JP2013088314A - 電力機器の出力制御装置及び電力機器の出力制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 設置場所毎に適切に対応して地震による震動であるかを正確に判定して誤動作等を防止しつつ、地震の発生等の非常時において照明機器を点灯させる。
【解決手段】 電力機器の出力制御装置１０は、加速度センサー１２と、加速度センサー１２により地震が発生していない定常状態において計測された所定時間内における震動の加速度データの平均値を算出すると共に平均値を繰り返し連続して算出して移動平均法により定常状態における基礎震動データである基準値を常時算出する基準値算出部２２と、基準値算出部２２において算出された基準値と加速度センサー１２により計測されたリアルタイムの加速度データとを照合してリアルタイムの加速度データと基準値との差分が所定の閾値を超えた場合に地震であると判定する地震発生判定部２４と、地震発生判定部２４が地震であると判定した場合に、接続された電力機器へ出力するリレー回路１８とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば、地震の発生等の非常時において照明機器を点灯させる等して、安全に避難誘導をさせることができる電力機器の出力制御装置及び電力機器の出力制御方法の改良に関し、特に、設置場所毎に適切に対応して地震による震動であるかを正確に判定して誤動作等を防止することに関するものである。

例えば、夜間等の消灯時において、地震の発生等の非常事態が発生し、緊急に避難することが必要となった場合であっても、精神的に落ち着かない状況下では慌てているために、咄嗟に照明器具を点灯等させてから適切に避難することが困難な場合がある。その結果、暗闇の中で迅速に避難することができないおそれがあり、特に、養護施設等においては係員だけでは要介護者等に対する避難指示や避難補助を充分にすることができないことも想定されうる。このため、夜間等においても、地震の発生等を検知して、各居室や廊下、階段等の照明器具を点灯させて避難通路を確保、指示することが提案されている（例えば、特許文献１等参照）。

しかし、建物は、地震等が発生していない場合であっても、常時何らかの固有の震動をしており、この固有の震動は、特に、その立地条件や、築後年数、構造、更には、同じ建物であっても、低層階、中層階、高層階等の階数によって、それぞれ異なるものである。例えば、大型車両等が頻繁に通行する道路に面している建物や、電車の線路付近に建設された建物の場合には、外部的要因によって突発的に大きな震動をすることもある。また、経過年数が経てば経つ程、この固有の震動が大きくなる傾向もある。

このため、地震であるか否かを揺れの大きさの絶対値だけで判断すると、地震以外の震動である場合にも誤って照明器具等を点灯させ、夜中に不必要に点灯等して安眠を妨げたり、却って混乱を招くおそれがある。また、揺れの大きさのみで判断すると、例えば、建物に不意に物体が衝突した場合等、必ずしも避難が必要ない場合にまで、地震以外の突発的な震動を地震と判定して、誤作動を招くおそれもある。

更には、地震の中には、例えば、４Ｈｚ（周期０．２５秒）程度の短周期の地震のみならず、１Ｈｚ〜０．３３Ｈｚ程度（周期１秒〜周期３秒）の長周期的な地震もあり、単に特定の所定時間のみで地震であるかどうかを検知すると、短周期又は長周期のいずれかの地震を検出できなくなる問題もある。特に、現在提供されている地震センサの多くは、比較的短周期の地震にしか対応しておらず、長周期的な地震を検知することは困難であり、この問題に対する適切な対応が長い間にわたって望まれていた。

一方、近年では、オートロック等の電気錠が普及した結果、地震等の発生時において、何らかの原因で停電等した場合には、解錠することができずに、建物の外へ避難することができず、内部に閉じこめられるおそれもあった。従って、停電等が生ずる前に解錠したり、あるいは、停電した場合であっても、必要な電力機器を確実に作動させることが望まれる。

特開２０１０−２５７１０２号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記の問題点に鑑み、設置場所毎に適切に対応して地震による震動であるかを正確に判定して誤動作等を防止しつつ、地震の発生等の非常時において照明機器を点灯させる等して安全に避難誘導をさせることができる電力機器の出力制御装置及び電力機器の出力制御方法を提供することにある。

