JPWO2014050349A1 - 振動センサユニット - Google Patents

Abstract

振動センサユニット（１００）は、開口（１１）が形成された金属製の筐体（１０）と、開口（１１）を閉塞する絶縁体（２０）と、アンテナ（３０）と、導体からなる仕切部（４０）と、振動センサ（５０）と、制御部（６０）と、を有する。アンテナ（３０）は、絶縁体（２０）と筐体（１０）とにより囲まれた閉塞空間（５）内に配置されている。振動センサ（５０）及び制御部（６０）は、閉塞空間（５）内においてアンテナ（３０）を基準として絶縁体（２０）とは反対側に配置されている。仕切部（４０）は、閉塞空間（５）においてアンテナ（３０）が配置された第１領域（５ａ）と、振動センサ（５０）及び制御部（６０）が配置された第２領域（５ｂ）と、を互いに仕切るように配置されている。

Description

本発明は、配管の漏洩検知や、建物や橋梁などの構造物の劣化の診断に用いられる振動センサユニットに関する。

種々のセンサによる診断技術が提案され実用化がなされている。例えば水道管などの配管の劣化や破壊による流体の漏洩診断には、流体漏洩により発生した配管を伝わる振動を振動センサユニットで検知する方法が一般的におこなわれている（特許文献１、２）。配管は地下に埋没されていたり、高所の建造物に設置されていたりするため、振動センサユニットを長期間設置して無線通信で検査をおこなう方法は人手による検査と比較して効率性が飛躍的に高まる。

振動センサユニットとして、無線通信用のアンテナを有するタイプのものがある。一般的に、このタイプの振動センサユニットのアンテナは、防水性のコネクタを介して、振動センサユニットの筐体に外付けされている。

特許文献３には、センサ、制御回路、電池、無線装置、アンテナ等を樹脂製の筐体内に内蔵した落石・土砂崩落検知装置が記載されている。

特開平６−３４４７８号公報 特開平８−１６６３１５号公報 特開２０１１−４７２５２号公報

配管における流体漏洩や、建物や橋梁などの構造物の劣化の検査には、振動センサユニットを長期間にわたり設置する必要がある。このため、振動センサユニットには長期間の設置で使用可能な環境耐久性、特に防水性や堅牢性などが求められる。

一般的な振動センサユニットは、上述のように、アンテナが筐体に外付けされた構成である。従って、アンテナに外力が作用した場合、アンテナと筐体とのコネクタ部に応力が集中するため、コネクタ部の形状を維持することが困難であり、防水性及び堅牢性に改善の余地がある。

なお、特許文献３の技術では、筐体が樹脂製である。このため、金属製の筐体に比べて剛性が低いことから堅牢性が劣るだけでなく、機械抵抗が高いために筐体での振動の減衰が大きいので、微小な振動を検知することが困難である。また、樹脂は金属に比べて含水率が高いことから、樹脂製の筐体は金属製の筐体に比べて長期間に亘り防水性を保つことも困難である。

本発明の目的は、防水性及び堅牢性に優れた振動センサユニットを提供することにある。

本発明は、開口が形成された金属製の筐体と、
前記開口を閉塞する絶縁体と、
前記絶縁体と前記筐体とにより囲まれた閉塞空間内に配置されたアンテナと、
前記閉塞空間内において前記アンテナを基準として前記絶縁体とは反対側に配置された振動センサ及び制御部と、
前記閉塞空間において前記アンテナが配置された第１領域と、前記振動センサ及び前記制御部が配置された第２領域と、を互いに仕切る導体からなる仕切部と、
を有する振動センサユニットを提供する。

本発明によれば、振動センサユニットを防水性及び堅牢性に優れたものとすることができる。

上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。

第１の実施形態に係る振動センサユニットの模式的な正面断面図である。 第２の実施形態に係る振動センサユニットの模式的な正面断面図である。 第２の実施形態に係る振動センサユニットの模式的な平面図である。 第２の実施形態に係る振動センサユニットのアンテナの放射指向性の例を示す模式図であり、このうち（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 第３の実施形態に係る振動センサユニットの模式的な正面断面図である。 第４の実施形態に係る振動センサユニットの模式的な正面断面図である。 第５の実施形態に係る振動センサユニットの模式的な正面断面図である。 アンテナから仕切部までの距離と、アンテナの絶対利得との関係の例を示す図である。 第６の実施形態に係る振動センサユニットの模式図であり、このうち（ａ）は正面断面図、（ｂ）は仕切部に設けられた電波吸収体の下面図である。 第７の実施形態に係る振動センサユニットの模式図であり、このうち（ａ）は正面断面図、（ｂ）は仕切部の下面図である。 第８の実施形態に係る振動センサユニットの模式図であり、このうち（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ａ方向に振動センサユニットを見た図である。 第９の実施形態に係る振動センサユニットの模式図であり、このうち（ａ）は正面断面図、（ｂ）は平面図である。 絶縁体及び仕切部の取付構造の例を示す振動センサユニットの模式的な正面断面図である。 絶縁体の取付構造の他の例を示す振動センサユニットの模式的な正面断面図である。 アンテナの取付構造の他の例を示す模式図であり、このうち（ａ）は振動センサユニットの正面断面図、（ｂ）はアンテナの平面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様の構成要素には同一の符号を付し、適宜に説明を省略する。また、図面においては、説明の便宜上、各部の構造は適宜簡略化して示す場合があり、各部の寸法比等は、実際とは異なり、模式的に示す場合がある。

