测震装置和使用该测震装置的安全装置的制作方法

本发明涉及一种能够对地震和冲击进行识别的测震装置以及使用该测震装置的安全装置。

背景技术：

在具有发生异常时切断气体的功能的气体切断装置中，有搭载有在探测到地震的情况下进行气体的切断的安全功能的气体切断装置，并且提出了各种用于探测地震的测震装置。

优选的是，这样的气体切断装置在不是地震的情况下不进行切断，使得不发生不必要的气体切断。需要设为不将日常发生的这种通过气体配管传播来的冲击等判断为地震而进行切断，也提出了具有对地震和冲击进行辨别的功能的测震装置(例如参照专利文献1)。

专利文献1所记载的测震装置使用测震器，该测震器会基于规定的加速度以上的振动而产生接通(on)和断开(off)的重复信号。该测震装置的着眼点在于：通常情况下，地震波的周期、振幅均不规则地发生变动，但冲击波为周期相同且振幅随着时间的经过而逐渐地衰减的波形。即，利用表现出以下之类的规则性来对地震和冲击进行识别：在地震的振动中，测震器的接通/断开信号的各时宽也是不规则的，而在冲击时的振动中，整体的倾向是，接通的时宽逐渐减小，而断开的时宽逐渐增加。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平3-18787号公报

技术实现要素：

然而，专利文献1所记载的测震装置由于使用基于规定的加速度以上的振动来产生接通和断开的重复信号的测震器，因此需要根据接通和断开的时间、周期来对地震和冲击的区别以及地震的大小进行判断，有时无法正确地求出地震的大小。另外，测震器的构造决定了规定的加速度，因此无法应对各种地震振动模式和冲击，也存在误判定的可能性。

本发明提供一种通过使用加速度传感器来高精度地对地震和冲击进行辨别并且能够运算出地震的强度的测震装置。

本发明的测震装置具备：加速度传感器，其逐次输出与被施加的振动的加速度的大小相应的加速度值；地震判定部，其根据所述加速度值来对地震和冲击进行识别、判定；以及烈度运算部，其根据所述加速度值来运算烈度相当值。

通过该结构，能够高精度地对地震和冲击进行辨别，并且能够运算出地震的强度。另外，能够防止利用了该测震装置的安全装置的误动作。

附图说明

图1是第一实施方式中的测震装置的框图。

图2a是地震振动的加速度波形图。

图2b是冲击振动的加速度波形图。

图3a是表示地震振动的加速度波形及其二值化波形的曲线图。

图3b是表示冲击振动的加速度波形及其二值化波形的曲线图。

图4a是表示地震振动的加速度波形及其二值化波形的曲线图。

图4b是表示冲击振动的加速度波形及其二值化波形的曲线图。

图5是表示第二实施方式中的由测震装置探测到的冲击振动的加速度波形及其二值化波形的曲线图。

图6是第三实施方式中的测震装置的框图。

图7是第四实施方式中的测震装置的框图。

图8是第五实施方式中的作为安全装置的气体切断装置的结构图。

具体实施方式

下面，参照附图来说明本发明的实施方式。此外，不通过本实施方式来限定本发明。

(第一实施方式)

图1示出第一实施方式中的测震装置的框图。

在图1中，加速度传感器10探测地震等的振动，并逐次输出与加速度相应的加速度值。地震判定部11根据从加速度传感器10输出的加速度值来对地震和冲击进行识别、辨别。烈度运算部12使用从加速度传感器10输出的加速度值，通过规定的运算方法来运算烈度相当值。加速度判定部13对加速度传感器10输出了规定以上的加速度值进行判定。而且，加速度判定部13在判定为是规定以上的加速度值的情况下，向地震判定部11和烈度运算部12输出加速度值，并指示地震判定部11和烈度运算部12进行判定、运算。

地震判定部11和烈度运算部12根据加速度判定部13的指示来执行规定期间的判定和运算，并输出表示有无地震的地震判定信号(信号a)、表示烈度的大小的烈度相当值(信号b)。能够通过基于微型计算机(未图示)的处理来实现地震判定部11、烈度运算部12以及加速度判定部13。

图2a是由加速度传感器10得到的地震振动的加速度波形，图2b示出由加速度传感器10得到的、受到冲击的情况下的振动(下面称作冲击振动)的加速度波形的一例。图2b尤其例示由连接于配管的气体切断装置所搭载的测震装置测量出的冲击振动的加速度波形。在该情况下，气体切断装置的壳体受到配管的固有频率的影响而持续振动。

