JP2012205388A - 電動操作端および電動操作端ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電動操作端のワイヤレス化を実現する。
【解決手段】電動操作端１は、蓄電電力のレベルをホスト２へ送信するデータ送信部１００と、ホスト２からの指示を受信するデータ受信部１０１と、環境エネルギーを電気エネルギーに変換する環境発電部１０３と、環境発電部１０３で発電された電力を蓄える蓄電部１０５と、蓄電部１０５に蓄えられた電力のレベルを検出する蓄電電力検出部１０６と、蓄電部１０５に蓄えられた電力が不十分な場合に、他の電動操作端１または電力制御装置３から無線配電を受けて蓄電部１０５に電力を蓄える整流部１０４と、蓄電部１０５に蓄えられた電力の供給を受けて駆動されるモータ１１０と、モータ１１０の動作を制御する制御部１０８と、ホスト２からの配電指示に応じて、他の電動操作端１または電力制御装置３に無線配電する電力送信部１０２とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、外部から無線配電を受けるバルブやダンパなどの電動操作端、および複数の電動操作端を無線ネットワークで接続した電動操作端ネットワークシステムに関するものである。

従来より、信号線のワイヤレス化は、ブルートゥース（Blue Tooth）やジグビー（Zig Bee）などの無線通信技術によって実現されている。さらに、センサーは、近年の電子部品の省電力化により、電池でも１０年ぐらいならば動作させることが可能になったため、センサーの信号線および電力線の完全なワイヤレス化が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に開示されたセンサーネットワークシステムでは、複数のセンサーネットワーク端末を無線ネットワークで接続し、個々のセンサーネットワーク端末を環境発電装置により駆動するようにしている。

一方、特許文献２には、環境エネルギーを電気エネルギーに変換する環境発電装置を、エネルギー源として利用するアクチュエータが開示されている。アクチュエータの動作に必要な電力を環境発電装置で賄うことができれば、アクチュエータの信号線および電力線の完全なワイヤレス化が実現できることになる。

特開２０１１−０１３７６５号公報 特表２０１０−５３６２１２号公報

しかしながら、アクチュエータの中には例えばバルブやダンパなどの電動操作端のようにモータを使用するものがある。モータを使用する電動操作端は、消費電力が大きく、省電力化を試みたとしても電池や環境発電装置では必要な電力を賄うことができないため、完全なワイヤレス化が難しいという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、電動操作端のワイヤレス化を実現することを目的とする。

本発明の電動操作端は、環境エネルギーを電気エネルギーに変換する環境発電手段と、この環境発電手段で発電された電力を蓄える蓄電手段と、この蓄電手段に蓄えられた電力のレベルを検出する蓄電電力検出手段と、前記蓄電手段に蓄えられた電力が不十分な場合に、外部の装置から無線配電を受けて前記蓄電手段に電力を蓄える受電手段と、前記蓄電手段に蓄えられた電力の供給を受けて駆動される駆動手段と、この駆動手段の動作を制御する動作制御手段とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電動操作端の１構成例は、さらに、前記蓄電手段に蓄えられた電力が十分過ぎる場合に、この電力を電力の蓄えが不十分な他の電動操作端に無線配電する電力送信手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の電動操作端の１構成例は、さらに、前記蓄電手段に蓄えられた電力が十分過ぎる場合に、この電力を前記電力制御装置に無線配電する電力送信手段を備えることを特徴とするものである。

また、本発明の電動操作端の１構成例は、さらに、商用電源より電力供給を受ける電力制御装置から自装置への無線配電と、自装置から他の電動操作端または前記電力制御装置への無線配電とを制御するホストに対して、前記蓄電手段の蓄電電力のレベル値を無線で通知する蓄電電力レベル値通知手段と、前記蓄電電力のレベル値判定に基づく前記ホストからの配電指示を受信する配電指示受信手段とを備え、前記電力送信手段は、前記ホストからの配電指示に応じて無線配電を行うことを特徴とするものである。
また、本発明の電動操作端の１構成例において、前記動作制御手段は、前記蓄電手段に蓄えられた電力が不十分な場合に、通信頻度と前記駆動手段の制御頻度のうち少なくとも一方を、前記蓄電手段の蓄電電力のレベル値に応じて低減することを特徴とするものである。

