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公開番号2023075495
公報種別公開特許公報(A)
公開日2023-05-31
出願番号2021188426
出願日2021-11-19
発明の名称ひずみゲージ式変換器
出願人個人
代理人個人,個人,個人
主分類G01L 9/00 20060101AFI20230524BHJP(測定;試験)
要約【課題】ひずみゲージを用いて圧力等の物理量を電気信号に変換して計測するひずみゲージ式変換器であって、設置後速やかに測定を開始でき、かつ取り回しも容易なひずみゲージ式変換器を、低コストで実現する。
【解決手段】ひずみゲージ式変換器である圧力計1において、外部から受ける力に応じて変形する起歪体14を備える筐体10と、起歪体14上に配置されたひずみゲージ16と、ひずみゲージ16に接続され、筐体10に設けられた透孔19を通して筐体10の外部に引き出された導線21と、導線21を覆う被覆材24であって、その一端が筐体10に密着し、導線21との間に間隙25を有する被覆材24と、外部装置に対して出力信号を供給するための導線41と、導線21及び導線41にそれぞれ接続された回路を有する基板31とを設け、間隙25を通って筐体10の内部から被覆材24の他端まで連続した通気路を形成した。
【選択図】 図4

特許請求の範囲【請求項1】
外部から受ける力に応じて変形する起歪体を備える筐体と、
前記起歪体上に配置されたひずみゲージと、
前記ひずみゲージに接続され、前記筐体に設けられた透孔を通して前記筐体の外部に引き出された第1導線と、
前記第1導線を覆う被覆材であって、その一端が前記筐体に密着し、前記第1導線との間に間隙を有する第1被覆材と、
外部装置に対して出力信号を供給するための第2導線と、
前記第1導線と前記第2導線とにそれぞれ接続された回路とを備え、
前記間隙を通り、前記筐体の内部から前記第1被覆材の他端まで連続した第1通気路が形成されることを特徴とするひずみゲージ式変換器。
続きを表示(約 650 文字)【請求項2】
請求項1に記載のひずみゲージ式変換器であって、
前記第1被覆材の前記他端に密着するように設けられた、前記回路を収容する収容部材を備え、
前記第1通気路が、前記筐体の内部から前記間隙を通って前記収容部材の内部まで連続し、前記収容部材の表面に形成された開口部にて外気と接するものであり、
前記収容部材の外面の、前記開口部の周囲に、撥水性を有する撥水材を設けたことを特徴とするひずみゲージ式変換器。
【請求項3】
請求項1に記載のひずみゲージ式変換器であって、
前記第1被覆材の前記他端に密着するように設けられた、前記回路を収容する収容部材を備え、
前記第1通気路が、前記筐体の内部から前記間隙を通って前記収容部材の内部まで連続し、前記収容部材の表面に形成された開口部にて外気と接するものであり、
前記開口部を覆うように、撥水性を有しかつ通気性を有する撥水材を設けたことを特徴とするひずみゲージ式変換器。
【請求項4】
請求項1に記載のひずみゲージ式変換器であって、
前記第2導線に沿って形成された第2通気路を備え、
前記第1通気路及び前記第2通気路を含む、前記筐体の内部から前記第1被覆材の前記他端を通って前記第2導線の前記回路と反対側の端部付近までつながる連続した通気路が形成され、
前記第2通気路の断面積は、前記間隙の断面積よりも小さいことを特徴とするひずみゲージ式変換器。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
この発明は、ひずみゲージを用いて圧力等の物理量を電気信号に変換して計測するひずみゲージ式変換器に関する。
続きを表示(約 2,200 文字)【背景技術】
【0002】
従来から、ひずみゲージを用いて圧力等の物理量を電気信号に変換して計測するひずみゲージ式変換器が知られている。
ひずみゲージは、力を受けると電気抵抗率が変化する特性を持ち、この抵抗率の変化による微小な出力電気信号の変化を、ブリッジ回路やアンプで増幅して取り出すことができる。例えば、圧力を受けるとひずみを生じる起歪体にひずみゲージを貼り付けて出力電気信号の変化を記録することにより、起歪体にかかる圧力を計測することができる。
【0003】
