WO2017109972A1

WO2017109972A1 - 制御装置、給湯機制御方法及びプログラム

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Publication number: WO2017109972A1
Application number: PCT/JP2015/086331
Authority: WO
Inventors: 雄喜小川; 矢部　正明; 正之小松; 聡司峯澤; 明宏戸田; 隆司新井
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-12-25
Filing date: 2015-12-25
Publication date: 2017-06-29
Also published as: JPWO2017109972A1; JP6452855B2

Abstract

制御装置（２）において、ユーザインタフェース部（２００）は、余剰電力の消費についての要望をユーザから受け付ける。給湯機制御部（２０２）は、ユーザの要望が余剰電力の売電を示すものである場合に、発電設備による発電量が、宅内の総消費電力量から給湯機の消費電力量を減じた量より大きいことを条件として、給湯機に沸上げ運転の停止を指令する。また、給湯機制御部（２０２）は、ユーザの要望が余剰電力の消費を示すものである場合に、発電量が、総消費電力量から給湯機の消費電力量を減じた量に給湯機の定格に基づく電力量を加えた量より大きいことを条件として、給湯機に沸上げ運転の開始を指令する。

Description

制御装置、給湯機制御方法及びプログラム

　本発明は、制御装置、給湯機制御方法及びプログラムに関する。

　近年、太陽光及び風力に代表される自然エネルギーを活用する技術が注目されており、自然エネルギーにより発電する発電設備を需要家自身が所有するケースが多くなっている。このような需要家は、発電設備による発電電力を自ら消費することができ、また余剰電力を商用電力系統へ供給して電気事業者に売ることができる。これにより、需要家は、商用電力系統から購入する電力を減少させて、経済的利益を得ることができる。

　その一方、需要家の発電設備から商用電力系統へ電力が供給される逆潮流により、商用電力系統の需給バランスが崩れることがある。例えば、快晴の休日には、商用電力系統に対する電力需要が減少すると共に、太陽光による発電量が増加するため需要家の発電設備から商用電力系統への電力供給が増加する。

　このような逆潮流の増加に伴う電力系統の不安定化を防止するため、発電電力を需要家で極力消費して、逆潮流を減少させるための技術が提案されている。例えば、特許文献１は、逆潮電力量がピークとなる時間帯を予測し、予測した時間帯にヒートポンプ式給湯暖房装置を運転させる技術を開示している。

国際公開第２０１２／０９０３６５号

　ところで、上記のように電力系統の安定化の観点とは別に、発電設備の所有者である需要家、即ち、ユーザは、一般に、当該発電設備による余剰電力を逆潮流させるか（換言すると、売電するか）、あるいは、宅内で消費するかについて、自己の志向性（例えば、経済性を優先させるか、環境性を優先させるか等）に基づいて選択されることを望んでいる。

　一方、余剰電力や宅内で必要とされる電力は刻々変化するものであるため、ユーザが要望する通りに余剰電力を活用することは容易ではない。

　本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、ユーザの志向に極力即した余剰電力の活用を実現するための制御装置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、本発明に係る制御装置は、
　貯湯式の給湯機の沸上げ運転を制御する制御装置であって、
　余剰電力の消費についての要望を受け付ける受付手段と、
　前記要望が前記余剰電力の売電を示すものである場合に、需要地に設置された発電設備による発電量が、前記需要地における総消費電力量から前記給湯機の消費電力量を減じた量より大きいことを条件として、前記給湯機に前記沸上げ運転の停止を指令し、
　前記要望が前記余剰電力の消費を示すものである場合に、前記発電量が、前記総消費電力量から前記給湯機の消費電力量を減じた量に前記給湯機の定格に基づく電力量を加えた量より大きいことを条件として、前記給湯機に前記沸上げ運転の開始を指令する給湯機制御手段と、を備える。

　本発明によれば、余剰電力の消費についての要望を受け付ける。そして、受け付けた要望が余剰電力の売電を示すものである場合、発電設備による発電量が、総消費電力量から給湯機の消費電力量を減じた量より大きいことを条件として、給湯機に沸上げ運転の停止を指令する。また、受け付けた要望が余剰電力の消費を示すものである場合、発電量が、総消費電力量から給湯機の消費電力量を減じた量に給湯機の定格に基づく電力量を加えた量より大きいことを条件として、給湯機に沸上げ運転の開始を指令する。このため、ユーザの志向に極力即した余剰電力の活用を実現することが可能となる。

