JP2009085874A - 積算電力量計 - Google Patents

Abstract

【課題】積算電力量の数値のデータを常に高い信頼性を以て正確に、かつ機密性を損なうことなく、メータの外部へと送出可能な積算電力量計を提供する。
【解決手段】機械式電力量計測装置１０と、複数桁の機械的カウンタの回転にそれぞれ同期して回転するように、複数桁ごとに各々設けられた、グレイコードを表面に担持してなる円盤状又は円筒状の複数のグレイコードエンコーダ２１と、複数のグレイコードエンコーダ２１が夫々示す２値のコードを各々読み取って、１０進数表記の電力量の積算値をグレイコード表記に変換してなるコード信号として出力するコード信号読取器２２とを有するデジタルコード読取装置２０と、外部からの有線通信手段４０を介しての読み出し要求に対応して、デジタルコード読取装置２０によってコード信号を読み出して、外部の遠隔読出装置５０へと送出する制御を行う機能を有する制御装置３０とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば一般家庭や工場などに設置されて、その場所の電力需要家によって消費される電力の積算値を計測する、積算電力量計に関する。

従来、この種の積算電力量計では、需要家の消費する電力量に対応して機械的な電力積算値の表示を行うようにしている。その典型的な一例をここで簡略に述べると、図示は省略するが、アルミ円板の上下に電圧線輪と電流線輪を配置し、電圧線輪に回路電圧を印加すると共に電流線輪には負荷電流を流すことにより、両線輪が作る移動磁界によってアルミ円板に渦電流を誘起させ、その誘起した渦電流と移動磁界との電磁作用によって移動磁界の方向へとアルミ円板を回転させることで、その回転に対応して回転することで数値がインクリメント（増大）される１０進数表記の機械式カウンタによって積算電力量を表示するという、いわゆる機械式アナログメータによる計測が行われている。

このような従来の一般的な機械式アナログメータでは、検針員が各家庭などの需要家の場所ごとに配置されたメータを訪問して、そのメータの積算電力量の数値を確認し、それと前月との差を算出することで、当該月間の電力使用量を算出するようにしている。このため、検針員の検針作業が煩雑で時間の掛かるものとなりがちであり、またそのような人的作業による検針では、いつでも簡便に電力使用量を確認することが困難であるなどの不都合がある。そこで、検針作業に伴う人的労力の軽減や、コンピュータによるデータ処理、或いは遠隔地にデータを即時的に伝送することなどを可能とするために、上記のような機械式アナログメータにおける機械的カウンタの回転数又は回転量をデジタル信号に変換することを可能とするデジタルメータが提案されている。また、そのような機械的カウンタの回転数を正確かつ即座にデジタル電気信号に変換するための技術なども提案されている（特許文献１）。

特開２００２−３２９２８２号公報

しかしながら、上記のような従来提案されているデジタルメータの技術では、メータ全体の構成が煩雑になる傾向にあるという問題があった。また、積算電力量の数値のデータを常に高い信頼性を以て正確に、かつ機密性を損なうことなく、メータの外部の例えば遠隔監視センタ等に通信することについては不十分であるという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みて成されたもので、その目的は、積算電力量の数値のデータを常に高い信頼性を以て正確に、かつ機密性を損なうことなく、メータの外部へと通信することを可能とする積算電力量計を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、使用される電力量に対応した機械的回転力を発生し、その機械的回転力によって１０進数表記の複数桁を有する機械的カウンタを回転させることにより１０進数表記の数値をインクリメントさせて行き、その機械的カウンタによって電力量の積算値を表示する機械式電力量計測装置と、複数桁の機械的カウンタの回転にそれぞれ同期して回転するように、複数桁ごとに各々設けられた、グレイコードを表面に担持してなる円盤状又は円筒状の複数のグレイコードエンコーダと、複数のグレイコードエンコーダが夫々示す２値のコードを各々読み取って、１０進数表記の電力量の積算値をグレイコード表記に変換してなるコード信号として出力するコード信号読取器とを有するデジタルコード読取装置と、外部からの読み出し要求に対応して、デジタルコード読取装置によってコード信号を読み出して外部へと送出する制御を行う機能を有する制御装置とを備えたことを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、デジタルコード読取装置が、複数桁ごとにそれぞれ対応した複数のドーナツ盤状のグレイコードエンコーダを同心円状に組み合わせて一つの円盤状を成すように形成してなるものであることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、制御装置が、外部の有線通信手段を介して外部からの読み出し要求を受け、かつ外部の有線通信手段を介してコード信号を外部へと送出するように設定されていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、使用される電力量に対応した機械的回転力を発生し、その機械的回転力によって１０進数表記の複数桁を有する機械的カウンタを回転させることにより１０進数表記の数値をインクリメントさせて行き、その機械的カウンタによって電力量の積算値を表示する機械式電力量計測装置と、複数桁の機械的カウンタの回転にそれぞれ同期して回転するように、複数桁ごとに各々設けられた、グレイコードを表面に担持してなる円盤状又は円筒状の複数のグレイコードエンコーダと、複数のグレイコードエンコーダが夫々示す２値のコードを各々読み取って、１０進数表記の電力量の積算値をグレイコード表記に変換してなるコード信号として出力するコード信号読取器とを有するデジタルコード読取装置と、外部からの読み出し要求に対応して、デジタルコード読取装置によってコード信号を読み出して外部へと送出する制御を行う機能を有する制御装置とを備えるようにしたので、積算電力量の数値を、常に高い信頼性を以て正確にデジタルコード化して、かつ機密性を損なうことなく、この積算電力量計（メータ）の外部へと通信することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の効果を奏すると共に、デジタルコード読取装置におけるグレイコードエンコーダの全体を、複数桁ごとにそれぞれ対応した複数のドーナツ盤状のグレイコードエンコーダを同心円状に組み合わせて一つの円盤状を成すように形成してなるものとしたので、そのデジタルコード読取装置の構造を簡易で小型のものとすることが可能となり、延いてはこの積算電力量計全体の構造の煩雑化・大型化を回避できる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の効果を奏すると共に、有線通信によりコード信号を送出するので、信頼性及び安全性が高い。

