WO2014123144A1 - 振動検知装置 - Google Patents

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WO2014123144A1
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vibration
fixed
vibration detection
detection device
fixing member
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PCT/JP2014/052646
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Inventor
佐々木　康弘
尚武 高橋
純一郎 又賀
茂樹 篠田
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日本電気株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H11/00—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties
    • G01H11/06—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means
    • G01H11/08—Measuring mechanical vibrations or ultrasonic, sonic or infrasonic waves by detecting changes in electric or magnetic properties by electric means using piezoelectric devices
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/30—Piezoelectric or electrostrictive devices with mechanical input and electrical output, e.g. functioning as generators or sensors
    • H10N30/302—Sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01H—MEASUREMENT OF MECHANICAL VIBRATIONS OR ULTRASONIC, SONIC OR INFRASONIC WAVES
    • G01H1/00—Measuring characteristics of vibrations in solids by using direct conduction to the detector

Definitions

  • the present invention relates to a vibration detection device.
  • a leak detection is performed by installing a vibration detection device in a pipe such as water or gas and detecting vibration generated when the pipe leaks.
  • a piezoelectric body is used as a conversion unit that converts vibration into an electric signal.
  • a flat plate having a low manufacturing cost is often used.
  • the vibration detection device described in Patent Document 1 has a plate-like piezoelectric body as a fixed end and one end of the piezoelectric body as a free end. The piezoelectric body extends in the horizontal direction.
  • An object of the present invention is to provide a vibration detection device having high sensitivity to vibration and a small occupation area.
  • a piezoelectric body A vibration member extending in a first direction and having one surface of the piezoelectric body fixed to a surface extending in the first direction; A first fixing member fixed to one end of the vibration member; A second fixing member fixed to the other end of the vibration member; A first elastic member that is plate-shaped, elastically deformable in the thickness direction, has a larger area than the first fixing member, and the first fixing member is fixed to the first surface; A holding member for holding an edge of the first elastic member; A vibration detection device is provided.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the modification of FIG. It is sectional drawing which shows the structure of the vibration detection apparatus which concerns on 4th Embodiment. It is sectional drawing which shows the structure of the vibration detection apparatus which concerns on 5th Embodiment. It is sectional drawing which shows the structure of the vibration detection apparatus which concerns on 6th Embodiment. It is sectional drawing which shows the structure of the vibration detection apparatus which concerns on 7th Embodiment. It is sectional drawing which shows the structure of the vibration detection apparatus which concerns on 8th Embodiment. It is a disassembled perspective view of the principal part of the vibration detection apparatus shown in FIG.
  • FIG. 1 is a perspective view illustrating the configuration of the vibration detection device 10 according to the first embodiment from obliquely above.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the vibration detection device 10.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view of a main part of the vibration detection device 10.
  • the vibration detection apparatus 10 includes a piezoelectric body 110, a vibration member 120, a first fixing member 130, a second fixing member 140, a first elastic member 150, and a holding member 160.
  • the vibration member 120 extends in the first direction (vertical direction in the figure).
  • a piezoelectric body 110 is fixed to a surface of the vibration member 120 that extends in the first direction.
  • the first fixing member 130 is fixed to one end (the upper end in the figure) of the vibration member 120, and the second fixing member 140 is fixed to the other end (the lower end in the figure) of the vibration member 120.
  • the first elastic member 150 is plate-shaped, can be elastically deformed in the thickness direction, and has a larger area than the first fixing member 130 in plan view.
  • a first fixing member 130 is fixed to the first surface (the lower surface in the drawing) of the first elastic member 150.
  • the holding member 160 holds the edge of the first elastic member 150. Details will be described below.
  • the piezoelectric body 110 has a plate shape, and one surface of the piezoelectric body 110 is fixed to the vibration member 120. Electrode layers are formed on the front and back surfaces of the piezoelectric body 110, respectively. Among these, the electrode layer on the surface opposite to the vibration member 120 is connected to the first output terminal of the vibration detection device 10 via a wiring or the like. The electrode layer facing the vibration member 120 has a second output of the vibration detection device 10 via the vibration member 120 when the surface of the vibration member 120 to which the piezoelectric body 110 is attached has conductivity. Connected to the terminal.
  • the planar shape of the piezoelectric body 110 is, for example, a rectangle. However, the planar shape of the piezoelectric body 110 is not limited to a rectangle. Moreover, the material which comprises the piezoelectric material 110 should just produce a piezoelectric effect, and is not specifically limited.
  • the vibration member 120 is a plate-like member, and is formed of a metal such as stainless steel.
  • the vibration member 120 has a long shape such as a rectangle, for example, and the first fixing member 130 and the second fixing member 140 are attached to the short side.
  • the length of the vibration member 120 in the longitudinal direction (for example, the length of the long side) is longer than that of the piezoelectric body 110.
  • the width (for example, the length of the short side) of the vibration member 120 is preferably the same as or larger than that of the piezoelectric body 110.
  • the first elastic member 150 is, for example, a thin metal plate, but may be formed of a resin material.
