JP2680965B2 - エネルギ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の技術分野】本発明は、発生および購入したエ
ネルギを制御する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、太陽光発電や風力発電などから得
たエネルギは、蓄電池や蓄熱槽などのエネルギ貯蔵手段
によって一次的に貯蔵され、その後エネルギ消費手段に
よって逐次消費されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の技
術は、エネルギを単に蓄え、その後ただ消費するだけで
あることから、購入したり、発生したエネルギを有効に
利用しているとは言えなかった。

【０００４】例えば、エネルギの発生量が、エネルギの
消費量、およびエネルギの貯蔵量を越えてしまうと、そ
の超過分が捨てられてしまう問題があった。本発明は、
上記課題を解決して、発生したエネルギおよび購入した
エネルギを有効に活用するエネルギ制御装置の提供を目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のエネル
ギ制御装置は、エネルギを発生するエネルギ発生手段
と、エネルギを貯蔵するエネルギ貯蔵手段と、エネルギ
を消費するエネルギ消費手段と、購入単価が低減される
夜間料金制度を有する外部からエネルギを買い入れて、
上記エネルギ消費手段に供給するエネルギ購入手段と、
上記エネルギ発生手段が発生するエネルギ発生量を計測
するエネルギ発生量計測手段と、上記エネルギ消費手段
が消費するエネルギ消費量を計測するエネルギ消費量計
測手段と、上記計測したエネルギ発生量に基づいて、エ
ネルギの発生量の学習データを算出するエネルギ発生量
学習手段と、上記エネルギ発生量の学習データと、翌日
の日射量予測データとに基づいて、上記エネルギ発生手
段が翌日に発生するエネルギ予測発生量を予測するエネ
ルギ発生量予測手段と、上記計測したエネルギ消費量に
基づいて、エネルギの消費量の学習データを算出するエ
ネルギ消費量学習手段 と、上記エネルギ消費量の学習デ
ータに基づいて、上記エネルギ消費手段が翌日に消費す
るエネルギ予測消費量を予測するエネルギ消費量予測手
段と、上記エネルギ予測消費量が上記エネルギ予測発生
量より多いエネルギ予測不足量が算出された場合には、
該エネルギ予測不足量を上記夜間料金時に購入して、上
記エネルギ貯蔵手段に貯蔵するエネルギ夜間貯蔵手段
と、上記エネルギ発生量が上記エネルギ消費量より多い
場合には、上記エネルギ購入手段によるエネルギの購入
を中止して、上記エネルギ発生手段の発生したエネルギ
をエネルギ消費手段に供給し、上記エネルギ消費量が上
記エネルギ発生量より多い場合には、上記エネルギ貯蔵
手段が貯蔵したエネルギを上記エネルギ消費手段に供給
するエネルギ供給制御手段とを備えることを要旨とす
る。

【０００６】請求項２の発明のエネルギ制御装置は、上
記エネルギ消費量学習手段を上記計測したエネルギ消費
量に基づいて、上記エネルギ消費量の学習データを曜日
毎に分別して算出するとし、上記エネルギ消費量予測手
段を翌日の曜日のエネルギ消費量の学習データに基づい
て、上記エネルギ消費手段が翌日に消費するエネルギ予
測消費量を予測するとした請求項１記載のエネルギ制御
装置を要旨とする。

【０００７】請求項３の発明のエネルギ制御装置は、エ
ネルギ購入手段が買い入れるエネルギが電気エネルギで
あり、エネルギ貯蔵手段が貯蔵するエネルギが熱エネル
ギであり、エネルギ消費手段が電気エネルギと熱エネル
ギとを消費する請求項１又は請求項２記載のエネルギ制
御装置を要旨とする。

【０００８】請求項４の発明のエネルギ制御装置は、エ
ネルギ貯蔵手段が貯蔵するエネルギが電気エネルギと、
熱エネルギとであり、エネルギ消費手段が電気エネルギ
と熱エネルギとを消費する請求項１又は請求項２記載の
エネルギ制御装置を要旨とする。

【０００９】請求項５の発明のエネルギ制御装置は、エ
ネルギ貯蔵手段が蓄電池である請求項１または請求項２
記載のエネルギ制御装置を要旨とする。請求項６の発明
のエネルギ制御装置は、エネルギ貯蔵手段が蓄熱槽であ
る請求項１、請求項２、または請求項３記載のエネルギ
制御装置を要旨とする。

【００１０】請求項７の発明のエネルギ制御装置は、エ
ネルギ貯蔵手段が蓄電池と、蓄熱槽とである請求項１、
請求項２、または請求項４記載のエネルギ制御装置を要
旨とする。請求項８の発明のエネルギ制御装置は、エネ
ルギ消費手段が電力需要家の電気配線である請求項１又
は請求項２記載のエネルギ制御装置を要旨とする。

【００１１】請求項９の発明のエネルギ制御装置は、エ
ネルギ消費手段が空調装置である請求項１、請求項２、
請求項３、または請求項４記載のエネルギ制御装置を要
旨とする。請求項１０の発明のエネルギ制御装置は、エ
ネルギ消費手段が給湯装置である請求項１、請求項２、
請求項３、または請求項４記載のエネルギ制御装置を要
旨とする。

【００１２】

【作用】請求項１の発明のエネルギ制御装置は、エネル
ギ発生量計測手段と、エネルギ消費量計測手段との計測
値に基づいて、エネルギ供給制御手段によって、次のよ
うな制御が行われる。

【００１３】エネルギ発生手段の発生するエネルギの発
生量がエネルギ消費手段の消費するエネルギ量より多い
場合は、エネルギ購入手段による外部からのエネルギの
買い入れが中止され、エネルギ発生手段が発生したエネ
ルギがエネルギ消費手段に供給される。