〔第１の実施形態〕
図１は第１の実施形態に係る振動センサユニット１００の模式的な正面断面図である。

本実施形態に係る振動センサユニット１００は、開口１１が形成された金属製の筐体１０と、開口１１を閉塞する絶縁体２０と、アンテナ３０と、導体からなる仕切部４０と、振動センサ５０と、制御部６０と、を有する。アンテナ３０は、絶縁体２０と筐体１０とにより囲まれた閉塞空間５内に配置されている。振動センサ５０及び制御部６０は、閉塞空間５内においてアンテナ３０を基準として絶縁体２０とは反対側に配置されている。仕切部４０は、閉塞空間５においてアンテナ３０が配置された第１領域５ａと、振動センサ５０及び制御部６０が配置された第２領域５ｂと、を互いに仕切るように配置されている。更に、振動センサユニット１００は、第２領域５ｂに配置された電池８０を有している。振動センサユニット１００は、上水道網における漏水検知、ガス管におけるガス漏れ検知、化学プラントにおける各種配管の漏洩検知や、建物や橋梁などの構造物の劣化の診断に用いられる。以下、詳細に説明する。

筐体１０は、耐腐食性の金属、又は、耐腐食加工がなされた金属製のものである。より具体的には、筐体１０は、例えば、アルミニウムやステンレス等の耐腐食性の導電材料をプレス、またはダイキャストで成型することにより構成されている。更に筐体１０の成型後にアルマイト加工、フッ素加工または、インサート成型等、耐腐食性加工がなされていても良い。

絶縁体２０は、アンテナ３０から出力される電波に対して透過性の高い絶縁性のものである。絶縁体２０の材質としては、エポキシ等の樹脂、又はガラス等のセラミックスなどが挙げられる。絶縁体２０は、アンテナ３０から出力される電波を閉塞空間５の外部に放射させる放射窓として機能する。絶縁体２０の形状は、例えば、平板状である。ただし、絶縁体２０は、その他の任意の形状であっても良い。

筐体１０の開口１１に絶縁体２０が取り付けられて、開口１１を閉塞することにより、絶縁体２０と筐体１０とにより囲まれた閉塞空間５が形成されている。閉塞空間５は外部から防水されている。絶縁体２０は、例えば、図１に示すように筐体１０に対して嵌合するとともに筐体１０に対してろう付けされている。或いは、絶縁体２０は、防水パッキン（Ｏリング）を介して筐体１０に対してネジ止めなどにより装着されていても良い。絶縁体２０がこのように筐体１０に対して取り付けられることにより、絶縁体２０と筐体１０との接合部の防水が図られている。

振動センサユニット１００は、プリントパターンを有する無線回路基板７０を有しており、アンテナ３０は無線回路基板７０のプリントパターン上に配置されている。無線回路基板７０は、例えば、絶縁体２０における閉塞空間５側の面に固定されている。

仕切部４０は筐体１０と一体形成されていても良いし、筐体１０と別体に形成された仕切部４０が筐体１０に固定されていても良い。

筐体１０は、板状の底部１２を含む全体が一体成形されていても良いし、底部１２は筐体１０における底部１２を除く部分（以下、筐体本体）とは別体に形成された後に、筐体本体に対して溶接又は接着等により接合されていても良い。

筐体１０の底部１２は、水道配管などの設置対象面に固定される。振動センサユニット１００は、例えば、強力な磁力により底部１２を水道配管などに吸着固定するための図示しない固定部（永久磁石など）を有している。

振動センサ５０は、例えば、圧電素子などにより構成されている。振動センサ５０は、接着等により底部１２に固定されている。振動センサ５０による振動の検出結果は制御部６０に出力される。具体的には、振動センサ５０は、振動センサユニット１００の機械的振動を交流の電気信号に変換し、該電気信号を制御部６０へ出力する。

制御部６０は、センサ回路及び電源回路を有している。このうちセンサ回路は、振動センサ５０から入力される電気信号に基づいて、振動センサユニット１００の振動の大きさをデジタル化し、予め決めた閾値で振動の状態を判定し、その判定結果を、無線回路基板７０及びアンテナ３０を介して外部の機器へ送信する。また、電源回路は、電池８０から供給される電力を無線回路基板７０に供給する。