（１．制御装置）
本発明は、上記の課題を解決するための第１の手段として、所定以上の震動を検知して地震であると判定した場合に電力機器へ出力して電力機器を作動させる電力機器の出力制御装置において、震動の加速度を計測する加速度センサーと、この加速度センサーにより地震が発生していない定常状態において計測された所定時間内における震動の加速度データの平均値を算出すると共に平均値を繰り返し連続して算出して移動平均法により定常状態における基礎震動データである基準値を常時算出する基準値算出部と、この基準値算出部において算出された基準値と加速度センサーにより計測されたリアルタイムの加速度データとを照合してリアルタイムの加速度データと基準値との差分が所定の閾値を超えた場合に地震であると判定する地震発生判定部と、この地震発生判定部が地震であると判定した場合に、接続された電力機器へ出力するリレー回路とを備えたことを特徴とする電力機器の制御装置を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第２の手段として、上記第１の解決手段において、地震発生判定部は、リアルタイムの加速度データと基準値との差分が所定時間以上連続して所定の閾値を越えた場合に地震であると判定することを特徴とする電力機器の出力制御装置を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第３の手段として、上記第１又は第２のいずれかの解決手段において、震動継続監視部を更に備え、震動継続監視部は、地震発生判定部が地震であると判定した後に、所定の時間以上リアルタイムの加速度データが所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定し、震動発生判定部は、震動継続監視部が地震は終息したと判断した場合に、判定結果をリセットして地震発生時における基準値と加速度センサーにより計測されたリアルタイムの加速度データとの照合を再開することを特徴とする電力機器の出力制御装置を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第４の手段として、上記第３の解決手段において、震動継続監視部は、リアルタイムの加速度データが所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定するまでの所定時間を、検知すべき地震の震動の周期に応じて任意に設定変更できることを特徴とする電力機器の出力制御装置を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第５の手段として、上記第１乃至第４のいずれかの解決手段において、電力機器への出力時間を設定するタイマー部を更に備えていることを特徴とする電力機器の出力制御装置を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第６の手段として、上記第１乃至第５のいずれかの解決手段において、加速度センサーが測定した加速度データ及び基準値算出部が算出した基準値を継続的に記憶するデータ保存部を備えていることを特徴とする電力機器の出力制御装置を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第７の手段として、上記第１乃至第６のいずれかの解決手段において、火災報知器、防犯センサーその他の外部機器の入力端子を更に備え、リレー回路は接続された外部機器からの入力に応じて、電力機器へ出力できることを特徴とする電力機器の出力制御装置を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第８の手段として、上記第１乃至第７のいずれかの解決手段において、外部電源接続端子を備えていることを特徴とする電力機器の出力制御装置を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第９の手段として、上記第１乃至第８のいずれかの解決手段において、加速度センサーが、三次元加速度センサーであることを特徴とする電力機器の出力制御装置を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１０の手段として、上記第１乃至第９のいずれかの解決手段において、電力機器が、照明器具、電気錠、回転灯、送信機、放送器のいずれか又は複数であることを特徴とする電力機器の出力制御装置を提供するものである。

（２．制御方法）
また、本発明は、上記第１乃至第１０の解決手段である出力制御装置を使用した下記の電力機器の出力制御方法をも提供するものである。即ち、本発明は、上記の課題を解決するための第１１の手段として、所定以上の震動を検知して地震であると判定した場合に電力機器へ出力して電力機器を作動させる電力機器の出力制御方法において、加速度センサーにより震動の加速度を計測し、基準値算出部により地震が発生していない定常状態において加速度センサーにより計測された所定時間内における震動の加速度データの平均値を算出すると共に平均値を繰り返し連続して算出して移動平均法により定常状態における基礎震動データである基準値を常時算出し、地震発生判定部により基準値算出部において算出された基準値と加速度センサーにより計測されたリアルタイムの加速度データとを照合してリアルタイムの加速度データと基準値との差分が所定の閾値を超えた場合に地震であると判定し、リレー回路により地震発生判定部が地震であると判定した場合に接続された電力機器へ出力することを特徴とする電力機器の制御方法を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１２の手段として、上記第１１の解決手段において、地震発生判定部により、リアルタイムの加速度データと基準値との差分が所定時間以上連続して所定の閾値を越えた場合に地震であると判定することを特徴とする電力機器の出力制御方法を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１３の手段として、上記第１１又は第１２のいずれかの解決手段において、更に震動継続監視部により、地震発生判定部が地震であると判定した後に、所定の時間以上リアルタイムの加速度データが所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定し、震動継続監視部が地震は終息したと判断した場合に、震動発生判定部において判定結果をリセットして地震発生時における基準値と加速度センサーにより計測されたリアルタイムの加速度データとの照合を再開することを特徴とする電力機器の出力制御方法を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１４の手段として、上記第１３の解決手段において、震動継続監視部がリアルタイムの加速度データが前記所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定するまでの所定時間を、検知すべき地震の震動の周期に応じて任意に設定変更することを特徴とする電力機器の出力制御方法を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１５の手段として、上記第１１乃至第１４のいずれかの解決手段において、タイマー部により電力機器への出力時間を設定することを特徴とする電力機器の出力制御方法を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１６の手段として、上記第１１乃至第１５のいずれかの解決手段において、データ保存部により加速度センサーが測定した加速度データ及び基準値算出部が算出した基準値を継続的に記憶することを特徴とする電力機器の出力制御方法を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１７の手段として、上記第１１乃至第１６のいずれかの解決手段において、火災報知器、防犯センサーその他の外部機器を接続して、接続された外部機器からの入力に応じて、リレー回路により電力機器へ出力できることを特徴とする電力機器の出力制御方法を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１８の手段として、上記第１１乃至第１７のいずれかの解決手段において、無停電電源装置を接続することができる外部電源接続端子に無停電電源装置を接続することを特徴とする電力機器の出力制御方法を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第１９の手段として、上記第１１乃至第１８のいずれかの解決手段において、加速度センサーとして、三次元加速度センサーを使用することを特徴とする電力機器の出力制御装置を提供するものである。

