(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、
前記加速度データを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、
前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、
前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、
前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、
前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、
地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、
を有し、
前記スイッチ駆動装置は、
地震の振動で電圧が発生する圧電素子と、
前記圧電素子で発生した電圧を昇圧するトランスと、
前記トランスで昇圧した電圧を保持する駆動装置用コンデンサと、
を備え、
前記制御装置は、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御すること、
を特徴とする地震計。
【請求項２】
地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、
前記加速度データを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、
前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、
前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、
前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、
前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、
地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、
を有し、
前記スイッチ駆動装置は、
地震の振動で電圧が発生する圧電素子と、
前記圧電素子で発生した電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧した電圧を保持する駆動装置用コンデンサと、
を備え、
前記制御装置は、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御すること、
を特徴とする地震計。
【請求項３】
地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、
前記加速度データを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、
前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、
前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、
前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、
前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、
地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、
前記第１のスイッチおよび第２のスイッチを介して前記電源と接続され、所定時間間隔ごとにカウント値を出力するカウンタと、
を有し、
前記制御装置は、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御し、
前記記憶装置は、前記加速度データと同期して前記カウンタのカウント値を記憶し、
前記出力装置は、前記記憶装置に記憶された前記加速度データおよびこれと同期して記憶された前記カウント値を出力するとともに、その出力するときに前記カウンタから読み出されたカウント値を出力するように構成されていること、
を特徴とする地震計。
【請求項４】
前記電源は、一次電池または二次電池と電源用コンデンサとを備えた内蔵電源と、前記内蔵電源と外部電源とを切り替える電源切り替えスイッチと、を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の地震計。
【請求項５】
前記内蔵電源は、光、熱、振動、風力または電磁波のいずれかにより発電する発電装置と、前記発電装置によって充電可能な二次電池と、を有することを特徴とする請求項４に記載の地震計。
【請求項６】
前記出力装置は、ケーブル伝送、無線伝送、光伝送のいずれかの伝送によりデータを外部に出力するものであることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の地震計。
【請求項７】
地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、
前記加速度データを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、
前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、
