JP2018148789A - コントローラ、スケジュール作成方法、及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザの利便性を損なわずに、且つ、電気料金がなるべく安くなるように設備を制御する。
【解決手段】住宅８０に設置された蓄熱機能を有する給湯設備１０を管理するコントローラ２０の予測部は、給湯設備１０をユーザの利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量を予測する。そして、コントローラ２０のスケジュール作成部は、電気料金の時間帯別単価と予測した必要電力量とに基づいて、給湯設備１０による蓄熱のスケジュールを作成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、コントローラ、スケジュール作成方法、及びプログラムに関する。

通信ネットワークを介して、住宅に設置された設備を一元的に管理する技術が知られている。例えば、特許文献１には、負荷設備全体の消費電力が、一日におけるいずれの時間帯においても閾値以下になるように、空調システムの運転を制御（デマンド制御）することについて記載されている。

特開２０１３−１０６３６７号公報

近年では、時間帯毎に単価が異なる電気料金の契約も知られている。また、将来の電力小売りの自由化により、一般家庭でも電力会社の選択が可能となり、このような契約の種類が多様化することも想定される。

特許文献１に記載の発明では、消費電力が閾値を超えないように設備をデマンド制御しているものの、上述した電気料金の契約内容については考慮に入れられていない。換言すれば、特許文献１に記載の発明では、電気料金をなるべく安くしたいというユーザのニーズに十分応えているとはいえない。

また、電気料金単価が安い深夜時間帯に給湯設備に蓄熱して電気料金を安くすることも行われている。しかし、この場合、ユーザの使用傾向は考慮せずに、画一的に一定量の蓄熱を深夜時間帯に行うため、給湯時に蓄熱が不十分であったり、必要以上に蓄熱されてしまうおそれがある。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、ユーザの利便性を損なわずに、且つ、電気料金がなるべく安くなるように設備を制御するコントローラ等を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のコントローラは、
発電設備を備える住宅に設置された蓄熱機能を有する設備を管理するコントローラであって、
前記設備をユーザの利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量を予測する予測部と、
電気料金の時間帯別単価と前記予測した必要電力量とに基づいて、前記設備による蓄熱のスケジュールを作成するスケジュール作成部と、
前記発電設備の発電による余剰電力と該余剰電力が発生する余剰時間帯とを予測する余剰電力予測部と、
前記スケジュールで規定されている蓄熱時間帯における前記設備の蓄熱効率を考慮した電気料金単価と前記余剰時間帯における前記発電設備の売電単価とを比較し、前記電気料金単価の方が大きい場合は、前記余剰時間帯に蓄熱するように前記スケジュールを変更する変更部と、
を備える。

本発明によれば、ユーザの利便性を損なわずに、且つ、電気料金がなるべく安くなるように設備を制御することが可能となる。

実施形態１に係る設備管理システムの構成を示す図である。 実施形態１に係る給湯設備の構成を示す図である。 実施形態１に係るコントローラの構成を示すブロック図である。 実施形態１に係るコントローラの記憶部の構成を示すブロック図である。 実施形態１におけるスケジュール作成処理の動作を説明するためのフローチャートである。 予測処理の動作を説明するためのフローチャートである。 ヒートポンプユニットの消費電力と出力との関係を説明するための図である。 実施形態２に係る設備管理システムの構成を示す図である。 実施形態２に係るコントローラの記憶部の構成を示すブロック図である。 実施形態２におけるスケジュール作成処理の動作を説明するためのフローチャートである。 実施形態３に係る設備管理システムの構成を示す図である。 実施形態３に係るコントローラの記憶部の構成を示すブロック図である。 実施形態３におけるスケジュール作成処理の動作を説明するためのフローチャートである。 空調設備の蓄熱運転のスケジュールを求める例を説明するための図である。

以下、本発明の各実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付す。

（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る設備制御システム１の全体構成を図１に示す。設備制御システム１は、ユーザの住宅８０に設置された給湯設備１０を制御するシステムである。設備制御システム１は、給湯設備１０と、コントローラ２０と、電力計測装置３０と、操作端末４０と、クラウドサーバ５０と、を備える。

給湯設備１０の構成を図２に示す。給湯設備１０は、住宅８０の浴槽１３に給湯を行う設備である。給湯設備１０は、ヒートポンプユニット１１と、給湯部１２と、浴槽１３と、を有している。

ヒートポンプユニット１１は、ヒートポンプサイクルを構成するための循環ポンプ、膨張弁、熱交換器及びコンプレッサ等を有している。ヒートポンプユニット１１は、大気中の熱を利用することで、配管１２Ａを介して流入する水を加熱して、温水を生成する。この温水の温度は、例えば９０℃である。そして、ヒートポンプユニット１１は、生成した温水を配管１２Ｂへ供給する。

