JP2016205986A - 地震感知装置およびエレベータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自己診断中に地震が発生した場合でも、地震の検知遅れを所定時間以下とする地震感知装置を提供する。
【解決手段】外部からの信号または内部に設けた計時手段に従って装置内部の地震感知を含む機能の自己診断を行う自己診断処理手段を備え、自己診断処理手段は、自己診断を行う複数の診断項目を、第１の所定時間内に実行可能な２以上の診断項目群に分割し、各診断項目群の自己診断を第２の所定時間空けて実行するものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自己診断機能を備えた地震感知装置に関するものである。

一般的な自己診断機能付きの地震感知装置は、地震感知を含む装置の内部機能の自己診断中には実際の地震に対する地震感知機能は無効となる。このため自己診断中に発生した地震は検知できない、または自己診断終了後に遅れて検知されることとなる。これに対して例えば特許文献１では、地震の波動を検出するセンサを複数個並列に備え、それぞれのセンサを独立して自己診断を行うことで、自己診断中でもいずれかのセンサを動作可能として地震感知機能を有効にする地震感知装置が提案されている。

特開平１０−２６６６９号公報

しかしながら、従来の地震感知装置は内部に複数のセンサを有しているため、装置の寸法が大型になるとともに高価となる課題を有している。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、センサ１個の構成で、自己診断を一連の動作として行うのではなく、所定時間内で完了する診断項目群に分割し時間を空けて複数回に分けて実施することで、自己診断中に地震が発生した場合でも、地震の検知遅れを所定時間以下とする地震感知装置を提供するものである。

本発明の地震感知装置は、外部からの信号または内部に設けた計時手段に従って装置内部の地震感知を含む機能の自己診断を行う自己診断処理手段を備えた地震感知装置において、自己診断処理手段は、自己診断を行う複数の診断項目を、第１の所定時間内に実行可能な２以上の診断項目群に分割し、各診断項目群の自己診断を第２の所定時間空けて実行するものである。

上記のように構成された地震感知装置は、複数の自己診断項目を２以上に分割し、さらに時間を空けて自己診断を実行することで、センサ１個の構成でも、地震の検知遅れを第１の所定時間以下に抑えることができる。

本発明の実施の形態１の地震感知装置の構成図である。 地震発生時の地震検知信号を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１の地震感知装置を適用したエレベータ装置の構成図である。 本発明の実施の形態１の地震感知装置を適用したエレベータ装置の地震管制運転装置の動作フローチャートである。 本発明の実施の形態１の地震感知装置の自己診断のタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１の地震感知装置の自己診断中に地震が発生した場合のタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１の地震感知装置の自己診断中に地震が発生した場合のタイミングチャートである。

実施の形態１．
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態１について詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態１の地震感知装置の構成図を示す。地震感知装置１は、互いに直交する三軸（Ｘ軸・Ｙ軸・Ｚ軸）方向の加速度を計測し三軸分の加速度信号を出力する感震センサ２と、感震センサ２に対して模擬震動信号を出力する制御部３及び感震センサ２から入力された信号から地震検知信号を発生させる地震検知処理部４を含む自己診断処理手段としての自己診断処理部５と、計時手段としての時計６と、外部機器２０と接続を行うためのコネクタ１０を備えている。

地震検知処理部４は、感震センサ２から入力された加速度信号を予め定められたＰ波及びＳ波地震動レベルとの比較を行う。ここでＳ波については、第１の震動レベル以上の場合に低地震検知、第１の震動レベルよりも大きな第２の震動レベル以上の場合には高地震検知と二種類に分けている。

感震センサ２から入力された加速度信号が、地震検知処理部４での比較の結果Ｐ波と判定された場合には、Ｐ波検知出力部７を介してコネクタ１０の端子にＰ波検知信号７ａが出力される。また、比較の結果Ｓ波の第１の震動レベル以上と判定された場合には低地震検知出力部８を介してコネクタ１０の端子に低地震検知信号８ａが出力され、Ｓ波の第２の震動レベル以上と判定された場合には高地震検知出力部９を介してコネクタ１０の端子に高地震検知信号９ａが出力される。地震検知処理部４は、このＰ波検知出力部７、低地震検知出力部８、高地震検知出力部９への信号は保持するようになっている。

