JP2018132242A - 給湯機制御システム、給湯機の制御方法、および給湯機制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】給湯機が設置された施設における平均資源消費の最大値を低く抑えながら、給湯機の湯切れの発生を抑制することが可能な給湯機制御システムを提供する。
【解決手段】実施形態の一例である給湯機制御システム１０は、施設１に設置された貯湯式の給湯機３０を制御するシステムである。給湯機制御システム１０は、施設１の資源消費および資源消費量の少なくとも一方に関する情報を取得する取得部１１と、第１の時間帯における給湯機３０の沸き上げ湯量を増加させるための増量指示情報を出力する出力部１２とを備える。出力部１２は、第２の時間帯における資源消費および資源消費量の少なくとも一方に基づいて増量指示情報を出力する。
【選択図】図１

Description

本開示は、給湯機制御システム、給湯機の制御方法、および給湯機制御プログラムに関する。

特許文献１には、機器の運転パターンを複数通り記憶した記憶部と、第１の期間における機器の消費電力量を第１の期間よりも短い第２の期間毎に予測する予測部と、第２の期間単位で機器の運転パターンを選択する選択部とを備えたシステムが開示されている。かかる選択部は、予測部による予測値が閾値を超える場合に、予測値の閾値からの超過率が許容値以下となるように機器の運転パターンを選択する。特許文献１には、上記機器として貯湯式の給湯機が例示されており、給湯機は沸き上げ湯量が規定量より多い通常モードか、沸き上げ湯量が規定量より少ない省エネモードで運転されることが記載されている。

一般的に、貯湯式の給湯機は、電気料金等が安い時間帯に、１日に必要なお湯を沸かすための沸き上げ運転を行うが、沸き上げ湯量が少なすぎると沸き増しが必要となり、他方沸き上げ湯量が多すぎると省エネの観点から好ましくない。このため、貯湯式の給湯機では、過去に使用した湯量を学習し、自動で最適な沸き上げ湯量を決定している。

特開２０１４−２２２３９６号公報

ところで、住宅等の施設で使用される電力等の資源の料金は、所定期間における資源消費量から算出される平均資源消費の最大値に基づいて決定される場合があり、当該最大値が大きくなるほど段階的に料金が上昇する。ゆえに、この最大値を低く抑えるように、給湯機を含む各機器を制御することが望ましい。しかし、資源消費量が多い時間帯に、給湯機の湯量が大きく減少して沸き増しが必要となる場合がある。このような場合に、単純に給湯機の運転を停止する、または出力を低減することは、湯切れの可能性を高めることになるから好ましくない。

本開示の目的は、貯湯式の給湯機が設置された施設における平均資源消費の最大値を低く抑えながら、給湯機の湯切れの発生を抑制可能な給湯機制御システムを提供することである。

本開示の一態様である給湯機制御システムは、施設に設置された貯湯式の給湯機を制御する給湯機制御システムであって、前記施設の資源消費および資源消費量の少なくとも一方に関する情報を取得する取得部と、第１の時間帯における前記給湯機の沸き上げ湯量を増加させるための増量指示情報を出力する出力部とを備え、前記出力部は、第２の時間帯における前記資源消費および前記資源消費量の少なくとも一方に基づいて前記増量指示情報を出力することを特徴とする。

本開示の一態様である給湯機の制御方法は、施設に設置された貯湯式の給湯機を制御する給湯機の制御方法であって、前記施設の資源消費および資源消費量の少なくとも一方に関する情報を取得するステップと、第１の時間帯における前記給湯機の沸き上げ湯量を増加させるための増量指示情報を出力するステップとを含み、前記増量指示情報を出力するステップでは、第２の時間帯における前記資源消費および前記資源消費量の少なくとも一方に基づいて前記増量指示情報を出力することを特徴とする。

本開示の一態様である給湯機制御プログラムは、上記制御方法をコンピュータで実現するためのプログラムである。

本開示の一態様である給湯機制御システムによれば、給湯機が設置された施設における平均資源消費の最大値を低く抑えながら、給湯機の湯切れの発生を抑制することが可能である。

実施形態の一例である給湯機制御システムの構成を示すブロック図である。 実施形態の一例である給湯機の制御手順を示すフローチャートである。 実施形態の一例である給湯機制御システムにおいて、給湯機の貯湯量および施設の消費電力を示す図である。 実施形態の一例である給湯機制御システムにおいて、給湯機の貯湯量および施設の消費電力を示す図である。 実施形態の一例である給湯機制御システムにおいて、給湯機の貯湯量および施設の消費電力を示す図である。 実施形態の他の一例である給湯機の制御手順を示すフローチャートである。 比較例である給湯機制御システムにおいて、給湯機の貯湯量および施設の消費電力を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本開示の給湯機制御システム、給湯機の制御方法、および給湯機制御プログラムの実施形態について詳細に説明する。但し、本開示の給湯機制御システム、給湯機の制御方法、および給湯機制御プログラムは、以下で説明する実施形態に限定されない。また、以下で説明する複数の実施形態の各構成要素を選択的に組み合わせることは当初から想定されている。

