WO2014050349A1 - 振動センサユニット - Google Patents

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WO2014050349A1
WO2014050349A1 PCT/JP2013/072005 JP2013072005W WO2014050349A1 WO 2014050349 A1 WO2014050349 A1 WO 2014050349A1 JP 2013072005 W JP2013072005 W JP 2013072005W WO 2014050349 A1 WO2014050349 A1 WO 2014050349A1
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housing
vibration sensor
sensor unit
antenna
insulator
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Application number
PCT/JP2013/072005
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French (fr)
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哲也 吉成
茂樹 篠田
佐々木　康弘
尚武 高橋
三上　伸弘
ひろみ 山本
翔平 木下
Original Assignee
日本電気株式会社
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Publication date
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    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H01Q1/2208—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems
    • H01Q1/2233—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles associated with components used in interrogation type services, i.e. in systems for information exchange between an interrogator/reader and a tag/transponder, e.g. in Radio Frequency Identification [RFID] systems used in consumption-meter devices, e.g. electricity, gas or water meters

Definitions

  • the present invention relates to a vibration sensor unit used for detecting leakage of pipes and diagnosing deterioration of structures such as buildings and bridges.
  • Diagnostic techniques using various sensors have been proposed and put into practical use. For example, for fluid leakage diagnosis due to deterioration or destruction of piping such as water pipes, a method of detecting vibrations transmitted through piping caused by fluid leakage with a vibration sensor unit is generally performed (Patent Documents 1 and 2). . Since piping is buried underground or installed in a high-rise building, the method of installing a vibration sensor unit for a long period of time and inspecting by wireless communication is more efficient than manual inspection. Increase.
  • vibration sensor units that have antennas for wireless communication.
  • the antenna of this type of vibration sensor unit is externally attached to the housing of the vibration sensor unit via a waterproof connector.
  • Patent Document 3 describes a rock fall / landslide fall detection device in which a sensor, a control circuit, a battery, a wireless device, an antenna, and the like are built in a resin casing.
  • Vibration sensor units need to be installed for a long period of time for inspection of fluid leaks in piping and deterioration of structures such as buildings and bridges. For this reason, the vibration sensor unit is required to have environmental durability that can be used for a long period of installation, in particular, waterproofness and robustness.
  • a general vibration sensor unit has a configuration in which an antenna is externally attached to a housing as described above. Therefore, when an external force is applied to the antenna, stress concentrates on the connector portion between the antenna and the housing, so that it is difficult to maintain the shape of the connector portion, and there is room for improvement in waterproofness and robustness.
  • the housing is made of resin. For this reason, it is difficult to detect minute vibrations because it is not only inferior in robustness due to its low rigidity compared to a metal housing, but also because the mechanical resistance is high and the attenuation of vibrations in the housing is large. It is. Further, since the moisture content of the resin is higher than that of the metal, it is difficult to maintain the waterproof property of the resin casing for a long period of time compared to the metal casing. *
  • An object of the present invention is to provide a vibration sensor unit excellent in waterproofness and robustness.
  • the present invention includes a metal housing having an opening, An insulator that closes the opening; An antenna disposed in a closed space surrounded by the insulator and the housing; A vibration sensor and a control unit disposed on the opposite side of the insulator with respect to the antenna in the enclosed space; A partition portion made of a conductor that partitions the first region where the antenna is disposed in the closed space and the second region where the vibration sensor and the control unit are disposed; A vibration sensor unit is provided.
  • the vibration sensor unit can be excellent in waterproofness and robustness.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the example of the relationship between the distance from an antenna to a partition part, and the absolute gain of an antenna.
