(57)【要約】【課題】複数のヒートポンプ給湯器を制御する給湯制御システムにおいて、一日の最大需要電力を低く抑えつつ、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転に要する従量料金を安く抑える。【解決手段】所定対象エリア内の複数のヒートポンプ給湯器以外の電気器具の各時間帯毎の総消費電力量を予測し、この予測した各時間帯毎の総消費電力量と、上記複数のヒートポンプ給湯器の沸き上げに要する各時間帯毎の消費電力量との和が上限電力量以下となる範囲内で、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転を、従量料金単価の安い時間帯に、優先して実行する。【選択図】図９
2015012720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が貯湯タンク(75)を有する複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を制御する給湯制御システムであって、
上記複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ予定の給湯器の沸き上げ運転を、商用電源(10)から上記複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を含む所定対象エリア(15)への基準時間毎の供給電力量が基準電力量以下となる範囲内で、１日を複数に区分した時間帯毎の電力の従量料金単価の低い時間帯に優先して実行する運転実行部(58)を備えた
ことを特徴とする給湯制御システム。
【請求項２】
上記請求項１記載の給湯制御システムにおいて、
上記運転実行部(58)は、
電力の従量料金単価が同じ時間帯では、給湯器の沸き上げ運転が早く実行される側の時間帯を優先させる
ことを特徴とする給湯制御システム。
【請求項３】
上記請求項１又は２記載の給湯制御システムにおいて、
上記運転実行部(58)は、
沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち、貯湯タンクの蓄熱量が少ない給湯器の沸き上げ運転を優先して実行させる
ことを特徴とする給湯制御システム。
【請求項４】
上記請求項１〜３の何れか１項に記載の給湯制御システムにおいて、
上記所定対象エリア(15)内の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を除く各基準時間内での供給電力量を予測する予測部(52)を備え、
上記運転実行部(58)は、
各基準時間内では、上記予測部(52)で予測したヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を除く基準時間内での供給電力量と上記基準電力量との差電力量の範囲内で、上記沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち一部台数の給湯器の沸き上げ運転を実行する
ことを特徴とする給湯制御システム。
【請求項５】
上記請求項１〜４の何れか１項に記載の給湯制御システムにおいて、
上記運転実行部(58)は、
予め定めた所定期間毎の電気料金が所定の上限値を超えないように、一部台数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を実行する
ことを特徴とする給湯制御システム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の給湯器を制御する給湯制御システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、種々の給湯器、例えばヒートポンプ給湯器が知られている。ヒートポンプ給湯器は、例えば特許文献１に開示されているように、冷凍サイクルを行う冷媒回路と、冷凍サイクルによって得られた温熱で加熱した水を蓄える貯湯タンクとを備えている。例えば、オール電化タイプの集合住宅では、各戸にヒートポンプ給湯器が設置される。
【０００３】
一方、近年、いわゆる高圧一括受電を採用する集合住宅が増えている。特許文献２に開示されているように、この高圧一括受電は、電力会社と契約する管理会社が高圧(例えば、６６００ボルト)の電力を一括して受電し、それを１００ボルト又は２００ボルトに降圧して各戸に配電する仕組みである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２０７９１４号公報
【特許文献２】特開２００３−３２４８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
多くの場合、高圧電力を受電する場合の電気料金は、最大需要電力に応じて決まる基本料金と、電力使用量に比例する従量料金の合計である。最大需要電力とは、所定の基準時間(例えば３０分間)毎の使用電力の最大値である。そして、例えば、ある基準時間(例えば８月１日の１４時〜１４時３０分)における使用電力が１５０ｋＷであったとすると、それ以外の基準時間における使用電力が１２０ｋＷ以下であったとしても、その後１年間は最大需要電力である１５０ｋＷに基づいて算出された基本料金が適用される。
【０００６】
このため、高圧一括受電を行う場合は、対象エリア(例えば、一棟の集合住宅)における一日の最大需要電力を低く抑えて、基本料金を安くするのが望ましい。このため、一日の最大需要電力を低く抑えるように、所定の基準時間(例えば３０分)内において所定対象エリア内に備えるヒートポンプ給湯器を除く空調機などの他の電気器具の消費電力が多い場合には、その所定対象エリアに備える複数のヒートポンプ給湯器の多くを同時に沸き上げ運転せず、少ない台数の給湯器のみを沸き上げ運転し、一方、空調機などの他の電気器具の消費電力が少ない場合には、その所定対象エリアに備える複数のヒートポンプ給湯器の多くを同時に沸き上げ運転し、これにより、各基準時間(例えば３０分)毎に所定対象エリア内の複数のヒートポンプ給湯器とその他の電気器具との総消費電力を低く抑えることが望ましい。
【０００７】
一方、電力使用量に応じた従量料金については、電力会社と契約する管理会社は、１日内で電気負荷の小さい夜間時間などの時間帯では従量料金単価を安く設定し、電気負荷の大きい昼間時間では従量料金単価を高く設定することを一般的に行っている。従って、上記のように一日の最大需要電力を低く抑えて電力使用の基本料金を安くする場合にも、例えば２つの基準時間(例えば３０分)において所定対象エリア内の他の電気器具の消費電力が相互にほぼ同電力と予測される状況では、一方の基準時間が夜間時間に属し、他方の基準時間が昼間時間に属しているときには、その２つの基準時間内に給湯器の沸き上げ運転を同一台数ずつ実行するのではなく、夜間時間に属する基準時間内に沸き上げ運転する給湯器の台数を多くし、昼間基準時間内での給湯器の沸き上げ台数を少なくすれば、総従量料金を安くすることが可能である。
【０００８】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、所定対象エリア内に備えられた複数のヒートポンプ給湯器を制御する給湯制御システムにおいて、一日の最大需要電力を低く抑えて電力使用の基本料金を安く抑えると共に、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転に要する従量料金をも安く抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、第１の発明の給湯制御システムは、各々が貯湯タンク(75)を有する複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を制御する給湯制御システムであって、上記複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ予定の給湯器の沸き上げ運転を、商用電源(10)から上記複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を含む所定対象エリア(15)への基準時間毎の供給電力量が基準電力量以下となる範囲内で、１日を複数に区分した時間帯毎の電力の従量料金単価の低い時間帯に優先して実行する運転実行部(58)を備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記第１の発明では、所定対象エリア内には複数のヒートポンプ給湯器と他の電気器具とが含まれ、この所定対象エリアへの商用電源からの各基準時間(例えば３０分や２時間)毎の供給電力量が基準電力量以下となるように、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転が実行されるので、一日の最大需要電力が基準電力量以下に制限されて、電力使用の基本料金が安く抑えられる。また、沸き上げ予定の複数のヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転について、その一部のヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転が順番に電力従量料金単価の安い時間帯から優先して実行されることが繰り返されるので、従量料金単価の高い時間帯では、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器の全てについて既に沸き上げ運転が終了していたり、残り少ない台数のヒートポンプ給湯器のみの沸き上げ運転が実行されることになる。従って、ヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転に要する総従量料金を安くすることができる。