アンテナ３０は、絶縁体２０の方向、またはそれに対向する筐体１０内部の方向に指向性が強い既知の電流アンテナである。アンテナ３０は、例えば、λ／４モノポールアンテナであることが挙げられる。ただし、アンテナ３０は、この例に限られず、例えば、ミアンダダイポールアンテナ、ダイポールアンテナ、１波長ループアンテナ等、λ／４モノポールアンテナと指向性がよく似ているアンテナであっても良い。
更に、アンテナ３０は、マイクロストリップアンテナ等の、指向性利得が大きいアンテナであっても良い。ただし、この場合、絶縁体２０の方向にメインローブが向くようにアンテナ３０を形成することが望ましい。
アンテナ３０から出力される電波の周波数は、使用者が免許不要で使える特定小電力向けの４００ＭＨｚ帯、又は９００ＭＨｚ帯が望ましい。

仕切部４０は、導体からなる（導電性のものである）。仕切部４０は、金属製であることが好ましい。この場合、仕切部４０を構成する金属材料としては、導電性の高い銀、銅又はアルミニウムが挙げられる。なお、仕切部４０は、表面加工により導電性を付与した樹脂などであっても良い。また、筐体１０が導電性であれば、仕切部４０は筐体１０と同じ材質でも良い。
仕切部４０は、導体からなるため、アンテナ３０から出力される所望の周波数の電波に対して反射板として機能する。仕切部４０は、当該仕切部４０にて反射した電波の指向性が絶縁体２０の方向を向くように配置されている。仕切部４０は、アンテナ３０から所定の距離ｄに配置されている。この距離ｄについては後述する。

仕切部４０の形状は、例えば、平板状であることが挙げられる。この場合、仕切部４０とアンテナ３０とが互いに平行に配置されていることが好ましい。仕切部４０の厚み（図１における上下寸法）は、筐体１０の厚みの１／２以上であることが好ましい。
本実施形態の場合、仕切部４０は、例えば、絶縁体２０に対して平行に対向している。また、仕切部４０は、筐体１０の横断面（平断面）を実質的に閉塞するように（例えば後述する貫通穴４０ａの形成領域を除く領域を閉塞するように）、筐体１０内に配置されていることが好ましい。

なお、仕切部４０は、後述するように、２枚の反射面を有するいわゆるコーナリフレクタを形成する形状でもよい。

仕切部４０には、第１領域５ａと第２領域５ｂとを相互に連通させる貫通穴４０ａが形成されている。仕切部４０により隔てられた制御部６０と無線回路基板７０とが、貫通穴４０ａを通して被覆線７等により相互に電気的に接続されている。ここで、貫通穴４０ａ内にエポキシ樹脂を充填したり、又は貫通穴４０ａ内にゴムパッキンを配置したりすることにより、被覆線７等を貫通穴４０ａに固定し、被覆線７等の振動を抑制することが好ましい。

以上のような第１の実施形態によれば、金属製の筐体１０内に、導体からなる仕切部４０が設けられているので、振動センサユニット１００の剛性を高めることができる。よって、振動センサユニット１００の堅牢性を高めることができるとともに、振動センサユニット１００における不要振動の発生を低減できる。更に、仕切部４０の存在により、第２領域５ｂの防水性能を高めることができる。また、アンテナ３０から出力される電波を外部に出力させる放射窓として機能する絶縁体２０を金属製の筐体１０に取り付けることにより、絶縁体２０を蓋として、筐体１０内にアンテナ３０を内蔵することが可能となる。また、絶縁体２０が筐体１０の開口１１を閉塞することにより、絶縁体２０と筐体１０とにより囲まれた閉塞空間５が形成されているので、筐体１０の内部の長期防水性を確保することができる。また、筐体１０は金属製であるため機械抵抗が小さいので、振動センサ５０により微小な振動も確実に検出できるようにすることができる。
よって、振動の検出精度が高く、長期防水性及び外部衝撃に対する堅牢性に優れた振動センサユニットを得ることができる。
なお、振動センサ５０により微小な振動も確実に検出できるのと同じ理由から、振動発電器を振動センサユニット１００に搭載した場合、高い電気変換効率が得られるため、高い発電効率を実現できる。
更に、導体からなる仕切部４０は、第１領域５ａと第２領域５ｂとを相互に電磁的に遮蔽する電磁シールドとしても機能する。このため、制御部６０から発せられる電磁波が無線回路基板７０及びアンテナ３０に作用して無線回路基板７０及びアンテナ３０の誤動作を誘引してしまうことを抑制できる。同時に、無線回路基板７０及びアンテナ３０から発せられる電磁波が制御部６０に作用して制御部６０の誤動作を誘引してしまうことも抑制できる。

また、無線回路基板７０が絶縁体２０に取り付けられ、この無線回路基板７０にアンテナ３０が設けられているので、アンテナ３０から出力される電波を効率的に絶縁体２０を通して外部に出力することができる。

また、仕切部４０を平板状に形成し、且つ、仕切部４０とアンテナ３０とを互いに平行に配置することにより、アンテナ３０から出力される電波を仕切部４０により効率的に反射することができる。

