JPH03279826A - 温度検出装置 - Google Patents

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、白金温度抵抗体等の金属薄膜を測温体として
用いた温度検出装置に関するものであり、特にレース車
等のタイヤ異常を検知するためのタイヤ表面温度検出に
用いられる温度検出装置の構造の改良に関するものであ
る。

（従来の技術） 自動車の走行中にバンク等によってタイヤの空気圧か減
少するとタイヤの表面温度か異常上昇する。かかる点に
鑑み、例えば本出願人によって出願された特願平１−５
３５１４号出願に記載されている様に、温度センサを用
いてタイヤの表面温度をＭ」定し、その測定値からタイ
ヤの表面温度の異常上昇を検出し、それによってタイヤ
異常、即ちバンク等の空気圧の異常によるタイヤバース
トの危険性等を検知することが考えられている。

上述したようなタイヤの表面温度を横用する温度センサ
は、タイヤ付近の車体の一部に取り付は得るよう小型で
なければならす、またタイヤからの放射熱を空気層を介
して正確かつ応答性良く検出することができるものでな
ければならない。この様な放射熱温度検出センサとして
は、構造的に強固な基板上に低熱伝導率層であるガラス
層、測温層および放射熱吸収用の黒色層をこの順に形成
した３層構造のものが、本願出願人により出願された特
願平１−５３５１４号出願の明細書に記載されている。

このセンサはタイヤ等の表面からの放射熱を表面層であ
る黒色層で吸収し、この黒色層の温度上昇によりその下
部層である測温層の温度を上昇せしめ、この温度上昇に
より変化する測温層の抵抗値変化をモニタして上記タイ
ヤ等の表面温度を検出するものである。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述したような構造の温度検出センサにおい
て検出感度と応答速度の向上を図るには黒色層および測
温層の実質的熱容量を小さくすることが必要である。こ
れらの層の実質的熱容量を小さくするためにはこれらの
層と基板との間を極力断熱して基板を伝わって逃げる熱
量を少なくする必要がある。そこで上述した放射熱温度
センサでは低熱伝導率のガラス層を測温層と基板との間
に介在させて断熱効果を得るようにしている。しかしな
がら、この様な構成では断熱層の熱伝導率を低くできた
としてもガラス固有の熱伝導率までであることから上記
実質的熱容量の低下には限界がある。また、上記測温層
の厚みは熱容量の低下という点から考えるとできるたけ
薄い方が好ましいが、断熱性の点から厚膜とされるガラ
ス層はその表面粗さが大きくなってＬ２まい、この上に
均一な測温層を形成するためにはどうしてもこの測温層
を厚膜とせざるを得ず、結局測温層の熱容量を大幅にに
低下させることは難しい。

本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
であり、測温層の実質的熱容量を低下せしめて、検出感
度と応答速度の向上を図り得る温度検出装置を提供する
ことを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明の温度検出装置は、ガラス薄板上に測温層と赤外
線吸収層をこの順に積層してなる温度検出部をリードフ
レームを用いて基板上に支持し、この温度検出部と基板
との間に空気層を形成するように構成したことを特徴と
するものである。

（作　　用） 上記構成によれば、リードフレームを用いて基板上に温
度検出部を支持することにより、温度検出部と基板との
間に空気層を形成している。空気の熱伝導率はガラスの
熱伝導率に比し１／４０程度であり、これによって従来
の技術に比べ温度検出部と基板との断熱効果を大幅に向
上させることかでき、この温度検出部の実質的熱容量の
低下を図ることができる。

さらに、空気層により断熱効果を得るようにしているか
ら、温度検出部のガラス薄板は測温層を積層せしめる役
目のみはだせばよく、したがってこのガラス薄板を薄い
ものとしその表面の粗さを小さいものとすることかでき
ることから、測温層を従来よりも大幅に薄くしても層と
しての均一性を保つことができる。すなわち、例えば従
来の技術によっては１０μｍ程度の厚さを要していたが
、本発明のものによれば０．３μｍ程度の厚さでも充分
であり、したがってこの測温層が薄くなった分だけその
熱容量を低下させることができる。

（実　施　例） 以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

第１図は本発明の実施例に係る温度検出装置を示す概略
図である。この温度検出装置はガラス薄板１上に測温層
２と黒色層３とを積層してなる温度検出部を構造基板４
上にリードフレーム５を用いて支持し、この温度検出部
と構造基板４との間に空気層６を形成してなるものであ
る。

上記ガラス薄板１．＃Ｉ温層２および黒色層３の厚みは
各々３００μｍ程度、０．３μｍ程度および１〜３μｍ
程度に形成されている。また上記ガラス薄板１と基板４
との間に形成される空気層６の厚みは３００〜５００μ
ｍ程度の厚さに形成されている。

構造基板４は０．６　ｔｔｕｎ程度の厚さに形成されて
いる。

また、上記測温層２は抵抗温度係数（Ｔ　ＣＲ）の高い
金属薄膜からなり、白金（Ｐｔ　）あるいはニッケル（
Ｎ１）等の金属をスパッタリング法や真空蒸着法を用い
て成膜してなるものである。さらに、上記黒色層３は被
測温体からの放射熱を効率良く吸収するための黒色の膜
で炭化シリコン（Ｓｉ　Ｃ）　、黒色塗料等により形成
する。