  • FIG. 1 It is a schematic diagram of the vibration sensor unit which concerns on 6th Embodiment, Among these, (a) is front sectional drawing, (b) is a bottom view of the electromagnetic wave absorber provided in the partition part. It is a schematic diagram of the vibration sensor unit which concerns on 7th Embodiment, Among these, (a) is front sectional drawing, (b) is a bottom view of a partition part. It is the schematic diagram of the vibration sensor unit which concerns on 8th Embodiment, among these, (a) is front sectional drawing, (b) is the figure which looked at the vibration sensor unit in the arrow A direction of (a).
  • FIG. 1 It is a schematic diagram of the vibration sensor unit which concerns on 9th Embodiment, (a) is front sectional drawing, (b) is a top view among these. It is typical front sectional drawing of the vibration sensor unit which shows the example of the attachment structure of an insulator and a partition part. It is a typical front sectional view of the vibration sensor unit which shows other examples of the attachment structure of an insulator. It is a schematic diagram which shows the other example of the attachment structure of an antenna, Among these, (a) is front sectional drawing of a vibration sensor unit, (b) is a top view of an antenna.
  • FIG. 1 is a schematic front sectional view of a vibration sensor unit 100 according to the first embodiment.
  • the vibration sensor unit 100 includes a metal housing 10 in which an opening 11 is formed, an insulator 20 that closes the opening 11, an antenna 30, a partition portion 40 made of a conductor, and a vibration sensor 50. And a control unit 60.
  • the antenna 30 is disposed in the closed space 5 surrounded by the insulator 20 and the housing 10.
  • the vibration sensor 50 and the control unit 60 are disposed on the opposite side of the insulator 20 with respect to the antenna 30 in the closed space 5.
  • the partition portion 40 is disposed so as to partition the first region 5a in which the antenna 30 is disposed in the closed space 5 and the second region 5b in which the vibration sensor 50 and the control unit 60 are disposed.
  • the vibration sensor unit 100 includes a battery 80 disposed in the second region 5b.
  • the vibration sensor unit 100 is used for water leak detection in a water supply network, gas leak detection in a gas pipe, leak detection of various pipes in a chemical plant, and diagnosis of deterioration of structures such as buildings and bridges. Details will be described below.
  • the housing 10 is made of a corrosion-resistant metal or a metal that has been subjected to corrosion-resistant processing. More specifically, the casing 10 is configured by molding a corrosion-resistant conductive material such as aluminum or stainless steel by pressing or die casting. Further, after the housing 10 is molded, corrosion resistance processing such as anodizing, fluorine processing, or insert molding may be performed.
  • the insulator 20 is an insulating material that is highly permeable to radio waves output from the antenna 30.
  • Examples of the material of the insulator 20 include a resin such as epoxy, or a ceramic such as glass.
  • the insulator 20 functions as a radiation window that radiates radio waves output from the antenna 30 to the outside of the enclosed space 5.
  • the shape of the insulator 20 is, for example, a flat plate shape. However, the insulator 20 may have any other shape.
  • the insulator 20 is attached to the opening 11 of the housing 10 to close the opening 11, thereby forming a closed space 5 surrounded by the insulator 20 and the housing 10.
  • the closed space 5 is waterproofed from the outside.
  • the insulator 20 is fitted to the housing 10 and is brazed to the housing 10.
  • the insulator 20 may be attached to the housing 10 by screwing or the like via a waterproof packing (O-ring). By attaching the insulator 20 to the housing 10 in this manner, waterproofing of the joint portion between the insulator 20 and the housing 10 is achieved.
  • the vibration sensor unit 100 has a wireless circuit board 70 having a printed pattern, and the antenna 30 is arranged on the printed pattern of the wireless circuit board 70.
  • the wireless circuit board 70 is fixed to the surface of the insulator 20 on the closed space 5 side.
  • the partition 40 may be formed integrally with the housing 10, or the partition 40 formed separately from the housing 10 may be fixed to the housing 10.
  • the entire housing 10 may include a plate-like bottom portion 12 and may be integrally formed.
