JPH0579896A - 感震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】地震の水平振動を振動伝達部材を介して圧電フ
ィルムに水平方向に伝達し、圧電フィルムの伸展方向の
変形によって生じる電圧により振動を検出する。 【構成】筐体２の内部に圧電フィルム４をその上端を固
定部材５により固定し、下端部に錘６を固着した後、シ
リコンオイル３中に浸漬する。筐体２が振動することに
よってシリコンオイル３が揺動し、この揺動が圧電フィ
ルム４に水平方向に伝達される。この時、圧電フィルム
４は上下方向に張力を与えられて設置されており、水平
方向に伝達された揺動により圧電フィルム４は伸展方向
に変形し、圧電現象により電圧を生じる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、地震による振動を感
知して信号を出力する感震装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】地震発生後の二次災害を防止するため、
地震による振動を検出する感震装置を備え、この感震装
置が振動を検出した際にガス流路を遮断するようにした
家庭用のガスメータがある。このようなガスメータに用
いられる感震装置として、実開昭６１ ４８３２５号公
報に開示された感震装置では、円錐状内底面を有する筐
体内に鋼球を備え、筐体の振動による鋼球の移動を凹球
面および押圧板を介して伝達してスイッチ機構の接点を
開閉するように感震スイッチ部を構成し、この感震スイ
ッチ部を吊下軸を介して液封室内に揺動自在に支承して
いる。この構成により取付時の誤差などによる傾斜を矯
正するようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の感震装置では鋼球の動作をスイッチの開閉機構の接
点に伝達する構成であるため、伝達機構などの複雑な構
造が必要となり、コストの上昇を招くとともに、衝撃に
よって破損を生じやすい問題があった。また、円錐状内
底面における鋼球の移動によって振動を検出するため製
造後に設定感度を調整することが困難で、また製品の歩
留りが悪くなる問題があった。さらに、感震スイッチ部
以外にも複雑な形状の液封室を必要とし、これによって
も部品点数の増加によるコストアップを生じ、また寸法
形状の大型化によりプリント基板上に実装することがで
きない問題があった。

【０００４】また、本出願人は特願平２−９８８５１号
において二枚の圧電フィルムを互いに直角にして流動物
中に浸漬し、二枚の圧電フィルムのそれぞれに生じた電
圧を二乗して加算した値を開平して出力するようにした
感震装置を提案したが、水平面における振動の伝達方向
に関わらず振動の大きさに比例した電圧を検出するため
に二乗演算や絶対値演算（波高値演算等）を行う回路が
必要になり、回路構成が複雑になる問題があった。

【０００５】この発明の目的は、地震の振動による振動
伝達部材の移動を圧電フィルムに水平方向に伝達し、こ
の圧電フィルムに圧電現象によって生じる電圧を検出す
ることにより地震の振動を感知し、簡略な構造により部
品点数を削減して装置の小型化を図り、プリント基板に
実装できるとともに、コストダウンを実現でき、さらに
耐衝撃性に優れ、かつ設定感度の調整を容易に行うこと
ができる感震装置を提供することにある。

【０００６】また、圧電フィルムを円筒形状に形成する
ことにより、二乗演算や絶対値演算を必要とすることな
く振動の大きさに応じた電圧を検出できるようにし、複
雑な演算回路を不要にして装置の小型化およびコストダ
ウンを実現できる感震装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の感震装置は、
両面に電極を形成した１枚の圧電フィルムに水平方向に
振動を伝達する振動伝達部材と、圧電フィルムをその両
端部の上下方向の変位を規制して垂直方向に保持する保
持部材と、圧電フィルムに生じる電圧を前記電極を介し
て検出する電圧検出手段と、を設けたことを特徴とす
る。

