JP2009264804A - 面状温度検出センサ - Google Patents

Abstract

【課題】温度検出精度および温度検出速度を向上した面状温度検出センサを実現する。
【解決手段】面状温度検出センサ１０は、検出側基板１１、非検出側基板１２および側壁１３からなる平板状の筐体を有する。筐体内部には、複数のサーミスタ素子ＴＨが、検出面１１１側から見て所定間隔で二次元配列状態で設置されている。各サーミスタ素子ＴＨは対向する二側面に外部電極が形成されるチップ状素子である。そして、各サーミスタ素子ＴＨは２つの外部電極を結ぶ方向が検出面１１１に対して垂直となるように設置され、パターン電極１４，１５により直列接続される。これらサーミスタ素子ＴＨ間は、サーミスタ素子ＴＨよりも熱伝導率が大幅に低い空隙になっている。このような構成とすることで、検出面１１１側からの熱は、相対的に熱伝導率が大幅に低い空隙には伝導せず、熱伝導率の高いサーミスタ素子ＴＨへ伝導する。
【選択図】図１

Description

この発明は、平面領域での温度検出を行う面状温度検出センサに関するものである。

現在、日常生活の中で平面領域での温度検出を必要とする場面が多々ある。その一例として、ＩＨ調理システムが存在する。ＩＨ調理システムでは、電磁誘導の原理による誘導加熱を利用して、コンロ上においた鍋釜等の底面にジュール熱を発生させて調理する。

このようなシステムの場合、載置面上に導電性の異物が存在すると、当該異物が発熱して、局所的に高熱の状態となる。

このような平面での異常な発熱を検出するために、例えば特許文献１では、シート状の導電性ポリマー組成物に電極を形成した構造の面状温度検出センサが開示されている。図１０は従来の面状温度検出センサの概略構成を示す図であり、（Ａ）はシート状導電性ポリマー組成物の対向する両面に電極が形成されている場合を示し、（Ｂ）はシート状導電性ポリマー組成物の一方面に電極が形成されている場合を示す。図１０（Ａ）の面状温度検出センサは層状シート９１０の対向する両面に電極９０１，９０２がパターン形成された構造からなる。検出部９１２は、層状シート９１０とこの層状シート９１０を挟んで対向する電極９０１，９０２とで構成される。一方、図１０（Ｂ）の面状温度検出センサは、層状シート９１０の一方面に電極９０１’，９０２’が所定間隔で離間して形成された構造からなる。検出部９１２’は、層状シート９１０と、電気回路で直接接続されることなく離間された状態で隣り合う電極９０１’，９０２’とで構成される。

これらの構造からなるセンサでは、シート状導電性ポリマー組成物の表面に発熱体が接触すると、この熱が層状シート９１０に伝達し、当該熱により層状シート９１０の抵抗値が変化する。そして、この抵抗値の変化による電極９０１，９０２間や電極９０１’，９０２’間の電圧変化を検出することで温度検出を行う。
特表２００２−５２８８７４号公報

しかしながら、特許文献１の面状温度検出センサでは、層状シート全体が導電性ポリマー組成物により形成されているため、検出部と非検出部とで熱伝導率の差が殆ど無い。このため、検出部と非検出部にほぼ同等に熱が伝導してしまい、発熱源の熱量の略全てを検出部に伝導することができず、発熱部の正確な温度を測定できない。さらに、この構成では、予め定めた特定温度の検出タイミングが、実際に発熱源が特定温度に達したタイミングよりも遅延してしまう。

したがって、本発明の目的は、温度検出精度および温度検出速度を向上した面状温度検出センサを実現することにある。

この発明は、一面を検出面とする平板状の筐体と、該筐体の内部に検出面の側から見て所定パターンで配置され、それぞれが電気的特性の温度依存性に応じて温度検出を行える複数の検出部と、を備えた面状温度検出センサに関するものである。この面状温度検出センサの複数の検出部は、それぞれが個別に形成されたチップ型のサーミスタ素子で構成される。さらに、複数の検出部の間の領域である非検出部は、サーミスタ素子の熱伝導率よりも低い熱伝導率からなる。