  • the bottom portion 12 is formed separately from a portion of the housing 10 excluding the bottom portion 12 (hereinafter referred to as a housing body). Later, it may be joined to the casing body by welding or adhesion.
  • the bottom 12 of the housing 10 is fixed to a surface to be installed such as a water pipe.
  • the vibration sensor unit 100 includes, for example, a fixing portion (not shown) (permanent magnet or the like) for attracting and fixing the bottom portion 12 to a water pipe or the like with a strong magnetic force.
  • the vibration sensor 50 is composed of, for example, a piezoelectric element.
  • the vibration sensor 50 is fixed to the bottom 12 by adhesion or the like.
  • the detection result of vibration by the vibration sensor 50 is output to the control unit 60.
  • the vibration sensor 50 converts mechanical vibration of the vibration sensor unit 100 into an alternating electrical signal and outputs the electrical signal to the control unit 60.
  • the control unit 60 has a sensor circuit and a power supply circuit.
  • the sensor circuit digitizes the magnitude of the vibration of the vibration sensor unit 100 based on the electric signal input from the vibration sensor 50, determines the state of vibration with a predetermined threshold, and the determination result is wirelessly transmitted.
  • the data is transmitted to an external device via the circuit board 70 and the antenna 30.
  • the power supply circuit supplies power supplied from the battery 80 to the wireless circuit board 70.
  • the antenna 30 is a known current antenna having strong directivity in the direction of the insulator 20 or in the direction of the inside of the housing 10 facing the insulator 20.
  • the antenna 30 is, for example, a ⁇ / 4 monopole antenna.
  • the antenna 30 is not limited to this example, and may be an antenna similar in directivity to the ⁇ / 4 monopole antenna, such as a meander dipole antenna, a dipole antenna, or a one-wavelength loop antenna.
  • the antenna 30 may be an antenna having a large directivity gain, such as a microstrip antenna. However, in this case, it is desirable to form the antenna 30 so that the main lobe faces the insulator 20.
  • the frequency of the radio wave output from the antenna 30 is desirably a 400 MHz band or a 900 MHz band for specific low power that can be used by a user without requiring a license.
  • the partition part 40 consists of a conductor (it is electrically conductive). It is preferable that the partition part 40 is metal. In this case, examples of the metal material constituting the partition 40 include silver, copper, or aluminum having high conductivity. In addition, the partition part 40 may be resin etc. which provided electroconductivity by surface processing. Further, if the housing 10 is conductive, the partition 40 may be made of the same material as the housing 10. Since partition 40 is made of a conductor, it functions as a reflector for radio waves of a desired frequency output from antenna 30. The partition part 40 is arranged so that the directivity of the radio wave reflected by the partition part 40 faces the direction of the insulator 20. The partition 40 is disposed at a predetermined distance d from the antenna 30. This distance d will be described later.
  • An example of the shape of the partition 40 is a flat plate shape.
  • the partition part 40 and the antenna 30 are arrange
  • the thickness of the partition portion 40 (vertical dimension in FIG. 1) is preferably 1/2 or more of the thickness of the housing 10.
  • the partition part 40 is opposed to the insulator 20 in parallel, for example.
  • the partition 40 is provided in the housing 10 so as to substantially close the cross section (planar cross section) of the housing 10 (for example, so as to close a region excluding a formation region of a through hole 40a described later). It is preferable that they are arranged.
  • the shape which forms what is called a corner reflector which has two reflective surfaces may be sufficient as the partition part 40 so that it may mention later.
  • the through-hole 40a which makes the 1st area
  • the control unit 60 and the radio circuit board 70 separated by the partition unit 40 are electrically connected to each other by the covered wire 7 or the like through the through hole 40a.
  • the covered wire 7 or the like is fixed to the through hole 40a, and the covered wire 7 or the like is vibrated. It is preferable to suppress.