制御部３とコネクタ１０との間には、外部機器２０からコネクタ１０の端子に入力される診断指令信号１１ａを受信するための診断指令入力部１１と、外部機器２０からコネクタ１０の端子に入力されるリセット信号１２ａを受信するための外部リセット入力部１２と、外部機器２０に対して異常信号１３ａを出力するための異常出力部１３と、外部機器２０に対して自己診断中を示す診断中信号１４ａを出力する診断中出力部１４を備えている。

制御部３は、外部機器２０から診断指令信号１１ａが診断指令入力部１１に入力されると、感震センサ２へ自己診断用の震動模擬信号（Ｐ波模擬信号３ａ、低地震模擬信号３ｂ、高地震模擬信号３ｃ）を出力する。ここで震動模擬信号とは、Ｐ波検知、低地震検知、高地震検知のそれぞれに相当する電流または電圧による電気信号である。

また制御部３は、外部機器２０から診断指令信号１１ａが入力されたとき以外にも、時計６から入力された日時データが、制御部３内に予め設定された日時データと一致した時に感震センサ２へ自己診断用の模擬震動信号を出力することもできる。外部機器２０からの診断指令信号１１ａを使用するか、時計６を使用したセルフタイマー方式を使用するかは用途に応じて使い分けることができる。

さらに制御部３は、地震感知装置１内部の回路等の異常を検出したり、プログラム処理で異常を検出したりした場合には異常出力部１３に対して信号を出力するようになっている。

つぎに、この地震感知装置１が地震を検知した時にコネクタ１０から出力される信号について説明する。図２は、地震発生時の地震検知信号を示すタイミングチャートである。ここでは、地震感知装置１が自己診断を行っていない通常時に地震が発生した場合について説明する。

図２（ａ）は地震検知処理部４にてＰ波のみを検知し、Ｓ波は検知されなかった時を示している。時刻Ｔ１でＰ波が検知されると、地震検知処理部４はＰ波検知出力部７に対して信号を出力し、Ｐ波検知信号７ａがコネクタ１０から出力される。ここで地震検知処理部４はＰ波検知出力部７に対して信号を約１分間保持するようにしている。

図２（ｂ）は地震検知処理部４にてＰ波と、Ｓ波の内の低地震を検知した時を示している。Ｐ波検知信号７ａは図２（ａ）と同一である。Ｐ波から遅れて時刻Ｔ２でＳ波の内の低地震が検知されると、地震検知処理部４は低地震検知出力部８に対して信号を出力し、低地震検知信号８ａがコネクタ１０から出力される。ここで地震検知処理部４は低地震検知出力部８に対しての信号を保持し、後述するリセット信号１２ａが時刻Ｔ３で入力されると保持を解除するようになっている。

図２（ｃ）は地震検知処理部４にてＰ波と、Ｓ波の低地震及び高地震を検知した時を示している。Ｐ波検知信号７ａは図２（ａ）と同一である。Ｐ波から遅れて時刻Ｔ２でＳ波の低地震及び高地震が検知されると、地震検知処理部４は低地震検知出力部８及び高地震検知出力部９に対して信号を出力し、低地震検知信号８ａ及び高地震検知信号９ａがコネクタ１０から出力される。ここで地震検知処理部４は低地震検知出力部８及び高地震検知出力部９に対しての信号を保持する。

図３に、本発明の地震感知装置１をエレベータ装置に適用した構成図を示す。エレベータ装置の昇降路３０内には、巻上機３１に巻き掛けられたロープ３２の一端部にかご３３が、他端部につり合い錘３４がそれぞれ接続されて配置されている。この巻上機３１は、通常時運転と地震発生時運転を兼用する地震管制運転装置３５により駆動制御され、かご３３及びつり合い錘３４が昇降される。

