JP2013061259A

JP2013061259A - 簡易地震計及び該地震計を用いた宅内漏電電流発生装置

Info

Publication number: JP2013061259A
Application number: JP2011200191A
Authority: JP
Inventors: Toshitaka Kobayashi; 聰高小林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-09-14
Filing date: 2011-09-14
Publication date: 2013-04-04

Abstract

【課題】揺れに敏感で製造単価も安く一般家庭に設置できる小型の簡易地震計を用いて、離れた設置の漏電遮断器を動作させる装置を提供する。
【解決手段】密閉できる容器に一定量の液体を封入して、前記容器内に両極の電極を設けて、一方の電極は液体に接触状態にして、もう一方の電極は非接触状態に構成する。前記容器が揺れることで、液体が波状となり電極に接触して検知することで地震の情報を知らせる簡易地震計と漏電電流発生回路と接続して、激しい地震に揺れを検知すると仮想漏電電流を発生して宅内分電盤の漏電遮断器を動作して電源を遮断する。
【選択図】図６

Description

本発明は、水等の液体を容器内に封入し、液体を検知する電極を設ける。容器の揺れによって、液体の波状を検知して地震の大きさを感知する簡易地震計によって、漏電遮断器動作に関する。

従来、地震計の基本的な動作原理は地震計の中に設けた錘を不動点と仮定し、地表面の揺れを相対変位として測定する。また電気式センサーで電動型、圧電型、帰還型、歪計型等、機械式センサーの落球式、転倒棒式等の感知器、さらに光学式振動センサー、容量型センサーなどがある。

上記の高度な地震計において、一般の家庭、庶民の集会所とうに設置するには設置場所や設備費に高額となることが問題となる。

そこで、台座の上部には、各震度に相当する丸穴径の丸穴が設けられている。台座は、基板と螺子により固定されている。各丸穴の上には、直径の異なる径の球が乗せられている。地震発時にその振動の大きさにより、その大きさにあった台座から球が落下する構造がある。（例えば特許文献１参照）

また、家屋を倒壊するような地震発生時に、ストーブ、また加熱装置等の電化製品によって二次災害が発生することから、商用交流電源の電源供給の遮断が求められている。
よって、宅内配電盤の保護継電器を手動で回動自在のレバーを下げて通電を遮断することである。

しかし、大きな地震時において、さまざまな障害が発生、または不在して保護継電器の遮断できないことが多いことから二次災害を防ぐことができないのである。

そこで、配線用遮断器の電磁引外し装置を通電により作動得るよう回路を配線し、該回路中に常時閉のマイクロＳＷを設け、該マイクロＳＷの押しボタンが上向き器に突出するようマイクロＳＷを収容した収容箱を所要場所に固定設置し地磁力で転倒するよう重心位置を調整したウエイトを収容箱の上面に押しボタンを押し下げてマイクロＳＷを開状態に保持する。この状態で地震力で転倒するウエイトを備えた電源遮断用地震検知器がある。（例えば特許文献２参照）

特開２００６−２０８２３１号広報特開平１１−２７３５３７号広報

しかしながら、地震計において、小型にして地震の広範囲の震動を検知すること、また他の工作物に組込むことにも問題がある。さらに家庭内や集会所等に簡単に設置、または壁面取付て、継続的に再設定にやや難点がある。

また、地震時における電源遮断用地震検知器においては、これらの設置場所は分電盤の漏電遮断器附近に取り付けが必要である。さらに宅内の地震計として様ざまな情報を知らせることは無理である。したがって大きな地震の発生によって電源の遮断の動作のみである。

そこで本発明は、上記の課題に鑑み、簡易地震計と該地震計を用いて、宅内における商用交流電源の遮断できる効果的装置について記載する。

地震計において密閉できる容器に水等の液体を封入して、液体の接触を検知する複数の電極を設ける。
地震の発生によって前記容器が揺れることで、液体は容器内で波状となり前記電極に接触することで揺れの大きさを検知して、その状態を表示するものである。また、構造も単純であることから小さな容器を用いることから、小型で、安く製作ができるものである。

また、前記簡易地震計を用いて、地震を検知すると表示回路がその震度の揺れの大きさを表し、激しい揺れを検知すると、その信号を漏電電流発生装置に送り、前記漏電電流発生装置が漏電電流を大地アースに流すことで、仮想漏電によって宅内分電盤の漏電遮断器が検知して動作することによって電源の遮断をおこなう装置である。

