JP5779673B2

JP5779673B2 - 感震遮断装置

Info

Publication number: JP5779673B2
Application number: JP2014007697A
Authority: JP
Inventors: 福数山下
Original assignee: オリエント通商株式会社
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-09-16
Anticipated expiration: 2034-01-20
Also published as: JP2014161213A

Description

本発明は、家庭用の電気コンセントに接続して使用される感震遮断装置に関し、さらに詳しくは地震発生時の地震の規模を判別検知して、適切に電気製品への電力の供給を遮断することができる感震遮断装置の構成に関するものである。

地震が発生した場合、地震の揺れによる建造物の崩壊や家具などの転倒による直接災害が生じるが、その他にも、ストーブの転倒やストーブへの周辺物の転倒による、ストーブから周辺物への引火による二次災害が発生する。

このような二次災害を防止するために、たとえば１５０ｇａｌの地震を３秒間に３回検出した場合には、商用電源の通電を停止するという基準が一般に知られており、この基準に従って、地震による揺れを検知すると通電を遮断するための感震遮断装置が種々提案されている（たとえば特許文献１として実開昭５８−３５２６０号公報、たとえば特許文献２として特開平１０−２３９４４５号公報などを参照）。

これらの感震遮断装置は、地震による地盤の揺れのレベルを適切に判別するために、例えば、建物の地盤など、地震の揺れの程度を判別しやすい箇所に設けられている。このため、予め建物の建築時に設置する必要があり、大型建築物には用いられるが、一般家庭において広く使用できるものではなかった。

一方、これに対して、振動を検知すると、その計測振動に相当する震度を当該地震の震度として判定して、電力の供給を遮断する感震遮断コンセントが提案されている（たとえば特許文献３として、特開２００３−１６４０５６号公報を参照）。

この感震遮断コンセントは、例えば、家庭用のコンセントに取り付けて用いられ、当該コンセントが地震によって揺れたことを検知して、コンセント単位で通電を遮断するものである。

実開昭５８−３５２６０号公報特開平１０−２３９４４５号公報特開２００３−１６４０５６号公報

しかし、建築物は、建物の構造、設置階数などによってコンセント部分の揺れの程度と地震の規模とが必ずしも一致しないことが知られている。一般に、木造家屋や非木造の中低層建築物、高層建築物などでは揺れが大きくなりやすく、地震の規模が小さくても建物の共振などにより揺れの程度が大きくなることが知られている。

したがって、前記特許文献３に記載の感震遮断コンセントを家庭用のコンセントに取り付けただけでは、適切な震度判定は不十分であり、結果として適切な通電の遮断ができないという問題があった。

本発明は、このような技術的課題を解決するためになされたものであり、建築物の構造や当該装置の設置箇所に関わらず、通電を遮断すべき地震動であるか否かについて適切な検知判定を行なうことができるようにした感震遮断装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記技術的課題を解決するために、以下のような構成の課題解決手段を備えている。
（１）第１の課題解決手段
本発明の第１の課題解決手段は、壁埋め込み型コンセントに直接又は間接的に接続する感震遮断装置であって、地震による揺れの加速度及び周期を測定する測定部と、該測定部により測定された前記加速度の値が所定の単位時間内に所定の閾値以上となった回数に基づいて通電遮断信号を出力する判定部と、該判定部から出力された通電遮断信号に基づいて、電気器具のプラグが挿入されるソケット部に対する電源供給部からの通電を遮断する遮断器とを備え、前記判定部における前記加速度の値が所定の閾値以上となった回数を計数する所定の単位時間を、前記測定部で測定された地震の揺れの周期に応じて異なるものとしたことを特徴としている。

このような構成の場合、地震による揺れの加速度及び周期を測定する測定部と、該測定部により測定された加速度の値が所定の単位時間内に所定の閾値以上となった回数に基づいて通電遮断信号を出力する判定部とを備え、該判定部が上記測定部により測定された加速度の値が所定の単位時間内に所定の閾値以上となった回数に基づいて通電遮断信号を出力するようになっている。

