JP2021169927A - 給湯システム、沸き上げスケジュール作成装置、沸き上げスケジュール作成方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】余剰電力が小さい場合であっても自家消費率を高める。【解決手段】予測部（７０４）は、住宅に設置される発電設備によって生じる余剰電力の推移を予測する。スケジュール作成部（７０５）は、余剰電力の推移に基づいて、住宅に設置される給湯機の昼間の沸き上げ運転に関する昼間沸き上げスケジュールを作成する。スケジュール送信部（７０６）は、昼間沸き上げスケジュールを給湯機に送信する。スケジュール作成部（７０５）は、給湯機が貯湯タンクの第１の位置を起点に湯水を循環させる第１の沸き上げ運転を余剰電力のみで行える総時間が予め定めた基準時間以上の場合、第１の沸き上げ運転を行うように昼間沸き上げスケジュールを作成し、総時間が基準時間より短く且つ予め定めた条件を満たす場合、給湯機が第１の位置よりも高い第２の位置を起点に湯水を循環させる第２の沸き上げ運転を行うように昼間沸き上げスケジュールを作成する。【選択図】図６

Description

本発明は、給湯システム、沸き上げスケジュール作成装置、沸き上げスケジュール作成方法及びプログラムに関する。

近年、商用電力系統から購入する電力を減少させるため、太陽光、風力に代表される自然エネルギーによって発電する発電設備を設置する住宅が増えている。また、昨今では、発電設備により生じた電力の自家消費率を高めることが要請される風潮にあり、かかる要請に対する技術の提案も種々なされている（例えば、特許文献１）。

特許文献１に開示される貯湯式給湯システムは、翌日の太陽光発電の余剰電力の発生量を予測し、その予測結果に応じて、夜間の沸き上げ運転の沸き上げ量を変化させる。例えば、余剰電力の発生量が多いと予測される場合には、少ないと予測される場合に比べて、夜間の沸き上げ量を少なくする。これにより、余剰電力を有効に利用することができ、また夜間の沸き上げ運転に使用する電力を低減させることができる。

特開２０１３−１４８２８７号公報

ところで、一般に、余剰電力のみで給湯機に沸き上げ運転を実行させる場合、当該給湯機の仕様に応じた一定の大きさ以上の余剰電力が必要とされ、余剰電力が十分でない場合には、商用電力系統から電力を購入することなく沸き上げ運転を実行させることが困難である。

このため、余剰電力が小さい場合であっても、自家消費率を高めることができる新たな技術の提案が望まれている。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、余剰電力が小さい場合であっても、自家消費率を高めることができる給湯システム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、本発明に係る給湯システムは、
住宅に設置される給湯機と、
前記住宅に設置される発電設備によって生じる余剰電力の推移を予測する予測手段と、
前記余剰電力の推移に基づいて、前記給湯機の昼間の沸き上げ運転に関する昼間沸き上げスケジュールを作成するスケジュール作成手段と、
前記昼間沸き上げスケジュールを前記給湯機に送信するスケジュール送信手段と、を備え、
前記給湯機は、
湯水を貯える貯湯タンクと、
周囲の空気を熱源として水を高温水に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記貯湯タンクの下部の第１の位置及び前記第１の位置よりも高い第２の位置の何れかを起点に前記ヒートポンプユニットを経て前記貯湯タンクの上部に戻るように配設され、前記湯水を循環させる水配管と、
前記昼間沸き上げスケジュールを取得し、取得した昼間沸き上げスケジュールに従って、前記第１の位置を起点に前記湯水を循環させる第１の沸き上げ運転、又は、前記第２の位置を起点に前記湯水を循環させる第２の沸き上げ運転を行う給湯コントローラと、を有し、
前記スケジュール作成手段は、前記給湯機が前記第１の沸き上げ運転を余剰電力のみで行える総時間が予め定めた基準時間以上の場合、前記第１の沸き上げ運転を行うように前記昼間沸き上げスケジュールを作成し、前記総時間が前記基準時間より短く且つ予め定めた条件を満たす場合、前記給湯機が前記第２の沸き上げ運転を行うように前記昼間沸き上げスケジュールを作成する。

本発明によれば、小さい余剰電力であっても活用できるようになり、自家消費率を向上させることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る給湯システムの全体構成を示す図 本実施の形態に係る給湯機が備えるヒートポンプユニットの構成を示すブロック図 本実施の形態に係る制御装置のハードウェア構成を示すブロック図 本実施の形態に係る制御装置の機能構成を示すブロック図 本実施の形態に係るクラウドサーバのハードウェア構成を示すブロック図 本実施の形態に係るクラウドサーバの機能構成を示すブロック図 本実施の形態において予測した余剰電力の推移の一例を示す図 本実施の形態の余剰電力予測処理の手順を示すフローチャート 本実施の形態の沸き上げスケジュール作成処理の手順を示すフローチャート 本実施の形態の昼間沸き上げスケジュール作成処理の手順を示すフローチャート 本実施の形態の低能力判定処理の手順を示すフローチャート 他の実施の形態においてユーザ問合せ画面の一例を示す図

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る給湯システム１の全体構成を示す図である。給湯システム１は、発電設備２と、電力計測装置３と、給湯機４と、制御装置５と、操作端末６と、クラウドサーバ７とを備え、家屋Ｈに設置された給湯機４の沸き上げ運転をクラウドサーバ７で作成した沸き上げスケジュールに従って行えるようにしたシステムである。

＜発電設備２＞
発電設備２は、ＰＶ（photovoltaic）パネル２０と、パワーコンディショニングシステムであるＰＶ−ＰＣＳ２１とを備えた太陽光発電設備である。ＰＶパネル２０は、例えば多結晶シリコン型のソーラパネルであり、家屋Ｈの屋根の上に設置され、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで発電する。ＰＶ−ＰＣＳ２１は、ＰＶパネル２０の発電により生じた直流電力を交流電力に規定の変換効率で変換することで、発電電力を生成し、電力線ＰＬ２を介して、分電盤１０に供給する。

＜電力計測装置３＞
電力計測装置３は、家屋Ｈに配設された電力線ＰＬ１〜ＰＬ３のそれぞれを送電される電力を計測する。電力線ＰＬ１は、商用電力系統９と分電盤１０との間に配設され、電力線ＰＬ２は、発電設備２と分電盤１０との間に配設され、電力線ＰＬ３は、分電盤１０と給湯機４との間に配設される。電力計測装置３は、電力線ＰＬ１〜ＰＬ３にそれぞれ接続されたＣＴ（Current Transformer）１〜ＣＴ３の各々と通信線を介して接続される。ＣＴ１〜ＣＴ３は、交流電流を計測するセンサである。

電力計測装置３は、ＣＴ１の計測結果に基づいて、電力線ＰＬ１における電力Ｐ１を計測する。電力Ｐ１は、家屋Ｈにおいて当該需要家が電気事業者から買った電力である商用電力に相当する。また、電力計測装置３は、ＣＴ２の計測結果に基づいて電力線ＰＬ２における電力Ｐ２を計測する。電力Ｐ２は、発電設備２による発電電力である。また、電力計測装置３は、ＣＴ３の計測結果に基づいて電力線ＰＬ３における電力Ｐ３を計測する。電力Ｐ３は、給湯機４において消費される電力に相当する。

電力計測装置３は、無線通信インタフェースを備え、家屋Ｈに構築された無線ネットワーク（以下、宅内ネットワークという。）を介して、制御装置５と通信可能に接続する。宅内ネットワークは、例えば、エコーネットライト（ECHONET Lite（登録商標））に準じたネットワークである。なお、電力計測装置３は、外付けの通信アダプタ（図示せず）を介して、宅内ネットワークに接続されてもよい。

