JPH0676829U - 地震感知器を備えてなるエレベータ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 単一の地震感知器により理想的な地震管制運
転を行いうるエレベータ装置を得ること。 【構成】 逆円錐形状の容器底部に入れられた液体が地
震により揺動を起こすと、この液体表面からの反射光の
変化を検出して、検出レベルに応じた地震管制運転の指
令を発するように構成した。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は地震が発生すれば早期にそれを検出して安全に対処する地震感知器を 備えてなるエレベータ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来よりエレベータを地震から守り、かつ乗客の安全を図るために、エレベー タの機械室に地震感知器を設置して地震発生時には、エレベータのかごを最寄り 階に停止させたり、運転休止させたりしている。

【０００３】 ところで、地震が発生すると直下型地震の場合を除いて通常はまず初期微動が 最初に到来し、略７秒〜３０秒（震源地と観測地との距離によって変化するが、 過去の地震データより現実にエレベータ等に被害の生じる地震での時間）経過し てから本震が襲来する。

【０００４】 この初期微動（以下Ｐ波という）は垂直上下振動波（以下上下動という）と水 平振動波（以下水平動という）の異なる振動波が混じり合っているが、上下動の 成分が多く、問題となる地震では振動加速度の値も比較的小さな10gal 〜数10 gal 程度のもので、一方本震（以下Ｓ波という）は上下動と水平動が混在する点 については前述のＰ波と同じであるが、逆に水平動の成分が多く振動加速度の値 が30gal 程度以上のものという特徴がある。

【０００５】 ここに、エレベータの地震時管制運転装置は、例えば特開昭５５−101022号公 報のように地震感知器との連動によって乗客の安全を図り機器の損傷を防止する ため出来るだけ早期にエレベータを最寄階に停止させ、一旦最寄階に停止したエ レベータは、地震後においては機器に損傷がないかぎり、遅滞なく運転を再開さ せることが望まれる。

【０００６】 このため、Ｐ波感知器とＳ波感知器をそれぞれ別々に設け（Ｐ波感知器は例え ば昇降路底部又は建築物の基礎に近い階に設置，Ｓ波感知器はエレベータの機械 室又は建築物の中間階に設置）Ｐ波感知器により初期微動を的確に検出し、出来 るだけ早期にエレベータを一旦最寄階に停止させるとともに、所定時間経過後Ｓ 波感知器が動作していないかぎり早期に平常運転に復帰させるようにすることも 考えられる。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、このような理想的なエレベータの地震時管制運転を行うためには種類 の違う複数個の地震感知器が必要なだけでなく、電車，ダンプカー，建築工事及 び回転機械等種々の原因による地盤及び建物の外乱振動（雑振動）の影響でＰ波 感知器が誤動作してしまいエレベータの運転効率を却って悪化させてしまう恐れ もあった。

【０００８】 本考案は、上記の点に鑑みなされたもので、地震波を構成するＰ波とＳ波を単 一の感知器で検出するとともに、検出時のエレベータの安全をすみやかに図り、 理想的な地震管制運転を行いうるエレベータ装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

本考案は、外部からの光を遮断する密閉構造の円柱状の容器を備え、該容器の 底部は中心に向かって傾斜をもった逆円錐形状をし、該底部には光を反射する液 体が入っており、該液体の上方には容器内を照射する光源と、該光源が発する光 のうち液体表面からの反射光を受光し、その光量を電気信号に変換する光電変換 素子とを設け、液体の液面の傾きを液体表面からの反射光量の変化として捉え、 光電変換素子の出力電気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 を備えた地震感知器において、信号処理部には第１の所定値及び第１の所定値よ りも大きな第２の所定値と比較して第１の所定値あるいは第２の所定値よりも光 電変換素子の出力電気信号が大きければそれぞれ第１の出力あるいは第２の出力 を発するコンパレータを備え、第１の出力は最寄階停止指令として、第２の出力 は非常停止指令としてエレベータ制御装置に入力する構成とするものである。

【００１０】

【作用】

上述の如く構成すれば、Ｐ波，Ｓ波のそれぞれの震度レベルに応じた適切な措 置を簡単にとることができる。

【００１１】

【感知器の原理】

本考案にかかる地震感知器の基本原理は次のとおりである。 簡単のため、液体の入った小円筒容器を一定振動加速度で水平方向に振動させ たときの液体の表面の波の動きは、振動加速度の大きさをＡ，重力の加速度をｇ ，波の振幅をａ，波の波長をλとし、波の進路に沿ってｘ軸をとるとすれば図５ に示すように、小円筒容器の側壁のところがちょうど山ないし谷になる１／２波 長の正弦波の振動が主成分の振動をする。そして、液面の傾斜角θはその値が小 さい場合には次の式で与えられる。

