JP4981015B2 - 電流表示装置 - Google Patents

Description

本発明は，電路に流れる電流を検出して，住宅などにおいて電気の使い過ぎでブレーカが動作する前に電気の使い過ぎを知らせる電流表示装置に関する。

従来，電流量に基づいて電気の使用量が判るものとしては，特許文献１に示したように，例えば，住戸に供給される電流を監視し，負荷機器を接続した分岐回路に電流を分配供給するための分電盤と，火災感知器などの各種セキュリティセンサを接続した住宅情報盤とを信号線を介して接続した住宅監視システムがある。該住宅情報盤では，現在の電流使用量を定格電流に対する割合（％）で表示して，その値が１００％を超えると，段階に応じて，ＬＥＤを点滅させたり，「電気を使いすぎています」といった音声メッセージを出力して，住戸人に電気の使用を控えることを促す。住宅情報盤をリビングやダイニングなどの住戸人の目に付きやすい場所に設置して，電流使用情報を住戸人に知らせやすくしたものである。

図６（特許文献１の図１）によりその概要を説明すれば分電盤内には電流センサーと警報信号発生部分を設けている。警報は別の場所に設置された住宅情報盤で行うようにしており，警報信号は分電盤から有線の信号線Ｌ２で住宅情報盤に送信される。この場合，住宅情報盤は分電盤とは異なりリビングなど常時人がいる場合が多い部屋に設置されるので，警報を認識できる可能性は高い。

しかしながら，警報信号は分電盤から有線の信号線で情報分電盤に送信されるため，設置時における配線工事が必要となり使用者に対する導入費用の負担が大きい。また，新築時に導入を行う場合はともかくとして，既存住宅への導入は配線工事の関係から，設置が非常に困難である課題があった。

また，住宅監視システムとして火災センサーなども含んで設置導入されるため，設備が大掛かりとなり，導入時の初期コストが大きく，簡易に電流の使い過ぎを知りたいといった場合には不向きであった。

さらに，一度情報分電盤を設置すると配線の都合で，容易に場所の移動ができない。このことは，設置した部屋とは異なり音声警報が聞こえない場所で使用者が負荷機器を使用する場合は電気の使い過ぎていても警報が届かないという課題がある。

そこで，これらの課題を解決するために，特許文献２のように，一時的に電気器具を使用するその場所で確実に電気使用量や警報の情報を得られるようにして可能な限り住戸内の停電を防止することを目的とした発明が行われている。

図７（特許文献２の図１）によれば，この装置は，定格電流を超えると自動で電路を遮断するブレーカと併用し，該ブレーカの定格電流に応じた監視電流を設定するとともに，ブレーカの通電電流を検出して該監視電流に対するブレーカの通電電流余裕の情報を表示する，親機と子機からなる装置であって，親機には通電電流検出部と信号処理部と無線送信部を備え，子機には無線受信部と信号処理部と情報表示部を備えるとともに，親機または子機には前記ブレーカの定格電流に応じた監視電流レベルを設定する手段と該監視電流レベルに対する使用電流の状態を演算する手段を有し，子機の電源は子機に設けられたプラグを介して前記ブレーカの負荷側のコンセントから供給されるか，または電池から供給されて子機の場所を移動可能にしたことを特徴とする電流表示装置である。

特開平１１−２２５４３８（図１） 特願２００３−３３７２２０（図１）

しかしながら，特許文献２の電流表示装置には，表示手段（警報手段）はランプや音声によるとは記載されているが詳細は触れられておらずより確実に電流を使いすぎていることを知らせることができる具体的手段を提供する必要がある。また，どうせ電気の使用状態を表示するのであれば外出時の電気の切り忘れも確認できればよいという要望もあった。

また，親機と子機間の通信には無線を用いているため，親機，子機ともにアンテナが必要であるが，子機は容易に場所を移動可能であることが最大の特徴であって子機の外部にアンテナが突出することは外観上や取扱上で邪魔になり望ましくない。さらに，場所によって受信が不安定になることがあり情報の伝送がうまく行えない場合があった。

