JPH0694510A

JPH0694510A - 感震器

Info

Publication number: JPH0694510A
Application number: JP27238792A
Authority: JP
Inventors: Harunori Kato; 治範加藤; Yasukazu Mizutani; 靖和水谷; Moichi Shibata; 茂一柴田; Katsuhiro Kimura; 克浩木村; Hideki Koseki; 秀樹小関
Original assignee: UBUKATA SEISAKUSHO KK
Current assignee: UBUKATA SEISAKUSHO KK
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1994-04-05
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JP2892559B2

Abstract

(57)【要約】【目的】固体の導電球を用いて小形でオン時間が充分取
れる感震器を得る。【構成】感震素子１は金属製の円板４に電気絶縁性の充
填材５で気密に固定された導電端子ピン６を有した蓋板
３と導電性のハウジング２により気密容器が構成されて
いる。ハウジング２中には可動接点となる導電性の固体
の慣性球８が転動可能に収納されている。導電端子ピン
６に固着された半固定接点である接点板７の腕状部７Ａ
とハウジング底面２Ｂとの角度は９０°未満とされてい
る。加速度印加時には慣性球８は転動して腕状部７Ａと
ハウジング底面２Ｂの間に入り込むように転動しながら
腕状部７Ａと摺動接触する。接点板７の弾性と摺動作用
により慣性球８の運動速度を減速するとともにハウジン
グ底面２Ｂに押し付ける力がはたらくためオン時間が長
くなると共に接触状態が安定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば都市ガスやプロパ
ンガス等のマイコンメーターに取付けられたり、石油暖
房機やガス燃焼機器や電気機器の制御装置等に取付けら
れ、地震等の震動を感知して前記マイコンメーターや制
御装置に検知信号を送る感震器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、感震器としていくつかの形式のも
のが提唱されている。例えば特開昭６３−２９２８６号
公報には所定の震度以上の地震に於いて感震球が第１の
接点を駆動し第２の接点に接触するようになされ、ケー
ス内で自動的に水平を保つ感震装置が記載されている。
また特開昭６４−７９６２４号公報には金属容器に水銀
粒を封入した感震器が記載されている。また特開平２−
１８６２２４号公報には球体が転動する事により、容器
内の上方から懸垂された可動接点と容器の内側に設けた
固定接点とを開閉し、容器は外ケース内に吊り下げら
れ、容器と外ケースの間に液体を入れた感震器が記載さ
れている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近時、例えば感震器を
都市ガスやプロパンガス等のマイコンメーターに取り付
け、地震等の震動を感知して前記マイコンメーターに検
知信号を送り適切な保安処置がとられる様になってい
る。この場合、感震器の取り付けられたメータへの飛来
物の衝突とか、自動車の走行や工事現場などを原因とす
る人為的な振動と地震の振動とを見分ける必要がある。
そのためには感震器が地震の振動領域である周波数帯域
に於いては所定の動作特性を示し、それ以外の周波数帯
域に於いては別の動作特性を示すようにする必要がある
が、特開昭６３−２９２８６号公報の感震装置において
はその点に関しては全く考慮されていない。つまりこの
感震装置では可動接点と固定接点との接触時に可動接点
の単なる駆動源である感震球と固定接点とによって可動
接点が挟まれる形になるので、事実上固定接点と感震球
との剛体同士の単純な接触と同様になりその反発力によ
り瞬時に感震球と可動接点は固定接点から開離するため
に、接触時間を長く調整することができずスイッチとし
てのオン信号の出力時間を長くできない。そのため地震
動を感知する感震器としての使用には人為的な振動等の
ノイズや、電気的なノイズとの判別ができず誤動作の可
能性があった。

【０００４】特開平２−１８６２２４号公報の感震器
は、可動接点が重心より僅かに高い位置を支点として懸
垂されており非常に部品点数が多く構造が複雑であり組
み立て難く小形化が難しい。この感震器も前述の感震装
置と同様に接触時間を長く調整することは難しく、また
可動接点と固定接点との接触時の衝撃を弾性部材で吸収
することにより瞬間的な接触とならないようにすること
はできるとの記述はあるが部品点数が増えその構造はよ
り複雑になる。また可動接点が球体と一緒に水平方向に
移動するため小さな球体を用いることができるとの記載
が有るが、球体と接点との摩擦の為に球体の小形化には
自ずと限界がある。さらに構造上、容器は絶縁物で作ら
れているが、この絶縁物が合成樹脂である場合には接点
の導通不良等の原因となる有機汚染物の発生等の問題が
有り、またこの構造のものをガラスやセラミックス等を
使用して作ると非常に高価なものになる。また容器が合
成樹脂である場合、球体の転動と衝接により容器の特に
突起部や角等が変形し、やがて当初の特性が得られなく
なると言う問題があった。

