JPWO2013021502A1 - 設備機器のデマンド制御装置 - Google Patents

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Abstract

居住者の快適性を考慮して設備機器を制御することができる設備機器のデマンド制御システムを提供する。このため、複数の設備機器の各々の動作履歴を保存する動作履歴保存部と、設備機器の動作履歴に基づいて、複数の設備機器の各々に対して優先度を算定する優先度算定部と、稼動させる設備機器の消費電力の合計値が所定の値を超えないように、稼動させる設備機器として、優先度の高い設備機器を選定する選定部と、を備えるように構成した。

Description

この発明は、設備機器のデマンド制御装置に関するものである。
設備機器のデマンド制御装置として、設備機器をグループ化して管理するものが提案されている。このデマンド制御装置は、サイクリック指令方法又はレベル別指令方法を適宜選択してデマンド制御を行う。
サイクリック指令法が選択されると、各グループに対してサイクリックにデマンド制御の指示が与えられる。これに対し、レベル別指令方法が選択されると、ピークカットレベルに対する受容度レベルに応じてデマンド制御の指示が与えられる(例えば、特許文献1参照)。
日本特許第4547776号公報
しかしながら、特許文献1記載のデマンド制御装置においては、予め指定された条件で設備機器が制御される。このため、居住者の快適性とは無関係に設備機器が制御される。
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、居住者の快適性を考慮して設備機器を制御することができる設備機器のデマンド制御装置を提供することである。
この発明に係る設備機器のデマンド制御装置は、複数の設備機器の各々の動作履歴を保存する動作履歴保存部と、前記動作履歴に基づいて、前記複数の設備機器の各々に対して優先度を算定する優先度算定部と、稼動させる設備機器の消費電力の合計値が所定の値を超えないように、稼動させる設備機器として、前記優先度の高い設備機器を選定する選定部と、を備えたものである。
この発明によれば、居住者の快適性を考慮して設備機器を制御することができる。
この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置に制御されるシステム全体のブロック図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の機器情報データベースを説明するための図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置のセンサ群配置情報データベースを説明するための図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置のセンサ群配置情報データベースを説明するための図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の機動作履歴情報保存部を説明するための図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置のデマンド制御履歴情報保存部を説明するための図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置のデマンド制御対象機器動作分析部を説明するためのブロック図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置のデマンド制御対象機器動作分析部を説明するための図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の機器別優先度算定パラメータデータベースを説明するためのブロック図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の可動機器選定部を説明するためのブロック図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の可動機器選定部が生成する優先度対応表を説明するための図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の可動機器選定部が生成する優先度・消費電力対応表を説明するための図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の制御ポリシーを説明するための図である。 この発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
