JP2003042556A - 深夜電力機器及び深夜電力機器のホームネットワークシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の深夜電力機器は、タイムスイッチや深
夜電力量計等を設置、配線接続しなければならないとい
う手間があり、コストが高くなるという問題があった。 【解決手段】 送受信部２１，２２と、データ記憶部２
４と、消費電力演算部を備え、前記消費電力演算部で毎
日の消費電力量を演算により求めてデータ記憶部２４に
累積保存し、このデータ記憶部に保存したある期間分の
消費電力量を電力会社のホストコンピュータ５０ら消費
電力量の送信指令があった時に、ある期間（１ヶ月等）
分の消費電力量を送信部２２によって電力会社のホスト
コンピュータ５０に送信するようにし、また、電力会社
のホストコンピュータ５０から送信される機器の運転許
可・禁止の指令を受けて機器の使用時間帯がコントロー
ルされるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、深夜電力機器及び
深夜電力機器を使用したホームネットワークシステムに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】以前より、深夜の安い電気料金を利用し
た深夜電力機器として、電気温水器や蓄熱暖房機などが
普及している。一般の住戸において、電気温水器や蓄熱
暖房機などの深夜電力機器を使用する場合は、図６に示
されるような電気配線方法が採用されている。ここで、
電気料金契約としては、従量電灯と深夜電力を組み合わ
せて加入している。図６において、１は各住戸の電気の
取り入れ口となる引込線、２は従量電灯の電力量を計測
する電力量計、３は従量電灯用の分電盤、４は従量電灯
に接続されたテレビなどの一般家電機器、５は深夜電力
時間帯だけ電気を供給する為のタイムスイッチ、６は深
夜電力の電力量を計測する深夜電力量計、７は深夜電力
機器用の分電盤、８は電気温水器などの深夜電力機器で
ある。

【０００３】ここで、従量電灯は、単相３線式で、引込
線１から従量電灯用電力量計２を経由して分電盤３に供
給される。分電盤３から、家庭内のコンセントに配線
し、テレビなどの一般家電機器４に電源を供給する。ま
た、合わせて、深夜電力では、昼間に電気が供給されな
いため、深夜電力機器８の制御電源として供給される。
一方、深夜電力は、単相３線式で、引込線１からタイム
スイッチ５、深夜電力量計６を経由して、深夜電力分電
盤７に供給される。ここで、タイムスイッチ５は、深夜
の時間帯（例えば、夜の２３時から朝の７時まで）だけ
電気を供給し、それ以外の時間帯（例えば、朝７時から
夜２３まで）は電気を遮断するタイマーと接点を有した
ものである。深夜電力量計６は、深夜電力で使用する分
だけの電力量を計測するものである。深夜電力機器用分
電盤７から、電気温水器などの深夜電力機器８に電源を
供給する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の深夜電力機器は
以上のように、深夜電力機器８を使用するために、タイ
ムスイッチ５や深夜電力量計６等を接続しなければなら
ないという手間があり、、コストも高くなるという問題
点があった。

【０００５】本発明は、上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、タイムスイッチあるいは深夜電
力量計等の接続を不要で、電気配線を簡素化でき、コス
トの低減が図れる深夜電力機器を得ることを目的とす
る。また、本発明は、負荷の平準化が容易に実現可能な
深夜電力機器のホームネットワークシステムを提供する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の深夜電力機器は、送受信部と、データ記憶部と、消
費電力演算部を備え、前記消費電力演算部で毎日の消費
電力量を演算により求めてデータ記憶部に累積保存し、
このデータ記憶部に保存したある期間分の消費電力量を
前記送信部より外部に送信可能にしたことを特徴とす
る。

