(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力需要家の発電設備によって生じた余剰電力で機器を動作させる制御装置であって、
前記機器と通信する通信手段と、
前記機器が第１の電文での通信に対応している場合、前記通信手段に前記第１の電文で前記機器と通信させることにより、第１の期間において前記余剰電力で前記機器に第１の量の動作をさせ、前記機器が前記第１の電文での通信に対応していない場合、前記通信手段に第２の電文で前記機器と通信させることにより、前記第１の期間において前記余剰電力で前記機器に前記第１の量の動作をさせる動作制御手段と、を備え、
前記動作制御手段は、前記第１の期間より前の第２の期間において前記機器が動作する第２の量を、前記第１の量に基づいて設定し、前記通信手段に前記第１の電文又は前記第２の電文で前記機器と通信させることにより、前記機器に、前記第２の期間において前記第２の量の動作をさせ、
前記動作制御手段は、前記機器が前記第１の電文での通信に対応していない場合、規定量から前記第１の量を減じた量を、前記第２の量として設定する、
制御装置。
【請求項２】
前記機器から前記第１の電文で特定の情報の取得に成功した場合に、前記機器が前記第１の電文での通信に対応していると判定する判定手段、を更に備え、
前記動作制御手段は、前記判定手段による判定結果に応じて、前記通信手段に前記第１の電文又は前記第２の電文で前記機器と通信させることにより、前記余剰電力で前記機器を動作させる、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記動作制御手段は、前記機器から前記特定の情報の取得に成功した場合、前記第１の電文での通信によって、前記特定の情報に基づく第１の指令を前記機器に送信し、前記機器から前記特定の情報の取得に失敗した場合、前記第２の電文での通信によって、前記第１の指令とは異なる第２の指令を前記機器に送信する、
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記機器は、給湯機であり、
前記動作制御手段は、前記通信手段に前記第１の電文又は前記第２の電文で前記給湯機と通信させることにより、前記余剰電力で前記給湯機に湯をわき上げさせる、
請求項１から３のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項５】
前記余剰電力で前記給湯機が湯をわき上げる前記第１の期間と、前記第１の期間において前記給湯機がわき上げる第１の湯量と、を設定する動作設定手段、を更に備え、
前記動作制御手段は、前記通信手段に前記第１の電文又は前記第２の電文で前記給湯機と通信させることにより、前記給湯機に、前記動作設定手段によって設定された前記第１の期間において前記動作設定手段によって設定された前記第１の湯量の湯をわき上げさせる、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記動作設定手段は、前記余剰電力が前記給湯機の消費電力を超える期間を前記第１の期間として設定し、前記第１の期間の長さに前記給湯機のわき上げ能力を乗じた値を前記第１の湯量として設定する、
請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記動作制御手段は、前記第２の期間において前記給湯機がわき上げる第２の湯量を、前記第１の湯量に基づいて設定し、前記通信手段に前記第１の電文又は前記第２の電文で前記給湯機と通信させることにより、前記給湯機に、前記第２の期間において前記第２の湯量の湯をわき上げさせる、
請求項５又は６に記載の制御装置。
【請求項８】
前記動作制御手段は、前記給湯機が前記第１の電文での通信に対応している場合、前記第２の期間において前記給湯機がわき上げる湯量として前記給湯機に設定された湯量から前記第１の湯量を減じた量を、前記第２の湯量として設定する、
請求項７に記載の制御装置。
【請求項９】
前記動作制御手段は、前記給湯機が前記第１の電文での通信に対応していない場合、規定量から前記第１の湯量を減じた量を、前記第２の湯量として設定する、
請求項７又は８に記載の制御装置。
【請求項１０】
前記機器を動作させる指示を受信する指示受信手段と、
前記動作制御手段は、前記指示受信手段によって受信された前記指示に対応する前記第１の電文又は前記第２の電文で、前記通信手段に前記機器と通信させることにより、前記余剰電力で前記機器を動作させる、
請求項１から９のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１１】
前記動作制御手段は、前記機器が前記第１の電文での通信に対応していない場合、前記機器が第３の電文での通信に対応していれば、前記通信手段に前記第３の電文で前記機器と通信させることにより、前記余剰電力で前記機器を動作させ、前記機器が前記第３の電文での通信に対応していなければ、前記通信手段に前記第２の電文で前記機器と通信させることにより、前記余剰電力で前記機器を動作させる、
請求項１から１０のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１２】
気象情報を取得する気象情報取得手段と、
前記発電設備の発電電力の計測値、及び、前記電力需要家の電力消費地における消費電力の計測値を取得する計測値取得手段と、
前記気象情報取得手段によって取得された前記気象情報と、前記計測値取得手段によって取得された前記発電電力の計測値及び前記消費電力の計測値と、に基づいて、前記余剰電力を予測する予測手段と、を更に備え、
前記動作制御手段は、前記通信手段に前記第１の電文又は前記第２の電文で前記機器と通信させることにより、前記予測手段によって予測された前記余剰電力が生じる期間に前記機器を動作させる、
請求項１から１１のいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１３】
請求項１から１１のいずれか１項に記載の制御装置と、管理サーバと、を備える電力管理システムであって、
前記管理サーバは、
気象情報を取得する気象情報取得手段と、
前記発電設備の発電電力の計測値、及び、前記電力需要家の電力消費地における消費電力の計測値を取得する計測値取得手段と、
前記気象情報取得手段によって取得された前記気象情報と、前記計測値取得手段によって取得された前記発電電力の計測値及び前記消費電力の計測値と、に基づいて、前記余剰電力を予測する予測手段と、
前記予測手段によって予測された前記余剰電力を示す予測情報を、前記制御装置に送信する予測情報送信手段と、を備え、
前記制御装置は、
前記管理サーバから送信された前記予測情報を受信する予測情報受信手段、を更に備え、
前記動作制御手段は、前記通信手段に前記第１の電文又は前記第２の電文で前記機器と通信させることにより、前記予測情報受信手段によって受信された前記予測情報によって示される前記余剰電力が生じる期間に前記機器を動作させる、
電力管理システム。
【請求項１４】
電力需要家の発電設備によって生じた余剰電力で機器を動作させる制御方法であって、
前記機器が第１の電文での通信に対応している場合、前記第１の電文で前記機器と通信することにより、第１の期間において前記余剰電力で前記機器に第１の量の動作をさせ、
前記機器が前記第１の電文での通信に対応してない場合、第２の電文で前記機器と通信することにより、前記第１の期間において前記余剰電力で前記機器に前記第１の量の動作をさせ、
前記第１の期間より前の第２の期間において前記機器が動作する第２の量を、前記第１の量に基づいて設定し、前記第１の電文又は前記第２の電文で前記機器と通信することにより、前記機器に、前記第２の期間において前記第２の量の動作をさせ、
前記機器が前記第１の電文での通信に対応していない場合、規定量から前記第１の量を減じた量を、前記第２の量として設定する、
機器の制御方法。
【請求項１５】
機器と通信する通信手段を備えるコンピュータを、
前記機器が第１の電文での通信に対応している場合、前記通信手段に前記第１の電文で前記機器と通信させることにより、第１の期間において電力需要家の発電設備によって生じた余剰電力で前記機器に第１の量の動作をさせ、前記機器が前記第１の電文での通信に対応していない場合、前記通信手段に第２の電文で前記機器と通信させることにより、前記第１の期間において前記余剰電力で前記機器に前記第１の量の動作をさせる動作制御手段、として機能させ、
前記動作制御手段は、前記第１の期間より前の第２の期間において前記機器が動作する第２の量を、前記第１の量に基づいて設定し、前記通信手段に前記第１の電文又は前記第２の電文で前記機器と通信させることにより、前記機器に、前記第２の期間において前記第２の量の動作をさせ、
前記動作制御手段は、前記機器が前記第１の電文での通信に対応していない場合、規定量から前記第１の量を減じた量を、前記第２の量として設定する、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御装置、電力管理システム、機器の制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光及び風力に代表される自然エネルギーによって発電する発電設備を、電力需要家自身が所有するケースが増えている。このような電力需要家は、発電設備による発電電力を自ら消費することによって、商用電力系統から購入する電力を減少させることができる。【０００３】
例えば、特許文献１は、太陽光発電による余剰電力で湯をわき上げる貯湯式給湯システムを開示している。特許文献１に開示された貯湯式給湯システムは、翌日の余剰電力を予測し、翌日の余剰電力が多いと予測される場合には、翌日の余剰電力が少ないと予測される場合に比べて、夜間わき上げ量を少なくする。これにより、余剰電力を有効に利用することができ、また夜間わき上げ運転に使用する電力を低減させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１４８２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような余剰電力を利用する技術において、制御対象の機器と制御元との間で通信可能な電文が異なる場合、制御対象の機器を的確に動作させることができずに、余剰電力を有効に利用できないことがある。そのため、制御対象の機器と制御元との間で通信可能な電文が異なる場合であっても、余剰電力を有効に利用することが求められている。【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、余剰電力を有効に利用することが可能な制御装置等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】
上記目的を達成するため、本発明に係る制御装置は、
電力需要家の発電設備によって生じた余剰電力で機器を動作させる制御装置であって、
前記機器と通信する通信手段と、
前記機器が第１の電文での通信に対応している場合、前記通信手段に前記第１の電文で前記機器と通信させることにより、第１の期間において前記余剰電力で前記機器に第１の量の動作をさせ、前記機器が前記第１の電文での通信に対応していない場合、前記通信手段に第２の電文で前記機器と通信させることにより、前記第１の期間において前記余剰電力で前記機器に前記第１の量の動作をさせる動作制御手段と、を備え、
前記動作制御手段は、前記第１の期間より前の第２の期間において前記機器が動作する第２の量を、前記第１の量に基づいて設定し、前記通信手段に前記第１の電文又は前記第２の電文で前記機器と通信させることにより、前記機器に、前記第２の期間において前記第２の量の動作をさせ、
前記動作制御手段は、前記機器が前記第１の電文での通信に対応していない場合、規定量から前記第１の量を減じた量を、前記第２の量として設定する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、機器が第１の電文での通信に対応している場合、第１の電文での通信によって余剰電力で機器を動作させ、機器が第１の電文での通信に対応していない場合、第２の電文での通信によって余剰電力で機器を動作させる。従って、本発明によれば、余剰電力を有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力管理システムの全体構成を示す図
【図２】実施の形態１において発電電力及び消費電力の推移の例を示す図
【図３】実施の形態１に係る給湯機に備えられたヒートポンプユニットの構成を示す図
【図４】実施の形態１に係る制御装置のハードウェア構成を示すブロック図
