JP3142529B2 - 農業用電力供給制御システム - Google Patents

農業用電力供給制御システム

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  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、農業において複数
の設備負荷への電力供給を制御する農業用電力供給制御
システムに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、農業において複数の設備負荷へ電
力を供給するには、図5に示すように、変圧器や電力計
等からなる高圧受電設備111を金属箱(キュービクル
112)内に収めたキュービクル式受電設備110が用
いられている。そして、複数の設備負荷の総使用電力が
電力会社との契約電力を超えないように監視しするため
には、同キュービクル112内にデマンドコントローラ
ー113を設置したデマンド監視システム100が使用
される。このデマンド監視システム100は、デマンド
コントローラー113が電力検出ライン114を介して
高圧受電設備111から総使用電力を検出し、所定のデ
マンド周期T分の間において、刻々電力量の積算を行う
と共に、その時刻における電力使用状況から、T分後の
最大電力の予測を行い、その予測値が予め設定した目標
値(契約電力)を超過する場合はアラーム等の警報を発
する。通常、この状態で、警報を受けた作業者が農業用
設備まで行って設備負荷を手動で停止するため、警報を
発しなくなるが、設備負荷を停止しない状態が継続され
ると、デマンド監視システム100は、予め決められた
順序に従って、デマンドコントローラー113から各設
備負荷毎の信号ライン121に制御信号(接点出力又は
リレー作動電圧出力)を出力し、この制御信号により順
次設備負荷を遮断する。尚、農業における主な設備負荷
には、例えば酪農業の場合、搾乳室の搾乳機131,堆
肥処理場で堆肥を乾燥するブロアモーター132,牛舎
A〜Fの各々で家畜用飲料水を適温に保つヒーター13
3〜138等があり、これら設備負荷の電力使用状況は
地域等によって異なるが、一般的に、最も電力消費量が
多い搾乳機131は、朝方に約3時間と夕方に約3時
間、手動で稼動され、次に電力消費量の多いブロアモー
ター132は、一日の内の任意の時間帯に約8時間、手
動で稼動され、そして、比較的電力消費量の少ないヒー
ター133〜138は、家畜用飲料水の水温に応じてサ
ーモスタットによりON/OFFを継続する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
デマンド監視システムは、警報が発せられた状態が継続
すると、その時間帯において、停止される設備負荷を設
備使用者が必要としているか否かに拘わらず、強制的に
停止してしまうことになる。しかも、最大電力の予測値
に基づいて作動するため、実際にいつ何台の設備負荷が
停止されるかはわからない。従って、設備負荷が強制停
止されるのを避けるには、作業者がいちいち設備まで行
って必要のない他の設備負荷を停止しなければならず面
倒であった。また、電力コストを節減するために契約電
力を低く設定しておくと、その契約電力に対し余裕のな
い状態で設備負荷が使用されることになるため、複数の
設備負荷が同時に稼動された際に、設備負荷の運転状況
等に伴うわずかな消費電力の変動により警報が発せられ
ることが多くなる。逆に、契約電力に対する余裕を持た
せるために、契約電力を高く設定するのでは、基本料金
等によって電力コストが高騰してしまう。その上、総使
用電力が契約電力を超えそうになったときのみ、手動又
は自動で設備負荷を停止するため、他の時間帯では節電
効果がない。また、家畜用飲料水の水槽内の水は、家畜
が比較的水温の高い水槽内上層水を飲料することや、そ
の後すぐに水槽内に水道水が供給されることから、水温
が不安定であり、水温検知でのサーモスタットによる温
度制御が困難であった。
【0004】本発明は上記従来事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とする処は、設備負荷で消費される
電力量を大幅に低減でき、その上、家畜用飲料水を安定
的に適温に維持できる農業用電力供給制御システムを提
供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の技術的手段として、請求項1は、キュービク
ル内に、農業において間欠通電しても支障のない複数の
設備負荷の各々を、それぞれ所定の値に設定された通電
時間と非通電時間に基づく間欠出力信号により間欠制御
する間欠制御手段を備え、上記設備負荷には、堆肥乾燥
処理用のブロアモーターがあり、上記間欠制御手段は、
間欠制御されない搾乳機のON/OFF状態を検知する
と共に、前記搾乳機がOFFの時に前記ブロアーモータ
ーに上記間欠出力信号を出力することを要旨とする。請
求項2は、上記設備負荷には、家畜用飲料水を適温に保
