(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面透明電極、発光層、絶縁層、背面電極、背面保護層の順で層を構成し、表面透明電極と背面電極とに通電して発光層により励起光を発するようにしているエレクトロルミネッセントシートの前記表面透明電極の上面に、感圧塗料を均一に塗布して感圧塗料層を形成し、前記発光層の励起光を感圧塗料層に背面から当てて励起することにより、感圧塗料層に作用する空気圧力に応じたリン光を感圧塗料層から生じさせるようにしたことを特徴とする圧力検出シート。
【請求項２】
圧力検出シートの背面保護層の背面に、接着剤層が備えられていることを特徴とする請求項１記載の圧力検出シート。
【請求項３】
請求項１又は２記載の圧力検出シートの背面を検出対象物に固定し、圧力検出シートの表面透明電極と背面電極とに通電して発光層の励起光を感圧塗料層に背面から当てて感圧塗料を励起することによりリン光を生じさせ、感圧塗料層に作用する空気圧力に応じた酸素分圧による酸素と衝突し失活することで変化するリン光の強度を計測することにより、リン光の強度から検出対象物に作用する空気圧力を検出することを特徴とする圧力検出方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の圧力検出シートと、該圧力検出シートの表面透明電極と背面電極とに通電して発光層からの励起光を感圧塗料層に背面から当てて感圧塗料層を励起させることによりリン光を生じさせる電源装置と、感圧塗料層に作用する空気圧力に応じて変化する感圧塗料層からのリン光の強度を計測する計測装置と、計測装置で計測したリン光の強度から感圧塗料層に作用する空気圧力を検出する演算制御器と、を備えたことを特徴とする圧力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、感圧塗料を用いて圧力を検出する際に、感圧塗料を均一に励起させることによって圧力検出精度を高めるようにした圧力検出シート並びにそれを用いた圧力検出方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、感圧塗料（ＰＳＰ＝Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ  Ｐａｉｎｔ）を用いた圧力検出方法が知られている。感圧塗料は、ある種の色素に紫外〜青色の励起光を照射すると、蛍光と共に青色〜赤色のリン光を発する。このリン光は、酸素と衝突することにより失活（酸素がリン光のエネルギを吸収）し、リン光の強度が低下する。従って、感圧塗料に空気圧力が作用すると、その圧力に対応して空気中の酸素分圧が上昇することによって、酸素によるリン光の失活が増加し、リン光強度が低下する。即ち、圧力が高くなるとリン光強度が低下して暗くなるので、この作用を利用して圧力を検出するものである。
【０００３】
図３は、上記の感圧塗料を用いて圧力を検出する圧力検出装置の一例を示したものである。図３では、感圧塗料１を塗布した供試体２を、内部に空気が流動する風洞３の内部に設置している。そして、風洞３の外部には、励起光を発生する発光源４と、該発光源４からの励起光を導入して所定波長の励起光５のみを通過させるバンドパスフィルター６ａを備えた照射装置７を設けており、該照射装置７からの励起光５を、風洞３に設けた窓８から前記供試体２上に塗布された感圧塗料１に向けて照射するようにしている。前記照射装置７によって照射する励起光５の発光源４としては、レーザ、放電ランプ（水銀ランプ、キセノンランプ等）、ハロゲンランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）等が用いられる。
【０００４】
励起光５が照射された感圧塗料１は、前記したように励起されてリン光を生じる。風洞３の外部には、この感圧塗料１からのリン光を、励起光５をカットするバンドパスフィルター６ｂを介して取り入れて検出する計測装置９が設置されている。計測装置９としては、光電子倍増管（ＰＭＴ）やシリコンダイオード等の点センサー、ＣＣＤカメラ等のイメージセンサー等を用いることができる。最も一般的なのはＣＣＤカメラである。
