JP6935730B2

JP6935730B2 - 環境センサ

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Publication number: JP6935730B2
Application number: JP2017217497A
Authority: JP
Inventors: 佳代中村; 直亜上田; 隆介酒井; 宏之三野; 悠平元木; 修一三角
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-11-10
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2021-09-15
Anticipated expiration: 2037-11-10
Also published as: JP2019090616A; DE102018124953A1; US20190145834A1; US11255733B2

Description

本発明は、周囲環境の物理量を測定可能な環境センサに関する。

近年、Micro Electro Mechanical Systems（ＭＥＭＳ）の技術を用いた小型で低消費電力のセンサ素子が注目され、例えばＭＥＭＳを利用して温度センサの小型化が進められている。

例えば、温度センサ素子と温度センサ素子による測定結果を送信する送信回路とを互いに反対側の基板面に設けることで、温度センサが送信回路から受熱する熱を減少させて温度センサ素子の測定精度低下を抑制する温度センサが提案されている（特許文献１参照）。

特開２００３−３２２５６９号公報

環境センサの内部には、温度、光、音等の様々な物理量を測定する各種センサ素子の他に、環境センサ素子が測定した測定結果を外部装置に送信する送信素子や、測定結果に対して所定の演算を行う演算素子等が設けられる。環境センサの内部に設けられる素子の中には稼働することで発熱する発熱部品もある。また、センサ素子の中には、測定値が周囲から受ける熱によって変動するという温度依存性を持つものがある。周囲から受ける熱によって測定値が変動するセンサ素子の測定精度は、発熱部品が発熱することにより、低下することがある。近年の環境センサの小型化により、温度依存性を持つセンサ素子と発熱部品との間の伝導熱抵抗を高めることでセンサ素子の測定精度の低下を抑制することは困難になってきている。

そこで、開示の技術の１つの側面は、センサ素子が温度依存性を有する場合でも、発熱部品の熱による測定精度の低下を抑制できる環境センサを提供することを目的とする。

開示の技術の１つの側面は、次のような環境センサによって例示される。本環境センサは、発熱部品と、前記発熱部品との間の伝導熱抵抗が互いに異なるように配置され、所定の物理量を測定可能であるとともに前記所定の物理量を測定した測定値が周囲の温度によって変動する第１のセンサおよび第２のセンサと、前記所定の物理量を測定したときの前記第１のセンサの測定値と前記第２のセンサの測定値とに基づいて前記第１のセンサおよび前記第２のセンサのうちいずれかの測定値を補正する制御部と、を備えることを特徴とする。

このような技術によれば、第１のセンサと第２のセンサとは発熱部品との間の伝導熱抵抗が異なる位置にそれぞれ配置されるため、発熱部品の熱による影響は、第１のセンサに対するものと第２のセンサに対するものとで異なる。そのため、所定の物理量を測定したときにおける第１のセンサの測定値と第２のセンサの測定値と間には発熱部品から受熱した熱に応じた差が生じる。開示の技術は、この差を用いて第１のセンサの測定値を補正することで、温度依存性を有する第１のセンサおよび前記第２のセンサのうちいずれかの測
定精度を高めることができる。

開示の技術は、さらに次の特徴を有してもよい。前記第１のセンサは前記第２のセンサよりも前記発熱部品との伝導熱抵抗が高くなる位置に配置され、前記制御部は、前記第１のセンサの測定値を補正する。このような特徴を有することで、開示の技術は、発熱部品の熱による影響が第２のセンサと比較して小さい第１のセンサに対する発熱部品の熱による影響を抑制できる。

開示の技術は、さらに次の特徴を有してもよい。前記第２のセンサは、前記発熱部品から前記第１のセンサに伝熱する経路上に配置される。このような特徴を有することで、発熱部品からの熱による影響は、第２のセンサに対するものの方が第１のセンサに対するものよりも大きくなることがより確実になる。そのため、発熱部品が発熱した場合における第１のセンサの測定値と第２のセンサの測定値との間の差がより顕著となる。そのため、第１のセンサの測定値と第２のセンサの測定値とを用いた第１のセンサの測定値の補正の精度をより高くすることができる。

開示の技術は、さらに次の特徴を有してもよい。前記第１のセンサと前記発熱部品とは基板上に配置されており、前記第１のセンサと前記発熱部品との間における前記基板上には切り込みが設けられている。基板に切り込みが設けられることで、第１のセンサと発熱部品との間の伝導熱抵抗をより高くすることができる。そのため、このような特徴を有することで、開示の技術は、第１のセンサに対する発熱部品の熱による影響を第２のセンサに対するものよりも低くすることができる。

開示の技術は、さらに次の特徴を有してもよい。前記環境センサは外部装置と接続する接続部を有し、前記制御部は、前記接続部を介して前記外部装置の処理に係る負荷率を取得し、取得した前記負荷率と前記所定の物理量を測定したときの前記第１のセンサの測定値と前記第２のセンサの測定値とに基づいて前記第１のセンサの測定値を補正する。外部装置の発熱は、処理に係る負荷率に応じて高くなる。そのため、このような特徴を有することで、開示の技術は、第１のセンサの測定値に対して、外部装置の発熱に係る補正を行うことができる。

さらに、開示の技術に係る第１のセンサは周囲の温度を測定する温度センサであってもよい。このような特徴を有することで、開示の技術は、発熱部品の熱を考慮して温度センサである第１のセンサの測定値を補正できる。

