JPH1038672A

JPH1038672A - 感震装置

Info

Publication number: JPH1038672A
Application number: JP19672996A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Ichiya; 光雄一矢; Tsutomu Shimomura; 勉下村
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1998-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な構造で、振動の大きさに応じて、マイコ
ンの入力信号として直接使用できる程度の大きな電圧を
発生する感震装置を提供する。【解決手段】振り子２は軸１を中心として揺動する。永
久磁石３は振り子２に取り付けられており、振り子２と
共に揺動する。また、永久磁石３は振り子２の揺動方向
と直交する方向に着磁されるとともに、振り子２の揺動
方向に於いて、Ｎ極とＳ極とが交互に配置されている。
一方、ヨーク４は磁性材料からなり、両端部に磁極４
ａ，４ａが形成されている。磁極４ａ，４ａは空隙９を
介して対向しており、マグネット３は空隙９内を揺動自
在に揺動するように配設されている。ここで、地震が発
生すると、地震の振動によって振り子２が揺動する。そ
して、振り子２と共に永久磁石３が揺動して、永久磁石
３からヨーク４に流れる磁束が変化して、ヨーク４に巻
回されたコイル５に電圧が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震による振動を
感知して信号を出力し、地震発生時にガス流路を遮断す
るガスメータに用いられる感震装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、地震発生後の二次災害を防止
するために、地震の振動を感知する感震装置を用いて、
地震が発生するとガス流路を遮断する家庭用ガスメータ
があった。この家庭用ガスメータに用いられる感震装置
としては、例えば、実開昭６１−４８６３４号公報に示
されるように、地震の振動によって転動した球がプラン
ジャを押し上げることによって、接点が開閉されるスイ
ッチ機構を備えたものがあった。

【０００３】また、特開平５−７９８９６号公報に示さ
れるように圧電フィルムを用いたものもあり、振動によ
る圧電フィルムの変形によって発生する電圧から、地震
の振動を検出していた。しかしながら、上述した感震装
置の内、スイッチ機構を備えた感震装置の場合には、地
震の振動によって開閉されるスイッチ機構を有している
ので、その接点で接触不良等の不具合が発生する可能性
があり、信頼性が低いという問題点があった。

【０００４】また、圧電フィルムを用いた感震装置の場
合には、その構造は非常に簡単であるが、地震のような
低周波振動を検出するためには、大きな静電容量が必要
となり、感震装置が大型化するという問題点があった。
また、地震の振動によって圧電フィルムに発生する電圧
は数百ｍＶ程度であり、例えば、この圧電フィルムの電
圧信号をマイコン等の制御回路の入力信号として用いる
場合、圧電フィルムに発生する電圧が低いため、アンプ
により増幅する必要がある。しかし、家庭用ガスメータ
等の用途では電池で長期間動作させるために消費電力の
制約があり、アンプを使用できないという問題点もあっ
た。

【０００５】一方、特開平６−３１７６８０号公報に示
されるように、電子時計の電源に用いられる発電装置と
して、回転中心と重心とが偏心したアンバランス車と、
コイルとローター磁石を備えたローター及び高透磁率材
から形成された板状のステータからなり、ローター磁石
の回転運動により発電する機械−電気変換機と、アンバ
ランス車の回転を増速してローターに伝達する増速輪列
とを有し、ステータがローター磁石の外周を取り囲むよ
うに配設されたものがあった。

【０００６】ここで、振動によってアンバランス車が回
転すると、増速輪列がアンバランス車の回転運動を増速
してローターに伝達し、機械−電気変換機がローター磁
石の回転運動を電圧に変換している。この時、ローター
の回転によって、コイルに発生する電圧Ｅは、コイルの
巻数をＮ、時間をｔ、磁心に流れる磁束数をΦとする
と、次式で表される。

【０００７】Ｅ＝Ｎ（ｄΦ／ｄｔ）・・・（１）また、ローターの回転速度をω、磁心に流れる磁束の最
大値をΦ₀とすると、磁束数Φは次式で表される。 Φ＝Φ₀ｃｏｓωｔ・・・（２）式（２）より、磁束数Φの一次微分は次式で表される。

