JPH02103421A - 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 この発明は地震動を検出して各種災害を未然に防止する
目的で、例えばガスメータ、石油ストーブ、エレベータ
、化学プラント、鉄道等の各種機器、装置等に取付けら
れる感震装置に関する。

従来の技術 従来、この種の感震装置として、例えば実開昭６１−４
８３２５号公報等に示されるように、感震機構部に感震
球を使用したものが既知である。

かかる従来の感震機構部は、内底面が緩やかな逆円錐状
に形成されたケーシング内に感震球が収納され、かつそ
の上部に、下面側か感震球より曲率半径の大なる凹球面
に形成された円盤状部を有するプランジャーが、上記凹
球面を感震球上に接触せしめた状態で上下移動自在に配
設され、かつ該プランジャーの上端部に、一端部が枢着
された抑圧板の他端先端部が当接されると共に、該押圧
板の中間部上面に開閉スイッチの作動レバーの先端部が
下方付勢状態に弾接されている。而して、震動に伴って
感震球が上記ケーシング内を転勤することによって、該
球がプランジャーの凹球面を上方に押し上げ、これによ
りプランジャーの上端部が押圧板を押し上げ、それに伴
い作動レバーが押し上げられて開閉スイッチの接点が閉
じるように作動するものである。

また、この種の感震機構部は、その取付に際して水平に
取付ける必要があることより、高粘度流体が充填された
外箱内に感震機構部自体を前記流体中に浸漬状態として
揺動自在に吊り下げたり、あるいは感震機構部の上部に
設けられた流体抵抗部を高粘度流体が充填された液封室
内に臨ませた状態で、感震機構部を揺動自在に吊り下げ
るようにしたものが提案されている。

而して、感震機構部は、常時は水平状態に維持され、震
動を確実に検出しつるようになされている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、この種の従来の感震装置は、次のような
問題点を有するものであった。

即ち、上述のとおり構造が複雑であり、部品点数が多い
ばかりか、所定以上の感度を保持するためには感震球を
あまり小さくできないこと、水平状態を維持するために
感震機構部自体またはその上部の流体抵抗部を収納する
ための高粘度流体が充填された外箱等を必要とすること
等の理由により、この種の感震装置の小型化の要請を十
分に満たすことができないものであった。

また、地震動に対する感度および精度は、ケーシングの
内底面と感震球との摩擦抵抗、感震球とプランジャーの
凹球面との摩擦抵抗、およびプランジャーの上端部とこ
れが嵌入された軸孔との摩擦抵抗、更には開閉スイッチ
の作動レバーと押圧板の接点の加工精度等によって大き
な影響を受けるものであることより、これらの設計、加
工および組立が厄介であり、製造効率が悪く製品コスト
の上昇を招く一因となっていた。

また取付状態において水平状態に保持するために、前述
したとおり、高粘度流体を充填した外箱内に感震機構部
自体を浸漬せしめた状態にして揺動自在に吊り下げたも
のにあっては、機構部内への流体の侵入を防止しうるよ
うに機構部自体を液密構造としなければならず、またそ
のためにリード線の取り出しが厄介となるものであった
し、また感震機構部の上端に設けられた流体抵抗部を高
粘度流体を充填した液封室内に臨ませた状態で、感震機
構部を揺動自在に吊り下げるようにしたものにあっては
、液封室よりの流体の漏出を確実に防止しうるように揺
動連結部分を液密構造としなければならならないという
難を有するものであった。

更には、従来の感震機構部における開閉スイッチの接点
は、常時は開状態となっており、地震発生時に初めて閉
状態となるものであることより、何時起こるかも知れな
い地震発生時に接触不良を起こさず確実に閉状態を確保
しうるように開閉スイッチ自体を不活性ガス中に封入し
たり、あるいは接点に金メツキを施すなどの工夫が必要
であり、必ずしも高信頼性を有するものではなかった。

この発明は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり
、部品点数が少なく構造が簡単であり、かつ小型化を図
ることができ、それでいて高信頼性に優れた感震装置を
提供することを目的とするものである。

課題を解決するための手段 而して、発明者等は鋭意研究と実験を重ねた結果、感震
球を用いた機械的スイッチ機構を採用した従来の型式の
ものにあっては、より一層の構造の簡素化、小型化、信
頼性の向上を図ることは困難であると認識するに至り、
発想の転換を図って、更に研究と実験を繰り返すことに
より、この発明を完成し得たものである。

即ち、この発明にかかる感震装置は、ケース本体内に設
けられた液封室内に磁性流体が封入されると共に、該磁
性流体中に感震用永久磁石片が磁気浮揚作用により常時
は一点静止状態に浮揚保持される一方、地震動に伴う該
永久磁石片の前記ケース本体に対する相対変位を険出す
るための磁気センサーが装備されてなることを特徴とす
るものである。

