JP5616623B2 - 電力量計 - Google Patents

Description

本発明は、消費電力量の情報を取得して表示するために用いられる電力量計に関する。

従来から、消費電力量の情報を取得して表示するために用いられる電力量計は、種々市販され、開発されている（例えば特許文献１参照）。従来の電力量計は、１または複数の負荷に印加される電圧および負荷に流れる電流を測定する測定手段に接続される。上記電力量計は、測定手段で測定された瞬時電圧値および瞬時電流値に基づいて瞬時電力値を求める。その後、上記電力量計は、例えば月・週・日・時間など決まった一定期間ごとに瞬時電力値を積算（積分）して消費電力量（積算電力量）を求める。上記電力量計は、一定期間の消費電力量と瞬時電力値とを表示器に表示する。これにより、ユーザは、表示器の表示内容を確認することによって、例えば当月の消費電力量を知ることができる。

上述したような電力量計は、工場やオフィスビルなどの比較的大電力を消費する場所に限らず、小・中規模店舗や一般住宅などにも広く設置されるようになっている。

特許第３５０９５８５号公報

ところで、近年、ユーザによる低消費電力化に対する意識が高まるにつれて、電力量計には、ユーザが継続して節電できるような工夫が求められるようになってきている。

しかしながら、従来の電力量計は、一定期間の消費電力量および瞬時電力値のみを表示器に表示することしかできないため、ユーザは、上記電力量計の表示内容を見ても、これまで継続して節電できているか否かを知ることができなかった。また、ユーザは、消費電力量や瞬時電力値に興味がなく、上記電力量計の表示内容を定期的に確認するという習慣が続かない。上記より、従来の電力量計は、節電に対する意識をユーザに持続させることができなかった。

本発明は上記の点に鑑みて為され、本発明の目的は、現時点の電気料金の節約状況と現在までの電気料金の節約効果とをユーザに知らせて節電に対する意識をユーザに持続させることができる電力量計を提供することにある。

請求項１の発明は、取得手段と、金額算出手段と、累計手段と、演算処理部とを備える。取得手段は、予め設定された第１の期間ごとの消費電力量を取得する。金額算出手段は、予め設定された目標消費電力量に対する電気料金と消費電力量に対する電気料金との差分を第１の期間の節約金額として求める。累計手段は、第１の期間よりも長い第２の期間に金額算出手段で求められた節約金額を累計し、累計した金額を蓄積金額とする。演算処理部は、予め設定された目標金額に対する蓄積金額の割合と、目標消費電力量と消費電力量との差分である差分消費電力量とを関連付けて、目標金額に対する蓄積金額の割合および差分消費電力量を節約金額とともに表示手段に表示させる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、目標消費電力量を設定する目標電力量設定手段を備える。
請求項３の発明は、請求項１または２の発明において、演算処理部が、目標消費電力量および消費電力量の各々を表わす棒グラフと、目標金額と、蓄積金額とをさらに表示手段に表示させる。
請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項の発明において、演算処理部が、ラインの位置が目標金額に対する蓄積金額の割合を表わす貯金箱と、硬貨とをさらに表示手段に表示させる。
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれか１項の発明において、予め設定されたタイミングごとに消費電力を計測して取得手段に出力する計測ブロックと、金額算出手段と、累計手段と、表示手段とを一体に備える。
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１項の発明において、差分消費電力量を求める手段を備える。

請求項１の発明によれば、取得手段で取得された消費電力量を用いて金額算出手段が節約金額を求めて表示手段が節約金額を表示することによって、現時点の電気料金の節約状況をユーザに知らせることができる。また、請求項１の発明によれば、累計手段がこれまで（第２の期間）の節約金額を累計して蓄積金額を求めて表示手段が目標金額に対する蓄積金額の割合を表示することによって、現在までの電気料金の節約効果をユーザに知らせることができる。これにより、請求項１の発明によれば、ユーザの電気料金の節約に対する意識を高めることができ、その結果、節電に対する意識をユーザに持続させることができる。

請求項２の発明によれば、目標消費電力量を設定する目標電力量設定手段が備えられることによって、ユーザが目標消費電力量を容易かつ自由に設定することができる。

本発明の実施形態に係る電力量計の構成を示すブロック図である。 同上に係る表示器の表示例の説明図である。 同上に係る電力量計の外観斜視図である。

本発明の実施形態に係る電力量計は、消費電力量の情報を取得して表示する計器である。本実施形態の電力量計１は、例えば住宅や店舗などの施設の屋内（例えば分電盤近くの壁など）に分電盤とは別に設置される。本実施形態では、電力量計１は、電源（商用電源など）から施設のすべての負荷に供給される電力量を施設の消費電力量として計測して表示する。