この発明を実施するための形態について添付の図面に従って説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置に制御されるシステム全体のブロック図である。
図1において、1はデマンド制御対象の設備機器群である。設備機器群1は、空調設備群、照明設備群、電気設備群、防犯設備群、防災設備群、衛星設備群、搬送設備群等からなる。2は電力量メータ群である。電力量メータ群2は、設備機器群1に対応して設けられる。電力量メータ群2は、設備機器群1の各設備機器の消費電力を検出する機能を備える。3はセンサ群である。センサ群3は、設備機器群1に対応して設けられる。センサ群3は、設備機器群1の各設備機器の動作状態を検出する機能を備える。
4は機器情報データベースである。機器情報データベース4は、設備機器群1の各設備機器の属性情報を保存する機能を備える。5はセンサ群配置情報データベースである。センサ群配置情報データベース5は、電力量メータ群2が接続された設備機器に関する情報とセンサ群3の配置に関する情報とを保存する機能を備える。
6は動作履歴情報保存部である。動作履歴情報保存部6は、設備機器群1の各設備機器の動作履歴に関する情報を保存する機能を備える。7はデマンド制御履歴情報保存部である。デマンド制御履歴情報保存部7は、デマンド制御された設備機器群1の各設備機器の履歴に関する情報を保存する機能を備える。
8はデマンド制御対象機器動作分析部である。デマンド制御対象機器動作分析部8は、設備機器群1の各設備機器の動作状況を分析する機能を備える。デマンド制御対象機器動作分析部8は、分析結果等に基づいて、所定のパラメータ群に関し、設備機器群1の各設備機器の優先度パラメータを所定の時間間隔で正規化して算定する機能を備える。
9は機器別優先度算定パラメータデータベースである。機器別優先度算定パラメータデータベース9は、デマンド制御対象機器動作分析部8の算定結果を保存する機能を備える。10は稼動機器選定部である。稼動機器選定部10は、機器別優先度算定パラメータデータベース9に保存された内容に基づいて、稼動させる設備機器を所定の時間間隔で選定する機能を備える。稼動機器選定部10は、選定結果に基づいて、設備機器に動作指令を出力する機能を備える。すなわち、稼動機器選定部10は、選定結果に基づいて、所定の時間間隔で動的に稼動させる設備機器を切り換える機能を備える。
次に、図2を用いて、機器情報データベース4を説明する。
図2はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の機器情報データベースを説明するための図である。
図2に示すように、機器情報データベース4には、設備機器に関する情報が記憶される。具体的には、設備機器のID、種別、機種名、起動時間に関する動作特性、消費電力に関する動作特性が対応付けて記憶される。例えば、設備機器のIDが「1」のものは、機種名が「AC−1」という「空調」設備である。この設備機器の起動時間は「10」分である。この設備機器群1の消費電力は、「10」kWである。
次に、図3と図4とを用いて、センサ群配置情報データベース5を説明する。
図3と図4はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置のセンサ群配置情報データベースを説明するための図である。
図3に示すように、センサ群配置情報データベース5には、電力量メータ情報として、電力量メータ群2が接続された設備機器群1に関する情報が記憶される。具体的には、電力量メータIDと接続された設備機器のIDとが対応付けて記憶される。例えば、図3は、電力量メータID「1」のものは設備機器のID「1」のものに接続されていることを示している。
図4に示すように、センサ群配置情報データベース5には、センサ群配置情報として、センサ群3の配置に関する情報が記憶される。具体的には、センサID、部屋、エリア、棟が対応付けて記憶される。例えば、図4は、センサID「1」のものは「B」棟の「N」エリアの第「1」部屋に配置されていることを示している。
次に、図5を用いて、動作履歴情報保存部6を説明する。
図5はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の機動作履歴情報保存部を説明するための図である。
