JPH07113684A - 加速度応動スイッチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】広い使用温度範囲にわたり誤動作のない加速度
応動スイッチを得る。 【構成】加速度応動スイッチ１の密閉容器内部には導電
性の慣性球７が収納され、制振液体９が注入され、絶縁
固定されたリード端子３の端部には接点部材６が固定さ
れる。慣性球７は通常は中央附近に位置し接点部材６と
は接触しない。所定の値以上の振動を受けると慣性球７
は転動し接点部材６と接触してハウジング５と接点部材
６との間を電気的に接続する。また慣性球７がハウジン
グ５の側壁に沿って周回運動すると、慣性球７は衝接部
５Ｃと衝接し運動方向を変えられ且つ制振液体９により
運動が規制され接点部材６と慣性球７との連続接触を断
ちオン信号の連続出力を避ける。また制振液体９の規制
効果が低下しても衝接部５Ｃと協働して誤動作を防止す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は地震の震動などを検知す
るための加速度応動スイッチに関するものであり、地震
の震動と外乱振動とを確実に区別するためのものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の加速度応動スイッチとし
ては例えば特願平４−２７２３８７の「感震器」等があ
る。この感震器は金属製の容器内にこの容器とは電気的
に絶縁して固定された電極を有するとともに導電球を揺
動可能に収納し、この導電球が震動により揺動すると電
極に接触することにより容器と電極との間を電気的に短
絡接続し検知信号を発するものである。

【０００３】近年、この様な感震器を各家庭に設置され
る都市ガスやプロパンガスなどのガス流量計に取り付
け、単に流量を記録するだけではなく地震による火災な
どの二次災害の防止やガス洩れなどの早期発見の為の機
能を付与するために所謂マイコンを内蔵したマイコン式
ガス流量計（以下マイコンメーターという。）が使用さ
れ始めている。このマイコンメーターはマイコンと電池
を内蔵し、地震による振動や転倒、ガスの異常な大量流
出や少量ながら長期的な流出等を検知して内蔵した電磁
弁等を閉鎖したり警報器から警報を発したりするなどの
制御を行ない、これらを原因とする事故を未然に防ぐも
のである。

【０００４】このうち地震の検知に関しては、マイコン
メーター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区別
する必要がある。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。

【０００５】例えば、地震の震動は色々な周波数の振動
が複合したものであるが、主に１０Hz以下、特に５Hz以
下の振動を主成分としており、感震装置の検査などにお
いては地震の代用特性として例えば３.３Hz，２Hz，１.
４３Hzの正弦波振動を印加して行なわれる。そこで例え
ば前述の導電球などの慣性子の揺動によってオン−オフ
動作をする接点を有した感震器を使用する感震装置にお
いては、例えば１回の継続時間が４０ミリ秒以上のオン
信号及びオフ信号が所定の時間内、例えば３秒間に３回
以上出力された時に、マイコンにより地震と判断して信
号を出力する構造とし、その他の外乱振動とを区別して
いる。

【０００６】この様な方法で地震と外乱振動とを区別す
るために、感震器は地震の振動領域である周波数帯域と
それ以外の周波数帯域に於いては異なった信号を出力す
るようにする必要があり、例えば３.３Hz，２Hz，１.４
３Hzの正弦波を印加した時には震度５に相当する１２０
ガル程度で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、５Hzを超え
る例えば６Hz乃至７Hz以上の振動では３００ガルでもマ
イコンが制御動作を行なわないようにしなければならな
い。

【０００７】また例えばマイコンメータ等の制御装置自
体が大地震等なんらかの原因で大きく傾いたり転倒した
時には感震器からの繰り返しの信号が期待できないた
め、連続するオン信号が所定の時間例えば１秒以上続い
た場合には制御装置が動作するようにされている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これら従来のマイコン
メーター等の制御機器は、検針などの為、戸外に取付け
られる事が多く、例えば建物の外壁に配管を伴って取付
けられる。その為に取付場所によっては、人の通り道や
子供の遊び場などに面する事になり、例えば人が通る時
に体や荷物、自転車等が当たったり、キャッチボールの
ボールなどが当たる事がある。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
１０００〜３０００ガルの衝撃波の後は１０Hz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。

【０００９】この様な振動は周波数が１０Hz前後である
ため、理論的には感震器からの信号はこの周期に同期す
るため少なくともオン信号もしくはオフ信号が４０ミリ
秒に達せず、例えばオン時間とオフ時間が均等になると
仮定するとこれより可成り短い時間間隔である２５ミリ
秒のオン信号とオフ信号を発するのでマイコンが地震を
認識した制御動作を行なうことはない。

