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JP2005308721A - Monitoring apparatus for predicting trouble situation - Google Patents

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JP2005308721A
JP2005308721A JP2005067248A JP2005067248A JP2005308721A JP 2005308721 A JP2005308721 A JP 2005308721A JP 2005067248 A JP2005067248 A JP 2005067248A JP 2005067248 A JP2005067248 A JP 2005067248A JP 2005308721 A JP2005308721 A JP 2005308721A
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JP
Japan
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steel ball
power generation
piezoelectric
wire
abnormal sign
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Application number
JP2005067248A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasuhiro Sakai
康弘 坂井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
USC Corp
Original Assignee
USC Corp
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a monitoring apparatus for predicting trouble situation that detects trouble predicted situations without power source, transmitting it by radio, accurately determines at which location the trouble predicted situation has occurred, and can greatly reduce the cost and running cost of this sort of facility, since no power distribution facilities or wire cables are required. <P>SOLUTION: A plurality of rods are erected at each required interval, at a location where a collapse can possibly occur; a wire is extended among the rods; one end section of the wire is connected to the sensor section; the amount of travel of rods that travel when cracks occur at a cliff where a collapse may occur is detected by a sensor section, and a power supply for driving the sensor section of the monitoring apparatus for predicting trouble situation for transmitting information, when the amount of travel exceeds a fixed value is generated by giving distortion deformation to a piezo-ceramic body by a steel ball, or the like hit by the blade of a rotating rotary shaking body. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、崖やトンネル等の崩落等の異状が発生する前に、該予兆状態を遠隔監視することができる異状予兆状態監視装置に関する。   The present invention relates to an abnormality predictor state monitoring apparatus that can remotely monitor the predictor state before an abnormality such as a collapse of a cliff or a tunnel occurs.

従来、崖やトンネル等の変形や崩落等の異状の発見は、非破壊検査や目視確認などの人的作業によって行われているために、地震や異常気象その他の要因等による前記異状及びその予兆状況などの監視体制が不十分であり、これを放置したままでは、崖崩れやトンネル崩壊等の大事故に繋がる危険性がある。   Conventionally, abnormalities such as deformation and collapse of cliffs and tunnels have been discovered by human work such as non-destructive inspection and visual confirmation. The situation monitoring system is inadequate, and leaving it unattended can lead to major accidents such as landslides and tunnel collapses.

ところで、このような予兆状態を検知する装置として、例えば、特許文献1に示す超音波を利用したものや、図10に示すような異常予兆状態監視装置されている。   By the way, as an apparatus for detecting such a sign state, for example, an apparatus using ultrasonic waves shown in Patent Document 1 or an abnormal sign state monitoring apparatus as shown in FIG. 10 is used.

特開2003−154937号公報JP 2003-154937 A

図10に示す装置は、崖等の斜面に沿って所要間隔毎にロッド1,1,1,…を立設し、該ロッド1,1,1,…の上端部間にワイヤー2を張設し、該ワイヤー2の一端部を崖の上等に設置されたセンサー部3に繋げ、崖にクラック4が発生したときに移動するロッド1の移動量をセンサー部3で検知し、該移動量が一定値(望ましくは2〜3mmの移動量が検知できればよい。)を超えたときに、該情報を遠隔地の監視センターへと伝送するように構成されている。   In the apparatus shown in FIG. 10, rods 1, 1, 1,... Are installed at required intervals along a slope such as a cliff, and a wire 2 is stretched between the upper ends of the rods 1, 1, 1,. Then, one end of the wire 2 is connected to a sensor unit 3 installed on a cliff or the like, and the amount of movement of the rod 1 that moves when a crack 4 occurs on the cliff is detected by the sensor unit 3. When the value exceeds a certain value (desirably, a movement amount of 2 to 3 mm may be detected), the information is transmitted to a remote monitoring center.

そして、監視センターでは、上記情報に基づいて、当該崩落危険地域の補強工事を行なうように指示して、大事故の発生を有効に防止するようにシステム化されているのが現状である。   The monitoring center is systematically instructed to reinforce the collapse risk area based on the above information and effectively prevent the occurrence of a major accident.

しかしながら、上記従来の異常予兆状態監視装置にあっては、配電設備5や有線ケーブル6等がある場所ならばその設置もそれほど手間がかからないが、それでも、特許文献1に示すような超音波装置やセンサー部3を作動させる電力を常に供給し続けなければならないため、ランニングコストが嵩む、という問題を有していると共に、配電設備5が遠く離れていたり、新たに配電設備を設置しなければならない場所に上記監視装置を設置する場合には、設備コストが嵩む、という問題と、上記監視装置(センサー部3)と配電設備5との間を有線6で接続しなければならず、かかる作業が非常に煩雑で、これもコスト高となる、という問題を有し、総じて、異常予兆状態の監視が必要な場所の全てに上記監視装置を設置する場合のコストが膨大となる他、ランニングコストも膨大となる、という大きな問題を有していた。   However, in the above-described conventional abnormality sign state monitoring device, if the distribution facility 5 or the wired cable 6 is present, the installation thereof is not so troublesome. Since the electric power for operating the sensor unit 3 must be continuously supplied, there is a problem that the running cost increases, and the power distribution facility 5 is far away or a new power distribution facility must be installed. When the monitoring device is installed in a place, the cost of equipment increases, and the monitoring device (sensor unit 3) and the power distribution facility 5 must be connected by a wire 6, and this work is required. There is a problem that it is very cumbersome and this also increases the cost. In general, the cost of installing the monitoring device in all the places where monitoring of the abnormal sign state is necessary In addition to the large, the running cost is enormous, had a big problem.

この発明は、かかる現状に鑑み創案されたものであって、異常予兆状態を無電源で検知し、これを無線で送信することで、どの場所で異常予兆状態が発生したかを正確に知ることができると共に、上記配電設備や有線ケーブルを必要としないので、この種の設備コストやランニングコストを大幅に低減することができる新規で画期的な異常予兆状態監視装置を提供することを目的とする。   The present invention was devised in view of the current situation, and by detecting an abnormal sign state without a power source and transmitting it wirelessly, it is possible to know exactly where the abnormal sign state occurred. The power distribution equipment and wired cable are not required, and the object of the present invention is to provide a novel and epoch-making abnormal sign state monitoring device that can greatly reduce this kind of equipment cost and running cost. To do.

上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、崩落可能箇所に所要間隔毎に複数本のロッドを立設し、該ロッド間にワイヤーを張設し、該ワイヤーの一端部をセンサー部に繋げ、崩落可能箇所崖にクラックが発生したときに移動するロッドの移動量をセンサー部で検知し、該移動量が一定値を超えたときに、該情報を遠隔地の監視センターへと伝送するように構成されてなる異状予兆状態監視装置であって、上記センサー部を駆動させる電源を、板状に形成された圧電セラミックス体に歪み変形を供与することで発電する圧電発電装置で構成し、該圧電発電装置は、少なくとも一の圧電セラミックス体と、該圧電セラミックス体を該圧電セラミックス体の固有振動が他の構造体に伝達しにくい柔状態で保持するクッション材と、バネ材で形成された基部材と、該基部材の垂直部に固定された弾性支持体と、この弾性支持体の両端部にそれぞれ固定されて上記圧電セラミックス体を殴打して該圧電セラミックス体に衝撃を与える硬質の鋼球と、で構成し、上記鋼球の一方に外力を付与することで、他方の鋼球が共振作用によって上下振動を連続して繰り返すことで、異常予兆状態が発生したときに、上記圧電発電装置が、センサー部の駆動に必要な電力を自己発電するように構成したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, a plurality of rods are erected at a required interval at a location where collapse is possible, a wire is stretched between the rods, and one end of the wire is connected to a sensor. The amount of movement of the rod that moves when a crack occurs in the cliff where it can be collapsed is detected by the sensor unit, and when the amount of movement exceeds a certain value, the information is sent to a remote monitoring center. An abnormal sign state monitoring device configured to transmit, comprising a piezoelectric power generation device that generates power by providing distortion deformation to a piezoelectric ceramic body formed in a plate shape as a power source for driving the sensor unit The piezoelectric power generation apparatus includes at least one piezoelectric ceramic body, a cushion material that holds the piezoelectric ceramic body in a soft state in which the natural vibration of the piezoelectric ceramic body is difficult to be transmitted to other structures, and a spring material The formed base member, an elastic support fixed to the vertical portion of the base member, and fixed to both ends of the elastic support to strike the piezoelectric ceramic body and give an impact to the piezoelectric ceramic body A hard steel ball, and by applying an external force to one of the steel balls, the other steel ball continuously repeats vertical vibration by a resonance action, and when an abnormal sign state occurs, The piezoelectric power generator is configured to self-generate electric power necessary for driving the sensor unit.

また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の異常予兆状態監視装置を技術的前提とし、前記一方の鋼球に外力を付与する手段は、一端部が前記ワイヤーの端部に接続された回動体で構成され、該回動体は、軸を支点として、上記ワイヤーが異常予兆状態の発生により引張されたときに、他端が上記鋼球を殴打するように作動することを特徴とする。 The invention described in claim 2 is based on the technical premise of the abnormal sign state monitoring device described in claim 1, and means for applying an external force to the one steel ball has one end at the end of the wire. It is composed of a connected rotating body, and the rotating body operates so that the other end strikes the steel ball when the wire is pulled by occurrence of an abnormal sign state with the shaft as a fulcrum. And

さらに、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の異常予兆状態監視装置を技術的前提とし、前記回動体の支点から鋼球殴打部までの長さ寸法は、上記支点からワイヤー接続部までの長さ寸法に対し数倍の長さ寸法に設定されていることを特徴とする。 Furthermore, the invention according to claim 3 is based on the technical premise of the abnormal sign state monitoring device according to claim 2, and the length dimension from the fulcrum of the rotating body to the steel ball striking portion is determined by wire connection from the fulcrum. It is characterized in that it is set to a length dimension several times larger than the length dimension to the part.

またさらに、請求項4に記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の異常予兆状態監視装置を技術的前提とし、前記弾性支持体は、基部材から同じ長さを有して同基部材に固定されていると共に、該基部材の両端部に固定される鋼球も、ほぼ同じ形状・重量で形成されていることを特徴とする。 Furthermore, the invention according to claim 4 is based on the technical premise of the abnormal sign state monitoring device according to any one of claims 1 to 3, and the elastic support has the same length from the base member. In addition, the steel balls fixed to the both ends of the base member are also formed with substantially the same shape and weight.

請求項5に記載の発明は、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の圧電発電装置を、複数個並列に前記センサー部に配設し、いずれか一つの発電量によりセンサー部が作動するように構成されていることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of the piezoelectric power generation devices according to any one of the first to fourth aspects are arranged in the sensor unit in parallel, and the sensor unit is operated by any one power generation amount. It is comprised so that it may do.