【００１４】エネルギの消費量がエネルギの発生量より
多い場合は、エネルギ貯蔵手段が貯蔵したエネルギがエ
ネルギ消費手段に供給される。エネルギ発生量学習手段
が実際のエネルギ発生量に基づいて、エネルギの発生 量
の学習データを算出し、エネルギ発生量予測手段が、そ
のエネルギ発生量の学習データと、翌日の日射量予測デ
ータとに基づいて、翌日のエネルギの発生量を予測し、
エネルギ消費量学習手段が実際のエネルギの消費量に基
づいて、エネルギの消費量の学習データを算出し、エネ
ルギ消費量予測手段が、そのエネルギ消費量の学習デー
タに基づいて、翌日のエネルギの消費量を予測する。

【００１５】エネルギ予測消費量がエネルギ予測発生量
より多い場合は、その不足分であるエネルギ予測不足量
を、夜間料金時に購入して、エネルギ貯蔵手段に貯蔵す
る。これらにより、エネルギ発生手段が発生したエネル
ギを、優先的に消費すると共に、余剰分を蓄えておい
て、この蓄えたエネルギを、エネルギの購入を行わなけ
ればならない時に、優先的に消費する。しかも、翌日の
エネルギの発生量が、消費量を賄えないと予測される場
合には、エネルギの購入単価が安い夜間に、その不足分
を外部から購入する。

【００１６】従って、エネルギの購入を防止する制御を
行うと共に、購入する場合には購入単価が安いエネルギ
を必要量だけ購入する制御が行われる。請求項２の発明
のエネルギ制御装置は、エネルギ消費量の学習データ
が、曜日毎に求められ、エネルギ予測消費量が曜日別に
求められる。

【００１７】したがって、特定の曜日に、エネルギの消
費量が大きく変化するようなエネルギ消費手段のエネル
ギ制御に適する。請求項３の発明のエネルギ制御装置
は、外部から電気エネルギを購入し、熱エネルギで蓄
え、電気エネルギと熱エネルギとを消費する場合のエネ
ルギを制御する。

【００１８】請求項４の発明のエネルギ制御装置は、電
気エネルギと、熱エネルギとを蓄え、それらを消費する
場合のエネルギを制御する。請求項５の発明のエネルギ
制御装置は、エネルギを蓄える手段として、蓄電池を備
えている場合のエネルギを制御する。

【００１９】請求項６の発明のエネルギ制御装置は、エ
ネルギを蓄える手段として、蓄熱槽を備えている場合の
エネルギを制御する。請求項７の発明のエネルギ制御装
置は、エネルギを蓄える手段として、蓄電池と蓄熱槽と
を備えている場合のエネルギを制御する。

【００２０】請求項８の発明のエネルギ制御装置は、エ
ネルギの消費を行う手段が電力需要家の電気配線である
場合のエネルギを制御する。請求項９の発明のエネルギ
制御装置は、エネルギの消費を行う手段が空調装置であ
る場合のエネルギを制御する。

【００２１】請求項１０の発明のエネルギ制御装置は、
エネルギの消費を行う手段が給湯装置である場合のエネ
ルギを制御する。

【００２２】

【実施例】次に本発明の実施例を説明する。図１は住宅
エネルギ制御システム１の全体構成図である。住宅エネ
ルギ制御システム１は、引込口２と、電力量計３と、電
磁開閉器５と、電流センサ７と、分岐開閉器９、１０、
１１、１３と、パワーユニット１５と、空調機１７と、
制御装置１９と、太陽電池ユニット２１と、温水機２３
と、分岐開閉器２５とを備えている。

【００２３】図２はパワーユニット１５の構成図であ
る。パワーユニット１５は、太陽電池充電ユニット２７
と、太陽電池出力切替スイッチ２８と、売電充電ユニッ
ト２９と、蓄電池ユニット３１と、インバータユニット
３３と、入出力切替スイッチ３５、３６と、通信インタ
フェース３７と、電流センサ４１、電圧電流センサ４３
と、端子４５、４８、４９とを備えている。

【００２４】端子４５は、図１に示すように、太陽電池
ユニット２１に接続されている。端子４８は、分岐開閉
器２５に接続されている。端子４９は、制御装置１９に
接続されている。太陽電池充電ユニット２７は、太陽電
池接続端子２７Ａと、出力端子２７Ｂとを備えている。
太陽電池接続端子２７Ａは、端子４５に接続されてい
る。出力端子２７Ｂは、電圧電流センサ４３を介して、
太陽電池出力切替スイッチ２８に接続されている。太陽
電池出力切替スイッチ２８は、インバータユニット３３
の入力端子３３Ａと、蓄電池ユニット３１とに接続され
ている。太陽電池充電ユニット２７は、太陽電池接続端
子２７Ａに加えられた太陽電池の出力を蓄電池ユニット
３１の充電電圧に変換する。

【００２５】売電充電ユニット２９は、売電接続端子２
９Ａと、出力端子２９Ｂと、制御端子２９Ｃとを備えて
いる。売電接続端子２９Ａは、入出力切替スイッチ３５
を介して端子４８に接続されている。出力端子２９Ｂ
は、入出力切替スイッチ３６にに接続されている。制御
端子２９Ｃは、通信インタフェース３７に接続されてい
る。売電充電ユニット２９は、制御端子２９Ｃに加えら
れた信号に応じて、充電量を制御する。

【００２６】蓄電池ユニット３１は、電流センサ４１を
介して入出力切替スイッチ３６に接続されるとともに、
太陽電池出力切替スイッチ２８に接続されている。イン
バータユニット３３は、入力端子３３Ａと、出力端子３
３Ｂと、制御端子３３Ｃとを備えている。入力端子３３
Ａは、入出力切替スイッチ３６に接続されている。出力
端子３３Ｂは、入出力切替スイッチ３５に接続されてい
る。制御端子３３Ｃは、通信インタフェース３７に接続
されている。インバータユニット３３は、入力端子３３
Ａに加えられた直流を交流電力に変換して、出力端子３
３Ｂに出力する。制御端子３３Ｃに加えられた信号は、
変換電力量を制御する。