  • the partition portion 40 made of a conductor is provided in the metal housing 10, the rigidity of the vibration sensor unit 100 can be increased. Therefore, the robustness of the vibration sensor unit 100 can be improved and the occurrence of unnecessary vibration in the vibration sensor unit 100 can be reduced. Furthermore, the presence of the partition portion 40 can enhance the waterproof performance of the second region 5b. Further, by attaching the insulator 20 functioning as a radiation window for outputting the radio wave output from the antenna 30 to the outside, the insulator 30 is built in the casing 10 with the insulator 20 as a lid. It becomes possible to do. In addition, since the insulator 20 closes the opening 11 of the housing 10, the closed space 5 surrounded by the insulator 20 and the housing 10 is formed.
  • the vibration sensor 50 can reliably detect minute vibrations. Therefore, it is possible to obtain a vibration sensor unit with high vibration detection accuracy and excellent long-term waterproofness and robustness against external impacts. For the same reason that minute vibrations can be reliably detected by the vibration sensor 50, when the vibration power generator is mounted on the vibration sensor unit 100, high electric conversion efficiency can be obtained, so that high power generation efficiency can be realized.
  • the partition part 40 made of a conductor also functions as an electromagnetic shield that electromagnetically shields the first region 5a and the second region 5b from each other.
  • the radio circuit board 70 is attached to the insulator 20 and the antenna 30 is provided on the radio circuit board 70, the radio wave output from the antenna 30 can be efficiently output to the outside through the insulator 20. it can.
  • the partition part 40 is formed in a flat plate shape, and by arranging the partition part 40 and the antenna 30 in parallel with each other, the radio wave output from the antenna 30 can be efficiently reflected by the partition part 40. .
  • FIG. 2 is a schematic front sectional view of a vibration sensor unit 200 according to the second embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic plan view of the vibration sensor unit 200.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of radiation directivity of the antenna 30 of the vibration sensor unit 200, in which (a) is a plan view and (b) is a side view.
  • the vibration sensor unit 200 according to the present embodiment is different from the vibration sensor unit 100 according to the first embodiment in the points described below, and is configured similarly to the vibration sensor unit 100 in other points. Yes.
  • the housing 10 is formed in, for example, a cylindrical shape (specifically, for example, a cylindrical shape).
  • the housing 10 has a flange-shaped flange portion 14 formed at the peripheral edge of the opening 11.
  • the insulator 20 is fastened to the flange portion 14 by bolts 9a and nuts 9b.
  • a waterproof packing (O-ring) 8 is interposed between the insulator 20 and the flange portion 14 so that the joint between the insulator 20 and the flange portion 14 is waterproofed.
  • the antenna 30 is an antenna having strong directivity in the direction of the insulator 20 and the direction inside the casing 10 facing the insulator 20 (upward and downward in FIG. 2).
  • FIG. 5 is a schematic front sectional view of a vibration sensor unit 300 according to the third embodiment.
  • the vibration sensor unit 300 according to the present embodiment is different from the vibration sensor unit 100 according to the first embodiment or the vibration sensor unit 200 according to the second embodiment in other points as described below.
  • the configuration is the same as that of the vibration sensor unit 100 or 200.
  • the closed space (internal space) 5 (the first region 5a and the second region 5b) of the housing 10 is filled with the resin 310.
  • the resin 310 for example, a two-component liquid epoxy resin (relative dielectric constant 7.2) that cures at a low temperature of about 100 ° C. is used.
  • the following effects can be obtained.
  • the distance d is shortened by the wavelength shortening effect as compared with the second embodiment, so that the vibration sensor unit 200 can be lowered in height. Since the housing 10 does not have a hollow structure, the rigidity of the housing 10 is also improved.
  • FIG. 6 is a schematic front sectional view of a vibration sensor unit 400 according to the fourth embodiment.
  • the vibration sensor unit 400 according to the present embodiment is different from the vibration sensor units 100, 200, and 300 according to the first to third embodiments in the points described below, and is otherwise the vibration sensor unit.
