JP2573069B2 - 負荷制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、家庭内の電力機器を識別してその機器に
最適な種類の電力を供給する負荷制御装置に関する。

［従来の技術］ 第５図は、例えば実開昭62−145449号公報に記載され
た負荷制御装置を示す回路図であり、図において、負荷
制御装置（１）は、電源接続端子（３）から供給される
電力を供給するコンセント（２）を有しており、コンセ
ント（２）には例えば商用交流電源のAC100Vが供給され
ている。

そして、電源接続端子（３）とコンセント（２）との
間にはスイッチ素子としてのリレー（８）の接点（8a）
が直列に接続されている。

また、負荷制御装置（１）は、制御装置としてのNAND
回路（12）を有しており、NAND回路（12）の入力側には
複数のジャック（9a〜9e）とプルアップ抵抗（10）とで
構成されている負荷識別装置（９）が接続されており、
負荷識別装置（９）の出力がすべて「Ｈ」レベルのとき
はNAND回路（12）の出力は「Ｌ」レベルとなり、識別装
置（９）の出力のうち１つでも「Ｌ」レベルになると出
力は「Ｈ」レベルとなる。

そして、NAND回路（12）の出力側には抵抗（14）を介
してトランジスタ（15）が接続されており、トランジス
タ（15）はNAND回路（12）の出力すなわち負荷識別装置
（９）の出力にしたがってリレー（８）を制御するよう
になっている。

また、コンセント（２）には負荷機器（19）に電力を
供給するプラグ（16）が接続し得るようになっており、
プラグ（16）はコンセント（２）に接続して負荷機器
（19）に電力を供給する接続刃（17）及び負荷情報設定
ユニット（18）で構成されている。

更に、負荷情報設定ユニット（18）は負荷識別装置
（９）のジャック（9a〜9e）に接続するための導電性の
複数の接続棒（18a〜18e）を備えており、この接続棒
（18a〜18e）の有無の組み合わせ構成により負荷の情報
を設定する。

次に動作について説明する。

電源接続端子（３）から電力が印加された状態で、プ
ラグ（16）が接続される前は負荷識別装置（９）のジャ
ック（9a〜9e）に接続棒18が接続されていないので、負
荷識別装置（９）の出力はすべて「Ｈ」レベルにある。

この状態では、NAND回路（12）の入力がすべて「Ｈ」
レベルにあるので、NAND回路（12）の出力は「Ｌ」レベ
ルとなり、トランジスタ（15）はOFFしている。

従って、リレー（８）もOFFし、その接点（8a）は開
放され、コンセント（２）は電源接続端子（３）と切り
離されており、コンセント（２）には電圧が印加されな
いので、コンセント（２）に誤って金属等を差し込んで
も安全である。

次ぎに、コンセント（２）にプラグ（16）が差し込ま
れると、接続刃（17）はコンセント（２）に接続され
る。また、負荷情報設定ユニット（18）の接続棒（18a
〜18e）が負荷識別装置（９）のジャック（9a〜9e）に
接続されると、第５図の例では、すべてのジャック（9a
〜9e）が接続棒（18a〜18e）と接続されるので、負荷識
別装置（９）の出力がすべて「Ｌ」レベルとなる。

そして、NAND回路（12）は入力が「Ｌ」レベルとなる
ので、その出力は「Ｈ」レベルとなり、トランジスタ
（15）にベース電流を供給してONさせる。

トランジスタ（15）がONすると、リレー（８）がON
し、電源接続端子（３）からの電力がコンセント（２）
に印加され、プラグ（16）を介して負荷機器（19）に電
力が印加される。

このようにして、プラグ（16）が接続されたときのみ
コンセント（２）に電力が印加されるので、コンセント
（２）からプラグ（16）を抜くと同時に電力が遮断され
て安全性を確保している。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の負荷制御装置は、以上のように構成されている
ので、負荷機器に過電流が流れた場合、これを防止する
ことはできない。従って、負荷機器が故障・破損するこ
とがある。一方、通常のブレーカ等は、コンセント側の
許容電流量に対して動作するものであり、最大消費電流
・電圧が異なる負荷に応じた過電流保護を行える負荷制
御装置が要望されている。

