(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に存する被加熱体または蓄電部に深夜電力時間帯などの特定電力時間帯の電力を利用して蓄熱または蓄電を行う電力利用機器において、上記被加熱体を加熱しまたは上記蓄電部に蓄電する加電手段と、上記加電手段に接続され、この加電手段の作動を制御する作動制御手段と、蓄熱温度や残湯量、蓄電量の測定データに基づいて、上記特定電力時間帯内で蓄熱もしくは蓄電を行う必要通電時間を算出するかまたは、予め算出された必要通電時間のデータを受け取り、上記特定電力時間帯における負荷電力量の状態から求められた最低負荷時刻から上記特定電力時間帯の終了時刻までの時間を基準時間として算出し、上記必要通電時間の２分の１の値が上記基準時間よりも大きいか否かを判別して、上記基準時間が大きいと判別された場合には上記特定電力時間帯の全時間から上記基準時間を減算し、さらに上記必要通電時間の２分の１の値を減算して上記特定電力時間帯の開始時刻からの待機時間を算出し、上記基準時間が小さいと判別された場合には上記特定電力時間帯の終了時刻から上記必要通電時間を減算して上記待機時間を算出する演算処理手段と、上記待機時間が経過して上記加電手段が作動した後に、上記必要通電時間が経過したか否かを判別して上記作動制御手段に制御信号を発する通電終了判別手段と、を具備することを特徴とする電力利用機器。
【請求項２】
内部に存する被加熱体または蓄電部に深夜電力時間帯などの特定電力時間帯の電力を利用して蓄熱または蓄電を行う電力制御方法において、上記特定電力時間帯内における最低負荷時刻を設定する最低負荷時刻設定工程と、上記最低負荷時刻から上記特定電力時間帯の終了時刻までの間の時間を基準時間として求める基準時間算出工程と、上記被加熱体または蓄電部への加電手段による蓄熱もしくは蓄電が行われる必要通電時間を求めるかまたは予め算出された必要通電時間のデータを受け取る必要通電時間取得工程と、上記必要通電時間の２分の１の値が、上記基準時間より大きいか否かを判別する第１の判別工程と、上記第１の判別工程での判別結果に基づいて、上記必要通電時間の２分の１の値が上記基準時間よりも小さい場合には、上記特定電力時間帯の全時間から上記基準時間を減算し、さらに上記必要通電時間の２分の１の値を減算して上記特定電力時間帯の開始時刻からの待機時間を算出する第１の待機時間算出工程と、上記第１の判別工程での判別結果に基づいて、上記必要通電時間の２分の１の値が上記基準時間よりも大きい場合には、上記特定電力時間帯の終了時刻から上記必要通電時間を減算して上記待機時間を算出する第２の待機時間算出工程と、上記特定電力時間帯の開始時刻から上記第１の待機時間算出工程または上記第２の待機時間算出工程で算出された待機時間だけ経過したか否かを判別する第２の判別工程と、上記第２の判別工程で上記待機時間が経過したと判別された場合に、上記加電手段を作動させる加電手段作動工程と、上記加電手段作動工程での上記加電手段の作動時間が上記必要通電時間だけ経過したか否かを判別する第３の判別工程と、上記第３の判別工程での判別結果に基づいて、上記加電手段の作動を停止する作動停止工程と、を具備することを特徴とする電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暖房器や温水器等に用いられる蓄熱器や蓄電機器等の電力利用機器と、この電力利用機器に用いられる電力制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力利用は、昼夜で使用量が異なり、一般に平日の場合、通常朝の４時付近が最低負荷時刻である。この最低負荷時刻を含む、夜の１１時から朝の７時までの時間は、特定電力時間帯、具体的には深夜電力時間帯と呼ばれている。
【０００３】
ここで、特定電力時間帯における、電力使用の様子を図２０に示す。この図に示すように、電力使用状況は、特定電力時間帯の開始及び終了時間をピークとする、凹曲線を描いている。この凹曲線において、最低負荷時刻は特定電力時間帯のうち、朝側にシフトしており、２３時から４時までは５時間、４時から７時までは３時間程ある。なお、最低負荷時刻は、季節や地域によってやや違いはあるものの、大まかにはこの図に示すものとなる。
【０００４】
ここで、上述の特定電力時間帯に電力を活用し、湯を沸き上げる貯湯式の電気温水器等が、一般に利用されている。この電気温水器では、既に温水タンク内部に存する湯の温度や残湯量等の計測データに基づいて、ヒータへの必要通電時間を求め、この必要通電時間を考慮して特定電力時間帯内で沸き上げが完了するように、所定の通電シフトモードに従い温水タンク内部のヒータに通電を開始する通電開始時刻を決定している。
【０００５】
ここで、通電開始時刻を決定する方式としては、特定電力時間帯の前半に電力負荷を増大させるような通電シフトモードを用いる方式や、できるだけ後半に電力負荷を増大させるような通電シフトモードを用いるものもある。また、特開平６−１８０１４７号公報及び特開平６−１８０１４８号公報に記載されている貯湯式電気温水器では、深夜電力需要の少ない時間帯に基準時刻を設定している。そして、必要通電時間がその基準時刻から深夜電力終了時刻までの時間以下の場合に所定の通電シフトモードに従い、ヒータに通電を開始させることによって、深夜電力需要の少ない時間帯の電力を増大させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の技術では、特定電力時間帯の前半と後半とに電力負荷が集中するという偏りが生じてしまう。このため、電力負荷の平準化を図ることが困難である。また、上述の特開平６−１８０１４７号公報及び特開平６−１８０１４８号公報に記載されている貯湯式電気温水器では、必要通電時間が短い場合には一応の効果が得られるものの、必要通電時間が長くなると、特定電力時間の前半若しくは後半に偏ってしまう。このため、電力負荷の平準化を根本的に図るのが困難となっている。
【０００７】
