簡易地震計
【課題】高価なセンサ−や信号処理器を必要としない簡便・安価・正確な特徴の地震計を提供する。
【解決手段】台座２の上部には、各震度に相当する丸穴径の丸穴３があけられている。台座２は、基板４と螺子により固定されている。丸穴３の上には、直径２０ｍｍの球１が乗せられている。地震発生時に、球１は震度６の地震があったとき、震度６の本震の前に、震度５の球１が台座２から落下する。震度６の本震時に、震度６の球１が台座２から落下する。震度７の球１は、落下しない。
このようにして、落下した球１のうちの最大震度のものが、発生した地震の震度である。
【解決手段】台座２の上部には、各震度に相当する丸穴径の丸穴３があけられている。台座２は、基板４と螺子により固定されている。丸穴３の上には、直径２０ｍｍの球１が乗せられている。地震発生時に、球１は震度６の地震があったとき、震度６の本震の前に、震度５の球１が台座２から落下する。震度６の本震時に、震度６の球１が台座２から落下する。震度７の球１は、落下しない。
このようにして、落下した球１のうちの最大震度のものが、発生した地震の震度である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震の横加速度の大きさを判定する簡易な地震計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従前は、地震動によって人間や家屋などの体感や被害の大きさで震度を決めていた。近年は地面の揺れを電気信号に変換するフォースバランス・サーボ型の加速度計、「９５型震度計」が一般的に使われている。
【０００３】
このセンサーは、ケースの中に小さな振り子が組み込まれていて、地面の揺れと一緒に外側のケースが動いていて、中の振り子との相対位置がずれると、そのずれが無くなるように電磁石の反発力を利用して、振り子の位置を常に修正する。振り子の位置を調整するために必要な電磁石の電流が、地面の加速度の大きさに対応しているので、その電流量を得るための電圧から地面の震動の加速度を知ることができる。この震度計は、広範囲な加速度および周波数特性を持っているため、複雑な波形の震動データが排出されるのでフィルター処理等を行い、最大振幅を後述する河角の式に代入し且つ継続時間を考慮して震度を出している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように従来の震度計は、広範囲な加速度および周波数特性を持っているため、複雑な波形の震動データが排出されるのでフィルター処理等を行い、最大振幅を後述する河角の式に代入し且つ継続時間を考慮して震度を出しているので、従来の地震計は複雑で極めて高価である。
従って、本発明は、高価なセンサーや信号処理器を必要としない簡便・安価・正確な地震計を提供することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡単に述べると、本発明は、台座の上部に丸穴をあけ、当該丸穴の上に乗せた球が、地震の横揺れ加速度により、球が丸穴から飛び出す構造の地震計であって、丸穴のあいた台座と球（例えばビー玉）から成り立っている。丸穴の直径を変えれば、各震度に対応できる地震計となる。
【０００６】
すなわち本発明は、複数の丸穴を上部に設けた台座と、前記丸穴にそれぞれ載せた球とを含み、前記球の直径とそれを載せた丸穴の直径を、横揺れの震度（例えば震度Ｉ、加速度αとすると、河角の式Ｉ＝２ｌｏｇ（α）＋０.７）に基づいて規格化した飛び飛びの加速度以上の値で前記球がそれぞれの丸穴から飛び出すように規定し、前記飛び出した球から地震の前記震度を検出する簡易地震計を提供する。
【０００７】
ここに前記丸穴は例えば浅い円筒形であっても良いし、浅い皿状であてもよい。
本発明では、好ましくは、前記台座と前記球を何れも導電材料から構成し、さらに前記台座から落下した金属球を受けるため前記台座から電気的に絶縁された金属製受け皿を設け、前記台座から落下して金属球が金属製受け皿と金属製台座の間を導通するように相互配置し、それにより当該落下した金属球が電気接点として作用して地震の震度を検出する。
【０００８】
