JPH06117679A - 複合薄膜センサモジュール - Google Patents

複合薄膜センサモジュール

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JPH06117679A
JPH06117679A JP4293723A JP29372392A JPH06117679A JP H06117679 A JPH06117679 A JP H06117679A JP 4293723 A JP4293723 A JP 4293723A JP 29372392 A JP29372392 A JP 29372392A JP H06117679 A JPH06117679 A JP H06117679A
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sensor
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composite thin
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Katsuhisa Fujita
勝久 藤田
Shinichi Murakawa
慎一 村川
Yoshio Egashira
良夫 江頭
Mitsuru Yokoyama
充 横山
Minoru Matsuda
稔 松田
Ichiro Ishiyama
一郎 石山
Masaki Kato
雅記 嘉藤
Tatsuya Nishida
達也 西田
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Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 気温センサ、湿度センサ、気流センサ及び輻
射センサ等を一体に形成した場合においても各測定対象
を正確に検知する。 【構成】 基板10上に少なくとも輻射センサ22と気
温センサ20と湿度センサ30を設ける。基板10と所
定の間隔を隔てて上方を覆った覆い板32を取り付け、
覆い板32の各センサの上方にのみ開口部34を形成す
る。覆い板32と基板10との間の側面を、空気流が通
過可能な開放部36にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、人間の居住空間やク
リーンルーム等の環境制御に用いられる、空気調和器、
加湿器、空気清浄機等の環境調整装置に設けられる複合
薄膜センサモジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、例えば約7mm角のシリコン半導
体チップ上に、気温センサ、湿度センサ、気流センサ及
び輻射センサを一体に形成した複合薄膜センサが提案さ
れている。この半導体チップのセンサチップに設けられ
た各センサの内、気温センサ、気流センサ及び輻射セン
サは、半導体チップに形成された薄膜抵抗体の抵抗値変
化を検知し所定の処理を行うことにより検出対象の値を
求めるものである。また、湿度センサは、電極と感湿材
とによりその静電容量の変化を検知して湿度を検出して
いるものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場
合、上記センサが設けられたセンサモジュールの回路基
板を、外部に露出させて輻射を与えながら輻射熱や気温
や湿度を測定した場合、輻射熱により回路基板及びセン
サチップ自体の温度が上昇し、湿度センサ部の感湿材の
湿度が低下して、温度及び湿度の正確な測定ができない
という問題があった。また、センサモジュールを箱状の
ケース内に設けた場合、回路基板の中央にセンサチップ
が位置しているので、回路基板上のセンサチップに気流
を垂直に当てても、気流がセンサチップ表面で滞留して
弱くなり、出力値が小さくなるという問題もあった。
【0004】この発明は上記従来の技術の問題点に鑑み
て成されたもので、気温センサ、湿度センサ、気流セン
サ及び輻射センサ等を一体に形成した場合においても各
測定対象を正確に検知することができる複合薄膜センサ
モジュールを提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は、基板上に少
なくとも輻射センサと気温センサと湿度センサを設け、
この基板と所定の間隔を隔てて上方を覆った覆い板を取
り付け、この覆い板の上記各センサ部の上方にのみ開口
部を形成した複合薄膜センサモジュールである。さら
に、上記覆い板と基板との間の側面を、空気流が通過可
能な開放部とした複合薄膜センサモジュールである。
【0006】またこの発明は、基板上に少なくとも輻射
センサと気温センサと湿度センサを設け、空気流が流れ
る気流通過部に、上記基板の裏面を露出させて取り付け
た複合薄膜センサモジュールである。
【0007】
【作用】この発明の複合薄膜センサモジュールは、セン
サ以外の部分に放射される輻射熱を覆い部材で遮断し、
センサが設けられた基板を空気流により冷却するように
して、輻射熱による基板の温度上昇を抑え、温度や湿度
の測定誤差を無くしたものである。また、覆い板の開口
部から流入した被測定気流を側面に容易に流れるように
して、気流の測定感度を向上させたものである。
【0008】
【実施例】以下この発明の一実施例について図面に基づ
