JP2001108516A

JP2001108516A - 感震センサ

Info

Publication number: JP2001108516A
Application number: JP28547099A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Shimomoto; 康司下元; Tomohiro Kataoka; 朋宏片岡; Nobuo Kadoi; 信夫角井; Shinsuke Yoshida; 伸輔吉田; Kazumitsu Nukui; 一光温井; Mitsuhiro Nakamura; 充博中村
Original assignee: Omron Corp; Tokyo Gas Co Ltd; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp; Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1999-10-06
Filing date: 1999-10-06
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】スイッチ機能を兼ね備えた感震センサを提供
することにある。【解決手段】プリント基板１１に揺動可能に立設した
円柱状圧電部材１２と、この圧電部材１２の外周面の対
向する位置にそれぞれ形成した第１電極１４，第２電極
１５と、前記圧電部材１２に同心円状に配置した環状の
第３電極１７とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は感震センサ、特に、
スイッチ機能を兼ね備えた感震センサに関する。

【０００２】

【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、震
動を感知する感震センサとしては、例えば、圧電素子が
発生する電圧変化を検出するもの（特開平１０−２０６
２２１号公報）、あるいは、梁の静電容量の変化を検出
するものがある。

【０００３】しかしながら、前述の検出方式では感震セ
ンサに、常時、電源を供給しておく必要があるので、長
期間、電池で駆動されるガスメータ等には使用できなか
った。このため、ガスメータ等には接点出力の感震器が
使用されているが、一定値のみの判断が可能であり、地
震の震度に応じてガスメータを制御できないという問題
点があった。

【０００４】本発明は、前記問題点に鑑み、スイッチ機
能を兼ね備えた感震センサを提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる感震セン
サは、前記目的を達成するため、基板に揺動可能に立設
した円柱状圧電部材と、この圧電部材の外周面の対向す
る位置にそれぞれ形成した第１電極，第２電極と、前記
圧電部材に同心円状に配置した環状の第３電極と、から
なる構成としてある。

【０００６】また、基板に揺動可能に立設した円筒状圧
電部材と、この圧電部材の内周面に形成された第１電極
と、前記圧電部材の外周面に形成された第２電極と、前
記圧電部材に同心円状に配置した環状の第３電極と、か
らなる構成としてもよい。

【０００７】特に、前記第３電極に第１電極あるいは第
２電極の少なくともいずれか一方が接触した場合に、前
記圧電部材に電源を投入する電源保持回路を電気接続し
た構成としてもよい。

【０００８】さらに、基板に揺動可能に吊り下げた第１
電極と、この第１電極を軸芯とする円筒状圧電部材と、
この圧電部材の外周面を被覆するように形成した第２電
極と、前記基板に実装され、前記圧電部材を収納すると
ともに、前記第２電極に接触可能な段部を内方に突設し
た導電材からなるケースと、からなる構成としてもよ
い。

【０００９】また、基板に揺動可能に吊り下げた第１電
極と、この第１電極を軸芯とする円筒状圧電部材と、こ
の圧電部材の外周面を被覆するように形成した第２電極
と、前記基板に実装され、前記圧電部材を収納する導電
材からなるケースと、前記基板に揺動可能に吊り下げら
れ、かつ、前記ケースの内表面に接触可能な第３電極
と、からなる構成としてもよい。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明にかかる実施形態を図１な
いし図６の添付図面に従って説明する。本発明にかかる
第１実施形態は、図１に示すように、地震時におけるガ
スメータの緊急遮断制御に使用される感震センサ１０に
適用した場合である。すなわち、プリント配線基板１１
に立設した円柱形の圧電素子１２は、その上端に重り１
３が一体化されているとともに、その外周面の対向する
位置に第１電極１４および第２電極１５がそれぞれ取り
付けられている。この第１，第２電極１４，１５はプリ
ント配線基板１１に設けたプリント配線にそれぞれ接続
されている。さらに、プリント配線基板１１に立設した
リード軸１６に支持された環状の第３電極１７が、前記
圧電素子１１に対して同心円状に配置されている。この
ため、本実施形態では、特定の方向の震動にのみ反応す
る感震センサが得られる。