本環境センサは、センサ素子が温度依存性を有する場合でも、発熱部品の熱による測定精度の低下を抑制することができる。

図１Ａは、適用例に係る環境センサの内部基板上における各素子が設けられる位置の一例を示す図である。図１Ｂは、発熱部品および演算部が発熱してからの経過時間と２つの温度センサ素子各々による温度測定結果を例示する図の一例である。図１Ｃは、発熱部品および演算部が発熱してからの経過時間と２つの温度センサ素子各々による温度測定結果の変化の割合を例示する図の一例である。図１Ｄは、適用例に係る環境センサの熱等価回路の一例を示す図である。図２は第１実施形態に係る環境センサの外観の一例を示す図である。図３は第１実施形態に係る環境センサの内部基板を正面方向から見た図の一例である。図４は第１実施形態に係る環境センサの内部基板を背面方向から見た図の一例である。図５は、発熱部品を発熱させたときの温湿度センサ素子の出力値が示す温度の一例を示す図である。図６は、発熱部品を発熱させたときの気圧センサ素子の出力値が示す温度の一例を示す図である。図７は、図５に例示した温湿度センサ素子のグラフの傾きと図６に例示した気圧センサ素子のグラフの傾きとの差の一例を示す図である。図８は、図５に例示した温湿度センサ素子の出力値が示す温度と図６に例示した気圧センサ素子の出力値が示す温度との差を例示する図である。図９は、基準器によって設定された環境温度と温湿度センサ素子が出力する出力値が示す温度との差の一例を示す図である。図１０は、基準器によって設定された環境温度と気圧センサ素子が出力する出力値が示す温度との差の一例を示す図である。図１１は、温湿度センサ素子の出力値が示す温度と気圧センサ素子の出力値が示す温度との差を例示する図である。図１２は、第１実施形態に係る温湿度センサ素子の測定結果を補正する処理フローの一例を示す図である。図１３は、変形例に係る環境センサの内部基板上における各素子が設けられる位置の一例を示す第１の図である。図１４は、変形例に係る環境センサの内部基板上における各素子が設けられる位置の一例を示す第２の図である。

以下、図面を参照して、一実施形態に係る環境センサについて説明する。以下に示す実施形態の構成は例示であり、開示の技術は実施形態の構成に限定されない。

＜適用例＞
まず、開示の技術の適用例について説明する。適用例に係る環境センサは、環境センサ内部に設けられた発熱部品との間の伝導熱抵抗が互いに異なるように配置された２つの温度センサ素子を備える。発熱部品は、稼働すると発熱する素子である。発熱部品としては、例えば、大気中に存在する化学物質を検出するガスセンサによって例示される発熱量の大きいセンサ素子、所定の演算処理を実行する演算素子、電力を供給するレギュレータに例示される電源電圧を制御する素子が挙げられる。温度センサ素子には、周囲の環境温度による熱以外にもセンサ内部に設けられた発熱部品の熱も受熱する。そのため、センサ内部に設けられた発熱部品の熱による影響により、温度センサ素子の温度測定に誤差が生じる。適用例に係る環境センサは、上述の通り、発熱部品との間の伝導熱抵抗が互いに異なるように配置された２つの温度センサ素子を有する。発熱部品との間の伝導熱抵抗が互いに異なるため、２つの温度センサ素子では、環境センサ内部に設けられた発熱部品の熱による影響に差が生じ、その結果、各々の温度センサ素子による測定結果に差が生じる。そこで、適用例では、２つの温度センサ素子による温度の測定結果に基づいて、一方の温度センサ素子の測定結果を補正し、当該一方の温度センサの測定精度を向上させる。

図１Ａは、適用例に係る環境センサ１の内部基板１１上における各素子が設けられる位置の一例を示す図である。環境センサ１は、複数の温度センサ素子１２ｙ、１２ｚ、発熱部品１３ｙ、１３ｚおよびフラッシュメモリ１５の各素子が内部基板１１上に設けられる。発熱部品１３ｙ、１３ｚは稼働すると発熱する部品である。温度センサ素子１２ｙ、１２ｚは、周囲の温度によって出力値が変動するセンサである。図１Ａを参照すると理解できるように、温度センサ素子１２ｚは発熱部品１３ｙ、１３ｚの近傍に配置され、温度センサ素子１２ｙは発熱部品１３ｙ、１３ｚから離れた位置に設けられる。すなわち、温度
センサ素子１２ｙと発熱部品１３ｙとの間の距離は、温度センサ素子１２ｚと発熱部品１３ｙとの間の距離よりも長い。また、温度センサ素子１２ｙと発熱部品１３ｚとの間の距離は、温度センサ素子１２ｚと発熱部品１３ｚとの間の距離よりも長い。内部基板１１による伝導熱抵抗は距離に比例すると考えられるため、温度センサ素子１２ｙは、温度センサ素子１２ｚよりも発熱部品１３ｙ、１３ｚとの間の伝導熱抵抗が高くなる位置に配置されていると考えられる。さらに、図１Ａを参照すると理解できるように、温度センサ素子１２ｚは、発熱部品１３ｙ、１３ｚと温度センサ素子１２ｙとの間に位置するように設けられる。すなわち、温度センサ素子１２ｚは、発熱部品１３ｙ、１３ｚから温度センサ素子１２ｙに熱が伝わる熱流経路上に設けられる。そのため、発熱部品１３ｙ、１３ｚの発熱による影響は、温度センサ素子１２ｙの測定結果に対するものよりも温度センサ素子１２ｚの測定結果に対するものの方が大きくなる。以下、本明細書において、発熱部品１３ｙ、１３ｚを総称して、発熱部品１３と称する。