本発明は、上記の課題を解決するための第２０の手段として、上記第１１乃至第１９のいずれかの解決手段において、電力機器として、照明器具、電気錠、回転灯、送信機、放送器のいずれか又は複数をリレー回路に接続することを特徴とする電力機器の出力制御方法を提供するものである。

本発明によれば、上記のように、地震が発生していない定常状態において加速度センサーにより計測された所定時間内における震動の加速度データの平均値を算出すると共に平均値を繰り返し連続して算出して移動平均法により定常状態における基礎震動データである基準値を常時算出して、対象物件の立地条件や築後年数、構造、階数等によって異なる当該加速度センサーが設置された箇所の固有の震動値を基準値とし、この基準値と加速度センサーにより計測されたリアルタイムの加速度データとを照合してリアルタイムの加速度データと基準値との差分が所定の閾値を超えた場合にのみ地震であると判定しているため、例えば、車両の通行や近隣の工事による震動等の地震以外の震動を地震と誤判定することなく、加速度センサーが設置された箇所毎に対応して適切に地震であると判定して、必要な場合にのみ的確に電力機器を作動させることができる実益がある。

本発明によれば、上記のように、リアルタイムの加速度データと基準値との差分が所定時間以上連続して所定の閾値を越えた場合に地震であると判定しているため、例えば、物体の衝突等の比較的大きな衝撃ではあるが、地震以外の突発的、単発的な震動を地震であると誤判定することがない実益がある。

本発明によれば、上記のように、所定の時間以上リアルタイムの加速度データが所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定し、地震は終息したと判断した場合に、震動発生判定部において判定結果をリセットして地震発生時における基準値と加速度センサーにより計測されたリアルタイムの加速度データとの照合を再開しているため、直前の地震による震動を基準値として測定を再開してしまい、地震による大きな揺れであっても地震ではないと誤判定することを回避することができ、例えば、短い時間内に連続して発生した地震に対しても、適切に対応することができる実益がある。

この場合、特に、本発明によれば、上記のように、リアルタイムの加速度データが前記所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定するまでの所定時間を、検知すべき地震の震動の周期に応じて任意に設定変更することができるため、例えば、４Ｈｚ（周期０．２５秒）程度の短周期の地震のみではなく、この所定時間を長く設定することにより、例えば、１Ｈｚ（周期１秒）のより長周期的な地震をも適切に検知することができ、また、このような長周期的な震動を検知することにより、損傷した建造物の診断にも活用することができる実益がある。

本発明によれば、上記のように、タイマー部により電力機器への出力時間を設定することができるため、避難に必要な時間等に応じて適切に照明器具等の電力機器を作動させることができる一方、必要以上に長時間電力機器を作動させることがなく節電にも対応することができ、更には、この電力機器への出力時間を、測定された地震の規模に応じて複数のレンジに設定して地震の規模に応じた出力時間に設定することもできる実益がある。

本発明によれば、上記のように、加速度センサーが測定した加速度データ及び基準値算出部が算出した基準値を継続的に記憶しているため、例えば、築後１０年等の建物の経年変化を把握することもできる実益がある。

本発明によれば、上記のように、火災報知器、防犯センサーその他の外部機器を接続して、接続された外部機器からの入力に応じて、リレー回路により電力機器へ出力できるため、地震以外の火災や防犯上等の原因に対して、必要な電力機器を制御することについても対応することができる実益がある。

本発明によれば、上記のように、外部電源接続端子に無停電電源装置を接続することができるため、地震の発生等を原因とする停電時においても、電力機器を適切に制御することができる実益がある。

本発明によれば、上記のように、加速度センサーとして、三次元加速度センサーを使用しているため、固有の震動値である基準値及び地震の判定に際して、より緻密なデータを取得することができる実益がある。

本発明によれば、上記のように、電力機器として、照明器具、電気錠、回転灯、送信機、放送器のいずれか又は複数をリレー回路に接続しているため、例えば、照明器具であれば夜間における地震発生時において避難通路を照らして円滑に避難することができ、電気錠であれば解錠により扉を開放して避難通路を確保することができ、回転灯、放送器であれば、避難を促すことができ、送信機により地震の発生を外部に伝達して救助や確認の必要性を外部において確認することができる実益がある。

本発明の電力機器の出力制御装置の概略構成図である。 本発明の電力機器の出力制御装置の初期設定状態から地震による震動であるかを判定するまでの概略フローである。 本発明の電力機器の出力制御装置の作動状態の基本フローである。 本発明において震動の発生をチェックする過程のフローである。 本発明において震動の継続をチェックする過程のフローである。

本発明を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明すると、図１は本発明の電力機器の出力制御装置１０を示し、この出力制御装置１０は、例えば、オフィスビルやマンション等の多数の人が利用する建物の廊下や各居室の壁面等に設置されて、当該設置箇所における所定以上の震動を検知して地震であると判定した場合に、図示しない照明器具等の電力機器へ出力して、これらの電力機器に所定の作動をさせるものである。

これにより、地震の発生等の非常時において、例えば、照明器具を点灯させる等して安全に避難誘導をさせることができる。そのため、この出力制御装置１０の設置箇所には、特に限定はないものの、特に、例えば、病院や養護施設等の避難援助が必要な要介護者等が入居等している建物に設置すると、有用性が非常に高まる。