本発明は、上記の事情に基づきなされたもので、その目的とするところは、電力負荷の平準化を図ることが可能な電力利用機器および電力制御方法を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の電力利用機器は、内部に存する被加熱体または蓄電部に深夜電力時間帯などの特定電力時間帯の電力を利用して蓄熱または蓄電を行う電力利用機器において、被加熱体を加熱しまたは蓄電部に蓄電する加電手段と、加電手段に接続され、この加電手段の作動を制御する作動制御手段と、蓄熱温度や残湯量、蓄電量の測定データに基づいて、特定電力時間帯内で蓄熱もしくは蓄電を行う必要通電時間を算出するかまたは、予め算出された必要通電時間のデータを受け取り、特定電力時間帯における負荷電力量の状態から求められた最低負荷時刻から特定電力時間帯の終了時刻までの時間を基準時間として算出し、必要通電時間の２分の１の値が基準時間よりも大きいか否かを判別して、基準時間が大きいと判別された場合には特定電力時間帯の全時間から基準時間を減算し、さらに必要通電時間の２分の１の値を減算して特定電力時間帯の開始時刻からの待機時間を算出し、基準時間が小さいと判別された場合には特定電力時間帯の終了時刻から必要通電時間を減算して待機時間を算出する演算処理手段と、待機時間が経過して加電手段が作動した後に、必要通電時間が経過したか否かを判別して作動制御手段に制御信号を発する通電終了判別手段と、を具備している。
【０００９】
この電力利用機器は、最低負荷の時刻が特定電力時間帯の中心より終了時刻側にずれている現在の深夜電力時間帯に適用して好ましいものである。すなわち、必要通電時間の２分の１の値が基準時間より小さい時は、最低負荷の時刻を中心として両側に必要通電時間が均等に割り振られて負荷が効率良く配分される。また、必要通電時間の２分の１が基準時間より大きい時は、特定電力時間の終了時刻に必要通電時間が確実に終了するように動作させることができると共に最低負荷の時刻の周辺に電力が配分されることとなる。
【００２２】
さらに、本発明の電力制御方法は、内部に存する被加熱体または蓄電部に深夜電力時間帯などの特定電力時間帯の電力を利用して蓄熱または蓄電を行う電力制御方法において、特定電力時間帯内における最低負荷時刻を設定する最低負荷時刻設定工程と、最低負荷時刻から特定電力時間帯の終了時刻までの間の時間を基準時間として求める基準時間算出工程と、被加熱体または蓄電部への加電手段による蓄熱もしくは蓄電が行われる必要通電時間を求めるかまたは予め算出された必要通電時間のデータを受け取る必要通電時間取得工程と、必要通電時間の２分の１の値が、基準時間より大きいか否かを判別する第１の判別工程と、第１の判別工程での判別結果に基づいて、必要通電時間の２分の１の値が基準時間よりも小さい場合には、特定電力時間帯の全時間から基準時間を減算し、さらに必要通電時間の２分の１の値を減算して特定電力時間帯の開始時刻からの待機時間を算出する第１の待機時間算出工程と、第１の判別工程での判別結果に基づいて、必要通電時間の２分の１の値が基準時間よりも大きい場合には、特定電力時間帯の終了時刻から必要通電時間を減算して待機時間を算出する第２の待機時間算出工程と、特定電力時間帯の開始時刻から第１の待機時間算出工程または第２の待機時間算出工程で算出された待機時間だけ経過したか否かを判別する第２の判別工程と、第２の判別工程で待機時間が経過したと判別された場合に、加電手段を作動させる加電手段作動工程と、加電手段作動工程での加電手段の作動時間が必要通電時間だけ経過したか否かを判別する第３の判別工程と、第３の判別工程での判別結果に基づいて、加電手段の作動を停止する作動停止工程と、を具備している。
【００２３】
この電力制御方法は、最低負荷の時刻が特定電力時間帯の中心より終了時刻側にずれている現在の深夜電力時間帯に適用して好ましいものである。すなわち、必要通電時間の２分の１の値が基準時間より小さい時は、最低負荷の時刻を中心として両側に必要通電時間が均等に割り振られて負荷が効率良く配分される。また、必要通電時間の２分の１の値が基準時間より大きい時は、確実に特定電力時間の終了時刻に必要通電時間が終了するように動作させることができると共に最低負荷の時刻の周辺に電力が配分されることとなる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
（第一の実施の形態）
以下、本発明の第一の実施の形態について、図１から図３に基づいて説明する。この実施の形態の装置は、電力利用機器であると共に蓄熱機器の一種である電気温水器となっている。
【００３７】
図１は電気温水器１の概略図、図２は電力利用の手順を示すフローチャート、図３は電力の利用状況図である。なお、以下に示すような電気温水器１が多数、各建物内部に設けられることによって、電力供給源と電力消費者との間で、効率的な電力利用システムを構成している。また、特定電力時間帯としては、現在の深夜電力時間帯である午後１１時から午前７時を採用している。
【００３８】
この電気温水器１は、内部の残湯量を検出する残湯量検出部２を有している。この残湯量検出部２は、演算手段３に接続されている。また、演算手段３には、残湯温度を検出する残湯温度検出部４が別途接続されている。これら残湯量検出部２、残湯温度検出部４での検出結果に基づいて、演算手段３では各種の演算が行われる。すなわち、演算手段３は、各種の情報を処理することが可能な情報処理装置である。なお、電気温水器１では、通常、使用されると使用された分の水が供給されるため残湯量は一般的には満量となっていることが多い。また、残湯温度検出部４を常時検出状態とすることで、ヒータ７による加熱で所定温度となった時に、時間制御とは別にヒータ７をオフするようにしても良い。
【００３９】
なお、この実施の形態の電気温水器１に別途給湯手段を接続すると共に、これに対応した給湯温度センサを設け、この給湯温度センサを別途演算手段３に接続する構成としても良い。また、演算手段３には、後述する判別手段１０を介して作動制御手段６が接続されている。作動制御手段６は、ヒータ７に接続されており、演算手段３での演算結果に基づいて、加電手段となるヒータ７に対する通電制御を行うものである。
【００４０】
