WO2021261257A1 - センサーデバイス - Google Patents

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WO2021261257A1
WO2021261257A1 PCT/JP2021/022017 JP2021022017W WO2021261257A1 WO 2021261257 A1 WO2021261257 A1 WO 2021261257A1 JP 2021022017 W JP2021022017 W JP 2021022017W WO 2021261257 A1 WO2021261257 A1 WO 2021261257A1
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substrate
sensor
temperature
region
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俊二 馬場
英史 西
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Dic株式会社
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    • H05K1/0277—Bendability or stretchability details
    • H05K1/028—Bending or folding regions of flexible printed circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • H—ELECTRICITY
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    • H05K2201/10007—Types of components
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    • H05K2201/10007—Types of components
    • H05K2201/10151—Sensor

Definitions

  • the present invention relates to a sensor device that has flexibility and detects temperature and humidity.
  • sensor device that senses temperature, humidity, illuminance, etc. and uses the results to control air conditioners in order to reduce energy consumption while maintaining the comfort of the building.
  • sensor devices can be installed where needed in a building to provide the information needed for optimal control of cooling, heating, ventilation, air conditioning and lighting systems to make the building's energy usage more efficient. Can be used to control.
  • Patent Document 1 discloses a wireless sensor device that can be attached to a curved surface.
  • a flexible sheet is used as an exterior body so that it can be attached to a curved surface or the like.
  • the exterior of the conventional sensor device is provided with an opening for exposing the detection surface of the temperature / humidity sensor to the external environment.
  • these conventional sensor devices those installed in outdoor areas exposed to rain or in washrooms where water droplets may scatter need to have a waterproof structure. For this reason, it is common to provide a waterproof / breathable cover that allows moisture to pass through while preventing the ingress of water droplets into the opening of the exterior body that exposes the detection surface of the temperature / humidity sensor.
  • the waterproof / breathable cover is made of a hard material, there is also a problem that in a flexible sensor device, if a large size waterproof / breathable cover is used, the area where the flexibility is impaired becomes large. rice field.
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a sensor device that realizes good flexibility over the entire apparatus and can be manufactured at low cost. do.
  • the sensor device of the present invention is a flexible sensor device including a flexible substrate, a temperature / humidity sensor connected to the flexible substrate, and an exterior body made of a flexible material.
  • the temperature / humidity sensor has a waterproof / moisture permeable material that covers the detection surface, the exterior body has an opening for exposing the waterproof / moisture permeable material, and the flexible substrate has the exterior body at least at a peripheral portion. It is characterized by being joined to.
  • the temperature / humidity sensor is arranged so that the exposed surface of the waterproof / moisture permeable material is closer to one surface than the central position along the thickness direction of the sensor device. good.
  • the gap between the surface edge portion of the opening of the exterior body and the exposed surface of the waterproof / breathable material may be in the range of 5 mm or less.
  • the flexible substrate has a bent region, a first region provided on one side of the bent region as a boundary, and a second region provided on the other side.
  • the second region may be arranged at a position closer to the opening of the exterior body than the first region, and the temperature / humidity sensor may be arranged in the second region of the flexible substrate. ..
  • the illuminance sensor provided in the second region may be further provided.
  • a battery for supplying electric power to the temperature / humidity sensor may be provided in the first region.
  • the flexible substrate is composed of a first substrate and a second substrate electrically connected to each other, and the second substrate is more of the exterior body than the first substrate.
  • the temperature / humidity sensor is arranged on the second substrate, and a spacer member is provided on the surface of the second substrate opposite to the surface of the exterior body facing the opening. May be.
  • the illuminance sensor provided on the second substrate may be further provided.
  • the first substrate may be provided with a battery that supplies electric power to the temperature / humidity sensor.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the sensor device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the sensor device of FIG.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing the temperature / humidity sensor of the sensor device of FIG. 1 and its surroundings.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the sensor device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the sensor device according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the sensor device according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a plan view of the sensor device of FIG.
  • the sensor device 10 includes a flexible substrate 11, a temperature / humidity sensor 21, an illuminance sensor 22, a controller 23, a battery 24, an antenna 25, and an exterior body 12. I have.
  • the flexible substrate 11 in the present embodiment is a flexible substrate (flexible substrate).
  • the flexible substrate 11 having such flexibility may be a substrate in which an electric circuit is formed on a base material obtained by laminating a thin and soft base film having an insulating property and a conductive metal such as a copper foil.
  • a base film such as a PET film, a PEN film, or a polyimide film by printing a conductive ink.
  • the flexible substrate 11 is bent in a crank shape at the bent portion 11C (bending region) in the middle of the longitudinal direction.
  • a first region 11A one side of the flexible substrate 11 with the bent portion 11C as a boundary
  • a second region 11B one side of the flexible substrate 11 with the bent portion 11C as a boundary
  • the flexible substrate 11 is bent along the thickness direction t of the sensor device 10 along the first folding curve L1 from the first region 11A extending along the bottom surface 10b of the sensor device 10, and further, the thickness direction t of the sensor device 10.
  • the second region 11B is formed by bending along the second folding curve L2 near the center of the sensor device 10 so as to extend parallel to the surface 10a of the sensor device 10.
  • the first region 11A of the flexible substrate 11 constitutes a part of the bottom surface 10b joined to the wall surface or the like to which the sensor device 10 is attached. Further, the second region 11B of the flexible substrate 11 is arranged at a position closer to the surface 10a of the sensor device 10 than the first region 11A.
  • a controller 23, a battery 24, and an antenna 25 are provided in the first region 11A of the flexible substrate 11.
  • the temperature / humidity sensor 21 and the illuminance sensor 22 are provided in the second region 11B of the flexible substrate 11.
  • the temperature / humidity sensor 21 detects temperature and humidity on the detection surface 21a, and has a waterproof / moisture permeable material 21b that covers the detection surface 21a.
