温度検出装置
【課題】簡易にかつ的確に温度変化を検出することができるとともに、コストの低減が可能な温度検出装置を提供すること。
【解決手段】計算処理部６２は、信号増幅ＡＤ変換部６１から供給されるＡＤ変換された電圧のデータから温度を求め、求めた温度をメモリ６３に格納する。計算処理部６４は、メモリ６３に格納された温度を監視しており、現在の温度と１秒前の温度を読み出し、±１℃以上変化しているか否かを判断し、±１℃以上変化している場合には、検知部６４に音声、光等による警告を行わせる。
【解決手段】計算処理部６２は、信号増幅ＡＤ変換部６１から供給されるＡＤ変換された電圧のデータから温度を求め、求めた温度をメモリ６３に格納する。計算処理部６４は、メモリ６３に格納された温度を監視しており、現在の温度と１秒前の温度を読み出し、±１℃以上変化しているか否かを判断し、±１℃以上変化している場合には、検知部６４に音声、光等による警告を行わせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば可撓性を有する基板上に薄膜により熱電対を形成した温度センサを用いた温度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属や半導体の基板上に異なる金属の薄膜を形成し、熱電対を構成する技術が知られている（例えば特許文献１）。また、ポリイミド等の可撓性を有する基板上に薄膜で熱電対を形成することにより、省スペース、高速応答を実現した温度センサが知られている（例えば非特許文献１及び非特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９０７３５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】理化工業株式会社 製品型番「ＳＴ−５０／５１Ｓｅｒｉｅｓ」 ２００９年７月発行のカタログ
【非特許文献２】ジオマテック株式会社 製品型番「Ｇ−ＳＴＤ−Ｎ／Ｇ−ＳＴＤ−Ｓ」 ２０１０年３月２３日作成の取扱説明書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
測定対象物の温度変化等の実態によっては、必要十分な精度で温度変化を検出することができれば十分な場合もあり、このような場合に、上述のような従来の温度センサを用いると、性能的には十分である一方、必要以上に製造コストが高くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易にかつ的確に温度変化を検出することができるとともに、製造コストの低減が可能な温度検出装置を提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の目的は、１つの温度センサ内に複数の熱電対を設け、被測定物の複数の場所の温度を測定することができる温度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記課題を解決するための本発明の温度測定装置は、可撓性を有する基板上の長手方向に沿って形成され、各々異なる金属からなり、平行に配置された一対の薄膜配線の各々の薄膜配線に、他方の薄膜配線寄りに傾斜する傾斜部を設け、各々の薄膜配線の傾斜部を交差させて電気的に接続してなる熱電対を有する温度センサと、温度センサの出力電圧を入力する入力手段と、入力した出力電圧から被測定物の温度を求める計算手段と、計算手段が求めた温度の時間変化が、所定の閾値以上になった際に、警告を行わせる検出手段とを備えている。
【０００９】
この発明によれば、簡易な構成によって被測定物毎に適切な温度変化を検出することができるとともに、製造コストを低減させることができる。
【００１０】
（２）また、本発明の温度測定装置は、温度センサの基板の幅方向に複数対の薄膜配線が形成されており、各薄膜配線対の交差位置が、基板上の長手方向に分散させて配置されており、入力手段は、各薄膜配線対の出力電圧を入力し、計算手段は、各々の薄膜配線対の出力電圧から被測定物の温度を求める構成を有している。
【００１１】
この発明によれば、測定物の面積的な変化または体積的な変化、及び、検査エリアの状況変化など種々の温度検出に用いることができる。
【００１２】
（３）また、本発明の温度測定装置は、検出手段は、前記いずれかの薄膜配線対の出力電圧から求めた被測定物の温度変化が、所定の閾値以上になった際に、警告を時間内に警告表示を行わせる構成を有している。
【００１３】
この発明によれば、複数ある薄膜配線対のいずれかの出力から求めた温度変化が所定の閾値以上である場合に、警告表示を行わせるため、温度変化を確実に検出することができる。
【００１４】
（４）また、本発明の温度測定装置は、入力手段が、必要な値域の略中央を基準とし、必要なビット数の量子化を行うアナログデジタル変換手段を備える構成を有している。
【００１５】
この発明によれば、アナログデジタル変換手段のビット数を必要最小減にすることができ、さらなる製造上の製造上のコスト低減に寄与することができる。
【００１６】
（５）また、本発明の温度測定装置は、計算手段が求めた温度を少なくとも１つ保持する保持手段を備え、検出手段は、保持手段に格納されている温度と計算手段が求めた温度を比較することにより、温度の時間変化を求める構成を有している。
【００１７】
この発明によれば、保持手段に所定時間前の温度を格納しておき、計算手段が求めた温度と比較することにより、温度の時間変化を求めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る温度測定装置は、簡易な構成によって被測定物毎に適切な温度変化を検出することができるとともに、製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る温度センサの一実施形態における温度センサの構造を示す平面図である。
【図２】本発明に係る温度センサの構造を示す断面図である。
【図３】温度センサの製造工程を説明するためのイメージ図である。
【図４】温度センサの製造工程を説明するための断面図である。
【図５】位置合わせマージンを説明するためのイメージ図（その１）である。
【図６】位置合わせマージンを説明するためのイメージ図（その２）である。
【図７】位置合わせマージンを説明するためのイメージ図（その３）である。
【図８】温度センサの温度−電圧特性を示す図である。
【図９】各種熱電対の使用温度領域を示す図である。
【図１０】温度センサを用いた温度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】温度測定装置の信号増幅ＡＤ変換部における量子化を示す概念図である。
【図１２】水位を測定する場合の温度センサの構成例を示す図である。
【図１３】水位を測定する場合の温度センサの配置の例を示す図である。
【図１４】変形例の温度センサの構成を示す図である。
【図１５】変形例の温度センサの構成を示す図である。
【図１６】変形例の温度センサの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
なお、以下に説明する実施形態は、ＰＥＴ、ポリイミド等の可撓性を有する基板上に薄膜で形成した熱電対を有する温度センサに、本発明を適用した場合の実施形態である。
【００２２】
＜温度センサの構造＞
まずは、図１〜図４の各図を用いて温度センサ１の構造について説明する。なお、図１は、温度センサ１の全体の構成を示す図であり、図２は、温度センサ１の構造を示す断面図である。また、図３は、温度センサ１の製造工程を説明するためのイメージ図であり、Ｒ２Ｒ法における、基板１０の素材のロール５と、形成される各温度センサ１の配置関係を概念的に示す図である。さらに、図４は、温度センサ１の製造工程を説明するための断面図である。
【００２３】