好ましくは、前記台座と前記受け皿をそれぞれ有線または無線で震度表示器または警報装置に接続し、前記落下した金属球が前記電気接点を閉鎖したときに前記震度表示器又は警報装置を作動させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、理論的に加工された台座と球からなる極めて簡単・安価・正確な地震計を提供することができる。また、当該簡易地震計は、球の質量により地震の主震動の他の微細震度については、反応しないため、高価なフィルターをも必要としないで地震の主震動を検出できる小型で携帯性に優れた地震計である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の原理及び実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
上記の課題を解決するために、本発明の簡易地震計は、台座上部の直径ｄの丸穴に、直径Ｄの球を乗せた構造とする。球の質量をｍとし、重力の加速度をｇとすると、球はｆ＝ｍｇの力で下方向に引かれている。地震が発生して球が横揺れの加速度αを受けると、球は丸穴から飛び出そうとする力Ｆ＝ｍαを受ける（図１参照）。
【００１１】
横揺れの加速度を受けて球が丸穴の一部例えばｐ点から飛び出すには、ｐ点における地震による横方向に受けるモーメントＭＦが重力によるモーメントＭｇより大きい時である。その臨界の横揺れの加速度は、ＭＦ＝Ｍｇと置いて求められる。
【００１２】
ｐ点と球の中心０とを結ぶ線と、重力方向との成す角をθとすると、
ＭＦ＝Ｆ・ｃｏｓｃｏｓθ・ｒ＝ｍα・ｃｏｓθ・ｒ （１）
Ｍｇ＝ｆ・ｓｉｎθ・ｒ＝ｍｇ・ｓｉｎθ・ｒ （２）
両モーメントが釣り合ったとき、球が丸穴から飛び出す限界である。両式から
α・ｃｏｓθ＝ｇ・ｓｉｎθ （３）
となる。よって、地震の横揺れの加速度αは、
α＝ｇ・ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｇ・ｔａｎθ （４）
ｐ点の座標を（ｘ、ｙ）とすると、ｔａｎθ＝ｘ／ｙであるから
α＝ｇ・ｘ／ｙ （５）
ここで、ｘ＝ｄ／２であり、ｙ＝０．５Ｄ・ｓｉｎθであるので、地震の横揺れの加速度αは、丸穴の直径ｄと球の直径Ｄのみに関係し、球の質量ｍには関係しない。よって、球は、鋼球でもガラス玉でも良いので、安価なビー玉も使用できる。
【００１３】
丸穴の直径を震度３用、震度４用および震度５用に加工すれば、地震が発生したとき、どの玉が落ちたかを見れば、対応する震度を即座に知ることができる。
【００１４】
簡便で、小型・安価な当該地震計を各家庭に設置すれば、地震発生時の我が家の震度を即座に判定でき、気象庁発表の震度と比較すれば、我が家の地震に対する家の耐震性や地盤の性質を判定できる。
【００１５】
震度は、人が感じる揺れや、建物が壊れるような度合いで、震度１から７まで決まっている。気象学者の河角氏の経験則で暫定的な気象庁の震度階級が決められている。その値を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
表１の値を、縦軸に震度をとり横軸に加速度の値をとって片対数グラフにすると、直線になる（図２参照）。震度をＩとすると、Ｉ＝２ｌｏｇ（α）＋０.７。これを河角の式という。
【００１８】
各震度の境界の前後は同じ加速度値であるので、各震度の加速度の対数中心値をとって、簡易地震計の加速度とした。その値を表２に示す。震度７は、５００ｇａｌとした。
【００１９】
【表２】
【００２０】
簡易地震計に使用する球の直径を２０ｍｍとしたときの、各震度に対応する丸穴の径を表２の加速度と（５）式を使って計算すると、表２の丸穴径となる。台座に各震度に相当する当該丸穴をあけ、直径を２０ｍｍの球を乗せると震度計となる。
直径２０ｍｍの球を０．０３ｍｍの丸穴に乗せることは、丸穴が隠れて見えないため極めて難しい。丸穴の代わりに、球の直径より大きな球の凹面にすると、球を台座の中心に容易にセットすることができる。凹面の深さを変えて、各震度に設定する。
【００２１】
凹面にセットされた球は、地震の加速度の大きさおよび震動の周期により台座の上を運動する。加速度の大きさにより、やがて球は台座から飛び出す。
凹面の曲率半径、深さおよび震動周期が判れば、球が台座から飛び出すときの加速度の大きさを計算することができる。
