(57)【要約】【課題】地震が発生したときに水を確保することが可能であって、誤作動を防ぐことが可能な温水器を提供する。【解決手段】電気温水器１は、貯水槽１１０と、給水部１２０と、貯水槽１１０から家庭内に水を供給する給湯部１３０と、貯水槽１１０に貯められる水を深夜電力によって加熱する加熱部１１１と、給水部１２０と給湯部１３０とを制御する制御部１４０と、地震を検知する地震検知部２００と、地震検知部２００によって検知された地震を報知する報知部１６０と、貯水槽１１０に設けられる水栓とを備える。地震検知部２００は、加速度を検知するＭＥＭＳセンサ２１１を含む感震部２１０と、検知された加速度を解析する解析部２２０とを有する。制御部１４０は、所定の震度以上の地震が検知された場合には、給水部１２０による水の供給と給湯部１３０による水の排出とを停止する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯める貯水槽と、
前記貯水槽に水道水を供給する給水部と、
前記貯水槽から家庭内に水を供給する排水部と、
前記貯水槽に貯められる水を深夜電力によって加熱する加熱部と、
前記給水部と前記排水部とを制御する制御部と、
地震による震動を検知する地震検知部と、
前記地震検知部によって検知された地震を報知する報知部と、
前記貯水槽の下部に設けられる水栓とを備え、
前記地震検知部は、加速度を検知する加速度センサを含む感震部と、前記感震部によって検知された加速度を解析する解析部とを有し、
前記制御部は、前記地震検知部によって所定の震度以上の地震が検知された場合には、前記給水部による水の供給と前記排水部による水の排出とを停止するように前記給水部と前記排水部とを制御する、温水器。
【請求項２】
前記加速度センサは、３成分のアナログ電圧波形を出力する３軸加速度センサであり、
前記解析部は、マイクロコンピュータを含み、
前記３軸加速度センサから出力される３成分のアナログ電圧波形を前記解析部が積分し、積分された３成分のアナログ電圧波形を前記解析部がＡＤ変換し、ＡＤ変換することによって得られる３成分の速度を前記解析部が前記マイクロコンピュータに入力して合成速度を算出し、算出された合成速度に基づいて前記解析部が地震波を検知する地震波検知を行なうとともに、
さらに、前記３軸加速度センサから出力される３成分のアナログ電圧波形の高周波成分と低周波成分のフィルタリング処理を前記解析部が行い、フィルタリング処理された３成分のアナログ電圧の波形を前記解析部がベクトル的に合成し、合成された波形を前記解析部が積分し、積分された波形を前記解析部がＡＤ変換し、ＡＤ変換することによって得られる波形の積分値の最大値に基づいて前記解析部が地震の震度を算出する震度算出を行なう、請求項１に記載の温水器。
【請求項３】
前記感震部は、Ｐ波を検知する加速度センサを有し、
Ｐ波を検知する前記加速度センサは、３軸加速度センサである、請求項１または請求項２に記載の温水器。
【請求項４】
前記給水部は、水道水を貯める水槽と、前記水槽内に水道水を供給する水槽給水部と、前記水槽内の水位を調整する水位調整部と、前記水槽から前記貯水槽に水を供給する給水管とを有し、
前記水槽は前記貯水槽の上方に配置されて外気に開放され、
前記水槽給水部は、前記水槽への水の供給と供給停止とを切り替える水槽給水弁を含み、
前記排水部は、前記貯水槽の上部に接続される排水管と、前記排水管に配置されて前記貯水槽の内部を加圧して送水するポンプと、前記排水管の頂部に設けられて前記排水管の内部の圧力に基づいて外気の吸排気を行なう吸排気弁とを有し、
前記制御部は、前記地震検知部によって震度５以上の地震が検知された場合には、前記ポンプを駆動停止し、前記水槽給水部が前記水槽への水の供給を停止するように前記水槽給水弁を制御する、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の温水器。
【請求項５】
前記水槽給水弁は電磁弁であり、
前記水槽給水弁と前記ポンプに電力を供給するための電源部を備える、請求項４に記載の温水器。
【請求項６】
前記電源部は、直流電力を蓄電する二次電池と、
前記二次電池の充電率に基づいて前記二次電池の充電を制御する充電制御部と、
前記二次電池に蓄電された直流電力を商用電源と同等の周波数を有する交流電力に変換する電力変換部とを有する、請求項５に記載の温水器。
【請求項７】
前記電源部は、
太陽光を直流電力に変換して出力する太陽電池と、
前記太陽電池が出力する直流電力の電圧を検知する電圧検知部とを有し、
前記充電制御部は、前記電圧検知部によって検知される電圧に基づいて前記二次電池の充電を制御する、請求項６に記載の温水器。
【請求項８】
表示部を備え、
前記表示部は、前記地震検知部によって検知された地震の震度と、前記二次電池に蓄電されている直流電力量および／または充電率とを表示する、請求項６または請求項７に記載の温水器。
【請求項９】
操作パネルを備え、
前記操作パネルは、前記電源部の前記電力変換部で変換された交流電力を外部に供給するためのコンセントと、前記水槽給水弁を使用者が手動で開閉するための制御スイッチとを有する、請求項６から請求項８までのいずれか１項に記載の温水器。
【請求項１０】
当該温水器の設置時にＧＰＳ互換のデータ形式によって設置位置を記憶する位置情報部と、
前記位置情報部によって記憶された当該温水器の設置位置を管轄する地域防災拠点に送信する送信部とを備え、
前記地震検知部が地震による震動を検知したときには、前記送信部が、前記位置情報部によって記憶されている当該温水器の設置位置と、前記地震検知部によって検知された地震の震度とを地域防災拠点に送信する、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の温水器。
【請求項１１】
地域防災拠点から発信される緊急地震速報を受信する地震情報受信部を備え、
前記制御部は、前記地震情報受信部が受信した緊急地震速報の震度が５以上である場合には、前記給水部による水の供給と前記排水部による水の排出とを停止するように前記給水部と前記排水部とを制御する、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の温水器。
【請求項１２】
使用者の家庭に構成される家庭用ネットワークシステムを運用するネットワークサーバに、所定のネットワークプロトコルを利用して接続する網接続部を備え、
前記制御部は、前記地震検知部によって所定の震度以上の地震が検知された場合には、前記網接続部を通して、前記地震検知部によって検知された地震についての情報をネットワークサーバに送信する、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の温水器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、温水器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震等の災害が発生したときに水を確保するための受水槽などが提案されている。家庭用の電気温水器や自然冷媒ヒートポンプ給湯機は貯水槽を備えているので、緊急時には電気温水器等に水道水を供給する電磁弁を閉止させ、給湯ポンプを停止させることによって、電気温水器等の貯水槽に水や湯を確保することができる。
【０００３】
例えば、特開２００７−３１４９５１号公報（特許文献１）に記載の地震対応給水緊急遮断弁システムでは、鋼球落下式構造の感震器が設定震度を感知した場合に、遮断弁が給水配管の給水を遮断している。
【０００４】
また、特開平９−５３７３８号公報（特許文献２）に記載の受水槽用緊急遮断方式では、通水管路に緊急遮断弁を配設し、緊急遮断弁を通電時開に保持する電源回路中に鋼球落下式の感震器を介設している。感震器に所定の震動加速度が加わった際に、鋼球がボール受から落下し、スイッチを動作させて電源回路を遮断する。
【０００５】
また、特許第２５８３２９５号公報（特許文献３）に記載の受水槽では、給水引込管に緊急遮断弁と制御弁とを設け、緊急遮断弁と制御弁は水位電極に接続の制御盤よりの指示でコントロールされている。一方の制御弁の不作動の際は他方の制御弁への自動的切替え、満水時の一方の緊急遮断弁使用後は他方の緊急遮断弁への自動的切替え等のリレー回路が組み込まれ、受水保証がなされると共にオーバーフローの事態を阻止している。
【０００６】
また、特許第３９２９０５８号公報（特許文献４）に記載の防災システムでは、地震が発生する可能性の高い地域に予め地震計が設置され、この地震計が検知した地震が所定の規模以上であった場合には、通信網を介して、受信機に災害事前情報を送信する。また、受信機には地震の主要動を検出する感震センサが備えられている。受信機は、災害事前情報や感震センサの情報をもとに、警報発生部やガス管の開閉弁など、各種機器の制御を行なう。