図１Ｂは、発熱部品１３が発熱してからの経過時間と温度センサ素子１２ｙ、１２ｚによる温度測定結果を例示する図の一例である。図１Ｃは、発熱部品１３が発熱してからの経過時間と温度センサ素子１２ｙ、１２ｚによる温度測定結果の変化の割合を例示する図の一例である。変化の割合は単位時間当たりの変化量であり、図１Ｂに例示されたグラフの傾きということもできる。図１Ｂおよび図１Ｃの横軸は、発熱部品１３が発熱してからの経過時間を示す。図１Ａの縦軸は測定された温度を示す。図１Ｂの縦軸は、図１Ｂに例示した温度センサ素子１２ｙのグラフの傾きと温度センサ素子１２ｚのグラフの傾きとの差の一例を示す。なお、図１Ｂおよび図１Ｃにおいて、温度センサ素子１２ｙは「温度センサ１」、温度センサ素子１２ｚは「温度センサ２」と記載されている。

図１Ｂおよび図１Ｃを参照すると理解できるように、温度センサ素子１２ｙ、１２ｚの出力値が示す温度は、発熱部品１３が発熱を開始してから所定の期間上昇し、その後ほぼ一定の温度に落ち着く。以下、本明細書において、発熱部品１３が発熱を開始してから温度センサ素子１２ｙ、１２ｚの出力値が落ち着くまでの期間を温度上昇期間、温度がほぼ一定になる期間を温度平衡期間と称する。すなわち、単位時間当たりの温度の上昇幅が所定幅を超える場合に温度上昇期間、単位時間当たりの温度の上昇幅が所定幅内である場合を温度平衡期間であるということができる。単位時間当たりの温度の上昇幅は単位時間当たりの温度の変化量ということもできる。あらかじめ所定幅をフラッシュメモリ１５に記憶しておくことで、プロセッサ等の演算処理部がフラッシュメモリ１５に記憶された所定幅と温度センサ素子１２ｙ、１２ｚの出力値が示す温度とを基に温度上昇期間であるか温度平衡期間であるかを判定できる。または、あらかじめ実験等によって測定した温度上昇期間の長さをフラッシュメモリ１５に記憶しておくことで、プロセッサ等の演算処理部がフラッシュメモリ１５に記憶された温度上昇期間の長さを基に温度上昇期間であるか温度平衡期間であるかを判定できる。プロセッサは、「制御部」の一例である。温度センサ素子１２ｙ、１２ｚの出力値は「測定値」の一例である。温度センサ素子１２ｙ、１２ｚの出力値が示す温度も「測定値」の一例である。

上述の通り、温度センサ素子１２ｚは、温度センサ素子１２ｙよりも発熱部品１３との間の伝導熱抵抗が高い位置に配置される。そのため、図１Ｂおよび図１Ｃを参照すると理解できるように、発熱部品１３が発熱を開始すると、温度センサ素子１２ｚによる温度の測定結果は温度センサ素子１２ｙによる温度の測定結果よりも急峻に上昇する。すなわち、温度センサ素子１２ｚによる温度の測定結果を時間で微分した微分値は温度センサ素子１２ｙによる温度の測定結果を時間で微分した微分値よりも大きい。また、温度センサ素子１２ｚの方が温度センサ素子１２ｙよりも温度の測定結果は高くなる。すなわち、温度センサ素子１２ｙは温度センサ素子１２ｚよりも発熱部品１３の熱による影響が少ない。そのため、温度センサ素子１２ｙは温度センサ素子１２ｚよりも温度の測定誤差が小さくなる。

図１Ｂを参照すると理解できるように、温度センサ素子１２ｙの出力値が示す温度と温度センサ素子１２ｚの出力値が示す温度との差（図中では温度差と記載）は、温度上昇期間よりも温度平衡期間の方が大きい。また、図１Ｃを参照すると理解できるように、温度センサ素子１２ｙのグラフの傾きと温度センサ素子１２ｚのグラフの傾きは、いずれも温度上昇期間の方が温度平衡期間よりも大きいことがわかる。そのため、温度平衡期間における温度センサ素子１２ｙの補正は、温度センサ素子１２ｙの出力値が示す温度と温度センサ素子１２ｚの出力値が示す温度との差に基づいて行い、温度の微分値を用いなくともよい。

以上で説明した環境センサ１の熱等価回路は、図１Ｄによって例示できる。図１Ｄにおいて、Ｔ_ａは環境温度、Ｔ_ｇは発熱部品１３による熱、Ｔ_１は温度センサ素子１２ｙの出力値が示す温度、Ｔ_２は温度センサ素子１２ｚの出力値が示す温度を示す。また、Ｒ_ａｉｒ１は温度センサ素子１２ｙから外気までの熱抵抗、Ｒ_ａｉｒ２は温度センサ素子１２ｚから外気までの熱抵抗、Ｒ_ｂ１は発熱部品１３から温度センサ素子１２ｙまでの熱抵抗、Ｒ_ｂ２は発熱部品１３から温度センサ素子１２ｚまでの熱抵抗を示す。さらに、Ｉ１は温度センサ素子１２ｙを通る熱流束を示し、Ｉ２は温度センサ素子１２ｚを通る熱流束を示す。