したがって、発生した地震による揺れが通電を遮断する必要のあるものであるか否かを、加速度および周期の両方から適切に判定することができる。

しかも、その場合において、前記判定部において加速度の値が所定の閾値以上となった回数を計数する前記所定の単位時間を、前記測定部で測定された地震の揺れの周期に応じて異なるものとしており、例えば建築物が共振しやすい１〜２秒未満の稍短周期地震動及び５〜１０秒の長周期地震動の場合には、その他の周期における地震動の場合に比べて計数時間を長くするなどして、より的確な通電遮断状態の判断を行なうようにしている。

その結果、建物の構造に応じて異なる実際の揺れの程度を考慮した適切な揺れの判定、それに応じた適切な通電状態の遮断を実現することができるようになる。

つまり、揺れの周期によって通電を遮断するための遮断条件を異ならせることにより、単に数値としては危険だと考えられるような地震動であっても、建物構造等の関係から、現実的には遮断すべき程の危険性があるとは限らないこともある。

そこで、そのような場合をも考慮し、通電を遮断するための判断条件に周期を加味することで区別をつけるようにし、安全性の確保及び実際の使用に適した感震遮断装置とすることができるようにしている。
（２）第２の課題解決手段
本発明の第２の課題解決手段は、前記第１の課題解決手段において、前記判定部における前記加速度の値が所定の閾値以上となった回数を計数する所定の単位時間は、前記測定部で測定される地震の揺れの周期が１〜２秒未満の稍短周期地震動及び５〜１０秒の長周期地震動である場合については、その他の周期の地震動の場合に比べて長く設定されていることを特徴としている。

揺れの周期が１〜２秒未満の稍短周期地震動及び５〜１０秒の長周期地震動の場合には、木造等の一般家庭の建築物が共振しやすく、当該感震遮断装置のニーズが高いケースである。

そこで、以上のように、周期が１〜２秒未満の稍短周期地震動及び５〜１０秒の長周期地震動である場合においては、前記判定部における前記加速度の値が所定の閾値以上となった回数を計数する所定の単位時間が、その他の周期の地震動の場合に比べて長く設定し、より厳格に所定の閾値以上の加速度の発生回数を計数する。
（３）第３の課題解決手段
本発明の第３の課題解決手段は、前記第１又は第２の課題解決手段において、前記判定部は、所定の加速度を基準とする第１閾値と該第１閾値よりも大きい加速度を基準とする第２閾値との２つの判定閾値を有し、前記第１閾値以上の加速度を検出してから１０秒以内に新たに前記第２閾値を超える加速度を検出した場合には、前記所定の単位時間が経過したか否かにかかわらず、前記加速度の値が所定の閾値以上となった回数の計数を停止して前記通電遮断信号を出力することを特徴としている。

当該感震装置が設けられたコンセント部分には、例えば何らかの物が壁にぶつかるなどの衝撃によって、地震以外の振動が加えられることもある。

そこで、これらの状況を考慮し、以上のような構成にしておくと、これらの振動と地震による震動とを区別することができ、不要な作動を排除して適切な作動機能を確保することができる。
（４）第４の課題解決手段
本発明の第４の課題解決手段は、前記第１、第２又は第３の課題解決手段において、前記判定部から出力される通電遮断信号を入力してから所定時間が経過した後に前記遮断器による通電の遮断を実行する計時部を備えていることを特徴としている。

このような構成によれば、通電遮断信号を入力してから所定の時間が経過したことを条件として遮断器が通電を遮断するようになるから、例えば揺れの程度から見ると、直ちに通電を遮断すべき場合であっても、地震の発生が深夜であるか、昼間であるかなどによって遮断までの時間を変えることができる。
（５）第５の課題解決手段
本発明の第５の課題解決手段は、前記第１、第２、第３又は第４の課題解決手段の構成の感震遮断装置を組み込んで電気アダプタを構成したことを特徴としている。