この温度センサ１は、ＰＥＴ、ポリイミド等の可撓性を有する素材で形成された基板１０と、この基板１０上に各々平行に配置された一対の薄膜配線からなる熱電対配線２０、３０、４０とを有している。この基板は、例えば１８μｍ以下、あるいは２５μｍのものを用いている。熱電対配線２０は、基板１０上に形成された薄膜からなる配線２０ａと配線２０ｂを有している。これらの配線２０ａ及び配線２０ｂは５０ｎｍ〜１μｍ程度の厚さを有し、例えば一方が銅、他方がコンスタンタンなど、熱電対を構成することが可能な異なる種類の金属で形成されている。なお、この平行とは、薄膜配線が同一平面上において交差しない物理的な平行を含む他に、各薄膜配が、基板上において、他の薄膜配線からほぼ同一の間隔を有して設けられているほぼ平行なものも含まれる。
【００２４】
被測定対象物付近に配置される温度センサ１の先端［測定端］側の配線２０ａは、配線２０ｂ寄りに３０°傾斜しており、配線２０ｂの測定端側は、配線２０ａ寄りに３０°傾斜している。以下、配線２０ａ，２０ｂの傾斜している部分（及び熱電対配線３０、４０の対応する部分）を傾斜部という。配線２０ａと配線２０ｂは、図１中のＡ−Ａ’断面を図２に示すように、配線２０ａと配線２０ｂが交差する部分（交差部）２０ｅで重なり、電気的に接続されている。交差部２０ｅで電気的に接続された配線２０ａと配線２０ｂにより、熱電対配線２０が熱電対として機能するようになっている。
【００２５】
また、温度センサ１の測定端と逆の端（コネクタ端）側の配線２０ａには外部のコネクタに接続するための接点２０ｃが形成されており、配線２０ｂのコネクタ端側には接点２０ｄが形成されている。
【００２６】
また、熱電対配線３０は、熱電対配線２０と同様に、基板１０上に形成された薄膜からなる配線３０ａと配線３０ｂを有している。配線３０ａの測定端側は配線３０ｂに対して３０°傾斜しており、配線３０ｂの測定端側は配線３０ａに対して３０°傾斜している。これらの配線３０ａと配線３０ｂとは、上述の配線２０ａ及び配線２０ｂと同様に、交差部３０ｅで電気的に接続されており、熱電対を構成している。また、配線３０ａのコネクタ端側には外部のコネクタに接続するための接点３０ｃが形成されており、配線３０ｂのコネクタ端側には接点３０ｄが形成されている。
【００２７】
同様に、熱電対配線４０は、基板１０上に形成された薄膜からなる配線４０ａと配線４０ｂを有している。配線４０ａの測定端側は配線４０ｂに対して３０°傾斜しており、配線４０ｂの測定端側は配線４０ａに対して３０°傾斜している。これらの配線４０ａと配線４０ｂは交差部４０ｅで電気的に接続されており、熱電対を構成している。配線４０ａのコネクタ端側には外部のコネクタに接続するための接点４０ｃが形成されており、配線４０ｂのコネクタ端側には接点４０ｄが形成されている。
【００２８】
各交差部２０ｅ、交差部３０ｅ、交差部４０ｅは、温度センサ１の測定端に近い方から順に所定の距離を空けて設けられている。これにより、測定対象物の複数の場所の温度を別々に測定することができるようになっている。
【００２９】
また、接点２０ｃ、３０ｃ、４０ｃと接点２０ｄ、３０ｄ、４０ｄとは千鳥状に配置されており、各接点の幅は各配線の幅より広くなっている。これにより、コネクタとの接触面積を増加させ、接続の確実性を向上させることができるようになっている。
【００３０】
そして、温度センサ１のコネクタ端側の各接点２０ｃ、２０ｄ、３０ｃ、３０ｄ、４０ｃ、４０ｄが形成されている領域付近（接点が形成されている領域付近であって、コネクタに相対する部分、例えば略中央）に、外部のコネクタと接続する際に位置合わせに用いる、位置合わせ孔１１が設けられている。この位置合わせ孔１１は、図示しないコネクタ側に設けられた突起と係合するようになっている。これにより、各接点２０ｃ、２０ｄ、３０ｃ、３０ｄ、４０ｃ、４０ｄのサイズが小さくなっても、確実にコネクタに接続することができるようになっている。なお、この位置合わせ孔１１は、接点が形成されている領域付近であって、コネクタに相対する部分であれば、接点が形成されている領域の一端（基板１０の幅方向の一端）に設けてもよい。また、位置合わせ孔１１は１つでなくてもよく、例えば接点が形成されている領域の両端（基板１０の幅方向の両端）あるいは、当該領域の略中央と一端ないし両端に設けてもよい。また、位置合わせ孔１１を設ける位置を完全な中央でなく、基板１０の幅方向に左右非対称としておけば、コネクタの逆挿し防止の効果もある。
【００３１】
また、各熱電対配線２０、３０、４０の表面には、各配線を保護するための保護層１２が形成されている。
【００３２】
上述のような構成の温度センサ１は、例えばＲ２Ｒ（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）法で製造されている。Ｒ２Ｒ法では、薄膜形成、保護層形成等の工程全体の前後に基板１０の素材のロールを配置し、ロールに巻かれた基板１０の素材を順次、各工程の処理部の間で送りながら、製造するようになっている。
【００３３】
また、図３に示すように、一般的に提供されている素材のロール５の幅に対し、本実施例の温度センサ１は幅が狭い（例えば５ｍｍ〜２ｃｍ程度）ため、ロール５の幅方向に複数の温度センサ１（を形成する領域）を配置して製造する。
【００３４】
各工程により、例えば図４に示すように、まず、基板１０上に下の層の配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）を形成し（同図（Ｂ））、次に上の層の配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）を生成し（同図（Ｃ））、さらに、保護層１２を形成する（同図（Ｄ））。
【００３５】
各層の配線（配線２０ａ、３０ａ、４０ａの層と配線２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ）を形成する方法は特に制約されないが、例えば印刷、スパッタ、エッチング等の一般的な成膜技術で形成することができる。これらの成膜技術では、何らかのマスクパターンを用いて配線を形成する領域を選択するようになっている。このマスクパターンとロール５との位置合わせの精度は、マスクパターン（例えばメタルパターンによるマスク、フォトマスク）毎によって異なる。このため、一般的には、製造上の製造上のコストと位置合わせ精度のトレードオフで、選択するようになっている。
【００３６】
＜精度についての検討＞
次に、図５〜図７の各図を用いて本実施形態の温度センサ１において、各層（配線２０ａ、３０ａ、４０ａの層と配線２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ）を形成する際の位置合わせのずれによる影響を検討する。なお、図５〜図７は、位置合わせマージンを説明するためのイメージ図である。
【００３７】
Ｒ２Ｒ法による製造を前提とすると、一般的に、送り方向のずれの方がロール５の幅方向のずれより大きくなるため、送り方向（温度センサ１の長手方向）の位置合わせの精度による影響について検討する。
【００３８】
配線２０ａの測定端側の配線２０ｂ側に傾斜する部分の角度を４５°とし、配線２０ｂの測定端側の配線２０ａ側に傾斜する部分の角度を４５°とすると、位置合わせが正確に行われた場合には、図５中に実線で示すような位置（Ｐ０）になる。これに対し、交差部２０ｅで配線２０ａと配線２０ｂとの十分な電気的な接続が行われている限界まで、配線２０ｂを図上の左に移動すると配線２０ｂの位置は図中で破線で示す位置（Ｐ１）となる。また、配線２０ａと配線２０ｂとの十分な電気的な接続が行われている限界まで、配線２０ｂを図上の右に移動すると配線２０ｂの位置は図中で破線で示す位置（Ｐ２）となる。したがって、配線２０ａと配線２０ｂの位置合わせマージンは、Ｐ０とＰ１の間の間隔：Ｙ（＝Ｐ０とＰ２の間隔：−Ｙ）となる。
【００３９】