以下、本発明の実施の形態に係る積算電力量計について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る積算電力量計の主要部の構成をブロック図的に模式的に示す図、図２は、同心円状（円盤状）のグレイコードエンコーダを備えたデジタル読取装置の主要部の実体的構造を示す図、図３は、円筒状のグレイコードエンコーダを備えたデジタル読取装置の主要部の構造を示す図、図４は、図２、図３のデジタルコード読取装置に用いられるグレイコードエンコーダに担持されているグレイコードの一例を示す図、図５は、制御装置によって行われるデジタルコードの読み取り動作の制御の主要な流れを示す図である。

この積算電力量計１は、機械式電力量計測装置１０と、デジタルコード読取装置２０と、制御装置３０とから、その主要部が構成されている。

機械式電力量計測装置１０は、アルミ円板の上下に電圧線輪と電流線輪を配置し、電圧線輪に回路電圧を印加すると共に電流線輪には負荷電流を流すことにより、両線輪が作る移動磁界によってアルミ円板に渦電流を誘起させ、その誘起した渦電流と移動磁界との電磁作用によって移動磁界の方向へとアルミ円板を回転させることで、使用される電力量に対応した機械的回転力を発生する（以上の要素は全て図示省略）。そして、その機械的回転力によって、１０進数表記の複数桁（本実施の形態では一例として４桁）を有する機械的カウンタ１１を回転させることにより、１０進数表記の数値をインクリメント（増大）させて行くように設定されており、その機械的カウンタ１１によって電力量の積算値が４桁の１０進数表記で表示される。即ち、この機械式電力量計測装置１０は、いわゆる機械式アナログ積算電力量カウンタである。従って、この機械式電力量計測装置１０の部分それ自体に関しては、一般的な所謂、機械式アナログ積算電力量カウンタで構わない。

デジタルコード読取装置２０は、グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄと、コード信号読取器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを、その主要部として有している。グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、複数桁の機械的カウンタ１１の回転にそれぞれ同期して回転するように、複数桁ごとに各々設けられていて、そのそれぞれが、グレイコードを表面に担持してなる円盤状又は円筒状のものである。コード信号読取器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、複数のグレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが夫々示す２値のコードを各々独立して読み取り、それを、１０進数表記の電力量の積算値からグレイコード表記へと変換してなるコード信号として出力する。

このデジタルコード読取装置２０の実体的な構造は、図２にその主要部を抽出して示したようなものとすることができる。４桁の機械的カウンタ１１は、それぞれ円筒を輪切りにしたような円環状のもので、その外周の表面に、０〜９までの１０進数表記の数字が、例えば転写印刷法などによって形成されて担持されている。そして、その各桁ごとの機械的カウンタ１１の内側（内周）には、その直径内にすっぽりと嵌め込まれて固定されるように外形寸法（直径）が設定されたグレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが接合されていて、各桁ごとの機械的カウンタ１１が回転すると、その各機械的カウンタ１１と共に各グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが回転するように設定されている。これら各グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄでは、図４（ａ）に一例を示したような５ビットのグレイコードが用いられている。

