JP2019062693A - 電力供給遮断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給遮断機能を容易に導入可能にするとともに電力供給遮断に伴う二次的事故の低減を実現する電力供給遮断装置を提供する。【解決手段】電力供給遮断装置２１は、漏電発生時に電力供給を遮断するための漏電遮断器と漏電状態を模擬的に発生させて漏電遮断器の動作を確認するためのテストボタンとを有する分電盤に装着可能である。当該装置は、テストボタンを押圧するための押圧機構と、加速度センサ２１７と、加速度センサ２１７の出力に基づいて所定震度以上の地震を検知し、所定震度以上の地震の検知時点から所定時間の経過後にテストボタンを押圧させるために押圧機構を駆動するＲＦＩＣ２１１とを具備する。【選択図】図４

Description

本発明は、地震発生に伴って電気ストーブや照明器具等の電化製品及び屋内配線への電力供給を遮断する電力供給遮断装置に関する。

地震発生時に火災を防止するために電力会社は地域ごとに送電を停止するシステムを導入している。しかし送電再開時に通電火災が発生する恐れがある。つまり、典型的には電気ストーブ等の電熱器具を使用した状態のまま送電停止され、そして送電再開されたとき、地震の影響で電熱器具に接触した可燃物から出火し、火災が発生する。

このような通電火災を防止するためには地震発生時には分電盤のブレーカを戸別に遮断状態に切り替えていくことが有効である。しかし避難を最優先すべき状況では現実的ではない。

地震発生時に自動的に電力供給を遮断する分電盤の開発は進んでいる。しかし既設の分電盤を交換することはその膨大な台数、そして費用負担の点から容易ではない。

そこで既設の分電盤に付設できる装置が提案されている（特許文献１）。この装置は、ブレーカのレバースイッチ先端部に紐状体を介しておもりを繋ぎ、一定震度以上の地震発生時に台座から落下したおもりの衝撃力によりレバースイッチを引下させて電力供給を遮断するものである。

しかし、このような装置では、地震が発生したとき即時に電力供給を遮断するので、テレビ等により地震情報を収集することが困難になるばかりか、地震が夜間に発生した場合には瞬時に暗転してしまい、逃げ遅れや転倒等の二次的事故を誘発してしまう危険性が少なからずあり、また避難のために荷物を纏める暇もないこともあった。また地震により実際に振動が生じる前に電力供給を遮断することはできず、さらに外出先で電力供給が遮断されたか否かを確認することもできなかった。

特開平８−２８７８１２号公報

目的は、電力供給遮断機能を容易に導入可能にするとともに電力供給遮断に伴う二次的事故の低減を実現する電力供給遮断装置を提供することにある。

本実施形態に係る電力遮断装置は、漏電発生時に電力供給を遮断するための漏電遮断器と漏電状態を模擬的に発生させて漏電遮断器の動作を確認するためのテストボタンとを有する配電盤又は分電盤に装着可能である。当該装置は、テストボタンを押圧するための押圧機構と、加速度センサと、加速度センサの出力に基づいて所定震度以上の地震を検知し、所定震度以上の地震の検知時点から所定時間の経過後にテストボタンを押圧させるために押圧機構を駆動する制御部とを具備する。

図１は、本発明の実施形態に係る電力供給遮断装置及びそれが装着される分電盤を示す斜視図である。 図２は、本発明の実施形態に係る電力供給遮断装置を含む電力供給遮断システムの全体構成を示す図である。 図３は、本発明の実施形態に係る電力供給遮断装置が備えるテストボタンを押圧するためのアクチュエータの一例を示す図である。 図４は、本発明の実施形態に係る電力供給遮断装置の等価回路図である。 図５は、図４のＲＦＩＣの動作手順を示すフローチャートである。 図６は、図４のＲＦＩＣの他の動作手順を示すフローチャートである。 図７は、図４のＲＦＩＣのさらに他の動作手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係る電力供給遮断装置を説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

