JPH102788A - 感震装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】信頼性が高く、消費電力を低減した感震装置を
提供する。 【解決手段】振り子２は、地震等の振動によって、軸１
を中心として揺動する。歯車３は振り子２と同軸に設け
られるとともに、歯数の少ない歯車４と噛合する。歯車
５は歯車４と同軸に設けられ、歯数の少ない歯車６と噛
合する。永久磁石７は歯車６と同軸に設けられており、
歯車３〜６よりなる増速機構１８が振り子２の揺動運動
を増速して、永久磁石７に伝達する。ヨーク８は永久磁
石７を取り囲むように配設されており、ヨーク８にはコ
イル１０が巻回されている。永久磁石７が振り子２の揺
動運動に応じて高速に回動することによって、永久磁石
７からヨーク８に流れる磁束が急激に変化し、コイル１
０に大きな起電力が発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震による振動を
感知する感震装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、地震発生後の二次災害を防止
するために、地震の振動を感知する感震装置を用いて、
地震が発生するとガス流路を遮断する家庭用ガスメータ
がある。この感震装置としては、例えば、実開昭６１−
４８６３４号公報に示されるように、地震の振動によっ
て転動した球がプランジャを押し上げることによって、
接点が開閉されるスイッチ機構を備えたものがあった。

【０００３】また、特開平５−７９８９６号公報に示さ
れるように圧電フィルムを用いたものもあり、振動によ
る圧電フィルムの変形によって発生する電圧から、地震
の振動を検出していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の感震装置の内、
前者のスイッチ機構を備えた感震装置の場合には、地震
の振動によって開閉されるスイッチ機構を有しているの
で、その接点で接触不良等の不具合が発生する可能性が
あり、信頼性が低いという問題点があった。また、後者
の圧電フィルムを用いた感震装置の場合には、その構造
は非常に簡単であるが、地震のような低周波振動を検出
するためには、大きな静電容量が必要となり、感震装置
が大型化するという問題点があった。また、地震の振動
によって圧電フィルムに発生する電圧は数百ｍＶ程度で
あり、例えば、この圧電フィルムの電圧信号をマイコン
の入力信号として用いるためには、アンプにより圧電フ
ィルムの電圧信号を増幅する必要がある。しかし、家庭
用ガスメータ等の用途では電池で長時間動作させるため
に消費電力の制約があり、アンプを使用できないという
問題点もあった。

【０００５】本発明は上記問題点に鑑みて為されたもの
であり、請求項１の発明の目的は、信頼性が高く、振動
の大きさに応じてマイコンの入力信号として使用できる
程度の電圧を出力する感震装置を提供することにある。
請求項２の発明の目的は、増速機構の動作をスムーズに
した感震装置を提供することにある。

【０００６】請求項３の発明の目的は、永久磁石の回動
運動によって生じる磁束の変化を効率良く電圧に変換で
きる感震装置を提供することにある。請求項４の発明の
目的は、地震等による振動が発生していない状態での消
費電力を低減した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】請求項１の発明では、上
記目的を達成するために、軸を中心に揺動する振り子
と、振り子の揺動運動に応じて回動する永久磁石と、磁
性材料からなり永久磁石と磁気回路を形成するヨーク
と、ヨークに巻回されたコイルとを備え、永久磁石の回
動運動に応じてコイルに電圧が発生する感震装置におい
て、振り子の揺動運動を増速して永久磁石に伝達する増
速機構を備えているので、振動によって発生した振り子
の揺動運動が増速機構によって増速され、永久磁石を非
常に早く回転させることができる。

【０００８】請求項２の発明では、請求項１の発明にお
いて、振り子と永久磁石とヨークとコイル及び増速機構
を筐体内に配設しているので、増速機構の動作を妨げる
摩擦力などの力が加わるのを防ぐことができる。請求項
３の発明では、請求項１の発明において、ヨークが同一
形状の２個のヨーク片からなり、両ヨーク片はその一端
で両ヨーク片間の接触部分が大きくなるように互いに磁
気結合されるとともに、その他端は永久磁石を取り囲む
ように形成され、両ヨーク片の他端間は所定の隙間を介
して互いに対向しているので、両ヨーク片の磁気結合部
での損失を低減できるとともに、他端側で発生する漏れ
磁束を低減することができる。