電力計測装置３は、制御装置５からの定期的な要求（例えば、１分毎の要求）に応答して、自装置の機器ＩＤ（identification）と、現在時刻（計測時刻を意味する。）と、電力Ｐ１〜Ｐ３それぞれの計測値と各電力線の電力線ＩＤとを互いに対応付けた情報とを含む電力計測情報を制御装置５に送信する。機器ＩＤは、電力計測装置３、給湯機４、機器１１（１１ａ，１１ｂ，…）を識別するためのＩＤである。電力線ＩＤは、電力線ＰＬ１〜ＰＬ３を識別するためのＩＤである。なお、電力計測装置３によって制御装置５に送信される電力の計測値は、電力（ワット）の単位で表されるものであっても良いし、電力を予め設定された積算時間に亘って積算した電力量の単位で表されるものであってもよい。また、電力計測装置３は、電力計測情報を自発的に一定の時間間隔（例えば、１分間隔）で制御装置５に送信してもよい。

＜給湯機４＞
給湯機４は、ヒートポンプユニット４０とタンクユニット４１とを備える貯湯式の給湯機である。ヒートポンプユニット４０とタンクユニット４１とは、湯水が流れる水配管４２で接続されている。給湯機４は、分電盤１０により分岐された電力線ＰＬ３を介して、商用電力系統９及び発電設備２と電気的に接続されており、商用電力系統９又は発電設備２の何れか一方、あるいは、これらの双方から電力を得て動作する。

ヒートポンプユニット４０は、ＣＯ_２（二酸化炭素）又はＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）を冷媒として用いたヒートポンプ式の熱源器である。ヒートポンプユニット４０は、周辺の空気を熱源として、貯湯タンク４１０内の低温水を高温水に沸き上げる。図２に示すように、ヒートポンプユニット４０は、圧縮機４００と、第１熱交換器４０１と、膨張弁４０２と、第２熱交換器４０３と、送風機４０４と、水ポンプ４０５と、制御基板４０６とを備える。

圧縮機４００と、第１熱交換器４０１と、膨張弁４０２と、第２熱交換器４０３とは、冷媒配管４０７により環状に接続される。これにより、冷媒が循環する冷媒回路が形成されている。冷媒回路は、ヒートポンプ又は冷凍サイクルともいう。水配管４２は、貯湯タンク４１０の下部を起点に、水ポンプ４０５及び第１熱交換器４０１を経て貯湯タンク４１０の上部に戻るように配設されている。これにより、湯水が循環する沸き上げ回路が形成されている。

圧縮機４００は、冷媒を圧縮して温度及び圧力を上昇させる。圧縮機４００は、駆動周波数に応じて、単位当たりの送り出し量である容量を変化させることができるインバータ回路を備える。圧縮機４００は、制御基板４０６からの指示に従って上記の容量を変更する。

第１熱交換器４０１は、市水を目標の沸き上げ温度まで昇温加熱するための加熱源である。沸き上げ温度は、貯湯温度ともいう。第１熱交換器４０１は、プレート式、二重管式等の熱交換器であり、冷媒配管４０７を循環する冷媒と貯湯タンク４１０から送られてきた水との間で熱交換を行う。第１熱交換器４０１における熱交換により、冷媒は放熱して温度が下降し、水は吸熱して温度が上昇する。

膨張弁４０２は、冷媒を膨張させて温度及び圧力を下降させる。膨張弁４０２は、制御基板４０６からの指示に従って弁開度を変更する。

第２熱交換器４０３は、送風機４０４により送られてきた、即ち、取り込まれた外気と冷媒との間で熱交換を行う。第２熱交換器４０３における熱交換により冷媒は吸熱して温度が上昇し、取り込まれた外気は放熱して温度が下降する。

水ポンプ４０５は、貯湯タンク４１０の下部からの低温水を第１熱交換器４０１へ搬送する。水ポンプ４０５は、インバータ回路を備え、制御基板４０６から指示される制御値に従って駆動回転数を変更することにより、搬送する際の水流量を変化させる。

制御基板４０６は、何れも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、通信インタフェースと、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）、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とを備える。制御基板４０６は、圧縮機４００、膨張弁４０２、送風機４０４及び水ポンプ４０５のそれぞれと図示しない通信線を介して通信可能に接続され、これらの動作を制御する。また、制御基板４０６は、図示しない通信線を介してタンクユニット４１の給湯コントローラ４１１と通信可能に接続されている。

図１に戻り、タンクユニット４１は、貯湯タンク４１０、給湯コントローラ４１１及び混合弁４１２を備える。これらの構成部品は、金属製の外装ケースに収められている。

貯湯タンク４１０は、ステンレス等の金属、樹脂等で形成されている。貯湯タンク４１０の外側には断熱材が配置されている。これにより、貯湯タンク４１０内で、高温の湯を長時間に亘って保温することができる。

給湯コントローラ４１１は、何れも図示しないが、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、通信インタフェースと、ＥＥＰＲＯＭ、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とを備え、給湯機４を統括的に制御する。給湯コントローラ４１１は、ヒートポンプユニット４０の制御基板４０６と図示しない通信線を介して通信可能に接続する。また、給湯コントローラ４１１は、通信線４３を介してリモコン４４と通信可能に接続する。さらに、給湯コントローラ４１１は、上述した宅内ネットワークを介して、制御装置５と通信可能に接続する。なお、給湯コントローラ４１１は、ヒートポンプユニット４０に設置されてもよい。

リモコン４４は、家屋Ｈにおける浴室に設置され、ユーザから、沸き上げ、給湯等に関する操作入力を受け付けたり、給湯機４の運転状態、貯湯状態等を表示してユーザに提示したりするための給湯機４専用の端末装置である。

リモコン４４は、何れも図示しないが、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、通信インタフェースと、ＥＥＰＲＯＭ、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と、押しボタン、タッチパネル、タッチパッド等の入力装置と、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ等のディスプレイとを備える。

リモコン４４は、ユーザから、沸き上げ運転、給湯等に関する設定入力及び操作入力を受け付け、受け付けた入力に係る情報を通信線４３を介して給湯コントローラ４１１に出力する。また、リモコン４４は、給湯コントローラ４１１から供給された、給湯機４の設定値、運転状態、貯湯状態等の情報を表示する。詳細には、ユーザは、リモコン４４を介して、電気料金プランの選択、クラウドサーバ７による遠隔制御機能の有効又は無効の設定、昼間沸き上げ機能の有効又は無効の設定、出湯温度の設定、沸き上げ温度の設定、湯量の設定等を行うことができる。また、ユーザは、リモコン４４を介して、浴槽への湯張り、追焚き等の運転の開始又は停止の指示を給湯機４に与えることができる。

続いて、給湯機４における基本的な動作について説明する。給湯機４は、大別すると、沸き上げ動作と給湯動作を行う。
<<沸き上げ動作>>
沸き上げ動作の開始時には、貯湯タンク４１０内の高温水は消費されており、貯湯タンク４１０の下部には市水の温度に近い低温水が貯留している。水ポンプ４０５を作動させることで、この低温水がヒートポンプユニット４０の第１の熱交換器４０１に入水され、冷媒との熱交換により昇温し、高温水となる。この高温水は貯湯タンク４１０の上部に戻され、貯湯タンク４１０内では、上部に高温水、下部に低温水が滞留して温度成層が形成され、高温水と低温水との間には温度境界層が生成される。

沸き上げ量が増えて、高温水の領域が大きくなると貯湯タンク４１０の下部に温度境界層が近づき、第１の熱交換器４０１に入水する水の温度である入水温度が次第に上昇する。

詳細は後述するが、本実施の形態の給湯機４は、通常能力を示す第１能力又は第１能力より能力が低い第２能力の何れかで沸き上げ運転を行う。

<<給湯動作>>
貯湯タンク４１０の上部には出湯管が接続されており、貯湯タンク４１０からこの出湯管を介して出湯した高温水が、混合弁４１２にて市水と混合される。これにより、ユーザが所望する温度（例えば４０℃）の湯水となって、例えば浴室に配設されたシャワー４５、蛇口４６等の給湯端末に供給される。このとき、貯湯タンク４１０では、上部から流出した高温水の体積分、水道圧により、下部に接続された給水管から市水が供給される。これにより、貯湯タンク４１０内では温度境界層が上方へ移動する。高温水が少なくなると、給湯機４は、追加沸き上げを行う。

