(57)【要約】【課題】無電源で各電気機器の電力量を検出する電力量センサ及び電力量測定システムであって、電力量の測定誤差の影響を低減できる電力量センサ及び電力量測定システムを提供する。【解決手段】起電力を発生させる起電力発生部と、前記起電力に応じて蓄電する複数の蓄電体を有する蓄電回路部と、前記起電力に基づいて、蓄電対象の前記蓄電体を選択する制御部と、前記選択された蓄電体に蓄電された電圧が所定の動作電圧まで達した場合に、前記蓄電体に蓄電された電力によって、前記選択された蓄電体の組合せに応じた容量を表す総使用容量を無線によって送信する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
起電力を発生させる起電力発生部と、
前記起電力に応じて蓄電する複数の蓄電体を有する蓄電回路部と、
前記起電力に基づいて、蓄電対象の前記蓄電体を選択する制御部と、
前記選択された蓄電体に蓄電された電圧が所定の動作電圧まで達した場合に、前記蓄電体に蓄電された電力によって、前記選択された蓄電体の組み合わせに応じた容量を表す総使用容量を無線によって送信する信号送信部と、
を有する電力量センサ。
【請求項２】
前記起電力発生部は、電流からの電磁誘導で起電力を発生する請求項１に記載の電力量センサ。
【請求項３】
起電力を発生させる起電力発生部と、
前記起電力に応じて蓄電する複数の蓄電体を有する蓄電回路部と、
前記起電力に基づいて、蓄電対象の前記蓄電体を選択する制御部と、
前記選択された蓄電体に蓄電された電圧が所定の動作電圧まで達した場合に、前記蓄電体に蓄電された電力によって、前記選択された蓄電体の組み合わせに応じた容量を表す総使用容量を無線によって送信する信号送信部と
前記送信された総使用容量を受信し、当該総使用容量に基づいて電力量を得る受信装置と、
を有する電力量測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力量センサ及び電力量測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力需要家毎に設けられる電力管理装置（例えば、ＨＥＭＳ：Home Energy Management System）によって、電力需要家毎に電力量の測定及び制御を行うことが知られている。電力量の測定に関しては、無電源で各電気機器の電力量を検出する電力量測定システムがある（特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の電力量測定システムでは、電力量センサと受信装置とを有する。電力量センサは、ＡＣケーブルに流れる電流による電磁誘導で発生した起電力を蓄電する。そして、電力量センサは、その蓄電量が一定の動作電圧を越えた場合、蓄電された電力で信号を受信装置に無線信号を送信する。受信装置は、電力量センサからの信号を受信し、その信号の信号発生周期から電力量を計算している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１４５０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のシステムでは、ＡＣケーブルに流れる電流値が大きい場合、起電力が高くなるため電力量センサ内の蓄電体に蓄電する速度が上がる。このため、信号発生周期が極端に短くなり、信号発生周期に対する受信装置の測定誤差の影響が大きくなる。よって、正確な電力量を測定できない場合がある。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、無電源で各電気機器の電力量を検出しつつ、電力量の測定誤差の影響を低減できる電力量センサ及び電力量測定システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、起電力を発生させる起電力発生部と、前記起電力に応じて蓄電する複数の蓄電体を有する蓄電回路部と、前記起電力に基づいて、蓄電対象の前記蓄電体を選択する制御部と、前記選択された蓄電体に蓄電された電圧が所定の動作電圧まで達した場合に、前記蓄電体に蓄電された電力によって、前記選択された蓄電体の組み合わせに応じた容量を表す総使用容量を無線によって送信する信号送信部と、を有する電力量センサである。
【０００８】
本発明の一態様は、上述した電力量センサであって、前記起電力発生部は、電流からの電磁誘導で起電力を発生する。
【０００９】
