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公開番号2021196286
公報種別公開特許公報(A)
公開日20211227
出願番号2020103635
出願日20200616
発明の名称伸縮性コンデンサ
出願人東洋紡株式会社
代理人
主分類G01B 7/16 20060101AFI20211129BHJP(測定;試験)
要約【課題】 衣服型としたときに体動が妨げられることもなく、過伸長時にセンサ損傷が生じない着脱式伸縮性コンデンサを提供すること。
【解決手段】 第一伸縮性カバー層、第一伸縮性導電層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性導電層、第二伸縮性カバー層をこの順に含む導電性積層体を含有し、前記導電性積層体は伸縮性基材と2点以上で着脱可能に係合し、前記係合部の脱離力が1N以上10N以下であることを特徴とする着脱式伸縮性コンデンサ。
【選択図】 図1
特許請求の範囲【請求項1】
第一伸縮性カバー層、第一伸縮性導電層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性導電層、第二伸縮性カバー層をこの順に含む導電性積層体を含有し、前記導電性積層体は伸縮性基材と2点以上で着脱可能に係合し、前記係合部の脱離力が1N以上10N以下であることを特徴とする着脱式伸縮性コンデンサ。
続きを表示(約 850 文字)【請求項2】
前記第一伸縮性カバー層および/または第二伸縮性カバー層と、III型ポリエステル負荷布((JIS L 1930(繊維製品の家庭洗濯試験方法)の附属書H に規定する)との平均摩擦係数が乾燥状態で2以下であることを特徴とする請求項1に記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【請求項3】
前記導電性積層体の20%伸長時荷重が、前記伸縮性基材の20%伸長荷重の20倍以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【請求項4】
前記着脱式伸縮性コンデンサを長手方向に15%伸長したときの静電容量の値と、長手方向に17%伸長したときの静電容量の値の差が2.5pF以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【請求項5】
前記伸縮性基材の長手方向における伸長率が5%から20%の範囲において、当該方向の前記伸縮性基材の伸長率に対する前記導電性積層体の伸長率が60%から95%の範囲であることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【請求項6】
前記伸縮性基材の長手方向に対して垂直方向における伸長率が5%から20%の範囲において、当該方向の前記伸縮性基材の伸長率に対する前記導電性積層体の伸長率が0%から20%の範囲であることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【請求項7】
第一伸縮性カバー層、第一伸縮性導電層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性導電層、第二伸縮性カバー層をこの順に含む導電性積層体を含有し、前記導電性積層体は伸縮性基材と3点以上で着脱可能に係合し、前記導電性積層体は二次元的に変形し、前記導電性積層体の面積が15%変化したときの静電容量の値と、17%変化したときの静電容量の値の差が2.5pF以上であることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明はコンデンサ素子の引っ張り変形による静電容量変化から伸長歪みないし伸長変位を検出する脱着式伸縮性コンデンサ関する。
続きを表示(約 3,100 文字)【背景技術】
【0002】
従来より、変形可能な素子の変形による電気的特性変化から、変位、歪み、圧力などを検出するセンサ素子が知られている。例えば特許文献1には、エラストマー組成物からなるシート状の誘電層と、誘電層の表面及び裏面に一部が対向するよう形成された第1電極層及び第2電極層とを有し、誘電層の表裏面の面積が変化するように可逆的に変形するセンサ本体と、センサ本体に一体化された伸縮異方性を有する伸縮性を有する布生地を備えることを特徴とする静電容量型センサシートが提案されている。
【0003】
特許文献2には、伸縮可能なシート状の布帛と、この布帛の一方の面側において所定領域に積層される抵抗体を備えた歪みセンサとを備え、布帛が、所定領域の少なくとも一部において一方の面側の表層に歪みセンサの接着に寄与する繊維及び樹脂を含む複合層を有することを特徴とする歪みセンサ付き布帛が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開2016−197087号公報
特開2015−078967号公報
【0005】
しかしながら、以上例示したセンサを、衣服型のセンシング装置に適用した場合、伸縮異方性を有する布生地で衣服を仕立てると、難伸長方向への体動が阻害されることが問題となった。また布帛と歪みセンサを、繊維と樹脂の複合層を有する形で接着すると、布帛の伸びが直接的に歪みセンサに伝わり、本来検知したい伸び方向以外の伸びを検知し、ノイズとなることが問題となった。またセンサ自体に想定以上の変形が生じた時、その変形を制御することができず、センサが損傷するといったことも問題となった。すなわち、衣服型のセンシング装置に適用した場合、従来の変形を検知する素子においては、体動の自由度と検出精度の両立が考慮されていなかったものと考えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、衣服型のセンシング装置に適用した場合、自由な体動を確保しながら、本来検知したい変形を精度よく検出し、容易に着脱可能であるため、センサに想定以上の荷重がかかった場合においても、センサ損傷が発生しにくい着脱式伸縮性コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