【特許文献１】特開２００７−３１４９５１号公報
【特許文献２】特開平９−５３７３８号公報
【特許文献３】特許第２５８３２９５号公報
【特許文献４】特許第３９２９０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特開２００７−３１４９５１号公報（特許文献１）に記載の地震対応給水緊急遮断弁システムや、特開平９−５３７３８号公報（特許文献２）に記載の受水槽用緊急遮断方式では、鋼球落下式構造の感震器が所定以上の震度を感知した場合に通水を遮断しているので、地震以外の振動や衝撃によって感震器に所定以上の振動加速度が加わり、遮断弁が誤作動して通水が遮断されてしまうことがある。
【０００８】
また、特許第２５８３２９５号公報（特許文献３）に記載の受水槽では、水位電極に接続の制御盤よりの指示でコントロールされているので、地震以外の振動や衝撃が受水槽に加わることによって水位が変動し、制御弁と緊急遮断弁が誤作動してしまうことがある。
【０００９】
また、特許第３９２９０５８号公報（特許文献４）に記載の防災システムでは、地震が発生する可能性の高い地域に予め設置された地震計と地震の主要動を検出する感震センサの情報に基づいて、各種機器の制御を行なっている。そのため、各種機器が設置されている場所に地震の初期微動が到達しても、主要動が到達するまでは各種機器の制御が制御されないことがある。
【００１０】
そこで、この発明の目的は、地震が発生したときに水を確保することが可能であって、誤作動を防ぐことが可能な温水器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明に従った温水器は、水を貯める貯水槽と、貯水槽に水道水を供給する給水部と、貯水槽から家庭内に水を供給する排水部と、貯水槽に貯められる水を深夜電力によって加熱する加熱部と、給水部と排水部とを制御する制御部と、地震による震動を検知する地震検知部と、地震検知部によって検知された地震を報知する報知部と、貯水槽の下部に設けられる水栓とを備える。地震検知部は、加速度を検知する加速度センサを含む感震部と、感震部によって検知された加速度を解析する解析部とを有する。制御部は、地震検知部によって所定の震度以上の地震が検知された場合には、給水部による水の供給と排水部による水の排出とを停止するように給水部と排水部とを制御する。
【００１２】
地震による振動は、他の振動や衝撃とは振動の加速度が異なる。そこで、地震検知部の感震部が加速度センサを含むことによって、地震検知部が、地震以外の振動や衝撃を地震であると誤って判断することがなくなる。このように、地震検知部が、加速度を検知する加速度センサを含む感震部と、感震部によって検知された加速度を解析する解析部とを有することによって、地震による振動を正確に検知することができる。
【００１３】
地震検知部によって所定の震度以上の地震が検知された場合には、給水部による水の供給と排水部による水の排出とが停止される。このようにして、所定の震度以上の地震が発生したときに、温水器の貯水槽内に水を貯めておくことができる。排水部による水の排出が停止されるので、温水器の貯水槽内に水を確保することができる。また、給水部による水の供給が停止されるので、地震によって泥などの異物が混じった水道水が温水器の貯水槽内に供給されることを防ぐことができる。
【００１４】
貯水槽の下部には水栓が設けられている。使用者は水栓を開くことによって、貯水槽の内部に確保された水を使用することができる。地震が発生したときには、停電する場合がある。停電して、貯水槽の外部に水を排出するように給水部と排水部を制御できなくなった場合であっても、使用者が水栓を開くことによって、貯水槽の内部に確保された水を使用することができる。
【００１５】
このようにすることにより、地震が発生したときに水を確保することが可能であって、誤作動を防ぐことが可能な温水器を提供することができる。
【００１６】
この発明に従った温水器においては、好ましくは、加速度センサは、３成分のアナログ電圧波形を出力する３軸加速度センサである。解析部は、好ましくは、マイクロコンピュータを含む。
【００１７】
好ましくは、解析部は次のようにして地震波検知を行なう。３軸加速度センサから出力される３成分のアナログ電圧波形を解析部が積分する。積分された３成分のアナログ電圧波形を解析部がＡＤ変換する。ＡＤ変換することによって得られる３成分の速度を解析部がマイクロコンピュータに入力して合成速度を算出する。算出された合成速度に基づいて解析部が地震波を検知する地震波検知を行なう。
【００１８】
さらに、好ましくは、解析部は次のようにして震度算出を行なう。３軸加速度センサから出力される３成分のアナログ電圧波形の高周波成分と低周波成分のフィルタリング処理を解析部が行う。フィルタリング処理された３成分のアナログ電圧の波形を解析部がベクトル的に合成する。合成された波形を解析部が積分する。積分された波形を解析部がＡＤ変換する。ＡＤ変換することによって得られる波形の積分値の最大値に基づいて解析部が地震の震度を算出する震度算出を行なう。
【００１９】
このようにすることにより、地震の有無だけでなく、地震による振動の波形を解析して、より正確に震度を算出することができる。
【００２０】
この発明に従った温水器においては、感震部は、Ｐ波を検知する加速度センサを有し、Ｐ波を検知する加速度センサは、３軸加速度センサであることが好ましい。
【００２１】
Ｐ波を検知する加速度センサが３軸加速度センサであることによって、地震の初期微動を精度よく検知することができる。また、地震が発生したとき、初期微動のＰ波を検知した時点で給水部と排水部とを制御したり、報知部によって使用者に地震の発生を報知したりすることができる。このようにすることにより、Ｓ波による地震の主要動が到達する前に、災害に備えることができる。
【００２２】
この発明に従った温水器においては、好ましくは、給水部は、水道水を貯める水槽と、水槽内に水道水を供給する水槽給水部と、水槽内の水位を調整する水位調整部と、水槽から貯水槽に水を供給する給水管とを有する。好ましくは、水槽は貯水槽の上方に配置されて外気に開放される。好ましくは、水槽給水部は、水槽への水の供給と供給停止とを切り替える水槽給水弁を含む。好ましくは、排水部は、貯水槽の上部に接続される排水管と、排水管に配置されて貯水槽の内部を加圧して送水するポンプと、排水管の頂部に設けられて排水管の内部の圧力に基づいて外気の吸排気を行なう吸排気弁とを有する。好ましくは、制御部は、地震検知部によって震度５以上の地震が検知された場合には、ポンプを駆動停止し、水槽給水部が水槽への水の供給を停止するように水槽給水弁を制御する。
【００２３】
給水部が、水道水を貯める水槽と、水槽内の水位を調整する水位調整部を有することによって、地震が発生していない平常時に、水槽内に所定の水位の水道水を貯めておくことができる。水槽は貯水槽の上方に配置されて外気に開放されているので、落差を利用して水槽から貯水槽に水を供給することができる。
【００２４】
震度５以上の地震が検知された場合には、水道水の水質が保証されない。そこで、地震検知部によって震度５以上の地震が検知された場合には、制御部は、水槽給水部が水槽への水道水の供給を停止するように水槽給水弁を制御する。このようにすることにより、水質が保証されない水道水が水槽内に供給され、水槽から貯水槽内に供給されることを防ぐことができる。また、制御部は、ポンプを駆動停止して、貯水槽内の水が外部に排出されないようにする。このようにして、貯水槽内に平常時の水質の水を確保することができる。
【００２５】
また、排水部が、貯水槽の内部を加圧して送水するポンプと、排水管の頂部に設けられて排水管の内部の圧力に基づいて外気の吸排気を行なう吸排気弁とを有することによって、給水部が貯水槽内に水を供給しないように制御されていても、排水部によって貯水槽から水を排出することができる。
【００２６】
この発明に従った温水器においては、水槽給水弁は電磁弁であり、水槽給水弁とポンプに電力を供給するための電源部を備えることが好ましい。
【００２７】
地震が発生したときには、停電する場合がある。停電した場合であっても、電源部が水槽給水弁とポンプに電力を供給することによって、水槽給水弁とポンプとを駆動することができる。
【００２８】
この発明に従った温水器においては、電源部は、直流電力を蓄電する二次電池と、二次電池の充電率に基づいて二次電池の充電を制御する充電制御部と、二次電池に蓄電された直流電力を商用電源と同等の周波数を有する交流電力に変換する電力変換部とを有することが好ましい。
【００２９】
このようにすることにより、二次電池に蓄電された直流電力を利用して、商用電源で駆動される家庭用電気機器を使用することができる。
【００３０】
