JP2002005735A

JP2002005735A - 振動感知計

Info

Publication number: JP2002005735A
Application number: JP2000180369A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Yamakawa; 勝己山川; Genkon Ho; 彦昆彭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-06-15
Filing date: 2000-06-15
Publication date: 2002-01-09

Abstract

(57)【要約】【課題】地震などの振動に対する建物の耐震性確認の
ため、地震の経過中に建物自体の振動を計測するととも
に、建物の中に設置することができる振動感知計を得
る。【解決手段】コイル４を巻き付けたボビン３の内部に
固定部材５によって固定された永久磁石２の一部を挿入
する。また、ボビン３の一端に台板６を取り付け、この
台板６に、ばね７を介して、お椀形状の底板８を取り付
ける。また、台板６と底板８により囲まれる空間内に底
板８上を転がることができる振子９を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動を感知する振
動感知計に関し、特に、個人家屋などの耐震性確認のた
め、簡単な構成で建物自体の揺れを感度良く感知するこ
とができる振動感知計に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の振動感知計として例えば、先行技
術文献（特開平１０−３８６７５）がある。この先行技
術文献について、図面を用いて説明する。図５は、従来
の振動感知計の構成図を示したものであり、この図をも
とに、従来の振動感知計について簡単に説明する。

【０００３】図５において、１２５は可動板、１２６は
永久磁石、１２７はシールド兼重なり板を示している。
１３１は、可動部位を示しており、可動板１２５、永久
磁石１２６、シールド兼重なり板１２７より構成されて
いる。

【０００４】１２４は、可動部位１３７を横方向に移動
させるためのボールを示しており、１２９は、コイルを
示している。

【０００５】従来の振動感知計は、上記のように構成さ
れており、以下に動作について説明する。

【０００６】地震により振動が発生すると、振動の大き
さに応じて、可動部位１３１は、ボール１２４上を滑
り、左右に揺れる。このため、可動部位１３１に取り付
けられている永久磁石１２６も左右に揺れ、コイル１２
９内を貫く磁束が変化する。

【０００７】コイル１２９内の磁束が変化すると電磁誘
導現象により、コイル１２９に誘導電流が発生する。こ
の発生した誘導電流の大きさは、コイル１２９を貫く磁
束の変化率に比例するため、振動の大きさが大きければ
大きいほど、誘導電流も大きくなる。

【０００８】このため、誘導電流を電圧に変換し、震度
に対応した予め定められた電圧と比較し、振動を感知す
る。

【０００９】しかし、上述したような従来の振動感知計
は、質量が比較的重い永久磁石自体を可動部位として設
けていたため、可動部位自体の慣性が大きくなり、振動
に対する感度が低くなるという問題点があった。

【００１０】また、任意の振動は、縦方向の振動と横方
向の振動に分けることができるが、上記した従来の振動
感知計では、横方向の振動しか感知することができない
という問題点があった。

【００１１】また、上記した振動感知計は、ある一瞬に
一定以上の振動が生じたかを感知するものであって、一
定期間継続した振動全体のエネルギーを感知することが
できないという問題点があった。

【００１２】また、近年、地震の振動に対する建物の耐
震性確認のため、地震経過中に建物自体の振動を計測す
るとともに、建物の中に容易に設置できる振動感知計が
望まれているが、従来、このような振動感知計はない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記した
従来技術の問題点を解決するためになされたものであっ
て、その一般的な目的は、振動を感度良く感知できる振
動感知計を得ることにある。

【００１４】また、他の目的は、地震の振動に対する建
物の耐震性確認のため、地震の経過中に建物自体の振動
を計測するとともに、建物の中に設置することができる
振動感知計を得ることにある。

【００１５】また、他の目的は、任意の３次元方向の振
動を感知することができる振動感知計を得ることにあ
る。

【００１６】また、他の目的は、地震など一定期間継続
する振動全体のエネルギーを感知することができる振動
感知計を得ることにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る振動感知計
は、振動を感知する振動感知計において、誘導電流を発
生させるためのコイルを巻き付けたボビンと、上記ボビ
ンの内部に磁場を発生させる磁石と、上記磁石を固定す
る固定部材と、上記ボビンの一端に取り付けられた台板
と、上記台板と弾性体を介して取り付けられた底板であ
って、お椀形状をした底板と、上記台板と上記底板に囲
まれた空間にあり、上記底板上を転がることができる振
子とを備え、振動が加えられた場合に、上記振子が上記
底板上を転がることにより、上記台板を押し上げ、押し
上げられた台板に取り付けられたボビンが動くことによ
って、上記ボビンに巻き付けられたコイルと上記固定部
材に固定された磁石との相対的位置関係が変化すること
を特徴とする。