【０００５】また特開昭６４−７９６２４号公報の感震
器のように水銀を使ったものはマイコン等による制御に
非常によくあう特性を有し且つ長期的にも安定した性能
が得られる高性能なスイッチではあるが、昨今、環境問
題等から水銀を使用しない形式の感震器の要求が高まっ
ている。そこで水銀を使わず、且つ従来の水銀を使用し
た感震器と同様の特性を有し、小形で堅牢な且つ多量生
産に好適でコストの安い感震器が求められている。しか
し水銀粒は液体の為、そのスイッチの構造をそのまま固
体の導電性球体を使用したものに流用することはできな
い。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本願の感震器は、
円形の金属板のほぼ中心に穿たれた孔に電気絶縁性の充
填材によって導電端子ピンを貫通し気密に固定した蓋板
と、有底円筒形の導電性のハウジングを有し、該ハウジ
ングの底面にはほぼ中心部から外側に向かって同心円状
に緩やかに上昇する傾斜面が形成され、前記蓋板の周縁
部にハウジングの開口端が気密に固着されて気密容器を
形成し、蓋板の導電端子ピン端部には導電端子ピンを中
心としてほぼ同心円上に接触部を配設する複数のしなや
かな弾性を有した腕状部を持つ導電材製の接点板が導電
的に固着され、前記密閉容器の内部には導電性の固体の
慣性球が正規姿勢において静止時には重力によりハウジ
ングのほぼ中央部に位置するように収納され、振動を受
ける事により慣性球が揺動し接点板と接触して変位させ
るとともに摺動し同時にハウジング内面と接点板との間
を慣性球を介して短絡するように構成され、慣性球が転
動して前記接点板と接触する時のハウジング底面と前記
接点板の慣性球との接触部分の角度が９０°未満とさ
れ、接点板は慣性球との接触時に慣性球によってその運
動方向に変位させられるとともに慣性球をハウジング底
面に押し付けるように構成された感震素子を正規姿勢に
保持する事を特徴としている。

【０００７】また他の実施例に係る感震器は、円形の金
属板のほぼ中心に穿たれた孔に電気絶縁性の充填材によ
って導電端子ピンを貫通し気密に固定した蓋板と、有底
円筒形の導電性のハウジングを有し、該ハウジングの底
面にはほぼ中心部から外側に向かって同心円状に緩やか
に上昇する傾斜面が形成され、前記蓋板の周縁部にハウ
ジングの開口端が気密に固着されて気密容器を形成し、
蓋板の導電端子ピン端部には導電端子ピンを中心として
ほぼ同心円上に接触部を配設する複数のしなやかな弾性
を有した腕状部を持つ導電材製の接点板が導電的に固着
され、前記密閉容器の内部には導電性の固体の慣性球が
正規姿勢において静止時には重力によりハウジングのほ
ぼ中央部に位置するように収納され、振動を受ける事に
より慣性球が揺動し接点板と接触して変位させるととも
に摺動し同時にハウジング内面と接点板との間を慣性球
を介して短絡するように構成され、前記腕状部の撓み量
は腕状部と慣性球の衝接点に慣性球の重量に相当する力
を腕状部１本に印加した時に０．２５mm乃至５mmとなる
値に選定された感震素子を正規姿勢に保持する事を特徴
としている。

【０００８】さらに他の実施例に係る感震器は、円形の
金属板のほぼ中心に穿たれた孔に電気絶縁性の充填材に
よって導電端子ピンを貫通し気密に固定した蓋板と、有
底円筒形の導電性のハウジングを有し、該ハウジングの
底面にはほぼ中心部から外側に向かって同心円状に緩や
かに上昇する傾斜面が形成され、前記蓋板の周縁部にハ
ウジングの開口端が気密に固着されて気密容器を形成
し、蓋板の導電端子ピン端部には導電端子ピンを中心と
してほぼ同心円上に接触部を配設する複数のしなやかな
弾性を有した腕状部を持つ導電材製の接点板が導電的に
固着され、該腕状部はほぼ水平に延長された部分を有
し、前記密閉容器の内部には導電性の固体の慣性球が正
規姿勢において静止時には重力によりハウジングのほぼ
中央部に位置するように収納され、振動を受ける事によ
り慣性球が揺動し接点板と接触して変位させるとともに
摺動し同時にハウジング内面と接点板との間を慣性球を
介して短絡するように構成され、接点板の腕状部の先端
は慣性球の中心より上部に位置するとともに該腕状部と
慣性球との接触は慣性球の中心より上部で行われるよう
に構成された感震素子を正規姿勢に保持する事を特徴と
している。

【０００９】また他の特徴は、感震器の気密容器が導電
性の金属と無機性電気絶縁材料から構成された事にあ
る。

【００１０】さらに他の特徴は、感震器の気密容器内の
ガスを汚損防止用ガスに置換して封入した事にある。

【００１１】さらに他の特徴は、感震器のハウジング底
面の中央部に静止部を設け、斜面上の慣性球は転動可能
で且つ所定の振動を受けるまで重力により該静止部に位
置される様に収納された事にある。

【００１２】さらに他の特徴は、静止部の半径を慣性球
の半径の０．１倍乃至０．２５倍とした感震器にある。

【００１３】さらに他の特徴は、慣性球が接点板にあら
ゆる姿勢において衝接した場合にも永久変形を起こさな
いよう接点板が充分な弾性を有した感震器にある。

【００１４】さらに他の特徴は、感震器の接点板と導電
端子ピンとの固着部近傍に剛性の高い保護体を設け、慣
性球の衝突による接点板の永久変形を防止した事にあ
る。

【００１５】さらに他の特徴は、気密容器外部には吊り
部が装着され、その吊り部が所定位置に支持される支持
体を有しかつ前記気密容器を選定された粘性を有する液
体と共に収容するケースからなり、このケースを所定の
許容傾斜角度内となるように取付けることにより所定時
間内に前記気密容器は重力により正規姿勢となるととも
に、前記ケースが地震等の振動による加速度を受けた場
合には気密容器内の球が転動し電路を開閉するように構
成した取付けに厳格な注意力を要しないですむ感震器に
ある。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら説
明する。図１は本発明の感震器に使用される感震素子の
一実施例であり、図２（Ａ）は図１の感震素子の一部を
示すものであり、また図２（Ｂ）は接点板７の腕状部を
点線７Ｄにて展開して示す平面図である。感震素子１は
導電性材料のハウジング２と蓋板３を有しており、蓋板
３は円形の金属板４に穿たれた貫通孔４Ａにガラスやセ
ラミックス等の電気絶縁性の充填材５によって導電端子
ピン６を貫通固定している。導電端子ピン６の一方の端
面には半固定接点である接点板７が溶接等により固着さ
れており、この接点板７は中心から放射状に伸びる複数
の充分な弾性を有した腕状部７Ａを有している。ハウジ
ング２内には可動接点たる固体の導電性の慣性球８が収
納され、前記蓋板３は接点板７を内部に収納するように
ハウジング２の開口端面とリングプロジェクション溶接
等により固着され気密容器を構成する。

