(57)【要約】  【課題】  長期間にわたって振動を検知することが可能な振動センサ装置を提供する。  【解決手段】  絶縁基体１の内部に設けられた対向する１組の面が正方形状である直方体状の空間２内に、絶縁性の液体が充填されて、空間２の振動に応じて空間２内を移動可能な、対向する１組の面にそれぞれ対向する１組の面が正方形状である直方体状の誘電体ブロック３が収容されているとともに、空間２の対向する１組の面にそれぞれ、１辺の長さが誘電体ブロック３の１辺の長さと同じで、外辺と空間２の面の端との間の平面視した距離が誘電体ブロック３の１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域Ｓを除いて、容量電極４が形成されている振動センサ装置９である。空間２の振動に応じた誘電体ブロック３の移動に伴い容量電極４，４間の静電容量が変化するため、容量電極４等の磨耗等を抑制しながら振動の検知が可能である。【選択図】  図１
2010048749.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基体の内部に設けられた対向する１組の面が正方形状である直方体状の空間内に、絶縁性の液体が充填されて、前記空間の振動に応じて前記空間内を移動可能な、前記対向する１組の面にそれぞれ対向する１組の面が正方形状である直方体状の誘電体ブロックが収容されているとともに、前記空間の前記対向する１組の面にそれぞれ、１辺の長さが前記誘電体ブロックの１辺の長さと同じ正方形状で、外辺と前記空間の面の端との間の平面視した距離が前記誘電体ブロックの１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域を除いて、容量電極が形成されていることを特徴とする振動センサ装置。
【請求項２】
前記誘電体ブロックの比誘電率が、前記絶縁基体のうち前記容量電極と前記空間との間に位置する部位の比誘電率および前記液体の比誘電率よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の振動センサ装置。
【請求項３】
前記空間および前記誘電体ブロックがそれぞれ立方体状であり、前記空間の前記対向する１組の面とは異なる対向する２組の面の少なくとも一方にもそれぞれ、１辺の長さが前記誘電体ブロックの１辺の長さと同じ正方形状で、外辺と前記空間の面の端との間の平面視した距離が前記誘電体ブロックの１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域を除いて、容量電極が形成されていることを特徴とする請求項１記載の振動センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポンプやコンプレッサ等の各種機器の作動あるいは異常に伴う振動や、人の運動に伴う振動等の振動を検知する振動センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ポンプやコンプレッサ等の各種機器の作動あるいは異常に伴う振動や、人の運動に伴う振動等の振動を検知するための振動センサ装置として、導電性球体や電極板等の、振動に応じて移動や変位が可能な可動体と、その可動体の動きを検知するための、可動体による導通の有無や静電容量の変化を検知可能な電極とを備えるものが知られている（例えば、特許文献１，２を参照。）。
【０００３】
このような振動センサ装置は、例えば、可動体として導電性球体を備えるとともに、電極として可動体を間に配して平行に配設された櫛歯状の第１電極と第２電極を備えている。そして、振動に応じて導電性球体が第１電極と第２電極との間を移動することにより第１電極と第２電極との間が導通された状態と導通されていない状態とを繰り返し、この導通の変化を検知することにより振動が検知される。
【０００４】
また、静電容量の変化により振動を検知する振動センサ装置の場合であれば、例えば、振動に応じて変位（たわみ等）可能な可動電極と、この可動電極と対向する固定電極とを備えている。そして、振動に応じて可動電極がたわんで可動電極と固定電極との間の距離が変化して両者間の静電容量が変化し、この静電容量の変化を検知することにより振動が検知される。
【特許文献１】特開平10−9944号公報
【特許文献２】特開2007−205851号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の振動センサ装置においては、導電性球体等の可動体と電極との直接の接触が繰り返されることから、電極や導電性球体に磨耗や破損等の不具合を生じやすいという問題点がある。また、可動電極がたわみ等の変位（変形）を繰り返すことから、変位部分等を起点にした亀裂等を生じやすいという問題点がある。
【０００６】
