JP2017067609A - センサモジュール及びそれを備えたセンサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】防水性を確保しながら、周囲環境を迅速に精度良く検知することができるセンサモジュール及びそれを用いたセンサ装置を提供する。【解決手段】センサモジュール（１）は、筐体（４）と、筐体に収容される回路基板（２）と、回路基板の一面（２ａ）に実装され、筐体の周囲環境を測定対象としたセンサ（６）とを備え、回路基板の一面側の筐体に貫通され、防水性及び透湿性を有する第１シート（１４）で塞がれた第１通気孔（１２）と、回路基板の一面と反対側の他面（２ｂ）側の筐体に貫通され、防水性及び透湿性を有する第２シート（１８）で塞がれた第２通気孔（１６）と、回路基板に貫通された第３通気孔（２０、２２）とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、センサモジュール及びそれを備えたセンサ装置に関する。

特許文献１には、センシング部を有する湿度センサと、湿度センサを収容したケースとを備えた湿度センサモジュールが開示されている。この湿度センサモジュールは回路基板に実装されている。ケースのセンシング部と対向する部位には貫通穴が設けられている。また、回路基板の貫通穴と対向する部位には基板貫通穴が設けられている。そして、貫通穴及び基板貫通穴を介してセンシング部に外気が導入されることで、外気の湿度が測定可能となっている。

特開２００６−１０５４７号公報

上記従来技術では、貫通穴及び基板貫通穴からなる１つの通気孔しかケースに形成されていない。これでは、通気孔から導入される外気は量が少なく、逃げ場がないため、ケース内の湿度センサの近傍で滞留し易い。このように、ケースに１つの通気孔しか備えない場合は、ケースの内外における外気の循環が阻害され、特に夏場等は、外気とケース内との温度差や湿度差が大きくなるため、湿度センサモジュールの周囲環境を迅速に精度良く検知できないおそれがある。

また、湿度センサは、貫通穴及び基板貫通穴を介して湿度センサモジュールの外部に直接に露出されている。これでは、湿度センサモジュールの防水性が確保できず、湿度センサに水滴等が付着すると湿度センサモジュールが壊れるおそれもある。
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、防水性を確保しながら、周囲環境を迅速に精度良く検知することができるセンサモジュール及びそれを用いたセンサ装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のセンサモジュールは、筐体と、筐体に収容される回路基板と、回路基板の一面に実装され、筐体の周囲環境を測定対象としたセンサとを備え、回路基板の一面側の筐体に貫通され、防水性及び透湿性を有する第１シートで塞がれた第１通気孔と、回路基板の一面と反対側の他面側の筐体に貫通され、防水性及び透湿性を有する第２シートで塞がれた第２通気孔と、回路基板に貫通された第３通気孔とを有する。

好ましくは、第１通気孔は、筐体の厚さ方向にてセンサと対向する位置に設けられる。
好ましくは、第２通気孔は、筐体の厚さ方向にてセンサと回路基板を介して対向する位置に設けられる。
好ましくは、第３通気孔は、センサの外周縁に沿って複数設けられる。
好ましくは、複数の第３通気孔は、回路基板のスルーホールである。

好ましくは、複数の第３通気孔は、それぞれセンサの外周縁に沿ったスリット状をなす。
好ましくは、第２通気孔は、筐体にスリット状をなして複数設けられる。
好ましくは、センサは、温度若しくは湿度の何れか一方、又は温度及び湿度の両方を測定対象とする。
また、本発明のセンサ装置は、上述した何れかのセンサモジュールを備える。

本発明のセンサモジュール及びそれを備えたセンサ装置によれば、防水性を確保しながら、周囲環境を迅速に精度良く検知することができる。

本発明の一実施形態に係るセンサモジュールの斜視図である。 図１のセンサモジュールの分解斜視図である。 図１のセンサモジュールのＡ−Ａ断面図である。 図１の変形例となる第３通気孔を有するセンサモジュールの斜視図である。