〔第２の実施形態〕
図２は第２の実施形態に係る振動センサユニット２００の模式的な正面断面図である。図３は振動センサユニット２００の模式的な平面図である。図４は振動センサユニット２００のアンテナ３０の放射指向性の例を示す模式図であり、このうち（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。

本実施形態に係る振動センサユニット２００は、以下に説明する点で、上記の第１の実施形態に係る振動センサユニット１００と相違し、その他の点では、振動センサユニット１００と同様に構成されている。

筐体１０は、例えば、筒状（具体的には、例えば、円筒状）に形成されている。筐体１０は、開口１１の周囲縁部に形成された、フランジ形状のフランジ部１４を有している。絶縁体２０は、このフランジ部１４に対し、ボルト９ａ及びナット９ｂにより締結されている。絶縁体２０とフランジ部１４との間には防水パッキン（Ｏリング）８が介装されており、絶縁体２０とフランジ部１４との接合部の防水が図られている。

アンテナ３０は、図４（ｂ）に示すように、絶縁体２０の方向、及び、それに対向する筐体１０内部の方向（図２において上方及び下方）に指向性が強いアンテナである。

以上のような第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果が得られる。

〔第３の実施形態〕
図５は第３の実施形態に係る振動センサユニット３００の模式的な正面断面図である。

本実施形態に係る振動センサユニット３００は、以下に説明する点で、上記の第１の実施形態に係る振動センサユニット１００又は第２の実施形態に係る振動センサユニット２００と相違し、その他の点では、振動センサユニット１００又は２００と同様に構成されている。

本実施形態の場合、筐体１０の閉塞空間（内部空間）５（第１領域５ａ及び第２領域５ｂ）に樹脂３１０が充填されている。樹脂３１０としては、例えば１００℃程度の低温で硬化する二液混合タイプの液状エポキシ樹脂（比誘電率７．２）等を用いる。

第３の実施形態によれば、第１又は第２の実施形態と同様の効果が得られる他に、以下の効果が得られる。
筐体１０の内部を樹脂３１０で充填することにより、第２の実施形態に比べて、波長短縮効果により、距離ｄが短くなるため、振動センサユニット２００の低背高化を図ることができるとともに、筐体１０が中空構造とならないため、筐体１０の剛性も向上する。

〔第４の実施形態〕
図６は第４の実施形態に係る振動センサユニット４００の模式的な正面断面図である。

本実施形態に係る振動センサユニット４００は、以下に説明する点で、上記の第１乃至第３の実施形態に係る振動センサユニット１００、２００、３００と相違し、その他の点では、振動センサユニット１００、２００、３００と同様に構成されている。

本実施形態の場合、筐体１０は、アンテナ３０及び無線回路基板７０を内部に有する第１筐体４１１と、振動センサ５０及び制御部６０を内部に有する第２筐体４１２と、を含んで構成されている。第１筐体４１１には開口１１が形成されているとともに、この開口１１を閉塞するように絶縁体２０が設けられている。第１筐体４１１の内部空間である第１領域５ａは、密閉空間となっている。一方、第２筐体４１２の内部空間である第２領域５ｂも、密閉空間となっている。なお、第２筐体４１２内には、電池８０も配置されている。

第１筐体４１１と第２筐体４１２とは、相互に着脱可能である。具体的には、例えば、第１筐体４１１の下端にはフランジ部４１１ａが形成され、第２筐体４１２の上端にはフランジ部４１１ａと突き合わせられるフランジ部４１２ａが形成されている。そして、フランジ部４１１ａとフランジ部４１２ａとが相互に突き合わされた状態で、フランジ部４１１ａとフランジ部４１２ａとがボルト９ａ及びナット９ｂにより締結されている。これにより、第１筐体４１１と第２筐体４１２とが相互に一体化されている。

フランジ部４１１ａとフランジ部４１２ａとを締結するボルト９ａをナット９ｂから外すことにより、第１筐体４１１と第２筐体４１２とを相互に分離させることができる。

本実施形態の場合、仕切部４０は、第１筐体４１１の下端においてフランジ部４１１ａと連続的に形成された第１部分４１と、第２筐体４１２の上端においてフランジ部４１２ａと連続的に形成された第２部分４２と、からなる。第１部分４１は、フランジ部４１１ａと同一平面上に位置し、第２部分４２は、フランジ部４１２ａと同一平面上に位置する。第１部分４１と第２部分４２とは相互に突き合わせられる。
第１部分４１の下面には外部接続端子４２１が、第２部分４２の上面には外部接続端子４２２が、それぞれ設けられている。外部接続端子４２１は、第１部分４１に形成された貫通穴４０ａを通して、被覆線７等により無線回路基板７０に対して電気的に接続されている。同様に、外部接続端子４２２は、第２部分４２に形成された貫通穴４０ａを通して、被覆線７等により制御部６０に対して電気的に接続されている。すなわち、第１筐体４１１と第２筐体４１２とは、各々に形成された外部接続端子４２１、４２２を介して相互に電気的に接続可能である。