この発明に従った温水器においては、電源部は、太陽光を直流電力に変換して出力する太陽電池と、太陽電池が出力する直流電力の電圧を検知する電圧検知部とを有し、充電制御部は、電圧検知部によって検知される電圧に基づいて二次電池の充電を制御することが好ましい。
【００３１】
このようにすることにより、地震の発生等によって商用電源が使用できなくなった場合であっても、太陽電池によって太陽光を直流電力に変換して出力し、二次電池を充電することができる。
【００３２】
この発明に従った温水器は、表示部を備え、表示部は、地震検知部によって検知された地震の震度と、二次電池に蓄電されている直流電力量および／または充電率とを表示することが好ましい。
【００３３】
このようにすることにより、使用者に必要な情報を知らせることができる。
【００３４】
この発明に従った温水器は、操作パネルを備え、操作パネルは、電源部の電力変換部で変換された交流電力を外部に供給するためのコンセントと、水槽給水弁を使用者が手動で開閉するための制御スイッチとを有することが好ましい。
【００３５】
このようにすることにより、地震が発生して停電になった場合に、操作パネルを配電盤として使用することができる。また、制御スイッチを介して、使用者が容易に水槽給水弁を開閉することができる。
【００３６】
この発明に従った温水器は、好ましくは、位置情報部と、送信部とを備える。位置情報部は、当該温水器の設置時にＧＰＳ互換のデータ形式によって設置位置を記憶する。送信部は、位置情報部によって記憶された当該温水器の設置位置を管轄する地域防災拠点に送信する。地震検知部が地震による震動を検知したときには、送信部が、位置情報部によって記憶されている当該温水器の設置位置と、地震検知部によって検知された地震の震度とを地域防災拠点に送信することが好ましい。
【００３７】
このようにすることにより、地震に関する情報と、貯水槽が設置されている位置についての情報を地域内で共有することができる。
【００３８】
この発明に従った温水器は、好ましくは、地域防災拠点から発信される緊急地震速報を受信する地震情報受信部を備える。制御部は、地震情報受信部が受信した緊急地震速報の震度が５以上である場合には、給水部による水の供給と排水部による水の排出とを停止するように給水部と排水部とを制御することが好ましい。
【００３９】
このようにすることにより、温水器の設置位置から比較的遠い場所が震源であっても、地震検知部によって地震が検知されるよりも前に緊急地震速報を受信して、緊急地震速報の震度が５以上である場合には、給水部による水の供給と排水部による水の排出とを停止することができる。このようにして、大地震に備えることができる。
【００４０】
この発明に従った温水器は、好ましくは、使用者の家庭に構成される家庭用ネットワークシステムを運用するネットワークサーバに、所定のネットワークプロトコルを利用して接続する網接続部を備える。制御部は、地震検知部によって所定の震度以上の地震が検知された場合には、網接続部を通して、地震検知部によって検知された地震についての情報をネットワークサーバに送信することが好ましい。
【００４１】
このようにすることにより、地震に関する情報を家庭用ネットワークに接続された音響機器、映像機器、通信機器などを通じて使用者に報知することができる。また、温水器によって得られた地震情報を、ホームネットワークを利用して、ネットワークに接続している機器を利用する複数の使用者に告知することができる。マンション、学校、工場などでは、ネットワークを活用することで地震情報共有の効果が大きくなる。
【発明の効果】
【００４２】
以上のように、この発明によれば、地震が発生したときに水を確保することが可能であって、誤作動を防ぐことが可能な温水器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００４４】
（第１実施形態）
図１は、この発明の第１実施形態として、電気温水器の全体を概略的に示す図である。
【００４５】
図１に示すように、温水器として電気温水器１は主に、脚部１０２によって床面上に支持される本体１０１と、本体１０１に接続される給水部１２０と、本体１０１に接続される排水部として給湯部１３０とから構成されている。
【００４６】
電気温水器１の本体１０１の内部には水を貯める貯水槽１１０が配置され、貯水槽１１０の内部には、貯水槽１１０に貯められた水を加熱する加熱部１１１が配置されている。加熱部１１１としてはヒータユニット等が用いられる。加熱部１１１は、深夜電力を利用して駆動される。貯水槽１１０の下部には、水栓として非常給水栓１１２が設けられている。非常給水栓１１２を開けることによって、貯水槽１１０に貯められた水を外部に流出させることができる。本体１０１の外表面には、操作パネル１８０と制御部１４０が配置されている。操作パネル１８０上には、表示部１８１と操作部１８２と制御スイッチ１８３とが取り付けられている。制御部１４０は、マイクロコンピュータを中心とした制御回路である。
【００４７】
本体１０１の下方の床面上には、地震検知部２００が配置されている。地震検知部２００は、地面に設置された状態で電気温水器１に取り付けられている。また、本体１０１には報知部１６０が接続されている。報知部１６０は、音声や光によって地震の発生を使用者に対して告知又は警告する。
【００４８】
制御スイッチ１８３は、水道電磁弁１２６や給水電磁弁１２５を手動で開放するために設けられており、一旦閉止した水道電磁弁１２６や給水電磁弁１２５を手動で容易に開放することができる。
【００４９】
給水部１２０は、水道管２１に接続されている水道水供給管１２７と、水槽として受水槽１２１と、受水槽１２１に給水する受水槽給水部１２２と、受水槽１２１の水位を調整する水位調整部１２３と、受水槽１２１から貯水槽１１０に給水する給水管１２４とから構成されている。受水槽給水部１２２は、受水槽１２１への水道水の供給と供給停止とを切り替える水道電磁弁１２６と給水電磁弁１２５とを含む。水道電磁弁１２６は水道管２１と水道水供給管１２７との間に配置されている。給水電磁弁１２５は水道水供給管１２７に配置されている。水道電磁弁１２６と給水電磁弁１２５は、電磁弁であり、水槽給水弁の一例である。受水槽１２１は開放式のシスターンと呼ばれる貯水槽１１０であり、ボールタップ等の定水位弁によって水位を管理されている。水位調整部１２３は、ボールタップ等の定水位弁である。
【００５０】
給湯部１３０は、貯水槽１１０の上部に接続される排水管として給湯管１３１と、給湯管１３１に配置されて貯水槽１１０の内部を加圧して送水するポンプとして給湯ポンプ１３２と、給湯管１３１の頂部に設けられて給湯管１３１の内部の圧力に基づいて外気の吸排気を行なう吸排気弁１３３とを有する。給湯管１３１は、家庭内の混合水栓に接続されている。
【００５１】
水道管２１は、電気温水器１に水道水を供給する水道水供給管１２７の他に、水道水を直接、家庭内に供給する一般水栓用水路２２と混合水栓用水路２３とに接続されている。水は、図中に実線の矢印で示す方向に流れる。一般水栓用水路２２は、家庭内の一般水栓に接続されている。混合水栓用水路２３は、家庭内の混合水栓に接続されている。
【００５２】
水道管２１から水道電磁弁１２６を通って水道水供給管１２７に流入した水道水は、給水電磁弁１２５を通って受水槽１２１に供給される。受水槽１２１内に貯められた水は、所定の水位になるように、ボールタップで調整されている。受水槽１２１内の水は、給水管１２４を通って本体１０１の貯水槽１１０内に供給される。貯水槽１１０内の水は、加熱部１１１によって深夜電力を利用して加熱され、湯として貯水槽１１０内に貯えられる。貯水槽１１０内の水は、給湯ポンプ１３２が駆動されると、給湯管１３１を通って家庭内の混合水栓に供給されて、浴室や台所で使用される。また、貯水槽１１０の下部の非常給水栓を開いて貯水槽１１０内の湯を使用することもできる。
【００５３】
図２は、第１実施形態の電気温水器の信号経路の全体を模式的に示す図である。
【００５４】
図２に示すように、制御部１４０のマイクロコンピュータのＩ／Ｏポートには、地震検知部２００と、水道電磁弁１２６と、給水電磁弁１２５と、吸排気弁１３３と、給湯ポンプ１３２と、報知部１６０とからの信号線が接続されている。制御部１４０のマイクロコンピュータは、後述するように、地震検知部２００から信号を受信し、受信した信号に基づいて、水道電磁弁１２６と給水電磁弁１２５と吸排気弁１３３と給湯ポンプ１３２と報知部１６０とに制御信号を送信する。また、使用者が操作パネル１８０の制御スイッチ１８３を操作することによっても水道電磁弁１２６や給水電磁弁１２５が開閉される。
【００５５】
図３は、地震検知部の構成を模式的に示す図である。
【００５６】