【００１１】したがって、前述の感震センサ１０は外部
から震動が加わると、圧電素子１２が揺動し、第１，第
２電極１４，１５のいずれか一方が第３電極１７に接触
して感震スイッチとして機能する。さらに、圧電素子１
２の変形によって第１，第２電極１４，１５間に生じた
電圧の高低に基づいて震度を算出できる。

【００１２】次に、前述の実施形態にかかる感震センサ
を搭載したガスメータを制御するためのブロック図（図
２）について説明する。なお、説明の便宜状、感震セン
サ１０を、第１，２電極１４，１５と第３電極１７とか
らなるスイッチ部１０ａと、第１，２電極１４，１５の
みからなるセンサー部１０ｂと、に分けて説明する。す
なわち、感震センサ１０のスイッチ部１０ａは電源保持
回路２０を介して電源２１に接続されている。この電源
保持回路２０は、感震センサ１０のスイッチ部１０ａか
らの出力電圧が所定の基準電圧を越えた場合に、第１マ
イコン２２に電源を供給するものである。さらに、電源
保持回路２０は、供給時間を規定する第１マイコン２２
のタイマー回路部２３に接続されている。この第１マイ
コン２２は、前記感震センサ１０のセンサー部１０ｂに
接続されたセンサ入力回路部２４を有している。そし
て、センサ入力回路部２４は震度演算処理部２５を介し
て制御回路部を有する第２マイコン２６に接続されてい
る。この第２マイコン２６は、前記電源２１に接続され
ているとともに、ガス圧を検出する圧力センサー２７、
ガス流路を開閉する電磁弁２８、および、ガスの流動状
態を表示するモニター２９にそれぞれ接続されている。

【００１３】前述の構成からなる感震センサ１０の制御
方法を、図３のフローチャートに従って説明する。ま
ず、定常状態にあるステップＳ１では、電源２１から第
２マイコン２６に電力が常時供給され、圧力測定が圧力
センサー２７で行われているとともに、電磁弁２８が開
いてガスが供給されおり、その定常状態をモニター２９
が表示している。

【００１４】そして、ステップＳ２で１００ｇａｌ以上
の感震信号が感震センサ１０のスイッチ部１０ａから電
磁保持回路２０に入力されたか否かを判断する。そし
て、入力されていない場合にはステップＳ２に戻り、入
力されている場合には、ステップＳ３に進む。ステップ
Ｓ３では、感震センサ１０のスイッチ部１０ｂから第１
マイコン２２のセンサ入力回路部２４に入力された信号
に基づき、震度演算処理部２５が震度を算出し、ステッ
ブＳ４で震度が５以上であるか否かを判断する。そし
て、震度５以上でなければ、ステップＳ２に戻り、震度
５以上であれば、ステップＳ５で電磁弁２８を動作させ
てガスの供給を遮断する。さらに、ステップＳ６で震度
５か否かを判断し、震度５であれば、ステップＳ７に進
み、震度５でなければ、ステップＳ１１に進む。

【００１５】ステップＳ７では、５分経過後に電磁弁２
８を動作させ、ガスを供給して自動復帰させる。つい
で、ステップＳ８でガスが漏れているか否かを検出し、
ステップＳ９でガス漏れ無しか否かを判断する。ガス漏
れを検知した場合には、ステップＳ１０で電磁弁２８を
駆動してガスの供給を遮断し、ステップＳ７に戻る。一
方、ガス漏れを検出しなかった場合には、ステップＳ２
に戻る。

【００１６】ステップＳ１１では、震度が６であるか否
かを判断し、震度６であれば、ステップＳ１２に進み、
手動による復帰操作ありか否かを判断する。操作有りと
判断した場合には、再度、ステップＳ１２に戻り、復帰
操作無しと判断すれば、ステップＳ１３で電磁弁２８の
遮断を解除し、ガスを供給する。