第１筐体４１１と第２筐体４１２とが相互に一体化した状態において、外部接続端子４２１と外部接続端子４２２とが互いに接触することにより、無線回路基板７０と制御部６０とが相互に電気的に接続される。

フランジ部４１１ａとフランジ部４１２ａとの間、且つ、外部接続端子４２１及び４２２の周囲には、防水パッキン（Ｏリング）８が介装されている。これにより、外部接続端子４２１及び４２２、ひいては第１領域５ａ、第２領域５ｂの防水が図られている。

以上のような第４の実施形態によれば、第１乃至第３の実施形態と同様の効果が得られる他に、以下の効果が得られる。
筐体１０は、アンテナ３０及び無線回路基板７０を内部に有する第１筐体４１１と、振動センサ５０及び制御部６０を内部に有する第２筐体４１２と、を含み、第１筐体４１１と第２筐体４１２とは、相互に着脱可能である。よって、第１筐体４１１を共用にして、第２筐体４１２のみを交換することなどが可能となる。よって、例えば、振動センサ５０又は制御部６０が故障した場合に、第２筐体４１２のみを交換することが可能である。また、例えば、第２筐体４１２として焦電センサを有するものを別途作製した場合、その第２筐体４１２に容易に交換することができる。また、第２筐体４１２内に電池８０を配置した構造とすることにより、電池８０が消耗した場合に、第２筐体４１２のみを交換することも可能である。

〔第５の実施形態〕
図７は第５の実施形態に係る振動センサユニット５００の模式的な正面断面図である。

本実施形態に係る振動センサユニット５００は、以下に説明する点で、上記の第１乃至第４の実施形態に係る振動センサユニット１００、２００、３００、４００と相違し、その他の点では、振動センサユニット１００、２００、３００、４００と同様に構成されている。

本実施形態の場合、仕切部４０は、コーナリフレクタ形状をなしている。仕切部４０は、アンテナ３０に対して斜めに対向する第１面４５と、アンテナ３０に対して斜めに対向し、且つ、第１面４５に対して交差する第２面４６と、を有する。仕切部４０の第１面４５及び第２面４６は、絶縁体２０に対してもそれぞれ斜めに対向している。

以上のような第５の実施形態によれば、第１乃至第４の実施形態と同様の効果が得られる他に、以下の効果が得られる。
仕切部４０がコーナリフレクタ形状をなしているので、仕切部４０により反射する電波の、絶縁体２０の方向への指向性が高い。よって、振動センサユニット５００からの電波の放射効率を良好にすることができる。

ここで、上記の各実施形態におけるアンテナ３０から仕切部４０までの距離ｄについて説明する。
図８は距離ｄとアンテナ３０の絶対利得との関係の例を示す図である。このうち図８（ａ）は仕切部４０の反射面（アンテナ３０側を向く面）が平面である場合の関係を示し、図８（ｂ）は仕切部４０の反射面（アンテナ３０側を向く面）がコーナリフレクタ形状をなしている場合の関係を示す。図８（ｂ）において、実線で示される曲線は、第１面４５と第２面４６とのなす角度θが６０度の場合の関係を示し、点線で示される曲線は、角度θが９０度の場合の関係を示す。波長λは、アンテナ３０から出力される基本共振周波数の波長である。

仕切部４０の反射面が平面の場合、距離ｄは波長λの０．１倍以上０．４倍以下程度とすること、又は、波長λの０．６倍以上０．９倍以下程度とすることが好ましい。

仕切部４０の反射面がコーナリフレクタ形状をなしている場合、距離ｄは波長λの０．１倍以上０．９倍以下程度とすることが好ましい。

〔第６の実施形態〕
図９は第６の実施形態に係る振動センサユニット６００の模式図であり、このうち図９（ａ）は正面断面図、図９（ｂ）は仕切部４０に設けられた電波吸収体６１０の下面図である。

本実施形態に係る振動センサユニット５００は、以下に説明する点で、上記の第１乃至第５の実施形態に係る振動センサユニット１００、２００、３００、４００、５００と相違し、その他の点では、振動センサユニット１００、２００、３００、４００と同様に構成されている。

本実施形態の場合、仕切部４０においてアンテナ３０と対向する面とは反対側の面に電波吸収体６１０が形成されている。これにより、制御部６０（例えば制御部６０の電源回路）から発生する電磁波が無線回路基板７０及びアンテナ３０に作用してしまうことを抑制することができる。電波吸収体６１０の材質としては、フェライト等の磁性材料などが挙げられる。電波吸収体６１０は、例えば、シート状のものであることが挙げられる。

なお、電波吸収体６１０には、仕切部４０の貫通穴４０ａと対向する位置に貫通穴６１０ａが形成されている。制御部６０と無線回路基板７０とが、貫通穴６１０ａ及び貫通穴４０ａを通して、被覆線７等により相互に電気的に接続されている。