つヒーターがあり、上記間欠制御手段は、検知された搾
乳機のON/OFF状態に拘らずに、前記ヒーターを間
欠制御するとともに、外気温度検出部により検出した外
気温度に応じて、同ヒーターに対する通電時間と非通電
時間をそれぞれ所定の値に自動的に設 定することを要旨
とする。請求項3は、上記間欠制御手段は、上記設備負
荷の各々に対する上記間欠出力信号を、所定の時間位相
をずらして出力することを要旨とする。ここで、キュー
ビクルとは、受電設備や通信機器等を収納する金属箱を
意味し、上記間欠制御手段は、例えば、キュービクル式
受電設備のキュービクル内のスペース又は専用キュービ
クル内等に設置される。 また、農業において間欠通電
しても支障のない複数の設備負荷とは、常時又は一定時
間間欠制御しても、実際の農作業に支障をきたすことの
ない設備負荷を意味し、具体的には、堆肥乾燥処理用の
ブロアモーターや家畜用飲料水用のヒーター等があり、
搾乳機は含まれない。尚、間欠制御とは、設備負荷がO
N/OFFの繰返しを継続するようにした制御のことを
意味する。また、間欠出力信号とは、設備負荷をONに
する信号を発している通電時間と設備負荷をOFFにす
る信号を発している非通電時間とが一周期となって、継
続的に出力されるON/OFFの繰返し信号を意味し、
具体的には、設備負荷をON/OFFさせる接点出力が
ON/OFFの繰返しを継続することや、設備負荷への
電源ラインを開閉する電磁開閉器に出力される電圧がO
N/OFFの繰返しを継続することである。また、間欠
制御手段は、具体的には、プログラミングおよび設定値
入力により、請求項1乃至4に示す制御動作を可能に構
成したシーケンサー、又は、タイマーを備えて同制御動
作を可能に構成したリレーシーケンスや無接点シーケン
スを意味する。
【0006】上記技術的手段によれば、本発明は下記の
作用を奏する。 (請求項1) 比較的消費電力の多い搾乳機とブロアモ
ーターが同時に稼動することがないので、大幅に合成電
力が低減され、消費電力量および平均電力を大幅に節減
する。その上、複数の設備負荷の各々は、間欠制御手段
からの間欠出力信号により、間欠的に稼動するため、電
力量が非通電時間の合計時間分低減されると共に、平
電力も低減され、しかも、キユービクル内において集中
的に制御される。 (請求項2) ヒーターの通電時間及び非通電時間が、
外気温度検出部により検出された外気温度により自動的
に設定されるため、該ヒーターの消費電力を、外気温度
に応じて必要最小限にすることができ、その上、ヒータ
ーの通電時間および非通電時間が、比較的安定した外気
温度に応じて設定されるので、家畜用飲料水の水温を安
定的に適温に維持する。 (請求項3) 間欠信号出力の位相をずらすことによ
り、同一時刻において同時に稼動する設備負荷の台数が
減るため、全設備負荷の合成電力が低減され、よって、
電力量および平均電力も低減する。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明に係わる農業用電
力供給制御システムの一例を示す制御系統図であり、図
2乃至4は、同農業用電力供給制御システム係わる設備
負荷の負荷曲線を示す。
【0008】農業用電力供給制御システムAは、キュー
ビクル式受電設備10のキュービクル112内に高圧受
電設備111と共に設置される間欠制御手段13を備
え、農業において間欠通電しても支障のない複数の設備
負荷の各々を間欠制御する。また、この農業用電力供給
制御システムAによって間欠制御される設備負荷には、
堆肥処理場のブロアモーター132、牛舎A〜Fそれぞ
れのヒーター133〜138があり、その他、この農業
用電力供給制御システムAにON/OFF状態が監視さ
れる設備負荷として搾乳室の搾乳機131がある。
【0009】間欠制御手段13は、電磁リレー、タイ
マ、条件出力等の機能を備えた一般的なシーケンサーで
あり、シーケンスプログラムを入力してある。そして、
この間欠制御手段13は、外気温度検出部15と搾乳機
131から電気信号が入力され、その入力された電気信
号に応じて、ブロアモーター132とヒーター133〜
138に間欠出力信号を出力する。
【0010】外気温度検出部15は、測温抵抗体等から
なる一般的な温度センサーであり、検出した外気温度を
電気信号に変換している。そして、変換された電気信号
は、温度入力ライン21を介して間欠制御手段13に入
力される。
【0011】搾乳機131は、電動モーターによって真
空ポンプが駆動する搾乳用機械であり、そのON/OF
F状態が、電気信号に変換されて入力信号ライン22を
介して間欠制御手段13に入力される。搾乳機131の
ON/OFF状態を電気信号に変換する手段としては、
例えば、搾乳機131をON/OFFする電磁開閉器の
接点出力端子に、入力信号ライン22を電気的に接続す
ればよい。尚、この搾乳機131は、酪農業を営む農家
において、最も電力消費の多い負荷設備であり、朝方に
約3時間と夕方に約3時間、手動で稼動される。