【０００８】（ｄΦ／ｄｔ）＝Φ₀ω（−ｓｉｎωｔ）・・・（３）したがって、式（１）（３）より、コイルに発生する電
圧Ｅを大きくするためには、ローターの回転速度ω、磁
束の最大値Φ₀、コイルの巻数Ｎのいずれかを大きくす
れば良く、この発電装置では増速輪列を用いてローター
の回転速度ωを増速することにより電圧Ｅを大きくして
いた。

【０００９】この発電装置を感震装置に用いた場合、増
速輪列を用いてローターの回転速度を増速することによ
り、マイコン等の制御回路の入力信号として直接使用で
きる程度の大きさの電圧をコイルに発生させることがで
きる。また、圧電フィルムを用いた感震装置に比べて、
装置の小型化が図れ、スイッチ機構を有しないので、装
置の信頼性を高めることができる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述した発電装置を感
震装置に用いた場合、増速輪列を用いてローターの回転
速度を増速することにより、マイコン等の制御回路の入
力信号として直接使用できる程度の大きさの電圧を得る
ことはできるが、増速輪列は多くの歯車を組み合わせて
構成されているので、歯車間の摩擦が発生して、地震の
微小な振動ではアンバランス車が回転せず、地震の発生
を検知できない可能性があるという問題点があった。ま
た、増速輪列を構成する部品数が多く、高い組立精度が
要求されるので、装置の組み立てに手間がかかるという
問題点もあった。

【００１１】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、請求項１の発明の目的とするところは、組み立
てが容易で、微小な振動も検知でき、振動の大きさに応
じて、マイコンの入力信号として直接使用できる程度の
大きさの電圧を発生することができる感震装置を提供す
るにある。請求項２乃至６の発明の目的は、コイルに発
生する電圧をさらに大きくした感震装置を提供するにあ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、上
記目的を達成するために、振り子に取り付けられ、振り
子の揺動運動に応じて揺動する永久磁石と、磁性材料か
ら形成され、両端部に設けられた磁極が互いに対向する
ヨークと、ヨークに巻回されたコイルとを備え、永久磁
石が磁極の対向部に揺動自在に配設され、永久磁石の揺
動運動に応じてコイルに電圧が発生しているので、簡単
な構成で、振動の大きさに応じて、マイコン等の制御回
路の入力信号として直接使用できる程度の大きさの電圧
を発生することができる。また、振り子に永久磁石を取
り付けただけなので、摩擦が発生する部分が少なく、振
り子に加わる摩擦力を低減することができる。

【００１３】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、永久磁石が磁極の間を揺動しているので、ヨーク
に流れる磁束を大きくすることができる。請求項３の発
明では、請求項１の発明において、永久磁石が磁極対向
部の外側を揺動しているので、永久磁石とヨークとの間
隔を一定にすることができる。また、永久磁石とヨーク
の相対的な位置決めを容易に行うこともできる。

【００１４】請求項４の発明では、請求項１の発明にお
いて、磁極の永久磁石に対向する部位を永久磁石に突出
させているので、磁極に設けられた突出部に磁束を集中
させることができる。請求項５の発明では、請求項１の
発明において、永久磁石が振り子の揺動方向と交差する
方向に着磁されているので、ヨークに流れる磁束を更に
大きくすることができる。

【００１５】請求項６の発明では、請求項１の発明にお
いて、振り子の揺動方向において、永久磁石の極性が交
互に反転しているので、振り子の揺動運動に応じて、磁
束を大きく変化させることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。（実施形態１）本実施形態の感震装置は、図１（ａ）
（ｂ）に示すように、２枚の支持板７，７によって支持
された軸１と、軸１に軸受６を介して揺動自在に取り付
けられた振り子２と、振り子２に取り付けられ、振り子
２と共に揺動する永久磁石３と、磁性材料から形成さ
れ、永久磁石３の上下端を挟むように配設された断面略
コ字状のヨーク４と、ヨーク４に巻回されたコイル５
と、ケース８とから構成されている。

