JPS644417B2

JPS644417B2 -

Info

Publication number: JPS644417B2
Application number: JP54007550A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Tokunaga; Nijiko Hori; Akihiro Kawauchi
Original assignee: Toshiba Electric Equipment Corp
Current assignee: Toshiba Electric Equipment Corp
Priority date: 1979-01-24
Filing date: 1979-01-24
Publication date: 1989-01-25
Also published as: JPS55100035A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は複数の負荷例えばヒーター系を集中
的に制御する負荷制御装置に関するものである。

従来、この種の負荷制御装置として例えば電気
暖房の制御に採用したものがある。このものは被
暖房室内に発熱装置例えばヒーターを設け、この
ヒーターをサイリスタ位相制御装置を介して電源
に接続し、また被暖房室内に室内温度を検出する
センサーを設け、このセンサーの出力と予め設定
された温度に応じた出力との比較出力によりサイ
リスタ位相制御装置の導通角を制御することによ
りヒーターの発熱を制御するようにしたものがあ
る。

ところで、このような装置は例えば学校のよう
に被暖房室を多数有するところに使用すると、被
暖房室に応じたヒーターと同じ数だけ上述の構成
のものを用意しなければならないため装置全体が
大規模になつてくる。

ところが、上述の学校のような場合被暖房室の
全てが常に使用されるとは限らず例えば一般教室
のような常に使用されるものと特別教室のように
時々使用されるものに分けられ、これによりヒー
ターも常に使用される優先度の高いものと、時々
しか使用しない優先度の低いものに区分される。

しかし、このような使い方であつても例えば始
業時のような場合は全教室を一様に所定温度まで
暖房することがあり、これにより全教室のヒータ
ーが一斉に投入され、全ヒーターの運転が一時的
に集中することがある。

従つて、このことを考慮しヒーターの設備容量
に合わせて電源容量を設定すれば装置の運転に対
して電源容量上の問題がなくなるが、常時余り使
用いないヒーターのために大きな電源設備容量を
設けることは設備費の増大および電気料金の高騰
を招き経済的に極めて不利であつた。

そこで、従来では負荷（ヒーター）側に上述の
ように優先度を決めておき、過負荷になつて供給
電力が所定レベルをオーバーしたら強制的に優先
度の低い負荷から停止動作を実行し、その後負荷
が軽くなつて供給電力が所定値以下になつたら今
度は優先度の高い負荷から順次復帰投入するよう
な手段がとられている。

ところが、このような手段をとると優先度の低
い負荷つまりヒーターを有する被暖房室では連続
して暖房を止められることがあり、暖房設備があ
るにもかかわらずこの室を使用する人に寒さを強
いることになる不都合があつた。

また、特開昭52−34335号公報には周期的に供
給電力と制限値とを比較し、供給電力が制限値を
上回るとオフ信号を出力して、このオフ信号の順
番とアドレスが一致した端末器の負荷を強制オフ
するものが提案されている。このものは周期的に
オフ信号が出力されることにより、強制オフされ
る負荷がシフト（１回目のオフ信号でアドレスNo.
１の負荷、２回目のオフ信号でアドレスNo.２の負
荷、…）される。

ところが、このような手段をとると、ある時点
で消費電力が制限値を上回るとNo.１の負荷を比較
的長時間だけ強制オフさせ、続いてある時点で消
費電力が制限値を上回るとNo.２の負荷を強制オフ
させるというように、単に強制オフさせる負荷を
異ならせるだけであり、この間に強制オフされて
いる負荷から見れば長時間わたつて給電されなく
な、上述と同様の不具合を生ずる。

この発明は上記の欠点を除去するためなされた
もので、常に安定した暖房効果が期待でき、しか
も装置の小形および低廉化を図ることができる負
荷制御装置を提供することを目的とする。

以下、この発明の一実施例を図面に従い説明す
る。ところで、まずこの発明の考え方を簡単に説
明する。いま上述のように負荷（ヒーター）に優
先度を決めてこれを供給電力のオーバのたびに停
止すると１つの負荷が連続して停止することにな
るためこの負荷（ヒーター）を有する室の温度の
みが著しく低下してしまう。

従つて、これを避けるには各室のヒーターを所
定の関係で均等にオフ制御しこれら室の温度を供
給電力のオーバー量に応じて段階的に下げるよう
にすれば上述のような極端なことはなくなる。

