(57)【要約】【課題】検出精度を向上できる振動検出器を提供する。【解決手段】固定台２０、熱流束センサ１０、弾性部材３０、錘部４０が順に積層された振動検出器において、頭部５１および頭部５１よりも外周面の長さが短くされた軸部５２を含む構成とされ、軸部５２のうちの頭部５１と反対側の部分が固定台２０に固定される連結部材５０を備える。そして、錘部４０に軸部５２が挿通可能な孔部４３を形成する。また、連結部材５０は、頭部５１が錘部４０を固定台２０側に押圧しつつ、錘部４０が固定台２０の面方向に振動した際に当該錘部４０が軸部５２と当接するように、軸部５２が孔部４３を通じて固定台２０に固定されるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ（１０）を用いた振動検出器であって、
一面（２０ａ）を有する固定台（２０）と、
前記一面上に配置され、厚さ方向に通過する前記熱流束に応じた前記センサ信号を出力する前記熱流束センサと、
前記熱流束センサを挟んで前記固定台と反対側に配置され、弾性変形可能とされた弾性部材（３０）と、
前記弾性部材を挟んで前記熱流束センサと反対側に配置され、外部からの振動に応じて変位することで前記弾性部材を弾性変形させる錘部（４０）と、を備え、
頭部（５１）および前記頭部よりも外周面の長さが短くされた軸部（５２）を含む構成とされ、前記軸部のうちの前記頭部と反対側の部分が前記固定台に固定される連結部材（５０）を有し、
前記錘部には、前記軸部が挿通可能な孔部（４３、４２１）が形成されており、
前記連結部材は、前記頭部によって前記錘部を前記固定台側に押圧しつつ、前記錘部が前記固定台における一面の面方向に沿って振動した際に当該錘部が前記軸部と当接するように、前記軸部が前記孔部を通じて前記固定台に固定されている振動検出器。
【請求項２】
前記錘部は、前記頭部から金属で構成されるバネ部材（８０）を介して押圧されている請求項１に記載の振動検出器。
【請求項３】
前記連結部材は、前記錘部が揺動可能な状態で前記固定台に固定され、
前記弾性部材は、前記外部からの振動が印加されていない状態において、前記錘部が揺動運動した際にも圧縮された状態が維持されるように前記錘部から押圧されている請求項１または２に記載の振動検出器。
【請求項４】
前記連結部材は、前記錘部が揺動可能な状態で前記固定台に固定され、
前記熱流束センサは、前記熱流束に応じたセンサ信号を出力する複数の熱流束検知部（１１〜１４）を有し、
前記複数の熱流束検知部は、前記固定台における一面の面方向に対する法線方向から視たとき、前記連結部材の周囲に位置している請求項１ないし３のいずれか１つに記載の振動検出器。
【請求項５】
前記熱流束検知部は、４つ備えられており、前記法線方向から視たとき、前記連結部材を基準として対称に備えられている請求項４に記載の振動検出器。
【請求項６】
前記錘部は、一面（４００ａ）および前記一面と反対側の他面（４００ｂ）を有し、前記他面側に凹部（４０１）が形成された主部（４００）と、前記一面側に位置し、当該一面の法線方向に沿って突出した突起部（４１０）と、前記他面側に配置されると共に前記凹部を閉塞する部分に前記孔部としての貫通孔（４２１）が形成されたカバー部（４２０）と、を備え、前記他面が前記弾性部材と対向するように配置されており、
前記連結部材は、前記頭部が前記凹部内に位置して前記カバー部を前記固定台側に押圧しつつ、前記軸部が前記貫通孔を通じて前記固定台に固定されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の振動検出器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱流束センサを用いた振動検出器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサを用いた振動検出器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。具体的には、この振動検出器は、固定台の上に、熱流束センサ、弾性部材、錘部が順に積層されることで構成されている。なお、錘部は、弾性部材上に接着剤等を介して配置されており、弾性部材に片持ちで支持された状態となっている。
【０００３】
