JP4561720B2 - 電力監視システム - Google Patents

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Description

本発明は、電力監視システムに関するものである。
従来、各家庭等で消費される商用電源の電力量は、電力供給会社から送付される請求書で確認したり、電力供給会社が作成したウェブコンテンツで確認できる。
一方、家庭の分電盤内で主幹電力量を計測し、その計測結果をウェブ画面上でモニタリングできるシステムがあり、さらにこのシステムでは、他の家庭の消費電力量と比較することもできる。(例えば、特許文献1参照)。
特許第3551302号公報
通常、宅内では、分電盤内の分岐ブレーカを介して主幹電路を複数の分岐電路に分岐させて、各分岐電路には様々な電気機器が接続されている。例えば、1つの部屋内に設置した複数の電気機器(複数の照明器具)に1つの分岐電路を割り当てたり、最近では、1台の電気機器(空調機器(エアコン)、床暖房器具、IH機器等)に1つの分岐電路を割り当てている。
しかしながら、上記特許文献1のシステムでは、各家庭内の消費電力量を一括してモニタしており、上記分岐電路毎の消費電力量をモニタすることができなかった。したがって、ユーザは、無駄に電力を消費している電気機器や部屋を特定することができず、省エネルギー化のために停止、消灯等の具体的な操作を行うことが困難であった。
また、各分岐電路に接続している電気機器を監視、制御することができず、ユーザが、各電気機器を個別に動作・停止、電源オン・電源オフ等の操作をしていた。
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、宅内の分岐電路毎の電力量をモニタ可能な電力監視システムを提供することにある。
請求項1の発明は、主幹ブレーカと、主幹ブレーカの二次側から分岐して電気機器に電力を供給する分岐電路に各々設けられた複数の分岐ブレーカと、各分岐ブレーカを介して供給される電気使用量を分岐ブレーカ毎に計測する計測手段と、計測手段で計測した各電気使用量に基づいて分岐ブレーカ毎の電力量を演算する演算手段と、分岐ブレーカ毎の電力量を表す電力量情報を生成し、宅内ネットワークを介して電力量情報を送信する制御手段と、宅内ネットワークを介して受信した電力量情報に基づいて分岐ブレーカ毎の電力量を表示する端末装置と、宅内ネットワークを介して受信した監視要求および制御要求に基づいて電気機器の動作を監視制御するとともに、監視結果の表示および電気機器の制御のための監視制御用画像データを生成し、前記端末装置からの要求に応じて画像データを端末装置に提供するウェブサーバ機能を有する監視制御手段とを備え、制御手段は、分岐ブレーカ毎の電力量を表示する電力量情報としての分岐電力モニタ用画像データを生成し、前記端末装置からの要求に応じて画像データを端末装置に提供するウェブサーバ機能を有し、端末装置は、表示した分岐電力モニタ用画像の各分岐ブレーカに対応した表示領域を選択することで、当該分岐ブレーカに接続した電気機器を監視制御する監視制御用画像データの提供を要求する監視要求を送信し、制御手段は、分岐ブレーカ毎の電流である分岐電流値の履歴に基づいて、各分岐電流の最小値を定常消費電流に設定し、宅内ネットワークを介して監視要求を受信した場合、各分岐ブレーカの分岐電流値が定常消費電流よりも一定値以上大きければ、当該分岐ブレーカが電力を供給する電気機器は電源オン状態であると判断することで、各分岐ブレーカに接続している電気機器の動作状態を監視し、当該監視結果に基づいて生成した監視制御用画像データを端末装置に送信することを特徴とする。
この発明によれば、宅内の分岐電路毎の電力量をモニタ可能であり、無駄に電力を消費している電気機器や部屋を特定して、省エネルギー化のために停止、消灯、電源オフ等の具体的な操作を行うことができる。さらに、分岐ブレーカに接続された電気機器の監視制御用画像が端末装置に表示されるので、例えばブラウザ機能を用いて監視制御用画像上で監視結果を確認するとともに各電気機器を制御でき、さらには各電気機器の監視、制御を遠隔地から行うことができて、電気機器の動作状態の把握、制御を容易に行うことができる。また、分岐ブレーカ毎の電力量を利用することで、配線や機器を追加することなく、電気機器の電源のオン・オフ状態を監視することができる。
請求項2の発明は、請求項1において、前記端末装置は、各分岐ブレーカに接続されている電気機器の名称に対応して電力量を表示することを特徴とする
この発明によれば、各分岐ブレーカの電力量が、どの電気機器による消費電力量か具体的に認識可能となる。
請求項3の発明は、請求項1において、前記端末装置は、各分岐ブレーカに接続されている1乃至複数の電気機器が配置されている部屋の名称に対応して電力量を表示することを特徴とする。
この発明によれば、各分岐ブレーカの電力量が、どの部屋に設けた電気機器による消費電力量か具体的に認識可能となる。
請求項4の発明は、請求項1乃至3いずれかにおいて、前記監視制御手段は、監視制御している電気機器の名称情報を有し、前記制御手段は、各分岐ブレーカに接続されている電気機器の名称に対応して電力量を表す分岐電力モニタ用画像データを生成し、分岐電力モニタ用画像データ内で用いる電気機器の名称が監視制御手段の名称情報内に存在する場合、当該名称を有する電気機器が接続している分岐ブレーカと監視制御手段の名称情報とを対応付けることを特徴とする。
この発明によれば、分岐ブレーカと監視制御手段の名称情報との対応付けを自動で行うので、手動による対応付けの手間(例えば、監視制御手段の登録や、電気機器が接続されている端子の登録等)が省け、登録誤りによる操作不能状態の発生を低減できる。
請求項5の発明は、請求項1乃至4いずれかにおいて、前記制御手段は、前記監視制御手段が監視制御可能な電気機器を接続した分岐ブレーカを判別可能に分岐電力モニタ用画像データを生成し、前記端末装置は、前記分岐電力モニタ用画像において、監視制御手段が監視制御可能な電気機器を接続した分岐ブレーカに対応する領域を選択することで、当該電気機器の監視要求を宅内ネットワークを介して前記監視制御手段に送信することを特徴とする。