そこで、この発明では予め全負荷のうち優先度
の低いつまり電力抑制制御の対象となる所定チヤ
ンネルの負荷例えばヒーター系を設定しておき、
全供給電力が所定レベルつまり抑制レベルをオー
バーしたとき、これらチヤンネルについて各ヒー
ターを所定時間間隔で周期的に繰返しオフし実質
的にオーバー電力に相当するヒーター系の運転を
停止し、これにともない各ヒーターに対応する室
の温度を平均して下げるようにしている。

この状態を第１図ａ，ｂをもとに今少し詳しく
説明する。この場合図示例はヒーター系を15チヤ
ンネル分設定したものを示している。

まず、供給電力が抑制レベルをオーバーすると
第１図ａに示すようにチヤンネルCH₁〜CH₁₅ま
でを時間ｔで周期的に繰返してオフ操作し実質的
にヒーター１系統分の運転を停止し供給電力を抑
制するようにする。ところがこれだけで供給電力
を抑制レベルより下げることができないとき、あ
るいは新たに他の負荷が投入され供給電力が抑制
レベルをオーバーするときは今度は第１図ｂに示
すようにチヤンネルCH₁〜CH₁₅までを時間2tで、
しかも２系統同時にオフするようこの操作を周期
的に繰返し行い、実質的にヒーター２系統分の運
転を停止するようにする。このようにして供給電
力が抑制レベルを越える毎に同時にオフするヒー
ター系統数を増してゆく。

この結果、オーバー電力に相当するヒーター系
が実質的に運転停止されるので供給電力が常に所
定レベル以下に抑制されることになり、またこれ
にともない各ヒーター系に対応する室の温度はこ
のときのオフ時間ｔを１単位にして段階的に下げ
られることになる。この場合上記オフ時間ｔは次
のように設定する。つまり一般に室内温度が20℃
で外気温が５℃としたとき室の断熱効果およびそ
の他の要因で多少異なるが室のヒーターを止める
と約２分で１℃低下することが知られている。従
つて上述の時間ｔを約２分程にすれば上述の第１
図ａの１系統のオフ制御では全チヤンネルCH₁〜
CH₁₅の被暖房室の温度が約１℃ずつ平均して低
下することになる。

また、上述のようにして抑制される供給電力が
他の負荷の引外しにより抑制レベルより大きく低
下したときは上述の反対の手順でヒーター系の実
質的な運転停止を復帰するようにもしている。す
なわち、いま３系統のオフ制御を行なつている状
態で他の負荷が引外されたときこの３系統のオフ
制御を２系統にするようにする。このためには供
給電力の抑制を復帰すべく所定レベルつまり復帰
レベルを設定しておき供給電力が同レベル以下に
なる毎にオフ制御されるヒーター系の数を減ずる
ようにする。

このような抑制および復帰制御の様子を図示す
ると第２図のように表わすことができる。第２図
は直線的に供給電力を増加および減少させた場合
を示している。

次に、この発明の具体的構成を第３図に従い説
明する。この場合第３図は複数の負荷例えばヒー
ター系を時間の経過に従つて集中的にプログラム
制御するものに適用した例を示している。図にお
いて、１は主制御装置で、この主制御装置１はメ
モリー２、運転停止指定回路３、切換回路４、時
間指定回路５、時計回路６、発振器７メモリー制
御装置８および書込指令スイツチ９からなり、運
転停止指定回路３の運転停止データと時間指定回
路５の時計データを書込み指令スイツチ９の投入
をまつて予めメモリー２に記憶し、発振器７によ
り駆動される時計回路６の時刻出力により上記時
間データに対応した運転停止出力をメモリー２よ
り読み出し、これをバツフアレジスタ１０に記憶
するようにしている。

そして、このレジスタ１０の出力を上述のヒー
ター系に該当するヒーター電力制御装置１１に与
え、ヒーターの運転停止を時間の経過にしたがつ
てプログラム制御するようにしている。ヒーター
電力制御装置１１は各被暖房室毎に設けられるも
ので、発熱装置であるヒーター１２を制御装置例
えばサイリスタ位相制御装置１３を介して電源母
線１４に接続し、室内の温度を検出するセンサー
１５の出力と温度設定器１６の出力を比較器１７
に与えこれの比較出力によりサイリスタ位相制御
装置１３の導通角を制御することによりヒーター
１２の発熱を制御するようにしている。なお制御
装置としては位相制御装置の他リレー等でもよ
い。また電源電圧の数サイクルごとにON−OFF
するものでもよい。