また、本発明の電動操作端ネットワークシステムは、無線通信機能および無線受電機能を備えた複数の電動操作端と、この電動操作端の蓄電電力のレベル値に応じて前記電動操作端への配電を制御するホストと、商用電源より電力供給を受ける電力制御装置とを有し、前記電動操作端は、環境エネルギーを電気エネルギーに変換する環境発電手段と、この環境発電手段で発電された電力を蓄える第１の蓄電手段と、この第１の蓄電手段に蓄えられた電力のレベルを検出する蓄電電力検出手段と、前記ホストに対して、前記第１の蓄電手段の蓄電電力のレベル値を無線で通知する蓄電電力レベル値通知手段と、外部の装置から無線配電を受けて前記第１の蓄電手段に電力を蓄える第１の受電手段と、前記第１の蓄電手段に蓄えられた電力の供給を受けて駆動される駆動手段と、この駆動手段の動作を制御する動作制御手段とを備え、前記電力制御装置は、前記蓄電電力のレベル値判定に基づく前記ホストからの配電指示を受信する第１の配電指示受信手段と、前記ホストからの配電指示に応じて、前記電動操作端に無線配電する第１の電力送信手段を備え、前記ホストは、前記電動操作端から通知された蓄電電力のレベル値を受信する蓄電電力レベル値受信手段と、前記蓄電電力のレベル値に基づいて、前記電動操作端に蓄えられた電力が不十分と判定した場合に、この電動操作端への無線配電を前記電力制御装置に指示する無線配電指示手段とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の電動操作端ネットワークシステムの１構成例において、前記電動操作端は、さらに、前記蓄電電力のレベル値判定に基づく前記ホストからの配電指示を受信する第２の配電指示受信手段と、前記ホストからの配電指示に応じて、前記第１の蓄電手段に蓄えられた電力を他の電動操作端に無線配電する第２の電力送信手段とを備え、前記ホストの無線配電指示手段は、前記蓄電電力のレベル値に基づいて、第１の電動操作端に蓄えられた電力が不十分と判定し、かつ十分過ぎる電力を蓄えている第２の電動操作端がある場合には、前記第２の電動操作端に対して前記第１の電動操作端への無線配電を指示することを特徴とするものである。
また、本発明の電動操作端ネットワークシステムの１構成例において、前記電動操作端は、さらに、前記蓄電電力のレベル値判定に基づく前記ホストからの配電指示を受信する第２の配電指示受信手段と、前記ホストからの配電指示に応じて、前記第１の蓄電手段に蓄えられた電力を前記電力制御装置に無線配電する第２の電力送信手段とを備え、前記電力制御装置は、さらに、前記電動操作端から無線配電を受ける第２の受電手段と、この第２の受電手段から出力された電力を蓄える第２の蓄電手段と、この第２の蓄電手段に蓄えられた電力を商用電源に戻す電力出力手段とを備え、前記ホストの無線配電指示手段は、前記蓄電電力のレベル値に基づいて、電力の蓄えが不十分な電動操作端がないと判定し、かつ十分過ぎる電力を蓄えている電動操作端がある場合には、この十分過ぎる電力を蓄えている電動操作端に対して前記電力制御装置への無線配電を指示することを特徴とするものである。
また、本発明の電動操作端ネットワークシステムの１構成例において、前記電動操作端の動作制御手段は、前記第１の蓄電手段に蓄えられた電力が不十分な場合に、通信頻度と前記駆動手段の制御頻度のうち少なくとも一方を、前記第１の蓄電手段の蓄電電力のレベル値に応じて低減することを特徴とするものである。

本発明によれば、電動操作端に、環境エネルギーを電気エネルギーに変換する環境発電手段と、環境発電手段で発電された電力を蓄える蓄電手段と、蓄電手段に蓄えられた電力が不十分な場合に、外部の装置から無線配電を受けて蓄電手段に電力を蓄える受電手段とを設けることにより、環境発電手段および外部の装置から供給される電力を効率的に融合して蓄電することができ、電動操作端の完全なワイヤレス化を実現することができる。本発明では、外部からの電源供給に加えて、環境発電を利用することにより、省エネルギーに貢献することができる。また、本発明では、電動操作端のワイヤレス化により、電動操作端を外部と接続する配線材料を撤廃することができるので、環境負荷の低減に貢献することができる。さらに、本発明では、電動操作端のワイヤレス化により、電動操作端を外部と接続する配線工数を撤廃することができ、また既設の建物における追加計装での作業工数を低減することができるので、施工性、メンテナンス性の向上に貢献することができる。

また、本発明では、電動操作端に、蓄電手段に蓄えられた電力が十分過ぎる場合に、電力を電力の蓄えが不十分な他の電動操作端に無線配電する電力送信手段を設けることにより、環境発電による余剰電力を他の電動操作端に配電することができ、余剰電力を有効利用することができる。

また、本発明では、電動操作端に、蓄電手段に蓄えられた電力が十分過ぎる場合に、電力を電力制御装置に無線配電する電力送信手段を設けることにより、環境発電による余剰電力を電力制御装置に配電し、電力制御装置を通じて電力会社に売却することができ、余剰電力を有効利用することができる。

また、本発明では、電動操作端がホストに対して、蓄電電力のレベル値を無線で通知することにより、ホストから配電指示を受けて、無線配電を行うことができる。

また、本発明では、蓄電手段に蓄えられた電力が不十分な場合に、通信頻度と駆動手段の制御頻度のうち少なくとも一方を、蓄電手段の蓄電電力のレベル値に応じて低減することにより、電動操作端の消費電力を低減することができる。