この発明は、上記のような課題を解消するためになさ
れたもので、負荷に流れる電流が最大消費電流を越えた
時に電力の供給を停止して負荷の過電流保護を行う負荷
制御装置を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る負荷制御装置は、電力用電源を接続す
る電源接続端子に接続される開閉可能なスイッチ素子
と、負荷側のプラグと接続されスイッチ素子により接続
される電力用電源を該負荷へ供給するコンセントと、プ
ラグ側に設定された負荷の最大消費電流をプラグとコン
セントとを接続したときに検出する負荷識別装置と、コ
ンセントに流れる負荷電流を検出する負荷電流検出装置
と、負荷識別装置により検出した最大消費電流と負荷電
流検出装置により検出した負荷電流とを比較し負荷電流
が最大消費電流より大きい場合に電力用電源から負荷へ
の電力供給を停止するようスイッチ素子を開放する制御
装置とを備えたものである。

［作用］ この発明における負荷制御装置は、プラグとコンセン
トとを接続したときに負荷識別装置によりプラグ側から
負荷の最大消費電流を検出する一方、負荷電流検出装置
によりコンセントに流れる電流を検出し、制御装置によ
り負荷識別装置により検出した最大消費電流と負荷電流
検出装置により検出した電流値を比較して、コンセント
に流れる電流が最大消費電流の和より多くなった場合に
スイッチ素子を開放して電力用電源からの電力供給を停
止してコンセントに供給される電力を停止する。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

負荷制御装置（１）は、第１図に示すように、電源接
続端子（３），（４）から供給される電力を負荷に供給
するコンセント（２）を有している。コンセント（２）
は負荷制御装置（１）の前面に設けられており、通常の
プラグを接続できる構造としてもよいが、特殊な構造と
なっている。

そして、電源接続端子（３），（４）には、それぞれ
異なった複数種類の電源が供給されており、例えば電源
接続端子（３）には商用交流電源のAC100V、電源接続端
子（４）には商用交流電源のAC200Vが供給されている。

また、電源接続端子（３）とコンセント（２）との間
にはスイッチ素子としてのリレー（８）の接点（8a）が
直列に接続されており、電源接続端子（４）とコンセン
ト（２）との間にはリレー（７）の接点（7a）が直列に
接続されている。

なお、接点（7a），（8a）の一方はそれぞれの電源接
続端子（３），（４）に接続され、他方はコンセント
（２）に接続されている。

更に、（９）は第５図に示す負荷識別装置（機器）と
同様のものであり、複数のジャック（9a〜9e）と、それ
ぞれのジャック（9a〜9e）とこの負荷制御装置（１）を
動作させるための電源の間に接続されたプルアップ抵抗
（10）とにより構成されている。

そして、ジャック（9a）はアースに接続されており、
ジャック（9a〜9e）は接続された負荷機器の使用電源電
圧及び最大消費電流を入力する端子である。

更に、コンセント（２）には負荷機器（19）である照
明やエアコンに電源を供給するためのプラグ（16）が接
続し得るようになっており、プラグ（16）は、コンセン
ト（２）に接続して電力の供給を受ける接続刃（17）
と、ジャック（9a〜9e）と接続してプラグ（16）の接続
情報と負荷機器の使用電源電圧，最大消費電流などの負
荷情報を負荷識別装置（９）に入力するための複数の接
続棒（18a〜18e）からなる負荷情報設定ユニット（18）
とにより構成されている。

そして、接続棒（18a〜18e）は接続刃（17）がコンセ
ント（２）に接続されたときそれぞれジャック（9a〜9
e）に接続されるようになっている。

更に、接続棒（18a〜18e）はその有無により第２図に
示すような負荷機器の使用電源電圧，最大消費電流など
の負荷情報を入力するようになっており、コントローラ
（20）に第２図と同じ判定テーブルが設定されている。
なお、「１」は接続棒が有ることを示し、「０」は接続
棒がないことを示す。

