JP7109861B2 - 回路遮断システム - Google Patents

Description

本発明は、回路遮断システムに関するものである。

特許文献１に記載されているように、地震発生時に、感震装置からの信号出力によって、回路を遮断して負荷への電力供給を断つことで、火災を防止することが知られている。

特開平１１－８９０７８号公報

ところで、セキュリティ装置や非常用照明などのように、地震が発生したという理由だけでは、遮断することが好ましくない負荷もある。一方、このような負荷についても、地震時に生じた揺れとは異なる事象が発生することにより、遮断することが好ましい状況となる虞もある。

本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明の課題は、地震による揺れの検知によって電力供給が遮断される回路とは別に、地震による揺れの検知に加えて、他の異常を検知した場合に電力供給が遮断される回路を設けたシステムを提供することである。

上記課題を解決するため、所定の閾値以上の地震を検知したときに信号を出力する感震装置を備えた回路遮断システムであって、地震の揺れとは異なる異常を検出したときに信号を出力する異常検出装置と、感震装置からの信号出力がなされることによって遮断される第一回路と、感震装置からの信号出力と異常検出装置からの信号出力がともになされることによって、遮断される第二回路と、を備えた回路遮断システムとする。

また、異常検出装置は、第二回路の配線路の異常の検出又は第二回路を通じて電力が供給される負荷の異常の検出をしたときに信号を出力する構成とすることが好ましい。

また、異常検出装置は、配線路上に発生した放電事故を検出したときに信号を出力する構成とすることが好ましい。

本発明では、地震による揺れの検知によって電力供給が遮断される回路とは別に、地震による揺れの検知に加えて、他の異常を検知した場合に電力供給が遮断される回路を設けたシステムを提供することが可能となる。

第一の例における回路遮断システムの概略図である。 地震発生後に第一回路と第二回路を遮断する例を示したフロー図である。 第二の例における回路遮断システムの概略図である。 第三の例における回路遮断システムの概略図である。 第四の例における回路遮断システムの概略図である。

以下に発明を実施するための形態を示す。図１に示されていることから理解されるように、本実施形態の回路遮断システム１は、所定の閾値以上の地震を検知したときに信号を出力する感震装置１１を備えている。また、この回路遮断システム１は、地震の揺れとは異なる異常を検出したときに信号を出力する異常検出装置１２と、感震装置１１からの信号出力がなされることによって遮断される第一回路１３と、感震装置１１からの信号出力と異常検出装置１２からの信号出力がともになされることによって、遮断される第二回路１４と、を備えている。このため、「地震による揺れの検知によって電力供給が遮断される回路」とは別に、「地震による揺れの検知に加えて、他の異常を検知した場合に電力供給が遮断される回路」を設けたシステムを提供することが可能となる。

先ず、第一の例について説明する。この第一の例の回路遮断システム１には、図１に示すように、商用電源９１から電力が送られる主幹ブレーカ１５と、主幹ブレーカ１５と各負荷との間に配置された分岐ブレーカ１６を備えている。また、所定の閾値以上の地震が発生したときに、遮断するブレーカに信号を出力する感震装置１１や、地震によって、負荷や電路に生じた異常を検出する異常検出装置１２を備えている。

また、回路遮断システム１を備えた分電盤４０には、複数の回路が形成されている。より具体的には、回路遮断システム１は、感震装置１１からの信号出力によって、遮断される第一回路１３と、異常検出装置１２からの信号出力によって、遮断される第二回路１４を備えている。この第一回路１３は、地震の揺れが検知された場合に遮断されるが、第二回路１４は、地震の揺れの検知と地震の揺れ以外の異常の検知がなされた場合に遮断される。したがって、第一回路１３は、異常検出装置１２からの信号出力がなされなくても、感震装置１１からの信号の出力がなされれば、遮断されるが、第二回路１４は、異常検出装置１２からの信号出力と、感震装置１１からの信号出力の双方がなされなければ、遮断されないものである。

異常検出装置１２は、地震によって配線路上で生じた断線や地絡事故、端子部若しくはプラグなどの接触不良などによって、生じる火花放電やアーク放電などの放電事故を、放電が生じたときに生じるノイズによって検出することが好ましい。本例の異常検出装置１２は、フィルタ部でターゲット周波数帯域のノイズを取り出し、増幅部で増幅したノイズレベルと閾値を比較することで、放電事故の発生を判定する。放電事故が発生したと判定される状態である場合には、第二回路１４を構成するブレーカに信号を出力し、第二回路１４を遮断する。

異常検出装置１２は、第二回路１４の配線路の異常又は第二回路１４を通じて電力が供給される負荷３２の異常を検出したときに信号を出力するようにすることが好ましい。このようにすれば、感震装置１１が作動した後にも遮断が保留されている第二回路１４側で生じた異常の検知により、第二回路１４を遮断することができる（図２参照）。