このような構成によれば、例えば電気器具用のソケット部を備え、壁埋め込み型コンセントにプラグを差し込んで使用される電気アダプタにおいて、前記第１、第２、第３又は第４の課題解決手段と同様の作用効果を得ることができるようになる。
（６）第６の課題解決手段
本発明の第６の課題解決手段は、前記第１、第２、第３、第４又は第５の課題解決手段の構成の感震遮断装置を組み込んで壁埋め込み型コンセントを構成したことを特徴としている。

このような構成によれば、例えば壁埋め込み型コンセントそのものにおいて、前記第１、第２、第３又は第４の課題解決手段と同様の作用効果を得ることができるようになる。

以上の結果、本発明によれば、地震発生時の建物の構造に伴う実際の揺れの程度を考慮した適切な揺れの判定を行うことができ、それに応じた適切な通電遮断機能を実現することができるようになる。

本発明の実施形態にかかる感震遮断装置が搭載された感震遮断アダプタの外観構成および家庭用コンセントとの対応関係を示す斜視図である。図１の感震遮断アダプタの電気的な回路構成を示す機能ブロック図である。図１の感震遮断アダプタにおいて通電を遮断する閾値の例を示す地震動の加速度と周期の関係を示すグラフである。本発明の他の実施形態にかかる感震遮断装置が搭載された壁埋め込み型コンセントの構成を示す機能ブロック図である。

以下、本発明の実施形態に係る感震遮断装置の構成および作用について、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

まず図１は、本発明の実施形態にかかる感震遮断装置が搭載された感震遮断アダプタの外観構成を示す斜視図である。

本実施形態にかかる感震遮断アダプタ１は、一般家庭用に用いられる商用電源に接続して用いられ、具体的には、図示のように壁１０１に埋め込まれた壁埋め込み型コンセント１００に対して直接、又は同壁埋め込み型コンセント１００に接続されたコンセントアダプタ（図示なし）に装着して用いられる。

壁埋め込み型コンセント１００（以下、単にコンセント１００という）は、電気機器のプラグを差し込む差込穴１０２を複数備えており、感震遮断アダプタ１は、当該差込穴１０２にプラグ３を挿入して、当該商用電源からの電気（電源）を３つのソケット４、４、４から出力するように構成されている。

感震遮断アダプタ１は、図１に示すように扁平な立方体形状であり、本実施形態では厚み寸法が約２ｃｍ程度に構成されている。また、同感震遮断アダプタ１は、扁平なケーシング２内に図２に示す通電遮断回路５が設けられ、地震発生時における所定の規模以上の揺れを検知して、前記プラグ３から各ソケット４、４、４部分への通電（商用電源の供給）を遮断する。

ケーシング２の表面には、上部に位置してリセットボタン６が設けられており、前記通電が遮断された原因が取り除かれた後、これを操作することで再び通電することができるようになっている。また、リセットボタン６の近傍には、２つのＬＥＤライト１１、１１が設けられており、例えば、通電時は緑色、遮断時は赤色に点灯するようになっている。

プラグ３は、ケーシング２の裏面に設けられており、前記コンセント１００の上側の差込穴１０２に挿入する。また、ケーシング２の裏面にはさらにダミープラグ３ａが設けられており、これを前記コンセント１００の下側の差込穴１０２に挿入することで、前記コンセント１００と感震遮断アダプタ１との接続をより強固にするようになっている。ダミープラグ３ａは、例えば、合成樹脂などで構成されており、前記コンセント１００の差込穴１０２の間隔に合わせて上下に移動可能に構成されている。

次に図２は、本実施形態にかかる感震遮断アダプタの構成を示す機能ブロック図である。本実施形態にかかる感震遮断アダプタは、上記の通り、前記プラグ３からの商用電源を取込み、前記３つのソケット４、４、４に供給するマルチタップ型のアダプタであり、内部に感震遮断装置の構成要素としての通電遮断回路５及び通電遮断器１０が組み込まれている。