【図５】エコーネットライトにおける電文の構成を示す図
【図６】実施の形態１に係る管理サーバのハードウェア構成を示すブロック図
【図７】実施の形態１に係る電力管理システムの機能的な構成を示すブロック図
【図８】実施の形態１におけるデータベースに記憶される情報を示す図
【図９】実施の形態１における予測電力量の一例を示す図
【図１０】実施の形態１に係る給湯機の湯量の推移の例を示す図
【図１１】実施の形態１における昼間わき上げの設定画面の一例を示す図
【図１２】実施の形態１における昼間わき上げ制御時の表示画面の一例を示す図
【図１３】実施の形態１に係る電力管理システムにおいて実行される処理の概要を示すシーケンス図
【図１４】実施の形態１に係る管理サーバによって実行される余剰電力予測処理の流れを示すフローチャート
【図１５】実施の形態１に係る制御装置によって実行される昼間わき上げ調整処理の流れを示すフローチャート
【図１６】実施の形態１に係る制御装置によって実行される夜間及び昼間わき上げ処理の流れを示すフローチャート
【図１７】実施の形態２に係る電力管理システムの機能的な構成を示すブロック図
【図１８】実施の形態２に係る電力管理システムにおいて実行される処理の概要を示すシーケンス図
【図１９】実施の形態３に係る電力管理システムの機能的な構成を示すブロック図
【図２０】実施の形態４に係る制御装置によって実行される夜間及び昼間わき上げ処理の流れを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一又は相当部分には同一符号を付す。
【００１１】
（実施の形態１）
図１に、実施の形態１に係る電力管理システム１の全体構成を示す。電力管理システム１は、家屋Ｈで消費される電力を管理する、いわゆるＨＥＭＳ（Home Energy Management System）と呼ばれるシステムである。家屋Ｈは、いわゆる一般的な住宅建物であって、商用電力系統８と発電設備３とから供給される電力の需要地及び消費地である。図１に示すように、電力管理システム１は、発電設備３と、電力計測装置４と、給湯機６と、複数の電気機器７（７ａ、７ｂ、…）と、制御装置２０と、操作端末３０と、管理サーバ４０と、気象サーバ５０と、を備える。
【００１２】
＜発電設備３＞
発電設備３は、家屋Ｈに設置され、自然エネルギーである太陽光によって発電する自家発電設備である。商用電力系統８が家屋Ｈを含む不特定多数の電力消費地に電力を供給するのに対して、発電設備３は、特定の電力需要家によって所有され、特定の電力消費地である家屋Ｈに電力を供給する。発電設備３は、分散型電源とも呼ぶ。
【００１３】
発電設備３は、太陽光発電（ＰＶ：Photovoltaic）するＰＶ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と、を備える。ＰＶパネル１０は、例えば多結晶シリコン型のソーラーパネルである。ＰＶパネル１０は、家屋Ｈの屋根の上に設置され、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで太陽光発電する。
【００１４】
ＰＶ−ＰＣＳ１１は、ＰＶパネル１０において発電された電力の供給を受け、供給された電力を、電力線Ｄ２を介して分電盤９に出力する。その際、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、ＰＶパネル１０から供給された電力を、家屋Ｈ内で使用できるように、直流電力から交流電力に規定の変換効率で変換して出力する。
【００１５】
ＰＶ−ＰＣＳ１１は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、通信インタフェース及び読み書き可能な不揮発性の半導体メモリを備える。ＰＶ−ＰＣＳ１１は、家屋Ｈ内に構築された宅内ネットワークを介して、制御装置２０と通信する。なお、ＰＶ−ＰＣＳ１１は、外付けの通信アダプタ（図示せず）を介して、宅内ネットワークに接続される仕様であってもよい。
【００１６】
＜電力計測装置４＞
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、商用電力系統８と分電盤９との間に配設され、電力線Ｄ２は、発電設備３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６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〜ＣＴ３の各々と通信線を介して接続される。ＣＴ１〜ＣＴ３は、交流電流を計測するセンサである。
【００１７】
電力線Ｄ１に配設されたＣＴ１は、商用電力系統８から家屋Ｈに供給される電力Ｐ１を計測する。電力Ｐ１は、家屋Ｈにおいて電力を需要する電力需要家が電気事業者から買った電力である買電電力に相当する。電力線Ｄ２に配設されたＣＴ２は、発電設備３から分電盤９に出力される電力Ｐ２を計測する。電力Ｐ２は、発電設備３による発電電力であって、家屋Ｈ内に供給され、家屋Ｈ内で使用可能な電力に相当する。電力線Ｄ３に配設されたＣＴ３は、分電盤９から給湯機６に供給される電力Ｐ３を計測する。電力Ｐ３は、給湯機６において消費される電力に相当する。
【００１８】
給湯機６及び複数の電気機器７を含む家屋Ｈ全体で消費される消費電力をＰｃと表すと、消費電力Ｐｃは、ＣＴ１によって計測される買電電力Ｐ１と、ＣＴ２によって計測される発電電力Ｐ２と、の和に相当する。すなわち、Ｐｃ＝Ｐ１＋Ｐ２の関係式が成立する。
【００１９】
図２に、発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの推移の例を示す。図２中の実線は、発電設備３による発電電力Ｐ２の推移を表しており、日射量が多くなる正午をピークとして昼間に大きくなる。これに対して、図２中の破線は、家屋Ｈにおける消費電力Ｐｃを表しており、一般的に家庭における消費電力量が多くなる午後から夕方にかけて大きくなる。
【００２０】
図２における期間Ｔ１，Ｔ３のように、発電電力Ｐ２が消費電力Ｐｃより小さい場合、発電電力Ｐ２だけでは家屋Ｈで必要な電力を供給できないため、商用電力系統８から買電する必要がある。そのため、買電電力Ｐ１は正の値になる。これに対して、図２における期間Ｔ２のように、発電電力Ｐ２が消費電力Ｐｃより大きい場合、家屋Ｈでは余剰電力が生じる。
【００２１】
余剰電力が生じると、家屋Ｈの電力需要家は、余剰電力を逆潮電力として商用電力系統８へ供給することで、電気事業者に売電することができる。このように、家屋Ｈから商用電力系統８へ電力が供給されることで電力が電力需要家側から電気事業者側へ戻ることを、「逆潮流」という。逆潮流が生じている間は、買電電力Ｐ１は負の値になり、逆潮電力（売電電力）は（−Ｐ１）として表される。
【００２２】
電力計測装置４は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース及び読み書き可能な不揮発性の半導体メモリを備える。また、電力計測装置４は、無線通信インタフェースを備え、宅内ネットワークを介して、制御装置２０と通信する。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、宅内ネットワークに接続される仕様であってもよい。
【００２３】
電力計測装置４は、制御装置２０からの要求に応答して、ＣＴ１〜ＣＴ３の計測によって得られた発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃを含む電力の計測値を含む計測データを生成し、制御装置２０に送信する。送信される計測データは、電力計測装置４の機器アドレス、電力線のＩＤ及び計測時刻を含む。なお、電力計測装置４によって制御装置２０に送信される電力の計測値は、電力（ワット）の単位で表されるものであっても良いし、電力を規定時間に亘って積算した電力量の単位で表されるものであっても良い。
【００２４】
＜給湯機６＞
給湯機６は、ヒートポンプユニット６０とタンクユニット６１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６０とタンクユニット６１とは、湯水が流れる水配管６２で接続されている。給湯機６は、分電盤９により分岐された電力線Ｄ３を介して、商用電力系統８及び発電設備３と電気的に接続されており、商用電力系統８又は発電設備３から電力を得て動作する。
【００２５】
ヒートポンプユニット６０は、ＣＯ２（二酸化炭素）又はＨＦＣ（ハイドロフルオロカーボン）を冷媒として用いたヒートポンプ式の熱源器である。ヒートポンプユニット６０は、周辺の空気を熱源として、貯湯タンク６３内の低温水を高温水に沸き上げる。図３に示すように、ヒートポンプユニット６０は、圧縮機７１と、第１の熱交換器７２と、膨張弁７３と、第２の熱交換器７４と、送風機７５と、水ポンプ７６と、制御基板７９と、を備える。
【００２６】
冷媒配管７０は、圧縮機７１と、第１の熱交換器７２と、膨張弁７３と、第２の熱交換器７４と、を環状に接続している。これにより、冷媒が循環する冷媒回路が形成されている。冷媒回路は、ヒートポンプ又は冷凍サイクルともいう。水配管６２は、貯湯タンク６３の下部を起点に、水ポンプ７６及び第１の熱交換器７２を経て貯湯タンク６３の上部に戻る。これにより、湯水が循環する沸上げ回路が形成されている。
【００２７】
圧縮機７１は、冷媒を圧縮して温度及び圧力を上昇させる。圧縮機７１は、駆動周波数に応じて、単位当たりの送り出し量である容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７１は、制御基板７９からの指示に従って上記の容量を変更する。
【００２８】
第１の熱交換器７２は、市水を目標の沸上げ温度まで昇温加熱するための加熱源である。沸上げ温度は、貯湯温度ともいう。第１の熱交換器７２は、プレート式、二重管式等の熱交換器であり、冷媒と水との間で熱交換を行う。第１の熱交換器７２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。
【００２９】
膨張弁７３は、冷媒を膨張させて温度及び圧力を下降させる。膨張弁７３は、制御基板７９からの指示に従って弁開度を変更する。
【００３０】
第２の熱交換器７４は、送風機７５により送られてきた外気と冷媒との間で熱交換を行う。第２の熱交換器７４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。
【００３１】
水ポンプ７６は、貯湯タンク６３の下部からの低温水を第１の熱交換器７２へ搬送する。水ポンプ７６は、インバータ回路を備え、制御基板７９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。
【００３２】
制御基板７９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース及び読み書き可能な不揮発性の半導体メモリを備える。制御基板７９は、圧縮機７１、膨張弁７３及び送風機７５のそれぞれと通信線を介して通信可能に接続され、これらの動作を制御する。また、制御基板７９は、図示しない通信線を介してタンクユニット６１の給湯コントローラ６４と通信可能に接続されている。
【００３３】
図１に戻って、タンクユニット６１は、貯湯タンク６３、給湯コントローラ６４及び混合弁６６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。
【００３４】
貯湯タンク６３は、ステンレス等の金属、樹脂等で形成されている。貯湯タンク６３の外側には断熱材が配置されている。これにより、貯湯タンク６３内で、高温の湯を長時間に亘って保温することができる。
【００３５】
給湯コントローラ６４は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース及び読み書き可能な不揮発性の半導体メモリを備え、給湯機６を統括的に制御する。給湯コントローラ６４は、ヒートポンプユニット６０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６４は、通信線６９を介してリモコン６５と通信可能に接続する。さらに、給湯コントローラ６４は、宅内ネットワークを介して、制御装置２０と通信可能に接続する。
【００３６】
リモコン６５は、給湯機６の運転状態及び貯湯状態等を表示してユーザに提示するための端末装置である。リモコン６５は、家屋Ｈにおける浴室に設置され、ユーザから沸上げ又は給湯等に関する操作入力を受け付ける。
【００３７】
