(57)【要約】【課題】複数の制御対象を有するシステムにおいて、システム全体での最大電力（ピーク電力）を抑制することが可能なピーク電力抑制装置を提供する。【解決手段】操作量削減処理部２２１は、ピーク電力上限値Ｕmax及び各チャンネルの優先度β1〜β3に基づいて、複数の操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃによって算出された操作量による電力使用量が、ピーク電力上限値Ｕmaxを超えないように、各操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃによって算出された操作量に対して、削減処理を行う。出力制御部２２２は、操作量削減処理部２２１から出力される出力用の操作量に基づいて、操作信号を生成して出力する。出力制御部２２２は、操作信号が同時にオンとなる時間が最も短くなるように、チャンネル毎に、操作信号がオンとなる時間をずらすように出力制御を行う。【選択図】図２
2014170355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピーク電力上限値及び各チャンネルの優先度に基づいて、複数の操作量算出部によって算出された複数の操作量による電力使用量が前記ピーク電力上限値を超えないように、前記複数の操作量それぞれに対して削減処理を行う操作量削減処理部を備える
ことを特徴とするピーク電力抑制装置。
【請求項２】
前記操作量削減処理部は、前記複数の操作量の総和が、前記ピーク電力上限値を超える場合、前記ピーク電力上限値を超える超過量を、前記優先度に基づいて、各チャンネルに分配し、分配された超過量を、各チャンネルの操作量から削減する
ことを特徴とする請求項１に記載のピーク電力抑制装置。
【請求項３】
前記操作量削減処理部は、
前記優先度に基づいて決められる削減順位に従って、各チャンネルの操作量に対して削減処理を行い、
削減処理が施された操作量が、操作量の下限ｕminを下回る場合は、当該チャンネルの操作量をｕminとし、
削減しきれなかった削減操作量を、次の削減順位のチャンネルに持ち越して、当該次の削減順位のチャンネルの操作量から削減する
ことを特徴とする請求項２に記載のピーク電力抑制装置
【請求項４】
前記操作量削減処理部から出力される出力用操作量に基づいて、操作信号を生成する出力制御部を
更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のピーク電力抑制装置。
【請求項５】
前記出力制御部は、時間比例出力制御を行うものであり、
サイクル時間内において、各操作信号が同時にオンとなる時間が最も短くなるように、チャンネル毎に、操作信号がオンとなる時間をずらすように出力制御する
ことを特徴とする請求項４に記載のピーク電力抑制装置。
【請求項６】
前記出力制御部は、予め決められた順番で、各チャンネルの操作信号のサイクル時間内におけるオンオフ時刻を決めていくものであって、
先の順番のチャンネルの操作信号がオフとなる時刻に、次の順番のチャンネルの操作信号がオンとなるようにオンオフ時刻を決定すると共に、
オン時間が、サイクル時間の終了時刻を超えるチャンネルについては、サイクル時間の終了時刻を超える部分のオン時間は、サイクル時間の開始時刻から、オンするようにすることを特徴とする請求項５に記載のピーク電力抑制装置。
【請求項７】
前記出力制御部は、サイクル時間を４つの区間に分割し、各区間の時間を算出することによって、各チャンネルの操作信号のサイクル時間内におけるオンオフ時刻を決める
ことを特徴とする請求項６に記載のピーク電力抑制装置。
【請求項８】
目標温度及び検出温度に基づいて、操作量を算出する複数の操作量算出部と、
請求項１〜７のいずれか一項に記載のピーク電力抑制装置と
を備えることを特徴とする温度調節装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の制御対象を有するシステムにおけるピーク電力抑制技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の制御対象を有するシステムにおいては、通常、システムの起動時やシステムの設定値の変更時などの過渡時に、定常動作時と比較して、非常に大きな電力を要することになる。過渡時の最大電力は、相対的に短い時間の間だけ必要となるものであるが、そのようなシステムの電源設備としては、過渡時の最大電力（ピーク電力）を供給可能なものを用意する必要がある。また、電力会社との電力供給契約でも、ピーク電力に基づいて契約電力が決められることになる。
【０００３】
ここで、ピーク電力を抑制することができれば、電源設備の小型化・軽量化を図ることができることになる。また、電力会社との電力供給契約でも、契約電力を下げることができるので、電力調達コストの削減が図れることになる。
【０００４】
なお、特開２００２−４９４０１号公報には、所定のエネルギー消費量内でｎ（ｎは３以上の整数）台のコントローラを用いて制御を行う制御装置であって、予め第１番目から第ｍ（ｍはｎ−１）番目の優先順位が割り当てられ、対応する第１〜第ｍの操作量出力上限に応じてそれぞれ操作量出力を算出する第１〜第ｍのコントローラと、予め最下位に順位付けされ、第ｎの操作量出力上限に応じて操作量出力を算出する第ｎのコントローラと、第ｋ（ｋは１〜ｍの整数）のコントローラ毎に設けられ、前記第１〜第ｋのコントローラの操作量出力の和が装置全体の操作量出力上限を示す所定値以下となるように、予め入力された第ｋの操作量出力上限の大きさを制限して第ｋのコントローラに与える第１〜第ｍの優先側上限処理部と、前記第１〜第ｍのコントローラと前記第ｎのコントローラの操作量出力の和が前記所定値以下となるように、前記第ｎの操作量出力上限を算出して前記第ｎのコントローラに与える非優先側上限算出部と、第ｋのコントローラ毎に設けられ、第ｋ＋１の操作量出力上限に対する第ｋ＋１のコントローラの操作量出力の余裕度に応じて、第ｋの操作量出力上限を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の第ｋの操作量出力上限として第ｋの優先側上限処理部に与える第１〜第ｍの優先側上限算出部とを有することを特徴とする制御装置が記載されている。
