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公開番号2025077570
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-19
出願番号2023189864
出願日2023-11-07
発明の名称せん断力検出装置、及びせん断力検出装置における温度補償方法
出願人NISSHA株式会社
代理人個人,個人
主分類G01L 1/26 20060101AFI20250512BHJP(測定;試験)
要約【課題】押圧力の温度補償を多数のせん断力センサセルに対してそれぞれ行えるコンパクトなせん断力検出装置を提供する。
【解決手段】各温度センサセル20は、第1駆動電極11及び第2駆動電極12を、第1補償用電極として各せん断力センサセル10と共有する。各温度センサセル20は、第1補償用電極である第1駆動電極11及び第2駆動電極12に対向する第2補償用電極22と、第1駆動電極11及び第2駆動電極12と第2補償用電極22との間に配置され、絶縁弾性体40とは材料が異なる誘電体25とを有する。コントローラと、M個のせん断力センサセル10の第1駆動電極11、第2駆動電極12、第1検出電極16及び第2検出電極17とを接続するための複数の第1配線と、コントローラと、N個の温度センサセル10の第2補償用電極22とを接続するための複数の第2配線とを備える。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
受圧面に対して平面的に並べて配置され、前記受圧面のＭ個（Ｍは４以上の自然数）の箇所に加わるせん断力及び前記受圧面に対して垂直な方向の押圧力を検出するＭ個のせん断力センサセルと、
Ｍ個の前記せん断力センサセルの配置領域に重ねてＭ個の前記せん断力センサセルと支持面との間に配置され、Ｍ個の前記せん断力センサセルのそれぞれの温度補償に用いられるＮ個（Ｎは４以上の自然数）の温度センサセルと、
Ｍ個の前記せん断力センサセル及びＮ個の前記温度センサセルに接続され、Ｎ個の前記温度センサセルによる押圧力の温度補償を行いつつＭ個の前記せん断力センサセルによるせん断力の検出を行うコントローラと
を備え、
Ｍ個の前記せん断力センサセルの各々は、
ギャップで離間されている第１駆動電極及び第２駆動電極と、
前記ギャップ、前記第１駆動電極及び前記第２駆動電極と重ねられていて、前記第１駆動電極との間で第１容量を生じるとともに前記第２駆動電極との間で第２容量を生じる検出電極と、
前記第１駆動電極及び前記第２駆動電極と前記検出電極の間に配置されている弾性変形可能な絶縁弾性体と
を有し、
Ｎ個の前記温度センサセルの各々は、前記第１駆動電極及び前記第２駆動電極のうちの少なくとも一方または前記検出電極を、第１補償用電極としてＭ個の前記せん断力センサセルのうちの少なくとも一つと共有し、
Ｎ個の前記温度センサセルの各々は、
前記第１補償用電極に対向する第２補償用電極と、
前記第１補償用電極と前記第２補償用電極との間に配置され、前記絶縁弾性体とは材料が異なる誘電体と
をさらに有し、
前記コントローラと、Ｍ個の前記せん断力センサセルの前記第１駆動電極、前記第２駆動電極及び前記検出電極とを接続するための複数の第１配線と、
前記コントローラと、Ｎ個の前記温度センサセルの前記第２補償用電極とを接続するための複数の第２配線と
をさらに備え、
Ｍ個の前記せん断力センサセルの前記第１駆動電極及び前記第２駆動電極が、第１導電層に配置され、
Ｍ個の前記せん断力センサセルの前記検出電極が、前記第１導電層に対向する第２導電層に配置されている、せん断力検出装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記絶縁弾性体は、発泡体であり、
前記誘電体は、樹脂製のソリッドフィルムである、
請求項１に記載のせん断力検出装置。
【請求項３】
前記せん断力センサセルと前記温度センサセルとが同数であり、前記せん断力センサセルと前記温度センサセルとが一対一に関連付けられている、
請求項１または請求項２に記載のせん断力検出装置。
【請求項４】
１つの前記温度センサセルに対して複数の前記せん断力センサセルが関連付けられている、
請求項１または請求項２に記載のせん断力検出装置。
【請求項５】
受圧面に加わるせん断力及び前記受圧面に対して垂直な押圧力を検出するＭ個（Ｍは４以上の自然数）のせん断力センサセルと、前記せん断力センサセルの配置領域に重ねて配置され、前記せん断力センサセルの温度補償に用いられるＮ個（Ｎは４以上の自然数）の温度センサセルと、前記せん断力センサセル及び前記温度センサセルに接続されて前記温度センサセルによる押圧力の温度補償を行いつつ前記せん断力センサセルによるせん断力及び押圧力の検出を行うコントローラとを備えるせん断力検出装置における温度補償方法であって、
