WO2016129131A1 - ワイヤレスセンサ、これを用いた監視システム及び監視方法 - Google Patents

ワイヤレスセンサ、これを用いた監視システム及び監視方法 Download PDF

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WO2016129131A1
WO2016129131A1 PCT/JP2015/070713 JP2015070713W WO2016129131A1 WO 2016129131 A1 WO2016129131 A1 WO 2016129131A1 JP 2015070713 W JP2015070713 W JP 2015070713W WO 2016129131 A1 WO2016129131 A1 WO 2016129131A1
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WO
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power generation
unit
wireless sensor
sensor
piezoelectric element
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/070713
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English (en)
French (fr)
Inventor
尊史 旭
伊藤　誠
和秀 三木
Original Assignee
新川センサテクノロジ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 新川センサテクノロジ株式会社 filed Critical 新川センサテクノロジ株式会社
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
    • G08C19/00—Electric signal transmission systems

Definitions

  • the present invention relates to sensing technology for wirelessly monitoring the operating state of rotating machinery and the like.
  • the present invention relates to a wireless sensor having a power generation function, a monitoring system using the wireless sensor, and a monitoring method.
  • Rotating machinery equipment wears and deteriorates its bearings by operating.
  • the rotating machine equipment may stop or break down due to the abnormality.
  • the vibration increases as the deterioration progresses.
  • a vibration speed sensor or the like for detecting this vibration is periodically attached to the vicinity of the bearing of the rotating machine equipment for state monitoring.
  • the status monitoring system is not widespread due to high monitoring equipment costs such as sensor equipment and wiring costs. Therefore, there is an increasing expectation for a wireless monitoring system that does not increase installation costs and operation costs.
  • the wireless monitoring system has the advantage that it does not require wire routing and maintenance compared to the wired sensing system.
  • the wireless monitoring system needs to perform wireless communication for a long time, consumes a large amount of power, and generally has to have a large power source, and it is difficult to reduce the size of the apparatus.
  • an external power supply type and a battery-mounted type are mainstream.
  • the external power supply type has a high wiring construction cost
  • the battery-mounted type has a high replacement cost due to the battery life. Therefore, the wireless monitoring system has not been widespread for reasons such as wiring work costs or replacement costs due to battery life.
  • the wireless monitoring system is often installed in a dangerous place, cannot be easily approached, and it is difficult to replace the battery.
  • Patent Document 1 “vibration detection method and apparatus using a spontaneous power source” and the like, there are many cases where the power generation capacity is extremely reduced when mechanical vibration deviates even slightly from the center of a specific frequency. Therefore, there has been a problem that sufficient power cannot be supplied to the sensor device and stable monitoring is difficult.
  • an object of the present invention is to provide a wireless sensor capable of obtaining a stable power generation capability even when a change occurs in the frequency of mechanical vibration and wirelessly monitoring the operating state of the mechanical equipment, and a monitoring system and monitoring using the wireless sensor. It is to provide a method.
  • a wireless sensor is: A wireless sensor that monitors the operating state of machinery and equipment, A support base attached to the machine facility; A power generation unit attached to the support, A sensor unit connected to the power generation unit, supplied with the power generated by the power generation unit, sensing the operating state of the mechanical equipment and outputting a detection signal; A communication unit connected to the power generation unit, supplied with power generated by the power generation unit, and wirelessly transmitting a detection signal output from the sensor unit;
  • the power generation unit A dynamic vibration absorber structure having a support shaft provided so as to protrude from one surface of the support base, and a swinging portion supported swingably on the support shaft; A piezoelectric element provided toward the swinging portion; An actuator provided to project from the swinging portion to the piezoelectric element side,
  • the rocking part is A plate-like material supported by the support shaft as a fulcrum, and And a weight attached radially to the plate-like material around the fulcrum.
  • a monitoring system using a wireless sensor is: A monitoring system using a wireless sensor for monitoring the operating state of a mechanical facility, A support base attached to the mechanical equipment, a power generation part attached to the support base, connected to the power generation part, supplied with electric power generated by the power generation part, and sensed and detected an operating state of the mechanical equipment A sensor unit that outputs a signal, and a communication unit that is connected to the power generation unit, is supplied with power generated by the power generation unit, and wirelessly transmits a detection signal output by the sensor unit to the outside.
  • the power generation unit includes a dynamic vibration absorber structure having a support shaft provided so as to protrude from one surface of the support base, and a swinging portion supported swingably on the support shaft, and the swinging unit A piezoelectric element provided toward the piezoelectric element, and an actuator provided so as to project from the swinging part toward the piezoelectric element, and the swinging part is supported by the support shaft with a central part as a fulcrum.
  • a sensor switch that switches between ON and OFF so that a detection signal of the sensor unit is wirelessly transmitted externally by the communication unit when the amount of power generated by the power generation unit of the wireless sensor reaches a preset specified value
  • a monitoring device that receives a detection signal from the communication unit and monitors an operation state of the equipment having the wireless sensor.
  • a monitoring method using a wireless sensor is as follows.
  • a monitoring method using a wireless sensor for monitoring an operating state of a mechanical facility A support base attached to the mechanical equipment, a power generation part attached to the support base, connected to the power generation part, supplied with electric power generated by the power generation part, and sensed and detected an operating state of the mechanical equipment
  • a charging unit that is connected to the sensor unit and the communication unit and stores the electric power generated by the power generation unit, and the power generation unit is provided so as to protrude from one surface of the support base.
  • a dynamic vibration absorber structure having a shaft and a swinging portion that is swingably supported by the support shaft, a piezoelectric element provided toward the swinging portion, and from the swinging portion to the piezoelectric element side A projecting actuator,
  • the oscillating unit is a power generation unit of a wireless sensor comprising: a plate-like material supported by the support shaft with a central portion as a fulcrum; and a weight attached to the plate-like material radially about the fulcrum.
  • the wireless sensor which is one embodiment of the present invention, it is possible to generate power with a wide range of vibration frequencies by utilizing the dynamic vibration absorber effect of the dynamic vibration absorber structure.
  • the power consumption can be significantly reduced as compared with the conventional system.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2. It is a schematic explanatory drawing which shows the principle of the dynamic vibration damper structure of the electric power generation part of Example 1. FIG. It is a schematic explanatory drawing which shows the principle of the dynamic vibration damper structure of the electric power generation part of Example 1. FIG. It is an example of the graph which shows the relationship between the frequency and power generation output in mechanical vibration power generation in case there exists a dynamic vibration absorber structure.
  • FIG. 2 It is a schematic front view which shows the modification 2 which changed arrangement
  • FIG. It is a schematic front view which shows the modification 3 which changed arrangement
  • FIG. It is a schematic plan view which shows the modification 4 which changed the number of the weights of the dynamic vibration absorber structure of the electric power generation part of the wireless sensor of Example 1.
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a work flow of a monitoring method using a wireless sensor according to a third embodiment. It is a graph which shows the difference in the data transmission interval by the magnitude
  • FIG. 10 is a flowchart illustrating a work flow of a monitoring method using a wireless sensor according to a third embodiment. It is a graph which shows the difference in the data transmission interval by the magnitude
  • FIG. It is a graph which shows the magnitude
  • the wireless sensor of the present invention detects a vibration generated from a mechanical equipment by a dynamic vibration absorber structure that propagates the vibration of the mechanical equipment to the weight, a piezoelectric element that converts the vibration of the weight into electric energy, and
  • the sensor includes a sensor unit that outputs a detection signal and a communication unit that wirelessly transmits the detection signal output from the sensor unit to the outside.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between frequency and power generation output in mechanical vibration power generation in a conventional vibration detection apparatus using a spontaneous power source. As shown in FIG. 1, in the conventional vibration detection device, for example, only the deflection amplitude is used, and when the mechanical vibration deviates even slightly from the center of the specific frequency, the power generation capacity is extremely lowered.
  • FIG. 2 is a front view showing a state where the cover of the wireless sensor having the power generation function of the first embodiment is removed.
  • 3 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 4 and 5 are schematic explanatory views showing the principle of the dynamic vibration absorber structure of the power generation unit of the first embodiment.
  • FIG. 4 shows the movement by supporting the fulcrum described later
  • FIG. 5 shows the movement by the elastic member described later. Show.
  • the wireless sensor 11 having a power generation function includes a dynamic vibration absorber structure 13 that propagates vibration of a mechanical facility 30 such as a rotating device to a weight 12, and a piezoelectric element 14 that converts the vibration of the weight 12 into electric energy.
  • the wireless sensor 11 is a device that literally wirelessly monitors the operating state of the machine facility 30. Here, wireless means that data such as a detection signal is communicated with the outside wirelessly, and wiring for an external power source is not required.
  • the power generation unit 15 is disposed between the support base 18 of the wireless sensor 11 and the mounting plate 19 on which the sensor unit 16 and the communication unit 17 are placed.
  • the support base 18 and the mounting plate 19 are connected by a plurality of support columns 20.
  • the power generation unit 15, the sensor unit 16, and the communication unit 17 are covered with a cover 21.
  • the cover 21 prevents dust and moisture from entering.
  • a connecting portion 22 is provided at the lower portion of the support base 18 to be used when attaching to the mechanical equipment 30.
  • the power generation unit 15 is disposed below the wireless sensor 11, and the sensor unit 16 and the communication unit 17 are disposed above the wireless sensor 11.
  • the present invention is not limited to such an arrangement. Contrary to this arrangement, the power generation unit 15 may be arranged in the upper part and the sensor part 16 and the communication part 17 may be arranged in the lower part, or the power generation part 15, the sensor part 16 and the communication part 17 may be arranged in parallel.
  • the communication unit 17 on the upper side and the power generation unit 15 and the sensor unit 16 on the lower side so that the operation state of the mechanical equipment 30 is easily transmitted to the sensor unit 16.
  • the sensor unit 16 includes the vibration sensor 16a, the vibration of the mechanical facility 30 can be better propagated.
  • the shape of the connecting portion 22 of the wireless sensor 11 is not limited to the shape shown in the embodiment, and it is only necessary that the connecting member 22 can be attached to the mechanical equipment 30 so that a plate-like material 24 described later is horizontal.
  • the wireless sensor 11 is not limited to the upper side of the mechanical equipment 30, and the lower side of the wireless sensor 11 can be changed by appropriately changing the shape of the connecting portion 22 to an L shape, a U shape, or the like according to the shape of the mechanical equipment 30 and the installation environment. It can be attached to any location on the side or side.
  • “horizontal” includes not only strict horizontal but also substantially horizontal. That is, the plate-like material 24 is configured to be tiltable (oscillated) by the vibration of the mechanical equipment 30 from a horizontal (substantially horizontal) initial position (installation position). It is sufficient that the amount of power generation can be ensured by pressing at a pressure suitable for this.
  • the maximum value of the maximum inclination angle of the plate-like material 24 is preferably, for example, any angle between 1 degree and 15 degrees toward the plus side or minus side, and any angle between 5 degrees and 10 degrees. More preferably it is.
  • the power generation unit 15 includes a dynamic vibration absorber structure 13 having a weight 12 that vibrates due to vibration of the mechanical equipment 30 and a piezoelectric element 14 that converts vibration energy of the weight 12 into electric energy.
  • the vibration of the mechanical equipment 30 is generated by using the dynamic vibration absorber structure 13 so as to propagate to the weight 12 while utilizing the vibration due to the dynamic vibration absorber effect.
  • the power generation unit 15 includes a support shaft 23 provided so as to protrude from one surface of the support base 18 via an elastic member 27, and a swing supported by the support shaft 23 so as to be swingable.
  • a dynamic vibration absorber structure 13 having a portion 26 (weight 12 and plate-like material 24), a piezoelectric element 14 provided so as to face one surface of the swinging portion 26, and projecting from the swinging portion 26 to the piezoelectric element 14 side. And an actuator 25 that swings with the swinging portion 26 and presses the piezoelectric element 14.
  • the dynamic vibration absorber structure 13 is a device that suppresses vibration of the mechanical equipment 30 as shown in the principle explanatory diagrams of FIGS. 4 and 5.
  • the dynamic vibration absorber structure 13 is a rod-like metal support shaft 23 provided so as to protrude upward from a substantially central portion of the upper surface of the support base 18, and a swing supported by the support shaft 23 so as to be swingable.
  • the moving part 26 is provided.
  • the dynamic vibration absorber structure 13 includes an elastic member 27 that is a coil spring, and the support shaft 23 is attached to the support base 18 via the elastic member 27.
  • the base end side of the elastic member 27 is inserted into a mounting hole (hole) (not shown) provided in the support base 18, and the base end portion of the support shaft 23 is inserted into the tip end side of the elastic member 27.
  • the elastic member 27 has an elastic force that can be expanded and contracted even when a load is applied to the swinging portion 26 and the like.
  • the swinging portion 26 of the dynamic vibration absorber structure 13 includes a plate-like metal plate-like material 24 supported by the support shaft 23 with the center portion serving as a fulcrum 24 a, and the plate-like material 24.
  • the weight 12 is attached to the upper surface radially with the fulcrum 24a as the center.
  • two weights 12 are disposed on both sides of the fulcrum 24 a of the plate-like material 24.