以上のような第６の実施形態によれば、第１乃至第５の実施形態と同様の効果が得られる他、制御部６０から発生する電磁波が無線回路基板７０及びアンテナ３０に作用してしまうことを抑制することができる。

〔第７の実施形態〕
図１０は第７の実施形態に係る振動センサユニット７００の模式図であり、このうち図１０（ａ）は正面断面図、図１０（ｂ）は仕切部４０の下面図である。

本実施形態に係る振動センサユニット７００は、以下に説明する点で、上記の第１乃至第５の実施形態に係る振動センサユニット１００、２００、３００、４００、５００、６００と相違し、その他の点では、振動センサユニット１００、２００、３００、４００、５００、６００と同様に構成されている。

本実施形態の場合、仕切部４０においてアンテナ３０と対向する面とは反対側の面にリブ７１０が形成されており、このリブ７１０により仕切部４０が補強されている。リブ７１０は、例えば、縦横に延在する格子状に形成されていることが好ましい。ただし、リブ７１０はストライプ状であっても良い。また、リブ７１０は、その他の形状としても構わない。

以上のような第７の実施形態によれば、第１乃至第５の実施形態と同様の効果が得られる他、リブ７１０により仕切部４０が補強されているので、仕切部４０による筐体１０の補強効果を向上することができる。よって、振動センサユニット５００の堅牢性を高めることができる。或いは、筐体１０を構成する金属の厚みを薄くし、筐体１０の軽量化を図ることも可能である。

〔第８の実施形態〕
図１１は第８の実施形態に係る振動センサユニット８００の模式図であり、このうち図１１（ａ）は正面断面図、図１１（ｂ）は図１１の矢印Ａ方向に振動センサユニット８００を見た図である。

本実施形態に係る振動センサユニット８００は、以下に説明する点で、上記の第１乃至第４、第６又は第７の実施形態に係る振動センサユニット１００、２００、３００、４００、６００、７００と相違し、その他の点では、振動センサユニット１００、２００、３００、４００、６００、７００と同様に構成されている。

上記の第１の実施形態で説明したように、振動センサユニット８００は、筐体１０の底部１２（図１、図２参照）が、設置対象面に取り付けられるように構成されている。絶縁体２０は平板状に形成され、且つ、筐体１０の底面に対して傾斜して配置されている。筐体１０の底面に対する絶縁体２０の傾斜角度は任意であるが、例えば、４５度であることが好ましい。
なお、本実施形態の場合、筐体１０は、例えば円筒状となっており、絶縁体２０は、その円筒形状の軸心に対しても傾斜している。

絶縁体２０は、絶縁体２０を通してボルト９ａを筐体１０に対して螺入することによって、筐体１０に対して固定されている。防水パッキン８により絶縁体２０と筐体１０との間の防水が図られる点は、上記の各実施形態と同様である。

仕切部４０は、振動センサユニット８００が設置される設置対象面に対して平行に配置されている。
本実施形態の場合も、絶縁体２０に無線回路基板７０及びアンテナ３０が固定されている。
このため、アンテナ３０が仕切部４０に対して傾斜（例えば４５度傾斜）して配置されている。

本実施形態の場合、絶縁体２０が筐体１０の底面に対して傾斜しているので、筐体１０をその円筒形状の軸心周りに回転させることにより、振動センサユニット８００から放射されるアンテナ３０の電波の指向性を容易に変更することができる。よって、振動センサユニット８００と外部の機器との間の無線通信の通信状態が良好となるような姿勢で、振動センサユニット８００を設置対象面に対して容易に設置することができる。

なお、本実施形態の場合、仕切部４０と筐体１０の内側面１９とによりコーナリフレクタ形状と同様の形状をなすことにより、振動センサユニット８００からの電波の放射効率を良好にすることができる。

〔第９の実施形態〕
図１２は第９の実施形態に係る振動センサユニット９００の模式図であり、このうち図１２（ａ）は正面断面図、図１２（ｂ）は平面図である。

本実施形態に係る振動センサユニット９００は、上記の第８の実施形態に係る振動センサユニット８００と相違し、その他の点では、振動センサユニット８００と同様に構成されている。

本実施形態の場合、筐体１０は、アンテナ３０及び無線回路基板７０を内部に有する第１筐体４１１と、振動センサ５０及び制御部６０を内部に有する第２筐体４１２と、を含んで構成されている。
第１筐体４１１には、開口１１が形成されているとともに、開口１１を閉塞するように絶縁体２０が設けられている。なお、絶縁体２０は、第８の実施形態と同様に、ボルト９ａにより筐体１０（第１筐体４１１）に対して固定されている。
第１筐体４１１の内部空間である第１領域５ａは、密閉空間となっている。一方、第２筐体４１２の内部空間である第２領域５ｂも、密閉空間となっている。