Ｎ個の前記温度センサセルの各々は、Ｍ個の前記せん断力センサセルの各々の第１駆動電極及び第２駆動電極のうちの少なくとも一方または検出電極を、第１補償用電極としてＭ個の前記せん断力センサセルのうちの少なくとも一つと共有し、
Ｎ個の前記温度センサセルの各々は、前記第１補償用電極に対向する第２補償用電極と、前記第１補償用電極と前記第２補償用電極との間に配置されている誘電体とをさらに有し、
Ｍ個の前記せん断力センサセルの各々は、前記第１駆動電極及び前記第２駆動電極と前記検出電極との間に配置されている絶縁弾性体をさらに有し、
前記絶縁弾性体と前記誘電体とは、互いに材料が異なり、
前記コントローラは、Ｎ個の前記温度センサセルの温度の検出において、前記第１補償用電極と前記第２補償用電極のうちの一方に交流電圧を印加し、他方で電荷を測定する、せん断力検出装置における温度補償方法。
【請求項６】
前記絶縁弾性体は、発泡体であり、
前記誘電体は、樹脂製のソリッドフィルムであり、
前記せん断力センサセルの押圧力の検出中に、前記温度センサセルに加わる押圧力による前記温度センサセルの容量の変化を零と見なして温度を検出する、
請求項５に記載のせん断力検出装置における温度補償方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
容量の変化を用いてせん断力及び押圧力を検出するせん断力検出装置、及びそのようなせん断力検出装置における温度補償方法に関する。
続きを表示（約 3,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１（特許第６２８０５７９号公報）に記載されているように、静電容量の変化を用いてせん断力とともに押圧力を検出するせん断力検出装置が知られている。特許文献１に記載されているせん断力検出装置は、樹脂の発泡体（フォーム）を電極と電極の間に挟んで、応力によって静電容量に変化を生じさせるための絶縁体として発泡体を用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第６２８０５７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されているような構造を有するせん断力検出装置は、静電容量を生じさせる発泡体などの誘電体が環境温度によって変化するため、測定時の温度による影響を受け易いものとなっている。例えば、特許文献１のようなせん断力検出装置に、外部応力を印加しない状態で、測定時の温度を０℃から６０℃に変化させた場合、せん断力が印加されていないにもかかわらず押圧力が検出されるような温度に依存する誤差が生じる。
全体の測定時の温度を一つの温度計で測定して、例えば複数の箇所のせん断力と押圧力を測定するために行列に配置される多数のせん断力センサセルに対して一律に温度補償する方法が考えられる。しかしながら、せん断力検出装置の用途によっては、このような一律の温度補償が難しい場合もある。例えば、座圧測定では、着座したときに体温によりせん断力センサセルが温められるが、せん断力センサセルの温度は場所によって区々になるため、全てのせん断力センサセルについて一律に温度補償することは難しい。
【０００５】
本発明の課題は、押圧力の温度補償を多数のせん断力センサセルに対してそれぞれ行えるコンパクトなせん断力検出装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の第１見地に係るせん断力検出装置は、Ｍ個（Ｍは４以上の自然数）のせん断力センサセルと、Ｎ個（Ｎは４以上の自然数）の温度センサセルと、コントローラとを備えている。Ｍ個のせん断力センサセルは、受圧面に対して平面的に並べて配置され、受圧面のＭ個の箇所に加わるせん断力及び受圧面に対して垂直な方向の押圧力を検出する。Ｎ個の温度センサセルは、Ｍ個のせん断力センサセルの配置領域に重ねてＭ個のせん断力センサセルと支持面との間に配置され、Ｍ個のせん断力センサセルのそれぞれの温度補償に用いられる。コントローラは、Ｍ個のせん断力センサセル及びＮ個の温度センサセルに接続され、Ｎ個の温度センサセルによる押圧力の温度補償を行いつつＭ個のせん断力センサセルによるせん断力の検出を行う。
Ｍ個のせん断力センサセルの各々は、第１駆動電極及び第２駆動電極と、検出電極と、弾性変形可能な絶縁弾性体とを有する。第１駆動電極及び第２駆動電極は、ギャップで離間されている。検出電極は、ギャップ、第１駆動電極及び第２駆動電極と重ねられていて、第１駆動電極との間で第１容量を生じるとともに第２駆動電極との間で第２容量を生じる。絶縁弾性体は、第１駆動電極及び第２駆動電極と検出電極の間に配置されている。Ｍ個のせん断力センサセルの第１駆動電極及び第２駆動電極が、第１導電層に配置され、Ｍ個のせん断力センサセルの検出電極が、第１導電層に対向する第２導電層に配置されている。