感震用永久磁石片を液封室内の中心部分に安定した状態
で静止保持させる目的で、液封室の内底面を凹球面状に
形成することが望ましい。

作用 液封室内に封入された磁性流体中に感震用永久磁石片を
入れると磁気浮揚作用により、あたかも三次元的バネに
より支えられた如く流体中の一点で静止状態に浮揚保持
される。

この場合、液封室の内底面が凹球面状に形成されている
と、感震用永久磁石片は、より一層安定した状態で液封
室の中心部分において静止保持されるものとなる。

一方、液封室が若干傾斜した状態に設置された場合、磁
性流体が自動的に水平状態に維持されると共に、永久磁
石片は水平設置状態時と略同位置に浮揚保持され、しか
も磁気センサーが所定有効検出領域を有することも相俟
って感震機能は水平設置状態と略同様に発揮される。

地震等により震動が発生した場合、永久磁石片は慣性に
より液封室内で移動変位し、そしてやがて元の位置に復
帰する揺動運動を示す。この永久磁石片の揺動の周期お
よび振幅は、地震動の周期および振幅に加えて、永久磁
石片の磁化の強さ、磁性流体の濃度や粘度等により定ま
るものである。

そしてこの地震動に伴う永久磁石片のケース本体に対す
る相対変位は、磁気センサーにより検出され、所定の電
気的信号として取り出される。

実施例 以下、この発明にがかる感震装置を図示実施例に基づい
て説明する。

第１図および第２図に示す実施例の感震装置は、ケース
本体（１）と、その内部に設けられた液封室（３）と、
該室内に封入された磁性流体（４）と、該磁性流体（４
）中に一点静止状態に浮揚保持された感震用永久磁石片
（５）と、前記液封室（３）の底部外面中央に取付けら
れた磁気センサー（６）とで構成されている。

前記ケース本体（１）は、円筒状ケース（ｌａ）の上下
両開口端部が上下蓋体（Ｌｂ）　　（ｌｃ）により閉塞
されてなるしのである。

前記液封室（３）は、前記円筒状ケース（ｌａ）内の上
下方向の中間部に嵌合固定された、上端開口状の円筒状
容器（２）により形成されたもので、その内底面（３ａ
）が四球面状に形成されている。そしてこの液封室（３
）内には所定量の磁性流体（４）と円盤状の感震用永久
磁石片（５）とが収納され、かつ上端開口面がベローズ
（７）で閉塞されている。このベローズ（７）は液封室
（３）内の圧力を所定値に保持すると共に、前記磁性流
体（４）の漏出を防止するものである。

前記磁性流体（４）は、マグネタイトやフェライト等の
微粒子を界面活性剤で表面処理し、水や有機媒体等の液
体中に分散させたコロイド溶液である。このコロイドの
分散安定性は非常に優れており、通常の磁界や重力、遠
心力の場の下では磁性コロイドの漂動や沈澱による固液
分離は起こらないものである。

而して、磁性流体（４）中の前記永久磁石片（５）は、
該流体（４）中において磁気浮揚作用により常時は一点
静止状態に保持されている。

この磁気浮揚現象は、永久磁石片（５）の作る磁界によ
りその周辺の磁性流体（４）の圧力が上昇し、これが液
封室（３）の底壁部を押圧するように作用することに起
因するものである。

しかも、上記磁石片（５）の周辺の圧力は液封室（３）
の側壁部側にも作用することより、磁石片（５）は液封
室（３）内の略中央部の一点で安定的に静止保持され、
あたかも三次元的バネにより支えられたようになってい
る。この様な磁気浮揚力が生じるため、磁性流体（４）
よりも比重の大きい永久磁石片（５）でも該流体（４）
中に浮揚せしめることができる。因みに、磁性流体（４
）の比重は１．２〜１．５程度であり、また永久磁石片
（５）の比重はフェライトからなるものにあっては５，
０程度、稀土類からなるものにあっては９．０程度であ
り、いずれにあっても磁性流体（４）中に浮揚状態に安
定的に保持し得る。

なお、磁性流体（４）中の所定位置に永久磁石片（５）
をより一層した安定した状態に浮揚保持させるためには
、前記液封室（３）として、浮揚状態における永久磁石
片（５）とこれを取り巻く周壁および底壁との距離が全
方向に亘って可及的一定値となるものを用いることが好
ましい。具体的には、側壁部が円筒状に形成されると共
に、底壁部の内底面（３ａ）が凹球面状ないしは逆円錐
状に形成されたものを使用することが好ましい。

