(57)【要約】【課題】負荷機器の制御に必要な複数種類の情報を計測することにより、複数の負荷機器の連携制御を可能にする電力メータ連携型センサ装置を提供する。【解決手段】センサ装置Ｓは、負荷機器Ｌの使用環境を計測し負荷機器Ｌへの配電路に挿入された電力メータＭと通信することにより、計測した情報を電力メータＭに通知する。電力メータＭはセンサ装置Ｓで計測された負荷機器Ｌの使用環境に応じて負荷機器Ｌを制御する機能を有する。センサ装置Ｓは、負荷機器Ｌの使用環境を計測するために、人感センサ２１と照度センサ２２と温度センサ２３と湿度線センサ２４とを備える。さらに、センサ装置Ｓは、センサ２１〜２４により計測された使用環境の情報を通信により電力メータＭに通知する無線通信モジュール２６を器体２０に備える。【選択図】図１
2011103726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内の負荷機器の使用環境を計測し負荷機器への配電路に挿入された電力メータと通信することにより計測した情報を電力メータに通知するセンサ装置であって、負荷機器の使用環境を計測するセンサと、センサにより計測された使用環境の情報を通信により電力メータに通知する通信手段とを器体に備え、電力メータはセンサで計測された負荷機器の使用環境に応じて負荷機器を制御する機能を有し、センサは複数種類設けられていることを特徴とする電力メータ連携型センサ装置。
【請求項２】
前記センサは、人の存否を検知する人感センサと、作業面や机上面の照度を計測する照度センサと、設置場所の温度と湿度とをそれぞれ計測する温度センサおよび湿度センサとの４種類であることを特徴とする請求項１記載の電力メータ連携型センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信機能を有するとともに他機器の管理機能を有する電力メータと連携し、電力メータで用いる情報を収集する電力メータ連携型センサ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、持続可能な社会という観点で、温室効果ガスの排出量の削減、化石燃料依存からの脱却などが提唱され、それに伴って、太陽光発電や風力発電のような再生可能エネルギの大規模な導入が提案されている。ただし、再生可能エネルギは出力が不安定であるという問題があり、また、小規模な発電設備の並列運転を行うことにより周波数変動が生じる可能性があり、再生可能エネルギを大規模に導入すると送電電力の品質の低下につながるという問題が懸念されている。
【０００３】
このような問題に対処するために、発電設備において電力の品質を管理するのはもちろんのこと、発電所から需要家に至る送電網での経路の制御や需要家における負荷機器の制御を行うことによって、電力の供給側と需要側との間の電力の無駄を抑制する技術の導入が提案されている。この種の技術には、電力の需要側が必要とする電力を監視し、監視した電力に応じて電力の供給側に対して必要な電力を要求するとともに、負荷機器の使用環境に応じて負荷機器の制御を行うことが必要になる。
【０００４】
そこで、需要側の電力を監視する電力メータに通信機能を設け、通信機能を用いることにより、電力の供給側への要求を行うとともに、負荷機器の使用環境の監視や負荷機器の制御を行うことが提案されている。つまり、通信機能を有するとともに他機器（負荷機器など）の管理機能を有する電力メータ（いわゆる、スマートメータ）を用いることが考えられている。このような機能を実現するために、負荷機器の使用環境や負荷機器での使用電力を監視して電力メータに通知することが必要である。
【０００５】
ところで、負荷機器には、室温や照度を検出するとともに、室温や照度が目標値に近付くように制御する構成のものが知られている。しかしながら、この種の負荷機器は自己完結的に制御を行っているのみであり、複数の負荷機器が連携して動作するものではなく、検出した使用環境に応じて負荷機器を総合的に制御するものではない。
【０００６】
