JPH0512650B2 - - Google Patents

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
61−48325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、下面側が感震球より曲
率半径の大なる凹球面に形成された円盤球部を有
するプランジヤーが、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
該プランジヤーの上端部に、一端部が枢着された
押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ツ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、
震動に伴つて感震球が上記ケーシング内を転動す
ることによつて、該球がプランジヤーの凹球面を
上方に押し上げ、これによりプランジヤーの上端
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ツ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つた。

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つた。

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
プランジヤーの凹球面との摩擦抵抗、およびプラ
ンジヤーの上端部とこれが嵌入された軸孔との摩
擦抵抗、更には開閉スイツチの作動レバーと押圧
板の接点の加工精度等によつ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つていた。

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つては、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つたし、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
のにあつては、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
ければならないという難を有するものであつた。

更には、従来の感震機構部における開閉スイツ
チの接点は、常時は開状態となつており、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
イツ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つ
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ツチ機構を採用し
た従来の型式のものにあつては、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、発想の転換を図つ
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検出するための磁気
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つて感震機能は水平
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、この発明にか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１ａの上下
両開口端部が上下蓋体１ｂ，１ｃにより閉塞され
てなるものである。

前記液封室３は、前記円筒状ケース１ａ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が凹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、マグネタイトやフエライト
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
たようになつている。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の比重はフエライトから
なるものにあつては5.0程度、稀土類からなるも
のにあつては9.0程度であり、いずれにあつても
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、受揚状態における
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つ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
するリードスイツチからなるもので、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。上記リードスイツチ６のリード線６ａはケ
ース本体１の下蓋１ｃ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、
リードスイツチ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
イツチを採用する場合、上記永久磁石５が有効作
動領域内にあるときにスイツチがON状態とな
る、いわゆるノーマルオープンタイプのもの、同
様に上記永久磁石５が有効作動領域内にあるとき
にスイツチが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ツ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がリードスイツチ６の有
効作動領域にあるため該スイツチ６の接点は
OFF状態となつている。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
位置を保つて浮揚された状態となる。もつとも、
この場合、リードスイツチ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ツチ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、従つて液封室３が震動さ
れる。それに伴つて永久磁石片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、従つてこ
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４
Hz、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がリードスイツチ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
リードスイツチ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、震動の
加速度120gal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、
リードスイツチ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、感度が鈍る傾向があ
る。従つて、高周波雑振動ではよほどの大きな振
幅の揺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、他の実施例にかかる感震装置を示す
ものであつて、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３０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５
０とが封入されている。該内部容器２０の天井壁
２０ｂ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１０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１０ｃ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が漬つた状態と
なつている。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１０に
対する相対変位を検出するための磁気センサー６
０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、この発明にかかる感震装置は、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有効作動領
域を有することも相俟つて、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、感震球とプランジヤーの凹球面との
摩擦抵抗、およびプランジヤーの上端部とこれが
嵌入された軸孔との摩擦抵抗、更には開閉スイツ
チの作動レバーと押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。従つて、設計、加工および組立が大幅に
簡素化され、構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、その内底面が凹球面状に
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、３，３０……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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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６，６０
   が装備されてなることを特徴とする感震装置。 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。