JPH06137980A

JPH06137980A - 圧力検出センサー

Info

Publication number: JPH06137980A
Application number: JP4312797A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Minami; 南　　宏和; Yasuo Okuda; 泰雄奥田; Sumio Kawamura; 純夫川村
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-10-27
Filing date: 1992-10-27
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】対象物の表面における流体の圧力分布の測定
が、構成簡単、かつ、コンパクトな装置でできるように
し、かつ、上記測定の作業が容易にできるようにし、更
に、薄い対象物の表面につき測定する場合にも、精度の
良い測定結果が得られるようにする。【構成】圧力検出センサー１は厚さ方向で弾性変形可
能で導電性のある板状体２を備えている。この板状体２
の一方の外面６に多数の第１電極１１を配設し、同上板
状体２の他方の外面８に上記第１電極１１に対応する第
２電極１２を配設する。上記板状体２の両外面のうちい
ずれか一方の外面６側を測定対象物の表面に貼り付け可
能にし、同上板状体２の他方の外面８側を流体から圧力
を受ける受圧面１９とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、風を受ける建築物の
表面のように、物体表面が流体から圧力を受けるとき、
その圧力分布がどのようなものであるかを測定するため
に用いられる圧力検出センサーに関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物の表面に加わる風の圧力分布がど
のようなものであるかを知ることは、建築物を合理的に
設計する上で重要であり、このような圧力分布を検出す
る圧力検出装置には、従来、次のようなものがある。こ
れによれば、対象物の表面において、圧力を測定しよう
とする多数の各測定点にそれぞれ圧力測定用の孔が形成
され、これら各孔にチューブの一端が嵌入されている。
また、これらチューブの各他端にはそれぞれマノメータ
や、ロードセル型の圧力変換器などの圧力測定器が取り
付けられている。そして、上記表面が風から圧力を受け
るとき、各圧力測定器の数値をそれぞれ目視や電子的に
読み取ることで、上記表面における圧力分布が測定され
るようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来構
成では、測定点毎に圧力測定器を設けることが要求され
るが、上記測定点は多数であるため、上記圧力測定器が
多数必要となって、圧力検出装置の構成が極めて複雑、
かつ、大形になるという問題がある。また、上記したよ
うに圧力測定器は多数であるため、これらの取り扱いや
管理が煩雑であり、つまり、上記測定の作業が極めて煩
雑になっている。更に、測定対象物が膜体であって、こ
の膜体の一方の表面が風による動圧を受け、この風が上
記膜体の外側方を通り抜けることによって、同上膜体の
他方の表面に負圧が生じる場合に、上記従来構成の圧力
検出装置で、上記他方の表面における負圧の分布を測定
しようとすると、次のような問題がある。即ち、上記し
た負圧の分布を測定しようとして、上記膜体に多数の孔
を形成し、これら各孔に上記従来構成のようにチューブ
の一端を嵌入させると、このチューブの他端側が上記膜
体の一方の表面から突出することとなる。すると、これ
らチューブの他端側によって、膜体の一方の表面におけ
る圧力分布が影響を受け、これに基づいて上記した他方
の表面の圧力分布が影響を受けることとなり、よって、
この他方の表面につき、精度の良い測定結果が得られな
くなるという問題がある。

【０００４】

【発明の目的】この発明は、上記のような事情に注目し
てなされたもので、対象物の表面における流体の圧力分
布の測定が、構成簡単、かつ、コンパクトな装置ででき
るようにし、かつ、上記測定の作業が容易にできるよう
にし、更に、薄い対象物の表面につき測定する場合に
も、精度の良い測定結果が得られるようにすることを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の第１発明の特徴とするところは、厚さ方向で弾性変形
可能で導電性のある板状体を備え、この板状体の一方の
外面に多数の第１電極を配設し、同上板状体の他方の外
面に上記第１電極に対応する第２電極を配設し、上記板
状体の両外面のうちいずれか一方の外面側を測定対象物
の表面に貼り付け可能にし、同上板状体の他方の外面側
を流体から圧力を受ける受圧面とした点にある。