  • the waterproof / moisture permeable material 21b is bonded to, for example, the temperature / humidity sensor 21 via an adhesive layer or the like. Further, the waterproof / moisture permeable material 21b is directly bonded to the exterior body 12 by insert molding or the like, or is bonded via an adhesive layer or the like.
  • the waterproof / moisture permeable material 21b is a functional material that exhibits waterproofness from one surface side to the other surface side and also exhibits water vapor permeability.
  • the waterproof / breathable material may be in the form of a woven fabric or in the form of a film (film). Further, the waterproof / breathable material may be composed of a plurality of layers.
  • the illuminance sensor 22 detects the amount of light incident on the detection surface 22a.
  • a commercially available thin sensor chip can be used as long as it is a type of sensor that can be mounted on an IC chip.
  • the controller 23 outputs (transmits) temperature, humidity, and illuminance information signals from the antenna 25 based on the temperature signal, humidity signal, and illuminance signal input from the temperature / humidity sensor 21 and the illuminance sensor 22.
  • the information signal output from the antenna 25 is preferably an LPWA standard that can cover a wide area with low power consumption, and examples of the communication protocol include LoRa method: Chirp Spread Spectrum modulation.
  • the antenna 25 wirelessly transmits signals from the temperature / humidity sensor 21 and the illuminance sensor 22, and the material, shape, and manufacturing method are not limited as long as they belong to a thin, flat, small, or ultra-small antenna.
  • the battery 24 is not equipped with a solar cell, but is equipped with a primary battery as an internal power source.
  • a primary battery an inexpensive primary battery on the market is preferable, and a coin-type primary battery can be preferably used.
  • the sensor device 10 is not equipped with a solar cell, but is equipped with only a primary battery as an internal power source.
  • the manufacturing cost of the sensor device 10 can be significantly reduced as compared with a sensor device composed of a resin case and a printed circuit board as a housing and a sensor device equipped with a solar cell, and a light source such as at night can be used. Operation in the absence of is not a problem.
  • the battery 24 may be composed of a secondary battery depending on the application and specifications.
  • the exterior body 12 is joined to at least a peripheral portion of the flexible substrate 11 and is formed so as to cover the temperature / humidity sensor 21, the illuminance sensor 22, the controller 23, the battery 24, and the antenna 25 arranged on the flexible substrate 11. Has been done.
  • the exterior body 12 is joined to the flexible substrate 11 by, for example, insert molding or the like.
  • the waterproof property inside the sensor device 10 is ensured by joining the peripheral edge portion of the exterior body 12 to the flexible substrate 11 and the spacer member 13.
  • the exterior body 12 is formed with an opening 12a that exposes the waterproof / moisture permeable material 21b constituting the temperature / humidity sensor 21.
  • Such an opening 12a may be, for example, an opening that exposes the entire surface of the waterproof / breathable material 21b or a region of the surface excluding the peripheral portion.
  • the shape of the opening 12a is not particularly limited, and can be various shapes such as a circle and a polygon in a plan view.
  • Such an exterior body 12 is made of a flexible material having flexibility at least at room temperature so as to be able to follow the deformation of the flexible substrate 11.
  • the flexible material is not particularly limited, and examples thereof include various resins such as rubber materials such as silicone rubber and acrylic rubber, and foam materials such as urethane foam resin.
  • the exterior body 12 is preferably made of a light-transmitting material, for example, a transparent rubber material, a transparent resin, or the like. By using such a transparent rubber material and transparent resin for the exterior body 12, light can be incident on the illuminance sensor 22 even if the detection surface 22a of the illuminance sensor 22 is covered with the exterior body 12.
  • the exposed surface 21bf of the waterproof / moisture permeable material 21b constituting the temperature / humidity sensor 21 is located closer to the surface 10a, which is one surface, than the central position along the thickness direction t of the sensor device 10.
  • the temperature / humidity sensor 21 is arranged as such. More specifically, the temperature / humidity sensor 21 is arranged so that the exposed surface 21bf of the waterproof / moisture permeable material 21b is the same as the surface 10a of the sensor device 10 or is close to the surface 10a.
  • the gap ⁇ d between the surface edge portion of the opening 12a of the exterior body 12 and the exposed surface 21bf of the waterproof / breathable material 21b is set to a range of 5 mm or less.
  • the waterproof / moisture permeable material 21b constituting the temperature / humidity sensor 21 is arranged so as to be the same as or close to the surface 10a of the sensor device 10, and the second region 11B of the flexible substrate 11 is t in the thickness direction. Is arranged at a position closer to the opening 12a of the exterior body 12 than the first region 11A.
  • the spacer member 13 compensates for the step generated between the first region 11A and the second region 11B. Further, the spacer member 13 supports the second region 11B of the flexible substrate 11.
  • the spacer member 13 is provided on the surface 11Bb of the second region 11B, which is opposite to the surface 11Ba facing the opening 12a of the exterior body 12.
  • the spacer member 13 is formed of, for example, a flexible PET resin film or the like.
  • the spacer member 13 has a solid structure having no internal cavity. As a result, the strength of the spacer member 13 can be kept high.
  • the temperature / humidity sensor 21 having the waterproof / moisture permeable material 21b having a small size so as to cover the detection surface 21a is used, and the waterproof / moisture permeable material 21b is used for the exterior body 12. Since an opening is provided to expose the surface, it is waterproof compared to a structure in which a large opening is provided on the side surface of the exterior body and a waterproof / breathable cover is attached to this opening from the outside like a conventional sensor device.
  • the size of the moisture permeable material 21b can be reduced to each stage, the cost of the expensive waterproof moisture permeable material can be reduced, and the sensor device 10 can be manufactured at low cost.
  • the temperature / humidity sensor 21 provided with the waterproof / moisture permeable material 21b having a small size, it is compared with the configuration in which the waterproof / moisture permeable material having a large size is provided on the exterior body as in the conventional case. Therefore, the waterproof / breathable material, which is a hard material, is less likely to reduce the flexibility of the sensor device 10, and can provide the sensor device 10 having good flexibility throughout the device.