このような振動検出器では、振動が外部から印加されると、印加された振動に応じて錘部が振動する。この際、錘部が振動することによって弾性部材が変形するため、変形の際の主応力の変化に応じて放熱、吸熱が発生する。これにより、弾性部材の変形に応じて熱流束が熱流束センサを通過するため、熱流束センサから出力されるセンサ信号に基づいて振動が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１４５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記振動検出器では、錘部が弾性部材に片持ちで支持されている状態となっており、外部から振動が印加された際、錘部に異なる方向の振動やモーメントが同時に印加された状態となることがある。この場合、弾性部材には、せん断変形および厚さ方向の変形が同時に発生するが、せん断変形および厚さ方向の変形が比例関係とならないため、せん断変形および厚さ方向の変形に起因する放熱、吸熱も比例関係とはならない。つまり、弾性部材にせん断変形および厚さ方向の変形が同時に発生すると、検出精度が低下してしまう。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、検出精度が低下することを抑制できる振動検出器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための請求項１では、熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサ（１０）を用いた振動検出器であって、一面（２０ａ）を有する固定台（２０）と、一面上に配置され、厚さ方向に通過する熱流束に応じたセンサ信号を出力する熱流束センサと、熱流束センサを挟んで固定台と反対側に配置され、弾性変形可能とされた弾性部材（３０）と、弾性部材を挟んで熱流束センサと反対側に配置され、外部からの振動に応じて変位することで弾性部材を弾性変形させる錘部（４０）と、を備え、頭部（５１）および頭部よりも外周面の長さが短くされた軸部（５２）を含む構成とされ、軸部のうちの頭部と反対側の部分が固定台に固定される連結部材（５０）を有し、錘部には、軸部が挿通可能な孔部（４３、４２１）が形成されており、連結部材は、頭部によって錘部を固定台側に押圧しつつ、錘部が固定台における一面の面方向に沿って振動した際に当該錘部が軸部と当接するように、軸部が孔部を通じて固定台に固定されている。
【０００８】
これによれば、錘部は、連結部材によって固定台の面方向に振動することが抑制されるため、連結部材の軸部に沿った軸方向に沿って振動し易くなる。このため、弾性部材は、厚さ方向に変形し易くなる。つまり、弾性部材には、せん断変形および厚さ方向の変形が同時に発生し難くなる。したがって、振動に応じた熱流束が熱流束センサを通過し易くなり、検出精度が低下することを抑制できる。
【０００９】
なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態における振動検出器の構成を示す断面模式図である。
【図２】図１に示す熱流束センサの構成を主に示す平面模式図である。
【図３】図２中のIII−III線に沿った断面図である。
【図４】図１中のIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】錘部が揺動運動した際の振動検出部の状態を示す断面図である。
【図６】錘部が揺動運動した際に出力される第１〜第４センサ信号を示す図である。
【図７】図６とは別態様で錘部が揺動運動した際に出力される第１〜第４センサ信号を示す図である。
【図８】錘部が振動した際の弾性部材の状態を示す図である。
【図９】第２実施形態における振動検出部の断面図である。
【図１０】第３実施形態における振動検出部の断面図である。
【図１１】第４実施形態における熱流束センサの構成を主に示す平面模式図である。
【図１２】第５実施形態における振動検出部の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１２】
（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。本実施形態の振動検出器は、図１に示されるように、振動検出部１と、制御部２とを備えている。そして、振動検出部１は、熱流束センサ１０、固定台２０、弾性部材３０、錘部４０、連結部材５０等を有している。
【００１３】
まず、本実施形態の熱流束センサ１０の構成について、図２および図３を参照しつつ説明する。なお、図２では、後述する表面保護部材１１０を省略して示してある。
【００１４】
本実施形態では、熱流束センサ１０は、絶縁基材１００、表面保護部材１１０、裏面保護部材１２０が一体化され、この一体化されたものの内部で第１、第２層間接続部材１３０、１４０が交互に直列に接続された構造とされている。そして、本実施形態では、熱流束センサ１０は、互いに電気的に独立した第１〜第４熱流束検知部１１〜１４を有している。
【００１５】
以下、図３を参照しつつ、第１熱流束検知部１１の具体的な構成について説明する。なお、第２〜第４熱流束検知部１２〜１４の構成については、第１熱流束検知部１１と同様であるため、説明を省略する。
【００１６】
絶縁基材１００は、フィルム状であって、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されており、厚さ方向に貫通する複数の第１、第２ビアホール１０１、１０２が形成されている。そして、第１、第２ビアホール１０１、１０２には、互いに異なる金属や半導体等の熱電材料で構成された第１、第２層間接続部材１３０、１４０が埋め込まれている。