  • a first fixing member 130 is attached to the center of the first elastic member 150. Since the edge of the first elastic member 150 is fixed to the holding member 160, the central portion of the first elastic member 150 (that is, the region to which the first fixing member 130 is attached) is in the thickness direction (in the drawing, up and down). Elastic deformation in the direction). In this elastic deformation, the first fixing member 130 functions as a weight.
  • the holding member 160 includes a bottom portion 162 and a cylindrical portion 164.
  • the cylindrical portion 164 has a cylindrical shape, and the edge of the first elastic member 150 is fixed to the inner surface thereof.
  • the bottom portion 162 closes the bottom portion of the cylindrical portion 164.
  • a second fixing member 140 is fixed to the upper surface of the bottom portion 162.
  • the second fixing member 140 functions as a fixing base for fixing the vibration member 120 and the piezoelectric body 110. Since the holding member 160 also has a function of protecting the piezoelectric body 110, the vibration member 120, and the like, the upper surface of the cylindrical portion 164 may be closed.
  • the holding member 160 is preferably made of a material resistant to corrosion, such as stainless steel.
  • a recess 166 is provided on the bottom surface of the bottom portion 162.
  • the recess 166 is used when the vibration detection device 10 is attached to the installation region 20.
  • the vibration detecting device 10 is attached to the installation region 20 by fitting the convex portion 22 provided (or inserted) in the installation region 20 into the concave portion 166. It is preferable that at least three or more recesses 166 are provided.
  • region 20 is piping, such as a water pipe, a gas pipe, and a pipeline, for example.
  • the vibration detection device 10 is used for detecting leakage of piping.
  • the vibration detection apparatus 10 may be used for other purposes.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a main part of the vibration detection device 10
  • FIG. 5 is a mechanical circuit diagram of the vibration detection device 10.
  • the second fixing member 140 also vibrates in the vertical direction.
  • the vibration member 120 flexurally vibrates together with the piezoelectric body 110.
  • the central portion of the first elastic member 150 is elastically deformed in the thickness direction, the bending vibration of the vibration member 120 and the piezoelectric body 110 is increased using the first elastic member 150 as a spring.
  • the first fixing member 130 functions as a weight, the bending vibration of the vibration member 120 and the piezoelectric body 110 is further increased. Therefore, the sensitivity of the vibration detection device 10 to vertical vibration is increased. Also, lateral vibrations can be detected.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a modified example of the first fixing member 130.
  • the planar shape of the first fixing member 130 may be a rectangle as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 6B, the first fixing member 130 may have a hollow portion 132. In this case, the resonance frequency in the mechanical circuit shown in FIG. 5 can be adjusted by adjusting the size or the like of the hollow portion 132.
  • the piezoelectric body 110 and the vibration member 120 are extended in the height direction, the occupation area of the vibration detection device 10 can be reduced. Further, since the bending vibration of the vibration member 120 is increased by the first fixing member 130 and the first elastic member 150, the sensitivity of the vibration detection device 10 is increased.
  • the piezoelectric body 110 is held (restrained) on one surface of the vibration member 120, even if the piezoelectric body 110 is formed of a brittle material such as ceramics, the possibility that the piezoelectric body 110 is broken by an impact is reduced. .
  • the holding member 160 has a cylindrical portion 164
  • the central portion of the first elastic member 150 is elastically deformed in the thickness direction by fixing the edge of the first elastic member 150 to the inner surface of the cylindrical portion 164. Can be made. Accordingly, the vibration detector 10 can be easily manufactured.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the vibration detection device 10 according to the second embodiment.
  • the vibration detection device 10 according to the present embodiment has the same configuration as the vibration detection device 10 according to the first embodiment except for the following points.
  • the vibration detection device 10 has a magnet holding unit 180.
  • the magnet holding part 180 has a permanent magnet.
  • the magnet holding portion 180 is attached to the bottom surface of the bottom portion 162 of the holding member 160, and fixes the holding member 160 and each member therein to the installation region 20 made of a ferromagnetic material (for example, a pipe or a flange).
  • a male screw part 182 is provided on the upper surface of the magnet holding part 180, and a female screw part 168 is provided on the bottom surface of the bottom part 162.
  • the magnet holding portion 180 is attached to the bottom portion 162 by screwing the male screw portion 182 into the female screw portion 168.
  • the magnet holding part 180 may be attached to the bottom part 162 by other methods.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the vibration detection device 10 according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is an exploded perspective view of a main part of the vibration detection device 10 according to the present embodiment.
  • the vibration detection device 10 according to the present embodiment has the same configuration as the vibration detection device 10 according to the first embodiment or the vibration detection device 10 according to the second embodiment except for the following points.
  • the vibration detection device 10 has a first support 170.
  • the 1st support body 170 is a plate-shaped member attached to the inner surface of the cylinder part 164, and has elasticity in the thickness direction.
  • the first support 170 is made of, for example, a material having lower rigidity than the first elastic member 150.
  • the 1st support body 170 is formed with resin.