【００１７】この時、本実施例においては気密容器内部
の空気を排除し代りに水素、ヘリウム、アルゴン、窒素
などのような汚損防止用ガスと置換して封入する事によ
り、接点板７や慣性球８やハウジング２内面を腐食や汚
損から保護して長期にわたり安定した特性を得る事がで
きる。またさらに本実施例では感震素子の容器が金属と
無機性電気絶縁材料の密閉容器であるため、容器材料に
合成樹脂等を使用した場合のような接点の導通不良等の
原因となる有機汚染物の発生が無く、またガラスやセラ
ミックス等を容器全体に使用したものに比較して丈夫で
安価な密閉容器を得ることができる。

【００１８】ハウジング２の底面２Ｂの中央部には所定
の振動が与えられるまで慣性球８を保持しておくための
静止部である凹部２Ａが設けられている。この静止部が
無いと微弱な振動でも慣性球８は転動しやすくなり、そ
の応動閾値附近での特性が安定せず、また例えば接点間
にチャタリング等を引き起こす原因となることがある。
その大きさは慣性球８の直径と感知すべき所定の振動加
速度とによって決定される。慣性球８の半径をＲとしこ
の凹部２Ａの半径をｒとする時、慣性球８の転動開始す
る振動加速度αは以下の式によってほぼ決定される。

【００１９】

【数１】

【００２０】例えば震度５で動作する感震素子を得よう
とする場合、慣性球の半径Ｒが３mmの場合には静止部で
ある凹部２Ａの半径ｒを０．３mmとすると慣性球が転動
開始する振動加速度αは上述の式より約１００ガルとな
り、ｒを０．７５mmとするとαは２５０ガル程度とな
る。この値は震度５の時の振動加速度８０〜２５０ガル
の範囲にほぼ相当する。よって静止部の半径を慣性球の
半径の０．１倍乃至０．２５倍とすることにより、慣性
球の転動開始する振動加速度を震度５に相当する範囲に
設定することができる。

【００２１】この感震素子１の動作について説明する
と、正規姿勢で静止時には慣性球８は凹部２Ａ上に保持
されている。この時、慣性球８と接点板７とは離れてお
り、従って導電端子ピン６とハウジング２及び金属板４
の間に導通はない。

【００２２】次にこの感震素子１に振動が与えられる
と、慣性球８と凹部２Ａとの半径によって決定される所
定の振動加速度に達するまでは慣性球８は凹部２Ａ上に
保持され続ける。振動加速度が所定の値に達すると、慣
性球８は凹部２Ａから飛び出してハウジングの底面２Ｂ
上で転動を開始する。こうして転動した慣性球８が接点
板７の腕状部７Ａと接触し、導電端子ピン６−接点板７
−慣性球８−ハウジング２−金属板４の経路の電路が閉
路される。この信号を各種警報装置や制御装置に入力す
る事により、例えば燃焼器やガスメータ等の安全装置を
作動させ地震による二次災害を防ぐ事ができる。

【００２３】ここで都市ガスやプロパンガスボンベに用
いられるマイコン式ガスメータに使用される場合を例に
とると、安全装置の不必要な作動を避けるために地震に
よる震動と地震以外の外乱の振動とを区別する必要があ
る。例えば地震の震動は広範囲の周期を含んだ波形であ
るが、通常代用特性として０．３秒乃至０．７秒周期の
正弦波形が用いられる。感震素子の応動閾値の領域を震
度５に相当する１３０ガル乃至１９０ガルとする場合、
この応動領域値で上記の０．３秒乃至０．７秒周期の正
弦波形を印加する。例えばマイクロコンピュータにより
オン時間が４０ミリ秒以上でオフ時間が４０ミリ秒以上
のオン−オフ信号が３秒間以内に３サイクル以上あれば
地震が発生したと判定するというように条件設定をした
場合、前述の正弦波を印加した時にマイコンが地震発生
の指令を出力してガスの遮断弁を閉止する等の安全装置
を作動させるためには、感震素子からの信号がその条件
に合致するようにしなければならない。

【００２４】本実施例の感震素子では、図２（Ａ）に示
す接点板７の弾性及び腕状部７Ａの持つ角度７Ｂは本感
震素子のオン時間及びオフ時間の決定の為に重要な要素
となる。例えば接点板７は厚さ０．０５mmで腕状部７Ａ
の幅が０．５mm、長さが４mmのリン青銅板を使用し、慣
性球８には約０．７ｇの鋼球にニッケルメッキを施した
球を使用したものにおいて、接点板７をコの字形つまり
腕状部７Ａのハウジング内底面２Ｂに対する角度７Ｂを
９０°とし慣性球の周囲に同心的に配置した時には、慣
性球８は腕状部７Ａに接触すると直ちに跳ね返され且つ
ハウジングの底面２Ｂ上で僅かに上下に跳躍運動をする
ために、充分な接触継続時間が得られず上述の応動領域
値で所定の周期の正弦波を印加しても必要なオン時間が
得られず、またオン時間が短いために上述のものより短
い周期の正弦波を与えた時との特性の違いが判別し難
く、また電気的なノイズとの区別ができない。この傾向
は接点板のバネ定数が高いほど顕著になる。即ち点線で
示す如く慣性球８の運動により腕状部７Ａとの接触が生
じた時に、その接触時間を継続するための機能を腕状部
７Ａと慣性球８との接触角度により生じさせる必要があ
ることが判った。

