JPH10227682A - 重量センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 測定できる重量範囲を簡単に変えることがで
き、しかも安価に製造できる重量センサを得る。 【解決手段】 重量センサ１０は、可撓性を有する容器
１２を含む。容器１２内に、空気，水，油などの流体１
４を封入する。容器１２の開口部に圧力センサ１６を取
り付ける。容器１２上に受圧板１８を載置し、受圧板１
８上に被測定物２０を乗せる。受圧板１８を介して被測
定物２０の重量を流体１４に伝達し、それによる流体１
４の圧力変化を圧力センサ１６で検出する。この圧力セ
ンサ１６の出力信号と受圧板１８の面積とから、被測定
物２０の重量が検出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は重量センサに関
し、特に、あらゆる物の荷重を測定するための重量セン
サに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の重量センサとしては、たとえば圧
電特性を利用した圧力センサなどを利用したものがあっ
た。このような重量センサ１としては、たとえば図５お
よび図６に示すように、４つの圧力センサ２の上に、荷
重を受けるための受圧板３を載置したものがある。この
ような重量センサ１では、受圧板３上に被測定物が乗せ
られ、その荷重が受圧板３から各圧力センサ２に伝達さ
れる。被測定物の荷重は、受圧板３によって４つの圧力
センサ２に分配され、これらの圧力センサ２からは、分
配された荷重に対応した信号が出力される。したがっ
て、４つの圧力センサ２の出力信号を測定して、これら
の信号を処理することにより、被測定物の荷重を検出す
ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被測定
物を乗せるための受圧板を支えるには、最低３つ以上の
圧力センサが必要である。また、１つの圧力センサで測
定可能な重量には限界があり、大きい重量を測定する場
合には、圧力センサの数を増やすか、または圧力の測定
可能範囲が異なる圧力センサを用いる必要がある。この
ように、従来の重量センサでは、複数の圧力センサを用
いる必要があり、しかも測定する重量に応じて、圧力セ
ンサの数や種類を調整する必要がある。そのため、重量
センサのコストが高くなってしまう。

【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、測
定できる重量範囲を簡単に変えることができ、しかも安
価に製造できる重量センサを提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明は、可撓性を有
する容器と、容器中に封入される流体と、流体の圧力を
検出するための圧力センサとを含む、重量センサであ
る。このような重量センサにおいて、容器上に配置さ
れ、被測定物の荷重を流体に伝達するための受圧板を用
いてもよい。さらに、受圧板の傾きを抑えるためのガイ
ドを用いることができる。

【０００６】可撓性のある容器に重量が加わると、パス
カルの原理によって、容器内部の流体の各部の圧力が増
加する。この流体の圧力を圧力センサで測定することに
より、被測定物の荷重を知ることができる。このとき、
受圧板を用いることにより、被測定物の重量が全圧力と
して受圧板に与えられる。そのため、流体に加わる圧力
は、受圧板に加わる全圧力を受圧板の面積で割った値に
なる。したがって、受圧板の面積を変えることにより、
圧力センサによって測定可能な圧力に対応する全圧力、
すなわち測定可能な被測定物の荷重を変えることができ
る。

【０００７】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の一例を示す図解
図である。重量センサ１０は、たとえば袋状の容器１２
を含む。容器１２は、たとえば可撓性を有する合成樹脂
などの材料で形成される。容器１２内には、空気，水，
油などのような流体１４が封入される。そして、容器１
２の開口部には、圧力センサ１６が取り付けられる。圧
力センサ１６としては、たとえば流体の圧力変化をダイ
ヤフラムの変位に変換し、ダイヤフラムに形成された半
導体抵抗ブリッジの抵抗変化を検出する半導体歪計セン
サなどを使用することができる。また、流体の圧力変化
を差動トランスの鉄芯の変位に変換し、差動トランスか
らの出力電圧の変化を検出する差動トランス型の圧力セ
ンサを用いることができる。さらに、流体の圧力変化を
対向する電極間距離の変位に変換し、これらの電極間の
静電容量の変化を検出する容量変化式の圧力センサを用
いてもよい。その他、流体の圧力を検出できるものであ
れば、どのような圧力センサでも用いることができる。
さらに、容器１２上には、受圧板１８が載置される。受
圧板１８は、重量を測定するための被測定物を乗せるた
めに用いられる。

