図1に本発明の一実施形態として説明する電気機器管理システム1の概略的な構成を示している。電気機器管理システム1は、一般家庭等に設置されもしくは使用される各種電気機器3の管理(稼働状況の把握や制御等)を行う。電気機器管理システム1は、例えば、建屋や家屋内に設置されもしくは使用される電気機器3の管理を行うHEMS(Home Energy Management System)の構成要素として実現される。以下、稼働管理システム1が一般家庭の家屋2に設置されもしくは使用される多数の電気機器3の管理を行うシステムである場合を例として説明する。
各電気機器3の電源プラグ10には、無線ICタグ14が取り付けられている。無線ICタグ14は、電気機器3ごとに固有に付与された識別子(以下、プラグIDと称する。)を記憶している。
家屋2の所定位置に設けられている電源コンセント20には、電源コンセント20ごとに固有の識別子(以下、コンセントIDと称する。)が付与されている。1つの電源コンセント20が電源プラグ10の差込口を複数備えている場合は差込口毎にコンセントIDが付与される。
電源コンセント20は、差込口に差し込まれた電源プラグ10の無線ICタグ14に書き込まれているプラグIDを読み取る読取装置27(後述)と、自身に付与されているコンセントIDとを含んだデータ(以下、無線信号と称する。)を管理装置50に無線送信する無線装置28(後述)とを備える。
管理装置50は、中央処理装置(CPU、MPU等)、主記憶装置(ROM、RAM、NVRAM等)、補助記憶装置(SSD(Solid State Drive)、HDD(Hard Disk Drive)、通信装置(NIC、無線LANモジュール等)、ユーザインタフェース(入力装置(キーボード、マウス、タッチパネル等)、及び出力装置(液晶モニタ、印字装置等))を備える。管理装置50では、電源コンセント20や電気機器3の管理において用いる情報を、DBMS(Data Base Management System)によって実現されるデータベース55に管理している。管理装置50は、例えば、HEMSシステムにおけるHEMSサーバとして機能するものであってもよい。
管理装置50は、電源コンセント20から送られてくる無線信号を受信し、家屋2に設けられている各電源コンセント20の情報(各電源コンセント20に現在どのような電気機器3が接続されているか等)や電源コンセント20に現在接続されている電気機器3の管理を行う。
図2は電源プラグ10の外観を示す斜視図である。同図に示すように、電源プラグ10には、樹脂等からなる絶縁性の本体部分11、本体部分11の端面11aから突出する2つの栓刃12、本体部分11の端面11aの中間位置から2つの栓刃12と並行に2つの栓刃12と同程度の長さで突出する柱状の台座13とを有する。台座13の先端側の端面には無線ICタグ14が取り付けられている。
2つの栓刃12の夫々の先端近傍の上下側面には、電源プラグ10が電源コンセント20に差し込まれる際もしくは電源コンセント20から引き抜かれる際、電源コンセント20の圧電素子(第1圧電素子25、第2圧電素子26)(後述)の押圧面(押圧することにより効率よく発電する圧電素子の面)を押圧するように作用する凸部15が設けられている。このように、2つの栓刃12の夫々の先端近傍の上下側面に設けられた凸部15が電源プラグ10の抜き差しに際して圧電素子(第1圧電素子25、第2圧電素子26)の押圧面を押圧することで、圧電素子(第1圧電素子25、第2圧電素子26)は、読取装置27もしくは無線装置28を駆動させる電力を発電する。
図3は電源コンセント20の外観を示す斜視図である。同図に示すように、電源コンセント20は、2つの栓刃12の夫々が挿入される2つの差込口21と、2つの差込口21の中間部に形成された、電源プラグ10の台座13の挿入孔22を有する。
図4は、電源プラグ10と電源コンセント20とで構成される配線用差込接続器の構成を説明する図である。同図には図2又は図3における+Xの方向から眺めた電源プラグ10と電源コンセント20の様子を描いている。
同図に示すように、電源コンセント20の差込口21の内部には、その押圧面が差込口21の内部空間に面するように、第1圧電素子25及び第2圧電素子26が設けられている。同図に示すように、第1圧電素子25及び第2圧電素子26は、差込口21の奥行き方向に沿って所定の間隔を開けて順に併設されている。尚、この例では、第1圧電素子25を差込口21の上方及び下方に各1つずつ(計2つ)設けてあり、2つの第1圧電素子25はいずれも差込口21の入口から等距離の位置に設けられている。また、第2圧電素子26についても差込口21の上方及び下方に各一つずつ(計2つ)設けてあり、2つの第2圧電素子26はいずれも差込口21の入口から等距離の位置に設けられている。