  • the first support 170 has a first opening 172 in the center. That is, the planar shape of the first support 170 is a ring shape.
  • the width (for example, diameter) of the first opening 172 is, for example, 1 ⁇ 2 or more of the width (for example, diameter) of the first elastic member 150.
  • the surface of the first elastic member 150 to which the first fixing member 130 is not attached (second surface: the upper surface in the drawing) is attached to the first support 170 so as to close the first opening 172. . That is, the edge of the first elastic member 150 is attached to the inner surface of the cylindrical portion 164 via the first support 170.
  • the first support 170 is integral with the cylindrical portion 164.
  • the first support 170 may be a member different from the cylindrical portion 164.
  • the first elastic member 150 and the first fixing member 130 may be attached to the cylindrical portion 164 before being attached to the first support 170.
  • the first support 170 after the first support 170 is attached to the first elastic member 150, the first support 170, the first elastic member 150, the first fixing member 130, the vibration member 120, the piezoelectric body 110, and the second fixing member. 140 may be inserted into the cylindrical portion 164.
  • the first elastic member 150 is attached to the cylindrical portion 164 via the first support 170.
  • the first support 170 is made of a material having lower rigidity than the first elastic member 150. Therefore, the repulsive force that the first fixing member 130 receives from the first elastic member 150 and the first support 170 when the vibration member 120 is bent is the same as that of the first embodiment. It becomes larger than the repulsive force received from 150. Therefore, the sensitivity of the vibration detection device 10 is further increased.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the vibration detection device 10 according to the fourth embodiment.
  • the vibration detection apparatus 10 according to the present embodiment has the same configuration as the vibration detection apparatus 10 according to the third embodiment except for the following points.
  • the second fixing member 140 is attached to the second elastic member 200, and the second elastic member 200 is supported by the second support 190.
  • the second elastic member 200 has the same configuration as the first elastic member 150, and the second support 190 has the same configuration as the first support 170.
  • the second support 190 has a second opening 192, and the edge is fixed to the inner surface of the cylindrical portion 164. Further, the second support 190 has elasticity in the thickness direction.
  • the second elastic member 200 can be elastically deformed in the thickness direction, and the second fixing member 140 is fixed to one surface (third surface). The other surface (fourth surface) of the second elastic member 200 is attached to one surface of the second support 190 so as to close the second opening 192.
  • one of the first support body 170 and the second support body 190 is integrated with the tube portion 164 or attached to the inner surface of the tube portion 164 in advance.
  • the other of the first support 170 and the second support 190 is inserted into the cylindrical portion 164 in a state where it is attached to the first elastic member 150 or the second elastic member 200 in advance.
  • the second fixing member 140 is also attached to the inner surface of the cylindrical portion 164 via the second elastic member 200 and the second support 190. For this reason, the bending vibration of the vibration member 120 is further increased. Therefore, the sensitivity of the vibration detection device 10 is further increased.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the vibration detection device 10 according to the fifth embodiment.
  • the vibration detection apparatus 10 according to the present embodiment has the same configuration as that of any of the first to fourth embodiments except for the following points. This figure shows a case similar to that of the third embodiment.
  • the vibration detection device 10 includes a plurality of vibration members 120.
  • a piezoelectric body 110 is fixed to each of the plurality of vibration members 120.
  • a common first fixing member 130 and second fixing member 140 are fixed to the plurality of vibration members 120.
  • one first fixing member 130 holds one end of the plurality of vibrating members 120
  • one second fixing member 140 holds the other end of the plurality of vibrating members 120.
  • the electrode provided in each of the some piezoelectric material 110 in order to take out an electrical signal is electrically connected to the same output terminal.
  • the vibration detection device 10 includes a plurality of sets of the vibration member 120 and the piezoelectric body 110, the sensitivity of the vibration detection device 10 is further increased.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the vibration detection device 10 according to the sixth embodiment.
  • FIG. 16 is an exploded perspective view of a main part of the vibration detection apparatus 10 shown in FIG.
  • the vibration detection apparatus 10 according to the present embodiment has the same configuration as that of any of the first to fifth embodiments, except that the first elastic member 150 has a through hole 152. This figure shows a case similar to that of the third embodiment.
  • the through hole 152 is provided in a region of the first elastic member 150 that does not overlap the first fixing member 130, and extends in the first direction (vertical direction in the drawing). When the first support 170 is provided, the through hole 152 does not overlap the first support 170.
  • the same effect as any of the first to fifth embodiments can be obtained. Further, since the first elastic member 150 is provided with the through hole 152, the air resistance generated in the first elastic member 150 when the first elastic member 150 oscillates up and down can be reduced. For this reason, the sensitivity of the vibration detection apparatus 10 further increases.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the vibration detection device 10 according to the seventh embodiment.
  • the vibration detection device 10 according to the present embodiment has the same configuration as that of any of the first to sixth embodiments, except that the vibration member 120 has an intersecting region 122. This figure shows a case similar to that of the third embodiment.
