JP2010161888A - 電力制御装置及び電力制御システム - Google Patents

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Abstract

【課題】従来の電力制御システムでは、使用が許可されない機器が使用可能となるためにはユーザーにより他の機器の電力を抑える制御をする必要があり、その手間がかかった。
【解決手段】IH調理器1が操作されて総電力がしきい値P1以上となると、各家電機器の機器情報を入手し、機器情報に従って第2の家電機器10の電力Pw2、第3の家電機器11の電力Pw3の削減を行う。また、シーケンス記憶手段7が記憶する電力情報に従ってIH調理器1の電力Pw1を仮決定し、現在の電流制限器21の余裕電力であるP1−Pw2−Pw3が第1の家電機器の仮決定した電力Pw1と比較して余裕電力よりも電力Pw1が大きければ、Pw1を余裕電力P1−Pw2−Pwに変更し、IH調理器1を決定した電力Pw1で動作するように、制御を行う。
【選択図】図7

Description

本発明は、過電流による電流制限器の作動により電源遮断されることの防止手段として、自律的な機器の制御を行う電力制御装置及び電力制御システムに関するものである。
従来の電力制御システムとして、使用前に機器がブレーカー装置に対して使用許可申請を行い、ブレーカー装置が使用許可判断を行うことにより、機器が許可された電力内で動作させるというものがある(例えば、特許文献1参照)。
特開平10−94199号公報
しかしながら、従来の電力制御システムでは、使用が許可されない機器が使用可能となるためにはユーザーにより他の機器の電力を抑える制御をする必要があり、その手間がかかった。また、ユーザーが使用したい機器、つまり、優先順位が高い機器でも使用許可が下りなければ、使用できないという不便を生じていた。
上記従来の課題を解決するために、本発明の電力制御装置は、有線または無線による通信を介して宅内の家電機器と接続し、家電機器のそれぞれの使用電力量を算出する電力算出手段と、宅内で使用できる電力の上限値を設定する電力上限値設定手段と、家電機器の使用電力値を指定する電力制御信号を前記家電機器へ出力する電力制御手段とを備え、電力制御手段は、(ステップ1)家電機器のうち特定の家電機器である特定家電機器の使用電力量と特定家電機器以外の家電機器の使用電力量との総和が電力上限値設定手段により設定された上限値以上となると、特定家電機器以外の家電機器に対して使用電力量を所定分削減するための電力制御信号を前記電力制御手段から出力させる、(ステップ2)電力上限値設定手段により設定される上限値から、特定家電機器の使用電力量と前記ステップ1により使用電力量が削減された特定家電機器以外の家電機器の使用電力量との総和を減じた値を指定する電力制御信号を、電力制御手段から特定家電機器へ出力させることを行なうものである。
これによれば、ユーザーの手による電力制御を行う必要がなく、ユーザーの手間を省くことができる。また、ユーザーの優先度が高い機器を不便なく使用することができる。
また、上記従来の課題を解決するために、本発明の電力制御システムは、有線または無線による通信ネットワーク部を介して接続されたIHクッキングヒータと家電機器と電力制御装置で構成し、IHクッキングヒータ、及び、家電機器は、家電機器の消費電力を測定または把握し、電力信号として出力する電力検知手段と、家電情報通信手段から入手された電力制御信号、及び、電力検知手段による電力信号に基づいて家電機器の制御を行う家電機器制御手段、通信ネットワーク部を介して電力制御システム、および、他の家電機器と電力情報信号、電力制御信号、または、家電機器の操作情報の通信を行う家電情報通信手段と、IHクッキングヒータの家電機器制御手段はIHクッキングヒータの加熱電力を記憶し、コイル制御信号として出力するシーケンス記憶手段と前記シーケンス記憶手段のコイル制御信号に従ってコイルを制御するコイル電力制御手段と加熱を行うコイルを備え、電力制御装置は、商用電源の1つ以上の電気系統の電流を検知する電流検知手段と、商用電源の電圧を検知する電圧検知手段と、電流検知部と電圧検知部の検知情報から電力を算出する電力算出手段と、家電機器と通信する電力制御通信手段と、電力算出手段で算
出される電力の上限値を設定する電力上限値設定手段と、家電機器の使用優先度を設定する優先度設定手段と、前記電流上限値設定手段による電流上限値、電力上限値設定手段による電力上限値、優先度設定手段による優先度、電力制御通信手段からの家電機器の通信情報を入力し、家電機器の電力値を電力制御信号として決定し、電力制御通信手段に出力する電力制御手段を備えた電力制御システムである。
本発明の構成、動作によると、電力制御装置の電力制御手段は自律的に機器の電力を制御することによりユーザーの手による電力制御を行う必要がないため、ユーザーの手間を省くことができる。また、優先順位に従った機器の電力制御を行うため、ユーザーの優先度が高い機器を不便なく使用することができる。また、IH調理器を使用する場合の調理シーケンスによる電力変化を予め把握することにより、家電機器に対してより機敏な電力な電力制御を行うことができる。さらに、IH調理器を対象とした電力制御を行うことにより、電力を一番使用する調理時間での電流制限器の作動による電源遮断を防止することができる。
本発明の電力制御装置に備わる電力制御手段は、(ステップ1)家電機器のうち特定の家電機器である特定家電機器の使用電力量と特定家電機器以外の家電機器の使用電力量との総和が電力上限値設定手段により設定された上限値以上となると、特定家電機器以外の家電機器に対して使用電力量を所定分削減するための電力制御信号を前記電力制御手段から出力させる、(ステップ2)電力上限値設定手段により設定される上限値から、特定家電機器の使用電力量と前記ステップ1により使用電力量が削減された特定家電機器以外の家電機器の使用電力量との総和を減じた値を指定する電力制御信号を、電力制御手段から特定家電機器へ出力させることを行なうので、ユーザーの手による電力制御を行う必要がなく、ユーザーの手間を省くことができる。また、ユーザーの優先度が高い機器を不便なく使用することができる。
