TWI467879B - Intelligent tap - Google Patents

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TWI467879B
TWI467879B TW101128712A TW101128712A TWI467879B TW I467879 B TWI467879 B TW I467879B TW 101128712 A TW101128712 A TW 101128712A TW 101128712 A TW101128712 A TW 101128712A TW I467879 B TWI467879 B TW I467879B
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稗田嘉弘
青木洋之
松山隆司
加藤丈和
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日東電工股份有限公司
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Description

智慧型分接頭
本發明係關於一種用以連接各種電氣機器、家電機器之電源插頭之插座或分接頭等之智慧型分接頭。
以下，揭示關於目前已知的電力之可視化或削減電力使用量、或者將電力供給至用於管理電力使用量之家電機器之系統。
如專利文獻1所記載，公知有一種家庭能源管理系統，其包括：電量計測機構，其計測表示住戶當前使用之電量之當前使用電量；上限電量設定記憶機構，其可設定、記憶表示該住戶可使用之總電量之最大量之上限電量；電力管理機構，其根據上述上限電量與上述當前使用電量之輸入，依次計算當前使用容許電量；至少一個以上之能力控制電氣機器，其以將上述當前使用容許電量作為上限，限制消耗電力之方式，調整能力進行運轉；及容許電力輸入機構，其將當前使用容許電量依次輸入至上述能力控制電氣機器；以及於該家庭能源管理系統中，包含可藉由調整運轉能力而調整所使用之電量之一個以上之能力控制電氣機器；附帶通電、關斷控制功能之一個以上之插座轉接器；及與該插座連接之一個以上之電氣機器；且上述電力管理機構實施如下至少任意一個以上之控制：指示能力控制電氣機器調整運轉能力，或者，自與附帶關斷功能之插座連接之機器 中關斷由特定之演算法選擇之一個以上之機器。
又，亦同樣如專利文獻1所記載，公知有於存在複數個能力控制電氣機器之情形時，根據容許電量，決定運轉哪一台能力電氣機器後供給電力，或者根據容許電量而調整能力控制電氣機器之運轉能力，且視情形抑制或中止其他電氣機器之運轉。
如專利文獻2所記載，公知有一種電氣量監視裝置，其特徵在於，其係監視與建築物內或工廠內之電源插座連接之電氣機器之消耗電力等之電氣量監視裝置，且包括：台用分接頭，其設置有可將複數個電氣機器之電源插頭連接於建築物內或工廠內之電源插座之複數個電源插座***口；內置於上述台用分接頭內且對經由上述電源插座***口流入與上述電源插座連接之各電氣機器中之電流進行單獨檢測的變流器、及共通地檢測電壓之變壓器；以及個人電腦，其內置於上述台用分接頭內，監視經上述檢測之電流、電壓及基於該等電流及電流運算所得之消耗電量等之電氣量，且可將該等監視資訊藉由LAN(區域網路，Local Area Network)連接而向上位系統之伺服器裝置或通用電腦進行Web傳送控制。
如專利文獻3記載，公知有一種節能控制系統，其具有受到節能控制之負載側、及控制該負載側之節能狀態之節能控制側，負載側係包含與負載連接之插頭、及具有供該插頭***之複數個插頭***口之電源分接頭，上述插頭係內置有寫入有負載資料之IC標籤，上述電源分接頭係對應 於上述各插頭***口包含與IC標籤通訊獲得負載資料之IC標籤閱讀器、及檢測對***至插頭***口中之插頭供給之電流之電流檢測機構，並且具備可程式化控制器部，該可程式化控制器部係將上述IC標籤與IC標籤閱讀器之通訊資料、及來自上述電流檢測機構之電流檢測資料處理後發送至上述節能控制側，上述節能控制側可根據藉由與上述可程式化控制器部之通訊所得之上述資料進行節能控制。
如專利文獻4記載，公知有一種供電系統，其具備複數個供電連接機構，其等成為連接有負載機器，並且對該負載機器供給電力之受控端(slave)；及顯示裝置，其成為具有顯示器之主控端(master)，該顯示器係經信號線而與該等供電連接機構連接，並且接收自上述供電連接機構發送之信號，藉此，顯示上述供電連接機構之電力使用狀態；對上述供電連接機構之各自分配固有之位址，於上述供電連接機構中，設置有位址設定部，其將自身位址登錄至上述顯示裝置；電流探測部，其探測供給至上述供電連接機構之電流；及發送部，其將由該電流探測部探測之電流值與上述自身位址經信號線發送至上述顯示裝置；於上述顯示裝置中，設置有接收部，其接收來自上述供電連接機構之信號；及運算部，其根據由上述電流探測部探測之電流值計算上述供電連接機構之電力使用狀態；且，當上述電力累計量超過預先設定之判定值時，或者當上述供電連接機構探測之電流值超過判定值進行使用時，關斷上述供電連接機構之電力供給。
如專利文獻5所記載，公知有一種電源供給控制裝置，其係包含一個或複數個電源插頭連接機構之電源分接頭之電源供給控制裝置，且具備：待機電力檢測機構，其檢測供給至上述一個或複數個電源插頭連接機構之供給電力值是否相當於待機電力值；及電源供給停止機構，其係於藉由上述待機電力檢測機構進行待機電力值相當之檢測後，經過特定時間之後，停止對上述各電源插頭連接機構之電源供給。
進而，亦已知與該等專利文獻所記載之系統不同之所謂智慧型儀錶。智慧型儀錶係使設置於各家庭等中之先前之累計電度表聯線化而成，且用以計測一戶家庭使用之固定時間之累計電量之裝置。
上述先前技術均使用插座或未嵌入牆壁中之台用分接頭之技術，且於該插座或台用分接頭中內置有必要之測定機器及控制裝置。而且，若對如此內置之裝置亦進行通電，則難免因電阻而發熱。
例如，對插座規定將使盒外表面之溫度之上限為85℃之基準，對於該基準，若僅為供給先前型電力之插座，則不存在問題，但於內置有用以偵測及控制之各種機器之情形時，自嵌入至牆壁內之設置形態之方面、亦即難以朝外部氣體進行散熱之方面而言，即便通電下之該等各種機器發熱，仍要使其成為低於該基準之發熱溫度極為困難。而且，必需使嵌入部之框體、亦即插座盒變大，或者設置排熱所需之散熱片或風扇等，但根據該設置形態，大小受到 限制。
另一方面，於未嵌入至牆壁內之台用分接頭中內置有用以偵測及控制之各種機器之情形時，原本為排熱而必需採取同樣之應對措施，但較牆壁嵌入型之插座更易散熱，且不存在因嵌入至牆壁而導致大小受限。然而，若為排放更多熱而僅使大小變大，則難以進行操作。
此外，於必需將連接使用何種電氣機器登錄至系統之情形時，該登錄方法不詳，或者僅能採用如專利文獻3記載之使用IC標籤之機構。於使用IC標籤之情形時，僅可使用將IC標籤嵌入至插頭內之電氣機器，為了考慮家庭整體之電力使用量進行控制，必需於所有電氣機器上設置插頭，且於該插頭內嵌入IC標籤。
又，該等專利文獻中記載之技術係僅停留於對連接於分接頭之電氣機器進行顯示使用之電量或基於該電量之警告，或者使電力供給停止之控制者，或者進行即便未停止電力停亦減少對電氣機器之電力供給之控制者。此時，該分接頭採用稱作智慧型分接頭之具備電力計測機構之分接頭。
又，作為所謂智慧型網格(smart grid)之構成之一，正在發展各家庭等之電力消耗量之輕量自動化系統之導入、及各家庭等之消耗電力計測等之聯線化。又，以各家電機器或電源之電量計測為目的而使插座型儀錶亦成品化。該等僅為經聯線化之電度表，且僅進行固定時間內之累計電量之計測及該計測值之發送。而且，該等儀錶係以數十分鐘 單位之間隔，測定家庭整體之消耗電量。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2008-104310號公報
專利文獻2：日本專利特開2008-261826號公報
專利文獻3：日本專利特開2011-010000號公報
專利文獻4：日本專利特開2011-072099號公報
專利文獻5：日本專利特開2011-078177號公報
以控制一戶家庭或辦公室、樓房、集體住宅等所使用之能量為目的進行資訊化時，首先，不僅要進行各個家電機器或分散電源之電力計測及顯示其結果，而且必需藉由各家電機器之電壓波形及電流波形來進行家電機器辨識以及計測、顯示使用狀態及使用電量。
更重要的是，於各家電機器及電氣機器與供給電源(系統或可再生能量或蓄電池)之間，作為即時地使用哪一台家電機器及電氣機器之類的各個家電機器之辨識、以及需求多少電量之總消耗電力及其明細，必需計測各個需求電量。
關於先前之電力使用狀況與總消耗電力之可視化系統，於實施節電時，生活者必需進行意識到忍耐等，以手動方式不停地關斷各家電機器等之電力、或者錯開使用時間等之行動，故需要一方面無需儘可能地意識到節電，維持生 活品質，一方面執行節電及峰值削減。
要求活用此種資訊化能量之使用狀況，由此學習、辨識生活者之行動模式、亦即家電機器之使用模式，即時且細緻地控制家庭內之電力使用自身。因此，必需連接家電機器，對插座單位、亦即所連接之每台家電機器進行詳細的電壓、電流波形等之計測、電量之計測、收集、運算、控制、通訊，進而結合該等情況，以一戶家庭或集中複數戶家庭為1單位進行電力潮流之推定、控制。
又，為控制家庭內之電力使用，而可對於自供給電源對各個家電機器之電力供給，按預先設定之優先順序進行電力關斷及供給電力之削減。
然而，於一般家庭中，接通家電機器最大之電量為1.5 kW、即國內最大為15 A、海外為7.5 A(200 V)之最大電流，因此，於插座內置之電力控制器件中亦流入大電流，導致該電力控制切換器件發熱引人關注。
此外，於具備此種功能之插座嵌入至房屋等建築物之牆壁內之牆壁嵌入型之情形時，插座必需具備電流測定機構、電壓測定機構、計測機構、運算、控制機構、進行發送及接收之通訊機構、電流控制機構、及電壓控制機構等。此時，該等機構、尤其電力控制及切換接通/斷開機構會發熱，故而若不減小電力潮流(電力流)，則發熱量過大將導致插座整體達到高溫，安全性降低，此外，存在形成插座之上述各機構之裝置出現劣化或故障之虞。
因此，若將空調或電子爐等消耗電力較大之電氣機器之 電源插頭連接於一個插座，則存在電力潮流變大，導致插座過熱之虞，故而無法將15 A之電流供給至電氣機器。
如此過熱導致熱滯留，由此不僅導致安全性降低，而且存在裝置之穩定性惡化之虞。因此，基於電氣用品安全法之規定下之使用時之插座盒外表面之溫度基準之上限溫度為85℃，且必需為85℃以下之部分會產生無法滿足該規定之虞。
然而，並非僅滿足該規定即可，即便滿足該規定，插座盒內亦因相較外表面為高溫而成為85℃以上。相對於此種溫度之上升，作為收納於插座內部之零件，為防止電力之波形及計測控制之微電腦晶片之劣化而必需為80℃以下。