その各グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄは、円盤状の例えばアクリル板や強化ガラス板のような適切な機械的強度を有する基板の表面に、例えば転写印刷法によって耐候性インキを印刷されて形成された、図４（ａ）に一例を示したような円盤状やドーナツ盤状のグレイコードパターンを担持してなるものである。それら４枚の各グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを、機械的カウンタ１１の回転軸に対して正対する方向から見ると、ちょうど同心円状に組み合わされて全体として一つの円盤状のエンコーダを成しているように見えるような構成となっている。

コード信号読取器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄは、一つの素子に光源と光センサとを備えたもので、その光源から出射された光は、グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの表面へと照射され、そこで反射又は吸収もしくは減衰されるが、その反射した光のみが光センサによって検出されるように設定されている。

デジタルコード読取装置２０は、このようなグレイコードパターンを担持してなる各グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが、機械的カウンタ１１の内周（円筒の内側）にすっぽりと収まるように配置されているので、その全体的な構造の大きさが、一般的な従来の機械的カウンタ１１のみの構造の場合とほとんど変わらないようにすることができる。従って、その全体的な構造を簡易かつ小型なものとすることができる。また、このデジタルコード読取装置２０では、機械的カウンタ１１における１０進数表記の電力量の積算値を、グレイコード表記のデジタルコード信号へと変換しているが、その変換は図４（ａ）に示したようなグレイコードを担持してなる各グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを用いて行うようにしているので、その変換を常に高い信頼性を以て正確に行うことが可能となっている。何故なら、グレイコードは交番二進符号と呼ばれる二進数の一種で、隣り合う数値のコードを比較すると変化するビットが常に１箇所に限られているので、そのようなグレイコードを担持してなる各グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの回転につれてコードが変化するときに、誤った値のコード信号が読み取られる虞が極めて低いからである。

或いは、このデジタルコード読取装置２０の実体的な構造は、図３に示したようなものとすることも可能である。４桁の機械的カウンタ１１は、図２の構造と同様に、それぞれ円筒を輪切りにしたような短い円筒状のもので、その外周側の表面に、０〜９までの１０進数表記の数字が、例えば転写印刷法などによって形成されて担持されている。そして、その各桁ごとの機械的カウンタ１１の内側の壁面にはそれぞれ、図４（ｂ）に示したような直線状のグレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが設けられていて、各桁ごとの機械的カウンタ１１が回転すると、その各機械的カウンタ１１と共に各グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが回転するように設定されている。

このデジタルコード読取装置２０では、このようなグレイコードパターンを担持してなる各グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄが、機械的カウンタ１１の内側の壁面に貼り付けられるようにして配置されているので、その全体的な構造の大きさを一般的な従来の機械的カウンタ１１のみの構造の場合とほとんど変わらないようにすることができる。従って、その全体的な構造を簡易かつ小型なものとすることができる。また、このデジタルコード読取装置２０では、機械的カウンタ１１における１０進数表記の電力量の積算値を、グレイコード表記のデジタルコード信号へと変換しているが、その変換は図４（ｂ）に示したようなグレイコードを担持してなる各グレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを用いて行うようにしているので、図２の構造の場合と同様に、その変換を常に高い信頼性を以て正確に行うことが可能となっている。
尚、図４（ａ）（ｂ）に示すグレイコードにおいて、実施例ではハッチ部分は黒塗り部分である。

制御装置３０は、外部からの読み出し要求に対応して、デジタルコード読取装置２０によってコード信号を読み出して外部へと送出する制御を行う機能を有している。制御装置３０の主要部は、ＣＰＵ３１及びそれに付帯する各種周辺回路等（図示省略）によって構成されており、外部の有線通信手段４０を介して外部からの読み出し要求を受け、かつ外部の有線通信手段４０を介してコード信号を外部の例えば電力供給会社の遠隔監視センタ等に設けられている遠隔読出装置５０へと送出するように設定されている。

有線通信手段４０は、例えば電力需要家である各家庭に接続されている電力線を介して外部の遠隔読出装置５０との有線通信を行うために用いられる。この有線通信手段４０としては、好適な一例として上記に掲げた電力線の他にも、例えばデジタル電話回線などを用いることが可能である。

次に、本発明の実施の形態に係る積算電力量計における、積算電力量の読み出し動作について説明する。図５に示したように、外部の例えば遠隔読出装置５０から有線通信手段４０を介して積算電力量の読み出し動作を開始する命令の入力が伝送されて来るまで、制御装置３０の読出機能は、いわゆる動作開始入力待ちの状態にある（ステップＳ１）。

