JPH0274829A - 感震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ この発明は、３震装置に関し、特に、水平地震動に対し
水平面の全方向について、一定振幅以上の震動を受けた
とき、機械電気変換センサあるいは電気センサスイッチ
を介して、例えば、ガス弁の閉止動作をさせるための感
震装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来の自動的に水平を保つようにした感震装置は、ケー
スに入った形の感震センサ部分を、さらに外側のケース
内に収容して、そのケース間に液体を入れたものが提案
されている（１！開昭６３−２９２８６号公報）、従来
の例として第６図および第７図にその２例の断面図を示
し説明する。

第６図の例では、球体室３１が球継手３２を介して吊り
下げられており１球継手３２により自由に揺動する。外
ケース３３との間に液体３４が収容されている０球体室
３１内にはｒ！！、賞球３５およびスイッチ部３６が収
容されている。液体３４は高粘度液体とし球体室３１の
揺動を押さえるダンパーとして作用する。この構成では
外ケース３３が傾斜して固定されても、　球体室３１は
球継手３２を中心に回転して水平を保つことができる。

水平地震動を受けたとき液体３４の高粘性により、球体
室３１の移動速度を制御し、地震動を球体室３１に伝達
する。所定以上の地震動振幅になると感震球３５は水平
方向に転勤し同時に感震球の上に設けられたスイッチ部
３６を作動させるようになっている。

この例では液体３４の浮力と球継手３２の摩擦に打ち勝
って揺動出来るためには、球体室３１を重くしなければ
ならない、そのため全体が大きくなると共に球体室３１
を重くした事により地震時に球体室３１が振り子として
共振する問題が起こる。また、球体室３１の揺動範囲を
広くして、大きな取り付は傾斜角度に対応できるように
するには、外ケース３３を大きくしなければならず、必
然的に液体３４の量が増し、さらに外ケース３３内での
液体３４の移動が自由となり、球体室３１に動く粘性力
が下がるため、球体室３１の共振周波数が下がり、前記
のごとき共振現象を更に増大する。スイッチ部３６は感
震球３５にビンを介して接触じている構造であるため、
感震球３５に対し上方からの負荷として加わり、感震球
３５の自由な動きを抑制する構造であって、感震振幅精
度が悪くなる欠点がある。

第７図は第６図とは別の祷遣例である。外ケース３フ内
に球体室３８を高粘度で比重の大きい液体３９で浮かせ
ている。外ケース３７の内側と球体室３８の外側は半球
状であり、その間に僅かな隙間がある寸法とし、この隙
間に液体３９が介在している０球体室３８の中にある感
震球４０は球体室３８の底部中央に凹状の受は座があっ
て、所定の地震動を越えると水平方向に転動し、内側の
柔軟な円電極４１を押し、その外側に間隔をとって設け
である円電極４２に接触し通電し、地震動を検出するこ
とができる０球体室３８は密閉して液体３９の流入を防
ぎ、感震球４０の重量により外ケース３７の傾斜に従っ
て、その内面をゆっくり滑動して常に水平を保つ構造と
なっている。

地震動は外ケース３７に伝えられるが、　液体３９が高
粘度であり、外ケース３７と球体室３８の隙間が僅かで
あるため、そのまま球体室３８に伝達される。

仕切板４３は球体室３８がある角度以上の傾斜を防ぐス
トッパーであり、同時に、電気端子部分４４を保護して
いる。

［発明が解決しようとする課題］ 以上の２例で示す従来の感震装置においては、どちらも
液体を使用し、感震球を内装する第６図の球体室３１ま
たは第７図の球体室３８を外ケース内に浮かして水平を
保つ構造である。

第６図の例では、前述のように全体が大きくなり、また
球体室が振り子として動きやすく、その共振も発生しや
すい欠点があり、従って感震精度の変動を伴いやすい、
また、第７図の例では、高粘度で比重の大きい液体によ
り、外ケースに球体室が僅かな隙間を保って浮上してい
るように構成しており、第６図の例のものより小型化が
計れる。

しかし、この２例とも、本質的に液体上に球体室を浮か
すことにより水平を得ている。このため、機構の上では
外ケースと球体室の２ケースを必要とし複雑であり、か
つ、液体の温度による粘度の変化の影響があり、これが
機能に影響すること、また、いくらかの対策は採られて
いても搬送時における天地による液体の流動とその復元
性に問題がおこること、さらに、液体からの蒸気ガスの
電気接点への影響などが欠点である。その上、工業生産
性において、機構部品の外に液体を使用することによる
作業性の悪さなどの欠点がある。