図5に示すように、動作履歴情報保存部6には、動作履歴データベースとして、設備機器群1の各設備機器の動作履歴が記憶される。具体的には、設備機器のID、稼働率、累積サービス時間、最終起動時間、最終停止時間、初期の優先度、前回の優先度、動作指令、動作状態、消費電力が対応付けて記憶される。例えば、設備機器のID「1」のものにおいては、初期の優先度も前回の優先度も「1」である。当該設備機器の最終起動時間は、「10:00」である。当該設備機器の最終停止時間は、翌日の「09:10」である。このときの動作指令は、「冷房:20℃」である。これに対し、このときの動作状態は、「冷房:23度」である。この際の消費電力は、「3」kWである。当該設備機器の累積サービス時間は120時間である。当該設備機器の稼働率は40%である。
次に、図6を用いて、デマンド制御履歴情報保存部7を説明する。
図6はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置のデマンド制御履歴情報保存部を説明するための図である。
図6に示すように、デマンド制御履歴情報保存部7には、時刻、状態判定、稼動した設備機器のIDが対応付けて記憶される。状態判定A〜Cは、状態の良さの程度を示す。具体的には、消費電力が少ない程、良い状態と判定される。状態判定Aは最良の場合を示す。状態判定Bは最悪の場合を示す。状態が良いと、稼動する設備が増える。これに対し、状態が悪いと、稼動する設備が減る。例えば、時刻「10:00」の状態判定は「A」である。このとき、稼動した設備機器のIDは、「1」、「12」、「33」、「14」、「25」である。
次に、図7と図8とを用いて、デマンド制御対象機器動作分析部8を説明する。
図7はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置のデマンド制御対象機器動作分析部を説明するためのブロック図である。図8はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置のデマンド制御対象機器動作分析部を説明するための図である。
図7に示すように、デマンド制御対象機器動作分析部8は、消費電力量計測部8a、制御対象状態計測部8b、優先度パラメータ算定部8cを備える。
消費電力量計測部8aは、電力量メータ群2の検出結果とセンサ群配置情報データベース5の情報とに基づいて、設備機器群1の各設備機器の消費電力量を検出する機能を備える。制御対象状態計測部8bは、センサ群3の検出結果とセンサ群配置情報データベース5の情報とに基づいて、設備機器群1の各設備機器の動作状態を検出する機能を備える。優先度パラメータ算定部8cは、機器情報データベース4、動作履歴情報保存部6、デマンド制御履歴情報保存部7、消費電力量計測部8a、制御対象状態計測部8bからの情報に基づいて、設備機器群1の全ての設備機器の稼動優先度を決定するための優先度パラメータを算定する機能を備える。
図8に示すように、優先度算定のためのパラメータ群は、稼働率、累積サービス時間、電力量への影響、応答時間、優先度(初期設定値)、優先度(前回算定値)、制御対象空間の使用状況、稼動効率、指令値との誤差、外部環境からなる。
稼働率とは、設備機器がサービスを提供した割合のことである。稼動率が高い設備機器の優先度は低くなる。これに対し、稼動率が低い設備機器の優先度は高くなる。
累積サービス時間とは、節義機器がサービスを提供した累積時間のことである。累積サービス時間の長い設備機器の優先度は低くなる。
電力量への影響とは、ある時点での使用可能な電力量と設備機器との消費電力量との関係のことである。設備機器を使用すると残存電力量が大きく減少する場合、当該設備機器の優先度は低くなる。
応答時間とは、起動や停止の制御指令に対する設備機器の応答時間のことである。起動指令を送っても設備機器がデマンド期間内に起動できない等、デマンド制御期間との関係で指令が無効となる場合、当該設備機器の優先度は低くなる。
優先度(初期設定値)とは、設備機器の静的な優先度のことである。この優先度は固定値である。優先度(前回算定値)とは、設備機器の動的な優先度のことである。この優先度は最新の優先度である。
制御対象空間の使用状況とは、設備機器近傍の空間の使用状況のことである。設備機器近傍の空間が使用中の場合、当該設備機器の優先度は高くなる。これに対し、設備機器近傍の空間が使用中でない場合、当該設備機器の優先度は低くなる。
稼動効率とは、稼動中の消費電力を効果の観点から整理したもののことである。例えば、空調であれば、消費電力に対する温度の関係が効果の観点から整理される。照明であれば、消費電力に対する照度の関係が効果の観点から整理される。効果が高い設備機器の優先度は高くなる。これに対し、効果が低い当該設備機器の優先度は低くなる。