上述した出湯管には、貯湯タンク４１０から出湯される湯の量である使用湯量（給湯量ともいう。）を計測する図示しない使用湯量センサが設けられている。使用湯量は、家屋Ｈで使用される湯の量に相当する。また、貯湯タンク４１０には、貯湯タンク４１０内に貯留する湯の量である貯湯量を計測する図示しない貯湯量センサが設けられている。使用湯量センサ及び貯湯量センサは、図示しない通信線を介して給湯コントローラ４１１と通信可能に接続されている。給湯コントローラ４１１は、制御装置５からの定期的な要求（例えば、１分毎の要求）に応答して、使用湯量センサの計測によって得られた使用湯量と、貯湯量センサの計測によって得られた貯湯量とを含む湯量計測情報を生成し、制御装置５に送信する。送信される湯量計測情報は、さらに給湯機４の機器ＩＤ及び計測時刻を含む。なお、給湯コントローラ４１１は、湯量計測情報を自発的に一定の時間間隔（例えば、１分間隔）で制御装置５に送信してもよい。

＜機器１１ａ，１１ｂ，…＞
機器１１（機器１１ａ，１１ｂ，…）は、例えば、エアコン、照明器、床暖房システム、冷蔵庫、ＩＨ（Induction Heating）調理器、テレビ等の電気機器である。電気機器１１ａ，１１ｂ，…は、家屋Ｈに設置され、分電盤１０により分岐された電力線ＰＬ４，ＰＬ５，…を介して、商用電力系統９及び発電設備２と電気的に接続される。

各機器１１は、無線通信インタフェースを備え、上述の宅内ネットワークを介して、制御装置５と通信する。なお、各機器１１は、外付けの通信アダプタ（図示せず）を介して、宅内ネットワークに接続される仕様であってもよい。各機器１１は、制御装置５からの要求に応答して、機器ＩＤと現在時刻と現在の運転状態を示す情報とが格納された運転状態情報を宅内ネットワークを介して制御装置５に送信する。

＜操作端末６＞
操作端末６は、押しボタン、タッチパネル、タッチパッド等の入力デバイスと、有機ＥＬディスプレイ、液晶ディスプレイ等の表示デバイスと、通信インタフェースとを備えた、例えば、スマートフォン、タブレット端末等のスマートデバイスである。操作端末６は、制御装置５と、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｗｉ−ＳＵＮ（登録商標）、有線ＬＡＮ等の周知の通信規格に則った通信を行う。操作端末６は、ユーザからの操作を受け付け、受け付けた操作内容を示す情報を制御装置５に送信する。また、操作端末６は、制御装置５から送信された、ユーザに提示するための情報を受信し、受信した情報を表示する。このように、操作端末６は、ユーザとのインタフェース（いわゆる、ユーザインタフェース）としての役割を担う。

＜制御装置５＞
制御装置５は、家屋Ｈの適切な場所に設置され、家屋Ｈに設置された電力計測装置３、給湯機４及び各機器１１から宅内ネットワークを介して送信される上述した各情報を収集する情報収集ユニットである。制御装置５は、一例として、家屋Ｈで使用される電力の管理を行うＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラである。図３に示すように、制御装置５は、ＣＰＵ５０と、ＲＯＭ５１と、ＲＡＭ５２と、通信インタフェース５３と、二次記憶装置５４とを備える。これらの構成部は、バス５５を介して相互に接続される。ＣＰＵ５０は、この制御装置５を統括的に制御する。

ＲＯＭ５１は、複数のファームウェア及びこれらのファームウェアの実行時に使用されるデータを記憶する。ＲＡＭ５２は、ＣＰＵ５０の作業領域として使用される。

通信インタフェース５３は、宅内ネットワークを介して電力計測装置３、給湯機４及び各機器１１と無線通信するためのネットワークカードと、操作端末６と無線通信又は有線通信するためのネットワークカードと、ルータ１２を介してインターネットに接続される他の装置（例えば、クラウドサーバ７）と通信するためのネットワークカードとを備える。ルータ１２は、ブロードバンドルータであり、制御装置５とＬＡＮ（Local Area Network）ケーブルで接続される。二次記憶装置５４は、ＥＥＰＲＯＭ、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又はＨＤＤ（Hard Disk Drive）を含んで構成される。二次記憶装置５４は、この家庭で消費される電力を管理するための１又は複数のプログラムと、各プログラムの実行時に使用されるデータとを記憶する。

制御装置５は、機能的には、図４に示すように、計測情報取得部５００と、実績情報送信部５０１と、給湯機情報取得部５０２と、給湯機情報送信部５０３と、スケジュール取得部５０４と、スケジュール送信部５０５とを備える。これらの機能部は、ＣＰＵ５０が二次記憶装置５４に記憶されている上記のプログラムを実行することで実現される。

計測情報取得部５００は、電力計測装置３及び給湯機４から電力計測情報及び湯量計測情報を取得する。詳細には、計測情報取得部５００は、一定時間間隔（例えば、１分間隔）で、電力計測装置３に対し、電力計測情報の送信を要求する。計測情報取得部５００は、かかる要求に応答して、電力計測装置３から送られてきた電力計測情報を受信して取得する。計測情報取得部５００は、取得した電力計測情報を実績情報テーブル５１０に保存する。

また、計測情報取得部５００は、一定時間間隔（例えば、１分間隔）で、給湯機４に対し、湯量計測情報の送信を要求する。計測情報取得部５００は、かかる要求に応答して、給湯機４から送られてきた湯量計測情報を受信して取得する。計測情報取得部５００は、取得した湯量計測情報を実績情報テーブル５１０に保存する。

実績情報テーブル５１０は、二次記憶装置５４に記憶されるデータテーブルである。実績情報テーブル５１０には、予め定めた期間分（例えば、１年分）の電力計測情報及び湯量計測情報の履歴が保存される。

実績情報送信部５０１は、クラウドサーバ７からの要求に応答して、定期的（例えば、１時間毎）に実績情報テーブル５１０に保存されている、それぞれ過去１時間分の電力計測情報及び湯量計測情報を読み出し、それぞれ電力実績情報及び湯量実績情報としてクラウドサーバ７に送信する。

給湯機情報取得部５０２は、クラウドサーバ７からの要求又は操作端末６を介したユーザ操作に応答して、給湯機４から給湯機情報を取得する。詳細には、給湯機情報取得部５０２は、給湯機４の給湯コントローラ４１１に対して、給湯機情報の送信を要求する。給湯機情報取得部５０２は、かかる要求に応答して、給湯コントローラ４１１から送られてきた給湯機情報を受信して取得する。給湯機情報取得部５０２は、取得した給湯機情報を、二次記憶装置５４に記憶されるデータテーブルである給湯機情報テーブル５１１に保存する。給湯機情報には、給湯機４の定格値、加熱能力、低減率等が含まれる。

上記の定格値とは、前述した第１能力で沸き上げ運転する際の給湯機４の消費電力を意味する。また、加熱能力とは、第１能力で沸き上げ運転する際の給湯機４の加熱能力（単位は、ｋＷ）を意味し、低減率とは、給湯機４における第１能力に対する第２能力の能力比であり、本実施の形態では０．８である。なお、給湯機情報には、低減率の替わりに、圧縮機４００の第１能力時の駆動周波数（例えば、５０Ｈｚ）と、圧縮機４００の第２能力時の駆動周波数（例えば、４０Ｈｚ）とが含まれていてもよい。

給湯機情報送信部５０３は、クラウドサーバ７からの要求に応答して、給湯機情報テーブル５１１に保存されている給湯機情報を読み出して、クラウドサーバ７に送信する。

スケジュール取得部５０４は、クラウドサーバ７から定期的（例えば、２４時間毎）に送られてくる沸き上げスケジュールを受信して取得する。スケジュール送信部５０５は、スケジュール取得部５０４により取得された沸き上げスケジュールを給湯機４の給湯コントローラ４１１に送信する。給湯コントローラ４１１は、受信した沸き上げスケジュールに則って給湯機４による沸き上げ運転を制御する。

