(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体の内部に搭載されるセンサ部品と、
を含み、
前記筐体は、２以上の通気孔を有し、
前記センサ部品は、いずれか２つの前記通気孔を結ぶ経路上に配置され、
前記筐体は、前記センサ部品が配設される基板を含み、
前記基板は、当該基板を前記筐体に固定するための固定部と、当該固定部から伸びる舌片部を有し、
前記センサ部品は、温度センサ又は湿度センサであり、前記舌片部に配置される
センサ装置。
【請求項２】
前記センサ部品は、温度センサ、湿度センサ又はマイクロフォンである
請求項１に記載のセンサ装置。
【請求項３】
前記センサ部品は、前記筐体のほぼ対向する面にそれぞれ設けられた２つの前記通気孔を結ぶ経路上に配置される
請求項１又は２に記載のセンサ装置。
【請求項４】
前記固定部は、前記基板の端部に設けられ、
前記舌片部の縁の少なくとも一部は、前記基板に設けられたスリットにより形成される
請求項１から３のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項５】
加速度及び角速度の少なくともいずれかを測定するモーションセンサをさらに含み、
前記固定部と前記モーションセンサとの間に、前記基板よりも剛性の高い部品が配置される
請求項１から４のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【請求項６】
前記センサ部品は、温度センサであり、
前記温度センサと発熱量の最も大きい部品とが、ほぼ長方形状の前記基板上における対角のほぼ両端に配置される、
請求項１から５のいずれか一項に記載のセンサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な計測手段を備え、使用者に関する生体情報又は周辺環境に関する環境情報を計測する装置が提案されている（例えば、特許文献１）。特許文献１に挙げられた装置は、複数の計測手段と報知手段と備えている。また、計測結果に影響を与える報知手段が、影響を受ける計測手段とは異なる領域に配置されている。
【０００３】
また、内部への水滴の侵入に起因する検出精度の低下を抑制する抵抗式湿度センサも提案されている（例えば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３００７３４号公報
【特許文献２】特開２００８−６４６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ユーザが携帯して周囲の環境に関する情報を測定するようなセンサ製品の場合、外乱の影響を低減させるために筐体（ハウジング）内にセンサ部品を搭載することがある。一方、温度、湿度、音圧等のような、外気の動的な物理量を測定するセンサ部品の場合、筐体内に密閉されると応答性や精度が低下してしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、携帯性と応答性や精度とのバランスのとれたセンサ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係るセンサ装置は、筐体と、筐体の内部に搭載されるセンサ部品とを含み、筐体は、２以上の通気孔を有し、センサ部品は、いずれか２つの通気孔を結ぶ経路上に配置される。
【０００８】
このようにすれば、外気とセンサ装置内の空気、特にセンサ部品周辺の空気との交換を促進することができ、筐体内にセンサ部品を搭載する場合であっても応答性や測定精度の低下を抑制することができる。すなわち、携帯性と応答性や精度とのバランスのとれたセンサ装置を提供することができる。
【０００９】
また、センサ部品は、温度センサ、湿度センサ又はマイクロフォンであってもよい。特にこのような外気の動的な物理量を測定するセンサ部品であれば、外気とセンサ部品周辺の空気との交換することで、応答性や測定精度の低下を抑制することができる。
【００１０】
また、センサ部品は、筐体のほぼ対向する面にそれぞれ設けられた２つの通気孔を結ぶ経路上に配置されるようにしてもよい。このようにすれば、センサ装置内での空気の滞留を低減し、外気とセンサ装置内の空気の交換を促進することができる。
