TWI509229B - Vibration detector - Google Patents

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TWI509229B
TWI509229B TW103118441A TW103118441A TWI509229B TW I509229 B TWI509229 B TW I509229B TW 103118441 A TW103118441 A TW 103118441A TW 103118441 A TW103118441 A TW 103118441A TW I509229 B TWI509229 B TW I509229B
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Yoshitaro Yazaki
Yoshihiko Shiraishi
Yasuhiro Tanaka
Toshikazu Harada
Motoki Shimizu
Atusi Sakaida
Toshihisa Taniguchi
Norio Gouko
Keita Saitou
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Denso Corp
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Description

振動檢測器
本發明係有關使用熱通量感測器之振動檢測器。
習知，檢測熱通量之熱通量感測器(檢測元件)，有如專利文獻1所記載者。該檢測元件，是於絕緣基材形成複數個貫通孔，且在複數個貫通孔中填埋不同種金屬材料之第1、第2導電性金屬，第1、第2導電性金屬交互串聯連接而成。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2009-192431號公報
不過，某些構件，若受到外部施加振動，則 會發生變形或摩擦因而產生熱，而會從該構件產生熱通量。因此，若熱通量感測器(檢測元件)的靈敏度高，便能檢測到被施加振動時所產生之熱通量，而可依此檢測結果獲得有關振動之資訊。
但，當絕緣基材是由硬的材料所構成，檢測元件不具有柔軟性的情形下，僅能將檢測元件設置在和檢測元件形狀一致之設置處，而有檢測元件設置處受限的問題。舉例來說，當檢測元件為平坦形狀的情形下，在具有平坦面之處雖能設置檢測元件，但在具有曲面或凹凸面之處則無法設置檢測元件。
另，為了應對此一問題，可以考慮在製造檢測元件時，事先使檢測元件的形狀成為和設置處形狀相應的形狀來製造，但在此情形下，便無法統一地製造檢測元件，從檢測元件的製造成本觀點看來並不理想。
本發明係有鑑於上述情況，目的在於提供一種不論設置處形狀為何均可設置檢測元件之振動檢測器。
為達成上述目的，申請專利範圍第1項之發明，其特徵為，具備：檢測元件，係在由熱可塑性樹脂所構成的絕緣基材(100)上形成有貫穿厚度方向之複數個第1、第2導通孔(101、102)，且在第1、第2導通孔中填埋有彼此以不同金屬所形成之第1、第2層間連接構件(130、 140)，而具有第1、第2層間連接構件交互被串聯連接之構造；發熱構件(30、110)，配置於檢測元件的一方之面側；及保護構件(120)，配置於檢測元件的另一方之面側；形成第1、第2層間連接構件之金屬的至少一者，係為複數個金屬原子在維持該金屬原子的結晶構造的狀態下被燒結而成之燒結合金，發熱構件，係藉由來自外部的振動而發生變形及摩擦的至少一種，因而產生熱，檢測元件，係藉由在交互被串聯連接之第1、第2層間連接構件所產生之電動勢，來檢測發熱構件與保護構件之間的熱通量，更具備：檢測處理手段(2)，依據在檢測元件產生之電動勢，進行有關振動之資訊的檢測處理。
本發明中，係將檢測元件的絕緣基材以熱可塑性樹脂來構成，故檢測元件具有柔軟性。因此，能使檢測元件變形成為和設置處的形狀相應之形狀來設置。故，按照本發明，不論設置處形狀為何，均可設置檢測元件。
此外，若受到外部施加振動，發熱構件會因振動而變形發熱，或是發熱構件會因摩擦而發熱。此時， 會存在下述關係，即，來自發熱構件的熱通量，會因應被施加之振動能量大小而增減。鑑此，本發明中，藉由檢測發熱構件的熱通量，並依據其檢測結果來進行檢測處理，便能獲得有關振動之資訊。
另外，本發明中，係使用下述熱通量感測器，即，形成第1、第2層間連接構件之金屬的至少其中一者，係為複數個金屬原子在維持該金屬原子的結晶構造的狀態下被燒結而成之燒結合金。如此一來，便能將在交互串聯連接之第1、第2層間連接構件產生之電動勢增大，可使熱通量感測器高靈敏度化。像這樣，本發明使用高靈敏度的熱通量感測器，故能利用熱通量感測器來獲得有關振動之資訊。
另，本欄及申請專利範圍中記載之各手段的括弧內的符號，係為與後述實施形態所記載之具體手段的對應關係示意例。
2‧‧‧控制部
10‧‧‧熱通量感測器
30‧‧‧橡膠(彈性構件)
100‧‧‧絕緣基材
101、102‧‧‧第1、第2導通孔
130、140‧‧‧第1、第2層間連接構件
[圖1]第1實施形態之振動檢測器的構成示意模型圖。
[圖2]圖1中的熱通量感測器俯視圖。