本実施形態の電力量計１は、図１に示すように、計測ブロック２と、表示ブロック３とを備えている。

計測ブロック２は、中継端子台（図示せず）を介して２本の電圧線Ｌ１，Ｌ２と中性線Ｎとに接続される。２本の電圧線Ｌ１，Ｌ２および中性線Ｎは、単相３線の電源（図示せず）から負荷（図示せず）に電力を供給するために用いられる電力線であり、リミッタ（図示せず）および主幹ブレーカ（図示せず）を介して電源と負荷とを接続している。リミッタは、需要家（施設）の負荷電流を電力会社との間の契約値以下に制限するために設けられたブレーカ（電流制限器）である。中継端子台は、主幹ブレーカの負荷側に接続されている。主幹ブレーカの負荷側には、電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの間および電圧線Ｌ２と中性線Ｎとの間に、それぞれ分岐ブレーカ（図示せず）を介して複数の分岐回路が接続されている。すなわち、分岐ブレーカを介して電源から負荷に電力が供給される。リミッタと主幹ブレーカと分岐ブレーカと中継端子台とは、分電盤（図示せず）内に収納されている。

分電盤には、２個のカレントトランスＣＴ１，ＣＴ２が測定手段として設けられている。２個のカレントトランスＣＴ１，ＣＴ２は、リミッタと主幹ブレーカとの間において各電圧線Ｌ１，Ｌ２のそれぞれを流れる電流を検出する。つまり、２個のカレントトランスＣＴ１，ＣＴ２は、２本の電圧線Ｌ１，Ｌ２を介して、電源から負荷に流れる電流を測定する。

計測ブロック２は、計測用マイクロコンピュータ（以下「計測用マイコン」という）４と、電流処理回路５と、電圧処理回路６と、電源回路７と、ゼロクロス検出部８とを備えている。

計測用マイコン４は、予め設定されたタイミングごとに、各カレントトランスＣＴ１，ＣＴ２によって検出された各電流値（瞬時電流値）と各線間電圧（瞬時電圧値）との積を求め、両方の積を加算し平滑化した値を消費電力（瞬時電力）として出力する。計測ブロック２と表示ブロック３とはシリアル通信によって相互に通信可能に構成されている。計測用マイコン４の出力は、通信によって表示ブロック３に伝達される。計測用マイコン４が消費電力を求める際、２個のカレントトランスＣＴ１，ＣＴ２で検出された電流は、それぞれ電流処理回路５を通り、電流信号として計測用マイコン４に入力される。電流処理回路５は、ゲイン切替とバイアス印加とを行う。電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの間の線間電圧および電圧線Ｌ２と中性線Ｎとの間の線間電圧は、それぞれ電圧処理回路６で測定され、電圧信号として計測用マイコン４に入力される。電圧処理回路６は、２本の電圧線Ｌ１，Ｌ２と中性線Ｎとに接続され、差動増幅と移相調整とバイアス印加とを行う。つまり、電圧処理回路６は、２本の電圧線Ｌ１，Ｌ２および中性線Ｎを介して、負荷に印加される電圧を測定する測定手段である。

電源回路７は、電圧線Ｌ１と中性線Ｎとの間の線間電圧および電圧線Ｌ２と中性線Ｎとの間の線間電圧から計測用マイコン４用の直流電圧を得る。電源回路７は、図示しない電源線を介して表示ブロック３へも電力供給する。ゼロクロス検出部８は、線間電圧からゼロクロス点を検出する。ゼロクロス検出部８の検出結果は、計測用マイコン４と表示ブロック３とに伝達される。

表示ブロック３は、演算処理部９と、表示器１０と、表示制御部１３と、ドライバ１４と、操作部１５と、Ｓ−ＲＡＭ１６と、ＥＥＰＲＯＭ１７と、時計部（ＲＴＣ）１８と、電池１９と、ソケット３０と、インタフェース３１と、発光表示部２０とを備えている。表示ブロック３は、計測ブロック２とは別基板に形成されており、計測ブロック２に接続されている。

