JPH07193970A - 給電遮断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電力会社とできるだけ小さい電流容量で契約
し、総使用電流量が契約電流容量を越えた時にあらかじ
め選択しておいた電気器具への給電を順番に遮断ること
によって、総使用電流量を契約電流容量以下に納めて電
力を効率的に使用することができると共に、電気器具へ
の給電が突然停止することによる電気器具への負担をあ
らかじめ防止できる給電遮断システムを提供すること。 【構成】 ブレーカと電気器具に取り付けるアダプタと
から給電遮断システムを構成し、アダプタの受信装置が
ブレーカの送信装置から送信される遮断信号を受信した
ときアダプタの遮断器があらかじめ設定された遮断優先
順位に従って作動し、その結果給電回路の電流値が契約
電流容量以下にならないときはブレーカの遮断器が作動
するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は使用電流量が契約電流容
量を越えた時に給電を遮断する給電遮断システムに関す
る。

【０００２】

【従来技術】一般家庭などでは、柱上変圧器で１００Ｖ
または２００Ｖに降圧された電圧が各家庭の軒先などに
ある引込線取付点から引込線により屋内にある分電盤に
引込まれ、電灯や冷蔵庫、エアコンなどに給電される。

【０００３】この分電盤は、屋外からの引込線を２個以
上の分岐回路に分けるもので、配線用しゃ断器、漏電し
ゃ断器、電流制限器などがともに取り付けられている。
この内、電流制限器（Ｓブレーカ、アンペアブレーカ、
リミタなどと呼ばれる）は電力会社の定める料金規定に
基づいて電力会社が取り付けるもので、電気器具などが
故障してショートしたり数多くの電気器具を使用して契
約アンペア数以上の電流が流れると自動的に回路を遮断
して給電を停止する機能をもっている。なお、以下では
この電流制限器のことを単にブレーカと称することとす
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電力需用家
は一般に電気器具等の個々について消費電力量つまりワ
ット数をいちいち意識して使用していることはまれであ
る。また、家庭では家族がそれぞれ各部屋で別々に電気
器具を使用することも多いので、使用電流の総量が契約
電流容量を超過するか否かの判断はブレーカ任せである
のが現状である。そのため、使用電流量が契約電流容量
を超過すると瞬時にすべての電気器具への給電が停止し
てしまうようになっている。しかし、電気器具の中には
給電を停止したくないものもあり、例えば、冷蔵庫など
はその一つで常時給電しておきたい。しかし従来のブレ
ーカには電気負荷への給電を選択的に遮断する機能はな
い。

【０００５】また、総使用電流量が契約電流容量を超過
しそうだと予想されたときには停止してもよい電気器具
を選択的に停止させればよいのであるが、そのような場
合、瞬時にどの電気器具を停止させるのがよいかを判断
するのは困難である。

【０００６】そこで、できるだけ給電を遮断したくない
電気器具まで停止してしまうのを避けるためには、電力
会社との契約電流容量を大き目に設定すればよいが、現
状の料金体系では契約電流容量が大きくなるほど基本電
気料金が高くなるために、なるべく小さい電流容量で契
約する方が望ましい。一時的な使用電力量の増加のため
に契約電流容量を大きく設定するのは得策でなく、でき
れば避けたい。

【０００７】本発明は、上記の問題点にかんがみてなさ
れたものであり、その目的は、一時の電力使用量の増加
のためにブレーカの契約電流容量を大きくすることを避
け、できるだけ小さい電流容量で契約し、総使用電流量
が契約電流容量を越えた時にあらかじめ選択しておいた
電気器具への給電を順番に遮断することによって、総使
用電流量を契約電流容量以下に納めて電力を効率的に使
用することができると共に、電気器具への給電が突然停
止することによる電気器具への負担をあらかじめ防止で
きるような給電遮断システムを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、給電遮断システムを、給電回路を遮断する
第１の遮断器と、給電回路の電流値を検出する電流容量
検出器と、契約電流容量と複数の遮断信号情報と前記遮
断信号の出力順とを記憶している第１の記憶手段と、前
記遮断信号を出力する送信装置と、前記電流容量検出器
により検出された電流値と前記第１の記憶手段に記憶さ
れた前記契約電流容量と前記遮断信号情報と前記出力順
とに基づいて前記送信装置および前記第１の遮断器の動
作を制御する第１の制御手段とを有するブレーカと、電
気負荷への給電を遮断する第２の遮断器と、遮断優先順
位を設定する設定手段と、前記ブレーカからの遮断信号
を受信する受信装置と、前記遮断優先順位と前記遮断信
号情報とを記憶する第２の記憶手段と、前記第２の記憶
手段に記憶された遮断優先順位と遮断信号情報と前記受
信装置で受信した信号とに基づいて前記第２の遮断器の
動作を制御する第２の制御手段とを有する複数のアダプ
タとから構成し、前記出力順に従って出力された遮断信
号を前記アダプタの受信装置が受信して前記第２の遮断
器が作動した結果給電回路の電流値が契約電流容量以下
になるまで前記遮断信号が順次出力され、前記出力順が
最下位の遮断信号が出力された結果前記給電回路の電流
値が契約電流容量以下にならないときは前記第１の遮断
器が作動するようにした。