此外，例如若超過80℃，則亦更難選擇使用作為具有通訊功能之通訊機構振盪器之壽命惡化之晶體振盪器之類更加不耐熱的零件，且即便使用此種不耐熱之零件，亦需穩定地使用。
因此，亦可研究設置風扇作為防止過熱之機構，或者使嵌入型插座整體包含鋁等金屬藉以促進散熱，但風扇之設置會使插座大型化，若考慮嵌入型，則會限定可設置插座之場所。又，亦考慮使插座盒整體包含鋁或銅等金屬，且使該金屬板具有於插座內產生之熱之散熱作用，但該金屬屏蔽電波，故而阻礙與外部之無線通訊。
進而，亦可形成為具備電流測定機構、電壓測定機構、計時機構、運算、控制機構、進行發送及接收之通訊機構、電流控制機構、及電壓控制機構等之台用分接頭而非 嵌入型插座，於該情形時，必需對嵌入至天花板或牆壁內之包含照明等之所有電氣機器強行連接此種台用分接頭，故而並不現實。
而且，隨選型電力控制、亦即EoD(Energy on demand，以下稱為「EoD」)系統係將包含商用電源之一個以上之電源供給至上述所謂之1單位，且必需判斷自供給至該1單位內之複數個電源中的哪一個電源接收何種程度之電力供給，因此，將下述情況作為課題：對複數個電氣機器通電時藉由各電氣機器之電力波形之測定結果等來確定與電源插頭連接之家電機器；進而藉由更簡單之裝置來掌握該等家電機器之運轉狀況，檢測異常之運轉，控制EoD系統；或者於運轉過程中或運轉開始時，進行設定與家電機器之運轉相關之優先度，視情形使用優先度高的家電機器等之應對；進而可順利地進行通訊並且削減控制裝置之使用數。
藉由1個或複數個電力源與其電力網路、電力網路上之家電機器中消耗、流通之電力潮流自身之推定、控制，而使例如房屋中之家電機器使用基於整體電力使用狀況，設定使用各家電機器之優先順序，並且以使家電機器整體之運轉達到可更順利生活之範圍內之方式控制所使用之電量，以此為目的，本發明於具備電力測定機構之分接頭即智慧型分接頭中尤其採用以下之構成。
進而，在各家電機器及電氣機器與供給電源(系統或可 再生能量或蓄電池)之間，即時地將哪一台家電機器需要多少電量之需求封包發送至伺服器，由伺服器判斷(安排)電源側可供給之電量後，將可供給之電力之封包發送至家電機器側，即，於判斷(安排)需求與供給之平衡後，藉由雙向封包發送而開始對家電機器或電氣機器進行電力供給。此係EoD系統之電力控制系統。
本智慧型分接頭係於該EoD系統中可發揮如下1至8之功能：1.發送或接收等通訊功能；2.消耗電力之計算功能；3.藉由對各家電機器及各電氣機器判定與登錄至伺服器中之各家電機器及各電氣機器之電流、電壓波形而進行辨識之功能；4.又，作為家電機器及電氣機器之電流、電壓波形之辨識功能之擴展，藉由正常之電力波形圖案與實測波形形狀之比較而通知各電氣機器之異常檢測(漏電等異常)之功能；5.電力控制及切換接通/斷開以及遙控等之功能；6.再者，於所連接之家電機器不使用時用以降低智慧型分接頭自身之消耗電力之休眠功能及喚醒功能；7.對於來自家電或各電源之異常電流及異常電壓之安全性功能；8.環境(溫度、濕度等)之感測功能。
如此，藉由使用與EoD系統對應之智慧型分接頭而於例如家庭之情形時，學習生活者之行動模式，自動地辨識各家電機器或電氣機器之優先度，且構築電力使用模型。藉由該電力使用模型而建立電力使用計劃，繼而藉由電力峰值削減及電力上限值設定而可即時地進行瞬時之上限值計測與計算，且可進行不超過累計時之峰值削減及上限設定 值之電力控制。又，接收即時之各家電機器之需求，且藉由優先度之自動設定或手動設定而於節電及峰值削減時，儘量避免優先度高之家電機器或電氣機器進行節電，而以優先度較低之家電機器為中心進行節電或峰值削減，因此，可無損生活者之舒適感(不忍著進行節電)而實現節電及峰值削減、尤其累計時之峰值削減。
具體而言如下所述：
1.一種智慧型分接頭，其特徵在於，其係可***一個或兩個以上之電源插頭者，且包括電壓波形計測機構、電流波形計測機構、通訊機構、控制機構、及運算裝置；該電壓波形計測機構及該電流波形計測機構係計測經由各自連接之電源插頭而分別供給至一個以上之家電之電力之電壓波形及電流波形的機構；該通訊機構係將該電壓波形及該電流波形、或將該等波形處理後之結果發送至設置於與智慧型分接頭不同之場所之伺服器，且接收基於經該伺服器運算之結果之控制信號的機構；控制機構係基於該控制信號而控制供給至家電之電力之切換及供給電量的機構。
2.如1之智慧型分接頭，其中控制機構亦具有基於自伺服器接收之與可供給之電量相關之資料，控制對連接有電源插頭之各家電之供給電量之功能，且更包括：偵測機構，其係分析自該電壓波形計測機構及該電流波形計測機構獲得之波形，而偵測該各家電之狀態辨識、異常；及偵測、通訊機構，其係用以將來自設置於建築物內之感測器之偵測結果發送至該伺服器。
3.如1或2之智慧型分接頭，其係用以接收來自複數個電源之供給。
4.如1或2之智慧型分接頭，其中智慧型分接頭係嵌入至房屋之牆壁部、天花板部、地板部等之嵌入型插座、及連接於嵌入型插座或分接頭之分接頭。
5.如3之智慧型分接頭，其中將選自系統電力、太陽光發電(PV，photovoltaic)、風力發電、小水力發電、燃料電池或蓄電池等複數個電源中之單一電源或複數個電源引入設施，並設置於該設施中。
6.一種智慧型分接頭，其特徵在於，其係可***一個或兩個以上之電源插頭者，且該智慧型分接頭具備電壓波形計測機構、電流波形計測機構、用以計測消耗電量之電流計測機構及電壓計測機構、運算裝置、及通訊機構；該電壓波形計測機構及該電流波形計測機構係計測經由各自連接之電源插頭而分別供給至一個以上之家電機器之電力之電壓波形及電流波形的機構；該電流計測機構及該電壓計測機構係計測供給至各家電機器之電流及電壓；該運算裝置係根據該電流計測機構及該電壓計測機構中計測而得之電流值及電壓值，求出消耗電量之機構；該通訊機構係將該電壓波形、該電流波形、及/或各家電機器之計測及計算出之該消耗電量發送至設置於與智慧型分接頭不同之場所之伺服器，且接收基於經該伺服器運算 之結果之控制信號的機構。
7.如6之智慧型分接頭，其中作為藉由遙控操作而具有電力控制功能之家電機器用途，具備家電機器之遙控功能，且可基於來自伺服器之電力削減之請求，經由該家電機器遙控功能，將對家電機器之電力供給量進行調整及接通/斷開。
8.如6或7之智慧型分接頭，其係用以接收來自複數個電源之供給。
9.如6或7之智慧型分接頭，其中智慧型分接頭係嵌入至房屋之牆壁部、天花板部、地板部等之嵌入型插座、連接於嵌入型插座或分接頭之分接頭。
10.如8之智慧型分接頭，其中將選自系統電力、太陽光發電(PV)、風力發電、小水力發電、燃料電池或蓄電池等複數個電源中之單一電源或複數個電源引入設施，並設置於該設施中。
11.一種智慧型分接頭，其特徵在於，其係可***一個或兩個以上之電源插頭者，且該智慧型分接頭包括：電壓波形計測機構、電流波形計測機構、用以計測消耗電量之電流計測機構及電壓計測機構、運算裝置、通訊機構、及控制機構；該電壓波形計測機構及該電流波形計測機構係計測經由各自所連接之電源插頭而分別供給至一個以上之家電機器之電力之電壓波形及電流波形的機構；該電流計測機構及該電壓計測機構係計測供給至各家電機 器之電流及電壓；該運算裝置係根據該電流計測機構及該電壓計測機構中計測而得之電流值及電壓值，求出消耗電量的機構；該通訊機構係將該電壓波形、該電流波形、及/或各家電機器之計測及計算出之該消耗電量發送至設置於與智慧型分接頭不同之場所之伺服器，且接收基於經該伺服器運算之結果之控制信號的機構；控制機構係基於該控制信號而控制供給至家電機器之供給電量的機構。
12.如11之智慧型分接頭，其中控制機構具有基於自伺服器接收到之與可供給之電量相關之資料，控制對連接有電源插頭之各家電機器之供給電量之功能，且更包括偵測機構，其分析自該電壓波形計測機構及該電流波形計測機構而得之波形，並偵測該各家電機器之狀態辨識、異常；通訊機構進而具有接收設置於建築物內之感測器之偵測結果及/或來自家電機器之控制信號並發送至該伺服器之功能。
13.如11或12之智慧型分接頭，其中作為藉由遙控操作而具有電力控制功能之家電機器用途，具備家電機器之遙控功能，且可基於來自伺服器之電力削減之請求，經由該家電機器遙控功能，將對家電機器之電力供給量進行調整及接通/斷開。
14.如11之智慧型分接頭，其中該控制機構包含半導體繼 電器或機械式繼電器或半導體器件。
15.如14之智慧型分接頭，其中將該通訊機構設置於智慧型分接頭之插座***口側之正面之包含非金屬材料之面板的背面，且為散熱而將該控制機構之發熱部經由絕緣性傳熱構件而固定於框體上。
16.如14或15之智慧型分接頭，其中該控制機構包含MOSFET(metal oxide semiconductor field effect transistor，金屬氧化物半導體場效電晶體)。
17.如16之智慧型分接頭，其中該MOSFET之發熱量為8 W以下。
18.如17之智慧型分接頭，其中該MOSFET之發熱量為1 W以下。
19.如11或12之智慧型分接頭，其係用以自複數個電源接收供給。
20.如11或12之智慧型分接頭，其中智慧型分接頭係嵌入至房屋之牆壁部、天花板部、地板部等之嵌入型插座、及連接於嵌入型插座或分接頭之分接頭。
21.如19之智慧型分接頭，其中將選自系統電力、太陽光發電(PV)、風力發電、小水力發電、燃料電池或蓄電池等複數個電源中之單一電源或複數個電源引入設施，並設置於該設施中。
可根據家電機器之使用狀態，變更家電機器間之優先度，因此對使用者而言，可以需要之時序使用需要之電氣 機器。
又，根據本發明之智慧型分接頭，可根據預先設定之使用者使用之電力使用模型等而控制電力之供給，因此，使用家電機器之使用者不會感覺極端不便，可以預先設定之電力使用模型而使用電力。又，使用者可藉由電源經接通之家電機器之消耗電力而變更可使用之家電機器之使用優先度，因此，可即時地控制電力之供給。
又，本發明之智慧型分接頭可以確實滿足供給側之電力削減需求之方式自動地進行控制，因此，該智慧型分接頭係無需增加新的工序，且可一面利用需要之家電機器，一面對於供給側之需求，保證需要側之電力削減率的系統。
可藉由導入保證使用電力之上限之電力安排機構而保證節電率或峰值削減率。因此，可代替先前型之HEMS(Home Energy Management System，家庭能源管理系統)而實現隨選型電力控制系統。
進而，可藉由降低嵌入型智慧型分接頭之發熱量而無需使智慧型分接頭之箱之整面包含鋁等導熱性高且可期待散熱效果之金屬。因此，於嵌入至建築物之牆壁等中之智慧型分接頭中，並未將金屬散熱板設置於樹脂框體外部，電波便可通過分接頭箱，故而，無需將通訊機構之電波屏蔽，便可藉由設置於插座盒內之通訊機構而進行與外部之通訊。