ここで、配線２０ａ（及び配線２０ｂ）の線幅をＡとし、配線間のスペースをＢとし、傾斜部分の角度をθとすると、マージンＹは次の（１）式で求められる。
【００４０】
Ｙ ＝ （Ａ＋Ｂ）／ｔａｎθ ・・・（１）
【００４１】
線幅ＡとスペースＢが同じ幅（例えば１ｍｍ）だとすると、上述の図５に示す配線２０ａ、配線２０ｂの傾斜角が４５°の場合には、（１）式からマージンＹは２ｍｍとなる。また、図６に示す配線２０ａ、配線２０ｂの傾斜角が３０°の場合には、（１）式からマージンＹは３．５ｍｍとなり、図７に示す配線２０ａ、配線２０ｂの傾斜角が１５°の場合には、（１）式からマージンＹは７．５ｍｍ程度となる。
【００４２】
このように、配線２０ａ、配線２０ｂの傾斜角を小さくすることにより、マージンＹを大きくとることができるようになっているので、製造時の位置合わせ誤差に応じて、配線２０ａ、配線２０ｂの傾斜角を選択する。
【００４３】
また、マージンを特定の値Ｙとしたい場合のθは次の（２）式で求めることができる。
【００４４】
θ ＝ ｔａｎ−１｛（Ａ＋Ｂ）／Ｙ｝ ・・・（２）
【００４５】
基板１０の基材の伸び等の影響も含め、位置合わせの精度Ｘ（±Ｘ）の２倍のマージンＹ（±Ｙ）とすれば、上述の（２）式は、以下の（３）式となる
【００４６】
θ ＝ ｔａｎ−１｛（Ａ＋Ｂ）／２Ｘ｝ ・・・（３）
【００４７】
例えば線幅Ａが０．３ｍｍ、スペースＢが０．５ｍｍ、位置合わせ精度が０．５ｍｍ程度となる場合には、
θ＝ｔａｎ−１｛（０．３＋０．５）／１｝ ＝ ３８．６°となる。
【００４８】
また、例えば線幅Ａが０．５ｍｍ、スペースＢが１ｍｍ、位置合わせ精度が１ｍｍ程度となる場合には、
θ＝ｔａｎ−１｛（０．５＋１）／２｝ ＝ ３６．８°となる。
【００４９】
また、例えば線幅Ａが０．５ｍｍ、スペースＢが０．２ｍｍ、位置合わせ精度が０．２ｍｍ程度となる場合には、
θ＝ｔａｎ−１｛（０．５＋０．２）／０．４｝ ＝ ３３．７°となる。
【００５０】
一般的なマスクパターンの（ロール５の送り方向の）位置合わせ精度は、概ね以下の値として知られている。
メタルマスク ：±１ｍｍ
フォトマスク ：安価±１０μｍ、高精度：ステッパを用いて０．０１μｍ程度。
シルク印刷 ：安価±０．５ｍｍ 高精度：±０．０１〜０．０２５ｍｍ
スクリーン印刷：安価±０．１ｍｍ 高精度：±１０μｍ
【００５１】
例えば最も製造上の製造上のコストの安いメタルマスクを用い、線幅Ａを１ｍｍ、スペースＢを１ｍｍとした場合には、
θ＝ｔａｎ−１｛（１＋１）／２｝ ＝ ４５．０°となる。
【００５２】
従って、配線２０ａ、配線２０ｂの先端の傾斜角を４５°としておけば、製造時の位置合わせのずれを許容することができ、歩留まりの向上に寄与することができる。さらに傾斜角を３０°程度とすれば、さらに許容度が向上し、さらなる歩留まりの向上が可能になる。さらに、同様な構成で、位置合わせ精度が例えば±２ｍｍであった場合には、
θ＝ｔａｎ−１｛（１＋１）／４｝ ＝ ２６．６°となるため、配線２０ａ、配線２０ｂの先端の傾斜角を２５°以下程度とする。
【００５３】
また、同様にメタルマスクを用い、線幅Ａを０．５ｍｍ、スペースＢを０．５ｍｍとした場合では、
θ＝ｔａｎ−１｛（０．５＋０．５）／２｝ ＝ ２６．６°となる。
【００５４】
従って、配線２０ａ、配線２０ｂの先端の傾斜角を２５°以下程度としておけば、製造時の位置合わせのずれを許容することができ、歩留まりの向上に寄与することができる。
【００５５】
さらに、上述のように、歩留まりを向上させることができれば、位置合わせのマージンに余裕ができるため、位置合わせ精度の悪い、すなわち、製造上の製造上のコストの安い薄膜形成プロセスによって製造することができる。これにより、製造上の製造上のコストを低減させることができる。
【００５６】
＜温度特性・使用方法＞
次に、図８〜図１０の各図を用いて本実施形態の温度センサ１における温度特性及び使用方法について説明する。なお、図８は、温度センサ１の温度−電圧特性を示す図であり、図９は、各種熱電対の使用温度領域を示す図である。また、図１０は、温度センサ１を用いた温度測定装置の構成を示すブロック図である。
【００５７】
上述のように構成された温度センサ１は、例えば配線２０ａ、２０ｂとして銅・コンスタンタンを用いたＴ型（薄膜）熱電対の場合には図８中に実線で示すような特性を有する。なお、薄膜熱電対の特性は、薄膜の抵抗成分の影響で、同図中に破線で示す通常のＴ型熱電対の特性とは若干異なっている。
【００５８】
図９に示すように、ＪＩＳで規定されている熱電対は、以下のような型に分類される。
Ｋ型：クロメル−アルメル
Ｊ型：鉄−コンスタンタン
Ｔ型：銅−コンスタンタン
Ｅ型：クロメル−コンスタンタン
Ｎ型：ナイクロシル−ナイシル
Ｒ型：Ｐｔ１３％Ｒｈ−Ｐｔ
Ｓ型：Ｐｔ１０％Ｒｈ−Ｐｔ
Ｂ型：Ｐｔ３０％Ｒｈ−Ｐｔ６％Ｒｈ
【００５９】
この図９に示すように、上述のＴ型（薄膜）熱電対は、他の型の熱電対より温度範囲が狭い。しかしながら、このＴ型（薄膜）熱電対は製造上のコストが安い。このため、Ｔ型（薄膜）熱電対を用いることにより、温度センサ１の製造コストを低減させることができる。
【００６０】
この温度センサ１は、例えば図１０に示すような温度測定装置に接続して使用される。この温度測定装置は、温度センサ１からの信号を増幅してＡＤ変換する信号増幅ＡＤ変換部（入力手段）６１と、所定の時間毎にＡＤ変換されたデータを処理して温度を求め、メモリ（保持手段）６３に格納する計算処理部（計算手段）６２と、メモリ６３に格納された現在の温度Ｔｎと過去の所定の時間前の温度Ｔｎ−１との変化量を求め、所定の条件を満たす場合には、音声、光等によって警告表示を行う検知部（検出手段）６４とを備えている。
【００６１】
計算処理部６２は、例えば１秒毎に、信号増幅ＡＤ変換部６１から供給されるＡＤ変換された電圧のデータから温度を求め、求めた温度をメモリ６３に格納する。計算処理部６４は、メモリ６３に格納された温度を監視しており、現在の温度と１秒前の温度を読み出し、所定の温度範囲（例えば±１℃）以上変化しているか否かを判断し、変化していなければ、さらに監視を続ける。現在の温度が１秒前の温度から±１℃以上変化している場合には、検知部６４に音声、光等による警告を行わせる。これにより、使用者は、被測定物の温度が変化したことを容易に知ることができる。なお、この警告は、音声や光以外にも振動等、人間が感知できる警告であれば他の方法で行ってもよい。
【００６２】
薄膜熱電対は、熱容量が小さいため、応答時間が早く、このような１秒程度の間の温度変化にも対応できる。また、±１℃程度の温度変化を検出するだけであれば、それ程高精度の熱電対は必要なく、上述の図９に示す熱電対から、被測定物の温度範囲に対して適切な測定温度領域で製造上のコストの安い熱電対を用いることも可能である。また、被測定物に応じて温度範囲を限定してもよい。例えばワインの温度管理等では、被測定物であるワインの温度範囲と製造コスト等を勘案して適切な熱電対を選択し、例えば１４℃前後で、１秒間に±１℃の温度変化があった場合に、警告表示を行わせるようにしてもよい。これにより、被測定物（例えばワイン等）毎に適切な温度変化を検出することができる。従って、簡易な構成によって的確に温度を検出することができる熱電対を用いることにより、製造上のコストを低減させることができる。
【００６３】
＜複数［３点］処理の例＞
上述の図１に示す構成の温度センサ１では、熱電対配線２０、３０、４０の３つの熱電対を有するため、信号増幅ＡＤ変換部６１及び計算処理部６２が各々の各熱電対配線２０、３０、４０の出力電圧について処理を行って、各熱電対毎の温度をメモリ６３に記憶しておき、検知部６４が、いずれかの熱電対の１秒当たりの温度変化が１℃を超えていた場合に、警告表示を行わせるようにしてもよい。これにより、温度変化の確実性を向上させることができる。
【００６４】
＜量子化ステップ＞