【０００９】請求項４の発明では、請求項１の発明にお
いて、コイルの電圧信号を波形処理する振動波形処理部
と、振動波形処理部の出力信号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ
変換部と、コイルの電圧信号によって起動されて振動波
形処理部とＡ／Ｄ変換部の電源をオンするとともにＡ／
Ｄ変換部の出力信号に基づいて地震か否かを判断する演
算処理部とを備えているので、コイルに電圧信号が発生
していない場合、振動波形処理部やＡ／Ｄ変換部の電源
をオフにすることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。本実施形態の感震装置の構造を図１
（ａ）乃至（ｃ）に示す。この感震装置は、軸１と、地
震等の振動によって軸１を中心として揺動する振り子２
と、振り子２と同軸に設けられた歯車３と、歯車３と噛
合し歯車３よりも歯数の少ない歯車４と、歯車４と同軸
に設けられ歯車４よりも歯数が多い歯車５と、歯車５と
噛合し歯車５よりも歯数の少ない歯車６と、所定の軸を
中心に分極され歯車６と同軸に設けられた円板状の永久
磁石７と、永久磁石７を取り囲むように配設され永久磁
石７と磁気回路を形成するヨーク８と、ヨーク８に巻回
されるコイル１０と、振り子２の揺動範囲を規制するス
トッパー１５，１５が形成された成形品１１と、軸１及
び歯車３〜６の回動軸をそれぞれ位置決めする２枚の地
板１２，１２と、２枚の地板１２，１２を所定の間隔を
設けて連結する４本のスペーサ１３とを備えている。

【００１１】ここで、歯車３乃至６から増速機構１８は
構成され、各歯車間のギヤ比を所定の値に設定すること
によって、増速機構１８は振り子２の揺動運動を増速し
て永久磁石７に伝達している。また、成形品１１にはヨ
ーク８の位置決め部１４，１４が形成されており、ヨー
ク８は成形品１１の所定の位置に正確に配設される。図
２に示すように、ヨーク８は同一形状の２個のヨーク片
９，９から構成されており、両ヨーク片９，９は略コ字
状に形成されている。両ヨーク片９，９の一端には両ヨ
ーク片９，９間の接触部分を大きくするために段付き部
９ａ，９ａが形成され、その他端には永久磁石７を取り
囲むように凹曲面９ｂ，９ｂが形成されている。ここ
で、段付き部９ａ，９ａを重ね合わせた状態で両ヨーク
片９，９を接合することにより、両ヨーク片９，９の接
触部分が大きくなり、両ヨーク片９，９の磁気結合部で
の磁束の損失を低減することができる。また、両ヨーク
片９，９の他端は永久磁石７を取り囲むように配設さ
れ、両ヨーク片９，９は所定の隙間１６を介して対向す
るので、磁気ギャップを設けることにより、コイル１０
を通らずに両ヨーク片９，９間に流れる漏れ磁束を低減
することができる。したがって、コイル１０は、永久磁
石７の回動運動によって生じる磁束の変化を効率良く電
圧に変換することができる。

【００１２】一方、２枚の地板１２と４本のスペーサ１
３とから筐体１７は構成され、筐体１７内に軸１と振り
子２と歯車３〜６と永久磁石７とヨーク８とコイル１０
及び成形品１１とが配設されているので、増速機構１８
の動作を妨げる摩擦力などの力が加わるのを防ぐことが
でき、増速機構１８の動作をスムーズにすることができ
る。

