(57)【要約】【課題】日本では、地震の波動を計測震度計がとらえ計測震度を算出し、震度を判定している。計測震度計は高価であり、設置場所の確保、操作方法、維持管理も難しい。震度の報道は計測震度計のある地点での震度であり、自分のいる地点の震度ではない。海外で使われているＭＭ震度やＭＳＫ震度では、人の感覚や本や食器のなど周辺器物の動きを震度判定の一つの目安としている。【解決手段】本願発明の震度センサーは試験体からなり、形状は円柱もしくは正６角以上の正多角柱であり、金属、木等の素材で構築されるため、安価で、操作方法や維持管理は殆ど必要としない。身近に置けば自分のいる地点の震度を知ることもできる。試験体は人工地震動の実験によって転倒したときの計測震度が測定され、測定値を標本として平均や標準偏差等が統計的に捉えられる。本や食器と違った転倒時の計測震度が統計的に捉えられた試験体で震度を判定することができる。【選択図】図１
2010025839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試験体からなる震度センサーであって、
該試験体は円柱もしくは正６角以上の正多角柱であり、中心軸に対して直角な底面を有し、水平面上に立てたとき、重心が前記底面の中心を通る垂直線上に位置し、
該試験体は硬い水平面上に底面を下にして立てて置かれたとき、
計測震度計の計測震度が最小転倒値を示すときまではある確率で転倒せず、また最大転倒値を示したときまでにある確率で転倒するように、
高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが定められていることを特徴とする震度センサー。
【請求項２】
請求項１記載の震度センサーにおける試験体が、
円柱、正６角以上の正多角柱、直円錐台あるいは直正６角錐台以上の直正多角錐台の任意の組合せで、中心軸を一直線状にそろえ重ね合わせた形状であって、中心軸に対して直角な底面を有し、水平面上に該試験体を立てたとき、重心が前記底面の中心を通る垂直線上に位置していることを特徴とする震度センサー。
【請求項３】
請求項１記載の震度センサーにおける試験体が、
軸対称性あるいは６回回転対称性以上の回転対称性を有した形状であって、水平面上に該試験体を立てたとき、重心が中心軸上あるいは回転対称性の回転軸上に位置していることを特徴とする震度センサー。
【請求項４】
請求項１、請求項２及び請求項３記載の試験体複数個を一組として用いる震度センサーであって、
該試験体複数個はそれぞれ異なる最小転倒値を有し、また該試験体複数個はそれぞれ異なる最大転倒値を有し、      
該試験体複数個の相互の最小転倒値や最大転倒値との数値の違いから、
地震発生時、該試験体複数個のうちのどれかが転倒したことで地震の計測震度の大きさを客観的に知らしめることを特徴とする震度センサー。
【請求項５】
請求項１、請求項２及び請求項３記載の試験体３個を用いた震度センサーであって、
該試験体３個のうちの第一の試験体の最大転倒値は第二の試験体の最小転倒値よりも小さく構築され、
第二の試験体の最大転倒値は第三の試験体の最小転倒値よりも小さく構築され、
第二の試験体と第三の試験体の頂部が水平に構築され、第三の試験体の上に第二の試験体を、第二の試験体の上に第一の試験体を積重ねることが可能に構築されたことを特徴とする震度センサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、一般の家庭やオフィス、工場において地震の揺れの程度を計測する器具である。
【背景技術】
【０００２】
現在日本で地震の揺れの程度を表す尺度は、気象庁による地震計によって計測された計測震度をもとにした震度階級で表される震度である。また海外では、ＭＭ震度やＭＳＫ震度による、人体の感覚、周辺器物の動き、周辺の被害状況などから、震度計を用いずに震度を判定している。
【０００３】
また、台座の上部に丸穴をあけ、丸穴の上に球を置き、震度５、震度６、震度７などの地震発生時に球が台座から落下し、落下した球で最大震度を判定する簡易地震計（特許文献１参照）が提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２０８２３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
現在の日本では、地震の波動（加速度信号）を計測震度計がとらえ、フィルター処理といわれる計算式で処理した後の数値で、計測震度を算出している。これらの計測震度計を一般人や一般のオフィスや工場が所有するには高価であり、設置場所の確保や、操作方法や、維持管理も難しい。
また、地震後のテレビやラジオでの震度の報道は計測震度計のある地点での震度であり、自分のいる地点の震度ではない。自分のいる地点の震度は報道を参考にして、各人が勝手に震度を推測している。
自分のいる地点もさらに細かく、玄関、居間、二階、物置など、工場においては事務室、倉庫、機械装置室、通路など、相対的にどこの揺れが激しく、どこの場所の揺れが小さく安全であるかの判断手段がない。
【０００６】
また、海外で使われているＭＭ震度やＭＳＫ震度では、地震の発生後しばらくしてから、人の感覚や周辺器物の動き、周辺被害がわかってからの判定となるため、遅い。そして周辺器物は同一ではないため判定が曖昧である。また周辺器物や人工建造物の少ない人里離れた荒野では、判定も極めて遅く難しくなる。