【０００７】また、本発明に係る請求項２記載の深夜電
力機器のホームネットワークシステムは、電力会社コン
ピュータとネットワーク網を介して各住戸のゲートウエ
イとを接続し、該ゲートウエイは住戸内の深夜電力機器
と接続され、電力会社コンピュータと各住戸の各深夜電
力機器との間で情報のやり取りを行う深夜電力機器のホ
ームネットワークシステムであって、各住戸の深夜電力
機器は、送受信部と、データ記憶部と、消費電力演算部
を備え、前記消費電力演算部で毎日の消費電力量を求め
てデータ記憶部に累積保存し、前記電力会社コンピュー
タからネットワーク網を介して消費電力量の送信指令あ
るいは機器の運転・停止指令を受信部で受信することに
より、前記データ記憶部からある期間分の消費電力量を
取り出して前記送信部から電力会社コンピュータに送信
したり、機器の運転・停止制御を行うものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は本発明の深
夜電力機器による実施の形態１を示す電気配線図であ
る。図中、１は各住戸の電気の取り入れ口となる引込
線、２Ａは従量電灯の電力量を計測するとともに、ゲー
トウェイ機能を内蔵しネットワークに接続することがで
きる電力量計、３は従量電灯用の分電盤、４は従量電灯
に接続されたテレビなどの一般家電機器、７は深夜電力
用の分電盤、８Ａは深夜電力機器としての電気温水器、
２０はこの電気温水器８Ａの制御部、５０は電力会社の
ホストコンピュータ、５１は電力会社のホストコンピュ
ータ５０と接続されるネットワーク網である。

【０００９】図２は、本発明の実施の形態１で使用して
いる電気温水器の構成図である。図中、８Ａは電気温水
器、２０は電気温水器８Ａの制御を司る制御部、２１は
電力会社のホストコンピュータ５０からの制御情報をネ
ットワーク網５１とゲートウェイ内蔵電力量計２Ａを介
して受信する受信部、２２は電気温水器８Ａから消費電
力量の情報をゲートウェイ内蔵電力量計２Ａとネットワ
ーク網５１を介して電力会社のホストコンピュータ５０
へ送信する送信部、２３は電気温水器８Ａの制御部２０
の中核をなす主制御部で、タイマー機能、演算機能等を
有し、後述する温度センサ２９や電流センサ３０からの
センサ信号が入力され、発熱体制御部２８やリモコン制
御部２７を制御したり、電力会社のホストコンピュータ
５０と情報のやりとりの制御を行うものである。

【００１０】２４は電気温水器８Ａの機器識別情報や発
熱体定格電力等のデータを記憶したデータ記憶部、２５
は制御部２０に温度センサ信号の入力を行う温度センサ
入力部、２６は制御部２０に電流センサ信号の入力を行
う電流センサ入力部、２７は主制御部２３とリモコン信
号のやりとりを行うリモコン制御部、２８は後述する発
熱体を制御する発熱体制御部、２９は温度センサで、お
湯の沸き上げ温度を検出する温度センサやタンク内の現
在の残湯量を検出してリモコン３１に表示する温度セン
サ等が該当する。３０は電気温水器８Ａの通電時の消費
電流を測定する電流センサ、３１はリモコンで、入力部
３１ａと表示部３１ｂを有している。３２は発熱体制御
部２８によって駆動制御される発熱体用リレー、３３は
発熱体用リレー３２のオン・オフ動作によって制御さ
れ、タンク内の水を加熱する発熱体である。

【００１１】次に、本発明の深夜電力機器の動作につい
て説明する。ここで、電気温水器８Ａは、制御用電源を
従量電灯から供給され、発熱体３３の加熱に使用する電
源を深夜電力から供給される。また、制御用電源の消費
電力量は他の従量電灯とあわせ、ゲートウェイ内蔵電力
量計２Ａにより計測される。

【００１２】まず、図３のフローチャートにより実施の
形態１における深夜電力機器の消費電力量の演算方法に
ついて説明する。ステップＳ１０１でスタートし、ステ
ップＳ１０２で、消費電力量ＳＷを０にリセットし、ス
テップＳ１０３に進む。