ここで、図示例では電力抑制制御の対象となる
ヒーター電力制御装置１１は上述の説明に合わせ
15チヤンネル分つまり１１₁〜１１₁₅分だけ設け
ている。

次に、上記主制御装置１とヒーター電力制御装
置１１の間に電力抑制制御装置１８を設ける。

この場合、電力抑制制御装置１８は第４図に示
すように構成している。つまり上述したヒーター
電力制御装置１１が接続される電源母線１４に変
成器例えば変流器１９を挿入し、この変流器１９
の出力端をDC変換器２０を介してアナログコン
パレーター２１，２２に接続している。アナログ
コンパレータ２１は上述した抑制レベルを設定す
る設定器例えば電流設定器２３の設置値と上記
DC変換器２０を介して与えられる電源母線１４
のの供給電力に応じた出力を比較するもので、上
記供給電力に応じた出力が上記抑制レベルを越え
たとき出力を発生するようにしている。またアナ
ログコンパレータ２２は上述した復帰レベルを設
定する設定器例えば電流設定器２４の設定値と上
記DC変換器２０を介して与えられる電源母線１
４の供給電力に応じた出力を比較するもので上記
供給電力に応じた出力が上記復帰レベルより低下
したとき出力を発生するようにしている。

そして、上記アナログコンパレータ２１の出力
端を微分回路２５、オア回路２６を介してアツプ
ダウンカウンタ２７のアツプ端子UPに接続し、
上記アナログコンパレータ２２の出力端を徴分回
路２８、オア回路２９を介して上記アツプダウン
カウンタ２７のダウン端子DNに接続する。この
アツプダウンカウンタ２７はアツプ端子UPに入
力が与えられる毎にカウント内容をアツプカウン
トし、ダウン端子DNに入力が与えられる毎にカ
ウント内容をダウンカウントするようにしてい
る。

また、上記アナログコンパレータ２１，２２の
出力端をオア回路３０を介してクロツクジエネレ
ータ３１に接続する。このクロツクジエネレータ
３１は上記コンパレータ２１又は２２の出力が所
定時間継続して発生するとパルス出力を発生する
ようにしている。

また、このクロツクジエネレータ３１の出力端
はアンド回路３２、上記オア回路２６を介して上
記アツプダウンカウンタ２７のアツプ端子UPに
接続するとともにアンド回路３３、上記オア回路
２９を介して上記アツプダウンカウンタ２７のダ
ウン端子DNに接続する。

ここで、上記アンド回路３２は上記コンパレー
タ２１の出力と上記クロツクジエネレータ３１の
出力のアンド条件が成立したとき出力を発生し、
上記アンド回路３３は上記コンパレータ２２の出
力と上記クロツクジエネレータ３１の出力のアン
ド条件が成立したとき出力を発生するようにして
いる。

上記アツプダウンカウンタ２７の出力端をコー
ドコンバータ３４に接続する。このコードコンバ
ータ３４は上述したヒーター電力制御装置１１と
同数、つまり図示例では15チヤンネル分の出力端
子t₁，t₂…t₁₅を有するもので、例えばカウンタ２
７のカウント内容が「１」の場合は出力端子t₁に
のみ出力を発生し、またカウント内容が「２」の
場合は出力端子t₁，t₂に出力を発出し以下、同様
にカウント内容に応じて出力端子t₁〜t₁₅に出力を
発生するようにしている。ここで、かかるコード
コンバータ３４は具体的には第５図に示すように
アツプダウンカウンタ２７のカウント内容を表わ
すBCDコードを10進法コードに変換するデコー
ダ３５，３６と、これらデコーダ３５，３６の10
進法コードから１〜15チヤンネルの出力を発生す
るゲート例えばオア回路３７₁，３７₂，…３７₁₄
から構成されている。

上記コードコンバータ３４の出力端子t₁，t₂…
t₁₅を15ビツトで構成したシフトレジスタ３８に
接続する。このシフトレジスタ３８はコードコン
バータ３４の出力を記憶しこの記憶内容をクロツ
クジエネレータ３９の出力パルスにより１桁ずつ
ローテトするもので、例えばコードコンバータ３
４の出力端子t₁のみに出力がある場合は15ビツト
のうち１ビツトが論理１となつて出力端PO₁，
PO₂，…PO₁₅に順次１桁ずつローテトする例え
ば“０”出力を発生し、また上記コードコンバー
タ３４の出力端子t₁，t₂に出力がある場合は15ビ
ツトのうち２ビツトが論理１となつて出力端
PO₁，PO₂→PO₂，PO₃→PO₃，PO₄、→…の要領
でローテトする“０”出力を発生し、以下同様に
コードコンバータ３４の出力に応じて出力端
PO₁，PO₂，…PO₁₅に“０”出力を発生するよう
にしている。

