JPH112562A - 感震器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強い加速度を受けても発生する信号の途切れ
を防止し、正確な信号を発信する。 【解決手段】 ハウジング７に充填する液体８を低粘度
にすることにより、吊り下げられたスイッチ部も揺動さ
せ、ボール４が電極５に衝突する際の衝撃を吸収してボ
ール４が電極５との接触を保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガスの事故を未然に
防ぐガス遮断装置を内蔵したガスメータ等に取り付けら
れ、地震による振動を検知する地震検出装置である感震
器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】危険性の高いガス事故を未然に防ぐため
過去より種々の安全装置が利用されており、中でもガス
の異常使用およびガス漏れ時等を検知しガスを遮断する
ガス遮断装置を内蔵したガスメータの普及が進んでい
る。

【０００３】特に、電池電源とマイクロコンピュータと
電磁遮断弁を内蔵し、マイクロコンピュータによりガス
の使用状態を判断し異常のある場合は遮断弁によりガス
を遮断するガスメータ（以下マイコンメータと呼ぶ）は
安全性、経済性、ガス配管への取り付けの利便性などに
優れているため全所帯普及を目指して取り組みが実施さ
れるに至っている。

【０００４】一方、地震の多い日本では、地震によるガ
ス事故を未然に防止する目的で、前述のマイコンメータ
に感震器を内蔵し、地震を検知した場合に遮断弁を閉止
する地震検出装置が考案され、実用化されている。

【０００５】以下従来の実施例を添付図面に基づいて説
明する。図５は従来の感震器の一実施例の構成とその作
動を示したものである。感震器は一定の底面傾斜を有す
るポット１、開口を閉止してポット１と気密室を形成す
る蓋体２と、ポット１と電気的に絶縁して設けられた導
電性のピン３と、ポット内に移動可能に設けられた導電
性のボール４と、ピン３の先端に前記ボール４を覆うよ
うに設けられた電極５と、ピン３とポット１に接続され
ボール４と電極５の接触信号を出力する信号線６Ａ，６
Ｂからなるスイッチ部と、そのスイッチ部を常に水平に
保って吊り下げ収納するハウジング７からなる。そして
ハウジング７の中はスイッチ部が地震波や衝撃波等の約
１〜５Hz以上の周波数の振動を受けた場合ハウジング７
と一体に動くようにの高粘度の液体８が充填されスイッ
チ部を覆っている。

【０００６】ポット１の底面は規定以上の加速度が印加
された場合ボール４が動き出すようにその中央部の座の
接触径と傾斜角度が調整されている。感震器が加振され
規定より大きな加速度が加わった場合、このボール４が
ポット１の中央部の座より動きだし、ポット１の底面に
沿って往復振動を開始する。このとき、電極５にボール
４が接触し、ポット１と電極５が導通状態となり、端子
９Ａ、９Ｂ間にＯＮ信号を発生し信号処理部１０に送ら
れる。そして振動が収まるとポット１の斜面の傾斜によ
り生ずる重力分力によりボール４が電極５より離れポッ
ト１の底面中央に戻り信号はＯＦＦの状態になる。

【０００７】感震器に加わる加速度が地震波のような繰
り返し振動であれば、このボール４の運動も地震波の周
波数とその加速度の大きさに合わせた振動運動を行い、
ボール４は電極５と接触・離脱を繰り返し、振動周期や
加速度が大きければ継続時間の長く小さければ短いＯＮ
信号を、端子９Ａ，９Ｂ間に地震の振動に対応して出力
する。このＯＮ・ＯＦＦ信号を信号処理部１０に入力し
「地震」であるか否かを判定する。

【０００８】このようにボール４の力学的運動を電気的
ＯＮ・ＯＦＦ信号に変換することにより、感震器は地震
波の加速度の周波数と大きさに対応した周期と継続・間
隔時間を有するＯＮ・ＯＦＦ信号を発生する事となる。

【０００９】図６に感震信号の成立条件を示した模式図
を示す。横軸に時間、縦軸に信号のＯＮ・ＯＦＦを取っ
ている。ＯＮ信号の継続時間とＯＦＦ信号の継続時間の
繰り返し計測を行い、規定の継続ＯＮ時間Ｌ１と規定の
ＯＦＦ時間Ｌ２の条件を満たす有効信号の数Ｍをカウン
トする。ＯＮ信号発生より規定時間内に規定の有効信号
数Ｍ０に達した場合、信号処理部１０が感震信号を発す
るのを示している。