【００１３】ステップＳ１０３では、タイマーをリセッ
トし、ステップＳ１０４で、タイマーをスタートさせ、
ステップＳ１０５で、タイマーが１秒以上経過したか否
かを判定する。１秒以上経過していなければ、ステップ
Ｓ１０５に戻る。１秒以上経過していれば、ステップＳ
１０６に進む。

【００１４】ステップＳ１０６では、電流センサ３０よ
り測定した瞬時電流値Ａを入力し、ステップＳ１０７
で、ステップＳ１０６で１秒に１回入力される瞬時電流
値Ａを元に、消費電力量ＳＷを次式により算出する。Ｓ
Ｗ←ＳＷ+(Ａ×０．２)／３６００ここで、←は、左辺
の計算結果を右辺に代入することを意味する。Ａ（アン
ペア）に、０．２（ｋＶ）を乗じ、それを３６００(秒)
で除することにより、１秒間の消費電力量（ｋＷｈ）を
求めることができる。それを順次加算することによっ
て、毎日の消費電力量ＳＷを求め、データ記憶部２４に
積算保存していく。

【００１５】ステップＳ１０８では、タイマーをストッ
プさせ、ステップＳ１０９では、ゲートウェイ内蔵電力
量計２Ａから消費電力量送信要求があるかないかを判定
する。ここで、送信要求がない場合は、ステップＳ１０
３に戻って消費電力量ＳＷの算出を続け、消費電力量の
送信要求があった場合は、ステップＳ１１０に進む。ス
テップＳ１１０では、ゲートウェイ内蔵電力量計２Ａに
消費電力量ＳＷを送信する。ここでは、データ記憶部２
４が記憶している機器識別情報を主制御部２３が取り出
し、ステップＳ１０７で算出された消費電力量と機器識
別情報を送信部２２が電力線搬送によりゲートウェイ内
蔵電力量計２Ａに送信する。さらに、ゲートウェイ内蔵
電力量計２Ａは、従量電灯の消費電力量と合わせてネッ
トワーク網５１を経由して消費電力量送信要求のあった
電力会社のホストコンピュータ５０に消費電力量情報を
送信する。消費電力量情報を送信した後は、ステップＳ
１０２に戻る。

【００１６】このようにして、電力会社は、各住戸の消
費電力量情報をネットワーク網５１を介して収集するこ
とが可能となり、各住戸の深夜電力量計を省略すること
ができるので、コスト低減が図れる。

【００１７】実施の形態２．上記実施の形態１では、電
流センサ３０により消費電流値Ａを測定しているが、発
熱体３３のような抵抗負荷の場合、消費電流値は常に一
定となる。従って、製造時に、機器ごとに消費電力を測
定し、その情報をデータ記憶部２４に記憶させておくこ
とで、通電時間のみを測定するだけで、消費電力量を計
算することが可能となる。ここで、データ記憶部２４
は、停電が発生してもクリアーしないＥＥＰＲＯＭ等を
使用する。

【００１８】以下、図４のフローチャートにより実施の
形態２の消費電力量の演算動作について説明する。ステ
ップＳ２０１でスタートし、ステップＳ２０２で、発熱
体３３の通電時間合計を示す発熱体通電時間ＨＴを０に
リセットし、ステップＳ２０３に進む。

【００１９】ステップＳ２０３では、発熱体３３が現在
通電中か否か判定する。通電中の場合はステップＳ２０
４に進み、通電中でない場合はステップＳ２０５に進
む。ステップＳ２０４では、発熱体通電時間ＨＴをカウ
ントし、ステップＳ２０５に進む。ステップＳ２０５で
は、ゲートウェイ内蔵電力量計２Ａから消費電力量送信
要求があるかないかを判定する。送信要求がない場合は
ステップＳ２０３に戻り、送信要求がある場合はステッ
プＳ２０６に進む。

