(57)【要約】【課題】メンテナンスを行う必要のない電源回路を備えた感震ユニット用基板を提供すること。【解決手段】加速度センサの出力に基づいて遮断信号を出力するマイコンと、このマイコンに電源を供給する電源回路１３とが搭載された感震ユニット用基板である。電源回路１３は、商用電源を整流する整流回路と、この整流回路に接続され一定電圧を出力する電源用ＩＣ１６と、整流回路に接続されて充電され、整流電圧が低下したときに電源用ＩＣ１６に給電するキャパシタ１７と、このキャパシタ１７の充電電圧が所定電圧を超えたときにキャパシタ１７への充電を遮断するスイッチング素子２１とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加速度センサの出力に基づいて震度を判定し、遮断信号を出力するマイコンと、このマイコンに電源を供給する電源回路とが搭載された感震ユニット用基板であって、
前記電源回路は、商用電源を整流する整流回路と、
この整流回路に接続され一定電圧を出力する電源用ＩＣと、
前記整流回路に接続されて充電され、前記整流電圧が低下したときに前記電源用ＩＣに給電するキャパシタと、
このキャパシタの充電電圧が所定電圧を超えたときにこのキャパシタへの充電を遮断するスイッチング素子とを備えたことを特徴とする感震ユニット用基板。
【請求項２】
加速度センサとマイコンとの間に、震動の周期に応じて加速度の絶対値を補正するフィルタ回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の感震ユニット用基板。
【請求項３】
前記キャパシタは定電圧ダイオードと並列に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の感震ユニット用基板。
【請求項４】
前記スイッチング素子を前記マイコンにより制御することを特徴とする請求項１に記載の感震ユニット用基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、震度の大きい地震を感知したときに電源を遮断する感震ユニットに組み込まれる感震ユニット用基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
設定された震度以上の地震を感知したときに電源を遮断する感震ユニットは、例えば特許文献１に示されるように従来から公知である。電源を遮断することにより、倒壊した家屋の漏電火災や、救助作業中の感電事故等を防止することができる。
【０００３】
このような感震ユニットには加速度検出器により検出された加速度から震度を演算し、設定された震度、例えば震度５以上の震度を検出したときには、所定時間後にリレーに電源遮断信号を出力する感震ユニット用基板が搭載されていることが多い。
【０００４】
地震が発生してから所定時間後に電源を遮断するのは、夜間における避難経路の照明用電源等を確保するためであり、このためには感震ユニット用基板に、地震検出から所定時間後にも電源が供給され続けている必要がある。常時は感震ユニット用基板には商用電源から電源が供給されている。しかし震度の大きい地震が発生した場合には、変電所からの送電が停止してしまう可能性がある。また自治体によっては、地震のＰ波を検出すると計画停電によってＳ波が到達する前に送電を停止する可能性もある。
【０００５】
そこで感震ユニット用基板に小型電池などの二次電源を接続しておき、商用電源が停止した場合にも感震ユニット用基板への給電が維持されるようにしている。しかし小型電池などの二次電源は長期間を経過すると性能が低下するおそれがあるため、定期的に点検や交換などのメンテナンスを行う必要がある。
【０００６】
このようなメンテナンス作業は、電気技術者が居る工場等においては行い易い。しかし家庭においては感震ユニットは分電盤の内部に組み込まれるのが一般的であり、一般人がメンテナンス作業を行うことは困難である。
【０００７】
また、感震ユニットをコンセントに組み込んだような場合には、家庭内に多数の感震ユニットが分散配置されることとなり、やはり一般人が二次電源のメンテナンス作業を行うことは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第４４２７９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、メンテナンスを行う必要のない電源回路を備えた感震ユニット用基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するためになされた本発明の感震ユニット用基板は、加速度センサの出力に基づいて遮断信号を出力するマイコンと、このマイコンに電源を供給する電源回路とが搭載された感震ユニット用基板であって、前記電源回路は、商用電源を整流する整流回路と、この整流回路に接続され一定電圧を出力する電源用ＩＣと、前記整流回路に接続されて充電され、前記整流電圧が低下したときに前記電源用ＩＣに給電するキャパシタと、このキャパシタの充電電圧が所定電圧を超えたときにこのキャパシタへの充電を遮断するスイッチング素子とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