前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、
前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、
前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、
地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、
を有する地震計の制御方法であって、
前記スイッチ駆動装置は、
地震の振動で電圧が発生する圧電素子と、
前記圧電素子で発生した電圧を昇圧するトランスと、
前記トランスで昇圧した電圧を保持する駆動装置用コンデンサと、
を備え、
当該制御方法は、
前記制御装置が、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御すること、
を特徴とする地震計の制御方法。
【請求項８】
地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、
前記加速度データを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、
前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、
前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、
前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、
前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、
地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、
を有する地震計の制御方法であって、
前記スイッチ駆動装置は、
地震の振動で電圧が発生する圧電素子と、
前記圧電素子で発生した電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記ＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧した電圧を保持する駆動装置用コンデンサと、
を備え、
当該制御方法は、
前記制御装置が、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御すること、
を特徴とする地震計の制御方法。
【請求項９】
地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、
前記加速度データを記憶する記憶装置と、
前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、
前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、
前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、
前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、
前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、
地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、
前記第１のスイッチおよび第２のスイッチを介して前記電源と接続され、所定時間間隔ごとにカウント値を出力するカウンタと、
を有する地震計の制御方法であって、
前記記憶装置は、前記加速度データと同期して前記カウンタのカウント値を記憶し、
前記出力装置は、前記記憶装置に記憶された前記加速度データおよびこれと同期して記憶された前記カウント値を出力するとともに、その出力するときに前記カウンタから読み出されたカウント値を出力するように構成されていて、
当該制御方法は、
前記制御装置が、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御すること、
を特徴とする地震計の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加速度計を用いた地震計およびその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラントの設備が地震時に受けた被害を評価するには対象の機器や配管の必要な部位に加速度計ないしは地震計を設置してそのデータを収集する必要がある。この場合に、無線機能を付加してセンサをネットワークで接続し、センサ情報を収集するシステムを利用した小型でケーブルの敷設も必要ない加速度計ないしは地震計が有用である。たとえば、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いたセンサネット（商品名）地震計が市販されている。
【０００３】
このような小型の地震計は、電源として電池ないしは太陽光パネル等の発電装置を内蔵し、常時は休止状態で電源の消耗を抑え、定期的に、あるいは地震がトリガーとなって動作状態となり加速度を計測する（特許文献１）。内部の構成は地震の強度を計測する加速度センサ、加速度センサの出力を読み出すマイクロコントローラ、加速度データを外部に出力する出力装置等で構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−７７４７５号公報
