特許 7284111 計測システム、診断システム、および検知スイッチ

(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】

(24)【登録日】2023-05-22

(45)【発行日】2023-05-30

(54)【発明の名称】計測システム、診断システム、および検知スイッチ

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20230523BHJP

   G08C 19/00 20060101ALI20230523BHJP

   G08C 17/00 20060101ALI20230523BHJP

   G08C 15/00 20060101ALI20230523BHJP

   H04Q 9/00 20060101ALI20230523BHJP

   H02J 1/00 20060101ALI20230523BHJP

【ＦＩ】

G01M99/00 Z

G08C19/00 G

G08C17/00 Z

G08C15/00 E

H04Q9/00 311J

H02J1/00 308C

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2020015377

(22)【出願日】2020-01-31

(65)【公開番号】P2021092524

(43)【公開日】2021-06-17

【審査請求日】2021-07-26

(31)【優先権主張番号】P 2019221404

(32)【優先日】2019-12-06

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000143949

【氏名又は名称】株式会社鷺宮製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001243

【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石川 琢郎

(72)【発明者】

【氏名】三屋 裕幸

(72)【発明者】

【氏名】芦澤 久幸

(72)【発明者】

【氏名】田中 達也

【審査官】高野 誠治

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－２１５６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１４／１４８３７１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－１９００５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０６２７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１６０６１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－２５８０６２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｍ ９９／００

Ｇ０８Ｃ １９／００

Ｇ０８Ｃ １７／００

Ｇ０８Ｃ １５／００

Ｈ０４Ｑ ９／００

Ｈ０２Ｊ １／００

Ｈ０２Ｊ ７／００

Ｆ０３Ｇ ７／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

音、振動、または変位により発電する振動発電部と、
前記振動発電部が発電する電力に基づいて電源の電力消費量を制御する電源制御部と、
前記電源制御部により供給される電力で駆動され、環境状態量を検出する検出部と、
前記電源制御部により供給される電力で駆動され、前記検出部で検出した前記環境状態量に関する情報を送信する送信部と、
前記環境状態量に応じて音または振動を発生する振動発生部と、
を備え、
前記振動発電部は、振動発生部により発生した音または振動により発電する、計測システム。

【請求項2】

請求項１に記載の計測システムにおいて、
前記環境状態量は温度、圧力、または流量のいずれか一つ以上であり、
前記振動発生部は、温度、圧力、または流量の変化により形状が変動し、音または振動を発生する部材を含む、計測システム。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の計測システムにおいて、
前記電源は環境発電装置を含む、計測システム。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の計測システムにおいて、
前記電源は、環境発電装置により構成される、計測システム。

【請求項5】

診断対象物の近傍に配置された、請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の計測システムと、
前記計測システムから送信される信号を受信し、前記信号に基づいて前記診断対象物の状態を診断する受信システムと、
を備える診断システム。

【請求項6】

音、振動、または変位に応じて電気信号を生成する振動検知部と、
前記振動検知部が生成する前記電気信号の出力が、所定値より大きいか、または所定値以下であるかを検知する検知部と、
環境状態量の変化に応じて音または振動を発生する振動発生部と、
を備え、
前記検知部は、前記振動発生部により発生した音または振動により前記振動検知部が生成した電気信号の出力が、前記所定値より大きいか、または前記所定値以下であるかを検知する、検知スイッチ。

【請求項7】

請求項６に記載の検知スイッチにおいて、
前記振動検知部は、音、振動、または変位により発電する振動発電部である、検知スイッチ。

【請求項8】

請求項６または請求項７に記載の検知スイッチにおいて、
前記検知部が検知した検知結果に基づいて電源が供給する電力量を制御する電源制御部を、さらに備える検知スイッチ。

【請求項9】

請求項８に記載の検知スイッチにおいて、
前記電源制御部は、前記振動検知部が生成した前記電気信号を前記検知部が検知した検知結果に基づいて、前記電源が供給する電力を出力端子に出力するか、または前記出力端子への出力を遮断するかを制御する、検知スイッチ。

【請求項10】

請求項６に記載の検知スイッチにおいて、
前記環境状態量は温度であり、前記振動発生部は温度変化により形状が変動し音または振動を発生する、検知スイッチ。

【請求項11】

請求項６に記載の検知スイッチにおいて、
前記環境状態量は圧力であり、前記振動発生部は圧力変化により形状が変動し音または振動を発生する、検知スイッチ。

【請求項12】

請求項６に記載の検知スイッチにおいて、
前記環境状態量は流量であり、前記振動発生部は流量変化により形状が変動し音または振動を発生する、検知スイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、計測システム、診断システム、および検知スイッチに関する。

【背景技術】

【0002】

遠隔地に設置された社会インフラ等の装置を無人で監視し、監視した結果を無線通信等により送信するシステムが提案されている。従来のシステムにおいては、消費電力を低減するために、監視を行う稼動状態に比べ、監視を行わない待機状態における消費電力を削減することで、省電力を図っている（特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１６－２０８０６７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のシステムにおいては、所定時間毎に、または外部から信号が入力されることによって、待機状態から稼働状態に移行する。このため、待機状態においては、外部からの信号を受信するための回路ユニットに対して常に電力を供給し続ける必要があり、待機状態における消費電力を大幅に削減することは困難であった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の第１の態様によると、計測システムは、音、振動、または変位により発電する振動発電部と、前記振動発電部が発電する電力に基づいて電源の電力消費量を制御する電源制御部と、前記電源制御部により供給される電力で駆動され、環境状態量を検出する検出部と、前記電源制御部により供給される電力で駆動され、前記検出部で検出した前記環境状態量に関する情報を送信する送信部と、を備える。
本発明の第２の態様によると、診断システムは、診断対象物の近傍に配置された第１の態様の計測システムと、前記計測システムから送信される信号を受信し、前記信号に基づいて前記診断対象物の状態を診断する受信システムと、を備える。
本発明の第３の態様によると、検知スイッチは、音、振動、または変位に応じて電気信号を生成する振動検知部と、前記振動検知部が生成する前記電気信号の出力が、所定値より大きいか、または所定値以下であるかを検知する検知部と、を備える。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、計測システムの待機状態における消費電力を大幅に削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】第１実施形態の計測システムの概略構成を示す図。

【図2】第２実施形態の計測システムの概略構成を示す図。

【図3】第３実施形態の計測システムの概略構成を示す図。

【図4】振動発電部の変形例を示す図。

【図5】環境発電装置を含む電源の一例を示す図。

【図6】計測システムの変形例５の概略構成を示す図。

【図7】計測システムの変形例６の概略構成を示す図。

【図8】計測システムの変形例７の概略構成を示す図。

【図9】計測システムの変形例８の概略構成を示す図。

【図10】計測システムの変形例９の概略構成を示す図。

【図11】診断システムの一実施形態の概略構成を示す図。

【図12】診断システムにおける計測システムの使用例を示す図。

【図13】各実施形態および各変形例の検知スイッチを含む計測システムの概要を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

（第１実施形態の計測システム）
以下、図１および図２を参照して第１実施形態の計測システム１について説明する。
図１は、第１実施形態の計測システム１の概略構成を示す図である。計測システム１は、音または振動により発電する振動発電部２と、電源１０の電力消費量を制御する電源制御部４と、環境状態量Ｓ１を検出する検出部６と、検出部６で検出した環境状態量に関する情報を送信する送信部７、等を備えている。
電源１０は、外部から電力の供給を受けず、自己の内部に蓄積されたエネルギーを電気エネルギーとして供給する、電池等の電源である。

【0009】

計測システム１はさらに、検出部６で検出した環境状態量（第１信号Ｓ１）に基づいて所定の情報を算出し、その情報を第２信号Ｓ２として送信部７に伝達する信号処理部５ａを備えている。
電源制御部４は、振動発電部２が発電する電力に基づいて、電源１０から検出部６、送信部７、および信号処理部５ａへの電力供給を制御し、すなわち、電源１０の電力消費量を制御する。
計測システム１はさらに、振動発電部２の出力電圧Ｖ０が入力され、電源制御部４に第１制御信号Ｖ１を出力する自己保持回路３を備えている。

【0010】

検出部６は、一例として、計測システム１が設置された環境における環境状態量の一つである音を検出する音検出部であり、音の振動を電気信号に変換するマイクロフォン等のセンサ１２と、検出回路１３とを有している。検出回路１３は一例として、トランジスタや差動アンプ等の増幅素子を含む回路である。検出回路１３は、センサ１２から出力されたアナログ信号をＳＩＮ端子から受信し、信号に対して増幅等の処理を行い、処理されたアナログ信号をＶｏｕｔ端子から第１信号Ｓ１として出力する。検出回路１３のＶＣＣ端子には、電源制御部４の出力端子ＯＵＴから出力される電力が供給され、検出回路１３のＧＮＤ端子はグランドである電源１０の－側に接続されている。

【0011】

信号処理部５ａは、一例として、アナログ／デジタル変換器を含み、変換されたデジタル信号に対して所定の信号処理を行うマイクロコントローラ等の半導体集積回路である。信号処理部５ａの入力端子ＳＩは、検出部６のＶｏｕｔ端子に接続されており、検出部６のＶｏｕｔ端子から出力された第１信号Ｓ１は、信号処理部５ａの入力端子ＳＩに入力される。信号処理部５ａのＶＣＣ端子には、電源制御部４の出力端子ＯＵＴから出力される電力が供給され、信号処理部５ａのＧＮＤ端子はグランドに接続されている。

【0012】

信号処理部５ａの入力端子ＳＩに入力された第１信号Ｓ１は、信号処理部５ａにおいてアナログ信号からデジタル信号に変換（Ａ／Ｄ変換）される。さらに、信号処理部５ａにおいてＡ／Ｄ変換された第１信号に基づいて、センサ１２が検出した音の大きさ、例えば音圧レベルを検出する、音の周波数スペクトルを算出する、音の発生回数または音の発生の間隔を算出する等の信号処理がなされる。信号処理により第１信号Ｓ１から抽出された音の大きさ、または周波数スペクトルに関する情報は、デジタルの第２信号Ｓ２として、信号処理部５ａの出力端子ＳＯから出力される。

【0013】

信号処理部５ａは、不図示のＲＯＭ等に記憶されているプログラムに従って、上述の信号処理を行う。
なお、信号処理は、アナログの第１信号Ｓ１をデジタルの第２信号Ｓ２にＡ／Ｄ変換する処理も含むものであり、従って、第２信号Ｓ２は、第１信号Ｓ１を単にＡ／Ｄ変換した信号であっても良い。

【0014】

送信部７は、通信回路１４とアンテナ１５とを含む。通信回路１４は一例として、トランジスタ等の増幅素子、発振素子、ＳＡＷデバイス等の周波数選択フィルタ素子を含む通信回路である。通信回路１４のＶＣＣ端子には、電源制御部４の出力端子ＯＵＴから出力される電力が供給され、通信回路１４のＧＮＤ端子はグランドに接続されている。

