(57)【要約】【課題】ウェイトの取り付け強度を向上させることが可能な振動検出装置を提供する。【解決手段】ウェイト２の円盤部２ａの振動がウェイト２の支柱部２を介して圧電素子１に伝達され、圧電素子１が振動して歪み、この歪みに応じた検出信号が圧電素子１のリード線から出力される。ウェイト２の支柱部２ｃを圧電素子１の貫通孔１ｃに通して、支柱部２ｃの先端にナット２ｄをねじ込み、更に支柱部２ｃの先端及びナット２ｄを圧電素子１の下側面に半田付けして、ウェイト２を圧電素子１に強固に固定している。ウェイト２の円盤部２ａの移動量がケース３により制限され、圧電素子１に作用する負荷が抑えられて、圧電素子１の破壊が防止される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有する板状の圧電素子と、支柱部を有するウェイトとを備え、ウェイトの支柱部を圧電素子の貫通孔に通して、ウェイトを圧電素子に固定したことを特徴とする振動検出装置。
【請求項２】
ウェイトの支柱部が雄ネジであり、圧電素子の貫通孔に通されたウェイトの雄ネジにナットをねじ込んで、ウェイトを圧電素子に固定したことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項３】
圧電素子の貫通孔に通されたウェイトの支柱部を圧電素子の面に半田付けして、ウェイトを圧電素子に固定したことを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
【請求項４】
圧電素子、及び圧電素子に固定されたウェイトを収容するケースを更に備え、
ケースは、ウェイトの移動により圧電素子が破壊されない様にウェイトの移動量を規制することを特徴とする請求項１に記載の振動検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体等の衝突による直接的な振動や、音響による空気振動等を検出するための振動検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の振動検出装置としては、圧電素子を用いたものがある。例えば、特許文献１に開示されている圧電センサは、図４に示す様に圧電素子１０１の表面中央にウェイト１０２の支柱１０２ａの下端面１０２ｂを接着剤や半田付け等により固定し、ウェイト１０２の支柱１０２ａを圧電素子１０１に突設してなる。この圧電センサに振動が加わると、ウェイト１０２が振動し、ウェイト１０２の振動が支柱１０２ａを通じて圧電素子１０１に伝達され、圧電素子１０１が歪んで、圧電素子１０１により振動が検出される。
【０００３】
通常、支柱１０２ａの下端面１０２ｂの面積が広くなる程、圧電素子１０１に対する支柱１０２ａの取り付け強度が上がるものの、その反面、圧電素子１０１による振動の検出感度が低下する。このため、支柱１０２ａの取り付け強度と圧電素子１０１の検出感度とが両立し得る様に、支柱１０２ａの下端面１０２ｂの面積を適宜に設定する必要がある。
【特許文献１】特開２００２−８２１２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の様にウェイト１０２の支柱１０２ａの下端面１０２ｂを圧電素子１０１の表面に接着剤や半田付け等により固定した場合は、落下等による強い衝撃を受けたときに、ウェイト１０２が圧電素子１０１から外れてしまった。要するに、ウェイト１０２の取り付け強度が十分であるとは言えなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、ウェイトの取り付け強度を向上させることが可能な振動検出装置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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の振動検出装置は、貫通孔を有する板状の圧電素子と、支柱部を有するウェイトとを備え、ウェイトの支柱部を圧電素子の貫通孔に通して、ウェイトを圧電素子に固定している。
【０００７】
また、本発明においては、ウェイトの支柱部が雄ネジであり、圧電素子の貫通孔に通されたウェイトの雄ネジにナットをねじ込んで、ウェイトを圧電素子に固定している。
【０００８】
更に、本発明においては、圧電素子の貫通孔に通されたウェイトの支柱部を圧電素子の面に半田付けして、ウェイトを圧電素子に固定している。
【０００９】
