JP2017511684A

JP2017511684A - 電力消費量を管理する装置

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Publication number: JP2017511684A
Application number: JP2016574502A
Authority: JP
Inventors: デリジー，フロリアン; ドゥサンジェルマン，ユーグルフェーブル; ウーリー，ジャン−マルク; ハインツ，ブリュノ
Original assignee: ヴォルタリ
Priority date: 2014-03-13
Filing date: 2015-03-10
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2035-03-10
Also published as: FR3018641B1; WO2015136216A1; US20170075322A1; EP3117499A1; DK3117499T3; FR3018641A1; CN106256067B; EP3117499B1; US10268167B2; CN106256067A; JP6854650B2

Abstract

電力消費量を管理する装置は、電流線との連結部を夫々受容することができ、入力コネクタと出力コネクタの形成に適した複数のコネクタ（２８）と、電流線と接続され、電流線は入力コネクタ（２８）の少なくとも１つおよび出力コネクタ（２８）の少なくとも１つに連結され、電子部品（３８）を受容するプリント回路を備え、電流線上の電力消費量を管理する処理回路（6，８）と、低電圧の配電盤に設置されることが可能で、２つの対向する端部（１５，１７）と、各端部（１５，１７）に沿う少なくとも１つの開口（１４，１６）とを有し、一方でハウジング（４）の対向する端部（１５，１７）に沿って複数のコネクタ（２８）を、他方で対向する端部（１５，１７）の間に処理回路（６，８）を収容し、コネクタ（２８）が電線を受容するときに開口（１４，１６）のうちの少なくとも幾つかは部分的に空いたままであるハウジング（４）と、を備え、処理回路（６，８）のプリント回路は、第１の分離空間と第２の分離空間とを画定するようにハウジング（４）内に配置され、少なくとも５Ａの電流を導通することができる電子部品（３８）は、ハウジング（４）の対向する端部のうちの一方に近接して、複数のコネクタ（２８）と共に第１の空間内に収容されるように、プリント回路上に受容されることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、電力消費量を管理する装置に関する。

電気の生成と消費のバランスの問題は、消費量のバラツキや電気エネルギーが貯蔵できないことを理由に、頻繁に生じている。この制約により、電気システムの関係者は、消費量がピークの期間だけでなく適宜生成と消費量を調節する手段を利用する必要がある。

この問題に対処するため、本出願人は、広範囲にわたる削減という概念、すなわちユーザが知らない内に、特定の電気設備の動作を同期的かつ一時的に中断することによって消費量を調整する原理を開発した。

したがって、各箇所の利用の瞬間的な消費量を測定することができ、および／または命令を受けて供給を中断することができる装置が必要とされている。

かかる装置は、大きさが制限された電気設備（例えば家庭または第３次産業の現場の電気基板等）に設置される必要があるため、このような装置達成はより一掃複雑であり、したがって、非常に大きな制約を示唆している。

これらの寸法的な制約に加えて、規制による制約が生じる。実際、能動的な冷却手段における欠陥は、例えば火災を引き起こす危険性があるため、また、装置は、これらの装置を保護するためにロックされてユーザが接触することができないため、これらの装置では能動的な冷却手段を使用することが許可されない。

しかしながら、電流を測定または中断するために、電流は特定のインピーダンスを示す要素を通して迂回させる必要がある。関連する電流および電圧（５つの経路において２３０Ｖで最大２０Ａ）を考慮すると、受動的に消費される瞬時電力は、約１００〜２００Ｗであり、これは、検討されている限られた空間では（例えば、電気基板に一体化した製品という典型的な事例において）極めて高い。