特に、振動が激しく、導電性球体の移動や可動電極等の変位の速度や回数，変位量等が大きいような場合には、前述したような不具合がより発生しやすくなる。
【０００７】
本発明はこのような従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、長期間にわたって安定して振動を検知することが可能な、信頼性の高い振動センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の振動センサ装置は、絶縁基体の内部に設けられた対向する１組の面が正方形状である直方体状の空間内に、絶縁性の液体が充填されて、前記空間の振動に応じて前記空間内を移動可能な、前記対向する１組の面にそれぞれ対向する１組の面が正方形状である直方体状の誘電体ブロックが収容されているとともに、前記空間の前記対向する１組の面にそれぞれ、１辺の長さが前記誘電体ブロックの１辺の長さと同じ正方形状で、外辺と前記空間の面の端との間の平面視した距離が前記誘電体ブロックの１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域を除いて、容量電極が形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の振動センサ装置は、上記構成において、前記誘電体ブロックの比誘電率が、前記絶縁基体のうち前記容量電極と前記空間との間に位置する部位の比誘電率および前記液体の比誘電率よりも大きいことを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の振動センサ装置は、上記構成において、前記空間および前記誘電体ブロックがそれぞれ立方体状であり、前記空間の前記対向する１組の面とは異なる対向する２組の面の少なくとも一方にもそれぞれ、１辺の長さが前記誘電体ブロックの１辺の長さと同じ正方形状で、外辺と前記空間の面の端との間の平面視した距離が前記誘電体ブロックの１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域を除いて、容量電極が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の振動センサ装置によれば、上記構成を備えることから、空間の振動に応じて空間内を移動する誘電体ブロックの位置に応じて、空間の対向する１組の面にそれぞれ、１辺の長さが誘電体ブロックの１辺の長さと同じ正方形状で、外辺と空間の面の端との間の平面視した距離が誘電体ブロックの１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域を除いて形成された容量電極間に介在する誘電体ブロックの範囲が変化し、これに応じて容量電極間の静電容量が変化する。また、空間が振動していないときには、誘電体ブロックは、その密度と液体の密度との差に応じて空間内のいずれかの場所で静止しているので、容量電極間の静電容量は変化しない。そのため、この静電容量の変化の有無を検知することにより、振動の有無を検知することができる。
【００１２】
また、本発明の振動センサ装置によれば、誘電体ブロックが容量電極と直接接触することはなく、また誘電体ブロック自体にたわみ等の変形が生じることもない。そのため、誘電体ブロックや容量電極に磨耗や亀裂等の不具合を生じることが効果的に抑制され、長期間にわたって安定して振動を検知することが可能な、信頼性の高い振動センサ装置を提供することができる。
【００１３】
なお、本発明の振動センサ装置における空間，誘電体ブロックおよび容量電極は、誘電体ブロックの移動に応じて容量電極間の静電容量を確実に変化させるために上記構成を備えている。
【００１４】
すなわち、例えば、対向する１組の面の正方形状の領域同士の間の全域に、これと対向する面が同じ寸法の正方形状である誘電体ブロックが介在しているとき（容量電極間に誘電体ブロックが介在しないとき）に容量電極間に生じる静電容量が最小になる。そして、この状態から誘電体ブロックが移動すれば、容量電極間に介在する誘電体ブロックの範囲が増加して、容量電極間に生じる静電容量が漸次大きくなる。また、容量電極側から見て空間の角部分に正方形状の誘電体ブロックが位置しているときに、容量電極間に介在する誘電体ブロックの範囲が最大であり、容量電極間に生じる静電容量が最大になる。そして、この状態から誘電体ブロックが移動すれば、容量電極が形成されていない正方形状の領域同士の間に介在する誘電体ブロックの範囲が増加（容量電極間に介在する誘電体ブロックの範囲が減少）して、容量電極間に生じる静電容量が漸次小さくなる。また、正方形状の領域の１つの外辺に沿って正方形状の誘電体ブロックが移動するときには、外辺と空間の面の端との間の平面視した距離が誘電体ブロックの１辺の長さよりも小さい寸法である、空間の対向する１組の面のそれぞれが備える正方形状の領域同士の間に誘電体ブロックが、この長さの差に応じた長方形（正方形を含む）状の範囲で介在し、この範囲に応じて、容量電極間に生じる静電容量が減少する。また、この介在する範囲は、誘電体ブロックの移動に応じて漸次変化する。このように、空間の振動に伴う誘電体ブロックの移動に応じて容量電極間の静電容量が変化するため、静電容量の変化の有無により空間の振動の有無を検知することができる。
