JP2007233564A - 地震検出装置、保安灯および保安灯付蛍光ランプ - Google Patents

Abstract

【課題】感震器が水平状態から傾いた状態であっても、地震発生時に防災機器が所望に動作するように制御可能な地震検出装置を提供する。
【解決手段】地震検出装置1は、振動によって接点を開閉し、水平状態と傾斜状態とでは接点の開閉期間が異なるように動作する振動検出機構を有する感震器5と、前記接点の開閉動作に基づいて水平状態には正規パルス信号が傾斜状態には準パルス信号がそれぞれ入力されるように接続されており、正規パルス信号または準パルス信号が入力されると検出信号を出力するマイコン6と；このマイコンから出力された検出信号が入力されると防災機器が地震発生に伴う所定動作を開始するようにを制御する機器制御手段と；を具備している。正規パルス信号または準パルス信号によって防災機器が地震発生に伴う所定動作を開始するようにを制御するので、感震器が傾斜状態であっても地震発生時に必要な防災機能を迅速に確保することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は地震発生時の振動を検知して防災機器の動作を制御する地震検出装置等に関する。

近年、日本国内で大規模な地震が発生し、また今後も大きな地震が各地で発生する可能性が高いと予測されている。大規模地震は昼夜を問わず発生するため、夜間に大規模地震が発生した場合、就寝後の室内は照明装置の消灯によって照度が低くなっているので避難や被害状況の確認等の防災行動を開始するまでに時間がかかってしまう。地震発生後に照明装置を点灯させて照度を確保できれば防災行動を開始できるが、大規模地震によって停電が発生した場合には非常用の携帯式電灯やロウソク等による明かりの確保ができなければ迅速な避難ができないため、被害が拡大するおそれがある。

こうした背景から、地震による振動を検出する感震器および照度センサを備え、周囲が一定照度以下のときに地震発生を検出した場合に光源を点灯させて照度を確保できる保安灯を兼ねた照明装置に関する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、地震発生時のエネルギー設備の破損に伴うガス漏れや漏電によって火災等の災害が発生するのを防止するために、感震器の検知に応じて都市ガスや電力の供給制御装置の動作を遮断する防災機器も知られている。この感震器は、地震の振動によって所定の検出信号を出力するように動作するものであり、内部に収容された金属ボール状の感震素子が振動によって接点を開閉させる振動検出機構を備えている。したがって、感震器に地震による振動が加わったときには、感震器の振動検出機構からは所定のパルス信号が出力され、このパルス信号に基づいて地震検出装置が地震を認識して防災機器に所定の動作を行わせるように制御している（特許文献２参照）
特開平９−９３８３２号公報（段落番号００１２、図１） 特開平７−５７１６８号公報

上記特許文献１の照明装置は、夜間照明装置が消灯していても地震による振動を検出して保安灯として光源を点灯させるように制御するので、避難や被害状況の確認等の防災行動を速やかに開始することが可能となる。しかし、この照明装置に設けられた感震器の検出精度が低いと所定の震度で光源を点灯させることが困難となり、いざという事態のときに防災機器である保安灯として機能する保証が得られない。

上記特許文献２の防災機器は、感震器の感震素子が接点を開閉させることによって地震固有の周波数に対応したパルス信号を出力するので、このパルス信号に基づいて地震検出装置が地震を認識して精度よく動作させることが可能である。しかし、この感震器は、感震器が水平状態の姿勢を保ったときの感震素子の振動周期に基づいて固有のパルス信号が生成されるので、感震器が所定角度以上に傾いた姿勢状態では感震素子の振動周期が大きく変化するため、地震を認識することが困難となる。特に、保安灯が長期間の固定によって傾いた場合には、地震が発生しても保安灯が点灯しないという事態も考えられる。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、感震器が水平状態から傾いた状態であっても防災機器に所定の動作を行わせることによって、地震発生時に防災機器が所望に動作するように制御可能な地震検出装置、保安灯および保安灯付蛍光ランプを提供することを目的とするものである。