この発明によれば、複数の電気機器の中から、制御可能な電気機器を明確に判別できる
請求項6の発明は、請求項1乃至5いずれかにおいて、前記端末装置は、前記監視制御用画像データの各分岐ブレーカに対応した操作領域を選択することで、当該分岐ブレーカに接続した電気機器の制御要求を前記監視制御手段に送信することを特徴とする。
この発明によれば、監視制御手段の配下の電気機器に対して、遠隔地から制御を行うことができる。
請求項7の発明は、請求項1乃至6いずれかにおいて、前記分岐ブレーカは、前記制御手段から制御線を介して送信されるオフ信号によって電路を遮断するリモコン機能を備えており、前記制御手段は、分岐ブレーカのオフ制御のためのブレーカ制御用画像データを生成して、前記端末装置からの要求に応じて画像データを端末装置に提供し、前記端末装置は、ブレーカ制御用画像の各分岐ブレーカに対応した操作領域を選択することで、当該分岐ブレーカのオフ制御要求を制御手段に送信することを特徴とする。
この発明によれば、監視制御手段への電気機器の接続の有無に関わらず、分岐ブレーカ毎に電源のオフ制御を行うことで、電気機器の待機電流を低減可能で、より省エネルギー化を図ることができる。
請求項8の発明は、請求項1乃至6いずれかにおいて、前記分岐ブレーカは、前記制御手段から電路を介して電力線搬送通信で送信されるオフ信号によって電路を遮断するリモコン機能を備えており、前記制御手段は、分岐ブレーカのオフ制御のためのブレーカ制御用画像データを生成して、前記端末装置からの要求に応じて画像データを端末装置に提供し、前記端末装置は、ブレーカ制御用画像の各分岐ブレーカに対応した操作領域を選択することで、当該分岐ブレーカのオフ制御要求を制御手段に送信することを特徴とする。
この発明によれば、監視制御手段への電気機器の接続の有無に関わらず、分岐ブレーカ毎に電源のオフ制御を行うことで、電気機器の待機電流を低減可能で、より省エネルギー化を図ることができる。
以上説明したように、本発明では、宅内の分岐電路毎の電力量をモニタ可能であり、無駄に電力を消費している電気機器や部屋を特定して、省エネルギー化のために停止、消灯等の具体的な操作を行うことができるという効果がある。
さらに、監視制御手段による監視、制御、または分岐ブレーカ毎の電力量を利用した監視、制御を行うことで、例えばブラウザ機能を用いて監視制御用画像上で監視結果を確認するとともに各電気機器を制御でき、さらには各電気機器の監視、制御を遠隔地から行うことができて、電気機器の動作状態の把握、制御を容易に行うことができる。
また、分岐ブレーカ毎の電力量を利用することで、配線や機器を追加することなく、電気機器の電源のオン・オフ状態を監視することができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(基本構成)
本電力監視システムの基本構成は、図2に示すように、宅内に設置された統合管理盤1と、商用電源を供給する電路Lpおよび情報伝送路Li(エンハンスト・カテゴリ5若しくはカテゴリ6のLANケーブル)を介して統合管理盤1に接続されて、統合管理盤1が電力供給、制御並びに監視を行う照明器具、空調機器(エアコン)、床暖房器具、IH機器等の宅内に設置された複数の電気機器Xmn(m=1,2,…、n=1,2,…)と、統合管理盤1にLANケーブルLiを介して接続される複数(図示例では、2つ)の端末装置(パーソナル・コンピュータPC並びに表示制御装置CV等のウェブブラウザ機能を有する端末装置)とを備え、統合管理盤1と端末装置とが汎用の通信プロトコル(TCP/IP、UDP、HTTPなど)を利用した宅内ネットワークを構成している。この宅内ネットワークは、100BASE-TX(IEEE 802.3u)規格に準拠したローカルエリアネットワーク(LAN)であって、統合管理盤1内においてレイヤ2スイッチやレイヤ3スイッチに相当する後述の統合装置TMに、ネットワーク端末に相当する端末装置(パーソナルコンピュータPC並びに表示制御装置CV)などがスター配線で接続されている。また、統合装置TMは、インターネットに接続するための回線の種類(電話回線、CATV回線、光ファイバ回線など)に応じたインターネット接続機能を有しており、宅内ネットワークが外部ネットワークたるインターネットに接続される。なお、表示制御装置CVとしては、ウェブブラウザ機能を有するネットテレビ等であればよい。
そして、宅内ネットワークには住宅から離れた遠隔地に設置されたセンタ装置(センタサーバ)SVがインターネットを通じて接続されており、後述するようにインターネットに接続可能なノート型のパーソナルコンピュータ、携帯電話機、PDA(Personal Digital Assistance)等からなるウェブブラウザ機能を有する携帯型の端末装置PTとセンタ装置SVとの間でインターネットを介したデータ通信を行うことにより、例えば、携帯端末PTを使って外出先から宅内電気機器の制御や監視を行うことができる。センタ装置SVは、ネットワーク機能を有する汎用のコンピュータ装置で構成されており、携帯端末PTからインターネットを通じて送信される統合管理盤1宛のメッセージや統合管理盤1から宅内ネットワークに属さない端末装置に宛て送信されるメッセージを中継する機能を有している。但し、上述のようなインターネット接続機能を有する携帯端末PTやセンタ装置SVは従来周知であるから、詳細な構成についての図示並びに説明は省略する。
統合管理盤1は、図1に示すように、外部から住宅に供給される商用電源を一次側に受ける主幹ブレーカBsと、主幹ブレーカBsの二次側から分岐した電路に介挿された複数の分岐ブレーカBmnと、エネルギマネージメントユニット2と、統合装置TMと、電気機器コントローラC1とを備える。そして、分岐ブレーカBmnを介して分岐された各電路Lpmnは統合管理盤1外に導出されて、各電気機器Xmnに接続されて動作電源を供給している。