  • the plate-like material 24 swings in a seesaw shape around the fulcrum 24a, so that the two weights 12 move up and down. .
  • the fulcrum 24 a is provided on a vertical line passing through the center of gravity of the swinging portion 26.
  • “on the vertical line” includes not only a strict vertical line but also a case on a substantially vertical line. That is, being provided on the vertical line means that, for example, the fulcrum 24a is preferably located in a circle whose distance from the vertical line is 2 cm or less, and is located in a circle whose distance from the vertical line is 1 cm or less. Is more preferable.
  • the support shaft 23 and the plate-like material 24 are not limited to the above-described shapes and materials, and may be any support that can support the weight 12 in a swingable manner. In the illustrated example, the two weights 12 are the same, but the shape, weight, material, and the like are not necessarily the same.
  • the dynamic vibration absorber structure 13 corresponds to the vibration of the mechanical equipment 30 (particularly, the vibration in the vertical direction) by the expansion and contraction of the elastic member 27.
  • the dynamic vibration absorber structure 13 (the two weights 12 of the rocking portion 26) has the elastic member 27 bent according to the vibration direction of the mechanical equipment 30 (particularly the vibration in the horizontal direction). By doing so, the tip end side (upper side) of the support shaft 23 moves sideways and swings, and the two weights 12 move up and down in opposite directions.
  • the elastic member 27 is not limited to a coil spring, and may be any member that can move the weight 12 up and down.
  • the elastic member 27 may be a member such as rubber.
  • an actuator 25 that is a protrusion having a circular cross-section and a vertical U-shape protruding from the lower surface of the plate-like material 24 corresponding to the weight 12. Is attached.
  • the piezoelectric element 14 is disposed so as to face the actuator 25.
  • the actuator 25 that swings together with the weight 12 that moves up and down presses the piezoelectric element 14 to generate electrical energy.
  • the tip (lower end) of the actuator 25 be shaped so as to easily press the piezoelectric element 14 or reduce the area in contact with the piezoelectric element 14 so that power can be generated efficiently.
  • the tip of the actuator 25 is preferably provided on a straight line connecting the fulcrum 24a and the center of gravity of the corresponding weight 12 in plan view, and is provided so as to be positioned on a vertical line passing through the center of gravity of the weight 12. Is more preferable. “On the vertical line” is as described above.
  • the operating element 25 is attached to the lower surface of the plate-like material 24, but when the plate-like material 24 is short, the operating element 25 may be directly attached to the bottom of the weight 12.
  • a portion corresponding to the actuator 25 (for example, a convex portion) may be formed on the weight 12 itself, and two or more of the weight 12, the plate-like material 24, and the actuator 25 are integrally formed. May be.
  • the piezoelectric element 14 disposed on the tip (lower end) side of each actuator 25 is attached to two places on the upper surface of the support base 18.
  • the number of attachment points of the piezoelectric element 14 is proportional to the number of weights 12.
  • the number of the weights 12 is not limited to two, and can be one, or three, four,... Can be used as will be described later. Of course, three, four,... Are required in proportion to this number.
  • the weight 12 is one, the weight 12 is disposed on the fulcrum 24a described above, and the actuator 25 is disposed on both sides of the fulcrum 24a.
  • vibration energy of mechanical vibration generated during operation by the mechanical equipment 30 such as a rotating body is converted into electric energy, for example, a specific frequency of mechanical vibration. Even if there is a width such as 50 Hz to 60 Hz, even if there is a frequency change due to a change in the rotational speed of the mechanical equipment 30, it functions normally as a power supply device by suppressing vibrations propagating to the weight 12.
  • the wireless sensor 11 of the present invention is a sensor device provided with a power generation function, wiring work as in the prior art becomes unnecessary, and there is no need to replace the battery. It is suitable not only for its cost but also for monitoring the mechanical equipment 30 installed in a dangerous place. Moreover, it is suitable also for the monitoring of the mechanical equipment 30 installed indoors or in the dark where solar power generation cannot be used.
  • the sensor unit 16 includes a sensor that senses the operating state of the mechanical facility 30.
  • a vibration sensor 16a that senses the vibration generated from the mechanical equipment 30 and outputs a detection signal to monitor the operating state of the mechanical equipment 30, that is, the vibration state and the presence or absence of the abnormality.
  • a contact-type acceleration detection type vibration sensor piezoelectric type, capacitance type, strain gauge type
  • a speed detection type vibration sensor electrodynamic type
  • the wireless sensor 11 of the present embodiment senses vibrations of the mechanical equipment 30 (for example, rotating equipment) and generates power using the vibrations.
  • a non-contact type sensor may be used for the sensor unit 16.
  • the sensor unit 16 includes general industrial sensors such as a temperature sensor 16b, a pressure sensor 16c, and a flow rate sensor 16d instead of the vibration sensor 16a or in addition to the vibration sensor 16a. It is also possible. Based on the detection signal relating to the physical quantity output from the sensor unit 16, it is possible to sense the physical state of the mechanical equipment 30 and the presence / absence of an abnormality.
  • the communication unit 17 includes a wireless module that wirelessly transmits a detection signal output from the sensor unit 16 to the outside.
  • the monitoring device 43 receives a detection signal from the communication unit 17 (wireless module).
  • the monitoring device 43 can monitor the operating state of the machine facility 30.
  • the communication unit 17 sets a specified value (at least one of a specified power generation value, a first charge amount specified value, and a second charge amount specified value), which will be described later, from the monitoring device 43, for example. It is also possible to receive the change command signal and transmit the detection signal based on the new specified value by the control unit 45 described later.
  • FIG. 6 is an example of a graph showing the relationship between the frequency of mechanical vibration and the power generation output in mechanical vibration power generation when there is a dynamic vibration absorber structure.
  • a specific frequency 50 Hz or 60 Hz
  • the power generation capacity is extremely reduced.
  • the apparatus having the power generation unit 15 including the dynamic vibration absorber structure 13 like the wireless sensor 11 of the first embodiment of the present invention as shown in FIG. 6, even if the mechanical vibration deviates from a specific frequency of power generation, the necessary amount Power generation is possible.
  • the wireless sensor 11 includes a charging unit 44 that stores the power generated by the power generation unit 15, and can be configured so that the power of the charging unit 44 can be used as appropriate.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the power generation time of the power generation unit and the generated voltage when the mechanical vibration value is large due to the dynamic vibration absorber structure of the wireless sensor of the first embodiment.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the power generation time of the power generation unit and the generated voltage when the mechanical vibration value is small according to the dynamic vibration absorber structure of the wireless sensor of the first embodiment.
  • FIG. 9 is a graph showing the frequency characteristics of the power generation unit using the dynamic vibration absorber structure of the first embodiment.
  • FIG. 7 shows a generated voltage when the excitation frequency is 60 Hz and 6 mm / s, and a voltage of 5.0 VDC can be generated in a power generation time of about 10 minutes.
  • FIG. 8 shows the generated voltage when the excitation frequency is 60 Hz and 2 mm / s.
  • a voltage of 5.0 VDC can be generated.
  • FIG. 9 shows a graph of frequency characteristics of the power generation unit 15 by the dynamic vibration absorber structure 13.
  • the dynamic vibration absorber structure 13 that covers the specific frequencies of mechanical vibration 50 Hz and 60 Hz and functions normally as a power supply device even if a frequency change due to a change in mechanical vibration occurs is used. 16 can measure vibration and the like.
  • FIG. 10 is a schematic front view illustrating a first modification in which the arrangement of the piezoelectric elements of the dynamic vibration absorber structure of the power generation unit of the wireless sensor according to the first embodiment is changed.
  • the power generation unit 15 of the wireless sensor 11 is not limited to the configuration in which the piezoelectric element 14 is disposed below the weight 12 that configures the dynamic vibration absorber structure 13. Any configuration may be used as long as the actuator 25 presses the piezoelectric element 14 with the vibrating weight 12. Therefore, as shown in FIG. 10, the piezoelectric element 14 can be arranged above the weight 12. Even with such an arrangement, power can be generated if the actuator 25 presses the piezoelectric element 14 by the vibration of the weight 12.
  • the piezoelectric element 14 can be installed on the lower surface of the mounting plate 19, for example. Moreover, you may attach the wireless sensor 11 of a present Example to the lower surface of the mechanical installation 30 upside down. Even when installed upside down, the actuator 25 moves up and down together with the swinging of the swinging portion 26, and the piezoelectric element 14 disposed above the swinging portion 26 can be pressed. However, in this case, since the weight 12 is suspended, it is necessary to appropriately change the length and elastic force of the elastic member 27.
  • FIG. 11 is a schematic front view illustrating a second modification in which the arrangement of the piezoelectric elements of the dynamic vibration absorber structure of the power generation unit of the wireless sensor according to the first embodiment is changed.
  • FIG. 12 is a schematic front view illustrating a third modification in which the arrangement of the piezoelectric elements of the dynamic vibration absorber structure of the power generation unit of the wireless sensor according to the first embodiment is changed.
  • the piezoelectric element 14 can be disposed on the outer side of the weight 12. Even with such an arrangement, power can be generated if the actuator 25 of the weight 12 presses the piezoelectric element 14.
  • the piezoelectric element 14 may be installed on the inner wall surface of the cover 21, for example. Further, as shown in FIG. 12, a pair of weights 12 may be arranged so as to sandwich two piezoelectric elements 14. Even with such an arrangement, power can be generated if the actuator 25 of the weight 12 presses the piezoelectric element 14. At this time, the piezoelectric element 14 may be attached by providing, for example, a support plate (not shown) extending downward from the mounting plate 19.
  • FIG. 13 is a schematic plan view illustrating a fourth modification of the number of weights of the dynamic vibration absorber structure of the power generation unit of the wireless sensor according to the first embodiment.
  • the weights 12 constituting the dynamic vibration absorber structure 13 are not limited to one pair, that is, two. As shown in FIG. 13, three weights 12 may be attached to a triangular plate-like material 28. At this time, it is preferable that the three weights 12 are attached so as to be supported in a balanced manner at the fulcrum 24a.
  • the front end side of the support shaft 23 is convex, and a concave bearing portion is formed on the lower surface of the fulcrum 24a portion of the plate-like material 28 so that each of the three weights 12 can move up and down.
  • the weights of the weights 12 are not necessarily the same.
  • Three piezoelectric elements 14 are arranged so as to correspond to the number of the three weights 12.
  • Actuators 25 are attached to each of the three weights 12 so that each of the actuators 25 hits the respective piezoelectric element 14. Even in such a configuration, power can be generated because the swinging portion 26 swings around the fulcrum 24a during vibration.
  • the support shaft 23 and the plate-like material 28 are not limited to the above-described shape, material, configuration, and the like, as long as the weight 12 can be swingably supported.
  • FIG. 14 is a schematic plan view illustrating a fifth modification of the number of weights of the dynamic vibration absorber structure of the power generation unit of the wireless sensor according to the first embodiment.
  • the actuator 25 is attached to each of the four weights 12 so as to contact the piezoelectric element 14.
  • the number of the 5, 6 and weights 12 is not limited to the illustrated example.
  • the support shaft 23 and the plate-like material 29 are not limited to the above-described shape, material, configuration, and the like, and it is sufficient that the weight 12 can be swingably supported.
  • FIG. 15 is a front view showing a state in which the cover is removed in Modification 6 in which the configuration of the dynamic vibration absorber structure of the power generation unit of the power generation unit of the power generation unit of the wireless sensor according to the first embodiment is changed.
  • the wireless sensor 11 ⁇ / b> A according to the sixth modification differs from the wireless sensor 11 according to the first embodiment in that the elastic member 27 is not provided and the support shaft 23 is fixed to the support base 18.
  • the weight 12 can be moved up and down only by being supported around the fulcrum 24a without using the elastic member 27.
  • FIG. 16 is a system configuration diagram illustrating a monitoring system using the wireless sensor according to the second embodiment.
  • the monitoring system 41 using the wireless sensor of the second embodiment uses the wireless sensors 11 and 11A having the power generation function of the first embodiment or the modifications 1 to 6 of the first embodiment or the operation state of the mechanical equipment 30 (for example, It is a system that wirelessly monitors the operating state by sensing vibration changes).
  • the wireless sensor 11 of the first embodiment is shown, and the illustration of the mechanical equipment 30 is omitted.
  • the sensor part 16 has shown what was provided with three sensors other than the vibration sensor 16a as an example, what is necessary is just to provide any one or more sensors.
  • the wireless monitoring system 41 includes a wireless sensor 11 including a sensor unit 16 and a communication unit 17 that transmits (or transmits / receives) data of a detection signal detected by the sensor unit 16 and other information related to the mechanical equipment 30.
  • the system includes a monitoring device 43 that receives data such as a detection signal by the communication unit 42 and monitors the operating state of the mechanical equipment 30 based on this information.
  • a plurality of wireless sensors 11 are appropriately installed, and the monitoring device 43 has each wireless sensor 11 Monitor the presence or absence of abnormalities at the installation location.
  • the wireless sensor 11 generates power with the power generation unit 15 provided in the wireless sensor 11 and charges the charging unit 44.
