(57)【要約】    振動部材（１２０）は第１方向（図中上下方向）に延在している。振動部材（１２０）のうち第１方向に延在している面には、圧電体（１１０）が固定されている。第１固定部材（１３０）は振動部材（１２０）の一端（本図においては上端）に固定されている、第２固定部材（１４０）は振動部材（１２０）の他端（本図においては下端）に固定されている。第１弾性部材（１５０）は板状であり、厚さ方向に弾性変形が可能であり、平面視で第１固定部材（１３０）よりも面積が大きい。そして第１弾性部材（１５０）の第１面（本図においては下面）には、第１固定部材（１３０）が固定されている。保持部材（１６０）は、第１弾性部材（１５０）の縁を保持している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体と、
第１方向に延在しており、かつ前記第１方向に延在している面に前記圧電体の一面が固定されている振動部材と、
前記振動部材の一端に固定された第１固定部材と、
前記振動部材の他端に固定された第２固定部材と、
板状であり、厚さ方向に弾性変形が可能であり、前記第１固定部材よりも面積が大きく、第１面に前記第１固定部材が固定されている第１弾性部材と、
前記第１弾性部材の縁を保持する保持部材と、
を備える振動検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の振動検知装置において、
前記保持部材は筒部を有しており、当該筒部の内面に前記第１弾性部材の前記縁が固定されている振動検知装置。
【請求項３】
請求項２に記載の振動検知装置において、
第１開口を有し、縁が前記筒部の内面に固定され、厚さ方向に弾性を有する板状の第１支持体をさらに備え、
前記第１弾性部材のうち前記第１面とは逆側の面である第２面は、前記第１支持体の一面に、前記第１開口を塞ぐように取り付けられており、
前記第１弾性部材の縁は、前記第１支持体を介して前記筒部の内面に固定されている振動検知装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の振動検知装置において、
前記第１固定部材と重ならない領域に、前記第１方向に延在する貫通孔を有している振動検知装置。
【請求項５】
請求項２〜４のいずれか一項に記載の振動検知装置において、
第２開口を有し、縁が前記筒部の内面に固定され、厚さ方向に弾性を有する板状の第２支持体と、
板状であり、第３面及び前記第３面とは逆側の面である第４面を有しており、厚さ方向に弾性変形が可能であり、前記第３面に前記第２固定部材が固定されている第２弾性部材と、
をさらに備え、
前記第２弾性部材の前記第４面は、前記第２支持体の一面に、前記第２開口を塞ぐように取り付けられている振動検知装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の振動検知装置において、
前記振動部材は、前記圧電体が固定されている固定領域と前記一端の間、及び前記固定領域と前記他端の間のそれぞれに、前記第１方向に交わる方向に延在する交差領域を有している振動検知装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の振動検知装置において、
前記振動部材の前記一端は、当該振動部材よりも剛性が低い材料からなる第１振動部材を介して前記第１固定部材に固定されており、
前記振動部材の前記他端は、当該振動部材よりも剛性が低い材料からなる第２振動部材を介して前記第２固定部材に固定されている振動検知装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の振動検知装置において、
前記振動部材の少なくとも前記面は導電性を有している振動検知装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項に記載の振動検知装置において、
複数の前記振動部材を備え、
前記複数の振動部材には、それぞれ前記圧電体が固定されており、
前記複数の振動部材には、共通の前記第１固定部材、及び共通の前記第２固定部材が固定されている振動検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年は、振動を検知して電気信号を出力する振動検知装置の利用範囲が拡大している。例えば、水道やガスなどの配管に振動検知装置を設置し、配管からの漏洩時に生じる振動を検知することにより、漏洩を検知することが行われている。振動検知装置では、振動を電気信号に変換する変換部として圧電体が用いられている。そして圧電体としては、製造コストが安価な平板形状のものが多用されている。例えば特許文献１に記載の振動検知装置は、板状の圧電体の一部を固定端として、その圧電体の一端を自由端としたものである。圧電体は、水平方向に延伸している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１３４０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載のように板状の圧電体を用いる場合、振動から電気信号への変換効率、すなわち感度を高めるためには、板状の圧電体を水平方向に伸張することが一般的である。しかし、圧電体を水平方向に長くすると、振動検知装置の占有面積が大きくなる。この場合、設置場所の幅が狭い場合、振動検知装置を取り付けることができない。【０００５】
