電源管理装置

本考案は電源管理装置に係り、特に、電気製品の待機状態において、前記装置が電気製品への供給電源を自動停止して電気節約機能を達成するものであり、また、電気製品のアイドル状態電力値を探知測定、保存することにより、電気製品の電力使用量が設定時間継続しアイドル状態電力値に等しいか下回った時、前記装置が電気製品の電源を自動停止する電源管理装置を提供する。

一般家庭において電気製品の多くは大部分時間、待機状態（standby）にあり、この待機中の電気製品が知らぬ間に消耗する電力量をアイドル状態電力（idle power or phantom load）と呼んでいる。 このアイドル状態電力は、毎月の電気代の負担を向上させる他、増えた電力消耗が更に直接的に二酸化炭素排出量を増加し地球温暖化を促進する。 次に例を挙げて説明する。

一般家庭電気製品のアイドル状態電力を基本計算すると次の通りである。
１． テレビ（２台）：１０Ｗ×２＝２０Ｗ（待機１９ｈｒ／ｄａｙ）
２． 音響、ＤＶＤ：５Ｗ（待機２１ｈｒ／ｄａｙ）
３． パソコン及び周辺機器（パソコン本体、ディスプレイ、プリンター、スキャン等）：４５Ｗ（待機２１ｈｒ／ｄａｙ）
４． 電子レンジ：５Ｗ（待機２３ｈｒ／ｄａｙ）
５． 洗濯機：５Ｗ（待機２２ｈｒ／ｄａｙ）
６． 各種充電器：２Ｗ（待機２０ｈｒ／ｄａｙ）
７． クーラー（２台）：５Ｗ×２＝１０Ｗ（使用１２ｈｒ／ｄａｙ）
８． 電子ジャー：５Ｗ（２２ｈｒ／ｄａｙ）
９． 扇風機：３Ｗ（１２ｈｒ／ｄａｙ）
１０． 食器洗浄機：５Ｗ（２２ｈｒ／ｄａｙ）
１１． 食器乾燥機：５Ｗ（２２ｈｒ／ｄａｙ）

よって、一日のアイドル状態電力を計算すると、（２０×１９）＋（５×２１）＋（４５×２１）＋（５×２３）＋（５×２２）＋（２×２０）＋（１０×１２）＋（５×２２）＋（３×１２）＋（５×２２）＋（５×２２）＝２１８１ｗ（２．１８１ＫＷ）となる。

月間アイドル状態電力は、２１８１×３０＝６５４３０Ｗ（６５．４３０ＫＷ）＝６５．４３度、年間アイドル状態電力は、６５４３０×１２＝７８５１６０Ｗ（７８５.１６０ＫＷ）＝７８５．１６０度、１度の電気代をＮＴ＄３．４６５元として計算すると、年間待機費用は７８５．１６×３．４６５＝ＮＴ＄２７２０．５８＝ＵＳ＄８５となる。

台湾電力会社（Taiwan Power Company: TPC）の計算公式に基づくと、前記浪費電源の排出する二酸化炭素は５００．７２８キログラムとなる。

ここから予測すると、百万戸家庭の年間アイドル状態電力が７８，５１６，０００キロワット（ＫＷ）に達した場合、同時に５００，７２７．９３８トンの二酸化炭素が排出されることになる。

伝統的な電気節約方式は、直接電源プラグを抜き取る（unplug）か延長コード（power strip）のスイッチをオフ（turn off）にするだけであるが、前記方式は使用者にとり、プラグを抜き取ったりスイッチをオフにする動作を覚えていなければならず、非常に不便である。 特に、延長コードは通常、多種類の電気製品を同時に使用しているため、例えば冷蔵庫のような電気を継続使用する電源を一緒に切ってしまわないように、理論的には延長コードの各コンセント上に独立したスイッチを配置する必要がある。

前述した通り、伝統的な電気節約方式には不便な点がある故、改善すべき所を有している。

公知の電気節約方式は、直接電源プラグを抜き取るか延長コードのスイッチをオフにするだけであるが、この方法は非常に不便であり、特に、延長コード上の多種類の電気製品の電源を一緒に切らないためには、延長コードの各コンセント上に独立したスイッチを配置する必要があるが、これにも改善すべき所を有する。

