JPH10122945A

JPH10122945A - 感震装置

Info

Publication number: JPH10122945A
Application number: JP28196896A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Umekage; 康裕梅景; Yukio Nagaoka; 行夫長岡; Kenzo Ochi; 謙三黄地
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-10-24
Filing date: 1996-10-24
Publication date: 1998-05-15
Anticipated expiration: 2016-10-24
Also published as: JP3134793B2

Abstract

(57)【要約】【課題】振動の検知精度を向上する。【解決手段】振動検出手段９の信号データから地震か
否かを判別する地震判別手段１０と、地震判別手段１０
の判別結果を出力する第１の出力手段１１と、振動検出
手段９の信号から傾き度合を検出する傾き検出手段１２
と、傾き検出手段１２の検出結果を出力する第２の出力
手段１３とで構成されている。これによて、振動加速度
信号から地震および傾きを検出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガスメータやガス
遮断装置などに設置されて地震を検出する感震装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の感震装置は、実開昭６１−
４８６３４号公報のようなものが知られていた。以下、
その構成について図１７を参照しながら説明する。

【０００３】図１７に示すように、底面１が凹円錐状と
なっている函体２内に転動自在に球３を収納し、函体の
中蓋４によって上下方向摺動自在に保持された円盤５の
下面を同円盤５の自重によって球３の上面に当接させ、
同円盤５の上面に設けたプランジャ６をスイッチ機構７
に接触させて、円盤５の上方への移動によってスイッチ
機構７が作動せしめられるようにした。

【０００４】上記構成において、函体２が震動すると球
３は円錐状底面１上を中央から端へと転動する。この
際、中心から端へ寄った位置では底面１と円盤５の凹球
面との間隔が小さくなっているのでこの間隔に入った球
３によってプランジャ６が押し上げられ接点８をオンす
るのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術では、振動を検知はできるが、どのような大きさの
振動であるかはわからなかった。また、函体が傾いた時
にスイッチ機構が働いて傾きを検知できるが、どの程度
傾いているかは検知できなかった。そして、傾むくこと
によって球３の動きが異なるので振動の検知精度が悪く
なるという課題があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、振動加速度を検出する振動検出手段と、振
動検出手段の信号データから地震か否かを判別する地震
判別手段と、地震判別手段の判別結果を出力する第１の
出力手段と、前記振動検出手段の信号から振動検出手段
の傾き度合を検出する傾き検出手段と、前記傾き検出手
段の検出結果を出力する第２の出力手段を備えた構成と
した。

【０００７】上記発明によれば、振動検出手段が傾いた
状態でも振動加速度レベルを精度よく検出することがで
きるので、地震判別や傾き検出を精度よく行うことがで
きる。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明は、振動加速度を検出する
振動検出手段と、振動検出手段の信号データから地震か
否かを判別する地震判別手段と、地震判別手段の判別結
果を出力する第１の出力手段と、前記振動検出手段の信
号から振動検出手段の傾き度合を検出する傾き検出手段
と、前記傾き検出手段の検出結果を出力する第２の出力
手段をを備えたものである。そして、振動検出手段が傾
いた状態でも振動加速度レベルを精度よく検出すること
ができるので、地震判別や傾き検出を精度よく判別する
ことができるのである。

【０００９】また、流体の輸送管路と、前記輸送管路を
遮断する遮断手段と、第１または第２の出力手段によっ
て前記遮断手段を駆動する駆動手段を備えた。そして、
地震発生時、または所定角度以上の傾斜時に、振動検出
手段が傾いていてもガスを遮断することができ、災害を
防止することができる。

【００１０】また、圧電素子を振動検知に用い、前記圧
電素子を含む振動手段の一部に重り部を配置した振動検
出手段を備えた。そして、圧電素子を用いることで振動
加速度に対応した信号が精度よく検出できるとともに、
重り部によって圧電素子がたわむことから傾きを検出す
ることができる。

【００１１】また、弾性体を介して振動手段を配置した
振動検出手段を備えた。そして、弾性体によって振動手
段が振動しやすくなるので微小な振動からでも傾きを検
出することができる。