既存の装置は不十分である、すなわち、既存の装置は大き過ぎである、または、２つ以上の線に関して電流が測定および／または中断されることができない。

本発明の目的は、このような状況の改善である。

この目的のため、本発明は、電力消費量を管理する装置であって、
電流線との連結部を夫々受容することができ、入力コネクタと出力コネクタの形成に適した複数のコネクタと、
前記電流線と接続され、前記電流線は前記入力コネクタの少なくとも１つおよび前記出力コネクタの少なくとも１つに連結され、電子部品を受容するプリント回路を備え、電流線上の電力消費量を管理する処理回路と、
低電圧の配電盤に設置されることが可能で、２つの対向する端部と、各端部に沿う少なくとも１つの開口と、を有し、一方で前記ボックスの前記対向する端部に沿って前記複数のコネクタを、他方で前記対向する端部の間に前記処理回路を収容し、前記コネクタが電線を受容するときに前記開口のうちの少なくとも幾つかは部分的に空いたままであるボックスとを備える電力消費量を管理する装置を提案する。

前記処理回路の前記プリント回路は、第１の分離空間と第２の分離空間とを画定するように前記ボックス内に配置され、少なくとも５Ａの電流を導通することができる電子部品は、前記ボックスの前記対向する端部のうちの一方に近接して、前記複数のコネクタと共に前記第１の空間内に収容されるように、前記プリント回路上に受容される。

この装置の前記設計および前記処理回路の前記プリント回路の前記特定の配置により、空気循環通路を画定することが可能になる。

様々な変形の実施の形態によれば、前記装置は以下の特徴、すなわち、
前記開口のうちの少なくとも幾つかは、前記複数のコネクタのうちの少なくとも幾つかを受容し、
前記コネクタが電流線を受容する時、前記ボックスの前記端部のうちの一方の前記開口の自由断面は、前記ボックスの他端の前記開口の自由断面よりも大きいか、または等しく、
前記処理回路は、前記出力コネクタに連結された１つ以上の電線の瞬間的な電力消費量を決定するよう設計された測定回路であり、
前記測定回路は、入力コネクタと出力コネクタを備える各対のコネクタに連結され、各分流器を通る電流を測定する装置に連結された、前記第１の空間に配置された複数の分流器を備え、
前記処理回路は、前記出力コネクタに連結された前記電線のうちの１つ以上の電線の電流の提供を選択的に中断するように設計された制御回路であり、
前記制御回路は、リレー、トライアック‐ダイアックおよびサイリスタを含む群のなかから選択される複数の要素を備え、前記要素は、入力コネクタと出力コネクタを含む各対のコネクタに夫々連結された、前記第１の空間に配置され、
前記第１および第２の空間を決定する前記プリント回路は、前記制御回路の前記プリント回路であり、前記測定回路の前記プリント回路は、前記測定回路および前記制御回路の最も多くの熱を放出し易い電力導体が、前記第１の空間に収容されるように、前記制御回路の前記プリント回路に対して略直交して延在し、
前記装置は、前記第２の空間に配置された供給回路を更に含み、
前記装置は、前記第２の空間に配置されたパイロット回路を更に含み、
前記装置は、２３ｋＷの電力を管理でき、
前記装置は、前記ボックスの幅１ミリメートルあたり４２６Ｗの電力を管理でき、
前記装置は、前記ボックスのｃｍ^３の単位体積あたり７２Ｗの電力を管理できる、
といった特徴を示すことができる。

本発明のその他の特徴および利点は、以下の非制限的な例示に由来し、図の説明を読むことによってさらに明らかになる。
図１は、電気基板に設置された状態のように配置された本発明の装置の正面概略図である。図２は、図１の矢印ＩＩに沿う概略図である。図３は、図１の矢印ＩＩＩに沿う概略図である。図４は、図１の矢印ＩＶに沿う概略図である。図５は、図４の矢印Ｖに沿う図１の装置の内部の概略図である。

図面および以下の説明は、基本的に明確な特性の要素を含んでいる。したがって、図面および以下の説明は、本発明をより良く説明するのに役立つだけでなく、必要に応じてその定義に寄与することができる。

図１〜図５は、本発明の１つの実施の形態の幾つかの図を示している。したがって、必要に応じて図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る、電力消費量を管理する装置２を表している。図１は、正面の概略図であり、例えば、この装置２は、電気基板の所定の位置にあるときに見られる。以下では、「上」または「底」、「左」または「右」等の相対的用語は、この基準となる図に関して定義されている。同様に、図１に関して幅および高さを、図１の平面に直交する方向に関して奥行を指示することができる。

