特開 2024-79137 省エネ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024079137

(43)【公開日】2024-06-11

(54)【発明の名称】省エネ制御装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20240604BHJP

   G07F 9/00 20060101ALI20240604BHJP

   F24F 11/48 20180101ALI20240604BHJP

【ＦＩ】

H02J13/00 311T

G07F9/00 Q

F24F11/48

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022191887

(22)【出願日】2022-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高松 英治

【テーマコード（参考）】

3E044

3L260

5G064

【Ｆターム（参考）】

3E044AA01

3E044DB20

3L260BA42

3L260DA12

3L260FA13

5G064AA04

5G064AC05

5G064CB21

5G064DA07

(57)【要約】

【課題】日々変化する節電すべき時間帯に応じて、電力が供給される機器に対する省エネ制御を容易かつ適正に行うことができる省エネ制御装置を提供する。
【解決手段】１以上の機器２００に供給される電力の需給差分時間情報を取得して需給差分の最大値を含む省エネ時間帯ＴＤを予め抽出する時間帯取得部１５と、機器２００の通常温度管理制御状態において機器２００を停止して機器２００が温度管理範囲ΔＴ内に収まる最長の時間幅である温度管理時間幅ＴＥを設定する時間幅設定部１６と、省エネ時間帯ＴＤに温度管理時間幅ＴＥを対応付けて機器２００の停止を含む省エネ制御を行う省エネ制御部１７と、を備える。例えば、省エネ制御部１７は、省エネ時間帯ＴＤの最大値の時点に、温度管理時間幅ＴＥの中間時点を合わせ、温度管理時間幅ＴＥの間、機器２００を停止させる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１以上の機器の省エネ制御を行う省エネ制御装置であって、
前記１以上の機器に供給される電力の需給差分時間情報を取得して需給差分の最大値を含む省エネ時間帯を予め抽出する時間帯取得部と、
前記機器の通常温度管理制御状態において前記機器を停止して前記機器が温度管理範囲内に収まる最長の時間幅である温度管理時間幅を設定する時間幅設定部と、
前記省エネ時間帯に前記温度管理時間幅を対応付けて前記機器の停止を含む省エネ制御を行う省エネ制御部と、
を備えたことを特徴とする省エネ制御装置。

【請求項2】

前記省エネ制御部は、前記省エネ時間帯の最大値の時点に、前記温度管理時間幅の中間時点を合わせ、前記温度管理時間幅の間、前記機器を停止させることを特徴とする請求項１に記載の省エネ制御装置。

【請求項3】

前記省エネ制御部は、前記省エネ時間帯の最大値の時点に、前記温度管理時間幅の中間時点を合わせ、前記中間時点の前後の前記需給差分を比較し、前記中間時点より後の前記需給差分が前記中間時点より前の前記需給差分以下である場合、前記温度管理時間幅の間、前記機器を停止させ、前記中間時点より後の前記需給差分が前記中間時点より前の前記需給差分よりも大きい場合、前記温度管理時間幅の間の前記機器の停止前に予冷熱制御を行い、前記温度管理時間幅の間を超えて前記温度管理範囲内の間、前記機器の停止を継続させることを特徴とする請求項１に記載の省エネ制御装置。

【請求項4】

前記省エネ制御部は、前記省エネ時間帯の開始時点から前記温度管理時間幅の期間、前記機器を停止させることを特徴とする請求項１に記載の省エネ制御装置。

【請求項5】

前記時間幅設定部は、前記機器の通常温度管理制御状態において前記機器を低電力状態にして前記機器が温度管理内に収まる最長の時間幅である温度管理時間幅を設定し、
前記省エネ制御部は、前記省エネ時間帯に前記温度管理時間幅を対応付けて前記機器を低電力状態にすることを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載の省エネ制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、日々変化する節電すべき時間帯に応じて、電力が供給される機器に対する省エネ制御を容易かつ適正に行うことができる省エネ制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、電力会社の電力不足やピークの節電要請に応え、機器の省エネ設定をオフライン（リモコン設定）あるいはオンライン（通信を介しての設定）で、機器管理者が設定を変える運用を実施している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１７９８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、再生エネルギーが進み、特に太陽光エネルギーや風力発電の利用が進むことで、天候や行事などから、日々電力を最大とする時間帯が変わる状況にある。一方、個々の電力を使用する機器側において省エネ制御は、日々変化する、電力を最大とする時間帯に合わせることは容易ではない。特に、国内にある数１００万台にも及ぶ自動販売機に対する省エネ設定は容易ではない。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、日々変化する節電すべき時間帯に応じて、電力が供給される機器に対する省エネ制御を容易かつ適正に行うことができる省エネ制御装置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】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、１以上の機器の省エネ制御を行う省エネ制御装置であって、前記１以上の機器に供給される電力の需給差分時間情報を取得して需給差分の最大値を含む省エネ時間帯を予め抽出する時間帯取得部と、前記機器の通常温度管理制御状態において前記機器を停止して前記機器が温度管理範囲内に収まる最長の時間幅である温度管理時間幅を設定する時間幅設定部と、前記省エネ時間帯に前記温度管理時間幅を対応付けて前記機器の停止を含む省エネ制御を行う省エネ制御部と、を備えたことを特徴とする。