  • the flexible substrate 11 is bent in a crank shape by the bending portion 11C to form the second region 11B at a position closer to the surface 10a of the sensor device 10 than the first region 11A.
  • the temperature / humidity sensor 21 can be lifted to a position close to the surface 10a of the sensor device 10.
  • the detection surface 21a of the temperature / humidity sensor 21 is passed through the waterproof / moisture permeable material 21b. It can be sufficiently exposed to the outside air, and it is possible to maintain the design by reducing the diameter of the opening 12a and to accurately measure the temperature and humidity at the same time.
  • both the temperature / humidity sensor 21 and the illuminance sensor 22 are arranged in the second region 11B of the flexible substrate 11.
  • the humidity sensor 21 and the illuminance sensor 22 are arranged adjacent to each other in the vicinity of each other, and the opening is made smaller and the design is smaller than that of the conventional sensor device in which the temperature / humidity sensor and the illuminance sensor are arranged apart from each other. Can be increased.
  • an adhesive layer (not shown) for attaching the sensor device 10 to a structure or the like is provided on the bottom surface 10b side of the sensor device 10 of the present embodiment.
  • a commercially available industrial double-sided adhesive tape can be used, and it is more preferable to use a removable industrial double-sided adhesive tape.
  • both sides may be a removable adhesive surface
  • the bottom surface 10b side of the sensor device 10 is a general-purpose adhesive surface
  • the other side is a removable adhesive surface. It is particularly preferred to use a single-sided removable industrial double-sided adhesive tape.
  • DIC As a commercially available industrial double-sided adhesive tape, for example, DIC (DAITAC, registered trademark) manufactured by DIC Corporation can be used, and as a single-sided removable type industrial double-sided adhesive tape, DIC manufactured by DIC Corporation. (DAITAC, registered trademark) product numbers, "# 8800DR”, “# 8612DFT”, “# 8616DJ-50", “# 8616DJ black (N)" and the like can be mentioned.
  • a decorative layer made of a light-shielding rubber sheet or the like may be further formed on the surface 10a side of the sensor device 10 in order to enhance the design.
  • an opening may be provided in the portion overlapping the temperature / humidity sensor 21 and the illuminance sensor 22.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the sensor device according to the second embodiment of the present invention.
  • the spacer member 33 that complements the step between the second region 11B and the first region 11A of the flexible substrate 11 is composed of a peripheral portion 33a and an upper surface portion 33b. It has a box-shaped structure. That is, the spacer member 33 has a space portion 33c defined by a peripheral edge portion 33a and an upper surface portion 33b.
  • the spacer member 33 may have a hollow structure having a space inside thereof.
  • the upper surface portion 33b can be insulated in the thickness direction t, the weight of the spacer member 33 can be reduced, the measurement accuracy of the sensor device 30 can be improved, and the weight can be reduced. It is possible to further improve the flexibility and flexibility.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of the configuration of the sensor device according to the third embodiment of the present invention.
  • the flexible substrate 41 is composed of two substrates, a first substrate 41A and a second substrate 41B.
  • the first substrate 41A constituting the flexible substrate 41 is formed along the bottom surface 40b of the sensor device 40. Further, the second substrate 41B constituting the flexible substrate 41 overlaps with a part of the first substrate 41A in the thickness direction t and is separated from the first substrate 41A in the thickness direction t, so that the first substrate 41A It is formed closer to the surface 40a of the sensor device 40 than the surface 40a.
  • connection portion 41C for electrically connecting the first substrate 41A and the second substrate 41B is formed between the vicinity of the center of the first substrate 41A and the end portion of the second substrate 41B.
  • a spacer member 43 is formed between the first substrate 41A and the second substrate 41B, which are separated from each other in the thickness direction t.
  • the spacer member 43 is provided on the surface 41Bb of the second substrate 41B opposite to the surface 41Ba facing the opening 42a of the exterior body 42. Such a spacer member 43 supports the second substrate 41B so that the second substrate 41B is closer to the surface 40a of the sensor device 40 with respect to the first substrate 41A.
  • the controller 53, the battery 54, and the antenna are arranged on the first board 41A. Further, the temperature / humidity sensor 51 and the illuminance sensor 52 are arranged adjacent to each other on the second substrate 41B.
  • the temperature / humidity sensor 51 and the illuminance sensor 52 can be obtained. It can be arranged on the surface 40a side of the sensor device 40.
  • the exterior body 42 is joined to the peripheral portion of the flexible substrate 41 and the end portion of the spacer member 43, and is arranged on the flexible substrate 41 with a temperature / humidity sensor 51, an illuminance sensor 52, a controller 53, a battery 54, and an antenna. It is formed so as to cover (not shown). Also in this embodiment, the waterproof property inside the sensor device 10 is ensured by joining the peripheral edge portion of the exterior body 42 to the peripheral edge portion of the flexible substrate 41 and the end portion of the spacer member 43.
  • the exterior body 42 is formed with an opening 42a that exposes the waterproof / moisture permeable material 51b constituting the temperature / humidity sensor 51.
  • Such an opening 42a may be, for example, an opening that exposes the entire surface of the waterproof / breathable material 51b or a region of the surface excluding the peripheral portion.
  • the shape of the opening 42a is not particularly limited, and can be various shapes such as a circle and a polygon in a plan view.
  • Such an exterior body 42 is made of a flexible material having flexibility at least at room temperature so as to be able to follow the deformation of the flexible substrate 41.
  • the flexible material is not particularly limited, and examples thereof include rubber materials such as silicon rubber and various resins such as epoxy resin.
  • the exterior body 42 is preferably made of a light-transmitting material, for example, a transparent rubber material, a transparent resin, or the like.
  • the flexible substrate 41 is not provided with a bent portion, and is composed of two substrates, a first substrate 41A and a second substrate 41B, and the second substrate 41B is a first substrate.