  • the configuration is the same as 100, 200, and 300.
  • the housing 10 includes a first housing 411 having the antenna 30 and the radio circuit board 70 therein, and a second housing 412 having the vibration sensor 50 and the control unit 60 inside. It is configured.
  • An opening 11 is formed in the first housing 411, and an insulator 20 is provided so as to close the opening 11.
  • the first area 5a that is the internal space of the first housing 411 is a sealed space.
  • the second region 5b which is the internal space of the second housing 412 is also a sealed space.
  • a battery 80 is also arranged in the second housing 412.
  • the first casing 411 and the second casing 412 are detachable from each other. Specifically, for example, a flange portion 411a is formed at the lower end of the first housing 411, and a flange portion 412a that abuts the flange portion 411a is formed at the upper end of the second housing 412. And the flange part 411a and the flange part 412a are fastened by the volt
  • the first housing 411 and the second housing 412 can be separated from each other by removing the bolt 9a that fastens the flange portion 411a and the flange portion 412a from the nut 9b.
  • the partition 40 is continuously formed with the first portion 41 formed continuously with the flange 411 a at the lower end of the first housing 411 and with the flange 412 a at the upper end of the second housing 412.
  • a second portion 42 formed.
  • the first portion 41 is located on the same plane as the flange portion 411a
  • the second portion 42 is located on the same plane as the flange portion 412a.
  • the first portion 41 and the second portion 42 are abutted against each other.
  • An external connection terminal 421 is provided on the lower surface of the first portion 41, and an external connection terminal 422 is provided on the upper surface of the second portion 42.
  • the external connection terminal 421 is electrically connected to the wireless circuit board 70 by the covered wire 7 or the like through the through hole 40 a formed in the first portion 41.
  • the external connection terminal 422 is electrically connected to the control unit 60 by the covered wire 7 or the like through the through hole 40a formed in the second portion 42. That is, the first housing 411 and the second housing 412 can be electrically connected to each other via the external connection terminals 421 and 422 formed in each.
  • the external connection terminal 421 and the external connection terminal 422 come into contact with each other, whereby the wireless circuit board 70 and the control unit 60 are mutually connected. Electrically connected.
  • Waterproof packing (O-ring) 8 is interposed between the flange portion 411a and the flange portion 412a and around the external connection terminals 421 and 422. Thereby, waterproofing of the external connection terminals 421 and 422, and hence the first region 5a and the second region 5b is achieved.
  • the housing 10 includes a first housing 411 having the antenna 30 and the radio circuit board 70 therein, and a second housing 412 having the vibration sensor 50 and the control unit 60 inside.
  • the first housing 411 The second housing 412 can be attached to and detached from each other. Therefore, it is possible to exchange only the second housing 412 while sharing the first housing 411. Therefore, for example, when the vibration sensor 50 or the control unit 60 fails, only the second housing 412 can be replaced. Further, for example, when a second housing 412 having a pyroelectric sensor is separately manufactured, the second housing 412 can be easily replaced. Further, by adopting a structure in which the battery 80 is arranged in the second housing 412, it is possible to replace only the second housing 412 when the battery 80 is exhausted.
  • FIG. 7 is a schematic front sectional view of a vibration sensor unit 500 according to the fifth embodiment.
  • the vibration sensor unit 500 according to the present embodiment is different from the vibration sensor units 100, 200, 300, and 400 according to the first to fourth embodiments described above in the points described below.
  • the sensor units 100, 200, 300, and 400 are configured in the same manner.
  • the partition 40 has a corner reflector shape.
  • the partition 40 has a first surface 45 that obliquely opposes the antenna 30 and a second surface 46 that obliquely opposes the antenna 30 and intersects the first surface 45.
  • the first surface 45 and the second surface 46 of the partition portion 40 are also opposed obliquely to the insulator 20.