＜クラウドサーバ７＞
クラウドサーバ７は、制御装置５のメーカ又は販売会社によって設置され、運用されるサーバコンピュータであり、一般的なＷｅｂサーバとしての機能を有し、インターネットに接続される。図５に示すように、クラウドサーバ７は、ＣＰＵ７０と、ＲＯＭ７１と、ＲＡＭ７２と、通信インタフェース７３と、二次記憶装置７４とを備える。これらの構成部は、バス７５を介して相互に接続される。ＣＰＵ７０は、このクラウドサーバ７を統括的に制御する。ＣＰＵ７０の性能は、制御装置５のＣＰＵ５０より高い。

ＲＯＭ７１は、複数のファームウェアとこれらのファームウェアの実行時に使用されるデータを記憶する。ＲＡＭ７２は、ＣＰＵ７０の作業領域として使用される。

通信インタフェース７３は、インターネットに接続して、制御装置５、気象サーバ８等の他の装置と通信するためのインタフェースを備える。

二次記憶装置７４は、ＥＥＰＲＯＭ、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又はＨＤＤを含んで構成される大容量の記憶装置である。二次記憶装置７４には、図５に示すように、顧客ＤＢ７４０が記憶されている。顧客ＤＢ７４０は、制御装置５のユーザ（即ち、顧客）についての情報（以下、顧客情報）を管理するためのデータベースである。顧客情報の詳細については後述する。

クラウドサーバ７は、機能的には、図６に示すように、気象情報取得部７００と、電力実績取得部７０１と、湯量実績取得部７０２と、給湯機情報取得部７０３と、予測部７０４と、スケジュール作成部７０５と、スケジュール送信部７０６とを備える。これらの機能部は、ＣＰＵ７０が二次記憶装置７４に記憶されている図示しないスケジュール作成プログラムを実行することで実現される。

気象情報取得部７００は、気象サーバ８から気象情報を取得する。気象サーバ８は、気象庁、気象事業者等によって運営されるデータサーバであって、気象情報を一般に利用可能に提供する。気象サーバ８は、クラウドサーバ７とインターネットを介して通信可能に接続されており、インターネットを介してクラウドサーバ７に気象情報を配信する。気象情報は、家屋Ｈを含む地域における天気、日射量、日照時間、気温等の予報である気象予報と、これらの過去の実績である気象実績とを含んでおり、発電設備２による発電電力である電力Ｐ２を予測するためのパラメータとして用いられる。

気象情報取得部７００は、気象サーバ８に気象情報の要求を送信し、かかる要求の応答として気象サーバ８から送信された気象情報を受信して取得する。気象情報取得部７００は、気象サーバ８において気象情報が更新される毎に気象サーバ８から気象情報を取得し、取得した気象情報に基づいて顧客ＤＢ７４０の当該顧客に対応する顧客情報に含まれる気象予報情報及び気象実績情報を更新する。顧客ＤＢ７４０には、顧客毎に顧客情報が登録されている。顧客情報には、給湯機情報、気象予報情報、気象実績情報、発電電力情報、消費電力情報、使用湯量情報、貯湯量情報等が含まれる。気象予報情報は、家屋Ｈを含む地域における翌日の気象予報を示す情報である。気象実績情報は、家屋Ｈを含む地域における気象実績を示す情報である。本実施の形態では、気象実績情報には、過去２週間分の気象実績が含まれる。

電力実績取得部７０１は、定期的（例えば、１時間毎）に各顧客の制御装置５から電力実績情報を取得する。電力実績取得部７０１は、定期的に各顧客の制御装置５に対して、電力実績情報の要求を通知し、かかる要求に応答して各制御装置５から送信された電力実績情報を受信して取得する。上述したように、電力実績情報には、商用電力である電力Ｐ１の１分毎の計測値、発電電力である電力Ｐ２の１分毎の計測値及び給湯機４に供給される電力Ｐ３の１分毎の計測値とが、それぞれ一定期間分（本実施の形態では、１時間分）格納されている。即ち、電力実績取得部７０１は、過去１時間分の電力Ｐ１〜Ｐ３の１分毎の実績を取得する。

電力実績取得部７０１は、取得した過去１時間分の電力Ｐ３の１分毎の実績を顧客ＤＢ７４０の当該顧客に対応する顧客情報に含まれる発電電力情報に格納する。発電電力情報には、電力Ｐ３の１分毎の実績が過去２週間分含まれる。また、電力実績取得部７０１は、取得した過去１時間分の電力Ｐ１〜Ｐ３の１分毎の実績に基づいて、家屋Ｈの総消費電力から給湯機４の消費電力（電力Ｐ３）を除いた消費電力（以下、電力Ｐｃという。）の１分毎の実績を取得する。家屋Ｈの総消費電力は、電力Ｐ１と電力Ｐ２との和に相当する。電力実績取得部７０１は、取得した過去１時間分の電力Ｐｃの１分毎の実績を顧客ＤＢ７４０の当該顧客情報に含まれる消費電力情報に格納する。消費電力情報には、電力Ｐｃの１分毎の実績が過去２週間分含まれる。

湯量実績取得部７０２は、定期的（例えば、１時間毎）に各顧客の制御装置５から湯量実績情報を取得する。湯量実績取得部７０２は、定期的に各顧客の制御装置５に対して、湯量実績情報の要求を通知し、かかる要求に応答して各制御装置５から送信された湯量実績情報を受信して取得する。上述したように、湯量実績情報には、使用湯量の１分毎の計測値及び貯湯量の１分毎の計測値がそれぞれ一定期間分（本実施の形態では、１時間分）格納されている。即ち、湯量実績取得部７０２は、過去１時間分の使用湯量及び貯湯量の１分毎の実績を取得する。

湯量実績取得部７０２は、取得した過去１時間分の使用湯量の１分毎の実績を顧客ＤＢ７４０の当該顧客に対応する顧客情報に含まれる使用湯量情報に格納する。使用湯量情報には、使用湯量の１分毎の実績が過去２週間分含まれる。また、湯量実績取得部７０２は、取得した過去１時間分の貯湯量の１分毎の実績を顧客ＤＢ７４０の当該顧客情報に含まれる貯湯量情報に格納する。貯湯量情報には、貯湯量の１分毎の実績が過去２週間分含まれる。

給湯機情報取得部７０３は、定期的（例えば、２４時間毎）に各顧客の制御装置５から給湯機情報を取得する。給湯機情報取得部７０３は、定期的に各顧客の制御装置５に対して、給湯機情報の要求を通知し、かかる要求に応答して各制御装置５から送信された給湯機情報を受信して取得する。上述したように、給湯機情報には、給湯機４の定格値、加熱能力、低減率等が含まれる。給湯機情報取得部７０３は、取得した給湯機情報を顧客ＤＢ７４０の当該顧客に対応する顧客情報に含まれる給湯機情報に格納する。

予測部７０４は、本発明に係る予測手段の一例である。予測部７０４は、顧客ＤＢ７４０に登録されている各顧客情報に基づいて、各顧客の家屋Ｈにおける翌日の余剰電力の推移を予測する。ここでの余剰電力（以下、電力Ｐｓという。）とは、発電設備２による発電電力である電力Ｐ２が、上述した電力Ｐｃを超えた際の超過分の電力のことをいう。すなわち、電力Ｐｓは、電力Ｐ２と電力Ｐｃとの差に相当する。

以下、余剰電力である電力Ｐｓの推移の予測について詳細に説明する。第１に、予測部７０４は、家屋Ｈにおける翌日の発電電力である電力Ｐ２の推移を予測する。そのために、予測部７０４は、顧客ＤＢ７４０に記憶されている気象実績情報と発電電力情報とに基づいて、発電予測モデルを作成する。発電予測モデルは、電力Ｐ２を予測するためのモデルであって、本日以前の過去の予め定めた対象期間（例えば、２週間）分の電力Ｐ２の計測値を時刻（例えば、１分単位で示される時刻）及び天気でグループ化し、各グループにおいて、電力Ｐ２を平均化したモデルである。