請求項6に記載の発明は、請求項1に記載の発明を技術的前提とし、前記一方の鋼球に外力を付与する手段は、上記ワイヤーの中途部に巻き付けられて回動すると共に、周囲に複数の羽根を突設した回転加振体で構成され、該回転加振体は、軸を支点として、上記ワイヤーが異常予兆状態の発生により引っ張られたり、引き戻されたときに回転して、上記羽根が上記一方の鋼球を殴打して該一方の鋼球に外力を付与することで、他方の鋼球が共振作用によって振動を連続して繰り返すことで、異常予兆状態が発生したときに、上記圧電発電装置が、センサー部の駆動に必要な電力を自己発電するように構成したことを特徴とする。 The invention according to claim 6 is based on the technical premise of the invention according to claim 1, and the means for applying an external force to the one steel ball is wound around the middle portion of the wire and rotates, The rotary shaker is configured to rotate when the wire is pulled or pulled back by the occurrence of an abnormal sign state with the shaft as a fulcrum, When an abnormal predictive state occurs when the blade strikes the one steel ball and applies an external force to the one steel ball, and the other steel ball continuously vibrates due to a resonance action. The piezoelectric power generation apparatus is configured to self-generate electric power necessary for driving the sensor unit.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の異状予兆状態監視装置を技術的前提とし、前記回転加振体の上下方向の複数段に上記羽根を放射状に複数突設すると共に、該回転加振体を中心として放射状に上記圧電発電装置を複数配置し、この複数の圧電発電装置の上記上下方向の複数段の各羽根に対向する位置に上記一方の鋼球をそれぞれ設けたことを特徴とする。   A seventh aspect of the present invention is based on the technical premise of the abnormal sign state monitoring device according to the sixth aspect of the present invention, and a plurality of the blades are radially provided in a plurality of stages in the vertical direction of the rotary vibration exciter, A plurality of the piezoelectric power generators are arranged radially around the rotating vibrator, and the one steel ball is provided at a position facing each of the plurality of vertical blades of the plurality of piezoelectric power generators. Features.

請求項8に記載の発明は、請求項6又は請求項7のいずれかに記載の異状予兆状態監視装置を技術的前提とし、崩落可能箇所の上流から下流にかけて複数本のロッドをそれぞれ立設し、該複数本のロッド間に上記ワイヤーを当該箇所の上流から下流にかけて並列になるように複数張設し、該複数のワイヤーの各一端部を各センサー部にそれぞれ繋げたことを特徴とする。   The invention according to claim 8 is based on the technical premise that the abnormal sign state monitoring device according to either claim 6 or claim 7 is provided, and a plurality of rods are provided upright from the upstream to the downstream of the collapsible portion. A plurality of the wires are stretched between the plurality of rods so as to be in parallel from the upstream side to the downstream side of the portion, and one end portions of the plurality of wires are connected to the sensor units, respectively.

以上説明したように、請求項1に記載の発明にあっては、異常予兆状態を無電源で検知し、これを無線で送信することで、どの場所で異常予兆状態が発生したかを正確に知ることができると共に、上記配電設備や有線ケーブルを必要としないので、この種の設備コストやランニングコストを大幅に低減することができる。   As described above, in the invention described in claim 1, an abnormal sign state is detected by a non-power supply, and this is transmitted wirelessly, so that it is possible to accurately determine where the abnormal sign state has occurred. In addition to being able to know, since the power distribution equipment and the wired cable are not required, this kind of equipment cost and running cost can be greatly reduced.

また、請求項2に記載の発明にあっては、ワイヤーの移動状態をそのまま直接に回動体に伝達して、該回動体の他端部で一方の鋼球を殴打することができるので、クラックの発生を確実、かつ、迅速に検知することができ、また、構成も簡易なので、低コストで提供することができると共に、故障も少ないので、この種の装置には好適である、という効果を有する。   Further, in the invention according to claim 2, since the moving state of the wire can be directly transmitted to the rotating body, and one steel ball can be beaten at the other end of the rotating body. Can be detected reliably and promptly, and since the configuration is simple, it can be provided at low cost and has few failures, so that it is suitable for this type of device. Have.

さらに、請求項3に記載の発明にあっては、前記回動体の支点から鋼球殴打部までの長さ寸法は、上記支点からワイヤー接続部までの長さ寸法に対し数倍の長さ寸法に設定したので、クラックの発生によるロッドの移動量が2〜3mm程度であっても、これを大きな外力に変換して鋼球を強く殴打することが可能となり、わずかな地表の変化でも、これを見逃すことなく確実に検知し、また、大きな電力を短時間で得ることができるので、無電源でも確実にセンサー部を作動させることができる。   Furthermore, in the invention according to claim 3, the length dimension from the fulcrum of the rotating body to the steel ball striking part is several times the length dimension from the fulcrum to the wire connection part. Therefore, even if the amount of movement of the rod due to the occurrence of cracks is about 2 to 3 mm, this can be converted into a large external force and the steel ball can be beaten strongly. Since it is possible to detect without missing and to obtain a large amount of power in a short time, the sensor unit can be reliably operated even without a power source.

また、請求項4に記載の発明にあっては、一回の外力付与によって鋼球による連続する圧電セラミックス体への殴打が繰り返されるので、従来の鋼球を用いた圧電発電装置で得られる電流出力よりも数十倍以上の発電量を確実に得ることができ、実用レベルの発電量を、よりコンパクトで廉価に確保することが可能となる、という効果を得ることができる。 Further, in the invention according to claim 4, since the strike to the continuous piezoelectric ceramic body by the steel ball is repeated by applying the external force once, the current obtained by the piezoelectric power generation apparatus using the conventional steel ball is obtained. It is possible to reliably obtain a power generation amount several tens of times greater than the output, and to obtain an effect that a power generation amount at a practical level can be ensured more compactly and inexpensively.

さらに、請求項5に記載の発明にあっては、圧電発電装置を、複数個並列に前記センサー部に配設し、いずれか一つの発電量によりセンサー部が作動するように構成したので、いずれか一の圧電発電装置が故障しても、他の圧電発電装置が作動するため、確実に異常予兆状態を検知することができ、メンテナンスも簡略化できるので、保守点検費用も大幅に削減することができる。   Furthermore, in the invention according to claim 5, a plurality of piezoelectric power generators are arranged in parallel in the sensor unit, and the sensor unit is operated by any one power generation amount. Even if one of the piezoelectric generators breaks down, the other piezoelectric generators will operate, so it is possible to reliably detect abnormal signs and simplify the maintenance, greatly reducing maintenance inspection costs. Can do.

請求項6の発明によれば、ワイヤーの移動状態をそのまま直接に伝達させて回転加振体を回転させることにより、該回転加振体の複数の羽根で一方の鋼球を連続的に殴打することができるので、クラックの発生を確実、かつ、迅速に検知することができ、また、構成も簡易なので、低コストで提供することができると共に、故障も少ないので、この種の装置には好適である、という効果を有する。さらに、回転加振体の一回の回転により一方の鋼球に複数の羽根で連続的に外力付与することによって、圧電セラミックス体への殴打を連続的に繰り返すことができる。その結果、従来の鋼球を用いた圧電発電装置で得られる電流出力よりも数十倍以上の発電量を確実に得ることができ、実用レベルの発電量を、よりコンパクトで廉価に確保することが可能となる、という効果を得ることができる。 According to the invention of claim 6, by directly transmitting the movement state of the wire as it is and rotating the rotating vibration body, one steel ball is continuously beaten with a plurality of blades of the rotation vibration body. Therefore, it is possible to detect the occurrence of cracks reliably and promptly, and since the configuration is simple, it can be provided at a low cost and has few failures. It has the effect of being. Further, by continuously applying an external force to one steel ball with a plurality of blades by one rotation of the rotating vibration body, the striking of the piezoelectric ceramic body can be continuously repeated. As a result, it is possible to reliably obtain a power generation amount that is several tens of times higher than the current output obtained with a piezoelectric power generation device using a conventional steel ball, and to ensure a practical power generation amount that is more compact and inexpensive. Can be obtained.

請求項7に記載の発明によれば、圧電発電装置を複数個放射状にセンサー部に配設し、いずれか一つの圧電発電装置の発電量によりセンサー部が作動するように構成したので、いずれか一の圧電発電装置が故障しても、他の圧電発電装置が作動するため、確実に異常予兆状態を検知することができ、メンテナンスも簡略化できるので、保守点検費用も大幅に削減することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, a plurality of piezoelectric power generation devices are arranged radially in the sensor unit, and the sensor unit is configured to operate according to the power generation amount of any one of the piezoelectric power generation devices. Even if one of the piezoelectric generators fails, the other piezoelectric generators will operate, so it is possible to reliably detect abnormal signs and simplify maintenance, which can greatly reduce maintenance inspection costs. it can.

請求項8に記載の発明によれば、崩落可能箇所に配設された複数のワイヤーの各一端部に圧電発電装置を内蔵したセンサー部をそれぞれ繋げた構成としたことにより、崩落の危険度の検出の精度を高めることができる。これにより、異状予兆状態監視装置を崩落検知センサーとして使用することができる。   According to the eighth aspect of the present invention, the sensor unit incorporating the piezoelectric power generation device is connected to each one end of the plurality of wires disposed in the collapsible portion, thereby reducing the risk of collapse. The accuracy of detection can be increased. Thereby, the abnormal condition state monitoring apparatus can be used as a collapse detection sensor.

以下、本発明の最良の実施形態としの実施例を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, an example as the best mode of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、この発明の実施例1に係る異常予兆状態監視装置Kの配置状態を示す説明図であり、該異常予兆状態監視装置Kは、崖等の斜面に沿って所要間隔毎にロッド1,1,1,‥を立設し、該ロッド1,1,1,‥の上端部間にワイヤー2を張設し、該ワイヤー2の一端部を崖の上等に設置された異常予兆状態監視装置Kのセンサー部90に繋げ、崖にクラック4が発生したときに移動するロッド1の移動量をセンサー部90で検知し、該移動量が一定値(望ましくは2〜3mmの移動量が検知できればよい。)を超えたときに、該情報を遠隔地の監視センターへと伝送するように構成されている。そして、監視センターでは、上記情報に基づいて、当該崩落危険地域の補強工事を行なうように指示して、大事故の発生を有効に防止するようにシステム化されている。   FIG. 1 is an explanatory view showing an arrangement state of an abnormal sign state monitoring device K according to Embodiment 1 of the present invention, and the abnormal sign state monitoring device K is arranged at a predetermined interval along a slope such as a cliff. , 1, 1,... An abnormal sign state in which a wire 2 is stretched between the upper ends of the rods 1, 1, 1, and one end of the wire 2 is installed on a cliff or the like The amount of movement of the rod 1 that is connected to the sensor unit 90 of the monitoring device K and moves when a crack 4 occurs on the cliff is detected by the sensor unit 90, and the amount of movement is a constant value (preferably a movement amount of 2 to 3 mm). The information is transmitted to a remote monitoring center when it exceeds the limit. The monitoring center is systematized so as to effectively prevent the occurrence of a major accident by instructing reinforcement work for the collapse risk area based on the above information.