[圖3]沿圖2中III-III線的截面圖。
[圖4]沿圖2中IV-IV線的截面圖。
[圖5]熱通量感測器的製造工程示意截面圖。
[圖6]第1實施形態之控制部所執行的控制處理流程圖。
[圖7A]第2實施形態之靜止狀態的振動檢測部截面圖。
[圖7B]圖7A之振動檢測部的振動狀態示意截面圖。
[圖8A]第3實施形態之靜止狀態的振動檢測部截面圖。
[圖8B]圖8A之振動檢測部的振動狀態示意截面圖。
[圖9]其他實施形態之控制部所執行的控制處理流程圖。
[圖10]參考例之壓力檢測器的構成示意模型圖。
[圖11]參考例之濕度檢測器的構成示意模型圖。
以下依據圖面，說明本發明之實施形態。另，以下各實施形態彼此當中，針對互為同一或均等之部分，係標註同一符號來進行說明。
(第1實施形態)
如圖1所示，本實施形態之振動檢測器，具備振動檢測部1、控制部2。振動檢測部1，具備熱通量感測器10、配置於熱通量感測器10的背面10b側之固定台20、 設於熱通量感測器的表面10a側之橡膠30及錘40。
熱通量感測器10如圖2~圖4所示，係絕緣基材100、表面保護構件110、背面保護構件120被一體化，而在該一體化之物的內部，第1、第2層間連接構件130、140交互串聯連接。以下具體說明熱通量感測器10的構造。另，圖2中，為便於理解，省略圖示表面保護構件110。
絕緣基材100，在本實施形態中，係由以聚醚醚酮(PEEK)、聚醚醯亞胺(PEI)、液晶聚合物(LCP)為代表之平面矩形狀的熱可塑性樹脂膜所構成。又，貫穿厚度方向之複數個第1、第2導通孔101、102，係以相互交錯的方式形成為格子圖樣。
另，本實施形態之第1、第2導通孔101、102，係設計成從表面100a朝向背面100b直徑為一定之圓筒狀，但亦可設計成從表面100a朝向背面100b直徑漸小之推拔(taper)狀。此外，亦可設計成從背面100b朝向表面100a直徑漸小之推拔狀，或亦可設計成方筒狀。
又，在第1導通孔101配置有第1層間連接構件130，在第2導通孔102配置有第2層間連接構件140。也就是說，絕緣基材100中，第1、第2層間連接構件130、140係配置成相互交錯。
第1、第2層間連接構件130、140，係彼此由不同金屬所構成，以便發揮席貝克效應(Seebeck effect)。舉例來說，第1層間連接構件130，是由構成P 型的Bi-Sb-Te合金粉末，以維持燒結前的複數個金屬原子的結晶構造的方式被固態燒結而成之金屬化合物所構成。此外，第2層間連接構件140，是由構成N型的Bi-Te合金粉末，以維持燒結前的複數個金屬原子的結晶構造的方式被固態燒結而成之金屬化合物所構成。
另，圖2雖非截面圖，但為便於理解，係在第1、第2層間連接構件130、140繪製陰影線。
在絕緣基材100的表面100a，係配置有表面保護構件110，其由以聚醚醚酮(PEEK)、聚醚醯亞胺(PEI)、液晶聚合物(LCP)等為代表之平面矩形狀的熱可塑性樹脂膜所構成。該表面保護構件110，係設計成與絕緣基材100的平面形狀為相同大小，在與絕緣基材100相向之一面110a側，由銅箔等被圖樣佈局(patterning)而成之複數個表面圖樣111，係形成為彼此保持距離。又，各表面圖樣111分別與第1、第2層間連接構件130、140適當地電性連接。
具體而言，如圖3所示，當將鄰接的1個第1層間連接構件130及1個第2層間連接構件140訂為組150時，各組150的第1、第2層間連接構件130、140係與相同的表面圖樣111連接。也就是說，各組150的第1、第2層間連接構件130、140係透過表面圖樣111而電性連接。另，本實施形態中，沿著絕緣基材100的長邊(圖3中紙面左右方向)而鄰接之1個第1層間連接構件130及1個第2層間連接構件140被訂為組150。
在絕緣基材100的背面100b，係配置有平面矩形狀的背面保護構件120，其由以聚醚醚酮(PEEK)、聚醚醯亞胺(PEI)、液晶聚合物(LCP)等為代表之熱可塑性樹脂膜所構成。該背面保護構件120，於絕緣基材100長邊的長度係比絕緣基材100還長，而長邊的兩端部是以從絕緣基材100突出的方式配置於絕緣基材100的背面100b。
又，背面保護構件120，在與絕緣基材100相向之一面120a側，由銅箔等被圖樣佈局(patterning)而成之複數個背面圖樣121，係形成為彼此保持距離。又，各背面圖樣121分別與第1、第2層間連接構件130、140適當地電性連接。
具體而言，如圖3所示，於絕緣基材100的長邊鄰接之組150中，其中一方的組150的第1層間連接構件130與另一方的組150的第2層間連接構件140，係與相同的背面圖樣121連接。也就是說，橫跨組150，第1、第2層間連接構件130、140透過相同的表面圖樣121而電性連接。
此外，如圖4所示，絕緣基材100的外緣當中，沿著和長邊正交之方向(圖2中紙面上下方向)鄰接之第1、第2層間連接構件130、140，係與相同的背面圖樣121連接。詳言之，鄰接之第1、第2層間連接構件130、140係與相同的背面圖樣121連接，使得在絕緣基材100的長邊透過表面圖樣111及背面圖樣121而串聯連 接之物會折返。