【００１０】現状の感震器は日本の震度階において震度
５、ピーク加速度値で表現すると約８０から２５０gal
の危険とされる「強震」より作動し信号を発するように
調整されている。また実際の従来の地震判定ロジックに
用いられる規定値は、一般的に約１から５Hzと低周波振
動である地震波をとらえるため、継続ＯＮ時間Ｌ１を約
３０から５０msec、間隔ＯＦＦ時間Ｌ３を約３０から５
０msec、規定有効信号数Ｍ０を３から５パルス、また地
震の継続時間を考慮し規定有効時間を約１から３secと
していることが多い。

【００１１】次の実際に前記マイコンガス遮断装置を有
するマイコンメータ内部に内蔵された感震器の作動を説
明する。

【００１２】図７は地震が発生した時の感震器に加わる
加速度波形と感震器が信号処理部１０に送る出力信号の
相関を示した一例を示す。横軸は時間で、縦軸はそれぞ
れ感震器１に印加された加速度と、感震器が信号処理部
１０に送る信号を模式的にＯＮ・ＯＦＦで示している。

【００１３】一般に地震による振動の加速度の周波数は
低周波で、約１から５Hzの間の周波数の加速度が支配的
であり、このとき感震器は図７に示すように地震波の加
速度周期に従った低い周期で信号を出力する。この信号
出力は前記の図５の信号処理部１０に入力し、前記した
判定ロジックに従い「地震」か否かが判定されるが、地
震波の場合は周期が低くＯＦＦ時間が比較的長く、かつ
地震波の加速度の大きさが十分大きい場合はＯＮ時間も
長くなり、前記所定の継続ＯＮ時間Ｌ１と規定のＯＦＦ
時間Ｌ２の条件を満たす有効信号が多く発生するため、
信号処理部１０はこの振動を「地震」と判断する。そし
て信号処理部１０が「地震」であると判断した場合は特
定の出力信号、例えばガス遮断弁を閉弁する信号を出力
する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】近年阪神淡路大震災等
の大規模地震が発生し防災に対する社会的な意識が高ま
り、感震器が装備されたマイコンメータの全所帯普及が
更に促進されるなか、感震器の作動に関する様々な問題
が発生している。その一つとして微弱地震により感震器
が作動してしまいマイコンメータに内蔵されるガス遮断
弁を作動させ、地震が起こった広い地域でのガスの不要
な供給停止を起こしてしまうという課題がある。前述の
ようにマイコンメータに内蔵される感震器は日本の震度
階において震度５、ピーク加速度値で表現すると約８０
から２５０galの「強震」より作動し信号を発するよう
に調整されている。しかし感震器の作動に影響を与える
マイコンメータの設置が剛体の壁や地盤に確実に固定す
ることと規定されているにもかかわらず、市場において
はきわめて不確実な固定を行う施工例があるのが実状で
ある。そのため実際に発生した地震が震度３の「弱震」
や震度４の「中震」と比較的小さい地震であっても、ま
た付近を大型車両が通過したときの振動や誤ってガスメ
ーターに軽い衝撃が加わったときでも、不安定な固定の
ため振動が増幅され感震器自体には大きな振幅がかかり
誤動作してしまい、マイコンメータに内蔵されたガス遮
断弁が作動しガスの供給を止めてしまう。このような不
要のガス供給停止はガスの利用者の利便を著しく損な
い、大きな問題となっている。

【００１５】そこでこのようなマイコンメータの過去の
不具合の経験をふまえ、感震器の作動感度を現状の震度
５（約８０から２５０gal）より新しい震度階の基準で
ある震度５の強（約１８０から２５０gal）からの作動
に下げる試みがある。ところが作動感度を下げるには従
来の構成では以下に述べる問題がある。

【００１６】前記図５で示した従来構成の感震器では、
作動感度の調整は規定以上の加速度が印加された場合ボ
ール４が動き出すようにポット１の底面の中央部の座の
接触径と傾斜角度により行われている。よって理論上、
感震器の感度を下げる場合はポット１の中央部の座の径
を大きくしボール４が起動し難くし、またポット１の底
面の傾斜角度も大きくすればよい。そうすればより大き
な加速度がかかった時により遅く起動し信号を発生する
こととなる。しかしボール４の起動を遅くし加速度が大
きくなってから動き出すようにすると、ボール４の慣性
力とポット１の斜面が形成する重力の分力による制動力
のバランスをとることが非常に困難となる。この場合ボ
ール４はポット１の底面の傾斜を駆け上がるが、慣性力
が制動力より大きくなり電極５に衝突するため、電極５
はボール４より受ける衝撃力を吸収しボール４と接触を
保ち続けることができず、ボール４を一時的に弾き接触
が途切れ、結果として感震器より発生する信号に切れ目
が生じてしまう。

