JP6421686B2 - 地震感知装置およびエレベータ装置 - Google Patents

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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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