JPS62192668A - 電力計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明に、電気機器、特に一般家電製品の消費電力量の
計測に用いて好適な電力計に関する。

（従来の技術） 今の時代、電気の無い生活は考えられず、照明は夜の足
元を明るく照らし、電気通信システムは情報の伝達を殆
どリアルタイムでこなしている。こうした優れた機能を
発揮する電気は日常生活においてもテレビ、ステレオ、
冷蔵庫、エアコン、洗擢機などのあらゆる一般家電製品
というかたちで、従来その役割を果していたものと成り
代わり、また一般家庭では不可能であったことを可能に
し、あるいは当り前のことと化して、日常生活を豊かに
し、生活水準を向上化させている。

しかしながら、反面、この何でもかんでも電気という現
状は、無意識のうちに或いは気の付かないところで電力
を無駄に消費させることとなっ１いる。そして近年では
、電気料金の自動銀行撮込み制度が普及していて電気料
金の負担が感じられにくくなっていることもあって、゛
その傾向は著るしいものとなって来ており、省工ネルギ
ーの観点から電力消費量に関しての意識を深めることが
必要となってきた。

（発明が解決しようとする問題点） そこで、その意識を深めさせるのにはどうしたらよいか
、ということになると、各家電製品について消費電力量
を提示するのが最もわかり易く、その自己管理が可能に
なって便利であるが、従来そのようなものは何一つなか
った。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、消費電力量の自己管理に好適な電力
計を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） そのため本発明は以下の構成を有している。

すなわち、 電源とその負荷である電気機器との間に接続され、該電
気機器の消せ電力に比例した電圧信号を出力するセンサ
手段と、 演算用データを入力するだめのスイッチ手段と、 前記センサ部からの電圧信号と該スイッチ手段からの演
算用データとが入力され、該電圧信号と該演算用データ
とに基いて前記電気機器の消費電力量を表わした数値を
算出し、その演算信号を出力する演算手段と、 該演算手段からの演算信号が入力され、該演算信号に基
いて前記数値を表示する表示手段と、からなる電力計で
ある。

（発明の作用） かかる構成において、本発明は、センサ手段に電気機器
の消費電力に比例する電圧信号を出力させ、この電圧信
号と演算用データとに基いて電気機器の消費電力量を表
わす数値を算出し、この数値を表示するようにしたもの
である。

消費電力量を表わす数値としては、瞬時電力量、時間別
電力量、１日の電力量、時間別電力使用料金、１日の電
力使用料金等であり、演算用データとしては、各数値の
うち何れを算出するかを指定する指定データ、電気料金
単価、電気機器使用時間等の数値データ等があげられる
。

また、演算手段に前記数値を所定時間間隔で算出させ、
当該数値の変化を時々刻々と表示させることも可能であ
る。

（実施例） 以下に本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第１図において、まず１は位相補償回路であって、この
位相補償回路１は第３図に示すようにトランス２と遅延
回路３とから構成されている。トランス２は商用電源４
と電気機器に該当する負荷５とに対して並列に設けられ
、商用電＄４の１００Ｖを１Ｖ程度に降圧する。遅延回
路３は、このトランス２の出力に位相遅れを生じさせる
ことにより、その出力の位相補償を行うだめのもので、
可変抵抗器６とコンデンサ７とからなり、可変抵抗器６
により遅れ時間を変えてトランス２の位相特性のばらつ
きを吸収できるようになっている。

第１図に戻って、８はパワースイッチ、９は電源回路、
１０は基本発振回路、１１は分周回路でアリ、ＡＣアダ
プターによって例えば５Ｖ程度に降圧された電圧がパワ
ースイッチ８を介して電源回路９に加えられ、この電源
回路９によって基本発振回路１０に電源が供給されるよ
うになっている。この基本発振回路１０の発振出力は分
周回路１１により分周され、その分周出力は次述する電
力センサ部の変復調回路に入力されている。

１２Ｕ電；ｌ］センサ部で、この電力センサ部１２σ、
その直流分が負荷５の消費電力に比例する交流電圧を出
力するもので、電力センサ１３と変復調増幅回路１４と
から力っている。

この電力センサ１３は第２図に分解して示すように、セ
ンサ本体部１５と、該センサ本体部１５を収容するケー
ス１６及び蓋１７とからなり、センサ本体部１５はフェ
ライトコア１８とホール素子１９とを備えている。フェ
ライトコア１８ＶｉｌＪング状のもので、その一部に、
ここでは１．６１１１１前後のギャップ２Ｃが形成され
ており、このギャップ２０に負荷電流により発生する磁
場を収束するようにされているものである。