この構成では、検出面に発熱体が接触すると、発熱体からの熱は、相対的に熱伝導率の低い非検出部へは殆ど伝導せず、熱伝導率の高いサーミスタ素子へのみ伝導する。これにより、サーミスタ素子には、発熱体からの熱が略そのまま与えられ、当該熱量によりサーミスタ素子の抵抗値が変化する。すなわち、サーミスタ素子の抵抗値が発熱体の温度に応じて正確且つ素早く変化する。

また、この発明の面状温度検出センサのサーミスタ素子は、半導体セラミック素体の対向する二側面に異なる電位に接続される電極が形成されており、対向する電極同士を結ぶ方向が検出面に対して垂直になるように配置されている。

この構成では、サーミスタ素子における検出面側の電極から順にサーミスタ素子へ熱が伝導する。このため、対向する電極間を結ぶ方向に垂直な面内での熱量差（温度差）が、サーミスタ素子の電極面以外の面から熱が与えられた場合よりも小さくなる。これにより、サーミスタ素子は短時間で大きな抵抗変化率が得られるため、高精度な温度検出が可能となる。

また、この発明の面状温度検出センサのサーミスタ素子はＰＴＣ型である。

この構成では、温度の上昇に伴ってＰＴＣ型サーミスタ素子の抵抗値が所定の閾値温度から急激に変化することを利用している。そして、このようなＰＴＣ型サーミスタ素子では、対向する電極間を結ぶ方向に垂直な面内での熱量差すなわち温度差が小さいほど、サーミスタ素子として早く、大きな抵抗変化率が得られる。したがって、ＰＴＣ型サーミスタ素子を用いて、対向する電極同士を結ぶ方向が検出面に対して垂直になるように当該ＰＴＣ型サーミスタ素子を配置することで、より高精度な温度検出が可能となる。

また、この発明の面状温度検出センサのサーミスタ素子は、半導体セラミック素体の対向する二側面に異なる電位に接続される電極が形成されており、対向する電極同士を結ぶ方向が検出面に対して平行になるように配置されている。さらに、サーミスタ素子に接続する接続電極は、検出面側か、該検出面に対向する非検出面側のいずれか一方にのみ形成されている。

この構成では、複数のサーミスタ素子を相互に接続する接続電極が１つの平面上に形成されており、当該平面上の接続電極にサーミスタ素子の対向する二電極を実装する構造となるので、面状温度検出センサの製造が容易になり、低背化できる。

また、この発明の面状温度検出センサの筐体は、検出面側の検出側基板と非検出面の非検出側基板とを備える構造からなる。接続電極は非検出側基板に形成されている。さらに、サーミスタ素子は、サーミスタ素子の熱伝導率と略同じ熱伝導率を有するとともにサーミスタ素子と検出側基板とを常時当接させる弾性係数を有する被覆樹脂部材により被覆されている。

この構成では、被覆樹脂部材により検出側基板とサーミスタ素子とが常時当接しているので、検出側基板および被覆樹脂部材を介して発熱体の熱がサーミスタ素子へ確実に伝導する。

この発明によれば、サーミスタ素子の抵抗値変化が発熱体の温度に対して正確且つ素早く対応するので、検出面に存在する発熱体の温度検出を高精度且つ素早く行うことができる。

本発明の第１の実施形態に係る面状温度検出センサについて図を参照して説明する。
図１（Ａ）は、本実施形態の面状温度検出センサ１０の検出側基板１１を取り除いた状態での検出面１１１側から見た平面図であり、（Ｂ）は面状温度検出センサ１０における（Ａ）のＡ−Ａ’断面に相当する部分を示す側面断面図である。なお、図１では、図の見やすさを考慮して、サーミスタ素子ＴＨは側面図を示し、多数存在する各要素には代表で符番を行っている。