【０００９】また、前記遮断信号が、給電電圧レベルを
一定の間隔で変化させた信号から成り、屋内配線を介し
て送信されるようにした。

【００１０】

【作用】電流容量検出器で検出された電流値が契約電流
容量を越えるとまずアダプタが取り付けられた電気器具
への給電がアダプタで設定された遮断優先順位にしたが
って遮断され、それによって電流値が契約電流容量以下
になれば他の電気負荷への給電が停止されることはな
い。アダプタでの給電の遮断がすべて行われても電流値
が契約電流容量以下にならない場合にはブレーカで全配
電系統の給電が遮断される。

【００１１】

【実施例】以下、本発明による実施例について図面を参
照して説明する。

【００１２】図１は本発明による給電遮断システム全体
を図式的に示す図である。引込線５によって屋外から供
給される電力はまず最初にブレーカ１に導かれ、次いで
複数の分岐回路に分けられ、屋内配線４によって各部屋
のコンセント３を介して電気電気器具６ａ、６ｂ、６
ｃ、６ｄ、６ｅに供給される。図１では需用家が常に通
電されることを欲している冷蔵庫６ａおよび浄水器６ｂ
についてはコンセント３から直接給電されているが、エ
アコン６ｃ、ヘアドライアー６ｄおよび電子レンジ６ｅ
についてはコンセント３にアダプタ２を取り付け、両者
を介して給電されている。

【００１３】さらに需要家は電気器具にアダプタ２を取
り付ける際にアダプタ２に備えてある設定器（図示せ
ず）によってそのアダプタ２の遮断優先順位を設定す
る。ここでは、ヘアドライアー６ｄに取り付けたアダプ
タの遮断優先順位を１、エアコン６ｃに取り付けたアダ
プタの遮断優先順位を２、電子レンジ６ｅに取り付けた
アダプタの遮断優先順位を３と設定している。この場
合、複数のアダプタに同一の遮断優先順位を設定するこ
とも可能である。

【００１４】ここで本発明による給電遮断システムの概
要を説明すると、需用家は急に給電が遮断されても余り
支障のないエアコン６ｃ、ヘアドライアー６ｄおよび電
子レンジ６ｅにアダプタ２を取り付けることにより、家
庭全体の総使用電流量が契約電流容量を越えた場合にア
ダプタ２に内蔵された遮断機構によりアダプタ２を介し
て給電されている電気器具への給電を遮断優先順位に従
って遮断する。すなわち、まず遮断優先順位が１である
ヘアドライアー６ｄへの給電が遮断され、それでも総使
用電流量が契約電流容量以下におさまらない場合は、遮
断優先順位が２であるエアコン６ｃへの給電が遮断さ
れ、さらにそれでも総使用電流量が契約電流容量以下に
おさまらない場合は遮断優先順位が３である電子レンジ
６ｅの給電を遮断し、なお、総使用電流量が契約電流容
量以下におさまらない場合はブレーカ１によりすべての
配電系統の給電を遮断するようになっている。

【００１５】次に本発明による給電遮断システムを構成
するブレーカ１とアダプタ２の構成を図２および図３を
用いて説明する。

【００１６】図２はブレーカ１の構成を示しており、屋
外の引込線から供給された電力はブレーカ１の受電端子
１１から遮断器１２、電流容量検出器１３、送信装置１
５を経て送電端子１４から屋内配線４を通じて各部屋の
コンセントに供給される。いまアダプタの数をＮ個とす
ると、ＲＯＭ１８には出荷時にＮ個の遮断信号情報およ
びＮ個の遮断信号の出力優先順位の情報が記憶されてお
り、ｎ番目に出力される遮断信号を、アダプタ２側では
遮断優先順位をｎと設定したアダプタ２の受信装置が自
己の遮断信号と認識するようになっている。ＣＰＵ１６
は電流容量検出器１３で検出した電流値とＲＯＭ１８に
記憶された契約電流容量、遮断信号情報および遮断信号
の出力順に基づき、コントローラ１７を介して遮断器１
２、送信装置１５の動作を制御する。送信装置１５はア
ダプタ２に設けられた遮断器２２（図３参照）を作動さ
せるための信号（以下「遮断信号」という）を屋内配線
４を通じてアダプタ２に送信する。また、クロック１９
はＣＰＵ１６の作動タイミングの同期をとるために利用
され、必要に応じてＣＰＵ１６に時計の機能を与える。