地震感知装置１は昇降路３０のピット部３７に設置され、地震管制運転装置３５からの接続ケーブル３６が地震感知装置１のコネクタ１０に接続されている。地震管制運転装置３５は、地震が発生していない場合には図示しない乗場の操作盤及びかご３３内の操作盤から呼びが登録されると、その呼びに応じてかご３３とつり合い錘３４を昇降させて乗客を目的階まで運ぶ。ここで地震管制運転装置３５は地震感知装置１からＰ波検知信号７ａが入力されると、地震管制運転モードに移行する。

図４に、エレベータの地震管制運転装置３５の地震管制運転モード移行後の動作フローチャートを示す。ステップＳ１０１でＰ波検知信号７ａが入力されると、地震管制運転装置３５は、かご３３が走行中か否かを判定し（ステップＳ１０２）、走行中の場合にはかご３３を最寄階へ着床させる着床動作を開始する（ステップＳ１０３）。この着床動作中にステップＳ１０４で低地震検知信号８ａ、高地震検知信号９ａの少なくとも一方が入力されると、ステップＳ１１０でかご３３を運転休止させるとともに外部に異常を発報し保守作業員を呼ぶ。これは図２（ｂ）、図２（ｃ）において、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間が着床動作時間よりも短い場合を示す。

これに対して、ステップＳ１０４で低地震検知信号８ａ、高地震検知信号９ａのいずれも検知されない場合には、ステップＳ１０５で最寄階への着床動作が完了後、ドアを開き乗客を降車させる案内を行い（ステップＳ１０６）、つぎにドアを閉じる（ステップＳ１０７）。ステップＳ１０２でかご３３が走行中ではなく乗場に停止中であった場合にもこのステップＳ１０６に移行する。その後、ステップＳ１０８で高地震検知信号９ａが入力されている場合にはかご３３を運転休止させるとともに外部に異常を発報し保守作業員を呼ぶ（ステップＳ１１０）。これは図２（ｃ）において、時刻Ｔ１から時刻Ｔ２までの時間が着床動作時間よりも長い場合を示す。

ステップＳ１０８で高地震検知信号９ａが入力されていない場合には、つぎに、ステップＳ１０９で低地震検知信号８ａが入力されているかどうかを判定する。ここで低地震検知信号８ａが入力されていない場合には、ステップＳ１１１で一定時間経過後にかご３３の運転を再開させる。これは図２（ａ）の時の地震管制運転装置３５による地震管制運転モードの動作である。

これに対して、ステップＳ１０９で低地震検知信号８ａが入力されていた場合には、地震感知装置１に対してリセット信号１２ａを出力し、かご３３内が無人の状態で所定のエレベータ診断運転に移行する（ステップ１１２）。これは、図２（ｂ）の時の地震管制運転装置３５による地震管制運転モードの動作である。

以上説明したように、地震の検知時間が遅れた場合には、それだけかご３３を最寄階へ着床させる着床動作の開始が遅れ、かご３３内に乗客が閉じ込められたまま運転休止する可能性が高くなる。したがって、地震感知装置１の自己診断の時間は極力短いことが望ましい。

つぎに、地震感知装置１の自己診断の手順について説明する。図５は、地震感知装置１の自己診断のタイミングチャートを示したものである。制御部３は、地震管制運転装置３５からの診断指令信号１１ａを診断指令入力部１１を介して時刻Ｔ１１に受信すると、自己診断中を示すため、診断中出力部１４に対してＨ信号を出力するとともに感震センサ２に対して例えば周波数１Ｈｚの正弦波のＰ波模擬信号３ａを０．５秒間出力する。