又，即便將需要更大電力潮流之家電機器之電源插頭連接於智慧型分接頭，亦由於電力控制器件為低電阻，而不 會因該等機構而過熱，因此，可於插座內設置使用不耐熱之晶體振盪器之零件等，而且可將需要如此大電力潮流之家電機器作為對象，進行電力之供給控制。進而，若對建築物內之所有家電機器、電氣機器經由該智慧型分接頭供給電力，則可藉由連接電源插頭而成之電源而進行該等之運轉控制。
再者，於嵌入型智慧型分接頭中，因使通訊機構之通訊性提昇之智慧型分接頭構造(圖7、8)，而於通訊機構上不存在金屬零件，故而不會引起通訊阻礙，從而可改善通訊性。因此，於圖7、8之智慧型分接頭構造中，可將***有插頭之表面之相反側之背面之框體變為散熱性高之金屬框體，將作為發熱原因之MOSFET之熱經由絕緣性散熱材散熱至金屬框體，藉此，亦可將分接頭內之溫度保持為80℃或70℃以下。藉此，亦可利用發熱量較低、即導通電阻較低之MOSFET以外之MOSFET。
因此，將進行電力之計測或電流、電壓波形之發送之通訊機構構成於智慧型分接頭之插座***口側之正面之包含樹脂材料之面板的背面。該情形時，通訊器件之接收部之周邊為非金屬材料，故而不存在通訊性降低之情形。另一方面，電力控制器件部之發熱部係設置於通訊器件之更內側，且經由絕緣性等之散熱材(薄片、接著片)對金屬框體或金屬性散熱器散熱，因此，可使智慧型分接頭內部及框體之溫度為80℃以下。即，可抑制發熱而不損及分接頭之通訊性，且不會降低分接頭之各器件之壽命，從而可使用 廉價之器件而不必使用導通電阻較小之電力控制器件。
進而，作為智慧型分接頭之構造，將通訊機構構成於不降低通訊性之非金屬樹脂之背面，且於其內側設置電力控制器件之情形時，亦可利用高導熱且具有絕緣性之高導熱樹脂複合材料之框體，於發熱部與該絕緣性高導熱樹脂框體之間經由具有絕緣性之散熱材而設置。
藉此，不損及通訊性便可降低發熱，從而可使用廉價之控制器件。
以此方式，可將通訊器件設置於智慧型分接頭之內部、尤其金屬等之通訊阻礙較低之部分。例如構成於側面之構造成為使用通訊阻礙較低之樹脂框體之構造。因此，可藉由選擇發熱量較小、即導通電阻值較小之器件作為電力控制器件而使發熱量為80℃以下。
其結果，可藉由進行需要極大電力潮流之家電機器之運轉控制，而有效地削減固定期間之建築物內之家電機器整體之電力使用量。
藉由使用本發明之嵌入型智慧型分接頭，而無需對包含如照明等之類的嵌入至牆壁或天花板內之家電機器之所有家電機器強行連接台用分接頭，便可一面偵測房屋整體之電力使用量，一面實施任意家電機器所使用之電力之峰值削減、或供給至任意家電機器之電量之削減、任意家電機器運轉時間之移動等。
對於來自伺服器之需求之上限電力值及峰值削減電力值，該智慧型分接頭可以藉由半導體器件而達到該等電力 值以下之方式，進行各家電機器之(1)電力關斷、(2)電量調整。進而，可藉由裝載紅外線遙控功能，而亦進行接通/斷開或電力削減之調整。
再者，作為配備於該插座中之電量調整機構，可利用半導體繼電器(SSR，Solid State Relay，固態繼電器)或機械式繼電器或半導體器件(雙向三極體及MOSFET：metal oxide semiconductor field effect transistor)。然而，為了以避免超過峰值削減電力值之方式進行控制，而可設置機械式或半導體繼電器，進行接通/斷開之控制，但此種機械式繼電器具有響應速度較慢之性質。
所謂響應速度較慢係於響應結束之期間，家電機器需求之電量急遽增大之情形時，存在來不及控制電量而超過峰值削減電力值之可能性。因此，為了適合防止此種情形之發生，補償即便響應時間較慢亦不超過峰值削減電力值之情況，而必需取較大之電量容限，例如相對於100 W之上限，必需進行以70~80 W為上限值等之控制。然而，對於響應時間可較慢之家電機器，可有效地進行使用。
因此，較佳為使用配備於該智慧型分接頭中之響應速度較快之半導體器件，藉此，不超過電力上限值之調整中可利用較小之容限設定進行調整，從而易於確保不超過上限值之調整。EoD系統之特徵在於，確保對於電力之生活使用計劃之瞬時峰值電力之即時應對下之累計時之峰值削減，且於接通/斷開等切換功能或電力控制中，較佳為高速響應性之半導體器件>半導體繼電器>機械式繼電器之順 序。又，尺寸上亦以半導體器件為更佳。
本發明之智慧型分接頭可專門用於家庭網路中之隨選型電力控制系統(EoD系統)。該系統係如下之隨選型電力控制系統：預先規定所使用之電量之一定期間內或瞬時之上限值，以自使用者之優先度較高之重要之家電機器及電氣機器(以下合稱為「家電機器」)供給電力之方式進行控制，以一方面於該範圍內控制需要側、一方面不損及使用者之生活品質，且如上所述與另外設置之家庭伺服器(以下，稱為「伺服器」)共同使用。
該系統係將電力供給者主體之「推動型」(或需求響應型)之電力網路180度地轉換成使用者、消費者等電力需要側主導型之「拉動型」(隨選型)者。於一戶或兩戶以上之家庭中，尤其適合於如下系統：對於各種家電機器之電力需求、例如空調或照明等之需求，伺服器根據使用者之使用形態類推「家電機器之哪一需求最重要」，且以自優先度較高之重要之家電機器起供給電力之方式進行控制(以下，稱為「家電機器之動態優先度控制」)。
使用上述EoD系統之最大變化在於，可根據需要側而節能、削減CO2 排放。例如，若利用者預先將使一定期間之電費或一定期間之電量減少20%之類的指示設置於伺服器，則上述EoD系統係可藉由家電機器之動態優先度控制而僅使該減少20%之電力流通之類的利用者主體之架構，從而可實現節能、削減CO2 排放之系統。
進而，關於該家電機器之優先度，可由利用者任意設定，亦可根據季節、氣象、溫度、濕度、時間等而藉由預先設定之程式來設定。進而該EoD系統可基於所供給之電力之計劃或上限，隨時決定自動地對哪一家電機器優先供給電力，並根據其結果，將基於家電機器之優先順序之電力供給至各家電機器。又，除了如上述方式供給之電力之計劃或上限外，亦可藉由學習生活者之行動模式而構築電力使用模型，並按照該模型而決定家電機器之優先度。
於該等情形時，亦可成為如下控制系統，即，根據電力供給之計劃或上限、生活者之生活模式、及經學習所得之生活者之生活模式而構築電力使用模型，設定電力使用計劃，相對於此，一面即時地計測比較、計算瞬時峰值電力值，一面不超過累計時之峰值電力值。
此種EoD系統係以根據供給至與插座或分接頭連接之家電機器之電力之電壓波形或電流波形或電壓值、電流量，於插座或分接頭內部計測每一家電機器中所需(家電機器需求)之即時之電量、亦即需求電量為基本者。而且，該計測係以如下所示之極高之採樣速率進行。將該計測結果於插座或分接頭內之運算裝置中進行運算，且作為電壓波形及電流波形之圖案進行辨識、分析。
供給至各家電機器之電力之電壓波形及電流波形大多於每一家電機器中具有不同之圖案。亦即，當前，家電機器於內部具備切換電源或反相器等之控制裝置，因此，於1交流週期內之電流波形，每一家電機器中呈現出特徵性波 形。因此，即便消耗電力為相同，電壓、電流波形亦大多不同，且可藉由將此種電壓、電流波形之圖案於伺服器等中預先進行資料庫化而識別與插座或分接頭連接之家電機器為何者，或偵測各家電機器之運轉狀況、不良之產生等。
而且，將經各智慧型分接頭辨識、分析之結果發送至伺服器，且於伺服器中根據各家電機器之運轉狀況、亦即哪一台家電處於運轉中及哪一台家電之電源被接通、甚至於需求電量、可供給之電量、電氣機器之優先度等進行判斷，從而視需要，將用以控制對單個之家電機器之供給電量之信號向各智慧型分接頭發送。可藉由封包通訊等而進行此時之發送。
繼而，各智慧型分接頭接收封包，根據該命令，控制對連接之家電機器之電力供給。因此，亦對於電源剛接通後之家電機器，亦可一直待機狀態至繼而接收到電力供給之命令，而並不開始進行運轉，亦可使運轉中之家電機器為斷開狀態，或使供給之電力削減或增加。
以下對本發明進行說明。
本發明之智慧型分接頭係所謂台用分接頭等智慧型分接頭，且既可為與嵌入至建築物之牆壁面等中之插座連接使用之裝置，亦可為嵌入至建築物之牆壁面、柱、天花板、地板、傢具等構造物或設備中之嵌入型插座，其係可直接連接家電機器所具有之電源插頭，對該家電機器供給電力之裝置。該等智慧型分接頭可為1個口，亦可為2個口、3 個口以上，其形狀亦無特別限制。而且，作為與該插座或分接頭連接之家電機器，包含用於家庭或集體住宅之所謂家電機器、或設置於辦公室、樓房或出租房、醫院、企業等之電氣機器等。
又，於本發明之智慧型分接頭中，亦可連接用以將先前2個口以上之所謂台用分接頭或插座進行分支之分接頭等，並將複數個家電機器連接於該台用分接頭。亦於該情形時，可經由直接連接有經連接之複數個家電機器之智慧型分接頭，單獨地偵測、控制電氣機器。
又，本發明之智慧型分接頭上亦可進而連接2個口以上之本發明之智慧型分接頭，此時，亦可使各個智慧型分接頭發揮功能，或使任一個智慧型分接頭發揮功能。
於本發明之嵌入型智慧型分接頭中，作為可使用之電壓波形測定機構，可為測定即時電壓波形之公知之控制用測定機構，且在與電流波形測定機構同樣地可收納於嵌入型智慧型分接頭內之大小之範圍內，可採用任意通用之測定機構。
與本發明之嵌入型智慧型分接頭中，作為可使用之電流波形測定機構及用以計測消耗電力之電流計測機構，可為測定即時電流波形之公知之控制用測定機構，且在可收納於嵌入型智慧型分接頭內之大小之範圍內，可採用例如CT(computed tomography，電腦斷層攝影機)、分流器、羅果夫斯基線圈(Rogowskii coil)式等通用之測定機構。
又，求出電量之機構係用以基於經測定之電流及電壓之 計測值求出電量之機構。
作為本發明之通訊機構，基本而言係如下機構，即，在家庭內與設置於其他場所之伺服器之間，將電壓波形、電流波形、該等波形經處理所得之資料、進而連接有電源插頭之家電機器之屬性及由運算裝置計算之消耗電量、使家電機器接通時之需求電力訊息等下述EoD系統之各種資料發送至伺服器，且接收對伺服器中經安排所得之家電機器進行控制所需之資料、即相對於接通電源而要求電力供給之家電機器包含其他作動中之家電機器在內之各家電機器之電力供給之優先度、及需求電量等經計算所得之結果即對該家電機器之電力分配訊息。
該通訊亦可為封包通訊，且以任意時序進行。
而且，通訊機構中可包括晶體振盪器等振盪電路。
於此種通訊機構，亦可採用ZigBee模組(例如2.4 GHx、920 MHz等)、Z-Wave、藍牙(註冊商標)，DECT(1.9 Hz頻段)或極超短波950 MHz頻段等其他公知之無線通訊機構。
又，除無線通訊機構外，作為有線通訊機構，亦可利用PLC(Power Line Communication，電力線通訊)等。
根據ZigBee規格，通訊速度較慢，但作為該規格之特徵，可藉由活用網型或星型等網路中繼功能而作為中繼器對其他智慧型分接頭發揮功能。因此，可靈活地擴展網路，從而可藉由對故障造成之通訊路徑障礙之自身修復性，而在與伺服器之間確實地收發資料。又，由於消耗電力極少，故而即便在設置於建築物中之所有插座之情形 時，亦具有累計之消耗電力仍極少之優點。