【特許文献２】特開２０００−２１４２６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の通常の地震計では、休止状態でも数十μＡ程度の待機電流が消費される。プラントの設備に被害を及ぼす地震はたとえば数十年の長周期で生じるため、たとえば２０μＡの待機電流で１０年間動作させるには容量１７００ｍＡｈといった比較的大容量の電池が必要となる。太陽光や熱、振動を利用して発電する方法を組み込めば電源の消耗は考えなくてよいが、周囲からエネルギーを得られない場所に設置することもあり、またエネルギーを得られたとしても安定に継続してエネルギーが得られる保証はない。
【０００６】
また、余震も含め複数の地震が発生するため、得られたデータの識別のため時刻を付加している。長時間動作させると時計の時刻がずれてくるため時刻合わせをする必要がある（特許文献２）。
【０００７】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、加速度計を用いた地震計の待機時および動作時に消費する電力を低減し、長期にわたり電池交換なしに使用できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は上記目的を達成するものであって、本発明に係る地震計の一つの態様は、地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、前記加速度データを記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、を有し、前記スイッチ駆動装置は、地震の振動で電圧が発生する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電圧を昇圧するトランスと、前記トランスで昇圧した電圧を保持する駆動装置用コンデンサと、を備え、前記制御装置は、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御すること、を特徴とする。
また、本発明に係る地震計の他の一つの態様は、地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、前記加速度データを記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、を有し、前記スイッチ駆動装置は、地震の振動で電圧が発生する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧した電圧を保持する駆動装置用コンデンサと、を備え、前記制御装置は、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御すること、を特徴とする。
また、本発明に係る地震計のさらに他の一つの態様は、地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、前記加速度データを記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、前記第１のスイッチおよび第２のスイッチを介して前記電源と接続され、所定時間間隔ごとにカウント値を出力するカウンタと、を有し、前記制御装置は、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御し、前記記憶装置は、前記加速度データと同期して前記カウンタのカウント値を記憶し、前記出力装置は、前記記憶装置に記憶された前記加速度データおよびこれと同期して記憶された前記カウント値を出力するとともに、その出力するときに前記カウンタから読み出されたカウント値を出力するように構成されていること、を特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る地震計の制御方法の一つの態様は、地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、前記加速度データを記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、を有する地震計の制御方法であって、前記スイッチ駆動装置は、地震の振動で電圧が発生する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電圧を昇圧するトランスと、前記トランスで昇圧した電圧を保持する駆動装置用コンデンサと、を備え、当該制御方法は、前記制御装置が、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御すること、を特徴とする。
また、本発明に係る地震計の制御方法の他の一つの態様は、地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、前記加速度データを記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、を有する地震計の制御方法であって、前記スイッチ駆動装置は、地震の振動で電圧が発生する圧電素子と、前記圧電素子で発生した電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータと、前記ＤＣ−ＤＣコンバータで昇圧した電圧を保持する駆動装置用コンデンサと、を備え、当該制御方法は、前記制御装置が、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御すること、を特徴とする。
