JP6452457B2 - 電力表示器 - Google Patents

Description

本発明は、電力表示器、特に、住宅内のエアコン等の電気機器の消費電力や太陽光発電システムの発電電力などのデータを表示する電力表示器に関する。

近年、消費者の省エネルギーへの意識が高まっている中で、省エネルギーの実践をサポートするための機器が種々製品化されてきている。
また、地球温暖化の原因となるＣＯ２の排出量削減問題や、いずれ枯渇が予想される化石燃料に対する代替エネルギーへの関心が高まってきている中で、クリーンでかつ無尽蔵のエネルギー源である太陽光による太陽光発電システムが注目を集めている。

例えば、特許文献１には、住宅内の各電気機器の先週一週間あるいは先月一ヶ月間での消費電力量および電気料金を表示する消費電力量表示装置が開示されている。
また、特許文献２では、発電電力計測部により計測された発電電力量およびその積算電力量のデータと、消費電力計測部により計測された消費電力量のデータとを無線通信により送信し、送信されたデータを表示装置にて受信し、表示する太陽光発電システムの電力表示システムが開示されている。
このような表示装置により、ユーザーは住宅内におけるエネルギー（電力）の状況を確認し、省エネルギーの実践に活用することができる。

特開２００２−４００５５号公報 特開２００５−２４１３８８号公報

しかしながら、上述したような表示装置においては、住宅内の各電気機器のある一定期間の消費電力量を知ることはできるが、各電気機器の運転状態が省エネルギーの観点からみて適切な状態であるかどうかについては知ることができなかった。そのため、不適切な設定や不適切な条件による運転を実施していたとしても、ユーザーがそれに気付くことは困難であった。
すなわち、住宅内における電気機器に対して最適な使い方ではない運転を行うため、無駄なエネルギーを消費してしまい、省エネルギーの実践が困難なものとなっていた。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、住宅内の各電気機器に対して無駄のない適切な運転を実行させることを可能とする電力表示器を提供するものである。

この発明にかかる電力表示器は、住宅内に設置されたエアコンを含む電気機器から運転データや運転条件などの運転情報を取り込む通信手段と、その運転情報から直接あるいは演算によって電気機器の運転状態を判断し、その運転状態に基づいて、電気機器をより適切に運転するためのアドバイス情報を出力する判定手段と、そのアドバイス情報を画面上に表示する表示手段とを備えることを特徴とする。前記運転情報は少なくとも前記住宅内の室温、および設定温度を含む。前記判定手段は、前記室温と前記設定温度の温度差が第１設定値以上である時間が第２設定値を超える場合、または第１の時間内における前記温度差の変化率が第３設定値以下の場合に、前記アドバイス情報を出力する。

この発明は上記のように構成したので、住宅内の電気機器をより適切な状態で運転するための情報を画面上から入手することができ、手軽に省エネルギー活動を実践することが可能になるという効果をもたらす。

この発明の実施の形態１にかかる電力表示器と、太陽光発電システムおよび住宅内分電盤との接続構成図である。 この発明の実施の形態１にかかる電力表示器の、住宅内全体の電力状態を表示する電力表示画面の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１にかかる電力表示器の、運転状態を表示する電気機器を選択する画面の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１にかかる電力表示器の、電気機器の運転状態を表示する画面の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１にかかる電力表示器の、電気機器の運転アドバイスを表示する画面の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１にかかる電力表示器の、電気機器の運転アドバイスを表示する画面の他の例を示す図である。 この発明の実施の形態２にかかる電力表示器の、電気機器の運転アドバイスを表示する画面の一例を示す図である。

以下に、本発明にかかる電力表示器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１にかかる電力表示器と、太陽光発電システムおよび住宅内分電盤との接続構成図である。

太陽光発電システムは、太陽電池アレイ１およびパワーコンディショナ２を備える。太陽電池アレイ１は、例えば住宅の屋上に設置されている。太陽電池アレイ１は、複数枚の太陽電池モジュールを直列あるいは並列に接続して構成されている。各太陽電池アレイ１には、それぞれパワーコンディショナ２が接続されている。