演算処理部９は、マイクロコンピュータ（マイコン）を主構成とし、電力量算出手段２１と、金額算出手段２２と、累計手段２３と、期間設定手段２４と、目標電力量設定手段２５とを備えている。

電力量算出手段２１は、計測用マイコン４の出力および時計部１８の出力に基づいて、第１の期間ごとに、計測用マイコン４から出力された各タイミングの消費電力を積算して、施設全体の負荷の消費電力量を求める。第１の期間は、例えば月・週・日・時間などであり、電力量算出手段２１で消費電力量が求められる前に、期間設定手段２４によって予め設定される。つまり、電力量算出手段２１は、自己の演算によって、第１の期間ごとの消費電力量を取得する。電力量算出手段２１は、本発明の取得手段に相当する。

金額算出手段２２は、目標消費電力量に対する電気料金と、電力量算出手段２１で求められた消費電力量に対する電気料金とをそれぞれ求める。これらの電気料金を金額算出手段２２が求める際に用いられる基本料金および１ｋＷあたりの電気料金は、料金テーブルとしてＥＥＰＲＯＭ１７に記憶されている。金額算出手段２２は、目標消費電力量に対する電気料金と消費電力量に対する電気料金との差分（「目標消費電力量に対する電気料金」−「消費電力量に対する電気料金」）を第１の期間の節約金額として求める。つまり、節約金額は、目標消費電力量と消費電力量との差分（差分消費電力量）が電気料金に換算されたときの値である。目標消費電力量は、第１の期間の消費電力量の目標となる目標値であり、目標電力量設定手段２５によって予め設定される。

累計手段２３は、第１の期間よりも長い第２の期間に金額算出手段２２で求められた節約金額を累計し、累計した金額を蓄積金額とする。第２の期間の開始時点は、ユーザによる操作部１５への操作に基づいて設定される。

期間設定手段２４は、電力量算出手段２１で消費電力量が求められる前に、ユーザによる操作部１５への操作に基づいて、第１の期間を設定する。期間設定手段２４で設定された第１の期間は、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶される。

目標電力量設定手段２５は、金額算出手段２２で節約金額が求められる前に、ユーザによる操作部１５への操作に基づいて、目標消費電力量を設定する。目標電力量設定手段２５で設定された目標消費電力量は、ＥＥＰＲＯＭ１７に記憶される。

表示器１０は、演算処理部９で求められた消費電力量などを表示可能な機器である。表示器１０は、液晶表示器１１とバックライト１２とを一体化してなる。演算処理部９には、表示制御部１３とドライバ１４とが接続されている。表示制御部１３は、液晶表示器１１を駆動制御するために設けられている。ドライバ１４は、バックライト１２を駆動するために設けられている。

表示器１０は、図２に示すように、液晶表示器１１の表示画面１１０の左下側に、目標消費電力量５０と、目標消費電力量に対する電気料金５１と、今月（第１の期間）の消費電力量５２と、今月の消費電力量に対する電気料金５３とを表示する。表示画面１１０の左上側には、表示器１０は、目標消費電力量（目標設定値）および消費電力量（今月実績値）の棒グラフ５４を表示する。また、表示器１０は、表示画面１１０の右側に、今月の節約金額５５と、目標金額５６と、これまで（第２の期間）の蓄積金額（累計貯蓄額）５７と、貯蓄開始日５８とを表示する。目標金額５６は、ユーザによる操作部１５への操作に基づいて、予め設定される。さらに、表示器１０は、貯金箱６０と、硬貨６１とを表示する。貯金箱６０では、ライン６００の位置が目標金額に対する蓄積金額の割合を表わしている。ライン６００の位置が上方に位置するほど、目標金額に対する蓄積金額の割合が大きい。上記のように表示器１０が貯金箱６０と硬貨６１とを表示画面１１０に表示することによって、本実施形態の電力量計１は、消費電力量の削減に応じて貯金しているという感覚をユーザに与えることができる。表示器１０は、本発明の表示手段に相当する。

上記より、表示器１０が上記内容を表示画面１１０に表示することによって、表示内容をユーザに知らせることができる。ユーザは、消費電力量の削減と実際の貯金（電気料金の節約）とを関連付けることによって、電気料金の節約を通じて節電を実感することができる。その結果、本実施形態の電力量計１は、蓄積金額５７が目標金額５６に到達するまで、継続的な節電行動をユーザに意識させることができる。