図２のフローチャートにおいて、まず最低負荷時刻t0を設定する（ステップ１；最低負荷時刻設定工程）。この後に、基準時間T0を算出する（ステップ２；基準時間算出工程）。この場合、基準時間は、最低負荷時刻と特定電力時間帯の終了時刻との間の時間である。この場合の式は、
T0  ＝７−t0        …式１
により求める。この式が、演算手段３内部に予め記憶されている。例えば、最低負荷時刻が４時である場合には、特定電力時間帯の終了時刻７時との間では、３時間となる。
【００４１】
そして、現在時刻が２３時以降７時以前の特定電力時間帯の範囲内に収まっているか否かの判別を時刻判別手段８により行う（ステップ３）。時刻判別手段８は、演算手段３に接続されており、この時刻判別手段８での判別結果に基づいて演算手段３で演算を行うか否かが決定される。そして、特定電力時間帯の範囲内に収まっていると判別された場合は、この後に実際に湯を沸かすために何時間ヒータ７を作動させるかの必要通電時間T1の演算を、演算手段３で行う（ステップ４；必要通電時間取得工程）。
【００４２】
この必要通電時間T1の算出後、この必要通電時間T1を半分にした時間（T1／２）を演算手段３で算出し、この（T1／２）が基準時間T0よりも小さいか否かの判定を判定手段９で行う（ステップ５；第１の判別工程）。これを次式に示すと、
T0  ≧T1／２      …式２
となる。
【００４３】
この判定の結果、T0よりも小さい時は、最低負荷時刻t0を中心として、この前後に必要通電時間を均等に振り分ける。この状態を図３（Ａ）に示す。たとえば、最低負荷時刻が４時で、必要通電時間が５時間である場合には、４時の前後に２．５時間ずつ振り分ける。このため、通電開始時刻は１時半となり、通電終了時刻は６時半となる。
【００４４】
この場合、特定電力時間帯の開始時刻から、待機時間Tsだけ経過した後に、通電を開始するように、作動制御手段６でヒータ７の通電を制御する。このため、まず、待機時間Tsを演算手段３で算出する（ステップ６；第１の待機時間算出工程）。待機時間Tsを次式に示すと、
Ts＝８−（T0＋T1／２）    …式３
となる。
【００４５】
なお、上述の演算手段３、時刻判別手段８及び判定手段９によって、演算処理手段５が構成されている。また、演算処理手段５の中に、通電終了判別手段ともなる判別手段１０を含めるようにしても良い。
【００４６】
そして、この算出の後に、２３時から待機時間Tsだけ経過したか否かの判別を、判別手段１０で行う（ステップ７；第２の判別工程）。この判別により、まだTsが経過していない場合にはヒータ７を作動させないが、Tsが経過した場合には、作動制御手段６に信号を発してヒータ７を作動させる（ステップ８；加電手段作動工程）。
【００４７】
そして、通電開始から必要通電時間T1だけ経過したか否かの判別を、上述の判別手段１０で行う（ステップ９；第３の判別工程）。必要通電時間T1が経過した場合には、判別手段１０が作動制御手段６に制御信号を発する。そして、作動制御手段６でヒータ７を停止させ、通電を終了させる（ステップ１０；作動停止工程）。以上の動作により、その日の通電を終了させ、その内容をリセットする。
【００４８】
また、ステップ５において、必要通電時間T1を半分にした時間が基準時間T0よりも大きい場合には、特定電力時間帯の終了時刻から必要通電時間を引く演算を、演算手段３で行う（ステップ１１；第２の待機時間算出工程）。例えば、必要通電時間T1が７時間である場合には、特定電力時間帯の８時間から必要通電時間の７時間を引く。これを次式に示すと、
Ts＝８−T1        …式４
となる。このような状態を図３（Ｂ）に示す。
【００４９】
この場合も、通電開始時刻を算出した後に、２３時からTs時間経過したか否かの判別を、判別手段１０で行う（ステップ１２；第２の判別工程）。この判別により、上述のステップ８で述べた如くまだTs時間経過していない場合にはヒータ７を作動させないが、Ts時間経過した場合にはヒータ７を作動させる。なお、以後の手順については、上述した通りである。
【００５０】
以上のような電気温水器１および電力制御方法によると、必要通電時間T1を半分にした時間が基準時間T0よりも小さい場合には、最低負荷時刻を中心としてその前後の時間に必要通電時間T1が等分される。このため、ちょうど最低負荷時刻にピークが来るように電力を使用することができ、電力の利用効率が良好となる。このため、他の時間帯での電力利用量を低減することとなり、発電効率を良好にすることが可能となる。このため、例えば火力発電所においては、利用効率が向上するのと相俟って、無駄に排出される二酸化炭素の量の削減等に寄与するものとなる。
【００５１】
また、必要通電時間T1を半分にした時間が基準時間T0よりも大きい場合には、通電開始時刻が特定電力時間帯の終了時刻である午前７時から必要通電時間分さかのぼった時刻から開始するように制御する。このため、最低負荷時刻が特定電力時間帯の終了時刻側に近づいている場合に好適となり、夜間電力利用のピークを最低負荷時刻に近付けることが可能となる。なお、この第一の実施の形態では、最低負荷の時刻t0が特定電力時間帯の中心より終了側に存在する場合に好適となっているが、最低負荷時刻t0が特定電力時間帯の中心より開始側に存在する場合、必要通電時間T1が大きい時には、図３（Ｂ）に示す考え方の代わりに、もしくは図３（Ｂ）の考え方に加え、特定電力時間帯の開始時刻より通電を開始する考え方を採用しても良い。
【００５２】
（第二の実施の形態）
以下、本発明の第二の実施の形態について、図４から図７に基づいて説明する。
なお、この第二の実施の形態も図１と同様な構成を有する電気温水器１となっており、図１も併せて利用することとする。
【００５３】
図４のフローチャートにおいて、まず図６に示す最低負荷時刻t0を設定する（ステップ２１；最低負荷時刻設定工程）。この後に、基準時間T0を算出する（ステップ２２；基準時間算出工程）。この場合、基準時刻は、最低負荷時刻と特定電力時間帯の終了時刻との間の時間である。この場合の式は、先の式１と同様である。この式１が、演算手段３内部に予め記憶されている。
【００５４】