太陽電池アレイ１は、太陽光を受けて発電し、直流電力を発生させる。パワーコンディショナ２は、太陽電池アレイ１で発生した直流電力を、交流電力に変換する。パワーコンディショナ２の出力線５は、分電盤３に接続されている。太陽光発電システムからの交流電力は、分電盤３内の分岐ブレーカーを経由して、住宅内の電気機器であるエアコン４等で消費される。

曇天時や雨天時など発電電力が少ない場合や、夜間など発電ができない場合には、商用電源（系統電源）から分電盤３を経由して電力が各電気機器に供給される（買電）。これとは逆に、発電電力が、そのときに住宅内の各電気機器で消費されている全消費電力より多い場合は、その余剰分は分電盤３を経由して商用電源に逆潮流される（売電）。

電力表示器は、計測ユニット６および表示ユニット７を備える。計測ユニット６は、太陽光発電システムにより発電された発電電力と、住宅内における消費電力を計測する。計測ユニット６は、表示ユニット７との間でデータ授受を行うために通信手段としての送信手段１４を備える。送信手段１４は、計測ユニット６での計測結果である計測データすなわち発電電力のデータや各種電力データを送信する。

表示ユニット７は、通信手段としての送受信手段１５、表示手段としての表示操作部１６および判定手段１８を備える。送受信手段１５は、計測ユニット６から計測データとしての各種電力データを受信する。表示操作部１６は、各種画面を表示するとともに、複数の電気機器に対する遠隔操作のための入力を受け付ける。表示操作部１６は、例えば、タッチパネルを備える液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。計測ユニット６の送信手段１４と表示ユニット７の送受信手段１５とは、互いのデータのやり取りを、例えば無線ＬＡＮによる通信で行う。

計測ユニット６との間で送受信可能な通信機能をパワーコンディショナ２が有している場合、太陽光発電システムで発電された発電電力のデータは、パワーコンディショナ２および計測ユニット６の間に配線された通信手段としての通信線８を介して、計測データとして計測ユニット６へ送られる。

計測ユニット６との間で送受信可能な通信機能がパワーコンディショナ２に無い場合、パワーコンディショナ２から分電盤３への出力線５に電流センサ９が設けられる。その電流センサ９の出力が、計測ユニット６の電流センサ入力部１０に入力されることにより、計測ユニット６は、そのパワーコンディショナ２からの発電電力のデータを計測データとして収集する。ここで、電流センサ９からの信号線、電流センサ入力部１０は通信手段としての一形態である。

なお、図１では、太陽電池アレイ１およびパワーコンディショナ２を備える太陽光発電システムが４組設置されている例を示しているが、太陽光発電システムの数は任意であり、本実施の形態に限定されるものではない。また、パワーコンディショナ２から計測ユニット６への発電電力データの取り込みを通信線８によって行うか、電流センサ９によって行うかも任意である。

分電盤３内に装着された売買電力検出用電流センサ１１は、商用電源および分電盤３の間に流れる電流の値と向きを計測する。計測ユニット６は、売買電力検出用電流センサ１１での計測結果から、計測データとしての売電電力および買電電力のデータを収集する。売買電力検出用電流センサ１１からの信号線は通信手段としての一形態である。

分電盤３内の分岐ブレーカーの二次側には、それぞれ電流センサ１２が装着されている。電流センサ１２は、分岐ブレーカーごとの電流を計測する。計測ユニット６は、電流センサ１２での計測結果から、分岐ブレーカーの出力側に接続された電気機器であるエアコン４ごとに、消費されている電力のデータを計測データとして収集する。電流センサ１２からの信号線は通信手段としての一形態である。
上記の各種電力データすなわち発電電力データ、売電電力および買電電力データ、電気機器の消費電力データは、計測データとして送信手段１４により表示ユニット７に送信される。

