JPH0359425A - 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。

かへ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５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、
核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抑圧板を押し上げ、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
動を確実に検出しう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
の作動レバーと抑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。

更に、感震器として大事な要素の方向性において従来の
感震球方式では、ケーシングの凹球面、凹球面中央に溝
のあるものにあっては溝の加工精度などによって感度お
よび精度に影響を及ぼし、特に感震装置の小型化に応じ
て感震球が小さくなればなるほど、これに関連する部分
の加工精度の影響が大きくなり、例えば東西方向、南北
方向の地震動では感度、精度が異るという欠点があった
。

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＼る感震装置は、ケース本体内に環
状の感震用永久磁石リングが吊索を介して水平状態にか
つ揺動自在に吊持されると共に、該永久磁石リングの地
震動に伴う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、上記永久磁石リングに囲まれる
上下方向の領域内であって同永久磁石リングによる有効
作動領域外の近傍に検出端を位置せしめて設けられてな
ることを特徴とするものである。

作用 ケース本体内に吊索を介して揺動自在に吊持された感震
用永久磁石リングは、常時は一点静止状態に保持される
。

一方、ケース本体が若干傾斜した状態に設置された場合
、永久磁石リングは水平設置状態時と較べて若干の位置
変更を伴うが、磁気センサーが所定有効検出領域を有す
ることより感震機能は水平設置状態時と略同様に発揮さ
れる。

地震等により震動が発生した場合、永久磁石リングは慣
性力によりケース本体内で移動変位し、そしてやがて元
の位置に復帰する揺動運動を示す。この永久磁石リング
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、永久磁石リングの質量、磁化の強さ、磁気セン
サーの感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リングのケース本体に
対する相対変位が、磁気センサーの有効作動領域内に入
る変位に達すると該センサーにより該変位が地震動とし
て検出され、所定の電気的信号として取り出される。

実施例 以下、この発明にか＼る感震装置を図示実施例に基いて
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、その内部に吊索（２）とキャップ（３）
を介して吊持された感震用永久磁石リング（４）と、前
記ケース本体（１）の底部内面中央に縦に取付けられた
磁気センサー（５）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）の上端
開口部が蓋体（ｌｂ）により閉塞されてなるものである
。上記蓋体（１１））の中央部には、ボルト状の吊持部
材（６）が貫通状に螺着されている。そして、その吊持
部材（６）の下端部には吊索（２）が取付けられ、該吊
索（２）の下端に逆椀状あるいは中空円錐状等の下端に
環状周縁を有するキャップ（３）がその上端中心部を吊
持され、更にこのキャップの下端周縁に、円周方向に磁
場強さの均質な環状の感震用永久磁石リング（４）が取
付けられており、上記吊持部材（６）を回転させてその
螺着高さ位置を調整することにより、永久磁石リング（
４）と磁気センサー（５）との高低間隔を微調整しうる
ようになされている。而して、上記永久磁石リング（４
）はケース本体（１）内に吊索（２）を介して常時は一
点静止状態にかつ水平状態に吊持され、地震発生時に揺
動されるようになっている。

上記吊索（２）としては、柔軟な非伸縮性の糸ないしは
紐状のものを用いるのが普通であるが、硬質合成樹脂等
よりなる硬質棒状体を用い、その上端部を球継手を介し
て揺動自在に吊着するようにしても良い。

前記磁気センサー（５）は、地震動に伴う上記永久磁石
リング（４）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、その検出端を永
久磁石リング（４）に囲まれる上下方向の領域内の中心
部に位置せしめて、前記ケース本体（１）の底壁土面中
央部に縦に取付けられている。なお、この磁気センサー
（５）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。