図１に示すように、本実施形態に係る電力供給遮断装置２１は、一般家屋等の建物内に設置される配電盤又は分電盤１９に装着可能に設けられる。ここでは分電盤１９を例に説明する。分電盤１９には漏電遮断器（漏電ブレーカ）１９１、安全ブレーカ１９７及び図示しない契約ブレーカ（アンペアブレーカ）が装備されている。漏電遮断器１９１は建物内の配線や電気器具の漏電を感知し、電力供給を自動的に遮断する機器であり、手動で電力供給状態と電力遮断状態とを切り替えることができるようにレバースイッチ１９３が設けられている。電力供給状態にあるときにはレバースイッチ１９３は例えば上方に位置し、電力遮断状態にあるときには下方に位置する。レバースイッチ１９３の直下にはテストボタン１９５が配置される。テストボタン１９５は漏電状態を模擬的に発生させて漏電遮断器１９１の動作を確認するための手動ボタンである。安全ブレーカ１９７は、建物内で区分けされた複数の回路毎に設けられ、容量以上の電気の使用、ショート等を検知した場合に、その回路のみを遮断し、建物全体の停電を防ぐ機器であり、手動で回路毎に電力供給状態と電力遮断状態とを切り替えることができるように回路毎にレバースイッチ１９９が設けられている。契約ブレーカは、電力会社と契約した電流量以上の電流が流れた場合
に遮断する機器である。

本実施形態に係る電力供給遮断装置２１は、分電盤１９のテストボタン１９５に対して適切な位置にネジ又は接着剤等により固定され、地震発生時又は緊急地震速報が配信された時にテストボタン１９５を押圧して、電力供給を遮断する機能を備えている。適切な位置とは、電力供給遮断装置２１はその筐体２１２の裏面に垂直な方向に往復移動するプッシュロッド２２７を備えており、このプッシュロッド２２７が筐体２１２の裏面から突出したときにテストボタン１９５を押圧することが可能な位置であることをいう。

図２に示すように、本実施形態に係る電力供給遮断装置２１は、スマートフォンに代表される携帯型情報処理端末１５に近距離無線規格として例えばブルートゥース（登録商標）を介して接続される。携帯型情報処理端末１５はＴＣＰ／ＩＰの通信規格に基づくネットワークであるインターネット回線１３を介して緊急地震速報配信サーバ１１に接続され、緊急地震速報の配信を受ける事が可能である。インターネット回線１３にはゲートウェイ機器１７を経由してＷＡＮやＬＡＮ等の近距離無線通信網が接続されており、本実施形態に係る電力供給遮断装置２１は例えばブルートゥース（登録商標）によりゲートウェイ機器１７に接続される。ゲートウェイ機器１７もインターネット回線１３を介して緊急地震速報配信サーバ１１から緊急地震速報の配信を受ける事が可能に構成されている。

携帯型情報処理端末１５とゲートウェイ機器１７はそれぞれ緊急地震速報配信サーバ１１から緊急地震速報の配信を受けたときそれをトリガとして緊急地震速報の配信を受けたことを表す信号（特定信号）を電力供給遮断装置２１に無線送信するようプログラムされている。

本実施形態に係る電力供給遮断装置２１は、分電盤１９のテストボタン１９５を押圧するための押圧機構（アクチュエータ）を装備している。押圧機構としては図３に例示するようにモータ２２５の駆動軸にカム２２９が直結される。プッシュロッド２２７は図示しないコイルバネにより筐体２１２に挿入する方向に付勢されている。プッシュロッド２２７の後端面はカム２２９の周面に係合され、カム２２９の回転に従動して、プッシュロッド２２７の先端部分が筐体２１２から押し出され、コイルバネにより筐体２１２内に押し戻される。押圧機構は図３の構造例に限定されることは無く、任意の構造を採用されることができる。