指令値との誤差とは、制御目標との乖離状況のことである。例えば、空調であれば、計測温度と設定温度との差異、計測湿度と設定湿度との差異が乖離状況とされる。照明であれば、計測照度と設定照度と差異が乖離状況とされる。誤差減少に効果が高い設備機器の優先度は高くなる。これに対し、誤差減少に効果が低い設備機器の優先度は低くなる。
外部環境とは、外気温、外気湿度、外光、風等、設備機器近傍の外部環境の最新状況のことである。設備機器が稼動不要又は稼動不可能な外部環境となった近傍の設備機器の優先度は低くなる。
次に、図9を用いて、機器別優先度算定パラメータデータベース9を説明する。
図9はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の機器別優先度算定パラメータデータベースを説明するためのブロック図である。
図9に示すように、機器別優先度算定パラメータデータベース9には、各設備機器に対し、各パラメータ群の優先度パラメータが保存される。例えば、設備機器のIDが「1」のものにおいて、稼働率に関する優先度は「1」である。累積サービス時間に関する優先度は「1」である。電力量への影響に関する優先度は「2」である。電力量への影響に関する優先度は「2」である。応答時間に関する優先度は「5」である。初期の優先度に関する優先度は「1」である。前回の優先度に関する優先度は「4」である。対象空間の使用に関する優先度は「5」である。稼動効率に関する優先度は「5」である。指令値との誤差に関する優先度は「3」である。外部環境に関する優先度は「5」である。
次に、図10〜図12を用いて、稼動機器選定部10を説明する。
図10はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の可動機器選定部を説明するためのブロック図である。図11はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の可動機器選定部が生成する優先度対応表を説明するための図である。図12はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の可動機器選定部が生成する優先度・消費電力対応表を説明するための図である。
図10に示すように、稼動機器選定部10は、動作段階判定部10a、優先度加重算定部10b、機器別優先度算定部10c、優先度分布算定部10d、予想消費電力算定部10e、稼動機器動作指令生成部10fを備える。
動作段階判定部10aは、デマンド制御の動作段階を判定する機能を備える。優先度加重算定部10bは、総合的な優先度を算定するための優先度加重を算定する機能を備える。機器別優先度算定部10cは、機器別優先度算定パラメータデータベース9の情報と優先度加重算定部10bが算定した優先度算定加重とに基づいて、設備機器群1の各設備機器の総合的な優先度を算定する機能を備える。
優先度分布算定部10dは、機器別優先度算定部10cの算定結果に基づいて、優先度分布を算定し、優先度対応表を生成する機能を備える。予想消費電力算定部10eは、優先度分布算定部10dの算定結果と機器情報データベース4に保存された設備機器群1の属性情報とに基づいて、優先度順に予想消費電力を算定し、優先度・消費電力対応表を生成する機能を備える。稼動機器動作指令生成部10fは、予想消費電力算定部10eの算定結果に基づいて、稼動させる設備機器群1の各設備機器を選定し、動作指令を生成する機能を備える。
図11に示すように、優先度対応表には、総合的な優先度と該当する設備機器のIDとが対応付けられる。例えば、総合的な優先度が「1」のものは、設備機器のIDが「1」、「12」のものである。
図12に示すように、優先度・消費電力対応表には、総合的な優先度の高い順に設備機器を稼動した場合の予想消費電力が算定される。例えば、総合的な優先度が「1」の設備機器のみが稼動した場合、予想消費電力量の合計は予め設定された許容電力の70%と算定される。さらに、総合的な優先度が「2」の設備機器まで稼動させると、予想消費電力の合計は許容電力の75%と算定される。図12においては、総合的な優先度が「5」の設備機器まで稼動させると、消費予想電力の合計が許容電力の100%に達する。
次に、図13を用いて、デマンド制御の各動作段階における制御ポリシーを説明する。
図13はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の制御ポリシーを説明するための図である。