本発明の実施形態に係るエネルギー管理システムの全体構成を示す図である。本発明の実施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である。制御装置が備える二次記憶装置を説明するための図である。制御装置の機能構成を示すブロック図である。要望受付画面の例を示す図である。売電優先時の判定処理の手順を示すフローチャートである。消費優先時の判定処理の手順を示すフローチャートである。売電優先時に表示される監視画面の例を示す図である。給湯機制御処理の手順を示すフローチャートである。制御装置からの指示通りに給湯機が動作しない場合に表示する通知画面の例（その１）を示す図である。制御装置からの指示通りに給湯機が動作しない場合に表示する通知画面の例（その２）を示す図である。要望受付画面の変形例を示す図である。他の実施形態に係るエネルギー管理システムの全体構成を示す図である。

　以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

　図１は、本発明の実施形態に係るエネルギー管理システム１の全体構成を示す図である。エネルギー管理システム１は、一般家庭で使用される電力の管理を行う、いわゆる、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）と呼ばれるシステムである。エネルギー管理システム１は、制御装置２と、操作端末３と、電力計測装置４と、給湯機５と、発電設備６とを備える。

　制御装置２は、家屋Ｈ内の適切な場所に設置され、家屋Ｈ、即ち、需要地で消費される電力の監視を行い、電力の消費状況を操作端末３を介して表示する。また、制御装置２は、給湯機５や複数の機器７（機器７－１，７－２，…）の動作制御や動作状態の監視などを行う。制御装置２の詳細については後述する。

　操作端末３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、スマートフォンやタブレット端末等の携帯機器である。操作端末３は、制御装置２と、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｗｉ－ＳＵＮ（登録商標）や有線ＬＡＮ等の周知の通信規格に則った通信を行う。操作端末３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２に送信する。また、操作端末３は、制御装置２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３は、ユーザとのインタフェース（ユーザインタフェース）としての役割を担う。

　電力計測装置４は、家屋Ｈに配設された電力線Ｄ１～Ｄ３のそれぞれを送電される電力の値を計測する。電力線Ｄ１は、商用電源８と分電盤９との間に配設され、電力線Ｄ２は、発電設備６と分電盤９との間に配設され、電力線Ｄ３は、分電盤９と給湯機５との間に配設されている。

　電力計測装置４は、電力線Ｄ１～Ｄ３にそれぞれ接続されたＣＴ（Current Transformer）１～３の各々と通信線を介して接続される。ＣＴ１～３は、交流電流を計測するセンサである。電力計測装置４は、ＣＴ１の計測結果に基づいて電力線Ｄ１における電力値、換言すると、この家庭における総消費電力を計測する。同様に、電力計測装置４は、ＣＴ２の計測結果に基づいて電力線Ｄ２における電力値、換言すると、発電設備６による発電電力を計測し、ＣＴ３の計測結果に基づいて電力線Ｄ３における電力値、換言すると、給湯機５の消費電力を計測する。

　また、電力計測装置４は、無線通信インタフェースを備え、家屋Ｈ内に構築された無線ネットワーク（図示せず）を介して、制御装置２と通信可能に接続する。この無線ネットワークは、例えば、エコーネットライト（ＥＣＨＯＮＥＴ　Ｌｉｔｅ）に準じたネットワークである。なお、電力計測装置４は、外付けの通信アダプタ（図示せず）を介して、この無線ネットワークに接続される仕様であってもよい。

　電力計測装置４は、制御装置２からの要求に応答して、計測した電力線Ｄ１の電力値を格納した計測データを生成し、制御装置２に送信する。この計測データには、電力計測装置４の機器ＩＤ、電力線Ｄ１の電力線ＩＤ、計測時刻も格納される。機器ＩＤは、制御装置２に接続する機器等（電力計測装置４、給湯機５、機器７－１，７－２，…）を識別するためのＩＤ（identification）である。電力線ＩＤは、電力線を識別するためのＩＤである。

　同様に、電力計測装置４は、制御装置２からの要求に応答して、計測した電力線Ｄ２，Ｄ３の電力値を格納した計測データをそれぞれ生成し、制御装置２に送信する。なお、電力計測装置４は、制御装置２からの要求に応答して、電力線Ｄ１～Ｄ３の各電力値を一括して格納した計測データを生成して制御装置２に送信してもよい。

　給湯機５は、ヒートポンプユニット５０と、タンクユニット５１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５０とタンクユニット５１とは、湯水が流れる配管５２で接続されている。給湯機５の詳細については後述する。

　発電設備６は、ＰＶ（photovoltaic panel）パネル１０と、パワーコンディショニングシステムであるＰＶ－ＰＣＳ１１を備える太陽光発電設備である。発電設備６は、ＰＶパネル１０が発電した電気をＰＶ－ＰＣＳ１１により直流電力から交流電力に変換し、電力線Ｄ２を介して分電盤９に供給する。

　機器７（機器７－１，７－２，…）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。機器７－１，７－２，…は、家屋Ｈ（敷地も含む）内に設置され、分電盤９により分岐された電力線Ｄ４，Ｄ５，…にそれぞれ接続されている。各機器７は、上述の図示しない無線ネットワークを介して、制御装置２と通信可能に接続する。なお、各機器７は、外付けの通信アダプタ（図示せず）を介して、この無線ネットワークに接続される仕様であってもよい。