【００１８】また、上記振子は、上記台板と接触しなが
ら上記底板上を転がることを特徴とする。

【００１９】また、上記磁石は、上記ボビンの内部に一
部挿入されている状態で固定されていることを特徴とす
る。

【００２０】また、上記振子は、球形であることを特徴
とする。

【００２１】また、上記弾性体は、ばねであることを特
徴とする。

【００２２】上記振動感知計は、さらに、上記ボビンに
巻き付けられたコイルと上記磁石との相対位置関係が変
化することにより発生した誘導電流による電気信号を直
流信号に整形し、整形した直流信号の積分算をする整形
・増幅部を備えることを特徴とする。

【００２３】上記振動感知計は、さらに、上記整形・増
幅部で整形した直流信号の積分算した結果を表示する表
示部を備えることを特徴とする。

【００２４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．本発明に係る振動
感知計の一実施例について図面を参照しながら説明す
る。

【００２５】図１は、実施の形態１に係る振動感知計の
構成図の概略を示した図である。この振動感知計は、例
えば耐震性を計測したい天井、床、柱などに設置され
る。図１において、１は、外枠体であり、例えば振動を
測定する建物自体に固定されている。２は、磁場を発生
させる永久磁石である。３は、コイルを巻き付けるため
のボビンであり、４は、誘導電流を発生させるためのコ
イルである。

【００２６】５は、永久磁石２を外枠体１に固定するた
めの固定部材であり、６は、ボビン３の一端に取り付け
られた台板である。

【００２７】７は、弾性体の一例であるばねであり、８
は、台板とばねを介して接続されている底板である。９
は、底板８上を転がることのできる球形の振子である。

【００２８】１０は、コイル４において発生した誘導電
流による電気信号を整形し増幅する整形・増幅部であ
る。１１は、整形・増幅部１０で整形、増幅した結果を
表示する表示部である。１２は、過去の測定結果をクリ
アして、再び振動を始めから測定するための復帰用スイ
ッチである。

【００２９】永久磁石２は、コの字型磁石２つから構成
されており、図１に示すように一部がボビン３内に挿入
されているとともに、固定部材５によって、外枠体１に
固定されている。このように、永久磁石２は、固定され
ているとともに、ボビン３内に磁場を発生するように構
成されている。

【００３０】ボビン３には、誘導電流を発生させるため
のコイル４を巻き付けてある。また、ボビン３は、内部
に挿入された永久磁石２に対して、上下に運動すること
ができるように構成されている。

【００３１】ボビン３の下端には、台板６が取り付けて
ある。この台板６は、ばね７を介して底板８と接続され
ており、台板６と底板８に囲まれた空間内に球形の振子
９が配置されている。

【００３２】底板８は、中心を最下点とし、両端に行く
に従って、緩やかに上昇する曲面、いわばお椀形状を構
成している。そして、この底板８上を球形の振子９が台
板６と接触しながら転がるように構成されている。振子
９は、通常、底板８の最下点である中心に配置してい
る。

【００３３】このように構成することにより、振動を受
けた場合、振子９が転がり中心からずれると、台板６を
押し上げる。そして、押し上げられた台板６に取り付け
られたボビン３が固定部材５によって固定された永久磁
石２に対して、相対位置関係が変化するようにできる。

【００３４】また、縦方向の振動に対しては、振子９が
上下にジャンプして接触している台板６を押し上げるこ
とができるため、本実施の形態１の構成によれば、縦方
向の振動に対しても対応することができる。したがっ
て、３次元方向の任意の振動に対して対応することがで
きる。

【００３５】図２に、図１の上部から見た台板６、ばね
７、底板８、振子９の位置関係を示す。なお、図２にお
いては、永久磁石２、ボビン３などその他の構成は省略
している。

【００３６】図２を見てわかるように、振子９は、３６
０度あらゆる方向に転がることができる。また、台板６
と底板８とは、４つのばね７を介して接続されているこ
とがわかる。

【００３７】図３に、図２の矢印の方向から見た、台板
６、ばね７、底板８、振子９の位置関係を示す。

【００３８】本実施の形態では、磁石を運動させる先行
技術文献の構成と異なり、コイル４を巻き付けたボビン
３を運動させるように構成されている。コイル４を巻き
付けたボビン３は、先行技術における磁石に比べて質量
が軽いので、動きにくさを示す慣性が小さく、小さな力
で上下運動させることができる。このため、振動に敏感
に反応し感度向上を図ることができる。したがって、振
動に敏感に反応し感度向上を図る観点からは、コイル４
を巻き付けたボビン３は、軽ければ軽いほど望ましい。