【0007】

また、本発明は、上記の発明において、前記省エネ制御部は、前記省エネ時間帯の最大値の時点に、前記温度管理時間幅の中間時点を合わせ、前記温度管理時間幅の間、前記機器を停止させることを特徴とする。

【0008】

また、本発明は、上記の発明において、前記省エネ制御部は、前記省エネ時間帯の最大値の時点に、前記温度管理時間幅の中間時点を合わせ、前記中間時点の前後の前記需給差分を比較し、前記中間時点より後の前記需給差分が前記中間時点より前の前記需給差分以下である場合、前記温度管理時間幅の間、前記機器を停止させ、前記中間時点より後の前記需給差分が前記中間時点より前の前記需給差分よりも大きい場合、前記温度管理時間幅の間の前記機器の停止前に予冷熱制御を行い、前記温度管理時間幅の間を超えて前記温度管理範囲内の間、前記機器の停止を継続させることを特徴とする。

【0009】

また、本発明は、上記の発明において、前記省エネ制御部は、前記省エネ時間帯の開始時点から前記温度管理時間幅の期間、前記機器を停止させることを特徴とする。

【0010】

また、本発明は、上記の発明において、前記時間幅設定部は、前記機器の通常温度管理制御状態において前記機器を低電力状態にして前記機器が温度管理内に収まる最長の時間幅である温度管理時間幅を設定し、前記省エネ制御部は、前記省エネ時間帯に前記温度管理時間幅を対応付けて前記機器を低電力状態にすることを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、日々変化する節電すべき時間帯に応じて、電力が供給される機器に対する省エネ制御を容易かつ適正に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】図１は、本発明の実施の形態である省エネ制御装置を含むシステムの構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、省エネ制御部による省エネ制御処理の一例を示す図である。

【図3】図３は、変形例の省エネ制御部による省エネ制御処理の一例を示す図である。

【図4】図４は、他の変形例の省エネ制御部による省エネ制御処理の一例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

【0014】

＜全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態である省エネ制御装置１を含むシステムの構成を示すブロック図である。図１に示すように、省エネ制御装置１は、電力管理サーバ１００及び機器２００に接続される。電力管理サーバ１００は、電力の需給差分時間情報を提供するサーバであり、例えば、市場価格を決定する日本卸電力取引所（ＪＥＰＸ）のサーバである。この市場価格は、電力の需給差分時間情報でもある。機器２００は、飲料・食品・空調などの温度管理を行う装置であり、例えば自動販売機である。なお、省エネ制御装置１は、複数の機器２００に接続されてもよいし、機器２００内に設けてもよい。機器２００内には、モータなどの電力消費を行うアクチュエータである電力消費アクチュエータ２０１と、温度管理対象域の温度を検出する温度センサ２０２とを有する。

【0015】

省エネ制御装置１は、入力部１１、出力部１２、記憶部１３及び制御部１４を有する。入力部１１は、各種情報を入力するための入力インターフェースである。出力部１２は、各種情報の表示出力や外部出力等を行うための出力インターフェースである。記憶部１３は、不揮発性メモリなどの記憶デバイスである。制御部１４は、省エネ制御装置１の全体を制御する制御部であり、時間帯取得部１５、時間幅設定部１６及び省エネ制御部１７を有する。制御部１４は、これらの機能部に対応するプログラムを不揮発性メモリなどの記憶装置に記憶しておき、これらのプログラムをメモリにロードして、ＣＰＵで実行することで、対応するプロセスを実行させることになる。

【0016】

時間帯取得部１５は、電力管理サーバ１００に接続して、電力の需給差分時間情報（一日前市場）を取得し、１日のうち、需給差分の最大値を含む省エネ時間帯ＴＤを予め抽出する。この需給差分時間情報は、例えば３０分単位の時間情報である。