面状温度検出センサ１０は、検出側基板１１、非検出側基板１２、および側壁１３からなる平板状の直方体からなる筐体を有する。検出側基板１１は、熱伝導率がサーミスタ素子ＴＨと略同等の樹脂基板により形成される。検出側基板１１における対向する平板面の一方（図１（Ｂ）の上面）が検出面１１１となり筐体の外方を向く。非検出側基板１２は、熱伝導率がサーミスタ素子ＴＨよりも低い樹脂基板により形成される。側壁１３は、検出側基板１１と非検出側基板１２とが平行に配置されるように、検出側基板１１、非検出側基板１２の周部に沿って形成されている。側壁１３も、非検出側基板１２と同様に、サーミスタ素子ＴＨの熱伝導率よりも低い熱伝導率の樹脂により形成されている。このような構造とすることで、検出側基板１１、非検出側基板１２、および側壁１３により囲まれる筐体内閉空間が形成される。

この筐体内閉空間には、複数のサーミスタ素子ＴＨが、検出面１１１側から見て所定配列パターンで離間して配置されている。これらサーミスタ素子ＴＨは、直方体形状からなり、直方体を形成する６壁面の内の対向する２壁面に外部電極を形成した、いわゆるチップ型サーミスタである。このサーミスタ素子ＴＨとしては、比較的高い熱伝導率を有するＢａＴｉＯ₃系のＰＴＣ型のサーミスタを使用する。そして、サーミスタ素子ＴＨは、外部電極を備える２壁面（以下、外部電極面と称する）を結ぶ方向が検出面１１１と垂直になるように配置される。

具体的なサーミスタ素子ＴＨの配置パターンとして、図１の例であれば、６３個のサーミスタ素子ＴＨが、側壁１３に沿う直交する二方向（図の横方向と縦方向）に沿ってそれぞれ９個、７個となる二次元配列で配置されている。ここで、サーミスタ素子ＴＨの配置間隔は、次式に基づいて設定される。すなわち、配置間隔をＤとし、上述のように配置されたサーミスタ素子ＴＨを検出面１１１側から見た幅寸法をＷとし、サーミスタ素子ＴＨの検出面１１１に垂直な方向の長さをＬとした場合に、
Ｌ×２≧（Ｄ＋Ｗ×２） −（式１）
を満たすように、配置間隔Ｄが設定される。その一例としては、例えば、サーミスタ素子ＴＨが１．６ｍｍ（Ｌ）×０．８ｍｍ（Ｗ１）×０．８ｍｍ（Ｗ２）であった場合に、サーミスタ素子ＴＨを０．８ｍｍ間隔で配置する。

また、具体的な熱伝導率の関係の一例としては、サーミスタ素子ＴＨ及び検出側基板１１の熱伝導率を２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）とした場合に、非検出側基板１２、側壁１３の熱伝導率を１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）に設定する。なお、参考までに空気の熱伝導率は０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。

一方、電気的構造においては、検出側基板１１の筐体内側面１１２にパターン電極１４が形成されており、非検出側基板１２における筐体内側面１２２にパターン電極１５が形成されている。これらパターン電極１４，１５は低電気抵抗値で且つ熱伝導率の高い導体が用いられている。

各サーミスタ素子ＴＨは、一方の外部電極がパターン電極１４に電気的且つ機構的に接続し、他方の外部電極がパターン電極１５に電気的且つ機構的に接続している。このような構造により、複数のサーミスタ素子ＴＨがパターン電極１４，１５により電気的に直列接続される。具体的に図１の例であれば、図１（Ａ）に示す横方向に並ぶ９個のサーミスタ素子ＴＨがパターン電極１４，１５により電気的に直列接続される。これら直列回路の両端には、側壁１３内を介して非検出側基板１２から外部へ露出する外部接続電極１６Ａ、１６Ｂが形成されている。このような直列回路は、図１（Ａ）に示す縦方向と平行に７列配置されている。なお、これら直列回路は、互いに直列接続されてから基準抵抗器へ接続された後に電源へ接続されるか、それぞれに基準抵抗器へ接続された後に電源へ接続される。そして、直列回路の出力電圧を測定することでサーミスタ素子ＴＨの抵抗値変化を検出して、当該抵抗値変化に基づいた温度検出を行う。

このような構造とすることで、面状温度検出センサ１０は、複数のサーミスタ素子ＴＨが温度検出部として筐体内に所定間隔で離間して配置されるとともに、当該複数のサーミスタ素子ＴＨ間が非検出部１００として存在する構造となる。