作為本發明之智慧型分接頭之通訊機構之配置部位，尤其於採用無線通訊機構時，較佳為與插座排列之智慧型分接頭之前表面之包含樹脂等不阻隔電波之材料之面板的內側。於將智慧型分接頭嵌入至牆壁等之形式之情形時，該前表面朝向室內，故而，自該無線通訊機構發送之通訊資料直接朝向室內，對伺服器等之到達性提昇。相反，可使朝向室內之無線通訊機構更確實地接收伺服器等發送之信號。
關於本發明之控制機構，其係接收基於伺服器中運算之結果之控制信號，控制介由運算裝量之處理供給至每一家電機器之電量的機構，進而其係控制供給至家電機器之電力之切換及供給電量的機構。再者，此處，該切換係使對家電機器之電力供給停止或開始。本發明中，使用半導體繼電器，尤其使用進行位相控制等之MOSFET。藉由連接之家電機器而供給之電力潮流不同，因此，根據半導體器件自身之導通電阻值，於插座或分接頭之連接有電源插頭之每1口，商業用電為交流，故作為至少1個或2個以上，可設置4至8個左右之半導體器件。通常使用之國內家電機器之最大消耗電力為1500 W為止，於日本，一般插座之電壓為100 V，故而若考慮到15 A為止之電流流入一個插座中，且考慮控制機構之發熱量，則如下所述。再者，日本之200 V用插座、或日本以外之插座之電壓例如為200 V之國家或區域中，接通7.5 A為止之電流。
作為半導體器件，可利用雙向三極體或MOSFET、進而SSR(固態繼電器)等之非零交叉方式之機構等。
尤其MOSFET係用以控制電量之消耗電力較小，故發熱量亦變少。MOSFET於發熱量之方面，雙向三極體更佳，且雙向三極體之導通電阻為0.1 Ω，故而於15 A、1.5 kW時為23.25 W之發熱量，但例如MOSFET於導通電阻為0.038 Ω之情形時，清楚顯示為2.1 W之發熱量，發熱量降低。
作為MOSFET，可使用Si、SiC、GaN等，進而較理想的是導通電阻較低之MOSFET。
該等半導體器件之控制其共通之優點為其響應速度較高，且於控制供給至家電機器之電力時，在要求儘可能快之響應速度之情形時極為有效。然而，於不要求較快之響應速度之情形時，亦可採用半導體繼電器或機械式繼電器作為控制機構。例如，當需要重新供給電力之家電機器係運轉開始後於特定時間內並不如此地需要電力之家電機器之情形時，有時為活用上述特定之時間，藉由機械式繼電器而控制對其他家電機器之電力供給等其他家電機器之控制中存在時間之裕度之情形等。亦於使用機械式繼電器之情形時，與MOSFET同樣地，控制時之發熱量較少，故而對運算裝置或通訊機構造成之熱影響較小。
本發明中之運算裝置係微電腦等，且係根據自電流波形計測機構所得之電流波形、及電壓波形計測機構，辨識與插座連接之家電機器為何者的運算裝置，亦係用以將電流波形及電壓波形、及所連接之家電機器名發送至伺服器之 運算裝置。再者，上述運算裝置亦係根據由電流波形計測及電壓波形計測所得之有效電流與有效電壓而計算有效電量、即消耗電量、需求電量之運算裝置。
辨識與此種插座連接之家電機器為何者之階段例如可於將家電機器連接至插座時進行等將家電機器接通之時間點以前進行，或者於將家電機器連接至插座之後，接通該家電機器時首次辨識該家電為何者。
此時，接通所連接之家電機器後緊接著自0.1或0.5秒經過2秒之前，於智慧型分接頭內計測電力波形，並將其發送至伺服器，藉此，與該伺服器內預先登錄之電力波形進行對照，藉此，可確定所接通之家電機器。
其後，亦可直接對該家電機器供給電力，又，亦可暫且使該家電機器為斷開狀態，於伺服器內計算其間應供給之電力，並將其發送至該智慧型分接頭，執行對該家電機器之電力之供給或供給停止。
再者，若在連接至插座時進行家電機器之辨識，則其後使該家電機器接通時，可極快地進行智慧型分接頭之控制，但若在接通家電機器時辨識所連接之家電機器，則在接通該家電機器之後且控制該家電機器之前，需要略微之時間。
進而，亦具有向MOSFET等發送經運算之信號之功能，該MOSFET係基於作為自伺服器經由通訊機構所得之供給訊息之電壓控制信號及電流控制信號，控制對連接有家電機器之插座之電力供給。
再者，於伺服器中，進行每一家電機器之需求電量與來自單獨或複數個電源之可供給電力之安排之運算，且基於家電機器之優先度，控制對家電機器之電力供給者，藉此，對每一房屋等進行節電及峰值削減。而且，對於運轉中之家電機器，可使運轉停止或中斷、或削減對家電機器之供給電力、或使供給電力增加。
其結果，又，對於剛接通電源後之家電機器，亦可供給該家電機器所需求之電力，或僅供給需求之電力內之僅某程度之電力，或者不供給所需求之電力，而於執行其後之控制之時序之前，使家電機器之運轉開始處於待機。
自智慧型分接頭零件之壽命之觀點而言，微電腦之周邊溫度宜為80℃以下，且自通訊機構之壽命之觀點而言，較佳為MOSFET之發熱量為8 W以下。
進而，於不引起通訊阻礙之插座***口側之正面之包含樹脂等非金屬製材料的面板之背面側設置有通訊機構之情形時，成為如下構造，即可將MOSFET之發熱部經由絕緣性之散熱材料、散熱片、散熱接著片，於插座正面之相反側之背面，散熱至金屬框體(Al等)或金屬性散熱器等。另一方面，於採用包含引起通訊阻礙之金屬構件之插座前表面構件之情形時，將通訊機構內置於智慧型分接頭內，故而選擇樹脂等非金屬製之框體，以尤其抑制通訊性降低。 因此，MOSFET之發熱量較上述金屬框之散熱性變差，故而，較佳為MOSFET之發熱量為1 W以下。
即，自智慧型分接頭之產品壽命或安全性之觀點而言， 可以使電力控制器件之發熱成為80℃以下之方式，採用使對每1個MOSFET之接通電流降低之並聯連接構造、或不使接通電力降低之串聯連接構造(亦即，每1個插座口採用2個電力控制器件)。
進而，亦可將對通訊機構不造成影響之散熱板構成於器件安裝之內部而非智慧型分接頭框體自身，或者亦可考慮如下所述將智慧型分接頭之框體製成金屬製所產生之散熱性，而將電力控制器件經由絕緣性散熱片連接於框體。
尤其如上所述，於將通訊機構配置於智慧型分接頭之包含樹脂等可使電波通過之材料之前表面之面板內側的情形時，通訊機構可藉由通過該面板之電波而進行通訊，因此，可將智慧型分接頭之框體製成不使電波穿透之金屬製。
此時，該金屬製之框體兼具作為散熱板之作用，因此，可將FET等之控制機構經由絕緣性散熱片(例如0.5~20 W/mK)等公知之散熱用材料連接於該框體。其結果，可將該控制機構產生之熱通過該絕緣性散熱片自框體向周圍散熱。該情形時，亦可於框體之外部設置散熱用之散熱片等。再者，亦可代替金屬框體而將具有絕緣性之包含BN或AlN等之高導熱樹脂複合材之樹脂用作框體。
因此，一個控制機構之發熱量即便為8 W左右，亦可藉由自框體向智慧型分接頭外部散熱而防止該通訊機構之溫度上升。
又，關於偵測家電機器之狀態辨識、異常(故障、漏電 等)之偵測機構，亦可與上述運算裝置兼用，但亦可與運算裝置及控制機構分開單獨地設置。該情形時，偵測機構係當由運算裝置運算之電壓波形及/或電流波形顯示某些異常時，來自伺服器之信號所顯示之資料亦同樣顯示異常時，藉由與通常之家電機器之狀態比較而進行偵測之機構，其結果，當於家電機器之狀態中發現異常時，若有必要，則亦可以音或光顯示有無異常。
或者，於通常運轉中將藉由使用智慧型分接頭而得到控制之消耗電量或各家電機器之運轉狀況顯示於用於電力可視化之顯示器(TV(Television，電視)、PC(Personal Computer，個人電腦)、監視器、行動機器(智慧型電話、TABELT-PC(平板輸入電腦))等中，但發生異常時亦可於該顯示器上顯示產生異常，通知利用者。
此種家電機器之狀態辨識、異常之偵測機構係將家電機器連接於智慧型分接頭，使伺服器等記憶正常運轉時之電力波形之圖案，其後，將家電機器之運轉不正常時呈現之電力波形與該預先記憶之電力波形進行比較之機構。
可藉由以此方式進行檢測而檢測家電裝置之故障、事故、漏電、或配線之異常(漏電等)、智慧型分接頭自身之異常。
根據該等之構成構件，亦可形成為具備如下構造之智慧型分接頭。
將進行電力之計測或電流、電壓波形之發送之無線器件構成於智慧型分接頭之插座***口側之正面之非金屬樹脂 材的背面。該情形時，通訊器件之接收部之周邊為非金屬材料，故通訊性不會下降。另一方面，電力控制器件部之發熱部係設置於通訊器件之更內側，且經由絕緣性等之散熱材(薄片、接著片)對金屬框體或金屬性散熱器進行散熱，藉此，可使智慧型分接頭內部及框體之溫度為80℃以下。即，可無損分接頭之通訊性地抑制發熱，從而不降低分接頭之各器件之壽命，且可無需使用導通電阻較小之電力控制器件而使用廉價之器件。
作為智慧型分接頭之構造，在將無線器件構成於不使通訊性降低之非金屬樹脂之背面，且於其內側設置有電力控制器件之情形時，亦可利用高導熱且具有絕緣性之高導熱樹脂複合材料之框體，並經由具有絕緣性之散熱材而設置於發熱部與該絕緣性高導熱樹脂框體之間。
藉此，可無損通訊性地降低發熱，且可使用廉價之控制器件。
可將通訊器件設置於智慧型分接頭之內部、尤其金屬等通訊阻礙較低之部分，例如構成於側面之構造成為使用通訊阻礙較低之樹脂框體之構造。因此，可藉由選擇發熱量較小、即導通電阻值較小之器件作為電力控制器件而使發熱量為80℃以下。
進而，作為偵測、通訊機構，其係如下機構：將設置於建築物內之人體感測器、溫度感測器、濕度感測器、風量感測器、照度感測器、閉鎖感測器等偵測建築物內狀態之公知之感測器中的任意一個以上、及該感測器之偵測結果 直接無線發送至伺服器，或無線發送至附近之智慧型分接頭。
於使用此種偵測、通訊機構時，對自智慧型分接頭發送至伺服器之資訊中追加藉由該偵測、通訊機構而發送至伺服器之來自感測器之資料，且基於該等資訊，於該伺服器中進行處理，並將該處理結果發送至本發明之智慧型分接頭。
進而，亦可於本發明之智慧型分接頭中附加家電機器遙控功能。該家電機器自身具有控制電力之功能時的遙控功能係用於空調、電視、風扇、熱地毯、室內天花板照明等之遙控，且係對該等家電機器藉由遙控而進行接通/斷開、或其他運轉調整之功能。作為此種家電機器遙控功能，可採用紅外線及家庭自動化端子或ECHONET Lite或ECOHNET用通訊介面等。
可將上述遙控功能附加至智慧型分接頭，作為該電源插頭之控制機構之一發揮功能。此種情形時，不僅可對連接之家電機器施加來自電源插頭之運轉控制，而且可活用家電機器自身所具備之遙控運轉功能，而且該遙控之操作並非由人直接進行，而為本發明之智慧型分接頭之控制之一環，故而可基於來自伺服器之控制信號，更細緻地進行作為目標之用於電量削減、峰值電力削減之運轉。
另一方面，作為家電機器，對於不具有控制其自身電力之功能之燈泡等照明或水壺、冰箱、IH(Induction heating，感應加熱)加熱器、溫水清洗便座、電咖啡壺 等，無需遙控功能，可藉由本發明之智慧型分接頭之電力控制器件來進行控制。