【０００５】
また、特開２００７−３４４８５号公報には、ｎ（ｎは２以上の偶数）ループの制御系の制御装置であって、制御対象を加熱するｎ個のヒータと、外部から入力された設定値と前記制御対象の制御量に基づいて操作量を算出し、操作量出力上限値に応じて大きさを制限した前記操作量を対応する前記ヒータに出力するｎ個のコントローラと、前記ｎループの制御系の昇温の開始を検出する昇温開始検出部と、前記昇温開始が検出されたきに、電力使用量の予測値に相当する電力使用予測量指標を制御ループ毎に算出する電力使用予測量指標算出部と、前記制御ループ毎の電力使用予測量指標に基づいて、前記ｎ個のコントローラをｎ／２個のグループに分けると共に、このグループ分けに際して、電力供給の優先度が高い優先側コントローラと電力供給の優先度が低い非優先側コントローラとが同じグループになるように組み合わせるカップリング処理部と、前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力が一定値以下となるように、予め入力された優先側操作量出力上限値の大きさを制限して前記優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う優先側上限処理部と、前記グループ毎に設けられ、前記優先側コントローラの操作量出力と前記非優先側コントローラの操作量出力との和が前記一定値以下となるように、非優先側操作量出力上限値を算出して前記非優先側コントローラに与えることをグループ毎に行う非優先側上限算出部と、前記グループ毎に設けられ、前記非優先側操作量出力上限値に対する前記非優先側コントローラの操作量出力の余裕度に応じて、前記優先側操作量出力上限値を増減させる算出を行い、算出した値を次制御周期の優先側操作量出力上限値として前記優先側上限処理部に与えることをグループ毎に行う優先側上限算出部とを有することを特徴とする制御装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−４９４０１号公報
【特許文献２】特開２００７−３４４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、複数の制御対象を有するシステムにおいて、システム全体での最大電力（ピーク電力）を抑制することが可能なピーク電力抑制装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るピーク電力抑制装置は、ピーク電力上限値及び各チャンネルの優先度に基づいて、複数の操作量算出部によって算出された複数の操作量による電力使用量が前記ピーク電力上限値を超えないように、前記複数の操作量それぞれに対して削減処理を行う操作量削減処理部を備えることを特徴とする。
【０００９】
この場合において、前記操作量削減処理部は、前記複数の操作量の総和が、前記ピーク電力上限値を超える場合、前記ピーク電力上限値を超える超過量を、前記優先度に基づいて、各チャンネルに分配し、分配された超過量を、各チャンネルの操作量から削減するようにしてもよい。
【００１０】
更に、前記操作量削減処理部は、前記優先度に基づいて決められる削減順位に従って、各チャンネルの操作量に対して削減処理を行い、削減処理が施された操作量が、操作量の下限ｕminを下回る場合は、当該チャンネルの操作量をｕminとし、削減しきれなかった削減操作量を、次の削減順位のチャンネルに持ち越して、当該次の削減順位のチャンネルの操作量から削減するようにしてもよい。
【００１１】
また、以上の場合において、前記操作量削減処理部から出力される出力用操作量に基づいて、操作信号を生成する出力制御部を更に備えるようにしてもよい。
【００１２】
この場合において、前記出力制御部は、時間比例出力制御を行うものであり、サイクル時間内において、各操作信号が同時にオンとなる時間が最も短くなるように、チャンネル毎に、操作信号がオンとなる時間をずらすように出力制御するようにしてもよい。
【００１３】
更に、前記出力制御部は、予め決められた順番で、各チャンネルの操作信号のサイクル時間内におけるオンオフ時刻を決めていくものであって、先の順番のチャンネルの操作信号がオフとなる時刻に、次の順番のチャンネルの操作信号がオンとなるようにオンオフ時刻を決定すると共に、オン時間が、サイクル時間の終了時刻を超えるチャンネルについては、サイクル時間の終了時刻を超える部分のオン時間は、サイクル時間の開始時刻から、オンするようにしてもよい。
【００１４】
更に、前記出力制御部は、サイクル時間を４つの区間に分割し、各区間の時間を算出することによって、各チャンネルの操作信号のサイクル時間内におけるオンオフ時刻を決めるようにしてもよい。
【００１５】
本発明に係る温度調節装置は、目標温度及び検出温度に基づいて、操作量を算出する複数の操作量算出部と、前記ピーク電力抑制装置とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、複数の制御対象を有するシステムにおいて、システム全体での最大電力（ピーク電力）を抑制することが可能なピーク電力抑制装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明が適用される温度制御システムの構成例を説明するための図である。
【図２】多チャンネル温度調節計１１０の機能構成を説明するための図である。
【図３】操作量削減処理部２２１における処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図４】操作量削減処理部２２１における操作量の削減処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図５】各チャンネルの操作信号のオンオフする時刻の決め方を概念的に示した図（その１）である。
【図６】各チャンネルの操作信号のオンオフする時刻の決め方を概念的に示した図（その２）である。
【図７】操作信号の波形パターンを説明するための図である。
【図８】サイクル時間の分割方法を説明するための図である。