【０００７】
また、前記簡易地震計（特開２００６−２０８２３１号）においては、水平方向の加速度のみに注目した計測具であり、地震の上下動の揺れ、周期による共鳴現象による揺れの拡大、台座自体の揺れ等によって、かなり精度の落ちる地震計であるということができる。また、所定の寸法の丸穴を作り、それを台座に水平に設けることも精密な製造工程であり、費用が高い。また、簡易震度計の球体は転げ落ちて紛失する恐れもある。さらに、球体が落ちたことが見ただけでは気付きにくい問題もある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願発明は前記従来の地震計あるいは簡易地震計の実状、あるいは日本国外における地震の震度の判定方法の実状、および一般家庭や工場やオフィスにおいてアルコール温度計のように容易に目が届く震度計が存在しないことを鑑みて為されたものである。
【０００９】
本願発明の震度センサーは
試験体からなる震度センサーであって、
該試験体は円柱もしくは正６角以上の正多角柱であり、中心軸に対して直角な底面を有し、水平面上に立てたとき、重心が前記底面の中心を通る垂直線上に位置している。
試験体は金属、木、石、陶器、ガラスや合成樹脂の素材で構築されるため、安価であり、操作方法や維持管理は殆ど必要としない。また、試験体は球体ではないため、転げ落ちて紛失することも殆どない。
該試験体は硬い水平面上に底面を下にして立てて置かれたとき、
計測震度計の計測震度が最小転倒値を示すときまではある確率で転倒せず、また最大転倒値を示したときまでにある確率で転倒するように、
高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが定められていることを特徴とする震度センサーである。
【００１０】
試験体は計測震度を測定できる振動装置の上に置かれ、人工地震動によって試験体が転倒したときの計測震度を何度も測定され、その測定値を標本として試験体が転倒するときの計測震度の平均や標準偏差等が統計的に捉えられる。振動の加速度と試験体の転倒の関係は自然界の連続的な数値であって、正規分布すると考えられる。その結果、例えば最小転倒値を平均から−σの値に定めれば、実際の地震で該試験体が転倒した場合には、その地震の計測震度は８４、１３％の確率で最小転倒値より大きかったと言う事ができる。
このことから、最小転倒値や最大転倒値が他の試験体のそれらの値と適当な差が生じるように、あるいは最小転倒値や最大転倒値が震度階級の境界の値になるように試験体の高さや太さや底面積や重心の高さが前記のような試行の結果定められる。
【００１１】
このようにして高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが定められた試験体は工業的にそれと同じ素材、同じ寸法、同じ形状に大量に製作されることができる。さらに、これら試験体は製作ロット毎に人工的地震動を与えられて転倒時の計測震度を確かめられる。
上記ようにして製作された試験体は、実際の地震の際に一定の計測震度を観測したときに、ある一定の確率で試験体は転倒しない。また別の一定の計測震度を観測した時までにはある一定の確率で転倒する。よって地震の震度をある一定の確率で知ることができる。
従って本願発明の震度センサーによって、地震発生時、その位置その場の地震の計測震度を確率的に知ることができる。
【００１２】
本願発明の震度センサーは試験体の形状が円柱もしくは正６角以上の正多角柱であるため、硬い水平面があれば玄関でも本棚でも工場の隅にでも置くことができる。また安価であるため、いくつも設置することができる。つまり、自分のいる地点の震度を即座に知ることができる。また二つ以上の本願発明の地震の揺れ計測具を設置して、建物内部において相対的にどこの部屋の揺れが激しく、どこの部屋の揺れが小さく安全であるかの判断をすることができる。
【００１３】
また、食器や本などの形や重量などが曖昧な周辺器物の動きによって震度を判定するのでなく、工業的に製造され、寸法、形状、重量、重心の高さの定まった試験体であり、且つ計測震度計で転倒時の計測震度が統計的に確かめられた試験体の転倒による判定であるため、信頼がおける地震の揺れ計測具である。
また、試験体は人工的地震動ではあるが、水平方向の加速度のみではなく、上下方向の加速度や振動の周期、振幅、時間等の総合的要素を含んだ地震動によって試験体の高さ、太さ、底面積や重心の高さが定められているので、揺れに対する精度が高い。
【００１４】
本願発明の別な形態の試験体は、
試験体が、円柱、正６角以上の正多角柱、直円錐台あるいは直正６角錐台以上の直正多角錐台の任意の組合せで、中心軸を一直線状にそろえ重ね合わせた形状であって、中心軸に対して直角な底面を有し、水平面上に該試験体を立てたとき、重心が前記底面の中心の垂直線上に位置していることを特徴とする試験体であり、震度センサーである。
試験体の形状をこのように構築することで、震度センサーを製作する方法をパーツ化することができる。つまり底部のパーツの面積を変えたり、頭部のパーツの重量を変えたりするだけで、容易に転倒し易さを変えることが出来るメリットがある。
【００１５】
本願発明の別な形態の試験体は、
