(57)【要約】  ヒートポンプ式暖房システム（１）は、エネルギー供給業者（４）から供給される電力を用いて熱を生成するヒートポンプ（１０１）と、ヒートポンプ（１０１）で生成された熱を対象に放熱する暖房装置（１０３）と、ヒートポンプ（１０１）にシャットオフ時間帯の生熱を停止させると共に、対象を設定温度に維持するためにシャットオフ時間帯に暖房装置（１０３）から放熱されるべき熱量であるＳＯＰ熱量を、シャットオフ時間帯の前後の時間帯にヒートポンプ（１０１）に上積みして生熱させる暖房システム制御部（８）とを備え、暖房システム制御部（８）は、シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおける消費電力の最大値が共に許容ピーク電力以下となるように、ＳＯＰ熱量をシャットオフ時間帯の前後の時間帯に分配して生熱させる。
2012147311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給元から電力の供給を受けて、対象の温度を予め定められた設定温度を含む所定の温度範囲に維持する暖房システムであって、
前記電力供給元から供給される電力を用いて熱を生成するヒートポンプ部と、
前記ヒートポンプ部で生成された熱を対象に放熱する放熱部と、
前記ヒートポンプ部に予め定められたシャットオフ時間帯の生熱を停止させると共に、対象を前記設定温度に維持するために前記シャットオフ時間帯に前記放熱部から放熱されるべき熱量であるＳＯＰ熱量を、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯に前記ヒートポンプ部に上積みして生熱させる暖房システム制御部とを備え、
前記暖房システム制御部は、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおける消費電力の最大値が共に許容ピーク電力以下となるように、前記ＳＯＰ熱量を前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯に分配して生熱させる
暖房システム。
【請求項２】
前記暖房システム制御部は、さらに、
前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおいて、対象を前記設定温度に維持するために前記ヒートポンプ部で消費される生熱消費電力の推移と、分配された前記ＳＯＰ熱量を前記ヒートポンプ部で生熱するのに必要な上積消費電力の推移と、該暖房システム以外の機器で消費される一般消費電力の推移とを予測する予測部と、
前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおいて、前記一般消費電力と前記生熱消費電力と前記上積消費電力との合計である総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となるように、前記ＳＯＰ熱量を分配して生熱させるための運転計画を作成する運転計画部とを備え、
前記暖房システム制御部は、前記運転計画部で作成された運転計画に基づいて、前記ヒートポンプを制御する
請求項１に記載の暖房システム。
【請求項３】
前記シャットオフ時間帯の前の時間帯における前記上積消費電力は、前記シャットオフ時間帯の開始時点において、前記対象の温度を前記設定温度より高い事前蓄熱目標温度まで上昇させるために、前記ヒートポンプ部で消費される消費電力であり、
前記シャットオフ時間帯の後の時間帯における前記上積消費電力は、前記シャットオフ時間帯の終了時点における対象の温度を前記設定温度まで上昇させるために、前記ヒートポンプ部で消費される消費電力であり、
前記暖房システム制御部は、さらに、対象の温度及び外気温を検出する検出部を備え、
前記予測部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記上積消費電力の推移を予測する
請求項２に記載の暖房システム。
【請求項４】
前記運転計画部は、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となる複数の前記事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯を通しての前記総消費電力の最大値が最小となる前記事前蓄熱目標温度を選択する
請求項３に記載の暖房システム。
【請求項５】
前記運転計画部は、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となる複数の前記事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間帯における対象の最低温度が閾値温度以上となる前記事前蓄熱目標温度を選択する
請求項３に記載の暖房システム。
【請求項６】
前記予測部は、さらに、前記複数の事前蓄熱目標温度毎に、対象の温度が当該事前蓄熱目標温度から前記閾値温度まで低下する時間であるシャットオフ時間を予測し、
前記暖房システム制御部は、前記シャットオフ時間帯の開始から選択した前記事前蓄熱目標温度に対応する前記シャットオフ時間が経過したタイミングで、前記シャットオフ時間帯の後の時間帯に分配された前記ＳＯＰ熱量を前記ヒートポンプ部に上積みして生熱させる
請求項５に記載の暖房システム。
【請求項７】
前記運転計画部は、前記複数の事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間を最大にできる前記事前蓄熱目標温度を選択する
請求項６に記載の暖房システム。
【請求項８】
前記運転計画部は、前記シャットオフ時間帯を特定する情報を含む信号を、前記シャットオフ時間帯開始の所定時間前に前記電力供給元から受信したタイミングで、前記運転計画を作成する処理を実行する
請求項２〜７のいずれか１項に記載の暖房システム。
【請求項９】
前記信号には、さらに、前記許容ピーク電力を示す情報が含まれる
請求項８に記載の暖房システム。
【請求項１０】
前記暖房システム制御部は、ユーザから前記許容ピーク電力の入力を受け付ける
請求項１〜８のいずれか１項に記載の暖房システム。
【請求項１１】
前記許容ピーク電力は、該暖房システムが設置される建物の断熱性能に基づいて設定される
請求項１０に記載の暖房システム。
【請求項１２】
前記シャットオフ時間帯の前の時間帯の前記許容ピーク電力は、前記シャットオフ時間帯の後の時間帯の前記許容ピーク電力より大きくなるように、個別に設定される
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の暖房システム。
【請求項１３】
該暖房システムは、
前記ヒートポンプ部と、前記放熱部と、前記暖房システム制御部からの指示に従って、前記ヒートポンプ部を制御するＨＰ制御部とを備える暖房装置と、
前記暖房装置とは別体として構成される前記暖房システム制御部とを備える
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の暖房システム。
【請求項１４】
電力供給元から電力の供給を受けて、対象の温度を予め定められた設定温度を含む所定の温度範囲に維持する暖房システムの制御方法であって、
前記暖房システムは、前記電力供給元から供給される電力を用いて熱を生成するヒートポンプ部と、前記ヒートポンプ部で生成された熱を対象に放熱する放熱部とを備え、
前記ヒートポンプ部に予め定められたシャットオフ時間帯の生熱を停止させると共に、対象を前記設定温度に維持するために前記シャットオフ時間帯に前記放熱部から放熱されるべき熱量であるＳＯＰ熱量を、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯に前記ヒートポンプ部に上積みして生熱させる暖房システム制御ステップを含み、
前記暖房システム制御ステップでは、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおける消費電力の最大値が共に許容ピーク電力以下となるように、前記ＳＯＰ熱量を前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯に分配して生熱させる