本発明の目的は、振動への感度が高く、かつ占有面積が小さい振動検知装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によれば、圧電体と、
第１方向に延在しており、かつ前記第１方向に延在している面に前記圧電体の一面が固定されている振動部材と、
前記振動部材の一端に固定された第１固定部材と、
前記振動部材の他端に固定された第２固定部材と、
板状であり、厚さ方向に弾性変形が可能であり、前記第１固定部材よりも面積が大きく、第１面に前記第１固定部材が固定されている第１弾性部材と、
前記第１弾性部材の縁を保持する保持部材と、
を備える振動検知装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、振動への感度が高く、かつ占有面積が小さい振動検知装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
上述した目的、およびその他の目的、特徴および利点は、以下に述べる好適な実施の形態、およびそれに付随する以下の図面によってさらに明らかになる。【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す斜め上方からの透視図である。
【図２】振動検知装置の縦断面図である。
【図３】振動検知装置の要部の分解斜視図である。
【図４】振動検知装置の要部を示した図である。
【図５】振動検知装置の機械回路図である。
【図６】第１固定部材の変形例を示す斜視図である。
【図７】第２の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す図である。
【図８】第３の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。
【図９】本実施形態に係る振動検知装置の要部の分解斜視図である。
【図１０】図８の変形例を示す図である。
【図１１】第４の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。
【図１２】第５の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。
【図１３】第６の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。
【図１４】第７の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。
【図１５】第８の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す断面図である。
【図１６】図１３に示した振動検知装置の要部の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す斜め上方からの透視図である。図２は振動検知装置１０の縦断面図である。図３は、振動検知装置１０の要部の分解斜視図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、圧電体１１０、振動部材１２０、第１固定部材１３０、第２固定部材１４０、第１弾性部材１５０、及び保持部材１６０を備えている。振動部材１２０は第１方向（図中上下方向）に延在している。振動部材１２０のうち第１方向に延在している面には、圧電体１１０が固定されている。第１固定部材１３０は振動部材１２０の一端（本図においては上端）に固定されている、第２固定部材１４０は振動部材１２０の他端（本図においては下端）に固定されている。第１弾性部材１５０は板状であり、厚さ方向に弾性変形が可能であり、平面視で第１固定部材１３０よりも面積が大きい。そして第１弾性部材１５０の第１面（本図においては下面）には、第１固定部材１３０が固定されている。保持部材１６０は、第１弾性部材１５０の縁を保持している。以下、詳細に説明する。
【００１２】
圧電体１１０は板形状を有しており、その一面が振動部材１２０に固定されている、圧電体１１０の表面及び裏面には、それぞれ電極層が形成されている。これらのうち振動部材１２０とは逆側の面の電極層は、配線等を介して振動検知装置１０の第１出力端子に接続されている。また、振動部材１２０に面している電極層は、振動部材１２０のうち圧電体１１０が取り付けられる面が導電性を有している場合、振動部材１２０を介して振動検知装置１０の第２出力端子に接続されている。また、圧電体１１０の平面形状は、例えば矩形である。ただし圧電体１１０の平面形状は矩形に限定されない。また、圧電体１１０を構成する材料は、圧電効果を生じるものであれば良く、特に限定されない。
【００１３】
振動部材１２０は、板状の部材であり、例えばステンレスなどの金属によって形成されている。振動部材１２０は例えば矩形などの長尺形状であり、短辺に第１固定部材１３０及び第２固定部材１４０が取り付けられている。振動部材１２０の長手方向の長さ（例えば長辺の長さ）は、圧電体１１０よりも長い。また、振動部材１２０の幅（例えば短辺の長さ）は、圧電体１１０と同じか、それよりも大きいのが好ましい。
【００１４】