【０００５】
更に、リン光の強度を計測した計測装置９からの計測信号は、コンピュータ等の演算制御器１０に入力されて、予め求めておいた感圧塗料１から発せられるリン光の強度と圧力との関係から、供試体２に作用する圧力が演算により検出される。
【０００６】
上記したような感圧塗料１を用いた圧力検出方法によれば、供試体２の面に作用する圧力（静圧）を検出することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図３に示した従来の圧力検出装置においては、以下のような問題を有していた。
【０００８】
即ち、圧力の検出には、感圧塗料１に励起光５を照射しつつ、感圧塗料１から発せられるリン光を計測する必要があるが、前記したようなレーザ、放電ランプ、ハロゲンランプ、発光ダイオード等の点光源による励起光５は照射むらを生じる。即ち、点光源によって照射される励起光５は、その中心と周辺とで強度が異なり、このような照射むらは、そのままリン光の強度に影響し、そのために高い精度での圧力の検出ができない。
【０００９】
更に、多数の点光源を密接配置することによって励起光の強度を均一化しようとした場合にも、各点光源の性能によって励起光の強度が各個で異なってしまう。このため、各点光源の励起光の強度を均一にするための種々の方法も考えられているが、均一化するための調整は大変困難であり、更に各点光源には電源コードが必要であるために装置が非常に複雑となり、装置が非常に高価になってしまう。
【００１０】
又、図３の圧力検出装置では、感圧塗料１の表面側から励起光を照射すると同時に、感圧塗料１からのリン光を計測するようにしているために、感圧塗料１の表面に対向するように複雑な構造を有する照射装置７を配置すると共に、計測装置９を設置する必要があり、従って、図３に示したように風洞３内の供試体２の圧力を検出する場合には適用できても、飛行機や自動車のような移動する物体の壁面に取付けてその壁面に作用する圧力を検出するような場合には困難が伴う。又、圧力を検出するには、供試体２に、その都度感圧塗料１を塗布するという煩わしい作業が必要であり、このために検出作業能率も低下することになる。
【００１１】
更に、複雑な形状を有していて感圧塗料を均一に塗布することが困難な供試体等への適用は難しいという問題を有していた。
【００１２】
本発明は、かかる従来装置のもつ問題点を解決すべくなしたもので、感圧塗料を簡略な方法にて均一に励起させることにより圧力検出精度を高めることができるようにした圧力検出シート並びにそれを用いた圧力検出方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、表面透明電極、発光層、絶縁層、背面電極、背面保護層の順で層を構成し、表面透明電極と背面電極とに通電して発光層により励起光を発するようにしているエレクトロルミネッセントシートの前記表面透明電極の上面に、感圧塗料を均一に塗布して感圧塗料層を形成し、前記発光層の励起光を感圧塗料層に背面から当てて励起することにより、感圧塗料層に作用する空気圧力に応じたリン光を感圧塗料層から生じさせるようにしたことを特徴とする圧力検出シートである。
【００１４】
請求項２に係る発明は、圧力検出シートの背面保護層の背面に、接着剤層が備えられていることを特徴とする請求項１記載の圧力検出シートである。
【００１５】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の圧力検出シートの背面を検出対象物に固定し、圧力検出シートの表面透明電極と背面電極とに通電して発光層の励起光を感圧塗料層に背面から当てて感圧塗料を励起することによりリン光を生じさせ、感圧塗料層に作用する空気圧力に応じた酸素分圧による酸素と衝突し失活することで変化するリン光の強度を計測することにより、リン光の強度から検出対象物に作用する空気圧力を検出することを特徴とする圧力検出方法である。
【００１６】