本発明の実施の形態に係る電動操作端ネットワークシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電動操作端ネットワークシステムのホストの構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電動操作端ネットワークシステムの電力制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係る電動操作端ネットワークシステムのホストの動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電動操作端ネットワークシステムのホストの動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電動操作端ネットワークシステムの電力制御装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る電動操作端ネットワークシステムの電動操作端の動作を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態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電動操作端ネットワークシステムの構成を示すブロック図である。電動操作端ネットワークシステムは、無線通信機能、無線受電機能および無線配電機能を備えたバルブなどの電動操作端１と、電動操作端１の蓄電電力のレベル値に応じて電動操作端１への配電を制御する配電制御装置であるホスト２と、無線配電機能を備えた電力制御装置３とから構成される。

電動操作端１は、データ送信部１００と、データ受信部１０１と、電力送信部１０２と、環境発電部１０３と、整流部１０４と、蓄電部１０５と、蓄電電力検出部１０６と、安定化電源部１０７と、制御部１０８と、不揮発性メモリー１０９と、モータ１１０と、駆動部１１１と、減速部１１２と、位置検出部１１３と、アンテナ１１４とを有する。整流部１０４は受電手段を構成し、モータ１１０と駆動部１１１と減速部１１２とは駆動手段を構成し、データ送信部１００と制御部１０８とは蓄電電力レベル値通知手段を構成し、データ受信部１０１と制御部１０８とは配電指示受信手段を構成している。

データ送信部１００は、制御部１０８から渡されたデータをアンテナ１１４を介してホスト２に無線送信する。
データ受信部１０１は、ホスト２から送信されアンテナ１１４で受信された通信用電磁波を検波してデータを復調し、復調したデータを制御部１０８に渡す。
電力送信部１０２は、制御部１０８からの指示に応じて、環境発電部１０３で発電された電力を配電用電磁波に変換してアンテナ１１４から送信することにより、他の電動操作端１または電力制御装置３に無線配電する。

環境発電部１０３は、熱、光、振動、電磁波、流体エネルギーなど様々な形態で環境中に存在する環境エネルギーを電気エネルギーに変換する。上記のとおり環境エネルギーとしては様々な種類があるが、本実施の形態では電動操作端１を適用対象としているので、電動操作端１が設置されている配管（不図示）を流れる流体のエネルギーを利用して発電することが可能である。環境発電部１０３が発電した電力は、蓄電部１０５へ出力される。

整流部１０４は、電力制御装置３から送信されアンテナ１１４で受信された配電用電磁波が有するエネルギーを整流して電力として取り出す。整流部１０４が取り出した電力は、蓄電部１０５へ出力される。整流部１０４としては、ダイオード等を用いたブリッジ整流回路や半波整流回路がある。
蓄電部１０５は、環境発電部１０３および整流部１０４から出力された電力を蓄える。蓄電部１０５としては、電気２重層コンデンサなどがある。

蓄電電力検出部１０６は、蓄電部１０５の端子電圧を観測することにより、蓄電部１０５の蓄電電力のレベルを検出し、検出したレベル値を制御部１０８に通知する。本実施の形態では、蓄電部１０５の蓄電電力のレベルを、レベルが高い順に５〜０の６段階で検出するものとする。

レベル５は、蓄電部１０５に蓄えられている電力が基準電力値を大幅に超えており、十分過ぎるほど電力が蓄えられていることを示すレベルである。レベル４は、蓄電部１０５に蓄えられている電力が基準電力値を超えており、電動操作端１が通常稼働できることを示すレベルである。レベル３は、蓄電部１０５に蓄えられている電力が基準電力値を下回り、電動操作端１が通常稼働できないことを示すレベルである。レベル３の場合、制御部１０８は、自己の判断もしくはホスト２からの指示に応じて、バルブ開度の制御（モータ１１０の制御）の頻度を低減することにより、消費電力を低減する。

レベル２は、蓄電部１０５に蓄えられている電力がレベル３よりも低いことを示すレベルである。レベル２の場合、制御部１０８は、自己の判断もしくはホスト２からの指示に応じて、ホスト２との通信の頻度およびバルブ開度の制御の頻度を低減することにより、消費電力を低減する。レベル１は、蓄電部１０５に蓄えられている電力がレベル２よりも低いことを示すレベルである。レベル１の場合、制御部１０８は、自己の判断もしくはホスト２からの指示に応じて、ホスト２との通信の頻度を低減すると共に、バルブを全閉にしてバルブ開度の制御を停止することにより、消費電力を低減する。レベル０は、蓄電部１０５に蓄えられている電力がレベル１よりも低く、蓄電電力が最も低いことを示すレベルである。レベル０の場合、制御部１０８は、ホスト２に対して蓄電電力のレベル値を通知して警報を出す通信のみを行い、他の処理を停止する。

安定化電源部１０７は、蓄電部１０５から出力される電圧を安定化して直流電源電圧を生成する。この直流電源電圧は、データ送信部１００、データ受信部１０１、電力送信部１０２、制御部１０８、不揮発性メモリー１０９、モータ１１０および駆動部１１１に供給される。