次に、以上のような構成の面状温度検出センサ１０の温度検出概念について説明する。
図２は、本実施形態の面状温度検出センサ１０の熱伝導状態を示す概念図であり、（Ａ）が本実施形態の構造の場合を示し、（Ｂ）が従来技術の構造の場合を示す。
図２（Ａ）に示すように、本実施形態の構造の場合、発熱体５０が検出面１１１上における２つのサーミスタ素子ＴＨの中間に接触した場合、発熱体５０からの熱は、検出面１１１から検出側基板１１内に伝導し、検出側基板１１内を放射状に伝導していく。検出側基板１１内を伝導した熱は、検出側基板１１の筐体内側面１１２に達すると、実質的媒体が熱伝導率の低い空気である非検出部１００よりも、熱伝導率が高いサーミスタ素子ＴＨへ伝導する。これにより、発熱体５０から面状温度検出センサ１へ伝導する熱の殆ど全てがサーミスタ素子ＴＨへ与えられる。この際、熱は、検出側基板１１内を伝導し、サーミスタ素子ＴＨの外部電極へ導かれ、当該外部電極からサーミスタ素子ＴＨ内に熱伝導する。これにより、サーミスタ素子ＴＨの長さ方向（検出面１１１に垂直な方向）への熱伝導とともに、外部電極面（検出面１１１）に平行な平面上に対しても効率的に熱伝導する。この熱伝導により、サーミスタ素子ＴＨ内部での外部電極面に平行な平面上での温度差が少ない状態で加温される。

一方、図２（Ｂ）に示すように、従来技術の構造の場合、発熱体５０が層状シート９１０上における２つ検出部９１２の中間に接触した場合、発熱体５０からの熱は、層状シート９１０内を放射状に伝導する。この際、層状シート９１０は全体が同じ熱伝導率からなるので、検出部９１２間の非検出部９１３から順に熱が伝導する。このため、検出部９１２へ熱が伝導されるまでの時間が、上述の（Ａ）の場合よりも遅くなる。さらに、検出部９１２と非検出部９１３とが一体であるので、非検出部９１３を介して検出部９１２の検出面に垂直な面側（サーミスタ素子ＴＨに置き換えれば側壁側）から徐々に熱が伝導する。このような伝導により、検出面に平行な平面上での温度差が大きい状態で加温される。

ところで、ＰＴＣ型のサーミスタ素子ＴＨは、図３に示すように素子内温度差により抵抗値が変化する。
図３はＰＴＣ型サーミスタ素子ＰＴＣＴＨの加熱方向による素子内温度分布および抵抗値の変化を概念的に示す図であり、（Ａ）は外部電極側から加熱した場合を示し、（Ｂ）は素子の側壁面から加熱した場合を示す。

図３に示すように、外部電極側から加熱することで、ＰＴＣ型サーミスタ素子ＰＴＣＴＨは、外部電極を介して、外部電極面に平行な平面に対してもムラ無く加熱される。一方で、筐体側壁面から加熱した場合には、外部電極に平行な平面上での加熱がばらつく。このため、外部電極側から加熱した場合の方が、側壁面から加熱する場合よりも、外部電極に平行な平面上での温度バラツキが小さくなる。ここで、ＰＴＣ型サーミスタ素子ＰＴＣＴＨは、対向する外部電極間を結ぶ方向に沿って並行して配置された複数の個別ＰＴＣ型サーミスタＴＨｅが並列接続されたものと等価に考えることができる。このため、（Ａ）に示すように外部電極面に平行な平面上での温度バラツキが少ない状態で加温されることで、並列に並ぶ複数の個別ＰＴＣ型サーミスタＴＨｅの抵抗値が均一して高くなる（Ｒ（Ｌａ））。このため、これらが並列接続された合成抵抗に相当するＰＴＣ型サーミスタ素子ＰＴＣＴＨ全体の抵抗値も高くなる。一方で、（Ｂ）に示すように、外部電極面に平行な平面上での温度バラツキが大きい状態で加温されることで、並列に並ぶ複数の個別ＰＴＣ型サーミスタＴＨｅの抵抗値が高いもの（Ｒ（Ｌａ））と低いもの（Ｒ（ｓｍ））とが存在する。このため、これらが並列接続された合成抵抗に相当するＰＴＣ型サーミスタ素子ＰＴＣＴＨ全体の抵抗値が高くなりにくい。

