JPH01219524A - 地震感知器 - 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〕 本発明は、地震等による振動を感知する地震感知器の改
良に関するものである。

〔従来の技術〕

まず、地震の周波数について説明する。

一般に、地震波の主成分の周波数は１〜１０Ｈｚにある
と言われているが、そのうち特に１〜５Ｈｚの成分が顕
著である。又、電車、ダンプカー、建築工事及び回転機
械等積々の原因による地盤、及び建物の微小振動は地震
感知器に対して外乱となり、この外乱振動の周波数は２
０Ｈｚ以上のものが多いが、１０Ｈｚ近傍のものも含ま
れるので誤動作防止の点より、日本エレベータ協会の耐
震設計、施工指針の技術基準においては、感知器の周波
数特性として「普通縁は１〜５Ｈｚの範囲でフラット特
性、精密級では０．１〜５Ｈｚの範囲でフラット特性、
５Ｈｚを越える範囲では感度は下降特性とすること」と
なっている。

しかし、従来の地震感知器としては電気式の動電型やス
トレーンゲージ型、圧電型、或いは機械式の重錘落下型
などが一触に用いられているが、これらはいずれも前述
の地震感知器として望ましい周波数特性を得ることが困
難なこと、精度調整が困難であることなどの欠点がある
ため、出願人は最近新しいタイプの地震感知器（例えば
特開昭６１−１３７０２４号公報、特開昭６１−１４２
４２５号公報、特開昭６１−１６４１２５号公報。

特開昭６１−２０７９３１号公報など）を提案した。

それは、例えば第２図及び第３図に示すように、容器４
０内の円錐形状に構成された底部４０ａに比重が大きく
低粘度でかつ表面反射率の高い１例えば水銀のような液
体４１と比重が小さく高粘度でかつ表面反射率の低い９
例えば航空機の作動油のような液体４２からなる二重層
液体４３を入れ、この容器４０の中心線上二重層液体４
３の上方には発光ダイオードなどの光源４４と光を受光
する光電変換素子４６を設けて、地震波により容器４０
内の液体４３が揺動すると、この液体表面の形状が変わ
ることによって変化する容器４０内の輝度分布を光電変
換素子４６により電気信号に変換出力したものを信号処
理部２１　（前置増幅器とコンパレータと出力回路から
なる）がこの出力信号１０ａの大きさに応じて各電動レ
ベルを識別する機能をもった新しいタイプの地震感知器
である。

即ち、この地震感知器は感知部ｌＯの光電変換素子４６
から出力された容器４０内の輝度分布に応じた信号１０
ａを前置増幅器２２（交流増幅器）により増幅し、コン
パレータ２３，２５等により複数のレベルの地震を識別
感知するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このような新しいタイプの地震感知器にも次の
ような欠点があることがその後の実験結果から明らかと
なった。

■容器内の液体を二重層の液体にしなければ、所望の周
波数特性を得ることが難しく、一方の液体に油を選択す
れば、温度変化の影響を受けて油の粘度が変わるため、
感知器の出力レベルが変動し、かつ周波数特性も変化し
てしまう。

■感知部は第４図に示すように、二重層の液体が入って
いるシリンダ４０に透明板４５．リング４９、透明板４
８を介して光電変換素子４６及び光源４４を積み重ねて
ゆく構成となるため、部品の製作誤差だけでなく、組立
誤差も加わることになり、光軸の芯出しが困難で、震動
する方向によって感知器の出力レベルが均一にならず、
誤動作を起こす恐れがある。

■基本的に液体からの反射光を捉える反射型の地震感知
部であるため、検出感度が低いという難点がある。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、検出感度が高
く、周波数特性の安定した地震感知器を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、逆ドーム状の透明な容器の底に光をほとんど
透過しない液体を入れ、この容器の下方には該液体に向
かって光を照射する光源を設け、前記容器の上方には前
記光源からの光を受光し電気信号に変換する光電変換素
子を備えて、該光電変換素子の出力信号が所定値よりも
大きいとき信号処理部により出力を発するようにするも
のである。

〔作用〕

上述の如（構成すれば、光源からの直接光の変化を捉え
ることになり、震度の強さに応じた感度の高い電気信号
を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する
。