例えば、第１筐体４１１の下端にはフランジ部４１１ａ及び第１部分４１が形成され、第２筐体４１２にはフランジ部４１１ａと突き合わせられるフランジ部４１２ａと、第１部分４１と突き合わせられる第２部分４２と、が形成されている。そして、フランジ部４１１ａとフランジ部４１２ａとが相互に突き合わされた状態で、フランジ部４１１ａとフランジ部４１２ａとがボルト９ａ及びナット９ｂにより締結されている。これにより、第１筐体４１１と第２筐体４１２とが相互に一体化されている。第１部分４１の下面には、下方に向けて突出する凸部４１ａが形成され、第２部分４２の上面には、下方に向けて窪む凹部４２ａが形成されている。凸部４１ａは凹部４２ａ内に嵌め込まれるようになっている。

本実施形態の場合、振動センサユニット９００は、第２筐体４１２の底面（図示略：図１、図２に示す底部１２の下面と同様）が、設置対象面に取り付けられるように構成されている。

また、絶縁体２０は、平板状に形成され、且つ、第２筐体４１２の底面に対して傾斜して配置されている。

そして、第１筐体４１１と第２筐体４１２とは、第２筐体４１２の底面に対して直交する回転軸９２０周りに相互に回転可能となっている。

このような回転動作を可能とするために、図１２（ｂ）に示すように、例えば、第１筐体４１１のフランジ部４１１ａには、フランジ部４１１ａの周方向に沿って延在する弧状のガイド穴９１０が、フランジ部４１１ａの表裏を貫通して形成されている。複数のガイド穴９１０は、互いに同一の円周上に沿って配置されている。ボルト９ａは、このガイド穴９１０を貫通して、ナット９ｂとの協働によりフランジ部４１１ａとフランジ部４１２ａとを締結している。

よって、第１筐体４１１と第２筐体４１２とを相互に連結した状態に維持しつつ、第１筐体４１１を第２筐体４１２に対して相対的に回転軸９２０周りに回転させることができる。この回転の際、ボルト９ａがガイド穴９１０によりガイドされて移動するとともに、第１筐体４１１は、防水パッキン８との摩擦に抗して、第２筐体４１２に対して回転する。なお、凸部４１ａが凹部４２ａ内に嵌め込まれた状態で、第１筐体４１１が第２筐体４１２に対して回転する。

本実施形態の場合、絶縁体２０が筐体１０の底面（第２筐体４１２の底面）に対して傾斜して配置されているとともに、第１筐体４１１と第２筐体４１２とは、第２筐体４１２の底面に対して直交する回転軸９２０周りに相互に回転可能である。よって、第１筐体４１１を第２筐体４１２に対して回転軸９２０周りに回転させることにより、振動センサユニット９００から放射されるアンテナ３０の電波の指向性を容易に変更することができる。

図１３は上記の各実施形態における絶縁体２０及び仕切部４０の取付構造の例を示す振動センサユニットの模式的な正面断面図である。

図１３に示すように、筐体１０の内面に段差１７を形成し、この段差１７に絶縁体２０を嵌入させて、絶縁体２０を筐体１０に取り付けることが挙げられる。また、絶縁体２０は、筐体１０に対してろう付け部１５を介して接合することが挙げられる。

同様に、筐体１０の内面に段差１８を形成し、この段差１８に仕切部４０を嵌入させて、仕切部４０を筐体１０に取り付けることが挙げられる。また、仕切部４０は、筐体１０に対して接着しても良いし、ろう付けしても良い。

図１４（ａ）及び（ｂ）は、上記の各実施形態における絶縁体２０の取付構造の他の例を示す振動センサユニットの模式的な正面断面図である。

図１４（ａ）に示すように、絶縁体２０の下面に形成された凸部２０ａを筐体１０の内面の段差１７に嵌入させて、絶縁体２０を筐体１０に対してろう付けしても良い。この場合、ろう付け部１５は、筐体１０の上面に形成することができる。

図１４（ｂ）に示すように、絶縁体２０は、断面弧状の曲面状に形成されていても良い。この絶縁体２０は、筐体１０にろう付けしても良いし、ボルト９ａにより筐体１０に締結しても良い。

なお、ろう付け部１５のメタライズ層は、耐腐食性であることが好ましい。具体的には、例えば、メタライズ層として、タングステン、ステンレス（ＳＵＳ３１６）等が挙げられる。

図１５は上記の各実施形態におけるアンテナ３０の取付構造の他の例を示す模式図であり、このうち（ａ）は振動センサユニットの正面断面図、（ｂ）はアンテナ３０の平面図である。

上記の各実施形態では、アンテナ３０を絶縁体２０に固定する例を説明したが、アンテナ３０は、絶縁体２０から離間して配置されていても良い。図１５（ａ）に示すように、この例では、無線回路基板７０は、絶縁体２０と離間して筐体１０内に配置され、この無線回路基板７０にアンテナ３０が設けられている。