以下、図面に基づき本発明の一実施形態に係るセンサモジュール１について説明する。 図１に示すように、センサモジュール１は、薄型電池（例えばリチウム２次電池）を圧着して電気的に接続した回路基板２を薄型の筐体４に収容して形成されている。筐体４は例えば樹脂製であって防水構造を有して形成されている。回路基板２は、積層プリント基板であって、その一面２ａには半導体チップや複数のセンサ等の電子部品が実装されている。

具体的には、一面２ａには、センサモジュール１の周囲環境である外気の温度及び湿度を測定対象とした温湿センサ６が実装されている。
図２に示すように、筐体４は、回路基板２の一面２ａ側に設けられたカバー８と、回路基板２の一面２ａと反対側の他面２ｂ側に設けられたケース１０とから形成されている。カバー８の外周端８ａとケース１０の外周端１０ａとを突き合わせ、各外周端８ａ、１０ａ間に防水性を有する図示しない両面テープ等を挟着することで、カバー８とケース１０とが接着され、防水構造の筐体４が形成される。

ここで、図３にも示すように、カバー８には円形開口をなす第１通気孔１２が１つ貫通されている。第１通気孔１２は、カバー８の内面８ｂに接着された防水性及び透湿性を有する第１シート１４で塞がれている。第１通気孔１２は、筐体４の厚さ方向Ｙにて温湿センサ６と対向する位置に設けられている。また、ケース１０には長孔開口をなす第２通気孔１６がスリット状をなして６つ貫通されている。

各第２通気孔１６は、ケース１０の内面１０ｂに接着された防水性及び透湿性を有する第２シート１８で塞がれている。第２通気孔１６は、筐体４の厚さ方向Ｙにて温湿センサ６と回路基板２を介して対向する位置に設けられている。
さらには、図２にも示すように、回路基板２には円形開口をなす第３通気孔２０が４つ貫通されている。各第３通気孔２０は、温湿センサ６の平面矩形状の各辺の近傍にそれぞれ設けられ、すなわち、温湿センサ６の外周縁に沿って設けられている。

以上のように本実施形態のセンサモジュール１によれば、第１から第３通気孔１２、１６、２０を有することにより、第１及び第２シート１４、１８により防水性を確保しながら、センサモジュール１の周囲の温度及び湿度を迅速に精度良く検知することができる。詳しくは、従来のように、センサモジュール１が温湿センサ６と対向する位置に第１通気孔１２のみを有する場合、筐体４内に導入される外気は量が少なく、逃げ場がないため、筐体４内の温湿センサ６の近傍で滞留し易い。

このように、筐体４に１つの第１通気孔１２しか存在しない場合は、筐体４の外から内、内から外に向けた外気の循環気流の形成が阻害され、特に夏場等は、外気と筐体４内との温度差や湿度差が大きくなるため、センサモジュール１の周囲の温度及び湿度を迅速に精度良く検知できないおそれがある。

これに対し、本実施形態の場合、第１から第３通気孔１２、１６、２０を設けたことにより、図３に破線矢印で示したように、筐体４の外から内、内から外に向けた外気の循環気流が形成される。これにより、温湿センサ６の近傍には常時リアルタイムの外気を導入することができる。従って、温湿センサ６で検知される外気の温度及び湿度は、実際の外気の温度及び湿度に迅速且つ高精度に追従し、筐体４内と実際の外気との温湿度差を大幅に低減することが可能となる。

以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、第１から第３通気孔１２、１６、２０の位置は上記実施形態に限定されない。但し、第１及び第２通気孔１２、１６を筐体４の厚さ方向Ｙにてそれぞれ温湿センサ６と対向して設け、また、第３通気孔２０を温湿センサ６の外周縁に沿って複数設けることにより、円滑な循環気流を形成することができるため、センサモジュール１の周囲の温度及び湿度をより一層迅速に精度良く検知することができる。

また、第３通気孔２０は、回路基板２に設けられ、一面２ａと他面２ｂとを電気的に接続するためのスルーホールを利用して形成しても良い。これにより、第３通気孔２０をより一層容易に形成可能である。
また、第１から第３通気孔１２、１６、２０の開口形状や数も上記実施形態に限定されない。

