JP2019078745A - Vibration detector - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、振動を検出する振動検出器に関する。 The present disclosure relates to a vibration detector that detects vibration.
従来、振動検出器として、外部からの振動によって発熱する発熱部材からの熱流束を検出する検出素子(すなわち、熱流束センサ)を有し、当該検出素子の検出結果に基づいて、振動に関する情報を検出するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。この特許文献1に記載の振動検出器は、検出素子、当該検出素子に取り付けられたゴム、当該ゴムに取り付けられた錘を備え、錘の振動によるゴムの温度変化を検出素子で検出することで、振動を検出する構成となっている。
Conventionally, as a vibration detector, a detection element (that is, a heat flux sensor) for detecting a heat flux from a heat generating member that generates heat due to external vibration is provided, and information on vibration is detected based on the detection result of the detection element. What detects is known (for example, refer to patent documents 1). The vibration detector described in
本発明者らは、上述の振動検出器によって機器の振動を検出することを検討しているが、熱流束センサを発熱等によって温度が変化する機器に設置すると、振動検出器による機器の振動の検出精度が悪化することが判った。 The present inventors have examined detecting the vibration of the device by the above-described vibration detector, but when the heat flux sensor is installed in a device whose temperature changes due to heat generation or the like, the vibration of the device due to the vibration detector It has been found that the detection accuracy is degraded.
本開示は上記点に鑑みて、振動の検出精度の向上を図ることが可能な振動検出器を提供することを目的とする。 In view of the above-described point, the present disclosure aims to provide a vibration detector capable of improving the detection accuracy of vibration.
請求項1に記載の発明は、振動が生ずる機器(TD)を検出対象とする振動検出器を対象としている。上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、
機器における所定の設置面(IS)に設置されるとともに、表裏を通過する熱流束に応じた起電圧をセンサ出力として出力する複数の熱流束センサ(20、30、40)の積層体で構成される振動検出部(10)と、
振動検出部における設置面に対向する面の反対側の面に設置される弾性体(50)と、
弾性体における振動検出部側の面の反対側の面に設置される錘(60)と、
複数の熱流束センサからのセンサ出力に基づいて機器の振動を検出する検出処理を行う検出処理部(70)と、を備える。
The invention according to
A stack of heat flux sensors (20, 30, 40) installed on a predetermined installation surface (IS) of the device and outputting an electromotive voltage corresponding to the heat flux passing through the front and back as a sensor output Vibration detection unit (10),
An elastic body (50) installed on the surface opposite to the surface facing the installation surface in the vibration detection unit;
A weight (60) installed on the surface opposite to the surface on the vibration detection unit side of the elastic body;
And a detection processing unit (70) for performing detection processing for detecting vibration of the device based on sensor outputs from the plurality of heat flux sensors.
複数の熱流束センサのうち、弾性体に接する熱流束センサをメインセンサ(20)とし、メインセンサ以外の熱流束センサをサブセンサ(30、40)としたとする。この際、振動検出部および検出処理部の一方は、メインセンサのセンサ出力に含まれる機器の温度変化に起因して生ずる起電圧を、サブセンサのセンサ出力に基づいて除去するように構成されている。 Among the heat flux sensors, the heat flux sensor in contact with the elastic body is the main sensor (20), and the heat flux sensors other than the main sensor are the sub sensors (30, 40). At this time, one of the vibration detection unit and the detection processing unit is configured to remove the electromotive voltage generated due to the temperature change of the device included in the sensor output of the main sensor based on the sensor output of the sub sensor .
サブセンサは、弾性体との間にメインセンサが介在することで、弾性体の温度変化によって生ずる熱流束が、メインセンサを通過する熱流束よりも遅れて緩やかに作用する。このため、メインセンサのセンサ出力とサブセンサのセンサ出力との相違から弾性体の温度変化によって生ずる熱流束の変化を検出することができる。 The sub sensor intervenes with the elastic body so that the heat flux generated by the temperature change of the elastic body acts more slowly and later than the heat flux passing through the main sensor. For this reason, it is possible to detect the change in heat flux caused by the temperature change of the elastic body from the difference between the sensor output of the main sensor and the sensor output of the sub sensor.
一方、機器の温度変化は、弾性体の温度変化に比べて緩やかとなる。そして、メインセンサとサブセンサとが機器の温度変化から受ける影響は殆ど同様となる。このため、サブセンサのセンサ出力に基づいて、弾性体に接するメインセンサのセンサ出力から機器の発熱に起因して生ずる起電圧を除去することができる。 On the other hand, the temperature change of the device is gentler than the temperature change of the elastic body. And the influence which the main sensor and the sub sensor receive from the temperature change of the apparatus becomes almost the same. For this reason, based on the sensor output of the sub sensor, it is possible to remove an electromotive voltage generated due to heat generation of the device from the sensor output of the main sensor in contact with the elastic body.
したがって、本開示の振動検出器によれば、機器の温度変化による影響を受け難くなるので、機器に連動した錘の振動に伴う弾性体の温度変化を機器の振動に関する情報として精度よく検出することができる。 Therefore, according to the vibration detector of the present disclosure, it becomes difficult to be affected by the temperature change of the device, so it is possible to accurately detect the temperature change of the elastic body accompanying the vibration of the weight linked to the device as the information regarding the device vibration. Can.
なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the parenthesis of each means described by this column and the claim shows an example of the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において、先行する実施形態で説明した事項と同一もしくは均等である部分には、同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。また、実施形態において、構成要素の一部だけを説明している場合、構成要素の他の部分に関しては、先行する実施形態において説明した構成要素を適用することができる。以下の実施形態は、特に組み合わせに支障が生じない範囲であれば、特に明示していない場合であっても、各実施形態同士を部分的に組み合わせることができる。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same as or equivalent to the items described in the preceding embodiments may be given the same reference numerals, and descriptions thereof may be omitted. In addition, when only a part of the components is described in the embodiment, the components described in the preceding embodiments can be applied to other parts of the components. The following embodiments can be partially combined with each other even if they are not particularly specified as long as there is no problem in particular in the combination.