【0015】

通信回路１４の入力端子ＳＳは、信号処理部５ａの出力端子ＳＯに接続されており、入力端子ＳＳには信号処理部５ａの出力端子ＳＯから出力された第２信号Ｓ２が入力される。通信回路１４は入力端子ＳＳから入力された第２信号Ｓ２を、アンテナ１５から無線送信するのに適した変調信号として変調し、増幅し、増幅された変調信号をＲＦ端子からアンテナ１５に出力する。第２信号に基づいて変調された変調信号は、アンテナ１５から外部に向かって送信される。

【0016】

なお、信号処理により第１信号Ｓ１から抽出された音の大きさ、または周波数スペクトル等に関する情報が、いずれも所定の正常範囲にある場合には、信号処理部５ａは通信回路１４に対して、第２信号Ｓ２に代えて、送信不要を伝達する信号を送信しても良い。送信不要を伝達する信号を受信した通信回路１４は、外部への送信を行わない。

【0017】

電源制御部４は、一例として、ＭＯＳ－ＦＥＴ集積回路等の電源制御素子である。電源制御部４の電源端子ＩＮは電源１０の＋側に接続され、電源制御部４の接地端子ＧＮＤはグランドに接続されており、電源制御部４には電源１０から電力が供給される。電源制御部４の制御端子ＣＮＴには、後述する第１制御信号Ｖ１が入力され、電源制御部４は制御端子ＣＮＴに入力される第１制御信号Ｖ１の電圧が、しきい電圧である第１電圧より高いと電源１０からの電力を出力端子ＯＵＴに出力する。一方、第１制御信号Ｖ１が第１電圧以下であると出力端子ＯＵＴへの電力の供給を遮断する。

【0018】

第１電圧の値は、一例として、グランドに対して＋０．２Ｖから＋２Ｖまでのいずれかの値とすることができる。
なお、電源制御部４が電源１０から出力端子ＯＵＴへの電力の供給を遮断する際の第１制御信号Ｖ１のしきい電圧は、電源制御部４が電源１０から出力端子ＯＵＴへの電力の供給を開始する際の第１制御信号Ｖ１のしきい電圧よりも、低く設定されていても良い。すなわち、電源制御部４による電力の供給および遮断の制御は、第１制御信号Ｖ１の値に対して、ヒステリシスを有していても良い。

【0019】

以上で説明したように、計測システム１は、電源制御部４が電源１０からの電力を検出部６、信号処理部５ａ、および送信部７に供給している稼働状態において、検出部６が検出した音等の環境状態量に関する情報を外部に向かって送信することができる。

【0020】

電源１０に蓄えられている電力の消費を抑え、電源１０に蓄えられている有限の電力により長期間に渡って検出および送信を行うためには、稼働状態ではない待機状態における消費電力を可能な限り削減することが望ましい。
第１実施形態の計測システム１は、環境状態量である音を検出部６が検出し、その音に関する情報を外部に送信する計測システムである。従って、計測システム１が設置されている環境に計測すべき音が存在しなければ、計測システム１は稼働する必要はなく、省電力の待機状態を維持すればよい。そして、計測システム１が設置されている環境に計測すべき音が発生した場合に、計測システム１は待機状態から稼働状態に切り替われば良い。

【0021】

このために、第１実施形態の計測システム１は、計測すべき音を検出するイベントセンサとして、電源１０からの電力を消費せず、振動発電部２は音または振動により発電を行ない、発電した電力により信号を出力する振動発電部２を有している。振動発電部２は、計測すべき音を検出するとその音のエネルギーを用いて自ら発電し、上述の電源制御部４に第１電圧より高い電圧の第１制御信号Ｖ１を出力する。この第１制御信号Ｖ１を受けて、電源制御部４は、検出部６、信号処理部５ａ、および送信部７への電源１０からの電力の供給を開始する。

【0022】

一方、環境に計測すべき音が存在しない場合、振動発電部２の発電量は低く、電源制御部４へ出力する第１制御信号Ｖ１の電圧は、第１電圧以下となる。従って、電源制御部４は、検出部６、信号処理部５ａ、および送信部７への電源１０から供給する電力の量を削減し、あるいは電力の供給を遮断し、計測システム１は待機状態となる。待機状態においても、イベントセンサである振動発電部２は、電源１０の電力を消費しない。

【0023】

振動発電部２は、一例として、振動発電素子１１と、一例としてツェナーダイオードである整流素子ＺＤと、抵抗Ｒ１と、コンデンサＣ１とを含む。振動発電素子１１は、環境に存在する音または振動により発電する素子であり、例えば、エレクトレット型発電素子、ピエゾ型発電素子、電磁誘導型、または磁歪型の発電素子である。これらの振動発電素子１１は、いずれも音または振動の周波数に等しい周波数を持つ交流電力を発電する。

【0024】

振動発電素子１１により発電された交流電力は、整流素子ＺＤ、抵抗Ｒ１およびコンデンサＣ１からなる整流回路により整流される。振動発電素子１１の一端はグランドに接続され、他端は整流素子ＺＤのカソードおよび抵抗Ｒ１の一端に接続されている。抵抗Ｒ１の他端は、コンデンサＣ１の一端に接続され、出力部Ｔ１を構成する。コンデンサＣ１の他端および整流素子ＺＤのアノードは、グランドに接続されている。出力部Ｔ１の電圧が振動発電部２の出力電圧Ｖ０として出力される。なお、出力電圧Ｖ０の上限は、ツェナーダイオードである整流素子ＺＤの降伏電圧により制限される。

【0025】

振動発電部２の出力電圧Ｖ０は、自己保持回路３の入出力部Ｔ２に入力される。自己保持回路３は、一例として、ｐｎｐトランジスタＱ１とｎｐｎトランジスタＱ２とを含むラッチ回路により構成される。ｐｎｐトランジスタＱ１のコレクタとｎｐｎトランジスタＱ２のベースは接続されており、この部分が入出力部Ｔ２となる。入出力部Ｔ２には、一端がグランドに接続されている抵抗Ｒ２の他端も接続されている。

【0026】

ｐｎｐトランジスタＱ１のエミッタは、抵抗Ｒ３を介して電源１０の＋側に接続されている。ｐｎｐトランジスタＱ１のエミッタとベースは、抵抗Ｒ４を介して接続されている。ｎｐｎトランジスタＱ２のエミッタはグランドに接続され、コレクタはｐｎｐトランジスタＱ１のベースに接続されている。
入出力部Ｔ２は、さらに電源制御部４の制御端子ＣＮＴにも接続されており、入出力部Ｔ２の電圧は、上述の第１制御信号Ｖ１として、電源制御部４の制御端子ＣＮＴに入力される。

【0027】

振動発電部２の出力電圧Ｖ０は、自己保持回路３の入出力部Ｔ２に入力され、ｎｐｎトランジスタＱ２のベースに印加される。一例として、ｎｐｎトランジスタＱ２のしきい値電圧である第２電圧は、上述の電源制御部４のしきい電圧である第１電圧と概ね等しく設定されている。出力電圧Ｖ０が第２電圧を超えない場合、ｎｐｎトランジスタＱ２のコレクタとエミッタとの間は非導通となる。このためｎｐｎトランジスタＱ２のコレクタの電圧は、電源１０の電圧に近い電圧となる。そして、この電圧がｐｎｐトランジスタＱ１のベースに印加されるため、ｐｎｐトランジスタＱ１のエミッタとコレクタとの間も非導通となる。

【0028】

この結果、入出力部Ｔ２の電圧である第１制御信号Ｖ１の電圧は、自己保持回路３に入力される出力電圧Ｖ０と概ね同じ電圧となる。そして、上述のとおり、出力電圧Ｖ０および第１制御信号Ｖ１の電圧は、第２電圧および電源制御部４のしきい値電圧である第１電圧を超えていないため、第１制御信号Ｖ１が制御端子ＣＮＴに入力されても、電源制御部４は電源１０からの電力の供給を開始しない。この結果、計測システム１は待機状態を維持する。

【0029】

一方、ｎｐｎトランジスタＱ２のベースに印加され出力電圧Ｖ０がｎｐｎトランジスタＱ２のしきい値電圧である第２電圧を超えると、ｎｐｎトランジスタＱ２のコレクタとエミッタとの間は導通する。このため、ｎｐｎトランジスタＱ２のコレクタの電圧は、グランドの電圧（０Ｖ）に近くなる。そして、この電圧がｐｎｐトランジスタＱ１のベースに印加されるため、ｐｎｐトランジスタＱ１のエミッタとコレクタとの間も導通する。その結果、入出力部Ｔ２の電圧は電源１０の電圧に近づき、入出力部Ｔ２の電圧である第１制御信号Ｖ１の電圧は、自己保持回路３に入力される出力電圧Ｖ０以上となる。
なお、自己保持回路３においては、出力電圧Ｖ０が第２電圧を超えた場合には、第１制御信号Ｖ１の電圧が上述の第１電圧より高い電圧となるように、抵抗Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４の抵抗値をそれぞれ設定している。

【0030】

従って、出力電圧Ｖ０が第２電圧を超えた状態では、制御端子ＣＮＴに入力される第１制御信号Ｖ１の電圧も第１電圧を超え、電源制御部４は、検出部６、信号処理部５ａ、および送信部７への電源１０からの電力の供給を開始する。この結果、計測システム１は稼働状態となる。
この状態で、振動発電部２の出力電圧Ｖ０が第２電圧を下回っても、既に導通しているｐｎｐトランジスタＱ１およびｎｐｎトランジスタＱ２の導通状態は維持されるので、入出力部Ｔ２は第１電圧よりも高い電圧に維持される。

【0031】

以上の作用により、自己保持回路３は、振動発電部２の出力電圧Ｖ０が所定の電圧である第２電圧を超えない限り、第１制御信号Ｖ１として上述の第１電圧以下の電圧を出力し続け、計測システム１は待機状態を維持する。
一方、振動発電部２の出力電圧Ｖ０が一度でも第２電圧を超えると、その後も第１制御信号Ｖ１として第１電圧より高い電圧を出力し続け、計測システム１は稼働状態を維持する。

【0032】

自己保持回路３は、さらに、入出力部Ｔ２の電圧を第１電圧以下にリセットするためのｎｐｎトランジスタＱ３を有している。ｎｐｎトランジスタＱ３のコレクタは入出力部Ｔ２に接続され、エミッタはグランドに接続されている。そして、ｎｐｎトランジスタＱ３のベースは、信号処理部５ａのリセット信号出力端子ＲＳＴに接続されている。