制御部１０８は、電動操作端全体を制御する。制御部１０８は、ホスト２からの開度指示に応じて、駆動部１１１を介してモータ１１０を駆動し、バルブ開度を制御する。また、制御部１０８は、ホスト２からの各種コマンドを処理してレスポンスを返送する。また、制御部１０８は、電動操作端１内の各部位の自己診断をして、異常が発生した時にはホスト２に知らせる。さらに、制御部１０８は、ホスト２からの指示に応じて、環境発電部１０３で発電された電力を他の電動操作端１または電力制御装置３に無線配電させる。
不揮発性メモリー１０９には、調整データ、設定データ、測定データが格納される。制御部１０８は、必要に応じて不揮発性メモリー１０９にデータを書き込み、また不揮発性メモリー１０９からデータを読み出す。

駆動部１１１は、モータ１１０の駆動のための電力を生成し、制御部１０８からの指示に応じてモータ１１０を正転あるいは逆転させる。モータ１１０の回転力は、モータ１１０の回転を減速させる減速部１１２を介してバルブのシャフトに伝達される。これにより、バルブ開度が変化する。
位置検出部１１３は、バルブのシャフトの回転角を検出して制御部１０８に通知する。制御部１０８は、位置検出部１１３から通知された回転角に対応するバルブ開度（実開度）とホスト２から指示されたバルブ開度（設定開度）とが一致するように駆動部１１１を通じてモータ１１０の回転を制御する。こうして、バルブ開度が制御される。

図２はホスト２の構成を示すブロック図である。ホスト２は、データ送信部２００と、データ受信部２０１と、制御部２０２と、アンテナ２０３と、電源部２０４とを有する。データ受信部２０１と制御部２０２とは蓄電電力レベル値受信手段を構成し、データ送信部２００と制御部２０２とは無線配電指示手段を構成している。

データ送信部２００は、制御部２０２から渡されたデータをアンテナ２０３を介して電動操作端１に無線送信する。
データ受信部２０１は、電動操作端１から送信されアンテナ２０３で受信された通信用電磁波を検波してデータを復調し、復調したデータを制御部２０２に渡す。

制御部２０２は、各電動操作端１から通知されたデータにより各電動操作端１の蓄電部１０５の蓄電電力のレベルを把握する。制御部２０２は、各電動操作端１の蓄電電力のレベルに応じて配電先を決定して電力制御装置３または電動操作端１に配電を指示する。また、制御部２０２は、電動操作端１の内部データのモニターおよび設定をする。また、制御部２０２は、バルブ開度を示すデジタル値またはアナログ値の開度指令値を各電動操作端１に送信し、各電動操作端１の開度を制御する。さらに、制御部２０２は、電動操作端１から警報が通知された場合あるいは電動操作端１から受信したデータに異常がある場合には、所定の異常処理を実施する。
電源部２０４は、ホスト２の稼働に必要な電源を生成する。

図３は電力制御装置３の構成を示すブロック図である。電力制御装置３は、データ送信部３００と、データ受信部３０１と、電力送信部３０２と、整流部３０３と、蓄電部３０４と、商用電源変換部３０５と、制御部３０６と、アンテナ３０７と、電源部３０８とを有する。整流部３０３は受電手段を構成し、データ受信部３０１と制御部３０６とは配電指示受信手段を構成している。

データ送信部３００は、制御部３０６から渡されたデータをアンテナ３０７を介してホスト２に無線送信する。
データ受信部３０１は、ホスト２から送信されアンテナ３０７で受信された通信用電磁波を検波してデータを復調し、復調したデータを制御部３０６に渡す。

電力送信部３０２は、商用電源からの電力供給を受けて動作し、ホスト２からの配電先指示に応じてアンテナ３０７から配電用電磁波を送信することにより、配電先の電動操作端１に無線配電する。
整流部３０３は、電動操作端１から送信されアンテナ３０７で受信された配電用電磁波が有するエネルギーを整流して電力として取り出す。蓄電部３０４は、整流部３０３から出力された電力を蓄える。

商用電源変換部３０５は、蓄電部３０４に蓄えられた電力を商用電源に戻せるような電圧、位相に変換して商用電源に戻し、電力会社に売却する（売電）。また、商用電源変換部３０５は、商用電源に戻した積算電力を計測する。
制御部３０６は、ホスト２からの配電先指示に応じて電力送信部３０２を制御し、電動操作端１への配電を行う。また、制御部３０６は、商用電源変換部３０５で計測された積算電力量をホスト２に通知する。
電源部３０８は、電力制御装置３の稼働に必要な電源を生成する。

なお、電動操作端１とホスト２との間、およびホスト２と電力制御装置３との間のデータ通信には、例えば２．４ＧＨｚ帯の通信用電磁波が使用される。また、電力制御装置３から電動操作端１への配電、および電動操作端１から電力制御装置３への配電には、例えば８００ＭＨｚ帯の配電用電磁波が使用される。