【００２７】太陽電池出力切替スイッチ２８は、切替ス
イッチ２８Ａと、操作コイル２８Ｂと、端子２８Ｃ、２
８Ｄ、２８Ｅとを備えている。操作コイル２８Ｂは、通
信インタフェース３７に接続されている。端子２８Ｃ
は、電圧電流センサ４３を介して、出力端子２７Ｂに接
続されている。端子２８Ｄは、入力端子３３Ａに接続さ
れ、端子２８Ｅは、蓄電池ユニット３１に接続されてい
る。切替スイッチ２８Ａは、端子２８Ｃと端子２８Ｅと
の間か、あるいは端子２８Ｃと端子２８Ｄとの間を選択
的に接続する。操作コイル２８Ｂは、切替スイッチ２８
Ａを切り換える。

【００２８】入出力切替スイッチ３５は、切替スイッチ
３５Ａと、操作コイル３５Ｂと、端子３５Ｃ、３５Ｄ、
３５Ｅとを備えている。操作コイル３５Ｂは、通信イン
タフェース３７に接続されている。端子３５Ｃは、端子
４８に接続されている。端子３５Ｄは、売電接続端子２
９Ａに接続され、端子３５Ｅは、出力端子３３Ｂに接続
されている。切替スイッチ３５Ａは、端子３５Ｃと端子
３５Ｅとの間か、あるいは端子３５Ｃと端子３５Ｄとの
間を選択的に接続する。操作コイル３５Ｂは、切替スイ
ッチ３５Ａを切り換える。

【００２９】入出力切替スイッチ３６は、切替スイッチ
３６Ａと、操作コイル３６Ｂと、端子３６Ｃ、３６Ｄ、
３６Ｅとを備えている。操作コイル３６Ｂは、通信イン
タフェース３７に接続されている。端子３６Ｃは、電流
センサ４１を介して蓄電池ユニット３１に接続されてい
る。端子３６Ｄは、入力端子３３Ａに接続され、端子３
６Ｅは、出力端子２９Ｂに接続されている。切替スイッ
チ３６Ａは、端子３６Ｃと端子３６Ｅとの間か、あるい
は端子３６Ｃと端子３６Ｄとの間を選択的に接続する。
操作コイル３６Ｂは、切替スイッチ３６Ａを切り換え
る。

【００３０】電流センサ４１は、入出力切替スイッチ３
６と、蓄電池ユニット３１との間に介装され、電流値を
通信インタフェース３７に出力する。電圧電流センサ４
３は、太陽電池出力切替スイッチ２８と、出力端子２７
Ｂとの間に介装され、電流値を通信インタフェース３７
に出力する。通信インタフェース３７は、シリアル側が
端子４９に接続されており、パラレル側がパワーユニッ
ト１５内の各部に接続されている。通信インタフェース
３７は、制御装置１９との間でデータ通信を実行する。

【００３１】図３は空調機１７の構成図を示す。空調機
１７は、ヒートポンプユニット６１と、熱交換器ユニッ
ト６３、６５と、蓄熱槽ユニット６７と、電磁開閉弁６
９、７１、７３と、ポンプ７５、７７と、電磁弁７９
と、動力盤８１と、制御装置８３と、冷媒管８５とを備
えている。

【００３２】ヒートポンプユニット６１は、冷却、又は
加熱した冷媒を出力側６１Ａから吐出し、返ってきた冷
媒を入力側６１Ｂから吸入する。熱交換器ユニット６
３、６５は、入力側６３Ａ、６５Ａから冷媒を吸い込ん
で、熱交換の後、出力側６３Ｂ、６５Ｂに吐出する。熱
交換器ユニット６３、６５は、制御ユニット６３Ｃ、６
５Ｃと、入気温センサ６３Ｄ、６５Ｄと、出気温センサ
６３Ｅ、６５Ｅと、送風機６３Ｆ、６５Ｆとを備えてい
る。制御ユニット６３Ｃ、６５Ｃは、制御装置８３に接
続されるとともに、入気温センサ６３Ｄ、６５Ｄと、出
気温センサ６３Ｅ、６５Ｅと、送風機６３Ｆ、６５Ｆと
に接続されている。制御ユニット６３Ｃ、６５Ｃは、熱
交換器ユニット６３、６５の動作状態を制御するととも
に、これらが消費した熱量を算出して、制御装置８３に
送信する。消費熱量は、送風機６３Ｆ、６５Ｆの動作量
と、入出力温度とに基づいて算出される。

【００３３】蓄熱槽ユニット６７は、入力側６７Ａから
冷媒を吸入して、蓄熱媒体との間で熱交換の後、出力側
６７Ｂに吐出する。冷媒管８５は、ヒートポンプユニッ
ト６１の出力側６１Ａと、電磁弁７９のポート７９Ａ、
熱交換器ユニット６３、６５の入力側６３Ａ、６５Ａと
の間を接続するとともに、ヒートポンプユニット６１の
入力側６１Ｂと、電磁弁７９のポート７９Ｂ、熱交換器
ユニット６３、６５の出力側６３Ｂ、６５Ｂとの間を接
続する。又、冷媒管８５は、電磁弁７９のポート７９Ｃ
と、蓄熱槽ユニット６７の入力側６７Ａとの間を接続す
るとともに、電磁弁７９のポート７９Ｄと、蓄熱槽ユニ
ット６７の出力側６７Ｂとを接続する。冷媒管８５は、
二分岐部８５Ａを有している。

【００３４】電磁開閉弁６９は、ヒートポンプユニット
６１の出力側６１Ａと二分岐部８５Ａとの間に介装され
ている。電磁開閉弁７３は、二分岐部８５Ａとポート７
９Ａとの間に介装されている。電磁弁７１は、二分岐部
と入力側６３Ａ、６５Ａとの間に介装されている。

【００３５】ポンプ７５は、二分岐部８５Ａと電磁弁７
１との間に介装されている。ポンプ７７は、電磁弁７９
のポート７９Ｃと入力側６７Ａとの間に介装されてい
る。動力盤８１は、ポンプ７５、７７に接続されてお
り、これらに電力を供給する。