そして、プラグ（16）には負荷機器（19）が接続され
ており、負荷機器（19）の種類により予め接続棒（18a
〜18e）の内の所定の接続棒（18）が設定される。

例えば、負荷機器（19）がAC100V,最大消費電流4Aで
動作する証明であるとする場合、接続棒（18a〜18e）の
内の接続棒（18b）だけ長いものが使用される。

また、負荷識別装置（９）の出力側には制御装置とし
てのコントローラ（20）が接続されており、コントロー
ラ（20）の出力側には、負荷情報を集中表示装置へ送る
データ電送装置（21）が接続されており、かつリレー
（７），（８）が接続されている。

更に、負荷制御装置（１）はコンセント（２）に流れ
る電流を検出する負荷電流検出装置としての電流トラン
ス（23）を有しており、電流トランス（23）には検出電
流を全波整流する全波整流器（24）が接続されている。

そして、全波整流器（24）には、全波整流器（24）の
アナログ出力信号をデジタル信号に変換するA/Dコンバ
ータ（25）が接続されており、A/Dコンバータ（25）は
コントローラ（20）に接続されている。

また、全波整流器（24）とA/Dコンバータ（25）との
間には、全波整流器（24）の出力信号を平滑化する平滑
コンデンサ（26）及び電流トランス（23）の異常動作防
止用の抵抗（27）が並列に接続されている。

また、負荷制御装置（１）は家庭内等における所望の
個所に設けられるため、第３図に示すようにそれぞれが
電源線に接続されると共に、データ電送装置（21）がデ
ータバスを介し集中表示装置に接続されている。

第４図は、負荷制御装置（１）におけるデータ伝送装
置（21）より集中表示装置（22）へ送られる負荷情報の
信号フレーム形式を示し、（44）は信号フレームを送出
する負荷制御装置（１）の自己アドレス（SA）である。

また、（45）は信号フレームが受信される相手アドレ
ス（DA）、（46）は信号フレームの制御情報及びデータ
（48）の属性などを示す制御コード（CC）である。

更に、（47）はデータ（48）の電文長を示すバイトカ
ウント（BC）、（49）は制御信号全体の伝送誤り制御に
用いるフレームチェックコード（FCC）である。

そして、データ（48）は、負荷機器（19）の設定電
圧、最大消費電流、現在電流、異常情報等よりなってい
る。

ついで、本実施例の作用について説明する。

電源接続端子（３），（４）に電圧が印加され、負荷
制御装置（１）が作動が開始するが、プラグ（16）が接
続されていない状態では、負荷識別装置（９）のジャッ
ク（9a〜9e）になにも接続されないので出力はすべて
「Ｈ」レベルとなり、この信号を受信するコントローラ
（20）はプラグ（16）が接続されていないと判断して電
力の供給を行わない。

次に、プラグ（16）がコンセント（２）に接続される
と、接続刃（17）はコンセント（２）に嵌合して接続さ
れ、接続棒が第２図におけるＡに示すように設定されて
いる場合、（18a,18b）は負荷識別装置（９）のジャッ
ク（9a,9b）に接続される。

この状態では、ジャック（9a,9b）がグランドと同電
位すなわち「Ｌ」レベルとなる。

そして、ジャック（9a），（9b）が「Ｌ」レベルとな
ると、コントローラ（20）は、第２図に示す判定テーブ
ルよりAC100Vを電源とし最大消費電流が4Aの負荷機器
（19）が接続されたと判断し、AC100Vの電源をコンセン
ト（２）に接続すべくリレー（８）が動作する。

リレー（８）が動作することにより、その接点（8a）
を閉じてコンセント（２）に電源接続端子（３）から供
給されるAC100Vを印加し、この電力（AC100V）は接続刃
（17）を介して負荷機器（19）に供給される。

この際、コントローラ（20）は電流トランス（23）に
よりコンセントに供給されている電流を検出しており、
電流トランス（23）の検出電流は全波整流器（24）によ
り全波整流され、更にA/Dコンバータ（25）によりデジ
タル信号に変換されてコントローラ（20）に入力され
る。

そして、コントローラ（20）は、現在負荷機器（19）
に流れている電流（検出電流）と負荷機器（19）の最大
消費電流とを比較しており、検出電流が最大消費電流よ
り多くなった場合には、リレー（８）をOFFして接点（8
a）を開き、コンセント（２）への電力供給を停止し、
負荷機器（19）を過電流より保護する。