また、本発明の電力制御システムは、IH調理器が操作されて総電力がしきい値以上となると、各家電機器の機器情報に従って各家電機器の電力削減を行うとともに、シーケンス記憶手段が記憶する電力情報から求められる現在の電流制限器の余裕電力でIH調理器を動作させるようにするので、ユーザーの手による電力制御を行う必要がなく、ユーザーの手間を省くことができる。また、ユーザーの優先度が高い機器を不便なく使用することができる。
本発明は、有線または無線による通信を介して宅内の家電機器と接続し、家電機器のそれぞれの使用電力量を算出する電力算出手段と、宅内で使用できる電力の上限値を設定する電力上限値設定手段と、家電機器の使用電力値を指定する電力制御信号を前記家電機器へ出力する電力制御手段とを備え、電力制御手段は、(ステップ1)家電機器のうち特定の家電機器である特定家電機器の使用電力量と特定家電機器以外の家電機器の使用電力量との総和が電力上限値設定手段により設定された上限値以上となると、特定家電機器以外の家電機器に対して使用電力量を所定分削減するための電力制御信号を前記電力制御手段から出力させる、(ステップ2)電力上限値設定手段により設定される上限値から、特定家電機器の使用電力量と前記ステップ1により使用電力量が削減された特定家電機器以外の家電機器の使用電力量との総和を減じた値を指定する電力制御信号を、電力制御手段から特定家電機器へ出力させることを行なうものである。
これによれば、ユーザーの手による電力制御を行う必要がなく、ユーザーの手間を省くことができる。また、ユーザーの優先度が高い機器を不便なく使用することができる。
また、本発明は、有線または無線による通信ネットワーク部を介して接続されたIHクッキングヒータと家電機器と電力制御装置で構成する電力制御システムに関するもので、IHクッキングヒータ、及び、家電機器は、家電機器の消費電力を測定または把握し、電力信号として出力する電力検知手段と、家電情報通信手段から入手された電力制御信号、及び、電力検知手段による電力信号に基づいて家電機器の制御を行う家電機器制御手段、通信ネットワーク部を介して電力制御システム、および、他の家電機器と電力情報信号、電力制御信号、または、家電機器の操作情報の通信を行う家電情報通信手段と、IHクッキングヒータの家電機器制御手段はIHクッキングヒータの加熱電力を記憶し、コイル制御信号として出力するシーケンス記憶手段と前記シーケンス記憶手段のコイル制御信号に従ってコイルを制御するコイル電力制御手段と加熱を行うコイルを備え、電力制御装置は、商用電源の1つ以上の電気系統の電流を検知する電流検知手段と、商用電源の電圧を検知する電圧検知手段と、電流検知部と電圧検知部の検知情報から電力を算出する電力算出手段と、家電機器と通信する電力制御通信手段と、電力算出手段で算出される電力の上限値を設定する電力上限値設定手段と、家電機器の使用優先度を設定する優先度設定手段と、前記電流上限値設定手段による電流上限値、電力上限値設定手段による電力上限値、優先度設定手段による優先度、電力制御通信手段からの家電機器の通信情報を入力し、家電機器の電力値を電力制御信号として決定し、電力制御通信手段に出力する電力制御手段を備えた電力制御システムである。
このような構成、動作によると、電力制御装置の電力制御手段は自律的に機器の電力を制御することによりユーザーの手による電力制御を行う必要がないため、ユーザーの手間を省くことができる。また、優先順位に従った機器の電力制御を行うため、ユーザーの優先度が高い機器を不便なく使用することができる。また、IH調理器を使用する場合の調理シーケンスによる電力変化を予め把握することにより、家電機器に対してより機敏な電力な電力制御を行うことができる。さらに、IH調理器を対象とした電力制御を行うことにより、電力を一番使用する調理時間での電流制限器の作動による電源遮断を防止することができる。
また、本発明は、上記発明に加えて、IHクッキングヒータの優先順位は1位とするものである。IHクッキングヒータは調理に使用する家電機器であり、調理中の電力制御システムによる電力制御はユーザーに不便をかけるものなので、優先順位を1位にすることによりユーザーの利便性を向上することができる。
また、本発明は、上記発明に加えて、IHクッキングヒータの機器情報記憶手段は、時間帯別の使用頻度関数を記憶する使用頻度関数記憶手段と、使用頻度関数記憶手段に従ってIHクッキングヒータの使用時間を予測する使用時間帯予測手段を備えたことを特徴とするものである。第3の発明の構成、動作によると、電力を多く使用するIHクッキングヒータの使用時間を予測することにより、事前に快適性をできるだけ落とさないような電力制御、一例としてあげると、エアコンの設定温度の時間をかけた制御を行うことができ、ユーザーの利便性をより向上することができる。
また、本発明は、上記発明に加えて、IHクッキングヒータの使用終了予測時間、使用電力等の使用情報を報知する手段を家電機器に設けたことを特徴とするものである。第4の発明の構成、動作によると、報知手段を設け、ユーザーに電力制御に関する情報を報知することで、調理計画、家電機器の使用者計画を立てる余裕を与えることができる。また、一例にてあげると、エアコンの設定温度の自動制御の要因をユーザーが知ることができるので、よりユーザーに安心感を与えることができる。
また、本発明は、上記発明に加えて、家電機器の一つはエアコンとするものである。エアコンは各家庭に1台以上設定されている家電機器である。また、設定温度を少し変える
だけで、使用する電力を大きく変えることができ、そのときの快適性の低下も少ないことがわかっている。そこで、電力制御システムの制御対象としてエアコンを使用することにより、大きく電力を削減でき、かつ、快適性の低下を最小限に防ぐことができる。
また、本発明は、上記発明に加えて、エアコンの優先順位は2位以下とするものである。エアコンは各家庭に1台以上設定されている家電機器であり、制御レベルを少し変えるだけで、使用する電力を大きく変えることができ、そのときの快適性の低下も少ないことがわかっている。優先順位を2位以下にし、電力削減の制御を行った場合、大きな電力を削減しながら、快適性の低下を最小限にすることができる。
また、本発明は、上記発明に加えて、エアコンの家電機器制御手段は、コンプレッサの回転数を制御するものである。コンプレッサを制御することで冷暖房能力は下がることにより設定温度までに到達する時間が長くなるが、設定温度まで達成するので快適性の低下を最小限に抑えることができる。また、コンプレッサの消費電力はエアコンが使用する電力の中で大きなウェイトを占めているので、コンプレッサの回転数制御により大きな電力を削減することができる。