しかし、発生した地震の加速度および周期は計測後判るもので、刻々計算することはできない。
【００２２】
従って、阪神大震災のデータを参考に、震度７の振動数を２．５Ｈｚとし震度１の振動数を経験的に０．８Ｈｚとし、その間を対数目盛で７分割した値を求め、振動数を規格化した。その値を表２の振動数に示す。加速度および振動数から、震動の振幅が求まる。
【００２３】
簡易地震計用に規格化した振動数および振幅を使って阪神大震災の地震波形記録データを参考に、前震６秒、本震６秒および後震１２秒、合計２４秒の地震波形を模擬する加振機を製作した。当該模擬加振機を使って、各震度に相当する丸穴径の調整や凹面の曲率半径および深さを求めた。
【００２４】
丸穴および凹面の代わりに、縁をつけた皿穴の台座を用意した。縁の高さを変え、模擬加振機で各震度に相当する簡易地震計を完成させた。
【００２５】
金属製台座の上部に丸穴をあけ、当該丸穴に乗せた金属球が、地震の横揺れ加速度により、金属球が穴から飛び出す地震計において、金属製台座から落下した金属球を金属製台座から電気的に絶縁された金属製受け皿で受け、金属製受け皿と金属製台座と金属球により接点を構成し、当該落下した金属球を電気接点で検出する接点付き簡易地震計を完成させた。
【００２６】
当該電気接点付き簡易地震計により検出された震度を、当該接点で作動する震度表示器および警報装置を使って、集会者に知らしめたり地震発生時刻を記録する装置も完成させた。
【００２７】
当該電気接点付き簡易地震計により検出された震度を、当該接点で作動する震度表示器および警報装置へ伝達させる手段として、既知の無線送受信機または商用電源線電送装置を介して、遠隔地の集会者に知らしめたり地震発生時刻を記録する装置も完成させた。
【００２８】
このようにして、高価なセンサーや信号処理器を必要としない簡便・安価・正確な地震計を提供することができた。
【実施例】
【００２９】
図１は、本発明に係わる原理を図示したものである。図において、直径ｄの丸穴の上に直径Ｄの球を乗せ地震が発生して球が横揺れの加速度αを受けると、球は丸穴から飛び出そうとする地震力Ｆ＝ｍαを受ける。
【００３０】
横揺れの地震力Ｆを受けて球が丸穴の一部のｐ点から飛び出すには、ｐ点における地震による横方向に受けるモーメントＭＦが重力によるモーメントＭｇより大きいときである。その臨界の横揺れの加速度αは、ＭＦ＝Ｍｇと置いて前述の（５）式によって求められる。
【００３１】
その結果、地震の横揺れの加速度αは、丸穴の直径ｄと球の直径Ｄのみに関係し、球の質量ｍには関係しない。よって、球は、鋼球でもガラス玉でも良いので、安価なビー玉も使用できる。
【００３２】
図２は、地震の震度と加速度の範囲を示した図である。気象庁震度階と呼ばれていて、各震度の加速度を表１に示した。各震度の上限の加速度は次の高震度の下限と同じ値であるので、各震度の中央値をもって当該簡易地震計の加速度とした。各震度に対応する当該加速度を、表２に示した。
【００３３】
球の直径を２０ｍｍとしたとき、各加速度に対応する丸穴の直径は、（５）式で計算される。その結果を、表２の丸穴径に示した。
【００３４】
図３は、本発明に係わる簡易地震計の一実施例を示している。同図は、震度５、震度６および震度７に対応する簡易地震計である。同図において、台座２の上部には、各震度に相当する表２の丸穴径の丸穴３があけられている。当該台座２は、基板４と図示していない螺子により固定されている。丸穴３の上には、直径２０ｍｍの球１が乗せられている。地震発生時に、球１は震度６の地震があったとき、震度６の本震の前に、震度５の球１が台座２から落下する。震度６の本震時に、震度６の球１が台座２から落下する。震度７の球１は、落下しない。
このようにして、落下した球１のうちの最大震度のものが、発生した地震の震度である。
【００３５】
図４は、本発明に係わる簡易地震計の一実施例を示している。同図は、震度５、震度６および震度７に対応する簡易地震計である。同図において、台座２の上部には、球１の半径１０ｍｍより大きな半径２５ｍｍで穴加工された球凹面５があけられている。球１を、球凹面５の上に乗せる。球１は、球凹面５の最下部に静止している。