暖房システムの制御方法。
【請求項１５】
前記暖房システム制御ステップは、さらに、
前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおいて、対象を前記設定温度に維持するために前記ヒートポンプ部で消費される生熱消費電力の推移と、分配された前記ＳＯＰ熱量を前記ヒートポンプ部で生熱するのに必要な上積消費電力の推移と、該暖房システム以外の機器で消費される一般消費電力の推移とを予測する予測ステップと、
前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおいて、前記一般消費電力と前記生熱消費電力と前記上積消費電力との合計である総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となるように、前記ＳＯＰ熱量を分配して生熱させるための運転計画を作成する運転計画ステップを含み、
前記暖房システム制御ステップでは、前記運転計画ステップで作成された運転計画に基づいて、前記ヒートポンプを制御する
請求項１４に記載の暖房システムの制御方法。
【請求項１６】
前記シャットオフ時間帯の前の時間帯における前記上積消費電力は、前記シャットオフ時間帯の開始時点において、前記対象の温度を前記設定温度より高い事前蓄熱目標温度まで上昇させるために、前記ヒートポンプ部で消費される消費電力であり、
前記シャットオフ時間帯の後の時間帯における前記上積消費電力は、前記シャットオフ時間帯の終了時点における対象の温度を前記設定温度まで上昇させるために、前記ヒートポンプ部で消費される消費電力であり、
前記暖房システム制御ステップは、さらに、対象の温度及び外気温を検出する検出ステップを含み、
前記予測ステップでは、前記検出ステップでの検出結果に基づいて、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記上積消費電力の推移を予測する
請求項１５に記載の暖房システムの制御方法。
【請求項１７】
前記運転計画ステップでは、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となる複数の前記事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯を通しての前記総消費電力の最大値が最小となる前記事前蓄熱目標温度を選択する
請求項１６に記載の暖房システムの制御方法。
【請求項１８】
前記運転計画ステップでは、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となる複数の前記事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間帯における対象の最低温度が閾値温度以上となる前記事前蓄熱目標温度を選択する
請求項１６に記載の暖房システムの制御方法。
【請求項１９】
前記予測ステップでは、さらに、前記複数の事前蓄熱目標温度毎に、対象の温度が当該事前蓄熱目標温度から前記閾値温度まで低下する時間であるシャットオフ時間を予測し、
前記暖房システム制御ステップでは、前記シャットオフ時間帯の開始から選択した前記事前蓄熱目標温度に対応する前記シャットオフ時間が経過したタイミングで、前記シャットオフ時間帯の後の時間帯に分配された前記ＳＯＰ熱量を前記ヒートポンプ部に上積みして生熱させる
請求項１８に記載の暖房システムの制御方法。
【請求項２０】
前記運転計画ステップでは、前記複数の事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間を最大にできる前記事前蓄熱目標温度を選択する
請求項１９に記載の暖房システムの制御方法。
【請求項２１】
前記運転計画ステップでは、前記シャットオフ時間帯を特定する情報を含む信号を、前記シャットオフ時間帯開始の所定時間前に前記電力供給元から受信したタイミングで、前記運転計画を作成する処理を実行する
請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の暖房システムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は暖房システム、特にヒートポンプ式暖房システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
欧州の一部の国（ドイツなど）におけるエネルギー供給業者は、電力負荷の平準化を目的として、顧客との契約において１日に所定の期間（以降、「シャットオフ時間帯」と呼ぶ）、所定の回数だけヒートポンプ式暖房システムの電源を外部から強制的に遮断（以降、「シャットオフ」と呼ぶ）することを許容することの代替として、安価な電力料金を提供している。【０００３】
このため、ヒートポンプ式暖房システムの製造業者においては、上記外部からの制御に対応するため、エネルギー供給業者からのリップル信号を受信すると電源がオンまたはオフとなるリレースイッチを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２０４２９８号公報
【特許文献２】特開２００９−２０４２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記制御方式では、エネルギー供給業者からのシャットオフ信号を受信すると、ヒートポンプ式暖房システムは直ちに運転を停止する。このため、時間の経過と共に室温が低下して、使用者の快適性を損なう恐れがある。特に、蓄熱タンクや住宅の躯体に十分に蓄熱しない状態で電源がオフされると、室温の低下が著しく、使用者の快適性を損なう。このことは、特に断熱性能の低い住宅にヒートポンプ式暖房システムを導入する際に問題となる。【０００６】
そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、シャットオフ信号によって電力の供給が一時的に停止する期間に必要となる熱を適切に蓄熱することができるヒートポンプ式暖房システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一形態に係る暖房システムは、電力供給元から電力の供給を受けて、対象の温度を予め定められた設定温度を含む所定の温度範囲に維持する。具体的には、前記電力供給元から供給される電力を用いて熱を生成するヒートポンプ部と、前記ヒートポンプ部で生成された熱を対象に放熱する放熱部と、前記ヒートポンプ部に予め定められたシャットオフ時間帯の生熱を停止させると共に、対象を前記設定温度に維持するために前記シャットオフ時間帯に前記放熱部から放熱されるべき熱量であるＳＯＰ熱量を、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯に前記ヒートポンプ部に上積みして生熱させる暖房システム制御部とを備える。そして、前記暖房システム制御部は、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおける消費電力の最大値が共に許容ピーク電力以下となるように、前記ＳＯＰ熱量を前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯に分配して生熱させる。【０００８】
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、シャットオフ時間帯の前後の時間帯の消費電力の最大値が共に許容ピーク電力以下となるように、ＳＯＰ熱量を分配して生熱させるので、快適性だけでなく、シャットオフ時間帯の前後の時間帯における電力ピークをも平準化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態１に係るヒートポンプ式暖房システムを示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１に係るヒートポンプ式暖房装置および暖房システム制御部の詳細な構成図である。
