JP6742226B2 - 感震遮断システム - Google Patents

Description

本発明は、感震機能を備えて所定震度以上の地震が発生したら少なくとも一部の電路を遮断する感震遮断システムに関する。

通電火災の発生を防ぐために、感震器（感震リレー）を分電盤に設けて一定震度以上の地震が発生したら主幹ブレーカを遮断動作させる分電盤の普及が進んでいる。例えば、特許文献１では、分電盤内に地震の発生を受けて一定時間後に擬似漏電を発生させて主幹ブレーカを遮断させる、即ち遅延遮断を実施する漏電出力部を備えた感震リレーを設置して、一定時間後に全ての分岐電路を遮断させた。
一方で、壁面に設けられているコンセントユニットにコンセント出力を遮断する機能を備えたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１５−１７３５２２号公報 特開２００６−３５１２０７号公報

感震リレーを備えた上記分電盤では、遅延して擬似漏電を発生させる漏電出力部に加えて、地震の発生を感知したら即時に信号を出力する信号出力部を備えており、この信号出力部からの信号により特定の分岐ブレーカのみ即時に遮断することが可能であった。
しかしながら、地震が発生したら即時に遮断したい電気機器が接続された分岐ブレーカをこの特定の分岐ブレーカとしても、分岐電路の先には特定の電気機器以外にも電気機器が接続されており、それらも電源が遮断されることになった。

そのため、分岐ブレーカに頼らず上記特許文献２に開示されているような遮断機能付コンセントユニットを使用することで、特定の電気機器のみ電源を遮断することが可能であるため、分電盤内への感震リレーの設置に加えて、分岐電路の先に引き続きこの遮断機能付コンセントユニットの設置が検討されている。
この場合、分電盤（感震リレー）から遮断機能付コンセントユニットに制御線が配設されるが、地震等でこの制御線に断線が発生したら、せっかくコンセントユニットに遮断機能を設けても機能しなくなることが考えられ、この対策が必要であった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、遮断機能付コンセントユニットを制御する制御線に断線が発生したら、それを認識可能な感震遮断システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、商用電源に接続された主電路を遮断するための主幹ブレーカと、主幹ブレーカの二次側から分岐された分岐電路を遮断するための複数の分岐ブレーカと、地震発生を感知する感震リレーとを備えて、感震リレーが所定の震度以上の地震を感知したら、その後主幹ブレーカを遅延遮断させる感震遮断システムであって、感震リレーは、遅延遮断を実施する遅延遮断出力部に加えて、所定の震度以上の地震を検知したら即時に地震検出信号を出力する地震検出信号出力部を有する一方、一部の分岐電路には、コンセントを電源から遮断する遮断機構と、外部から遮断信号を受ける信号入力端子と、遮断信号を受けて遮断機構を遮断動作させる遮断制御部と、を備えた遮断機能付コンセントユニットが接続されると共に、地震検出信号を受けて遮断信号を制御線を介して遮断機能付コンセントユニットに出力する遮断操作手段を備えて成り、遮断制御部は、自身に接続された制御線の断線を検知し、断線が発生したら遮断機構を遮断動作させることを特徴とする。
この構成によれば、遮断機能付コンセントユニットは制御線が断線したら遮断動作する。よって、制御線の断線発生を認識可能であり、遮断動作すべき時に制御信号を受信出来ずに遮断動作しない事態の発生を防ぐことができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、遮断操作手段は複数の遮断機能付コンセントユニットに対してそれぞれ制御線を介して遮断信号を出力可能であって、遮断機能付コンセントユニットを複数具備し、遮断操作手段は、制御線のいずれかに断線が発生したらそれを検知し、断線発生を受けて断線していない他の遮断機能付コンセントユニットに対して遮断信号を出力して遮断操作することを特徴とする。
この構成によれば、何れかの遮断機能付コンセントユニットへの制御線が断線したら、他の遮断機能付コンセントユニットが一斉に遮断動作するため、制御線の断線発生を認識し易い。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、遮断機能付コンセントユニットは、コンセントのトラッキング現象を検出するトラッキング検出部を有し、遮断制御部は、トラッキング現象が検出されたら遮断機構を遮断動作させることを特徴とする。
この構成によれば、遮断機能付コンセントユニットは、地震発生に加えてトラッキングが発生した場合も遮断動作するため、通電火災の発生を確実に防止できる。

