JP2013230056A - 制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】機器を効率的に動作させることができる制御装置を提供する。
【解決手段】制御装置は、所定の期間において消費される積算電力量を所定の制限値以下に制御するための要求を示す制御要求信号を受信する受信部１１０と、消費された消費電力量を取得する取得部１１１と、制御要求信号に従って、機器を動作させ、積算電力量を所定の制限値以下に制御する制御部１１２とを備え、制御部１１２は、取得部１１１で取得された消費電力量に従って、所定の期間における第１の時点を決定し、第１の期間において、平均電力よりも高い電力で機器を動作させ、第２の期間において、平均電力よりも低い電力で機器を動作させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、所望の電力で機器を動作させる制御装置に関する。

従来、所望の電力で機器を動作させる制御装置がある。特許文献１には、このような制御装置に関連する技術が記載されている。

特開平１０−３０９０３７号公報

しかしながら、従来の制御装置は、機器を効率的に動作させるための役割を十分に果たしていない場合がある。

そこで、本発明は、機器を効率的に動作させることができる制御装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る制御装置は、機器によって所定の期間において消費される積算電力量を所定の制限値以下に制御するための要求を示す制御要求信号を受信する受信部と、前記機器によって消費された消費電力量を取得する取得部と、前記受信部で受信された前記制御要求信号に従って、前記機器を動作させ、前記機器によって前記所定の期間において消費される前記積算電力量を前記所定の制限値以下に制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記取得部で取得された前記消費電力量に従って、前記所定の期間における第１の時点を決定し、前記所定の期間の開始から前記第１の時点までの第１の期間において、前記所定の制限値および前記所定の期間から得られる平均電力よりも高い電力で前記機器を動作させ、前記第１の時点から前記所定の期間の終了までの第２の期間において、前記平均電力よりも低い電力で前記機器を動作させる。

なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。

本発明の一態様に係る制御装置は、機器を効率的に動作させることができる。

図１は、参考例に係る機器の消費電力の変化および室温の変化を示す図である。 図２は、実施の形態１に係るデマンドレスポンスシステムを示す構成図である。 図３は、実施の形態１に係る制御装置を示す構成図である。 図４は、実施の形態１に係る制御装置の変形例を示す構成図である。 図５は、実施の形態１に係る消費電力の変化および室温の変化を示す図である。 図６は、実施の形態１に係る制御装置の動作を示すフローチャートである。 図７は、実施の形態１に係る制御部の動作を示すフローチャートである。 図８は、実施の形態１に係る上限値を決定する処理を示すフローチャートである。 図９は、実施の形態１に係る上限値を決定する処理の変形例を示すフローチャートである。 図１０は、実施の形態１に係るベースの消費電力を示す図である。 図１１は、実施の形態１に係る制御装置の動作をより具体的に示すフローチャートである。 図１２は、実施の形態１に係る切り替えの時点を決定する処理を示すフローチャートである。 図１３は、実施の形態１に係る過去の室温および消費電力を示す図である。 図１４は、実施の形態１に係る切り替えの時点を決定する処理の変形例を示すフローチャートである。 図１５は、実施の形態２に係る複数の機器を制御する制御装置を示す構成図である。 図１６は、実施の形態２に係る切り替えの時点を決定する処理を示すフローチャートである。

（本発明の基礎となった知見）
消費電力の制御に、デマンドレスポンス（ＤＲ：Ｄｅｍａｎｄ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ）が用いられる場合がある。この場合、例えば、デマンドレスポンス信号（ＤＲ信号）が、デマンドレスポンスに対応する機器に送信される。デマンドレスポンス信号は、所定の期間（ＤＲ期間）において機器の消費電力量を制限することを要求するために用いられる信号である。デマンドレスポンスに対応する機器は、デマンドレスポンス信号を受信した場合、消費電力の少ない運転に移行する。

より具体的には、オーストラリアの規格では、デマンドレスポンス信号の受信時のエアコン（空気調和装置）の動作として、３０分間の消費電力量を機器の定格消費電力×７５％×０．５ｈに制限してエアコンを運転するモードが規定されている。

従来、消費電力量を制限する方法として、たとえば特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１では、電力のオンとオフとが繰り返される。そして、オンとオフとの時間比率が、消費電力量の削減率に応じて切り替えられる。これにより、機器の消費電力量が、所望の消費電力量に削減される。

しかしながら、電力が削減された場合、機器の動作量が低下し、機器の能力が十分に発揮されない。そして、電力が削減されている間、この状態が継続する。この結果、機器によって提供されるべき便益が損なわれる。

図１は、参考例に係る機器（エアコン）の消費電力の変化および室温の変化を示す図である。図１の（ａ）は、ＤＲ信号が受信されなかった場合、すなわち、ＤＲ制御が行われない場合の消費電力の変化および室温の変化を示す。図１の（ｂ）は、ＤＲ信号が受信された場合、すなわち、ＤＲ制御が行われる場合の消費電力の変化および室温の変化を示す。また、図１の参考例では、時刻ｔ０でエアコンが起動する。

運転開始時において、室温と設定温度（目標温度）との差が比較的大きい。そのため、エアコンの消費電力は上昇する。そして、ＤＲ信号が受信されなかった場合（図１の（ａ））、消費電力は、電力Ｐ１に至る。その後、室温が設定温度に近づいた時に、消費電力は下降する。そして、室温が設定温度に到達した時に、消費電力は電力Ｐ５に至る。その後、エアコンは、室温を設定温度に維持するための電力Ｐ５で、運転を継続する。

一方、ＤＲ信号が受信された場合（図１の（ｂ））、ＤＲ期間の消費電力量が制限される。例えば、３０分間の消費電力量が、定格消費電力×７５％×０．５ｈに制限される。図１の（ｂ）に示された参考例では、ＤＲ期間の消費電力が一律に制限される。そして、消費電力が、定格消費電力×７５％に対応する電力Ｐ３に留まる。したがって、室温と設定温度との温度差が大きい時間帯に、エアコンの能力が制限される。その結果、室温が下がり難くなり、快適性が損なわれるおそれがある。

そこで、本発明の一態様に係る制御装置は、機器によって所定の期間において消費される積算電力量を所定の制限値以下に制御するための要求を示す制御要求信号を受信する受信部と、前記機器によって消費された消費電力量を取得する取得部と、前記受信部で受信された前記制御要求信号に従って、前記機器を動作させ、前記機器によって前記所定の期間において消費される前記積算電力量を前記所定の制限値以下に制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記取得部で取得された前記消費電力量に従って、前記所定の期間における第１の時点を決定し、前記所定の期間の開始から前記第１の時点までの第１の期間において、前記所定の制限値および前記所定の期間から得られる平均電力よりも高い電力で前記機器を動作させ、前記第１の時点から前記所定の期間の終了までの第２の期間において、前記平均電力よりも低い電力で前記機器を動作させる。

これにより、要求が受信された直後の第１の期間において、機器は比較的高い消費電力で動作する。その後の第２の期間において、機器は比較的低い消費電力で動作する。これらの期間は、消費電力量に従って、適切に切り替えられる。その結果、所定の期間における全体の積算電力量が、適切に制御される。また、機器は、早期に、その機器の能力を発揮できる。すなわち、機器は、その機器によって提供されるべき便益を効率的に提供できる。したがって、制御装置は、機器を効率的に動作させることができる。

例えば、前記制御部は、空気調和装置である前記機器を動作させ、前記機器によって前記所定の期間に消費される前記積算電力量を前記所定の制限値以下に制御してもよい。

これにより、機器は、第１の期間において、比較的高い消費電力で、室温を設定温度に近づけることができる。その結果、所定の期間における全体の積算電力量が制限されている場合でも、機器は、より早く、室温を設定温度に近づけることができる。したがって、積算電力量が制限されている場合でも、快適性の低下が抑制される。

また、例えば、前記制御部は、前記第２の期間において、室温が所定の範囲に維持される電力の値であり前記平均電力よりも低い電力の値である上限値以下の電力で、前記機器を動作させてもよい。

これにより、第２の期間において、適切な上限値以下の電力で、機器が動作する。例えば、快適性が維持される所定の範囲に室温を維持するための電力が上限値に用いられる。そして、第２の期間において、このような上限値以下の電力で、機器が動作することにより、積算電力量の制御の要求を満たしつつ、快適性の低下が抑制される。

また、例えば、前記制御部は、前記第２の期間において、室温が前記第１の時点における室温以下に維持される電力の値であり前記平均電力よりも低い電力の値である上限値以下の電力で、前記機器を動作させてもよい。