【００１５】
また、本発明の振動センサ装置は、上記構成において、誘電体ブロックの比誘電率が、絶縁基体のうち容量電極と空間との間に位置する部位の比誘電率および液体の比誘電率よりも大きい場合には、誘電体ブロックが容量電極の間に介在したときの静電容量の変化をより効果的に大きくすることができる。そのため、容量電極間の静電容量の変化、つまり誘電体ブロックの移動の有無をより確実に検知することが可能な振動センサ装置とすることができる。
【００１６】
また、本発明の振動センサ装置は、空間および誘電体ブロックがそれぞれ立方体状であり、空間の対向する１組の面とは異なる対向する２組の面の少なくとも一方にもそれぞれ、１辺の長さが誘電体ブロックの１辺の長さと同じで、外辺と空間の面の端との間の平面視した距離が誘電体ブロックの１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域を除いて容量電極が形成されている場合には、対向する１組の面のそれぞれに対して異なる２組の面はいずれも直交するため、その２組の面のうち少なくとも一方に形成された容量電極の間の静電容量の変化を検知することにより、空間の１組の面に直交する方向の振動を検知することもできる。
【００１７】
この場合、空間が立方体状であり、空間を構成する各面が同じ正方形状であり、同様の正方形状の領域を除いてそれぞれに容量電極が形成されているので、空間の対向する１組の面とは異なる対向する２組の面の少なくとも一方に形成された容量電極においても、前述した１組の面に形成された容量電極の場合と同様に、振動に応じた誘電体ブロックの移動を検知することができる。
【００１８】
したがって、この場合には、長期にわたって、いわゆる前後左右および上下の互いに直交する３方向で有効に空間の振動を検知することが可能な振動センサ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の振動センサ装置について、添付の図面を参照しつつ説明する。
【００２０】
図１（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の振動センサ装置の実施の形態の一例を示す側面図および上面図（ともに透視図）であり、図２は図１に示す振動センサ装置９の斜視図（透視図）である。図１および図２において、１は絶縁基体、２は空間、３は誘電体ブロック、４は容量電極である。絶縁基体１の内部に設けられた空間２内に、絶縁性の液体（図示せず）が充填されるとともに誘電体ブロック３が収容され、空間２の対向する正方形状の１組の面にそれぞれ、正方形状の領域Ｓを除いて容量電極４が形成されて本発明の振動センサ装置９が基本的に構成されている。なお、図２においては、見やすくするために絶縁基体１を省略している。
【００２１】
この振動センサ装置９は、例えばポンプやコンプレッサ，エンジン等の可動部分を有する機器に搭載され、可動部分（例えばポンプのモータ）の可動状態や異常振動等を検知する検知器として用いられる。また、振動センサ装置９は、人の歩行等の運動に伴う振動を検知する計測器の部品等にも用いられる。
【００２２】
この振動センサ装置９は、振動センサ装置９が搭載された機器の振動による空間２の振動に応じて空間２内を誘電体ブロック３が移動することにより、容量電極４，４間に介在する誘電体ブロック３の面積（容量電極４側から見た面積）が変化し、この変化に応じて容量電極４，４の間の静電容量が変化することを利用して、振動の有無を検知するものである。
【００２３】
すなわち、この振動センサ装置９によれば、空間２内を移動する誘電体ブロック３の位置に応じて、空間２の対向する１組の面にそれぞれ、１辺の長さが誘電体ブロック３の１辺の長さと同じ正方形状で、外辺と空間２の面の端との間の平面視した距離が誘電体ブロック３の１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域を除いて形成された容量電極４，４間に介在する誘電体ブロック３の範囲が変化し、これに応じて容量電極４，４間の静電容量が変化する。また、空間２が振動していないときには、誘電体ブロック３は、その密度と液体の密度との差に応じて空間２内のいずれかの場所で静止しているので、容量電極４，４間の静電容量は変化しない。そのため、この容量電極４，４間の静電容量の変化の有無を検知することにより、振動の有無を検知することができる。
【００２４】