【００２５】ここで腕状部を広げて角度７Ｂを小さくす
る事により、慣性球８が接点板７に接触し押し付けられ
る時にハウジング２の底面２Ｂに押し付けられる方向の
分力が発生し、慣性球８は接点板７に挟まれた状態で慣
性球が腕状部７Ａと摺動しながら制動されるため、腕状
部７Ａの角度７Ｂを９０°としたものに対してオン時間
を長くする事ができる。また腕状部とハウジングとで慣
性球が適宜の力で挟まれるために、接触状態が安定す
る。さらに慣性球と接点板及びハウジングが摺動接触す
るために接点の接触する部分の表面は常に清浄化され接
点不良が生じなくなる。

【００２６】故に、本発明の感震素子では接点板７とハ
ウジング底面２Ｂとの角度を、慣性球と接点板との接触
時に慣性球が接するハウジングの底面に対して９０°未
満になるように設定されている。つまり接点板７の腕状
部７Ａとハウジング２の底面２Ｂの間に慣性球８が入り
込むような構成とし、腕状部７Ａによって慣性球８をハ
ウジング底面２Ｂに押し付けて慣性球の接触状態を安定
させると共に、摺動接触させて制動効果を得る事により
接触抵抗を安定させることができる。

【００２７】これに対して例えば慣性球を直径５．５m
m、質量０．７ｇ程度の鋼球とした場合、慣性球が衝接
した時の接点板の撓みは腕状部の幅０．５mmで厚さ０．
０６mm以上のものにおいては非常に僅かであり、慣性球
は接点板により跳ね返されるため、オン時間はオフ時間
に対して非常に短くなる。また慣性球はその動きを接点
板により乱されるために、与えられた振動に正確に追従
できずオン−オフ信号の波形が乱される。またこの場
合、腕状部７Ｂの角度を９０°以下にしても撓みが少な
いため慣性球を挟む力や摺動による減速効果が生じにく
く、コの字形に腕状部を配置したものと比較してもオン
時間はあまり長くならない。

【００２８】慣性球の直径が５．５mmを超える大きなも
のについては上記の接点板の厚みが０．０６mm以上であ
ってもオン−オフ信号の波形としてマイコンの判別条件
に合致させ得る可能性がある。しかし小形の感震器を製
作しようとする場合には感震素子の容器の内径が制限さ
れ、その中で慣性球をより大きい直径のものにする事
は、慣性球の移動距離が短くなるためにオフ時間が充分
に取れない等の理由から適当ではない。

【００２９】ハウジング底面２Ｂの傾斜角度２Ｃに関し
ては、その傾斜とマイコンにより地震と判定される周波
数別の加速度との関係を計測した結果、図３のグラフに
示す様な結果となった。なおマイコンは前述の様にオン
時間が４０ミリ秒以上でオフ時間が４０ミリ秒以上のオ
ン−オフ信号が３秒間以内に３サイクル以上あれば地震
が発生したと判定するというように条件設定されてい
る。振動周波数のＦ１，Ｆ２は各々１．４３Hz，３．３
Hzを示し、震動加速度のＧ１，Ｇ２は１３０ガル，１９
０ガルをそれぞれ示す。

【００３０】グラフ中の曲線ＡからＤはハウジング底面
の傾斜角度の違うサンプルの特性を示すものであり、Ａ
は傾斜角度が２°未満でＢは３°、Ｃは６°、Ｄは１１
°の如く順に傾斜角度が深くなっている。このグラフか
らハウジング底面の傾斜が浅いものでは高周波において
も動作しており、外乱振動による所謂ノイズ特性が悪い
ことが判る。また傾斜角が深いものは高周波での誤動作
はなくなるが低周波でのバラツキが大きくなる所謂震動
特性の悪化が見られるとともに低周波での動作震動加速
度が高くなってしまう。

【００３１】そこで本実施例においてはハウジング２の
底面２Ｂを２〜１０度のテーパー状又はそれに相当する
凹球面状とする事により、ノイズ特性と震動特性の悪化
を防ぐことができる。また慣性球８の水平方向への移動
距離を抑制することができるので、例えば容器の内径が
９mm程度の大きさで比較的大きな慣性球、例えば直径
５．５mm程度のものを使用する事ができる。

【００３２】図４の感震器１１は前述の感震素子１を正
規姿勢に保持する部材である樹脂製のケース１２を有し
た実施例を示したものである。感震素子１はその金属板
４上にＬ字形の導電性の溶接ピン１３が溶接されてい
る。この感震素子１をケース下面の開口部から挿入し、
その導電端子ピン６と溶接ピン１３をケースに穿たれた
貫通孔１２Ａ，１２Ｂに挿通し、ケース１２の内側にあ
る面状もしくは少なくとも３ヵ所の突起の姿勢保持部１
２Ｃに金属板４を当接し感震素子の位置決めを行う。こ
の状態で導電端子ピン６及び溶接ピン１３のケース上部
に突出した端部に、それぞれ端子１４及び１５を溶接す
ることにより、感震素子１はケース１２に対して固定さ
れる。