第１図は本発明による感知部５０の構造の一例を示す断
面図、第５図は本発明による地震感知器の構成を示すブ
ロック図の一例で、図中、５１は逆ドーム状をした透明
容器、５２は透明容器５１の内に入れられた比重が大き
く低粘度でかつ光をほとんど透過しない２例えば水銀の
ような液体、５３は同じく透明容器５１内に封入された
、例えば窒素ガスのような不活性ガス、５４は透明容器
５１の光を透過する材質からなる上蓋、５５は上部に透
明容器５１が嵌入された光を透過しない材質からなる中
空の円筒ケース、５６は円筒ケース５５の下部に中空の
突起部５６ａが嵌入されボルト５６Ｃにより円筒ケース
５５に固定された光を透過しない材質からなる支持部材
で、この突起部５６ａの中空部分５６ｂには、例えば発
光ダイオードのような光源５７が嵌入されている。５８
は円筒ケース５５及び透明容器５１の上Ｍ５４を覆うよ
うに円筒ケース５５の上部に被せる光を透過しない材質
からなるケースカバーで、上ＩＥ５４と対向する中央部
に光の通路用の穴５８ａとこの穴５８ａの周囲に取付は
用の穴５８ｂが設けられている。５９はケースカバー５
８の穴５８ａと対向するケースカバー５８の上部に配置
される光電変換素子で、光源５７からの光を受光して電
気信号に変換する２例えばフォトダイオードのような光
電変換素子、６０は中央部に光電変換素子５９の電線コ
ード５９ａを通す穴６０ａを有し、この周囲にはボルト
取付用の穴６０ｂを備えた押さえ部材で、この押さえ部
材６０を光電変換素子５９の上に載せて、ボルト６１を
押さえ部材６０のボルト取付用の穴６０ｂ及びケースカ
バー５８の穴５８ｂを貫通させて円筒ケース５５に設け
られたタップ穴５５ａに挿入することによりケースカバ
ー５８．光電変換素子５９及び押さえ部材６０を円筒ケ
ース５５に固定する。

次に第５図中、７１は感知部５０の光電変換素子５９の
出力信号５０ａを増幅する直流増幅器、７２は直流増幅
器７１から出力される直流信号成分により光源５７に流
れる電流を制御して発光輝度を自動的に調整する光源５
７の電流制御装置、７３は直流増幅器７１の出力信号７
１ａの交流信号成分のみを通過させ、地震動の周波数成
分以外の周波数成分を減衰させるローパスフィルタを備
えた交流増幅器、７３ａはその出力、７４Ａは感知部５
０が所定値〔例えば初期微動（以下Ｐ波という）１０ｇ
ａｌ程度〕以上のレベルの出力信号を発すると、出力装
置７５に信号７４Ａａを入力するコンパレータ、７４Ｂ
、７４Ｃ，・・・は感知部５０が所定値〔例えば本震（
以下Ｓ波という）８０ｇａｌ、　１２０ｇａｌ程度〕以
上のレベルの出力信号を順次光すると、それぞれに対応
する信号７４Ｂａ。

７４Ｃａ、　　・・・を出力装置７５に入力するコンパ
レータ、出力装置７５はコンパレータ７４Ａ。

７４Ｂ、７４Ｃ，・・・からの信号が入力されると、例
えばエレベータの最寄階停止動作や、非常停止動作など
の周知の措置を適宜溝じる。

次に、本発明による感知部５０の動作及び特性について
上下振動（Ｐ波の主成分）と水平振動（Ｓ波の主成分）
の場合に分けて説明する。

まず、感知部５０を上下方向に加振した場合には、透明
容器５１内の液体５２は、第６図（ａ）のように、静止
時の実線で示す状態に対して、−点鎖線（第６図（ｂ）
の平面直径４１部分）から破線（第６図（ｂ）の平面直
径４８部分）で示す状態に周期的に変化し、交流増幅器
７３の化カフ３ａは第７図に示すように加振周期Ｔと同
じ周期の交流信号を出力する。そして、この感知部５０
の上下振動に対する加速度−出力特性及び周波数特性（
交流増幅器７３の周波数７３ａ）は実験結果により第８
図及び第９図に示すような特性であることがわかった。

この第８図かられかるとおり、この感知部５０は加振力
の加速度に略比例する電気出力信号が得られるとともに
、第９図かられかるとおり共振点（後述の水平振動の場
合はど鮮明には表われない）が約１０Ｈｚ近辺であるた
め、交流増幅器７３内のローパスフィルタ回路により第
９図の二点鎖線で示す特性に簡単に電気処理することが
でき、地震感知器に必要な周波数特性が容易に得られる
。

又、感知部５０を水平方向に加振した場合は、第１０図
（ａ）　（ｂｌのように、実線で示す静止時の状態に対
して、−点鎖線と破線で示す状態に変化し、交流増幅器
７３の化カフ３ａは第１１図に示すように加振周期Ｔの
〃の周期の交流信号を出力する。

