JP2006226844A - 地震センサ - Google Patents

Abstract

【課題】縦揺れ（Ｓ波）を正確に検知できる地震センサであって、小型のものが望まれていた。
【解決手段】鉛直方向に配置される軸３と、軸３に外嵌され、軸３に沿って上下に自由移動し得る可動子９とを含む構成とする。可動子９はばね８で受けられている。地震による縦揺れが生じたとき、可動子９は軸３に沿って上方へ移動し、フレーム２に固定された固定接点１１と接触する。可動子９が固定接点１１と接触することにより、第１端子１２と第２端子１３との間が電気的に接続され、縦揺れが生じたことを検知できる。
【選択図】 図１

Description

この発明は地震センサに関し、特に、地震による縦揺れ（Ｓ波）を良好に感知できる地震センサに関する。

センサにより地震の発生を迅速にかつ正確に検知することができると、そのセンサ出力に基づき種々の地震対策を講じることが可能である。
ところで、地震は、波の一種である地震波となって地中から地表に伝わる。この地震波にはＰ波（ラテン語のｐｒｉｍａｅ（ｐｒｉｍａｒｙの語源）の頭文字をとって、Ｐ波と呼ばれている。）とＳ波（ラテン語のｓｅｃｕｎｄａｅ（ｓｅｃｏｎｄａｒｙの語源）の頭文字をとって、Ｓ波と呼ばれている）とが含まれており、震源地からの距離によりＰ波とＳ波との到達時間が変わる。いずれにしろ、地表にいる人間や建造物は、最初に到達するＰ波により横揺れを感知し、次に到達するＳ波により縦揺れを感知する。なお、地震に関する専門文献等では、人間が感じる揺れの状態ではなく、地面を伝播する波の態様により、Ｐ波を縦波、Ｓ波を横波と説明しているものがあるが、この発明は、人間が感じる揺れ（地表において現象として現れる揺れ）に基づき地震を検知するセンサに関する技術であるから、本件明細書および請求の範囲では、Ｐ波を横揺れ、Ｓ波を縦揺れとして説明する。

従来の地震センサは、たとえばマイクロスイッチのアクチュエータ上に球体が乗せられ、地震による横揺れが生じると、球体が横へ転がり、アクチュエータ上から球体が外れて、マイクロスイッチが切り換わるといった構成のものが提案されている（たとえば実公平６−６４３８号公報参照）。
実公平６−６４３８号公報

既提案の従来の地震センサは、主として横揺れを検知する構成になっており、縦揺れ（Ｓ波）を正確に感知できる地震センサではない。仮に、縦揺れを正しく感知できる地震センサを作る場合、その構成が複雑であったり、装置自身が大がかりなものになるといった課題があった。
そこでこの発明は、簡単な構成の小型の地震センサであって、縦揺れを正しく検知することのできる地震センサを提供することを主たる目的とする。

この発明は、また、小型で、縦揺れおよび横揺れの両方をそれぞれ正しく検知することのできる地震センサを提供することを他の目的とする。

請求項１記載の発明は、鉛直方向に配置される軸と、軸の上部が取り付けられたフレームと、軸に外嵌され、軸に沿って上下に自由移動し得る可動子と、フレームに取り付けられ、可動子が上方へ移動したときに、可動子が接触し得る固定接点と、軸の下部に備えられ、可動子を弾力的に受けているばねと、フレームに設けられ、固定接点と電気的に接続されている第１端子と、フレームに設けられ、固定接点および第１端子とは絶縁されており、軸およびばねを介して可動子と電気的に接続されている第２端子と、を含むことを特徴とする地震センサである。

請求項２記載の発明は、上記軸は、下方へ延びている長さが調整可能に、フレームに取り付けられていることを特徴とする、請求項１記載の地震センサである。
請求項３記載の発明は、上記フレームには、地震による横揺れが生じたとき、球体が横方向へ動き、それによってスイッチが切り換わる横揺れセンサが取り付けられていることを特徴とする、請求項１または２記載の地震センサである。

