JP6796464B2 - 感震遮断システム - Google Patents

Description

本発明は、感震リレーを備えて所定震度以上の地震が発生したら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、一定時間後に電路全体を遮断させた。
一方で、住戸内に構築されたＨＥＭＳにより、ＨＥＭＳの一部を構成する表示手段に住戸内の電力の使用状況を表示させて電力の使用状態を把握できる電力管理システムがある（例えば、特許文献２参照）。
ここで、ＨＥＭＳはHome Energy Management Systemの略であり、家電機器や電気設備と通信して、電気やガスなどの使用量をモニター画面などで「見える化」したり、家電機器を「自動制御」したりする公知のシステムである。

特開２０１５−１７３５２２号公報 特開２０１５−１７１１９９号公報

上術したように、感震リレーを備えることで地震が発生したら主幹ブレーカを遮断させることができたため、地震による建物の損壊等で屋内の電路が短絡して火災が発生する問題の解決を大きく前進させることができた。
また上記特許文献１の感震リレーは、漏電出力部に加えて地震の発生を受けて即時に信号を出力する信号出力部を有しているため、地震の発生を受けて即時に遮断するのが好ましい回路に対しては、この信号出力部の信号により電路を遮断させることができた。
しかしながら、ＨＥＭＳと感震リレーを連携させて外部に地震発生を通知する構成とした場合は、この信号出力部が連携に使用されるため、即時遮断のための信号としては使えなかった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、感震リレーをＨＥＭＳと連携させた場合でも、感震リレーが地震を感知したら特定の電路を即時に遮断することが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に接続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信号出力部を有する一方、信号出力部の出力信号を中継してＨＥＭＳ機器に送信する機能に加えて、地震検出信号を受けて、分岐ブレーカの一部を成して外部信号により遮断動作する外部遮断機能付ブレーカを遮断操作する遮断信号出力部を有するＨＥＭＳ通信手段を備え、更に信号出力部が、地震検出信号の出力に加えて感震リレーの動作を設定する設定信号を外部から受信する機能を備えた外部通信部であると共に、ＨＥＭＳ通信手段が、外部通信部に接続されて遮断信号出力部を備えた感震通信ユニットと、ＨＥＭＳ機器と通信して、個々の分岐電路に設けられた電流センサから入手した使用電力情報をＨＥＭＳ機器に送信する通信計測ユニットとから成り、感震通信ユニット及び通信計測ユニットの双方は、相互通信を可能とすると共に、ＨＥＭＳ機器と感震リレーとの間の通信を管理する通信管理部を有して、ＨＥＭＳ機器により所定の震度及び遅延遮断させる時間の設定が成されたら、通信計測ユニット及び感震通信ユニットを介して感震リレーに設定情報が送信されて、感震リレーの設定が成されることを特徴とする。
この構成によれば、感震リレーの信号出力部がＨＥＭＳとの通信に使用されても、信号を中継するＨＥＭＳ通信手段が、感震リレーの地震検出信号を受けて分岐ブレーカを遮断動作させる遮断信号出力部を有するため、遅延遮断に加えて即時遮断も実施できる。
尚、ＨＥＭＳ機器とはＨＥＭＳを構成する機器の１つで、例えばタブレット端末等の表示／操作機能を備えた機器である。

そして、遮断信号出力部を備えた感震通信ユニットと、分岐電路の使用電力情報を送信する通信計測ユニットとでＨＥＭＳ通信手段が構成されるため、感震リレーとＨＥＭＳ機器との通信を中継する機器を別途設ける必要がない。また、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ＨＥＭＳ機器によりできるため、簡易な操作で感震リレーの設定ができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、通信計測ユニットは、地震検出信号をＨＥＭＳ機器から受信したら、感震通信ユニットを制御して遮断信号出力部から遮断信号を出力させることを特徴とする。
この構成によれば、感震通信ユニットは、感震リレーが地震を感知しなくても、外部から送信された地震検出信号を受けて特定の分岐ブレーカを即時遮断動作させることができるので、安全上好ましい。