以下では、給湯機３０が設置される施設１として、戸建の住宅を例示する。但し、施設１は特に限定されず、マンション等の集合住宅、学校、図書館等の公共施設、店舗、オフィスなどであってもよい。

図１は、実施形態の一例である給湯機制御システム１０の構成を示すブロック図である。給湯機制御システム１０は、施設１に設置された貯湯式の給湯機３０を制御するシステムである。給湯機制御システム１０は、施設１の資源消費および資源消費量の少なくとも一方に関する情報を取得する取得部１１と、第１の時間帯における給湯機３０の沸き上げ湯量を増加させるための増量指示情報を出力する出力部１２とを備える。出力部１２は、第２の時間帯における施設１の資源消費および資源消費量の少なくとも一方に基づいて増量指示情報を出力する。好ましくは、第２の時間帯における施設１の資源消費および資源消費量の少なくとも一方が第１の閾値を超えたときに増量指示情報を出力する。

ここで、資源とは、給湯機３０の運転に使用されるエネルギーであって、一般的には電力またはガスである。本実施形態では、給湯機３０が電気給湯機であり、給湯機３０に供給される資源が電力であるものとする。すなわち、取得部１１は消費電力および消費電力量の少なくとも一方に関する情報を取得する。本明細書では、瞬間的に消費される電力を消費電力と定義し、ある一定の期間に消費される電力の積算値を消費電力量と定義する。なお、消費電力には、消費電力量から算出される平均消費電力が含まれる。

施設１には、電力会社等の電力供給事業者から商用の交流電力が供給される。施設１で使用される電力の料金（電気料金）の一例は、契約電力に基づいて決定される基本料金と、使用量によって決定される電力量料金との合計である。契約電力は、例えば所定期間の消費電力量から算出される平均消費電力の最大値に基づいて決定される。

本明細書では、３０分間の消費電力量から算出される平均消費電力を「３０分デマンド値」とし、１ヶ月で最大の３０分デマンド値である月間最大消費電力量を「デマンド値（一般的には、最大デマンド値またはピーク電力とも呼ばれる）」とする。平均消費電力を算出する時間の区切りは、デマンド時限と呼ばれる。デマンド時限は３０分に限定されず、例えば国によって異なる。

本実施形態では、施設１の契約電力が、過去１年間の各月のデマンド値のうち、最も大きな値に基づいて算出されるものとする。契約電力は、デマンド値が大きくなるほど段階的に上昇するため、電気料金を低く抑えるにはデマンド値を下げることが重要である。給湯機制御システム１０は、給湯機３０の運転に起因してデマンド値が目標値を超えないように、給湯機３０を制御するシステムである。ここで、目標値とは、ユーザーが任意に設定できる値であって、３ｋＷ、４ｋＷなど、希望の契約電力に対応するデマンド値（以下、「目標デマンド値」とする）である。目標デマンド値は、給湯機制御システム１０によって自動的に設定されてもよい。

施設１には、施設１に引き込まれる交流電源の幹線（１次幹線）が接続される電力量計２０と、電力量計２０から出た２次幹線を分岐する分電盤２１とが設置されている。施設１には、電力を使用する電気機器として、給湯機３０の他に、ＩＨクッキングヒーター３１、ＬＤＫエアコン３２、寝室エアコン３３等のエアコン、照明３４、蓄電システム３５などが設置されている。なお、施設１で使用される電気機器は、これらに限定されず、冷蔵庫、電子レンジ、テレビ、パソコン、洗濯機、ドライヤー、床暖房などが例示できる。

電力量計２０は、施設１の消費電力および消費電力量を計測する装置である。本実施形態において、電力量計２０は常時、消費電力を計測する。また、３０分毎に消費電力量を計測して記憶すると共に、３０分間の消費電力量から平均消費電力である３０分デマンド値を算出して記憶する。電力量計２０は、通信機能を有し、計測データを電力供給事業者の管理サーバーに送信してもよく、給湯機制御システム１０に送信してもよい。給湯機制御システム１０は、電力量計２０から消費電力および消費電力量の少なくとも一方を取得することが好ましい。

分電盤２１は、電力量計２０から出た２次幹線が１次側に接続された主幹ブレーカーと、主幹ブレーカーの２次側に設けられた複数の分岐ブレーカーとを有する。分電盤２１は、各分岐ブレーカーで分岐された複数の分岐回路の電流をそれぞれ計測する複数の分岐電流センサを有していてもよい。なお、主幹ブレーカーの１次側に電流センサ等の電力計測機を設置してもよく、この場合、給湯機制御システム１０は当該計測機から計測データを取得してもよい。