第１弾性部材１５０は、例えば薄い金属板であるが、樹脂材料によって形成されていても良い。そして、第１弾性部材１５０の中央部には、第１固定部材１３０が取り付けられている。第１弾性部材１５０は縁が保持部材１６０に固定されているため、第１弾性部材１５０の中央部（すなわち第１固定部材１３０が取り付けられている領域）は、厚さ方向（図においては上下方向）に弾性変形が可能になっている。そしてこの弾性変形において、第１固定部材１３０は錘として機能する。
【００１５】
保持部材１６０は、底部１６２及び筒部１６４を備えている。筒部１６４は筒形状を有しており、その内面には第１弾性部材１５０の縁が固定されている。底部１６２は、筒部１６４の底部を塞いでいる。そして底部１６２の上面には第２固定部材１４０が固定されている。第２固定部材１４０は、振動部材１２０及び圧電体１１０を固定するための固定台として機能する。なお、保持部材１６０は圧電体１１０及び振動部材１２０等を保護する機能も有しているため、筒部１６４の上面も塞がれていてもよい。保持部材１６０は、例えばステンレスなどの腐食に強い材料からなるのが好ましい。
【００１６】
底部１６２の底面には、凹部１６６が設けられている。凹部１６６は、振動検知装置１０が設置領域２０に取り付けられる際に用いられる。具体的には、設置領域２０に設けられた（又は差し込まれた）凸部２２が凹部１６６に嵌ることにより、振動検知装置１０は設置領域２０に取り付けられる。凹部１６６は、少なくとも３箇所以上設けられるのが好ましい。
【００１７】
なお、設置領域２０は、例えば水道管、ガス管、及びパイプラインなどの配管である。この場合、振動検知装置１０は、配管の漏洩検知に用いられる。ただし、振動検知装置１０は、他の用途に用いられても良い。
【００１８】
次に、図４及び図５を用いて、振動検知装置１０における振動検出の原理を説明する。図４は振動検知装置１０の要部を示した図であり、図５は振動検知装置１０の機械回路図である。設置領域２０に縦方向の振動が伝播してきた場合、第２固定部材１４０も縦方向に振動する。これに伴い、振動部材１２０が圧電体１１０と共に屈曲振動する。この際、第１弾性部材１５０の中央部は厚さ方向に弾性変形するため、第１弾性部材１５０をバネとして、振動部材１２０及び圧電体１１０の屈曲振動は大きくなる。そして、第１固定部材１３０は錘として機能するため、振動部材１２０及び圧電体１１０の屈曲振動はさらに大きくなる。従って、振動検知装置１０の縦方向の振動に対する感度は高くなる。また、横方向の振動も検出することもできる。
【００１９】
図６は、第１固定部材１３０の変形例を示す斜視図である。第１固定部材１３０の平面形状は、図６（ａ）に示すように矩形であっても良い。また図６（ｂ）に示すように、第１固定部材１３０は中空部１３２を有していても良い。この場合、中空部１３２の大きさ等を調整することにより、図５に示した機械回路における共振周波数を調整することができる。
【００２０】
以上、本実施形態によれば、圧電体１１０及び振動部材１２０を高さ方向に延在させているため、振動検知装置１０の占有面積を小さくすることができる。また、第１固定部材１３０及び第１弾性部材１５０により振動部材１２０の屈曲振動は大きくなるため、振動検知装置１０の感度は高くなる。
【００２１】
また、圧電体１１０の一面は振動部材１２０の一面に保持（拘束）されているため、セラミックスなどの脆性材料で圧電体１１０を形成しても、圧電体１１０が衝撃によって壊れる可能性は低くなる。
【００２２】
さらに、保持部材１６０は筒部１６４を有しているため、筒部１６４の内面に第１弾性部材１５０の縁を固定することにより、第１弾性部材１５０の中央部を厚さ方向に弾性変形させることができる。従って、振動検知装置１０の製造を容易に行える。
【００２３】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る振動検知装置１０と同様の構成である。
【００２４】
まず、振動検知装置１０は磁石保有部１８０を有している。磁石保有部１８０は永久磁石を有している。磁石保有部１８０は保持部材１６０の底部１６２の底面に取り付けられており、保持部材１６０及びその内部の各部材を、強磁性体（例えば配管やフランジ）からなる設置領域２０に固定する。
【００２５】
また、磁石保有部１８０の上面には雄ネジ部１８２が設けられており、底部１６２の底面には雌ネジ部１６８が設けられている。そして雄ネジ部１８２を雌ネジ部１６８にねじ込むことにより、磁石保有部１８０は底部１６２に取り付けられる。ただし、磁石保有部１８０は他の方式によって底部１６２に取り付けられても良い。
【００２６】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００２７】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。図９は、本実施形態に係る振動検知装置１０の要部の分解斜視図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、以下の点を除いて第１の実施形態に係る振動検知装置１０又は第２の実施形態に係る振動検知装置１０と同様の構成である。
【００２８】
まず、振動検知装置１０は第１支持体１７０を有している。第１支持体１７０は、筒部１６４の内面に取り付けられた板状の部材であり、厚さ方向に弾性を有している。第１支持体１７０は、例えば第１弾性部材１５０よりも剛性が低い材料により形成されている。例えば第１弾性部材１５０が金属によって形成されている場合、第１支持体１７０は樹脂によって形成される。