このセンサー部90は、無電源方式の圧電発電装置30で作動するもので、上記ワイヤー2の端部が接続され上記圧電発電装置30に外力Fを付与する外力付与装置100を介して異常予兆状態を通信せしめる電力を生成させ作動させるように構成されている。   The sensor unit 90 is operated by a non-power-supply type piezoelectric power generation device 30, and is connected to the end of the wire 2 and is connected to the piezoelectric power generation device 30 to apply an external force F to an abnormal sign state. Is configured to generate and operate power for communicating with each other.

この外力付与装置100は、図2と図3に示すように、一端部101が前記ワイヤー2の端部に接続された板状の回動体105で構成され、該回動体105は、軸102を支点として、上記ワイヤー2が異常予兆状態の発生により引張されたときに、他端103が後記する圧電発電装置30の一方の鋼球43を殴打するように構成されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the external force applying device 100 includes a plate-like rotating body 105 having one end 101 connected to the end of the wire 2, and the rotating body 105 has a shaft 102. As a fulcrum, when the wire 2 is pulled due to the occurrence of an abnormal sign state, the other end 103 is configured to strike one steel ball 43 of the piezoelectric power generator 30 described later.

尚、前記回動体105は、支点102から鋼球殴打部103までの長さ寸法lが、上記支点102からワイヤー接続部101までの長さ寸法lに対し数倍の長さ寸法に設定することで、クラック4の発生によるロッド1,1,1,‥の移動量が2〜3mm程度であっても、これを大きな外力Fに変換して上記鋼球43を強く殴打することが可能となり、わずかな地表の変化でも、これを見逃すことなく確実に検知し、また、大きな電力を短時間で得ることができ、無電源でも確実にセンサー部90を作動させることができる。また、同図中符号106は上記端部103をガイドするガイド長孔107が開設されたガイドバーを、符号108は上記端部103を常態において鋼球43の殴打方向とは逆方向に付勢するスプリングを示している。 Incidentally, the rotary body 105, set from the fulcrum 102 length l 4 until the steel ball strikes unit 103, several times the length dimension to length dimension l 3 from the fulcrum 102 to the wire connecting portion 101 By doing this, even if the amount of movement of the rods 1, 1, 1,... Due to the occurrence of the crack 4 is about 2 to 3 mm, this can be converted into a large external force F and the steel ball 43 can be strongly hit. Thus, even a slight change in the surface of the earth can be detected without fail, and a large amount of electric power can be obtained in a short time, and the sensor unit 90 can be reliably operated even without a power source. In the figure, reference numeral 106 denotes a guide bar provided with a guide slot 107 for guiding the end 103, and reference numeral 108 biases the end 103 in a direction opposite to the striking direction of the steel ball 43 in a normal state. The spring is shown.

圧電発電装置30は、図3に示すように、フレーム31と、該フレーム31に配設された圧電セラミックス体10と、該圧電セラミックス体10を該圧電セラミックス体10の固有振動が他の構造体に伝達しにくい柔状態で保持するクッション材13と、上記フレーム31の上面に固定されたL字状のバネ材で形成されてなる基部材40と、該基部材40の端部に固定された弾性支持体41,42と、この弾性支持体41,42の両端部にそれぞれ固定されてなる硬質の鋼球である鋼球43,44と、で構成されており、上記鋼球44に外力Fを付与することで、他方の鋼球43が共振作用によって上下振動を連続して繰り返し、上記圧電セラミックス体10を殴打して該圧電セラミックス体10に衝撃を与え発電させるように構成されている。 As shown in FIG. 3, the piezoelectric power generation apparatus 30 includes a frame 31, a piezoelectric ceramic body 10 disposed on the frame 31, and the piezoelectric ceramic body 10 having other structural bodies in which the natural vibration of the piezoelectric ceramic body 10 is different. The base member 40 is formed of an L-shaped spring material fixed to the upper surface of the frame 31, and the base member 40 is fixed to the end of the base member 40. The elastic support members 41 and 42 and the steel balls 43 and 44, which are hard steel balls fixed to both ends of the elastic support members 41 and 42, are provided. The other steel ball 43 is configured such that the other steel ball 43 continuously repeats vertical vibration by a resonance action, strikes the piezoelectric ceramic body 10 and gives an impact to the piezoelectric ceramic body 10 to generate electric power. .

即ち、棒状ステンレス等の金属体で形成されてなる上記弾性支持体41,42は、上記基部材40の接続点lから同じ長さl,lを有して溶接固定されている。 That is, the elastic supports 41 and 42 formed by forming a metal material such as rod-like stainless steel, is fixed by welding having the same length l 1, l 2 from the connection point l 0 of the base member 40.

ここで、図2及び図3に示す鋼球43,44を0.6gの鋼球で形成し、弾性支持体41,42をφ0.6のステンレス棒材(sus304−WPB)で形成し、かつ、l,l間長さを70mmとし、ステンレス材(sus301:t=0.4)で形成された基部材40のl寸法を15mmに設定した場合、鋼球43,44の上下振幅ストロークは14〜15mmであった。この構成からなる圧電発電装置30による発電量を、前記測定装置で電圧を測定した。その結果を、図4に示す。 Here, the steel balls 43 and 44 shown in FIGS. 2 and 3 are formed of 0.6 g of steel balls, the elastic supports 41 and 42 are formed of φ0.6 stainless steel bars (sus304-WPB), and , L 1 , l 2 is 70 mm in length, and when the l 0 dimension of the base member 40 formed of stainless steel (sus301: t = 0.4) is set to 15 mm, the vertical amplitude of the steel balls 43, 44 The stroke was 14-15 mm. The amount of power generated by the piezoelectric power generation device 30 having this configuration was measured with the measurement device. The result is shown in FIG.

図4に示すデータからも明らかなように、上記鋼球44に外力Fを1度与えると、鋼球43が振り子状に連続して振動を繰り返し、従来のような1回限りの殴打により得られる発電量の数十倍の発電が得られることが判る。即ち、この実施例1では、l=l,43=44として、一方の固有振動数と他方の固有振動数とを同一に設定し、左右が共振するように構成されている。このように構成することで、一方の固有周波数(n・fo)を他方の固有周波数(fo)の整数倍にすることができ、その結果、一方の蓄積エネルギーを大きく(完成モーメントを大きく)することで、固有周波数は下がり、鋼球43の振動継続時間を長くすることができる。 As is apparent from the data shown in FIG. 4, when the external force F is applied to the steel ball 44 once, the steel ball 43 continuously vibrates in a pendulum shape, which is obtained by one-time strike as in the prior art. It can be seen that power generation of several tens of times the amount of power generated can be obtained. That is, in the first embodiment, l 1 = l 2 , 43 = 44, one natural frequency and the other natural frequency are set to be the same, and the left and right resonate. With this configuration, one natural frequency (n · fo) can be made an integral multiple of the other natural frequency (fo), and as a result, one of the stored energy is increased (the completed moment is increased). Thus, the natural frequency is lowered, and the vibration duration time of the steel ball 43 can be increased.

また、この圧電発電装置30によれば、部品点数を大幅に削減することができ、コストダウンと共に、装置を非常に小さくすることができる。 In addition, according to the piezoelectric power generation device 30, the number of parts can be greatly reduced, and the device can be made very small along with cost reduction.

尚、上記実施例1では、前記弾性支持体41,42と基部材40との連結を、溶接で行う場合を例にとり説明したが、この発明にあってはこれに限定されるものではなく、ねじ止めやかしめ止め、或は強力な接着剤を用い或はハンダ付け等の公知の手段で一体的に連結することもできる。 In addition, in the said Example 1, although the case where the connection of the said elastic support bodies 41 and 42 and the base member 40 was performed was demonstrated as an example, in this invention, it is not limited to this, It can also be integrally connected by known means such as screwing, caulking, using a strong adhesive, or soldering.

ところで、上記圧電セラミックス体10は、この実施例1では、同一材質、同一形状、同一厚さの2枚の板状の圧電セラミックス素子10a,10bを、各圧電セラミックス素子10a,10bの分極の極性を同一方向にし、かつ、該圧電セラミックス素子10a,10b間に、りん青銅や真鍮等の導電性金属で10μm〜50μmの厚さに形成された極薄の金属電極11を配置し、これら圧電セラミックス素子10a,10bと金属電極11を接合して構成されている。   By the way, in the first embodiment, the piezoelectric ceramic body 10 is composed of two plate-like piezoelectric ceramic elements 10a and 10b having the same material, the same shape and the same thickness, and the polarities of the polarization of the piezoelectric ceramic elements 10a and 10b. Are arranged in the same direction, and between the piezoelectric ceramic elements 10a and 10b, an extremely thin metal electrode 11 made of a conductive metal such as phosphor bronze or brass and having a thickness of 10 μm to 50 μm is disposed. The element 10a, 10b and the metal electrode 11 are joined.

圧電セラミックス素子は、チタンジルコン酸亜鉛系の素材が用いられ、また、クッション材13としては、合成樹脂材、ゴム材或はこれらをスポンジ状に形成した軟質材料を用いることができ、具体的には、発泡ポリエチレンが好適である。さらに、この実施例1では、鋼球43,44を、圧電セラミックス体10が破壊されていない程度に重量が重く発電効率が良好なタングステンや鉄などを用いることができ、また、圧電セラミックス体10の鋼球衝突面部をプロテクトするプロテクタ14は、加工性に優れたリン青銅やステンレス等の硬い金属或は合成樹脂などを用いることができる。   The piezoelectric ceramic element is made of a titanium zirconate-based material, and the cushion material 13 can be a synthetic resin material, a rubber material, or a soft material in which these are formed in a sponge shape. Is preferably polyethylene foam. Further, in the first embodiment, the steel balls 43 and 44 can be made of tungsten, iron, or the like that is heavy and has good power generation efficiency so that the piezoelectric ceramic body 10 is not broken. As the protector 14 for protecting the steel ball collision surface portion, a hard metal such as phosphor bronze or stainless steel or a synthetic resin excellent in workability can be used.