軸対称性あるいは６回回転対称性以上の回転対称性を有した形状であって、水平面上に該試験体を立てたとき、重心が中心軸上あるいは回転対称性の回転軸上に位置していることを特徴とする試験体であり、すなわち震度センサーである。
試験体の形状をこのようにすることで、試験体の性能を変えることなく、陶器やこけしを製作するように轆轤を使って製作することができる。或いは同形の断面パーツを使って容易に回転対称性の三次元形状を造り出すことができる。本願発明の震度センサーは、家庭やオフィスや工場で常時目に付くところで用いるものであり、陶器やこけしのように置物として利用できれば便利である。
【００１６】
本願発明の震度センサーは試験体複数個を一組として用いる震度センサーであって、
該試験体複数個はそれぞれ異なる最小転倒値を有し、また該試験体複数個はそれぞれ異なる最大転倒値を有し、      
該試験体複数個の相互の最小転倒値や最大転倒値との数値の違いから、
地震発生時、該試験体複数個のうちのどれかが転倒したことで地震の計測震度の大きさを客観的に知らしめることを特徴とする震度センサーである。
このように、複数個の試験体を同じ場所に設置することで、試験体の持つ固有の最小転倒値あるいは最大転倒値から、よりきめ細かく、地震の計測震度を確率的に推測することができる。
地震の震度階級の境界値の計測震度と同値の最小転倒値あるいは最大転倒値をもった試験体を用いると、該試験体が転倒することで、直ちに地震の震度を一定の確率で推定することが可能となる。
【００１７】
本願発明の別な形態の試験体は、
試験体３個を用いた震度センサーであって、
該試験体３個のうちの第一の試験体の最大転倒値は第二の試験体の最小転倒値よりも小さく構築され、
第二の試験体の最大転倒値は第三の試験体の最小転倒値よりも小さく構築され、
第二の試験体と第三の試験体の頂部が水平に構築され、第三の試験体の上に第二の試験体を、第二の試験体の上に第一の試験体を積重ねることが可能に構築されたことを特徴とする震度センサーである。
試験体の形状をこのようにすることで、試験体の性能を変えることなく、試験体を積重ねることによって、試験体の設置場所を狭くすることができる。また試験体が転倒した際、建造物が崩れ落ちたようにはっきりと目だって見え、地震があったこと、あるいは地震の揺れの強さを見ただけで感じることができる。
【００１８】
本願発明の震度センサーは、周辺器物の動きから地震の震度を判定しようとするものである。海外で使われているＭＭ震度やＭＳＫ震度は形状や寸法や重量の定かでない食器や本などの動きが震度を決めるときの判定に利用されている。しかし、本願発明の震度センサーは、形状、重量、高さ、太さ、底面積、重心の高さ等が工業的に一定に造られ、さらに計測震度計によって計測震度がどの程度の時に試験体が転倒すると確認された器物（本願発明の試験体）の動きで地震の震度を判定するものであり、より精度の高い判定を早い時期にすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本願発明の震度センサーを使用することで以下のような効果がある。
【００２０】
本願発明の震度センサーは試験体からなり、試験体は木や金属製の円柱もしくは正６角以上の正多角柱であり、中心軸に対して直角な底面を有し、水平面上に立てたとき、重心が前記底面の中心を通る垂直線上に位置した形状であって、非常に安価に大量に製作することができる。
このため、一般家庭やオフィス、工場で本願発明の震度センサーをいくつも保有することができる。その結果、ひとたび中程度の地震があったならば、建物の中でどの部屋の揺れが激しく危険であるか、どの部屋の揺れが小さく比較的安全であるかを相対的に発見することができる。相対的に安全な部屋を寝室や居住室にすることができたり、相対的に揺れの大きい部屋を補強したり、家具の倒れ止めを施したりの地震対策ができる。オフィスや工場でも同様に、相対的に危険なスペースを発見して、補強したり、あるいは人の立ち入りを少なくしたりする対策が可能である。また、相対的に揺れが激しく危険な古い建物や弱い建物を見つけ出すことも可能である。
また、棚の上や積み重ねた荷物の上に本願発明の震度センサーを置いて、棚の上や積重ねた荷物が地震の揺れに対して安全ではないことを知ることもできる。
【００２１】
本願発明の震度センサーは電源も不要で、小さく構築されて、置物のように水平な面があれば、どこにでも置く事ができる。従来の計測震度計と違って、安価で、設置場所も容易に確保でき、維持管理も容易で、操作も簡単である。移動も鉛筆やジュースの缶を持つようにして簡単に動かすことができるので、便利に地震の震度を計測することができる。また、前記簡易地震計（特許文献１参照）のように、球状の物体を落下させることは球体を紛失し易い。しかし、本願発明の試験体は円柱や鉛筆のような多角柱で構築して、それが転倒するだけで計測が可能なため、試験体を紛失することなどない。
【００２２】
本願発明の震度センサーは、試験体に人工的地震動をあたえて、試験体が転倒するときの振動が、三次元の地震波動を数値処理のフィルターにかけた計測震度計で確認された製品である。もしくは工業的に管理して上記と同寸法、同形状に製作された製品であって、製作ロット毎に抜き取り検査をして、人工的地震動と計測震度で確認された製品である。このようなプロセスを経ることで、地震の水平方向の力や加速度だけではなく、上下方向の力や加速度、さらに地震波動の振幅や周期や時間も含んだ総合的な外的要因が加味された、信頼性の高い震度センサーといえる。  また、過去に発生した地震動をシュミレーションした人工的地震動で試験体の転倒を確認することで、さらに震度センサーとしての精度を高くすることができる。
