(57)【要約】【課題】太陽光発電装置によって発電される電力が余剰となった場合でも、当該電力を無駄にすることなく有効に利用することのできるエネルギー管理システムの制御装置を提供する。【解決手段】使用開始時刻よりも前の時点で、電力取得部１０１で取得された電力が需要電力よりも大きくなったときには、制御部１０４は、熱媒体が使用者の用に供され得る状態となり、且つ、当該熱媒体の温度が使用時温度とは異なる設定温度となるように、電熱機器（浴室給湯装置５０、空調装置７０）を動作させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電装置（２０）と、電力によって熱媒体の加熱又は冷却を行う電熱機器（５０，７０）と、を少なくとも含むエネルギー管理システム（ＰＳ１，ＰＳ２）の制御装置（１００）であって、
前記電熱機器は、使用者の用に供される際において熱媒体の温度が常温とは異なる使用時温度となるように、熱媒体の加熱又は冷却を行うものであり、
前記太陽光発電装置によって発電される電力の大きさを取得する電力取得部（１０１）と、
前記使用時温度となった熱媒体が使用者の用に供され始める予定の時刻、である使用開始時刻を記憶する時刻記憶部（１０２）と、
前記電熱機器の動作を制御する制御部（１０４）と、を備え、
前記使用開始時刻よりも前の時点で、前記電力取得部で取得された電力が需要電力よりも大きくなったときには、
前記制御部は、
熱媒体が使用者の用に供され得る状態となり、且つ、当該熱媒体の温度が前記使用時温度とは異なる設定温度となるように、前記電熱機器を動作させる制御装置。
【請求項２】
前記使用時温度が常温よりも高い温度である場合には、前記設定温度は、前記使用時温度よりも更に高い温度として設定され、
前記使用時温度が常温よりも低い温度である場合には、前記設定温度は、前記使用時温度よりも更に低い温度として設定される、請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記設定温度が、現在時刻から前記使用開始時刻までの期間の長さに基づいて設定される、請求項１に記載の制御装置。
【請求項４】
前記設定温度が、現在時刻から前記使用開始時刻までの期間の長さと、熱媒体の単位時間における温度変化量と、に基づいて設定される、請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
熱媒体の単位時間における温度変化量を、過去の実測値に基づいて学習する機能を有する、請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記使用開始時刻を、過去の使用履歴に基づいて学習する機能を有する、請求項４に記載の制御装置。
【請求項７】
前記電熱機器は浴室給湯装置（５０）であり、前記熱媒体は水である、請求項１に記載の制御装置。
【請求項８】
前記電熱機器は空調装置（７０）であり、前記熱媒体は空気である、請求項１に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギー管理システムの制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）と称されるエネルギー管理システムの普及が始まっている。エネルギー管理システムは、例えば太陽光発電装置や蓄電池装置等を利用して建物における電力消費を調整することにより、電力消費を抑制したり、所謂ピークカットを行って電力消費を平準化したりすることのできるシステムである。
【０００３】
下記特許文献１には、太陽光発電装置で発電された電力のうち余剰分を熱エネルギーに変換して蓄えておくことで、発電された電力を有効に活用することのできるエネルギー管理システムについて記載されている。尚、「熱エネルギーに変換」することには、水などの熱媒体を加熱して常温よりも高くしておくことの他、熱媒体を冷却して常温よりも低くしておくことも含まれる。前者の例としては、ヒートポンプ給湯器を動作させて貯湯槽内で湯を生成することが挙げられる。後者の例としては、製氷装置を動作させて蓄熱槽内で氷を生成することが挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載されているエネルギー管理システムでは、発電された電力のうち余剰となった分（以下、「余剰電力」とも称する）が生じたときには、この余剰電力を用いて貯湯槽に貯えられた湯を加熱する。これにより、余剰電力を無駄にすることなく熱エネルギーとして蓄えておき、後に利用することが可能となっている。しかしながら、貯湯槽内に蓄えておくことのできる熱エネルギーの量には上限があり、当該上限を超えて蓄えておくことはできない。従って、例えば晴天時の日中など、比較的大きな余剰電力が生じるときには、その一部又は全ての電力が捨てられて無駄となってしまうことがある。
【０００６】
尚、この無駄となる電力は、熱エネルギーに変換して貯湯槽等に蓄えておくことや、電気エネルギーのまま蓄電池装置に蓄えておくこと、及び売電のために逆潮流させること、のいずれもできない電力である。例えば、建物において発電される電力の予測や、消費される電力の予測が大きく外れてしまった場合には、上記のように無駄となる電力が生じてしまう可能性が高い。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽光発電装置によって発電される電力が余剰となった場合でも、当該電力を無駄にすることなく有効に利用することのできるエネルギー管理システムの制御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】
