JPH0579897A - 感震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】演算回路を要することなく振動の大きさのみに
応じた電圧が圧電フィルムから出力されるようにし、装
置の小型化およびコストダウンを実現する。 【構成】円板状の圧電フィルム３を全周面に渡って筐体
２の内側面に固定し、圧電フィルム３の中央部において
錘４をその上下方向の移動を規制して取り付け、錘４の
揺動によって作用する偶力により圧電フィルム３に生じ
た電圧を検出する。

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し、特に地震発生時
にガス流路を遮断するガスメータ等に装着される感震装
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、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
ッチ部を吊り下げ軸を介して液封室内に揺動自在に支承
している。

【０００３】ところが、上記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、
伝達機構等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】そこで本出願人は特願平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。以上の構成により、地震によって
発生した振動により流動物が移動し、流動物中に浸漬さ
れた圧電プラスチックフィルムが変形し、この変形によ
って圧電プラスチックフィルムに圧電現象によって生じ
る電圧を検出して地震の発生を感知することができる。
また、二枚の圧電プラスチックフィルムを互いに直角を
なすように備え、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ため、水平面におけるいずれ
の方向に振動が作用した場合にも振動の大きさに比例し
た電圧を検出でき、電圧の値から振動の大きさを検出す
ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記圧
電フィルムを用いた感震装置では、圧電フィルムに生じ
た電圧を二乗、加算および開平処理する演算回路が必要
となり、回路構成が複雑化する問題があった。また、二
枚の圧電フィルムは下端部を自由端として上端を固定さ
れているため、流動物の移動により圧電フィルムは一方
の面において伸展し、他方の面で収縮することになり、
この収縮方向は流動体の移動方向が変わることによって
変化する。すなわち、圧電フィルムの一方の面は一定周
期で伸展および収縮を繰り返すことになり、これによっ
て発生する電圧の極性が反転するため、二乗演算を行う
回路の前に実効値演算や波高値演算等の絶対値演算を行
う回路が必要となり、回路構成はさらに複雑化する。

【０００６】この発明の目的は、一枚の圧電フィルムを
水平に配置し、地震の振動によってこの圧電フィルムに
伸展方向の変形のみが生じるようにし、演算処理を行う
ことなく振動の大きさのみに応じた電圧を検出できるよ
うにし、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、
全周面および中心位置の変位を規制して水平に固定さ
れ、両面に互いに非接触にして電極を形成した円板状の
圧電フィルムと、上下方向の移動を規制されて前記圧電
フィルムの中心位置に取り付けられた錘と、を設けたこ
とを特徴とする。

【０００８】また、前記圧電フィルムとして、平面上に
おいて出力電圧に関して等方性を有する圧電フィルムを
用いたものである。

【０００９】さらに、前記圧電フィルムとして、平面上
において出力電圧に関して異方性を有する複数枚の圧電
フィルムを重ね合わせて構成したものである。

【００１０】また、前記錘の水平方向の振動を減衰する
ダンパーを設けたものである。

【００１１】

【作用】この発明においては、振動により圧電フィルム
の中心位置に取り付けられた錘が揺動する。圧電フィル
ムは全周面および中心位置において変位を規制されてお
り、この中心位置において錘が揺動すると圧電フィルム
に偶力が作用し、圧電フィルムに変形を生じる。このと
き、圧電フィルムはその全周面において変位を規制され
ているため、圧電フィルムは両面において伸展方向に変
形する。この変形により圧電フィルムに圧電現象により
電圧を生じ、この電圧が圧電フィルムの両面に形成され
た電極を介して検出される。

【００１２】圧電フィルムに生じる電圧の大きさはその
変形状態に比例し、圧電フィルムの変形状態は錘の揺動
の大きさに比例する。したがって、圧電フィルムが、平
面上において出力電圧に関して等方性を有する場合に
は、平面上における圧電フィルムの揺動方向に係わら
ず、錘の揺動の大きさのみに応じた電圧が電極間に生じ
る。

【００１３】また、圧電フィルムが平面上において出力
電圧に関して異方性を有する場合には、複数枚の圧電フ
ィルムを重ね合わせることによって方向性を打ち消すこ
とができるとともに、揺動により発生する電圧が大きく
なる。

【００１４】さらに、錘の水平方向の振動を減衰するダ
ンパーを設けることにより、圧電フィルムの変形の減衰
時間が短縮し、複数の振動を時間的に分離することがで
きる。

【００１５】

【実施例】図１はこの発明の実施例である感震装置の平
面断面図であり、図２は同感震装置の側面断面図であ
る。感震装置１は円筒形の筐体２の内部において、下方
に圧電フィルム３を水平に設置し、その中心位置に錘４
を取り付けて構成されている。圧電フィルム３は円板状
を呈し、その全周面において筐体２の内壁面に固定され
ているとともに、中心位置おいて錘４の下端部４ａを介
してピアノ線５により位置決めされている。このピアノ
線５は圧電フィルム３および錘４の上下方向の変位を規
制している。