  • the intersection region 122 is provided between the region (fixed region) where the piezoelectric body 110 is fixed in the vibration member 120 and the first fixing member 130, and between the fixed region and the second fixing member 140. .
  • the intersecting region 122 extends in a direction intersecting with the first direction (vertical direction in the drawing) (for example, a direction intersecting at 90 °) by bending a part of the vibration member 120.
  • the same effect as any of the first to sixth embodiments can be obtained.
  • the vibration member 120 since the vibration member 120 has the intersecting region 122, the vibration member 120 is easily bent and vibrated. For this reason, the sensitivity of the vibration detection apparatus 10 further increases.
  • the cross-sectional area of the vibration member 120 where the intersecting region 122 is provided may be reduced (for example, the width or thickness of the vibrating member 120 is reduced). Even in this case, since the vibration member 120 is easily bent and vibrated, the sensitivity of the vibration detection device 10 is further increased.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the vibration detection device 10 according to the eighth embodiment.
  • the vibration detection device 10 according to the present embodiment has the same configuration as that of any of the first to seventh embodiments, except that the first vibration member 124 and the second vibration member 126 are provided. This figure shows a case similar to that of the third embodiment.
  • the first vibration member 124 and the second vibration member 126 are both made of a material having rigidity lower than that of the vibration member 120. That is, the first vibrating member 124 and the second vibrating member 126 are more easily bent than the vibrating member 120.
  • One end of the vibration member 120 is connected to the first fixing member 130 via the first vibration member 124, and the other end of the vibration member 120 is connected to the first fixing member 130 via the second vibration member 126. ing.
  • a first vibration member 124 is provided at one end of the vibration member 120, and a second vibration member 126 is provided at the other end of the vibration member 120. Therefore, the lower spring of the first fixing member 130 in the mechanical circuit shown in FIG. 5 is likely to vibrate. Therefore, the sensitivity of the vibration detection device 10 is further increased.

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Abstract

　振動部材（１２０）は第１方向（図中上下方向）に延在している。振動部材（１２０）のうち第１方向に延在している面には、圧電体（１１０）が固定されている。第１固定部材（１３０）は振動部材（１２０）の一端（本図においては上端）に固定されている、第２固定部材（１４０）は振動部材（１２０）の他端（本図においては下端）に固定されている。第１弾性部材（１５０）は板状であり、厚さ方向に弾性変形が可能であり、平面視で第１固定部材（１３０）よりも面積が大きい。そして第１弾性部材（１５０）の第１面（本図においては下面）には、第１固定部材（１３０）が固定されている。保持部材（１６０）は、第１弾性部材（１５０）の縁を保持している。

Description

振動検知装置
　本発明は、振動検知装置に関する。
　近年は、振動を検知して電気信号を出力する振動検知装置の利用範囲が拡大している。例えば、水道やガスなどの配管に振動検知装置を設置し、配管からの漏洩時に生じる振動を検知することにより、漏洩を検知することが行われている。振動検知装置では、振動を電気信号に変換する変換部として圧電体が用いられている。そして圧電体としては、製造コストが安価な平板形状のものが多用されている。例えば特許文献１に記載の振動検知装置は、板状の圧電体の一部を固定端として、その圧電体の一端を自由端としたものである。圧電体は、水平方向に延伸している。