如图示的那样，地震和冲击的加速度的振动模式明显不同，地震的波形表现出不规则的振动模式，而冲击的波形具有周期大致固定且逐渐衰减的倾向，但不包括施加冲击的初期。

地震判定部11利用该地震与冲击的振动波形不同来对地震和冲击进行识别、辨别。

由烈度运算部12运算的烈度相当值是测量烈度或者si值等，其中，测量烈度作为地震大小的指标值，是由气象局决定的，si值是作为对地震动给建筑物造成何种程度的灾害进行测量的指标的值，能够基于加速度传感器10输出的加速度值来运算烈度相当值。

另外，在由加速度判定部13检测到规定的加速度的情况下、即只在产生了振动时进行地震判定以及烈度相当值的运算，因此能够对因判定或运算而消耗的电力进行抑制。尤其是，烈度相当值的运算要通过复杂的数值计算处理来实现，因此加速度判定部13对减少微型计算机的电力消耗从而抑制作为电源的电池的消耗方面是有用的。

通过以上的结构，能够实现如下一种测震装置：能够基于加速度传感器10的加速度值来对是地震还是冲击进行辨别，同时能够求出表示地震的大小的烈度相当值。

接着，使用图3a、图3b来例示地震判定部11中对地震和冲击的具体的辨别方法。

图3a是地震振动的加速度波形以及基于阈值a将该加速度波形二值化为0、1(将阈值a以上的值设为1，将小于阈值a的值设为0)得到的曲线图。另外，图3b是冲击振动的加速度波形以及基于阈值a将该加速度波形二值化为0、1(将阈值a以上的值设为1，将小于阈值a的值设为0)得到的曲线图。例如，将阈值a设为在烈度为4度的地震中产生的相当通常加速度(日语：概加速度)的50gal。作为气体切断装置，在判定烈度为5度强后切断气体，因此优选在成为该烈度之前将加速度波形二值化。

根据图3a可知：在地震振动中，进行二值化得到的值1的宽度是随机的，产生定时也是随机的。另一方面，在冲击振动中，根据图3b可知：进行二值化得到的值1的产生定时大致固定，进行二值化得到的值1的产生时间逐渐变短。

因而，地震判定部11能够通过该模式的差别来对地震和冲击进行识别、辨别。根据该方法，将加速度波形用于运算，同时基于规定的阈值将该加速度波形进行二值化从而能够用值0、值1和时间来表示该加速度波形，相比于对加速度波形本身进行分析，能够简单地进行判断。

地震振动的主频的频率大约低至6hz，设置于1m左右的普通配管的气体切断装置的冲击振动的主频约为10hz。也考虑过如下方法：采用数字滤波器的方法通过低通滤波器去除高频分量，从而对冲击振动进行辨别，但在该方法中，实现低通滤波器的处理复杂且电池消耗成为负担。

另外，冲击振动的加速度变动比地震振动的加速度变动大，且冲击振动是包含低频分量的复合波形，地震频带也存在大的加速度变化，导致在烈度运算中成为相当地震的运算值，但是根据加速度值的二值化，能够通过数值比较的简单处理将波形的不同的特征模式化。

此外，该规定的阈值可以为固定的值，但在根据振动的大小等难以识别地震和冲击的情况下，通过使该规定的阈值可变，能够更明确地提取出特征。

接着，使用图4a、图4b来示出其它实施例。图4a、图4b是将上述的阈值a设为加速度值零得到的。图4a为地震振动的加速度波形以及基于阈值a将该加速度波形二值化为0、1(将阈值a以上的值设为1，将小于阈值a的值设为0)得到的曲线图。另外，图4b是冲击振动的加速度波形以及基于阈值a将该加速度波形二值化为0、1(将阈值a以上的值设为1，将小于阈值a的值设为0)得到的曲线图。

根据图4a可知，在地震振动中，进行二值化得到的值1的宽度是随机的，产生定时也是随机的。另一方面，根据图4b可知，在冲击振动中，进行二值化得到的值1的产生定时大致固定，进行二值化得到的值1和值0的时间间隔大致相同。

因而，地震判定部11能够根据不同的特征模式的差别来对地震和冲击进行识别、辨别。

而且，地震判定部11基于进行二值化得到的数据求其频率。在地震振动的情况下，周期不固定，因此难以在二值化数据中求出持续地重复的周期，但在冲击振动的情况下，周期大致固定，因此能够由二值化数据求出周期。而且，如果该周期为冲击振动特有的周期，则判定为是因冲击产生的振动。

作为将该测震装置应用于气体切断装置的情况的一例，设想以气体切断装置所连接的配管振动的固有频率(6hz以上＝配管长度为130mm以下)持续地晃动，在该情况下，通过设定为6hz以上，能够对冲击进行辨别。

(第二实施方式)