上記課題を解決するために、本発明に係る制御装置は、太陽光発電装置（２０）と、電力によって熱媒体の加熱又は冷却を行う電熱機器（５０，７０）と、を少なくとも含むエネルギー管理システム（ＰＳ１，ＰＳ２）の制御装置（１００）であって、電熱機器は、使用者の用に供される際において熱媒体の温度が常温とは異なる使用時温度となるように、熱媒体の加熱又は冷却を行うものであり、太陽光発電装置によって発電される電力の大きさを取得する電力取得部（１０１）と、使用時温度となった熱媒体が使用者の用に供され始める予定の時刻、である使用開始時刻を記憶する時刻記憶部（１０２）と、電熱機器の動作を制御する制御部（１０４）と、を備える。使用開始時刻よりも前の時点で、電力取得部で取得された電力が需要電力よりも大きくなったときには、制御部は、熱媒体が使用者の用に供され得る状態となり、且つ、当該熱媒体の温度が使用時温度とは異なる設定温度となるように、電熱機器を動作させる。
【０００９】
ここでいう「需要電力」とは、現在の状態から更に追加で活用し得る電力の大きさのことをいう。例えば、電力系統に追加で逆潮流させ得る電力の大きさと、蓄電池装置に追加で蓄え得る電力の大きさと、例えば貯湯槽のような蓄熱装置に対し熱エネルギーとして追加で蓄え得る電力の大きさと、を合算したものをいう。尚、上記の例は、エネルギー管理システムが蓄電池装置と蓄熱装置との両方を備えている場合の例である。例えば、蓄電池装置を備えていない場合には、蓄電池装置に追加で蓄え得る電力の大きさが上記の需要電力から除外されることは言うまでもない。
【００１０】
電力取得部で取得された電力、すなわち、太陽光発電装置によって発電される電力の大きさが、上記の需要電力よりも大きくなった場合には、制御部は、発電される電力を用いて電熱機器を動作させる。具体的には、熱媒体が使用者の用に供され得る状態となり、且つ、当該熱媒体の温度が通常使用時における温度（使用時温度）とは異なる設定温度となるように、電熱機器を動作させる。
【００１１】
例えば、電熱機器が浴室用の給湯装置である場合には、水が熱媒体に該当する。この場合、「熱媒体が使用者の用に供され得る状態」とは、浴槽に湯張りが行われた状態のことである。また、例えば、電熱機器が空調装置である場合には、空気が熱媒体に該当する。この場合、「熱媒体が使用者の用に供され得る状態」とは、室内の空気が空調装置によって温度調節された状態のことである。
【００１２】
制御部が行う制御により、電熱機器は、熱媒体の温度が使用時温度とは異なる設定温度となるように動作する。例えば電熱機器が浴室用の給湯装置である場合には、浴槽に張られる湯の温度が、入浴時の温度（使用時温度）よりも高い温度（設定温度）となるように浴槽への湯張りが行われる。
【００１３】
また、例えば電熱機器が空調装置であり、夏期に冷房が行われる場合には、室内に吹き出される空気の温度が、室内に人が存在するときの温度（使用時温度）よりも低い温度（設定温度）となるように空気の温度調節が行われる。
【００１４】
上記のような制御が、使用開始時刻よりも前の時点で行われる。熱媒体の温度は、使用開始時刻までの期間で生じる放熱又は吸熱によって、次第に常温に近づくようにその温度を変化させて行く。そこで、上記の設定温度を、使用開始時刻における熱媒体の温度が使用時温度となるような温度としておけば、使用開始時刻において使用者は快適に熱媒体を使用することができる。また、熱媒体の温度を上記のように調整するにあたり、電熱機器で消費される電力は、太陽光発電装置で発電されながらも捨てるしかなかった電力である。従って、当該電力が電熱機器で消費されても、電力会社に支払われる電気料金が増加することは無い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、太陽光発電装置によって発電される電力が余剰となった場合でも、当該電力を無駄にすることなく有効に利用することのできるエネルギー管理システムの制御装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る制御装置、及び制御装置によって制御されるエネルギー管理システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】エネルギー管理システムの一部である浴室給湯装置の構成を示す図である。
【図３】制御装置によって実行される処理の流れを示す図である。
【図４】制御装置によって実行される処理の流れを示す図である。
【図５】浴槽に張られた湯の温度変化を示すグラフである。
【図６】制御装置によって実行される処理の流れを示す図である。
【図７】制御装置によって実行される処理の流れを示す図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る制御装置、及び制御装置によって制御されるエネルギー管理システムの構成を模式的に示す図である。
【図９】制御装置によって実行される処理の流れを示す図である。
【図１０】制御装置によって実行される処理の流れを示す図である。
【図１１】室内の空気の温度変化を示すグラフである。
【図１２】制御装置によって実行される処理の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１８】
本発明の第１実施形態について説明する。第１実施形態に係る制御装置１００は、エネルギー管理システムＰＳ１の動作を制御するための装置として構成されている。制御装置１００の説明に先立ち、図１を参照しながらエネルギー管理システムＰＳ１の構成について説明する。エネルギー管理システムＰＳ１は、建物ＨＭにおける発電や電力消費を制御するためのシステムである。エネルギー管理システムＰＳ１は、太陽光発電装置２０と、分電盤３０と、蓄電池装置４０と、浴室給湯装置５０とを備えている。