【００１７】図８に従来構成ままでポットの形状を前述
の方法で調整し作動感度を下げた感震器の作動を要部を
用いて説明した図である。強い慣性力を受けたボール４
はポット１の底面の斜面を制動力を受けながら駆け上る
が、電極５に衝突し一時的に反発し離脱している状態を
示している。

【００１８】また図９にその感震器に震度５の強の地震
波が印加されたときの、地震の加速度波形と出力信号を
示した。出力された信号にはボール４が電極５より一時
的に反発離脱したため信号に切れ目が発生し、本来一つ
の長いＯＮ信号が出力はずが２つの短いＯＮ信号とな
り、そのため図６に示した感震信号が成立せず、結果マ
イコンはこの振動を地震であると判定できない。

【００１９】このように従来構成のままポットの形状を
調整し作動感度を下げた感震器では出力される信号に切
れ目が入りやすく、マイコンメータの地震を検知する機
能が不安定になってしまうという課題があった。

【００２０】本発明はかかる従来の課題に鑑み、振動子
であるボールが電極に衝突する際の衝撃力を吸収しＯＮ
信号に生じる信号の切れを防ぎ、正確な信号を発生させ
る感震器を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の感震器では、勾配を有した底面のポットと、
ポットと気密室を形成する蓋体と、その蓋体へポットと
電気的に絶縁して設けられた導電性のピンと、気密室で
感震子として接点の開閉をする導電性のボールと、気密
室内に前記ピンの先端に設けられた電極と、ボールと電
極の接触信号を出力する信号線からなるスイッチ部と、
液体で充填されたスイッチ部をつり下げ収納するハウジ
ングからなり、振動を受けたとき前記スイッチ部が前記
ハウジングに対して揺動するまで充填された液体の粘度
を下げた事を特徴としている。

【００２２】この発明によれば、振動子であるボールが
電極に衝突する際の衝撃力を吸収されＯＮ信号に生じる
信号の切れを防ぎ、作動感度を下げても正確な信号を発
生させる感震器が得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の感震器
は、勾配を有した底面の周辺を筒体で囲い上部を開口し
た導電性のポットと、前記開口を閉止してポットと気密
室を形成する蓋体と、前記蓋体へ前記ポットと電気的に
絶縁して設けられた導電性のピンと、前記気密室内に移
動可能に設けられた導電性のボールと、前記気密室内に
臨んだ前記ピンの先端に前記剛球を覆うように設けられ
た電極と、前記ピンと前記ポットに接続され前記剛球と
前記電極の接触信号を出力する信号線からなるスイッチ
部と、前記スイッチ部をつり下げる吊り下げ機構と、前
記スイッチ部を吊り下げ収納するハウジングと、前記ハ
ウジングの中に前記スイッチ部を覆って充填された液体
からなり、前記液体の粘度を小さくし振動を受けたとき
前記スイッチ部が前記ハウジング対して揺動する事を特
徴としたものであるため、感震器が大きな加速度を受け
感震子であるボールが起動しポットの斜面を駆け上がり
電極に衝突しようとする時でも、充填された液体の粘度
が小さいため吊り下げられたスイッチ部もボールと同方
向に揺動・移動するため、ボールが電極に衝突する際の
衝撃力、等価には電極がボールを跳ね返す反発力を吸収
しＯＮ信号に生じる信号の切れを防ぎ、正確な信号を発
生できる。

【００２４】また本発明の請求項２記載の感震器は充填
する液体に粘度約１００〜２００CStのシリコーンオイ
ル用いたものであり、低粘度のためボールが電極に衝突
する際の衝撃力・反発力を吸収するのに加えて、液体自
身の揮発がなく不燃性でありハウジングに高い気密性を
必要としない。

【００２５】また本発明の請求項３記載の感震器は、ハ
ウジングを金属ケースの筒体と蓋体の溶着による完全密
閉としているため、充填する液体の蒸発を防止し揮発性
が高い更に粘度の低い液体を使用することが可能とな
り、吊り下げられたスイッチ部揺動・移動が大きくなる
ため、ボールが電極に衝突する際の衝撃力をより大きく
吸収する事ができる。