接着，例示地震判定部11中对地震和冲击的识别的其它实施例。

图5是冲击振动的其它事例，图5示出不受到图2b所示那样的配管的固有振动而是单发性的振动在短期间内结束的情况下的加速度波形以及基于阈值a进行二值化得到的曲线图。

在这种单发性的冲击振动的情况下，难以发现前述那样的周期、规则性。但是，在本实施方式的地震判定部11中，在检测到阈值a(相当烈度为4度≈50gal)以上的值的情况下，进行规定时间t1的计时，在经过t1后进行另一规定时间t2的计时。而且，对在该规定时间t2内产生的二值化数据的从值0变化为值1的次数进行计数，在其计数值小于规定次数的情况下辨别为冲击振动。在该曲线图的情况下，在规定时间t2内产生的二值化数据的从值0变化为值1的次数为一次，该数小于规定次数(例如三次)，因此能够判断为是由单发性的冲击引起的。

此外，将规定时间t1设为加速度值在单发性的冲击振动中发生变动的时间，并且在由于冲击而产生激烈的加速度变化的期间不进行计数。在气体切断装置中为2秒到3秒左右。将规定时间t2设为5秒左右，将规定时间t1+规定时间t2设为比地震的持续时间短的时间。持续时间短的地震，一般其规模也小，达不到使气体切断装置切断的那种烈度，因此即使地震判定部11误判定为冲击也不会有问题。

(第三实施方式)

图6示出第三实施方式中的测震装置200的框图。

附图标记与图1的附图标记相同的结构要素进行与第一实施方式同样的动作，从而省略说明。本实施方式与第一实施方式的不同点在于具备逐次记录加速度值的记录部14。在图6中，加速度判定部13对加速度传感器10输出了规定以上的加速度值进行判定，向地震判定部11和记录部14输出加速度值，并指示地震判定部11进行判定。记录部14对从加速度传感器10输出的加速度值逐次进行记录。地震判定部11在辨别为地震时，指示烈度运算部12进行运算。烈度运算部12从记录部14读取数据，来运算烈度相当值。

在该结构的情况下，在地震判定部11判断为冲击振动的情况下，不由烈度运算部12实施烈度运算，因此能够进一步抑制电池的消耗。记录部14能够通过微型计算机(未图示)所具备的ram、闪存来实现。

(第四实施方式)

图7示出第四实施方式中的测震装置300的框图。

附图标记与图1的附图标记相同的结构要素进行与第一实施方式同样的动作，从而省略说明。本实施方式与第一实施方式的不同点在于具备烈度判定部15和输出判定部16。

输出判定部16在地震判定部11判定为地震且烈度判定部15判定为由烈度运算部12运算出的烈度相当值为规定的值以上时，输出作为有地震信号的信号c。

在此，用于与烈度相当值进行比较的规定的值例如为用于判定是否使安全装置的安全部发挥功能的值，例如为用于判定是否使气体切断装置动作的值，在气体切断装置的情况下，所述规定的值被设定为作为应切断的值的相当烈度约为5度强的值。

因而，当使用本实施方式的测震装置300时，接收到作为有地震信号的信号c的安全装置能够不进行信号处理而立即使安全部动作。

(第五实施方式)

图8是示出第五实施方式中的作为安全装置的气体切断装置的概要图。该安全装置搭载有图1所示的测震装置100、图6所示的测震装置200以及图7所示的测震装置300中的某一个。

在附图中，气体切断装置20具备与气体导入用的配管31连接的入口部21、与气体导出用的配管32连接的出口部22、以及构成于入口部21与出口部22之间的形成为u字形的气体流路23。另外，气体切断装置20具备流量测量部24和作为安全部的切断阀25，其中，流量测量部24配置在气体流路23的中间来测量气体的流量，切断阀25配置在比流量测量部24靠上游侧的位置，用于在探测到异常时切断气体。并且，气体切断装置20具备安装有控制电路26的电路基板27，所述控制电路26根据流量测量部24的探测信号来进行气体流量的运算以及有无异常的判断，并且在异常时对切断阀25进行驱动。

测震装置100(200、300)搭载于该电路基板27，测震装置100(200、300)向控制电路26输出作为地震判定信号的信号a、作为烈度相当值的信号b、或者作为有地震信号的信号c。控制电路26接收信号a、信号b，在信号a的地震判定信号判定地震(不是冲击)且信号b的烈度相当值判定为是应切断气体的值(相当烈度约为5度强的值)时，使切断阀25动作来切断气体，由此能够确保安全。

另外，将控制电路26设为，在信号a的地震判定信号不是地震的情况下，即使烈度相当值为相当烈度为5度以上的值也不切断气体，由此不会由于因冲击引起的配管振动等生活振动(噪声)而切断气体，便利性也提高。

