(57)【要約】【課題】  検知対象となる振動を高い精度で検知することができる振動センサユニットを提供する。【解決手段】  振動センサユニット１００は、振動を検知する振動センサと、振動センサを支持する基台と、振動センサ及び基台の間に設けられ、第一の面が振動センサに接し、第一面と反対側に位置する第二の面が基台に接する共振部材と、共振部材の側面に接して設けられる抑制部材とを備える。【選択図】      図１
2016024107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動を検知する振動センサと、
前記振動センサを支持する基台と、
前記振動センサ及び前記基台の間に設けられ、第一の面が前記振動センサに接し、前記第一面に対して反対側に位置する第二の面が前記基台に接する共振部材と、
前記共振部材の側面に接して設けられる抑制部材とを備える、振動センサユニット。
【請求項２】
前記抑制部材は、前記基台に取付けられている、請求項１に記載の振動センサユニット。
【請求項３】
前記抑制部材は、前記基台と一体に設けられている、請求項１又は２に記載の振動センサユニット。
【請求項４】
前記振動センサは、前記振動の検知に応じて所定の信号を出力する検知素子と、前記検知素子を支持する支持板とを有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
【請求項５】
前記抑制部材は、前記支持板に取付けられている、請求項４に記載の振動センサユニット。
【請求項６】
前記支持板は、前記共振部材の前記第一の面を覆うように設けられている、請求項４又は５に記載の振動センサユニット。
【請求項７】
前記抑制部材は、前記振動センサ及び基台の各々と分離して設けられている、請求項１から６のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
【請求項８】
前記抑制部材は、前記側面の周方向の全周を抑制する、請求項１から７のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
【請求項９】
前記基台は、前記振動センサにて検知された振動を表す信号に対して所定の処理を行う信号処理回路基板を設ける取付部を有している、請求項１から８のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
【請求項１０】
前記振動センサ、前記共振部材、前記基台及び前記抑制部材を収容する収容部材を備える、請求項１から９のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を伝搬する振動を検知するセンサユニット（以下、「振動センサユニット」とする）に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物を伝搬する振動を検知することにより、その構造物の異常を検知する手法が提案されている。一例として、配管からの流体の漏洩に起因する振動を検知することにより、その配管からの流体の漏洩を検知する手法がある。この手法においては、配管の振動を検知するセンサは、配管からの流体の漏洩に起因する振動を精度よく検知することが求められる。
【０００３】
特許文献１には、筐体内に圧電素子を内蔵した検出部と、剛性材料よりなる台座部とを、軟性材料よりなるメカニカル共振部材を介して連結した漏洩音検出装置が記載されている。特許文献１の漏洩音検知装置は、メカニカル共振部材において設定値近傍の低周波数成分を増幅させ、それ以外の高周波成分を大幅に減衰させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２８１５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載された漏洩音検出装置において、軟性材料からなるメカニカル部材は、揺動しやすく、漏水に伴う振動とは別の振動を発生させてしまう。そのため、特許文献１に記載された漏洩音検出装置は、検知性能が低下する場合があるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、検知対象となる振動を高い精度で検知することができる振動センサユニットを提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様における振動センサユニットは、振動を検知する振動センサと、振動センサを支持する基台と、振動センサ及び基台の間に設けられ、第一の面が振動センサに接し、第一面と反対側に位置する第二の面が基台に接する共振部材と、共振部材の側面に接して設けられる抑制部材とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によると、検知対象となる振動を高い精度で検知することができる振動センサユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態における振動センサユニットの側面方向からの断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における振動センサユニットに含まれる支持体を側面からみた場合の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態における振動センサユニットに含まれる支持体のＡ−Ａ方向の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態における振動センサユニットの変形例の側面方向からの断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態における振動センサユニットの変形例に含まれる支持体を側面からみた場合の構成を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における振動センサユニットの側面方