また、本発明に係る地震計の制御方法のさらに他の一つの態様は、地震の揺れによる加速度を計測して加速度データを出力する加速度センサと、前記加速度データを記憶する記憶装置と、前記記憶装置に記憶された加速度データを外部に出力する出力装置と、前記記憶装置と前記出力装置とを制御する制御装置と、前記加速度センサと前記記憶装置と前記出力装置と前記制御装置に電力を供給する電源と、前記電源から、前記加速度センサ、前記記憶装置、前記出力装置および前記制御装置への電力供給をオンオフ可能に接続された第１のスイッチと、前記第１のスイッチと並列に接続された第２のスイッチと、地震が発生することによって前記第１のスイッチがオンとなるように動作するスイッチ駆動装置と、前記第１のスイッチおよび第２のスイッチを介して前記電源と接続され、所定時間間隔ごとにカウント値を出力するカウンタと、を有する地震計の制御方法であって、前記記憶装置は、前記加速度データと同期して前記カウンタのカウント値を記憶し、前記出力装置は、前記記憶装置に記憶された前記加速度データおよびこれと同期して記憶された前記カウント値を出力するとともに、その出力するときに前記カウンタから読み出されたカウント値を出力するように構成されていて、当該制御方法は、、前記制御装置が、前記第１のスイッチのオンによって前記電源から電力の供給を受けて前記第２のスイッチをオンとし、その後に前記加速度データの絶対値が所定値以下の状態を所定時間継続するまでの間の当該加速度データを前記記憶装置に記憶し、その後にその記憶装置に記憶された加速度データを前記出力装置によって外部に出力し、その後、第２のスイッチをオフするように制御すること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、加速度計を用いた地震計の待機時および動作時に消費する電力を低減し、長期にわたり電池交換なしに使用できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る地震計の第１の実施の形態の模式的回路図である。
【図２】図１の電源の具体的構成例を示す回路図である。
【図３】図１のスイッチ駆動装置の具体的構成例を示す回路図である。
【図４】本発明に係る地震計の第２の実施の形態におけるスイッチ駆動装置の具体的構成例を示す回路図である。
【図５】本発明に係る地震計の第３の実施の形態におけるスイッチ駆動装置の具体的構成例を示す回路図である。
【図６】本発明に係る地震計の第４の実施の形態の模式的回路図である。
【図７】図６のスイッチ駆動装置の具体的構成例を示す回路図である。
【図８】本発明に係る地震計の第５の実施の形態におけるスイッチ駆動装置の具体的構成例を示す回路図である。
【図９】本発明に係る地震計の第６の実施の形態の模式的回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る地震計の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。
【００１３】
［第１の実施形態］
（第１の実施形態の構成）
図１は本発明に係る地震計の第１の実施の形態の模式的回路図である。また、図２は図１の電源の具体的構成例を示す回路図である。また、図３は図１のスイッチ駆動装置の具体的構成例を示す回路図である。
【００１４】
図１に示すように、この実施形態の地震計は、加速度センサ１と、マイクロコントローラ（制御装置）２と、記憶装置３と、出力装置４とを有する。さらに地震計は、電源５を有し、電源５からの電力が、第１のスイッチ６および第２のスイッチ７を通して給電線２０により、上記加速度センサ１、マイクロコントローラ２、記憶装置３および出力装置４に供給されるように構成されている。第１のスイッチ６と第２のスイッチ７は、互いに並列に接続されている。
【００１５】
スイッチ駆動装置８が、制御ライン９によって第１のスイッチ６に接続され、これによって、後述のように第１のスイッチ６のオンオフが制御される。第２のスイッチ７は制御ライン１０によってマイクロコントローラ２に接続され、これによって、後述のように第２のスイッチ７のオンオフが制御される。
【００１６】
マイクロコントローラ２と、加速度センサ１、記憶装置３および出力装置４との間は相互に入出力ライン１１で接続されている。
【００１７】
加速度センサ１は地震による加速度を検出するセンサであって、センサの値をＡＤ（アナログ・ディジタル）変換するＡＤコンバータ（図示せず）が含まれる。
【００１８】
第１のスイッチ６および第２のスイッチ７は、たとえば、ＦＥＴ（Field Effect transistor）、ＭＯＳ（Metal-Oxide Semiconductor）を使用した半導体スイッチであって、スイッチのオンオフは制御ライン９、１０の電圧レベルで行なう。
【００１９】
図２に示すように、電源５は、内蔵電源３０と、電源切り替えスイッチ３１と、外部電源接続用コネクタ３２とを有する。外部電源接続用コネクタ３２は外部電源３３に接続されている。電源切り替えスイッチ３１は、たとえば２個のダイオード３５、３６を含み、内蔵電源３０と外部電源３３とを切り替える機能を有する。内蔵電源３０の内部構造は図示を省略するが、一次電池または二次電池と電源用コンデンサとを備えている。好ましくは、内蔵電源３０は二次電池を有し、さらに、この二次電池を充電するために、光、熱、振動、風力、電磁波により発電する発電装置を有する。