そして、この実施例1では上記金属電極11を上記極薄の厚さとすることで、該金属電極11による機械的な抵抗をごく僅かに抑えることができ、2つの圧電セラミックス素子10a,10bと金属電極11の接合面を中心(伸縮しない部位)にたわみ振動が発生したとしても、該たわみ振動の金属電極11による減衰を可及的に小さく抑えることができる。尚、この実施例1の構成では、一方の側の圧電セラミックス素子10aが伸長すれば他方の側の圧電セラミックス素子10bは収縮し、かつ出力電圧の電極は逆方向となり、両圧電セラミックス素子10a,10bは並列に接続された発電構成となる。   In the first embodiment, the metal electrode 11 is made to have the extremely thin thickness, so that the mechanical resistance due to the metal electrode 11 can be suppressed very slightly, and the two piezoelectric ceramic elements 10a and 10b and the metal Even if the flexural vibration is generated around the joint surface of the electrode 11 (the portion that does not expand and contract), the attenuation of the flexural vibration by the metal electrode 11 can be suppressed as small as possible. In the configuration of the first embodiment, when the piezoelectric ceramic element 10a on one side expands, the piezoelectric ceramic element 10b on the other side contracts, and the electrodes of the output voltage are in opposite directions, so that both piezoelectric ceramic elements 10a, 10b becomes a power generation configuration connected in parallel.

また、この実施例1では、上記たわみ振動が行われると、一方の圧電セラミックス素子10a(又は10b)で伸長と伸縮との両方の作用が行われて、分極が打ち消されるということがなく効率的に発電が行われる。発電された電気エネルギーとしての電流は、両圧電セラミックス素子10a,10b及び金属電極11に導電接続されたリード線を用いて取り出される。   In the first embodiment, when the flexural vibration is performed, the piezoelectric ceramic element 10a (or 10b) performs both expansion and contraction, and the polarization is not canceled out. Electricity is generated. The generated electric current as electric energy is taken out using lead wires conductively connected to both the piezoelectric ceramic elements 10a and 10b and the metal electrode 11.

尚、本実施例1では、2枚の圧電セラミックス素子10a,10bを、金属電極11を介装して積層した場合を例にとり説明したが、各圧電セラミックス素子10a(10b)自体を、それぞれ積層構造とすることができる。この積層構造では、複数枚の圧電セラミックス素子を接合(この場合は分極の極性も同一方向に)して、一方の圧電セラミックス素子10a(又は10b)を形成する。このように、圧電セラミックス素子10a(又は10b)自体を積層構造とし、これを例えば弾性特性を有する接着材により接合した場合には、この弾性効果により、材質的に強度に欠ける圧電セラミックス体10の曲がりが容易になって曲げ強度を維持することができる。尚、この発明において、圧電セラミックス体10の外形形状は特に限られるものではなく、円形、楕円形、三角形、四角形或いは多角形等、利用実施に対応させて適宜の形状のものを用いることができる。   In the first embodiment, the case where two piezoelectric ceramic elements 10a and 10b are laminated with the metal electrode 11 interposed therebetween is described as an example. However, each piezoelectric ceramic element 10a (10b) itself is laminated. It can be a structure. In this laminated structure, one piezoelectric ceramic element 10a (or 10b) is formed by joining a plurality of piezoelectric ceramic elements (in this case, the polarity of polarization is also in the same direction). In this way, when the piezoelectric ceramic element 10a (or 10b) itself has a laminated structure and is bonded by an adhesive having elastic characteristics, for example, the piezoelectric ceramic body 10 lacking in material strength due to this elastic effect. Bending is facilitated and bending strength can be maintained. In the present invention, the outer shape of the piezoelectric ceramic body 10 is not particularly limited, and an appropriate shape such as a circle, an ellipse, a triangle, a quadrangle, or a polygon can be used according to the implementation. .

また、この実施例1に用いられる前記クッション材13は、その中央部のみ或いは両端部を接着材で圧電セラミックス体10を固着することで、圧電セラミックス体10の振動を減衰させないように構成されている。圧電セラミックス体10が振動する場合、この圧電セラミックス体10を支持する部材は圧電セラミックス体10の振動を減衰させる要因になり、この減衰要因を取り除くために、クッション材13を用いて極力圧電セラミックス体10を自由な状態におく。圧電セラミックス体10の歪みは、圧電セラミックス自体が持つ固有振動となって暫くの間、継続する。この固有振動を長く継続させるためには、この固有振動を圧電セラミックス体10以外の他の構成体に伝えないことが重要である。圧電セラミックス体10の固有振動は、電気エネルギーとして変換されるが、その他の構造体の振動は全て機械的な抵抗となって固有振動エネルギーを吸収してしまい、電気エネルギーとして取り出すことができない。このため、この実施例1では、圧電セラミックス体10と他の構造体との間で上記固有振動が伝達しないような柔らかな接触を実現するための手段として上記クッション材13を用いることで、圧電セラミックス体10の固有振動を長く継続させることができ、発電効率が良くなる。勿論、このクッション材13は圧電セラミックス体10に加えられる衝撃を緩和する作用をも有する。   In addition, the cushion material 13 used in the first embodiment is configured not to attenuate the vibration of the piezoelectric ceramic body 10 by fixing the piezoelectric ceramic body 10 with an adhesive at the center or both ends thereof. Yes. When the piezoelectric ceramic body 10 vibrates, the member that supports the piezoelectric ceramic body 10 becomes a factor that attenuates the vibration of the piezoelectric ceramic body 10. In order to remove this damping factor, the piezoelectric ceramic body is used as much as possible by using the cushion material 13. 10 is left free. The distortion of the piezoelectric ceramic body 10 continues for a while as a natural vibration of the piezoelectric ceramic itself. In order to continue this natural vibration for a long time, it is important that this natural vibration is not transmitted to other components than the piezoelectric ceramic body 10. The natural vibration of the piezoelectric ceramic body 10 is converted as electric energy, but all the vibrations of the other structures become mechanical resistances and absorb the natural vibration energy and cannot be taken out as electric energy. For this reason, in the first embodiment, the cushion material 13 is used as a means for realizing a soft contact between the piezoelectric ceramic body 10 and another structure so that the natural vibration is not transmitted. The natural vibration of the ceramic body 10 can be continued for a long time, and the power generation efficiency is improved. Of course, the cushion material 13 also has a function of reducing the impact applied to the piezoelectric ceramic body 10.

尚、上記実施例1では、上記圧電セラミックス体10を所謂並列構造とした場合を例にとり説明したが、この発明にあってはこれに限定されるものではなく、直列構造ものを用い、或いは、従来の公知構造からなる圧電セラミックス体を用いることができることは勿論であるが、最も発電効率が高いのは本実施例1に係る圧電セラミックス体10の構造である。   In the first embodiment, the case where the piezoelectric ceramic body 10 has a so-called parallel structure has been described as an example. However, the invention is not limited to this, and a series structure is used. Of course, a piezoelectric ceramic body having a conventional known structure can be used, but the structure of the piezoelectric ceramic body 10 according to the first embodiment has the highest power generation efficiency.

図5は、上記圧電発電装置30の発電部50で発電された電流を整流させる回路部30を示しており、該回路部60の充電部61には、整流手段62と充電手段63と判定手段64と放電スイッチ手段65とが備えられている。整流手段62は、発電部50で出力された交流電力を整流して脈流にする手段である。充電手段63は、整流手段62により得られた脈流を直流として充電する手段である。判定手段64は、充電手段63の充電量を圧電素子10の発電のタイミングに応じて間欠的に監視し判定する手段である。この手段では、充電量は監視の際にごく少量消費されるが、間欠的に監視しているので監視による電力の消費を抑え、充電量への影響を低減させている。放電スイッチ手段65は、判定手段64により充電手段63の充電量が発信可能なレベルに達したことが判定されたときに、充電手段63の放電を開始させ、後段の発信部70に電力を供給する手段である。   FIG. 5 shows a circuit unit 30 that rectifies the current generated by the power generation unit 50 of the piezoelectric power generation apparatus 30. The charging unit 61 of the circuit unit 60 includes a rectification unit 62, a charging unit 63, and a determination unit. 64 and a discharge switch means 65 are provided. The rectifying unit 62 is a unit that rectifies the AC power output from the power generation unit 50 to generate a pulsating flow. The charging means 63 is means for charging the pulsating flow obtained by the rectifying means 62 as a direct current. The determination unit 64 is a unit that intermittently monitors and determines the amount of charge of the charging unit 63 according to the power generation timing of the piezoelectric element 10. With this means, a very small amount of charge is consumed at the time of monitoring, but since monitoring is performed intermittently, power consumption by monitoring is suppressed and the influence on the charge amount is reduced. When the determination unit 64 determines that the charging amount of the charging unit 63 has reached a level at which transmission is possible, the discharge switch unit 65 starts discharging the charging unit 63 and supplies power to the transmission unit 70 at the subsequent stage. It is means to do.

発信部70には、通信制御手段71と信号スイッチ手段72と信号スイッチ手段73と放電停止手段74とが備えられている。通信制御手段71は、通信に必要な動作を行う手段であり、この手段は充電部61から電力が供給されることで開始される。この手段では、動作の開始により信号スイッチ手段72をONさせるように働くとともに、発信のためのデータを信号発生手段73に渡す。信号スイッチ手段72は、通信制御手段71によりONされて、信号スイッチ手段73に電力を供給する手段である。   The transmitter 70 includes communication control means 71, signal switch means 72, signal switch means 73, and discharge stop means 74. The communication control unit 71 is a unit that performs an operation necessary for communication, and this unit is started when power is supplied from the charging unit 61. This means works to turn on the signal switch means 72 when the operation is started, and passes data for transmission to the signal generation means 73. The signal switch unit 72 is a unit that is turned on by the communication control unit 71 and supplies power to the signal switch unit 73.

信号スイッチ手段73は、通信制御手段71より受け取った発信のためのデータを信号に変換して発信する。放電停止手段74は、充電部61からの電力の供給を停止させるように放電スイッチ手段65を動作させる手段である。この手段は、通信制御手段71が発信のために必要なデータを全て信号スイッチ手段73に渡し終わったら、通信制御手段71により動作させられる。   The signal switch unit 73 converts the data for transmission received from the communication control unit 71 into a signal and transmits the signal. The discharge stop unit 74 is a unit that operates the discharge switch unit 65 so as to stop the supply of power from the charging unit 61. This means is operated by the communication control means 71 when the communication control means 71 has passed all the data necessary for transmission to the signal switch means 73.

図5及び図6は連続した回路図であり、S点、+点、−点により接続される。整流手段62はダイオードD1〜D6により全波整流の回路が形成されており、発電部50から出力された交流電力をここで整流し脈流として後段に出力する。発電部50から取り出された4本のリード線のうち3本のリード線が結線され、3本のリード線が6個のダイオードD1〜D6に接続されている。   5 and 6 are continuous circuit diagrams, which are connected by S point, + point, and-point. The rectifier 62 forms a full-wave rectifier circuit with diodes D1 to D6, and rectifies the AC power output from the power generation unit 50 and outputs it as a pulsating current to the subsequent stage. Of the four lead wires taken out from the power generation unit 50, three lead wires are connected, and the three lead wires are connected to the six diodes D1 to D6.