【００２９】
第１支持体１７０は、中央に第１開口１７２を有している。すなわち第１支持体１７０の平面形状はリング状である。第１開口１７２の幅（例えば直径）は、第１弾性部材１５０の幅（例えば直径）の、例えば１／２以上である。そして第１弾性部材１５０のうち第１固定部材１３０が取り付けられていない面（第２面：本図では上面）は、第１開口１７２を塞ぐように、第１支持体１７０に取り付けられている。すなわち第１弾性部材１５０の縁は、第１支持体１７０を介して筒部１６４の内面に取り付けられている。
【００３０】
本図に示す例では、第１支持体１７０は筒部１６４と一体である。なお、図１０に示すように、第１支持体１７０は、筒部１６４とは別の部材であっても良い。この場合、第１弾性部材１５０及び第１固定部材１３０が第１支持体１７０に取り付けられる前に、筒部１６４に取り付けられていてもよい。また、第１弾性部材１５０に第１支持体１７０が取り付けられてから、第１支持体１７０、第１弾性部材１５０、第１固定部材１３０、振動部材１２０、圧電体１１０、及び第２固定部材１４０が筒部１６４の内部に挿入されても良い。
【００３１】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第１弾性部材１５０は、第１支持体１７０を介して筒部１６４に取り付けられている。第１支持体１７０は、第１弾性部材１５０よりも剛性が低い材料によって形成されている。このため、振動部材１２０が屈曲したときに第１固定部材１３０が第１弾性部材１５０及び第１支持体１７０から受ける反発力は、第１の実施形態において第１固定部材１３０が第１弾性部材１５０から受ける反発力よりも大きくなる。従って、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
【００３２】
（第４の実施形態）
図１１は、第４の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、以下の点を除いて第３の実施形態に係る振動検知装置１０と同様の構成である。
【００３３】
まず、第２固定部材１４０は第２弾性部材２００に取り付けられており、第２弾性部材２００は第２支持体１９０によって支持されている。第２弾性部材２００は第１弾性部材１５０と同様の構成を有しており、第２支持体１９０は第１支持体１７０と同様の構成を有している。
【００３４】
詳細には、第２支持体１９０は第２開口１９２を有しており、縁が筒部１６４の内面に固定されている。また、第２支持体１９０は厚さ方向に弾性を有している。また、第２弾性部材２００は厚さ方向に弾性変形が可能であり、一方の面（第３面）に第２固定部材１４０が固定されている。そして、第２弾性部材２００の他方の面（第４面）は、第２支持体１９０の一面に、第２開口１９２を塞ぐように取り付けられている。
【００３５】
なお、本実施形態では、第１支持体１７０及び第２支持体１９０の一方は、筒部１６４と一体であるか、又は予め筒部１６４の内面に取り付けられている。そして第１支持体１７０及び第２支持体１９０の他方は、予め第１弾性部材１５０又は第２弾性部材２００に取り付けられた状態で、筒部１６４の内部に挿入される。
【００３６】
本実施形態によっても、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２固定部材１４０も、第２弾性部材２００及び第２支持体１９０を介して筒部１６４の内面に取り付けられている。このため、振動部材１２０の屈曲振動はさらに大きくなる。従って、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
【００３７】
（第５の実施形態）
図１２は、第５の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、以下の点を除いて第１〜第４の実施形態のいずれかと同様の構成を有している。なお本図は、第３の実施形態と同様の場合を示している。
【００３８】
まず振動検知装置１０は、複数の振動部材１２０を備えている。複数の振動部材１２０には、それぞれ圧電体１１０が固定されている。そして複数の振動部材１２０には、共通の第１固定部材１３０及び第２固定部材１４０が固定されている。言い換えると、一つの第１固定部材１３０は、複数の振動部材１２０の一端を保持しており、一つの第２固定部材１４０は、複数の振動部材１２０の他端を保持している。そして、電気信号を取り出すために複数の圧電体１１０のそれぞれに設けられた電極は、同一の出力端子に電気的に接続されている。
【００３９】
本実施形態によっても、第１〜第４の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。また、振動検知装置１０は振動部材１２０及び圧電体１１０を複数組有しているため、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
【００４０】
（第６の実施形態）