　各機器７は、制御装置２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を格納したデータ（運転状態データ）を制御装置２に送信する。

≪ヒートポンプユニット５０≫
　給湯機５のヒートポンプユニット５０は、何れも図示しないが、圧縮機、第１の熱交換器、膨張弁、第２の熱交換器、送風機、制御基板等を備える。圧縮機、第１の熱交換器、膨張弁及び第２の熱交換器は、環状に接続され、冷媒を循環させるための冷凍サイクル回路（冷媒回路ともいう。）が形成されている。

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

　第１の熱交換器は、市水を目標の沸上げ温度（貯湯温度ともいう。）まで昇温加熱するための加熱源である。第１の熱交換器は、プレート式あるいは二重管式などの熱交換器であり、冷媒と水（換言すると、低温水）との間の熱交換を行う。第１の熱交換器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。

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

　第２の熱交換器は、送風機により送られてきた外気と冷媒との間の熱交換を行う。第２の熱交換器における熱交換により冷媒は吸熱して温度が上昇し、外気は放熱して温度が下降する。

　制御基板は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信インタフェース、読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ等を備える。制御基板は、圧縮機、膨張弁、送風機のそれぞれと通信線を介して通信可能に接続し、これらの動作を制御する。また、制御基板は、図示しない通信線を介してタンクユニット５１の後述する給湯コントローラ５１１と通信可能に接続する。

≪タンクユニット５１≫
　タンクユニット５１は、貯湯タンク５１０、給湯コントローラ５１１、ポンプ５１２、混合弁５１３等を備える。これらの構成部品は、金属製の外装ケース内に収められている。

　貯湯タンク５１０は、ステンレスなどの金属又は樹脂などで形成されている。貯湯タンク５１０の外側には断熱材（図示せず）が配置されている。これにより、貯湯タンク５１０内で、高温の湯（以下、高温水という。）を長時間に渡って保温することができる。

　給湯コントローラ５１１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース、読み書き可能な不揮発性の半導体メモリなど（何れも図示せず）を含んで構成され、給湯機５を統括的に制御する。給湯コントローラ５１１は、ヒートポンプユニット５０の制御基板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５１１は、通信線５４を介してリモコン５３と通信可能に接続する。さらに、給湯コントローラ５１１は、家屋Ｈ内に構築された前述の無線ネットワークを介して、制御装置２と通信可能に接続する。

　ポンプ５１２は、貯湯タンク５１０の下部からの低温水をヒートポンプユニット５０の第１の熱交換器へ搬送する。ポンプ５１２は、インバータ回路を備え、給湯コントローラ５１１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ことができる。

　混合弁５１３は、給湯端末５５（シャワー５５０や蛇口５５１）に供給される湯水が、ユーザが所望する温度となるように、貯湯タンク５１０上部の高温水と市水とを混合するために設けられている。

≪リモコン５３≫
　リモコン５３は、家屋Ｈにおける浴室に設置され、ユーザから、沸上げや給湯等に関する操作入力を受け付けたり、給湯機５の運転状態や貯湯状態などを表示してユーザに提示するための給湯機５専用の端末装置である。

　リモコン５３は、何れも図示しないが、ＣＰＵと、ＲＯＭと、ＲＡＭと、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る。

　続いて、給湯機５における基本的な動作について説明する。給湯機５は、大別すると、沸上げ動作と給湯動作を行う。
<<沸上げ動作>>
　沸上げ動作の開始時には、貯湯タンク５１０内の高温水は消費されており、貯湯タンク５１０の下部には市水の温度に近い低温水が貯留している。給湯コントローラ５１１により、ポンプ５１２が作動することで、この低温水がヒートポンプユニット５０の上述した第１の熱交換器へ入水され、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５１０の上部に戻され、貯湯タンク５１０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５１０の下部に温度境界層が近づき、第１の熱交換器へ入水する水の温度（入水温度）が次第に上昇する。

<<給湯動作>>
　貯湯タンク５１０の上部には出湯管が接続されており、貯湯タンク５１０からこの出湯管を介して出湯した高温水が、混合弁５１３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、給湯端末５５に供給される。このとき、貯湯タンク５１０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５１０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５は、追加沸上げを行う。

　制御装置２は、図２に示すように、ＣＰＵ２０と、通信インタフェース２１と、ＲＯＭ２２と、ＲＡＭ２３と、二次記憶装置２４とを備える。これらの構成部は、バス２５を介して相互に接続される。ＣＰＵ２０は、この制御装置２を統括的に制御する。ＣＰＵ２０によって実現される機能の詳細については後述する。