エネルギマネージメントユニット2は、各分岐ブレーカBmnを介して供給される電力量を分岐ブレーカBmn毎に検出して、検出データを分岐ブレーカBmn毎に表示する画像データを生成する機能を有しており、主幹ブレーカBsを流れる主幹電流の値を定期的に計測する主幹電流検出部CTsと、主幹電流の計測値を電力量に変換することで主幹ブレーカBsを介して供給されている主幹電力量を演算する電力演算部2aと、各分岐ブレーカBmnを流れる分岐電流の値を分岐ブレーカ毎に定期的に検出する分岐電流検出部CTmnと、電力演算部2aで演算した主幹電力量、および各分岐電流検出部CTmnで計測した分岐電流を入力されて、各分岐電流に基づいて各分岐ブレーカBmnを介して供給されている分岐電力量を演算する演算部2bと、演算部2bから入力された主幹電力量、分岐電力量に基づいて、主幹電力量および分岐電力量を表す画像データを生成する制御部2cとを備える。
上記制御部2cは、電力量検知を行う分岐ブレーカBmnのデータ(分岐ブレーカの名称:分岐1、分岐2、...等)を予め格納しており、主幹電力量および分岐電力量を表示するための画像データ(例えば、分岐電力モニタ用画像データ)としてウェブコンテンツ(ウェブページ)を作成し、端末装置からの要求に応じて当該ウェブコンテンツを端末装置に提供(配信)する機能(ウェブサーバ機能)を有しており、LANケーブルを介して統合管理盤1内の統合装置TM、電気機器コントローラC1等が接続されている。
そして、宅内にはリビング、寝室、子供部屋等の複数の部屋Rn(n=1,2,…)が設けられており、図1,図2において宅内は3つの部屋R1,R2,R3を備えたものとして、部屋R1内に設けた電気機器をX1n、部屋R2内に設けた電気機器をX2n、部屋R3内に設けた電気機器をX3nと称する(n=1,2,…)。そして、統合管理盤1内の分岐ブレーカB1n(n=1,2,…)は、図3に示すように、電路Lp1n(n=1,2,…)を介して部屋R1内の各電気機器X1nに1:1の対応で個別に電力供給し、分岐ブレーカB3n(n=1,2,…)は、電路Lp3n(n=1,2,…)を介して部屋R3内の各電気機器X3nに1:1の対応で個別に電力供給しているのに対して、分岐ブレーカB20は、電路Lp20を介して部屋R2内の複数の電気機器X2n(n=1,2,…)に1:nの対応で一括して電力供給している。すなわち、分岐ブレーカB1n,B3nは、電気機器毎の電力供給を行い、分岐ブレーカB20は、部屋毎の電力供給を行っている。
また、図1,図2において分岐ブレーカB1n,B3nの各分岐電流を検出する分岐電流検出部をCT1n,CT3n、分岐ブレーカB20の分岐電流を検出する分岐電流検出部をCT20と称す。
図4は、主幹ブレーカBs、分岐ブレーカBmn、分岐電流検出部CTmn周辺の詳細な構成を示し、主幹ブレーカBs、及び主幹電路11から分岐する分岐電路Lp(12a,12b)に設けられる分岐ブレーカBmnを備える統合管理盤1内に、各分岐電流を検出する複数のセンサSmnと、各センサSmnの検出出力に基づいて検出データを生成する複数のセンサユニットAmnと、各センサユニットAmnより分岐電流の検出データを収集し、収集した検出データを検出情報として出力する計測制御ユニットKaと、計測制御ユニットKaにセンサユニットAmnを鎖状に接続する伝送路6とを備えるとともに、統合管理盤1の外部に露出して設けられて使用者に計測制御ユニットKaから出力される検出情報の表示を行う表示ユニットKbを備えている。なお、センサSmn、センサユニットAmn、計測制御ユニットKaで上記分岐電流検出部CTmnを構成している。
そして、複数のセンサユニットAmnは、伝送路6によって鎖状(数珠繋ぎ)に接続され、計測制御ユニットKaは、始端のセンサユニットA11にトリガ信号を出力するように構成され、各センサユニットAmnは、トリガ信号を受信すると検出データを生成して計測制御ユニットKaへ送信し、この後に末端側(次段)のセンサユニットにトリガ信号を出力するように構成されている。尚、分岐ブレーカB1n〜B2n〜B3n、センサS1n〜S2n〜S3nには、この順番に通し番号(No1、No2、No3、......)が付されている。
そして、主幹ブレーカBsの一次側には低圧配電線100が接続され、主幹ブレーカBsの二次側端子には主幹電路11が接続され、上記分岐電路Lpmnは、主幹電路11の電圧極11a,11bの一方に一端が接続された分岐電路12aと、主幹電路11の中性極11cに一端が接続された分岐路12bとで構成される。
主幹ブレーカBsは、低圧配電線100の電圧極101,102に接続される電源側端子(図示せず)及び中性極103に接続される電源側端子(図示せず)と、電圧極101,102に接続される電源側端子に各別に対応して電圧極となる2つの負荷側端子(図示せず)と、中性極103に接続される電源側端子に対応して中性極となる負荷側端子(図示せず)と、電源側端子と負荷側端子とが通電している際にはオン側に位置する操作ハンドルH1を備えている。そして主幹ブレーカBsは、電源側端子と負荷側端子との間に過電流が生じた際にはこれら端子間を遮断するとともに、操作ハンドルH1をオフ側に位置させるように構成されている。
分岐ブレーカBmnは、分岐路12a,12bの他端側をそれぞれ接続可能な分岐路用端子部(図示せず)と、負荷側の電源線(図示せず)を電気的に接続するための電源線用端子部(図示せず)と、通常時はオン側に位置する操作ハンドルH2とを備えている。そして、分岐ブレーカBmnは、分岐路用端子部と電源線用端子部との間に過電流が生じた際にこれら端子部間を遮断するとともに、操作ハンドルH2をオフ側に位置させるように構成されている。尚、主幹ブレーカBs及び分岐ブレーカBmnは、過電流だけではなく、短絡電流の発生に対しても回路を遮断するように構成してもよい。
一方、主幹電路11及び分岐電路12a,12bは、いずれも導電性を有する金属板から形成されており、その幅、厚み等は、主幹ブレーカの最大定格電流に合わせた最大電流容量を有するように設定されている。