【0012】ブロアモーター132は、ファンと電動モ
ーター等からなり、図示しないインバータによって適度
な風量になるように回転数制御されている。そして、こ
のブロアモーター132は、前記インバータのRUN用
端子と間欠制御手段13の出力端子とが間欠出力信号ラ
イン23によって電気的に接続され、間欠制御手段13
からの間欠出力信号で前記インバーターがON/OFF
されることによって回転停止を繰返す。尚、このブロア
モーター132は、上記した搾乳機131の次に電力消
費量の多いい負荷であり、本システムAでは、搾乳機1
31が稼動する朝方と夕方の間(日中搾乳機131がO
FFの時間帯)に、間欠制御手段13によってON/O
FFを継続するように制御され、ONとなる時間(通電
時間T3)が10分に設定されると共に、OFFとなる
時間(非通電時間T4)が2分に設定されている(図2
参照)。
【0013】ヒーター133〜138は、家畜用飲料水
を適温に保つために、牛舎A〜Fのそれぞれにおいて家
畜飲料用の水槽に取り付けてあり、電源ラインにおける
電磁開閉器の開閉によって通電又は非通電となる。そし
て、前記電磁開閉器のコイル端子と間欠制御手段13の
出力端子との間は、間欠出力信号ライン23によって電
気的に接続され、これらヒーター133〜138の各々
は、間欠制御手段13からの間欠出力信号により、ON
/OFF(通電/非通電)を継続する。
【0014】ヒーター133〜138の各々に対する間
欠出力信号は、間欠制御手段13のシーケンスプログラ
ムによって、外気温度検出部15により検出した外気温
度に応じて、通電時間T1と非通電時間T2、及び、間
欠出力信号の各々間の位相差P1〜5を、所定の値に自
動的に設定するようにしてある。
【0015】よって、間欠制御手段13のシーケンスプ
ログラムの動作は、下記の各項目を含むものとなってい
る。 (a)搾乳機131のON/OFF状態を入力する。 (b)外気温度検出部15が検出した外気温度を入力す
る。 (c)ブロアモーター132に対する間欠出力信号は、
通電時間T3を10分とし、非通電時間T4を2分とす
る。 (d)日中搾乳機131がOFFの時間帯に、ブロアモ
ーター132に対し間欠出力信号を出力する。 (e)外気温度が−5℃以下のとき、ヒーター133〜
138に対する間欠出力信号は、通電時間T1を50分
にすると共に非通電時間T2を10分にし、更に、位相
差P1〜3は60分にし、位相差P4〜5は50分にす
る。 (f)外気温度が−5℃より高く0℃以下のとき、ヒー
ター133〜138に対する間欠出力信号は、通電時間
T1を30分にすると共に非通電時間T2を30分に
し、更に、位相差P1〜5は50分にする。 (g)外気温度が0℃より高いときには、間欠出力信号
の通電時間T1を0分にして、常時非通電にする出力信
号を、ヒーター133〜138に対して出力する。 (h)外気温度が0℃以下のときには、上記(e)又は
(f)で設定されたT1,T2,P1〜P5に基づく間
欠出力信号を、ヒーター133〜138に対して出力す
る。
【0016】尚、通電時間T1,T3、及び、非通電時
間T2,T4、位相差P1〜5,外気温度の判別値の各
々は、設定変更可能にしてある。また、搾乳機131が
稼動していない時間帯であれば、ブロアモーター132
を所望とする時間帯に間欠運転できるように、間欠出力
信号を出力する時間帯を設定変更可能にしてある。ま
た、ブロアモーター132及びヒーター133〜138
の各々の台数を設定変更可能にしてある。
【0017】次に、上記構成の農業用電力供給制御シス
テムAについて、その作用効果を説明する。農業用電力
供給制御システムAでは、ブロアモーター132及びヒ
ーター133〜138の各々は、間欠的に稼動するた
め、電力量が非通電時間の合計時間分低減され、従って
平均電力も低減される。しかも、間欠信号出力の位相を
ずらすことにより、同一時刻において同時に稼動する設
備負荷の台数が減るため、全設備負荷の合成電力が低減
され、よって、電力量および平均電力も低減する。例え
ば、外気温度が−5℃以下の場合、図3に示すように位
相をずらせば、6台のヒーター133〜138の合成電
力が5台分となり、換言すると、その合成電力は、6台
のヒーター133〜138が同時に通電された場合の最
大電力Pmaxの約83%になる。
【0018】また、通電時間T1及び非通電時間T2
は、外気温度検出部15により検出された外気温度によ
り自動的に設定され、即ち、外気温度が低い場合に、非
通電時間T2を短くし、外気温度が高い場合には、非通
電時間T2を長くするため、外気温度に応じて必要最小
限の消費電力にすることができ、例えば、図4に示すよ
うに、外気温度がー5〜0℃の場合、合成電力は、6台
のヒーター133〜138が同時に通電された場合の最
大電力Pmaxの約50%になり、上記外気温度が−5
℃以下の場合よりも更に低減する。その上、家畜用飲料
水の凍結がないのは勿論のこと、不安定な水温検出によ
る水温制御と比較して安定的に水温を適温に維持するこ