本実施の形態の制御ポリシーは、経過時間に応じて、複数の段階に分けられる。例えば、図13においては、制御ポリシーは、第一段階〜第三段階に分けられる。第一段階においては、電力消費量よりも設備機器の稼動が優先される。第二段階においては、電力消費量と設備機器の稼動とが同等に扱われる。第三段階においては、設備機器の稼動よりも電力消費量が優先される。
次に、図14を用いて、デマンド制御装置の動作を説明する。
図14はこの発明の実施の形態1における設備機器のデマンド制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
まず、ステップS1では、動作履歴情報保存部6、デマンド制御履歴情報保存部7等の初期化が行われる。その後、ステップS2に進み、動作段階判定部10aがデマンド制御動作の中のどの段階にいるかを判定する。その後、優先度加重算定部10bが動作段階判定部10aの判定結果に基づいて優先度加重を算定する。
具体的には、デマンド制御動作が第一段階の場合、優先度加重算定部10bは、優先度パラメータの指令値との誤差、稼働率、累積サービス時間に重い加重を置く。デマンド制御動作が第二段階の場合、優先度加重算定部10bは、全てのパラメータを同等の重みで扱う。デマンド制御動作が第三段階の場合、優先度加重算定部10bは、電力量への影響、稼動効率に重い加重を置く。
その後、ステップS3に進み、機器別優先度算定部10cは、機器別優先度算定パラメータデータベース9の初期値に対して加重加算処理を行って、各設備機器の総合的な優先度を算定する。
具体的には、デマンド制御動作が第一段階の場合、機器別優先度算定部10cは、快適性を優先し、各設備機器の総合的な優先度を算定する。デマンド制御動作が第二段階の場合、機器別優先度算定部10cは、快適性と総合消費電力量を総合的に考慮し、各設備機器の総合的な優先度を算定する。デマンド制御動作が第三段階の場合、機器別優先度算定部10cは、総合消費電力量を優先し、各設備機器の総合的な優先度を算定する。
その後、ステップS4に進み、優先度分布算定部10dは、機器別優先度算定部10cの出力に基づいて優先度分布を作成する。予想消費電力算定部10eは、優先度分布と機器情報データベース4内の設備機器の属性情報とに基づいて、優先度別の予想消費電力を算定する。具体的には、最上位レベル(レベル1)から当該レベルまでの消費電力の総和がデマンド制御における許容電力に占める割合として算定される。
その後、ステップS5に進み、稼動機器動作指令生成部10fは、優先度別の予想消費電力に基づいて、どの優先度までの設備機器を稼動させるかを決定する。その後、稼動機器動作指令生成部10fは、稼動させる機器に対する動作指令を生成する。例えば、空調に対する動作指令には、運転モードと設定温度等が含まれる。運転モードとしては、冷房等が設定される。設定温度としては20℃等が設定される。その後、稼動機器動作指令生成部10fは、稼動させる機器に動作指令を出力する。この際、動作指令に関する情報は、動作履歴情報保存部6に保存される。
その後、ステップS6に進み、デマンド制御対象機器動作分析部8は、動作指令を受けた設備機器の動作状況の分析を行う。デマンド制御対象機器動作分析部8は、電力量メータ群2とセンサ群3とから情報を収集する。
その後、ステップS7に進み、消費電力量計測部8aは、電力量メータ群2の情報とセンサ群配置情報データベース5内の電力量メータ情報とから各設備機器の電力使用量を求める。制御対象状態計測部8bは、センサ群3の情報とセンサ群配置情報データベース5内のセンサ群配置情報とから制御対象内の状態(温度、照度など)を求める。
その後、ステップS8に進み、優先度パラメータ算定部8cは、制御対象状態計測部8b、消費電力量計測部8aの出力、動作履歴情報保存部6、デマンド制御履歴情報保存部7に保存された情報に基づいて、既定の優先度更新方針に従って、優先度算定のためのパラメータ群を求める。これらのパラメータは、図9に示すように、5段階で正規化される。その後、ステップS2に戻り、上記動作が繰り返される。
以上で説明した実施の形態1によれば、設備機器の動作履歴に基づいて、稼動させる設備機器の優先度が算定される。このため、許容電力と居住者の快適性の双方を考慮して設備機器を動的に制御することができる。
また、稼動率の低い設備機器や累積サービス時間の短い設備の優先度が高くなる。このため、全ての設備機器を満遍なく稼動させることができる。