次に、センサSmnと、センサユニットAmnと、計測制御ユニットKaと、表示ユニットKbと、伝送路6とについて説明する。ここで、センサSmnと、センサユニットAmnと、伝送路6とは、プリント基板7上に形成されて一体化されており、まずプリント基板7について説明する。
プリント基板7は、複数の絶縁板を積層してなる多層構造のもの(すなわち多層基板)であって、図5に示すように、プリント基板7を表裏に貫通する分岐路12b用の挿通孔7aを複数備えている。また、プリント基板7には、プリント基板7を表裏に貫通するスルーホール7bが、各挿通孔7aの周辺部に挿通孔7aを囲繞するように複数形成されている。さらに、プリント基板7には、各挿通孔7aの周辺部に表面から中層(表面と裏面との間の層)まで貫通するスルーホール7cが複数形成されている。そして、このプリント基板7の表面には、センサSmn及びセンサユニットAmnが実装されるとともに、伝送路6が形成されている。尚、センサユニットAmnは、ディスクリート半導体等の必要な電子部品を個々にプリント基板に実装することで構成してもよいし、必要な電子部品をIC化(集積化)したものであってもよい。また尚、プリント基板7としては、上記のような多層基板に限らず、両面基板を用いてもよい。
センサSmnは、各分岐ブレーカBmnに対応する分岐路12bの電流値、つまりは分岐ブレーカBmnに流れる電流値を検出するための電流センサである。このようなセンサSmnは、いずれも同様の構成を有するものであるから、センサS11についてのみ詳細に説明する。
このセンサS11は、図5に示すように、上記のプリント基板7に形成されたコイル線路20からなるロゴスキコイルを有する電流センサであり、電流の微分形を検出出力として出力するものである。コイル線路20は、プリント基板7の挿通孔7aの周辺部のスルーホール7bを介してプリント基板7の表面に形成されたパターン21a(図5に実線で示す)及びプリント基板7の裏面に形成されたパターン21b(図5に点線で示す)を接続してなるコイル部21を有している。さらに、コイル部21の末端は、スルーホール7cを介して戻し線路22(図5に一点破線で示す)の一端側と接続されており、この戻し線路22は、他端側がコイル部21の末端側からコイル部21内を通ってコイル部21の始端側へ戻るようにプリント基板7の中層に形成されている。つまり、このセンサS11では、コイル部21の始端側と、戻し配線22の他端側とが、それぞれ入力端子として用いられる。
次にセンサユニットAmnは、センサSmnの検出出力に基づいて検出データを生成するものであって、センサSmnより取得した検出出力に基づいて電流値の実効値からなる検出データを生成し、動作開始用のトリガ信号を受信すると検出データを伝送用信号に変調して計測制御ユニットKaへ送信する。さらに、検出データの送信後には、次のセンサユニットAmnへトリガ信号を出力する。
計測制御ユニットKaは、センサユニットAmnが出力する伝送用信号を復調して検出データを取り出し、受信した検出データを順次演算部2bへ出力する機能と、センサユニットから検出データを収集するためのトリガ信号を始端のセンサユニットA11へ出力する機能と、検出データに応じた表示用データを生成して表示ユニットKbへ出力する機能とを備える。
表示ユニットKbは、例えば各分岐ブレーカBmnに対応した複数のLEDを具備し、計測制御ユニットKaから出力される表示用データに基づいて、分岐ブレーカBmnの番号と、その分岐ブレーカBmnに対応する電流値との表示をLEDの消灯、点滅、点灯、あるいは色の変化等で行うようにされており、LEDを統合管理盤1外に露出させた状態で統合管理盤1内に設けている。
伝送路6は、図4に示すように、計測制御ユニットKaにセンサユニットAmnを、トリガ用伝送線60とデータ用伝送線61とグラウンド線62との3線を用いて接続するものである。ここで、トリガ用伝送線60は、計測制御ユニットKaが出力するトリガ信号を始端のセンサユニットA11に1対1で接続する接続線60aと、センサユニットから順次送信されるトリガ信号を末端側(次段)のセンサユニットに1対1で接続する送り用接続線60b〜60pとからなり、計測制御ユニットKaに、センサユニットAmnを鎖状に接続するものである。
また、データ用伝送線61は、計測制御ユニットKaに各センサユニットAmnが出力する検出データを接続するものであり、グラウンド線62は、計測制御ユニットKa及び各センサユニットAmn等においてトリガ用伝送線60及びデータ用伝送線61の電圧基準として用いられるものである。尚、グラウンド線62については図面の簡略化のためにセンサユニットAmnとの接続部分の図示は省略している。
このように、センサSmnとしてプリント基板7に形成したコイル線路20を用いれば、主幹ブレーカBsや、分岐ブレーカBmn、主幹電路11、分岐電路12a,12b等によって利用できるスペースが狭くなっている統合管理盤1の筐体内でも、センサSmnを効率的に配置できるという効果を奏する。また、センサSmnが統合管理盤1の施工時に邪魔にならず、統合管理盤1の施工性を損なうことがないという効果を奏する。さらに、このようなセンサSmnは、空芯のものであるから、鉄芯(磁気コア)がないため小型化、及び軽量化を図れるという効果を奏し、しかも鉄芯による飽和がないという利点があり、これによりダイナミックレンジが広く、大電流を検出できる電流センサを得ることが可能になるという効果を奏する。
また、図6はセンサSmnの別の構造を示しており、プリント基板7に形成されたトロイダルコイル31を備える。トロイダルコイル31は、巻き進み方向の巻き進みコイル32(以下、進みコイルという)と、巻き戻し方向の巻き戻しコイル33(以下、戻しコイルという)とを有し、それらが同じプリント基板7上に二重形成され、直列に連続接続されている。これらの進みコイル32、戻しコイル33は、プリント基板7の表裏両面に挿通孔7aから放射状に形成された放射状ライン34と、この複数の放射状ライン34間を接続する外周上に等ピッチ間隔で表裏面に設けられた接続部35と、表裏の放射状ライン34と接続部35とを電気的に連続接続するスルーホール36とにより形成される。これらの放射状ライン34および接続部35は、図6において、プリント基板7の表面側において濃い実線で示され、裏面側において白抜きの実線で示されている。