【００２０】
図３に示すように、スイッチ駆動装置８は、たとえば、地震のゆれで電荷を発生する圧電素子１２と、圧電素子１２によって発生した電圧を保持する駆動装置用コンデンサ１３で構成される。圧電素子１２は横波および縦波の両方を検出できるように、Ｘ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に配置し、全ての出力を駆動装置用コンデンサ１３に接続してもよい。また、適度な錘（図示せず）を付けて圧電素子１２の振動幅を大きくし発生する電圧を大きくしてもよい。
【００２１】
出力装置４（図１）は、加速度データを外部のデータ収集装置（図示せず）に送信するものであって、たとえば、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＲＳ−２３２Ｃ（Recommended Standard 232C）等の伝送用コネクタを設けたケーブル伝送装置で構成する。あるいはＡＮＴ、ＺｉｇＢｅｅ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等の規格に準じたアンテナを設けた無線伝送装置で構成する。あるいは光輝度ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、フォトカプラといった光送信機と受信機を設けた光通信装置で構成する。
【００２２】
（第１の実施形態の作用）
地震が発生していない期間は、第１のスイッチ６と第２のスイッチ７はともにオフとなっている。このため電源５の消費電流は自身の放電電流のみとなっている。
【００２３】
地震が発生すると、スイッチ駆動装置８の圧電素子１２が振動し、電圧が発生する。発生する電圧を駆動装置用コンデンサ１３で保持する。この電圧が、制御ライン９を介して第１のスイッチ６に印加される。これによって第１のスイッチ６がオンし、給電線２０を通して、加速度センサ１、マイクロコントローラ２、記憶装置３および出力装置４に電源が供給される。
【００２４】
マイクロコントローラ２が起動すると、制御ライン１０を介して第２のスイッチ７をオンする。このため、その後、スイッチ駆動装置８の出力がゼロになり第１のスイッチ６がオフになっても、電源は第２のスイッチ７を介して供給される。これにより継続して動作を行なうことができる。
【００２５】
マイクロコントローラ２は、加速度センサ１で発生する加速度データを、入出力ライン１１を介して一定周期で読み出し、加速度の絶対値が第１の閾値を超えた場合に、記憶装置３に加速度データを保存する。
【００２６】
加速度の絶対値が第２の閾値を一定時間継続して下回った場合、地震が終了したとして記憶装置３へのデータ保存を停止する。その後、出力装置４から記憶装置３に保存したデータを外部に出力する。データの出力が終了した場合、マイクロコントローラ２は制御ライン１０を介して第２のスイッチ７をオフする。この結果、電源の消費電流は自身の放電電流となって次の地震発生を待つ。
【００２７】
無線通信のプロトコル、回線の使用状態により、出力装置４からのデータ出力が遅れる場合がある。このような場合は、加速度センサ１、マイクロコントローラ２、記憶装置３および出力装置４は待機モードとなり、電源の消費電流を抑える。待機電流は数十μＡ程度であり、１００ｍＡｈの電源容量があれば１日待機状態になっても１％程度の容量減にとどまり、次の地震の記憶を行なうのに充分な電力が確保される。
【００２８】
この実施形態で、外部電源３３が供給されている場合は、電源として外部電源３３を使用する。外部電源３３が供給されていない場合は、電源切り替えスイッチ３１を切り替えて、内蔵電源３０の一次電池ないし二次電池、コンデンサで電源を供給する。二次電池、コンデンサで消耗した電力は発電機で充電される。
【００２９】
出力装置４は、ケーブル伝送装置で構成され、伝送用コネクタに接続したケーブルを介してマイクロコントローラ２から送られてくる加速度データを外部のデータ収集装置に出力する。無線伝送装置は、無線伝送により、マイクロコントローラ２から送られてくる加速度データをデータ収集装置に出力する。あるいは光通信装置は、マイクロコントローラ２から送られてくる加速度データを光伝送によりデータ収集装置に出力する。データ収集装置は中継器を介して離れた場所にあってもよいし、ハンディ型の端末とし、人が地震計の近傍にてデータを収集してもよい。
【００３０】
この実施形態で、マイクロコントローラ２が記憶装置３に加速度データを保存する際に、圧縮して保存してもよい。
【００３１】
（第１の実施形態の効果）
この実施形態によれば、地震が発生していない期間は第１のスイッチ６と第２のスイッチ７はオフとなっている。このため電源５の消費電流は自身の放電電流のみとなる。電源５にリチウム一次電池を使用した場合の自己放電率は０．５％／年程度で、数十年の使用でも数十％程度の容量減にとどまるため、数十年後にも動作するに充分な電力が確保される。また、第２のスイッチ７により、出力装置４から加速度データが出力されるまで電源が確保されるため、地震時に収集した加速度データは確実に出力される。
【００３２】