なお、図１および図２に示す例では、容量電極４を、空間２の対向する１組の正方形状の面よりも外側に、絶縁基体１の対向する１組の面の外縁まで延長して形成しているが、容量電極４は、絶縁基体１のうち、空間２を間にして対向し合う部分のみに形成されていてもよい。また、容量電極４は、絶縁基体１を構成する部材の中に（空間２および外部に露出しないように）形成されていてもよい。
【００２５】
また、この振動センサ装置９によれば、誘電体ブロック３が容量電極４と直接接触することはなく、また誘電体ブロック３自体にたわみ等の変形が生じることもない。そのため、誘電体ブロック３や容量電極４に磨耗や亀裂等の不具合を生じることは効果的に抑制され、長期間にわたって安定して振動を検知することが可能な、信頼性の高い振動センサ装置９を提供することができる。
【００２６】
この場合、液体がいわゆる緩衝材として機能することもできるため、誘電体ブロック３が、空間２を構成する絶縁基体１の内面にぶつかって破損するようなことを抑制する上でも効果がある。
【００２７】
なお、空間２が振動していないとき、誘電体ブロック３は、その密度が液体の密度よりも大きい場合には空間２内の下端部分で静止し、小さい場合には空間２の上端部分で静止する。また、誘電体ブロック３の密度が液体の密度と同じである場合には、誘電体ブロック３は空間２内の任意の場所で静止する。
【００２８】
この誘電体ブロック３の密度と液体の密度との差は、例えば、振動センサ装置９の用途や生産性，コスト等を考慮して任意に設定すればよい。振動センサ装置９が、人の歩行に伴う振動を検知する用途等の、振動に伴う大きな加速度が主として上下方向に生じる用途に使用される場合であれば、誘電体ブロック３の密度を液体の密度よりも大きくしておけばよい。この場合、下方向に大きな加速度が生じたときには誘電体ブロック３が慣性力により空間２の上部に移動することとなるので、下方向に誘電体ブロック３の移動するスペースが十分に確保され、次に上方向に大きな加速度が生じたときに誘電体ブロック３の移動に応じた容量電極４，４間の静電容量の変化による振動の検知がより確実に行なわれる。
【００２９】
なお、誘電体ブロック３の密度と液体の密度との差が大きくなり過ぎると、密度差に起因する浮力や重力の影響が大きくなって振動の検知が難しくなる可能性があるため、この密度差は約５ｇ／ｃｍ３程度以下に設定しておくことが好ましい。
【００３０】
絶縁基体１は、対向する１組の面が正方形状である空間２を内部に設けることが可能な形状および寸法で形成されている。このような絶縁基体１としては、例えば空間２と同様の形状で外形寸法が大きい直方体状や立方体状、またはこれらの形状において上面や下面等の外面が湾曲したり一部に凹凸が設けられたりした形状が挙げられる。また、絶縁基体１は、内部に空間２を設けることができる寸法であれば、球状や楕円球状等の、空間２とは異なる形状（外形）のものでもよい。図１および図２に示す例においては、絶縁基体１は空間２よりも若干外形寸法が大きな直方体状に形成されている。
【００３１】
空間２は、液体が充填されるため、この液体の充填が可能で、液体の漏れ等の不具合を生じないような構造を備えている必要がある。
【００３２】
このような空間２が設けられた絶縁基体１としては、例えば、上面に凹部を有する直方体状の下部絶縁体（符号なし）と、凹部を塞ぐようにして下部絶縁体の上面に接合される平板状の上部絶縁体（符号なし）とからなるものが挙げられる。
【００３３】
また、絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体やガラスセラミック焼結体，ムライト質焼結体，窒化アルミニウム質焼結体，炭化珪素質焼結体，窒化珪素質焼結体等のセラミック材料や、エポキシ樹脂，ポリイミド樹脂，アクリル樹脂等の樹脂材料、セラミック材料等の無機材料と樹脂材料との複合材料等の電気絶縁性の材料により作製することができる。
【００３４】
絶縁基体１は、例えば、酸化アルミニウム質焼結体からなる場合であれば、酸化アルミニウム質焼結体からなる下部絶縁体および上部絶縁体を接合することにより製作することができる。この場合の製作方法は、例えば以下の通りである。
【００３５】
まず、酸化アルミニウムの粉末を主成分とし、酸化ケイ素や酸化カルシウム等を添加してなる原料粉末を、有機溶剤，バインダとともにシート状に加工して複数のセラミックグリーンシートを作製するとともに、一部のセラミックグリーンシートに打ち抜き加工を施して枠状のグリーンシートとし、その後、打ち抜き加工を施していないセラミックグリーンシートの上に枠状のグリーンシートを積層するとともに、その積層体を焼成することにより下部絶縁体を作製する。次に、前述したものと同様の平板状のセラミックグリーンシートを必要に応じて複数積層した後、焼成することにより、上部絶縁体を作製する。そして、凹部内に液体を充填した後、下部絶縁体の上面に上部絶縁体を、ろう付けや接着等の接合手段で接合することにより、液体が充填された空間２が内部に設けられた絶縁基体１が製作される。