前記の問題点に鑑み、本考案は、自動的に電気製品のアイドル状態電力値を探知測定し、電気製品の使用電力量が一定の設定時間を継続し前記アイドル状態電力値を下回ると、前記装置は自動的に電気製品への供給電源を停止する電源管理装置の提供を主な目的とする。 また、前記装置は更に、ワイヤレスリモコン（wireless remote）を組み合わせて電源のオフや必要時の再起動をコントロールすることも可能である。

前述の目的を達成するために、本考案は、ワイヤレスリモコン及び電源管理器を備える電源管理装置を提供する。 その内、電源管理器は、壁のコンセントに差し込むプラグ、電気製品のプラグを差し込むコンセント、マイクロプロセッサ、ワイヤレス伝送モジュール、及び電流／電圧センサーを備える。 ワイヤレスリモコンは、マイクロプロセッサとワイヤレス伝送モジュールを備える。

電気製品を前記電源管理器のコンセントに挿入した後、使用者はキーを押して電源管理器を起動させることにより電気製品のアイドル状態電力値を探知測定及び保存することが可能である。 電源管理器がＯＮ状態である時、電気製品は希望通りに起動する（turn on）ことが可能である。 電気製品をオフにする（turn off）場合、電源管理器は、電気製品が既に待機状態にあることを認知し、例えば３０分後などの設定時間を過ぎるとＯＦＦにし、且つ電気製品の電気供給を停止する。 使用者が電気製品を再使用する場合、先ず電源管理器をＯＮにする必要がある。 便利性故に、使用者はワイヤレスリモコンを使って電源管理器を起動させることも可能である。 これは、本体にリモコンを備えたテレビのような電気製品に特に便利性を有する。 使用者はワイヤレスリモコンを使って電源管理器を起動させるとテレビは待機状態に戻るので、使用者は直接テレビのリモコンを使ってテレビを起動して観賞することが可能となる。

本考案の電源管理装置は、自動的に電気製品のアイドル状態電力値を探知測定し、電気製品の使用電力量が一定時間、継続的にアイドル状態電力値と等しいか下回ると、自動的に電気製品の電源を停止する特徴を有する。

電源管理器の第一実施例を示した外観図１である。

電源管理器の第一実施例を示した外観図２である。

ワイヤレスリモコンを示した外観図である。

電源管理器の第二実施例を示した外観図である。

ワイヤレスリモコンを示した電気回路図である。

電源管理器の第一実施例を示した電気回路図である。

電源管理器の第二実施例を示した電気回路図である。

電源管理器の第三実施例を示した電気回路図である。

本考案の特徴を深くご理解して戴くために、図面及び実施例を参照し次の通り、詳細説明を行う。

図１及び図２に、電源管理器の第一実施例に関する異なる角度から見た外観図を示す。 また、図３には、ワイヤレスリモコンの外観図を示す。

図１及び図２に示した電源管理器１の外部には、壁のコンセント（wall outlet）に差し込むプラグ１１と、電気製品のプラグを挿入するためのコンセント１２（power outlet）と、リンク設定キー１３（connect/link key）と、アイドル状態電力設定キー１４（idle power preset key）と、手動起動キー１５（manual ON）、及びＬＥＤ信号ランプ１６を備える。

電源管理器１内には、マイクロプロセッサ（MCU）と、ジグビー（Zigbee（登録番号)）または他のワイヤレス通信協定を通信技術としたワイヤレス伝送モジュール（RF module）と、電流／電圧センサーを備える。

図３に示す通り、ワイヤレスリモコン２の外部には、リンク設定キー２１（connect/link key）と、起動キー２２（ON key）と、ＬＥＤ信号ランプ２３を備える。 ワイヤレスリモコン２内には、マイクロプロセッサ（MCU）と、ジグビー（Zigbee（登録番号)）または他のワイヤレス通信協定を通信技術としたワイヤレス伝送モジュール（RF module）とを備える。