施設１には、施設全体の消費電力量を監視し、各電気機器を制御するエネルギー管理システムが設置されていてもよい。エネルギー管理システムは、各分岐電流センサの計測データおよび電力量計２０の計測データを取得し、施設１の消費電力または消費電力量が目標値を超えないように、ＩＨクッキングヒーター３１、照明３４などの電気機器を制御する。エネルギー管理システムが設けられる場合、給湯機制御システム１０は、当該管理システムの一部として構成されてもよい。

給湯機制御システム１０の制御対象である給湯機３０は、電気料金が安い時間帯に、１日に必要なお湯を沸かすための沸き上げ運転を行う貯湯式の給湯機である。給湯機３０は、水を加熱する加熱装置、加熱装置で加熱されたお湯を貯留する貯湯タンク、給水配管、給湯配管、および制御装置等を備える。貯湯タンクは、施設１で使用される１日分のお湯を貯留可能な容量とされ、一般的に６５℃〜９０℃のお湯を貯留する。加熱装置の好適な一例は、圧縮機、水熱交換器、膨張弁、および空気熱交換器が冷媒回路で接続されたヒートポンプ装置である。

給湯機３０の制御装置は、例えば過去２週間程度のお湯の使用量、およびユーザーによる運転状態の設定に基づき、自動で最適な沸き上げ湯量を決定している。しかし、気温の低下、ユーザーの活動パターンの変化などで、お湯の使用量がいつもより増加すると、お湯が足りなくなり沸き増しが必要となる場合がある。一般的に、給湯機３０は、貯湯タンクの湯量が所定量まで減少したときに自動で沸き増し運転を実施し、湯切れの発生を防止するように構成されている。

給湯機制御システム１０は、上述のように、取得部１１と、出力部１２とを備え、第２の時間帯における施設１の消費電力および消費電力量の少なくとも一方に基づき、給湯機３０の沸き上げ湯量を増加させるための増量指示情報を出力する。また、給湯機制御システム１０は記憶部１３を備える。記憶部１３は、例えば電力量計２０から取得した計測データ、後述の閾値等を含む制御パラメータ、給湯機制御プログラムなどを記憶している。

給湯機制御システム１０は、給湯機３０の運転状態、施設１の消費電力、消費電力量などを表示するための表示部１４と、目標デマンド値、給湯機３０の運転条件、制御条件などを設定するための入力部１５とを備えることが好ましい。表示部１４は、ランプ等であってもよいが、好ましくはディスプレイである。入力部１５としては、ボタン、テンキー、キーボード等が例示でき、表示部１４と一体化されたタッチパネルであってもよい。

給湯機制御システム１０は、例えばＣＰＵ、メモリ、入出力ポート等を含む１つまたは複数の機器を備えたコンピュータで構築される。図１に示す例では、取得部１１、出力部１２、記憶部１３、表示部１４、および入力部１５が一体化されているが、これらは一体化されていなくてもよい。すなわち、給湯機制御システム１０は、１つまたは複数の機器で構成される。表示部１４および入力部１５として、スマートホン、タブレット端末等を用いることもできる。また、給湯機制御システム１０は、複数のコンピュータを用いて構築されてもよく、システムの一部がインターネット等のネットワークで接続された１つまたは複数のサーバーで構築されてもよい。

給湯機制御システム１０は、例えば第２の時間帯の施設１の消費電力量が多い場合に、第１の時間帯に実施される給湯機３０の沸き上げ湯量を増加させることで、第２の時間帯に沸き増しが必要となる可能性を低くする。これにより、給湯機３０の沸き増し運転に起因して第２の時間帯の消費電力量が増加することを抑制できる。

本明細書において、第１の時間帯とは、沸き上げ運転が実施される時間帯を意味する。沸き上げ運転とは、上述の通り、１日に必要なお湯を沸かすための運転であって、貯湯量の減少に伴って実施される沸き増し運転と区別される。第２の時間帯は、沸き上げ運転が実施されない時間帯、言い換えると、沸き増し運転が実施される可能性がある時間帯である。第２の時間帯は、給湯機制御システム１０の制御を実行するために、当該システムが施設１の消費電力等を監視する時間帯である。

第１の時間帯の少なくとも一部は、電力会社等の電力供給事業者が定める電力の料金単価が安い時間帯（深夜１時〜早朝５時など）であることが好ましい。一般的に、冬場は夏場よりも沸き上げ運転の時間が長くなり、この時間帯を超える場合がある。

他方、第２の時間帯は、給湯機３０の貯湯量の減少による沸き増しが想定される時間帯である。給湯機制御システム１０は、施設１の消費電力等を監視する第２の時間帯を、貯湯量が少なくなる時間帯、すなわち１日のうち沸き上げ運転終了から長時間が経過した時間帯に設定することが好ましい。第２の時間帯の具体例としては、１７時〜２２時、または１８時〜２２時が挙げられる。第２の時間帯は、予め設定されていてもよく、給湯機３０の運転状態等に基づいて自動で設定されてもよい。また、第２の時間帯は、ユーザーにより手動で設定されてもよい。