給湯部１２は、ヒートポンプユニット１１から供給された温水を用いて、入浴するユーザのために浴槽１３に湯を張ったり、浴槽１３内の水を追い炊きしたりする。給湯部１２は、貯湯タンク１２Ｃ、循環ポンプ１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆ、温度センサ１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｉ、三方弁１２Ｊ、熱交換器１２Ｋ、流量センサ１２Ｌ、及び給湯コントローラ１２Ｍを有している。

貯湯タンク１２Ｃは、湯水を貯留するための円筒型のタンクであって、その容量は例えば５００Ｌである。貯湯タンク１２Ｃの上部には、配管１２Ｂ、１２Ｎ、１２Ｏが接続されている。また、貯湯タンク１２Ｃの底部には、配管１２Ａ、１２Ｐ及び上水管１２Ｑが接続されている。

循環ポンプ１２Ｄは、配管１２Ａに設けられたポンプである。循環ポンプ１２Ｄによって送り出された水は、配管１２Ａ、ヒートポンプユニット１１、配管１２Ｂ及び貯湯タンク１２Ｃをこの順で循環する。この循環により、貯湯タンク１２Ｃの上部には比較的高温の温水が貯えられる。また、貯湯タンク１２Ｃの下部には比較的低温の水が貯えられる。

温度センサ１２Ｇ、１２Ｈそれぞれは、貯湯タンク１２Ｃの上部及び下部の側壁に配置される。温度センサ１２Ｇ、１２Ｈは、貯湯タンク１２Ｃ内の水の温度を検出する。この検出の結果は、給湯コントローラ１２Ｍへ通知されて、貯湯タンク１２Ｃ内の水の温度分布を計測するために用いられる。

三方弁１２Ｊは、配管１２Ｎを介して貯湯タンク１２Ｃから供給される温水と、上水管１２Ｑから供給される水とを混合して、配管１２Ｒへ供給する電磁弁である。三方弁１２Ｊによる混合は、配管１２Ｒへ供給される温水の温度が所定の値となるように、給湯コントローラ１２Ｍから指示された比率で行われる。また、配管１２Ｒを介して供給される温水は、さらに配管１２Ｓを介して浴槽１３へ注水されることとなる。

熱交換器１２Ｋは、貯湯タンク１２Ｃ内の湯水と、浴槽１３内の水との間で熱交換を行い、浴槽１３内の水を追い炊きするために用いられる。熱交換器１２Ｋには、貯湯タンク１２Ｃ内の湯水が流れる配管１２Ｐ、１２Ｏと、浴槽１３内の水が流れる配管１２Ｓ、１２Ｔと、が接続されている。

循環ポンプ１２Ｅは、配管１２Ｐに設けられたポンプである。循環ポンプ１２Ｅによって送り出された水は、配管１２Ｐ、貯湯タンク１２Ｃ、配管１２Ｏ及び熱交換器１２Ｋをこの順で循環する。

循環ポンプ１２Ｆは、配管１２Ｓに設けられたポンプである。循環ポンプ１２Ｆによって送り出された水は、配管１２Ｓ、熱交換器１２Ｋ、配管１２Ｔ及び浴槽１３をこの順で循環する。

流量センサ１２Ｌは、配管１２Ｓを流れる水の流量を検出する。また、温度センサ１２Ｉは、配管１２Ｓを流れる水の温度を検出する。流量センサ１２Ｌ及び温度センサ１２Ｉによる検出の結果は、給湯コントローラ１２Ｍへ通知されて、浴槽１３内の温水の温度を管理するために用いられる。

給湯コントローラ１２Ｍは、マイクロコントローラ及び循環ポンプ１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆを駆動するための駆動回路等から構成される。給湯コントローラ１２Ｍは、温度センサ１２Ｇ、１２Ｈ、１２Ｉ及び流量センサ１２Ｌによる検出の結果に基づいて、循環ポンプ１２Ｄ、１２Ｅ、１２Ｆを駆動したり、三方弁１２Ｊを制御したりする。また、給湯コントローラ１２Ｍは、貯湯タンク１２Ｃ内の水の温度分布をコントローラ２０へ通知する。

図１に戻り、コントローラ２０は、給湯設備１０を制御するコンピュータである。コントローラ２０は、宅内ネットワーク６０を介して、給湯設備１０、電力計測装置３０、及び操作端末４０とデータ通信可能に接続する。また、コントローラ２０は、インターネット７０を介して、外部のクラウドサーバ５０とデータ通信可能に接続する。