【００１２】 Ａ ２πａ ｘ θ＝───＝─────COS2π────・・・・・ ｇ λ λ つまり、振動加速度の大きさＡは液体表面の傾斜角に比例するから振動加速度 を検出するためには液体表面の傾斜角を検出すればよいことになる。

【００１３】 このような円筒容器内の波は側壁のところで液体が鉛直方向に動かなければな らず、この波のパターンは山ないし谷がちょうど側壁の位置にくるような大きさ になり、水平加振時は図５，上下加振時は図６を基本モードとする波となる。

【００１４】 次に、液面の傾斜角を検出する基本的な光学系は図７に示すとおりである。 即ち、液面への入射光束をφ₁ ，静止した液面での反射光束をφ₂ ，傾いた液 面での反射光束をφ₃ ，傾斜角θだけ液面が変化したときの光電変換素子へ入射 する光束の変化量をφ₄ とすると、図から明らかなように液面がθなる角度だけ 傾くと、反射光束の移動角は２θとなるので、結局光電変換素子への入射光束の 変化量φ₄ （液体表面からの反射光束の変化量）はθに比例することになる。

【００１５】 今、光電変換素子としてホトダイオードのようなものを使用すると、その出力 は入射光束（光量）に比例するから、円筒容器が加速されると、そのときの出力 ｕは式を考慮すれば次の式で表される。

【００１６】 ｕ＝Ｋ₁ ・θ＝Ｋ₂ ・Ａ・・・・・ 但し、Ｋ₁ ，Ｋ₂ は定数 つまり、光電変換素子の出力は振動加速度に比例する。

【００１７】 したがって感知部は、容器内の液体が地震波によって揺動し、液体表面の形状 が変わることによって変化する液体表面からの反射光の輝度分布を電気信号に変 換して出力し、信号処理部はこの出力信号の大きさにより振動レベルを識別する 。これにより、簡単な構成で信頼性が高く、しかもＳ波とＰ波のいずれでも感知 しうる高精度の地震感知器を提供するものである。

【００１８】

【実施例】

図１は本考案の一実施例の構成を示すブロック図の一例で、図中２０は種類の 違う液体の入った密閉構造の容器内の液体からの反射光を受光し、受光量に応じ た電気信号２０ａを出力する後述する感知部、３０は電気信号２０ａが所定値を 越えると出力を発しエレベータ制御装置（図示しない）に地震管制運転を指令す る信号処理部で、この信号処理部３０は基準電圧器31とコンパレータ３２〜３５ とカウンタ３６と自動リセット信号発生装置３７と記憶装置３８と帯域通過フィ ルタを含む交流増幅器３９とで構成されている。

【００１９】 基準電圧器３１は例えばそれぞれ違う４つの基準レベルの電圧３１ａ₁ , ３１ ａ_2,３１ａ_3,３１ａ₄(例えば昇降機の技術基準の設定値を参考にして、３１ａ₁ は１０gal,３１ａ₂ は８０gal,３１ａ₃ は１２０gal,３１ａ₄ は１５０gal に対 応する電圧値）を常時出力しており、コンパレータ３２〜３５は交流増幅器３９ の出力信号３９ａ，つまり感知部２０の出力信号２０ａの交流信号と基準電圧器 ３１の各レベル電圧３１ａ_1,３１ａ_2,３１ａ_3,３１ａ₄ とを比較し、信号３９ａ の方が大きい場合はHighレベル，信号３９ａの方が小さい場合はLow レベルの信 号を出力し、カウンタ３６はコンパレータ３２がパルス信号を出力すればそれを 計数し計数した値が所定数に達すればHighレベルの出力信号３６ａを発する。

【００２０】 自動リセット信号発生装置３７はコンパレータ３２が一旦Highレベルの出力信 号を出力して後所定時間経過してもコンパレータ３３がHighレベルの出力信号を 出力しなければ、あるいはコンパレータ３３がLow レベル信号を出力する状態が 所定時間続けばHighレベルの信号を出力する。

【００２１】 記憶装置３８は４つのＲＳフリップフロップからなるもので、端子Ｓ１，Ｓ２ ，Ｓ３，Ｓ４にHighレベルの信号が入力されればそれに対応する端子Ｒ１，Ｒ２ ，Ｒ３，Ｒ４にHighレベルのリセット信号が入力されないかぎり端子０１，０２ ，０３，０４にHighレベルの信号を出力しつづけ周知のエレベータ制御装置（図 示しない）に信号を送りつづける。尚、基準電圧器３１の設定値は上記のように ４段階に限らず必要な数だけ容易に設けることができる。