給湯機制御システム１０は、例えば給湯機３０の制御装置に対し、上記増量指示情報として、沸き上げ湯量を増加させるための信号である増量指令を出力する。そして、増量指令を受信した給湯機３０の制御装置が、給湯機３０の各構成要素を制御して沸き上げ湯量を増加させる。本実施形態では、取得部１１が電力量計２０から施設１の消費電力および消費電力量の少なくとも一方に関する計測データを取得し、出力部１２が当該計測データに基づいて増量指示情報を出力する。

なお、増量指示情報は、上記増量指令に限定されず、沸き上げ湯量の増量をユーザーに勧める注意喚起情報であってもよい。注意喚起情報は、表示部１４に出力されることが好ましい。表示部１４の情報を確認したユーザーは、例えば給湯機３０を操作して手動で沸き上げ湯量を増やす、或いは増量を行わずに電力の使用を控えることもできる。

給湯機３０に出力される増量指令は、上述のように、沸き上げ湯量の増量を指示するための信号であって、増加させる沸き上げ湯量の情報を含むことが好ましい。増加させる沸き上げ湯量は、予め特定の湯量に設定されていてもよく、給湯機３０の沸き増し頻度等の運転状態に基づいて自動で設定されてもよい。また、ユーザーにより手動で設定されてもよい。増加させる湯量の情報が異なる複数の増量指令が設定されてもよく、出力部１２は沸き上げ湯量を段階的に増加させてもよい。

増量指令は、沸き上げ運転の動作モードを切り替えることにより、沸き上げ湯量を増加させる指令であってもよい。この場合、増量指令は動作モードの変更指令といえる。例えば、沸き上げ湯量が多い動作モード、および沸き上げ湯量が少ない動作モード（節約モード）のように複数のモードが設定される場合に、増量指令を受信した給湯機３０は、動作モードを節約モードから沸き上げ湯量が多いモードに切り替えてもよい。

取得部１１は、上記計測データとして、第２の時間帯における平均消費電力である３０分デマンド値を取得することが好ましい。給湯機制御システム１０は、例えば無線通信機能を有し、取得部１１は電力量計２０との無線通信により３０分デマンド値を取得する。取得部１１は、取得した３０分デマンド値を計測日時と共に記憶部１３に記憶する。なお、取得部１１は第２の時間帯以外の３０分デマンド値を取得してもよく、出力部１２によって第２の時間帯の３０分デマンド値が選択的に使用されてもよい。

以下では、取得部１１が第２の時間帯の３０分デマンド値を取得し、出力部１２が当該３０分デマンド値に基づいて増量指示情報等を出力するものとする。但し、取得部１１は、施設１の消費電力量に関する情報、または消費電力と消費電力量の両方を取得するように構成されていてもよい。

出力部１２は、取得部１１により取得された３０分デマンド値に基づき、増量指示情報として増量指令を出力することが好ましい。出力部１２は、記憶部１３に記憶された第２の時間帯の３０分デマンド値から、当該デマンド値が上昇傾向にあるか否かを解析し、その結果を増量指令出力のトリガーに用いてもよい。また、３０分デマンド値の上昇率を算出し、３０分デマンド値が上記目標デマンド値を超える日を推定して、その日より前に増量指令を出力してもよい。出力部１２は、例えば給湯機３０との無線通信により増量指令を送信する。

出力部１２は、第２の時間帯の３０分デマンド値が第１の閾値を超えたときに増量指令を出力することが好ましい。すなわち、出力部１２は第１の閾値と３０分デマンド値とを比較し、増量指令を出力するか否かを判定する機能を有する。この点に関し、出力部１２は判定部であるといえる。第１の閾値を用いることで、制御プロセスの簡略化を図ることができる。出力部１２は、３０分デマンド値が第１の閾値を１回でも超えると増量指令を出力するが、３０分デマンド値が第１の閾値を所定期間内に複数回超えた場合に増量指令を出力するように構成されていてもよい。

第１の閾値は、電力供給事業者が定める電気料金に基づく閾値である目標デマンド値未満の値に設定される。目標デマンド値が４ｋＷである場合に、第１の閾値が３ｋＷに設定されてもよい。このように、目標デマンド値に応じて決定される第１の閾値を設定して給湯機３０を制御することで、３０分デマンド値が給湯機３０の運転に起因して目標デマンド値を超えることを抑制できる。なお、第１の閾値を目標デマンド値と同じ値に設定することも可能である。この場合は、電力量計２０から消費電力またはデマンド時限より短い時間の消費電力量を取得して第１の閾値と比較する。

第１の閾値および後述の第２の閾値は、目標デマンド値から給湯機３０の沸き増し運転時の消費電力、またはデマンド時限より短い時間の消費電力量から算出される平均消費電力を差し引いた値としてもよい。この場合、給湯機３０以外の他の機器による電力消費が増える時間帯において、沸き増し運転が実施される可能性を低くすることができる。