この出力制御装置１０は、図１に示すように、震動の加速度を計測する加速度センサー１２と、この加速度センサー１２が接続される中央処理部１４と、この中央処理部１４に接続された入出力処理部１６と、この入出力処理部１６に接続されて、接続された電力機器へ出力するリレー回路１８とを備えている。

これらの加速度センサー１２、中央処理部１４及び入出力処理部１６は、図１に示すように、メインボード２０上に設置され、リレー回路１８は、このメインボード２０に電気的に接続されている。また、中央処理部１４には、図１に示すように、基準値算出部２２と、地震発生判定部２４と、震動継続監視部２６とが設定される。

（１．加速度センサー）
加速度センサー１２としては、特に限定はないが、震動のより緻密なデータ計測、取得を行うため、前後、左右、上下の３方向に対する加速度を検出する三次元加速度センサーを使用することが望ましい。この三次元加速度センサーとしては、例えば、近時、ゲーム機等に使用されているＩＣチップ型のセンサー、具体的には、センサー内部に可動部と、非可動部分に設置されたフィンとを有し、可動部の変位した場合のフィンとの間の間隔の変化による静電容量の変化を検知することにより、加速度の大きさ及び方向を検出するもの（静電容量方式の三次元センサー）を使用することができる。この加速度センサー１２を有する本発明の出力制御装置１０が、対象物の壁面等に設置されることで、当該設置箇所の震動を検出することができる。

（２．基準値算出部）
基準値算出部２２は、加速度センサー１２により地震が発生していない定常状態において計測された所定時間内における震動の加速度データの平均値を算出すると共に、この平均値を繰り返し連続して算出して移動平均法により定常状態における基礎震動データである基準値を常時算出する。なお、この基準値は、三次元加速度センサー１２を使用する場合において、３軸方向毎に、それぞれの加速度データの平均値をもって、基準値とすることができる。

基準値算出部２２は、具体的には、地震が発生していない定常状態において加速度センサー１２により計測された加速度データを、例えば、１０ｍＳｅｃ（０．０１秒）毎にサンプリングし、これらの加速度データの約１０秒間における平均値を算出する。従って、この平均値は、１０ｍＳｅｃ毎に更新されていき、常時、直近１０秒間における最新の平均値が算出されていく。この直近１０秒間における最新の平均値が、当該設置箇所の固有の震動値（基礎震動データ）であるとして、基準値とされる。

この基準値は、例えば、１）大型車両等が頻繁に通行する道路に面している建物や、電車の線路付近に建設された建物である等のほか、時限的な要素として近隣で工事を行っている物件である等の対象物件の立地条件、２）鉄筋コンクリート造り、軽量鉄骨造り、木造等の対象物件の構造によって異なり、また、同じ対象物件であっても、４）低層階、中層階、高層階等の階数によっても変化する。更には、５）築後年数によっても経年変化する。従って、この基準値を算することにより、設置箇所に応じて、適切に地震であるか否かの判定を行うことができ、特に、常時直近のデータとして基準値を算出しているため、経年劣化による固有の震動値の変化にも適切に対応することができる。

（３．地震発生判定部）
地震発生判定部２４は、この基準値算出部２２において算出された基準値と、加速度センサー１２により計測されたリアルタイムの加速度データとを照合して、リアルタイムの加速度データと基準値との差分が所定の閾値を超えた場合に地震であると判定する。即ち、地震発生判定部２４は、単に、震動（揺れ）の大きさの絶対値のみによって、地震であるかどうかを判定するのではなく、上記各設置箇所毎に異なる固有の震動値である基準値から見て、どの程度の大きさの震動であったかを判断することができる。

このため、例えば、大型車両が頻繁に通行したり、時限的にではあるが近隣で建設工事を行っている場合等、固有の震動値（基準値）が比較的大きな設置箇所であっても、これらの車両の通行や、また、近隣の工事による震動等の地震以外の震動を地震と誤判定することなく、加速度センサー１２が設置された箇所毎に対応して適切に地震であると判定して、必要な場合にのみ的確に電力機器を作動させることができる

具体的には、地震発生判定部２４は、図４に示すように、三次元加速度センサー１２により測定された３軸方向におけるリアルタイムの加速度データと、３軸方向における基準値との差分の合成値を算出し、この合成値を、予め設定された閾値と照合して、合成値が閾値を上回る場合には、地震の可能性ありとして、震動発生フラグをオンにする。一方、合成値が閾値を上回らない場合には、引き続きリアルタイムの加速度データと基準値との照合を継続して行う。

なお、この閾値の大きさは、必要に応じて適宜段階的に設定することができ、また、設定後において、その値を変更することもできる。これにより、例えば、比較的大きな危険を伴わない、例えば、震動２以下の地震である場合には、敢えて地震と判定せずに、電力機器への出力制御を回避し、震度３以上の地震である場合のみ、電力機器が作動するように対応することもできる。

また、この地震発生判定部２４は、リアルタイムの加速度データと基準値との差分が所定時間以上連続して所定の閾値を越えた場合に地震であると判定する。このため、例えば、物体の衝突等の比較的大きな衝撃ではあるが、地震以外の突発的、単発的な震動を地震であると誤って判定することを回避することができる。