【００２２】 図２は感知部２０の一実施例の構造を示す断面図であり、２１は外部からの光 を遮断する密閉構造の容器で、この容器内の底部２１ａは所定の傾斜角θ（頂角 ）を有する逆円錐形状に構成されている。２２は例えば水銀のように比重が大き く低粘度でかつ表面反射率の高い液体、２３は液体２２と比べ比重が小さく温度 による粘度変化の少ない高粘度でかつ表面反射率の低い、例えば航空機の作動油 のような液体で二重層液体２４を構成している（二重層の液体を用いる理由は常 温下での感知部の周波数特性を地震波の周波数特性に合致させるためである）。

【００２３】 ２５はカバー２７に設けられた光源に電圧を供給する電源、２８は光源２６か らの光を容器20内に透過する材質で構成された保持板２９に支持された光電変換 素子、カバー２７の内面２７ａは表面反射率が高く光源２６の光がムダなく光電 変換素子２８に集まるように構成され、何れの方向に加振されても感知部２０の 出力レベルに差がないように光源２６と光電変換素子２８は容器２１の中心線Ｘ −Ｘ上に配置されている。

【００２４】 ここで地震感知器の容器が静止状態に置かれている場合は、容器２１内の液体 も静止状態にあり、従って液体２２からの反射光線の分布は一定で光電変換素子 ２８の出力信号２０ａも図３(a）に示すとおり一定の直流電圧のみであるが、地 震等の振動により容器２１内の液体３２が揺動すると、液体３２の表面の形状が 変わり、特に液体３２からの光の反射や散乱の形態が変化して容器２１内の輝度 分布も変化し、それに対応して光電変換素子２８の出力信号２０ａも図３(b）及 び(c）に示すように変化する。（図３(b）は振動数が低い場合、図３(c）は振動 数が高い場合を示す）そして振動の加速度と出力信号２０ａの交流成分の電圧と は略比例関係にある。

【００２５】 地震の振動周波数が変われば液体２４の揺動の様子もＰ波の場合とＳ波の場合 で異なるため、液体３２からの反射光の分布も微妙に変化してその影響が出力電 圧に現われる。

【００２６】 ここで、容器２１内の底部２１ａを逆円錐形状に構成する理由は、地震時の初 期微動領域（振動エネルギーは小さく、上下動成分が優勢）ではＰ波の感度をＳ 波より高くし的確にＰ波を捉える必要があり（特にこの領域の振動エネルギーは 小さいのでＳ波の感度が高くなると雑振動の影響を受けやすくなるため）、一方 本震領域（振動エネルギーが大きく水平動成分が優勢）ではＳ波の感度をＰ波の それより高くする必要があるからである。一台の感知器でＰ波とＳ波を高感度か つ高精度で検出するためにはこの二条件が満足されねばならない。

【００２７】 液体２２には水銀，液体２３には航空機の作動油を使用した場合の例えばエル セントロ地震の記憶データに基づく加振テストでは、図４に示すように初期微動 領域でＰ波とＳ波の出力電圧比Ｐ／Ｓが1.5 〜２、本震領域で出力電圧比Ｐ／Ｓ が0.5 以下に選べば、誤動作が少なくかつ実質的にＰ波とＳ波を分離しうる感知 器の理想特性に近くなることが実験的に確認でき、容器２１内の底部２１ａの傾 斜角θを１００°近辺に選べばこの特性を実現できることも実験的に明らかとな った。（液体２２，２３の量及び種類を変えればこの傾斜角の値も当然変わって くる。）

【００２８】 このような地震感知器をエレベータ装置に組み込んだ場合、地震によるＰ波が 発生すれば、交流増幅器３９の出力電圧３９ａが周期的に基準電圧値３１ａ₁ よ りも大きくなってコンパレータ３２が連続的なパルス信号を発生するため、カウ ンター３６が所定のパルス数計数後Highレベルの出力信号を発し（雑振動による 上下動であれば単発的なパルス信号に終るため計数装置３６はHighレベルの出力 信号を発しない）、記憶装置３８は地震が発生したことを記憶するとともにエレ ベータの制御装置（図示しない）等に最寄階停止指令３８ａ₁ を出力する。

【００２９】 又、初期微動Ｐ波発生後、所定時間経過して本震Ｓ波が発生し例えば８０gal になれば、交流増幅器３９の出力電圧３９ａが基準電圧値３１ａ₂ よりも一瞬大 きくなった時点で、コンパレータ３３がHighレベルの信号を出力し、記憶装置３ ８は本震がきたことを記憶するとともにエレベータ制御装置等にエレベータが走 行中であれば直下型地震の場合のことも想定して最寄階停止指令３８ａ₂ 等を出 力する。