また、異常検出装置１２は、配線路上に発生した放電事故を検出したときに信号を出力するようにすることが好ましい。また、高周波数のノイズを取り出すハイパスフィルタを備えたフィルタ部の一次側や二次側に、高周波数のノイズをカットするローパスフィルタを配置することで、ノイズが異常検出装置１２に侵入する経路を制限することが好ましい。このようにすれば、第二回路１４の配線路の異常の検出や第二回路１４を通じて電力が供給される負荷３２の異常の検出を第一回路１３の異常などと区分けすることもできる。また、開閉器の開閉により生じるノイズとアーク放電によるノイズを判別できるように、電流値などの経時変化を参照して、異常検出装置１２から信号を出力するか否かを定めるように制御することが好ましい。

本発明では、回路、若しくは負荷の電流や電圧、電力、力率、漏電電流値など電気的測定値を地震前後で比較し、大きな値の変化が見られる場合には、回路や負荷に異常が発生したと判定するものとしても良い。例えば、地震前よりも後の方が、電流値が大幅に増加している場合は、漏電電流が発生している虞や、短絡事故が発生している虞があるため、異常検出装置１２から信号を出力することが好ましい。

異常検出装置１２は、電気的な異常以外にも、建物の異常を判定するものであってもよい。例えば、建物の固有周期や固有振動数などが地震発生前と地震発生後で大きく変化した場合には、建物の劣化やひび割れなどの異常が発生した虞があるため、異常検出装置１２から信号を出力することが好ましい。

また、建物の低所と高所を含めた複数の位置に位置センサを設けた場合、これらの位置センサで地震前後の位置を比較した際に、所定の閾値以上の差があれば、倒壊の虞がある建物の傾きが生じたと判断できる。このため、このような差が生じた場合には、異常検出装置１２から信号を出力することが好ましい。

また、地震による配水管の漏れを浸水センサなどで検知し、配水管の漏れが検知された場合に、異常検出装置１２から信号を出力するようにしてもよい。これらのように、建物の異常が発生している場合には、第二回路１４の配線路や第二回路１４の二次側に繋がる負荷３２に異常がなくても、第二回路１４を遮断することが好ましい。

本例の第一回路１３は、主幹ブレーカ１５の二次側に形成される回路のうち、特に火災リスクの高い負荷３１（電気ストーブや電熱器など、熱源を有する火災の要因となるおそれの高い負荷３１）に接続されており、遮断することにより当該火災リスクの高い負荷３１への電力の供給を停止することができる。また、第二回路１４は、第一回路１３とは別に設けられており、本例では、主幹ブレーカ１５の二次側に形成される回路のうち、第一回路１３以外のものをいう。

本例では、感震装置１１は、分電盤４０内に設置されている。この感震装置１１は、所定の閾値以上の地震を検知した場合には、第一回路１３を構成するすべての分岐ブレーカ１６に遮断信号を出力する。これにより、所定の閾値以上の地震によって、火災リスクの高い負荷３１に電力を供給する経路となる第一回路１３は遮断されるが、それ以外の第二回路１４は遮断されない。

本例の感震装置１１は、地震を検知した信号を異常検出装置１２にも出力する。地震検知信号を受けた異常検出装置１２は、第二回路１４の配線路上において、異常が発生したか否かを判定する。異常検出装置１２は、地震検知信号がない場合でも、異常発生の有無を判定してもよいが、地震と異常の両方を検知した場合に、信号を出力することが好ましい。

異常検出装置１２は、主幹ブレーカ１５若しくは第二回路１４を構成する分岐ブレーカ１６に対して、遮断信号を出力する。主幹ブレーカ１５をオフにした場合には、第二回路１４すべてで電力の供給が断たれる。分岐ブレーカ１６に遮断信号を出力する場合は、異常が発生した特定の分岐ブレーカ１６のみの電力供給を遮断するようにしてもよい。なお、異常検出装置１２の位置は、主幹ブレーカ１５の二次側に限られず、異常を検出するために好ましい位置に設ければよい。

次に第二の例について説明する。図３に示すように、感震装置１１は、第一回路１３を構成する分岐ブレーカ１６の二次側でプラグ５１に接続されるコンセント型の感震装置１１である。コンセント型の感震装置１１の場合には、地震を検知した後、感震装置１１内に備えた接点を開くことで、負荷３１への電力供給を遮断してもよいし、分岐ブレーカ１６に遮断信号を出力しても構わない。

分電盤４０内には、感震装置１１や異常検出装置１２からの信号の出力先となる判定装置１７を備えてもよい。判定装置１７は、感震装置１１からの信号と、異常検出装置１２からの信号を受けた場合に、第二回路１４を遮断するために、遮断信号を出力し、電力供給を遮断する。図３に示す例では、遮断信号は主幹ブレーカ１５に向けて出力されている。