【００１０】しかし衝撃が大きいと慣性子が容器の内壁
又は電極に沿って回転運動をすることがある。この場
合、慣性子と電極が連続的に接触するために連続的なオ
ン信号が発生する。そのため外乱の衝撃により発生した
慣性球の円運動が速やかに収束しないとオン信号が設定
時間以上連続し、前述したマイコンメータの傾きなどに
よる信号と区別が付かなくなるため、制御装置が誤動作
することがあり、地震と外乱振動との区別を困難なもの
にしている。

【００１１】また円筒形や半球形の容器中で慣性子とし
て球体を使用している例えば前述の特願平４−２７２３
８７号の感震器の如きものにおいては、接点部材との接
触時に軌道をかえられたり、ハウジングの底面の形状と
慣性子の質量による共振周波数と加振周波数の相違等か
ら振動方向と交差する方向の僅かな加速度成分が存在す
ることにより、慣性球がハウジングの中心を逸れ、例え
ば７Hz乃至８Hzの周波数において慣性球の共振と円錐面
状の底面形状からその方向の動きが増幅されていって８
の字運動や楕円軌道や円軌道等の周回運動を始めること
がある。この場合もオン信号及びオフ信号７Hz乃至８Hz
の周波数に基づく例えば３１乃至３６ミリ秒より長くな
り４０ミリ秒以上の信号が発生することがあり、マイコ
ンに付与された地震と判断する条件を満たすため、前述
したように制御装置が誤動作することがあり、地震と外
乱振動との区別を困難なものにしている。

【００１２】この様な問題を解決するために本出願人は
平成５年１０月１日付けで出願した「加速度応動スイッ
チ」において、容器内側に突起を設け慣性球が周回運動
を始めた時にこの突起と衝突することにより慣性球の周
回運動のエネルギーを奪うとともに慣性球の共振運動を
乱すことにより周回運動を早期に収束する構造としたも
のを提案している。また平成５年１０月６日付けで出願
した「加速度応動スイッチ」において、容器内部に制振
液体を慣性球とともに注入し、慣性球の不所望な転動を
抑制してその転動を振動方向にそった動きに規制する規
制力を制振液体により与え、慣性球の共振運動による周
回運動への移行を防止し、また衝撃による周回運動を早
期に収束させるものを出願している。

【００１３】しかし容器内に制振液体を注入したものに
おいては制振液体の粘度はその温度に大きく影響される
ため、特に低温下例えば−３０℃においては通常の条
件、例えば２５℃のときに比較して制振液体の粘度が高
くなることにより慣性球が動きにくくなり所期の性能が
得られなくなることがある。この対策としては制振液体
として低温下でも充分な流動性を有したものを選定する
か、その注入量を少なくして慣性球に対する規制力を調
整するという方法がある。

【００１４】しかし低温下でも充分な流動性を有するも
のは高温下例えば６０℃ではさらに粘性が低くなるため
規制効果が低下したり、制振液体の種類によっては沸点
がスイッチの使用最高温度以下であったりするため高温
下で使用できないなどの問題がある。また注入量を少な
くする場合にも制振液体の粘性の変化はそのままである
ために、低温下において正常な動作をするような注入量
にした場合には高温下では規制効果が不充分になるとい
う問題がある。このように制振液体を使用したものにお
いては低温下から高温下までの広い温度範囲に於ける安
定した動作を得ることは困難である。

【００１５】また容器内側に突起を設けたものにおいて
は温度に依存する要素がないために低温から高温まで常
に動作は安定しているが、制振液体を注入したものと比
較して慣性球に対する規制効果がやや劣る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明の加速度応
動スイッチはほぼ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リード端子を貫通し
気密に固定した蓋板と、有底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
着されて密閉容器を形成し、蓋板の容器内側の前記リー
ド端子端部には導電端子ピンを中心としてほぼ同心円状
に接触部を配設する複数のしなやかな弾性を有した羽根
状部を持つ導電材製の接点部材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底面のほぼ中
央部に位置するように収納され、振動を受ける事により
慣性球が転動し接点部材と接触してその羽根状部を変位
させるとともに摺動し同時にハウジング内面と接点部材
との間を慣性球を介して短絡するように構成され、前記
ハウジングの内面には慣性球が前記静止時には無関係で
所定の加速度を受けた時に接触する壁面部分に衝接部が
設けられ、前記慣性球がハウジングの内壁に沿って回転
力を付与された時に断続的に該衝接部に衝接して進路を
変更させられ慣性球と接点部材との接触が不連続に乱さ
れるように構成され、前記密閉容器中には慣性球の不所
望な転動を抑制するための制振液体が所定量注入されて
いることを特徴とする。

