(57)【要約】【課題】電気機器がますます増えている社会にあって、“ブレーカ”に代表される電源消費制限ほど鬱陶しいものはないが、多くない資源を有効に使うにはこの種の電流遮断器による戸別の電源消費制限は外せない。“契約電流値を超過したときに電流遮断等の制限を有する”電力供給源と“複数電気機器から成る”電力負荷を接続する際に、その定められた“制限”内で複数電気機器を出来るだけ有効に使用しながら、突然の遮断を防ぐことが課題である。【解決手段】電力会社からの電力供給は、柱上トランスから宅内設置のブレーカに対して行われる。このブレーカの宅内側の電源幹配線に非接触型の電流センサを挟み込み、使用電流値を検知し、該使用電流値と契約電流値との差分すなわち余裕電流値を算出して、余裕電流値以上の電流を消費する電気機器の繋ぎ込みを許さないことにより解決する。
2009054023.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源用安全ブレーカの定格電流値を記憶する手段、
該電源用安全ブレーカの使用電流値を計測するための電流センサ手段、
該記憶した定格電流値および該電流センサ手段によって計測した使用電流値を時々刻々と生活空間へ無線、信号配線または電力線によって通知する手段
を有することを特徴とする効果的電源消費制限用親装置
【請求項２】
電源用安全ブレーカの定格電流値を記憶する手段、
該電源用安全ブレーカの使用電流値を計測するための電流センサ手段、
該記憶した定格電流値と該電流センサによって計測した使用電流値の差分すなわち余裕電流値を算出する手段、
算出した該余裕電流値を時々刻々と生活空間へ無線、信号配線または電力線によって通知する手段
を有することを特徴とする効果的電源消費制限用親装置
【請求項３】
請求項１に記載の手段によって通知される定格電流値と使用電流値を受信する手段、
該受信した定格電流値と使用電流値の差分すなわち余裕電流値を算出する手段、
接続される電気機器の消費電流値を記憶する手段、
該余裕電流値と該消費電流値の大小関係、および該余裕電流値の正負を連続的に判定する手段、
該判定結果を一要因または唯一の要因として、接続されている電気機器を電源に対して接状態、または断状態に制御する手段
を有することを特徴とする効果的電源消費制限用子装置
【請求項４】
請求項２に記載の手段によって通知される余裕電流値を受信する手段、
接続される電気機器の消費電流値を記憶する手段、
該余裕電流値と該消費電流値の大小関係、または該余裕電流値の正負を連続的に判定する手段、
該判定結果を一要因または唯一の要因として、接続されている電気機器を電源に対して接状態、または断状態に制御する手段
を有することを特徴とする効果的電源消費制限用子装置
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載の効果的電源消費制限用親装置と同等の機能を内蔵することを特徴とする電源用安全ブレーカ
【請求項６】
請求項３または請求項４に記載の効果的電源消費制限子装置と同等の機能を内蔵することを特徴とする電気機器
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は交流電源に備えられている安全ブレーカの定格を超えた電流使用を制限し、制限オーバにより発生する不意のブレーカ断を予防するための効果的電源消費制限の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】ブレーカの突然の断は、いろいろな意味で不都合であり、その対策はいくつかの方法が知られている。【０００３】第一の方法は、同一ブレーカに含まれる電気機器間でランク付けし、各電機機器に接続された別設置の通信制御装置がランク別電力制限情報を送信し、各機器はそのランク情報に従って電力供給が停止される方法である（特許文献１）。【０００４】第二の方法は、ブレーカが電流検出手段を具有し、検出電流が電流許容値を超える前に電力抑制指令を出力し、該抑制信号に応答して負荷電力を抑制する手段を負荷側に有する方法である（特許文献２）。【０００５】第三の方法は、電力センサ機器の他に例えば人の在不在を検知する人検知センサ機器、屋外の照度を検知する照度センサ機器等の複数のセンサ情報をネットワークを通してやり取りし、動的に電力を制限するアルゴリズムを実現するソフトウエアを家電機器に備えるか集中制御装置に備える方法である（特許文献３）【０００６】第一の方法は、別設置の通信制御装置が必要であり、各機器のランクを予め定め、各機器のランクとその消費電力を動作モード別に把握して、状況に応じてランク別に電力供給を停止制御が必要である。また第二の方法では、ブレーカに予測制御能力が要求され、その予測に応じて、各負荷機器が電力抑制する機能を具有する必要がる。  さらに第三の方法では、各種センサと総合的に判断するソフトウエアが必要である。このようにいずれも別装置やソフトウエアあるいは各家電機器に負荷抑制機能が新規に必要となるので、コストが掛かり、現在既に使用されている機器との整合が取りにくいため普及に至っていない。
