特許 7528977 センサ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-29

(45)【発行日】2024-08-06

(54)【発明の名称】センサ装置

(51)【国際特許分類】

   G01K 1/14 20210101AFI20240730BHJP

【ＦＩ】

G01K1/14 E

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2022066661

(22)【出願日】2022-04-14

(65)【公開番号】P2023157030

(43)【公開日】2023-10-26

【審査請求日】2023-11-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000006231

【氏名又は名称】株式会社村田製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】森田 成一

(72)【発明者】

【氏名】茨木 健

(72)【発明者】

【氏名】大串 直輝

【審査官】榮永 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－３０１３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平３－１９６２９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４９－２３７５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】実開昭６３－２５３３９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｋ １／００ － １９／００

Ｇ０８Ｂ １７／０２ － １７／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前後方向に並ぶ後主面及び前主面を有している回路基板と、
前記回路基板を収容する収容空間を有し、かつ、筐体後面を有する筐体であって、前記筐体後面は、前記後主面より後に位置し、かつ、前後方向に見て、前記後主面と重なっている、筐体と、
前記回路基板に電気的に接続される温度センサと、
を備えており、
前記温度センサは、
前記収容空間の外において前記回路基板の後に位置し、かつ、温度を検知する検知部と、
前記検知部と前記回路基板とを電気的に接続している配線部であって、前記筐体後面に設けられている第１貫通孔を介して前記収容空間内から前記収容空間外まで延びている配線部と、
を含んでおり、
前記筐体後面は、前後方向に見て、前記検知部と重なる領域において、前記回路基板と接触しておらず、
前記収容空間外に位置する前記配線部は、前後方向に見て、前記収容空間内に位置する前記配線部と重なっていない、
センサ装置。

【請求項2】

前記筐体後面には、前方向に窪む凹部が設けられており、
前記検知部は、前記凹部内に位置しており、
前記センサ装置は、
前記凹部に設けられ、かつ、前記検知部を覆っているシール部材を、
更に備えている、
請求項１に記載のセンサ装置。

【請求項3】

前記シール部材は、前記第１貫通孔を覆っている、
請求項２に記載のセンサ装置。

【請求項4】

前後方向に直交する方向をＸ軸方向と定義し、
前記配線部は、
前記筐体後面に接していると共に、前記第１貫通孔からＸ軸の負方向に向かって延びている第１区間と、
前記第１区間の前記Ｘ軸の正方向の端に接続され、かつ、前後方向に見て前記Ｘ軸の正方向に前記第１貫通孔を横切りつつ、前記第１貫通孔を上から下へと通過している第２区間と、
を有している、
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のセンサ装置。

【請求項5】

前記筐体後面には、第２貫通孔が設けられており、
前記検知部は、前後方向に見て、前記第２貫通孔と重なっている、
請求項１ないし請求項３のいずれか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、温度センサを備えるセンサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のセンサ装置に関する発明としては、例えば、特許文献１に記載の熱感知器が知られている。この熱感知器は、プリント基板、回路収納部、サーミスタ及び充填層を備えている。プリント基板は、上主面及び下主面を有している。回路収納部は、プリント基板を収容している。回路収容部は、上下方向に見て、プリント基板の下主面の中央と重なる位置に収納凹部を有している。収納凹部は、上方向に突出することによって、プリント基板の下主面の中央に接触している。

【0003】

サーミスタの配線は、回路基板の下主面に接続されている。そして、サーミスタの配線は、収納凹部の底部を上下方向に貫通し、収納凹部から下方向に延びている。これにより、サーミスタの検知部は、回路収納部外に位置している。充填層は、収納凹部内に設けられている。これにより、回路収納部内の気密性の向上が図られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平３－１９６２９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、特許文献１に記載の熱感知器において、熱感知器の小型化を図ると共に、熱感知器の検知精度の向上を図りたいという要望がある。