進而，若將智慧型分接頭始終接通，則智慧型分接頭之消耗電力變得高於家電之待機電力，故而亦可具備由計時器或人體感測器等各種感測器、或特定之電氣機器(例如商店等之室內照明)之接通/斷開等進行之智慧型分接頭之接通/斷開功能、及由連接之家電機器之電源斷開/接通進行之休眠與喚醒功能。尤其作為智慧型分接頭之功能，如何激發家電之休眠狀態成為進行電力之閾值設定之設計，例如可根據1~10 W之閾值設定，而藉由其閾值以上之電力而自待機狀態激發該家電。
為了確認此種接通/斷開功能、休眠或喚醒功能之動作狀態，例如可於智慧型分接頭正面之外表面或可顯示穿透光之內表面上設置LED器件等(可由LED等之點燈顯示而確認)。
以下描述關於使用有本發明之智慧型分接頭之能量資訊化之EoD系統的構築、亦即使用有本發明之電源插頭之例。
根據本發明之智慧型分接頭，考慮依序執行階段1(能量消耗之可視化與人類行動之學習、觀測)、階段2(EoD型電力網路之高度電力管理)、階段3(家庭內奈米網格之電力著色)、階段4(區域奈米網格之能量可變)。
於階段1中，藉由家庭內之能量消耗模式之可視化而實現提昇消費者之節電意識，並且進行各家電機器狀態或使 用之生活者之行動模式之學習、觀測，藉此，支援電力消耗之浪費之發現與生活者之行動。
具體而言，於以下階段1~4所示之利用狀況中可使用本發明之電源插頭連接裝置。
(階段1)
本發明之電壓波形計測機構、電流波形計測機構均可採用計測交流電流之電壓波形之公知之機構，且該等計測以16bit、10~30 kHz左右之較高採樣速率進行。
將藉由此種電壓波形計測機構、電流波形計測機構而獲得之電壓、電流波形於運算裝置中進行處理，並將該處理結果藉由通訊機構而發送至伺服器。作為此時之運算裝置，較佳為採用DSP(Digital Signal Processing，數位信號處理)內置之微電腦等。
近年之家電機器係大部分於內部具備切換電源或反相器等之高度之控制裝置，故而於1交流週期內之電流波形中，每台家電機器呈現特徵性波形。因此，即便為消耗電力相同之家電機器，亦可藉由比較電流波形之圖案而確定家電機器、或確認家電機器之運轉狀況。
該功能係與僅進行電力可視化之先前之智慧型分接頭完全不同之功能，因該功能，而於運算裝置中根據電壓、電流波形之特徵量確定用於確定所連接之各家電機器之特徵量。作為該特徵量，例如為電流、電壓波形之峰值、週期、基準時間點之向量等，亦可藉由上述特徵量而高精度地確定家電機器。
如此可藉由運算裝置而導出特徵量，且藉由通訊機構而將其發送至伺服器。若假設未導出特徵量，則就其資料量來看，需要16bit×20,000 Hz×2=640,000 Hz之通訊速度，故而無法以ZigBee之通訊速度(最大250 kbps)進行發送。若欲提昇通訊速度，則自小型化、低消耗電力化之觀點而言，無法採用使用寬頻帶之通訊機構。
ZigBee係以1封包將接收、發送地、資料長度等標頭與核對和(Check Sum)附加發送至78位元組為止之可變長度資料欄。此時，設置設定於資料欄部中之命令或屬性進行收發。例如，本發明之智慧型分接頭所接收之命令為16bit，設定值為0~592bit，發送之資料之格式為16bit，取得時刻為32bit，資料部為16~576bit。
如上所述由於通訊速度上之限制，而無法將資料量較多的電壓、電流波形之原始之資料以原本之狀態進行發送，但可藉由進行特徵提取用之表格設定而於智慧型分接頭內之運算裝置中計算並求出電壓、電流波形之特徵量。此時，足以確定各個家電機器從而確認其運轉狀況之特徵量並不多。
以下，分為家電機器之(1)特徵學習步驟、(2)家電機器學習步驟、(3)家電機器辨識步驟，對各自之通訊進行說明。
(1)特徵學習步驟
使用藉由對預先自多數家電機器收集之電流波形進行主成分分析所得之固有向量，利用電流波形測定所得之電流 波形測定結果與固有向量之內積，求出特徵量。如圖1所示，每一家電機器之電壓波形及電流波形因家電機器不同而不同，故而於確定為家電機器方面必需分析該等波形之特徵。
求出特徵量之條件並不依存於各家電機器，因此，用於求出特徵量之比較用資料係事先學習後保存於本發明之智慧型分接頭之運算裝置等。
又，作為預先將電壓、電流波形自智慧型分接頭發送至伺服器時之訊息，設為例如波形資訊為WH=16bit，取得時刻為32bit，週期為16bit，且將波形資料WD為16bit、index為16bit、資料數為16bit、電壓(i)為16bit、電流(i)為16bit、電壓(i+k)為16bit、電流(i+k)為16bit作為格式加以顯示，作為將特徵提取表設定於智慧型分接頭中之訊息之格式，表格資訊FH為15bit，特徵號為8bit，週期為16bit，作為表格資料，FD為16bit，index為16bit，資料數為t6bit，表格(i)為16bit，表格(i+k)為16bit。
觀察該等資料量後發現，並未收納於1封包中，因此，於智慧型分接頭之內部記憶體中保持1週期後，分割成複數個封包進行發送。波形資訊係以附加有識別碼WH之封包進行發送，其後，以複數個封包將資料部與識別碼WD、開始index、及資料數一併發送至伺服器。
特徵提取表之設定亦同樣地，將以識別碼FH表示之表格資訊、及以識別碼FD表示之資料部分割成複數個封包，發送至伺服器。
(2)家電機器學習步驟
學習單獨之家電機器之步驟係使用智慧型分接頭中提取之特徵量進行學習，故而僅發送少量之特徵量即可。
作為特徵量提取訊息之格式之例，DF為16bit，取得時刻為32bit，執行電壓為32bit，實效電流為32bit，有效電力為32bit，累計電量為32bit，特徵量為32bit×4，週期為16bit。作為表示資料之種類之識別碼，使用DF，將取得時刻、實效電壓、有效電力、及累計電量4個特徵量與週期之共計320bit作為一個訊息放入ZigBee之1封包內集中發送至伺服器。又，亦可將電流波形或電壓波形作為特徵量，發送至伺服器。
(3)家電機器辨識步驟
家電機器辨識步驟係與家電機器學習步驟同樣地使用於智慧型分接頭內部提取之少數之特徵量，於伺服器中進行辨識。此時，藉由與家電機器學習步驟相同之特徵提取訊息而進行學習。
(階段2)
階段1中藉由家電機器之特徵而辨識家電機器之後，轉移至階段2。
階段2係藉由稱為EoD之電力管理技術，即，藉由根據電力之供給狀態或使用家電機器之使用優先度，使得用於電力供給之伺服器一面進行安排一面控制對家電機器之電力供給，而更積極地實現消耗能量之削減。
EoD係於家電機器之負載機器之電源接入後，使始終僅 提供必要之電力之此前之電力網路的框架發生根本轉換，決定各機器之優先順序，並安排該機器中可利用之電力使用量、時間，以Best Effort(最佳工作量)進行分配之架構。
階段2係於房屋或建築物、設施中，定義對於自附加有系統電力、太陽光發電(PV)、風力發電、小水力發電、燃料電池或蓄電池等之複數個電源中所選之單一電源的需要安排協定。以下表示EoD之需要安排協定之順序。
A.將家電機器等側之電力需求訊息自智慧型分接頭每隔固定時間藉由雙向封包通訊而發送至伺服器。該電力需求訊息包含連接於智慧型分接頭之家電機器運轉時所需之電量、及/或運轉中依次所需之電量。
B.伺服器根據當前之可供給量及/或階段1中獲得之家庭中之生活模式、各家電機器等之消耗電量、經計劃之電量與已消耗之電量之差等，決定已發送電力需求訊息之家電機器、及動作中之家電機器(負載機器)之優先順序。
C.按照負載機器之優先順序，將包含各機器中許可之電力使用量及時間之電力分配訊息、或對無法供給電力之機器之拒絕訊息藉由雙向封包通訊而發送。許可使用電力之家電機器進行開始運轉或繼續運轉、或者使消耗電量降低/或增加之運轉。
D.許可電力使用之家電機器僅以許可之電力動作許可之時間。拒絕電力使用之家電機器於固定時間後執行再分配需求(EoD)。
該一系列之步驟並非藉由使用者之操作、或感測器或計時器等之程式，於家電機器之電源接入後，最初將用以使家電機器運轉之電力供給至該家電機器。最初將各家電機器之需求電量之封包自智慧型分接頭發送至伺服器，且於接收後之伺服器中，判斷來自單一電源或複數個電源之供給能力，若可供給，則將表示供給之控制信號回送至智慧型分接頭。
接收該控制信號後之智慧型分接頭中，藉由該控制信號而開始或停止對所連接之家電機器之電力供給。
若更詳細地說明該一系列處理中之伺服器內之處理、對家電機器供給電力之判斷，考量於伺服器內來自單一電源或複數個電源之可供給之電量，而判斷對家電機器之電力供給。
尤其當可供給之電力相對於存在使用可能性之家電機器之使用電力之和並無裕度之情形，而於此時進行限制電力之上限等之峰值削減時，視需要依次更新運轉中之家電機器之優先度之順序等資訊，且在將電源接入至新的電氣機器時，不僅更新該新電氣機器之優先度之順序，並且更新各家電機器之優先度之順序，而對基於可供給之電量與家電機器之優先度之順序之新接入電源的家電機器，判斷是否供給電力。
進而，可亦結合生活者之行動模式作為伺服器中對於家電機器之電力供給之判斷材料，進而考慮優先度之順序，且藉由學習生活者之行動模式，而於伺服器內建立電力使 用模型，從而建立電力使用計劃。其次，即時地不斷求出瞬時峰值電力，並將該峰值電力與該電力使用計劃加以比較，藉此，亦可以不超過供給之電力或該電力使用計劃之電力之方式，控制各家電機器之峰值電力之累計值。
該方法係由使用者自身設定可供給之最大電量而進行僅所需之使用電力削減。
如此，藉由EoD系統之實現，可考量各家電機器之電源之特性或電力而決定家電機器之優先順序，以及對優先順序較低之家電機器停止或削減電力供給。
作為組入EoD系統中之機器，存在有需要者側之機器即家電機器、供給者側之機器即電源設備、及暫時儲存電力之蓄電池之3種。
階段2係進行對於單一電源之需要者側之安排，故以下列舉家電機器，且將進行何種控制分為3類。
A.調整：於照明或吹風機等中，對於需求之電力，即便某種程度削減供給電量，性能亦會若干降低，但於實用時幾乎不會造成影響。對於此種機器，可削減供給電力，而無需自機器側供給所需求之電力。
B.待機：對於洗衣機或電鍋等於啟動後以固定時間自動動作之家電機器，若於目標結束時刻內完成動作，則延遲啟動時序亦無妨。對於此種家電機器，可錯開自要求啟動之時刻起至實際啟動為止之時序。
C.暫停：對於空調或冰箱等控制熱之家電機器，即便短時間停止亦可保持溫度，故而可於動作過程中暫停。
各家電機器包含或不包含於該等A~C分類之各自中，故以個案能否獲得是否包含於該等3種分類中而分為共計8種。對於均不包含於該等3種分類中之家電機器，不可或缺的是無論何種情形均進行動作，其可稱為最應進行電力供給之優先度高之家電機器。
將如此分類之結果示於表1。
表2中顯示家電機器之等級之屬性。EoD之需要安排協定中，首先需求電力之家電機器將負載有屬性之電力分配訊，息發送至伺服器。
伺服器比較可供給之電力與需求電力，若可供給則將電力分配訊息發送至智慧型分接頭。若無法供給，則削減對當前使用中之優先順序較低之家電機器之電力供給量，或對需求家電機器發送拒絕電力供給之訊息。
以此方式通知可否自伺服器對智慧型分接頭分配電力。作為通知內容，於對電力需求回復之情形時，許可或拒絕分配，又，作為對動作中之家電機器之訊息，設定暫停或變更分配電力。
