(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非稼動時に待機電力を消費する設備の前記待機電力を削減するための装置において、
前記設備の消費電力を計測する第1の機能と、
前記第1の機能により計測した消費電力値が下限しきい値以下になった状態が監視時限を超えたことを判定して下限アラームを発生する第２の機能と、
前記第２の機能による前記下限アラームの発生時に、前記設備の電源を遮断させる第３の機能と、
前記第３の機能により前記電源を遮断した後に、外部から運転再開指令が入力されて前記下限アラームを復帰させることにより前記設備の電源を再投入した時は、前記消費電力値が前記下限しきい値を上回るまでは前記下限アラームを発生させないようにする第４の機能と、を備え、
前記下限しきい値及び前記監視時限を任意に設定、変更可能としたことを特徴とする待機電力削減装置。
【請求項２】
請求項１に記載した待機電力削減装置において、
前記下限しきい値を、前記設備の稼動時における消費電力値と非稼動時の待機電力値との間に設定し、かつ、前記監視時限を、前記設備の予備運転期間または余熱放熱時間よりも長く設定したことを特徴とする待機電力削減装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載した待機電力削減装置において、
前記第１〜第４の機能を複数の装置に分散して持たせ、これら複数の装置間で、前記第１〜第４の機能を実現するための情報を送受信することを特徴とする待機電力削減装置。
【請求項４】
請求項１または２に記載した待機電力削減装置において、
前記第１〜第４の機能を単一の装置に持たせたことを特徴とする待機電力削減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば工場における各種の製造設備の待機電力による損失を削減するための待機電力削減装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、工場における製造ラインでは、各製造設備が全ての操業時間にわたって常に稼働しているわけではなく、製造ラインの稼働状況によって待機状態にある製造設備も存在する。
例えば、図７（ａ）に示すように、材料が加工品（製品）になるまでに複数の設備（設備１〜設備４）が直列に接続された製造ラインでは、処理時間が速い設備２と処理時間が遅い設備３との工程途中で半製品が滞留したような場合に、設備１，２では後工程待ち状態として一定時間、運転を待機する状態となる。この時間は、設備１，２が稼動せずにもっぱら待機電力を消費する。
また、図７（ｂ）に示すように、設備２→設備３→設備４という製造ラインの設備２から途中分岐して、設備２→設備５→設備４というルートが設けられている製造ラインでは、例えば、分岐先の設備５を使用している場合に設備３が使用されず、この設備３で待機電力が消費される。
上記のように待機状態にある設備では、数［Ａ］〜１０［Ａ］程度の電流が流れることもあり、これによって数［ｋＷｈ］程度の損失が発生し続けることとなる。
【０００３】
近年、省エネルギーへの関心が高まる中、待機電力による損失は無視できないものとなっており、下記のように、待機電力を削減するために種々の技術が提案されている。
例えば、特許文献１には、複数の電気機器の待機電流を待機電流遮断装置が常時監視し、待機電流が所定値を超えた電気機器の電源回路をＯＦＦすることで待機電流遮断装置が自らの判断で待機電流を自動遮断するか、あるいは、遠隔制御装置からの遠隔操作により、待機電流遮断装置を制御して電気機器の電源回路をＯＦＦすることにより待機電流を手動遮断する技術が開示されている。
また、特許文献２には、管理サーバが、需要家が消費する電力量と、この電力量のうち常時稼動電気機器の電力量との差分を待機電力量として算出し、算出した待機電力量に基づく支援情報を需要家の端末に送信する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１１５５７７号公報（段落［００１２］〜［００１６］、図１等）
【特許文献２】特開２００９−１７７９７２号公報（段落［００２０］〜［００３４］、図１，図２等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１または２に開示された従来技術では、電気機器や需要家設備の稼働状態を電力消費の面から監視し、監視結果を専用ソフトウェア等により分析している。そして、分析結果に基づき、特許文献１では待機電流遮断装置が所定時間経過後に待機電流を自動遮断または手動遮断し、特許文献２では、電気機器等が稼働していない待機状態が全体に占める時間を割り出し、管理サーバが省エネ計画を立てて需要家向けの支援情報（メッセージまたはアドバイス）を作成、送信することにより、待機状態にある電気機器等の電源の遮断を促して待機電力の削減を図っている。