図３に示すように、地震検知部２００は、感震部２１０と解析部２２０とから構成されている。地震検知部２００では、地震の波形を計測し、また、地震の震度を算出する。感震部２１０は、加速度センサとして３軸方向のＭＥＭＳセンサ２１１を有する。ＭＥＭＳセンサ２１１は、３軸方向の振動を検知可能なＭＥＭＳセンサ２１１と呼ばれる高品質の半導体素子である。ＭＥＭＳセンサ２１１は、振動を検出すると、３軸方向の加速度波形を電圧波形として出力する。Ｘ方向の加速度の検出信号２１１ｘと、Ｙ方向の加速度の検出信号２１１ｙと、Ｚ方向の加速度の検出信号２１１ｚとがＭＥＭＳセンサ２１１から解析部２２０に出力される。
【００５７】
解析部２２０は、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）２２１ｘ，２２１ｙ，２２１ｚとローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２２ｘ，２２２ｙ，２２２ｚとオペアンプ（ＡＭＰ）２２３ｘ，２２３ｙ，２２３ｚ，２２６と、マルチプレクサ２２５（ＭＵＸ）と、Ａ／Ｄ変換器２２４ｘ，２２４ｙ，２２４ｚ，２２７と、マイクロコンピュータ２２８（ＣＰＵ）とから構成されている。マルチプレクサ２２５は、複数のデジタル信号を選択処理した後、ひとつの信号として出力するデバイスである。本発明では３入力用のマルチプレクサ２２５を利用している。
【００５８】
オペアンプ２２３ｘ，２２３ｙ，２２３ｚは、ＭＥＭＳセンサ２１１が出力した検出信号２１１ｘと検出信号２１１ｙと検出信号２１１ｚとをそれぞれ積分し、地震波の３軸方向における速度波形をそれぞれ求める。Ａ／Ｄ変換器２２４ｘ，２２４ｙ，２２４ｚは、求められた速度波形をＡＤ変換して、Ｘ方向の速度ＶｘとＹ方向の速度ＶｙとＺ方向の速度Ｖｚとをマイクロコンピュータ２２８のＩ／Ｏポートに入力する。マイクロコンピュータ２２８内で、合成速度Ｖを算出し、地震波形の速度と合致するかどうかで、地震波以外の振動、衝撃と判別することができる。地震波以外の振動、衝撃では、進行波が形成されることは稀である。地震以外の振動や衝撃によって進行波が形成される場合であっても、このような進行波の合成速度は、地震波の合成速度より小さいため、地震波と、地震波以外の振動や衝撃による波とを判別することが可能である。このようにして、地震波検知が行なわれる。
【００５９】
また、解析部２２０においては、ＭＥＭＳセンサ２１１が出力した検出信号２１１ｘと検出信号２１１ｙと検出信号２１１ｚとから、ハイパスフィルタ２２１ｘ，２２１ｙ，２２１ｚが高周波成分を除去し、ローパスフィルタ２２２ｘ，２２２ｙ，２２２ｚが低周波成分を除去する。ハイパスフィルタ２２１ｘ，２２１ｙ，２２１ｚとローパスフィルタ２２２ｘ，２２２ｙ，２２２ｚは、それぞれ高域通過濾過器、低域通過濾過器とも呼ばれ、コンデンサと抵抗器を使ったＣＲ回路である。マルチプレクサ２２５は、ハイパスフィルタ２２１ｘ，２２１ｙ，２２１ｚとローパスフィルタ２２２ｘ，２２２ｙ，２２２ｚを通過した検出信号２１１ｘと検出信号２１１ｙと検出信号２１１ｚとを選択処理した後、一つの信号として出力する。マルチプレクサ２２５が出力した信号は、オペアンプ２２６で積分され、ＡＤ変換器２２７でＡＤ変換されて、マイクロコンピュータ２２８のＩ／Ｏポートに入力される。マイクロコンピュータ２２８内では、０．３秒間における入力値の最大量ａが計算される。０．３秒間における入力値の最大量ａから計算速度が算出されて、相当する震度ＳＩが求められる。このようにして、震度算出が行なわれる。
【００６０】
図４は、第１実施形態の電気温水器に係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【００６１】
図４に示すように、電気温水器１の地震検知部２００においては、感震部２１０が振動を検知すると、解析部２２０に信号を送信する。解析部２２０は、上述のように地震波検知と震度算出とを行い、制御部１４０に信号を送信する。制御スイッチ１８３は、使用者によってＯＮ／ＯＦＦされたときに制御部１４０に信号を送信する。
【００６２】
制御部１４０は、地震検知部２００から送信される信号に基づいて、地震の発生と震度とを表示するように表示部１８１を制御し、音声や光によって使用者に地震の発生を告知又は警告するように報知部１６０を制御する。また、制御部１４０は、地震検知部２００から送信される信号に基づいて、給水電磁弁１２５と水道電磁弁１２６の開閉を制御し、給湯ポンプ１３２の駆動と駆動停止とを制御する。また、吸排気弁１３３の開閉を制御する。地震検知部２００によって地震が検知されていない平常時には、水道電磁弁１２６と給水電磁弁１２５とが常時開かれ、給湯ポンプ１３２が駆動される。
【００６３】
図５から図７は、振動が発生したときの第１実施形態の電気温水器の制御処理を順に示すフローチャートである。各行程における判断の主体は制御部１４０である。
【００６４】
図５に示すように、振動が発生すると、ステップＳ１で、地震検知部２００の感震部２１０を構成するＭＥＭＳセンサ２１１が振動を検出し、電圧波形を出力する。ステップＳ２では、電圧波形として、Ｘ方向出力波形と、Ｙ方向出力波形と、Ｚ方向出力波形とを得る。ステップＳ３では、それぞれの波形を、オペアンプを使った積分器に入力する。ステップＳ４では、積分された波形をＡＤ変換する。ステップＳ５では、ＡＤ変換された波形をマイクロコンピュータ２２８のＩ／Ｏポートに入力する。このとき、加速度波形を１回積分し、速度波形としてＡＤ変換しているから、マイクロコンピュータ２２８には、Ｘ方向の速度Ｖｘ、Ｙ方向の速度Ｖｙ、Ｚ方向の速度Ｖｚが入力される。ステップＳ６では、マイクロコンピュータ２２８内において、Ｖｘ、Ｖｙ、Ｖｚをベクトル合成した合成速度Ｖが算出される。
【００６５】
地震波形の進行速度は、岩盤中で３〜７Ｋｍ／秒であることが知られている。地震波以外の振動、衝撃による加速度波形は、１方向成分の加速度波形が大きく現れるのに対し、地震波による加速度波形は、３方向各成分について、ほぼ同等の大きさである。従って、加速度波形を電圧波形として出力し、積分して得られる速度波形を合成した速度を求めると、地震波以外の振動、衝撃による速度は、地震波形の進行速度と比べ、きわめて小さい値となる。
【００６６】
そこで、ステップＳ７では、ステップＳ６で算出された合成速度Ｖが、３〜７Ｋｍ／秒の範囲に入るかどうかの判定を行う。合成速度Ｖが３〜７Ｋｍ／秒であれば、地震波形と判断し、制御部１４０は、ステップＳ８で警報音を出力するように報知部１６０を制御する。合成速度Ｖが３〜７Ｋｍ／秒でなければ、地震波以外の振動や衝撃であると判断され、制御処理が終了される。
【００６７】
ステップＳ７において、検知された振動が地震による振動であると判断されると、次に、震度算出を行なう。図６に示すように、ステップＳ９では、ステップＳ２で得られたＸ方向出力波形、Ｙ方向出力波形、Ｚ方向出力波形のそれぞれの波形データについて、ハイパスフィルタが低周波成分を除去する。ステップＳ１０では、ローパスフィルタで高周波雑音成分を除去する。次に、ステップＳ１１では、マルチプレクサ２２５で３方向成分の波形を合成する。ステップＳ１２では、合成されたベクトル波形を、０．３秒間隔で積分する。ステップＳ１３では、積分された波形をＡＤ変換する。ステップＳ１４では、ＡＤ変換された波形をマイクロコンピュータ２２８のＩ／Ｏポートに入力し、積分値の最大値ａを求める。ステップＳ１５では、計測震度を求める式：
Ｉ＝２ｌｏｇａ＋０．９４
にａの値を代入する。ステップＳ１６では、計算値による計測震度Ｉを記憶する。
【００６８】
例えば、２０００年の鳥取県西部地震においては、ａ＝１２７．８５[gal]であり、計測震度を求める式に代入すると、Ｉ＝５．１５３となる。
【００６９】
計測震度に対応する震度は、気象庁が震度階級表を公開している。図７に示すように、計測震度が求まれば、ステップＳ１７で、この表を使って相当する震度を求める。前述の鳥取県西部地震では、震度は５強となり、ＳＩ＝５＋である。ステップＳ１８では、震度ＳＩを記憶する。ステップＳ１９では、求められた震度ＳＩが５以上であるかどうかについて判断する。震度ＳＩが５以上であれば、ステップＳ２０にすすむ。震度ＳＩが５よりも小さければ、ステップＳ２２に進む。
【００７０】
ステップＳ２０では、制御部１４０は、水道電磁弁１２６と給水電磁弁１２５とを閉塞するように制御信号を送信する。また、ステップＳ２１では、給湯ポンプ１３２の駆動を停止するように制御する。ステップＳ２２では、ＳＩの値を表示部１８１に表示するように制御する。このようにして、振動が発生したときの制御処理が終了する。
【００７１】
なお、第１実施形態における電気温水器１では、気象庁が計測している計測震度の解析と同一の解析手段を用いて震度を算出している。そのため、第１実施形態の電気温水器１の解析手段により求められた震度は、緊急地震速報による震度に等しくなる。従って、使用者が緊急地震速報を受信できない場合であっても、第１実施形態の電気温水器１に設けられた報知部１６０が、算出された震度を報知することにより、使用者に正確な情報を伝達することができる。