たとえば、光出力を照度に合わせて調節する照明器具、あるいは画面の輝度を周囲照度に合わせて調節するテレビジョン受像機が知られているが、使用環境の照度に合わせて照明器具の光出力とテレビジョン受像機の画面の輝度とを連携させて制御することはできない。
【０００７】
一方、特許文献１には、主幹ブレーカを流れる電流の大きさを検出する変流器を分電盤に設け、変流器を用いて計測した電流量に基づいてコントローラにおいて電気使用情報を生成し、信号線を介してコントローラと接続された住宅情報盤が電気使用情報を受け取ることによって、住宅情報盤において電気使用情報を報知することを可能にする技術が記載されている。
【０００８】
すなわち、コントローラでは、変流器を用いて計測した電流量が、あらかじめ設定された警報基準量を超えてから所定の時間が経過するまでの間に所定の電流量まで低下しない場合には、電気の使いすぎを住宅情報盤に報知させる機能を有している。さらに、負荷機器にリレーを設けてあり、警報基準量を超えることにより住宅情報盤に電気の使いすぎが報知されるときには、あらかじめ定めた優先順位の順で負荷機器への電力供給を遮断することも記載されている。
【０００９】
特許文献１に記載の技術は、住宅内の負荷機器に供給する個々の電流量ではなく合計の電流量を計測し、計測した電流量が警報基準量を超えるときには、少なくとも一部の負荷機器への電力供給を停止させることにより、負荷機器で使用される電流量を制限する技術であり、電力消費の増加を抑制することから、温室効果ガスの排出量削減に寄与していると言える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−２２５４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
ところで、室内に複数の負荷機器が存在する場合、負荷機器の使用環境に応じて負荷機器の動作を関連付けて制御すれば、個々の負荷機器が自己完結的に動作を制御する場合に比較して、同目的を達成するのに要する投入エネルギー量が少なくなると考えられる。
【００１２】
すなわち、自己完結的な制御のために環境の情報を用いる負荷機器、あるいは住宅内のすべての負荷機器の動作を統合した情報を用いて供給電流を制限するシステムを用いることによっては、負荷機器の使用環境を評価するのに必要な量の情報を収集し、かつ収集した情報を用いて各負荷機器を連携させて制御することはできないから、エネルギーの利用効率を十分に高めることはできない。
【００１３】
一方、負荷機器の使用環境の監視や負荷機器の制御が可能であるとともに電力供給側への要求が可能である電力メータを用いると、監視している負荷機器の使用環境に応じて負荷機器を制御することが可能になるが、複数種類の負荷機器が存在しているときには、負荷機器を制御するのに必要な使用環境の情報は負荷機器の種類に応じて異なるから、使用環境を計測するために多種類の装置が必要になるという問題が生じる。
【００１４】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、負荷機器を使用している室内で負荷機器の制御に必要な複数種類の情報を計測することにより、複数の負荷機器の連携制御を可能にし、ひいては、負荷機器によるエネルギーの利用効率を高めることができる電力メータ連携型センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、上述の目的を達成するために、負荷機器の使用環境を計測し負荷機器への配電路に挿入された電力メータと通信することにより計測した情報を電力メータに通知するセンサ装置であって、負荷機器の使用環境を計測するセンサと、センサにより計測された使用環境の情報を通信により電力メータに通知する通信手段とを器体に備え、電力メータはセンサで計測された負荷機器の使用環境に応じて負荷機器を制御する機能を有し、センサは複数種類設けられていることを特徴とする。
【００１６】