Ｎ個の温度センサセルの各々は、第１駆動電極及び第２駆動電極のうちの少なくとも一方または検出電極を、第１補償用電極としてＭ個のせん断力センサセルのうちの少なくとも一つと共有する。
Ｎ個の温度センサセルの各々は、第１補償用電極に対向する第２補償用電極と、第１補償用電極と第２補償用電極との間に配置され、絶縁弾性体とは材料が異なる誘電体とをさらに有する。
第１見地に係るせん断力検出装置は、複数の第１配線と、複数の第２配線とをさらに備える。複数の第１配線は、コントローラと、Ｍ個のせん断力センサセルの第１駆動電極、第２駆動電極及び検出電極とを接続するためのものである。複数の第２配線は、コントローラと、Ｎ個の温度センサセルの第２補償用電極とを接続するためのものである。
第１見地に係るせん断力検出装置では、第１補償用電極を、せん断力センサセルと温度センサセルが共用しているので、第２配線の数を大幅に減らすことができ、コンパクトなせん断力検出装置を提供することができる。
【０００７】
第２見地に係るせん断力検出装置は、第１見地に係るせん断力検出装置において、絶縁弾性体が、発泡体であり、誘電体が、樹脂製のソリッドフィルムである。第２見地に係るせん断力検出装置は、温度センサセルを用いた温度測定でのコントローラにおける処理が簡単になる。
第３見地に係るせん断力検出装置は、第１見地または第２見地に係るせん断力検出装置において、せん断力センサセルと温度センサセルとが同数であり、せん断力センサセルと温度センサセルとが一対一に関連付けられている。第３見地に係るせん断力検出装置では、せん断力センサセル毎に温度補償を行うことができ、せん断力センサセル毎に精度を向上させることができる。
第４見地に係るせん断力検出装置は、第１見地または第２見地に係るせん断力検出装置において、１つの温度センサセルに対して複数のせん断力センサセルが関連付けられている。第４見地に係るせん断力検出装置では、温度センサセルのための第２配線の本数を減らすことができ、せん断力検出装置のさらなるコンパクト化を行うことができる。
【０００８】
第５見地に係るせん断力検出装置における温度補償方法は、受圧面に加わるせん断力及び受圧面に対して垂直な押圧力を検出するＭ個（Ｍは４以上の自然数）のせん断力センサセルと、せん断力センサセルの配置領域に重ねて配置され、せん断力センサセルの温度補償に用いられるＮ個（Ｎは４以上の自然数）の温度センサセルと、せん断力センサセル及び温度センサセルに接続されて温度センサセルによる押圧力の温度補償を行いつつせん断力センサセルによるせん断力及び押圧力の検出を行うコントローラとを備えるせん断力検出装置における温度補償方法である。
Ｎ個の温度センサセルの各々は、Ｍ個のせん断力センサセルの各々の第１駆動電極及び第２駆動電極のうちの少なくとも一方または検出電極を第１補償用電極として、Ｍ個のせん断力センサセルのうちの少なくとも一つと共有する。
Ｎ個の温度センサセルの各々は、第１補償用電極に対向する第２補償用電極と、第１補償用電極と第２補償用電極との間に配置されている誘電体とをさらに有する。
Ｍ個のせん断力センサセルの各々は、第１駆動電極及び第２駆動電極と検出電極との間に配置されている絶縁弾性体をさらに有する。
絶縁弾性体と記誘電体とは、互いに材料が異なる。
コントローラは、Ｎ個の温度センサセルの温度の検出において、第１補償用電極と第２補償用電極のうちの一方に交流電圧を印加し、他方で電荷を測定する。
第５見地に係る温度補償方法では、せん断力及び押圧力の検出方法と同様の方法で第１補償用電極と第２補償用電極のうちの一方に交流電圧を印加し、他方で電荷を測定することができるので、せん断力検出装置の構成を簡略化することができる。
【０００９】
第６見地に係るせん断力検出装置における温度補償方法は、第５見地に係る温度補償方法において、絶縁弾性体が発泡体であり、誘電体が樹脂製のソリッドフィルムであり、せん断力センサセルの押圧力の検出中に、温度センサセルに加わる押圧力による温度センサセルの容量の変化を零と見なして温度を検出する。第６見地に係る温度補償方法では、温度センサセルを用いた温度測定でのコントローラにおける処理が簡単になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係るせん断力検出装置及びせん断力検出装置における温度補償方法では、押圧力の温度補償を４個以上のせん断力センサセルに対して行えるコンパクトなせん断力検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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