【００１９】
太陽光発電装置２０は、太陽光のエネルギーを電力に変換する発電装置であって、建物ＨＭの屋根に設置されている。太陽光発電装置２０で発電された電力は、分電盤３０を介して蓄電池装置４０や浴室給湯装置５０等に分配され、それぞれの装置において消費される。また、建物ＨＭにおいては、太陽光発電装置２０で発電された電力を電力系統１０に逆潮流させ、売電を行うことも可能となっている。太陽光発電装置２０から分電盤３０に向けて供給される電力の大きさは、太陽光発電装置２０が備える不図示のパワーコンディショナによって調整される。
【００２０】
分電盤３０は、太陽光発電装置２０から供給される電力、及び電力系統１０から供給される電力を、建物ＨＭに設けられた各種電力機器（蓄電池装置４０等）に分配するためのものである。分電盤３０は、太陽光発電装置２０から供給される電力の大きさや、電力系統１０から供給される電力の大きさ、各種電力機器で消費される電力の大きさを個別に計測し、それぞれの計測値を制御装置１００に送信するように構成されている。
【００２１】
蓄電池装置４０は、分電盤３０からの電力を一時的に充電したり、充電された電力を分電盤３０に向けて放電したりすることのできる装置である。蓄電池装置４０から放電された電力は、分電盤３０を介して各種電力機器（浴室給湯装置５０等）に分配される。蓄電池装置４０が充放電を行うことにより、太陽光発電装置２０で昼間に発電された電力を蓄えておき、夜間に使用するようなことが可能となる。蓄電池装置４０には、不図示の電力変換器が備えられている。制御装置１００が電力変換器の動作を制御することにより、蓄電池装置４０から充放電される電力の大きさが調整される。
【００２２】
浴室給湯装置５０は、分電盤３０から供給された電力によって水を加熱し、生成された湯を建物ＨＭの浴室に供給するための装置である。浴室給湯装置５０の動作は制御装置１００によって制御される。
【００２３】
浴室給湯装置５０の構成について、図２を参照しながら説明する。浴室給湯装置５０は、貯湯タンク５１０と、熱交換器５６０とを備えている。貯湯タンク５１０は、不図示の加熱ユニットで加熱された湯、すなわち、分電盤３０からの電力によって加熱された湯を貯えておくための容器であり、建物ＨＭの屋外に設置されている。貯湯タンク５１０に貯えられている湯の温度は、浴室において使用される湯の温度よりも高くなっている。
【００２４】
貯湯タンク５１０には、水供給配管５３０と、湯排出配管５２０とが接続されている。水供給配管５３０は、貯湯タンク５１０に常温の水道水を供給するための配管である。湯排出配管５２０は、貯湯タンク５１０と、浴室に設けられた浴槽６０とを繋ぐ配管である。湯排出配管５２０の途中には開閉弁５２１が設けられている。開閉弁５２１は外部からの信号に基づいて開閉する電磁弁であって、その開閉動作は制御装置１００によって制御される。
【００２５】
湯排出配管５２０のうち、開閉弁５２１よりも下流側（浴槽６０側）となる位置には、混合弁５２２が設けられている。混合弁５２２は、貯湯タンク５１０から供給される高温の湯に、配管５３１から供給される常温の水道水を混合させることにより、浴槽６０に供給される湯の温度を調整するものである。
【００２６】
湯排出配管５２０のうち、混合弁５２２よりも更に下流側となる位置には、湯温センサ５２３が設けられている。湯温センサ５２３は、湯排出配管５２０を流れる湯の温度を検知し、これを制御装置１００に送信するための温度センサである。
【００２７】
制御装置１００からの制御信号によって開閉弁５２１が開状態になると、水供給配管５３０からの水圧により、貯湯タンク５１０の湯が湯排出配管５２０を通って浴槽６０に供給される。これにより、浴槽６０への湯張りが行われる。
【００２８】
このとき、制御装置１００は、湯温センサ５２３で検知される湯の温度が所定の設定温度となるように混合弁５２２の開度を変化させ、配管５３１から湯排出配管５２０へと供給される水道水の流量を調整する。これにより、浴槽６０には設定温度の湯が張られることとなる。尚、入浴時において浴槽６０に張られている湯の温度のことを、以下では「使用時温度」とも表記する。
【００２９】
浴槽６０への湯張りが行われる際には、水供給配管５３０から常温の水道水が貯湯タンク５１０に供給される。これにより、貯湯タンク５１０に貯えられている湯の温度（全体の平均温度）は低下する。制御装置１００は、加熱ユニットを動作させることによって湯の加熱を行い、貯湯タンク５１０に貯えられている湯の温度を上昇させる。つまり、浴槽６０への湯張りが行われると、これに伴って浴室給湯装置５０において電力が消費される。このような浴室給湯装置５０は、熱媒体である水が使用者の用に供される際（すなわち浴槽６０での入浴が行われる際）において、水の温度が常温とは異なる使用時温度となるように、電力によって水の加熱を行う装置、ということができる。
【００３０】
湯排出配管５２０のうち最も下流側となる位置には、水位センサ５２４が設けられている。水位センサ５２４は、湯排出配管５２０の内部における水圧に基づいて、浴槽６０に張られている湯の水位を検知するためのセンサである。水位センサ５２４で検知された水位は、制御装置１００に送信される。
【００３１】
熱交換器５６０は、浴槽６０に張られた湯の水位を変化させることなく、当該湯の温度を上昇させるための熱交換器である。つまり、浴槽６０において所謂「追い炊き」を行うための熱交換器である。熱交換器５６０と貯湯タンク５１０との間は、第１循環配管５４０で接続されている。熱交換器５６０と浴槽６０との間は、第２循環配管５５０で接続されている。