【００２０】ステップＳ２０６では、消費電力量ＳＷを
次式により算出し、ステップＳ２０７に進む。 ＳＷ←Ｂ×ＨＴ ここで、Ｂは、製造時にデータ記憶部２４に記憶させた
機器ごとの消費電力である。ステップＳ２０７では、ゲ
ートウェイ内蔵電力量計２Ａに消費電力量ＳＷを送信す
る。ここでは、データ記憶部２４が記憶している機器識
別情報を主制御部２３が取り出し、ステップＳ２０７で
算出された消費電力量と機器識別情報を送信部２２が電
力線搬送により、ゲートウェイ内蔵電力量計２Ａに送信
する。さらに、ゲートウェイ内蔵電力量計２Ａは、従量
電灯の消費電力量と合わせてネットワーク網５１を経由
して消費電力量送信要求のあった電力会社のホストコン
ピュータ５０に消費電力量情報を送信する。消費電力量
情報を送信した後は、ステップＳ２０２に戻る。このよ
うにして、電力会社は、各住戸の消費電力量情報をネッ
トワーク網５１を介して収集することが可能となり、各
住戸の深夜電力量計や実施の形態１での電流センサ３０
を省略することができるので、更にコスト低減が図れ
る。

【００２１】実施の形態３．次に、タイムスイッチ５を
省略する深夜電力機器のホームネットワークシステムに
ついて、実施の形態３として説明する。タイムスイッチ
は、深夜電力時間帯（例えば２３時から７時）に電力を
供給し、昼間時間帯（例えば７時から２３時）に電力供
給を停止させるものである。この実施の形態３は、タイ
ムスイッチ５を用いずに、同じ機能をネットワーク網を
使って実現する深夜電力機器のホームネットワークシス
テムである。

【００２２】まず、深夜の２３時になった時点で、電力
会社のホストコンピュータ５０は、ネットワーク網５１
を経由し、各住戸の電気温水器８Ａに沸き上げを許可す
る指令と該当機器の識別情報（どこの住宅かを指定する
ハウスコードと該当機器のノードＮｏを指定するコード
から構成される）をゲートウェイ内蔵電力量計２Ａに送
信する。各住戸のゲートウェイ内蔵電力量計２Ａは該当
する電気温水器８Ａに沸き上げを許可する指令と該当機
器の識別情報を送信する。

【００２３】具体的には、ゲートウェイ内蔵電力量計２
Ａから送信された情報は、電気温水器８Ａの制御部２０
内にある受信部２１で受信し、主制御部２３に伝えられ
る。

【００２４】ここで、各住戸の電気温水器８Ａは各々デ
ータ記憶部２４に記憶してある識別情報と受信部２１で
受信した識別情報が同一であるか否かを確認する。同一
でない場合は、受信情報を無視する。同一である場合
は、温度センサ２９からの温度入力値が沸き上げ設定温
度未満であれば、主制御部２３は発熱体制御部２８を制
御し、発熱体リレー３２をオンにして発熱体３３に通電
する。そして、温度センサ２９からの温度入力値が沸き
上げ設定温度以上になると、所定の沸き上げが完了した
として、主制御部２３は発熱体制御部２８を制御し、発
熱体リレー３２をオフにして、発熱体３３への通電を停
止する。

【００２５】また、逆に、朝７時になった時点で、電力
会社のホストコンピュータ５０は、ネットワーク網５１
を経由し、深夜電力機器（ここでは温水器）の沸き上げ
を禁止する指令と該当機器の識別情報を各住戸のゲート
ウェイ内蔵電力量計２Ａに送信する。

【００２６】各住戸のゲートウェイ内蔵電力量計２Ａ
は、該当する電気温水器８Ａに沸き上げを禁止する指令
と識別情報を送信する。具体的には、各住戸のゲートウ
ェイ内蔵電力量計２Ａから送信された情報は、電気温水
器８Ａの制御部２０内にある受信部２１で受信し、主制
御部２３に伝えられる。

【００２７】ここで、データ記憶部２４に記憶してある
識別情報と受信部２１で受信した識別情報が同一である
か否かを確認する。同一でない場合は、受信情報を無視
し、同一である場合は、温度センサ２９からの温度入力
値がどのような値であっても、主制御部２３は発熱体制
御部２８を制御し、発熱体リレー３２をオフにして、発
熱体３３への通電を停止する。