(第1実施形態)
本実施形態について、図1〜図6を参照して説明する。本実施形態の振動検出器1は、振動が生ずる機器TDを検出対象とし、当該機器TDに生ずる振動を検出する検出器である。図1に示すように、振動検出器1は、機器TDにおける平坦な設置面ISに設置される。なお、振動検出器1は、機器TDの設置面ISから剥がれないように、接着剤等によって接合されている。
First Embodiment
The present embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6. The
振動検出器1は、振動検出部10、弾性体50、錘60、および制御部70を備えている。振動検出器1を構成する振動検出部10、弾性体50、および錘60は、振動検出部10、弾性体50、錘60の順に積層された状態で、互いに接着材等によって接合されている。
The
振動検出部10は、機器TDの振動を検出する部位である。振動検出部10は、機器TDの設置面ISに対して接合されている。振動検出部10は、複数の熱流束センサ20、30の積層体で構成されている。なお、本実施形態では、振動検出部10における複数の熱流束センサ20、30が積層された方向を積層方向DRstと呼ぶ。
The
複数の熱流束センサ20、30は、表裏を通過する熱流束に応じた起電圧をセンサ出力として出力するセンサである。複数の熱流束センサ20、30は、積層方向DRstに通過する熱流束により生じた表裏の温度差に起因してゼーベック効果による起電力が発生するようになっている。
The plurality of
本実施形態の振動検出部10は、弾性体50側に配置された第1熱流束センサ20および機器TDの設置面IS側に配置された第2熱流束センサ30を備えている。本実施形態では、第1熱流束センサ20が弾性体50に接するメインセンサを構成し、第2熱流束センサ30がメインセンサ以外のサブセンサを構成している。なお、振動検出部10の詳細な構造に関しては後述する。
The
弾性体50は、振動検出部10における設置面ISに対向する面の反対側の面に設置されている。弾性体50は、弾性変形可能であって、伸縮した際に温度が変化する材料で構成されている。本実施形態の弾性体50は、ニトリルゴム、アクリルゴム、シリコンゴム等のゴム材料で構成されている。なお、弾性体50としては、伸縮した際に温度が変化する材料であれば、樹脂等の高分子材料で構成されていてもよい。
The
錘60は、機器TDの振動に伴う慣性力によって弾性体50を伸縮させるものである。錘60は、弾性体50における振動検出部10側の面と反対側に設置されている。錘60は、弾性体50に対して接着剤等によって接合されている。
The
制御部70は、各熱流束センサ20、30からのセンサ出力に基づいて、機器TDの振動に関する情報の検出処理を行う検出処理部である。制御部70は、プロセッサ、メモリを有する周知のマイクロコンピュータ、およびその周辺回路にて構成される。なお、制御部70のメモリは、非遷移的実体的記憶媒体で構成される。
The
制御部70は、センサ配線71、72を介して各熱流束センサ20、30に接続されている。これにより、制御部70は、各熱流束センサ20、30のセンサ出力が入力される構成となっている。
The
制御部70は、各熱流束センサ20、30のセンサ出力に基づいて、機器TDの振動を検出する検出処理を行う。図示しないが、制御部70は、その出力側に機器TDの振動に関する情報を報知する報知装置が接続されている。制御部70は、報知装置に対して、機器TDの振動に関する情報を出力する構成となっている。
The
次に、振動検出部10の詳細な構造について図2を参照して説明する。本実施形態の振動検出部10の各熱流束センサ20、30は、厚み、外形状、内部構造が基本的に同様に構成されている。すなわち、各熱流束センサ20、30は、図2に示すように、絶縁基材210、310、表面保護部材220、320、および裏面保護部材230、330を積層して構成される多層基板で構成されている。
Next, the detailed structure of the
各絶縁基材210、310は、絶縁材料を含んで構成され、可撓性を有する基材で構成されている。具体的には、各絶縁基材210、310は、ポリエーテルケトン(すなわち、PEEK)、ポリエーテルイミド(すなわち、PEI)、液晶ポリマー(すなわち、LCP)等に代表される平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムで構成されている。
Each of the insulating
各絶縁基材210、310には、表裏を貫通する複数の第1ビアホール211、311、および複数の第2ビアホール212、312が、隣り合うように形成されている。本実施形態の各ビアホール211、311、212、312は略円柱形状の貫通穴で構成されている。なお、各ビアホール211、311、212、312は、略円柱形状の貫通穴に限らず、例えば、略円錐台形状の貫通穴や、略角柱形状の貫通穴で構成されていてもよい。
In each
第1ビアホール211、311には、半導体で構成される第1熱電部材240、340が埋設されている。また、第2ビアホール212、312には、半導体で構成される第2熱電部材250、350が埋設されている。このため、各絶縁基材210、310には、第1熱電部材240、340および第2熱電部材250、350が隣り合うように形成されている。各絶縁基材210、310では、隣り合う第1熱電部材240、340と第2熱電部材250、350とが一組の熱電素子260、360を構成している。
In the first via
本実施形態の第1熱電部材240、340および第2熱電部材250、350は、ゼーベック効果を発揮するように、互いに異なる半導体で構成されている。第1熱電部材240、340は、例えば、Bi−Sb−Te合金の粉末が焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固定焼結されたP型半導体で構成される。また、第2熱電部材250、350は、例えば、Bi−Te合金の粉末が焼結前における複数の金属原子の結晶構造を維持するように固定焼結されたN型半導体で構成される。なお、第1熱電部材240、340および第2熱電部材250、350は、異なる半導体ではなく、異なる金属で構成されていてもよい。
The first
各絶縁基材210、310の表面210a、310aには、表面保護部材220、320が配置されている。各表面保護部材220、320は、ポリエーテルケトン(すなわち、PEEK)、ポリエーテルイミド(すなわち、PEI)、液晶ポリマー(すなわち、LCP)等に代表される平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムで構成されている。
各表面保護部材220、320は、各絶縁基材210、310と平面形状が同様の大きさとなっている。第1熱流束センサ20の表面保護部材220には、絶縁基材210に相対する面に銅箔等がパターニングされた第1導体パターン221が複数形成されている。また、第2熱流束センサ30の表面保護部材320には、絶縁基材310に相対する面に銅箔等がパターニングされた第1導体パターン321が複数形成されている。
Each of the
各第1導体パターン221、321は、それぞれ第1熱電部材240、340および第2熱電部材250、350に適宜電気的に接続されている。各第1導体パターン221、321は、隣接する組の熱電素子260、360のうち、一方の組の熱電素子260、360の第1熱電部材240、340および他方の組の熱電素子260、360の第2熱電部材250、350に電気的に接続されている。すなわち、一組となる熱電素子260、360を跨いで第1熱電部材240、340と第2熱電部材250、350とが第1導体パターン221を介して電気的に接続されている。
The
各絶縁基材210、310の裏面210b、310bには、裏面保護部材230、330が配置されている。各裏面保護部材230、330は、ポリエーテルケトン(すなわち、PEEK)、ポリエーテルイミド(すなわち、PEI)、液晶ポリマー(すなわち、LCP)等に代表される平面矩形状の熱可塑性樹脂フィルムで構成されている。
The back
各裏面保護部材230、330は、各絶縁基材210、310と平面形状が同様の大きさとなっている。第1熱流束センサ20の裏面保護部材230には、絶縁基材210に相対する面に銅箔等がパターニングされた第2導体パターン231が複数形成されている。また、第2熱流束センサ30の裏面保護部材330には、絶縁基材310に相対する面に銅箔等がパターニングされた第2導体パターン331が複数形成されている。
Each of the back
各第2導体パターン231、331は、それぞれ第1熱電部材240、340および第2熱電部材250、350に適宜電気的に接続されている。各第2導体パターン231、331は、隣接する組の熱電素子260、360のうち、各組の熱電素子260、360の第1熱電部材240、340および第2熱電部材250、350に電気的に接続されている。
The respective
これにより、第1熱流束センサ20では、複数の第1熱電部材240および複数の第2熱電部材250が第1導体パターン221および第2導体パターン231を介して互いに直列に接続されている。また、第2熱流束センサ30は、複数の第1熱電部材340および複数の第2熱電部材350が第1導体パターン321および第2導体パターン331を介して互いに直列に接続されている。
Thereby, in the first
このように構成される第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30は、中間配線Laを介して電気的に直列に接続されている。また、第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30は、積層方向DRstの一方向に熱流束が通過する際に、第1熱流束センサ20のセンサ出力と第2熱流束センサ30のセンサ出力とが逆極性となるように表裏が逆転した状態で積層されている。
The first
具体的には、第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30は、互いの裏面保護部材230、330が対向するように積層されている。そして、第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30は、互いの裏面保護部材230、330に設けられた第2導体パターン231、331同士が中間配線Laを介して電気的に接続されている。
Specifically, the first
また、第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30は、表面保護部材220、320に設けられた第1導体パターン221、321がセンサ配線71、72を介して制御部70に電気的に接続されている。
In the first
ここで、本実施形態の第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30は、裏面保護部材230、330側から表面保護部材220、320側に熱流束が通過する際に、正のセンサ信号が出力される構成になっている。また、本実施形態の第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30は、表面保護部材220、320側から裏面保護部材230、330側に熱流束が通過する際に、負のセンサ信号が出力される構成になっている。
Here, the first
これにより、制御部70には、第1熱流束センサ20から出力される第1センサ出力Vs1と第2熱流束センサ30から出力される第2センサ出力Vs2との差分が入力される。すなわち、制御部70には、第1センサ出力Vs1から第2センサ出力Vs2が除去されたセンサ出力が入力される。
Accordingly, the
次に、機器TDが振動した際の各熱流束センサ20、30のセンサ出力、および振動検出部10からの出力について、図3〜図5を参照して説明する。図3に示すように、機器TDが積層方向DRstに振動すると、機器TDの振動に伴って錘60が振動し、錘60の慣性力によって弾性体50の全体が積層方向DRstに伸縮する。
Next, sensor outputs of the
弾性体50は、錘60の慣性力によって積層方向DRstに圧縮されると、積層方向DRstに直交する方向に膨出する。この際、弾性体50は、グー・ジュール効果によって発熱する。そして、弾性体50が発熱すると、第1熱流束センサ20の表面側が裏面側に比べて高温になることで、第1熱流束センサ20には、積層方向DRstの一方側から他方側に向かう熱流が通過する。
When the
逆に、弾性体50は、錘60の慣性力によって積層方向DRstに伸張されると、積層方向DRstに直交する方向に収縮する。この際、弾性体50は、グー・ジュール効果によって冷却される。そして、弾性体50が冷却されると、第1熱流束センサ20の表面側が裏面側に比べて低温になることで、第1熱流束センサ20には、積層方向DRstの他方側から一方側に向かう熱流が生ずる。
Conversely, when the