【００１３】ここで、地震が発生すると、地震の振動に
よって振り子２は軸１を中心として揺動する。振り子２
が揺動すると、振り子２と同軸に設けられた歯車３が回
動する。歯車３には歯車４が噛合されており、歯車３の
歯数に対して歯車４の歯数は少ないので、歯車４の回動
運動は増速される。さらに、歯車４と同軸に設けられた
歯車５は、歯車５よりも歯数の少ない歯車６と噛合して
いるので、歯車６の回動運動はさらに増速され、歯車６
と同軸に設けられた永久磁石７に回動運動が伝達され
る。永久磁石７が高速で回動することにより、ヨーク８
に流れる永久磁石７の磁束が急速に変化して、コイル１
０に電圧が発生する。このように、振り子２の揺動運動
は増速機構１８によって増速されて永久磁石７に伝達さ
れるので、コイル１０にマイコンの入力信号として使用
できる程度の電圧（例えば、５Ｖ／Ｇ）を発生させるこ
とができる。したがって、コイル１０に発生する電圧を
アンプ等を用いて増幅する必要がないので、消費電力の
大きいアンプが不要になり、感震装置の消費電力を低減
することができる。

【００１４】本実施形態の感震装置の回路構成を図３に
示す。この感震装置は、振り子２の揺動によって発生し
たコイル１０の電圧信号を整流する整流回路２０及び整
流回路２０の整流信号を平滑化する平滑回路２１からな
る起動回路２２と、コイル１０に発生した電圧信号を波
形処理する振動波形処理部たる振動波形処理回路２３
と、振動波形処理回路２３の出力信号をＡ／Ｄ変換する
Ａ／Ｄ変換部たるＡ／Ｄ変換器２４と、Ａ／Ｄ変換器２
４の出力信号に基づいて地震か否かを判断する演算制御
部たるマイコン２５と、マイコン２５が地震と判断した
場合にガス流路を遮断する緊急処理を行う緊急処理回路
２６とから構成される。

【００１５】通常時（地震等による振動が発生していな
い場合）、マイコン２５はスリープ状態にあり、振動波
形処理回路２３及びＡ／Ｄ変換器２４の電源はオフとな
っている。地震の振動によって振動の大きさに応じてコ
イル１０に電圧が発生すると、コイル１０の電圧信号を
整流回路２０が整流した後、平滑回路２１が平滑化し
て、平滑回路２１からスリープ状態にあるマイコン２５
にトリガ信号が入力される。マイコン２５は平滑回路２
１からのトリガ信号によって起動されると、振動波形処
理回路２３及びＡ／Ｄ変換器２４の電源を投入する。こ
の時、振動波形処理回路２３はコイル１０の電圧信号を
波形処理し、Ａ／Ｄ変換器２４は振動波形処理回路２３
の出力信号をＡ／Ｄ変換してマイコン２５に出力する。
マイコン２５はＡ／Ｄ変換器２４から入力された信号を
解析して地震か否かを判断し、マイコン２５が地震の発
生と判断した場合、緊急処理回路２６を用いてガス流路
を遮断する緊急処理を行っている。

【００１６】上述のように、通常時、消費電力の大きい
振動波形処理回路２３及びＡ／Ｄ変換器２４の電源はオ
フされており、マイコン２５はスリープ状態にある。ま
た、整流回路２０及び平滑回路２１は特に電源を必要と
していないので、その消費電力は殆ど無い。したがっ
て、通常時に感震装置が消費する電力を低減でき、この
感震装置を用いる家庭用ガスメータの電池の消耗を抑え
ることができる。

【００１７】また、コイル１０の電圧信号波形をマイコ
ン２５を用いて解析し、地震か否かを判断しているの
で、地震の発生を正確に感知することができる。

【００１８】

【発明の効果】請求項１の発明は、上述のように、軸を
中心に揺動する振り子と、振り子の揺動運動に応じて回
動する永久磁石と、磁性材料からなり永久磁石と磁気回
路を形成するヨークと、ヨークに巻回されたコイルとを
備え、永久磁石の回動運動に応じてコイルに電圧が発生
する感震装置において、振り子の揺動運動を増速して永
久磁石に伝達する増速機構を備えており、振動によって
発生した振り子の揺動運動が増速機構によって増速さ
れ、永久磁石を非常に早く回転させることができるの
で、振り子の振動に応じて、コイルにマイコンの入力信
号として使用できる程度の大きな電圧を発生させること
ができるという効果がある。また、スイッチ機構を用い
ていないので、接点の接触不良が発生することがなく、
感震装置の信頼性を向上できるという効果がある。