  • the partition part 40 has a corner reflector shape, the directivity of the radio wave reflected by the partition part 40 in the direction of the insulator 20 is high. Therefore, the radiation efficiency of the radio wave from the vibration sensor unit 500 can be improved.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of the relationship between the distance d and the absolute gain of the antenna 30.
  • FIG. 8A shows the relationship when the reflecting surface of the partition portion 40 (surface facing the antenna 30 side) is a plane
  • FIG. 8B shows the reflecting surface of the partition portion 40 facing the antenna 30 side.
  • the relationship when the surface) has a corner reflector shape is shown.
  • the curve indicated by the solid line indicates the relationship when the angle ⁇ formed by the first surface 45 and the second surface 46 is 60 degrees
  • the curve indicated by the dotted line indicates that the angle ⁇ is 90 degrees.
  • the wavelength ⁇ is the wavelength of the fundamental resonance frequency output from the antenna 30.
  • the distance d is set to about 0.1 to 0.4 times the wavelength ⁇ , or about 0.6 to 0.9 times the wavelength ⁇ . It is preferable.
  • the distance d is preferably about 0.1 to 0.9 times the wavelength ⁇ .
  • FIG. 9A and 9B are schematic views of a vibration sensor unit 600 according to the sixth embodiment, in which FIG. 9A is a front cross-sectional view, and FIG. 9B is a diagram of a radio wave absorber 610 provided in the partition portion 40. It is a bottom view.
  • the vibration sensor unit 500 according to the present embodiment is different from the vibration sensor units 100, 200, 300, 400, and 500 according to the first to fifth embodiments in the points described below.
  • the vibration sensor units 100, 200, 300, and 400 are configured in the same manner.
  • a radio wave absorber 610 is formed on the surface of the partition 40 opposite to the surface facing the antenna 30. Thereby, it can suppress that the electromagnetic waves which generate
  • FIG. Examples of the material of the radio wave absorber 610 include magnetic materials such as ferrite.
  • the radio wave absorber 610 is, for example, in the form of a sheet.
  • the radio wave absorber 610 has a through hole 610a formed at a position facing the through hole 40a of the partition portion 40.
  • the controller 60 and the radio circuit board 70 are electrically connected to each other by the covered wire 7 or the like through the through hole 610a and the through hole 40a.
  • the same effects as those of the first to fifth embodiments can be obtained, and electromagnetic waves generated from the control unit 60 act on the radio circuit board 70 and the antenna 30. This can be suppressed.
  • FIG. 10A and 10B are schematic views of a vibration sensor unit 700 according to the seventh embodiment, in which FIG. 10A is a front sectional view and FIG. 10B is a bottom view of the partition portion 40.
  • the vibration sensor unit 700 according to the present embodiment is different from the vibration sensor units 100, 200, 300, 400, 500, and 600 according to the first to fifth embodiments in the points described below.
  • the vibration sensor units 100, 200, 300, 400, 500, and 600 are configured in the same manner.
  • a rib 710 is formed on the surface of the partition portion 40 opposite to the surface facing the antenna 30, and the partition portion 40 is reinforced by the rib 710.
  • the ribs 710 are preferably formed in, for example, a lattice shape extending vertically and horizontally. However, the rib 710 may be striped. The rib 710 may have other shapes.
  • the same effects as those of the first to fifth embodiments can be obtained, and the partition portion 40 is reinforced by the ribs 710.
  • the reinforcing effect can be improved. Therefore, the robustness of the vibration sensor unit 500 can be enhanced.
  • FIG. 11A and 11B are schematic views of a vibration sensor unit 800 according to the eighth embodiment, in which FIG. 11A is a front sectional view, and FIG. FIG.
  • the vibration sensor unit 800 is the vibration sensor unit 100, 200, 300, 400, 600, 700 according to the first to fourth, sixth, or seventh embodiment described above in the following points.