充電手段63は、コンデンサC1を備えている。このコンデンサC1は、充電電池に代替してもよい。整流手段62で整流された脈流は、コンデンサC1に直流として逐次充電され、鋼球44が圧電素子10に衝突して発電を繰り返すたびにコンデンサC1の両端の電圧が高くなる。   The charging means 63 includes a capacitor C1. The capacitor C1 may be replaced with a rechargeable battery. The pulsating flow rectified by the rectifying means 62 is sequentially charged as a direct current to the capacitor C1, and the voltage across the capacitor C1 increases each time the steel ball 44 collides with the piezoelectric element 10 and repeats power generation.

放電スイッチ手段65には、自己保持型電流スイッチが用いられている。本実施例では、相補トランジスタを用いており、PNPトランジスタTr1とNPNトランジスタTr2とを組み合わせている。この放電スイッチ手段65では、b点に、c点の電圧より約0.6V(Tr1により決まる値)低い電圧が印加されると、Tr1がONとなり、ほぼ同時にTr2がONとなる。このように放電スイッチ手段65がON状態となると、c点とd点の間はきわめて低いインピーダンスとなる。そして、充電手段63のコンデンサC1に貯めた電力を放電し、きわめて少ないロスで通信制御手段71に供給する。そして、このON状態は、自己保持状態となり放電停止するまで継続する。   The discharge switch means 65 is a self-holding type current switch. In this embodiment, complementary transistors are used, and the PNP transistor Tr1 and the NPN transistor Tr2 are combined. In this discharge switch means 65, when a voltage approximately 0.6V (a value determined by Tr1) lower than the voltage at point c is applied to point b, Tr1 is turned on, and Tr2 is turned on almost simultaneously. Thus, when the discharge switch means 65 is turned on, the impedance between the points c and d becomes extremely low. Then, the electric power stored in the capacitor C1 of the charging unit 63 is discharged and supplied to the communication control unit 71 with very little loss. This ON state continues until it becomes a self-holding state and stops discharging.

判定手段64は、コンデンサC2,C3と抵抗R1,R2を備えている。C3は誤動作防止用に設けたものである。コンデンサC2と抵抗R1は、圧電素子10からの出力である図6中に示すa点と放電スイッチ手段65の図6中に示すb点との間に設けられている。そして、この時定数で充電量の判定の際にb点に電圧を印加する時間を決めている。a点には鋼球44が圧電素子10に衝突する度に交流電力が発生するが、この電圧は、コンデンサC1の両端の電圧にダイオードD6の上棟方向の電圧を加えた値である。そして、コンデンサC1が充電により電圧上昇するとともにa点の交流電圧も上昇する。つまり、a点ではコンデンサC1両端の直流電圧にほぼ比例した交流電圧が、鋼球44が衝突するたびに、すなわち間欠的に得られる。そしてこのa点での交流電圧は、抵抗R1とコンデンサC2の時定数で決めたごく短時間で印加される。b点の電圧は抵抗R1,R2の分配比により決められ、上述したようにb点の電圧がc点の電圧よりも約0.6V(Tr1により決まる値)低い電圧の値を超えると放電スイッチ手段65がONとなる。   The determination unit 64 includes capacitors C2 and C3 and resistors R1 and R2. C3 is provided for preventing malfunction. The capacitor C2 and the resistor R1 are provided between the point a shown in FIG. 6 that is the output from the piezoelectric element 10 and the point b shown in FIG. The time constant determines the time for applying the voltage at point b when determining the charge amount. AC power is generated every time the steel ball 44 collides with the piezoelectric element 10 at point a. This voltage is a value obtained by adding the voltage in the upper direction of the diode D6 to the voltage at both ends of the capacitor C1. Then, the voltage of the capacitor C1 increases due to charging, and the AC voltage at point a also increases. That is, at the point a, an AC voltage substantially proportional to the DC voltage across the capacitor C1 is obtained whenever the steel ball 44 collides, that is, intermittently. The AC voltage at point a is applied in a very short time determined by the time constant of the resistor R1 and the capacitor C2. The voltage at the point b is determined by the distribution ratio of the resistors R1 and R2, and as described above, when the voltage at the point b exceeds the value of about 0.6V (a value determined by Tr1) lower than the voltage at the point c, the discharge switch The means 65 is turned on.

ここでは、b点の電圧は
c点の電圧×(1−R2/(R1+R2))
で示されるため、このb点の電圧がc点の電圧よりも約0.6V低い電圧「c点の電圧−約0.6V」と等しくなったときが判定の閾値となり、これをもって充電量のレベルを判定する。
Here, the voltage at the point b is the voltage at the point c × (1-R2 / (R1 + R2)).
Therefore, when the voltage at the point b becomes equal to the voltage “voltage at the point c−about 0.6 V” that is about 0.6 V lower than the voltage at the point c, the threshold value for the determination is obtained. Determine the level.

このため、R1とR2を調整することで放電を開始させる充電量を発信可能なレベルに調整することができる。このレベルは発信する信号に応じて任意に設定される。 For this reason, by adjusting R1 and R2, the charge amount for starting discharge can be adjusted to a level at which transmission is possible. This level is arbitrarily set according to the signal to be transmitted.

通信制御手段71は、通信制御回路75とコンデンサC7と抵抗R8とFET1を備えている。コンデンサC7は動作安定用に設けたものである。抵抗R8とFET1は通信制御回路75と信号スイッチ手段72を低消費電力でインターフェースするためのレベル変換に設けたものである。充電部61からの放電により通信制御回路75に電力が供給されると、通信制御回路75の内部で発信に必要な手順が実行される。なお、通信制御回路75は消費電力の小さいものである。   The communication control means 71 includes a communication control circuit 75, a capacitor C7, a resistor R8, and FET1. The capacitor C7 is provided for stable operation. The resistors R8 and FET1 are provided for level conversion for interfacing the communication control circuit 75 and the signal switch means 72 with low power consumption. When power is supplied to the communication control circuit 75 by discharging from the charging unit 61, procedures necessary for transmission are executed inside the communication control circuit 75. Note that the communication control circuit 75 has low power consumption.

信号スイッチ手段72は、PNPトランジスタTr4と抵抗R6,R7とコンデンサC6を備えている。信号発生手段73を構成する信号発生回路76が比較的大電力を必要とするために、この信号スイッチ手段72では大電力用トランジスタスイッチTr4を使って、信号発生回路76に電力を供給するよう構成している。信号スイッチ手段72では、通信制御回路75からの発信開始の指令がFET1と抵抗R7を通ってトランジスタTr4をONさせると、信号スイッチ手段73で発信を開始させるよう動作する。   The signal switch means 72 includes a PNP transistor Tr4, resistors R6 and R7, and a capacitor C6. Since the signal generation circuit 76 constituting the signal generation means 73 requires relatively large power, the signal switch means 72 is configured to supply power to the signal generation circuit 76 using the high power transistor switch Tr4. doing. In the signal switch means 72, when the transmission start command from the communication control circuit 75 passes through the FET 1 and the resistor R7 to turn on the transistor Tr4, the signal switch means 73 operates to start transmission.

信号発生手段73は、上記信号発生回路76とアンテナ77を備えており、信号スイッチ手段72から電力が供給されると、通信制御回路72から受け取った発信のためのデータを無線信号に変換してアンテナ77から発信する。   The signal generation means 73 includes the signal generation circuit 76 and the antenna 77. When power is supplied from the signal switch means 72, the signal generation means 73 converts the data for transmission received from the communication control circuit 72 into a radio signal. It transmits from the antenna 77.

放電停止手段74は、PNPトランジスタTr3と抵抗R4,R5とコンデンサC4,C5とを備えている。コンデンサC4,C5は、誤動作防止用に設けている。この手段では、通信制御回路75が発信のために必要なデータを信号発生回路76に送出し終えたら、通信制御回路75から抵抗R4を通してトランジスタTr3をONさせる信号を出力する。トランジスタTr3がONとなると放電スイッチ手段65の自己保持は解除となり、コンデンサC5に貯まっていた電力の放電は停止して、発信動作は終了する。   The discharge stopping means 74 includes a PNP transistor Tr3, resistors R4 and R5, and capacitors C4 and C5. Capacitors C4 and C5 are provided for preventing malfunction. In this means, when the communication control circuit 75 finishes sending data necessary for transmission to the signal generation circuit 76, the communication control circuit 75 outputs a signal for turning on the transistor Tr3 through the resistor R4. When the transistor Tr3 is turned on, the self-holding of the discharge switch means 65 is released, the discharge of the electric power stored in the capacitor C5 is stopped, and the transmission operation is ended.

図5のブロック図に示すように、発電部50の出力が回路部60に取り出される。回路部60には、発電部50で発生した交流電力を整流して充電する充電部61と発信部70とが備えられている。そして、発信部70から発信された信号は、受信装置(中継装置)80の受信部81に受信され、警報部82が例えば管理センター等に設置されている表示部84にどの部位に設置された本装置が警報を発したのかを音や光により通知とともに、ネットワーク83を介してあらかじめ設定した外部にも通知する。   As shown in the block diagram of FIG. 5, the output of the power generation unit 50 is taken out to the circuit unit 60. The circuit unit 60 includes a charging unit 61 and a transmission unit 70 that rectify and charge AC power generated by the power generation unit 50. Then, the signal transmitted from the transmitter 70 is received by the receiver 81 of the receiver (relay device) 80, and the alarm unit 82 is installed in which part of the display unit 84 installed in the management center, for example. Whether the apparatus has issued an alarm is notified by sound or light, and is also notified to a preset outside via the network 83.

このように、本実施例1では、回路部60で、圧電素子10が発電するたびにその出力から交流電圧を取り出し、これを判定手段64に用いて充電量を判定している。このような充電量の間欠的な判定は、充電量が増加するタイミングで効率よく判定される。その上、判定のために無駄な電力を消費することが大幅に抑制されるので、発信に必要な電力を素早く充電して発信部70に供給できる。   As described above, in the first embodiment, every time the piezoelectric element 10 generates power, the circuit unit 60 extracts the AC voltage from the output and uses the AC voltage for the determination unit 64 to determine the charge amount. Such intermittent determination of the charge amount is efficiently determined at the timing when the charge amount increases. In addition, consumption of useless power for determination is greatly suppressed, so that power necessary for transmission can be quickly charged and supplied to the transmission unit 70.

発信部70から発信された信号は受信装置(中継装置)80の受信部81に受信され、警報部82で警報等の処理が実行される。この警報は、音や光、あるいは音声で行なわれると同時に、ネットワーク83を介して関係施設へと同時に通報される。   The signal transmitted from the transmitting unit 70 is received by the receiving unit 81 of the receiving device (relay device) 80, and processing such as an alarm is executed by the alarm unit 82. This alarm is issued by sound, light, or voice, and at the same time, it is notified to the related facility via the network 83.