  • the power charged in the charging unit 44 is used as a power source for detection of the sensor unit 16 and communication of the communication unit 17. Further, it is also used as a power source for driving the control unit 45 that drives the wireless monitoring system 41 of the second embodiment.
  • the monitoring system 41 includes a control unit 45 including a control circuit for the power generation unit 15 and the sensor unit 16, a storage circuit for RAM and ROM, and a central processing unit (CPU) using an arithmetic circuit, and a wireless module for the communication unit 17. ing.
  • a detection signal detected by the sensor unit 16 (vibration sensor 16a or / and other sensors 16b, 16c, 16d) (for example, a detection signal related to vibration generated from the mechanical equipment 30) or / And other data based on the detection signal (hereinafter referred to as data as appropriate) is transmitted to the communication unit 42 of the monitoring device 43.
  • the monitoring device 43 monitors the operation state of the mechanical equipment 30 (for example, the vibration state of the mechanical equipment 30) based on the received detection signal and data.
  • the control unit 45 includes a real time clock (RTC), a determination unit 47 and a sensor switch unit 46.
  • the charging unit 44 is constituted by a capacitor, for example.
  • the drive power supply unit 48 converts the drive voltage into the drive voltage of the sensor unit 16, the communication unit 17, and the control unit 45. Supply power.
  • the drive power supply unit 48 is, for example, a DC / DC converter.
  • the sensor switch unit 46 has a function of operating and stopping the drive power supply unit 48 and the communication unit 17.
  • the power of the charging unit 44 can be supplied to the drive power source unit 48 and the communication unit 17, and when the sensor switch unit 46 is in the OFF state, the power supply of the charging unit 44 is stopped. It is configured. For example, as will be described later, this is done by operating a switch.
  • the determination unit 47 determines whether or not the power generation amount of the power generation unit 15 has reached a certain specified value (for example, a power generation amount specified value described later) (or may exceed this), or the charge amount of the charging unit 44 Is determined to have reached a certain prescribed value (for example, a first charge amount prescribed value described later) (may be exceeded). When it is determined that the determination unit 47 has reached, the sensor switch unit 46 switches each switch from OFF to ON.
  • a certain specified value for example, a power generation amount specified value described later
  • the charge amount of the charging unit 44 Is determined to have reached a certain prescribed value (for example, a first charge amount prescribed value described later) (may be exceeded).
  • the drive power supply unit 48 and the communication unit 17 are activated, and the communication unit 17 transmits the detection signal and data output from the sensor unit 16 to the monitoring device 43.
  • the power of the charging unit 44 is consumed by the operation of the communication unit 17, and the charging amount of the charging unit 44 is reduced to a predetermined specified value (for example, a second charging amount specified value described later) by the determination unit 47 or less. It is determined whether or not the sensor switch has been lowered, and if it is determined that the sensor has been lowered, the sensor switch unit 46 switches each switch from ON to OFF.
  • the monitoring device 43 includes a communication unit 42 that receives transmission data from the communication unit 17 of the wireless sensor 11 and a computer 49 that is connected to the communication unit 42.
  • the computer 49 acquires the reception data received by the communication unit 42 and monitors the mechanical facility 30 by displaying the operation state of the mechanical facility 30 acquired by the wireless sensor 11 and performing various settings.
  • the wireless sensor 11 can transmit physical quantity data to the outside (such as the monitoring device 43) wirelessly by attaching sensors 16b, 16c, and 16d such as temperature, pressure, and flow rate to the sensor unit 16 in addition to the vibration sensor 16a. It is possible to widen the area to be monitored.
  • the wireless sensor 11 is not limited to the mechanical equipment 30 such as a rotating device. By providing 11 respectively, it is possible to monitor the operating state of the mechanical equipment 30 such as a factory or a building, and it is possible to easily identify a place where an abnormality is found.
  • the vibration energy of the mechanical equipment 30 is harvested (energy harvest) to obtain electric power, so that no wiring work is required and there is no need to replace the battery.
  • the power consumption can be greatly reduced as compared with the prior art, and the cost and time required for maintenance can be reduced, and the life of the apparatus can be extended.
  • the wireless sensor 11 can be downsized and installed in various equipment.
  • the sensor unit 16 with low power consumption is configured to always operate with power supplied.
  • the sensor unit 16 is turned on based on the determination of the determination unit 47. It is also possible to provide a switch that is operated / OFF, and to be configured to be activated / stopped by switching the switch.
  • FIG. 17 is a flowchart illustrating a work flow of the monitoring method using the wireless sensor according to the third embodiment.
  • FIG. 18 is a graph showing a difference in data transmission interval depending on the magnitude of mechanical vibration in the monitoring method using the wireless sensor of the third embodiment.
  • the monitoring method using the wireless sensor of the third embodiment includes the wireless sensors 11 and 11A having the power generation function of the first embodiment or modifications 1 to 6 thereof, the monitoring system 41 using the wireless sensor of the second embodiment, and the like. use.
  • the sensor unit 16 when the amount of power generated by the power generation unit 15 reaches a predetermined value (power generation amount specified value) set in advance, the sensor unit 16 is in an operating state of the mechanical equipment 30.
  • This monitoring method not only automatically informing the status of the monitoring target, but also depending on the power generation status of the power generated by the power generation unit 15, that is, depending on the operating status (vibration status) of the mechanical equipment 30 of the monitoring target, The transmission timing from the communication unit 17 is monitored differently.
  • the predetermined value (power generation amount specified value) of the power to be generated that operates in advance activates the vibration sensor 16a (sensor unit 16) or / and the other sensors 16b, 16c, 16d (sensor unit 16) ( It is the amount of electric power that can be operated together) and that can activate the communication unit 17.
  • the power generation unit 15 generates power by mechanical vibration and is charged in the charging unit 44.
  • the sensor switch unit 46 turns on the switches of the drive power supply unit 48 and the communication unit 17.
  • the switch of the drive power supply unit 48 and the communication unit 17 is connected to the sensor.
  • the switch unit 46 is turned off. Thereby, the electric energy of the charging unit 44 is increased by the power generation of the power generation unit 15 (charging is started).
  • the preset first specified value 5.2 V
  • the sensor unit 16 senses the operating state of the mechanical equipment 30 and outputs a detection signal wirelessly from the communication unit 17. Send.
  • the vibration of the mechanical equipment 30 when the vibration of the mechanical equipment 30 is small and the vibration frequency of the mechanical vibration is 60 Hz and 2 mm / s, the amount of power generated by the power generation unit 15 is small.
  • the time until the generated voltage reaches the first specified value (5.2 V) from the second specified value (3.5 V) is about 20 minutes.
  • the sensor power switch 48 and the switch 17 of the communication unit 17 are turned on, and the sensor switch 46 is turned on, and the detection signal of the sensor unit 16 is transmitted.
  • the sensor switch unit 46 turns off the switches of the drive power supply unit 48 and the communication unit 17.
  • the vibration of the mechanical equipment 30 is large and the vibration frequency of the mechanical vibration is 60 Hz and vibration is 6 mm / s, the amount of power generated by the power generation unit 15 is large, so the generated voltage is the second specified value (3.5 V).
  • the first specified value (5.2V) is about 5 minutes. Also at this time, when the generated voltage reaches 5.2V, the switch of the drive power supply unit 48 and the communication unit 17 is turned on, and the sensor switch unit 46 is turned on, and the detection signal of the sensor unit 16 is transmitted. When the generated voltage drops to 3.5 V, the sensor switch unit 46 turns off the switches of the drive power supply unit 48 and the communication unit 17.
  • the first specified value of 5.2 V and the second specified value of 3.5 V are examples, and are not limited to these values. If the device of the wireless sensor 11 becomes larger and the scale of the sensor unit 16 or the like increases, the numerical value of each specified value also increases. Conversely, if the device of the wireless sensor 11 is small and the scale of the sensor unit 16 or the like is small, The specified value is also reduced. In this way, the numerical value of the specified value can be set as appropriate, and is configured to operate based on the new specified value by sending a change command signal to the communication unit 17 and changing the setting. It is also possible to do.
  • the ON operation and the charge amount are also detected in the sensor unit 16 based on the determination of the determination unit 47.
  • a switch that is turned off when the voltage falls to the second specified value may be provided.
  • the sensor unit 16 and the communication unit 17 operate, the sensor unit 16 outputs a detection signal, and the communication unit 17 transmits data of the detection signal and the like.
  • charge amount falls to the 2nd regulation value operation of sensor part 16 and communication part 17 is stopped.
  • FIG. 19 is a graph showing the magnitude of mechanical vibration and the data transmission interval in Modification 1 of the monitoring method using the wireless sensor of the third embodiment.
  • the time interval at which the detection signal output from the sensor unit 16 is transmitted from the communication unit 17 is set to a predetermined time, and is periodically transmitted by a real time clock (RTC). It is a method to transmit automatically.
  • the sensor unit 16 includes at least a vibration sensor 16a. As shown in FIG.
  • the data transmission interval is 5 minutes, and when the mechanical vibration is 2 mm / s and the vibration is applied, the data transmission interval. Can be set to 10 hours.
  • the power generation unit 15 of the wireless sensor 11 generates power
  • the communication unit 17 wirelessly transmits a detection signal or the like that the sensor unit 16 senses and outputs the operation state of the mechanical equipment 30 on a regular basis. The method of transmitting from may be used.
  • mechanical vibration generated during operation from the mechanical equipment 30 is converted into electric energy and used as a power source, so that stable power generation capability can be obtained even if the frequency of mechanical vibration in the mechanical equipment 30 changes.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified without departing from the gist of the present invention.
  • Wireless sensor A1 A wireless sensor for monitoring an operating state of the mechanical equipment (30), A support base (18) attached to the machine facility (30); A power generation section (15) attached to the support base (18); A sensor unit (16) connected to the power generation unit (15), supplied with electric power generated by the power generation unit (15), sensing an operating state of the mechanical facility (30) and outputting a detection signal; A communication unit (17) connected to the power generation unit (15), supplied with power generated by the power generation unit (15), and wirelessly transmitting a detection signal output from the sensor unit (16); With The power generation unit (15) A dynamic vibration absorber structure having a support shaft (23) provided so as to protrude from one surface of the support base (18) and a swinging portion (26) supported swingably on the support shaft (23).
  • a piezoelectric element (14) provided toward the swinging part (26);
  • An actuator (25) provided to project from the swinging part (26) toward the piezoelectric element (14),
  • the rocking part (26) A plate-like material (24, 28, 29, hereinafter referred to as 24 as appropriate) supported by the support shaft (23) with a center portion as a fulcrum (24a);
  • a wireless sensor (11, 11A) comprising a weight (12) attached radially to the plate-like material (24, etc.) about the fulcrum (24a).
  • Wireless sensor A2 The wireless sensor of the wireless sensor A1, wherein the piezoelectric element (14) is provided below the swinging part (26).
  • Wireless sensor A3 The wireless sensor of the wireless sensor A1, wherein the piezoelectric element (14) is provided above the swinging part (26).
  • Wireless sensor A4 The wireless sensor of the wireless sensor A1, wherein the support shaft (23) is attached to the support base (18) via an elastic member (27).
  • Wireless sensor A5 The wireless sensor of the wireless sensor A1, wherein at least two of the actuator (25), the weight (12), and the plate-like material (24, etc.) are integrally formed.
  • Wireless sensor A6 The wireless sensor of the wireless sensor A1, wherein the actuator (25) is provided on a vertical line passing through the center of gravity of the weight (12).
  • Wireless sensor A7 The wireless sensor of the wireless sensor A1, wherein the sensor unit (16) includes a vibration sensor (16a) that senses vibration generated from the mechanical equipment (30) and outputs a detection signal.
  • Wireless sensor A8 The power generation unit (15) A pair of weights (12) attached to both sides of the plate-like material (24 etc.); The wireless sensor of the wireless sensor A1, comprising two piezoelectric elements (14) attached to the support base (18).
  • Wireless sensor A9 The power generation unit (15) At least one weight (12) attached to the plate-like material (24, etc.); And at least one piezoelectric element (14) attached to the support (18), The wireless sensor of the wireless sensor A1, wherein the fulcrum (24a) is provided on a vertical line passing through the center of gravity of the swinging portion (26).
  • the wireless sensor (11, 11A) having the configuration of the present invention since the sensor device itself has a power generation function, wiring work as in the related art becomes unnecessary and the battery need not be replaced. Therefore, the installation cost and the maintenance cost can be reduced, and the machine facility (30) installed in a dangerous place can be monitored.
  • the dynamic vibration absorber structure (13) provided in the power generation unit (15) is activated by the vibration of the mechanical equipment (30), and the dynamic vibration absorber structure (13) absorbs the wireless sensor (11, 11A). It is the structure which generates electric power with a piezoelectric element (14) with energy.
  • the dynamic vibration absorber structure (13) can generate power with the piezoelectric element (14) while suppressing and absorbing vibration propagating to the weight (12). Therefore, the vibration energy of the mechanical facility (30) can be used effectively.
  • the dynamic vibration absorber effect of the dynamic vibration absorber structure (13) configured as described above it is possible to generate power with a wide range of vibration frequencies.
  • the mechanical vibration can be covered even when the mechanical vibration has a specific frequency of 50 Hz or 60 Hz, for example. Even if a frequency change occurs due to the change in power, it is possible to generate power efficiently.