【０００８】また、前記圧電フィルムが、円筒形に形成
された円筒形フィルムとしたものである。

【０００９】さらに前記保持部材を圧電フィルムの上端
部を固定する固定部材および下端部に固定された錘から
構成したものである。

【００１０】また、前記保持部材を、圧電フィルムの上
端部および下端部のそれぞれを固定する支持部材とした
ものである。

【００１１】さらに前記振動伝達部材を、前記圧電フィ
ルムが浸漬される液体としたものである。

【００１２】加えて前記振動伝達部材を、前記圧電フィ
ルムの適所に固着された錘としたものである。

【００１３】また前記圧電フィルムの適所に振動抑制部
材を固着したものである。

【００１４】

【作用】この発明の感震装置においては、両面に電極を
形成した圧電フィルムに対して振動伝達部材から水平方
向に振動が伝達される。この圧電フィルムはその上下方
向の変位を規制して垂直方向に保持されており、振動伝
達部材から水平方向に振動が伝達されると圧電フィルム
は両端部の位置をほとんど変えることなく水平方向に撓
みを生じ、この結果圧電フィルムはその両面において伸
展方向の変形を生じ、この変形により電圧を発生する。
この圧電フィルムに生じた電圧が電圧検出手段により電
極を介して検出される。

【００１５】また、圧電フィルムを円筒形に形成する
と、振動伝達部材により伝達される振動の水平面におけ
る振動方向に関係なく振動に応じた変形が生じ、電圧が
検出される。

【００１６】また、圧電フィルムの上端部を固定部材に
より固定し、圧電フィルムの下端部に錘を固定すること
により、圧電フィルムをその両端部の上下方向の変位を
規制して垂直方向に保持することができる。このとき、
錘は上下方向の振動に対して振動伝達部材として作用
し、この結果圧電フィルムは上下振動に合わせて伸縮
し、電圧が発生する。

【００１７】また圧電フィルムの下端部に固定された錘
を装置に接着することにより、圧電フィルムに垂直方向
の張力を加えた状態のまま容易に固定することができ
る。

【００１８】さらに、圧電フィルムを液体中に浸漬する
ことにより、感震装置が振動した際にその振動が液体を
介して圧電フィルムに伝達されるとともに、圧電フィル
ムの振動を制動することができる。

【００１９】また、圧電フィルムの適所に錘を固着する
ことにより感震装置が振動した際にその振動が圧電フィ
ルムに伝達される。

【００２０】加えて、圧電フィルムの適所に振動抑制部
材を固着することにより、液体の場合よりも温度変化や
振動周波数変化から受ける影響の少ない、圧電フィルム
の振動の制動をすることができる。

【００２１】

【実施例】図１は、この発明の実施例である感震装置の
平面断面図および側面断面図である。感震装置１は円筒
形状の筐体２内にシリコンオイル３を貯留し、このシリ
コンオイル３内に浸漬される圧電フィルム４を備えてい
る。圧電フィルム４は筐体２の内部においてその上端部
を固定部材５を介して固定されており、下端部に錘６が
固着されている。圧電フィルム４は図２に示すように表
面および裏面のそれぞれに電極７ａ，７ｂが形成されて
おり、基部４ｃから突出部４ａ，４ｂを互いに直交する
方向に突出形成したものである。この突出部４ａ，４ｂ
を基部４ｃに対して同一方向に折り曲げ、基部４ｃを上
端として固定部材５に固定し、突出部４ａ，４ｂの端部
を下端部としてこれに錘６を固着している。

【００２２】以上の構成により圧電フィルム４の突出部
４ａ，４ｂには錘６により垂直方向の張力が作用してお
り、振動伝達部材であるシリコンオイル３が振動により
揺動すると、その揺動が圧電フィルム４に略水平方向に
作用し、圧電フィルム４は水平方向に突出変形しようと
する。この時、圧電フィルム４には垂直方向の張力が作
用しているため、圧電フィルム４はその突出部４ａ，４
ｂにおいて表面および裏面が伸展方向の変形を生じる。
上下振動に対しては錘６が振動伝達部材として作用し、
この結果圧電フィルム４は上下振動に合わせて伸縮し、
電圧が発生する。一般に、圧電フィルム４は伸展方向の
変形を生じた際に正の電荷を発生する面と負の電荷を発
生する面とが定まっており、圧電フィルム４が表面方向
または裏面方向のいずれに変形した場合にも電極７ａ，
７ｂの間に変形の大きさに応じた電圧が生じる。