また、設備機器の動作履歴と消費電力との重み付けが時間に応じて変更される。具体的には、設備機器の消費電力の累積値が増えるにつれて、消費電力の少ない機器の優先度が高くなるように、優先度を算定する際の消費電力の重み付けが上がる。このため、実態に応じて設備機器を制御することができる。
なお、複数の設備機器の中で最も応答時間の短い設備機器の応答時間よりも長い時間間隔で設備機器の優先度を算出すればよい。この場合、居住者の快適性を考慮しつつ、優先度を算定する際の負荷を低減することができる。
以上のように、この発明に係る設備機器のデマンド制御装置は、居住者の快適性を考慮して設備機器を制御するシステムに利用できる。
1 設備機器群
2 電力量メータ群
3 センサ群
4 機器情報データベース
5 センサ群配置情報データベース
6 動作履歴情報保存部
7 デマンド制御履歴情報保存部
8 デマンド制御対象機器動作分析部
8a 消費電力量計測部
8b 制御対象状態計測部
8c 優先度パラメータ算定部
9 機器別優先度算定パラメータデータベース
10 稼動機器選定部
10a 動作段階判定部
10b 優先度加重算定部
10c 機器別優先度算定部
10d 優先度分布算定部
10e 予想消費電力算定部
10f 稼動機器動作指令生成部
この発明に係る設備機器のデマンド制御装置は、複数の設備機器の各々の動作履歴を保存する動作履歴保存部と、前記動作履歴に基づいて、前記複数の設備機器の各々に対して、優先度算定のための複数からなるパラメータ群の各々の値を用いて優先度を算定する優先度算定部と、稼動させる設備機器の消費電力の合計値が所定の値を超えないように、稼動させる設備機器として、前記優先度の高い設備機器を選定する選定部と、を備えたものである。
この発明に係る設備機器のデマンド制御装置は、複数の設備機器の各々に対して、優先度算定のための複数からなるパラメータ群の各々の値を用いて優先度を算定する優先度算定部と、稼動させる設備機器の消費電力の合計値が所定の値を超えないように、稼動させる設備機器として、前記優先度の高い設備機器を選定する選定部と、を備え、前記優先度算定部は、前記優先度を算定する際の変数として、設備機器の応答時間を用い、前記複数の設備機器の中で最も応答時間の短い設備機器の応答時間よりも長い時間間隔で前記複数の設備機器の優先度を算定するものである。
この発明に係る設備機器のデマンド制御装置は、複数の設備機器の各々に対して、優先度算定のための複数からなるパラメータ群の各々の値を用いて優先度を算定する優先度算定部と、稼動させる設備機器の消費電力の合計値が所定の値を超えないように、稼動させる設備機器として、前記優先度の高い設備機器を選定する選定部と、を備え、前記優先度算定部は、前記優先度を算定する際の変数として、設備機器の消費電力を用い、前記優先度を算定する際の設備機器の動作履歴と消費電力との重み付けを時間に応じて変更することを特徴とするものである。

Claims (5)

  1. 複数の設備機器の各々の動作履歴を保存する動作履歴保存部と、
    前記動作履歴に基づいて、前記複数の設備機器の各々に対して優先度を算定する優先度算定部と、
    稼動させる設備機器の消費電力の合計値が所定の値を超えないように、稼動させる設備機器として、前記優先度の高い設備機器を選定する選定部と、
    を備えたことを特徴とする設備機器のデマンド制御装置。
  2. 前記優先度算定部は、稼動率の低い設備機器又は累積稼働時間の短い設備の優先度を高くすることを特徴とする請求項1記載の設備機器のデマンド制御装置。
  3. 前記優先度算定部は、前記優先度を算定する際の変数として、設備機器の応答時間を用い、前記複数の設備機器の中で最も応答時間の短い設備機器の応答時間よりも長い時間間隔で前記複数の設備機器の優先度を算定することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の設備機器のデマンド制御装置。
  4. 前記優先度算定部は、前記優先度を算定する際の変数として、設備機器の消費電力を用い、前記優先度を算定する際の設備機器の動作履歴と消費電力との重み付けを時間に応じて変更することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれかに記載の設備機器のデマンド制御装置。
  5. 前記優先度算定部は、設備機器の消費電力の累積値が増えるにつれて、消費電力の少ない設備機器の優先度が高くなるように、前記優先度を算定する際の消費電力の重み付けを上げることを特徴とする請求項4記載の設備機器のデマンド制御装置。
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