【０００６】また、第２の発明の特徴とするところは、
厚さ方向で弾性変形可能で導電性のある板状体を備え、
この板状体の一方の外面に互いに平行に直線的に延びる
複数のＸ方向電極棒を取り付け、同上板状体の他方の外
面に、この板状体の厚さ方向でみて、上記Ｘ方向電極棒
に交差し、かつ、互いに平行に直線的に延びる複数の可
撓性Ｙ方向電極棒を取り付け、同上板状体の厚さ方向で
みて、上記Ｘ方向電極棒とＹ方向電極棒とが交差する部
分の同上Ｘ方向電極棒を第１電極とし、Ｙ方向電極棒を
第２電極とし、上記板状体の一方の外面側を測定対象物
の表面に貼り付け可能にし、同上板状体の他方の外面側
を流体から圧力を受ける受圧面とした点にある。

【０００７】

【作用】上記構成による作用は次の如くである。圧力
検出センサー１が、厚さ方向で弾性変形可能で導電性の
ある板状体２を備え、この板状体２の一方の外面６に多
数の第１電極１１を配設し、同上板状体２の他方の外面
８に上記第１電極１１に対応する第２電極１２を配設
し、上記板状体２の両外面のうちいずれか一方の外面６
側を測定対象物１７の表面１７ａに貼り付け可能にし、
同上板状体２の他方の外面８側を流体から圧力１８を受
ける受圧面１９としてある。

【０００８】上記構成の圧力検出センサー１を用いて、
測定対象物１７の表面１７ａの圧力分布を測定しようと
するときには、まず、図３から図５で示すように上記板
状体２の一方の外面６側を上記対象物１７の表面１７ａ
に貼り付ける。同上板状体２の他方の外面８側が、流体
たる風から正の（もしくは、負の）圧力１８を受ける
と、上記板状体２の各部において互いに対応する一対の
第１電極１１と第２電極１２の間の寸法ｌが、この部分
に与えられる流体からの圧力１８でそれぞれ弾性的に減
少し（もしくは、増加し）、その減少分だけ（もしく
は、増加分だけ）、これら第１電極１１と第２電極１２
の間の電気的な初期抵抗（Ｒ₀ ）が、抵抗（△Ｒ）だけ
減少する（もしくは、増加する）。

【０００９】そこで、上記各第１電極１１と第２電極１
２とに接続される電気、電子的な切替処理部２１によ
り、順次、一対の第１電極１１と第２電極１２との間に
電圧を与えて、それぞれ減少した（もしくは、増加し
た）抵抗（△Ｒ）を板状体２の各部において短時間に測
定し、これを圧力１８に変換する。このようにすれば、
上記対象物１７の表面１７ａにおける圧力分布が、短時
間で測定される。

【００１０】そして、上記したように圧力検出センサー
１を用いれば、対象物１７の表面１７ａにおける測定点
が多数あるとしても、これら測定点の数に比べて切替処
理部２１は単一で済むなど、少なくて足りる。また、上
記したように各測定点の数に比べて切替処理部２１の数
は少ないため、これらの取り扱いや管理は容易である。

【００１１】なお、上記板状体２の互いの反対面に多数
のＸ方向電極棒７とＹ方向電極棒９とを交差状に配設
し、これらＸ方向電極棒７とＹ方向電極棒９との各交差
部における同上Ｘ方向電極棒７の部分を第１電極１１と
し、Ｙ方向電極棒９の部分を第２電極１２としてもよ
い。このようにすれば、一つのＸ方向電極棒７により複
数の第１電極１１が形成されることから、これら各第１
電極１１に対する配線は個々にする必要がなく、上記Ｘ
方向電極棒７に対してのみすれば足りる。また、これと
同じように、一つのＹ方向電極棒９により複数の第２電
極１２が形成されることから、これら各第２電極１２に
対する配線は個々にする必要がなく、上記Ｙ方向電極棒
９に対してのみすれば足りる。