  • the oscillating portion (26) having both sides or a plurality of weights (12) oscillates around the base end portion and the fulcrum (24a) of the support shaft (23). Move up and down.
  • the kinetic energy of the mechanical vibration is suppressed and absorbed by the swinging of the swinging portion (26) (dynamic vibration absorber effect), and the actuator (25) presses the piezoelectric element (14).
  • the vibration applied to the wireless sensor (11, 11A) and generating power with the piezoelectric element (14) it can be used as it is as a power source for the wireless sensor (11, 11A) and can be stored. You can also.
  • the wireless sensor (11) the kinetic energy in any vibration direction of the mechanical equipment (30) can be efficiently converted into electric energy.
  • Monitoring system B1 using a wireless sensor A monitoring system using a wireless sensor for monitoring an operating state of a mechanical facility (30), A support base (18) attached to the mechanical facility (30), a power generation part (15) attached to the support base (18), and the power generation part (15) are connected to the power generation part (15). Is connected to the power generation unit (15) and the sensor unit (16) that senses the operating state of the mechanical equipment (30) and outputs a detection signal. And a communication unit (17) that wirelessly transmits a detection signal output from the sensor unit (16) to the outside, and the power generation unit (15) includes the support base (18).
  • a dynamic vibration absorber structure (13) having a support shaft (23) provided so as to protrude from one surface, and a swinging portion (26) swingably supported by the support shaft (23); A piezoelectric element (14) provided toward the swinging part (26); An actuator (25) provided so as to protrude from the portion (26) toward the piezoelectric element (14), and the swinging portion (26) has a central portion on the support shaft (23) as a fulcrum (24a).
  • Wireless sensor (11, 11A) comprising a plate-like material (24 etc.) supported as a weight and a weight (12) attached radially to the plate-like material (24 etc.) around the fulcrum (24a)
  • the detection signal of the sensor unit (16) is A sensor switch unit (46) that switches between ON and OFF so that the communication unit (17) wirelessly transmits externally;
  • a monitoring device (43) for receiving a detection signal from the communication unit (17) and monitoring an operation state of the equipment with the wireless sensor (11, 11A).
  • Monitoring system B2 using a wireless sensor The monitoring system using a wireless sensor of the monitoring system B1, wherein the piezoelectric element (14) is provided below the swinging portion (26).
  • Monitoring system B3 using a wireless sensor The monitoring system using a wireless sensor of the monitoring system B1, wherein the piezoelectric element (14) is provided above the swinging portion (26).
  • the sensor unit (16) includes at least one of a vibration sensor (16a), a temperature sensor (16b), a pressure sensor (16c), and a flow rate sensor (16d). B1 monitoring system using a wireless sensor.
  • the wireless sensor (11, 11A) of the present invention In the monitoring system (41) using the wireless sensor (11, 11A) of the present invention, no wiring work is required and there is no need to replace the battery.
  • the sensor switch unit (46) can significantly reduce the power consumption compared to the prior art. The cost and time required for maintenance can be reduced, and the life of the apparatus can be extended. In particular, if the monitoring system is used, the wireless sensor (11, 11A) can be downsized and installed in various equipment.
  • the wireless sensor (11, 11A) is not limited to the mechanical equipment (30) such as a rotating device. Even if it is a place which vibrates even if it is a mechanical equipment (30), such as a factory or a building, the operation state of the mechanical equipment (30) such as the factory or building is monitored by providing this wireless sensor (11, 11A). can do. Moreover, when there are a plurality of mechanical equipments (30), the mechanical equipment (30) in which an abnormality is found can be easily identified.
  • the wireless sensor (11, 11A) wirelessly transmits / receives physical quantity data by attaching sensors (16b, 16c, 16d) such as temperature, pressure, and flow rate in addition to the vibration sensor (16a) or instead of the vibration sensor 16a. It is possible to widen the area to be monitored.
  • the monitoring method C1 using a wireless sensor is: A monitoring method using a wireless sensor for monitoring an operating state of a mechanical facility (30), A support base (18) attached to the mechanical facility (30), a power generation part (15) attached to the support base (18), and the power generation part (15) are connected to the power generation part (15). Is connected to the power generation unit (15) and the sensor unit (16) that senses the operating state of the mechanical equipment (30) and outputs a detection signal. Communication unit (17) that wirelessly transmits the detection signal output from the sensor unit (16) to the outside, the power generation unit (15), the sensor unit (16), and the communication unit ( 17), and a charging unit (44) for storing the power generated by the power generation unit (15).
  • the power generation unit (15) is provided on one surface of the support base (18).
  • An actuator (25) provided so as to protrude from the moving portion (26) toward the piezoelectric element (14), and the swinging portion (26) has a central portion on the support shaft (23) as a fulcrum (24a).
  • the power generation unit (15) of the power generation unit generates electric power to be supplied to the sensor unit (16) and the communication unit (17) using mechanical vibration generated from the mechanical facility (30), and the charging unit (44) ) Transmitting the detection signal of the sensor unit (16) from the communication unit (17) wirelessly when the amount of power charged in the charging unit (44) reaches a first predetermined value set in advance; A monitoring method using a wireless sensor.
  • Monitoring method C2 using a wireless sensor is: The monitoring method using a wireless sensor according to the monitoring method C1, wherein the piezoelectric element (14) is provided below the swinging portion (26).
  • the monitoring method C3 using the wireless sensor is: The monitoring method using a wireless sensor of the monitoring method C1, wherein the piezoelectric element (14) is provided above the swinging portion (26).
  • the monitoring method C4 using the wireless sensor is: The monitoring method using a wireless sensor of the monitoring method C1, wherein the first specified value is an amount of electric power that can operate both the sensor unit (16) and the communication unit (17).
  • the time interval of data transmission can be changed by the vibration state (frequency, amplitude value, etc.) of the mechanical facility (30) by the power generation of the wireless sensor (11, 11A). it can.
  • the vibration of the machine facility (30) is large, the amount of power generation is increased, and the data transmission interval is shortened, so that it is possible to notify that the user is in a caution state or the like.