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、一部の分岐電路には遮断機能を備えて直接負荷の接続を可能とする遮断機能付コンセントユニットが接続されており、感震通信ユニットは、地震検出信号を受けて当該遮断機能付コンセントユニットを遮断動作させるための遮断信号出力部を有することを特徴とする。
この構成によれば、地震が発生したら遮断機能付コンセントユニットは即時遮断するため、即時遮断操作が必要な電気機器をオフさせるために共通する分岐電路に接続されている他の電気機器も連動してオフしてしまう問題を解消でき、利便性がよい。

本発明によれば、感震リレーの信号出力部がＨＥＭＳとの通信に使用されても、信号を中継するＨＥＭＳ通信手段が、感震リレーの地震検出信号を受けて分岐ブレーカを遮断動作させる遮断信号出力部を有するため、遅延遮断に加えて即時遮断も実施できる。

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接続説明図である。

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は引き込まれた単相３線式電路（電圧相Ｘ，Ｙと中性相Ｎ）から成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。

尚、遮断機能付コンセントユニット１２は、電路を遮断する遮断機構部を備えており、外部の操作（ここでは感震通信ユニット５の操作）でコンセント出力を遮断する機能を備えている。

分岐ブレーカ２は分岐電路の数に応じて複数設置され、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良いが、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、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、感震リレー３、通信計測ユニット４、感震通信ユニット５は連結されて電源が供給されている。尚、コンセント制御ユニット６は、電源を必要としない接点のみで構成することができるため、分電盤Ｂの外に配置しても良い。

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には例えば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、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、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や、擬似漏電を発生させて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。このオン操作を擬似漏電信号を出力するという。

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を遮断するための第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を介して複数の遮断機能付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。

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の接続説明図であり、感震通信ユニット５及び個々の遮断機能付コンセントユニット１２との具体的接続を示している。コンセント制御ユニット６は、中継端子台としての機能を有し、制御対象の遮断機能付コンセントユニット１２とそれぞれ伝送線Ｌ７により接続されている。
感震通信ユニット５からコンセント制御ユニット６へは、具体的に遮断信号としてｂ接点信号が送信され、コンセント制御ユニット６の各出力部は直列接続されており、このｂ接点信号が中継されて出力される。そして、この信号を受けて個々の遮断機能付コンセントユニット１２は遮断動作する。

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、地震検出信号を受けて第１出力部５３に接続されている第２のブレーカ２ｂの群に対して遮断信号を出力して遮断動作させる。また、第２出力部５４からコンセント制御ユニット６を介して遮断機能付コンセントユニット１２に対して遮断信号を出力する。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遮断機能付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の外部通信部３８がＨＥＭＳとの通信に使用されても、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を遮断動作させる遮断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。
そして、遮断信号出力部である第１出力部５３及び第２出力部５４を備えた感震通信ユニット５と、分岐電路の使用電力情報を送信する通信計測ユニット４とでＨＥＭＳ通信手段が構成されるため、感震リレー３とＨＥＭＳ機器１１との通信を中継する機器を別途設ける必要がない。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。
更に、地震が発生したら遮断機能付コンセントユニット１２は即時遮断するため、即時遮断操作が必要な電気機器をオフさせるために共通する分岐電路に接続されている他の電気機器も連動してオフしてしまう問題を解消でき、利便性がよい。

またＨＥＭＳ機器１１は、地震発生を監視している気象庁等に設置されて、地震を検知したら感震リレー３が出力する地震検出信号に相当する地震発生信号を出力する外部サーバ（図示せず）に通信ネットワーク等を介して接続されており、外部サーバからＨＥＭＳ機器１１に地震発生信号が送信されたら、通信計測ユニット４がそれを認識し、次のように動作する。
通信計測ユニットＣＰＵ４４が、感震通信ユニットに対して即時遮断制御を実施させるための信号を出力し、この信号を受けた感震通信ユニットＣＰＵ５６は、第１出力部５３及び第２出力部５４から遮断信号を出力させて、第２のブレーカ２ｂ及び遮断機能付コンセントユニット１２を遮断動作させる。
このように、感震リレー３が地震を感知しなくても、外部からの地震発生情報を受けて特定のブレーカ（第２のブレーカ２ｂの群）及び遮断機能付コンセントユニット１２が即時に遮断動作するため、感震リレー３に不具合が発生したとしても即時に遮断したい電路は確実に遮断することができ、安全上好ましい。