また，子機を接続するコンセントによっては接地線を接続する端子が表面に突出して設けられていることがあり，このようなコンセントへの適用は想定されていなかった。

本発明は，親機と子機とからなる電流表示装置において上述のような問題を解決するべく，使用場所の制限を極力少なくでき、電気の使いすぎの情報が確実に使用者に認識でき，また外観がよく取扱性がよい子機を備えた装置を提供することを目的としている。

請求項１の発明は，分電盤に配設される親機により電路に流れる電流を監視し，現在使用電流の情報をコンセントに差込み使用される子機に向けて無線送信し，現在使用電流の情報を子機側で表示・警告する電流表示装置において，前記子機は，子機の電源が子機に設けられたプラグを介して前記コンセントから供給され，該プラグの近傍にはコンセント側の接地端子を被包するような凹部を設けるとともに、該凹部の本体内部には前記警告を発するスピーカを備え、前記親機から送信される現在使用電流の情報を受信する無線信号受信アンテナを子機本体外部に突出しないよう本体内部に設けて配置し，受信した前記現在使用電流の情報を信号処理する信号処理部が，該現在使用電流の情報に基づいて，子機本体外部から視認可能なように設けられた複数の発光素子からなる情報表示部を駆動し，現在使用電流の割合を段階的に表示するとともに予め設定された監視電流レベルを超えて電流が使用された場合には音声発生手段により音声で電気の使い過ぎを警報するよう構成されたことを特徴として電流表示装置を提供したものである。それにより子機の場所を移動させるときに、接地端子が表面から突出したコンセントでも子機を使用することができ、使用場所の制限を極力なくすことができるとともに、スピーカからの警報を確実に使用者に伝え、しかも外観がよく取扱性がよい電流表示器を提供することができる。

以上のように本発明によれば，親機と子機とからなる電流表示装置において，使用場所の制限を極力少なくでき、電気の使いすぎの情報が確実に使用者に認識でき，また外観がよく取扱性がよい子機を備えた装置を提供することができるという効果を有する。

本発明の実施例について図面を用いて以下に詳細に説明する。
図１は本件発明の電流表示装置を説明するブロック図である。図において１は分電盤，２は主幹ブレーカで場合によっては該主幹ブレーカの電源側に電流制限器（リミッターという）が設けられる。３は主幹ブレーカ２の負荷側に接続される分岐ブレーカで図示していないが複数存在する。６は分岐ブレーカ３の負荷側に設けられるコンセントである。４０１は電流検出部である電流センサーで，主幹ブレーカ２に通ずる電流を検出できればブレーカ２の電源側でも負荷側でも設置可能である。なお，本実施例では主幹ブレーカが単相３線式配線用であるので電流センサーをふたつ設置しているが，単相２線式用の場合はひとつでよい。

４は電流表示装置の親機で，センサー信号処理部４０２と電流レベル設定部４０３と無線送信部４０４を有する。電流レベル設定部４０３はロータリースイッチで複数の監視電流を手動で設定できるよう構成しているが，あらかじめ製造時に１つの値に固定しておくようにしてもよい。親機４は分電盤１内に設置されている。

１００は電流表示装置の子機本体のブロック図で，無線受信部１０１と信号処理部１０２と情報表示部１０３と音声発生部１０４と電源プラグ部１０５とコンセント部１０６と伝導体１０７と電源部１０８と無線受信部１０１に接続されるアンテナ部１１３とを有する。なお親機４の電源は分電盤から供給され，子機本体１００の電源は，任意の位置のコンセント６から供給される。