【００２８】以上、電力会社のホストコンピュータ５０
と各住戸の電気温水器８Ａとの情報のやり取りについ
て、電気温水器８Ａ側の具体的な動作を示したのが図５
のフローチャートである。ステップＳ３０１でスタート
し、ステップＳ３０２で、ゲートウェイ内蔵電力量計２
Ａから受信データがあるか否か判定する。受信データが
ない場合はステップＳ３０２に戻り、受信データがある
場合はステップＳ３０３に進む。

【００２９】ステップＳ３０３では、ゲートウェイ内蔵
電力量計２Ａから送信されてきたデータの機器識別情報
とデータ記憶部２４に記憶されている機器識別情報が一
致するか否か判定する。一致しない場合は他の住戸や他
の機器へ送信されてきたデータとみなし、処理を行なわ
ずにステップＳ３０２に戻る。一致する場合は当該電気
温水器８Ａに送信されてきたデータと判断しステップＳ
３０４に進む。

【００３０】ステップＳ３０４では、受信データが沸き
上げ許可指令か否かを判定する。沸き上げ許可指令の場
合はステップＳ３０５に進む。沸き上げ許可指令以外の
場合はステップＳ３０７に進む。ステップＳ３０５で
は、沸き上げ許可指令を受けたため、電気温水器８Ａと
して沸き上げ可能かどうかを確認するするに、沸き上げ
温度検出用の温度センサ２９からの入力値が沸き上げ設
定温度より低いか否かを判定し、設定温度より低い場合
は、ステップＳ３０６に進み、設定温度以上の場合は、
ステップＳ３０８に進む。

【００３１】ステップＳ３０６では、まだ設定温度まで
沸き上がっていないため、発熱体３３に通電して沸き上
げを行ない、ステップＳ３０２に戻る。ステップＳ３０
７では、受信データが沸き上げ禁止指令か否かを確認す
る。沸き上げ禁止指令の場合はステップＳ３０８に進
む。沸き上げ禁止指令以外の場合は、受信データに該当
するコマンドがないと判断しステップＳ３０２に戻る。
ステップＳ３０８では、沸き上げ禁止指令を受信した
か、あるいはすでにお湯が沸き上がっているため、発熱
体３３をＯＦＦにして沸き上げを停止し、ステップＳ３
０２に戻る。

【００３２】ここで、深夜電力は、電気温水器８Ａの沸
き上げ用に供給されているため、発熱体３３を通電しな
いことにより、深夜電力時間帯以外は使用されないこと
になり、沸き上げ許可・禁止の指令を電力会社のホスト
コンピュータから送信することによって、タイムスイッ
チの機能が代替可能となる。なお、この時間は電力会社
の都合で任意で変更可能である。例えば、冬場の昼間に
電力需要が余っている場合、沸き上げ許可指令をホスト
コンピュータ５０から送信することにより、余った電力
を有効に販売することが可能となる。このように、電力
会社ごとに電力供給量と需要量の状況が異なるため、電
力会社ごとに沸き上げ許可・禁止の指令を自由に設定可
能である。これにより、昼間電力時間帯に沸き上げ許可
指令を受信した電気温水器は、深夜電力時間帯と同じ安
い電力料金でお湯の沸き上げを行なうことができる。

【００３３】また、実施例では、温水器の沸き上げ許可
・禁止の指令は、電力会社のホストコンピュータ５０か
ら行われる例を示したが、ゲートウェイ内蔵電力量計２
Ａがコントローラーとなり、沸き上げ許可・禁止の指令
を出すことによっても、タイムスイッチの省略を実現で
きる。