【0033】

信号処理部５ａは、上述の信号処理および送信部７への第２信号Ｓ２の送信の完了後、所定のタイミングで、リセット信号出力端子ＲＳＴからプラス電圧の第２制御信号Ｖ２を出力する。自己保持回路３にこの第２制御信号Ｖ２が入力されると、ｎｐｎトランジスタＱ３のコレクタとエミッタとの間が導通し、従って、入出力部Ｔ２の電圧は概ねグランドの電圧（０Ｖ）に低下する。これによりｎｐｎトランジスタＱ２のコレクタとエミッタとの間は非導通となり、これに伴ってｐｎｐトランジスタＱ１のベースの電圧が上昇し、ｐｎｐトランジスタＱ１のコレクタとエミッタとの間は非導通となる。

【0034】

この結果、入出力部Ｔ２の電圧、および第１制御信号Ｖ１の電圧は概ねグランドの電圧（０Ｖ）に低下する。電源制御部４は、第１電圧以下の第１制御信号Ｖ１が制御端子ＣＮＴから入力されることにより、検出部６、信号処理部５ａ、および送信部７への電源１０から供給する電力の量を削減し、あるいは電力の供給を遮断する。これにより、計測システム１は待機状態となる。

【0035】

信号処理部５ａが、第２制御信号Ｖ２を出力するタイミングは、信号処理部５ａを制御するプログラムにより決定されても良い。また、信号処理部５ａに代わり、送信部７が送信を完了した時点で、送信部７が信号処理部５ａに対して第２制御信号Ｖ２を送信してもよい。

【0036】

また、上述したように、第１信号Ｓ１から抽出された情報が所定の正常範囲で信号処理部５ａおよび通信回路１４が外部への送信を行わない場合、信号処理部５ａは抽出された情報が所定の正常範囲にあると判断した時点で、第２制御信号Ｖ２を出力しても良い。

【0037】

計測システム１が、特定の周波数の音や振動を発生する対象を計測する場合には、その周波数を含む所定の周波数帯域の音または振動に対する発電効率が、他の周波数の音または振動に対する発電効率よりも高められている振動発電部２を使用しても良い。具体的には、例えば、振動発電部２に含まれる振動発電素子１１の共振周波数を、その音または振動の周波数を含む所定の周波数帯域に設定すると良い。あるいは、振動発電部２自体の機械的な構造を、その周波数を含む所定の周波数帯域において共振するような構造としても良い。

【0038】

以上においては、自己保持回路３は、ｎｐｎトランジスタおよびｐｎｐトランジスタのバイポーラトランジスタを含むものとしたが、ｎｐｎトランジスタに代えてｎＭＯＳトランジスタ、ｐｎｐトランジスタに代えてｐＭＯＳトランジスタで構成しても良い。
また、自己保持回路３の構成は、上記の構成に限られるものではなく、他の構成の公知のラッチ回路を用いても良い。また、フォトダイオードを含む自己保持回路であっても良い。

【0039】

なお、上述の第１実施形態においては、電源制御部４と信号処理部５ａとは、別々の回路であるものとしたが、電源制御部４と信号処理部５ａとは、例えば、モノリシックあるいはハイブリッドに、１つの集積回路として形成されていてもよい。
すなわち、１つの集積回路において、所定の部分が電源制御部４を構成し、他の部分が信号処理部５ａを構成するものであっても良い。

【0040】

計測システム１は、設置された環境に環境状態量である音の存在とは無関係に、例えば定期的に、外部に稼働履歴等の情報を送信することが必要な場合もある。そこで、計測システム１は、タイマーＩＣ等を含むタイマー部１６を備え、タイマー部１６から所定の間隔で電源制御部４の制御端子ＣＮＴに第１電圧より高い電圧を有する信号を送ることで、所定の間隔で計測システム１を稼働状態とする。

【0041】

タイマー部１６からの信号で稼働状態とされた場合、設置された環境に検出すべき音は存在しないため、検出部６から検出される音は所定の大きさよりも小さな音になる。従って、信号処理部５ａは、例えば、検出部６から検出される音が所定の大きさより大きいか小さいかを判断し、所定の大きさより大きければ、上述の音に関する情報を送信するプロセスを実行しても良い。

【0042】

一方、検出部６から検出される音が所定の大きさより小さければ、稼働履歴等の情報を外部に送信するプロセスを実行しても良い。これに際し、稼働履歴等の情報の一部として、電源１０の電圧等の電源１０の電気エネルギーの残量に関する情報を外部に送信しても良い。

【0043】

なお、タイマー部１６は電源１０から電力の供給を受け、計測システム１の稼働状態および待機状態のいずれにおいても常時電力を消費する。しかし、タイマー部１６が消費する電力は、例えば腕時計１個が消費する電力程度と極めて微小であり、電源１０に蓄えられている電力を大きく消耗させるものではない。
なお、所定の間隔で計測システム１を稼働状態とする必要がない場合には、タイマー部１６を設けなくても良い。

【0044】

（第２実施形態の計測システム）
図２は、第２実施形態の計測システム１ａを示す図である。第２実施形態の計測システム１ａは、多くの構成が上述の第１実施形態の計測システム１と共通する。従って、以下では共通する構成には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0045】

第２実施形態の計測システム１ａは、信号処理部５ａと後述する制御信号生成部５ｂとを含む制御部５とを有している。制御部５の電源端子であるＶＣＣ端子は、信号処理部５ａと制御信号生成部５ｂとで共有されている。制御部５のＶＣＣ端子への電源１０からの電力の供給は、第１電源制御部４ａにより、振動発電部２からの出力電圧Ｖ０に基づいて直接的に制御される。

【0046】

一方、検出部６および送信部７に対する電源１０からの電力の供給は、制御部５に含まれる制御信号生成部５ｂからの第３制御信号Ｖ３および第４制御信号Ｖ４に基づいて、それぞれ第２電源制御部８および第３電源制御部９により制御される。第２電源制御部８および第３電源制御部９の電源端子ＩＮには、電源１０からの電力が入力される。第２電源制御部８は、制御信号生成部５ｂの端子Ｐ１から出力され、制御端子ＣＮＴに入力される第３制御信号Ｖ３に基づいて、検出部６に対する電源１０からの電力の供給を制御する。第３電源制御部９は、制御信号生成部５ｂの端子Ｐ２から出力され、制御端子ＣＮＴに入力される第４制御信号Ｖ４に基づいて、送信部７に対する電源１０からの電力の供給を制御する。

【0047】

なお、第１電源制御部４ａ、第２電源制御部８および第３電源制御部９は、いずれも第１実施形態の計測システム１における電源制御部４と同様な構成で良い。
第２実施形態の計測システム１ａにおいては、第１電源制御部４ａ、第２電源制御部８、第３電源制御部９、および制御信号生成部５ｂが、第１実施形態の計測システム１における電源制御部４に相当する電源制御部４０を構成するともいえる。

【0048】

第２実施形態の計測システム１ａにおいては、電源制御部４０は、第１制御信号Ｖ１に基づいて、電源１０から検出部６、送信部７および信号処理部５ａへの電力供給を個別に制御することができる。

【0049】

第２実施形態の計測システム１ａにおいては、周囲に環境状態量である音が生じると、第１電源制御部４ａが、制御部５に対して電源１０からの電力の供給を開始する。これにより、制御部５内の信号処理部５ａおよび制御信号生成部５ｂが稼働状態となる。制御信号生成部５ｂは、一例として、マイクロコントローラ等の半導体集積回路である。制御信号生成部５ｂの電源端子ＶＣＣは、信号処理部５ａの電源端子ＶＣＣと共有されており、制御信号生成部５ｂには、信号処理部５ａに供給される電力と同じ電圧の電力が供給される。

【0050】

制御信号生成部５ｂは電力の供給を受けると、不図示のＲＯＭ等に記憶されているプログラムに従って、第３制御信号Ｖ３および第４制御信号Ｖ４を出力する。第２電源制御部８および第３電源制御部９は、それぞれ第３制御信号Ｖ３または第４制御信号Ｖ４を受信することで、電源１０からの電力を出力端子ＯＵＴに出力する。

【0051】

一例として、制御信号生成部５ｂは、第１電源制御部４ａから電力の供給を受け稼働状態になると、まず第２電源制御部８に所定の第１期間だけ第３制御信号Ｖ３を出力し、第２電源制御部８に検出部６への電源１０からの電力の供給を開始させる。
信号処理部５ａは、第１電源制御部４ａから電力の供給を受け稼働状態になると、上述の第１実施形態の計測システム１と同様に、検出部６から出力された第１信号Ｓ１を信号処理する。

【0052】

制御信号生成部５ｂは、信号処理部５ａによる上記の信号処理が完了する、あるいは完了する直前のタイミングで、第３電源制御部９に所定の第２期間だけ第４制御信号Ｖ４を出力し、第３電源制御部９に送信部７への電源１０からの電力の供給を開始させる。電力の供給を受け稼働状態になった送信部７は、信号処理部５ａから出力された第２信号Ｓ２を受信し、変調して外部に送信する。

【0053】

上述の第１期間が終了すると、制御信号生成部５ｂから第２電源制御部８への第３制御信号Ｖ３の出力が終了する。これにより、第２電源制御部８は、検出部６への電源１０から供給する電力の量を削減し、あるいは電力の供給を遮断する。
また、上述の第２期間が終了すると、制御信号生成部５ｂから第３電源制御部９への第４制御信号Ｖ４の出力が終了する。これにより、第３電源制御部９は、送信部７への電源１０から供給する電力の量を削減し、あるいは電力の供給を遮断する。

【0054】

第２実施形態の計測システム１ａにおいては、制御信号生成部５ｂを備え、制御信号生成部５ｂが、第２電源制御部８および第３電源制御部９を介して、電源１０から検出部６および送信部７に電力を供給、および削減または遮断するタイミングを制御する。例えば、上述のように検出部６が稼働中であっても送信部７には電力を供給せず、または送信部７が稼働中であっても検出部６には電力を供給しないなど、より細かな電力の供給および遮断の制御を行うことができる。このため、計測システム１ａの消費電力を一層削減することができる。

【0055】

なお、制御部５を構成する信号処理部５ａと制御信号生成部５ｂとは、例えば同一の半導体集積回路上に形成されていても良く、別々の半導体集積回路として形成されていても良い。信号処理部５ａと制御信号生成部５ｂとは相互に通信を行い、上述の各種のタイミング等相互に共有しても良い。

【0056】

（第３実施形態の計測システム）
図３は、第３実施形態の計測システム１ｂを示す図である。第３実施形態の計測システム１ｂは、多くの構成が上述の第２実施形態の計測システム１ａと共通する。従って、以下では共通する構成には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

【0057】

第３実施形態の計測システム１ｂは、第２実施形態の計測システム１ａと異なり、第１電源制御部４ａを有しない。第３実施形態の計測システム１ｂにおいては、制御部５に含まれる制御信号生成部５ｃが、第２実施形態の第１電源制御部４ａと概ね同等の機能を有している。