とができる。
【0019】また、最も消費電力の多い搾乳機131と
ブロアモーター132が同時に稼動することがないの
で、上記ヒーター133〜138の消費電力の低減と併
せて大幅に合成電力が低減され、その低減された合成電
力と契約電力との差に大幅な余裕ができる(図2参
照)。尚、前記契約電力は、全ての設備負荷を同時に稼
動した場合の最大電力を目安に決められている。
【0020】また、間欠制御手段13がシーケンサーで
あるため、そのシーケンスプログラム又は入力設定値の
変更により、制御される負荷設備の台数や、通電時間T
1,T3、及び、非通電時間T2,T4、位相差P1〜
5,外気温度の判別値等を容易に設定変更できる。
【0021】尚、上記農業用電力供給制御システムAと
従来のデマンド監視システムとにおいて、冬場一ヶ月間
の消費電力量を比較実験した結果、農業用電力供給制御
システムAの消費電力量は、従来のデマンド監視システ
ムの略60〜70%であり、その消費電力量に伴って電
力料金も節減できた。
【0022】また、上記農業用電力供給制御システムA
においては、ブロアモーター132に対する間欠出力信
号の通電時間T3と非通電時間T4を予め入力された所
定値としたが、これら通電時間T3と非通電時間T4
を、外気温度検出部15で検出した外気温度に応じて、
自動的に変更するようにしてもよい。この場合、ブロア
モーター132の消費電力を、外気温度に応じて必要最
小限に節減することができる。
【0023】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。設
備負荷で消費される電力量及び平均電力が大幅に低減さ
れるため、全設備負荷の合成電力と契約電力との差に余
裕ができる。従って、従来用いられていた高価なデマン
ド監視システムを不要にでき、それに伴い、設備使用者
の必要としている設備負荷が強制的に停止されてしまう
ということがない上、強制停止の前に作業者がいちいち
設備まで行って設備負荷を停止しなければならないとい
う面倒さもない。また、契約電力を低く設定して、電力
コストを節減することも可能である。よって、電力設備
コストを大幅に低減できる上、秀でた節電効果を有する
農業用電力供給制御システムを提供できる。更に、家畜
用飲料水のヒーターの通電時間を外気温度に応じて制御
するようにすれば、消費される電力量を外気温度に応じ
て必要最小限にすることができると共に、家畜用飲料水
の水温を安定的に適温に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる農業用電力供給制御システムの
一例を示す制御系統図。
【図2】同農業用電力供給制御システムにおける各設備
負荷及び合成負荷の負荷曲線を示す。
【図3】同農業用電力供給制御システムにおける各ヒー
タ電力及びヒータ合成電力の負荷曲線で、外気温度が−
5℃以下のときを示す。
【図4】同農業用電力供給制御システムにおける各ヒー
タ電力及びヒータ合成電力の負荷曲線で、外気温度が−
5℃より高く0℃以下のときを示す。
【図5】従来のデマンド監視システムを示す制御系統
図。
【符号の説明】
10:キュービクル式受電設備 13:間欠制御手段 15:外気温度検出部 22:入力信号ライン 23:間欠出力信号ライン 111:高圧受電設備 112:キュービクル 131:搾乳機 132:ブロアモーター 133〜138:ヒーター A:農業用電力供給制御システム

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 キュービクル内に、農業において間欠通
    電しても支障のない複数の設備負荷の各々を、それぞれ
    所定の値に設定された通電時間と非通電時間に基づく間
    欠出力信号により間欠制御する間欠制御手段を備え 上記設備負荷には、堆肥乾燥処理用のブロアモーターが
    あり、上記間欠制御手段は、間欠制御されない搾乳機の
    ON/OFF状態を検知すると共に、前記搾乳機がOF
    Fの時に前記ブロアーモーターに上記間欠出力信号を出
    力することを 特徴とする農業用電力供給制御システム。
  2. 【請求項2】 上記設備負荷には、家畜用飲料水を適温
    に保つヒーターがあり、 上記間欠制御手段は、検知された搾乳機のON/OFF
    状態に拘らずに、前記ヒーターを間欠制御するととも
    に、外気温度検出部により検出した外気温度に応じて、
    同ヒーターに対する通電時間と非通電時間をそれぞれ所
    定の値に自動的に設定することを特徴とする請求項1記
    載の農業用電力供給制御システム。
  3. 【請求項3】 上記間欠制御手段は、上記設備負荷の各
    々に対する上記間欠出力信号を、所定の時間位相をずら
    して出力することを特徴とする請求項1又は2記載の農
    業用電力供給制御システム。
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