目標デマンド値は、ユーザーが希望する契約電力（電気料金）に基づき任意に設定でき、例えばユーザーによる入力部１５の操作で設定される。第１の閾値は、目標デマンド値に基づいて自動的に決定されてもよく、ユーザーにより手動で設定されてもよい。上述のように、増加させる湯量の情報が異なる増量指令が複数存在する場合は、複数の第１の閾値が設定されてもよい。

出力部１２は、第２の時間帯の３０分デマンド値が第１の閾値を超えたときに、増量指示情報として沸き上げ湯量の増量予定をユーザーに報知し、ユーザーの承認操作に基づく承認信号を受信したことを条件として増量指令を出力するように構成されていてもよい。沸き上げ湯量の増量予定をユーザーに知らせることで、例えば上記注意喚起情報を出力する場合と同様に、無駄な電力の使用を控えるように促すことができ、沸き上げ湯量の増加を回避できる。

出力部１２は、沸き上げ湯量の増量予定を表示部１４に出力することで、ユーザーに報知することが好ましい。このとき、警告音または音声を併せて出力してもよい。沸き上げ湯量の増量予定が表示部１４に出力されると、この情報を確認したユーザーが増量を承認するか否かを判断する。ユーザーの承認操作の一例は、入力部１５の操作であって、この操作により承認信号が出力される。

出力部１２は、第２の時間帯における施設１の３０分デマンド値に基づいて、増量指示情報により増加した沸き上げ湯量を減少させるための減量指示情報を出力することが好ましい。第２の時間帯の消費電力量が少なくなった場合に、減量指示情報を出力して沸き上げ湯量を元に戻すことで、無駄な沸き上げを防止することができる。

出力部１２は、記憶部１３に記憶された第２の時間帯の３０分デマンド値から、３０分デマンド値が下降傾向にあるか否かを解析し、その結果を減量指示情報出力のトリガーに用いてもよい。また、増量指示情報の出力後、第２の時間帯の３０分デマンド値が第１の閾値を超えない期間が所定期間経過した場合に、減量指示情報を出力してもよい。

減量指示情報は、増量指示情報と同様に、沸き上げ湯量の減量をユーザーに勧める注意喚起情報であってもよい。例えば、表示部１４で情報を確認したユーザーは、給湯機３０を操作して手動で沸き上げ湯量を減らす、或いは増加した沸き上げ湯量を維持することもできる。減量指示情報の好適な一例は、給湯機３０に出力される減量指令である。減量指令は、沸き上げ湯量を減少させて、給湯機３０の学習に基づく通常の沸き上げ湯量に戻すための信号である。すなわち、減量指令は増量解除指令または増量無効化指令といえる。

出力部１２は、第２の時間帯の３０分デマンド値が第２の閾値を下回ったときに、減量指示情報として減量指令を出力することが好ましい。出力部１２は、例えば１８時〜２２時に設定された第２の時間帯において、３０分デマンド値が１度も第２の閾値以上とならなかったことを条件として減量指令を出力する。この場合、第２の時間帯が経過したときに減量指令が出力され、その減量指令に基づいて翌日または翌々日のお湯を準備するための沸き上げ運転が制御されてもよい。また、出力部１２は、第２の時間帯の３０分デマンド値が第２の閾値を下回る状態が２日以上継続した場合に減量指令を出力してもよい。

第２の閾値は、第１の閾値未満の値に設定されることが好ましい。第２の閾値は、目標デマンド値および第１の閾値の少なくとも一方に基づいて自動的に決定されてもよく、ユーザーにより手動で設定されてもよい。目標デマンド値が４ｋＷ、第１の閾値が３ｋＷである場合に、第２の閾値が２．５ｋＷに設定されてもよい。

出力部１２は、増量指令の出力後、所定期間が経過したことを条件として、減量指令を出力することが好ましい。すなわち、出力部１２による減量指令の出力を禁止する、または取得部１１による３０分デマンド値の取得を禁止する禁止期間が設けられることが好ましい。禁止期間を設けることで、増量指令の出力後すぐに、減量指令が出力されて通常の沸き上げ湯量に戻ることを防止できる。禁止期間は、例えば２４時間以上に設定される。この場合、少なくとも１回は沸き上げ湯量の増量が実行される。

出力部１２は、第２の時間帯の３０分デマンド値が第２の閾値を下回ったときに、減量指示情報として沸き上げ湯量の減量予定をユーザーに報知し、ユーザーによる承認信号を受信したことを条件として減量指令を出力するように構成されていてもよい。減量予定をユーザーに知らせることで、例えば外出等の特別な事情により電力の使用量が下がったことに起因して沸き上げ湯量が減少することを回避できる。出力部１２は、増量予定の場合と同様に、減量予定を表示部１４に出力することでユーザーに報知することが好ましい。