【００１６】図３は上記感震装置の圧電フィルムを示す
平面図および底面図である。圧電フィルム３の上下両面
には互いに非接触にされた電極６，７が形成されてい
る。圧電フィルム３の表面に形成された電極６は突出部
６ａにおいて図外の信号線に接続されており、圧電フィ
ルム３の裏面に形成された電極７はその突出部７ａにお
いて別の信号線に接続されている。圧電フィルム３は平
面上において出力電圧に関して等方性を有し、どの方向
に変形を生じたかに係わらず、その変形の大きさのみに
応じた電圧を出力する一枚の圧電フィルムによって構成
されている。

【００１７】以上の構成によって地震により筐体２が振
動すると錘４が圧電フィルム３の中心位置を支点にして
揺動し、この揺動が圧電フィルム３に対し偶力として作
用し、圧電フィルム３はその両面において伸展方向の変
形を生じる。この変形によって圧電現象による電圧が発
生し、発生した電圧が電極６，７および信号線を介して
検出される。

【００１８】図４は、この発明の別の実施例に係る感震
装置の圧電フィルムの構成を示す模式図である。圧電フ
ィルム３０は複数の円板状の圧電フィルム３１ａ〜３１
ｎを重ね合わせて構成されている。各圧電フィルム３１
ａ〜３１ｎに形成された表面の電極３２ａ〜３２ｎは信
号線３４に接続されており、図示しない裏面の電極は信
号線３５に接続されている。各圧電フィルムは平面上に
おいて出力電圧に関して図中矢印で示す方向の異方性を
備えており、矢印で示す方向に変形を生じた場合に最も
大きな電圧を発生する。各圧電フィルムの異方性の方向
は互いに一致しないようにされており、全体として圧電
フィルム３０が等方性を有するように構成されている。
一般に、異方性を有する圧電フィルムは等方性を有する
圧電フィルムに比べて同一の大きさの変形状態について
出力電圧が大きいため、これを複数枚重ね合わせること
によりより大きな出力電圧を得ることができる。

【００１９】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側面断面図である。錘４の内部に
は制動用の弾性体１１が設けられている。この弾性体１
１は中心部においてピアノ線５に固定されており、地震
による錘４の振動を減衰させる。これによって錘４の揺
動の収束を素早くし、複数の連続する振動についても圧
電フィルムを追随させて変形させることができる。

【００２０】なお、弾性体１１はゲル状体であってもよ
く、また錘４の内部または外部にシリコンオイルを充填
してもよい。

【００２１】

【発明の効果】この発明によれば、地震の振動によって
重りを揺動させ、この揺動により圧電フィルムに伸展方
向の変形を生じさせることにより、簡単な構成で振動を
検出できるとともに、平面上において出力電圧に関して
等方性を有する圧電フィルムを用いることにより、複雑
な演算回路を必要とすることなく振動の大きさのみに応
じた電圧を得ることができ、さらに装置の小型化および
コストダウンを実現できる利点がある。

【００２２】この等方性の圧電フィルムは、異方性を有
する圧電フィルムを複数枚重ね合わせることによっても
得ることができ、この場合には振動に対する電圧を大き
くすることができる利点がある。

【００２３】また、錘の震動を減衰するダンパーを備え
ることにより、圧電フィルムの変形を素早く復元させる
ことができ、振動の変化に追随した出力を得ることがで
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平面断面図
である。

【図２】同感震装置の側面断面図である。

【図３】同感震装置に用いられる圧電フィルムを示す平
面図および底面図である。

【図４】この発明の別の実施例に係る圧電フィルムの構
成を示す模式図である。

【図５】この発明のさらに別の実施例に係る感震装置の
構成を示す側面断面図である。

【符号の説明】

１−感震装置 ３−圧電フィルム ４−錘 ５−ピアノ線 ６，７−電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】全周面および中心位置の変位を規制して水
   平に固定され、両面に互いに非接触にして電極を形成し
   た円板状の圧電フィルムと、 上下方向の移動を規制されて前記圧電フィルムの中心位
   置に揺動自在に取り付けられた錘と、 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、平面上において出力
   電圧に関して等方性を有する請求項１に記載の感震装
   置。
3. 【請求項３】前記圧電フィルムを、平面上において出力
   電圧に関して異方性を有する複数枚の圧電フィルムを重
   ね合わせて構成した請求項１に記載の感震装置。
4. 【請求項４】前記錘の水平方向の震動を減衰するダンパ
   ーを設けた請求項１〜３のいずれかに記載の感震装置。