このように、ＰＴＣ型サーミスタ素子ＰＴＣＴＨは、外部電極面（検出面１１１）に平行な平面上での温度バラツキが小さい状態で加温されるほど、高精度に温度検出できる。したがって、本実施形態の構成を用いることで、ＰＴＣ型のサーミスタ素子ＴＨを用いて高精度に温度検出することができる。

さらに、非検出部１００に熱が伝導せず、検出部に相当するサーミスタ素子ＴＨのみに熱伝導が集中するので、サーミスタ素子ＴＨまでの熱伝導速度も速くなる。これにより、本実施形態の構成を用いることで、温度検出速度を速くすることもできる。

図４（Ａ）は本実施形態（第1の実施形態）およびモニタに用いたサーミスタ素子の時間−温度特性を示す図であり、図４（Ｂ）は本実施形態の構成での時間に対する抵抗変化率および従来技術（モニタ）の構成での時間に対する抵抗変化率を示す。本実験は、図２に示すように発熱体５０をサーミスタ素子ＴＨ間もしくは検出部９１２間に設置し、本実施形態（第1の実施形態）の構成に関しては、検出部であるＰＴＣ型のサーミスタ素子ＴＨの熱伝導率を２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）とし、被検出部１００は空隙とし、熱伝導率を０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）とした。上述の熱伝導率関係を採用し、従来技術に関しては、検出部９１２および非検出部９１３を一体のＰＴＣ型サーミスタ基板とし、熱伝導率を２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）とした場合のものである。

なお、本発明におけるＰＴＣ型サーミスタは、６５℃で室温（２５℃）の抵抗値の１０倍の抵抗値を示すような特性を示すものであり、図４（Ａ）に示されるような、約３２秒で６５℃に達するものを使用した。

そして、図４（Ｂ）は、縦軸に室温抵抗値に対する温度上昇後の抵抗値である抵抗変化率、横軸に時間をとったグラフである。このグラフから分かるように、第１の実施形態の抵抗変化率が１０倍となるのに約３６秒かかっているが、モニタ（従来技術）の場合は約４７秒かかっている。また、見方を変えれば、同じ約３６秒の時点で第１の実施形態の構成であれば抵抗変化率が１０倍となるのに対して、モニタ（従来技術）の場合は約４倍程度である。

このように、本実施形態の構成を用いることで、高速且つ高精度に温度検出する面状温度検出センサを実現することができることが分かる。

なお、上述のサーミスタ素子ＴＨの配置個数および配置パターンは一例であり、仕様に応じて適宜設定すれば良い。この際、上述の（式１）に満たすように配置すればよく、この（式１）の配置とすることが好ましい。

また、面状温度検出センサ１０を構成する各要素の熱伝導率の関係も仕様に応じて適宜設定すればよいが、少なくとも非検出部１００の熱伝導率が検出部であるサーミスタＴＨの熱伝導率の半分以下にするとよい。このような熱伝導率の差を設けることで、サーミスタ素子ＴＨへの熱伝導を効果的に行うことができる。

次に、第２の実施形態に係る面状温度検出センサについて説明する。
図５の（Ａ）は、本実施形態の面状温度検出センサ２０の検出側基板２１を取り除いた状態での検出面側から見た平面図であり、（Ｂ）は面状温度検出センサ２０における（Ａ）のＡ−Ａ’断面に相当する部分を示す側面断面図である。なお、図５でも、図の見やすさを考慮して、サーミスタ素子ＴＨは側面図を示し、多数存在する各要素には代表で符番を行っている。