また、本発明は、上記発明に加えて、エアコンの家電機器制御手段は送風量を決める送風ファンの回転数を制御するものである。送風ファンの回転数を制御することにより、快適性の低下を最小限にすることが可能となる。
また、本発明は、上記発明に加えて、エアコンの家電機器制御手段は、エアコンの設定温度を制御する構成とするものである。一般にエアコンの設定温度の変化による消費電力の変化量は大きいが、その値を変えても快適性の低下は小さいことが知られている。そこで、エアコンの設定温度を制御することによりエアコンが消費する電力を削減しながら、快適性の低下を最小限にすることが可能となる。
また、本発明は、上記発明に加えて、エアコンの家電機器制御手段は、エアコンのモードを制御する構成とするものである。一般にエアコンのモードによる電力変化は大きいことが知られている。そこで、大きな電力を削減する必要がある場合は、エアコンのモードを変更することで実現することができる。
また、本発明は、上記発明におけるセンサユニットの機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラムとすることにより、プログラムであるので、電気・情報機器、コンピュータ、サーバーなどのハードリソースを協働させてセンサユニットの少なくとも一部を容易に実現することができる。
また、本発明は、上記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体とすることにより、記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることで、プログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1の構成について図1で説明する。図1において、1はIH調理器であり、第2の家電機器15、第3の家電機器16と比べて、電力使用時の優先順位が高いものとする。また、2は電力検知手段であり、IH調理器1で使用する電力を測定し、電力情報信号としてする。4は家電機器制御手段であり、電力検知手段2で検知した電力信号、家電情報通信手段3によって入手された家電制御信号、シーケンス記憶手段7によ
るシーケンス信号を入力とする。家電機器制御手段4は電力信号と家電制御信号に基づいて制御信号を出力し、コイル電力制御手段8によるコイル9の加熱電力を制御し、鍋10を加熱する。6は操作手段であり、ユーザーによってIH調理器の操作が行われる。シーケンス記憶手段7は、操作手段6による操作が行われた場合の電力シーケンスを記憶し、シーケンス信号として出力する。
家電情報通信手段3は、電力検知手段2による電力情報、家電機器制御手段5による制御信号、シーケンス記憶手段7によるシーケンス信号をアンテナ5で電波送信を行い、家電制御信号をアンテナ5で電波受信を行う。
IH調理器1は、電線14、コンセント13、プラグ12、家電電線11を通じて電気を供給され、上記でも説明したが、電力検知手段2によりIH調理器1の電力を測定される。
また、第2の家電機器15、第3の家電機器16は、IH調理器1と同様の構成と備え、同様に、電力情報と制御信号をアンテナで外に電波送信を行い、家電制御信号をアンテナで外から電波受信を行う。
IH調理器1、第2の家電機器15、第3の家電機器16のプラグはコンセントを通じて全て電線12に接続され、電力制御装置26を介して、屋外の電力盤から電力を供給される。
電流検知手段17は電力制御装置26の電流を測定し、電圧検知手段18は電力制御装置26の電圧を測定する。電力算出手段19は電流検知手段17が測定した電流、電圧検知手段18が測定した電圧を入力とし、電力を計算し、その値を総電力として出力する。電力制御通信手段20はアンテナと接続され、電波27によりIH調理器1、第2の家電機器15、第3の家電機器16の家電情報通信手段と情報の送受信を行う。
電流上限値設定手段22は、電流制御器24、または、ブレーカーによる過電流検知が行われ、電源の遮断を行う電流値を電流上限値として記憶している。また、電力上限値設定手段21は、同様に、電流制限器24による過電力検知が行われ、電源の遮断を行う電力値を電力上限値として記憶している。だだし、電流制限器24が過電流、過電力のどちらかを検知して、電源の遮断を行うかは、電流制限器24の種類で異なる。
また、25は優先順位設定手段であり、接続された家電機器、図1の例でいくとIH調理器1、第2の家電機器15、第3の家電機器16が使用された場合の電力使用の優先順位を記憶しており、優先順位信号として出力する。なお、図1の例ではIH調理器1の優先順位は1位とし、その他の機器は2位とする。
電力制御手段23は、各家電機器からの通信信号、優先順位設定手段25による優先順位信号、電流検知手段17の電流、電力算出手段19の電力、電流上限値設定手段22の電流上限値、電力上限設定手段21の電力上限値を入力する。電力制御装置24に流れる電流が電流上限値をこえないように、家電機器、図1の例で行くと、IH調理器1、第2の家電機器15、第3の家電機器16の電力を優先順位に従ってそれぞれ決定し、各家電機器に電力制御信号として出力する。
また、同様に、電力制御装置26に流れる電力が電力上限値をこえないように、また、家電機器、図1の例で行くと、IH調理器1、第2の家電機器15、第3の家電機器16の電力を優先順位に従ってそれぞれ決定し、各家電機器に電力制御信号として出力する。
次に、本発明の実施の形態1の動作について図2から図5を用いて説明する。
まず、図2を使用して、シーケンス記憶手段の動作を説明する。
図2は、横軸を時間、縦軸を電力として、一例としてIH調理器1の炊飯工程の電力Pw1の電力変化を示した図である。
図2に示すように、炊飯工程は、米に十分吸水させる前炊き工程、強い火力で炊飯する火力工程、沸騰を維持する温度工程、余分な水分を飛ばすむらし工程、ご飯を保温する保温工程で構成される。各工程の目的が異なることから必要な加熱電力も異なる。また、各工程に必要な時間Ts1からTs4は炊飯量、温度、気圧等の条件によって異なる。しかし、炊飯量がある程度わかれば、必要な加熱量はわかるため、各工程に必要な時間もある程度推定できる。もし炊飯量がわからない場合でも、工程の順番は変わらないし、工程に必要な最大電力量はわかっているため、必要な時間Ts1からTs4の範囲を予測することができる。