此外，背面圖樣121當中，如上述般串聯連接之物的端部的部分，係如圖2及圖3所示，形成為從絕緣基材100露出。又，背面圖樣121當中從絕緣基材100露出的部分，係成為與控制部2連接之端子的部分而發揮功能。
以上為本實施形態中基本的熱通量感測器10之構成。又，這樣的熱通量感測器10，會因應從厚度方向通過熱通量感測器10之熱通量，而將感測器訊號(電動勢)輸出至控制部2。當熱通量變化，則在交互串聯連接之第1、第2層間連接構件130、140所產生之電動勢亦會變化。另，所謂熱通量感測器10的厚度方向，係指絕緣基材100、表面保護構件110、背面保護構件120的層積方向。此外，上述構成之熱通量感測器10當中，第1、第2層間連接構件130、140交互串聯連接的構造部分，係構成檢測熱通量之檢測元件。
在此，參照圖5說明上述熱通量感測器10之製造方法。
首先，如圖5(a)所示，備妥絕緣基材100，藉由鑽孔或雷射等形成複數個第1導通孔101。
接著，如圖5(b)所示，在各第1導通孔101填充第1導電性膏131。另，在第1導通孔101填充第1導電性膏131之方法(裝置)，可採用本申請人之日本特開2010-50356號公報所記載之方法(裝置)。
簡言之，是隔著吸附紙160而在未圖示之保持台上，以背面100b與吸附紙160相向的方式配置絕緣基材100。然後，一面使第1導電性膏131熔融，一面在第1導通孔101內填充第1導電性膏131。如此一來，第1導電性膏131的有機溶劑的大部分會被吸附紙160吸附，合金粉末便會密接配置於第1導通孔101中。
另，吸附紙160凡為能夠吸收第1導電性膏131的有機溶劑之材質者均可，可使用一般的上等紙(純化學紙漿紙)等。此外，第1導電性膏131，可使用金屬原子維持規定結晶構造之Bi-Sb-Te合金粉末加上熔點為43℃之石蠟(paraffin)等有機溶劑並予以膏化而成者。因此，在填充第1導電性膏131時，係在絕緣基材100的表面100a被加熱至約43℃的狀態下進行。
接著，如圖5(c)所示，於絕緣基材100藉由鑽孔或雷射等形成複數個第2導通孔102。該第2導通孔102如上述般，係成為與第1導通孔101相互交錯，形成為與第1導通孔101共同構成格子圖樣。
接著，如圖5(d)所示，在各第2導通孔102填充第2導電性膏141。另，該工程可與上述圖5(b)以同樣的工程來進行。
也就是說，再次隔著吸附紙160而在未圖示之保持台上，以背面100b與吸附紙160相向的方式配置絕緣基材100後，於第2導通孔102內填充第2導電性膏141。如此一來，第2導電性膏141的有機溶劑的大部分 會被吸附紙160吸附，合金粉末便會密接配置於第2導通孔102中。
此外，第2導電性膏141，可使用與構成第1導電性膏131的金屬原子不同之金屬原子維持規定結晶構造之Bi-Te合金粉末加上熔點為常溫之萜(terpene)等有機溶劑並予以膏化而成者。也就是說，構成第2導電性膏141的有機溶劑，係使用熔點比構成第1導電性膏131的有機溶劑還低之物。又，在填充第2導電性膏141時，係在絕緣基材100的表面100a保持在常溫的狀態下進行。換言之，是在第1導電性膏131所含的有機溶劑呈固化之狀態下，進行第2導電性膏141之填充。如此一來，會抑制第2導電性膏141混入至第1導通孔101。
另，所謂第1導電性膏131所含的有機溶劑呈固化之狀態，係指在上述圖5(b)工程中，未被吸附紙160吸附而殘留於第1導通孔101之有機溶劑。
又，在不同於上述各工程之另工程中，如圖5(e)及圖5(f)所示，在表面保護構件110及背面保護構件120當中與絕緣基材100相向的一面110a、120a上形成銅箔等。然後，將該銅箔適當做圖樣佈局，如此一來便備妥形成有彼此保持距離的複數個表面圖樣111之表面保護構件110、及形成有彼此保持距離的複數個背面圖樣121之背面保護構件120。
其後，如圖5(g)所示，依序層積背面保護構件120、絕緣基材100、表面保護構件110而構成層積 體170。
另，本實施形態中，背面保護構件120係設計成長邊的長度比絕緣基材100還長。又，背面保護構件120是以長邊的兩端部從絕緣基材100突出的方式來配置。
接下來，如圖5(h)所示，將該層積體170配置於未圖示之一對加壓板之間，從層積方向的上下兩面於真空狀態下一面加熱一面加壓，藉此將層積體170一體化。具體而言，第1、第2導電性膏131、141會被固態燒結而形成第1、第2層間連接構件130、140，且一面加熱一面加壓將層積體170一體化，使得第1、第2層間連接構件130、140與表面圖樣111及背面圖樣121連接。
另，雖未特別限定，但將層積體170一體化時，亦可在層積體170與加壓板之間配置岩棉(rock wool)紙等緩衝材。依以上方式，便製造出上述熱通量感測器10。
圖1所示之振動檢測部1中的固定台20，係為固定熱通量感測器10之固定構件，其透過黏著劑50與熱通量感測器10的背面10b接合。固定台20的表面為平面形狀。因此，熱通量感測器10的背面10b及表面10a亦呈平面形狀。
橡膠30為彈性變形之彈性構件，其藉由黏著劑等與熱通量感測器10的表面10a接合。橡膠30的材質，可舉出腈橡膠(nitrile rubber)、丙烯酸橡膠 (acrylic rubber)、矽橡膠(silicone rubber)、胺甲酸乙酯橡膠(urethane rubber)等。錘40係為受到外部施加振動而會振動之振動構件，其藉由黏著劑等與橡膠30的表面接合。