以上説明したように、この実施例1に係る異常予兆状態監視装置Kは、異常予兆状態を無電源で検知し、これを無線で送信することで、どの場所で異常予兆状態が発生したかを正確に知ることができると共に、上記配電設備や有線ケーブルを必要としないので、この種の設備コストやランニングコストを大幅に低減することができる。   As described above, the abnormal sign state monitoring device K according to the first embodiment detects the abnormal sign state with no power source and transmits the wireless state to determine where the abnormal sign state has occurred. While being able to know accurately, since the said power distribution equipment and a wired cable are not required, this kind of equipment cost and running cost can be reduced significantly.

また、ワイヤー2の移動状態をそのまま直接に回動体105に伝達して、該回動体105の他端部103で一方の鋼球43を殴打することができるので、クラック4の発生を確実、かつ、迅速に検知することができ、また、構成も簡易なので、低コストで提供することができると共に、故障も少ないので、この種の装置には好適である。   Further, since the movement state of the wire 2 can be directly transmitted to the rotating body 105 and one steel ball 43 can be beaten at the other end 103 of the rotating body 105, the generation of the crack 4 is ensured and Therefore, since it can be detected quickly and the configuration is simple, it can be provided at low cost, and it is suitable for this type of apparatus because it has few failures.

さらに、前記回動体105の支点102から鋼球殴打部103までの長さ寸法lは、上記支点102からワイヤー接続部101までの長さ寸法lに対し数倍の長さ寸法に設定されているので、クラック4の発生によるロッド1の移動量が2〜3mm程度であっても、これを大きな外力Fに変換して鋼球43を強く殴打することが可能となり、わずかな地表の変化でも、これを見逃すことなく確実に検知し、また、大きな電力を短時間で得ることができるので、無電源でも確実にセンサー部90を作動させることができる。 Further, the length l 4 from the fulcrum 102 to the steel ball striking portion 103 of the rotary body 105 is set to several times the length dimension to length dimension l 3 from the fulcrum 102 to the wire connecting portion 101 Therefore, even if the amount of movement of the rod 1 due to the occurrence of the crack 4 is about 2 to 3 mm, it can be converted into a large external force F to strike the steel ball 43 strongly, and a slight change in the ground surface However, since this can be detected reliably without overlooking it and a large amount of electric power can be obtained in a short time, the sensor unit 90 can be reliably operated even without a power source.

また、一回の外力付与によって鋼球43による連続する圧電セラミックス体10への殴打が繰り返されるので、従来の鋼球を用いた圧電発電装置で得られる電流出力よりも数十倍以上の発電量を確実に得ることができ、実用レベルの発電量を、よりコンパクトで廉価に確保することができる。 Moreover, since the striking of the continuous piezoelectric ceramic body 10 by the steel ball 43 is repeated by applying the external force once, the power generation amount is several tens of times or more than the current output obtained by the piezoelectric power generation device using the conventional steel ball. Can be reliably obtained, and the power generation amount at a practical level can be ensured more compactly and inexpensively.

図7は、この発明の実施例2に係る異常予兆状態監視装置Kの配置状態を示す説明図であり、実施例1と異なる構成は、外力付与装置200が異なる他は、他の構成は実施例1と同様であるので、図面には実施例1で用いた符号を付してその詳細な説明をここでは省略する。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing an arrangement state of the abnormal sign state monitoring device K according to the second embodiment of the present invention. The configuration different from the first embodiment is different from the first embodiment except that the external force applying device 200 is different. Since it is the same as that of Example 1, the code | symbol used in Example 1 is attached | subjected to drawing, and the detailed description is abbreviate | omitted here.

この実施例2に係る外力付与装置100は、円筒状の本体201と共に回転する円柱状の軸202に前記ワイヤー2の中途部が巻き付けられた回転加振体205で構成されている。この回転加振体205は、軸202を支点として上記ワイヤー2が異常予兆状態の発生により引っ張られたり、引き戻されたときに回動して、その本体201の周囲に等間隔毎に突設された複数(この実施例2では4枚)の板状の羽根203が前記圧電発電装置30の一方の鋼球43を殴打するように構成されている。   The external force imparting device 100 according to the second embodiment includes a rotating vibration body 205 in which a midway portion of the wire 2 is wound around a columnar shaft 202 that rotates together with a cylindrical main body 201. The rotating vibration body 205 is rotated around the main body 201 at regular intervals by rotating when the wire 2 is pulled or pulled back by the occurrence of an abnormal sign state with the shaft 202 as a fulcrum. A plurality of (four in the second embodiment) plate-like blades 203 are configured to strike one steel ball 43 of the piezoelectric power generation device 30.

尚、上記回転加振体205は、軸202の中心から鋼球殴打部としての羽根203の先端までの長さ寸法L6が、上記軸202の中心から本体201の外周までの長さ寸法L5に対して長い寸法に設定することで、クラック4の発生によるロッド1,1,1,…の移動量が2〜3mm程度であっても、これを大きな外力Fに変換して上記一方の鋼球43を強く殴打することが可能となり、わずかな地表の変化でも、これを見逃すことなく確実に検知し、また、大きな電力を短時間で得ることができ、無電源でも確実にセンサー部90を作動させることができるようになっている。また、図7中符号7はワイヤー2を引っ張る方向に付勢するスプリングを示している。   In the rotary vibrating body 205, the length dimension L6 from the center of the shaft 202 to the tip of the blade 203 as the steel ball striking portion is set to the length dimension L5 from the center of the shaft 202 to the outer periphery of the main body 201. On the other hand, by setting the long dimension, even if the movement amount of the rods 1, 1, 1,... 43 can be beaten strongly, even if there is a slight change in the surface of the earth, it can be detected without fail, and a large amount of power can be obtained in a short time. It can be made to. Moreover, the code | symbol 7 in FIG. 7 has shown the spring urged | biased in the direction which pulls the wire 2. FIG.

以上説明したように、この実施例2に係る異常予兆状態監視装置Kでは、ワイヤー2の移動状態(ワイヤー2の引っ張りによる移動状態、及び、引き戻されたときの移動状態)をそのまま直接に回転加振体205に伝達して該回転加振体205を回転させ、該回転加振体205の複数の羽根203で一方の鋼球43を連続的に順次殴打することができる。これにより、クラック4の発生を確実、かつ、迅速に検知することができ、また、構成も簡易なので、低コストで提供することができると共に、故障も少ないので、この種の装置には好適である。   As described above, in the abnormal sign state monitoring device K according to the second embodiment, the movement state of the wire 2 (the movement state when the wire 2 is pulled and the movement state when the wire 2 is pulled back) is directly rotated. By transmitting to the vibrating body 205 and rotating the rotating vibration body 205, one steel ball 43 can be beaten successively and sequentially by the plurality of blades 203 of the rotating vibration body 205. As a result, the occurrence of the crack 4 can be detected reliably and promptly, and since the configuration is simple, it can be provided at a low cost and has few failures, so it is suitable for this type of apparatus. is there.

さらに、上記回転加振体205の軸202の中心から鋼球殴打部としての羽根203の先端までの長さ寸法L6は、上記軸202の中心から本体201の外周までの長さ寸法L5に対して長い寸法に設定されているので、クラック4の発生によるロッド1の移動量が2〜3mm程度であっても、これを大きな外力Fに変換して鋼球43を強く殴打することが可能となり、わずかな地表の変化でも、これを見逃すことなく確実に検知し、また、大きな電力を短時間で得ることができるので、無電源でも確実にセンサー部90を作動させることができる。   Furthermore, the length dimension L6 from the center of the shaft 202 of the rotating vibration body 205 to the tip of the blade 203 as the steel ball striking portion is relative to the length dimension L5 from the center of the shaft 202 to the outer periphery of the main body 201. Therefore, even if the movement amount of the rod 1 due to the occurrence of the crack 4 is about 2 to 3 mm, it can be converted into a large external force F and the steel ball 43 can be strongly hit. Even a slight change in the surface of the earth can be detected without fail, and a large amount of electric power can be obtained in a short time, so that the sensor unit 90 can be reliably operated even without a power source.

また、回転加振体205の一回の回転により一方の鋼球43に複数の羽根203で連続的に外力付与することによって、圧電セラミックス体10への殴打が連続的に順次繰り返される。その結果、従来の鋼球を用いた圧電発電装置で得られる電流出力よりも数十倍以上の発電量を確実に得ることができ、実用レベルの発電量を、よりコンパクトで廉価に確保することができる。   Further, by continuously applying an external force to one steel ball 43 with a plurality of blades 203 by one rotation of the rotating vibration body 205, the striking on the piezoelectric ceramic body 10 is continuously and sequentially repeated. As a result, it is possible to reliably obtain a power generation amount that is several tens of times higher than the current output obtained with a piezoelectric power generation device using a conventional steel ball, and to ensure a practical power generation amount that is more compact and inexpensive. Can do.

さらに、ワイヤー2をスプリング7により所定の方向にテンションを加えておくことにより、ワイヤー2の引っ張りによる移動、及び、引き戻されたときの移動の両方向の移動で圧電発電装置30を発電して発信に必要な電力を素早く充電して発信部70に供給することができ、警報を確実に発信させることができる。   Furthermore, by applying tension to the wire 2 in a predetermined direction by the spring 7, the piezoelectric generator 30 is generated by the movement in both directions of the movement by pulling the wire 2 and the movement when the wire 2 is pulled back. Necessary electric power can be quickly charged and supplied to the transmitter 70, and an alarm can be reliably transmitted.

図8は、この発明の実施例3に係る異常予兆状態監視装置の構成を示す平面図であり、図9は、この実施例3に係る異常予兆状態監視装置の構成を示す側面図である。   FIG. 8 is a plan view showing the configuration of the abnormal sign state monitoring apparatus according to Embodiment 3 of the present invention, and FIG. 9 is a side view showing the structure of the abnormal sign state monitoring apparatus according to Embodiment 3.

前記実施例2では、圧電発電装置30を一基配設した場合を例にとり説明したが、この実施例3にあっては、圧電発電装置30に外力Fを付与する外力付与装置(外力を付与する手段)200の回転加振体205を中心として該圧電発電装置30を複数個(この実施例3の場合は7個)放射状になるようにセンサー部90に配設してある。   In the second embodiment, the case where one piezoelectric power generation device 30 is disposed has been described as an example. However, in this third embodiment, an external force applying device that applies an external force F to the piezoelectric power generating device 30 (applies an external force). Means) The plurality of piezoelectric power generation devices 30 (seven in the case of the third embodiment) are arranged in the sensor unit 90 around the rotary vibration body 205 of the 200.

