CN110431385A - 状态检测装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种能够适应恶劣环境的状态检测装置。状态检测装置(1)具备能够充电的全固体电池(30);向全固体电池(30)供给充电电力的压电元件(20);含有以来自全固体电池(30)的供给电力动作的各种传感器的集成电路(40)。全固体电池(30)、压电元件(20)和集成电路(40)设置于柔性基板(10)的一方的面。在作为被测定物或者构成被测定空间的内表面的至少一部分的具有可挠性的物体(50),安装有柔性基板(10)。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测例如温度或压力等的状态的状态检测装置。
背景技术
在检测温度或压力的装置中,已知有通过二次电池或发电装置向温度传感器或压力传感器供给电力。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利第5264842号公报
发明内容
发明所要解决的问题
传感器的放置环境有时成为高温或发生变形。这里,如果向传感器供给电力的二次电池是例如纽扣型电池的话,则难以承受高温环境,另外,由于难以小型化,因此难以在施加变形力的环境中使用。
本发明是鉴于这样的状况而完成的,其目的在于,提供一种能够适应恶劣环境的状态检测装置。
解决问题的技术手段
本发明的一个方式是状态检测装置。该状态检测装置具备:
全固体电池,其能够充电;
发电机;其向所述全固体电池供给充电电力;
传感器,其以来自所述全固体电池的供给电力动作;以及
柔性基板,其设置有所述全固体电池、所述发电机和所述传感器。
在作为被测定物或者构成被测定空间的内表面的至少一部分的具有可挠性的物体,也可以安装有所述柔性基板。
所述柔性基板也可以安装于移动体。
在所述柔性基板的作为测定对象的物体侧的面的至少一部分,也可以设置有热传导图形。
所述热传导图形也可以向所述柔性基板的相反物体侧的面延伸出,并到达设置于相反物体侧的面的所述传感器的附近。
在所述柔性基板,也可以设置有与进入作为测定对象的物体的内部的热传导体接触的热传导图形,
所述热传导图形也可以在所述柔性基板的设置有所述传感器的一侧的面上位于所述传感器的附近或向所述传感器的附近延伸。
所述全固体电池、所述发电机以及所述传感器也可以通过回流焊接而搭载于所述柔性基板。
所述传感器也可以包含温度传感器、加速度传感器、压力传感器以及形变传感器中的至少任一种。
另外,上述构成要素的任意的组合、在方法或系统等之间变换本发明的表达后的方式作为本发明的方式也是有效的。
发明的效果
根据本发明,可以提供一种能够适应恶劣环境的状态检测装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式1所涉及的状态检测装置1的概略立体图。
图2是状态检测装置1以及安装了它的物体50的概略立体图。
图3是其放大截面图。
图4是示出安装了状态检测装置1的物体50变形的样子的模式图。
图5是互相通信的状态检测装置1以及接收装置60的方块图。
图6是本发明的实施方式2所涉及的状态检测装置3以及安装了它的物体50的放大截面图。
图7是本发明的实施方式3所涉及的状态检测装置3以及安装了它的物体50的放大截面图。
图8是本发明的实施方式4所涉及的状态检测装置3以及安装了它的物体50的放大截面图。
具体实施方式
以下,参照附图,对本发明的优选的实施方式进行详细的说明。另外,对各图所示的相同或同等的构成要素、部件等标注相同的符号,并适当省略重复的说明。此外,实施方式不限定本发明,而是示例,并且实施方式中描述的所有的特征或其组合不一定限定于本发明的本质的特征。
(实施方式1)
参照图1~图5,对本发明的实施方式1所涉及的状态检测装置1进行说明。状态检测装置1具备柔性基板10;作为发电机的压电元件20;作为二次电池的全固体电池30;以及包含各种传感器的集成电路(IC:Integrated Circuit)40。
柔性基板10是FPC(Flexible Printed Circuits(柔性印刷电路)),互相电连接压电元件20、全固体电池30以及集成电路40的未图示的配线图形设置于柔性基板10。压电元件20、全固体电池30以及集成电路40优选通过回流焊接而一并搭载(安装)于柔性基板10的上表面(一方的面)。柔性基板10的下表面(另一方的面)是与状态检测装置1的安装目的地的物体50的接触面。柔性基板10在下表面也可以具有粘着性。压电元件20、全固体电池30以及集成电路40在柔性基板10的上表面也可以按照记载顺序配置成一列。压电元件20、全固体电池30以及集成电路40均优选为自柔性基板10的上表面起1mm以内的高度。