ここで、アンテナ３０が筐体１０に対して近接しすぎていると、放射効率が低下するため、アンテナ３０と筐体１０との間のクリアランスＣは、波長λの０．１５λ倍以上であることが好ましい。

（実施例１）
実施例として図２で示される構成の振動センサユニット２００を作製した。１０ｍｍ厚みのアルミ材を用いて外径９０φ×高さ９０ｍｍ、距離ｄを６０ｍｍとする金属製の筐体１０をダイキャストにより作製した。無線回路基板７０と絶縁体２０とをテープ等で相互に張り合わせ、無線回路基板７０における部品実装面が仕切部４０の方向を向くように配置した。また、無線回路基板７０に９５５ＭＨｚで共振する７５．６ｍｍ×１．０ｍｍの線状λ／４モノポールアンテナを形成し、ＲＦＩＣおよびその周辺回路を無線回路基板７０に設置した。このとき距離ｄは１／５波長である。更に、電源回路およびＭＣＵを搭載した制御部６０と電池８０を筐体１０内に配置し、圧電セラミックスを用いた外径１５ｍｍ、厚み５ｍｍの振動センサ５０を筐体１０の底部１２に固定し底部１２を溶接により筐体本体に接着し、筐体１０を密閉した。また、仕切部４０には貫通穴４０ａが設けられており、無線回路基板７０と制御部６０とを被覆線で結線した。

なお、上記の各実施形態における構成は、互いに組み合わせることが出来る。

この出願は、２０１２年９月２７日に出願された日本出願特願２０１２−２１５１７５を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (14)

1. 開口が形成された金属製の筐体と、
   前記開口を閉塞する絶縁体と、
   前記絶縁体と前記筐体とにより囲まれた閉塞空間内に配置されたアンテナと、
   前記閉塞空間内において前記アンテナを基準として前記絶縁体とは反対側に配置された振動センサ及び制御部と、
   前記閉塞空間において前記アンテナが配置された第１領域と、前記振動センサ及び前記制御部が配置された第２領域と、を互いに仕切る導体からなる仕切部と、
   を有する振動センサユニット。
2. 前記絶縁体は平板状に形成されている請求項１に記載の振動センサユニット。
3. 前記仕切部は平板状に形成され、
   前記仕切部と前記アンテナとが互いに平行に配置されている請求項１又は２に記載の振動センサユニット。
4. 前記仕切部は、
   前記アンテナに対して斜めに対向する第１面と、
   前記アンテナに対して斜めに対向し、且つ、前記第１面に対して交差する第２面と、
   を有する請求項１又は２に記載の振動センサユニット。
5. 前記筐体は、
   前記アンテナを内部に有する第１筐体と、
   前記振動センサ及び前記制御部を内部に有する第２筐体と、
   を含み、
   前記第１筐体には、前記開口が形成されているとともに前記絶縁体が設けられ、
   前記第１筐体と前記第２筐体とは、相互に着脱可能である請求項１乃至４の何れか一項に記載の振動センサユニット。
6. 前記第１筐体と前記第２筐体とは、各々に形成された外部接続端子を介して相互に電気的に接続可能である請求項５に記載の振動センサユニット。
7. 前記第２筐体内に配置された電池を更に有する請求項５又は６に記載の振動センサユニット。
8. 前記絶縁体に取り付けられた無線回路基板を有し、
   前記アンテナは前記無線回路基板に設けられている請求項１乃至７の何れか一項に記載の振動センサユニット。
9. 前記絶縁体と離間して前記筐体内に配置された無線回路基板を有し、
   前記アンテナは前記無線回路基板に設けられている請求項１乃至７の何れか一項に記載の振動センサユニット。
10. 前記筐体の内部空間に樹脂が充填されている請求項１乃至９の何れか一項に記載の振動センサユニット。
11. 前記仕切部において前記アンテナと対向する面とは反対側の面に電波吸収体が形成されている請求項１乃至１０の何れか一項に記載の振動センサユニット。
12. 前記仕切部において前記アンテナと対向する面とは反対側の面にリブが形成されている請求項１乃至１１の何れか一項に記載の振動センサユニット。
13. 当該振動センサユニットは、前記筐体の底部が、当該振動センサユニットが設置される設置対象面に取り付けられるように構成され、
    前記絶縁体は平板状に形成され、且つ、前記筐体の底面に対して傾斜して配置されている請求項１乃至１２の何れか一項に記載の振動センサユニット。
14. 前記筐体は、
    前記アンテナを内部に有する第１筐体と、
    前記振動センサ及び前記制御部を内部に有する第２筐体と、
    を含み、
    前記第１筐体には、前記開口が形成されているとともに前記絶縁体が設けられ、
    当該振動センサユニットは、前記第２筐体の底面が設置対象面に取り付けられるように構成され、
    前記絶縁体は、前記第２筐体の底面に対して傾斜して配置され、
    前記第１筐体と前記第２筐体とは、前記第２筐体の底面に対して直交する回転軸周りに相互に回転可能である請求項１３に記載の振動センサユニット。

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