これにより、第２の期間において、適切な上限値以下の電力で、機器が動作する。例えば、冷房状態において室温が第１の時点における室温以下に維持された場合、第１の時点以降の快適性は維持される。このような状態に維持するための電力が上限値に用いられる。そして、第２の期間において、このような上限値以下の電力で、機器が動作することにより、積算電力量の制御の要求を満たしつつ、快適性の低下が抑制される。

また、例えば、前記制御部は、前記第２の期間において、室温が前記第１の時点における室温以上に維持される電力の値であり前記平均電力よりも低い電力の値である上限値以下の電力で、前記機器を動作させてもよい。

これにより、第２の期間において、適切な上限値以下の電力で、機器が動作する。例えば、暖房状態において室温が第１の時点における室温以上に維持された場合、第１の時点以降の快適性は維持される。このような状態に維持するための電力が上限値に用いられる。そして、第２の期間において、このような上限値以下の電力で、機器が動作することにより、積算電力量の制御の要求を満たしつつ、快適性の低下が抑制される。

また、例えば、前記取得部は、さらに、外気温および室温を取得し、前記制御部は、前記外気温および前記室温に従って前記上限値を算出し、前記第２の期間において前記上限値以下の電力で前記機器を動作させてもよい。

これにより、上限値の算出に、外気温および室温が用いられる。室温の条件が満たされる電力の値である上限値は、外気温および室温に依存すると想定される。したがって、外気温および室温を用いることで、適切な上限値が算出される。

また、例えば、前記制御部は、前記外気温と前記室温との温度差、および、前記機器の定格消費電力から得られる数値を掛け合わせて、前記上限値を算出してもよい。

これにより、上限値の算出に、外気温および室温の温度差が用いられる。室温の条件が満たされる電力の値である上限値は、外気温および室温の温度差に依存すると想定される。したがって、外気温および室温の温度差を用いることで、適切な上限値が算出される。さらに、定格消費電力から得られる数値を用いることで、定格消費電力に応じて、適切な上限値が算出される。

また、例えば、前記取得部は、前記外気温および前記室温を第１の外気温および第１の室温として取得し、さらに、過去の複数の時点における複数の外気温、複数の室温および複数の単位時間あたりの消費電力量が記憶されている記憶部から、室温が一定に維持されている安定状態における第２の外気温、第２の室温および単位時間あたりの消費電力量を取得し、前記制御部は、前記第２の外気温と前記第２の室温との温度差に対する、前記第１の外気温と前記第１の室温との温度差の比率に、前記安定状態における前記単位時間あたりの消費電力量を掛け合わせて、前記上限値を算出してもよい。

これにより、上限値の算出に、外気温および室温の温度差が用いられる。室温の条件が満たされる電力の値である上限値は、外気温および室温の温度差に依存すると想定される。したがって、外気温および室温の温度差を用いることで、適切な上限値が算出される。さらに、過去の情報を用いることで、より適切な上限値が算出される。

また、例えば、前記取得部は、前記所定の期間の開始から現時点までの動作期間における消費電力量を前記機器によって消費された前記消費電力量として取得し、前記制御部は、前記現時点から前記所定の期間の終了までの残余期間において前記上限値の電力で前記機器を動作させた場合に、前記機器によって前記残余期間に消費される消費電力量を算出し、前記動作期間における前記消費電力量と前記残余期間における前記消費電力量との和が前記所定の制限値に等しいか否かを判定し、前記和が前記所定の制限値に等しいと判定された場合に、前記現時点を前記第１の時点として決定してもよい。

これにより、現時点までに消費された消費電力量に応じて、第１の期間から第２の期間に切り替えるための第１の時点が適切に判定される。

また、例えば、前記取得部は、前記所定の期間より前の消費電力量が記憶されている記憶部から、前記所定の期間より前の消費電力量を前記機器によって消費された消費電力量として取得し、前記制御部は、前記取得部で取得された前記消費電力量に従って、前記機器によって前記所定の期間の開始から第２の時点までの推定対象期間において消費される消費電力量を推定し、前記第２の時点から前記所定の期間の終了までの残余期間において前記上限値の電力で前記機器を動作させた場合に、前記機器によって前記残余期間において消費される消費電力量を算出し、前記推定対象期間における前記消費電力量と前記残余期間における前記消費電力量との和が前記所定の制限値に従って定められる条件を満たすか否かを判定し、前記和が前記条件を満たすと判定された場合に、前記第２の時点を前記第１の時点として決定してもよい。

これにより、過去に消費された消費電力量に応じて、第１の期間から第２の期間に切り替えるための第１の時点が適切に判定される。

また、例えば、前記取得部は、前記安定状態とは異なる変動状態における単位時間あたりの消費電力量を前記機器によって消費された前記消費電力量として前記記憶部から取得し、さらに、前記変動状態における第３の外気温および第３の室温を前記記憶部から取得し、前記制御部は、前記第３の外気温と前記第３の室温との温度差に対する、前記第１の外気温と前記第１の室温との温度差の比率に、前記変動状態における前記単位時間あたりの消費電力量を掛け合わせて、前記機器によって前記所定の期間の開始から第２の時点までの推定対象期間において消費される消費電力量を推定し、前記第２の時点から前記所定の期間の終了までの残余期間において前記上限値の電力で前記機器を動作させた場合に、前記機器によって前記残余期間において消費される消費電力量を算出し、前記推定対象期間における前記消費電力量と前記残余期間における前記消費電力量との和が前記所定の制限値に従って定められる条件を満たすか否かを判定し、前記和が前記条件を満たすと判定された場合に、前記第２の時点を前記第１の時点として決定してもよい。

これにより、温度差の比率に基づいて、消費される消費電力量が適切に推定される。したがって、第１の期間から第２の期間に切り替えるための第１の時点が適切に判定される。

また、例えば、前記取得部は、前記変動状態の変動後の第４の室温を前記記憶部から取得し、前記制御部は、前記第４の室温に従って、前記第２の時点における室温を前記上限値の算出に用いられる前記第１の室温として推定し、前記制御部は、前記第２の外気温と前記第２の室温との前記温度差に対する、前記第１の外気温と前記第１の室温との前記温度差の比率に、前記安定状態における前記単位時間あたりの消費電力量を掛け合わせて、前記上限値を算出し、前記残余期間において前記上限値の電力で前記機器を動作させた場合に、前記機器によって前記残余期間において消費される前記消費電力量を算出してもよい。

これにより、過去の情報に基づいて、室温が適切に推定される。したがって、第１の期間から第２の期間に切り替えるための第１の時点が適切に判定される。

また、例えば、前記制御部は、前記第１の期間において、前記機器によって消費される電力を前記平均電力よりも高い電力に上昇させながら、前記機器を動作させ、前記第２の期間において、前記機器によって消費される電力を前記平均電力よりも高い電力から前記平均電力よりも低い電力に下降させながら、前記機器を動作させてもよい。

これにより、全体の積算電力量が所定の制限値に制御される場合でも、電力が適切に変化する。したがって、制御装置は、機器を効率的に動作させることができる。

また、例えば、前記取得部は、前記機器によって現在または過去に消費された単位時間あたりの消費電力量である消費電力、前記機器によって現時点までに消費された消費電力量、または、前記機器によって過去の時点までに消費された消費電力量を前記機器によって消費された前記消費電力量として取得してもよい。

これにより、制御装置は、取得された消費電力量の情報を用いて、切り替えの時点を適切に決定できる。

また、例えば、前記制御装置は、前記機器の内部に含まれてもよい。

これにより、機器自体が、制御装置の役割を果たすことができる。したがって、別個の制御装置が設置されなくてもよい。

また、例えば前記受信部は、それぞれが前記機器である複数の機器によって前記所定の期間において消費される前記積算電力量を前記所定の制限値以下に制御するための要求を示す前記制御要求信号を受信し、前記取得部は、前記複数の機器によって消費された前記消費電力量を取得し、前記制御部は、前記第１の期間において、前記平均電力よりも高い電力で前記複数の機器を動作させ、前記第２の期間において、前記平均電力よりも低い電力で前記複数の機器を動作させてもよい。

これにより、制御装置は、適切な電力で、複数の機器を効率的に動作させることができる。

さらに、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。上記の記録媒体は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ等の非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体でもよい。

以下、本発明の一態様に係る制御装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

また、以下の説明において、電力は、瞬時の電力量、すなわち、単位時間あたりの電力量に対応する。同様に、消費電力は、瞬時の消費電力量、すなわち、単位時間あたりの消費電力量に対応する。

（実施の形態１）
図２は、本実施の形態に係るデマンドレスポンスシステムを示す構成図である。デマンドレスポンスシステムは、電力会社１０４が管理する電力系統への需要と供給のバランスに応じて、家庭またはオフィス等の需要家における消費電力が削減されるように、または、電力系統における余剰電力が需要家へ供給されるように、需要家の機器を制御するシステムである。