【００１１】
また、筐体は、センサ部品が配設される基板を含み、基板は、当該基板を筐体に固定するための固定部と、当該固定部から伸びる舌片部を有し、センサ部品は、温度センサであ
り、舌片部に配置されるようにしてもよい。このようにすれば、舌片部への熱の伝達を低減することができ、温度センサの出力への影響を抑えることができる。
【００１２】
また、固定部は、基板の端部に設けられ、舌片部の縁の少なくとも一部は、基板に設けられたスリットにより形成されるようにしてもよい。このようにすれば、舌片部の周囲の一部を基板の端部によって形成することができ、スリットを設ける場合であっても基板の有効面積の低減を抑えることができる。
【００１３】
また、加速度及び角速度の少なくともいずれかを測定するモーションセンサをさらに含み、固定部とモーションセンサとの間に、基板よりも剛性の高い部品が配置されるようにしてもよい。このようにすれば、舌片部の振動による加速度センサの出力への影響を抑えることができる。
【００１４】
また、センサ部品は、温度センサであり、温度センサと発熱量の最も大きい部品とが、ほぼ長方形状の基板上における対角のほぼ両端に配置されるようにしてもよい。このようにすれば、発熱量の大きい部品からの温度センサの出力への影響を抑えることができる。
【００１５】
なお、課題を解決するための手段に記載の内容は、本発明の課題や技術的思想を逸脱しない範囲で可能な限り組み合わせることができる。
【発明の効果】
【００１６】
携帯性と応答性や精度とのバランスのとれたセンサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】センサ装置の一例を示す斜視図である。
【図２】センサ装置の一例を示す斜視図である。
【図３】センサ装置の右側面図である。
【図４】センサ装置の左側面図である。
【図５】センサ装置の分解斜視図である。
【図６】センサ装置の正面図である。
【図７】センサ装置の図６におけるＡ−Ａ断面図である。
【図８】基板に実装された部品を模式的に表す図である。
【図９】センサ装置の左右の側面に設けられた通気孔を結ぶ経路を示す図である。
【図１０】基板の他の例を示す図である。
【図１１】基板の他の例を示す図である。
【図１２】比較例に係る基板を説明するための図である。
【図１３】他の比較例に係る基板を説明するための図である。
【図１４】変形例に係るセンサ装置を示す図である。
【図１５】他の変形例に係るセンサ装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態に係る複合センサについて、図面を参照しながら説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、複合センサの一例を示すものであって、本発明に係る複合センサは、以下の構成には限定されない。
【００１９】
＜筐体＞
図１は、本実施形態に係るセンサ装置１の正面を右上から見た斜視図である。図２は、センサ装置１の背面を左下から見た斜視図である。図３は、センサ装置１の右側面図である。図４は、センサ装置１の左側面図である。センサ装置１は、周囲の環境に関する情報を測定する汎用的な装置であり、内部に様々なセンサ部品を搭載する。センサ部品とは、
例えばセンサ素子と信号処理用のＩＣ（Integrated Circuit：集積回路）とを含む半導体パッケージである。また、センサ装置１は、無線通信機能を有してもよく、高齢者や子どもの見守り等に用いることができる。なお、センサ装置１を複合センサとも呼ぶ。
【００２０】
センサ装置１は、筐体本体１１と、電池カバー１２とを含む。筐体本体１１及び電池カバー１２は、例えば樹脂で形成される。
【００２１】
また、筐体本体１１の正面には、透明な樹脂で形成された窓部１３を有する。窓部１３は、例えばアクリルやＰＣ（Polycarbonate：ポリカーボネート）等で形成される。窓部
１３を介して視認できる位置には、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等の表示部を配設するようにしてもよい。また、窓部１３を介して外光が届く位置には、照度センサ、ＵＶ（Ultraviolet：紫外線）センサ等を配設してもよい。