【００１１】
第２の発明の給湯制御システムは、上記給湯制御システムにおいて、上記運転実行部(58)は、電力の従量料金単価が同じ時間帯では、給湯器の沸き上げ運転が早く実行される側の時間帯を優先させることを特徴とする。
【００１２】
上記第２の発明では、従量料金単価の同じ時間帯が複数存在する場合には、現在時刻に近い時間帯から順番にヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転が実行されるので、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器の運転台数が早期に減少して、従量料金単価が高い時間帯に対してヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転が実行される頻度、確率がより低くなり、より一層に総従量電気料金を安くすることができる。
【００１３】
第３の発明の給湯制御システムは、上記給湯制御システムにおいて、上記運転実行部(58)は、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち、貯湯タンクの蓄熱量が少ない給湯器の沸き上げ運転を優先して実行させることを特徴とする。
【００１４】
上記第３の発明では、貯湯タンクの蓄熱量が少ないヒートポンプ給湯器ほど、その沸き上げ運転が優先して早く実行されるので、畜熱量が少ない貯湯タンクへの蓄熱が早期に行われて、蓄熱量不足や湯切れを防止することが可能である。
【００１５】
第４の発明の給湯制御システムは、上記給湯制御システムにおいて、上記所定対象エリア(15)内の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を除く各基準時間内での供給電力量を予測する予測部(52)を備え、上記運転実行部(58)は、各基準時間内では、上記予測部(52)で予測したヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を除く基準時間内での供給電力量と上記基準電力量との差電力量の範囲内で、上記沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち一部台数の給湯器の沸き上げ運転を実行することを特徴とする。
【００１６】
上記第４の発明では、商用電源から所定対象エリア内への供給電力量のうち、複数のヒートポンプ給湯器を除く供給電力量、即ち、所定対象エリア内に備える商用電源から電源供給を受ける電気器具への供給電力が基準時間毎に予測され、この予測供給電力量と上限基準電力量との差電力がヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転に許容される電力量である。そして、この差電力の範囲内で、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器のうち一部台数の沸き上げ運転を実行するので、商用電源から所定対象エリア内への基準時間毎の供給電力量は確実に上限電力量以下に制限される。よって、基本料金を確実に低く抑えながら、従量料金も低く制限することが可能である。
【００１７】
第５の発明の給湯制御システムは、上記給湯制御システムにおいて、上記運転実行部(58)は、予め定めた所定期間毎の電気料金が所定の上限値を超えないように、一部台数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を実行することを特徴とする。
【００１８】
上記第５の発明では、所定期間内の電気料金が所定の上限額を超えようとする際には、ヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転の実行が停止されるので、所定期間毎の電気料金が所定の上限額を超えることが確実に防止される。
【発明の効果】
【００１９】
上記第１の発明の給湯制御システムによれば、従量料金単価の高い時間帯では、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器の運転台数の少なく制限できるので、ヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転に要する総従量料金を安くすることができる。
【００２０】
上記第２の発明によれば、現在時刻に近い時間帯から順番にヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転を実行するので、より一層に総従量電気料金を安くすることができる。
【００２１】
上記第３の発明によれば、貯湯タンクの蓄熱量が少ないヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転を優先して実行するので、蓄熱量不足や湯切れを防止することが可能である。
【００２２】
上記第４の発明によれば、商用電源から所定対象エリア内への基準時間毎の供給電力量を確実に上限電力量以下に制限できるので、基本料金を確実に低く抑えながら、従量料金をも低く制限することができる。
【００２３】
上記第５の発明によれば、所定期間毎の電気料金を確実に所定の上限額以下に抑えることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、実施形態の給湯制御システムと、この給湯制御システムの制御対象であるヒートポンプ給湯器が設けられた集合住宅の概略構成図である。
【図２】図２は、実施形態の給湯制御システムの運転制御部のブロック図である。
【図３】図３は、ヒートポンプ給湯器の概略構成図である。
【図４】図４は、集合住宅に設けられたヒートポンプ給湯器以外の電気機器の、第１基準時間毎の消費電力量の予測値(予測電力量ｙ(n))を示すグラフである。
【図５】図５は、集合住宅に設けられたヒートポンプ給湯器以外の電気機器の、第１基準時間毎の消費電力量の予測値(予測電力量ｙ(n))と、ヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転に利用できる電力量ΔＷとを示すグラフである。
【図６】図６は、ヒートポンプ給湯器の蓄熱量の算出手法を示す貯湯タンクの模式図と数式である。
【図７】図７は、蓄熱量に基づくヒートポンプ給湯器の順位付けを示すグラフである。
【図８】図８は、所定対象エリア内の複数のヒートポンプ給湯器を含む電気器具の使用に対する高圧電気料金の詳細を記した高圧電気料金表を示す図である。
【図９】図９は、給湯制御システムの運転制御部に備える運転実行部の動作を示すフローチャート図である。
【図１０】図１０は、集合住宅に設けられたヒートポンプ給湯器以外の電気器具の、第１基準時間毎の消費電力量の予測値(予測電力量ｙ(n))と、ヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転を従量料金単価単価の安い時間帯に優先して実行する場合のヒートポンプ給湯器の第２基準時間毎の消費電力量の予測値(WHp)とを示すグラフである。
【図１１】図１１は、集合住宅に設けられたヒートポンプ給湯器以外の電気器具の、第１基準時間毎の消費電力量の予測値(予測電力量ｙ(n))と、ヒートポンプ給湯器の沸き上げ運転を従量料金単価単価の安い時間帯と高い時間帯とで均等に実行する場合のヒートポンプ給湯器の第２基準時間毎の消費電力量の予測値とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下で説明する実施形態および変形例は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００２６】
《発明の実施形態１》
本発明の実施形態１について説明する。
【００２７】
図１に示すように、本実施形態の給湯制御システム(40)は、対象エリアである一棟の集合住宅(15)に設置されたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を制御する。この集合住宅(15)には、１００戸の住戸(15a,15b,…)が設けられている。尚、一棟の集合住宅(15)に設けられる住戸(15a,15b,…)の数は、単なる一例である。ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、集合住宅(15)の各住戸(15a,15b,…)に一台ずつ設置されている。ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の詳細については、後述する。