詳細には、予測部７０４は、過去の上記対象期間における気象実績を参照して、その対象期間における各時刻の電力Ｐ２の計測値を、晴れ、曇り、雨等のような天気別にグループ化し、各グループにおける電力Ｐ２の計測値の平均値を算出する。そして、予測部７０４は、算出した電力Ｐ２の計測値の平均値を、各時刻及び天気に対応付けることによって、発電予測モデルを作成する。なお、予測部７０４は、各グループにおける電力Ｐ２の計測値の中央値を算出し、算出した電力Ｐ２の計測値の中央値を、各時刻及び天気に対応付けることによって、発電予測モデルを作成してもよい。

予測部７０４は、当該顧客に対応する顧客情報に含まれる気象予報情報から、家屋Ｈを含む地域における翌日の気象予報を取得する。予測部７０４は、作成した発電予測モデルを参照して、翌日の各時刻の天気に対応する電力Ｐ２の計測値の平均値を取得する。予測部７０４は、取得した各時刻の電力Ｐ２の計測値の平均値を翌日の各時刻における電力Ｐ２の予測値とする。このようにして、予測部７０４は、翌日の電力Ｐ２の推移を予測する。

第２に、予測部７０４は、家屋Ｈにおける翌日の電力Ｐｃの推移を予測する。電力Ｐｃは、上述したように、総消費電力（即ち、電力Ｐ１＋電力Ｐ２）と給湯機４に供給される電力Ｐ３の差に相当する。電力Ｐｃの推移を予測するために、予測部７０４は、顧客ＤＢ７４０に記憶されている消費電力情報に基づいて、消費予測モデルを作成する。消費予測モデルは、家屋Ｈにおける消費電力である電力Ｐｃを予測するためのモデルであって、上記の対象期間分の電力Ｐｃの計測値を時刻（例えば、１分単位で示される時刻）及び曜日でグループ化し、各グループにおいて、電力Ｐｃを平均化したモデルである。

詳細には、予測部７０４は、過去の対象期間における各時刻の電力Ｐｃの計測値を曜日別にグループ化し、各グループにおける電力Ｐｃの計測値の平均値を算出する。そして、予測部７０４は、算出した電力Ｐｃの計測値の平均値を曜日に対応付けることによって、消費予測モデルを作成する。なお、予測部７０４は、各グループにおける電力Ｐｃの計測値の中央値を算出し、算出した電力Ｐｃの計測値の中央値を曜日に対応付けることによって、消費予測モデルを作成してもよい。あるいは、予測部７０４は、各グループにおける電力Ｐｃの計測値の最大値を曜日に対応付けることによって、消費予測モデルを作成してもよい。例えば、本実施の形態のように平均値を採用すると、消費電力の季節による変化の傾向を掴みやすいという効果がある。また、中央値を採用すると、外れ値（例えば、来客による過剰使用、旅行による過少使用等）の影響を小さくできるという効果がある。また、最大値を採用すると、過去の最大使用を想定するため、買電リスクをより低減できるという効果がある。

予測部７０４は、作成した消費予測モデルを参照して、翌日の曜日に対応する各時刻の電力Ｐｃの計測値の平均値を取得する。予測部７０４は、取得した各時刻の電力Ｐｃの計測値の平均値を翌日の各時刻における電力Ｐｃの予測値とする。このようにして、予測部７０４は、翌日の電力Ｐｃの推移を予測する。なお、予測部７０４は、ユーザの在宅又は不在の実績も加味して消費予測モデルを作成し、ユーザの翌日の在宅又は不在の予定を加味して翌日の電力Ｐｃの推移を予測してもよい。

そして、予測部７０４は、それぞれ予測した、翌日の電力Ｐ２の推移と電力Ｐｃの推移とから、余剰電力である電力Ｐｓの推移を予測する。詳細には、予測部７０４は、翌日の各時刻（例えば、１分単位で示される時刻）において、電力Ｐ２の予測値から電力Ｐｃの予測値を減算することで、当該時刻における電力Ｐｓの予測値を算出する。このようにして、予測部７０４は、図７に示すように、余剰電力である電力Ｐｓの推移を予測する。

図８は、予測部７０４による上記の一連の処理（以下、余剰電力予測処理という。）の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０１では、予測部７０４は、顧客ＤＢ７４０に記憶されている気象実績情報と発電電力情報とに基づいて、発電予測モデルを作成する。あるいは、発電予測モデルが既に作成されている場合には、予測部７０４、顧客ＤＢ７４０に記憶されている最新の情報に基づいて、発電予測モデルを更新する。

ステップＳ１０２では、予測部７０４は、顧客ＤＢ７４０に記憶されている気象予報情報から、家屋Ｈを含む地域における翌日の気象予報を取得する。

ステップＳ１０３では、予測部７０４は、翌日の発電電力の推移を予測する。詳細には、予測部７０４は、発電予測モデルを参照して、翌日の各時刻の天気に対応する電力Ｐ２の計測値の平均値を取得する。そして、予測部７０４は、取得した各時刻の電力Ｐ２の計測値の平均値を翌日の各時刻における電力Ｐ２の予測値とすることで、電力Ｐ２の推移を予測する。

ステップＳ１０４では、予測部７０４は、顧客ＤＢ７４０に記憶されている消費電力情報に基づいて、消費予測モデルを作成する。あるいは、消費予測モデルが既に作成されている場合には、予測部７０４は、顧客ＤＢ７４０に記憶されている最新の情報に基づいて、消費予測モデルを更新する。

ステップＳ１０５では、予測部７０４は、翌日の消費電力の推移を予測する。詳細には、予測部７０４は、消費予測モデルを参照して、翌日の曜日に対応する各時刻の電力Ｐｃの計測値の平均値を取得する。そして、予測部７０４は、取得した各時刻の電力Ｐｃの計測値の平均値を翌日の各時刻における電力Ｐｃの予測値とすることで、電力Ｐｃの推移を予測する。

ステップＳ１０６では、予測部７０４は、翌日の余剰電力の推移を予測する。詳細には、予測部７０４は、翌日の各時刻において、電力Ｐ２の予測値から電力Ｐｃの予測値を減算することで、各時刻における電力Ｐｓの予測値を算出する。このようにして、予測部７０４は、翌日の電力Ｐｓの推移を予測する。

図６に戻り、スケジュール作成部７０５は、本発明に係るスケジュール作成手段の一例である。スケジュール作成部７０５は、上記の余剰電力予測処理の終了後、予測部７０４により予測された余剰電力の推移に基づいて、給湯機４の夜間の沸き上げ運転に関する夜間沸き上げスケジュールと、昼間の沸き上げ運転に関する昼間沸き上げスケジュールとを含む沸き上げスケジュールを作成する。図９は、スケジュール作成部７０５による沸き上げスケジュールを作成する処理（以下、沸き上げスケジュール作成処理という。）の手順を示すフローチャートである。

先ず、スケジュール作成部７０５は、昼間沸き上げスケジュールを作成する処理（以下、昼間沸き上げスケジュール作成処理という。）を実行する。図１０は、昼間沸き上げスケジュール作成処理の手順を示すフローチャートである。スケジュール作成部７０５は、初期設定として、対象とする時間帯を０時〜０時３０分に設定する（ステップＳ３０１）。スケジュール作成部７０５は、当該時間帯における余剰電力の予測値が、給湯機４の定格値より大きいか否かを判定する（ステップＳ３０２）。上述したように、余剰電力は、例えば、１分単位で示される時刻の電力Ｐｓが予測されている（図７参照）。したがって、詳細には、スケジュール作成部７０５は、当該時間帯における余剰電力の予測値の最小値が、給湯機４の定格値より大きいか否かを判定することで、当該時間帯における余剰電力の予測値が、給湯機４の定格値より大きいか否かを判定する。