図４、図５はホスト２の動作を説明するフローチャート、図６は電力制御装置３の動作を説明するフローチャート、図７は電動操作端１の動作を説明するフローチャートである。以下、図４〜図７を用いて本実施の形態の電動操作端ネットワークシステムの動作についてより詳細に説明する。

まず、ホスト２の動作について説明する。ホスト２の電源が投入されると（図４ステップＳ１００）、ホスト２の制御部２０２は、ホスト２の自己診断を実施する（ステップＳ１０１）。制御部２０２は、自己診断結果が正常な場合（ステップＳ１０２においてＹＥＳ）、後述するステップＳ１０４に進み、自己診断結果が異常な場合、システムを停止する（ステップＳ１０３）。制御部２０２は、自己診断結果が正常な場合、初期シーケンスを実施する（ステップＳ１０４）。

初期シーケンスにおいて、制御部２０２は、電力制御装置３から診断結果を取得する（ステップＳ１０５）。制御部２０２は、電力制御装置３の診断結果が正常な場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳ）、後述するステップＳ１０７に進み、電力制御装置３の診断結果が異常な場合あるいは所定の時間内に電力制御装置３から診断結果を受信できなかった場合には、システムを停止する（ステップＳ１０３）。

続いて、制御部２０２は、各電動操作端１に対して自己診断を実施するよう指示する（ステップＳ１０７）。そして、制御部２０２は、各電動操作端１から診断結果を取得する（ステップＳ１０８）。制御部２０２は、各電動操作端１の診断結果が正常な場合（ステップＳ１０９においてＹＥＳ）、後述するステップＳ１１０に進み、各電動操作端１のうち少なくとも１つの電動操作端１の診断結果が異常な場合あるいは所定の時間内に全ての電動操作端１から診断結果を受信できなかった場合には、システムを停止する（ステップＳ１０３）。各電動操作端１の診断結果が正常な場合には、初期シーケンスが終了する。

初期シーケンスが終了すると、制御部２０２は、システムを起動する（ステップＳ１１０）。システムの起動後、制御部２０２は、各電動操作端１に対して蓄電電力のレベル値の報告を指示し、各電動操作端１から蓄電電力のレベル値を受信したかどうかを確認する（ステップＳ１１１）。制御部２０２は、全ての電動操作端１から蓄電電力のレベル値を受信できた場合（ステップＳ１１１においてＹＥＳ）、蓄電電力がレベル３以下の電動操作端１があるかどうかを判定する（ステップＳ１１２）。制御部２０２は、蓄電電力がレベル３以下の電動操作端１がない場合には（ステップＳ１１２においてＮＯ）、後述するステップＳ１１８に進む。

制御部２０２は、蓄電電力がレベル３以下の電動操作端１がある場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、蓄電電力がレベル５の電動操作端１があるかどうかを判定する（ステップＳ１１３）。制御部２０２は、蓄電電力がレベル５の電動操作端１がある場合（ステップＳ１１３においてＹＥＳ）、このレベル５の電動操作端１に対して、レベル３の電動操作端１への無線配電を指示する（ステップＳ１１４）。こうして、蓄電電力が十分に高い電動操作端１から蓄電電力が低い電動操作端１への無線配電が実施される。また、制御部２０２は、蓄電電力がレベル５の電動操作端１がない場合（ステップＳ１１３においてＮＯ）、電力制御装置３に対して、レベル３の電動操作端１への無線配電を指示する（ステップＳ１１５）。すなわち、蓄電電力が十分に高い電動操作端１がない場合には、電力制御装置３から蓄電電力が低い電動操作端１への無線配電が実施される。

ステップＳ１１４，Ｓ１１５の処理後、制御部２０２は、蓄電電力がレベル３以下の電動操作端１があるかどうかを判定する（図５ステップＳ１１６）。制御部２０２は、蓄電電力がレベル３以下の電動操作端１がない場合（ステップＳ１１６においてＮＯ）、ステップＳ１１４あるいはＳ１１５で無線配電するよう指示した電動操作端１あるいは電力制御装置３に対して無線配電の停止を指示する（ステップＳ１１７）。つまり、ステップＳ１１４，Ｓ１１５の処理により、蓄電電力が低い電動操作端１の蓄電電力が上昇してレベル４またはレベル５になった場合には、無線配電を停止する。

次に、制御部２０２は、蓄電電力がレベル５の電動操作端１があるかどうかを判定する（ステップＳ１１８）。制御部２０２は、蓄電電力がレベル５の電動操作端１がある場合（ステップＳ１１８においてＹＥＳ）、後述するステップＳ１１９に進み、蓄電電力がレベル５の電動操作端１がない場合、ステップＳ１１１に戻る。制御部２０２は、蓄電電力がレベル５の電動操作端１がある場合、このレベル５の電動操作端１に対して、電力制御装置３への無線配電を指示する（ステップＳ１１９）。こうして、蓄電電力が十分に高い電動操作端１から電力制御装置３への無線配電が実施される。そして、制御部２０２は、電力制御装置３に対して、レベル５の電動操作端１からの無線配電があることを通知する（ステップＳ１２０）。