【００１７】
絶縁基材１００の表面１００ａには、表面パターン１１１が形成されていると共に、表面パターン１１１を覆うように表面保護部材１１０が配置されている。絶縁基材１００の裏面１００ｂには、裏面パターン１２１が形成されていると共に、裏面パターン１２１を覆うように裏面保護部材１２０が配置されている。そして、各第１、第２層間接続部材１３０、１４０は、表面パターン１１１および裏面パターン１２１によって直列に接続されている。
【００１８】
つまり、第１熱流束検知部１１では、絶縁基材１００の表面１００ａに配置された表面パターン１１１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部が構成されている。また、第１熱流束検知部１２では、絶縁基材１００の裏面１００ｂに配置された裏面パターン１２１によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０の他方の接続部が構成されている。なお、表面保護部材１１０および裏面保護部材１２０は、フィルム状であって、熱可塑性樹脂等の可撓性を有する樹脂材料で構成されている。
【００１９】
そして、第１熱流束検知部１１では、厚さ方向に熱流束が通過すると、第１、第２層間接続部材１３０、１４０の一方の接続部と他方の接続部との間に温度差が生じる。これにより、第１熱流束検知部１１では、ゼーベック効果によって第１、第２層間接続部材１３０、１４０に熱起電力が発生する。このため、第１熱流束検知部１１では、この熱起電力（例えば、電圧）を第１センサ信号として出力する。なお、熱流束は、単位時間に単位面積を横切る熱量であり、単位にはＷ／ｍ２が用いられる。
【００２０】
以上が本実施形態における第１熱流束検知部１１の構成である。そして、上記のように、第２〜第４熱流束検知部１１〜１４は、第１熱流束検知部１１と同様の構成とされている。このため、第２〜第４熱流束検知部１２〜１４は、それぞれ厚さ方向に熱流束が通過すると、熱流束に応じた第２〜第４センサ信号を出力する。
【００２１】
また、熱流束センサ１０には、図２に示されるように、絶縁基材１００の表面１００ａに、一端が表面パターン１１１と接続され、他端が外縁部まで引き出された配線パターン１５０が形成されている。本実施形態では、熱流束センサ１０は、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４を有しており、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４が互いに電気的に独立しているため、配線パターン１５０が８本形成されている。そして、各配線パターン１５０の他端部は、熱流束センサ１０の外縁部における一部分に纏めて配置されると共に隣接して配置されている。
【００２２】
また、特に図示しないが、表面保護部材１１０には、各配線パターン１５０の他端部を露出させる開口部が形成されている。そして、各配線パターン１５０は、開口部から露出する部分がパッド部１５０ａとされ、当該パッド部１５０ａが配線部２００を通じて制御部２と電気的に接続されている。これにより、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４と制御部２とが電気的に接続される。
【００２３】
また、熱流束センサ１０は、図１および図２に示されるように、略中央部に、厚さ方向に沿って貫通する挿通孔１６０が形成されている。本実施形態では、挿通孔１６０は、略円筒状とされており、径が後述する連結部材５０の径よりも大きくされている。
【００２４】
そして、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４は、熱流束センサ１０の面方向に対する法線方向（以下では、単に法線方向という）から視たとき、挿通孔１６０を基準として対称に配置されている。具体的には、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４は、法線方向から視たとき、第１、第３熱流束検知部１１、１３が挿通孔１６０に対して対称に配置されていると共に第２、第４熱流束検知部１２、１４が挿通孔１６０に対して対称に配置されている。そして、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４は、隣合う第１〜第４熱流束検知部１１〜１４同士の周方向に沿った間隔が等しくされている。なお、後述するように、挿通孔１６０には、連結部材５０が挿通される。このため、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４は、連結部材５０を基準として対称に配置されているともいえる。
【００２５】