【００２３】圧電フィルム４の表裏面に形成された電極
７ａ，７ｂの間に生じた電圧は、図３に示す電圧検出回
路により検出される。電圧検出回路１１はコンデンサ
Ｃ、抵抗Ｒ１，Ｒ２およびＭＯＳＦＥＴ１２により構成
されている。圧電フィルム４は高インピーダンスである
ため、その電圧値は雑音等の影響を受けやすい。そこで
ＭＯＳＦＥＴ１２によりインピーダンス変換した電圧を
ソース端子１３において取り出す。この電圧検出回路１
１においてコンデンサＣの容量はＭＯＳＦＥＴ１２のオ
ン／オフ時間を決定する要因となり、抵抗Ｒ１，Ｒ２は
ＭＯＳＦＥＴ１２のスレッショルド電圧を決定する。

【００２４】なお、圧電フィルム４の突出部４ａ，４ｂ
のそれぞれに形成される電極を分割し、それぞれの突出
部４ａ，４ｂにおいて生じた電圧を２乗して加算した値
を開平することによりシリコンオイル３から伝達される
振動の水平面上における振動方向にかかわらず、振動の
大きさのみに応じた電圧値を検出することができる。

【００２５】この場合において、前述のように圧電フィ
ルム４は伸展方向に変形するのみであるから振動の伝達
方向によって突出部４ａ，４ｂの電圧値の正負が反転す
ることがなく、圧電フィルム４に生じた電圧の絶対値を
求める必要がなく、従来のものよりも回路構成を簡略化
できる。

【００２６】図４は、この発明の別の実施例に係る感震
装置の構成を示す平面断面図および側面断面図である。
感震装置２１の円筒形の筐体２２の内部において、シリ
コンオイル２３に浸漬される圧電フィルム２４の下端に
固着された錘２６は接着剤２７により筐体２２の内底面
に接着されている。これによって圧電フィルム２４の下
端部は上下左右方向の変位を完全に規制されている。一
方、圧電フィルム２４の上端部は固定部材２５により固
定されており、シリコンオイル２３の揺動により圧電フ
ィルム２４は伸展方向の変形のみに完全に変換される。

【００２７】図５は、この発明のさらに別の実施例に係
る感震装置の構成を示す平面断面図および側面断面図で
ある。感震装置３１は円筒形の筐体３２の内部に１枚の
圧電フィルム３４を円筒形に巻回し、その外周部に振動
抑制部材としてシリコンゲル３５を所定の厚さにして貼
着したものである。この円筒形の圧電フィルム３４の内
部にはシリコンゲル３６中に保持された錘３７が備えら
れている。錘３７はシリコンゲル３６によって圧電フィ
ルム３４の上下方向の中間位置に停止している。

【００２８】以上の構成によってこの実施例によれば、
感震装置３１が地震動を感知して振動すると、錘３７が
水平方向に振動し、この振動が圧電フィルム３４の内周
面に伝達される。圧電フィルム３４はその上下端におい
て筐体３２の内部上面および内部底面に固定されてお
り、圧電フィルム３４は錘３７の移動により伸展方向の
変形を生じる。圧電フィルム３４には図６に示すように
その表面および裏面のそれぞれに電極３８ａ，３８ｂが
形成されており、圧電フィルム３４においてその伸展方
向の変形により生じた電圧が電極３８ａ，３８ｂを介し
て図３に示す電圧検出回路により検出される。

【００２９】このように圧電フィルム３４を円筒形状に
形成することによって、圧電フィルム３４には水平面に
おける振動の伝達方向に関わらず振動の大きさのみに応
じた変形を生じるため、水平面における振動の伝達方向
の影響を無視するために２乗演算等を行う必要がなく、
回路構成を簡略化することができる。