電流レベル設定部４０３がロータリースイッチ等で複数の監視電流を設定できる場合，まず親機４の電流レベル設定部４０３を手動で操作して監視電流レベルを主幹ブレーカ２の定格電流に合わせておく必要がある。４０１の電流センサーは夫々の貫通した電路の通電電流に応じた大きさの信号を出力する。４０２の信号処理部は，監視電流レベルに対する現在電流の比率（％など）を演算し，比率の区分毎に予め定めて対応させた警報値データ（使用電流情報）の抽出処理を行い，現在使用電流が電流制限器やブレーカの定格電流に対して上回り，使い過ぎているかどうかの判断などを行う。そして警報値データを使用電流情報として無線送信部４０４に送出し無線送信部４０４はそのデータを無線信号として子機本体１００に送信する。なお，前記使用電流情報の演算は主幹ブレーカ２の電源側にリミッターが設けられている場合は各相の合計電流で演算され，それ以外は各相毎に演算される。

子機本体１００の働きを集約して説明すると，次のようになる。子機本体１００は，親機からの無線信号（使用電流情報）をアンテナ１１３と無線受信部１０１で受信後，信号処理部１０２で使用電流情報を抽出し，該使用電流情報に応じて予め定められた仕様により１０３の情報表示部と１０４の音声発生部を駆動する（動作仕様については後述する）。

情報表示部１０３は複数のＬＥＤから成り，例えば，監視電流レベルに対する現在使用電流の割合（％）を段階的に発光表示し，あとどれぐらい電流を使えるかといった余裕情報を視覚的に表示する。

音声発生部１０４は，現在使用電流の割合が設定値を超えた場合に信号処理部１０２からの指示により音声警報を発生する。現在の電流が主幹ブレーカの定格電流に対して使い過ぎている場合，即ち１００％以上である場合にはＬＥＤで発光表示を行うとともに，音声発生部から「電気の使い過ぎです」などと警報する。

図２および図３には子機１００の外観を示している。１００は本体，１０５は電源プラグ部，１０６はコンセント部，１０４は音声発生手段，１０３は情報表示部，１０９は受信感度状態表示手段，点線で示した１１３はアンテナ部である。子機１００は壁などに設けられたコンセントに差込装着して使用でき，簡単に持ち運びできるよう片手に収まる程度の大きさとしている。

子機１００におけるコンセント部１０６の側を前面，電源プラグ部１０５の側を背面として以下説明を行う。電源プラグ部１０５とコンセント部１０６の位置関係は壁等のコンセントと，該電源プラグ部１０５と，該コンセント部１０６が略一直線上に並ぶよう伝導体１０７で接続されて配設されている。これは，子機１００に負荷機器を接続する場合に，本体を支えなくとも，片手で接続することを可能としているためである。また，略一直線上に配設することで，電源プラグ部１０５とコンセント部１０６を電気的に接続する伝導体１０７の長さを短くでき，本体をコンパクトに構成できるという利点がある。

もちろん，コンセント部１０６を本体の側面や底面に設けて筐体を構成してもよいが，その場合には負荷機器のプラグを接続する場合に子機１００の電源プラグ部１０５にモーメントが加わるので，それを考慮した筐体設計を行ったり，差込時に両手で支える等の配慮が必要となる。

子機１００の正面には段階的に発光する情報表示部１０３が設けられている。該情報表示部１０３はＬＥＤを６個用いて，電流の使用状態を表示している。電流の使用量が大きくなるにつれて点灯の個数を段階的に増やし，レベル表示が行えるようになっている。

子機は，自由に持ち運び，使用したいコンセントの場所で使用できるよう，データの送受信を無線信号で行うようにしている。この無線信号を適切に受信できているか表示するための手段が１６０の受信感度状態表示手段である。

アンテナ部１１３は背面から見て前面寄りに位置するよう配設している。
子機１００はコンセントに差込んで用いるため，電路からのノイズや，基板の電子部品からの干渉を防ぐために本実施例では，子機本体１００の下側で，背面から見て前面部分にアンテナ部１１３を設けている。アンテナ部１１３は情報表示部１０３に使用しているＬＥＤと同じ基板上に配置し，更にアンテナ部の周囲は１０ｍｍ程他の部品を配置せず，基板上の他の電子部品からの影響を排除している。同時に壁コンセントや電源プラグ部等，電路からの影響を排除するために背面から見て前面寄りにアンテナ部を配設している。これにより無線信号の受信をノイズの影響を受けることなく行うことができる。