請求項４に係る発明は、請求項１又は２記載の圧力検出シートと、該圧力検出シートの表面透明電極と背面電極とに通電して発光層からの励起光を感圧塗料層に背面から当てて感圧塗料層を励起させることによりリン光を生じさせる電源装置と、感圧塗料層に作用する空気圧力に応じて変化する感圧塗料層からのリン光の強度を計測する計測装置と、計測装置で計測したリン光の強度から感圧塗料層に作用する空気圧力を検出する演算制御器と、を備えたことを特徴とする圧力検出装置である。
【００１７】
本発明によれば、以下のように作用する。
【００１８】
本発明では、エレクトロルミネッセントシートの表面透明電極の上面に感圧塗料を均一に塗布して感圧塗料層を形成した圧力検出シートとしたので、圧力検出シートの発光層により均一な励起光を生じさせて感圧塗料を背面から均一に励起し、均一なリン光を生じさせることができるので、従来のような照射むらを生じることがなく、よって高い精度での圧力の検出が可能になる。
【００１９】
更に、圧力検出シートは、構造が簡単であり、検出対象物に貼り付けて固定するのみでよく、検出対象物に感圧塗料を塗布する煩わしさが無く、しかも感圧塗料層の背面から励起光を当てて容易にしかも均一に励起できるため、飛行機や自動車のような移動する物体の壁面への適用が容易で、その壁面に作用する圧力を精度良く検出できる。
【００２０】
更に、複雑な形状を有する検出対象物に対しても、圧力検出シートは任意の形状に切断して固定できるので、利便性に優れ、適用範囲を大幅に拡大できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図２は、従来から知られているエレクトロルミネッセントシートである。エレクトロルミネッセントシート１１は、表面透明電極１２と、発光層１３と、絶縁層１４と、背面電極１５と、背面保護層１６とを積層してシート状に一体化したものであり、前記表面透明電極１２と背面電極１５には、電源に接続するようにした電源回路１７が接続されている。
【００２３】
エレクトロルミネッセントシート１１は、電源回路１７により表面透明電極１２と背面電極１５とに通電すると発光層１３が面方向に均一に発光し、その発光した光は表面透明電極１２を透過してその上面から均一に射出される。上記エレクトロルミネッセントシート１１は、発光層１３の材質を選定することによって、紫外〜青色の励起光１８を均一に射出させることができる。
【００２４】
図１は、前記図２のエレクトロルミネッセントシート１１を用いた本発明の実施の形態例を示す概略側面図である。図１中、図３と同一の構成部には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２５】
図１に示すように、エレクトロルミネッセントシート１１の表面透明電極１２の上面に、感圧塗料を均一に塗布して感圧塗料層１９を形成することにより圧力検出シート２０とする。前記表面透明電極１２上に感圧塗料を塗布する方法としては、エアブラシ（模型塗装用のピースコン等）を用いたり、又、簡略な方法としては、スピンコーティング法、或いは浸漬法等を用いることができる。この時、表面透明電極１２は一般に樹脂製材料で形成されているために、感圧塗料の付着性は良好であり、且つ表面透明電極１２の表面は平滑であるために感圧塗料の均一厚さでの塗布は比較的容易である。この時の感圧塗料層１９の厚さは、数ミクロン〜数十ミクロンとするのがよい。
【００２６】
上記した圧力検出シート２０の背面（背面保護層１６の下面）には接着剤を塗布することにより接着剤層２１を形成し、この接着剤層２１を介して前記圧力検出シート２０を検出対象物２２の壁面に固定する。この接着剤層２１は圧力検出シート２０を使用する際に塗布することによって形成してもよく、又、予め圧力検出シート２０の背面に接着剤層２１を形成してその背面に剥離テープを貼付しておき、使用時に剥離テープを剥がして使うようにしてもよい。
【００２７】
更に、図３と同様に、前記感圧塗料層１９に対向するように、リン光の強度を計測するための計測装置９を設ける。そして、計測装置９で計測した計測信号をコンピュータ等の演算制御器１０に入力して、該演算制御器１０により検出対象物２２に作用する圧力を演算する。又、演算制御器１０は、圧力検出シート２０の電源回路１７の制御、例えば圧力検出シート２０の発光強度の調整等を行うようにしている。