そして、現在時刻が２３時以降７時以前の特定電力時間帯の範囲内に収まっているか否かの判別を時刻判別手段８により行う（ステップ２３）。時刻判別手段８は、演算手段３に接続されており、この時刻判別手段８での判別結果に基づいて演算手段３で演算を行うか否かが決定される。そして、特定電力時間帯の範囲内に収まっていると判別された場合は、この後に実際に湯を沸かすために何時間ヒータ７を作動させるかの必要通電時間T1の演算を、演算手段３で行う（ステップ２４；必要通電時間取得工程）。
【００５５】
この必要通電時間T1の算出後、基準時間が特定電力時間の２分の１の値以下か否かを判定する（ステップ２５；基準時間判別工程）。この判定では、最低負荷時刻が特定電力時間帯の中心より開始側にずれているか、もしくは終了側にずれているかが求められることとなる。ステップ２５で、肯定的な場合、すなわち最低負荷時刻が特定電力時間帯の終了側にずれている場合は、次に、必要通電時間T1を半分にした時間（T1／２）を演算手段３で算出し、この（T1／２）が基準時間T0よりも小さいか否かの判定を判定手段９で行う（ステップ２６）。これを次式に示すと、
T0＞T1／２      …式５
となる。なお、式５の代わりに式２としても良い。
【００５６】
この判定の結果、T0よりも小さい時は、図６（Ａ）に示すように、最低負荷時刻t0を中心として、この前後に必要通電時間を均等に振り分ける。例えば、最低負荷時刻が４時で、必要通電時間が３時間である場合には、４時の前後に１．５時間ずつ振り分ける。このため、通電開始時刻は２時半となり、通電終了時刻は５時半となる。
【００５７】
この場合、特定電力時間帯の開始時刻から、待機時間Tsだけ経過した後に、通電を開始するように、作動制御手段６でヒータ７の通電を制御する。このため、まず、待機時間Tsを演算手段３で算出する（ステップ２７）。待機時間Tsは、先の式３で示される。
【００５８】
そして、通電開始時刻は、２３時から待機時間Tsだけ経過したか否かの判別を、判別手段１０で行い（ステップ２８）決定する。この判別により、まだTsが経過していない場合にはヒータ７を作動させないが、Tsが経過した場合には、作動制御手段６に信号を発してヒータ７を作動させる（ステップ２９）。
【００５９】
そして、通電開始から必要通電時間T1だけ経過したか否かの判別を判別手段１０で行う（ステップ３０）。必要通電時間T1が経過した場合には、判別手段１０が作動制御手段６に制御信号を発する。そして、作動制御手段６でヒータ７を停止させ、通電を終了させる（ステップ３１）。以上の動作により、その日の通電を終了させ、その内容をリセットする。
【００６０】
また、ステップ２６において、必要通電時間T1を半分にした時間が基準時間T0以上の場合には、ステップ３２に移行し、特定電力時間帯の全時間である８時間から必要通電時間T1を差し引いた時間が零を超えているか否かが判定される。肯定的な場合、特定電力時間帯の全時間から必要時間T1を差し引いた時間の半分を待機時間Tsとして求める（ステップ３３）。例えば、必要通電時間T1が７時間である場合には、特定電力時間帯の全時間である８時間から必要通電時間T1（７時間）を差し引いた時間である１時間を半分にした時間が０．５時間であり、これを待機時間Tsとする。これを次式に示すと、
Ts＝（８−T1）／２  …式６
となる。なお、この式を適用することで、図６（Ｂ）に示すように、必要通電時間T1の前後に待機時間Tsが存在する結果となる。
【００６１】
この場合も、算出の後に、２３時からTs時間経過したか否かの判別を、判別手段１０で行う（ステップ３４）。この判別により、まだTs時間経過していない場合にはヒータ７を作動させないが、Ts時間経過した場合にはステップ２９に移行しヒータ７を作動させる。なお、以後の手順については、上述した通りである。
【００６２】
ステップ２５において、基準時間が特定電力時間の２分の１を超える時、すなわち、最低負荷時刻が特定電力時間帯の中心より開始側にある時は、図５に示すフローへ移行する。
【００６３】
図５のステップ４１では、必要通電時間T1を半分にした時間（T1／２）が特定電力時間から基準時間T0を差し引いた値よりも小さいか否かの判定を判定手段９で行う。これを次式に示すと、
８−T0  ＞T1／２      …式７
となる。
【００６４】
この判定の結果、（８−T0）よりも小さい時は、最低負荷時刻t0を中心として、この前後に必要通電時間を均等に振り分ける。すなわち、ステップ２７と同様な式３によって、待機時間Tsが求められる（ステップ４２）。たとえば、最低負荷時刻が午前２時の場合で、必要通電時間が５時間の時には、午前２時の前後に２．５時間ずつ振り分ける。このため、通電開始時刻は午後１１時半となり、通電終了時刻は午前４時半となる。
【００６５】
そして、この算出の後に、２３時から待機時間Tsだけ経過したか否かの判別を、判別手段１０で行う（ステップ４３）。この判別により、まだTsが経過していない場合にはヒータ７を作動させないが、Tsが経過した場合には、ステップ２９に移行し作動制御手段６に信号を発してヒータ７を作動させる。その後、ステップ３０，３１と移行し、ヒータ７が停止するとリセットされる。
【００６６】
また、ステップ４１において、その判定が否定的であると、ステップ４４に移行し、特定電力時間から必要通電時間T1を差し引いた時間が零を超えているか否かが判定される。そして、肯定的な場合、特定電力時間の８時間から必要通電時間T1を差し引いた時間の半分を待機時間Tsとして求める（ステップ４５）。この時の算出式は、ステップ３３の式６と同一となっている。なお、この式６を適用すると、図６（Ｂ）に示すように、必要通電時間T1の前後に待機時間Tsが存在するものとなる。
【００６７】
この場合も、待機時間Tsを算出した後に、２３時からTs時間経過したか否かの判別を、判別手段１０で行う（ステップ４６）。この判別により、まだTs時間経過していない場合にはヒータ７を作動させないが、Ts時間経過した場合にはステップ２９に移行しヒータ７を作動させる。なお、以後の手順については、上述した通りである。
【００６８】