【００１７】また他の特徴は密閉容器内部の空間に不活
性ガス等の汚損防止ガスを封入したことにある。

【００１８】さらに他の特徴は制振液体は予め脱気処理
により溶存ガスを取り除かれていることにある。

【００１９】さらに他の特徴は制振液体がフッ素系不活
性液体とされたことにある。

【００２０】

【実施例】以下、図を参照しながら本発明の実施例につ
いて説明する。図１及び図２は本発明の加速度応動スイ
ッチの一実施例であり、図１はその縦断面を図２のＢ−
Ｂ断面で表わした図であり、図２は図１の加速度応動ス
イッチのＡ−Ａ断面矢視図である。この加速度応動スイ
ッチ１は金属製の円形の蓋板２を有し、この蓋板２の中
央には貫通孔２Ａが穿たれており、この貫通孔２Ａには
導電性のリード端子３が挿通されガラスなどの電気絶縁
性充填材４により気密に絶縁固定されている。蓋板２の
周縁部にはフランジ部２Ｂが設けられ、このフランジ部
２Ｂには有底円筒形の金属製ハウジング５の開口端がリ
ングプロジェクション溶接などの方法で気密に固定され
制振液体が長期間にわたり漏出しないような密閉容器を
構成している。

【００２１】リード端子３の密閉容器内部側の先端には
導電材製の接点部材６が溶接などにより導電的に固着さ
れている。この接点部材６は複数のしなやかな弾性を有
した羽根状部６Ａを有しており、導電端子ピン３を中心
に後述の慣性球７との接触部がほぼ同心円状に配設され
ている。慣性球の質量が０．７グラム程度の場合には、
接点部材６の材質として例えば厚みが０．０１〜０．０
３mmのリン青銅板が使用される。

【００２２】密閉容器内には導電性の慣性球７が収納さ
れており、通常正規姿勢時で静止時には円錐面状のハウ
ジング底面５Ａの中央附近に設けられた静止部５Ｂ上に
位置している。この慣性球７は鉄や銅やその合金などの
導電性の固体の球であり、必要に応じて銀メッキ等の表
面処理が施されている。そして慣性球７は地震などによ
る所定の大きさ以上の振動によりハウジング底面５Ａ上
を転動可能にされており、前記接点部材６の羽根状部６
Ａと接触−開離可能にされている。なおリード端子３と
接触部材６との固着部の下面には厚みのある金属板で作
られた保護板８が固着されており、慣性球７の接点部材
６の根元附近への衝接による接点部材の変形を防止して
いる。

【００２３】密閉容器内には制振材としての液体９が注
入されている。この制振液体９は粘性及び注入量を選定
された不活性な液体である。この制振液体としては例え
ばフロリナート（商標、３Ｍ社）のようなフッ素系不活
性液体などの比較的低粘度で表面張力の小さい液体が望
ましい。その注入量は例えば慣性球７の直径の１／４か
ら全体を覆う程度とされ、自由表面上に気体を存在させ
て温度変化による制振液体の膨張収縮に基づく密閉容器
の変形等を防止している。

【００２４】容器５の内側の側壁５Ｅには衝接部たる突
起５Ｃが図２に示す如く等間隔で４ヵ所設けられてい
る。この突起５Ｃは例えばプレス成形等で形成されてお
り、その数は容器や慣性球の大きさや慣性球の材質等に
よって決まる共振周波数によって決められ、容器内周に
均等に設けられるのであれば２ヵ所若しくは３ヵ所でも
良いし、もちろん５ヵ所以上設けてもよい。またプレス
加工上の理由等からハウジング底面５Ａ部分で慣性球７
が側壁５Ｅに当たる迄に実際上動き得る範囲の転動部５
Ｄの形状に影響を与えないならば、突起５Ｃ等の衝接部
は例えば図１に点線で示す慣性球７の最大移動位置とハ
ウジング側壁５Ｅとの間の慣性球７と衝接しない位置に
ハウジング底面５Ａの外側の部分から上方に向けて柱状
に設けてもよい。

【００２５】また衝接部の容器内側への突出量は慣性球
７がこの突起５Ｃに接触する位置にあっても慣性球７と
接点部材６との接触を妨げず且つ接点部材６が突起５Ｃ
に直接接触せず、慣性球の円運動が確実に進路変更させ
られる高さに選定されている。また衝接部の容器の円周
方向の幅は可及的狭くしておくことにより、慣性球の往
復振動時に慣性球７が衝接部に正面衝突して振幅が減少
する機会を最小限にでき、且つ慣性球７が衝接部である
突起５Ｃに正面衝突する時以外、例えば僅かな角度で斜
めに当たれば慣性球７はハウジング５の側壁５Ｅまで到
達し、慣性球７の振幅が減少することがなくなるから接
点部材６との接触時間にはほとんど影響はない。