　通信インタフェース２１は、上述した無線ネットワークを介して電力計測装置４、給湯機５や各機器７と無線通信するためのＮＩＣ（Network Interface Card controller）と、操作端末３と無線通信又は有線通信するためのＮＩＣを含んで構成される。

　ＲＯＭ２２は、複数のファームウェアやこれらのファームウェアの実行時に使用されるデータ等を記憶する。ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２０の作業領域として使用される。

　二次記憶装置２４は、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やハードディスクドライブ等から構成される。

　二次記憶装置２４は、図３に示すように、電力ＤＢ２４０と、パラメータテーブル２４１とを記憶する。電力ＤＢ（電力データベース）２４０は、各電力線における計測結果の履歴を保持するためのデータベースである。ＣＰＵ２０は、一定時間毎に取得した電力計測装置４からの計測データに基づいて、電力ＤＢ２４０を更新する。

　パラメータテーブル２４１は、余剰電力の利用についてのユーザの要望に基づき、給湯機５に対して、沸上げ運転の開始と沸上げ運転の停止の何れを要求するかを決定するために使用されるパラーメータが設定されたデータテーブルである。パラメータテーブル２４１の詳細については後述する。

　なお、この他にも、二次記憶装置２４は、この家庭で消費される電力を監視するためのプログラムや各機器７の動作を制御するためのプログラム、そして、これらのプログラムの実行時に使用されるデータ等を記憶する。

　図４は、制御装置２の機能構成を示すブロック図である。制御装置２は、機能的には、ユーザインタフェース部２００と、電力値取得部２０１と、給湯機制御部２０２と、電力量算出部２０３と、要否判定部２０４と、表示画面生成部２０５と、表示指示部２０６とを備える。これらの各機能部は、ＣＰＵ２０が二次記憶装置２４に記憶されている１又は複数のプログラムを実行することで実現される。

　ユーザインタフェース部２００（受付手段）は、操作端末３を介したユーザインタフェース処理を行う。即ち、ユーザインタフェース部２００は、ユーザからの操作を操作端末３を介して受け付ける。また、ユーザインタフェース部２００は、ユーザに提示するための情報を操作端末３に送信する。

　本発明特有の機能として、ユーザインタフェース部２００は、ユーザから余剰電力の利用についての要望を受け付ける。ここで余剰電力とは、発電設備６による発電電力のうち、この家庭で消費されずに余った電力をいう。ユーザインタフェース部２００は、図５に示すような、余剰電力の利用についての要望をユーザから受け付けるための画面(要望受付画面)を操作端末３に表示させる。

　この要望受付画面では、余剰電力の利用について、「なし」、「売電優先」及び「消費優先」の３つの利用パターンが提示されると共に、各利用パターンに対応してチェックボックスが設けられている。ユーザは、自己の要望と一致する利用パターンに対応するチェックボックスにチェックを入れることで、余剰電力の利用についての要望を入力することができる。

　ユーザにより、余剰電力の利用についての要望が入力され、ＯＫボタンが押下されると、ユーザインタフェース部２００は、入力された要望を取得し、取得した要望を示す情報をパラメータテーブル２４１に格納する。

　電力値取得部２０１は、電力計測装置４から、計測された電力値を取得する処理を行う。具体的には、電力値取得部２０１は、一定時間間隔（例えば、３０秒間隔）で、電力計測装置４に対し、各電力線に対応する前述した計測データの送信を要求する。電力値取得部２０１は、かかる要求に応答して、電力計測装置４から送られてきた電力線毎の計測データを取得する。電力値取得部２０１は、取得した各計測データに基づいて、電力ＤＢ２４０を更新する。

　給湯機制御部２０２（給湯機制御手段）は、給湯機５の給湯コントローラ５１１と通信を行って、給湯機５の動作制御や、給湯機５の動作状態等の取得を行う。より詳細には、給湯機制御部２０２は、後述する要否判定部２０４の判定結果に従って、沸上げ運転の開始又は停止を要求するためのコマンドを給湯機５に送信する。

　また、給湯機制御部２０２は、一定時間毎（例えば、３０秒毎）に、運転状態を要求するためのコマンドを給湯機５に送信することで、給湯機５の運転状態を取得する。給湯機制御部２０２が取得する給湯器５の運転状態には、沸上げ運転中であるか否かの情報が含まれている。

　さらに、給湯機制御部２０２は、一定時間毎（例えば、１０分毎）に定格値を要求するためのコマンドを給湯機５に送信することで、給湯機５の定格値を取得する。ここで、給湯機５の定格値とは、給湯機５の沸上げ運転時における消費電力量をいう。給湯機５の定格値は、給湯コントローラ５１１により、予めユーザにより設定された沸上げ温度と、予め定められた計算式とに基づいて算出される。