装置２はボックス４を含み、ボックス４は、ここで説明する例では、測定回路６、制御回路８、供給回路１０およびパイロット回路１２（図４、図５を参照）を収容している。測定回路６と制御回路８は、夫々処理回路を形成している。

ここで説明する例では、ボックス４は、電気設備の電流源に連結された電線を受容するために一端１５に沿って形成された参照番号１４の５つの貫通開口と、電力消費量の管理をしようとする電線を受容するために反対の端１７に沿って形成された参照番号１６の４つの貫通開口とを含んでいる。したがって、開口１６の数よりも１つ多い開口１４が存在する。更なる開口１４（図１の一番左）は、装置２に電力を供給するために使用される。開口１４，１６は、ボックス４が低電圧の配電盤に受容されるときにボックス４の上部および底部を夫々画定するボックス４の両端１５，１７の水平面に設けられる。

ここで説明する例では、更なる開口１４を除いて、その他の開口は、ペア単位で考えられ、各対は、管理対象のひとつの電線に関連する。したがって、図１では、一番右の開口１４は、一番右の開口１６と対を形成し、右から２番目の開口１４は、右から２番目の開口１６と関連し、中央の開口１４は、左から２番目の開口１６と関連し、左から２番目の開口１４は、一番左の開口１６と関連する。各電線は、以下に説明される端子板によって開口１４または１６内の所定の位置に保持され、その締付けねじ２０は見られることができる。ボックス４には、中性電線を受容するための４つの開口２２も見られる。変形として、開口２２は省略されてもよい。変形として、ねじ２０は、クリップ、または任意のその他の適切な固定機構と取り換えられることができる。

電気的な観点から、且つ更なる開口１４を無視すると、ここで説明される例の開口１４は入力開口であり、開口１６は出力開口である。変形として、開口１４の一部または全てが出力開口であることができ、開口１６の一部または全てが入力開口であることができる。さらに、開口１４および１６は、上記で説明された方法とは異なるように関連させることもできる。

図２は、矢印ＩＩに沿う図１の装置の図を示し、したがって、上から見た図として見ることができる。図２は、入力開口１４および中性電線を受容するための開口２２のより良い図を提供する。

図２に見られるように、各開口１４は、コネクタ２８が受容される凹部２６が見られる端子板２４を受容する。このように、端子板２４とコネクタ２８の間に電線が受容されることができ、ねじ２０により、これらの結合が可能になる。本明細書にて説明される例では、コネクタ２８は薄板形状を有する。各端子板の形状は、電線が端子板２４とコネクタ２８の間に受容されるときに、開口１４および凹部２６が少なくとも部分的に空いているように設計されるため、各端子板２４の水平面におけるボックス４の内側と外側の間には貫通開口２９が常に存在している。

図３は、矢印ＩＩＩに沿う図１の装置の図を示し、したがって、下からの図として見ることができる。図３は、出力開口１６のより良い図を提供する。

図３に見られるように、各開口１６は、コネクタ２８が受容される凹部２６が見られる端子板２４を受容する。このように、端子板２４とコネクタ２８の間に電線が受容されることができ、ねじ２０により、これらの結合が可能になる。本明細書にて説明される例では、コネクタ２８は薄板形状を有する。各端子板の形状は、電線が端子板２４とコネクタ２８の間に受容されるときに、開口１６および凹部２６が少なくとも部分的に空いているように設計されるため、各端子板２４の水平面におけるボックス４の内側と外側の間には貫通開口２９が常に存在している。

本明細書にて説明される例では、開口１４（装置２が電気基板に設置されるときに上面に配置されるように設計される）の一組の貫通開口２９の断面は、開口１６（装置２が電気基板に設置されるときに底面に配置されるように設計される）の一組の貫通開口２９の断面に略等しい。

変形として、コネクタが電線を受容する時、装置２が電気基板に設置されるときに上面に配置されるように設計されるボックス４の端部の開口の自由断面は、ボックス４の対向する端部の開口の自由断面よりも大きい。