【００７２】
このように、地震が発生し、震度５以上であると判断された場合には、制御部１４０は、水道電磁弁１２６と給水電磁弁１２５とを閉塞し、給湯ポンプ１３２の駆動を停止するように制御する。水道電磁弁１２６と給水電磁弁１２５とが閉塞されることによって、水道管２１を流れる水は、受水槽１２１に流入しなくなる。また、給湯ポンプ１３２の駆動を停止することによって、貯水槽１１０内の水は、給湯管１３１から家庭内の水栓に供給されなくなる。このようにして、算出された震度が５以上となって、水道水の水質が保証されない災害時になったとき、電気温水器１の貯水槽１１０内に飲料用としての水道水を確保することができる。
【００７３】
水道電磁弁１２６と給水電磁弁１２５とが閉塞され、給湯ポンプ１３２が駆動停止されているときには、非常給水栓１１２を開くことによって、貯水槽１１０内の水を使用することができる。給湯ポンプ１３２が停止していても、給湯管１３１には吸排気弁１３３が設置されているので、吸排気弁１３３を通して外気が入り、貯水槽１１０の外部に給水を行なうことができる。受水槽１２１内の貯水は、貯水槽１１０内に補給され、受水槽１２１内の貯水が無くなり次第、貯水槽１１０内の貯水を使用することができる。非常用給水栓を開くと、当初は水道水に近い温度の水が非常用給水栓から貯水槽１１０の外部に供給され、次第に温水または熱湯に近い温度の湯が供給される。
【００７４】
以上のように、第１実施形態の電気温水器１は、水を貯める貯水槽１１０と、貯水槽１１０に水道水を供給する給水部１２０と、貯水槽１１０から家庭内に水を供給する給湯部１３０と、貯水槽１１０に貯められる水を深夜電力によって加熱する加熱部１１１と、給水部１２０と給湯部１３０とを制御する制御部１４０と、地震による震動を検知する地震検知部２００と、地震検知部２００によって検知された地震を報知する報知部１６０と、貯水槽１１０の下部に設けられる水栓とを備える。地震検知部２００は、加速度を検知するＭＥＭＳセンサ２１１を含む感震部２１０と、感震部２１０によって検知された加速度を解析する解析部２２０とを有する。制御部１４０は、地震検知部２００によって所定の震度以上の地震が検知された場合には、給水部１２０による水の供給と給湯部１３０による水の排出とを停止するように給水部１２０と給湯部１３０とを制御する。
【００７５】
地震による振動は、他の振動や衝撃とは振動の加速度が異なる。そこで、地震検知部２００の感震部２１０がＭＥＭＳセンサ２１１を含むことによって、地震検知部２００が、地震以外の振動や衝撃を地震であると誤って判断することがなくなる。このように、地震検知部２００が、加速度を検知するＭＥＭＳセンサ２１１を含む感震部２１０と、感震部２１０によって検知された加速度を解析する解析部２２０とを有することによって、地震による振動を正確に検知することができる。
【００７６】
地震検知部２００によって所定の震度以上の地震が検知された場合には、給水部１２０による水の供給と給湯部１３０による水の排出とが停止される。このようにして、所定の震度以上の地震が発生したときに、電気温水器１の貯水槽１１０内に水を貯めておくことができる。給湯部１３０による水の排出が停止されるので、電気温水器１の貯水槽１１０内に水を確保することができる。また、給水部１２０による水の供給が停止されるので、地震によって泥などの異物が混じった水道水が電気温水器１の貯水槽１１０内に供給されることを防ぐことができる。
【００７７】
貯水槽１１０の下部には非常給水栓１１２が設けられている。使用者は非常給水栓１１２を開くことによって、貯水槽１１０の内部に確保された水を使用することができる。地震が発生したときには、停電する場合がある。停電して、貯水槽１１０の外部に水を排出するように給水部１２０と給湯部１３０を制御できなくなった場合であっても、使用者が非常給水栓１１２を開くことによって、貯水槽１１０の内部に確保された水を使用することができる。
【００７８】
このようにすることにより、地震が発生したときに水を確保することが可能であって、誤作動を防ぐことが可能な電気温水器１を提供することができる。
【００７９】
また、第１実施形態の電気温水器１においては、ＭＥＭＳセンサ２１１は、３成分のアナログ電圧波形を出力する３軸ＭＥＭＳセンサ２１１である。解析部２２０は、マイクロコンピュータ２２８を含む。
【００８０】
解析部２２０は、次のようにして地震波検知を行なう。３軸ＭＥＭＳセンサ２１１から出力される３成分のアナログ電圧波形を解析部２２０が積分する。積分された３成分のアナログ電圧波形を解析部２２０がＡＤ変換する。ＡＤ変換することによって得られる３成分の速度を解析部２２０がマイクロコンピュータ２２８に入力して合成速度を算出する。算出された合成速度に基づいて解析部２２０が地震波を検知する地震波検知を行なう。
【００８１】
さらに、解析部２２０は、次のようにして震度算出を行なう。３軸ＭＥＭＳセンサ２１１から出力される３成分のアナログ電圧波形の高周波成分と低周波成分のフィルタリング処理を解析部２２０が行う。フィルタリング処理された３成分のアナログ電圧の波形を解析部２２０がベクトル的に合成する。合成された波形を解析部２２０が積分する。積分された波形を解析部２２０がＡＤ変換する。ＡＤ変換することによって得られる波形の積分値の最大値に基づいて解析部２２０が地震の震度を算出する震度算出を行なう。
【００８２】
このようにすることにより、地震の有無だけでなく、地震による振動の波形を解析して、より正確に震度を算出することができる。
【００８３】
また、第１実施形態の電気温水器１においては、給水部１２０は、水道水を貯める水槽と、水槽内に水道水を供給する受水槽給水部１２２と、水槽内の水位を調整する水位調整部１２３と、水槽から貯水槽１１０に水を供給する給水管１２４とを有する。水槽は貯水槽１１０の上方に配置されて外気に開放される。受水槽給水部１２２は、水槽への水の供給と供給停止とを切り替える給水電磁弁１２５と水道電磁弁１２６を含む。給湯部１３０は、貯水槽１１０の上部に接続される給湯管１３１と、給湯管１３１に配置されて貯水槽１１０の内部を加圧して送水する給湯ポンプ１３２と、給湯管１３１の頂部に設けられて給湯管１３１の内部の圧力に基づいて外気の吸排気を行なう吸排気弁１３３とを有する。制御部１４０は、地震検知部２００によって震度５以上の地震が検知された場合には、給湯ポンプ１３２を駆動停止し、受水槽給水部１２２が水槽への水の供給を停止するように給水電磁弁１２５と水道電磁弁１２６を制御する。
【００８４】
給水部１２０が、水道水を貯める水槽と、水槽内の水位を調整する水位調整部１２３を有することによって、地震が発生していない平常時に、水槽内に所定の水位の水道水を貯めておくことができる。水槽は貯水槽１１０の上方に配置されて外気に開放されているので、落差を利用して水槽から貯水槽１１０に水を供給することができる。
【００８５】
震度５以上の地震が検知された場合には、水道水の水質が保証されない。そこで、地震検知部２００によって震度５以上の地震が検知された場合には、制御部１４０は、受水槽給水部１２２が水槽への水道水の供給を停止するように給水電磁弁１２５と水道電磁弁１２６を制御する。このようにすることにより、水質が保証されない水道水が水槽内に供給され、水槽から貯水槽１１０内に供給されることを防ぐことができる。また、制御部１４０は、給湯ポンプ１３２を駆動停止して、貯水槽１１０内の水が外部に排出されないようにする。このようにして、貯水槽１１０内に平常時の水質の水を確保することができる。
【００８６】
また、給湯部１３０が、貯水槽１１０の内部を加圧して送水する給湯ポンプ１３２と、給湯管１３１の頂部に設けられて給湯管１３１の内部の圧力に基づいて外気の吸排気を行なう吸排気弁１３３とを有することによって、給水部１２０が貯水槽１１０内に水を供給しないように制御されていても、給湯部１３０によって貯水槽１１０から水を排出することができる。
【００８７】
（第２実施形態）
この発明の第２実施形態に係る電気温水器は、第１実施形態の電気温水器１と異なる点としては、感震部２１０が、地震波のうちＰ波を検出するための第１の加速度センサとして３軸加速度センサを備え、Ｓ波を検出するための第２の加速度センサとして１軸または２軸タイプの加速度センサを備えている。第１実施形態の感震部２１０のＭＥＭＳセンサ２１１は、Ｐ波を検知する第１の加速度センサの一例である。また、第２実施形態の電気温水器の制御部１４０は、家庭内の電気、ガス、水道のライフライン全てを集中管理することが可能であるように構成されている。第２実施形態の電気温水器のその他の構成は、図１〜図４に示す第１実施形態の電気温水器と同様である。