ひずみゲージには、大きく分けて金属(箔)ひずみゲージと半導体ひずみゲージがあり、いずれかのひずみゲージを利用した圧力計や間隙水圧計が、ひずみゲージ式変換器として従来から製造販売されている。この他にも、例えば土圧計、水圧計、荷重計など、ひずみゲージ式変換器を、圧力や応力を計測する機器として用いることが行われている。
これら圧力計等は、造船、鉄道、建設、防災構造物、自然災害(津波の波圧、地震の揺れ、強風の風圧)などの幅広い分野で行われる、実物の構造物を縮小した模型実験等で使用され、社会インフラの整備に必要な技術開発や人の安全にかかわる研究に大きく寄与している。
上述のような圧力計としては、例えば特許文献1に記載のものが知られている。
また、医療分野で用いられる圧力計として、例えば特許文献2に記載のものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
特開平4-346042号公報
特開平7-275211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、上述したひずみゲージ式変換器には、水中での使用を想定し、ひずみゲージ及び起歪体を密閉された筐体内に収めたものもある。そして、このようなひずみゲージ式変換器において、特にわずかな圧力を検出可能な敏感な機器では、計測場所に設置してから計測可能な安定した状態になるまで、時には1日を要するなど、非常に時間がかかるという問題があった。
これは、ひずみゲージの出力(電気抵抗率)は、温度など周囲の環境変化の影響を受けやすい一方、筐体が密閉されていると、筐体外の環境が速やかに筐体内に反映されず、筐体内のひずみゲージ周辺の環境がゆっくりと変化する状況が長く続くためと考えられる。
【0006】
しかし、水中での使用を想定すると、筐体自体に開口を設けてその開口を通じて直接外部との間で通気出来るようにする構成は、その開口から容易に水が浸入してしまうため、回路がショートする原因ともなり、採用し難い。
このような問題は、精度が高く力の変化に対する反応が敏感な、半導体ひずみゲージを用いる場合に特に大きく表れる。
【0007】
このような問題に対処するためには、特許文献2に記載のように、内部にひずみゲージを配置したケースに開口を設け、その開口に通気ホースを接続して、通気ホースを通じてケース内部と外気との間で換気を行えるようにすることが考えられる。また、このような通気ホースを、ひずみゲージから信号を取り出すためのケーブルのジャケット内部に設けることも考えられる。
しかし、ケーブルと別に通気ホースを設けると構造が複雑になりコストや取り回しの点で好ましくないし、単純にケーブルのジャケット内部に通気路を設ける場合、ケーブルの太さや硬さが増し、取り回しがしづらくなることも考えられる。
【0008】
この発明は、このような問題を解決し、ひずみゲージを用いて圧力等の物理量を電気信号に変換して計測するひずみゲージ式変換器であって、設置後速やかに測定を開始でき、かつ取り回しも容易なひずみゲージ式変換器を実現できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
この発明のひずみゲージ式変換器は、上記の目的を達成するため、外部から受ける力に応じて変形する起歪体を備える筐体と、上記起歪体上に配置されたひずみゲージと、上記ひずみゲージに接続され、上記筐体に設けられた透孔を通して上記筐体の外部に引き出された第1導線と、上記第1導線を覆う被覆材であって、その一端が上記筐体に密着し、上記第1導線との間に間隙を有する第1被覆材と、外部装置に対して出力信号を供給するための第2導線と、上記第1導線と上記第2導線とにそれぞれ接続された回路とを設け、上記間隙を通り、上記筐体の内部から上記第1被覆材の他端まで連続した第1通気路が形成されるものである。
【0010】
このようなひずみゲージ式変換器が、上記第1被覆材の上記他端に密着するように設けられた、上記回路を収容する収容部材を備え、上記第1通気路が、上記筐体の内部から上記間隙を通って上記収容部材の内部まで連続し、上記収容部材の表面に形成された開口部にて外気と接するものであるとよい。
さらに、上記収容部材の外面の、上記開口部の周囲に、撥水性を有する撥水材を設けるとよい。
あるいは、上記開口部を覆うように、撥水性を有しかつ通気性を有する撥水材を設けるとよい。
(【0011】以降は省略されています)

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