【図９】出力制御部２２２における処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図１０】出力制御部２２２によって生成される操作信号の例（Ｕmaxが１００％の場合）を示す図である。
【図１１】出力制御部２２２によって生成される操作信号の例（Ｕmaxが２００％の場合）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明が適用される温度制御システムの構成例を説明するための図である。
【００２０】
同図に示すように、温度制御システム１００は、複数（本実施形態においては３つ）の制御対象１０ａ〜１０ｃの温度を制御するためのシステムであって、多チャンネル温度調節計１１０と、複数（本実施形態においては３つ）のＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃと、複数（本実施形態においては３つ）のヒータ１３０ａ〜１３０ｃと、複数（本実施形態においては３つ）の熱電対１４０ａ〜１４０ｃと、管理装置１５０とを備える。
【００２１】
同図に示すように、多チャンネル温度調節計１１０には、ＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃと、熱電対１４０ａ〜１４０ｃと、管理装置１５０とが接続されている。また、ＳＳＲ１２０ａには、ヒータ１３０ａが接続され、ＳＳＲ１２０ｂには、ヒータ１３０ｂが接続され、ＳＳＲ１２０ｃには、ヒータ１３０ｃが接続されている。
【００２２】
多チャンネル温度調節計１１０は、本発明が適用される温度調節装置であって、熱電対１４０ａ〜１４０ｃそれぞれによって検出される各制御対象１０ａ〜１０ｃの温度に応じて、各ＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃに対して出力する操作信号を変化させて、各制御対象１０ａ〜１０ｃの温度の調節を行うものである。
【００２３】
本実施形態においては、多チャンネル温度調節計１１０は、３つの温度調節計（チャンネル１〜３）の機能を実現しており、多チャンネル温度調節計１１０（チャンネル１）、ＳＳＲ１２０ａ、ヒータ１３０ａ、制御対象１０ａ及び熱電対１４０ａが一つの温度制御ループを構成し、多チャンネル温度調節計１１０（チャンネル２）、ＳＳＲ１２０ｂ、ヒータ１３０ｂ、制御対象１０ｂ及び熱電対１４０ｂが別の温度制御ループを構成し、多チャンネル温度調節計１１０（チャンネル３）、ＳＳＲ１２０ｃ、ヒータ１３０ｃ、制御対象１０ｃ及び熱電対１４０ｃが更に別の温度制御ループを構成している。
【００２４】
多チャンネル温度調節計１１０は、通常のデジタル式ボード型温度調節計と同様のハードウェア構成を有するものであり、例えば、ＣＰＵ１１１、メモリ（例えば、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＥＥＰＲＯＭ）１１２、Ａ／Ｄ変換器１１３、入力インタフェース部１１４、出力インタフェース部１１５等を備えるものである。本実施形態においては、基本的に、ＣＰＵ１１１がメモリ（ＲＯＭ）１１２に記憶されたプログラムを実行することで、３つの温度調節計の機能を論理的に実現している。
【００２５】
ＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃはそれぞれ、多チャンネル温度調節計１１０から出力される操作信号に従って、ヒータ１３０ａ〜１３０ｃの駆動制御をする半導体リレーである。ヒータ１３０ａ〜１３０ｃはそれぞれ、ＳＳＲ１２０ａ〜ＳＳＲ１２０ｃによって駆動制御されて、制御対象１０ａ〜１０ｃの加熱を行う加熱装置である。本実施形態においては、各ヒータ１３０ａ〜１３０ｃの容量（消費電力）は同一であるとする。ＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃ及びヒータ１３０ａ〜１３０ｃは、温度制御システム１００の操作部を構成する。
【００２６】
熱電対１４０ａ〜１４０ｃはそれぞれ、制御対象１０ａ〜１０ｃの温度を検出するための温度検出手段であり、温度制御システム１００の検出部を構成する。熱電対１４０ａ〜１４０ｃは、検出した温度に対応した電圧を発生するものであり、熱電対１４０ａ〜１４０ｃによって発生された電圧は、多チャンネル温度調節計１１０内部で適宜増幅された上で、Ａ／Ｄ変換器１１３によってデジタルデータに変換され、更に、ＣＰＵ１１１によって、温度データに変換される。
【００２７】
管理装置１５０は、多チャンネル温度調節計１１０の動作を管理するものであって、多チャンネル温度調節計１１０に対するパラメータ設定や、多チャンネル温度調節計１１０の制御動作の開始を指示するものである。管理装置１５０は、各種パラメータの設定や利用者の指示を入力するための入力部１５１と、各種情報を表示するための表示部１５２とを備えるものであり、例えば、キーボード等の入力装置とＣＲＴやＬＣＤ等の表示装置とを備えた通常のパーソナルコンピュータその他のコンピュータによって構成される。
【００２８】
図２は、多チャンネル温度調節計１１０の機能構成を説明するための図である。同図に示すように、多チャンネル温度調節計１１０は、複数（本実施形態では３つ）の操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃと、操作量削減処理部２２１と、出力制御部２２２とを備える。操作量削減処理部２２１と出力制御部２２２とよって、ピーク電力抑制部２２０が構成される。操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃ、操作量削減処理部２２１及び出力制御部２２２は、基本的に、多チャンネル温度調節計１１０が備えるＣＰＵ１１１がメモリ（ＲＯＭ）１１２に記憶されたプログラムを実行することで実現される。
【００２９】