控制部2係為檢測處理手段，依據熱通量感測器10的檢測結果，進行有關振動之資訊的檢測處理。控制部2例如為藉由微電腦、作為記憶手段之記憶體、其周邊電路所構成之電子控制裝置，其遵照事先設定好的程式進行規定之演算處理，而控制未圖示之顯示部的作動。
在此，說明本實施形態之振動檢測器所做的，有關振動之資訊的檢測。
對於振動檢測部1，若如圖1中的箭頭般，從外部施加和熱通量感測器10的面方向平行之振動，則熱通量感測器10的表面10a側的錘40會振動，且橡膠30及表面保護構件110亦會振動。此時，橡膠30及表面保護構件110會因振動而變形，並藉由變形而發熱。也就是說，橡膠30及表面保護構件110，會受到外部施加振動而變形，且將變形能量變換成熱能量而放出熱。是故，本實施形態中，橡膠30及表面保護構件110係構成發熱構件，其因來自外部的振動而發生變形，藉此產生熱。另一方面，熱通量感測器10的背面10b側的固定台20不會振動，故不發熱，或是其振動會受到抑制，故發熱受到抑制。
因此，若對於振動檢測部1從外部施加振 動，則與施加振動前相比，熱通量感測器10的表面10a側的橡膠30及表面保護構件110、與熱通量感測器10的背面10b側的固定台20之間的溫度差會變化。也就是說，當從振動非施加狀態變化為振動施加狀態，則在從橡膠30及表面保護構件110朝向固定台20之方向，熱通量會發生變化。此時，會存在下述關係，即，來自橡膠30及表面保護構件110的熱通量，會因應被施加之振動能量大小而增減。是故，只要檢測來自橡膠30及表面保護構件110的熱通量，便能依據該檢測出之熱通量、及振動能量與熱通量之關係，來算出振動能量。
鑑此，控制部2係執行圖6所示之控制處理，以作為有關振動之資訊的檢測處理。該控制處理，是在振動檢測器的電源開關開啟時執行，而以規定之時間間隔反覆執行。另，圖6中的各控制步驟，係構成控制部2所具有之各種功能實現手段。
首先，步驟S1中，讀入從熱通量感測器10輸入之感測器訊號。如此一來，便讀入在熱通量感測器10產生之電動勢(電壓值)。
接著，步驟S2中，判定電動勢V是否比閾值Vth還大。這是為了區別熱通量感測器10因設置環境的溫度變化等而產生之微小電動勢(雜訊)、及因振動而產生之電動勢。閾值Vth係設定成能夠區別雜訊和因振動而產生之電動勢。因此，當對於振動檢測部1施加振動的情形下，在熱通量感測器10產生之電動勢V會比閾值Vth 還高，故控制部2會做肯定判定(YES)，進入步驟S3。
步驟S3中，依據電動勢V，算出振動能量。此時，電動勢與振動能量之相關關係是事先藉由實驗而求得。藉由利用該相關關係，便能從電動勢V算出振動能量。
接下來，步驟S4中，將用來表示算出之振動能量的控制訊號，輸出至未圖示之顯示部。如此一來，振動能量便顯示於顯示部。
另一方面，當未對於振動檢測部1施加振動的情形下，在熱通量感測器10產生之電動勢會比閾值還低，故控制部2會於步驟2中做否定(NO)判定，不執行步驟S3、S4，而如圖6所示結束一連串控制流程。另，當步驟S2中做否定判定時，亦可將示意算出值為0之控制訊號輸出至顯示部。
像這樣，本實施形態之振動檢測器，當對於振動檢測部1輸入振動時，能將振動能量顯示於顯示部。
另，本實施形態中，是將橡膠30接合於熱通量感測器10的表面10a，而將錘40接合於橡膠30的表面，但亦可不接合。在此情形下，錘40藉由振動，會在錘40與橡膠30之間、或橡膠30與熱通量感測器10之間發生摩擦，而產生熱。是故，在此情形下，能夠將摩擦熱計入振動產生時的熱通量變化。在此情形下，橡膠30係構成發熱構件，其因來自外部的振動而發生變形及摩擦，藉此產生熱。
此外，本實施形態中，是在熱通量感測器10的表面10a側設置橡膠30及錘40，但亦可省略橡膠30及錘40。在此情形下，若從外部施加振動，則熱通量感測器10的表面保護構件110會振動，表面保護構件110會因振動而變形，並藉由變形而發熱。因此，同樣地在此情形下，當從振動非施加狀態變化成振動施加狀態，來自表面保護構件110的熱通量會發生變化，故能從熱通量感測器10的感測器訊號算出振動能量。在此情形下，表面保護構件110係構成發熱構件，其因來自外部的振動而發生變形，藉此產生熱。
如以上說明般，本實施形態中，是將熱通量感測器10的絕緣基材100、表面保護構件110及背面保護構件120以熱可塑性樹脂來構成，故熱通量感測器10具有柔軟性。因此，能使熱通量感測器10變形成為和設置處的形狀相應之形狀來設置。另，本實施形態中，固定台20的表面雖為平面形狀，但即使固定台20的表面為凹凸面形狀，仍能使熱通量感測器10變形成為和其凹凸面形狀相應之形狀來設置。
此外，本實施形態之熱通量感測器10，是在由熱可塑性樹脂所構成之絕緣基材100形成第1、第2導通孔101、102，並在第1、第2導通孔101、102內配置第1、第2層間連接構件130、140來構成熱通量感測器10。因此，藉由適當變更第1、第2導通孔101、102的數量或直徑、間隔等，可使第1、第2層間連接構件 130、140高密度化。如此一來，能夠增大電動勢，可使熱通量感測器10高靈敏度化。