【００１２】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面により説明す
る。図１から図４において、符号Ａは圧力検出装置であ
り、この圧力検出装置Ａは圧力検出センサー１を有し、
この圧力検出センサー１は厚さ方向で弾性変形可能で、
かつ、導電性のある板状体２を備えている。上記板状体
２は、図１で示す平面視で、１０cm×（１０〜３０）cm
程度の正方形をなし、その厚さは５〜１０mm程度のもの
である。上記板状体２は、ポリエステル、ナイロンなど
の合成繊維や、綿、麻などの天然繊維による無数の短繊
維３を有している。これら短繊維３は不織布の製法によ
り、不規則に絡ませられ、かつ、互いに連結されてお
り、これによって、前記したように板状体２に弾性が与
えられ、かつ、この板状体２は十分の復元性を有してい
る。また、この板状体２は全体として通気性を備えてい
る。

【００１３】また、上記短繊維３群内の空間には、無数
の微粒の導電性粒子４が全体的に均等に分散配設され、
これによって、前記したように板状体２に導電性が与え
られている。上記導電性粒子４は、ゴムの強度向上のた
めや、複写機用のトナーとして用いられる導電性カーボ
ン粒子で構成され、この導電性粒子４は短繊維３への良
好な付着性能を有している。なお、上記導電性粒子４と
共に、もしくは導電性粒子４に代えて、極めて細かく、
可撓性のあるアルミ等導電性線材を上記短繊維３群内に
混在させたり、織り込んだりしてもよい。

【００１４】上記板状体２の一方の外面６には、互いに
平行に直線的に延びるＸ方向電極棒７が互いに離れて取
り付けられている。これらＸ方向電極棒７は、図１、
２、４中Ｘ方向で互いに等間隔に複数設けられ、これら
Ｘ方向電極棒７が上記したように延びる方向は、上記板
状体２の厚さ方向でみて（図１で示す平面視）、上記Ｘ
方向と直交する方向である。

【００１５】また、同上板状体２の他方の外面８には、
同上平面視で、上記Ｘ方向電極棒７に直交し、かつ、互
いに平行に直線的に延びるＹ方向電極棒９が互いに離れ
て取り付けられている。これらＹ方向電極棒９は図中Ｙ
方向で互いに等間隔に複数設けられ、この間隔は上記Ｘ
方向電極棒７，７同士の間隔と同じである。なお、上記
板状体２の各外面６，８には気密性を持たせてもよい。

【００１６】上記Ｘ方向電極棒７とＹ方向電極棒９は、
いずれもプリント配線に用いられるようなフレキシブル
銅、ハンダ線で形成され、もしくは、導電性の細線を束
ねて形成され、これらの断面はいずれも薄い長方形であ
り、かつ、互いに同形同大をなしている。また、これら
Ｘ方向電極棒７とＹ方向電極棒９はいずれも可撓性をな
し、板状体２の各外面６，８の弾性変形に円滑に追従し
て変形する。

【００１７】平面視で、上記Ｘ方向電極棒７とＹ方向電
極棒９が交差する部分における同上Ｘ方向電極棒７の部
分が第１電極１１で、Ｙ方向電極棒９の部分が第２電極
１２とされ、互いに対応する一対の電極１１，１２の配
設位置は、（Ｘ，Ｙ）座標の（Ｘｉ，Ｙｉ）として特定
される。上記Ｘ方向電極棒７とＹ方向電極棒９におい
て、第１電極１１と第２電極１２以外の部分は絶縁材１
３でコーティングされている。なお、上記絶縁材１３は
設けなくてもよい。