【００８８】
第１の加速度センサとしては、初期微動であるＰ波を検出するために、高精度のＭＥＭＳセンサ２１１を用いる。第２の加速度センサは、初期微動に続いて到着する主要動Ｓ波を検出するものであるから、検出精度は不要である。第２の加速度センサは、少なくとも上下動成分を検出可能な加速度センサであればよい。
【００８９】
一般に、加速度センサは用途に応じ、１軸タイプ、２軸タイプ、３軸タイプが用意されており、３軸タイプは高価である。第２実施形態の電気温水器では、Ｐ波検出用に３軸タイプを使用して、地震波の水平動２成分と上下動１成分を計測し、Ｓ波検出用には１軸タイプまたは２軸タイプを用いて波形を計測している。第１の加速度センサは、加速度検知機構を半導体プロセスで作られ、ＭＥＭＳセンサ２１１と呼ばれる高品質のセンサを使用している。ＭＥＭＳセンサ２１１を使うことにより、地震波の初期微動であるＰ波を精度良く検出できる。
【００９０】
Ｐ波は、地震波の進行方向に平行に振動する弾性波で、縦波とも呼ばれている。Ｐ波の速度は、岩盤中で５〜７Ｋｍ／秒である。Ｓ波は、地震波の進行方向と直角に振動する弾性波で、横波とも呼ばれている。Ｓ波の速度は、岩盤中で３〜４Ｋｍ／秒であり、Ｐ波より遅い。震源に近い地域では、Ｐ波とＳ波が到達する時間間隔が短く、震源から離れるにしたがって、Ｐ波が到達してからＳ波が到達するまでの時間間隔が長くなる。
【００９１】
そこで、先行するＰ波を第１の加速度センサが検知して、報知部１６０（図１）を介して使用者に地震の発生を報知することによって、使用者は、Ｐ波が到着してからＳ波が到着するまでの時間（初期微動継続時間）を利用してＳ波が到着する前に、地震に対する対応を取ることができる。気象庁は、予測震度が震度５以上の地震発生時に緊急地震速報を発表しているが、現行の運用状況では、緊急地震速報は受信できない場合も多い。しかし、第２実施形態の電気温水器では、使用者は緊急地震速報を受信できなくても、Ｓ波が到着する前に地震に対する対応を取ることができる。
【００９２】
第２実施形態の電気温水器の地震検知部２００の感震部２１０は、先行するＰ波を検出する第１の加速度センサと、後続するＳ波を検出する第２の加速度センサとを備え、第１の加速度センサがＰ波を検出したとき、地震検知部２００のマイクロコンピュータ２２８に地震波の信号を入力する。地震検知部２００は、Ｐ波が到達したという情報と解析部２２０が算出した震度情報とを制御部１４０に送信する。制御部１４０は、報知部１６０を制御して使用者に知らせることができる。
【００９３】
制御部１４０は、感震部２１０がＰ波を検知したときに水道電磁弁１２６と給水電磁弁１２５を閉塞する信号を出力する。このようにすることにより、使用者は、Ｓ波が到着し災害が発生する前に、非常用の水道水を確保することができる。
【００９４】
また、第２実施形態の電気温水器の制御部１４０には、Ｉ／Ｏポートを装備した高速マイクロコンピュータが搭載されており、制御部１４０は、災害時における水道水の管理だけでなく、家庭内の電気、ガス、水道のライフライン全てを集中管理することが可能である。感震部２１０が地震波を検出した時点で、制御部１４０のマイクロコンピュータは、水道電磁弁１２６と給水電磁弁１２５を閉塞するように制御するだけでなく、配電盤のブレーカーをＯＦＦしたり、ガス栓を閉止したりして、火災を防止することも可能である。
【００９５】
以上のように、第２実施形態の電気温水器１においては、感震部２１０は、Ｐ波を検知するＭＥＭＳセンサ２１１を有し、Ｐ波を検知するＭＥＭＳセンサ２１１は、３軸ＭＥＭＳセンサ２１１である。
【００９６】
Ｐ波を検知するＭＥＭＳセンサ２１１が３軸ＭＥＭＳセンサ２１１であることによって、地震の初期微動を精度よく検知することができる。また、地震が発生したとき、初期微動のＰ波を検知した時点で給水部１２０と給湯部１３０とを制御したり、報知部１６０によって使用者に地震の発生を報知したりすることができる。このようにすることにより、Ｓ波による地震の主要動が到達する前に、災害に備えることができる。
【００９７】
（第３実施形態）
図８は、この発明の第３実施形態として、電気温水器の全体を概略的に示す図である。
【００９８】
図８に示すように、第３実施形態の電気温水器２が第１実施形態の電気温水器１と異なる点としては、第３実施形態の電気温水器２は、電源部１７０を備える。また、操作パネル１８０にはコンセントとしてＡＣコンセント１８４が設けられている。操作パネル１８０にＡＣコンセント１８４が設けられていることによって、災害時、停電状態となった場合に操作パネル１８０を配電盤として使うことができる。
【００９９】
電源部１７０は、停電時に電源保証を行うものであり、二次電池１７２と、二次電池１７２に直流電力を供給する電力源として太陽電池パネル１７１と、太陽電池パネル１７１のＤＣ電圧を検知する電圧検知部としてリセットＩＣ１７５と、非常用ＤＣ電源１７６と、充電制御部１７３と、電力変換部１７４とから構成されている。
【０１００】
図９は、第３実施形態の電気温水器の信号経路の全体を模式的に示す図である。
【０１０１】
図９に示すように、操作パネル１８０の動作に必要なＤＣ電源は、電源部１７０の太陽電池パネル１７１と二次電池１７２と、リセットＩＣ１７５とによって、操作パネル１８０の制御部１４０の電源端子から供給される。太陽電池パネル１７１を使用することができない時間帯には、操作パネル１８０には、非常用ＤＣ電源１７６からリセットＩＣ１７５を経由して電力が供給される。
【０１０２】
図１０は、第３実施形態の電気温水器の制御関連の構成を示すブロック図である。
【０１０３】
図１０に示すように、第３実施形態の電気温水器２はさらに、位置情報部１９１と、送信部１９２と、地震情報受信部１９３と、網接続部１９４とを備える。
【０１０４】
位置情報部１９１は、電気温水器２の設置時にＧＰＳ互換のデータ形式によって設置位置を記憶する。送信部１９２は、位置情報部１９１によって記憶された当該電気温水器２の設置位置を管轄する地域防災拠点に送信する。地震情報受信部１９３は、地域防災拠点から発信される緊急地震速報を受信する。網接続部１９４は、使用者の家庭に構成される家庭用ネットワークシステムを運用するネットワークサーバに所定のネットワークプロトコルを利用して接続する。
【０１０５】
第３実施形態の電気温水器２の制御関連のその他の構成については、第１実施形態の電気温水器１と同様である。
【０１０６】
図１１は、第３実施形態の電気温水器の表示部を示す図である。
【０１０７】
図１１に示すように、表示部１８１は、現在の日付１８１ａと時刻１８１ｂとを表示する。また、電気温水器２が設置されている位置情報を緯度１８１ｃ、経度１８１ｄで表示している。さらに、表示部１８１は、震度１８１ｅと蓄電電力量１８１ｆを表示する。第３実施形態の電気温水器２は、第２実施形態の電気温水器と同様に地震波のＰ波とＳ波とを検出することが可能であるので、３軸加速度センサがＰ波を検出すると、ＰＷランプ１８１ｇが点灯する。Ｓ波を検出した場合には、ＳＷランプ１８１ｈが点灯する。図１１には、ＰＷランプ１８１ｇが点灯し、ＳＷランプ１８１ｈが消灯している状態を示している。このように、制御部１４０は、震度情報と、電源部１７０（図８）の二次電池１７２に蓄電された蓄電電力量とを災害情報として表示部１８１に表示する。
【０１０８】
第３実施形態の電気温水器３のその他の構成は、第１実施形態の電気温水器１と同様である。
【０１０９】
以上のように構成された第３実施形態の電気温水器２では、地震が発生して停電になり、電気温水器２への電力供給がなされなくなった場合であっても、電源部１７０の家庭用蓄電池を用いて、水道電磁弁１２６と給水電磁弁１２５を開閉したり、給湯ポンプ１３２を駆動したりすることができる。このようにして、停電しても、電気温水器２に水を確保して、使用者に水や湯を提供することができる。
【０１１０】
給水電磁弁１２５と水道電磁弁１２６の開放制御と給湯ポンプ１３２の作動制御は、いずれも制御部１４０のマイクロコンピュータが行なっている。電源部１７０は、直流電力を蓄電する二次電池１７２を有していればよい。二次電池１７２の充電率を充電制御部１７３が監視し、余剰の直流電力がある場合は、電力変換部１７４が商用電源と同等の周波数を有する交流電力に変換することによって、商用電源を使う家庭用電気機器に電力を提供することが可能になる。
【０１１１】
二次電池１７２は、平常時には商用電源から電力を備蓄している。しかし、災害時には、商用電源が使用できない場合が多い。そこで、太陽電池パネル１７１から二次電池１７２に電力を補充することによって、二次電池１７２は充電された状態を維持することができる。
【０１１２】