そして、この感知部５０の水平振動に対する加速度−出
力特性及び周波数特性（交流増幅器７３の化カフ３ａ）
は実験結果により、第１２図及び第１３図に示すような
特性であることがわかった。

この第１２図かられかるように、この感知部５０は略８
０ｇａ１以上の加振加速度に対して略比例する電気出力
信号が得られ、第１３図に示すように共振点は上下動の
場合よりもはっきり現れ（透明容器５１の底面の曲率半
径と液体５２の量で共振点の位置が決まるが、上下動の
場合と同様）約１０Ｈｚ付近であるため、交流増幅器７
３内のローパスフィルタ回路を介することにより、第１
３図の二点鎖線で示す特性に簡単に電気処理して、地震
感知器に必要な周波数特性が極めて容易に得られる。

第１４図は、この感知部５０における上下振動時と水平
振動時の加振加速度に対する出カフ３ａの比率を示すが
、図から明らかなように、低加速度域では上下振動に対
する感度が高く、高加速度域では水平振動に対する感度
が高い。このような特性をもっていれば、地震時のＰ波
検出設定値（例えば２．５ｇａｌ〜１０　ｇａｌ）の範
囲では、上下振動を感度よく検出し、Ｓ液検出設定値（
例えば６０ｇａｌ〜１５０ｇａｌ）の範囲では水平振動
を感度よく検出することができる。

そして、温度に対する地震検出感度も、温度による粘度
変化のない水銀のような液体を使用すると、第１５図に
示すようにほとんど一定にでき、周囲温度が変化しても
安定した地震検出感度が得られることがわかる。

又、第１６図は同一の加振力で感知部５０を任意の水平
方向に加振したときの交流増幅器７３の出カフ３ａを３
６０’にわたってプロットした図であるが、この第１６
図かられかるとおり、本発明にかかる感知部５０は各方
向にわたって路間−の感度が得られている。

〔発明の効果〕 以上述べたように本発明によれば、周囲温度に対して粘
度が大幅に変化する油のような液体を使用せずに、水銀
のような一種類の液体で十分理想的な周波数特性が得ら
れるため、反射型の地震感知器と比べ非常に安定した検
出性能を発揮する。

さらに、円筒ケースを共通の基準にして光源と液体入り
容易を組み立てるため、組み立て誤差がほとんどなく光
軸の芯出しが極めて容易で、全ての加振方向に対して検
出感度が均一で良好な感知器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による感知部の構造の一例を示す断面図
、第２図は従来の地震感知部の構造を示す断面図、第３
図は従来の地震感知器の構成を示すブロック図、第４図
は従来の反射型地震感知部の具体的構造を示す分解構造
図、第５図は本発明による地震感知器の構成の一例を示
すブロック図、第６図は上下振動時の本発明にかかる液
体の状態を示す説明図で第６図（ａｌは正面図、第６図
中）は平面図、第７図は上下振動時の本発明にかかる感
知部の出力信号波形図、第８図は上下振動時の本発明に
かかる感知部の加速度−出力特性図、第９図は上下振動
時の本発明にかかる感知部の周波数特性図、第１０図は
水平振動時の本発明にかかる液体の状態を示す説明図で
第１０図＋ａ）は正面図、第１０図山）は平面図、第１
１図は水平振動時の本発明にかかる感知部の出力信号波
形図、第１２図は水平振動時の本発明にかかる感知部の
加速度−出力特性図、第１３図は水平振動時の本発明に
かかる感知部の周波数特性図、第１４図は本発明にかか
る感知部の上下振動に対する感度と水平振動に対する感
度の関係を示す特性図、第１５図は本発明にかかる感知
部の周囲温度に対する感度を示す特性図、第１６図は本
発明にかかる感知部の加振方向に対する感度を示す特性
図である。 ５１、、、、透明容器　４１，４２．５２．、、、液体
４４．５７．、、、光源　４６．５９．、、、光電変換
素子２１、　７０．、、、信号処理部 特許出願人　　フジチック株式会社 ■（４８ 窮４　回 名　９　頗 易１４　　圓 老ｔｏ　７図 萎１２国 挑　ｂ　口 ５　　　　　　１０　　　１＋ｌ 第１３圓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 逆ドーム状の底には光をほとんど透過しない液体が入っ
   ている透明な容器の下方に、前記液体に向かって光を照
   射する光源を設け、前記容器の上方には前記光源からの
   光を受光し電気信号に変換する光電変換素子を備え、該
   光電変換素子の出力信号が所定値よりも大きいとき出力
   を発する信号処理部を有することを特徴とする地震感知
   器。