この場合、具体的には、地震発生判定部２４は、上記のように、震動発生フラグがオンとなった場合に、図５に示すように、予め設定された所定の警戒判定時間を警戒判定タイマーに入力してカウントダウンを開始し、警戒判定時間が経過するまでに震動が終息することなく、警戒判定タイマーが「０」になった時点で初めて、地震であると判定して、警戒モードへと移行し、リレー回路１８を通じた電力機器への出力制御を行う。なお、この警戒判定時間は、例えば、０．５秒〜２．３秒等の地震による震動であると判定するのに適した範囲内で初期設定時に任意に設定することができる。

この場合、図５に示すように、警戒判定タイマーは、基準値のサンプリングと同じ１０ｍＳｅｃ毎にカウントダウンしてデクリメントしていくと共に、地震発生判定部２４では、警戒判定時間が経過して警戒判定タイマーが「０」になるまで、この１０ｍＳｅｃ毎に差分の合成値と閾値との照合を繰り返し行い、設定した警戒判定時間を経過するまでに、後述する震動継続監視部２６により震動が終息したと判定されなかった場合を除き（即ち、震動が継続している場合には）、震動発生フラグをオンの状態に維持して、警戒モードとして、電力機器への出力制御を行う。

（４．震動継続監視部）
震動継続監視部２６は、地震発生判定部２４が地震であると判定した後に、所定の時間以上リアルタイムの加速度データが所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定する。具体的は、震動継続監視部２６は、地震発生判定部２４が、震動発生フラグをオンとした場合に、図４に示すように、予め設定された、例えば、２００ｍＳｅｃ（０．２秒）等の想定震動持続時間を震動持続タイマーに入力し、図５に示すように、この震動持続タイマーが「０」になるまでの間に、リアルタイムの加速度データと３軸方向における基準値との差分の合成値が閾値を下回った場合には、震動持続タイマーが「０」になるまでリアルタイムの加速度データと基準値との照合を繰り返し行い、合成値が閾値を上回る場合には、震動持続タイマーに再度２００ｍＳｅｃを入力して、引き続き震動が継続しているかどうかを監視する。震動持続監視部２６は、設定された想定震動持続時間である２００ｍＳｅｃ（０．２秒）の間に合成値が閾値を下回り、２００ｍＳｅｃが経過した結果、震動持続タイマーが「０」になった場合には、図５に示すように、地震が終息したと判断して、震動発生フラグをオフにする。

このようにして震動継続監視部２６が、地震は終息したと判断して震動発生フラグをオフとした場合、地震発生判定部２４は、判定結果をリセットして、地震発生時（震動発生フラグがオンとなった時点）における基準値と、加速度センサー１２により計測されたリアルタイムの加速度データとの照合を再開する。

この場合、照合（震動発生チェック）の再開に際し、地震終了時の直前の平均値ではなく、地震発生時に遡って、地震発生時における基準値を基準に、基準値の算出、基準値との照合を再開するのは、地震による異常震動値を、設置箇所の固有の震動値である基準値に算入するのを回避するためである。これにより、直前の地震による震動を基準値として測定を再開してしまい、地震による大きな揺れであっても地震ではないと誤判定することを回避することができ、例えば、短い時間内に連続して発生した地震に対しても、適切に対応することができる。

また、この震動継続監視部２６は、リアルタイムの加速度データが所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定するまでの所定時間（上記２００ｍＳｅｃ等の想定震動持続時間）を、任意に設定変更できる。具体的には、検知すべき地震の震動の周期に応じて設定することができ、この想定震動持続時間（ｔ）は、周波数（ｆ）に換算すると、ｆ＝１／ｔで表すことができるため、例えば、上記２００ｍＳｅｃ（０．２秒）であれば、ｆ＝１／０．２秒＝５Ｈｚの地震を検出することができる。従って、同様に、例えば、２５０ｍＳｅｃ（０．２５秒）に設定した場合には、４Ｈｚ（周期０．２５秒）程度の短周期の地震を確実に検知することができる一方、１０００ｍＳｅｃ（１秒）と比較的長く設定した場合には、１Ｈｚ（周期１秒）程度のより長周期的な地震をも適切に検知することができる。

このことは、特に、現在の地震センサーでは検知が困難な長周期的な地震にも対応することができる点で有益である。また、このように、長周期的な震動を検知することができれば、損傷した建造物の診断にも活用することができる。なお、この場合、単数の出力制御装置１０において複数の震動持続タイマー等の回路を設定することにより、又は複数の出力制御装置１０を設置することにより、複数の想定震動持続時間を設定して、短周期、長周期どちらの地震にも対応することができるように設定することもできる。

（５．リレー回路）
リレー回路１８は、図５に示すように、震動が警戒判定時間継続して、地震発生判定部２４が警戒モードへと移行した場合に、図１に示す出力端子２８を介して接続された図示しない外部の電力機器に出力して、必要な制御を行う。この場合、出力制御装置１０は、図１に示すように、その中央処理部１４において、この電力機器への出力時間を設定するタイマー部３０を備えていることが望ましい。このタイマー部３０は、例えば、電力機器への出力をどの程度の時間継続させるかを設定するものであり、例えば、３０分、６０分、９０分、１２０分のように段階的に設定されて、出力制御装置１０の設置後の初期設定の段階で、メインボード２０上のディップスイッチの選択等により、必要に応じて、いずれかの時間に設定することができる。