【００３２】
第１循環配管５４０は、貯湯タンク５１０の上方側にある高温の湯を熱交換器５６０に供給し、これを貯湯タンク５１０の下方側に戻すための配管である。第１循環配管５４０の途中には循環ポンプ５４１が設けられている。循環ポンプ５４１は、第１循環配管５４０において上記のように湯を流すためのポンプである。循環ポンプ５４１の動作は制御装置１００によって制御される。
【００３３】
第２循環配管５５０は、浴槽６０に張られている湯を熱交換器５６０に供給し、これを浴槽６０に戻すための配管である。第２循環配管５５０の途中には循環ポンプ５５１が設けられている。循環ポンプ５５１は。第２循環配管５５０において上記のように湯を流すためのポンプである。循環ポンプ５５１の動作は制御装置１００によって制御される。第２循環配管５５０の途中には湯温センサ５５２が設けられている。湯温センサ５５２は、第２循環配管５５０を流れる湯の温度を検知し、これを制御装置１００に送信するための温度センサである。
【００３４】
浴槽６０の追い炊きが行われる際には、循環ポンプ５４１と循環ポンプ５５１との両方が動作を行う。これにより、熱交換器５６０では、貯湯タンク５１０からの高温の湯と、浴槽６０からの低温の湯との間で熱交換が行われ、これにより浴槽６０に張られている湯の温度が上昇する。このとき、当該湯の温度は、湯温センサ５５２で測定される温度に概ね一致する。制御装置１００は、湯温センサ５５２で測定される温度が目標温度まで上昇すると、循環ポンプ５４１及び循環ポンプ５５１の動作を停止させて追い炊きを完了する。
【００３５】
図１を再び参照しながら、制御装置１００の構成について説明する。既に述べたように、制御装置１００は、エネルギー管理システムＰＳ１の動作を制御するための装置である。制御装置１００は、ＣＰＵ、ＲＯＭ等を備えたコンピュータシステムとして構成されている。制御装置１００は、建物ＨＭにおいて使用される系統電力（電力系統１０から供給される電力）の使用量が平準化され、電力会社に支払われる電気料金が安くなるように、エネルギー管理システムＰＳ１を構成する各種機器の動作を制御する。当該制御は、太陽光発電装置２０によって発電される電力の推移の予測や、建物ＨＭにおける使用者の生活パターン（つまり、電気製品が使用される時間帯）の予測等に基づいて行われる。
【００３６】
制御装置１００は、機能的な制御ブロックとして、電力取得部１０１と、時刻記憶部１０２と、変化率記憶部１０３と、制御部１０４と、を有している。
【００３７】
電力取得部１０１は、太陽光発電装置２０によって発電される電力の大きさを取得する部分である。電力取得部１０１は、太陽光発電装置２０が備えるパワーコンディショナから受信される信号に基づいて、現時点において太陽光発電装置２０で発生させ得る電力の大きさを取得する。
【００３８】
時刻記憶部１０２は、建物ＨＭにおいて一日のうち最初に入浴が行われる予定の時刻(以下、当該時刻のことを「使用開始時刻」とも称する）を記憶している部分である。使用開始時刻は、使用時温度となった湯が使用者の用に供され始める予定の時刻、ということができる。後に説明するように、本実施形態では、使用者が入浴を行う時刻を日々取得して、これに基づいて時刻記憶部１０２に記憶されている使用開始時刻を更新するように構成されている。つまり、実際の使用態様に基づいて使用開始時刻を学習するように構成されている。
【００３９】
変化率記憶部１０３は、浴槽６０に張られている湯の温度が放熱によって冷めていく際の、単位時間あたりにおける温度変化量、すなわち温度変化率が記憶されている部分である。後に説明するように、本実施形態では、浴槽６０における実際の湯の温度低下を測定して、これに基づいて変化率記憶部１０３に記憶されている温度変化率を更新するように構成されている。つまり、実際の温度変化に基づいて温度変化率を学習するように構成されている。
【００４０】
制御部１０４は、浴室給湯装置５０の動作を制御する部分である。制御部１０４は、使用開始時刻の直前に湯張りが完了するように、浴室給湯装置５０の動作を制御する。ただし、太陽光発電装置２０で発電された電力の大きさによっては、上記とは異なるタイミングで湯張りが完了するように制御を行うことがある。このような制御について、図３を参照しながら説明する。
【００４１】
図３に示される一連の処理は、所定の周期が経過する毎に繰り返し行われる。ただし、使用開始時刻の直前に浴槽６０への湯張り（通常の湯張り）が行われた後や、ステップＳ０３の処理（先駆け湯張り）が一旦行われた後においては、翌日まで図３の処理は行われなくなる。
【００４２】
最初のステップＳ０１では、太陽光発電装置２０による発電が可能か否かが判定される。当該判定は、太陽光発電装置２０が備える日射センサ（不図示）からの信号に基づいて行われる。太陽光発電装置２０に十分な日光が入射しておらず、発電が不可能であると判定された場合には、図３に示される一連の処理を終了する。太陽光発電装置２０に日光が入射しており、発電が可能であると判定された場合には、ステップＳ０２に移行する。
【００４３】
ステップＳ０２では、太陽光発電装置２０で発電される電力、すなわち電力取得部１０１で取得された電力（以下、「発電電力」とも表記する）の大きさが、需要電力よりも大きいか否かが判定される。ここでいう「需要電力」とは、建物ＨＭにおいて、ステップＳ０２の処理が行われた時点の状態から更に追加で活用し得る電力の大きさのことをいう。本実施形態においては、電力系統１０に追加で逆潮流させ得る電力の大きさと、蓄電池装置４０に追加で蓄え得る電力の大きさと、貯湯タンク５１０内の湯を更に加熱するために使用できる電力の大きさ（つまり、熱エネルギーとして追加で蓄え得る電力の大きさ）と、を合算したものが需要電力に該当する。