【０００９】この重量センサ１０を用いる場合、受圧板
１８上に被測定物２０が乗せられる。この被測定物２０
の荷重が、受圧板１８を介して、容器１２内部の流体１
４に伝達される。それにより、流体１４の圧力が増加
し、その圧力が圧力センサ１６で検出される。したがっ
て、受圧板１８の面積と圧力センサ１６で検出した圧力
とから、被測定物２０の重量を知ることができる。

【００１０】容器１２内の流体１４に圧力が加わると、
パスカルの原理により、加わった圧力と同じ圧力が圧力
センサ１６に伝達される。流体１４に加わる圧力は、受
圧板１８の面積に反比例し、受圧板１８が受けた重量、
すなわち全圧力に比例する。たとえば、受圧板１８の面
積が１ｍ² で、それに加わる被測定物の荷重が１ｔであ
る場合、流体に加わる圧力は次式で求められる。 １０００ｋｇ／（１００ｃｍ×１００ｃｍ）＝０．１ｋ
ｇ／ｃｍ² また、受圧板１８の面積が１ｃｍ² で、それに加わる被
測定物の荷重が１００ｇの場合、流体に加わる圧力は次
式で求められる。 ０．１ｋｇ／（１ｃｍ×１ｃｍ）＝０．１ｋｇ／ｃｍ²

【００１１】このように、被測定物２０の荷重が変わっ
ても、受圧板１８の面積を変えることにより、流体１４
に加わる圧力は変わらず、圧力センサ１６にかかる圧力
も変わらない。したがって、被測定物２０の重量が変わ
っても、受圧板１８の面積を変えることによって、圧力
センサ１６の数を増減したり、圧力の測定可能範囲の異
なる圧力センサ１６を用いたりすることなく、重量測定
を行うことができる。このように、圧力センサ１６の出
力信号から流体に加わった圧力を知ることができ、検出
された圧力と受圧板１８の面積とから、被測定物２０の
重量を知ることができる。

【００１２】また、容器１２内の流体１４として、水や
油などのような圧縮率の小さい流体を用いることによ
り、容器１２の厚みｔを１０ｍｍ以下と薄くすることが
できる。ただし、このような場合、図２に示すように、
被測定物２０が受圧板１８の中心部から外れたところに
乗ると、受圧板２０の一端側が傾き、容器１２の上下が
接触することがある。このような場合、被測定物２０の
重量を正確に測定することができないため、被測定物２
０の荷重が偏心荷重として受圧板１８に与えられたとき
でも、受圧板１８が傾かないように、ガイドなどを形成
すればよい。

【００１３】このような重量センサ１０は、たとえばト
ラックの荷台に置いて荷物の重量を測定することなどに
用いることができる。また、自動倉庫などにおいて、在
庫品の重量を測定し、自動的に在庫管理を行うことも可
能である。さらに、病院などにおいて、患者のベッドに
重量センサ１０を置き、患者の存否を管理することもで
きる。

【００１４】たとえば、病院で重量センサ１０を用いる
場合、図３に示すように、重量センサ１０上に布団３０
が敷かれ、その上に患者３２が寝かされる。重量センサ
１０の圧力センサ１６の出力信号は、設定器３４に入力
される。そして、設定器３４の出力信号によって、緊急
通報装置３６が作動する。設定器３４では、ゼロ調整や
スパン調整などが行われ、患者３２がいないときの重量
が０となるように設定されるとともに、患者３２の体重
が正確に測定できるように調整される。そして、たとえ
ば患者３２がベッドから落ちたりしたとき、重量センサ
１０によって患者３２がいなくなったことを感知し、異
常発生として緊急通報装置３６から警報が発せられる。
警報の種類としては、たとえばディスプレイ上に表示し
てもよいし、ブザーやスピーカなどによって警報音を発
してもよい。さらに、電話回線を用いて、携帯電話やポ
ケットベルなどに通報するようにすれば、看護人が外出
しているときでも、患者の異常を知らせることができ
る。