【0006】

そこで、本発明の目的は、センサ装置の小型化を図ると共に、センサ装置の温度検知の精度の向上を図ることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一形態に係るセンサ装置は、
前後方向に並ぶ後主面及び前主面を有している回路基板と、
前記回路基板を収容する収容空間を有し、かつ、筐体後面を有する筐体であって、前記筐体後面は、前記後主面より後に位置し、かつ、前後方向に見て、前記後主面と重なっている、筐体と、
前記回路基板に電気的に接続される温度センサと、
を備えており、
前記温度センサは、
前記収容空間の外において前記回路基板の後に位置し、かつ、温度を検知する検知部と、
前記検知部と前記回路基板とを電気的に接続している配線であって、前記筐体後面に設けられている第１貫通孔を介して前記収容空間内から前記収容空間外まで延びている配線と、
を含んでおり、
前記筐体後面は、前後方向に見て、前記検知部と重なる領域において、前記回路基板と接触していない。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係るセンサ装置によれば、センサ装置の小型化を図ることができると共に、センサ装置の温度検知の精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、センサ装置１０の外観斜視図である。

【図2】図２は、センサ装置１０の背面図である。

【図3】図３は、図２のＡ－Ａにおける断面図である。

【図4】図４は、図２のＢ－Ｂにおける断面図である。

【図5】図５は、比較例に係るセンサ装置１１０の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

（実施形態）
［センサ装置１０の構造］
以下に、センサ装置１０の構造について図面を参照しながら説明する。図１は、センサ装置１０の外観斜視図である。図２は、センサ装置１０の背面図である。図３は、図２のＡ－Ａにおける断面図である。図４は、図２のＢ－Ｂにおける断面図である。図５は、比較例に係るセンサ装置１１０の断面図である。

【0011】

本明細書において、方向を以下の様に定義する。回路基板１６の後主面ＳＢ及び前主面ＳＦが並ぶ方向を前後方向と定義する。前後方向に見て、回路基板１６の長辺が延びる方向を左右方向と定義する。前後方向に見て、回路基板１６の短辺が延びる方向を上下方向と定義する。前後方向、左右方向及び上下方向は、互いに直交している。なお、本明細書の前後方向、左右方向及び上下方向は、センサ装置１０の使用時の前後方向、左右方向及び上下方向と一致していなくてもよい。また、前後方向に直交する方向をＸ軸方向と定義する。本実施形態では、Ｘ軸方向は、上下方向と一致している。ただし、Ｘ軸方向は、上下方向と一致していなくてもよい。

【0012】

センサ装置１０は、人間の表面温度や人間の脈拍を測定するための装置である。センサ装置１０は、帽子やヘルメットに取り付けられ、人間の額の前に位置する。センサ装置１０は、図１及び図２に示すように、筐体１２、シール部材１４、回路基板１６、脈拍センサ１８及び温度センサ２０を備えている。

【0013】

回路基板１６は、前後方向に並ぶ後主面ＳＢ及び前主面ＳＦを有している。後主面ＳＢ及び前主面ＳＦは、長方形状を有している。後主面ＳＢ及び前主面ＳＦの長辺は、左右方向に延びている。後主面ＳＢ及び前主面ＳＦの短辺は、上下方向に延びている。

【0014】

筐体１２は、直方体状の箱である。筐体１２は、筐体前部１２ａ及び筐体後部１２ｂを含んでいる。筐体前部１２ａは、筐体１２の前半分である。筐体後部１２ｂは、筐体１２の後半分である。筐体１２は、回路基板１６を収容する収容空間Ｓｐを有している。

【0015】

また、筐体１２は、図１に示すように、筐体後面Ｓｂを有している。筐体後面Ｓｂは、後主面ＳＢより後に位置し、かつ、前後方向に見て、後主面ＳＢと重なっている。

【0016】

筐体後面Ｓｂには、図２及び図４に示すように、前方向に窪む凹部Ｇ１が設けられている。凹部Ｇ１は、前後方向に見て、第１長方形及び第２長方形が組み合わされた形状を有している。第１長方形は、第２長方形より大きい。第２長方形は、第１長方形の右上の角近傍に位置している。