温度センサ素子１２ｙの補正後の温度は、例えば、以下の式（１）によって算出できる。

式１において、係数βは環境センサ１０の熱容量と発熱部品１３から温度センサ素子１２ｙまでの熱伝導率とに基づいて決定される係数であり、dT₁/dtは温度センサ素子１２ｙの出力値が示す温度を時間で微分した温度の微分値である。環境センサ１０の熱容量は、例えば、筐体２０、内部基板１１、さらには内部基板１１上に設けられる各素子の熱容量の合計である。式（１）は図１Ｄに例示された熱等価回路における温度センサ素子１２ｙの出力値が示す温度を補正する式の一例である。式（１）において、各熱抵抗値（上記した、Ｒ_ａｉｒ１、Ｒ_ａｉｒ２、Ｒ_ｂ１、Ｒ_ｂ２）や係数βがあらかじめ実験等によって決定されば、温度センサ素子１２ｙの出力値が示す温度、温度センサ素子１２ｚの出力値が示す温度および温度センサ素子１２ｙの出力値が示す温度を時間で微分した温度の微分値から、式（１）によって環境温度Ｔ_ａが算出される。上述の通り、温度平衡期間では温度上昇期間よりも温度の微分値は小さくなる。そのため、式（１）において、温度平衡期間の方が温度上昇期間よりも、温度センサ素子１２ｙの出力値が示す温度の補正に対する温度の微分値の寄与が大きくなる。

式（１）は、以下の式（２）のように整理することもできる。

式（２）を参照すると、各熱抵抗値（上記した、Ｒ_ａｉｒ１、Ｒ_ａｉｒ２、Ｒ_ｂ１、Ｒ_ｂ２）が定数である場合、温度センサ素子１２ｙの出力値が示す温度と環境温度との差（Ｔ_１−Ｔ_ａ）は、温度センサ素子１２ｚの出力値が示す温度と温度センサ素子１２ｙの出力値が示す温度との差（Ｔ_２−Ｔ_１）に比例することがわかる。

＜実施形態＞
図２から図４は、第１実施形態に係る環境センサ１０の一例を示す図である。環境センサ１０は、適用例に係る環境センサ１の一例である。図２は環境センサ１０の外観の一例を示す図である。環境センサ１０は、筐体２０と接続端子１９とを備える。接続端子１９は、パーソナルコンピュータによって例示される外部装置との接続に用いられる端子である。環境センサ１０は、例えば、接続端子１９によって接続されたパーソナルコンピュータに対して、測定結果を送信できる。図３および図４は、環境センサ１０の筐体２０を外して内部基板１１を露出した状態の一例を示す図である。図３は環境センサ１０の内部基板１１を正面方向から見た図の一例であり、図４は環境センサ１０の内部基板１１を背面方向から見た図の一例である。図４では、内部基板１１の正面方向の面に設けられる温湿度センサ素子１２ａおよび気圧センサ素子１２ｂは点線で示されている。

環境センサ１０の内部基板１１は、例えば、プリント基板である。内部基板１１の正面側には、図３に例示されるように、温湿度センサ素子１２ａ、気圧センサ素子１２ｂおよびガスセンサ素子１３ａが設けられる。また、内部基板１１の背面側の面には、図４に例示されるように、演算処理を行うMicro Controller Unit（ＭＣＵ）１３ｂ、電力を供給
するレギュレータ１３ｃ、情報を記憶するフラッシュメモリ１５（図中では、Flash Mem
と記載）、外部装置との無線通信を制御するBluetooth Low Energy（ＢＬＥ）モジュール１６が設けられる。また、温湿度センサ素子１２ａの周囲には、スリット１１ａ、１１ｂが設けられる。温湿度センサ素子１２ａ、気圧センサ素子１２ｂ、ガスセンサ素子１３ａ、ＭＣＵ１３ｂ、レギュレータ１３ｃ、フラッシュメモリ１５およびＢＬＥモジュール１６は、内部基板１１上に設けられた図示しない所定パターンの配線によって接続される。ガスセンサ素子１３ａ、ＭＣＵ１３ｂおよびレギュレータ１３ｃは、稼働に伴う発熱が他の素子より高い。そのため、ガスセンサ素子１３ａ、ＭＣＵ１３ｂおよびレギュレータ１３ｃを総称するときは、発熱部品１３とも称する。スリット１１ａ、１１ｂは、「切り込み」の一例である。

温湿度センサ素子１２ａは、温度および湿度を測定するセンサである。温湿度センサ素子１２ａは、周囲の温度に応じて出力値が変化する温度センサ素子と周囲の湿度に応じて出力値が変化する湿度センサ素子とを含む。温湿度センサ素子１２ａは発熱部品１３による熱の影響を抑制するため、発熱部品１３からは離れた位置に設けられる。温湿度センサ素子１２ａは、例えば図３のように、内部基板１１の端部に設けられる。温湿度センサ素子１２ａは、適用例に係る温度センサ素子１２ｙの一例である。温湿度センサ素子１２ａは、「第１のセンサ」の一例である。

気圧センサ素子１２ｂは、気圧を測定するセンサである。気圧センサ素子１２ｂは、気圧を測定する気圧センサと周囲環境の温度を測定する温度センサとを含む。そのため、気圧センサ素子１２ｂの出力値によって温度を取得することも可能である。温度センサ素子として利用する気圧センサ素子１２ｂは、適用例に係る温度センサ素子１２ｚの一例である。気圧センサ素子１２ｂは、発熱部品１３から温湿度センサ素子１２ａに熱が伝わる熱流経路上に設けられる。気圧センサ素子１２ｂは、「第２のセンサ」の一例である。