まず通電遮断回路５は、地震動による揺れを検知してソケット４、４、４への通電を遮断するものであり、地震動による揺れを検知する測定部７、同測定部７により検知された揺れのレベル（程度）に応じて通電を遮断するかどうかを判定する判定部８、タイマー機能を有する計時部９などを備えて構成されている。これら通電遮断回路５を構成する各機能ブロックは、一枚又は複数の基板上に搭載される。

測定部７には、地震が発生したことおよび発生した地震の規模がどの程度のものであるかを測定する測定手段として、加速度センサ、好ましくは３軸加速度センサが用いられており、同測定部７は、地震による揺れの加速度に加えて揺れの周期も計測することができるようになっている。

すなわち、当該測定部７を構成する上記３軸加速度センサは、例えば地面と平行になるように設置しており、地震が発生した時の地面に対する揺れに伴う加速度および周期を検出するようになっている。そして、該測定部７で検出された加速度及び周期を示す情報（データ）は判定部８に送られ、該判定部８において通電を遮断すべきかどうかについての判定を行うための判断基準として使用される。

そして、判定部８は、上記測定部７で検出された地震の加速度と周期を用いて、その揺れの大きさが通電を遮断すべき揺れであるかどうかを判断するようになっている。

本実施の形態の場合、同判定部８は、積算時間である所定単位時間内に上記加速度の値が所定の閾値以上となった回数をカウントし、そのカウント値により、通電遮断を行うかどうかを判断するが、その場合において、上記加速度の値が所定の閾値以上となった回数をカウントするための積算時間である上記所定単位時間は、その時の地震の揺れの周期に応じて異なる時間に設定されている。

すなわち、本実施形態においては、当該地震の揺れの周期を０．５秒未満の極短周期地震動、０．５〜１秒未満の短周期地震動、１〜２秒未満の稍短周期地震動、２〜５秒未満の稍長周期地震動、５〜１０秒の長周期地震動の５つのブロックに分け、これらの周期ブロックごとに、それに応じた適切な所定単位時間を設定するようにしている。

このように地震の揺れの周期によってカウント時間を区別するのは、それぞれの振動の周期によって建築物などの揺れに与える影響が異なるため、それを考慮したものである。

すなわち、極短周期地震動（周期０．５秒以下）は、屋内の家具、物などが一番揺れやすい、すなわち共振しやすいというという特徴がある。また短周期地震動（周期０．５〜１秒）は、人間が最も揺れを感じやすいという特徴がある。また稍短周期地震動（周期１〜２秒）は、木造家屋、非木造の中低層建築物が最も揺れやすいという特徴がある。また稍長周期地震動（周期２〜５秒）は、巨大なタンク、鉄塔など中規模建築物が最も揺れやすいという特徴がある。さらに長周期地震動（周期５秒以上）は、高層建築物、超高層建築物が最も揺れやすいという特徴がある。

上記加速度の閾値については、本実施形態の場合、第１閾値と第２閾値の２つの閾値が定義されている。先ず第１閾値は、一例として、震度５弱の揺れに対応する加速度値を基準とするものであり、次に第２閾値は震度５強の揺れに対応する加速度値を基準とするものである。

そして、これらの閾値は、図３に示すように、加速度に応じて異なった値が定義づけされている。例えば、上記第１閾値を例にとって説明すると、周期０．１秒の揺れにおいては１９０ｃｍ／ｓ^２が閾値であり、周期１秒の揺れにおいては６０ｃｍ／ｓ^２が閾値となっている。

また、本実施形態においては、上記判定部８が行う通電を遮断すべきかどうかの判定条件としては、具体的には次の通りとする。
(条件１)
極短周期地震動（周期０．５秒未満）、短周期地震動（周期０．５〜１秒未満）、稍長周期地震動(周期２〜５秒未満)については、上記第１閾値を超える加速度を所定単位時間３０秒間の間に３回検知したときに遮断する。
(条件２)
他方、稍短周期地震動(周期１〜２秒未満)、長周期地震動(周期５〜１０秒)については、上記閾値以上の加速度を検知する所定単位時間の長さを長くし、例えば単位時間６０秒間の間に３回検知したときに遮断するようにする。この条件は、木造家屋や高層住宅など、建築物の共振を起こしやすい周期においては、遮断の条件を厳しくするためのものである。