於許可分配之情形時、或再分配之情形時，追加分配至該家電機器之電力之最大值、(分配電力)、分配之時間作為屬性。又，於拒絕分配之情形時或使動作中之家電機器停止之情形時，追加家電機器再度需求電力之時刻。供給電力係供給電力之電源之ID，且對於階段3之分散電源而成為必要條件。
(階段3)
相對於階段2中進行之電力供給之控制，階段3係進行不僅來自最一般之電源即系統電源(包含複數系統)，而且來自附加太陽光發電(PV)、風力發電、小水力發電、燃料電池或蓄電池等之複數個電源之電力供給。此外，關於通過來自伺服器之智慧型分接頭之控制而連接之家電機器之控制，與階段2中之控制同樣地進行。
藉由具有對每一電源控制電力供給源之電著色功能(區別所供給之電力中之電源之功能)之家庭內奈米網格而進行分散電源之有效管理。
於家庭內導入有複數個分散電源之情形時，使階段2之 EoD協定可進行來自複數個電源之電力選擇，且一面取得供需平衡一面將電源與家電機器建立對應，藉此，實現有效之電力供給。因此，必需根據需要之特性與電源之特性，進行適當之對應。此時，對於電源，亦必需決定供給電力之優先順序。因此，可根據可供給電力是否不變或是否可控制之穩定性、變更供給電力時是否產生延遲等即時性之各自有無而如表3所示分類為4種。
例如來自電力公司之系統電力具有穩定性及即時性，太陽電池之可供給力受天氣之影響，故而雖具有即時性，但缺乏穩定。
各電源如下表4所示具有各種參數。燃料電池或汽電共生(cogeneration)係同時進行發電與供給熱水，故而可供給電量亦會因熱水量而變動。又，使用者亦可根據最大供給電力或累計電量之上限而設定使用電量或電量之上限值。
蓄電池於充電時亦作為家電機器定位，且於放電時作為電源定位。
於EoD中，電源選擇協定可按如下順序決定供給源與供給對象。
A.各電源將電源屬性發送至伺服器。
B.電源插頭裝置將對附加有家電機器屬性之家電機器之電力分配訊息發送至伺服器。
C.伺服器根據家電機器等級，由表3中記載之可供給之電源而決定電力成本、或以CO2 排放量由低到高之順序，決定電源對於家電機器之優先度。
D.以電源之優先順序由高到低之順序，與需要安排協定同樣地判定是否可進行電力供給，並將電力分配訊息發送至電源插頭裝置。
E.於電源插頭裝置接收到電力分配訊息後，隨之，將電力供給至已建立對應之家電機器。
蓄電池係藉由蓄電量或其他電源之狀態或供給狀態，切換充電模式與供給模式，於充電模式時作為負載機器執行電力需求，於供給模式時，作為電源參加電力安排。
(階段4)
階段4係以鄰近之區域單位實施家庭內進行之奈米網格者。
此時作為電源插頭裝置，必需形成與區域內之資訊之交 換對應之構成。
本發明之智慧型分接頭係於上述EoD系統中使用者，更具體而言，於以下進行說明。
本發明之圖2中，表示用於隨選型電力控制系統之嵌入型插座設置圖，圖中C表示嵌入型插座，作為建築物中之嵌入型插座，設置有複數個本發明之智慧型分接頭。又，圖中T所示之分接頭亦可任意使用。進而作為原則，對一個住宅亦設置一台伺服器，且亦構築與住宅內之所有嵌入型插座之間可進行通訊之通訊網路。
將上述C與T連接之情形時，於一個系統中將本發明之智慧型分接頭串聯連接，故該情形時，進行使任一方、較佳為使插座C側之功能停止之處理。
圖3中均表示一戶房屋中使用將輸入電壓設為100 V之各種家電機器時之該一戶整體之電力之推移的概念圖。
該圖3中實線表示未執行EoD之情形之電力，虛線表示執行EoD所產生之目標值，一點虛線係根據各家電機器之實測值，執行EoD控制時之控制模擬結果。
圖3a係自某一日正午12時至次日正午12時為止之期間的瞬時峰值之電流值之資料，且係相對於具有由平坦之峰值之線所示之削減目標之電力方案的實際生活之電力值。
於虛線以下之區域上不規則地上下移動之線係表示控制模擬結果之線。進而，虛線以上之線係表示實際生活資料之資料。
根據該圖3a之控制，可知實際使用之電力係控制於不超 過虛線M所示之1200 W之程度，且瞬時峰值不超過1200 W。
圖3b係將圖3a所示之瞬時消耗電力累計所得之圖，且係將一日內之瞬時電力值之限制值設定為30%以下時之資料。相對於作為目標之以虛線所示之累計消耗電力值，實際生活資料中超過該目標。
然而，若使用本發明之智慧型分接頭將限制值設為30%以下進行控制，則符合此控制，次日12時，可獲得相較正位於虛線C上之線於略微下側上升之結果作為模擬結果。
由該等之結果表示，根據本發明，例如於將消耗電力之上限峰值削減設為30%時不會超過此值，即，可定量地確保削減電力。
圖4中表示說明作為本發明之智慧型分接頭之嵌入型插座之一例的內部構成圖。
本發明之智慧型分接頭係與通常之嵌入型插座或分接頭相同，自建築物內之配線輸入電源，於內部有2個口插座時分支為2個，於3個口插座時分支為3個，且亦具有作為2個口或3個口等之輸出用插座之功能，因此具備包含必要之零件等之構成。
進而，本發明除上述構成外，對於每一輸出具備電壓波形計測機構、電流波形計測機構、電量之計測與電量之運算、運算機構裝置及控制機構，更包含通訊機構，該通訊機構係用以將來自該等機構之信號發送至未圖示之伺服器，且接收來自該伺服器之控制信號。
再者，於具有2個以上之口數之嵌入型插座或分接頭中，亦可使該等複數個輸出聚集地藉由一個該運算裝置及一個該通訊機構而發揮功能。
本發明之智慧型分接頭不僅可設置於一戶房屋、集體住宅、公寓、店鋪兼住宅中，而且可設置於辦公室、樓房、工廠、出租房、量販店、醫院、養老院、超市等中。該等建築物中之本發明之智慧型分接頭之設置部位係如圖2所示在建築物之牆壁面之通常之設置位置、及任意場所作為分接頭而設置之場所，但較佳為將藉由通訊機構而通訊之前之伺服器設置於原則上相同之建築物內。通常一個建築物內具有一台伺服器，但如店鋪兼住宅或公寓等，於一個建築物內入住有複數住宅等之情形或將辦公室、工廠、出租房等之一個建築物分成複數個單元之情形時，亦可以各個住宅或單元等為基本單位，設置伺服器。一台伺服器可與複數個智慧型分接頭通訊，可選擇能夠以設置於通常住宅等中之嵌入型插座及分接頭之數目為對象而進行通訊及進行所獲得之資訊之處理的伺服器。
再者，在不僅設置於一戶房屋、集體住宅、公寓、店鋪兼住宅中，而且設置於辦公室、樓房、工廠、出租房、量販店、醫院、養老院、超市等中之情形時，除各建築屋外亦可具有伺服器，又可利用雲端。
又，亦可經由家庭閘道器(HGW)等之閘道器(GW)而利用雲端或外部伺服器等。藉此，例如由GW控制家庭內之EoD系統控制，伴隨大量生活之總電力資料可利用雲端或 外部伺服器等。
進而，於智慧型社群等複數個家庭或樓房等利用本分接頭而進行EoD控制之情形時，亦可用於利用GW，確定為哪一個家庭、辦公室之資料。
進而，如圖5所示，將供給至一戶家庭之電源添加至現有之送網格，並連接可再生之能源即太陽光發電或風力發電、及蓄電裝置、混合動力汽車及電動汽車等之蓄電池裝置、以及其他電源，藉此，亦可由2種以上之電源對家庭供給電氣。
該情形時，參考上述表3及4等中記載之事項，將本發明之智慧型分接頭亦連接於各電源，藉此，自複數個電源選擇任意之電源、決定來自各電源之電力供給量、及選擇自任意電源供給電力之家電機器，藉此，可減少能量損失，又，可進行舒適感提昇之大幅節電或效率良好之峰值削減等之控制。
又，如上所述藉由使用複數個電源而於例如生態建築物(eco house)等中，將直流電源而非交流電源連接於家電機器時，可使用本發明之智慧型分接頭。於上述情形時，對於以交流供給至住宅等之電力，藉由住宅內之AC/DC轉換裝置而將供給至所有家電機器之電力或供給至一部分家電機器之電力轉換成直流，使用本發明之智慧型分接頭作為將該直流供給至家電機器時之分接頭。
再者，於利用可再生能量之太陽光發電或風力發電、燃料電池或蓄電池等之電源裝置之直流(DC)供電之情形時， 亦可藉由DC/DC轉換器裝置而轉換為供給至家電機器之電力或供給至一部分家電機器之電力，且使用本發明之智慧型分接頭作為將該直流供給至家電機器時之分接頭。可考慮安全性，使此時之直流供給電壓為24 V或12 V等低電壓。該情形時，作為供給直流之目標之家電機器，可舉出照明等之低電力機器、PC及其相關機器、電話機等一直以來對每一家電機器使用AC/DC轉換器之家電機器等。尤其關於使用AC/DC轉換器之家電機器，削減該AC/DC轉換損失，實現更高效之電力使用。
又，對於電磁爐、空調等之消耗電力較高之家電機器，考慮到處理200 V高壓直流之危險性，亦可依然採用交流電源，該情形時，將自交流分支之一部分電力轉換為直流。又，於安全地處理高壓直流之情形時，將自外部供給之交流全部轉換為直流後，對此種直流亦可使用本發明之智慧型分接頭。
如此，本發明之智慧型分接頭中直流電源用智慧型分接頭亦可藉由採用直流用之電壓偵測機構及電流偵測機構以及直流用控制，以與交流用相同之方式嵌入至牆壁內使用，或者如台用分接頭般***至設置於牆壁內之插座中使用。此時，亦偵測家電機器特有之電流及電壓波形，辨識與智慧型分接頭連接之家電機器。
尤其如上所述，將供給至一戶家庭之電源添加至現有之送網格，並連接可再生之能源即太陽光發電或風力發電、及蓄電裝置、混合動力汽車及電動汽車等之蓄電池裝置等 之直流電源，藉此，自2種以上之電源對家庭供給電氣，於使用直流用之智慧型分接頭時，無需使自太陽光發電或蓄電裝置、自蓄電池裝置供給之直流轉換為交流，因此不會產生轉換損失。又，對該等直流電源，亦可於直流電源之分電盒中設置智慧型分接頭，或代替分電盒而設置智慧型分接頭，集中地控制直流電流系統。又，對該等各電源，亦可藉由將電源側作為上游，設置智慧型分接頭而單獨地控制來自各電源之電力供給。
該情形時，將本發明之智慧型分接頭亦連接於各電源，藉此，自複數個電源選擇任意之電源、決定來自各電源之電力供給量、及選擇自任意電源供給電力之家電機器，藉此，削減能量損失，又，可進行效率良好之峰值削減等之控制。
最終，本發明之智慧型分接頭無分交流、直流而成為對牆壁部、天花板部、地板部等之嵌入型插座，或成為與此種嵌入型插座或先前之嵌入型插座或分接頭連接之分接頭，或者藉由設置於分電盒中而可分別控制供給至連接於下游之家電機器或電力線之電力。
作為智慧型分接頭，第1形式例如可使用如圖6所示之內部構造者。再者，下圖中採用MOSFET作為控制裝置。
圖6係示意性表示2個口插座之智慧型分接頭之內部配置之圖，且作為控制機構，於每1個口設有4個MOSFET1、一個電流測定機構2，進而，雖未圖示，但於每1個口設有一個電壓測定機構。而且，以於2個口中共有一個運算裝 置與通訊機構之方式設置。由圖明確可知，為了設置運算裝置電源用電路基板，且使自MOSFET1產生之熱容易地散熱至電源插頭外，而於4角設有MOSFET1，且於自該MOSFET1儘可能分離之部位上設置有運算裝置3與通訊機構4。再者，MOSFET1最低為2個，可設置4~8個為止。
必需藉由以此方式進行配置，儘可能地使運算裝置3與通訊機構4避免受到加熱。