【００２２】
また、筐体本体１１の側面には、通気孔１４を有する。図３及び図４に示すように、本実施形態では、左右対称な位置及び大きさの通気孔１４が、左右それぞれに３つずつ設けられている。通気孔１４は、筐体に設けられた貫通孔である。ここで、センサ装置１は、温度センサ、湿度センサ、絶対圧センサ（大気圧センサ）、マイクロフォン等のような、外気に暴露することで機能するセンサを搭載するようにしてもよい。通気孔１４を設けることで外気とセンサ装置１内の空気とが交換され易くなるため、上述のようなセンサを筐体内に搭載する場合であっても、センサの応答性を担保することができる。また、通気孔１４には、透湿防水シートを筐体本体１１の内部から貼付するようにしてもよい。このようにすれば、センサ装置１はいわゆる生活防水程度の機能を備えるようになり、ユーザが携帯して用いる上で利便性が向上する。また、透湿防水シートは風防としても機能し、風による絶対圧センサ１６５や温湿度センサ１６２へのノイズを低減することができる。
【００２３】
また、筐体本体１１は、その上部に把手１５を有する。把手１５は、環状の握り部分であり、ユーザは鞄やベビーカー等にぶら下げて携帯することができる。なお、把手１５は、環状に限らず、トポロジー的にトーラスと同相の様々な形状や、フック状等であってもよい。
【００２４】
図５は、センサ装置１の内部を、背面側右上から見た分解斜視図である。センサ装置１は、その内部に基板１６と、内部カバー１７とを備える。基板１６は、様々なセンサ部品を搭載する電子回路基板である。また、内部カバー１７は、基板１６と組み合わせることで基板１６上にボタン電池を固定するための電池ボックスを形成する部材である。また、窓部１３は、その縁にほぼ沿ってセンサ装置１内に壁面を形成し、基板１６と組み合わせることで、内部にＬＥＤ等による表示部や照度センサ、ＵＶセンサ等を配置した室を形成する。また、窓部１３及び電池カバー１２はいわゆるＯリングのようなパッキンを有し、筐体本体１１との接続部分がシールされる。
【００２５】
図６は、センサ装置１の正面図である。図７は、図６におけるＡ−Ａ断面図である。なお、Ａ−Ａ断面は、図６に示す正面図において、左右方向の中央に沿ってセンサ装置１を切断した断面を、センサ装置１の正面に向かって右側から見た図である。また、図７に示すように、通気孔１４は、基板１６によって２つに分割されたセンサ装置１内の空間の一方に設けられており、その位置は、基板１６上に実装される部品と側面視において重なっている。
【００２６】
＜基板＞
図８は、基板１６の表面に実装された部品の配置を模式的に表す図である。本実施形態では部品を片面に実装する例を示すが、両面実装であってもよい。基板１６は、無線モジュール１６１と、温湿度センサ１６２と、フラッシュメモリ１６３と、モーションセンサ
１６４と、絶対圧センサ１６５と、マイクロフォン１６６と、照度センサ・ＵＶセンサ・ＬＥＤ１６７と、筐体固定部１６８と、スリット１６９とを有する。
【００２７】
無線モジュール１６１は、例えばBluetooth（登録商標）、無線ＬＡＮ、その他のモバ
イルデータ通信等の規格に従ってデータ通信を行う通信部である。無線モジュール１６１は、例えばユーザが所持する携帯電話機やスマートフォン等と通信を行い、計測したデータを送信する。また、無線モジュール１６１は、本実施形態に係るセンサ装置１に搭載される部品の中では、通常の使用状態において比較的発熱量の大きい部品といえる。
【００２８】
温湿度センサ１６２は、温度センサと湿度センサとを１つのチップに搭載した部品である。また、温度センサ及び湿度センサは、外気の動的な物理量を測定するものであり、外気に暴露されることにより機能するといえる。本実施形態では、図９に示すようにセンサ装置１の左右の側面に設けられた通気孔１４を結ぶ経路上に温湿度センサ１６２を配置している。図９では、左右の側面に設けられた通気孔１４を結ぶ経路を、一点鎖線の矢印で表している。また、内部に搭載される基板１６を破線で示し、基板１６に配置される部品を細い実線で示している。図９に示すように、左右の側面に設けられた通気孔１４を結ぶ経路上に、温湿度センサ１６２が配置されている。このようにすれば、温湿度センサ１６２の周囲の空気が外気と交換されやすくなるため、温湿度センサ１６２をセンサ装置１の筐体内に搭載する場合であっても応答性能の低下を抑制することができる。