実開昭６２－１３４０３７号公報
　特許文献１に記載のように板状の圧電体を用いる場合、振動から電気信号への変換効率、すなわち感度を高めるためには、板状の圧電体を水平方向に伸張することが一般的である。しかし、圧電体を水平方向に長くすると、振動検知装置の占有面積が大きくなる。この場合、設置場所の幅が狭い場合、振動検知装置を取り付けることができない。
　本発明の目的は、振動への感度が高く、かつ占有面積が小さい振動検知装置を提供することにある。
　本発明によれば、圧電体と、
　第１方向に延在しており、かつ前記第１方向に延在している面に前記圧電体の一面が固定されている振動部材と、
　前記振動部材の一端に固定された第１固定部材と、
　前記振動部材の他端に固定された第２固定部材と、
　板状であり、厚さ方向に弾性変形が可能であり、前記第１固定部材よりも面積が大きく、第１面に前記第１固定部材が固定されている第１弾性部材と、
　前記第１弾性部材の縁を保持する保持部材と、
を備える振動検知装置が提供される。
　本発明によれば、振動への感度が高く、かつ占有面積が小さい振動検知装置を提供することができる。
　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検知装置の構成を示す斜め上方からの透視図である。 振動検知装置の縦断面図である。 振動検知装置の要部の分解斜視図である。 振動検知装置の要部を示した図である。 振動検知装置の機械回路図である。 第１固定部材の変形例を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す図である。 第３の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。 本実施形態に係る振動検知装置の要部の分解斜視図である。 図８の変形例を示す図である。 第４の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。 第５の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。 第６の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。 第７の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。 第８の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。 図１３に示した振動検知装置の要部の分解斜視図である。
　以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（第１の実施形態）
　図１は、第１の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す斜め上方からの透視図である。図２は振動検知装置１０の縦断面図である。図３は、振動検知装置１０の要部の分解斜視図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、圧電体１１０、振動部材１２０、第１固定部材１３０、第２固定部材１４０、第１弾性部材１５０、及び保持部材１６０を備えている。振動部材１２０は第１方向（図中上下方向）に延在している。振動部材１２０のうち第１方向に延在している面には、圧電体１１０が固定されている。第１固定部材１３０は振動部材１２０の一端（本図においては上端）に固定されている、第２固定部材１４０は振動部材１２０の他端（本図においては下端）に固定されている。第１弾性部材１５０は板状であり、厚さ方向に弾性変形が可能であり、平面視で第１固定部材１３０よりも面積が大きい。そして第１弾性部材１５０の第１面（本図においては下面）には、第１固定部材１３０が固定されている。保持部材１６０は、第１弾性部材１５０の縁を保持している。以下、詳細に説明する。
　圧電体１１０は板形状を有しており、その一面が振動部材１２０に固定されている、圧電体１１０の表面及び裏面には、それぞれ電極層が形成されている。これらのうち振動部材１２０とは逆側の面の電極層は、配線等を介して振動検知装置１０の第１出力端子に接続されている。また、振動部材１２０に面している電極層は、振動部材１２０のうち圧電体１１０が取り付けられる面が導電性を有している場合、振動部材１２０を介して振動検知装置１０の第２出力端子に接続されている。また、圧電体１１０の平面形状は、例えば矩形である。ただし圧電体１１０の平面形状は矩形に限定されない。また、圧電体１１０を構成する材料は、圧電効果を生じるものであれば良く、特に限定されない。
　振動部材１２０は、板状の部材であり、例えばステンレスなどの金属によって形成されている。振動部材１２０は例えば矩形などの長尺形状であり、短辺に第１固定部材１３０及び第２固定部材１４０が取り付けられている。振動部材１２０の長手方向の長さ（例えば長辺の長さ）は、圧電体１１０よりも長い。また、振動部材１２０の幅（例えば短辺の長さ）は、圧電体１１０と同じか、それよりも大きいのが好ましい。
　第１弾性部材１５０は、例えば薄い金属板であるが、樹脂材料によって形成されていても良い。そして、第１弾性部材１５０の中央部には、第１固定部材１３０が取り付けられている。第１弾性部材１５０は縁が保持部材１６０に固定されているため、第１弾性部材１５０の中央部（すなわち第１固定部材１３０が取り付けられている領域）は、厚さ方向（図においては上下方向）に弾性変形が可能になっている。そしてこの弾性変形において、第１固定部材１３０は錘として機能する。
　保持部材１６０は、底部１６２及び筒部１６４を備えている。筒部１６４は筒形状を有しており、その内面には第１弾性部材１５０の縁が固定されている。底部１６２は、筒部１６４の底部を塞いでいる。そして底部１６２の上面には第２固定部材１４０が固定されている。第２固定部材１４０は、振動部材１２０及び圧電体１１０を固定するための固定台として機能する。なお、保持部材１６０は圧電体１１０及び振動部材１２０等を保護する機能も有しているため、筒部１６４の上面も塞がれていてもよい。保持部材１６０は、例えばステンレスなどの腐食に強い材料からなるのが好ましい。
　底部１６２の底面には、凹部１６６が設けられている。凹部１６６は、振動検知装置１０が設置領域２０に取り付けられる際に用いられる。具体的には、設置領域２０に設けられた（又は差し込まれた）凸部２２が凹部１６６に嵌ることにより、振動検知装置１０は設置領域２０に取り付けられる。凹部１６６は、少なくとも３箇所以上設けられるのが好ましい。
　なお、設置領域２０は、例えば水道管、ガス管、及びパイプラインなどの配管である。この場合、振動検知装置１０は、配管の漏洩検知に用いられる。ただし、振動検知装置１０は、他の用途に用いられても良い。