本発明の地震検出装置は、振動によって接点を開閉し、水平状態と傾斜状態とでは接点の開閉期間が異なるように動作する振動検出機構を有する感震器と；この感震器の振動による振動検出機構の接点開閉動作に基づいて水平状態のときには正規パルス信号が傾斜状態のときには準パルス信号がそれぞれ入力されるように前記感震器に接続されており、正規パルス信号および準パルス信号のいずれが入力されても検出信号を出力するように判定処理するマイコンと；このマイコンから出力された検出信号が入力されると防災機器が地震発生に伴う所定動作を開始するように防災機器を制御する機器制御手段と；を具備していることを特徴とする。

防災機器とは、地震発生時に防災機能を提供する各種機器をいう。例えば、夜間の停電発生時に避難用の照度を確保するように光源が点灯動作する保安灯等があげられるが、この他に非常用の発電設備、通信設備、ガス遮断設備等に適用することも可能である。

感震器は、少なくとも地震の固有振動に応じて接点が開閉動作する振動検出機構を備えたものであり、自らパルス信号を出力するものの他、接点開閉動作のみを行い、別個に設置された電源との接続によりパルス信号が発生するものであってもよい。

感震器の振動検出機構は、その基準面が鉛直方向に直交する水平な状態のときに地震の固有振動に応じて感震素子の振動により接点が開閉動作するものであるが、この水平状態から所定範囲内の角度で傾斜した場合でも水平状態とは開閉期間が異なるが接点の開閉動作は行われるものである。

本発明の地震検出装置の他の形態は、前記マイコンは、前記感震器が接点開閉動作に基づいて傾斜状態であること検出して防災機器に前記感震器が傾斜状態であることを表示または警報するように防災機器を制御することを特徴とする。

本発明の地震検出装置の他の形態は、前記マイコンの判定処理部は、準パルス信号が入力されると傾斜状態信号を出力し、機器制御手段は傾斜状態信号が入力されると前記感震器が傾斜状態であることを防災機器が表示または警報するように防災機器を制御することを特徴とする。

本発明の保安灯は、防災機器としての光源と；マイコンから出力された正規パルス信号および準パルス信号が機器制御手段に入力されると機器制御手段が前記光源を点灯させるように制御する請求項１または２記載の地震検出装置と；を具備していることを特徴とする。

本発明の保安灯の他の形態は、防災機器としての光源と；マイコンから出力された正規パルス信号および準パルス信号が機器制御手段に入力されると機器制御手段が前記光源を点灯させるとともに、前記感震器が接点開閉動作に基づいて傾斜状態であること検出すると前記光源を点滅させて前記感震器が傾斜状態であることを表示するように制御する請求項２記載の地震検出装置と；を具備していることを特徴とする。

本発明の保安灯の他の形態は、前記光源はこのバッテリー手段の電力で点灯する発光ダイオードであり、前記保安灯にはバッテリー手段が搭載され、機器制御手段はバッテリー手段の電圧を昇圧する昇圧手段を備えたドライバ回路を有していることを特徴とする。

本発明の保安灯付蛍光ランプは、蛍光ランプと；この蛍光ランプに取付けられた前記保安灯と；を具備していることを特徴とする。

本発明の地震検出装置によれば、地震発生時の振動によって振動検出機構の接点開閉動作に基づいて発生した正規パルス信号および準パルス信号によって防災機器が地震発生に伴う所定動作を開始するように防災機器を制御するので、感震器が多少傾斜していても地震発生を検知して防災機能を迅速に確保することができ、感震器の傾斜によって生じる不具合を回避することができる。

また、マイコンが感震器の接点開閉動作に基づいて傾斜状態であることを検出して感震器が傾斜状態であることを防災機器が表示または警報するように制御することで、水準器等を用いることなく、ユーザーが表示または警報に基づいて簡単に感震器を水平状態にレベルを合わせることができる。

特に、上記地震検出装置を地震発生時に光源を点灯させる保安灯に用いることで、保安灯を地震発生時に確実に点灯させることができる。また、光源を点滅表示させて感震器が傾斜状態であることを表示させれば、感震器を水平状態に調整すべきことをユーザーが容易に認識できる。