由於採用MOSFET等之發熱量較少、即導通電阻值較小之電力控制器件即控制機構，故而發熱量變低，因此，不必採用不具有電波穿透性之金屬材料。而且，可使框體之至少一部分為散熱效果較小之樹脂製，故而，可為了與伺服器之間進行通訊而確保必要之電波穿透性。
該情形時，作為電力控制器件，選擇此種發熱量較小、即導通電阻值較小之器件，藉此，可使發熱量為80℃以下。
作為第2形式，與上述圖6所示之智慧型分接頭之構造不同，圖7及圖8中表示在智慧型分接頭之樹脂製等之可穿透電波之前表面之正下方或其內部之基板上，將作為控制機構之MOSFET1設置成於插座每1個口成為2個之例。圖7及8係本發明之智慧型分接頭之一例之構成圖，圖8係自另一方向觀察將圖7之構成局部組裝後之狀態之圖。
圖7及8中，於智慧型分接頭之包含作為樹脂等非金屬樹脂材料之可穿透電波之材料的該前表面6之例如中央部之背面，設置有通訊機構4及其基板。因此，該通訊機構4進 行通訊之信號可通過智慧型分接頭之該前表面6而與例如伺服器進行通訊。進而，雖未圖示，但於該基板中央部可設置表示智慧型分接頭之運轉狀況之LED及其基板以及無線模組及覆寫微電腦之韌體之基板。於嵌入型之情形時，無線模組與微電腦之韌體之覆寫可使用USB端子之覆寫更新或利用無線之覆寫之任一者。
進而，在位於智慧型分接頭之該前表面6之內部的基板7之長邊之中央部附近設置有MOSFET1，進而設置有絕緣性散熱片，該絕緣性散熱片係藉由智慧型分接頭之運轉而於MOSFET1發熱之情形時，雖未圖示，但以與該MOSFET1和框體8之雙方相接之方式設置。
因此，自該MOSFET1產生之熱於作為散熱材之絕緣性散熱片中傳熱，進而傳遞至金屬之框體8或金屬製散熱器。框體8在設置有智慧型分接頭之牆壁內散熱，藉此使來自MOSFET1之熱順利地散熱，從而可使智慧型分接頭內部及框體之溫度為80℃以下。
因此，可使用廉價之器件而無需使用導通電阻較小之電力控制器件。
於設置有MOSFET1之基板7之更內部，雖未圖示，但設置有設有電壓波形計測機構、電流波形計測機構、及CPU等之運算裝置之基板9。該等機構或裝置上，未直接傳遞自MOSFET1產生之熱，且亦具有對熱接觸性框體8之傳導，從而不存在過度地受到加熱之情形。
進而，亦可於其內部設置基板10。於該基板10之背面， 當所連接之家電機器為高負載時可設置高負載對應之MOSFET等之控制裝置11。
當使智慧型分接頭自身為低背化優先之情形時，於基板7上構成具有電力控制及切換功能之MOSFET等之半導體器件，於智慧型分接頭之設置中，當縱深具有自由度時，可於基板10上設置MOSFET。因此，成為發熱部之電力控制器件可於任一構成中使用。
又，於高電流家電機器或電氣機器之情形時，如上所述MOSFET較佳為構成於儘可能地自微電腦或無線模組分離之部位。如此配置各基板，可構成本發明之智慧型分接頭，但各基板之配置、及於各基板上設置何種元件，於不損及本發明之效果之範圍內可適當變更。
所連接之每一家電機器之智慧型分接頭之使用
本發明之智慧型分接頭如上所述辨識所連接之家電機器，當使電源接通時，藉由與伺服器之通訊而與其他家電機器之控制一併控制該連接之家電機器之運轉，進而為了將該智慧型分接頭更適當地使用於各種家電機器，可於智慧型分接頭上設置紅外線發送功能、或家庭自動化端子等之遙控功能。
於使用此種智慧型分接頭，使家電機器運轉時，根據家電機器之種類將智慧型分接頭之使用態樣分成3種。
第一，成為如下智慧型分接頭，即，於如TV、臥室或起居室之照明或空調等之一部分般，作為具有所謂遙控功能之家電，且家電機器自身具備消耗電力之控制功能之情 形，此時，具備電壓波形計測機構、電流波形計測機構、電流計測機構、電壓計測機構、消耗電力運算機構、通訊機構、偵測機構、及遙控控制機構之，作為連接有智慧型分接頭時可發揮功能之機構。即，家電自身具有遙控功能及控制功能，但可藉由利用智慧型分接頭之遙控電橋功能使其連動來控制電力及切換功能而進行接通/斷開，偵測哪一台家電需要多少消耗電力，並將需求訊息通知給伺服器，藉此，伺服器接收對其他家電之電力狀況判斷之電力供給訊息後，進行對家電之電力供給之停止、暫停、及電力調整。
第二，於如電子爐、洗衣機、加濕器、溫風器、電鍋等之一部分，作為無遙控功能且電力控制複雜之家電機器，在將此種家電連接於智慧型分接頭之情形時，對哪一台家電需要多少消耗電力進行計測、運算，並將此需求訊息通知給伺服器，接收由伺服器判斷其他家電之電力狀況之結果之供給訊息。藉此，進行對家電機器之電力供給或停止。但該情形時，無法進行家電之電力控制而成為切換接通/斷開之功能。
此種家電將來有可能成為具有遙控功能之網路家電，因此，彼時分接頭可進行與遙控家電相同之控制。
第三，係當前之家電機器，即門口、廚房、盥洗間、衛生間、浴池等之照明、IH機器、冰箱、水壺或溫水便座等之家電機器。在將該等家電機器連接於智慧型分接頭之情形時，活用包含運算裝置之智慧型分接頭所具備之所有機 構，控制該等家電機器。
於本發明之智慧型分接頭上，為了防止來自連接而成之家電機器之逆電流、或來自各電源之異常電流等，可將晶片保險絲、自恢復保險絲(PolySwitch)或玻璃管保險絲等作為過電流保護連接於內部之電路。
以及，亦可將用於藉由變阻器及電力控制半導體器件之接通/斷開而產生之高電壓控制之開關突波保護、及用以控制電力控制器件之發熱之加熱保護功能作為過電壓保護設置於內部電路中。
進而，當所連接之家電機器之電源斷開而僅需要待機電力之狀態時，有時亦需削減連接有該家電機器之智慧型分接頭、或用以將電源供給至該智慧型分接頭之插座之智慧型分接頭內之電路自身的消耗電力。
於上述情形時，存在必需使使智慧型分接頭自身、或與智慧型分接頭內之家電機器連接而成之電路自身亦儘可能削減消耗電力之可能性。因此，對所連接之家電機器之供給電力若為該家電機器之待機電力以下，則智慧型分接頭成為休眠狀態，並維持該狀態。該休眠狀態並未使智慧型分接頭之所有功能完全停止，例如亦可僅接通通訊機構，使所連接之家電機器成為接通狀態並且與伺服器通訊。
其後，亦可具有當供給至家電機器之電力成為該家電機器之待機電力以上時開始動作之喚醒功能，且設置利用燈等顯示該喚醒狀態之功能。
又，亦可設置計時器，於任意之時間接通智慧型分接 頭。
喚醒功能亦可藉由偵測來自設置於該智慧型分接頭內而成之電流波形計測機構之直流波形等而發揮。
又，可根據來自電流感測器之直流波形即類比信號建立近似交流波形之正弦波，且根據可變電阻而設定喚醒啟動之電力之閾值。藉此，可於1~10 W等之間進行該閾值之微調整，且藉由偵測到使用之家電機器之待機電力以上且家電之動作狀況而開始啟動，而於該閾值以下則成為休眠狀態等可降低分接頭自身之消耗電力。
(實施例)
製作假定於每1個插座使用4個MOSFET之圖6所示之嵌入型插座的裝置，由溫度評估裝置測定通電時之溫度，藉此，評估作為可通訊之嵌入型插座之適應性。
發熱溫度實測方法
作為嵌入型插座之模式，首先對單獨1個MOSFET接通電流，實測MOSFET自身之發熱溫度。
溫度之測定係藉由接觸式溫度計即佐藤計量器SK1250 SENSOR K)以-30~500℃進行。
˙作為所使用之半導體器件為STM公司製之TA雙向三極體(商品號BTA24-600CWRG)
˙MOSFET-1為Infineon公司製MOSFET(IPP110N20N3G：10.7 mΩ)
˙MOSFET-2為STM公司製(STW77N65M5：38 mΩ)
˙每一個電源插頭***口通常為交流，因此作為與正電 流、正電壓相反方向之控制，需要2個MOSFET。
再者，所接通之交流電流相當於接通7.5 A(國內並聯連接構造規格中為15 A)，於海外200 V使用區域假定串聯連接構造規格。
各器件之發熱量之計算為：H(W)=(電流值)×(電流值)×(電阻值)。
(實施例1及比較例)
如比較例般，雙向三極體(TA)之導通電阻較高，為100 mΩ，TA自身之發熱變高，故而發熱量高達23.3 W。因此實測溫度亦為200℃以上，故而被加熱至不可實測之於實用時不耐受之溫度。
相對於此，若代替TA而使用MOSFET-1，則導通電阻較低為10.7 mΩ，發熱量亦明顯低於TA之情形而為0.6 W，實測溫度為65℃，故而可確認不會對微電腦控制及通訊控制機構之壽命造成惡劣影響。
若使用MOSFET-2，則因導通電阻為38 mΩ而高於MOSFET-1，因此發熱量亦更高，為2.1 W。其結果成為實測溫度超過100℃之結果。該結果較使用MOSFET-2之結果更差，但實際上藉由對智慧型分接頭進一步採用並聯連接構造或插頭裝置內之散熱設計而可實施。
(實施例2)
使用實施例1之MOSFET-1。該實施例2中，發現發熱量之變化對微電腦控制機構等之壽命造成之影響。自安全性之觀點而言，需求電源插頭之***口之外側溫度為未滿85℃。又，為了不使微電腦控制機構劣化，必需使其溫度為未滿80℃，至於通訊機構，於具有晶體振盪器之關係上需求未滿70℃。
根據該實施例2之結果可知，MOSFET單獨之發熱量為1.0 W，其係微電腦控制機構或通訊機構為了防止劣化而必要之發熱量。
(實施例3)
使用實施例1之MOSFET-2，實測圖6所示之構造之配置中並聯連接並安裝有MOSFET之插座構造中之發熱溫度。
使用將2個MOSFET-2並聯構造而成者。因此，例如於接通10 A且MOSFET-2為2個之情形時，各個MOSFET中流通有5 A之電流。
於下述表7所示之實際之插座構造中，由實測MOSFET之發熱溫度之結果可知，若MOSFET之發熱量為1 W以下，則實測溫度為80℃以下。進而，若MOSFET之發熱量為0.6 W以下，則能確認可降低至70℃以下之發熱量，因 此可理解，尤其為了防止通訊機構之加熱，應使MOSFET之發熱量為0.6 W以下。
根據上述結果，於採用有實施例中所使用之MOSFET之嵌入式插座中，MOSFET通電之電流值越高則越會發熱，但藉由利用可降低至1.0 W以下之發熱之MOSFET而可改善為80℃以下之發熱溫度，可抑制微電腦壽命之降低。再者，若使發熱量為0.6 W，則不存在具備晶體振盪器之通訊機構亦被加熱至70℃以上之虞。
又，若利用雙向三極體，則為了散熱，必需於插座盒框體之一部上形成金屬散熱板。
然而，藉由使用MOSFET而可減少發熱量，且僅限於無需金屬散熱板，或必需僅於插座盒內之一部上設置金屬散熱板，故而可使插座盒框體整體為樹脂製。因此，發揮可將通訊機構設置於插座內部且與外部之伺服器進行通訊之效果。
再者，將半導體器件用作電力調整時，尤其對於伺服器需求之上限電力值及峰值削減電力值，該插座藉由半導體器件而可進行各家電機器之(1)電力關斷、(2)電量調整。進而，由於裝載紅外線遙控功能作為擴展功能，故而亦可 進行節能家電機器之電力調整。
作為配備於該插座中之電量調整，尤其對不超過峰值削減電力值之控制，雖機械式繼電器中可進行接通/斷開之控制，但其響應速度慢，為了進行不超過上限值之補償，必需取較大之電量之容限。