　次に、図４及び図５を用いて、振動検知装置１０における振動検出の原理を説明する。図４は振動検知装置１０の要部を示した図であり、図５は振動検知装置１０の機械回路図である。設置領域２０に縦方向の振動が伝播してきた場合、第２固定部材１４０も縦方向に振動する。これに伴い、振動部材１２０が圧電体１１０と共に屈曲振動する。この際、第１弾性部材１５０の中央部は厚さ方向に弾性変形するため、第１弾性部材１５０をバネとして、振動部材１２０及び圧電体１１０の屈曲振動は大きくなる。そして、第１固定部材１３０は錘として機能するため、振動部材１２０及び圧電体１１０の屈曲振動はさらに大きくなる。従って、振動検知装置１０の縦方向の振動に対する感度は高くなる。また、横方向の振動も検出することもできる。
　図６は、第１固定部材１３０の変形例を示す斜視図である。第１固定部材１３０の平面形状は、図６（ａ）に示すように矩形であっても良い。また図６（ｂ）に示すように、第１固定部材１３０は中空部１３２を有していても良い。この場合、中空部１３２の大きさ等を調整することにより、図５に示した機械回路における共振周波数を調整することができる。
　以上、本実施形態によれば、圧電体１１０及び振動部材１２０を高さ方向に延在させているため、振動検知装置１０の占有面積を小さくすることができる。また、第１固定部材１３０及び第１弾性部材１５０により振動部材１２０の屈曲振動は大きくなるため、振動検知装置１０の感度は高くなる。
　また、圧電体１１０の一面は振動部材１２０の一面に保持（拘束）されているため、セラミックスなどの脆性材料で圧電体１１０を形成しても、圧電体１１０が衝撃によって壊れる可能性は低くなる。
　さらに、保持部材１６０は筒部１６４を有しているため、筒部１６４の内面に第１弾性部材１５０の縁を固定することにより、第１弾性部材１５０の中央部を厚さ方向に弾性変形させることができる。従って、振動検知装置１０の製造を容易に行える。
（第２の実施形態）
　図７は、第２の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る振動検知装置１０と同様の構成である。
　まず、振動検知装置１０は磁石保有部１８０を有している。磁石保有部１８０は永久磁石を有している。磁石保有部１８０は保持部材１６０の底部１６２の底面に取り付けられており、保持部材１６０及びその内部の各部材を、強磁性体（例えば配管やフランジ）からなる設置領域２０に固定する。
　また、磁石保有部１８０の上面には雄ネジ部１８２が設けられており、底部１６２の底面には雌ネジ部１６８が設けられている。そして雄ネジ部１８２を雌ネジ部１６８にねじ込むことにより、磁石保有部１８０は底部１６２に取り付けられる。ただし、磁石保有部１８０は他の方式によって底部１６２に取り付けられても良い。
　本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
（第３の実施形態）
　図８は、第３の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。図９は、本実施形態に係る振動検知装置１０の要部の分解斜視図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、以下の点を除いて第１の実施形態に係る振動検知装置１０又は第２の実施形態に係る振動検知装置１０と同様の構成である。
　まず、振動検知装置１０は第１支持体１７０を有している。第１支持体１７０は、筒部１６４の内面に取り付けられた板状の部材であり、厚さ方向に弾性を有している。第１支持体１７０は、例えば第１弾性部材１５０よりも剛性が低い材料により形成されている。例えば第１弾性部材１５０が金属によって形成されている場合、第１支持体１７０は樹脂によって形成される。
　第１支持体１７０は、中央に第１開口１７２を有している。すなわち第１支持体１７０の平面形状はリング状である。第１開口１７２の幅（例えば直径）は、第１弾性部材１５０の幅（例えば直径）の、例えば１／２以上である。そして第１弾性部材１５０のうち第１固定部材１３０が取り付けられていない面（第２面：本図では上面）は、第１開口１７２を塞ぐように、第１支持体１７０に取り付けられている。すなわち第１弾性部材１５０の縁は、第１支持体１７０を介して筒部１６４の内面に取り付けられている。
　本図に示す例では、第１支持体１７０は筒部１６４と一体である。なお、図１０に示すように、第１支持体１７０は、筒部１６４とは別の部材であっても良い。この場合、第１弾性部材１５０及び第１固定部材１３０が第１支持体１７０に取り付けられる前に、筒部１６４に取り付けられていてもよい。また、第１弾性部材１５０に第１支持体１７０が取り付けられてから、第１支持体１７０、第１弾性部材１５０、第１固定部材１３０、振動部材１２０、圧電体１１０、及び第２固定部材１４０が筒部１６４の内部に挿入されても良い。
　本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１弾性部材１５０は、第１支持体１７０を介して筒部１６４に取り付けられている。第１支持体１７０は、第１弾性部材１５０よりも剛性が低い材料によって形成されている。このため、振動部材１２０が屈曲したときに第１固定部材１３０が第１弾性部材１５０及び第１支持体１７０から受ける反発力は、第１の実施形態において第１固定部材１３０が第１弾性部材１５０から受ける反発力よりも大きくなる。従って、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
（第４の実施形態）
　図１１は、第４の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、以下の点を除いて第３の実施形態に係る振動検知装置１０と同様の構成である。
　まず、第２固定部材１４０は第２弾性部材２００に取り付けられており、第２弾性部材２００は第２支持体１９０によって支持されている。第２弾性部材２００は第１弾性部材１５０と同様の構成を有しており、第２支持体１９０は第１支持体１７０と同様の構成を有している。
　詳細には、第２支持体１９０は第２開口１９２を有しており、縁が筒部１６４の内面に固定されている。また、第２支持体１９０は厚さ方向に弾性を有している。また、第２弾性部材２００は厚さ方向に弾性変形が可能であり、一方の面（第３面）に第２固定部材１４０が固定されている。そして、第２弾性部材２００の他方の面（第４面）は、第２支持体１９０の一面に、第２開口１９２を塞ぐように取り付けられている。
　なお、本実施形態では、第１支持体１７０及び第２支持体１９０の一方は、筒部１６４と一体であるか、又は予め筒部１６４の内面に取り付けられている。そして第１支持体１７０及び第２支持体１９０の他方は、予め第１弾性部材１５０又は第２弾性部材２００に取り付けられた状態で、筒部１６４の内部に挿入される。