【００３０】なお、振動抑制部材としてはシリコンゲル
３５の代わりに適当な粘性を有するシリコンオイルを圧
電フィルム３４の外部に充填してもよい。また、錘３７
は振動抑制部材において圧電フィルム３４の上下方向の
重心に位置する部分に高質量部分を形成することによっ
て不要にすることができる。即ち、シリコンゲル３６の
量を中央部分において多くすることによっても錘３７に
代えることができる。

【００３１】

【発明の効果】この発明によれば、地震により発生した
振動を振動伝達部材を介して圧電フィルムに水平方向に
伝達し、この圧電フィルムが伸展方向に変形することに
よって圧電フィルムに生じる電圧を検出することによ
り、伝達機構などの構造物を必要としない極めて簡単な
構成でかつ正確に地震を検出することができる。これに
よってコストダウンを実現できるとともに、装置の小型
化を図り、プリント基板上への実装に対処できる。

【００３２】また、圧電フィルムを円筒形に形成するこ
とにより、２乗演算等を行う演算回路を用いることなく
水平面における振動の伝達方向の影響を無視することが
できる。

【００３３】また、圧電フィルムの両端面における上下
方向の移動は上端部を固定するとともに下端部に錘を備
えることによって容易に実現することができる。

【００３４】さらに、この錘を装置内部に接着すること
によって圧電フィルムを容易に張設することができる。

【００３５】加えて、振動伝達部材に所定の粘性を有す
る液体を使用することにより圧電フィルムの振動を抑制
することができる。

【００３６】また、振動伝達部材として圧電フィルムの
適所に固着された錘を用いることにより、製造工程を簡
略化できる利点がある。

【００３７】さらに、圧電フィルムに振動抑制部材を貼
付することにより、圧電フィルムの振動を効果的に抑制
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である感震装置の構成を示す
平面断面図および側面断面図である。

【図２】同感震装置に用いられる圧電フィルムの表面お
よび裏面を示す図である。

【図３】同感震装置に用いられる電圧検出回路の構成を
示す図である。

【図４】この発明の別の実施例に係る感震装置の構成を
示す平面断面図および側面断面図である。

【図５】同別の実施例に係る感震装置に用いられる圧電
フィルムの表面および裏面を示す図である。

【図６】この発明のさらに別の実施例に係る感震装置の
構成を示す平面断面図および側面断面図である。

【符号の説明】

１−感震装置 ２−筐体 ３−シリコンオイル（振動伝達部材） ４−圧電フィルム ５−固定部材 ６−錘 ７ａ，７ｂ−電極

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】両面に電極を形成した１枚の圧電フィルム
   に水平方向に振動を伝達する振動伝達部材と、圧電フィ
   ルムをその両端部の上下方向の変位を規制して垂直方向
   に保持する保持部材と、圧電フィルムに生じる電圧を前
   記電極を介して検出する電圧検出手段と、を設けたこと
   を特徴とする感震装置。
2. 【請求項２】前記圧電フィルムが、円筒形に形成された
   円筒形フィルムである請求項１記載の感震装置。
3. 【請求項３】前記保持部材が、圧電フィルムの上端部を
   固定する固定部材および下端部に固定された錘からなる
   請求項１または２に記載の感震装置。
4. 【請求項４】前記保持部材が、圧電フィルムの上端部お
   よび下端部のそれぞれを固定する支持部材である請求項
   １または２に記載の感震装置。
5. 【請求項５】前記振動伝達部材が、前記圧電フィルムが
   浸漬される液体である請求項１〜４のいずれかに記載の
   感震装置。
6. 【請求項６】前記振動伝達部材が、前記圧電フィルムの
   適所に固着された錘である請求項１〜４のいずれかに記
   載の感震装置。
7. 【請求項７】前記圧電フィルムの適所に振動抑制部材を
   固着した請求項１〜６のいずれかに記載の感震装置。