さらに、保安灯の光源がバッテリー手段の電力で点灯する発光ダイオードであり、機器制御手段がバッテリー手段の電圧を昇圧する昇圧手段を備えたドライバ回路を有していれば、小形のバッテリー手段により効率的な点灯動作を行うことができるので、保安灯を小形化、省電力化することができる。

さらにまた、保安灯を蛍光ランプに取付けることで、上記防災機能を備えた蛍光ランプとすることができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の第１の実施の形態である保安灯付き蛍光ランプを示す正面図、図１の保安灯付き蛍光ランプの保安灯に収容されている感震器の内部構造を示す概略断面図である。図３は図１の保安灯付き蛍光ランプの保安灯の回路構成を示すブロック図である。

10は保安灯であり、環形蛍光ランプ20の環状ガラスバルブ21の外面に取付けられている。保安灯10は樹脂製の本体ケース11およびこのケース11に設けられ、環状ガラスバルブ21に装着可能に構成された透光性樹脂製の保持部12を有している。保持部12はケース11の反対方向に切欠き部を有する断面略Ｃ字状の弾性環状体であり、ガラスバルブ11の外面を弾性挟持可能な形状に構成されている。保安灯10の本体ケース11の外面には砲弾形の樹脂レンズでモールドされた光源としての発光ダイオードLが３個突設されている。ケース11の内部には、感震器5とマイコン6および機器制御手段としてのＬＥＤ駆動回路７を有する制御ユニット8とからなる地震検出装置1が収容されており、この地震検出装置1にバッテリー手段としての一次電池Eが取付けられている。

環形蛍光ランプ20は環状のガラスバルブ21を有し、このガラスバルブ21内には希ガスおよび水銀からなる放電媒体が封入されるとともに、ガラスバルブ21の内壁面にはアルミナ（Al₂O₃）微粒子からなる保護膜および３波長発光形の蛍光体からなる蛍光体層が形成されている。ガラスバルブ21の両端には電極としての図示しないフィラメント電極が配設され、ガラスバルブ21の両端間に跨って、両端部を覆うように耐熱合成樹脂部材で成形された口金22が配設されている。保安灯10の発光ダイオードLが突設された側とは反対のバルブ環面方向の口金22の外面には４本の口金ピン22cが突設されている。ここで環形蛍光ランプ20は、３０Ｗ形であり、ガラスバルブ21の環外径が約２２５ｍｍ、管外径が約２９ｍｍで構成されている。

図２は、図１の保安灯10に収容されている感震器5の内部構造を示す概略断面図であり、（ａ）は感震器5の基準面Ｍが水平な状態を、（ｂ）は感震器5の基準面Ｍからθ°傾斜した状態をそれぞれ示している。感震器5は、中心に向かってゆるやかに傾斜した形状の底面を有する有底筒状の導電性容器51、この容器51の開口を覆うように容器51に取付けられた蓋体52、容器51の底面に接触しながら移動可能に収容された金属製の球状感震素子53、この球状感震素子53が容器51の底面上を移動した際に球状感震素子52の上方の表面と接触する接点部材54から構成されている。

蓋体52は金属製であり、容器51の開口に取付けられた状態において容器51と接触するので、容器51と同電位となっている。

接点部材54は、多数の金属製帯状接触子が球状感震素子53を包囲する拡開形状をなすように環状に配設されて構成されている。また、接点部材54は蓋体52の中央に形成された絶縁部55を貫通する端子軸56によって保持されている。蓋部52および端子軸56には、それぞれリード線57,57が接続されている。

なお、感震器5の基準面Ｍとは、地震の振動によって所定の周期で接点を開閉するように動作する正規姿勢における水平面と平行な面を意味し、本実施形態の感震器5においては蓋部52の上面が基準面Ｍとなっている。