また、内蔵電源３０を有することにより、電源ケーブルの接続をしなくても動作でき、停電時にも動作する。また二次電池、コンデンサを使用する場合は、内蔵電源３０が内蔵した発電機で充電されるため、電池が消耗してしまうことはなく、使い続けることができる。
【００３３】
また、ケーブルでデータ伝送することにより、地震計に触れなくても遠隔からデータを収集できる。さらに、無線あるいは光伝送することによりケーブルを接続あるいは敷設しなくてもデータを収集できる。
【００３４】
また、地震の振動によって電圧が発生し、電源を必要としないスイッチ駆動装置を利用することができるため、電源の消耗が発生しない。
【００３５】
マイクロコントローラ２が記憶装置３に加速度データを保存する際に、データを圧縮して保存すると、データ量が少なくなり、より小さい記憶装置構成で済む。たとえば、３軸の１２ビット長の加速度データをたとえば毎秒５０サンプリングで５分間収集すると、６７キロバイトのデータ量となる。データの圧縮により、データ量が１／４から１／１０に少なくなる。またこれにより、記憶装置３にアクセスする時間が減り、動作時の消費電流を下げることができる。さらに出力装置４の送信データ数も小さくなるため、無線通信時の動作時間が短くなり、消費電流を下げることができる。
【００３６】
［第２の実施形態］
図４は本発明に係る地震計の第２の実施の形態におけるスイッチ駆動装置の具体的構成例を示す回路図である。この実施形態の構成は、スイッチ駆動装置以外の部分は第１の実施形態の構成と同様である。
【００３７】
図４に示すように、第２の実施の形態のスイッチ駆動装置８は、圧電素子１２と、発生した電圧を昇圧するトランス１４と、トランス１４で昇圧した電圧を保持する駆動装置用コンデンサ１３とを備えている。圧電素子１２は、第１の実施形態の圧電素子１２と同様の構造であって、直交３軸方向に配置し、全ての出力をトランス１４に接続してもよい。
【００３８】
この第２の実施形態では、地震が発生すると圧電素子１２が振動し、電圧が発生する。発生する電圧をトランス１４で昇圧し、電圧を大きくしたものを駆動装置用コンデンサ１３で保持する。制御ライン９を介して第１のスイッチ６に電圧が印加される。これによって、第１のスイッチ６がオンし、加速度センサ１、マイクロコントローラ２、記憶装置３および出力装置４に電源が供給される。
【００３９】
この第２の実施形態では、第１の実施形態と同様に、地震の振動で電圧が発生し、電源を必要としないスイッチ駆動装置８とすることができるため、電源の消耗が発生しない。さらにこの第２の実施形態では、圧電素子１２で発生した電圧をトランス１４で増幅するため、小さい地震に対しても動作することができる。
【００４０】
［第３の実施形態］
図５は本発明に係る地震計の第３の実施の形態におけるスイッチ駆動装置の具体的構成例を示す回路図である。この実施形態の構成は、スイッチ駆動装置以外の部分は第１および第２の実施形態の構成と同様である。
【００４１】
図５に示すように、第３の実施の形態のスイッチ駆動装置８は、圧電素子１２と、発生した電圧を昇圧するＤＣ−ＤＣ（直流・直流）コンバータ１５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１５で昇圧した電圧を保持する駆動装置用コンデンサ１３とを備えている。圧電素子１２は、第１および第２の実施形態の圧電素子１２と同様の構造であって、直交３軸方向に配置し、全ての出力をＤＣ−ＤＣコンバータ１５に接続してもよい。
【００４２】
この第３の実施形態では、地震が発生すると圧電素子１２が振動し、電圧が発生する。発生する電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ１５で昇圧し、電圧を大きくしたものを駆動装置用コンデンサ１３で保持する。制御ライン９を介して第１のスイッチ６に電圧が印加される。これによって、第１のスイッチ６がオンし、加速度センサ１、マイクロコントローラ２、記憶装置３および出力装置４に電源が供給される。
【００４３】
この第３の実施形態では、第１および第２の実施形態と同様に、地震の振動で電圧が発生し、電源を必要としないスイッチ駆動装置８とすることができるため、電源の消耗が発生しない。さらに、この第３の実施形態では、圧電素子１２で発生した電圧をＤＣ−ＤＣコンバータ１５で増幅するためより、小さい地震に対しても動作することができる。
【００４４】
［第４の実施形態］
図６は本発明に係る地震計の第４の実施の形態の模式的回路図である。図７は図６のスイッチ駆動装置の具体的構成例を示す回路図である。この第４の実施形態は第１の実施形態の変形であって、この実施形態の構成は、スイッチ駆動装置８以外の部分は第１の実施形態の構成と同様である。
【００４５】
この実施形態では、スイッチ駆動装置８は、地震のゆれで変形あるいは変位してオンになる地震動作スイッチ１６と、地震動作スイッチ１６の一方に接続された駆動装置用コンデンサ１３とを備えている。地震動作スイッチ１６の他方は電源５に接続されている。駆動装置用コンデンサ１３は電源の電圧を保持することができる。地震動作スイッチ１６は地震の横波と縦波の両方を検出できるようにＸ、Ｙ、Ｚの直交３軸方向に配置してもよい。
【００４６】
図７に示すように、地震動作スイッチ１６は板バネ４０を有し、地震が発生していない静止時には接点４１が開いているが、地震の振動によって板バネ４０が矢印Ａ方向に振動し、接点４１が断続するように構成されている。
【００４７】