以上のような電気温水器１および電力制御方法によると、最低負荷時刻t0が特定電力時間帯の中心より終了側にずれている場合だけではなく、開始側にずれている場合にも適用することができる。しかも、最低負荷時刻t0と特定電力時間帯の開始までの時間または終了までの時間のいずれか短いものに比べて、必要通電時間T1を半分にした時間が小さい場合には、最低負荷時刻t0を中心としてその前後の時間に必要通電時間T1が等分される。このため、ちょうど最低負荷時刻t0にピークが来るように電力を使用することができ、電力の利用効率が良好となる。このため、他の時間帯での電力利用量を低減することとなり、発電効率を良好にすることが可能となる。
【００６９】
しかも、最低負荷時刻t0と特定電力時間帯の開始までの時間または終了までの時間のいずれか短いものに比べて、必要通電時間T1を半分にした時間が大きい場合は、特定電力時間帯の始まりと終わりの時間の空き時間を均等にして制御することとなる。このため、特定電力時間帯の始まりと終わりの時刻への負荷集中を避けることができる。
【００７０】
この第二の実施の形態の電気温水器１および電力制御方法を採用すると、上乗せされる負荷は図７（Ａ）に示すとおりとなる。すなわち、図６（Ａ）に示すような制御である最低負荷時刻両側均等の制御によって図７（Ａ）の点線に示すような山形の負荷が形成され、一方、図６（Ｂ）に示すような両あき均等の制御によって図７（Ａ）の１点差線で示すような台状の負荷が形成される。そして、全体として実線で示すような上乗せ負荷となる。このような上乗せされる負荷によって、電力需要は図７（Ｂ）のように嵩上げされる。このように、最低負荷時刻t0の部分が大きく嵩上げされると共に開始（２３時）や終了（７時）の各時刻部分に負荷が集中してしまうことがない。
【００７１】
（第三の実施の形態）
以下、本発明の第三の実施の形態について、図８から図１０に基づいて説明する。なお、この第三の実施の形態も図１と同様な構成を有する電気温水器１となっており、図１も利用することとする。
【００７２】
図８のフローチャートにおいて、まず、現在時刻が２３時以降７時以前の特定電力時間帯の範囲内に収まっているか否かの判別を時刻判別手段８により行う（ステップ５１）。時刻判別手段８は、演算手段３に接続されており、この時刻判別手段８での判別結果に基づいて演算手段３で演算を行うか否かが決定される。そして、特定電力時間帯の範囲内に収まっていると判別された場合は、この後に実際に湯を沸かすために何時間ヒータ７を作動させるかの必要通電時間T1の演算を、演算手段３で行う（ステップ５２；必要通電時間取得工程）。
【００７３】
次に、ステップ５３に移行し、特定電力時間帯の全時間８時間からから必要通電時間T1を差し引いた時間が零を超えているか否かが判定される。肯定的な場合、特定電力時間帯の全時間から必要通電時間T1を差し引いた時間の半分を待機時間Tsとして求める（ステップ５４）。例えば、必要通電時間T1が７時間である場合には、特定電力時間帯の全時間である８時間から必要通電時間T1（７時間）を差し引いた時間である１時間を半分にした時間が０．５時間であり、これを待機時間Tsとする。この待機時間Tsを求める式は先に示した式６と同一である。
【００７４】
この場合も、通電開始時刻を算出した後に、２３時からTs時間経過したか否かの判別を判別手段１０で行う（ステップ５５）。この判別によりまだTs時間経過していない場合にはヒータ７を作動させないが、Ts時間経過した場合にはステップ５６へ移行しヒータ７を作動させる。そして、先に示したステップ９，１０に相当するステップ５７，５８を行い、リセットされる。
【００７５】
この第三の実施の形態では、図９（Ａ）に示すように、必要通電時間T1が短い場合でも、この必要通電時間T1の両側のあき部分が均等に割り振られる。すなわち、両側のあき部分は、共に待機時間Ts分のあきとされる。また、必要通電時間T1が８時間に近くなるほどに長い場合でも、図９（Ｂ）に示すように、必要通電時間T1の両側に共に待機時間Tsが発生する。
【００７６】
第三の実施の形態によれば、図１０（Ａ）に示すように、上乗せされる負荷は特定電力時間帯の中心を頂点とした山形状に形成される。このため、電力需要曲線は、図１０（Ｂ）に示すように、現状の曲線に比べ嵩上げされたものとなると共に、特定電力時間帯の開始、終了の各時刻に負荷が集中しないものとなる。また、最低負荷時刻t0が特定電力時間帯の中心となる場合は、特に均一な嵩上げとなり、一層好ましいものとなる。
【００７７】
（第四の実施の形態）
以下、本発明の第四の実施の形態について、図１１から図１３に基づいて説明する。なお、この第四の実施の形態も図１と同様な構成を有する電気温水器１となっており、図１も利用することとする。
【００７８】
図１１のフローチャートにおいて、まず最低負荷時刻t0を設定する（ステップ６１；最低負荷時刻設定工程）。この後に、基準時間T0を算出する（ステップ６２；基準時間算出工程）。この場合、基準時刻は最低負荷時刻と特定電力時間帯の終了時刻との間の時間である。この場合の式は、先に示した式１となる。この式１が、演算手段３内部に予め記憶されている。例えば、最低負荷時刻が４時である場合には、特定電力時間帯の終了時刻７時との間では、３時間となる。
【００７９】
そして、現在時刻が２３時以降７時以前の特定電力時間帯の範囲内に収まっているか否かの判別を時刻判別手段８により行う（ステップ６３）。時刻判別手段８は、演算手段３に接続されており、この時刻判別手段８での判別結果に基づいて演算手段３で演算を行うか否かが決定される。そして、特定電力時間帯の範囲内に収まっていると判別された場合は、この後に実際に湯を沸かすために何時間ヒータ７を作動させるかの必要通電時間T1の演算を、演算手段３で行う（ステップ６４；必要通電時間取得工程）。
【００８０】
この必要通電時間T1の算出後、特定電力時間Ｔと基準時間T0から時間比率nを演算手段３を利用して求める（ステップ６５）。この後、時間比率nと基準時間T0と必要時間T1から待機時間Tsを求める。この第四の実施の形態の場合、最低負荷時刻t0を中心として、この前後に必要通電時間T1を比例的に振り分ける。例えば、最低負荷時刻が４時で、必要通電時間T1が５時間である場合には、４時の前に３時間７分３０秒（＝５時間×５／８）を振り分け、４時の後に１時間５２分３０秒（＝５時間×３／８）を振り分ける。このため、通電開始時刻は午前０時５２分３０秒となり、通電終了時刻は午前５時５２分３０秒となる。