又，本實施形態之熱通量感測器10，係使用以維持燒結前的結晶構造的方式被固態燒結而成之金屬化合物(Bi-Sb-Te合金、Bi-Te合金)，來作為第1、第2層間連接構件130、140。也就是說，形成第1、第2層間連接構件130、140之金屬，係為複數個金屬原子在維持該金屬原子的結晶構造的狀態下被燒結而成之燒結合金。如此一來，便能將在交互串聯連接之第1、第2層間連接構件130、140產生之電動勢增大，可使熱通量感測器10高靈敏度化。
像這樣，本實施形態中係使用高靈敏度之熱通量感測器10，故能檢測到構件被施加振動時所產生之熱通量，而可依此檢測結果獲得有關振動之資訊。
(第2實施形態)
第1實施形態中，是將熱通量感測器10裝配於平面，而本實施形態中則將熱通量感測器10裝配於曲面。
如圖7A所示，本實施形態之振動檢測部1，熱通量感測器10的背面10b係透過黏著劑50與旋轉軸21的表面(曲面)接合。因此，熱通量感測器10係呈彎曲的形狀。熱通量感測器10係為與第1實施形態相同之物，其具有可撓性，故可像這樣裝配於曲面。另一方面，熱通量感測器10的表面10a與橡膠30接合，橡膠30的 表面則與彎曲的軸承41的內面接觸。另，橡膠30與軸承41並未接合。
然後，如圖7B所示，當軸承41朝沿著旋轉軸21圓周方向之方向(圖中箭頭方向)振動，則如同第1實施形態般，橡膠30及表面保護構件110會變形，且在橡膠30與軸承41之間會產生摩擦而發熱。因此，當從未被施加振動之非施加狀態變化為被施加振動之施加狀態，則在從橡膠30及表面保護構件110朝向旋轉軸21之方向，熱通量會發生變化。
是故，本實施形態中，亦如同第1實施形態般，藉由熱通量感測器10檢測出當對振動檢測部1施加振動時來自橡膠30及表面保護構件110的熱通量，並藉由控制部2，依據熱通量感測器10的感測器訊號而算出振動能量，藉此便能檢測振動能量。
(第3實施形態)
第1、第2實施形態中，振動檢測部1係檢測沿著熱通量感測器10面方向之方向的振動，而本實施形態中，振動檢測部1係檢測垂直於熱通量感測器10面方向之方向的振動。
如圖8A所示，本實施形態之振動檢測部1，其構造為具備：熱通量感測器10、及支撐熱通量感測器10面方向一端之支撐體22、及設於熱通量感測器10面方向一端的相反側之另一端之錘42。熱通量感測器10的構 造與第1實施形態相同。
如圖8B所示，當支撐體22朝垂直於熱通量感測器10面方向之方向(圖中箭頭方向)振動，則熱通量感測器10會和錘42一起振動，而變形使得熱通量感測器10的表面10a及背面10b的其中一方成為凸面、另一方成為凹面。此時，表面保護構件110及背面保護構件120當中，成為凹面側的一方會壓縮變形、成為凸面側的一方則會拉伸變形。由於壓縮變形側會發熱，故表面保護構件110與背面保護構件120之間會產生溫度差。也就是說，在表面保護構件110與背面保護構件120之間，會產生從凹面側的一方朝向凸面側的另一方之熱通量。另，每當凸面側與凹面側交換，熱通量的方向便會更替。因此，本實施形態中，表面保護構件110及背面保護構件120的其中一方，係構成為配置於檢測元件一方之面側之發熱構件，而表面保護構件110及背面保護構件120的另一方，則構成為配置於檢測元件另一方之面側之保護構件。
是故，依照本實施形態，亦如同第1實施形態般，能夠算出振動能量。
另，本實施形態中，雖在熱通量感測器10設置錘42，但若熱通量感測器10可藉由支撐體22的振動而振動，則亦可省略錘42。此外，本實施形態中，在熱通量感測器10的表面10a及背面10b，雖未設置支撐熱通量感測器10之支撐構件，但為了補強熱通量感測器10，亦可在表面10a及背面10b的至少其中一方設置支撐 構件。在此情形下，支撐構件若壓縮變形則會發熱，故支撐構件會構成發熱構件。舉例來說，當在熱通量感測器10的背面10b設置支撐構件的情形下，背面保護構件120及支撐構件，係構成配置於檢測元件一方之面側之發熱構件，而表面保護構件110則構成配置於檢測元件另一方之面側之保護構件。
(其他實施形態)
本發明並非限定於上述實施形態，如下述般，在申請專利範圍所記載之範圍內可適當變更。
(1)上述各實施形態中，於控制部2之檢測處理中，係檢測振動能量以作為有關振動之資訊，但亦可設計成檢測有無振動。在此情形下，控制部2係執行圖9所示之控制處理。該控制處理，相對於圖6所示之控制處理，省略了步驟S3。也就是說，控制部2，當在步驟S2中做肯定判定(YES)時會進入步驟S4，在步驟S4中將用來表示偵測到振動之控制訊號輸出至顯示部。如此一來，偵測到振動之情況便顯示於顯示部。
(2)上述各實施形態中，係說明了控制部2是依據在熱通量感測器10產生之電動勢(電壓值)來進行有關振動之資訊的檢測處理，但亦可替換掉電壓值，而依據電流值來進行檢測處理。總之，控制部2能夠依據在熱通量感測器10產生之電動勢來做檢測處理。
(3)上述各實施形態中，形成第1、第2層 間連接構件130、140之金屬係分別為Bi-Sb-Te合金、Bi-Te合金，但亦可為其他合金。
此外，上述各實施形態中，形成第1、第2層間連接構件130、140之金屬的雙方係為固相燒結而成之燒結合金，但只要至少一方為固相燒結而成之燒結合金即可。如此一來，相較於形成第1、第2層間連接構件130、140之金屬的雙方為固態燒結而成之燒結合金的情形，能夠增大電動勢，可使熱通量感測器10高靈敏度化。