【0058】

第３実施形態の計測システム１ｂにおいては、制御信号生成部５ｃのＶＣＣ端子に、電源１０からの電力が直接入力される。また、第１制御信号Ｖ１およびタイマー部１６からの出力信号は、制御信号生成部５ｃの制御端子Ｖ５に入力される。

【0059】

制御端子Ｖ５に入力される第１制御信号Ｖ１が、一例として上述の第１電圧を超えていると、制御信号生成部５ｃは、電源１０からＶＣＣ端子を介して供給される電力を信号処理部５ａに供給する。そして、上述の第２実施形態と同様に、制御信号生成部５ｃは、所定のタイミングで、第２電源制御部８に所定の第１期間だけ第３制御信号Ｖ３を出力し、第２電源制御部８に検出部６への電源１０からの電力の供給を開始させる。同じく、制御信号生成部５ｃは、所定のタイミングで、第３電源制御部９に所定の第２期間だけ第４制御信号Ｖ４を出力し、第３電源制御部９に送信部７への電源１０からの電力の供給を開始させる。

【0060】

一方、第１制御信号Ｖ１の電圧が第１電圧以下の場合には、制御信号生成部５ｃは、信号処理部５ａへの電力の供給を削減または遮断し、第２電源制御部８および第３電源制御部９を制御して、検出部６および送信部７への電力の供給を削減または遮断する。

【0061】

また、上述の第２実施形態と同様に、制御信号生成部５ｃは、第１期間および第２期間が終了すると、第３制御信号Ｖ３および第４制御信号Ｖ４の出力を終了し、第２電源制御部８に検出部６への電力の供給を削減または遮断させ、第３電源制御部９に送信部７への電力の供給を削減または遮断させる。

【0062】

第３実施形態の計測システム１ｂにおいては、制御信号生成部５ｃ、第２電源制御部８、および第３電源制御部９が、第１実施形態の計測システム１における電源制御部４に相当する電源制御部４０ａを構成するともいえる。
第３実施形態の計測システム１ｂにおいては、電源制御部４０ａは、第１制御信号Ｖ１に基づいて、電源１０から検出部６、送信部７および信号処理部５ａへの電力供給を個別に制御することができる。

【0063】

なお、上述の第３実施形態においては、制御信号生成部５ｃは、第３制御信号Ｖ３および第４制御信号Ｖ４により第２電源制御部８および第３電源制御部９を制御するものとしたが、構成はこれに限られるものでない。
例えば、第２電源制御部８および第３電源制御部９の少なくとも一方を使用せず、制御信号生成部５ｃが、検出部６および送信部７の少なくとも一方への電力の供給を、直接的に制御しても良い。このために、例えば、図３に示した第３実施形態の計測システム１ｂから第２電源制御部８を除き、制御信号生成部５ｃの端子Ｐ１から出力され第３制御信号Ｖ３を、直接、検出部６の検出回路１３のＶＣＣ端子に入力しても良い。同じく、計測システム１ｂから第３電源制御部９を除き、制御信号生成部５ｃの端子Ｐ２から出力され第４制御信号Ｖ４を、直接、送信部７の通信回路１４のＶＣＣ端子に入力しても良い。

【0064】

これらの場合には、第３制御信号Ｖ３および第４制御信号Ｖ４は、それぞれ検出部６または送信部７を稼働させるのに十分な電力を供給するものとする。また、これらの場合には、制御信号生成部５ｃが、第１実施形態の計測システム１における電源制御部４に相当する電源制御部４０ａを構成するともいえる。

【0065】

なお、第１制御信号Ｖ１の電圧が第１電圧以下の場合には、制御信号生成部５ｃは、信号処理部５ａを、あるいはさらに制御信号生成部５ｃ自体を、低消費電力モードで稼働させても良い。低消費電力モードとは、例えば、信号処理部５ａ等の動作周波数（クロック周波数）を、第１制御信号Ｖ１の電圧が第１電圧を超えている場合の動作周波数の１／１００程度以下に低下させて稼働させるモードである。低消費電力モードで稼働させることにより信号処理部５ａへの電力の供給を削減することができる。

【0066】

なお、上述の第１から第３実施形態の計測システム１、１ａ、１ｂのいずれにおいても、検出部６または送信部７の少なくとも一方は、電源制御部４、第２電源制御部８、第３電源制御部９または制御信号生成部５ｃからの電力の供給が削減された状態において、低諸費電力モードで稼働する構成としても良い。
この場合、電源制御部４、４０、４０ａは、第１制御信号Ｖ１が第１電圧以下では、電源１０から検出部６、送信部７および信号処理部５ａに供給する電力量を、第１制御信号Ｖ１が第１電圧を超えている場合の電力量の、例えば１／１０以下に削減する。これにより、待機状態における計測システム１、１ａ、１ｂの消費電力を一層削減することができる。なお、第１制御信号Ｖ１が第１電圧以下の場合の電力量を、さらに１／１０００以下に削減しても良い。

【0067】

また、第２実施形態または第３実施形態の計測システム１ａ、１ｂにおいては、制御信号生成部５ｂ、５ｃが、検出部６または送信部７の少なくとも一方を低消費電力モードで駆動するように制御する構成としても良い。このためには、制御信号生成部５ｂ、５ｃと検出部６の検出回路１３または送信部７の通信回路１４の少なくとも一方を不図示の制御線を介して接続し、この制御線を介した制御信号により検出部６または送信部７の少なくとも一方を低消費電力モードに設定し、または設定を解除すれば良い。

【0068】

（振動発電部の変形例）
振動発電部２として、ピエゾ等の変位（変形）により起電力を発生する変位発電素子を有する発電部を用いることもできる。
図４は、一例として、シート状のピエゾ素子からなる変位発電素子１１ｂを備えた変形例の振動発電部２ａを示している。変位発電素子１１ｂの一端は、固定部７１により固定され、変位発電素子１１ｂの他端の近傍には、押圧部７２が形成されている。押圧部７２には、一例として計測システム１の計測対象物７３の一部である突起部７４が当接している。

【0069】

計測対象物７３が図４中の左右方向に変位すると、突起部７４も左右方向に変位し、変位発電素子１１ｂの変位（変形）状態が変化し、変位発電素子１１ｂは変位（変形）量に応じて直流の起電力を発生する。この直流の起電力が、振動発電部２ａの出力電圧Ｖ０として出力される。
変形例の振動発電部２ａも、上述の振動発電部２と同様に、待機状態において電源１０の電力を消費しない。

【0070】

（各実施形態の計測システムの変形例１）
上述の第１から第３実施形態の計測システム１、１ａ、１ｂは、いずれも自己保持回路３を備えるものとしたが、計測システム１、１ａ、１ｂは、必ずしも自己保持回路３を備えなくても良い。
自己保持回路３を備えない場合、振動発電部２から出力される出力電圧Ｖ０が、第１制御信号として電源制御部４または第１電源制御部４ａに入力される。

【0071】

信号処理部５ａまたは制御信号生成部５ｂを、自己保持回路３の代わりとして機能させることもできる。すなわち、信号処理部５ａまたは制御信号生成部５ｂに、電力の供給を受けると第１電圧より高い電圧を一定期間出力する電圧出力部を設け、この電圧出力部からの出力を、電源制御部４または第１電源制御部４ａの制御端子ＣＮＴに入力させる。この構成によっても、振動発電部２から出力される出力電圧Ｖ０が、一度しきい電圧である第１電圧を超えたら、上記の一定期間だけ計測システム１、１ａ、１ｂを稼働状態とし、その後、待機状態に戻すことができる。
また、電力の供給を受けると第１電圧より高い電圧を一定期間出力する電圧出力部は、電源制御部４または第１電源制御部４ａに設けても良い。

【0072】

（各実施形態の計測システムの変形例２）
上述の第１から第３実施形態の計測システム１、１ａ、１ｂにおいては、電源１０として、自己の内部に蓄積されたエネルギーを電気エネルギーとして供給する電源を使用するものとしたが、電源１０として環境発電素子を含む電源を使用することもできる。

【0073】

図５は、環境発電素子１１ａを含んだ電源１０ａの一例を示す図である。電源１０ａは、一例として振動発電素子である環境発電素子１１ａと、整流回路８１と、第２コンデンサＣ２と、電圧変換器（ＤＣ／ＤＣコンバータ）８０と、蓄電部Ｃ３とを備えている。環境発電素子１１ａが発電した交流電力は、整流回路８１で整流され、第２コンデンサＣ２に蓄電される。そして、電圧変換器８０により電圧が変換され、蓄電部Ｃ３に蓄えられる。

【0074】

蓄電部Ｃ３に蓄えられた電力は、導線８２および８３を介して、計測システム１、１ａ、１ｂに供給される。
蓄電部Ｃ３は、コンデンサであっても良く、充電池（２次電池）であっても良い。
さらに、蓄電部Ｃ３と並列して電池（１次電池）が設けられていても良い。なお、上述の例のように、電源１０が環境発電素子１１ａを備えている場合には、１次電池は設けられていなくても良い。

【0075】

（各実施形態の計測システムの変形例３）
上述の第１から第３実施形態の計測システム１、１ａ、１ｂにおいては、送信部７は無線通信より外部に情報を送信するものとしたが、送信部７は、有線通信により情報を送信するものであっても良い。

【0076】

（各実施形態の計測システムの変形例４）
上述の第１から第３実施形態の計測システム１、１ａ、１ｂにおいては、検出部６は環境状態量として音を検出するものとしたが、検出部６が検出する環境状態量は音に限られるものではない。
例えば、検出部６は、環境状態量として、振動、光量、計測システム１、１ａ、１ｂに加わる重力加速度を含む加速度等を検出するものであっても良い。また、計測システム１、１ａ、１ｂの周囲の状況を画像情報として検出するものであっても良い。

【0077】

検出部６が複数方向の加速度を検出する場合、計測システム１、１ａ、１ｂの信号処理部５ａは、検出した加速度に関する第１信号Ｓ１を信号処理することにより、計測システム１、１ａ、１ｂの傾斜状態を検出し、傾斜状態を第２信号Ｓ２として送信することができる。この場合、検出部６は検出部６の姿勢を検出する姿勢検出器として機能する。

【0078】

（各実施形態の計測システムの変形例５）
図６を参照して、第１から第３実施形態の計測システムの変形例５について説明する。変形例５の計測システムでは、振動発電部２の近傍に振動発生部２０が設けられている点が、上述の第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、および各変形例の計測システム１、１ａ、１ｂとは異なる。しかし、それ以外については、上述の第１実施形態、第２実施形態、第３実施形態、および各変形例の計測システム１、１ａ、１ｂと共通する。
従って、図６においては、計測システム全体の図示は省略し、振動発電部２と振動発生部２０とを示している。

【0079】

図６に示したとおり、変形例５においては、振動発電部２は、環境状態量の一例である温度に応じて音または振動を発生する振動発生部２０の内部に設けられている。
振動発生部２０は、ケース２１、キャップ２２、およびガイド２３等からなる筐体を有し、筐体内に振動発電部２と、温度変化により形状が変動し音または振動を発生する部材の一例としての円板形状のバイメタル（バイメタルディスク）２４を有している。バイメタル２４は、キャップ２２とガイド２３とが形成する空洞内に設置されている。