本実施形態の図５に示す面状温度検出センサ２０は、第１の実施形態の図１に示した面状温度検出センサ１０の非検知部１００が空隙ではなく、樹脂により形成された非検出部２００であり、さらに、非検出側基板と非検出部２００とが同じ樹脂により形成されている。そして、他の構成は、第１の実施形態に示した面状温度検出センサ１０と同じである。すなわち、面状温度検出センサ２０は、平板状の筐体内に検出部であるサーミスタ素子ＴＨが、検出面２１１側から見て二次元配列された構成である。そして、これらサーミスタ素子ＴＨ間の非検出部２００が、サーミスタ素子ＴＨよりも熱伝導率が低い樹脂により充填されている。例えば、上述の第１の実施形態のようにサーミスタ素子ＴＨが熱伝導率２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であれば、非検出側基板１２と同じ１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）に設定している。
このような構造であっても、第１の実施形態と同様に、サーミスタ素子ＴＨへ効果的に熱伝導して、温度検出精度および温度検出速度を向上することができる。

次に、第３の実施形態に係る面状温度検出センサについて説明する。
図６（Ａ）は、本実施形態の面状温度検出センサ３０の検出側基板３１を取り除いた状態での検出面側から見た平面図であり、（Ｂ）は面状温度検出センサ３０における（Ａ）のＡ−Ａ’断面に相当する部分を示す側面断面図である。なお、図６でも、図の見やすさを考慮して、サーミスタ素子ＴＨは側面図を示し、多数存在する各要素には代表で符番を行っている。

本実施形態の図６に示す面状温度検出センサ３０は、上述の第１、第２の実施形態と異なり、サーミスタ素子ＴＨの外部電極面が検出面３１１に対して垂直になるようにサーミスタ素子ＴＨが配置されたものである。

面状温度検出センサ３０は、検出側基板３１、非検出側基板３２、および中間部３３からなる平板状の筐体を有する。

検出側基板３１は、熱伝導率がサーミスタ素子ＴＨと略同等の樹脂基板により形成される。検出側基板３１における対向する平板面の一方（図６（Ｂ）の上面）が検出面３１１となり筐体の外方を向く。非検出側基板３２は、熱伝導率がサーミスタ素子ＴＨよりも低い樹脂基板により形成される。例えば、上述の第１の実施形態のようにサーミスタ素子ＴＨが熱伝導率２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であれば、非検出側基板１２と同じ１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）に設定している。この非検出側基板３２の筐体内側面３２１には、電極パターン３５が形成されており、当該電極パターン３５に対して電気的に接続するように所定間隔でサーミスタ素子ＴＨが実装されている。この際、サーミスタ素子ＴＨは、外部電極面が筐体内側面３２１に垂直になるように、すなわちサーミスタ素子ＴＨの側壁面が筐体内側面３２１と平行になるように実装される。

サーミスタ素子ＴＨの検出側基板３１側の側面は、検出側基板３１の筐体内側面３１２に当接している。そして、サーミスタ素子ＴＨを挟持する検出側基板３１と非検出側基板３２との間で、サーミスタ素子ＴＨが実装されていない領域には、非検出側基板３２と同素材からなる熱伝導率がサーミスタ素子ＴＨよりも低い樹脂が充填されている。

このような構成であっても、サーミスタ素子ＴＨに効果的に熱伝導して、温度検出精度および温度検出速度を向上することができる。

図７は、第１、第２、第３の実施形態の構成と図４（Ｂ）で用いた従来技術（モニタ）の構成とでの時間に対する抵抗変化率を示す図である。なお、第1、第２、第３の実施形態の構成およびモニタの構成に使用したＰＴＣ型サーミスタは、図４（Ａ）で用いたモノと同様の時間−温度特性を有する。この実験結果である図７でも分かるように、上述の第１、第２、第３の実施形態の構成を用いることで、従来技術よりも温度検知精度および温度検知速度を向上することができる。すなわち、第２の実施形態では約３８秒、第３の実施形態では約４１秒で１０倍の抵抗変化率を有する。一方、モニタの場合は、上述のように抵抗変化率が１０倍になるのは約４７秒であるため、本願の第１、第２、第３の実施形態の構成の方が検出速度が早いことが分かる。