以上が本実施形態における熱流束センサ１０の構成である。以下では、図３に示されるように、熱流束センサ１０において、表面保護部材１１０における絶縁基材１００側と反対側の面を熱流束センサ１０の一面１０ａとし、裏面保護部材１２０における絶縁基材１００側と反対側の面を熱流束センサ１０の他面１０ｂとして説明する。
【００２６】
固定台２０は、図１に示されるように、一面２０ａを有し、一面２０ａ側に熱流束センサ１０を固定する固定部材である。具体的には、固定台２０は、一面２０ａ側に連結部材５０が挿入可能な固定孔２１が形成されており、固定孔２１には内壁面にネジ溝が形成されている。そして、固定台２０には、固定孔２１と挿通孔１６０とが同軸上に位置するように、一面２０ａ側にシリコーン系の接着剤等で構成される接合部材６０を介して熱流束センサ１０が固定されている。なお、本実施形態では、熱流束センサ１０は、他面１０ｂ側が一面１０ａと対向するように固定台２０に配置されている。
【００２７】
弾性部材３０は、弾性変形可能な材料で構成されており、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、または高分子量ポリエチレン等の樹脂材料で構成されている。そして、弾性部材３０は、熱流束センサ１０の一面１０ａ側にシリコーン系の接着剤等で構成される接合部材７０を介して接合されている。
【００２８】
本実施形態では、図４に示されるように、弾性部材３０は、第１〜第４弾性部材３１〜３４を有し、それぞれ円を略１／４に分割した平面略扇状とされている。つまり、第１〜第４弾性部材３１〜３４は、中心角を約９０°とする平面略扇状とされている。なお、第１〜第４弾性部材３１〜３４は、平面の大きさが第１〜第４熱流束検知部１１〜１４より大きくなるように構成されている。
【００２９】
そして、第１〜第４弾性部材３１〜３４は、熱流束センサ１０の一面１０ａ側に、それぞれ第１〜第４熱流束検知部１１〜１４と対向しつつ、挿通孔１６０を閉塞しないように接合部材７０を介して接合されている。なお、本実施形態では、第１〜第４弾性部材３１〜３４は、それぞれ中心側が面取りされた形状とされており、熱流束センサ１０の一面１０ａ上に配置した際に挿通孔１６０が閉塞し難くなる構成とされている。
【００３０】
錘部４０は、一面４０ａおよび他面４０ｂを有する略円柱状とされており、略中央部に厚さ方向に沿って貫通する貫通孔４１が形成されている。本実施形態では、貫通孔４１は、一面４０ａ側に形成される第１貫通孔４２と他面４０ｂ側に形成される第２貫通孔４３とが連通されることで形成されている。なお、本実施形態では、第２貫通孔４３が孔部に相当している。
【００３１】
具体的には、第１貫通孔４２および第２貫通孔４３は、それぞれ円筒状とされている。そして、第２貫通孔４３は、径が第１貫通孔４２の径よりも短くされると共に連結部材５０の後述する軸部５２の径より僅かに大きくされている。より詳しくは、本実施形態では、第２貫通孔４３は、連結部材５０が第２貫通孔４３を通じて固定台２０に固定された際、錘部４０が固定台２０の面方向に振動した際に当該錘部４０が連結部材５０の軸部５２と即座に当接する大きさとされている。但し、本実施形態では、第２貫通孔４３の径は、連結部材５０が第２貫通孔４３を通じて固定台２０に固定された際、錘部４０が揺動可能となる大きさとされている。
【００３２】
また、錘部４０は、他面４０ｂ側に、第１〜第４弾性部材３１〜３４の形状に対応させた凹部４４が形成されている。そして、錘部４０は、凹部４４に第１〜第４弾性部材３１〜３４を嵌め込みつつ、貫通孔４１が熱流束センサ１０に形成された挿通孔１６０と同軸上に位置するように錘部４０に備えられる。
【００３３】
連結部材５０は、ステンレス等の金属で構成され、頭部５１および頭部５１よりも外周面の長さが短くされた軸部５２を有するボルト等で構成される。なお、外周面の長さとは、言い換えると、連結部材５０の軸方向に対する周方向の長さのことである。また、軸部５２における頭部５１と反対側の外壁面には、固定台２０の固定孔２１に形成されたネジ溝とネジ結合が可能なネジ溝が形成されている。
【００３４】
そして、連結部材５０は、軸部５２が貫通孔４１および挿通孔１６０を通じて固定孔２１に挿入され、軸部５２に形成されたネジ溝が固定孔２１に形成されたネジ溝とネジ結合されることで固定孔２１に締結される。この際、本実施形態では、連結部材５０は、頭部５１が第１貫通孔４２の底面４２ａと当接しつつ当該底面４２ａを固定台２０側に押圧した状態で固定台２０に固定される。つまり、連結部材５０は、初期状態において、第１〜第４弾性部材３１〜３４が錘部４０から押圧された状態となるように固定台２０に固定される。なお、初期状態とは、言い換えると、外部からの振動が印加されていない状態のことである。
【００３５】
また、連結部材５０は、本実施形態では、錘部４０が揺動可能となるように固定台２０に固定される。すなわち、本実施形態の連結部材５０および錘部４０は、錘部４０が揺動可能となるように、軸部５２と貫通孔４１の側面との間隔が調整されている。つまり、連結部材５０および錘部４０は、錘部４０が揺動可能となるように、軸部５２および貫通孔４１の径が調整されている。