【００８１】
この場合、特定電力時間帯の開始時刻から、待機時間Tsだけ経過した後に、通電を開始するように、作動制御手段６でヒータ７の通電を制御する。このため、まず、待機時間Tsを演算手段３で算出する（ステップ６６）。待機時間Tsを次式に示すと、
Ts＝８−T0＋T1×n        …式８
となる。各値がどの部分に該当するかを図１２に示す。なお、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）の部分拡大図で、各値が何を示すかをわかりやすく図示したものである。
【００８２】
そして、通電開始時刻は、２３時から待機時間Tsだけ経過したか否かの判別を、判別手段１０で行い（ステップ６７）決定する。この判別により、まだTsが経過していない場合にはヒータ７を作動させないが、Tsが経過した場合には、作動制御手段６に信号を発してヒータ７を作動させる（ステップ６８）。
【００８３】
そして、通電開始から必要通電時間T1だけ経過したか否かの判別を、上述の判別手段１０で行う（ステップ６９）。必要通電時間T1が経過した場合には、判別手段１０が作動制御手段６に制御信号を発する。そして、作動制御手段６でヒータ７を停止させ、通電を終了させる（ステップ７０）。以上の動作により、その日の通電を終了させ、その内容をリセットする。
【００８４】
この第四の実施の形態では、図１３（Ａ）に示すように、上乗せされる負荷は最低負荷時刻t0を頂点とした少し傾いた山形状となる。そして、この実施の形態を採用した場合、電力需要は、最低負荷時刻t0を中心として、その前後の開始時刻、終了時刻までの各時間の比率に従い割り振られることとなる。このため、図１３（Ｂ）に示すように、最低負荷のように低い電力需要部分ほどその電力需要が嵩上げされ、ボトムアップ効果が十分期待できるものとなる。
【００８５】
また、この第四の実施の形態では、各種の特定電力時間帯の中で、なだらかな凹状の電力需要を示す特定電力時間帯の場合には、最低負荷時刻t0が特定電力時間帯のどの位置にあっても十分なボトムアップ効果が発生する。また、特定電力時間帯の始まりと終わりの時刻部分への負荷集中も発生しない。
【００８６】
（第五の実施の形態）
以下、本発明の第五の実施の形態について、図１４から図１６に基づいて説明する。なお、この第五の実施の形態も図１と同様な構成を有する電気温水器１となっており、図１も利用することとする。
【００８７】
図１４のフローチャートにおいて、まず、現在時刻が２３時以降７時以前の特定電力時間帯の範囲内に収まっているか否かの判別を時刻判別手段８により行う（ステップ７１）。時刻判別手段８は、演算手段３に接続されており、この時刻判別手段８での判別結果に基づいて演算手段３で演算を行うか否かが決定される。そして、特定電力時間帯の範囲内に収まっていると判別された場合は、この後に実際に湯を沸かすために何時間ヒータ７を作動させるかの必要通電時間T1の演算を、演算手段３で行う（ステップ７２；必要通電時間取得工程）。
【００８８】
この必要通電時間T1の算出が、この必要通電時間T1を特定電力時間である８時間から差し引く演算を演算手段３で行う（ステップ７３）。この時、得られるNは、１時間単位で示される数値とする。具体的には、Nは次式により求められる。
N＝８−T1      …式９
【００８９】
この式９で求めたNの値に基づき、このNの値の範囲内で複数の待機時間数を、演算手段３で設定しておく。この待機時間数の設定は、種々の方式が考えられるが、例えば、特定電力時間帯の終了時刻からの待機時間数や、あるいは特定電力時間帯の開始点時刻からの待機時間数を設定するようにするのが好ましい。
【００９０】
例えば、必要通電時間T1が５時間である場合、特定電力時間帯の開始時刻から待機時間数を設定した場合には、０，１，２，３というように設定する。そして、演算手段３で乱数処理を行い、適宜の待機時間Nrを決定する（ステップ７４）。なお、待機時間数の設定はこれに限られず、例えば最低負荷時刻近辺に集中するように、特定範囲のみを細分化しても構わない。
【００９１】
そして、待機時間Nrが決定した後に、ヒータ７の通電開始時刻Tnを演算手段３で求める（ステップ７５；通電開始時刻決定工程）。これを次式に示すと、
Tn＝２３＋Nr    …式１０
となる。ここで、先の例でNrが「２」とされた場合、Tn＝２５となり、午前１時が通電開始となる。ステップ７３，７５での計算単位を１時間とせずに、３０分単位としたり、１５分単位としたりなど、他の計算単位としても良い。平準化の効果と計算の簡易化を考慮すると、３０分単位が好ましい。
【００９２】
そして、この算出の後に、Tn時になったか否かの判別を、判別手段１０で行う（ステップ７６）。この判別により、まだTn時になっていない場合にはヒータ７を作動させないが、Tn時になった場合には、作動制御手段６に信号を発してヒータ７を作動させる（ステップ７７）。
【００９３】
そして、通電開始から必要通電時間T1だけ経過したか否かの判別を、上述の判別手段１０で行う（ステップ７８）。必要通電時間T1が経過した場合には、判別手段１０が作動制御手段６に制御信号を発する。そして、作動制御手段６でヒータ７を停止させ、通電を終了させる（ステップ７９）。以上の動作により、その日の通電を終了させ、その内容をリセットする。
【００９４】
この第五の実施の形態では、この制御方法を実行可能な各種の電力利用機器をこの電力制御方法で駆動すると、それぞれの必要通電時間T1a〜T1gは、図１５（Ａ）に示すように、その開始時刻が分散する。一方、仮に、最低負荷時刻t0を中心として均等配分すると、各種の電力利用機器の必要通電時間T1h〜T1kは、図１５（Ｂ）に示すように、最低負荷時刻t0部分に集中する。このため、図１５（Ｂ）の点線で示すように、電力需要曲線は、最低負荷時刻部分が逆に山形状に突出することとなる。これに対し、第五の実施の形態では、上乗せされる負荷は、図１６（Ａ）に示すように平滑化されたものとなる。このため、この第五の実施の形態における電力利用機器や電力制御方法を使用すると、図１６（Ｂ）に示すように、電力需要曲線は全体として均一に嵩上げられ、図１５（Ｂ）に示すような異常な突出部は生じない。