リモコン６５は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、読み書き可能な不揮発性の半導体メモリ、押しボタン、タッチパネル又はタッチパッド等の入力デバイス、有機ＥＬディスプレイ又は液晶ディスプレイ等の表示デバイス、及び、通信インタフェース等を備える。
【００３８】
沸上げ動作の開始時には、貯湯タンク６３内の高温水は消費されており、貯湯タンク６３の下部には市水の温度に近い低温水が貯留している。図示しないポンプを作動させることで、この低温水がヒートポンプユニット６０の第１の熱交換器７２に入水され、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６３の上部に戻され、貯湯タンク６３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。
【００３９】
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６３の下部に温度境界層が近づき、第１の熱交換器７２に入水する水の温度である入水温度が次第に上昇する。
【００４０】
貯湯タンク６３の上部には出湯管が接続されており、貯湯タンク６３からこの出湯管を介して出湯した高温水が、混合弁６６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、例えば浴室に配設されたシャワー６７又は蛇口６８等の給湯端末に供給される。このとき、貯湯タンク６３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（図示せず）から市水が供給される。これにより、貯湯タンク６３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６は、追加沸上げを行う。
【００４１】
＜電気機器７ａ、７ｂ、…＞
電気機器７（電気機器７ａ，７ｂ，…）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。電気機器７ａ，７ｂ，…は、家屋Ｈ又はその敷地内に設置され、分電盤９により分岐された電力線Ｄ４，Ｄ５，…を介して、商用電力系統８及び発電設備３と電気的に接続されている。
【００４２】
各電気機器７は、無線通信インタフェースを備え、宅内ネットワークを介して、制御装置２０と通信する。なお、各電気機器７は、外付けの通信アダプタ（図示せず）を介して、宅内ネットワークに接続される仕様であってもよい。各電気機器７は、制御装置２０からの要求に応答して、機器ＩＤ（Identification）と現在時刻と現在の運転状態を示す情報とを格納した運転状態データを、宅内ネットワークを介して制御装置２０に送信する。
【００４３】
＜制御装置２０＞
制御装置２０は、家屋Ｈ内の適切な場所に設置され、家屋Ｈ内に設置された各機器から宅内ネットワークを介して送信される情報を収集する情報収集ユニットである。制御装置２０は、一例として、家屋Ｈ内に設置された各機器を統合的に制御することが可能なＨＥＭＳコントローラである。図４に示すように、制御装置２０は、制御部２１と、記憶部２２と、計時部２３と、宅内通信部２４と、宅外通信部２５と、を備える。これら各部はバス２９を介して接続されている。
【００４４】
制御部２１は、いずれも図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える。ＣＰＵは、様々な処理及び演算を実行する処理部であって、中央処理装置、中央演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）等とも呼ばれる。制御部２１において、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラム及びデータを読み出し、ＲＡＭをワークエリアとして用いて、制御装置２０を統括制御する。
【００４５】
記憶部２２は、例えば、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）又はＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM）等の不揮発性の半導体メモリであって、いわゆる二次記憶装置（補助記憶装置）としての役割を担う。記憶部２２は、制御部２１が各種処理を行うために使用する各種プログラム及びデータ、並びに、制御部２１が各種処理を行うことにより生成又は取得する各種データを記憶する。
【００４６】
計時部２３は、ＲＴＣ（Real Time Clock）を備えており、制御装置２０の電源がオフの間も計時を継続する計時デバイスである。
【００４７】
宅内通信部２４は、家屋Ｈ内に構築された宅内ネットワークを介して通信するためのＮＩＣ（Network Interface Card controller）を備える。宅内通信部２４は、制御部２１の制御のもと、発電設備３、電力計測装置４、給湯機６及び電気機器７のそれぞれと宅内ネットワークを介して通信する。宅内通信部２４は、通信手段として機能する。
【００４８】
宅内ネットワークは、具体的には、エコーネットライト（ECHONET Lite）に準じた無線ネットワークである。エコーネットライトは、家電機器及び設備機器を制御するための通信プロトコルであって、ＨＥＭＳの標準プロトコルとして普及している。エコーネットライトでは、規定電文と任意電文という２種類の形式の電文が送受信される。規定電文は、コンソーシアムによって規定された形式の電文である。任意電文は、フォーマットを自由に定義可能な電文である。任意電文は、第１の電文の一例であり、規定電文は、第２の電文の一例である。
【００４９】
図５に、エコーネットライトにおける電文の構成を示す。規定電文と任意電文は、どちらもヘッダ（ＥＨＤ１及びＥＨＤ２）と、トランザクションＩＤ（ＴＩＤ）と、送信内容のデータ（ＥＤＡＴＡ）と、を含む。規定電文のＥＤＡＴＡは、送信先のＩＤ（ＳＥＯＪ及びＤＥＯＪ）、情報取得コマンド（ＥＳＶ）、機器の制御内容（ＥＰＣ）等、予め内容が規定されたデータである。例えば、機器のオン／オフの切り換え、空調機の温度及び風量の設定のように、簡単で使用頻度が高い制御は、規定電文のＥＤＡＴＡに規定されており、規定電文で実行することができる。エコーネットライトによって通信する全ての機器は、規定電文で通信する限り、互いに通信することができる。
【００５０】
これに対して、任意電文のＥＤＡＴＡは、自由に定義することができるため、規定電文で規定されていない制御を実行することができる。例えば、空調機に付属する赤外線カメラの画像の取得、給湯機６が夜中にわき上げる湯量の設定等は、任意電文で実行される。また、規定電文で実行可能な制御でも、任意電文で実行しても良い。例えば、規定電文では１℃単位で設定される空調機の設定温度を、任意電文を用いることによって０．５℃単位で設定することができる。このように、任意電文は、機器を提供するベンダーによって様々に設計される。各ベンダーが使用する任意電文は一般的には公開されないため、異なるベンダーの機器間における通信は、ベンダー間でアライアンスを締結して情報を開示しない限り、任意電文では行えず、規定電文での通信に限定される。
【００５１】
図４に戻って、宅内通信部２４は、制御部２１の制御のもと、操作端末３０と、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、Ｗｉ−ＳＵＮ（登録商標）、有線ＬＡＮ（Local Area Network）等を介して通信する。
【００５２】
操作端末３０は、スマートフォン、タブレット端末、リモコン、携帯電話、ノート型パソコン等の携帯機器であって、ユーザインタフェースとして機能する。操作端末３０は、押しボタン、タッチパネル又はタッチパッド等の入力デバイスと、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ又は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。操作端末３０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２０に送信する。また、操作端末３０は、制御装置２０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。
【００５３】
宅外通信部２５は、ルータ３１を介して広域ネットワークＮに接続するための通信インタフェースを備え、制御部２１の制御のもと、広域ネットワークＮを介して管理サーバ４０を含む外部の機器と通信する。ルータ３１は、広域ネットワークＮを介して外部の機器と通信することができる装置であって、例えばブロードバンドルータである。広域ネットワークＮは、例えばインターネットである。
【００５４】
＜管理サーバ４０＞
管理サーバ４０は、制御装置２０と連携して電力管理システム１を機能させるためのサーバであって、例えばクラウドコンピューティングにおけるリソースを提供するサーバである。管理サーバ４０は、家屋Ｈを含む複数の電力消費地に設置された制御装置を、広域ネットワークＮを介して遠隔から管理する。図６に示すように、管理サーバ４０は、制御部４１と、記憶部４２と、通信部４３と、を備える。これら各部はバス４９を介して接続されている。
【００５５】
制御部４１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備える。ＣＰＵは、様々な処理及び演算を実行する処理部であって、中央処理装置、中央演算装置、プロセッサ、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＤＳＰ等とも呼ぶ。制御部４１において、ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラム及びデータを読み出し、ＲＡＭをワークエリアとして用いて、管理サーバ４０を統括制御する。
【００５６】
記憶部４２は、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性の半導体メモリであって、いわゆる二次記憶装置又は補助記憶装置としての役割を担う。記憶部４２は、制御部４１が各種処理を行うために使用するプログラム及びデータ、並びに、制御部４１が各種処理を行うことにより生成又は取得するデータを記憶する。
【００５７】
通信部４３は、広域ネットワークＮに接続するための通信インタフェースを備え、制御部４１の制御のもと、広域ネットワークＮを介して制御装置２０及び気象サーバ５０と通信する。具体的に説明すると、通信部４３は、気象サーバ５０から気象情報を取得する。また、通信部４３は、制御装置２０から、発電設備３による発電電力Ｐ２の計測値、及び家屋Ｈにおける消費電力Ｐｃの計測値を取得し、家屋Ｈにおける余剰電力の予測情報を制御装置２０に送信する。
【００５８】
＜気象サーバ５０＞
気象サーバ５０は、気象庁、気象事業者等によって運営されるデータサーバであって、気象情報を一般に利用可能に提供する。気象情報とは、天気、気温、日射量、日照時間、風向き等のような、気象の予報及び実績に関する情報である。気象サーバ５０は、各電力需要家の電力消費地に設置された制御装置２０と広域ネットワークＮを介して通信可能に接続されており、広域ネットワークＮを介して気象情報を配信する。
【００５９】
次に、図７を参照して、電力管理システム１の機能的な構成について説明する。図７に示すように、制御装置２０は、機能的に、計測値取得部２１０と、計測値送信部２２０と、予測情報受信部２３０と、動作設定部２４０と、判定部２５０と、動作制御部２６０と、を備える。また、管理サーバ４０は、機能的に、気象情報取得部４１０と、計測値取得部４２０と、予測部４３０と、予測情報送信部４４０と、を備える。
【００６０】
これらの各機能は、ソフトウェア、ファームウェア、又は、ソフトウェアとファームウェアとの組み合わせによって実現される。ソフトウェア及びファームウェアは、プログラムとして記述され、各機器におけるＲＯＭ又は記憶部２２，４２に格納される。そして、制御部２１，４１において、ＣＰＵが、ＲＯＭ又は記憶部２２，４２に記憶されたプログラムを実行することによって、各部の機能を実現する。また、管理サーバ４０は、データベース４９０を備える。データベース４９０は、記憶部４２内の記憶領域に構築される。
【００６１】
制御装置２０において、計測値取得部２１０は、発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃを含む、電力計測装置４によって得られた電力の計測値を、宅内ネットワークを介して電力計測装置４から取得する。電力計測装置４は、ＣＴ１〜ＣＴ３によって得られた電力の計測値を、例えば定期的に制御装置２０に送信する。或いは、計測値取得部２１０が、必要に応じて電力計測装置４に電力の計測値の要求を送信し、電力計測装置４がこの要求に応答する方式で電力の計測値を制御装置２０に送信してもよい。