出力部１２は、沸き上げ湯量の変更をユーザーに報知するように構成されていてもよい。特に、沸き上げ湯量の増量予定および減量予定をユーザーに報知しない場合は、増量指令に基づく沸き上げ湯量の増加および減量指令に基づく沸き上げ湯量の減少をユーザーに報知することが好ましい。出力部１２は、沸き上げ湯量の変更を表示部１４に出力する。沸き上げ湯量の変更をユーザーに知らせることで、例えば沸き上げ湯量の変更を知らないことによる不具合の発生を防止できる。

以下、図２のフローチャートを参照しながら、上記構成を備えた給湯機制御システム１０による給湯機３０の制御手順の一例について詳説する。以下では、図３〜図５、比較例である図７を適宜参照し、具体的な事例を交えて説明する。

図３〜図５、図７は、給湯機３０の貯湯量および施設１の３０分デマンド値を示す図である。３０分デマンド値は３０分毎に算出されるが、図面の明瞭化等の観点から、１時間単位で３０分デマンド値を示している。ＥＱは給湯機３０、Ｌは電力の料金単価が安い時間帯、ＨはＬよりも料金単価が高い時間帯をそれぞれ意味する。給湯機３０は、８０℃のお湯を５０Ｌ／時で沸かして貯湯タンクに貯留するものとする。

実施形態の一例である給湯機３０の制御方法は、施設１の資源消費および資源消費量の少なくとも一方に関する情報を取得するステップと、第１の時間帯における給湯機３０の沸き上げ湯量を増加させるための増量指示情報を出力するステップとを含む。そして、増量指示情報を出力するステップでは、第２の時間帯における資源消費または資源消費量に基づいて増量指示情報を出力する。

以下では、資源消費および資源消費量の少なくとも一方に関する情報を取得するステップで、第２の時間帯における施設１の３０分デマンド値を取得するものとする。そして、増量指示情報を出力するステップでは、取得された３０分デマンド値に基づいて増量指令が出力される。

給湯機制御システム１０は、例えば記憶部１３に記憶された給湯機制御プログラムを読み出して実行することにより、取得部１１および出力部１２の各機能を実現する。つまり、給湯機制御プログラムは、給湯機制御システム１０による給湯機３０の制御をコンピュータで実現するためのプログラムである。

図２に例示するように、本実施形態の制御手順では、まず初めに、第２の時間帯における施設１の３０分デマンド値を取得する（Ｓ１０）。Ｓ１０は、取得部１１の機能により実行される。取得部１１は、電力量計２０から３０分デマンド値を取得し、計測日時と共に記憶部１３に記憶する。Ｓ１０を実行する第２の時間帯は、１日のうち沸き上げ運転終了から長時間が経過した時間帯に設定される。第２の時間帯の一例は、１８時〜２２時である。

続いて、Ｓ１０で取得された第２の時間帯の３０分デマンド値と第１の閾値とを比較し、３０分デマンド値が第１の閾値を超えているか否かを判定する（Ｓ１１）。そして、Ｓ１１で３０分デマンド値が第１の閾値を超えていると判定された場合に、沸き上げ湯量を増加させるための増量指示情報として給湯機３０に増量指令を出力する（Ｓ１２）。Ｓ１１およびＳ１２は、出力部１２の機能により実行される。他方、Ｓ１１で３０分デマンド値が第１の閾値を超えていると判定されなかった場合には、増量指令は出力されず、給湯機３０の学習に基づく通常の沸き上げ湯量が維持される。

図３に例示するように、過去２週間程度の通常の活動パターンが、夕食後に風呂に入るというＡ日のような活動パターンであれば、夕食時に給湯機３０の沸き増し運転が実施される可能性は低い。しかし、Ｂ日の１８時〜２１時のように風呂と夕食の時間が重なると、ＩＨクッキングヒーター３１、ＬＤＫエアコン３２、照明３４など、多くの電気機器が使用される時間帯に、給湯機３０の貯湯量の減少による沸き増し運転が実施される場合がある。その結果、図３に示す例では、Ｂ日の第２の時間帯において３０分デマンド値が第１の閾値を超える状況が発生している。

Ｂ日のような活動パターンがその日だけの特別なものではなく、Ｃ日、Ｄ日と続く場合、このような状況を放置すると、後日、３０分デマンド値が目標デマンド値を超える可能性が高くなる。或いは、給湯機３０の停止を余儀なくされ、湯切れが発生する可能性が高くなる。図７に示す例では、Ｂ日の翌日であるＣＸ日の１８時〜２１時において、Ｂ日の同じ時間帯よりも電力の使用量が多くなり、３０分デマンド値が目標デマンド値を超える状況が発生している。

本実施形態では、このような問題が発生しないように、３０分デマンド値が第１の閾値を超えたことを条件として、沸き上げ湯量の増量指令を出力し、Ｃ日用として準備される湯量を、Ａ日、Ｂ日の場合よりも多くしている。図３に示す例では、Ｂ日の１９時〜２１時に２時間の沸き増し運転が行われているため、いつも通りであれば、Ｃ日用のお湯を準備する沸き上げ運転は６時間でよいが、この沸き上げ運転時間を８時間に延長することで、Ｃ日用の湯量を増やしている。