また、センサは、人の存否を検知する人感センサと、作業面や机上面の照度を計測する照度センサと、設置場所の温度と湿度とをそれぞれ計測する温度センサおよび湿度センサとの４種類であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の構成によれば、負荷機器の使用環境を計測する複数種類のセンサと、センサで計測した使用環境の情報を電力メータに通知する通知手段とを器体に設けているから、室内の適宜箇所に器体を配置するだけで、室内に設けた負荷機器を制御するのに必要な使用環境の情報を電力メータに取得させることができる。とくに、複数種類のセンサを器体に備えていることによって、複数種類の負荷機器に関する使用環境を計測することが可能になる。すなわち、電力メータでは、負荷機器の使用環境に応じて負荷機器を制御するとともに、複数の負荷機器の連携制御が可能であることにより、各負荷機器の制御を使用環境に応じて適正化し、ひいては室内に配置された負荷機器全体でのエネルギーの利用効率を高めることが可能になる。
【００１８】
また、センサとして、人感センサと照度センサと温度センサと湿度センサとを用いている場合には、室内で使用されるほとんどの負荷機器の使用環境を計測することが可能になるから、比較的少数のセンサを用いるだけで多種類の負荷機器に関して使用環境を計測することが可能になる。言い換えると、個々の負荷機器にセンサを組み込む場合に比べるとセンサの個数を削減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上のシステム構成図である。
【図３】同上とともに用いる電力メータを示すブロック図である。
【図４】同上の外観を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に説明するセンサ装置Ｓは、図２に示すように、電力の需要家である住宅や事業所に設置される電力メータＭとの間でデータ通信を行う機能を有し、負荷機器Ｌの使用環境に関する情報を通信を用いて電力メータＭに通知することによって、電力メータＭによる各種の負荷機器Ｌの制御や監視を可能にするものである。
【００２１】
すなわち、以下の実施形態で用いる電力メータＭは、負荷機器Ｌへの配電路Ｌｐに挿入され、電力の供給側（発電設備や送電網）および需要側（センサ装置Ｓや負荷機器Ｌ）との間で通信する機能を有している。また、センサ装置Ｓにより計測される負荷機器Ｌの使用環境に関する情報を用いて、負荷機器Ｌの制御を行い、また電力の供給側への要求を行う機能を有している。以下では、需要家が住宅である場合を例として説明するが、需要家は事業所であってもよい。
【００２２】
電力メータＭは、通信技術や情報技術を活用することにより、センサ装置Ｓにより計測される負荷機器Ｌの使用環境の情報を受け取るとともに、負荷機器Ｌを制御し、また電力の供給側に電力の供給や制限を要求する機能を有している。この種の電力メータは、スマートグリッドと称する技術において、住宅Ｈにおける電力利用の制御を行うために、住宅Ｈに設置されるネットワーク制御型の電力メータであり、スマートグリッドと称する技術においては、スマートメータとして知られている。この種の電力メータは、検針の機能に加えて、無線と有線との通信機能および監視した情報に応じて負荷機器Ｌを制御する機能を有している。
【００２３】
電力メータＭの基本的な構成を図３に示す。電力メータＭは、電力量計としての機能を有しており、住宅Ｈでの電力の使用量を計測するメータ回路部１１を備える。メータ回路１１は、住宅Ｈに配線される配線路Ｌｐを流れる電流および配電路Ｌｐの線間の電圧を計測し、使用電力の瞬時値および積算値を求める機能を有する。
【００２４】
また、電力メータＭには、検針値などを表示するための表示器ＤＰを駆動する機能、およびセンサ装置Ｓから取得した負荷機器Ｌの使用環境に関する情報に基づいて負荷機器Ｌの制御内容を決定する機能を有した制御部１２が設けられる。制御部１２は、センサ装置Ｓと負荷機器Ｌとを対応付けるとともに、センサ装置Ｓにより検出される負荷機器Ｌの使用環境に対する各負荷機器Ｌの制御内容を対応付けている。
【００２５】