【0080】

図６（ａ）は比較的温度が低い状態における振動発生部２０を示している。このとき、バイメタル２４の形状は、図６（ａ）の中の上方に凸に反った形状である。作動ピン２５は、ガイド２３に設けられた不図示の貫通孔を貫通して配置されている。作動ピン２５の一端はバイメタル２４の概ね中央に接し、他端はバネ部材２６の押圧部２６ａに接している。バネ部材２６の下端はケース２１に固定されており、バネ部材２６の弾性力により、バネ部材２６の押圧部２６ａは、作動ピン２５を上方に押し上げている。

【0081】

図６（ｂ）は、温度の上昇によりバイメタル２４が変形し、反りの形状が下に凸に反転した瞬間を示す。バイメタル２４の反転に伴う衝撃力は、作動ピン２５を通じてバネ部材２６の押圧部２６ａに伝わり、バネ部材２６を急激に弾性変形させる。その結果、バネ部材２６の概ね先端部に設けられているハンマー２７が急激に移動し、振動発電部２を上面から叩く。振動発電部２は、ゴムまたはばねを含む弾性体２８を介してケース２１に支持されており、ハンマー２７に叩かれることにより振動発電部２は振動する。

【0082】

振動発電部２は、その際に生じる振動または音により、発電を行う。発電された電力は、配線１８および端子１９を経て振動発電部２から出力され、図１から図３に示した自己保持回路３または電源制御部４、４０に入力される。そして振動発電部２により発電された電力に基づいて、図１から図３に示した計測システム１、１ａ、１ｂは待機状態から稼働状態に移行する。

【0083】

図６（ｃ）は、ハンマー２７が振動発電部２を叩いた後の状態を示す。バネ部材２６の弾性力によって、バネ部材２６に設けられているハンマー２７は振動発電部２から離れる。
その後、振動発生部２０の周囲の温度が低下すると、バイメタル２４の形状は図６（ａ）に示したように上に凸に反った状態に戻る。しかし、この場合には、バネ部材２６に設けられているハンマー２７は上方に移動し、振動発電部２を叩くことはなく、振動発電部２が発電を行うこともない。

【0084】

ハンマー２７と振動発電部２の距離、バネ部材２６の弾性定数等を、適宜設定することにより、温度上昇に伴うバイメタル２４の反転に際し、ハンマー２７が一度だけ振動発電部２を叩く構成としても良い。ハンマー２７が振動発電部２を複数回叩く、あるいは、ハンマー２７が振動発電部２に接した状態で停止するような場合には、振動発電素子の振動が阻害される恐れがある。

【0085】

なお、バイメタル２４の上下を上記の例とは反転して配置することにより、温度が低下するとハンマー２７が振動発電部２を叩き、振動発電部２が発電を行う構成としても良い。
変形例５においては、図１から図３に示した計測システム１、１ａ、１ｂの検出部６が備えるセンサ１２を、温度を検出する温度センサとしても良い。

【0086】

（第１実施形態および第２実施形態の計測システムの変形例６）
図７を参照して、第１実施形態および第２実施形態の計測システムの変形例６について説明する。変形例６の大部分は、上述の変形例５の構成と共通する。従って、以下では、特に変形例５との相違点について説明し、共通する構成については適宜説明を省略する。

【0087】

図７（ａ）は比較的温度が低い状態での、変形例６における振動発生部２０ａを示している。変形例５における振動発生部２０と異なり、変形例６においては、振動発電部２は、弾性体２８を介してガイド２３に支持されている。また、バイメタル２４は、低温時に下に凸となる形状に反っている。この状態では、バネ部材２６の押圧部２６ａは、上方から作動ピン２５を介してバイメタル２４により下方に押されている。

【0088】

図７（ｂ）は、温度の上昇によりバイメタル２４が変形し、反りの形状が上に凸に反転した瞬間を示す。このとき、バネ部材２６の押圧部２６ａを下方に押す力が解放されるので、バネ部材２６に設けられたハンマー２７は、バネ部材２６の弾性力により上方に急激に移動し、振動発電部２を叩く。これにより生じる振動または音により、振動発電部２は発電を行い、図１から図３に示した計測システム１、１ａ、１ｂは待機状態から稼働状態に移行する。
その後、バネ部材２６に設けられたハンマー２７は、バネ部材２６の復元力により振動発電部２から離れ、振動発電部２から離れた位置で静止する。

【0089】

その後、振動発生部２０の周囲の温度が低下すると、バイメタル２４の形状は図７（ａ）に示したように下に凸に反った状態に戻る。このとき、バイメタル２４は作動ピン２５を通じてバネ部材２６に設けられたハンマー２７を急激に下方に移動させる。しかし、ハンマー２７の移動方向は、振動発電部２から離れる方向であり振動発電部２を叩くことはなく、従って、振動発電部２が発電を行うこともない。

【0090】

変形例６においては、温度変化により急激に変形するバイメタル２４による衝撃力自体によってではなく、バネ部材２６の弾性力によりハンマー２７が振動発電部２を叩く。このため、振動発電部２を叩く撃力を概ね一定の大きさとすることができる。従って、振動発電部２に安定的に発電を行わせることができる。
なお、変形例６においても、バイメタル２４の上下を上記の例とは反転して配置することにより、温度が低下するとハンマー２７が振動発電部２を叩き、振動発電部２が発電を行う構成としても良い。

【0091】

（各実施形態の計測システムの変形例７）
図８を参照して、第１実施形態および第２実施形態の計測システムの変形例７について説明する。変形例７の構成の大部分は、上述の変形例５および変形例６の構成と共通する。従って、以下では、特に変形例５、変形例６との相違点について説明し、共通する構成については適宜説明を省略する。

【0092】

図８は比較的温度が低い状態での、変形例７における振動発生部２０ｂを示している。変形例７におけるバイメタル２４は、低温時に下に凸となる形状に反っている。
振動発生部２０ｂの周囲の温度が所定の温度以上に上昇すると、バイメタル２４は、上に凸となる形状に急減に変形する。その結果、作動ピン２５はバイメタル２４により上方に急激に移動させられ、作動ピン２５が振動発電部２を叩く。これにより生じる振動または音により、振動発電部２が発電する。

【0093】

変形例７の構成は、バネ部材２６を省略できるためシンプルであり、変形例５および変形例６の構成に比べてコストダウンが図れる。
一方、変形例５および変形例６の構成は、振動発生部２０、２０ａの向きを重力方向に関係なく配置できるという効果がある。

【0094】

変形例５から変形例７において、振動発電部２が設置される位置は、振動発生部２０、２０ａ、２０ｂの内部に限らず、振動発生部２０、２０ａ、２０ｂの近傍であっても良い。

【0095】

（各実施形態の計測システムの変形例８）
図９を参照して、第１から第３実施形態の計測システムの変形例８について説明する。変形例８の計測システムの構成は、多くの部分が、上述の変形例７の計測システムの構成と共通する。以下では、特に変形例７との相違点について説明し、共通する構成については適宜説明を省略する。

【0096】

図９に示したとおり、変形例８においては、振動発電部２は、環境状態量の一例である圧力に応じて音または振動を発生する振動発生部２０ｃの内部に設けられている。
振動発生部２０ｃは、変形例７の振動発生部２０ｂと同様に、ケース２１、キャップ２２、およびガイド４１等からなる筐体を有し、筐体内に振動発電部２と、圧力隔壁４２とを有している。

【0097】

圧力隔壁４２はガイド４１が形成する気密空間４４と開放空間４５との隔壁として設けられており、気密空間４４は、圧力隔壁４２および支持部４３により、開放空間４５に対して気密化されている。一方、開放空間４５は、通気孔４６を介して外部と繋がっており、開放空間４５内の圧力は、外部の圧力（気圧）と同一の圧力である。

【0098】

圧力隔壁４２は、一例として、気密空間４４側に凹形状を有する金属板であり、気密空間４４および開放空間４５の双方に含まれる気体の気圧により押されている。圧力隔壁４２の上には作動ピン２５が配置され、作動ピン２５はガイド４１に設けた貫通孔を介して、その上端が振動発電部２と対向するように配置されている。作動ピン２５とガイド４１との間の気密性を保つために、作動ピン２５とガイド４１との間に真空ベローズ４７を設けても良い。

【0099】

大気圧が所定の値より上がると、開放空間４５側の気圧が上がり、圧力隔壁４２は気密空間４４側が凸形状となるように急激に変形する。
この変形により、作動ピン２５が上方に押し上げられて振動発電部２に衝突し、振動発電部２は振動する。
一方、大気圧が所定の値より下がると、開放空間４５側の気圧が下がり、圧力隔壁４２は、元の気密空間４４側が凹形状となる形状に変形する。

【0100】

なお、変形例８の計測システムは、上述の大気圧の変化に応じて音を発生する構成に限らず、計測対象物の内部の気圧、液圧（水圧）に応じて音を発生する構成とすることもできる。このためには、例えば、通気孔４６を介して開放空間４５に計測対象物の内部の気体または液体を導入すればよい。

【0101】

（各実施形態の計測システムの変形例９）
図１０を参照して、第１から第３実施形態の計測システムの変形例９について説明する。変形例８の計測システムの構成は、多くの部分が、上述の変形例７の計測システムの構成と共通する。以下では、特に変形例７との相違点について説明し、共通する構成については適宜説明を省略する。

【0102】

図１０に示したとおり、変形例９においては、振動発電部２は、環境状態量の一例である流量に応じて音または振動を発生する振動発生部２０ｄの内部に設けられている。
振動発生部２０ｄは、変形例７の振動発生部２０ｂと同様に、ケース２１、およびガイド５１等からなる筐体を有し、筐体内に振動発電部２と曲板５２とを有している。曲板５２の端部は支持部５３によりガイド５１の内壁に固定されている。曲板５２は、一例として作動ピン２５側が凹形状である金属板である。

【0103】

ガイド５１の下端部は、配管６０の側面に固定されている。配管６０には、略Ｌ字型の形状を有するパドル５４が支点５６を回転軸として回動可能に挿入されている。パドル５４の第１部分５４ａは配管６０の内部にあり、パドル５４の第２部分５４ｂは配管６０の外部にあり、第２部分５４ｂに設けられた押圧部５５が曲板５２に対向するように配置されている。

【0104】

図１０に示したように、配管６０の内部を流体６１が矢印で示した向きに流れると、パドル５４の第１部分５４ａには支点５６を回転軸としてパドル５４を左回りに回転させる力が加わる。この力はパドル５４の第２部分５４ｂに伝わり、第２部分５４ｂに設けられている押圧部５５は、曲板５２を上方に押す。