【００３９】また、振動に敏感に反応し感度向上を図る
ためには、ボビン３だけでなく、振子９の質量も関連す
る。すなわち、振子９の質量が軽すぎると、ボビン３を
取り付けた台板６を押し上げることができない。一方、
振子９の質量が重すぎると、微弱な振動では動かなくな
り、振動を感知する感度向上を図ることができなくなっ
てしまう。

【００４０】したがって、振動に敏感に反応し感度向上
を図る観点からは、振子９の表面と底板８の表面をなる
べく滑らかにして、振子９を動き易くすることが望まし
い。

【００４１】振子９の材質としては、金属にするとボビ
ン３内の磁束に影響を与えるため、ガラスなどの絶縁体
が使用される。

【００４２】台板６と底板８とを接続するばね７は、振
子９が台板６を押し上げることより、ボビン３に上下運
動をさせるためのものである。なお、本実施の形態で
は、弾性体の一例として、バネを用いた例を示したが、
ボビン３に上下運動をさせればよいため、例えば、ゴム
など他の弾性体を用いてもよい。

【００４３】次に、整形・増幅部１０は、コイル４で発
生した誘導電流による電気信号を整形し、増幅するよう
に構成されており、表示部１１は、整形・増幅部１０で
整形・増幅した結果を表示するように構成されている。
また、整形・増幅部１０には、振動の感知を再スタート
するための復帰用スイッチ１２が設けられている。

【００４４】図４に、整形・増幅部１０及び表示部１１
の回路構成の一例を示す。図４において、整形・増幅部
１０は、整形回路１３、低域ろ過回路１４、加算積分回
路１５より構成されている。

【００４５】整形回路１３は、図４に示すように４つの
ダイオードＤ₁、Ｄ₂、Ｄ₃、Ｄ₄より構成されており、低
域ろ過回路１４は、コンデンサＣ_L、抵抗Ｒ_Lより構成さ
れている。このように構成された整形回路１３と低域ろ
過回路１４によって、コイル４で発生した誘導電流によ
る電気信号を直流信号に変換することができる。

【００４６】加算積分回路１５は、オペアンプＫ、抵抗
Ｒ_A、コンデンサＣ_Aを用いた積分回路であり、整形回路
１３と低域ろ過回路１４によって変換された直流信号の
積分算をすることができる。したがって、地震等の一定
期間継続する振動全体のエネルギーを感知することがで
きる。

【００４７】表示部１１は、抵抗Ｒ_M、直流信号メータ
Ｍより構成されている。この直流信号メータＭにより、
加算積分回路１５内のコンデンサＣ_Aで保持された積分
値、すなわち、地震等の一定期間継続する振動全体のエ
ネルギーに対応する信号を表示することができる。

【００４８】なお、本実施の形態では、表示部１１とし
て直流信号メータＭを用いた場合を説明したが表示させ
るのではなく、例えばプリンタなどを用いて記録させる
ように構成してもよい。

【００４９】実施の形態１に係る振動感知計は、上記の
ように構成されており、以下に動作及び作用について、
図１及び図４を参照しながら説明する。

【００５０】まず、振動感知計に任意方向の振動が加え
られると、底板８の中心に静止していた振子９は、加え
られた振動の大きさに対応して、お椀形状をした底板８
上を転がり、また、振子９が底板上８からジャンプす
る。

【００５１】底板８上を振子９が転がったり、ジャンプ
したりすることによって、台板６を押し上げる。押し上
げられた台板６に取り付けられているボビン３も同様に
押し上げられ、ばね７により、永久磁石２に対して上下
運動を行う。

【００５２】ボビン３が永久磁石２に対して上下運動を
行うと、ボビン３内を貫く磁束が変化する。すると、電
磁誘導現象により、ボビン３に巻き付けられているコイ
ル４に誘導電流が発生する。

【００５３】コイル４に発生した誘導電流による電気信
号は、整形・増幅部１０で、直流信号に整形され、整形
された直流信号は、加算積分回路１５で、積分算され
る。

【００５４】そして、積分算した結果が表示部１１の直
流信号メータＭによって表示される。

【００５５】なお、振動の計測を終了した後は、復帰ス
イッチＳ₀によって直流信号メータＭの値をゼロにす
る。

【００５６】このようにして、任意の３次元方向の振動
を感知することができるとともに、一定期間継続する振
動全体のエネルギーを感知することができる。

【００５７】また、本実施の形態１に係る振動感知計
は、上述したように、簡単な構成をしているため、故障
しにくく、メンテナンス性向上を図ることができる。従
って、建物自体の天井、床下、柱など複数の場所に容易
に設置することができ、各部分の揺れを比較することが
できる。そして、耐震性の弱い部分がどこであるかを確
認することができる。