いて説明する。この実施例の複合薄膜センサモジュール
11は、図1,図2に示すように、基板10の表面に7
mm角のシリコン半導体等のセンサチップ12が取り付
けられたものである。この基板10上には、センサチッ
プ12の出力信号を処理する信号処理回路14、及び、
この信号処理回路14で処理されたセンサチップ12の
出力信号を、図示しない制御装置に出力するための調整
等を行う信号調整部16等が設けられている。信号調整
部16には、信号処理されたセンサチップからの検出信
号を出力するリード線17が接続されている。
【0009】センサチップ12には、薄膜抵抗体の温度
センサからなる気温センサ20と、表面が黒体材料で覆
われた薄膜抵抗体の温度センサからなる輻射センサ22
とが一体に半導体チップ上に形成され、この気温センサ
20と輻射センサ22とは、透明な風防24で覆われて
いる。さらに、センサチップ12には、外気に露出した
薄膜抵抗体の温度センサであって気流が当たる気流セン
サ26と、表面に感湿材28が設けられた湿度センサ3
0とが半導体チップ上に一体に設けられている。
【0010】基板10には、支柱31がその四隅に立設
され、支柱31には、アルミ箔やアルミ板等の輻射率の
小さい覆い板32が取り付けられている。覆い板32の
中央部であってセンサチップ12の真上には、ほぼセン
サチップ12と等しい大きさの開口部34が形成されて
いる。基板10と覆い板34との間の空間部は外気に開
放されており、その四方の側面部には支柱以外の遮蔽物
がなく、開放部36が形成されている。
【0011】この実施例のセンサモジュール11は、図
3、図4に示す冷却風用の気流通過部であるダクト38
に取り付けられる。ダクト38には、センサモジュール
11の基板10が嵌合する開口部40が形成され、図示
しない固定部材により、基板10の裏面がダクト40内
に露出した状態で固定される。
【0012】この実施例のセンサモジュール11の動作
作用について以下に説明する。このセンサモジュール1
1は、例えばエアーコンディショナーに取り付けられ、
そのエアーコンディショナーの冷却風が通過するダクト
38に取り付けられる。センサチップ12は、そのエア
ーコンディショナーが設置されている部屋の気温や空気
の流れを検知することができ、しかも輻射熱も検知可能
なように、外部と通気可能な位置であって、部屋内の輻
射熱がセンサチップ12に放射される位置に取り付けら
れている。
【0013】このセンサモジュール11による気温検知
は、気温センサ20によりその部屋の空気の温度を、温
度センサである薄膜抵抗体の抵抗値変化として検知する
ものであり、風防24が設けられているので、風の影響
を受けないで気温を検知することができる。また、気流
検知は、気流センサ26により、気流が当たった状態で
の温度センサの出力値と、風防24内の温度センサとの
出力差から気流の強さを算出するものである。さらに、
輻射熱検知は、黒体材料で覆われた部分の輻射センサ2
2の出力とセンサが露出した温度センサの出力値との差
から、輻射熱の強さを検知するものである。また、湿度
の検知は、感湿材28が空気中の湿度により自身の湿度
も変化し、電極間の静電容量が変わることによって、空
気中の湿度を検知するものである。そして、各センサ2
0,22,26,30の出力は、信号処理回路14、信
号調整部16により所定の信号処理が施され、温度、輻
射熱、気流、湿度の各データとして図示しない制御回路
に送られる。
【0014】ここで、センサモジュール11には、覆い
板32が取り付けられ、ダクト38に固定されているの
で、センサチップ12のみに輻射熱が放射され、さら
に、輻射熱や回路の発熱等による基板10の温度上昇に
対して、ダクト38を通過する冷風により裏面から基板
10が冷却され、基板10及びセンサチップ12の温度
上昇が抑えられている。また、室内の気流は、覆い板3
2の開口部34からセンサチップ12に向かって流れ、
センサチップ12表面から四方の開放部36に流れるの
で、気流がセンサチップ12の表面付近で滞ることがな
く、スムーズに流れる。
【0015】この実施例の複合薄膜センサモジュールに
よれば、基板10のセンサチップ12以外の箇所に輻射
熱が照射されることがなく、しかも、センサチップ12
の周囲には開放部36が形成され、開口部34から入っ
た気流はよどむことなくスムーズに四方に流れて行き、
正確な測定が可能である。さらに、基板裏面をダクト3
8で冷却しているので、基板10の温度上昇による測定
誤差を抑えることができ、より正確な測定が可能なもの
である。この実施例によるセンサモジュール11の測定
実験結果を図5に示す。ここに示されるように、例えば
風速2m/sにおいて、覆い板32を付けない場合に対
して付けた場合の気流センサ26の出力は、0.8Vの
出力が2.0Vに上昇するものである。また、ハロゲン
ランプを放射光源として、センサモジュール11に50
0W/m2相当の輻射熱を照射した場合、覆い板32を
取り付けない場合、気温センサ20の測定値は温度に換
算して6度C上昇していたものが、1度Cの上昇に抑え
ることができた。さらに、上記輻射熱の下で、湿度セン
サ26の測定結果においても、湿度にして、15%RH
の低下が5%RHの低下に抑えることができたものであ
る。また、上記輻射熱の下で、基板10の背面をダクト