  • the vibration of the mechanical facility (30) is small, the amount of power generation is small, but there is no problem even if the data transmission interval is increased because there is no caution state. In this way, by performing monitoring and data transmission according to the vibration state of the mechanical equipment (30), sufficient monitoring can be performed without wasting power.
  • the present invention is not limited to the monitoring of the mechanical equipment of rotating equipment such as a generator, but can be used to monitor the operating state of other belt conveyors and processing devices that vibrate.

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Abstract

　機械設備に取り付けられる支持台と、前記支持台に取り付けられる発電部と、前記発電部と接続され、前記機械設備の動作状態を感知して検出信号を出力するセンサ部と、前記発電部と接続され、前記センサ部の検出信号を無線で外部に送信する通信部と、を備えており、前記発電部は、前記支持台に揺動可能に支持される揺動部を有する動吸振器構造と、前記揺動部に向けて設けられる圧電素子と、該揺動部から該圧電素子側に突出して設けられる作動子とを備える。

Description

ワイヤレスセンサ、これを用いた監視システム及び監視方法
　本発明は、回転機械設備等の動作状態をワイヤレスで監視するセンシング技術に係る。本発明は、発電機能を備えたワイヤレスセンサ、これを用いた監視システム及び監視方法に関する。
　回転機械設備は運転することによりその軸受等が摩耗劣化する。その異常が原因して回転機械設備が停止あるいは故障することがある。例えば回転機械設備等の軸受の場合には、劣化が進行すると振動が大きくなる。この振動を検出する振動速度センサ等を定期的に回転機械設備の軸受近傍に取り付けて状態監視している。振動速度センサの検出結果から回転機械設備の軸受の異常状態の有無、その劣化状態を監視することにより回転機械設備を監視する状態監視システムが普及している。
　小型の回転機械設備については、センサ装置及び配線費用等の監視設備費用が高いため、状態監視システムが普及していない。そこで、設置費用、運転費用が高くならないワイヤレス監視システムへの期待が高まっている。
　ワイヤレス監視システムは、有線式のセンシングシステムに比べ、線材の引き回しや保守が不要であるといった利点がある。ワイヤレス監視システムは、無線通信を長時間にわたって行う必要があり、消費電力が大きく一般に大型の電源を備える必要があり、装置の小型化が困難であった。
　ワイヤレス監視システムは、外部電源供給型とバッテリ搭載型が主流であり、外部電源供給型は配線工事費用が高く、バッテリ搭載型はバッテリの寿命による交換費用が高かった。そこで、ワイヤレス監視システムは、配線工事費用又はバッテリの寿命による交換費用等の理由から普及していなかった。
　また、ワイヤレス監視システムは危険な場所に取り付けられる場合が多く、容易に近づくことができず、バッテリの交換が困難であることも普及していない理由となっていた。
　そこで、振動検出装置内で自発電源により装置内の全消費電力を十分に賄うことができ、バッテリ等の電源寿命を考慮する必要がなく、連続運転する設備の軸受等の状態を常時監視し、その異常振動を確実に検出して表示することができる機械振動発電による、回転機械の軸受等の振動検出に関する技術が提案されている。例えば特許文献１の特開平８－１４５７８３号公報「自発電源による振動検出方法及び装置」のように、振動の加速度に対応する検出信号を出力する加速度センサと、該加速度センサの出力レベルがあらかじめ設定された基準レベルを越えたときに出力を発生するレベル判定器と、該レベル判定器の出力を表示する表示器と、振動を受けたときに電荷を発生する圧電セラミックを用いた圧電セラミック電源発生部と、該圧電セラミック電源発生部の発生する電荷を直流電源に変換し、該直流電源を前記レベル判定器及び表示器の消費電源として供給する直流変換部とを備えた自発電源による振動検出装置が提案されている。
特開平８－１４５７８３号公報
　特許文献１の「自発電源による振動検出方法及び装置」などでは、機械振動が特定周波数の中心から少しでも逸脱すると発電能力が極端に低下するものが多かった。そこで、センサ装置に十分な給電ができず、安定した監視が困難であるという問題を有していた。
　なお、センサ装置と太陽光発電又は風力発電等の発電機能とが一体となった一体型のワイヤレス監視システムも提案されている。しかし、太陽光発電方式は夜間又は屋内では発電することができず、風力発電方式は風量により安定した発電能力が得られないという問題を有していた。
　本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、機械振動の周波数に変化が起きても安定した発電能力が得られ、機械設備の動作状態をワイヤレスで監視することができるワイヤレスセンサ、これを用いた監視システム及び監視方法を提供することにある。
　本発明の一実施例であるワイヤレスセンサは、
　機械設備の動作状態を監視するワイヤレスセンサであって、
　前記機械設備に取り付けられる支持台と、
　前記支持台に取り付けられる発電部と、
　前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記機械設備の動作状態を感知して検出信号を出力するセンサ部と、
　前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記センサ部が出力する検出信号を無線で外部に送信する通信部と、を備えており、
　前記発電部は、
　前記支持台の一面から突出するように設けられる支持軸と、該支持軸に揺動可能に支持される揺動部と、を有する動吸振器構造と、
　前記揺動部に向けて設けられる圧電素子と、
　前記揺動部から前記圧電素子側に突出して設けられる作動子と、を備え、
　前記揺動部は、
　前記支持軸に中央部を支点として支持される板状材と、
　前記板状材に前記支点を中心として放射状に取り付けられる錘と、を備えた、ことを特徴とする。
　本発明の一実施例であるワイヤレスセンサを用いた監視システムは、
　機械設備の動作状態を監視するワイヤレスセンサを用いた監視システムであって、
　前記機械設備に取り付けられる支持台と、前記支持台に取り付けられる発電部と、前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記機械設備の動作状態を感知して検出信号を出力するセンサ部と、前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記センサ部が出力する検出信号を無線で外部に送信する通信部と、を備えており、前記発電部は、前記支持台の一面から突出するように設けられる支持軸と、該支持軸に揺動可能に支持される揺動部と、を有する動吸振器構造と、前記揺動部に向けて設けられる圧電素子と、前記揺動部から前記圧電素子側に突出して設けられる作動子と、を備え、前記揺動部は、前記支持軸に中央部を支点として支持される板状材と、前記板状材に前記支点を中心として放射状に取り付けられる錘と、を備えたワイヤレスセンサと、
　前記ワイヤレスセンサの前記発電部で発電した電力量が予め設定された規定値に達したときに、前記センサ部の検出信号を前記通信部により無線で外部送信するようにＯＮとＯＦＦを切り替えるセンサスイッチ部と、
　前記通信部からの検出信号を受信して、前記ワイヤレスセンサが備えられた前記機器設備の動作状態を監視する監視装置と、を備えた、ことを特徴とする。
　本発明の一実施例であるワイヤレスセンサを用いた監視方法は、
　機械設備の動作状態を監視するワイヤレスセンサを用いた監視方法であって、
　前記機械設備に取り付けられる支持台と、前記支持台に取り付けられる発電部と、前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記機械設備の動作状態を感知して検出信号を出力するセンサ部と、前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記センサ部が出力する検出信号を無線で外部に送信する通信部と、前記発電部と前記センサ部と前記通信部とに接続され、該発電部により発電された電力が蓄えられる充電部と、を備えており、前記発電部は、前記支持台の一面から突出するように設けられる支持軸と、該支持軸に揺動可能に支持される揺動部と、を有する動吸振器構造と、前記揺動部に向けて設けられる圧電素子と、前記揺動部から前記圧電素子側に突出して設けられる作動子と、を備え、前記揺動部は、前記支持軸に中央部を支点として支持される板状材と、前記板状材に前記支点を中心として放射状に取り付けられる錘と、を備えたワイヤレスセンサの前記発電部で機械設備から生じた前記機械振動を用いて前記センサ部及び前記通信部に給電する電力を発電して、前記充電部に充電し、
　前記充電部に充電された電力量が予め設定された第１規定値に達したときに、前記センサ部の検出信号を無線で前記通信部から送信する、ことを特徴とする。
　本発明の一実施例であるワイヤレスセンサでは、動吸振器構造の動吸振器効果を利用することで、幅広い振動周波数での発電が可能となる。
　本発明の一実施例であるワイヤレスセンサを用いた監視システムでは、従来よりも消費電力を大幅に削減することができる。
　本発明の一実施例であるワイヤレスセンサを用いた監視方法では、ワイヤレスセンサの発電により、十分な監視が可能になる。
従来の、動吸振器構造を備えていない振動検出装置の、機械振動発電における周波数と発電出力の関係を示すグラフである。 実施例１の発電機能を有するワイヤレスセンサのカバーを外した状態を示す正面図である。 図２のIII－III線断面図である。 実施例１の発電部の動吸振器構造の原理を示す概略説明図である。 実施例１の発電部の動吸振器構造の原理を示す概略説明図である。 動吸振器構造がある場合の、機械振動発電における周波数と発電出力の関係を示すグラフの一例である。 実施例１のワイヤレスセンサの動吸振器構造による、機械振動値が大きいときの発電部の発電時間と発生電圧との関係を示すグラフである。 実施例１のワイヤレスセンサの動吸振器構造による、機械振動値が小さいときの発電部の発電部の発電時間と発生電圧との関係を示すグラフである。 実施例１の動吸振器構造による発電部の周波数特性を示すグラフである。 実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の圧電素子の配置を変えた変形例１を示す概略正面図である。 実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の圧電素子の配置を変えた変形例２を示す概略正面図である。 実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の圧電素子の配置を変えた変形例３を示す概略正面図である。 実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の錘の個数を変えた変形例４を示す概略平面図である。 実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の錘の個数を変えた変形例５を示す概略平面図である。 実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の構成を変えた変形例６の、カバーを外した状態を示す正面図である。 実施例２のワイヤレスセンサを用いた監視システムの構成を示すシステム構成図である。 実施例３のワイヤレスセンサを用いた監視方法の作業の流れを示すフローチャートである。 実施例３のワイヤレスセンサを用いた監視方法における機械振動の大きさによるデータ送信間隔の違いを示すグラフである。 実施例３のワイヤレスセンサを用いた監視方法の変形例１における機械振動の大きさとデータ送信間隔を示すグラフである。
　本発明のワイヤレスセンサは、機械設備の振動を錘に伝播する動吸振器構造と、錘の振動を電気エネルギーに変換する圧電素子とを有する発電部と、機械設備から発生する振動を感知して検出信号を出力するセンサ部と、センサ部が出力する検出信号を無線で外部に送信する通信部と、を備えたセンサである。
　図１は従来の自発電源による振動検出装置の、機械振動発電における周波数と発電出力の関係を示すグラフである。図１に示すように、従来の振動検出装置においては、例えば、たわみ振幅のみを利用しており、機械振動が特定周波数の中心から少しでも逸脱すると発電能力が極端に低下するものが多かった。
　以下、本発明の実施例の形態を図面を参照して説明する。
＜ワイヤレスセンサの構成＞
　図２は実施例１の発電機能を有するワイヤレスセンサのカバーを外した状態を示す正面図である。図３は図２のIII－III線断面図である。図４及び図５は実施例１の発電部の動吸振器構造の原理を示す概略説明図であり、図４は後述する支点の支持による動きを示し、図５は後述する弾性部材による動きを示す。
　実施例１の発電機能を有するワイヤレスセンサ１１は、回転機器などの機械設備３０の振動を錘１２に伝播する動吸振器構造１３と、この錘１２の振動を電気エネルギーに変換する圧電素子１４を有する発電部１５と、機械設備３０から発生する動作状態を感知して検出信号を出力するセンサ部１６と、このセンサ部１６が出力する検出信号を無線で外部に送信する通信部１７と、を備えた装置である。ワイヤレスセンサ１１は、文字通りワイヤレスで機械設備３０の動作状態について監視する装置である。ここでワイヤレスは無線で検出信号などのデータを外部と通信することと、外部電源用の配線も必要としないことを意味する。
　発電部１５は、ワイヤレスセンサ１１の支持台１８と、その上方のセンサ部１６及び通信部１７を載せる載置板１９との間に配置する。この支持台１８と載置板１９は複数本の支柱２０で連結する。
　発電部１５とセンサ部１６と通信部１７はカバー２１で覆うようになっている。このカバー２１でほこり、水分が入らないようになっている。支持台１８の下部には機械設備３０に取り付ける際に利用する連結部２２が設けられている。なお、図示例ではワイヤレスセンサ１１の下部に発電部１５を、その上部にセンサ部１６と通信部１７とを配置したものを示しているが、このような配置に限定されない。この配置と逆に上部に発電部１５を、下部にセンサ部１６と通信部１７とを配置したもの、あるいは発電部１５とセンサ部１６と通信部１７を並列配置したものでも良い。また、通信部１７を上部に、発電部１５とセンサ部１６を下部に配置して、センサ部１６に機械設備３０の動作状態が伝わりやすくすることも好ましい。センサ部１６が振動センサ１６ａを備えている場合には、機械設備３０の振動をより良く伝播させることができる。
　また、ワイヤレスセンサ１１の連結部２２の形状は、実施例に示す形状に限らず、後述する板状材２４が水平となるように機械設備３０に取り付けることができればよい。ワイヤレスセンサ１１は、機械設備３０の上側に限らず、機械設備３０の形状や設置環境に合わせて、連結部２２の形状を、Ｌ字状やＵ字状等に適宜変更することにより、下側や側面などに任意の箇所に取り付けることができる。ここで、「水平」とは、厳密な水平だけでなく、略水平であることを含む。つまり、板状材２４は、水平（略水平）な初期位置（設置位置）から機械設備３０の振動で傾斜（揺動）可能となるように構成され、この傾斜（揺動）により圧電素子１４をこれに適した圧力で押圧して、発電量が確保できればよい。板状材２４の最大傾斜角度の最大値は、例えば、プラス側あるいはマイナス側へ１度以上１５度以内のいずれかの角度であることが好ましく、５度以上１０度以内のいずれかの角度であることがさらに好ましい。