【図３】図３は、実施の形態１に係るヒートポンプ式暖房装置の運転計画を作成する処理のフローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、事前蓄熱目標室温が２４℃の場合における消費電力の予測結果の例を示す表である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、事前蓄熱目標室温毎の総消費電力の最大値の算出結果を示す表である。
【図５Ａ】図５Ａは、事前蓄熱目標室温毎のＨＰ出力熱量及び室温の推移を示すグラフである。
【図５Ｂ】図５Ｂは、事前蓄熱目標室温毎の消費電力の推移を示すグラフである。
【図６】図６は、実施の形態２に係るヒートポンプ式暖房装置の運転計画を作成する処理のフローチャートである。
【図７】図７は、事前蓄熱目標室温毎の総消費電力の最大値の算出結果を示す表である。
【図８】図８は、実施の形態３に係るヒートポンプ式暖房装置の運転計画を作成する処理のフローチャートである。
【図９Ａ】図９Ａは、事前蓄熱目標室温毎のＨＰ出力熱量及び室温の推移を示すグラフである。
【図９Ｂ】図９Ｂは、事前蓄熱目標室温毎の消費電力の推移を示すグラフである。
【図１０】図１０は、事前蓄熱目標室温毎の総消費電力の最大値の算出結果を示す表である。
【図１１】図１１は、床面積に応じて変動する許容ピーク電力の例を示す表である。
【図１２】図１２は、ヒートポンプ式暖房装置の定格出力に応じて変動する許容ピーク電力の例を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の一形態に係る暖房システムは、電力供給元から電力の供給を受けて、対象の温度を予め定められた設定温度を含む所定の温度範囲に維持する。具体的には、前記電力供給元から供給される電力を用いて熱を生成するヒートポンプ部と、前記ヒートポンプ部で生成された熱を対象に放熱する放熱部と、前記ヒートポンプ部に予め定められたシャットオフ時間帯の生熱を停止させると共に、対象を前記設定温度に維持するために前記シャットオフ時間帯に前記放熱部から放熱されるべき熱量であるＳＯＰ熱量を、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯に前記ヒートポンプ部に上積みして生熱させる暖房システム制御部とを備える。そして、前記暖房システム制御部は、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおける消費電力の最大値が共に許容ピーク電力以下となるように、前記ＳＯＰ熱量を前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯に分配して生熱させる。
【００１２】
上記構成のように、シャットオフ時間帯に放熱されるべきＳＯＰ熱量を、その前後の時間帯に分配して生熱することにより、シャットオフ時間帯の前後の時間帯における消費電力のピークを抑えた暖房システムを得ることができる。
【００１３】
さらに、前記暖房システム制御部は、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおいて、対象を前記設定温度に維持するために前記ヒートポンプ部で消費される生熱消費電力の推移と、分配された前記ＳＯＰ熱量を前記ヒートポンプ部で生熱するのに必要な上積消費電力の推移と、該暖房システム以外の機器で消費される一般消費電力の推移とを予測する予測部と、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおいて、前記一般消費電力と前記生熱消費電力と前記上積消費電力との合計である総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となるように、前記ＳＯＰ熱量を分配して生熱させるための運転計画を作成する運転計画部とを備えてもよい。そして、前記暖房システム制御部は、前記運転計画部で作成された運転計画に基づいて、前記ヒートポンプを制御する。
【００１４】
また、前記シャットオフ時間帯の前の時間帯における前記上積消費電力は、前記シャットオフ時間帯の開始時点において、前記対象の温度を前記設定温度より高い事前蓄熱目標温度まで上昇させるために、前記ヒートポンプ部で消費される消費電力であってもよい。同様に、前記シャットオフ時間帯の後の時間帯における前記上積消費電力は、前記シャットオフ時間帯の終了時点における対象の温度を前記設定温度まで上昇させるために、前記ヒートポンプ部で消費される消費電力であってもよい。さらに、前記暖房システム制御部は、対象の温度及び外気温を検出する検出部を備えてもよい。そして、前記予測部は、前記検出部の検出結果に基づいて、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記上積消費電力の推移を予測してもよい。
【００１５】
また、前記運転計画部は、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となる複数の前記事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯を通しての前記総消費電力の最大値が最小となる前記事前蓄熱目標温度を選択してもよい。これにより、シャットオフ時間帯の前後の時間帯における消費電力のピークを、さらに抑制することができる。
【００１６】
また、前記運転計画部は、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となる複数の前記事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間帯における対象の最低温度が閾値温度以上となる前記事前蓄熱目標温度を選択してもよい。これにより、消費電力のピークを抑制することができると共に、シャットオフ時間帯の温度が閾値温度を下回ることがないので、ユーザの快適性を損なうことを防止できる。
【００１７】
また、前記予測部は、前記複数の事前蓄熱目標温度毎に、対象の温度が当該事前蓄熱目標温度から前記閾値温度まで低下する時間であるシャットオフ時間を予測してもよい。そして、前記暖房システム制御部は、前記シャットオフ時間帯の開始から選択した前記事前蓄熱目標温度に対応する前記シャットオフ時間が経過したタイミングで、前記シャットオフ時間帯の後の時間帯に分配された前記ＳＯＰ熱量を前記ヒートポンプ部に上積みして生熱させてもよい。これにより、さらに、ユーザの快適性を保つことができる。
【００１８】
さらに、前記運転計画部は、前記複数の事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間を最大にできる前記事前蓄熱目標温度を選択してもよい。
【００１９】
また、前記運転計画部は、前記シャットオフ時間帯を特定する情報を含む信号を、前記シャットオフ時間帯開始の所定時間前に前記電力供給元から受信したタイミングで、前記運転計画を作成する処理を実行してもよい。
【００２０】
さらに、前記信号には、前記許容ピーク電力を示す情報が含まれてもよい。
【００２１】
また、前記暖房システム制御部は、ユーザから前記許容ピーク電力の入力を受け付けてもよい。
【００２２】
また、前記許容ピーク電力は、該暖房システムが設置される建物の断熱性能に基づいて設定されてもよい。
【００２３】
また、前記シャットダウン時間帯の前の時間帯の前記許容ピーク電力は、前記シャットダウン時間帯の後の時間帯の前記許容ピーク電力より大きくなるように、個別に設定されてもよい。シャットオフ時間帯の前の時間帯における総消費電力の予測値は、シャットオフ時間帯の前の時間帯における総消費電力の予測値よりも予測誤差が高い可能性がある。そこで、シャットオフ時間帯の後の時間帯の許容ピーク電力を相対的に小さく設定することにより、消費電力ピークをより確実に抑制することができる。
【００２４】
また、該暖房システムは、前記ヒートポンプ部と、前記放熱部と、前記暖房システム制御部からの指示に従って、前記ヒートポンプ部を制御するＨＰ制御部とを備える暖房装置と、前記暖房装置とは別体として構成される前記暖房システム制御部とを備えてもよい。
【００２５】