Ｐ波模擬信号３ａを入力された感震センサ２は、計測された加速度信号を地震検知処理部４に出力する。地震検知処理部４で処理された結果はＰ波検知出力部７に出力され、Ｐ波検知信号７ａがコネクタ１０の端子に時刻Ｔ１２に出力される。制御部３は、時刻Ｔ１１から第１の所定時間として例えば２秒経過した時刻Ｔ１４に、診断中出力部１４に対してのＨ信号をＬ信号に変化させ自己診断中を解除するとともに、地震検知処理部４に対して出力信号の保持を解除する指令を出す。地震管制運転装置３５は、診断中信号１４ａがＨ信号の間に、Ｐ波検知信号７ａが入力されることで地震感知装置１のＰ波検知機能が正常であることを確認できる。

つぎに、制御部３は時刻Ｔ１４から第２の所定時間として例えば１秒経過した時刻Ｔ１５に、自己診断中を示すため、診断中出力部１４に対してＨ信号を出力するとともに感震センサ２に対して例えば周波数１Ｈｚの正弦波の低地震模擬信号３ｂを０．５秒間出力する。低地震模擬信号３ｂを入力された感震センサ２は計測された加速度信号を地震検知処理部４に出力する。地震検知処理部４で処理された結果は低地震検知出力部８に出力され、低地震検知信号８ａがコネクタ１０の端子に時刻Ｔ１６に出力される。制御部３は、時刻Ｔ１５から第１の所定時間として例えば２秒経過した時刻Ｔ１７に、診断中出力部１４に対してのＨ信号をＬ信号に変化させ自己診断中を解除するとともに、地震検知処理部４に対して出力信号の保持を解除する指令を出す。地震管制運転装置３５は、診断中信号１４ａがＨ信号の間に、低地震検知信号８ａが入力されることで地震感知装置１の低地震検知機能が正常であることを確認できる。

同様にして、制御部３は時刻Ｔ１７から第２の所定時間として例えば１秒経過した時刻Ｔ１８に、自己診断中を示すため、診断中出力部１４に対してＨ信号を出力するとともに感震センサ２に対して例えば周波数１Ｈｚの正弦波の高地震模擬信号３ｃを０．５秒間出力する。高地震模擬信号３ｃを入力された感震センサ２は計測された加速度信号を地震検知処理部４に出力する。地震検知処理部４で処理された結果は高地震検知出力部９に出力され、高地震検知信号９ａがコネクタ１０の端子に時刻Ｔ１９に出力される。制御部３は、時刻Ｔ１８から第１の所定時間として例えば２秒経過した時刻Ｔ２０に、診断中出力部１４に対してのＨ信号をＬ信号に変化させ自己診断中を解除するとともに、地震検知処理部４に対して出力信号の保持を解除する指令を出す。地震管制運転装置３５は、診断中信号１４ａがＨ信号の間に、高地震検知信号９ａが入力されることで地震感知装置１の高地震検知機能が正常であることを確認できる。

以上のようにして、地震管制運転装置３５は、診断中信号１４ａがＨ信号の間にＰ波検知信号７ａ、低地震検知信号８ａ、高地震検知信号９ａのそれぞれの地震検知信号が入力されることで感震センサ２の動作及び地震検知処理部４、Ｐ波検知出力部７、低地震検知出力部８、高地震検知出力部９の回路が正常に動作していることを確認できる。このＰ波検知出力部７、低地震検知出力部８、高地震検知出力部９には信号を絶縁するためのリレーやフォトカプラ等の部品が使用されており、それらの部品に異常が無いことも合わせて確認できる。

感震センサ２関係のＰ波検知、低地震検知、高地震検知は個別の診断が必要なため同時に診断を行うことができないが、感震センサ２以外の部分の診断については、感震センサ２の診断と平行して行うことができる。例えば異常出力部１３の診断は、Ｐ波検知、低地震検知、高地震検知のいずれかの診断と組み合わせて第１の所定時間内で完了できるのであれば、平行して行うことができる。例えば周波数１Ｈｚの正弦波のＰ波模擬信号３ａを０．５秒間出力した後、時刻Ｔ１３に制御部３は異常出力部１３にＨ信号を出力するようにしてもよい。