  • the vibration sensor units 100, 200, 300, 400, 600, and 700 are configured in the same manner.
  • the vibration sensor unit 800 is configured such that the bottom 12 (see FIGS. 1 and 2) of the housing 10 is attached to the installation target surface.
  • the insulator 20 is formed in a flat plate shape and is inclined with respect to the bottom surface of the housing 10. Although the inclination angle of the insulator 20 with respect to the bottom surface of the housing 10 is arbitrary, for example, it is preferably 45 degrees.
  • the housing 10 has, for example, a cylindrical shape, and the insulator 20 is also inclined with respect to the cylindrical axis.
  • the insulator 20 is fixed to the housing 10 by screwing bolts 9 a into the housing 10 through the insulator 20.
  • the waterproofing between the insulator 20 and the housing 10 is achieved by the waterproof packing 8 as in the above embodiments.
  • the partition 40 is disposed in parallel to the installation target surface on which the vibration sensor unit 800 is installed. Also in this embodiment, the radio circuit board 70 and the antenna 30 are fixed to the insulator 20. For this reason, the antenna 30 is disposed to be inclined (for example, inclined 45 degrees) with respect to the partition portion 40.
  • the vibration sensor unit 800 can be easily installed on the installation target surface in such a posture that the communication state of the wireless communication between the vibration sensor unit 800 and the external device is good.
  • the radio wave radiation efficiency from the vibration sensor unit 800 can be improved.
  • FIG. 12A and 12B are schematic views of a vibration sensor unit 900 according to the ninth embodiment, in which FIG. 12A is a front sectional view and FIG. 12B is a plan view.
  • the vibration sensor unit 900 according to the present embodiment is different from the vibration sensor unit 800 according to the eighth embodiment, and is configured in the same manner as the vibration sensor unit 800 in other points.
  • the housing 10 includes a first housing 411 having the antenna 30 and the radio circuit board 70 therein, and a second housing 412 having the vibration sensor 50 and the control unit 60 inside. It is configured.
  • An opening 11 is formed in the first housing 411, and an insulator 20 is provided so as to close the opening 11.
  • the insulator 20 is fixed to the casing 10 (first casing 411) with bolts 9a, as in the eighth embodiment.
  • the first area 5a that is the internal space of the first housing 411 is a sealed space.
  • the second region 5b which is the internal space of the second housing 412 is also a sealed space.
  • a flange portion 411 a and a first portion 41 are formed at the lower end of the first housing 411, and a flange portion 412 a that abuts the flange portion 411 a and a second portion that abuts the first portion 41 are formed in the second housing 412.
  • a portion 42 is formed.
  • the flange part 411a and the flange part 412a are fastened by the volt
  • the first housing 411 and the second housing 412 are integrated with each other.
  • a convex portion 41 a that protrudes downward is formed on the lower surface of the first portion 41, and a concave portion 42 a that is recessed downward is formed on the upper surface of the second portion 42.
  • the convex portion 41a is fitted into the concave portion 42a.
  • the vibration sensor unit 900 is configured such that the bottom surface of the second housing 412 (not shown: similar to the bottom surface of the bottom portion 12 shown in FIGS. 1 and 2) is attached to the installation target surface. Yes.
  • the insulator 20 is formed in a flat plate shape and is inclined with respect to the bottom surface of the second housing 412.
  • the first casing 411 and the second casing 412 are rotatable with respect to each other around a rotation axis 920 orthogonal to the bottom surface of the second casing 412.
  • the flange portion 411a of the first housing 411 has an arcuate shape extending along the circumferential direction of the flange portion 411a.
  • a guide hole 910 is formed through the front and back of the flange portion 411a.
  • the plurality of guide holes 910 are arranged along the same circumference.
  • the bolt 9a passes through the guide hole 910 and fastens the flange portion 411a and the flange portion 412a in cooperation with the nut 9b.