また、第３実施形態の電気温水器２では、制御部１４０のマイクロコンピュータが把握している情報を発信し、地域内で共有することができる。第３実施形態の電気温水器２では、地震検知部２００の感震部２１０に３軸加速度センサであるＭＥＭＳセンサ２１１を用いてＰ波を精度良く検出できるため、緊急地震速報が届かない場合でも、地域防災拠点にＰ波の到着を知らせることができ、地震による被害を低減させることができる。また、位置情報を地域防災拠点に送信することで、飲料水に関する情報を地域で共有することができる。
【０１１３】
以上のように、第３実施形態の電気温水器２においては、給水電磁弁１２５と水道電磁弁１２６は電磁弁であり、給水電磁弁１２５と水道電磁弁１２６と給湯ポンプ１３２に電力を供給するための電源部１７０を備える。
【０１１４】
地震が発生したときには、停電する場合がある。停電した場合であっても、電源部１７０が給水電磁弁１２５と水道電磁弁１２６と給湯ポンプ１３２に電力を供給することによって、給水電磁弁１２５と水道電磁弁１２６と給湯ポンプ１３２とを駆動することができる。
【０１１５】
また、第３実施形態の電気温水器２においては、電源部１７０は、直流電力を蓄電する二次電池１７２と、二次電池１７２の充電率に基づいて二次電池１７２の充電を制御する充電制御部１７３と、二次電池１７２に蓄電された直流電力を商用電源と同等の周波数を有する交流電力に変換する電力変換部１７４とを有する。
【０１１６】
このようにすることにより、二次電池１７２に蓄電された直流電力を利用して、商用電源で駆動される家庭用電気機器を使用することができる。
【０１１７】
また、第３実施形態の電気温水器２においては、電源部１７０は、太陽光を直流電力に変換して出力する太陽電池パネル１７１と、太陽電池パネル１７１が出力する直流電力の電圧を検知するリセットＩＣ１７５とを有し、充電制御部１７３は、リセットＩＣ１７５によって検知される電圧に基づいて二次電池１７２の充電を制御する。
【０１１８】
このようにすることにより、地震の発生等によって商用電源が使用できなくなった場合であっても、太陽電池パネル１７１によって太陽光を直流電力に変換して出力し、二次電池１７２を充電することができる。
【０１１９】
また、第３実施形態の電気温水器２は、表示部１８１を備え、表示部１８１は、地震検知部２００によって検知された地震の震度と、二次電池１７２に蓄電されている直流電力量および／または充電率とを表示する。
【０１２０】
このようにすることにより、使用者に必要な情報を知らせることができる。
【０１２１】
また、第３実施形態の電気温水器２は、操作パネル１８０を備え、操作パネル１８０は、電源部１７０の電力変換部１７４で変換された交流電力を外部に供給するためのＡＣコンセント１８４と、給水電磁弁１２５と水道電磁弁１２６を使用者が手動で開閉するための制御スイッチ１８３とを有する。
【０１２２】
このようにすることにより、地震が発生して停電になった場合に、操作パネル１８０を配電盤として使用することができる。また、制御スイッチ１８３を介して、使用者が容易に給水電磁弁１２５と水道電磁弁１２６を開閉することができる。
【０１２３】
また、第３実施形態の電気温水器２は、位置情報部１９１と、送信部１９２とを備える。位置情報部１９１は、当該電気温水器２の設置時にＧＰＳ互換のデータ形式によって設置位置を記憶する。送信部１９２は、位置情報部１９１によって記憶された当該電気温水器２の設置位置を管轄する地域防災拠点に送信する。地震検知部２００が地震による震動を検知したときには、送信部１９２が、位置情報部１９１によって記憶されている当該電気温水器２の設置位置と、地震検知部２００によって検知された地震の震度とを地域防災拠点に送信する。
【０１２４】
このようにすることにより、地震に関する情報と、貯水槽１１０が設置されている位置についての情報を地域内で共有することができる。
【０１２５】
また、第３実施形態の電気温水器２は、地域防災拠点から発信される緊急地震速報を受信する地震情報受信部１９３を備える。制御部１４０は、地震情報受信部１９３が受信した緊急地震速報の震度が５以上である場合には、給水部１２０による水の供給と給湯部１３０による水の排出とを停止するように給水部１２０と給湯部１３０とを制御する。
【０１２６】
このようにすることにより、電気温水器２の設置位置から比較的遠い場所が震源であっても、地震検知部２００によって地震が検知されるよりも前に緊急地震速報を受信して、緊急地震速報の震度が５以上である場合には、給水部１２０による水の供給と給湯部１３０による水の排出とを停止することができる。このようにして、大地震に備えることができる。
【０１２７】
また、第３実施形態の電気温水器２は、使用者の家庭に構成される家庭用ネットワークシステムを運用するネットワークサーバに、所定のネットワークプロトコルを利用して接続する網接続部１９４を備える。制御部１４０は、地震検知部２００によって所定の震度以上の地震が検知された場合には、網接続部１９４を通して、地震検知部２００によって検知された地震についての情報をネットワークサーバに送信する。
【０１２８】
このようにすることにより、地震に関する情報を家庭用ネットワークに接続された音響機器、映像機器、通信機器などを通じて使用者に報知することができる。また、電気温水器２によって得られた地震情報を、ホームネットワークを利用して、ネットワークに接続している機器を利用する複数の使用者に告知することができる。マンション、学校、工場などでは、ネットワークを活用することで地震情報共有の効果が大きくなる。
【０１２９】
第３実施形態の電気温水器２のその他の構成と効果は、第１実施形態の電気温水器１と同様である。
【０１３０】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１３１】
【図１】この発明の第１実施形態として、電気温水器の全体を概略的に示す図である。
【図２】第１実施形態の電気温水器の信号経路の全体を模式的に示す図である。
【図３】地震検知部の構成を模式的に示す図である。
【図４】第１実施形態の電気温水器に係る制御関連の構成を示すブロック図である。
【図５】振動が発生したときの第１実施形態の電気温水器の制御処理を順に示すフローチャートである。
【図６】振動が発生したときの第１実施形態の電気温水器の制御処理を順に示すフローチャートである。
【図７】振動が発生したときの第１実施形態の電気温水器の制御処理を順に示すフローチャートである。
【図８】この発明の第３実施形態として、電気温水器の全体を概略的に示す図である。
【図９】第３実施形態の電気温水器の信号経路の全体を模式的に示す図である。
【図１０】第３実施形態の電気温水器の制御関連の構成を示すブロック図である。
【図１１】第３実施形態の電気温水器の表示部を示す図である。
【符号の説明】
【０１３２】
１，２：電気温水器、１１０：貯水槽、１１１：加熱部、１１２：非常給水栓、１２０：給水部、１２１：受水槽、１２２：受水槽給水部、１２３：水位調整部、１２４：給水管、１２５：給水電磁弁、１２６：水道電磁弁、１２７：水道水供給管、１３０：給湯部、１３１：給湯管、１３２：給湯ポンプ、１３３：吸排気弁、１４０：制御部、１６０：報知部、１７０：電源部、１７１：太陽電池パネル、１７２：二次電池、１７３：充電制御部、１７４：電力変換部、１７５：リセットＩＣ、１８０：操作パネル、１８１：表示部、１８３：制御スイッチ、１８４：ＡＣコンセント、１９１：位置情報部、１９２：送信部、１９３：地域情報受信部、１９４：網接続部、２００：地震検知部、２１０：感震部、２１１：ＭＥＭＳセンサ、２２０：解析部、２２８：マイクロコンピュータ。
【図１】
2010127473.tif 000003
【図２】
2010127473.tif 000004
【図３】
2010127473.tif 000005
【図４】
2010127473.tif 000006
【図５】
2010127473.tif 000007
【図６】
2010127473.tif 000008
【図７】
2010127473.tif 000009
【図８】
2010127473.tif 000010
【図９】
2010127473.tif 000011
【図１０】
2010127473.tif 000012
【図１１】
2010127473.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成21年12月25日(2009.12.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を貯める貯水槽と、
前記貯水槽に水道水を供給する給水部と、
前記貯水槽から家庭内に水を供給する排水部と、
前記貯水槽に貯められる水を深夜電力によって加熱する加熱部と、
前記給水部と前記排水部とを制御する制御部と、
地震による震動を検知する地震検知部と、
前記地震検知部によって検知された地震を報知する報知部と、