ワイヤレスリモコン２で電源管理器１をコントロールするために、ワイヤレスリモコン２を先ず電源管理器１とリンク（link）させる必要がある。 ワイヤレスリモコン２のリンク設定キー２１と電源管理器１のリンク設定キー１３を同時に数秒間押すと、ワイヤレスリモコン２のＬＥＤ信号ランプ２３が点滅し、二者のリンクが完了したことを示す。 その後、前記電源管理器１はワイヤレスリモコン２によってコントロールが可能となる。

ワイヤレスリモコン２の起動キー２２（ON key）または電源管理器１の手動起動キー１５（manual ON）の何れも電源管理器１を起動させられる。 電源管理器１が起動する（ON）と、その機能は、一般のコンセント（power adaptor）または延長コード（power strip）と同様である。

電源管理器１が電気製品のアイドル状態電力値を探知測定し適当な時に電源を停止するために、電源管理器１は先に、電気製品のアイドル状態電力の数値を探知測定する必要がある。 電気製品のプラグを電源管理器のコンセント１２に指し込み、電源管理器１を起動させ（ON）、電気製品をオフ（off）にした後、使用者は電源管理器１のアイドル状態電力設定キー１４を押すと、ＬＥＤ信号ランプ１６が点滅する。 これは、電源管理器１が電気製品のアイドル状態電力値を探知測定し当該数値を保存していることを示す。 フローが完成すると、電源管理器１はオフ（off）となる。

使用者が電源管理器１を起動させる（ON）と、電気製品の随時使用開始を示す。 電気製品の使用を完了しオフにする（または電気製品が設定時間となり自動的にオフとなる）と、電源管理器１は、電気製品が既に待機状態であることを認知し、例えば３０分間などの「設定時間」を経過した後、自動的に電気製品の電気供給を完全に停止し、アイドル状態電力はゼロとなる。

前述した「設定時間」は電気製品により異なるが、電気製品によっては数分間しか必要としないものもある。 しかし、電気製品によっては数週間もの時間を必要とするものもある。 よって、手動時間設定ボタンまたは類似装置を電源管理器に付加することによって、使用者による「設定時間」の自由調整に便宜を図ることも可能である。

図４は、電源管理器の第二実施例である。 本実施例において、電源管理器１は、ＡＣ電源を受け取るための電源コード１１Ａと壁のコンセント（wall outlet）に差し込むプラグ１１を備える他、異なる電気製品を挿入するための複数のコンセント１２ａ〜１２ｆを備える。 電源管理器１の外部にはリンク設定キー１３と、手動起動キー１５と、ＬＥＤ信号ランプ１６と、前記コンセント１２ａ〜１２ｆに対応して設置するアイドル状態電力設定キー１４ａ〜１４ｆを備える。 また、コンセント１２ａ〜１２ｆまたはアイドル状態電力設定キー１４ａ〜１４ｆには何れも独立した電流／電圧センサーを備え、コンセント１２ａ〜１２ｆの何れにも独立した手動起動キー１５を設置するため、コンセント１２ａ〜１２ｆの何れの信号も各自独立し、相互に影響を及ぼすことはない。

図５にワイヤレスリモコンの電気回路図を示す。 その原理及び作動方式については、精通する技術者が充分理解できるものであると確信する。 簡単に言えば、電源制御ユニット３０（power management controller）及び電池（未図示）によって、マイクロプロセッサ３１（MCU）及びワイヤレス伝送発信器／受信器３２（RF transmitter/receiver）の必要電源が提供される。

ワイヤレスリモコン２のリンク設定キー２１が押されると、マイクロプロセッサ３１（MCU）は信号を受信、処理し、並びに、ワイヤレス伝送発信器／受信器３２によって、ワイヤレスリモコン２の識別情報（identification）及び電源管理器１とのリンク信号を発信する。 リンクが完了すると、電源管理器１は、ワイヤレスリモコン２の識別情報を記憶し、二者間の通信に障害がないこと（proper communication）を確認し、その後、ワイヤレス伝送発信器／受信器３２に対してリンク完了信号を発信する。 これより、電源管理器１とワイヤレスリモコン２の二者間にワイヤレス通信が可能となる。

ジグビー（Zigbee（登録番号)）協定によって赤外線（infrid red）ワイヤレス伝送に対する受信障害（radio frequency interference; RFI）が比較的低い故、電源管理装置のワイヤレス伝送インターフェースコネクタとして特に適している。