上記構成によれば、暖房装置のみならず、他の機器の制御をも暖房システム制御部に行わせることができる。また、シャットオフに対する制御が必要ない環境で使用する場合には、暖房装置のみを設置すれば足りる。
【００２６】
本発明の一形態に係る暖房システムの制御方法は、電力供給元から電力の供給を受けて、対象の温度を予め定められた設定温度を含む所定の温度範囲に維持する暖房システムを制御する方法である。前記暖房システムは、前記電力供給元から供給される電力を用いて熱を生成するヒートポンプ部と、前記ヒートポンプ部で生成された熱を対象に放熱する放熱部とを備える。暖房システムの制御方法は、前記ヒートポンプ部に予め定められたシャットオフ時間帯の生熱を停止させると共に、対象を前記設定温度に維持するために前記シャットオフ時間帯に前記放熱部から放熱されるべき熱量であるＳＯＰ熱量を、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯に前記ヒートポンプ部に上積みして生熱させる暖房システム制御ステップを含む。そして、前記暖房システム制御ステップでは、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおける消費電力の最大値が共に許容ピーク電力以下となるように、前記ＳＯＰ熱量を前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯に分配して生熱させる。
【００２７】
さらに、前記暖房システム制御ステップは、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおいて、対象を前記設定温度に維持するために前記ヒートポンプ部で消費される生熱消費電力の推移と、分配された前記ＳＯＰ熱量を前記ヒートポンプ部で生熱するのに必要な上積消費電力の推移と、該暖房システム以外の機器で消費される一般消費電力の推移とを予測する予測ステップと、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれにおいて、前記一般消費電力と前記生熱消費電力と前記上積消費電力との合計である総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となるように、前記ＳＯＰ熱量を分配して生熱させるための運転計画を作成する運転計画ステップを含んでもよい。そして、前記暖房システム制御ステップでは、前記運転計画ステップで作成された運転計画に基づいて、前記ヒートポンプを制御してもよい。
【００２８】
また、前記シャットオフ時間帯の前の時間帯における前記上積消費電力は、前記シャットオフ時間帯の開始時点において、前記対象の温度を前記設定温度より高い事前蓄熱目標温度まで上昇させるために、前記ヒートポンプ部で消費される消費電力であってもよい。同様に、前記シャットオフ時間帯の後の時間帯における前記上積消費電力は、前記シャットオフ時間帯の終了時点における対象の温度を前記設定温度まで上昇させるために、前記ヒートポンプ部で消費される消費電力であってもよい。さらに、前記暖房システム制御ステップは、対象の温度及び外気温を検出する検出ステップを含んでもよい。そして、前記予測ステップでは、前記検出ステップでの検出結果に基づいて、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記上積消費電力の推移を予測してもよい。
【００２９】
また、前記運転計画ステップでは、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となる複数の前記事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯を通しての前記総消費電力の最大値が最小となる前記事前蓄熱目標温度を選択してもよい。
【００３０】
また、前記運転計画ステップでは、前記シャットオフ時間帯の前後の時間帯それぞれの前記総消費電力の最大値が共に前記許容ピーク電力以下となる複数の前記事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間帯における対象の最低温度が閾値温度以上となる前記事前蓄熱目標温度を選択してもよい。
【００３１】
また、前記予測ステップでは、前記複数の事前蓄熱目標温度毎に、対象の温度が当該事前蓄熱目標温度から前記閾値温度まで低下する時間であるシャットオフ時間を予測してもよい。そして、前記暖房システム制御ステップでは、前記シャットオフ時間帯の開始から選択した前記事前蓄熱目標温度に対応する前記シャットオフ時間が経過したタイミングで、前記シャットオフ時間帯の後の時間帯に分配された前記ＳＯＰ熱量を前記ヒートポンプ部に上積みして生熱させてもよい。
【００３２】
さらに、前記運転計画ステップでは、前記複数の事前蓄熱目標温度のうち、前記シャットオフ時間を最大にできる前記事前蓄熱目標温度を選択してもよい。
【００３３】
また、前記運転計画ステップでは、前記シャットオフ時間帯を特定する情報を含む信号を、前記シャットオフ時間帯開始の所定時間前に前記電力供給元から受信したタイミングで、前記運転計画を作成する処理を実行してもよい。
【００３４】
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００３５】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ式暖房システム１を示す図である。図１に示される例では、エネルギー供給業者（電力供給元）４から住宅（建物）に対して、第１及び第２の電力系統を通じて電力が供給されている。第１の電力系統は、安定的に電力が供給される電力系統である。また、第１の電力系統は、電力料金が相対的に高い電力系統であり、第１の電力メーター６によって電力消費量が計測される。一方、第２の電力系統は、エネルギー供給業者４によって任意の時間帯に電力の供給を停止することができる電力系統である。また、第２の電力系統は、電力料金が第１の電力系統よりも廉価な電力系統であり、第２の電力メーター７によって電力消費量が計測される。
【００３８】
また、図１に示される住宅内には、電力負荷５と、暖房システム制御部８と、ヒートポンプ式暖房装置１００とが設置されている。ヒートポンプ式暖房装置１００は、ヒートポンプ（生熱部）１０１と、熱交換器１０２と、暖房装置（放熱部）１０３とを少なくとも備えている。
【００３９】
ヒートポンプ式暖房装置１００は、ヒートポンプ１０１で生成した熱を、熱交換器１０２を通じて暖房装置１０３から放熱することにより、暖房装置１０３が設置されている部屋の室温を予め定められた設定温度を含む所定の温度範囲内に維持する装置である。なお、所定の温度範囲とは、例えば、事前蓄熱目標室温（後述）を上限、閾値温度（後述）を下限とする範囲である。
【００４０】
第１の電力メーター６は、暖房システム制御部８、及びヒートポンプ式暖房装置１００以外の機器（すなわち、電力負荷５）の消費電力を計測するものである。すなわち、暖房システム制御部８及び電力負荷５は、第１の電力系統を通じてエネルギー供給業者４から電力の供給を受けて動作する。一方、第２の電力メーター７は、圧縮機、ポンプ、及びファン等（図示省略）のヒートポンプ式暖房装置１００の構成要素の電力消費を計測するものである。すなわち、ヒートポンプ式暖房装置１００の各構成要素は、第２の電力系統を通じてエネルギー供給業者４から電力の供給を受けて動作する。
【００４１】
暖房システム制御部８は、エネルギー供給業者４と通信を行う機能を有し、ヒートポンプ式暖房装置１００に制御指令を与えるものである。例えば、暖房システム制御部８は、ヒートポンプ式暖房装置１００にシャットオフ時間帯の生熱を停止させる。また、暖房システム制御部８は、シャットオフ時間帯の前後の時間帯において、ヒートポンプ式暖房装置１００に予め作成された運転計画に基づいて動作させる。
【００４２】
エネルギー供給業者４は、各家庭に電力やガスを供給する会社であり、各家庭の電力の使用を抑制したい場合には、事前にシャットオフ信号（以降、「事前シャットオフ信号」と呼ぶ）を通じて各家庭に通知する。事前シャットオフ信号の通知の時間は、例えば、各家庭の電力の使用を抑制したい時間帯の２時間前などである。
【００４３】