【００２６】また本発明の請求項４記載の感震器は、気
密室内に設けられた電極に弾性を持たせているため、ボ
ールが電極に衝突する際の衝撃力を吸収しＯＮ信号に生
じる信号の切れを防ぎ、切れのない信号を発生させる。

【００２７】また本発明の請求項５記載の感震器は、気
密室内に設けられた電極の形状を剛球と同じ曲率で曲げ
ているため、ボールの電極への接触部が点から線になり
接触する面積が増えるため、接触を確実としＯＮ信号に
生じる信号の切れを防ぎ、切れのない信号を発生させ
る。

【００２８】また本発明の請求項６記載の感震器は、気
密室内に封入する剛球に比重の高い鉛を用いたものであ
り、振動子であるボールの質量が大きく加速度を受けた
時の慣性力が大きくなり、電極に衝突接触しても電極の
弾性により反発・離脱されにくく、信号の切れを防ぐこ
とができる。

【００２９】以下、本発明の実施例について、図を用い
て説明する。 （実施例１）図１は本発明の実施例１の感震器に加速度
が印加され、接点が閉じられた状態を示す断面図であ
る。

【００３０】基本的な構成は図５に示した従来例と同様
で、地震の加速度の振動周期と大きさを電気的なＯＮ・
ＯＦＦ信号に変換する原理についても従来と同等である
ため、従来の構成と相違する部分を説明する。

【００３１】従来の感震器との根本的な相違は、図５で
示した従来例の感震器ではスイッチ部が地震波の支配的
な振動である約１〜５Hz以上の周波の加速度を受けても
ハウジング７と一体に動くように粘度の高い液体が充填
されているのに対し、本実施の形態では同じ振動を受け
た場合ハウジング７に吊り下げられたスイッチ部が揺動
・変位するように粘度の低い液体が充填されている。具
体的には従来例では約６０００CStの液体が充填されて
いるが、本実施の形態では粘度約１００〜２００CStの
シリコーンオイルが充填されている。

【００３２】次に作用を説明する。感震器に強い加速度
が印加されると感震子であるボール４はポット１の底面
の斜面を電極５に向かって駆け上がるが、ハウジング７
に充填された液体の粘度が小さいためハウジング７に吊
り下げられたスイッチ部も受けた加速度と同方向に揺動
・変位する。そのため運動するボール４と電極５の相対
速度が小さくなりボール４が電極５に与える衝撃力、反
作用として電極５がボール４に返す反発力を吸収する。
従って大きな加速度を受けても電極５はボール４との接
触を保つことができ、発生する信号の切れを防止し正確
な信号を発生することができる。

【００３３】図２は本発明の実施例１の感震器に震度５
の強（ピーク加速度値約２５０２５０gal）の地震波が
印加された時に、印加された加速度と出力された信号を
示した図である。横軸に時間、縦軸に加速度と感震器よ
り発信する信号を模式的にＯＮ・ＯＦＦでとった。強い
地震、大きな加速度が印加されても信号に切れが生じず
正確な信号を発信していることを示している。

【００３４】なお振動を受けた場合ハウジング７に吊り
下げられたスイッチ部が揺動・変位するように粘度の低
い液体を用いれば粘度や液体の種類を問わないが、本発
明では粘度約１００〜２００CStのシリコーンオイルを
用いている。これはこの液体が化学的に安定し不揮発性
でかつ自己発火しないという性質を持つ最も粘度の低い
液体であるためである。

【００３５】またハウジング７が金属ケースの筒体と蓋
体の溶着による完全密封容器の場合は、更に粘度の小さ
い液体が充填される。

【００３６】（実施例２）図３は本発明の実施例２の感
震器に加速度が印加され、接点が閉じられた状態を示す
スイッチ部の要部の断面図である。

【００３７】図３において従来の感震器では１Ｇを越え
るような強い衝撃を受けなければ変形しなかった電極５
には更に弱い弾性が与えられ、地震波程度の加速度（約
２５０gal）を受けたときにボール４が電極５に衝突す
るとボール４がポット１に当たるまで変形する。

【００３８】（実施例３）図４は本発明の実施例３の感
震器のスイッチ部の要部の断面図である。

【００３９】図４において電極５の先端をボール４と同
じ曲率で曲げた構成となっている。また感震子のボール
４は比重の大きい鉛を用いている。

【００４０】

【発明の効果】以上のように本発明の感震器によれば以
下の効果がある。

【００４１】粘度の低い液体を充填し加速度が印加され
たときにスイッチ部も揺動・変位させることにより、感
震子であるボールが電極に衝突する際の衝撃力を吸収し
感震器より発信する信号の途切れを防止するため、正確
な信号を発信でき感震器の作動感度を下げることができ
るという有利な効果を有する。