これにより、避難に必要な時間等に応じて適切に照明器具等の電力機器を作動させることができる一方、必要以上に長時間電力機器を作動させることがなく節電にも対応することができ、更には、この電力機器への出力時間を、測定された地震の規模に応じて複数のレンジに設定して地震の規模に応じた出力時間に設定することもできる。

（６．電力機器）
また、出力端子２８を介してリレー回路１８に接続される外部の電力機器としては、特に限定はないが、例えば、照明器具を挙げることができる。照明器具に接続した場合には、夜間等の消灯時であっても、地震の発生等の非常事態の発生時において、廊下や各居室を照らして、円滑に避難通路を判断することができる。

また、電力機器として、電気錠を接続することもできる。電気錠を接続した場合には、非常事態の発生時において、電気錠を解錠して扉を開放し、手動によって開扉して避難通路を確保することができる。加えて、回転灯やサイレン、放送器を接続して、視覚及び聴覚的に避難促すことや、更には、送信機を接続することにより、送信機により地震の発生を外部に伝達して、救助や確認の必要性を外部において確認することができる。なお、出力制御装置１０は複数の出力端子２８を備え、これらの電力機器は、いずれか単独でも、また、同時に複数使用することもできる。

（７．入力端子）
一方、本発明の出力制御装置１０は、図１に示すように、火災報知器、防犯センサーその他の外部機器の入力端子３２を更に備えている。この入力端子３２から入力された信号は、入出力処理部１６を介して中央処理部１４において処理され、地震の発生の場合と同様に、外部機器からの入力があった場合には、その入力に応じて、リレー回路１８を通じて、電力機器へ出力できるように設定されている。

従って、本発明の出力制御装置１０は、地震のみならず、例えば、火災報知器を接続した場合には火災に、また、防犯センサーを接続した場合には不審者の侵入にも対応して、照明器具やサイレンその他の必要な電力機器へ出力して、防火システム、防犯システムとして応用することもできる。

（８．外部電源接続端子）
加えて、本発明の出力制御装置１０は、図１に示すように、外部電源接続端子３４をも備えている。出力制御装置１０は、図１に示すように、固有の電源部を有しているが、この外部電源接続端子３４に、図示しない無停電電源装置を接続することにより、地震の発生等を原因とする停電時においても、電力機器を適切に制御して、円滑に避難することができる。

（９．データ保存部）
更に、本発明の出力制御装置１０は、図１に示すように、加速度センサー１２が測定した加速度データ及び基準値算出部２２が算出した基準値を継続的に記憶するデータ保存部３６をも備えている。このデータ保存部３６は、メモリーカード等のフレキシブルな記憶媒体を使用することができる。このデータ保存部３６において保存すべきデータとして、一定期間内の基準値を含めることにより、例えば、時間の経過による基準値の変化等も的確に把握することができる。また、加速度センサー１２が測定した加速度データの所定時間内の平均値及び最大値等を保存しておくこともできる。

（１０．制御方法）
次に、上記の出力制御装置１０を使用した電力機器の出力制御方法について、図２乃至図５を参照しながら、説明する。まず、出力制御装置１０の設置時から運用開始までの工程について、図２を参照して説明すると、出力制御装置１０を対象となる設置箇所に設置した後、最初に、基準値を算出するため、当該設置箇所の基礎震動データ（固有の震動値）を測定して記録し、当該基礎震動データを基準値として、閾値や警戒判定時間等の各種必要な設定を行う。その後、震動発生チェック工程として、リアルタイムのデータと基準値との照合を行い、地震の可能性があり震動発生フラグがオンになった場合に、震動継続チェック工程を行う。

この場合、まず、定常時における基本的な処理として、図３に示すように、加速度センサー１２により測定した加速度データから、基準値算出部２２において１０ｍＳｅｃ毎に繰り返し基準値を算出し、基準値を算出するのに必要な量の過去データが蓄積されるまで、この算出処理を行う。この場合、上記のように、１０ｍＳｅｃ（０．０１秒）毎にサンプリングした加速度データの約１０秒間における平均値から基準値を算出するとした場合には、まずは、１０ｍＳｅｃ毎のデータの１０秒間分のデータ数、即ち、１０００個のデータ、更に、各部の処理時間のタイムラグ等を考慮して、図３に示すように、１０２４個のデータが蓄積されるまで算出処理を行い、これらの必要なデータ数が蓄積された上で、以降の処理を開始する。なお、初期設定時においては、およそ３０秒程測定を行い、必要な加速度データをサンプリングして、基準値を算出する。必要な過去データが蓄積され、設置箇所毎の基準値を算出できる状態になっている場合には、繰り返し基準値を算出して、常時最新の基準値を算出し続け、図４に示す震動発生チェック工程を行う。