【特許文献１】特開２００４−３６４４６３号公報
【特許文献２】特開２００５−１２８９２号公報
【特許文献３】特開２００４−３６３６６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】ここで、受電電力を制限し、不意のブレーカ断を防止し、安定な受電を実現する安価で実用的な手段を確立するには、電気器具ユーザ側の行動を観察し、その点を有効に活用すれば無駄な仕組みを含まない、結果として安価なシステムを構築できる。【０００８】一般家庭でブレーカが落ちる場面を想定すると、掃除機の使用を開始した直後、食器洗い機を回した直後、電子レンジを始動した直後等である。いずれもユーザがスイッチ投入動作を起こしたときである。したがってユーザがオンデマンドでスイッチ投入するものであって、比較的に電力を多く消費する電気機器を対象として電源消費の制限方法を考えれば、ほとんどのブレーカ断は防止できると考えられる。以下比較的多くの電力を必要とし、かつ操作がリアルタイムで出来るような機器をオンデマンド機器と呼ぶ。【０００９】すなわち、電力ユーザがオンデマンド機器の電源を入れようとするときが重要である。このときに、ユーザ家庭で使用中の全電流値と当該オンデマンド機器の消費電流値の合計から、電源投入の可否を判断する必要がある。合計値が契約電流値内に納まるか、あるいは契約電流値の範囲を超えるかを瞬時に判断し、納まるなら電源投入を許し、納まらないときは電源が投入されないような仕掛けを構築することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１０】以上述べた課題解決のため、時々刻々変化する全使用電流値と契約電流値をオンデマンド機器に知らせるために電流センサと若干の電子回路を電源用安全ブレーカの近傍に置く。【００１１】電流センサは非接触型とすれば工事資格のない人間にも容易に設置できる。この電子回路はそのときの電力使用状態を外部に情報発信する。電力使用状態とは、時々刻々変化する使用電流値および各ユーザの契約電流値、または契約電流値から使用電流値を差し引いた余裕電流値である。【００１２】電力使用状態の外部への情報発信は、各オンデマンド機器への通知のためであり、手段は、無線、有線いずれでも可能であり、特に有線としては、家庭内ＬＡＮ用に配線されたツイストケーブル、同軸ケーブルあるいは光ケーブルの他、電力搬送線も含まれる。実際的には無線が多用される可能性が高いと想定されます。【００１３】次にオンデマンド機器はユーザによりスイッチ投入されたとき、電流センサでセンスした電力使用状態として把握される余裕電流値と自らの消費電流値を比較して、スイッチ投入されても契約電流以内であるかどうかを計算する。結果、自らの電源投入で全電流値が契約電流値以内であれば通常通り電源投入しユーザの使用に供する。【００１４】しかし、そのとき既使用電流値と自らの消費電流値を合算すると契約電流値を超過するときはユーザの意思に逆らい電源投入をせず、ブザー等の可聴音またはランプ等の可視信号でその旨をユーザに通知する。ユーザはそれに反応して、他に使用中の電気機器の中から不要不急の機器の電源を切断した後、改めてオンデマンド機器を使用する。【００１５】電流センサからの情報発信は、たとえば百数十ミリ秒程度の間隔で行われ、オンデマンド機器での電源投入可否の判断が数ミリ秒で下されれば、システムの総合的応答時間は２００ミリ秒以下で済み、人間の感覚からは問題とされない。
【発明の効果】
【００１６】本発明によって、オンデマンド機器のユーザは、該オンデマンド機器を使用するとき契約電流超過の可能性の通知を受け、それに反応して他の使用中電気機器のうち不要不急の電気機器の電源切断をユーザの判断で行うことができるので、専用の通信制御装置やソフトウエアを必要とする全自動システムに比べ、安価でより目的に沿ったシステムが容易に構築できる。【００１７】また、電流センサからの電力使用状態の情報を受け、電源の接・断機能を有するボックスを独立に備えれば、既存のオンデマンド機器をそのまま使用しながら、本発明の利便性を享受できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】図１及び図２に本発明のシステム概念図を示す。