前記貯水槽の下部に設けられる水栓とを備え、
前記地震検知部は、加速度を検知する加速度センサを含む感震部と、前記感震部によって検知された加速度を解析する解析部とを有し、
前記制御部は、前記地震検知部によって所定の震度以上の地震が検知された場合には、前記給水部による水の供給と前記排水部による水の排出とを停止するように前記給水部と前記排水部とを制御し、
前記加速度センサは、３成分のアナログ電圧波形を出力する３軸加速度センサであり、
前記解析部は、マイクロコンピュータを含み、
前記３軸加速度センサから出力される３成分のアナログ電圧波形を前記解析部が積分し、積分された３成分のアナログ電圧波形を前記解析部がＡＤ変換し、ＡＤ変換することによって得られる３成分の速度を前記解析部が前記マイクロコンピュータに入力して合成速度を算出し、算出された合成速度に基づいて前記解析部が地震波を検知する地震波検知を行なうとともに、
さらに、前記３軸加速度センサから出力される３成分のアナログ電圧波形の高周波成分と低周波成分のフィルタリング処理を前記解析部が行い、フィルタリング処理された３成分のアナログ電圧の波形を前記解析部がベクトル的に合成し、合成された波形を前記解析部が積分し、積分された波形を前記解析部がＡＤ変換し、ＡＤ変換することによって得られる波形の積分値の最大値に基づいて前記解析部が地震の震度を算出する震度算出を行なう、温水器。
【請求項２】
前記感震部は、Ｐ波を検知する加速度センサを有し、
Ｐ波を検知する前記加速度センサは、３軸加速度センサである、請求項１に記載の温水器。
【請求項３】
前記給水部は、水道水を貯める水槽と、前記水槽内に水道水を供給する水槽給水部と、前記水槽内の水位を調整する水位調整部と、前記水槽から前記貯水槽に水を供給する給水管とを有し、
前記水槽は前記貯水槽の上方に配置されて外気に開放され、
前記水槽給水部は、前記水槽への水の供給と供給停止とを切り替える水槽給水弁を含み、
前記排水部は、前記貯水槽の上部に接続される排水管と、前記排水管に配置されて前記貯水槽の内部を加圧して送水するポンプと、前記排水管の頂部に設けられて前記排水管の内部の圧力に基づいて外気の吸排気を行なう吸排気弁とを有し、
前記制御部は、前記地震検知部によって震度５以上の地震が検知された場合には、前記ポンプを駆動停止し、前記水槽給水部が前記水槽への水の供給を停止するように前記水槽給水弁を制御する、請求項１または請求項２に記載の温水器。
【請求項４】
前記水槽給水弁は電磁弁であり、
前記水槽給水弁と前記ポンプに電力を供給するための電源部を備える、請求項３に記載の温水器。
【請求項５】
前記電源部は、直流電力を蓄電する二次電池と、
前記二次電池の充電率に基づいて前記二次電池の充電を制御する充電制御部と、
前記二次電池に蓄電された直流電力を商用電源と同等の周波数を有する交流電力に変換する電力変換部とを有する、請求項４に記載の温水器。
【請求項６】
前記電源部は、
太陽光を直流電力に変換して出力する太陽電池と、
前記太陽電池が出力する直流電力の電圧を検知する電圧検知部とを有し、
前記充電制御部は、前記電圧検知部によって検知される電圧に基づいて前記二次電池の充電を制御する、請求項５に記載の温水器。
【請求項７】
表示部を備え、
前記表示部は、前記地震検知部によって検知された地震の震度と、前記二次電池に蓄電されている直流電力量および／または充電率とを表示する、請求項５または請求項６に記載の温水器。
【請求項８】
操作パネルを備え、
前記操作パネルは、前記電源部の前記電力変換部で変換された交流電力を外部に供給するためのコンセントと、前記水槽給水弁を使用者が手動で開閉するための制御スイッチとを有する、請求項５から請求項７までのいずれか１項に記載の温水器。
【請求項９】
当該温水器の設置時にＧＰＳ互換のデータ形式によって設置位置を記憶する位置情報部と、
前記位置情報部によって記憶された当該温水器の設置位置を管轄する地域防災拠点に送信する送信部とを備え、
前記地震検知部が地震による震動を検知したときには、前記送信部が、前記位置情報部によって記憶されている当該温水器の設置位置と、前記地震検知部によって検知された地震の震度とを地域防災拠点に送信する、請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載の温水器。
【請求項１０】
地域防災拠点から発信される緊急地震速報を受信する地震情報受信部を備え、
前記制御部は、前記地震情報受信部が受信した緊急地震速報の震度が５以上である場合には、前記給水部による水の供給と前記排水部による水の排出とを停止するように前記給水部と前記排水部とを制御する、請求項１から請求項９までのいずれか１項に記載の温水器。
【請求項１１】
使用者の家庭に構成される家庭用ネットワークシステムを運用するネットワークサーバに、所定のネットワークプロトコルを利用して接続する網接続部を備え、
前記制御部は、前記地震検知部によって所定の震度以上の地震が検知された場合には、前記網接続部を通して、前記地震検知部によって検知された地震についての情報をネットワークサーバに送信する、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の温水器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
この発明に従った温水器においては、加速度センサは、３成分のアナログ電圧波形を出力する３軸加速度センサである。解析部は、マイクロコンピュータを含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
解析部は次のようにして地震波検知を行なう。３軸加速度センサから出力される３成分のアナログ電圧波形を解析部が積分する。積分された３成分のアナログ電圧波形を解析部がＡＤ変換する。ＡＤ変換することによって得られる３成分の速度を解析部がマイクロコンピュータに入力して合成速度を算出する。算出された合成速度に基づいて解析部が地震波を検知する地震波検知を行なう。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
さらに、解析部は次のようにして震度算出を行なう。３軸加速度センサから出力される３成分のアナログ電圧波形の高周波成分と低周波成分のフィルタリング処理を解析部が行う。フィルタリング処理された３成分のアナログ電圧の波形を解析部がベクトル的に合成する。合成された波形を解析部が積分する。積分された波形を解析部がＡＤ変換する。ＡＤ変換することによって得られる波形の積分値の最大値に基づいて解析部が地震の震度を算出する震度算出を行なう。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
地震による振動は、他の振動や衝撃とは振動の加速度が異なる。そこで、地震検知部の感震部が加速度センサを含むことによって、地震検知部が、地震以外の振動や衝撃を地震であると誤って判断することがなくなる。このように、地震検知部が、加速度を検知する加速度センサを含む感震部と、感震部によって検知された加速度を解析する解析部とを有することによって、地震による振動を正確に検知することができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
地震検知部によって所定の震度以上の地震が検知された場合には、給水部による水の供給と排水部による水の排出とが停止される。このようにして、所定の震度以上の地震が発生したときに、温水器の貯水槽内に水を貯めておくことができる。排水部による水の排出が停止されるので、温水器の貯水槽内に水を確保することができる。また、給水部による水の供給が停止されるので、地震によって泥などの異物が混じった水道水が温水器の貯水槽内に供給されることを防ぐことができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
貯水槽の下部には水栓が設けられている。使用者は水栓を開くことによって、貯水槽の内部に確保された水を使用することができる。地震が発生したときには、停電する場合がある。停電して、貯水槽の外部に水を排出するように給水部と排水部を制御できなくなった場合であっても、使用者が水栓を開くことによって、貯水槽の内部に確保された水を使用することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
このようにすることにより、地震が発生したときに水を確保することが可能であって、誤作動を防ぐことが可能な温水器を提供することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
また、このようにすることにより、地震の有無だけでなく、地震による振動の波形を解析して、より正確に震度を算出することができる。