JPH0326432Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は地震等による振動を感知する地震感知
器の改良に関するものである。

〔従来の技術及び考案が解決しようとする問題点〕

まず、地震の周波数について説明する。

一般に地震波の主成分の周波数は１〜10Hzにあ
ると言われているが、そのうち特に１〜５Hzの成
分が顕著である。第２図に昭和53年６月12日17時
14分に発生した宮城県沖地震について、一例とし
て大船渡で観測された地震波のパワースペクトル
を示す。卓越振動数は２〜３Hz（2.4Hz）で、１
〜５Hzのパワーが大きい（図示しないが、フーリ
エスペクトルもほぼ同様な形状で１〜５Hz成分が
多い）。

又、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微小振動は地
震波とは異なり外乱振動となるが、この外乱振動
は20Hz以上のものが多いが10Hz近傍のものも含ま
れているので誤動作防止の点より日本エレベータ
協会の耐震設計．施工指針の技術基準において
は、感知器の周波数特性として「普通級は１〜５
Hzの範囲でフラツト特性、精密級では0.1〜５Hz
の範囲でフラツト特性、５Hzを越える範囲では感
度は下降特性とすること」となつている。

上記のような地震の特性に対して、従来の地震
感知器としては、電気式の動電型やストレーンゲ
ージ型、圧電型、或いは機械式の重錘落下型など
が一般に用いられている。

第３図に、動電型地震感知器の構造の一例（垂
直方向感知器）を示す。この動電型地震感知器
は、永久磁石４により発生する磁束５の中を、お
もり２に固定されたコイル３が振動により上下に
動くと、コイル３の両端に電圧が発生し、この電
圧の大きさがコイル３の移動速度に比例すること
を利用して地震を感知するものである。なお、１
はおもり２を支持するばね系であり、６は磁路を
形成するヨークである。このばね系１の固有振動
数は、普通４Hz程度にとられているが、この方式
で周波数特性を前述のように５Hz以上で下降特性
とするのは難しく（ばね系の問題）、通常10Hz程
度以上で下降特性にしている。更に固有振動数
は、ばね系１やおもり２の精度に大きく影響を受
けるので、実際には、最終の工程で手加工により
おもりの重さ等を調整している。すなわち、この
動電型地震感知器は精度や調整の手間の点で問題
を有している。

また、ストレーンケージ型地震感知器は、スト
レーンケージ（歪ゲージ）をＸ，Ｙ方向に設置
し、これらの電気出力をベクトル合成して加速度
を求めるものであるが、歪ゲージ自身の周波数特
性は数ＫHzにも及ぶので電気的フイルターで５Hz
以上を減衰させるようにしている。従つてストレ
ーンケージ型の地震感知器はこのフイルターの特
性に大きく左右され、更にベクトル合成を行なう
為に掛算器等を必要とするなど、多くの誤差要因
を含んでおり信頼性の点で問題がある。なお、圧
電型地震感知器もベクトル合成方式を採用してお
り、同様の問題点を含んでいる。

第４図は、重錘落下型地震感知器の構造の一例
を示すものである。これは、静止状態では重錘
（鉄等の磁性体）１３が、ケース１０に固定され
た永久磁石１１に吸引されているが、ある一定以
上の振動が発生するとこの重錘１３が落下し、重
錘１３にはめ込まれているレバー１２が支点１５
を中心に矢印方向に回転することにより、マイク
ロスイツチ１４のアクチユエータ１４′を作動さ
せて地震を感知するものである。この方式は簡単
ではあるが、磁石の吸引力と重錘の重さの関係に
よつて、感知レベルが左右され、その調整が大変
であると同時に低い周波数（１Hz以下）では感知
しにくいという欠点があり、やはり精度や信頼性
の点で問題がある。

このため、出願人は特願昭59−88902号にて新
しいタイプの地震感知器を提案した。それは第５
図及び第６図に示すように、円柱状の容器３１に
例えば水銀や油のような液体３２を入れ、この容
器３１の蓋には発光ダイオード等の光源３４とこ
の液体３１内の光を受光する受光素子３５を備え
て、地震波により容器３１内の液体３２が揺動す
ると、この液体表面の形状が変わることによつて
変化する容器３１内の輝度分布を受光素子３５に
より電気信号に変換出力したものを信号処理部２
１がこの出力信号２０ａの大きさに応じて振動レ
ベルを識別する新しいタイプの地震感知器であ
る。