【００９５】
（第六の実施の形態）
以下、本発明の第六の実施の形態について、図１７から図１９に基づいて説明する。なお、この第六の実施の形態も図１と同様な構成を有する電気温水器１となっており、図１を併せて利用することとする。
【００９６】
図１７のフローチャートにおいて、まず演算手段３は目標通電終了時刻t00を設定する（ステップ８１；目標通電終了時刻決定工程）。目標通電終了時刻t00は、特定電力時間帯内の温水の使用による通電時間不足を考慮して定められる。このt00は、最低負荷時刻t0と特定電力時間帯の終了時刻との間に設定されるのが好ましい。次に、現在時刻が２３時以降７時以前の特定電力時間帯の範囲内に収まっているか否かの判別を時刻判別手段８により行う（ステップ８２）。時刻判別手段８は、演算手段３に接続されており、この時刻判別手段８での判別結果に基づいて演算手段３で演算を行うか否かが決定される。そして、特定電力時間帯の範囲内に収まっていると判別された場合は、この後に実際に湯を沸かすために何時間ヒータ７を作動させるかの必要通電時間T1の演算を、演算手段３で行う（ステップ８３；必要通電時間取得工程）。
【００９７】
この必要通電時間T1の算出後、特定電力時間帯開始時刻tsから目標通電終了時刻t00までの時間が必要通電時間T1より大きいか否かをステップ８４で判定する。この判定の結果、肯定的な場合、目標通電終了時刻t00に通電が終了するように必要通電時間T1の開始時刻を設定する。例えば、目標通電終了時刻t00が午前６時で、必要通電時間が５時間である場合には、通電開始時刻は午前１時となり、通電終了時刻は午前６時となる。
【００９８】
この場合、特定電力時間帯の開始時刻から、待機時間Tsだけ経過した後に、通電を開始するように、作動制御手段６でヒータ７の通電を制御する。このため、まず、待機時間Tsを演算手段３で算出する（ステップ８５）。待機時間Tsを次式に示すと、
Ts＝（t00−ts）−T1    …式１１
となる。この関係を図１８（Ａ）に示す。
【００９９】
そして、通電開始時刻は、２３時から待機時間Tsだけ経過したか否かの判別を、判別手段１０で行い（ステップ８６）決定する。この判別により、まだTsが経過していない場合にはヒータ７を作動させないが、Tsが経過した場合には、作動制御手段６に信号を発してヒータ７を作動させる（ステップ８７）。なお、ステップ８４で判定が否定的な場合、即、ステップ８７へ移行する。すなわち、必要通電時間T1が特定電力時間帯開始時刻tsから目標通電終了時刻t00までの時間より長い場合は、図１８（Ｂ）に示すように、特定電力時間帯の開始時刻tsを通電開始時刻としてヒータ７を作動させる。
【０１００】
ヒータ７が作動後、ステップ８８において、演算手段３は再度必要通電時間T1を演算する。これは、特定電力時間帯中に温水を使用する等によって必要通電時間T1が変化するためである。この新しい必要通電時間T1が零になったか否かをステップ８９で判定する。必要通電時間T1が零になった場合には、判別手段１０が作動制御手段６に制御信号を発する。そして、作動制御手段６でヒータ７を停止させ、通電を終了させる（ステップ９０）。以上の動作により、その日の通電を終了させ、その内容をリセットする。
【０１０１】
また、ステップ８９において、新しい必要通電時間T1がまだ零にならない時は、ステップ９１に移行し、特定電力時間帯（この例では午後１１時〜午前７時）か否かを判定する。否定的であれば、ステップ９０へ移行しヒータ７を停止する。しかし、特定電力時間帯中の時には、ステップ８８へ戻り、再々度、演算手段３は必要通電時間T1を演算し、ステップ８９へ移行する。必要通電時間T1が零とならず、かつ特定電力通電時間帯である限り、このステップ８８，８９，９１のルーチンが回り続ける。このルーチンによって図１８の矢示ｗで示すように、目標通電終了時刻t00を超えてから終了する電力利用機器も存在することとなる。
【０１０２】
この第六の実施の形態では、目標通電終了時刻t00を過去の実態等を考慮しながら適切に設定して、その時刻t00またはその周辺で通電を終了させているため、図１９（Ｂ）に示すように、負荷の平準化や底上げが達成される。また、特定電力時間帯（この例では午後１１時〜午前７時）の終了時刻までに余裕があり、その余裕分を有効活用することで、特定電力時間帯中に温水等を使用しても、加熱時間等の不足を生じないようにすることができる。なお、余裕時間の活用としては、必要通電時間T1の再演算を繰り返すことで、通電終了時刻を目標通電終了時刻t00を超えた時刻とし、適切な蓄熱を可能とすることが考えられる。
【０１０３】
上述の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例ではあるが、本発明はこれらのものに限定されることはなく、本発明の要旨の範囲内で種々変更実施が可能である。例えば、電力利用機器としては、電気温水器以外に電気蓄熱式暖房機等の蓄熱器、電気式融雪機等の夜間や朝等の特定時間に電力を有効活用したい機器、電気自動車用充電器や電動式軽車両用充電器等の各種の充電器が採用され得る。
【０１０４】
また、必要通電時間T1は、機器内部の演算手段３で算出する以外に予め機器に設定したり、また、その設定値を可変とするようにしても良い。また、無線や有線のネットワーク等の通信手段やその他の入出力手段を介して、電力利用機器にその時間T1を与えるようにしても良い。また、第六の実施の形態で示したステップ８８，８９，９１のルーチンは、第一から第五の実施の形態に適用するようにしても良い。さらに、各種の計算や時間の設定においては、秒単位、分単位、５分単位、１０分単位、１５分単位、２０分単位、３０分単位、１時間単位など、用途や機器の種類に応じて各種の単位を採用することができる。また、各式において、大小を表す＜の代わりに≦を用いたり、その逆としたり、また＞の代わりに≧を用いたり、その逆としたりしても良い。