本発明によれば、遮断機能付コンセントユニットは制御線が断線したら遮断動作するため、制御線の断線発生を認識可能であり、遮断動作すべき時に遮断信号を受信できずに遮断動作しない事態の発生を防ぐことができる。

本発明に係る感震遮断システムの一例を示すシステム構成図である。 感震リレーのブロック図である。 通信計測ユニットのブロック図である。 感震通信ユニットのブロック図である。 コンセント制御ユニットの回路図である。 コンセント制御ユニットの接続説明図である。 遮断機能付コンセントユニットのブロック図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る感震遮断システムの一例を示す構成図であり、１は住戸内に引き込まれた単相３線式電路（電圧相Ｘ，Ｙと中性相Ｎ）で構成される商用電源が一次側に接続された主幹ブレーカ、２は主幹ブレーカ１の二次側に形成された主電路Ｍから分岐された個々の分岐電路を遮断するための分岐ブレーカ、３は所定の震度以上の地震を感知したら地震検出信号を出力すると共に主電路Ｍに擬似漏電を発生させる感震リレー、４は住戸内の使用電力情報を外部のＨＥＭＳ機器１１に送信する通信計測ユニット、５は感震リレー３から出力された地震検出信号を受けて特定の分岐ブレーカ２を遮断操作すると共に外部に遮断信号を出力する感震通信ユニット、６は分岐電路の先に設けられた複数の遮断機能付コンセントユニット１２を遮断動作させるコンセント制御ユニットである。

分岐ブレーカ２は分岐電路毎に設置され、外部信号による制御を受けないブレーカ群（第１のブレーカ２ａの群）と、感震通信ユニット５の制御によって遮断動作するブレーカ群（第２のブレーカ２ｂの群）との２つの群から構成されている。
そのため、第１のブレーカ２ａは従来よりある単純な構造の分岐ブレーカであるが、第２のブレーカ２ｂは感震通信ユニット５の制御信号を入力する外部制御端子（図示せず）を備えた外部遮断機能付ブレーカである。

感震リレー３、通信計測ユニット４、感震通信ユニット５、コンセント制御ユニット６は分電盤Ｂの内部に組み付けられている。尚、感震リレー３、通信計測ユニット４、感震通信ユニット５は、主幹ブレーカ１の二次側に配設された主電路Ｍを構成する主幹バー９に、第１のブレーカ２ａ及び第２のブレーカ２ｂと共に連結されて電源が供給される。一方、コンセント制御ユニット６は後述するように配線と端子のみで構成されており、電源を必要としないため、分電盤Ｂの内外いずれに設置しても良い。

そして、感震リレー３は、伝送線Ｌ１を介して主幹ブレーカ１の１次側の一方の電圧相Ｙに接続され、伝送線Ｌ３を介して感震通信ユニット５に接続されている。また、感震通信ユニット５は伝送線Ｌ４を介して通信計測ユニット４に接続され、伝送線Ｌ６を介してコンセント制御ユニット６に接続されている。