すなわち本発明は以下の構成を有する。
[1]第一伸縮性カバー層、第一伸縮性導電層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性導電層、第二伸縮性カバー層をこの順に含む導電性積層体を含有し、前記導電性積層体は伸縮性基材と2点以上で着脱可能に係合し、前記係合部の脱離力が1N以上10N以下であることを特徴とする着脱式伸縮性コンデンサ。
[2]前記第一伸縮性カバー層および/または第二伸縮性カバー層と、III型ポリエステル負荷布((JIS L 1930(繊維製品の家庭洗濯試験方法)の附属書H に規定する)との平均摩擦係数が乾燥状態で2以下であることを特徴とする[1]に記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
[3]前記導電性積層体の20%伸長時荷重が、前記伸縮性基材の20%伸長荷重の20倍以下であることを特徴とする[1]または[2]に記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
[4]前記着脱式伸縮性コンデンサを長手方向に15%伸長したときの静電容量の値と、長手方向に17%伸長したときの静電容量の値の差が2.5pF以上であることを特徴とする[1]から[3]のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
[5]前記伸縮性基材の長手方向における伸長率が5%から20%の範囲において、当該方向の前記伸縮性基材の伸長率に対する前記導電性積層体の伸長率が60%から95%の範囲であることを特徴とする[1]から[4]のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
[6]前記伸縮性基材の長手方向に対して垂直方向における伸長率が5%から20%の範囲において、当該方向の前記伸縮性基材の伸長率に対する前記導電性積層体の伸長率が0%から20%の範囲であることを特徴とする[1]から[5]のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
[7]第一伸縮性カバー層、第一伸縮性導電層、伸縮性誘電体層、第二伸縮性導電層、第二伸縮性カバー層をこの順に含む導電性積層体を含有し、前記導電性積層体は伸縮性基材と3点以上で着脱可能に係合し、前記導電性積層体は二次元的に変形し、前記導電性積層体の面積が15%変化したときの静電容量の値と、17%変化したときの静電容量の値の差が2.5pF以上であることを特徴とする[1]から[3]のいずれかに記載の着脱式伸縮性コンデンサ。
【発明の効果】
【0008】
本発明の着脱式伸縮性コンデンサは、導電性積層体と伸縮性基材が所定荷重以上で脱離するため、導電性積層体に想定以上の荷重がかかることがなく、過伸長によるセンサ損傷が発生しない。また伸縮性基材に顕著な伸縮異方性は必要ではないため、衣服型としたときに体動が妨げられることもなく、さらに伸縮性基材として使用できる素材も制限されることはない。さらに、センシングしたい方向以外の体動の影響をおさえながらも、センシングしたい方向の変形を精度よく検知することができ、体動の自由度と測定精度の両立が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1は、本発明に用いられる導電性積層体の構成を示す概略図である。
図2は、導電性積層体と伸縮性基材が2か所で着脱可能に係合されることにより着脱式伸縮性コンデンサを構成した一例を示す概略図である。
図3は、本発明の脱離力を説明する概略図である。
図4は、本発明における着脱式伸縮性コンデンサの変形方向を説明する概略図である。
図5は、本発明の着脱式伸縮性コンデンサの一例の第二伸縮性カバー層側からの俯瞰図である。
図6は、本発明における実施例3の形状を説明する第二伸縮性カバー層側からの俯瞰図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において同一の符号を付されたものは同様の要素を示しており、適宜、説明が省略される。図1に示すように、着脱式伸縮性コンデンサ22の導電性積層体10は、第一伸縮性カバー層12、第一伸縮性導電層13、伸縮性誘電体層14、第二伸縮性導電層15、第二伸縮性カバー層16をこの順に含むものである。前記構成は導電性積層体10の一部に含んでいれば良い。導電性積層体10は、さらに検出部17、防水カバー層19および係合部20を有していることが好ましい。第一伸縮性導電層13と第二伸縮性導電層15はそれぞれ第一伸縮性カバー層12を突き抜けて検出部17と導通しており、第一伸縮性導電層13に対応する検出部17と、第二伸縮性導電層15に対応する検出部17はそれぞれ絶縁されている。第一伸縮性導電層13および第二伸縮性導電層15が突き抜けるための第一伸縮性カバー層12のスルーホール18は防水カバー層19で封止されている。さらに図2に示すように、導電性積層体10は、検出部17とは反対面に位置する2か所以上の係合部20にて、伸縮性基材11に着脱可能に係合する。
(【0011】以降は省略されています)

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