また、感震センサ部に感震球型のみが適応し、他の形式
のものは使えないのも欠点である。

この発明では、先ず液体を使用せず、液体自身のもつ欠
点を排除し、従って外ケースと球体室のごとき２ケース
を必要とせず簡潔とし、１ケース内に感震部と、水平を
自動的に保つ機構を機械的に組み立て、このクース内を
不活性ガスに置換または真空にするなどができ、小型で
しかも従来の欠点を取り除いた優れた機能と生産性の良
い感震装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る感震装置は、球凹面をなすベースに少な
くとも３個の球が転勤可能に載置されており、球の上に
載置されている滑動台に円筒部材が固定されていて、前
震により水平移動する振子または怒賞球が円筒部材の内
側に配置されている。

［作用］ この発明においては、水平地震動を正しく捕捉するため
に、その感震装置の中にある感震センサの位置付けが、
ある傾斜範囲内では自動的に水平に補正される構造を備
え、感震装置の取り付は上の傾斜の許容範囲が広く、し
かも、長期にわたり安定な動作を保持できるものである
。また、感震装置に内装する！３震センサの形式には各
種のものが応用できる。

〔実施例〕

第１図〜第３図はこの発明の一実施例を示し、キャップ
状の振子１は、その内面中心において。

中心軸２とその中心の針状の突起３および円錐凹面４と
でなるピボットで支持されている。中心軸２は鉛直をな
し、振子１はとポットに対して全水平方向に対称に形成
されており、さらに、キャップ辺部を肉厚として円環状
の重錘１ａを一体に形成されている。このようにして振
子１はピボットを中心として動作可能になっている。ま
た、振子ｌの共振周期は、ピボット支持点からその重心
までの距離と、重錘１ａの見掛けの重量で定まる。

中心軸２と同心の円筒状の圧電素子５が、重錘１ａから
間隔をとって配置されており、重錘１ａの振幅が上記間
隔を越えると重錘１ａが圧電素子５に衝突し、この衝撃
力により圧電素子５に電気出力が発生するようになって
いる。振子１は鉛直であるため、圧電素子５が水平に保
たれていれば、水平面の全方向に対し、重錘１ａと圧電
素子５が衝突する振幅は等しくなる。

中心軸を鉛直に保持する滑動台６は、その内面を平滑に
、しかも周辺部に内接する球７が脱落しないための周縁
を設けである。また、中心軸２の延長として、滑動台６
の内面、つまり、球７の集合の中心に軸８と設け、軸８
が球７の半径を越え、球７の直径以内の適宜の位置に、
滑動台６に対する球７の押さえとしてリング９が設けら
れている。

球７は少なくとも３個で、滑動台６を安定に支えている
。

球７が載置されている球凹面１０は、球７の転勤が円滑
であるように、堅い滑面とする。この球凹面１０を有す
るベース１１は、全Ｉ！構の基盤を成し、この感震装置
の設置基準とされる。

ベース１１を収納しているケース１２には、輸送中の事
態を考え、滑動台６がその滑動範囲を大きく越えて移動
しないためのストッパ１３が設けられている。

また、振子１は、ピボットから外れても復帰する範囲に
あるように、ケース１２との間隔をとる。

圧電素子５と滑動台６の間には電気絶縁板１４が介挿さ
れている。ケース１２に設けた出力端子１５に圧電素子
５を接続する導線１６は、細い箔糸を線またはリボン導
線のような柔らかいものを渦巻き状に配線し、十分柔軟
に接続している。

以上の構成により、振子１の重錘１ａと圧電素子５間の
間隔以上に振子１が振動する作用が、外部からこの感震
装置に加わると、重錘１ａは圧電素子５に衝突し、出力
端子１５に電気信号が出力され、この信号によりガス弁
などの自動閉止を行う。

ここで、ケース１２が傾斜して設置された場合などによ
り、中心軸２がわずかに傾斜すると、重ｊｌ　１　ａと
圧電素子５間の間隔の偏心は、ピボット点から重錘１ａ
の接触点までの距離をＲとし、中心軸２の傾斜角をθと
すれば、偏心による上記間隔の短縮距離は、例えばθ＝
７゛とし、Ｒ＝１０ｍｍとすれば１．２ｍｍ程度となり
、もし、上記間隔を３ｍｍとすればその誤差は４０％と
なる。

このような誤差を極力少なくするには、中心軸２が鉛直
に保持されることが必要であるが、この実施例では、ケ
ース１２が傾斜して設置された場合、滑動台６は、球７
が球凹面１０上を転勤することにより、その面は水平な
いし水平に近く保たれ、中心軸２は鉛直を保持すること
になる。その結果、重鐘１ａと圧電素子５間の間隔は、
設置時の傾斜に関係なく水平面の全方向に対して一様と
なり、どの震動方向に対しても等しい悪魔を持たせるこ
とができる。