【００１５】さらに、設定器３４において、患者３２が
ベッド上からいなくなったことを感知してから、一定時
間経過したのちに警報を発するように設定してもよい。
このようにすれば、患者３２がトイレなどに行った場合
や、外出した場合などに対応して、警報を発することが
できる。このような時間設定は、患者の容体や行動パタ
ーンなどに対応して、個々に設定することにより、細か
い管理を行うことができる。

【００１６】このように、この重量センサ１０を用いれ
ば、１つの圧力センサ１６を用いることにより、被測定
物２０の重量を測定することができる。また、容器１２
の大きさおよび受圧板１８の面積を調整することによ
り、圧力センサ１６を変更することなく、被測定物２０
の重量に対応することができる。そのため、被測定物２
０の重量に応じて、圧力センサ１６の数を増減したり、
測定可能範囲の異なる圧力センサ１６を準備する必要が
なく、ローコストで重量センサ１０を製造することがで
きる。

【００１７】なお、圧力センサ１６は、必ずしも容器１
２の開口部に取り付ける必要はない。たとえば、図４に
示すように、密閉された容器１２内に流体１４を封入
し、容器１２の端部を保持部材４０で挟持し、保持部材
４０の内側に圧力センサ１６を取り付けることができ
る。このような重量センサ１０においても、受圧板１８
を介して容器１２内の流体１４に加わった圧力により、
保持部材４０に挟まれた容器１２の壁面が圧力センサ１
６を押して、圧力センサ１６から圧力に対応した信号が
出力される。このように、圧力センサ１６の取り付け部
としては、容器１２の開口部から流体１４の圧力を直接
測定してもよいし、密閉された容器１２内の流体１４の
圧力を、容器１２の壁面を介して測定してもよい。

【００１８】また、容器１２の材質としては、可撓性の
あるものであればよく、ゴムやビニールなどの伸縮性の
ある材料であっても、容器１２の伸びた応力が内部の流
体１４に反映される。また、容器１２内部の流体１４と
して、空気などの圧縮性のある気体を用いた場合でも、
受圧板１８の面積が一定であれば、荷重の内部圧力は比
例する。ただし、伸縮性のある材料で容器１２を形成し
たり、流体１４として圧縮性のある気体を用いた場合、
荷重が加わることによって、容器１２の対向する内壁通
しが接触する恐れがあるため、正確な測定を行うために
は、充分な厚みｔを有する容器１２を用いる必要があ
る。

【００１９】

【発明の効果】この発明によれば、容器の大きさおよび
受圧板の面積を調整することにより、１つの圧力センサ
を用いるだけで、さまざまな重量の被測定物に対応する
ことができ、しかも、測定可能範囲の異なる種々の圧力
センサを準備する必要がない。そのため、広範囲な重量
検出が可能な重量センサをローコストで製造することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一例を示す図解図である。

【図２】受圧板に偏心荷重が加わったときの容器の様子
を示す図解図である。

【図３】図１に示す重量センサを病院における患者の管
理に用いた例を示す図解図である。

【図４】この発明の重量センサに用いられる圧力センサ
の取り付け構造の他の例を示す図解図である。

【図５】従来の重量センサの一例を示す平面図である。

【図６】図５に示す従来の重量センサの側面図解図であ
る。

【符号の説明】

１０ 重量センサ １２ 容器 １４ 流体 １６ 圧力センサ １８ 受圧板 ２０ 被測定物 ３０ 布団 ３２ 患者 ３４ 設定器 ３６ 緊急通報装置 ４０ 保持部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可撓性を有する容器、 前記容器中に封入される流体、および前記流体の圧力を
   検出するための圧力センサを含む、重量センサ。
2. 【請求項２】 前記容器上に配置され、被測定物の荷重
   を前記流体に伝達するための受圧板を含む、請求項１に
   記載の重量センサ。
3. 【請求項３】 前記受圧板の傾きを抑えるためのガイド
   を含む、請求項２に記載の重量センサ。