【００２３】
海外のＭＭ震度やＭＳＫ震度のように人の感覚や曖昧な周辺の器物の食器や本棚の本の状況による震度の判定方法よりも、工業的に規格製作された製品（本願発明の試験体）の状況を判定材料として用いている本願発明の震度センサーはより信頼のおける判定方法を用いた地震の震度測定具であり、地震の直後にある一定の確率で気象庁の定める震度階の震度を知ることができ、人々の暮らしや産業に役立つ。本や食器の代わりにＭＭ震度やＭＳＫ震度の震度判定の目安にもなりうる。
【００２４】
目に見えない温度の変化を、温度の変化で体積が変化する物質（水銀他）を容器に納め、容器に目盛りが付けられたアルコール温度計がある。それと同じように、本願発明の震度センサーは、目で見ることのできない地震の揺れの強さを、工業的に形状と重心の位置が定められた物体の転倒という形で目に見えるようにしたものである。
【００２５】
本願発明の震度センサーはパイプオルガンのパイプが低音から高音まで配列しているように、物理的に転倒しやすい試験体から転倒しにくい試験体を、配列して揃えたことを特徴とする震度センサーである。それらの試験体が地震によって転倒する状況で、生活に密着した身近な現象として、地震の揺れの強さを感覚的にも捉えることができ、人々の生活に役立つ震度センサーである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下図面を参照にしながら本願発明の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【実施例】
【００２７】
以下に記述する計測震度とは気象庁の震度の算出方法の定めるところの、地震の加速度記録を特性のフィルター処理をして算出された数値であり、計測震度計によって観測される。震度とは地震の揺れの程度を表すもので計測震度に対応した震度階級のものである。
【００２８】
図１は本願発明の震度センサーの説明図である。
試験体１からなる震度センサーであって、該試験体１の形状は円柱２であり、中心軸３に対して直角な底面４を有し、水平面７上に立てたとき、重心５が前記底面の中心を通る垂直線６上に位置している。
図１では試験体の形状は円柱であるが、正６角以上の正多角柱であってもよい。
該試験体１は硬い水平面７上に底面を下にして立てて置かれたとき、
計測震度計の計測震度が最小転倒値を示すときまではある確率で転倒せず、また最大転倒値を示したときまでにある確率で転倒するように、
高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが定められていることを特徴とする震度センサーである。
【００２９】
最小転倒値と最大転倒値は、本願発明者が用いた用語であるが、以下に説明するように、統計的にある確率である試験体が転倒する、あるいは転倒しない計測震度の数値である。
【００３０】
地震の発生によって、地震の加速度や振動、揺れによって、器物が転倒したり動いたりする。前記試験体は円柱であり硬い水平面に立てて置かれているため、地震波がどの方向から来ても条件は同じである。つまり、地震波の方向から生じる転倒に対する誤差はない。
高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが定められた試験体はある一定以上の計測震度のときに転倒する。該試験体の転倒と計測震度との関係は、自然界の事象の数値であり、正規分布すると考えられる。後記するような実験によって、試験体の転倒と計測震度との関係を統計的に捉えることができる。
実験を繰り返し、データを収集することで、試験体が転倒するときの計測震度の値が統計的に標本として捉えられ、平均や標準偏差を知ることができる。
【００３１】
ここで、母集団と標本との間の誤差はあるが、ある試験体が転倒したときの計測震度が統計的に標本として捉えられ、そのデータの平均をμ、標準偏差をσとすると、
μ±２σの範囲に全データの９５、４５％が分布する。
また
μ±σの範囲に全データの６８、２６％が分布することが知られている。
言い換えると
μ−σより小さいデータ数は（（１００−６８、２６）÷２＝１５、８７）全データ数の１５、８７％である。
μ−σより大きいデータ数は（１００−１５、８７＝８４、１３）全データ数の８４、１３％である。
同様に
μ＋σより小さいデータ数は全データ数の８４、１３％である。
μ＋σより大きいデータ数は全データ数の１５、８７％である。
【００３２】
例えば、ある試験体が最小転倒値を平均値から−σの値と定められた場合に、該試験体が地震によって転倒した場合には、その地震の計測震度は８４、１３％の確率で最小転倒値より大きかったと言うことができる。
また逆に、該試験体が地震によって転倒しなかった場合には、その地震の計測震度は８４、１３％の確率で最小転倒値より小さかったと言うことができる。
同様に最大転倒値を利用して、確率で地震の計測震度を推測することができる。
このように、最小転倒値及び最大転倒値は、実験によって試験体が転倒するときの計測震度の値が統計的に捉えられた後、試験体の製作者あるいは実験者によって定められる。