なお、図１では、分岐ブレーカーの出力側に２つのエアコン４を接続している例を示しているが、エアコン４の数は任意であり、本実施の形態に限定されるものではない。また、分岐ブレーカーの出力側には、エアコン４が接続される場合に限られず、他の任意の電気機器が接続されるものとしても良い。

電力線１３は、計測ユニット６および分電盤３を接続する。計測ユニット６は、電力線１３を介して、分電盤３内の１分岐ブレーカーから配線されたコンセントに接続、あるいは１分岐ブレーカーの二次側に直接接続されるなどにより、計測ユニット６自身の電源を得ている。計測ユニット６は、この電源の電圧値を計測し、電流センサ１２などによって得られた電流値との演算を行って、各種電力データを得ている。

住宅内の電気機器であるエアコン４は、分電盤３内の分岐ブレーカーの二次側に接続されている。エアコン４は、表示ユニット７との通信を行うための通信手段としての送受信手段１７を備える。エアコン４の送受信手段１７と表示ユニット７の送受信手段１５とは、互いのデータのやり取りを、例えば無線ＬＡＮによる通信で行う。

表示ユニット７は、送受信手段１５により電気機器であるエアコン４から、エアコン４の動作状態（運転、停止）、運転モード（冷房、暖房、除湿、送風）、設定温度、エアコンが設置されている部屋の室内温度、消費電力データ、運転時間データなどの運転情報を受信する。消費電力データ、運転時間データは計測ユニット６を介して受信してもよい。表示ユニット７は、これらの情報を図示しない記憶手段に時系列で保存しておく。さらに、図示しない演算手段により、これらの情報に基づいてエアコン４の総消費電力量や所定の期間における消費電力量を演算する。
また、表示ユニット７は、送受信手段１５によりエアコン４に動作状態、運転モード、設定温度の変更を指令することができる。

表示操作部１６は、電力表示画面と電気機器運転状態表示画面とに、画面を切り替え可能とする。表示操作部１６は、電力表示画面では、パワーコンディショナ２との通信や、電流センサ９、売買電力検出用電流センサ１１、電流センサ１２により計測ユニット６にて収集した発電電力、売電電力、買電電力、およびエアコン４など住宅内の電気機器で消費されている消費電力などのデータを表示する。表示操作部１６は、電力表示画面において、電力や電力量などのデータを、数値やグラフなどとして表示する。

図２は、住宅内全体における電力状態を表示する電力表示画面の一例を示す図である。この電力表示画面２０は、例えば、表示操作部１６のトップ画面であるものとする。電力表示画面２０には、「現在の電力状態」として、「発電」、「消費」、「売電」の各数値が表示されている。

このうち、「発電」は、太陽光発電システムによる現在の発電電力の値を示している。「消費」は、住宅内の電気機器による現在の総消費電力の値を示している。「売電」は、現在の売電電力の値を示している。「売電」の表示は、現在の発電電力が消費電力より多いために余剰電力が発生し、電力系統に逆潮流させて売電している状態であることを示している。なお、現在の発電電力が消費電力よりも少ない場合には、不足電力を電力系統からの電力で補うこととなるため、「売電」に代えて「買電」と表示される。この場合、「買電」として、その時の買電電力の値が示される。

電力表示画面２０の下部には、各種アイコンが並んで表示されている。これらのアイコンは、指などによるタッチ操作を受け付けるタッチスイッチである。例えば、「設定」、「発電実績」の各アイコンは、それぞれ、各種設定のための設定画面、発電実績を表示する画面への切り替えのための画面切り替えボタンである。「機器運転状態」のアイコンは、運転状態を表示する対象の電気機器を選択する画面への切り替えのための画面切り替えボタンである。電力表示画面２０において「機器運転状態」のアイコンをタッチすると、表示操作部１６は、電力表示画面２０から運転状態表示機器選択画面へと切り替わる。

図３は、運転状態表示機器選択画面の一例を示す図である。運転状態表示機器選択画面２１は、住宅内に設置されている各電気機器において、運転状態表示の対象とする電気機器を選択するための画面である。