【００１９】請求項２の発明は、振り子と永久磁石とヨ
ークとコイル及び増速機構を筐体内に配設しており、増
速機構の動作を妨げる摩擦力などの力が加わるのを防ぐ
ことができるので、増速機構の動作をスムーズにできる
という効果がある。請求項３の発明は、ヨークが同一形
状の２個のヨーク片からなり、両ヨーク片はその一端で
両ヨーク片間の接触部分が大きくなるように互いに磁気
結合されるとともに、その他端は永久磁石を取り囲むよ
うに形成され、両ヨーク片の他端間は所定の隙間を介し
て互いに対向しており、両ヨーク片の接触部分での損失
を低減できるとともに、他端側で発生する漏れ磁束を低
減することができるので、コイルが永久磁石の回動運動
によって生じる磁束の変化を効率良く電圧に変換できる
という効果がある。

【００２０】請求項４の発明は、コイルの電圧信号を波
形処理する振動波形処理部と、振動波形処理部の出力信
号をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部と、コイルの電圧信号
によって起動されて振動波形処理部とＡ／Ｄ変換部の電
源をオンするとともにＡ／Ｄ変換部の出力信号に基づい
て地震か否かを判断する演算処理部とを備えており、コ
イルに電圧信号が発生していない場合、振動波形処理部
やＡ／Ｄ変換部の電源をオフにすることができるので、
通常時に感震装置が消費する電力を低減することができ
るという効果がある。また、演算処理部がＡ／Ｄ変換部
の出力信号に基づいて地震か否かを判定しているので、
正確に地震の発生を感知できるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態の感震装置を示し、（ａ）はＸ−
Ｘ’断面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）はＹ−Ｙ’断面図
である。

【図２】同上のヨークを示す外観斜視図である。

【図３】同上の感震装置を示すブロック図である。

【符号の説明】

１ 軸 ２ 振り子 ３〜６ 歯車 ７ 永久磁石 ８ ヨーク １０ コイル １８ 増速機構

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】軸を中心に揺動する振り子と、前記振り子
   の揺動運動に応じて回動する永久磁石と、磁性材料から
   なり前記永久磁石と磁気回路を形成するヨークと、前記
   ヨークに巻回されたコイルとを備え、前記永久磁石の回
   動運動に応じて前記コイルに電圧が発生する感震装置に
   おいて、前記振り子の揺動運動を増速して前記永久磁石
   に伝達する増速機構を備えて成ることを特徴とする感震
   装置。
2. 【請求項２】前記振り子と前記永久磁石と前記ヨークと
   前記コイル及び前記増速機構を筐体内に配設して成るこ
   とを特徴とする請求項１記載の感震装置。
3. 【請求項３】前記ヨークが同一形状の２個のヨーク片か
   らなり、前記両ヨーク片はその一端で前記両ヨーク片間
   の接触部分が大きくなるように互いに磁気結合されると
   ともに、その他端は前記永久磁石を取り囲むように形成
   され、前記両ヨーク片の他端間は所定の隙間を介して互
   いに対向して成ることを特徴とする請求項１記載の感震
   装置。
4. 【請求項４】前記コイルの電圧信号を波形処理する振動
   波形処理部と、前記振動波形処理部の出力信号をＡ／Ｄ
   変換するＡ／Ｄ変換部と、前記コイルの電圧信号によっ
   て起動されて前記振動波形処理部と前記Ａ／Ｄ変換部の
   電源をオンするとともに前記Ａ／Ｄ変換部の出力信号に
   基づいて地震か否かを判断する演算処理部とを備えて成
   ることを特徴とする請求項１記載の感震装置。