つまり、工程、一例として示した炊飯工程を行っていることがわかれば、どの時間にどれぐらい電力が必要であるか推定することができる。よって、操作手段6でユーザーが操作された工程から、時間Tに対するIH調理器の電力Pw1の変化を予測することができる。IH調理器の電力Pw1の変化を予め知ることができれば、IH調理器以外の家電機器15、16で使用できる電力も知ることができるので、電力制御手段23による電力分配を余裕もって行うことができる。
図2の例で示すと、IH調理器1の炊飯工程開始後Ts1に、IH調理器1によって大電力Ps6を使用されることがわかるので、ユーザーに対して報知を行うこと、エアコンの設定温度をゆっくりと変更すること等のユーザーの利便性の低下を最小限に抑える制御を行うことがわかる。また、火力工程、温度工程終了後のTs3には再び電力を使用することができるので、ユーザーに対してエアコンの設定温度回復までの時間を報知することができる等の行為を行うことができる。一例として示したが、IH調理器1の工程を知り、時間Tに対する電力Pw1の変化を推定することで、ユーザーにとってより快適な状態を提供することができる。
まず、図3を使用して、電力制御手段23の動作について説明する。
図3は、横軸を時間、縦軸を電力として、IH調理器の電力Pw1、第1の家電機器15の電力Pw2、第2の家電機器の電力Pw3の変化、各家電機器の電力の総和である総電力を示したグラフである。だだし、電流制限器21の遮断電力P1も同時に示した。
図3では、IH調理器1が要求する電力P5、第2の家電機器が要求する電力P3、第3の家電機器が要求する電力P4も同時に示した。また、電流制限器21による電力上限値P1も同時に示した。
図3において、時刻T1までIH調理器1は動作されていないため、総電力Pは、電力P2、つまり、第2の家電機器の電力Pw1のP3と第3の家電機器の電力Pw2のP4の和であるP3+P4となる。
時間T1において、ユーザーが操作手段26の操作を行い、IH調理器1を使用したいと要求したとする。IH調理器1のシーケンス記憶手段7によりその時に必要な電力P5を出力し、家電情報通信手段4、アンテナ5、電力制御通信手段3を介して電力制御手段23へ伝達する。
もしIH調理器1を電力P5で使用したとすると、総電力Pは各家電機器の総和であるP3+P4+P5となる。これは図2より総電力Pは電流制限器24の遮断電力である電力上限値P1を超えるので、電源が遮断されることとなり、全ての家電機器が使用できないという不具合が生じる。
そこで電力制御手段23は、電流遮断器24による遮断がおこらないことを目的として、各家電機器の電力制御を行う。優先順位に従ってIH調理器1の使用を優先するが、第2の家電機器15、第3の家電機器16のユーザーが快適性をなるべく損なわないように、また、機器の耐久性、品質が悪くならないように制御を行う。
以下ではその具体的な電力制御に関して説明する。
図3において、時間T1でIH調理器の使用要求がくると、総電力Pは電力上限値であるP1を大幅にこえるため、優先順位が低い第2の家電機器15、第3の家電機器16の電力Pw1、Pw2の削減を行う。第2の家電機器は図2の32に示す電力0で、第3の家電機器は33に示す電力P6の電力制御を行う。
ここで、第2の家電機器15、第3の家電機器16の電力削減方法を図4、図5、図6を使用して下記で説明する。
図4を説明する前に、一例として、第2の家電機器15がエアコンであり、冷房を使用していると仮定する。図4は、第2の家電機器の電力Pw2、設定温度Tsの時間変化を示した図である。
エアコンの電力を急激に下げるためには、現在の冷房から大幅な設定温度の変更、使用オフ、または、送風にする必要があるが、いきなりのモード変更は明らかにユーザーの快適性を大きく損なうこととなる。そこで、図4に示すように設定温度を徐々に電力が減る方向に制御することで、ユーザーへの報知によりユーザーのエアコン設置場所からの移動を促す等の方法により、快適性の低下をある程度まで防ぐことができる。
また、短期間の休止の場合は、冷媒とインバータの使用電力の関係により電源オフとか、送風モードにして、電力を削減するのではなく、設定温度を変えた方が次に立ち上がりに必要な電力が少なくなるため、結果として省エネになる場合もある。また、急激な電力の変化は、スイッチングのスパークによるリレーの耐久性の低下に見られるように耐久性にも問題を生じる場合がある。
このように一例にてエアコンで説明したが、電力を瞬時に大幅に低下させずに、徐々に変えていくように制御するのは、快適性、省エネ、耐久性の観点から必要なことである。
さらに、一例にて説明すると、エアコンの場合、電源をオフさせるのではなく、図3に示すようにIH調理器1の電力が下がると再び第2の家電機器15、第3の家電機器16の電力を増加させるのがわかっていれば、すぐに電力を増加することができる電力、最低電力であるP6で動作させる方が、図3の時間T4で示すように、すぐに現状の電力P3まで復帰出るので、快適性の観点からもその方が望ましい場合がある。つまり、電力が復帰することを前提として最低電力を設ける必要がある場合が良い場合もあることがわかる。
故に、電力制御手段23は、優先度の低い家電機器の電力制御信号による電力を段階的に下げることにより、電力の大幅な削減によるユーザーの利便性の低下を抑えることがで
きる。また、時間をかけて段階的に制御することによって、場所移動、メニュー変更等のユーザーによる行動時間を与えることができることができる。
また、図3に示すように、IH調理器1の電力Pw1は第2の家電機器10の電力Pw2、第3の家電機器11の電力Pw3を見ながら、総電力Pが電力上限値P1を超えないように制御を行う。その制御方法として、電力上限値を超えない電力で徐々に増やしていく方法とある程度経ってから一気に立ち上げる方法がある。そのどちらの方法を使用するかは、シーケンス記憶手段7のシーケンスで決定する。
また、IH調理器1として湯沸しを使用した場合、図5の鍋10の水温の時間変化に示したように時刻T1から段階的に電力を使用した場合の方が時間T3から使用した場合と比べて明らかに早く湯を沸かすことができる。そのため、湯沸しに関しては電力上限値を超えない電力で徐々に増やしていく方法の方がユーザーの快適性、操作性も向上することがわかる。