後述するが，電流比率が電路に設けられた主開閉器の定格電流の２０％未満の場合は，レベルが一番小さいＬＥＤをひとつ点灯するように設定しており本体が動作していることを示すようにしている。すなわち，本体が動作している間はこのＬＥＤは常に点灯状態となっている。受信感度状態表示手段１０９は，このＬＥＤと表示を兼ねており，信号処理部１０２の処理により，受信感度が良好であるときにはＬＥＤを常時点灯としているが，受信感度が適切でない場合には，該ＬＥＤを点滅表示させることで，受信感度が良い状態ではないことを示す。すなわち，情報表示部１０３のＬＥＤのうち，一番下側のＬＥＤが点滅表示している場合には無線信号が受信できていないことを意味する。これにより使用に際し，本体１００の一番下側のＬＥＤが連続点灯していれば，親機４からの無線信号が良好に受信できていることが容易に視認できる。点滅している場合には，ＬＥＤが連続点灯するように無線信号が適切に受信できるコンセントへ移動させて用いる。

音声発生部１０４は，所定の音声を発生させるためのもので，小型のスピーカを用いている。音声発生部１０４は子機本体１００の電源プラグ部１０５と同じ背面側に設けられている。これにより，正面のデザイン性を損なうことなく音声を発生させることができる。

また，子機１００の背面は，壁のコンセントに接する部分（図３の１１１）と，窪んだ部分（図３の１１０）を設けてあり，この窪んだ部分にスピーカを設けている。接地極付きのコンセントで接地極の接続用端子がコンセントから突出して設けられている場合にも，この窪みにより，該接続用端子を避け被包して本体１００をコンセントに差込装着することができる。これにより，本体１００を使用できるコンセントのバリエーションを広げることができる。

また，窪んだ部分がホーンの役割を果たし，スピーカから発生される音声はより鮮明に聞こえるという効果もある。

次に，情報表示部１０３のＬＥＤ，及び音声発生部１０４の動作について説明を行う。図４に示しているように，本実施例では６個のＬＥＤから発光手段を構成しており，電流比率の大きさに応じて，それぞれ以下に示すように信号処理部１０２から点灯消灯の制御を受ける。また，それぞれの電流比率の区分に応じて，警報値データが定められている。複数用いられているＬＥＤをＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６とする。

まず，警報値データ０を受信した場合には，電流比率が２０％未満であることを示し，Ｌ１のみ点灯を行う。警報値データ１を受信した場合には，電流比率が２０％以上４０％未満であることを示し，Ｌ１とＬ２の点灯を行う。警報値データ２を受信した場合には，電流比率が４０％以上６０％未満であることを示し，Ｌ１とＬ２とＬ３の点灯を行う。警報値データ３を受信した場合には，電流比率が６０％以上８０％未満であることを示し，Ｌ１とＬ２とＬ３とＬ４の点灯を行う。警報値データ４を受信した場合には，電流比率が８０％以上１００％未満であることを示し，Ｌ１とＬ２とＬ３とＬ４とＬ５の点灯を行う。警報値データ５を受信した場合には，電流比率が１００％以上１１０％未満の場合であり，及び警報値データ６を受信した場合には，電流比率が１１０％以上１２０％未満の場合であり，及び警報値データ７を受信した場合には，電流比率が１２０％以上の場合であり，これらの場合にはＬ１とＬ２とＬ３とＬ４とＬ５とＬ６全ての点灯を行う。

また，警報値データ４以下を受信した場合，即ち電流比率が１００％未満では信号処理部１０２は音声発生の制御をスピーカに行わない。警報値データ５以上を受信した場合，即ち電流比率が１００％以上では音声を発生する。