【００１７】ここで、ヨーク４の両端部に形成された磁
極４ａ，４ａは空隙９を介して互いに対向しており、永
久磁石３は両磁極４ａ，４ａ間の空隙９内を揺動自在に
揺動するように振り子２に取り付けられている。いま、
地震が発生すると、地震の振動によって、振り子２が軸
１を中心として揺動し、永久磁石３が振り子２と共に揺
動する。この時、永久磁石３から磁極４ａ，４ａを介し
てヨーク４に流れる磁束が変化するので、コイル５に振
動の大きさに応じた電圧が発生する。

【００１８】ここで、永久磁石３は磁極４ａ，４ａが対
向する空隙９内を揺動しているので、永久磁石３からヨ
ーク４に流れる磁束が大きくなり、コイル５に発生する
電圧を大きくすることができる。また、振り子２の揺動
方向と直交する方向に永久磁石３は着磁されているの
で、永久磁石３からヨーク４に流れる磁束が更に大きく
なり、コイル５に発生する電圧を更に大きくすることが
できる。

【００１９】一方、振り子２の揺動方向において、永久
磁石３はＮ極とＳ極とが交互に配置されているので、永
久磁石３が揺動すると、磁極４ａ，４ａに対向する部位
の永久磁石３の極性が交互に反転する。したがって、永
久磁石３からヨーク４に流れる磁束が急激に変化し、コ
イル５に大きな電圧を発生させることができる。ところ
で、断面略Ｌ字状の扇形の振り子２の先端部２ａは重り
の役割を果たしており、先端部２ａは軸１の中心から見
て、ヨーク４の外側に位置しているので、振動によって
発生する振り子２の回転トルクを大きくすることがで
き、コイル５に大きな電圧を発生させることができる。

【００２０】このように、コイル５に大きな電圧を発生
させることができるので、アンプにより増幅することな
く、マイコン等の制御回路の入力信号として直接使用で
きる程度の大きさの電圧（例えば、５Ｖ／Ｇ）を得るこ
とができる。また、複雑な機構の増速輪列を用いていな
いので、容易に組み立てることができる。さらに、振り
子２は軸受６を介して軸１に揺動自在に取り付けられて
おり、軸受６以外に摩擦を生じる部位がないので、振り
子２に加わる摩擦力を低減することができ、地震の微小
な振動も検知することができる。（実施形態２）実施形態１の感震装置では、振り子２の
軸１と先端部２ａとの間の部位に永久磁石３が配設され
ているが、本実施形態では、図２（ａ）（ｂ）に示すよ
うに、断面略Ｔ字状の扇形の振り子２の先端部２ａは重
りの役割を果たしており、永久磁石３は先端部２ａの下
面に突設されている。また、ヨーク４は磁性材料から形
成され、磁極４ａ，４ａが永久磁石３の側面を挟むよう
に配設されている。

【００２１】ここで、振り子２の揺動方向に直交する方
向に、永久磁石３は着磁されているので、永久磁石３か
ら磁極４ａ，４ａを介してヨーク４に流れる磁束を大き
くすることができる。また、振り子２の揺動方向におい
て、永久磁石３ではＮ極とＳ極とが交互に配置されてい
るので、永久磁石３が揺動すると、磁極４ａ，４ａに対
向する部位の永久磁石３の極性が交互に反転する。した
がって、永久磁石３からヨーク４に流れる磁束が急激に
変化し、コイル５に大きな電圧を発生させることができ
る。

【００２２】このように、コイル５に発生する電圧を大
きくすることにより、アンプを用いて増幅することな
く、マイコン等の制御回路の入力信号として直接使用で
きる程度の大きさの電圧を得ることができる。尚、振り
子２、永久磁石３、ヨーク４以外の構成は、実施形態１
の感震装置と同様であるので、その説明は省略する。（実施形態３）本実施形態の感震装置では、図３（ａ）
乃至（ｃ）に示すように、振り子２に取り付けられ、振
り子２の揺動方向においてＮ極とＳ極とが交互に配置さ
れた永久磁石３と、磁性材料から形成され、両端部に磁
極４ａ，４ａが設けられたヨーク４とを備えている。