【００３６】
また、絶縁基体１は、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂等の樹脂材料からなる場合であれば、これらの樹脂材料の未硬化物を、金型を用いて所定の下部絶縁体や上部絶縁体の形状に成型し、硬化させることにより下部絶縁体や上部絶縁体を作製し、これらを樹脂接着剤等の接合手段で接合することにより製作することができる。
【００３７】
空間２に充填される液体は、絶縁性で、後述する誘電体ブロック３と密度が同じであるものや異なるものが用いられる。このような液体は、例えば絶縁基体１に対する腐食作用を有していないものや、誘電体ブロック３の移動を妨げないような粘度の低いものであることが好ましく、このような特性を有するものから、誘電体ブロック３の密度に応じて適宜選定すればよい。なお、後述するように、先に特性等を考慮して液体を選定してから、誘電体ブロック３の密度を液体の密度に合わせて調整するようにしてもよい。
【００３８】
このような液体としては、例えば純水や、ｎ−ヘキサン，シクロヘキサン，ｎ−ヘプタン等の炭化水素系溶剤や、ヨウ化メチル等を用いることができる。純水は、水道水等の水にイオン交換法や逆浸透膜法等の処理を施すことにより作製されるものであり、絶縁基体１への充填等の際に塩類等の導電性の不純物が混入しないように注意する必要がある。
【００３９】
空間２は、誘電体ブロック３を収容して、この誘電体ブロック３を、空間２の振動に応じて移動させるためのものである。
【００４０】
また、誘電体ブロック３は、空間２内を移動することにより、空間２の１組の面にそれぞれ、１辺の長さが前記誘電体ブロック３の１辺の長さと同じ正方形状で、外辺と空間２の面の端との間の平面視した距離が誘電体ブロック３の１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域Ｓを除いて形成された１組の容量電極４，４の間の静電容量を変化させるためのものである。
【００４１】
また、空間２の対向し合う正方形状の１組の面にそれぞれ形成された容量電極４，４は、空間２の振動に応じた誘電体ブロック３の移動を静電容量の変化により検知し、空間２の振動を検知するためのものである。１組の容量電極４，４は、互いに平行な１組の面に形成されて、いわゆる平行平板コンデンサを構成している。
【００４２】
また、正方形状の領域Ｓは、容量電極４，４間の静電容量を、誘電体ブロック３の移動に応じて変化させるためのものである。すなわち、正方形状の領域Ｓは、空間２の１組の正方形状の面のそれぞれに、同様の寸法および位置で設けられているので、互いに対向している。そして、この正方形状の領域Ｓ同士が対向する部分に位置する誘電体ブロック３の範囲に応じて、容量電極４，４間に介在する誘電体ブロック３の範囲が変化し、これに応じて容量電極４，４間の誘電率が変化し、静電容量が変化する。
【００４３】
このような空間２の振動の検知における誤作動（例えば、振動しているのに振動していないと判定されるような場合）を抑制するために、空間２は、対向する１組の面が正方形状である直方体状であり、誘電体ブロック３は、空間２の対向する１組の面にそれぞれ対向する１組の面が正方形状である直方体状であり、容量電極４は、空間２の対向する１組の面にそれぞれ、１辺の長さが誘電体ブロック３の１辺の長さと同じ正方形状で、外辺と空間２の面の端との間の平面視した距離が誘電体ブロック３の１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域Ｓを除いて形成されている。
【００４４】
すなわち、例えば、図３（ａ）に示すように、対向する正方形状の領域Ｓ同士の間の全域に、これと対向する面が同じ寸法の正方形状である誘電体ブロック３が介在しているとき（容量電極４，４間に誘電体ブロック３が介在していないとき）に容量電極４，４間に生じる静電容量が最小になり、この状態から誘電体ブロック３が移動すれば、容量電極４，４間に介在する誘電体ブロック３の範囲が増加して、容量電極４，４間に生じる静電容量が漸次大きくなる。また、例えば図３（ｂ）に示すように、容量電極４側から見て空間２の角部分に正方形状の誘電体ブロック３が位置しているときに、容量電極４，４間に介在する誘電体ブロック３の範囲が最大であり、容量電極４，４間に生じる静電容量が最大になる。そして、この状態から誘電体ブロック３が移動すれば、容量電極４が形成されていない正方形状の領域Ｓ同士の間に介在する誘電体ブロック３の範囲が増加（容量電極４，４間に介在する誘電体ブロック３の範囲が減少）して、容量電極４，４間に生じる静電容量が漸次小さくなる。また、例えば図３（ｃ）に示すように、正方形状の領域の１つの外辺に沿って矢印の方向に正方形状の誘電体ブロック３が移動するときには、外辺と空間２の面の端との間の平面視した距離が誘電体ブロック３の１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域Ｓ同士の間に誘電体ブロック３が、この長さの差に応じた長方形（正方形を含む）状の範囲（符号なし）で介在し、この範囲の分、容量電極４，４間に生じる静電容量が減少する。また、この介在する範囲は、誘電体ブロック３の移動に応じて漸次変化（増減）する。