【００４４】
ステップＳ０２において、発電電力が需要電力以下である場合にはステップＳ０５に移行する。ステップＳ０５に移行したということは、太陽光発電装置２０で発電される発電電力の全てを捨てることなく、建物ＨＭにおいて活用することができるということである。ステップＳ０５では、発電電力を電力系統１０に逆潮流させること、発電電力を蓄電池装置４０に蓄えること、貯湯タンク５１０内の湯を更に加熱するために発電電力を用いること、のうち少なくともいずれか一つを行うような制御が制御装置１００によって行われ、これにより発電電力の全てが活用される。その後、図３に示される一連の処理を終了する。
【００４５】
ステップＳ０２において、発電電力が需要電力よりも大きい場合にはステップＳ０３に移行する。ステップＳ０３に移行したということは、太陽光発電装置２０で発電される発電電力の一部又は全てが余剰となってしまい、建物ＨＭにおいて活用することができないということである。そこで、ステップＳ０３では、発電電力を用いて先駆け湯張りを行うよう、浴室給湯装置５０の動作が制御される。
【００４６】
ステップＳ０３で行われる先駆け湯張りについて、図４を参照しながら説明する。図４に示されるフローチャートは、図３のステップＳ０３で行われる具体的な処理の内容を示すものである。最初のステップＳ１１では、時刻記憶部１０２に記憶されている使用開始時刻が取得される。既に述べたように、使用開始時刻とは、建物ＨＭにおいて一日のうち最初に入浴が行われる予定の時刻である。
【００４７】
ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、変化率記憶部１０３に記憶されている温度変化率が取得される。既に述べたように、温度変化率とは、浴槽６０に張られている湯の温度が放熱によって冷めていく際の、単位時間あたりにおける温度変化量のことである。
【００４８】
ステップＳ１２に続くステップＳ１３では、これから浴槽６０への湯張りを行うに当たり、浴槽６０に供給される湯の設定温度が算出される。ステップＳ１３の処理が行われるのは、使用開始時刻よりも前の時刻である。つまり、使用者が入浴を行うよりも前の時刻である。ステップＳ１３で算出される設定温度は、使用者が入浴を行う使用開始時刻において、浴槽６０に張られた湯の温度が適温、すなわち使用時温度となるような温度として算出される。ステップＳ１３の処理が行われる時刻から使用開始時刻までの期間の長さをＴＭ１とし、温度変化率の絶対値をδとし、使用時温度をＴ１０とすると、設定温度Ｔ２０は以下の式（１）により算出される。
Ｔ２０＝Ｔ１０＋ＴＭ１×δ・・・・・（１）
【００４９】
図５には、浴槽６０に張られている湯の温度の時間変化が示されている。図５の例では、ステップＳ１３の処理が行われた時刻ｔ０における湯の温度がＴ２０であり、使用開始時刻である時刻ｔ１０における湯の温度がＴ１０となるような温度変化が生じている。図５に示されるグラフの傾きの絶対値が、温度変化率δに該当する。尚、実際の湯の温度変化は厳密には直線状とならず、温度変化率δが次第に緩やかになっていくような温度変化となる。そのような温度変化率δの変化をも考慮して、設定温度Ｔ２０がより正確に算出されることとしてもよい。
【００５０】
図４に戻って説明を続ける。ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、図５のステップＳ１３で設定された設定温度において湯張りが実行される。具体的には、設定温度と等しい温度の湯が浴室給湯装置５０から浴槽６０に供給されて、当該湯が浴槽６０に蓄えられた状態となる。すなわち、熱媒体である湯が使用者の用に供され得る状態となり、かつその温度が通常使用時よりも高い温度（設定温度）となっている状態となる。
【００５１】
このような先駆け湯張りが完了すると、図１３のステップＳ０４に移行する。ステップＳ０４に移行した時は、先駆け湯張りが完了した直後であるから、貯湯タンク５１０に水供給配管５３０から水道水が供給され、貯湯タンク５１０に貯えられている湯の温度が低下した状態となっている。このため、制御装置１００は、加熱ユニットを動作させることによって湯の加熱を行い、貯湯タンク５１０に貯えられている湯の温度を上昇させる。このような加熱ユニットの動作は、発電電力の少なくとも一部を消費することによって行われる。ステップＳ０４の処理が完了すると、加熱ユニットの動作を停止し、図３に示される一連の処理を終了する。
【００５２】
以上のように、使用開始時刻よりも前の時点で発電電力が需要電力よりも大きくなったときには、制御部１０４は、熱媒体である湯が使用者の用に供され得る状態となり、且つ、当該熱媒体の温度が使用時温度とは異なる設定温度となるように、浴室給湯装置５０を動作させる。このような制御によって、余剰となった発電電力を捨てることなく、建物ＨＭで有効に利用することができる。
【００５３】
本実施形態では、使用時温度は常温よりも高い温度である。このため、先駆け湯張りの設定温度は、使用時温度よりも更に高い温度として設定される。これにより、時間の経過とともに湯の温度が使用時温度に近づいて行くこととなり、使用開始時刻においては使用者の用に供されるのに適した温度（使用時温度）とすることができる。
【００５４】
本実施形態では、設定温度Ｔ２０が、現在時刻から使用開始時刻までの期間の長さ（ＴＭ１）と、熱媒体の単位時間における温度変化量（温度変化率δ）と、の両方に基づいて設定される。これにより、設定温度Ｔ２０が正確に設定されるので、使用開始時刻における湯の温度を使用時温度に近づけることができる。