＜発電部１５の構成＞
　発電部１５は、機械設備３０の振動で振動する錘１２を有する動吸振器構造１３と、この錘１２の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する圧電素子１４とを備える。本実施例ではこの機械設備３０の振動について動吸振器構造１３を用いて、動吸振器効果によりその振動を利用しながら錘１２に伝播するようにして、効率よく発電するようになっている。図２及び図３に示すように、発電部１５は、支持台１８の一面から弾性部材２７を介して突出するように設けられる支持軸２３と支持軸２３に揺動可能に支持される揺動部２６（錘１２及び板状材２４）とを有する動吸振器構造１３と、揺動部２６の一面に対向するように設けられる圧電素子１４と、揺動部２６から圧電素子１４側に突出して設けられ揺動部２６と共に揺動して圧電素子１４を押圧する作動子２５と、を備えている。
　動吸振器構造１３は、図４及び図５の原理説明図に示すように、機械設備３０の振動を抑制する装置である。この動吸振器構造１３は、支持台１８の上面の略中央部から上方に突出するように設けられた棒状で金属製の支持軸２３と、この支持軸２３に揺動自在に支持される揺動部２６とを備えている。また、この動吸振器構造１３はコイルばねである弾性部材２７を有し、支持軸２３は、この弾性部材２７を介して支持台１８に取り付けられている。具体的には、弾性部材２７の基端側は支持台１８に設けられた図示しない取付孔（穴）に挿着され、弾性部材２７の先端側には、支持軸２３の基端部が挿入されて固定される。なお、弾性部材２７は、揺動部２６等の荷重が掛かっても伸縮可能な弾性力を有している。
　図４に示すように、動吸振器構造１３の揺動部２６は、中央部を支点２４ａとして支持軸２３に支持される、板状で金属製の板状材２４と、板状材２４の上面に支点２４ａを中心として放射状に取り付けられる錘１２とを有する。図示例においては、２個の錘１２が、板状材２４の支点２４ａの両側に配置されている。機械設備３０の様々な方向への振動（特に水平方向の振動）に対応して、板状材２４が支点２４ａを中心としてシーソー状に揺動することにより、２個の錘１２が上下動する。本実施例においては、支点２４ａが、揺動部２６の重心を通る鉛直線上に設けられている。ここで、「鉛直線上」とは、厳密な鉛直線上だけでなく、略鉛直線上にある場合も含む。つまり、鉛直線上に設けられているとは、例えば、支点２４ａが鉛直線からの距離が２ｃｍ以下の円内に位置することが好ましく、鉛直線からの距離が１ｃｍ以下の円内に位置することがさらに好ましい。なお、支持軸２３及び板状材２４は、上述した形状、素材などに限定されず、錘１２を揺動自在に支持できればよい。また、図示例では、２つの錘１２を同じものとしたが、必ずしも形状、重さ、素材などが同じでなくてもよい。
　図５に示すように、動吸振器構造１３（揺動部２６の２個の錘１２）は、機械設備３０の振動（特に鉛直方向の振動）に対応して、弾性部材２７の伸縮により上下動する。また、図示していないが、動吸振器構造１３（揺動部２６の２個の錘１２）は、機械設備３０の振動方向（特に水平方向の振動）に対応して、弾性部材２７が屈曲することにより、支持軸２３の先端側（上側）が側方に移動して揺動し、２個の錘１２が逆方向に上下動する。なお、弾性部材２７は、コイルばねに限らず、錘１２が上下動できる構成であればよく、例えば、ゴムなどの部材でもよい。
　揺動部の下方、具体的には、各錘１２の下方には、錘１２に対応して板状材２４の下面から突出する横断面円形、縦断面Ｕ字状の突起である作動子２５が取り付けられる。そして、作動子２５に対向するように圧電素子１４が配置されている。上述のように上下動する錘１２と共に揺動する作動子２５が、圧電素子１４を押圧することにより電気エネルギーが発生する。この作動子２５の先端（下端）は、圧電素子１４を押圧しやすいような形状としたり、圧電素子１４に接する面積を小さくするなどして、効率的に発電できるようにすることが好ましい。また、作動子２５の先端は、平面視において、支点２４ａと対応する錘１２の重心とを結んだ直線上に設けられることが好ましく、錘１２の重心を通る鉛直線上に位置するように設けることがさらに好ましい。なお、「鉛直線上」については、上述した通りである。
　また、図示例では、板状材２４の下面に作動子２５が取り付けられているが、板状材２４が短いときは錘１２の底部に作動子２５を直接取り付けてもよい。また、錘１２自体に作動子２５に該当する部分（例えば、凸状部分）を形成してもよく、錘１２と板状材２４と作動子２５のうちの２つ以上を一体的に形成してもよい。
　各作動子２５の先端（下端）側に配置される圧電素子１４は、支持台１８の上面の２か所に取り付けられている。圧電素子１４の取付箇所数は錘１２の個数と比例する。この錘１２の個数は２個に限定されず、１個でも可能で、後述するように、３個、４個・・と用いることもできる。勿論この個数に比例して、圧電素子１４も３個、４個・・と必要になる。なお、図示しないが、錘１２を１個とする場合には、錘１２は上述した支点２４ａ上に配置され、作動子２５は支点２４ａの両側に配置する。
　このように構成された動吸振器構造１３では、図４に示すように、回転体等の機械設備３０による運転時に発生する機械振動の振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、例えば機械振動の特定周波数５０Hzから６０Hzのように幅があってもカバーし、機械設備３０の回転数の変化による周波数変化が起きても、錘１２に伝播する振動を抑制することにより正常に電源装置として機能する。
　本発明のワイヤレスセンサ１１は、発電機能が備えられたセンサ装置であるので、従来のような配線工事が不要になり、またバッテリを交換する必要もない。その費用的な面だけでなく、危険な場所に設置された機械設備３０の監視に適している。また、太陽光発電が利用できない屋内又は暗闇に設置された機械設備３０の監視にも適している。
＜センサ部１６の構成＞
　センサ部１６には、機械設備３０の動作状態を感知するセンサが備えられている。本実施例においては、この機械設備３０から発生する振動を感知して検出信号を出力し、その機械設備３０の動作状態、すなわち、振動状態やその異常の有無などを監視する振動センサ１６ａを備えている。例えば、振動センサ１６ａには接触型の加速度検出型振動センサ（圧電型、静電容量型、ひずみゲージ型）、速度検出型振動センサ（動電型）などを用いることができる。
　本実施例のワイヤレスセンサ１１は機械設備３０（例えば、回転機器）の振動を感知すると共に、その振動を利用して発電するものであるが、センサ部１６には非接触型センサを用いることも可能である。即ち、振動を感知できるセンサであれば種々の形態のセンサを用いることができる。また、後述するように（図１６参照）振動センサ１６ａに代えて又は振動センサ１６ａ以外に、温度センサ１６ｂ、圧力センサ１６ｃ、流量センサ１６ｄなどの一般的な工業用センサを、センサ部１６に備えることも可能である。このようなセンサ部１６から出力される物理量に関する検出信号により、機械設備３０の物理的状態や異常の有無などを感知することができる。
＜通信部１７の構成＞
　通信部１７には、センサ部１６が出力する検出信号を無線で外部に送信する無線モジュールが備えられている。この通信部１７（無線モジュール）からの検出信号を例えば監視装置４３が受信する。この監視装置４３により機械設備３０の動作状態を監視することができる。なお、通信部１７は、外部、例えば監視装置４３からの、後述する規定値（発電量規定値、第１充電量規定値、第２充電量規定値のうちの少なくともいずれか１つ）の設定変更の指令信号などを受信して、後述する制御部４５により新たな規定値に基づいて検出信号を送信するように構成することも可能である。
＜機械振動発電による周波数と発電出力の関係＞
　図６は動吸振器構造がある場合の、機械振動発電における機械振動の周波数と発電出力の関係を示すグラフの一例である。
　図１に示すように、従来の機械振動発電のように発電電源として特定周波数（５０Hzまたは６０Hz）に合わせた発電装置では、機械振動が特定周波数中心から少しでも逸脱すると発電能力が極端に低下する。本発明の実施例１のワイヤレスセンサ１１のように動吸振器構造１３を備えた発電部１５を有する装置では、図６に示すように、機械振動が発電の特定周波数からズレても、必要量の発電が可能である。振動周波数が５０Hzから６０Hzの場合でもエネルギーとして必要なレベル（Ｘ％）の出力が可能になる。なお、ワイヤレスセンサ１１は、後述するように、発電部１５で発電した電力を蓄える充電部４４を備え、充電部４４の電力を適宜利用できるように構成することができる。
＜機械振動発電における発電時間と発生電圧の関係＞
　図７は実施例１のワイヤレスセンサの動吸振器構造による、機械振動値が大きいときの発電部の発電時間と発生電圧との関係を示すグラフである。図８は実施例１のワイヤレスセンサの動吸振器構造による、機械振動値が小さいときの発電部の発電時間と発生電圧との関係を示すグラフである。図９は実施例１の動吸振器構造による発電部の周波数特性を示すグラフである。
　図７は加振周波数が６０Hｚ，６mm/sの場合の発生電圧を示し、発電時間が１０分程度で５．０ＶＤＣの電圧を発生させることができる。図８は加振周波数が６０Hｚ，２mm/sの場合の発生電圧を示し、発電時間を４０分程度にすると５．０ＶＤＣの電圧を発生させることができる。図９は動吸振器構造１３による発電部１５の周波数特性のグラフを示す。実施例１のワイヤレスセンサを用いれば、機械振動の特定周波数５０Hzおよび６０Hzをカバーして、機械振動の変化による周波数変化が起きても正常に電源装置として機能する動吸振器構造１３により、センサ部１６による振動等の計測を行うことができる。
＜動吸振器構造の変形例１＞
　図１０は実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の圧電素子の配置を変えた変形例１を示す概略正面図である。
　ワイヤレスセンサ１１の発電部１５は、動吸振器構造１３を構成する錘１２の下方に圧電素子１４を配置する構成に限定されない。振動する錘１２で作動子２５が圧電素子１４を押圧する構成であればよい。そこで、図１０に示すように錘１２の上方に圧電素子１４を配置することもできる。このような配置であっても、錘１２の振動により作動子２５が圧電素子１４を押圧すれば発電することができる。この際、圧電素子１４は、例えば、載置板１９の下面に設置することができる。
　また、機械設備３０の下面に、本実施例のワイヤレスセンサ１１を、上下を逆にして取り付けてもよい。上下逆に設置しても、揺動部２６の揺動と共に作動子２５が上下動して、揺動部２６の上方に配置される圧電素子１４を押圧することができる。但し、この場合には、錘１２が吊り下がった状態になるので、弾性部材２７の長さや弾性力を適宜変更する必要がある。
＜動吸振器構造の変形例２，３＞
　図１１は実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の圧電素子の配置を変えた変形例２を示す概略正面図である。図１２は実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の圧電素子の配置を変えた変形例３を示す概略正面図である。
　図１１に示すように錘１２の外側部に圧電素子１４を配置することもできる。このような配置であっても、錘１２の作動子２５が圧電素子１４を押圧すれば発電することができる。この際、圧電素子１４は、例えば、カバー２１の内壁面に設置してもよい。更に、図１２に示すように１対の錘１２で、２個の圧電素子１４を挟むように配置することもできる。このような配置であっても、錘１２の作動子２５が圧電素子１４を押圧すれば発電することができる。この際、圧電素子１４は、例えば、載置板１９から下方に延設された図示しない支持板を設けて取り付けてもよい。
＜動吸振器構造の変形例４＞
　図１３は実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の錘の個数の変形例４を示す概略平面図である。
　動吸振器構造１３を構成する錘１２は１対即ち２個に限定されない。図１３に示すように３個の錘１２を、三角形状の板状材２８に取り付けた構成でもよい。このときは３個の錘１２が支点２４ａで平衡に支持されるように取り付けることが好ましい。この場合、例えば、支持軸２３の先端側を凸状にし、板状材２８の支点２４ａ部分の下面に凹状の軸受部を形成して、３個の錘１２それぞれが上下動自在となるように設けられる。ここで、各錘１２の重さは必ずしも同じである必要はない。３個の各錘１２の個数に相応するように３個の圧電素子１４を配置する。３個の各錘１２に作動子２５を取り付け、各作動子２５がそれぞれの圧電素子１４に当たるようにする。このような構成であっても、振動に際して揺動部２６が支点２４ａを中心として揺動するので発電することができる。なお、支持軸２３及び板状材２８は、上述した形状、素材、構成などに限定されず、錘１２を揺動自在に支持できればよい。
＜動吸振器構造の変形例５＞
　図１４は実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の錘の個数の変形例５を示す概略平面図である。
　動吸振器構造１３を構成する錘１２を図１４に示すように４個の錘１２を、正方形状の板状材２９に取り付けた構成でもよい。このときも４個の錘１２が支点２４ａで平衡に支持されるように取り付ける。これも前述したように、４個の各錘１２に作動子２５を取り付け、圧電素子１４に当たるようにする。更に、５個、６個と錘１２の個数は図示例に限定されない。なお、支持軸２３及び板状材２９は、上述した形状、素材、構成などに限定されず、錘１２を揺動自在に支持できればよい。
＜動吸振器構造の変形例６＞
　図１５は実施例１のワイヤレスセンサの発電部の動吸振器構造の発電部の動吸振器構造の構成を変えた変形例６の、カバーを外した状態を示す正面図である。
　図１５に示すように、変形例６のワイヤレスセンサ１１Ａは、実施例１のワイヤレスセンサ１１と異なり、弾性部材２７を備えておらず、支持軸２３は支持台１８に固定されている。ワイヤレスセンサ１１Ａのように、弾性部材２７を使用せず、支点２４ａを中心として支持されることによってのみ、錘１２が上下動する構成とすることもできる。
＜ワイヤレスセンサを用いた監視システムの構成＞
　図１６は実施例２のワイヤレスセンサを用いた監視システムを示すシステム構成図である。
　実施例２のワイヤレスセンサを用いた監視システム４１は、実施例１又はその変形例１～６のいずれかの発電機能を有するワイヤレスセンサ１１，１１Ａを用いて、機械設備３０の動作状態（例えば、振動変化）を感知して、その動作状態をワイヤレスで監視するシステムである。なお、図１６及び以下の説明においては、一例として、実施例１のワイヤレスセンサ１１について示し、機械設備３０の図示は省略している。また、センサ部１６は、一例として、振動センサ１６ａ以外に３つのセンサを備えたものを示しているが、いずれか１つ以上のセンサを備えていればよい。
　このワイヤレス監視システム４１は、センサ部１６とこのセンサ部１６で検出した検出信号その他の機械設備３０に関する情報のデータを送信（又は送受信）する通信部１７とが備えられたワイヤレスセンサ１１と、この検出信号等のデータを通信部４２で受信して、この情報に基づいて、機械設備３０の動作状態を監視する監視装置４３などから構成されたシステムである。　なお、監視する対象の機械設備３０が複数あるとき、又は１台の機械設備３０に監視する箇所が複数あるときには、複数のワイヤレスセンサ１１を適宜設置して、監視装置４３はそれぞれのワイヤレスセンサ１１の設置場所における異常感知の有無などを監視する。
ワイヤレスセンサ１１は、ワイヤレスセンサ１１に備えられた発電部１５で発電し、充電部４４に充電する。この充電部４４に充電された電力は、センサ部１６の検出と、通信部１７の通信の際の電源として利用される。更に、実施例２のワイヤレス監視システム４１を駆動する制御部４５の駆動の電源としても利用される。