前記磁気センサー（６）は、地震動に伴う上記永久磁石
片（５）のケース本体（１）に対する相対変位を検出す
るリードスイッチからなるもので、前記液封室（３）の
底壁下面中央部に取付けられている。なお、この磁気セ
ンサー（６）として、他に例えば磁気抵抗素子またはホ
ール素子等を使用することも許容される。上記リードス
イッチ（６）のリード線（６ａ）はケース本体（１）の
下蓋（ｌｃ）に穿設された孔部（８）より外部に導かれ
ている。上記永久磁石片（５）は、常時、リードスイッ
チ（６）の有効作動領域に位置するものとなされている
。磁気センサー（６）としてリードスイッチを採用する
場合、上記永久磁石（５）が有効作動領域内にあるとき
にスイッチがＯＮ状態となる、いわゆるノーマルオーブ
ンタイプのもの、同様に上記永久磁石（５）が有効作動
領域内にあるときにスイッチがＯＦＦ状態となる、いわ
ゆるノーマルクローズタイプのもののいずれも使用可能
であるが、以下、磁気センサー（６）として、ノーマル
クローズタイプのリードスイッチを採用した場合につい
て、その動作を説明する。

常時は、永久磁石片（５）がリードスイッチ（６）の有
効作動領域にあるため該スイッチ（６）の接点はＯＦＦ
状態となっている。なお、第２図に示すように、ケース
本体（１）が取付状態において多少傾斜しても、作動流
体（４）は水平状態に維持され、また液封室（３）の内
底面（３ａ）が凹球面状に形成されているため、永久磁
石片（５）の受ける内圧の変化はほとんどなく、永久磁
石片（５）は水平設置状態と略同じ位置を保って浮揚さ
れた状態となる。もっとも、この場合、リードスイッチ
（６）の作動中心点は若干ずれることとなるが、例えば
傾斜角度が５度程度であればリードスイッチ（６）の有
効作動領域に十分吸収されるため、感震機能は水平設置
状態時と略同様に発揮されるものである。

次に地震が発生した場合、その地震動によりケース本体
（１）が震動され、従って液封室（３）が震動される。

それに伴って永久磁石片（５）が磁性流体（４）中でケ
ース本体（１）に対して揺動される。この揺動は、液封
室（３）が所定加速度以上で震動した場合に開始される
ものである。揺動を許容する震動加速度は、永久磁石片
（５）の磁化の強さ、磁性流体（４）の濃度、粘度等に
より定まるものであり、従ってこれらを適宜設定するこ
とにより、感度を任意に調整することができる。通常は
、地震動の周期４ＨｚＳ震動の加速度１２０ｇａｌ程度
の時に永久磁石片（５）が揺動するように設定する。

上述のように永久磁石片（５）が揺動することにより、
該磁石片（５）がリードスイッチ（６）の有効作動領域
を越えて往復振動を繰り返すと、これに応じてリードス
イッチ（６）がＯＮ、ＯＦＦ作動され、地震発生が検知
される。

このＯＮ、ＯＦＦ信号はリード線（６ａ）を介して外部
に取り出される。

地震動が終了すると、永久磁石片（５）の揺動は次第に
減衰し、所定時間経過後に永久磁石片（５）は元の位置
に復帰して次の地震検出に備える。

なお、上述のように地震動の周期４Ｈｚ、！動の加速度
１２０ｇａ１程度で永久磁石片（５）が揺動するように
、磁性流体（４）の粘度、濃度等を設定した場合、リー
ドスイッチ（６）のＯＮ、ＯＦＦ信号の周期は数十ミリ
ＳｅＣ程度となるのに対し、物の衝突等で起きる振動は
衝突時の加速度は大きいが、その振動は数ミリ秒程度以
内に消失するので、その選別が可能である。

また、本発明にかかる感震装置は、同一加速度では高周
波振動になる程、感度が鈍る傾向がアル。従って、高周
波雑振動ではよほどの大きな振幅の振動でないかぎり検
出できず、結果的に地震動に対してのみ選択的に作動す
るという特徴を有する。

第３図は、他の実施例にがかる感震装置を示すものであ
って、大きく傾斜しても常に液封室を水平状態に保持し
得るようにしたものである。

同図に示すように、底部が凹球面状に形成された内部容
器（２０）の液封室（３ｏ）内に、前記実施例と同様に
、磁性流体（４０）および感震用永久磁石片（５０）と
が封入されている。該内部容器（２０）の天井壁（２０
ｂ　’）には圧力調整用通気孔（２１）が穿設されてお
り、その上部がベローズ（２２）により覆われて封止さ
れている。そして、上記内部容器（２０）はケース本体
（ｌＯ）内に収納され、かつ容器（２０）がケース本体
（１０）の上蓋（１０ｂ　）に球継手（ｆｏｅ）を介し
て揺動自在に吊着されている。また、ケース本体（１０
）内には、上記内部容器（２０）を取り囲むようにして
内側ケース（９０）が配設されており、その底部に高粘
度流体（４０）が滞留状態に収納され、該流体（４０）
中に前記内部容器（２０）の底部（２０ａ　）が漬った
状態となっている。上記内側ケース（９０）の底部下面
中央部には、上記永久磁石片（５０）のケース本体（１
０）に対する相対変位を検出するための磁気センサー（
６０）が取付けられている。