【０００６】
しかしながら、工場などの製造ラインにおいて、製造設備の電源を遮断する処理は通常、製造現場の作業員によって実施されている。このような場合、待機電力を確実に削減するためには省エネ活動に対する作業員の意識改革が必要であると共に、作業員によっては電源の遮断操作を失念したり、担当者が変わった場合に処理の引継ぎや連絡を怠ってしまうこともある。
更に、特許文献１や特許文献２には、待機電流または待機電力を遮断するためのしきい値やその監視時限の設定方法につき詳細には開示されておらず、製造設備の種類や特性、運用状態等に応じた適切な待機電力削減装置の提供が望まれている現状である。
【０００７】
そこで、本発明の解決課題は、対象設備の種類や特性、運用状態等に応じて待機電力をきめ細かく自動的に削減可能とし、省エネルギーに寄与することができる待機電力削減装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、非稼動時に待機電力を消費する設備の前記待機電力を削減するための装置において、
前記設備の消費電力を計測する第1の機能と、
前記第1の機能により計測した消費電力値が下限しきい値以下になった状態が監視時限を超えたことを判定して下限アラームを発生する第２の機能と、
前記第２の機能による前記下限アラームの発生時に、前記設備の電源を遮断させる第３の機能と、
前記第３の機能により前記電源を遮断した後に、外部から運転再開指令が入力されて前記下限アラームを復帰させることにより前記設備の電源を再投入した時は、前記消費電力値が前記下限しきい値を上回るまでは前記下限アラームを発生させないようにする第４の機能と、を備え、
前記下限しきい値及び前記監視時限を任意に設定、変更可能としたものである。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載した待機電力削減装置において、
前記下限しきい値を、前記設備の稼動時における消費電力値と非稼動時の待機電力値との間に設定し、かつ、前記監視時限を、前記設備の予備運転期間または余熱放熱時間よりも長く設定したものである。
【００１０】
なお、本発明に係る待機電力削減装置は、請求項３に記載するように、第１〜第４の機能を複数の装置に分散して持たせ、これら複数の装置間で第１〜第４の機能を実現するための情報を送受信させたり、請求項４に記載するように、第１〜第４の機能を単一の装置に持たせることによって実現可能である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、設備の消費電力値の下限しきい値や監視時限を任意に設定、変更可能にすることにより、設備の種類や特性、予備運転期間または余熱放熱時間等の運用状態に応じて待機電力を自動的にきめ細かく削減することができる。特に、監視時限を適切に設定することで、予備運転期間や余熱放熱時間のように非稼動状態であっても待機状態とはいえない期間を待機中と誤認して電源を遮断してしまう不都合がない。
また、設備の運転再開時には、外部からの入力操作により下限アラームや電源の復帰処理を行い、設備を速やかに稼働させることができる。
総じて本発明によれば、待機中の設備が消費していた電力を自動的に削減し、手間をかけずに省エネルギーを実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１における装置Ａの内部構成図である。
【図３】図１における製造設備の消費電力値、下限しきい値、監視時限、下限アラームの関係を示すタイミングチャートである。
【図４】第１実施形態の変形例を示す構成図である。
【図５】本発明の第２実施形態を示す構成図である。
【図６】第２実施形態の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】各種製造ラインの概略的な説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、図１は本発明の第１実施形態を示す構成図である。この第１実施形態及び後述する第２実施形態では、本発明による待機電力の削減対象が、各種の製品を製造する製造設備であるものとして説明する。なお、この明細書において、「設備」という用語は「装置」、「機器」を包括するものとする。
図１において、１０は系統の電源に接続された主回路電磁開閉器（ＭＣＣＢ）、２０は制御スイッチ、３０は待機電力の削減対象である製造設備であり、これらの主回路は、便宜的に単線図にて表示されている。
【００１４】
また、４０は本実施形態に係る待機電力削減装置であり、装置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを備えている。