【００１８】上記Ｘ方向電極棒７とＹ方向電極棒９を外
方から覆う膜構造である絶縁体１５，１６が設けられ、
これら各絶縁体１５，１６は上記Ｘ方向電極棒７とＹ方
向電極棒９の各外面と板状体２の外面とに張り付けら
れ、上記板状体２に対するＸ方向電極棒７とＹ方向電極
棒９の取り付け強度を向上させている。上記絶縁体１
５，１６は樹脂フィルム、もしくは織布の不織布等で形
成され、気密性を有する可撓性のものである。上記各絶
縁体１５，１６は上記板状体２の各外面６，８の弾性変
形に円滑に追従して変形する柔軟性を有すると共に、上
記板状体２、Ｘ方向電極棒７、およびＹ方向電極棒９を
保護するための所定の引張強度や耐久性を備えている。
なお、上記絶縁体１５，１６は多少通気性があってもよ
い。

【００１９】上記板状体２の一方の外面６側たる絶縁体
１５の外面が対象物１７の表面１７ａに貼り付け可能と
されている。また、同上板状体２の他方の外面８側たる
絶縁体１６の外面が流体から圧力１８を受ける受圧面１
９とされている。上記の場合、対象物１７は、建築物、
船、テントなどの膜構造物、および風洞内の飛行機や自
動車の模型、更には、水流中の船の模型、また、土止め
板や流体貯留タンク等である。また、上記流体とは、空
気の他、ＣＯ₂ やＮ₂ 等のガス、水や油等の液体、土、
砂、タルク、小麦等の粉粒体等である。

【００２０】図１中、２１は電気、電子的な切替処理部
である。この切替処理部２１は上記各Ｘ方向電極棒７に
それぞれ第１電線２２を介して接続され、また、各Ｙ方
向電極棒９にそれぞれ第２電線２３を介して接続されて
いる。

【００２１】上記切替処理部２１は、Ｘ方向電極棒７群
のうちのいずれか１つのＸ方向電極棒７と、Ｙ方向電極
棒９群のうちのいずれか１つのＹ方向電極棒９とを択一
的に選択して、これら両者７，９間に電圧を与えること
ができるようになっている。この場合、電極棒７，９の
いずれに電圧を与え、いずれをアースさせるかは自由に
選択できるようになっている。また、上記各選択は手
動、自動のいずれも可能となっている。そして、このよ
うに選択されたＸ方向電極棒７とＹ方向電極棒９との間
に電圧が与えられると、これら両者７，９間が交差する
部分における第１電極１１と第２電極１２間に電圧が与
えられることとなる。

【００２２】そして、上記切替処理部２１は、板状体２
が風により圧力１８を受けたとき、その各部における一
対の第１電極１１と第２電極１２間の抵抗値の変化を順
次読み取り、これを圧力に変換して記憶し、かつ、表示
部２４により、その値を表示する。

【００２３】上記構成の圧力検出センサー１を用いて、
測定対象物１７の表面１７ａの圧力分布を測定しようと
するときには、まず、図３から図５で示すように上記板
状体２の一方の外面６側たる絶縁体１５の外面を上記対
象物１７の表面１７ａに貼り付ける。

【００２４】同上板状体２の他方の外面８側たる絶縁体
１６が風により正の（もしくは、負の）圧力１８を受け
ると、上記板状体２の各部における一対の第１電極１１
と第２電極１２の間の寸法ｌが、この部分に与えられる
圧力１８でそれぞれ弾性的に減少する（もしくは、増加
する）。すると、上記寸法ｌの減少（もしくは、増加）
に伴う板状体２の空隙や体積の減少で（もしくは、増加
で）、既に接触していた導電性粒子４，４同士はその接
触面積を更に増大させ（もしくは、減少させ）、また、
接近していた導電性粒子４，４は新たに接触し（もしく
は、離れ）、このようにして、上記寸法ｌの減少分だけ
（もしくは、増加分だけ）、上記第１電極１１と第２電
極１２の間の電気的な初期抵抗（Ｒ₀ ）が、抵抗（△
Ｒ）だけ減少する（もしくは、増加する）。