しかし、図6に示すように、最初から大電力が必要な工程、例えば、炊飯工程であった場合は、段階的に上げるよりも時間T3の時点で動作したほうが、ご飯がふっくらと炊けるといった調理性能的に良い場合もある。つまり、炊飯工程に関してはある程度経ってから一気に立ち上げる方法の方がユーザーの快適性、操作性も向上することがわかる。
このように一例にて示したようにIH調理器1の制御方法は色々あり、要はIH調理器1のシーケンスに対してユーザーに利便性を向上される制御方法を選択すればよい。
故に、電力制御手段20は、IH調理器1の電力制御信号による電力を段階的に上げることを特徴とするものであり、より電力の立ち上がりのよい家電機器を実現できるので、よりユーザーの利便性の高いものを提供することができる。
また、電力制御手段23は、IH調理器1のシーケンス記憶手段7が記憶するシーケンスによって制御方法を変えるので、より利便性が高いものを提供することができる。
また、図3で示すように、電力制御手段23は、優先度の低い家電機器の制御による電力低下を行った場合でもIH調理器1の動作時の電力を確保できなかった場合は、電力上限値を上回らないような電力を最大電力として出力し、IH調理器1は電力制御装置26の電力制御手段23が示した最大電力を下回る電力で動作する。よって、常に電力上限値を超えることがなく、電流制限器による遮断が起こらないので、よりユーザーの利便性の高いものを提供することができる。
次に、図7のフローチャートを使用して、電力制御手段23の全体の動作を一例にて説明する。
だだし、図7では、IH調理器1の電力をPw1、第2の家電機器15の電力をPw2,第3の家電機器16の電力をPw3とする。また、図3に示すように、IH調理器1の要求電力をP5、電流制限器24のしきい値をP1とする。さらに、総電力PはIH調理器1、第2の家電機器15、第3の家電機器16の電力の総和とする。
まず、開始すると、IH調理器1の操作がされたどうかを確認し、操作されていなければ、第2の家電機器15の電力Pw2、第3の家電機器16の電力Pw3は定常使用、つまり、電力P3,P4を削減することなく動作させる(ステップ40、41、42)。
IH調理器11が操作手段6で操作されると、IH調理器1のシーケンス記憶手段7は
要求電力P5を通信手段により電力制御手段23まで送信する(ステップ43)。次に、要求電力P5を加えて予測される総電力P5+P3+P4がしきい値P1よりも大きいかどうかを判別する(ステップ44)。しきい値P1よりも小さい場合は電流制御器24による電源遮断が起きないとして、それぞれの機器は削減することなく、定常使用される(ステップ45)。
もししきい値P1よりも大きければ、総電力を削減する必要があるとして、各家電機器の機器情報を入手し、機器情報に従って第2の家電機器10の電力Pw2、第3の家電機器11の電力Pw3の削減を行う(ステップ46)。また、シーケンス記憶手段7が記憶する電力情報に従ってIH調理器1の電力Pw1を仮決定する(ステップ47)。現在の電流制限器21の余裕電力であるP1−Pw2−Pw3が第1の家電機器の仮決定した電力Pw1と比較して、余裕電力よりも電力Pw1が大きければ、Pw1を余裕電力P1−Pw2−Pwに変更する(ステップ50)。次にIH調理器1を決定した電力Pw1で動作するように、制御を行う(ステップ51)。
さらに、IH調理器1の電力がオフされたかどうかを判定し、オフされていなければ、ステップ44から51を繰り返し、オフされていればステップ41まで戻る(ステップ41)。
実施の形態1の発明は、有線または無線による通信ネットワーク部を介して接続されたIHクッキングヒータと家電機器と電力制御装置で構成する電力制御システムにおいて、IHクッキングヒータ、及び、家電機器は、家電機器の消費電力を測定または把握し、電力信号として出力する電力検知手段と、家電情報通信手段から入手された電力制御信号、及び、電力検知手段による電力信号に基づいて家電機器の制御を行う家電機器制御手段、通信ネットワーク部を介して電力制御システム、および、他の家電機器と電力情報信号、電力制御信号、または、家電機器の操作情報の通信を行う家電情報通信手段と、IHクッキングヒータの家電機器制御手段はIHクッキングヒータの加熱電力を記憶し、コイル制御信号として出力するシーケンス記憶手段と前記シーケンス記憶手段のコイル制御信号に従ってコイルを制御するコイル電力制御手段と加熱を行うコイルを備え、電力制御装置は、商用電源の1つ以上の電気系統の電流を検知する電流検知手段と、商用電源の電圧を検知する電圧検知手段と、電流検知部と電圧検知部の検知情報から電力を算出する電力算出手段と、家電機器と通信する電力制御通信手段と、電力算出手段で算出される電力の上限値を設定する電力上限値設定手段と、家電機器の使用優先度を設定する優先度設定手段と、前記電流上限値設定手段による電流上限値、電力上限値設定手段による電力上限値、優先度設定手段による優先度、電力制御通信手段からの家電機器の通信情報を入力し、家電機器の電力値を電力制御信号として決定し、電力制御通信手段に出力する電力制御手段を備えた電力制御システムである。
実施の形態1の構成、動作によると、電力制御装置の電力制御手段は自律的に機器の電力を制御することによりユーザーの手による電力制御を行う必要がないため、ユーザーの手間を省くことができる。また、優先順位に従った機器の電力制御を行うため、ユーザーの優先度が高い機器を不便なく使用することができる。また、IH調理器を使用する場合の調理シーケンスによる電力変化を予め把握することにより、家電機器に対してより機敏な電力な電力制御を行うことができる。さらに、IH調理器を対象とした電力制御を行うことにより、電力を一番使用する調理時間での電流制限器の作動による電源遮断を防止することができる。
実施の形態1の発明は、IHクッキングヒータの優先順位は1位とするものである。IHクッキングヒータは調理に使用する家電機器であり、調理中の電力制御システムによる電力制御はユーザーに不便をかけるものなので、優先順位を1位にすることによりユーザ
ーの利便性を向上することができる。