【００３０】 さらに地震が強くなり１２０gal に達すれば交流増幅器３９の出力電圧３９ａ が基準電圧値３１ａ₃ よりも一瞬大きくなった時点で、コンパレータ３４がHigh レベルの信号を出力し記憶装置３８は強度の地震がきたことを記憶するとともに エレベータ制御装置に非常停止指令３８ａ₃ を出力し、停止後例えば低速にてカ ウンターウエイトから遠ざかる方向にエレベータかごを動かせ最寄階に停止させ て乗客が極力かご内にカン詰めにならないようにする。

【００３１】 又、地震がさらに強くなり１５０gal に達すれば交流増幅器３９の出力電圧３ ９ａが基準電圧値３１ａ₄ よりも一瞬でも大きくなった時点で、コンパレータ３ ５が Highレベルの信号を出力し、記憶装置３８は最強度の地震がきたことを記 憶するとともにエレベータ制御装置等に運転禁止指令３８ａ₄ （信号３８ａ₃ の 場合も）を出力し、専門技術者による点検を行った後手動によるリセット信号３ ８ｂを入力して解除しないかぎり運転禁止は継続される。

【００３２】 一方、記憶装置３８の出力信号３８ａ₁ 及び３８ａ₂ はコンパレータ３２の出 力信号がHighレベル，コンパレータ３３の出力信号がLow レベルの状態が所定時 間（少なくとも３０秒）続けば自動リセット信号発生装置３７により自動的にリ セットされるため、専門技術者の点検を待つまでもなくエレベータの運転が再開 可能となる。

【００３３】

【考案の効果】

エレベータには超高層建築物に設置される超高速エレベータ，あるいは途中に 着床階を有しない急行ゾーンを待つエレベータ，非常用エレベータ等種々様々で あり、地震管制運転もそのエレベータの種類によって最適な設定値を選ぶ必要が あり、この地震感知器は地震時以外の震動に対して誤動作しない，かつＰ波，Ｓ 波のいずれの地震波をも感知することができる特性を有しているのみならず、設 定値を用途により自由に選べる大きなメリットをもっているため、エレベータ装 置に組み込めば従来にないようなきめ細かな管制運転を行なうことができる。

【００３４】 尚、この地震感知器は容器内の液体の粘度が周囲温度の影響を受けて変化すれ ば、感知器の周波数特性が変化して感度が変わる欠点も若干残されているが、こ れはヒーター等で液体の温度を所定値に保つなり、又サーミスタ等を利用した Low パスフィルター回路を交流増幅器３９の後段に挿入して温度補正をかけるよ うにすれば容易に解決できる。

【００３５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】本考案の地震感知器の構造の一例を示す断面図
である。

【図３】本考案の地震感知器の出力信号波形を示す図で
ある。

【図４】本考案の地震感知器の特性を示す図である。

【図５】本考案にかかる地震感知器の基本原理を説明す
るための説明図である。

【図６】本考案にかかる地震感知器の基本原理を説明す
るための説明図である。

【図７】本考案にかかる地震感知器の基本原理を説明す
るための説明図である。

【００３６】

【符号の説明】

２０ 感知部 ２１ 容器 ２１ａ 底部 ２２，２３，２４ 液体 ２６ 光源 ２８ 光電変換素子 ３０ 信号処理部 ３２，３３，３４，３５ コンパレータ

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】外部からの光を遮断する密閉構造の円柱状
   の容器を備え、該容器の底部は中心に向かって傾斜をも
   った逆円錐形状をし、該底部には光を反射する液体が入
   っており、該液体の上方には前記容器内を照射する光源
   と、該光源が発する光のうち前記液体表面からの反射光
   を受光し、その光量を電気信号に変換する光電変換素子
   とを設け、前記液体の液面の傾きを前記液体表面からの
   反射光量の変化として捉え、前記光電変換素子の出力電
   気信号が所定値よりも大きいとき出力を発する信号処理
   部を備えた地震感知器において、前記信号処理部には第
   １の所定値及び該第１の所定値よりも大きな第２の所定
   値と比較して該第１の所定値あるいは第２の所定値より
   も前記光電変換素子の出力電気信号が大きければそれぞ
   れ第１の出力あるいは第２の出力を発するコンパレータ
   を備え、前記第１の出力は最寄階停止指令として、前記
   第２の出力は非常停止指令としてエレベータ制御装置に
   入力する構成をなすことを特徴とする地震感知器を備え
   てなるエレベータ装置。
2. 【請求項２】前記第１の出力は、前記光電変換素子の出
   力電気信号が前記第１の所定値よりも周期的に大きくな
   って所定数のパルス信号を発すると出力される信号処理
   部であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   地震感知器を備えてなるエレベータ装置。
3. 【請求項３】前記液体の少なくとも１部を比重の大きな
   液体とすることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の地震感知器を備えてなるエレベータ装置。
4. 【請求項４】前記光源と前記光電変換素子とを前記容器
   の中心線上に配置したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の地震感知器を備えてなるエレベータ装置。