压电元件20例如是压电陶瓷,并且通过安装有状态检测装置1的物体50振动来发电。另外,发电机除了如压电元件20那样通过振动发电的发电机以外,也可以是通过温差发电的薄型芯片形状的温度差发电元件(http://www.micropelt.com/thermogenerator.php)等的其它的发电机。通过压电元件20的发电而得到的电力作为充电电力供给至全固体电池30,或者作为动作电力供给至集成电路40。全固体电池30是不使用有机电解质而使用固体电解质作为电解质的电池,具有没有伴随着电解质的挥发或泄漏的风险的可动作的温度范围宽、以及与纽扣型电池相比能够小型化等的优点。另外,全固体电池30在图示的例子中作为芯片型,但也可以作为膜型(薄膜型)。
集成电路40如图5所示包含电源IC41;通信模块(通信单元)42;作为控制部的微型计算机(微型控制器)43;以及各种传感器44。集成电路40在图1~图4中作为单一芯片部件(IC芯片)表示,但也可以是多个芯片部件的组合。例如,可以将电源IC41作为与通信模块42、微型计算机43和各种传感器44不同的芯片部件,也可以将构成集成电路40的图5的各个块作为互相不同的芯片部件,也可以将各种传感器44作为根据每个传感器的种类而不同的芯片部件。
电源IC41与压电元件20和全固体电池30一起构成状态检测装置1的电源15。电源IC41将从压电元件20供给的电力变换为全固体电池30的充电电力并供给至全固体电池30。全固体电池30向通信模块42、微型计算机43和各种传感器44供给动作电力。通信模块42是与处于外部空间的接收装置60的通信模块61通信的通信模块,将各种传感器44的检测结果发送至通信模块61。微型计算机43控制通信模块42,并且接收来自各种传感器44的检测信号,而执行必要的运算(信号处理等)。各种传感器44包含温度传感器;加速度传感器;压力传感器;以及形变传感器中的至少任一种。接收装置60位于被测定空间的外部,并包括通信模块61和作为控制部的微型计算机(微型控制器)62。
物体50在此处是橡胶等的具有可挠性(柔软性)的物体。物体50也可以是移动体。移动体是包含旋转体的概念。将物体50是移动体时的移动方向在图2中以箭头表示。物体50本身可以是例如关于温度或形变的被测定物(测定对象物),也可以构成例如作为温度或压力的测定对象的被测定空间(测定对象空间)的内表面的至少一部分,也可以是被测定物并且构成被测定空间的内表面的至少一部分。配置有状态检测装置1的空间也可以是由物体50或者由物体50和未图示的其它的物体而与外部空间分隔(隔开),并且在与外部空间之间无法或难以进行通过有线的通信或电力发送接收的空间。
根据本实施方式,可以起到以下的效果。
(1)全固体电池30与纽扣型电池不同,能够小型化至与压电元件20和集成电路40同等的尺寸,因此,即使状态检测装置1的安装目的地的物体50例如如图4所示大幅变形且柔性基板10同样地变形,也可以承受(与柔性基板10的连接不被切断)。因此,状态检测装置1也能够对应一直以来难以配置的施加了变形力的环境。另外,全固体电池30与使用了有机电解质作为电解质的电池不同,在高温方面强并且没有伴随着电解质的挥发或泄漏的风险,因此,状态检测装置1也能够对应一直以来难以配置的高温环境。由此,由于状态检测装置1能够适应恶劣环境,因此,可以在各种用途(应用)中利用。
(2)全固体电池30由于在高温方面强,所以可以与压电元件20以及集成电路40一同相对于柔性基板10通过回流焊接一并安装(连接),从而低成本且量产性优异。
(实施方式2)
图6是本发明的实施方式2所涉及的状态检测装置2和安装了它的物体50的放大截面图。状态检测装置2与实施方式1所示的相比较,不同之处在于热传导图形11设置于柔性基板10,在其它的方面一致。热传导图形11包含:设置于柔性基板10的下表面(物体50侧的面)的至少一部分的第一部分11a;从第一部分11a延伸并贯通柔性基板10的第二部分11b;以及设置于柔性基板10的上表面,与第二部分11b连接并且到达集成电路40的附近(温度传感器的附近)的第三部分11c。根据本实施方式,除了实施方式1的效果之外,物体50的热量依次传递到热传导图形11的第一部分11a、第二部分11b和第三部分11c并且移动至包含于集成电路40的温度传感器的附近,因此,可以更精确地测定物体50的温度。