　この監視システム４１は、発電部１５とセンサ部１６の制御回路、ＲＡＭ、ＲＯＭの記憶回路、演算回路による中央処理部（ＣＰＵ）を備える制御部４５と共に、通信部１７の無線モジュールとを装備している。この無線モジュール（通信部１７）により、センサ部１６（振動センサ１６ａ又は／及びその他のセンサ１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）で検出した検出信号(例えば、機械設備３０から発生する振動に関する検出信号)又は／及び検出信号に基づくその他のデータ（以下、適宜データという）を監視装置４３の通信部４２に送信する。この監視装置４３は、受信した検出信号やデータに基づいて、機械設備３０の動作状態（例えば、機械設備３０の振動状態など）を監視する。制御部４５には、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）、判定部４７及びセンサスイッチ部４６が備えられている。
充電部４４は例えばコンデンサによって構成される。発電部１５において錘１２の振動によって交流電荷が発生すると、この発生した交流電荷を直流電圧に変換し、駆動電源部４８でセンサ部１６、通信部１７と制御部４５の駆動電圧に変換して給電する。駆動電源部４８は、例えばＤＣ／ＤＣコンバータなどである。
センサスイッチ部４６は、駆動電源部４８と通信部１７を作動、停止する機能を有する。このセンサスイッチ部４６がＯＮ状態のときに、充電部４４の電力を駆動電源部４８と通信部１７に供給可能とし、センサスイッチ部４６がＯＦＦ状態の時に充電部４４の電力供給を停止するように構成されている。例えば、後述するように、スイッチを操作して行う。
　判定部４７は、発電部１５の発電量が一定の規定値（例えば、後述する発電量規定値）に達した（これを超えたときでもよい）か否か、又は、充電部４４の充電量が一定の規定値（例えば、後述する第１充電量規定値）に達した（これを超えたときでもよい）か否かを判定する。判定部４７が達したと判定した場合に、センサスイッチ部４６は、各スイッチをＯＦＦからＯＮに切り替える。
よって、駆動電源部４８と通信部１７は、起動され、通信部１７はセンサ部１６が出力した検出信号やデータを監視装置４３に送信する。そして、この通信部１７の動作により充電部４４の電力が消費され、判定部４７により充電部４４の充電量が一定の規定値（例えば、後述する第２充電量規定値）まで低下又はこれ未満に低下したか否かが判定され、低下したと判定された場合には、センサスイッチ部４６は、各スイッチをＯＮからＯＦＦに切り替える。

　監視装置４３は、ワイヤレスセンサ１１の通信部１７からの送信データを受信する通信部４２と、この通信部４２に接続されたコンピュータ４９によって構成されている。コンピュータ４９は、通信部４２が受信した受信データを取得し、ワイヤレスセンサ１１が取得した機械設備３０の動作状態の表示や各種設定を行うなどして機械設備３０を監視する。
　更に、ワイヤレスセンサ１１は、振動センサ１６ａ以外に、温度、圧力、流量などセンサ１６ｂ，１６ｃ，１６ｄをセンサ部１６に取り付けることで物理量データをワイヤレスで外部（監視装置４３など）に送信することができ、監視する領域を広範囲に広げることもできる。
　また、このワイヤレスセンサ１１を用いた監視システムでは、ワイヤレスセンサ１１を回転機器等の機械設備３０に限定されず、工場やビルなどの機械設備３０であって振動する箇所であれば、このワイヤレスセンサ１１をそれぞれに備えることによって、工場やビルなどの機械設備３０の動作状態を監視することができる上に、異常が見つかった場所を容易に特定することができる。
　本発明のワイヤレスセンサ１１を用いた監視システム４１では、機械設備３０の振動エネルギーを収穫（エナジーハーベスト）して電力を得るので、配線工事が不要になり、またバッテリを交換する必要もない。従来よりも消費電力を大幅に削減することができ、保守に要する費用や時間の低減、装置の長寿命化を図ることができる。特に、監視システムを利用すれば、ワイヤレスセンサ１１を小型化することができ、様々な機器設備に設置することができる。
　なお、本実施例においては、電力消費量の少ないセンサ部１６は常に電力供給なされて動作しているように構成されているが、通信部１７と同様に、判定部４７の判定に基づいてＯＮ／ＯＦＦ動作されるスイッチを設けて、これを切り替えることにより作動・停止がなされるように構成することもできる。
＜ワイヤレスセンサを用いた監視方法の構成＞
　図１７は実施例３のワイヤレスセンサを用いた監視方法の作業の流れを示すフローチャートである。図１８は実施例３のワイヤレスセンサを用いた監視方法における機械振動の大きさによるデータ送信間隔の違いを示すグラフである。なお、実施例３のワイヤレスセンサを用いた監視方法は、実施例１又はその変形例１～６の発電機能を有するワイヤレスセンサ１１，１１Ａ、実施例２のワイヤレスセンサを用いた監視システム４１などを使用する。
　実施例３のワイヤレスセンサを用いた監視方法は、発電部１５で発電する電力量が予め設定された規定値（発電量規定値）に達したときに、センサ部１６が機械設備３０の動作状態を感知して出力している検出信号を無線で通信部１７から送信する方法である。この監視方法では、単に自動的に監視対象物の状況を知らせるだけでなく、発電部１５で発電する電力の発電状況、即ち監視対象物の機械設備３０の動作状態（振動状態）に応じて、通信部１７からの送信するタイミングを異ならしめて監視している。
　予め設定された発電する電力量の規定値（発電量規定値）は、例えば、振動センサ１６ａ（センサ部１６）又は／及びその他のセンサ１６ｂ, １６ｃ，１６ｄ（センサ部１６）を、作動させる（共に作動させる）ことができ、かつ、通信部１７を作動させることができる電力量である。図１８に示すように、発電部１５が機械振動により発電し、充電部４４に充電され、図示例では、発生電圧が５．２Ｖに達したとき、すなわち、発電部１５で発電し充電部４４に充電される電力量が予め設定された第１規定値（第１充電量規定値）に達したときに、駆動電源部４８と通信部１７のスイッチを、センサスイッチ部４６がＯＮ動作する。次に、センサ部１６と通信部１７で電力が消費されて、発生電圧が３．５Ｖに低下したとき、すなわち、充電部４４に充電された電力量が予め設定された第２規定値（第２充電量規定値）まで低下したとき、又は、センサ部１６と通信部１７とを作動させることができる電力量よりも少なくなったときに、駆動電源部４８と通信部１７のスイッチを、センサスイッチ部４６がＯＦＦ動作する。これにより、発電部１５の発電により充電部４４の電力量が増える（充電が開始される）。そして、再び予め設定された第１規定値（５．２Ｖ）に達したときに、センサ部１６が機械設備３０の動作状態を感知して出力している検出信号を無線で通信部１７からデータ送信する。
　このとき、図１８に示すように、機械設備３０の振動が小さく機械振動の周波数が６０Hzで２ｍｍ/sで加振のときは、発電部１５の発電する電力量が小さいので、充電部４４の発生電圧が、第２規定値（３．５Ｖ）から第１規定値（５．２Ｖ）に達するまでの時間が、約２０分である。そして、発生電圧が５．２Ｖに達したときに、駆動電源部４８と通信部１７のスイッチを、センサスイッチ部４６がＯＮ動作し、センサ部１６の検出信号などの送信がなされる。そして、発生電圧が３．５Ｖに低下したときに、駆動電源部４８と通信部１７のスイッチを、センサスイッチ部４６がＯＦＦ動作する。
　一方、機械設備３０の振動が大きく機械振動の周波数が６０Hzで６ｍｍ/sで加振のときは、発電部１５の発電する電力量が大きいので、発生電圧が、第２規定値（３．５Ｖ）から第１規定値（５．２Ｖ）に達するまでの時間が約５分程度である。このときも発生電圧が５．２Ｖに達したときに、駆動電源部４８と通信部１７のスイッチを、センサスイッチ部４６がＯＮ動作し、センサ部１６の検出信号の送信がなされる。そして、発生電圧が３．５Ｖに低下したときに、駆動電源部４８と通信部１７のスイッチを、センサスイッチ部４６がＯＦＦ動作する。
　なお、第１規定値の５．２Ｖ、第２規定値の３．５Ｖは一例であってこの数値に限定されない。ワイヤレスセンサ１１の装置が大きくなり、センサ部１６等の規模が大きくなれば、各規定値の数値も大きくなり、逆にワイヤレスセンサ１１の装置が小さく、センサ部１６等の規模が小さければ、各規定値の数値も小さくなる。このように、規定値の数値は、適宜、設定することができ、その変更の指令信号を通信部１７に送信して設定を変更することにより、新たな規定値に基づいて動作するように構成することも可能である。
　表１の機械振動の周波数や振幅値と監視方法との関係に示すように、機械設備３０の機械振動が所定の基準値より小さい場合は、単位時間当たりに発電する電力量が小さくなるが、異常のおそれなどがない正常状態であり、検出信号などのデータ送信間隔を長くしても問題ない。一方、機械設備３０の機械振動が所定の基準値より大きい場合は、単位時間当たりに発電する電力量が大きく、検出信号などのデータ送信間隔が短くなり、異常のおそれがある注意状態にあることや、異常のある危険状態にあることを知らせることができる。
　このように機械設備３０の機械振動に応じた監視、データ送信をすることで、電力を無駄に消費せずに十分な監視が可能になる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　なお、センサ部１６にも、通信部１７と同様に、判定部４７の判定に基づいて、センサスイッチ部４６により、充電量が例えば第１規定値に達した際にはＯＮ動作、充電量が例えば第２規定値まで低下した際にはＯＦＦ動作されるスイッチを設けてもよい。この場合、充電量が第１規定値に達すると、センサ部１６及び通信部１７が作動し、センサ部１６が検出信号を出力し、その検出信号等を通信部１７がデータ送信する。そして、充電量が第２規定値まで低下した際には、センサ部１６及び通信部１７の動作が中止される。
＜ワイヤレスセンサを用いた監視方法の変形例１＞
　実施例３のワイヤレスセンサを用いた監視方法の変形例１における機械振動の大きさとデータ送信間隔を示すグラフである。
　図１９は実施例３のワイヤレスセンサを用いた監視方法の変形例１における機械振動の大きさとデータ送信間隔を示すグラフである。実施例３のワイヤレスセンサを用いた監視方法の変形例１は、センサ部１６が出力している検出信号等を通信部１７から送信する時間間隔を所定の時間として、リアルタイムクロック（ＲＴＣ）により定期的に送信する方法である。センサ部１６は、少なくとも振動センサ１６ａを備えている。図１９に示すように、例えば、振動センサ１６ａにより検出した機械振動が６ｍｍ/sで加振のときはデータ送信間隔を５分とし、機械振動が２ｍｍ/sで加振のときはデータ送信間隔を１０時間とするように設定することも可能である。このようにワイヤレスセンサ１１の発電部１５で発電する構成であれば、単純に定期的にセンサ部１６が機械設備３０の動作状態を感知して出力している検出信号等を無線で通信部１７から送信する方法でもよい。
　なお、本発明は、機械設備３０から運転時に発生する機械振動を電気エネルギーに変換し、電源として活用することで、機械設備３０における機械振動の周波数変化が起きても安定した発電能力が得られ、機械設備３０の動作状態をワイヤレスで監視することができれば、上述した発明の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
　以下、上述した実施の形態から抽出される発明群の特徴について、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお、実施例で示した構成要素との対応がわかるように、符号を明示しているが、明示した符号の構成に限定されず、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。
　ワイヤレスセンサＡ１は、
　機械設備（３０）の動作状態を監視するワイヤレスセンサであって、
　前記機械設備（３０）に取り付けられる支持台（１８）と、
　前記支持台（１８）に取り付けられる発電部（１５）と、
　前記発電部（１５）と接続され、該発電部（１５）で発電した電力が供給されて、前記機械設備（３０）の動作状態を感知して検出信号を出力するセンサ部（１６）と、
　前記発電部（１５）と接続され、該発電部（１５）で発電した電力が供給されて、前記センサ部（１６）が出力する検出信号を無線で外部に送信する通信部（１７）と、を備えており、
　前記発電部（１５）は、
　前記支持台（１８）の一面から突出するように設けられる支持軸（２３）と、該支持軸（２３）に揺動可能に支持される揺動部（２６）と、を有する動吸振器構造（１３）と、
　前記揺動部（２６）に向けて設けられる圧電素子（１４）と、
　前記揺動部（２６）から前記圧電素子（１４）側に突出して設けられる作動子（２５）と、を備え、
　前記揺動部（２６）は、
　前記支持軸（２３）に中央部を支点（２４ａ）として支持される板状材（２４，２８，２９、以下、適宜２４等という）と、
　前記板状材（２４等）に前記支点（２４ａ）を中心として放射状に取り付けられる錘（１２）と、を備えた、ことを特徴とするワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）。
　ワイヤレスセンサＡ２は、
　前記圧電素子（１４）は、前記揺動部（２６）の下方に設けられている、ことを特徴とするワイヤレスセンサＡ１のワイヤレスセンサ。
　ワイヤレスセンサＡ３は、
　前記圧電素子（１４）は、前記揺動部（２６）の上方に設けられている、ことを特徴とするワイヤレスセンサＡ１のワイヤレスセンサ。
　ワイヤレスセンサＡ４は、
　前記支持軸（２３）は、前記支持台（１８）に弾性部材（２７）を介して取り付けられている、ことを特徴とするワイヤレスセンサＡ１のワイヤレスセンサ。
　ワイヤレスセンサＡ５は、
　前記作動子（２５）と前記錘（１２）と前記板状材（２４等）のうちの少なくとも２つ以上が一体的に形成されている、ことを特徴とするワイヤレスセンサＡ１のワイヤレスセンサ。
　ワイヤレスセンサＡ６は、
　前記作動子（２５）は、前記錘（１２）の重心を通る鉛直線上に位置するように設けられている、ことを特徴とするワイヤレスセンサＡ１のワイヤレスセンサ。
　ワイヤレスセンサＡ７は、
　前記センサ部（１６）は、前記機械設備（３０）から発生する振動を感知して検出信号を出力する振動センサ（１６ａ）を有する、ことを特徴とするワイヤレスセンサＡ１のワイヤレスセンサ。
　ワイヤレスセンサＡ８は、
　前記発電部（１５）は、
　前記板状材（２４等）の両側に取り付けられた一対の錘（１２）と、
　前記支持台（１８）に取り付けられた２か所の圧電素子（１４）と、を備えた、ことを特徴とするワイヤレスセンサＡ１のワイヤレスセンサ。
　ワイヤレスセンサＡ９は、
　前記発電部（１５）は、
　前記板状材（２４等）に取り付けられた、少なくとも１個以上の錘（１２）と、
　前記支持台（１８）に取り付けられた、少なくとも１個以上の圧電素子（１４）と、を備え、
　前記支点（２４ａ）は、前記揺動部（２６）の重心を通る鉛直線上に設けられた、ことを特徴とするワイヤレスセンサＡ１のワイヤレスセンサ。
　本発明の構成のワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）では、センサ装置自体に発電機能が備えられているので、従来のような配線工事が不要になり、またバッテリを交換する必要がなくなる。そのために設置費用、維持費用を低減することができ、危険な場所に設置された機械設備（３０）の監視も実施できる。
　特に、このワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）は、発電部（１５）に備えた動吸振器構造（１３）が機械設備（３０）の振動により作動し、この動吸振器構造（１３）が吸収したエネルギーにより圧電素子（１４）で発電する構成である。この動吸振器構造（１３）により錘（１２）に伝播する振動を抑制・吸収しながら圧電素子（１４）で発電できる。そこで機械設備（３０）の振動エネルギーを有効に利用することができる。上述のように構成された動吸振器構造（１３）の動吸振器効果を利用することで、幅広い振動周波数での発電が可能となる。回転体等の機械設備（３０）による運転時に発生する機械振動から、振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、機械振動が例えば特定周波数５０Hzもしくは６０Hzの場合でも、これをカバーすることができ、機械振動の変化による周波数変化が起きても効率良く発電することができる。