図２は感震リレー３のブロック図を示している。感震リレー３は、図２に示すように揺れを検知してその大きさに応じた信号を出力する加速度センサ３１、地震発生と判定する震度を設定する震度設定部３３、地震発生から一定時間後に擬似漏電を発生させて主幹ブレーカ１を遅延遮断動作させる時間を設定する遮断時間設定部３４、擬似漏電を発生させる擬似漏電出力部３５、警報音を発報するブザー３６ａ、発光通知するＬＥＤ３６ｂ、地震検出動作のテスト／リセットを行うテスト／リセットボタン３７、地震発生と判断したら地震検出信号を出力する外部通信部３８、加速度センサ３１の出力から地震の震度を判定して、設定された震度以上であると判断したら地震発生と判断して各種制御信号を出力すると共に、感震リレー３全体を制御するＭＣＵ（Micro Controller Unit）３９等を備えている。
尚、ＭＣＵ３９は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ３９ａ、Ｉ／Ｏ関連等の周辺機能を内蔵した集積回路であり、メモリ３９ａには設定された震度の閾値や擬似漏電を発生させる遅延遮断の時間等が記憶される。

そして、擬似漏電出力部３５が伝送線Ｌ１により主幹ブレーカ１の一次側の主電路Ｍの一方の電圧相Ｙに接続されている。更に外部通信部３８が伝送線Ｌ３を介して感震通信ユニット５に接続されている。この外部通信部３８は、外部への信号出力に加えて、外部から所定の信号を受信したらＭＣＵ３９に送信するインターフェース回路を備えている。

感震リレー３は、震度設定部３３により地震検出信号を出力する震度（所定の震度）が設定され、例えば震度５弱、６等が設定される。遮断時間設定部３４では、擬似漏電を発生させて遅延遮断させる時間が設定される。例えば、ＭＣＵ３９が地震発生と判断したら即時に外部通信部３８から地震検出信号を出力するが、擬似漏電出力部３５からは、例えば地震検出信号を出力してから一定の時間（例えば、３分）が経過した後に、主電路Ｍに擬似漏電を発生させる擬似漏電信号が出力される。そして、地震検出信号が出力されたら、ブザー３６ａが鳴動し、ＬＥＤ３６ｂが点滅動作する。

ＭＣＵ３９は、感震リレー３全体の制御に加えて、感震通信ユニット５及び通信計測ユニット４を介して外部のＨＥＭＳ機器１１と通信を実施し、外部からの設定操作を可能としている。例えば、地震検出信号の送信に加えて検出した震度情報をＨＥＭＳ機器１１に送信する一方で、ＨＥＭＳ機器１１から地震検出信号を出力する閾値となる震度設定が成されたら、外部通信部３８を介して受信し、遅延遮断する時間の設定を可能としている。

ここで、感震リレー３の擬似漏電出力部３５が出力する擬似漏電信号について説明する。擬似漏電出力部３５が主幹ブレーカ１の一次側に伝送線Ｌ１を介して接続されることで、主幹ブレーカ１の二次側電路と一次側電路との間に主幹ブレーカ１を介さない電路（擬似漏電回路）が形成され、この擬似漏電回路を感震リレー３がオンさせて通電させることで、主幹ブレーカ１は漏電発生と判断して遮断動作する。ここでは、このオン操作を擬似漏電信号を出力するとしている。

図３は通信計測ユニット４のブロック図を示している。通信計測ユニット４は図３に示すように、主幹ブレーカ１に流れる電流を検出する主幹電流センサ１３及び個々の分岐ブレーカ２に設置されて個々の分岐電流を検出する分岐電流センサ１４の電流情報が入力される電流情報入力部４１、感震通信ユニット５が接続される内部通信ＩＦ４２、ＨＥＭＳ機器１１と例えばＬＡＮ接続されて通信する外部通信ＩＦ４３、通信計測ユニット４全体を制御する通信計測ユニットＣＰＵ４４等を備えている。
尚、２１は図示しない太陽光発電等の分散発電機器に対してその発電電力を計測してデータを出力する拡張計測ユニット、２２は水道／ガスの使用量を算出するパルス計測ユニットであり、これらの計測ユニットも内部通信ＩＦ４２に接続されて、通信計測ユニットＣＰＵ４４により受信した発電電力情報や水道／ガスの使用量データがＨＥＭＳ機器１１に送信される。