【００３３】
試験体の最小転倒値や最大転倒値は必ずしも試験体の転倒時の計測震度の平均から±σの値（８４、１３％の確率）とする必要はない。しかし、統計的に±０、８５σ（８０％以上の確率が期待できる値）が望ましい。
【００３４】
試験体の最小転倒値や最大転倒値は数値的に意味のある値であると都合が良い。例えば、最小転倒値が地震の震度階級の震度２と震度３の境界値であれば、その試験体が転倒した場合には、８４、１３％の確率で計測震度は震度３以上であったと言うことができる。また、逆に試験体が転倒しなかった場合には、８４、１３％の確率で震度３未満であったと言う事ができる。
つまり、一般人が地震の揺れの程度を知るのにより分かり易くなる。
【００３５】
このように、試験体の最小転倒値や最大転倒値は意味のある数値に定められると都合が良い。あるいは、最小転倒値や最大転倒値は別の試験体のそれらの値と適当な間隔で離れていると都合が良い。
本願発明の試験体はそのような最小転倒値あるいは最大転倒値が得られるように、試験体の高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが実験の結果から定められることに特徴がある。
つまり、試験体の高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さは試行的に変えられ、実験の結果から捉えられるμやσの値を変えて、都合が良い最小転倒値あるいは最大転倒値が得られるときに、試験体の高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが定められることである。
【００３６】
上記のようなことから地震発生時、本願発明の震度センサーは該試験体１が転倒したこと、あるいは転倒しなかったことで地震の計測震度の大きさをある確率で客観的に知らしめる震度センサーであることが解る。
【００３７】
図１の試験体の形状は円柱であるが上部に鉄８、下部に木９を素材として用い、重心の位置が高く構築されている。上部の鉄と下部の木は接着剤で貼りあわせてあるが、別な方法で結合されてもよい。試験体の素材は金属、木、石、陶器、ガラスや硬質な合成樹脂などがよい。
試験体と硬い水平面の間に硬いゴムシートやヤスリのような滑り止めがあってもよい。しかし、その場合には、試験体の高さ、太さ、底面積、重心の高さを定めるときの人工地震動による実験のときにも、その滑り止めを使用して、試験体の高さ、太さ、底面積、重心の高さが定められる必要がある。
硬い水平面の試験体周囲に試験体の滑動を止める凸部が設けられてもよい。しかし、この場合も上記同様に、人工地震動による実験のときにも、硬い水平面に凸部が設けられて、試験体の高さ、太さ、底面積、重心の高さが定められる必要がある。
【００３８】
図２は試験体の高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが定められるときの方法の説明図である。説明図であるため、試験体と振動装置等との相対的寸法は実際とは異なる。
試験体１０は硬い水平面１４上に底面を下にして立てて置かれた状態で、計測震度計１１と計測震度計のセンサー部１２で震度を測定しながら、振動装置１５で人工的地震動を与えられ、ある一定以上の揺れあるいは振動のときに試験体は転倒する。このような実験を何度も繰り返して、試験体が転倒するときの計測震度の値が統計的に捉えられ、平均や標準偏差を知ることができる。また、工業的に同じ素材で同じ形状に造られた多数の試験体が同時に振動装置で人工振動を与えられる実験であっても良い。
【００３９】
図２のような装置と実験方法で試験体１０がある計測震度において転倒することがデータとして統計的に捉えられ、データの平均、標準偏差が確認され、試験体１０の最小転倒値と最大転倒値が定められる。さらに試験体は、より便利な値の最小転倒値あるいは最大転倒値が得られるように、試験体の高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さに修正がなされ、図２のような装置で実験が繰り返され、改めて試験体の高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが定められる。
このようにして定められた試験体の高さや太さや底面積や重心の高さを、工業的に同素材、同寸法、同形状になるように試験体の複製を量産することができる。量産された複製を製作ロット毎に前記のような人口地震動による実験をすることで、試験体の性能を確かめることができる。つまり、量産された複製の試験体も計測震度がそれぞれある値のときにある確率で転倒する、（あるいは転倒しない）ことが工業的に確かめることができる。
【００４０】
振動装置１５が適切に人工地震動を発生し、計測震度二桁（小数点以下一桁）が確認できる装置を備えていれば、図の計測震度計１１や計測震度計のセンサー部１２はなくてもよい。
【００４１】
また、振動装置が発生する人口地震動の波形は過去に実際に発生した地震波形をシュミレーションしたものであってもよいし、新たに人工的に造りだした波形であってもよい。
【００４２】