したがって、第1熱流束センサ20には、機器TDが積層方向DRstに振動すると、表裏を通過する熱流束に起因してゼーベック効果による起電圧が発生する。すなわち、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1は、機器TDが積層方向DRstに振動すると図4の実線で示すように変化する。
Therefore, in the first
一方、第2熱流束センサ30は、弾性体50との間に第1熱流束センサ20が介在している。このため、第2熱流束センサ30には、弾性体50の発熱によって生ずる熱流束が、第1熱流束センサ20を通過する熱流束よりも遅れて緩やかに作用する。
On the other hand, in the second
したがって、第2熱流束センサ30には、機器TDが積層方向DRstに振動しても、ゼーベック効果による起電圧が殆ど発生しない。すなわち、第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2は、機器TDが積層方向DRstに振動しても、図4の実線で示すように殆ど変化しない。
Therefore, even if the device TD vibrates in the stacking direction DRst, the second
ここで、何らかの要因によって機器TDが発熱すると、振動検出部10の設置面ISの温度が上昇する。そして、設置面ISの温度が上昇すると、図3の一点鎖線の矢印で示すように、第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30の双方に、積層方向DRstの他方側から一方側に向かう熱流が通過する。
Here, when the device TD generates heat due to some factor, the temperature of the installation surface IS of the
この場合、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1および第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2は、図4の実線で示す出力状態から図4の一点鎖線で示す出力状態へと変化する。すなわち、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1は、機器TDの温度変化に伴う熱流によって生ずる起電圧の分だけ上昇する。一方、第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2は、機器TDの温度変化に伴う熱流によって生ずる起電圧の分だけ低下する。
In this case, the first sensor output Vs1 of the first
本実施形態の第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30では、機器TDの温度変化に伴う熱流束によって生ずる起電圧が逆極性となって出力される。このため、振動検出部10から制御部70に出力される全体のセンサ出力Vsは、図4に示すように、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1から機器TDの温度変化に伴う熱流によって生ずる起電圧分が除去されたものになる。
In the first
ここで、図5は、弾性体50の伸縮に伴って生ずる熱流の周波数を変化させた際の第1センサ出力Vs1に対する第1センサ出力Vs1および第2センサ出力Vs2の差分の比(以下、センサ出力比と呼ぶ。)の変化を示している。 Here, FIG. 5 shows the ratio of the difference between the first sensor output Vs1 and the second sensor output Vs2 to the first sensor output Vs1 when changing the frequency of the heat flow generated with the expansion and contraction of the elastic body 50 (hereinafter referred to as sensor Changes in the output ratio).
図5によれば、センサ出力比は、熱流の周波数が所定の周波数(例えば、10Hz付近)を超えると急激に増加する傾向がある。このような傾向を鑑みると、振動検出部10では、第2熱流束センサ30が、第1熱流束センサ20の第1センサ出力に含まれる高周波成分を通過させつつ、低周波成分を減衰させるハイパスフィルタとして機能していることになる。
According to FIG. 5, the sensor output ratio tends to rapidly increase when the frequency of the heat flow exceeds a predetermined frequency (for example, around 10 Hz). In view of such a tendency, in the
次に、本実施形態の制御部70が実行する機器TDの振動の検出処理について、図6を参照して説明する。制御部70は、図6に示す検出処理を所定の周期で実行する。なお、図6に示す各制御ステップは、制御部70が有する各種の機能実現手段を構成する。
Next, the process of detecting the vibration of the device TD performed by the
制御部70は、ステップS10にて、振動検出部10からのセンサ出力Vsを読み込む。続いて、制御部70は、ステップS20にて、振動検出部10からのセンサ出力Vsが、予め定めた判定閾値よりも大きいか否かを判定する。この結果、振動検出部10からのセンサ出力Vsが判定閾値以下である場合、制御部70は、ステップS30にて、機器TDの振動が正常であると判断する。一方、振動検出部10からのセンサ出力が判定閾値を超えている場合、制御部70は、ステップS40にて、機器TDの振動が異常であると判断する。
At step S10, the
以上説明した振動検出器1は、振動検出部10が第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1と第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2とが逆極性となって出力される構成になっている。これによれば、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1に含まれる機器TDの発熱に起因して生ずる起電圧を、第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2に基づいて除去することができる。
The
したがって、本実施形態の振動検出器1によれば、機器TDの温度変化による影響を受け難くなるので、機器TDに連動した錘60の振動に伴う弾性体50の温度変化を機器TDの振動に関する情報として精度よく検出することができる。
Therefore, according to the
特に、本実施形態の各熱流束センサ20、30は、複数の第1熱電部材240、340と複数の第2熱電部材250、350とが交互に直列に接続されている。これによれば、各熱流束センサ20、30の表裏を通過する熱流束に応じた起電圧が大きくなるので、センサの高感度化を図ることができる。
In particular, in each of the
ここで、本実施形態の振動検出部10は、各熱流束センサ20、30が熱可塑性樹脂フィルムで構成されているので、全体として可撓性を有している。このため、振動検出部10は、機器TDにおける平坦な設置面ISだけでなく、多少の凹凸のある設置面ISに対しても適用可能となっている。
Here, in the
また、本実施形態の振動検出部10が、各熱流束センサ20、30が互いの裏面保護部材230、330同士が対向するように積層されたものを例示したが、これに限定されない。振動検出部10は、例えば、各熱流束センサ20、30が互いの表面保護部材220、320同士が対向するように積層されていてもよい。このことは、以降の実施形態においても同様である。
Moreover, although the
(第2実施形態)
次に、第2実施形態について、図7、図8を参照して説明する。本実施形態では、制御部70に対して各熱流束センサ20、30が別個に接続されている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 7 and 8. The present embodiment is different from the first embodiment in that the
図7に示すように、本実施形態の各熱流束センサ20、30は、積層方向DRstの一方向に熱流束が通過する際に、第1熱流束センサ20のセンサ出力と第2熱流束センサ30のセンサ出力とが同極性となるように積層されている。
As shown in FIG. 7, in the
具体的には、第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30は、第1熱流束センサ20の裏面保護部材230が第2熱流束センサ30の表面保護部材320に対向するように積層されている。
Specifically, the first
また、本実施形態の第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30は、制御部70に対して別個に接続されている。すなわち、本実施形態の第1熱流束センサ20は、表面保護部材220に設けられた第1導体パターン221および裏面保護部材230に設けられた第2導体パターン231がセンサ配線71a、72aを介して制御部70に電気的に接続されている。また、本実施形態の第2熱流束センサ30は、表面保護部材320に設けられた第1導体パターン321および裏面保護部材330に設けられた第2導体パターン331がセンサ配線71b、72bを介して制御部70に電気的に接続されている。
Moreover, the first
これにより、制御部70には、第1熱流束センサ20から出力される第1センサ出力Vs1と第2熱流束センサ30から出力される第2センサ出力Vs2とが別個に入力される。本実施形態の制御部70は、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1から第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2を減算することで、第1センサ出力Vs1から第2センサ出力Vs2を除去する処理を実施する。
Thereby, the first sensor output Vs1 output from the first
次に、本実施形態の制御部70が実行する機器TDの振動の検出処理について、図8を参照して説明する。制御部70は、図8に示す検出処理を所定の周期で実行する。なお、図8に示す各制御ステップは、制御部70が有する各種の機能実現手段を構成する。
Next, the process of detecting the vibration of the device TD performed by the
制御部70は、ステップS10Aにて、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1および第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2を読み込む。そして、制御部70は、ステップS15にて、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1から第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2を減算し、各センサ出力Vs1、Vs2の差分を出力差分ΔVsとして算出する。
In step S10A, the
続いて、制御部70は、ステップS20Aにて、出力差分ΔVsが、予め定めた判定閾値よりも大きいか否かを判定する。この結果、出力差分ΔVsが判定閾値以下である場合、制御部70は、機器TDの振動が正常であると判断する。一方、出力差分ΔVsが判定閾値を超えている場合、制御部70は、機器TDの振動が異常であると判断する。
Subsequently, at step S20A,
以上説明した振動検出器1は、制御部70が第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1と第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2との差分を算出する構成になっている。これによれば、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1に含まれる機器TDの発熱に起因して生ずる起電圧を、第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2に基づいて除去することができる。