尚、上記実施形態では、通信計測ユニット４と感震通信ユニット５とを別体としたが、一体に構成しても良い。また、遮断機能付コンセントユニット１２を遮断操作するコンセント制御ユニット６を備えているが、設置される遮断機能付コンセントユニットが少ない場合は、遮断機能付コンセントユニット１２同士を直列接続し、一端を感震通信ユニット５に直接接続しても良い。
また、感震リレー３は信号を送信／受信する外部通信部３８を備えているが、地震検出信号を出力するだけの端子であって良く、地震発生を受けて即時遮断は実施できるし、ＨＥＭＳ機器１１に対して地震発生を通知できる。

１・・主幹ブレーカ、２・・分岐ブレーカ、２ａ・・第２のブレーカ（外部遮断機能付ブレーカ）、３・・感震リレー、４・・通信計測ユニット、５・・感震通信ユニット、６・・コンセント制御ユニット、１１・・ＨＥＭＳ機器、１２・・遮断機能付コンセントユニット、１３・・主幹電流センサ、１４・・分岐電流センサ、３３・・震度設定部、３４・・遮断時間設定部、３５・・擬似漏電出力部（遅延遮断出力部）、３８・・外部通信部（信号出力部）、３９・・ＭＣＵ（信号制御部）、３９ａ・・メモリ、４４・・通信計測ユニットＣＰＵ（通信管理部）、５３・・第１出力部（遮断信号出力部）、５４・・第２出力部（遮断信号出力部）、５６・・感震通信ユニットＣＰＵ（通信管理部）、Ｂ・・分電盤。

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に接続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信号出力部を有する一方、
   前記信号出力部の出力信号を中継してＨＥＭＳ機器に送信する機能に加えて、前記地震検出信号を受けて、前記分岐ブレーカの一部を成して外部信号により遮断動作する外部遮断機能付ブレーカを遮断操作する遮断信号出力部を有するＨＥＭＳ通信手段を備え、
   更に前記信号出力部が、前記地震検出信号の出力に加えて前記感震リレーの動作を設定する設定信号を外部から受信する機能を備えた外部通信部であると共に、
   前記ＨＥＭＳ通信手段が、前記外部通信部に接続されて前記遮断信号出力部を備えた感震通信ユニットと、
   前記ＨＥＭＳ機器と通信して、個々の分岐電路に設けられた電流センサから入手した使用電力情報を前記ＨＥＭＳ機器に送信する通信計測ユニットとから成り、
   前記感震通信ユニット及び前記通信計測ユニットの双方は、相互通信を可能とすると共に、前記ＨＥＭＳ機器と前記感震リレーとの間の通信を管理する通信管理部を有して、
   前記ＨＥＭＳ機器により前記所定の震度及び前記遅延遮断させる時間の設定が成されたら、前記通信計測ユニット及び前記感震通信ユニットを介して前記感震リレーに設定情報が送信されて、前記感震リレーの設定が成されることを特徴とする感震遮断システム。
2. 前記通信計測ユニットは、前記地震検出信号を前記ＨＥＭＳ機器から受信したら、前記感震通信ユニットを制御して前記遮断信号出力部から遮断信号を出力させ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. 一部の前記分岐電路には遮断機能を備えて直接負荷の接続を可能とする遮断機能付コンセントユニットが接続されており、
   前記感震通信ユニットは、前記地震検出信号を受けて当該遮断機能付コンセントユニットを遮断動作させるための遮断信号出力部を有す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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