図２は、本発明の実施の形態１に係るヒートポンプ式暖房装置１００および暖房システム制御部８の詳細な構成図である。
【００４４】
ヒートポンプ１０１は、空気熱源のヒートポンプであり、冷媒（例えば、Ｒ４１０Ａ）を圧縮して高温高圧の状態にする。熱交換器１０２は、ヒートポンプ１０１で高温高圧にされた冷媒と、水が充填されている二次側の水サイクル（すなわち、熱交換器１０２と暖房装置１０３との間で循環する水）との間で熱交換を行う。
【００４５】
暖房装置１０３は、家庭内を暖めるための装置であり、例えば、放熱パネルを介して室内に熱エネルギーを放出するラジエータや床暖房等である。なお、暖房装置１０３の具体例はこれらに限定されず、ヒートポンプ１０１で生成された熱を、対象に放出する放熱部を有するあらゆる装置が該当する。
【００４６】
外気温検出部１０４は、室外に設置され、外気温をサーモスタットなどで検出する。室温検出部１０５は、室内に設置され、部屋の温度をサーモスタットなどで検出する。なお、室温検出部１０５は、対象（この場合は室内）の温度を測定する温度検出部の一例であり、これに限定されない。暖房装置１０３が床暖房である場合は、室温検出部１０５に代えて、床面（対象）の温度を検出する温度検出部を用いればよい。
【００４７】
ＨＰ制御部１０６は、暖房装置１０３が設置されている部屋の室温が設定温度を含む所定の範囲内に維持されるように暖房装置１０３の放熱量を制御すると共に、ヒートポンプ１０１の生熱量を制御する。なお、ＨＰ制御部１０６は、通常時（事前シャットオフ信号を受信していない状態）においては、例えば、ユーザによって設定された運転条件等に従って、ヒートポンプ１０１及び暖房装置１０３の動作を制御する。一方、ＨＰ制御部１０６は、シャットオフ時間帯の前後の時間帯においては、暖房システム制御部８の指示に従って、ヒートポンプ１０１及び暖房装置１０３の動作を制御する。
【００４８】
暖房システム制御部８は、状態検出部８１、通信部８２、予測部８３、運転計画部８４、制御切替部８５、及び制御指令部８６などから構成されている。なお、実施の形態１において、暖房システム制御部８は、ヒートポンプ式暖房装置１００とは別体として構成されている。但し、ヒートポンプ式暖房装置１００と暖房システム制御部８とを一体として構成、例えば、ＨＰ制御部１０６の位置に暖房システム制御部８を配置してもよい。
【００４９】
状態検出部８１は、外気温検出部１０４、室温検出部１０５が検出した各種の信号から暖房装置１０３が各部屋に放出している放熱量や、第１及び第２の電力メーター６、７で計測された消費電力量等の各種情報を検出（収集）するものである。
【００５０】
通信部８２は、エネルギー供給業者４からの事前シャットオフ信号やオン信号を受信し、第２の電力系統を通じたヒートポンプ式暖房装置１００への電力の供給を遮断または再開した旨をエネルギー供給業者４へと通知する機能を有する。通信部８２で受信される事前シャットオフ信号は、第２の電力系統を通じた電力の供給を所定時間経過後に停止することを示す信号である。
【００５１】
この事前シャットオフ信号には、少なくとも第２の電力系統を通じた電力の供給が停止している時間帯である「シャットオフ時間帯」を特定する情報が含まれている。例えば、以下に説明する例におけるシャットオフ時間帯は、１８時〜１９時の１時間である。さらに、事前シャットオフ信号には、シャットオフ時間帯の前後の時間帯における許容ピーク電力を示す情報が含まれていてもよい。例えば、以下に説明する例における許容ピーク電力は、４．５ｋＷである。
【００５２】
予測部８３は、状態検出部８１により検出した外気温、室温、暖房温度、及び消費電力などの情報に基づいて、シャットオフ時間帯の暖房に必要な熱量、シャットオフ時間帯の前後の時間帯の消費電力、及びシャットオフ時間帯における室温低下量等の推移を予測するアルゴリズムを有する。具体的な予測方法等については、後述する。
【００５３】
運転計画部８４は、例えば、通信部８２がエネルギー供給業者４から事前シャットオフ信号を受信したタイミングで、予測部８３によって予測された予測値をもとに、シャットオフ時間帯の前後の時間帯におけるヒートポンプ式暖房装置１００の運転計画を立てるものである。
【００５４】
制御切替部８５は、通信部８２がエネルギー供給業者４から事前シャットオフ信号を受けていない場合には、ヒートポンプ式暖房装置１００内のＨＰ制御部１０６による自立制御を優先させる。一方、事前シャットオフ信号を受けた際には、運転計画部８４が作成し、制御指令部８６から通知される運転計画に従って、ＨＰ制御部１０６に前述の各構成要素を制御させる。
【００５５】
制御指令部８６は、運転計画部８４によって立てられた運転計画を、ヒートポンプ式暖房装置１００のＨＰ制御部１０６に送信する。
【００５６】
次に、図３〜図５Ｂを参照して、実施の形態１に係る暖房システム制御部８の動作を説明する。図３は、本発明の実施の形態１に係る運転計画部８４及び予測部８３よって行われるヒートポンプ式暖房装置１００の運転計画を作成する処理のフローチャートである。図４Ａは、事前蓄熱目標室温が２４℃の場合における消費電力の予測結果の例を示す表である。図４Ｂは、事前蓄熱目標室温毎の総消費電力の最大値の算出結果を示す表である。図５Ａは、予測部８３で予測された事前蓄熱目標室温毎のＨＰ出力熱量及び室温の推移を示すグラフである。図５Ｂは、予測部８３で予測された事前蓄熱目標室温毎の消費電力の推移を示すグラフである。
【００５７】
ここで作成される運転計画は、室温を設定温度に維持するためにシャットオフ時間帯に暖房装置１０３から放熱されるべき熱量（以下、「ＳＯＰ熱量」と標記する。）を、シャットオフ時間帯の前後の時間帯（以下、「事前上積期間」及び「事後上積期間」と標記する。）にヒートポンプ１０１に上積みして生熱させるための運転計画である。より具体的には、運転計画部８４は、事前上積期間及び事後上積期間それぞれの消費電力の最大値が共に許容ピーク電力以下となるように、ＳＯＰ熱量を事前上積期間及び事後上積期間に分配して生熱させるための運転計画を作成する。
【００５８】
運転計画部８４は、エネルギー供給業者４からの事前シャットオフ信号を通信部８２で受信した（Ｓ１１でＹＥＳ）タイミングで、運転計画の作成を開始する。但し、運転計画作成のタイミングは、これに限定されず、例えば、予め定められた時間（例えば、午前０時）に開始してもよい。但し、この場合、当日のシャットオフ時間帯を把握している必要がある。
【００５９】
まず、運転計画部８４は、事前蓄熱目標室温（事前蓄熱目標温度）を選択する（Ｓ１２）。この事前蓄熱目標室温は、シャットオフ時間帯の開始時点における部屋の温度である。図３の例では、２１度〜２４度の範囲から１度刻みで選択される場合を示している。
【００６０】
次に、予測部８３は、状態検出部８１で検出された外気温及び室温情報等から、事前上積期間及び事後上積期間それぞれにヒートポンプ１０１で消費される消費電力（以下、「ＨＰ消費電力」と標記する。）の推移を予測する（Ｓ１３）。この予測値は、ヒートポンプの能力（定格出力、ＣＯＰ）および暖房装置１０３の能力、加えて住宅性能（放熱ロス等）等に依存する。
【００６１】
なお、ステップＳ１３で予測されるＨＰ消費電力とは、事前上積期間及び事後上積期間のそれぞれにおいて、室内を設定温度に維持するためにヒートポンプ１０１で消費される生熱消費電力（図４Ａの室温維持熱量に相当する熱量を生成するのに必要な電力）と、分配されたＳＯＰ熱量をヒートポンプ１０１で生熱するのに必要な上積消費電力（図４Ａの室温加熱熱量に相当する熱量を生成するのに必要な電力）との合計値の時間変化である。
【００６２】
さらに、予測部８３は、一般消費電力の推移を予測する（Ｓ１４）。なお、ステップＳ１４で予測される一般消費電力とは、ヒートポンプ式暖房装置１００以外の機器（図１の例では、電力負荷５）で消費される電力の時間変化である。
【００６３】
最後に、運転計画部８４は、これらの予測値をもとに、事前上積期間及び事後上積期間それぞれの総消費電力の最大値を算出する（Ｓ１５）。なお、ステップＳ１５で算出される総消費電力とは、ステップＳ１３〜Ｓ１４で予測された生熱消費電力と、上積消費電力と、一般消費電力との合計値の時間変化である。