例えば、図４に示すように、温湿センサ６の外周縁に沿ったスリット状の第３通気孔２２を形成しても良い。この場合には、各第３通気孔２２は長孔開口となるため、開口面積が円形開口の場合に比して大きくなる。これにより、さらなる円滑な循環気流を形成することができるため、センサモジュール１の周囲の温度及び湿度をより一層迅速に精度良く検知することができる。但し、回路基板２の強度を損なわないように、第１から第３通気孔１２、１６、２０（或いは２２）の開口面積は大きくし過ぎず、第１から第３通気孔１２、１６、２０（或いは２２）の数は多くし過ぎないようにするのが好ましい。

また、上記実施形態では、センサモジュール１の周囲の温度及び湿度を測定対象とした温湿センサ６が回路基板２に実装される場合について説明した。しかし、これに限らず、一面２ａに実装するセンサは、センサモジュール１の周囲環境を測定対象とし、筐体４内に導入される外気の循環気流の形成により応答性及び精度が向上するセンサであれば良い。例えば、当該センサは、外気の温度のみを測定する温度センサ、外気の湿度のみを測定する湿度センサ、或いは、外気の気圧を測定する気圧センサ等であっても良い。

また、このようなセンサモジュール１は、種々の用途のセンサ装置に適用可能であることは勿論である。具体的には、センサモジュール１の周囲環境以外に、センサモジュール１の動態（移動、停止等）等を測定対象とした図示しない加速度センサや地磁気センサ等を一面２ａ又は他面２ｂに実装しても良い。さらには無線通信機能やデータ記録機能を実現可能な図示しない電子部品も一面２ａ又は他面２ｂに実装可能である。このように構成されるセンサモジュール１によって、薄型、小型、及び軽量であって携帯性に優れ、さらには無線通信やデータ記録を可能とする、例えば迷子検知や荷物検知を用途とした高機能のセンサ装置を実現することができる。

１ センサモジュール
２ 回路基板
２ａ 一面
２ｂ 他面
４ 筐体
６ 温湿センサ（センサ）
１２ 第１通気孔
１４ 第１シート
１６ 第２通気孔
１８ 第２シート
２０、２２ 第３通気孔（スルーホール）

Claims (9)

1. 筐体と、
   前記筐体に収容される回路基板と、
   前記回路基板の一面に実装され、前記筐体の周囲環境を測定対象としたセンサと
   を備え、
   前記回路基板の前記一面側の前記筐体に貫通され、防水性及び透湿性を有する第１シートで塞がれた第１通気孔と、
   前記回路基板の前記一面と反対側の他面側の前記筐体に貫通され、防水性及び透湿性を有する第２シートで塞がれた第２通気孔と、
   前記回路基板に貫通された第３通気孔と
   を有する、センサモジュール。
2. 前記第１通気孔は、前記筐体の厚さ方向にて前記センサと対向する位置に設けられる、請求項１に記載のセンサモジュール。
3. 前記第２通気孔は、前記筐体の厚さ方向にて前記センサと前記回路基板を介して対向する位置に設けられる、請求項１又は２に記載のセンサモジュール。
4. 前記第３通気孔は、前記センサの外周縁に沿って複数設けられる、請求項１から３の何れか一項に記載のセンサモジュール。
5. 前記複数の第３通気孔は、前記回路基板のスルーホールである、請求項４に記載のセンサモジュール。
6. 前記複数の第３通気孔は、それぞれ前記センサの外周縁に沿ったスリット状をなす、請求項４に記載のセンサモジュール。
7. 前記第２通気孔は、前記筐体にスリット状をなして複数設けられる、請求項１から６の何れか一項に記載のセンサモジュール。
8. 前記センサは、温度若しくは湿度の何れか一方、又は温度及び湿度の両方を測定対象とする、請求項１から７の何れか一項に記載のセンサモジュール。
9. 請求項１から８の何れか一項のセンサモジュールを備えたセンサ装置。

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