ガスセンサ素子１３ａは、周囲の大気中に存在する化学物質を検出するセンサである。ガスセンサ素子１３ａの出力は、周囲の空気中における化学物質の濃度にしたがって出力
値が変化する。また、ガスセンサ素子１３ａは、稼働中における発熱量が他のセンサ素子と比較して高い。

フラッシュメモリ１５は、上述の通り、測定結果が一時的に記憶される。また、フラッシュメモリ１５には、測定結果を較正する較正テーブルおよびＭＣＵ１３ｂによって実行されるプログラムが格納されている。ＭＣＵ１３ｂはフラッシュメモリ１５に格納されたプログラムを実行することで、例えば、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度の補正を行う。ＭＣＵ１３ｂが稼働すると、処理負荷に応じて発熱する。

環境センサ１０は、上述の温湿度センサ素子１２ａ、気圧センサ素子１２ｂ、ガスセンサ素子１３ａを備えることで、環境センサ１０の周囲環境における各種物理量を測定可能である。温湿度センサ素子１２ａ、気圧センサ素子１２ｂ、ガスセンサ素子１３ａによって測定された測定結果は、フラッシュメモリ１５に一時的に記憶される。ＭＣＵ１３ｂは、フラッシュメモリ１５に記憶された測定結果に対して所定の補正処理を行った上で、外部装置に出力する。外部装置への出力は、例えば、ＢＬＥ１６を介した無線通信や接続端子１９を介した有線通信によって行われる。

温湿度センサ素子１２ａによる温度の測定精度は、発熱部品１３の発熱の影響により低下するおそれがある。そこで、第１実施形態に係る環境センサ１０では、温湿度センサ素子１２ａによる温度の測定精度の低下を抑制するため、以下の構成を採用する。

温湿度センサ素子１２ａと発熱部品１３との間の距離を可及的に長くする。例えば、図３の例では、温湿度センサ素子１２ａを内部基板１１の端部に設けるとともに発熱部品１３を当該端部から離れた位置に設けることで、温湿度センサ素子１２ａと発熱部品１３との間の距離を確保している。温湿度センサ素子１２ａと発熱部品１３との間の距離が確保されることで、温湿度センサ素子１２ａと発熱部品１３との間の伝導熱抵抗を高めることができ、温湿度センサ素子１２ａの測定精度への発熱部品１３の熱による影響が抑制される。

内部基板１１において、温湿度センサ素子１２ａと発熱部品１３との間にスリット１１ａ、１１ｂが設けられる。スリット１１ａおよび１１ｂは、温湿度センサ素子１２ａの周囲に設けられる内部基板１１の切欠き部である。スリット１１ａ、１１ｂが温湿度センサ素子１２ａと発熱部品１３との間に設けられることで、温湿度センサ素子１２ａと発熱部品１３との間の伝導熱抵抗をより高くすることができる。伝導熱抵抗が高くなることにより、温湿度センサ素子１２ａへの発熱部品１３の熱による影響が抑制される。

さらに、本実施形態では、発熱部品１３の発熱状態に応じて温湿度センサ素子１２ａの測定結果を補正する処理が行われる。気圧センサ素子１２ｂは、上述の通り、その出力値が周囲の温度によっても変動する。そのため、気圧センサ素子１２ｂは、温度センサ素子として使用することも可能である。上述の通り、気圧センサ素子１２ｂは、発熱部品１３から温湿度センサ素子１２ａに熱が伝わる熱流経路上に設けられる。また、温湿度センサ素子１２ａは発熱部品１３との距離が可及的に長くなる位置に設けられるとともに、温湿度センサ素子１２ａと発熱部品１３との間の伝導熱抵抗がより高くなるようにスリット１１ａ、１１ｂが設けられる。そのため、発熱部品１３の熱による測定結果への影響は、温湿度センサ素子１２ａに対するものと気圧センサ素子１２ｂに対するものとでは異なる。そこで、本実施形態では、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度とに基づいて、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度を補正する。

図５から図１１は、発熱部品１３を発熱させたときにおける温湿度センサ素子１２ａお
よび気圧センサ素子１２ｂの出力値の変化の一例を示す図である。図５から図１１では、発熱部品１３の発熱が高温の場合と低温の場合が比較される。以下、図５から図１１を参照して、温湿度センサ素子１２ａおよび気圧センサ素子１２ｂの出力値の変化について説明する。

図５は、発熱部品１３を発熱させたときの温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度の一例を示す図である。図５では、縦軸が温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度を示し、横軸が発熱部品１３が発熱を開始してからの経過時間を示す。図５では、発熱部品１３を高温で発熱させた場合における温湿度センサ素子１２ａの出力値の変化（図中のＣ１で示される曲線）と、発熱部品１３をＣ１で示される場合よりも低温で発熱させた場合における温湿度センサ素子１２ａの出力値の変化（図中のＣ２で示される曲線）とが例示される。なお、図５では、Ｃ１の場合とＣ２の場合とで、温湿度センサ素子１２ａの出力値が３回ずつ測定される。図５を参照すると、発熱部品１３が発熱を開始すると温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度が上昇し、その後、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度がほぼ一定となることがわかる。さらに、図５を参照すると、発熱部品１３の発熱が高温の場合の方が、単位時間当たりの温度の上昇幅、すなわち変化量が大きい。すなわち、発熱部品１３の発熱が高温の場合の方が、温度変化の微分値が大きくなる。