操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃはそれぞれ、熱電対１４０ａ〜１４０ｃによって検出された制御対象１０ａ〜１０ｃの温度、及び、利用者によって各制御対象１０ａ〜１０ｃ毎に指定された目標温度に基づいて、検出温度が目標温度に一致するように、操作部（ＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃ）を操作するための操作量を算出するものである。本実施形態においては、操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃは、通常のＰＩＤ演算を行うことで、操作量を算出する。また、本実施形態においては、操作量は、％の値（例えば、０〜１００％の値）として算出されるものとする。
【００３０】
操作量削減処理部２２１は、出力制御部２２２と共にピーク電力抑制部２２０を構成するものであって、利用者によって管理装置１５０等を介して指定されたピーク電力上限値Ｕmax及び各チャンネルの優先度β1〜β3に基づいて、複数の操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃによって算出された操作量による電力使用量が、ピーク電力上限値Ｕmaxを超えないように、各操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃによって算出された操作量に対して、所定の削減処理を行うものである。
【００３１】
ピーク電力上限値Ｕmaxは、温度制御システム１００におけるピーク電力の上限を規定するための値である。３つの操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃを備える本実施形態においては、ピーク電力上限値Ｕmaxとしては、１００（％）又は２００（％）のいずれかの値を指定することができる。なお、一般に、Ｎ個の操作量算出部を備える温度制御システムの場合は、ピーク電力上限値Ｕmaxとして指定可能な値は、１００（％），２００（％），・・・，（Ｎ−１）×１００（％）の（Ｎ−１）個の値ということになる。
【００３２】
優先度β1〜β3は、各チャンネルの優先度を％で表す値であり、各チャンネル毎に決められる。優先度β1〜β3は、各チャンネルの制御性能を犠牲にする程度を調整するための重みを表す値であり、優先度β1〜β3の値が大きいほど、制御性能を犠牲にする程度が小さくなる。但し、各優先度β1〜β3は、全優先度の合計が１００％となるように、すなわち、Ｎチャンネルの場合、以下の式１を満足するように各βi（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）が決められる。
【００３３】
【数１】
2014170355.tif 000003
【００３４】
Ｎ＝３の場合は、例えば、β1＝１０％、β2＝２０％、β3＝７０％のように決められる。
【００３５】
操作量削減処理部２２１においては、操作量の削減処理が必要な場合は、各チャンネルの優先度β1〜β3に基づいて、各チャンネルの操作量から削減すべき削減量を算出することになる。また、操作量削減処理部２２１においては、操作量の削減処理が必要な場合は、優先度β1〜β3がより低いチャンネルから順番に、操作量の削減処理を行うことになる。操作量削減処理部２２１における削減処理の詳細については後述する。
【００３６】
出力制御部２２２は、操作量削減処理部２２１と共にピーク電力抑制部２２０を構成するものであって、操作量削減処理部２２１から出力される出力用の操作量に基づいて、操作信号を生成して、ＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃに対して出力するものである。出力制御部２２２は、時間比例出力制御を行うものであるが、従来の時間比例出力制御とは異なり、ＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃが同時にオンとなる時間が最も短くなるように、チャンネル毎に、操作信号がオンとなる時間をずらすように出力制御を行う。
【００３７】
３つのＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃを有する温度制御システム１００においては、ピーク電力上限値Ｕmaxとして１００（％）を指定すると、３つのＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃのうち、同時にオンするのは１つのＳＳＲだけとなり、ピーク電力は、一つのヒータ分（１００％）の電力ということになる。また、ピーク電力上限値Ｕmaxとして２００（％）を指定すると、３つのＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃのうち、同時にオンするのは２つのＳＳＲだけとなり、ピーク電力は、二つのヒータ分（２００％）の電力ということになる。出力制御部２２２における処理の詳細については後述する。
【００３８】
次に、操作量削減処理部２２１における処理の詳細について説明する。
【００３９】
図３は、操作量削減処理部２２１における処理の流れを説明するためのフローチャートである。なお、以下の式等では、適宜、チャンネルの総数をＮと一般化して説明する。図１に示した温度制御システム１００においては、Ｎ＝３となる。
【００４０】
同図に示すように、まず、各操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃによって算出された操作量に基づいて、電力使用量を表す値が算出される（Ｓ３１）。本実施形態においては、電力使用量は操作量に比例すること、及び、各ヒータ１３０ａ〜１３０ｃの容量（消費電力）は同一であることから、電力使用量を表す値として、操作量の総和Ｕが算出される。すなわち、以下の式２に従った計算を行うことによって、操作量の総和Ｕが算出される。なお、以下の式２では、ｕiはチャンネル番号ｉのチャンネルの操作量を表し、Ｎは、チャンネルの総数を表す。
【００４１】
【数２】
2014170355.tif 000004
【００４２】
次に、操作量の総和Ｕが、利用者によって指定されたピーク電力上限値Ｕmaxを超えているか否かが判別される（Ｓ３２）。本実施形態においては、操作量（の総和Ｕ）及びピーク電力上限値Ｕmaxは共に、％で表されるので、両者を直接比較することができる。
【００４３】