地震発生時、球凹面５の上の球１は、左右に揺れる。地震の加速度が増すと、やがて球１は、球凹面５から飛び出す。球凹面５の深さを変えて、各震度に対応させた。
【００３６】
図５は、本発明に係わる簡易地震計の他の一実施例を示している。同図は、震度５、震度６および震度７に対応する簡易地震計である。同図において、台座２の上部には、縁６で囲まれた皿穴７があけられている。球１を、皿穴７の上に乗せる。
地震発生時、皿穴７の上の球１は、左右に揺れる。地震の加速度が増すと、やがて球１は、縁６から飛び出す。皿穴７の縁６の高さを変えて、各震度に対応させた。
【００３７】
図６は、本発明に係わる電気接点付き簡易地震計の一実施例を示している。同図において、金属製台座２Ａの上部には、各震度に相当する表２の丸穴径の丸穴３があけられている。当該金属製台座２Ａは、絶縁スリーブ８により電気的に金属製基板４Ａと絶縁されて、螺子９により金属製基板４Ａに固定されている。
【００３８】
金属製台座２Ａを囲むように、わん状の金属製受け皿１０が金属製スタッド１１により、金属製台座２Ａと接触しないで金属製基板４Ａに固定されている。
金属製台座２Ａの上部の丸穴３の上に、直径２０ｍｍの金属製球１Ａを乗せる。地震発生時に、金属球１Ａは震度相当の地震があったとき、台座２Ａから落下する。
【００３９】
図７は、図６に示した本発明に係わる簡易地震計の動作例を示している。
金属製台座２Ａから落下した金属球１Ａは、金属製受け皿１０で受け止められる。このとき、金属球１Ａは、金属製受け皿１０と金属製台座２Ａとが接触し、電気接点を構成する。これにより電気接点を通る回路から形成され、螺子９からのリード線１２および金属製基板４Ａからのリード線１３により、導通したことを示す電気信号が取り出される。この信号は有線又は無線により震度表示器（図示せず）又は警報装置（図示せず）を作動させることができる。
【００４０】
丸穴３の丸穴径を変え複数の金属製台座２Ａを用意すれば、複数の震度を測れる電気接点付き簡易地震計となる。なお、複数の丸穴を有する金属製台座、金属製受け皿、及び金属球（又は金属薄膜で被覆したガラス球等）を使用して、電気接点を介する電気回路を形成する場合には、信号間の干渉を防ぐように互いに電気絶縁する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係わる原理図である。
【図２】気象庁震度階と簡易地震計の設定震度を示したものである。
【図３】本発明に係わる使用実施例である。
【図４】本発明に係わる別の使用実施例である。
【図５】本発明に係わる別の使用実施例である。
【図６】本発明に係わる電気接点付き簡易地震計の一実施例である。
【図７】本発明に係わる電気接点付き簡易地震計の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 球
１Ａ 金属球
２ 台座
２Ａ 金属製台座
３ 丸穴
４ 基板
４Ａ 金属製基板
５ 球凹面
６ 縁
７ 皿穴
８ 絶縁スリーブ
９ 螺子
１０ 金属製受け皿
１１ 金属製スタッド
１２ リード線
１３ リード線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震の横加速度の大きさを判定する簡易な地震計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従前は、地震動によって人間や家屋などの体感や被害の大きさで震度を決めていた。近年は地面の揺れを電気信号に変換するフォースバランス・サーボ型の加速度計、「９５型震度計」が一般的に使われている。
【０００３】
このセンサーは、ケースの中に小さな振り子が組み込まれていて、地面の揺れと一緒に外側のケースが動いていて、中の振り子との相対位置がずれると、そのずれが無くなるように電磁石の反発力を利用して、振り子の位置を常に修正する。振り子の位置を調整するために必要な電磁石の電流が、地面の加速度の大きさに対応しているので、その電流量を得るための電圧から地面の震動の加速度を知ることができる。この震度計は、広範囲な加速度および周波数特性を持っているため、複雑な波形の震動データが排出されるのでフィルター処理等を行い、最大振幅を後述する河角の式に代入し且つ継続時間を考慮して震度を出している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように従来の震度計は、広範囲な加速度および周波数特性を持っているため、複雑な波形の震動データが排出されるのでフィルター処理等を行い、最大振幅を後述する河角の式に代入し且つ継続時間を考慮して震度を出しているので、従来の地震計は複雑で極めて高価である。
