6248399 振動検知装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6248399

(24)【登録日】2017年12月1日

(45)【発行日】2017年12月20日

(54)【発明の名称】振動検知装置

(51)【国際特許分類】

   G01H 11/08 20060101AFI20171211BHJP

【ＦＩ】

   G01H11/08 Z

【請求項の数】3

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-52182(P2013-52182)

(22)【出願日】2013年3月14日

(65)【公開番号】特開2014-178194(P2014-178194A)

(43)【公開日】2014年9月25日

【審査請求日】2016年2月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004237

【氏名又は名称】日本電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100110928

【弁理士】

【氏名又は名称】速水 進治

(72)【発明者】

【氏名】又賀 純一郎

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 康弘

(72)【発明者】

【氏名】高橋 尚武

【審査官】 田中 秀直

(56)【参考文献】

【文献】 実開平０２−０８３４３０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０６−２８１５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３２３８９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｈ １／００−１７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

振動センサと、
底部に前記振動センサを保持する筐体と、
振動伝達経路において前記振動センサと前記筐体の側部の間に位置し、前記筐体と機械インピーダンスが異なる制振部材と、
を備え、
前記制振部材は、
貫通孔を有する第１部材と、
前記貫通孔を埋めており、第１部材よりも剛性が高い材料からなる第２部材と、
を備え、
前記振動センサは、前記制振部材上に位置しており、なおかつ前記第２部材上に取り付けられている振動検知装置。

【請求項2】

請求項１に記載の振動検知装置において、
前記制振部材は、前記筐体の前記底部であり、縁に前記筐体の前記側部が取り付けられている振動検知装置。

【請求項3】

振動検知装置であって、
振動センサと、
前記振動センサによって生成された電気信号を当該振動検知装置の外部へ出力する回路を収容する筐体と、
前記振動センサが収容され、なおかつ前記筐体の底部を塞ぐ収容体と、
振動伝達経路において前記筐体の側部の下端と前記収容体との間に位置し、前記筐体と機械インピーダンスが異なる制振部材と、
を備え、
前記収容体は、前記筐体とは別体として設けられており、
前記振動センサは、前記回路と電気的に接続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】

配管からの漏洩を検知する技術の一つに、漏洩によって配管に生じる振動を検知する方法がある。この振動を検知する振動検知装置としては、例えば特許文献１に記載の技術がある。特許文献１に記載の振動検知装置は、雑音を減らすことを目的として、圧電素子を収容した筐体と台座の間に、機械的な共振部材を設けたものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【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】

【0004】

本発明者は、振動検知装置を小型化することを検討した。振動検知装置を小型化するためには、振動センサを収容する筐体を薄くする必要がある。本発明者は、筐体を薄くすると筐体に振動が生じ、この振動が振動センサまで伝播することにより、振動検知装置のＳＮ（Signal to Noise）比が低下する可能性が出てくることを見出した。

【0005】

本発明の目的は、振動検知装置を小型化することができ、かつ振動検知装置のＳＮ比の低下を抑制することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、振動センサと、
底部に前記振動センサを保持する筐体と、
振動伝達経路において前記振動センサと前記筐体の側部の間に位置し、前記筐体と機械インピーダンスが異なる制振部材と、
を備え、
前記制振部材は、
貫通孔を有する第１部材と、
前記貫通孔を埋めており、第１部材よりも剛性が高い材料からなる第２部材と、
を備え、
前記振動センサは、前記制振部材上に位置しており、なおかつ前記第２部材上に取り付けられている振動検知装置が提供される。
さらに、本発明によれば、振動検知装置であって、
振動センサと、
前記振動センサによって生成された電気信号を当該振動検知装置の外部へ出力する回路を収容する筐体と、
前記振動センサが収容され、なおかつ前記筐体の底部を塞ぐ収容体と、
振動伝達経路において前記筐体の側部の下端と前記収容体との間に位置し、前記筐体と機械インピーダンスが異なる制振部材と、
を備え、
前記収容体は、前記筐体とは別体として設けられており、
前記振動センサは、前記回路と電気的に接続されてい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、振動検知装置を小型化することができ、かつ振動検知装置のＳＮ比の低下を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１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2】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3】制振部及び振動センサの上面図である。