また、試験体には、表面に色彩や重心や質量に大きく影響しない程度の彫り物や凹凸があってもよい。影響があると思われる場合には、試験体に色彩や彫り物や凹凸をつけた後に振動装置で人工的地震動を与え、統計的データを捉えるための実験を繰り返して、試験体の高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが定められればよい。
【００４３】
試験体の形状は円柱でなくとも、正６角柱以上の正多角柱であってもよい。
以下に正５角柱では問題があり、正６角柱以上の正多角柱であれば問題は少なく、地震波動と試験体の転倒との関係の誤差が少ない理由を述べる。
【００４４】
地震波動には大きさ、方向、周期、振幅、速度、加速度、時間等の要素があり、一回の地震の中であってもそれらは変化し、ゆれている。ここで地震波動はその地震の最大なもの（一つ）を想定して、地震波動を受けて転倒する試験体について考察してみる。
【００４５】
仮に正５角柱の試験体を使用した場合、試験体が置かれた平面的方向で、試験体が転倒しないための抵抗モーメントを論ずる。
地震波動がどの方向から来るか事前にはわからない。従って、地震波動に対して正５角柱が置かれた方向によって、最大に抵抗する場合と最小に抵抗する場合を、図３を使って比較してみる。
図３は正５角柱の場合の説明図である。地震の最大加速度が東から西の方向にあった場合、正５角柱が転倒に対して最大に抵抗する向きに置かれた場合は（Ａ１）図に表示される方向である。また、最小の場合は、（Ｂ１）図に表示される方向であり、最大におかれた場合から３６°回転して置かれた場合である。（３６０°÷５角形÷２＝３６°）
図３の（Ａ２）図と（Ｂ２）図は正５角柱の転倒に対する抵抗モーメントを表す図であり、最大の抵抗モーメントは、転倒の回転の支点はＡ点であり抵抗モーメントはＭＡ＝ａ×Ｗ  である。
同様に最小の抵抗モーメントは、転倒の回転の支点はＢ点であり抵抗モーメントはＭＢ＝ｂ×Ｗ  である。
Ｗは正５角柱の重量
ａは底面の正５角形の中心から頂点までの距離
ｂは底面の正５角形の中心から辺までの距離
ここで、
ｂ＝ａ×ＣＯＳ３６°であり、ｂ＝０．８１ａである。
したがって、ＭＢ＝０．８１ａＷである。
つまり、正５角柱は、試験体の置き方によっては、転倒にたいする抵抗モーメントが１９％の差があることが解る。（１−０．８１＝０．１９）
さらに、図３の（Ａ３）図に表すように、試験体は最大加速度が東から西の方向にあるとき、それよりも１９％小さい西から東への加速度で転倒するおそれもある。
つまり、正５角柱の試験体の場合、最大加速度に対して３８％（１９％＋１９％）の違いで転倒する恐れがあるため、震度センサーとしては誤差が大き過ぎると判断する。
【００４６】
次に正６角柱を試験体として用いた場合を論じる。
図４は正６角柱の場合の説明図である。地震の最大加速度が東から西の方向にあった場合、正６角柱が転倒に対して最大に抵抗する向きに置かれた場合は（Ａ１）図に表示される方向である。また、最小の場合は、（Ｂ１）図に表示される方向であり、最大におかれた場合から３０°回転して置かれた場合である。（３６０°÷６角形÷２＝３０°）
図４の（Ａ２）図と（Ｂ２）図は正６角柱の転倒に対する抵抗モーメントを表す図であり、最大の抵抗モーメントは、転倒の回転の支点はＡ点であり抵抗モーメントはＭＡ＝ａ×Ｗ  である。
同様に最小の抵抗モーメントは、転倒の回転の支点はＢ点であり抵抗モーメントはＭＢ＝ｂ×Ｗ  である。
Ｗは正６角柱の重量
ａは底面の正６角形の中心から頂点までの距離
ｂは底面の正６角形の中心から辺までの距離
ここで、
ｂ＝ａ×ＣＯＳ３０°であり、ｂ＝０．８７ａである。
したがって、ＭＢ＝０．８７ａＷである。
つまり、正６角柱は、試験体の置かれた方向によっては、転倒にたいする抵抗が１３％の差があることが解る。（１−０．８７＝０．１３）
最大加速度と反対方向の加速度に対しては、図４の（Ａ１）図と（Ｂ１）図で表されているように、試験体は南北の軸に対して対称形であるため、最大加速度と反対方向の最大加速度以下の加速度で転倒することはない。
つまり、正６角柱の試験体の場合、最大加速度に対して１３％の違いで転倒する恐れがある。統計的には、正六角柱の試験体は円柱の試験体よりも、転倒するときの計測震度の値のばらつきが大きいと言える。
しかし、この程度の誤差であれば、試験体の高さ、太さ、底面積を定めるときに、人工地震動と計測震度計を使っての実験でより多くの標本を集め平均と標準偏差の精度を高めたり、より高い確率の最小転倒値や最大転倒値を定めたり、工業的に同一製品（試験体）を製作するときの誤差を少なくしたりすることで、震度センサーの試験体として満足できると考える。
【００４７】
同様に正７角柱について検討すると、
正７角柱は、試験体の置き方によっては、転倒にたいする抵抗が１０％の差があることが解る。
試験体は最大加速度が東から西の方向にあるとき、それよりも１０％小さい西から東への加速度で転倒するおそれもある。
つまり、正７角柱の試験体の場合、最大加速度に対して２０％（１０％＋１０％）の違いで転倒する恐れがあるが、前記正６角柱と同様の対策で震度センサーとして満足できる試験体を製造できる。
【００４８】
上記のような理由で、正６角柱以上の正多角柱であれば、震度センサーとしての計測誤差が少なく、実用に供することができる。正多角柱の角の数が多いほど、震度センサーの試験体としての誤差が少なくなると言える。円柱の場合には試験体の置かれた方向と地震の入力方向とから生じる、転倒に対する誤差はないと考えられる。