第2圧電素子26の近傍には、無線ICタグ14の読取装置27が設けられている。尚、同図の例では、差込口21の際奥部(差込口21の内部空間の底面近傍)に読取装置27を設けてある。読取装置27は、第2圧電素子26の発電電力によって駆動され、台座13に設けられている無線ICタグ14が記憶しているプラグIDを読み取る。尚、無線ICタグ14は、例えば、RFID(Radio Frequency IDentification system)におけるRFタグであり、読取装置27は、例えば、RFIDにおけるリーダ装置である。
電源コンセント20の所定位置には、読取装置27が無線ICタグ14から読み取ったプラグIDや当該電源コンセント20のコンセントIDを含んだ無線信号を送信する無線装置28が設けられている。無線装置28は、管理装置50に無線信号を送信する通信インタフェースであり、第1圧電素子25の発電電力、又は第2圧電装置26の発電電力によって駆動される。無線装置28は、例えば、特定小電力無線局(920MHz帯等)や小電力無線局(2.4GH帯等)等として機能する。無線装置28は、電源コンセント20に電源プラグ10が差し込まれた際もしくは電源コンセント20から電源プラグ10が引き抜かれた際、第1圧電素子25の発電電力、又は第2圧電装置26の発電電力によって駆動され、プラグIDやコンセントIDを含んだ無線信号を管理装置50に送信する。
図5に無線信号のフォーマットを示している。同図に示すように、無線信号500は、コンセントID511及びプラグID512を含む。
図4に戻り、第1圧電素子25は、無線装置28にのみ結線されており、第1圧電素子25の発電電力は無線装置28にのみ供給される。また、第2圧電素子26は、読取装置27及び無線装置28の双方に結線されており、第2圧電素子26の発電電力は読取装置27及び無線装置28の双方に供給される。
図6は電源プラグ10が電源コンセント20に挿入される際の電源プラグ10と電源コンセント20の動作及び機能を説明する図である。
電源プラグ10が電源コンセント20に挿入されると、まず栓刃12の凸部15が第1圧電素子25を押圧する(図6(a),(b))。これにより第1圧電素子25が発電し、その発電電力は無線装置28にのみ供給される。このとき読取装置27には発電電力が供給されず、無線装置28のみが動作する。その結果、プラグIDは含まないがコンセントIDを含む無線信号が無線装置28から送信される。
続いて、電源プラグ10が電源コンセント20に更に押し込まれると(図6(c),(d))、栓刃12の凸部15が第2圧電素子26を押圧する。これにより第2圧電装置26が発電し、その発電電力が読取装置27及び無線装置28の双方に供給される。その結果、プラグID及びコンセントIDの双方を含んだ無線信号が無線装置28から送信される。
このように、電源プラグ10が電源コンセント20に差し込まれると、プラグIDを含まないがコンセントIDを含む無線信号がまず送信され、続いてプラグID及びコンセントIDの双方を含んだ無線信号が送信される。
図7は電源プラグ10が電源コンセント20から引き抜かれる際の電源プラグ10と電源コンセント20の動作及び機能を説明する図である。
まず電源プラグ10が電源コンセント20から引き抜かれると(図7(a),(b))、栓刃12の凸部15が第2圧電素子26を押圧する。これにより第2圧電装置26が発電し、その発電電力は読取装置27と無線装置28の双方に供給される。その結果、プラグID及びコンセントIDの双方を含んだ無線信号が無線装置28から送信される。
続いて、電源プラグ10が電源コンセント20から更に引き抜かれると(図7(c),(d))、栓刃12の凸部15が第1圧電素子25を押圧する。これにより第1圧電素子25が発電し、その発電電力が無線装置28に供給される。このとき読取装置27には発電電力が供給されず、無線装置28のみが動作する。その結果、プラグIDは含まないがコンセントIDを含む無線信号が無線装置28から送信される。
このように、電源プラグ10が電源コンセント20から引き抜かれると、プラグID及びコンセントIDの双方を含んだ無線信号がまず送信され、続いて所定時間内にプラグIDを含まないがコンセントIDを含む無線信号が送信される。
尚、電源プラグ10の凸部15は、少なくとも2つの栓刃12の一方に設けられていればよいが、凸部15は、栓刃12の上下の双方の端面に設けられていてもよい。凸部15を、栓刃12の上下の双方の端面に設けることで、ユーザは電源プラグ10の上下の方向を気にすることなく電源コンセント20に電源プラグ10を差し込むことができる。
凸部15の素材は圧電素子を摩耗させない材質のものを選択することが好ましい。凸部15は圧電素子(第1圧電素子25、第2圧電素子26)に与える衝撃を緩和するためのバネ構造を有していてもよい。