【００６２】
計測値取得部２１０は、電力計測装置４から電力の計測値を取得すると、取得した計測値を記憶部２２に格納する。計測値取得部２１０は、制御部２１が宅内通信部２４及び記憶部２２と協働することによって実現される。計測値取得部２１０は、計測値取得手段として機能する。
【００６３】
計測値送信部２２０は、計測値取得部２１０によって取得された発電電力Ｐ２の計測値と消費電力Ｐｃの計測値とを、広域ネットワークＮを介して管理サーバ４０に送信する。計測値送信部２２０は、規定のタイミングで、又は管理サーバ４０からの要求に応じて、記憶部２２に記憶された発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値を管理サーバ４０に送信する。なお、計測値送信部２２０は、発電電力Ｐ２の計測値と消費電力Ｐｃの計測値とを一括して送信しても良いし、別々に送信しても良い。計測値送信部２２０は、制御部２１が宅外通信部２５と協働することによって実現される。計測値送信部２２０は、計測値送信手段として機能する。
【００６４】
管理サーバ４０において、気象情報取得部４１０は、気象サーバ５０から気象情報を取得する。気象情報は、家屋Ｈを含む地域における天気、日射量、日照時間等の予報である気象予報と、これらの過去の実績である気象実績と、を含んでおり、発電設備３による発電電力Ｐ２を予測するための指標として用いられる。
【００６５】
気象情報取得部４１０は、広域ネットワークＮを介して気象サーバ５０に要求を送信し、要求に対する応答として気象サーバ５０から気象情報を取得する。気象情報取得部４１０は、気象サーバ５０において気象情報が更新される毎に気象サーバ５０から気象情報を取得し、取得した気象情報をデータベース４９０に格納する。気象情報取得部４１０は、制御部４１が通信部４３と協働することによって実現される。気象情報取得部４１０は、気象情報取得手段として機能する。
【００６６】
計測値取得部４２０は、発電設備３による発電電力Ｐ２の計測値と、家屋Ｈにおける消費電力Ｐｃの計測値と、を取得する。具体的に説明すると、計測値取得部４２０は、制御装置２０の計測値送信部２２０によって、発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値が広域ネットワークＮを介して送信されると、送信された計測値を取得する。
【００６７】
計測値取得部４２０によって取得される発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値は、電力（ワット）の単位で表されるものであっても良いし、電力を規定時間に亘って積算した電力量の単位で表されるものであっても良い。計測値取得部４２０は、制御部４１が通信部４３と協働することによって実現される。計測値取得部４２０は、計測値取得手段として機能する。
【００６８】
データベース４９０は、気象情報取得部４１０によって取得された気象情報と、計測値取得部４２０によって取得された発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値と、を記憶する。具体的に説明すると、データベース４９０は、図８に示すように、気象予報情報４９１と、気象実績情報４９２と、発電電力情報４９３と、消費電力情報４９４と、を記憶する。
【００６９】
気象予報情報４９１は、家屋Ｈを含む地域における翌日の気象予報を示す情報である。気象実績情報４９２は、家屋Ｈを含む地域における過去の気象実績を示す情報である。発電電力情報４９３は、家屋Ｈにおける発電電力Ｐ２の計測値を示す情報である。消費電力情報４９４は、家屋Ｈにおける消費電力Ｐｃの計測値を示す情報である。気象実績情報４９２、発電電力情報４９３及び消費電力情報４９４は、それぞれ過去の規定期間における気象実績、発電電力Ｐ２の計測値及び消費電力Ｐｃの計測値を、時系列順に格納している。データベース４９０に記憶されているこれらの情報は、気象情報取得部４１０又は計測値取得部４２０によって取得される毎に更新される。
【００７０】
図７に戻って、予測部４３０は、気象情報取得部４１０によって取得された気象情報と、計測値取得部４２０によって取得された発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値と、に基づいて、家屋Ｈにおける余剰電力を予測する。余剰電力は、例えば図２に示した期間Ｔ２において、発電電力Ｐ２が消費電力Ｐｃを上回った場合に生じる。予測部４３０は、データベース４９０に記憶された情報に基づいて、家屋Ｈにおける翌日の余剰電力を予測する。予測部４３０は、制御部４１が記憶部４２と協働することによって実現される。予測部４３０は、予測手段として機能する。
【００７１】
第１に、予測部４３０は、家屋Ｈにおける翌日の発電量を予測する。そのために、予測部４３０は、データベース４９０に記憶された気象実績情報４９２と発電電力情報４９３とに基づいて、発電予測モデルを作成する。発電予測モデルは、発電電力Ｐ２を予測するためのモデルであって、過去の規定期間における発電量を、天気及び時間帯毎に分類したモデルである。規定期間は、２週間、１ヶ月等である。
【００７２】
予測部４３０は、過去の規定期間における気象実績を参照して、その規定期間における発電量を、晴れ、曇り、雨等のような天気別に分類し、分類した発電量を規定の時間帯毎に平均した平均値を算出する。そして、予測部４３０は、算出した発電量の平均値を、天気及び時間帯に対応付けることによって、発電予測モデルを作成する。規定の時間帯は、３０分、１時間等の長さで区切られた時間帯である。
【００７３】
予測部４３０は、データベース４９０に記憶された気象予報情報４９１を参照して、家屋Ｈを含む地域における翌日の天気情報を取得する。そして、予測部４３０は、発電予測モデルを参照して、翌日の天気に対応する各時間帯の発電量を、翌日の発電量として予測する。
【００７４】
第２に、予測部４３０は、家屋Ｈにおける翌日の消費電力量を予測する。そのために、予測部４３０は、データベース４９０に記憶された消費電力情報４９４に基づいて、消費予測モデルを作成する。消費予測モデルは、消費電力Ｐｃを予測するためのモデルであって、過去の規定期間における消費電力量を、曜日及び時間帯毎に分類したモデルである。
【００７５】
予測部４３０は、過去の規定期間における消費電力量を曜日別に分類し、分類した消費電力量を規定の時間帯毎に平均した平均値を算出する。そして、予測部４３０は、算出した消費電力量の平均値を、曜日及び時間帯に対応付けることによって、消費予測モデルを作成する。なお、規定の期間及び規定の時間帯は、発電予測モデルと同様である。予測部４３０は、消費予測モデルを参照して、翌日の曜日に対応する各時間帯の消費電力量を、翌日の消費電力量として予測する。
【００７６】
このようにして翌日の発電量と消費電力量とを予測すると、予測部４３０は、発電量が消費電力量を超える期間を、余剰電力が生じる期間として予測する。余剰電力が生じる期間は、具体的には図２に示した昼間の期間Ｔ２に相当する。更に、予測部４３０は、余剰電力が生じる期間において、発電量から消費電力量を減じた量を、余剰電力量として予測する。予測部４３０は、余剰電力が生じる期間において、規定の時間帯毎に発電量から消費電力量を減じた量を算出する。これにより、予測部４３０は、図９に示すように、余剰電力が生じる期間に含まれる各時間帯における余剰電力量を予測する。
【００７７】
予測情報送信部４４０は、予測部４３０によって予測された余剰電力を示す予測情報を制御装置２０に送信する。具体的に説明すると、予測情報送信部４４０は、余剰電力が生じる期間と、図９に示した各時間帯における余剰電力量と、を示す予測情報を、広域ネットワークＮを介して制御装置２０に送信する。予測情報送信部４４０は、規定のタイミングが到来すると、又は制御装置２０からの要求に応答して、予測情報を制御装置２０に送信する。予測情報送信部４４０は、制御部４１が通信部４３と協働することによって実現される。予測情報送信部４４０は、予測情報送信手段として機能する。
【００７８】
制御装置２０において、予測情報受信部２３０は、広域ネットワークＮを介して管理サーバ４０と通信し、管理サーバ４０から送信された予測情報を受信する。予測情報受信部２３０は、制御部２１が宅外通信部２５と協働することによって実現される。予測情報受信部２３０は、予測情報受信手段として機能する。
【００７９】
動作設定部２４０は、予測情報受信部２３０によって受信された予測情報に基づいて、余剰電力で給湯機６を動作させる期間である第１の期間を設定する。余剰電力で給湯機６を動作させる期間とは、発電設備３によって余剰電力が生じている昼間に、余剰電力を利用して給湯機６に湯をわき上げさせる期間である。
【００８０】
図１０に、給湯機６が昼間に湯をわき上げる場合と昼間に湯をわき上げない場合とのそれぞれにおける貯湯タンク６３内の貯湯量の推移を示す。図１０において、実線Ｌ１は、昼間に湯をわき上げない場合の貯湯量を表しており、破線Ｌ２は、昼間に湯をわき上げる場合の貯湯量を表している。
【００８１】
例えば雨又は曇りの日のように、余剰電力が少ない又は生じない場合には、給湯機６は、昼間に湯をわき上げない。この場合、実線Ｌ１に示すように、給湯機６は、電力料金が安い夜間に目標貯湯量の湯をわき上げる。これに対して、晴れの日のように多くの余剰電力が生じる場合には、給湯機６は、破線Ｌ２に示すように、目標貯湯量のうちのＶ１の量の湯を、余剰電力を利用して昼間にわき上げる。この場合、夜間にわき上げる湯量はＶ１だけ減少する。余剰電力が生じている昼間に給湯機６が湯をわき上げる期間を第１の期間と呼び、第１の期間より前の期間であって、余剰電力が生じていない夜間に給湯機６が湯をわき上げる期間を第２の期間と呼ぶ。
【００８２】
動作設定部２４０は、管理サーバ４０による余剰電力の予測結果に基づいて、給湯機６に昼間に湯をわき上げさせるか否かを決定し、給湯機６に昼間に湯をわき上げさせる場合に、その期間とわき上げる湯量を設定する。具体的に説明すると、動作設定部２４０は、余剰電力が給湯機６の消費電力よりも大きい期間を、第１の期間、すなわち昼間わき上げ期間として設定する。動作設定部２４０は、管理サーバ４０から受信した予測情報を参照して、余剰電力が生じる期間に含まれる各時間帯における余剰電力の大きさと給湯機６の消費電力の大きさとを比較する。そして、動作設定部２４０は、余剰電力が給湯機６の消費電力を超える期間を、昼間わき上げ期間として設定する。
【００８３】
動作設定部２４０は、余剰電力が給湯機６の消費電力を超える期間が複数ある場合には、この複数の期間のうちの最長の期間を、昼間わき上げ期間として設定する。このように、なるべく長い時間を昼間わき上げ期間として設定することによって、給湯機６の発停回数を少なくできるため、給湯機６を効率的に動作させることができる。
【００８４】
なお、給湯機６の消費電力は、給湯機６がわき上げ運転を実行している最中に給湯機６において消費される電力である。動作設定部２４０は、給湯機６の消費電力の情報を、宅内通信部２４を介して給湯機６と通信することによって給湯機６から取得する。或いは、動作設定部２４０は、給湯機６の消費電力として、ＣＴ３によって計測された電力Ｐ３の計測値を電力計測装置４から取得しても良いし、ユーザによって入力された又は初期値として設定された固定値を用いても良い。
【００８５】
更に、動作設定部２４０は、設定した昼間わき上げ期間において給湯機６がわき上げる第１の湯量である昼間わき上げ量を設定する。具体的に説明すると、動作設定部２４０は、設定した昼間わき上げ期間の長さに給湯機６のわき上げ能力を乗じた値を、給湯機６が昼間にわき上げるべき第１の湯量として設定する。
【００８６】
給湯機６のわき上げ能力は、給湯機６がいかに高速に湯を沸き上げることができるかを示す指標であって、給湯機６が規定時間当たりにわき上げ可能な湯量によって表される。動作設定部２４０は、給湯機６のわき上げ能力の情報を、宅内通信部２４を介して給湯機６と通信することによって給湯機６から取得する。或いは、動作設定部２４０は、給湯機６のわき上げ能力として、ユーザによって入力された又は初期値として設定された固定値を用いても良い。
【００８７】
動作設定部２４０は、設定した昼間わき上げ期間の長さに給湯機６のわき上げ能力を乗じた乗算値が上限値より小さい場合、この乗算値を昼間わき上げ量として設定する。上限値は、給湯機６がわき上げ可能な湯量の最大値である。上限値は、具体的には、貯湯量の最大値から湯切れ防止量を減じた値として予め設定されている。湯切れ防止量は、例えば１００Ｌであって、固定値である。動作設定部２４０は、設定した昼間わき上げ期間の長さに給湯機６のわき上げ能力を乗じた値が上限値より大きい場合には、上限値を昼間わき上げ量として設定する。