この際、データ伝送装置（21）はコントローラ（20）
より得た負荷情報を第４図の信号フレーム形式にしたが
って集中表示装置（22）へCSMD/CD（キャリアセンスマ
ルチプルアクセス／コリジョンディテクション）等の方
式によりシリアル伝送し、集中表示装置（22）はコンセ
ント（２）にプラグ（16）を介して接続された負荷機器
（19）の負荷情報（設定電圧、最大消費電流、現在電
流、異常情報等）を表示する。

このようにすると、負荷機器毎の最大消費電流をチェ
ックすることも可能である。

また、コントローラ（20）が電流トランス（23）によ
り検出した負荷機器（19）の現在電流値を伝送線を利用
して集中表示装置（集中監視装置）に伝送するように構
成すると、電力の種類毎に電流値の積算ができるので、
ピークカットなどの負荷制御が元の電力線に電力計に設
けなくても容易に実現できる。例えば、負荷機器に優先
順位をつけて優先順位の低い負荷機器から電力供給をOF
Fするような負荷制御も可能である。すなわち、集中監
視装置から所定の負荷制御装置（１）に制御信号を送
り、この負荷制御装置（１）により負荷機器への電力供
給を遮断することができる。

なお、負荷識別装置（９）と負荷情報設定ユニット
（18）は実施例の方法に限定されるものではなく、コン
セント（２）に接続された機器をプラグ（16）側で設定
し、コンセント（２）側でこれを識別できれば良く、例
えば、負荷情報設定ユニット（18）として複数の磁石と
これら磁石を検出する複数のホール素子との構成や、コ
ンセント側に設置した発光ダイオードと受光器でプラグ
側に設置した反射板の有無から負荷を識別する構成でも
良い。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、負荷に流れ
る負荷電流と負荷の最大消費電流を比較して負荷電流が
最大消費電流より多くなった場合に、電力用電源からの
電力供給を停止するように構成したので、負荷に過電流
が流れるのを防止して、負荷が故障・破損するのを防止
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による負荷制御装置の構成
を示す回路図、第２図はこの発明の一実施例による負荷
情報設定例を示す図、第３図は負荷制御装置と集中表示
装置の接続を示すブロック図、第４図はデータ伝送装置
から集中表示装置へ送られる負荷情報の信号フレーム形
式を示す図、第５図は従来の負荷制御装置の構成を示す
回路図である。 図中、（１）は負荷制御装置、（２）はコンセント、
（３），（４）は電源接続端子、（7a），（8a）はスイ
ッチ素子、（９）は負荷識別装置、（16）はプラグ、
（18）は負荷情報設定ユニット、（19）は負荷、（20）
は制御装置、（23）は負荷電流検出装置である。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹谷 修 東京都調布市西つつじヶ丘２丁目４番１ 号 東京電力株式会社技術研究所内 (72)発明者 皆川 良司 神奈川県鎌倉市大船２丁目14番40号 三 菱電機株式会社生活システム研究所内 (72)発明者 本田 嘉之 神奈川県鎌倉市大船２丁目14番40号 三 菱電機株式会社生活システム研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−277238（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−105794（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−56570（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−145449（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力用電源を接続する電源接続端子に接続
   される開閉可能なスイッチ素子と、負荷側のプラグと接
   続され前記スイッチ素子により接続される電力用電源を
   該負荷へ供給するコンセントと、前記プラグ側に設定さ
   れた前記負荷の最大消費電流を前記プラグと前記コンセ
   ントとを接続したときに検出する負荷識別装置と、前記
   コンセントに流れる負荷電流を検出する負荷電流検出装
   置と、前記負荷識別装置により検出した前記最大消費電
   流と前記負荷電流検出装置により検出した前記負荷電流
   とを比較し負荷電流が最大消費電流より大きい場合に前
   記電力用電源から前記負荷への電力供給を停止するよう
   前記スイッチ素子を開放する制御装置とを備えたことを
   特徴とする負荷制御装置。