The
したがって、本実施形態の振動検出器1によれば、機器TDの温度変化による影響を受け難くなるので、機器TDに連動した錘60の振動に伴う弾性体50の温度変化を機器TDの振動に関する情報として精度よく検出することができる。
Therefore, according to the
ここで、本実施形態では、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1と第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2とが同極性となるように、各熱流束センサ20、30が積層される例について説明したが、これに限定されない。
Here, in the present embodiment, the
各熱流束センサ20、30は、第1実施形態と同様に、本実施形態では、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1と第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2とが逆極性となるように積層されていてもよい。この場合、制御部70にて、第1センサ出力Vs1と第2センサ出力Vs2とを加算することで、第1センサ出力Vs1に含まれる機器TDの発熱に起因して生ずる起電圧を第2センサ出力Vs2に基づいて除去することができる。
In each
(第3実施形態)
次に、第3実施形態について、図9を参照して説明する。本実施形態では、第2熱流束センサ30と機器TDの設置面ISとの間に第3熱流束センサ40が配置されている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略する。
Third Embodiment
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that a third heat flux sensor 40 is disposed between the second
図9に示すように、本実施形態の振動検出部10は、第2熱流束センサ30と機器TDの設置面ISとの第3熱流束センサ40が配置されている。第3熱流束センサ40は、第2熱流束センサ30と同様の構造を有している。第3熱流束センサ40は、そのセンサ出力が第2熱流束センサ30のセンサ出力と同極性となるように積層されている。
As shown in FIG. 9, in the
第3熱流束センサ40は、第2熱流束センサ30に対して中間配線Lbを介して電気的に接続されている。また、第3熱流束センサ40は、センサ配線73を介して制御部70に接続されている。本実施形態では、第1熱流束センサ20がメインセンサを構成し、第2熱流束センサ30および第3熱流束センサ40がサブセンサを構成する。
The third heat flux sensor 40 is electrically connected to the second
また、本実施形態の第1熱流束センサ20は、熱の流れ難さが、第2熱流束センサ30および第3熱流束センサ40よりも大きくなるように、その厚みd1が、第2熱流束センサ30の厚みd2および第3熱流束センサ40の厚みd3よりも大きくなっている。
Further, the thickness d1 of the first
その他の構成は、第1実施形態と同様である。本実施形態では、振動検出部10が第1熱流束センサ20のセンサ出力と第2、第3熱流束センサ30、40それぞれのセンサ出力とが逆極性となって出力される構成になっている。これによれば、第1熱流束センサ20のセンサ出力に含まれる機器TDの発熱に起因して生ずる起電圧を、第2熱流束センサ30のセンサ出力および第3熱流束センサ40のセンサ出力に基づいて除去することができる。
The other configuration is the same as that of the first embodiment. In the present embodiment, the
ここで、本実施形態では、振動検出部10を3つの熱流束センサ20〜40の積層体で構成する例について説明したが、これに限定されない。振動検出部10は、例えば、4つ以上の熱流束センサの積層体で構成されていてもよい。
Here, in the present embodiment, an example in which the
(第4実施形態)
次に、第4実施形態について、図10を参照して説明する。本実施形態では、第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30の一部を共通化している点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略する。
Fourth Embodiment
Next, a fourth embodiment will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that parts of the first
図10に示すように、本実施形態の振動検出部10では、第2熱流束センサ30の裏面保護部材330が廃止され、第1熱流束センサ20の裏面保護部材230に第2熱流束センサ30の第2導体パターン331が形成されている。本実施形態の第1熱流束センサ20の裏面保護部材230は、隣接する第1熱流束センサ20および第2熱流束センサ30の共通の保護部材として機能する。
As shown in FIG. 10, in the
具体的には、第1熱流束センサ20の裏面保護部材230は、第1熱流束センサ20の絶縁基材210に相対する面に第1熱流束センサ20の第2導体パターン231が形成されている。また、第1熱流束センサ20の裏面保護部材230は、第2熱流束センサ30の絶縁基材310に相対する面に第2熱流束センサ30の第2導体パターン331が形成されている。
Specifically, the back
その他の構成は、第1実施形態と同様である。本実施形態の振動検出部10は、第1熱流束センサ20の裏面保護部材230が隣接する各熱流束センサ20、30の共通の保護部材として機能する。このため、本実施形態の振動検出部10は、第1実施形態に比べて部品点数を低減することができる。このことは、製造工程の短縮化や部品の管理工数を低減可能になる等の利点がある。
The other configuration is the same as that of the first embodiment. The
(第5実施形態)
次に、第5実施形態について、図11を参照して説明する。本実施形態では、各熱流束センサ20、30の各絶縁基材210、310の間に保護部材が介在していない点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略する。
Fifth Embodiment
Next, a fifth embodiment will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that a protective member is not interposed between the insulating
図11に示すように、本実施形態の振動検出部10では、各熱流束センサ20、30の裏面保護部材230、330が廃止され、各熱流束センサ20、30の絶縁基材210、310同士が第2導体パターン231、331を介して接する構成になっている。
As shown in FIG. 11, in the
本実施形態の各熱流束センサ20、30は、第2導体パターン231、331が絶縁基材210、310に対して形成されている。各熱流束センサ20、30は、互いの第2導体パターン231、331同士が導通しないように、各熱流束センサ20、30の第2導体パターン231、331が、互いの絶縁基材210、310との間における異なる位置に形成されている。具体的には、各熱流束センサ20、30それぞれの第2導体パターン231、331は、第1熱流束センサ20の第2導体パターン231と第2熱流束センサ30の第2導体パターン331とが積層方向DRstに重なり合わないように形成されている。
In each
その他の構成は、第1実施形態と同様である。本実施形態の振動検出部10は、各熱流束センサ20、30の各絶縁基材210、310の間に介在させる保護部材を省略することができるので、第1実施形態に比べて部品点数を低減することができる。このことは、製造工程の短縮化や部品の管理工数を低減可能になる等の利点がある。
The other configuration is the same as that of the first embodiment. The
(第6実施形態)
次に、第6実施形態について、図12を参照して説明する。本実施形態では、第1熱流束センサ20と第2熱流束センサ30との間に、熱緩衝体80が設けられている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分について説明を省略する。
Sixth Embodiment
Next, a sixth embodiment will be described with reference to FIG. The present embodiment is different from the first embodiment in that a
図12に示すように、本実施形態の振動検出部10には、第1熱流束センサ20と第2熱流束センサ30との間に、所定の熱容量を有する熱緩衝体80が設けられている。熱緩衝体80は、第2熱流束センサ30におけるハイパスフィルタとしての機能を調整するための調整部として機能する。
As shown in FIG. 12, in the
熱緩衝体80は、例えば、金属材料や樹脂材料で構成される。熱緩衝体80は、第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2によって第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1における所定の周波数以下の低周波成分がカットされるように、その材質や厚さが設定されている。
The
その他の構成は、第1実施形態と同様である。本実施形態の振動検出部10は、第1熱流束センサ20と第2熱流束センサ30との間に設けられた熱緩衝体80が設けられている。これによると、熱緩衝体80の熱容量を調整することで、弾性体50の温度変化に起因して生ずる熱流束の第2熱流束センサ30のセンサ出力への影響を調整することが可能になる。すなわち、本実施形態では、各熱流束センサ20、30の構造を変更することなく、機器TDの振動の検出感度を調整して、機器TDの振動の検出精度を向上させることが可能になる。
The other configuration is the same as that of the first embodiment. In the
(第7実施形態)
次に、第7実施形態について、図13〜図15を参照して説明する。本実施形態では、弾性体50における第1熱流束センサ20に対向する部位の一部に溝部541が設けられている点が第1実施形態と相違している。
Seventh Embodiment
Next, a seventh embodiment will be described with reference to FIGS. 13 to 15. The present embodiment is different from the first embodiment in that a
図13に示すように、本実施形態の弾性体50には、第1熱流束センサ20に対向する部位の一部に、弾性体50と第1熱流束センサ20とを離間させる溝部541が設けられている。
As shown in FIG. 13, in the
図14に示すように、本実施形態の弾性体50は、第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250と積層方向DRstにおいて重なり合う重合部位52を有している。また、弾性体50は、第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250と積層方向DRstにおいて重なり合わない非重合部位54を有している。そして、弾性体50には、非重合部位54における第1熱流束センサ20に対向する部位の一部に溝部541が設けられている。
As shown in FIG. 14, the
その他の構成は、第1実施形態と同様である。本実施形態の振動検出器1は、弾性体50における非重合部位54の一部に溝部541が設けられている。これによると、錘60の慣性力が弾性体50の重合部位52に集中して作用することで、機器TDの振動時に弾性体50の重合部位52付近の温度変化が拡大する。
The other configuration is the same as that of the first embodiment. In the