向からの断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における振動センサユニットの側面方向からの断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態における振動センサユニットの基台及び抑制部材の構造を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施形態における振動センサユニットに含まれる共振部材及び抑制部材のＢ−Ｂ方向の断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態における振動センサユニット及びその変形例に含まれる支持体を側面からみた場合の構成を示す図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態における振動センサユニットの側面方向からの断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態における振動センサユニットの側面方向からの断面図である。
【図１３】本発明の第５の実施形態における振動センサユニットに含まれる支持体を側面からみた場合の構成を示す図である。
【図１４】本発明の実施例１における周波数応答関数の例である。
【図１５】本発明の実施例２において各振動センサユニットにて計測される加速度応答の結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の各実施形態について、添付の図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
まず、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における振動センサユニットを示す図である。図２は、本発明の第１の実施形態における振動センサユニットに含まれる支持体を側面からみた場合の構成を示す図である。図３は、本発明の第１の実施形態における振動センサユニットに含まれる支持体のＡ−Ａ方向の断面図である。
【００１１】
図１及び図２に示すとおり、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００は、振動センサ１１０と、基台１４０と、共振部材１３０と、抑制部材１５０とを備える。振動センサ１１０は振動を検知する。図１に示す振動センサユニットにおいては、振動センサ１１０は、例えば検知素子１１１と、支持板１１２とを有する。基台１４０は、振動センサ１１０を支持する。共振部材１３０は、振動センサ１１０及び基台１４０の間に設けられ、共振部材１３０の第一の面が振動センサ１１０に接し、当該第一の面と反対側に位置する第二の面が基台１４０に接するように設けられる。抑制部材１５０は、共振部材１３０に接して設けられる。図１に示す振動センサユニットにおいては、抑制部材１５０は、基台１４０と一体に設けられている。
【００１２】
なお、上記説明した振動センサユニットの各構成要素は、例えば収容部材１６０に収容される。図１に示す例では、収容部材１６０は、例えば上蓋１６１及び下蓋１６２より構成される。
【００１３】
また、本実施形態において、振動センサ１１０以外の要素は、「振動センサ筐体」と総称される場合がある。また、共振部材１３０、基台１４０及び抑制部材１５０は、「支持体」と総称される場合がある。支持体は、本実施形態における振動センサユニット１００において、振動センサ１１０を支持する。
【００１４】
振動センサ１１０は、振動を検知する。本実施形態において、振動センサ１１０は、例えば図１の上下方向（すなわち、振動センサ１１０が接する共振部材１３０の第一の面と交わる方向）の振動を検知する。振動センサ１１０は、例えば圧電式の振動センサが用いられる。ただし、振動センサ１１０は、これ以外の任意の種類のセンサであってもよい。
【００１５】
本実施形態において、振動センサ１１０は、先に説明したとおり、例えば検知素子１１１と、支持板１１２とを有する。検知素子１１１は、振動の検知に応じて所定の信号を出力する。検知素子１１１は、例えば圧電素子が用いられる。支持板１１２は、検知素子１１１を支持する。支持板１１２は、例えば一つの面に検知素子１１１が載置されることによって、検知素子１１１を支持する。支持板１１２は、例えば金属を用いて形成される。
【００１６】
基台１４０は、振動センサ１１０を支持する。基台１４０は、例えばボルト１７２を用いて振動センサ１１０の支持板１１２と連結することによって、振動センサ１１０を支持する。ただし、基台１４０は、これ以外の方法によって支持板１１２を支持することができる。例えば、基台１４０は、例えばボルト１７２以外の部材によって振動センサ１１０の支持板１１２と連結することによって、支持板１１２を支持することができる。別の例として、基台１４０は、基台１４０又は振動センサ１１０の支持板１１２の少なくとも一方に突出した部分を設けるなどして、振動センサ１１０を直接支持することができる。また、基台１４０は、後述する共振部材１３０を介して振動センサ１１０を支持することができる。なお、基台１４０は、例えば金属または樹脂により形成される。
【００１７】
共振部材１３０は、主に振動センサ１１０にて検知する振動を増幅させる。共振部材１３０は、振動センサ１１０及び基台１４０の間に設けられる。すなわち、図１に示す振動センサユニット１００の例において、共振部材１３０は、振動センサ１１０及び基台１４０の間に挟み込まれているといえる。また、共振部材１３０は、例えば第一の面と、第一の面に対して当該共振部材１３０の反対側に位置する第二の面とを有する。すなわち、この例では、第一及び第二の面は、それぞれ対向する位置関係にあり、互いに反対側を向いている。この場合に、共振部材１３０の第一の面は、例えば振動センサ１１０の支持板１１２に接する。共振部材１３０の第二の面は、基台１４０に接する。このような構成とすることで、共振部材１３０は、基台１４０から伝搬された振動を、増幅させて振動センサ１１０に伝える。なお、共振部材１３０は、例えば重合体であるシリコーンゴムやウレタン等を含む高分子材が用いられる。共振部材１３０としてシリコーンゴムを用いることによって、高温多湿な環境など、振動センサユニット１００が様々な環境に設置された場合における共振部材１３０の耐久性の向上や長寿命化が可能となる。共振部材１３０は、検知する振動や増幅させる周波数帯域、振動センサユニット１００に想定される寿命、振動センサユニット１００が設置される環境等に応じて適宜必要な材料が用いられる。