【００３３】この感震器１１を例えば石油ファンヒータ
ー等に取付けるに際して、このケース底面１２Ｄを図示
しない石油ファンヒータの底板等の水平面に密着させ固
定用孔１２Ｅにネジ等を通して感震器１１をネジにより
締めつけて固定することによって感震素子１は正規姿勢
を成すように感震器１１のケース底面１２Ｄと感震素子
１とは所定の位置付けが為されているものである。尚、
この他にも感震素子を正規姿勢に保持する手段は種々の
形態が考えられ、たとえば導電端子ピン６に門形やＬ字
形等の所定の金具を溶接して、この金具が所定の取付面
に取り付けられることにより感震素子が正規の姿勢に保
持されるようにしたものはさらに容易な手段である。

【００３４】この種の感震器は通常の使用状態では図１
に示した構造で充分その機能を満足する。しかし例えば
運搬途中の落下等によって通常の動作加速度に比較して
非常に高い衝撃加速度が与えられる場合を想定すると、
落下時の感震器の向きに係わらず落下の衝撃またはその
反動により、蓋板３側を下にして落下した場合と同様な
衝撃が慣性球８によって接点板７の導電端子ピン６との
溶接点７Ｃ附近等の弾性剛性共に低い部分に衝撃が加え
られ、この部分を弾性変形領域外に永久変形させてしま
う事がある。

【００３５】そこで本発明の他の実施例として、接点板
７の材質にリン青銅よりも充分なしなやかさ及び弾性係
数の大きいステンレス鋼、ベリリウム銅、モネルメタル
等を使用するか、または接点板の形状を若干変えて図２
に示した展開図における点線７Ｄの部分を絞り成型する
如き形状にして強度を高めることによって永久変形を防
ぐ。

【００３６】また他の実施例として接点板７と導電端子
ピン６との固着部近傍に接点板の板厚に比べて数倍以上
の厚みを有する鉄板等で作られた剛性の高い保護体９を
設け、慣性球８の衝突による接点板７の永久変形を防止
することができる。図５に感震素子に保護体を設けた例
を示す。前述の説明と同様の部分については同一の記号
を付し、その説明を省略する。図５（Ａ）に示すものは
接点板７と導電端子ピン６の間に保護体９を設けたもの
の一例で、その周縁部９Ａの角度９Ｂが前述の接点板７
の角度７Ｂと同じかまたは小さくされている。また本実
施例では保護体９の端部に近付く程外側に曲げられてお
り、その端部と慣性球とが当たらないようにされてい
る。保護体９は震動加速度を与えられた時の慣性球８の
位置を点線で示すように、慣性球８及び接点板７の腕状
部７Ａの通常の動きを妨げないようにされており、感震
素子１の通常の使用で且つ通常の加速度を受けただけで
は接点板７の動きに影響を与えることがない。

【００３７】衝撃加速度等の大きな加速度により慣性球
８が例えば図示上方向に移動した時には、慣性球８と保
護体９により接点板７が挟まれることになるが、保護体
９の形状を接点板７が慣性球８との間で挟まれても弾性
変形領域を超えないような形状とし、また保護体の角で
接点板が慣性球に挟まれることが無いようにされたこと
でその永久変形は防止される。

【００３８】図５（Ｂ）の実施例は接点板７と慣性球８
の間に保護体１０を設け、接点板７が慣性球８と保護体
１０に挟まれることを避ける構造としている。保護体１
０は、感震素子１の通常の使用で且つ通常の加速度を受
け慣性球８がハウジングの底面２Ｂ上を転動する間は点
線にて示す如く慣性球８とは接触しない。そのため慣性
球８が接点板７とハウジング２の間に挟み込まれ保持さ
れてしまうことはない。

【００３９】前述の例と同様に、衝撃加速度等により慣
性球８が例えば図示上方向に移動した時には、慣性球８
と保護体１０が衝接し、接点板７と慣性球８の直接の衝
接は避けられ接点板７の永久変形は防止される。

【００４０】次に本発明の他の実施例について説明す
る。図６はその感震素子の断面図であり前述の感震素子
と同一の効果を呈する部分には同一の記号を付してその
詳細な説明を省略する。この感震素子１６は図１に示し
た感震素子１と同様に蓋板３とハウジング２により内部
に導電性の慣性球８を収納した密閉容器が構成されてい
る。この実施例において接点板１７の慣性球８との接触
部のハウジング底面２Ｂとの角度はほぼ直角の９０°で
よい。その接点板１７の腕状部１７Ａの先端は本実施例
においては慣性球８の中心を含む面よりも下方即ちハウ
ジング底面に近くなる方向に若干長く延ばされている。

【００４１】ここでこの腕状部の撓み量は、腕状部と慣
性球の衝接点で慣性球の重量に相当する力を腕状部１本
に印加した時に０．２５mm乃至５mmとなるように設定さ
れており、この様に設定することで腕状部が撓み安定し
た信号を得ることができる。ここで腕状部の撓み量が
０．２５mm未満のものでは慣性球との接触時間が短くな
りすぎて信号が不安定になり、また５mmを超えるもので
は接触時間が長くなりすぎてオフ時間の周波数による変
化が読み取りにくくなる。

【００４２】本実施例によれば、点線で示す如く慣性球
の衝接時に腕状部が撓むためにこの撓みによる慣性球の
減速効果だけでなく、慣性球８の衝接時には腕状部１７
Ａの先端が広がるため、始めから腕状部の先端を広げた
ものと同様に慣性球８がハウジング底面２Ｂに押し付け
られる分力が働き、さらに摺動による減速効果も生じ
る。