したがって、問題となるのは、電線を受容した後の空き面積であることは明白である。開口１４，１６の数は重要ではない。さらに、空気循環を可能にするための端部１５，１７に沿う開口１４，１６が設けられる一方で、コネクタ２８はボックス４を閉じるように受容されることができる。

図４は、矢印ＩＶに沿う図１の装置の図を示し、したがって、側面図として見ることができる。図４は、ボックス４の形状と、点線で（透視法で）表される測定回路６、制御回路８、供給回路１０とパイロット回路１２のより良い図を提供している。

図４に見られるように、ボックス４には、図１〜図３にも見られる深さに関して３つの異なる部分が見られる。参照記号Ａの第１の部分は、最小の深さを示し、開口１４および１６を受容する。参照記号Ｂの第２の部分は、最大の深さを示し、パイロット回路１２を受容する。最後に、参照記号Ｃの第３の部分は、参照記号Ａの第１の部分と参照記号Ｂの第２の部分の間に配置され、供給回路１０と開口２２を受容する。

測定回路６は、最小の深さを示す参照記号Ａの第１の部分に部分的に、且つ参照記号Ｃの第３の部分に部分的に受容される。制御回路８は、測定回路６に対して略垂直に配置され、参照記号Ａの第１の部分に受容される。

参照記号Ａの第１の部分は、参照記号Ｃの第３の部分よりも僅かに大きい高さを示す。これにより、コネクタ２８と端子板２４を締め付けるためにねじ２０に接触できる。参照記号Ｂの第２の部分は、電気基板内の設置によって制約されるため、最小の高さを示す部分である。

実際、一旦装置２が電気基板に設置されると、ユーザは、図４では一番左側の参照記号Ｂの第２の部分の壁面に対応する部分しか見えない。しかしながら、熱的な観点からは、部分Ｂ，Ｃは、制御回路８まで延在する単一の空間として見ることができる。以下に見られるように、制御回路８は、制御回路８の両側で、夫々ボックス４内に２つの空間を画定する。

図４に見られるように、ボックス４にはカバー３０が見られる。カバー３０には、電気基板に固定するための手段を示す矢印Ｖの方向に沿って突出する２つの部分３２がある。

図５は、図４の矢印Ｖに沿う図１の装置の内部の図を示している。コネクタ２８は、制御回路８上に受容された半田溶接部３６および分流器３８によって測定回路６に連結される。管理しようとする電線（すなわち、装置２の供給を意図する電線以外の全て）に対応する４つの半田溶接部３６は、夫々分流器３８の内の１つに連結される。分流器３８により、各電線を通る電流を測定することが可能になる。したがって、例えば装置２に供給することを意図する電線の供給電圧の並行した測定により、管理対象の電線の各々で消費される電力を回収することが可能になる。分流器３８は、５Ａの電流を通すことができ、分流器毎に約８Ｗの大量の熱を消散させる電子要素を構成する。

図５は、制御回路８に連結されたブロック４０も示している。ブロック４０は複数のリレーを含み、複数のリレーは、夫々、出力開口１６のコネクタ２８のうちのひとつに連結され、電線への供給が選択的かつ個別に中断されることを可能にする。切り替え時、ブロック４０のリレーも有意量の熱を消散し易い。変形として、ブロック４０のリレーは、トライアック‐ダイアック、サイリスタ、または電流を制御するためのその他の電子要素と交換されることができる。変形として、ブロック４０は、全ての電線の供給を同ときに中断または命令するように設計されることができ、単一のリレー、トライアック‐ダイアックまたはサイリスタを含むことができる。

したがって、制御回路８が、ボックス４を２つの空間に分割するプリント回路を含むことは明らかである。第１の空間は、上述のように、開口１４および１６を含み、コネクタ２８、分流器３８およびブロック４０を収容する。

このように、最も多くの熱を放出する要素の全てが第１の空間に配置され、これらの中でも、最も多くの熱を放出する要素、すなわち、分流器３８は、装置２が電気設備内の所定の位置に取付けられたときに第１の空間の上部に配置される。