図１１に示すように、例えば１４℃のときの温度センサ１の出力電圧をＡＤ変換した結果が“００００”となり、１０℃〜１７℃までの範囲のときの温度センサ１の出力電圧をＡＤ変換した結果が各々同図中に示す値となるように、予め信号増幅ＡＤ変換部における温度センサ１の信号の増幅時のオフセットとゲイン及び量子化ステップを設定しておく。このように、設定しておくことにより、ＡＤ変換のビット数を必要最小減にすることができ、さらなる製造上のコスト低減に寄与することができる。
【００６５】
＜変形例１＞
次に、図１２及び図１３を用いて本実施形態の温度センサ１における変形例１について説明する。なお、図１２は、このような用途に用いる場合の温度センサ1の構成例を示す図であり、図１３は、水位を測定する場合の温度センサ１の配置の例を示す図である。また、この実施例の温度センサ１は、例えば容器内の液面の検出等にも使うことができる。
【００６６】
この図では、４つの熱電対配線を設け、全体の長さが１０００ｍｍで各交差部２０ｅ、３０ｅ、４０ｅ、５０ｅの間の間隔が５０ｍｍ〜１００ｍｍである場合を想定している。各熱電対配線２０、３０、４０、５０を構成する配線等の製造方法は、上述の説明と同様である。
【００６７】
この温度センサ１を用いた測定装置を検討する際には、例えば図１３に示すように、対象となる容器の大きさ、液面の高さ等に応じて各熱電対配線２０、３０、４０、５０の交差部２０ｅ、３０ｅ、４０ｅ、５０ｅの間の間隔、熱電対配線の数等を選択する。そして、液面の監視を行うには、このようなセンサを容器に取り付け、各熱電対配線２０、３０、４０、５０の電圧を監視する。各交差部２０ｅ、３０ｅ、４０ｅ、５０ｅ付近の温度は、容器内液体の水位がそこまであれば、液体の温度となり、水位がそこまでなければ、気体（周囲の雰囲気）の温度となる。したがって、各熱電対配線２０、３０、４０、５０の電圧を監視し、温度を確認することにより、容器内の大まかな水位を測定することができる。
【００６８】
＜変形例２＞
次に、図１４を用いて本実施形態の温度センサ１における変形例２について説明する。なお、図１４は、温度センサ１の他の構成例を示している。
【００６９】
上述の図１、図１２等では、配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）と配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）の傾斜部の先に配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）あるいは配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）の配線はなかったが、特にエッチングによってこのような配線だけを残そうとすると、傾斜部の先の部分の導体をエッチングで除去する必要があり、製造時のエッチングに時間がかかる。また、製造時のエッチングむらによって、一部の配線が細くなることも生じる。
【００７０】
この図１４に示す温度センサ１では、配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）の傾斜部の先端の、配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）の平行部分（傾斜部以外の部分であって、配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）と配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）が平行に形成されている部分）を延長させた領域に、配線２０ａを延長させた延長部を設けている。さらに、この温度センサ１では、配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）の傾斜部の先端の、配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）の平行部分を延長させた領域に、配線２０ａを延長させた延長部を設けている。
【００７１】
この温度センサ１のように、傾斜部の先の部分の導体を配線として残しておくようにすれば、製造時のエッチングむらを防止することができるとともに、温度センサ１自体の剛性も強化することができる。
【００７２】
＜変形例３＞
次に、図１５を用いて本実施形態の温度センサ１における変形例３について説明する。なお、図１５は、温度センサ１の他の構成例を示している。
【００７３】
この図１５に示す構成では、傾斜部の先に、残りの配線を電気的に切り離す切断部２０ｆ、３０ｆ、４０ｆを設けたことを特徴とする。このような構成により、エッチングむらを防止することができ、温度センサ１自体の剛性の強化にも寄与することができるとともに、傾斜部の先の配線を切り離すことにより、測定の確実性を向上させることができる。さらに、特に保護層１２を設けない場合等において、傾斜部の先でショートしてしまった場合でも、測定に影響を与えることを防止することができる。
【００７４】
＜変形例４＞
次に、図１６を用いて本実施形態の温度センサ１における変形例４について説明する。なお、図１６は、温度センサ１の他の構成例を示している。
【００７５】
この図１６に示す構成では、配線２０ａ、２０ｂの傾斜部の先端を他方の配線２０ｂ、２０ａの平行部分（傾斜部以外の部分であって、配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）と配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）が平行に形成されている部分）を延長した領域と重なる部分まで形成したことを特徴とする。このような構成としたことにより、配線２０ｂが位置合わせマージンの左の限界（同図中の位置Ｐ１）までずれた場合であっても、配線２０ａと配線２０ｂの接続面積を十分確保することができ、位置合わせマージンをさらに拡大することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ … 温度センサ
１０ … 基板
２０ … 熱電対
２０ａ … 配線
２０ａ … 配線
２０ｃ … 接点
２０ｄ … 接点
２０ｅ … 交差点
２０ｆ … 切断部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば可撓性を有する基板上に薄膜により熱電対を形成した温度センサを用いた温度検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属や半導体の基板上に異なる金属の薄膜を形成し、熱電対を構成する技術が知られている（例えば特許文献１）。また、ポリイミド等の可撓性を有する基板上に薄膜で熱電対を形成することにより、省スペース、高速応答を実現した温度センサが知られている（例えば非特許文献１及び非特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１９０７３５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】理化工業株式会社 製品型番「ＳＴ−５０／５１Ｓｅｒｉｅｓ」 ２００９年７月発行のカタログ
【非特許文献２】ジオマテック株式会社 製品型番「Ｇ−ＳＴＤ−Ｎ／Ｇ−ＳＴＤ−Ｓ」 ２０１０年３月２３日作成の取扱説明書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
測定対象物の温度変化等の実態によっては、必要十分な精度で温度変化を検出することができれば十分な場合もあり、このような場合に、上述のような従来の温度センサを用いると、性能的には十分である一方、必要以上に製造コストが高くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易にかつ的確に温度変化を検出することができるとともに、製造コストの低減が可能な温度検出装置を提供することにある。