【００３６】制御装置８３は、動力盤８１と、ヒートポ
ンプユニット６１と、電磁開閉弁６９、７１、７３と、
電磁弁７９とに接続されている。空調機１７は、表１に
示すように各部が動作されて、通常冷房モード、冷熱蓄
熱モード、蓄熱冷房モード、放熱冷房モード、通常暖房
モード、蓄熱モード、蓄熱暖房モード、放熱暖房モード
の運転が行われる。

【００３７】

【表１】

【００３８】通常冷房モード、および通常暖房モード
は、ヒートポンプユニット６１と、熱交換器ユニット６
３、６５とで運転されるものである。 冷熱蓄熱モー
ド、および蓄熱モードは、ヒートポンプユニット６１に
よって作成した冷熱、又は熱を蓄熱槽ユニット６７に蓄
えるものである。蓄熱冷房モード、および蓄熱暖房モー
ドは、ヒートポンプユニット６１によって作成した冷
熱、又は熱を、蓄熱槽ユニット６７と、熱交換器ユニッ
ト６３、６５とに供給するものである。放熱冷房モー
ド、および放熱暖房モードは、蓄熱槽ユニット６７に蓄
えられている冷熱、又は熱を、熱交換器ユニット６３、
６５に供給するものである。

【００３９】図４は温水機２３の構成図である。温水機
２３は、温水タンク９１と、ヒータ９３と、電磁弁９
５、９６と、温度センサ９７と、水量センサ９９と、制
御装置１０１と、給水管１０３と、送水管１０５とを備
えている。ヒータ９３は、温水タンク９１内に配設され
ており、制御装置１０１に接続されている。電磁弁９５
は、給水管１０３に取り付けられており、制御装置１０
１に接続されている。温度センサ９７は、温水タンク９
１内に取り付けられ、制御装置１０１に接続されてい
る。水量センサ９９は、温水タンク９１内に取り付けら
れ、制御装置１０１に接続されている。電磁弁９６は、
送水管１０５に取り付けられており、制御装置１０１に
接続されている。

【００４０】図５は、制御装置１０１の構成図である。
制御装置１０１は、ＣＰＵ１１１と、入力インタフェー
ス１１３と、出力インタフェース１１５と、通信インタ
フェース１１７と、電流制御回路１１９と、漏電ブレー
カ１２１とを備えている。

【００４１】ＣＰＵ１１１は、入力インタフェース１１
３と、出力インタフェース１１５と、通信インタフェー
ス１１７とに接続されている。ＣＰＵ１１１は、周知の
ＲＯＭ、ＲＡＭなどを備えるワンチップマイクロコンピ
ュータ構成である。入力インタフェース１１３は、温度
センサ９７と、水量センサ９９とに接続されており、温
度センサ９７から温度信号を入力し、水量センサ９９か
ら水量信号を入力する。出力インタフェース１１５は、
電磁弁９５、９６に接続されており、それぞれの開度を
指令する信号を出力する。

【００４２】通信インタフェース１１７は、制御装置１
９に接続されている。電流制御回路１１９は、分岐開閉
器１０と、漏電ブレーカ１２１とに接続されており、出
力インタフェース１１５からの信号に基づいて、分岐開
閉器１０から供給された単相交流電力の波形制御を行っ
て、漏電ブレーカ１２１に供給する。

【００４３】温水機２３は、制御装置１９からの信号に
基づいて、電磁弁９５、９６の開度を調整するととも
に、温水タンク９１内の水温を制御する。図６は、温水
機制御の基本フローチャートである。温水機制御の基本
フローチャートは、図６に示すＣＰＵ１１１によって、
繰り返し実行される。温水機制御では、先ず給水管制御
が所定時間毎に起動される（ステップ１０００、以下ス
テップを単にＳとのみ記す。）。次いで、送水管制御が
所定時間毎に起動される（Ｓ１１００）。次に、通電量
制御が所定時間毎に起動される（Ｓ１２００）。これら
は全て時間割り込み処理される。

【００４４】図７は、給水管制御処理のフローチャート
を示す。給水管制御が起動されると、先ず指示水温の入
力が実行される（Ｓ１３００）。指示水温は、制御装置
１９から指示される。次いで、水温の入力を行う（Ｓ１
３１０）。水温の入力は、温度センサ９７によって行
う。これにより、温水タンク９１内の温度が入力され
る。次に、水温が指示水温に達しているかを判断する
（Ｓ１３２０）。既に指示水温に達していれば、本ルー
チンを一旦終了し、まだ指示水温に達していなければ、
次に指示水量の入力（Ｓ１３３０）、水量の入力（Ｓ１
３４０）を実行する。指示水量の入力は、通信インタフ
ェース１１７を介して制御装置１９より行われる。水量
は、水量センサ９９より入力される。

【００４５】次に、水量が指示水量に達したか否かを判
断し（Ｓ１３５０）、達していればそのまま本ルーチン
を一旦終了し、達していなければ次に電磁弁を所定時間
「開」を実行する（Ｓ１３６０）。ここでは、電磁弁９
５を所定時間開側に制御する。所定時間としては、図６
のルーチンの周回時間の数倍程度を設定する。

【００４６】電磁弁９５を開制御した後、本ルーチンの
始めに処理を移行する。本給水管制御処理により、温水
タンク９１内に、指示水温で、かつ指示水量の温水を、
満たすことができる。図８は、送水管制御処理ルーチン
のフローチャートである。

【００４７】先ず、指示送水量の入力（Ｓ１４００）、
水量の入力（Ｓ１４１０）、送水量の算出（Ｓ１４２
０）が順次実行される。指示送水量は、制御装置１９か
ら入力される。ここでは、温水タンク９１の満水量から
所望の残存水量を引いた値が指示送水量とされる。水量
は、残存水量を示す値であって、水量センサ９９からそ
の値が入力される。送水量の算出は、水量に基づいて行
われる。ここでは、温水タンク９１の満水量から残存水
量を引いた量が送水量とみなされる。

【００４８】次に、送水量が指示送水量に達したかが判
断される（Ｓ１４３０）。送水量が指示送水量に達して
いれば、本ルーチンを一旦終了し、達していなければ電
磁弁を所定時間「開」を実行する（Ｓ１４４０）。つま
り、送水可能で有れば、電磁弁９６を所定時間開側に制
御する。