本発明の一態様は、起電力を発生させる起電力発生部と、前記起電力に応じて蓄電する複数の蓄電体を有する蓄電回路部と、前記起電力に基づいて、蓄電対象の前記蓄電体を選択する制御部と、前記選択された蓄電体に蓄電された電圧が所定の動作電圧まで達した場合に、前記蓄電体に蓄電された電力によって、前記選択された蓄電体の組み合わせに応じた容量を表す総使用容量を無線によって送信する信号送信部と前記送信された総使用容量を受信し、当該総使用容量に基づいて電力量を得る受信装置と、を有する電力量測定システムである。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように、本発明によれば、無電源で各電気機器の電力量を検出しつつ、電力量の測定誤差の影響を低減できる電力量センサ及び電力量測定システムを提供することすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態の電力量測定システム１の構成例を示す図である。
【図２】本発明の実施形態の第１のテーブルを説明する図である。
【図３】本発明の実施形態の受信装置３の機能ブロック図である。
【図４】本発明の実施形態の第２のテーブルを説明する図である。
【図５】本発明の実施形態の電力量センサ２の動作を示すフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態の受信装置３の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態の電力量測定システムについて、図を用いながら説明する。図１は、本発明の実施形態の電力量測定システム１の構成例を示す図である。
【００１３】
本実施形態の電力量測定システム１は、電力量センサ２と、受信装置３とを有する。電力量センサ２は、起電力を発生すると共に、発生した起電力に応じた電流を蓄電する。電力量センサ２は、蓄電した蓄電量が所定の蓄電量を越えた場合、蓄電した電力で送信信号を受信装置３に無線送信する。
【００１４】
電力量センサ２は、起電力発生部４と、蓄電回路部５と、信号送信部６と、起電力測定部７と、制御部８と、記憶部９とを有する。
起電力発生部４は、電磁誘導、熱電効果、光電効果、圧電効果、エレクトリック発電、静電気発電、磁わい発電、化学反応を用いることで起電力を発生させるデバイスであり、例えば、ペルチェ素子、変流器（ＣＴ：Current Transformer）、太陽電池、圧電素子、エレクトレット素子、静電気発電素子、磁わい発電素子等である。例えば、起電力発生部４は、建物内外で用いられる電気機器の電力線に取り付けられ、電気機器において生じる電力量に応じた起電力を測定する。電気機器は、例えば、太陽光発電装置、エアコン、テレビ、洗濯機等である。
【００１５】
蓄電回路部５は、起電力発生部４に接続されている。蓄電回路部５は、起電力発生部４で発生した起電力に応じた電流を蓄電する。蓄電回路部５は、整流回路１０と、複数の蓄電体１１（蓄電体１１−１〜１１−４）と、複数のスイッチ１２（スイッチ１２−１〜１２−４）とを有する。
【００１６】
整流回路１０は、起電力発生部４で発生した起電力による電流を整流する。整流回路１０は、プラス端子とマイナス端子を有し、整流した電流をプラス端子から出力する。また、整流回路１０は、マイナス端子がグランド電位に接続されている。整流回路１０は、ダイオード等で構成される。
蓄電体１１は、整流回路１０で整流された電流（以下、「整流電流」という。）Ｉを蓄電する、例えばタンタルコンデンサ、酸化ニオブコンデンサ、セラミックコンデンサ、リチウムイオンキャパシタ等である。
蓄電体１１−１は、プラス端子が整流回路１０のプラス端子に接続されており、マイナス端子がスイッチ素子１２−１の端子Ａに直列に接続されている。蓄電体１１−２は、プラス端子が整流回路１０のプラス端子に接続されており、マイナス端子がスイッチ素子１２−２の端子Ａに直列に接続されている。蓄電体１１−３は、プラス端子が整流回路１０のプラス端子に接続されており、マイナス端子がスイッチ素子１２−３の端子Ａに直列に接続されている。蓄電体１１−４は、プラス端子が整流回路１０のプラス端子に接続されており、マイナス端子がスイッチ素子１２−４の端子Ａに直列に接続されている。蓄電体１１の各々は、接続されたスイッチ１２が導通状態になると、整流された電流を蓄電する。
【００１７】
スイッチ１２の各々は、制御端子が制御部８に接続されている。スイッチ１２は、端子Ａと端子Ｂとを有する。スイッチ１２は、制御部８から制御信号を受信すると、端子Ａと端子Ｂとの間を導通状態にする。スイッチ１２の各々は、Ｂ端子が整流回路のマイナス端子（例えばグランド電位）に接続されている。スイッチ１２は、例えば、リレー、サイリスタ、トランジスタなどである。このように、蓄電体１１の各々は、スイッチ１２を介して互いに並列に接続されている。
【００１８】
信号送信部６は、電圧検出部１３と、切替部１４と、信号発生器１５と、送信アンテナ部１６とを有する。
電圧検出部１３は、蓄電回路部５に接続されている。電圧検出部１３は、蓄電体１１の蓄電量、つまり蓄電体１１の出力電圧を検出する。電圧検出部１３は、検出した蓄電体１１の出力電圧を制御部８に一定周期で出力する。
切替部１４は、蓄電回路部５と信号発生器１５との間に接続されている。また、切替部１４は、制御部８に接続されている。切替部１４は、制御部８から制御信号を受信すると、蓄電回路部５と信号発生器１５との接続を導通状態にする。切替部１４は、例えば、リレー、サイリスタ、トランジスタなどである。