【図4】第３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5】図４の変形例を示す図である。

【図6】図４の変形例を示す図である。

【図7】第４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５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9】第６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10】第７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11】第８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12】制振部のレイアウトを説明するための図である。

【図13】第９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14】振動検知装置の要部を説明するための平面図である。

【図15】第１０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16】第１１の実施形態に係る振動検知装置の構成を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

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。

【0010】

（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１００の構成を示す図である。本実施形態に係る振動検知装置１００は、振動センサ１２０、筐体１４０、及び制振部１６０を備えている。筐体１４０の底部１４４は、振動センサ１２０を保持している。そして制振部１６０は、振動の伝達経路において筐体１４０と振動センサ１２０の間に位置しており、機械インピーダンスが筐体１４０と異なる。

【0011】

本実施形態によれば、制振部１６０の機械インピーダンスは筐体１４０の機械インピーダンスと異なる。このため、筐体１４０で発生した振動が振動センサ１２０に伝達することが抑制される。従って、筐体１４０を薄くして筐体１４０で振動（例えば外部ノイズに対する共振）が発生するようになっても、振動検知装置１００のＳＮ比が低下することを抑制できる。以下、詳細に説明する。

【0012】

振動検知装置１００は、取付領域２００に取り付けられた状態で使用され、取付領域２００を伝播してきた振動を検知する。取付領域２００は、例えば配管であり、振動検知装置１００は、配管からの漏洩を検知するために用いられる。

【0013】

振動センサ１２０は、圧電素子を有している。圧電素子は、取付領域２００を伝播してきた振動を電気信号に変換する。具体的には、振動センサ１２０は、取付領域２００を伝播してきた波のうち漏洩の有無に関係するＸ方向（図中Ｘ方向に振動する成分）の成分のみを検出すればよい。一方、伝搬してきた波には縦波の他、横波（図中Ｙ方向に振動する成分）、ｒ方向の成分、及びねじり成分（θ方向の成分）などが含まれる。そして、振動のうちＸ方向以外の成分は、漏洩検知においてノイズ成分となる。

【0014】

筐体１４０の内部には、振動センサ１２０のほかに回路１８０が設けられている。振動センサ１２０によって生成された電気信号は、回路１８０を介して外部に出力される。回路１８０は、有線で電気信号を出力しても良いし、無線で電気信号を出力しても良い。また回路１８０は、振動センサ１２０の検出値を増幅した信号を外部に出力しても良いし、振動センサ１２０の検出値を処理した信号を外部に出力しても良い。

【0015】

筐体１４０は、側部１４２、底部１４４、及び上部１４６を有している。側部１４２は筒状の部材である。側部１４２の水平方向の断面形状は、例えば円形又は楕円形であるが、多角形であっても良い。

【0016】

底部１４４は、側部１４２の底面を塞いでおり、上部１４６は側部１４２の上面を塞いでいる。底部１４４及び上部１４６は、固定部材１７０、例えばネジを用いて側部１４２に取り付けられている。側部１４２、底部１４４、及び上部１４６は、例えばステンレスなど腐食に強い材料によって形成されている。

【0017】

制振部１６０は、底部１４４と振動センサ１２０の間に位置している。本図に示す例では、制振部１６０の上面には振動センサ１２０が取り付けられている。すなわち振動センサ１２０は制振部１６０上に位置している。また制振部１６０の下面は底部１４４に取り付けられている。制振部１６０は、例えば不織布に樹脂を含浸させたもの、又は弾性を有する樹脂板であるが、他のものであっても良い。制振部１６０の厚さは、例えば１０μｍ以上である。制振部１６０は、ｒ方向の成分及びねじり成分（θ方向の成分）などを、縦波（図中Ｘ方向に振動する成分）よりも吸収しやすい構造となっている。