感震器5に地震の振動が加わると、慣性によって球状感震素子53が容器51内を移動するが、このとき球状感震素子53は接点部材54の接触子と衝突を繰り返しながら水平方向に転動する。球状感震素子53と接点部材54の接触子とが接触すると、蓋部52および端子軸56の間は電気的に導通するので、接点は閉成され、球状感震素子53の転動によって接点は開閉動作を行うことになる。したがって、感震器5には、接点部材54および球状感震素子53によって振動検出機構が構成されている。この接点部材54の開閉状態は一対のリード線57,57によって検出が可能である。

この感震器5は、基準面Ｍが水平面からの角度がθ°傾いたときには球状感震素子53が自重により容器51の周側面に近づいて接点部材54の接触子と接触した状態を保つので、感震器5の接点は通常は閉成状態を継続する。この傾斜した状態で感震器5に地震の振動が加わると、球状感震素子53が接点部材54の接触子から離反するように移動するとともに、接点部材54の接触子と衝突を繰り返すので、基準面が水平状態のときと比較してやや短い周期で転動する。このように感震器5は、水平状態と傾斜状態とでは接点の開閉期間が異なるように動作する振動検出機構を有している。傾斜状態において球状感震素子53が接点部材54の接触子と衝突を繰り返しながら水平方向に転動することが可能な傾斜角度θは±５〜２０°である。この傾斜角度θが２０°を超えると、地震による振動が感振器5に加わっても球状感震素子53が接点部材54の接触子に接触した状態を維持するので、感震器5の接点は常に閉成状態となる。

図３のブロック図に示すように、感振器5の出力端子はリード線57,57によって抵抗R1を介してバッテリー手段Ｅに接続されている。感振器5と抵抗R1との接続点は制御ユニット8に搭載されたマイコン6の信号入力ポートＳに接続されている。マイコン6内には信号入力ポートＳと基準ポートGNDとの間に図示しない内部インピーダンス素子が接続されており、この内部インピーダンス素子間に発生する電圧でHIGHレベルおよびLOWレベルの信号を検出している。すなわち、感震器5の振動検出機構の接点が開放状態のときにはバッテリー手段Ｅの出力電圧が直列接続された抵抗R1および内部インピーダンス素子で分圧された電圧がHIGHレベル信号として発生する。感震器5の振動検出機構の接点が閉成状態のときにはこの内部インピーダンス素子の両端間は短絡状態になるので、LOWレベルとなる。このため、感震器5に対して地震による振動が与えられると、振動検出機構の開閉動作に基づいて、HIGHレベルとLOWレベルとが交互に発生するパルス信号が発生し、マイコン6に入力される。このマイコン6はメモリおよびＣＰＵ等の演算処理手段からなる判定処理部を有している。

マイコン6の信号出力ポートPから点灯信号が出力されると、LED駆動回路7に入力される。LED駆動回路7は、オペアンプ、クロックパルス発信器等が内蔵されたＩＣ回路であり、発光ダイオードLの点灯用ドライバとして機能するものである。本実施形態においては、バッテリー手段Eに対して直列接続されているインダクタL1、順方向ダイオードD1、コンデンサC2の直列体とこの直列体のインダクタL1および順方向ダイオードD1の接続点とバッテリー手段Eの基準電位側との間に接続されたＦＥＴQ1によって昇圧チョッパ回路が構成されている。また、互いに直列接続された３個の発光ダイオードL・・・L、ＦＥＴQ2および抵抗R2の直列体がコンデンサC2に対して並列接続されている。LED駆動回路7のドライブ信号出力ポートAからは、ＦＥＴQ1のゲートにチョッパ回路の動作を行わせるためのドライブ信号が出力され、ＦＥＴQ1によるON,OFF動作によるチョッピングによってインダクタL1に蓄積された電荷がダイオードD1を介してコンデンサC2に充電され、コンデンサC2の両端電圧が上昇する。LED駆動回路7のPWM信号出力ポートBからは、ＦＥＴQ2のゲートにPWM信号が出力され、発光ダイオードLの点灯出力が制御される。ＦＥＴQ2と抵抗R2との接続点はLED駆動回路7の電流検出ポートDに接続され、発光ダイオードLの点灯電流を検出し、LED駆動回路7の比較器によってフィードバック制御し、PWM信号出力ポートBから出力されるPWM信号を適宜補正する。なお、ＦＥＴQ1、Q2はバイポーラ形トランジスタであってもよく、これらと抵抗R2とがＩＣ回路に一体化されたものであってもよい。