【0017】

筐体後面Ｓｂには、前方向に窪む凹部Ｇ２が設けられている。凹部Ｇ２は、凹部Ｇ１の底面から前方向に窪んでいる。凹部Ｇ２は、前後方向に見て、Ｌ字形状を有している。具体的には、凹部Ｇ２は、前後方向に見て、上下方向に延びる縦部Ｇ２１及び左右方向に延びる横部Ｇ２２を含んでいる。縦部Ｇ２１の下端部は、横部Ｇ２２の右端部と繋がっている。

【0018】

筐体後面Ｓｂには、第１貫通孔Ｈ１が設けられている。第１貫通孔Ｈ１は、筐体後面Ｓｂを前後方向に貫通している。第１貫通孔Ｈ１は、縦部Ｇ２１の上端部に位置している。

【0019】

筐体後面Ｓｂには、第２貫通孔Ｈ２が設けられている。第２貫通孔Ｈ２は、筐体後面Ｓｂを前後方向に貫通している。第２貫通孔Ｈ２は、横部Ｇ２２の左端部に位置している。

【0020】

筐体後面Ｓｂには、第３貫通孔Ｈ３が設けられている。第３貫通孔Ｈ３は、筐体後面Ｓｂを前後方向に貫通している。第３貫通孔Ｈ３は、前後方向に見て、凹部Ｇ１内に位置している。

【0021】

温度センサ２０は、図４に示すように、回路基板１６に電気的に接続されている。温度センサ２０は、筐体１２の後に位置する物体の温度を検知する。筐体１２の後に位置する物体は、例えば、人間の額である。以下に、温度センサ２０について詳細に説明する。

【0022】

温度センサ２０は、サーミスタである。温度センサ２０は、図２及び図３に示すように、検知部２０ａ及び配線部２０ｂを含んでいる。検知部２０ａは、温度を検知する。より詳細には、検知部２０ａは、温度に応じた電圧値を有する信号を出力する。検知部２０ａは、収容空間Ｓｐの外において回路基板１６の後に位置している。検知部２０ａは、凹部Ｇ１内に位置している。本実施形態では、検知部２０ａは、凹部Ｇ２内に位置している。また、検知部２０ａは、前後方向に見て、第２貫通孔Ｈ２と重なっている。検知部２０ａの一部分は、図３に示すように、第２貫通孔Ｈ２内に位置している。

【0023】

このように、図３に示すように、第２貫通孔Ｈ２が設けられることにより、筐体後面Ｓｂは、前後方向に見て、検知部２０ａと重なる領域において、回路基板１６と接触していない。本実施形態では、検知部２０ａと回路基板１６との間に筐体後面Ｓｂが存在しない。

【0024】

配線部２０ｂは、図２及び図４に示すように、検知部２０ａと回路基板１６とを電気的に接続している。配線部２０ｂは、２本の配線を含んでいる。配線部２０ｂは、図２に示すように、凹部Ｇ２に沿って延びている。従って、配線部２０ｂは、前後方向に見て、Ｌ字形状を有している。検知部２０ａが出力した信号は、配線部２０ｂを介して回路基板１６に出力される。

【0025】

また、配線部２０ｂは、図４に示すように、第１貫通孔Ｈ１を介して収容空間Ｓｐ内から収容空間Ｓｐ外へと延びている。より詳細には、配線部２０ｂは、第１区間Ａ１及び第２区間Ａ２を有している。第１区間Ａ１は、筐体後面Ｓｂに接していると共に、第１貫通孔Ｈ１から下（Ｘ軸の負方向）に向かって延びている。

【0026】

第２区間Ａ２は、第１区間Ａ１の上端から前上方向に延びている。具体的には、第２区間Ａ２は、第１区間Ａ１の上端（Ｘ軸の正方向の端）に接続されている。第２区間Ａ２は、上下方向に見て上方向（Ｘ軸の正方向）に第１貫通孔Ｈ１を横切りつつ、第１貫通孔Ｈ１を上から下へと通過している。そして、第２区間Ａ２の上端部は、回路基板１６に固定されている。