このように通信計測ユニット４は、接続された外部のＨＥＭＳ機器１１に対して、使用電力情報や発電電力情報、水道／ガスの使用量情報を送信する。そして、通信計測ユニットＣＰＵ４４はＨＥＭＳ機器１１と感震リレー３との間の通信を管理し、感震通信ユニット５を介して受信した感震リレー３が出力した地震検出信号や震度情報等の感震情報をＨＥＭＳ機器１１に送信する一方で、ＨＥＭＳ機器１１から感震リレー３の地震発生を判定する所定の震度の設定、或いは遅延動作時間の設定等の設定信号を受信したら感震通信ユニット５を介して感震リレー３に送信する。

図４は感震通信ユニット５のブロック図を示している。感震通信ユニット５は図４に示すように、感震リレー３と伝送線Ｌ３を介して通信する第１通信ＩＦ５１、通信計測ユニット４と伝送線Ｌ４を介して通信する第２通信ＩＦ５２、地震検出信号を受けて特定の分岐ブレーカ（第２のブレーカ２ｂの群）２を即時遮断するための第１出力部５３、遮断機能付コンセントユニット１２（以下、単に「コンセントユニット」と称する）を遮断するための遮断信号を出力する第２出力部５４、状態を表示するＬＥＤ５５、感震通信ユニット５を制御する感震通信ユニットＣＰＵ５６等を備えている。

第１出力部５３は伝送線Ｌ５を介して第２のブレーカ２ｂに接続され、第２出力部５４は伝送線Ｌ６を介してコンセント制御ユニット６に接続されている。コンセント制御ユニット６を介して複数のコンセントユニット１２が接続され、これらの遮断動作が制御される。
尚、感震通信ユニット５から第２のブレーカ２ｂに対して出力される制御信号はａ接点信号であり、第２のブレーカ２ｂはａ接点信号を受けて遮断動作する。また、第２のブレーカ２ｂは、他の第２のブレーカ２ｂ制御信号を中継するための外部出力端子（図示せず）を有して、感震通信ユニット５の制御により第２のブレーカ２ｂの群の遮断制御を可能としている。

そして、感震通信ユニットＣＰＵ５６は、ＨＥＭＳ機器１１と感震リレー３との間の通信を管理し、通信計測ユニット４を介してＨＥＭＳ機器１１から受信した感震リレー３の所定の震度設定等の設定信号を感震リレー３に送信する。尚、このとき感震リレー３が認識可能な信号に変換されて送信される。

図５はコンセント制御ユニット６の回路図、図６はコンセント制御ユニット６の接続説明図を示している。図５に示すように、コンセント制御ユニット６は、感震通信ユニット５の第２出力部５４に伝送線Ｌ６を介して接続される制御入力端子６１、制御線である伝送線Ｌ７が接続されてコンセントユニット１２を制御する複数の制御出力端子６２を有している。各端子は「＋」端子と「−」端子を有し、各制御出力端子は直列に接続され、制御入力端子に対して並列に接続されている。
そして図６に示すように、感震通信ユニット５の第２出力部５４からはｂ接点信号が出力され、この信号即ちｂ接点信号が各制御出力端子６２から出力される。

図７はコンセントユニット１２のブロック図を示している。図７に示すように、コンセントユニット１２は、負荷の電源線に設けられたプラグ（図示せず）が接続されるコンセント１２１に至る分岐電路を遮断する遮断機構１２２を備え、外部の操作（ここでは感震通信ユニット５の操作）でコンセント１２１の出力を遮断する機能を備えている。
更に、遮断機構１２２を遮断動作（トリップ）させる電源トリップ回路１２３、コンセント１２１でのトラッキング現象を検出するトラッキング検出部１２４、トリップ動作信号を外部から入力する信号入力端子１２５、テスト動作させるテストスイッチ１２７、動作状態を初期状態へ戻す停止スイッチ１２８、コンセントユニット１２を制御するコンセントユニットＣＰＵ１２９、電源回路１３０等を備えている。