このようにすることにより、地震管制運転装置３５は、診断中信号１４ａがＨ信号の間にＰ波検知信号７ａと異常信号１３ａが入力されることで、地震感知装置１の低地震検知機能が正常であることと合わせて異常出力部１３の回路が正常に動作していることを確認できる。以上のように制御部３は自己診断を行う複数の診断項目を第１の所定時間内で完了できる診断項目群に予め分割して設定しておくことにより、自己診断の処理回数を最小にすることができる。

また、診断指令入力部１１、診断中出力部１４の回路についても、各診断処理の中で他の信号との整合性を確認することによりそれぞれの回路が正常に動作していることを確認できる。例えば、地震管制運転装置３５から診断指令信号１１ａを出力したにも関わらず、診断中信号１４ａの応答が無い場合には、地震感知装置１内部のどこかが異常と判断できる。

地震感知装置１が、地震管制運転装置３５からの診断指令信号１１ａではなく、時計６を使用して例えば毎日ＡＭ２時に自己診断を行っているような場合にも、エレベータの地震感知装置１側では、ＡＭ２時を超えても診断中信号１４ａが入力されない場合には、地震感知装置１のどこかが異常と判断できる。

このようにして、地震管制運転装置３５側で地震感知装置１の自己診断による異常が検出された場合には、地震管制運転装置３５はかご３３を最寄階へ着床させる着床動作を行った後、かご３３を運転休止させて地震感知装置１の点検を行う。

つぎに、地震感知装置１の自己診断中に地震が発生した場合について説明する。図６及び図７に地震感知装置１が自己診断を行っている最中に実際の地震が発生した場合のタイミングチャートを示す。図６は、時刻Ｔ１７までの低地震検知機能の自己診断を完了した直後に地震が発生した場合である。地震動Ｅを検知し感震センサ２で計測された加速度信号は地震検知処理部４に出力される。地震検知処理部４で処理された結果はＰ波検知出力部７に出力されてＰ波検知信号７ａがコネクタ１０の端子に時刻Ｔ２１に出力される。

地震検知処理部４からＰ波検知出力部７に出力された信号は同時に制御部３にも入力される。制御部３側では、診断中出力部１４にＨ信号を出力していない状態でＰ波検知の信号が入力された場合には、実際の地震を検知したと判断し、つぎの診断処理を開始せず高地震検知機能の自己診断を中止する。したがって、この場合は図２の通常時に地震が発生した場合と同一の地震検出処理となり、地震検知時間の遅れは発生しない。

これに対して図７は時刻Ｔ１５からＴ１７の低地震検知機能の自己診断中に実際の地震が発生した場合のタイミンングチャートを示す。この時、制御部３からは低地震模擬信号３ｂが感震センサ２に対して出力されているため、感震センサ２が実際の地震動Ｅの加速度信号を地震検知処理部４に出力できるかは不定である。したがって、時刻Ｔ１７までの低地震検知機能の自己診断が継続された後、制御部３は診断中出力部１４に対してのＨ信号をＬ信号に変化させ自己診断中を解除するとともに、地震検知処理部４に対して出力信号の保持を解除する指令を出す。

その後、地震動Ｅを検知し感震センサ２で計測された加速度信号が地震検知処理部４に出力される。地震検知処理部４で処理された結果はＰ波検知出力部７に出力され、Ｐ波検知信号７ａがコネクタ１０の端子に時刻Ｔ２３に出力される。地震検知処理部４からＰ波検知出力部７に出力された信号は同時に制御部３にも入力される。制御部３側では、診断中出力部１４にＨ信号を出力していない状態でＰ波検知の信号が入力された場合には、実際の地震を検知したと判断し、つぎの診断処理を開始せず高地震検知機能の自己診断を中止する。この場合でも、Ｐ波検知の遅れ時間は最大で第１の所定時間である２秒間であり実際の地震管制運転を行う上では許容できる時間である。