例えば、電力会社１０４は、消費電力の削減が望まれる場合、インターネットおよびスマートメーター１０６を経由して、デマンドレスポンスの要求を需要家に通知するためのデマンドレスポンス信号（ＤＲ信号）を需要家へ送信する。スマートメーター１０６は、消費電力または消費電力量を測定するための測定器であり、通信機能を有する。これにより、デマンドレスポンスの要求が需要家に通知される。

あるいは、電力会社１０４は、複数の小口の需要家を取りまとめているアグリゲーター１０５と契約してもよい。この場合、電力会社１０４は、アグリゲーター１０５にデマンドレスポンスを要求する。そして、アグリゲーター１０５は、複数の小口の需要家のそれぞれにデマンドレスポンス信号を振り分けて送信する。アグリゲーター１０５は、アグリゲーター１０５が有する通信網を介してデマンドレスポンス信号を送信してもよいし、電力会社１０４が有する通信網を介してデマンドレスポンス信号を送信してもよい。

制御装置１００は、需要家へ送信されたデマンドレスポンス信号を受信する。そして、制御装置１００は、有線または無線の通信によって複数の機器１０１、１０２、１０３へ制御信号を送信し、デマンドレスポンスの要求に応じて複数の機器１０１、１０２、１０３を動作させる。

具体的には、機器１０１が冷房機器である場合、制御装置１００は、その設定温度を上げてもよい。また、機器１０２が照明機器である場合、制御装置１００は、その照度を下げてもよい。あるいは、制御装置１００は、直接、機器１０３へ供給される電力を削減してもよい。

これにより、デマンドレスポンスの要求に従って、所望の電力で、複数の機器１０１、１０２、１０３が動作する。制御装置１００は、複数の機器１０１、１０２、１０３のそれぞれについて、３０分間に消費される消費電力量を定格消費電力×７５％×０．５ｈ以下に制御してもよい。消費電力量が削減される期間、および、消費電力量の削減率は、予め定められてもよい。あるいは、デマンドレスポンス信号がこれらの情報を含んでもよい。

典型的には、デマンドレスポンスの要求は、複数の機器１０１、１０２、１０３等が所定の期間（ＤＲ期間）に消費する消費電力量（積算電力量）を所定の制限値以下に制御するための要求である。この要求に従って、制御装置１００は、複数の機器１０１、１０２、１０３等を適切に動作させる。これにより、電力の需要のピークが抑制され、電力の安定供給が期待される。

なお、以降で説明される例では、機器１０１はエアコンである。そして、以降で説明される例では、制御装置１００は、複数の機器１０１、１０２、１０３のうち、エアコンである機器１０１を制御する。

図３は、図２に示された制御装置１００を示す構成図である。制御装置１００は、受信部１１０、取得部１１１および制御部１１２を備える。

受信部１１０は、ＤＲ信号（制御要求信号）を受信する。ＤＲ信号は、機器１０１がＤＲ期間に消費する積算電力量を所定の制限値以下に制御するための要求を示す信号である。

取得部１１１は、機器１０１によって消費された消費電力量を取得する。取得部１１１は、機器１０１によって現在または過去に消費された単位時間当たりの消費電力量である消費電力を取得してもよい。また、取得部１１１は、機器１０１によって現時点までに消費された消費電力量を取得してもよい。また、取得部１１１は、機器１０１によって過去の時点までに消費された消費電力量を取得してもよい。また、取得部１１１は、外気温および室温を取得してもよい。

取得部１１１は、消費電力、消費電力量、外気温および室温等を測定する機能を有していてもよいし、他の測定器（図示せず）から、これらを取得してもよい。

制御部１１２は、受信部１１０で受信されたＤＲ信号に従って、機器１０１を動作させる。そして、制御部１１２は、機器１０１がＤＲ期間に消費する積算電力量を所定の制限値以下に制御する。

より具体的には、制御部１１２は、第１の期間において、平均電力よりも高い電力で機器１０１を動作させる。そして、制御部１１２は、第２の期間において、平均電力よりも低い電力で機器１０１を動作させる。平均電力は、所定の制限値をＤＲ期間で平準化することによって得られる電力である。第１の期間は、ＤＲ期間の開始から切り替えの時点までの期間である。第２の期間は、切り替えの時点からＤＲ期間の終了までの期間である。

そして、制御部１１２は、取得部１１１で取得された消費電力量に従って、ＤＲ期間における切り替えの時点を決定する。

図４は、図３に示された制御装置１００の変形例を示す構成図である。図４に示された制御装置１００は、さらに、記憶部１１３を備える。

記憶部１１３は、過去の外気温、過去の室温、および、過去の消費電力等を記憶するための記憶部である。取得部１１１は、現在の外気温、現在の室温、および、現在の消費電力等を取得し、これらを記憶部１１３に格納する。これにより、取得部１１１は、記憶部１１３に格納された外気温、室温および消費電力等を後で過去の外気温、過去の室温、および、過去の消費電力等として取得することができる。そして、制御部１１２は、過去の外気温、過去の室温、および、過去の消費電力等に基づいて、機器１０１を制御できる。

図５は、図３および図４に示された制御装置１００によって制御される消費電力の変化および室温の変化を示す図である。図５の例では、時刻ｔ０において、エアコンである機器１０１が起動する。時刻ｔ０において、室温は設定温度よりも高い状態であり、機器１０１は、室温が設定温度に近づくように、冷房の動作を行う。

また、図５の例では、時刻ｔ０に、または、時刻ｔ０よりも前に、受信部１１０が、ＤＲ信号を受信する。このＤＲ信号は、機器１０１が時刻ｔ０から時刻ｔ２までのＤＲ期間に消費する積算電力量を所定の制限値以下に制御するための要求を示す。

そして、制御部１１２は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの第１の期間において、電力Ｐ３よりも高い電力で、機器１０１を動作させる。すなわち、制御部１１２は、第１の期間において、機器１０１が消費する消費電力が電力Ｐ３よりも高くなるように、機器１０１を動作させる。電力Ｐ３は、所定の制限値をＤＲ期間で平準化することにより得られる平均電力である。例えば、第１の期間において、制御部１１２は、ＤＲ期間でない場合と同様に、機器１０１を動作させる。

その後、制御部１１２は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの第２の期間において、電力Ｐ３よりも低い電力で、機器１０１を動作させる。すなわち、制御部１１２は、第２の期間において、機器１０１が消費する消費電力が電力Ｐ３よりも低くなるように、機器１０１を動作させる。例えば、第２の期間において、制御部１１２は、室温が維持されるように、機器１０１を動作させる。この場合、制御部１１２は、室温が維持される電力Ｐ４で機器１０１を動作させる。

このように、制御部１１２は、電力を一律に制限せずに、電力を適応的に制限する。そして、第１の期間では、比較的高い電力が供給される。そのため、室温と設定温度との温度差が早く減少する。したがって、快適性の低下が抑制される。

また、制御部１１２は、機器１０１によって消費された消費電力量に従って、第１の期間と第２の期間との境界の時刻である時刻ｔ１を適切に決定する。これにより、制御部１１２は、機器１０１がＤＲ期間に消費する積算電力量を所定の制限値以下に制御する。

図５の例では、時刻ｔ０において、機器１０１が起動する。しかし、機器１０１は、時刻ｔ０よりも前から起動していてもよい。この場合でも、制御部１１２は、第１の期間に比較的高い電力で機器１０１を動作させ、第２の期間に比較的低い電力で機器１０１を動作させる。これにより、上述の効果と同様の効果が得られる。

図６は、図３および図４に示された制御装置１００の動作を示すフローチャートである。まず、受信部１１０は、ＤＲ信号を受信する（Ｓ１０１）。次に、取得部１１１は、機器１０１によって消費された消費電力量を取得する（Ｓ１０２）。

次に、制御部１１２は、受信部１１０で受信されたＤＲ信号に従って、機器１０１を動作させる（Ｓ１０３）。そして、制御部１１２は、機器１０１がＤＲ期間に消費する積算電力量を所定の制限値以下に制御する。

図７は、図３および図４に示された制御部１１２の動作を示すフローチャートである。図７のフローチャートは、図６における機器１０１を動作させる処理（Ｓ１０３）に対応する。

まず、制御部１１２は、取得部１１１で取得された消費電力量に従って、ＤＲ期間における時刻ｔ１（切り替えの時点）を決定する（Ｓ１１１）。そして、制御部１１２は、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの第１の期間において、電力Ｐ３よりも高い電力で機器１０１を動作させる（Ｓ１１２）。そして、制御部１１２は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの第２の期間において、電力Ｐ３よりも低い電力で機器１０１を動作させる（Ｓ１１３）。

