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公開番号2025003101
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-09
出願番号2023103586
出願日2023-06-23
発明の名称歪センサ及び歪の検知方法
出願人国立大学法人金沢大学,国立大学法人東北大学
代理人個人
主分類G01L 5/00 20060101AFI20241226BHJP(測定;試験)
要約【課題】1自由度の流体制御が行われる起歪体が受ける外力を別の物理量に変換する、新しいタイプの歪センサ及び歪の検知方法を提供する。
【解決手段】弾性部材からなる板状の起歪体を備え、起歪体は、起歪体の第1側面に設けられた開口である入口11と起歪体の第2側面に設けられた開口である出口12とを繋いで起歪体の内部を貫通する流路13を有し、流路13は、流路の途中において、流路断面積が局所的に小さい箇所であるノズル14を有し、ノズル14は、起歪体が外力を受けることによってノズル14に生じた歪に応じてノズル14における流路断面積を変化させることで、入口11に送り込まれる流体の圧力を変化させる、又は、ノズル14は発生する音の特性を変化させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
弾性部材からなる板状の起歪体を備え、
前記起歪体は、前記起歪体の第１側面に設けられた開口である入口と前記起歪体の第２側面に設けられた開口である出口とを繋いで前記起歪体の内部を貫通する流路を有し、
前記流路は、前記流路の途中において、流路断面積が局所的に小さい箇所であるノズルを有し、
前記ノズルは、前記起歪体が外力を受けることによって前記ノズルに生じた歪に応じて前記ノズルにおける流路断面積を変化させることで、前記入口に送り込まれる流体の圧力を変化させる、又は、前記ノズルは発生する音の特性を変化させる、
歪センサ。
続きを表示（約 940 文字）【請求項２】
前記ノズルは、切れ込みを有する、
請求項１記載の歪センサ。
【請求項３】
請求項１又は２記載の歪センサを用いた歪の検知方法であって、
前記歪センサを、外力を受ける場所に設置する設置ステップと、
前記歪センサの前記入口に流体を送り込む流入ステップと、
前記歪センサの前記入口に送り込む流体の圧力を検知する検知ステップと、を含む、
歪の検知方法。
【請求項４】
前記起歪体は、前記ノズルよりも前記出口に近い前記流路を開閉する弁を有し、
前記起歪体は、前記弁よりも前記入口に近い前記流路に通じる開口である吸引放出口を有し、
前記流入ステップでは、前記開口が外界の空気を吸引することとなる流量で、前記入口に前記流体を送り込む、
請求項３記載の歪の検知方法。
【請求項５】
さらに、前記検知ステップで検知された前記流体の圧力を解析することで、前記外力の大きさを特定する解析ステップを含む、
請求項３記載の歪の検知方法。
【請求項６】
請求項１又は２記載の歪センサを用いた歪の検知方法であって、
前記歪センサを、外力を受ける場所に設置する設置ステップと、
前記歪センサの前記入口に流体を送り込む流入ステップと、
前記歪センサの前記ノズルが発生する音を検知する検知ステップと、を含む、
歪の検知方法。
【請求項７】
さらに、前記検知ステップで検知された前記音の大きさを解析することで、前記外力の大きさを特定する解析ステップを含む、
請求項６記載の歪の検知方法。
【請求項８】
さらに、前記検知ステップで検知された前記音の周波数スペクトルを解析することで、前記起歪体のうち前記外力を受けた位置を特定する解析ステップを含む、
請求項６記載の歪の検知方法。
【請求項９】
さらに、前記検知ステップで検知された前記音の周波数スペクトルを解析することで、前記起歪体が受けた湾曲の程度を特定する解析ステップを含む、
請求項６記載の歪の検知方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、歪センサ及び歪の検知方法に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、歪センサとして、様々なタイプの歪センサが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１３３１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、流体の流れを利用した新しいタイプの歪センサ及び歪の検知方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本開示の一形態に係る歪センサは、弾性部材からなる板状の起歪体を備え、前記起歪体は、前記起歪体の第１側面に設けられた開口である入口と前記起歪体の第２側面に設けられた開口である出口とを繋いで前記起歪体の内部を貫通する流路を有し、前記流路は、前記流路の途中において、流路断面積が局所的に小さい箇所であるノズルを有し、前記ノズルは、前記起歪体が外力を受けることによって前記ノズルに生じた歪に応じて前記ノズルにおける流路断面積を変化させることで、前記入口に送り込まれる流体の圧力を変化させる、又は、前記ノズルは発生する音の特性を変化させる。
