温度分布計測できるセンサーシートを開発―全面の温度分布一度に分かり幅広い分野に使える：産業技術総合研究所
(2019年8月29日発表)
（国）産業技術総合研究所の研究グループは8月29日、薄いフィルムの表面に高感度の温度検出部を多数配列したフレキシブルな温度分布センサーシートを開発したと発表した。一点だけを計測する一般の温度計とは違って面全体の温度分布を一括して一度に知ることができる、いわば“面計測温度計”で、日常生活から工場の生産現場や製造装置などの温度管理まで幅広い分野に使えるという。
面全体の温度分布を知る方法としては、赤外線カメラで温度分布を画像化する赤外線サーモグラフィーという手法が既に一般化している。しかし、カメラを使うため、密閉された容器の内部や狭い空間などには使うことが難しい。
そうしたことから産総研は、高度センシングシステムの基盤となり広範な適用範囲を持つ新規センサーデバイスとして温度分布センサーシートの開発に取り組んだ。
今回開発したセンサーシートは、樹脂フィルムの表面上に多数の抵抗体（感温性抵抗体）を格子状に配列したもので、温度によってその感温性抵抗体の電気抵抗が変化することを利用して温度の分布を捉えるという仕組み。感温性抵抗体は、導電性のインクを使って印刷で作る。そのほかの部分も全て一般的な印刷技術で作れることから、大面積のセンサーシートを低コストで生産できるという。
心臓部にあたる感温性抵抗体の温度による電気抵抗の変化は大きく、例えば100℃を超す高温に曝されるとその電気抵抗は室温時の約10倍になる。
実験では、13cm角のセンサーシートで性能測定を行っているが、計測できる温度の範囲5〜140℃、計測精度±1℃、という測定結果を得た。
また、このセンサーシートは、温度と関わりの深い気流計測にも応用できるという。センサーシートの基板である樹脂フィルムの裏面に電熱線を付けてシート全体を加熱しておく。そこに気流が当たると熱が奪われ、冷却される様子をセンサーシートで計測すると気流の速度分布が分かる、というのがその仕組み。研究グループは、自動車の小型模型に走行時の気流を模した風を当てる実験を行った結果「低燃費の車体形状の開発に有効」であることが分かったといっている。