【００４３】次に本発明の他の実施例について説明す
る。図７は感震素子１８の断面図であり、前述の感震素
子と同一の効果を呈する部分には同一の記号を付してそ
の詳細な説明を省略する。また図８はこの感震素子の接
点板の部分拡大断面図である。この感震素子１８もまた
蓋板３とハウジング２によって構成される密閉容器中に
導電性の慣性球８が収納されている。導電端子ピン６の
先端に固着された接点板１９はその腕状部１９Ａが水平
部１９Ｂから始っており、その先端部１９Ｃは慣性球８
の中心より上部に位置するようにされている。また腕状
部１９Ａのハウジング底面２Ｂに対する角度は任意であ
るが好ましくは９０°以下である。１９Ｄは慣性球８と
の当接時の食い込みを避けるための曲げ部であり、その
曲げ形状は図の様な形に限定するものではなく、また慣
性球８との当接が腕状部１９Ａの垂下部１９Ｅの面上で
生じるものや、慣性球の食い込みが生じない場合には省
略してもよい。

【００４４】図６の形状の場合には、接点板の腕状部の
バネ定数が高いと、腕状部の曲げ角度がハウジング底面
に対して９０°以上となった場合には、接点板により慣
性球をすくい上げる方向の力が発生し、ハウジング底面
との接触が不安定になるおそれがあった。

【００４５】本実施例では腕状部１９Ａの先端部１９Ｃ
が慣性球の中心より上に位置しているためにそうでない
ものと比較して点線で示した球の位置を示す状態から明
らかな如く接点板の当接部に対する慣性球の移動距離が
大きくなるので、同一の大きさの慣性球８に対して接点
板１９の直径を小さくすることができ、感震素子全体を
小形化することができる。また腕状部が慣性球の中心よ
り上部で当接し、また腕状部１９Ａが接点板１９の水平
部１９Ｂから始っているために、腕状部１９Ａの角度に
かかわらず慣性球８との当接時に接点板は上方へ撓み慣
性球をハウジング底面に押し付ける力が発生するため慣
性球とハウジングの接触は安定する。また慣性球８がそ
の中心より上方で接点板１９と衝接する構造としたた
め、腕上部１９Ａの曲げ角度が９０°以上であっても接
点板によって慣性球をすくい上げる方向の力が発生する
ことはなくハウジングとの接触が不安定になることはな
い。

【００４６】さらに本発明の他の実施例について説明す
る。図９はその接点板の一例を示すものであり、図９
（Ａ）はその接点板２０が蓋板３に固着された様子を示
すものであり、図９（Ｂ）はその展開図である。この接
点板２０は２個の腕状部がＴ字形をした薄い金属板より
成型されている。即ち導電端子ピン６の一端に固着され
る２０Ａ部分からそれぞれ反対方向にＴ字形の部分２０
Ｂ及び２０Ｃが所定の長さで慣性球を取り囲むように点
線２０Ｄで折り曲げられ両端の延長部分を円弧状に成形
されたものである。従ってこの感震素子に加速度が印加
された時に慣性球は円弧状の部分に接触する。この様に
接点板の腕状部の数は１６本に限定されるものではなく
形状によっては２本以上あればよい。

【００４７】さらに本発明の他の実施例について説明す
る。図１０はこの実施例における感震器２１であり、樹
脂製の容器２２と蓋２３を超音波による溶着等により封
着してなるケース中に図１に示す感震素子１の導電端子
ピン６に吊り部たるフック２４が固定されて感震素子１
が収容されている。このケースが感震素子を正規姿勢に
保持する部材となる。図１中の記号と同一の記号を付し
て示したものについての説明は省略するが、容器２２に
はケース内部と外部とを電気的に接続する端子２５Ａ，
２５Ｂがインサート成型により固定され、また後述の支
持体２６が設けられている。感震素子１は容器２２内に
設けられた支持体２６にフック２４の端部を揺動可能に
支持されて、重力により感震素子１が正規姿勢となるよ
うに為されている。

【００４８】このケース内にはシリコンオイルの様な粘
性を選定した液体２７が封入されている。また感震素子
１のハウジングと同電位の金属板４からは導線２８が、
また接点板７と同電位の導電端子ピン６からは導線２９
がそれぞれ端子２５Ａ，２５Ｂに電気的に接続されてい
る。この導線２８及び２９は柔軟な細線であり感震素子
１が正規姿勢を得るための動作に影響を与えない様に配
慮されている。また感震素子１は金属製のハウジングと
蓋板を気密に溶接した気密容器とされているために、シ
リコンオイル中に吊るされても感震素子１の内部にオイ
ルが浸入する心配は全くない。

【００４９】この感震器２１の動作について説明する
と、前述の感震器１１の場合は取付けにおいて高い精度
が要求され、例えば取付け部分の傾き等によりその取付
角度が水平面から外れて傾きが１°あると約２０ガル動
作値が低下する。しかし本実施例の感震器２１において
は、感震素子１がフック２４により支持体２６に揺動可
能に支持されているため、取付けに対する許容傾斜角度
以内、例えばケース内の空間において正規姿勢を取れる
余裕空間以内であれば重力により感震素子１は自動的に
ケース内の空間において補正されて正規姿勢となる。こ
の時ケース内の液体２７はケースが傾いてから所定時間
内、例えば２０秒以内に感震素子１が正規姿勢となるよ
うに粘性を選定されている。

【００５０】所定の許容傾斜角度以内に取付けられ、感
震素子１が正規姿勢となった感震器２１が震動や加速度
を受けると感震器２１には粘性の選定された液体２７が
封入してあるので、例えば周期が２乃至３秒以下の検出
すべき震動に対しては感震素子１はケースと一体に動作
し確実な検出を可能とする。