【０００７】
さらに、本発明の目的は、１つの温度センサ内に複数の熱電対を設け、被測定物の複数の場所の温度を測定することができる温度検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記課題を解決するための本発明の温度測定装置は、可撓性を有する基板上の長手方向に沿って形成され、各々異なる金属からなり、平行に配置された一対の薄膜配線の各々の薄膜配線に、他方の薄膜配線寄りに傾斜する傾斜部を設け、各々の薄膜配線の傾斜部を交差させて電気的に接続してなる熱電対を有する温度センサと、温度センサの出力電圧を入力する入力手段と、入力した出力電圧から被測定物の温度を求める計算手段と、計算手段が求めた温度の時間変化が、所定の閾値以上になった際に、警告を行わせる検出手段とを備えている。
【０００９】
この発明によれば、簡易な構成によって被測定物毎に適切な温度変化を検出することができるとともに、製造コストを低減させることができる。
【００１０】
（２）また、本発明の温度測定装置は、温度センサの基板の幅方向に複数対の薄膜配線が形成されており、各薄膜配線対の交差位置が、基板上の長手方向に分散させて配置されており、入力手段は、各薄膜配線対の出力電圧を入力し、計算手段は、各々の薄膜配線対の出力電圧から被測定物の温度を求める構成を有している。
【００１１】
この発明によれば、測定物の面積的な変化または体積的な変化、及び、検査エリアの状況変化など種々の温度検出に用いることができる。
【００１２】
（３）また、本発明の温度測定装置は、検出手段は、前記いずれかの薄膜配線対の出力電圧から求めた被測定物の温度変化が、所定の閾値以上になった際に、警告を時間内に警告表示を行わせる構成を有している。
【００１３】
この発明によれば、複数ある薄膜配線対のいずれかの出力から求めた温度変化が所定の閾値以上である場合に、警告表示を行わせるため、温度変化を確実に検出することができる。
【００１４】
（４）また、本発明の温度測定装置は、入力手段が、必要な値域の略中央を基準とし、必要なビット数の量子化を行うアナログデジタル変換手段を備える構成を有している。
【００１５】
この発明によれば、アナログデジタル変換手段のビット数を必要最小減にすることができ、さらなる製造上の製造上のコスト低減に寄与することができる。
【００１６】
（５）また、本発明の温度測定装置は、計算手段が求めた温度を少なくとも１つ保持する保持手段を備え、検出手段は、保持手段に格納されている温度と計算手段が求めた温度を比較することにより、温度の時間変化を求める構成を有している。
【００１７】
この発明によれば、保持手段に所定時間前の温度を格納しておき、計算手段が求めた温度と比較することにより、温度の時間変化を求めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る温度測定装置は、簡易な構成によって被測定物毎に適切な温度変化を検出することができるとともに、製造コストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る温度センサの一実施形態における温度センサの構造を示す平面図である。
【図２】本発明に係る温度センサの構造を示す断面図である。
【図３】温度センサの製造工程を説明するためのイメージ図である。
【図４】温度センサの製造工程を説明するための断面図である。
【図５】位置合わせマージンを説明するためのイメージ図（その１）である。
【図６】位置合わせマージンを説明するためのイメージ図（その２）である。
【図７】位置合わせマージンを説明するためのイメージ図（その３）である。
【図８】温度センサの温度−電圧特性を示す図である。
【図９】各種熱電対の使用温度領域を示す図である。
【図１０】温度センサを用いた温度測定装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】温度測定装置の信号増幅ＡＤ変換部における量子化を示す概念図である。
【図１２】水位を測定する場合の温度センサの構成例を示す図である。
【図１３】水位を測定する場合の温度センサの配置の例を示す図である。
【図１４】変形例の温度センサの構成を示す図である。
【図１５】変形例の温度センサの構成を示す図である。
【図１６】変形例の温度センサの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
なお、以下に説明する実施形態は、ＰＥＴ、ポリイミド等の可撓性を有する基板上に薄膜で形成した熱電対を有する温度センサに、本発明を適用した場合の実施形態である。
【００２２】
＜温度センサの構造＞
まずは、図１〜図４の各図を用いて温度センサ１の構造について説明する。なお、図１は、温度センサ１の全体の構成を示す図であり、図２は、温度センサ１の構造を示す断面図である。また、図３は、温度センサ１の製造工程を説明するためのイメージ図であり、Ｒ２Ｒ法における、基板１０の素材のロール５と、形成される各温度センサ１の配置関係を概念的に示す図である。さらに、図４は、温度センサ１の製造工程を説明するための断面図である。
【００２３】
この温度センサ１は、ＰＥＴ、ポリイミド等の可撓性を有する素材で形成された基板１０と、この基板１０上に各々平行に配置された一対の薄膜配線からなる熱電対配線２０、３０、４０とを有している。この基板は、例えば１８μｍ以下、あるいは２５μｍのものを用いている。熱電対配線２０は、基板１０上に形成された薄膜からなる配線２０ａと配線２０ｂを有している。これらの配線２０ａ及び配線２０ｂは５０ｎｍ〜１μｍ程度の厚さを有し、例えば一方が銅、他方がコンスタンタンなど、熱電対を構成することが可能な異なる種類の金属で形成されている。なお、この平行とは、薄膜配線が同一平面上において交差しない物理的な平行を含む他に、各薄膜配が、基板上において、他の薄膜配線からほぼ同一の間隔を有して設けられているほぼ平行なものも含まれる。
【００２４】
被測定対象物付近に配置される温度センサ１の先端［測定端］側の配線２０ａは、配線２０ｂ寄りに３０°傾斜しており、配線２０ｂの測定端側は、配線２０ａ寄りに３０°傾斜している。以下、配線２０ａ，２０ｂの傾斜している部分（及び熱電対配線３０、４０の対応する部分）を傾斜部という。配線２０ａと配線２０ｂは、図１中のＡ−Ａ’断面を図２に示すように、配線２０ａと配線２０ｂが交差する部分（交差部）２０ｅで重なり、電気的に接続されている。交差部２０ｅで電気的に接続された配線２０ａと配線２０ｂにより、熱電対配線２０が熱電対として機能するようになっている。
【００２５】
また、温度センサ１の測定端と逆の端（コネクタ端）側の配線２０ａには外部のコネクタに接続するための接点２０ｃが形成されており、配線２０ｂのコネクタ端側には接点２０ｄが形成されている。
【００２６】
また、熱電対配線３０は、熱電対配線２０と同様に、基板１０上に形成された薄膜からなる配線３０ａと配線３０ｂを有している。配線３０ａの測定端側は配線３０ｂに対して３０°傾斜しており、配線３０ｂの測定端側は配線３０ａに対して３０°傾斜している。これらの配線３０ａと配線３０ｂとは、上述の配線２０ａ及び配線２０ｂと同様に、交差部３０ｅで電気的に接続されており、熱電対を構成している。また、配線３０ａのコネクタ端側には外部のコネクタに接続するための接点３０ｃが形成されており、配線３０ｂのコネクタ端側には接点３０ｄが形成されている。
【００２７】
同様に、熱電対配線４０は、基板１０上に形成された薄膜からなる配線４０ａと配線４０ｂを有している。配線４０ａの測定端側は配線４０ｂに対して３０°傾斜しており、配線４０ｂの測定端側は配線４０ａに対して３０°傾斜している。これらの配線４０ａと配線４０ｂは交差部４０ｅで電気的に接続されており、熱電対を構成している。配線４０ａのコネクタ端側には外部のコネクタに接続するための接点４０ｃが形成されており、配線４０ｂのコネクタ端側には接点４０ｄが形成されている。