【００２６】次にこの加速度応動スイッチの動作につい
て説明する。正規姿勢時で静止時には慣性球７はハウジ
ング底面５Ａの静止部５Ｂ上に位置しており、この状態
では慣性球７は接点部材６とは接触せずリード端子３と
ハウジング５及び蓋体２の間は電気的に接続されないの
で信号が出力されることはない。

【００２７】加速度応動スイッチ１が所定の値以上の水
平方向の振動をうけると慣性球７がハウジング底面５Ａ
の転動部５Ｄ上を転動して接点部材６の羽根状部６Ａと
接触することにより、接点部材６とハウジング５が電気
的に短絡され、リード端子３−接点部材６−慣性球７−
ハウジング５−蓋板２の経路で電路が形成され信号が出
力される。

【００２８】この様な慣性球の転動時に振動が一定方向
への往復運動であれば理論的には慣性球は振動方向によ
って決定付けられるハウジングの中心線上で往復運動を
行なうことになる。しかし実際には接点部材との接触時
に軌道をかえられたり、ハウジングの底面の形状と慣性
子の質量による共振周波数と加振周波数の相違等から振
動方向と交差する方向の加速度成分が非常に僅かながら
存在することにより、慣性球がハウジングの中心を逸
れ、ある周波数では慣性球の共振と円錐面状の底面形状
からその方向の動きが徐々に増幅されていって８の字運
動や楕円軌道や円軌道等の周回運動を始めることがあ
る。

【００２９】しかし本発明に於いては、密閉容器内に慣
性球７とともに制振液体９が注入されている事により慣
性球７の転動が規制され、振動方向と直交する方向への
慣性球７の転動は実質的になくなりほぼ理想的な転動に
なる。これは密閉容器内に制振液体９を注入したために
慣性球７の共振周波数を１Hz以下の領域にまで低くする
ことができるからであり、そのため振動方向と直交する
方向への慣性球の不所望の転動が増幅されることはな
く、またこの方向への転動は振動方向に対して非常に僅
かな動きなので慣性球の動きはほぼ理想的な転動にな
り、もちろん慣性球が周回運動を始めることはない。

【００３０】ここで制振液体９の動粘度などは慣性球７
の電極との接触動作に於いて実質的に問題のないように
選定される。例えば実施例に於いては制振液体として常
温に於て動粘度が０．６センチストークスのものを０．
２〜０．５グラム使用した時、正弦波による加振に対し
て制振液体９が注入されていないもので１１０ガルで慣
性球７が転動を始めたのに対して、制振液体９を注入し
たものは１２０ガルで転動開始しており、この加速度は
震度５に相当する８０ガルから２５０ガルの範囲内であ
り実質的に問題はない。

【００３１】また、周波数を７〜８Hzとし加速度を上昇
して例えば２００〜３００ガルの値で加振した場合には
ハウジングの底面の形状と慣性子の質量による共振周波
数と加振周波数の相違等から振動方向と交差する方向に
発生する僅かな加速度成分により、制振液体９が注入さ
れておらず且つ衝接部が設けられていない場合には振動
方向と交差する方向への慣性球７の転動が増幅されて慣
性球７が周回運動をして不所望の信号を発したのに対し
て、制振液体９を注入したものではほとんどそのような
周回運動は規制されて発生せず、慣性球７の転動を実質
的に振動方向の転動のみにする事ができた。

【００３２】また例えば加速度応動スイッチ１が取り付
けられた装置に人やボールがあたる等して強い衝撃が与
えられると、慣性球７がハウジング５や接点部材６に沿
って回転を始めることがある。このとき本発明では制振
液体９が注入されかつハウジング内面に衝接部が設けら
れているため、その回転運動を短時間で収束させること
ができる。そのため信号の出力はされても、その収束過
程を短くすることで前述の条件に合致する信号の繰り返
しを避けることができ、マイコンが不所望な制御動作を
行なうことがなくなる。これは衝撃により慣性球７が周
回運動を始めると慣性球７は衝接部たる突起５Ｃと衝接
して軌道を変えられるとともに、制振液体９により慣性
球７の共振周波数が下げられているために周回運動は維
持できず、また衝撃時から急激に減衰していく振動では
制振液体に抗して慣性球の転動を維持することができな
いためである。