【００６４】
例えば、図４Ａを参照して、事前蓄熱目標室温が２４℃の場合における事前上積期間における総消費電力の推移を予測する方法の具体例を説明する。図４Ａは、時刻、室温（℃）、室温維持熱量（Ｗ）、室温加熱熱量（Ｗ）、ＨＰ消費電力（Ｗ）、一般消費電力（Ｗ）、総消費電力（Ｗ）の数値変化を示す図である。
【００６５】
ここで、図４Ａに示される各予測値は、部屋の容積、部屋の表面積、部屋の空気の比熱、部屋の断熱性能、外気温、及びＨＰの性能（Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ  Ｏｆ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）の影響を受ける。そこで、図４Ａの例は、部屋の容積を５５０（ｍ３）、部屋の表面積を６００（ｍ２）、空気の比熱を０．３４（Ｗｈ／℃ｍ３）、部屋の断熱性能を０．５（Ｗ／℃ｍ２）、外気温を０（℃）、ＨＰの性能をＣＯＰ＝３とした場合の予測結果である。
【００６６】
図４Ａの例では、時刻１７時での室温は設定温度の２０℃である。事前上積期間、シャットオフ期間、及び事後上積期間の３つの期間以外は、室温がこの温度（２０℃）になるようにヒートポンプ式暖房装置１００の温度設定がされている。そして１７時から室温が徐々に上昇し始め、１５分後の１７時１５分に室温が２１℃に上昇する。同様に、１７時３０分に２２℃、１７時４５分に２３℃となり、１８時に目標事前蓄熱目標温度である２４℃に達する。すなわち、図４Ａは、１７時〜１８時の１時間（事前上積期間）の間に、１５分に１℃の割合で設定温度（２０℃）から事前蓄熱目標室温（２４℃）まで室温を上昇させる例を示している。
【００６７】
１７時から１７時１５分までの１５分間で、室温を２０℃から２１℃に上げるために必要な熱量は、室温を２０℃に維持するのに必要な「室温維持熱量」と、室温を１度上昇させるのに必要な「室温加熱熱量」との和となる。
【００６８】
ここで、室温維持熱量は式１で、室温加熱熱量は式２で算出することができる。すなわち、１７時から１７時１５までの１５分間に暖房装置１０３から放熱される熱量は、６０００（式１）＋７４８（式２）＝６７４８Ｗとなる。
【００６９】
室温維持熱量＝（室温−外気温）×断熱性能×部屋の表面積・・（式１）
室温加熱熱量＝温度変化量×空気の比熱×部屋の容積／加熱時間・・・（式２）
【００７０】
また、ＨＰ消費電力は、室温加熱熱量及び室温維持熱量を生熱するためにヒートポンプ１０１で消費されるＨＰ消費電力は、式３で算出することができる。すなわち、１７時から１７時１５分までの１５分間のＨＰ消費電力は、２２４９Ｗとなる。
【００７１】
ＨＰ消費電力＝（室温加熱熱量＋室温維持熱量）／ＣＯＰ・・・（式３）
【００７２】
さらに、１７時から１７時１５分の１５分間に消費される家電製品（電力負荷５）等の消費電力である一般消費電力は、１６４０Ｗである。これにより、１７時から１７時１５の１５分間の総消費電力は、２２４９＋１６４０＝３８８９Ｗとなる。
【００７３】
なお、一般消費電力の予測方法は特に限定されないが、例えば、過去の消費電力の実績に基づいて予測すればよい。例えば、第１の電力メーター６で計測される消費電力を状態検出部８１で定期的に収集し、蓄積しておく。そして、予測しようとする時間帯と同じ曜日で、且つ同じ時刻における過去の消費電力の実績（例えば、１週間前、２週間前、３週間前の３実績）の平均値を、予測値とすればよい。
【００７４】
以下、同様に１７時１５分から１７時３０分の１５分間の総消費電力は３９０９Ｗ、１７時３０分から１７時４５分の１５分間の総消費電力は３７６９Ｗ、１７時４５分から１８時の１５分間の総消費電力は４０００Ｗとなる。そして、図４Ａを参照すれば明らかなように、１７時から１８時までの事前上積期間における総消費電力の最大値は、４０００Ｗ（４ｋＷ）である。
【００７５】
同様に、事後上積期間における総消費電力の推移も計算することができる。なお、ここでは、シャットオフ時間帯の終了時点における室温を維持するのに必要な「室温維持熱量」と、室温を設定温度まで上昇させるのに必要な「室温加熱熱量」との和に相当する熱量を生成するためにヒートポンプ１０１で消費される電力をＨＰ消費電力とする。
【００７６】
例えば、シャットオフ期間終了時点における室温が１８℃であり、設定温度である２０℃まで１５分に１℃ずつ、３０分かけて室温を上昇させるような場合、運転計画部８４は、式１及び式２を用いて１５分毎の室温維持熱量及び室温加熱熱量を算出し、これらを用いて総消費電力の最大値を算出することができる。
【００７７】
なお、上記の例では、事前上積期間を１時間、事後上積期間を３０分として説明したが、この時間は任意に変更することができる。なお、時間が長くなるほど消費電力のピークは小さくなるが、放熱ロスが大きくなって消費電力量が増加する。一方、時間が短くなるほど放熱ロスは少なくなるが、消費電力のピークは大きくなる。さらに、時間が短すぎると急激な温度変化を生じるので、ユーザの快適性を損なうことになる。
【００７８】
そこで、例えば、温度変化量に応じて上積期間の長さを変えるようにしてもよい。すなわち、事前蓄熱目標室温が高いほど事前上積期間を長くし、シャットオフ時間帯の終了時点における室温の予測値と設定温度との差が大きいほど事後上積期間を長くすればよい。そうすることにより、ユーザの快適性を損なうことなく、また消費電力のピークを大きくなるのを避けることができる。
【００７９】
次に、運転計画部８４は、選択した事前蓄熱目標室温毎に、ステップＳ１５で算出した総消費電力の最大値を保存し、一連の動作（Ｓ１２〜Ｓ１５）を繰り返す（Ｓ１６）。その結果、例えば図４Ｂに示されるように、事前蓄熱目標室温毎の総消費電力の最大値の一覧表が得られる。なお、図４Ｂの右端列の「総消費電力の最大値」には、事前上積期間及び事後上積期間を通しての総消費電力の最大値を示している。
【００８０】
最後に、運転計画部８４は、総消費電力の最大値が許容ピーク電力以下となる事前蓄熱目標室温を選択する（Ｓ１７）。例えば、許容ピーク電力を４．５ｋＷとすると、図４Ｂに示される事前蓄熱目標室温のうち、総消費電力の最大値が許容ピーク電力以下となるのは２３℃及び２４℃である。そして、実施の形態１における運転計画部８４は、総消費電力の最大値が最も小さい２４℃を選択する。
【００８１】
そして、制御指令部８６は、運転計画部８４で作成された事前上積期間及び事後上積期間の運転計画（例えば、図４Ａの表が事前上積期間の運転計画に相当する。）をＨＰ制御部１０６に通知する。そして、ＨＰ制御部１０６は、取得した運転計画に従ってヒートポンプ１０１の動作を制御する。
【００８２】
具体的には、すなわち、ＨＰ制御部１０６は、暖房装置１０３が設置された部屋の室温が、事前上積期間である１７時から１８時の１時間で、１５分に１℃ずつ計４℃上昇するように、ヒートポンプ１０１及び暖房装置１０３の動作を制御する。つまりこの１時間で設定温度の２０℃から、事前蓄熱目標室温の２４℃にする。同様に、ＨＰ制御部１０６は、暖房装置１０３が設置された部屋の室温が、事後上積期間である１９時から１９時３０分の３０分間で、１５分に１℃ずつ計２℃上昇するように、ヒートポンプ１０１及び暖房装置１０３の動作を制御する。つまりこの３０分間で、室温をシャットオフ期間終了時の１８℃から、設定温度である２０℃に回復させる。
【００８３】
上記のような制御を行うことにより、ＨＰ出力熱量、室温、及び総消費電力は、図５Ａ及び図５Ｂに示される予測結果に沿って推移する。但し、厳密には一致しない可能性がある。具体的には、まず事前上積期間の終了時点での室温が事前蓄熱目標室温に達するように、ＨＰ出力熱量、室温、及び総消費電力は単調増加する。次にシャットオフ時間帯（図中「ＳＯＰ」と標記する。）において、ＨＰ出力熱量は０（すなわち、ヒートポンプ１０１が停止）となり、室温は単調減少し、消費電力は一般消費電力のみとなる。次に、事後上積期間の終了時点での室温が設定温度に達するように、ＨＰ出力熱量、室温、及び総消費電力は単調増加する。
【００８４】