運転状態表示機器選択画面２１には、各種アイコンが並んで表示されている。これらのアイコンは、指などによるタッチ操作を受け付けるタッチスイッチである。例えば、「リビングエアコン」、「寝室エアコン」「子供部屋エアコン」の各アイコンは、それぞれ、リビングに設置されているエアコン、寝室に設置されているエアコン、子供部屋に設置されているエアコンについての運転状態表示画面への切り替えのための画面切り替えボタンである。
運転状態表示機器選択画面２１において「リビングエアコン」のアイコンをタッチすると、表示操作部１６は、運転状態表示機器選択画面２１から、リビングに設置されているエアコン４についての運転状態表示画面へと切り替わる。

図４は、リビングに設置されているエアコンについての運転状態を表示する運転状態表示画面の一例を示す図である。表示操作部１６は、リビングに設置されているエアコンの所定期間における運転状態情報として、前述した時系列の保存情報に基づき、横軸を時間軸としたエアコン設定温度、室内温度、消費電力の推移のグラフを表示する。また、入手した運転情報を演算することにより、上記とは別の情報（例えば上記情報の時間的変化）を得て、それらを表示することも可能である。
なお、各電気機器の名称情報や所定期間については、別に設けた設定手段によりユーザーが任意に設定できるものとする。例えば、図２の電力表示画面の「設定」のアイコンをタッチすることにより、各設定モードに進むものとする。

表示ユニット７の判定手段１８は、エアコン４から収集した運転情報や計測ユニット６経由で収集した消費電力や売買電電力、発電電力などの各種電力情報、その他月日や時刻などの各種情報に基づいて、対象のエアコンがどのような運転状態であるかを検証する。
すなわち、エアコンの冷房運転時、室温をＴＲ、設定温度をＴＳ、運転開始から現在までの経過時間をｔ１としたときに、
（１）ＴＲ−ＴＳ＞α、ｔ１＞β
だったとすると、所定の時間（β）が経過しても室温と設定温度の差が所定の温度（α）以上あるということであり、「なかなか冷えていない」という判断ができる。
また、ある任意のタイミングから現在までの所定の期間において、
（２）ｄ（ＴＲ−ＴＳ）／ｄｔ＜γ
だったとすると、この期間における室温と設定温度の差の変化率が所定値（γ）以下ということであり、「この期間では温度が下がらなくなり飽和状態に近い」という推測ができる。

なお、運転開始時の室温と設定温度の差（ＴＲ−ＴＳの初期値）が大きかった場合や、設定温度ＴＳを必要以上に低く設定していた場合には、上記（１）や（２）の判断に影響を与えてしまうため、ＴＲ−ＴＳの初期値や、ＴＳの絶対値を用いて上記判断条件（α、β、γ）に適宜補正を加えることがより望ましい。
また、上記判断は運転開始後の室温等の情報の変化から推定しているため、途中で運転を停止したり、設定温度を変更したような場合には、それを考慮に入れないと判断に誤りを生じさせかねないので、たとえばそれまでの情報蓄積をいったんリセットして蓄積情報の精度を上げてもいい。
また、消費電力の情報は、そのエアコンがフルパワー運転をしているかなどの条件判断に役立たせることができる。

表示ユニット７は、上記のような各情報およびその変化に基づき、エアコンの運転状態を判断する。そして、その結果に基づいて、エアコンをより効率的に運転するための点検ポイント、省エネルギー運転をより効果的に行うための点検ポイントなどを、ユーザーへのアドバイス情報として電力表示画面２０に表示する。
アドバイス情報の表示は、アドバイス情報が発生した際にエアコンの運転状態表示画面から自動的にアドバイス表示画面に切り替わって行われる。所定時間表示されたのちに再びエアコンの運転状態表示画面に戻るが、アドバイス情報の基となる運転状態の特徴が続く限り、あるインターバル時間をもってアドバイス画面の表示を繰り返す。
あるいは運転状態表示画面上に画面切り替えのためのアイコンを用意しておき、そのアイコンを操作することによってアドバイス表示画面に切り替えてもよい。
また、運転状態表示画面上の一部に直接アドバイス表示を行うようにしてもよい。その場合は運転状態とアドバイス情報とを同時に表示し、さらにアドバイス情報の基となる運転状態の特徴が続く限りアドバイス情報を連続的に表示することで、対象電気機器の運転状態についてのユーザーの理解をより深めることができる。