図４には本実施形態に係る電力供給遮断装置２１の等価回路図を示している。電力供給遮断装置２１の電池ボックス２２２には内部電源として例えば１本又は複数本の電池２２１が収納される。電池２２１は規格に準じた一次電池又は二次電池が使用される。電池２２１はスイッチング素子２２３を介して押圧機構のモータ２２５に接続される。スイッチング素子２２３は例えばＰチャンネルＭＯＳＦＥＴであるが、ＮチャンネルＭＯＳＦＥＴ、バイポーラ型等の他の種類のトランジスタの採用を否定するものではない。電池２２１には電源回路（ＲＥＧ）２１０が接続される。電源回路２１０は、電池２２１の電圧Ｖccを内部回路動作用の例えば３．０Ｖの電源電圧Ｖddに昇圧する。コンパレータ２１８は、スイッチング素子２２３のオンオフによるモータ２２５の駆動に伴う負荷電流の変化を検出するために設けられ、その反転入力端子は、検出抵抗２２０とモータ２２５との間の接続ノードに接続され、非反転入力端子は、分圧抵抗２１４，２２４の間の接続ノードに接続される。すなわち、コンパレータ２１８には、検出抵抗２２０の両端電圧と分圧抵抗２１４の両端電圧とが入力される。分圧抵抗２１４の両端電圧は電池２２１の電池電圧を分圧抵抗２１４，２２４により分圧して得られる電圧であり、参照電圧（基準電圧）に対応する。一方、スイッチング素子２２３がオン状態であるとき、検出抵抗２２０には電流が流れ、オフ状態であるとき、検出抵抗２２０には電流が流れない。スイッチング素子２２３がオン状態であるときに、検出電圧が参照電圧よりも高くなるよう分圧抵抗２１４，２２４、さらに検出抵抗２２０の抵抗値の組み合わせが予め調整されている。コンパレータ２１８は検出電圧を参照電圧に対して比較し、比較結果に応じた電圧レベルの信号を出力する。例えば、検出電圧が参照電圧以上のときハイレベルの電圧を出力し、検出電圧が参照電圧未満のときローレベルの電圧を出力する。ハイレベルは、モータ２２５が通電し、モータ２２５が実際に動作したことを表している。カム２２９が１回転するのに要する時間を継続してモータ２２５が動作すると、テストボタン１９５が押圧され、電力供給が遮断される。コンパレータ２１８は分圧抵抗２１４，２２４、検出抵抗２２０とともにモータ２２５が動作したことを検出する検出部を構成する。モータ２２５の通電を検出し、それが一定時間継続したことにより電力供給の遮断を確認することは、スイッチング素子２２３のオン状態が一定時間継続されたことにより電力供給の遮断を確認することよりも、その原理上信頼性が高いといえる。

ＲＦＩＣ（高周波集積回路）２１１は、機能上、通信部、駆動信号発生部、制御部等を備える制御回路である。ＲＦＩＣ２１１の通信部は無線通信用アンテナ２１３を介して外部の携帯型情報処理端末１５、ゲートウェイ機器１７に対してブルートゥース(登録商標)等の近距離無線規格に従って接続する。ＲＦＩＣ２１１の制御部には３軸加速度センサ２１７、キャンセルボタン２１５、強制ボタン２１６、コンパレータ２１８が接続される。

制御部は３軸加速度センサ２１７の出力に基づいて所定震度、例えば震度５以上の地震を検知し、その検知時点でタイマーを起動する。制御部はタイマー出力に従って所定震度以上の地震の検知時点から１０秒等の所定時間が経過した時点で、スイッチング素子２２３をオンし、モータ２２５を駆動させ、その駆動をカム２２９が少なくとも１回転するまで継続させて、テストボタン１９５を押圧させる。勿論、所定震度以上の地震の検知時点からスイッチング素子２２３をオンするまでの経過時間は固定時間ではなく、５分等の任意の時間に設定する事ができる。