【0105】

配管６０の内部を流れる流体６１の流量が所定の値以上になると、押圧部５５が曲板５２を上方に押す力が強まり、曲板５２の形状が作動ピン２５側に凸形状となるように急激に変形する。
この変形により、作動ピン２５が上方に押し上げられて振動発電部２に衝突し、振動発電部２は振動する。

【0106】

一方、配管６０の内部を流れる流体６１の流量が所定の値未満になると、押圧部５５が曲板５２を上方に押す力が弱まり、曲板５２は作動ピン２５の重さ等により作動ピン２５側に凹形状である元の形状に戻る。

【0107】

以上の変形例４から変形例８においては、バイメタル２４、圧力隔壁４２、および曲板５２の形状の急激な変化が作動ピン２５を移動させ、作動ピン２５が振動発電部２に衝突した振動により、振動発電部２は発電を行うものとした。しかし、作動ピン２５を設けず、バイメタル２４、圧力隔壁４２、および曲板５２が急激に変形する際に生じる音により、振動発電部２に発電を行わせても良い。

【0108】

（各実施形態および各変形例の計測システムの効果）
（１）上述の各実施形態および各変形例の計測システム１、１ａ、１ｂは、音、振動、または変位により発電する振動発電部２、２ａと、振動発電部２、２ａが発電する電力（出力電圧Ｖ０）に基づいて電源１０の電力消費量を制御する電源制御部４、４０と、電源制御部４、４０により供給される電力で駆動され、環境状態量を検出する検出部６と、電源制御部４、４０により供給される電力で駆動され、検出部６で検出した環境状態量に関する情報を送信する送信部７と、を備えている。
この構成においては、計測システム１、１ａ、１ｂを待機状態から稼働状態に切り替えるためのイベントセンサとして機能する振動発電部２、２ａは、待機状態において電源１０からの電力を消費しない。従って、計測システム１、１ａ、１ｂの待機状態における消費電力を大幅に削減することができる。これにより、計測システム１、１ａ、１ｂの電源１０の寿命を延長させ、電源１０の交換に関するメンテナンスの頻度を低減することができる。この結果、メンテナンスコストが低減された計測システム１、１ａ、１ｂを実現することができる。

【0109】

（２）計測システム１、１ａはさらに、電源制御部４、４０により供給される電力で駆動され、検出部６で検出した環境状態量（第１信号Ｓ１）に含まれる所定の情報（第２信号Ｓ２）を抽出し、送信部７に伝達する信号処理部５ａを備える構成とすることもできる。この構成においては、送信部７は、第１信号Ｓ１から抽出され、環境状態量よりも少ないデータ量を有する第２信号Ｓ２を送信すれば良いので、外部に送信すべき情報のデータ量が削減され、送信に要する電力を削減することができる。

【0110】

（３）計測システム１ａの電源制御部４は、さらに、振動発電部２、２ａが発電する電力（出力電圧Ｖ０）に基づいて、信号処理部５ａの電力消費量を制御する第１電源制御部４ａと、第１電源制御部４ａから信号処理部５ａに供給される電力の電圧に基づいて第３制御信号Ｖ３および第４制御信号Ｖ４を生成する制御信号生成部５ｂと、第３制御信号Ｖ３に基づいて、検出部６の電力消費量を制御する第２電源制御部８と、第４制御信号Ｖ４に基づいて、送信部７の電力消費量を制御する第３電源制御部９と、を含む構成であってもよい。
この構成においては、制御信号生成部５ｂ等により、電源１０から検出部６および送信部７に電力を供給および遮断または削減するタイミングを、より高度に制御することができる。このため、計測システム１ａの消費電力を一層削減することができる。

【0111】

（４）さらに、電源制御部４、４０は、振動発電部２、２ａが発電する電力に基づく第１制御信号Ｖ１が第１電圧を超えると所定量の電力を供給し、第１制御信号Ｓ１が第１電圧以下では所定量より少ない電力を供給する、または電力供給を行わない構成とすることで、計測システム１、１ａ、１ｂの待機状態における消費電力を一層削減することができる。
（５）さらに、電源制御部４、４０は、第１制御信号Ｖ１に基づいて、検出部６、送信部７および信号処理部５ａの電力消費量を個別に制御する構成としても良く、これにより、検出部６、送信部７または信号処理部５ａのいずれかについては、待機状態において、省電力のいわゆるスリープモードで待機させることができる。

【0112】

（６）さらに、振動発電部２、２ａが発電する電力に基づいて第１制御信号Ｖ１を出力する自己保持回路３を備え、電源制御部４、４０は、第１制御信号Ｖ１に基づいて電源１０の電力消費量を制御し、自己保持回路３は、振動発電部２、２ａの出力電圧Ｖ０が第２電圧を超えない限り、第１電圧以下の電圧の第１制御信号Ｖ１を出力し続け、振動発電部２、２ａの出力電圧Ｖ０が第２電圧を超えると、第１電圧より高い電圧の第１制御信号Ｖ１を出力し続ける構成とすることもできる。この構成においては、環境の振動または音により振動発電部２、２ａの出力電圧Ｖ０が上昇し第２電圧を超えた場合、その後、出力電圧Ｖ０が第２電圧以下となった場合にも、検出部６および送信部７への電力の供給を継続することができる。従って、検出部６は環境状態量を安定して検出することができ、送信部７は環境状態量に基づく情報を安定して外部に送信することができる。

【0113】

（７）さらに、自己保持回路３は、送信部７による情報の送信の完了を伝える第２制御信号Ｖ２が入力されることにより、第１電圧以下の電圧の第１制御信号Ｖ１を出力する状態に設定される構成とすることができる。この構成により、計測システム１、１ａ、１ｂは、送信部７による情報の送信の完了後、速やかに検出部６および送信部７への電力の供給を遮断し、消費電力をさらに削減することができる。

【0114】

（８）さらに、計測システム１、１ａ、１ｂの送信部７を、無線により送信を行う無線送信部とすることができる。この構成により、有線での送信が困難な、または有線での送信環境の整備にはコストが掛かる遠隔地において運用する場合にも、低コストで運用可能な計測システム１、１ａ、１ｂを実現することができる。

【0115】

（９）さらに、計測システム１、１ａ、１ｂの振動発電部２を、所定の周波数帯域の音または振動に対する発電効率が、他の周波数の音または振動に対する発電効率よりも高い構成とすることができる。所定の周波数の音または振動を測定すべき計測システム１、１ａ、１ｂにおいては、この構成により、振動発電部２のイベントセンサとしての検出感度を高めることができる。
（１０）さらに、計測システム１、１ａ、１ｂの検出部６は、環境状態量として音を検出する音検出部であり、振動発電部２は環境状態量として検出する音により振動して発電する構成とすることができる。この構成により、計測システム１、１ａ、１ｂが検出すべき音に対して、振動発電部２のイベントセンサとしての検出感度を高めることができる。

【0116】

（一実施形態の診断システム）
図１１は、一実施形態の診断システム１００を示す図である。診断システム１００は、一例として、診断対象物として踏切警報機３０の作動状態を診断するシステムである。多くの踏切は遠隔地に設置されている。また、多くの踏切においては、診断システムは、踏切または踏切に供給される電力線から比較的低電圧でかつ安定な電力の供給を受けることが難しいという問題がある。そこで、踏切の作動状態を診断するシステムとして、電池等の電源を備え、かつ、電源による限られた電力で、長期間に渡って診断を継続可能なシステムが求められている。

【0117】

診断システム１００においては、複数の踏切警報機３０に接して、または踏切警報機３０の近傍に、上述の各実施形態または変形例１から変形例３まで、あるいは変形例５から変形例７までのいずれかの計測システム１、１ａ、１ｂがそれぞれ設置されている。図１１では、計測システム１、１ａ、１ｂを統合して計測システム１として示している。計測システム１が無線送信する信号は、受信システム７０により受信される。一例として複数の踏切警報機３０は、いずれも受信システム７０から数キロメートル以上離れた遠隔地にある。受信システム７０は、受信した信号に基づいて、診断対象物である踏切警報機３０の作動状態として、警報音発生器３１から発せられる警報音の音量が所定の音量であるか否か、または警報音の発生回数（打数）が適正回数であるか否か、を診断する。

【0118】

図１２は、診断システム１００における計測システム１の使用例を示す図である。踏切警報機３０に接して、または踏切警報機３０の近傍に、計測システム１が設置されている。踏切警報機３０は、踏切の近傍に列車が接近する場合に警報音発生器３１から周囲に警報音３２を鳴らす。計測システム１は、警報音３２が鳴っていない状態では待機状態を維持して消費電力を削減し、警報音３２が鳴り始めたら稼働状態に移行して警報音３２の計測を行う。

【0119】

警報音３２が鳴り始めると、警報音３２の音のエネルギーにより、計測システム１内の振動発電部２が発電を開始する。なお、計測システム１を構成する各部の符号については図１および図２を参照されたい。そして、振動発電部２が発電した電力に基づく第１制御信号Ｖ１により、電源制御部４は、検出部６、信号処理部５ａ、および送信部７への電源１０からの電力の供給を開始し、計測システム１は稼働状態となる。

【0120】

そして、検出部６が警報音３２を検出し、検出部６は検出した音に基づく第１信号Ｓ１を信号処理部５ａが信号処理して第２信号Ｓ２を算出し、送信部７は第２信号Ｓ２を変調して、受信システム７０に送信する。

【0121】

列車の通過により警報音３２が鳴り止むと、または電源制御部４が電力の供給を開始してから所定時間が経過すると、電源制御部４は、検出部６、信号処理部５ａ、および送信部７への電源１０からの電力の供給を遮断し、計測システム１は待機状態となる。待機状態においては、上述のとおり計測システム１の消費電力は極めて低く抑えられている。

【0122】

一実施形態の診断システム１００は踏切警報機３０を診断対象とする。従って、計測システム１が備える振動発電部２は、警報音発生器３１が発する警報音の周波数、例えば７００Ｈｚまたは７５０Ｈｚを含む周波数帯域の音または振動に対する発電効率が、他の周波数の音または振動に対する発電効率よりも高められていても良い。

【0123】

（変形例の診断システム）
図１２において、踏切の遮断機３５の遮断桿３６に設置されている計測システム１ｃは、上述の変形例４の計測システムであり、環境状態量として計測システム１ｃの姿勢を計測して、姿勢に関する情報を送信する。

【0124】

踏切の近傍に列車が接近し、警報音発生器３１から警報音３２が鳴らされると、警報音３２の音のエネルギーにより計測システム１ｃ内の振動発電部２が発電を開始し、計測システム１ｃは待機状態から稼働状態に移行する。
列車がさらに接近すると、遮断桿３６が回転機構３７を中心として回転し、遮断桿３６が降ろされて、計測システム１ｃの姿勢が変化する。図１２の遮断桿３６は、降ろされて、踏切が遮断されている状態を示している。