図６は、発熱部品１３を発熱させたときの気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度の一例を示す図である。図６では、縦軸が気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度を示し、横軸が発熱部品１３が発熱を開始してからの経過時間を示す。図６では、発熱部品１３を高温で発熱させた場合における気圧センサ素子１２ｂの出力値の変化（図中のＣ３で示される曲線）と、発熱部品１３をＣ３で示される場合よりも低温で発熱させた場合における気圧センサ素子１２ｂの出力値の変化（図中のＣ４で示される曲線）とが例示される。なお、図６では、Ｃ３の場合とＣ４の場合とで、気圧センサ素子１２ｂの出力値が３回ずつ測定される。図６の場合も、図５に例示される場合と同様に、発熱部品１３が発熱を開始すると気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度が上昇し、その後、気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度がほぼ一定となることがわかる。さらに、発熱部品１３の発熱が高温の場合の方が、単位時間当たりの温度の上昇幅、すなわち変化量が大きい。すなわち、発熱部品１３の発熱が高温の場合の方が、温度変化の微分値が大きくなる。

図７は、図５に例示した温湿度センサ素子１２ａのグラフの傾きと図６に例示した気圧センサ素子１２ｂのグラフの傾きとの差の一例を示す図である。図７では、縦軸が図５に例示した温湿度センサ素子１２ａのグラフの傾きと図６に例示した気圧センサ素子１２ｂのグラフの傾きとの差を示し、横軸が発熱部品１３が発熱を開始してからの経過時間を示す。図７を参照すると理解できるように、温湿度センサ素子１２ａのグラフの傾きと気圧センサ素子１２ｂのグラフの傾きとの差は、温度上昇期間の方が温度平衡期間よりも大きいことがわかる。

図８は、図５に例示した温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と図６に例示した気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度との差を例示する図である。図８では、縦軸が温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度との差を示し、横軸が発熱部品１３が発熱を開始してからの経過時間を示す。図８では、発熱部品１３を高温で発熱させた場合における温湿度センサ素子１２ａの出力値と気圧センサ素子１２ｂの出力値の差（図中の丸印Ｃ５で示される曲線）と、発熱部品１３をＣ５で示される場合よりも低温で発熱させた場合における温湿度センサ素子１２ａの出力値と気圧センサ素子１２ｂの出力値の差（図中の丸印Ｃ６で示される曲線）とが例示される。図８を参照すると理解できるように、温湿度センサ素子１２ａの出力値と気圧センサ素子１２ｂの出力値との差は、発熱部品１３の発熱が高温の場合の方が発熱部品１３の発熱が低温の場合よりも大きくなる。また、温湿度センサ素子１２ａの出力値と気圧センサ素子
１２ｂの出力値との差は、温度上昇期間よりも温度平衡期間の方が大きくなる。

図９から図１１では、温度平衡期間における温湿度センサ素子１２ａおよび気圧センサ素子１２ｂの各々の出力値が示す温度が例示される。図９は、基準器によって設定された環境温度と温湿度センサ素子１２ａが出力する出力値が示す温度との差の一例を示す図である。基準器は、例えば箱状に形成され、箱の内部を所定温度に設定可能である。図９では、基準器の内部に環境センサ１０を設置し、基準器によって設定された環境温度と温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度との差が例示される。換言すれば、図９では、温湿度センサ素子１２ａの測定誤差が例示されているといえる。図９の横軸は基準器によって設定された環境温度を例示し、縦軸は温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と環境温度との差が例示される。図９では、発熱部品を高温で発熱させた場合（図中の発熱大）と低温で発熱させた場合（図中の発熱小）とが例示され、発熱大の場合および発熱小の場合の各々において３回ずつ測定が行われている。図９を参照すると理解できるように、発熱部品１３が高温に発熱している場合の方が、低温に発熱している場合よりも温湿度センサ素子１２ａの誤差が大きいことがわかる。また、温湿度センサ素子１２ａの誤差に対する環境温度の影響は、発熱部品の発熱する温度による影響と比較すると小さいといえる。

図１０は、基準器によって設定された環境温度と気圧センサ素子１２ｂが出力する出力値が示す温度との差の一例を示す図である。図１０では、基準器の内部に環境センサ１０を設置し、基準器によって設定された環境温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度との差が例示される。換言すれば、図１０では、気圧センサ素子１２ｂの測定誤差が例示されるといえる。図１０の縦軸と横軸は図９と同様であるため、その説明を省略する。図１０を参照すると、図９に例示される温湿度センサ素子１２ａと同様に、発熱部品が高温に発熱している場合の方が、低温に発熱している場合よりも気圧センサ素子１２ｂの誤差が大きいことがわかる。また、気圧センサ素子１２ｂの誤差に対する環境温度の影響は、発熱部品の熱による影響と比較すると小さいといえる。

図１１は、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度との差を例示する図である。図１１に係る測定では、基準器の内部に環境センサ１０を設置し、基準器による環境温度を変化させながら、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度との差が記録される。図１１に係る測定でも、図９および図１０に例示される測定と同様に、発熱大の場合および発熱小の場合の各々において３回ずつ測定が行われている。図１１を参照すると理解できるように、発熱部品が高温に発熱している場合の方が、低温に発熱している場合よりも温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度との差が大きくなることがわかる。

図５から図１１を参照すると理解できるように、温湿度センサ素子１２ａのグラフの傾きと気圧センサ素子１２ｂのグラフの傾きとの差は、温度上昇期間の方が温度平衡期間よりも大きい。換言すれば、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度の微分値と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度の微分値との差は、温度上昇期間の方が温度平衡期間よりも大きい。また、温度上昇期間および温度平衡期間のいずれにおいても、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度との間には、差が生じることがわかる。また、環境温度の影響は、発熱部品の発熱する温度による影響と比較すると小さいといえるため、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度を補正する際には、環境温度は考慮しなくともよい。