【００１８】
抑制部材１５０は、主に共振部材１３０の揺動を抑制する。この場合において、共振部材１３０の揺動とは、振動センサ１１０にて検知対象とする振動とは異なる振動を生じさせる可能性がある共振部材１３０の動きである。抑制部材１５０は、共振部材１３０の第一の面及び第二の面と異なる側面、すなわち、図１における左右の面に設けられる。
【００１９】
本実施形態の振動センサユニット１００において、抑制部材１５０は、図１に示すように、基台１４０に設けられる。図１に示す例では、抑制部材１５０は、基台１４０における共振部材１３０の第二の面と接する面から立設して、基台１４０と一体に設けられる。この場合には、抑制部材１５０は、例えば基台１４０の共振部材１３０が配置される部位を、共振部材１３０の形状に応じてくり抜いて座繰り穴を設けることにより形成される。また、本実施形態の振動センサユニット１００において、抑制部材１５０は、図２に示されるように、例えば共振部材１３０の側面の周方向に対する全周に対して設けられる。
【００２０】
なお、本実施形態の振動センサユニット１００において、図１に示す共振部材１３０及び抑制部材１５０に関するＡ−Ａ’方向の断面は、任意の形状とすることができる。例えば、図３（Ａ）に示すように、当該方向の断面は、矩形状とすることができる。また、図３（Ｂ）に示すように、当該方向の断面は、円形状とすることができる。
【００２１】
また、本実施形態における振動センサユニット１００において、収容部材１６０は、振動センサ１１０及び上述した支持体を構成する各要素を収容する。図１に示す振動センサユニットの例では、収容部材１６０は、例えば上蓋１６１及び下蓋１６２より構成される。上蓋１６１及び下蓋１６２の各々は、例えば金属により構成される。また、上蓋１６１及び下蓋１６２は、例えば溶接により一体化されている。なお、上蓋１６１及び下蓋１６２は、これ以外の任意の手法によって接合されてもよい。また、図１に示す振動センサユニットの例では、上蓋１６１は、振動センサ１１０からの出力信号を外部へ取り出すための信号取出部１９０が設けられている。更に、下蓋１６２は、基台１４０とボルト１７１にて接続されている。なお、収容部材１６０は、上記説明した構成と異なる構成であってもよい。例えば、収容部材１６０は、基台１４０と一体に形成されるような構成でもよい。また、収容部材１６０は、振動センサ１１０及び上述した支持体を構成する各要素と構造的に独立してこれらを保護するように覆う構成でもよい。
【００２２】
本実施形態における振動センサユニット１００は、例えば収容部材１６０の下蓋１６２の図中下側にある底面を検知対象（例えば水道管等の配管）に設置することによって、検知対象に取付けられる。本実施形態における振動センサユニット１は、例えば図示しない永久磁石等を介して、検知対象に取付けられる。
【００２３】
次に、本実施形態の振動センサユニット１００における共振部材１３０及び抑制部材１５０の機能を説明する。なお、以下の説明では、振動センサユニット１００は、水道管などの配管から内部を流れる流体が漏洩する場合に生じる振動を検知する場合を想定する。
【００２４】
振動センサ１１０が配管の漏洩に起因する振動を検知する場合、振動センサ１１０が検知する振動は、配管に対する加振力と、漏洩の発生個所から振動センサ１１０までの機械特性（物理特性）によって決定される。配管に対する加振力は、流体の漏洩に伴って配管に生じる力である。
【００２５】
また、漏洩の発生個所から振動センサ１１０までの機械特性は、これらの箇所における質量、剛性や、速度に比例した減衰力を発生させる粘性減衰によって決定される。より詳しくは、漏洩の発生個所から振動センサ１１０までの機械特性は、漏洩が生じた配管の機械特性と、振動センサユニット１００の機械特性に分離される。そして、振動センサユニット１００の機械特性として、振動センサユニット１００の質量及び剛性が、共振周波数に影響する。また、振動センサユニット１００の粘性減衰が、共振周波数の周辺の周波数で振動が増幅される共振周波数帯域に影響する。この場合に、質量及び剛性に関しては、振動センサユニット１００の基台１４０や収容体１６０等が影響する。また、粘性減衰に関しては、振動センサユニット１００の特に共振部材１３０が影響する。
【００２６】
したがって、振動センサユニット１００の質量、剛性、粘性減衰等の機械特性を適切に設定することによって、振動センサユニット１００にて検知対象とする振動を増幅することができる。
【００２７】
配管からの流体漏洩に伴う振動では、１００Ｈｚ（ヘルツ）から３００Ｈｚの周波数帯域に、特徴的な振動が発生する。そのため、振動センサユニット１００の機械特性を、上述した周波数帯域にて振動を増幅するように設定することによって、配管からの流体の漏洩に伴って生じる振動を増幅することができる。
【００２８】
一方、共振部材１３０は、振動が印加される場合に揺動することがある。すなわち、共振部材１３０は、振動センサユニット１００の取付箇所から基台１４０を介して振動が伝搬する場合に、当該伝搬する振動とは別に、共振部材１３０の第一の面及び第二の面と異なる側面方向（図１における左右方向）に振動する場合がある。
【００２９】
共振部材１３０が揺動する場合に、この揺動は、振動センサ１００が検知する方向の振動成分の振動を含む場合がある。そして、当該揺動が、振動センサ１００が検知する方向の振動成分の振動を含むと、振動センサ１１０は、共振部材１３０の揺動に起因する振動を検知する。この振動は、振動センサ１１０が本来検知すべき振動である、振動センサユニット１００の振動の検知対象にて生じる振動とは異なる振動である。