【００５１】また感震器がガスメータに設置されている
と、通常この種のメータは屋外に設置されているため
に、この附近を通る人が体や持ち物を当てたり、ボール
投げ遊びのボールがガスメータに衝突するなど外乱振動
が与えられる可能性がある。この場合、ガス配管の固定
金具の支持位置の間隔寸法等により多少の差はあるが通
常０．１秒前後の周期でほぼ正弦波形の１０００ガル程
度から減衰していく振動加速度がガスメータに印加され
るという事が実験により認められた。たとえば感震器の
動作閾値が１５０ガルに設定され前述の如くオン時間が
４０ミリ秒以上でオフ時間が４０ミリ秒以上のオン−オ
フ信号が３秒間以内に３サイクル以上あれば地震が発生
したと判定するというようにマイコンのソフトの条件が
設定されている場合、感震器から０．１秒前後の周期に
同期したオン−オフ信号が出力されても、オン時間とオ
フ時間が４０ミリ秒未満となるので、マイコンが地震の
判定をしない。

【００５２】また大地震の発生時には感震器を取付けた
機器が転倒する事があり、この場合には感震器からの信
号はオンの状態を継続する事になる。そのため前述の制
御用のマイコンには所定時間、例えば１秒以上オンの状
態が継続すると機器を停止する等の制御をするようにプ
ログラムされている。

【００５３】地震発生時に万が一感震器が震動加速度に
よる判断を行う以前に感震器を取り付けた機器が転倒し
たり傾斜した時には、当然感震器はオン状態となり、こ
の状態が１秒以上継続すれば所定の加速度を有する地震
を検出したと同一の判断となることは前に述べた通りで
ある。ただし傾斜角度がケース内の余裕空間から定めら
れた例えば５度程度の場合、ケース内に液体２７が封入
されていないと感震素子２４は即座に正規姿勢となるた
めに装置の傾斜が検出されないが、感震器２１は液体２
７の粘度により制動され、急に感震器が傾斜した時には
前述の如く２０秒程度の所定の時間内で徐々に正規姿勢
に復帰するようにされているので、オン時間が１秒以上
継続して感震器を取り付けた装置が傾斜したと判断し
て、警報を発したり制御対象機器を制御する事ができ
る。

【００５４】

【発明の効果】以上、本発明によれば金属製の固体の慣
性球を可動接点として導電性の金属容器内を転動させる
構造とし、前記慣性球を受ける一方の接点である接点板
をしなやかな弾力性のある構造とすると共に他方の接点
となるハウジング底面に対して慣性球を受ける部分が９
０°未満の角度を成す様に構成し、また接点板の腕状部
の撓み量を所定の値とし、さらに該腕状部にほぼ水平に
延長された部分を有し慣性球との接触が慣性球の中心よ
り上部で行なわれるように構成することによって安定し
た接触を得る。

【００５５】また、上述の様に構成することにより、慣
性球が接点板と接触した時に摺動しながら減速する構造
となり、単純に慣性球が接点を駆動するものと比較し
て、慣性球と接点板の接触時間を長く取ることができ、
また接点としての慣性球は常に接触する面が異なった部
分となり且つ接点板と摺動するため表面の汚れに対して
極めて有利になる。

【００５６】またハウジング底面の形状を２〜１０°の
テーパー状又はそれに相当する凹球面状とすることによ
り、安定した震動特性及びノイズ特性が得られるととも
に、慣性球の水平方向への移動距離を小さくすることが
でき、感震器全体の大きさに対して比較的大きな慣性球
が使用でき、感震器自体を小形化することができる。

【００５７】本発明によれば部品点数の少ない安価な感
震器を提供でき、また感震素子に金属製の密閉容器を使
用したため、接点に有害な有機物が発生することがな
く、また容器内部のガスを汚損防止用ガスに置換して封
入することもでき長期に亘り安定した機能を有するスイ
ッチを提供することができる。

【００５８】また、感震器の運搬時等に発生する衝撃加
速度による慣性球の動きを保護体で受ける等の構造とし
たために、慣性球の衝接による接点板の永久変形を避け
ることができる。

【００５９】さらに腕状部を慣性球の重量に対して所定
の撓み量とすることにより、震動に正確に追従した信号
が得られると共に、慣性球とハウジングの接触が安定
し、より明確な信号を得ることができる。

【００６０】さらにまた腕状部の垂直部と比較して同程
度の水平部分を設け、接点板が慣性球の中央部より上部
に当接するように構成する事により、腕状部の慣性球と
の当接角度にかかわらず慣性球をハウジング底面に押し
付ける力が発生し、安定した信号を得ることができる。

【００６１】さらに、感震素子をケース内に粘性を選定
した液体と共に封入し、ケース内に吊り下げる構造とす
る事により、感震素子は重力により自動的に所定の正規
姿勢となるので、ケースの厳格な取付け姿勢が不必要と
なってプリント基板等への装着に適する効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の感震器に使用される感震素子の一実施
例