図１２は、第１実施形態に係る温湿度センサ素子１２ａの測定結果を補正する処理フローの一例を示す図である。図１２に例示される処理は、例えば、ＭＣＵ１３ｂがフラッシ
ュメモリ１５に記憶されたプログラムを実行することで実現される。この場合、例えば、あらかじめ実験等で確認された各抵抗値（図１ＤのＲ_ａｉｒ１、Ｒ_ａｉｒ２、Ｒ_ｂ１、Ｒ_ｂ２）は、フラッシュメモリ１５に記憶される。以下、図１２を参照して、実施形態に係る温湿度センサ素子１２ａの測定結果を補正する処理フローの一例について説明する。

Ｓ１では、ＭＣＵ１３ｂは、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度を取得する。Ｓ２では、ＭＣＵ１３ｂは、気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度を取得する。Ｓ３では、ＭＣＵ１３ｂは、各抵抗値（図１ＤのＲ_ａｉｒ１、Ｒ_ａｉｒ２、Ｒ_ｂ１、Ｒ_ｂ２）をフラッシュメモリ１５から読み出す。さらに、ＭＣＵ１３ｂは、Ｓ１およびＳ２で取得した温度とフラッシュメモリ１５から読み出した各抵抗値を上述の式（１）に代入して、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度を補正する。Ｓ４では、ＭＣＵ１３ｂは、補正後の測定結果を出力する。

実施形態では、発熱部品１３との間の伝導熱抵抗が互いに異なるように、温湿度センサ素子１２ａと気圧センサ素子１２ｂとが配置される。そのため、発熱部品１３の発熱による温湿度センサ素子１２ａの出力値への影響と気圧センサ素子１２ｂの出力値への影響との間には、図５から図１１に例示されるように差が生じる。本実施形態では、この差を用いて、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度を補正する。そのため、本実施形態によれば、温湿度センサ素子１２ａの測定精度を高める事ができる。さらに、気圧センサ素子１２ｂは温湿度センサ素子１２ａの補正のために追加した素子ではないため、本実施形態によれば、温湿度センサ素子１２ａの測定精度を高めるために、環境センサ１０に素子を追加しなくともよい。

実施形態では、気圧センサ素子１２ｂは、発熱部品１３から温湿度センサ素子１２ａへの熱流経路上に設けられた。すなわち、気圧センサ素子１２ｂは、発熱部品１３から温湿度センサ素子１２ａに熱が伝わる経路上に設けられる。そのため、発熱部品１３からの熱による影響は、気圧センサ素子１２ｂに対するものの方が温湿度センサ素子１２ａに対するものよりも大きくなることがより確実になる。そのため、発熱部品１３が発熱した場合における気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度と温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度との間の差がより顕著となる。そのため、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度を用いた温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度の補正の精度をより高くすることができる。

実施形態では、温湿度センサ素子１２ａと発熱部品１３との間にスリット１１ａ、１１ｂが設けられた。スリット１１ａ、１１ｂが設けられることによって、温湿度センサ素子１２ａと発熱部品１３との間の伝導熱抵抗をより高くすることができる。伝導熱抵抗が高くなることにより、温湿度センサ素子１２ａへの発熱部品１３の熱による影響が抑制される。その結果、温湿度センサ素子１２ａの測定精度を高めることができる。

実施形態では、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度を取得すれば、上記した式（１）によって、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度を補正できる。すなわち、実施形態によれば、温湿度センサ素子１２ａの測定結果の補正を好適に行うことができる。

実施形態では、温度によって出力値が変動する温湿度センサ素子１２ａと気圧センサ素子１２ｂとを互いに異なる位置に配置した。そのため、温湿度センサ素子１２ａと気圧センサ素子１２ｂとの出力値によって、環境センサ１０内の温度分布の概略を把握することができる。

＜変形例＞
実施形態に係る環境センサ１０は、図２に例示されるように接続端子１９を備え、接続端子１９によってパーソナルコンピュータ等の外部装置に接続可能である。そのため、外部装置が発熱すると、その熱が接続端子１９を介して環境センサ１０に伝熱する。外部装置からの熱によって、温湿度センサ素子１２ａの測定精度が低下する可能性がある。外部装置では、外部装置の処理に係る負荷率が高いほど発熱が高くなると考えられる。処理に係る負荷率は、例えば、外部装置が搭載する演算処理装置の使用率である。そこで、例えば、外部装置の処理に係る負荷率と補正値との対応関係をあらかじめ実験等で確認しておき、その対応関係をフラッシュメモリ１５に記憶しておく。ＭＣＵ１３ｂは、接続端子１９を介して外部統治の処理に係る負荷率を取得し、取得した負荷率とフラッシュメモリ１５に記憶した対応関係と温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度とに基づいて、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度を補正してもよい。接続端子１９は、「接続部」の一例である。

実施形態では、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度とを用いて温湿度センサ素子１２ａの補正を行った。しかしながら、実施形態で説明した技術は、温湿度センサ素子１２ａの補正に限定されない。例えば、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度と気圧センサ素子１２ｂの出力値が示す温度とを用いて、気圧センサ素子１２ｂの出力値が補正されてもよい。気圧センサ素子１２ｂは、上述の通り、周囲の温度によっても出力値が変動するため、このような補正を行うことで、周囲の温度による気圧センサ素子１２ｂの測定誤差を抑制できる。