【００２８】
−集合住宅の配電系統−
集合住宅(15)の配電系統(20)について説明する。この配電系統(20)には、受変電設備(21)が設けられている。この配電系統(20)において、受変電設備(21)は、幹線(22)を介して商用電源(10)に接続され、支線(23)を介して各住戸(15a,15b,…)の分電盤(24a,24b,…)に接続される。また、受変電設備(21)は、共用部(16)に設置された電気器具(例えば、廊下の照明器具など)にも接続される。受変電設備(21)は、商用電源(10)から高圧(例えば６６００ボルト)の電力を受電し、受電した高圧電力を１００ボルト又は２００ボルトにまで降圧して各住戸(15a,15b,…)へ供給する。各住戸(15a,15b,…)の分電盤(24a,24b,…)には、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)と、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)(例えば、空調機、冷蔵庫、洗濯機、電磁調理器、照明器具など)が接続される。
【００２９】
尚、以下の説明に記載した電気器具は、集合住宅(15)の配電系統(20)から電力を供給されて作動するものを意味する。従って、例えば乾電池などを電源として配電系統（20）から切り離された状態で作動する器具は、以下の説明に記載した電気器具には含まれない。
【００３０】
−給湯制御システムの構成−
本実施形態の給湯制御システム(40)は、集合住宅(15)の外部に設置された中央サーバ(41)と、集合住宅(15)に設置された基幹電力量計(42)及び個別電力量計(43a,43b,…)とを備えている。基幹電力量計(42)は、集合住宅(15)に一つだけ設置されている。一方、個別電力量計(43a,43b,…)は、各住戸(15a,15b,…)に一つずつ設置されている。基幹電力量計(42)と各個別電力量計(43a,43b,…)は、インターネット等の通信回線(30)を介して中央サーバ(41)に接続される。また、各住戸(15a,15b,…)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)も、通信回線(30)を介して中央サーバ(41)に接続される。
【００３１】
各住戸(15a,15b,…)では、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)と個別電力量計(43a,43b,…)とがＨＵＢ／ハブ(31A,31B,…)に接続される。ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、通信アダプタ(32a,32b,…)を介してＨＵＢ(31A,31B,…)に接続される。また、各住戸(15a,15b,…)では、ＨＵＢ(31A,31B,…)がルータ(33a,33b,…)及び光回線終端装置(34a,34b,…)を介して通信回線(30)に接続される。光回線終端装置(34a,34b,…)は、電気信号と光信号を相互に変換する。一方、基幹電力量計(42)は、通信回線(30)に直接に接続される。
【００３２】
基幹電力量計(42)は、受変電設備(21)を商用電源(10)に接続する幹線(22)に設けられている。この基幹電力量計(42)は、商用電源(10)から集合住宅(15)へ供給される電力量(即ち、集合住宅(15)全体の消費電力量)を計測する。
【００３３】
個別電力量計(43a,43b,…)は、各住戸(15a,15b,…)の分電盤(24a,24b,…)とヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を繋ぐ配線に接続される。この個別電力量計(43a,43b,…)は、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量を計測する。つまり、住戸Ａ(15a)に設けられた個別電力量計(43a)は、住戸Ａ(15a)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a)の消費電力を計測する。また、住戸Ｂ(15b)に設けられた個別電力量計(43b)は、住戸Ｂ(15b)に設けられたヒートポンプ給湯器(60b)の消費電力を計測する。
【００３４】
中央サーバ(41)は、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を制御する運転制御部(50)を構成している。図２に示すように、運転制御部(50)は、記憶部(51)と、消費電力量予測部(52)と、上限電力量決定部(53)と、沸き上げ台数算出部(54)と、蓄熱量算出部(55)と、沸き上げ対象選定部(56)と、運転指令部(57)とを備えている。
【００３５】
記憶部(51)は、第１基準時間(本実施形態では３０分間)毎の基幹電力量計(42)の計測値(即ち、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を含む全ての電気器具(65a,65b,…)の消費電力量の合計の実績値)と、第１基準時間毎の個別電力量計(43a,43b,…)の計測値(即ち、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量の実績値)とを記憶する。また、記憶部(51)は、各時刻における各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量も記憶する。尚、この第１基準時間は、電力会社が電気料金を算出する際の基準となる消費電力量を測定する時間と等しい。
【００３６】
消費電力量予測部（予測部）(52)は、“集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の、第１基準時間毎の消費電力量の合計”の予測値を、現時点から２４時間先の分まで算出する。
【００３７】
上限電力量決定部(53)は、消費電力量予測部(52)が算出した消費電力量の予測値等を用いて、基準電力量である上限電力量を決定する。
【００３８】
沸き上げ台数算出部(54)は、消費電力量予測部(52)が算出した消費電力量の予測値と、上限電力量決定部(53)が決定した上限電力量とを用いて、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を算出する。
【００３９】
蓄熱量算出部(55)は、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量を算出する。
【００４０】
沸き上げ対象選定部(56)は、蓄熱量算出部(55)が算出した各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量と、沸き上げ台数算出部(54)が算出した台数とに基づいて、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を選ぶ。
【００４１】
運転指令部(57)は、沸き上げ対象選定部(56)が選んだヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対して、沸き上げ運転を実行させるための指令信号を出力する。
【００４２】
運転実行部(58)は、上記消費電力量予測部(52)、上限電力量決定部(53)、沸き上げ台数算出部(54)からの情報を受けて、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を第２基準時間（例えば２時間）の各時間帯に割り付けて実行するよう、運転指令部(57)を制御する。
【００４３】
−ヒートポンプ給湯器−
図３に示すように、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、蒸気圧縮冷凍サイクルを行う冷媒回路(70)と、貯湯タンク(75)とを備えている。
【００４４】
冷媒回路(70)は、圧縮機(71)と、水熱交換器(72)と、膨張弁(73)と、空気熱交換器(74)とを順に配管で接続した閉回路である。この冷媒回路(70)は、圧縮機(71)の吐出側に水熱交換器(72)が配置され、圧縮機(71)の吸入側に空気熱交換器(74)が配置される。また、冷媒回路(70)には、二酸化炭素が冷媒として充填されている。
【００４５】
圧縮機(71)は、ロータリ式またはスクロール式の全密閉型圧縮機(71)である。水熱交換器(72)は、一次側流路(72a)と二次側流路(72b)とを備えている。水熱交換器(72)は、一次側流路(72a)に冷媒回路(70)が接続され、二次側流路(72b)に後述する水回路(76)が接続される。水熱交換器(72)は、二次側流路(72b)を流れる水を一次側流路(72a)を流れる冷媒と熱交換させる。膨張弁(73)は、いわゆる電子膨張弁(73)である。空気熱交換器(74)は、冷媒回路(70)を流れる冷媒を、図外の室外ファンによって供給された室外空気と熱交換させる。