また、実施の形態1の発明は、IHクッキングヒータの使用終了予測時間、使用電力等の使用情報を報知する手段を家電機器に設けたことを特徴とするものである。実施の形態1の発明の構成、動作によると、報知手段を設け、ユーザーに電力制御に関する情報を報知することで、調理計画、家電機器の使用者計画を立てる余裕を与えることができる。また、一例にてあげると、エアコンの設定温度の自動制御の要因をユーザーが知ることができるので、よりユーザーに安心感を与えることができる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2の構成について説明する。実施の形態2は、実施の形態1に加えて、第2の家電機器15、第3の家電機器16としてエアコンを使用するものである。よって、以下では実施の形態2の構成、動作について、実施の形態1の構成、動作との相違点を中心に述べ、それ以外の構成、動作は実施の形態1と同じものとする。
第2の家電機器15、第3の家電機器16をエアコンとし、優先順位を2位以下とするのは以下の理由からである。
エアコンは各家庭に1台以上設定されている家電機器であり、電力制御システムをどの家庭でも実現できることが理由の一つである。また、一例にて上げると冷房の場合は設定温度1℃上げるだけで電力が約10%削減することできる等、設定温度を少し変えるだけで使用する電力を大きく変えることができ、そのときの快適性の低下も少ないことが様々な実験よりわかっている。第2の家電機器15、第3の家電機器としてエアコンを使用することにより、大きく電力を削減でき、かつ、快適性の低下を最小限に防ぐことができることがもう一つの理由である。
実施の形態2の構成について図8で説明する。図8は第2の家電機器15、第3の家電機器16をエアコンとし、その構成を示している。
図8において、60はエアコン操作手段であり、ユーザーによってエアコンを操作することができる。エアコン操作手段60による操作情報は設定温度制御記憶手段61とエアコンモード記憶手段62に入力される。
設定温度制御記憶手段61はエアコン操作手段60の操作情報、或いは、エアコン機器制御手段63のエアコン制御信号である設定温度に室温がなるようなパラメータ、一例にて上げると、PID制御、ファジィ制御の制御パラメータを出力する。
また、エアコンモード記憶手段62はエアコンのモード、冷房、暖房、除湿、送風等のモード時の送風ファンの制御方式、コンプレッサの制御方式等の制御方式を記憶している。エアコンモード記憶手段62は、エアコン操作手段60の操作情報、或いは、エアコン機器制御手段63のエアコン制御信号であるエアコンモードを入力とし、最適な制御方式を出力する。
エアコン機器制御手段63は、アンテナ5、家電情報通信手段4を介して取得された家電制御信号、設定温度制御記憶手段61の制御パラメータ、エアコンモード記憶手段62の制御方式を入力している。エアコン機器制御手段63は、家電制御信号の電力を設定電力としてそれ以下の電力で動作すること、かつ、ユーザーの快適を保つ、もしくは、快適性の低減を防ぐことを同時実現に向けて、エアコンの制御を行う。また、一例としてあげると、設定電力以内になるのが、設定温度の変更であれば必要な制御パラメータを設定温度記憶手段61から取得したり、エアコンモードの変更であれば必要な制御方式をエアコ
ンモード記憶手段62により取得する。
また、エアコン機器制御手段63は、上記で取得した制御パラメータ、制御方式を実行するために、コンプレッサ制御手段64にコンプレッサ制御信号を、送風ファン制御手段65に送風ファン制御信号を出力する。
コンプレッサ制御手段64はエアコンの冷房、または、暖房を実現するコンプレッサ70の回転数を制御することで、冷房能力、または、暖房能力を制御する。
以下では、エアコンによる冷房のメカニズムを説明することで、図8の構成を説明する。暖房は冷房の反対のメカニズムで実現される。
1)エアコンの屋外機76から屋内機75に液体の状態で冷媒が壁74を通過する第2のパイプ73を介して送られる。
2)アルミのフィンである屋内機75の蒸発器68で冷媒が蒸発し蒸発器75を冷たく冷やす。
3)送風ファン制御手段65の送風ファン制御信号に従って屋内機75の送風ファン67で蒸発器68の間に風を送り、エアコンの屋内機75から冷たい風が吹き出す。
4)蒸発器68で蒸発し気体になった冷媒が壁74を通過する第1のパイプ72を介して屋外機76に戻ってくる。
5)エアコン電源71の電源をつながったコンプレッサ70はコンプレッサ制御手段64のコンプレッサ制御信号によって制御されながら、冷媒を圧縮する。
6)コンプレッサ70で圧縮され高温になった冷媒は凝縮器69に送られ、屋外機76のファンで冷まされ、冷媒は液体になる。
7)再度、屋内機75にフロンガスが送られ、(1)〜(6)を繰り返す。
上記で説明したように、エアコンの能力を決定するのはコンプレッサ70の能力、及び、送風ファン67の能力であることがわかる。具体的には、コンプレッサ70の圧縮を実現する回転数、送風ファン67の回転数を制御することによりエアコン能力を変更することができる。また、エアコンが消費する電力の大部分はコンプレッサ70、送風ファン67であることから、エアコンの電力と冷房能力(または、暖房能力)には強い相関関係がある。だだし、コンプレッサ70と送風ファン67の電力を比較した場合、一般にはコンプレッサ70の方が大きい。
次に、エアコン機器制御手段63の動作について図9を用いて一例にて説明する。
図9は、縦軸を室温度Ta、横軸を時間Tとして、コンプレッサ70の回転速度を抑えた場合と通常の回転数の場合の室温度の変化を示したものである。
図9に示すように、最初30度であった室温度は通常の回転数では時間Ta1で、回転数を抑えた場合でも時間Ta2で設定温度になることがわかる。コンプレッサ70の回転数を抑えて、冷房能力を低下した場合でも、設定温度になるまでの時間が遅くなるだけであることがわかる。つまり、時間Ta2以降ではユーザーは快適に過ごすことができる。
上記で説明したように、コンプレッサ70の回転数はエアコンが消費する電力の多くを占めるので回転数をさげることで大きな電力削減をすることができる。
エアコン機器制御手段63は、エアコンの冷房能力を抑えることにより電力を削減すると決定すると、コンプレッサ制御手段64へコンプレッサ制御信号を出力する。このことにより、エアコンが消費する電力を大幅に削減しながらも、ユーザーの快適性の低下を最小限に抑えることができる。
また、エアコン制御手段63は、快適性の低下をさらに最小限にするように、追加して送風ファン67の送風量の制御を行う。
エアコンの快適性を示す指標であるPMV値は、室温に加えて、送風量も大きく依存し、一般に送風量が多くすることによりPMV値を快適方向にすることができる。一例として上げると、部屋が想定以上に大きく、コンプレッサ70の回転数低下により十分な冷房能力が得られない場合でも、送風ファン67の送風量を大きくすることで快適性の低下を最小限にすることができる。