　本実施形態によっても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２固定部材１４０も、第２弾性部材２００及び第２支持体１９０を介して筒部１６４の内面に取り付けられている。このため、振動部材１２０の屈曲振動はさらに大きくなる。従って、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
（第５の実施形態）
　図１２は、第５の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、以下の点を除いて第１～第４の実施形態のいずれかと同様の構成を有している。なお本図は、第３の実施形態と同様の場合を示している。
　まず振動検知装置１０は、複数の振動部材１２０を備えている。複数の振動部材１２０には、それぞれ圧電体１１０が固定されている。そして複数の振動部材１２０には、共通の第１固定部材１３０及び第２固定部材１４０が固定されている。言い換えると、一つの第１固定部材１３０は、複数の振動部材１２０の一端を保持しており、一つの第２固定部材１４０は、複数の振動部材１２０の他端を保持している。そして、電気信号を取り出すために複数の圧電体１１０のそれぞれに設けられた電極は、同一の出力端子に電気的に接続されている。
　本実施形態によっても、第１～第４の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。また、振動検知装置１０は振動部材１２０及び圧電体１１０を複数組有しているため、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
（第６の実施形態）
　図１３は、第６の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。図１６は、図１３に示した振動検知装置１０の要部の分解斜視図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、第１弾性部材１５０が貫通孔１５２を有している点を除いて、第１～第５の実施形態のいずれかと同様の構成を有している。なお、本図は、第３の実施形態と同様の場合を示している。
　詳細には、貫通孔１５２は、第１弾性部材１５０のうち第１固定部材１３０とは重ならない領域に設けられており、第１方向（図における上下方向）に延在している。また、第１支持体１７０を有している場合は、貫通孔１５２は第１支持体１７０とも重なっていない。
　本実施形態によっても、第１～第５の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。また、第１弾性部材１５０には貫通孔１５２が設けられているため、第１弾性部材１５０が上下に震動するときに第１弾性部材１５０に生じる空気抵抗を小さくすることができる。このため、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
（第７の実施形態）
　図１４は、第７の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、振動部材１２０が交差領域１２２を有している点を除いて、第１～第６の実施形態のいずれかと同様の構成である。本図は、第３の実施形態と同様の場合を示している。
　交差領域１２２は、振動部材１２０のうち圧電体１１０が固定されている領域（固定領域）と第１固定部材１３０の間、及び固定領域と第２固定部材１４０の間のそれぞれに設けられている。交差領域１２２は、振動部材１２０の一部を曲げることにより、第１方向（図における上下方向）と交わる方向（例えば９０°で交わる方向）に延在させたものである。
　本実施形態によっても、第１～第６の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。また、振動部材１２０は交差領域１２２を有しているため、振動部材１２０は屈曲振動しやすくなる。このため、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。なお、交差領域１２２の代わりに、振動部材１２０のうち交差領域１２２が設けられている部分の断面積を小さくしても良い（例えば振動部材１２０の幅又は厚さを小さくするなど）。この場合においても、振動部材１２０は屈曲振動しやすくなるため、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
（第８の実施形態）
　図１５は、第８の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、第１振動部材１２４及び第２振動部材１２６を備えている点を除いて、第１～第７の実施形態のいずれかと同様の構成である。本図は、第３の実施形態と同様の場合を示している。
　第１振動部材１２４及び第２振動部材１２６は、いずれも振動部材１２０よりも剛性が低い材料から形成されている。すなわち第１振動部材１２４及び第２振動部材１２６は、振動部材１２０よりも屈曲しやすい。そして、振動部材１２０の一端は第１振動部材１２４を介して第１固定部材１３０に接続されており、振動部材１２０の他端は第２振動部材１２６を介して第１固定部材１３０に接続されている。
　本実施形態によっても、第１～第７の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。また、振動部材１２０の一端には第１振動部材１２４が設けられており、振動部材１２０の他端には第２振動部材１２６が設けられている。このため、図５に示した機械回路における、第１固定部材１３０の下側のバネは振動しやすくなる。従って、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
　以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
　この出願は、２０１３年２月６日に出願された日本出願特願２０１３－０２１７８３号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 (9)

  1. 　圧電体と、
    　第１方向に延在しており、かつ前記第１方向に延在している面に前記圧電体の一面が固定されている振動部材と、
    　前記振動部材の一端に固定された第１固定部材と、
    　前記振動部材の他端に固定された第２固定部材と、
    　板状であり、厚さ方向に弾性変形が可能であり、前記第１固定部材よりも面積が大きく、第１面に前記第１固定部材が固定されている第１弾性部材と、
    　前記第１弾性部材の縁を保持する保持部材と、
    を備える振動検知装置。
  2. 　請求項１に記載の振動検知装置において、
    　前記保持部材は筒部を有しており、当該筒部の内面に前記第１弾性部材の前記縁が固定されている振動検知装置。
  3. 　請求項２に記載の振動検知装置において、