【００５５】
時刻記憶部１０２に記憶されている使用開始時刻を更新（学習）するために行われる制御について、図６を参照しながら説明する。図６に示される一連の処理は、所定の周期が経過する毎に、制御装置１００によって繰り返し実行されている。当該処理は、図３に示される一連の処理と並行して行われるものである。
【００５６】
最初のステップＳ２１では、浴槽６０において湯張りが完了しているか否かが判定される。当該判定は、浴室給湯装置５０の動作履歴に基づいて行われる。また、水位センサ５２４で検知された浴槽６０の水位に基づいて判定されもよい。湯張りが完了していなければ、図６に示される一連の処理を終了する。湯張りが完了していれば、ステップＳ２２に移行する。
【００５７】
ステップＳ２２では、水位センサ５２４で検知された水位が変動したか否かが判定される。水が変動していない場合、すなわち水位センサ５２４から出力される信号の値が一定である場合には、図６に示される一連の処理を終了する。水が変動した場合、すなわち水位センサ５２４から出力される信号の値が変化した場合には、ステップＳ２３に移行する。
【００５８】
ステップＳ２３に移行したということは、この時点で使用者が入浴を開始したことが推測される。ステップＳ２３では、水位センサ５２４で検知された水位の変動が、当日における最初の変動であるか否かが判定される。すなわち、建物ＨＭにおいて、使用者の入浴が最初に行われたのかどうかが判定される。水位の変動が当日の２回目以降の変動であった場合には、図６に示される一連の処理を終了する。水位の変動が当日の最初の変動であった場合には、ステップＳ２４に移行する。
【００５９】
ステップＳ２４に移行したということは、現在の時刻が、使用開始時刻として記憶されるべき時刻であるということである。そこで、ステップＳ２４では、時刻記憶部１０２に記憶されている使用開始時刻が、現在時刻に置き換えられる。以降においては、ステップＳ２４で更新された使用開始時刻が、図４のステップＳ１１等で用いられる使用開始時刻となる。このように、本実施形態に係る制御装置１００は、使用開始時刻を、過去の使用履歴（浴槽６０が使用される履歴）に基づいて学習する機能を有している。これにより、建物ＨＭにおける使用者の生活パターンに合わせて、先に説明した先駆け湯張りを適切に行うことができる。
【００６０】
変化率記憶部１０３に記憶されている温度変化率を更新（学習）するために行われる制御について、図７を参照しながら説明する。図７に示される一連の処理は、所定の周期が経過する毎に、制御装置１００によって繰り返し実行されている。当該処理は、図３に示される一連の処理と並行して行われるものである。
【００６１】
最初のステップＳ３１では、浴槽６０に残湯があるか否かが判定される。当該判定は、水位センサ５２４で検知された浴槽６０の水位に基づいて行われる。浴槽６０に残湯が無ければ、図７に示される一連の処理を終了する。浴槽６０に残湯があれば、ステップＳ３２に移行する。
【００６２】
ステップＳ３２では、前回の温度取得（後述のステップＳ３４の処理）が行われた時点から３０分間が経過したか否かが判定される。３０分間が経過していなければ、図７に示される一連の処理を終了する。３０分間が経過していれば、ステップＳ３３に移行する。
【００６３】
ステップＳ３３では、制御部１０４は循環ポンプ５５１（図２を参照）の動作を開始させ、浴槽６０と熱交換器５６０との間で残湯を循環させる。これにより、浴槽６０に蓄えられている残湯の温度と、第２循環配管５５０を流れる湯の温度が概ね一致した状態となる。ステップＳ３３に続くステップＳ３４では、湯温センサ５５２で検知された湯の温度が、残湯の温度として取得される。ステップＳ３４に続くステップＳ３５では、循環ポンプ５５１の動作を停止させる。
【００６４】
ステップＳ３５に続くステップＳ３６では、前回（つまり３０分前）のステップＳ３４で取得された残湯の温度と、今回のステップＳ３４で取得された残湯の温度とに基づいて、温度変化率が算出される。当該算出は、上記２つの温度の差分を、３０分間の期間で除することにより行われる。その後、変化率記憶部１０３に記憶されている温度変化率が、上記のように算出された新たな温度変化率に置き換えられる。以降においては、ステップＳ３６で更新された温度変化率が、図４のステップＳ１２等で用いられる温度変化率となる。このように、本実施形態に係る制御装置１００は、温度変化率を、過去の実測値に基づいて学習する機能を有している。これにより、浴槽６０が設置されている環境に合わせて、先に説明した先駆け湯張りを適切に行うことができる。
【００６５】
本発明の第２実施形態について説明する。第２実施形態に係る制御装置１００は、エネルギー管理システムＰＳ２の動作を制御するための装置として構成されている。第２実施形態は、エネルギー管理システムＰＳ２の構成について第１実施形態と異なっており、制御装置１００の構成については第１実施形態と同じである。以下の説明においては、第１実施形態と相違する点についてのみ説明を行い、第１実施形態と同一の点については説明を省略する。
【００６６】
図８を参照しながら、エネルギー管理システムＰＳ２の構成について説明する。エネルギー管理システムＰＳ２は、図１に示されるエネルギー管理システムＰＳ１の浴室給湯装置５０を、空調装置７０に置き換えたものとなっている。
【００６７】