管理装置50は、このようにして家屋2に設けられている電源コンセント20から送られてくる無線信号を受信し、受信した無線信号に含まれている情報に基づき各電源コンセント20の情報や電源コンセント20に現在接続されている電気機器3の管理を行う。
図8は、管理装置50が上記電気機器3の状態管理のためにデータベース55に管理するテーブル(以下、電気機器管理テーブル800と称する。)の一例である。同図に示すように、電気機器管理テーブル800は、コンセントID811、設置位置812、最終使用日時813、状態814、プラグID815、及び機器名816の各項目を有する一つ以上の複数のレコードで構成されている。電気機器管理テーブル800の内容は、例えば、HEMSシステムにおける、家電機器の接続状況の把握、電力使用量の可視化情報の提供、不要な待機電力の削減等の節電制御(スマートコンセントのオンオフ制御等)、再生可能エネルギーや蓄電設備の制御等として活用される。
上記項目のうち、コンセントID811には、当該レコードに情報が管理される電源コンセント20のコンセントIDが設定される。設置位置812には、電源コンセント20の所在を示す情報が設定される。最終使用日時813には、電源コンセント20が最後(直近)に使用された日時(電源コンセント20から電源プラグ10が引き抜かれた直近の日時)が設定される。状態814には、電源コンセント20の現在の状態を示す情報が設定され、電源コンセント20に電源プラグ10が接続されている場合は「接続中」が、電源プラグ10が接続されていない場合は「未使用」が設定される。プラグID815には、電源コンセント20に接続されている(もしくは直近に接続された)電源プラグ10のプラグIDが設定される。機器名815には、プラグID(電源プラグ10)に対応する電気機器3の機器名が設定される。
電気機器管理テーブル800における、電気機器3の機器名、プラグIDと電気機器3との対応、コンセントIDと電源コンセント20の設置位置との対応等の情報は、例えば、ユーザが予めデータベース55に登録する。尚、管理装置50に無線ICタグ14の読取機能を設け、電気機器3の無線ICタグ14にプラグIDとともに電気機器3の機器名や製造番号を登録しておき、電気機器3の電源プラグ10の無線ICタグ14を上記読取機能が読み取ることによりプラグIDと電気機器3の情報(機器名、製造番号)との対応が管理装置50のデータベース55に自動的に登録されるようにしてもよい。
図9は管理装置50が行う処理(以下、電気機器管理処理S900と称する。)を説明するフローチャートである。以下、同図とともに電気機器管理処理S900について説明する。
管理装置50は、電源コンセント20から送られてくる無線信号の受信を待機している(S911)。無線信号を受信すると(S911:YES)、管理装置50は、受信した無線信号の内容を1回目のデータとして記憶する(S912)。
続いて、管理装置50は、1回目に受信した無線信号に含まれていたコンセントIDと同じコンセントIDの電源コンセント20からの無線信号の2回目の受信を待機する(S913)。2回目の無線信号を受信すると(S913:YES)、管理装置50は、受信した無線信号の内容を2回目のデータとして記憶する(S916)。尚、管理装置50は、1回目の無線信号を受信してから2回目の無線信号を受信するまでの待機時間が予め設定された時間を経過したか否か(タイムオーバか否か)を監視している(S914)。タイムオーバの発生を検知すると(S914:YES)、管理装置50は、1回目に受信した無線信号の内容とともに、判定エラーが生じた旨を記憶し、1回目の無線信号の受信待機状態に戻る(S911)。尚、タイムオーバは、例えば、電源プラグ10の差し込みが不完全な状態となっている場合等に発生する。
同じ電源コンセント20からの1回目及び2回目の無線信号を正常に受信すると、続いて管理装置50は、1回目の無線信号にのみプラグIDが含まれているか否かを判定する(S917)。1回目の無線信号にのみプラグIDが含まれている場合(S917:YES)、管理装置50は、電源コンセント20に電源プラグ10が差し込まれたと判定し、電気機器管理テーブル800の該当の電源コンセント20のレコードの状態814に「使用中」を設定する(S918)。その後、処理はS911に戻る。
一方、1回目の無線信号にのみプラグIDが含まれているという条件が満たされない場合(S917:NO)、続いて管理装置50は、2回目の無線信号にのみプラグIDが含まれているか否かを判定する(S919)。2回目の無線信号にのみプラグIDが含まれている場合(S919:YES)、管理装置50は、電源コンセント20から電源プラグ10が引き抜かれたと判定し、電気機器管理テーブル800の該当の電源コンセント20のレコードの状態814に「未使用」を設定する(S920)。その後、処理はS911に戻る。