    　第１開口を有し、縁が前記筒部の内面に固定され、厚さ方向に弾性を有する板状の第１支持体をさらに備え、
    　前記第１弾性部材のうち前記第１面とは逆側の面である第２面は、前記第１支持体の一面に、前記第１開口を塞ぐように取り付けられており、
    　前記第１弾性部材の縁は、前記第１支持体を介して前記筒部の内面に固定されている振動検知装置。
  4. 　請求項２又は３に記載の振動検知装置において、
    　前記第１固定部材と重ならない領域に、前記第１方向に延在する貫通孔を有している振動検知装置。
  5. 　請求項２～４のいずれか一項に記載の振動検知装置において、
    　第２開口を有し、縁が前記筒部の内面に固定され、厚さ方向に弾性を有する板状の第２支持体と、
    　板状であり、第３面及び前記第３面とは逆側の面である第４面を有しており、厚さ方向に弾性変形が可能であり、前記第３面に前記第２固定部材が固定されている第２弾性部材と、
    をさらに備え、
    　前記第２弾性部材の前記第４面は、前記第２支持体の一面に、前記第２開口を塞ぐように取り付けられている振動検知装置。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載の振動検知装置において、
    　前記振動部材は、前記圧電体が固定されている固定領域と前記一端の間、及び前記固定領域と前記他端の間のそれぞれに、前記第１方向に交わる方向に延在する交差領域を有している振動検知装置。
  7. 　請求項１～６のいずれか一項に記載の振動検知装置において、
    　前記振動部材の前記一端は、当該振動部材よりも剛性が低い材料からなる第１振動部材を介して前記第１固定部材に固定されており、
    　前記振動部材の前記他端は、当該振動部材よりも剛性が低い材料からなる第２振動部材を介して前記第２固定部材に固定されている振動検知装置。
  8. 　請求項１～７のいずれか一項に記載の振動検知装置において、
    　前記振動部材の少なくとも前記面は導電性を有している振動検知装置。
  9. 　請求項１～８のいずれか一項に記載の振動検知装置において、
    　複数の前記振動部材を備え、
    　前記複数の振動部材には、それぞれ前記圧電体が固定されており、
    　前記複数の振動部材には、共通の前記第１固定部材、及び共通の前記第２固定部材が固定されている振動検知装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150236610A1 (en) * 2012-09-27 2015-08-20 Nec Corporation Vibration sensor unit
JP2020125940A (ja) * 2019-02-04 2020-08-20 ロボセンサー技研株式会社 センサ配置構造およびセンサ配置方法
US11275097B2 (en) 2018-10-23 2022-03-15 Seiko Epson Corporation Method for mounting inertial sensor unit and inertial sensor unit
US11327091B2 (en) 2019-05-31 2022-05-10 Seiko Epson Corporation Method for installing inertial sensor unit, and inertial sensor unit

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS524867U (ja) * 1975-06-24 1977-01-13
JPS5269282U (ja) * 1975-11-18 1977-05-23
JPS5679221A (en) * 1979-11-30 1981-06-29 Yokogawa Hokushin Electric Corp Force-frequency converting element
JPS62134037U (ja) * 1986-02-19 1987-08-24
JPH0241131U (ja) * 1988-09-13 1990-03-22
JPH02140329U (ja) * 1989-01-17 1990-11-22
JP2010048798A (ja) * 2008-07-22 2010-03-04 Epson Toyocom Corp 圧力センサー

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS524867U (ja) * 1975-06-24 1977-01-13
JPS5269282U (ja) * 1975-11-18 1977-05-23
JPS5679221A (en) * 1979-11-30 1981-06-29 Yokogawa Hokushin Electric Corp Force-frequency converting element
JPS62134037U (ja) * 1986-02-19 1987-08-24
JPH0241131U (ja) * 1988-09-13 1990-03-22
JPH02140329U (ja) * 1989-01-17 1990-11-22
JP2010048798A (ja) * 2008-07-22 2010-03-04 Epson Toyocom Corp 圧力センサー

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20150236610A1 (en) * 2012-09-27 2015-08-20 Nec Corporation Vibration sensor unit
US11275097B2 (en) 2018-10-23 2022-03-15 Seiko Epson Corporation Method for mounting inertial sensor unit and inertial sensor unit
JP2020125940A (ja) * 2019-02-04 2020-08-20 ロボセンサー技研株式会社 センサ配置構造およびセンサ配置方法
JP7296092B2 (ja) 2019-02-04 2023-06-22 ロボセンサー技研株式会社 センサ配置構造およびセンサ配置方法
JP7473259B2 (ja) 2019-02-04 2024-04-23 ロボセンサー技研株式会社 センサ配置構造
US11327091B2 (en) 2019-05-31 2022-05-10 Seiko Epson Corporation Method for installing inertial sensor unit, and inertial sensor unit

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