図１及び図２において、電力会社の柱上トランス１９０等より、配電ケーブル１８０によって宅内設置の主ブレーカ１００に電力が供給される。主ブレーカ１００からは宅内機器に電力供給するために複数の配電ブレーカ１３０に対して宅内電源幹配線１７０が接続されている。
現実に使用されている電力を把握するために主ブレーカ１００に接続されている宅内電源幹配線１７０の主ブレーカ側の根本に非接触型電流センサプローブ２００を挟み込み、該電流センサプローブは本発明の効果的電源消費制限用の親機装置３００に接続され、該親機装置３００で使用電流値をセンスして、予め設定されている契約電流値とセンシングした使用電流値と合わせて電力使用状態として無線で情報発信する。その情報を本発明の効果的電源消費制限用の子機装置４００で受信して、オンデマンド機器５１０の電源接・断を制御する。【００１９】図１は、子機装置４００がオンデマンド機器５１０に内蔵された一体型でタイプＡと称し、本発明が普及した将来形を示す。一方図２は、子機装置４００がオンデマンド機器５１０と別筺体となっている独立型でタイプＢと称し、既存のオンデマンド機器を対象とする本発明の導入初期形を示す。
【実施例１】
【００２０】図３は本発明の効果的電源消費制限用の親機装置３００（その１）の機能ブロック図を示し、図４は同じく子機装置４００（その１）の機能ブロック図を示す。【００２１】図３において、宅内電源幹配線の主ブレーカの根本に挟み込まれた非接触型電流センサプローブ２００は、本発明の親機３００内の電流センサ回路３１０に接続されており、該電流センサ回路３１０によって、現時点での総使用電流値が検知される。親機装置３００には予め主ブレーカの契約電流値が何らかの方法で入力されて、契約電流値記憶部３２０に記憶されている。【００２２】親機３００は、記憶部３２０に記憶されている該契約電流値と電流センサ回路３１０で検知した使用電流値の差を余裕電流値演算回路３３０を用いて求める。求めた余裕電流値を電力使用状態として無線送信回路３４０を用いて、親機３００の外部に発信する。その到達範囲はおおむね生活空間をカバーし、その範囲にあるオンデマンド機器が受信可能とする。【００２３】実際の個人の生活空間を超えて無線が他人の生活空間に到達することは十分考えられるの
で、無線で送られる情報は、他人のオンデマンド機器が誤動作するのを防止することが必要である。そのため発信する情報にはＩＤが付与され、ＩＤが一致するものだけを受信側で取り込む混信防止機能が標準的に装備される。【００２４】また、無線に替って、有線ＬＡＮあるいは電力線ＬＡＮを用いる場合には、混信の心配は激減するが、別途ＬＡＮ工事が必要である。【００２５】図４において、無線受信回路４１０によって、上述の無線送信回路３４０から発信された電力使用状態の情報が受信される。受信された情報は、余裕電流値保存回路４４０ａに保存される。【００２６】本子機装置４００には、予め何らかの方法で対応するオンデマンド機器の消費電流値が入力されており、消費電流値記憶部４５０に記憶されている。【００２７】該消費電流記憶部４５０に記憶された機器消費電流値と該余裕電流値保存回路４４０ａに保存されている余裕電流値の大小を比較器４６０で比較し、その結果が比較結果保存回路４７０に保存される。【００２８】余裕電流値の方が、機器消費電流値より大きいときは、比較結果保存回路は、例えば「１」状態にセットされ、それに応じて電源スイッチ４８０は、スイッチを「ＯＮ」状態に保持するので、オンデマンド機器の電源コード１５０と子機装置の電源コードは直接接続され、オンデマンド機器には電源が供給され、通常に動作開始する。【００２９】一方、余裕電流値の方が、機器消費電流値より小さい時は、比較結果保存回路は、例えば「０」の状態にセットされ、それに応じて電源スイッチ４８０は、スイッチを「ＯＦＦ」状態に保持するので、オンデマンド機器の電源コード１５０と子機装置の電源コードは接続されることがなく、オンデマンド機器には電源が供給されず、動作しない。【００３０】このように、余裕電流値以内に自己の消費電流値が入るかどうかを判断し、オンデマンド機器が使用状態にはいると余裕電流値が消費電流値によって食いつぶされてしまうと判断されるときには、自己のオンデマンド機器に電源供給を差し控えることにより、主ブレーカの落ちるのを防止することができる。【００３１】また、一般的には余裕電流値が負の値をとることはないが、複数のオンデマンド機器が余裕電流値に十分の余裕があると同時期に判断し、電源投入を行った場合に稀ではあるが、余裕電流値が負の値をとることがある。余裕電流値が負であるときは、無条件に電源スイッチ４８０を「ＯＦＦ」状態に保持し、電流投入を断念する。特に不要不急の電源機器の場合、使用中であっても、電源スイッチ４８０を「ＯＮ」状態から「ＯＦＦ」状態に遷移させることにより、ブレーカの不意の断を回避することが出来る。
【実施例２】