【図２】図１の感震素子の接点板の一実施例

【図３】震動周波数と感震器の動作震動加速度との関係
を示すグラフ

【図４】本発明の感震器の一実施例

【図５】本発明の感震器に使用される感震素子の他の実
施例

【図６】本発明の感震器に使用される感震素子の他の実
施例

【図７】本発明の感震器に使用される感震素子の他の実
施例

【図８】図７の感震素子の接点板の一実施例

【図９】感震素子の接点板の他の実施例

【図１０】本発明の感震器の他の実施例

【符号の説明】

１，１６，１８：感震素子２：ハウジング３：蓋板４：金属板５：充填材６：導電端子ピン７，１７：接点板７Ａ，１７Ａ：腕状部８：慣性球９：保護体１１：感震器１２：ケース１９，２０：接点板１９Ａ：腕状部１９Ｂ：水平部２１：感震器２２：容器２３：蓋２４：フック（吊り部）２５Ａ，２５Ｂ：端子２６：支持体２７：シリコンオイル（粘性を選定した液体）２８，２９：導線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村克浩名古屋市南区宝生町４丁目30番地株式会社生方製作所内 (72)発明者小関秀樹名古屋市南区宝生町４丁目30番地株式会社生方製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】円形の金属板のほぼ中心に穿たれた孔に
電気絶縁性の充填材によって導電端子ピンを貫通し気密
に固定した蓋板と、有底円筒形の導電性のハウジングを
有し、該ハウジングの底面にはほぼ中心部から外側に向
かって同心円状に緩やかに上昇する傾斜面が形成され、
前記蓋板の周縁部にハウジングの開口端が気密に固着さ
れて気密容器を形成し、蓋板の導電端子ピン端部には導
電端子ピンを中心としてほぼ同心円上に接触部を配設す
る複数のしなやかな弾性を有した腕状部を持つ導電材製
の接点板が導電的に固着され、前記密閉容器の内部には
導電性の固体の慣性球が正規姿勢において静止時には重
力によりハウジングのほぼ中央部に位置するように収納
され、振動を受ける事により慣性球が揺動し接点板と接
触して変位させるとともに摺動し同時にハウジング内面
と接点板との間を慣性球を介して短絡するように構成さ
れ、慣性球が転動して前記接点板と接触する時のハウジ
ング底面と前記接点板の慣性球との接触部分の角度が９
０°未満とされ、接点板は慣性球との接触時に慣性球に
よってその運動方向に変位させられるとともに慣性球を
ハウジング底面に押し付けるように構成された感震素子
を正規姿勢に保持する事を特徴とする感震器。
【請求項２】円形の金属板のほぼ中心に穿たれた孔に
電気絶縁性の充填材によって導電端子ピンを貫通し気密
に固定した蓋板と、有底円筒形の導電性のハウジングを
有し、該ハウジングの底面にはほぼ中心部から外側に向
かって同心円状に緩やかに上昇する傾斜面が形成され、
前記蓋板の周縁部にハウジングの開口端が気密に固着さ
れて気密容器を形成し、蓋板の導電端子ピン端部には導
電端子ピンを中心としてほぼ同心円上に接触部を配設す
る複数のしなやかな弾性を有した腕状部を持つ導電材製
の接点板が導電的に固着され、前記密閉容器の内部には
導電性の固体の慣性球が正規姿勢において静止時には重
力によりハウジングのほぼ中央部に位置するように収納
され、振動を受ける事により慣性球が揺動し接点板と接
触して変位させるとともに摺動し同時にハウジング内面
と接点板との間を慣性球を介して短絡するように構成さ
れ、前記腕状部の撓み量は腕状部と慣性球の衝接点に慣
性球の重量に相当する力を腕状部１本に印加した時に
０．２５mm乃至５mmとなる値に選定された感震素子を正
規姿勢に保持する事を特徴とする感震器。
【請求項３】円形の金属板のほぼ中心に穿たれた孔に
電気絶縁性の充填材によって導電端子ピンを貫通し気密
に固定した蓋板と、有底円筒形の導電性のハウジングを
有し、該ハウジングの底面にはほぼ中心部から外側に向
かって同心円状に緩やかに上昇する傾斜面が形成され、
前記蓋板の周縁部にハウジングの開口端が気密に固着さ
れて気密容器を形成し、蓋板の導電端子ピン端部には導
電端子ピンを中心としてほぼ同心円上に接触部を配設す
る複数のしなやかな弾性を有した腕状部を持つ導電材製
の接点板が導電的に固着され、該腕状部はほぼ水平に延
長された部分を有し、前記密閉容器の内部には導電性の
固体の慣性球が正規姿勢において静止時には重力により
ハウジングのほぼ中央部に位置するように収納され、振
動を受ける事により慣性球が揺動し接点板と接触して変
位させるとともに摺動し同時にハウジング内面と接点板
との間を慣性球を介して短絡するように構成され、接点
板の腕状部の先端は慣性球の中心より上部に位置すると
ともに該腕状部と慣性球との接触は慣性球の中心より上
部で行われるように構成された感震素子を正規姿勢に保
持する事を特徴とする感震器。
【請求項４】気密容器が導電性の金属と無機性電気絶
縁材料から構成された事を特徴とする請求項１乃至請求
項３の感震器。
【請求項５】気密容器内に汚損防止用ガスを封入した
事を特徴とする請求項１乃至請求項４の感震器。
【請求項６】ハウジング底面の中央部に静止部を設
け、斜面上の慣性球は転動可能で且つ所定の振動を受け
るまで重力により該静止部に位置される様に収納された
事を特徴とする請求項１乃至請求項５の感震器。
【請求項７】静止部の半径を慣性球の半径の０．１倍
乃至０．２５倍としたことを特徴とする請求項１乃至請
求項６の感震器。
【請求項８】慣性球が接点板にあらゆる姿勢において
衝接した場合にも永久変形を起こさないよう接点板が充
分な弾性を有した事を特徴とする請求項１乃至請求項７
の感震器。
【請求項９】接点板と導電端子ピンとの固着部近傍に
剛性の高い保護体を設け、慣性球の衝突による接点板の
永久変形を防止した事を特徴とする請求項８の感震器。
【請求項１０】気密容器外部には吊り部が装着され、
その吊り部が所定位置に支持される支持体を有しかつ前
記気密容器を選定された粘性を有する液体と共に収容す
るケースからなり、このケースを所定の許容傾斜角度内
となるように取付けることにより所定時間内に前記気密
容器は重力により正規姿勢となるとともに、前記ケース
が地震等の振動による加速度を受けた場合には気密容器
内の球が転動し電路を開閉するように構成したことを特
徴とする請求項１乃至請求項９の感震器。