実施形態では、温湿度センサ素子１２ａと気圧センサ素子１２ｂとの出力値を用いて、温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度を補正したが、温湿度センサ素子１２ａ以外の出力値が補正されてもよい。環境センサ１０は、例えば、温度によって出力値が変動する温度特性を有する複数のセンサを有し、当該複数のセンサの出力値を用いて、当該複数のセンサのうちのひとつのセンサの出力値を補正してもよい。

環境センサ１０は、さらに、図５から図１１に例示されるような、発熱部品１３の発熱が高温の場合と低温の場合をフラッシュメモリ１５に記憶してもよい。発熱部品１３の発熱が高温の場合とは、例えば、何らかの事象により異常な動作が生じて発熱部品１３が高温になっている場合であり、発熱部品１３の発熱が低温の場合とは、例えば、発熱部品１３が正常に動作している場合である。ＭＣＵ１３ｂは、温湿度センサ素子１２ａと気圧センサ素子１２ｂの出力値とフラッシュメモリ１５に記憶した情報とに基づいて、発熱部品１３のいずれかが異常な動作をしていることを検知することもできる。

環境センサ１０は、さらに、図１３に例示するように、発熱部品１３各々の近傍に温度センサ素子を配置してもよい。図１３では、ガスセンサ素子１３ａの近傍に気圧センサ素子１２ｂが配置され、発熱部品１３ｄの近傍には温度センサ素子１２ｃが配置されている。また、環境センサ１０は、図１４に例示するように、接続端子１９の近傍に温度センサ素子１２ｄを設けてもよい。図１３や図１４に例示される構成を採用することで、発熱部品１３各々や接続端子１９に接続されるパーソナルコンピュータ等の外部装置の発熱に係る情報をより高い精度で取得し、取得した情報を温湿度センサ素子１２ａの出力値が示す温度の補正に用いることができる。

以上で開示した実施形態や変形例はそれぞれ組み合わせる事ができる。

<<コンピュータが読み取り可能な記録媒体>>
コンピュータその他の機械、装置（以下、コンピュータ等）に上記いずれかの機能を実現させる情報処理プログラムをコンピュータ等が読み取り可能な記録媒体に記録することができる。そして、コンピュータ等に、この記録媒体のプログラムを読み込ませて実行さ
せることにより、その機能を提供させることができる。

ここで、コンピュータ等が読み取り可能な記録媒体とは、データやプログラム等の情報を電気的、磁気的、光学的、機械的、または化学的作用によって蓄積し、コンピュータ等から読み取ることができる記録媒体をいう。このような記録媒体のうちコンピュータ等から取り外し可能なものとしては、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、Compact Disc Read Only Memory（ＣＤ−ＲＯＭ）、Compact Disc - Recordable（ＣＤ−Ｒ）、Compact Disc - ReWriterable（ＣＤ−ＲＷ）、Digital Versatile Disc（ＤＶＤ）、ブ
ルーレイディスク（ＢＤ）、Digital Audio Tape（ＤＡＴ）、８ｍｍテープ、フラッシュメモリなどのメモリカード等がある。また、コンピュータ等に固定された記録媒体としてハードディスクやＲＯＭ等がある。

１、１０・・・温度センサ
１１・・・内部基板
１１ａ、１１ｂ・・・スリット
１２ａ・・・温湿度センサ素子
１２ｂ・・・気圧センサ素子
１３・・・発熱部品
１３ａ・・・ガスセンサ
１３ｂ・・・ＭＣＵ
１５・・・フラッシュメモリ
１６・・・ＢＬＥ
１９・・・接続端子
２０・・・筐体

Claims

発熱部品と、
前記発熱部品との間の伝導熱抵抗が互いに異なるように配置され、所定の物理量を測定可能であるとともに前記所定の物理量を測定した測定値が周囲の温度によって変動する第１のセンサおよび第２のセンサと、
閾値を記憶する記憶部と、
前記所定の物理量を測定したときの前記第１のセンサの測定値と前記第２のセンサの測定値とに基づいて前記第１のセンサおよび前記第２のセンサのうちいずれかの測定値を補正する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第１のセンサの測定値の単位時間当たりの上昇幅及び前記第２のセンサの測定値の単位時間当たりの上昇幅が前記閾値以下である場合、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサのうちいずれかの測定値を、前記第１のセンサの測定値と前記第２のセンサの測定値との差を基に補正する、ことを特徴とする、
環境センサ。
前記第１のセンサは前記第２のセンサよりも前記発熱部品との伝導熱抵抗が高くなる位置に配置され、
前記制御部は、前記第１のセンサの測定値を補正する、ことを特徴とする、
請求項１に記載の環境センサ。
前記第２のセンサは、前記発熱部品から前記第１のセンサに伝熱する経路上に配置される、
請求項２に記載の環境センサ。
前記第１のセンサと前記発熱部品とは基板上に配置されており、前記第１のセンサと前記発熱部品との間における前記基板上には切り込みが設けられている、ことを特徴とする
請求項２または３に記載の環境センサ。
前記環境センサは外部装置と接続する接続部を有し、
前記制御部は、前記接続部を介して前記外部装置の処理に係る負荷率を取得し、取得した前記負荷率と前記所定の物理量を測定したときの前記第１のセンサの測定値と前記第２
のセンサの測定値とに基づいて前記第１のセンサの測定値を補正する、ことを特徴とする、
請求項１から４のいずれか一項に記載の環境センサ。
前記第１のセンサは温度センサである、ことを特徴とする、
請求項１から４のいずれか一項に記載の環境センサ。