なお、本実施形態の説明では、非検出側基板３２に電極パターン３５を形成する例を示したが、検出側基板３１の筐体内側面３１２に電極パターンを設けるようにしてもよい。

次に、第４の実施形態に係る面状温度センサ４０について説明する。
図８（Ａ）は、本実施形態の面状温度検出センサ４０の検出側基板４１を取り除いた状態での検出面４１１側から見た平面図であり、（Ｂ）は面状温度検出センサ４０における（Ａ）のＡ−Ａ’断面に相当する部分を示す側面断面図である。なお、図８でも、図の見やすさを考慮して、サーミスタ素子ＴＨは側面図を示し、多数存在する各要素には代表で符番を行っている。

本実施形態の図８に示す面状温度検出センサ４０は、第３の実施形態の図６に示した面状温度検出センサ３０において筐体内の非検出部３００が樹脂であるのに対して、非検出部４００が空隙であり、且つサーミスタ素子ＴＨが樹脂４１０でモールドされているものである。樹脂４１０は、サーミスタ素子ＴＨと同じ熱伝導率を有する。例えば、上述の第１の実施形態のようにサーミスタ素子ＴＨが熱伝導率２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であれば、樹脂４１０の熱伝導率も同じ２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）に設定する。

このような構成とすることで、非検出部４００が空隙であるので、検出側基板４１からの熱は、非検出部４００に伝導されることなく、樹脂４１０を介してサーミスタ素子ＴＨへ伝導する。

ここで、樹脂４１０は、塗布可能な態様であり、さらに固まった後に所定の弾性力を有する。このような樹脂４１０は、サーミスタ素子ＴＨを非検出側基板４２の筐体内側面４２１に形成された電極パターン４５に対して実装した後に塗布される。そして、樹脂４１０が固まる前に、サーミスタ素子ＴＨの樹脂４１０の塗布面側に、検出側基板４１が設置される。そして、樹脂４１０が固まることで、検出側基板４１とサーミスタ素子ＴＨとが樹脂４１０により接合する。ここで、樹脂４１０に対して、所定の弾性力を有する樹脂を用いることで、検出面側から外力が加わっても検出側基板４１とサーミスタ素子ＴＨとは樹脂４１０により接合し続ける。これにより、比較的容易な作業工程により製造されるとともに、より確実に検出側基板４１からサーミスタ素子ＴＨへ熱伝導することができる。

このように本実施形態の構成を用いることでも、温度検知精度および温度検知速度を向上することができる。さらに、本実施形態の構成を用いることで、面状温度検出センサを比較的容易な工程で製造することができる。

なお、上述の各実施形態では、サーミスタ素子ＴＨを所定数の直列接続した後に外部接続回路に接続し、当該外部接続回路を非検出側基板側から外部へ露出する例を示した。
しかしながら、サーミスタ素子ＴＨ毎に外部接続電極を形成して外部へ露出するようにしてもよい。図９（Ａ）は、サーミスタ素子ＴＨ毎に外部接続電極を形成した態様の面状温度検出センサ５０の側面断面図である。図９（Ａ）に示す面状温度検出センサ５０は、第３の実施形態と同様に、検出面５１１に対して各サーミスタ素子ＴＨの外部電極面が垂直になるようにサーミスタ素子が配置されている。筐体の非検出側基板５２には、一端が非検出面５２１から外部へ露出するように、外部接続電極５６Ａ，５６Ｂがサーミスタ素子ＴＨ毎に形成されている。各外部接続電極５６Ａ，５６Ｂは、対応するサーミスタ素子ＴＨの各外部電極にそれぞれ接続している。この構成とすることで、サーミスタ素子ＴＨ毎の温度検出結果（抵抗値変化）を個別に取得することができる。

また、外部接続回路の露出を非検出面からに限ることなく、側壁から外部へ露出するようにしてもよい。図９（Ｂ）は、外部接続回路を側壁から外部へ露出する態様の面状温度検出センサ６０の側面断面図である。図９（Ｂ）に示す面状温度検出センサ６０は、第３の実施形態と同様に、検出面６１１に対して各サーミスタ素子ＴＨの外部電極面が垂直になるようにサーミスタ素子が配置されている。そして、筐体の対向する２つの側壁面には、それぞれ外部接続電極６６Ａ，６６Ｂが形成されている。外部接続電極６６Ａ，６６Ｂは、複数のサーミスタ素子ＴＨと該複数のサーミスタ素子ＴＨを直列接続するパターン電極６４，６５からなる直列回路の入出力部となる。このような構成を用いることで、検出面に平行な方向への信号出力も可能となる。

