JP6230334B2 - 温度センサ - Google Patents
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Description
請求項2記載の温度センサによると、カンチレバーのたわみ変形に応じて圧電素子が圧電効果による起電力を発生させるので、当該起電力を検出することで温度変化量を計測することができる。つまり、請求項2記載の温度センサによると、圧電素子を用いることで、温度変化量を電気信号として出力できるとともに、温度測定に際しての電力消費を極力抑えることが可能となる。
請求項3記載の温度センサによると、カンチレバーが仕切り板の開口部分(つまり、第1の温度室と第2の温度室の境界部分)に設けられているので、一層精確に第1の温度室と第2の温度室の温度差を検出することができる。
請求項4記載の温度センサによると、一層容易に第1の温度室と第2の温度室の温度差形成が実現できる。
「第1実施形態」
(温度センサの全体構成)
図1及び図2に示すように、本実施形態に係る温度センサ1000は、外気温の変化に応じて内部の温度が変化する第1の温度室200と、外気温の変化に追従せずに内部の温度が一定の第2の温度室300と、第1の温度室200と第2の温度室300の間に設けられた仕切り板400と、仕切り板400の上部に配設された電極500及び圧力センサ部100と、を備え、第1の温度室200及び第2の温度室300の内部に流体(空気)が密閉された構造からなる。
電極500は、仕切り板400上面に設けられ、一部が外部へ露出するように配置された電極であり、後述する圧力センサ部100と電気的に接続される。
圧力センサ部100は、図2に示すように、例えば、圧力センサの基部であるセンサフレーム10と、センサフレーム10の上部に基端側が支持されたカンチレバー15と、カンチレバー15の上部に配置された圧電体30と、カンチレバー15と貫通孔410の周縁との間に形成された間隙であり、第1の温度室200と第2の温度室300との間で内部流体を流通させるギャップ20と、を備えている。
具体的には、センサフレーム10は、シリコン支持層11及びシリコン酸化膜12から構成され、貫通孔410に沿った孔を切り出した形状からなる。
次いで、上述の温度センサ1000による測温時の動作について、図3を用いて説明する。ここで、第1の温度室200の内部温度/内圧をT1/P1,第2の温度室200の内部温度/内圧をT2/P2,外気の温度をTO、とする。また、測温時において外気の温度TOは、時間経過とともにTL→TH(TL<TH)へと変化していくものとする。
次いで、本発明の第2実施形態に係る温度センサ1100について、図4〜図5を用いて説明する。なお、温度センサ1100の各部構成について、第1実施形態に係る温度センサ1000と同一構成については、同一の符号を付してその説明を省略する。
第4の温度室200bは、樹脂表面に例えば、アルミニウムといった金属が成膜された材料やセラミック材など、内外を熱的に絶縁可能な材料を用いて形成され、外気温の変化に追従せずに内部の温度を一定に保つ。
分離壁610,620は、樹脂材やセラミック材を用いて構成され、第3の温度室200aと第4の温度室200bの内部とを熱的に絶縁する。
次いで、上述の温度センサ1100による測温時の動作について、図5を用いて説明する。ここで、第2の温度室300の内部温度/内圧をT2/P2,第3の温度室200aの内部温度/内圧をT3/P3,第4の温度室の内部温度/内圧をT4/P4、外気の温度をTO、とする。また、測温時において外気の温度TOは、時間経過とともにTL→TM1→TM2→TH(TL<TM1<TM2<TH)へと変化していくものとする。さらに、弁部材650の開弁圧Pthは、図5(B)に示される、PM1−PLよりも大きくPM2−PLよりも小さい値とする。
10
11 シリコン支持層
12 シリコン酸化膜
13 シリコン活性層
14 SOI基板
15 カンチレバー
20 ギャップ(間隙)
100 圧力センサ部
200 第1の温度室
200a 第3の温度室
200b 第4の温度室
300 第2の温度室
400 仕切り板
410 貫通孔(開口)
500 電極
600 分離部
610,620 分離壁
650 弁部材
Claims (4)
- 内部の温度が外部の温度変化に応じて変化する第1の温度室と、
前記第1の温度室と仕切り板を介して連接され、内部の温度が外部の温度変化に追従しない第2の温度室と、
を備え、
前記仕切り板は、前記第1の温度室と前記第2の温度室とを熱的に絶縁し、
前記仕切り板に配置され、前記第1の温度室と前記第2の温度室との圧力差に応じてたわみ変形するカンチレバーと、前記第1の温度室と第2の温度室との間で流体を流通させる間隙と、を含み、前記カンチレバーの上部に配置された圧電体を有し前記外部の温度変化に応じて前記圧電体から出力される起電力を検出する検出部を有することを特徴とする温度センサ。 - 前記仕切り板は、一部に開口を有し、
前記カンチレバーは、前記開口の縁部に一端が固定され他端が自由端からなり、前記間隙を除く前記開口を閉塞するように配置されることを特徴とする請求項1に記載の温度センサ。 - 前記第1の温度室は枠体が伝熱材からなり、前記第2の温度室は枠体が断熱材からなることを特徴とする請求項1又は2に記載の温度センサ。
- 前記第1の温度室は、
枠体が伝熱材からなる第3の温度室と、
枠体が断熱材からなり、仕切り板を介して第2の温度室と連接された第4の温度室と、
前記第3の温度室と前記第4の温度室とを分離し当該第3の温度室と第4の温度室とを熱的に絶縁する分離壁と、
前記分離壁に設けられ、前記第3の温度室と前記第4の温度室との圧力差が予め定めた閾値を超えた場合に開弁して前記第3の温度室と前記第4の温度室との間で流体を流通させる前記間隙よりも大きな口径からなる弁部材と、を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の温度センサ。
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