　本発明の動吸振器構造（１３）では、両側又は複数の錘（１２）を有する揺動部（２６）が、支持軸（２３）の基端部や支点（２４ａ）を中心として揺動したり上下動したりする。揺動部（２６）の揺動により機械振動の運動エネルギーが抑制・吸収される（動吸振器効果）とともに、作動子（２５）が圧電素子（１４）を押圧する。このように、ワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）に加わる振動を利用して、圧電素子（１４）で発電することで、そのままワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）の電源として利用することができ、蓄電することもできる。ワイヤレスセンサ（１１）によれば、機械設備（３０）のあらゆる振動方向への運動エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換することができる。
　ワイヤレスセンサを用いた監視システムＢ１は、
　機械設備（３０）の動作状態を監視するワイヤレスセンサを用いた監視システムであって、
　前記機械設備（３０）に取り付けられる支持台（１８）と、前記支持台（１８）に取り付けられる発電部（１５）と、前記発電部（１５）と接続され、該発電部（１５）で発電した電力が供給されて、前記機械設備（３０）の動作状態を感知して検出信号を出力するセンサ部（１６）と、前記発電部（１５）と接続され、該発電部（１５）で発電した電力が供給されて、前記センサ部（１６）が出力する検出信号を無線で外部に送信する通信部（１７）と、を備えており、前記発電部（１５）は、前記支持台（１８）の一面から突出するように設けられる支持軸（２３）と、該支持軸（２３）に揺動可能に支持される揺動部（２６）と、を有する動吸振器構造（１３）と、前記揺動部（２６）に向けて設けられる圧電素子（１４）と、前記揺動部（２６）から前記圧電素子（１４）側に突出して設けられる作動子（２５）と、を備え、前記揺動部（２６）は、前記支持軸（２３）に中央部を支点（２４ａ）として支持される板状材（２４等）と、前記板状材（２４等）に前記支点（２４ａ）を中心として放射状に取り付けられる錘（１２）と、を備えたワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）と、
　前記ワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）の前記発電部（１５）で発電した電力量が予め設定された規定値（発電量規定値）に達したときに、前記センサ部（１６）の検出信号を前記通信部（１７）により無線で外部送信するようにＯＮとＯＦＦを切り替えるセンサスイッチ部（４６）と、
　前記通信部（１７）からの検出信号を受信して、前記ワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）が備えられた前記機器設備の動作状態を監視する監視装置（４３）と、を備えた、ことを特徴とするワイヤレスセンサを用いた監視システム（４１）。
　ワイヤレスセンサを用いた監視システムＢ２は、
　前記圧電素子（１４）は、前記揺動部（２６）の下方に設けられている、ことを特徴とする監視システムＢ１の、ワイヤレスセンサを用いた監視システム。
　ワイヤレスセンサを用いた監視システムＢ３は、
　前記圧電素子（１４）は、前記揺動部（２６）の上方に設けられている、ことを特徴とする監視システムＢ１の、ワイヤレスセンサを用いた監視システム。
　ワイヤレスセンサを用いた監視システムＢ４は、
　前記センサ部（１６）は、振動センサ（１６ａ）、温度センサ（１６ｂ）、圧力センサ（１６ｃ）、流量センサ（１６ｄ）のうちの少なくともいずれか１つ以上を有する、ことを特徴とする監視システムＢ１の、ワイヤレスセンサを用いた監視システム。
　本発明のワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）を用いた監視システム（４１）では、配線工事が不要になり、またバッテリを交換する必要もない。センサスイッチ部（４６）により、従来よりも消費電力を大幅に削減することができる。保守に要する費用と時間の低減、装置の長寿命化を図ることができる。特に、監視システムを利用すれば、ワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）を小型化することができ、様々な機器設備に設置することができる。
　本発明のワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）を用いた監視システムでは、ワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）を回転機器等の機械設備（３０）に限定されない。工場やビルなどの機械設備（３０）であっても振動する箇所であれば、このワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）を備えることによって、その工場やビルなどの機械設備（３０）の動作状態を監視することができる。しかも複数の機械設備（３０）があるときは、異常が発見された機械設備（３０）を容易に特定することができる。
　更に、ワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）は、振動センサ（１６ａ）以外に又は振動センサ１６ａに代えて、温度、圧力、流量などセンサ（１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ）を取り付けることで物理量データをワイヤレス送受信することができ、監視する領域を広範囲に広げることもできる。
　ワイヤレスセンサを用いた監視方法Ｃ１は、
　機械設備（３０）の動作状態を監視するワイヤレスセンサを用いた監視方法であって、
　前記機械設備（３０）に取り付けられる支持台（１８）と、前記支持台（１８）に取り付けられる発電部（１５）と、前記発電部（１５）と接続され、該発電部（１５）で発電した電力が供給されて、前記機械設備（３０）の動作状態を感知して検出信号を出力するセンサ部（１６）と、前記発電部（１５）と接続され、該発電部（１５）で発電した電力が供給されて、前記センサ部（１６）が出力する検出信号を無線で外部に送信する通信部（１７）と、前記発電部（１５）と前記センサ部（１６）と前記通信部（１７）とに接続され、該発電部（１５）により発電された電力が蓄えられる充電部（４４）と、を備えており、前記発電部（１５）は、前記支持台（１８）の一面から突出するように設けられる支持軸（２３）と、該支持軸（２３）に揺動可能に支持される揺動部（２６）と、を有する動吸振器構造（１３）と、前記揺動部（２６）に向けて設けられる圧電素子（１４）と、前記揺動部（２６）から前記圧電素子（１４）側に突出して設けられる作動子（２５）と、を備え、前記揺動部（２６）は、前記支持軸（２３）に中央部を支点（２４ａ）として支持される板状材（２４等）と、前記板状材（２４等）に前記支点（２４ａ）を中心として放射状に取り付けられる錘（１２）と、を備えたワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）の前記発電部（１５）で前記機械設備（３０）から生じた機械振動を用いて前記センサ部（１６）及び前記通信部（１７）に給電する電力を発電して、前記充電部（４４）に充電し、
　前記充電部（４４）に充電された電力量が予め設定された第１規定値に達したときに、前記センサ部（１６）の検出信号を無線で前記通信部（１７）から送信する、ことを特徴とするワイヤレスセンサを用いた監視方法。
　ワイヤレスセンサを用いた監視方法Ｃ２は、
　前記圧電素子（１４）は、前記揺動部（２６）の下方に設けられている、ことを特徴とする監視方法Ｃ１の、ワイヤレスセンサを用いた監視方法。
　ワイヤレスセンサを用いた監視方法Ｃ３は、
　前記圧電素子（１４）は、前記揺動部（２６）の上方に設けられている、ことを特徴とする監視方法Ｃ１の、ワイヤレスセンサを用いた監視方法。
　ワイヤレスセンサを用いた監視方法Ｃ４は、
　前記第１規定値は、前記センサ部（１６）及び前記通信部（１７）を共に動作させることができる電力量である、ことを特徴とする監視方法Ｃ１の、ワイヤレスセンサを用いた監視方法。
　本発明のワイヤレスセンサを用いた監視方法では、ワイヤレスセンサ（１１，１１Ａ）の発電により、機械設備（３０）の振動状態（周波数や振幅値など）によりデータ送信する時間の間隔を変化させることができる。機械設備（３０）の振動が大きい場合は、発電量が大きくなりデータ送信間隔を短くすることで、注意状態等にあることを知らせることができる。一方、機械設備（３０）の振動が小さい場合は、発電量が小さくなるが、注意状態等にないためデータ送信間隔を長くしても問題はない。このように機械設備（３０）の振動状態に応じた監視、データ送信をすることで、電力を無駄に消費することなく、十分な監視が可能になる。
　本発明は、発電機等の回転機器の機械設備の監視に限定されず、その他のベルトコンベア、加工装置のように振動するものであればその動作状態の監視に利用することができる。
　１１　ワイヤレスセンサ
　１２　錘
　１３　動吸振器構造
　１４　圧電素子
　１５　発電部
　１６　センサ部
　１７　通信部
　１８　支持台
　２３　支持軸
　２４　板状材
　２４ａ支点
　２５　作動子
　２６　揺動部
　２７　弾性部材
　２８　三角形状の板状材
　２９　四角形状の板状材
　３０　機械設備
　４１　監視システム
　４６　センサスイッチ部
　４３　監視装置

Claims (17)

  1. 　機械設備の動作状態を監視するワイヤレスセンサであって、
    　前記機械設備に取り付けられる支持台と、
    　前記支持台に取り付けられる発電部と、
    　前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記機械設備の動作状態を感知して検出信号を出力するセンサ部と、
    　前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記センサ部が出力する検出信号を無線で外部に送信する通信部と、を備えており、
    　前記発電部は、
    　前記支持台の一面から突出するように設けられる支持軸と、該支持軸に揺動可能に支持される揺動部と、を有する動吸振器構造と、
    　前記揺動部に向けて設けられる圧電素子と、
    　前記揺動部から前記圧電素子側に突出して設けられる作動子と、を備え、
    　前記揺動部は、
    　前記支持軸に中央部を支点として支持される板状材と、
    　前記板状材に前記支点を中心として放射状に取り付けられる錘と、を備えた、ことを特徴とするワイヤレスセンサ。
  2. 　前記圧電素子は、前記揺動部の下方に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレスセンサ。
  3. 　前記圧電素子は、前記揺動部の上方に設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレスセンサ。
  4. 　前記支持軸は、前記支持台に弾性部材を介して取り付けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレスセンサ。
  5. 　前記作動子と前記錘と前記板状材のうちの少なくとも２つ以上が一体的に形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレスセンサ。
  6. 　前記作動子は、前記錘の重心を通る鉛直線上に位置するように設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレスセンサ。
  7. 　前記センサ部は、前記機械設備から発生する振動を感知して検出信号を出力する振動センサを有する、ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレスセンサ。
  8. 　前記発電部は、
    　前記板状材の両側に取り付けられた一対の錘と、
    　前記支持台に取り付けられた２か所の圧電素子と、を備えた、ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレスセンサ。
  9. 　前記発電部は、
    　前記板状材に取り付けられた、少なくとも１個以上の錘と、
    　前記支持台に取り付けられた、少なくとも１個以上の圧電素子と、を備え、
    　前記支点は、前記揺動部の重心を通る鉛直線上に設けられた、ことを特徴とする請求項１に記載のワイヤレスセンサ。
  10. 　機械設備の動作状態を監視するワイヤレスセンサを用いた監視システムであって、
    　前記機械設備に取り付けられる支持台と、前記支持台に取り付けられる発電部と、前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記機械設備の動作状態を感知して検出信号を出力するセンサ部と、前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記センサ部が出力する検出信号を無線で外部に送信する通信部と、を備えており、前記発電部は、前記支持台の一面から突出するように設けられる支持軸と、該支持軸に揺動可能に支持される揺動部と、を有する動吸振器構造と、前記揺動部に向けて設けられる圧電素子と、前記揺動部から前記圧電素子側に突出して設けられる作動子と、を備え、前記揺動部は、前記支持軸に中央部を支点として支持される板状材と、前記板状材に前記支点を中心として放射状に取り付けられる錘と、を備えたワイヤレスセンサと、
    　前記ワイヤレスセンサの前記発電部で発電した電力量が予め設定された規定値に達したときに、前記センサ部の検出信号を前記通信部により無線で外部送信するようにＯＮとＯＦＦを切り替えるセンサスイッチ部と、
    　前記通信部からの検出信号を受信して、前記ワイヤレスセンサが備えられた前記機器設備の動作状態を監視する監視装置と、を備えた、ことを特徴とするワイヤレスセンサを用いた監視システム。
  11. 　前記圧電素子は、前記揺動部の下方に設けられている、ことを特徴とする請求項１０に記載のワイヤレスセンサを用いた監視システム。
  12. 　前記圧電素子は、前記揺動部の上方に設けられている、ことを特徴とする請求項１０に記載のワイヤレスセンサを用いた監視システム。
  13. 　前記センサ部は、振動センサ、温度センサ、圧力センサ、流量センサのうちの少なくともいずれか１つ以上を有する、ことを特徴とする請求項１０に記載のワイヤレスセンサを用いた監視システム。
  14. 　機械設備の動作状態を監視するワイヤレスセンサを用いた監視方法であって、
    　前記機械設備に取り付けられる支持台と、前記支持台に取り付けられる発電部と、前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記機械設備の動作状態を感知して検出信号を出力するセンサ部と、前記発電部と接続され、該発電部で発電した電力が供給されて、前記センサ部が出力する検出信号を無線で外部に送信する通信部と、前記発電部と前記センサ部と前記通信部とに接続され、該発電部により発電された電力が蓄えられる充電部と、を備えており、前記発電部は、前記支持台の一面から突出するように設けられる支持軸と、該支持軸に揺動可能に支持される揺動部と、を有する動吸振器構造と、前記揺動部に向けて設けられる圧電素子と、前記揺動部から前記圧電素子側に突出して設けられる作動子と、を備え、前記揺動部は、前記支持軸に中央部を支点として支持される板状材と、前記板状材に前記支点を中心として放射状に取り付けられる錘と、を備えたワイヤレスセンサの前記発電部で前記機械設備から生じた機械振動を用いて前記センサ部及び前記通信部に給電する電力を発電して、前記充電部に充電し、
    　前記充電部に充電された電力量が予め設定された第１規定値に達したときに、前記センサ部の検出信号を無線で前記通信部から送信する、ことを特徴とするワイヤレスセンサを用いた監視方法。
  15. 　前記圧電素子は、前記揺動部の下方に設けられている、ことを特徴とする請求項１４に記載のワイヤレスセンサを用いた監視方法。
  16. 　前記圧電素子は、前記揺動部の上方に設けられている、ことを特徴とする請求項１４に記載のワイヤレスセンサを用いた監視方法。
  17. 　前記第１規定値は、前記センサ部及び前記通信部を共に動作させることができる電力量である、ことを特徴とする請求項１４に記載のワイヤレスセンサを用いた監視方法。
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