【0125】

計測システム１ｃは遮断桿３６の回転の前後における姿勢を計測し、計測システム１ｃの姿勢に関する情報を受信システム７０に送信する。
計測システム１ｃからの情報を受信した受信システム７０は、計測システム１ｃから送信された計測システム１ｃの姿勢に関する情報に基づいて、遮断機３５の遮断桿３６が適正な角度回転したか否かを診断する。

【0126】

上述の実施形態および変形例では、診断システム１００の診断対象物は、踏切警報機３０または遮断機３５としているが、診断対象物はこれらに限定されるものではない。診断システム１００は、診断対象物から発せられる音または振動を、診断開始のトリガーとして使用できる診断対象物であれば、どのような対象物を診断しても良い。
例えば、防災用のサイレン、防災用のスピーカー、ダムの緊急放水に関する警報機等、各種の社会インフラの装置を診断対象とすることもできる。

【0127】

また、診断対象物に設けられている電磁弁等の可動部材が作動する際に生じる音（衝撃音）または振動をトリガーとして、診断システム１００の計測システム１に診断を開始させても良い。

【0128】

さらに、診断システム１００は、計測システム１として、上述の変形例５から変形例７までのいずれかの計測システムを備え、計測システムの設置された環境における温度変化または気圧変化を診断開始のトリガーとしても良い。

【0129】

計測システム１、１ａ～１ｃから受信システム７０に送信される情報には、検出部６が検出した環境状態量に関する情報に加えて、受信システム７０に情報を送信する複数の計測システム１、１ａ～１ｃを相互に識別するための情報が付加されていても良い。
また、上述のように、計測システム１、１ａ～１ｃは、所定の間隔で、稼働履歴等の情報を受信システム７０に送信しても良い。
１つの受信システム７０に情報を送信する計測システム１、１ａ～１ｃは、１つであっても良い。

【0130】

なお、診断システム１００において、計測システム１、１ａ～１ｃから受信システム７０への送信は、電話回線、またはインターネット回線等の回線を経由して行うものであっても良い。すなわち、計測システム１、１ａ～１ｃから送信された信号は、始めに中継局により受信され、中継局から回線を経由して、受信システム７０に送信されても良い。

【0131】

なお、計測システム１、１ａ～１ｃが、上述の稼働状況や電源１０の電気エネルギーの残量に関する情報についても受信システム７０に送信することにより、受信システム７０は、電源１０の残量等の計測システム１、１ａ～１ｃの状態についても診断することができる。これにより、計測システム１、１ａ～１ｃの電池交換の適切な時期を診断することができる。

【0132】

（一実施形態および変形例の診断システムの効果）
（１１）一実施形態および変形例の診断システム１００は、診断対象物（踏切警報機３０、遮断機３５）の近傍に配置された、各実施形態および各変形例の計測システム１、１ａ～１ｃと、計測システム１、１ａ～１ｃから送信される信号を受信し、受信した信号に基づいて診断対象物の状態を診断する受信システム７０と、を備えている。
この構成により、計測システム１、１ａ～１ｃの待機時の消費電力を抑え、計測システム１、１ａ～１ｃの電源１０の電力消費を抑え、長期間にわたって安定して稼働する診断システム１００を実現することができる。

【0133】

（検知スイッチ）
以下では、検知スイッチの各実施形態および各変形例について、説明する。
後述するように、検知スイッチの各実施形態および各変形例は、既に説明した上述の各実施形態および各変形例の計測システムに含まれている。
そこで、検知スイッチの実施形態および各変形例について説明する前に、これらに共通する検知スイッチの概要について、図１３を参照して説明する。

【0134】

図１３は、以上の実施形態および各変形例の検知スイッチ９０を含む、計測システム１の構成を改めて示したものである。なお、上述したように、各実施形態および各変形例の検知スイッチ９０は既に図１、図２、および図６から図１０に示されているものであり、図１３は、それらの概要を示したものである。

【0135】

検知スイッチ９０は、音、振動、または変位に応じて電気信号を生成する振動検知部（振動発電部２）と、電源制御部４の一部であって、振動検知部（２）が生成する電気信号の電圧等の出力が、所定値より大きいか、または所定値以下であるかを検知する検知部４０１と、を備えている。検知スイッチ９０は、さらに振動発生部２０を有している。また、検知スイッチ９０は、自己保持回路３（図１～図３参照）を備えていても良い。

【0136】

検知スイッチ９０は、さらに、電源制御部４のうちの検知部４０１以外の部分である出力制御部４０２を備えており、出力制御部４０２は、検知部４０１が検知した検知結果に基づいて電源１０が供給する電力量を制御する。
なお、図３に示したように、電源制御部４、すなわち検知部４０１および出力制御部４０２は、制御部５に含まれていても良い。同様に、電源制御部４、すなわち検知部４０１および出力制御部４０２は、信号処理部５ａに含まれていても良い。

【0137】

また、検知スイッチ９０は、必ずしも振動発生部２０を有していなくても良い。
また、検知スイッチ９０は、必ずしも出力制御部４０２を有している必要は無く、検知部４０１が検知した結果を外部に出力するものであっても良い。その場合、検知スイッチ９０に含まれない外部の装置（例えば、信号処理部５ａや送信部７）が、検知部４０１が検知した結果に従って電源１０から供給される電力量を制御すれば良い。

【0138】

（第１実施形態の検知スイッチ）
検知スイッチの実施形態は、既に説明した上述の第１実施形態の計測システム１に含まれているので、以下では、第１実施形態の計測システム１を参照して、検知スイッチの実施形態について説明する。

【0139】

図１に示した上述の第１実施形態の計測システム１のうち、振動発電部２、自己保持回路３、および電源制御部４が、第１実施形態の検知スイッチ（２、３、４）を構成している。
上述したように、環境に存在する音や振動等が微弱であり、振動発電部２が所定値以上の電力を発電しない場合には、電源制御部４の制御端子ＣＮＴには、しきい電圧である第１電圧以下の電圧の第１制御信号Ｖ１が入力される。このとき、電源制御部４は出力端子ＯＵＴへの電力の供給を遮断する。

【0140】

一方、環境に存在する音や振動等が大きくなり、振動発電部２が所定値以上の電力を発電する場合には、電源制御部４の制御端子ＣＮＴには、しきい電圧である第１電圧を超える電圧の第１制御信号Ｖ１が入力される。このとき、電源制御部４は電源１０から電源端子ＩＮに入力される電力を出力端子ＯＵＴに出力する。

【0141】

従って、振動発電部２、自己保持回路３、および電源制御部４は、音または振動により発電する振動検知部としての振動発電部２と、振動発電部２が生成する電気信号の出力が、所定値より大きいか、または所定値以下であるかを検知する、電源制御部４中の検知部４０１（図１３参照）と、を備える検知スイッチ（２、３、４０１）を構成している。
さらに、電源制御部４は、検知部４０１が検知した検知結果に基づいて、電源が供給する電力量を制御する出力制御部４０２（図１３参照）を有している。

【0142】

（第２実施形態の検知スイッチ）
図２に示した上述の第２実施形態の計測システム１ａのうちの、振動発電部２、自己保持回路３、および第１電源制御部４ａに含まれる検知部４０１（図１３参照）も、図１に示した上述の第１実施形態の計測システム１と同様に、第２実施形態の検知スイッチ（２、３、４ａ）を構成している。その理由は、上述の第１実施形態の検知スイッチ（２、３、４）における理由と同じであるため、説明を省略する。

【0143】

なお、上述の振動発電部の変形例で図４を参照して説明したとおり、振動発電部２として、ピエゾ等の変位（変形）により起電力を発生する変位発電素子を有する発電部を用いた場合には、第１実施形態または第２実施形態の検知スイッチ（２、３、４、４ａ）は、変位により発電する振動発電部２を備えるものとなる。

【0144】

（検知スイッチの各種変形例）
検知スイッチの各種の変形例は、上述の第１実施形態および第２実施形態の計測システムの変形例５から変形例９までのいずれかに含まれているので、以下では、変形例５から変形例９までを参照して、検知スイッチの各変形例について説明する。

【0145】

（検知スイッチの変形例１）
変形例１の検知スイッチは、図１、図２および図６を参照して説明した上述の計測システムの変形例５に含まれている。すなわち、変形例１の検知スイッチは、振動発電部２の近傍に環境状態量としての温度の変化により形状が変動し、音または振動を発生する振動発生部２０が設けられている点が、上述の第１実施形態、第２実施形態の検知スイッチ（２、３、４、４ａ）とは異なる。しかし、それ以外については、上述の第１実施形態、第２実施形態の検知スイッチ（２、３、４、４ａ）と共通する。

【0146】

振動発電部２および振動発生部２０の構成については、既に説明済であるので説明を省略する。
上述したとおり、環境状態量としての温度が上昇または下降（変化）して概ね所定の温度に達すると、振動発生部２０を構成するバイメタル２４が図６（ａ）に示した状態から図６（ｂ）に示した状態に変形（反転）する。バイメタル２４の反転に伴う衝撃力が、上述したように振動発電部２に伝わり、その際に生じる振動または音により、振動発電部２は発電を行う。そして、上述したように、図１または図２に示した計測システム１、１ａの電源制御部４または第１電源制御部４ａの中の検知部４０１（図１３参照）は、振動発電部２により発電された電力である電気信号の出力が、所定値より大きいか、または所定値以下であるかを検知する。電気信号の出力が所定値より大きいとの検知結果であれば、この検知結果に基づいて、電源制御部４または第１電源制御部４ａに含まれる出力制御部４０２（図１３参照）は、出力端子ＯＵＴからの電力の供給を開始する。

【0147】

一方、温度が概ね所定の温度に達する前は、振動発電部２により発電される電力は微弱なため、電源制御部４または第１電源制御部４ａは、出力端子ＯＵＴからの電力の供給を遮断している。
従って、変形例１の検知スイッチ（２、３、４、４ａ、２０）は、環境状態量としての温度の変化により形状が変動し音または振動を発生する振動発生部２０を備えている。そして、電源制御部４内に、振動発生部２０により発生した音または振動により振動発電部２が発電した電力に基づく電気信号の出力が、所定値より大きいか、または所定値以下であるかを検知する検知部４０１（図１３参照）を備えている。さらに、電源制御部４、４ａ内の出力制御部４０２（図１３参照）は、検知部４０１が検知した検知結果に基づいて、電源１０が供給する電力量を制御する。

【0148】

これにより、音または振動ではない、環境状態量としての温度に対してもその変化をトリガーとして検出することができ、かつ電源１０からの電力の消費量の少ない検知スイッチを実現することができる。

【0149】

（検知スイッチの変形例２）
変形例２の検知スイッチは、図１、図２および図７を参照して説明した上述の計測システムの変形例６に含まれている。すなわち、変形例２の検知スイッチは、図６に示した振動発生部２０が図７に示した振動発生部２０ａに置き換わった以外は、上述の変形例１の検知スイッチと同様である。なお、振動発生部２０ａについては既に説明済であるため、説明を省略する。