【００２９】
フラッシュメモリ１６３は、各センサが測定した値を記憶する記憶装置である。なお、本実施形態にかかるフラッシュメモリ１６３は、基板１６よりも剛性が高い部品である。また、フラッシュメモリ１６３は、比較的実装面積の大きい部品といえる。
【００３０】
モーションセンサ１６４は、当該センサにかかる加速度及び角速度の少なくともいずれかを計測するセンサである。モーションセンサ１６４としては、具体的には、３軸のそれぞれにかかる加速度を測定するもの、さらに３軸それぞれの角速度を測定するジャイロセンサを備えるもの、３軸のジャイロセンサと３軸の姿勢を測定する地磁気センサとを備えるもの、３軸それぞれについて加速度センサ、ジャイロセンサ及び地磁気センサの３つを備えるもの等の様々な組み合わせを採用しうる。また、加速度センサは、いわゆる静電容量検出方式、ピエゾ抵抗方式、熱検知方式等を採用することができ、測定の方式は特に限定されない。同様に、ジャイロセンサは、圧電振動子やシリコン振動子を用いるいわゆる振動方式等を利用することができる。また、地磁気センサは、ＭＲ（magneto-resistive
）素子、ＭＩ（magneto-impedance）素子又はホール素子を用いるもの等を利用すること
ができる。
【００３１】
絶対圧センサ１６５は、当該センサにかかる気圧を測定するセンサである。また、絶対圧センサ１６５は、絶対真空を基準とした絶対的な圧力を測定する。なお、測定の方式は、特に限定されない。本実施形態に係るセンサ装置１は、密閉されておらず、絶対圧センサ１６５は基板１６上の位置にかかわらず十分に機能する。
【００３２】
マイクロフォン１６６は、音圧を検出するセンサである。本実施形態では、センサ装置１の左右の側面に設けられた通気孔１４を結ぶ経路上にマイクロフォン１６６を配置しており、温湿度センサ１６２と同様にマイクロフォン１６６の応答速度を担保している。
【００３３】
照度センサ・ＵＶセンサ・ＬＥＤ１６７は、照度センサ、ＵＶセンサ、ＬＥＤをワンチップに実装した部品である。照度センサは、光の明るさを示す照度を測定する。ＵＶセンサは、紫外線量を測定する。ＬＥＤは、センサ装置１の動作状態や、各センサチップが測定したデータ等に応じて、点灯、点滅、発光色の変更等を行う表示部である。いわゆる７セグメントディスプレイを採用し、数字等を表示できるようにしてもよい。照度センサ及びＵＶセンサは外光にさらされる必要があるため、窓部１３から外光の届く位置に配置されている。また、ＬＥＤは、窓部１３からユーザが視認できる位置に配置されている。具体的には、照度センサ・ＵＶセンサ・ＬＥＤ１６７は、センサ装置１の正面視において窓部１３と重なる位置に設けられている。
【００３４】
筐体固定部１６８は、基板１６を筐体本体１１に固定するための固定部である。図８の例では、基板１６の四隅に設けられたネジ穴になっている。なお、筐体固定部１６８はネジ穴には限定されない。図１０は、基板の他の例を示す図である。図１０の基板１６Ａは、四隅から基板１６Ａ内に伸びる平行線と半円形とによって形成された角丸長方形の切欠きである筐体固定部１６８Ａを有している。また、図１１は、基板の他の例を示す図である。図１１の基板１６Ｂは、四隅に設けられた基板１６Ｂと平行な辺を有する角丸長方形の切欠きである筐体固定部１６８Ｂを有している。図１０や図１１に示すような構成であっても、ねじ止め等により基板１６を筐体本体１１に固定することができる。また、基板１６と筐体本体１１との固定方法はねじ止めに限らず、筐体本体１１に設けられた爪状の部分との係合構造や、熱カシメ等によって結合するようにしてもよい。
【００３５】