また、商用電力系統９から電力の供給を受けるリスク、即ち、買電のリスクを小さくするため、スケジュール作成部７０５は、ステップＳ３０２において、当該時間帯における余剰電力の予測値が、給湯機４の定格値に予め定めたマージンを加算した値より大きいか否かを判定してもよい。

当該時間帯における余剰電力の予測値が、給湯機４の定格値より大きい場合（ステップＳ３０２；ＹＥＳ）、スケジュール作成部７０５は、当該時間帯の沸き上げ可能フラグをＯＮにする（ステップＳ３０３）。一方、当該時間帯における余剰電力の予測値が、給湯機４の定格値より大きくない場合（ステップＳ３０２；ＮＯ）、スケジュール作成部７０５は、当該時間帯の沸き上げ可能フラグをＯＦＦにする（ステップＳ３０４）。沸き上げ可能フラグとは、沸き上げスケジュールを構成する各時間帯に対応する変数であり、ＲＡＭ７２に一時的に展開される。本実施の形態では、沸き上げスケジュールは、０時から２４時まで、３０分間隔の時間帯で構成される。

スケジュール作成部７０５は、対象とする時間帯を３０分進め（ステップＳ３０５）、対象とする新たな時間帯が、２４時〜２４時３０分であるか否かを判定する（ステップＳ３０６）。対象とする新たな時間帯が、２４時〜２４時３０分でない場合（ステップＳ３０６；ＮＯ）、スケジュール作成部７０５は、ステップＳ３０２〜Ｓ３０５の処理を繰り返し行う。

一方、対象とする新たな時間帯が、２４時〜２４時３０分である場合（ステップＳ３０６；ＹＥＳ）、スケジュール作成部７０５は、沸き上げ可能フラグをＯＮにした時間帯の総時間が、予め定めた基準時間以上であるか否かを判定する（ステップＳ３０７）。ここで基準時間とは、最大昼間沸き上げ量を沸き上げるのに要する時間であり、以下の式で算出される。

基準時間＝最大昼間沸き上げ量×（沸き上げ温度−市水温度）／給湯機４の加熱能力
（式１）

最大昼間沸き上げ量＝満タン貯湯量−湯切れ防止量 （式２）

湯切れ防止量とは、追加沸き上げの閾値となる量であり、例えば、湯張り１回分の湯量に相当する。

なお、基準時間は、本日以前の過去の予め定めた期間（例えば、２週間）において、昼間沸き上げ時間を平均した時間あるいは最小の時間であってもよい。

沸き上げ可能フラグをＯＮにした時間帯の総時間が、予め定めた基準時間以上である場合（ステップＳ３０７；ＹＥＳ）、スケジュール作成部７０５は、最大昼間沸き上げ量を沸き上げ可能フラグがＯＮの時間帯に通常能力（即ち、第１能力）で沸き上げるように昼間沸き上げスケジュールを作成する（ステップＳ３０８）。ステップＳ３０８の処理後、スケジュール作成部７０５の処理は、図９のステップＳ２０２に移行する。

一方、沸き上げ可能フラグをＯＮにした時間帯の総時間が、予め定めた基準時間以上でない場合（ステップＳ３０７；ＮＯ）、スケジュール作成部７０５は、給湯機４が低能力で沸き上げ可能か否かを判定する処理（以下、低能力判定処理という。）を実行する（ステップＳ３０９）。ステップＳ３０９の処理後、スケジュール作成部７０５の処理は、図９のステップＳ２０２に移行する。

図１１は、低能力判定処理の手順を示すフローチャートである。スケジュール作成部７０５は、初期設定として、対象とする時間帯を０時〜０時３０分に設定する（ステップＳ４０１）。スケジュール作成部７０５は、当該時間帯における余剰電力の予測値が、低減値より大きいか否かを判定する（ステップＳ４０２）。

ここで低減値とは、低能力（即ち、第２能力）で沸き上げ運転を行う際の給湯機４の消費電力を意味し、低能力で沸き上げ運転を行うとは、通常より低い負荷、即ち、通常よりも小さい駆動周波数で圧縮機４００を動作させることを意味する。本実施の形態では、低減値は、定格値×低減率（即ち、０．８）で算出される。なお、上述したように、給湯機情報において、低減率の替わりに、圧縮機４００の第１能力時の駆動周波数（例えば、５０Ｈｚ）と、圧縮機４００の第２能力時の駆動周波数（例えば、４０Ｈｚ）とが含まれている場合、スケジュール作成部７０５は、双方の駆動周波数に基づいて、低減率を算出する。

また、スケジュール作成部７０５は、図１０のステップＳ３０２の場合と同様に、当該時間帯における余剰電力の予測値の最小値が、低減値より大きいか否かを判定することで、当該時間帯における余剰電力の予測値が、低減値より大きいか否かを判定する。

当該時間帯における余剰電力の予測値が、低減値より大きい場合（ステップＳ４０２；ＹＥＳ）、スケジュール作成部７０５は、当該時間帯の低能力沸き上げ可能フラグをＯＮにする（ステップＳ４０３）。一方、当該時間帯における余剰電力の予測値が、低減値より大きくない場合（ステップＳ４０２；ＮＯ）、スケジュール作成部７０５は、当該時間帯の低能力沸き上げ可能フラグをＯＦＦにする（ステップＳ４０４）。低能力沸き上げ可能フラグとは、沸き上げ可能フラグと同様、沸き上げスケジュールを構成する各時間帯に対応する変数であり、ＲＡＭ７２に一時的に展開される。

スケジュール作成部７０５は、対象とする時間帯を３０分進め（ステップＳ４０５）、対象とする新たな時間帯が、２４時〜２４時３０分であるか否かを判定する（ステップＳ４０６）。対象とする新たな時間帯が、２４時〜２４時３０分でない場合（ステップＳ４０６；ＮＯ）、スケジュール作成部７０５は、ステップＳ４０２〜Ｓ４０５の処理を繰り返し行う。

一方、対象とする新たな時間帯が、２４時〜２４時３０分である場合（ステップＳ４０６；ＹＥＳ）、スケジュール作成部７０５は、沸き上げ可能フラグをＯＮにした時間帯に通常能力で沸き上げ運転を行った場合の湯量（以下、第１湯量という。）と、低能力沸き上げ可能フラグをＯＮにした時間帯に低能力で沸き上げ運転を行った場合の湯量（以下、第２湯量という。）とを算出する（ステップＳ４０７）。

そして、スケジュール作成部７０５は、第１湯量が第２湯量より多いか否かを判定する（ステップＳ４０８）。第１湯量が第２湯量より多い場合（ステップＳ４０８；ＹＥＳ）、スケジュール作成部７０５は、沸き上げ可能フラグがＯＮの時間帯に通常能力で沸き上げ運転を行うように昼間沸き上げスケジュールを作成する（ステップＳ４０９）。ステップＳ４０９の処理後、スケジュール作成部７０５の処理は、図９のステップＳ２０２に移行する。

一方、第１湯量が第２湯量より多くない場合（ステップＳ４０８；ＮＯ）、スケジュール作成部７０５は、低能力沸き上げ可能フラグがＯＮの時間帯に低能力で沸き上げ運転を行うように昼間沸き上げスケジュールを作成する（ステップＳ４１０）。ステップＳ４１０の処理後、スケジュール作成部７０５の処理は、図９のステップＳ２０２に移行する。

図９のステップＳ２０２では、スケジュール作成部７０５は、夜間沸き上げスケジュールを作成する。詳細には、スケジュール作成部７０５は、作成した昼間沸き上げスケジュールで沸き上げ運転を行った場合に予定される湯量を、満タン貯湯量から差し引いた湯量を、電気料金が安い夜間に通常能力で沸き上げるように夜間沸き上げスケジュールを作成する。なお、スケジュール作成部７０５は、作成した昼間沸き上げスケジュールが低能力で沸き上げ運転を行うものである場合には、低能力で沸き上げ運転を行うように夜間沸き上げスケジュールを作成してもよい。