よって、前記表示回路を内蔵した前記簡易地震計と前記漏電電流発生装置を一体とした構造であることから、目につく場所に設置することで、日常生活において地震の情報を得ながら、激しい揺れに対して電気による二次災害を防ごうとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は密閉できる容器において、前記容器内に一定量の液体を封入する。前記容器内に液体を検知する陽極側と陰極側の両電極を設ける。前記両電極の一方の電極を液体内に挿入して接触状態とする。もう一方の電極は通常、液体に非接触状態で複数電極として設ける。前記複数電極は液体表面附近に設けた電極を下位電極として上位にかけて複数の電極を設ける。
前記複数電極の出力を検知回路の入力に接続をする。前記検知回路は前記容器が揺れると液体が波状となり、波状の高さによって前記複数電極の夫々に接触することで前記検知回路は接触信号を出力することを特徴とする。

また、前記記載の簡易地震計と漏電電流発生回路とを一体構成することで、地震の発生によって一定以上大きな揺れを検知すると、前記検知信号を前記漏電電流発生回路に送ることで、商用交流電源のもと前記漏電電流発生回路が漏洩電流を発生して大地アースに流すことで宅内分電盤の漏電遮断器が動作、遮断することを特徴とする。

請求項１において、構造が簡単で、小型で安価で製作ができ、また家庭内での設置、壁面取付も容易にできる。よって地震の揺れに対して瞬時に正確に検知して、その揺れの大きさの状況を周囲の人に知らせることができる。

また、倒壊するほどの揺れ、例えば震度５強以上の地震のときは宅内配電盤の漏電遮断器を動作させて通電を遮断することができることから、電気による二次災害を防ぐことができる。さらに簡易地震計のリセットボタン押す、あるは電源ＳＷ切ることで電源遮断器の復帰が即座にできるものである。
さらに、商用交流電源の停電状態であっても、充電池によって地震の検知観測は継続観測して検知し、記憶していることから、停電状態のとき倒壊するほどの極めて大きな地震が発生しても、観測の状態を漏電電流発生回路に検知信号を継続して送ることで、停電状態が解除されると同時に宅内の漏電遮断器が動作をして宅内の電源供給を遮断することで二次災害を防ぐこともできる。

本発明の第一実施例を示す、容器と複数電極の構造の断面図、及び接続回路のブロック回路図である。本発明の第一実施例を示す、図１の複数電極の要部斜視図である。図１の上部より見たＡーＢの断面図である。本発明の第一実施例の要部側面図で、上の図は通常の液体と電極、下の図は地震によって液体表面が波高状態で電極に接した図である。本発明の複数電極を中央付近に設けた側面の断面図である。本発明の第二実施例を示す、電極内蔵の容器の検知回路と漏電電流発生装置、及び分電盤の接続のブロック回路図である。簡易地震計と漏電電流発生装置の構成において、音量設定警報回路を追加したブロック回路図である。本発明の簡易地震計と漏電電流発生装置を納めた構造の外観の斜視図である。図８の本体を壁面に取付けた図である。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１、図２、図３、図４、及び図５は本発明に係る簡易地震計の第一実施例の図である。図１は容器と複数電極の構造の側面の断面図である。また電極の出力を接続回路に接続のブロック回路図である。図２は図１の複数電極とその構造の要部斜視図である。図３は図１の上部より見たＡーＢの断面図で、容器の内部の電極D5と絶縁体の電極支持具の図である。図４は容器内の液体と電極状態の要部側面図で、上図は通常の状態で、下図は地震によって液体が揺れて波高が電極に接した状態の図である。図５は簡易地震計の複数電極を中央付近に小さく設けた側面の断面図である。

３は液体、２は液体を検知するＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、及びＤ５からなる複数電極である。１は液体３と複数電極２を内蔵した容器である。４は回路アース電極、11は複数電極２支持する絶縁体の電極支持具である。12は液体の封入口の密閉蓋である。10は陽極側と陰極側の電極のリード線である。５は複数電極の出力信号を検知する検知回路である。６は検知回路５の出力信号の状態を目視できる表示回路である。９は信号の状態を零にするリセットスイッチである。71は各回路に電源供給する充電池内蔵電源回路である。通常は外部電源より動作し、充電作用もおこなうことで停電時には充電池によって電源供給をおこなう事で地震の観測は継続しておこなうものである。81は充電池内蔵電源回路71をオン、オフにする検知電源スイッチである。
また91は検知テストスイッチ（プッシュスイッチ）で正常に動作をするか確認をするものである。