判別の結果、操作量の総和Ｕが、ピーク電力上限値Ｕmaxを超えていない場合は（Ｓ３２：Ｎｏ）、操作量削減処理は必要ないので、各操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃによって算出された操作量ｕiがそのまま、出力用の操作量ｕi_outとされて（Ｓ３３）、出力制御部２２２に渡される。
【００４４】
一方、操作量の総和Ｕが、ピーク電力上限値Ｕmaxを超えていた場合は（Ｓ３２：Ｙｅｓ）、操作量削減処理が必要となる。
【００４５】
そのため、まず、操作量の総和Ｕの超過量ｄＵが算出される（Ｓ３４）。すなわち、以下の式３に従った計算を行うことによってｄＵが算出される。
【００４６】
ｄＵ＝Ｕ−Ｕmax    ・・・・・（３）
【００４７】
超過量ｄＵが算出されると、次に、算出された超過量ｄＵが０になるように各チャンネルの操作量の削減処理が行われる（Ｓ３５）。当該削減処理の詳細については後述する。当該削減処理が終了すると、削減処理が施された出力用の操作量ｕi_outが出力制御部２２２に対して出力される。
【００４８】
次に、操作量削減処理部２２１における各チャンネルの操作量の削減処理（前述したステップＳ３５における処理）の詳細について説明する。
【００４９】
まず、操作量削減処理部２２１における各チャンネルの操作量の削減処理の基本的な考え方について説明する。
【００５０】
操作量削減処理部２２１においては、まず、各チャンネルの優先度βi（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）に基づいて、以下に示す式４に従った計算を行うことで、各チャンネルの操作量を削減する際の重みを表す削減係数γi（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）が算出される。
【００５１】
【数４】
2014170355.tif 000005
【００５２】
なお、削減係数γiは、式４より、以下の式５に示すような関係を持つことになる。
【００５３】
【数５】
2014170355.tif 000006
【００５４】
次に、以下に示す式６に従った計算を行うことで、各チャンネルの削減操作量ｄｕi（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）が算出される。
【００５５】
ｄｕi＝γiｄＵ    ・・・・・（６）
【００５６】
次に、以下に示す式７に従った計算を行うことで、削減処理を施した操作量ｕ'i（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）が算出される。
【００５７】
ｕ'i＝ｕi−ｄｕi    ・・・・・（７）
【００５８】
以上のようにして算出された操作量ｕ'iによれば、超過量ｄＵ＝０となり、使用電力量をピーク電力上限Ｕmax以下に抑えることができることになる。
【００５９】
ところが、操作量には、出力可能最大値（上限）ｕmax、及び、出力可能最小値（下限）ｕminが存在する。なお、本実施形態においては、すべてのチャンネルにおいて、操作量の上限ｕmax及び下限ｕminは同一であるとする。
【００６０】
一方、式７で算出される操作量ｕ'iについては、操作量の下限ｕminを下回る場合が考えられるが、そのような操作量ｕ'i（＜ｕmin）は、実際には出力をすることはできないことになる。
【００６１】
本実施形態においては、このような場合に対処するため、まず、各チャンネルの優先度βi（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）に基づいて各チャンネルの削減順位を決め、当該削減順位に従って、各チャンネルの削減処理を順次行うようにする。
【００６２】
本実施形態においては、削減順位は、優先度βiが低い順に決める。従って、優先度が一番低いチャンネルの削減順位が一位となり、その次に、優先度が低いチャンネルの削減順位が二位となり、優先度が一番高いチャンネルの削減順位が最下位となる。なお、優先度が等しいチャンネルが存在する場合は、所定の規則（本実施形態においては、チャンネル番号が小さい順）によってチャンネルの削減順位を決める。例えば、チャンネル１の優先度β1とチャンネル３の優先度β3が同じだった場合は、削減順位としては、まず、チャンネル番号が小さいチャンネル１が操作量の削減対象とされ、次に、チャンネル３が操作量の削減対象とされることになる。
【００６３】
以上のようにして決められる削減順位に従って、各チャンネル毎に、上述した式７により削減処理を施した操作量ｕ'iを算出していき、算出された操作量ｕ'iが、操作量の下限ｕminを下回ったチャンネルについては、操作量の下限ｕminを、出力用の操作量ｕi_outとすると共に、当該チャンネルで、削減しきれなかった削減操作量を、次の削減順位のチャンネルに持ち越して、当該次の削減順位のチャンネルの操作量から削減するようにする。
【００６４】
このような処理を行うことにより、システム全体で、必要な操作量の削減が実現されることになる。
【００６５】
図４は、各チャンネルの優先度β1〜βNに基づいて決定された削減順位に従った各チャンネルの操作量の削減処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【００６６】
まず、処理に利用される変数ｊ及びΔｕが初期化される（Ｓ４１）。すなわち、まず、処理対象となる削減順位を表す変数ｊが１に初期化される。更に、処理対象となったチャンネルにおいて、削減しきれず、次の削減順位のチャンネルに持ち越す削減操作量を表す変数Δｕが０に初期化される。
【００６７】
次に、処理対象となるチャンネルのチャンネル番号が取得される（Ｓ４２）。
【００６８】
本実施形態では、削減順位ｊとチャンネル番号ｉとを対応付けるための配列ＣＨ［Ｎ］が用意されており、前述したように優先度β1〜βNに基づいて削減順位が決まると、決定された削減順位の順番で、チャンネル番号ｉが配列ＣＨに格納される。その結果、配列要素ＣＨ［ｊ］には、削減順位ｊのチャンネル番号ｉが格納されることになる。つまり、処理対象となる削減順位ｊに対応するチャンネル番号ｉは、以下の式８によって、配列ＣＨから取得されることになる。