図５−１にアドバイス表示画面の一例を示す。これは、夏場におけるエアコンの冷房運転時に、運転開始後所定の時間が経過したのに、室温と設定温度の差ＴＲ−ＴＳがまだ所定値以上ある、すなわち「なかなか冷えない」という場合のアドバイス表示の例である。この場合、冷房運転の設定温度が２４℃であるのに注目して、「設定温度が低すぎませんか？」というアドバイス表示（２３ａ）を行う。ユーザーがそのアドバイスにより、必要以上に設定温度を下げてしまっていることに気がつけば、その後のエアコンの省エネルギー運転につなげることができる。

図５−２にアドバイス表示画面の別な例を示す。これは、エアコンの冷房運転において、例えば設定温度が適切な値２８℃であるが、室温が３２℃で「なかなか冷えない」という場合の例で、「室外機に日が当たっていませんか？」というアドバイス表示（２４ａ）や、「カーテンが開いて直射日光が当たっていませんか？」というアドバイス表示を行うものである。ユーザーがアドバイスされた事項を確認し、その通りの状況であれば対策、改善することによって、その後の運転を効率的に実行することが可能になる。

また、運転停止や設定温度の変更を実施しなかったにもかかわらず、ＴＲ−ＴＳの値が逆に大きくなる場合も想定される。一例としては、何らかの原因で部屋の外の温度の高い空気が部屋内に流入して室温が上昇するような場合である。このような場合には、「ドアや窓が開いていませんか？」というアドバイス表示を行って、ユーザーに確認を促す。
また、上記のような種々のアドバイス表示に基づき、ユーザーがエアコンの使い方をチェックして、できることは全て改善したにもかかわらず、「なかなか冷えない」かつ消費電力が最大(常時フルパワー運転)の場合は、その部屋に対するエアコンの能力が元々適切ではない（不足している）ことも想定される。その場合は「エアコンが能力不足かもしれません」などのメッセージで、適切な能力のエアコンへの更新を提言してもよい。

また、エアコンが長時間連続運転している場合や、全く無意味な時間帯に動作している場合は、エアコンの運転を停止し忘れていることも考えられる。そのような場合には、「切り忘れていませんか？」というアドバイス表示を行ってユーザーに確認を促すことも省エネルギー活動に有効となる。

以上、エアコンについてのアドバイス表示画面を説明したが、図３の運転状態表示機器選択画面で別の電気機器（例えばＦＦ式暖房機、ファンヒータ、床暖房機器など）のアイコン（図示せず）を選択すれば、その電気機器の運転状況についてのアドバイスを表示するので、同様に省エネルギー活動に役立てることができる。

このように本実施の形態の電力表示器によれば、住宅内に設置された電気機器の運転状況や消費電力などの各情報およびその変化情報などを基にして、電気機器を適切に運転するためのアドバイス情報を表示するので、ユーザーはそのアドバイス情報を参考にして電気機器の適切な運転に対する阻害原因を取り除いたり運転条件や設定等を修正して、無駄のない運転すなわち省エネルギー運転を効果的に実施することができる。