読み出し動作の開始命令入力が伝送されて来ると、それに対応して、制御装置３０は、先ず、その開始命令を伝送して来た外部の遠隔読出装置５０に対して、ＩＤの伝送を要求する（ステップＳ２）。その要求に対応して外部の遠隔読出装置５０からＩＤが伝送されて来ると、制御装置３０は、そのＩＤが積算電力量計１に割り振られた正規のＩＤであるか否かを判定する（ステップＳ３）。その判定結果が「正規のもの」であった場合には、デジタルコード読取装置２０のコード信号読取器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを稼動させて、そのときのグレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄのコードを読み取らせる（ステップＳ４）。或いは判定結果が「正規のもの」でなかった場合には、その時点で動作開始命令に従った手順の遂行をキャンセルして、上記の動作開始入力待ちの状態に戻る（ステップＳ５）。

図５のステップＳ４の動作に続いて、その読み取られたコード、すなわち１０進数表記の電力量の積算値をグレイコード表記に変換してなるコード信号を、有線通信手段４０を介して遠隔読出装置５０へと送出する（ステップＳ５）。その送出が完了すると、制御装置３０は、再び動作開始命令入力待ちの状態に戻る（ステップＳ１）。このようにして、この積算電力量計１における電力量の積算値を、デジタル信号として外部の遠隔読出装置５０から遠隔操作的に読み出すことができる。

以上説明したように、本実施の形態に係る積算電力量計１によれば、積算電力量の数値の情報を、常に高い信頼性を以て正確にデジタルコード化することができる。また、そのデジタルコード化した積算電力量の数値の情報を、有線通信手段４０を介して機密性を損なうことなくこの積算電力量計（メータ）の外部へと送出することができる。また、デジタルコード読取装置２０の構造を簡易で小型のものとすることができる。

尚、デジタルコード読取装置２０の実体的な構造は、図２、図３に示したような構造の他にも、例えば、各桁の機械的カウンタ１１ごとに、それぞれ同じ円盤状のグレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄを設け、その各々のグレイコードエンコーダ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄの直近にそれぞれ１個ずつコード信号読取器２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを添設するようにしてもよい。或いは、コードの読取方式を、光学式以外にも、磁気式とすることなども可能である。また、同じ光学的読取方式のなかでも、上記実施の形態で説明したような反射光による読取方式のみには限定されず、透過光による読取方式を採用することなども可能である。

本発明の実施の形態に係る積算電力量計の主要部の構成をブロック図的に模式的に示す図である。 同心円状（円盤状）のグレイコードエンコーダを備えたデジタル読取装置の主要部の実体的構造を示す図である。 円筒状のグレイコードエンコーダを備えたデジタル読取装置の主要部の構造を示す図である。 図２、図３のデジタル読取装置に用いられるグレイコードエンコーダに担持されるグレイコードの一例を示す図である。 制御部によって行われるデジタルコードの読み取り動作の制御の主要な流れを示す図である。

符号の説明

１ 積算電力量計
１０ 機械式電力量計測装置
１１ 機械的カウンタ
２０ デジタルコード読取装置
２１ グレイコードエンコーダ
２２ コード信号読取器
３０ 制御装置
３１ ＣＰＵ
４０ 有線通信手段
５０ 遠隔読出装置

Claims (3)

1. 使用される電力量に対応した機械的回転力を発生し、当該機械的回転力によって１０進数表記の複数桁を有する機械的カウンタを回転させることにより前記１０進数表記の数値を増大させて行き、前記機械的カウンタによって前記電力量の積算値を表示する機械式電力量計測装置と、
   前記複数桁の機械的カウンタの回転にそれぞれ同期して回転するように、前記複数桁ごとに各々設けられた、グレイコードを表面に担持してなる円盤状又は円筒状の複数のグレイコードエンコーダと、前記複数のグレイコードエンコーダが夫々示す２値のコードを各々読み取って、前記１０進数表記の電力量の積算値をグレイコード表記に変換してなるコード信号として出力するコード信号読取器とを有するデジタルコード読取装置と、
   外部からの読み出し要求に対応して、前記デジタルコード読取装置によって前記コード信号を読み出して前記外部へと送出する制御を行う機能を有する制御装置と、を備えたことを特徴とする積算電力量計。
2. 前記デジタルコード読取装置における前記グレイコードエンコーダの全体構成が、前記複数桁ごとにそれぞれ対応した複数のドーナツ盤状のグレイコードエンコーダを同心円状に組み合わせて一つの前記円盤状を成すように形成してなるものであることを特徴とする請求項１記載の積算電力量計。
3. 前記制御装置が、外部の有線通信手段を介して前記外部からの読み出し要求を受け、かつ前記外部の有線通信手段を介して前記コード信号を前記外部へと送出するように設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載の積算電力量計。

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