【００４５】
したがって、空間２の振動に応じた誘電体ブロック３の移動により容量電極４，４間の静電容量が変化して振動の有無を検知することができる。なお、図３（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ、図１および図２に示す振動センサ装置９の作動状況の一例を示す側面図（透視図）である。図３において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。また、図３においては、容量電極４について、絶縁基体１のうち、空間２の対向する１組の正方形状の面に相当する部分のみに形成した例を示している。
【００４６】
なお、正方形状の領域Ｓの外辺と空間２の面の端との間の平面視した距離は、誘電体ブロック３の１辺の長さに対してわずかに小さい程度に設定すればよい。例えば、平面視で誘電体ブロック３が、１辺の長さが0.5〜２ｃｍ程度の正方形状の場合であれば、正方形状の領域Ｓの外辺と空間２の面の端との間の平面視した距離は、それよりも0.1〜0.2ｃｍ程度小さい寸法に設定すればよい。この程度の寸法としておけば、空間２において誘電体ブロック３の移動し得るスペースが十分に確保されるため、空間２の振動に伴う誘電体ブロック３の移動が容易であり、この移動による容量電極４，４間の静電容量の変化の検知、つまり振動の検知が容易である。
【００４７】
なお、直方体状の空間２は、例えば図４（ａ）に示すように、正方形状の１組の面同士の間の長さＳＷが、誘電体ブロック３の正方形状の面の１辺の長さＢＬよりも短いような直方体状である場合には、誘電体ブロック３が空間２内で回転することを抑制することができる。この場合には、誘電体ブロック３の、正方形状の領域Ｓ同士の間に位置する範囲を変化させて、振動に伴う容量電極４，４間の静電容量の変化をより確実に検知することができる。また、図４（ａ）に示す例において、空間２の正方形状の１組の面同士の間の距離ＳＷを、誘電体ブロック３の１組の正方形状の面同士の間の距離ＢＷにより近い寸法にして、誘電体ブロック３の回転をより効果的に抑制するようにすることもできる。
【００４８】
これに対して、例えば図４（ｂ）に示すように、空間２の正方形状の１組の面同士の間の長さＳＷが、誘電体ブロック３の正方形状の面の１辺の長さＢＬよりも長い場合には、空間２内で誘電体ブロック３が回転する場合がある。このような場合に、例えば、誘電体ブロック３の正方形状の１組の面同士の間の長さＢＷが正方形状の領域Ｓの外辺と空間２の正方形状の面の端との間の平面視した距離よりも短ければ、誘電体ブロック３が正方形状の領域Ｓ同士の間を外れて、全体が容量電極４，４間に介在した状態で移動する可能性がある。そのため、空間２の振動に伴う誘電体ブロック３の移動を、容量電極４，４間の静電容量の変化として確実に検知することが難しくなる。
【００４９】
このような場合でも、誘電体ブロック３を、例えば図４（ｃ）に示すように、立方体状や立方体に近い直方体状のように、正方形状の１組の面の間の長さＢＷが、正方形状の面の１辺の長さＢＬと同程度の寸法であれば、誘電体ブロック３について、正方形状の領域Ｓ同士の間に介在する範囲の変化をより確実にして空間２内を移動させることができる。これは、空間２の正方形状の面の端と正方形状の領域Ｓの外辺との間の距離が、誘電体ブロック３の正方形状の面の１辺の長さＢＬよりも小さい寸法とされていることによる。
【００５０】
このように、空間２は、誘電体ブロック３の不要な回転を抑制する上では、正方形状の１組の面同士の間の長さＳＷが、誘電体ブロック３の正方形状の面の１辺の長さＢＬよりも短いような直方体状であることが好ましい。また、空間２の１組の正方形状の面同士の間の距離ＳＷが誘電体ブロック３の正方形状の面の１辺の長さＢＬよりも長い場合に、誘電体ブロック３は、移動に応じた容量電極４，４間に介在する範囲の変化をより確実とするために、立方体状またはそれに近い寸法の直方体状であることが好ましい。
【００５１】
なお、図４（ａ）および（ｃ）は、それぞれ図１および図２に示す振動センサ装置９を上面視したときの一例（変形例）を示す上面図（透視図）であり、（ｂ）は（ａ）に対する比較例である振動センサ装置９ｂの上面図（透視図）である。図４（ａ）〜（ｃ）において図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。
【００５２】