【００３６】
なお、本実施形態における錘部４０が揺動するとは、錘部４０における外縁端部の一部が法線方向における一方向側に変位した際、錘部４０における外縁端部のうちの貫通孔４１を挟んで反対側に位置する部分が法線方向における他方向側に変位することである。また、本実施形態における法線方向とは、熱流束センサ１０の面方向に対する法線方向であり、連結部材５０の軸方向（以下では、単に軸方向という）と一致する方向となる。そして、揺動運動では、錘部４０の外縁端部が軸方向に沿って振動する運動であるともいえる。このため、錘部４０が連結部材５０の軸方向に振動するとは、錘部４０が揺動運動する場合も含まれる。
【００３７】
制御部２は、熱流束センサ１０の検出結果に基づいて、振動に関する情報の検出処理を行う処理部である。本実施形態では、制御部２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発性ＲＡＭ等を備えたマイクロコンピュータ等を有する構成とされている。そして、制御部２は、ＣＰＵがＲＯＭ、または不揮発性ＲＡＭからプログラムを読み出して実行することで各種の制御作動を実現する。また、本実施形態では、制御部２は、図示しない表示部等と接続され、表示部等に対応する画像が表示されるようにする。なお、ＲＯＭ、または不揮発性ＲＡＭには、プログラムの実行の際に用いられる各種のデータ（例えば、初期値、ルックアップテーブル、マップ等）が予め格納されている。また、ＲＯＭ等の記憶媒体は、非遷移的実体的記憶媒体である。
【００３８】
以上が本実施形態における振動検出器の構成である。次に、上記振動検出器の作動について説明する。
【００３９】
上記振動検出器は、固定台２０が被実装部材に固定されて用いられる。そして、上記振動検出器では、図１中の矢印Ａのように、法線方向に沿った振動が外部から印加されると、錘部４０は、連結部材５０の軸方向に沿って振動する。この際、第１〜第４弾性部材３１〜３４は、錘部４０の振動によって変形し、変形することで温度変化が発生する。具体的には、第１〜第４弾性部材３１〜３４では、主応力和の変動をΔσとし、温度変化をΔＴとすると、熱弾性効果によって次式の温度変化が発生する。
（数１）ΔＴ＝−ＫＴΔσ
なお、Ｋは、第１〜第４弾性部材３１〜３４の線膨張係数をα、第１〜第４弾性部材３１〜３４の密度をρ、第１〜第４弾性部材３１〜３４の比熱をＣｐとすると、次式で示される。
（数２）Ｋ＝α／（ρ・Ｃｐ）
この際、固定台２０は、振動しない、または振動が抑制されるため、温度変化し難くなっている。つまり、振動の数周期程度の期間では、固定台２０の温度は一定である。このため、第１〜第４弾性部材３１〜３４の温度変化による熱流束が熱流束センサ１０を厚さ方向に通過すると、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４から通過した熱流束に応じた第１〜第４センサ信号が出力される。
【００４０】
ここで、本実施形態では、錘部４０は、連結部材５０によって固定台２０の面方向に振動することが抑制されている。このため、第１〜第４弾性部材３１〜３４に異なる方向の振動が印加されることが抑制される。つまり、第１〜第４弾性部材３１〜３４にせん断変形および厚さ方向の変形が同時に発生することが抑制される。したがって、熱流束センサ１０を通過する熱流束は、振動に応じた熱流束となるため、検出精度が低下することが抑制される。
【００４１】
また、本実施形態では、熱流束センサ１０は、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４を有しており、互いに電気的に独立している。このため、錘部４０が揺動運動する際には、連結部材５０を挟んで反対側に位置する弾性部材では、初期状態に対し、一方が圧縮し、他方が伸張する。したがって、挿通孔１６０を挟んで反対側に位置する熱流束検知部では、通過する熱流束が反対となるため、各センサ信号から振動の方向も検出できる。
【００４２】
例えば、図４および図５に示されるように、初期状態に対し、第１、第２弾性部材３１、３２が圧縮され、第３、第４弾性部材３３、３４が伸張する場合には、第１、第２弾性部材３１、３２と第３、第４弾性部材３３、３４とで放熱、吸熱が反対となる。これにより、第１、第２熱流束検知部１１、１２と第３、第４熱流束検知部１３、１４とを通過する熱流束は、逆向きとなる。
【００４３】
したがって、図６に示されるように、第１センサ信号および第２センサ信号と、第３センサ信号および第４センサ信号とは、位相が１８０°ずれる。このため、制御部２は、各センサ信号における振幅から振動の大きさを検出でき、各センサ信号の位相のずれから振動の方向を検出できる。
【００４４】