なお、加速度センサとマイコンとの間に、震動の周期に応じて加速度の絶対値を補正するフィルタ回路を備えることが好ましい。
【００１２】
また前記キャパシタは、定電圧ダイオードと並列に接続されていることが好ましい。
【００１３】
また前記スイッチング素子を、前記マイコンにより制御することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の感震ユニット用基板は、商用電源を整流する整流回路に接続されて充電され、整流電圧が低下したときに電源用ＩＣに給電するキャパシタを備えたものである。このため商用電源からの給電が停止した後にも、マイコンに電源を供給し続けることができるから、停電後においても一定時間感震センサ機能を維持し、通電火災等の防止に寄与することができる。すなわち、地震発生当初の変電所の停電や、Ｐ波を活用した計画停電等の際にも、感震センサとしての機能を維持し、通電火災等の防止に役立つことができる。
【００１５】
また本発明の感震ユニット用基板は、このキャパシタの充電電圧が所定電圧を超えたときにキャパシタへの充電を遮断するスイッチング素子を備えたものであるから、キャパシタへの電圧印加時間を削減することができる。キャパシタは電圧印加時間の長さによって使用寿命が決まる特性を持つため、本発明によればキャパシタの使用寿命を大幅に延長することができ、メンテナンスを行う必要をなくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態の感震ユニット用基板の全体図である。
【図２】電源回路の全体図である。
【図３】電源回路の要部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に本発明の実施形態を説明する。
図１は実施形態の感震ユニット用基板の全体図であり、同一基板上に、加速度センサ１０と、フィルタ回路１１と、マイコン１２と、電源回路１３とが搭載されている。しかしこれ等は必ずしも同一基板上に搭載されていなくてもよい。
【００１８】
加速度センサ１０は振動の波形を表す信号を出力するものであり、市販の３軸加速度センサを使用することができる。これはＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の３軸方向の加速度信号を出力することができるものである。これらの信号はフィルタ回路１１を介してマイコン１２に入力され、震度が判定される。
【００１９】
地震の震度は単に加速度の絶対値のみによって決定されるものではなく、震動の周期との関係によって決定される。気象庁のホームページに記載されているように、周期が１〜２秒の震動は加速度の絶対値が小さくても震度が大きく判定され、周期がそれよりも長く、あるいは短い震動は震度が小さいものと判定される。このためフィルタ回路１１はハイパスフィルタとローパスフィルタとを組み合わせ、震動の周期に応じて加速度の絶対値を補正する。すなわち、フィルタ回路１１は長周期及び短周期の領域では検出された加速度の絶対値を減少させてマイコン１２に入力する。マイコン１２はフィルタ回路１１を介して入力された加速度信号に基づいて震度を判定し、設定された所定震度を超えたと判定したときには直ちに、あるいは所定時間経過後にリレー１４や分電盤の主幹ブレーカ等に遮断信号を出力し、電源を遮断する。
【００２０】
電源回路１３は上記したマイコン１２のほか、加速度センサ１０とフィルタ回路１１にも直流電源を供給している。図２は電源回路の全体図、図３はその要部の拡大図である。
【００２１】
電源回路１３は、商用電源を整流する整流回路１５と、この整流回路１５に接続され一定電圧を出力する電源用ＩＣ１６とを備えている。この実施形態ではマイコン１２や加速度センサ１０の基準動作電圧は3.3Vであり、電源用ＩＣ１６は常に3.3Vを出力する。なおこの実施形態の整流回路１５は商用電源を整流して常時は8.3Vを出力するものであり、電源用ＩＣ１６は8.3Vの入力を受けて3.3Vを出力している。しかし地震発生時に変電所からの商用電源の送電が停止されると、整流回路１５からの給電が停止してしまうため、本発明では整流回路１５からの給電が停止した場合に作動する電源素子として、キャパシタ１７が組み込まれている。キャパシタ１７としては市販品を用いることができる。
【００２２】