図４に示す例では、Ｃ日用の沸き上げ湯量を増量したことで、Ｃ日の１８時〜２１時においてＢ日と同様に風呂と夕食の時間が重なっても、給湯機３０の沸き増し運転は実施されていない。また、Ｃ日の１８時〜２１時において、給湯機３０以外の電気機器（例えば、照明３４、テレビ、電子レンジなど）の消費電力量がＢ日よりも増加しているが、このとき、沸き増し運転は実施されていないため、３０分デマンド値は目標デマンド値未満である。つまり、本実施形態によれば、施設１の３０分デマンド値が目標デマンド値を超えないように給湯機３０を制御しながら、給湯機３０の湯切れの発生を抑制することが可能である。

図２に例示するように、本実施形態の制御手順では、沸き上げ湯量の増量指令を出力してから所定期間が経過した後（Ｓ１３）、再び、第２の時間帯における３０分デマンド値を取得する（Ｓ１４）。Ｓ１３およびＳ１４は、取得部１１の機能により実行される。当該所定期間は、上述のように、取得部１１による３０分デマンド値の取得を禁止する禁止期間である。禁止期間は、例えば２４時間以上に設定される。

本実施形態の制御手順では、Ｓ１４で取得された第２の時間帯の３０分デマンド値と第２の閾値とを比較し、３０分デマンド値が第２の閾値を下回るか否かを判定する（Ｓ１５）。そして、Ｓ１５で３０分デマンド値が第２の閾値を下回ると判定された場合に、沸き上げ湯量を減少させるための減量指示情報として給湯機３０に減量指令を出力する（Ｓ１６）。Ｓ１５およびＳ１６は、出力部１２の機能により実行される。他方、Ｓ１５で３０分デマンド値が第２の閾値を下回ると判定されなかった場合には、減量指令は出力されず、増量指令により増加された沸き上げ湯量が維持される。

図５に示す例では、Ｐ日の第２の時間帯である１８時〜２２時において、ＬＤＫエアコン３２、および照明３４等の消費電力量が減少したため、３０分デマンド値が第２の閾値を下回る状況となっている。このような場合には、第２の時間帯に給湯機３０の沸き増し運転が実施されたとしても、３０分デマンド値が目標デマンド値および第１の閾値を超える可能性が低いため、増量指令により増加した沸き上げ湯量を減らして、省エネを図ることが好ましい。

本実施形態では、Ｐ日の第２の時間帯において、３０分デマンド値が第２の閾値を常時下回り、１度も第２の閾値以上とならなかったことを条件として、沸き上げ湯量の減量指令を出力している。そして、この減量指令により、Ｒ日用のお湯を準備する沸き上げ運転が制御されている。Ｒ日用として準備される沸き上げ湯量は、給湯機３０の学習に基づく通常の沸き上げ湯量に戻り、Ｐ日、Ｑ日の場合よりも少なくなっている。なお、Ｐ日の減量指令に基づいてＱ日の沸き上げ湯量を減少させてもよく、Ｐ日およびＱ日の２日にわたって第２の時間帯の３０分デマンド値が第２の閾値を下回ったことを条件として減量指令を出力してもよい。

以下、図６のフローチャートを参照しながら、給湯機３０の制御手順の他の一例について詳説する。以下では、図２に示す制御手順と異なる点を主に説明する。

図６に例示する制御手順は、Ｓ２２，Ｓ２３およびＳ２８，Ｓ２９の手順が追加されている点で、図２に例示する制御手順と異なる。図６に示す例では、Ｓ２０で取得された３０分デマンド値が第１の閾値を超えていると判定された場合に（Ｓ２１）、表示部１４を用いて沸き上げ湯量の増加予定をユーザーに報知する（Ｓ２２）。そして、入力部１５の承認操作等に基づく承認信号の有無を判定し（Ｓ２３）、承認信号が受信されたときに増量指令を出力する（Ｓ２４）。Ｓ２１〜Ｓ２４は、出力部１２の機能により実行される。

Ｓ２２およびＳ２３を設けることによって、無駄な電力の使用を控えるように促すことができ、沸き上げ湯量の増加を回避できる。図３に例示するＢ日の場合、ユーザーはＩＨクッキングヒーター３１、ＬＤＫエアコン３２等の出力を低減する、または停止する、或いは給湯機３０の沸き増し運転を中止することで、１９時〜２１時の消費電力量を下げることができる。但し、Ｂ日の場合に沸き増し運転を中止すると、湯切れが発生する。来客等の特別な事情により電力の使用量が増加した場合にも、Ｓ２２およびＳ２３を設けることで、沸き上げ湯量の増量を回避できる。