【００４９】これにより、温水機２３からの送水量を制
御装置１９によって、制御することができる。図９は通
電量制御処理ルーチンのフローチャートである。先ず、
指示通電量の入力（Ｓ１５００）、指示水温の入力（Ｓ
１５１０）、水温の入力（Ｓ１５２０）を順次行なう。
指示通電量は、ヒータ９３に供給される電源の通電時間
のパーセントを示す値であって、制御装置１９から入力
される。

【００５０】指示水温は、温水タンク９１内の湯温を指
示する値であって、制御装置１９から入力される。水温
は、温度センサ９７から入力する。次に、水温が指示水
温に達したかが判断される（Ｓ１５３０）。水温が指示
水温に達していれば、そのまま本ルーチンを一旦終了
し、達していなければ指示通電量で所定時間通電する処
理を実行する（Ｓ１５４０）。ここでは、電流制御回路
１１９に、指示通電量と通電時間とを指令する信号を出
力する。

【００５１】通電の実行後、本ルーチンの始めに戻る。
本通電量制御処理ルーチンにより、電磁開閉器５からヒ
ータ９３に流される電流を制御装置１９によって、所望
の状態に制御することができる。図１０は、制御装置１
９の構成図である。

【００５２】制御装置１９は、入力インタフェース１３
１と、ＣＰＵ１３３と、ＲＯＭ１３５と、ＲＡＭ１３７
と、出力インタフェース１３９と、通信インタフェース
１４１と、キーボード１４３と、ディスプレイ１４５
と、外部記憶装置１４７と、日射予測装置１５１とを備
えている。日射予測装置１５１は、入力インタフェース
１３１に接続されており、測定地点の地域的特徴と、気
圧の変化状態とからこれからの天候の状態を判断し、翌
日の日射量を推定して、ＣＰＵ１３３に日射予測を出力
する装置である。

【００５３】次に、制御装置１９によって実行される処
理を説明する。制御装置１９によって制御される住宅エ
ネルギ制御システム１は、各部が次ぎに示す諸元を有す
る。蓄電池ユニット３１は、住宅で１日に使用する電力
量をほぼ供給できる容量ＱＢ［ＫＶＡ］を有する。

【００５４】住宅のトータル負荷容量をＱＪ［ＫＶＡ］
とする。売電は、昼間と夜間とは別料金とする。図１１
に示す発電量学習処理ルーチンは、ＣＰＵ１３３によっ
て、所定時間毎に実行される。

【００５５】発電量学習処理ルーチンが起動されると、
先ず発電電流値の入力処理が実行される（Ｓ２００
０）。発電電流値の入力処理は、電圧電流センサ４３の
出力信号を通信インタフェース１４１を介して入力する
ことにより行われる。次いで、発電電力量の算出を行な
う（Ｓ２１００）。発電電力量の算出は、入力した発電
電流値を積算した値に所定定数を掛けることにより行わ
れる。

【００５６】次に、平均発電量の算出時間かを判断し
（Ｓ２１０５）、算出時間でなければそのまま本ルーチ
ンを一旦終了し、算出時間で有れば、前日の平均発電量
の読み込みを行う（Ｓ２１１０）。平均発電量の算出時
間か否かは、夜間の所定の時間になったか否かによっ
て、判断される。前日の平均発電量は、ＲＡＭ１３７か
ら入力する。

【００５７】前日の平均発電量を読み込んで後、次にこ
れを本日の発電電力量で補正して平均発電量を算出する
処理を実行する（Ｓ２１２０）。本日の発電電力量は、
後述する。これは、前日までの平均発電量と、本日の発
電量との加重平均を行う処理である。平均発電量を算出
後、これをＲＡＭ１３７に格納して（Ｓ２１３０）、本
ルーチンを一旦終了する。

【００５８】図１２の発電量予測処理ルーチンは、図１
１のＳ２１３０の平均発電量が格納されて後、起動され
る。まず、平均発電量の読み込みを行う（Ｓ２２０
０）。平均発電量は、Ｓ２１３０によって、ＲＡＭ１３
７に格納された値が読み込まれる。次いで、日射予測の
読み込みを行う（Ｓ２２１０）。日射予測は、日射予測
装置１５１から入力する。

【００５９】次いで、平均発電量の日射補正を行って
（Ｓ２２２０）、この日射補正発電量をＲＡＭ１３７に
格納する（Ｓ２２３０）。平均発電量の日射補正は、翌
日の発電量の推定精度を向上させるためである。図１３
は、消費量学習処理ルーチンのフローチャートである。

【００６０】消費量学習処理ルーチンは、ＣＰＵ１３３
によって所定時間毎に起動される。まず、消費電流値の
入力が行われる（Ｓ２３００）。消費電流値は、電流セ
ンサ７の指示値を入力インタフェース１３１を介して入
力することにより行われる。消費電流値の入力後、次に
時間毎の消費電力量の算出を行う（Ｓ２３１０）。次い
で、前週の同曜日の時間毎の平均消費電力量の読み込み
を行う（Ｓ２３２０）。前週の時間毎の平均消費電力量
は、ＲＡＭ１３７から入力する。

【００６１】次に、前週の時間毎の平均消費電力量を本
日の消費電力量で補正して本日の時間毎の平均消費電力
量を算出し（Ｓ２３３０）、求めた平均消費電力量をＲ
ＡＭ１３７の本日の曜日のエリアに格納する（Ｓ２３４
０）。本消費量学習ルーチンにより、曜日毎で、かつ毎
時間毎の平均電力消費量がＲＡＭ１３７にテーブルとし
て作成される。