電力メータＭには、住宅Ｈに設置した負荷機器Ｌやセンサ装置Ｓとの間で通信を行うための近距離通信部１３と、インターネットのような広域網に接続するための広域通信部１４とが設けられる。近距離通信部１３には、ＺｉｇＢｅｅ（商標）と称する規格で無線伝送路によるデータ通信を行う無線通信部１３ａと、宅内で電力線搬送通信を行う有線通信部１３ｂとが設けられる。同様に、広域通信部１４にも、ＩＳＭ帯域の電波を用いた無線伝送路によるデータ通信を行う無線通信部１４ａと、宅外で電力線搬送通信を行う有線通信部１４ｂとが設けられる。
【００２６】
近距離通信部１３では、住宅Ｈの適所に設置されたセンサ装置Ｓから受信した情報をメータ回路部１１に通知し、メータ回路部１１では、受信した情報に応じて負荷機器Ｌを制御するか、広域網に情報を送出する。また、電力メータＭには、商用電源に接続された配電路Ｌｐから電源が供給され内部回路に給電する電源回路１５が設けられる。
【００２７】
以下では、本実施形態において用いるセンサ装置Ｓについて説明する。図１に示すように、センサ装置Ｓは、複数種類（図示例では、４種類）のセンサ２１，２２，２３，２４を備えている。図示例のセンサ装置Ｓは、焦電型赤外線センサにより人体が放射する熱線を検出することにより規定の検知エリア内の人の存否を検出する人感センサ２１と、作業面ないし机上面の照度を検出する照度センサ２２と、設置場所の温度と湿度とをそれぞれ検出する温度センサ２３および湿度センサ２４とを備える。
【００２８】
各センサ２１〜２４の出力はセンサ回路２５に入力される。センサ回路２５は、人感センサ２１の出力を受けて、人感センサ２１の視野内における人の存否に応じた出力を発生する機能を有する。すなわち、センサ回路２５では、人感センサ２１の出力を受けて人の存否に応じた２値の信号を出力する。
【００２９】
また、照度センサ２２、温度センサ２３、湿度センサ２４の出力は、センサ回路２５においてアナログ−デジタル変換がなされ、センサ回路２５からは各センサ２２〜２４ごとに複数ビットのデジタル信号が出力される。
【００３０】
センサ装置Ｓには、電力メータＭとの通信のための通信手段としての無線通信モジュール２６が設けられており、上述した各センサ２１〜２４に対応するセンサ回路２５の出力は、無線通信モジュール２６により無線信号に変換され、アンテナ２７から送信される。
【００３１】
無線通信モジュール２６は、ＺｉｇＢｅｅ（商標）の規格に適合したデータ通信を行う機能を有し、宅内に複数台のセンサ装置Ｓが設けられているときには、電力メータＭへのデータ伝送をマルチホッピングで行うことが可能になっている。したがって、複数台のセンサ装置Ｓが配置されていれば、電力メータＭとの距離が大きいセンサ装置Ｓであっても他のセンサ装置Ｓを中継に用いることによって、電力メータＭへの情報の伝送が可能になる。
【００３２】
センサ装置Ｓには、無線通信モジュール２６のほかに、外部機器を接続する汎用のインターフェイス２７も付設されている。インターフェイス２７としては、ＲＳ−２３２ＣあるいはＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）を用いることが望ましい。インターフェイス２７にこれらの規格を採用すると、パーソナルコンピュータのような汎用の装置を支援装置として接続することが可能になり、センサ装置Ｓの動作の監視や内部設定値の変更などが可能になる。
【００３３】
センサ装置Ｓの電源には電池２９が用いられており、電源の確保が不要であるから、センサ装置Ｓを任意の場所に設置することが可能になっている。センサ装置Ｓは低消費電力であって、電池２９として太陽電池を用いるととともに、太陽電池の出力を電気二重層コンデンサのような大容量コンデンサで安定化することにより電源供給を行っている。さらに、太陽電池による発電量が不足する環境で用いる場合に備えて、単三型の電池も用いることが可能になっている。センサ装置Ｓの器体２０は、どのような形状でもよく、センサ装置Ｓを天井面や壁面に設置する場合には、図４に示すように薄型に形成した器体２０を用いればよい。
【００３４】
本発明のセンサ装置Ｓは、他の装置に組み込んで用いることもできる。たとえば、照明器具、テレビジョン受像機、ビデオレコーダ、エアコン装置などの各種負荷機器Ｌにセンサ装置Ｓを組み込むことができる。あるいはまた、負荷機器Ｌを操作するリモコン装置、火災報知器、炊飯器などにセンサ装置Ｓを組み込んでもよい。