電流比率が１００％以上１１０％未満の場合には１８０秒間隔で音声発生の制御信号を送出する。電流比率が１１０％以上１２０％未満の場合には１０秒間隔で音声発生の制御信号を送出する。電流比率が１２０％以上の場合には５秒間隔で音声発生の制御信号を送出する。

以上のように，信号処理部１０２はＬＥＤの点灯制御や音声発生部１０４のスピーカへ制御を行う。１００％より大きな電流比率では，制御の区分を細かく分けているが，これは１００％以上の電流使用量では主開閉器が一定の時限を持って動作するためその時限内で使用電流を低減させることを目的としているためである。

主開閉器は電流比率が１００％の場合には動作しないが，１２０％になると数分から数時間で動作し，２００％では数十秒から数分で動作を行う。電流比率が１００％を超えた状態で，さらに負荷機器の使用が行われると主開閉器の動作時間が急激に短くなるため，１００％を超えた状態では音声発生の頻度を多くして負荷機器の使用の低減を促すようにしている。

なお，電流比率が小さくなり，所定の時間が経過した場合には音声発生の制御信号は送出しないようにしてある。本実施例では１０秒を設定している。再び，電流比率が大きくなり所定の比率を超えた場合には音声発生の制御信号を再開する。このように，電流使用状態の段階的な表示には複数のＬＥＤを用いることで，グラフ表示や数値表示専用の表示機器を用いる場合と比べてコストを安く，なおかつ視覚的にも充分分かりやすいよう表示することができる。

図５には第二の実施例として，電流使用状態の情報表示部１０３と，受信感度状態表示手段１０９とを別々に設け，さらに外出時など節電のために負荷機器の電源を切り忘れた場合にそれを表示する切り忘れ表示手段１１２を追加したものを示している。本体１００には，情報表示部１０３と，その下方に受信感度状態表示手段１０９と，本体中央付近に切り忘れ表示手段１１２を設けている。

受信感度状態表示手段１０９は，前述の場合と同じく，親機４から送信される電流データの受信状態を示すためのもので，ＬＥＤで構成される。信号処理部１０２は受信状態が良い場合には，受信感度状態表示手段１０９に連続点灯表示を行う制御信号を送信し，受信感度状態表示手段１０９は連続点灯を行うようになっている。受信状態が良好でない場合には，点滅表示を行い場所の移動を促す。電流の使用状態を示す情報表示部と区別して設けることで，より的確にデータの受信状態を把握することができる。尚，この場合には，情報表示部１０３の一番下のＬＥＤは連続点灯を行うようにしてある。

また，切り忘れ表示手段１１２は，電流比率のうち，低い側を詳しく把握することで，負荷機器の消し忘れを表示するためのもので，ＬＥＤで構成されている。本実施例では，第一の実施例に付加して電流比率が２０％未満の領域を複数に区分し，所定の区分にあてはまる場合は表示を行うようにしてある。主開閉器の定格電流が６０Ａの場合，電流比率２０％のときは電流が１２Ａ流れることになる。電圧が１００Ｖの時には電力は１２００Ｗである。同様に主開閉器の定格電流が３０Ａの場合には，電流比率２０％のときで電力は６００Ｗである。待機電力は一般に通常消費電力の５％程度（数ワットから数十ワット）であることから，複数の負荷機器の待機電力を考慮して，電流比率２０％のうち，５％程度を待機電力として扱い，信号処理部１０２は受信データを演算し，電力が３０Ｗ〜６０Ｗ以上の場合に切り忘れ表示手段１２を点灯させる。切り忘れ表示手段を点灯させる電力の閾値は前述の値に限らず，切替えスイッチやロータリースイッチなどで適宜設定されるようにしてもよい。これにより，負荷機器におけるスイッチ切り忘れを視認でき，電気の使い過ぎを防ぐことを促すことができる。