【００２３】ここで、ヨーク４の磁極４ａ，４ａには、
図３（ｃ）に示すように、平面方向に突出する突出部４
ｂ，４ｂが形成されており、両突出部４ｂ，４ｂは空隙
９を介して互いに対向している。一方、永久磁石３は両
突出部４ｂ，４ｂの対向部分の上方を揺動自在に揺動す
るように配設されている。したがって、永久磁石３から
ヨーク４に流れる磁束を両突出部４ｂ，４ｂに集中させ
て、漏れ磁束を低減させ、磁気効率を向上させることが
できる。したがって、コイル５に発生する電圧を大きく
することができる。

【００２４】また、永久磁石３は両突出部４ｂ，４ｂが
対向する空隙９の外側を揺動しているので、永久磁石３
とヨーク４との間隔を常に一定とすることができ、コイ
ル５に安定した電圧を発生させることができるととも
に、装置の動作を安定させることもできる。さらに、永
久磁石３が両磁極４ａ，４ａの対向する空隙９内を揺動
する場合に比べて、永久磁石３とヨーク４との相対的な
位置決めを容易に行うことができ、組み立ても容易であ
る。

【００２５】さらに、永久磁石３は、振り子２の揺動方
向において、Ｎ極とＳ極とが交互に配置されているの
で、振り子２と共に永久磁石３が揺動すると、永久磁石
３からヨーク４に流れる磁束が急激に変化し、コイル５
に大きな電圧を発生させることができる。このように、
コイル５に発生する電圧を大きくすることにより、アン
プを用いて増幅することなく、マイコン等の制御回路の
入力信号として直接使用できる程度の大きさの電圧を得
ることができる。

【００２６】尚、永久磁石３とヨーク４以外の構成は実
施形態１の感震装置と同様であるので、その説明は省略
する。（実施形態４）実施形態２の感震装置では、永久磁石３
は磁極４ａ，４ａが対向する空隙９内を揺動自在に揺動
するように配設されているが、本実施形態では、図４
（ａ）（ｂ）に示すように、永久磁石３は磁極４ａ，４
ａが対向する空隙９の外側を揺動自在に揺動するように
配設されている。

【００２７】ここで、ヨーク４は磁性材料から形成さ
れ、両端部に磁極４ａ，４ａが形成されている。さら
に、磁極４ａ，４ａには平面方向に突出する突出部４
ｂ，４ｂが形成されており、突出部４ｂ，４ｂは空隙９
を介して対向している。一方、永久磁石３は振り子２の
下面に突設されており、両突出部４ｂ，４ｂが対向する
空隙９の上方を揺動自在に揺動するように配設されてい
るので、永久磁石３からヨーク４に流れる磁束を両突出
部４ｂ，４ｂに集中させ、漏れ磁束を低減することがで
きるので、磁気効率が向上し、コイル５に発生する電圧
を大きくすることができる。

【００２８】また、永久磁石３は両突出部４ｂ，４ｂが
対向する空隙９の外側を揺動しているので、実施形態３
の感震装置と同様に、永久磁石３とヨーク４との間隔を
常に一定とすることができ、コイル５に安定した電圧を
発生させることができるとともに、装置の動作を安定さ
せることができる。さらに、永久磁石３が両磁極４ａ，
４ａの対向する空隙９内を揺動する場合に比べて、永久
磁石３とヨーク４との相対的な位置決めを容易に行うこ
とができ、組み立ても容易である。

【００２９】ところで、永久磁石３は、振り子２の揺動
方向において、Ｎ極とＳ極とが交互に配置されているの
で、振り子２と共に永久磁石３が揺動すると、永久磁石
３からヨーク４に流れる磁束が急激に変化し、コイル５
に大きな電圧を発生させることができる。このように、
コイル５に発生する電圧を大きくすることにより、アン
プを用いて増幅することなく、マイコン等の制御回路の
入力信号として直接使用することができる程度の電圧を
発生させることができる。