【００１７】図３はアダプタ２の構成を示しており、屋
内配線４から供給される電力はコンセント（図示せず）
からアダプタ２の受電端子２１に入り、受信装置２３、
遮断器２２を経て給電端子２４から電気器具６に供給さ
れる。設定器３２はアダプタ２の遮断優先順位を設定す
るために用いられ、設定された遮断優先順位のデータは
ＲＡＭ３１に記憶される。ＣＰＵ２６は受信装置２３で
受信した信号とＲＯＭ２８に記憶された遮断信号情報お
よびＲＡＭ３１に記憶された遮断優先順位情報に基づ
き、コントローラ２７を介して遮断器２２の作動を制御
する。復帰スイッチ２９は遮断機２２が作動した場合
に、手動でアダプタ２をもとの給電可能な状態に復帰さ
せるために設けられている。

【００１８】次に、図４から図６を用いてブレーカ１と
アダプタ２の通信手段について説明する。

【００１９】ブレーカ１からアダプタ２に遮断信号を送
信する方法として、別途送信のための配線を設ける方法
も考えられるが、費用や新たに工事が必要になる。そこ
で、本実施例では、屋内配線を利用し、電圧レベルを変
化させて遮断信号の送受信を行う方法を採用した。すな
わち、電圧レベルを電気器具の使用上問題のない範囲で
変化させ、その変化パターンを信号として送受信する方
法である。

【００２０】図４は電圧レベルの変化によって作り出す
信号パターンの一例を示したものであり、電圧レベル変
化幅の一例として１００Ｖ〜９０Ｖを採用した。現行の
電気器具では９０Ｖ程度までの短時間の電圧降下はまっ
たく問題がないことが知られているからである。

【００２１】図４において、アダプタ２の受信装置２３
が受信した電圧レベルの変化に基づきＣＰＵ２６（図３
参照）が１００Ｖを１と認識し、９０Ｖを０と認識する
と、図４に示した信号のパターンは（１０１１０１００
１０）と認識される。そこで、ＣＰＵ２６においてその
（１０１１０１００１０）という信号の流れのうち、先
頭の６ビット（１０１１０１）をスタートビットとし
て、この信号を認識した場合はそれに続く４ビット（０
０１０）のうちの前半の３ビット（００１）を遮断優先
順位として、最後のビットが０であれば遮断信号として
認識するように設定しておき、最後のビットが１であれ
ばデータは無視されるようにすればよい。例えば、（１
０１１０１０１００）という信号を受けた場合はスター
トビット（１０１１０１）に続く３ビット（０１０）が
遮断優先順位となり２進法で計算すると遮断優先順位２
ということになる。さらに最後のビットが０であるので
遮断信号であることがわかる。

【００２２】図５はブレーカ１に設けられた送信装置１
５の構成を示しており、図５を用いて上記した遮断信号
の発生について説明する。

【００２３】電源側から接続された配線は送信装置１５
内で２回路Ａ、Ｂに分岐され、回路ＡはＣＭＯＳ１５ａ
に接続され、回路ＢはＣＭＯＳ１５ｂに接続される。Ｃ
ＭＯＳ１５ａとＣＭＯＳ１５ｂには、バッファＩＣ１５
ｄを介してＣＰＵ１６からの制御信号に基づき５Ｖ程度
の電圧が加えられることにより、電流の回路Ａまたは回
路Ｂへの流入の切り替えを行う。すなわち、電源から１
００Ｖの電圧が供給されているとすると、いまＣＭＯＳ
１５ａに５Ｖの電圧が加えられて導通し回路Ａに電流が
流れると、端子−には１００Ｖの電圧が取り出され
る。これに対して、ＣＭＯＳ１５ｂに５Ｖの電圧が加え
られて導通し回路Ｂに電流が流れると、変圧器１５ｃに
より降圧されて端子−に９０Ｖの電圧が取り出され
る。端子−に取り出された電圧は送電端子１４（図
２参照）を経てアダプタ２に供給される。