回路動作として、検知回路５は複数のフリップフロップ回路で構成して、入力端子d1、d2、d3、d4、及びd5からなる。表示回路７はＬＥＤ１，ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４、及びＬＥＤ５である。よって液体３が複数電極２の電極Ｄ１に接触すると前記検知回路の入力ｄ１に入力して、検知出力より表示回路６のＬＥＤ１が点灯する。同様に液体３が電極Ｄ１とＤ２に接触すると前記表示回路のＬＥＤ１とＬＥＤ２が点灯する。

また、前記複数電極２の取付と構造は、図１、図２、及び図３に示す円柱状であるが、一つの例とした構造で形状はどの方法も効果は同様である。

また,
前記複数電極２において本説明のため電極D1、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、及びD5としているが、さらに電極数を増やすことで地震の揺れの検知範囲を広げて、さらに精度を高めることができる。

したがって、上記の構成により本発明の簡易地震計を設置にあたり、壁面、あるいは安定した台に水平に設置して、検知電源スイッチ81をオンとする。ここで各回路が正常に動作をするかを確認するとき、簡易地震計に設けた検知テストスイッチ91で確認をする。ここで最大の揺れとして検知したと仮定することとして、検知テスト91を押してオンとすることで表示回路６のＬＥＤ５が点灯することを確認する。

よって、簡易地震計である前記容器１とその回路構成を台や壁面にセットして検知電源スイッチ81をオンとする。通常、地震の発生がなく家屋が揺れることがないとき、図１、図４の上図の如く容器１内の液体３は波立つこともなく平静で電極２のD1にも接することもないことから、前記表示回路６のＬＥＤは点灯しない状態である。
しかし、地震の発生により揺れの激しさによって、液体３が波立つことで、波高が前記複数電極２に接する。このとき震度の大きさによって波高の高さが異なることから、D1かD2かD3、あるいはD5に接することで、回路アース電極４との間の絶縁状態がなくなり、夫々の接触状態をリード線10通じて前記検知回路５のｄ１かｄ２かｄ３、あるいはｄ５より前記検知回路５の各フリップフロップが動作して、その信号出力を前記表示回路６に伝達してＬＥＤを点灯する。

前記表示回路６のＬＥＤの点灯は、波高が電極D1に接触であればＬＥＤ１点灯し、電極D2までの波高であれば電極D1にも接触することから前記表示回路６のＬＥＤはＬＥＤ１とＬＥＤ２が点灯することになる。かなりの大きい震度の揺れで波高が電極D5に接することになれば、前記表示回路６のＬＥＤはＬＥＤ１からＬＥＤ５まで点灯となる。なお揺れの初期状態のとき、小さい揺れで電極D1に接して前記表示回路６のＬＥＤ1が点灯状態となるが、再度の揺れが大きく波高が電極D4に接触すると前記表示回路６ＬＥＤはＬＥＤ１、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、及びＬＥＤ４までの点灯となる。
前記表示回路６ＬＥＤは揺れが収まっても前記検知回路６の記憶から点灯状態となっている。よって消灯にするにはリセットスイッチ９を押すことで前記検知回路５が初期状態となりＬＥＤが消灯となる。

図５は複数電極2Aは前記複数電極２より小さく纏めて中央付近に設けたものである。その構造は絶縁体の電極支持具11Aを中央に設けて、前記電極支持具11Aに複数電極2Aと下部に回路アース電極4Aを設けたものである。また複数電極2Aは輪の形状、あるいは多角形の板状であっても可能である。

また、図６、図８及び図９は本発明に係る漏電電流発生装置1Aの第二実施例の図である。
図6は本発明の第二実施例を示す図で、電極内蔵の容器の検知回路と漏電電流発生装置、及び分電盤の接続のブロック回路図である。
図８は本発明の簡易地震計を用いた漏電電流発生装置一体の構造の外観の斜視図である。図９は図８の本体を壁面に取付けた図である。