ここで、図15は、第1実施形態の弾性体50における熱流の減衰特性を説明するための説明図である。図15に示すように、弾性体50のうち重合部位52に位置する第2領域R2は、第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250に近接している。このため、弾性体50の第2領域R2で温度変化が生ずると、その温度変化によって生ずる熱流は、殆ど減衰することなく第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250に到達する。
Here, FIG. 15 is an explanatory view for explaining a damping characteristic of heat flow in the
これに対して、弾性体50のうち重合部位52に位置する第1領域R1と、非重合部位に位置する第3領域R3および第4領域R4とは、第2領域R2に比べて、第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250からの距離が離れている。このため、弾性体50の第1領域R1、第3領域R3、第4領域R4で温度変化が生じたとしても、その温度変化によって生ずる熱流は、第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250に到達するまでに減衰する。すなわち、弾性体50の第1領域R1、第3領域R3、第4領域R4の温度変化は、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1に殆ど影響しない。
On the other hand, in the
このように、第1熱流束センサ20の第1センサ出力Vs1は、弾性体50のうち重合部位52に位置する第2領域R2の温度変化の影響が支配的となる。このため、弾性体50の非重合部位54に対して溝部541を設ける構成とすれば、第1熱流束センサ20における熱流の感度を向上させることができる。
Thus, the first sensor output Vs1 of the first
(第8実施形態)
次に、第8実施形態について、図16を参照して説明する。本実施形態では、第2熱流束センサ30の各熱電部材340、350の配置が第7実施形態と相違している。本実施形態では、第7実施形態と異なる部分について主に説明し、第7実施形態と同様の部分についての説明を省略する。
Eighth Embodiment
Next, an eighth embodiment will be described with reference to FIG. In the present embodiment, the arrangement of the
図16に示すように、本実施形態の第2熱流束センサ30の各熱電部材340、350は、積層方向DRstにおいて、弾性体50の溝部541と重なり合う位置に設けられている。すなわち、本実施形態の第2熱流束センサ30の各熱電部材340、350は、積層方向DRstにおいて、第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250と重なり合わない位置に設けられている。
As shown in FIG. 16, the
その他の構成は第7実施形態と同様である。本実施形態では、第2熱流束センサ30の各熱電部材340、350が、積層方向DRstにおいて、弾性体50の溝部541と重なり合う位置に設けられている。これによると、弾性体50の温度変化による熱流の第2熱流束センサ30の第2センサ出力Vs2への影響が小さくなるので、第2熱流束センサ30のハイパスフィルタとしての機能を充分に発揮させることが可能になる。
The other configuration is the same as that of the seventh embodiment. In the present embodiment, the
(第9実施形態)
次に、第9実施形態について、図17〜図20を参照して説明する。本実施形態では、弾性体50が異なる弾性率を有する部材で構成されている点が第1実施形態と相違している。本実施形態では、第1実施形態と異なる部分について主に説明し、第1実施形態と同様の部分についての説明を省略する。
The ninth embodiment
Next, a ninth embodiment will be described with reference to FIGS. 17 to 20. The present embodiment is different from the first embodiment in that the
図17および図18に示すように、弾性体50は、所定の弾性率を有する第1弾性体部56、第1弾性体部56よりも高い弾性率を有する第2弾性体部58を含んで構成されている。なお、図17では、第1弾性体部56と第2弾性体部58とを容易に区別できるように、第2弾性体部58に対してドット柄のハッチングを付している。このことは、図17だけに限らず、図19、図22、図23でも同様である。
As shown in FIGS. 17 and 18, the
弾性体50は、第1弾性体部56が所定の弾性率を有するゴム材料で構成され、第2弾性体部58が第1弾性体部56を構成するゴム材料よりも高い弾性率を有する樹脂材料で構成されている。第1弾性体部56および第2弾性体部58は、1つのブロック体を構成するように二色成形等の成形技術によって一体化されている。
The
第2弾性体部58は、第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250と積層方向DRstにおいて重なり合う重合部位に設けられている。具体的には、第2弾性体部58は、図18および図19に示すように、積層方向DRstに延びる円柱状の形状を有し、円形状の一対の底面のうち一方の底面部が錘60側に位置し、他方の底面部が第1熱流束センサ20側に位置するように設定されている。
The second
一方、第1弾性体部56は、弾性部材50のうち第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250と積層方向DRstにおいて重なり合う重合部位以外の部位に設けられている。すなわち、第1弾性体部56は、第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250と積層方向DRstにおいて重なり合わない非重合部位に設けられている。
On the other hand, the first
その他の構成は、第1実施形態と同様である。本実施形態の弾性体50は、弾性率の高い第2弾性体部58が第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250と積層方向DRstにおいて重なり合うように構成されている。
The other configuration is the same as that of the first embodiment. The
このような構造では、錘60の慣性力が第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250と重なり合う弾性体50の第2弾性体部58に集中して作用する。すなわち、本実施形態の構造では、弾性率の高い第2弾性体部58がメインセンサである第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250と重なり合うことで、機器TDに連動した錘60の振動に伴う歪がより大きい応力に拡大される。これにより、機器TDの振動時に弾性体50の第2弾性体部58付近の温度変化を拡大させて、第1熱流束センサ20における熱流の感度を向上させることができる。
In such a structure, the inertial force of the
ところで、弾性体50全体を高い弾性率を有する樹脂材料で構成することが考えられるが、弾性体50全体を高い弾性率を有する樹脂材料で構成する場合、時間経過に伴ってクリープ変形することが懸念される。
By the way, although it is possible to constitute
弾性体50全体が時間経過に伴ってクリープ変形すると、図20の一点鎖線で示すように、弾性体50全体をゴム材料で構成する場合(図20の二点鎖線参照)よりも第1熱流束センサ20における熱流の感度が低下してしまう虞がある。
When the entire
これに対して、本実施形態では、第1弾性体部56が、弾性部材50のうち第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250と積層方向DRstにおいて重なり合う重合部位以外の部位に設けられている。このため、第2弾性体部58がクリープ変形しても、周りの第1弾性体部56が追随して変形することで第2弾性体部58と第1熱流束センサ20との密着度が維持される。この結果、図20の実線で示すように、第1熱流束センサ20における熱流の感度を高い状態に維持することが可能になる。すなわち、本実施形態によれば、樹脂材料の課題であるクリープ変形による継時的な感度の低下に対して、樹脂材料のクリープ変形に対しゴム材料が追随することで、樹脂材料と各熱電部材240、250との接触状態を維持できるので、耐久性低下に伴う感度低下が抑制される。
On the other hand, in the present embodiment, the first
ここで、本実施形態では、第1実施形態の振動検出器1の弾性体50を第1弾性体部56および第2弾性体部58を含む構造としたものを例示したが、これに限定されない。弾性体50は、例えば、第1実施形態以外の第2〜第6実施形態で説明した振動検出器1に対しても適用可能である。
Here, in the present embodiment, the
(第9実施形態の第1変形例)
上述の第9実施形態では、第2弾性体部58として積層方向DRstに延びる円柱状の形状を有するものを例示したが、これに限定されない。第2弾性体部58は、積層方向DRstの端部に面積の異なる一対の端面を有し、一対の端面のうち面積が大きい方の大端面部が錘60側に位置し、面積が小さい方の小端面部が第1熱流束センサ20側に位置するように構成されていてもよい。
First Modification of the Ninth Embodiment
In the above-described ninth embodiment, the second
例えば、第2弾性体部58は、図21に示すように、積層方向DRstに延びる円錐台状の形状を有するもので構成されていてもよい。図21に示す第2弾性体部58は、一対の端面のうち大径となる大端面部が錘60側に位置し、小径となる小端面部が第1熱流束センサ20側に位置するように設定されている。
For example, as shown in FIG. 21, the second
これによると、錘60の慣性力が第1熱流束センサ20の各熱電部材240、250と重なり合う弾性体50の第2弾性体部58のうち小端面部側に集中して作用する。これにより、機器TDの振動時に弾性体50の第2弾性体部58の小端面部付近の温度変化が拡大するので、第1熱流束センサ20における熱流の感度を向上させることができる。なお、本変形例では、第2弾性体部58として円錐台状の形状を有するものを例示したが、これに限定されない。第2弾性体部58は、例えば、角錐台状の形状を有するものや、階段状に断面積が変化する柱状の形状を有するもので構成されていてもよい。
According to this, the inertial force of the
(第9実施形態の第2変形例)
上述の第9実施形態では、第2弾性体部58として積層方向DRstに延びる円柱状の形状を有するものを例示したが、これに限定されない。第2弾性体部58は、例えば、図22に示すように、積層方向DRstに延びる三角柱状の形状を有するもので構成されていてもよい。
Second Modification of the Ninth Embodiment
In the above-described ninth embodiment, the second
(第9実施形態の第3変形例)
上述の第9実施形態では、第2弾性体部58として積層方向DRstに延びる円柱状の形状を有するものを例示したが、これに限定されない。第2弾性体部58は、例えば、図22に示すように、積層方向DRstに延びる四角柱状の形状を有するもので構成されていてもよい。なお、第2弾性体部58の形状は、上述したもの以外の形状で構成されていてもよい。
Third Modified Example of the Ninth Embodiment
In the above-described ninth embodiment, the second
(他の実施形態)
以上、本開示の代表的な実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、種々変形可能である。
(Other embodiments)
Although the representative embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure can be variously modified without being limited to the above-described embodiments.