【００３５】
上述のように、人感センサ２１と照度センサ２２と温度センサ２３と湿度センサ２４とを複合しているから、各センサ２１〜２４で検出された情報を単独で使用することができるほか、適宜に組み合わせて使用することも可能になる。
【００３６】
たとえば、人感センサ２１の出力を用いることにより、電力メータＭでは、室内への人の出入りに応じて照明負荷を自動的に点灯・消灯させる動作、テレビジョン受像機を自動的にオン・オフさせる動作、不審者の侵入に対して警報を鳴動させる動作などが可能になる。また、照度センサ２１の出力に基づいて机上面照度が一定に保たれるように照明器具の光出力を調節する動作、温度センサ２２の出力に基づいて室温を設定温度に保つように空調装置の出力を制御する動作、湿度センサ２３の出力に基づいて加湿器の運転・停止を制御する動作など、種々の動作が可能になる。
【００３７】
また、複数のセンサ２１〜２４の出力を組み合わせると、人感センサ２１により人が検出されている間にのみ、照明器具の調光を有効にすること、空調装置の設定温度の変更を有効にすることなどが可能になる。
【００３８】
さらに、本実施形態では、居住者の快適性に関連した情報を扱っているから、人感センサ２１により人が検出されているときに、温度センサ２３により検出される温度および湿度センサ２４により検出される湿度を用いて快適性の評価を行ってもよく、快適性の評価に基づいて空調装置の設定温度を調節することも可能である。
【００３９】
上述したセンサ２１〜２４の組み合わせは一例であるが、基本的には、上述した４種類のセンサ２１〜２４（すなわち、人感センサ２１、照度センサ２２、温度センサ２３、湿度センサ２４）を用いることによって、室内で使用する多くの種類の負荷機器Ｌに対して使用環境の情報を得ることが可能である。ただし、防犯用に窓の開閉や扉の開閉を検出するセンサ、植物の自動散水用に土壌の湿度を検出するセンサ、地震の監視を行うセンサなど各種センサを組み合わせて用いてもよい。
【００４０】
上述したように、負荷機器Ｌの使用環境を計測するとともに、計測した使用環境を通信により電力メータＭに通知する機能を有するセンサ装置Ｓを用いており、しかもセンサ装置Ｓは、ほとんどの負荷機器Ｌで必要とされる使用環境を計測することが可能となるように、複数種類のセンサを組み合わせて用いているから、センサ装置Ｓを１台設けるだけで室内に配置した多くの負荷機器Ｌを制御するための使用環境の情報を得ることが可能になる。
【００４１】
すなわち、電力メータＭでは、１台のセンサ装置Ｓから得られる複数種類の情報を用いることが可能であるから、負荷機器Ｌを適正に制御することが可能になり、しかも電力メータＭにおいて各負荷機器Ｌを連携させることが可能になる。このことは、需要家での電力の利用効率を高めることにつながり、結果的に省エネルギの効果が期待できる。
【００４２】
さらに、電力メータＭは、センサ装置Ｓにより計測した負荷機器Ｌの使用環境に関する情報を通信機能により得るとともに、通信機能を用いて負荷機器Ｌの制御を行うから、構内ネットワークを構築していることになり、電力の供給がなされていれば、住宅内ネットワークとしての機能によってセンサ装置Ｓが計測した使用環境の情報に基づいて負荷機器Ｌを制御することが可能になる。
【００４３】
一方、電力メータＭには、電力の供給側との通信機能もあり、上述したように、電力メータＭは、インターネットのような広域網を用いることもできる。すなわち、電力メータＭは、住宅内ネットワークと広域網のような外部ネットワークとのゲートウェイとしても機能する。
【符号の説明】
【００４４】
２０  器体
２１  人感センサ
２２  照度センサ
２３  温度センサ
２４  湿度センサ
２６  無線通信モジュール（通信手段）
Ｌ  負荷機器
Ｌｐ  配電路
Ｍ  電力メータ
Ｓ  センサ装置
【図１】
2011103726.tif 000003
【図２】
2011103726.tif 000004
【図３】
2011103726.tif 000005
【図４】
2011103726.tif 000006