【００８８】
このように、動作設定部２４０は、管理サーバ４０から取得した余剰電力の予測情報に基づいて、余剰電力によって給湯機６を動作させる期間である昼間わき上げ期間と、昼間わき上げ期間において給湯機６がわき上げる昼間わき上げ量と、を設定する。動作設定部２４０は、制御部２１によって実現される。動作設定部２４０は、動作設定手段として機能する。
【００８９】
判定部２５０は、給湯機６が任意電文での通信に対応しているか否かを判定する。給湯機６が任意電文での通信に対応しているとは、給湯機６が制御装置２０と任意電文で通信する機能を備えており、制御装置２０と任意電文で通信可能であることを意味する。任意電文は、規定電文のように形式が規定されていないため、制御装置２０と給湯機６との間でシステム構成が異なると、給湯機６と制御装置２０との間で任意電文では通信できない可能性がある。特に、制御装置２０と給湯機６との間でベンダー、バージョン等が異なると、システム構成も異なることが多い、そのため、判定部２５０は、給湯機６と任意電文で通信が可能であるか否かを確認する。
【００９０】
具体的に説明すると、判定部２５０は、任意電文での通信によって給湯機６から特定の情報の取得に成功した場合に、給湯機６が任意電文での通信に対応していると判定し、特定の情報の取得に失敗した場合に、給湯機６が任意電文での通信に対応していないと判定する。特定の情報は、エコーネットライトにおいて、任意電文では通信可能であるが、規定電文では通信可能で無い情報である。特定の情報は、具体的には、給湯機６の夜間わき上げ量である。
【００９１】
夜間わき上げ量は、夜間に給湯機６がわき上げるべき湯量として給湯機６に設定された湯量である。夜間わき上げ量は、現在の貯湯量と翌日に必要な湯量とに基づいて設定される。判定部２５０は、給湯機６に任意電文で夜間わき上げ量の要求を送信し、要求に対する応答として夜間わき上げ量を給湯機６から受信した場合に、給湯機６が任意電文での通信に対応していると判定する。判定部２５０は、制御部２１が宅内通信部２４と協働することによって実現される。判定部２５０は、判定手段として機能する。
【００９２】
動作制御部２６０は、給湯機６の動作を制御する。給湯機６の動作とは、余剰電力が生じている昼間、又は電気料金が安い夜間に、湯をわき上げる動作である。動作制御部２６０は、宅内通信部２４に宅内ネットワークを介して給湯機６と通信させ、給湯機６に制御指令を送信することにより、給湯機６にわき上げ動作を実行させる。動作制御部２６０は、制御部２１が宅内通信部２４と協働することによって実現される。動作制御部２６０は、動作制御手段として機能する。
【００９３】
動作制御部２６０は、判定部２５０による判定結果に応じて、宅内通信部２４に任意電文又は規定電文で給湯機６と通信させることにより、余剰電力で給湯機６を動作させる。余剰電力で給湯機６を動作させるとは、家屋Ｈに発生した余剰電力を利用して給湯機６に湯をわき上げさせることを意味する。動作制御部２６０は、給湯機６に、動作設定部２４０によって設定された昼間わき上げ期間において、動作設定部２４０によって設定された昼間わき上げ量の湯をわき上げさせる。更に、動作制御部２６０は、夜間わき上げ期間において給湯機６がわき上げるべき第２の湯量を、昼間わき上げ量に基づいて設定し、給湯機６に、夜間わき上げ期間において第２の湯量の湯をわき上げさせる。
【００９４】
動作制御部２６０は、判定部２５０による判定の結果、給湯機６が任意電文での通信に対応している場合、宅内通信部２４に任意電文で給湯機６と通信させることにより、余剰電力で給湯機６に湯をわき上げさせる。給湯機６が任意電文での通信に対応している場合、判定部２５０は、給湯機６から夜間わき上げ量の取得に成功している。この場合、動作制御部２６０は、任意電文での通信によって、夜間わき上げ量に基づく第１の指令を給湯機６に送信する。
【００９５】
具体的に説明すると、動作制御部２６０は、判定部２５０によって取得された夜間わき上げ量から、動作設定部２４０によって設定された昼間わき上げ量を減じた量を、新たな夜間わき上げ量として設定する。新たな夜間わき上げ量は、夜間わき上げ期間において給湯機６がわき上げるべき第２の湯量である。そして、動作制御部２６０は、宅内通信部２４による任意電文での通信によって、新たな夜間わき上げ量の湯を夜間にわき上げる指令を第１の指令として給湯機６に送信する。
【００９６】
給湯機６は、制御装置２０から新たな夜間わき上げ量を受信すると、受信した新たな夜間わき上げ量の湯を夜間にわき上げる。その後、給湯機６は、当初の夜間わき上げ量に対して不足している湯量を判定し、昼間わき上げ量を自身で決定する。そして、決定した昼間わき上げ量の湯を、余剰電力が生じている昼間わき上げ期間にわき上げる。
【００９７】
このように、給湯機６は、制御装置２０から新たな夜間わき上げ量を受信すると、昼間にわき上げが必要な湯量を自身で決定し、且つ、余剰電力が生じる昼間わき上げ期間を自身で判別して、余剰電力で湯をわき上げる。そのため、動作制御部２６０は、給湯機６が任意電文での通信に対応している場合、給湯機６から取得された夜間わき上げ量から昼間わき上げ量を減じた新たな夜間わき上げ量を給湯機６に送信する。そして、動作制御部２６０は、その後の昼間わき上げの実行を給湯機６に一任する。
【００９８】
これに対して、動作制御部２６０は、判定部２５０による判定の結果、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合、宅内通信部２４に規定電文で給湯機６と通信させることにより、余剰電力で給湯機６に湯をわき上げさせる。動作制御部２６０は、任意電文で給湯機６と通信できない場合、規定電文での通信によって第２の指令を給湯機６に送信し、給湯機６に湯をわき上げさせる。第２の指令は、規定電文で送信可能な指令であるため、任意電文で送信された第１の指令とは異なる。
【００９９】
具体的に説明すると、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合、判定部２５０は、給湯機６から夜間わき上げ量の取得に失敗している。この場合、動作制御部２６０は、規定量から、動作設定部２４０によって設定された昼間わき上げ量を減じた量を、夜間わき上げ量として設定する。この夜間わき上げ量は、夜間わき上げ期間において給湯機６がわき上げるべき第２の湯量である。言い換えると、動作制御部２６０は、給湯機６において現在設定されている夜間わき上げ量の情報を取得できないため、諸情報から夜間わき上げ量を推定する。
【０１００】
規定量は、具体的には、給湯機６の最大貯湯量である。動作制御部２６０は、給湯機６の最大貯湯量の情報を、宅内通信部２４を介して給湯機６と通信することによって給湯機６から取得する。或いは、動作制御部２６０は、規定量として固定値を用いても良い。例えば、動作制御部２６０は、貯湯タンク６３の容量から推定される量を規定量として用いても良いし、過去の規定期間における夜間わき上げ量の平均値を規定量として用いても良い。
【０１０１】
給湯機６は、深夜２３時から翌朝７時までの間、自動的に夜間わき上げを実行する。この夜間わき上げ期間において、動作制御部２６０は、宅内通信部２４に規定電文で給湯機６と通信させて、設定した夜間わき上げ量の湯を給湯機６にわき上げさせる。具体的に説明すると、夜間わき上げ期間において、動作制御部２６０は、規定電文での通信によって、規定の時間間隔で給湯機６から残湯量を取得することによって、給湯機６の残湯量を監視する。動作制御部２６０は、宅内通信部２４によって、規定の時間間隔で給湯機６に残湯量の要求を送信し、要求に対する応答を給湯機６から受信する。残湯量の要求及びその応答は、規定電文で送信される。規定の時間間隔は、３０秒間隔、１分間隔等である。
【０１０２】
動作制御部２６０は、給湯機６の残湯量を監視した結果、夜間わき上げ期間の開始時における残湯量からの増分量が、設定した夜間わき上げ量に達すると、給湯機６にわき上げを停止させる。具体的に説明すると、動作制御部２６０は、設定した夜間わき上げ量の湯がわき上げられると、宅内通信部２４によって、給湯機６にわき上げ停止の指令を送信する。わき上げ停止の指令は、規定電文で送信される。これにより、動作制御部２６０は、給湯機６に本来設定されていた夜間わき上げ量の湯がわき上げられる前に、夜間わき上げを強制的に終了させる。
【０１０３】
夜間わき上げの後、動作制御部２６０は、動作設定部２４０によって設定された昼間わき上げ期間が到来するまで待機する。そして、動作制御部２６０は、昼間わき上げ期間において、宅内通信部２４に規定電文で給湯機６と通信させて、動作設定部２４０によって設定された昼間わき上げ量の湯を給湯機６にわき上げさせる。
【０１０４】
具体的に説明すると、動作制御部２６０は、昼間わき上げ期間が開始するタイミングが到来すると、宅内通信部２４によって、給湯機６にわき上げ開始の指令を送信する。これにより、動作制御部２６０は、給湯機６に余剰電力で湯をわき上げさせる。その後、昼間わき上げ期間が終了するタイミングが到来すると、動作制御部２６０は、宅内通信部２４によって、給湯機６にわき上げ停止の指令を送信する。これにより、給湯機６は、昼間わき上げを停止する。わき上げ開始及び停止の指令は、規定電文で送信される。
【０１０５】
図１１に、操作端末３０に表示される設定画面を示す。制御装置２０の制御部２１は、宅内通信部２４を介して操作端末３０と通信し、給湯機６の設定画面を操作端末３０の表示デバイスに表示させる。電力需要家であるユーザは、図１１に示す設定画面において、操作端末３０の入力デバイスを介して、給湯機６の昼間わき上げを設定することができる。
【０１０６】
具体的に説明すると、図１１に示す設定画面において、「自動昼間わき上げ」の項目をＯＮに設定すると、給湯機６の昼間わき上げ機能を有効にすることができる。また、「他社機器・旧機器での制御」の項目をＯＮに設定すると、給湯機６が任意電文で通信不可能な他社の機器又は旧バージョンの機器であっても、規定電文での通信によって給湯機６に昼間わき上げを実行させることができる。制御部２１は、このようにしてユーザから入力された設定を受け付ける設定受付手段として機能する。
【０１０７】
図１２に、昼間わき上げ機能が有効にされた場合における操作端末３０の表示画面を示す。制御装置２０の制御部２１は、宅内通信部２４を介して操作端末３０と通信し、家屋Ｈにおける現在の電力状況を、操作端末３０の表示デバイスに表示させる表示制御手段として機能する。
【０１０８】
具体的に説明すると、図１２に示す表示画面において、操作端末３０は、昼間わき上げ制御中である旨を給湯機６の画像の近くに表示する。そして、操作端末３０は、昼間わき上げ制御中であるため、夜間わき上げ量を減らしている旨を表示する。このような表示によって、ユーザは、昼間わき上げ制御中における様々な情報を確認することができる。
【０１０９】
以上のように構成された電力管理システム１において実行される処理の流れについて、図１３から図１６を参照して説明する。図１３は、ある１日において、気象サーバ５０、管理サーバ４０、制御装置２０及び給湯機６によって実行される処理の流れを示している。
【０１１０】
図１３に示す処理が開始すると、管理サーバ４０において、制御部４１は、気象サーバ５０から気象情報を取得する（ステップＳ１）。具体的に説明すると、制御部４１は、朝、昼、夕方の１日３回、気象サーバ５０において気象情報が更新されるタイミングで、広域ネットワークＮを介して気象サーバ５０にアクセスする。そして、制御部４１は、気象サーバ５０から、気象情報として、家屋Ｈを含む地域における天気、日射量及び日照時間の予測情報を取得する。制御部４１は、気象情報を取得すると、取得した気象情報をデータベース４９０に格納する。ステップＳ１において、制御部４１は、気象情報取得部４１０として機能する。
【０１１１】
気象情報を取得した後、制御部４１は、夜の１９時頃になると、制御装置２０から、発電設備３による発電電力Ｐ２の計測値、及び家屋Ｈにおける消費電力Ｐｃの計測値を取得する（ステップＳ２，Ｓ３）。制御装置２０において、制御部２１は、規定のタイミングで、又は管理サーバ４０からの要求に応じて、電力計測装置４によって計測された発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値を、広域ネットワークＮを介して管理サーバ４０に送信する。制御部４１は、このようにして制御装置２０から送信された発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値を取得し、取得した計測値をデータベース４９０に格納する。ステップＳ２，Ｓ３において、制御部２１は、計測値送信部２２０として機能し、制御部４１は、計測値取得部４２０として機能する。