上記のように振動の周期によって遮断条件を異ならせる理由は、極短期地震動は家具、物が最も揺れやすい一方、小刻みに揺れるだけで極短期地震動だけでは家具の移動、物の落下は考えにくい。短周期地震動は、人間が最も揺れを感じやすいだけで、防災という観点からは、重点的に遮断すべきものとはいえない。稍長周期地震動は、巨大なタンク、鉄塔など中規模建築物が最も揺れやすいといえるが、こういった建造物は単独で地震対策をしているはずであるし、一般住民の居住場所とも考えられない。

以上の理由から、極短周期地震動、短周期地震動、やや長周期地震動は、地震が起こった際の被害拡大防止の観点と日常生活に支障が出ないようにとのバランスから重点的に遮断すべき地震動ではないとした。

これに対し、稍短周期地震動は、木造家屋、非木造の中低層建築物が最も揺れやすく、一般的家庭の居住場所と考えられ、本製品がまさに対象としている建造物である。長周期地震動は、高層建築物、超高層建築物とは、高層マンションやオフィスビルが該当し、建物自体の倒壊という恐れは比較的低いが、倒壊しないぶん揺れ続けることになるので、揺れることによる家具等の移動・落下が原因の火災を防ぐ必要がある。

他方、稍短周期地震動と長周期地震動は、被害拡大防止の観点と日常生活の支障を取り除くというバランスを考えるべきものではなく、地震による被害拡大防止のみを考えるべきであり、重点的に遮断すべき地震動であるとした。

すなわち、振動の周期により遮断条件を異ならせることによって、単に数値としては危険だと考えられる地震動であっても、現実的に見て通電を遮断するまでの危険性があるとは限らないことがあるため、判断条件に周期を加味することでこの区別をつけ、安全性及び、実際の使用に耐えられるものとした。

具体的には、判定部８は、地震動を検知し、最初に第１閾値を超える加速度を検出した場合、タイマー及び第１閾値を超えた加速度の検出回数のカウントを開始し、上述した揺れの周期に応じて異なる所定の単位時間３０秒又は６０秒以内にカウント数が所定の３回を超えた場合に、通電を遮断する遮断信号を出力する。
（条件３）
周期に拘わらず、第２閾値を超える加速度を検知したとき遮断する。
（条件４）
第１閾値を超える加速度を検知した後、１０秒以内に新たに第２閾値以上の次の加速度を検出しなかったときは、通電を遮断しない。この条件は、例えば地震の発生ではなく、何らかの物が壁にぶつかるなどの衝撃によって揺れが生じた場合に、誤って遮断することを防止するためのものである。

これらの条件は、異なる地震動が組み合わさった場合、すなわち、同じ周期の同じ加速度が連続しない場合を想定したものである。最初に検出した最も大きい地震動が、第１閾値を超える加速度かどうかを判断する。

次いで、２回目以降に遮断すべきであると判断する周期・加速度は、第２閾値以上の周期・加速度になり、これに相当する周期・加速度を１０秒以内に新たに検出した場合は、上記所定のカウント単位時間３０秒又は６０秒の経過如何にかかわらず、上記閾値を超えた加速度の検出回数のカウントを停止して通電遮断信号を出力する一方、検出しなかった場合には、条件１又は２にしたがって通電状態の遮断を判断する。

判定部８は、上記の条件を満たした場合、遮断器１０に通電遮断信号を出力し、通電を遮断するように制御する。

遮断器１０は、例えば、リレースイッチにより構成することができ、遮断回路５から発信された遮断信号を受信して通電を遮断する。

遮断回路５に設けられている計時部９はタイマー回路であり、即座に遮断すると不都合があるような場合に、揺れの程度からは遮断信号を出力すべき状態になった場合であっても、実際に電力を遮断するための遮断信号を出力するまでの時間を遅延させるためのものである。遅延時間は、例えば、１〜３分とすることができ、遮断までの時間を時刻により変化させることもできる。一例としては、深夜時間帯には遮断までの時間を３分とし、昼間時間帯には遮断までの時間を１分とすることができる。