従って、本発明は、高価なセンサーや信号処理器を必要としない簡便・安価・正確な地震計を提供することを目的にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
簡単に述べると、本発明は、台座の上部に丸穴をあけ、当該丸穴の上に乗せた球が、地震の横揺れ加速度により、球が丸穴から飛び出す構造の地震計であって、丸穴のあいた台座と球（例えばビー玉）から成り立っている。丸穴の直径を変えれば、各震度に対応できる地震計となる。
【０００６】
すなわち本発明は、複数の丸穴を上部に設けた台座と、前記丸穴にそれぞれ載せた球とを含み、前記球の直径とそれを載せた丸穴の直径を、横揺れの震度（例えば震度Ｉ、加速度αとすると、河角の式Ｉ＝２ｌｏｇ（α）＋０.７）に基づいて規格化した飛び飛びの加速度以上の値で前記球がそれぞれの丸穴から飛び出すように規定し、前記飛び出した球から地震の前記震度を検出する簡易地震計を提供する。
【０００７】
ここに前記丸穴は例えば浅い円筒形であっても良いし、浅い皿状であてもよい。
本発明では、好ましくは、前記台座と前記球を何れも導電材料から構成し、さらに前記台座から落下した金属球を受けるため前記台座から電気的に絶縁された金属製受け皿を設け、前記台座から落下して金属球が金属製受け皿と金属製台座の間を導通するように相互配置し、それにより当該落下した金属球が電気接点として作用して地震の震度を検出する。
【０００８】
好ましくは、前記台座と前記受け皿をそれぞれ有線または無線で震度表示器または警報装置に接続し、前記落下した金属球が前記電気接点を閉鎖したときに前記震度表示器又は警報装置を作動させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、理論的に加工された台座と球からなる極めて簡単・安価・正確な地震計を提供することができる。また、当該簡易地震計は、球の質量により地震の主震動の他の微細震度については、反応しないため、高価なフィルターをも必要としないで地震の主震動を検出できる小型で携帯性に優れた地震計である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
次に、本発明の原理及び実施例を図面を参照しながら詳細に説明する。
上記の課題を解決するために、本発明の簡易地震計は、台座上部の直径ｄの丸穴に、直径Ｄの球を乗せた構造とする。球の質量をｍとし、重力の加速度をｇとすると、球はｆ＝ｍｇの力で下方向に引かれている。地震が発生して球が横揺れの加速度αを受けると、球は丸穴から飛び出そうとする力Ｆ＝ｍαを受ける（図１参照）。
【００１１】
横揺れの加速度を受けて球が丸穴の一部例えばｐ点から飛び出すには、ｐ点における地震による横方向に受けるモーメントＭＦが重力によるモーメントＭｇより大きい時である。その臨界の横揺れの加速度は、ＭＦ＝Ｍｇと置いて求められる。
【００１２】
ｐ点と球の中心０とを結ぶ線と、重力方向との成す角をθとすると、
ＭＦ＝Ｆ・ｃｏｓｃｏｓθ・ｒ＝ｍα・ｃｏｓθ・ｒ （１）
Ｍｇ＝ｆ・ｓｉｎθ・ｒ＝ｍｇ・ｓｉｎθ・ｒ （２）
両モーメントが釣り合ったとき、球が丸穴から飛び出す限界である。両式から
α・ｃｏｓθ＝ｇ・ｓｉｎθ （３）
となる。よって、地震の横揺れの加速度αは、
α＝ｇ・ｓｉｎθ／ｃｏｓθ＝ｇ・ｔａｎθ （４）
ｐ点の座標を（ｘ、ｙ）とすると、ｔａｎθ＝ｘ／ｙであるから
α＝ｇ・ｘ／ｙ （５）
ここで、ｘ＝ｄ／２であり、ｙ＝０．５Ｄ・ｓｉｎθであるので、地震の横揺れの加速度αは、丸穴の直径ｄと球の直径Ｄのみに関係し、球の質量ｍには関係しない。よって、球は、鋼球でもガラス玉でも良いので、安価なビー玉も使用できる。
【００１３】
丸穴の直径を震度３用、震度４用および震度５用に加工すれば、地震が発生したとき、どの玉が落ちたかを見れば、対応する震度を即座に知ることができる。
【００１４】