また、上述の各実施形態では、サーミスタ素子としてＰＴＣ型のサーミスタ素子を例に示したが、ＮＴＣ型のサーミスタ素子を用いても良い。
また、上述の各実施形態では、非検出部が空隙であったり熱伝導率の低い樹脂を充填した態様を説明したが、非検出部は、電気伝導性が極低く、熱伝導率がサーミスタ素子の半分以下の媒体であれば、上述の作用効果を得ることができる。

第１の実施形態の面状温度検出センサ１０の平面図であり、（Ｂ）は面状温度検出センサ１０の側面断面図である。 第１の実施形態の面状温度検出センサ１の熱伝導状態を概念を示す概念図である。 ＰＴＣ型サーミスタ素子の加熱方向による素子内温度分布および抵抗値の変化を概念的に示す図である。 第１の実施形態の構成と従来技術（モニタ）に用いたサーミスタ素子の時間−温度特性を示す図および第１の実施形態の構成と従来技術（モニタ）の構成とでの時間に対する抵抗変化率を示す図である。 第２の実施形態の面状温度検出センサ２０の平面図であり、（Ｂ）は面状温度検出センサ２０の側面断面図である。 第３の実施形態の面状温度検出センサ３０の平面図であり、（Ｂ）は面状温度検出センサ３０の側面断面図である。 第１、第２、第３の実施形態の構成と従来技術の構成とでの時間に対する抵抗変化率を示す図である。 第４の実施形態の面状温度検出センサ４０の平面図であり、（Ｂ）は面状温度検出センサ４０の側面断面図である。 面状温度検出センサ５０および面状温度検出センサ６０の側面断面図である。 従来の面状温度検出センサの概略構成を示す図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０，５０，６０−面状温度検出センサ、１１，２１，３１，４１，５１，６１−検出側基板、１２，３２，４２−非検出側基板、１３−側壁、１４，１５，３５，４５，５５−パターン電極、１６Ａ，１６Ｂ，２６Ａ，２６Ｂ，３６，４６，５６Ａ，５６Ｂ，６６Ａ，６６Ｂ−外部接続電極、１００、２００，３００，４００，５００，６００−非検出部、１１１，２１１，３１１，４１１，５１１，６１１−検出面

Claims (5)

1. 一面を検出面とする平板状の筐体と、
   該筐体の内部に前記検出面の側から見て所定パターンで配置され、それぞれが電気的特性の温度依存性に応じて温度検出を行える複数の検出部と、
   を備えた面状温度検出センサであって、
   前記複数の検出部は、それぞれが個別に形成されたチップ型のサーミスタ素子であり、
   前記複数の検出部の間の領域である非検出部は、前記サーミスタ素子の熱伝導率よりも低い熱伝導率からなる、面状温度検出センサ。
2. 前記サーミスタ素子は、半導体セラミック素体の対向する二側面に異なる電位に接続される電極が形成されており、対向する電極同士を結ぶ方向が前記検出面に対して垂直になるように配置されている、請求項１に記載の面状温度検出センサ。
3. 前記サーミスタ素子は、ＰＴＣ型である請求項２に記載の面状温度検出センサ。
4. 前記サーミスタ素子は、半導体セラミック素体の対向する二側面に異なる電位に接続される電極が形成されており、対向する電極同士を結ぶ方向が前記検出面に対して平行になるように配置されており、
   前記サーミスタ素子に接続する接続電極が、前記検出面側か該検出面に対向する非検出面側のいずれか一方にのみ形成されている、請求項１に記載の面状温度検出センサ。
5. 前記筐体は、前記検出面側の検出側基板と前記非検出面の非検出側基板とを備え、
   前記接続電極は前記非検出側基板に形成されており、
   前記サーミスタ素子の熱伝導率と略同じ熱伝導率を有するとともに前記サーミスタ素子と前記検出側基板とを常時当接させる弾性係数を有する被覆樹脂部材により、前記サーミスタ素子が被覆されている、請求項４に記載の面状温度検出センサ。

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