【００２５】そこで、上記各第１電極１１と第２電極１
２とに接続された電気、電子的な切替処理部２１によ
り、順次、一対の第１電極１１と第２電極１２との間に
電圧を与えて、それぞれ減少（もしくは、増加）した抵
抗（△Ｒ）を板状体２の各部において短時間に電気、電
子的に測定して、これを圧力１８に変換する。このよう
にすれば、上記対象物１７の表面１７ａにおける圧力分
布が、短時間で測定される。

【００２６】なお、以上は図示の例によるが、次のよう
に構成してもよい。即ち、各第１電極１１と第２電極１
２とをそれぞれ電極棒を用いずに互いに独立した電極と
し、これら各第１電極１１と第２電極１２とにそれぞれ
切替処理部２１を接続させてもよく、このようにして、
各一対の第１電極１１と第２電極１２とを順次切替処理
部２１で選択して、この第１電極１１と第２電極１２と
の間の抵抗を順次測定するようにしてもよい。

【００２７】また、各第１電極１１を導電性可撓体で一
体成形する一方、各第２電極１２を互いに独立した電極
とし、これら各第２電極１２をそれぞれ切替処理部２１
に接続させてもよく、このようにして、各第２電極１２
を、順次、切替処理部２１で選択して、この第２電極１
２と第１電極１１との間の抵抗を順次測定するようにし
てもよい。

【００２８】また、上記圧力検出センサー１が、前記し
たように全体的に可撓性を有している場合には、対象物
１７が変形し易いテント等膜構造物であるような場合で
も、これにかかる風からの圧力１８を上記圧力検出セン
サー１によって測定することができる。この場合、膜構
造物自体の変形に伴って圧力検出センサー１が変形し、
これに基づき、圧力検出センサー１各部の抵抗値が変化
するときは、これを適宜補正して、正しい圧力を検出す
ればよい。

【００２９】更に、Ｘ方向電極棒７とＹ方向電極棒９の
平面視における交差角は、直角以外の例えば、４５°で
あってもよく、また、上記対象物１７が剛体である場合
には、Ｘ方向電極棒７や絶縁体１５は剛体であってもよ
い。また、図３中仮想線で示すように隣り合うＸ方向電
極棒７，７間に可撓性の絶縁膜２６を介在させてもよ
く、また、これと共に、もしくは、これに代えて、Ｙ方
向電極棒９，９に上記絶縁膜２６を介在させてもよい。
このようにすれば、前記絶縁材１３を設けたことと相俟
って、抵抗の測定の精度が向上する。また、互いに対応
する一対の第１電極１１と第２電極１２のうちいずれか
一方に電圧を与え、他方をアースさせて、これら両者間
の抵抗を測定するとき、上記電圧が、アースされている
他の電極にリークして、測定精度が低下するおそれを生
じる。そこで、上記電圧を与えられた電極の隣の電極
に、上記と同じ電圧を与えたり、位相差を持たせるなど
の従来手段で、上記リークを抑えるようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】この発明によれば、圧力検出センサー
が、厚さ方向で弾性変形可能で導電性のある板状体を備
え、この板状体の一方の外面に多数の第１電極を配設
し、同上板状体の他方の外面に上記第１電極に対応する
第２電極を配設し、上記板状体の両外面のうちいずれか
一方の外面側を測定対象物の表面に貼り付け可能にし、
同上板状体の他方の外面側を流体から圧力を受ける受圧
面としてある。

【００３１】このため、上記構成の圧力検出センサーに
より構成される圧力検出装置を用いて、測定対象物の表
面の圧力分布を測定しようとするときには、上記板状体
の一方の外面側を上記対象物の表面に貼り付け、同上板
状体の他方の外面側が流体から圧力を受けるようにすれ
ばよい。このようにすれば、上記板状体の各部における
第１電極と第２電極の間の寸法が、この部分に与えられ
る流体からの圧力でそれぞれ弾性的に増減し、その増減
分だけ、これら第１電極と第２電極の間の電気的な抵抗
が増減する。