  • a configuration including a temperature / humidity sensor and an illuminance sensor is exemplified as a sensor, but in the present invention, at least a temperature / humidity sensor may be provided, and no illuminance sensor is provided. May be good. In this case, it is not necessary to use a light-transmitting (transparent) material for the exterior body, and a flexible and light-shielding material such as black rubber can also be used. Further, it may have an arbitrary functional sensor other than the illuminance sensor.
  • the temperature / humidity sensor and the illuminance sensor are provided in the second region or the second substrate constituting the flexible substrate, and the battery, the controller, and the antenna constitute the flexible substrate.
  • the configuration provided in one region or the first substrate is illustrated, at least the temperature / humidity sensor may be arranged in the second region or the second substrate of the flexible substrate located near the surface of the sensor device.
  • One or more of any other members may be provided in the second region or the second board constituting the flexible substrate, and the arrangement layout of these members is limited. It's not something.
  • the flexible substrate 11 is bent in a crank shape in a cross-sectional view (for example, FIG. 1), but the present invention is not limited to this, and the flexible substrate 11 may be bent in a U shape in a cross-sectional view.
  • a wet temperature sensor and an illuminance sensor are provided on one main surface side of the flexible substrate 11 and another arbitrary member such as a battery formed on the other main surface side. And may be electrically connected via a conductive portion such as a through hole.
  • the flexible substrate 11 is provided at different heights (levels) from the first region 11A and the second region 11B in the thickness direction t (for example, FIG. 1), but the thickness direction is not limited to this.
  • the first region 11A and the second region 11B may be provided at the same height. That is, the flexible substrate 11 may not have a bent portion, and the first region 11A and the second region 11B may form the same plane or substantially the same plane.
  • a heat insulating sheet or the like is formed on the surface of the flexible substrate 11 opposite to the surface on which the temperature / humidity sensor 21 is provided.
  • a heat insulating layer may be provided.
  • the sensor device of the present invention has good flexibility and can reduce the cost of an expensive waterproof / breathable material to realize a low-cost sensor device. Therefore, for example, a worker at a work site can easily attach / detach the flexible sensor device to / from a plurality of places such as a pillar in the middle of construction. Therefore, by measuring the temperature and humidity of the site at an appropriate position close to the worker, the working environment of the site can be accurately grasped, and the health condition of the worker can be managed. .. Therefore, the sensor device of the present invention can be suitably used in various work sites such as construction and construction.