特に指定しない限り、最も多くの熱を放出する要素は、開口１４に受容されるコネクタ２８に近接して、すなわち、ボックス４が低電圧の配電盤に受容されるときにボックス４の上部を画定する端部に近接して配置される。測定回路６および／または制御回路８は、コネクタ２８を受容し且つボックス４が低電圧の配電盤に受容されるときにボックス４の上部および底部を夫々画定するボックス４の端部の間に受容される。

本明細書にて説明される例では、最も少ない熱を放出する装置２の要素は、第２の空間に受容される。変形として、最も少ない熱を放出する要素のうちの少なくとも幾つかは、第１の空間に受容されることもできる。

開口１４および１６は、入力および出力で電線を受容するときでも開口したままであり、且つ第１の空間は、最も多くの熱を放出する装置２の要素の全てを受容するため、この装置２の配置により、第１の空間に空気流を形成することが可能になる。

この配置により、装置２が閉じ込める通電要素の熱の大量の放出にもかかわらず装置２を受動的に冷却することが可能になる。

通過する電流のために最も多い熱を放出し易い通電の電気または電子要素は、「高温要素」という表現で表されてもよい。例えば、分流器は、夫々４．６ｋＷの平均電力の電流を受ける可能性があり、したがって、大きな放熱容量を必要とする。したがって、これは最大２３ｋＷの管理対象の電力を表している。

逆に、「低温要素」は、例えばパイロット回路１２のマイクロコントローラ等の、最も少ない熱を放出し易い通電要素を意味するものと理解される。したがって、「高温要素」および「低温要素」という用語は、相対的な性質のものではあるが、本発明の枠組みの範囲内で正確な技術的意味を見出す。

測定回路６および制御回路８の高温要素は第１の空間に位置し、低温要素は第２の空間内に位置している。これは、第１の空間と第２の空間の間で分離壁として機能するプリント回路を有する制御回路８の場合、高温要素と低温要素をプリント回路の両側に溶接することによって達成される。制御回路８のプリント回路の平面に対して直交するように配置された測定回路６の場合、制御回路８の両側に高温要素と低温要素を溶接すれば十分である。この「９０°」の配置により、装置２の設置面積を極限まで抑えることが可能になり、したがって、３２０ｃｍ^３の体積につき３Ｕ、すなわち約５４ｍｍの設置面積において４つまたは５つの電線の管理に寄与することが可能になる。

本明細書にて説明される例では、装置２は、２つの処理回路、すなわち測定回路６と制御回路８を含んでいる。変形として、装置２は、単一の処理回路、すなわち測定回路６と制御回路８のみ、または別の処理回路を含むことができる。同様に、供給回路１０とパイロット回路１２は、変形として省略でき、それらの機能の一部または全てが処理回路で直接実施される。装置２に供給するために使用される第５の線は省略でき、または他の４つの電線のように管理される電線でもよく、したがって、装置２は５つの電線を管理する。

本明細書にて説明される例では、パイロット回路１２は、広範囲にわたる削減を制御するための遠くに設置されたボックスとの無線またはＣＰＬ通信ユニットを含んでいる。したがって、パイロット回路１２は、測定回路６から生データを受信し、この生データから、装置２に連結された各電線の瞬間的な消費を導き出している。更に、パイロット回路１２は、装置２に連結された電線のうちの１つ以上の電線の電流を中断するため、または変調するために、制御回路８を制御するように広範囲にわたる削減制御ボックスからデータを受信することができる。最後に、パイロット回路１２は、広範囲にわたる削減制御ボックスを必要とすることなく、局所的な機能に基づいて装置２に連結された電線のうちの１つ以上の電線の電流を中断するため、または変調するために埋込み知能を有することもできる。変形として、パイロット回路１２は、ホームオートメーションシステム、または電気設備の供給の管理が有用である任意のその他のシステムと交渉するなど、その他の機能を実行するように設計することができる。

本発明は、特に、低電圧の設備、すなわち約２３０Ｖ（または１１０Ｖ）および最大で１０００Ｖの電圧と、各線につき５アンペアよりも大きい電流であって、説明される例では各線につき約２０アンペアの電流を示す設備の電力消費量を管理することにその用途を見出すことに留意されたい。高電圧（＞１０００Ｖ）または非常に低い電圧（＜１００Ｖ）の電力設備は、装置を収容するために利用可能な体積を組み合わせること、および消費される電力という観点では同じ課題が生じない。