球凹面１０の曲率半径は、使用する球７の直径およびケ
ース１２の最大傾斜許容範囲、また、滑動台６の滑動の
し易さなどから適当に選ぶ、滑動台６の動きは球７と一
体であって、この一体系の慣性能率は、滑動台６と球７
の重量が主であり、この滑動系の動きには摩擦抵抗も関
与する。外部震動が与えられたとき、この系の慣性能率
や摩擦抵抗による動き易さが、この系の上にある振子１
の動き易さに比して十分悪ければ、振子１は外部の震動
に対応して振動する。

なお、上記の実施例では、円筒状の圧電素子５によって
出力信号を得るものを示したが、これに代えて、他の実
施例として、金属円筒を用い、出力端子１５とケース１
２間に電圧を与えておくことにより、金属の重錘１ａと
金属円筒５間の間隔以上に振子１が振動したとき、振子
１と金属円筒５との接触による電気の導通に対応して出
力端子１５に同様の信号を得ることができる。

第４図、第５図は、さらに池の実施例、すなわち感震球
による感震センサの例である。

１７は感震球、１８は第１電極、１９は第２電極、２０
は電気絶縁ベース、２１は球凹面である。

第４図はこの感震球による感震センサの説明図である。

すなわち球凹面２１は球凹面１ｏの曲率半径より大きい
曲率半径をとり、地震動による怒度を高く保つと共に、
この例では底部中央に感震球１７を着座しうるちいさな
凹み状の受は座をつけてあり、上記感震球１７が所定の
震度以上の地震で転勤することにより、　可動しうる第
１電極１８を押しその運動によって、第１を極１８の外
側に電気絶縁ベース２０で絶縁して設けである第２電極
１９と電気接触し、その電気通電により地震動を検出す
ることができる。第１電極１８は例えば第５図のごとく
、薄い金属のリングでつくり、さらに櫛形にスリット１
８ａを入れることで、感震球１７がその内側から衝突し
たとき、その部位が外側に反り、第２電極１９に容易に
接触させることができる。

また、別の実施例として、金属円筒に平板状やバイモル
フ型など適宜の圧電素子を設けたものも考えられる。

しかし、上記いずれの実施例においても、電流は大きい
ものを期待できない、従ってこの電流で直接に、例えば
電磁弁の開閉を行うのは困難である。この接触時のパル
ス電流をトリガにして例えばフリップフロップ回路等の
応用により一定時間、例えば３０ｍ５間を通電しパワー
回路を経て電磁弁を開閉するなどの技術手段をとる事が
できる。

この様に、電気パルスを得れば、以後の電子回路につい
ては各種の手段がある。

また、振子ｌと中心軸２の結合はピボットのみでなく、
スプリングによる結合も考えられ、その動作はとポット
程敏捷でないにしても、震動の対象震度により実用でき
る。さらに、ケース１２の中に窒素ガスなどの不活性ガ
スを充填、または、真空として長期の安定動作を期待で
きる。

［発明の効果］ この発明は、以上説明したように、球凹面に転勤可能に
載置した少なくとも３個の球と、この球に載置した滑動
台、および滑動台に固定した鉛直の中心軸と、この中心
軸に支持したキャップ状の振子と、この振子と一体の重
錘と一定の間隔を保って滑動台に固定された円筒部材、
または、滑動台に乗せた感震球と感震球と一定の間隔を
保って滑動台に固定された円筒部材からなり、設置に際
して、その取り付けの水平性を極めて正確に確定する要
がなく、自動的に傾斜取り付けを補正するので、設置作
業が極めて容易である効果がある。

この発明は、感震装置の内部に水銀のような有害物質を
用いることなく安全で、構造簡単でしかも安価に実現で
き、さらにこの機械構成は、感震装置の流通輸送時にお
いても容易に破壊されない効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はこの発明の一実施例を示し、第１図は
正断面図、第２図は第１図の■−■線に７ａう平面での
断面図、第３図は斜視図である。 第４図は曲の実施例の要部正断面図、第５図は第４図の
ものの一部斜視図である。 第６図、第７図はそれぞれ従来の感震装置の正断面図で
ある。 ■・・・・・振子、１ａ・・・・・重錘、２・・・・・
・中心軸、５・・・・・・圧電素子（円筒部材）、６・
・・・・・滑動台、７・・・・・・球、１０・・・・・
球凹面、１１・・・・・・ベース、１７・・・・・・感
震球。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）球凹面が形成されているベースと、前記球凹面に
   可転動に載置されている少なくとも３個の球と、この球
   上に載置されかつ前記球を囲む周縁を有する滑動台と、
   この滑動台に固定されている円筒部材と、水平加震され
   て前記円筒部材に接触する振子および感震球のいずれか
   とからなる感震センサとを備えてなる感震装置。
2. （２）円筒部材が円筒状の圧電素子である請求項（１）
   記載の感震装置。
3. （３）円筒部材が金属円筒である請求項（１）記載の感
   震装置。
4. （４）金属円筒に圧電素子が固着されている請求項（３
   ）記載の感震装置。