【００４６】
貯湯タンク(75)は、起立状態で設置された円筒形の容器である。貯湯タンク(75)の容積は、例えば３００〜５００リットル程度である。貯湯タンク(75)には、水回路(76)が接続されている。水回路(76)は、一端が貯湯タンク(75)の下端付近に接続され、他端が貯湯タンク(75)の上端付近に接続される。水回路(76)には、水熱交換器(72)の二次側流路(72b)と、ポンプ(77)とが接続される。ポンプ(77)は、水熱交換器(72)の上流側に配置されている。
【００４７】
貯湯タンク(75)には、給水管(78)と出湯管(79)とが接続されている。給水管(78)は、貯湯タンク(75)の下端付近に接続され、水道水を貯湯タンク(75)へ供給する。出湯管(79)は、貯湯タンク(75)の上端付近に接続され、貯湯タンク(75)内の温水を給湯栓や風呂などへ向けて送り出す。
【００４８】
貯湯タンク(75)には、六つの温度センサ(80〜85)が設けられている。これら六つの温度センサ(80〜85)は、貯湯タンク(75)の上下方向に等間隔で配置されている。また、温度センサ(80)は、貯湯タンク(75)の上端部に設置され、温度センサ(85)は、貯湯タンク(75)の下端部に設置される。
【００４９】
〈沸き上げ運転〉
ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、沸き上げ運転を行う。沸き上げ運転中には、圧縮機(71)とポンプ(77)とが作動する。
【００５０】
沸き上げ運転中は、冷媒回路(70)を冷媒が循環し、冷凍サイクルが行われる。具体的に、圧縮機(71)から吐出された冷媒は、水熱交換器(72)の一次側流路(72a)へ流入し、二次側流路(72b)を流れる水へ放熱する。放熱後の冷媒は、膨張弁(73)を通過する際に膨張してから空気熱交換器(74)へ流入し、室外空気から吸熱して蒸発する。空気熱交換器(74)を通過した冷媒は、圧縮機(71)へ吸入されて圧縮される。
【００５１】
また、沸き上げ運転中は、水回路(76)を水が流れる。ポンプ(77)は、貯湯タンク(75)の底部に存在する比較的低温(例えば２０℃程度)の水を吸い込み、水熱交換器(72)の二次側流路(72b)へ向けて吐出する。水熱交換器(72)の二次側流路(72b)へ流入した水は、その一次側流路(72a)を流れる冷媒によって加熱され、比較的高温(例えば８０℃程度)の高温水となる。水熱交換器(72)から流出した高温水は、貯湯タンク(75)の上部へ供給される。
【００５２】
貯湯タンク(75)は、常に内部空間が水で満たされた満水状態となっている。貯湯タンク(75)では、貯留された高温水の量が増えるにつれて、高温水の存在する領域が下方へ拡大する。そして、貯湯タンク(75)の下端部にも例えば８０℃程度の高温水が存在する状態になると、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、沸き上げが完了したと判断して沸き上げ運転を終了する。具体的には、最も下方に配置された温度センサ(85)の計測値が目標値(例えば８０℃)に達すると、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、貯湯タンク(75)が高温水で満たされたと判断し、沸き上げ運転を終了する。
【００５３】
−運転制御部の制御動作−
給湯制御システム(40)の運転制御部(50)が行う制御動作について、図４〜図７を適宜参照しながら説明する。
【００５４】
この運転制御部(50)では、消費電力量予測部(52)と、上限電力量決定部(53)と、沸き上げ台数算出部(54)と、蓄熱量算出部(55)と、沸き上げ対象選定部(56)と、運転指令部(57)とが、順に所定の動作を行う。消費電力量予測部(52)、上限電力量決定部(53)、沸き上げ台数算出部(54)、蓄熱量算出部(55)、沸き上げ対象選定部(56)、及び運転指令部(57)の一連の動作は、選定動作であって、第２基準時間(本実施形態では２時間)が経過する毎に繰り返し行われる。つまり、運転制御部(50)は、“沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を選び、選んだヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対して沸き上げ運転の実行を指令する動作”を、２時間毎に行う。尚、本実施形態の第２基準時間である２時間(＝１２０分)は、本実施形態の第１基準時間である３０分(＝０.５時間)の整数倍である。
【００５５】
〈記憶部〉
記憶部(51)は、運転制御部(50)が制御動作を行う際に必要な各主のデータを記憶する。
【００５６】
上述したように、記憶部(51)は、第１基準時間(本実施形態では３０分間)毎の基幹電力量計(42)及び個別電力量計(43a,43b,…)の計測値を記憶する。つまり、記憶部(51)は、一日(２４時間)を３０分毎に区分した４８の評価時間帯のそれぞれについて、基幹電力量計(42)の計測値(Ｗt(n)、ｎ(評価時間帯の番号)＝１〜４８)と、各住戸(15a,15b,…)に設けられた個別電力量計(43a,43b,…)の計測値(Ｗi(n,m)、 評価時間帯の番号：ｎ＝１〜４８、住戸の番号：ｍ＝１〜１００)とを記憶する。
【００５７】
また、記憶部(51)は、“各評価時間帯における基幹電力量計(42)の計測値(Ｗt(n))”から“各評価時間帯における各個別電力量計(43a,43b,…)の計測値(Ｗi(n,m))の合計(Ｗit(n)＝Ｗi(n,1)＋Ｗi(n,2)＋Ｗi(n,3)＋・・・・＋Ｗi(n,100))”を差し引いた値(Ｗo(n)＝Ｗt(n)−Ｗit(n)、ｎ(評価時間帯の番号)＝１〜４８)を記憶する。
【００５８】
上述したように、各評価時間帯における基幹電力量計(42)の計測値(Ｗt(n))は、各評価時間帯における集合住宅(15)全体の消費電力量を示す。また、各評価時間帯における全ての個別電力量計(43a,43b,…)の計測値(Ｗi(n,m))の合計は、集合住宅(15)に設けられた各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の評価時間帯毎の消費電力量の合計を示す。従って、“各評価時間帯における基幹電力量計(42)の計測値(Ｗt(n))”から“各評価時間帯における各個別電力量計(43a,43b,…)の計測値(Ｗi(n,m))の合計(Ｗit(n))”を差し引いた値(Ｗo(n))は、“集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(その他の電気器具(65a,65b,…))の、各評価時間帯における消費電力量の合計値”である。
【００５９】
記憶部(51)は、上述した値Ｗt(n) , Ｗi(n,m) , Ｗit(n) , Ｗo(n)を、過去の所定期間分(例えば、過去一週間分)記憶する。また、記憶部(51)は、各時刻における各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量も記憶する。各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量は、後述する蓄熱量算出部(55)によって算出される。
【００６０】
また、上記記憶部(51)には、予め、図８に示す高圧電気料金表が記憶される。この料金表は、高圧一括受電を行う契約をした高圧供給会社から本集合住宅(15)に個別に提供される電気料金表であって、例えば夏季の７月１日から９月３０までの料金に適用される料金表である。この料金表では、基本料金が具体的に明示される。この基本料金は、例えば集合住宅(15)の過去１年間での基準時間(３０分)毎の需要電力のうち最大需要電力に基づいて算出されている。また、上記電気料金表には、１ｋＷｈ当りの従量料金が具体的に明示される。この従量料金は、３種の時間帯に分けられ、重負荷時間である午前１０から午後５時までが最も高く、夜間時間である午後１０から午前８時までが最も安く、この重負荷時間と夜間時間を除く中間時間の午前８時から午前１０時までと午後５時から１０時までが中間料金となっている。
【００６１】
〈消費電力量予測部〉
消費電力量予測部(52)は、所定の消費電力量を予測する予測動作を行う。具体的に、消費電力量予測部(52)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(その他の電気器具(65a,65b,…))の消費電力量の合計値Ｗo(n)を、現時点から２４時間先の時点までの各評価時間帯(３０分間)毎に予測する。つまり、例えば現在が０時数分前であったとすると、消費電力量予測部(52)は、当日の０時から２４時を３０分毎の評価時間帯に区分し、その各評価時間帯の合計値Ｗo(n)を予測する。図４は、消費電力量予測部(52)が０時を基点として予測を行った結果を示すグラフである。
【００６２】