【００１２】また、圧電素子の電気的共振周波数を検出
する電気共振周波数検出手段と、前記電気共振周波数検
出手段によって得られた信号から振動検出手段の傾きを
検出する傾き検出手段を備えた。そして、電気共振周波
数検出手段によって電気的なインピーダンスの変化を検
出することで傾きを検出することができる。

【００１３】また、振動検出手段を強制的に振動させる
強制振動手段と、圧電素子の機械的共振周波数を検出す
る機械共振周波数検出手段と、前記機械共振周波数検出
手段によって得られた信号から振動検出手段の傾きを検
出する傾き検出手段を備えた。そして、機械共振周波数
検出手段によって振動による固有振動周波数の変化を検
出することで傾きを検出することができる。

【００１４】また、圧電素子に電圧を加えて強制振動さ
せる強制振動手段を備えた。そして、圧電素子に電圧を
短時間印加して圧電素子をたわませた応答振動から機械
共振周波数検出手段によって傾きを検出することができ
る。

【００１５】また、遮断手段を強制振動手段として振動
検出手段を振動する構成とした。そして、遮断手段を動
作させることによって生じる振動を用いて、固有振動数
の変化から所定の方法で傾きを検出することができる。

【００１６】また、振動検出手段に接触し揺動する液体
または固体を備え、強制振動時に発生する振動から傾き
を検出する傾き検出手段を備えた。そして、揺動する液
体または固体に振動手段が触れることによる固有振動数
が変化から所定の方法で傾きを検出することができる。

【００１７】また、自動チェックする自動チェック手段
を備えた構成とした。さらに、定期的に傾きを自動チェ
ックする自動チェック手段を備えた。そして、定期的に
自動チェックすることで、大きな傾きを生じる前に傾き
を検出することができる共に、人的にチェックを行わな
くても自動的に傾きを検知することができる。

【００１８】また、振動検出手段が振動を検知した後に
傾きを自動チェックする検知後チェック手段を備えた。
そして、振動が検出された時に傾きを再確認することで
検出した振動レベルが正しいかどうかをチェックするこ
とができる。

【００１９】また、基準信号と比較して信号比率によっ
て傾きを検出する傾き検出手段を備えた。

【００２０】さらに、正振動と負振動を比較して傾き度
合を検出する傾き検出手段を備えた。そして、振動検出
手段が傾いた時の基準信号としての正振動と負振動の振
動レベルを比較することで傾きを検出するので、追加手
段なしに傾きを検出する装置にすることができる。

【００２１】また、複数個の振動検出手段の検出信号か
ら傾きを検出する傾き検出手段を備えた。

【００２２】さらに、直交する２方向に配置した振動検
出手段と、前記２個の振動検出信号から傾きを検出する
傾き検出手段を備えた。そして、複数個の振動検出手段
を用いることで、水平２方向のどの方向の傾きも検出す
ることができる。

【００２３】また、傾きの情報により振動検出手段の振
動加速度検出感度を補正する感度補正手段を備えた。そ
して、傾き情報から振動検出手段の検出レベルを補正す
ることで精度よく振動レベルを検出することができる。

【００２４】また、傾き検出手段の信号に応じて傾き経
歴を報知する報知手段を備えた。そして、経歴を報知す
ることで振動検出手段の振動および傾きの現在の状態が
わかるとともに、過去の振動検出レベルおよび傾きデー
タをも補正することができる。

【００２５】以下、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。（実施例１）図１は本発明の実施例１の感震装置のブロ
ック図である。図１において、９は振動加速度を検出す
る振動検出手段、１０は地震判別手段、１１は第１の出
力手段、１２は傾き検出手段、１３は第２の出力手段、
１４は流体輸送管路としてのガス管、１５は遮断手段と
してのガス遮断弁、１６はガス遮断弁の駆動手段、１７
は傾き報知手段である。また、図２に示すように、振動
検出手段は、振動手段としての振動板１８と、圧電素子
１９と、重り部２０と、弾性体部２１とからなり、支持
部２２と、電極２３と、リード線２４と検出回路２５か
ら構成した。さらに、図３に示すように、傾き検出手段
１２は、電気信号源２６と、定期チェック手段２７と、
周波数分析手段２８と、共振検出手段２９と、傾き算出
手段３０と、傾き判別手段３１と、感度補正手段３２と
で構成した。