図１３は、第６の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。図１６は、図１３に示した振動検知装置１０の要部の分解斜視図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、第１弾性部材１５０が貫通孔１５２を有している点を除いて、第１〜第５の実施形態のいずれかと同様の構成を有している。なお、本図は、第３の実施形態と同様の場合を示している。
【００４１】
詳細には、貫通孔１５２は、第１弾性部材１５０のうち第１固定部材１３０とは重ならない領域に設けられており、第１方向（図における上下方向）に延在している。また、第１支持体１７０を有している場合は、貫通孔１５２は第１支持体１７０とも重なっていない。
【００４２】
本実施形態によっても、第１〜第５の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。また、第１弾性部材１５０には貫通孔１５２が設けられているため、第１弾性部材１５０が上下に震動するときに第１弾性部材１５０に生じる空気抵抗を小さくすることができる。このため、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
【００４３】
（第７の実施形態）
図１４は、第７の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、振動部材１２０が交差領域１２２を有している点を除いて、第１〜第６の実施形態のいずれかと同様の構成である。本図は、第３の実施形態と同様の場合を示している。
【００４４】
交差領域１２２は、振動部材１２０のうち圧電体１１０が固定されている領域（固定領域）と第１固定部材１３０の間、及び固定領域と第２固定部材１４０の間のそれぞれに設けられている。交差領域１２２は、振動部材１２０の一部を曲げることにより、第１方向（図における上下方向）と交わる方向（例えば９０°で交わる方向）に延在させたものである。
【００４５】
本実施形態によっても、第１〜第６の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。また、振動部材１２０は交差領域１２２を有しているため、振動部材１２０は屈曲振動しやすくなる。このため、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。なお、交差領域１２２の代わりに、振動部材１２０のうち交差領域１２２が設けられている部分の断面積を小さくしても良い（例えば振動部材１２０の幅又は厚さを小さくするなど）。この場合においても、振動部材１２０は屈曲振動しやすくなるため、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
【００４６】
（第８の実施形態）
図１５は、第８の実施形態に係る振動検知装置１０の構成を示す断面図である。本実施形態に係る振動検知装置１０は、第１振動部材１２４及び第２振動部材１２６を備えている点を除いて、第１〜第７の実施形態のいずれかと同様の構成である。本図は、第３の実施形態と同様の場合を示している。
【００４７】
第１振動部材１２４及び第２振動部材１２６は、いずれも振動部材１２０よりも剛性が低い材料から形成されている。すなわち第１振動部材１２４及び第２振動部材１２６は、振動部材１２０よりも屈曲しやすい。そして、振動部材１２０の一端は第１振動部材１２４を介して第１固定部材１３０に接続されており、振動部材１２０の他端は第２振動部材１２６を介して第１固定部材１３０に接続されている。
【００４８】
本実施形態によっても、第１〜第７の実施形態のいずれかと同様の効果を得ることができる。また、振動部材１２０の一端には第１振動部材１２４が設けられており、振動部材１２０の他端には第２振動部材１２６が設けられている。このため、図５に示した機械回路における、第１固定部材１３０の下側のバネは振動しやすくなる。従って、振動検知装置１０の感度はさらに高くなる。
【００４９】
以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
【００５０】
この出願は、２０１３年２月６日に出願された日本出願特願２０１３−０２１７８３号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【図１】
2014123144.tif 000003
【図２】
2014123144.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014123144.tif 000007
【図６】
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【図７】
2014123144.tif 000009
【図８】
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【図９】
2014123144.tif 000011
【図１０】
2014123144.tif 000012
【図１１】
2014123144.tif 000013
【図１２】
2014123144.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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