【００１７】一方、震度が６でなければ、ステップＳ１
４に進み、鍵あるいはパスワードによる保護復帰操作が
あった否かについて判断する。復帰操作がなければステ
ップＳ１４に戻り、復帰操作があれば、ステップＳ１５
で電磁弁２８の遮断を解除し、ガスを供給した後、ステ
ップＳ２に復帰する。

【００１８】以上の説明から明らかなように、本実施形
態によれば、地震の大きさに対応して適正な制御ができ
る。このため、安全を十分に確保しつつ、ガスメータの
遮断を解除するためのガス会社職員の出動件数を減らす
ことができるという利点がある。

【００１９】第２実施形態は、図４に示すように、プリ
ント配線基板１１から揺動可能に吊り下げた円筒形圧電
素子１２は、その下端に重り１３が一体化されている。
さらに、前記圧電素子１２は、その中心部に第１電極１
４が配置されているとともに、その外周面に前記圧電素
子１２を被覆する第２電極１５が設けられている。そし
て、この第１，第２電極１４，１５は基板１１に設けた
プリント配線にスルーホールを介してそれぞれ電気接続
されている。さらに、基板１１に吊り下げたリード軸１
６に支持された環状の第３電極１７が、前記圧電素子１
２に同心円状に配置されている。このため、本実施形態
では、水平方向すべての方向の震動に反応する感震セン
サ１０が得られる。

【００２０】したがって、前記感震センサ１０に外部か
ら震動が加わると、圧電素子１２が変形し、第２電極１
５が第３電極１７に接触して感震スイッチとして機能す
る。さらに、圧電素子１２の変形によって第１，第２電
極１４，１５間に生じた電圧の高低に基づいて震度を算
出できる。

【００２１】第３実施形態は、図５に示すように、プリ
ント基板１１のスルーホールに挿入し、揺動可能に吊り
下げた第１電極１４の外周に圧電素子１２および第２電
極１５を順次、同心円状に一体に形成したものである。
そして、前記第１電極１４等の下端部には重り１３を設
けてある。さらに、前記第１，２電極１４，１５はプリ
ント基板１１のプリント配線にそれぞれ電気接続されて
いる。また、第１電極１４等は導電材からなるケース１
８内に収納されている。このケース１８はプリント基板
１１に電気接続されており、内方に突出する段部１８ａ
が第２電極１５に接触可能となっており、第３電極とし
て機能する。

【００２２】したがって、本実施形態によれば、感震セ
ンサ１０に外部から震動が加わると、第１電極１４，圧
電素子１２が揺動し、第２電極１５がケース１８の突部
１８ａに接触して感震スイッチとして機能する。さら
に、圧電素子１２の変形によって第１，第２電極１４，
１５間に生じた電圧の高低に基づいて震度を算出でき
る。

【００２３】第４実施形態は、図６に示すように、プリ
ント基板１１のスルーホールに挿入して吊り下げた第１
電極１４の外周に圧電素子１２および第２電極１５を順
次、同心円状に一体に形成したものである。そして、第
１電極１４の下端部には重り１３を固定してある。さら
に、前記第１，２電極１４，１５はプリント基板１１の
プリント配線にそれぞれ電気接続されている。また、第
２電極１５近傍には重り１９ａを吊り下げた第３電極１
９が並設されている。さらに、前記プリント基板１１に
は電気接続された導電材からなるケース１８が実装さ
れ、このケース１８内に第１，第２電極１４，１５およ
び第３電極１９が収納されている。

【００２４】本実施形態によれば、感震センサ１０に外
部から震動が加わると、まず最初に第３電極１９の重り
１９ａがケース１８の内面に接触して感震スイッチとし
て機能する。さらに、圧電素子１２の変形によって第
１，第２電極１４，１５間に生じた電圧の高低に基づい
て震度を算出できる。