(4)第1、第2實施形態中，係使用橡膠30來作為發熱構件，但亦可替換掉橡膠30，而使用熱可塑性樹脂或熱硬化性樹脂。作為熱可塑性樹脂，可舉出聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate；PET)樹脂、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylene naphthalate；PEN)樹脂、聚苯硫醚(polyphenylene sulfide；PPS)樹脂、聚苯醚(polyphenylene ether；PPE)樹脂、PEEK、PEI、LCP等。作為熱硬化性樹脂，可舉出環氧樹脂、酚樹脂、聚醯亞胺樹脂等。
(5)上述各實施形態並非彼此無關，除了顯然不可組合之情形外，均可適當組合。此外，上述各實施形態中，構成實施形態之要素，除了特別明言有必要之情形及原理上顯然認有必要之情形等外，當然均未必為必要。
(參考例1)
本參考例中，係說明使用了熱通量感測器之加速度檢測器。
也就是說，本參考例係有關一種加速度檢測器，其特徵為，具備：檢測元件，係在由熱可塑性樹脂所構成的絕緣基材上形成有貫穿厚度方向之複數個第1、第2導通孔，且在前述第1、第2導通孔中填埋有彼此以不同金屬所形成之第1、第2層間連接構件，而具有前述第1、第2層間連接構件交互被串聯連接之構造；發熱構件，配置於前述檢測元件的一方之面側；及保護構件，配置於前述檢測元件的另一方之面側；形成前述第1、第2層間連接構件之前述金屬的至少一者，係為複數個金屬原子在維持該金屬原子的結晶構造的狀態下被燒結而成之燒結合金，前述發熱構件，係藉由被施加加速度而發生變形及摩擦的至少一種，因而產生熱，前述檢測元件，係藉由在交互被串聯連接之前述第1、第2層間連接構件所產生之電動勢，來檢測前述發熱構件與前述保護構件之間的熱通量，更具備：檢測處理手段，依據在前述檢測元件產生之電動勢，進行有關加速度之資訊的檢測處理。
加速度檢測器的構成，例如能夠和第1實施形態說明之圖1之振動檢測器採用相同構成。在此情形 下，加速度檢測器如圖1所示，具備振動檢測部1、控制部2。振動檢測部1、控制部2，分別和第1實施形態之振動檢測部1、控制部2為相同構成。
控制部2係為檢測處理手段，依據熱通量感測器10的檢測結果，進行有關加速度之資訊的檢測處理。舉例來說，控制部2係利用熱通量感測器10的感測器訊號(電動勢)、及電動勢與加速度之相關關係，來進行算出加速度之處理，藉此檢測加速度。具體的檢測處理，和第1實施形態說明之圖6之控制處理相同。惟在圖6之控制處理之說明中，將振動替換為加速度。舉例來說，將圖6中步驟S3的算出振動能量改為算出加速度。
若對錘40施加圖1中箭頭的一個方向的加速度，則錘40會變位，因而橡膠30及表面保護構件110會變形，並藉由變形而發熱。因此，若對於振動檢測部1從外部施加加速度，則與施加加速度前相比，熱通量感測器10的表面10a側的橡膠30及表面保護構件110、與熱通量感測器10的背面10b側的固定台20之間的溫度差會變化。也就是說，在從橡膠30及表面保護構件110朝向固定台20之方向，熱通量會發生變化。此時，會存在下述關係，即，來自橡膠30及表面保護構件110的熱通量，會因應被施加之加速度大小而增減。
鑑此，藉由熱通量感測器10，來檢測當對於錘40施加加速度時來自橡膠30及表面保護構件110的熱通量。然後，藉由控制部2，依據熱通量感測器10的檢 測結果，算出加速度。此時，感測器訊號(電動勢)與加速度之相關關係係預先以實驗求得，藉由利用該相關關係，便能從感測器訊號檢測出加速度。
另，加速度檢測器的構成，即使和第2、第3實施形態及其他實施形態說明之振動檢測器採用相同構成的情形下，基於和上述說明相同之理由，仍能檢測加速度。
像這樣，將加速度檢測器之構成，設計成為具備：發熱構件，藉由被施加加速度而發生變形及摩擦的至少一種，因而產生熱；及檢測元件，檢測來自該發熱構件之熱通量；及檢測處理手段，依據該檢測元件之檢測結果，進行有關加速度之資訊的檢測處理；之構成，如此一來，便能檢測有無加速度或其大小等有關加速度之資訊。
此外，按照這樣的加速度檢測器，能夠和上述振動檢測器之發明所欲解決之問題解決同樣之問題。此外，本實施形態中，如同第1實施形態般，係使用高靈敏度之熱通量感測器10，故能檢測到構件被施加加速度時所產生之熱通量，而可依此檢測結果獲得有關加速度之資訊。
(參考例2)
本參考例中，係說明使用了熱通量感測器之壓力檢測器。
也就是說，本參考例係有關一種壓力檢測 器，其特徵為，具備：檢測元件，係在由熱可塑性樹脂所構成的絕緣基材上形成有貫穿厚度方向之複數個第1、第2導通孔，且在前述第1、第2導通孔中填埋有彼此以不同金屬所形成之第1、第2層間連接構件，而具有前述第1、第2層間連接構件交互被串聯連接之構造；發熱構件，配置於前述檢測元件的一方之面側；及保護構件，配置於前述檢測元件的另一方之面側；形成前述第1、第2層間連接構件之前述金屬的至少一者，係為複數個金屬原子在維持該金屬原子的結晶構造的狀態下被燒結而成之燒結合金，前述發熱構件，係藉由被施加壓力而發生變形，因而產生熱，前述檢測元件，係藉由在交互被串聯連接之前述第1、第2層間連接構件所產生之電動勢，來檢測前述發熱構件與前述保護構件之間的熱通量，更具備：檢測處理手段，依據在前述檢測元件產生之電動勢，進行有關壓力之資訊的檢測處理。