ステップＳ１２０の処理後、制御部２０２は、蓄電電力がレベル５の電動操作端１があるかどうかを判定する（ステップＳ１２１）。制御部２０２は、蓄電電力がレベル５の電動操作端１がない場合（ステップＳ１２１においてＮＯ）、ステップＳ１１９で無線配電するよう指示した電動操作端１に対して無線配電の停止を指示する（ステップＳ１２２）。つまり、ステップＳ１１９の処理により、蓄電電力が十分に高い電動操作端１の蓄電電力が低下してレベル４になった場合には、無線配電を停止する。

ステップＳ１２２の処理後、制御部２０２は、電力制御装置３に対して、電動操作端１からの無線配電が停止されることを通知する（ステップＳ１２３）。さらに、制御部２０２は、電力制御装置３が商用電源に戻した積算電力量の情報を電力制御装置３から取得する（ステップＳ１２４）。そして、制御部２０２は、ステップＳ１１１に戻る。

次に、電力制御装置３の動作について説明する。電力制御装置３の電源が投入されると（図６ステップＳ２００）、電力制御装置３の制御部３０６は、電力制御装置３の自己診断を実施する（ステップＳ２０１）。制御部３０６は、自己診断結果が正常な場合（ステップＳ２０２においてＹＥＳ）、ホスト２に自己診断結果が正常なことを通知する（ステップＳ２０３）。また、制御部３０６は、自己診断結果が異常な場合、ホスト２に自己診断結果が異常なことを通知し（ステップＳ２０４）、動作を停止する（ステップＳ２０５）。

制御部３０６は、自己診断結果が正常な場合、ホスト２から配電指示を受信したかどうかを判定する（ステップＳ２０６）。制御部３０６は、ホスト２から配電指示を受信していない場合（ステップＳ２０６においてＮＯ）、後述するステップＳ２１０に進み、ホスト２から配電指示を受信した場合（ステップＳ２０６においてＹＥＳ）、電力送信部３０２を制御して、電動操作端１への無線配電を実施する（ステップＳ２０７）。つまり、制御部３０６は、図４のステップＳ１１５の処理により、ホスト２から配電指示を受信した場合には、無線配電を実施する。

ステップＳ２０７の処理後、制御部３０６は、ホスト２から配電停止指示を受信したかどうかを判定する（ステップＳ２０８）。制御部３０６は、ホスト２から配電停止指示を受信した場合（ステップＳ２０８においてＹＥＳ）、電力送信部３０２を制御して、電動操作端１への無線配電を停止する（ステップＳ２０９）。つまり、制御部３０６は、図５のステップＳ１１７の処理により、ホスト２から配電停止指示を受信した場合には、無線配電を停止する。

次に、制御部３０６は、ホスト２から受電指示を受信したかどうかを判定する（ステップＳ２１０）。制御部３０６は、ホスト２から受電指示を受信していない場合（ステップＳ２１０においてＮＯ）、ステップＳ２０６に戻り、ホスト２から受電指示を受信した場合（ステップＳ２１０においてＹＥＳ）、ホスト２から受電停止通知を受信したかどうかを判定する（ステップＳ２１１）。

制御部３０６は、ホスト２から受電停止通知を受信していない場合（ステップＳ２１１においてＮＯ）、商用電源変換部３０５による積算電力量の計測を継続しつつ（ステップＳ２１２）、ステップＳ２１１に戻る。つまり、制御部３０６は、図５のステップＳ１２０の処理により、ホスト２から受電指示を受信した場合には、ホスト２からの受電停止通知を待つ。そして、制御部３０６は、図５のステップＳ１２３の処理により、ホスト２から受電停止通知を受信すると、商用電源変換部３０５で計測された積算電力量をホスト２に通知し（ステップＳ２１３）、ステップＳ２０６に戻る。

次に、電動操作端１の動作について説明する。電動操作端１の制御部１０８は、ホスト２から自己診断指示を受信したかどうかを判定する（図７ステップＳ３００）。制御部１０８は、ホスト２から自己診断指示を受信していない場合（ステップＳ３００においてＮＯ）、後述するステップＳ３０６に進み、図４のステップＳ１０７の処理によりホスト２から送信された自己診断指示を受信した場合（ステップＳ３００においてＹＥＳ）、電動操作端１の自己診断を実施する（ステップＳ３０１）。

制御部１０８は、自己診断結果が正常な場合（ステップＳ３０２においてＹＥＳ）、ホスト２に自己診断結果が正常なことを通知する（ステップＳ３０３）。また、制御部３０６は、自己診断結果が異常な場合、ホスト２に自己診断結果が異常なことを通知し（ステップＳ３０４）、動作を停止する（ステップＳ３０５）。