【００２６】次に動作、作用について図２、図４、図５
及び図６を用いて説明する。本発明の感震装置は図２に
示すように、振動板１８が支持部２２にぶら下がるよう
にして設置されているため、支持部２２が何等かの影響
で傾いたとすると、図５に示すように振動板１８は重り
部２０の自重によって反るような状態になる。その結
果、圧電素子１９にも歪みが生じ、電気的なインピーダ
ンスが変化することになる。そして、そのインピーダン
ス変化を電気信号源２６からの印加電圧を用いて測定す
る。すなわち、電気信号としてＳＩＮ信号を電気信号源
２６から出力しその周波数を掃引すると、図６に示すよ
うに圧電素子１９の両端の電圧はインピーダンスが高い
ところで最大になる。その最大になった時の周波数を周
波数分析手段２８で計測して共振検出手段２９で共振周
波数を検出する。その共振周波数ｆ２と基準信号として
の共振周波数ｆ１とを比較する傾き算出手段３０で傾き
度合を算出する。そして、所定角度以上の傾き度合にな
ったとき、第２の出力手段２２から出力信号を出力しガ
ス遮断弁１５を閉止する。

【００２７】このように、圧電素子のような静的な歪み
量が検出困難な加速度検出手段においても、電気的共振
周波数の検出で傾きを検出することができるとともに、
地震発生の検出と振動検出手段の転倒などによる傾き検
知が可能であり、災害時のガス遮断を行えるので災害を
未然に防止することができる。また、静電容量型、歪み
抵抗型においても同様のことが言えるのは自明である。
さらに、傾きを検出することで振動加速度の検出感度が
補正できるので、傾いた状態でも振動加速度を精度よく
検出するとともに、その結果、地震の検出精度を向上す
ることができる。また、振動板は弾性体によってぶら下
がるように設置していることと、最下部には重り部を設
置しているので、わずかな振れでも傾くことができ、傾
き検知の感度を向上することができる。さらに、人的に
傾きがチェックを行えば設置時の校正などが容易に行え
る。

【００２８】また、この傾きの検出は第１の所定時間間
隔（例えば、２４時間）ごとに行うようにした。そし
て、２４時間後に計測した傾きチェックから振動加速度
の感度補正を行うとともに、計測した傾きが所定角（例
えば、１０゜）未満であれば、次の第１の所定時間（例
えば２４時間後）まで待機する。さらに、この繰り返し
を第２の所定時間（例えば半年の６ヶ月）行っても、計
測した傾きが所定角（例えば、１０゜）未満であれば、
次は経過時間が第３の所定時間（例えば、３０日）未満
まで待機するようにして、３０日間隔に定期チェックを
行うこととした。また、もし傾きが所定角以上になった
時は、ガス遮断弁を閉止する命令を行うとともに、計測
間隔をもとの第１の所定時間（例えば、２４時間）とし
て再び定期チェックを行うこととした。

【００２９】その結果、定期的に自動チェックすること
で、大きな傾きを生じる前に傾きを検出することができ
ると共に、人的にチェックを行わなくても傾きを検知す
ることができる。そして、最初は短い間隔で傾きを監視
するが、傾き変化が６ヶ月間に大きく起こらなかった時
は、監視間隔を３０日にして監視するようにして電池を
電源とするような時には、電池の消耗を低減することが
できる。

【００３０】このように、定期的に自動チェックするこ
とで、大きな傾きを生じる前に傾きを検出することがで
きる共に、人的にチェックを行わなくても自動的に傾き
を検知することができる。

【００３１】さらに、ガス遮断手段１５が閉止した時に
は、傾き報知手段１７によって傾いていることを知らせ
ることができるのでガス遮断の原因がすぐに解明できる
と共に、過去からの傾きの経歴を報知しているので、い
つ起こったかが解明でき、ガス遮断が発生しない場合で
も常に傾いているとか、傾きがふらふらしているといっ
た感震装置の設置状態を観測することができる。