なお、上記遅延時間の間にリセットボタン６が操作された場合は、遮断信号の出力を停止し、通電を遮断しない。また、通電が遮断した後に、リセットボタン６を押すことにより、復帰信号を遮断器１０に送信して通電復帰を行う。

以上に説明したように、本実施形態にかかる感震遮断装置によれば、地盤の揺れと実際に建物が揺れる程度に応じてより適切な判定を行なうことができる。
（他の実施形態）
なお、本発明は、以上の実施形態に限定されるものではなく、その他にも種々の態様での実施が可能である。

例えば、上述した本実施形態では、壁埋め込み用のコンセント１００の差込穴１０２にプラグ３を差し込むアダプタ１として構成しているが、例えば本実施形態の上述した遮断回路５を壁埋め込み型コンセントの内部に直接組み込み、同コンセントの差込穴への電力を遮断するように構成することもできる。

図４は、そのようにした本発明の他の実施形態にかかる壁埋め込み型コンセントの構成を示す機能ブロック図である。図４に示す壁埋め込み型コンセント２０は、例えば、建築物の壁１０１に埋め込まれた状態に配置され、商用電源２１に接続されて、ソケット４、４から出力する。

壁埋め込み型コンセント２０は、壁１０１に埋め込むためのケーシング２２を備えており、当該ケーシング２２内に遮断回路５及び遮断装置１０が設けられている。これらは上述の実施形態にかかる感震遮断アダプタ１に用いられているものと同様の機能を有し、地震による揺れを感知してソケット４、４への通電を遮断する。

このような実施形態にかかる感震遮断装置によっても、地盤の揺れと実際に建物が揺れる程度に応じてより適切な判定を行なうことができる。

１感震遮断アダプタ
２ケーシング
３プラグ
４ソケット
５遮断回路
６リセットボタン
７測定部
８判定部
９計時部
１０遮断器
１１ＬＥＤ
２０壁埋め込み型コンセント
２１商用電源
１００壁埋め込み型コンセント
１０１壁

Claims

壁埋め込み型コンセントに直接又は間接的に接続する感震遮断装置であって、
地震による揺れの加速度及び周期を測定する測定部と、該測定部により測定された前記加速度の値が所定の単位時間内に所定の閾値以上となった回数に基づいて通電遮断信号を出力する判定部と、該判定部から出力された通電遮断信号に基づいて、電気器具のプラグが挿入されるソケット部に対する電源供給部からの通電を遮断する遮断器とを備え、前記判定部における前記加速度の値が所定の閾値以上となった回数を計数する所定の単位時間を、前記測定部で測定された地震の揺れの周期に応じて異なるものとしたことを特徴とする感震遮断装置。
前記判定部における前記加速度の値が所定の閾値以上となった回数を計数する所定の単位時間は、前記測定部で測定される地震の揺れの周期が１〜２秒未満の稍短周期地震動及び５〜１０秒の長周期地震動については、その他の周期の地震動の場合に比べて長く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の感震遮断装置。
前記判定部は、所定の加速度を基準とする第１閾値と該第１閾値よりも大きい加速度を基準とする第２閾値との２つの判定閾値を有し、前記第１閾値以上の加速度を検出してから１０秒以内に新たに前記第２閾値を超える加速度を検出した場合には、前記所定の単位時間が経過したか否かにかかわらず、前記加速度の値が所定の閾値以上となった回数の計数を停止して前記通電遮断信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の感震遮断装置。
前記判定部から出力される通電遮断信号を入力してから所定時間経過後に前記遮断器による通電の遮断を実行する計時部を備えていることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の感震遮断装置。
前記請求項１、２、３又は４に記載の感震遮断装置を組み込んだことを特徴とする電気アダプタ。
前記請求項１、２、３又は４に記載の感震遮断装置を組み込んだことを特徴とする壁埋め込み型コンセント。