【０００６】
上記目的を達成するために、本開示の一形態に係る歪の検知方法は、上記の歪センサを用いた歪の検知方法であって、前記歪センサを、外力を受ける場所に設置する設置ステップと、前記歪センサの前記入口に流体を送り込む流入ステップと、前記歪センサの前記入口に送り込む流体の圧力を検知する検知ステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
本開示により、流体の流れを利用した新しいタイプの歪センサ及び歪の検知方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施の形態１に係る歪センサの構造の一例を示す斜視図である。
図２は、図１の歪センサの上面図である。
図３は、図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面図である。
図４は、図１のＩＶ－ＩＶ線における断面図である。
図５は、図１の歪センサに高流量の流体が送り込まれたときの動作を示す図である。
図６は、図１の歪センサに高流量の流体が送り込まれたときにおける図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線の断面図である。
図７は、図１の歪センサに低流量の流体が送り込まれたときの動作を示す図である。
図８は、図１の歪センサに低流量の流体が送り込まれたときにおける図１のＩＩＩ－ＩＩＩ線の断面図である。
図９は、実施の形態１に係る歪検知システムの構成を示すブロック図である。
図１０は、図９における歪検知システムの動作を示すフローチャートである。
図１１は、図９に係る歪検知システムにおける荷重負荷装置の構成及び動作についての模式図である。
図１２は、図９の歪検知システムにおいて歪センサに送り込まれる流体の流量を１０Ｌ／ｍｉｎと一定にした場合に、図１の歪センサが受ける外力と圧力センサが検知する流体の圧力との関係を示すグラフである。
図１３は、図９の歪検知システムにおいて歪センサに送り込まれる流体の流量を変化させた場合に、図１の歪センサが受ける外力と圧力センサが検知する流体の圧力との関係を示すグラフである。
図１４は、実施の形態２に係る歪センサの構造の一例を示す図である。
図１５は、図１４の歪センサの上面図である。
図１６は、図１５の（ｂ）の各断面から見た一例を示す断面図である。
図１７は、図１５の（ｂ）の各断面から見た別の一例を示す断面図である。
図１８は、図１５の（ｂ）の各断面から見たさらに別の一例を示す断面図である。
図１９は、実施の形態２に係る歪検知システムの構成を示すブロック図である。
図２０は、図１９における歪検知システムの主要な動作を示すフローチャートである。
図２１は、図２０における解析ステップの詳細な動作を示すフローチャートである。
図２２は、図１９に係る歪検知システムにおける荷重負荷装置の構成及び動作についての模式図である。
図２３は、図１４の歪センサに対して外力をかける位置と外力の大きさを変化させた場合におけるノズルから発生する音の音圧との関係を示すグラフである。
図２４は、図１４の歪センサに対して外力をかける位置と外力の大きさを変化させた場合におけるノズルが発生する音の周波数との関係を示すグラフである。
図２５は、図１４の歪センサを湾曲させる実験の様子を示す図である。
図２６は、図１９の歪検知システムにおいて歪センサに送り込まれる流体の流量を１０Ｌ／ｍｉｎと一定にした場合に、図１４の歪センサが受ける湾曲の程度を変化させたときのノズルが発生する音の周波数におけるスペクトルの時間変化との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本開示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、以下に説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される、数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、並びに、工程、ステップ及び工程の順序等は、一例であって本開示を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００１０】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。したがって、各図において縮尺などは必ずしも一致していない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。また、本明細書において、「上」及び「下」という用語は、必ずしも、絶対的な空間認識における上方向（鉛直上方）及び下方向（鉛直下方）を指すものではない。
（【００１１】以降は省略されています）

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