【００６２】次に第１実施例を説明する。図１４は、エ
ネルギ制御処理ルーチンのフローチャートである。エネ
ルギ制御処理ルーチンは、ＣＰＵ１３３によって、所定
時間毎に起動される。該ルーチンが起動されると、まず
蓄電池の残量を計測する（Ｓ２４００）。蓄電池の残量
は、電流センサ４１、電圧電流センサ４３の出力値に基
づいて、図示しない残量算出ルーチンによって求められ
る。ここでは、入出力の積算値に基づいて算出される。
次いで、発電量の入力を行う（Ｓ２４１０）。発電量
は、現時点における最大発電可能電力量であって、電圧
電流センサ４３の出力値に基づいて、図示しない算出ル
ーチンにより現時点の発電量が算出される。次いで、消
費量の入力を行う（Ｓ２４２０）。消費量は、電流セン
サ７の出力に基づいて現時点の消費量が算出される。

【００６３】次に、発電量が消費量より小さいか否かを
判断する（Ｓ２４３０）。ここで、発電量が消費量以上
であると判断された場合には、次に受電を中止し、発電
量だけで消費を行うとともに充電する（Ｓ２４４０）。
これは、電磁開閉器５を「オフ」にするとともに、太陽
電池出力切替スイッチ２８を蓄電池ユニット２８Ｅ側に
し、入出力切替スイッチ３５、３６を出力側にすること
により実行される。入出力切替スイッチ３５、３６の出
力側とは、これらの接続をインバータユニット３３側に
切り換えることである。又、入力側とは、売電充電ユニ
ット２９側に切り換えることである。

【００６４】一方、発電量が消費量より小さいと判断さ
れた場合には、次に全量屋内配線に供給を行う（Ｓ２４
５０）。これは、太陽電池出力切替スイッチ２８をイン
バータユニット３３側に切り換えることにより行われ
る。次いで、蓄電池の残量があるか否かが判断される
（Ｓ２４６０）。蓄電池の残量は、Ｓ２４００の計測値
に基づいて行う。ここで、残量があると判断された場合
には、次に受電を中止し、蓄電池で発電量の不足を充足
する（Ｓ２４７０）。これは、電磁開閉器５を「オフ」
にするとともに、入出力切替スイッチ３５、３６を出力
側にすることにより行われる。

【００６５】Ｓ２４６０にて蓄電池の残量がないと判断
された場合には、次に受電を行う処理を実行する（Ｓ２
４８０）。これは、電磁開閉器５を「オン」にするとと
もに、入出力切替スイッチ３５を「出力」側にし、入出
力切替スイッチ３６を「入力」側にすることにより行わ
れる。

【００６６】以上に説明した第１実施例により、太陽電
池ユニット２１によって発生した電気エネルギを、有効
に活用して、売電からの受電電力量を最小限にすること
が出きる。しかも、蓄電池ユニット３１には、発電量の
余剰分しか充電することはないので、充放電にともなう
損失を最小限にすることができる。

【００６７】次に第２実施例を説明する。図１５は、エ
ネルギ制御処理ルーチンのフローチャートである。エネ
ルギ制御処理ルーチンは、ＣＰＵ１３３によって、所定
時間毎に起動される。該ルーチンが起動されると、まず
蓄電池の残量を計測する（Ｓ２５００）。蓄電池の残量
は、電流センサ４１、電圧電流センサ４３の出力値に基
づいて、図示しない残量算出ルーチンによって求められ
る。ここでは、入出力の積算値に基づいて算出される。
次いで、日射補正発電量の入力を行う（Ｓ２５１０）。
日射補正発電量は、Ｓ２２３０にてＲＡＭ１３７に格納
された値を読み取る。次いで、平均消費電力量の入力を
行う（Ｓ２５２０）。平均消費電力量は、Ｓ２３４０に
てＲＡＭ１３７に格納された値を読み取る。

【００６８】次に、日射補正発電量が平均消費電力量よ
り小さいか否かを判断する（Ｓ２５３０）。ここで、日
射補正発電量が平均消費電力量以上であると判断された
場合には、次に毎時間毎の不足分があるか否かを判断す
る（Ｓ２５４０）。毎時間毎の不足分の算出は、まず平
均消費電力量を図１６に示す日変化特性曲線Ａ、Ｂ、Ｃ
によって、時間毎に割り振って、毎時間毎の日変化平均
消費電力量を算出し、これと図１７に示す消費電力量曲
線Ａ、Ｂ、Ｃで格納されている時間毎の平均消費電力量
とを対比することにより行われる。日変化特性曲線Ａ
は、最も昼が長い時期の特性であり、日変化特性曲線Ｃ
は、最も昼が短い時期の曲線である。これらの曲線Ａ、
Ｂ、Ｃは、日変化平均消費電力量の算出時に選択され
る。消費電力量曲線Ａは、冬期間の一例であり、Ｂは、
夏の休日の一例であり、Ｃは、平日の一例である。例え
ば、太陽が所定の高度に達するまでは、発電がほとんど
行われないことから、不足分が発生する。

【００６９】次に、不足分を夜間に充電する（Ｓ２５５
０）。これは、太陽電池ユニット２１による発電量が増
大して、消費量をまかなう大きさになるまでの不足分
を、電力の買い入れ料金が低額な夜間に充電する処理で
ある。次いで、蓄電池に蓄えた分をまず消費する（Ｓ２
５６０）。つまり、電力の消費は、まず蓄電池ユニット
３１に蓄えた電力から行い、次いで外部からの売電を行
う処理を行う。

【００７０】一方、Ｓ２５４０にて、毎時間毎の不足分
がないと判断された場合には、次に夜間の充電は、行わ
ない処理を行う（Ｓ２５７０）。例えば、太陽電池ユニ
ット２１による発電が所定の大きさになるまで、蓄電池
ユニット３１に蓄えられている電力で消費量をまかなう
ことが可能な場合である。

【００７１】Ｓ２５６０、又はＳ２５７０の処理の実行
後、次に発電電力を消費するとともに、余分は蓄電池に
一次的に充電し、更に余分は蓄熱する処理を実行する
（Ｓ２５８０）。つまり、太陽電池ユニット２１の発電
電力が多くなって、消費量より大きくなった場合は、こ
れをまず蓄電池ユニット３１に蓄え、更に蓄電池ユニッ
ト３１も満杯になったら、次に空調機１７に蓄熱した
り、或いは温水機２３に蓄熱する。空調機１７は、表１
に示した制御モードを表示することにより制御が実行さ
れる。