続いて、コントローラ２０の構成について説明する。コントローラ２０は、図３に示すように、宅内通信部２１と、外部通信部２２と、記憶部２３と、制御部２４と、を備える。

宅内通信部２１は、例えば、無線ＬＡＮ接続用のアクセスポイントであり、制御部２４の制御の下、宅内ネットワーク６０を介して、給湯設備１０、電力計測装置３０、及び操作端末４０とデータ通信を行う。外部通信部２２は、ＮＩＣ（Network Interface Card）等の通信インタフェースを備え、制御部２４の制御の下、インターネット７０を介して、外部のクラウドサーバ５０とデータ通信を行う。

記憶部２３は、いわゆる二次記憶装置（補助記憶装置）としての役割を担い、例えば、フラッシュメモリ等の読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ等で構成される。記憶部２３には、図４に示すように、設備履歴データ２３１と、電力履歴データ２３２と、予定データ２３３と、電気料金単価データ２３４と、気象記録データ２３５と、気象予報データ２３６と、スケジュールデータ２３７と、が記憶されている。

設備履歴データ２３１は、給湯設備１０の動作（蓄熱の開始や終了等）の履歴を示すデータである。
電力履歴データ２３２は、給湯設備の消費電力の履歴を示すデータである。
予定データ２３３は、住宅の各ユーザの外出や在宅等の予定を示すデータである。
電気料金単価データ２３４は、時間帯毎の電気料金の単価を示すデータである。なお、電気料金単価データ２３４は、電気料金の契約を変更した際等に、図示せぬ電力会社のサーバ等からダウンロードされた最新のデータに自動的に更新される。
気象記録データ２３５は、過去に記録された気象に関する情報（天気、気温、湿度、日照時間等）が記録されたデータである。気象予報データ２３６は、今後の気象予報を示すデータであり、例えば、翌日の１時間毎の気温、湿度、天気の予報を示す。なお、気象記録データ２３５と気象予報データ２３６とは、定期的に、インターネット７０を介して図示せぬサーバからダウンロードされた最新のデータに自動的に更新される。
スケジュールデータ２３７は、後述するスケジュール作成処理によって作成される、給湯設備１０による蓄熱のスケジュールを規定するデータである。具体的には、スケジュールデータ２３７には、沸上（蓄熱）を開始する時間と、終了する時間と、沸上時の出力値（ｋｗ）とを含む。

図３に戻り、制御部２４は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等（何れも図示せず）を備え、ＣＰＵが、ＲＡＭをワークメモリとして用い、ＲＯＭや記憶部２３に記憶されている各種プログラムを適宜実行することにより、上述した各部を制御する。また、制御部２４は、機能的には、予測部２４１と、スケジュール作成部２４２と、制御実行部２４３と、を備える。

予測部２４１は、給湯設備１０をユーザの翌日の利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量を予測する。具体的には、予測部２４１は、過去の一定期間に記録された電力履歴データ２３２と予定データ２３３とから、給湯設備１０の消費電力量を算出するモデル式のパラメータを求める。そして、求めたパラメータを適用したモデル式および、翌日の気象予報データ２３６と予定データ２３３とを用いて、必要電力量を予測する。

スケジュール作成部２４２は、予測した必要電力量と、電気料金単価データ２３４と、に基づいて、なるべく電気料金が安くなるように、給湯設備１０による蓄熱のスケジュールを作成する。

制御実行部２３３は、作成されたスケジュールに基づいて、給湯設備１０に制御信号を送信して、給湯設備１０による蓄熱を制御する。

図１に戻り、電力計測装置３０は、給湯設備１０の消費電力を随時監視して、コントローラ２０に通知する。なお、電力計測装置３０の代わりに、給湯設備１０が自身の消費電力を計測する機構を備えて、計測した消費電力をコントローラ１０に通知してもよい。

操作端末４０は、例えば、タブレット端末であり、タッチパネルを備える。操作端末４０は、給湯設備１０に給湯や停止等の指示を送信したり、各種の状態を表示したりするために使用される。また、操作端末４０は、ユーザの予定を入力するためにも使用され、入力された予定は、コントローラ２０に送信されて、予定データ２３３として登録される。

クラウドサーバ５０は、インターネット７０を介して、住宅８０内のコントローラ２０とデータ通信する。例えば、コントローラ２０は、定期的に、電力履歴データ２３２や予定データ２３３をクラウドサーバ５０に送信して、クラウドサーバ５０内のデータベースにアップロードされる。