【0017】

時間幅設定部１６は、機器２００の通常温度管理制御状態において機器２００の電力消費アクチュエータを停止した後、機器２００が温度管理範囲ΔＴ内に収まる最長の時間幅である温度管理時間幅ＴＥを設定する処理を行う。この温度管理時間幅ＴＥは、通常温度管理制御状態から電力消費アクチュエータ２０１を停止し、温度センサ２０２を参照しつつ、温度管理範囲ΔＴに収まる最長の時間幅として取得される。なお、この温度管理時間幅ＴＥは、外部環境などを勘案したマージン分、短く設定してもよい。

【0018】

省エネ制御部１７は、省エネ時間帯ＴＤに温度管理時間幅ＴＥを対応付けて機器２００の電力消費アクチュエータ２０１の停止を含む省エネ制御を行う。具体的に、省エネ制御部１７は、省エネ時間帯ＴＤの最大値の時点に、温度管理時間幅ＴＥの中間時点を合わせ、温度管理時間幅ＴＥの間、電力消費アクチュエータ２０１を停止させる。

【0019】

＜省エネ制御＞
図２は、省エネ制御部１７による省エネ制御処理の一例を示す図である。図２（ａ）に示すように、時間帯取得部１５は、電力管理サーバ１００から電力の需給差分時間情報（一日前市場）を取得し、最大値となる省エネ時間帯ＴＤを抽出する。図２（ａ）では、最大値Ｄmaxの時点ｔmaxを含む時点ｔ１１から時点ｔ１２までの間が省エネ時間帯ＴＤとして抽出される。

【0020】

ここで、時間幅設定部１６は、予め温度管理時間幅ＴＥを求めて設定しておく。図２（ｃ）に示すように、温度管理時間幅ＴＥは、機器２００の電力消費アクチュエータ２０１が冷却のためのアクチュエータである場合、温度管理範囲ΔＴ（上限温度Ｔａと下限温度Ｔｂとの間）内において、通常温度管理制御状態では温度Ｔｃに維持する運転を行っているが、電力消費アクチュエータ２０１を停止すると、徐々に温度が上昇する。そして、温度は、温度管理範囲ΔＴの上限温度Ｔａに達する。温度管理時間幅ＴＥは、通常運転から電力消費アクチュエータ２０１を停止した時点ｔ１１から、温度が上限温度Ｔａに達する時点ｔ１２までの期間である。なお、温度が上限温度Ｔａに達した後は、通常運転に切り替えられ、電力消費アクチュエータ２０１が駆動し、冷却が開始され、温度が下降する。

【0021】

図２（ｂ）に示すように、電力消費アクチュエータ２０１は、省エネ時間帯ＴＤに合わせられた温度管理時間幅ＴＥの開始の時点ｔ１１から停止され、温度管理時間幅ＴＥの終了の時点ｔ１２から通常運転に切り替えられる。

【0022】

なお、温度管理時間幅ＴＥは、機器２００の外気温を検出することにより、補正するようにしてもよい。また、温度管理時間幅ＴＥは、過去の履歴をもとに設定してもよい。また、温度管理時間幅ＴＥ内において温度管理範囲ΔＴ外となる場合、機器２００の温度制御を優先して通常運転に切り替える。

【0023】

本実施の形態では、日々変化する節電すべき省エネ時間帯ＴＤの最大値の時点に、温度管理時間幅ＴＥの中間時点を合わせ、温度管理時間幅ＴＥの間、機器２００の電力消費アクチュエータ２０１を停止させるようにしているので、日々変動する省エネ時間帯ＴＤに対する省エネ制御を容易かつ適正に行うことができる。このような省エネ制御を行うことにより、例えば、全国に多数分布する自動販売機の節電効果は大きな社会貢献となる。

【0024】

＜変形例＞
上記の実施の形態では、省エネ時間帯ＴＤの最大値の時点ｔmax前後においてほぼ対称な形状（釣鐘形状）の需給差分時間情報であったが、変形例では、最大値の時点ｔmax前後における需給差分時間情報が異なる場合に適切な省エネ制御を行うようにしている。

【0025】

図３は、変形例の省エネ制御部１７による省エネ制御処理の一例を示す図である。図３（ａ）に示すように、変形例では、取得した需給差分時間情報（一日前市場）が最大値の時点ｔmaxの前後における需給差分が大きく異なっている。ここでは、時点ｔmaxの後の時間帯の需給差分が、前の時間帯の需給差分より大きくなっている。実施の形態と同様に、温度管理時間幅ＴＥの中間の時点は、最大値Ｄmaxの時点ｔmaxに合わせられるが、時点ｔmaxより前に省エネ処理を行っても需給差分が小さいため、省エネ効果が小さく、時点ｔmaxより後の需給差分が大きい期間で省エネ効果を高めたい。