如圖10(a)所示，該壓力檢測器，具備熱通量感測器10、控制部2。
熱通量感測器10，和第1實施形態之熱通量感測器10為相同構成，如圖2~圖4所示，係絕緣基材100、表面保護構件110、背面保護構件120被一體化，而在該一體化之物的內部，第1、第2層間連接構件 130、140交互串聯連接。熱通量感測器10當中，第1、第2層間連接構件130、140交互串聯連接的構造部分，係構成檢測元件，以檢測來自表面保護構件110或背面保護構件120之熱通量。
熱通量感測器10係設於框體23的內部，將框體23的內部區隔成第1空間R1與第2空間R2。
控制部2係為檢測處理手段，依據熱通量感測器10的檢測結果，進行有關壓力之資訊的檢測處理。控制部2和第1實施形態之控制部2為相同構成。舉例來說，控制部2係利用熱通量感測器10的感測器訊號(電動勢)、及電動勢與壓力差之相關關係，來進行算出壓力差之算出處理，藉此檢測第1空間R1的壓力與第2空間R2的壓力之差。具體的檢測處理，和第1實施形態說明之圖6之控制處理相同。惟在圖6之控制處理之說明中，將振動替換為壓力差。舉例來說，將圖6中步驟S3的算出振動能量改為算出壓力差。
如圖10(b)所示，當第1空間R1與第2空間R2之間產生壓力差，則會變形使得熱通量感測器10的表面10a及背面10b的其中一方成為凸面、另一方成為凹面。舉例來說，當第1空間R1的壓力P1比第2空間R2的壓力P2還大時，表面10a成為凹面、背面10b成為凸面。因此，如同第3實施形態般，在表面保護構件110與背面保護構件120之間，會產生從凹面側的一方朝向凸面側的另一方之熱通量。因此，本參考例中，表面保護構件 110及背面保護構件120的其中一方，係構成為配置於檢測元件一方之面側之發熱構件，而表面保護構件110及背面保護構件120的另一方，則構成為配置於檢測元件另一方之面側之保護構件。
此時，因應壓力差大小，熱通量會增減。鑑此，依據熱通量感測器10的檢測結果來進行檢測處理，便能獲得有關壓力之資訊。另，作為有關壓力之資訊，亦可將第1、第2空間R1、R2其中一方的壓力訂為基準壓，藉此由壓力差檢測出第1、第2空間R1、R2另一方的壓力(絕對值)。
像這樣，將壓力檢測器之構成，設計成為具備：發熱構件，藉由被施加壓力而發生變形，因而產生熱；及檢測元件，檢測來自該發熱構件之熱通量；及檢測處理手段，依據該檢測元件之檢測結果，進行有關壓力之資訊的檢測處理；之構成，如此一來，便能檢測壓力差或絕對壓等有關壓力之資訊。
另，圖例中是藉由熱通量感測器10本身來將框體23的內部區隔成第1空間R1與第2空間R2，但亦可在將框體23內部區隔成第1空間R1與第2空間R2之分隔構件的表面上裝配熱通量感測器10。在此情形下，分隔構件若因壓力而變形則會發熱，故分隔構件亦會構成發熱構件。舉例來說，當在熱通量感測器10的背面10b配置有分隔構件的情形下，背面保護構件120及分隔構件，係構成配置於檢測元件一方之面側之發熱構件，而表 面保護構件110則構成配置於檢測元件另一方之面側之保護構件。
本參考例中，如同第1實施形態般，係使用高靈敏度之熱通量感測器10，故能檢測到構件被施加壓力時所產生之熱通量，而可依此檢測結果獲得有關壓力之資訊。此外，按照這樣的壓力檢測器，能夠和上述振動檢測器之發明所欲解決之問題解決同樣之問題。
(參考例3)
本參考例中，說明使用了熱通量感測器之濕度檢測器。
也就是說，本參考例係有關一種濕度檢測器，其特徵為，具備：檢測元件，係在由熱可塑性樹脂所構成的絕緣基材上形成有貫穿厚度方向之複數個第1、第2導通孔，且在前述第1、第2導通孔中填埋有彼此以不同金屬所形成之第1、第2層間連接構件，而具有前述第1、第2層間連接構件交互被串聯連接之構造；吸水構件，配置於前述檢測元件的一方之面側；保護構件，配置於前述檢測元件的另一方之面側；形成前述第1、第2層間連接構件之前述金屬的至少一者，係為複數個金屬原子在維持該金屬原子的結晶構造的狀態下被燒結而成之燒結合金，前述吸水構件係吸水，且隨前述吸水構件所設置之環 境的濕度而有相應量的水蒸發，因而溫度降低，前述檢測元件，係藉由在交互被串聯連接之前述第1、第2層間連接構件所產生之電動勢，來檢測前述吸水構件與前述保護構件之間的熱通量，更具備：檢測處理手段，依據在前述檢測元件產生之電動勢，進行有關濕度之資訊的檢測處理。
如圖11所示，該濕度檢測器具備：熱通量感測器10、控制部2、設於熱通量感測器10的表面10a之吸水層60、設於熱通量感測器10的背面10b之撥水層70、及容納被吸水層吸收的水之容器80。
熱通量感測器10，係檢測從撥水層70朝向吸水層60之熱通量。熱通量感測器10，和第1實施形態之熱流束感測器10為相同構成，如圖2~圖4所示，係絕緣基材100、表面保護構件110、背面保護構件120被一體化，而在該一體化之物的內部，第1、第2層間連接構件130、140交互串聯連接。熱通量感測器10當中，第1、第2層間連接構件130、140交互串聯連接的構造部分，係構成檢測元件，以檢測吸水層60與背面保護構件120之間的熱通量。