ホール素子１９は、このギャップ２０内にて磁場を検出
するもので、２１は、このホール素子１９幻く取付けら
れた基板である。この基板２１には図示しない取付孔が
貫設され、ホール素子１９Ｖｉ、この取付孔に嵌着され
、基板２１上の配線に半田付けされると共に、両面側に
マイカ板２２が貼着された状態でギャップ２０に挿入さ
れるものである。このマイカ板２２，２２ｉ１、フェラ
イトコア１８のギャップ２０を形成する両端面２３．２
５とホール素子１９及び半田面との接触を防ぐだめのも
のである。基板２１上の前記配線は、ホール素子１９に
バイアス電流を流すため及びホール素子１９の出力電圧
を取出すためのもので、基板２１　ＶＣは、この配線に
接続された４本のターミナル２４，２４１０．・が取付
けられている。これらのターミナル２４，２４、・・・
のうち２本は位相補償回路１に接続されてバイアス用と
なり、他の２本Ｉ：を変復調増幅回路１４に接続されて
電圧取出し用となる。ケース１６にはリング状の凹所２
５が形成されており、フェライトコア１８は、との凹所
２５に嵌合されるものである。ケース１６における凹所
２５に囲まれる部分の中心部にはケーブル差込み孔２６
が貫設されておシ、このケーブル差込み孔２６には、凹
所２５内のフェライトコア１８に負荷電流による磁場を
発生させるために負荷電流の通るケーブル２７（第３図
参照）が差込まれるようになっている。ケース１６にお
ける凹所２５の底部及び該凹所２５の周辺部分の下部に
はスリット部２８が形成されておシ、このスリット部２
８Ｆｉ、基板２１のコアギャップ２０かうａみ出る部分
の下部を収容すると共に、ターミナル２４，２４、・・
、をケース１６外に出すためのものである。２９．２９
ｄケース１６を図示しない電力計の回路基板に固着する
だめのビスである。

かかる構成の電力センサ１５による電力検出の原理を説
明すると、まず、ホール素子１９に現われるホール電圧
ｖｈＦｉホール効果により次式％式％ ただし、この■式中Ｂはギャップ２０における磁束、Ｉ
ｃはホール索子１９のバイアス電流であり、これらＢ　
、　Ｉ　ｃＶｉそれぞれ次式で表わされるものである。

Ｂ＝ＢＯｓｉｎ　２πｆ　ｔ−−−−−−■Ｉｃ＝＝Ｉ
Ｏｓｉｎ　　（２ｒｆ　　ｔ　　　＋　　θ　　＞−・
・−−一■々お、■式中のＢＯは磁束密度、０式中の工
０はバイアス電流Ｉｃの最大値である。

これら、■、■式から０式は直流分と交流分とに分離し
たかたちで次式の様になる。

Ｖｈ　ＱｃＶａ（Ｂ）ｃｏｓθ−ＶＤ（ｃｏｓ（４πｆ
　を十〇））−・・■この０式中、Ｖａ（Ｂ）ｃｏｓθ
が直流分、ＶＤ（ｃｏｓ（４πｆｔ十〇））が交流分で
あり、ｃｏｓθ　は負荷５の力率を示す。

０式から磁束Ｂに関係のかい交流分を増除けば、 Ｖｈ（Ｂ、θ）ａＣＶａ　（Ｂ　）Ｘｃｏｓθ・−・■
となる。

したがって、磁束Ｂが負荷電流に比例して増加すること
と■式とから明らかなように、ホール電圧ｖｈＦｉ負荷
電流の増加に伴って増加することになるから、このホー
ル電圧ｖｈＦｉ負荷５の消費電力に比例することとなる
ので、このホール電圧ｖｈを回路的に処理して負荷５の
消費電力を割出そうというものである。

このホール素子１９からのホール電圧ｖｈは、変復調増
幅回路１４に入力され、この変復調増幅回路１４によっ
て、まずオフセット分が除かれ、次いで、ここでは約２
００倍に増幅されるようになっている。

３０はローパスフィルタ、３１ｄアナログ／からの電圧
信号が入力されるようになっており、このｏ−バスフィ
ルタ３０のみという簡単な回路構成によって該電圧信号
から交流分が除かれるようになっている。直流分のみと
なった電圧信号はＡ／Ｄ変換回路６１に入力され、この
人／Ｄ変換回路５１によってディジタル信号に変換され
、例えば８ビツト情報として符号化される。この符号化
により、後述の（”ＰＵ３５へのデータ入力が行い易く
なっている。

５２ｄスイッチ手段で、このスイッチ手段３２は次述す
るＣＰＵＫおける演算用データを入力するためのもので
、機能選択用スイ・ソチ３３−１〜３３−６と数値入力
スイッチ３４−ｆ　、　５４−２　、　、、。