【００６９】
ｉ＝ＣＨ［ｊ］    ・・・・・（８）
【００７０】
次に、処理対象となるチャンネルの優先度βiに基づいて、前述の式４に従った計算を行うことで、削減係数γiが算出され、更に、以下に示す式９に従った計算を行うことで、削減処理が施された操作量ｕ'iが算出される（Ｓ４３）。
【００７１】
ｕ'i＝ｕi−γiｄＵ−Δｄ    ・・・・・（９）
【００７２】
次に、削減処理が施された操作量ｕ'iが、操作量の下限ｕmin（例えば、０％）以上であるか否かが判別される（Ｓ４４）。
【００７３】
判別の結果、削減処理が施された操作量ｕ'iが、操作量の下限ｕmin以上である場合は（Ｓ４４：Ｙｅｓ）、削減処理が施された操作量ｕ'iをそのまま、出力用の操作量ｕi_outとし、更に、現在の処理対象チャンネルでは、次の削減順位のチャンネルに持ち越す削減操作量は存在しないことになるので、Δｕ＝０とする（Ｓ４５）。
【００７４】
一方、判別の結果、削減処理が施された操作量ｕ'iが、操作量の下限ｕminを下回っている場合は（Ｓ４４：Ｎｏ）、削減処理が施された操作量ｕ'iを実際に出力することはできないので、操作量の下限ｕminを、出力用の操作量ｕi_outとし、更に、現在の処理対象チャンネルでは、削減しきれず、次の削減順位のチャンネルに持ち越す削減操作量Δｕを、以下に示す式１０に従った計算を行うことで算出する（Ｓ４６）。
【００７５】
Δｕ＝ｕmin−ｕ'i    ・・・・・（１０）
【００７６】
式１０により算出されたΔｕについては、次の削減順位のチャンネルについて削減処理（ステップＳ４３の処理）を行う際に、次の削減順位のチャンネルの操作量から削減されることになる。
【００７７】
次に、すべてのチャンネルについて、処理が終了したか否かが判別され（Ｓ４７）、未だ処理されていないチャンネルが存在する場合は（Ｓ４７：Ｎｏ）、処理対象となる削減順位を表す変数ｊに１を加算して（Ｓ４８）、次の削減順位を処理対象として、再度、上記Ｓ４２以下の処理を繰り返す。
【００７８】
一方、すべてのチャンネルについて、処理が終了した場合は（Ｓ４７：Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【００７９】
以上のような処理を行うことにより、各チャンネルの優先度βに基づいて決定された削減順位に従って順々に、各チャンネルの操作量から、各チャンネルの優先度β（削減係数γ）に基づいて各チャンネルに割り当てられた削減量が削減され、削減しきれなかった削減量が存在する場合は、次の削減順位のチャンネルに持ち越されて、次の削減順位のチャンネルの操作量から削減されるようになる。その結果、最終的に、超過量ｄＵが０となるような、各チャンネル毎の出力用の操作量ｕ1_out〜ｕN_outが算出されることになる。
【００８０】
次に、出力制御部２２２における処理の詳細について説明する。
【００８１】
まず、出力制御部２２２における処理の基本的な考え方について説明する。
【００８２】
前述したように、出力制御部２２２は、時間比例出力制御を行うものである。時間比例出力制御では、一定周期で出力信号（操作信号）をオンオフさせ、かつ、１周期の中で、オンの時間を操作量に比例させる。更に、従来の時間比例出力制御では、各周期（サイクル時間）の開始に同期して、すべての出力信号（操作信号）をオンさせている。そのため、一般に、各出力周期（サイクル時間）の最初の部分では、すべての操作信号（ＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃ）が同時にオンすることになる。その結果、全チャンネルの操作量の総和Ｕが、ピーク電力上限値Ｕmax以下となっていても、瞬間的なピーク電力は抑制されないことになる。一方、本発明による時間比例出力制御では、従来の時間比例出力制御とは異なり、操作信号（ＳＳＲ１２０ａ〜１２０ｃ）が同時にオンとなる時間が最も短くなるように、チャンネル毎に、操作信号がオンとなる時間をずらすように出力制御を行う。
【００８３】
そのために、出力制御部２２２では、まず、各チャンネルの出力用操作量ｕi_out（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）に基づいて、各チャンネルの操作信号の１周期（サイクル時間）内のオン時間ｔi_on（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）を算出する。すなわち、以下に示す式１１に従った計算を行うことで、各チャンネルのオン時間ｔi_onを算出する。
【００８４】
【数１１】
2014170355.tif 000007
【００８５】
なお、式１１において、Ｔはサイクル時間（出力周期）である。また、ｕmin及びｕmaxはそれぞれ、操作量の下限及び上限であり、本実施形態では、それぞれ、０（％）及び１００（％）とする。
【００８６】
そして、算出された各チャンネルのオン時間ｔi_onに基づいて、各チャンネルの操作信号をオンオフする時刻を決める。
【００８７】
図５及び図６は、各チャンネルの操作信号のオンオフする時刻の決め方を概念的に示した図である。ここでは、５チャンネル（ｃｈ１〜ｃｈ５）の場合を考えている。
【００８８】
まず、図５（ａ）に示すように、サイクル時間Ｔの開始時刻から、所定の順番（本実施形態では、チャンネル番号の小さい順）に、各チャンネルのオン時間ｔi_onを並べていく。
【００８９】
そして、同図（ｂ）に示すように、並べている最中に、サイクル時間Ｔの終了時刻を超えた場合は、超えた部分については、再度、サイクル時間Ｔの開始時刻に戻って、並べるようにする。すなわち、同図（ｃ）に示すように、一周期分並べ終わった場合は、並べ終わったものの上に重ねて並べるイメージである。そして、更に、各チャンネルのオン時間ｔi_onを並べていき、再度、サイクル時間の終了時刻を超えた場合は、超えた部分については、再度、サイクル時間の開始時刻に戻って、更に上に積み重ねていく。なお、後述する様に、本実施形態においては、初期値０の変数ｐを用意して、サイクル時間の終了時刻を超える度に、変数ｐに１を加算していく。すなわち、変数ｐは、サイクル時間の終了時刻を超えた回数を管理するための変数である。