【００３２】（実施例２）図７は本発明の実施例２の感
震装置を示す構成図である。実施例１と異なる点は、強
制振動手段しての電気信号源２６と、前記電気信号源２
６に動作命令を行う検知後チェック手段３３と、正負振
動分析手段３４を備えたことにある。

【００３３】次に動作、作用について図８〜図１０を用
いて説明する。まず、信号検出回路２５は、圧電素子１
９の検出信号を所定レベル以上（例えば、２００ｃｍ／
ｓ２以上）になることを監視している。そして、それ以
上の信号が計測された時、信号検知として正負振動分析
手段３４に信号を受け渡す。その後、検知後チェック手
段３３が電気信号源２６を動作させ、圧電素子１９を強
制振動させる。ここで、電気信号源２６からはパルス電
圧信号が発生され圧電素子１９を一瞬歪ませ、その歪み
の残響振動を信号検出回路２５が検出し、正負振動分析
手段３４に信号を受け渡すものである。この残響振動の
振動波形は図９に示すように、傾きがない場合は振動波
形のピークＰ１とＰ２がほぼ等しいレベルになるが、傾
きがある場合は、ピークＰ１とＰ２は図１０のように異
なった値となる。このピークＰ１とＰ２の比から傾き度
合を算出するのである。すなわち、傾き角度＝Ｋ＊（Ｐ
１／Ｐ２）。ここで、Ｋは傾き係数である。この傾き度
合である傾き角度から、計測感度の補正および振動加速
度レベルの補正を行う。そして、傾き角度が所定角未満
であれば再び振動監視状態に戻り、所定角以上であれば
ガス遮断を行うようにした。

【００３４】このように、強制振動手段である電気信号
源を用いて圧電素子を振動させ、その残響振動から機械
的共振周波数の変化をとらへ傾きを算出することで、傾
きを検出すると共に傾き度合に応じて振動加速度の検出
感度を補正して検出精度を向上することができる。ま
た、振動検知後に、必ず傾きをチェックすることで地震
のようにいつ発生するかわからない現象をとらえる場合
でも、常に傾き状態を補正したデータが得られるので計
測精度が非常に高い。さらに、正負振動レベルから傾き
を算出することで追加手段なしに傾きを検出することが
可能である。

【００３５】また、強制振動手段としては、図１１に示
すような遮断手段としてのガス遮断弁１５を用いても同
様の効果が得られる。すなわち、図７に示す電気信号源
２６をガス遮断弁１５に置き換えることで実現できる。
ガス遮断弁１５は、電磁コイル３５と、永久磁石３６
と、バネ３７によって構成される。そして、ガス遮断弁
１５が電気信号で閉塞した時に発生する振動で、電磁コ
イル３５を囲むケース３８に取り付けられた振動検出手
段としての圧電素子１９が振動する。その振動は図９と
図１０に示すような残響振動になるので前述のように傾
きを算出することができる。傾きを算出した後は、ガス
遮断弁は直ちに開口しでガスが輸送できるようにする。
また、ガス遮断弁を閉止するまで動作させなくても一瞬
通電するだけでも電磁力が働き弁が動こうとする。その
反作用で圧電素子を振動させることができる。圧電素子
は弾性体でぶら下げられているので僅かな力で振動する
ことが可能である。

【００３６】さらに、図１２と図１３に示すように圧電
体を支持するケース３９内に重り部２０が漬かるまで液
体４０を注入する構成でも可能である。すなわち、ケー
ス３９が傾くことによって液体４０が図１３のように片
寄り、重り部２０にとどかなくなる。この時に前述の強
制振動手段であるガス遮断弁１５で圧電素子を振動させ
ることによって図１４と図１５に示すような特性を計測
することができる。よって、その振動板の共振周波数の
変化を、実施例１で示した周波数分析手段で分析するこ
とで、傾きを算出することが可能である。

【００３７】（実施例３）図１６は本発明の実施例３の
感震装置を示す構成図である。実施例１と異なる点は、
振動検出手段としての圧電素子を２個備え、それぞれを
水平方向に振動感度が最大にくるようにすると共に、お
互いが直交する位置に配置したことである。ここで、４
１は圧電素子１９を配置した第１の振動検出手段、４２
は圧電素子１９を配置した第２の振動検出手段、４３は
それぞれの振動検出手段の最大感度方向を示す。