電源管理器１とワイヤレスリモコン２のリンクが完了すると、電源管理器１はオフ（OFF）となり、その後、使用者がワイヤレスリモコン２の起動キー２２を押すことによって電源管理器１の起動（ON）をコントロールする。 マイクロプロセッサ３１は、オン（ON）の指令を受信した後、ワイヤレス伝送発信器／受信器３２と電源管理器１の通信とその起動（ON）をコントロールする。 同様に、使用者はワイヤレスリモコン２を使って電源管理器１をオフ（off）にすることも可能である。

図６に示した電源管理器の第一実施例に関する電気回路図の通り、電気回路は電源管理器１内部に設置する電気回路板（PCB）に設計する。 電源管理器１のプラグは壁のコンセントに挿入するが、アイドル状態電力値を設定する以前、電源管理器１の役割は、通常、サージプロテクター（surge protector）を備える電源コンセントであり、ＬＥＤ信号ランプ１６ａが光ることにより電源管理器１がオン（ON）モードであることを示し、電気製品のプラグを電源管理器１コンセント１２に差し込んだ後、即刻、電気製品の使用が可能となる。

前記電源管理器１は電源供給システム３３とワイヤレス伝送発信器／受信器３４を備え、ワイヤレスリモコン２から来る信号を受信する。 ワイヤレスリモコン２のリンク設定キー２１が押されると、ワイヤレスリモコン２の識別情報と電源管理器１とのリンクを要求する信号がワイヤレス伝送発信器／受信器３４に送られ、電源管理器１のリンク設定キー１３が同時に押された場合、ワイヤレスリモコン２の識別情報はマイクロプロセッサ３５に保存され、その後、電源管理器１はワイヤレスリモコン２のワイヤレス伝送発信器／受信器３２に二者のリンク完了のリターン信号を送り、即刻ワイヤレス通信が可能となる。

電気製品のアイドル状態電力を探知測定するために、オフ状態である電気製品をまず電源管理器１のコンセント１２に接続し、アイドル状態電力設定キー１４を押すと、電圧センサー３６及び電流センサー３７が自動的に電気製品の電圧及び電流を探知測定する。 電流センサー３７は信号を過負荷センサー３８に送り、もし総電流が１２アンペアを超過した場合、マイクロプロセッサは継電器３９を起動させて電源を切り、それと同時に、電流センサー３７は信号を電流信号を処理するための電流センサーアンプ４０に送る。

電圧センサー３６は信号を電圧信号を処理するための電圧センサーアンプ４１に送り、同時に電圧４２（Volt.Ref.）を参考とし、電流信号はハイパスフィルター４３（HPF）を通過し、電圧信号はローパスフィルター４４（LPF）を通過した後、前記二つの信号を結合して入力電圧と入力電流を生成し、マイクロプロセッサ３５によって処理される。 マイクロプロセッサ３５はアイドル状態電力の測定値を保存した後、信号をＬＥＤ信号ランプ１６ｂに送り、既に情報保存が完了したことを使用者に伝え、マイクロプロセッサ３５は継電器３９を起動して電源を切る。

ワイヤレスリモコン２の起動キー２２（ON key）または電源管理器１の手動起動キー１５（manual ON）の何れかの操作によって、継電器３９はオフとなり電源管理器１は継続的に電気製品の使用電力量を測定する。 マイクロプロセッサによって、一定時間、使用電力量がアイドル状態電力値と継続的に等しくなるか下回ることを探知測定されると、マイクロプロセッサは継電器３９を起動し電気製品に供給する全ての電源を停止する。

異なるアイドル状態電力値を備える電気製品を電源管理器に接続した場合、使用者はリセットキー１７（reset）を押して元の保存記録を削除することができる。 前記リセット信号は直接マイクロプロセッサに送られて、新しいアイドル状態電力値を探知測定、保存し、並びに、ＬＥＤ信号ランプ１６ｃによって電源管理器が既に再設定を完了したことを使用者に伝える。