先ず、消費電力量予測部(52)は、記憶部(51)が記憶するデータを利用して、その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Ｗo(n)の、過去一週間の平均値Ｗom(n)を算出する。そして、消費電力量予測部(52)は、下記の数式１を用いて、“その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Ｗo(n)”の予測値である予測電力量ｙ(n)を算出する。つまり、消費電力量予測部(52)は、４８個の予測電力量(ｙ(1)〜ｙ(48))を算出する。
【００６３】
ｙ(n)＝ａ(n)×ｙ(n-1)＋ｂ(n)×Ｗom(n)＋ｃ(n)×Ｃ(n)＋Ｎ(n)  (数式１)
数式１は、過去の“その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Ｗo(n)”を重回帰分析することによって得られた予測式である。数式１のａ(n), ｂ(n), ｃ(n)は、各評価時間帯について予め定められた係数である。数式１のＣ(n)は、日特性(その日の特性)を示す値であり、例えば、“休日の前日”と“休日”と“平日の前日”とでは異なる値となる。数式１のＮ(n)は、切片である。
【００６４】
尚、ｙ(n-1)は、計算対象の評価時間帯の直前の評価時間帯における“その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Ｗo(n)”の予測値である。従って、例えば５時から５時３０分の評価時間帯における予測電力量ｙ(x)を算出する際には、４時３０分から５時の評価時間帯における予測電力量ｙ(x-1)が用いられる。また、例えば０時に予測電力量を算出する場合において、０時から０時３０分の評価時間帯の予測電力量ｙ(1)を算出する際には、前日の２３時３０分から２４時の評価時間帯における“その他の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Ｗo(48)”がｙ(0)として用いられる。
【００６５】
〈上限電力量決定部〉
上限電力量決定部(53)は、上限電力量Ｗuを決定する上限設定動作を行う。この上限電力量決定部(53)の動作は、上述した消費電力量予測部(52)の動作が終了した後に行われる。
【００６６】
はじめに、上限電力量決定部(53)は、２４時間の集合住宅(15)全体の消費電力量の平均値Ｗtmを算出する。この平均値Ｗtmを算出するため、上限電力量決定部(53)は、先ず、消費電力量予測部(52)が算出した予測電力量ｙ(n)の合計値ｙt(＝ｙ(1)＋ｙ(2)＋…＋ｙ(48))を算出する。また、上限電力量決定部(53)は、一日における各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量の合計値の予測値ｙhを予め記憶している。そして、上限電力量決定部(53)は、合計値ｙtと予測値ｙhの合計を評価時間帯の数(本実施形態では４８)で除することによって、平均値Ｗtmを算出する(Ｗtm＝(ｙt＋ｙh)／４８)。
【００６７】
尚、一日における各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量の合計値の予測値ｙhは、次のようにして算出された値である。一台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)が、貯湯タンク(75)に高温水(例えば８０℃の温水)が全く無い状態から、貯湯タンク(75)が高温水で満たされた状態になるまで８時間に亘って沸き上げ運転を行った場合の消費電力量は、予め算出することができる。この消費電力量を、一台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の一日の消費電力量と仮定する。そして、一台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の一日の消費電力量に、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数(本実施形態では１００台)を乗ずれば、一日における各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量の合計値の予測値ｙhが得られる。
【００６８】
そして、上限電力量決定部(53)は、消費電力量予測部(52)が算出した予測電力量ｙ(n)の最大値と、２４時間後までの集合住宅(15)全体の消費電力量の平均値Ｗtmとを比較し、その大きい方を上限電力量Ｗuとする。
【００６９】
例えば、図４の場合は、１８時３０分から１９時までの評価時間帯の予測電力量ｙ(38)＝１０８ｋＷが最大となる。そして、２４時間の集合住宅(15)全体の消費電力量の平均値Ｗtmが１１５ｋＷである場合(同図の一点鎖線を参照)、上限電力量決定部(53)は、上限電力量Ｗuを１１５ｋＷに設定する。一方、２４時間の集合住宅(15)全体の消費電力量の平均値Ｗtmが９５ｋＷである場合(同図の破線を参照)、上限電力量決定部(53)は、上限電力量Ｗuを１０８ｋＷに設定する。
【００７０】
〈沸き上げ台数算出部〉
沸き上げ台数算出部(54)は、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を算出する算出動作を行う。この沸き上げ台数算出部(54)の動作は、上述した上限電力量決定部(53)の動作が終了した後に行われる。
【００７１】
沸き上げ台数算出部(54)は、現在から第２基準時間(本実施形態では２時間)が経過した時点までに沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を算出する。
【００７２】
ここでは、０時から２時までの２時間に沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を算出する場合を例に、沸き上げ台数算出部(54)の動作を、図５を参照しながら説明する。尚、図５に示す消費電力量予測部(52)が算出した予測電力量ｙ(n)は、図４に示すものと同じである。
【００７３】
先ず、沸き上げ台数算出部(54)は、０時から２時までの四つの評価時間帯における予測電力量ｙ(1)〜ｙ(4)を比較し、そのうち最も大きいものを選び出す。図５において、予測電力量ｙ(1)〜ｙ(4)のうち最も大きいのは、０時から０時３０分の評価時間帯における予測電力量ｙ(1)である。
【００７４】
次に、沸き上げ台数算出部(54)は、上限電力量決定部(53)が決定した上限電力量Ｗuと、０時から２時までにおける最大の予測電力量ｙ(1)の差ΔＷ(＝Ｗu−ｙ(1))を算出する。０時から２時までの残りの予測電力量ｙ(2)〜ｙ(4)は、予測電力量ｙ(1)よりも小さい。このため、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量がΔＷ以下であれば、０時から２時までの各評価時間帯における集合住宅(15)全体の消費電力量は、上限電力量Ｗu以下となる。
【００７５】
つまり、ΔＷは、０時から２時までの各評価時間帯における集合住宅(15)全体の消費電力量が上限電力量Ｗu以下となる範囲で、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転に利用できる電力量を示す。
【００７６】
そこで、沸き上げ台数算出部(54)は、沸き上げ運転を実行するヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力量の合計がΔＷ以下となるように、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数を算出する。
【００７７】
具体的に、沸き上げ台数算出部(54)は、上限電力量Ｗuと予測電力量ｙ(1)の差ΔＷを、一台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の単位時間あたりの消費電力量Ｗhpで除することによって、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数Ｎhpを算出する。図５に示す例では、上限電力量Ｗu＝１０８ｋＷであり、０時から０時３０分の評価時間帯における予測電力量ｙ(1)＝５０ｋＷであるため、ΔＷ＝５８ｋＷである。そして、仮に一台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の単位時間あたりの消費電力量Ｗhp＝１.８ｋＷであるとすると、ΔＷ／Ｗhp＝３２.２２…であるため、沸き上げ台数算出部(54)は、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数Ｎhpを３２台とする。
【００７８】
〈蓄熱量算出部〉