【００２５】なお、前述の第２,３,４実施形態の使用方
法は前述の第１実施形態とほぼ同様であるので、説明を
省略する。

【００２６】

【発明の効果】本発明の請求項１によれば、スイッチ機
能を兼ね備えた感震センサが得られ、このスイッチ機能
を利用して圧電部材に電源を供給できるので、従来例の
ように常時電源を供給する必要がなく、低消費電力化が
可能となる。また、一つの感震センサに感震スイッチを
一体化してあるので、装置の小型化を図れ、取り扱いが
容易になる。さらに、棒状の圧電部材を使用しているの
で、吊り下げタイプだけでなく、立設タイプとしても使
用でき、使い勝手のよい感震センサが得られる。特に、
第１実施形態によれば、特定の方向の震動を検知できる
感震センサが得られる。

【００２７】請求項２によれば、圧電部材の外周面に設
けた第２電極の変位に基づき、あらゆる水平方向の震動
を検知できる。請求項３によれば、電源保持回路を介
し、必要に応じて圧電部材の駆動電源を供給でき、低消
費電力タイプの感震センサが得られる。請求項４によれ
ば、ケースによってシールドされているので、外乱の影
響を受けにくい感震センサが得られる。請求項５によれ
ば、第１，第２可動電極と別体の第３電極がケースに接
触して電源が供給される。このため、用途に応じて第３
電極を選択でき、設計の自由度が大きい感震センサが得
られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態にかかる感震センサを
示し、図（ａ）は平面断面図、図（ｂ）は正面断面図で
ある。

【図２】本発明にかかる感震センサの動作を説明する
ためのブロック図である。

【図３】本発明にかかる感震センサの動作を説明する
ためのフローチャート図である。

【図４】本発明の第２実施形態にかかる感震センサを
示し、図（ａ）は平面断面図、図（ｂ）は正面断面図で
ある。

【図５】本発明の第３実施形態にかかる感震センサを
示す断面図である。

【図６】本発明の第４実施形態にかかる感震センサを
示す断面図である。

【符号の説明】

１０…感震センサ、１１…プリント基板、１２…圧電部
材、１３…重り、１４…第１電極、１５…第２電極、１
７…第３電極、１８…ケース、１９…第３電極、２０…
電源保持回路、２１…電源、２２…第１マイコン、２６
…第２マイコン。

フロントページの続き (72)発明者片岡朋宏京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者角井信夫京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者吉田伸輔京都府京都市右京区花園土堂町10番地オムロン株式会社内 (72)発明者温井一光神奈川県藤沢市みその台９−10 (72)発明者中村充博茨城県北相馬郡守谷町みずき野１−14−３Ｆターム(参考） 2G064 BB60 BD18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板に揺動可能に立設した円柱状圧電部
材と、この圧電部材の外周面の対向する位置にそれぞれ
形成した第１電極，第２電極と、前記圧電部材に同心円
状に配置した環状の第３電極と、からなることを特徴と
する感震センサ。
【請求項２】基板に揺動可能に立設した円筒状圧電部
材と、この圧電部材の内周面に形成された第１電極と、
前記圧電部材の外周面に形成された第２電極と、前記圧
電部材に同心円状に配置した環状の第３電極と、からな
ることを特徴とする感震センサ。
【請求項３】前記第３電極に第１電極あるいは第２電
極の少なくともいずれか一方が接触した場合に、前記圧
電部材に電源を投入する電源保持回路を電気接続したこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の感震センサ。
【請求項４】基板に揺動可能に吊り下げた第１電極
と、この第１電極を軸芯とする円筒状圧電部材と、この
圧電部材の外周面を被覆するように形成した第２電極
と、前記基板に実装され、前記圧電部材を収納するとと
もに、前記第２電極に接触可能な段部を内方に突設した
導電材からなるケースと、からなることを特徴とする感
震センサ。
【請求項５】基板に揺動可能に吊り下げた第１電極
と、この第１電極を軸芯とする円筒状圧電部材と、この
圧電部材の外周面を被覆するように形成した第２電極
と、前記基板に実装され、前記圧電部材を収納する導電
材からなるケースと、前記基板に揺動可能に吊り下げら
れ、かつ、前記ケースの内表面に接触可能な第３電極
と、からなることを特徴とする感震センサ。