また、例えば、特に図示しないが、初期状態に対し、第１、第４弾性部材３１、３４が圧縮され、第２、第３弾性部材３２、３３が伸張する場合には、第１、第４弾性部材３１、３４と第２、第３弾性部材３２、３３とで放熱、吸熱が反対となる。これにより、第１、第４熱流束検知部１１、１４と第２、第３熱流束検知部１２、１３とを通過する熱流束は、逆向きとなる。
【００４５】
したがって、図７に示されるように、第１センサ信号および第４センサ信号と、第２センサ信号および第３センサ信号とは、位相が１８０°ずれる。このため、制御部２は、各センサ信号における振幅から振動の大きさを検出でき、各センサ信号の位相のずれから振動の方向を検出できる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、第１〜第４弾性部材３１〜３４は、初期状態において圧縮された状態となっている。このため、第１〜第４弾性部材３１〜３４が初期状態において圧縮された状態となっていない場合と比較して、揺動運動した際に第１〜第４弾性部材３１〜３４に引張応力が発生した状態となることを抑制できる。
【００４７】
すなわち、図８に示されるように、錘部４０が揺動運動する場合、連結部材５０を基準とすると、錘部４０は、外縁端部の一方が固定台２０側に変形すると、連結部材５０を挟んで反対側に位置する外縁端部の他方が固定台２０と反対側に変位する。そして、弾性部材３０のうちの、錘部４０が固定台２０と反対側に変位する部分と対向する部分では、初期状態に対して伸長する。この際、初期状態で弾性部材３０に圧縮応力が発生していない場合には、初期状態に対して伸張した部分では引張応力が発生するため、弾性部材３０と錘部４０との間に隙間が形成されて検出精度が低下する可能性がある。
【００４８】
したがって、本実施形態では、伸張状態になったとしても引張応力が発生し難くなるように、初期状態において、弾性部材３０が圧縮された状態となっている。この場合、初期状態において錘部４０から弾性部材３０に印加される押圧力は、弾性部材３０が伸張状態になったとしても圧縮応力が発生している状態が維持される大きさとされることが好ましい。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態では、錘部４０は、連結部材５０によって固定台２０の面方向に振動することが抑制されている。このため、錘部４０は、連結部材５０の軸方向に沿って振動することになり、弾性部材３０にせん断変形および厚さ方向の変形が同時に発生することが抑制される。したがって、振動に応じた熱流束が熱流束センサ１０を通過し、検出精度が低下することを抑制できる。
【００５０】
また、本実施形態では、錘部４０は揺動可能な状態で配置されている。また、熱流束センサ１０は、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４を有している。そして、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４は、法線方向から視たとき、連結部材５０を基準として対称に配置されている。このため、第１〜第４センサ信号から振動の方向も検出できる。
【００５１】
さらに、本実施形態では、弾性部材３０は、互いに分離された第１〜第４弾性部材３１〜３４を有している。そして、第１〜第４弾性部材３１〜３４は、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４上に配置されている。このため、例えば、第１〜第４弾性部材３１〜３４が一体化されている場合と比較して、第１〜第４弾性部材３１〜３４の変形が大きくなり易く、第１〜第４弾性部材３１〜３４における発熱、吸熱が大きくなり易くなる。したがって、検出感度の向上を図ることができる。
【００５２】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対し、連結部材５０における頭部５１と第１貫通孔４２の底面４２ａとの間に板バネを配置したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５３】
本実施形態では、図９に示されるように、連結部材５０における頭部５１と第１貫通孔４２の底面４２ａとの間には、銅等の金属で構成される板バネ８０が配置されている。すなわち、連結部材５０における頭部５１は、板バネ８０を介して第１貫通孔４２の底面４２ａを固定台２０側に押圧している。なお、本実施形態では、第１〜第４弾性部材３１〜３４がゴムや樹脂等で構成されており、板バネ８０が金属で構成されているため、板バネ８０は、第１〜第４弾性部材３１〜３４よりも経年寿命が長くされた材料である。また、本実施形態では、板バネ８０がバネ部材に相当する。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態では、連結部材５０の頭部５１と第１貫通孔４２の底面４２ａとの間に板バネ８０が配置されており、板バネ８０によって錘部４０が固定台２０側に押圧されている。このため、第１〜第４弾性部材３１〜３４がクリープ等の経年劣化によって変形したとしても、板バネ８０によって第１〜第４弾性部材３１〜３４の経年劣化による変形の変化を吸収できる。したがって、錘部４０から第１〜第４弾性部材３１〜３４への押圧力が経時的に変化することを抑制でき、経時的に検出精度が変化することを抑制できる。