図１及び図２に示した単一出力コンセントを備える電源管理器について言えば、一般に市販されている延長コードを電源管理器の出力コンセントに差し込んだ後、延長コードのコンセント上に差し込んだ全電気製品のアイドル状態電力値は総量によって設定される。 例えば、テレビ、ＤＶＤ、ゲームのプラグを延長コードに差し込み、前記延長コードのプラグを電源管理器の出力コンセントに差し込んだ後、前記電気製品をオフにすると、電源管理器は前記電気製品のアイドル状態電力値の総量を設定する。 前記電気製品がオフ状態を一定時間継続し、電源管理器が前記電気製品の使用電力量が元来設定したアイドル状態電力値を既に下回っていることを探知測定すると、即刻、延長コードに供給している電源を切る。 しかし、電気製品の何れか一つが使用中である場合は、電気を続けて供給する。

図７には電源管理器の第二実施例に関する電気回路図を示す。 図１及び図２に示した第一実施例の単一出力コンセントと異なり、図４に示した第二実施例では複数の出力コンセントを提供する。 本実施例において、使用者は、個別に単独で電気製品の何れか一つの電気供給を停止することができる。 説明を簡便化するために、図７では、二つの出力コンセントを例に取り上げる。 その原理及び作動方式は当該技術に精通する者なら充分に理解可能である。 各出力コンセントには全て、探知測定及び保存するユニットを備えており、適時、アイドル状態の電気製品の電源をオフにする。

具体例を挙げると、テレビを第一コンセントに接続し、ＤＶＤを第二コンセントに接続する。 個別のアイドル状態電力値は前述した通り、探知測定及び保存された後、例えばテレビだけを使用している場合、電源管理器はテレビへの電気供給を維持しているが、ＤＶＤの使用電力量が例えば３０分間などの一定時間、アイドル状態電力値を継続的に下回ることを探知測定すると、電源管理器はＤＶＤの電源を停止する。 前記の二つのコンセントは個別に独立して作動しているため、適時、アイドル状態にある電気製品の電源をオフにする。 しかし、全てのコンセントはアイドル状態電力の探知測定及び保存設定作業を経過しない場合は、そのコンセントは一般の延長コードの役割を果たすだけで、電源管理器が起動しているかどうかに関わらず、コンセントは持続的に電気を供給する。

図８に示した電源管理器の第三実施例に関する電気回路図は、図７の元来独立する二つの電気回路を一つに結合したものである。 よって、二つの電気製品のアイドル状態電力値は総量によって設定、保存される。 即ち、二つの電気製品がどちらも一定時間オフ状態にある時、電源管理器は、二つの電気製品の使用電力量が元来設定したアイドル状態電力値を既に下回ることを探知測定すると、即刻電気供給を停止する。

概念的には、本実施例と電源管理器のコンセントに差し込む前述の一般に市販されている延長コードの使用方法は同様である。 しかし、この概念を延長させた本考案では、単一の電源管理器上に、電気回路を結合した形態の最低二つのコンセント、及び独立電気回路形態を成す最低一つのコンセントを同時に備えることも可能である。

本考案の技術内容及び技術特徴については前述に開示した通りであるが、当該技術の熟知者によって本考案の開示に基づき本考案の精神を逸脱せずに代替や修飾が為されることもあり得る。 よって、本考案の保護範囲は実施例に開示した内容に限らず、本考案を逸脱せずに為された代替や修飾を含むものとし、以下の実用新案登録請求の範囲を基準とする。

１ 電源管理器１１ プラグ１２ コンセント１３ リンク設定キー１４ アイドル状態電力設定キー１５ 手動起動キー１６ ＬＥＤ信号ランプ１７ リセットキー２ ワイヤレスリモコン２１ リンク設定キー２２ 起動キー２３ ＬＥＤ信号ランプ３１ マイクロプロセッサ３２ ワイヤレス伝送発信器／受信器３３ 電源供給システム３４ ワイヤレス伝送発信器／受信器３５ マイクロプロセッサ３６ 電圧センサー３７ 電流センサー３８ 過負荷センサー３９ 継電器４０ 電流センサーアンプ４１ 電圧センサーアンプ４２ 電圧４３ ハイパスフィルター４４ ローパスフィルター