【００３３】たとえば実施例では常温での衝撃試験に於
いて、制振液体９を注入せず且つハウジング内面に衝接
部を有しないものでは慣性球の転動が収束するまでに２
０〜３０秒かかったのに対して、本実施例においては慣
性球の転動が同様の試験で１０秒以下で収束している。
そのため例えば前述の様に１回の継続時間が４０ミリ秒
以上のオン信号及びオフ信号が３秒間に３回以上出力さ
れた時にマイコンが地震と判断するものにおいては、４
０ミリ秒以上のオン信号が慣性球７の転動の収束過程で
発生するものの、３回発生することなくそれ以前に慣性
球の転動は接点部材と接触しない範囲内に収束し、よっ
てこの様な衝撃ではマイコンは地震発生と誤判断をしな
くなる。

【００３４】この様に制振液体を注入した加速度応動ス
イッチを低温下で使用する場合、制振液体の粘度が高く
なるため慣性球の動作に対する規制力が大きくなり、所
定の振動が与えられても慣性球が接点部材との接触時間
が短くなり例えば前述の４０ミリ秒以上のオン信号が出
力されなかったり、さらには慣性球が接点部材と接触せ
ず信号が出力されないことがある。しかし本発明に於て
は制振液体９はその粘度が最低使用温度でも所定の値以
下であるようなものを選定されており、たとえば本実施
例に於ては−３０℃で動粘度は１．５センチストークス
程度であり正弦波による加振に対して１６０ガルで所定
時間のオン信号を出力しており、この加速度は前述の通
り震度５に相当する８０ガルから２５０ガルの範囲内で
ある。

【００３５】またもちろん、−３０℃に於て周波数を７
〜８Hzとし２００〜３００ガル加速度で加振した場合に
も制振液体９により慣性球７の振動方向と交差する方向
への振動成分による周回運動は規制されるので、慣性球
７の転動を実質的に振動方向の転動のみにする事ができ
不所望の信号を発することはない。

【００３６】さらに−３０℃での衝撃試験に於いても、
本実施例においては制振液体と衝接部との効果により慣
性球７の転動は１０秒以下で収束する。そのためマイコ
ンメータにボールが当たる等の衝撃ではマイコンは地震
発生と誤判断をしなくなる。

【００３７】しかし本実施例では低温下でも制振液体９
の粘度が所定の値以上にならないように選定したため、
高温下に於ては逆に粘度が低くなり過ぎて制振液体９に
よる規制効果が充分に得られないことがある。そこで本
発明では制振液体９の規制効果の低下を補うために容器
５内面に衝接部たる突起５Ｃが設けられている。そのた
め温度の上昇により制振液体９の粘度が低下してその規
制効果が低下しても、慣性球７は突起５Ｃによりその転
動を規制され常温での状態と同様に周回運動への移行を
規制することができる。また衝撃などが与えられ慣性球
７が周回運動を始めた場合には慣性球７は突起５Ｃと衝
接することによりその運動方向を変えられると同時に周
回運動のエネルギーを奪われるため、常温での状態と同
様に慣性球の周回運動ならびに転動を早期に収束させる
ことができる。このとき制振液体９は粘度が低くはなっ
ているものの慣性球７の転動に対して規制力を与えてい
ることはもちろんであり、よって使用範囲内のあらゆる
状況下に於て制振液体と衝接部とは共に慣性球の転動の
早期収束に寄与している。

【００３８】たとえば本実施例に於ては６０℃で制振液
体９の動粘度は０．４センチストークス以下であり、正
弦波による加振に対して慣性球７は１２０ガルで転動開
始している。この加速度応動スイッチ１を６０℃に於て
周波数を７〜８Hzとし２００〜３００ガルの加速度で加
振した場合には、制振液体９の粘度が低下するためにハ
ウジングの底面の形状と慣性子の質量による共振周波数
と加振周波数の相違等から振動方向と交差する方向に発
生する僅かな加速度成分を制振液体だけでは充分に抑え
られない。そのため衝接部を持たない場合には慣性球７
の振動方向と交差する方向への転動が増幅されて慣性球
７が周回運動を始め不所望の信号を発することがある
が、衝接部たる突起５Ｃを設けた場合には慣性球７の転
動は突起５Ｃにより規制されるため粘性の低下している
制振液体でも慣性球の周回運動を規制することができ、
慣性球７の転動を実質的に振動方向の転動のみにする事
ができる。