スリット１６９は、温湿度センサ１６２が配置された部分の周囲に設けられている。ここで、温湿度センサ１６２が配置された部分は、１つの筐体固定部１６８からその周囲の一方向に突出した舌片状になっている。図８において破線の角丸四角形で示した当該部分を、便宜上、「舌片」と呼ぶ。基板１６は例えば熱伝導率の比較的高いガラスエポキシにより形成されるところ、温度センサは、基板１６上の他の部品の発熱によっても出力に影響が表れる可能性がある。また、基板１６上の配線パターン（図示せず）によっても熱が伝わる。そこで、スリット１６９を設けることにより、基板１６上の熱の伝達を遮断している。
【００３６】
図１２は、比較例に係る基板２を説明するための図である。図１２の基板２は、温度センサ２１と、その周囲に設けられたスリット２２とを有する。温度センサ２１は基板２の中央付近に配置されており、その周囲にスリット２２を設けると共に、温度センサ２１の配置された部分と基板全体とが１か所で接続されている。図１３は、他の比較例に係る基板２Ａを説明するための図である。図１３の基板２Ａは、温度センサ２１と、スリット２２Ａとを有する。温度センサ２１は、長方形状の基板２Ａの一辺の中央付近に配置され、その周囲にスリット２２Ａを設けると共に、温度センサ２１の配置された部分と基板全体とは１か所で接続されている。図１３の例では、温度センサ２１を配置する部分が基板２Ａの端に設けられているため、図１２の例の場合よりもスリット全体の長さは短くなっている。
【００３７】
スリットは、加工の容易性から、一般的に基板厚程度の幅が必要になる。図１２のように基板の中央に温度センサ２１を配置する場合や、図１３のように基板の端部であっても一辺の中央付近に温度センサ２１を配置する場合、図８に示す本実施形態の場合よりも基板の有効面積が減少する。すなわち、温度センサの周囲にスリットを設けると、スリット分の基板面積の減少、並びにこれに伴う部品実装及び配線パターンの制約が生じる。図８に示した本実施形態によれば、ほぼ長方形状の基板１６の角付近に温湿度センサ１６２を配置するため、図１２の例では温度センサ２１のほぼ四方に設けられたスリットのうち２辺を、基板１６の端部に代えることができる。また、一般的に筐体固定部１６８の周囲には配線パターンを設けにくいところ、筐体固定部１６８の近傍に温湿度センサ１６２を配置することにより基板の有効面積の減少を抑制することができる。同時に、温湿度センサ１６２の周囲に配線パターンが存在しなくなるため、配線パターンによる熱伝導が低減される。また、筐体固定部１６８をネジ穴により形成する場合、金属ねじによって筐体本体１１へ熱を逃がす効果が向上する。
【００３８】
＜筐体の変形例＞
図１４は、変形例に係るセンサ装置１Ａを示す図である。図１４の（Ａ）は右側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は左側面図である。また、正面図において、センサ装置１Ａ内の基板１６を破線で示している。基板１６は、図８に示したものと同一であるが、図９の例からは９０度右に回転してセンサ装置１Ａ内に搭載されている。右側面図及び左側面図に示すように、図１４の例では側面視において重ならない位置に左右の通気孔１４が設けられている。このような構成であっても、正面図に一点鎖線の矢印で示すように左右の通気孔を結ぶ経路上に温湿度センサ１６２やマイクロフォン１６６を設けることにより、応答速度を担保することができる。
【００３９】
図１５は、他の変形例に係るセンサ装置１Ｂを示す図である。図１５の（Ａ）は右側面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は左側面図である。また、正面図において、センサ装置１Ｂ内の基板１６を破線で示している。図１５の基板１６も、図８に示したものと同一であるが、図９の例からは９０度右に回転してセンサ装置１Ｂ内に搭載されている。また、正面図には、一点鎖線の矢印で左右の通気孔１４を結ぶ経路を示している。図１４や図１５に示すように、通気孔を結ぶ経路上に温湿度センサ１６２やマイクロフォン１６６を設けることにより、応答速度を担保することができる。また、通気孔の数や位置は特に限定されない。図１５に示すように、通気孔１４の数を増やし、側面の広範囲に設けることにより、外気とセンサ装置１内の空気とがより交換され易くなる。上述の実施形態及び本変形例では側面に通気孔１４を設けたが、このような例には限定されず、例えば側面と底面のように対向しない面に通気孔１４を設けるようにしてもよい。一方、実施形態や本変形例のように対向する面に通気孔を設ければ、内部での空気の滞留を低減することができる。