【００１９】
信号発生器１５は、制御部８と送信アンテナ部１６とに接続されている。信号発生器１５は、制御部８から蓄電回路部５の総使用容量を受信する。総使用容量は、導通状態にあるスイッチ１２に接続されている蓄電体１１の容量の合計値である。
信号発生器１５は、切替部１４が制御部８から制御信号を受信することで蓄電回路部５と信号発生器１５との接続を導通状態になると、蓄電回路部５が蓄電した電力が供給される。そして、信号発生器１５は、自装置の識別ＩＤ（Identification）と総使用容量とを付与した送信信号を送信アンテナ部１６から無線送信する。
【００２０】
起電力測定部７は、起電力発生部４と制御部８とに接続されている。起電力測定部７は、起電力発生部４が発生した起電力を測定する。起電力測定部７は、測定した起電力の値（以下、「起電力値」という。）を制御部８に出力する。
【００２１】
図２は、記憶部９に記憶される第１のテーブルの概念図を示す。
第１のテーブルは、起電力値の範囲と、総使用容量と、スイッチの組み合わせとが対応付けられている。起電力値の範囲は、互いに異なる範囲が複数含まれている。例えば、Ｅａ≦Ｅ＜Ｅｂ、Ｅｂ≦Ｅ＜Ｅｃ等である。総使用容量は、蓄電体１１の蓄電時間Ｔ＝ＣＶ／Ｉが略同一になるように、起電力値の範囲毎に対応付けられている。整流電流Ｉの大きさは、起電力値Ｅの大ききに応じて決まる。また、動作電圧Ｖが一定とし、蓄電時間Ｔを誤差を生じないような間隔とした場合、総使用容量は、整流電流Ｉの大きさに応じて決まる。すなわち、総使用容量は、起電力値Ｅの大きさに応じて決まる。そのため、総使用容量は、蓄電体１１の種々の組合せから算出される値である。スイッチの組み合わせは、当該算出された総使用容量になりうる蓄電体１１の組み合わせが成立するように、導通状態にさせる対象のスイッチ１２が特定されている。
【００２２】
制御部８は、起電力測定部７から起電力値が得られると、得られた起電力値に基づいて、第１のテーブルを参照し、当該起電力値に対応する総使用容量とスイッチ１２の組み合わせを読み出す。制御部８は、読み出したスイッチ１２の組み合わせに従い、スイッチ１２−１〜１２−４のいずれかを導通状態にさせるように制御信号を出力する。また、制御部８は、読み出した総使用容量を信号発生器１５に出力する。また、制御部８は、出力した制御信号に応じてスイッチ１２を導通状態にした後、電圧検出部１３から蓄電体１１の出力電圧を一定周期で取得する。制御部８は、取得した出力電圧が予め決められた動作電圧Ｖを越えた場合、切替部１４に制御信号を出力する。
【００２３】
図３は、本発明の実施形態における受信装置３の機能ブロック図である。受信装置３は、電力量センサ２からの送信信号を受信し、その送信信号に付与された総使用容量に基づいて電力量を算出する。
受信装置３は、受信アンテナ部３１と、無線受信部３２と、電力量取得部３３と、記憶部３４と、出力部３５とを有する。
【００２４】
無線受信部３２は、受信アンテナ部３１を介して、電力量センサ２から送信された送信信号を受信する。無線受信部３２は、受信した送信信号から識別ＩＤと総使用容量とを抽出する。電力量取得部３３は、無線受信部３２が抽出した総使用容量に基づいて、識別ＩＤ毎に電力量を求める。また、電力量取得部３３は、求めた電力量を識別ＩＤ毎に記憶部３４に書き込む。
【００２５】
図４は、記憶部３４に記憶される第２のテーブルの概念図を示す。
記憶部３４は、第２のテーブルと測定履歴とを記憶する。第２のテーブルは、総使用容量と、電力量とを対応づけて記憶している。例えば、電力量は、総使用容量に応じて求まる値が予め記憶されており、総使用容量が信号発生器１５から得られることによって、把握できるようになっている。測定履歴は、電力量取得部３３から取得した電力量と識別ＩＤとが対応付けられて記憶されており、電力量センサ２毎の測定した時系列の値が把握できるようになっている。
【００２６】
出力部３５は、パーソナルコンピュータ等の管理装置に有線又は無線で接続可能な機能を有する。出力部３５は、記憶部３４に記憶した電力量と識別ＩＤとを管理装置に送信する。
【００２７】
次に、本実施形態の電力量センサ２の動作について説明する。図５は、本実施形態の電力量センサ２の動作を示すフローチャートである。なお、以下に、起電力発生部４は、変流器である場合について説明する。
【００２８】
ステップＳ１０１において、起電力発生部４は、例えば電力量センサ２の測定対象である電気機器のＡＣケーブルに取り付けられ、このＡＣケーブルに流れる電流に応じた起電力を発生する。
ステップＳ１０２において、起電力測定部７は、起電力発生部４によって発生された起電力を表す起電力値を測定し、測定結果を測定制御部８に出力する。
【００２９】
ステップＳ１０３において、制御部８は、起電力測定部７から起電力値を取得すると、第１のテーブルを参照し、取得した起電力値に対応した蓄電体１１の総容量値とスイッチ１２の識別番号とを取得する。