また、誘電体ブロック３は、例えば、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウム，チタン酸マグネシウムまたはこれらの混合系材料等のセラミック材料や、エポキシ樹脂，スチロ−ル樹脂，ポリプロピレン樹脂，ポリフェニレンスルフィド樹脂等の樹脂材料等の比誘電率の高い材料からなる。これらの樹脂材料の比誘電率は約３〜５（20℃）程度であり、チタン酸バリウムの比誘電率は約500以上（20℃）である。誘電体ブロック３は、容量電極４，４間の静電容量を効果的に変化させる上では、比誘電率が約500以上のチタン酸バリウムまたはその混合系等の誘電体材料からなることが好ましい。
【００５３】
直方体状の誘電体ブロック３は、例えば、チタン酸バリウムの粉末を有機溶剤，バインダとともにシート状に加工して複数のセラミックグリーンシートを作製し、所定の四角板状に切断するとともに積層して直方体状とした後、焼成することにより作製することができる。
【００５４】
この場合、誘電体ブロック３は、例えば、液体と密度が異なる材料で形成することや、中空状に形成すること等の手段で密度を調整することができる。
【００５５】
例えば、液体として純水（密度が約１ｇ／ｃｍ３）を用いた場合であれば、チタン酸バリウム（密度が約６ｇ／ｃｍ３）等の、純水よりも密度が大きなセラミック材料を用いて誘電体ブロック３を作製すれば、誘電体ブロック３の密度を液体の密度よりも大きくすることができる。また、純水よりも密度が小さい樹脂材料（例えば、密度が約0.9ｇ／ｃｍ３のポリプロピレン樹脂）を用いれば、誘電体ブロック３の密度を液体の密度よりも小さくすることができる。
【００５６】
また、セラミック材料で誘電体ブロック３を作製する場合でも、誘電体ブロック３の内部を中空状とすれば、液体と同程度の密度に調整することもできる。
【００５７】
例えば、チタン酸バリウムからなる、１辺の長さが１ｃｍの立方体で、中空状に形成して内部に空気を充填した誘電体ブロック３の場合であれば、以下のようにすればよい。すなわち、誘電体ブロック３の中空状の部分の体積をｘｃｍ３とすれば、空気の密度が約1.2×10−３ｇ／ｃｍ３であることから、（1.2×10−３×ｘ＋（１−ｘ）×６）／１＝１であり、ｘ≒0.83（ｃｍ３）、つまり、内部の中空状の部分の体積が約0.83ｃｍであるような、１辺の長さが１ｃｍの立方体状に誘電体ブロック３を作製すれば、誘電体ブロック３と液体とが同じ密度になる。
【００５８】
なお、チタン酸バリウムからなら誘電体ブロック３を中空状に形成するには、例えば、積層するときに中間層となるセラミックグリーンシートの中央部分を打ち抜いて枠状としておくこと等の方法を用いることができる。また、誘電体ブロック３は、表面に凹部を有するチタン酸バリウムの積層体（焼成されたもの）（図示せず）を２個、凹部同士が対向するように接合して作製することもできる。
【００５９】
また、容量電極４は、タングステンやモリブデン，マンガン，銅，銀，パラジウム，金，白金等の金属材料で形成されている。このような金属材料からなる容量電極４は、例えばメタライズ層やめっき層，蒸着層，金属箔等の形態で絶縁基体１に被着されて、空間２の対向する正方形状の１組の面にそれぞれ、正方形状の領域Ｓを除いて形成されている。
【００６０】
この容量電極４は、例えばタングステンのメタライズ層からなる場合であれば、絶縁基体１（下部絶縁体）となるセラミックグリーンシートの積層体の外側面に所定の容量電極４のパターンで印刷しておいて、その積層体と同時焼成することにより形成することができる。
【００６１】
また、容量電極４は、銅の金属箔およびめっき層からなる場合であれば、樹脂材料を硬化してなる下部絶縁体の外側面や内側面（凹部を構成する面）に金属箔を接着するとともにエッチング加工して所定の容量電極４のパターンに形成し、その表面に銅めっき層を無電解めっき法等の手段で被着させることにより形成することができる。
【００６２】
このような振動センサ装置９は、例えば以下のようにして製作することができる。
【００６３】
まず、下部絶縁体と上部絶縁体とからなる絶縁基体１を容量電極４とともに作製する。次に、下部絶縁体の凹部内に誘電体ブロック３を入れるとともに、凹部の上端まで純水等の液体を入れ、その後、上部絶縁体を下部絶縁体の上面に樹脂接着剤を介して接合することにより振動センサ装置９が製作される。
【００６４】
また、上部絶縁体または下部絶縁体にあらかじめ貫通孔（図示せず）を設けておいて、凹部内に誘電体ブロック３のみを入れた状態で上下の絶縁体を樹脂接着剤やガラス等を介した接合やろう付け，溶接等の接合方法で接合し、その後、貫通孔をガラスやセラミック材料等で塞ぐようにしてもよい。
【００６５】