上記永久磁石リング（４）は、常時はリードスイッチ（
５）の有効作動領域外の近傍位置に該スイッチの検出端
が位置する配置関係にセットされている。上記磁気セン
サー（５）としてリードスイッチを採用する場合、上記
永久磁石リング（４）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−ブンタ
イプのもの、同様に上記永久磁石リング（４）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（５）として、ノーマ
ルオーブン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、永久磁石リング（４）がリードスイッチ（５）
の有効作動領域外にあるため該スイッチ（５）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）が若干傾
斜した状態に取付けられても、吊索（２）は常に鉛直状
態に保持され、永久磁石リング（４）は水平設置状態と
略同じ位置を保って吊持された状態となる。もっとも、
この場合、永久磁石リング（４）はリードスイッチ（５
）の作動中心点より若干ずれること＼なるが、例えば傾
斜角度が５度程度以内であればリードスイッチ（５）の
有効作動領域外の範囲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、それに伴って永久磁石リング（４）
が慣性により移動変位し、いわゆる単振り子の振動運動
を開始する。この振動は、ケース本体（１）が所定加速
度以上で震動された場合に開始されるものである。即ち
、永久磁石リング（４）は、その自重及びキャップによ
る重力を受けてており且つ常時はリードスイッチ（５）
の有効作動領域外の近傍に位置しているため、該磁石リ
ング（４）の磁場によって磁性体であるリードスイッチ
（５）が励磁され、永久磁石リング（４）とリードスイ
ッチ（５）の間に微弱な吸引力が作用している。従って
、この吸引作用により地震による加速度が所定値に達す
るまでは永久磁石リング（４）は移動せず、該所定値を
越えて初めて揺動運動を開始する。従って加速度が設定
値以下の弱震の場合に誤動作することはない。

永久磁石リング（４）の揺動を許容する震動加速度は、
吊索（２）の長さ、永久磁石リング（４）の質量および
磁化の強さ、リードスイッチ（５）の感度、永久磁石リ
ング（４）とリードスイッチ（５）との間隔等により定
まるものである。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。

上述のようにして永久磁石リング（４）が揺動されリー
ドスイッチ（５）の有効作動領域の境界を越えて該領域
内外の往復振動を繰り返すと、これに応じてリードスイ
ッチ（５）がＯＮ。

ＯＦＦ作動され、地震発生が検知される。この０Ｎ１Ｏ
ＦＦ信号はリード線（５ａ）　　（５ｂ）を介して外部
に取り出される。

一方、１ｔｌ！震動がなくなると、永久磁石リング（４
）の揺動は次第に減衰し、所定時間経過後に永久磁石リ
ング（４）は元の位置に復帰して次の地震検出に備える
。

上述のとおりこの感震装置は、吊索（２）を介して吊持
されたキャップ（３）及び永久磁石リング（４）を錘と
したＩｌｌ振り子の原理を応用したもので、永久磁石リ
ング（４）の地震動に伴う揺動を磁気センサー（５）に
より検出するものであるため、予め設定した固有振動数
よりも相対的に低周波領域の震動および高周波領域の振
動に対しては感度が鈍く、また高周波雑振動では所定以
上の振幅を有しないかぎり検出できないことより、結果
的に地震動のみが選択的に検出されることとなる。また
地震発生時におけるリードスイッチ（５）のＯＮ、ＯＦ
Ｆ信号の周期は数十ミリｓｅｃ程度であるのに対し、物
の衝突等で起きる震動は加速度は大きいが数ミリＳｅｃ
程度で消失するので地震動との選別が可能である。従っ
て、誤作動を防止して信頼性を大幅に向上せしめること
ができるものである。

更に、通常の単振り子糸の場合、振動に減衰を与えるこ
とが難しく外部の低周波振動と共振したり、高周波領域
で加速度が大きくなると、振動が乱れる等の欠点がある
が、本実施例の場合、前記永久磁石リング（４）とリー
ドスイッチ（５）との間に作用する磁気吸引力がブレー
キとなって不感帯を構成し、低周波共振や高周波雑振動
による誤動作を防ぐことができるなど地震センサーとし
て優れた特性をもつものである。

第３図は、他の実施例にか＼る感震装置を示すものであ
って、傾斜状態に設置しても常にケース本体を水平設置
状態と同様な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、底部が凸球面状に形成されたケース
本体（１０）内に、前記実施例と同様に、上蓋（１０ａ
　）より感震用永久磁石リング（４０）が吊索（２０）
及びキャップ（３０）を介して吊持されている。

そして、上記ケース本体（ｌＯ）は外箱（６０）内に収
納され、かつ該外箱（ＢＯ）の上蓋（ＧＯａ　）に球継
手（７０）を介して傾動自在に吊持されている。上記球
継手（７０）は、その上部継手半休（７０ａ　）が外箱
（６Ｇ）の上！１Ｅ（８０ｂ　）に、下部継手半休（７
０ｂ　）が前記ケース本体（ｌＯ）の上蓋（１０ｂ　）
にそれぞれ貫通状態に螺着されている。而して、前記下
部継手半休（７０ｂ　）を適宜回転させてその螺着高さ
位置を調整することにより永久磁石リング（４０）とリ
ードスイッチ（５０）との高低間隔が微調整され、また
、前記上部継手半休（７０ａ）を同様に回転調整するこ
とによりケース本体（ｌＯ）の外箱（６０）内における
吊持高さ位置が微調整されるものとなされている。