接続部35は、表裏両面において、隣接する放射状ラインを避けるように引き回し形成される。また、接続部35は、進みコイル32、戻しコイル33において、接続部35の表面側コイルと裏面側コイルをスルーホール36aによる繋ぎ部で接続するとともに、この繋ぎ部は、繋ぎ部を挟んで両コイルの表面側と裏面側とが略等分の長さになるように配設されている。
スルーホール36は、挿通孔7aの中心7dを略中心とする挿通孔7aに遠い側及び近い側の円周上にスルーホール36a,36bを等間隔に同数配設されるとともに、戻しコイル33における表裏の放射状ライン34及び接続部35(35b)の各端部である境界部分には、表裏の放射状ライン34および接続部35(35b)間を接続するスルーホール36c,36dが設けられている。この36c,36dは、スルーホール36a,36bを結ぶ直線に対して対称に配設されている。また、最外周上に存在するスルーホール36a(半径R1の円周上とする)と接続部35を接続する円周上のスルーホール36c,36d(半径R2の円周上とする)は、外部磁界に対して影響を抑えるため、半径R1,R2の差はできるだけ小さいことが望ましく、この半径R1とR2の差は、プリント基板の製造上の制約(ライン幅、スルーランド径)から、具体的には1mm以下としている。
放射状ライン34は、挿通孔7aの中心7dを略中心として放射状に一定ピッチでプリント基板7上に配列されている。放射状ライン34および接続部35を構成する導体部は、プリント基板7に銅箔で形成され、この銅箔は、例えばガラス入りエポキシ樹脂からなる両面プリント基板をエッチング加工することにより形成することができる。
接続部35は、放射状ライン34の外周側の端部(ここでは、放射状ライン34および接続部35との境界部分となり、例えば、戻しコイル33ではスルーホール36cまたは36dを指し、進みコイル32においては、戻しコイル33のスルーホール36cまたは36dに対応する進みコイル32の放射状ライン34上のラインとなる)から円周方向に延設され、複数の放射状ライン34間を電気的に接続する。そして、スルーホール36(36a〜36d)を介して、プリント基板7の表裏両面に形成された複数の放射状ライン34の端部および接続部35と、反対側の面にある放射状ライン34の端部および接続部35とが電気的に直列に接続されることにより、プリント基板7を導体部で巻回するコイルが形成される。
進みコイル32は、表側および裏側における放射状ライン34および進みコイル32の接続部35aを、接続部35aの中間位置に設けられたスルーホール36aを繋ぎ部として、スルーホール36aで電気的に接続することにより一巻きのコイルを形成する。同様に、戻しコイル33は、表側および裏側における放射状ライン34および戻しコイル33の接続部35bを互いにスルーホール36(36a,36c,36d)で電気的に接続することにより一巻きのコイルを形成する。そして、この進みコイル32および戻しコイル33の一巻きのコイルのピッチは、等しく形成されている。また、接続部35は、隣接する放射状ライン34を避けるように引き回して形成され、両コイル32,33の接続部35と放射状ライン34によるコイルパターンは、プリント基板7の表裏で同一形状として形成されている。以上の構成により、トロイダルコイル31のコイルを形成する導体部(導体膜)は、プリント基板7の挿通孔7aの中心7dの中心軸に関してほぼ対称に、かつ均一に形成される。また、このセンサSmnを用いた電流測定では、挿通孔7aに電流が流れる被測定導体が通され、この電流による磁界の磁束が両コイル32,33の断面領域を通ることにより発生する誘導電流を検出する。
図7は、統合管理盤1内における主幹ブレーカBs、分岐ブレーカBmn、分岐電流検出部CTmn等の配置を示す一部分解斜視図であり、主幹ブレーカBsの横に電流センサブロックSBが配置され、電流センサブロックSBは、上記センサSmn、センサユニットAmn、伝送路6を形成したプリント基板7を、長尺状のブロック本体SB1の短手方向の両側に対向して取り付けて構成される。そして、複数の分岐ブレーカBmnが、電流センサブロックSBの両側に長手方向に沿って並設されており、各分岐ブレーカBmnは、その分岐路用端子部が各センサSmnに対向するように配置されて、分岐ブレーカBmnとセンサSmnとの間の配線作業が容易に行えるようにしている。また、電流センサブロックSBの上方には、スペーサ40を介して設けた矩形枠上のブラケット41に表示ユニットKbを取り付けており、表示ユニットKbの各LEDが統合管理盤1外に露出して、各分岐電流の概略値を表示している。
次に図1における統合装置TMは、LANケーブルを介して、盤内の制御部2cや電気機器コントローラC1、盤外のパソコンPC、表示制御装置CVが接続されるとともに、インターネットを通じてセンタ装置SVや携帯電話機MP、または他の端末装置に接続しており、パケット処理機能、経路切換機能、ネットワークセキュリティ機能、UPnP(ユニバーサル・プラグ・アンド・プレイ)のコントロールポイントの機能等を有して、ネットワークにおけるデータ授受をコントロールしている。