【００２４】このようにＣＰＵ１６はＲＯＭ１８に記憶
された遮断信号情報に基づき一定のタイミングで回路Ａ
と回路Ｂとを切り替えることにより周波数を変えずに電
圧レベルのみを変化させて遮断信号のパターンを作り出
すことができる。この遮断信号情報は、ブレーカ１に対
して出荷当初に定められている取り付け可能なＮ個のア
ダプタに対応してＮ個ＲＯＭ１８に記憶されており、同
様にＲＯＭ１８に記憶されている出力順に従ってＣＰＵ
１６は送信装置１５より遮断信号を出力させる。

【００２５】この場合の回路Ａと回路Ｂの切り替えのタ
イミングは１００msecから２００msec程度であり、クロ
ック１９はＣＰＵ１６の作動タイミングの同期をとるた
めの機能を担っている。

【００２６】なお、屋内配線を利用し、電圧レベルを電
気器具の使用上問題のない範囲で変化させ、その変化パ
ターンを信号として送信する方法は、上記した方法また
は装置には限られない。

【００２７】また、遮断信号の他の送信方法としては、
屋内配線に高調波信号を乗せて、波形解析演算機能を受
信側と送信側に備える方法や無線による方法が実施可能
である。

【００２８】図６はアダプタ２における遮断信号の受信
方法について説明する図である。

【００２９】アダプタ２に設けられた受信装置２３では
ＡＣ用テスタに用いられる電圧判定用ＩＣ２３ａにより
一定のタイミング、例えば２５msecの間隔で電圧値を測
定し、ＣＰＵ２６にそのデータが伝達される。ＣＰＵ２
６では、そのデータに基づいて例えば電圧値が１００Ｖ
であればフラグに１を立て、電圧値が９０Ｖであればフ
ラグに０を立て、その結果を例えば３２ビットに順に割
り当て、そのデータに基づいて１００msecごとの電圧の
変化を演算する。さらにその演算結果をＲＯＭ２８に記
憶されている遮断信号の情報およびＲＡＭ３１に記憶さ
れた遮断優先順位の情報と比較し、一致した場合は遮断
信号と判断し、遮断器２２（図３参照）を作動させる。
クロック３０はＣＰＵ２６の作動タイミングの同期をと
るための機能を担っている。

【００３０】なお、電圧レベルの変化パターンを信号と
して受信する方法は上記した方法または装置に限られな
い。

【００３１】つぎに図７を用いて本発明による給電遮断
システムの作動を説明する。

【００３２】ブレーカ１の電流容量検出器１３は屋内配
線に流れる電流値を常に検出しており、検出データはＣ
ＰＵ１６に伝達される（Ｆ−１）。ＣＰＵ１６はＲＯＭ
１８に記憶された契約電流容量と電流容量検出器１３で
検出した現在の電流値とを比較し（Ｆ−２）、現在の電
流値が契約電流容量に相当する電流値を超過した場合
は、ＣＰＵ１６は出力順１に対応する遮断信号（Ｆ−
３）を送信装置１５からアダプタ２に送信させる（Ｆ−
５）。遮断信号が送信されるとアダプタ２の受信装置２
３はこの遮断信号を受信し、ＣＰＵ２６にこの情報が伝
達される。ＣＰＵ２６はこの信号をＲＯＭ２８に記憶さ
れている信号情報およびＲＡＭ３１に記憶されている遮
断優先順位情報と比較対照し、遮断信号であると判断し
た場合はコントローラ２７を介して遮断器２２を作動さ
せる。遮断優先順位１のアダプタ２を取り付けた電気器
具が使用中であれば、アダプタ２の遮断器２２の作動に
よりその電気器具への給電が遮断されるのでその分だけ
電流値が減少し総使用電流量は減少する。そこでブレー
カ１側ではＣＰＵ１６は再び電流容量検出器１３で検出
される電流値が契約電流容量に相当する電流値を超過し
ていないかどうか判断する（Ｆ−６）。超過していなけ
れば現状のまま給電を続行し、電流容量検出器１３は電
流値の監視を続行する（Ｆ−７）。

【００３３】一方、遮断優先順位１のアダプタ２の遮断
器２２が作動してもなお電流値が契約電力量に相当する
電流値を超過している場合はＣＰＵ１６は出力順２に対
応する遮断信号を送信装置１５よりアダプタ２に送信さ
せる（Ｆ−５）。このように電流容量検出器１３で検出
される電流値が契約電流容量以下になるまで遮断信号の
出力順にしたがって遮断信号が出力されアダプタ２での
給電の遮断が繰り返される。すべてのアダプタ２での給
電が遮断されてもなお電流値が契約電流容量以下になら
ない場合はブレーカ１のＣＰＵ１６はコントローラ１７
を介してブレーカ１の遮断器１２を作動させてすべての
系統の給電を遮断する（Ｆ−８）。