震動が地震であるか否かの判定を行う震動チェック工程においては、図４に示すように、基準値算出部２２により、加速度データの過去データを過去データ数で除して平均値を求めて基準値として、地震発生判定部２４において、加速度センサー１２により測定された３軸方向におけるリアルタイムデータと３軸方向における基準値との照合を行い、その差分を常時算出する。この場合において、まだ震動発生フラグがオンになっておらず、地震を検知していない状態においては、図４に示すように、地震発生判定部２４において、この差分の合成値を算出し、この合成値を、予め設定された閾値と照合して、合成値が閾値を超えているかどうかを判定する。

この差分の合成値が閾値を超えていない場合には、引き続きリアルタイムの加速度データと基準値との照合を繰り返し行い、震動の発生を継続してチェックしていく。一方、差分の合成値が、閾値を超えている場合には、地震の可能性があるとして、震動発生フラグをオンとし、これを受けて、図４及び図５に示すように、予め設定された所定の警戒判定時間を警戒判定タイマーに入力して、地震である否かを最終的に判定するため、警戒判定時間のカウントダウンを開始する。それと共に、震動継続監視部２６において、地震が終息したかどうかを判定するために、震動持続タイマーに想定震動持続時間を入力して、差分の合成値が閾値を超えた状態が２００ｍＳｅｃ継続しているかを監視する。既に、差分の合成値が閾値を超えており、震動発生フラグがオンになっている状態においては、図４に示すように、図５に示す震動継続チェック工程を引き続き行う。

震動発生フラグがオンとなり、震動継続チェック工程に移行した場合、この震動継続チェック工程においては、図５に示すように、入力した警戒判定時間が経過して警戒判定タイマーが「０」になるまで、差分の合成値と閾値との照合を行い、差分の合成値が、例えば、５００ｍＳｅｃ（０．５秒）〜２３００ｍＳｅｃ（２．３秒）の範囲で設定された警戒判定時間が経過するまでの間に、閾値を下回った場合には、震動持続タイマーに入力された２００ｍＳｅｃの想定震動持続時間を１０ｍＳｅｃずつデクリメントしていき、設定された想定震動持続時間である２００ｍＳｅｃ（０．２秒）の間に合成値が閾値を下回り、２００ｍＳｅｃが経過した結果、震動持続タイマーが「０」になった場合には、図５に示すように、地震が終息したと判断して、震動発生フラグをオフとし、図４に示す震動発生チェック工程へ戻る。一方、警戒判定タイマーに入力された警戒判定時間の経過中において、未だ、差分の合成値が閾値を下回らず、差分の合成値が閾値を超えている場合には、震動持続タイマーに再度２００ｍＳｅｃを入力して、引き続き震動が継続しているかどうかを監視する。

一方、地震発生判定部２４は、図５に示すように、警戒判定時間が経過するまでに震動が終息することなく、警戒判定タイマーが「０」になった時点で初めて、地震であると判定して、警戒モードへと移行し、リレー回路１８を通じた電力機器への出力制御を行い、タイマー部で設定された所定時間にわたり、電力機器に所定の作動をさせる。なお、タイマーにより設定された時間の経過後において、又は、オペレーターの手動作業によって、震動発生時の状態に戻るようにリセットして、改めて震動発生チェック工程を再開することができる。

本発明は、特に、養護施設や病院等の避難援助が必要な要介護者等が入居等している建物に設置して、円滑な避難を補助することに適している他、オフィスビルやマンション等の多数の人が利用する建物の廊下や各居室の壁面等に広く適用することができる。

１０ 出力制御装置
１２ 加速度センサー
１４ 中央処理部
１６ 入出力処理部
１８ リレー回路
２０ メインボード
２２ 基準値算出部
２４ 地震発生判定部
２６ 震動継続監視部
２８ 出力端子
３０ タイマー部
３２ 入力端子
３４ 外部電源入力端子
３６ データ保存部

Claims (20)