【００２８】
各交差部２０ｅ、交差部３０ｅ、交差部４０ｅは、温度センサ１の測定端に近い方から順に所定の距離を空けて設けられている。これにより、測定対象物の複数の場所の温度を別々に測定することができるようになっている。
【００２９】
また、接点２０ｃ、３０ｃ、４０ｃと接点２０ｄ、３０ｄ、４０ｄとは千鳥状に配置されており、各接点の幅は各配線の幅より広くなっている。これにより、コネクタとの接触面積を増加させ、接続の確実性を向上させることができるようになっている。
【００３０】
そして、温度センサ１のコネクタ端側の各接点２０ｃ、２０ｄ、３０ｃ、３０ｄ、４０ｃ、４０ｄが形成されている領域付近（接点が形成されている領域付近であって、コネクタに相対する部分、例えば略中央）に、外部のコネクタと接続する際に位置合わせに用いる、位置合わせ孔１１が設けられている。この位置合わせ孔１１は、図示しないコネクタ側に設けられた突起と係合するようになっている。これにより、各接点２０ｃ、２０ｄ、３０ｃ、３０ｄ、４０ｃ、４０ｄのサイズが小さくなっても、確実にコネクタに接続することができるようになっている。なお、この位置合わせ孔１１は、接点が形成されている領域付近であって、コネクタに相対する部分であれば、接点が形成されている領域の一端（基板１０の幅方向の一端）に設けてもよい。また、位置合わせ孔１１は１つでなくてもよく、例えば接点が形成されている領域の両端（基板１０の幅方向の両端）あるいは、当該領域の略中央と一端ないし両端に設けてもよい。また、位置合わせ孔１１を設ける位置を完全な中央でなく、基板１０の幅方向に左右非対称としておけば、コネクタの逆挿し防止の効果もある。
【００３１】
また、各熱電対配線２０、３０、４０の表面には、各配線を保護するための保護層１２が形成されている。
【００３２】
上述のような構成の温度センサ１は、例えばＲ２Ｒ（Ｒｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌ）法で製造されている。Ｒ２Ｒ法では、薄膜形成、保護層形成等の工程全体の前後に基板１０の素材のロールを配置し、ロールに巻かれた基板１０の素材を順次、各工程の処理部の間で送りながら、製造するようになっている。
【００３３】
また、図３に示すように、一般的に提供されている素材のロール５の幅に対し、本実施例の温度センサ１は幅が狭い（例えば５ｍｍ〜２ｃｍ程度）ため、ロール５の幅方向に複数の温度センサ１（を形成する領域）を配置して製造する。
【００３４】
各工程により、例えば図４に示すように、まず、基板１０上に下の層の配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）を形成し（同図（Ｂ））、次に上の層の配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）を生成し（同図（Ｃ））、さらに、保護層１２を形成する（同図（Ｄ））。
【００３５】
各層の配線（配線２０ａ、３０ａ、４０ａの層と配線２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ）を形成する方法は特に制約されないが、例えば印刷、スパッタ、エッチング等の一般的な成膜技術で形成することができる。これらの成膜技術では、何らかのマスクパターンを用いて配線を形成する領域を選択するようになっている。このマスクパターンとロール５との位置合わせの精度は、マスクパターン（例えばメタルパターンによるマスク、フォトマスク）毎によって異なる。このため、一般的には、製造上の製造上のコストと位置合わせ精度のトレードオフで、選択するようになっている。
【００３６】
＜精度についての検討＞
次に、図５〜図７の各図を用いて本実施形態の温度センサ１において、各層（配線２０ａ、３０ａ、４０ａの層と配線２０ｂ、３０ｂ、４０ｂ）を形成する際の位置合わせのずれによる影響を検討する。なお、図５〜図７は、位置合わせマージンを説明するためのイメージ図である。
【００３７】
Ｒ２Ｒ法による製造を前提とすると、一般的に、送り方向のずれの方がロール５の幅方向のずれより大きくなるため、送り方向（温度センサ１の長手方向）の位置合わせの精度による影響について検討する。
【００３８】
配線２０ａの測定端側の配線２０ｂ側に傾斜する部分の角度を４５°とし、配線２０ｂの測定端側の配線２０ａ側に傾斜する部分の角度を４５°とすると、位置合わせが正確に行われた場合には、図５中に実線で示すような位置（Ｐ０）になる。これに対し、交差部２０ｅで配線２０ａと配線２０ｂとの十分な電気的な接続が行われている限界まで、配線２０ｂを図上の左に移動すると配線２０ｂの位置は図中で破線で示す位置（Ｐ１）となる。また、配線２０ａと配線２０ｂとの十分な電気的な接続が行われている限界まで、配線２０ｂを図上の右に移動すると配線２０ｂの位置は図中で破線で示す位置（Ｐ２）となる。したがって、配線２０ａと配線２０ｂの位置合わせマージンは、Ｐ０とＰ１の間の間隔：Ｙ（＝Ｐ０とＰ２の間隔：−Ｙ）となる。
【００３９】
ここで、配線２０ａ（及び配線２０ｂ）の線幅をＡとし、配線間のスペースをＢとし、傾斜部分の角度をθとすると、マージンＹは次の（１）式で求められる。
【００４０】
Ｙ ＝ （Ａ＋Ｂ）／ｔａｎθ ・・・（１）
【００４１】
線幅ＡとスペースＢが同じ幅（例えば１ｍｍ）だとすると、上述の図５に示す配線２０ａ、配線２０ｂの傾斜角が４５°の場合には、（１）式からマージンＹは２ｍｍとなる。また、図６に示す配線２０ａ、配線２０ｂの傾斜角が３０°の場合には、（１）式からマージンＹは３．５ｍｍとなり、図７に示す配線２０ａ、配線２０ｂの傾斜角が１５°の場合には、（１）式からマージンＹは７．５ｍｍ程度となる。
【００４２】
このように、配線２０ａ、配線２０ｂの傾斜角を小さくすることにより、マージンＹを大きくとることができるようになっているので、製造時の位置合わせ誤差に応じて、配線２０ａ、配線２０ｂの傾斜角を選択する。
【００４３】
また、マージンを特定の値Ｙとしたい場合のθは次の（２）式で求めることができる。
【００４４】
θ ＝ ｔａｎ−１｛（Ａ＋Ｂ）／Ｙ｝ ・・・（２）
【００４５】
基板１０の基材の伸び等の影響も含め、位置合わせの精度Ｘ（±Ｘ）の２倍のマージンＹ（±Ｙ）とすれば、上述の（２）式は、以下の（３）式となる
【００４６】
θ ＝ ｔａｎ−１｛（Ａ＋Ｂ）／２Ｘ｝ ・・・（３）
【００４７】
例えば線幅Ａが０．３ｍｍ、スペースＢが０．５ｍｍ、位置合わせ精度が０．５ｍｍ程度となる場合には、
θ＝ｔａｎ−１｛（０．３＋０．５）／１｝ ＝ ３８．６°となる。
【００４８】
また、例えば線幅Ａが０．５ｍｍ、スペースＢが１ｍｍ、位置合わせ精度が１ｍｍ程度となる場合には、
θ＝ｔａｎ−１｛（０．５＋１）／２｝ ＝ ３６．８°となる。
【００４９】
また、例えば線幅Ａが０．５ｍｍ、スペースＢが０．２ｍｍ、位置合わせ精度が０．２ｍｍ程度となる場合には、
θ＝ｔａｎ−１｛（０．５＋０．２）／０．４｝ ＝ ３３．７°となる。
【００５０】
一般的なマスクパターンの（ロール５の送り方向の）位置合わせ精度は、概ね以下の値として知られている。
メタルマスク ：±１ｍｍ
フォトマスク ：安価±１０μｍ、高精度：ステッパを用いて０．０１μｍ程度。
シルク印刷 ：安価±０．５ｍｍ 高精度：±０．０１〜０．０２５ｍｍ
スクリーン印刷：安価±０．１ｍｍ 高精度：±１０μｍ
【００５１】
例えば最も製造上の製造上のコストの安いメタルマスクを用い、線幅Ａを１ｍｍ、スペースＢを１ｍｍとした場合には、
θ＝ｔａｎ−１｛（１＋１）／２｝ ＝ ４５．０°となる。
【００５２】