上述の実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 It is needless to say that the elements constituting the embodiment in the above-described embodiment are not necessarily essential except when clearly shown as being essential and when it is considered to be obviously essential in principle.
上述の実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかにメインの数に限定される場合等を除き、そのメインの数に限定されない。 In the above embodiment, when numerical values such as the number, numerical value, amount, range and the like of the constituent elements of the embodiment are mentioned, it is clearly indicated that they are particularly essential and clearly limited to the main number in principle. It is not limited to the number of its main except in cases.
上述の実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的にメインの形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されない。 In the above embodiment, when referring to the shapes, positional relationships, etc. of the components etc., unless specifically stated otherwise or in principle when limited to the main shape, positional relationship, etc., the shapes, positional relationships, etc. It is not limited to etc.
(まとめ)
上述の実施形態の一部または全部で示された第1の観点によれば、振動検出器は、複数の熱流束センサの積層体で構成される振動検出部と、弾性体と、錘と、機器の振動を検出する検出処理を行う検出処理部と、を備える。振動検出部および検出処理部の一方は、複数の熱流束センサのうち弾性体に接するメインセンサのセンサ出力に含まれる機器の温度変化に起因して生ずる起電圧を、メインセンサ以外のサブセンサのセンサ出力に基づいて除去するように構成されている。
(Summary)
According to a first aspect of the present invention shown in part or all of the above-described embodiments, the vibration detector includes a vibration detection unit including a stack of a plurality of heat flux sensors, an elastic body, and a weight And a detection processing unit that performs detection processing for detecting vibration of the device. Among the plurality of heat flux sensors, one of the vibration detection unit and the detection processing unit is a sensor of a sub-sensor other than the main sensor, which is an electromotive force generated due to a temperature change of the device included in the sensor output of the main sensor in contact with the elastic body. It is configured to remove based on the output.
第2の観点によれば、振動検出器は、メインセンサおよびサブセンサが電気的に直列に接続されている。そして、メインセンサおよびサブセンサは、メインセンサのセンサ出力とサブセンサのセンサ出力とが逆極性となって出力されるように表裏が逆転した状態で積層されている。このように、メインセンサのセンサ出力とサブセンサのセンサ出力とを逆極性として出力する構成とすれば、メインセンサのセンサ出力に含まれる機器の発熱に起因して生ずる起電圧を、サブセンサのセンサ出力に基づいて除去することができる。 According to a second aspect, in the vibration detector, the main sensor and the sub sensor are electrically connected in series. The main sensor and the sub sensor are stacked in a state in which the front and back are reversed so that the sensor output of the main sensor and the sensor output of the sub sensor are output in reverse polarity. As described above, when the sensor output of the main sensor and the sensor output of the sub sensor are output as the reverse polarity, the electromotive force generated due to the heat generation of the device included in the sensor output of the main sensor is the sensor output of the sub sensor It can be removed on the basis of
第3の観点によれば、振動検出器は、メインセンサおよびサブセンサが別個に検出処理部に接続されている。検出処理部は、メインセンサのセンサ出力に含まれる機器の発熱に起因して生ずる起電圧を、サブセンサのセンサ出力に基づいて除去する処理を実行する構成になっている。このように、メインセンサおよびサブセンサそれぞれを別個に検出処理部に接続する構成とすれば、メインセンサのセンサ出力に含まれる機器の発熱に起因して生ずる起電圧を、サブセンサのセンサ出力に基づいて除去することができる。 According to the third aspect, in the vibration detector, the main sensor and the sub sensor are separately connected to the detection processing unit. The detection processing unit is configured to execute processing for removing an electromotive voltage generated due to heat generation of a device included in the sensor output of the main sensor based on the sensor output of the sub sensor. As described above, when the main sensor and the sub sensor are separately connected to the detection processing unit, the electromotive voltage generated due to the heat generation of the device included in the sensor output of the main sensor is based on the sensor output of the sub sensor It can be removed.
第4の観点によれば、振動検出器は、複数の熱流束センサそれぞれが、絶縁基材と、複数の第1熱電部材と、複数の第2熱電部材と、を有している。絶縁基材は、絶縁材料を含んで構成され、可撓性を有するフィルム状の基材である。第1熱電部材は、絶縁基材に形成された第1ビアホールに埋設され、金属または半導体で構成されている。第2熱電部材は、絶縁基材に形成された第2ビアホールに埋設され、第1熱電部材とは異なる金属または半導体で構成されている。複数の第1熱電部材および複数の第2熱電部材は、絶縁基材の表裏のうち表面側に設けられた第1導体パターン、および絶縁基材の表裏のうち裏面側に設けられた第2導体パターンによって電気的に直列に接続されている。このように、複数の第1熱電部材と複数の第2熱電部材を交互に直列に接続する構成とすれば、熱流束センサの表裏を通過する熱流束に応じた起電圧が大きくなるので、センサの高感度化を図ることができる。 According to the fourth aspect, in the vibration detector, each of the plurality of heat flux sensors includes the insulating base, the plurality of first thermoelectric members, and the plurality of second thermoelectric members. The insulating substrate is a film-like substrate which is configured to include an insulating material and has flexibility. The first thermoelectric member is embedded in a first via hole formed in the insulating base material, and is made of metal or semiconductor. The second thermoelectric member is embedded in a second via hole formed in the insulating base material, and is made of a metal or a semiconductor different from the first thermoelectric member. The plurality of first thermoelectric members and the plurality of second thermoelectric members are a first conductor pattern provided on the front surface side of the front and back of the insulating substrate, and a second conductor provided on the back surface side of the front and back of the insulating substrate The patterns are electrically connected in series. As described above, when the plurality of first thermoelectric members and the plurality of second thermoelectric members are alternately connected in series, the electromotive voltage corresponding to the heat flux passing through the front and back of the heat flux sensor is increased. High sensitivity can be achieved.