【００４９】
図５の（Ａ）図、（Ｂ）図、（Ｃ）図及び（Ｄ）図は本願発明の別な形態の試験体の形状を表す正面図である。試験体の形状がいずれも、円柱５１もしくは正６角以上の正多角柱５２や直円錐台５３あるいは直正６角錐台以上の直正多角錐台５４の任意な組合せで、中心軸５５を一直線状にそろえ重ね合わせた形状であって、該試験体は該中心軸に対して直角な底面５６を有し、水平面５７上に該試験体を立てたとき、該試験体の重心５８が前記底面の中心を通る垂直線５９上に位置していることを特徴とする震度センサーである。
【００５０】
試験体は、一つの素材から削り出してこのような形状を造り出してもよい。また、円柱や正６角柱以上の正多角柱や直円錐台あるいは直正６角錐台以上の直正多角錐台を試験体の部分的パーツとして用いて、中心軸を一直線状にそろえ、接着剤等で貼り合わせて重ね合わせた形状に造り出してもよい。
なお、球体や富士山の斜面のように勾配が変化する形状は、極めて薄くスライスした直円錐台や直正多角錐台の重ね合わせた形状と言う事ができる。
【００５１】
試験体をこのようにパーツを重ねて貼りあわせて構築すると、一部のパーツの寸法や形状や重量を変化させることだけで、一定の計測震度のときに試験体が転倒するように調整が容易にできる。例えば試験体の底部のパーツの底面積を変化させたり、頭部のパーツの重量を変えたりすることで、試験体全体の転倒の具合を調整することができるメリットがある。
【００５２】
また例えば、試験体の底部のパーツが円柱形に構築され、頭部のパーツが正６角柱に構築されると、地震発生時の地震波の方向に対する試験体の転倒に対する抵抗モーメントの誤差がなくなる。そして試験体が転倒した際、頭部が正６角柱であるため、円柱のように転がりだすことがないメリットがある。
【００５３】
図５の（Ｄ）図に表す形状は試験体の下部が太く、転倒しても達磨の人形のように復元する可能性があり、試験体としては適当ではない。しかし、頭部の円柱部分により重い素材を用いれば、転倒しても復元はしないので、震度センサーとして使用は可能である。
【００５４】
また、前記したように、底面の形状が正５角形は誤差が大きくて試験体として問題があり、正６角形は誤差が小さい。同様に直正５角錐台は誤差が大きくて問題があり、直正６角錐台以上の直正多角錐台は試験体として問題がない。
【００５５】
図６の（Ａ１）図、（Ａ２）図、（Ａ３）図、（Ｂ１）図、（Ｂ２）図、（Ｂ３）図、（Ｃ１）図、（Ｃ２）図、（Ｃ３）図、（Ｄ１）図、（Ｄ２）図及び（Ｄ３）図は本願発明の別な形態の試験体の形状を表す図である。
試験体の形状がいずれも、軸対称性あるいは６回回転対称性以上の回転対称性を有した形状であり、水平面６３上に該試験体を立てた時、該試験体の重心６１が中心軸６２上あるいは回転対称性の回転軸６３上に位置していることを特徴とする震度センサーである。
図６の（Ａ１）図、（Ｂ１）図、（Ｃ１）図および（Ｄ１）図は平面図である。
図６の（Ａ２）図、（Ｂ２）図、（Ｃ２）図および（Ｄ２）図はそれぞれ右側の平面図に対応した側面図である。
図６の（Ａ３）図、（Ｂ３）図、（Ｃ３）図および（Ｄ３）図はそれぞれ右側の平面図に対応した回転軸を通る断面図である。
図６の（Ａ１）図と（Ｃ１）図に表される試験体は軸対称性の形状をしている。
図６の（Ｂ１）図と（Ｄ１）図に表される試験体は６回回転対称性の形状をしている。
図６の（Ｄ１）図と（Ｄ２）図および（Ｄ３）図に表す形状の回転対称性物体は下部が太く、転倒しても達磨の人形のように復元する可能性があり、試験体としては不適当である。しかし、物体の上部の素材を下部の素材よりも重い素材を用いれば、転倒しても復元はしないので、震度センサーとして使用は可能である。
なお、５回回転対称性の形状では、前記正５角柱で説明したように、震度センサーとしては誤差が大きすぎると判断する。６回回転対称性の形状であれば、前記正６角柱と同様と考えられ、震度センサーとして満足できる誤差の範囲と考える。
【００５６】
図７は本願発明の試験体複数個を一組として用いた震度センサーの説明表である。図７では三つの試験体を一組として用いた例である。
表中のＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６は対応する試験体の最小転倒値である。
表中のＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６は対応する試験体の最大転倒値である。
【００５７】
図７の（Ａ）表に表される本願発明の試験体３個（第一の試験体、第二の試験体、第三の試験体）は、それぞれ異なる最小転倒値Ａ１、Ａ２、Ａ３を有し、また該試験体３個はそれぞれ異なる最大転倒値Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３を有している。      
試験体３個の相互の最小転倒値や最大転倒値との数値の違いから、
地震発生時、試験体複数個のうちのどれかが転倒したことで地震の計測震度の大きさを客観的に知らしめることを特徴とする震度センサーである。
例えば地震によって第一の試験体と第二の試験体が転倒した場合には、地震の計測震度はある確率で第二の試験体の最小転倒値Ａ２と第三の試験体の最小転倒値Ａ３の間であることを客観的に知ることができる。
【００５８】