感震装置１１を複数有する場合、感震装置１１の設置場所によって、振動が異なるため、所定の閾値を超えるものと超えないものがあることも考えられる。このため、過半数以上など、所定の割合以上の感震装置１１と、異常検出装置１２から信号を受けた場合に、遮断信号を出力するようにしてもよい。

また、感震装置１１の設置場所や、異常検出装置１２の検出対象となる配線路の場所を判定装置１７に記憶させておき、遮断信号を出力した感震装置１１の割合が多い階層、フロアなどで異常が発生した場合に、その配線路に接続される分岐ブレーカ１６のみを遮断するようにしてもよい。

次に第三の例について説明する。この例では、図４に示すように、主幹ブレーカ１５の二次側に第一回路１３を設け、主幹ブレーカ１５の一次側に第二回路１４を設けている。このときの第二回路１４を構成する分岐ブレーカ１６に接続される負荷３２は、地震後であっても電力供給を維持したい防災関連、防犯関連、医療関連の負荷である。防災関連の負荷とは、自動火災警報設備や消火設備、照明器具などである。また、防犯関連の負荷とは、セキュリティシステム、電気錠、電子錠などである。医療関連の負荷とは、人工呼吸器、人工心肺装置といった生命維持装置などである。

図４に示す例における感震装置１１は、主幹ブレーカ１５と一体となった、ブレーカ一体型である。このようにすれば、感震装置１１の電源はブレーカから供給されるため、感震装置１１へ電源供給するための電源線が不要となる。また、ブレーカへ信号出力する信号線も内蔵されるため、配線を減らすことができる。

本例では、地震が発生し、感震装置１１内の感震センサが所定の閾値以上の振動を検知した際に、主幹ブレーカ１５へ遮断信号を出力する。それによって、主幹ブレーカ１５の二次側の第一回路１３への電力供給が断たれる。この状態では、第二回路１４への電力供給は維持される。更に、第二回路１４の配線路上で異常を検出した場合には、第二回路１４を構成する全ての分岐ブレーカ１６に遮断信号を出力し、遮断する。

次に第四の例について説明する。この例では、図５に示すように、回路遮断システム１は、第一回路１３を備えた第一分電盤４１と、第二回路１４を備えた第二分電盤４２を備えている。本例の第一分電盤４１は、感震装置１１と、主幹ブレーカ１５の二次側に第一回路１３を備えている。また、第二分電盤４２は、第一分電盤４１の主幹ブレーカ１５の二次側からの電力供給と、非常用の蓄電池５３からの電力供給を切り替える切替装置１８を備え、その二次側に第二回路１４を備えている。異常検出装置１２は、第二分電盤４２の任意の位置に設けてよいが、本例では第二回路１４と切替装置１８の間に介在するように設けている。

第二分電盤４２の切替装置１８は、通常状態では、第一分電盤４１の主幹ブレーカ１５の二次側から第二回路１４に電力が供給される状態となっている。一方、地震の発生によって、第一分電盤４１の主幹ブレーカ１５が遮断され、第一分電盤４１から第二分電盤４２への電力供給が断たれた場合に、電力を非常用の蓄電池５３から第二回路１４に供給できるように切り替えられる。

この際、主幹ブレーカ１５の二次側への電力供給が断たれたことを示す停電信号を切替装置１８に出力することによって、切替装置１８が切り替えられるようにすることが好ましいが、停電信号を出力する装置は、第一分電盤４１でも、第二分電盤４２でもどちらに設けられてもよい。また、切替装置１８が切り替える契機は如何なる手段であっても構わない。なお、分電盤は三以上の複数であっても構わない。

以上、実施形態を例に挙げて本発明について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、感震装置などが収められている筐体は分電盤である必要は無い。

１ 回路遮断システム
１１ 感震装置
１２ 異常検出装置
１３ 第一回路
１４ 第二回路
３２ 負荷（第二回路に接続される負荷）

Claims (3)

1. 所定の閾値以上の地震を検知したときに信号を出力する感震装置を備えた回路遮断システムであって、
   地震の揺れとは異なる異常を検出したときに信号を出力する異常検出装置と、
   感震装置からの信号出力がなされることによって遮断される第一回路を備えた第一分電盤と、
   感震装置からの信号出力と異常検出装置からの信号出力がともになされることによって、遮断される第二回路と、第一分電盤からの電力供給と蓄電池からの電力供給を切り替える切替装置を備えた第二分電盤と、
   を備えた回路遮断システム。
2. 異常検出装置は、第二回路の配線路の異常の検出又は第二回路を通じて電力が供給される負荷の異常の検出をしたときに信号を出力する請求項１に記載の回路遮断システム。
3. 異常検出装置は、配線路上に発生した放電事故を検出したときに信号を出力する請求項１又は２に記載の回路遮断システム。

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