蓄熱量算出部(55)は、集合住宅(15)に設けられた各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量を個別に算出する動作(蓄熱量算出動作)を行う。蓄熱量算出部(55)は、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)に設けられた温度センサ(80〜85)の計測値を取得し、取得した温度センサ(80〜85)の計測値に基づいて、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)に蓄えられた温熱量を算出する。
【００７９】
蓄熱量算出部(55)が一つのヒートポンプ給湯器(60a)の貯湯タンク(75)の蓄熱量を算出する動作について、図６を参照しながら説明する。
【００８０】
図６に示すように、貯湯タンク(75)には、六つの温度センサ(80〜85)が、貯湯タンク(75)の高さ方向に等間隔に設置されている。また、最も上方の温度センサ(80)は貯湯タンク(75)の上端部に設置され、最も下方の温度センサ(85)は貯湯タンク(75)の下端部に設置されている。このため、貯湯タンク(75)の内部空間は、上下に隣り合う二つの温度センサ(80〜85)に挟まれた五つのエリア(Ａ１〜Ａ５)に区分される。
【００８１】
蓄熱量算出部(55)は、算出対象の貯湯タンク(75)に設けられた温度センサ(80〜85)の計測値(Ｔ０〜Ｔ５)と、図６に示す数式とを用いて、貯湯タンク(75)の蓄熱量Ｑ(m) (住戸の番号：ｍ＝１〜１００)を算出する。つまり、蓄熱量算出部(55)は、貯湯タンク(75)内の４５℃以上の温熱量を、貯湯タンク(75)の蓄熱量Ｑ(m)とする。尚、ＶｋはエリアＡｋの容積であり、ρｋは温度Ｔｋにおける水の密度であり、ｃｋは温度Ｔｋにおける水の比熱である。
【００８２】
例えば、上側三つの温度センサ(80〜82)の計測値(Ｔ０〜Ｔ２)が４５℃以上であり、下側三つの温度センサ(83〜85)の計測値(Ｔ３〜Ｔ５)が４５℃未満である場合は、ΔＴ１＝Ｔ１−４５、ΔＴ２＝Ｔ２−４５、ΔＴ３＝ΔＴ４＝ΔＴ５＝０(ゼロ)となる。従って、この場合、各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の貯湯タンク(75)の蓄熱量Ｑ(m)は、下記の数式２によって算出される。
【００８３】
Ｑ(m)＝ρ１ｃ１Ｖ１ΔＴ１＋ρ２ｃ２Ｖ２ΔＴ２    (数式２)
蓄熱量算出部(55)は、集合住宅(15)に設けられた全てのヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)について、それぞれの貯湯タンク(75)の蓄熱量Ｑ(m)を個別に算出する。
【００８４】
〈沸き上げ対象選定部〉
沸き上げ対象選定部(56)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ運転を実行させるものを選ぶ動作を行う。この沸き上げ対象選定部(56)の動作は、沸き上げ台数算出部(54)の動作と蓄熱量算出部(55)の動作とが終了した後に行われる。
【００８５】
先ず、沸き上げ対象選定部(56)は、蓄熱量算出部(55)が算出した各ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の蓄熱量Ｑ(m)を比較する。そして、沸き上げ対象選定部(56)は、図７に示すように、集合住宅(15)に設けられた全てのヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を、蓄熱量Ｑ(m)の少ない順に順位付けする。
【００８６】
次に、沸き上げ対象選定部(56)は、順位付けしたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち蓄熱量Ｑ(m)の最も少ないものから沸き上げ台数算出部(54)が算出した台数Ｎhp分のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に選ぶ。つまり、沸き上げ台数算出部(54)が算出した台数Ｎhpが３２台である上記の例において、沸き上げ対象選定部(56)は、蓄熱量Ｑ(m)の少ない順に順位付けされたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち１番目から３２番目のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を、沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)とする。
【００８７】
このように、沸き上げ対象選定部(56)は、蓄熱量Ｑ(m)の少ないヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を、優先的に沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に選定する。
【００８８】
〈運転指令部〉
運転指令部(57)は、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)のうち沸き上げ対象選定部(56)が沸き上げ運転の対象に選んだものに対し、沸き上げ運転を実行させるための指令信号を出力する。上記の例の場合、運転指令部(57)は、沸き上げ対象選定部(56)が選んだ３２台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対して、指令信号を出力する。運転指令部(57)が出力した指令信号は、通信回線(30)を通じて対象となるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)へ送られる。
【００８９】
運転指令部(57)からの指令信号を受信したヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)は、沸き上げ運転を開始し、沸き上げ運転の開始から第２基準時間(本実施形態では２時間)が経過するか、貯湯タンク(75)が８０℃程度の高温水で満たされた状態になる(具体的には、最も下方に配置された温度センサ(85)の計測値Ｔ５が８０℃に達する)までの間、沸き上げ運転を継続して行う。
【００９０】
〈運転実行部〉
運転実行部(58)は、上記沸き上げ台数算出部(54)及び沸き上げ対象選定部(56)で算出されたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ台数及び沸き上げ対象を読み出すと共に、上記記憶部(51)に記憶された高圧電気料金表の従量料金単価を読み出し、これ等の情報に基づいて１日を複数に区分した第２基準時間(２時間)毎の各時間帯で何れのヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を実行するかを管理し、上記運転指令部(57)を制御して、実際にそれ等の沸き上げ運転を実行する。
【００９１】
以下、この運転実行部(58)の具体的な管理、制御を図９に基づいて説明する。
【００９２】
図９において、ステップＳ１では、第１基準時間(３０分)毎に上記消費電力量予測部(52)で予測した消費電力量Ｗｏ(n)、即ち、集合住宅(15)に設けられたヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力量の現時点から２４時間先までの各評価時間帯(３０分)毎の予測値Ｗｏ(n)を取得する。
【００９３】
続いて、ステップＳ２において、現時点から２４時間先までの集合住宅(15)内の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)で消費する総消費電力量を予測する。この予測は、例えば集合住宅(15)内の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)全体の過去１週間の第２基準時間(２時間)毎の消費電力Ｅave(m)(ｍ＝１〜２４)を計測し、記憶しておき、これ等の第２基準時間(２時間)毎の消費電力Ｅave(m)の合計電力量を、集合住宅(15)内の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)で消費する２４時間先までの総消費電力量と予測する。
【００９４】
その後、ステップＳ３では、上記記憶部(51)に予め記憶された図８の高圧電気料金表から最も電気料金の安い時間帯を取得する。この高圧電気料金表では、夜間時間の午後１０時から午前８時の各時間帯を取得する。更に、ステップＳ４では、上記取得した最も電気料金の安い時間帯の午後１０時から午前８時のうち、現時点に直近の時間帯から第２基準時間(２時間)までの時間帯を取得する。例えば、現時点が午後２時であれば午後１０時から午前０時での時間帯を取得する。
【００９５】