第三の実施例として，段階的に発光する情報表示部１０３の表示を，消灯，点滅，点灯の３つの場合に分けた場合を説明する。

ＬＥＤの個数は同じく６個で，それぞれ電流比率が低いほうからＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６とする。受信データを演算することにより，電流比率が２０％未満の場合には，Ｌ１のみを点灯状態とする。ここで，Ｌ１は受信感度状態表示手段と兼ねてあってもよい。

次に，電流比率が２０％以上３０％未満の場合には，Ｌ１を点灯させ，Ｌ２を点滅させる。次に電流比率が，３０％以上４０％未満の場合においてはＬ１，Ｌ２を点灯させる。次に電流比率が，４０％以上５０％未満の場合においてはＬ１，Ｌ２を点灯させ，Ｌ３を点滅させる。次に電流比率が，５０％以上６０％未満の場合においてはＬ１，Ｌ２，Ｌ３を点灯させる。次に電流比率が，６０％以上７０％未満の場合においてはＬ１，Ｌ２，Ｌ３を点灯させ，Ｌ４を点滅させる。次に電流比率が，７０％以上８０％未満の場合においてはＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を点灯させる。次に電流比率が，８０％以上９０％未満の場合においてはＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４を点灯させ，Ｌ５を点滅させる。電流比率が，９０％以上１００％未満の場合においてはＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を点灯させる。電流比率が，１００％以上１１０％未満の場合においては，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を点灯させ，Ｌ６を点滅させる。同時に１８０秒毎に音声による発報を行う。１１０％以上１２０％未満の場合においては，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６全てを点灯させる。同時に，１０秒毎に音声による発報を行う。１２０％以上の場合には，Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６全てを点灯させる。同時に，５秒毎に音声による発報を行う。

このように，消灯，点滅，点灯の３つの場合を使い分けることで，本体に設ける表示手段の数を増やすことなく，コストを安く，より細かく，使用電流の状態を把握することを可能としている。点滅時間の間隔を変えることで，その意味合いを多く持たせ，より多くの表現を行ってもよい。

また本発明の装置は主幹ブレーカもしくは電流制限器のみに適用されるものでなく分岐ブレーカに適用しても差し支えない。

本件発明のブロック図。 子機の外形図。 子機の外形図。 ＬＥＤ点灯状態の説明図。 第二の実施例の図 従来例の図。 従来例の図。

符号の説明

１分電盤
２主幹ブレーカ
３分岐ブレーカ
４親機
４０１電流センサ
４０２信号処理部
４０３電流レベル設定部
４０４無線送信部
６コンセント
１００子機本体
１０１無線受信部
１０２信号処理部
１０３情報表示部
１０４音声発生部
１０５電源プラグ部
１０６コンセント部
１０７伝導体
１０８電源部
１０９受信感度状態表示手段
１１０窪んだ部分
１１１接する部分
１１２切り忘れ表示手段
１１３アンテナ部

Claims (1)

1. 分電盤に配設される親機により電路に流れる電流を監視し，現在使用電流の情報をコンセントに差込み使用される子機に向けて無線送信し，現在使用電流の情報を子機側で表示・警告する電流表示装置において，前記子機は，子機の電源が子機に設けられたプラグを介して前記コンセントから供給され，該プラグの近傍にはコンセント側の接地端子を被包するような凹部を設けるとともに、該凹部の本体内部には前記警告を発するスピーカを備え、前記親機から送信される現在使用電流の情報を受信する無線信号受信アンテナを子機本体外部に突出しないよう本体内部に設けて配置し，受信した前記現在使用電流の情報を信号処理する信号処理部が，該現在使用電流の情報に基づいて，子機本体外部から視認可能なように設けられた複数の発光素子からなる情報表示部を駆動し，現在使用電流の割合を段階的に表示するとともに予め設定された監視電流レベルを超えて電流が使用された場合には音声発生手段により音声で電気の使い過ぎを警報するよう構成されたことを特徴とする電流表示装置。
   
   

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