【０１１２】
発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値を取得すると、制御部４１は、家屋Ｈにおける余剰電力を予測する（ステップＳ４）。ステップＳ４において、制御部４１は、予測部４３０として機能する。ステップＳ４における余剰電力予測処理の詳細については、図１４に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１１３】
図１４に示す余剰電力予測処理を開始すると、制御部４１は、発電予測モデルを作成又は更新する（ステップＳ４０１）。具体的に説明すると、制御部４１は、データベース４９０に記憶された気象実績と発電電力Ｐ２の計測値とを参照して、過去の規定期間における発電量を、天気及び時間帯毎に分類したモデルを作成する。或いは、発電予測モデルが既に作成されている場合には、制御部４１は、データベース４９０に記憶された最新の情報に基づいて、発電予測モデルを更新する。
【０１１４】
発電予測モデルを作成又は更新すると、制御部４１は、消費予測モデルを作成又は更新する（ステップＳ４０２）。具体的に説明すると、制御部４１は、データベース４９０に記憶された消費電力Ｐｃの計測値を参照して、過去の規定期間における消費電力量を、曜日及び時間帯毎に分類したモデルを作成する。或いは、消費予測モデルが既に作成されている場合には、制御部４１は、データベース４９０に記憶された最新の情報に基づいて、消費予測モデルを更新する。
【０１１５】
消費予測モデルを作成又は更新すると、制御部４１は、対象地域の翌日の天気予報を取得し（ステップＳ４０３）、発電予測モデルと天気予報とに基づいて、家屋Ｈにおける翌日の発電量を予測する（ステップＳ４０４）。具体的に説明すると、制御部４１は、データベース４９０に記憶された気象情報に基づいて、家屋Ｈを含む地域における翌日の天気情報を取得する。そして、制御部４１は、発電予測モデルに予測した天気を入力し、入力した天気に対応する各時間帯の発電量を、翌日の発電量として予測する。
【０１１６】
発電電力を予測すると、制御部４１は、消費予測モデルに基づいて、家屋Ｈにおける翌日の消費電力量を予測する（ステップＳ４０５）。具体的に説明すると、制御部４１は、消費量予測モデルに翌日の曜日を入力し、入力した曜日に対応する各時間帯の消費電力量を、翌日の消費電力量として予測する。
【０１１７】
消費電力を予測すると、制御部４１は、予測した発電量と消費電力量とに基づいて、家屋Ｈにおける翌日の余剰電力を予測する（ステップＳ４０６）。具体的に説明すると、制御部４１は、発電量が消費電力量を超える期間を、余剰電力が生じる期間として予測する。更に、制御部４１は、余剰電力が生じる期間に含まれる各時間帯において、発電量から消費電力量を減じた量を、余剰電力量として予測する。以上によって、図１４に示す余剰電力予測処理を終了する。
【０１１８】
図１３に戻る。このようにして家屋Ｈにおける余剰電力を予測した後、夜の２１頃になると、制御部４１は、余剰電力の予測情報を、広域ネットワークＮを介して制御装置２０に送信する（ステップＳ５）。制御装置２０において、制御部２１は、管理サーバ４０から送信された予測情報を受信する。ステップＳ５において、制御部４１は、予測情報送信部４４０として機能し、制御部２１は、予測情報受信部２３０として機能する。
【０１１９】
予測情報を受信すると、制御部２１は、受信した予測情報に基づいて、昼間わき上げを調整する（ステップＳ６）。ステップＳ６において、制御部２１は、動作設定部２４０として機能する。ステップＳ６における昼間わき上げ調整処理の詳細については、図１５に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１２０】
図１５に示す昼間わき上げ調整処理を開始すると、制御部２１は、余剰電力が給湯機６の消費電力を超える期間を設定する（ステップＳ６０１）。そして、制御部２１は、特定した期間のうちの最長の期間を、昼間わき上げ期間として決定する（ステップＳ６０２）。具体的に説明すると、制御部２１は、管理サーバ４０から受信した予測情報を参照して、余剰電力が生じる期間の各時間帯における余剰電力が給湯機６の消費電力より大きいことが予測される期間を特定する。そして、制御部２１は、特定した期間のうちから、最も長く連続する期間を、昼間わき上げ期間として設定する。
【０１２１】
昼間わき上げ期間を設定すると、制御部２１は、昼間わき上げ量を計算する（ステップＳ６０３）。具体的に説明すると、制御部２１は、設定した昼間わき上げ期間の長さに給湯機６のわき上げ能力を乗じることによって、昼間わき上げ期間において給湯機６がわき上げ可能な量を計算する。
【０１２２】
昼間わき上げ量を計算すると、制御部２１は、昼間わき上げ量が上限値より大きいか否かを判定する（ステップＳ６０４）。昼間わき上げ量が上限値より大きい場合（ステップＳ６０４；ＹＥＳ）、制御部２１は、計算した昼間わき上げ量に代えて、上限値を昼間わき上げ量に設定する（ステップＳ６０５）。
【０１２３】
これに対して、昼間わき上げ量が上限値以下である場合（ステップＳ６０４；ＮＯ）、制御部２１は、ステップＳ６０５の処理をスキップする。言い換えると、制御部２１は、ステップＳ６０３において計算した昼間わき上げ量を、最終的な昼間わき上げ量として設定する。以上によって、図１５に示す昼間わき上げ調整処理を終了する。
【０１２４】
図１３に戻って、昼間わき上げを調整すると、制御部２１は、給湯機６と協働して、夜間及び翌日の昼間におけるわき上げを実行する（ステップＳ７）。ステップＳ７における夜間及び昼間わき上げ処理の詳細については、図１６に示すフローチャートを参照して説明する。
【０１２５】
図１６に示す処理を開始すると、制御部２１は、給湯機６から夜間わき上げ量を取得できたか否かを判定する（ステップＳ７０１）。具体的に説明すると、制御部２１は、給湯機６に任意電文で夜間わき上げ量の要求を送信し、要求に対する応答を給湯機６から受信したか否かを判定する。これにより、制御部２１は、給湯機６が任意電文での通信に対応しているか否かを判定する。ステップＳ７０１において、制御部２１は、判定部２５０として機能する。
【０１２６】
給湯機６から夜間わき上げ量を取得できた場合（ステップＳ７０１；ＹＥＳ）、制御部２１は、取得した夜間わき上げ量から昼間わき上げ量を減じた量を、新たな夜間わき上げ量として給湯機６に送信する（ステップＳ７０２）。言い換えると、制御部２１は、給湯機６が任意電文での通信に対応している場合、給湯機６において当初設定されていた夜間わき上げ量から、昼間にわき上げるべき湯量を減じた量を夜間にわき上げるよう、任意電文で給湯機６に指令を送信する。
【０１２７】
給湯機６の給湯コントローラ６４は、制御装置２０から新たな夜間わき上げ量の指令を受信すると、受信した新たな夜間わき上げ量の湯を夜間にわき上げる。その後、給湯コントローラ６４は、１日に必要な湯量が不足しないように、当初の夜間わき上げ量から新たな夜間わき上げ量を減じた量の湯を、昼間わき上げ期間にわき上げる。
【０１２８】
これに対して、給湯機６から夜間わき上げ量を取得できなかった場合（ステップＳ７０１；ＮＯ）、制御部２１は、規定量から昼間わき上げ量を減じた量を、夜間わき上げ量として設定する（ステップＳ７０３）。言い換えると、制御部２１は、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合、給湯機６において現在設定されている夜間わき上げ量の情報を取得できないため、制御装置２０側で予め規定されている量を用いて、夜間わき上げ量を設定する。
【０１２９】
夜間わき上げ量を設定すると、制御部２１は、２３時頃から開始する夜間わき上げの最中において、給湯機６のわき上げ量が、設定した夜間わき上げ量に達したか否かを判定する（ステップＳ７０４）。具体的に説明すると、制御部２１は、夜間わき上げ期間が開始すると、規定電文での通信によって、給湯機６の残湯量をモニタリングする。そして、制御部２１は、夜間わき上げ期間において、ステップＳ７０３において設定した夜間わき上げ量の湯がわき上げられたか否かを判定する。
【０１３０】
わき上げ量が設定した夜間わき上げ量に達していない場合（ステップＳ７０４；ＮＯ）、制御部２１は、わき上げ量が設定した夜間わき上げ量に達するまで、処理をステップＳ７０４に留める。
【０１３１】
最終的に、わき上げ量が設定した夜間わき上げ量に達すると（ステップＳ７０４；ＹＥＳ）、制御部２１は、給湯機６にわき上げ停止を指示する（ステップＳ７０５）。具体的に説明すると、制御部２１は、規定電文での通信によって、給湯機６にわき上げ停止の指令を送信する。給湯機６は、わき上げ停止の指令を受信すると、夜間わき上げを停止する。
【０１３２】
夜間わき上げの後、制御部２１は、昼間わき上げの開始時刻が到来したか否かを判定する（ステップＳ７０６）。具体的に説明すると、制御部２１は、ステップＳ６０２において設定した昼間わき上げ期間が到来したか否かを判定する。昼間わき上げの開始時刻が到来していない場合（ステップＳ７０６；ＮＯ）、制御部２１は、開始時刻が到来するまで、処理をステップＳ７０６に留める。
【０１３３】
昼間わき上げの開始時刻が到来すると（ステップＳ７０６；ＹＥＳ）、制御部２１は、給湯機６にわき上げ開始を指示する（ステップＳ７０７）。具体的に説明すると、制御部２１は、規定電文での通信によって、給湯機６にわき上げ開始の指令を送信する。給湯機６は、わき上げ開始の指令を受信すると、昼間わき上げを開始する。
【０１３４】
昼間わき上げを開始すると、制御部２１は、昼間わき上げの終了時刻が到来したか否かを判定する（ステップＳ７０８）。昼間わき上げの終了時刻が到来していない場合（ステップＳ７０８；ＮＯ）、制御部２１は、終了時刻が到来するまで、処理をステップＳ７０８に留める。
【０１３５】
昼間わき上げの終了時刻が到来すると（ステップＳ７０８；ＹＥＳ）、制御部２１は、給湯機６にわき上げ停止を指示する（ステップＳ７０９）。具体的に説明すると、制御部２１は、規定電文での通信によって、給湯機６にわき上げ停止の指令を送信する。給湯機６は、わき上げ停止の指令を受信すると、昼間わき上げを停止する。
【０１３６】
以上によって、図１６に示したわき上げ処理、及び図１３に示した電力管理システム１において１日単位で実行される処理は終了する。ステップＳ７０２〜Ｓ７０９において、制御部２１は、動作制御部２６０として機能する。
【０１３７】
以上説明したように、実施の形態１に係る電力管理システム１は、家屋Ｈにおける翌日の余剰電力を予測し、余剰電力が生じる昼間に給湯機６に湯をわき上げさせる。その際に、制御装置２０は、給湯機６が任意電文での通信に対応している場合、任意電文での通信によって、給湯機６に昼間わき上げを実行させ、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合、規定電文での通信によって、給湯機６に昼間わき上げを実行させる。これにより、制御装置２０と給湯機６との間で通信可能な電文が異なる場合であっても、給湯機６を的確に動作させることができる。その結果、たとえ給湯機６が他社製又は旧式のものである場合でも、給湯機６に昼間わき上げを実行させることができるため、余剰電力を有効に利用することができる。
【０１３８】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。なお、実施の形態１と同様の特徴については説明を省略する。
【０１３９】
図１７に、実施の形態２に係る電力管理システム１ａの機能的な構成を示す。図１７に示すように、電力管理システム１ａは、電力計測装置４と、給湯機６と、ルータ３１と、管理サーバ４０ａと、気象サーバ５０と、を備える。実施の形態１に係る電力管理システム１は、家屋Ｈに設置され、給湯機６を制御する制御装置２０を備えていた。これに対して、実施の形態２に係る電力管理システム１ａは、制御装置２０を備えない。その代わりに、管理サーバ４０ａが、ルータ３１を介して給湯機６を制御する制御装置として機能する。
【０１４０】
図１７に示すように、管理サーバ４０ａは、機能的に、気象情報取得部４１０と、計測値取得部４２０と、予測部４３０と、動作設定部２４０と、判定部２５０と、動作制御部２６０と、を備える。制御部４１において、ＣＰＵが、ＲＯＭ又は記憶部４２に記憶されたプログラムを実行することによって、各部の機能を実現する。
【０１４１】