【００３４】また、温水器の事例では、沸き上げの許可
・禁止の指令を制御情報としたが、例えば、蓄熱暖房機
等の場合においては、蓄熱動作の許可・禁止の指令（通
常、深夜電力を利用して動作させている機能）を制御情
報とすることにより、他の深夜電力機器にも対応可能で
ある。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明に係る請求
項１記載の深夜電力機器においては、送受信部と、デー
タ記憶部と、消費電力演算部を備え、前記消費電力演算
部で毎日の消費電力量を演算により求めてデータ記憶部
に累積保存し、このデータ記憶部に保存したある期間分
の消費電力量を前記送信部より外部に送信可能にしたの
で、電気配線から深夜電力量計を省略でき、コスト低減
を図ることができる。

【００３６】また、本発明に係る請求項２記載の深夜電
力機器のホームネットワークシステムは、電力会社コン
ピュータとネットワーク網を介して各住戸のゲートウエ
イとを接続し、該ゲートウエイは住戸内の深夜電力機器
と接続され、電力会社コンピュータと各住戸の各深夜電
力機器との間で情報のやり取りを行う深夜電力機器のホ
ームネットワークシステムであって、各住戸の深夜電力
機器は、送受信部と、データ記憶部と、消費電力演算部
を備え、前記消費電力演算部で毎日の消費電力量を求め
てデータ記憶部に累積保存し、前記電力会社コンピュー
タからネットワーク網を介して消費電力量の送信指令あ
るいは機器の運転・停止指令を受信部で受信することに
より、前記データ記憶部からある期間分の消費電力量を
取り出して前記送信部から電力会社コンピュータに送信
したり、機器の運転・停止制御を行うので、電気配線か
らタイムスイッチや深夜電力量計を省略でき、コスト低
減を図ることができるとともに、電力会社毎に沸き上げ
許可・禁止の指令を任意の時間帯に設定することができ
るため、負荷の平準化を考慮した深夜電力機器の運転制
御を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１を示す深夜電力機器の
電気配線図である。

【図２】 本発明の実施の形態１を示す電気温水器の構
成図である。

【図３】 本発明の実施の形態１を示す電気温水器の動
作フローチャートである。

【図４】 本発明の実施の形態２を示す電気温水器の動
作フローチャートである。

【図５】 本発明の実施の形態３を示す電気温水器の動
作フローチャートである。

【図６】 従来の深夜電力機器の電気配線図である。

【符号の説明】

１ 引込線、２Ａ ゲートウェイ内蔵電力量計、８Ａ
電気温水器（深夜電力機器）、２０ 制御部、２１ 受
信部、２２ 送信部、２３ 主制御部、２４データ記憶
部、３０ 電流センサ、５０ 電力会社ホストコンピュ
ータ、５１ネットワーク網。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０６Ｆ 13/00 ３５７ Ｇ０６Ｆ 13/00 ３５７Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送受信部と、データ記憶部と、消費電力
   演算部を備え、前記消費電力演算部で毎日の消費電力量
   を演算により求めてデータ記憶部に累積保存し、このデ
   ータ記憶部に保存したある期間分の消費電力量を前記送
   信部より外部に送信可能にしたことを特徴とする深夜電
   力機器。
2. 【請求項２】 電力会社コンピュータとネットワーク網
   を介して各住戸のゲートウエイとを接続し、該ゲートウ
   エイは住戸内の深夜電力機器と接続され、電力会社コン
   ピュータと各住戸の各深夜電力機器との間で情報のやり
   取りを行う深夜電力機器のホームネットワークシステム
   であって、 各住戸の深夜電力機器は、送受信部と、データ記憶部
   と、消費電力演算部を備え、前記消費電力演算部で毎日
   の消費電力量を求めてデータ記憶部に累積保存し、前記
   電力会社コンピュータからネットワーク網を介して消費
   電力量の送信指令あるいは機器の運転・停止指令を受信
   部で受信することにより、前記データ記憶部からある期
   間分の消費電力量を取り出して前記送信部から電力会社
   コンピュータに送信したり、機器の運転・停止制御を行
   うことを特徴とする深夜電力機器のホームネットワーク
   システム。