具体的には、制御部１１２は、第２の期間において、電力Ｐ３よりも低い上限値以下の電力で、機器１０１を動作させる。上限値は、快適性が維持される電力の値として設定される。上限値は、室温が時刻ｔ１における室温に維持される電力Ｐ４の値であってもよい。

特に、機器１０１が冷房の動作を行っている場合、上限値は、室温が時刻ｔ１における室温以下に維持される電力の値でもよい。あるいは、機器１０１が暖房の動作を行っている場合、上限値は、室温が時刻ｔ１における室温以上に維持される電力の値でもよい。また、上限値は、室温がこのような所定の範囲に維持される電力の値でもよい。

制御部１１２は、快適性の維持のため、第２の期間において、上限値で機器１０１を動作させることが望ましい。一方、制御部１１２は、ＤＲ期間における積算電力量を所定の制限値以下に確実に制御するため、上限値よりも低い電力で機器１０１を動作させてもよい。そして、この上限値は、室温の条件に対応する電力の値として、外気温および室温に基づいて決定されてもよい。

図８は、図７のＳ１１３において制御部１１２が第２の期間における消費電力の上限値を決定する処理を示すフローチャートである。

まず、取得部１１１が、外気温および室温を取得する（Ｓ２０１）。

次に、制御部１１２は、外気温および室温を用いて、第２の期間において供給される電力の上限値を算出する（Ｓ２０２）。例えば、上限値は、取得部１１１によって取得された室温を維持するための電力Ｐ４の値である。制御部１１２は、以下のように、電力Ｐ４の値に対応する上限値を算出する。

まず、機器１０１の出力と、機器１０１の消費電力との関係は、効率係数を用いて、式１によって表現される。

出力＝効率係数×消費電力 ・・・（式１）

すなわち、機器１０１の出力は、機器１０１の消費電力に効率係数を掛け合わせることによって得られる。式１に示された効率係数は、機器１０１の定格出力および機器１０１の定格消費電力に基づいて、式２によって導出される。

効率係数＝定格出力／定格消費電力 ・・・（式２）

一方、部屋からの熱損失は、部屋の面積、断熱性能を示す熱損失係数（Ｑ値）、および、外気温と室温との温度差に基づいて、式３によって導出される。

部屋からの熱損失＝部屋の面積×熱損失係数×（外気温−室温） ・・・（式３）

機器１０１の出力が部屋からの熱損失に等しい場合に、室温が維持される。したがって、室温を維持するための機器１０１の消費電力は、式４により導出される。すなわち、電力Ｐ４の値に対応する上限値（消費電力）が、式４により導出される。

消費電力
＝出力／効率係数
＝（定格消費電力／定格出力）×部屋の面積×熱損失係数×（外気温−室温）
・・・（式４）

そして、制御部１１２は、第２の期間において、算出された上限値以下の電力で、機器１０１を動作させる（Ｓ２０３）。これにより、第２の期間における消費電力量が適切に制御される。式４のように、制御部１１２は、外気温と室温との温度差、および、機器１０１の定格消費電力から得られる数値を掛け合わせて、上限値を算出することができる。

また、制御部１１２は、式４に代えて、図９のように、過去の情報を用いて、第２の期間における消費電力の上限値を算出してもよい。

図９は、図３および図４に示された制御部１１２が過去の情報を用いて上限値を決定する処理を示すフローチャートである。図８の説明と同様に、図９の説明に係る上限値は、室温を維持するための電力Ｐ４の値である。

まず、取得部１１１が、現時点における外気温および室温を取得する。さらに、取得部１１１は、記憶部１１３から、過去の安定状態における外気温、室温および消費電力を取得する（Ｓ２１１）。ここで、安定状態とは、室温が一定に維持されている状態を意味する。例えば、図５における電力Ｐ５は、安定状態における消費電力である。

次に、制御部１１２は、現時点における外気温ｏ１および室温ｒ１、並びに、過去の安定状態における外気温ｏ３、室温ｒ３および消費電力ｃ３を用いて、式５により、上限値（消費電力）を算出する（Ｓ２１２）。これにより、過去の安定状態における消費電力に基づいて、上限値が算出される。

消費電力＝過去の消費電力ｃ３×（外気温ｏ１−室温ｒ１）／（外気温ｏ３−室温ｒ３） ・・・（式５）

そして、制御部１１２は、第２の期間において、算出された上限値以下の電力で、機器１０１を動作させる（Ｓ２１３）。これにより、第２の期間における消費電力量が適切に制御される。

なお、図９では、現時点における外気温および室温が用いられているが、時刻ｔ１における外気温および室温が用いられてもよい。これにより、より適切な上限値が得られる。

また、式５では、温度差に依存しないベースの消費電力が０であることを想定して上限値が求められている。温度差に依存しないベースの消費電力が０でない場合、制御部１１２は、次の式６によって上限値を算出してもよい。

消費電力＝過去の消費電力ｃ３＋［消費電力変化率ｄ×｛（外気温ｏ１−室温ｒ１）−（外気温ｏ３−室温ｒ３）｝］ ・・・（式６）

ここで、消費電力変化率ｄは、外気温と室温との温度差に対する消費電力の変化率である。例えば、消費電力変化率ｄは、温度差１度あたりの消費電力の変化率である。具体的には、消費電力変化率ｄは、式７によって、算出される。

消費電力変化率ｄ＝（過去の消費電力ｃ３’−過去の消費電力ｃ３）／｛（外気温ｏ３’−室温ｒ３’）−（外気温ｏ３−室温ｒ３）｝ ・・・（式７）

外気温ｏ３’、室温ｒ３’および消費電力ｃ３’は、過去の安定状態における外気温、室温および消費電力であり、外気温ｏ３、室温ｒ３および消費電力ｃ３とは異なる。

取得部１１１は、外気温ｏ３、室温ｒ３および消費電力ｃ３と共に、外気温ｏ３’、室温ｒ３’および消費電力ｃ３’を取得してもよい。そして、制御部１１２が、式７に基づいて、消費電力変化率ｄを算出してもよい。あるいは、制御部１１２は、予め算出された消費電力変化率ｄ、および、式６を用いて、消費電力を算出してもよい。

図１０は、ベースの消費電力が想定されていない式５と、ベースの消費電力が想定されている式６との違いを示す図である。ベースの消費電力が０でない場合でも、制御部１１２は、式６に従って、適切に上限値（消費電力）を算出できる。

また、図６のフローチャートでは、消費電力量が取得された後に、消費電力量に応じて、機器１０１が動作している。また、図７のフローチャートでは、切り替えの時点（時刻ｔ１）が決定された後に、切り替えの時点に応じて、機器１０１が動作している。しかし、処理の順序は、図６および図７で示された順序に限られない。

図１１は、図３および図４に示された制御装置１００の動作をより具体的に示すフローチャートである。図１１に示された複数の処理は、図６および図７に示された複数の処理に対応する。

まず、受信部１１０は、ＤＲ信号を受信する（Ｓ３０１）。次に、制御部１１２は、電力Ｐ３よりも高い電力で機器１０１を動作させる（Ｓ３０２）。次に、取得部１１１は、機器１０１によって動作期間に消費された消費電力量を取得する（Ｓ３０３）。ここで、動作期間は、ＤＲ期間の開始から現時点までの期間である。次に、制御部１１２は、現時点が切り替えの時点（時刻ｔ１）であるか否かを判定する（Ｓ３０４）。

ここで、現時点が切り替えの時点でない場合（Ｓ３０４でＮｏ）、制御部１１２は、電力Ｐ３よりも高い電力で機器１０１を動作させること（Ｓ３０２）を継続し、取得部１１１および制御部１１２は、以降の処理（Ｓ３０３およびＳ３０４）を繰り返す。一方、現時点が切り替えの時点である場合（Ｓ３０４でＹｅｓ）、制御部１１２は、電力Ｐ３よりも低い電力で機器１０１を動作させる（Ｓ３０５）。典型的には、制御部１１２は、電力Ｐ４の値である上限値以下の電力で、機器１０１を動作させる。

図１２は、図３および図４に示された制御部１１２が切り替えの時点を決定する処理を示すフローチャートである。図１２のフローチャートは、図１１に示された切り替えの時点の判定処理（Ｓ３０４）に対応する。

まず、制御部１１２は、機器１０１によって残余期間において消費される消費電力量を算出する（Ｓ３１１）。ここで、残余期間は、現時点からＤＲ期間の終了までの期間である。例えば、制御部１１２は、図８または図９の処理で算出される上限値以下の電力で機器１０１を第２の期間に動作させる場合、当該上限値に残余期間を掛け合わせることで得られる消費電力量を残余期間における消費電力量として算出する。