ＨＰ出力熱量、室温、及び総消費電力の推移は、どの事前蓄熱目標室温を選択しても同様の傾向を示すが、図５Ａ及び図５Ｂに示されるように、事前蓄熱目標室温が高くなるにつれ、事前上積期間に上昇させるべき温度が高くなり、ＨＰ出力熱量が増え、ＨＰ消費電力が増加する。一方、シャットオフ時間帯でヒートポンプ１０１が停止し、暖房装置１０３からの放熱が途絶えることで、室温は低下していく。そして、シャットオフ時間帯が終了した時点の室温は、事前蓄熱目標室温が高い程高くなる。その結果、事前蓄熱目標室温が高いほど、事後上積期間に室温を設定温度に復帰させるためのＨＰ出力熱量及びＨＰ消費電力は少なくなる。
【００８５】
そこで、本実施の形態１では、事前蓄熱目標室温毎に総消費電力の推移を予測することで、室内を設定温度に維持するためにシャットオフ時間帯に暖房装置１０３から放熱されるべきＳＯＰ熱量を、事前上積期間及び事後上積期間に適切に分配して生熱することができる。その結果、シャットオフ時間帯の前後の時間帯における総消費電力の最大値を、許容ピーク電力以下に平準化することができる。
【００８６】
（実施の形態２）
実施の形態２に係るヒートポンプ式暖房システム１の構成は、実施の形態１と共通するので、再度の説明は省略する。また、実施の形態１との共通点の詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００８７】
実施の形態１においては、事前蓄熱目標室温毎に総消費電力の推移を予測し、総消費電力の最大値を許容ピーク電力以下にすることができる事前蓄熱目標室温を選択した。しかしながら、住宅性能によっては、シャットオフ時間帯の放熱による室温低下が大きく、ヒートポンプ式暖房装置１００の使用者の快適性を損なう懸念がある。
【００８８】
そこで、実施の形態２においては、シャットオフ時間帯の室温低下量の推移をさらに予測し、ヒートポンプ式暖房装置１００の使用者の快適性を損なわない室温を保ちつつ、総消費電力の最大値を許容ピーク電力以内に収める方法を取る。
【００８９】
図６及び図７を参照して、実施の形態２に係る暖房システム制御部８の動作を説明する。図６は、本発明の実施の形態２に係る運転計画部８４及び予測部８３よって行われるヒートポンプ式暖房装置１００の運転計画を作成する処理のフローチャートである。図７は、事前蓄熱目標室温毎の総消費電力の最大値の算出結果を示す表である。
【００９０】
図３の実施の形態１のフローチャートとの違いとしては、外気温及び室温情報に基づいて、シャットオフ時間帯の室温低下量の推移を予測し、最低室温が許容室温以上であり、かつ、総消費電力の最大値が許容ピーク電力以下となる事前蓄熱目標室温を選択するようにする点である。図６のステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６は実施の形態１（図３）と同様の機能を果たす。
【００９１】
図６のステップＳ２１において、予測部８３は、シャットオフ時間帯における室温低下量の推移を予測し、図７に示すように、事前蓄熱目標室温毎の最低室温（通常は、シャットオフ時間帯の終了時点における室温）を保存する。そして、ステップＳ２２において、運転計画部８４は、総消費電力の最大値が許容ピーク電力以下の複数の事前蓄熱目標室温のうち、シャットオフ時間帯の最低室温が閾値温度（許容室温）以上の事前蓄熱目標室温を選択する。
【００９２】
例えば、許容室温を１６℃、許容ピーク電力を４．５ｋＷとすると、運転計画部８４は、図７に示されるように、総消費電力の最大値が許容ピーク電力以下となる複数の事前蓄熱目標室温（２３℃、２４℃、２５℃）のうち、シャットオフ時間帯における最低室温が許容室温以上となる２５℃を選択する。
【００９３】
なお、許容ピーク電力の条件を満たし、且つシャットオフ時間帯における最低室温が許容室温以上となる事前蓄熱目標室温が複数存在する場合には、そのうちの総消費電力の最大値が最も小さい事前蓄熱目標室温を選択してもよい。
【００９４】
このようにして本実施の形態２では、事前蓄熱目標室温毎に室温低下量（最低室温）及び総消費電力の推移を予測することで、消費電力の最大値が許容ピーク電力を超えず、且つ許容される室温以下とならないような事前蓄熱目標室温を選択することができる。その結果、ヒートポンプ式暖房装置１００の使用者の快適性を損なわない室温を保ちつつ、シャットオフ時間帯の前後の時間帯の消費電力の最大値を、許容ピーク電力以下に平準化することができる。
【００９５】
（実施の形態３）
実施の形態３に係るヒートポンプ式暖房システム１の構成は、実施の形態１と共通するので、再度の説明は省略する。また、実施の形態１、２との共通点の詳しい説明は省略し、相違点を中心に説明する。
【００９６】
実施の形態２においては、シャットオフ時間帯の室温低下量に着目し、許容室温を下回らない範囲で、消費電力の最大値が最も小さくなる事前蓄熱目標室温を選択した。しかしながら、総消費電力の平準化という観点からは、必ずしも最適な制御にならない場合もある。
【００９７】
そこで、実施の形態３においては、事前蓄熱目標室温毎にシャットオフ時間帯の室温低下量の推移を予測し、ヒートポンプ式暖房装置１００の使用者の快適性を損なわないシャットオフ時間を決定した上で、総消費電力の最大値を比較するようにする。
【００９８】
図８〜図１０を参照して、実施の形態２に係る暖房システム制御部８の動作を説明する。図８は、本発明の実施の形態３に係る運転計画部８４及び予測部８３よって行われるヒートポンプ式暖房装置１００の運転計画を作成する処理のフローチャートである。図９Ａは、予測部８３で予測された事前蓄熱目標室温毎のＨＰ出力熱量及び室温の推移を示すグラフである。図９Ｂは、予測部８３で予測された事前蓄熱目標室温毎の消費電力の推移を示すグラフである。図１０は、事前蓄熱目標室温毎の総消費電力の最大値の算出結果を示す表である。
【００９９】
図３の実施の形態１のフローチャートとの違いとしては、外気温及び室温情報からシャットオフ時間帯の室温低下の推移を予測し、シャットオフ時間を決定する部分が加えられている点である。一方、図８のステップＳ１２、Ｓ１３、Ｓ１４、Ｓ１５、Ｓ１６は実施の形態１（図３）と同様の機能を果たす。
【０１００】
実施の形態３に係るヒートポンプ式暖房システムは、事前シャットオフ信号で示されるシャットオフ時間帯が終わる前に、ヒートポンプ１０１への電力供給を再開することができる。但し、ヒートポンプ１０１は、シャットオフ時間帯の本来の終了時刻までの間、第１の系統を通じてエネルギー供給業者４から電力の供給を受けて動作する。
【０１０１】
具体的には、ステップＳ３１において、予測部８３は、シャットオフ時間帯の室温低下量の推移を予測し、シャットオフ時間を決定する。ここで、シャットオフ時間とは、室温が事前蓄熱目標温度から閾値温度（許容室温）まで低下する時間であり、ヒートポンプ１０１への電力供給を実際に停止している間の時間と言い換えることもできる。
【０１０２】
また、ステップＳ３２において、運転計画部８４は、総消費電力の最大値が許容ピーク電力以下の複数の事前蓄熱目標温度のうちから、シャットオフ時間を考慮して事前蓄熱目標温度を選択する。
【０１０３】
図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、事前蓄熱目標室温が高くなるにつれて、事前上積期間の総消費電力は増加するが、室温が許容室温に達するまでの時間も長くなる。すなわち、シャットオフ時間帯の短縮幅が小さくなる。一方、事前蓄熱目標室温が低くなるにつれて、事前上積期間の総消費電力は減少するが、室温が許容室温に達するまでの時間も短くなる。すなわち、シャットオフ時間帯の短縮幅が大きくなる。
【０１０４】
そこで、運転計画部８４は、総消費電力の最大値と、シャットオフ時間帯の短縮幅とのバランスを考慮して、事前蓄熱目標室温を決定するようにすればよい。例えば、許容室温を１８℃、許容ピーク電力を４．５ｋＷとすると、運転計画部８４は、図１０に示されるように、総消費電力の最大値が許容ピーク電力以下となる複数の事前蓄熱目標室温（２１℃、２２℃、２３℃、２４℃、２５℃、２６℃）のうちから、総消費電力の最大値が最も小さい２３℃を選択してもよい。但し、事前蓄熱目標室温の選択方法はこれに限定されず、運転計画部８４は、許容ピーク電力の条件を満たす複数の事前蓄熱目標室温のうち、シャットオフ時間を最大にできる２５℃を選択するようにしてもよい。