請求項４記載の発明は、上記フレームは、可動子およびばねを囲っており、フレームの下部には、横揺れセンサが備えられており、当該横揺れセンサは、球体およびマイクロスイッチを有し、地震による横揺れが生じたとき、球体が横方向へ動き、それによって、スイッチが切り換わるセンサであることを特徴とする、請求項１または２記載の地震センサである。

請求項１の構成によれば、地震による縦揺れが生じたとき、ばねで受けられている可動子は軸に沿って上方へ移動し、固定接点と接触する。可動子が固定接点と接触することにより、第１端子と電気的に接続された固定接点および第２端子と軸およびばねを介して電気的に接続された可動子との間が導通し、第１端子および第２端子間が電気的につながる。よって、第１端子および第２端子間が導通したことに基づき、縦揺れが生じたことを検知できる。

可動子は、使用時には、鉛直方向に配置された軸に沿って上下に自由移動可能に設けられており、かつ、ばねによって弾力的に受けられている。従って、地震による縦揺れが生じると、可動子は縦揺れに敏感に反応し、軸にそって上方へ移動する。
軸は、請求項２記載のように、フレームから下方へ突出している長さを調整可能である。従って、フレームから下方へ延びる軸の長さを長くすれば、軸に外嵌している可動子を下方に下げることになり、可動子とフレームに固定された固定接点との距離を長くすることができる。可動子の位置をフレームから相対的に下方に下げると、可動子が相対的に大きく上方へ移動することにより固定接点と接触する。従って、フレームから下方へ突出する軸の長さを調整すれば、縦揺れの検出感度を調整することが可能である。

軸の突出量は、たとえばフレームと軸の上部とにねじを切っておくことにより、軸を回転させるだけで、容易にその調整が可能である。
請求項３，４の構成では、縦揺れは、鉛直方向に配置された軸、その軸に上下に自由移動し得る可動子および固定接点を含む構成によって検知することができる。また、横揺れは、上記縦揺れを検知するための構成とは別に設けられた、球体およびマイクロスイッチを含む横揺れ検知のためのセンサ構造によって検知することができる。かかる横揺れ検知のための簡易なセンサ構造は、既に公知であり、かかる公知の構成を本件発明にかかる縦揺れセンサ構造と組み合わせることにより、横揺れおよび縦揺れの双方を、独立して、正しく検知することのできる地震センサとすることができる。

以上の構成の発明を用いることにより、横揺れおよび縦揺れをそれぞれ検知することができ、その信号を用いて地震対策を講じることに役立つ。

以下には、図面を参照して、この発明の実施形態について具体的に説明をする。
図１は、この発明の一実施形態に係る縦揺れを検知するための地震センサの構成を示す概要図である。
縦揺れセンサ１はフレーム２と軸３とを含んでいる。フレーム２は絶縁体で構成されており、軸３が貫通するねじ孔４が形成されている。軸３はたとえばステンレス棒等の導体で形成されている。軸３の上方周面には、ねじ孔４と螺合するねじ溝６が切られ、ねじ孔４に嵌められており、下方部はフレーム２の下方へ長く延び出している。また、軸３の上方部は、フレーム２の上部へ突出しており、その上端には調整つまみ５が取り付けられている。調整つまみ５を回転させることにより、軸３が回転し、ねじ孔４とねじ溝６との螺合関係が変化して、フレーム２の下方へ突出する軸３の長さを調整することができる。

軸３の下端部には導体でできたロックナット７が固定されており、ロックナット７の上に導体でできたばね８が配置されている。ばね８は縮み方向の力が加わることに対して弾発力を有するコイルばねである。軸３には、平面視がいわゆるドーナツ状の可動子９が外嵌されており、可動子９は軸３に沿って上下に自由移動し得る。可動子９は所定の重量を有する導体の錘であって、ばね８によってその下端が受けられている。従って、ばね８は、可動子９の重量により、通常、縮み方向の力が加えられている。