  • Sensor device 11 Flexible substrate 11A 1st area 11B 2nd area 11C Bending part 12 Exterior body 13 Spacer member 21 Temperature / humidity sensor 21b Waterproof / moisture permeable material 22 Illuminance sensor 23 Controller 24 Battery 25 Antenna

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Abstract

全体に渡って可撓性が確保され、かつ、低コストで製造が可能なセンサーデバイスを提供する。 可撓性基板１１と、該可撓性基板１１に接続される温湿度センサー２１と、柔軟性材料からなる外装体１２と、を備え、可撓性を有するセンサーデバイス１０であって、温湿度センサー２１は、検出面２１ａを覆う防水透湿材２１ｂを有し、前記外装体１２は、前記防水透湿材２１ｂを露出させる開口１２ａを有し、前記可撓性基板１１は、少なくとも周縁部分において前記外装体１２に接合されている。

Description

センサーデバイス
　本発明は、可撓性を有し、温度、湿度を検出するセンサーデバイスに関する。
　建物の快適性を維持しつつ、エネルギー消費を低減するために、温度、湿度、照度等をセンシングして、その結果を空調装置の制御などに使用するセンサーデバイスがある。そのようなセンサーデバイスは、建物内の必要箇所に設けて、冷房、暖房、換気、空調および照明システムの最適な制御に必要な情報を提供することで、建物のエネルギー使用量をより効率的に制御するために使用することができる。
　従来のセンサーデバイスは、内部の保護のため、硬質材料によって筐体形成しているものが多かった。しかしながら、湾曲した壁面などにこうしたセンサーデバイスを取り付ける場合、湾曲部分を補って取付平面を確保するスペーサ等の部材が必要になり、取り付けに手間とコストが掛かるという課題があった。
　このため、例えば、特許文献１では、湾曲面にも取り付け可能な無線センサー装置が開示されている。こうした無線センサー装置では、可撓性を有するシートを外装体として用いることにより、湾曲面などにも取り付け可能にしている。
　また、従来のセンサーデバイスの外装体には、温湿度センサーの検出面を外部環境に露出させるための開口が設けられている。こうした従来のセンサーデバイスのうち、雨に晒される屋外部や、水滴が飛散する懸念のある洗面所などに設置されるものは、防水構造にする必要がある。このため、温湿度センサーの検出面を露出させる外装体の開口には、水滴の浸入を防止しつつ、湿気は透過させる防水透湿カバーを設けることが一般的であった。
国際公開第２０１９／１５５７３２号
　しかしながら、従来のセンサーデバイスでは、外装体に温湿度センサーの検出面よりも大きな開口を設けて、この開口に防水透湿カバーを設けていたため、大きなサイズの防水透湿カバーを用いる必要があった。このため、高コストな防水透湿カバーによって、センサデバイス全体のコストが高くなってしまうという課題があった。
　また、防水透湿カバーは硬質な材料から構成されるため、可撓性を有するセンサーデバイスでは、大きなサイズの防水透湿カバーを用いると、可撓性が損なわれる領域が大きくなるという課題もあった。
　本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、装置全体に亘って良好な可撓性を実現し、かつ、低コストで製造が可能なセンサーデバイスを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提供する。
　本発明のセンサーデバイスは、可撓性基板と、該可撓性基板に接続される温湿度センサーと、柔軟性材料からなる外装体と、を備え、可撓性を有するセンサーデバイスであって、前記温湿度センサーは、検出面を覆う防水透湿材を有し、前記外装体は、前記防水透湿材を露出させる開口を有し、前記可撓性基板は、少なくとも周縁部分において前記外装体に接合されていることを特徴とする。
　また、本発明では、前記温湿度センサーは、前記防水透湿材の露出面が、前記センサーデバイスの厚み方向に沿った中央位置よりも一方の面に近い位置になるように配されていてもよい。
　また、本発明では、前記外装体の前記開口の表面縁部と、前記防水透湿材の露出面との間のギャップは、５ｍｍ以下の範囲であってもよい。
　また、本発明では、前記可撓性基板は、屈曲領域と、この屈曲領域を境にして一方の側に設けられた第１領域と、他方の側に設けられた第２領域とを有し、前記第２領域は、前記第１領域よりも、前記外装体の前記開口に近い位置に配され、前記温湿度センサーは、前記可撓性基板の前記第２領域に配されていてもよい。
　また、本発明では、前記第２領域に設けられた照度センサーを更に備えていてもよい。
　また、本発明では、前記第１領域に、前記温湿度センサーに電力を供給するバッテリーが設けられていてもよい。
　また、本発明では、前記可撓性基板は、互いに電気的に接続された第１基板と第２基板とで構成され、前記第２基板は、前記第１基板よりも、前記外装体の前記開口に近い位置に配され、前記温湿度センサーは、前記第２基板に配され、前記第２基板の、前記外装体の前記開口に対向する面とは反対の面に、スペーサ部材が設けられていてもよい。
　また、本発明では、前記第２基板に設けられた照度センサーを更に備えていてもよい。
　また、本発明では、前記第１基板に、前記温湿度センサーに電力を供給するバッテリーが設けられていてもよい。
　本発明によれば、デバイス全体に亘って良好な可撓性を実現し、かつ、低コストで製造が可能なセンサーデバイスを提供することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサーデバイスの構成の一例を示す概略断面図である。 図２は、図１のセンサーデバイスの平面図である。 図３は、図１のセンサーデバイスの温湿度センサーとその周辺を示す要部拡大断面図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係るセンサーデバイスの構成の一例を示す概略断面図である。 図５は、本発明の第３実施形態に係るセンサーデバイスの構成の一例示す概略断面図である。
　以下、本発明を適用した一実施形態であるセンサーデバイスについて図面を参照して説明する。なお、以下に示す各実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態のセンサーデバイスを説明する。