【００７２】空調機１７に蓄熱された熱エネルギは、優
先的に消費される。つまり、外部からの売電によって、
空調機１７を作動させる前に、蓄熱されたエネルギが消
費される。Ｓ２５３０にて、日射補正発電量が平均消費
電力量より小さいと判断された場合には、次に不足分を
夜間に充電する処理を実行する（Ｓ２５９０）。つま
り、平均消費電力量から日射補正発電量を差し引いた値
の電力量を電力料金が安価な夜間に充電する。次いで、
蓄電池に蓄えた分をまず消費する（Ｓ２６００）。つま
り、売電を受電する前に、蓄えた電力から消費する。

【００７３】又、発電電力を消費するとともに、余分は
蓄電池に一次的に充電する（Ｓ２６１０）。以上に説明
した第２実施例により、発電によって得た電力を無駄な
く活用するとともに、受電電力量を低減することが出き
る。しかも、昼夜の料金較差を利用することにより、電
力料金を低減することが出きる。

【００７４】なお、上記実施例は本発明の一例であり、
本発明の要旨を変更しない範囲で様々な態様の実施が可
能である。

【００７５】

【発明の効果】請求項１の発明のエネルギ制御装置は、
エネルギ発生手段が発生したエネルギを、優先的に消費
すると共に、余剰分を蓄えておいて、この蓄えたエネル
ギを、エネルギの購入を行わなければならない時に、優
先的に消費する。しかも、翌日のエネルギの発生量が、
消費量を賄えないと予測される場合には、エネルギの購
入単価が安い夜間に、その不足分を外部から購入する。

【００７６】従って、エネルギの購入を防止する制御を
行うと共に、購入する場合には購入単価が安いエネルギ
を必要量だけ購入する制御が行われることから、金銭的
利益の享受を最大限に得ることができるという極めて優
れた効果を奏する。請求項２の発明のエネルギ制御装置
は、特定の曜日に、エネルギの消費量が大きく変化する
ようなエネルギ消費手段のエネルギ購入料金の低減に極
めて優れた 効果を奏する。

【００７７】請求項３の発明のエネルギ制御装置は、エ
ネルギを熱エネルギの形で蓄える設備を有する場合に、
この熱エネルギを蓄える設備を有効に活用して、外部か
ら購入する電気エネルギの量を最小にできたり、あるい
は購入する電気エネルギの購入金額を最小にすることが
できる。請求項４の発明のエネルギ制御装置は、エネル
ギを熱エネルギと電気エネルギとの形で蓄える設備を有
する場合に、この電気と熱エネルギを蓄える設備を有効
に活用して、外部から購入するエネルギの量を最小にで
きたり、あるいは購入するエネルギの購入金額を最小に
することができる。

【００７８】請求項５の発明のエネルギ制御装置は、蓄
電池を有効に活用して、外部から購入するエネルギの量
を最小にできたり、あるいは購入するエネルギの購入金
額を最小にすることができる。請求項６の発明のエネル
ギ制御装置は、蓄熱槽を有効に活用して、外部から購入
する電気エネルギなどのエネルギの量を最小にできた
り、あるいは購入するエネルギの購入金額を最小にする
ことができる。

【００７９】請求項７の発明のエネルギ制御装置は、蓄
電池と蓄熱槽とを有効に活用して、外部から購入する電
気エネルギなどのエネルギの量を最小にできたり、ある
いは購入するエネルギの購入金額を最小にすることがで
きる。請求項８の発明のエネルギ制御装置は、電力需要
家の電気配線に供給するために外部から購入するエネル
ギの量を最小にできたり、あるいは購入するエネルギの
購入金額を最小にすることができる。

【００８０】請求項９の発明のエネルギ制御装置は、空
調装置に供給するために外部から購入する電気エネルギ
などのエネルギの量を最小にできたり、あるいは購入す
るエネルギの購入金額を最小にすることができる。請求
項１０の発明のエネルギ制御装置は、給湯装置に供給す
るために外部から購入する電気エネルギなどのエネルギ
の量を最小にできたり、あるいは購入するエネルギの購
入金額を最小にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】住宅エネルギ制御システム１の全体構成図であ
る。