【００３９】また例えば加速度応動スイッチ１が取り付
けられた装置に人やボールがあたる等して強い衝撃が与
えられ、慣性球７がハウジング５や接点部材６に沿って
回転を始めたときにも高温下では制振液体９による規制
効果は薄れるが、本実施例では衝接部たる突起５Ｃが設
けられているため、突起５Ｃとの衝接により慣性球７の
運動方向を変えるとともに運動エネルギーを奪うことが
できるため制振液体９と協働して慣性球の周回運動及び
転動を短時間で収束させることができる。そのため信号
の出力はされても、その収束過程を短くすることで前述
の条件に合致する信号の繰り返しを避けることができ、
マイコンが不所望な制御動作を行なうことがなくなる。

【００４０】たとえば６０℃での衝撃試験に於いて、衝
接部のないものでは慣性球７の転動の収束に１５〜２０
秒程度かかったのに対して、実施例では慣性球７の転動
は１０秒以下で収束している。そのためマイコンはマイ
コンメータに人やボールが当たる等の衝撃では地震発生
と誤判断をしなくなる。

【００４１】また、本発明においては密閉容器中に不活
性な制振液体９を注入することにより接点部材６や慣性
球７の表面に微小な異物が付着しにくくなるとともに、
振動時に慣性球７が制振液体９を攪拌し流れを起こすこ
とによりこれらの微小な異物が落ちやすくなる。そのた
め電気信号は確実になり、長期に亘って所期の性能を維
持することができる。

【００４２】本実施例に於ては制振液体９の粘度を選定
し、−３０℃でも粘度が所定の値以下になるような条件
のものを使用した例について述べたが、例えば低粘度の
ものを使用するかわりに注入量を調整することにより慣
性球７に対する規制効果を調整してもよい。例えば制振
液体として常温に於て動粘度が０．８センチストークス
程度であり−３０℃では動粘度が３．５センチストーク
ス程度のものを使用すると、ハウジングへの注入量を
０．２〜０．５グラムとした場合には−３０℃では制振
液体により慣性球の転動は抑えられ３００ガルの正弦波
に対しても所定の時間のオン信号は出力されない。

【００４３】そこで制振液体の注入量を例えば０．１グ
ラム以下として慣性球にかかる制振液体による規制効果
を低下させることにより、制振液体の動粘度が高くなる
時にも慣性球の転動に対して必要以上の規制を行なわな
いようにされる。また高温下等で制振液体の動粘度が低
下し規制効果が低下する時にも衝接部が設けられている
ことにより慣性球の回転運動のエネルギーは奪われ、制
振液体による規制効果の低下分は補われ速やかに慣性球
の周回運動を収束させることができる。

【００４４】通常これらの加速度応動スイッチにおいて
は使用電圧が比較的低く電流が微弱であるため、接点部
材及び慣性球の表面や容器内面に酸化被膜等が発生する
と接触抵抗が大きく変化する。そこでスイッチ本体の容
器は密閉容器とされ、内部空間には汚損防止用ガスとし
てヘリウムやアルゴン等の不活性ガスや窒素や水素が置
換封入され、酸化被膜等の発生を防止している。特にヘ
リウムを含有させる場合には、ヘリウムリークディテク
タで気密検査を行なうことができ好ましい。

【００４５】また制振液体中に溶存する酸素等のガスに
より接点部材及び慣性球の表面や容器内面に酸化被膜等
が発生しないよう、予め脱気処理により溶存ガスを取り
除いた制振液体を容器内に不活性ガスとともに注入する
ことにより各部材を侵すことなく長期にわたり安定した
特性の加速度応動スイッチを得ることができる。また接
点部材及び慣性球の表面や容器内面に銀メッキ等の表面
処理を施すことにより溶存ガスの影響がなくなるだけで
なく、内部空間に汚損防止用ガスを置換封入する必要が
なくなる。

【００４６】なお衝接部の形状は図１の様な突起に限定
されるものではなく、慣性球が回転運動に移行する時に
その運動方向を急激に変え且つ運動エネルギーを減少さ
せるものであれば、たとえば図３及び図４に示すように
ハウジング内に衝接部材を固定した構造としてもよい。
この実施例において前述の例と同様の部材には同一の番
号を付しその説明を省略する。この実施例の加速度応動
スイッチ２１の容器内部にも粘度等を選定された制振液
体９が注入されており慣性球７の周回運動や不所望の転
動を規制する。

【００４７】本実施例の衝接部材２２は例えば鉄やその
合金等の金属や樹脂等により成形されており、図５
（Ａ），（Ｂ）に示す如くリング状の基部２２Ａに等間
隔で衝接部２２Ｂが設けられている。この基部２２Ａを
有底円筒形のハウジング２３に挿入固定することによ
り、衝接部２２Ｂは所定の位置に配置されており、実施
例では等間隔に８ヵ所設けられている。衝接部材２２の
基部２２Ａはリング状であり慣性球７の転動部はこの内
側に位置するため、衝接部材２２が慣性球７の基本的な
転動の特性に影響を及ぼすことはない。