空調装置７０は、分電盤３０から供給された電力によって空気を加熱又は冷却し、これにより温度調整された空気を部屋ＲＭに供給するための装置である。空調装置７０により、部屋ＲＭの空気の温度が設定温度に維持される。尚、部屋ＲＭに人が存在するときに空調が行われた場合の部屋ＲＭの空気の温度が、本実施形態における使用時温度に該当する。このような空調装置７０は、熱媒体である空気が使用者の用に供される際（すなわち、使用者が存在する部屋ＲＭ内に供給される際）において、空気の温度が常温とは異なる使用時温度となるように、電力によって空気の加熱又は冷却を行う装置、ということができる。空調装置７０の動作は制御装置１００によって制御される。以下では、空調装置７０によって部屋ＲＭの冷房が行われる場合の例について説明する。
【００６８】
部屋ＲＭには、温度センサ７１と入室センサ７２とが設けられている。温度センサ７１は、部屋ＲＭにおける空気の温度を測定するための温度センサである。温度センサ７１で測定された空気の温度は、制御装置１００に送信される。
【００６９】
入室センサ７２は、例えば赤外線カメラによって部屋ＲＭの様子を撮影し、部屋ＲＭに人（使用者）が入室したことを検知するためのセンサである。入室センサ７２によって人の入室が検知されると、それに対応した信号が制御装置１００に送信される。
【００７０】
本実施形態における時刻記憶部１０２は、建物ＨＭにおいて一日のうち最初に部屋ＲＭへの入室が行われる予定の時刻（本実施形態における「使用開始時刻」に該当する）を記憶している部分である。使用開始時刻は、使用時温度となった空気が使用者の用に供され始める予定の時刻、ということができる。後に説明するように、本実施形態では、使用者が入室する時刻を日々取得して、これに基づいて時刻記憶部１０２に記憶されている使用開始時刻を更新するように構成されている。つまり、実際の使用態様に基づいて使用開始時刻を学習するように構成されている。
【００７１】
本実施形態における変化率記憶部１０３は、部屋ＲＭの空気の温度が吸熱によって上昇していく際の、単位時間あたりにおける温度変化量、すなわち温度変化率が記憶されている部分である。後に説明するように、本実施形態では、部屋ＲＭにおける実際の空気の温度上昇を測定して、これに基づいて変化率記憶部１０３に記憶されている温度変化率を更新するように構成されている。つまり、実際の温度変化に基づいて温度変化率を学習するように構成されている。
【００７２】
本実施形態における制御部１０４は、空調装置７０の動作を制御する部分である。制御部１０４は、使用開始時刻の直前に空調が完了するように、空調装置７０の動作を制御する。ただし、太陽光発電装置２０で発電された電力の大きさによっては、上記とは異なるタイミングで空調が完了するように制御を行うことがある。このような制御について、図９を参照しながら説明する。
【００７３】
図９に示される一連の処理は、所定の周期が経過する毎に繰り返し行われる。ただし、使用開始時刻の直前に部屋ＲＭの空調（通常の空調）が行われた後や、ステップＳ４３の処理（先駆け空調）が一旦行われた後においては、翌日まで図９の処理は行われなくなる。
【００７４】
最初のステップＳ４１では、太陽光発電装置２０による発電が可能か否かが判定される。ステップＳ４１は、図３のステップＳ０１と同じ処理である。太陽光発電装置２０に十分な日光が入射しておらず、発電が不可能であると判定された場合には、図９に示される一連の処理を終了する。太陽光発電装置２０に日光が入射しており、発電が可能であると判定された場合には、ステップＳ４２に移行する。
【００７５】
ステップＳ４２では、発電電力の大きさが需要電力よりも大きいか否かが判定される。ステップＳ４２は、図３のステップＳ０２と同じ処理である。ステップＳ４２において、発電電力が需要電力以下である場合にはステップＳ４４に移行する。ステップＳ４４は、図３のステップＳ０５と同じ処理である。ステップＳ４２において、発電電力が需要電力よりも大きい場合にはステップＳ４３に移行する。ステップＳ４３に移行したということは、太陽光発電装置２０で発電される発電電力の一部又は全てが余剰となってしまい、建物ＨＭにおいて活用することができないということである。そこで、ステップＳ４３では、発電電力を用いて先駆け空調を行うよう、空調装置７０の動作が制御される。
【００７６】
ステップＳ４３で行われる先駆け空調について、図１０を参照しながら説明する。図１０に示されるフローチャートは、図９のステップＳ４３で行われる具体的な処理の内容を示すものである。最初のステップＳ５１では、時刻記憶部１０２に記憶されている使用開始時刻が取得される。既に述べたように、本実施形態における使用開始時刻とは、建物ＨＭにおいて一日のうち最初に部屋ＲＭへの入室が行われる予定の時刻である。
【００７７】
ステップＳ５１に続くステップＳ５２では、変化率記憶部１０３に記憶されている温度変化率が取得される。既に述べたように、本実施形態における温度変化率とは、部屋ＲＭの空気の温度が吸熱によって上昇していく際の、単位時間あたりにおける温度変化量のことである。
【００７８】
ステップＳ５２に続くステップＳ５３では、これから部屋ＲＭの空調を行うに当たり、部屋ＲＭに供給される空気（空調風）の設定温度が算出される。ステップＳ５３の処理が行われるのは、使用開始時刻よりも前の時刻である。つまり、使用者が入室するよりも前の時刻である。ステップＳ５３で算出される設定温度は、使用者が入室する使用開始時刻において、部屋ＲＭにおける空気の温度が適温、すなわち使用時温度となるような温度として算出される。ステップＳ５３の処理が行われる時刻から使用開始時刻までの期間の長さをＴＭ２とし、温度変化率の絶対値をδとし、使用時温度をＴ２１とすると、設定温度Ｔ１１は以下の式（２）により算出される。
Ｔ１１＝Ｔ２１−ＴＭ１×δ・・・・・（２）
【００７９】