　図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサーデバイスの構成の一例を示す概略断面図であり、図２は、図１のセンサーデバイスの平面図である。
　図１及び図２に示すように、センサーデバイス１０は、可撓性基板１１と、温湿度センサー２１と、照度センサー２２と、コントローラ２３と、バッテリー２４と、アンテナ２５と、外装体１２とを備えている。
　本実施形態における可撓性基板１１は、可撓性を有する基板（フレキシブル基板）である。
　こうした可撓性を有する可撓性基板１１は、絶縁性を有する薄く柔らかいベースフィルムと銅箔等の導電性金属を貼り合わせた基材に電気回路を形成した基板であればよい。例えば、ＰＥＴフィルム、ＰＥＮフィルム、又は、ポリイミドフィルム等のベースフィルムに、導電性インキの印刷により配線を形成して作製することができる。
　可撓性基板１１は、長手方向の途中の屈曲部１１Ｃ（屈曲領域）において、クランク状に屈曲されている。以下の説明では、この屈曲部１１Ｃを境にした可撓性基板１１の一方の側を第１領域１１Ａ、他方の側を第２領域１１Ｂと称する。
　可撓性基板１１は、センサーデバイス１０の底面１０ｂに沿って延びる第１領域１１Ａから、第一折曲線Ｌ１でセンサーデバイス１０の厚み方向ｔに沿って折り曲げられ、さらにセンサーデバイス１０の厚み方向ｔの中央付近の第二折曲線Ｌ２でセンサーデバイス１０の表面１０ａに平行に延びるように折り曲げられて、第２領域１１Ｂが形成される。
　可撓性基板１１の第１領域１１Ａは、センサーデバイス１０が取り付けられる壁面等に接合される底面１０ｂの一部を構成している。また、可撓性基板１１の第２領域１１Ｂは、第１領域１１Ａよりもセンサーデバイス１０の表面１０ａに近い位置に配されている。
　可撓性基板１１の第１領域１１Ａには、コントローラ２３、バッテリー２４、およびアンテナ２５が設けられている。一方、可撓性基板１１の第２領域１１Ｂには、温湿度センサー２１、および照度センサー２２が設けられている。
　温湿度センサー２１は、検出面２１ａにおいて温度、および湿度を検出するものであり、検出面２１ａを覆う防水透湿材２１ｂを有している。防水透湿材２１ｂは、例えば温湿度センサー２１と接着層等を介して接合されている。また、防水透湿材２１ｂは、外装体１２とインサート成形等により直接接合されるか、或いは接着層等を介して接合されている。防水透湿材２１ｂは、一方の面側から他方の面側に防水性を発現すると共に、水蒸気透過性を発現する機能性材料である。防水透湿材は、織物状であってもよいし、膜状（フィルム状）であってもよい。また、防水透湿材が複数層で構成されてもよい。
　照度センサー２２は、検出面２２ａに入射する光の光量を検出する。温湿度センサー２１や照度センサー２２は、ＩＣチップに搭載できる種類のセンサーであれば、市販の薄型のセンサーチップを使用することができる。
　コントローラ２３は、温湿度センサー２１や照度センサー２２から入力される温度信号、湿度信号、照度信号に基づいて、アンテナ２５から温度、湿度、照度の情報信号を出力（送信）させる。アンテナ２５から出力される情報信号は、低消費電力で広いエリアをカバーできるＬＰＷＡ規格が好ましく、通信プロトコルとしては、例えば、ＬｏＲａ方式：Ｃｈｉｒｐ　Ｓｐｒｅａｄ　Ｓｐｅｃｔｒｕｍ変調が挙げられる。
　アンテナ２５は、温湿度センサー２１や照度センサー２２からの信号を無線発信するものであり、薄型、平面型、小型又は超小型アンテナに属するものであれば、素材、形状、製法は限られない。
　バッテリー２４は、太陽電池を搭載せず、内部電源として一次電池を搭載している。一次電池としては、市場に流通している安価な一次電池が好ましく、コイン型一次電池を好適に使用することができる。センサーデバイス１０は、全体の可撓性を確保するために、太陽電池を搭載せず、内部電源として一次電池のみを搭載している。これにより、筐体として樹脂ケースとプリント基板で構成されたセンサーデバイスや、太陽電池を搭載するセンサーデバイスに比べて、センサーデバイス１０の製造費用を大幅に削減することができ、また、夜間等光源の無い状態での動作が問題となることがない。但し、バッテリー２４は、用途、仕様に応じて、二次電池で構成されてもよい。
　外装体１２は、可撓性基板１１の少なくとも周縁部分に接合され、可撓性基板１１に配された温湿度センサー２１、照度センサー２２、コントローラ２３、バッテリー２４、およびアンテナ２５を覆うように形成されている。外装体１２は、例えばインサート成形等により、可撓性基板１１と接合されている。本実施形態では、外装体１２の周縁部分を、可撓性基板１１およびスペーサ部材１３に接合することにより、センサーデバイス１０の内部の防水性が確保される。
　外装体１２には、温湿度センサー２１を構成する防水透湿材２１ｂを露出させる開口１２ａが形成されている。こうした開口１２ａは、例えば、防水透湿材２１ｂの表面全体、または表面のうち周縁部分を除いた領域を露出させる程度の開口であればよい。開口１２ａの形状は、特に制限はなく、平面視で円形、多角形等の様々な形状とすることができる。
　こうした外装体１２は、可撓性基板１１の変形に追従できるように、少なくとも室温で柔軟性を有する柔軟性材料からなる。柔軟性材料としては、特に制限は無いが、例えば、シリコーンゴム、アクリルゴムなどのゴム材料や、発泡ウレタン樹脂などの発泡材等、各種樹脂が挙げられる。また、外装体１２は、光透過性材料、例えば、透明なゴム材料、透明樹脂などからなるのが好ましい。外装体１２にこうした透明なゴム材料、透明樹脂を用いることによって、照度センサー２２の検出面２２ａを外装体１２で覆っても、光を照度センサー２２に入射させることができる。
　本実施形態では、温湿度センサー２１を構成する防水透湿材２１ｂの露出面２１ｂｆが、センサーデバイス１０の厚み方向ｔに沿った中央位置よりも、一方の面である表面１０ａに近い位置になるように温湿度センサー２１が配されている。より具体的には、防水透湿材２１ｂの露出面２１ｂｆがセンサーデバイス１０の表面１０ａと同じか、或いは表面１０ａの近傍になるように、温湿度センサー２１が配されている。
　一例として、図３の拡大断面図に示すように、外装体１２の開口１２ａの表面縁部と、防水透湿材２１ｂの露出面２１ｂｆとの間のギャップΔｄが、５ｍｍ以下の範囲になるように、温湿度センサー２１を可撓性基板１１の第２領域１１Ｂに配することが好ましい。
　このように、温湿度センサー２１を構成する防水透湿材２１ｂがセンサーデバイス１０の表面１０ａと同じか或いは近傍になるように配され、可撓性基板１１の第２領域１１Ｂは、厚み方向ｔに関して、第１領域１１Ａよりも外装体１２の開口１２ａに近い位置に配される。そして、第１領域１１Ａと第２領域１１Ｂとの間に生じた段差を、スペーサ部材１３によって補っている。また、スペーサ部材１３は可撓性基板１１の第２領域１１Ｂを支持している。