【００４８】この衝接部材２２の衝接部２２Ｂによる効
果は前述の突起５Ｃの場合と同様であるが、この衝接部
材２２はハウジングとは別個の部材であることから、例
えばハウジングより薄い材料や弾性変形しやすい材料を
使用することにより慣性球７との衝接時に剛体に近い突
起５Ｃと比較して慣性球７の運動エネルギーを多く吸収
することができるように設計可能で、制振液体９と協働
して慣性球７の転動をより速やかに収束させることがで
きる。

【００４９】また図６に示すハウジング３５の横断面図
の如くハウジングの側壁３５Ａを多角形にしたり曲率を
変化させて非円形断面形状とすることにより、側壁３５
Ａを実質的に衝接部とし、慣性球７のハウジング３５の
内面に沿っての周回運動を不安定にするとともに制振液
体によりその動きを規制効果により収束させる構造とし
てもよい。この場合もハウジング底面３５Ｂ上の慣性球
転動部３５Ｃの断面形状は変化させず慣性球７の基本的
な転動の特性に対して影響を与えないようにできる。ま
た慣性球７の転動方向による転動距離の差により生ずる
オン時間の差を最小限とするよう慣性球７の直径との相
対的寸法を考慮した形状に設計すれば、実質的に震動の
検出に支障はなくなる。

【００５０】これらの加速度応動スイッチをマイコンメ
ーターなどに取り付ける場合の例を図７に示す。この感
震器１１はケース１２中に加速度応動スイッチ１を収納
している。加速度応動スイッチ１のリード端子３には吊
り部１３が設けられ、ケース１２内に設けられた保持体
１４のハンガー１４Ａに揺動可能に懸吊され、通常は加
速度応動スイッチ１が自動的に正規姿勢となるようにさ
れている。加速度応動スイッチ１の蓋板２及びリード端
子３にはしなやかなリード線１５Ａ，１５Ｂの一端が電
気的に接続され、各リード線の他端は接続端子１６Ａ，
１６Ｂを介してケース１２にインサート成形された導電
端子１７Ａ，１７Ｂに接続される。ケース１２内には粘
性流体１８が所定量充填されており、ケース１２の開口
端には外蓋１９が前記粘性流体１８が漏出しない程度の
気密性をもって封着されている。

【００５１】この感震器１１は制御装置のプリント基板
等に直接取り付けられ、導電端子１７Ａ，１７Ｂによっ
て基板上の配線に接続される。本発明の如き加速度応動
スイッチはその構造上、取付姿勢が動作特性に大きく影
響し、例えば正規姿勢から１度傾斜すると２０ガル近く
動作加速度が変化する。この様に取付姿勢に高い精度を
要求されるため、加速度応動スイッチ１を直接プリント
基板へ正規姿勢で取り付ける構造とすることは非常に困
難である。しかし感震器１１においては加速度応動スイ
ッチ１をケース１２内に吊り下げているため、感震器の
取付姿勢が許容傾斜角度の範囲内であれば加速度応動ス
イッチ１は自重により自動的に正規姿勢になるので取付
けに必要以上の精度は要求されずその作業は容易にな
る。

【００５２】またケース１２には加速度応動スイッチ１
とともにその粘性を選定されたシリコンオイルの如き粘
性流体１８が注入されているため、感震器１を取付けた
装置が転倒したり急に傾いたときや地震等の振動に対し
ては加速度応動スイッチ１はケース１２の動きにほぼ追
従し動作信号を発生する。また取り付け時の傾き等に対
しては例えば３０秒以内に正規姿勢に復帰するように粘
性流体１８は選定されている。このように図２に示す如
き構造の感震器においては取付けが容易になるととも
に、地震の振動や急激な傾斜や転倒を確実に検出するこ
とができる。

【００５３】なお上記実施例における各数値は設計上の
事項であり、設計の変更に応じて制振液体の注入量や粘
度が上記数値とは異なることは明白である。また実施例
の慣性球が転動を始める加速度の値はハウジングの底面
形状などの諸条件を変更する事により調整できる事はも
ちろんである。

【００５４】なお、実施例の感震器１１に使用される加
速度応動スイッチについて実施例では金属製の蓋板を有
したものについて説明したが、制振液体９や粘性流体１
８に対して充分な気密容器を構成することができ導電性
のリード端子を絶縁固定できるものであれば、樹脂やセ
ラミックスを使用してもよい。この場合図７に示すリー
ド線１５Ａの一端はハウジング５に導電的に固定され
る。