また、本発明においては、圧電素子、及び圧電素子に固定されたウェイトを収容するケースを更に備え、ケースは、ウェイトの移動により圧電素子が破壊されない様にウェイトの移動量を規制している。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ウェイトの支柱部を圧電素子の貫通孔に通した状態で、ウェイトを圧電素子に固定している。このため、従来の様にウェイトの支柱の下端面を圧電素子の表面に接着剤や半田付け等により固定したものと比較すると、ウェイトの取り付け強度が飛躍的に向上し、ウェイトが極めて外れ難い。
【００１１】
また、ウェイトの支柱部を雄ネジとし、圧電素子の貫通孔に通されたウェイトの雄ネジにナットをねじ込んだり、圧電素子の貫通孔に通されたウェイトの支柱部を圧電素子の面に半田付けして、ウェイトを圧電素子に固定している。この場合は、ウェイトの取り付け強度がより向上し、落下等の衝撃を受けても、ウェイトが外れない。
【００１２】
更に、圧電素子及びウェイトのケースとして、ウェイトの移動により圧電素子が破壊されない様にウェイトの移動量を規制し得るものを適用している。この場合は、強い衝撃等を受けても、ケースによりウェイトの移動量が規制されるので、ウェイトの移動に伴い圧電素子に作用する負荷が抑えられて、圧電素子の破壊が防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しつつ詳細に説明する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の振動検出装置の実施例１を示す断面図である。本実施例の振動検出装置は、円盤状の圧電素子１と、圧電素子１に連結されたウェイト２と、圧電素子１及びウェイト２を収容するケース３とを備えている。
【００１５】
圧電素子１は、図２（ａ）及び（ｂ）に示す様にピエゾ基板１ａと、セラミック基板１ｂとを貼り合わせた円盤状のものであり、その中央にピエゾ基板１ａ及びセラミック基板１ｂを貫通する貫通孔１ｃを有する。圧電素子１の直径は、例えば２０ｍｍ程度である。また、圧電素子１には、リード線（図示せず）が接続される。
【００１６】
ウェイト２は、図３（ａ）及び（ｂ）に示す様に真鍮を成形加工した円盤状のものであって、円盤部２ａと、円盤部２ａの下面中央の段差部２ｂと、段差部２ｂに突設された支柱部２ｃとを有する。円盤部２ａの直径は、例えば１９ｍｍ程度であり、圧電素子１の直径よりも僅かに小さく設定されている。また、支柱部２ｃは、雄ネジとなっており、その先端にナット２ｄをねじ込む。
【００１７】
ケース３は、ＡＢＳの成形品であり、円筒状の下側ケース３ａと円筒状の上側ケース３ｂを重ねたものである。下側ケース３ａの内径を圧電素子１の外径に等しく設定し、下側ケース３ａの周壁内側に支持部３ｄを設け、下側ケース３ａの底中央に凸部３ｅを設け、下側ケース３ａの周壁に圧電素子１のリード線を通すための孔（図示せず）を形成している。下側ケース３ａの深さは、圧電素子１のリード線を配置するのに十分なスペースが圧電素子１の下側に確保される様に２乃至３ｍｍ程度に設定されている。また、上側ケース３ｂの内径も圧電素子１の外径に等しく設定し、上側ケース３ｂの周壁内側に支持部３ｆを設けている。上側ケース３ｂの深さは、ウェイト２の円盤部２ａと段差部２ｂの高さの和よりも０．５ｍｍ余り長くされている。
【００１８】
ここでは、ウェイト２の支柱部２ｃを圧電素子１の貫通孔１ｃに通し、雄ネジである支柱部２ｃの先端にナット２ｄをねじ込み、更に支柱部２ｃの先端及びナット２ｄを圧電素子１の下側面に半田付けして、ナット２ｄを半田４に埋めている。これにより、ウェイト２が圧電素子１に強固に固定される。
【００１９】
そして、圧電素子１のリード線（図示せず）を下側ケース３ａの孔（図示せず）に通してケース外部に導き、圧電素子１を下側ケース３ａの内側に嵌合させて支持部３ｄ上に載せ、更に上側ケース３ｂを下側ケース３ａに重ね合わせて被せ、圧電素子１を下側ケース３ａの支持部３ｄと上側ケース３ｂの支持部３ｆ間に挟み込んで支持している。
【００２０】
この後、超音波ウェルダにより下側ケース３ａの周縁と上側ケース３ｂの周縁を溶融接着し、下側ケース３ａと上側ケース３ｂ間を封止して、圧電素子１を密封している。
【００２１】
尚、圧電素子１のリード線を通す下側ケース３ａの孔も、該リード線と密着させている。これにより、圧電素子１が完全に密封され、この振動検出装置の耐水性及び耐塩水性等が高められる。
【００２２】
この様な構成において、圧電素子１は、下側ケース３ａの支持部３ｄと上側ケース３ｂの支持部３ｆ間に挟み込まれるので、ケース３内で固定支持される。
【００２３】