前記外箱（６０）の内底部は凹球面（８０ａ）に形成さ
れると共に、該底部に高粘度流体（８０）が滞留状態に
収納されており、ケース本体（ｌＯ）の凸球面状底部（
１０ａ）が外箱（６０）の内底部に近接離間状態に配設
され、かつ上記流体（８０）中に漬った状態となされて
いる。

上記ケース本体（ｌＯ）内の底部中央には、該本体（ｌ
Ｏ）に対する前記永久磁石リング（４０）の相対変位を
検出するための磁気センサー（５０）が取付けられてい
る。このセンサー（５０）のリードｍ　（５０ａ　）は
側壁に沿って上Ｍ　（１０ｂ　）よリケース本体（（０
）外に取り出されると共に、ケース本体（ｉｏ）の傾動
を妨げないように余裕を持って外箱（６０）外に導かれ
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、球継手（７０）を介してケース本体（１０）は常に
水平設置状態と同様に吊持される一方、地震発生時には
震動が上記高粘度流体（８０）を介して直接上記ケース
本体（ｌＯ）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、この発明にか＼る感震装置は、上記実施に限定さ
れるものではなく、吊索（２）の少なくとも一部をゴム
ないしはバネ等の伸縮性を有するもので構成し、永久磁
石リングの上下振動を検出することによって水平震動の
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〜る感震装置は、上述のとおり、ケース本
体内に吊索を介して揺動自在に吊持さたれ感震用永久磁
石リングと、該永久磁石リングの地震動に伴う前記ケー
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
とで構成されてなるものであるから、従来品と較べて部
品点数を大幅に減少せしめることができると共に、構造
を極めて簡単なものとすることができる。

また、従来品のように感震球を使用していないこと、お
よび若干傾斜した状態に設置しても、吊索は自動的に鉛
直状態に保持されると共に、永久磁石リングも水平設置
状態時と略同位置に保持され、しかも磁気センサーが所
定範囲の有効作動領域をａ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ず
しも必要としないことより、より一層の小型化、簡素化
を図ることができると共に、設計、加工および組立を大
幅に簡素化しえ、製造効率の向上を図ることができる。

また、吊索で吊持された永久磁石リングの地震動に伴う
揺動を磁気センサーにより検出するものであるため、吊
索の長さ、永久磁石リングの質量および磁化の強さ、永
久磁石リングと磁気センサーとの間隔等を適宜設定すれ
ば任意の感度に設定することができるので従来品より用
途が拡大する。また従来の感震球方式では、感震球ケー
シング内底面プランジャーの凹球面などの加工精度によ
り、例えば東西南北等の方向により感度が異なるなどの
方向特異性が生じ易い欠点があるのに対し、この発明に
おいてはリードスイッチを中心におくことにより、リー
ドスイッチの有効作動領域は全方向に対し均等であり、
円墳方向に磁場の強さの均質な磁石リングを使用するこ
とにより、感震器の方向特異性を軽減することができる
。また、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、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く、それでいて常に
安定した性能を保持することができる。

また、本発明にか〜る感震装置は、最もシンプルな単振
子の原理を応用したものであるため、その固有振動数よ
りも相対的に低周波および高周波の振動に対しては感度
が鈍く、また高周波雑振動では所定以上の振幅を有しな
いかぎり検出できず、結果的に地震動のみを選択的に検
出することができる。また物の衝突等で起きる振動は加
速度は大きいが瞬時に消失するのに対し、地震発生時に
おける磁気センサーのＯＮ、ＯＦＦ信号の周期は比較的
長いため地震動との選別が可能である。従って誤作動を
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。

【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）　　（１０）・・・ケース本体、（２）　　（２
０）・・・吊索、（４）　　（４０）・・・感震用永久
磁石リング、（５）　　（５Ｇ）・・・磁気センサー以
上 第１図 第２図 ０ 第３図 平成１年８月３０日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ケース本体内に環状の感震用永久磁石リングが吊索を介
   して水平状態にかつ揺動自在に吊持されると共に、該永
   久磁石リングの地震動に伴う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、上記永久磁石
   リングに囲まれる上下方向の領域内であって同永久磁石
   リングによる有効作動領域外の近傍に検出端を位置せし
   めて設けられてなることを特徴とする感震装置。