  • the first casing 411 is rotated around the rotation axis 920 relative to the second casing 412 while maintaining the first casing 411 and the second casing 412 connected to each other. Can do.
  • the bolt 9 a moves while being guided by the guide hole 910, and the first housing 411 rotates relative to the second housing 412 against friction with the waterproof packing 8.
  • the first housing 411 rotates with respect to the second housing 412 in a state where the convex portion 41a is fitted in the concave portion 42a.
  • the insulator 20 is disposed to be inclined with respect to the bottom surface of the housing 10 (the bottom surface of the second housing 412), and the first housing 411 and the second housing 412 are:
  • the second casing 412 can rotate around the rotation axis 920 orthogonal to the bottom surface. Therefore, the directivity of the radio wave of the antenna 30 radiated from the vibration sensor unit 900 can be easily changed by rotating the first casing 411 around the rotation axis 920 with respect to the second casing 412.
  • FIG. 13 is a schematic front cross-sectional view of a vibration sensor unit showing an example of an attachment structure of the insulator 20 and the partition 40 in each of the above embodiments.
  • a step 17 is formed on the inner surface of the housing 10, and the insulator 20 is fitted into the step 17 so that the insulator 20 is attached to the housing 10. Further, the insulator 20 may be bonded to the housing 10 via the brazing portion 15.
  • a step 18 is formed on the inner surface of the housing 10, and a partition 40 is fitted into the step 18, and the partition 40 is attached to the housing 10.
  • the partition part 40 may be adhere
  • FIG. 14 (a) and 14 (b) are schematic front sectional views of a vibration sensor unit showing another example of the mounting structure of the insulator 20 in each of the above-described embodiments.
  • the protrusion 20 a formed on the lower surface of the insulator 20 is fitted into the step 17 on the inner surface of the housing 10, and the insulator 20 is brazed to the housing 10. Also good.
  • the brazing part 15 can be formed on the upper surface of the housing 10.
  • the insulator 20 may be formed in a curved surface having a cross-sectional arc shape.
  • the insulator 20 may be brazed to the housing 10 or may be fastened to the housing 10 with a bolt 9a.
  • the metallized layer of the brazing part 15 is corrosion resistance.
  • the metallized layer tungsten, stainless steel (SUS316), or the like can be given.
  • FIG. 15 is a schematic view showing another example of the mounting structure of the antenna 30 in each of the above embodiments, in which (a) is a front sectional view of the vibration sensor unit, and (b) is a plan view of the antenna 30. .
  • the antenna 30 may be disposed apart from the insulator 20.
  • the wireless circuit board 70 is disposed in the housing 10 so as to be separated from the insulator 20, and the antenna 30 is provided on the wireless circuit board 70.
  • the clearance C between the antenna 30 and the housing 10 is not less than 0.15 ⁇ times the wavelength ⁇ . It is preferable.
  • Example 1 As an example, a vibration sensor unit 200 having the configuration shown in FIG. 2 was produced.
  • the radio circuit board 70 and the insulator 20 were attached to each other with a tape or the like, and arranged so that the component mounting surface of the radio circuit board 70 faced the partition 40. Further, a 75.6 mm ⁇ 1.0 mm linear ⁇ / 4 monopole antenna resonating at 955 MHz was formed on the wireless circuit board 70, and the RFIC and its peripheral circuits were installed on the wireless circuit board 70. At this time, the distance d is 1/5 wavelength.
  • a control unit 60 and a battery 80 mounted with a power supply circuit and MCU are arranged in the casing 10, and a vibration sensor 50 having an outer diameter of 15 mm and a thickness of 5 mm using piezoelectric ceramics is fixed to the bottom 12 of the casing 10. 12 was bonded to the housing body by welding, and the housing 10 was sealed. Further, the partition portion 40 is provided with a through hole 40a, and the wireless circuit board 70 and the control portion 60 are connected by a covered wire.

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

振動センサユニット
　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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