【００５８】また、実施の形態に係る振動感知計を個人
住宅に設置することにより、地震が生じた場合、住民
は、すぐに、建物自体の揺れ程度を直ちに知ることがで
きる。

【００５９】建物内に複数の振動感知計を設置した場合
において、図１に示す整形・増幅部１０は、複数の振動
感知計から電気信号を入力するように構成してもよい。
また、表示部１１は、例えば床下に設置した振動感知
計、柱に固定した振動感知計、天井に設置した振動感知
計それぞれの表示部を兼ねるように構成してもよい。

【００６０】上記した実施の形態では、振動を感知しな
い状態、すなわち、振子９が底板８の中心に静止してい
る場合も、振子９が台板６と接触しているように構成し
た例を示したが、振子９が底板８の中心に静止している
場合、振子９が台板６と接触しないように構成してもよ
い。

【００６１】また、上記した実施の形態では、ボビン３
が円筒形状をしている構成例を示したが、ボビン３を断
面が正方形の筒形状（正方管状）や断面が長方形の筒形
状のように構成してもよい。例えば、ボビン３を断面が
正方形の筒形状にした場合、このボビン３に挿入される
永久磁石２の形状も容易に加工可能な四角柱形状にする
ことができる。

【００６２】

【発明の効果】可動部位自体の慣性を従来技術より小さ
くすることができるので、地震等の振動に対する感度向
上を図ることができる効果が得られる。

【００６３】また、任意の３次元方向の振動を感知する
ことができる効果が得られる。

【００６４】また、地震など一定期間継続する振動全体
のエネルギーを感知することができる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る振動感知計の構成を示した
構成図である。

【図２】実施の形態に係る振動感知計におけるの一部
を示した図である。

【図３】実施の形態に係る振動感知計の一部を示した
図である。

【図４】整形・増幅部と表示部の一回路例を示した構
成図である。

【図５】従来の振動感知計の構成を示した図である。

【符号の説明】

１外枠体、２永久磁石、３ボビン、４コイル、
５固定部材、６台板、７ばね、８底板、９振
子、１０整形・増幅部、１１表示部、１２復帰用ス
イッチ、１３整形回路、１４低域ろ過回路、１５
加算積分回路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者彭彦昆アメリカ合衆国 66502 カンザス州マンハッタンデニソンアベニュービー10 1603 Ｆターム(参考） 2G064 AA05 AB19 BA08 BD12 BD46 CC33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動を感知する振動感知計において、誘導電流を発生させるためのコイルを巻き付けたボビン
と、上記ボビンの内部に磁場を発生させる磁石と、上記磁石を固定する固定部材と、上記ボビンの一端に取り付けられた台板と、上記台板と弾性体を介して取り付けられた底板であっ
て、お椀形状をした底板と、上記台板と上記底板に囲まれた空間にあり、上記底板上
を転がることができる振子とを備え、振動が加えられた場合に、上記振子が上記底板上を転が
ることにより、上記台板を押し上げ、押し上げられた台
板に取り付けられたボビンが動くことによって、上記ボ
ビンに巻き付けられたコイルと上記固定部材に固定され
た磁石との相対的位置関係が変化することを特徴とする
振動感知計。
【請求項２】上記振子は、上記台板と接触しながら上
記底板上を転がることを特徴とする請求項１に記載の振
動感知計。
【請求項３】上記磁石は、上記ボビンの内部に一部挿
入されている状態で固定されていることを特徴とする請
求項１に記載の振動感知計。
【請求項４】上記振子は、球形であることを特徴とす
る請求項１に記載の振動感知計。
【請求項５】上記弾性体は、ばねであることを特徴と
する請求項１に記載の振動感知計。
【請求項６】上記振動感知計は、さらに、上記ボビン
に巻き付けられたコイルと上記磁石との相対位置関係が
変化することにより発生した誘導電流による電気信号を
直流信号に整形し、整形した直流信号の積分算をする整
形・増幅部を備えることを特徴とする請求項１に記載の
振動感知計。
【請求項７】上記振動感知計は、さらに、上記整形・
増幅部で整形した直流信号の積分算した結果を表示する
表示部を備えることを特徴とする請求項６に記載の振動
感知計。