ここで、上記クロツクジエネレータ３９の出力
パルスの発生周期は上述したオフ時間ｔに対応さ
せるようにしている。

そして、上記シフトレジスタ３８の出力端
PO₁，PO₂，…PO₁₅を各別にゲート回路例えばア
ンド回路４０₁，４０₂，…４０₁₅の一方の入力端
に接続する。この場合これらアンド回路４０₁，
４０₂…４０₁₅は夫々の他方入力端を上述した主
制御装置１のバツフアレジスタ１０側に接続する
とともに出力端を上述のヒーター電力制御装置１
１₁，１１₂，…１１₁₅に各別に接続しており上記
シフトレジスタ３８の“０”出力により上記ヒー
ター電力制御装置１１₁，１１₂…１１₁₅の運転を
強制的に停止するようにしている。

次に以上のように構成した装置の作用を述べ
る。いま主制御装置１の時間経過に従つたプログ
ラム制御によりヒーター制御装置１１₁，１₂，…
１１₁₅が運転状態にあるものとする。

この状態で他に負荷の投入があつて電源母線１
４の供給電力が抑制レベルを越えると、（この場
合各ヒーターのパワーを増したケースも考えられ
る。）つまり供給電力に応じたDC変換器２０の出
力が設定器２３の設定値を越えるとコンパレータ
２１より出力が発生し、これが微分回路２５を介
してアツプダウンカウンタ２７のアツプ端子UP
に与えられ１カウントされる。するとこのときの
カウンタ２７のカウント内容「１」によりコード
コンバータ３４の出力端子t₁にのみ出力が発生す
る。

従つて、シフトレジスタ３８は15ビツトのうち
１ビツトが論理１となつて出力端子PO₁，PO₂…
PO₁₅に順次１桁ずつローテトする出力を発生す
るのでアンド回路４０₁，４０₂…４０₁₅もこのと
きのシフトレジスタ３８の出力により順次オフさ
れヒーター電力制御装置１１₁，１１₂…１１₁₅の
運転は時間t₁で周期的に繰返しオフされる。

これにより、実質的にヒーター１系統分の運転
が停止されることになりそれだけ供給電力が抑制
される。また、このとき各ヒーター電力制御装置
１１₁，１１₂…１１₁₅に対応する被暖房室の温度
はこのときの運転停止時間ｔにより平均して所定
温度（時間ｔを２分程度にすると約１℃）だけ下
げられる。

ところが、これだけでは供給電力が抑制レベル
以下にならないことがある。この場合はアナログ
コンパレータ２１の出力は継続している。従つ
て、この状態が所定時間続くとクロツクジエネレ
ータ３１よりパルス出力が発生する。するとアツ
プダウンカウンタ２７はこのパルス出力もカウン
トしカウント内容を今度は「２」にする。

これによりコードコンバータ３４は出力端子
t₁，t₂に出力を発生するようになりシフトレジス
タ３８は今度は15ビツトのうち２ビツトが論理１
になつて出力端PO₁，PO₂→PO₂，PO₃→PO₃，
PO₄→…の要領でローテトする出力を発生する。
従つて、アンド回路４０₁，４０₂…４０₁₅はこの
ときのシフトレジスタ３８の出力により今度は２
個ずつオフされるのでヒーター電力制御装置１１
_１，１１₂…１１₁₅の運転は時間2tで、しかも２系
統同様に周期的に繰返しオフされる。

これにより今度は実質的にヒーター２系統分の
運転が停止されることになり供給電力が抑制され
る。また、このとき各被暖房室の温度は運転停止
時間2tにより平均して所定温度下げられる。

以下、同様にして供給電力が抑制レベル以下に
ならないときはコンパレータ２１の出力が継続し
クロツクジエネレータ３１より順次パルス出力が
発生し、これがカウンタ２７でカウントされるの
で上述と同様にして同時にオフするヒーター系が
増加していき供給電力が抑制される。

その後供給電力が抑制レベル以下になるとコン
パレータ２１の出力が停止するのでこのときのカ
ウンタ２７のカウント内容に応じた供給電力の抑
制状態で安定される。

次に、この状態から他の負荷の引外しがあつて
供給電力が今度は復帰レベル以下になると、つま
り供給電力に応じたDC変換器２０の出力が設定
器２４の設定値以下になると今度はコンパレータ
２２より出力が発生しこれが徴分回路２８を介し
てアツプダウンカウンタ２７のダウン端子DNに
与えられる。従つてカウンタ２７はカウント内容
を１カウントダウンするので今度は上述と反対の
手順によりヒーター系の実質的な運転停止が１系
統分だけ復帰される。