【０１０５】
そして、運転計画部８４が２３℃を選択した場合、暖房システム制御部８は、エネルギー供給業者４から指定された本来のシャットオフ時間帯が終了する前に、ヒートポンプ１０１に生熱を再開させる。具体的には、暖房システム制御部８は、シャットオフ時間帯の開始から選択した事前蓄熱目標温度に対応するシャットオフ時間が経過したタイミングで、事後上積期間に分配されたＳＯＰ熱量をヒートポンプ１０１に上積みして生熱させる。すなわち、図９Ａ及び図９Ｂに示されるように、実施の形態３におけるシャットオフ時間帯の終了時刻、事後上積期間の開始及び終了時刻は、選択した事前蓄熱目標室温によって変動することになる。
【０１０６】
このようにして本実施の形態３では、事前蓄熱目標室温毎に室温低下量及び総消費電力の推移を予測し、さらに許容される室温以下とならないシャットオフ時間を予測することで、ヒートポンプ式暖房装置１００の使用者の快適性を損なわない室温を保ちつつ、シャットオフ時間帯の前後の時間帯における総消費電力の最大値を、許容ピーク電力以下に平準化することができる。
【０１０７】
実施の形態１、２、３においては、許容ピーク電力がエネルギー供給業者４から通知される前提で記載したが、下記の方法で設定してもよい。例えば、ユーザが住宅毎に許容ピーク電力を暖房システム制御部８に登録／設定してもよい。
【０１０８】
図１１は暖房供給面積と許容ピーク電力との対応を示す図である。暖房供給面積が５０ｍ２の部屋であれば許容ピーク電力を４ｋＷに設定する。このように、暖房が供給される床面積に応じて許容ピーク電力を設定してもよい。
【０１０９】
図１２はヒートポンプ暖房装置の定格出力と許容ピーク電力との対応を示す図である。定格出力が６ｋＷであれば許容ピーク電力を４ｋＷに設定する。このように、ヒートポンプ式暖房装置１００の定格出力に応じて許容ピーク電力を設定する方法をとってもよい。
【０１１０】
また、エネルギー供給業者４が、事前シャットオフ信号に、図１１に示されるような床面積に対応する許容ピーク電力の一覧を含めて、暖房システム制御部８に送信してもよい。そして、暖房システム制御部８は、暖房装置１０３が設置されている部屋の床面積を取得し、事前シャットオフ信号に含まれる一覧から、取得した床面積に対応する許容ピーク電力を選択するようにしてもよい。
【０１１１】
同様に、エネルギー供給業者４が、事前シャットオフ信号に、図１２に示されるような定格出力に対応する許容ピーク電力の一覧を含めて、暖房システム制御部８に送信してもよい。そして、暖房システム制御部８は、ヒートポンプ式暖房装置１００の定格出力を取得し、事前シャットオフ信号に含まれる一覧から、取得した定格出力に対応する許容ピーク電力を選択するようにしてもよい。
【０１１２】
また、ヒートポンプ式暖房装置１００の使用者が、シャットオフ信号もしくは事前シャットオフ信号を受信した時点で、外気温及び現在の室温情報から最適な許容ピーク電力を予測し、暖房システム制御部８に設定するようにしてもよい。これにより、外気温やシャットオフ時間帯の開始時点の室温情報などの環境情報をもとに、適切な許容ピーク電力を設定することができる。これにより、快適性を保てる許容室温の範囲内で、消費電力の平準化を実現できる。
【０１１３】
実施の形態１、２、３においては、許容ピーク電力を時間的に、すなわち、事前上積期間及び事後上積期間を通して固定の値として扱ったが、下記のように時間変動させてもよい。例えば、事後上積期間の許容ピーク電力が、事前上積期間の許容ピーク電力より小さくなるように、個別に設定してもよい。これは、家庭内電力需要や暖房負荷の予測誤差を考慮すると、事後上積期間における総消費電力の予測値は、事前上積期間における総消費電力の予測値よりも予測誤差が大きくなる可能性が高い。そこで、事後上積期間の許容ピーク電力を小さめに見積もることで、ピーク電力の予測値と実績値との間のずれによるピーク電力の増加量を低減することができる。
【０１１４】
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１１５】
上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭまたはハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０１１６】
上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、１個のシステムＬＳＩ（大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成要素を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＡＭには、コンピュータプログラムが記憶さている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【０１１７】
上記の各装置を構成する構成要素の一部または全部は、各装置に脱着可能なＩＣカードまたは単体のモジュールから構成されているとしてもよい。ＩＣカードまたはモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカードまたはモジュールは、上記の超多機能ＬＳＩを含むとしてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ＩＣカードまたはモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカードまたはこのモジュールは、耐タンパ性を有するとしてもよい。
【０１１８】
本発明は、上記に示す方法であるとしてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムであるとしてもよいし、コンピュータプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。
【０１１９】
また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの記録媒体に記録されているデジタル信号であるとしてもよい。
【０１２０】
また、本発明は、コンピュータプログラムまたはデジタル信号を、電気通信回線、無線または有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。
【０１２１】
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、マイクロプロセッサは、コンピュータプログラムにしたがって動作するとしてもよい。
【０１２２】
また、プログラムまたはデジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、またはプログラムまたはデジタル信号をネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
【０１２３】
上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせてもよい。
【０１２４】
以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２５】
本発明に係るヒートポンプ式暖房システム及びその制御方法は、系統電力の安定化に寄与する暖房システムとして有用である。
【符号の説明】
【０１２６】
１  ヒートポンプ式暖房システム
４  エネルギー供給業者
５  電力負荷
６  第１の電力メーター
７  第２の電力メーター
８  暖房システム制御部
８１  状態検出部
８２  通信部
８３  予測部
８４  運転計画部
８５  制御切替部
８６  制御指令部
１００  ヒートポンプ式暖房装置
１０１  ヒートポンプ
１０２  熱交換器
１０３  暖房装置
１０４  外気温検出部
１０５  室温検出部
１０６  ＨＰ制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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