エアコン機器制御手段63は、コンプレッサ70の回転数の低下により冷房能力が実環境に対して不足していると認識すると、送風ファン制御手段65へ送風ファン制御信号を出力し、快適性の低下を最小限に抑える。
実施の形態2は、家電機器の一つはエアコンとするものである。エアコンは各家庭に1台以上設定されている家電機器であることから、どの家でも電力制御システムを実現することができる。
また、エアコンの優先順位は2位以下とするものである。エアコンは、制御レベルを少し変えるだけで、使用する電力を大きく変えることができ、そのときの快適性の低下も少ないことがわかっている。優先順位を2位以下にし、電力削減の制御を行った場合、大きな電力を削減しながら、快適性の低下を最小限にすることができる。
また、エアコンの家電機器制御手段は、コンプレッサの回転数を制御するものである。コンプレッサを制御することで冷暖房能力は下がることにより設定温度までに到達する時間が長くなるが、設定温度まで達成するので快適性の低下を最小限に抑えることができる。
また、エアコンの家電機器制御手段は送風量を決めるモータの回転数を制御するものである。エアコンの送風量を決定するモータの回転数を制御することで、快適性の低下を最小限にすることが可能となる。
また、エアコンの家電機器制御手段は、エアコンの設定温度を制御する構成とするものである。一般にエアコンの設定温度の変化による消費電力の変化量は大きいが、その値を変えても快適性の低下は小さいことが知られている。そこで、エアコンの設定温度を制御することによりエアコンが消費する電力を削減しながら、快適性の低下を最小限にすることが可能となる。
また、エアコンの家電機器制御手段は、エアコンのモードを制御する構成とするものである。一般にエアコンのモードによる電力変化は大きいことが知られている。そこで、大きな電力を削減する必要がある場合は、エアコンのモードを変更することで実現することができる。
(実施の形態3)
本発明の実施の形態3の構成について説明する。実施の形態3は、実施の形態1に加えて、家電機器制御手段4に関する構成、動作を詳細に説明するものである。よって、以下では実施の形態3の構成、動作について、実施の形態1の構成、動作との相違点を中心に述べ、それ以外の構成、動作は実施の形態1と同じものとする。
図10において、80は使用時間判断手段であり、電力検知手段2の電力と電力しきい値記憶手段81の電力しきい値を入力としている。使用時間判断手段80は電力と電力しきい値を比べて、電力が大きければIH調理器1を使用していると判断し、使用信号として出力する。使用時間帯記憶手段82は使用時間判断手段80の使用信号を入力とし、時間帯別の使用回数として記憶している。
また、使用時間帯予測手段83は使用時間帯用しきい値記憶手段84の使用予測しきい値回数と使用時間帯記憶手段82の使用時間帯別の使用回数からIH調理器が使用される可能性を予測し、家電情報通信手段3へ出力する。
次に、使用時間判断手段80の動作を図11で説明するが、その前に電力制御装置26の総電力PtとIH調理器1の電力Psの関係を図11で説明する。だだし、図11は横軸を時刻T、縦軸を総電力Pt、IH調理器の電力Psとして図示したものである。
図11に示すように、総電力PsとIH調理器の電力Psには大きな相関があり、IH調理器1を使用している時間帯で総電力が大きい場合が多い。これはIH調理器の電力が大きいこと、また、IH調理器1を含めた調理で使用する電気機器の数が多いことが要因である。つまり、IH調理器1を使用する可能性が高い時間帯を予測し、その時間帯になる前に第2の家電機器15、第3の家電機器16の電力をユーザーの利便性を考えながら予め落とすことでユーザーにより快適な電力制御システムを提供することができる。
図11で使用時間判断手段80の動作を説明する。図11には電力しきい値記憶手段81の電力しきい値を同時に示した。
図11に示すようにIH調理器1の電力を用いてIH調理器の使用時間帯の判断を行う。具体的には、IH調理器の電力Psと電力しきい値Phを比較して、電力しきい値Ph以上の電力の時間帯は今後も使用する可能性が高いと判断する。
使用時間判断手段80は、電力しきい値記憶手段81が記憶する電力しきい値と電力検知手段2の電力を比較して、IH調理器が使用された時間を判断する。使用時間帯記憶手段82は、使用時間判断手段80が判断した使用時間を時間帯別に保存し、使用回数として記憶する。
次に使用時間帯予測時間83の動作を図12で説明する。図12は横軸を時刻T、縦軸を時間帯別の使用回数Nを図示したものである。図12に示すように、使用回数Nが大きい時間帯は今後も使用される可能性が高い時間帯として判断する。具体的には、使用回数Nと使用時間帯しきい値Nhを比較し、その時間帯の使用可能性を判断する。
使用時間帯予測手段83は、使用時間帯記憶手段82の使用回数と使用時間帯しきい値記憶手段83のしきい値を比較して、IH調理器の使用可能性を判断する。
実施の形態3の発明は、IHクッキングヒータの機器情報記憶手段は、時間帯別の使用頻度関数を記憶する使用頻度関数記憶手段と、使用頻度関数記憶手段に従ってIHクッキングヒータの使用時間を予測する使用時間帯予測手段を備えたことを特徴とするものであ
る。実施の形態1の構成、動作によると、電力を多く使用するIHクッキングヒータの使用時間を予測することにより、事前に快適性をできるだけ落とさないような電力制御、一例としてあげると、エアコンの設定温度の時間をかけた制御を行うことができ、ユーザーの利便性をより向上することができる。
以上のように、本発明にかかる電力制御システム、電力制御システムの制御方法及びプログラムは、家庭内の小規模なシステムや家庭以外の大規模なシステムにも同様の方法が適用でき、省エネの観点からも電流上限値を設定したい場合には、同様の方法で適用できる。
本発明の電力制御システムのシステム構成図 電力制御手段の動作を説明する電力と時間の関係を表す図 電力制御手段の動作を説明する設定温度と電力の関係を示す図 電力制御手段の動作を示す湯温度と時間の関係を示す図 電力制御手段の動作を説明する湯温度と時間の関係を表す図 電力制御手段の動作を説明する電力と時間の関係を表す図 電力制御手段の動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態2の電力制御システムのシステム構成図 実施の形態2の動作を示す室温度と時間の関係を示す図 家電機器制御手段の構成図 使用時間判断手段の動作を説明する電力と時間の関係を示す図 使用時間帯予測手段の動作を説明する使用回数と時刻の関係を示す図