　なお、給湯機５の定格値として、予め設定した値を二次記憶装置２４に保存しておき、給湯機制御部２０２は、かかる値を読み出すことで、給湯機５の定格値を取得するようにしてもよい。あるいは、制御装置２が、他の装置（例えば、給湯機５の販売元や制御装置２の販売元によって管理されるサーバ等）からインターネット等の広域通信により給湯機５の定格値を取得してもよい。

　電力量算出部２０３は、一定時間毎（例えば、３０分毎）に、電力ＤＢ２４０に格納されている、各電力線における計測結果の履歴に基づいて、それぞれ過去３０分間における、総消費電力量、発電量及び給湯機５の消費電力量を算出する。より詳細には、電力量算出部２０３は、電力ＤＢ２４０から読み出した、過去３０分間に計測された電力線Ｄ１の電力値に基づいて、総消費電力量を算出する。

　また、電力量算出部２０３は、電力ＤＢ２４０から読み出した、過去３０分間に計測された電力線Ｄ２の電力値に基づいて、発電設備６による発電量を算出する。さらに、電力量算出部２０３は、電力ＤＢ２４０から読み出した、過去３０分間に計測された電力線Ｄ３の電力値に基づいて、給湯機５の消費電力量を算出する。

　電力量算出部２０３は、算出した総消費電力量、発電量及び給湯機５の消費電力量をパラメータテーブル２４１に格納する。

　要否判定部２０４は、一定時間毎（例えば、３０分毎）に、給湯機５に対する沸上げ運転制御の要否を判定する。より詳細には、要否判定部２０４は、先に受け付けた、余剰電力の利用についてのユーザの要望に応じた判定処理を実行する。

　図６は、受け付けたユーザの要望が「売電優先」を示す場合に、要否判定部２０４が実行する判定処理の手順を示すフローチャートである。先ず、要否判定部２０４は、パラメータテーブル２４１から、発電量、総消費電力量及び給湯機５の消費電力量を読み出して取得する（ステップＳ１０１）。

　要否判定部２０４は、発電量が、総消費電力から給湯機５の消費電力量を減じた量より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０２）。発電量が、総消費電力から給湯機５の消費電力量を減じた量より大きい場合（ステップＳ１０２；ＹＥＳ）、要否判定部２０４は、停止要求フラグをＯＮに設定する（ステップＳ１０３）。停止要求フラグは、給湯機５の沸上げ運転を停止する必要があるか否かを示すフラグであり、ＲＡＭ２３に格納されている。

　一方、発電量が、総消費電力から給湯機５の消費電力量を減じた量より大きくない場合（ステップＳ１０２；ＮＯ）、要否判定部２０４は、停止要求フラグをＯＦＦに設定する（ステップＳ１０４）。

　図７は、受け付けたユーザの要望が「消費優先」を示す場合に、要否判定部２０４が実行する判定処理の手順を示すフローチャートである。先ず、要否判定部２０４は、パラメータテーブル２４１から、発電量、総消費電力量、給湯機５の消費電力量及び定格値を読み出して取得する（ステップＳ２０１）。

　要否判定部２０４は、発電量が、総消費電力から給湯機５の消費電力量を減じた量に定格値を加えた量より大きいか否かを判定する（ステップＳ２０２）。発電量が、総消費電力から給湯機５の消費電力量を減じた量に定格値を加えた量より大きい場合（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、要否判定部２０４は、開始要求フラグをＯＮに設定する（ステップＳ２０３）。開始要求フラグは、給湯機５の沸上げ運転を開始する必要があるか否かを示すフラグであり、ＲＡＭ２３に格納されている。

　一方、発電量が、総消費電力から給湯機５の消費電力量を減じた量に定格値を加えた量より大きくない場合（ステップＳ２０２；ＮＯ）、要否判定部２０４は、開始要求フラグをＯＦＦに設定する（ステップＳ２０４）。

　要否判定部２０４は、上記の判定処理が終了すると、判定処理が終了したことを給湯機制御部２０２に通知する。

　給湯機制御部２０２は、上記の通知を受けると、受け付けられたユーザの要望に応じて停止要求フラグ又は開始要求フラグを参照し、ＯＮに設定されている場合は、沸上げ運転の停止又は開始を要求するためのコマンドを給湯機５に送信する。具体的には、ユーザの要望が「売電優先」を示す場合は、停止要求フラグを参照し、これがＯＮに設定されていると、沸上げ運転の停止を要求するためのコマンドを給湯機５に送信する。

　一方、ユーザの要望が「消費優先」を示す場合は、開始要求フラグを参照し、これがＯＮに設定されていると、沸上げ運転の開始を要求するためのコマンドを給湯機５に送信する。