【００３２】図５は本発明の効果的電源消費制限用の親機装置３００（その２）の機能ブロック図を示し、図６は同じく子機装置４００（その２）の機能ブロック図を示す。【００３３】図５において、図３の場合と同様に、宅内電源幹配線の主ブレーカの根本に挟み込まれた非接触型電流センサプローブ２００は、本発明の親機３００内の電流センサ回路３１０に接続されており、該電流センサ回路３１０によって、現時点での総使用電流値が検知される。親機装置３００には予め主ブレーカの契約電流値が何らかの方法で入力されて、契約電流値記憶部３２０に記憶されている。【００３４】親機３００は、記憶部３２０に記憶されている該契約電流値と電流センサ回路３１０で検知した使用電流値の両方を電力使用状態として無線送信回路３４０を用いて、親機３００の外部に発信する。その到達範囲はおおむね生活空間をカバーし、その範囲にあるオンデマンド機器が受信可能とする。混信防止機能が標準的に具備されるのは、実施例１の場合と同様である。【００３５】図６の子機装置４００において、無線受信回路４１０によって、上述の実施例２の無線送信回路３４０から発信された電力使用状態の情報が受信される。受信された情報のうち、契約電流値は契約電流値保存回路４２０に保存され、使用電流値は使用電流値保存回路４３０に保存される。【００３６】次に、子機装置４００において、契約電流値保存回路４２０と使用電流値保存回路４３０の電流値の差分を余裕電流値演算回路４４０を用いて演算する。【００３７】本子機装置４００には、予め何らかの方法で対応するオンデマンド機器の消費電流値が入力されており、消費電流値記憶部４５０に記憶されている。【００３８】該消費電流記憶部４５０に記憶された機器消費電流値と該余裕電流値演算回路４４０の演算結果としての余裕電流値の大小を比較器４６０で比較し、その結果が比較結果保存回路４７０に保存される。【００３９】比較結果保存回路４７０の状態とそれに応じた電源スイッチ４８０の動作は、上述の実施例１の場合と同じであるので以下省略する。また、余裕電流値が負の値となった時の電源スイッチ４８０の動作もまた、上述の実施例１の場合と同じであるので以下省略する。
【実施例３】
【００４０】最も簡単な実施例３は、親機装置が電流センサを用いて検知した使用電流値をリビングルームなどの主生活空間に表示し、ユーザ自身が余裕電流値を計算して、オンデマンド機器の接・断を制御する方法である。【００４１】表示機を子機装置とし親機装置との間を無線または有線ＬＡＮ、電力線ＬＡＮで結ぶことで実現できる。【００４２】本実施例は、タイマー起動の機器への対応が難しく、また、契約電流値、使用電流値、機器の消費電流値の計算を人間に委ねるものであるが、注意すれば一応ブレーカの突然の断を防ぐことができるので、有効と思われる。
各種機器への対応と拡張【００４３】オンデマンド機器以外にも比較的電力を多く要するものとして、冷蔵庫、炊飯器などがある。冷蔵庫の場合には通常、使用開始したら自動運転され、自動で運転モードの変更が行われ、人手による操作はほとんど行われない。また、炊飯器はタイマーによる自動スイッチ投入が一般的に行われ、これも人手による介入がない。このような自動運転、タイマー運転の機器がオンデマンド機器の使用中に運転モード変更や自動電源投入が行われたときに契約電流値を超過することが発生することが考えられる。【００４４】しかし、ブレーカは瞬間的突入電流による誤動作をさけるため動作にかなりの遅れ時間を与えているので、この遅れ時間を利用して、契約電流値超過を瞬時に検知し、オンデマンド機器の停止させることができる。【００４５】すなわち親機は常に、検知した電力使用状態を発信しているので、子機はその情報を受信し、使用電流値が契約電流値を超過したことすなわち余裕電流値が負となることを知ることができるので、そのような事態が発生した場合には、配下のオンデマンド機器の電源供給を停止することでブレーカ断を防ぐことができる。【００４６】オンデマンド機器である掃除機使用中に、炊飯器の電源がタイマーにより自動投入されても、掃除機電源が自動的に切れて、ブレーカは落ちない仕組みである。【００４７】以上のべてきた各種ブレーカ断防止システムのコンセプトが行き渡り、親機装置と子機装置間の通信の標準化がなされ、メーカ間共通の消費者にやさしいシステムが確立することを望むが、当初は親機装置と主要オンデマンド機器に子機装置機能を搭載、または外付けするだけでも不意のブレーカ断を防止する実効が期待できる。
さらなる拡張、すべての電気機器への適用と自動復電【００４８】オンデマンド機器と名付けた比較的使用電力の大きい機器の取扱を中心に本発明の適用を説明してきたが、どの電子機器も電力を使用しており、システムの標準化がなされた暁には、全デマンド機器、全電子機器に本発明の子機装置機能が付加され、きめ細かな電力利用が可能となる。【００４９】このとき電力優先度設定機能を各機器に設ければ電流超過時、優先度の低い機器から順次