ＲＦＩＣ２１１の制御部は、携帯型情報処理端末１５とゲートウェイ機器１７から、緊急地震速報配信サーバ１１が緊急地震速報を配信したことを表す信号（特定信号）をアンテナ２１３、通信部を介して受信したとき、その時点でタイマーを起動する。制御部はタイマー出力に従って特定信号の受信時点から１０秒等の所定時間が経過した時点で、スイッチング素子２２３をオンし、モータ２２５を駆動させて、テストボタン１９５を押圧させる。制御部は、特定信号の受信時点と所定震度以上の地震の検知時点との早い時点でタイマーを起動する。

キャンセルボタン２１５は電力供給遮断装置２１の筐体２１２の表面側に設けられた、手動により操作されるべき押しボタンである。タイマー動作中、換言すると地震の検知時点から１０秒等の所定時間の経過期間中にキャンセルボタン２１５が押されたとき、制御部はタイマーを停止する。それにより、スイッチング素子２２３のオンへの切替制御、モータ２２５の駆動、そしてテストボタン１９５の押圧操作が取り消される。強制ボタン２１６はキャンセルボタン２１５に併設される押しボタンである。タイマー動作中、換言すると地震の検知時点から１０秒等の所定時間の経過期間中に強制ボタン２１６が押されたとき、制御部は即時にスイッチング素子２２３をオンし、モータ２２５を駆動させ、テストボタン１９５を押圧する。

制御部はコンパレータ２１８の出力に基づいて実際に電力供給が遮断されたことを確認したとき、通信部を制御して、アンテナ２１３を介して携帯型情報処理端末１５とゲートウェイ機器１７に対する「電力供給の遮断が完了したことを表す通知（遮断完了通知）」を送信する。

携帯型情報処理端末１５が電力供給遮断装置２１の通信範囲内に位置するとき、携帯型情報処理端末１５は電力供給遮断装置２１から直接的に遮断完了通知を受信する。携帯型情報処理端末１５が電力供給遮断装置２１の通信範囲外に位置するとき、例えば外出中であるとき、携帯型情報処理端末１５は電力供給遮断装置２１からゲートウェイ機器１７を介して間接的に遮断完了通知を受信する。携帯型情報処理端末１５には遮断完了通知を受信したとき、「電力供給の遮断が完了したことを表すメッセージ」が表示される。携帯型情報処理端末１５の所有者は、屋内で、又は外出先であっても、実際に電力供給が遮断されたことを確認することができる。

図５にはＲＦＩＣ２１１の制御部の動作手順を示している。携帯型情報処理端末１５とゲートウェイ機器１７との少なくとも一方から、緊急地震速報を配信したことを表す信号（特定信号）を受信したとき（工程Ｓ０１；Ｙｅｓ）、ＲＦＩＣ２１１の制御部はその受信時点でタイマーを起動する（工程Ｓ０３）。また制御部は３軸加速度センサ２１７の出力に基づいて所定震度、例えば震度５以上の地震を検知したとき（工程Ｓ０２；Ｙｅｓ）、その時点でタイマーを起動する。制御部は、特定信号の受信時点と所定震度以上の地震の検知時点との早い時点でタイマーを起動する。つまり、本実施形態では、緊急地震速報が配信された条件と、所定震度以上の地震が発生した条件との少なくとも一方が成立したときに、タイマーが起動される。なお、制御部は、特定信号を受信しないとき（工程Ｓ０１；Ｎｏ）、震度５以上の地震を検知しないとき（工程Ｓ０２；Ｎｏ）、スタートに帰還し、それらを待機する。