　スペーサ部材１３は、第２領域１１Ｂの、外装体１２の開口１２ａに対向する面１１Ｂａとは反対の面１１Ｂｂに設けられている。スペーサ部材１３は、例えば、可撓性を有するＰＥＴ樹脂製のフィルムなどから形成されている。本実施形態では、スペーサ部材１３は、内部に空洞の無い中実構造を有している。これにより、スペーサ部材１３の強度を高く保つことができる。
　以上のような構成の本実施形態のセンサーデバイス１０によれば、検出面２１ａを覆う程度の小さいサイズの防水透湿材２１ｂを有する温湿度センサー２１を用い、外装体１２に防水透湿材２１ｂを露出させる開口を設けているので、従来のセンサーデバイスの様に外装体の側面等に大きな開口を設けてこの開口に防水透湿カバーを外側から貼着していた構造と比較して、防水透湿材２１ｂのサイズを各段に小さくすることができ、高価な防水透湿材に係るコストを低減して、センサーデバイス１０を低コストで製造することができる。
　また、本実施形態にように、サイズの小さな防水透湿材２１ｂを備えた温湿度センサー２１を用いることにより、従来のように外装体にサイズの大きな防水透湿材を設けた構成と比較して、硬質な材料である防水透湿材が、センサーデバイス１０の可撓性を低下させることが少なくなり、デバイス全体に亘って良好な可撓性を有するセンサーデバイス１０を提供することができる。
　また、本実施形態のように、可撓性基板１１を屈曲部１１Ｃによってクランク状に屈曲させて、第１領域１１Ａよりもセンサーデバイス１０の表面１０ａに近い位置に第２領域１１Ｂを形成し、この第２領域１１Ｂに温湿度センサー２１を配することで、温湿度センサー２１をセンサーデバイス１０の表面１０ａに近い位置まで持ち上げることができる。これにより、温湿度センサー２１の防水透湿材２１ｂを露出させるために外装体１２に形成する開口１２ａのサイズを小さくしても、温湿度センサー２１の検出面２１ａを防水透湿材２１ｂを介して十分に外気に晒すことができ、開口１２ａの小径化による意匠性の維持と、正確な温度、湿度の測定とを両立することができる。
　更に、本実施形態のように、温湿度センサー２１と共に照度センサー２２を備える場合に、温湿度センサー２１と照度センサー２２の双方を可撓性基板１１の第２領域１１Ｂに配することで、温湿度センサー２１と照度センサー２２とが互いに近傍に隣接して配置され、従来のような温湿度センサーと照度センサーとが離れて配置されていたセンサーデバイスと比較して、開口を小さくして意匠性を高めることが可能になる。
　なお、本実施形態のセンサーデバイス１０の底面１０ｂ側には、センサーデバイス１０を構造物等に貼着させるための不図示の粘着剤層が設けられることが好ましい。粘着剤層としては、市販の工業用両面粘着テープを使用することができ、再剥離型の工業用両面粘着テープを使用することがより好ましい。粘着剤層のうち、両方の側の面を再剥離型の粘着面としてもよく、センサーデバイス１０の底面１０ｂ側を汎用型の粘着面とし、他方の側を再剥離型の粘着面とする、片面再剥離型の工業用両面粘着テープを使用することが特に好ましい。
　市販の工業用両面粘着テープとしては、例えば、ＤＩＣ株式会社製のダイタック（ＤＡＩＴＡＣ、登録商標）を使用することができ、片面再剥離型の工業用両面粘着テープとしては、ＤＩＣ株式会社製のダイタック（ＤＡＩＴＡＣ、登録商標）の品番、「♯８８００ＤＲ」、「♯８６１２ＤＦＴ」、「♯８６１６ＤＪ－５０」、「♯８６１６ＤＪクロ（Ｎ）」等が挙げられる。
　また、センサーデバイス１０の表面１０ａ側には、意匠性を高めるために、更に遮光性のゴムシートなどからなる化粧層が形成されていてもよい。この場合、温湿度センサー２１や照度センサー２２と重なる部分には、開口を設けておけばよい。
（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態のセンサーデバイスを説明する。
　図４は、本発明の第２実施形態に係るセンサーデバイスの構成の一例を示す概略断面図である。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成には同一の番号を付し、重複する説明を省略する。
　図４に示すように、センサーデバイス３０では、可撓性基板１１の第２領域１１Ｂと第１領域１１Ａとの段差を補完するスペーサ部材３３が、周縁部分３３ａと上面部分３３ｂとから構成される箱型構造を有している。すなわちスペーサ部材３３は、周縁部分３３ａと上面部分３３ｂとで画定される空間部３３ｃを有している。スペーサ部材３３は、その内部に空間部を有する中空構造であってもよい。
　スペーサ部材３３に空間部３３ｃを設けることによって、厚み方向ｔに関して上面部分３３ｂを断熱することができ、また、スペーサ部材３３の重量を低減することができ、センサーデバイス３０の測定精度の向上、軽量化、および可撓性の更なる向上を図ることができる。
（第３実施形態）
　本発明の第３実施形態のセンサーデバイスを説明する。
　図５は、本発明の第３実施形態に係るセンサーデバイスの構成の一例を示す概略断面図である。なお、以下の説明では、上述した第１実施形態と同様の構成には同一の番号を付し、重複する説明を省略する。
　図５に示すように、センサーデバイス４０では、可撓性基板４１を、第１基板４１Ａと、第２基板４１Ｂの２枚の基板によって構成している。
　可撓性基板４１を構成する第１基板４１Ａは、センサーデバイス４０の底面４０ｂに沿って形成されている。また、可撓性基板４１を構成する第２基板４１Ｂは、厚み方向ｔに関して第１基板４１Ａの一部と重なり、且つ、第１基板４１Ａに対して厚み方向ｔに離間し、第１基板４１Ａよりもセンサーデバイス４０の表面４０ａ寄りに形成されている。
　また、第１基板４１Ａの中央付近と、第２基板４１Ｂの端部との間には、第１基板４１Ａと第２基板４１Ｂとを電気的に接続する接続部４１Ｃが形成されている。そして、互いに厚み方向ｔに離間した第１基板４１Ａと第２基板４１Ｂとの間には、スペーサ部材４３が形成されている。
　スペーサ部材４３は、第２基板４１Ｂの、外装体４２の開口４２ａと対向する面４１Ｂａとは反対の面４１Ｂｂに設けられている。こうしたスペーサ部材４３は、第１基板４１Ａに対して第２基板４１Ｂがセンサーデバイス４０の表面４０ａ寄りになるように、第２基板４１Ｂを支持する。
　本実施形態では、第１基板４１Ａにコントローラ５３、バッテリー５４、アンテナ（図示略）が配される。また、第２基板４１Ｂに、温湿度センサー５１と照度センサー５２とが互いに隣接して配されている。
　このように、第１基板４１Ａよりもセンサーデバイス４０の表面４０ａ寄りに設けられた第２基板４１Ｂに温湿度センサー５１と照度センサー５２とを配することにより、温湿度センサー５１や照度センサー５２をセンサーデバイス４０の表面４０ａ側に配置することができる。
　外装体４２は、可撓性基板４１の周縁部分、およびスペーサ部材４３の端部に接合され、可撓性基板４１に配された温湿度センサー５１、照度センサー５２、コントローラ５３、バッテリー５４、アンテナ（図示略）を覆うように形成されている。本実施形態においても、外装体４２の周縁部分を、可撓性基板４１の周縁部分およびスペーサ部材４３の端部に接合することにより、センサーデバイス１０の内部の防水性が確保される。