第5の観点によれば、振動検出器は、隣接する熱流束センサが、互いの絶縁基材の間に絶縁性を有する共通の保護部材を有している。保護部材には、隣接する熱流束センサの一方の熱流束センサの絶縁基材に対向する面に一方の熱流束センサの第1導体パターンまたは第2導体パターンが形成されている。また、保護部材には、他方の熱流束センサの絶縁基材に対向する面に他方の熱流束センサの第1導体パターンまたは第2導体パターンが形成されている。このように、隣接する熱流束センサの導体パターンを共通の保護部材に形成する構成とすれば、振動検出部における部品点数を低減することができる。 According to a fifth aspect, in the vibration detector, the adjacent heat flux sensors have a common protective member having an insulating property between the insulating substrates. In the protective member, the first conductor pattern or the second conductor pattern of one heat flux sensor is formed on the surface of the adjacent heat flux sensor facing the insulating base of the one heat flux sensor. Further, the first conductor pattern or the second conductor pattern of the other heat flux sensor is formed on the surface of the protection member facing the insulating base of the other heat flux sensor. As described above, if the conductor patterns of the heat flux sensors adjacent to each other are formed on a common protection member, the number of parts in the vibration detection unit can be reduced.
第6の観点によれば、振動検出器における隣接する熱流束センサは、一方の熱流束センサの1導体パターンまたは第2導体パターンと、他方の熱流束センサの第1導体パターンまたは第2導体パターンとが互いの絶縁基材の間における異なる位置に形成されている。このように、隣接する熱流束センサの導体パターンを互いの絶縁基材の間における異なる位置に形成すれば、隣接する熱流束センサの導体パターン同士を絶縁するための保護部材を省略することが可能となる。 According to the sixth aspect, the adjacent heat flux sensor in the vibration detector comprises one conductor pattern or second conductor pattern of one heat flux sensor and a first conductor pattern or second conductor pattern of the other heat flux sensor Are formed at different positions between the insulating substrates. In this way, if the conductor patterns of the adjacent heat flux sensors are formed at different positions between the insulating substrates, it is possible to omit the protective member for insulating the conductor patterns of the adjacent heat flux sensors. It becomes.
第7の観点によれば、振動検出器は、メインセンサとサブセンサとの間に、所定の熱容量を有する熱緩衝体が設けられている。これによると、熱緩衝体の熱容量を調整することで、弾性体の温度変化に起因して生ずる熱流束のサブセンサのセンサ出力への影響を調整することが可能になる。すなわち、本構成では、各熱流束センサの構造を変更することなく、機器の振動の検出感度を調整して機器の振動の検出精度を向上させることが可能になる。 According to the seventh aspect, the vibration detector is provided with a thermal buffer having a predetermined heat capacity between the main sensor and the sub sensor. According to this, by adjusting the heat capacity of the heat buffer, it is possible to adjust the influence of the heat flux generated due to the temperature change of the elastic body on the sensor output of the sub sensor. That is, in this configuration, it is possible to adjust the detection sensitivity of the vibration of the device to improve the detection accuracy of the vibration of the device without changing the structure of each heat flux sensor.
第8の観点によれば、振動検出器の弾性体は、複数の熱流束センサの積層方向において、メインセンサの第1熱電部材および第2熱電部材の一方と重なり合う重合部位とメインセンサの第1熱電部材および第2熱電部材と重なり合わない非重合部位とを有している。そして、非重合部位の少なくとも一部には、重合部位における弾性体とメインセンサとを離間させるための溝部が設けられている。これによると、機器に連動した錘の振動に伴う弾性体の温度変化を拡大させて、メインセンサの機器の振動に対する感度の向上を図ることができる。 According to the eighth aspect, the elastic body of the vibration detector is a portion overlapping with one of the first thermoelectric member and the second thermoelectric member in the stacking direction of the plurality of heat flux sensors, and the first portion of the main sensor It has a non-polymerization site | part which does not overlap with a thermoelectric member and a 2nd thermoelectric member. Then, at least a part of the non-polymerization site is provided with a groove for separating the elastic body at the polymerization site from the main sensor. According to this, it is possible to expand the temperature change of the elastic body accompanying the vibration of the weight linked to the device, and to improve the sensitivity of the main sensor to the vibration of the device.
第9の観点によれば、振動検出器のサブセンサは、第1熱電部材および第2熱電部材が積層方向において非重合部位と重なり合う位置に設けられている。このように、一部に溝部が形成された非重合部位とサブセンサとが積層方向に重なり合う配置構成とすれば、弾性体の温度変化に起因して生ずる熱流がサブセンサを通過し難くなるので、機器の振動の検出精度を一層向上させることができる。 According to the ninth aspect, the sub sensor of the vibration detector is provided at a position where the first thermoelectric member and the second thermoelectric member overlap with the non-polymerized portion in the stacking direction. As described above, when the non-overlapping portion in which the groove is formed in a part and the sub-sensor overlap in the stacking direction, the heat flow generated due to the temperature change of the elastic body is difficult to pass through the sub-sensor. The detection accuracy of the vibration can be further improved.
第10の観点によれば、振動検出器の弾性体は、所定の弾性率を有する第1弾性体部および第1弾性体部よりも高い弾性率を有する第2弾性体部を含んでいる。弾性体は、複数の熱流束センサの積層方向においてメインセンサの第1熱電部材および第2熱電部材の一方と重なり合う重合部位に第2弾性体部が設けられ、重合部位以外の部位に第1弾性体部が設けられている。 According to the tenth aspect, the elastic body of the vibration detector includes a first elastic body portion having a predetermined elastic modulus and a second elastic body portion having a higher elastic modulus than the first elastic body portion. The elastic body is provided with a second elastic body portion at a polymerization site overlapping with one of the first thermoelectric member and the second thermoelectric body in the stacking direction of the plurality of heat flux sensors, and the first elastic body at a site other than the polymerization site A body part is provided.
このような構造では、弾性率の高い第2弾性体部がメインセンサの熱電部材と重なり合うことで、メインセンサの熱電部材部分における機器に連動した錘の振動に伴う歪がより大きい応力に拡大される。これにより、弾性体の温度変化を拡大させて、メインセンサの機器の振動に対する感度の向上を図ることができる。 In such a structure, the second elastic member having a high elastic modulus overlaps the thermoelectric member of the main sensor, whereby the strain associated with the vibration of the weight linked to the device in the thermoelectric member of the main sensor is expanded to a larger stress. Ru. Thereby, the temperature change of the elastic body can be expanded, and the sensitivity of the main sensor to the vibration of the device can be improved.
第11の観点によれば、振動検出器は、第1弾性体部が所定の弾性率を有するゴム材料で構成され、第2弾性体部がゴム材料よりも高い弾性率を有する樹脂材料で構成されている。 According to the eleventh aspect, in the vibration detector, the first elastic body portion is made of a rubber material having a predetermined elastic modulus, and the second elastic body portion is made of a resin material having a higher elastic modulus than the rubber material. It is done.
これによると、樹脂材料の課題であるクリープ変形による継時的な感度の低下に対して、樹脂材料のクリープ変形に対しゴム材料が追随することで、樹脂材料と熱電部材との接触状態を維持できるので、耐久性低下に伴う感度低下が抑制される。 According to this, the rubber material maintains the contact state between the resin material and the thermoelectric member by the rubber material following the creep deformation of the resin material against the decrease in sensitivity due to the creep deformation which is a problem of the resin material. Since this can be done, the sensitivity decrease associated with the durability decrease is suppressed.
第12の観点によれば、振動検出器の第2弾性体部は、複数の熱流束センサの積層方向の端部に面積の異なる一対の端面を有し、一対の端面のうち面積が大きい方の大端面部が錘側に位置し、面積が小さい方の小端面部がメインセンサ側に位置するように設定されている。 According to the twelfth aspect, the second elastic body portion of the vibration detector has a pair of end faces having different areas at the end portions in the stacking direction of the plurality of heat flux sensors, and one of the end faces having the larger area The large end face of the sensor is positioned on the weight side, and the small end face having the smaller area is positioned on the main sensor side.