【００３０】尚、永久磁石３及びヨーク４以外の構成は
実施形態１又は２の感震装置と同様であるので、その説
明は省略する。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の発明は、上述のように、振り
子に取り付けられ、振り子の揺動運動に応じて揺動する
永久磁石と、磁性材料から形成され、両端部に設けられ
た磁極が互いに対向するヨークと、ヨークに巻回された
コイルとを備え、永久磁石が磁極の対向部に揺動自在に
配設され、永久磁石の揺動運動に応じてコイルに電圧が
発生しているので、簡単な構成で、振動の大きさに応じ
て、マイコン等の制御回路の入力信号として直接使用で
きる程度の大きさの電圧を発生できるという効果があ
る。また、構造が簡単なので、容易に組み立てることが
できるという効果もある。更に、振り子に永久磁石を取
り付けただけの構造なので、摩擦が発生する部位が少な
く、振り子に加わる摩擦力を小さくでき、微小な振動も
検知できるという効果もある。

【００３２】請求項２の発明は、永久磁石が磁極の間を
揺動しているので、ヨークに流れる磁束を大きくするこ
とにより、コイルにより大きな電圧を発生させることが
できるという効果がある。請求項３の発明は、永久磁石
が磁極対向部の外側を揺動しているので、永久磁石とヨ
ークの間隔を一定とすることができ、コイルに安定した
電圧を発生させることができるという効果がある。ま
た、永久磁石とヨークの相対的な位置決めを容易に行え
るという効果もある。

【００３３】請求項４の発明は、磁極の永久磁石に対向
する部位を永久磁石に突出させているので、磁極に設け
られた突出部に磁束を集中させ、漏れ磁束を低減するこ
とにより、磁気効率を向上させることができるという効
果がある。請求項５の発明は、永久磁石が振り子の揺動
方向と交差する方向に着磁されているので、ヨークに流
れる磁束を大きくすることにより、コイルに発生する電
圧をさらに大きくすることができるという効果がある。

【００３４】請求項６の発明は、振り子の揺動方向にお
いて、永久磁石の極性が交互に反転しているので、振り
子の揺動運動によって発生する磁束の変化を大きくする
ことにより、コイルに発生する電圧を更に大きくできる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の感震装置を示し、（ａ）は断面
図、（ｂ）は側面図である。

【図２】実施形態２の感震装置を示し、（ａ）は断面
図、（ｂ）は側面図である。

【図３】実施形態３の感震装置を示し、（ａ）は正面
図、（ｂ）は側断面図、（ｃ）はＡ−Ａ’断面図であ
る。

【図４】実施形態４の感震装置を示し、（ａ）は断面
図、（ｂ）は側面図である。

【符号の説明】

１軸２振り子３永久磁石４ヨーク４ａ磁極５コイル９空隙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振り子に取り付けられ、前記振り子の揺動
運動に応じて揺動する永久磁石と、磁性材料から形成さ
れ、両端部に設けられた磁極が互いに対向するヨーク
と、前記ヨークに巻回されたコイルとを備え、前記永久
磁石が前記磁極の対向部に揺動自在に配設され、前記永
久磁石の揺動運動に応じて前記コイルに電圧が発生して
成ることを特徴とする感震装置。
【請求項２】前記永久磁石が前記磁極の間を揺動するこ
とを特徴とする請求項１記載の感震装置。
【請求項３】前記永久磁石が前記磁極対向部の外側を揺
動することを特徴とする請求項１記載の感震装置。
【請求項４】前記磁極の前記永久磁石に対向する部位を
前記永久磁石に突出させて成ることを特徴とする請求項
１記載の感震装置。
【請求項５】前記永久磁石が前記振り子の揺動方向と交
差する方向に着磁されて成ることを特徴とする請求項１
記載の感震装置。
【請求項６】前記振り子の揺動方向において、前記永久
磁石の極性が交互に反転することを特徴とする請求項１
記載の感震装置。