図４は、マイコン6に入力されたパルス信号の概略を示す波形図である。感振器5が水平状態のときには通常の静止状態がHIGHレベルであり、地震発生に伴う振動によって振動検出機構の接点が開閉すると開閉周期に応じた正規パルス信号が入力される。また、傾斜状態のときには、通常の静止状態がLOWレベルであり、地震発生に伴う振動によって周期が正規パルス信号よりも短い準パルス信号が入力される。

図５は、マイコン6の判定処理部の判定処理ステップの概略を示す判定フロー図である。まず、マイコン6に電源が投入されて判定処理部がスタートすると、ステップ１でパルス信号が入力されたかどうか監視するモードが立上る。

マイコン6の判定処理部にパルス信号が入力されると、ステップ２でパルス信号がHIGHレベル→LOWレベルまたはLOWレベル→HIGHレベルに変動した瞬間のパルス波形のエッジ（変化量）を微分回路等に基づいて計測する。パルス波形が所定の変化量によって形成された急峻なエッジを有すると判定された場合には、感震器5の振動に基づくパルス信号であることを認識する。所定のエッジを有さないパルス信号はノイズと判断され、ステップ２に戻り、パルス信号の入力の有無が監視される。

ステップ３では、パルス信号の周期と発生期間がマイコン6の判定処理部によって演算される。ステップ３では予め記憶された地震判定データと比較演算等を行ってパルス信号が正規パルス信号または準パルス信号であるか、もしくはそれ以外のパルス信号かどうかを判定する。例えば、パルス信号のLOWレベルが40msec以上であって、１秒間に３回以上の所定周期で入力された場合には正規パルス信号と判定され、パルス信号のHIGHレベルが20msec以上であって、１秒間に４回以上の所定周期で入力された場合には準パルス信号と判定される。ステップ３でパルス信号が正規パルス信号または準パルス信号ではないと判断された場合には、感震器5の振動は地震による振動ではなく、外乱ノイズと判断してステップ２に戻り、パルス信号の入力の有無が監視される。

正規パルス信号または準パルス信号の入力が検知されると、ステップ４でLEDを点灯させるようにLED駆動回路7にLED点灯させるように信号を出力する。そして、ステップ５でLED駆動回路7に点灯信号を出力したと同時にマイコン6内のタイマによる計時が開始され、例えば5分間経過するとLEDを消灯させるようにLED駆動回路7に消灯信号を出力し、発光ダイオードLは消灯する。そして、再びステップ１に戻り、パルス信号の有無を監視する。

一方、感震器5の傾斜状態をモニターしたい場合には、ステップ１１〜１５の処理を同時に行うことも可能である。すなわち、感震器5の接点のレベルを監視するモードをステップ１１で立ち上げる。ステップ１２でLOWレベルが５秒間継続して検出された場合には、感震器5が傾斜状態であったことを示すので、ステップ１３で傾斜状態であることの表示または警報をＯＮする動作を行うように制御を行う。例えば発光ダイオードLを強制的に点滅させてもよい。ユーザーは、この表示がＯＦＦになるように傾斜状態を補正することによって、感震器5を水平状態に容易に調整することができる。すなわち、振動検出機構の接点が開放してHIGHレベルが所定時間（例えば５秒間）継続すれば感震器5の姿勢が水平状態に調整されたことになるので、この場合にはステップ１４にてHIGHレベルの継続期間を検出するまで表示または警報をＯＮさせる。HIGHレベルが所定期間継続したことを検出した場合には、表示または警報をＯＦＦさせて、再びステップ１１に戻る。