図１１には、部屋ＲＭにおける空気の温度の時間変化が示されている。図１１の例では、ステップＳ５３の処理が行われた時刻ｔ０における空気の温度がＴ１１であり、使用開始時刻である時刻ｔ１１における空気の温度がＴ２１となるような温度変化が生じている。図１１に示されるグラフの傾きの絶対値が、温度変化率δに該当する。尚、実際の空気の温度変化は厳密には直線状とならず、温度変化率δが次第に緩やかになっていくような温度変化となる。そのような温度変化率δの変化をも考慮して、設定温度Ｔ１１がより正確に算出されることとしてもよい。
【００８０】
図１０に戻って説明を続ける。ステップＳ５３に続くステップＳ５４では、図１１のステップＳ５３で設定された設定温度において空調が実行される。具体的には、設定温度と等しい温度の空気が空調装置７０から部屋ＲＭに供給されて、当該空気で部屋ＲＭが満たされた状態となる。すなわち、熱媒体である空気が使用者の用に供され得る状態となり、かつその温度が通常使用時よりも低い温度（設定温度）となっている状態となる。このような先駆け空調が完了すると、空調装置７０による空調を停止し、図９に示される一連の処理を終了する。
【００８１】
以上のように、使用開始時刻よりも前の時点で発電電力が需要電力よりも大きくなったときには、制御部１０４は、熱媒体である空気が使用者の用に供され得る状態となり、且つ、当該熱媒体の温度が使用時温度とは異なる設定温度となるように、空調装置７０を動作させる。このような制御によって、余剰となった発電電力を捨てることなく、建物ＨＭで有効に利用することができる。
【００８２】
空調装置７０による冷房が行われる場合には、使用時温度は常温よりも低い温度である。このため、先駆け空調の設定温度は、使用時温度よりも更に低い温度として設定される。これにより、時間の経過とともに空気の温度が使用時温度に近づいて行くこととなり、使用開始時刻においては使用者の用に供されるのに適した温度（使用時温度）とすることができる。
【００８３】
本実施形態でも、設定温度Ｔ１１が、現在時刻から使用開始時刻までの期間の長さ（ＴＭ２）と、熱媒体の単位時間における温度変化量（温度変化率δ）と、の両方に基づいて設定される。これにより、設定温度Ｔ１１が正確に設定されるので、使用開始時刻における空気の温度を使用時温度に近づけることができる。
【００８４】
時刻記憶部１０２に記憶されている使用開始時刻を更新（学習）するために行われる制御について、図１２を参照しながら説明する。図１２に示される一連の処理は、所定の周期が経過する毎に、制御装置１００によって繰り返し実行されている。当該処理は、図９に示される一連の処理と並行して行われるものである。
【００８５】
最初のステップＳ６１では、部屋ＲＭへの使用者の入室が検知されたか否かが判定される。当該判定は、入室センサ７２からの信号に基づいて行われる。入室が検知されなければ、図１２に示される一連の処理を終了する。入室が検知されれば、ステップＳ６２に移行する。
【００８６】
ステップＳ６２では、入室センサ７２で検知された使用者の入室が、当日における最初の入室であるか否かが判定される。使用者の入室が当日の２回目以降の入室であった場合には、図１２に示される一連の処理を終了する。使用者の入室が当日の最初の入室であった場合には、ステップＳ６３に移行する。
【００８７】
ステップＳ６３に移行したということは、現在の時刻が、使用開始時刻として記憶されるべき時刻であるということである。そこで、ステップＳ６３では、時刻記憶部１０２に記憶されている使用開始時刻が、現在時刻に置き換えられる。以降においては、ステップＳ６３で更新された使用開始時刻が、図１０のステップＳ５１等で用いられる使用開始時刻となる。このように、本実施形態に係る制御装置１００は、使用開始時刻を、過去の使用履歴（部屋ＲＭが使用される履歴）に基づいて学習する機能を有している。これにより、建物ＨＭにおける使用者の生活パターンに合わせて、先に説明した先駆け空調を適切に行うことができる。
【００８８】
変化率記憶部１０３に記憶されている温度変化率を更新（学習）するために行われる制御について説明する。制御装置１００は、温度センサ７１で検知される部屋ＲＭの空気の温度を常に取得し続けており、その変化の傾きを所定の周期で算出している。このとき、算出された傾きが、新たな温度変化率として変化率記憶部１０３に記憶される。以降においては、上記のように更新された温度変化率が、図１０のステップＳ５２等で用いられる温度変化率となる。
【００８９】
このように、本実施形態に係る制御装置１００は、温度変化率を、過去の実測値に基づいて学習する機能を有している。これにより、部屋ＲＭの周囲の環境に合わせて、先に説明した先駆け空調を適切に行うことができる。
【００９０】
以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００９１】
ＰＳ１，ＰＳ２：エネルギー管理システム
２０：太陽光発電装置
５０：浴室給湯装置
７０：空調装置
１００：制御装置
１０１：電力取得部
１０２：時刻記憶部
１０４：制御部
【図１】
2017156018.tif 000003
【図２】
2017156018.tif 000004
【図３】
2017156018.tif 000005
【図４】
2017156018.tif 000006
【図５】
2017156018.tif 000007
【図６】
2017156018.tif 000008
【図７】
2017156018.tif 000009
【図８】
2017156018.tif 000010
【図９】
2017156018.tif 000011
【図１０】
2017156018.tif 000012
【図１１】
2017156018.tif 000013
【図１２】
2017156018.tif 000014