2回目の無線信号にのみプラグIDが含まれているという条件が満たされない場合(S919:NO)、管理装置50は、1回目及び2回目に受信した無線信号の内容とともに、判定が正常に行われなかった旨を結果として記憶する。尚、このようにS917及びS919のいずれの条件も成立しない場合としては、例えば、電源プラグ10の電源コンセント20への差し込みがスムーズに行われず、第1圧電素子25及び第2圧電装置26のいずれか一方が連続して発電してしまった場合、通信障害等によって無線信号の内容が正しく管理装置50に伝達されなかった場合等がある。
以上に説明したように、本実施形態の電機機器管理システム1にあっては、電源プラグ10が電源コンセント20に差し込まれる際もしくは電源プラグ10が電源コンセント20から引き抜かれる際に生じる圧電素子(第1圧電素子25,第2圧電素子26)の発電電力を利用して、無線ICタグ14のプラグIDの読み取りと無線信号の送信を行うことにより、電源コンセント20に接続されている電気機器3に関する情報が管理装置50に伝達される。このため、外部電源を必要とすることなく、簡素な構成にて、電気機器3の管理を行うことができる。
また、管理装置50は、プラグIDを含まないがコンセントIDを含む無線信号を受信した後、コンセントID及びプラグIDの双方を含む無線信号を所定時間内に受信した場合、プラグIDに対応する電気機器3の電源プラグ10が電源コンセントIDに対応する電源コンセント20に差し込まれたと判定し、また、コンセントID及びプラグIDの双方を含む無線信号を受信した後、プラグIDを含まないがコンセントIDを含む無線信号を所定時間内に受信した場合、プラグIDに対応する電気機器3の電源プラグ10が電源コンセントIDに対応する電源コンセント20から引き抜かれたと判定する。このため、電源プラグ10が電源コンセントに差し込まれたのか引き抜かれたのかを、外部電源を必要とすることなく、簡素な構成にて精度よく判定することができる。
また、管理装置50は、判定に際し前後して受信する無線信号の受信間隔が所定時間を超えている場合は判定が正常に行われなかったと判定するので、電源プラグ10の状態を誤って判定してしまうのを防ぐことができる。
ところで、以上の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
例えば、以上に説明した電源プラグ10の構成は、電気機器3の製造時に電源プラグ10に予め設けておくようにしてもよいが、前述した電源プラグ10の構成を備えたアダプタ(以下、電源プラグ用アダプタと称する。)を用意し、これを既存の電源プラグに装着することによって前述した電源プラグ10と同等の機能を実現するようにしてもよい。
図10に電源プラグ用アダプタ100の一例を示す。図10(a)は、電源プラグ用アダプタ100を栓刃112が設けられている側から眺めた斜視図であり、図10(b)は電源プラグ用アダプタ100を栓刃112が設けられていない方向から眺めた斜視図である。
図10(a)に示すように、電源プラグ用アダプタ100は、栓刃112が設けられている側の端面に図2に示した電源プラグ10と同様の構成を備えている。また、図10(b)に示すように、電源プラグ用アダプタ100は、栓刃112が設けられていない側の端面に電気機器3の電源プラグ10の差込口116を備えている。尚、各差込口116は、対応する栓刃112と内部で導通している。
このような構成を有する電源プラグ用アダプタ100を用意し、これを既存の電気機器3の電源プラグ10に装着することで、前述した電源プラグ10と同等の機能を容易に実現することができる。
また、例えば、以上に説明した電源コンセント20の構成は、家屋2の建築時等に電源コンセント20に予め設けておくようにしてもよいが、前述した電源コンセント20と同等の構成を備えたアダプタ(以下、電源コンセント用アダプタ200と称する。)を既設の電源コンセントに装着することによって前述した電源コンセント20と同等の機能を実現するようにしてもよい。
図11に電源コンセント用アダプタ200の一例を示す。図11(a)は、電源コンセント用アダプタ200を電源プラグの差込口221を有する側から眺めた斜視図であり、図11(b)は、電源コンセント用アダプタ200を差込口221を有しない側から眺めた斜視図である。
図11(a)に示すように、電源コンセント用アダプタ200は、電源プラグの差込口221を有する側に、図3に示した電源コンセント20と同様の構成(台座13の挿入孔222を含む。)を備えている。また、図11(b)に示すように、電源コンセント用アダプタ200は、差込口221を有しない側に、電源コンセントに差し込む栓刃226が設けられている。そして電源コンセント用アダプタ200の内部には、前述した電源コンセント20と同等の構成が設けられている。
このような構成を有する電源コンセント用アダプタ200を電源コンセントに装着することで、前述した電源コンセント20と同等の構成を容易に実現することができる。