簡便で、小型・安価な当該地震計を各家庭に設置すれば、地震発生時の我が家の震度を即座に判定でき、気象庁発表の震度と比較すれば、我が家の地震に対する家の耐震性や地盤の性質を判定できる。
【００１５】
震度は、人が感じる揺れや、建物が壊れるような度合いで、震度１から７まで決まっている。気象学者の河角氏の経験則で暫定的な気象庁の震度階級が決められている。その値を表１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】
表１の値を、縦軸に震度をとり横軸に加速度の値をとって片対数グラフにすると、直線になる（図２参照）。震度をＩとすると、Ｉ＝２ｌｏｇ（α）＋０.７。これを河角の式という。
【００１８】
各震度の境界の前後は同じ加速度値であるので、各震度の加速度の対数中心値をとって、簡易地震計の加速度とした。その値を表２に示す。震度７は、５００ｇａｌとした。
【００１９】
【表２】
【００２０】
簡易地震計に使用する球の直径を２０ｍｍとしたときの、各震度に対応する丸穴の径を表２の加速度と（５）式を使って計算すると、表２の丸穴径となる。台座に各震度に相当する当該丸穴をあけ、直径を２０ｍｍの球を乗せると震度計となる。
直径２０ｍｍの球を０．０３ｍｍの丸穴に乗せることは、丸穴が隠れて見えないため極めて難しい。丸穴の代わりに、球の直径より大きな球の凹面にすると、球を台座の中心に容易にセットすることができる。凹面の深さを変えて、各震度に設定する。
【００２１】
凹面にセットされた球は、地震の加速度の大きさおよび震動の周期により台座の上を運動する。加速度の大きさにより、やがて球は台座から飛び出す。
凹面の曲率半径、深さおよび震動周期が判れば、球が台座から飛び出すときの加速度の大きさを計算することができる。
しかし、発生した地震の加速度および周期は計測後判るもので、刻々計算することはできない。
【００２２】
従って、阪神大震災のデータを参考に、震度７の振動数を２．５Ｈｚとし震度１の振動数を経験的に０．８Ｈｚとし、その間を対数目盛で７分割した値を求め、振動数を規格化した。その値を表２の振動数に示す。加速度および振動数から、震動の振幅が求まる。
【００２３】
簡易地震計用に規格化した振動数および振幅を使って阪神大震災の地震波形記録データを参考に、前震６秒、本震６秒および後震１２秒、合計２４秒の地震波形を模擬する加振機を製作した。当該模擬加振機を使って、各震度に相当する丸穴径の調整や凹面の曲率半径および深さを求めた。
【００２４】
丸穴および凹面の代わりに、縁をつけた皿穴の台座を用意した。縁の高さを変え、模擬加振機で各震度に相当する簡易地震計を完成させた。
【００２５】
金属製台座の上部に丸穴をあけ、当該丸穴に乗せた金属球が、地震の横揺れ加速度により、金属球が穴から飛び出す地震計において、金属製台座から落下した金属球を金属製台座から電気的に絶縁された金属製受け皿で受け、金属製受け皿と金属製台座と金属球により接点を構成し、当該落下した金属球を電気接点で検出する接点付き簡易地震計を完成させた。
【００２６】
当該電気接点付き簡易地震計により検出された震度を、当該接点で作動する震度表示器および警報装置を使って、集会者に知らしめたり地震発生時刻を記録する装置も完成させた。
【００２７】
当該電気接点付き簡易地震計により検出された震度を、当該接点で作動する震度表示器および警報装置へ伝達させる手段として、既知の無線送受信機または商用電源線電送装置を介して、遠隔地の集会者に知らしめたり地震発生時刻を記録する装置も完成させた。
【００２８】
このようにして、高価なセンサーや信号処理器を必要としない簡便・安価・正確な地震計を提供することができた。
【実施例】
【００２９】
図１は、本発明に係わる原理を図示したものである。図において、直径ｄの丸穴の上に直径Ｄの球を乗せ地震が発生して球が横揺れの加速度αを受けると、球は丸穴から飛び出そうとする地震力Ｆ＝ｍαを受ける。
【００３０】
横揺れの地震力Ｆを受けて球が丸穴の一部のｐ点から飛び出すには、ｐ点における地震による横方向に受けるモーメントＭＦが重力によるモーメントＭｇより大きいときである。その臨界の横揺れの加速度αは、ＭＦ＝Ｍｇと置いて前述の（５）式によって求められる。
【００３１】