【００３４】アダプタ２で給電が遮断されると需用家は
アダプタ２の復帰を行わなければならない。そのため
に、遮断器２２には復帰スイッチ２９が設けられてい
る。需用家はアダプタ２での遮断が行われると、アダプ
タ２の復帰スイッチ２９を入れる。アダプタ２での給電
が遮断された場合、アダプタ２側でＬＥＤなどを用いて
需用家に遮断されたことを警告したり、ブレーカ１側で
遮断したアダプタ２を表示するようにしてもよく、この
ようにすれば需用家がアダプタを復帰するのに便利であ
る。

【００３５】なお、本実施例では、アダプタ２はコンセ
ントに取り付ける独立した装置として説明したが、電気
器具自身にこのアダプタの機能を内蔵させてもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
総使用電流量が契約電流容量を越えた時にあらかじめ選
択しておいた電気器具への給電を優先順位に従って選択
的に遮断することができるので、一時的な使用電力量の
増加に備えて契約電流容量を大きくせずに、電力を効率
的に使用することができ、電気料金も安くてすむ。

【００３７】また、常時通電したい電気器具への給電が
突然遮断されることによる電気器具への負担をあらかじ
め防止できる。

【００３８】さらに、給電を遮断するための信号の送受
信を屋内配線を利用することによって行うので、本シス
テムを導入するために別途配線を設ける必要がなく、簡
単に装置を取りつけることが可能で、高額な費用もかか
らない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による給電遮断システム全体を図式的に
示す図である。

【図２】本発明による給電遮断システムを構成するブレ
ーカの構成の一例を示す図である。

【図３】本発明による給電遮断システムを構成するアタ
プタの構成の一例を示す図である。

【図４】電圧の変化によって作り出す信号パターンの一
例を示す図である。

【図５】本発明による給電遮断システムを構成する送信
装置の構成の一例を示す図である。

【図６】本発明による給電遮断システムを構成する受信
装置の構成の一例を示す図である。

【図７】本発明による給電遮断システムの作動を説明す
るフローチャートである。

【符号の説明】

１ ブレーカ ２ アダプタ ３ コンセント ４ 屋内配線 ５ 引込線 ６ 電気器具 １２、２２ 遮断機 １３ 電流容量検出器 １５ 送信装置 １６、２６ ＣＰＵ １７、２７ コントローラ １８、２８ ＲＯＭ １９、３０ クロック ２３ 受信装置 ３１ ＲＡＭ ３２ 設定器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増子 徳茂 埼玉県所沢市向陽町2174 Ｃ−608 (72)発明者 小牧 充典 東京都江東区猿江２−４−17−705 (72)発明者 中山 香奈子 千葉県松戸市小金原７−39−10

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 給電回路を遮断する第１の遮断器と、給
   電回路の電流値を検出する電流容量検出器と、契約電流
   容量と複数の遮断信号情報と前記遮断信号の出力順とを
   記憶している第１の記憶手段と、前記遮断信号を出力す
   る送信装置と、前記電流容量検出器により検出された電
   流値と前記第１の記憶手段に記憶された前記契約電流容
   量と前記遮断信号情報と前記出力順とに基づいて前記送
   信装置および前記第１の遮断器の動作を制御する第１の
   制御手段とを有するブレーカと、 電気負荷への給電を遮断する第２の遮断器と、遮断優先
   順位を設定する設定手段と、前記ブレーカからの遮断信
   号を受信する受信装置と、前記遮断優先順位と前記遮断
   信号情報とを記憶する第２の記憶手段と、前記第２の記
   憶手段に記憶された遮断優先順位と遮断信号情報と前記
   受信装置で受信した信号とに基づいて前記第２の遮断器
   の動作を制御する第２の制御手段とを有する複数のアダ
   プタとから構成され、 前記出力順に従って出力された遮断信号を前記アダプタ
   の受信装置が受信して前記第２の遮断器が作動した結果
   給電回路の電流値が契約電流容量以下になるまで前記遮
   断信号が順次出力され、前記出力順が最下位の遮断信号
   が出力された結果前記給電回路の電流値が契約電流容量
   以下にならないときは前記第１の遮断器が作動するよう
   にしたことを特徴とする給電遮断システム。
2. 【請求項２】 前記遮断信号が、給電電圧レベルを一定
   の間隔で変化させた信号から成り、屋内配線を介して送
   信されることを特徴とする請求項１に記載の給電遮断シ
   ステム。