【００３８】次に動作、作用について説明する。水平面
の直交する２方向に圧電素子を配置することで、水平方
向のどの方向に傾いているかを検出することができる。
例えば、東西方向は第１の振動検出手段４１の圧電素子
１９の信号で測定し、南北方向は第２の振動検出手段４
２の圧電素子１９の信号で検出することで、振動検出手
段がどの方向に傾いても傾きを検出することができると
共に、どの方向の振動加速度レベルも精度よく検出する
ことができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明の感震装置に
よれば、次の効果が得られる。

【００４０】振動検出手段の信号データから地震か否か
を判別する地震判別手段と傾き検出手段により、振動検
出手段が傾いた状態でも振動加速度レベルを精度よく検
出することができるので、地震判別や傾き検出を精度よ
く判別することができる。

【００４１】また、流体の輸送管路と、前記輸送管路を
遮断する遮断手段と、第１または第２の出力手段によっ
て前記遮断手段を駆動する駆動手段を備えることで、地
震発生時、または所定角度以上の傾斜時に、振動検出手
段が傾いていてもガスを遮断することができ、災害を防
止することができる。

【００４２】また、圧電素子を振動検知に用い、前記圧
電素子を含む振動手段の一部に重り部を配置した振動検
出手段とすることで、振動加速度に対応した信号が精度
よく検出できるとともに、重り部によって圧電素子がた
わむことから傾きを検出することができる。

【００４３】また、弾性体を介して振動手段を配置する
ことで、振動手段が振動しやすくなるので微小な振動か
らでも傾きを検出することができる。

【００４４】また、圧電素子の電気的共振周波数を検出
する電気共振周波数検出手段によって、電気的なインピ
ーダンスの変化を検出することで傾きを検出することが
できる。

【００４５】また、強制振動手段と、圧電素子の機械的
共振周波数を検出する機械共振周波数検出手段によっ
て、振動による固有振動周波数の変化を検出することで
傾きを検出することができる。

【００４６】また、圧電素子に電圧を加えて強制振動さ
せることで、圧電素子をたわませた応答振動から機械共
振周波数検出手段によって傾きを検出することができ
る。

【００４７】また、遮断手段を強制振動手段とすること
で、固有振動数の変化から傾きを検出することができ
る。

【００４８】また、振動検出手段に接触し揺動する液体
または固体を備えることで、固有振動数の変化から傾き
を検出することができる。

【００４９】また、定期的に傾きを自動チェックするこ
とで、大きな傾きを生じる前に傾きを検出することがで
きる共に、人的にチェックを行わなくても自動的に傾き
を検知することができる。

【００５０】また、振動検出手段が振動を検知した後に
傾きを自動チェックすることで、振動が検出された時に
傾きを再確認することで検出した振動レベルが正しいか
どうかをチェックすることができる。

【００５１】また、正振動と負振動を比較して傾き度合
を検出することで、基準信号としての正振動と負振動の
振動レベルを比較することで傾きを検出するので、追加
手段なしに傾きを検出する装置にすることができる。

【００５２】また、複数方向に振動検出感度が異なる振
動検出手段を設けることで、その振動レベルから傾きを
検出することができる。

【００５３】また、直交する２方向に配置した振動検出
手段を設けることで、水平２方向のどの方向の傾きも検
出することができる。

【００５４】また、傾きの情報により振動検出手段の振
動加速度検出感度を補正する感度補正手段を備えたるこ
とで、傾き情報から振動検出手段の検出レベルを補正す
ることで精度よく振動レベルを検出することができる。

【００５５】また、傾き検出手段の信号に応じて傾き経
歴を報知する報知手段を備えることで、振動検出手段の
振動および傾きの現在の状態がわかるとともに、過去の
振動検出レベルおよび傾きデータをも補正することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の感震装置のブロック図