然而，藉由使用配備於該插座中之響應速度較快之半導體器件而可於不超過電力上限值之調整中以較小之容限設定便可進行調整，從而易確保不超過上限值之調整。
(實施例4)
以下表示使用圖7所示之構造之智慧型分接頭之實施例。
使用INFINIEON製IPP110N20N3G作為MOSFET-3，且使用IR製IRFB 4332PbF作為MOSFET-4。任一情形時，均於每1個插座口中串聯使用2個MOSFET。
根據上述實施例4，於每1個插座口使用2個MOSFET之情形時，於接通15(A)電流時，即便各個MOSFET之發熱量為2.475 W及6.525 W之較高之情形時，亦可將MOSFET設置於基板之長邊等之邊側，並採用金屬製等之導熱性優異之框體，且使絕緣性散熱片介於MOSFET與該框體之間以 朝該框體散熱，藉此可使微電腦及通訊機構之溫度穩定地處於80℃以下。
藉此，較實施例1~3之裝置可削減MOSFET之使用個數，且可將來自智慧型分接頭之散熱導引至框體，進而藉由於智慧型分接頭之可使樹脂等無線通過之構件之前表面的內側設置通訊機構而可向室內進行通訊。
(關於EoD控制系統之有效性之實施例)
證實，本發明之EoD控制系統於實際生活中可不有損QoL(Quality of Life，生活品質)而實現大幅節電。
3名被試驗者A、B、C於相同智慧型公寓房間內進行QoL之證實實驗。
作為上述生活實驗中所用之使用家電，使用以下所示之智慧型家電與先前家電。
˙智慧型家電(網路之電力控制)
照明(居室、臥室)、電視、空調、電子爐、洗衣機、加濕器、加熱器、電鍋
˙先前家電(智慧型分接頭之電力控制)
照明(門口、廚房、盥洗間、衛生間、洗澡間)、電磁爐(IH)、冰箱、燒水壺、溫水清洗便座
(實驗內容)
˙不節電地進行通常之生活，學習標準消耗電力模式
˙將每一天的累計電量與標準加以比較，分別進行削減10%、30%之生活。
˙對所獲得之資料進行數值性分析，評估削減後之生活對 QoL造成之影響。
圖9係表示通常利用時之消耗電力之模式、及藉由優先度裝置而削減10%之電力使用計劃與實驗計劃之瞬時電力之模式的圖。
圖10係表示通常利用時之消耗電力之模式、及藉由優先度裝置而削減30%之電力使用計劃與實驗計劃之瞬時電力之模式的圖。
顯示先前之消耗電力之模式與削減10%、30%之瞬時電力之模式大致類似，而且並未超過先前之消耗電力之模式之上限值。
圖11係表示通常利用時之累計電量、及藉由優先度裝置而削減10%之電力使用計劃與實驗計劃之累計電量的圖。
圖12係表示通常利用時之累計電量、及藉由優先度裝置而削減30%之電力使用計劃與實驗計劃之累計電量的圖。
隨著削減10%及30%，依序顯示有在通常利用時、初始目標值、及實際使用電力之累計電量消耗量大致較低的值，又，顯示並未超過先前之累計電量之上限值。
該圖9~12所示之值表示，即使不變更日常生活之生活模式，亦可削減消耗電力及累計電力。
因此，聽取來自3名被試驗者之生活體驗之談，調查設置有EoD控制系統之智慧型公寓房間內會產生怎樣的問題點。
(3名被試驗者之生活體驗之談)
˙被試驗者A、B、C
無論整體之電力削減率，可並不特別感到不自由而生活。
˙被試驗者A
感到削減電力之生活僅係於照明或電視點亮較暗時，由於均已習慣，故而不必擔心。
˙被試驗者B
僅於燒水壺沸騰較慢時，由於均已習慣，故而不必擔心。
˙被試驗者C
於烹飪時之峰值時，削減其他家電之電力而進行烹飪。
根據3名被試驗者之生活體驗之談而判明，無論10%、30%之電力削減率，可並不特別感到不自由而生活。
1‧‧‧MOSFET
2‧‧‧電流測定機構
3‧‧‧運算裝置
4‧‧‧通訊機構
5‧‧‧運算裝置電源用電路基板
6‧‧‧前表面
7‧‧‧基板
8‧‧‧框體
9‧‧‧基板
10‧‧‧基板
11‧‧‧控制裝置
C‧‧‧嵌入型插座
T‧‧‧分接頭
圖1係吹風機與吸塵器之電壓、電流波形。
圖2係用於建築物中之隨選型電力控制系統之嵌入型插座及分接頭設置圖。
圖3a係自消耗電力之推移觀察所得之本發明之控制結果。
圖3b係自消耗電力之推移觀察所得之本發明之控制結果。
圖4係表示本發明之智慧型分接頭之構成之概略圖。
圖5係表示複數個電源使用時之本發明之實施狀況之圖。
圖6係本發明之各機構之配置圖。
圖7係本發明之各機構之其他配置圖。
圖8係本發明之各機構之其他配置圖。
圖9係表示電力使用計劃削減10%、30%後之瞬時電力之圖表的圖。
圖10係表示電力使用計劃削減10%、30%後之瞬時電力之圖表的圖。
圖11係表示電力使用計劃削減10%、30%後之累計電量之圖表的圖。
圖12係表示電力使用計劃削減10%、30%後之累計電量之圖表的圖。

Claims (21)

  1. 一種智慧型分接頭，其特徵在於，其係可***一個或兩個以上之電源插頭者，且包括電壓波形計測機構、電流波形計測機構、通訊機構、控制機構、及運算裝置；該電壓波形計測機構及該電流波形計測機構係計測經由各自連接之電源插頭而分別供給至一個以上之家電之電力之電壓波形及電流波形的機構；該通訊機構係將該電壓波形及該電流波形、或將該等波形處理後之結果發送至設置於與智慧型分接頭不同之場所之伺服器，且接收基於經該伺服器運算之結果之控制信號的機構，該運算之結果係包含：由該伺服器決定動作中之家電之優先順序，而依照此優先順序求出之包括對各家電所允許之電力使用量的分配訊息；控制機構係基於該控制信號而控制供給至家電之電力之切換及供給電量的機構。
  2. 如請求項1之智慧型分接頭，其中控制機構亦具有基於自伺服器接收之與可供給之電量相關之資料，控制對連接有電源插頭之各家電之供給電量之功能，且更包括：偵測機構，其係分析自該電壓波形計測機構及該電流波形計測機構獲得之波形，而偵測該各家電之狀態辨識、異常；及偵測、通訊機構，其係用以將來自設置於建築物內之感測器之偵測結果發送至該伺服器。
  3. 如請求項1或2之智慧型分接頭，其係用以自複數個電源接收供給。
  4. 如請求項1或2之智慧型分接頭，其中智慧型分接頭係嵌 入至房屋之牆壁部、天花板部、地板部等之嵌入型插座、及連接於嵌入型插座或分接頭之分接頭。
  5. 如請求項3之智慧型分接頭，其中將選自系統電力、太陽光發電(PV)、風力發電、小水力發電、燃料電池或蓄電池等複數個電源中之單一電源或複數個電源引入設施，並設置於該設施中。
  6. 一種智慧型分接頭，其特徵在於，其係可***一個或兩個以上之電源插頭者，且該智慧型分接頭具備電壓波形計測機構、電流波形計測機構、用以計測消耗電量之電流計測機構及電壓計測機構、運算裝置、及通訊機構；該電壓波形計測機構及該電流波形計測機構係計測經由各自連接之電源插頭而分別供給至一個以上之家電機器之電力之電壓波形及電流波形的機構；該電流計測機構及該電壓計測機構係計測供給至各家電機器之電流及電壓；該運算裝置係根據該電流計測機構及該電壓計測機構中計測而得之電流值及電壓值，求出消耗電量之機構；該通訊機構係將該電壓波形、該電流波形、及/或各家電機器之計測及計算出之該消耗電量發送至設置於與智慧型分接頭不同之場所之伺服器，且接收基於經該伺服器運算之結果之控制信號的機構，該運算之結果係包含：由該伺服器決定動作中之家電之優先順序，而依照此優先順序求出之包括對各家電所允許之電力使用量的 分配訊息。
  7. 如請求項6之智慧型分接頭，其中作為藉由遙控操作而具有電力控制功能之家電機器用途，具備家電機器之遙控功能，且可基於來自伺服器之電力削減之請求，經由該家電機器遙控功能，將對家電機器之電力供給量進行調整及接通/斷開。
  8. 如請求項6或7之智慧型分接頭，其係用以自複數個電源接收供給。
  9. 如請求項6或7之智慧型分接頭，其中智慧型分接頭係嵌入至房屋之牆壁部、天花板部、地板部等之嵌入型插座、及連接於嵌入型插座或分接頭之分接頭。
  10. 如請求項8之智慧型分接頭，其中將選自系統電力、太陽光發電(PV)、風力發電、小水力發電、燃料電池或蓄電池等之複數個電源中之單一電源或複數個電源引入設施，並設置於該設施中。
  11. 一種智慧型分接頭，其特徵在於，其係可***一個或兩個以上之電源插頭者，且該智慧型分接頭包括電壓波形計測機構、電流波形計測機構、用以計測消耗電量之電流計測機構及電壓計測機構、運算裝置、通訊機構、及控制機構；該電壓波形計測機構及該電流波形計測機構係計測經由各自連接之電源插頭而分別供給至一個以上之家電機器之電力之電壓波形及電流波形的機構；該電流計測機構及該電壓計測機構係計測供給至各家 電機器之電流及電壓；該運算裝置係根據該電流計測機構及該電壓計測機構中計測而得之電流值及電壓值，求出消耗電量的機構；該通訊機構係將該電壓波形、該電流波形、及/或各家電機器之計測及計算出之該消耗電量發送至設置於與智慧型分接頭不同之場所之伺服器，且接收基於經該伺服器運算之結果之控制信號的機構，該運算之結果係包含：由該伺服器決定動作中之家電之優先順序，而依照此優先順序求出之包括對各家電所允許之電力使用量的分配訊息；控制機構係基於該控制信號而控制供給至家電機器之供給電量的機構。
  12. 如請求項11之智慧型分接頭，其中控制機構具有基於自伺服器接收到之與可供給之電量相關之資料，控制對連接有電源插頭之各家電機器之供給電量之功能，且更包括偵測機構，其分析自該電壓波形計測機構及該電流波形計測機構而得之波形，並偵測該各家電機器之狀態辨識、異常；通訊機構進而具有接收設置於建築物內之感測器之偵測結果及/或來自家電機器之控制信號並發送至該伺服器之功能。
  13. 如請求項11或12之智慧型分接頭，其中作為藉由遙控操作而具有電力控制功能之家電機器用途，具備家電機器之遙控功能，且可基於來自伺服器之電力削減之請求， 經由該家電機器遙控功能，將對家電機器之電力供給量進行調整及接通/斷開。
  14. 如請求項11之智慧型分接頭，其中該控制機構包含半導體繼電器或機械式繼電器或半導體器件。
  15. 如請求項14之智慧型分接頭，其中將該通訊機構設置於智慧型分接頭之插座***口側之正面之包含非金屬材料之面板的背面，且為散熱而將該控制機構之發熱部經由絕緣性傳熱構件而固定於框體上。
  16. 如請求項14或15之智慧型分接頭，其中該控制機構包含MOSFET。
  17. 如請求項16之智慧型分接頭，其中該MOSFET之發熱量為8W以下。
  18. 如請求項17之智慧型分接頭，其中該MOSFET之發熱量為1W以下。
  19. 如請求項11或12之智慧型分接頭，其係用以自複數個電源接收供給。
  20. 如請求項11或12之智慧型分接頭，其中智慧型分接頭係嵌入至房屋之牆壁部、天花板部、地板部等之嵌入型插座、及連接於嵌入型插座或分接頭之分接頭。
  21. 如請求項19之智慧型分接頭，其中將選自系統電力、太陽光發電(PV)、風力發電、小水力發電、燃料電池或蓄電池等複數個電源中之單一電源或複數個電源引入設施，並設置於該設施中。
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