制御部１０８は、自己診断結果が正常な場合、蓄電電力検出部１０６から蓄電電力のレベル値を取得する（ステップＳ３０６）。続いて、制御部１０８は、ホスト２からレベル報告指示を受信したかどうかを判定する（ステップＳ３０７）。制御部１０８は、ホスト２からレベル報告指示を受信していない場合（ステップＳ３０７においてＮＯ）、ステップＳ３００に戻る。また、制御部１０８は、図４のステップＳ１１１の処理によりホスト２から送信されたレベル報告指示を受信した場合（ステップＳ３０７においてＹＥＳ）、ステップＳ３０６で取得した蓄電電力のレベル値をホスト２に通知する（ステップＳ３０８）。

次に、制御部１０８は、ホスト２から配電指示を受信したかどうかを判定する（ステップＳ３０９）。制御部１０８は、ホスト２から配電指示を受信していない場合（ステップＳ３０９においてＮＯ）、ステップＳ３００に戻り、ホスト２から配電指示を受信した場合（ステップＳ３０９においてＹＥＳ）、電力送信部１０２を制御して、他の電動操作端１あるいは電力制御装置３への無線配電を実施する（ステップＳ３１０）。つまり、制御部１０８は、図４のステップＳ１１４あるいは図５のステップＳ１１９の処理により、ホスト２から配電指示を受信した場合には、無線配電を実施する。

ステップＳ３１０の処理後、制御部１０８は、ホスト２から配電停止指示を受信したかどうかを判定する（ステップＳ３１１）。制御部１０８は、ホスト２から配電停止指示を受信した場合（ステップＳ３１１においてＹＥＳ）、電力送信部１０２を制御して、他の電動操作端１あるいは電力制御装置３への無線配電を停止して（ステップＳ３１２）、ステップＳ３００に戻る。つまり、制御部１０８は、図５のステップＳ１１７あるいはステップＳ１２２の処理により、ホスト２から配電停止指示を受信した場合には、無線配電を停止する。

以上のように、本実施の形態では、環境発電部１０３から供給される電力と、他の電動操作端１または電力制御装置３とから供給される電力とを効率的に融合して蓄電することができ、電動操作端１の完全なワイヤレス化を実現することができる。本実施の形態では、環境発電を利用することにより、省エネルギーに貢献することができる。また、本実施の形態では、電動操作端１のワイヤレス化により、電動操作端１を外部と接続する配線材料を撤廃することができるので、環境負荷の低減に貢献することができる。さらに、本実施の形態では、電動操作端１のワイヤレス化により、電動操作端１を外部と接続する配線工数を撤廃することができ、また既設の建物における追加計装での作業工数を低減することができるので、施工性、メンテナンス性の向上に貢献することができる。

なお、本実施の形態では、電動操作端の１例としてバルブを例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、ダンパやファンなどの他の電動操作端に本発明を適用することも可能である。
また、本実施の形態では、ホスト２と電力制御装置３との間を無線ネットワークで接続しているが、ホスト２と電力制御装置３との間の通信は有線通信であってもよい。

また、本実施の形態では、電力制御装置３から電動操作端１への無線配電と、電動操作端１から他の電動操作端１または電力制御装置３への無線配電とを制御する配電制御装置としてホスト２を外部に設けているが、配電制御装置としての機能を各電動操作端１に持たせ、各電動操作端１が相互に通信を行って自律的に判断し、無線受電および無線配電を行うようにしてもよい。

本実施の形態で説明した電動操作端１、ホスト２、電力制御装置３の各々の制御部１０８，２０２，３０６は、それぞれＣＰＵ、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。各装置のＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。

本発明は、電動操作端をワイヤレス化する技術に適用することができる。

１…電動操作端、２…ホスト、３…電力制御装置、１００，２００，３００…データ送信部、１０１，２０１，３０１…データ受信部、１０２，３０２…電力送信部、１０３…環境発電部、１０４，３０３…整流部、１０５，３０４…蓄電部、１０６…蓄電電力検出部、１０７…安定化電源部、１０８，２０２，３０６…制御部、１０９…不揮発性メモリー、１１０…モータ、１１１…駆動部、１１２…減速部、１１３…位置検出部、１１４，２０３，３０７…アンテナ、２０４，３０８…電源部、３０５…商用電源変換部。

Claims (9)