続いて、コントローラ２０の行う処理について説明する。コントローラ２０は、毎日決められた時刻（例えば９時）に、図５に示すスケジュール作成処理を実行する。

まず、コントローラ２０の予測部２４１は、次回分の給湯設備の蓄熱に必要な必要電力量を予測する予測処理を実行する（ステップＳ１１）。この予測処理の詳細について、図６のフローチャートを用いて説明する。

まず、コントローラ２０の予測部２４１は、過去1ヶ月間に計測された、予測用の各パラメータの値を取得する（ステップＳ１１１）。例えば、予測部２４１は、各パラメータの値として、記憶部２３に格納されている気象記録データ２３５から、過去１ヶ月の１時間毎に記録された気温や湿度の値を取得すればよい。

続いて、予測部２４１は、ステップＳ１１１で値を取得した各パラメータから、未選択のパラメータを１つ選択する（ステップＳ１１２）。

続いて、予測部２４１は、選択したパラメータと給湯設備１０の消費電力との間の相関係数を求める（ステップＳ１１３）。例えば、選択したパラメータが気温である場合、予測部２４１は、過去１ヶ月間に計測された気温の値と空調設備の消費電力の値とを気象記録データ２３５および電力履歴データ２３２から取得し、それぞれの値から、気温と消費電力との間の相関係数を求めればよい。

続いて、予測部２４１は、求めた相関係数が予め設定した閾値より大きいか否かを判別する（ステップＳ１１４）。相関係数が閾値より大きい場合（ステップＳ１１４；Ｙｅｓ）、処理はステップＳ１１６に移る。

相関係数が閾値より大きくない場合（ステップＳ１１４；Ｎｏ）、選択したパラメータは、給湯設備１０の消費電力にほとんど影響を与えないことがわかる。そのため、予測部２４１は、このパラメータを予測式で用いる対象から除外する（ステップＳ１１５）。そして、処理はステップＳ１１６に移る。

ステップＳ１１６において、予測部２４１は、ステップＳ１１２で全てのパラメータを選択したかどうかを判別する。選択していないパラメータがある場合（ステップＳ１１６；Ｎｏ）、予測部２４１は、そのパラメータを選択して、消費電力との相関係数を求め、閾値以下の場合は予測式の対象から除外する処理を繰り返す（ステップＳ１１２〜ステップＳ１１５）。

一方、全てのパラメータを選択した場合（ステップＳ１１６；Ｙｅｓ）、予測部２４１は、除外していないパラメータを対象に、消費電力を予測するための予測式の各パラメータの係数を、回帰分析等の公知の手法で求める（ステップＳ１１７）。

ここで、予測式の例を以下の式（１）に示す。この式において、Ｙは予測の対象となる給湯設備１０の消費電力量を示す。また、Ｘiは、ステップＳ１１５で除外されていない予測用のパラメータである。また、αはこのパラメータの係数であり、ステップＳ１１７で算出される。なお、ｕは、給湯設備１０の待機電力を示す。また、memberは予定データ２３３から得られる住宅８０の在宅人数、timeは在宅時間を示し、Ｅはこれらに起因する消費電力の補正値を求めるための関数である。

図６に戻り、続いて、予測部２４１は、ステップＳ１１７で求めた係数を適用した予測式に、翌日の各パラメータの値（例えば、気象予報データ２３６から取得した翌日の気温の予報値）を代入して、必要電力量（式（１）のＹ）を求める（ステップＳ１１８）。以上で予測処理は終了する。なお、上述したような予測式を用いずに、直近１ヶ月分のヒートポンプユニット１１や給湯設備１０の消費電力の平均を必要電力量としてもよく、必要電力量を求める手法は任意である。

図５に戻り、予測処理（ステップＳ１１）が終了すると、コントローラ２０のスケジュール作成部２４２は、ユーザが翌日に浴槽１３を使用する時刻（使用時刻）を推定する（ステップＳ１２）。例えば、スケジュール作成部２４２は、過去1週間分の設備履歴データ２３１から、浴槽１３に給湯された時刻の平均を使用時刻と推定すればよい。なお、予め、浴槽１３の使用時刻がユーザによって設定されていてもよい。

続いて、スケジュール作成部２４２は、電気料金単価データ２３４を参照して、電気料金が最も安くなり、且つ、少なくとも予測処理で予測した必要電力量分の蓄熱が推定した使用時刻には完了している給湯設備１０による蓄熱の開始時刻、終了時刻、及び蓄熱時の消費電力を求める（ステップＳ１３）。

ここで、給湯設備１０の電気料金が、以下の式（２）のように与えられている場合を考える。

この式において、ｈは１日の各時間帯を示し、０〜２４までの値をとる。また、Ｒ（ｈ）は、給湯設備１０の時間帯ｈにおける電気料金を示す。例えば、Ｒ（０）は、０時から１時の間の給湯設備１０の電気料金を示す。