【0018】

以上、本実施形態によれば、振動の伝達経路において制振部１６０は筐体１４０と振動センサ１２０の間に位置している。そして制振部１６０の機械インピーダンスは筐体１４０の機械インピーダンスと異なる。このため、筐体１４０で発生した振動が振動センサ１２０に伝達することが抑制される。従って、筐体１４０を薄くして筐体１４０で振動が発生するようになっても、振動検知装置１００のＳＮ比が低下することを抑制できる。

【0019】

また、振動センサ１２０を制振部１６０上に取り付け、さらに制振部１６０を筐体１４０の底部１４４上に位置させているため、筐体１４０の底部１４４と振動センサ１２０の間に制振部１６０を容易に位置させることができる。

【0020】

（第２の実施形態）
図２は、第２の実施形態に係る振動検知装置１００の構成を示す図である。図３は、本実施形態に係る制振部１６０及び振動センサ１２０の上面図である。本実施形態に係る振動検知装置１００は、制振部１６０の構成を除いて第１の実施形態に係る振動検知装置１００と同様の構成である。

【0021】

本実施形態において、制振部１６０は第１部材１６２及び第２部材１６４を備えている。第１部材１６２は貫通孔を有している。そして第２部材１６４は、第１部材１６２の貫通孔を埋めている。第１部材１６２の貫通孔の幅すなわち第２部材１６４の幅は、第２部材１６４の外周の幅の０．５倍以上である。そして第１部材１６２の平面形状はリング状である。第２部材１６４は、第１部材１６２よりも剛性が高い材料によって形成されている。第１部材１６２は、例えばシリコンゴムなどで形成されており、第２部材１６４は、例えば１６２と比較して硬度の高いシリコンゴムなどで形成されている。ただし、第１部材１６２及び第２部材１６４の材料は、これらに限定されない。そして振動センサ１２０は、第２部材１６４上に取り付けられている。すなわち平面視において、第２部材１６４は振動センサ１２０よりも大きい。

【0022】

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。また、振動センサ１２０は制振部１６０の第２部材１６４上に位置している。そして第２部材１６４の周囲には、第１部材１６２が設けられている。第１部材１６２の剛性は第２部材１６４の剛性よりも低い。このため、振動のうちθ方向の成分及びｒ方向の成分が振動センサ１２０に伝達することをさらに抑制できる。

【0023】

（第３の実施形態）
図４は、第３の実施形態に係る振動検知装置１００の構成を示す図である。本実施形態に係る振動検知装置１００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１００と同様の構成である。

【0024】

まず、振動センサ１２０は底部１４４上に取り付けられている。すなわち制振部１６０は、振動センサ１２０と底部１４４の間には位置していない。その代わり、制振部１６０は、側部１４２と底部１４４の間に位置している。

【0025】

制振部１６０は、例えば底部１４４よりも剛性が低い材料によって形成されている。本図に示す例では、制振部１６０は、側部１４２の下部に設けられている。ただし、図５に示すように、制振部１６０は、側部１４２の下端に位置していても良い。この場合、制振部１６０はＯリングであっても良い。この場合、側部１４２と底部１４４の接続部分において、水が筐体１４０の内部にしみこむことを抑制できる。

【0026】

また、図６に示すように、底部１４４と振動センサ１２０の間に剛性部材１６６を有していても良い。剛性部材１６６は、底部１４４よりも剛性が高い。

【0027】

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。

【0028】

（第４の実施形態）
図７は、第４の実施形態に係る振動検知装置１００の構成を示す図である。本実施形態に係る振動検知装置１００は、制振部１６０が制振部１６０の底部を兼ねている点を除いて、第１又は第２の実施形態と同様の構成である。本図は、制振部１６０の構成が第２の実施形態と同様の場合を示している。

【0029】

本実施形態によっても、第１又は第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0030】

（第５の実施形態）
図８は、第５の実施形態に係る振動検知装置１００の構成を示す図である。本実施形態に係る振動検知装置１００は、制振部１６０の第２部材１６４の位置を除いて、第２の実施形態に係る振動検知装置１００と同様の構成である。