図６に戻り、スケジュール送信部７０６は、本発明に係るスケジュール送信手段の一例である。スケジュール送信部７０６は、以上のようにして作成された昼間沸き上げスケジュールと夜間沸き上げスケジュールを統合した沸き上げスケジュールを制御装置５に送信する。

以上説明したように、本実施の形態の給湯システム１によれば、余剰電力が給湯機４の定格値に達していない時間帯であっても、給湯機４を低能力で沸き上げ運転させることが可能であるため、余剰電力をより活用できるようになり、自家消費率を向上させることが可能となる。

例えば、発電設備２の定格容量が少ない場合であっても、商用電力系統９から電力の供給を受けるリスク、即ち、買電のリスクを低減でき、経済的な損失を抑制できる。

なお、本発明は、上記の実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。

例えば、制御装置５が、ユーザからの操作を受け付けるための入力デバイスと、ユーザに情報を提示するための表示デバイスの少なくとも何れかをさらに含んで構成されるようにしてもよい。また、制御装置５が、沸き上げスケジュールを作成してもよい。この場合、制御装置５には、上記のクラウドサーバ７の気象情報取得部７００、予測部７０４及びスケジュール作成部７０５と同様の機能部が含まれている。

また、クラウドサーバ７は、気象実績を気象サーバ８から取得するのではなく、発電量の実績から推定してもよい。例えば、発電量を予め定めたクラス数に分類し、最も発電量が多いクラスを「晴れ」、最も少ないクラスを「雨」と分類する。この場合、各時間帯で発電量が異なるので、緯度経度と日付から大気外日射量を計算し、発電量を大気外日射量及びＰＶ定格で除算して、発電量計数でクラスタリングしてもよい。クラスタリングの手法として、ｋ平均法等が採用できる。

また、クラウドサーバ７は、昼間沸き上げスケジュールのみを作成し、制御装置５に送信してもよい。この場合、夜間沸き上げスケジュールは、制御装置５又は給湯機４の給湯コントローラ４１１で作成される。

また、制御装置５は、クラウドサーバ７から受信した沸き上げスケジュールを給湯コントローラ４１１にそのまま送信するのではなく、受信した沸き上げスケジュールに従って、給湯コントローラ４１１に制御データを送信することで、給湯機４の沸き上げ運転を制御してもよい。

また、給湯システム１において、制御装置５を介在させず、クラウドサーバ７が、給湯機４の給湯コントローラ４１１に対して、直接に沸き上げスケジュールを送信する構成であってもよい。この構成では、給湯コントローラ４１１は、ルータ１２を介してインターネットに接続するための通信インタフェースを備える。また、この場合、湯量実績情報、給湯機情報は、給湯コントローラ４１１が、直接にクラウドサーバ７に送信してもよい。また、クラウドサーバ７が、作成した沸き上げスケジュールを給湯コントローラ４１１にそのまま送信するのではなく、作成した沸き上げスケジュールに従って、給湯コントローラ４１１に制御データを送信することで、給湯機４の沸き上げ運転を制御してもよい。

また、上記の実施の形態では、制御装置５は、給湯機４の給湯コントローラ４１１から、定格値、加熱能力、低減率等が含まれる給湯機情報を取得し、クラウドサーバ５に送信したが、給湯機４の型番等の機種が特定できる情報（以下、機種特定情報という。）をクラウドサーバ５に送信してもよい。制御装置５は、かかる機種特定情報を給湯コントローラ４１１から取得する。あるいは、ユーザが操作端末６を介して入力することで、機種特定情報が、制御装置５の二次記憶装置５４に保存されるようにしてもよい。クラウドサーバ５は、制御装置５から受信した機種特定情報を使用して、給湯機４のメーカ又は開発部門が管理するサーバ（以下、給湯機管理サーバという。）に問い合わせることで、当該給湯機４の定格値、加熱能力、低減率等が含まれる給湯機情報を取得する。クラウドサーバ７と給湯機管理サーバとは、インターネット又はイントラネットを介して接続される。

また、図１２に示すように操作端末６に、昼間の沸き上げ運転の実行の有無をユーザに問い合わせる画面（以下、ユーザ問合せ画面という。）を表示して、ユーザが許可した場合のみ昼間の沸き上げ運転を実行するようにしてもよい。ユーザ問合せ画面には、ユーザが許可した場合の効果、例えば、昼間の沸き上げ運転時間、昼間に沸き上げられる湯量、自家消費電力量、自家消費に伴う経済的なメリット等を表示してもよい。

また、図１０のステップＳ３０７において、沸き上げ可能フラグがＯＮの時間帯の総時間の替わりに、沸き上げ可能フラグが最も多く連続してＯＮになる最長時間と基準時間を比較してもよい。このようにすると、圧縮機４００の発停回数を抑えることができ、給湯機４の製品寿命の短縮を防止できる。この場合、図１０のステップＳ３０８において、スケジュール作成部７０５は、上記の最長時間に係る時間帯に通常能力（即ち、第１能力）で沸き上げるように昼間沸き上げスケジュールを作成する。また、図１１のステップＳ４０７において、スケジュール作成部７０５は、上記の最長時間に係る時間帯に通常能力で沸き上げ運転を行った場合の湯量を第１湯量として算出し、低能力沸き上げ可能フラグが最も多く連続してＯＮになる最長時間に係る時間帯に低能力で沸き上げ運転を行った場合の湯量を第２湯量として算出する。そして、図１１のステップＳ４０９において、スケジュール作成部７０５は、沸き上げ可能フラグが最も多く連続してＯＮになる最長時間に係る時間帯に通常能力で沸き上げるように昼間沸き上げスケジュールを作成する。また、ステップＳ４１０において、スケジュール作成部７０５は、低能力沸き上げ可能フラグが最も多く連続してＯＮになる最長時間に係る時間帯に低能力で沸き上げるように昼間沸き上げスケジュールを作成する。

また、低能力には、複数の段階があってもよい。この場合、例えば、給湯機情報には、複数の低減率が含まれている（例えば、０．７、０．８、０．９等）。このように、複数の低減率がある場合、図１１の低能力判定処理において、スケジュール作成部７０５は、各低減率でステップＳ４０１〜Ｓ４０７の処理を行って、各低減率に対応する湯量を算出し、最も多い湯量をステップＳ４０８で第１湯量と比較する第２湯量として採用する。また、スケジュール作成部７０５は、ステップＳ４１０において、当該最も多い湯量に対応する低減率で沸き上げ運転を行うように昼間沸き上げスケジュールを作成する。あるいは、スケジュール作成部７０５は、時間帯毎に低減率を変化させて低能力判定処理を行ってもよい。

また、図１１のステップＳ４０８において、沸き上げ運転を通常能力で行うか、低能力で行うかを双方の湯量で判定するのではなく、双方のＣＯＰ（Coefficient Of Performance）で判定してもよい。一般的に、冷凍サイクルでは低負荷の方が熱交換器の効率が高くなるため、ＣＯＰで判定することで、低能力での沸き上げ運転が採用され易くなる。

また、クラウドサーバ７又は制御装置５は、当日の余剰電力が予測よりも小さい場合、低能力で沸き上げ運転を行うように給湯機４に指示してもよい。これにより、昼間の沸き上げ湯量を確保しつつ、買電のリスクを低減できる。

上記の実施の形態では、低能力での沸き上げ運転を、圧縮機４００の駆動周波数を通常よりも小さくすることで実現した。しかし、これに限定されることはなく、例えば、給湯機４が、貯湯タンク４１０の中程の位置から中温水を取り出して第１熱交換器４０１へ搬送する構成も備えている場合では、中温水を用いて沸き上げ運転を行うことを低能力での沸き上げ運転としてもよい。

また、制御装置５の機能部（図４参照）の全部又は一部が、専用のハードウェアで実現されるようにしてもよい。同様に、クラウドサーバ７の機能部（図６参照）の全部又は一部が、専用のハードウェアで実現されるようにしてもよい。専用のハードウェアとは、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化されたプロセッサ、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又は、これらの組み合わせである。