切断してゆくことが可能となり、ユーザにとってより快適な電力使用環境を用意できる。【００５０】機器毎の優先度は戸別事情で設定され、家庭内の全電力機器が制御の対象となろう。例えば、掃除機の方がエアコンより優先度を高く設定しておけば、掃除機を使うとき、エアコンの電源が落ち、その結果、掃除機を使用する余裕が生じ、ユーザは思う存分掃除機を使うことができる。【００５１】また、優先度が低く設定され一旦電源を自動的に切断された電気機器は、親機からの情報で復電（再度電源に接続されること）可能な状態になったときに、自動的に復電するようにすることも可能である。【００５２】ここまでオンデマンド機器を使う場合の不意のブレーカ断の防止を考慮してきたが、すべての電気機器に優先順位が付けられていれば、家庭の電気機器ユーザはブレーカを意識しない電源投入が可能となる。これらの大前提となるのが、戸別の使用電流値を検知し、検知した使用電流値と契約電流値またはその差分である余裕電流値を生活空間に発信するところから始まる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】システム概念図（タイプＡ）
【図２】システム概念図（タイプＢ）
【図３】効果的電源消費制限用親機装置（その１）
【図４】効果的電源消費制限用子機装置（その１）
【図５】効果的電源消費制限用親機装置（その２）
【図６】効果的電源消費制限用子機装置（その２）
【符号の説明】
【００５４】１００    主ブレーカ
１３０    配電ブレーカ
１５０    オンデマンド機器の電源コード
１６０    効果的電源消費制限用子機装置の電源コード
１７０    宅内電源幹配線
１８０    引き込み電源ケーブル
１９０    柱上トランス
２００    非接触型電流センサプローブ
３００    効果的電源消費制限用親機装置
３１０    電流センサ回路
３２０    契約電流値記憶部
３３０    余裕電流値演算回路（４４０と同一回路）
３４０    無線送信回路
４００    効果的電源消費制限用子機装置
４１０    無線受信回路
４２０    契約電流値保存回路
４３０    使用電流値保存回路
４４０    余裕電流値演算回路（３３０と同一回路）
４４０ａ  余裕電流値保存回路
４５０    消費電流値記憶部
４６０    比較回路
４７０    比較結果保存回路
４８０    電源スイッチ
５１０    オンデマンド機器
５５０    既存電気機器（例：エアコン、テレビ、ランプスタンド、ｅｔｃ）
５６０    既存電気機器（例：冷蔵庫、炊飯器、ｅｔｃ）
【図１】
2009054023.tif 000003
【図２】
2009054023.tif 000004
【図３】
2009054023.tif 000005
【図４】
2009054023.tif 000006
【図５】
2009054023.tif 000007
【図６】
2009054023.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成20年4月15日(2008.4.15)
【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】
親装置より通知される契約電流値と使用電流値を受信する手段、
該受信した契約電流値と使用電流値の差分すなわち余裕電流値を算出する手段、
接続される電気機器の消費電流値を記憶する手段、
該余裕電流値と該消費電流値の大小関係、および該余裕電流値の正負を連続的に判定する手段、
該判定結果を唯一の要因として、接続されている電気機器を電源に対して接状態、または断状態に制御する手段
を有することを特徴とする効果的電源消費制限子装置。
【請求項２】
親装置より通知される余裕電流値を受信する手段、
接続される電気機器の消費電流値を記憶する手段、
該余裕電流値と該消費電流値の大小関係、および該余裕電流値の正負を連続的に判定する手段、
該判定結果を唯一の要因として、接続されている電気機器を電源に対して接状態、または断状態に制御する手段
を有することを特徴とする効果的電源消費制限子装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の効果的電源消費制限子装置と同等の機能を内蔵することを特徴とする電気機器。
【国際調査報告】
2009054023.tif 000009
2009054023.tif 000010
2009054023.tif 000011
2009054023.tif 000012