【００３０】
したがって、共振部材１３０に揺動が生じると、例えば振動センサユニット１００にて検知した振動に基づいて配管からの流体の漏洩の有無を判定する場合に、誤判定が生じる可能性がある。
【００３１】
これに対して、本実施形態における振動センサユニット１００は、基台１４０に抑制部材１５０が設けられている。そして、共振部材１３０は、基台１４０と抑制部材１５０にて形成された空間に収納される。このようにすることで、本実施形態における振動センサユニット１００は、共振部材１３０の揺動を抑制することができる。そして、本実施形態における振動センサユニット１００は、検知対象とする振動を精度よく増幅することができる。
【００３２】
なお、図１に示す場合において、共振部材１３０が基台１４０と抑制部材１５０にて形成される領域に置かれる場合、共振部材１３０と抑制部材１５０とは、共振部材１３０の揺動が抑制できる程度に近づいていることが好ましい。また、共振部材１３０の上述した側面と抑制部材１５０とは、互いに接していることが好ましい。更に、抑制部材１５０が、共振部材１３０を取付けた場合に共振部材１３０の側面を押圧するような配置の関係になることが好ましい。この場合において、共振部材１３０における側面間の（図１における左右方向の）大きさが１０〜２０％程度縮む程度に押圧することが好ましい。そして、このように押圧するために、抑制部材１５０の図１における左右方向の間隔（図１において抑制部材１５０によって囲われる領域の長さ）は、共振部材１３０の側面間の大きさより小さくなるように設けられることが好ましい。言い換えると、図３（Ａ）又は（Ｂ）に示す断面方向において、抑制部材１５０に囲われる領域の面積は、共振部材１３０の当該方向の面積より小さいことが好ましい。このようにすることで、抑制部材１５０は、共振部材１３０の揺動を抑制することができる。
【００３３】
以上のとおり、本実施形態における振動センサユニット１００は、共振部材１３０を有することによって、検知対象とする振動が増幅される。そのため、本実施形態における振動センサユニット１００は、検知対象とする振動が微小な場合であっても検知することができる。また、本実施形態における振動センサユニット１００は、抑制部材１５０を有することによって、共振部材１３０の揺動を抑制する。そのため、本実施形態における振動センサユニット１００は、振動センサ１１０にて検知対象とする振動とは異なる振動を生じさせる可能性を減らすことができる。したがって、本実施形態における振動センサユニット１００は、検知対象となる振動を精度よく増幅させることができる。すなわち、本実施形態における振動センサユニット１００は、検知対象となる振動を高い精度で検知することができる。
（第１の実施形態の変形例）
本実施形態における振動センサユニット１００は、種々の変形例が考えられる。変形例のいくつかを以下に示す。
【００３４】
一例として、先に説明した通り、本実施形態における振動センサユニット１００において、図１に示す共振部材１３０及び抑制部材１５０に関するＡ−Ａ’方向の断面は、任意の形状とすることができる。例えば、図３（Ａ）に示すように、当該方向の断面は、矩形状とすることができる。また、図３（Ｂ）に示すように、当該方向の断面は、円形状とすることができる。上述した通り、共振部材１３０の揺動を抑制するためには、本実施形態における振動センサユニット１００において、共振部材１３０と抑制部材１５０との間の空隙は、小さい方が好ましい。そこで、図３（Ｂ）に示すように、本実施形態における振動センサユニット１００において、図１に示すＡ−Ａ’方向の断面を円形状とすることで、共振部材１３０と抑制部材１５０との間の空隙を小さくすることができる。その結果として、抑制部材１５０は、共振部材１３０の揺動を小さくすることが可能となる。
【００３５】
別の例として、図４に示すように、共振部材１３０の第二の面の形状は、平面状ではない任意の形状とすることができる。例えば、図４（Ａ）に示すように、共振部材１３０の第二の面の形状は、傾きを有する形状とすることができる。または、図４（Ｂ）に示すように、共振部材１３０の第二の面の形状は、例えば球面状のような曲面状とすることができる。これらの場合において、基台１４０の共振部材１３０と接する面の形状は、共振部材１３０の第二の面の形状に沿った形状とすることで、共振部材１３０と基台１４０との間の空隙を小さくすることができる。共振部材１３０の第二の面の形状は、共振部材１３０及び基台１４０の製造の容易さや、振動センサユニット１００の特性等に応じて適宜定めることができる。
【００３６】
更に別の例として、抑制部材１５０は、共振部材１３０の側面の周方向に対する全周に設けなくともよい。図５に示すように、例えば、抑制部材１５０は、共振部材１３０の側面の周方向に対する一部に設けることができる。抑制部材１５０は、図５に示すような形状でも、共振部材１３０の揺動を抑制することができる。抑制部材１５０の形状は、共振部材１３０を抑制する程度や、振動センサユニット１００の特性等に応じて適宜定めることができる。
【００３７】
また、図１に示す振動センサユニット１００の断面図では、振動センサ１１０に含まれる支持板１１２の共振部材１３０と接する面の長さは、共振部材１３０が支持板１１２と接する第一の面の長さより長くなっている。すなわち、支持板１１２が、共振部材１３０の第一の面の全体を覆うような形状となっている。このようにすることで、共振部材１３０の揺動を抑制することができる。しかしながら、支持板１１２の大きさはこのような場合に限られない。つまり、支持板１１２は、共振部材１３０の第一の面の一部を覆うような形状でもよい。言い換えると、共振部材１３０の第一の面が支持板１１２覆われずに露出している形状であってもよい。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態における振動センサユニットの側面方向からの断面図である。なお、以下の説明においては、本実施形態に関する特徴的な部分を中心に説明を行い、上述した第１の実施形態と同様な構成についての重複する説明は省略する。