　そして、外装体４２には、温湿度センサー５１を構成する防水透湿材５１ｂを露出させる開口４２ａが形成されている。こうした開口４２ａは、例えば、防水透湿材５１ｂの表面全体、または表面のうち周縁部分を除いた領域を露出させる程度の開口であればよい。開口４２ａの形状は、特に制限はなく、平面視で円形、多角形等の様々な形状とすることができる。
　こうした外装体４２は、可撓性基板４１の変形に追従できるように、少なくとも室温で柔軟性を有する柔軟性材料からなる。柔軟性材料としては、特に制限は無いが、例えばシリコンゴムなどのゴム材料や、エポキシ樹脂などの各種樹脂が挙げられる。また、外装体４２は、光透過性材料、例えば、透明なゴム材料、透明樹脂などからなるのが好ましい。
　このような第３実施形態のセンサーデバイスでは、可撓性基板４１に屈曲部を設けず、第１基板４１Ａと第２基板４１Ｂの２枚の基板から構成し、第２基板４１Ｂを第１基板４１Ａに対して離間させてセンサーデバイス４０の表面４０ａ寄りに配することで、製造時に可撓性基板４１を屈曲させる加工が不要になり、より低コストにセンサーデバイス４０を製造することができる。
　以上、本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これら実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
　例えば、上述した実施形態では、センサーとして温湿度センサーと照度センサーとを備えた構成を例示したが、本発明では、少なくとも温湿度センサーを備えていればよく、照度センサーを設けない構成であってもよい。この場合、外装体は光透過性（透明性）材料を用いる必要は無く、例えば黒色ゴムなど可撓性で、かつ遮光性の材料を用いることもできる。また、照度センサー以外の任意の機能センサーを有していてもよい。
　また、例えば、上述した実施形態では、温湿度センサーと照度センサーとを可撓性基板を構成する第２領域や第２基板に設け、バッテリー、コントローラ、アンテナは、可撓性基板を構成する第１領域や第１基板に設けた構成を例示したが、少なくとも温湿度センサーが、センサーデバイスの表面に近い位置にある可撓性基板の第２領域或いは第２基板に配されていればよい。他の任意の部材（コントローラ、バッテリー、アンテナ等）の１又は複数が、可撓性基板を構成する第２領域や第２基板に設けられていてもよく、これらの部材の配置レイアウトが限定されるものではない。
　上述した実施形態では、可撓性基板１１は、断面視でクランク状に屈曲されているが（例えば、図１）、これに限らず、断面視でＵ字状に屈曲されていてもよい。その場合、湿温度センサ及び照度センサー（或いは少なくとも湿温度センサ）が、可撓性基板１１の一方の主面側に設けられ、他の主面側に形成されたバッテリー等の他の任意の部材とスルーホールなどの導電部を介して電気的に接続されてもよい。
　また、可撓性基板１１は、厚み方向ｔに関して第１領域１１Ａと第２領域１１Ｂとが異なる高さ（レベル）に設けられているが（例えば、図１）、これに限らず、厚み方向に関して第１領域１１Ａと第２領域１１Ｂとが同じ高さに設けられてもよい。すなわち、可撓性基板１１が屈曲部を有さず、第１領域１１Ａと第２領域１１Ｂが同一平面或いは略同一平面を構成してもよい。この場合、センサーデバイス１０が取り付けられる被取付け面からの熱伝達を抑制するために、可撓性基板１１の温湿度センサー２１が設けられる面とは反対の面に、断熱シートなどで構成される断熱層を設けてもよい。このように可撓性基板１１を簡易構成とすることで、センサーデバイス１０を低コストで製造することができる。
　本発明のセンサーデバイスは、良好な可撓性を有し、かつ、高価な防水透湿材に係るコストを低減して、低コストなセンサーデバイスを実現することが可能である。よって、例えば作業現場の作業者が、可撓性を有する本センサーデバイスを施工途中の柱などの複数個所に容易に着脱することができる。このため、現場の温度及び湿度を作業者に近い適切な位置で測定することで当該現場の作業環境を正確に把握することができ、更には作業者の健康状態を管理することが可能となる。従って、建築、建設等の様々な作業現場において、本発明のセンサーデバイスを好適に用いることができる。
１０　センサーデバイス
１１　可撓性基板
１１Ａ　第１領域
１１Ｂ　第２領域
１１Ｃ　屈曲部
１２　外装体
１３　スペーサ部材
２１　温湿度センサー
２１ｂ　防水透湿材
２２　照度センサー
２３　コントローラ
２４　バッテリー
２５　アンテナ

Claims (9)

  1. 　可撓性基板と、該可撓性基板に接続される温湿度センサーと、柔軟性材料からなる外装体と、を備え、可撓性を有するセンサーデバイスであって、
    　前記温湿度センサーは、検出面を覆う防水透湿材を有し、
    　前記外装体は、前記防水透湿材を露出させる開口を有し、
    　前記可撓性基板は、少なくとも周縁部分において前記外装体に接合されていることを特徴とするセンサーデバイス。
  2. 　前記温湿度センサーは、前記防水透湿材の露出面が、前記センサーデバイスの厚み方向に沿った中央位置よりも一方の面に近い位置になるように配されることを特徴とする、請求項１に記載のセンサーデバイス。
  3. 　前記外装体の前記開口の表面縁部と、前記防水透湿材の露出面との間のギャップは、５ｍｍ以下の範囲である、請求項２に記載のセンサーデバイス。
  4. 　前記可撓性基板は、屈曲領域と、この屈曲領域を境にして一方の側に設けられた第１領域と、他方の側に設けられた第２領域とを有し、
    　前記第２領域は、前記第１領域よりも、前記外装体の前記開口に近い位置に配され、　前記温湿度センサーは、前記可撓性基板の前記第２領域に配される、請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサーデバイス。
  5. 　前記第２領域に設けられた照度センサーを更に備える、請求項４に記載のセンサーデバイス。
  6. 　前記第１領域に、前記温湿度センサーに電力を供給するバッテリーが設けられる、請求項４に記載のセンサーデバイス。
  7. 　前記可撓性基板は、互いに電気的に接続された第１基板と第２基板とで構成され、
    　前記第２基板は、前記第１基板よりも、前記外装体の前記開口に近い位置に配され、　前記温湿度センサーは、前記第２基板に配され、
    　前記第２基板の、前記外装体の前記開口と対向する面とは反対の面に、スペーサ部材が設けられる、請求項１から３のいずれか１項に記載のセンサーデバイス。
  8. 　前記第２基板に設けられた照度センサーを更に備える、請求項７に記載のセンサーデバイス。
  9. 　前記第１基板に、前記温湿度センサーに電力を供給するバッテリーが設けられる、請求項７に記載のセンサーデバイス。
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