【図２】パワーユニット１５の構成図である。

【図３】空調機１７の構成図を示す。

【図４】温水機２３の構成図である。

【図５】制御装置１０１の構成図である。

【図６】温水機制御の基本フローチャートである。

【図７】給水管制御処理のフローチャートを示す。

【図８】送水管制御処理ルーチンのフローチャートであ
る。

【図９】通電量制御処理ルーチンのフローチャートであ
る。

【図１０】制御装置１９の構成図である。

【図１１】発電量学習処理ルーチンである。

【図１２】発電量予測処理ルーチンである。

【図１３】消費量学習処理ルーチンのフローチャートで
ある。

【図１４】エネルギ制御処理ルーチンのフローチャート
である。

【図１５】エネルギ制御処理ルーチンのフローチャート
である。

【図１６】日変化特性曲線の説明図である。

【図１７】消費電力量曲線の説明図である。

【符号の説明】

１…住宅エネルギ制御システム、２…引込口、３…電力
量計、５…電磁開閉器、７…電流センサ、９…分岐開閉
器、１０…分岐開閉器、１５…パワーユニット、１７…
空調機、１９…制御装置、２１…太陽電池ユニット、２
３…温水機、２５…分岐開閉器、２７…太陽電池充電ユ
ニット、２７Ａ…太陽電池接続端子、２７Ｂ…出力端
子、２８…太陽電池出力切替スイッチ、２８Ａ…切替ス
イッチ、２８Ｂ…操作コイル、２８Ｃ…端子、２８Ｄ…
端子、２８Ｅ…端子、２９…売電充電ユニット、２９Ａ
…売電接続端子、２９Ｂ…出力端子、２９Ｃ…制御端
子、３１…蓄電池ユニット、３３…インバータユニッ
ト、３３Ａ…入力端子、３３Ｂ…出力端子、３３Ｃ…制
御端子、３５…入出力切替スイッチ、３５Ａ…切替スイ
ッチ、３５Ｂ…操作コイル、３５Ｃ…端子、３５Ｄ…端
子、３５Ｅ…端子、３６…入出力切替スイッチ、３６Ａ
…切替スイッチ、３６Ｂ…操作コイル、３６Ｃ…端子、
３６Ｄ…端子、３６Ｅ…端子、３７…通信インタフェー
ス、４１…電流センサ、４３…電流センサ、４５…端
子、４８…端子、４９…端子、６１…ヒートポンプユニ
ット、６１Ａ…出力側、６１Ｂ…入力側、６３…熱交換
器ユニット、６３Ａ…入力側、６３Ｂ…出力側、６３Ｃ
…制御ユニット、６３Ｄ…入気温センサ、６３Ｅ…出気
温センサ、６３Ｆ…送風機、６７…蓄熱槽ユニット、６
７Ａ…入力側、６７Ｂ…出力側、６９…電磁開閉弁、７
１…電磁弁、７３…電磁開閉弁、７５…ポンプ、７７…
ポンプ、７９…電磁弁、７９Ａ…ポート、７９Ｂ…ポー
ト、７９Ｃ…ポート、７９Ｄ…ポート、８１…動力盤、
８３…制御装置、８５…二分岐部、８５…冷媒管、８５
Ａ…二分岐部、９１…温水タンク、９３…ヒータ、９５
…電磁弁、９６…電磁弁、９７…温度センサ、９９…水
量センサ、１０１…制御装置、１０３…給水管、１０５
…送水管、１１３…入力インタフェース、１１５…出力
インタフェース、１１７…通信インタフェース、１１９
…電流制御回路、１２１…漏電ブレーカ、１３１…入力
インタフェース、１３９…出力インタフェース、１４１
…通信インタフェース、１４３…キーボード、１４５…
ディスプレイ、１４７…外部記憶装置、１５１…日射予
測装置、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−50723（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−12828（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−14335（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−32323（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−303022（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−256824（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−50722（ＪＰ，Ａ)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エネルギを発生するエネルギ発生手段
   と、 エネルギを貯蔵するエネルギ貯蔵手段と、 エネルギを消費するエネルギ消費手段と、購入単価が低減される夜間料金制度を有する外部からエ
   ネルギを買い入れて、 上記エネルギ消費手段に供給する
   エネルギ購入手段と、 上記エネルギ発生手段が発生するエネルギ発生量を計測
   するエネルギ発生量計測手段と、 上記エネルギ消費手段が消費するエネルギ消費量を計測
   するエネルギ消費量計測手段と、上記計測したエネルギ発生量に基づいて、エネルギの発
   生量の学習データを算出するエネルギ発生量学習手段
   と、 上記エネルギ発生量の学習データと、翌日の日射量予測
   データとに基づいて、上記エネルギ発生手段が翌日に発
   生するエネルギ予測発生量を予測するエネルギ発生量予
   測手段と、 上記計測したエネルギ消費量に基づいて、エネルギの消
   費量の学習データを算出するエネルギ消費量学習手段
   と、 上記エネルギ消費量の学習データに基づいて、上記エネ
   ルギ消費手段が翌日に消費するエネルギ予測消費量を予
   測するエネルギ消費量予測手段と、 上記エネルギ予測消費量が上記エネルギ予測発生量より
   多いエネルギ予測不足量が算出された場合には、該エネ
   ルギ予測不足量を上記夜間料金時に購入して、上記エネ
   ルギ貯蔵手段に貯蔵するエネルギ夜間貯蔵手段と、 上記エネルギ発生量が上記エネルギ消費量より多い場合
   には、上記エネルギ購入手段によるエネルギの購入を中
   止して、上記エネルギ発生手段の発生したエネルギをエ
   ネルギ消費手段に供給し、 上記エネルギ消費量が上記エネルギ発生量より多い場合
   には、上記エネルギ貯蔵手段が貯蔵したエネルギを上記
   エネルギ消費手段に供給するエネルギ供給制御手段とを
   備えるエネルギ制御装置。
2. 【請求項２】 上記エネルギ消費量学習手段を上記計測
   したエネルギ消費量に基づいて、上記エネルギ消費量の
   学習データを曜日毎に分別して算出するとし、上記エネ
   ルギ消費量予測手段を翌日の曜日のエネルギ消費量の学
   習データに基づいて、上記エネルギ消費手段が翌日に消
   費するエネルギ予測消費量を予測するとした請求項１記
   載のエネルギ制御装置。
3. 【請求項３】 エネルギ購入手段が買い入れるエネルギ
   が電気エネルギであり、エネルギ貯蔵手段が貯蔵するエ
   ネルギが熱エネルギであり、エネルギ消費手段が電気エ
   ネルギと熱エネルギとを消費する請求項１又は請求項２
   記載のエネルギ制御装置。
4. 【請求項４】 エネルギ貯蔵手段が貯蔵するエネルギが
   電気エネルギと、熱エネルギとであり、エネルギ消費手
   段が電気エネルギと熱エネルギとを消費する請求項１又
   は請求項２記載のエネルギ制御装置。
5. 【請求項５】 エネルギ貯蔵手段が蓄電池である請求項
   １または請求項２記載のエネルギ制御装置。
6. 【請求項６】 エネルギ貯蔵手段が蓄熱槽である請求項
   １、請求項２、または請求項３記載のエネルギ制御装
   置。
7. 【請求項７】 エネルギ貯蔵手段が蓄電池と、蓄熱槽と
   である請求項１、請求項２、または請求項４記載のエネ
   ルギ制御装置。
8. 【請求項８】 エネルギ消費手段が電力需要家の電気配
   線である請求項１又は請求項２記載のエネルギ制御装
   置。
9. 【請求項９】 エネルギ消費手段が空調装置である請求
   項１、請求項２、請求項３、または請求項４記載のエネ
   ルギ制御装置。
10. 【請求項１０】 エネルギ消費手段が給湯装置である請
    求項１、請求項２、請求項３、または請求項４記載のエ
    ネルギ制御装置。