その結果、地震の横揺れの加速度αは、丸穴の直径ｄと球の直径Ｄのみに関係し、球の質量ｍには関係しない。よって、球は、鋼球でもガラス玉でも良いので、安価なビー玉も使用できる。
【００３２】
図２は、地震の震度と加速度の範囲を示した図である。気象庁震度階と呼ばれていて、各震度の加速度を表１に示した。各震度の上限の加速度は次の高震度の下限と同じ値であるので、各震度の中央値をもって当該簡易地震計の加速度とした。各震度に対応する当該加速度を、表２に示した。
【００３３】
球の直径を２０ｍｍとしたとき、各加速度に対応する丸穴の直径は、（５）式で計算される。その結果を、表２の丸穴径に示した。
【００３４】
図３は、本発明に係わる簡易地震計の一実施例を示している。同図は、震度５、震度６および震度７に対応する簡易地震計である。同図において、台座２の上部には、各震度に相当する表２の丸穴径の丸穴３があけられている。当該台座２は、基板４と図示していない螺子により固定されている。丸穴３の上には、直径２０ｍｍの球１が乗せられている。地震発生時に、球１は震度６の地震があったとき、震度６の本震の前に、震度５の球１が台座２から落下する。震度６の本震時に、震度６の球１が台座２から落下する。震度７の球１は、落下しない。
このようにして、落下した球１のうちの最大震度のものが、発生した地震の震度である。
【００３５】
図４は、本発明に係わる簡易地震計の一実施例を示している。同図は、震度５、震度６および震度７に対応する簡易地震計である。同図において、台座２の上部には、球１の半径１０ｍｍより大きな半径２５ｍｍで穴加工された球凹面５があけられている。球１を、球凹面５の上に乗せる。球１は、球凹面５の最下部に静止している。
地震発生時、球凹面５の上の球１は、左右に揺れる。地震の加速度が増すと、やがて球１は、球凹面５から飛び出す。球凹面５の深さを変えて、各震度に対応させた。
【００３６】
図５は、本発明に係わる簡易地震計の他の一実施例を示している。同図は、震度５、震度６および震度７に対応する簡易地震計である。同図において、台座２の上部には、縁６で囲まれた皿穴７があけられている。球１を、皿穴７の上に乗せる。
地震発生時、皿穴７の上の球１は、左右に揺れる。地震の加速度が増すと、やがて球１は、縁６から飛び出す。皿穴７の縁６の高さを変えて、各震度に対応させた。
【００３７】
図６は、本発明に係わる電気接点付き簡易地震計の一実施例を示している。同図において、金属製台座２Ａの上部には、各震度に相当する表２の丸穴径の丸穴３があけられている。当該金属製台座２Ａは、絶縁スリーブ８により電気的に金属製基板４Ａと絶縁されて、螺子９により金属製基板４Ａに固定されている。
【００３８】
金属製台座２Ａを囲むように、わん状の金属製受け皿１０が金属製スタッド１１により、金属製台座２Ａと接触しないで金属製基板４Ａに固定されている。
金属製台座２Ａの上部の丸穴３の上に、直径２０ｍｍの金属製球１Ａを乗せる。地震発生時に、金属球１Ａは震度相当の地震があったとき、台座２Ａから落下する。
【００３９】
図７は、図６に示した本発明に係わる簡易地震計の動作例を示している。
金属製台座２Ａから落下した金属球１Ａは、金属製受け皿１０で受け止められる。このとき、金属球１Ａは、金属製受け皿１０と金属製台座２Ａとが接触し、電気接点を構成する。これにより電気接点を通る回路から形成され、螺子９からのリード線１２および金属製基板４Ａからのリード線１３により、導通したことを示す電気信号が取り出される。この信号は有線又は無線により震度表示器（図示せず）又は警報装置（図示せず）を作動させることができる。
【００４０】
丸穴３の丸穴径を変え複数の金属製台座２Ａを用意すれば、複数の震度を測れる電気接点付き簡易地震計となる。なお、複数の丸穴を有する金属製台座、金属製受け皿、及び金属球（又は金属薄膜で被覆したガラス球等）を使用して、電気接点を介する電気回路を形成する場合には、信号間の干渉を防ぐように互いに電気絶縁する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係わる原理図である。
【図２】気象庁震度階と簡易地震計の設定震度を示したものである。
【図３】本発明に係わる使用実施例である。
【図４】本発明に係わる別の使用実施例である。