1. 所定以上の震動を検知して地震であると判定した場合に電力機器へ出力して前記電力機器に所定の作動をさせる電力機器の出力制御装置において、震動の加速度を計測する加速度センサーと、前記加速度センサーにより地震が発生していない定常状態において計測された所定時間内における前記震動の加速度データの平均値を算出すると共に前記平均値を繰り返し連続して算出して移動平均法により定常状態における基礎震動データである基準値を常時算出する基準値算出部と、前記基準値算出部において算出された基準値と前記加速度センサーにより計測されたリアルタイムの加速度データとを照合して前記リアルタイムの加速度データと前記基準値との差分が所定の閾値を超えた場合に地震であると判定する地震発生判定部と、前記地震発生判定部が地震であると判定した場合に、接続された電力機器へ出力するリレー回路とを備えたことを特徴とする電力機器の制御装置。
2. 請求項１に記載された電力機器の出力制御装置であって、前記地震発生判定部は、前記リアルタイムの加速度データと前記基準値との差分が所定時間以上連続して所定の閾値を越えた場合に地震であると判定することを特徴とする電力機器の出力制御装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載された電力機器の出力制御装置であって、震動継続監視部を更に備え、前記震動継続監視部は、前記地震発生判定部が地震であると判定した後に、所定の時間以上前記リアルタイムの加速度データが前記所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定し、前記震動発生判定部は、前記震動継続監視部が地震は終息したと判断した場合に、判定結果をリセットして前記地震発生時における前記基準値と前記加速度センサーにより計測されたリアルタイムの加速度データとの照合を再開することを特徴とする電力機器の出力制御装置。
4. 請求項３に記載された電力機器の出力制御装置であって、前記震動継続監視部は、前記リアルタイムの加速度データが前記所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定するまでの所定時間を、検知すべき地震の震動の周期に応じて任意に設定変更できることを特徴とする電力機器の出力制御装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載された電力機器の出力制御装置であって、前記電力機器への出力時間を設定するタイマー部を更に備えていることを特徴とする電力機器の出力制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかに記載された電力機器の出力制御装置であって、前記加速度センサーが測定した加速度データ及び前記基準値算出部が算出した基準値を継続的に記憶するデータ保存部を備えていることを特徴とする電力機器の出力制御装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれかに記載された電力機器の出力制御装置であって、火災報知器、防犯センサーその他の外部機器の入力端子を更に備え、前記リレー回路は前記接続された外部機器からの入力に応じて、前記電力機器へ出力できることを特徴とする電力機器の出力制御装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載された電力機器の出力制御装置であって、無停電電源装置を接続することができる外部電源接続端子を備えていることを特徴とする電力機器の出力制御装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載された電力機器の出力制御装置であって、前記加速度センサーが、三次元加速度センサーであることを特徴とする電力機器の出力制御装置。
10. 請求項１乃至請求項９のいずれかに記載された電力機器の出力制御装置であって、前記電力機器が、照明器具、電気錠、回転灯、送信機、放送器のいずれか又は複数であることを特徴とする電力機器の出力制御装置。
11. 所定以上の震動を検知して地震であると判定した場合に電力機器へ出力して前記電力機器に所定の作動をさせる電力機器の出力制御方法において、加速度センサーにより震動の加速度を計測し、基準値算出部により地震が発生していない定常状態において前記加速度センサーにより計測された所定時間内における前記震動の加速度データの平均値を算出すると共に前記平均値を繰り返し連続して算出して移動平均法により定常状態における基礎震動データである基準値を常時算出し、地震発生判定部により前記基準値算出部において算出された基準値と前記加速度センサーにより計測されたリアルタイムの加速度データとを照合して前記リアルタイムの加速度データと前記基準値との差分が所定の閾値を超えた場合に地震であると判定し、リレー回路により前記地震発生判定部が地震であると判定した場合に接続された電力機器へ出力することを特徴とする電力機器の制御方法。
12. 請求項１１に記載された電力機器の出力制御方法であって、前記地震発生判定部により、前記リアルタイムの加速度データと前記基準値との差分が所定時間以上連続して所定の閾値を越えた場合に地震であると判定することを特徴とする電力機器の出力制御方法。
13. 請求項１１又は請求項１２のいずれかに記載された電力機器の出力制御方法であって、更に震動継続監視部により、前記地震発生判定部が地震であると判定した後に、所定の時間以上前記リアルタイムの加速度データが前記所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定し、前記震動継続監視部が地震は終息したと判断した場合に、前記震動発生判定部において判定結果をリセットして前記地震発生時における前記基準値と前記加速度センサーにより計測されたリアルタイムの加速度データとの照合を再開することを特徴とする電力機器の出力制御方法。
14. 請求項１３に記載された電力機器の出力制御装置であって、前記震動継続監視部が前記リアルタイムの加速度データが前記所定の閾値を下回った場合に地震が終息したと判定するまでの所定時間を、検知すべき地震の震動の周期に応じて任意に設定変更することを特徴とする電力機器の出力制御方法。
15. 請求項１１乃至請求項１４のいずれかに記載された電力機器の出力制御方法であって、タイマー部により前記電力機器への出力時間を設定することを特徴とする電力機器の出力制御方法。
16. 請求項１１乃至請求項１５のいずれかに記載された電力機器の出力制御方法であって、データ保存部により前記加速度センサーが測定した加速度データ及び前記基準値算出部が算出した基準値を継続的に記憶することを特徴とする電力機器の出力制御方法。
17. 請求項１１乃至請求項１６のいずれかに記載された電力機器の出力制御方法であって、火災報知器、防犯センサーその他の外部機器を接続して、前記接続された外部機器からの入力に応じて、前記リレー回路により前記電力機器へ出力できることを特徴とする電力機器の出力制御方法。
18. 請求項１１乃至請求項１７のいずれかに記載された電力機器の出力制御方法であって、外部電源接続端子に無停電電源装置を接続することを特徴とする電力機器の出力制御方法。
19. 請求項１１乃至請求項１８のいずれかに記載された電力機器の出力制御装置であって、前記加速度センサーとして、三次元加速度センサーを使用することを特徴とする電力機器の出力制御装置。
20. 請求項１１乃至請求項１９のいずれかに記載された電力機器の出力制御方法であって、前記電力機器として、照明器具、電気錠、回転灯、送信機、放送器のいずれか又は複数を前記リレー回路に接続することを特徴とする電力機器の出力制御方法。

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