従って、配線２０ａ、配線２０ｂの先端の傾斜角を４５°としておけば、製造時の位置合わせのずれを許容することができ、歩留まりの向上に寄与することができる。さらに傾斜角を３０°程度とすれば、さらに許容度が向上し、さらなる歩留まりの向上が可能になる。さらに、同様な構成で、位置合わせ精度が例えば±２ｍｍであった場合には、
θ＝ｔａｎ−１｛（１＋１）／４｝ ＝ ２６．６°となるため、配線２０ａ、配線２０ｂの先端の傾斜角を２５°以下程度とする。
【００５３】
また、同様にメタルマスクを用い、線幅Ａを０．５ｍｍ、スペースＢを０．５ｍｍとした場合では、
θ＝ｔａｎ−１｛（０．５＋０．５）／２｝ ＝ ２６．６°となる。
【００５４】
従って、配線２０ａ、配線２０ｂの先端の傾斜角を２５°以下程度としておけば、製造時の位置合わせのずれを許容することができ、歩留まりの向上に寄与することができる。
【００５５】
さらに、上述のように、歩留まりを向上させることができれば、位置合わせのマージンに余裕ができるため、位置合わせ精度の悪い、すなわち、製造上の製造上のコストの安い薄膜形成プロセスによって製造することができる。これにより、製造上の製造上のコストを低減させることができる。
【００５６】
＜温度特性・使用方法＞
次に、図８〜図１０の各図を用いて本実施形態の温度センサ１における温度特性及び使用方法について説明する。なお、図８は、温度センサ１の温度−電圧特性を示す図であり、図９は、各種熱電対の使用温度領域を示す図である。また、図１０は、温度センサ１を用いた温度測定装置の構成を示すブロック図である。
【００５７】
上述のように構成された温度センサ１は、例えば配線２０ａ、２０ｂとして銅・コンスタンタンを用いたＴ型（薄膜）熱電対の場合には図８中に実線で示すような特性を有する。なお、薄膜熱電対の特性は、薄膜の抵抗成分の影響で、同図中に破線で示す通常のＴ型熱電対の特性とは若干異なっている。
【００５８】
図９に示すように、ＪＩＳで規定されている熱電対は、以下のような型に分類される。
Ｋ型：クロメル−アルメル
Ｊ型：鉄−コンスタンタン
Ｔ型：銅−コンスタンタン
Ｅ型：クロメル−コンスタンタン
Ｎ型：ナイクロシル−ナイシル
Ｒ型：Ｐｔ１３％Ｒｈ−Ｐｔ
Ｓ型：Ｐｔ１０％Ｒｈ−Ｐｔ
Ｂ型：Ｐｔ３０％Ｒｈ−Ｐｔ６％Ｒｈ
【００５９】
この図９に示すように、上述のＴ型（薄膜）熱電対は、他の型の熱電対より温度範囲が狭い。しかしながら、このＴ型（薄膜）熱電対は製造上のコストが安い。このため、Ｔ型（薄膜）熱電対を用いることにより、温度センサ１の製造コストを低減させることができる。
【００６０】
この温度センサ１は、例えば図１０に示すような温度測定装置に接続して使用される。この温度測定装置は、温度センサ１からの信号を増幅してＡＤ変換する信号増幅ＡＤ変換部（入力手段）６１と、所定の時間毎にＡＤ変換されたデータを処理して温度を求め、メモリ（保持手段）６３に格納する計算処理部（計算手段）６２と、メモリ６３に格納された現在の温度Ｔｎと過去の所定の時間前の温度Ｔｎ−１との変化量を求め、所定の条件を満たす場合には、音声、光等によって警告表示を行う検知部（検出手段）６４とを備えている。
【００６１】
計算処理部６２は、例えば１秒毎に、信号増幅ＡＤ変換部６１から供給されるＡＤ変換された電圧のデータから温度を求め、求めた温度をメモリ６３に格納する。計算処理部６４は、メモリ６３に格納された温度を監視しており、現在の温度と１秒前の温度を読み出し、所定の温度範囲（例えば±１℃）以上変化しているか否かを判断し、変化していなければ、さらに監視を続ける。現在の温度が１秒前の温度から±１℃以上変化している場合には、検知部６４に音声、光等による警告を行わせる。これにより、使用者は、被測定物の温度が変化したことを容易に知ることができる。なお、この警告は、音声や光以外にも振動等、人間が感知できる警告であれば他の方法で行ってもよい。
【００６２】
薄膜熱電対は、熱容量が小さいため、応答時間が早く、このような１秒程度の間の温度変化にも対応できる。また、±１℃程度の温度変化を検出するだけであれば、それ程高精度の熱電対は必要なく、上述の図９に示す熱電対から、被測定物の温度範囲に対して適切な測定温度領域で製造上のコストの安い熱電対を用いることも可能である。また、被測定物に応じて温度範囲を限定してもよい。例えばワインの温度管理等では、被測定物であるワインの温度範囲と製造コスト等を勘案して適切な熱電対を選択し、例えば１４℃前後で、１秒間に±１℃の温度変化があった場合に、警告表示を行わせるようにしてもよい。これにより、被測定物（例えばワイン等）毎に適切な温度変化を検出することができる。従って、簡易な構成によって的確に温度を検出することができる熱電対を用いることにより、製造上のコストを低減させることができる。
【００６３】
＜複数［３点］処理の例＞
上述の図１に示す構成の温度センサ１では、熱電対配線２０、３０、４０の３つの熱電対を有するため、信号増幅ＡＤ変換部６１及び計算処理部６２が各々の各熱電対配線２０、３０、４０の出力電圧について処理を行って、各熱電対毎の温度をメモリ６３に記憶しておき、検知部６４が、いずれかの熱電対の１秒当たりの温度変化が１℃を超えていた場合に、警告表示を行わせるようにしてもよい。これにより、温度変化の確実性を向上させることができる。
【００６４】
＜量子化ステップ＞
図１１に示すように、例えば１４℃のときの温度センサ１の出力電圧をＡＤ変換した結果が“００００”となり、１０℃〜１７℃までの範囲のときの温度センサ１の出力電圧をＡＤ変換した結果が各々同図中に示す値となるように、予め信号増幅ＡＤ変換部における温度センサ１の信号の増幅時のオフセットとゲイン及び量子化ステップを設定しておく。このように、設定しておくことにより、ＡＤ変換のビット数を必要最小減にすることができ、さらなる製造上のコスト低減に寄与することができる。
【００６５】
＜変形例１＞
次に、図１２及び図１３を用いて本実施形態の温度センサ１における変形例１について説明する。なお、図１２は、このような用途に用いる場合の温度センサ1の構成例を示す図であり、図１３は、水位を測定する場合の温度センサ１の配置の例を示す図である。また、この実施例の温度センサ１は、例えば容器内の液面の検出等にも使うことができる。
【００６６】
この図では、４つの熱電対配線を設け、全体の長さが１０００ｍｍで各交差部２０ｅ、３０ｅ、４０ｅ、５０ｅの間の間隔が５０ｍｍ〜１００ｍｍである場合を想定している。各熱電対配線２０、３０、４０、５０を構成する配線等の製造方法は、上述の説明と同様である。
【００６７】
この温度センサ１を用いた測定装置を検討する際には、例えば図１３に示すように、対象となる容器の大きさ、液面の高さ等に応じて各熱電対配線２０、３０、４０、５０の交差部２０ｅ、３０ｅ、４０ｅ、５０ｅの間の間隔、熱電対配線の数等を選択する。そして、液面の監視を行うには、このようなセンサを容器に取り付け、各熱電対配線２０、３０、４０、５０の電圧を監視する。各交差部２０ｅ、３０ｅ、４０ｅ、５０ｅ付近の温度は、容器内液体の水位がそこまであれば、液体の温度となり、水位がそこまでなければ、気体（周囲の雰囲気）の温度となる。したがって、各熱電対配線２０、３０、４０、５０の電圧を監視し、温度を確認することにより、容器内の大まかな水位を測定することができる。
【００６８】
＜変形例２＞
次に、図１４を用いて本実施形態の温度センサ１における変形例２について説明する。なお、図１４は、温度センサ１の他の構成例を示している。
【００６９】
上述の図１、図１２等では、配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）と配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）の傾斜部の先に配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）あるいは配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）の配線はなかったが、特にエッチングによってこのような配線だけを残そうとすると、傾斜部の先の部分の導体をエッチングで除去する必要があり、製造時のエッチングに時間がかかる。また、製造時のエッチングむらによって、一部の配線が細くなることも生じる。