　図４に戻り、表示画面生成部２０５（画面生成手段）は、電力の消費状況や各機器７の動作状態等を監視するための監視画面や、各種の設定や情報の入力をユーザから受け付けるための操作画面等を生成する。例えば、表示画面生成部２０５は、図８に示すような監視画面を生成する。この監視画面では、ユーザの要望である「売電優先」に従い、給湯機５が制御中であることが示されている。

　表示指示部２０６は、表示画面生成部２０５により生成された画面の表示をユーザインタフェース部２００を介して操作端末３に指示する。

　図９は、制御装置２により実行される給湯機制御処理の手順を示すフローチャートである。この給湯機制御処理は、一定時間毎（例えば、３０分毎）に繰り返し実行される。なお、制御装置２は、予め定めた時間帯（例えば、６時～１８時）に限定して、一定時間毎に給湯機制御処理を繰り返し実行するようにしてもよい。この場合、上記の時間帯は、夏季ならば５時～１９時、冬季ならば７時～１７時などのように季節に応じて変更できるようにするのが好ましい。

　図９のステップＳ３０１において、要否判定部２０４は、パラメータテーブル２４１から、受け付けられたユーザの要望を示す情報を取得する。ユーザの要望が「売電優先」を示す場合（ステップＳ３０２；ＹＥＳ）、要否判定部２０４は、図６に示す前述した売電優先時の判定処理を実行する（ステップＳ３０３）。

　売電優先時の判定処理が終了すると、給湯機制御部２０２は、停止要求フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ３０４）。その結果、停止要求フラグがＯＮの場合（ステップＳ３０４；ＹＥＳ）、給湯機制御部２０２は、沸上げ運転の停止を要求するためのコマンドを給湯機５に送信する（ステップＳ３０５）。一方、停止要求フラグがＯＮでない、即ち、ＯＦＦの場合（ステップＳ３０４；ＮＯ）、制御装置２は、本ループでの給湯機制御処理を終了する。

　ユーザの要望が「消費優先」を示す場合（ステップＳ３０６；ＹＥＳ）、要否判定部２０４は、図７に示す前述した消費優先時の判定処理を実行する（ステップＳ３０７）。一方、ユーザの要望が「消費優先」でない場合（ステップＳ３０６；ＮＯ）、制御装置２は、本ループでの給湯機制御処理を終了する。

　消費優先時の判定処理が終了すると、給湯機制御部２０２は、開始要求フラグがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ３０８）。その結果、開始要求フラグがＯＮの場合（ステップＳ３０８；ＹＥＳ）、給湯機制御部２０２は、沸上げ運転の開始を要求するためのコマンドを給湯機５に送信する（ステップＳ３０９）。一方、開始要求フラグがＯＮでない、即ち、ＯＦＦの場合（ステップＳ３０８；ＮＯ）、制御装置２は、本ループでの給湯機制御処理を終了する。

　以上説明したように、本発明の実施形態に係るエネルギー管理システム１では、制御装置２は、ユーザから余剰電力の利用についての要望を受け付ける。そして、ユーザの要望が「売電優先」を示すものである場合、発電量が、総消費電力量から給湯機５の消費電力量を減じた量より大きいことを条件として、給湯機５に沸上げ運転の停止を指令する。また、ユーザの要望が「消費優先」を示すものである場合、発電量が、総消費電力量から給湯機５の消費電力量を減じた量に定格値を加えた量より大きいことを条件として、給湯機５に沸上げ運転の開始を指令する。このため、ユーザの志向に極力即した余剰電力の活用を実現することが可能となる。

　なお、本発明は、上記の実施形態に限定されず、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、前述したような給湯機制御処理によって、制御装置２から給湯機５に対して、沸上げ運転の開始又は停止を要求するコマンドが送信された場合であっても、給湯機５の内部状態によっては、給湯コントローラ５１１は、受信したコマンドに従わない場合もあり得る。具体的には、ヒートポンプユニット５０が備える圧縮機の稼働時間が最短稼働時間（例えば、３０分）に満たない場合は、停止要求を示すコマンドを受信しても給湯コントローラ５１１は、沸上げ運転を停止しない。最短稼働時間は、故障や動作不良を防止するため、給湯機５の仕様に基づいて予め設定された時間である。また、ユーザがリモコン５３を介して沸上げ運転の開始操作を行った場合、給湯コントローラ５１１は、停止要求を示すコマンドを受信しても沸上げ運転を停止しない。

　また、沸上げ運転の開始については、ユーザがリモコン５３を介して沸上げ運転の停止操作を行った場合、予め定めた待機時間が経過するまでは、給湯コントローラ５１１は、開始要求を示すコマンドを受信しても沸上げ運転を開始しない。また、貯湯タンク５１０に予め定めた量の高温水が貯留されている場合、給湯コントローラ５１１は、開始要求を示すコマンドを受信しても沸上げ運転を開始しない。