【0027】

脈拍センサ１８は、人間の脈拍を測定する。脈拍センサ１８は、例えば、赤外線センサである。赤外線センサは、赤外線発光部及び赤外線受光部を含んでいる。赤外線発光部は、赤外線を放射する。赤外線は、人間の額で反射する。赤外線受光部は、人間の額で反射した赤外線を受光する。図示しない処理回路は、赤外線受光部が生成する信号に基づいて、人間の脈拍を算出する。脈拍センサ１８は、回路基板１６に実装されている。脈拍センサ１８は、前後方向に見て、第３貫通孔Ｈ３と重なっている。

【0028】

シール部材１４は、図１及び図２に示すように、凹部Ｇ１に設けられ、検知部２０ａ及び第１貫通孔Ｈ１を覆っている。シール部材１４は、不透明なシート形状を有している。シール部材１４は、前後方向に見て、凹部Ｇ１と同じ形状を有している。具体的には、シール部材１４は、本体１４ａ及び突起１４ｂを含んでいる。本体１４ａ及び突起１４ｂは、前後方向に見て、長方形状を有している。本体１４ａは、突起１４ｂより大きい。突起１４ｂは、本体１４ａの右上の角に設けられている。

【0029】

また、シール部材１４は、不透明部ａ２と透明部ａ１とを有している。透明部ａ１は、前後方向に見て、第３貫通孔Ｈ３と重なっている。これにより、脈拍センサ１８の赤外線発光部が放射した赤外線は、第３貫通孔Ｈ３及び透明部ａ１を通過することができる。また、人体の額で反射した赤外線は、透明部ａ１及び第３貫通孔Ｈ３を通過することができる。従って、脈拍センサ１８の赤外線受光部は、人間の額で反射した赤外線を受光できる。不透明部ａ２は、透明部ａ１を除く部分である。不透明部ａ２は、前後方向に見て、検知部２０ａ及び第１貫通孔Ｈ１と重なっている。

【0030】

［効果］
センサ装置１０によれば、センサ装置１０の小型化を図ると共に、センサ装置１０の温度検知の精度の向上を図ることができる。より詳細には、特許文献１に記載の熱感知器では、収納凹部は、プリント基板の下主面の中央に接触している。そのため、プリント基板が発生した熱は、収納凹部に伝達される。サーミスタは、上下方向に見て、収納凹部と重なっている。そのため、サーミスタは、プリント基板が発生した熱の影響を受ける可能性がある。そこで、サーミスタの配線は、収納凹部から下方向に延びている。これにより、サーミスタは、収納凹部から離れるようになり、プリント基板が発生した熱の影響を受けにくくなる。しかしながら、熱感知器が大型化する。

【0031】

そこで、センサ装置１０では、図３に示すように、筐体後面Ｓｂは、前後方向に見て、検知部２０ａと重なる領域において、回路基板１６と接触していない。これにより、回路基板１６が発生した熱は、筐体１２を介して検知部２０ａに伝達されにくくなる。その結果、センサ装置１０の温度検知の精度の向上を図ることができる。更に、検知部２０ａを回路基板１６に近づけることができるので、センサ装置１０の小型化が図られる。

【0032】

センサ装置１０は、凹部Ｇ１に設けられ、かつ、検知部２０ａを覆っているシール部材１４を備えている。これにより、センサ装置１０の防水性が向上する。なお、以下の理由により、シール部材１４が設けられたとしても、センサ装置１０の温度の検知精度が低下しにくい。

【0033】

シール部材１４は人間の額に接触するので、シール部材１４の温度は人間の額の温度に近づく。ここで、検知部２０ａは、凹部Ｇ１内に位置している。そして、凹部Ｇ１は、シール部材１４により塞がれている。そのため、検知部２０ａは、狭い空間内に位置している。従って、この空間の温度は、シール部材１４の影響を受けやすい。シール部材１４の温度が人間の額の温度に近づくと、この空間の温度も人間の額の温度に近づく。その結果、検知部２０ａは、人間の額の温度を精度よく検知できる。

【0034】

センサ装置１０によれば、配線部２０ｂが筐体後面Ｓｂから後方向に突出することが抑制される。より詳細には、図５に示す比較例に係るセンサ装置１１０では、配線部２０ｂは、筐体後面Ｓｂから後方向に突出している。この場合、センサ装置１１０が大型化する。