【００３８】
図６に示すとおり、本発明の第２の実施形態における振動センサユニット２００は、抑制部材１５０が、振動センサ１１０の支持板１１２に設けられている。これ以外の要素については、本実施形態における振動センサユニット２００は、例えば本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００と同様の構成を有している。
【００３９】
本実施形態の振動センサユニット２００において、抑制部材１５０は、支持板１１２における共振部材１３０の第一の面と接する面から立設して、支持板１１２と一体に設けられる。この場合には、抑制部材１５０は、例えば支持板１１２の共振部材１３０が配置される部位を、共振部材１３０の形状に応じてくり抜いて座繰り穴を設けることにより形成される。ただし、抑制部材１５０は、この方法と異なる方法によって形成されてもよい。例えば、抑制部材１５０は、支持板１１２とは別の部材を支持板１１２に溶接や接着などの手法によって取付ける方法によっても形成される。
【００４０】
以上のとおり、本発明の第２の実施形態における振動センサユニット２００は、抑制部材１５０が、振動センサ１１０の支持板１１２に設けられている。このような形態によっても、本実施形態における振動センサユニット２００は、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００と同様の効果を奏する。
【００４１】
なお、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００にて説明した変形例の各々は、本実施形態における振動センサユニット２００にも適用することができる。また、本実施形態における振動センサユニット２００の例では、抑制部材１５０は基台１４０には設けられていない。しかしながら、抑制部材１５０が、基台１４０にも設けられていてもよい。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図７は、本発明の第３の実施形態における振動センサユニットの側面方向からの断面図である。図８は、本発明の第３の実施形態における振動センサユニットの基台１４０及び抑制部材１５０の構造を示す側面図である。図９は、本発明の第３の実施形態における振動センサユニットに含まれる共振部材及び抑制部材のＢ−Ｂ方向の断面図である。図１０は、本発明の第３の実施形態における振動センサユニット及びその変形例に含まれる支持体を側面からみた場合の構成を示す図である。なお、以下の説明においては、本実施形態に関する特徴的な部分を中心に説明を行い、上述した第１の実施形態と同様な構成についての重複する説明は省略する。
【００４２】
図７に示すとおり、本発明の第３の実施形態における振動センサユニット３００は、抑制部材１５０が、基台１４０とは別の部材として基台１４０に取付けられている。これ以外の要素については、本実施形態における振動センサユニット３００は、例えば本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００と同様の構成を有している。
【００４３】
本実施形態の振動センサユニット３００において、抑制部材１５０は、例えば金属製の枠状体によって構成される。この場合において、枠状体とは、図１０（Ａ）に示すように、共振部材１３０の側面を覆うように共振部材１３０を通す開口を設けた金属製の部材である。抑制部材１５０となる枠状体は、例えば金属材料をプレス加工することにより形成される。このような形状及び製造方法とすることで、抑制部材１５０の製造コストが低減される。なお、本実施形態において、共振部材１３０及び抑制部材１５０の断面形状は、図９（Ａ）に示すように矩形状であってもよいし、図９（Ｂ）に示すように円形状でもよい。
【００４４】
また、本実施形態において、基台１４０及び抑制部材１５０は任意の方法によって接合される。一例として、図８及び図９に示すように、基台１４０及び抑制部材１５０は、かしめなどにより機械的に結合される。この場合において、抑制部材１５０は、図８に示すように、基台１４０に対してかしめ等により機械的に接合されるための突起部１５１を有する。また、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、かしめ箇所１５２は抑制部材１５０の複数に設けられている。図９（Ａ）に示す例では、かしめ箇所１５２は、抑制部材１５０の長手方向及び短手方向の各々に１か所以上設けられている。
【００４５】
また、別の例として、基台１４０及び抑制部材１５０は、溶接により接合される。例えば、基台１４０及び抑制部材１５０は、抵抗溶接やレーザ溶接により接合される。また、この場合に、抑制部材１５０が基台１４０に接する面の全面が溶接により接合されてもよいし、当該面の一部分が溶接により接合されてもよい。
【００４６】
以上のとおり、本発明の第３の実施形態における振動センサユニット３００は、抑制部材１５０が、基台１４０とは別の部材として基台１４０に取付けられている。このような形態によっても、本実施形態における振動センサユニット３００は、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００及び第２の実施形態における振動センサユニット２００と同様の効果を奏する。
【００４７】
更に、本実施形態における振動センサユニット２００は、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００と比較して、基台１４０の形状を簡素にすることができる。また、本実施形態における振動センサユニット２００における抑制部材１５０は、例えば金属材料をプレス加工することにより形成される場合等のように、容易に製造することができる。したがって、本実施形態における振動センサユニット３００は、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００と比較して、製造コストを低減することが可能である。