次に、制御部１１２は、ＤＲ期間の開始から現時点までにおける消費電力量と、残余期間における消費電力量との和が、所定の制限値に等しいか否かを判定する（Ｓ３１２）。そして、これらの和が所定の制限値に等しい場合（Ｓ３１２でＹｅｓ）、制御部１１２は、現時点を切り替えの時点（時刻ｔ１）に決定する（Ｓ３１３）。すなわち、この場合、制御部１１２は、現時点が切り替えの時点（時刻ｔ１）であると判定する。

なお、制御部１１２は、ＤＲ期間の開始から現時点までにおける消費電力量と、残余期間における消費電力量との和が、所定の制限値に等しい場合に現時点を切り替えの時点として判定している。しかし、制御部１１２は、制限値を越えない範囲でできるだけ制限値に近い場合に現時点を切り替えの時点として判定してもよい。例えば、制御部１１２は、ＤＲ期間の開始から現時点までにおける消費電力量と、残余期間における消費電力量との和が所定の制限値にほぼ等しい場合も、和が所定の制限値に等しいと判定してもよい。

一方、これらの和が所定の制限値に等しくない場合（Ｓ３１２でＮｏ）、制御部１１２は、現時点を切り替えの時点（時刻ｔ１）に決定しない。すなわち、この場合、制御部１１２は、現時点が切り替えの時点（時刻ｔ１）でないと判定する。

制御装置１００は、図１１および図１２のフローチャートに基づいて、機器１０１を動作させる。これにより、第１の期間において高い電力で機器１０１が動作し、第２の期間において低い電力で機器１０１が動作する。また、制御装置１００は、現時点までに消費された消費電力量に基づいて、第１の期間と第２の期間との境界である時刻ｔ１を適切に決定する。これにより、図５に示された消費電力および室温の制御が実現される。

なお、制御部１１２は、現時点までに消費された消費電力量ではなく、過去の時点までに消費された消費電力量に基づいて、第１の期間と第２の期間との境界である時刻ｔ１を決定してもよい。

この場合、例えば、制御部１１２は、過去の時点までに消費された消費電力量に基づいて、ＤＲ期間の開始から推定対象時点までの推定対象期間における消費電力量を第１の期間に対応する消費電力量として推定する。次に、制御部１１２は、推定対象時点からＤＲ期間の終了までの残余期間における消費電力量を第２の期間に対応する消費電力量として算出する。そして、制御部１１２は、推定対象期間における消費電力量と残余期間における消費電力量との和が所定の条件を満たす場合に、推定対象時点を時刻ｔ１として決定する。

具体的には、制御部１１２は、過去の起動時の外気温ｏ４、室温ｒ４および消費電力ｃ４等に基づいて、推定対象期間における消費電力量を推定する。起動時の状態は、安定状態とは異なる変動状態である。

例えば、制御部１１２は、現在の外気温および現在の室温に近い状態における過去の起動時の消費電力ｃ４および室温ｒ４に基づいて、ＤＲ期間の開始から推定対象時点までの推定対象期間における消費電力量と、推定対象時点における到達室温とを推定する。その際、制御部１１２は、ＤＲ期間において所定の時間間隔毎に設定された複数の推定対象時点のそれぞれについて、消費電力量と到達室温とを推定する。

図１３は、時刻ｔにおける室温ｒ４が室温ｒ４（ｔ）と表現され、時刻ｔにおける消費電力ｃ４が消費電力ｃ４（ｔ）と表現される場合における室温ｒ４（ｔ）および消費電力ｃ４（ｔ）を示す図である。時刻ｔｐから時刻ｔｐ＋Δｔまでの過去の消費電力量ｅ（Δｔ）は、式８で表現される。

制御部１１２は、消費電力量ｅ（Δｔ）を時刻ｔ０から時刻ｔ０＋Δｔまでの消費電力量として推定する。また、制御部１１２は、室温ｒ４（ｔｐ＋Δｔ）を時刻ｔ０＋Δｔにおける到達室温として推定する。同様に、制御部１１２は、消費電力量ｅ（Δｔ×２）を時刻ｔ０から時刻ｔ０＋Δｔ×２までの消費電力量として推定する。また、制御部１１２は、室温ｒ４（ｔｐ＋Δｔ×２）を時刻ｔ０＋Δｔ×２における到達室温として推定する。

制御部１１２は、この処理を繰り返して、消費電力量ｅ（Δｔ×ｉ）および室温ｒ４（ｔｐ＋Δｔ×ｉ）を推定対象時点である時刻ｔ０＋Δｔ×ｉに対応する消費電力量および到達室温として推定する。すなわち、これにより、推定対象期間における消費電力量、および、推定対象時点における到達室温が推定される。

また、別の例として、機器１０１の起動時における最大の消費電力が、過去の起動時の消費電力ｃ４として、推定対象期間における消費電力量の推定に用いられてもよい。この場合、制御部１１２は、式９に従って、消費電力を算出する。

消費電力＝過去の消費電力ｃ４×（外気温ｏ１−室温ｒ１）／（外気温ｏ４−室温ｒ４） ・・・（式９）

式９において、外気温ｏ１および室温ｒ１は、現在の外気温および現在の室温である。外気温ｏ４および室温ｒ４は、消費電力ｃ４が供給されていた時点における外気温および室温である。式９により、推定対象期間に対応する消費電力が算出される。

そして、制御部１１２は、式９によって算出された消費電力に基づいて、ＤＲ期間における所定の時間間隔毎の消費電力量を推定できる。したがって、制御部１１２は、推定対象期間における消費電力量を推定できる。また、制御部１１２は、消費電力ｃ４が供給されていた時の室温の変化に基づいて、推定対象時点における到達室温を推定してもよい。

一方、残余期間に対応する消費電力は、上述の式４、式５または式６によって算出される。制御部１１２は、式４、式５または式６によって算出された消費電力に基づいて、残余期間における消費電力量を算出できる。なお、式４、式５および式６の室温ｒ１には、推定対象時点の到達室温として推定された室温が用いられてもよい。

制御部１１２は、推定対象期間における消費電力量と残余期間における消費電力量との和が所定の制限値に従って定められる条件を満たすように、推定対象時点を時刻ｔ１（切り替えの時点）として特定する。

この条件は、例えば、推定対象期間における消費電力量と残余期間における消費電力量との和が所定の制限値以下であることである。また、この条件は、推定対象期間における消費電力量と残余期間における消費電力量との和が所定の制限値に等しいことであってもよい。また、この条件は、推定対象期間における消費電力量と残余期間における消費電力量との和が所定の制限値を含む所定の範囲内であることであってもよい。

典型的には、制御部１１２は、上述の式６および式８に基づいて、次に示される式１０を満たすΔｔ×ｉを算出する。そして、制御部１１２は、算出されたΔｔ×ｉに基づいて、時刻ｔ０＋Δｔ×ｉを時刻ｔ１として決定する。

消費電力量ｅ（Δｔ×ｉ）＋｛外気温ｏ１において室温ｒ４（ｔｐ＋Δｔ×ｉ）が一定に維持される消費電力×（ＤＲ期間−Δｔ×ｉ）｝＝所定の制限値 ・・・（式１０）

図１４は、図３および図４に示された制御部１１２が過去の情報を用いて切り替えの時点を決定する処理を示すフローチャートである。図１４のフローチャートは、図６における消費電力量の取得処理（Ｓ１０２）、および、図７における切り替えの時点の決定処理（Ｓ１１１）に対応する。

まず、制御部１１２は、推定対象時点を決定する（Ｓ４０１）。次に、取得部１１１は、過去の消費電力量を取得する（Ｓ４０２）。具体的には、取得部１１１は、ＤＲ期間より前の消費電力量が記憶されている記憶部１１３から、ＤＲ期間より前の消費電力量を取得する。この時、取得部１１１は、ＤＲ期間より前の単位時間あたりの消費電力量、すなわち、ＤＲ期間より前の消費電力を取得してもよい。

例えば、取得部１１１は、現時点における外気温ｏ１および室温ｒ１、安定状態における外気温ｏ３、室温ｒ３および消費電力ｃ３、変動状態における外気温ｏ４、室温ｒ４および消費電力ｃ４、並びに、変動状態の変動後の室温ｒ５等を取得する。室温ｒ５は、上述の室温ｒ４（ｔｐ＋Δｔ×ｉ）に対応する室温でもよい。

次に、制御部１１２は、取得部１１１で取得された消費電力量を用いて、機器１０１がＤＲ期間の開始から推定対象時点までの推定対象期間に消費する消費電力量を推定する（Ｓ４０３）。