【００９０】
前述したように、出力用の操作量ｕi_out（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）は、トータルのピーク電力が、利用者が指定したピーク電力上限値Ｕmaxを超えないように削減処理が施されている。従って、例えば、Ｕmax＝１００（％）の場合は、ｕi_outを全チャンネルについて加算した合計は、１００％以下となる。同様に、Ｕmax＝２００（％）の場合は、ｕi_outを全チャンネルについて加算した合計は、２００％以下となる。つまり、式１１より、ｔi_onの合計は、Ｕmax＝１００（％）の場合、Ｔ以下となり、Ｕmax＝２００（％）の場合、２Ｔ以下となる。その結果、Ｕmax＝１００（％）の場合、すべてのチャンネルの総オン時間は、１周期内に収まることとなり、また、Ｕmax＝２００（％）の場合、すべてのチャンネルの総オン時間は、２周期内に収まることとなる。
【００９１】
そして、同図（ｄ）に示すように、すべてのチャンネルについて並べ終わったら、図６に示すように、各チャンネル毎に、操作信号をオンオフにする時刻を決定するようにする。同図に示すように、先の順番のチャンネルの操作信号がオフとなる時刻に、次の順番のチャンネルの操作信号がオンとなるように各操作信号のオンオフ時刻が決定されることになる。
【００９２】
以上のような処理を行った場合、各チャンネルの操作信号の波形パターンは、図７に示すような４種類のパターンを有することになる。
【００９３】
すなわち、サイクル時間Ｔの開始時刻から一定時間オンとなるもの（パターン１）、サイクル時間の開始時刻から一定時間経過後、一定時間オンとなり、その後、一定時間オフとなるもの（パターン２）、サイクル時間の開始時刻から一定時間オンとなり、一旦、一定時間オフとなった後に、再度、サイクル時間の終了時刻までオンとなるもの（パターン３）、及び、サイクル時間の開始時刻から一定時間経過後、オンとなり、そのままサイクル時間の終了時刻までオンとなるもの（パターン４）の４種類である。
【００９４】
図７に示した４種類の波形パターンを一般的に表現するため、本実施形態においては、図８に示すように、サイクル時間を、４つの区間８０１〜８０４に分割する。そして、出力制御部２２２では、各区間８０１〜８０４の時間ｔ(1)i_on（同図におけるon1の時間），ｔ(1)i_off（同図におけるoff1時間），ｔ(2)i_on（同図におけるon2の時間），ｔ(2)i_off（同図におけるoff2の時間）（ｉ＝１，２，・・・，Ｎ）を算出し、算出された時間ｔ(1)i_on，ｔ(1)i_off，ｔ(2)i_on，ｔ(2)i_offに基づいて、出力制御を行うことで、図７に示した４種類の出力パターンを実現する。
【００９５】
なお、ｔ(1)i_on，ｔ(1)i_off，ｔ(2)i_on，ｔ(2)i_offについては、以下の式１２及び１３に示す関係が成立する。
【００９６】
【数１２】
2014170355.tif 000008
【００９７】
【数１３】
2014170355.tif 000009
【００９８】
図９は、出力制御部２２２における処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【００９９】
同図に示すように、まず、処理に使用される変数ｉ，ｐが初期化される（Ｓ９１）。ｉは、処理対象となるチャンネル番号を表す変数であり、本実施形態では、１に初期化される。また、ｐは、前述した、処理の最中にサイクル時間の終了時刻を超えた回数を管理するための変数であって、０に初期化される。
【０１００】
次に、処理対象となるチャンネル番号ｉのチャンネルの出力用の操作量ｕi_outに基づいて、上述した式１１に従った計算を行うことで、１サイクル時間内においてオンを出力する時間ｔi_onが算出される（Ｓ９２）。
【０１０１】
次に、処理対象となるチャンネル番号ｉが１であるか否かが判別される（Ｓ９３）。
【０１０２】
判別の結果、処理対象となるチャンネル番号ｉが１であった場合（Ｓ９３：Ｙｅｓ）、操作信号が、波形パターン１で出力されるように、サイクル時間内の４つの区間８０１〜８０４の時間が、以下の式１４〜１７に従った計算を行うことで算出される（Ｓ９４）。
【０１０３】
【数１４】
2014170355.tif 000010
【０１０４】
【数１５】
2014170355.tif 000011
【０１０５】
【数１６】
2014170355.tif 000012
【０１０６】
【数１７】
2014170355.tif 000013
【０１０７】
一方、処理対象となるチャンネル番号ｉが１でなかった場合は（Ｓ９３：Ｎｏ）、次に、現在の処理対象チャンネルのオン時間が、サイクル時間の終了時刻を超えているか否かが判別される（Ｓ９５）。具体的には、一番最初の処理対象チャンネルから現在の処理対象チャンネルまでの合計オン時間ＴＳonが、以下の式２６に従った計算を行うことで算出され、算出された合計オン時間ＴＳonが、（１＋ｐ）Ｔを超えているか否かが判別される。
【０１０８】
【数２６】
2014170355.tif 000014
【０１０９】
判別の結果、現在の処理対象チャンネルのオン時間がサイクル時間の終了時刻を超えていない場合（Ｓ９５：Ｎｏ）、すなわち、現在の処理対象チャンネルまでの合計オン時間ＴＳonが、（１＋ｐ）Ｔ以下であった場合は、波形パターン２又４で出力されるように、サイクル時間内の４つの区間８０１〜８０４の時間が、以下の式１８〜２１に従った計算を行うことで算出される（Ｓ９６）。
【０１１０】
【数１８】
2014170355.tif 000015
【０１１１】
【数１９】
2014170355.tif 000016
【０１１２】
【数２０】
2014170355.tif 000017
【０１１３】
【数２１】
2014170355.tif 000018
【０１１４】
一方、現在の処理対象チャンネルのオン時間がサイクル時間の終了時刻を超えていた場合（Ｓ９５：Ｙｅｓ）、すなわち、現在の処理対象チャンネルまでの合計オン時間ＴＳonが、（１＋ｐ）Ｔを超えていた場合は、変数ｐに１を加算した上で（Ｓ９７）、波形パターン３で出力されるように、サイクル時間内の４つの区間８０１〜８０４の時間が、以下の式２２〜２５に従った計算を行うことで算出される（Ｓ９８）。