【0150】

変形例２の検知スイッチ（２、３、４、４ａ、２０ａ）は、環境状態量としての温度の変化により形状が変動し音または振動を発生する振動発生部２０ａを備えている。そして、電源制御部４内に、振動発生部２０ａにより発生した音または振動により振動発電部２が発電した電力に基づく電気信号の出力が、所定値より大きいか、または所定値以下であるかを検知する検知部４０１（図１３参照）を備えている。さらに、電源制御部４、４ａ内の出力制御部４０２（図１３参照）は、検知部４０１が検知した検知結果に基づいて、電源１０が供給する電力量を制御する。

【0151】

（検知スイッチの変形例３）
変形例３の検知スイッチは、図１、図２および図８を参照して説明した上述の計測システムの変形例７に含まれている。すなわち、変形例３の検知スイッチは、図６に示した振動発生部２０が図８に示した振動発生部２０ｂに置き換わった以外は、上述の変形例１の検知スイッチと同様である。なお、振動発生部２０ｂについては既に説明済であるため、説明を省略する。

【0152】

変形例３の検知スイッチ（２、３、４、４ａ、２０ｂ）は、環境状態量としての温度の変化により形状が変動し音または振動を発生する振動発生部２０ｂを備えている。そして、電源制御部４内に、振動発生部２０ｂにより発生した音または振動により振動発電部２が発電した電力に基づく電気信号の出力が、所定値より大きいか、または所定値以下であるかを検知する検知部４０１（図１３参照）を備えている。さらに、電源制御部４，４ａ内の出力制御部４０２（図１３参照）は、検知部４０１が検知した検知した検知結果に基づいて、電源１０が供給する電力量を制御する。

【0153】

（検知スイッチの変形例４）
変形例４の検知スイッチは、図１、図２および図９を参照して説明した上述の計測システムの変形例８に含まれている。すなわち、変形例４の検知スイッチは、振動発電部２の近傍に環境状態量としての大気圧等の圧力に応じて音または振動を発生する振動発生部２０ｃが設けられている点が、上述の第１実施形態、第２実施形態の検知スイッチ（２、３、４、４ａ）とは異なる。しかし、それ以外については、上述の第１実施形態、第２実施形態の検知スイッチ（２、３、４、４ａ）と共通する。

【0154】

振動発電部２および振動発生部２０ｃの構成については、既に説明済であるので説明を省略する。
上述したとおり、環境状態量としての圧力が概ね所定の値より上がると、圧力隔壁４２は気密空間４４側が凸形状となるように急激に変形する。そして、この変形により振動発電部２は振動し、その振動または振動により発生する音により振動発電部２は発電する。そして、上述したとおり、振動発電部２により発電された電力に基づいて、図１または図２に示した計測システム１、１ａの中の電源制御部４または第１電源制御部４ａは、出力端子ＯＵＴからの電力の供給を開始する。

【0155】

一方、圧力が所定の値に達する前は、振動発電部２により発電される電力は微弱なため、電源制御部４または第１電源制御部４ａは、出力端子ＯＵＴからの電力の供給を遮断している。
従って、変形例４の検知スイッチ（２、３、４、４ａ、２０ｃ）は、環境状態量としての圧力の変化により形状が変動し音または振動を発生する振動発生部２０ｃを備えている。そして、電源制御部４、４ａ内に、振動発生部２０ｃにより発生した音または振動により振動発電部２が発電した電力に基づく電気信号の出力が、所定値より大きいか、または所定値以下であるかを検知する検知部４０１（図１３参照）を備えている。さらに、電源制御部４，４ａ内の出力制御部４０２（図１３参照）は、検知部４０１が検知した検知した検知結果に基づいて、電源１０が供給する電力量を制御する。

【0156】

これにより、音または振動ではない、環境状態量としての圧力に対してもその変化をトリガーとして検出することができ、かつ電源１０からの電力の消費量の少ない検知スイッチを実現することができる。

【0157】

（検知スイッチの変形例５）
変形例５の検知スイッチは、図１、図２および図１０を参照して説明した上述の計測システムの変形例９に含まれている。すなわち、変形例５の検知スイッチは、振動発電部２の近傍に環境状態量としての流量の変化により形状が変動し、音または振動を発生する振動発生部２０ｄが設けられている点が、上述の第１実施形態、第２実施形態の検知スイッチ（２、３、４、４ａ）とは異なる。しかし、それ以外については、上述の第１実施形態、第２実施形態の検知スイッチ（２、３、４、４ａ）と共通する。

【0158】

振動発電部２および振動発生部２０ｄの構成については、既に説明済であるので説明を省略する。
上述したとおり、環境状態量としての、配管６０の内部を流れる流体６１の流量が概ね所定の値以上になると、曲板５２の形状が作動ピン２５側に凸形状となるように急激に変形し、作動ピン２５が振動発電部２に衝突する。その際に生じる振動または音により、振動発電部２は発電を行う。

【0159】

そして、上述したとおり、振動発電部２により発電された電力に基づいて、図１または図２に示した計測システム１、１ａの中の電源制御部４または第１電源制御部４ａは、出力端子ＯＵＴからの電力の供給を開始する。
一方、流量が概ね所定の値に達する前は、振動発電部２により発電される電力は微弱なため、電源制御部４または第１電源制御部４ａは、出力端子ＯＵＴからの電力の供給を遮断している。

【0160】

従って、変形例５の検知スイッチ（２、３、４、４ａ、２０ｄ）は、環境状態量としての流量の変化により形状が変動し音または振動を発生する振動発生部２０ｄを備えている。そして、電源制御部４、４ａ内に、振動発生部２０ｄにより発生した音または振動により振動発電部２が発電した電力に基づく電気信号の出力が、所定値より大きいか、または所定値以下であるかを検知する検知部４０１（図１３参照）を備えている。さらに、電源制御部４，４ａ内の出力制御部４０２（図１３参照）は、検知部４０１が検知した検知した検知結果に基づいて、電源１０が供給する電力量を制御する。

【0161】

これにより、音または振動ではない、環境状態量としての流量に対してもその変化をトリガーとして検出することができ、かつ電源１０からの電力の消費量の少ない検知スイッチを実現することができる。

【0162】

上述の検知スイッチの各実施形態および各変形例においては、検知スイッチは自己保持回路３を有するものとしたが、検知スイッチは自己保持回路３を有していなくても良い。 上述したとおり、自己保持回路３を備えない場合、振動発電部２から出力される出力電圧Ｖ０が、第１制御信号として電源制御部４または第１電源制御部４ａに入力される。

【0163】

一方、検知スイッチが自己保持回路３を有する場合には、環境の振動または音により振動発電部２の出力電圧Ｖ０が上昇し第２電圧を超えた場合には、その後、出力電圧Ｖ０が第２電圧以下となっても、電源制御部４、４ａは電力の供給を継続する。従って、より安定して動作する検知スイッチ（２、３、４、４ａ）を実現することができる。

【0164】

上述の各実施形態、および各変形例のいずれの検知スイッチにおいても、上述の振動発電部２に代えて、音、振動、または変位に応じて電気信号を生成する振動検知部を採用しても良い。振動検知部は、例えば、加速度センサまたは変位センサと、第２電源とを含むものである。

【0165】

加速度センサとしては、静電容量検出方式、ピエゾ抵抗方式、または熱検知方式等の各種の検出素子と増幅回路を含むセンサを用いても良い。
第２電源としては、１次電池、２次電池、あるいは２次電池と振動発電素子との組み合わせたものを使用しても良い。

【0166】

加速度センサまたは変位センサにより検知され、第２電源の電力により増幅されて生成された電気信号は、図１または図２に示した自己保持回路３または電源制御部４、４ａに入力される。
なお、振動発電部２も、音、振動、または変位に応じて電気信号を生成するものであるため、振動検知部の一形態に含まれる。

【0167】

（各実施形態および各変形例の検知スイッチの効果）
（１２）上述した各実施形態および各変形例の検知スイッチは、音、振動、または変位に応じて電気信号を生成する振動検知部（２）と、振動検知部（２）が生成する電気信号の出力が、所定値より大きいか、または所定値以下であるかを検知する検知部４０１と、を備えている。
この構成により、状態量である音、振動、または変位が変動しない状態における消費電力を低減した検知スイッチを実現することができる。

【0168】

（１３）振動検知部を、音、振動、または変位により発電する振動発電部（２）としても良い。この構成により、状態量である音、振動、または変位が変動しない状態における消費電力を一層低減した検知スイッチを実現することができる。

【0169】

（１４）検知部４０１が検知した検知結果に基づいて電源１０が供給する電力量を制御する出力制御部４０２をさらに備えることで、電源１０の消費電力を低減し、電源１０のメンテナンス期間（交換または再充電までに必要な期間）を延長し、電源１０のメンテナンスに必要なコストを削減することができる。

【0170】

（１５）電源制御部４，４ａを、振動検知部（２）が生成した電気信号を検知部が検知した検知結果に基づいて、電源１０が供給する電力を出力端子ＯＵＴに出力するか、または出力端子ＯＵＴへの出力を遮断するかを制御する構成としても良い。この構成により、待機状態における、電源１０の消費電力を一層低減することができる。

【0171】

（１６）環境状態量の変化に応じて音または振動を発生する振動発生部２０、２０ａ～２０ｄをさらに備え、電源制御部４，４ａは、振動発生部２０、２０ａ～２０ｄにより発生した音または振動により振動検知部（２）が生成した電気信号に基づいて、電源が供給する電力量を制御する構成としても良い。これにより、音または振動以外の環境状態量に対してもその変化をトリガーとして検出することができ、かつ電源１０からの電力の消費量の少ない検知スイッチを実現することができる。

【0172】

上記では、種々の実施の形態および変形例を説明したが、本発明はこれらの内容に限定されるものではない。また、各実施形態および変形例は、それぞれ単独で適用しても良いし、組み合わせて用いても良い。本発明の技術的思想の範囲内で考えられるその他の態様も本発明の範囲内に含まれる。

【符号の説明】

【0173】

１，１ａ，１ｂ，１ｃ…計測システム、２、２ａ…振動発電部、３…自己保持回路、４，４０…電源制御部、５…制御部、５ａ…信号処理部、５ｂ、５ｃ…制御信号生成部、６…検出部、７…送信部、４ａ…第１電源制御素子、８…第２電源制御素子、９…第３電源制御素子、１０…電源、１１…振動発電素子、１２…センサ、１３…検出回路、１４…通信回路、１５…アンテナ、１６…タイマーＩＣ、３０…踏切警報機、３１…警報音発生器、３２…警報音、３５…踏切遮断機、３６…遮断桿、３７…回転機構、７０…受信システム、１００…診断システム、９０…検知スイッチ、４０１…検知部、４０２…出力制御部

【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】