【００３０】
ステップＳ１０４において、制御部８は、スイッチ１２の識別番号を取得すると、その識別番号に対応するスイッチ１２の制御端子に制御信号を出力する。制御部８から制御信号を受信したスイッチ１２は、端子Ａと端子Ｂとの間を導通状態にする。整流回路１０は、起電力発生部４によって発生された起電力に応じた整流電流Ｉを蓄電体１１側に出力する。これにより、整流電流Ｉは、導通状態になったスイッチ１２に接続された蓄電体１１に供給される。そして、蓄電体１１に整流電流Ｉが蓄電される。
【００３１】
ステップＳ１０５において、制御部８は、電圧検出部１３から蓄電体１１の出力電圧を一定周期で取得する。制御部８は、出力電圧が所定の動作電圧を越えた場合（ステップＳ１０５：ＹＥＳ）、ステップＳ１０６に進む。一方、制御部８は、出力電圧が所定の動作電圧を越えない場合（ステップＳ１０５：ＮＯ）、ステップＳ１０４に進む。
【００３２】
ステップＳ１０６において、制御部８は、切替部１４に制御信号を出力する。また、制御部８は、信号発生器１５に総使用容量を出力する。切替部１４は、制御部８から制御信号を受信すると、蓄電回路部５と信号発生器１５との接続を導通状態にする。これにより、信号発生器１５は、蓄電回路部５が蓄電した電力が供給される。
ステップＳ１０７において、信号発生器１５は、蓄電回路部５が蓄電した電力が供給されると、自装置の識別ＩＤと総使用容量とを付与した送信信号を送信アンテナ部１６から無線送信する。
【００３３】
次に、本実施形態の受信装置３の動作について説明する。図６は、本実施形態の受信装置３の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ２０１において、無線受信部３２は、受信アンテナ部３１を介して、電力量センサ２から送信された送信信号を受信する。
ステップＳ２０２において、無線受信部３２は、受信した送信信号から識別ＩＤと総使用容量とを抽出する。無線受信部３２は、抽出した識別ＩＤと総使用容量とを電力量取得部３３に出力する。
【００３４】
ステップＳ２０３において、電力量取得部３３は、総使用容量に基づいて電力量を取得する。電力量取得部３３は、総使用容量を取得すると、第２のテーブルを参照し、取得した総使用容量に対応した電力量を取得する。
【００３５】
ステップＳ２０４において、電力量取得部３３は、取得した電力量を識別ＩＤ毎に記憶部に記憶する。
ステップＳ２０５において、出力部３５は、記憶部３４に記憶した電力量と識別ＩＤとを管理装置に送信する。
【００３６】
上述したように、本実施形態によれば、蓄電体１１を複数個有し、起電力の大きさに応じて、その蓄電体１１の総使用容量を切り替える。これにより、起電力の大きさに関わらず蓄電体１１の蓄電時間を略同一にすることができる。
また、上述したように、本実施形態によれば、蓄電体１１の蓄電時間が受信装置３の測定誤差が大きく影響しない値である。また、信号送信部６は、出力電圧が所定の動作電圧を越えた場合、蓄電体１１の総使用容量を送信信号に付与する。これにより、送信信号の発生周期ではなく、総使用容量から電力量を算出することができるため、電力量の測定誤差の影響を低減することができる。
【００３７】
以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。
【００３８】
上述した実施形態では、電力量センサ２は、蓄電体１１の総使用容量を受信装置３に送信する。そして、受信装置３は、電力量センサ２から送信された総使用容量に基づいて電力量を算出するが、これに限定されない。例えば、電力量センサ２は、起電力が極端に大きい場合にのみ、蓄電体１１の総使用容量を切り替えてもよい。つまり、起電力が極端に大きい場合、受信装置３は、総使用容量から電力を算出する。また、起電力が極端に大きくない場合、受信装置３は、送信信号の発生周期から電力を測定する。これにより、送信信号の発生周期が極端に短くなることを防ぎ、電力量の測定誤差の影響を低減できることができる。
【００３９】
また、上述した実施形態では、起電力測定部７は、制御部８と別の構成であるが、これに限定されない。例えば、起電力測定部７の機能を制御部８に含めてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  電力量測定システム
２  電力量センサ
３  受信装置
４  起電力発生部
５  蓄電回路部
６  信号送信部
７  起電力測定部
８  制御部
９、３４  記憶部
１０  整流回路
１１  蓄電体
１２  スイッチ
１３  電圧検出部
１４  切替部
１５  信号発生器
１６  送信アンテナ部
３１  受信アンテナ部
３２  無線受信部
３３  電力量取得部
３５  出力部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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