制御部は、タイマー動作期間中、つまり地震の検知時点から１０秒等の所定時間の経過期間中に、キャンセルボタン２１５のオン（工程Ｓ０４）、強制ボタン２１６のオン（工程Ｓ０５）を待機する。キャンセルボタン２１５が押されず（工程Ｓ０４；Ｎｏ）、且つ強制ボタン２１６が押されない（工程Ｓ０６；Ｎｏ）とき、制御部は、タイマー起動から１０秒等の所定時間を経過した時点で（工程Ｓ０７）、スイッチング素子２２３をオンし、モータ２２５を駆動させ、テストボタン１９５を押圧させる（工程Ｓ０８）。

タイマー動作期間中にキャンセルボタン２１５が押され、オンしたとき（工程Ｓ０４；Ｙｅｓ）、制御部はタイマーを停止させ（工程Ｓ０５）、電力供給遮断を取り消す。タイマー動作期間中に強制ボタン２１６が押され、オンしたとき（工程Ｓ０６；Ｙｅｓ）、制御部は所定時間の経過を待たずして、即時にスイッチング素子２２３をオンし、モータ２２５を駆動させ、テストボタン１９５を押圧させる（工程Ｓ０８）。

制御部はコンパレータ２１８の出力に基づいてモータ２２５の通電を検出し、その通電がカム２２９の１回転に相当する期間を継続したとき、つまりテストボタン１９５の押圧を検出したとき（工程Ｓ０９、Ｙｅｓ）、通信部を制御してアンテナ２１３を介して携帯型情報処理端末１５とゲートウェイ機器１７に対して「実際に電力供給の遮断が完了したことを表す通知（遮断完了通知）」を送信する（工程Ｓ１０）。遮断完了通知を電力供給遮断装置２１から直接受信し、又はゲートウェイ機器１７を介して間接的に受信した携帯型情報処理端末１５には、「電力供給の遮断が完了したことを表すメッセージ」が表示される。携帯型情報処理端末１５の所有者は、屋内で、又は外出先であっても、電力供給遮断が完了されたことを確認することができる。

なお、図６に示すように、携帯型情報処理端末１５とゲートウェイ機器１７との少なくとも一方から緊急地震速報を配信したことを表す信号（特定信号）を受信し（工程Ｓ０１；Ｙｅｓ）、且つ３軸加速度センサ２１７の出力に基づいて所定震度、例えば震度５以上の地震を検知したとき（工程Ｓ０２；Ｙｅｓ）、タイマーを起動するようにしてもよい。つまり、緊急地震速報が配信された条件と、所定震度以上の地震が発生した条件との両方が成立したときに、タイマーを起動する。不測の振動で電力供給が遮断されてしまう事態や、緊急地震速報が配信されたとしても実際には所定震度以上の地震が発生しないような場合に電力供給が遮断されてしまう事態を回避することができる。

また図7に示すように、緊急地震速報を配信が配信された条件を排除して、所定震度以上の地震が発生した条件が成立したときに、タイマーを起動するようにしてもよい。携帯型情報処理端末１５とゲートウェイ機器１７との接続を必要とせず、電力供給遮断装置２１をスタンドアロンで用いるときに有用である。

なお、上述した図５乃至図７の動作手順に応じた３種のプログラムをユーザ指示に従って適宜選択できるようにしてもよい。

このように地震速報が配信された時点や実際に所定震度以上の地震が発生した時点で即時に電力供給を遮断するのでは無く、それら時点から所定時間を経過した時点で電力供給を遮断するので、その間地震情報を収集することができ、また避難する前に必要な荷物を纏める猶予を持つ事ができ、さらに地震が夜間に発生しても瞬時に暗転することなく、逃げ遅れや転倒等の二次的事故を誘発してしまう危険性を抑えることができる。さらに地震速報をトリガとして電力供給を遮断することができるので、地震により実際に振動が生じる前に電力供給を遮断させることもできる。