そして、ステップＳ５において、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器(60a,60b )の沸き上げ運転を、上記取得した従量料金単価の安い直近の時間帯から順に割り付けて行く。この割り付けは、上記上限電力量決定部(53)で決定した上限電力量(Wu)を超えないように行われる。具体的には、上記の通り沸き上げ台数算出部(54)が各時間帯（２時間）別に沸き上げさせるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の台数(Ｎhp)を算出しているので、上記取得した現時点に直近の時間帯から第２基準時間(２時間)までの時間帯(上記の例では午後１０時から午後１２時までの時間帯)において、この時間帯に沸き上げさせるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ実行台数(Ｎhp)の沸き上げ運転を割り付ける。この算出された給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)は、上記の例で午後１０時から午前０時までの時間帯で説明すると、既述の通り、上限電力量(Wu)と、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具の午後１０時から午後１２時までの過去１週間の平均値の予測値Ｗｏ(21)〜Ｗｏ(24)のうち最大値との差電力ΔＷを算出し、この差電力ΔＷを１台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の第１基準時間(３０分)当りの消費電力量(Ｗhp)で除して、算出しているので、この沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を午後１０時から午後１２時までの時間帯に実行するように割り付ければ、この午後１０時から午後１２時までの時間では、集合住宅(15)に設けられた複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を含む全ての電気器具の消費電力量が上記上限電力量(Wu)以下となる。
【００９６】
その後は、ステップＳ６において、上記従量料金単価の安い直近の時間帯に割り付けた沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転に要する消費電力の合計値(Whpa)を算出する。この算出は、具体的には、一台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の単位時間あたりの消費電力量Ｗhpにその沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)を乗じて算出し、この算出した消費電力の合計値(Whpa)を上記ステップＳ２で予測した集合住宅(15)内の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の消費電力総量(ＷＴhp)と比較すると共に、上記算出した消費電力の合計値(Whpa)に対応する合計従量料金(Ｆt)を所定の上限値(Ｆu)と比較する。この所定の上限値(Ｆu)は、例えば、過去１年間の各月の電気料金の中で最大電気料金を構成する従量料金部分をその最大料金となった月の日数で除した１日当りの最大従量料金である。そして、ＷＴhp＞Ｗhpaの場合及びＦu＞Ｆtの場合には、ステップＳ３以降に戻って上記の動作を繰り返す。即ち、再び、従量料金単価の安い時間帯を取得する。上記の例では、第２基準時間(２時間)の時間帯として、午前０時から午前２時、午前２時から午前４時、午前４時から午前６時、午前６時から午前８時の４つの従量料金単価の安い時間帯であるので、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転が早く実行されるように、現時点に直近する次の時間帯を取得する。上記の例では、午前０時から午前２時までの時間帯を取得する。そして、この時間帯に、上記沸き上げ台数算出部(54)で算出されたこの時間帯での給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)の沸き上げ運転を割り付ける。そして、今回の時間帯での沸き上げ運転に要する消費電力と前回の時間帯での沸き上げ運転に要する消費電力との合計値(Whpa)を、上記ステップＳ２で予測した集合住宅(15)内の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の１日の消費電力総量(ＷＴhp)と比較すると共に、合計従量料金(Ｆt)を上限値(Ｆu)と比較し、ＷＴhp≦Whpa又はＦu≦Ｆtとなった時点で、各時間帯へのヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転の割り付けを終了する。
【００９７】
運転実行部(58)は、以上のようにして、第２基準時間(２時間)の時間帯毎に、沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を割り付ける。更に、運転実行部(58)は、上記各時間帯で実際に沸き上げ運転を実行するヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)として、上記沸き上げ対象選定部(56)が選定したヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を選定する。則ち、沸き上げ対象選定部(56)は蓄熱量Ｑ(m)の少ないヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を優先的に沸き上げ運転を実行させるヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)として選定しているので、運転実行部(58)は、現在時刻に最も近い第２基準時間(２時間)の時間帯、例えば現在時刻が午後８時であれば、午後８時から午後１０時の時間帯に実際に沸き上げ運転を実行する沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)(例えば３２台)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)として、蓄熱量Ｑ(m)の少ない３２台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を選定し、その次に現在時刻に最も近い時間帯(午後１０時から午前０時の時間帯)に実際に沸き上げ運転を実行する沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)(例えば１５台)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)として、その次に蓄熱量Ｑ(m)の少ない１５台のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を選定する。
【００９８】
その後は、運転実行部(58)が上記運転指令部(57)を制御して、運転指令部(57)が上記各時間帯に優先的に割り付けた沸き上げ運転を実行させる沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)に対して、その時間帯になった時点で沸き上げ運転を実行させるための指令信号を出力する。
【００９９】
〈給湯器の沸き上げ運転の各時間帯への割り付けの具体例〉
上記図９のフローチャートに基づくヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転の各時間帯への割り付けを具体的に説明する。
【０１００】
現在時刻が例えば午後２時であるとして、図１０に基づいて説明する。尚、図１０では、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の消費電力の合計値Ｗo(n)”の予測値（予測電力量）ｙ(n)が図４とは異なる場合を例示している。
【０１０１】
図８の高圧電気料金表から従量料金単価が最も安い時間帯が夜間時間の午後１０時から午後８時の時間帯であるので、最も直近の第２基準時間(２時間)として午後１０時から午前０時までの時間帯に対して、沸き上げ台数算出部(54)がこの時間帯について算出した沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を割り付ける。この時間帯での沸き上げ運転に要する消費電力を図１０でWhp22-24と記す。
【０１０２】
続いて、夜間時間の午前０時から午前２時の時間帯に対して、沸き上げ台数算出部(54)がこの時間帯について算出した沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を割り付け、この時間帯にそれ等の沸き上げ運転に要する消費電力Whp1-4を割り付ける。同様にして、夜間時間の午前２時から午前４時の時間帯、午前４時から午前６時の時間帯、午前６時から午前８時の時間帯に対して、各々、沸き上げ台数算出部(54)がこれらの時間帯について算出した沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を割り付けて、それらの時間帯にそれ等の沸き上げ運転に要する消費電力Whp5-8、Whp9-12、Whp13-16を割り付ける。