而して、この感震装置自体が傾斜状態に取付けられた場
合、内部容器（２０）は常に水平状態に保たれる一方、
地震時には震動が上記高粘度流体（７０）を介して直接
上記内部容器（２０）に伝動され、前記実施例と同様に
震動が検出されるものである。

なお、この発明にがかる感震装置は、上記実施に限定さ
れるものではない。例えば磁性流体を液封室内に充満さ
せても良いし、また複数個の磁気センサーを装備せしめ
ることにより、水平震動のみならず、垂直震動、即ち直
下型地震をも検出し得るようにしても良い。

発明の効果 この発明にかかる感震装置は、上述のとおり、ケース本
体内に設けられた液封室内に磁性流体が封入されると共
に、該磁性流体中に感震用永久磁石片が磁気浮揚作用に
より常時は一点静止状態に浮揚保持される一方、地震動
に伴う上記永久磁石片の前記ケース本体に対する相対変
位を検出するための磁気センサーが装備されてなるもの
であるから、従来品と較べて部品点数が大幅に少なく、
構造が簡単である。

また、従来品のように感震球を使用していないこと、お
よび若干傾斜状態に設置されても、磁性流体は自動的に
水平状態に維持されると共に、永久磁石片も水平設置状
態時と略同位置に保持され、しかも磁気センサーが所定
範囲のａ動作動領域を有することも相俟って、従来品の
ように設置状態において感震機構部を常に水平状態に保
持せしめるために高粘度流体を充填した外箱等を必要と
しないことより、より一層の小型化を図ることができる
。

また、磁性流体に浮揚保持された永久磁石片の地震動に
伴う揺動を磁気センサーにより検出するものであるため
、永久磁石片の磁化の強さ、磁性流体の濃度、粘度を適
宜設定すれば任意の感度に設定することができると共に
、感震球を使用した従来品のように、ケーシングの内底
面と感震球との摩擦抵抗、感震球とプランジャーの凹球
面との摩擦抵抗、およびプランジャーの上端部とこれが
嵌入された軸孔との摩擦抵抗、更には開閉スイッチの作
動レバーと抑圧板の接点の加工精度等に起因する誤動作
がないから、常に安定した性能を得ることができる。ま
た、このように加工精度等を設計、加工および組立に際
してほとんど考慮する必要がないのに加えて、前述の如
く高粘度流体を用いた水平保持装置を必要としないこと
より、流体の感震機構部内への侵入や漏出を考慮する必
要がない。従って、設計、加工および組立が大幅に簡素
化され、製造効率の向上を図ることができる。

また、本発明にかかる感震装置は、磁性流体に浮揚保持
された永久磁石片の地震動に伴う揺動を磁気センサーに
より検出するものであるため、同一加速度では高周波振
動になる程、感度が鈍る傾向があることより、高周波雑
振動では所定以上の振幅を有する振動でないかぎり検出
できず、結果的に地震動に対してのみ選択的に検出する
ことができ、物の衝突等で起きる振動等による誤作動を
防止することができ、信頼性を大幅に向上せしめること
ができる。

また、液封室として、その内底面が四球面状に形成され
たものを採用すれば、震動検出用の永久磁石片を液封室
内の中央部に安定した状態で浮揚保持せしめることがで
き、該磁石片を磁気センサーの検出可能領域内に確実に
保持せしめることかできる。

【図面の簡単な説明】

図面は、この発明の実施例を示すものであり、第１図は
縦断面図、第２図は傾斜状態に設置せしめた状態を示す
縦断面図、第３図は他の実施例を示す縦断面図である。 （１）　　（ｔｏ）・・・ケース本体、（３）　　（３
０）・・・液封室、（３ａ）・・・内底面、（４）　　
（４０）・・・磁性流体、（５）　　（５０）・・・感
震用永久磁石片、（６）（６０）・・・磁気センサー 第１図 ｈ 第２図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケース本体（１）（１０）内に設けられた液封室
   （３）（３０）内に磁性流体（４）（４０）が封入され
   ると共に、該磁性流体（４）（４０）中に感震用永久磁
   石片（５）（５０）が磁気浮揚作用により常時は一点静
   止状態に浮揚保持される一方、地震動に伴う該永久磁石
   片（５）（５０）の前記ケース本体（１）（１０）に対
   する相対変位を検出するための磁気センサー（６）（６
   ０）が装備されてなることを特徴とする感震装置。
2. （２）液封室（３）は、その内底面（３ａ）が凹球面状
   ないし逆円錐状に形成されてなる請求項１記載の感震装
   置。