【図２】同装置の振動検出手段の構成図

【図３】同装置のブロック図

【図４】同装置の動作を説明するフローチャート

【図５】同装置の振動検出手段の構成図

【図６】同装置の振動検出手段の特性図

【図７】本発明の実施例２の感震装置のブロック図

【図８】同装置の動作を説明するフローチャート

【図９】同装置の振動検出手段の特性図

【図１０】同装置の振動検出手段の別の特性図

【図１１】同装置の強制振動手段を示す構成図

【図１２】同装置の振動検出手段を示す構成図

【図１３】同装置の振動検出手段が傾いた状態を示す構
成図

【図１４】同装置の動作を示す特性図

【図１５】同感震装置の動作を示す別の特性図

【図１６】本発明の実施例３の感震装置の構成図

【図１７】従来の感震装置の構成図

【符号の説明】

９振動検出手段１０地震判別手段１１第１の出力手段１２傾き検出手段１３第２の出力手段１４輸送管路としてのガス管１５遮断手段としてのガス遮断弁１６駆動手段１７傾き報知手段１８振動手段としての振動板１９圧電素子２０重り部２１弾性体部２６電気信号源２７自動チェック手段としての定期チェック手段２９電気共振周波数検出手段としての共振検出手段３２感度補正手段３３検知後チェック手段３４正負振動分析手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動加速度を検出する振動検出手段と、振
動検出手段の信号データから地震か否かを判別する地震
判別手段と、地震判別手段の判別結果を出力する第１の
出力手段と、前記振動検出手段の信号から振動検出手段
の傾き度合を検出する傾き検出手段と、前記傾き検出手
段の検出結果を出力する第２の出力手段を備えた感震装
置。
【請求項２】流体の輸送管路と、前記輸送管路を遮断す
る遮断手段と、第１の出力手段または第２の出力手段に
よって前記遮断手段を駆動する駆動手段を備えた請求項
１記載の感震装置。
【請求項３】圧電素子を振動検知に用い、前記圧電素子
を含む振動手段の一部に重り部を配置した振動検出手段
を備えた請求項１または２記載の感震装置。
【請求項４】弾性体を介して振動手段を配置した振動検
出手段を備えた請求項３記載の感震装置。
【請求項５】圧電素子の電気的共振周波数を検出する電
気共振周波数検出手段と、前記電気共振周波数検出手段
によって得られた信号から振動検出手段の傾きを検出す
る傾き検出手段を備えた請求項３記載の感震装置。
【請求項６】振動検出手段を強制的に振動させる強制振
動手段と、圧電素子の機械的共振周波数を検出する機械
共振周波数検出手段と、前記機械共振周波数検出手段に
よって得られた信号から振動検出手段の傾きを検出する
傾き検出手段を備えた請求項３記載の感震装置。
【請求項７】圧電素子に電圧を加えて強制振動させる強
制振動手段を備えた請求項６記載の感震装置。
【請求項８】遮断手段を強制振動手段として振動検出手
段を振動する請求項６記載の感震装置。
【請求項９】振動検出手段に接触し揺動する液体または
固体を備え、強制振動時に発生する振動から傾きを検出
する傾き検出手段を備えた請求項６記載の感震装置。
【請求項１０】自動チェックする自動チェック手段を備
えた請求項５または６記載の感震装置。
【請求項１１】定期的に傾きを自動チェックする自動チ
ェック手段を備えた請求項１０記載の感震装置。
【請求項１２】振動検出手段が振動を検知した後に傾き
を自動チェックする検知後チェック手段を備えた請求項
１０記載の感震装置。
【請求項１３】基準信号と比較し信号比率によって傾き
を検出する傾き検出手段を備えた請求項３記載の感震装
置。
【請求項１４】正振動と負振動を比較し傾き度合を検出
する傾き検出手段を備えた請求項３記載の感震装置。
【請求項１５】複数個の振動検出手段の検出信号から傾
きを検出する傾き検出手段を備えた請求項３記載の感震
装置。
【請求項１６】直交する２方向に配置した振動検出手段
と、前記２個の振動検出信号から傾きを検出する傾き検
出手段を備えた請求項１５記載の感震装置。
【請求項１７】傾きの情報により振動検出手段の振動加
速度検出感度を補正する感度補正手段を備えた請求項３
記載の感震装置。
【請求項１８】傾き検出手段の信号に応じて傾き経歴を
報知する報知手段を備えた請求項３記載の感震装置。