図8及び図9に示すように、回転加振体205の円柱状の本体201の中央のフランジ部201aの上部と下部に板状の羽根203が放射状に複数(この実施例3では上段に偶数個の4枚、上段と同じ位置の下段に偶数個の4枚)突設されている。また、複数の圧電発電装置30の上下段の各羽根203に対向する位置に一方の鋼球43が上下にそれぞれ設けられている。即ち、一方の鋼球43は段当たり奇数個の7個ずつ設けられている。さらに、他方の鋼球44も上下にそれぞれ設けられており、これにより、圧電セラミックス体10は上下、左右に各一対ずつ設けられている。   As shown in FIGS. 8 and 9, a plurality of plate-like blades 203 are radially provided on the upper and lower portions of the central flange portion 201a of the cylindrical main body 201 of the rotating vibration body 205 (in this embodiment 3, an even number is provided on the upper stage). 4 pieces, an even number of 4 pieces on the lower stage at the same position as the upper stage). In addition, one steel ball 43 is provided at the top and bottom at positions facing the respective upper and lower blades 203 of the plurality of piezoelectric power generation devices 30. That is, one steel ball 43 is provided in an odd number of seven per stage. Further, the other steel balls 44 are also provided on the upper and lower sides, respectively, so that the piezoelectric ceramic body 10 is provided in pairs on the upper and lower sides and the left and right sides.

この場合、第1番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球を符号43A(他方の鋼球を符号44A)で、第1番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球を符号43a(他方の鋼球を符号44a)で、第2番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球を符号43B(他方の鋼球を符号44B)で、第2番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球を符号43b(他方の鋼球を符号44b)で、第3番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球を符号43C(他方の鋼球を符号44C)で、第3番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球を符号43c(他方の鋼球を符号44c)で、第4番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球を符号43D(他方の鋼球を符号44D)で、第4番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球を符号43d(他方の鋼球を符号44d)で、第5番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球を符号43E(他方の鋼球を符号44E)で、第5番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球を符号43e(他方の鋼球を符号44e)で、第6番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球を符号43F(他方の鋼球を符号44F)で、第6番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球を符号43f(他方の鋼球を符号44f)で、第7番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球を符号43G(他方の鋼球を符号44G)で、第7番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球を符号43g(他方の鋼球を符号44g)で、それぞれ示す。尚、一方の鋼球を総称して符号43で、他方の鋼球を総称して符号44で示す。   In this case, one upper steel ball of the first piezoelectric power generation device 30 is denoted by reference numeral 43A (the other steel ball is denoted by reference numeral 44A), and one lower steel ball of the first piezoelectric power generation device 30 is denoted by reference numeral 43a. (The other steel ball is denoted by reference numeral 44a), the upper one steel ball of the second piezoelectric power generation apparatus 30 is denoted by reference numeral 43B (the other steel ball is denoted by reference numeral 44B), and the lower stage of the second piezoelectric power generation apparatus 30 One steel ball is indicated by reference numeral 43b (the other steel ball is indicated by reference numeral 44b), one upper steel ball of the third piezoelectric generator 30 is indicated by reference numeral 43C (the other steel ball is indicated by reference numeral 44C), One steel ball at the lower stage of the fourth piezoelectric power generation device 30 is denoted by reference numeral 43c (the other steel ball is denoted by reference numeral 44c), and one steel ball at the upper stage of the fourth piezoelectric power generation device 30 is denoted by reference numeral 43D (the other steel ball). 44D), and one steel ball at the lower stage of the fourth piezoelectric power generation apparatus 30 is denoted by reference numeral 43. (The other steel ball is denoted by reference numeral 44d), the upper one steel ball of the fifth piezoelectric power generation apparatus 30 is denoted by reference numeral 43E (the other steel ball is denoted by reference numeral 44E), and the lower stage of the fifth piezoelectric power generation apparatus 30 One steel ball is indicated by reference numeral 43e (the other steel ball is indicated by reference numeral 44e), one upper steel ball of the sixth piezoelectric generator 30 is indicated by reference numeral 43F (the other steel ball is indicated by reference numeral 44F), One steel ball in the lower stage of the seventh piezoelectric power generation device 30 is denoted by reference numeral 43f (the other steel ball is denoted by reference numeral 44f), and one steel ball in the upper stage of the seventh piezoelectric power generation device 30 is denoted by reference numeral 43G (the other steel ball. 44G), and the lower one steel ball of the seventh piezoelectric power generation apparatus 30 is indicated by reference numeral 43g (the other steel ball is indicated by reference numeral 44g). One steel ball is generically indicated by reference numeral 43 and the other steel ball is generically indicated by reference numeral 44.

そして、図9に示すように、円柱状の本体201の下面に固定されて該本体201と共に回転する円柱状の軸202にワイヤー2の中途部が巻き付けられており、このワイヤー2が異常予兆状態の発生により引っ張られたり、引き戻されたときに回転加振体205が軸202を支点として回動する。これにより、その本体201の上下段に等間隔毎に放射状に突設された各羽根203が、第1番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球43A、第2番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球43b、第3番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球43C、第4番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球43d、第5番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球43E、第6番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球43f、第7番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球43G、第1番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球43a、第2番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球43B、第3番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球43c、第4番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球43D、第5番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球43e、第6番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球43F、第7番目の圧電発電装置30の下段の一方の鋼球43g、第1番目の圧電発電装置30の上段の一方の鋼球43Aと、順次殴打する。   And as shown in FIG. 9, the middle part of the wire 2 is wound around the column-shaped axis | shaft 202 fixed to the lower surface of the column-shaped main body 201, and rotates with this main body 201, This wire 2 is an abnormal sign state. When it is pulled or pulled back due to the occurrence of the rotation, the rotary vibrating body 205 rotates around the shaft 202 as a fulcrum. As a result, the blades 203 radially projecting at equal intervals on the upper and lower stages of the main body 201 are connected to one upper steel ball 43A of the first piezoelectric generator 30 and the second piezoelectric generator 30. One steel ball 43b in the lower stage, one steel ball 43C in the upper stage of the third piezoelectric power generation device 30, one steel ball 43d in the lower stage of the fourth piezoelectric power generation device 30, and a fifth piezoelectric power generation device 30, one upper steel ball 43E, the lower one steel ball 43f of the sixth piezoelectric power generation device 30, the upper one steel ball 43G of the seventh piezoelectric power generation device 30, and the first piezoelectric power generation. One steel ball 43a at the lower stage of the apparatus 30, one steel ball 43B at the upper stage of the second piezoelectric power generation apparatus 30, one steel ball 43c at the lower stage of the third piezoelectric power generation apparatus 30, and a fourth piezoelectric element. One steel ball 43D in the upper stage of the power generation device 30, the fifth piezoelectric One steel ball 43e on the lower stage of the electric device 30, one steel ball 43F on the upper stage of the sixth piezoelectric power generation device 30, one steel ball 43g on the lower stage of the seventh piezoelectric power generation device 30, and the first The upper and lower steel balls 43A of the piezoelectric power generation apparatus 30 are sequentially beaten.

このように、いずれか一つの圧電発電装置30の発電量によりセンサー部90が作動するように構成したことで、いずれか一つの圧電発電装置30が故障しても、他の圧電発電装置30でこれをカバーすることで、より確実に異常予兆状態を検知することができ、メンテナンスも簡略化できるので、保守点検費用も大幅に削減することができる。   In this way, by configuring the sensor unit 90 to operate according to the power generation amount of any one of the piezoelectric power generation devices 30, even if any one of the piezoelectric power generation devices 30 breaks down, By covering this, an abnormal sign state can be detected more reliably and the maintenance can be simplified, so that the maintenance and inspection costs can be greatly reduced.

また、ワイヤー2の引っ張りや引き戻しの移動速度が速い場合でも、いずれか一つの圧電発電装置30の発電量によりセンサー部90を確実に作動させることができる。即ち、ワイヤー2の引っ張りや引き戻しの移動速度が速い場合に、複数の羽根203を用いて一方の鋼球43を殴打(加振)すると、始めの羽根203で一方の鋼球43を加振した後、まだ該鋼球43が振動している間に次の羽根203が該鋼球43の振動を妨害するおそれがあったが(ワイヤー2の速度が遅い場合には問題は発生しないが)、回転加振体205に上下2段の複数の羽根203を設ける構成とすることにより、速いワイヤー2の動きが発生してもどれか1つ以上の圧電発電装置30の鋼球43は振動を妨げられることなく発電を続けることができる。   Further, even when the moving speed of the pulling and pulling back of the wire 2 is fast, the sensor unit 90 can be reliably operated by the power generation amount of any one of the piezoelectric power generation devices 30. That is, when one steel ball 43 is beaten (vibrated) using a plurality of blades 203 when the moving speed of pulling and pulling back of the wire 2 is high, one steel ball 43 is vibrated by the first blade 203. Later, while the steel ball 43 was still oscillating, the next blade 203 could interfere with the vibration of the steel ball 43 (although no problem occurs when the speed of the wire 2 is slow), By adopting a configuration in which a plurality of upper and lower blades 203 are provided on the rotating vibration body 205, even if a fast movement of the wire 2 occurs, the steel balls 43 of any one or more of the piezoelectric generators 30 are prevented from vibrating. Power generation can be continued without any problems.

このように構成されてなる異常予兆状態監視装置は、特に図示はしないが、崩落可能箇所の上流から下流にかけて複数本のロッドをそれぞれ立設し、該複数のロッド間にワイヤーを当該箇所の上流から下流にかけて並列(この実施例3では上流から下流に対して交差するように複数本のワイヤーを並列に配置)になるように複数張設し、該複数のワイヤーの各一端部を各実施例の圧電発電装置30を内蔵した各センサー部90にそれぞれ繋げてある。   The abnormal sign state monitoring apparatus configured in this way is not particularly shown, but a plurality of rods are erected from the upstream side to the downstream side of the collapsible location, and wires are connected between the plurality of rods upstream of the location. A plurality of wires are stretched in parallel from the downstream to the downstream (in the third embodiment, a plurality of wires are arranged in parallel so as to cross from the upstream to the downstream), and each end of the plurality of wires is connected to each of the embodiments. The piezoelectric power generation devices 30 are connected to the respective sensor units 90.

崖の崩落は、上流から下流に崩落するため、一旦崩落が発生すると、上流のセンサー部90から下流のセンサー部90まで反応する。この際に、上流のセンサー部90から下流のセンサー部90までの信号発生時刻を、t1、t2、t3、t4とし、a1=t2−t1、a2=t3−t2、a3=t4−t3とすると、a1+a2+a3>0ならば危険度A、a1+a2>0又はa2+a3>0ならば危険度B、a1>0又はa2>0又はa3>0ならば危険度C、いずれも満たさない場合は、誤動作とする。   Since the collapse of the cliff collapses from the upstream to the downstream, once the collapse occurs, it reacts from the upstream sensor unit 90 to the downstream sensor unit 90. At this time, the signal generation times from the upstream sensor unit 90 to the downstream sensor unit 90 are t1, t2, t3, t4, and a1 = t2-t1, a2 = t3-t2, and a3 = t4-t3. If a1 + a2 + a3> 0, the risk is A; if a1 + a2> 0 or a2 + a3> 0, the risk is B; if a1> 0 or a2> 0 or a3> 0, the risk is C; .