【０１０５】
さらに、特定電力時間帯としては、現在の午後１１時から午前７時の深夜電力帯やこの深夜電力帯の中に存在する第２深夜電力帯を採用するのが好ましい。しかし、電力の平準化の面では、例えば午後９時〜午前９時としたり、他の領域を採用しても良い。さらに、電力需要曲線は、夏場と冬場とでは異なると共に地域（例えば、沖縄と北海道）によっても大きく異なるため、季節や地域によって特定電力時間帯を異ならせるようにしても良い。また、最低負荷時刻t0も時代や地域や季節等によって変動するため、適宜変更できるようにするのが好ましい。また、この特定電力時間帯や最低負荷時刻t0の変更を可能とする場合は、電力利用機器に設けた設定部の操作によって行うようにしたり、無線や有線のネットワーク等の通信手段やその他の入出力手段を介してその設定を変更させたりする技術が採用され得る。
【０１０６】
【発明の効果】
以上説明したように、各発明によると、従来に比べ電力負荷の平準化を一層図ることが可能となる。また、他の時間帯での電力利用量を低減することにより、発電の効率を良好にすることができ、よって例えば火力発電所等においては、二酸化炭素の発生量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態に係わる電力利用機器の構成を示す概略図である。
【図２】図１の電力利用機器の電力制御方法を示すフローチャートである。
【図３】図１の電力利用機器の電力制御方法を説明するための図である。
【図４】本発明の第二の実施の形態に係わる電力利用機器の電力制御方法を示すフローチャートの一部である。
【図５】本発明の第二の実施の形態に係わる電力利用機器の電力制御方法を示すフローチャートの残部である。
【図６】図４等に示す第二の実施の形態の電力利用機器の電力制御方法を説明するための図である。
【図７】図４等に示す第二の実施の形態の電力制御方法を各種の電力利用機器に使用した場合の負荷の変化を説明する図で、（Ａ）は上乗せされる負荷の状態を示す図で、（Ｂ）は現状の電力需要曲線と本発明を採用した場合の電力需要曲線を示す図である。
【図８】本発明の第三の実施の形態に係わる電力利用機器の電力制御方法を示すフローチャートである。
【図９】図８等に示す第三の実施の形態の電力利用機器の電力制御方法を説明するための図である。
【図１０】図４等に示す第三の実施の形態の電力制御方法を各種の電力利用機器に使用した場合の負荷の変化を説明する図で、（Ａ）は上乗せされる負荷の状態を示す図で、（Ｂ）は現状の電力需要曲線と本発明を採用した場合の電力需要曲線を示す図である。
【図１１】本発明の第四の実施の形態に係わる電力利用機器の電力制御方法を示すフローチャートである。
【図１２】図１１等に示す第四の実施の形態の電力利用機器の電力制御方法を説明するための図であり、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大図である。
【図１３】図１１等に示す第四の実施の形態の電力制御方法を各種の電力利用機器に使用した場合の負荷の変化を説明する図で、（Ａ）は上乗せされる負荷の状態を示す図で、（Ｂ）は現状の電力需要曲線と本発明を採用した場合の電力需要曲線を示す図である。
【図１４】本発明の第五の実施の形態に係わる電力利用機器の電力制御方法を示すフローチャートである。
【図１５】図１４等に示す第五の実施の形態の電力利用機器の電力制御方法を説明するための図で、（Ａ）は第五の実施の形態の各種の電力利用機器の通電開始が異なることを示す図で、（Ｂ）は第五の実施の形態以外の各種の電力利用機器が最低負荷の時刻の周辺で通電を開始する状態を示す図である。
【図１６】図１４等に示す第五の実施の形態の電力制御方法を各種の電力利用機器に使用した場合の負荷の変化を説明する図で、（Ａ）は上乗せされる負荷の状態を示す図で、（Ｂ）は現状の電力需要曲線と本発明を採用した場合の電力需要曲線を示す図である。
【図１７】本発明の第六の実施の形態に係わる電力利用機器の電力制御方法を示すフローチャートである。
【図１８】図１７等に示す第六の実施の形態の電力利用機器の電力制御方法を説明するための図である。
【図１９】図１７等に示す第六の実施の形態の電力制御方法を各種の電力利用機器に使用した場合の負荷の変化を説明する図で、（Ａ）は上乗せされる負荷の状態を示す図で、（Ｂ）は現状の電力需要曲線と本発明を採用した場合の電力需要曲線を示す図である。
【図２０】現在の特定電力時間帯（深夜電力時間帯）における電力利用状態を示す図で、Ｘ軸に時刻、Ｙ軸に負荷（電力需要）を取り、現在の電力需要曲線を表した図である。
【符号の説明】
１  電気温水器（電力利用機器）
３  演算手段
５  演算処理手段
６  作動制御手段
７  ヒータ（加電手段）
８  時刻判別手段
９  判定手段
１０  判別手段（通電終了判別手段を兼ねる）
【図１】
0004142837.tif 000002
【図２】
0004142837.tif 000003
【図３】
0004142837.tif 000004
【図４】
0004142837.tif 000005
【図５】
0004142837.tif 000006
【図６】
0004142837.tif 000007
【図７】
0004142837.tif 000008
【図８】
0004142837.tif 000009
【図９】
0004142837.tif 000010
【図１０】
0004142837.tif 000011
【図１１】
0004142837.tif 000012
【図１２】
0004142837.tif 000013
【図１３】
0004142837.tif 000014
【図１４】
0004142837.tif 000015
【図１５】
0004142837.tif 000016
【図１６】
0004142837.tif 000017
【図１７】
0004142837.tif 000018
【図１８】
0004142837.tif 000019
【図１９】
0004142837.tif 000020
【図２０】
0004142837.tif 000021