【００３２】そこで、上記各第１電極と第２電極とに接
続される切替処理部により、順次、一対の第１電極と第
２電極との間に電圧を与えて、それぞれ増減した抵抗を
板状体の各部において測定すれば、上記対象物の表面に
おける圧力分布が、短時間で測定される。

【００３３】そして、上記した圧力検出センサーを用い
れば、対象物の表面における測定点が多数あるとして
も、これら測定点の数に比べて切替処理部は単一で済む
など、少なくて足り、よって、従来のように各測定点毎
に圧力測定器を設けないで済む分、上記圧力検出装置を
簡単、かつ、コンパクトにすることができる。また、上
記したように各測定点の数に比べて切替処理部の数は少
なくて足りるため、これらの取り扱いや管理が容易であ
り、よって、上記測定の作業が容易にできることとな
る。更に、薄い対象物のいずれかの表面における圧力分
布を測定しようとして、その表面に上記圧力検出センサ
ーを取り付けた場合、これは従来のようなチューブに比
べて形状が極めて薄いものであるため、これら圧力検出
センサーの取り付けで、流体からの圧力が変動するとい
うことが抑制される。よって、精度の良い測定結果が得
られることとなる。

【００３４】なお、上記板状体の互いの反対面に多数の
Ｘ方向電極棒とＹ方向電極棒とを交差状に配設し、これ
らＸ方向電極棒とＹ方向電極棒との各交差部における同
上Ｘ方向電極棒の部分を第１電極とし、Ｙ方向電極棒の
部分を第２電極としてもよい。このようにすれば、一つ
のＸ方向電極棒により複数の第１電極が形成されること
から、これら各第１電極に対する配線は個々にする必要
がなく上記Ｘ方向電極棒に対してのみすれば足りる。ま
た、これと同じように、一つのＹ方向電極棒により複数
の第２電極が形成されることから、これら各第２電極に
対する配線は個々にする必要がなく、上記Ｙ方向電極棒
に対してのみすれば足りる。よって、上記のように構成
した場合には、第１電極と第２電極とに対する配線が少
なくでき、更に構成が簡単になるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】圧力検出装置の全体図である。

【図２】圧力検出センサーの斜視図である。

【図３】図１の３‐３線矢視拡大断面図である。

【図４】Ｘ方向電極棒とＹ方向電極棒の詳細斜視図であ
る。

【図５】圧力検出センサーを対象物に取り付けた図であ
る。

【符号の説明】

Ａ圧力検出装置１圧力検出センサー２板状体６一方の外面７Ｘ方向電極棒８他方の外面９Ｙ方向電極棒１１第１電極１２第２電極１７対象物１７ａ表面１８圧力１９受圧面２１切替処理部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者奥田泰雄大阪府大阪市阿倍野区北畠１―21―３ (72)発明者川村純夫大阪府大阪市北区東天満２―１―23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さ方向で弾性変形可能で導電性のある
板状体を備え、この板状体の一方の外面に多数の第１電
極を配設し、同上板状体の他方の外面に上記第１電極に
対応する第２電極を配設し、上記板状体の両外面のうち
いずれか一方の外面側を測定対象物の表面に貼り付け可
能にし、同上板状体の他方の外面側を流体から圧力を受
ける受圧面とした圧力検出センサー。
【請求項２】厚さ方向で弾性変形可能で導電性のある
板状体を備え、この板状体の一方の外面に互いに平行に
直線的に延びる複数のＸ方向電極棒を取り付け、同上板
状体の他方の外面に、この板状体の厚さ方向でみて、上
記Ｘ方向電極棒に交差し、かつ、互いに平行に直線的に
延びる複数の可撓性Ｙ方向電極棒を取り付け、同上板状
体の厚さ方向でみて、上記Ｘ方向電極棒とＹ方向電極棒
とが交差する部分の同上Ｘ方向電極棒を第１電極とし、
Ｙ方向電極棒を第２電極とし、上記板状体の一方の外面
側を測定対象物の表面に貼り付け可能にし、同上板状体
の他方の外面側を流体から圧力を受ける受圧面とした圧
力検出センサー。