フレーム２の下面には、ねじ孔４に対して同心に、絶縁体で形成された平面視ドーナツ形の接点保持用突部１０が取り付けられている。接点保持用突部１０の外周面には固定接点１１が備えられている。固定接点１１は、その下端縁が接点保持用突部１０よりも僅かに下方へ突出しており、可動子９が上方へ移動したとき、可動子９の上面が接触し得るようになっている。

フレーム２の下面、接点保持用突部１０、固定接点１１および可動子９のの配置関係を、図２の斜視図に示す。
図１および図２を参照して、固定接点１１は円筒状であり、その直径Ｄ２は可動子９の直径Ｄ１よりも僅かに小さくされている。これにより、可動子９が上方へ移動したとき、固定接点１１の下端縁に接触し得る。

固定接点１１には第１端子１２が接続され、第１端子１２を介して外部回路と電気的に接続可能となっている。
さらに、フレーム２の上面には、軸３と同心に第２端子が配置されている。第２端子は軸３と電気的に接続されている。さらに、調整つまみ５が自然状態で回転しないように、第２端子１３と調整つまみ５との間には、軸３を取り囲むように回転規制用のばね１４が設けられている。

第２端子１３は軸３（ロックナット７およびばね８）を介して可動子９と電気的に接続されている。ばね８およびロックナット７を括弧で囲ったのは、可動子９が軸３と接触し、可動子９が軸３と直接電気的に繋がり得るからである。
地震による縦揺れが発生すると、可動子９は軸３に沿って上方へ移動し、固定接点１１の下端縁と接触し得る。これにより、図３に示すように、第１端子１２と第２端子との間が、固定用接点１１、可動子９、（ばね８、ロックナット７）、軸３を介して電気的に短絡する。よって、第１端子１２および第２端子１３の間が電気的に短絡したことに基づき、縦揺れが生じたことを検知することができる。

縦揺れに対する感度を調整する場合は、調整つまみ５を回し、フレーム２の下方へ突出する軸３の突出量を調整すればよい。軸３の突出量が長くなれば、軸３に外嵌された可動子９の位置が下がり、可動子９の上面と固定接点１１の下端縁との間隔が開いて、縦揺れに対する感度が鈍くなる。つまり、相対的に大きな縦揺れに対して導通し得るようにできる。逆に、下方へ突出する軸３の突出量を短くすれば、可動子９の上面と固定接点１１の下端縁との間隔を狭めることができ、小さな縦揺れでも検知することができる。

上述の構成では、フレーム２の下面に接点保持用突部１０を設けたが、接点保持用突部１０をなくし、フレーム２の下面に、軸３と同心に、かつ、軸３とは絶縁状態で、固定用接点が配置されていてもよい。
図４は、この発明の他の実施形態に係る地震センサの構成を示す図であり、上部に縦揺れセンサ１が配置され、下部に横揺れセンサ２０が配置された構成である。図４において、上方に設けられた縦揺れセンサ１の構成は、既に説明した縦揺れセンサ１の構成と同等であり、フレーム２がセンサ部を取り囲む容器形になっている。

そして、縦揺れセンサ１のフレーム２の下面に、横揺れセンサ２０が組み付けられている。横揺れセンサ２０は、公知の構造であるが、簡単に説明すると次の通りである。ケーシング２１は上室２２および下室２３に区画されており、上室２２に球体２８が収容され、下室２３にマイクロスイッチが設けられている。上室２２の底面２４は中央が下方に凹んだ凹円錐状をしている。そしてその中央には、縦に軸孔２５が穿たれており、軸孔２５には上下スライド自在にピン２６が挿入されている。ピン２６の下端はマイクロスイッチのアクチュエータ２７と接している。底面２４中央に球体２８が位置している非振動時には、球体２８の重量によりピン２６が下方に押され、アクチュエータ２７は閉状態になっている。（図４（Ａ））
図４（Ｂ）に示すように、地震による横揺れが生じたときは、上室２２内で球体２８が横方向に移動する。これにより、ピン２６から球体２８が外れ、アクチュエータ２７はその弾性によって上方へ変位してスイッチが開く。