例えば、制御部１１２は、式８に従って、式８に従って算出された消費電力に基づいて、推定対象期間における消費電力量を推定する。式８には、現状に近い過去の情報が用いられる。しかし、制御部１１２は、過去の任意の消費電力量を推定対象期間における消費電力量として推定してもよい。この場合、制御部１１２は、現時点における温度差、過去の時点における温度差、および、推定対象期間の長さ等に基づいて、推定される消費電力量を調整してもよい。

次に、制御部１１２は、機器１０１が推定対象時点からＤＲ期間の終了までの残余期間に消費する消費電力量を算出する（Ｓ４０４）。

例えば、制御部１１２は、式５に従って、消費電力が抑制されている状態における消費電力を算出する。そして、制御部１１２は、式５に従って算出された消費電力で機器１０１を動作させた場合に、機器１０１が残余期間に消費する消費電力量を算出する。

式５では、現時点における外気温ｏ１および室温ｒ１が用いられている。しかし、制御部１１２は、推定対象時点における外気温および室温を推定し、式５における外気温ｏ１および室温ｒ１の代わりに、推定された外気温および室温を式５に用いてもよい。具体的には、制御部１１２は、推定対象時点における外気温および室温が外気温ｏ１および室温ｒ５であると推定してもよい。そして、式５において、室温ｒ１の代わりに、室温ｒ５が用いられてもよい。

ここでは、制御部１１２は、式５を用いているが、式６を用いてもよいし、式４を用いてもよい。

次に、制御部１１２は、推定対象期間における消費電力量と残余期間における消費電力量との和が所定の制限値に従って定められる条件を満たすか否かを判定する（Ｓ４０５）。典型的には、この条件は、推定対象期間における消費電力量と残余期間における消費電力量との和が所定の制限値に等しいことである。和が条件を満たす場合（Ｓ４０５でＹｅｓ）、制御部１１２は、推定対象時点を切り替えの時点として決定する（Ｓ４０６）。

一方、和が条件を満たさない場合（Ｓ４０５でＮｏ）、制御部１１２は、推定対象時点を変更する（Ｓ４０７）。そして、取得部１１１および制御部１１２は、上述の処理（Ｓ４０２〜Ｓ４０５）を繰り返す。例えば、取得部１１１および制御部１１２は、推定対象時点を徐々に後にシフトしながら、上述の処理（Ｓ４０２〜Ｓ４０５）を繰り返す。

なお、制御部１１２は、新たに過去の消費電力量を取得せずに、既に取得された過去の消費電力量に基づいて、推定対象期間における消費電力量を推定し、残余期間における消費電力量を算出してもよい。この場合、取得部１１１は、２度目以降の過去の消費電力の取得処理（Ｓ４０２）を省略できる。

制御装置１００は、図１４のフローチャートに従って動作することにより、過去の消費電力量に基づいて、切り替えの時点を適切に決定できる。また、制御装置１００は、切り替えの時点をその時点に到達する前に決定できる。したがって、切り替え処理の遅延が抑制される。よって、制御装置１００は、機器１０１がＤＲ期間に消費する積算電力量を所定の制限値以下に確実に制御できる。また、制御装置１００は、部屋の面積および断熱性能等の環境に対応する過去の消費電力量を用いることにより、切り替えの時点を適切に決定できる。

以上のように、本実施の形態に係る制御装置１００は、ＤＲ信号の受信直後の第１の期間において、比較的高い電力で機器１０１を動作させる。そして、制御装置１００は、その後の第２の期間において、比較的低い電力で機器１０１を動作させる。第１の期間および第２の期間は、消費電力量に従って、適切に切り替えられる。

その結果、機器１０１によって所定の期間に消費される全体の積算電力量が、適切に制御される。また、機器１０１は、早期に、その能力を発揮できる。すなわち、機器１０１は、自身によって提供されるべき便益を効率的に提供できる。よって、制御装置１００は、ＤＲ信号を受信した場合でも、機器１０１を効率的に動作させることができる。

なお、本実施の形態では、制御装置１００は、主に機器１０１を制御している。しかしながら、制御装置１００は、ＤＲ信号に従って、複数の機器（例えば、複数の機器１０１、１０２、１０３）を制御してもよい。

また、本実施の形態では、デマンドレスポンスへの適用例が示されている。しかし、本開示に係る概念は、デマンドレスポンスに限らず、消費電力量の削減が望まれる任意の状況に適用されてもよい。

また、制御装置１００は、機器１０１に供給される電力を制御することにより、結果的に機器１０１の動作を制御してもよいし、機器１０１の動作を制御することにより、結果的に機器１０１に供給される電力を制御してもよい。

また、制御装置１００は、エアコンに限らず、湯沸かし器、電気式床暖房、照明機器および電磁調理器等の様々な機器を制御してもよい。

（実施の形態２）
本実施の形態は、実施の形態１で示された制御装置１００が複数の機器１０１、１０２、１０３を制御する場合の例を示す。なお、本実施の形態に係る制御装置１００は、図３および図４で示された実施の形態１に係る制御装置１００と同様の構成要素を備える。

図１５は、本実施の形態に係る複数の機器１０１、１０２、１０３を制御する制御装置１００を示す構成図である。本実施の形態では、複数の機器１０１、１０２、１０３は、それぞれ、エアコン（エアコンの室内機）である。機器１０１は、部屋１２１に設置され、機器１０２は、部屋１２２に設置され、機器１０３は、部屋１２３に設置される。

複数の機器１０１、１０２、１０３は、マルチエアコンであってもよい。この場合、複数の機器１０１、１０２、１０３に対応する１つの室外機（図示せず）が、複数の部屋１２１、１２２、１２３の外に設置される。複数の機器１０１、１０２、１０３が、マルチエアコンではない場合、複数の機器１０１、１０２、１０３に対応する複数の室外機（図示せず）が、複数の部屋１２１、１２２、１２３の外に設置される。

制御装置１００は、図３および図４で示された構成要素を備え、これらの構成要素は、実施の形態１と同様に動作する。これらの構成要素は、具体的には、以下のように動作する。

制御装置１００の受信部１１０は、ＤＲ信号を受信する。このＤＲ信号は、複数の機器１０１、１０２、１０３が所定の期間に消費する積算電力量を所定の制限値以下に制御するための要求を示す。積算電力量には、室外機（図示せず）の電力量が含まれていてもよい。同様に、以降において、複数の機器１０１、１０２、１０３の消費電力量および消費電力には、室外機（図示せず）の消費電力量および消費電力が含まれていてもよい。

制御装置１００の取得部１１１は、複数の機器１０１、１０２、１０３によって消費された消費電力量を取得する。制御装置１００の制御部１１２は、第１の期間において、平均電力よりも高い電力で複数の機器１０１、１０２、１０３を動作させる。また、制御部１１２は、第２の期間において、平均電力よりも低い電力で複数の機器１０１、１０２、１０３を動作させる。

図１６は、図３および図４に示された制御部１１２が切り替えの時点を決定する処理を示すフローチャートである。図１６のフローチャートは、図１４のフローチャートに対応する。

まず、制御部１１２は、推定対象時点を決定する（Ｓ４１１）。次に、取得部１１１は、過去の消費電力量を取得する（Ｓ４１２）。

例えば、取得部１１１は、現時点における外気温ｏ１および室温ｒ１［ｉ］、安定状態における外気温ｏ３、室温ｒ３［ｉ］および消費電力ｃ３、変動状態における外気温ｏ４、室温ｒ４［ｉ］および消費電力ｃ４、並びに、変動状態の変動後の室温ｒ５［ｉ］等を取得する。

ここで、室温ｒ１［ｉ］、ｒ３［ｉ］、ｒ４［ｉ］、ｒ５［ｉ］は、実施の形態１で示された室温ｒ１、ｒ３、ｒ４、ｒ５に対応する。また、これらは、複数の部屋１２１、１２２、１２３に対応する。すなわち、室温ｒ１［１］、ｒ３［１］、ｒ４［１］、ｒ５［１］は、部屋１２１に対応し、室温ｒ１［２］、ｒ３［２］、ｒ４［２］、ｒ５［２］は、部屋１２２に対応し、室温ｒ１［３］、ｒ３［３］、ｒ４［３］、ｒ５［３］は、部屋１２２に対応する。

取得部１１１は、現在の状態に近い状態における過去の起動時の外気温ｏ４、室温ｒ４［ｉ］および消費電力ｃ４を取得することが望ましい。ここで、現在の状態は、（１）現在の外気温ｏ１、（２）複数の機器１０１、１０２、１０３のそれぞれが運転しているか否か（運転状況および運転台数）、および、（３）複数の機器１０１、１０２、１０３のいずれかが運転しているいずれかの部屋における現在の室温等である。

