两个电极之间，并且由导电性或半导体的颗粒及有机高分子成分形成，
并且，该传感器元件基于在该两个电极之间测定的电阻值，检测施加到该传感器元件的外力及该传感器元件被暴露的温度。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，
所述两个电极是梳形电极。
3.根据权利要求1所述的传感器装置，其中，
所述两个电极是面电极。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器装置，其中，
所述热敏电阻部具有负温度系数。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的传感器装置，其中，
所述基材具有可挠性。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的传感器装置，其中，
在所述基材上配置有多个所述传感器元件。
7.根据权利要求6所述的传感器装置，其中，
多个所述传感器元件呈阵列状配置在所述基材上。
8.一种传感器系统，包括：
权利要求1至7中任一项所述的传感器装置；
滤波器，其从针对所述传感器元件测定的所述电阻值的电信号提取外力成分及温度成分；以及
处理部，其基于该外力成分，得到外力的检测结果，并且基于该温度成分，得到温度的检测结果。
9.一种物品，包括：
权利要求1至7中任一项所述的传感器装置或者权利要求8所述的传感器系统；以及
被检测物体，
该传感器装置被配置为与该被检测物体接触。
10.根据权利要求9所述的物品，其中，
所述被检测物体是电池单元。
CN202080029905.5A 2019-05-31 2020-04-16 传感器装置以及具备该传感器装置的传感器系统和物品 Pending CN113728216A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-102308 2019-05-31
JP2019102308 2019-05-31
PCT/JP2020/016746 WO2020241109A1 (ja) 2019-05-31 2020-04-16 センサデバイスならびにこれを備えるセンサシステムおよび物品

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113728216A true CN113728216A (zh) 2021-11-30

Family

ID=73552322

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080029905.5A Pending CN113728216A (zh) 2019-05-31 2020-04-16 传感器装置以及具备该传感器装置的传感器系统和物品

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3978885A4 (zh)
JP (1) JP7120459B2 (zh)
CN (1) CN113728216A (zh)
WO (1) WO2020241109A1 (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0682315A (ja) * 1992-09-01 1994-03-22 Nippondenso Co Ltd サーミスタ式温度センサ
JPH0755607A (ja) * 1993-08-09 1995-03-03 Agency Of Ind Science & Technol 圧力分布測定装置
CN202267563U (zh) * 2011-10-28 2012-06-06 山东昌润科技有限公司 复合型温度压力传感器
KR20160133227A (ko) * 2015-05-12 2016-11-22 세종공업 주식회사 차량용 압력센서
CN107110716A (zh) * 2014-12-18 2017-08-29 霓达株式会社 传感器片
CN107238451A (zh) * 2016-03-28 2017-10-10 精工爱普生株式会社 压力传感器、高度计、电子设备以及移动体
CN107345825A (zh) * 2017-09-06 2017-11-14 中国科学院深圳先进技术研究院 集成检测传感器及触摸感应设备

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3313620C1 (de) * 1983-04-12 1984-10-04 Gerhard Dr.-Ing. 1000 Berlin Lechler Kraftmesseinrichtung
JP2520120Y2 (ja) * 1991-07-31 1996-12-11 アンリツ株式会社 歪・温度センサの異常検出装置
JP2000088670A (ja) * 1998-09-10 2000-03-31 Sony Corp 温度検出用装置及び圧力検出用装置
JP2000111368A (ja) * 1998-10-08 2000-04-18 Nippon Soken Inc 圧力、歪み及び温度の同時測定装置、同時測定方法及び薄膜センサ
DE60038332T2 (de) * 1999-05-27 2009-04-30 Radi Medical Systems Ab Verfahren zur Temperaturkompensation in einem kombinierten Druck- und Temperatursensor
JP4368392B2 (ja) 2007-06-13 2009-11-18 東海ゴム工業株式会社 変形センサシステム
JP5462711B2 (ja) 2010-05-21 2014-04-02 古河電池株式会社 組電池モジュール
JP5583041B2 (ja) * 2011-02-04 2014-09-03 三菱重工業株式会社 電池モジュール
KR20140128395A (ko) * 2012-01-30 2014-11-05 피에스티 센서스 (피티와이) 리미티드 플렉시블 온도 및 스트레인 센서들
US9625341B2 (en) * 2012-03-26 2017-04-18 Technion Research & Development Foundation Limited Platform unit for combined sensing of pressure, temperature and humidity
JP6579194B2 (ja) * 2015-07-31 2019-09-25 株式会社村田製作所 温度センサ
WO2017037117A1 (en) * 2015-08-31 2017-03-09 Koninklijke Philips N.V. Electroactive polymer sensors and sensing methods
WO2018013899A1 (en) 2016-07-14 2018-01-18 Zetec, Inc. Tube sheet inspection robot
WO2018138993A1 (ja) * 2017-01-30 2018-08-02 株式会社村田製作所 温度センサ
JP6748020B2 (ja) * 2017-04-10 2020-08-26 ニッタ株式会社 判定システム及び判定プログラム
JP2019102308A (ja) 2017-12-04 2019-06-24 株式会社豊田自動織機 正極活物質