【００４２】また、充填する液体に粘度約１００〜２０
０CStのシリコーンオイルを用いているため、粘度が低
くボールが電極に衝突する際の衝撃力を吸収する能力が
高く、化学的に安定し不揮発性でかつ引火点が約５００
℃以上と高く自然発火せず、安価であるという有利な性
質をもつ。

【００４３】また、ハウジングを金属ケースの筒体と蓋
体の溶着による完全密封容器とした構造を採用すること
により揮発性を持つ更に粘度の低い液体を使用すること
ができ、感震子であるボールが電極に衝突する際の衝撃
力をより大きく吸収することが可能となるので、更に感
震器の作動感度を下げることができるという有利な効果
を有する。

【００４４】また、電極に弱い弾性が与えられ、感震子
であるボールが電極に衝突する際に地震波程度の比較的
小さな加速度で電極が変形しボールの衝撃力を吸収し、
感震器より発信する信号の途切れを防止するという同様
の効果がある。

【００４５】また、電極の先端をボールと同じ曲率で曲
げた構成としているので、ボールの電極への接触を確実
にし感震器より発信する信号の途切れを防止するという
同様の効果がある。

【００４６】また、ボールを比重の大きいとしたためボ
ールの質量が大きくなりボールが電極に衝突した際に受
ける反作用による電極からの反発・離脱を防止する事が
でき、感震器より発信する信号の途切れを防止するとい
う同様の効果がある。なお材質に鉛を用いたが、比重が
更に大きい金属を用いれば同様の効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の感震器に加速度が印加され
接点が閉じられた状態を示す断面図

【図２】同感震器に震度５の強の地震波が印加された時
に加わる加速度と出力信号を示す図

【図３】本発明の実施例２の感震器に加速度が印加さ
れ、接点が閉じられた状態を示すスイッチ部の要部断面
図

【図４】本発明の実施例３の感震器のスイッチ部の要部
断面図

【図５】従来の感震器の断面図

【図６】感震信号の成立条件を示した模式図

【図７】地震が発生した時の感震器に加わる加速度波形
と感震器が出力する信号と相関を示した図

【図８】従来の感震器の作動感度を下げた時の作動を説
明した断面図

【図９】同感震器の作動感度を下げ震度５の強の地震波
が印加されたときの地震の加速度波形と出力信号を示す
図

【符号の説明】

１ ポット ２ 蓋体 ３ ピン ４ ボール ５ 電極 ６Ａ 信号線Ａ ６Ｂ 信号線Ｂ ７ ハウジング ８ 液体 ９Ａ 端子Ａ ９Ｂ 端子Ｂ １０ 信号処理部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】勾配を有した底面の周辺を筒体で囲い上部
   を開口した導電性のポットと、前記開口を閉止してポッ
   トと気密室を形成する蓋体と、前記ポットと電気的に絶
   縁され前記蓋体に設けられた導電性のピンと、前記気密
   室内に移動可能に設けられた導電性のボールと、前記気
   密室内に臨んだ前記ピンの先端に前記ボールを覆うよう
   に設けられた電極と、前記ピンと前記ポットに接続され
   前記ボールと前記電極の接触信号を出力するスイッチ部
   と、前記スイッチ部をつり下げる吊り下げ機構と、前記
   スイッチ部を吊り下げ収納するハウジングと、前記スイ
   ッチ部を覆い前記ハウジングに充填された液体とからな
   り、振動を受けたとき前記スイッチ部が前記ハウジング
   対して揺動する感震器。
2. 【請求項２】充填する液体として粘度約１００〜２００
   CStのシリコーンオイル用いた請求項１記載の感震器。
3. 【請求項３】ハウジングを金属ケースの筒体と蓋体の溶
   着による完全密閉とした請求項１記載の感震器。
4. 【請求項４】気密室内に設けられた電極に弾性を持たせ
   た請求項１記載の感震器。
5. 【請求項５】気密室内に設けられた電極の形状をボール
   と同じ曲率で曲げた請求項１記載の感震器。
6. 【請求項６】気密室内に封入するボールに鉛球を用いた
   請求項１記載の感震器。