即ち、この地震感知器は感知部２０の受光素子
３５から出力された容器３１内の輝度分布に応じ
た信号２０ａを交流増幅器２２により増幅し、コ
ンパレータ２３，２５等により複数のレベルの地
震を感知するものである。

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７〜30秒（震源地と観測地との距離によつ
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。

この初期微動、即ちＰ波は通常加速度が10gal
以下で、上下動が顕著にあらわれ、一方本震、即
ちＳ波は水平動が顕著でエレベータで問題になる
場合には加速度が30gal（震度４）以上という特徴
があり、この地震感知器の応用面を考えると、Ｐ
波をいかに早く正確に検出して警報等を発しその
後のＳ波に備えるかは重要な問題のた、Ｐ波とＳ
波の混在する地震波をいかにして１台の感知器に
より確実に検出することができるかが製品開発面
での問題でもあつた。

本考案は上記の点に鑑みなされたもので、Ｐ波
とＳ波の混在する地震波を極めて正確に区別して
検出しうる簡便な地震感知器を提供することを目
的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案は、液体の入つた容器、該容器内を照射
する光源、該容器内の光を受光し電気信号に変換
する受光素子を備えた感知部と、該感知部の出力
が所定値より大きいとき出力を発する信号処理部
とからなる感知器において、 前記信号処理部には前記感知部の出力レベルを
監視する第１のコンパレータと、 前記感知部の出力を入力信号とするとともに前
記第１のコンパレータの出力信号に応じてゲイン
を下げる利得調節器と、 該利得調節器の出力レベルを監視するＰ波検出
用コンパレータ及びＳ波検出用コンパレータと、
前記信号処理部の出力を切り換える切換手段とを
設け、 前記切換手段は前記第１のコンパレータの出力
信号により前記Ｐ波検出用コンパレータの出力信
号を前記Ｓ波検出用コンパレータの出力信号に切
換える構成とするものである。

〔作用〕

上述の如く構成すれば、Ｐ波とＳ波それぞれに
相応しい信号レベルで検出できる。

〔実施例〕

第１図は本考案による感知部の一例を示す断面
図、第７図は本考案による地震感知器の構成を示
すブロツク図の一例である。図中、第５図、第６
図と同一符号のものは同一のものを示すが、４０
は容器、４１は比重が大きくかつ表面反射率の高
い、例えば水銀のような液体、４２は液体４１よ
り比重が小さく、温度による粘土変化の少ないか
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４３を構成している。４４
はカバー４５に設けられた例えば発光ダイオード
等の光源４６に電圧を供給する電源、４７は光源
４６からの光を容器４０内に透過する材質で構成
された保持板４８に支持された光を受光する受光
素子、カバー４５の内面４５ａは表面反射率が高
く光源４６の光がムダなく受光素子４７に集まる
ように構成され、又光源４６と受光素子４７は何
れの方向に加振されても感知器の出力レベルに差
が生じることがないように、容器４０の中心線Ｘ
−Ｘ上に配置されている。

５１，５２，５３はそれぞれ異なる動作レベル
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３をもつコンパレータで、コンパ
レータ５１は交流増幅器２２の出力信号が電圧レ
ベルＰ１を超えるとHighレベルの信号（それ以
外はLowレベルの信号）を利得調節器５４に入
力するとともに常開接点RY１ａを閉路し常閉接
点RY１ｂを開路させる。この利得調節器５４は
コンパレータ５１がLowレベルの信号を出力し
ている間はゲインが大きく、Highレベルの信号
を出力すればゲインが減少するものである。一
方、コンパレータ５２は利得調節器５４の出力信
号レベルがＰ２を超えるとHighレベルの信号を
出力し、コンパレータ５３は利得調節器５４の出
力信号レベルがＰ３を超えるとHighレベルの信
号を出力する。又、タイマー５５はコンパレータ
５２のHighレベル出力信号が常閉接点RY１ｂを
通じて所定時間以上続くと常閉接点RY２ｂを開
路させるものである。