また、Ｋは外気温度を示す。α（Ｋ）は、外気温がＫであるときの蓄熱時の効率を示す関数であり、外気温が低いほど貯湯タンク１２Ｃ内の湯は冷めやすくなるため、小さな値（効率の悪い値）を示す。

また、Ｗは、蓄熱時の給湯設備１０（ヒートポンプユニット１１）の消費電力を表す。Ｐ（Ｗ）は、消費電力Ｗでヒートポンプユニット１１を稼働したときの、ヒートポンプユニット１１の出力（能力）を示す。ここで、消費電力ＷとＰ（Ｗ）とは、図７に示すような関係にあることが知られている。即ち、消費電力が低いほど、ヒートポンプユニット１１による蓄熱の効率はよくなることがわかる。

また、ｔｓは蓄熱を開始する時刻（蓄熱開始時刻）、ｔｅは終了する時刻（蓄熱終了時刻）を示す。また、Ｔは、ユーザが浴槽１３を使用する使用時刻であり、ステップＳ１２で求められている。また、ｌは、貯湯タンク１２Ｃの水量を示しタンクの容量に合った固定値が与えられている。また、Ｌ（Ｔ−ｔｅ，Ｋ，ｌ）は、蓄熱終了時刻ｔｅから使用時刻Ｔまでの時間経過による蓄熱の相対的なロスを示す。Ｃ（ｈ）は、時間帯ｈにおける電気料金単価であり、電気料金単価データ２３４から取得される。

スケジュール作成部２４２は、蓄熱のスケジュールとして、式（２）において、１日分の給湯設備の電気料金ΣＲ（ｈ）（ｈ＝０〜２４）が、最少となるような蓄熱開始時刻ｔｓ、蓄熱終了時刻ｔｅ、および消費電力ｗを求めればよい。なお、式（２）は、以下の条件（１）〜（３）を満たす必要がある。

条件（１）：｛α（Ｋ）・Ｐ（Ｗ）・（ｔｅ−ｔｓ）−Ｌ（Ｔ−ｔｅ，Ｋ，ｌ）｝が、予測処理で求めた必要電力量以上である。
条件（２）：効率よくヒートポンプユニット１１を動作させるために、ｔｅ−ｔｓはできるだけ大きい値をとるようにする（なるべく長時間ヒートポンプユニット１１を動作させる）。
条件（３）：貯湯タンク１３Ｃに蓄熱した熱の時間経過による放熱ロスを防ぐために、Ｔ−ｔｅはできるだけ小さい値をとるようにする。

続いて、スケジュール作成部２４２は、求めた蓄熱開始時刻、蓄熱終了時刻、及び蓄熱時の消費電力を翌日の蓄熱のスケジュールとしたスケジュールデータ２３７を記憶部２３に登録する（ステップＳ１４）。以上でスケジュール作成処理は終了する。

ここで、具体例をあげて、上述したスケジュール作成処理について説明する。例えば、２３時〜翌７時の深夜が他の時間帯よりも電気料金単価が安い安価時間帯である通常時の料金体系と異なり、１０時〜１４時に安価時間帯が設定された場合を考える。なお、ユーザの入浴予定時刻Ｔは１８時以降に設定されているものとする。まず、上記の条件（２）および条件（３）より、設定された安価時間帯に蓄熱するように、蓄熱開始時刻ｔｓ＝１０（時）、蓄熱終了時刻ｔｅ＝１４（時）と設定される。また、蓄熱終了時刻ｔｅから使用時刻Ｔまでの時間（Ｔ−ｔｅ）が通常時より短くなるため、蓄熱の相対的なロスＬも負数となるが、時間経過による蓄熱のロスが小さいため夏季の場合はその影響は小さくなる。また、蓄熱時間（ｔｅ−ｔｓ）は、通常時の安価時間帯（２３時〜翌７時）である８時間よりも短くなるため、条件（１）を満たすために、ヒートポンプユニット１１の出力Ｐを大きくする必要があり、ヒートポンプユニット１１の消費電力Ｗは通常時よりも高く設定される。従って、この場合、スケジュール作成処理で、蓄熱開始時刻ｔｓ＝１０（時）、蓄熱終了時刻ｔｅ＝１４（時）、及び蓄熱時のヒートポンプユニット１１の消費電力Ｗは通常時より大きな値、とするスケジュールが作成される。