【0031】

本実施形態において、第２部材１６４は振動センサ１２０の縁を囲むように設けられている。具体的には、振動センサ１２０は第１部材１６２上に設けられている。平面視において、第１部材１６２は、振動センサ１２０よりも大きい。また第１部材１６２は、底部１４４よりも剛性が高くなっている。そして第２部材１６４は、第１部材１６２の縁の上に設けられている。第２部材１６４の内側面は、振動センサ１２０の側面に接している。

【0032】

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。また、振動センサ１２０の側面は第２部材１６４によって押さえられているため、振動のうちθ方向の成分及びｒ方向の成分が振動センサ１２０に伝達することをさらに抑制できる。

【0033】

（第６の実施形態）
図９は、第６の実施形態に係る振動検知装置１００の構成を示す図である。本実施形態に係る振動検知装置１００は、制振部１６０が底部１４４の一部として形成されている点を除いて、第１の実施形態に係る振動検知装置１００と同様の構成である。

【0034】

制振部１６０は、底部１４４のうち厚さが他とは異なる部分である。本図に示す例では、底部１４４のうち振動センサ１２０が搭載される領域及びその周囲は、底部１４４の他の部分（例えば縁）よりも厚くなっている。そしてこの厚い部分が制振部１６０となっている。制振部１６０の縁は、平面視において振動センサ１２０と側部１４２の間に位置している。

【0035】

本実施形態によっても、制振部１６０と底部１４４は機械インピーダンスが異なっている。従って、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0036】

（第７の実施形態）
図１０は、第７の実施形態に係る振動検知装置１００の構成を示す図である。本実施形態に係る振動検知装置１００は、底部１４４の一部（例えば中央部）が薄くなっており、その薄い部分が制振部１６０となっている点を除いて、第６の実施形態に係る振動検知装置１００と同様の構成である。

【0037】

本実施形態によっても、制振部１６０と底部１４４は機械インピーダンスが異なっている。従って、第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0038】

（第８の実施形態）
図１１は、第８の実施形態に係る振動検知装置１００の構成を示す図である。本実施形態に係る振動検知装置１００は、制振部１６０の構成を除いて第６の実施形態に係る振動検知装置１００と同様の構成である。

【0039】

本実施形態において、底部１４４の上面のうち振動センサ１２０と側部１４２の間に位置する部分の一部は、上側に突出している。そしてこの突出している部分が制振部１６０となっている。制振部１６０は、振動センサ１２０を囲むように形成されている。

【0040】

図１２は、本実施形態における制振部１６０のレイアウトを説明するための図である。図１２（ａ）に示す例では、制振部１６０は円の縁に沿った形状を有しており、振動センサ１２０の全周を隙間なく取り囲んでいる。これに対して図１２（ｂ）に示す例では、振動センサ１２０の周囲には制振部１６０が設けられていない領域がある。図１２（ｂ）のようにすると、図１２（ａ）の場合と比較して振動検知装置１００を軽量化することができる。

【0041】

本実施形態によっても、制振部１６０と底部１４４の他の部分は機械インピーダンスが異なっている。従って、第６の実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0042】

（第９の実施形態）
図１３は、第９の実施形態に係る振動検知装置１００の構成を示す図である。図１４は、本実施形態に係る振動検知装置１００の要部を説明するための平面図である。本実施形態に係る振動検知装置１００は、梁１６５を有している点を除いて第８の実施形態と同様の構成である。

【0043】

本実施形態において、制振部１６０の上端は振動センサ１２０の上面よりも上に位置している。そして梁１６５の両端は、制振部１６０の上端のうち互いに異なる場所に固定されている。そして平面視において、制振部１６０の一部は、振動センサ１２０と重なっている。梁１６５は、例えば底部１４４と同様の材料によって形成されている。ただし梁１６５は、底部１４４とは異なる材料によって形成されていても良い。

【0044】

なお、梁１６５の平面形状は、図１４（ａ）に示すように直線状であっても良いし、図１４（ｂ）に示すように十字であってもよい。また、梁１６５の平面形状はこれらの例に限定されない。

【0045】

本実施形態によっても、第８の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、梁１６５を有しているため、制振部１６０の剛性を高めることができる。従って、側部１４２からの振動が振動センサ１２０に伝播することをさらに抑制できる。