電力供給遮断装置２１を、分電盤１９に付設可能としたこと、電力供給の遮断を達成するためにテストボタン１９５を押圧する簡易な構造を採用したこと、そして規格に準じた電池２２１による駆動を採用したことにより、導入の容易性に寄与していることは言うまでもない。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１１…地震速報配信サーバ、１５…携帯型情報処理端末、１７…ゲートウェイ機器、２１…電力供給遮断装置、１９５…テストボタン、２１０…電源回路、２１１…ＲＦＩＣ（高周波集積回路）、２１２…筐体、２１３…無線通信用アンテナ、２１４，２２４…分圧抵抗、２１５…キャンセルボタン、２１６…強制ボタン、２１７…３軸加速度センサ、２１８…コンパレータ、２２０…検出抵抗、２２１…電池、２２２…電池ボックス、２２３…スイッチング素子、２２５…モータ。

Claims (8)

1. 漏電発生時に電力供給を遮断するための漏電遮断器と漏電状態を模擬的に発生させて前記漏電遮断器の動作を確認するためのテストボタンとを有する配電盤又は分電盤に装着可能な電力遮断装置において、
   前記テストボタンを押圧するための押圧機構と、
   加速度センサと、
   前記加速度センサの出力に基づいて所定震度以上の地震を検知し、前記所定震度以上の地震の検知時点から所定時間の経過後に前記テストボタンを押圧させるために前記押圧機構を駆動する制御部とを具備することを特徴とする電力遮断装置。
2. 手動により操作されるキャンセルボタンをさらに備え、
   前記制御部は前記キャンセルボタンが操作されたとき前記押圧機構の駆動をキャンセルすることを特徴とする請求項１記載の電力遮断装置。
3. 手動により操作される強制ボタンをさらに備え、
   前記制御部は前記強制ボタンが操作されたとき即時に前記押圧機構を駆動することを特徴とする請求項１記載の電力遮断装置。
4. 内部電源として電池を収納するための電池ボックスをさらに備えることを特徴とする請求項１記載の電力遮断装置。
5. 外部の携帯型情報処理端末又はゲートウェイ機器と通信するための通信アンテナをさらに備え、
   前記制御部は、前記通信アンテナを介して前記携帯型情報処理端末又は前記ゲートウェイ機器から緊急地震速報をトリガとして送信された特定信号を受信したとき、前記特定信号の受信時点と前記所定震度以上の地震の検知時点との早い時点から前記所定時間の経過後に前記テストボタンを押圧させるために前記押圧機構を駆動することを特徴とする請求項１記載の電力遮断装置。
6. 外部の携帯型情報処理端末又はゲートウェイ機器と通信するための通信アンテナをさらに備え、
   前記制御部は、前記通信アンテナを介して前記携帯型情報処理端末又は前記ゲートウェイ機器から緊急地震速報をトリガとして送信された特定信号を受信し、且つ前記所定震度以上の地震の検知したときに、前記テストボタンを押圧させるために前記押圧機構を駆動することを特徴とする請求項１記載の電力遮断装置。
7. 外部の携帯型情報処理端末と通信するための通信アンテナと、
   前記押圧機構の駆動を検出する検出部とをさらに備え、
   前記制御部は前記検出部の検出結果に基づいて前記電力供給の遮断完了を表す通知を前記携帯型情報処理端末に送信することを特徴とする請求項１記載の電力遮断装置。
8. 漏電発生時に電力供給を遮断するための漏電遮断器と漏電状態を模擬的に発生させて前記漏電遮断器の動作を確認するためのテストボタンとを有する配電盤又は分電盤に装着可能な電力遮断装置において、
   前記テストボタンを押圧するための押圧機構と、
   外部の携帯型情報処理端末又はゲートウェイ機器と通信するための通信アンテナと、
   前記通信アンテナを介して前記携帯型情報処理端末又は前記ゲートウェイ機器から緊急地震速報をトリガとして送信された特定信号を受信したとき、前記特定信号の受信時点から所定時間の経過後に前記テストボタンを押圧させるために前記押圧機構を駆動することを特徴とする電力遮断装置。