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0682315A (ja) * 1992-09-01 1994-03-22 Nippondenso Co Ltd サーミスタ式温度センサ
JPH0755607A (ja) * 1993-08-09 1995-03-03 Agency Of Ind Science & Technol 圧力分布測定装置
CN202267563U (zh) * 2011-10-28 2012-06-06 山东昌润科技有限公司 复合型温度压力传感器
CN107110716A (zh) * 2014-12-18 2017-08-29 霓达株式会社 传感器片
KR20160133227A (ko) * 2015-05-12 2016-11-22 세종공업 주식회사 차량용 압력센서
CN107238451A (zh) * 2016-03-28 2017-10-10 精工爱普生株式会社 压力传感器、高度计、电子设备以及移动体
CN107345825A (zh) * 2017-09-06 2017-11-14 中国科学院深圳先进技术研究院 集成检测传感器及触摸感应设备

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
谢娜 等: "三维柔性触觉/热觉传感器设计与仿真", 《传感器与微系统》, pages 106 - 107 *

Also Published As

Publication number Publication date
EP3978885A4 (en) 2023-07-26
JPWO2020241109A1 (zh) 2020-12-03
JP7120459B2 (ja) 2022-08-17
EP3978885A1 (en) 2022-04-06
WO2020241109A1 (ja) 2020-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2000025325A1 (en) Distributed sensor
US4780598A (en) Composite circuit protection devices
US9391348B2 (en) Electrochemical cell of an accumulator
CN102749092A (zh) 用于智能机器人人工敏感皮肤的柔性复合式阵列传感器
US8835818B2 (en) Self-regulating heater
JP2009503867A (ja) 櫛歯状の力スイッチ及びセンサー
LU92930B1 (en) Internal battery heating unit with thin-printed foil
WO2016098905A1 (ja) センサシート
JP5928859B1 (ja) センサシート
JP2008198407A (ja) 面状発熱体
KR20150004328A (ko) 터치 감지 센서 및 그러한 센서를 제조하는 방법
CN111516338B (zh) 一种双层高分子基电响应形状记忆材料及其制备方法
CN113728216A (zh) 传感器装置以及具备该传感器装置的传感器系统和物品
JP5092873B2 (ja) 面状温度検出センサ
US10424952B2 (en) Bistage temperature device using positive temperature coefficient material
US9341521B2 (en) Composite material for temperature measurement, temperature sensor comprising the composite material, and method for producing the composite material and the temperature sensor
CN203070853U (zh) 热敏电阻阵列及温度传感器
JP3914899B2 (ja) Ｐｔｃサーミスタ素体及びｐｔｃサーミスタ並びにｐｔｃサーミスタ素体の製造方法及びｐｔｃサーミスタの製造方法
CN113382489A (zh) 具有稳定功率和自限制特性的pptc加热器和材料
JP2017075854A (ja) 感温素子
JP2021131221A (ja) 電気暖房マット
JP2021164395A (ja) ゲルセンサー
Grosch et al. Device optimization and application study of low cost printed temperature sensor for mobile and stationary battery based Energy Storage Systems
JP2012208038A (ja) 感圧抵抗部材および感圧センサ
TWI251076B (en) Temperature sensor

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211130