【図５】本発明に係わる別の使用実施例である。
【図６】本発明に係わる電気接点付き簡易地震計の一実施例である。
【図７】本発明に係わる電気接点付き簡易地震計の動作を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４２】
１ 球
１Ａ 金属球
２ 台座
２Ａ 金属製台座
３ 丸穴
４ 基板
４Ａ 金属製基板
５ 球凹面
６ 縁
７ 皿穴
８ 絶縁スリーブ
９ 螺子
１０ 金属製受け皿
１１ 金属製スタッド
１２ リード線
１３ リード線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の丸穴を上部に設けた台座と、前記丸穴にそれぞれ載せた球とを含み、前記球の直径とそれを載せた丸穴の直径を、横揺れの震度と加速度の関係に基づいて規格化した飛び飛びの加速度以上の値で前記球がそれぞれの丸穴から飛び出すように規定し、前記飛び出した球から地震の前記震度を検出する地震計。
【請求項２】
前記丸穴が円筒形である請求項１に記載の地震計。
【請求項３】
前記丸穴が皿状である請求項１に記載の地震計。
【請求項４】
前記台座と前記球を何れも導電材料から構成し、さらに前記台座から落下した金属球を受けるため前記台座から電気的に絶縁された金属製受け皿を設け、前記台座から落下して金属球が金属製受け皿と金属製台座の間を導通するように相互配置し、それにより当該落下した金属球が電気接点として作用して地震の震度を検出するようにした請求項１〜３のいずれか一項に記載の地震計。
【請求項５】
前記台座と前記受け皿を有線または無線で震度表示器または警報装置に接続し、前記落下した金属球が前記電気接点を閉鎖したときに前記震度表示器又は警報装置を作動させるようにした請求項４に記載の地震計。
【請求項６】
前記の関係は震度Ｉ、加速度αとするとＩ＝２ｌｏｇ（α）＋０.７である請求項１〜５のいずれか一項に記載の地震計。
【請求項１】
複数の丸穴を上部に設けた台座と、前記丸穴にそれぞれ載せた球とを含み、前記球の直径とそれを載せた丸穴の直径を、横揺れの震度と加速度の関係に基づいて規格化した飛び飛びの加速度以上の値で前記球がそれぞれの丸穴から飛び出すように規定し、前記飛び出した球から地震の前記震度を検出する地震計。
【請求項２】
前記丸穴が円筒形である請求項１に記載の地震計。
【請求項３】
前記丸穴が皿状である請求項１に記載の地震計。
【請求項４】
前記台座と前記球を何れも導電材料から構成し、さらに前記台座から落下した金属球を受けるため前記台座から電気的に絶縁された金属製受け皿を設け、前記台座から落下して金属球が金属製受け皿と金属製台座の間を導通するように相互配置し、それにより当該落下した金属球が電気接点として作用して地震の震度を検出するようにした請求項１〜３のいずれか一項に記載の地震計。
【請求項５】
前記台座と前記受け皿を有線または無線で震度表示器または警報装置に接続し、前記落下した金属球が前記電気接点を閉鎖したときに前記震度表示器又は警報装置を作動させるようにした請求項４に記載の地震計。
【請求項６】
前記の関係は震度Ｉ、加速度αとするとＩ＝２ｌｏｇ（α）＋０.７である請求項１〜５のいずれか一項に記載の地震計。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−２０８２３１（Ｐ２００６−２０８２３１Ａ）
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１５６５（Ｐ２００５−２１５６５）
【出願日】平成１７年１月２８日（２００５．１．２８）
【出願人】（５９５００２９９３）株式会社アテック (1)
【出願人】（５９５１３５１３２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１０日（２００６．８．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１月２８日（２００５．１．２８）
【出願人】（５９５００２９９３）株式会社アテック (1)
【出願人】（５９５１３５１３２）
【Ｆターム（参考）】
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