【００４８】
なお、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００及び第２の実施形態における振動センサユニット２００にて説明した変形例の各々は、本実施形態における振動センサユニット３００にも適用することができる。
（第３の実施形態の変形例）
本実施形態における振動センサユニット３００は、種々の変形例が考えられる。本実施形態において、抑制部材１５０となる枠状体は、ひとつの部材にて構成されてもよいし、複数の部材によって枠状体を形成するように構成されてもよい。また、抑制部材１５０となる枠状体は、共振部材１３０の揺動を抑制することができるのであれば、図１０（Ｂ）に示すように、共振部材１３０の側面の全周を覆わなくてもよい。なお、本実施形態において抑制部材１５０として用いられる枠状体は、例えば樹脂などの金属以外の材料で形成されてもよい。
（第４の実施形態）
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図１１は、本発明の第４の実施形態における振動センサユニットの側面方向からの断面図である。なお、以下の説明においては、本実施形態に関する特徴的な部分を中心に説明を行い、上述した第１の実施形態と同様な構成についての重複する説明は省略する。
【００４９】
図１１に示すとおり、本発明の第４の実施形態における振動センサユニット４００は、基台１４０が、信号処理回路基板１８０を取付ける取付部１４１を有し、当該取付部１４１には、信号処理回路基板１８０が取付けられている。これ以外の要素については、本実施形態における振動センサユニット４００は、例えば本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００と同様の構成を有している。
【００５０】
本実施形態の振動センサユニット４００において、信号処理回路基板１８０は、振動センサ１１０にて検知された振動を表す信号に対して、所定の処理を行う機能を有する。信号処理回路基板１８０は、例えばフィルタ処理やアナログ・デジタル変換処理を行う機能を有する。信号処理回路基板１８０は、上記説明した機能と異なる機能を有することもできる。
【００５１】
また、図１１に示すように、上記説明した信号処理回路基板１８０は、基台１４０の取付部１４１に取付けられる。この場合において、信号処理回路基板１８０は、例えばその主面が抑制部材１５０と対向するように取付けられる。このようにすることで、抑制部材１５０の剛性を高めることが可能となる。その結果として、抑制部材１５０による共振部材１３０の揺動の抑制効果を高めることが可能となる。
【００５２】
また、本実施形態における振動センサ４００において、信号処理回路基板１８０は、収容体１６０の内部に取付けられる。そのため、信号処理回路基板１８０に対する外部からの電磁雑音の影響を低減することが可能となる。
【００５３】
以上のとおり、本発明の第４の実施形態における振動センサユニット４００は、基台１４０が、信号処理回路基板１８０を取付ける取付部１４１を有し、当該取付部１４１には、信号処理回路基板１８０が取付けられている。このような形態によっても、本実施形態における振動センサユニット４００は、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００と同様の効果を奏する。また、本実施形態における振動センサユニット４００は、抑制部材１５０による共振部材１３０の揺動の抑制効果を高めることが可能となる。更に、本実施形態における振動センサユニット４００は、耐雑音性を高めることができる。
（第５の実施形態）
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１２は、本発明の第３の実施形態における振動センサユニットの側面方向からの断面図である。図１３は、本発明の第５の実施形態における振動センサユニットに含まれる支持体を側面からみた場合の構成を示す図である。なお、以下の説明においては、本実施形態に関する特徴的な部分を中心に説明を行い、上述した第１の実施形態と同様な構成についての重複する説明は省略する。
【００５４】
図１２及び図１３に示すとおり、本発明の第５の実施形態における振動センサユニット５００は、抑制部材１５０が、振動センサ１１０の支持板１１２及び基台１４０の各々とは別の部材として、共振部材１３０に取付けられている。すなわち、本実施形態における振動センサユニット５００は、抑制部材１５０が、振動センサ１１０の支持板１１２及び基台１４０の各々は分離して共振部材１３０に取付けられている。これ以外の要素については、本実施形態における振動センサユニット５００は、例えば本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００と同様の構成を有している。
【００５５】
本実施形態の振動センサユニット３００において、抑制部材１５０は、例えば金属製の枠状体によって構成される。ただし、当該枠状体は、例えば樹脂などの金属以外の材料で形成されてもよい。また、抑制部材１５０の高さ（図１２において上下方向の長さ）は、本実施形態の振動センサユニット３００に対して必要とされる特性などに応じて適宜定められる。
【００５６】
また、抑制部材１５０は、共振部材１３０に巻き付けるようにして、共振部材に１３０に取付けられる。図１２においては、抑制部材１５０は、振動センサ１１０の支持板１１２及び基台１４０から離間して共振部材１３０に取付けられている。しかしながら、抑制部材１５０は、支持板１１２及び基台１４０の少なくとも一方と接するように共振部材１３０に取付けられていてもよい。
【００５７】