【００７０】
この図１４に示す温度センサ１では、配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）の傾斜部の先端の、配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）の平行部分（傾斜部以外の部分であって、配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）と配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）が平行に形成されている部分）を延長させた領域に、配線２０ａを延長させた延長部を設けている。さらに、この温度センサ１では、配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）の傾斜部の先端の、配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）の平行部分を延長させた領域に、配線２０ａを延長させた延長部を設けている。
【００７１】
この温度センサ１のように、傾斜部の先の部分の導体を配線として残しておくようにすれば、製造時のエッチングむらを防止することができるとともに、温度センサ１自体の剛性も強化することができる。
【００７２】
＜変形例３＞
次に、図１５を用いて本実施形態の温度センサ１における変形例３について説明する。なお、図１５は、温度センサ１の他の構成例を示している。
【００７３】
この図１５に示す構成では、傾斜部の先に、残りの配線を電気的に切り離す切断部２０ｆ、３０ｆ、４０ｆを設けたことを特徴とする。このような構成により、エッチングむらを防止することができ、温度センサ１自体の剛性の強化にも寄与することができるとともに、傾斜部の先の配線を切り離すことにより、測定の確実性を向上させることができる。さらに、特に保護層１２を設けない場合等において、傾斜部の先でショートしてしまった場合でも、測定に影響を与えることを防止することができる。
【００７４】
＜変形例４＞
次に、図１６を用いて本実施形態の温度センサ１における変形例４について説明する。なお、図１６は、温度センサ１の他の構成例を示している。
【００７５】
この図１６に示す構成では、配線２０ａ、２０ｂの傾斜部の先端を他方の配線２０ｂ、２０ａの平行部分（傾斜部以外の部分であって、配線２０ａ（３０ａ、４０ａ）と配線２０ｂ（３０ｂ、４０ｂ）が平行に形成されている部分）を延長した領域と重なる部分まで形成したことを特徴とする。このような構成としたことにより、配線２０ｂが位置合わせマージンの左の限界（同図中の位置Ｐ１）までずれた場合であっても、配線２０ａと配線２０ｂの接続面積を十分確保することができ、位置合わせマージンをさらに拡大することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１ … 温度センサ
１０ … 基板
２０ … 熱電対
２０ａ … 配線
２０ａ … 配線
２０ｃ … 接点
２０ｄ … 接点
２０ｅ … 交差点
２０ｆ … 切断部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する基板上の長手方向に沿って形成され、各々異なる金属からなり、平行に配置された一対の薄膜配線の各々の薄膜配線に、他方の薄膜配線寄りに傾斜する傾斜部を設け、各々の薄膜配線の傾斜部を交差させて電気的に接続してなる熱電対を有する温度センサと、
該温度センサの出力電圧を入力する入力手段と、
入力した出力電圧から被測定物の温度を求める計算手段と、
該計算手段が求めた温度の時間変化が、所定の閾値以上になった際に、警告を行わせる検出手段とを備えることを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の温度測定装置において、
前記温度センサの基板の幅方向に複数対の薄膜配線が形成されており、各薄膜配線対の交差位置が、基板上の長手方向に分散させて配置されており、
前記入力手段は、各薄膜配線対の出力電圧を入力し、
前記計算手段は、各々の薄膜配線対の出力電圧から被測定物の温度を求める、温度測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の温度測定装置において、
前記検出手段は、前記いずれかの薄膜配線対の出力電圧から求めた被測定物の温度変化が、所定の閾値以上になった際に、警告を時間内に警告表示を行わせる、温度測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の温度測定装置において、
前記入力手段は、必要な値域の略中央を基準とし、必要なビット数の量子化を行うアナログデジタル変換手段を備える、温度測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の温度測定装置において、
前記計算手段が求めた温度を少なくとも１つ保持する保持手段を備え、
前記検出手段は、前記保持手段に格納されている温度と前記計算手段が求めた温度を比較することにより、温度の時間変化を求める、温度測定装置。
【請求項１】
可撓性を有する基板上の長手方向に沿って形成され、各々異なる金属からなり、平行に配置された一対の薄膜配線の各々の薄膜配線に、他方の薄膜配線寄りに傾斜する傾斜部を設け、各々の薄膜配線の傾斜部を交差させて電気的に接続してなる熱電対を有する温度センサと、
該温度センサの出力電圧を入力する入力手段と、
入力した出力電圧から被測定物の温度を求める計算手段と、
該計算手段が求めた温度の時間変化が、所定の閾値以上になった際に、警告を行わせる検出手段とを備えることを特徴とする温度測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の温度測定装置において、
前記温度センサの基板の幅方向に複数対の薄膜配線が形成されており、各薄膜配線対の交差位置が、基板上の長手方向に分散させて配置されており、
前記入力手段は、各薄膜配線対の出力電圧を入力し、
前記計算手段は、各々の薄膜配線対の出力電圧から被測定物の温度を求める、温度測定装置。
【請求項３】
請求項２記載の温度測定装置において、
前記検出手段は、前記いずれかの薄膜配線対の出力電圧から求めた被測定物の温度変化が、所定の閾値以上になった際に、警告を時間内に警告表示を行わせる、温度測定装置。
【請求項４】
請求項１記載の温度測定装置において、
前記入力手段は、必要な値域の略中央を基準とし、必要なビット数の量子化を行うアナログデジタル変換手段を備える、温度測定装置。
【請求項５】
請求項１に記載の温度測定装置において、
前記計算手段が求めた温度を少なくとも１つ保持する保持手段を備え、
前記検出手段は、前記保持手段に格納されている温度と前記計算手段が求めた温度を比較することにより、温度の時間変化を求める、温度測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１８５０９５（Ｐ２０１２−１８５０９５Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４９５４７（Ｐ２０１１−４９５４７）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００２８９７）大日本印刷株式会社 (14,506)
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