以上説明したように、本実施形態に係るコントローラ２０によれば、ユーザの利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量が予測され、電気料金の時間帯別単価と予測した必要電力量とに基づいて、給湯設備１０による蓄熱のスケジュールが作成される。そのため、ユーザ使用時には最適な蓄熱量で給湯設備１０を利用できるとともに、電気料金も低減することが可能となる。

なお、上記実施形態では、給湯設備１０の蓄熱のスケジュールを作成したが、蓄熱機能を有する他の設備の蓄熱のスケジュール作成にも本発明は適用可能である。例えば、給湯設備１０と同様に、ヒートポンプユニット１１や蓄熱タンクを要する水方式の空調設備にも、本発明は適用可能である。

（実施形態２）
続いて、実施形態２について、上述の実施形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。

実施形態２に係る設備制御システム２は、図８に示すように、発電設備９０をさらに備え、発電した電力を図示せぬ電力会社等に売ること（売電）ができる。発電設備９０は、例えば、太陽光から発電するソーラーパネルや、発電電力を直流から交流に変換するパワーコンディショナーを備えた太陽光発電設備である。

また、本実施形態に係るコントローラ２０の記憶部２３には、図９に示すように、売電単価データ２３８と発電履歴データ２３９とがさらに記憶されている。売電単価データ２３８は、時間帯毎の電気料金の売電単価を示すデータである。発電履歴データ２３９は、発電設備９０による発電の履歴（発電時刻、発電量等）が記録されるデータである。

図１０は、本実施形態に係るコントローラ２０によって実行されるスケジュール作成処理の動作を示すフローチャートである。

まず、予測部２４１は、電力履歴データ２３２と発電履歴データ２３９と気象予報データ２３６とを参照して、翌日の発電量が消費電力量を上回る余剰時間帯および、その余剰電力量を予測する（ステップＳ２１）。

続いて、予測部２４１は、予測した余剰電力を給湯設備１０の蓄熱に利用するか、売電するか、どちらの方が経済的に得をするかを判別する（ステップＳ２２）。具体的には、予測部２４１は、以下の式（３）の判定値Ｊが正の場合は蓄熱利用の方が得、負の場合は売電の方が得であると判別すればよい。なお、この式において、Ｑは、ステップＳ２１で予測した翌日の余剰電力量である。また、τは、外気温による蓄熱効率の比を示し、具体的には、（余剰時間帯での蓄熱効率）／（現在スケジュールされている蓄熱時間帯での蓄熱効率）である。また、Ｃｐは、現在スケジュールされている蓄熱時間帯の電気料金単価を示し、電気料金単価データ２３４から取得される。Ｃｓは、予測した余剰時間帯の売電料金単価を示し、売電単価データ２３８から取得される。

売電の方が得と判別した場合（ステップＳ２２；売電）、スケジュール作成部２４２は、給湯設備１０の蓄熱のスケジュールは変更せずに、余剰電力が発生した際に直ちに売電するような動作モード（売電モード）に切り替える（ステップＳ２３）。

一方、蓄熱に利用した方が得と判別した場合（ステップＳ２２；蓄熱利用）、スケジュール作成部２４２は、予測した余剰時間帯に蓄熱するように、スケジュールされている蓄熱開始時刻、蓄熱停止時刻を変更する（ステップＳ２４）。以上でスケジュール作成処理は終了する。

以上のように、本実施形態によれば、発電設備９０を備える場合には、単純に蓄熱運転して電気料金を安くするだけでなく、売電した場合と比較して、売電した方が得な場合は売電が優先される。そのため、経済性がより優れた蓄熱スケジュールを作成することができる。

（実施形態３）
続いて、実施形態３について、上述の実施形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。

本実施形態に係る設備制御システム３は、図１１に示すように、管理対象とする設備が給湯設備１０ではなく、空調設備１００（１００Ａ,１００Ｂ,１００Ｃ）である点が実施形態１、２と異なる。空調設備１００は、給湯設備１０とは異なり、蓄熱槽（貯油タンク１２Ｃ）を備えない。そのため、本実施形態では、ユーザが不在の部屋を擬似的な蓄熱槽として用いる。そして、電力単価が安い時間帯にユーザが不在の部屋に蓄熱（冷房の場合は蓄冷）することで、電気料金をなるべく安くする特徴を備える。なお、空調設備１００Ａは住宅８０のリビング、空調設備１００Ｂは住宅８０の子供部屋、空調設備１００Ｃは住宅８０の寝室に配置されているものとする。

また、本実施形態に係るコントローラ２０の記憶部２３には、図１２に示すように、在室状況データ２４０がさらに記憶されている。在室状況データ２４０は、今後の各時間帯における、各部屋のユーザの在室・不在の予定を表す。在室状況データ２４０は、例えば、ユーザによって操作端末４０から入力される。