16は前記検知回路５と接続した漏電電流発生回路である。漏電電流発生回路16は前記検知回路５の検知信号を入力する。18は検知信号を入力すると動作するリレースイッチである。20は感度切替スイッチである。感度切替スイッチはリレースイッチ18がオンとなることで、100Ｖの一端より接続することで交流電流を漏電電流として流れる電流値が、大地アースの接地抵抗地によって異なることがある。通常は設定抵抗値はＲ１の値とする。しかし宅内工事において接地抵抗値が極めて高抵抗のとき抵抗値をＲ２に切り替えるものである。
なお、感度切替は検知テスト91によって漏電遮断器21の動作を確認によっておこなう。
19は大地アース、８は回路全体の主電源スイッチ、22は宅内分電盤、21は宅内分電盤22に設けた漏電遮断器で、23は宅内分電盤22に供給する商用交流電源である。
17は極性テストスイッチで、漏電電流発生装置の主電源回路７に宅内分電盤22の配線より接続時に接地側か、電圧側かを確認するときのプッシュスイッチである。ＬＥＤ７は極性テストスイッチ17をオンにしたとき、電圧側と大地アース側の接続が正しい接続のとき点灯するものである。ＬＥＤ６は主電源スイッチ８がオンのとき点灯する。

したがって、上記の構造の漏電電流発生装置1Aを壁面、または安定した台に設置、固定をする。固定設置において簡易地震計の波高の検知を正確に測定するにあたり水平器24によって水平に設置する。または壁面取付けをおこなう。設置をしながら商用交流電源23と接続をおこなう、接続は配線ケーブルを本体に直接に接続するか、配線キャップによって差込接続するが、電圧側と大地アース側を間違える事を防ぐため、極性テストスイッチ17で確認する必要がある。よって極性テストスイッチ17を押してオンとすることでＬＥＤ７が点灯することを確認する。ここでＬＥＤ７が点灯しないときは、極性が異なるため配線を変えることで正常に設置、取付けができるものである。

また、地震の発生によって漏電電流発生装置1Aが正常に動作するかの確認は、簡易地震計に設けた検知テストスイッチ91で確認する。ここで最大の揺れとして検知したと仮定することとして、検知テスト91を押してオンとすることで前記表示回路６のＬＥＤ５が点灯するとともに前記漏電電流発生回路16の入力に検知信号が送られ、入力回路よりトランジスターが動作をしてリレースイッチ18がオンとなることで、商用交流電源23の電圧側より仮想の漏電電流が感度切替スイッチ20によってＲ１、またはＲ２のいずれかを流れてアース19より大地に流れる仮想漏電電流が流れたことで宅内分電盤22に設けた前記漏電遮断器21が漏電電流として感知して電源供給を停止するものであることを確認して設置完了である。

よって、地震が発生して弱い揺れのとき、簡易地震計の液体３の波高によって前記複数電極２の電極Ｄ１と電極Ｄ２に接触すると、前記検知回路５が検知して前記表示回路６のＬＥＤ１とＬＥＤ２が点灯するが、前記漏電電流発生回路16への検知信号は発生しない。しかし家屋が倒壊するほどの激しい地震が発生すると、簡易地震計の液体３の波高が前記複数電極２の電極の全てに接触すると、前記検知回路５が検知して前記表示回路６のＬＥＤの全て点灯する。同時に前記検知回路５は前記漏電電流発生回路16に検知信号を送ることでリレースイッチ18が動作してオンとなる。リレースイッチ18がオンとなることで仮想漏電電流が大地アース19を通じて大地に流れることから前記漏電遮断器21が動作して電源供給を遮断するものである。

以上の動作によって、家屋が倒壊したり、家具が倒れて電化製品、または電気による設備が発火したり、あるいは停電から停電解除によって発生する二次災害を防ぐものである。

また、災害に問題がなく電源の復帰をするにとき、前記漏電遮断器21、及び他の遮断器を通電状態にするときは、前記検知回路９のリセットスイッチ９を押すことで地震の揺れの情報を初期状態となる。よって前記漏電電流回路16のリレースイッチ18がオフとなり、宅内分電盤22の各遮断機の復帰ができるものである。