なお、本実施の形態では、表示ユニットとエアコンとの間の通信手段、表示ユニットと計測ユニットとの間の通信手段として無線ＬＡＮを用いて説明したが、有線ＬＡＮ、電力線搬送等の通信手段、他の無線あるいは有線通信手段を用いても同様に実現可能である。
また、本実施の形態では、表示ユニットがエアコンの運転情報を収集し、表示ユニット内の判定手段にてアドバイスを生成するものとして説明したが、計測ユニットがエアコンの運転情報を収集し、計測ユニット内の判定手段にてアドバイスを生成し、その結果を表示ユニットに送信して表示ユニット内の表示操作部に表示してもよい。
さらに、本実施の形態では、電力表示器が計測ユニットおよび表示ユニットとで構成される例で説明したが、計測ユニットと表示ユニットとが一体化された電力表示器であってもかまわない。

なお、本実施の形態では、本発明における電力表示器が太陽光発電システムと接続されている構成で説明したが、太陽光発電システムが接続されていない、住宅内各電気機器の運転状態だけの表示を行うシステムとした場合においても、上述した効果を得ることができる。

実施の形態２．
実施の形態１における電力表示器は、太陽光発電システムが接続されていてもいなくても、各電気機器の運転状態に対するアドバイス表示による効果としては同じものが得られる。実施の形態２における電力表示器では、太陽光発電システムを接続した構成において、より省エネルギーに対する意識を高揚させるのに効果的である。

図６は、エアコンについての運転状態に対するアドバイス表示画面の一例を示す図である。表示操作部１６は、エアコン４についてのアドバイス表示画面２５にて、該当するエアコン４の運転状態から得られる省エネルギー運転のためのアドバイス（２５ａ、２５ｂ）を表示する。また、同じ表示画面上に発電に関する情報として、接続されている太陽光発電システムの現在の発電電力の値と、該当するエアコンの現在の消費電力の値（２５ｃ）を表示する。

すなわち、同じ表示画面上に、該当する電気機器に対する省エネルギーを行うためのアドバイスと、電気機器の消費電力の値と、発電設備である太陽光発電システムの発電電力の値を表示することによって、発電量と電気機器の消費量とを明確に比較できるようになり、太陽光発電システムによって得られた発電電力をより有効に活用するためにはその電気機器に対して無駄な電力消費を抑えた使い方が望まれるということがより理解しやすい。

本実施の形態では以上のように構成したので、太陽光発電システムによって得られた発電電力を無駄に消費することなく有効に活用するために、各電気機器の使い方など省エネルギーの実践について、より意識を高めることができるという効果を奏する。

６ 計測ユニット
７ 表示ユニット
１４ 送信手段
１５ 送受信手段
１６ 表示操作部
１７ 送受信手段
１８ 判定手段
２３ アドバイス表示画面
２３ａ アドバイス
２３ｂ 運転情報
２５ｃ 発電に関する情報

Claims (5)

1. 住宅内に設置された、エアコンを含む電気機器の運転情報を取り込む通信手段と、
   前記運転情報あるいは前記運転情報から演算により得られる情報に基づいて前記電気機器の使用方法に関するアドバイス情報を出力する判定手段と、
   前記判定手段によって出力された前記アドバイス情報を画面上に表示する表示手段と
   を備え、
   前記運転情報は少なくとも前記住宅内の室温、および設定温度を含み、
   前記判定手段は、前記室温と前記設定温度の温度差が第１設定値以上である時間が第２設定値を超える場合、または第１の時間内における前記温度差の変化率が第３設定値以下の場合に、前記アドバイス情報を出力することを特徴とする電力表示器。
2. 前記アドバイス情報は、前記エアコンの設定温度を変える、または室外機への直射日光を避けることを促すメッセージを含むことを特徴とする請求項１に記載の電力表示器。
3. 前記表示手段は、さらに時間の経過に伴う室温、設定温度の推移を表示する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力表示器。
4. 前記アドバイス情報は前記電気機器を省エネルギー運転させるための確認項目を提示することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の電力表示器。
5. 前記通信手段は、さらに太陽光発電システムとの通信を行って発電に関する情報を取り込み、
   前記表示手段は、さらに前記アドバイス情報を表示する画面上に前記太陽光発電システムの発電に関する情報を加えて表示することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の電力表示器。

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