図１に示す操作部１５は、液晶表示器１１の表示内容の選択や各種の設定を行うために設けられている。Ｓ−ＲＡＭ１６およびＥＥＰＲＯＭ１７は各種データを記憶する。ＥＥＰＲＯＭ１７には、これまでの消費電力量や上述の目標値などが記憶される。時計部１８は現在日時を管理する。電池１９は、異常時や停電時に負荷に電力を供給するバックアップ用の電池である。

ソケット３０は、メモリカード（図示せず）を装着するために設けられている。メモリカードは、例えばＳＤメモリカード（登録商標）などであり、過去の計測データを取り出す際に用いられる。インタフェース３１は、ソケット３０と演算処理部９との間に介在する。メモリカードにより取り出される計測データには、例えば時間帯ごとに管理されている電流値・電圧値・消費電力量などが含まれている。ユーザは、メモリカードに取り出された計測データを外部装置（例えばパーソナルコンピュータなど）で確認することができる。

発光表示部２０は、発光素子である複数のＬＥＤ（発光ダイオード）２０ａ〜２０ｃ（図３参照）を備え、第１の期間の消費電力量が目標消費電力量を超過する見込みか否かについての結果を外部に報知する。

電力量計１は、図３に示すように、薄箱状の器体４０と、蓋体４１とを備えている。器体４０は、樹脂製または金属製であり、壁面などに取付可能に形成されている。器体４０には、計測ブロック２と表示ブロック３とが収納されている。器体４０の前面には、液晶表示器１１と操作部１５とが設けられている。

操作部１５は、実行スイッチＳＷ１と、アップスイッチＳＷ２と、ダウンスイッチＳＷ３と、メニュースイッチＳＷ４と、項目スイッチＳＷ５とから構成されている。実行スイッチＳＷ１は、各設定項目を設定・選択する場合にユーザに操作される。アップスイッチＳＷ２は、各設定項目の数値を増加させる場合にユーザに操作される。ダウンスイッチＳＷ３は、各設定項目の数値を減少させる場合にユーザに操作される。メニュースイッチＳＷ４は、液晶表示器１１の表示の形態を切り替える場合にユーザに操作される。項目スイッチＳＷ５は、項目を切り替える場合にユーザに操作される。

また、器体４０の前面には、発光表示部２０を構成する複数（図示例では３個）のＬＥＤ２０ａ〜２０ｃが配設されている。複数のＬＥＤ２０ａ〜２０ｃは、液晶表示器１１の左上方に左右一列に並んで配置されている。各ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ，２０ｃとしては、それぞれ異なる発光色の光源が用いられている。図３の例では、右端のＬＥＤ２０ａを赤色、中央のＬＥＤ２０ｂを黄色、左端のＬＥＤ２０ｃを緑色としている。

さらに、器体４０の前面における発光表示部２０の下方には、メモリカードが挿入されるカードスロット４２が形成されている。カードスロット４２の右側方には、複数（図示例では３個）のＬＥＤ４３〜４５が配設されている。ＬＥＤ４３は、メモリカードへのデータ書込中を示す。ＬＥＤ４４は、内蔵メモリ（Ｓ−ＲＡＭ１６、ＥＥＰＲＯＭ１７）へのデータ記録中を示す。ＬＥＤ４５は、電源のオンオフを示す。

蓋体４１は、樹脂製または金属製であり、器体４０の前面における液晶表示器１１の下方に開閉可能に設けられている。蓋体４１で覆われた部分には、２個のカレントトランスＣＴ１，ＣＴ２を接続するための端子（図示せず）と、２本の電圧線Ｌ１，Ｌ２および中性線Ｎを接続するための端子（図示せず）とが配設されている。

次に、本実施形態に係る電力量計１の動作について図１，２を参照しながら説明する。まず、電力量計１は、図１に示すように、２個のカレントトランスＣＴ１，ＣＴ２に接続される。その後、計測用マイコン４は、電圧処理回路６で測定された瞬時電圧値と、２個のカレントトランスＣＴ１，ＣＴ２で測定された瞬時電流値とを用いて、消費電力値を求める。その後、演算処理部９の電力量算出手段２１は、計測用マイコン４で求められた消費電力値を積算して第１の期間の消費電力量を求める。その後、金額算出手段２２は、目標消費電力量に対する電気料金と消費電力量に対する電気料金とから節約金額を求める。累計手段２３は、金額算出手段２２でこれまで（第２の期間）に求められた節約金額を累計して蓄積金額を求める。その後、表示器１０は、図２に示すように、消費電力量５２と節約金額５５と蓄積金額５７とを表示するとともに、目標金額に対する蓄積金額の割合をライン６００で表わしている貯金箱６０を表示する。