38の冷風により冷却した場合としない場合では、気温
測定結果において、3度Cの温度上昇が1.5度Cに抑
えることができ、湿度の測定結果において、12%RH
の減少を5%RHの減少に抑えることができた。
【0016】尚、この発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、各センサをハイブリッドに集積したもので
もよく、また、他のセンサを組み合わせたものでも良
い。また、覆い板の上にさらに開口部を有した覆い部材
を取り付けても良い。さらに、覆い板の開口部は、少な
くとも輻射センサの上方に開口していれば良く、他のセ
ンサの上方を覆ったものでも良い。
【0017】
【発明の効果】この発明の複合薄膜センサモジュール
は、基板の上方を覆った覆い板が取り付けられ、この覆
い板の上記各センサの上方にのみ開口部を形成したの
で、輻射熱の影響を最小限に抑えることができ、測定誤
差を小さくすることができる。また、センサモジュール
の側方を開放部としたので、気流の流れがよく、気流測
定精度も高いものにすることができる。さらに、空気流
が形成される気流通過部に、上記基板の裏面を露出させ
て取り付けたので、基板の温度上昇を抑えることがで
き、センサの測定精度をより高いものにすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の複合薄膜センサモジュー
ルの部分破断斜視図である。
【図2】この実施例の複合薄膜センサモジュールの斜視
図である。
【図3】この実施例の複合薄膜センサモジュールの取り
付け状態を示す斜視図である。
【図4】この実施例の複合薄膜センサモジュールが取り
付けられるダクトの斜視図である。
【図5】この実施例の複合薄膜センサモジュールと覆い
板を取り付けない複合薄膜センサモジュールの気流セン
サの風速−出力電圧値の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
10 基板 11 センサモジュール 12 センサチップ 20 気温センサ 22 輻射センサ 26 気流センサ 30 湿度センサ 32 覆い板 34 開口部 36 開放部 38 ダクト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 江頭 良夫 兵庫県高砂市荒井町新浜二丁目1番1号 三菱重工業株式会社高砂研究所内 (72)発明者 横山 充 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 松田 稔 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 石山 一郎 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 嘉藤 雅記 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内 (72)発明者 西田 達也 富山県上新川郡大沢野町下大久保3158番地 北陸電気工業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に少なくとも輻射センサと気温セ
    ンサと湿度センサを設け、この基板と所定の間隔を隔て
    て上方を覆った覆い板を設け、この覆い板の上記各セン
    サ部の上方にのみ開口部を形成して成ることを特徴とす
    る複合薄膜センサモジュール。
  2. 【請求項2】 基板上に輻射センサと気温センサと湿度
    センサと気流センサが形成された半導体チップを設け、
    この基板と所定の間隔を隔てて上方を覆った覆い板を設
    け、この覆い板の上記各センサ部の上方にのみ開口部を
    形成して成ることを特徴とする複合薄膜センサモジュー
    ル。
  3. 【請求項3】 上記覆い板と基板との間の側面を空気流
    が通過可能な開放部としたことを特徴とする請求項1ま
    たは2記載の複合薄膜センサモジュール。
  4. 【請求項4】 上記覆い板を輻射率の小さい金属材料に
    より形成したことを特徴とする請求項1または2記載の
    複合薄膜センサモジュール。
  5. 【請求項5】 基板上に少なくとも輻射センサと気温セ
    ンサと湿度センサを設け、空気流が形成される気流通過
    部に、上記基板の裏面を露出させて取り付けたことを特
    徴とする複合薄膜センサモジュール。
JP4293723A 1992-10-06 1992-10-06 複合薄膜センサモジュ―ル Expired - Lifetime JP2510962B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007212054A (ja) * 2006-02-09 2007-08-23 Tdk Corp センサモジュール
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US11041747B2 (en) 2018-06-11 2021-06-22 Minebea Mitsumi Inc. Sensor unit and airflow measurement apparatus

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