図６に示す例においても、増量指令の出力から所定期間が経過した後（Ｓ２５）、再び、第２の時間帯における３０分デマンド値を取得し（Ｓ２６）、３０分デマンド値が第２の閾値を下回るか否かを判定する（Ｓ２７）。但し、図６に示す例では、３０分デマンド値が第２の閾値を下回ると判定された場合に、表示部１４を用いて沸き上げ湯量の減量予定をユーザーに報知する（Ｓ２８）。そして、入力部１５の承認操作等に基づく承認信号の有無を判定し（Ｓ２９）、承認信号が受信されたときに減量指令を出力する（Ｓ３０）。Ｓ２７〜Ｓ３０は、出力部１２の機能により実行される。

Ｓ２８およびＳ２９を設けることによって、例えば外出等の特別な事情により電力の使用量が下がった場合に、給湯機３０の学習に基づく通常の沸き上げ湯量に戻ることを回避できる。なお、Ｓ２２，Ｓ２３およびＳ２８，Ｓ２９に代えて、沸き上げ湯量の変更後に、湯量の変更があったことをユーザーに報知するステップを設けてもよい。

以上のように、給湯機制御システム１０および上述の制御方法によれば、施設１のデマンド値を目標デマンド値未満に抑えながら、給湯機３０の湯切れの発生を抑制することが可能である。

１ 施設、１０ 給湯機制御システム、１１ 取得部、１２ 出力部、１３ 記憶部、１４ 表示部、１５ 入力部、２０ 電力量計、２１ 分電盤、３０ 給湯機、３１ ＩＨクッキングヒーター、３２ ＬＤＫエアコン、３３ 寝室エアコン、３４ 照明、３５ 蓄電システム

Claims (12)

1. 施設に設置された貯湯式の給湯機を制御する給湯機制御システムであって、
   前記施設の資源消費および資源消費量の少なくとも一方に関する情報を取得する取得部と、
   第１の時間帯における前記給湯機の沸き上げ湯量を増加させるための増量指示情報を出力する出力部と、
   を備え、
   前記出力部は、第２の時間帯における前記資源消費および前記資源消費量の少なくとも一方に基づいて前記増量指示情報を出力する、給湯機制御システム。
2. 前記第１の時間帯の少なくとも一部は、資源供給事業者が定める資源の料金単価が安い時間帯であり、
   前記第２の時間帯は、前記給湯機の貯湯量の減少による沸き増しが想定される時間帯である、請求項１に記載の給湯機制御システム。
3. 前記出力部は、前記第２の時間帯における前記資源消費および前記資源消費量の少なくとも一方が第１の閾値を超えたときに前記増量指示情報を出力する、請求項１または２に記載の給湯機制御システム。
4. 前記出力部は、前記第２の時間帯における前記資源消費および前記資源消費量の少なくとも一方が第１の閾値を超えたときに、前記増量指示情報として前記沸き上げ湯量の増量予定をユーザーに報知し、当該ユーザーの承認操作に基づく承認信号を受信したことを条件に前記給湯機に増量指令を出力する、請求項１または２に記載の給湯機制御システム。
5. 前記第１の閾値は、資源供給事業者が定める資源の料金に基づく閾値未満の値に設定される、請求項３または４に記載の給湯機制御システム。
6. 前記出力部は、前記第２の時間帯における前記資源消費および前記資源消費量の少なくとも一方に基づいて、前記増量指示情報により増加した前記沸き上げ湯量を減少させるための減量指示情報を出力する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の給湯機制御システム。
7. 前記出力部は、前記第２の時間帯における前記資源消費および前記資源消費量の少なくとも一方が第２の閾値を下回ったときに前記減量指示情報を出力する、請求項６に記載の給湯機制御システム。
8. 前記出力部は、前記第２の時間帯における前記資源消費および前記資源消費量の少なくとも一方が第２の閾値を下回ったときに、前記減量指示情報として前記沸き上げ湯量の減量予定をユーザーに報知し、当該ユーザーの承認操作に基づく承認信号を受信したことを条件に前記給湯機に減量指令を出力する、請求項６に記載の給湯機制御システム。
9. 前記出力部は、前記沸き上げ湯量の変更をユーザーに報知する、請求項１〜８のいずれか１項に記載の給湯機制御システム。
10. 前記資源消費は消費電力であり、前記資源消費量は消費電力量である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の給湯機制御システム。
11. 施設に設置された貯湯式の給湯機を制御する給湯機の制御方法であって、
    前記施設の資源消費および資源消費量の少なくとも一方に関する情報を取得するステップと、
    第１の時間帯における前記給湯機の沸き上げ湯量を増加させるための増量指示情報を出力するステップと、
    を含み、
    前記増量指示情報を出力するステップでは、第２の時間帯における前記資源消費および前記資源消費量の少なくとも一方に基づいて前記増量指示情報を出力する、給湯機の制御方法。
12. 請求項１１に記載の制御方法をコンピュータで実現するための給湯機制御プログラム。

Images