(实施方式3)
图7是本发明的实施方式3所涉及的状态检测装置3和安装了它的物体50的放大截面图。状态检测装置3与实施方式1所示的相比较,不同之处在于与进入(插入)物体50的内部的热传导体51接触的热传导图形12设置于柔性基板10,在其它的方面一致。热传导体51是由热传导率高的例如铜等的金属构成的部件。热传导体51优选在集成电路40的附近(温度传感器的附近)贯通柔性基板10并且进入物体50的内部。
热传导图形12设置于柔性基板10的上表面(相反物体侧的面)并且位于集成电路40的附近(温度传感器的附近)或向集成电路40的附近(温度传感器的附近)延伸,并被夹持于螺纹形状的热传导体51的头部和柔性基板10的上表面之间。热传导体51也可以是螺钉并且与埋入物体50(例如一体成型)的未图示的螺母螺接,从而有助于柔性基板10对物体50的安装。根据本实施方式,除了实施方式1的效果之外,由于物体50的热量依次传递至热传导体51和热传导图形12并且移动至包含于集成电路40的温度传感器的附近,因此,可以更精确地测定物体50的温度。
(实施方式4)
图8是本发明的实施方式4所涉及的状态检测装置4和安装了它的物体50的放大截面图。状态检测装置4与实施方式1所示的相比较,不同之处在于在柔性基板10设置有与例如通过一体成型埋入(埋设)于物体50的内部的热传导体52接触的热传导图形13,在其它的方面一致。热传导体52是由热传导率高的例如铜等的金属构成的部件。热传导体52优选在集成电路40的附近(温度传感器的附近)部分性地露出于物体50的柔性基板10侧的面。
热传导图形13包含设置于柔性基板10的下表面(物体50侧的面)的至少一部分并且与热传导体52接触的第一部分13a;从第一部分13a延伸并贯通柔性基板10的第二部分13b;设置于柔性基板10的上表面、连接于第二部分13b并且到达集成电路40的附近(温度传感器的附近)的第三部分13c。根据本实施方式,除了实施方式1的效果之外,由于物体50的热量依次传递至热传导体52、热传导图形13的第一部分13a、第二部分13b和第三部分13c并且移动至包含于集成电路40的温度传感器的附近,因此,可以更精确地测定物体50的温度。
以上,以实施方式为例说明了本发明,但本领域技术人员可以理解,在权利要求所记载的范围内能够对实施方式的各构成要素或各处理工序进行各种变更。
符号的说明
1~4状态检测装置、10柔性基板(FPC)、11~13热传导图形、20压电元件、30全固体电池、40集成电路、41电源IC、42通信模块、43微型计算机(控制部)、44各种传感器、50物体、60接收装置、61通信模块、62微型计算机(控制部)。
Claims (8)
1.一种状态检测装置,其特征在于,
具备:
全固体电池,其能够充电;
发电机,其向所述全固体电池供给充电电力;
传感器,其以来自所述全固体电池的供给电力动作;以及
柔性基板,其设置有所述全固体电池、所述发电机和所述传感器。
2.根据权利要求1所述的状态检测装置,其特征在于,
在作为被测定物或者构成被测定空间的内表面的至少一部分的具有可挠性的物体,安装有所述柔性基板。
3.根据权利要求2所述的状态检测装置,其特征在于,
所述柔性基板安装于移动体。
4.根据权利要求1~3中的任一项所述的状态检测装置,其特征在于,
在所述柔性基板的作为测定对象的物体侧的面的至少一部分,设置有热传导图形。
5.根据权利要求4所述的状态检测装置,其特征在于,
所述热传导图形向所述柔性基板的相反物体侧的面延伸出,并到达设置于相反物体侧的面的所述传感器的附近。
6.根据权利要求1~3中的任一项所述的状态检测装置,其特征在于,
在所述柔性基板,设置有与进入作为测定对象的物体的内部的热传导体接触的热传导图形,
所述热传导图形在所述柔性基板的设置有所述传感器的一侧的面上位于所述传感器的附近或向所述传感器的附近延伸。
7.根据权利要求1~6中的任一项所述的状态检测装置,其特征在于,
所述全固体电池、所述发电机以及所述传感器通过回流焊接而搭载于所述柔性基板。
8.根据权利要求1~7中的任一项所述的状态检测装置,其特征在于,
所述传感器包含温度传感器、加速度传感器、压力传感器以及形变传感器中的至少任一种。
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