Claims

電流線との連結部を夫々受容することができ、入力コネクタと出力コネクタの形成に適した複数のコネクタ（２８）と、
前記電流線と接続され、前記電流線は前記入力コネクタ（２８）の少なくとも１つおよび前記出力コネクタ（２８）の少なくとも１つに連結され、電子部品（３８）を受容するフリント回路を備え、電流線上の電力消費量を管理する処理回路（6，８）と、
低電圧の配電盤に設置されることが可能で、２つの対向する端部（１５，１７）と、各端部（１５，１７）に沿う少なくとも１つの開口（１４，１６）とを有し、一方で前記ボックス（４）の前記対向する端部（１５，１７）に沿って前記複数のコネクタ（２８）を、他方で前記対向する端部（１５，１７）の間に前記処理回路（６，８）を収容し、前記コネクタ（２８）が電線を受容するときに前記開口（１４，１６）のうちの少なくとも幾つかは部分的に空いたままであるボックス（４）と、を備え、
前記処理回路（６，８）の前記プリント回路は、第１の分離空間と第２の分離空間とを画定するように前記ボックス（４）内に配置され、少なくとも５Ａの電流を導通することができる電子部品（３８）は、前記ボックス（４）の前記対向する端部のうちの一方に近接して、前記複数のコネクタ（２８）と共に前記第１の空間内に収容されるように、前記プリント回路上に受容されることを特徴とする、電力消費量を管理する装置。
前記開口（１４，１６）のうちの少なくとも幾つかは、前記複数のコネクタ（２８）のうちの少なくとも幾つかを受容することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
前記コネクタ（２８）が電流線を受容するとき、前記ボックスの前記端部のうちの一方の前記開口の自由断面は、前記ボックスの他端の前記開口の自由断面よりも大きいか、または等しいことを特徴とする、請求項１または２に記載の装置。
前記処理回路（６）は、前記出力コネクタ（２８）に連結された１つ以上の電線の瞬間的な電力消費量を決定するよう設計された測定回路（６）であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の装置。
前記測定回路（６）は、前記第１の空間に配置された複数の分流器（３８）を備え、各分流器（３８）は、入力コネクタ（２８）および出力コネクタ（２８）を備える各対のコネクタと、各分流器（３８）を通る電流を測定する装置とに連結されることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
前記処理回路（８）は、前記出力コネクタ（２８）に連結された前記電線のうちの１つ以上の電線の電流の提供を選択的に中断するように設計された制御回路（８）であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載の装置。
前記制御回路（８）は、リレー（４０）、トライアック‐ダイアックおよびサイリスタを含む群のなかから選択される複数の要素を備え、前記要素は、前記第１の空間に配置され、入力コネクタおよび出力コネクタ（２８）を含む各対のコネクタに夫々連結されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
前記第１および第２の空間を決定する前記プリント回路は、前記制御回路（８）の前記プリント回路であり、前記測定回路（６）の前記プリント回路は、前記測定回路（６）および前記制御回路（８）の最も多くの熱を放出し易い電力導体が前記第１の空間に収容されるように、前記制御回路（８）の前記プリント回路に対して略直交して延在することを特徴とする、請求項４〜７の何れか１項に記載の装置。
前記第２の空間に配置された供給回路（１０）を更に含むことを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載の装置。
前記第２の空間に配置されたパイロット回路（１２）を更に含むことを特徴とする、請求項１〜９の何れか１項に記載の装置。
２３ｋＷの電力を管理できることを特徴とする、請求項１〜１０の何れか１項に記載の装置。
前記ボックス（４）の幅１ミリメートル当り４２６Ｗの電力を管理できることを特徴とする、請求項１〜１１の何れか１項に記載の装置。
前記ボックス（４）のｃｍ^３の単位体積当り７２Ｗの電力を管理できることを特徴とする、請求項１〜１２の何れか１項に記載の装置。