また、上記のスケジュール作成プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、光磁気ディスク（Magneto-Optical Disc）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、メモリカード、ＨＤＤ等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することも可能である。そして、このように配布したスケジュール作成プログラムを特定の又は汎用のコンピュータにインストールすることによって、当該コンピュータを上記の実施の形態におけるクラウドサーバ７として機能させることも可能である。

また、スケジュール作成プログラムをインターネット上の他のサーバが有する記憶装置に格納しておき、当該サーバからクラウドサーバ７にスケジュール作成プログラムがダウンロードされるようにしてもよい。

本発明は、広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能である。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本発明は、給湯システムに好適に採用され得る。

１ 給湯システム、２ 発電設備、３ 電力計測装置、４ 給湯機、５ 制御装置、６ 操作端末、７ クラウドサーバ、８ 気象サーバ、９ 商用電源系統、１０ 分電盤、１１ａ，１１ｂ 機器、１２ ルータ、２０ ＰＶパネル、２１ ＰＶ−ＰＣＳ、４０ ヒートポンプユニット、４１ タンクユニット、４２ 水配管、４３ 通信線、４４ リモコン、４５ シャワー、４６ 蛇口、５０，７０ ＣＰＵ、５１，７１ ＲＯＭ、５２，７２ ＲＡＭ、５３，７３ 通信インタフェース、５４，７４ 二次記憶装置、５５，７５ バス、４００ 圧縮機、４０１ 第１熱交換器、４０２ 膨張弁、４０３ 第２熱交換器、４０４ 送風機、４０５ 水ポンプ、４０６ 制御基板、４０７ 冷媒配管、４１０ 貯湯タンク、４１１ 給湯コントローラ、４１２ 混合弁、５００ 計測情報取得部、５０１ 実績情報送信部、５０２，７０３ 給湯機情報取得部、５０３ 給湯機情報送信部、５０４ スケジュール取得部、５０５，７０６ スケジュール送信部、５１０ 実績情報テーブル、５１１ 給湯機情報テーブル、７００ 気象情報取得部、７０１ 電力実績取得部、７０２ 湯量実績取得部、７０４ 予測部、７０５ スケジュール作成部、７４０ 顧客ＤＢ

Claims (5)

1. 住宅に設置される給湯機と、
   前記住宅に設置される発電設備によって生じる余剰電力の推移を予測する予測手段と、
   前記余剰電力の推移に基づいて、前記給湯機の昼間の沸き上げ運転に関する昼間沸き上げスケジュールを作成するスケジュール作成手段と、
   前記昼間沸き上げスケジュールを前記給湯機に送信するスケジュール送信手段と、を備え、
   前記給湯機は、
   湯水を貯える貯湯タンクと、
   周囲の空気を熱源として水を高温水に沸き上げるヒートポンプユニットと、
   前記貯湯タンクの下部の第１の位置及び前記第１の位置よりも高い第２の位置の何れかを起点に前記ヒートポンプユニットを経て前記貯湯タンクの上部に戻るように配設され、前記湯水を循環させる水配管と、
   前記昼間沸き上げスケジュールを取得し、取得した昼間沸き上げスケジュールに従って、前記第１の位置を起点に前記湯水を循環させる第１の沸き上げ運転、又は、前記第２の位置を起点に前記湯水を循環させる第２の沸き上げ運転を行う給湯コントローラと、を有し、
   前記スケジュール作成手段は、前記給湯機が前記第１の沸き上げ運転を余剰電力のみで行える総時間が予め定めた基準時間以上の場合、前記第１の沸き上げ運転を行うように前記昼間沸き上げスケジュールを作成し、前記総時間が前記基準時間より短く且つ予め定めた条件を満たす場合、前記給湯機が前記第２の沸き上げ運転を行うように前記昼間沸き上げスケジュールを作成する、給湯システム。
2. 前記スケジュール作成手段は、作成した前記昼間沸き上げスケジュールに従って沸き上げ運転を行った場合に予定される湯量を算出し、算出した湯量に基づいて、前記給湯機の夜間の沸き上げ運転に関する夜間沸き上げスケジュールをさらに作成し、
   前記スケジュール送信手段は、さらに前記夜間沸き上げスケジュールを前記給湯機に送信し、
   前記給湯機は、さらに、前記夜間沸き上げスケジュールを前記クラウドサーバから通信により取得し、取得した前記夜間沸き上げスケジュールに従って沸き上げ運転を行う、請求項１に記載の給湯システム。
3. 住宅に設置される発電設備によって生じる余剰電力の推移を予測する予測手段と、
   前記余剰電力の推移に基づいて、前記住宅に設置される給湯機の昼間の沸き上げ運転に関する昼間沸き上げスケジュールを作成するスケジュール作成手段と、
   前記昼間沸き上げスケジュールを前記給湯機に送信するスケジュール送信手段と、を備え、
   前記スケジュール作成手段は、前記給湯機が貯湯タンクの第１の位置を起点にヒートポンプユニットを経て前記貯湯タンクの上部に戻るように湯水を循環させる第１の沸き上げ運転を余剰電力のみで行える総時間が予め定めた基準時間以上の場合、前記第１の沸き上げ運転を行うように前記昼間沸き上げスケジュールを作成し、前記総時間が前記基準時間より短く且つ予め定めた条件を満たす場合、前記給湯機が前記第１の位置よりも高い第２の位置を起点に前記ヒートポンプユニットを経て前記貯湯タンクの上部に戻るように湯水を循環させる第２の沸き上げ運転を行うように前記昼間沸き上げスケジュールを作成する、沸き上げスケジュール作成装置。
4. 予測手段が、住宅に設置される発電設備によって生じる余剰電力の推移を予測し、
   スケジュール作成手段が、前記余剰電力の推移に基づいて、前記住宅に設置される給湯機の昼間の沸き上げ運転に関する昼間沸き上げスケジュールを作成し、
   スケジュール送信手段が、前記昼間沸き上げスケジュールを前記給湯機に送信し、
   前記スケジュール作成手段は、前記給湯機が貯湯タンクの第１の位置を起点にヒートポンプユニットを経て前記貯湯タンクの上部に戻るように湯水を循環させる第１の沸き上げ運転を余剰電力のみで行える総時間が予め定めた基準時間以上の場合、前記第１の沸き上げ運転を行うように前記昼間沸き上げスケジュールを作成し、前記総時間が前記基準時間より短く且つ予め定めた条件を満たす場合、前記給湯機が前記第１の位置よりも高い第２の位置を起点に前記ヒートポンプユニットを経て前記貯湯タンクの上部に戻るように湯水を循環させる第２の沸き上げ運転を行うように前記昼間沸き上げスケジュールを作成する、沸き上げスケジュール作成方法。
5. コンピュータを、
   住宅に設置される発電設備によって生じる余剰電力の推移を予測する予測手段、
   前記余剰電力の推移に基づいて、前記住宅に設置される給湯機の昼間の沸き上げ運転に関する昼間沸き上げスケジュールを作成するスケジュール作成手段、
   前記昼間沸き上げスケジュールを前記給湯機に送信するスケジュール送信手段、として機能させ、
   前記スケジュール作成手段は、前記給湯機が貯湯タンクの第１の位置を起点にヒートポンプユニットを経て前記貯湯タンクの上部に戻るように湯水を循環させる第１の沸き上げ運転を余剰電力のみで行える総時間が予め定めた基準時間以上の場合、前記第１の沸き上げ運転を行うように前記昼間沸き上げスケジュールを作成し、前記総時間が前記基準時間より短く且つ予め定めた条件を満たす場合、前記給湯機が前記第１の位置よりも高い第２の位置を起点に前記ヒートポンプユニットを経て前記貯湯タンクの上部に戻るように湯水を循環させる第２の沸き上げ運転を行うように前記昼間沸き上げスケジュールを作成する、プログラム。

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