製作された振動センサ装置９は、前述したような各種の機器や計測器等に搭載され、機械の異常振動や人の歩行等の動きを静電容量の変化の有無により検知する。検知された振動は、例えば静電容量が変化していること示す電気信号として機器や計測器を構成する電気回路に伝送される。振動センサ装置９は、このような電気信号の伝送を容易に行なうための配線導体（図示せず）等の導体が絶縁基体１の内部や外表面等に形成されていてもよい。
【００６６】
また、この振動センサ装置９は、上記構成において、誘電体ブロック３の比誘電率が、絶縁基体１のうち容量電極４と空間２との間に位置する部位の比誘電率および液体の比誘電率よりも大きい場合には、誘電体ブロック３が容量電極４，４間に介在したときの静電容量の変化をより効果的に大きくすることができる。そのため、容量電極４，４間の静電容量の変化、つまり誘電体ブロック３の移動の有無をより確実に検知することが可能な振動センサ装置９とすることができる。
【００６７】
例えば、液体として純水（比誘電率が約80）を用いた場合であれば、誘電体ブロック３は、チタン酸バリウムやチタン酸ストロンチウム等のセラミック材料（比誘電率が約500以上）で形成するようにすればよい。
【００６８】
また、この振動センサ装置９は、例えば図５に示すように、空間２および誘電体ブロック３がそれぞれ立方体状であり、空間２の対向する１組の面とは異なる対向する２組の面の少なくとも一方にもそれぞれ、１辺の長さが誘電体ブロック３の１辺の長さと同じ正方形状で、外辺と空間２の面の端との間の平面視した距離が誘電体ブロック３の１辺の長さよりも小さい寸法である正方形状の領域Ｓａを除いて容量電極４ａが形成されている場合には、１組の面に対して異なる２組の面はいずれも直交するため、その少なくとも一方に形成された容量電極４ａ，４ａ間の静電容量の変化を検知することにより、空間２の１組の面に直交する方向Ｂの振動を検知することもできる。なお、図５は本発明の振動センサ装置９の実施の形態の他の例を示す斜視図（透視図）である。図５において、図１および図２と同様の部位には同様の符号を付している。また、見やすくするために、誘電体ブロック３を空間２の外側に出した状態で示している。
【００６９】
この場合、空間２が立方体状であり、空間２を構成する各面が同じ正方形状であるので、空間２の対向する１組の面とは異なる対向する２組の面の少なくとも一方に形成された容量電極４ａ，４ａにおいても、前述した１組の面に形成された容量電極４，４の場合と同様に、振動に応じた誘電体ブロック３の移動を検知することができる。
【００７０】
したがって、この場合には、いわゆる前後左右および上下の互いに直交する３方向で有効に空間２の振動を検知することが可能な、より精度の高い振動センサ装置９を提供することができる。
【００７１】
また、誘電体ブロック３が立方体状であり、その１辺の長さが、正方形状の領域Ｓ（Ｓａ）の外辺と空間２の面の端との間の平面視した距離よりも長いため、例えば誘電体ブロック３が空間２内で回転したとしても誘電体ブロック３を容量電極４，４（４ａ，４ａ）間に介在させることができるため、静電容量の変化による振動の検知がより確実な振動センサ装置９とすることができる。
【００７２】
なお、本発明の振動センサ装置は、上記実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内であれば、種々の変更は可能である。
【００７３】
例えば、誘電体ブロック３は、その角（稜）部分を円弧状に面取りして欠けや磨耗をより効果的に抑制するようにしてもよい。また、容量電極４は、絶縁基体１の内部に形成するようにしたり、露出表面をニッケルや金等のめっき層で被覆したりすることにより酸化腐食等をより効果的に抑制するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】（ａ）および（ｂ）は、それぞれ本発明の振動センサ装置の実施の形態の一例を示す側面図および上面図（ともに透視図）である。
【図２】図１に示す振動センサ装置の斜視図（透視図）である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明の振動センサ装置の作動状態を模式的に示す側面図（透視図）である。
【図４】（ａ）および（ｃ）は、それぞれ図１に示す振動センサ装置を上面視したときの一例（変形例）を示す上面図（透視図）であり、（ｂ）は（ａ）に対する比較例である振動センサ装置の上面図（透視図）である。
【図５】本発明の振動センサ装置の実施の形態の他の例を示す斜視図（透視図）である。
【符号の説明】
【００７５】
１・・・・・絶縁基体
２・・・・・空間
３・・・・・誘電体ブロック
４，４ａ・・容量電極
Ｓ，Ｓａ・・正方形状の領域
９，９ｂ・・振動センサ装置
【図１】
2010048749.tif 000003
【図２】
2010048749.tif 000004
【図３】
2010048749.tif 000005
【図４】
2010048749.tif 000006
【図５】
2010048749.tif 000007