図１３は、本実施形態に係るコントローラ２０によって実行されるスケジュール作成処理の動作を示すフローチャートである。

まず、コントローラ２０の予測部２４１は、気象予報データ２３６が示す今日の平均気温を閾値と比較する等して、今日の冷暖房の必要性を判断する（ステップＳ３１）。

冷暖房の必要性が無いと判断した場合（ステップＳ３１；冷暖房不要）、処理は終了する。

一方、暖房の必要があると判断した場合（ステップＳ３１；暖房）、予測部２４１は、現在の暖房の設定温度＋Ｔ（例えば２度）を、蓄熱（余熱）用の設定温度に設定する（ステップＳ３２）。

一方、冷房の必要があると判断した場合（ステップＳ３１；冷房）、予測部は、現在の冷房の設定温度−Ｔ（例えば２度）を、蓄熱（予冷）用の設定温度に設定する（ステップＳ３３）。

続いて、スケジュール作成部２４２は、未選択の部屋を１つ選択する（ステップＳ３４）。そして、スケジュール作成部２４２は、在室状況データ２４０を参照して、他よりも電気料単価が安い時間帯（安価時間帯）から予め定めた時間（１時間）が経過するまでに、選択した部屋が空き室から在室になるか否かを判別する（ステップＳ３５）。

安価時間帯から所定時間（１時間）経過までに選択した部屋が在室になる場合（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、スケジュール作成部２４２は、その部屋の安価時間帯の最後の１時間を、ステップＳ３１又はステップＳ３２で求めた蓄熱用設定温度で蓄熱運転（予冷又は余熱）するようなスケジュールに、スケジュールデータ２３７を更新する（ステップＳ３６）。安価時間帯から１時間以内に在室にならない場合（ステップＳ３５；Ｎｏ）、処理はステップＳ３７に移る。

ステップＳ３７において、スケジュール作成部２４２は、全ての部屋を選択したか否かを判別する。未選択の部屋がある場合（ステップＳ３７；Ｎｏ）、スケジュール作成部２４２は、その部屋を選択して蓄熱運転するか否かを判別する処理を繰り返す。全ての部屋を選択した場合（ステップＳ３７；Ｙｅｓ）、スケジュール作成処理は終了する。

ここで、具体例を挙げて、上述したスケジュール作成処理について説明する。例えば、図１４に示すように、各部屋の在室、不在の予定がわかっており、１０時〜１４時が他の時間帯よりも電気料金単価が安い安価時間帯に設定されている場合を考える。この場合、リビングルームと子供部屋は、安価時間帯が終了してから１時間以内に、不在から在室となる。そのため、安価時間帯の最後の１時間である１３時〜１４時までは、リビングルームと子供部屋の空調設備１００Ａ,１００Ｂは蓄熱運転（予冷運転、または余熱運転）される。一方、寝室の空調設備１００Ｃは、安価時間帯が終了してから１時間以内には在室とならないため、蓄熱運転はなされない。

以上のように、本実施形態によれば、部屋の空き状況を考慮して、特定条件を満たす場合に、安価時間帯に空き部屋に蓄熱するため、空調設備１００の電気料金を低減させることが可能となる。

なお、上記実施形態では、予め定めた時間が経過するまでに空き室から在室になる部屋を判別し、その部屋に蓄熱するようなスケジュールを作成した。これに対し、長時間（所定時間以上）空き室である部屋を判別してその部屋に蓄熱し、その後、部屋間を接続するダクトを経由して在室となった別の部屋に熱をファンで搬送するような蓄熱のスケジュールを作成してもよい。例えば、図１４において寝室は夜２２時まで使用されないため、安価時間帯に寝室の空調設備１００Ｃで蓄熱をしておき、安価時間帯の終了後に寝室の熱をリビングや子供部屋にファンで搬送することで、電気料金を低減させることが可能となる。なお、長時間空き室である部屋は、床下や屋根裏などの住宅において人が立ち入らない空間であってもよい。

また、上記実施形態では、住宅８０の各部屋に対して蓄熱を行っているが、低温保存を目的とした保冷機器に対して蓄熱を行ってもよい。例えば、各部屋の冷蔵庫に対して安価時間帯に通常よりも低い温度で蓄熱しておくことで、安価時間帯後の消費電力を低減させることが可能となる。また、冷蔵庫の場合、より低い温度である冷凍室に対して集中的に蓄熱を行い、安価時間帯後に消費電力を低減させて、各部屋に熱の搬送を行ってもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない部分での種々の修正は勿論可能である。