另外，控制电路26在接收到作为有地震信号的信号c的情况下，能够立即使切断阀25动作来切断气体。

此外，地震判定部11、烈度运算部12、加速度判定部13、以及记录部14能够通过微型计算机的处理、ram来实现，因此在气体切断装置20的控制电路26所具备的微型计算机中实现本测震装置的处理，也能够得到同样的效果。

此外，信号a、信号b不限于烈度相当值，为能够由测震装置100进行检测的信号即可，不进行限定，例如信号a、信号b包含有无冲击。例如，虽然在本实施方式中未进行说明，但构成为能够通过测震装置来辨别由下落引起的冲击，作为信号a、信号b、信号c，将有无下落发送到控制电路26，由此控制电路26能够进行适当的应对，例如通过显示等来报告气体切断装置有可能因下落而受到损伤。

如以上那样，通过将上述实施方式中的测震装置搭载于安全装置，能够只在必要时使安全部发挥功能。

如以上说明的那样，第一公开中的测震装置具备：加速度传感器，其逐次输出与被施加的振动的加速度的大小相应的加速度值；地震判定部，其根据加速度值来对地震和冲击进行识别、判定；以及烈度运算部，其根据加速度值来运算烈度相当值。

通过该结构，能够高精度地进行地震和冲击的辨别，并且能够运算地震的强度。

第二公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第一公开中，地震判定部根据基于规定的阈值将加速度值进行二值化得到的二值的产生模式来对地震和冲击进行识别、判定，其中，所述二值为值0和值1。

通过该结构，能够简化加速度的模式判定，使得微型计算机中的处理变得容易。

第三公开中的测震装置尤其可以设为：在第二公开中，将规定的阈值设为加速度值零。

第四公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第二公开中，地震判定部根据产生模式来求规定期间的二值发生变化的频率，在该频率为规定值以上的情况下判定为冲击。

第五公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第三公开中，地震判定部根据产生模式来求规定期间的二值发生变化的频率，在该频率为规定值以上的情况下判定为冲击。

第六公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第二公开中，在基于规定的阈值进行二值化得到的值从小于阈值的值0变化为阈值以上的值1的次数在规定期间少于规定次数的情况下，地震判定部判定为冲击。

第七公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第三公开中，在基于规定的阈值进行二值化得到的值从小于阈值的值0变化为阈值以上的值1的次数在规定期间少于规定次数的情况下，地震判定部判定为冲击。

第八公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第一公开～第七公开中的任一公开中，具有记录部，所述记录部对逐次输出的加速度值进行记录，在由地震判定部判定为地震的情况下，烈度运算部使用记录部中记录的加速度值来运算烈度相当值。

第九公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第一公开～第七公开中的任一公开中，在加速度传感器输出了规定加速度值以上的值的情况下，烈度运算部运算烈度相当值。

第十公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第八公开中，在加速度传感器输出了规定加速度值以上的值的情况下，烈度运算部运算烈度相当值。

第十一公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第一公开～第七公开中的任一公开中，具备烈度判定部，所述烈度判定部对由烈度运算部运算出的烈度相当值是否为规定以上的值进行判定，其中，在由烈度判定部判定为烈度相当值为规定值以上的值且由地震判定部判定为地震的情况下，输出有地震信号。

第十二公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第八公开中，具备烈度判定部，所述烈度判定部对由烈度运算部运算出的烈度相当值是否为规定以上的值进行判定，其中，在由烈度判定部判定为烈度相当值为规定值以上的值且由地震判定部判定为地震的情况下，输出有地震信号。

第十三公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第九公开中，具备烈度判定部，所述烈度判定部对由烈度运算部运算出的烈度相当值是否为规定以上的值进行判定，其中，在由烈度判定部判定为烈度相当值为规定值以上的值且由地震判定部判定为地震的情况下，输出有地震信号。

第十四公开中的测震装置尤其可以设为如下的结构：在第十公开中，具备烈度判定部，所述烈度判定部对由烈度运算部运算出的烈度相当值是否为规定以上的值进行判定，其中，在由烈度判定部判定为烈度相当值为规定值以上的值且由地震判定部判定为地震的情况下，输出有地震信号。

第十五公开中的安全装置尤其可以设为如下的结构：具有第一公开～第十四公开中的任一公开中的测震装置以及用于在地震发生时确保安全的安全部，在烈度相当值为规定值以上的值且地震判定部判定为地震的情况下，使安全部动作。

产业上的可利用性

如以上那样，根据本申请发明的测震装置，能够可靠地辨别地震，且能够输出烈度相当值，因此不仅能够应用于气体切断装置，还能够应用于在地震时对电力进行切断或者对自来水进行切断等的安全装置。

附图标记说明

10：加速度传感器；11：地震判定部；12：烈度运算部；13：加速度判定部；14：记录部；15：烈度判定部；20：气体切断装置(安全装置)；25：切断阀(安全部)；100、200、300：测震装置。