地震が発生していないときは、地震動作スイッチ１６がオフとなって、駆動装置用コンデンサ１３には電圧は発生しない。地震が発生すると、地震動作スイッチ１６の板バネ４０が変形、ないしは変位して接点４１が閉じてオンとなり、電源５が駆動装置用コンデンサ１３と接続され、駆動装置用コンデンサ１３に電圧が発生する。ここで発生した電圧を駆動装置用コンデンサ１３で保持する。この電圧が制御ライン９を介して第１のスイッチ６に電圧が印加され、これにより、第１のスイッチ６がオンとなる。それ以後の動作は第１の実施形態と同様である。
【００４８】
この実施形態では、第１のスイッチ６のＦＥＴ、ＭＯＳのゲート電圧を発生・保持するために、駆動装置用コンデンサ１３を充電する。そのため、駆動装置用コンデンサ１３の容量は数十ｐＦ程度でよく、電源の消耗はほとんど生じない。
【００４９】
［第５の実施形態］
図８は本発明に係る地震計の第５の実施の形態におけるスイッチ駆動装置の具体的構成例を示す回路図である。この実施形態は第４の実施形態の変形であって、図６に示す地震計の模式的回路図はこの実施形態でも共通である。
【００５０】
この実施形態では、スイッチ駆動装置８の地震動作スイッチ１６は、コイルバネ４２と、コイルバネ４２によって支持されて地震時に揺動する揺動片４３を有する。揺動片４３の両端に接点４４が設けられている。地震が発生していない静止時には接点４４が開いているが、地震の振動によって揺動片４３が矢印Ｂ方向に振動し、接点４４が断続する。
【００５１】
その他の構成、作用、効果は第４の実施形態と同様である。
【００５２】
［第６の実施形態］
図９は本発明に係る地震計の第６の実施の形態の模式的回路図である。この実施形態は第１の実施形態の変形であって、図２の電源の構成および図３のスイッチ駆動装置の構成は共通である。
【００５３】
この実施形態では、クロックを計数するカウンタ１７が設けられ、カウンタ１７は、第１のスイッチ６および第２のスイッチ７を介して給電線２０により電源５と接続されている。
【００５４】
地震が発生すると、第１のスイッチ６がオンしてカウンタ１７に電源が供給され、カウンタ１７はリセットして、第２のスイッチ７がオフとなって電源が供給されなくなるまでクロックを計数する。加速度データを記憶装置３に保存する時に、マイクロコントローラ２は入出力ライン１１を通じてカウンタ１７を読み出し、カウント値も記憶装置３に保存する。さらに出力装置４で記憶装置データを出力する際に、カウンタ１７を読み出し、カウント値も出力する。
【００５５】
地震が発生し、加速度データを計測して記憶装置３に保存し、出力装置４でデータを出力する前に再度地震が発生した場合、最初の加速度データと次の地震で発生した加速度データを識別する必要がある。このために地震が発生したときから一定周期で発生するクロックをカウンタ１７で計数し、加速度データを読み出すときにカウンタ１７からカウント値を読み出し、記憶装置３に書き込んでおく。これにより、カウント値のずれから複数収集した加速度データを識別できる。
【００５６】
さらに、出力装置４でデータを出力する時間が遅れてしまう場合がある。たとえば地震が発生すると、設置した全ての地震計からデータを出力することになり、各地震計から出力される時間は違った時刻になる。また、送信先の収集装置が停電になってリアルタイムに収集したデータを送信できなくなることも考えられる。
【００５７】
このようなときに、出力装置４からデータを出力する際のカウンタ１７のカウント値も同時に出力する。送信先の収集装置ではデータを出力したときのカウント値がわかるので、加速度データとともに保存したカウント値との差から、その加速度データが発生した時刻を同定できる。たとえば、クロックの発生周期を１秒とし、データを出力する際のカウント値を２００とし、加速度データとともに保存したカウント値が１００とした場合、その加速度データは１００秒前に発生したことが同定できる。
【００５８】
［他の実施形態］
以上説明した実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５９】
たとえば、第１の実施形態（図１）で、出力装置４が独立した装置として構成されるものとしたが、記憶装置３を不揮発性の記憶装置３で構成し、コネクタで接続して着脱できる構造としてデータを回収することで、記憶装置３を出力装置とおきかえてもよい。
【００６０】
また、上記各実施形態の種々の特徴を種々に組み合わせることもできる。たとえば、第６の実施の形態（図９）は第１の実施形態にカウンタ１７を追加するものとしたが、第２ないし第５の実施形態に第６の実施の形態と同様のカウンタ１７を追加することもできる。
【符号の説明】
【００６１】
１…加速度センサ、２…マイクロコントローラ（制御装置）、３…記憶装置、４…出力装置、５…電源、６…第１のスイッチ、７…第２のスイッチ、８…スイッチ駆動装置、９…制御ライン、１０…制御ライン、１１…入出力ライン、１２…圧電素子、１３…駆動装置用コンデンサ、１４…トランス、１５…ＤＣ−ＤＣコンバータ、１６…地震動作スイッチ、１７…カウンタ、２０…給電線、３０…内蔵電源、３１…電源切り替えスイッチ、３２…外部電源接続用コネクタ、３３…外部電源、３５、３６…ダイオード、４０…板バネ、４１…接点、４２…コイルバネ、４３…揺動片、４４…接点。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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