これによると、錘の慣性力がメインセンサの各熱電部材と重なり合う弾性体の第2弾性体部のうち小端面部側に集中して作用する。これにより、機器の振動時に弾性体の第2弾性体部の小端面部付近の温度変化が拡大するので、メインセンサにおける熱流の感度を向上させることができる。 According to this, the inertial force of the weight acts concentratedly on the small end face portion side of the second elastic body portion of the elastic body overlapping the respective thermoelectric members of the main sensor. Thereby, the temperature change in the vicinity of the small end face portion of the second elastic body portion of the elastic body is enlarged at the time of vibration of the device, so that the sensitivity of the heat flow in the main sensor can be improved.
1 振動検出器
10 振動検出部
20 第1熱流束センサ(メインセンサ)
30 第2熱流束センサ(サブセンサ)
50 弾性体
60 錘
70 制御部(検出処理部)
TD 機器
IS 設置面
1
30 2nd heat flux sensor (sub sensor)
50
TD equipment IS installation surface
Claims (12)
前記機器における所定の設置面(IS)に設置されるとともに、表裏を通過する熱流束に応じた起電圧をセンサ出力として出力する複数の熱流束センサ(20、30、40)の積層体で構成される振動検出部(10)と、
前記振動検出部における前記設置面に対向する面の反対側の面に設置される弾性体(50)と、
前記弾性体における前記振動検出部側の面の反対側の面に設置される錘(60)と、
前記複数の熱流束センサからのセンサ出力に基づいて前記機器の振動を検出する検出処理を行う検出処理部(70)と、を備え、
前記複数の熱流束センサのうち、前記弾性体に接する熱流束センサをメインセンサ(20)とし、前記メインセンサ以外の熱流束センサをサブセンサ(30、40)としたとき、
前記振動検出部および前記検出処理部の一方は、前記メインセンサのセンサ出力に含まれる前記機器の温度変化に起因して生ずる起電圧を、前記サブセンサのセンサ出力に基づいて除去するように構成されている振動検出器。 A vibration detector for detecting a device (TD) in which vibration occurs, the device comprising:
A stack of a plurality of heat flux sensors (20, 30, 40) installed on a predetermined installation surface (IS) of the device and outputting as a sensor output an electromotive voltage according to the heat flux passing through the front and back. The vibration detection unit (10)
An elastic body (50) installed on a surface opposite to the surface facing the installation surface in the vibration detection unit;
A weight (60) installed on the surface of the elastic body opposite to the surface on the vibration detection unit side;
A detection processing unit (70) that performs a detection process of detecting the vibration of the device based on sensor outputs from the plurality of heat flux sensors;
Among the plurality of heat flux sensors, when the heat flux sensor in contact with the elastic body is a main sensor (20) and the heat flux sensors other than the main sensor are sub sensors (30, 40),
One of the vibration detection unit and the detection processing unit is configured to remove an electromotive voltage generated due to a temperature change of the device included in a sensor output of the main sensor based on a sensor output of the sub sensor. Vibration detector.
前記検出処理部は、前記メインセンサのセンサ出力に含まれる前記機器の発熱に起因して生ずる起電圧を、前記サブセンサのセンサ出力に基づいて除去する処理を実行する構成になっている請求項1に記載の振動検出器。 The main sensor and the sub sensor are separately connected to the detection processing unit,
The detection processing unit is configured to execute processing of removing an electromotive voltage generated due to heat generation of the device included in a sensor output of the main sensor based on a sensor output of the sub sensor. Vibration detector as described in.
絶縁材料を含んで構成され、可撓性を有するフィルム状の絶縁基材(210、310)と、
前記絶縁基材に形成された第1ビアホール(211、311)に埋設され、金属または半導体で構成される複数の第1熱電部材(240、340)と、
前記絶縁基材に形成された第2ビアホール(212、312)に埋設され、前記第1熱電部材とは異なる金属または半導体で構成される複数の第2熱電部材(250、350)と、を有しており、
前記複数の第1熱電部材および前記複数の第2熱電部材は、前記絶縁基材の表裏のうち表面(210a、310a)側に設けられた第1導体パターン(221、321)、および前記絶縁基材の表裏のうち裏面(210b、310b)側に設けられた第2導体パターン(222、322)によって電気的に直列に接続されている請求項1ないし3のいずれか1つに記載の振動検出器。 Each of the plurality of heat flux sensors is
A flexible film-like insulating substrate (210, 310) comprising an insulating material;
A plurality of first thermoelectric members (240, 340) embedded in the first via holes (211, 311) formed in the insulating substrate and made of metal or semiconductor;
A plurality of second thermoelectric members (250, 350) which are embedded in the second via holes (212, 312) formed in the insulating base and are made of a metal or a semiconductor different from the first thermoelectric members; Yes,
The plurality of first thermoelectric members and the plurality of second thermoelectric members are a first conductor pattern (221, 321) provided on the surface (210a, 310a) side of the front and back of the insulating base, and the insulating group The vibration detection according to any one of claims 1 to 3, which is electrically connected in series by a second conductor pattern (222, 322) provided on the back surface (210b, 310b) side of the front and back of the material. vessel.
前記保護部材には、隣接する前記熱流束センサの一方の熱流束センサの前記絶縁基材に対向する面に前記一方の熱流束センサの前記第1導体パターンまたは前記第2導体パターンが形成され、他方の熱流束センサの前記絶縁基材に対向する面に前記他方の熱流束センサの前記第1導体パターンまたは前記第2導体パターンが形成されている請求項4に記載の振動検出器。 The adjacent heat flux sensors have a common protective member (230) having an insulating property between the insulating substrates of each other,
In the protective member, the first conductor pattern or the second conductor pattern of the one heat flux sensor is formed on the surface of the adjacent heat flux sensor facing the insulating base of the one heat flux sensor, The vibration detector according to claim 4, wherein the first conductor pattern or the second conductor pattern of the other heat flux sensor is formed on the surface of the other heat flux sensor facing the insulating base.
前記非重合部位の少なくとも一部には、前記重合部位における前記弾性体と前記メインセンサとを離間させるための溝部(541)が設けられている請求項4ないし6のいずれか1つに記載の振動検出器。 The elastic body is a superposition portion overlapping with one of the first thermoelectric member and the second thermoelectric member in the stacking direction of the plurality of heat flux sensors, and the first thermoelectric member and the first thermal member of the main sensor. 2 have non-overlapping sites that do not overlap with the thermoelectric members,
The groove part (541) for separating the said elastic body in the said superposition | polymerization site | part and the said main sensor in at least one part of the said non-polymerization site | part is provided in any one of Claim 4 thru | or 6 Vibration detector.
所定の弾性率を有する第1弾性体部(56)および前記第1弾性体部よりも高い弾性率を有する第2弾性体部(58)を含み、
前記弾性体のうち前記複数の熱流束センサの積層方向において前記メインセンサの前記第1熱電部材および前記第2熱電部材の一方と重なり合う重合部位に前記第2弾性体部が設けられ、前記重合部位以外の部位に前記第1弾性体部が設けられている請求項4ないし6のいずれか1つに記載の振動検出器。 The elastic body is
A first elastic body portion (56) having a predetermined elastic modulus and a second elastic body portion (58) having a higher elastic modulus than the first elastic body portion,
The second elastic body portion is provided at the overlapping portion overlapping with one of the first thermoelectric member and the second thermoelectric member in the stacking direction of the plurality of heat flux sensors among the elastic bodies, and the overlapping portion The vibration detector according to any one of claims 4 to 6, wherein the first elastic body portion is provided at a portion other than the first elastic body portion.
前記第2弾性体部は、前記ゴム材料よりも高い弾性率を有する樹脂材料で構成されている請求項10に記載の振動検出器。 The first elastic body portion is made of a rubber material having a predetermined elastic modulus,
The vibration detector according to claim 10, wherein the second elastic body portion is made of a resin material having a higher elastic modulus than the rubber material.
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