そして、信号入力端子１２５はｂ接点入力部として構成され、コンセント制御ユニット６が出力する遮断信号としてのｂ接点信号を受けて、コンセントユニットＣＰＵ１２９は遮断制御を実施する。詳しくは、信号入力端子１２５から信号が入力されたら、コンセントユニットＣＰＵ１２９は電源トリップ回路１２３を起動して遮断機構１２２をトリップ動作させコンセント１２１の出力を遮断させる。
また、コンセントユニットＣＰＵ１２９は、トラッキング検出部１２４がトラッキング現象を検出したら同様に遮断機構１２２をトリップ動作させる。

以上の如く構成された感震遮断システムは、地震の発生を受けて以下の様に動作する。住戸内の電気機器に商用電力が通電されている状態で地震が発生したら、加速度センサ３１がそれを検知して、ＭＣＵ３９により震度が判定される。この判定した震度が閾値として予め震度設定部３３等で設定された震度以上（例えば震度５弱以上）の地震である場合は、ＭＣＵ３９により以下の制御が実施される。

まず、即時に外部通信部３８から地震検出信号が出力され、ブザー３６ａが鳴動して、ＬＥＤ３６ｂが点滅する。そして、出力された地震検出信号は、感震通信ユニット５に伝送される。
その後、予め遮断時間設定部３４等で設定されている一定の時間（遅延遮断時間）が経過したら、擬似漏電出力部３５から擬似漏電が出力される。即ち、擬似漏電発生の動作を開始する。この結果、主幹ブレーカ１が遮断動作して主電路Ｍが商用電源から遮断され、全ての分岐電路は遮断される。

一方、地震検出信号を受信した感震通信ユニット５では、感震通信ユニットＣＰＵ５６の制御により、第１出力部５３に接続されている第２のブレーカ２ｂの群に対して地震検出信号を出力して遮断動作する。また、第２出力部５４からコンセント制御ユニット６を介して、コンセントユニット１２に対して遮断信号が出力される。この結果、主幹ブレーカ１が遮断動作する前に、第２のブレーカ２ｂの群及びコンセント制御ユニット６に接続されている全てのコンセントユニット１２が遮断動作する。
更に、感震通信ユニット５は、通信計測ユニット４に対して地震発生情報を送信する。この地震発生情報を受信した通信計測ユニット４は、その情報をＨＥＭＳ機器１１に対して送信する。

このように、感震リレー３が地震を感知して地震検出信号を出力したら、感震通信ユニット５が分岐ブレーカ２を遮断動作させる地震検出信号を出力するため、遅延遮断に加えて即時遮断も実施でき、地震の発生により火災等を引き起こしやすい電気ストーブ等を即時に遮断できる。また、ＨＥＭＳ機器１１により地震発生と判断する震度及び遅延遮断させる時間の設定ができるため、簡易な操作で感震リレーの設定ができる。

次に、伝送線Ｌ７に断線が発生した場合の動作を説明する。図５に示すように、各制御出力端子６２は直列に接続されていることで、感震通信ユニット５から遮断信号（ｂ接点信号）が出力されない待受状態では、所定の電圧が制御入力端子６１に印加されている。この状態で、何れかの伝送線Ｌ７が断線すると、その伝送線Ｌ７が接続されているコンセントユニット１２の信号入力端子１２５に印加されている電圧が無くなり０ボルトになる。これは、即ち遮断信号を受けた場合に相当するため、遮断動作する。
同時に、この１箇所の断線を受けて、直列接続されている全ての制御出力端子６２の出力電圧が０ボルトになるため、他の全てのコンセントユニット１２は遮断信号を受けた場合と同様に遮断動作する。
尚、伝送線Ｌ７に限らず、伝送線Ｌ６が断線した場合も同様に制御出力端子６２が０ボルトになるため、全てのコンセントユニット１２は遮断動作する。