　このような場合、給湯機５が、ユーザの要望（図５参照）通りに動作していないことをユーザに通知することが望ましい。そこで、制御装置２は、上記のような場合にユーザに通知を行うユーザ通知部（通知手段）を備えるようにしてもよい。例えば、「売電優先」時において停止要求を示すコマンドを送信したにもかかわらず、給湯機５が沸上げ運転を停止しない場合、ユーザ通知部は、図１０に示すような通知画面を操作端末３に表示させてもよい。

　あるいは、「消費優先」時において開始要求を示すコマンドを送信したにもかかわらず、給湯機５が沸上げ運転を開始しない場合、ユーザ通知部は、図１１に示すような通知画面を操作端末３に表示させてもよい。

　図６に示す売電優先時の判定処理において、要否判定部２０４は、発電量が、総消費電力から給湯機５の消費電力量を減じた量より大きい場合に、停止要求フラグをＯＮに設定した。この変形例として、ハンチングを防止する観点から、要否判定部２０４は、発電量が、総消費電力から給湯機５の消費電力量を減じた量に調整値（例えば、１００Ｗ）を加えた量より大きい場合に、停止要求フラグをＯＮに設定するようにしてもよい。なお、前回のループの給湯機制御処理（即ち、３０分前の給湯機制御処理）において、停止要求を示すコマンドを送信している場合は、調整値は、０（Ｗ）であってもよい。

　また、同様に、図７に示す消費優先時の判定処理の変形例として、要否判定部２０４は、発電量が、総消費電力から給湯機５の消費電力量を減じた量に定格値と調整値（例えば、１００Ｗ）を加えた量より大きい場合に、開始要求フラグをＯＮに設定するようにしてもよい。なお、前回のループの給湯機制御処理において、開始要求を示すコマンドを送信している場合は、調整値は、０（Ｗ）であってもよい。

　また、給湯機５が、自己の消費電力を計測する電力計測部を備えている場合、制御装置２は、給湯機５の給湯コントローラ５１１との通信により、一定時間間隔（例えば、３０秒間隔）で給湯機５の消費電力を取得してもよい。このようにすると、電力計測装置４において、図１に示す電力線Ｄ３における電力値を計測するための構成が不必要となり、低コスト化が図れる。

　上記の実施形態では、図５に示すような要望受付画面において、「なし」、「売電優先」及び「消費優先」の何れかをユーザに選択させることで、余剰電力の利用についての要望を受け付けていた。しかし、ユーザからより詳細な要望を受け付けるようにしても勿論構わない。図１２に要望受付画面の変形例を示す。この要望受付画面では、「売電優先」及び「消費優先」の各利用パターンに対応して、「強」及び「普通」の２つのチェックボックスが設けられている。

　ユーザは、図１２の要望受付画面を介して、「売電優先」又は「消費優先」の選択が行えると共に、「強」又は「普通」の選択を行うことができる。例えば、ユーザにより、「売電優先」且つ「強」が選択された場合、制御装置２は、より確実に余剰電力を売電できるようにするための制御を行う。具体的には、制御装置２は、上述した給湯機制御処理（図９参照）を実行せず、予め定めた時間帯（例えば、７～２３時）に沸上げ運転をさせないように給湯機５を制御する。さらに、制御装置２は、給湯機５に対して、追加沸上げのトリガとなる高温水の貯留量の閾値を小さくするように指示する。

　また、図１２の要望受付画面を介して、ユーザにより、「消費優先」且つ「強」が選択された場合、制御装置２は、より確実に余剰電力を宅内で消費できるようにするための制御を行う。具体的には、制御装置２の要否判定部２０４は、上述した給湯機制御処理（図９参照）における消費優先時の判定処理において、図７のステップＳ２０２のような判定ではなく、発電量が０（Ｗｈ）より大きいか否かの判定を行う。そして、要否判定部２０４は、発電量が０（Ｗｈ）より大きい場合に開始要求フラグをＯＮに設定する。

　上記の実施形態では、操作端末３が、制御装置２とユーザとの間のインタフェースの役割を担っていたが、制御装置２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を含んで構成されるようにしてもよい。

　上記の実施形態では、制御装置２が家屋Ｈに設置された場合について説明したが、制御装置２と同等の機能を有する装置を家屋Ｈの外に設置するようにしてもよい。

　この場合の例を図１３に示す。この例では、家屋Ｈには、制御装置２の代わりにルータ１２が設置されている。一方、家屋Ｈの外には、ルータ１２とインターネットを介して通信可能に接続されるサーバ１３が設置されている。この場合、ルータ１２とサーバ１３とが協調して制御装置２の役割を果たす。