次に、制御部１１２は、取得部１１１で取得された消費電力量を用いて、複数の機器１０１、１０２、１０３がＤＲ期間の開始から推定対象時点までの推定対象期間に消費する消費電力量を推定する（Ｓ４１３）。現在の状態に近い状態における過去の起動時の室温ｒ４［ｉ］および消費電力ｃ４が取得されている場合、制御部１１２は、式８により、推定対象期間に消費する消費電力量を推定できる。すなわち、制御部１１２は、実施の形態１と同様に、過去の消費電力量を推定対象期間における消費電力量として推定できる。

あるいは、過去の最大の消費電力が、消費電力ｃ４として、消費電力の推定に用いられてもよい。この場合、制御部１１２は、式９に対応する式１１に従って、推定対象期間に対応する消費電力を算出する。

消費電力＝過去の消費電力ｃ４×｛（外気温ｏ１−室温ｒ１［ｉ］）の合計｝／｛（外気温ｏ４−室温ｒ４［ｉ］）の合計｝ ・・・（式１１）

式１１における｛（外気温ｏ１−室温ｒ１［ｉ］）の合計｝は、現時点における複数の部屋１２１、１２２、１２３の温度差の合計を表す。式１１における｛（外気温ｏ４−室温ｒ４［ｉ］）の合計｝は、変動状態における複数の部屋１２１、１２２、１２３の温度差の合計を表す。制御部１１２は、式１１に従って算出された消費電力で複数の機器１０１、１０２、１０３を動作させた場合に、複数の機器１０１、１０２、１０３が推定対象期間に消費する消費電力量を算出する。

あるいは、制御部１１２は、過去の任意の消費電力量を推定対象期間における消費電力量として推定してもよい。この場合、制御部１１２は、現時点における複数の部屋１２１、１２２、１２３の温度差の合計、過去の時点における複数の部屋１２１、１２２、１２３の温度差の合計、および、推定対象期間の長さに基づいて、推定される消費電力量を調整してもよい。

次に、制御部１１２は、複数の機器１０１、１０２、１０３が推定対象時点からＤＲ期間の終了までの残余期間に消費する消費電力量を算出する（Ｓ４１４）。例えば、制御部１１２は、式１２に従って、消費電力が抑制されている状態における消費電力を算出する。

消費電力＝過去の消費電力ｃ３×｛（外気温ｏ１−室温ｒ１［ｉ］）の合計｝／｛（外気温ｏ３−室温ｒ３［ｉ］）の合計｝ ・・・（式１２）

式１２における｛（外気温ｏ１−室温ｒ１［ｉ］）の合計｝は、現時点における複数の部屋１２１、１２２、１２３の温度差の合計を表す。式１２における｛（外気温ｏ４−室温ｒ４［ｉ］）の合計｝は、安定状態における複数の部屋１２１、１２２、１２３の温度差の合計を表す。制御部１１２は、式１２に従って算出された消費電力で複数の機器１０１、１０２、１０３を動作させた場合に、複数の機器１０１、１０２、１０３が残余期間に消費する消費電力量を算出する。

式１２では、現時点における外気温ｏ１および室温ｒ１［ｉ］が用いられている。しかし、制御部１１２は、推定対象時点における外気温および室温を推定し、式１２における外気温ｏ１および室温ｒ１［ｉ］の代わりに、推定された外気温および室温を式１２に用いてもよい。具体的には、制御部１１２は、推定対象時点における外気温および室温が外気温ｏ１および室温ｒ５［ｉ］であると推定してもよい。そして、制御部１１２は、式１２における室温ｒ１［ｉ］の代わりに、室温ｒ５［ｉ］を用いてもよい。

また、式１２は、式６のように、ベースの消費電力に基づいて、変形されてもよい。例えば、温度差の合計に対する消費電力変化率ｄを用いることにより、式６と同様の式が導出される。

次に、制御部１１２は、推定対象期間における消費電力量と残余期間における消費電力量との和が所定の制限値に従って定められる条件を満たすか否かを判定する（Ｓ４１５）。典型的には、この条件は、推定対象期間における消費電力量と残余期間における消費電力量との和が所定の制限値に等しいことである。和が条件を満たす場合（Ｓ４１５でＹｅｓ）、制御部１１２は、推定対象時点を切り替えの時点として決定する（Ｓ４１６）。

一方、和が条件を満たさない場合（Ｓ４１５でＮｏ）、制御部１１２は、推定対象時点を変更する（Ｓ４１７）。そして、制御部１１２は、上述の処理（Ｓ４１２〜Ｓ４１５）を繰り返す。

これにより、複数の部屋１２１、１２２、１２３のそれぞれの室温に基づいて、切り替えの時点が、適切に決定される。したがって、制御装置１００は、複数の機器１０１、１０２、１０３がＤＲ期間に消費する積算電力量を所定の制限値以下に確実に制御できる。すなわち、複数の機器１０１、１０２、１０３がマルチエアコンを構成する場合でも、制御装置１００は、マルチエアコンの積算電力量を所定の制限値以下に制御できる。

なお、本実施の形態では、制御部１１２は、過去の消費電力量を用いて、消費電力量を算出し、切り替えの時点を決定している。しかし、複数の機器１０１、１０２、１０３がマルチエアコンを構成する場合でも、実施の形態１と同様に、制御部１１２は、定格消費電力を用いて、消費電力量を算出し、切り替えの時点を決定してもよい。

また、本実施の形態では、外気温は、複数の部屋１２１、１２２、１２３で同じであると想定されている。しかし、取得部１１１は、複数の部屋１２１、１２２、１２３に対応する外気温ｏ１［ｉ］、ｏ３［ｉ］、ｏ４［ｉ］を取得して、制御部１１２は、それらを用いて、複数の機器１０１、１０２、１０３を制御してもよい。

また、本実施の形態では、制御装置１００は、主に、３つの機器１０１、１０２、１０３を制御する。しかし、制御装置１００によって制御される機器の数は、３つに限られず、いくつでもよい。

以上の複数の実施の形態に示されたように、本開示に係る制御装置は、ＤＲ信号の受信後の第１の期間において、比較的高い電力で機器を動作させる。そして、制御装置は、その後の第２の期間において、比較的低い電力で機器を動作させる。第１の期間および第２の期間は、消費電力量に従って、適切に切り替えられる。

その結果、機器によって所定の期間に消費される全体の積算電力量が、適切に制御される。また、機器は、早期に、その能力を発揮できる。すなわち、機器は、自身によって提供されるべき便益を効率的に提供できる。したがって、制御装置は、ＤＲ信号を受信した場合でも、機器を効率的に動作させることができる。

なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されてもよいし、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の制御装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。

すなわち、このプログラムは、コンピュータに、機器によって所定の期間において消費される積算電力量を所定の制限値以下に制御するための要求を示す制御要求信号を受信する受信ステップと、前記機器によって消費された消費電力量を取得する取得ステップと、前記受信ステップで受信された前記制御要求信号に従って、前記機器を動作させ、前記機器によって前記所定の期間において消費される前記積算電力量を前記所定の制限値以下に制御する制御ステップとを含み、前記制御ステップでは、前記取得ステップで取得された前記消費電力量に従って、前記所定の期間における第１の時点を決定し、前記所定の期間の開始から前記第１の時点までの第１の期間において、前記所定の制限値および前記所定の期間から得られる平均電力よりも高い電力で前記機器を動作させ、前記第１の時点から前記所定の期間の終了までの第２の期間において、前記平均電力よりも低い電力で前記機器を動作させる制御方法を実行させる。

以上、本発明の一つまたは複数の態様に係る制御装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

本発明に係る制御装置は、エアコン、湯沸かし器、電気式床暖房、照明機器および電磁調理器等の様々な機器の消費電力量の制御に有用である。

１００ 制御装置
１０１、１０２、１０３ 機器
１０４ 電力会社
１０５ アグリゲーター
１０６ スマートメーター
１１０ 受信部
１１１ 取得部
１１２ 制御部
１１３ 記憶部
１２１、１２２、１２３ 部屋

Claims (19)