例えば、上述したスケジュール作成処理は、毎日決められた時間に行う必要はなく、例えば、電力料金単価データ２３４が変更されたときのみ実施してもよい。また、今後１週間や１ヶ月間の蓄熱のスケジュールを作成してもよく、スケジュール作成処理で作成するスケジュールの期間は任意でよい。

また、例えば、本実施形態に係るコントローラ２０の動作を規定する動作プログラムを既存のパーソナルコンピュータや情報端末機器等に適用することで、当該パーソナルコンピュータ等を本発明に係るコントローラ２０として機能させることも可能である。

また、このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto Optical Disk）、メモリカードなどのコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布してもよいし、インターネットなどの通信ネットワークを介して配布してもよい。

１，２，３ 設備管理システム、１０ 給湯設備、２０ コントローラ、２１ 宅内通信部、２２ 外部通信部、２３ 記憶部、２４ 制御部、２３１ 設備履歴データ、２３２ 電力履歴データ、２３３ 予定データ、２３４ 電気料金単価データ、２３５ 気象記録データ、２３６ 気象予報データ、２３７ スケジュールデータ、２３８ 売電単価データ、２３９ 発電履歴データ、２４０ 在室状況データ、２４１ 予測部、２４２ スケジュール作成部、２４３ 制御実行部

Claims (7)

1. 発電設備を備える住宅に設置された蓄熱機能を有する設備を管理するコントローラであって、
   前記設備をユーザの利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量を予測する予測部と、
   電気料金の時間帯別単価と前記予測した必要電力量とに基づいて、前記設備による蓄熱のスケジュールを作成するスケジュール作成部と、
   前記発電設備の発電による余剰電力と該余剰電力が発生する余剰時間帯とを予測する余剰電力予測部と、
   前記スケジュールで規定されている蓄熱時間帯における前記設備の蓄熱効率を考慮した電気料金単価と前記余剰時間帯における前記発電設備の売電単価とを比較し、前記電気料金単価の方が大きい場合は、前記余剰時間帯に蓄熱するように前記スケジュールを変更する変更部と、
   を備えるコントローラ。
2. 前記変更部は、前記売電単価の方が大きい場合は、余剰電力が発生した場合に直ちに売電する動作モードに設定する、
   請求項１に記載のコントローラ。
3. 前記スケジュール作成部は、前記設備のユーザの使用時に、前記予測した必要電力量分の蓄熱が完了し、且つ、該蓄熱に要する電気料金が最も安くなるような前記スケジュールを作成する、
   請求項１又は２に記載のコントローラ。
4. 前記設備は、給湯設備であり、
   前記スケジュール作成部は、前記給湯設備による沸上を開始する時間と、終了する時間と、該沸上時の出力値と、を含む前記スケジュールを作成する、
   請求項１から３の何れか１項に記載のコントローラ。
5. 前記設備は、空調設備であり、
   前記変更部は、
   前記空調設備が設置された部屋の在室状況に基づいて、他の時間帯よりも電気料金の単価が安い安価時間帯に蓄熱運転をするか否かを判別し、
   蓄熱運転すると判別した場合は、該蓄熱運転するように前記スケジュールを変更する、
   請求項１から３の何れか１項に記載のコントローラ。
6. 発電設備を備える住宅に設置された蓄熱機能を有する設備をユーザの利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量を予測し、
   電気料金の時間帯別単価と前記予測した必要電力量とに基づいて、前記設備による蓄熱のスケジュールを作成し、
   前記発電設備の発電による余剰電力と該余剰電力が発生する余剰時間帯とを予測し、
   前記スケジュールで規定されている蓄熱時間帯における前記設備の蓄熱効率を考慮した電気料金単価と前記余剰時間帯における前記発電設備の売電単価とを比較し、前記電気料金単価の方が大きい場合は、前記余剰時間帯に蓄熱するように前記スケジュールを変更する、
   スケジュール作成方法。
7. 発電設備を備える住宅に設置された蓄熱機能を有する設備を管理するコンピュータを、
   前記設備をユーザの利用に適した蓄熱状態にするために必要な必要電力量を予測する予測部、
   電気料金の時間帯別単価と前記予測した必要電力量とに基づいて、前記設備による蓄熱のスケジュールを作成するスケジュール作成部、
   前記発電設備の発電による余剰電力と該余剰電力が発生する余剰時間帯とを予測する余剰電力予測部、
   前記スケジュールで規定されている蓄熱時間帯における前記設備の蓄熱効率を考慮した電気料金単価と前記余剰時間帯における前記発電設備の売電単価とを比較し、前記電気料金単価の方が大きい場合は、前記余剰時間帯に蓄熱するように前記スケジュールを変更する変更部、
   として機能させるプログラム。

Images