なお、以上の説明では、感震センサ２が制御部３からの自己診断用の震動模擬信号（Ｐ波模擬信号３ａ、低地震模擬信号３ｂ、高地震模擬信号３ｃ）を受けて、それぞれＸ、Ｙ、Ｚの加速度信号を出力する形式のものについて説明したが、この形式の感震センサ２に限定されることは無い。たとえば、感震センサがセルフテスト端子を有し、そのセルフテスト端子に信号が印加された場合に、Ｘ、Ｙ、Ｚの加速度信号を出力する形式のものであってもよい。

この形式の感震センサの場合には、制御部３はＰ波模擬信号３ａ、低地震模擬信号３ｂ、高地震模擬信号３ｃに代わるそれぞれのＸ、Ｙ、Ｚの加速度信号パターンを、直接地震検知処理部４に対して与えればよい。これにより図５に示した手順と同様にして、地震検知処理部４、Ｐ波検知出力部７、低地震検知出力部８、高地震検知出力部９の動作を確認することができる。さらに、この感震センサの診断については、図５において、Ｐ波検知機能の確認の前、あるいは高地震検知機能の確認の後に行えばよい。セルフテスト端子に信号が印加された場合のＸ、Ｙ、Ｚの加速度信号に応じたＰ波検知信号７ａ、低地震検知信号８ａ、高地震検知信号９ａが出力されることで感震センサの診断結果についても確認することができる。

上記のように構成された地震感知装置１は、外部機器２０からの信号または内部に設けた時計６に従って装置内部の地震感知を含む機能の自己診断を行う自己診断処理部５を備え、自己診断処理部５は、自己診断を行う複数の診断項目を、第１の所定時間内に実行可能な２以上の診断項目群に分割し、各診断項目群の自己診断を第２の所定時間空けて実行するものである。

これにより地震感知装置１は、複数の自己診断項目を２以上に分割し、さらに時間を空けて自己診断を実行することで、センサが１個の構成でも、地震の検知遅れを第１の所定時間以下に抑えることができる。

また、自己診断処理部５は、自己診断の実行中には、自己診断実行中の状態を示す信号を診断中出力部１４に出力するものである。
これにより、外部機器２０は、診断中出力部１４から出力された診断中信号１４ａを入力中に他の信号の有無を確認することで、各自己診断項目が正しく実行されているかどうかを確認することができる。

また、地震感知を行う感震センサとして、静電容量型の加速度センサを使用することができる。静電容量型の加速度センサは小型のため、地震感知装置１の寸法を小さくすることが可能となる。

また、エレベータ装置には、この地震感知装置１から入力された信号に基づいてかご３３を地震管制運転モードに移行させる地震管制運転装置３５を適用することが好適である。この地震感知装置１は、自己診断機能を備えるため信頼性が高く、自己診断中に地震が発生した場合でも、第１の所定時間以下で地震管制運転モードに移行できるため、乗客をかご内に閉じ込めることを極力減らすことが可能となる。

１ 地震感知装置、２ 感震センサ、５ 自己診断処理部、６ 時計、１４ 診断中出力部、２０ 外部機器、３３ かご、３５ 地震管制運転装置

Claims (4)

1. 外部からの信号または内部に設けた計時手段に従って装置内部の地震感知を含む機能の自己診断を行う自己診断処理手段を備えた地震感知装置において、
   前記自己診断処理手段は、前記自己診断を行う複数の診断項目を、第１の所定時間内に実行可能な２以上の診断項目群に分割し、各診断項目群の自己診断を第２の所定時間空けて実行することを特徴とする地震感知装置。
2. 前記自己診断処理手段は、前記自己診断の実行中には、自己診断実行中の状態を示す信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の地震感知装置。
3. 前記地震感知を行う素子として静電容量型の加速度センサを備えたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の地震感知装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載された地震感知装置と、該地震感知装置から入力された信号に基づいてかごを地震管制運転モードに移行させる地震管制運転装置と、を備えたことを特徴とするエレベータ装置。

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