1. 機器によって所定の期間において消費される積算電力量を所定の制限値以下に制御するための要求を示す制御要求信号を受信する受信部と、
   前記機器によって消費された消費電力量を取得する取得部と、
   前記受信部で受信された前記制御要求信号に従って、前記機器を動作させ、前記機器によって前記所定の期間において消費される前記積算電力量を前記所定の制限値以下に制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記取得部で取得された前記消費電力量に従って、前記所定の期間における第１の時点を決定し、
   前記所定の期間の開始から前記第１の時点までの第１の期間において、前記所定の制限値および前記所定の期間から得られる平均電力よりも高い電力で前記機器を動作させ、
   前記第１の時点から前記所定の期間の終了までの第２の期間において、前記平均電力よりも低い電力で前記機器を動作させる
   制御装置。
2. 前記制御部は、空気調和装置である前記機器を動作させ、前記機器によって前記所定の期間に消費される前記積算電力量を前記所定の制限値以下に制御する
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御部は、前記第２の期間において、室温が所定の範囲に維持される電力の値であり前記平均電力よりも低い電力の値である上限値以下の電力で、前記機器を動作させる
   請求項２に記載の制御装置。
4. 前記制御部は、前記第２の期間において、室温が前記第１の時点における室温以下に維持される電力の値であり前記平均電力よりも低い電力の値である上限値以下の電力で、前記機器を動作させる
   請求項２または３に記載の制御装置。
5. 前記制御部は、前記第２の期間において、室温が前記第１の時点における室温以上に維持される電力の値であり前記平均電力よりも低い電力の値である上限値以下の電力で、前記機器を動作させる
   請求項２または３に記載の制御装置。
6. 前記取得部は、さらに、外気温および室温を取得し、
   前記制御部は、前記外気温および前記室温に従って前記上限値を算出し、前記第２の期間において前記上限値以下の電力で前記機器を動作させる
   請求項３〜５のいずれか１項に記載の制御装置。
7. 前記制御部は、前記外気温と前記室温との温度差、および、前記機器の定格消費電力から得られる数値を掛け合わせて、前記上限値を算出する
   請求項６に記載の制御装置。
8. 前記取得部は、
   前記外気温および前記室温を第１の外気温および第１の室温として取得し、
   さらに、過去の複数の時点における複数の外気温、複数の室温および複数の単位時間あたりの消費電力量が記憶されている記憶部から、室温が一定に維持されている安定状態における第２の外気温、第２の室温および単位時間あたりの消費電力量を取得し、
   前記制御部は、前記第２の外気温と前記第２の室温との温度差に対する、前記第１の外気温と前記第１の室温との温度差の比率に、前記安定状態における前記単位時間あたりの消費電力量を掛け合わせて、前記上限値を算出する
   請求項６に記載の制御装置。
9. 前記取得部は、前記所定の期間の開始から現時点までの動作期間における消費電力量を前記機器によって消費された前記消費電力量として取得し、
   前記制御部は、
   前記現時点から前記所定の期間の終了までの残余期間において前記上限値の電力で前記機器を動作させた場合に、前記機器によって前記残余期間に消費される消費電力量を算出し、
   前記動作期間における前記消費電力量と前記残余期間における前記消費電力量との和が前記所定の制限値に等しいか否かを判定し、前記和が前記所定の制限値に等しいと判定された場合に、前記現時点を前記第１の時点として決定する
   請求項３〜８のいずれか１項に記載の制御装置。
10. 前記取得部は、前記所定の期間より前の消費電力量が記憶されている記憶部から、前記所定の期間より前の消費電力量を前記機器によって消費された消費電力量として取得し、
    前記制御部は、
    前記取得部で取得された前記消費電力量に従って、前記機器によって前記所定の期間の開始から第２の時点までの推定対象期間において消費される消費電力量を推定し、
    前記第２の時点から前記所定の期間の終了までの残余期間において前記上限値の電力で前記機器を動作させた場合に、前記機器によって前記残余期間において消費される消費電力量を算出し、
    前記推定対象期間における前記消費電力量と前記残余期間における前記消費電力量との和が前記所定の制限値に従って定められる条件を満たすか否かを判定し、前記和が前記条件を満たすと判定された場合に、前記第２の時点を前記第１の時点として決定する
    請求項３〜８のいずれか１項に記載の制御装置。
11. 前記取得部は、
    前記安定状態とは異なる変動状態における単位時間あたりの消費電力量を前記機器によって消費された前記消費電力量として前記記憶部から取得し、
    さらに、前記変動状態における第３の外気温および第３の室温を前記記憶部から取得し、
    前記制御部は、
    前記第３の外気温と前記第３の室温との温度差に対する、前記第１の外気温と前記第１の室温との温度差の比率に、前記変動状態における前記単位時間あたりの消費電力量を掛け合わせて、前記機器によって前記所定の期間の開始から第２の時点までの推定対象期間において消費される消費電力量を推定し、
    前記第２の時点から前記所定の期間の終了までの残余期間において前記上限値の電力で前記機器を動作させた場合に、前記機器によって前記残余期間において消費される消費電力量を算出し、
    前記推定対象期間における前記消費電力量と前記残余期間における前記消費電力量との和が前記所定の制限値に従って定められる条件を満たすか否かを判定し、前記和が前記条件を満たすと判定された場合に、前記第２の時点を前記第１の時点として決定する
    請求項８に記載の制御装置。
12. 前記取得部は、前記変動状態の変動後の第４の室温を前記記憶部から取得し、
    前記制御部は、
    前記第４の室温に従って、前記第２の時点における室温を前記上限値の算出に用いられる前記第１の室温として推定し、
    前記制御部は、前記第２の外気温と前記第２の室温との前記温度差に対する、前記第１の外気温と前記第１の室温との前記温度差の比率に、前記安定状態における前記単位時間あたりの消費電力量を掛け合わせて、前記上限値を算出し、
    前記残余期間において前記上限値の電力で前記機器を動作させた場合に、前記機器によって前記残余期間において消費される前記消費電力量を算出する
    請求項１１に記載の制御装置。
13. 前記制御部は、
    前記第１の期間において、前記機器によって消費される電力を前記平均電力よりも高い電力に上昇させながら、前記機器を動作させ、
    前記第２の期間において、前記機器によって消費される電力を前記平均電力よりも高い電力から前記平均電力よりも低い電力に下降させながら、前記機器を動作させる
    請求項１〜１２のいずれか１項に記載の制御装置。
14. 前記取得部は、前記機器によって現在または過去に消費された単位時間あたりの消費電力量である消費電力、前記機器によって現時点までに消費された消費電力量、または、前記機器によって過去の時点までに消費された消費電力量を前記機器によって消費された前記消費電力量として取得する
    請求項１〜１３のいずれか１項に記載の制御装置。
15. 前記制御装置は、前記機器の内部に含まれる
    請求項１〜１４のいずれか１項に記載の制御装置。
16. 前記受信部は、それぞれが前記機器である複数の機器によって前記所定の期間において消費される前記積算電力量を前記所定の制限値以下に制御するための要求を示す前記制御要求信号を受信し、
    前記取得部は、前記複数の機器によって消費された前記消費電力量を取得し、
    前記制御部は、
    前記第１の期間において、前記平均電力よりも高い電力で前記複数の機器を動作させ、
    前記第２の期間において、前記平均電力よりも低い電力で前記複数の機器を動作させる
    請求項１に記載の制御装置。
17. 機器によって所定の期間において消費される積算電力量を所定の制限値以下に制御するための要求を示す制御要求信号を受信する受信ステップと、
    前記機器によって消費された消費電力量を取得する取得ステップと、
    前記受信ステップで受信された前記制御要求信号に従って、前記機器を動作させ、前記機器によって前記所定の期間において消費される前記積算電力量を前記所定の制限値以下に制御する制御ステップとを含み、
    前記制御ステップでは、
    前記取得ステップで取得された前記消費電力量に従って、前記所定の期間における第１の時点を決定し、
    前記所定の期間の開始から前記第１の時点までの第１の期間において、前記所定の制限値および前記所定の期間から得られる平均電力よりも高い電力で前記機器を動作させ、
    前記第１の時点から前記所定の期間の終了までの第２の期間において、前記平均電力よりも低い電力で前記機器を動作させる
    制御方法。
18. 請求項１７に記載の制御方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるための
    プログラム。
19. 機器によって所定の期間において消費される積算電力量を所定の制限値以下に制御するための要求を示す制御要求信号を受信する受信部と、
    前記機器によって消費された消費電力量を取得する取得部と、
    前記受信部で受信された前記制御要求信号に従って、前記機器を動作させ、前記機器によって前記所定の期間において消費される前記積算電力量を前記所定の制限値以下に制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記取得部で取得された前記消費電力量に従って、前記所定の期間における第１の時点を決定し、
    前記所定の期間の開始から前記第１の時点までの第１の期間において、前記所定の制限値および前記所定の期間から得られる平均電力よりも高い電力で前記機器を動作させ、
    前記第１の時点から前記所定の期間の終了までの第２の期間において、前記平均電力よりも低い電力で前記機器を動作させる
    集積回路。

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