なお、図８に示すように、前記簡易地震計と前記漏電電流発生装置1Aの構成において、音量設定警報回路15を追加したブロック回路図であることから、検知回路５の出力を前記音量設定警報回路15と接続する。前記音量設定警報回路15は予め音量の大きさを設定しておくものである。
よって、地震の発生によって揺れが小さいとき前記複数電極２の電極D1に液体が接触すると前記検知回路２の出力信号によって表示回路６のＬＥＤ１が点灯すると同時に、前記音量設定警報回路15の発信音の音量は一番小さい音量となる。また揺れの激しい状態のとき液体の波高が前記複数電極２の電極Ｄ５に接触すると、前記表示回路６のＬＥＤ５が点灯と同時に前記音量設定警報回路15の発信音の設定音量は最大の音を発する。
したがって、揺れの激しさにともない警報の音量が異なることで、離れた周囲の人、目の障害の人にもその状況を知らせることができる。

１は容器
1Aは漏電連流発生祖位置
２は複数電極
３は液体
４は回路アース電極
５は検知回路
６は表示回路
７は主電源回路
71は充電池内蔵電源回路
８は主電源スイッチ
81は検知電源スイッチ
９はリセットスイッチ
91は検知テストスイッチ（プッシュスイッチ）
10はリード線
11は電極支持具
12は密閉蓋
15は音量設定警報回路
16は漏電電流発生回路
17は極性テストスイッチ（プッシュスイッチ）
18はリレースイッチ
19は大地アース
20は感度切替スイッチ
21は漏電遮断器
22は宅内分電盤
23は商用交流電源
24は水平器
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５は各電極
ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５は検知回路の各入力端子
Ｒ１、Ｒ２、は漏電電流値変更抵抗

上記目的を達成するために、本発明は密閉できる容器において、前記容器内に一定量の液体を封入する。前記容器内に液体を検知する陽極側と陰極側の両電極を設ける。前記両電極の一方の電極を液体内に挿入して接触状態とする。もう一方の電極は通常、液体に非接触状態で複数電極として設ける。前記複数電極は液体表面附近に設けた電極を下位電極として上位にかけて複数の電極を設ける。
前記複数電極の出力を検知回路の入力に接続をする。前記検知回路は前記容器が揺れると液体が波状となり、波状の高さによって前記複数電極の夫々に接触することで前記検知回路は検知信号を出力することを特徴とする。

また、前記記載の簡易地震計と漏電電流発生回路とを一体構成することで、地震の発生によって一定以上大きな揺れを検知すると、検知信号を前記漏電電流発生回路に送ることで、商用交流電源のもと前記漏電電流発生回路が漏電電流を発生して大地アースに流すことで宅内分電盤の漏電遮断器が動作、遮断することを特徴とする。

１は容器
1Aは漏電電流発生装置
２は複数電極
３は液体
４は回路アース電極
５は検知回路
６は表示回路
７は主電源回路
71は充電池内蔵電源回路
８は主電源スイッチ
81は検知電源スイッチ
９はリセットスイッチ
91は検知テストスイッチ（プッシュスイッチ）
10はリード線
11は電極支持具
12は密閉蓋
15は音量設定警報回路
16は漏電電流発生回路
17は極性テストスイッチ（プッシュスイッチ）
18はリレースイッチ
19は大地アース
20は感度切替スイッチ
21は漏電遮断器
22は宅内分電盤
23は商用交流電源
24は水平器
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４、Ｄ５は各電極
ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５は検知回路の各入力端子
Ｒ１、Ｒ２、は漏電電流値変更抵抗

Claims

密閉できる容器において、前記容器内に一定量の液体を封入する。前記容器内に液体を検知する陽極側と陰極側の両電極を設ける。前記両電極の一方の電極を液体内に挿入して接触状態とする。もう一方の電極は通常、液体に非接触状態で複数電極として設ける。前記複数電極は液体表面附近に設けた電極を下位電極として上位にかけて複数の電極を設ける。
前記複数電極の出力を検知回路の入力に接続をする。前記検知回路は前記容器が揺れると液体が波状となり、波状の高さによって前記複数電極の夫々に接触することで前記検知回路は接触信号を出力することを特徴とする簡易地震計。
請求項１記載の簡易地震計と漏電電流発生回路とを一体構成することで、地震の発生によって一定以上大きな揺れを検知すると、前記検知信号を前記漏電電流発生回路に送ることで、商用交流電源のもと前記漏電電流発生回路が漏電としての電流を発生してアースに流すことで宅内分電盤の漏電遮断器が動作、遮断することを特徴とする簡易地震計を用いた漏電電流発生装置。