同様に図７の（Ｂ）表に表される本願発明の試験体３個（第四の試験体、第五の試験体、第六の試験体）は、それぞれ異なる最小転倒値Ａ４、Ａ５、Ａ６を有し、また該試験体３個はそれぞれ異なる最大転倒値Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６を有している。      
例えば地震によって第四の試験体と第五の試験体が転倒した場合には、地震の計測震度はある確率で第五の試験体の最小転倒値Ａ５と第五の試験体の最大転倒値Ｂ５の間であり、さらに第六の試験体の最小転倒値Ａ６よりもある確率で小さいことを客観的に知ることができる。
このように本願発明の震度センサーは、試験体複数個の相互の最小転倒値や最大転倒値との数値の違いから、地震発生時、試験体複数個のうちのどれかが転倒したことで地震の計測震度の大きさをある確率で、より客観的に知らしめることを特徴とする震度センサーである。
【００５９】
図８は試験体７個を一組として用いた本願発明の震度センサーの斜視図である。
試験体の数を増やし、試験体相互の形状の違いを小さくすることで、前記のように試験体複数個の相互の最小転倒値や最大転倒値との数値の違いから、
地震発生時、該試験体複数個のうちのどれかが転倒したことで地震の計測震度の大きさを、より高い確率で、よりきめ細かい範囲で客観的に知らしめることを特徴とする震度センサーとなる。
【００６０】
加えて、試験体の最小転倒値あるいは最大転倒値が地震の震度階級の境界値と同値になるように試験体の高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが定められることで、統計的に高い確率で震度を言い当てることができる。
【００６１】
図９は前記図７の（Ａ）表で説明したような試験体３個９１、９２，９３を用いる本願発明の震度センサーの正面図である。各試験体は直円錐台の形状をしている。
第一の試験体９１の最大転倒値は第二の試験体９２の最小転倒値よりも小さく構築され、第二の試験体９２の最大転倒値は第三の試験体９３の最小転倒値よりも小さく構築されている。
第二の試験体９２と第三の試験体９３の頂部９４が水平に構築され、第三の試験体の上に第二の試験体を、第二の試験体の上に第一の試験体を積重ねることが可能に構築されたことを特徴とする震度センサーである。
第一の試験体９１の最大転倒値は第二の試験体９２の最小転倒値よりも小さく構築されていることから、第二の試験体９２が転倒するより早く第一の試験体９１が転倒して落ちる。同様に第三の試験体９３が転倒するより早く第二の試験体９２が転倒して落ちる。
このように試験体を積重ねることによって、試験体の設置場所を狭くすることができる。また試験体が転倒した際、建造物が崩れ落ちたようにはっきりと目だって見え、地震があったこと、あるいは地震の揺れの強さを見ただけで感じることができるメリットがある。
三つの試験体は底面の中心を通る垂直線を揃えて積重ねることが望ましい。
また、第一の試験体９１の質量は第二の試験体９２の質量の５０％以下に、
第二の試験体９２の質量は第三の試験体９３の質量の５０％以下に構築されることが望ましい。
【００６２】
本願発明の震度センサーは家庭やオフィスや工場のどこでも容易に設置できるように、また持ち運びが容易であるよう、試験体の高さは本棚に入る寸法の３０ｃｍ以下に、また試験体は転倒したことが目に付くように、あるいは紛失しないように５ｃｍ以上の高さに構築されることが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本願発明の震度センサーの説明図
【図２】試験体の高さ、太さ、底面積あるいは重心の高さが定められる方法の説明図
【図３】正５角柱の場合の説明図
【図４】正６角柱の場合の説明図
【図５】本願発明の別な形態の試験体の形状を表す正面図
【図６】本願発明の別な形態の試験体の形状を表す図
【図７】本願発明の試験体複数個を一組として用いた震度センサーの説明表
【図８】試験体７個を一組として用いた本願発明の震度センサーの斜視図
【図９】試験体３個を用いる本願発明の震度センサーの正面図
【符号の説明】
【００６４】
１、１０  試験体
２、５１  円柱
３、５５、６２  中心軸
４、５６  底面
５、５８、６１  重心
６、５９、９５  底面の中心を通る垂直線
７、１４、５７、６４、８０、９０  硬い水平面
８、８８  鉄
９、８９  木
１１  計測震度計
１２  計測震度計のセンサー部
１３  ケーブル
１５  振動装置 
５２  正多角柱
５３  直円錐台の積層
５４  直正多角錐台
６３  回転軸
８１、９１  第一の試験体
８２、９２  第二の試験体
８３、９３  第三の試験体
８４、８５、８６、８７  追加の試験体
９４  頂部
９６  試験体の滑動を止める凸部
【図１】
2010025839.tif 000003
【図２】
2010025839.tif 000004
【図３】
2010025839.tif 000005
【図４】
2010025839.tif 000006
【図５】
2010025839.tif 000007
【図６】
2010025839.tif 000008
【図７】
2010025839.tif 000009
【図８】
2010025839.tif 000010
【図９】
2010025839.tif 000011