本実施形態の地震検出装置１によれば、地震発生時の振動によって振動検出機構の接点開閉動作に基づいて発生した正規パルス信号および準パルス信号によって保安灯10の発光ダイオードLが点灯するように制御されるので、保安灯10が長期間の固定によって傾き、感震器5が多少傾斜していた場合でも、地震発生を検知して夜間停電時でも発光ダイオードLの点灯によって最低限の照度を確保することができ、感震器5の傾斜によって生じる不具合を回避することができる。また、マイコン6が感震器の接点開閉動作に基づいて傾斜状態であることを検出して感震器5の傾斜状態を発光ダイオードLの点滅で表示するように制御することにより、水準器などを用いて水平方向を合わせることなく、点滅表示に基づいてユーザーが簡単に感震器5を水平状態に合わせることができる。

また、保安灯10がバッテリー手段Eの電力で点灯する発光ダイオードLであり、機器制御手段がバッテリー手段Eの電圧を昇圧する昇圧手段を備えたドライバ回路7を有しているので、小形のバッテリー手段Eにより効率的な点灯動作を行うことができ、保安灯10を小形、省電力にすることができる。

さらにまた、保安灯10を蛍光ランプ20に取付けているので、地震によって夜間に停電が発生した場合に発光ダイオードLを点灯させて避難等の防災行動に必要な最低限の照度を確保することができる。

本発明の第１の実施の形態である保安灯付き蛍光ランプを示す正面図。 図１の保安灯付き蛍光ランプの保安灯に収容されている感震器の内部構造を示す概略断面図。 図３は図１の保安灯付き蛍光ランプの保安灯の回路構成を示すブロック図。 図３のマイコンの信号入力ポートに入力されたパルス信号の概略を示す波形図。 図３のマイコンの判定処理部の判定処理ステップの概略を示す判定フロー図。

符号の説明

1・・・地震検出装置、5・・・感震器、6・・・マイコン、7・・・機器制御手段、10・・・防災機器としての保安灯、20・・・蛍光ランプ、E・・・バッテリ手段、L・・・発光ダイオード。

Claims (6)

1. 振動によって接点を開閉し、水平状態と傾斜状態とでは接点の開閉期間が異なるように動作する振動検出機構を有する感震器と；
   この感震器の振動による振動検出機構の接点開閉動作に基づいて水平状態のときには正規パルス信号が傾斜状態のときには準パルス信号がそれぞれ入力されるように前記感震器に接続されており、正規パルス信号および準パルス信号のいずれが入力されても検出信号を出力するように判定処理するマイコンと；
   このマイコンから出力された検出信号が入力されると防災機器が地震発生に伴う所定動作を開始するように防災機器を制御する機器制御手段と；
   を具備していることを特徴とする地震検出装置。
2. 前記マイコンは、前記感震器が接点開閉動作に基づいて傾斜状態であることを検出して防災機器に前記感震器が傾斜状態であることを表示または警報するように防災機器を制御することを特徴とする請求項１記載の地震検出装置。
3. 防災機器としての光源と；
   マイコンから出力された正規パルス信号および準パルス信号が機器制御手段に入力されると機器制御手段が前記光源を点灯させるように制御する請求項１または２記載の地震検出装置と；
   を具備していることを特徴とする保安灯。
4. 防災機器としての光源と；
   マイコンから出力された正規パルス信号および準パルス信号が機器制御手段に入力されると機器制御手段が前記光源を点灯させるとともに、前記感震器が接点開閉動作に基づいて傾斜状態であることを検出すると前記光源を点滅させて前記感震器が傾斜状態であることを表示するように制御する請求項２記載の地震検出装置と；
   を具備していることを特徴とする保安灯。
5. 前記光源はこのバッテリー手段の電力で点灯する発光ダイオードであり、前記保安灯にはバッテリー手段が搭載され、機器制御手段はバッテリー手段の電圧を昇圧する昇圧手段を備えたドライバ回路を有していることを特徴とする請求項３または４記載の保安灯。
6. 蛍光ランプと；
   この蛍光ランプに取付けられた請求項５記載の保安灯と；
   を具備していることを特徴とする保安灯付蛍光ランプ。

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