1. 環境エネルギーを電気エネルギーに変換する環境発電手段と、
   この環境発電手段で発電された電力を蓄える蓄電手段と、
   この蓄電手段に蓄えられた電力のレベルを検出する蓄電電力検出手段と、
   前記蓄電手段に蓄えられた電力が不十分な場合に、外部の装置から無線配電を受けて前記蓄電手段に電力を蓄える受電手段と、
   前記蓄電手段に蓄えられた電力の供給を受けて駆動される駆動手段と、
   この駆動手段の動作を制御する動作制御手段とを備えることを特徴とする電動操作端。
2. 請求項１記載の電動操作端において、
   さらに、前記蓄電手段に蓄えられた電力が十分過ぎる場合に、この電力を電力の蓄えが不十分な他の電動操作端に無線配電する電力送信手段を備えることを特徴とする電動操作端。
3. 請求項１記載の電動操作端において、
   さらに、前記蓄電手段に蓄えられた電力が十分過ぎる場合に、この電力を前記電力制御装置に無線配電する電力送信手段を備えることを特徴とする電動操作端。
4. 請求項２または３記載の電動操作端において、
   さらに、商用電源より電力供給を受ける電力制御装置から自装置への無線配電と、自装置から他の電動操作端または前記電力制御装置への無線配電とを制御するホストに対して、前記蓄電手段の蓄電電力のレベル値を無線で通知する蓄電電力レベル値通知手段と、
   前記蓄電電力のレベル値判定に基づく前記ホストからの配電指示を受信する配電指示受信手段とを備え、
   前記電力送信手段は、前記ホストからの配電指示に応じて無線配電を行うことを特徴とする電動操作端。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電動操作端において、
   前記動作制御手段は、前記蓄電手段に蓄えられた電力が不十分な場合に、通信頻度と前記駆動手段の制御頻度のうち少なくとも一方を、前記蓄電手段の蓄電電力のレベル値に応じて低減することを特徴とする電動操作端。
6. 無線通信機能および無線受電機能を備えた複数の電動操作端と、
   この電動操作端の蓄電電力のレベル値に応じて前記電動操作端への配電を制御するホストと、
   商用電源より電力供給を受ける電力制御装置とを有し、
   前記電動操作端は、
   環境エネルギーを電気エネルギーに変換する環境発電手段と、
   この環境発電手段で発電された電力を蓄える第１の蓄電手段と、
   この第１の蓄電手段に蓄えられた電力のレベルを検出する蓄電電力検出手段と、
   前記ホストに対して、前記第１の蓄電手段の蓄電電力のレベル値を無線で通知する蓄電電力レベル値通知手段と、
   外部の装置から無線配電を受けて前記第１の蓄電手段に電力を蓄える第１の受電手段と、
   前記第１の蓄電手段に蓄えられた電力の供給を受けて駆動される駆動手段と、
   この駆動手段の動作を制御する動作制御手段とを備え、
   前記電力制御装置は、
   前記蓄電電力のレベル値判定に基づく前記ホストからの配電指示を受信する第１の配電指示受信手段と、
   前記ホストからの配電指示に応じて、前記電動操作端に無線配電する第１の電力送信手段を備え、
   前記ホストは、
   前記電動操作端から通知された蓄電電力のレベル値を受信する蓄電電力レベル値受信手段と、
   前記蓄電電力のレベル値に基づいて、前記電動操作端に蓄えられた電力が不十分と判定した場合に、この電動操作端への無線配電を前記電力制御装置に指示する無線配電指示手段とを備えることを特徴とする電動操作端ネットワークシステム。
7. 請求項６記載の電動操作端ネットワークシステムにおいて、
   前記電動操作端は、
   さらに、前記蓄電電力のレベル値判定に基づく前記ホストからの配電指示を受信する第２の配電指示受信手段と、
   前記ホストからの配電指示に応じて、前記第１の蓄電手段に蓄えられた電力を他の電動操作端に無線配電する第２の電力送信手段とを備え、
   前記ホストの無線配電指示手段は、前記蓄電電力のレベル値に基づいて、第１の電動操作端に蓄えられた電力が不十分と判定し、かつ十分過ぎる電力を蓄えている第２の電動操作端がある場合には、前記第２の電動操作端に対して前記第１の電動操作端への無線配電を指示することを特徴とする電動操作端ネットワークシステム。
8. 請求項６記載の電動操作端ネットワークシステムにおいて、
   前記電動操作端は、
   さらに、前記蓄電電力のレベル値判定に基づく前記ホストからの配電指示を受信する第２の配電指示受信手段と、
   前記ホストからの配電指示に応じて、前記第１の蓄電手段に蓄えられた電力を前記電力制御装置に無線配電する第２の電力送信手段とを備え、
   前記電力制御装置は、
   さらに、前記電動操作端から無線配電を受ける第２の受電手段と、
   この第２の受電手段から出力された電力を蓄える第２の蓄電手段と、
   この第２の蓄電手段に蓄えられた電力を商用電源に戻す電力出力手段とを備え、
   前記ホストの無線配電指示手段は、前記蓄電電力のレベル値に基づいて、電力の蓄えが不十分な電動操作端がないと判定し、かつ十分過ぎる電力を蓄えている電動操作端がある場合には、この十分過ぎる電力を蓄えている電動操作端に対して前記電力制御装置への無線配電を指示することを特徴とする電動操作端ネットワークシステム。
9. 請求項６乃至８のいずれか１項に記載の電動操作端ネットワークシステムにおいて、
   前記電動操作端の動作制御手段は、前記第１の蓄電手段に蓄えられた電力が不十分な場合に、通信頻度と前記駆動手段の制御頻度のうち少なくとも一方を、前記第１の蓄電手段の蓄電電力のレベル値に応じて低減することを特徴とする電動操作端ネットワークシステム。

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