【００５５】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。第３実施形態は、第１実施形態に対し、錘部４０の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００５６】
本実施形態では、図１０に示されるように、錘部４０は、主部４００、突起部４１０、カバー部４２０を有する形状とされている。具体的には、主部４００は、一面４００ａおよび他面４００ｂを有する略円板状とされている。突起部４１０は、主部４００の一面４００ａの略中央部に、当該一面４００ａの法線方向に沿って突出するように備えられている。なお、本実施形態では、主部４００および突起部４１０が一体的に形成されているが、これらは別々の部材を用いて構成されていてもよい。
【００５７】
主部４００の他面４００ｂには、凹部４０１が形成されている。そして、カバー部４２０は、主部４００の他面４００ｂ側に、図示しない接着剤等によって固定されている。なお、本実施形態では、カバー部４２０のうちの主部４００と反対側の他面４２０ｂによって錘部４０の他面４０ｂが構成されている。そして、カバー部４２０の他面４２０ｂに凹部４４が形成されている。
【００５８】
また、カバー部４２０には、略中央部に、連結部材５０における軸部５２が挿通可能とされた円筒状の貫通孔４２１が形成されている。なお、貫通孔４２１は、上記第２貫通孔４３と同様に、径が軸部５２の径より僅かに大きくされている。より詳しくは、貫通孔４２１は、錘部４０が連結部材５０によって固定台２０に固定された際、連結部材５０によって錘部４０が固定台２０の面方向に振動することを抑制しつつ、錘部４０が揺動可能となるように、径が軸部５２の径より僅かに大きくされている。また、本実施形態では、貫通孔４２１が孔部に相当している。
【００５９】
そして、連結部材５０は、頭部５１が凹部４０１内に収容されつつカバー部４２０を固定台２０側に押圧するように、固定台２０に固定されている。なお、図１０は、図１、図４等に対応する図である。このため、図１０では、弾性部材３０は、連結部材５０より紙面右側に第１、第２弾性部材３１、３２が位置しており、連結部材５０より紙面左側に第３、第４弾性部材３３、３４が位置している。
【００６０】
このような振動検出器では、突起部４１０に作用する振動の方向によって弾性部材の変形が変化する。例えば、突起部を図１０中の矢印Ｂ方向に押圧する場合には、第１〜第４弾性部材３１〜３４が全体的に圧縮されるため、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４からは同じ振幅を有する同位相のセンサ信号が出力される。
【００６１】
また、突起部４１０を矢印Ｃ方向に押圧する場合には、初期状態に対し、第１、第２弾性部材３１、３２が圧縮され、第３、第４弾性部材３３、３４が伸張する。したがって、第１、第２熱流束検知部１１、１２から出力される第１、第２センサ信号が同位相となり、第３、第４熱流束検知部１３、１４から出力される第３、第４センサ信号が同位相となる。
【００６２】
なお、特に図示しないが、突起部４１０を矢印Ｃ方向と異なる方向に押圧した場合には、それぞれの押圧方向に対し、第１〜第４弾性部材３１〜３４の圧縮、伸張が異なる。このため、各押圧方向に対し、第１〜第４熱流束検知部１１〜１４から出力されるセンサ信号の位相が異なる。したがって、制御部２は、第１〜第４センサ信号から突起部４１０に対する押圧方向を判定できる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態では、錘部４０が突起部４１０を有する構成とされており、突起部４１０に対する押圧力の方向により、第１〜第４センサ信号が変化する。このため、本実施形態の振動検出器は、例えば、人が操作する操作部等に適用されることができ、汎用性の向上を図ることができる。
【００６４】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対し、熱流束センサ１０に１つの熱流束検知部を備えるようにしたものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６５】
本実施形態では、図１１に示されるように、熱流束センサ１０は、１つの熱流束検知部１５を有する構成とされている。具体的には、本実施形態では、法線方向から視たとき、挿通孔１６０の周囲に第１層間接続部材１３０および第２層間接続部材１４０が配置されており、これら第１、第２層間接続部材１３０、１４０の全てが表面パターン１１１および裏面パターン１２１を介して直列に接続されている。