管理サーバ４０ａに備えられた各機能は、実施の形態１で説明した機能と同様である。但し、計測値取得部４２０は、電力計測装置４からルータ３１を介して発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値を取得する。言い換えると、計測値取得部４２０は、制御装置２０を経由せずに、発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値を取得する。動作設定部２４０、判定部２５０及び動作制御部２６０は、実施の形態１では制御装置２０に備えられていたが、実施の形態２では、管理サーバ４０ａに備えられている。また、管理サーバ４０ａは、データベース４９０を備える。データベース４９０は、実施の形態１で説明したものと同様である。
【０１４２】
以上のように構成された電力管理システム１ａにおいて実行される処理の流れについて、図１８を参照して説明する。図１８は、ある１日において、気象サーバ５０、管理サーバ４０ａ、電力計測装置４及び給湯機６によって実行される処理の流れを示している。
【０１４３】
図１８に示す処理が開始すると、管理サーバ４０ａにおいて、制御部４１は、気象サーバ５０から気象情報を取得する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１の処理は、実施の形態１におけるステップＳ１の処理と同様である。
【０１４４】
気象情報を取得した後、制御部４１は、夜の１９時頃になると、広域ネットワークＮを介して電力計測装置４から、発電設備３による発電電力Ｐ２の計測値、及び家屋Ｈにおける消費電力Ｐｃの計測値を取得する（ステップＳ２２，Ｓ２３）。電力計測装置４は、規定のタイミングで、又は管理サーバ４０ａからの要求に応じて、発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値を、広域ネットワークＮを介して管理サーバ４０ａに送信する。制御部４１は、このようにして電力計測装置４から送信された発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値を取得し、取得した計測値をデータベース４９０に格納する。
【０１４５】
発電電力Ｐ２及び消費電力Ｐｃの計測値を取得すると、制御部４１は、家屋Ｈにおける余剰電力を予測する（ステップＳ２４）。その後、夜の２１頃になると、制御部４１は、昼間わき上げを調整する（ステップＳ２６）。昼間わき上げを調整すると、制御部４１は、広域ネットワークＮを介して給湯機６を制御して、夜間及び翌日の昼間におけるわき上げを実行する（ステップＳ２７）。ステップＳ２４，Ｓ２６，Ｓ２７の処理は、それぞれ実施の形態１におけるステップＳ４，Ｓ６，Ｓ７の処理と同様である。
【０１４６】
以上説明したように、実施の形態２に係る電力管理システム１ａでは、管理サーバ４０ａが、家屋Ｈにおける電力の計測値を取得し、家屋Ｈにおける翌日の余剰電力を予測して、給湯機６の昼間わき上げを調整する。そして、管理サーバ４０ａは、遠隔から給湯機６に昼間わき上げを実行させる。その結果、家屋Ｈに制御装置２０が設置されていない場合でも、給湯機６に昼間わき上げを実行させることができるため、電力管理システム１ａの構成を簡略化することができる。
【０１４７】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。なお、実施の形態２，３と同様の特徴については説明を省略する。
【０１４８】
図１９に、実施の形態３に係る電力管理システム１ｂの機能的な構成を示す。図１９に示すように、電力管理システム１ｂは、給湯機６と、ルータ３１と、通信アダプタ８０と、を備える。通信アダプタ８０は、給湯機６に外付けされ、給湯機６に電気的に接続されており、給湯機６と外部との間での通信を中継する。実施の形態３では、通信アダプタ８０が、給湯機６を制御する制御装置として機能する。
【０１４９】
図１９に示すように、通信アダプタ８０は、機能的に、指示受信部２７０と、変換部２８０と、判定部２５０と、動作制御部２６０と、を備える。通信アダプタ８０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、通信インタフェース及び読み書き可能な不揮発性の半導体メモリを備える。ＣＰＵが、ＲＯＭに記憶されたプログラムを実行することによって、上記の各部の機能を実現する。
【０１５０】
指示受信部２７０は、広域ネットワークＮ及びルータ３１を介してアグリゲータ９０と通信し、アグリゲータ９０から給湯機６を動作させる指示を受信する。アグリゲータ９０は、例えば電力会社又は電力の売買を仲介する電力事業者である。例えば、指示受信部２７０は、夜間わき上げ量の指示、昼間わき上げ時刻の指示等を、アグリゲータ９０から受信する。指示受信部２７０は、指示受信手段として機能する。
【０１５１】
変換部２８０は、指示受信部２７０によって受信された指示を、対応する任意電文又は規定電文に変換する。具体的に説明すると、アグリゲータ９０からは様々な形式及び内容の指示が送信されるため、そのままでは給湯機６に制御指令を送信できない場合がある。そのため、変換部２８０は、アグリゲータ９０から送信された指示の内容を解釈する。そして、変換部２８０は、指示の内容に従って給湯機６を動作させるために、給湯機６と通信可能な形式の電文であって、指示の内容に対応する任意電文又は規定電文を選択する。変換部２８０は、変換手段として機能する。
【０１５２】
判定部２５０は、給湯機６が任意電文での通信に対応しているか否かを判定する。判定部２５０の機能は、実施の形態１，２と同様である。
【０１５３】
動作制御部２６０は、指示受信部２７０によって受信された指示に対応する任意電文又は規定電文で、宅内通信部２４に給湯機６と通信させる。これにより、動作制御部２６０は、アグリゲータ９０からの指示に従って、余剰電力で給湯機６を動作させる。具体的に説明すると、判定部２５０による判定の結果、給湯機６が任意電文での通信に対応している場合、任意電文での通信によって、給湯機６に制御指令を送信する。これに対して、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合、規定電文での通信によって、給湯機６に制御指令を送信する。
【０１５４】
例えば、指示受信部２７０がアグリゲータ９０から夜間わき上げ量の指示を受信した場合、給湯機６が任意電文での通信に対応している場合、動作制御部２６０は、指示された夜間わき上げ量を、任意電文で給湯機６に送信する。これに対して、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合、動作制御部２６０は、規定電文で給湯機６にわき上げの開始及び停止の指令を送信する。これにより、動作制御部２６０は、給湯機６に昼間わき上げを実行させる。
【０１５５】
また、指示受信部２７０がアグリゲータ９０から昼間わき上げ時刻の指示を受信した場合、動作制御部２６０は、規定電文で給湯機６にわき上げの開始及び停止の指令を送信する。具体的に説明すると、動作制御部２６０は、指示された昼間わき上げ時刻が到来すると、規定電文で給湯機６にわき上げの開始の指令を送信する。そして、動作制御部２６０は、わき上げ量が規定の湯量に達したら、規定電文で給湯機６にわき上げの停止の指令を送信する。
【０１５６】
以上説明したように、実施の形態３に係る電力管理システム１ｂでは、通信アダプタ８０が、アグリゲータ９０から指示を受信し、受信した指示に従って給湯機６を動作させる。その際、通信アダプタ８０は、アグリゲータ９０から受信した指示を、給湯機６に送信可能な形式に変換して、給湯機６に制御指令を送信する。これにより、アグリゲータ９０が給湯機６を直接制御する場合に、アグリゲータ９０から様々な形式及び内容の指示が送信されても、柔軟に給湯機６を動作させることができる。その結果、余剰電力をより有効に利用することにつながる。
【０１５７】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。なお、実施の形態１〜３と同様の特徴については説明を省略する。
【０１５８】
実施の形態１〜３では、動作制御部２６０は、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合、規定電文での通信によって、給湯機６に昼間わき上げを実行させた。これに対して、実施の形態４では、判定部２５０は、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合、給湯機６が、任意電文とも規定電文とも異なる第３の電文での通信に対応しているか否かを判定する。判定部２５０による判定の結果、給湯機６が第３の電文での通信に対応していれば、動作制御部２６０は、第３の電文による通信によって給湯機６に昼間わき上げを実行させる。一方、給湯機６が第３の電文での通信に対応していなければ、動作制御部２６０は、規定電文による通信によって給湯機６に昼間わき上げを実行させる。
【０１５９】
第３の電文は、具体的には、エコーネットライトのＲｅｌｅａｓｅ  Ｉで通信可能な電文である。Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｉは、エコーネットライトのバージョンの１つである。第３の電文は、Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｉにおいて新たに追加された「昼間わき上げシフト時刻」、「昼間わき上げ予測電力量」、「時間当たり消費電力量」等の項目に対応している。Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｉに対応している機器は、第３の電文での通信によって、このような項目の情報を送信することができる。
【０１６０】
図２０に、実施の形態４に係る制御装置２０によって実行される夜間及び昼間わき上げ処理（ステップＳ７）の流れを示す。
【０１６１】
図２０に示す処理を開始すると、制御部２１は、給湯機６から夜間わき上げ量を取得できたか否かを判定する（ステップＳ７０１）。ステップＳ７０１の処理は、実施の形態１と同様である。制御部２１は、給湯機６に任意電文で夜間わき上げ量の要求を送信し、要求に対する応答を給湯機６から受信したか否かを判定する。これにより、制御部２１は、給湯機６が任意電文での通信に対応しているか否かを判定する。
【０１６２】
給湯機６から夜間わき上げ量を取得できた場合（ステップＳ７０１；ＹＥＳ）、制御部２１は、取得した夜間わき上げ量から昼間わき上げ量を減じた量を、新たな夜間わき上げ量として給湯機６に送信する（ステップＳ７０２）。ステップＳ７０２の処理は、実施の形態１と同様である。制御部２１は、給湯機６が任意電文での通信に対応している場合、給湯機６において当初設定されていた夜間わき上げ量から、昼間にわき上げるべき湯量を減じた量を夜間にわき上げるよう、任意電文で給湯機６に指令を送信する。
【０１６３】
これに対して、給湯機６から夜間わき上げ量を取得できなかった場合（ステップＳ７０１；ＮＯ）、制御部２１は、給湯機６がＲｅｌｅａｓｅ  Ｉに対応しているか否かを判定する（ステップＳ７１０）。具体的に説明すると、制御部２１は、Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｉで新たに追加された「昼間わき上げシフト時刻」、「昼間わき上げ予測電力量」、「時間当たりの消費電力量」等の情報を、給湯機６から取得できるか否かを判定する。例えば、制御部２１は、給湯機６に第３の電文でこれらの情報の要求を送信し、要求に対する応答を給湯機６から受信した場合に、給湯機６がＲｅｌｅａｓｅ  Ｉ及び第３の電文での通信に対応していると判定する。ステップＳ７１０において、制御部２１は、判定部２５０として機能する。
【０１６４】
給湯機６がＲｅｌｅａｓｅ  Ｉに対応している場合（ステップＳ７１０；ＹＥＳ）、制御部２１は、Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｉで給湯機６を制御する（ステップＳ７１１）。言い換えると、制御部２１は、第３の電文での通信によって、給湯機６に夜間及び昼間わき上げを実行させる。ステップＳ７１１において、制御部２１は、動作制御部２６０として機能する。
【０１６５】