また、図1における電気機器コントローラC1は、統合装置TMと日本電機工業会(JEMA)の統一規格に適合した電気機器Xmnとのインタフェース機能を有し、統合装置TMを介して端末装置から制御要求のメッセージを受け取ったときに制御ケーブルLjを介して各電気機器Xmnを個別に制御して運転(照明器具の場合は点灯)と停止(照明器具の場合は消灯)を切り換え、統合装置TMを介して端末装置から監視要求のメッセージを受け取ったときに制御ケーブルLjを介して各電気機器Xmnの動作状態(運転<点灯>又は停止<消灯>)を個別に取得するとともに、制御要求や監視要求に対する応答(各電気機器Xmnの動作状態)のメッセージを要求メッセージの送信元である端末装置に向けて統合装置TMを介して送信させる機能(制御監視機能)を有する。また電気機器コントローラC1は、自己の配下にある電気機器Xmnの機器名称情報等を予め格納しており、電気機器Xmnの名称並びに動作状態を文字や記号で表示するためのウェブコンテンツ(ウェブページ)を作成し、端末装置からの要求に応じて当該ウェブコンテンツを端末装置に提供(配信)する機能(ウェブサーバ機能)も有している。
上記のように構成された電力監視システムでは、宅内のパソコンPCや表示制御装置CV、またはインターネットに接続された携帯端末PT等の端末装置からエネルギマネージメントユニット2に電力モニタ要求のメッセージを送信し、エネルギマネージメントユニット2の制御部2cが統合装置TMを介して電力モニタ要求を受信すると、制御部2cで生成した電力モニタ用画像データを、統合装置TMを介して、電力モニタ要求を送信してきた端末装置に向けて送信する。
画像データを受信したパソコンPC、表示制御装置CV、携帯端末PT等の端末装置では、当該画像データが各端末装置のモニタ画面に表示され、主幹電力量および分岐ブレーカBmn毎の分岐電力量をモニタできる。図8は、端末装置で表示された分岐電力モニタ用画像を示しており、分岐ブレーカBmn毎の分岐電力量を棒グラフG1で表している。なお、電力量のモニタ画面は、電力量のグラフ表示以外に、日時表示や、メニュー画面に遷移するメニューボタン、前ページや後ページに遷移する前ページボタンおよび後ページボタン、過去の電力量のデータを表示する履歴ボタン等が設けられている。
このように、分岐ブレーカBmn毎に供給している電力量を監視できるので、無駄な電力消費をしている分岐電力系統を特定することができ、ユーザは、特定された分岐電力系統に接続している電気機器Xmnに対して、停止、消灯等の具体的な操作を行うことで、容易に省エネルギー化を図ることができる。
さらに、本基本構成では、パソコンPC、表示制御装置CV、携帯端末PT等の端末装置を用いて、分岐ブレーカBmnに対応する電気機器Xmnまたは部屋Rnの名称を入力することができ、以下、この名称入力機能について説明する。
まず、端末装置において、図8に示す分岐電力量のモニタ画面を表示させた状態で、名称入力を行う分岐ブレーカBmnの表示領域M1を選択した後、機器名称(例えば、エアコン、床暖房、IH機器等)、または部屋名称(例えば、リビング、台所、浴室等)を入力する。
すると、選択した領域M1に対応する分岐ブレーカBmnのデータ(分岐ブレーカの名称:分岐1、分岐2、...等)と、入力した機器名称または部屋名称とが、端末装置からエネルギマネージメントユニット2に送信され、統合装置TMを介して上記データを受信した制御部2cは、各名称を分岐ブレーカBmnに対応させて格納する。その後、制御部2cが分岐電力モニタ用画像データを生成する際には、各分岐ブレーカBmnに対応する機器名称または部屋名称を参照して画像データを生成し、端末装置で表示される分岐電力モニタ用画像は、図9に示すように、機器名称または部屋名称に対応させた分岐電力量を棒グラフG2で表す画像となる。したがって、表示された各分岐電力量が、どの電気機器での消費電力量なのか、またはどの部屋における消費電力量なのかが一目で認識できる。
また、電気機器コントローラC1は自己の監視制御機能の配下にある電気機器の機器名称情報を予め格納しており、エネルギマネージメントユニット2の制御部2cは、上述の機器名称入力時に端末装置から機器名称を受け取ると、電気機器コントローラC1が予め格納している上記機器名称情報を取得し、当該機器名称情報中に端末装置から送信された機器名称と同一名称があるか否かを判定する。同一名称がある場合、制御部2cは、対象の電気機器Xmnは既に電気機器コントローラC1の配下にある認識し、分岐ブレーカBmnと電気機器コントローラC1配下にある電気機器との対応付けを自動で行い、エネルギマネージメントユニット2と電気機器コントローラC1との連動を可能にしている。なお、本基本構成では、分岐ブレーカBmnに接続されている電気機器Xmnは、全て電気機器コントローラC1の配下にあり、全ての電気機器の名称が機器名称情報中に存在する。
上記のように自動で分岐ブレーカBmnと電気機器コントローラC1配下にある電気機器との対応付けがなされると、エネルギマネージメントユニット2において、ある分岐ブレーカBmnから供給される電力量が所定値を超えた場合には、当該分岐ブレーカBmnに接続されている電気機器Xmnの動作を停止<消灯>させるように、制御部2cがコントローラC1に指示することができ、分岐電路毎に使用電力量が予め決めた上限値を超えたときに電気機器の電源を自動的にオフする制御(デマンド制御)が可能となる。
また、本基本構成では、分岐ブレーカBmnと電気機器コントローラC1配下にある電気機器との対応付けを自動で行うので、登録の手間が省ける。ユーザ自らが対応付けを行うと、特に施工してから時間が経過している場合、電気機器コントローラC1の登録や、電気機器Xmnが接続されている端子の登録を誤る可能性が高いが、上記のように名称入力時に自動で対応付けを行うことで、登録誤りによる操作不能状態の発生を低減できる。
(実施形態1)
本実施形態の電力監視システムは、図10に示すように、リモコンブレーカ機能を付加した分岐ブレーカBrmnを用いて、エネルギマネージメントユニット2の制御部2cが制御線Lcを介して分岐ブレーカBrmnをオフ制御するものであり、基本構成と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
パソコンPC、表示制御装置CV、携帯端末PT等の端末装置からの電力モニタ要求のメッセージを、統合装置TMを介して制御部2cが受信すると、制御部2cで生成した電力モニタ用画像データを、統合装置TMを介して、電力モニタ要求を送信してきた端末装置に向けて送信する。
