JPH03189526A

JPH03189526A - サーモパイル

Info

Publication number: JPH03189526A
Application number: JP1328343A
Authority: JP
Inventors: Michio Nemoto; 根本　道夫; Akihiro Enomoto; 榎本　明宏
Original assignee: Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1991-08-19

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、人体の検出あるいは非接触温度検出に用いら
れる赤外線を検知するサーモパイルに関する。

［従来の技術］第４図（ａ）、（ｂ）は従来のサーモパイルの構成を示
す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。第４
図（ａ）、（ｂ）において、有機フィルム１０１　（１
０μｍ前後の厚みのポリエステル、ポリイミドフィルム
が用いられる）の上に蒸着あるいはスパッタ等の手段に
より薄膜熱電対素子パターン１０２が形成されており、
この有機フィルム１０１はヒートシンク基板１０４に固
定されている。

ヒートシンク基板１０４の中央部には中央穴１４１が設
けられており、前記薄膜熱電対素子パターンの温接点部
１２１は中空穴１４１の内側にセットされており、一方
冷接点部１２２は中空穴１４１の外側に配置されており
、冷接点部１２２の温度は、はぼヒートシンク基板１０
４の温度に保持されている。

ヒートシンク基板１０４の材質は通常絶縁性をもったア
ルミナ（ＡＩ。０．）が一般に用いられる。

前記温接点部１２１の円周領域を含む形にて絶縁層１０
６（ポリイミドのコーティング層あるいは５ｉｎ２層）
が形成され、その上に赤外線吸収層１０７が形成されて
いる。赤外線吸収層１０７は一般に全黒が用いられる。

前記サーモパイルの動作原理は以下のごとくである。

被測定対象物からの赤外線が赤外線吸収部１０７に入射
すると赤外線吸収部１０７の温度が上昇し、絶縁層１０
６を通して薄膜熱電対素子パターン１０２の温接点部１
２１の温度が上昇し、温度Ｔ２となり冷接点部の温度Ｔ
１との温度差ΔＴ−Ｔ２−Ｔ、が生じ、これにより、熱
電対一対当りの熱起電力×対数×温度差ΔＴの出力電圧
が両端子１３１，１３２間に発生して、赤外線の入射パ
ワーを検知し、これを被測定対象物の温度へ換算する。

ここで特に、非接触温度検出の場合には、冷接点部１２
２の温度Ｔ、が基準となり、この温度を補償することが
必要であるが、従来は第４図に示すごとくヒートシンク
基板１０４の近傍に温度検出素子１０８を固定して、そ
の周辺の温度を検知していた。温度検出素子１０８は通
常サーミスタ素子あるいはダイオード等を用いる。

〔発明が解決しようとする課題］上記した温度補償方法に関して、以下に列記するような
欠点を有する。

■温度検出素子１０８はヒートシンク基板１０４の冷接
点部１２２領域から離れて設置されているため、冷接点
部１２２の温度を正確には検知しておらず、非接触温度
検出の場合の測定誤差の原因となっていた。

■温度検出素子１０８を設置するために新たにその分の
スペースが必要となる。

■部品点数として、温度検出素子１０８が追加となるこ
とにより部品点数及び部品費が増加する。

そこで、本発明の技術的課題は、従来の欠点を改善し、
従来よりも正確に熱電対の冷接点部の温度を検出するこ
とを可能とし、しかも部品点数を減らして低コスト化し
たサーモパイルを提供することにある。

［課題を解決するための手段コ本発明によれば、冷接点部と温接点部とを有する薄膜熱
電対素子パターンを表面に形成した有機フィルムをヒー
トシンク基板に接合したサーモ、＜イルにおいて、前記
ヒートシンク基板は感温度特性を有する材料で構成し、
前記ヒートシンク基板に一対の引き出し電極を設けたこ
とを特徴とし、前記一対の引き出し電極間の電気特性に
より、前記熱電対素子パターンの冷接点部の温度補償を
行えるようにしたサーモパイルが得られる。

本発明によれば、前記サーモパイルにおいて、前記ヒー
トシンク基板は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを含むことを
特徴とするサーモパイルが得られる。

本発明によれば、前記サーモパイルにおいて、前記ヒー
トシンク板は、負抵抗温度係数を有する（ＮＴＣ）サー
ミスタを含むことを特徴とするサーモパイルが得られる
。

即ち、本発明は薄膜熱電対素子パターンを形成した有機
フィルムを感温特性を有するヒートシンク基板の上に接
合し、前記ヒートシンク基板に形成された電極部から取
り出す電気特性を用いて、熱雷対の冷接点部の温度補償
を行うものである。

［実施例］以下に、本発明の実施例について説明する。

第１図（ａ）及び（ｂ）は、本発明によるサーモパイル
の一実施例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面
図である。

第１図（ａ）及び（ｂ）において、ポリエステル、ある
いはポリイミド等の有機フィルム１上にＳｂ、Ｂｉ等の
薄膜熱電対素子パターン２が蒸着あるいは、スパッタ等
の手段で形成されている。

前記薄膜熱電対素子パターン２の温接点部２１の円周部
を覆う領域にて絶縁コーティング層６が形成され、その
上に赤外線吸収層６（通常、全黒が用いられる）が形成
されている。