以上のとおり、本発明の第３の実施形態における振動センサユニット５００は、抑制部材１５０が、支持板１１２及び基台１４０の各々とは別の部材として、共振部材１３０に取付けられている。このような形態によっても、本実施形態における振動センサユニット３００は、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００等と同様の効果を奏する。
【００５８】
また、本発明の第３の実施形態における振動センサユニット５００は、製造時に、例えば抑制部材１５０を振動センサ１１０の支持板１１２又は基台１４０に一体に設けたり、取付けたりする必要がなくなる。したがって、本実施形態における振動センサユニット５００は、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００と比較して、製造コストを低減することが可能である。
（実施例１）
次に、本発明の各実施形態における振動センサユニットを用いて振動を検知する場合の実施例について説明する。本実施例においては、本発明の各実施形態における振動センサユニットが、配管からの流体の漏洩を検知する場合を想定して、当該振動センサユニットの各々に含まれる抑制部材が共振部材の揺動を抑制する効果を確かめることとした。
【００５９】
本実施例にて想定される配管からの流体の漏洩において、漏洩に起因して振動センサユニットにて検知される振動Ｘ（ω）は、以下の式（１）にて示される。すなわち、振動Ｘ（ω）は、漏洩発生個所から振動センサユニットまでの間の機械特性に依存する周波数応答関数Ｈ（ω）と、漏洩に伴い配管に生じている力である加振力Ｆ（ω）との積により求められる。
Ｘ（ω）＝Ｈ（ω）×Ｆ（ω）・・・（１）
上記の式（１）において、周波数応答関数Ｈ（ｗ）は、以下の式（２）にて示されるとおり、配管の周波数応答関数Ｈ１（ω）と、振動センサユニットの周波数応答関数Ｈ２（ω）との積により決定される。
Ｈ（ω）＝Ｈ１（ω）×Ｈ２（ω）・・・（２）
すなわち、配管及び加振力が同じである場合、漏洩に起因して振動センサユニットにて検知される振動は、振動センサユニットの機械特性によって決定される。そこで、本実施例においては、振動センサユニットの周波数応答関数を求めることによって、当該振動センサユニットの各々に含まれる抑制部材が共振部材の揺動を抑制する効果を確認することとした。
【００６０】
本実施例においては、以下のような構成により、本発明の各実施形態における振動センサユニットの周波数応答関数が算出された。まず、測定用金属板上に、本発明の各実施形態における振動センサユニットが設置された。続いて、設置された振動センサユニットから１５ｃｍ（センチメートル）離れた位置において、当該測定用金属板がインパルス加振された。そして、当該加振及び振動センサユニットにて検知された振動に基づいて、上述した振動センサユニットの周波数応答関数が算出された。
【００６１】
また、本実施例において、本発明の各実施形態における振動センサユニットの共通する部分は以下の構成とした。振動センサ１１０の検知素子１１１は、６ｍｍ（ミリメートル）×６ｍｍ×３ｍｍの圧電型とした。支持板１１２及び基台１４０は鋼材により作成された。抑制部材１５０は、共振部材１３０はシリコーンゴムにより作成された。また、予行製部材１５０は、基台１４０に座繰り穴を設けることにより形成された。収容体１６０の各々はアルミニウムにより作成された。
【００６２】
図１４は、実施例として、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００を用いた場合において、インパルス加振の加振力を１Ｎ（ニュートン）とした場合の１Ｎの加振力あたりの加速度応答を示す。図１４において、縦軸である１Ｎの加振力あたりの加速度応答は、振動センサユニット１００周波数応答関数の計測結果である。この場合において、比較例として、抑制部材１５０を設けない振動センサユニットに関して同様の計測が行われた。図１４において、実線は、振動センサユニット１００による１Ｎの加振力あたりの加速度応答であり、点線は、比較例の振動センサユニットによる１Ｎの加振力あたりの加速度応答である。
【００６３】
図１４によると、１００Ｈｚから３００Ｈｚの周波数帯域では、本実施例及び比較例の振動センサユニットの各々において、加速度応答は１（ｍ／ｓ２／Ｎ）を超えている。すなわち、本実施例及び比較例の振動センサユニットは、いずれも加速度の増大が観測された。ただし、本実施例おける振動センサユニット１００の方が、比較例の振動センサユニットと比べて加速度応答が大きな周波数帯域が多く、増幅効果は大きいことがわかる。
【００６４】
一方、比較例の振動センサユニットは、５００Ｈｚを超える周波数帯域において、第１の実施形態における振動センサユニット１００と比べて加速度応答が大きいことがわかる。これは、比較例の振動センサユニットは、共振部材の揺動の影響が生じていることが考えられる。すなわち、本発明の第１の実施形態における振動センサユニット１００は、抑制部材１５０を有することにより、共振部材１３０の揺動を抑制できることが確認された。
（実施例２）
また、別の実施例として、本発明の各実施形態における振動センサユニット１００の各々を用いた場合において、実施例１と同様に、１Ｎの加振力あたりの加速度応答が計測された。本実施例では、本発明の第１から第４までの各実施形態における振動センサユニットが用いられた。また、本発明の第３の実施形態における振動センサユニットとして、共振部材１３０及び抑制部材１５０の断面形状が矩形状である振動センサユニットと、円形状である振動センサユニットとがそれぞれ用いられた。
【００６５】
図１５は、当該加速度応答の計測結果を示す。図１５では、低周波数帯域の増幅度として、インパルス加振の加振力を１Ｎとした場合における１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの周波数帯域の加速度応答が１（ｍ／ｓ２／Ｎ）以上である場合を○印にて、それ以外の場合を×印にて表した。また、図１５では、高周波帯域の増幅度として、インパルス加振の加振力を１Ｎとした場合におけるが１ｋＨｚ〜３ｋＨｚの周波数帯域の加速度応答が０．５（ｍ／ｓ２／Ｎ）以下である場合を○印にて、それ以外の場合を×印にて表した。