吸水層60係為由吸收容器80內部的水之吸水構件所構成之層，例如由聚酯纖維所構成。另一方面，撥水層70係為不吸收水之層，例如由氟樹脂所構成。熱通量感測器10的一部分配置於容器80的內部，而吸水層60可吸收容器80內部的水。
控制部2係為檢測處理手段，依據熱通量感測器10的檢測結果，進行有關濕度之資訊的檢測處理。控制部2和第1實施形態之控制部2為相同構成。舉例來說，控制部2係利用熱通量感測器10的感測器訊號(電動勢)、及電動勢與蒸發量之相關關係來算出蒸發量，又依蒸發量的變化來進行算出濕度之處理等，藉此檢測濕度。具體的檢測處理，和第1實施形態說明之圖6之控制處理相同。惟在圖6之控制處理之說明中，將振動替換為濕度。舉例來說，將圖6中步驟S3的算出振動能量改為算出濕度。
此處，吸水層60內部的水，會因應吸水層60周圍環境的濕度而氣化。此時，吸水層60的溫度會因氣化熱而降低。另一方面，由於撥水層70中不含水，故不會發生這樣的現象。因此，撥水層70與吸水層60之間會產生溫度差，而會產生從撥水層70朝向吸水層60之熱通量。此時，當環境濕度變化，則吸水層60中的水的蒸發量會變化，故從撥水層70朝向吸水層60之熱通量亦會變化。鑑此，藉由檢測從撥水層70朝向吸水層60之熱通量，便能依據檢測出的熱通量來檢測濕度。
另，本參考例中雖設置撥水層70，但亦可省略撥水層。在此情形下，當吸水層60內部的水氣化時，會產生從背面保護構件120朝向吸水層60之熱通量。此外，本例中雖使用容器80，但只要能對吸水層60供給水，則亦可省略容器80。對吸水層60供給水之手段，例 如可舉出利用帕耳帖(Peltier)元件將空氣冷卻，而使空氣中的水分結露之手段。
像這樣，將濕度檢測器之構成，設計成為具備：吸水層，係吸水，且隨環境的濕度而有相應量的水蒸發；及檢測元件，檢測朝向該吸水構件之熱通量；及檢測處理手段，依據該檢測元件之檢測結果，進行有關濕度之資訊的檢測處理；之構成，如此一來便能檢測有關濕度之資訊。
本參考例中，如同第1實施形態般，係使用高靈敏度之熱通量感測器10，故能檢測到吸水層60內部的水蒸發時所產生之熱通量，而可依此檢測結果獲得有關濕度之資訊。此外，按照這樣的濕度檢測器，能夠和上述振動檢測器之發明所欲解決之問題解決同樣之問題。
10‧‧‧熱通量感測器
100‧‧‧絕緣基材
100a‧‧‧表面
100b‧‧‧背面
101、102‧‧‧第1、第2導通孔
110‧‧‧發熱構件
110a‧‧‧與絕緣基材100相向之一面
111‧‧‧表面圖樣
120‧‧‧保護構件
120a‧‧‧與絕緣基材100相向之一面
121‧‧‧背面圖樣
130、140‧‧‧第1、第2層間連接構件
150‧‧‧組

Claims (3)

  1. 一種振動檢測器，其特徵為，具備：檢測元件，係在由熱可塑性樹脂所構成的絕緣基材(100)上形成有往厚度方向貫穿之複數個第1、第2導通孔(101、102)，且在前述第1、第2導通孔中填埋有彼此以不同金屬所形成之第1、第2層間連接構件(130、140)，而具有前述第1、第2層間連接構件交互被串聯連接之構造；發熱構件(30、110)，配置於前述檢測元件的一方之面側；及保護構件(120)，配置於前述檢測元件的另一方之面側；形成前述第1、第2層間連接構件之前述金屬的至少一者，係複數個金屬原子在維持該金屬原子的結晶構造的狀態下被燒結而成之燒結合金，前述發熱構件，係藉由來自外部的振動而發生變形及摩擦的至少一種，因而產生熱，前述檢測元件，係藉由在交互被串聯連接之前述第1、第2層間連接構件所產生之電動勢，來檢測前述發熱構件與前述保護構件之間的熱通量，且更具備：檢測處理手段(2)，依據在前述檢測元件產生之電動勢，進行有關振動之資訊的檢測處理。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之振動檢測器，其中， 具備：表面保護構件(110)，由熱可塑性樹脂所構成，配置於前述絕緣基材的表面(100a)，且形成有表面圖樣(111)；及背面保護構件(120)，由熱可塑性樹脂所構成，配置於和前述絕緣基材的前述表面相反對側之背面(100b)，且形成有背面圖樣(121)；前述背面保護構件、前述檢測元件、前述表面保護構件係一體化，前述表面保護構件(110)與前述背面保護構件(120)的其中一方構成前述發熱構件，前述表面保護構件(110)與前述背面保護構件(120)的另一方構成前述保護構件。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之振動檢測器，其中，具備：表面保護構件(110)，由熱可塑性樹脂所構成，配置於前述絕緣基材的表面(100a)，且形成有表面圖樣(111)；及背面保護構件(120)，由熱可塑性樹脂所構成，配置於和前述絕緣基材的前述表面相反對側之背面(100b)，且形成有背面圖樣(121)；前述背面保護構件、前述檢測元件、前述表面保護構件係一體化，且更具備：彈性構件(30)，配置於前述表面保護構件的表面， 前述彈性構件及前述表面保護構件構成前述發熱構件，前述背面保護構件構成前述保護構件。
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