具体的に説明すると、制御部２１は、第３の電文での通信によって、昼間わき上げシフト時刻を給湯機６に送信する。給湯機６は、夜間わき上げ期間において、自動的に夜間わき上げを開始する。制御部２１は、夜間わき上げ期間において、給湯機６のわき上げ量を監視し、給湯機６のわき上げ量が夜間わき上げ量に達したタイミングで、給湯機６にわき上げ停止の指令を送信して夜間わき上げを停止させる。そして、制御部２１は、給湯機６が昼間わき上げを自動的に開始できるように、給湯機６にわき上げの自動設定を送信する。その後、給湯機６は、制御装置２０から送信された昼間わき上げシフト時刻が到来すると、自動的に昼間わき上げを開始する。制御部２１は、昼間わき上げ期間が終了するタイミングで、給湯機６にわき上げ停止の指令を送信して夜間わき上げを停止させる。このようにして、制御部２１は、給湯機６に夜間及び昼間わき上げを実行させる。昼間わき上げ期間、昼間わき上げ量及び夜間わき上げ量を設定する方法は、実施の形態１において給湯機６が任意電文に対応していない場合と同様である。
【０１６６】
或いは、制御部２１は、第３の電文での通信によって得られた情報に基づいて、規定電文での通信によって給湯機６を制御しても良い。例えば、第３の電文での通信によって、「昼間わき上げシフト時刻」が１４時であり、「昼間わき上げ予測電力量」が２ｋＷｈであり、「時間当たりの消費電力量」が１ｋＷｈであることが通知された場合、制御部２１は、昼間わき上げ期間を１４時から１６時の２時間と設定し、且つ、昼間わき上げ量を２時間でわき上げ可能な湯量と設定する。そして、制御部２１は、実施の形態１と同様の規定電文での通信によって、給湯機６に夜間及び昼間わき上げを実行させる。
【０１６７】
これに対して、給湯機６がＲｅｌｅａｓｅ  Ｉに対応していない場合（ステップＳ７１０；ＮＯ）、制御部２１は、実施の形態１におけるステップＳ７０３〜Ｓ７０９と同様の処理を実行する。言い換えると、給湯機６が任意電文にもＲｅｌｅａｓｅ  Ｉにも対応していない場合、制御部２１は、規定電文での通信によって、給湯機６に夜間及び昼間わき上げを実行させる。
【０１６８】
以上説明したように、実施の形態４に係る制御装置２０は、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合、給湯機６がＲｅｌｅａｓｅ  Ｉに対応しているか否かを判定する。そして、制御装置２０は、給湯機６がＲｅｌｅａｓｅ  Ｉに対応している場合に、Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｉによる通信電文での通信によって、給湯機６に昼間わき上げを実行させる。このように、給湯機６と通信可能な電文を２段階で判定することによって、制御装置２０と給湯機６との間で通信可能な電文が異なる場合であっても、給湯機６をより的確に動作させることができる。その結果、余剰電力をより有効に利用することができる。
【０１６９】
（変形例）
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明を実施するにあたっては、種々の形態による変形及び応用が可能である。
【０１７０】
例えば、上記実施の形態では、任意電文が第１の電文であり、規定電文が第２の電文であるとして説明した。しかしながら、本発明において、第１の電文と第２の電文とは、形式が異なっており、設備機器に送信可能な指令内容が異なるものであれば、他の形式の電文であっても良い。また、上記実施の形態４において、第３の電文は、Ｒｅｌｅａｓｅ  Ｉで通信可能な電文に限らず、他の形式の電文であっても良い。また、制御装置２０が設備機器と通信するためのネットワークは、エコーネットライトに限らない。
【０１７１】
上記実施の形態では、予測部４３０は、過去の規定期間における消費電力Ｐｃの計測値に基づいて消費予測モデルを作成した。しかしながら、本発明において、予測部４３０は、モデルの精度を高めるために、ユーザのスケジュール、気象情報等にも基づいて消費予測モデルを作成しても良い。また、予測部４３０は、発電予測モデル及び消費予測モデルを作成する際に、発電量及び消費電力量の平均値を算出することに限らず、統計分析、機械学習等の手法を用いて発電量及び消費電力量を予測しても良い。なお、消費電力Ｐｃは、家屋Ｈ全体で消費される消費電力（Ｐ１＋Ｐ２）に限らず、家屋Ｈ全体で消費される消費電力から給湯機６の消費電力Ｐ３を除いた電力（Ｐ１＋Ｐ２−Ｐ３）として定めても良い。この場合、余剰電力は、発電電力Ｐ２が、家屋Ｈ全体で消費される消費電力から給湯機６の消費電力Ｐ３を除いた消費電力Ｐｃより大きい場合に生じる。ＣＴ１〜ＣＴ３によって計測された電力Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３から消費電力Ｐｃを算出する処理は、電力計測装置４が実行しても良いし、制御装置２０が実行しても良いし、管理サーバ４０が実行しても良い。
【０１７２】
上記実施の形態では、判定部２５０は、給湯機６から任意電文での通信によって特定の情報を取得できた場合に、給湯機６が任意電文での通信に対応していると判定した。しかしながら、本発明において、判定部２５０は、給湯機６の機種コード、機種番号等を確認することによって、給湯機６が第１の電文での通信に対応しているか否かを判定しても良い。上記実施の形態４において、給湯機６が第３の電文での通信に対応しているか否かを判定する処理についても同様である。
【０１７３】
上記実施の形態では、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合の夜間わき上げ期間において、給湯機６は自動的に夜間わき上げを開始し、動作制御部２６０は、わき上げ量が設定量に達したタイミングで給湯機６にわき上げを停止させた。しかしながら、本発明において、給湯機６が自動的に夜間わき上げを実行する機能を停止しても良い。この場合、給湯機６は自動的に夜間わき上げを開始しないため、動作制御部２６０は、夜間わき上げを開始するタイミングで、宅内通信部２４によって、規定電文で給湯機６にわき上げ開始の指令を送信する。
【０１７４】
上記実施の形態では、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合の昼間わき上げ期間において、動作制御部２６０は、昼間わき上げ期間の終了時刻が到来すると、給湯機６にわき上げを停止させた。しかしながら、本発明において、動作制御部２６０は、給湯機６の残湯量を監視し、わき上げ量が、動作設定部２４０によって設定された昼間沸き上げ量に達したタイミングで、給湯機６にわき上げを停止させても良い。
【０１７５】
また、動作制御部２６０は、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合の夜間わき上げ期間において、給湯機６に夜間わき上げを停止させた後、宅内通信部２４によって、給湯機６に自動わき上げの指令を送信しても良い。同様に、動作制御部２６０は、給湯機６が任意電文での通信に対応していない場合の昼間わき上げ期間において、給湯機６に昼間わき上げを停止させた後、宅内通信部２４によって、給湯機６に自動わき上げの指令を送信しても良い。自動わき上げの指令は、湯切れを防止するためわき上げを給湯機６に許可するための指令であって、規定電文で送信される。
【０１７６】
上記実施の形態では、電力管理システム１，１ａ、１ｂにおける制御対象の機器は給湯機６であった。しかしながら、本発明において、制御対象の機器は、蓄電設備、空調機等であっても良い。蓄電設備は、定置型の蓄電池、電気自動車等である。空調機は、ルームエアコン、氷蓄熱機器、温水を利用した床暖房システム等である。
【０１７７】
例えば、制御対象の機器が蓄電設備である場合、動作制御部２６０は、余剰電力を蓄電設備に充電させることによって、蓄電設備を動作させる。この場合、上記実施の形態におけるわき上げ量及び残湯量は、それぞれ充電量及び残電池量と置き換えることにより、上記実施の形態と同様に説明可能である。給湯機６に湯をわき上げさせる場合と同様、余剰電力を蓄電設備に充電させることによって、余剰電力を有効に利用することができる。
【０１７８】
また、制御対象の機器が空調機である場合、動作制御部２６０は、余剰電力で空調機に空調させることによって、空調機を動作させる。余剰電力で空調機に空調させることによって、部屋、躯体等に蓄熱されるため、余剰電力を熱に変換して利用することができる。そのため、給湯機６及び蓄電設備の場合と同様に説明可能である。
【０１７９】
上記実施の形態では、電力管理システム１が適用される対象として、家屋Ｈを例に挙げて説明した。しかしながら、本発明において、電力管理システム１が適用される対象は、家屋Ｈのような一般住宅であることに限らず、集合住宅、施設、ビル、工場等であっても良い。
【０１８０】
上記実施の形態では、制御装置２０の制御部２１及び管理サーバ４０，４０ａの制御部４１において、ＣＰＵがＲＯＭ又は記憶部２２に記憶されたプログラムを実行することによって、図７、図１７及び図１９に示した各部として機能した。しかしながら、本発明において、制御部２１，４１は、専用のハードウェアであってもよい。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である。制御部２１，４１が専用のハードウェアである場合、各部の機能それぞれを個別のハードウェアで実現してもよいし、各部の機能をまとめて単一のハードウェアで実現してもよい。
【０１８１】
また、各部の機能のうち、一部を専用のハードウェアによって実現し、他の一部をソフトウェア又はファームウェアによって実現してもよい。このように、制御部２１，４１は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、又は、これらの組み合わせによって、上述の各機能を実現することができる。
【０１８２】
本発明に係る制御装置２０及び管理サーバ４０の動作を規定する動作プログラムを既存のパーソナルコンピュータ又は情報端末装置等のコンピュータに適用することで、当該コンピュータを、本発明に係る制御装置２０及び管理サーバ４０として機能させることも可能である。
【０１８３】
また、このようなプログラムの配布方法は任意であり、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk ROM）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto Optical Disk）、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してもよいし、インターネット等の通信ネットワークを介して配布してもよい。
【０１８４】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この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。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、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、この発明の範囲内とみなされる。
【産業上の利用可能性】
【０１８５】
本発明は、電力の管理を行うシステム等に好適に採用され得る。
【符号の説明】
【０１８６】
１，１ａ，１ｂ  電力管理システム、３  発電設備、４  電力計測装置、６  給湯機、７（７ａ，７ｂ，…）  電気機器、８  商用電力系統、９  分電盤、１０  ＰＶパネル、１１  ＰＶ−ＰＣＳ、２０  制御装置、２１  制御部、２２  記憶部、２３  計時部、２４  宅内通信部、２５  宅外通信部、２９  バス、３０  操作端末、３１  ルータ、４０，４０ａ  管理サーバ、４１  制御部、４２  記憶部、４３  通信部、４９  バス、５０  気象サーバ、６０  ヒートポンプユニット、６１  タンクユニット、６２  水配管、６３  貯湯タンク、６４  給湯コントローラ、６５  リモコン、６６  混合弁、６７  シャワー、６８  蛇口、６９  通信線、７０  冷媒配管、７１  圧縮機、７２  第１の熱交換器、７３  膨張弁、７４  第２の熱交換器、７５  送風機、７６  水ポンプ、７９  制御基板、８０  通信アダプタ、９０  アグリゲータ、２１０  計測値取得部、２２０  計測値送信部、２３０  予測情報受信部、２４０  動作設定部、２５０  判定部、２６０  動作制御部、２７０  指示受信部、２８０  変換部、４１０  気象情報取得部、４２０  計測値取得部、４３０  予測部、４４０  予測情報送信部、４９０  データベース、４９１  気象予報情報、４９２  気象実績情報、４９３  発電電力情報、４９４  消費電力情報、Ｄ１〜Ｄ５  電力線、Ｈ  家屋、Ｎ  広域ネットワーク
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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