装置Ａは、製造設備３０の電力（消費電力）を計測する機能を備え、装置Ｂは、装置Ａにより計測した消費電力値が下限しきい値以下になった時間が所定の監視時限を超えたときに下限アラームを出力する機能を備え、装置Ｃは、後述する装置Ｄを介した入力操作（電源遮断後の製造設備３０に対する運転再開指令）や装置Ｂからの下限アラームを受けて、製造設備３０の電源をＯＮ／ＯＦＦさせる制御スイッチ２０への出力信号を生成する機能を備え、装置Ｄは、製造設備３０の電源遮断後に運転を再開する場合に、運転再開指令の入力操作を受け付ける機能を備えている。
【００１５】
図２は、図１における装置Ａの内部構成を示している。なお、図２では、主回路を三相回路で示してあるが、製造設備３０の使用電源に応じて三相３線式、単相３線式、単相２線式、三相４線式など、各種の主回路構成が考えられる。
装置Ａは、計器用変圧器等の電圧検出器５１により検出した電圧を計測する電圧計測手段Ａ１と、変流器等の電流検出器５２により検出した電流を計測する電流計測手段Ａ２と、これらの計測手段Ａ１，Ａ２から出力された電圧・電流の波形を解析してそれぞれの実効値・位相から製造設備３０の消費電力を演算する電力演算手段Ａ３と、演算結果である消費電力値をシリアル通信等により装置Ｂへ伝送する通信手段Ａ４と、を備えている。
なお、電圧計測手段Ａ１への電圧の取り込みは、電圧検出器５１を用いずに直接入力してもよい。
【００１６】
図１における装置Ｂでは、装置Ａにより演算した消費電力値または消費電流値を定期的に受信する。これは、一般的に製造設備が待機状態にある場合も電圧値は大きく変化しないため、簡易的に電流値のみを監視することで、消費電力の監視が可能なためである。以降、装置Ａにて演算する消費電力もしくは消費電力値は、消費電流もしくは消費電流値と置き換えた場合も該当する。
この装置Ｂは、受信した消費電力値の大きさに基づいて製造設備３０が稼働中か待機中かを判定するために、消費電力値と下限しきい値とを比較し、消費電力値が下限しきい値以下になった時間が監視時限を超えたときに下限アラームを出力する。これらの下限しきい値及び監視時限は、製造設備３０に応じて任意に設定、変更可能である。
【００１７】
図３は、装置Ａにより演算した製造設備３０の消費電力値、装置Ｂにおける下限しきい値、監視時限、下限アラームの関係を示すタイミングチャートである。
下限しきい値は、製造設備が稼働中か待機中かを判定するための値であり、製造設備によって稼働中、待機中の消費電流が異なるので、稼働中／待機中を判別するためには任意に設定、変更できる必要がある。
監視時限については、製造設備によっては稼働前の予備加熱時間や、稼働後から待機状態への移行期間における余熱の放熱時間等に、消費電力が下限しきい値以下になる場合があることを考慮して設定される。すなわち、仮に製造設備３０が予備加熱中または余熱の放熱中であって消費電力が少ない場合には、稼動状態とは言えなくても待機状態ではないため、これらの状態を待機中と誤認して製造設備３０の電源を遮断してしまう動作を防ぐ必要がある。そこで、装置Ｂでは、設備の種類や特性、予備運転期間または余熱放熱時間等の運用状態に応じて監視時限を設定することが望ましい。例えば、監視時限を、製造設備３０の予備運転期間または余熱放熱時間よりも長く設定する等の方法が有効である。
【００１８】
前述したように、下限アラームは、製造設備３０の消費電力値が下限しきい値以下になった時間が監視時限を超えたときにＯＮとなり、消費電力値が下限しきい値を上回ると直ちにＯＦＦとなる（復帰する）。また、図３には示されていないが、下限アラーム発生と同時に装置Ｃから出力される信号によって制御スイッチ２０がＯＦＦされて製造設備３０の電源を遮断し、下限アラーム復帰と同時に制御スイッチ２０がＯＮとなって製造設備３０に電源が供給される。
【００１９】
装置Ｂは、図１の装置Ｃに向けて下限アラームを送信する。
また、装置Ｂが下限アラームを出力中に、外部から装置Ｄを介して製造設備３０の運転再開指令が入力された場合、装置Ｂは、出力中の下限アラームを復帰させる機能を備えている。これは、前述したように、下限アラームの発生によって装置Ｃを介し制御スイッチ２０がＯＦＦされており、製造設備３０への電源供給が遮断されたままであるため、運転再開指令が装置Ｄに入力された後も装置Ｂが下限アラームを出力し続けると、その後に製造設備３０の運転を再開できなくなるためである。
【００２０】
なお、装置Ｂにより下限アラームを一旦復帰させると、制御スイッチ２０がＯＮして製造設備３０に電源が再び供給される。しかし、電源を再投入した直後は消費電力値も小さい場合が多いため、装置Ｂでは、装置Ａからの消費電力値が下限しきい値を上回るまでは、下限アラームを再び発生させないようにして、運転再開直後に電源が再度遮断されるのを防止する。
【００２１】