【０１１５】
【数２２】
2014170355.tif 000019
【０１１６】
【数２３】
2014170355.tif 000020
【０１１７】
【数２４】
2014170355.tif 000021
【０１１８】
【数２５】
2014170355.tif 000022
【０１１９】
以上のようにして、サイクル時間内の４つの区間８０１〜８０４の時間が算出されると、次に、すべてのチャンネルについて処理が終了したか否かが判別され（Ｓ９９）、処理が終了していないチャンネルが存在する場合は（Ｓ９９：Ｎｏ）、次の処理対象となるチャンネル番号を示すように、変数ｉに１を加算して（Ｓ１００）、次の処理対象となるチャンネルについて、再度、上記Ｓ９２以下の処理を繰り返す。
【０１２０】
一方、すべてのチャンネルについて処理が終了していた場合は（Ｙｅｓ）、処理を終了する。
【０１２１】
以上のようにして、すべてのチャンネルについて、サイクル時間内の４つの区間８０１〜８０４の時間が算出される。
【０１２２】
図９に示した処理を終了すると、出力制御部２２２は、各チャンネル毎に算出されたサイクル時間内の４つの区間８０１〜８０４の時間ｔ(1)i_on，ｔ(1)i_off，ｔ(2)i_on，ｔ(2)i_offに基づいて、操作信号を適宜生成する。
【０１２３】
なお、図９に示した処理では、チャンネル番号の小さい順に順次、各チャンネルについて処理を行うようにしているが、他の所定の順番（例えば、チャンネル番号の大きい順）に、各チャンネルについて処理を行うようすることも考えられる。
【０１２４】
図１０及び図１１は、出力制御部２２２によって生成される操作信号の例を示す図である。
【０１２５】
ここでは、操作量の下限及び上限がそれぞれ、０（％）及び１００（％）であり、各チャンネルの優先度β1，β2及びβ3をそれぞれ、１０（％）、３０（％）及び６０（％）と指定した場合を考えている。この場合、各チャンネルの削減順位は、チャンネル番号の順と同じ、すなわち、チャンネル１が一位、チャンネル２が二位、チャンネル３が三位ということになる。更に、各チャンネルの削減係数γ1，γ2及びγ3はそれぞれ、式４より、０．４５，０．３５及び０．２０となる。
【０１２６】
図１０は、Ｕmaxを１００（％）と指定し、各チャンネルの操作量算出部２１０ａ〜２１０ｃで算出された操作量ｕ1〜ｕ3がそれぞれ、１００％であった場合を考えている。この場合、超過量ｄＵ＝２００（％）となり、操作量削減処理部２２１による削減処理が施された出力用操作量ｕ1_out〜ｕ3_outはそれぞれ、１０．０％，３０．０％及び６０，０％となる。サイクル時間を１０秒とすると、各チャンネルの操作信号のオン時間はそれぞれ、１．０秒、３．０秒及び６．０秒となる。更に、同図に示すように、各操作信号は、同時にオンしないように出力制御されて、トータルピーク電力は１００％に抑制されることになる。
【０１２７】
一方、図１１は、Ｕmaxを２００（％）と指定し、各チャンネルの操作量算出部で算出された操作量ｕ1〜ｕ3がそれぞれ、１００％であった場合を考えている。この場合、超過量ｄＵ＝１００（％）となり、操作量削減処理部２２１による削減処理が施された出力用操作量ｕ1_out〜ｕ3_outはそれぞれ、５５．０％，６５．０％及び８０．０％となる。サイクル時間を１０秒とすると、各チャンネルの操作信号のオン時間はそれぞれ、５．５秒、６．５秒及び８．０秒となる。更に、同図に示すように、各操作信号は、同時にオンする時間が最短となるよう出力制御されて、トータルピーク電力は２００％に抑制されることになる。
【０１２８】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、当然のことながら、本発明の実施形態は上記のものに限られない。例えば、上述した実施形態においては、多チャンネル温度調節計１１０内において、ピーク電力抑制部２２０を実現するようにしていたが、ピーク電力抑制部２２０を独立したピーク電力抑制装置として実現することも考えられる。この場合、ピーク電力抑制装置は、外部に設けられた複数の温度調節計から、各温度調節計が算出した操作量を適宜受け取り、受け取った操作量に対して、上述した操作量削減処理及び出力制御処理を行うことになる。
【０１２９】
また、上述した実施形態においては、出力制御部２２２は、時間比例出力制御を行うものであったが、出力制御部として、連続比例出力制御（例えば、ＤＣ４〜２０ｍＡの電流出力）を行うものを利用することも考えられる。この場合、出力制御部は、操作量削減処理部２２１から出力された出力用操作量を、そのまま、操作信号（例えば、ＤＣ４〜２０ｍＡの電流）に変換して出力すれば、使用電力量をピーク電力上限Ｕmax以下に抑えることができることになる。
【符号の説明】
【０１３０】
１０ａ〜１０ｃ    制御対象
１００    温度制御システム
１１０    多チャンネル温度調節計
１１１  ＣＰＵ
１１２  メモリ
１１３  Ａ／Ｄ変換器
１１４  入力インタフェース部
１１５  出力インタフェース部
１２０ａ〜１２０ｃ    ＳＳＲ
１３０ａ〜１３０ｃ    ヒータ
１４０ａ〜１４０ｃ    熱電対
１５０    管理装置
１５１  入力部
１５２  表示部
２１０ａ〜２１０ｃ    操作量算出部
２２０    ピーク電力抑制部
２２１    操作量削減処理部
２２２    出力制御部
８０１〜８０４    区間
【図１】
2014170355.tif 000023
【図２】
2014170355.tif 000024
【図３】
2014170355.tif 000025
【図４】
2014170355.tif 000026
【図５】
2014170355.tif 000027
【図６】
2014170355.tif 000028
【図７】
2014170355.tif 000029
【図８】
2014170355.tif 000030
【図９】
2014170355.tif 000031
【図１０】
2014170355.tif 000032
【図１１】
2014170355.tif 000033