画像データを受信した端末装置では、当該画像データが各端末装置のモニタ画面に表示され、主幹電力量および分岐ブレーカBmn毎の分岐電力量をモニタできる。図11は分岐電力用モニタ用画像を示しており、基本構成(図9)と同様に各機器名称または部屋名称に対応させた分岐電力量を棒グラフG2で表し、さらに本実施形態では、電気機器名称、部屋名称のうち、遠隔制御可能な電気機器、または遠隔制御可能な電気機器を設置している部屋の名称がモニタ画面上で容易に認識できるように、当該名称の周囲を赤枠部Wで囲んでいる。そしてユーザが、いずれかの赤枠領域W内を押下すると、選択した赤枠領域W内に対応する電気機器Xmnまたは部屋Rnの監視要求のメッセージが、端末装置からエネルギマネージメントユニット2に送信される。
エネルギマネージメントユニット2の制御部2cは、統合装置TMを介して監視要求を受け取ると、以下の処理を行う。
まず、電気機器コントローラC1は自己の監視制御機能の配下にある電気機器の機器名称情報を予め格納しており、制御部2cは、基本構成と同様に電気機器コントローラC1の上記機器名称情報中に、監視対象である電気機器Xmnの機器名称と同一名称があるか否かを判定し、同一名称がある場合、制御部2cは、監視対象の電気機器Xmnは既に電気機器コントローラC1の配下にあると認識し、電気機器コントローラC1が電気機器の動作状態に基づいて生成した監視制御用画像データを、統合装置TMを介して監視要求を送信してきた端末装置に向かって送信させる。
電気機器コントローラC1から監視制御用画像データを受け取った端末装置では、図12に示すような電気機器コントローラC1で生成された監視制御用画像を表示する。この監視制御用画像では、監視対象の電気機器Xmnを含む複数の電気機器の動作状態(運転<点灯>又は停止<消灯>)が、状態表示領域M2に表示されている。
さらに、図12の監視制御用画像において、電気機器毎の操作領域M3が表示されており、この操作領域M3を選択すると、対象電気機器Xmnの制御要求のメッセージが、端末装置から送信される。そして、統合装置TMを介して電気機器コントローラC1が制御要求を受け取ると、制御対象の電気機器Xmnを制御して運転(照明器具の場合は点灯)と停止(照明器具の場合は消灯)を切り換える。なお、本実施形態の電気機器コントローラC1は、統合装置TMと日本電機工業会(JEMA)の統一規格に適合した電気機器Xmnとのインタフェース機能を有し、端末装置から制御要求のメッセージを受け取ったときに各電気機器Xmnを個別に制御して運転(照明器具の場合は点灯)と停止(照明器具の場合は消灯)を切り換え、統合装置TMを介して端末装置から監視要求のメッセージを受け取ったときに各電気機器Xmnの動作状態(運転<点灯>又は停止<消灯>)を個別に取得するとともに、制御要求や監視要求に対する応答(各電気機器Xmnの動作状態)のメッセージを要求メッセージの送信元である端末装置に向けて統合装置TMを介して送信させる機能(制御監視機能)を有する。
一方、監視対象である電気機器Xmnの機器名称が電気機器コントローラC1の上記機器名称情報中にない場合、または監視対象が部屋Rnである場合、制御部2cは監視対象の電気機器Xmnまた部屋Rnに対応する分岐ブレーカBrmnの分岐電流の検出値に基づいて電気機器Xmnの電源オン・オフ状態の監視を行う。この監視方法は、例えば、制御部2cにおいて、各分岐ブレーカBrmnの分岐電流値の履歴を個別に格納しておき、各分岐電流の最小値が電気機器の停止<消灯>状態時の消費電流(定常消費電流)であると判断し、分岐ブレーカBrmn毎の定常消費電流を随時記憶しておく。そして、各分岐ブレーカBrmnの分岐電流値が定常消費電流よりも一定値以上大きい場合、その分岐ブレーカBrmnに接続されている電気機器は電源オン状態であり、検出した分岐電流値が定常消費電流以下の場合、その分岐ブレーカBrmnに接続されている電気機器は電源オフ状態であると判断する。
そして、制御部2cは、監視対象の電気機器Xmnまたは部屋Rnの監視結果を監視制御用画像データ(ブレーカ制御用画像データ)に生成し、この監視制御用画像データを統合装置TMを介して監視要求を送信してきた端末装置に向かって送信する。
エネルギマネージメントユニット2から上記監視制御用画像データを受け取った端末装置では、図12と略同様に構成された監視制御用画像を表示し、監視対象の電気機器Xmnまたは部屋Rnの電源オン・オフ状態が表示されるとともに、監視対象の電気機器Xmnまたは部屋Rnの操作領域も表示されており、動作状態が運転<点灯>時にこの操作領域を押下すると、対象の電気機器Xmnまたは部屋Rnのオフ制御要求のメッセージが、端末装置からエネルギマネージメントユニット2に送信される。そして、エネルギマネージメントユニット2では、統合装置TMを介して制御部2cがオフ制御要求を受け取ると、制御対象の電気機器Xmnまたは部屋Rnに対応する分岐ブレーカBrmnに対して、制御線Lcを介してオフ信号を出力する。オフ信号を受信した分岐ブレーカBrmnは引きはずし動作を行って電路を遮断し、制御対象の電気機器Xmnまたは部屋Rn内の電気機器の電源をオフさせる。このように、電気機器コントローラC1の配下にない電気機器に対しては、分岐ブレーカBrmnをリモコン操作して電源オフさせるので、電気機器の待機電流を低減可能で、より省エネルギー化を図ることができる。また、リモコンブレーカ機能として電力線搬送通信によってオフ制御可能な分岐ブレーカBrmnを用いれば、制御部2cが電路にオフ信号を重畳させる(図示無し)ことで分岐ブレーカBrmnをオフ操作することができ、制御線Lcが不要となるので構成を簡略化することが可能となる。
このように本実施形態では、実際の電気機器の傍に行かなくても、パソコンPC、表示制御装置CV、携帯端末PT等の端末装置を用いて、電気機器コントローラC1による電気機器Xmnの動作状態の監視、制御、または分岐ブレーカBmn毎の分岐電力量を利用した電気機器Xmnの電源オン・オフ状態の監視、制御を行うことで、宅内の電気機器の監視、制御を行うことができ、利便性が向上している。