・・・とが有る。

３５はＣＰＵ、３６は液晶表示器、３７Ｖｉブザーであ
る。（’：ＰＵ３５は、電気料金単価入力機能と瞬時電
力量、時間別電力量、１日の電力量、時間別電力使用料
金、１日の電力使用料金をそれぞれ算出する演算機能と
の６つの主な機能を有しており、ライ９チ手段５２にお
ける機能選択スイッチ３３−１〜５３−６はその各機能
に対応される。このＣＰＵ！１５は更に電力計の過負荷
状態を検出する機能をも有するもので、制御部３８と演
算部３９とリードオンリメモリ（以下ＲＯＭという）４
０とランダムアクセスメモリ（以下ＲＡＭという）４１
とＩ１０ポー）　４’ｌ、４５とを備えている。

この構成において、例えば、時間別電力使用料金を知り
たいときには、まず機能選択スイッチ３３−１〜３５−
６の中からそれに該当するものを操作する。すると、そ
の機能指定データが制御部３８に入り、ＲＡＭ４１にス
トアされたのち、このデータが処理されて時間別電力使
用料金算出用のプログラムがＲＯＭａｏから制御部６８
内に読み込まれる。次いで機能選択スイッチ３３−１〜
３３−６のうち電気料金単価入力に該当するものを操作
して、その指定データが制御部３８に入力されると、制
御部３８では、その単価データをＲＡＭ４１に登録する
用意をする＠このとき、単価データを入力するようメツ
セージを液晶表示器３６に表示させるようにしても良い
。

そして、数値入力スイッチ５４−１．！＋４−２．・・
・を操作し、単価を打込めば、制御部３８は、その単価
データをＲＡＭ４１にストアし、かつＡ／Ｄ変換器３１
からの電圧信号データをパラレル入力してＲＡＭ４１に
ストアしたのち、これらのデータとその他の必要データ
をＲＯＭａｏ及びＲＡＭ４１から読込ん、で、それらを
演算部３９へ入力する。すると、この演算部５９により
１時間当シの電力使用料金が算出され、その算出データ
が制御部６８に入力されたのち、この制御部３８から液
晶表示器３６に入力され、この液晶表示器３６によって
電力使用料金が数値表示されることとなるのである。

以上、実施例について説明したが、上記電力計は電卓の
如く１ユニツトとして構成したり、あるいは電気機器に
組込む構成とすることができる。

また、ＣＰＵ５５にタイマ機能を持たせ、Ａ／Ｄ変換器
３１からのデータを所定時間間隔で入力して消費電力量
を表す電力量そのもの或いは料金に換算したものを演算
させ、液晶表示器５６の表示ｔ−電気機器の使用時間に
応じて変化させることもできる。

そして、ＣＰＵ！＋５には更に電気機器使用時間入力機
能とその使用時間別消費電力量あるいは同料金の演算機
能とを持たせても良い。

さらに、各家電製品について本電力計を付設し、各電力
計からのデータをパーソナルコンピュータで集中管理す
るようにして、家庭内電力管理システムを組むこともで
きる。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれは七ンサ手段に電気機
器の消費電力に比例する電圧信号を出力させ、この電圧
信号を演算用データとに基いて電気機器の消費電力量を
表わす数値を算出し、この数値を表示するようにしたか
ら、積算電力計の如き作動を行なわせることができるの
は勿論のこと、その他、時間単位または日単位での電力
量及び同使用料金などを知ることができるので、電力消
費度合を客観的に把握し易いことと々υ、かつ消費電力
量を機器ごとに知ることができ、しかも所定時間使用後
の消費電力量をも予め知ることができるものであ、って
、消費電力量の自己管理に極めて好適で実用価値が高い
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る電力計の一実施例のブロリク図、
第２図はその電力センサの構造を示ま分解斜視図、第３
図は電力センサの原理説明図である。 １２・・・電力センサ部、１５・・・電力センサ、３２
・・・スイッチ手段、３５・・・ＣＰＵ、３６・・・液
晶表示器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気機器の消費電力に比例した電圧信号を出力す
   るセンサ手段と、 演算用データを入力するためのスイッチ手 段と、 前記センサ部からの電圧信号と該スイッチ 手段からの演算用データとが入力され、該電圧信号と該
   演算用データとに基いて前記電気機器の消費電力量を表
   わした数値を算出し、その演算信号を出力する演算手段
   と、 該演算手段からの演算信号が入力され、該 演算信号に基いて前記数値を表示する表示手段と、 を備えている電力計。