　上記の実施形態では、ＣＰＵ２０によって二次記憶装置２４に記憶されている１又は複数のプログラムが実行されることで、制御装置２の各機能部（図４参照）が実現された。しかし、制御装置２の機能部の全部又は一部が、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等である。

　また、本発明は、家屋のみに限らず、例えば、オフィスビルや工場等において設置されるエネルギー管理システムに採用することが可能である。

　また、上記実施形態において、制御装置２によって実行されるプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＭＯ（Magneto-Optical Disk）、ＵＳＢメモリ、メモリカード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、かかる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実施形態における制御装置２として機能させることも可能である。

　また、上記のプログラムをインターネット等の通信ネットワーク上のサーバ装置が有するディスク装置等に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロード等するようにしてもよい。また、通信ネットワークを介してプログラムを転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。さらに、プログラムの全部又は一部をサーバ装置上で実行させ、その処理に関する情報をコンピュータが通信ネットワークを介して送受信しながらプログラムを実行することによっても、上述の処理を達成することができる。

　なお、上述の機能を、ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合又はＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを上記の記録媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロード等してもよい。

　本発明は、広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能である。また、上述した実施形態は、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、建物内で使用される電力の管理を行うシステム等に好適に採用され得る。

　１　エネルギー管理システム、２　制御装置、３　操作端末、４　電力計測装置、５　給湯機、６　発電設備、７（７－１，７－２，…）　機器、８　商用電源、９　分電盤、１０　ＰＶパネル、１１　ＰＶ－ＰＣＳ、１２　ルータ、１３　サーバ、２０　ＣＰＵ、２１　通信インタフェース、２２　ＲＯＭ、２３　ＲＡＭ、２４　二次記憶装置、２５　バス、５０　ヒートポンプユニット、５１　タンクユニット、５２　配管、５３　リモコン、５４　通信線、５５　給湯端末、２００　ユーザインタフェース部、２０１　電力値取得部、２０２　給湯機制御部、２０３　電力量算出部、２０４　要否判定部、２０５　表示画面生成部、２０６　表示指示部、２４０　電力ＤＢ、２４１　パラメータテーブル、５１０　貯湯タンク、５１１　給湯コントローラ、５１２　ポンプ、５１３　混合弁、５５０　シャワー、５５１　蛇口、Ｄ１～Ｄ５　電力線、Ｎ　広域ネットワーク

Claims

　貯湯式の給湯機の沸上げ運転を制御する制御装置であって、
　余剰電力の消費についての要望を受け付ける受付手段と、
　前記要望が前記余剰電力の売電を示すものである場合に、需要地に設置された発電設備による発電量が、前記需要地における総消費電力量から前記給湯機の消費電力量を減じた量より大きいことを条件として、前記給湯機に前記沸上げ運転の停止を指令し、
　前記要望が前記余剰電力の消費を示すものである場合に、前記発電量が、前記総消費電力量から前記給湯機の消費電力量を減じた量に前記給湯機の定格に基づく電力量を加えた量より大きいことを条件として、前記給湯機に前記沸上げ運転の開始を指令する給湯機制御手段と、を備える、制御装置。
　前記受け付けた要望に従って前記給湯機が動作していることを示す画面を生成する画面生成手段をさらに備える、請求項１に記載の制御装置。
　前記給湯機が前記給湯機制御手段による指令に従った動作を行っていない場合、その旨をユーザに通知する通知手段をさらに備える、請求項１又は２に記載の制御装置。
　貯湯式の給湯機の沸上げ運転を制御するための給湯機制御方法であって、
　余剰電力の消費についての要望を受け付け、
　前記要望が前記余剰電力の売電を示すものである場合に、需要地に設置された発電設備による発電量が、前記需要地における総消費電力量から前記給湯機の消費電力量を減じた量より大きいことを条件として、前記給湯機に前記沸上げ運転の停止を指令し、
　前記要望が前記余剰電力の消費を示すものである場合に、前記発電量が、前記総消費電力量から前記給湯機の消費電力量を減じた量に前記給湯機の定格に基づく電力量を加えた量より大きいことを条件として、前記給湯機に前記沸上げ運転の開始を指令する、給湯機制御方法。
　コンピュータを、
　余剰電力の消費についての要望を受け付ける受付手段、
　前記要望が前記余剰電力の売電を示すものである場合に、需要地に設置された発電設備による発電量が、前記需要地における総消費電力量から給湯機の消費電力量を減じた量より大きいことを条件として、前記給湯機に沸上げ運転の停止を指令し、
　前記要望が前記余剰電力の消費を示すものである場合に、前記発電量が、前記総消費電力量から前記給湯機の消費電力量を減じた量に前記給湯機の定格に基づく電力量を加えた量より大きいことを条件として、前記給湯機に前記沸上げ運転の開始を指令する給湯機制御手段、として機能させる、プログラム。