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、ハウジング内に制振液
体を注入することで外乱による慣性球の不所望の転動を
抑え慣性球の転動を加速度応動スイッチに与えられた振
動に対して忠実な往復運動とし従来のものの様な慣性球
の楕円運動などによる信号の不確実さを排除することが
でき、且つハウジング内面に衝接部を設けることにより
高温下での制振液体の粘度の低下による規制効果の低下
を補うことができる。

【００５６】また衝撃による慣性球の転動時には、制振
液体と衝接部とによりその周回運動及び不所望の転動を
すばやく収束させることができ、収束過程に於ける信号
の出力時間を短くすることによりマイコンによる地震検
知条件に合致する信号の繰り返しを避け、マイコンメー
ターの誤動作を防ぐことができ、且つ高温下での制振液
体の粘度の低下による規制効果の低下をハウジング内面
に設けた衝接部により補うことができる。

【００５７】密閉容器内の空間に汚損防止用ガスを置換
封入することにより接点部材及び慣性球の表面や容器内
面への酸化被膜等の発生が防止される。

【００５８】また予め制振液体から脱気処理により溶存
ガスを取り除いておくことにより、各部材を侵すことな
く長期にわたり安定した特性の加速度応動スイッチを得
ることができる。また接点部材及び慣性球の表面や容器
内面に銀メッキ等の表面処理を施すことにより溶存ガス
の影響がなくなるだけでなく、内部空間に汚損防止用ガ
スを置換封入する必要がなくなる。

【００５９】また、本発明においては密閉容器中に制振
液体としてフッ素系不活性液体を注入することにより、
制振液体そのものによって接点部材や慣性球の表面等が
侵される心配がなく、また各部材に汚れが付着しにくく
なるとともに、振動時に慣性球が制振液体を攪拌し流れ
を起こすことによりこれらの汚れが落ちやすくなる。そ
のため電気信号は確実になり、またフッ素系不活性液体
は安定であるため、長期に亘って所期の性能を維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の加速度応動スイッチの一実施例。

【図２】図１の実施例のＡ−Ａ断面図。

【図３】本発明の加速度応動スイッチの他の実施例。

【図４】図３の実施例のＣ−Ｃ断面図。

【図５】図３及び図４の実施例に使用するの衝接部材の
一例。

【図６】本発明の加速度応動スイッチのハウジングの一
例の横断面図。

【図７】本発明の加速度応動スイッチを使用した感震器
の一実施例。

【符号の説明】

１，２１：加速度応動スイッチ ２：蓋板 ３：リード端子 ４：電気絶縁性充填材 ５，２３，３５：ハウジング ５Ｃ：突起（衝接部） ６：接点部材 ７：慣性球 ８：保護板 ９：制振液体 ２２：衝接部材 ２２Ｂ，３５Ａ：衝接部

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成６年１２月２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図３

【補正方法】変更

【補正内容】

【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 勝幸 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ほぼ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リード端子を貫通
   し気密に固定した蓋板と、有底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
   着されて密閉容器を形成し、蓋板の容器内側の前記リー
   ド端子端部には導電端子ピンを中心としてほぼ同心円状
   に接触部を配設する複数のしなやかな弾性を有した羽根
   状部を持つ導電材製の接点部材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底面のほぼ中
   央部に位置するように収納され、振動を受ける事により
   慣性球が転動し接点部材と接触してその羽根状部を変位
   させるとともに摺動し同時にハウジング内面と接点部材
   との間を慣性球を介して短絡するように構成され、前記
   ハウジングの内面には慣性球が前記静止時には無関係で
   所定の加速度を受けた時に接触する壁面部分に衝接部が
   設けられ、前記慣性球がハウジングの内壁に沿って回転
   力を付与された時に断続的に該衝接部に衝接して進路を
   変更させられ慣性球と接点部材との接触が不連続に乱さ
   れるように構成され、前記密閉容器中には慣性球の不所
   望な転動を抑制するための制振液体が所定量注入されて
   いることを特徴とする加速度応動スイッチ。
2. 【請求項２】 密閉容器内部の空間に不活性ガス等の汚
   損防止ガスを封入したことを特徴とする請求項１の加速
   度応動スイッチ。
3. 【請求項３】 制振液体は予め脱気処理により溶存ガス
   を取り除かれていることを特徴とする請求項１または請
   求項２の加速度応動スイッチ。
4. 【請求項４】 制振液体はフッ素系不活性液体であるこ
   とを特徴とする請求項１乃至請求項３の加速度応動スイ
   ッチ。