このように、コンセントユニット１２は伝送線Ｌ７が断線したら遮断動作する。よって、伝送線Ｌ７の断線発生を認識可能であり、遮断動作すべき時に制御信号を受信出来ずに遮断動作しない事態の発生を防ぐことができる。
また、何れかのコンセントユニット１２への伝送線Ｌ７が断線したら、他の遮断機能付コンセントユニット１２が一斉に遮断動作するため、伝送線Ｌ７の断線発生を認識し易い。
更に、コンセントユニット１２は、地震発生に加えてトラッキングが発生した場合も遮断動作するため、通電火災の発生を確実に防止できる。

尚、上記実施形態では、コンセントユニット１２は、感震リレー３が出力した地震検出信号を感震通信ユニット５及びコンセント制御ユニット６を介して受信して遮断動作するが、コンセントユニット１２の信号入力端子１２５同士を直列に接続しても良く、その場合はコンセント制御ユニット６を使用せず、直列接続した両端を感震通信ユニット５に直接接続しても良い。

１・・主幹ブレーカ、２・・分岐ブレーカ、３・・感震リレー、５・・感震通信ユニット（遮断操作手段）、６・・コンセント制御ユニット（遮断操作手段）、１２・・遮断機能付コンセントユニット、３５・・擬似漏電出力部（遅延遮断出力部）３８・・外部通信部（地震検出信号出力部）、６１・・制御入力端子、６２・・制御出力端子、１２１・・コンセント、１２２・・遮断機構、１２３・・電源トリップ回路、１２４・・トラッキング検出部、１２５・・信号入力端子、１２９・・コンセントユニットＣＰＵ（遮断制御部）、Ｂ・・分電盤、Ｍ・・主電路、Ｌ７・・伝送線（制御線）。

Claims (3)

1. 商用電源に接続された主電路を遮断するための主幹ブレーカと、前記主幹ブレーカの二次側から分岐された分岐電路を遮断するための複数の分岐ブレーカと、地震発生を感知する感震リレーとを備えて、前記感震リレーが所定の震度以上の地震を感知したら、その後前記主幹ブレーカを遅延遮断させる感震遮断システムであって、
   前記感震リレーは、前記遅延遮断を実施する遅延遮断出力部に加えて、所定の震度以上の地震を検知したら即時に地震検出信号を出力する地震検出信号出力部を有する一方、
   一部の前記分岐電路には、コンセントを電源から遮断する遮断機構と、外部から遮断信号を受ける信号入力端子と、前記遮断信号を受けて前記遮断機構を遮断動作させる遮断制御部と、を備えた遮断機能付コンセントユニットが接続されると共に、
   前記地震検出信号を受けて前記遮断信号を制御線を介して前記遮断機能付コンセントユニットに出力する遮断操作手段を備えて成り、
   前記遮断制御部は、自身に接続された前記制御線の断線を検知し、断線が発生したら前記遮断機構を遮断動作させることを特徴とする感震遮断システム。
2. 前記遮断操作手段は複数の前記遮断機能付コンセントユニットに対してそれぞれ前記制御線を介して前記遮断信号を出力可能であって、前記遮断機能付コンセントユニットを複数具備し、
   前記遮断操作手段は、前記制御線のいずれかに断線が発生したらそれを検知し、断線発生を受けて断線していない他の遮断機能付コンセントユニットに対して遮断信号を出力して遮断操作することを特徴とする請求項１記載の感震遮断システム。
3. 前記遮断機能付コンセントユニットは、前記コンセントのトラッキング現象を検出するトラッキング検出部を有し、
   前記遮断制御部は、前記トラッキング現象が検出されたら前記遮断機構を遮断動作させることを特徴とする請求項１又は２記載の感震遮断システム。

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