なお、宅内ネットワークおよびインターネットを介してセキュリティ機器などの住宅設備の制御並びに監視を行う住宅設備監視制御システムに、本発明の電力監視システムを組み込めば、システムの統一を図ることができる。
電力監視システムの基本構成を示すブロック図である。 同上の構成を示すシステム図である。 同上の宅内における電気機器の配線図である。 同上の統合管理盤内における一部回路を示す構成図である。 同上のセンサを示す平面図である。 同上の別のセンサを示す平面図である。 同上の統合管理盤内を示す一部分解斜視図である。 同上の分岐ブレーカ毎の分岐電力モニタ用画像を示す平面図である。 同上の電気機器名称毎の分岐電力モニタ用画像を示す平面図である。 実施形態1の電力監視システムの各構成を示すブロック図である。 同上の電気機器名称毎の分岐電力モニタ用画像を示す平面図である。 同上の監視制御用画像を示す平面図である。
1 統合管理盤
2 エネルギマネージメントユニット
Bs 主幹ブレーカ
Bm 分岐ブレーカ
CTmn 分岐電流検出部
2b 演算部
2c 制御部
TM 統合装置
C1 電気機器コントローラ
PC,CV,PT 端末装置
Xmn 電気機器

Claims (8)

  1. 主幹ブレーカと、主幹ブレーカの二次側から分岐して電気機器に電力を供給する分岐電路に各々設けられた複数の分岐ブレーカと、各分岐ブレーカを介して供給される電気使用量を分岐ブレーカ毎に計測する計測手段と、計測手段で計測した各電気使用量に基づいて分岐ブレーカ毎の電力量を演算する演算手段と、分岐ブレーカ毎の電力量を表す電力量情報を生成し、宅内ネットワークを介して電力量情報を送信する制御手段と、宅内ネットワークを介して受信した電力量情報に基づいて分岐ブレーカ毎の電力量を表示する端末装置と、宅内ネットワークを介して受信した監視要求および制御要求に基づいて電気機器の動作を監視制御するとともに、監視結果の表示および電気機器の制御のための監視制御用画像データを生成し、前記端末装置からの要求に応じて画像データを端末装置に提供するウェブサーバ機能を有する監視制御手段とを備え、
    制御手段は、分岐ブレーカ毎の電力量を表示する電力量情報としての分岐電力モニタ用画像データを生成し、前記端末装置からの要求に応じて画像データを端末装置に提供するウェブサーバ機能を有し、
    端末装置は、表示した分岐電力モニタ用画像の各分岐ブレーカに対応した表示領域を選択することで、当該分岐ブレーカに接続した電気機器を監視制御する監視制御用画像データの提供を要求する監視要求を送信し、
    制御手段は、分岐ブレーカ毎の電流である分岐電流値の履歴に基づいて、各分岐電流の最小値を定常消費電流に設定し、宅内ネットワークを介して監視要求を受信した場合、各分岐ブレーカの分岐電流値が定常消費電流よりも一定値以上大きければ、当該分岐ブレーカが電力を供給する電気機器は電源オン状態であると判断することで、各分岐ブレーカに接続している電気機器の動作状態を監視し、当該監視結果に基づいて生成した監視制御用画像データを端末装置に送信する
    ことを特徴とする電力監視システム。
  2. 前記端末装置は、各分岐ブレーカに接続されている電気機器の名称に対応して電力量を表示することを特徴とする請求項1記載の電力監視システム。
  3. 前記端末装置は、各分岐ブレーカに接続されている1乃至複数の電気機器が配置されている部屋の名称に対応して電力量を表示することを特徴とする請求項1記載の電力監視システム。
  4. 前記監視制御手段は、監視制御している電気機器の名称情報を有し、
    前記制御手段は、各分岐ブレーカに接続されている電気機器の名称に対応して電力量を表す分岐電力モニタ用画像データを生成し、分岐電力モニタ用画像データ内で用いる電気機器の名称が監視制御手段の名称情報内に存在する場合、当該名称を有する電気機器が接続している分岐ブレーカと監視制御手段の名称情報とを対応付けることを特徴とする請求項1乃至3いずれか記載の電力監視システム。
  5. 前記制御手段は、前記監視制御手段が監視制御可能な電気機器を接続した分岐ブレーカを判別可能に分岐電力モニタ用画像データを生成し、
    前記端末装置は、前記分岐電力モニタ用画像において、監視制御手段が監視制御可能な電気機器を接続した分岐ブレーカに対応する領域を選択することで、当該電気機器の監視要求を宅内ネットワークを介して前記監視制御手段に送信することを特徴とする請求項1乃至4いずれか記載の電力監視システム。
  6. 前記端末装置は、前記監視制御用画像データの各分岐ブレーカに対応した操作領域を選択することで、当該分岐ブレーカに接続した電気機器の制御要求を前記監視制御手段に送信することを特徴とする請求項1乃至5いずれか記載の電力監視システム。
  7. 前記分岐ブレーカは、前記制御手段から制御線を介して送信されるオフ信号によって電路を遮断するリモコン機能を備えており、
    前記制御手段は、分岐ブレーカのオフ制御のためのブレーカ制御用画像データを生成して、前記端末装置からの要求に応じて画像データを端末装置に提供し、
    前記端末装置は、ブレーカ制御用画像の各分岐ブレーカに対応した操作領域を選択することで、当該分岐ブレーカのオフ制御要求を制御手段に送信することを特徴とする請求項1乃至6いずれか記載の電力監視システム。
  8. 前記分岐ブレーカは、前記制御手段から電路を介して電力線搬送通信で送信されるオフ信号によって電路を遮断するリモコン機能を備えており、
    前記制御手段は、分岐ブレーカのオフ制御のためのブレーカ制御用画像データを生成して、前記端末装置からの要求に応じて画像データを端末装置に提供し、
    前記端末装置は、ブレーカ制御用画像の各分岐ブレーカに対応した操作領域を選択することで、当該分岐ブレーカのオフ制御要求を制御手段に送信することを特徴とする請求項1乃至6いずれか記載の電力監視システム。
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