【0046】

（第１０の実施形態）
図１５は、第１０の実施形態に係る振動検知装置１００の構成を示す図である。本実施形態に係る振動検知装置１００は、以下の点を除いて、図５に示した例と同様の構成を有している。まず、振動センサ１２０は、センサ収容部１５０に内蔵されている。そして筐体１４０は、筒の上面を塞いだ形状を有している。筐体１４０の底面は、センサ収容部１５０によって塞がれている。筐体１４０の側部１４２の下端と、センサ収容部１５０の縁の間には、Ｏリングである制振部１６０が挟み込まれている。そして回路１８０は筐体１４０に固定されている。振動センサ１２０は、センサ収容部１５０に設けられた接続部１５２を介して回路１８０に電気的に接続している。

【0047】

なお、センサ収容部１５０の内部において、振動センサ１２０は、第１、第２、第４〜第９の実施形態のいずれかと同様の構造で保持されている。

【0048】

本実施形態によっても、第１、第２、第４〜第９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。筐体１４０とセンサ収容部１５０の間には制振部１６０が設けられているため、第３の実施形態と同様の効果も得られる。また、筐体１４０とセンサ収容部１５０を分離しているため、筐体１４０を小型化することができる。さらに、制振部１６０としてＯリングを用いているため、側部１４２とセンサ収容部１５０の接続部から振動検知装置１００の内部に水が浸入することを抑制できる。

【0049】

（第１１の実施形態）
図１６は、第１０の実施形態に係る振動検知装置１００の構成を示す図である。本実施形態に係る振動検知装置１００は、センサ収容部１５０と筐体１４０の接続部の構造を除いて第１０の実施形態と同様の構成を有している。

【0050】

具体的には、センサ収容部１５０のうち側部１４２の下端に対応する部分には、溝１５４が設けられている。そして側部１４２の下端は、溝１５４に差し込まれている。なお、本実施形態においても、センサ収容部１５０の内部において、振動センサ１２０は、第１、第２、第４〜第９の実施形態のいずれかと同様の構造で保持されている。

【0051】

なお、本図に示す例において、接続部１５２はセンサ収容部１５０の表面に埋め込まれている。ただし、第１０の実施形態と同様に、接続部１５２はセンサ収容部１５０の表面から凸になっていても良い。

【0052】

本実施形態によっても、第１、第２、第４〜第９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、筐体１４０とセンサ収容部１５０を分離しているため、筐体１４０を小型化することができる。

【0053】

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。
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
１． 振動センサと、
底部に前記振動センサを保持する筐体と、
振動伝達経路において前記振動センサと前記筐体の側部の間に位置し、前記筐体と機械インピーダンスが異なる制振部と、
を備える振動検知装置。
２． １．に記載の振動検知装置において、
前記振動センサは、前記制振部上に位置している振動検知装置。
３． ２．に記載の振動検知装置において、
前記制振部は、
貫通孔を有する第１部材と、
前記貫通孔を埋めており、第１部材よりも剛性が高い材料からなる第２部材と、
を備え、
前記振動センサは、前記第２部材上に取り付けられている振動検知装置。
４． ２．又は３．に記載の振動検知装置において、
前記制振部は、前記筐体の前記底部であり、縁に前記筐体の前記側部が取り付けられている振動検知装置。
５． １．に記載の振動検知装置において、
前記制振部は、前記筐体の前記側部と、前記底部の間に位置している振動検知装置。
６． １．に記載の振動検知装置において、
前記制振部は、前記底部のうち厚さが他とは異なる領域であり、かつ、前記制振部の縁は、平面視において、前記振動センサと前記筐体の前記側部の間に位置している振動検知装置。

【符号の説明】

【0054】

１００ 振動検知装置
１２０ 振動センサ
１４０ 筐体
１４２ 側部
１４４ 底部
１４６ 上部
１５０ センサ収容部
１５２ 接続部
１５４ 溝
１６０ 制震部
１６２ 第１部材
１６４ 第２部材
１６５ 梁
１６６ 剛性部材
１７０ 固定部材
１８０ 回路
２００ 取付領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】