以下、本考案装置の動作について説明する。通
常は交流増幅器２２の出力レベルはコンパレータ
５１の動作レベルＰ１以下のため、コンパレータ
５１の出力はLowレベル状態で利得調節器５４
のゲインは大きく、接点RY１ｂ，RY２ｂは閉
路状態にある。

そこで、地震が発生してＰ波が到来すると、利
得調節器５４の出力信号がコンパレータ５２の動
作レベルＰ２を超えた時点でコンパレータ５２は
Highレベルの信号を出力して初期微動があつた
ことを警報等によりまず知らせる。次に交流増幅
器２２の出力信号２２ａがコンパレータ５１の動
作レベルＰ１以上になると、コンパレータ５１が
働き、コンパレータ５１はHighレベルの信号を
出力して利得調節器５４のゲインを下げ、接点
RY１ｂを開路、RY１ａを閉路して、コンパレ
ータ５２を切り放し、コンパレータ５３を挿入し
てＳ波の到来に備える。

次に実際にＳ波が到来すると、利得調節器５４
の出力信号がコンパレータ５３の動作レベルＰ３
を超えた時点でコンパレータ５３は接点RY１ａ
を通じてHighレベル信号を出力し本震が襲来し
たことを告げる。

以上の説明は一般的な地震の場合であり、直下
型地震の場合はＰ波とＳ波がほとんど同時に起る
が、交流増幅器２２の出力レベルがコンパレータ
５１の動作するレベルＰ１を超えると即、Ｓ波検
出用に切換わるため、感知器としての機能に支障
は生じない。

又、初期微動が起つて所定時間以上経つても本
震が到来しない場合にはタイマー５５が働いて接
点RY２ｂを一定時間開路して初期状態にリセツ
トさせるようにもでき、響報が鳴りつづけないよ
うにすることができる。

〔考案の効果〕

以上述べたように本考案によれば、通常Ｐ波検
出を目的とした感知器として機能させ、一旦Ｐ波
を検出した後はＳ波検出用に利得調整器のゲイン
を切換えるため、新しいタイプの地震感知器の信
号処理部を若干変更するだけで一台の感知器でＰ
波とＳ波を的確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による感知部の一例を示す断面
図、第２図は地震波のパワースペクトルの一例を
示す図、第３図は動電型地震感知器の構造の一例
を示す図、第４図は重錘落下型地震感知器の構造
の一例を示す図、第５図は新タイプの地震感知器
の一構成を示すブロツク図、第６図は新タイプの
地震感知器の感知部の一例を示す構造断面図、第
７図は本考案による地震感知器の構成を示すブロ
ツク図である。 ２０……感知部、２１，６０……信号処理部、
２２……交流増幅器、２３，２５，５１，５２，
５３……コンパレータ、３１，４０……容器、３
２，４１，４２，４３……液体、３４，４６……
光源、３５，４７……受光素子、５４……利得調
節器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 液体の入つた容器、該容器内を照射する光
   源、該容器内の光を受光し電気信号に変換する
   受光素子を備えた感知部と、該感知部の出力が
   所定値より大きいとき出力を発する信号処理部
   とからなる地震感知器において、 前記信号処理部には前記感知部の出力レベル
   を監視する第１のコンパレータと、 前記感知部の出力を入力信号とするとともに
   前記第１のコンパレータの出力信号に応じてゲ
   インを下げる利得調節器と、 該利得調節器の出力レベルを監視するＰ波検
   出用コンパレータ及びＳ波検出用コンパレータ
   と、 前記信号処理部の出力を切換える切換手段と
   を設け、 前記切換手段は前記第１のコンパレータの出
   力信号により前記Ｐ波検出用コンパレータの出
   力信号を前記Ｓ波検出用コンパレータの出力信
   号に切換える構成とすることを特徴とする地震
   感知器。 (2) 前記切換手段は、前記Ｐ波検出用コンパレー
   タ及び前記Ｓ波検出用コンパレータ出力ライン
   にリレー接点を挿入した切換手段であることを
   特徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載
   の地震感知器。