【０１０３】
次に従量電気料金が安い時間帯は、中間時間の午前８時から午前１０時と午後５時から午後１０時となるため、次の直近の時間帯である午前８時から午前１０時、及び午後６時から午後８時に対して、沸き上げ台数算出部(54)がこれらの時間帯について算出した沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を割り付けて、これらの時間帯にそれ等の沸き上げ運転に要する消費電力Whp17-20、Whp37-40を割り付ける。
【０１０４】
そして、上記ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を割り付けた各時間帯での消費電力Whp22-24、Whp1-4、Whp5-8、Whp9-12、Whp13-16、Whp17-20、Whp37-40の合計値が、集合住宅(15)内の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の１日の予想消費電力総量(ＷＴhp)を超え、又は合計従量料金(Ｆt)が上限値(Ｆu)を越えると、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転の割り付けを終了する。
【０１０５】
＜本実施形態の効果＞
以上のように、本実施形態では、上限電力量(Wu)と、各第２基準時間(２時間)毎の集合住宅(15)の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具の最大予測消費電力量ｙ(n)との差電力量ΔＷの範囲内で、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)が各第２基準時間(２時間)毎に算出され、この各第２基準時間(２時間)毎の上げ運転実行台数(Ｎhp)のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転が、従量料金単価の安い時間帯から優先して割り付けられて実行されるので、図１０に示したように従量料金単価の高い重負荷時間の午前１０時から午後５時までの時間帯に対しては、給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転が割り付けられ難くなる。従って、例えば図１１に示したように、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を従量料金単価の高い重負荷時間にも割り付ける場合に比して、集合住宅(15)内の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転に要する合計従量電気料金を安くすることができる。
【０１０６】
更に、図８の高圧電気料金表では、夜間時間を例に挙げると、第２基準時間(２時間)として、午後１０時から午後１２時、午前０時から午前２時、午前２時から午前４時、午前４時から午前６時、午前６時から午前８時の各時間帯が、従量料金単価の同じ時間帯として複数存在するが、この場合には、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転が早く実行される側の時間帯に対して、優先してヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転が割り付けられるので、従量料金単価が高い時間帯に対して給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転が割り付けられる頻度、確率が低くなり、より一層に合計従量電気料金を安くすることができる。
【０１０７】
しかも、貯湯タンク(75)の畜熱量が少ないヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)については、その沸き上げ運転が早く実行される時間帯に優先して割り付けられるので、畜熱量が少ない貯湯タンク(75)への蓄熱が早期に行われて、蓄熱不足や湯切れを防止することが可能である。
【０１０８】
加えて、各第２基準時間(２時間)での集合住宅(15)の複数のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具の最大予測消費電力量ｙ(n)と上限電力量(Wu)との差電力量(ΔＷ)の範囲内で、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転実行台数(Ｎhp)を各第２基準時間(２時間)毎に算出しているので、各第２基準時間(２時間)内では、集合住宅(15)内のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を含む全ての電気器具の総消費電力量を上限電力量(Wu)以下に確実に抑えることが可能である。
【０１０９】
また、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転は、１日（所定期間）の合計従量料金(Ｆt)が上限値(Ｆu)を超えないように、台数制限されて実行されるので、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転に要する電気料金を確実に安くすることが可能である。
【０１１０】
《その他の実施形態》
上記の実施形態では、第１基準時間を３０分とし、第２基準時間を２時間としたが、これ等の基準時間は一例であり、種々の時間を採用可能である。また、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)以外の電気器具(65a,65b,…)の合計消費電力量の予測値を第１基準時間毎に予測し、ヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)を沸き上げ運転している運転時間を第２基準時間としたが、第１基準時間を第２基準時間（２時間）に統一したり、第２基準時間を第１基準時間（３０分）に統一したり、第１及び第２基準時間を他の時間（例えば１時間）に統一しても良い。
【０１１１】
更に、上記実施形態では、図８に高圧電気料金表を示したが、この高圧電気料金表は例示である。従って、従量料金の区分は、３種の時間帯に限らず、２種の時間帯であったり、４種以上の時間帯に区分されていても良い。また、夏季に限定された料金表に限定されず、電気料金が季毎、月毎又は日毎に変更される料金体系の場合には、その季別、月別又は日別の電気料金表を記憶部(51)に予め記憶すれば良い。
【０１１２】
加えて、上記実施形態では、沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転の各時間帯への割り付けについて、高圧電気料金表で最も従量料金単価が安い時間帯から順に割り付けたが、本発明はこれに限定されず、例えば図８の料金表の中間時間（午前８時から午前１０時及び午後５時から午後１０時）の各時間帯から割り付けても良く、要は、従量料金単価が高い時間帯を避け、この従量料金単価が高い時間帯よりも従量料金単価が安い時間帯を優先して沸き上げ予定のヒートポンプ給湯器(60a,60b,…)の沸き上げ運転を割り付ければ良い。
【０１１３】
また、上記の各実施形態では、一棟の集合住宅(15)を対象エリアとしたが、複数棟の集合住宅を対象エリアとしてもよいし、複数の戸建て住宅が存在する所定の地域を対象エリアとしてもよい。
【０１１４】
更に、上記各実施形態の給湯制御システム（40）において、運転制御部（50）の消費電力量予測部（52）は、重回帰分析によって得られた予測式（数式１）を用いて予測電力量ｙ(n)を算出しているが、それ以外の手法を用いて予測電力量ｙ(n)を算出してもよい。例えば、消費電力量予測部（52）は、各評価時間帯について“その他の電気器具（65a,65b,…）の消費電力量の合計値Ｗo(n) ”の過去の所定期間（例えば、一週間）の算術平均を算出し、算出した平均値を各評価時間帯の予測電力量ｙ(n)としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上説明したように、本発明は、複数のヒートポンプ給湯器を制御する給湯制御システムについて有用である。
【符号の説明】
【０１１６】
１０    商用電源
１５    集合住宅(対象エリア)
４０    給湯制御システム
５０      運転制御部
５１      記憶部
５２      消費電力量予測部（予測部）
５３      上限電力量決定部
５４      沸き上げ台数算出部
５５      蓄熱量算出部
５６      沸き上げ対象選定部
５７      運転司令部
５８      運転実行部
６０ａ、６０ｂ…      ヒートポンプ給湯器
７５    貯湯タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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