以上、本実施形態によれば、電力量算出手段２１で求められた消費電力量を用いて金額算出手段２２が節約金額を求めて表示器１０が節約金額５５（図２参照）を表示することによって、現時点の電気料金の節約状況をユーザに知らせることができる。また、本実施形態によれば、累計手段２３がこれまで（第２の期間）の節約金額を累計した蓄積金額を求めて表示器１０が蓄積金額５７（図２参照）と目標金額に対する蓄積金額の割合（図２の貯金箱６０のライン６００）とを表示することによって、現在までの電気料金の節約効果をユーザに知らせることができる。これにより、本実施形態によれば、ユーザの電気料金の節約に対する意識を高めることができ、その結果、節電に対する意識をユーザに持続させることができる。

また、本実施形態によれば、目標消費電力量を設定する目標電力量設定手段２５が備えられることによって、ユーザが目標消費電力量を容易かつ自由に設定することができる。

なお、本実施形態の変形例として、表示器１０は、蓄積金額５７と目標金額に対する蓄積金額の割合（貯金箱６０のライン６００）とのいずれか一方のみを表示してもよい。

また、本実施形態の他の変形例として、電力量計１は、電力量算出手段２１で消費電力量を求めるのではなく、外部装置（図示せず）で求められた消費電力量を通信によって取得する手段（取得手段）を備えてもよい。

さらに、本実施形態の他の変形例として、演算処理部９は、目標消費電力量と消費電力量との差分を差分消費電力量として求める手段を備えてもよい。上記変形例の場合、金額算出手段２２は、差分消費電力量を用いて節約金額を求めてもよい。この場合、金額算出手段２２は、基本料金を用いずに１ｋＷあたりの電気料金のみを用いて、差分消費電力量と１ｋＷあたりの電気料金との積によって節約金額を求めることができる。

また、本実施形態の他の変形例として、電力量計１は、施設全体の消費電力量を求めるのではなく、特定の負荷の消費電力量を求めてもよい。上記変形例の場合、特定の負荷が接続されている分岐回路にいずれかのカレントトランスＣＴ１，ＣＴ２が接続されていればよい。電力量計１は、特定の負荷に限定して、節約金額と、蓄積金額と、目標金額に対する蓄積金額の割合とを表示する。

１ 電力量計
９ 演算処理部
１０ 表示器（表示手段）
２１ 電力量算出手段（取得手段）
２２ 金額算出手段
２３ 累計手段
２５ 目標電力量設定手段
５５ 節約金額
５７ 蓄積金額
６００ ライン（目標金額に対する蓄積金額の割合）

Claims (6)

1. 予め設定された第１の期間ごとの消費電力量を取得する取得手段と、
   予め設定された目標消費電力量に対する電気料金と前記消費電力量に対する電気料金との差分を前記第１の期間の節約金額として求める金額算出手段と、
   前記第１の期間よりも長い第２の期間に前記金額算出手段で求められた前記節約金額を累計し、累計した金額を蓄積金額とする累計手段と、
   予め設定された目標金額に対する前記蓄積金額の割合と、前記目標消費電力量と前記消費電力量との差分である差分消費電力量とを関連付けて、前記目標金額に対する前記蓄積金額の前記割合および前記差分消費電力量を前記節約金額とともに表示手段に表示させる演算処理部と
   を備えることを特徴とする電力量計。
2. 前記目標消費電力量を設定する目標電力量設定手段を備えることを特徴とする請求項１記載の電力量計。
3. 前記演算処理部は、前記目標消費電力量および前記消費電力量の各々を表わす棒グラフと、前記目標金額と、前記蓄積金額とをさらに前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１または２記載の電力量計。
4. 前記演算処理部は、ラインの位置が前記目標金額に対する前記蓄積金額の前記割合を表わす貯金箱と、硬貨とをさらに前記表示手段に表示させることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力量計。
5. 予め設定されたタイミングごとに消費電力を計測して前記取得手段に出力する計測ブロックと、
   前記金額算出手段と、
   前記累計手段と、
   前記表示手段と
   を一体に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電力量計。
6. 前記差分消費電力量を求める手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力量計。

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