有機フィルム１は、ヒートシンク基板４の上に接合され
ており、ヒートシンク基板４は、本発明の実施例では感
温特性を有する材料により形成されている。更に、ヒー
トシンク基板４の外径は有機フィルム１の外径よりも大
としており、周辺部の相対向する位置で、有機フィルム
１の外側部に第１図（ａ）及び（ｂ）に示すごとく電極
５１゜５２が形成されている。

一方、ヒートシンク基板４の中央部には中空穴４１が設
けられ、その内径寸法は温接点部２１が中空穴４１の内
側に、冷接点部２２が中空穴４１の外側でヒートシンク
基板４の領域に入るように設計されている。

次に、本発明の実施例に係るサーモパイルの動作原理に
ついて説明する。

本発明の実施例に係るサーモパイルは、先にのべた従来
例と同様に被測定対象物からの赤外線が赤外線吸収体７
に入射し、その部分の温度を上昇させ、熱電対素子パタ
ーン２の温接点部２１の温度が上昇し温度Ｔ２となり、
一方冷接点部２２の温度は、ヒートシンク基板４の温度
に保持されて温度Ｔ＋（はぼ周囲温度に近い）であり、
先の温度差ΔＴ−Ｔ２−Ｔ、に相当する熱起電力が端子
３１．３２間に発生する。

ここで、本発明の実施例を、感温特性を有するヒートシ
ンク基板４の材料として、その内部抵抗値Ｒが温度によ
り変化するＭ　ｎ　−Ｚ　ｎ系フェライトを用いた例を
挙げ説明する。

第２図は、本発明の実施例に係るサーモパイルにおいて
、ヒートシンク板をＭ　ｎ　−Ｚ　ｎ系フェライトを用
いた場合の、ヒートシンク基板４の電極５１．５２をリ
ード端子とし、この端子間の抵抗値と温度Ｔとの関係を
示す図である。第２図において、抵抗値Ｒは温度Ｔの増
加により単調に減少する（負抵抗温度係数を有する）。

第３図は本発明の実施例に係るサーモパイルの温度検出
回路の構成を示すブロック図である。

この図において、サーモパイル３３により測定された電
極３１．３２間の熱起電力は、増幅されるとともに、こ
の測定回路と並列に設けられたヒートシンク基板の電極
５１．５２を２端子とした場合の、端子間の抵抗Ｒ３５
が温度補償回路３６を通って接続されて、補正された出
力電圧となる。

ここで、本発明の実施例によるサーモパイルは、従来の
サーモパイルに比して下記のような利点を何する。

従来は、ヒートシンク基板１０４と温度検出素子１０８
が離れているためその間に温度差があり、正確な冷接点
部の温度検出が出来なかったが、本発明の実施例では、
ヒートシンク基板４そのものの温度を検出しているため
、冷接点部２２の正確な温度検出が可能であり、非接触
温度検出の精度が従来よりも改善される。

ヒートシンク基板４自体に感温特性を持たせているので
、従来のごとく新たに温度検出素子を追加する必要がな
く、従って、部品点数が従来よりも少なく、部品費の点
で従来よりも有利である。

第１図の例のごとく、ヒートシンク基板４に電極を５１
．５２のごとく取出すことにより、冷接点部２２の対数
のほぼ平均温度を電極５１．５２から取り出すことがで
きる。これは従来の第４図の例では、実現できなかった
ことである。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、従来の欠点を改
善し、従来よりも正確に熱電対の冷接点部の温度を検出
することを可能とし、しかも部品点数を減らして低コス
ト化したサーモパイルを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）及び（ｂ）は本発明によるサーモパイルの
一実施例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図
である。第２図は本発明の実施例によるヒートシンク基板の感温
特性を示す図、第３図は本発明の実施例に係るサーモパ
イルの温度検出回路の構成を示すブロック図、第４図（
ａ）及び（ｂ）は従来のサーモパイルの一例を示す図で
、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。図中、１・・・有機フィルム、２・・・薄膜熱電対素子
パターン、４・・・感温特性を有するヒートシンク基板
、６・・・接続コーティング層、７・・・赤外線吸収層
、２１・・・熱電対の温接点部、２２・・・熱電対の冷
接点部、３１．３２・・・熱電対素子パターン出力端子
、４１・・・中空穴、５１．５２・・・電極、１０１・
・・有機フィルム、１０２・・・薄膜熱電対素子パター
ン、１０４・・・ヒートシンク基板、１０６・・・絶縁
コーティング層、１０７・・・赤外線吸収層、１０８・
・・温度検出素子、１２１・・・熱電対の温接点部、１
２２・・・熱電対の冷接点部、１３１，１３２・・・熱
電対のパターン出力端子、１４１・・・中空穴。第図第図赤外線４ヒートシンク基板赤外線

Claims

【特許請求の範囲】１、冷接点部と温接点部とを有する薄膜熱電対素子パタ
ーンを表面に形成した有機フィルムをヒートシンク基板
に接合したサーモパイルにおいて、前記ヒートシンク基
板は感温度特性を有する材料で構成し、前記ヒートシンク基板に一対の引き出し電極を設けたこ
とを特徴とし、前記一対の引き出し電極間の電気特性により、前記熱電
対素子パターンの冷接点部の温度補償を行えるようにし
たサーモパイル。２、第１の請求項記載のサーモパイルにおいて、前記ヒ
ートシンク基板は、Ｍｎ−Ｚｎ系フェライトを含むこと
を特徴とするサーモパイル。３、第１の請求項記載のサーモパイルにおいて、前記ヒ
ートシンク板は、ＮＴＣサーミスタを含むことを特徴と
するサーモパイル。