【0035】

そこで、センサ装置１０では、第２区間Ａ２は、第１区間Ａ１の上端に接続され、かつ、前後方向に見て上方向に第１貫通孔Ｈ１を横切りつつ、第１貫通孔Ｈ１を上から下へと通過している。これにより、配線部２０ｂは、筐体後面Ｓｂから後方向に突出しなくなる。その結果、センサ装置１０の小型化が図られる。

【0036】

センサ装置１０によれば、センサ装置１０の小型化が図られる。より詳細には、検知部２０ａは、前後方向に見て、第２貫通孔Ｈ２と重なっている。そして、検知部２０ａの一部分は、図３に示すように、第２貫通孔Ｈ２内に位置している。これにより、検知部２０ａが筐体後面Ｓｂから後方向に突出する量が小さくなる。その結果、センサ装置１０の小型化が図られる。

【0037】

センサ装置１０によれば、ユーザは、突起１４ｂをつまむことにより、シール部材１４を筐体１２から剥がすことができる。

【0038】

（その他の実施形態）
本発明に係るセンサ装置は、センサ装置１０に限らず、その要旨の範囲内において変更可能である。

【0039】

なお、センサ装置１０において、第２貫通孔Ｈ２が存在しなくてもよい。

【0040】

なお、センサ装置１０において、シール部材１４及び脈拍センサ１８は必須の構成要件ではない。

【0041】

本発明は、以下の構造を有する。

【0042】

（１）
前後方向に並ぶ後主面及び前主面を有している回路基板と、
前記回路基板を収容する収容空間を有し、かつ、筐体後面を有する筐体であって、前記筐体後面は、前記後主面より後に位置し、かつ、前後方向に見て、前記後主面と重なっている、筐体と、
前記回路基板に電気的に接続される温度センサと、
を備えており、
前記温度センサは、
前記収容空間の外において前記回路基板の後に位置し、かつ、温度を検知する検知部と、
前記検知部と前記回路基板とを電気的に接続している配線部であって、前記筐体後面に設けられている第１貫通孔を介して前記収容空間内から前記収容空間外まで延びている配線部と、
を含んでおり、
前記筐体後面は、前後方向に見て、前記検知部と重なる領域において、前記回路基板と接触していない、
センサ装置。
（２）
前記筐体後面には、前方向に窪む凹部が設けられており、
前記検知部は、前記凹部内に位置しており、
前記センサ装置は、
前記凹部に設けられ、かつ、前記検知部を覆っているシール部材を、
更に備えている、
（１）に記載のセンサ装置。
（３）
前記シール部材は、前記第１貫通孔を覆っている、
（２）に記載のセンサ装置。
（４）
前後方向に直交する方向をＸ軸方向と定義し、
前記配線部は、
前記筐体後面に接していると共に、前記第１貫通孔からＸ軸の負方向に向かって延びている第１区間と、
前記第１区間の前記Ｘ軸の正方向の端に接続され、かつ、前後方向に見て前記Ｘ軸の正方向に前記第１貫通孔を横切りつつ、前記第１貫通孔を上から下へと通過している第２区間と、
を有している、
（１）ないし（３）のいずれかに記載のセンサ装置。
（５）
前記筐体後面には、第２貫通孔が設けられており、
前記検知部は、前後方向に見て、前記第２貫通孔と重なっている、
（１）ないし（４）のいずれかに記載のセンサ装置。

【符号の説明】

【0043】

１０：センサ装置
１２：筐体
１２ａ：筐体前部
１２ｂ：筐体後部
１４：シール部材
１４ａ：本体
１４ｂ：突起
１６：回路基板
１８：脈拍センサ
２０：温度センサ
２０ａ：検知部
２０ｂ：配線部
Ａ１：第１区間
Ａ２：第２区間
Ｇ１，Ｇ２：凹部
Ｇ２１：縦部
Ｇ２２：横部
Ｈ１：第１貫通孔
Ｈ２：第２貫通孔
Ｈ３：第３貫通孔
ＳＢ：後主面
ＳＦ：前主面
Ｓｂ：筐体後面
Ｓｐ：収容空間
ａ１：透明部
ａ２：不透明部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】