以下、同様に供給電力が復帰レベル以上になら
ないときはコンパレータ２２の出力が継続しクロ
ツクジエネレータ３１よりパルス出力が発生し、
これがカウンタ２７のカウント内容を順次ダウン
していくのでヒーター系の実質的な運転停止が復
帰されていく。

以上述べたようにこの発明によれば供給電力が
抑制レベルをオーバーするとこのオーバー電力に
相当する数のヒーター系を実質的に運転停止する
ことができるので供給電力を常に抑制レベル以下
に制御することができる。このことは従来のよう
に全負荷に対応して電源容量を設定するものに比
べ電源設備を小容量化できることであり、それだ
け装置の小形および低廉化を図ることができる。
また、このとき、上記ヒーター系の運転停止にと
もなう各ヒーター系に対応する室温度は上記運転
停止時間により各室について平均して下げるよう
にしているので従来の負荷に優先度を決めてしま
い優先度の低いものを供給電力がオーバーするた
びに連続して運転を停止してしまい、この負荷を
有する室の温度のみを著しく低下させてしまうも
のと比べ常に安定した暖房効果を期待することも
できる。

尚、この発明は上記実施例にのみ限定されず要
旨を変更しない範囲で適宜変形して実施できる。
例えば負荷は電気暖房装置にかぎらず照明装置等
他の負荷にも適用できる。また上述した実施例で
は電力抑制制御の対象となるヒーター電力制御装
置が15チヤンネルの場合を述べたが勿論他のチヤ
ンネル数の場合でもよい。このチヤンネル数が著
しく多くなる場合は第６図に示すように電力抑制
制御装置はアツプダウンカウンタ、コードコンバ
ータおよびシフトレジスタを複数個並設するよう
にすればよい。ここで第６図は第４図と同一部分
には同符号を付すと同時に並設される他のものに
添字ｎを付している。また、上述では全負荷のう
ち優先度の低いものを制御の対象としたが、全負
荷を制御の対象としてもよい。更に周期的にオオ
フされる負荷（ヒーター系）は複数のものを１グ
ループにして行なうようにしてもよい。更にまた
主制御部をプログラム制御するものについて述べ
たが他の方式を採用したものにも勿論適用でき
る。

以上述べたようにこの発明によれば常に安定し
た暖房効果が期待でき、しかも装置の小形および
低廉化を図ることができる負荷制御装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂおよび第２図はこの発明の考え方
を説明するための説明図、第３図はこの発明の一
実施例を示すブロツク図、第４図は同実施例に用
いる電力抑制制御装置を示すブロツク図、第５図
は同実施例に用いるコードコンバータを示すブロ
ツク図、第６図はこの発明の他実施例の一部を示
すブロツク図である。１……主制御装置、２……メモリー、３……運
転停止指定回路、４……切換回路、５……時間指
定回路、６……時計回路、７……発振器、８……
メモリー制御回路、９……指令スイツチ、１０…
…バツフアレジスタ、１１……ヒーター電力制御
装置、１２……ヒーター、１３……サイリスタ位
相制御装置、１４……母線、１５……センサ、１
６……温度設定器、１７……比較器、１８……電
力抑制制御装置、１９……変流器、２０……DC
変換器、２１，２２……アナログコンパレータ、
２３，２４……電流設定器、２５，２８……徴分
回路、２６，２９，３０，３７₁，３７₂…３７₁₄
……オア回路、２７……アツプダウンカウンタ、
３１，３９……クロツクジエネレータ、３２，３
３，４０₁，４０₂…４０₁₅……アンド回路、３４
……コードコンパレータ、３５，３６……デコー
ダ、３８……シフトレジスタ、３９……クロツク
ジエネレータ。

Claims

【特許請求の範囲】１複数の負荷と；これら負荷の運転停止を集中的に制御する主制
御装置と；上記複数の負荷に供給される電力と予め設定さ
れた所定値を比較する手段と；上記供給電力が上記所定値を超えたときの比較
出力により上記複数の負荷を各負荷毎に周期的に
オフする手段と；上記各負荷のオフ時間間隔を設定する手段を有
する電力抑制制御装置と；を具備したことを特徴とする負荷制御装置。