また、上側ケース３ｂの内径が圧電素子１の外径に等しく、ウェイト２の円盤部２ａの直径（＝１９ｍｍ）が圧電素子１の直径（＝２０ｍｍ）よりも僅かに小さくされているので、上側ケース３ｂの周壁内面と円盤部２ａの外周面間に０．５ｍｍ程度の隙間が形成される。更に、上側ケース３ｂの深さがウェイト２の円盤部２ａと段差部２ｂの高さの和よりも０．５ｍｍ余り長くされているので、上側ケース３ｂの上板内面と円盤部２ａの上側面間に０．５ｍｍ程度の隙間が形成される。また、ウェイト２の支柱部２ｃの先端と下側ケース３ａの底中央の凸部３ｅ間に０．５ｍｍ程度の隙間が形成される様に、支柱部２ｃの長さ及び凸部３ｅの高さが予め設定されている。
【００２４】
そして、上側ケース３ｂの周壁内面とウェイト２の円盤部２ａの外周面間に０．５ｍｍ程度の隙間が形成されていることから、円盤部２ａの水平方向の振動が可能となっている。また、上側ケース３ｂの上板内面と円盤部２ａの上側面間に０．５ｍｍ程度の隙間が形成されていることから、円盤部２ａの上方向の移動が可能となり、かつウェイト２の支柱部２ｃの先端と下側ケース３ａの底中央の凸部３ｅ間に０．５ｍｍ程度の隙間が形成されていることから、圧電素子１の下方への撓み並びに円盤部２ａの下方向の移動が可能となっている。このため、円盤部２ａの上下方向の振動が可能となっている。
【００２５】
従って、ウェイト２の円盤部２ａは、いずれの方向にも振動することができる。これは、いずれの方向の振動であっても、この振動検出装置により振動を検出し得ることを示唆している。
【００２６】
この様な振動検出装置では、直接的な振動や音響による空気振動等を受けると、ウェイト２の円盤部２ａが振動する。そして、ウェイト２の円盤部２ａの振動がウェイト２の支柱部２を介して圧電素子１に伝達され、圧電素子１が振動して歪み、この歪みに応じた検出信号が圧電素子１のリード線から出力される。これにより、この振動検出装置に受けた振動が検出される。
【００２７】
一方、先に述べた様にウェイト２の支柱部２ｃを圧電素子１の貫通孔１ｃに通して、支柱部２ｃの先端にナット２ｄをねじ込み、更に支柱部２ｃの先端及びナット２ｄを圧電素子１の下側面に半田付けして、ウェイト２を圧電素子１に強固に固定しているので、支柱部２ｃを細くして、支柱２ｃの取り付け強度と圧電素子１の検出感度とを高レベルで両立させることができる。
【００２８】
また、ウェイト２の円盤部２ａの移動量は、上側ケース３ｂと円盤部２ａ間の隙間（＝０．５ｍｍ）、及びウェイト２の支柱部２ｃの先端と下側ケース３ａの凸部３ｅ間の隙間（＝０．５ｍｍ）により制限される。従って、円盤部２ａの振幅は、円盤部２ａの振動方向にかかわらず、１ｍｍ程度を上限として制限される。このため、振動検出装置に落下等の強い衝撃等を受けても、ウェイト２の円盤部２ａの振幅が１ｍｍ程度に制限され、圧電素子１の撓み量（歪み量）も１ｍｍ程度に制限され、圧電素子１に作用する負荷が抑えられて、圧電素子１の破壊が防止される。
【００２９】
尚、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、多様に変形することができる。例えば、支柱部２ｃの先端にナット２ｄをねじ込んで、支柱部２ｃの先端及びナット２ｄを半田付けしているが、半田付けを省略しても構わない。あるいは、ナット２ｄを省略して、支柱部２ｃの先端を圧電素子１の下側面に半田付けするだけでも良い。また、他の周知の方法により、圧電素子１の貫通孔１ｃに通されたウェイト２の支柱部２ｃを固定しても構わない。更に、ウェイト２の円盤部２ａと支柱部２ｃを別体とし、支柱部２ｃを円盤部２ａに接続固定しても良い。例えば、支柱部２ｃとして、ビスを用い、このビスを圧電素子１の貫通孔１ｃに通して円盤部２ａに接続固定しても良い。
【００３０】
また、ケース３の構造及び形状を多様に変形しても良い。例えば、ケース３の内壁面に多数のリブを設け、各リブによりウェイト２の円盤部２ａの移動量を制限しても良い。
【００３１】
更に、圧電素子１及びウェイト２として、円盤状のものだけではなく、矩形状等、他の形状のものを適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の振動検出装置の実施例１を示す断面図である。
【図２】（ａ）及び（ｂ）は、図１の振動検出装置における圧電素子を示す平面図及び側面図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、図１の振動検出装置におけるウェイトを示す平面図及び側面図である。
【図４】従来の装置を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  圧電素子
２  ウェイト
３  ケース
４  半田
【図１】
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【図２】
2005214848.tif 000004
【図３】
2005214848.tif 000005
【図４】
2005214848.tif 000006