【００６６】
そして、熱流束センサ１０には、２つの配線パターン１５０が備えられており、熱流束検知部１５はこれら配線パターン１５０と接続されて制御部２と接続される。
【００６７】
以上説明したように、１つの熱流束検知部１５を有する熱流束センサ１０を用いて振動検出器を構成したとしても、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。但し、本実施形態では、熱流束センサ１０から１つの信号しか出力されない。このため、本実施形態の振動検出器は、例えば、振動の大きさを検出することが主な用途である場合に適用されると好適である。
【００６８】
なお、本実施形態では、振動の大きさを検出することが主な用途であるため、熱流束検知部１５は、挿通孔１６０の周囲に渡って形成されていなくてもよい。例えば、熱流束検知部１５は、挿通孔１６０に対して一方の側のみに形成されるようにしてもよい。
【００６９】
（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態に対し、錘部４０が揺動運動し難くなるように、連結部材５０を固定台２０に固定したものである。その他に関しては、第４実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７０】
まず、上記第４実施形態では、熱流束センサ１０に１つの熱流束検知部１５を備える例について説明した。この場合、振動の大きさを検出することが主な用途となるため、錘部４０が揺動運動し難くなっていてもよい。
【００７１】
本実施形態では、図１２に示されるように、貫通孔４１は、第２貫通孔４３の軸方向の長さが第１貫通孔４２の軸方向の長さより長くされている。つまり、本実施形態では、貫通孔４１は、第４実施形態より、連結部材５０における軸部５２と対向する第２貫通孔４３の軸方向に沿った長さが長くされている。これにより、第２貫通孔４３の径が上記第１実施形態における第２貫通孔４３の径と同じである場合と比較すると、錘部４０が揺動運動し始める際、上記第１実施形態より錘部４０が軸部５２と当接し易くなる。このため、揺動運動し難くなる。
【００７２】
以上説明したように、本実施形態では、第２貫通孔４３の軸方向の長さが第１貫通孔４２の軸方向の長さより長くされているため、上記第１実施形態に対し、錘部４０が傾いた際、第２貫通孔４３の壁面と軸部５２とが当接し易くなる。このため、錘部４０が揺動運動することを抑制できる。したがって、本実施形態では、錘部４０が軸方向に沿って振動した場合の検出精度を向上できる。
【００７３】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００７４】
例えば、上記各実施形態において、弾性部材３０は、第１〜第４弾性部材３１〜３４が一体化されて構成されていてもよい。つまり、弾性部材３０は、略円板状とされ、略中央部に熱流束センサ１０の挿通孔１６０と連通する挿通孔が形成された構成とされていてもよい。
【００７５】
また、上記各実施形態において、固定台２０と熱流束センサ１０との間の接合部材６０および熱流束センサ１０と第１〜第４弾性部材３１〜３４との接合部材７０は、配置されていてなくもよい。
【００７６】
さらに、上記第１、第２、第４、第５実施形態において、貫通孔４１は、円筒状ではなく、多角筒状とされていてもよい。同様に、上記第３実施形態において、貫通孔４２１は、円筒状ではなく、多角筒状とされていてもよい。
【００７７】
そして、上記第２実施形態において、板バネ８０の代わりに渦巻バネ等を採用してもよい。
【００７８】
さらに、上記各実施形態を適宜組み合わせるようにしてもよい。例えば、第２実施形態を第３〜第５実施形態に組み合わせ、頭部５１と錘部４０との間に板バネ８０を配置するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１０    熱流束センサ
２０    固定台
２０ａ  一面
３０    弾性部材
４０    錘部
４３  第２貫通孔（孔部）
５０    連結部材
５１    頭部
５２    軸部
【図１】
2020067430.tif 000003
【図２】
2020067430.tif 000004
【図３】
2020067430.tif 000005
【図４】
2020067430.tif 000006
【図５】
2020067430.tif 000007
【図６】
2020067430.tif 000008
【図７】
2020067430.tif 000009
【図８】
2020067430.tif 000010
【図９】
2020067430.tif 000011
【図１０】
2020067430.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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