【００２８】
以下に、上記形態例の作用を説明する。
【００２９】
図１に示した形態例では、所要の大きさ（面積）を有する圧力検出シート２０の背面（背面保護層１６の下面）に接着剤を塗布し、この接着剤層２１を介して前記圧力検出シート２０を検出対象物２２の壁面に固定する。この時、圧力検出シート２０は、所要の面積としたものを用意しておき、検出対象物２２の形状や必要検出面積等に応じて、圧力検出シート２０を切断して用いることができる。
【００３０】
電源回路１７を作用させて表面透明電極１２と背面電極１５とに通電すると、発光層１３が均一に発光し、その発光した励起光１８は、表面透明電極１２を透過してその上面から均一に射出される。
【００３１】
この時、表面透明電極１２の上面には感圧塗料層１９が形成されているので、感圧塗料の色素が発光層１３からの励起光１８によって励起され、面方向に均一なリン光を生じるようになる。
【００３２】
従って、前記感圧塗料層１９及び検出対象物２２に圧力が作用すると、その圧力の変化による酸素の分圧に正確に対応してリン光の強度が変化することになり、このリン光の強度の分布が計測装置９によって計測され、その計測信号は、演算制御器１０に入力されて、予め求めておいた感圧塗料層１９から発せられるリン光の強度と圧力との関係から、検出対象物２２に作用する圧力が演算により検出される。
【００３３】
上記したように、圧力検出シート２０によると、感圧塗料層１９の背面から励起光１８を均一に照射して均一に励起させることができて、従来のような照射むらを生じることがないので、高い精度での圧力の検出が可能となる。
【００３４】
更に、圧力検出シート２０は、構造が簡単であり、検出対象物２２に貼り付けて固定するのみで感圧塗料層１９を励起できるため、飛行機や自動車のような移動する物体の壁面に容易に取付けてその壁面に作用する圧力を検出することができる。
【００３５】
更に、複雑な形状を有している検出対象物２２に対しても、圧力検出シート２０を任意の形状に容易に切断して用いることができるので、利便性が向上され、よって適用範囲を大幅に拡大することができる。
【００３６】
尚、本発明は上記形態例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば、エレクトロルミネッセントシートの表面透明電極の上面に感圧塗料を均一に塗布して感圧塗料層を形成した圧力検出シートとしたので、圧力検出シートの発光層により均一な励起光を生じさせて感圧塗料を背面から均一に励起し、均一なリン光を生じさせることができるので、従来のような照射むらを生じることがなく、よって高い精度での圧力の検出が可能になる効果がある。
【００３８】
更に、圧力検出シートは、構造が簡単であり、検出対象物に貼り付けて固定するのみでよく、検出対象物に感圧塗料を塗布する煩わしさが無く、しかも感圧塗料層の背面から励起光を当てて容易にしかも均一に励起できるため、飛行機や自動車のような移動する物体の壁面への適用が容易で、その壁面に作用する圧力を精度良く検出できる効果がある。
【００３９】
更に、複雑な形状を有する検出対象物に対しても、圧力検出シートは任意の形状に切断して固定できるので、利便性に優れ、適用範囲を大幅に拡大できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例を示す概略側面図である。
【図２】本発明に用いるエレクトロルミネッセントシートの側面図である。
【図３】感圧塗料を用いた従来の圧力検出装置の一例を示す概略側面図である。
【符号の説明】
９  計測装置
１０  演算制御器
１１  エレクトロルミネッセントシート
１２  表面透明電極
１３  発光層
１４  絶縁層
１５  背面電極
１６  背面保護層
１７  電源回路
１８  励起光
１９  感圧塗料層
２０  圧力検出シート
２１  接着剤層
２２  検出対象物
【図１】
0004470327.tif 000002
【図２】
0004470327.tif 000003
【図３】
0004470327.tif 000004