このように、崩落箇所を横切る複数本のワイヤーの各一端部に前記各実施例の圧電発電装置30を内蔵したセンサー部90をそれぞれ繋げた構成としたことにより、崩落の危険度の検出の精度を上記のように高めることができる。これにより、異状予兆状態監視装置Kを崖崩落センサーとして使用することができる。   As described above, the sensor unit 90 incorporating the piezoelectric power generation device 30 of each of the above-described embodiments is connected to each end portion of a plurality of wires crossing the collapsed portion, so that the accuracy of detection of the risk of collapse is detected. Can be increased as described above. Thereby, the abnormal sign state monitoring apparatus K can be used as a landslide sensor.

尚、前記実施例3によれば、上下2段に羽根と鋼球を設けたが、上中下3段に設けても良い。また、羽根は各段に4枚、鋼球は各段に7個設けたが、これらの数に限らず、羽根を各段に偶数枚、鋼球を各段に奇数個設けるようにすれば良い。   In addition, according to the said Example 3, although the blade | wing and the steel ball were provided in the upper and lower two steps, you may provide in upper, middle, and lower three steps. In addition, four blades are provided in each stage and seven steel balls are provided in each stage. However, the number of blades is not limited to this number, and an even number of blades in each stage and an odd number of steel balls in each stage are provided. good.

この発明の実施例1に係る異常予兆状態監視装置の配置状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning state of the abnormal sign state monitoring apparatus which concerns on Example 1 of this invention. 同異常予兆状態監視装置の概略的な構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the abnormality sign state monitoring apparatus. 同異常予兆状態監視装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the abnormal sign state monitoring apparatus. 測定回路により測定された実施例1に係る異常予兆状態監視装置の圧電発電装置の発電量を示すグラフである。It is a graph which shows the electric power generation amount of the piezoelectric power generator of the abnormal sign state monitoring apparatus which concerns on Example 1 measured by the measurement circuit. 同圧電発電装置の回路図である。It is a circuit diagram of the same piezoelectric generator. 同圧電発電装置のより詳細な構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the more detailed structure of the same piezoelectric generator. この発明の実施例2に係る異常予兆状態監視装置の配置状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning state of the abnormal sign state monitoring apparatus which concerns on Example 2 of this invention. この発明の実施例3に係る異常予兆状態監視装置の構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the abnormal sign state monitoring apparatus which concerns on Example 3 of this invention. 同実施例3に係る異常予兆状態監視装置の構成を示す側面図である。It is a side view which shows the structure of the abnormal sign state monitoring apparatus which concerns on the Example 3. FIG. 従来の異常予兆状態監視装置の配置状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning state of the conventional abnormal sign state monitoring apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

K 異常予兆状態監視装置
1,1,1,‥ ロッド
2 ワイヤー
4 クラック
10 圧電セラミックス体
30 圧電発電装置
40 基部材
41,42 弾性支持体
43,44 鋼球
43 一方の鋼球
44 他方の鋼球
43A〜43G 鋼球
43a〜43g 鋼球
44A〜44G 鋼球
44a〜44g 鋼球
90 センサー部
100,200 外力付与装置
102 支点
105 回動体
202 支点
203 羽根
205 回転加振体
K abnormal sign state monitoring device 1,1,1, ... rod 2 wire 4 crack 10 piezoelectric ceramic body 30 piezoelectric power generation device 40 base member 41, 42 elastic support body 43, 44 steel ball 43 one steel ball 44 other steel ball 43A to 43G Steel balls 43a to 43g Steel balls 44A to 44G Steel balls 44a to 44g Steel balls 90 Sensor unit 100, 200 External force imparting device 102 Support point 105 Rotating body 202 Support point 203 Blade 205 Rotating vibrator

Claims (8)

崩落可能箇所に所要間隔毎に複数本のロッドを立設し、該ロッド間にワイヤーを張設し、該ワイヤーの一端部をセンサー部に繋げ、崩落可能箇所崖にクラックが発生したときに移動するロッドの移動量をセンサー部で検知し、該移動量が一定値を超えたときに、該情報を遠隔地の監視センターへと伝送するように構成されてなる異状予兆状態監視装置であって、上記センサー部を駆動させる電源を、板状に形成された圧電セラミックス体に歪み変形を供与することで発電する圧電発電装置で構成し、該圧電発電装置は、少なくとも一の圧電セラミックス体と、該圧電セラミックス体を該圧電セラミックス体の固有振動が他の構造体に伝達しにくい柔状態で保持するクッション材と、バネ材で形成された基部材と、該基部材の垂直部に固定された弾性支持体と、この弾性支持体の両端部にそれぞれ固定されて上記圧電セラミックス体を殴打して該圧電セラミックス体に衝撃を与える硬質の鋼球と、で構成し、上記鋼球の一方に外力を付与することで、他方の鋼球が共振作用によって上下振動を連続して繰り返すことで、異常予兆状態が発生したときに、上記圧電発電装置が、センサー部の駆動に必要な電力を自己発電するように構成したことを特徴とする異状予兆状態監視装置。   A plurality of rods are erected at required intervals at a place where they can collapse, a wire is stretched between the rods, one end of the wire is connected to the sensor part, and it moves when a crack occurs in the cliff where it can fall An abnormal sign state monitoring device configured to detect the amount of movement of a rod to be detected by a sensor unit and transmit the information to a remote monitoring center when the amount of movement exceeds a certain value. The power source for driving the sensor unit is constituted by a piezoelectric power generation device that generates electric power by applying strain deformation to the piezoelectric ceramic body formed in a plate shape, and the piezoelectric power generation device includes at least one piezoelectric ceramic body, The piezoelectric ceramic body is fixed to a cushion member that holds the piezoelectric ceramic body in a soft state in which the natural vibration of the piezoelectric ceramic body is not easily transmitted to other structures, a base member formed of a spring material, and a vertical portion of the base member An elastic support, and a hard steel ball fixed to both ends of the elastic support and striking the piezoelectric ceramic body to impact the piezoelectric ceramic body, and an external force is applied to one of the steel balls. Therefore, when the abnormal sign is generated by the other steel ball continuously repeating vertical vibrations due to the resonance action, the piezoelectric power generation device generates power necessary for driving the sensor unit. An abnormal sign state monitoring device characterized in that the apparatus is configured to do so. 前記一方の鋼球に外力を付与する手段は、一端部が前記ワイヤーの端部に接続された回動体で構成され、該回動体は、軸を支点として、上記ワイヤーが異常予兆状態の発生により引張されたときに、他端が上記鋼球を殴打するように作動することを特徴とする請求項1に記載の異常予兆状態監視装置。   The means for applying an external force to the one steel ball is composed of a rotating body having one end connected to the end of the wire, and the rotating body uses the shaft as a fulcrum to generate an abnormal sign. 2. The abnormal sign state monitoring device according to claim 1, wherein when the wire is pulled, the other end operates to strike the steel ball. 前記回動体の支点から鋼球殴打部までの長さ寸法は、上記支点からワイヤー接続部までの長さ寸法に対し数倍の長さ寸法に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の異常予兆状態監視装置。   The length dimension from the fulcrum of the rotating body to the steel ball striking part is set to a length dimension several times larger than the length dimension from the fulcrum to the wire connection part. The abnormal sign state monitoring device described. 前記弾性支持体は、基部材から同じ長さを有して同基部材に固定されていると共に、該基部材の両端部に固定される鋼球も、ほぼ同じ形状・重量で形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の異常予兆状態監視装置。   The elastic support has the same length from the base member and is fixed to the base member, and the steel balls fixed to both ends of the base member are also formed with substantially the same shape and weight. The abnormality sign state monitoring apparatus according to any one of claims 1 to 3. 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の圧電発電装置は、複数個が並列に前記センサー部に配設され、いずれか一つの発電量によりセンサー部が作動するように構成されていることを特徴とする異常予兆状態監視装置。   The piezoelectric power generation device according to any one of claims 1 to 4 is configured such that a plurality of piezoelectric power generation devices are arranged in parallel in the sensor unit, and the sensor unit is operated by any one power generation amount. An abnormal sign state monitoring device characterized by the above. 前記一方の鋼球に外力を付与する手段は、上記ワイヤーの中途部に巻き付けられて回動すると共に、周囲に複数の羽根を突設した回転加振体で構成され、該回転加振体は、軸を支点として、上記ワイヤーが異常予兆状態の発生により引っ張られたり、引き戻されたときに回転して、上記羽根が上記一方の鋼球を殴打して該一方の鋼球に外力を付与することで、他方の鋼球が共振作用によって振動を連続して繰り返すことで、異常予兆状態が発生したときに、上記圧電発電装置が、センサー部の駆動に必要な電力を自己発電するように構成したことを特徴とする請求項1に記載の異状予兆状態監視装置。   The means for applying an external force to the one steel ball is constituted by a rotating vibrating body having a plurality of blades projecting around the rotating vibration body wound around the middle portion of the wire and rotating. When the wire is pulled or pulled back by the occurrence of an abnormal sign state with the shaft as a fulcrum, the blades strike the one steel ball to apply an external force to the one steel ball. Thus, when the other steel ball continuously vibrates due to the resonance action, when the abnormal sign state occurs, the piezoelectric power generation device is configured to self-generate power necessary for driving the sensor unit. The abnormal sign state monitoring apparatus according to claim 1, wherein 前記回転加振体の上下方向の複数段に上記羽根を放射状に複数突設すると共に、該回転加振体を中心として放射状に上記圧電発電装置を複数配置し、この複数の圧電発電装置の上記上下方向の複数段の各羽根に対向する位置に上記一方の鋼球をそれぞれ設けたことを特徴とする請求項6に記載の異状予兆状態監視装置。   A plurality of the blades project radially from a plurality of stages in the vertical direction of the rotary vibration body, and a plurality of the piezoelectric power generation devices are arranged radially around the rotation vibration body. The abnormal sign state monitoring device according to claim 6, wherein the one steel ball is provided at a position facing each of the plurality of blades in the vertical direction. 崩落可能箇所の上流から下流にかけて複数本のロッドをそれぞれ立設し、該複数本のロッド間に上記ワイヤーを当該箇所の上流から下流にかけて並列になるように複数張設し、該複数のワイヤーの各一端部を各センサー部にそれぞれ繋げたことを特徴とする請求項6又は請求項7のいずれかに記載の異状予兆状態監視装置。   A plurality of rods are erected from the upstream to the downstream of the collapsible part, and a plurality of the wires are stretched between the plurality of rods in parallel from the upstream to the downstream of the part. The abnormal sign state monitoring device according to claim 6 or 7, wherein each one end portion is connected to each sensor portion.
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