図３はその部分の拡大図であり、１８は接地線、１９は電圧線である。キャパシタ１７はダイオード２０と直列接続され、接地線１８と電圧線１９との間に接続されている。キャパシタ１７としては、電気二重層コンデンサが好ましい。これは活性炭電極を利用して充電容量を大きくしたもので、放電深度に制限がなく0Vまで放電可能であること、出力密度が高いので充放電が速いこと、充放電サイクル数の制限がなく長寿命であること等の利点がある。またダイオード２０としては、例えばショットキーバリヤダイオードを用いることができる。ショットキーバリヤダイオードは金属と半導体との接合によって生じるショットキー障壁を利用したダイオードであり、スイッチング特性が優れている利点がある。
【００２３】
ダイオード２０はキャパシタ１７から電圧線１９への通電は可能であるが、電圧線１９からキャパシタ１７に向かう通電は不可能である方向に接続されている。このため常時は電圧線１９から電源用ＩＣ１６に8.3Vの直流が給電されているが、整流回路１５からの給電が停止して電圧線１９の電圧が低下したときには、キャパシタ１７からダイオード２０を通じて直流電流が流れ、電源用ＩＣ１６への給電が開始されることとなる。
【００２４】
このキャパシタ１７とダイオード２０との直列回路と並列に、スイッチング素子２１とダイオード２２と抵抗２３と定電圧ダイオード２５との直列回路が接続されている。スイッチング素子２１としてはＦＥＴ素子を使用することができ、ダイオード２０としてはショットキーバリヤダイオードを用いることができる。この実施形態では定電圧ダイオード２５は4.3Vのツェナー電圧を備えたものである。スイッチング素子２１が閉じているとき、電圧線１９からダイオード２２、抵抗２３、充電線２４を介してキャパシタ１７に電圧が印加され、キャパシタ１７を充電する。なお定電圧ダイオード２５が接続されているため、充電線２４のＡ点の電位、すなわちキャパシタ１７の充電電圧は4.3Vを超えることはない。
【００２５】
このＡ点の電位はマイコン１２に入力されている。マイコン１２はＡ点の電位が所定電圧に達したときに、すなわちキャパシタ１９の充電電圧が所定電圧を超えたときに、スイッチング素子２１を開く。これにより電圧線１９から充電線２４に電流が流れなくなり、キャパシタ１９への電圧印加が停止される。このように、本発明ではキャパシタ１９への充電電圧が所定電圧に達すると電圧印加が停止されるため、電圧印加時間の長さによって使用寿命が決まる特性を持つキャパシタ１９の使用寿命を大幅に延長することができる。なおＡ点の電位が所定電圧から低下したときにはスイッチング素子２１が閉じられるので、キャパシタ１９の充電電圧は常に一定範囲に維持される。
【００２６】
このように構成された本発明の感震ユニット用基板は、従来と同様に加速度センサ１０の出力に基づいてマイコン１２が震度を判定し、所定震度を超えたと判定されたときには直ちに、あるいは所定時間経過後に遮断信号を出力し、電源を遮断することは従来と同様である。
【００２７】
上記したように、電源回路１３のキャパシタ１７の充電電圧は、スイッチング素子２１により常に一定範囲となるように維持されている。しかし商用電源からの給電が継続している間は、電圧線１９から電源用ＩＣ１６に8.3Vの直流が給電されているため、キャパシタ１７から放電されることはない。
【００２８】
地震などによって商用電源が停止した場合には、電圧線１９の電圧がゼロとなるため、キャパシタ１７からダイオード２０を通じて電圧線１９に直流電流が流れ、電源用ＩＣ１６への給電が開始される。このため本発明の感震ユニット用基板は、商用電源が停止した後もなお電源を確保して正常に作動することが可能であり、所定時間経過後に遮断信号を出力することができる。このため、地震発生当初の変電所の停電や、Ｐ波を活用した計画停電等の際にも、感震センサとしての機能を維持し、通電火災等の防止に役立つことができる。
【００２９】
しかもキャパシタ１７の充電はスイッチング素子２１が閉じた状態においてのみ行われ、充電電圧が所定電圧に達するとスイッチング素子２１が開いて電圧印加が停止される。このためキャパシタ１９への電圧印加時間は短縮され、その使用寿命を大幅に延長することができる。
【００３０】
従って本発明の感震ユニット用基板は、メンテナンスを行う必要がなく、半永久的に使用することができるので、特に家庭用の感震ユニットに組み込まれる感震ユニット用基板として最適である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  加速度センサ
１１  フィルタ回路
１２  マイコン
１３  電源回路
１４  リレー
１５  整流回路
１６  電源用ＩＣ
１７  キャパシタ
１８  接地線
１９  電圧線
２０  ダイオード
２１  スイッチング素子
２２  ダイオード
２３  抵抗
２４  充電線
２５  定電圧ダイオード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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