1 IH調理器
2 電力検知手段
3 家電情報通信手段
4 家電機器制御手段
5 アンテナ
6 操作手段
7 シーケンス記憶手段
8 コイル制御手段
9 コイル
10 鍋
11 家電電線
12 プラグ
13 コンセント
14 電線
15 第2の家電機器
16 第3の家電機器
17 電流検知手段
18 電圧検知手段
19 電力算出手段
20 電力制御通信手段
21 電力上限値設定手段
22 電流上限値設定手段
23 電力制御手段
24 電流制限器
25 優先順位設定手段
26 電力制御装置
60 エアコン操作手段
61 設定温度制御記憶手段
62 エアコンモード記憶手段
63 エアコン機器制御手段
64 コンプレッサ制御手段
65 送風ファン制御手段
66 送風ファンモータ
67 送風ファン
68 蒸発器
69 凝縮器
70 コンプレッサ
71 エアコン電源
72 第1のパイプ
73 第2のパイプ
74 壁
80 使用時間判断手段
81 電力しきい値記憶手段
82 使用時間帯記憶手段
83 使用時間帯予測手段
84 使用時間帯しきい値記憶手段

Claims (13)

  1. 有線または無線による通信を介して宅内の家電機器と接続する電力制御装置であって、
    前記家電機器のそれぞれの使用電力量を算出する電力算出手段と、
    宅内で使用できる電力の上限値を設定する電力上限値設定手段と、
    前記家電機器の使用電力値を指定する電力制御信号を前記家電機器へ出力する電力制御手段とを備え、
    前記電力制御手段は、
    (ステップ1)前記家電機器のうち特定の家電機器である特定家電機器の使用電力量と前記特定家電機器以外の家電機器の使用電力量との総和が前記電力上限値設定手段により設定された上限値以上となると、前記特定家電機器以外の家電機器に対して使用電力量を所定分削減するための電力制御信号を前記電力制御手段から出力させる。
    (ステップ2)前記電力上限値設定手段により設定される上限値から、前記特定家電機器の使用電力量と前記ステップ1により使用電力量が削減された特定家電機器以外の家電機器の使用電力量との総和を減じた値を指定する電力制御信号を、前記電力制御手段から前記特定家電機器へ出力させる。
    を行う電力制御装置。
  2. 有線または無線による通信ネットワーク部を介して接続されたIHクッキングヒータと家電機器と電力制御装置で構成する電力制御システムにおいて、
    前記IHクッキングヒータ及び前記家電機器は、
    家電機器の消費電力を測定または把握し、電力信号として出力する電力検知手段と、
    前記通信ネットワーク部を介して電力制御システムおよび他の家電機器と、電力情報信号、電力制御信号または家電機器の操作情報の通信を行う家電情報通信手段と、
    前記家電情報通信手段から入手された電力制御信号、及び、電力検知手段による電力信号に基づいて家電機器の制御を行う家電機器制御手段と、
    を備え、
    さらに前記IHクッキングヒータには、
    前記IHクッキングヒータの加熱電力を記憶し、コイル制御信号として出力するシーケンス記憶手段と、
    前記シーケンス記憶手段のコイル制御信号に従ってコイルを制御するコイル電力制御手段と、
    加熱を行うコイルと、
    を備え、
    前記電力制御装置は、
    商用電源の1つ以上の電気系統の電流を検知する電流検知手段と、
    商用電源の電圧を検知する電圧検知手段と、
    前記電流検知部と前記電圧検知部の検知情報から電力を算出する電力算出手段と、
    家電機器と通信する電力制御通信手段と、
    前記電力算出手段で算出される電力の上限値を設定する電力上限値設定手段と、
    家電機器の使用優先度を設定する優先度設定手段と、
    前記電流上限値設定手段による電流上限値、前記電力上限値設定手段による電力上限値、前記優先度設定手段による優先度、前記電力制御通信手段からの前記家電機器の通信情報を入力し、前記家電機器の電力値を電力制御信号として決定し、前記電力制御通信手段に出力する電力制御手段と、
    を備えた電力制御システム。
  3. 電力制御装置の優先度設定手段は、IHクッキングヒータの優先度が1位とすることを特徴とする請求項2に記載の電力制御システム。
  4. IHクッキングヒータの機器情報記憶手段は、時間帯別の使用頻度関数を記憶する使用頻度関数記憶手段と、使用頻度関数記憶手段に従ってIHクッキングヒータの使用時間を予測する使用時間帯予測手段を備えたことを特徴とする請求項2または3に記載の電力制御システム。
  5. 家電機器には、IHクッキングヒータの使用終了予測時間、使用電力等の使用情報を報知する手段を設けたことを特徴とする請求項2から4のいずれか1項に記載の電力制御システム。
  6. 家電機器の1つは、エアコンであることを特徴とした請求項2から5のいずれか1項に記載の電力制御システム。
  7. エアコンの優先順位は2位以下であることを特徴とした請求項6に記載の電力制御システム。
  8. エアコンの家電機器制御手段は、コンプレッサの回転数を制御する構成とする請求項6または7記載の電力制御システム。
  9. エアコンの家電機器制御手段は、送風量を決めるモータの回転数を制御する構成とする請求項6から8のいずれか1項に記載の電力制御システム。
  10. エアコンの家電機器制御手段は、エアコンの設定温度を制御する構成とする請求項6から9のいずれか1項に記載の電力制御システム。
  11. エアコンの家電機器制御手段は、エアコンのモードを制御する構成とする請求項6から10のいずれか1項に記載の電力制御システム。
  12. 請求項1〜10のいずれか1項に記載の機能の少なくとも一部をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  13. 請求項12に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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