【００６６】
図１５に示されているとおり、いずれの振動センサユニットにおいても、低周波数帯域においては、１００Ｈｚ〜３００Ｈｚの周波数帯域の加速度応答が１（ｍ／ｓ２／Ｎ）以上となった。すなわち、本実施例及び比較例の各々の振動センサユニットは、いずれも加速度の増大が観測された。
【００６７】
一方、高周波帯域においては、本発明の各実施形態における振動センサユニットは、加速度応答が０．５（ｍ／ｓ２／Ｎ）以下となった。これに対し、比較例の振動センサユニットは、当該帯域における加速度応答が０．５（ｍ／ｓ２／Ｎ）を超える結果となった。この結果から、本発明の各実施形態における振動センサユニットは、計測される加速度の増大効果と、共振部材１３０における揺動の抑制効果とを有することが確認された。
【００６８】
以上、本発明における各実施形態及び各実施例を説明したが、本発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて以上述べた各実施形態及び各実施例における構成以外の構成を採用することもできる。また、各実施形態及び各実施例における構成は、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、互いに組み合わせることが可能である。
（付記１）
振動を検知する振動センサと、
前記振動センサを支持する基台と、
前記振動センサ及び前記基台の間に設けられ、第一の面が前記振動センサに接し、前記第一面に対して反対側に位置する第二の面が前記基台に接する共振部材と、
前記共振部材の側面に接して設けられる抑制部材とを備える、振動センサユニット。
（付記２）
前記抑制部材は、前記基台に取付けられている、付記１に記載の振動センサユニット。
（付記３）
前記抑制部材は、前記基台と一体に設けられている、付記１又は２に記載の振動センサユニット。
（付記４）
前記振動センサは、前記振動の検知に応じて所定の信号を出力する検知素子と、前記検知素子を支持する支持板とを有する、付記１から３のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
（付記５）
前記検知素子は圧電素子である、付記４に記載の振動センサユニット。
（付記６）
前記抑制部材は、前記支持板に取付けられている、付記４又は５に記載の振動センサユニット。
（付記７）
前記支持板は、前記共振部材の前記第一の面を覆うように設けられている、付記４から６のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
（付記８）
前記抑制部材は、前記振動センサ及び基台の各々と分離して設けられている、付記１から７のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
（付記９）
前記抑制部材は、前記側面の周方向の全周を抑制する、付記１から８のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
（付記１０）
前記抑制部材は、前記側面の周方向の一部を抑制する、付記１から８のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
（付記１１）
前記第二の面は平面状である、付記１から１０のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
（付記１２）
前記第二の面は曲面状である、付記１から１０のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
（付記１３）
前記基台の前記共振部材と接する面は、前記共振部材の前記第二の面に沿った形状に形成されている、付記１から１２のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
（付記１４）
前記基台は、前記振動センサにて検知された振動を表す信号に対して所定の処理を行う信号処理回路基板を設ける取付部を有している、付記１から１３のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
（付記１５）
前記振動センサ、前記共振部材、前記基台及び前記抑制部材を収容する収容部材を備える、付記１から１４のいずれか一項に記載の振動センサユニット。
【符号の説明】
【００６９】
１００    振動センサユニット
１１０    振動センサ
１１１    検知素子
１１２    支持板
１３０    共振部材
１４０    基台
１４１    取付部
１５０    抑制部材
１５１    突起部
１５２    かしめ箇所
１６０    収容部材
１６１    上蓋
１６２    下蓋
１７１、１７２    ボルト
１８０    信号処理回路基板
１９０    信号取出部
【図１】
2016024107.tif 000003
【図２】
2016024107.tif 000004
【図３】
2016024107.tif 000005
【図４】
2016024107.tif 000006
【図５】
2016024107.tif 000007
【図６】
2016024107.tif 000008
【図７】
2016024107.tif 000009
【図８】
2016024107.tif 000010
【図９】
2016024107.tif 000011
【図１０】
2016024107.tif 000012
【図１１】
2016024107.tif 000013
【図１２】
2016024107.tif 000014
【図１３】
2016024107.tif 000015
【図１４】
2016024107.tif 000016
【図１５】
2016024107.tif 000017