図１の装置Ｃは、リレーやトランジスタ等によって信号を出力する機能を有し、装置Ｂから下限アラームを受信すると、製造設備３０の電源を遮断するように制御スイッチ２０をＯＦＦさせる。
通常、装置Ｂから下限アラームが出力されている間は、装置Ｃはその出力信号により制御スイッチ２０をＯＦＦ状態に保つ。しかし、装置Ｃと制御スイッチ２０との間に、キープリレーのごとく出力状態を保持し続ける手段が存在する場合は、装置Ｃは制御スイッチ２０に対する信号を常時出力し続ける必要はなく、装置Ｃからワンショットタイプの信号を出力させても問題はない。
【００２２】
この実施形態によれば、装置Ｃが制御スイッチ２０をＯＦＦさせて製造設備３０の電源を遮断することにより、製造設備３０の待機中における電力損失を削減できるほか、消費電力の計測から下限監視（消費電力値と下限しきい値との比較）による下限アラーム出力、制御スイッチ２０のＯＮ／ＯＦＦまでを全て自動的に行うことで、今まで見逃されていた待機電力の削減を漏れなく実現することができる。
更に、前述したように、運転再開指令の入力時に下限アラームの発生を一定期間ロックすることで、運転再開動作に合わせて製造設備３０への電源供給を再開することが可能になる。
【００２３】
装置Ｄは、電源が遮断された製造設備３０を再び稼働状態へ戻すために使用するものである。この装置Ｄは、例えばコマンドスイッチやキースイッチ等の入力装置によって構成されており、人為的な入力操作により装置Ｄから発生した信号は装置Ｂへ送られる。
装置Ｂは装置Ｄからの信号を受信して下限アラームを復帰させた後に、下限監視を開始し、更に、装置Ｃに対して下限アラームが復帰したことを通知する。
装置Ｃは、下限アラームの復帰を受けて、それまで制御スイッチ２０をＯＦＦさせていた出力信号を反転させ、制御スイッチ２０をＯＮさせる。これにより、製造設備３０に再び電源が供給され、稼働状態へと移行する。
【００２４】
なお、図１の第１実施形態は、図４（ａ）に示すように、装置Ｄ→装置Ｂ→装置Ｃの順序で通信を行って下限アラームの復帰、制御スイッチ２０の制御を行うものである。変形例としては、図４（ｂ）のように、通信の順序を装置Ｄ→装置Ｃ→装置Ｂとし、装置Ｃの出力信号により装置Ｂにおける下限アラームの復帰、制御スイッチ２０の制御を同時に行ったり、図４（ｃ）のように、通信の順序を装置Ｄ→装置Ｂ，装置Ｃとして、装置Ｄの出力信号により下限アラームの復帰、制御スイッチ２０の制御を同時に行っても良い。
【００２５】
次に、図５は、本発明の第２実施形態を示す構成図である。
この第２実施形態は、第１実施形態における待機電力削減装置４０の機能（装置Ａ〜Ｄの機能）を単一の装置Ｅにより実現して待機電力削減装置４１を構成した例である。なお、図５における符号２１は、前述した装置Ｄへの入力操作に相当する入力操作を行うための別スイッチを示している。
図示されていないが、第１実施形態における装置Ａ〜Ｄの機能を、二つ、または三つの装置に分散させて待機電力削減装置を構成しても良い。
また、装置Ａ〜Ｄの機能を、パソコン上のソフトウェアやプログラマブルコントローラのような制御装置によって実現することもできる。
【００２６】
図６は、図５に示した第２実施形態の動作の一例を示すタイミングチャートである。
図６では、製造設備３０の消費電力値が、予備運転中、待機中に下限しきい値を下回り、監視時限を経過したときに下限アラームが発生して制御スイッチ２０をＯＦＦし、製造設備３０の電源を遮断している。その後、図５の別スイッチ２１のＯＮに連動させて下限アラームを復帰させると共に制御スイッチ２０をＯＮし、製造設備３０への電源供給を再開している。
図６における消費電力値の斜線部分が、本発明による消費電力の削減部分である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、製造設備だけでなく、省エネルギーの観点から待機電力の削減が要請される各種の設備、装置、機器に適用可能である。また、本発明に係る待機電力削減装置を、電力監視装置の一部に実装するような利用形態も効果的である。
【符号の説明】
【００２８】
１０：主回路電磁開閉器
２０：制御スイッチ
２１：別スイッチ
３０：製造設備
４０，４１：待機電力削減装置
５１：電圧検出器
５２：電流検出器
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ：装置
Ａ１：電流計測手段
Ａ２：電圧計測手段
Ａ３：電力演算手段
Ａ４：通信手段
【図１】
0005835638.tif 000002
【図２】
0005835638.tif 000003
【図３】
0005835638.tif 000004
【図４】
0005835638.tif 000005
【図５】
0005835638.tif 000006
【図６】
0005835638.tif 000007
【図７】
0005835638.tif 000008