次に、この温度検出装置の作製手法について説明する。

まず、ガラス薄板１を金属製のリードフレーム５で挾み
こむようにし、このリードフレーム５の脚部を構造基板
４上に接着させる。このときガラス薄板１と構造基板４
との間に３００〜５００μｍ程度の空気層６が形成され
るようにリードフレーム５の形状を予め定めておく。な
お、この構造基板４の上面には銀（Ａｇ　）や銀パラジ
ウム（Ａｇ／Ｐｄ）等の金属厚膜からなる導体厚膜７を
形成しておく。したがってリードフレーム５は導体厚膜
７と接着されることとなり、この接着はハンダ等を用い
て行なわれる。なお、構造基板４としてはアルミナ（Ａ
Ｊｚ　０３　）基板等が用いられる。

次に、本実施例装置により温度を検出する様子を説明す
る。まず、被測温体からの放射熱は黒色層３に吸収され
、これにより黒色層３の温度が上昇する。この黒色層３
の温度上昇によりこの黒色層３の下部に位置する測温層
２の温度も上昇し、これに伴ない測温層２の電気抵抗値
が変化する。

放射熱強度は被測温体の表面温度の関数であるため、結
局測温層２の電気抵抗値をモニタすることで被測温体の
表面温度を検出することができる。

また、空気層６は温度検出部と構造基板４との断熱を図
るために設けられており、ガラス薄板１を直接構造基板
４上に接触させた場合よりもその断熱効果を大幅に高め
ることができる。これにより温度検出部の実質的熱容量
を小さくすることができ装置の検出感度と応答速度を向
上させることができる。また、上記空気層６に断熱機能
をもたせていることから、ガラス薄板１は測温層２およ
び黒色層３を支持できる程度の厚さとすればよく、した
がってそのガラス薄板１の表面粗さを小さくすることが
できることから、この上に形成する測温層２も薄く形成
することができる。したがって測温層２自体の熱容量を
小さくすることができる。

さらに、温度検出部のファインパターン化か可能となり
温度検出部の面積を小さくすることかでき、また、温度
検出部の小型化により温度検出装置全体の小型化を図る
ことができる。

また、上述したリードフレーム５は温度検出部を構造基
板４上に支持するものであるが、導電性を有することか
ら測温層２と、導体厚膜７上に形成された回路パターン
とを電気的に接続する機能も有している。リードフレー
ム５にこのような電気的接続機能をもたせることにより
製造工程を部品化することができる。

次に第２図および第３図を用いて被測温体からの放射熱
を集束する光学的集光手段について説明する。本実施例
装置のように一般に放射熱吸収面が小さいものでは、検
出感度、精度を高めるため、より広い範囲からの放射熱
をこの吸収面上に集束する必要がある。放射熱は赤外線
として放出されているので光学的に集束することが可能
である。

第２図は赤外線を凸レンズ８を用いて温度検出装置９の
黒色層３上に集光せしめる集光器の一例を示すものであ
り、第３図は凸レンズ８の代わりに凹面鏡１０および凸
面鏡１１を用いた集光器の一例を示すものである。なお
、上述したような温度検出装置では、その表面からの放
熱を一定とするため、その表面に当たる風等の影響をな
くするようカバーを設ける等の配慮をすることが望まし
い。したかって、第２図に示す集光器では凸レンズ８に
カバーの機能をもたせており、また第３図に示す集光器
では凹面鏡１０の上部にカバーガラス】２を装着するよ
うにしている。なお、これら凸レンズ８やカバーガラス
１２は赤外線領域の光透過率か高い材料で形成すること
か望ましく、例えばゲルマニウム（Ｇｅ　）　、蛍石（
Ｃａ　Ｆ２　）あるいはポリエチレン等であることが望
ましい。

なお、本発明の温度検出装置としては上述した実施例の
ものに限られるものではなく種々の変更が可能であり、
例えばリードフレーム５と温度検出部全体を把持するよ
うな形状とすることも可能である。また、各層の厚みと
しても上述した実ノ例のものに限られるものではなく、
状況に応じ適切な値を選択すればよい。

なお、温度検出という機能からみれば構造基］は不必要
とも考えられるが、上述したガラス薄１１はその厚みが
薄く、装置を車載してタイヤのミ面温度検出用に使用す
る場合等の苛酷な状況下゛はガラス薄板のみで検出装置
を形成したのでは（造的強度が不足する。したがってア
ルミナ基板Ｃような構造基板に支持させることにより強
度を１保することが望ましい。

なお、本発明の温度検出装置は、車のタイヤと表面温度
測定用として特に適しているが、その子種々の温度検出
に利用することが可能である。

（発明の効果） 以上説明したように本発明の温度検出装置に。

れば、温度検出部と基板との間に空気層を設はシことに
より断熱効果を高め、また測温部自体のμみを薄くする
ことを可能としている。これ・によ叱測温層の実質的熱
容量の低下を図ることができ、検出感度、応答速度の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る温度検出装置を示す概
略図、第２図および第３図は温度検出装置上に赤外線を
集光する集光器を示す概略図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ガラス薄板上に、金属薄膜からなる測温層および赤外線
   吸収層をこの順に積層してなる温度検出部と、 該温度検出部を空気層を介して基板上に支持するリード
   フレームとからなることを特徴とする温度検出装置。