横揺れに対しては、球体２８は底面２４上を横方向に転がるが、縦揺れが起こっても、その縦揺れが球体２８を持ち上げる力の縦揺れでなければ、アクチュエータ２７は開かない。
一方、横揺れセンサ２０の上に備えられた縦揺れセンサ１は、縦揺れが生じたとき、可動子９が上下に容易に移動し得るので、微細な縦揺れが生じたとき、可動子９は固定接点１１に接し、縦揺れを正確に検知することができる。（図４（Ｃ））
この発明に係る地震センサを用いると、横揺れおよび縦揺れをそれぞれ別のセンサによって個別に正しく検知することができる。このため、横揺れ発生時から縦揺れ発生時までの時間間隔を正確に検知でき、震源地の検出等に役立てることができる。

また、横揺れを検知した後、所定時間内に縦揺れを検知しなければ、地震があったことを出力しない回路構成を付け加えることによって、誤動作を防止して、地震があったことをより正確に検知できるセンサとすることができる。
この発明は、以上説明した実施形態に限定されるものではなく、請求項記載の範囲内において種々の変更が可能である。

たとえば、縦揺れセンサ１と横揺れセンサ２０との組み合わせは、この実施形態では縦揺れセンサ１を上にし、その下に横揺れセンサ２０を配置した構成としたが、これに限らず、２つのセンサをそれぞれ横方向に並べたような構成であってもよい。

この発明の一実施形態に係る縦揺れを検知するための地震センサの構成を示す概要図である。 フレームの下面、接点保持用突部、固定接点および可動子の配置関係を示す斜視図である。 第１接点と第２接点との間の導通を説明するための図である。 この発明の他の実施形態に係る地震センサの構成を示す図であり、（Ａ）は平常時、（Ｂ）は横揺れ時、（Ｃ）は縦揺れ時のセンサの状態を表わしている。

符号の説明

１ 縦揺れセンサ（地震センサ）
２ フレーム
３ 軸
４ ねじ孔
５ 調整つまみ
６ ねじ溝
７ ロックナット
８ ばね
９ 可動子
１０ 接点保持用突部
１１ 固定接点
１２ 第１端子
１３ 第２端子
２０ 横揺れセンサ
２６ ピン
２７ アクチュエータ
２８ 球体

Claims (4)

1. 鉛直方向に配置される軸と、
   軸の上部が取り付けられたフレームと、
   軸に外嵌され、軸に沿って上下に自由移動し得る可動子と、
   フレームに取り付けられ、可動子が上方へ移動したときに、可動子が接触し得る固定接点と、
   軸の下部に備えられ、可動子を弾力的に受けているばねと、
   フレームに設けられ、固定接点と電気的に接続されている第１端子と、
   フレームに設けられ、固定接点および第１端子とは絶縁されており、軸およびばねを介して可動子と電気的に接続されている第２端子と、
   を含むことを特徴とする地震センサ。
2. 上記軸は、下方へ延びている長さが調整可能に、フレームに取り付けられていることを特徴とする、請求項１記載の地震センサ。
3. 上記フレームには、地震による横揺れが生じたとき、球体が横方向へ動き、それによってスイッチが切り換わる横揺れセンサが取り付けられていることを特徴とする、請求項１または２記載の地震センサ。
4. 上記フレームは、可動子およびばねを囲っており、フレームの下部には、横揺れセンサが備えられており、
   当該横揺れセンサは、球体およびマイクロスイッチを有し、地震による横揺れが生じたとき、球体が横方向へ動き、それによって、スイッチが切り換わるセンサであることを特徴とする、請求項１または２記載の地震センサ。

Images