【００４０】
＜効果＞
本発明に係るセンサ装置によれば、通気孔を結ぶ経路上に温度センサ、湿度センサ又はマイクロフォン等のような外気の動的な物理量を測定するセンサ部品を配置することにより、筐体内にセンサ部品を搭載する場合であっても応答性や測定精度の低下を抑制することができる。また、筐体内にセンサ部品を搭載することにより携帯性を向上させると共に、外乱の影響を低減させることで測定精度も向上させることができる。特に、センサ装置のほぼ対向する（逆の）面に通気孔をそれぞれ設けることにより、センサ装置内での空気の滞留を低減し、外気とセンサ装置内の空気の交換を促進することができる。
【００４１】
センサ装置内に基板を搭載して内部の空間を分割する場合、通気孔は上述したセンサ部品を配置する側の領域に設けられる。このとき、他方の領域に電池ボックスを形成することにより、電源部品のロス発熱による温度センサへの影響も低減することができる。
【００４２】
また、基板上においては、通常の使用において発熱量の大きい部品と遠い位置に温度センサを配置することにより、温度センサの出力への影響を低減することができる。上述の実施形態では、無線モジュール１６１はプロセッサ（ＣＰＵ）を内蔵し、通常の使用状態において最も発熱量が大きい。ほぼ長方形状の基板において、対角のほぼ両端に発熱量の大きい部品と温度センサを設けることで、影響を低減することができる。
【００４３】
また、温度センサの周囲には、基板にスリットを設けることにより熱の伝達を遮断することができ、センサ装置内の部品の発熱の影響を低減することができる。上述の実施形態では、基板を筐体に固定する固定部を基板の角付近に設け、当該固定部から一方に伸びる舌片部を形成するようにスリットを設けている。そして、舌片部上に温度センサを配置すれば、基板の有効面積の減少を抑えつつ、温度センサへの熱伝導を低減することができる。さらに固定部に金属ねじを使用すれば、熱を筐体へ逃がす効果が高まる。
【００４４】
さらにモーションセンサを搭載する場合、舌片部を設けることで当該部分が振動を起こ
し易くなり、モーションセンサの出力に影響するおそれがある。本実施形態では、上述のように固定部から伸びるように舌片部を設けるため、モーションセンサへの振動の伝達が低減されるようになっている。また、基板上において固定部とモーションセンサとの間に、例えば実装面積の比較的大きい部品や基板１６よりも剛性の高い部品のように、基板の振動を低減させられる部品を配置すれば、モーションセンサが受けるノイズを減らすことができる。また、間に配置する部品の大きさは、舌片部からモーションセンサまでの距離（具体的には、舌片部の付け根に位置する固定部からモーションセンサまでの距離）の三分の一（好ましくは二分の一）以上を覆うことが望ましい。図８の例では、筐体固定部１６８とモーションセンサ１６４との間に、基板１６よりも剛性が高く、筐体固定部１６８からモーションセンサ１６４までの距離の二分の一以上を覆うフラッシュメモリを配置している。
【００４５】
なお、上述の実施形態及び変形例の構成は一部または全部を組み合わせて採用することができる。例えば、温湿度センサ１６２及びマイクロフォン１６６のいずれかのみが通気経路上に存在してもよく、また、例示されていないセンサ部品が通期経路上にさらに存在していてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１    ：センサ装置
２    ：基板
１１  ：筐体本体
１２  ：電池カバー
１３  ：窓部
１４  ：通気孔
１５  ：把手
１６  ：基板
１７  ：内部カバー
１６１：無線モジュール
１６２：温湿度センサ
１６３：フラッシュメモリ
１６４：加速度センサ
１６５：絶対圧センサ
１６６：マイクロフォン
１６７：ＬＥＤ
１６８：筐体固定部
１６９：スリット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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