【0026】

そこで、変形例では、時点ｔ１１の前の期間に予冷熱期間ＴＣを設け、この予冷熱期間ＴＣにおいて予冷熱制御を行うようにしている。なお、図３では、機器２００が冷却する装置であるため、予冷制御を行っている。この省エネ制御は、ピークシフト／カットと同様な制御でもある。

【0027】

すなわち、図３（ｂ）に示すように、予冷熱期間ＴＣにおいて予冷熱期間ＴＣの開始の時点ｔ０１から温度管理時間幅ＴＥの開始の時点ｔ１１までの間、冷却制御（強制冷却制御）を行い、時点ｔ１１から電力消費アクチュエータ２０１を停止し、少なくとも温度管理時間幅ＴＥの間、電力消費アクチュエータ２０１を停止する。この変形例では、図３（ｃ）に示すように、予冷熱制御を行っているので、予冷熱期間ＴＣの終了の時点ｔ１１では、温度が通常制御よりも下限温度Ｔｂに近い温度まで下がっている。このため、時点ｔ１１において電力消費アクチュエータ２０１を停止した場合、温度が上限温度Ｔａに達するまでの時間は、温度管理時間幅ＴＥよりも長くなり、時点ｔmaxよりも後の期間を長く省エネ制御することができる。すなわち、温度管理時間幅ＴＥが実質的に時点ｔmaxよりも後の期間側に延長して継続されることになり、需給差分が大きい部分に対して適正な省エネ効果を発生させることができる。この温度管理時間幅ＴＥが延長されて終了する時点ｔ１３は、温度管理時間幅ＴＥと同様に設定しておいてもよいし、機器２００により上限温度Ｔａの検出によって通常制御に移行する温度制御に任せてもよい。また、実施の形態と同様に、時点ｔ１３までの延長を設定した温度管理時間幅内においても、上限温度に達した場合には、優先して通常制御に移行する。また、予冷熱期間ＴＣは、予め設定されている。

【0028】

なお、時点ｔmaxの後の時間帯の需給差分が、前の時間帯の需給差分より小さい場合、図２に示した実施の形態と同様に、予冷熱制御は行わず、温度管理時間幅ＴＥの期間のみ電力消費アクチュエータ２０１を停止させる。

【0029】

すなわち、変形例の省エネ制御部１７は、省エネ時間帯ＴＤの最大値Ｄmaxの時点ｔmaxに、温度管理時間幅ＴＥの中間時点を合わせ、この中間時点の前後の需給差分を比較し、中間時点より後の需給差分が中間時点より前の需給差分以下である場合、温度管理時間幅ＴＥの間、機器２００を停止させ、中間時点より後の需給差分が中間時点より前の需給差分よりも大きい場合、温度管理時間幅ＴＥの間の機器２００の停止前に予冷熱制御を行い、温度管理時間幅ＴＥの間を超えて温度管理範囲ΔＴ内の間、機器２００の停止を継続させる制御を行う。

【0030】

なお、中間時点（時点ｔmax）の前後の需給差分の比較は、温度管理時間幅ＴＥの前端の時点ｔ１１の需給差分と後端の時点ｔ１２の需給差分との比較であってもよいし、省エネ時間帯ＴＤの前端及び後端の需給差分との比較であってもよい。また、中間時点（時点ｔmax）の前後の需給差分の値は、それぞれ前後の所定期間まで時間積分した値であってもよい。

【0031】

これにより、変形例では、需給差分時間情報の時間分布に応じた適正な省エネ制御を行うことができる。

【0032】

なお、上記の実施の形態及び変形例では、省エネ時間帯ＴＤの最大値Ｄmaxの時点ｔmaxに、温度管理時間幅ＴＥの中間時点を合わせていたが、これに限らず、図４に示すように、省エネ時間帯ＴＤの開始の時点ｔ２１に、温度管理時間幅ＴＥの開始の時点を合わせ、時点ｔ２１から温度管理時間幅ＴＥの間、機器２００の電力消費アクチュエータ２０１を停止する省エネ制御を行うようにしてもよい。

【0033】

また、上記の実施の形態及び変形例では、電力消費アクチュエータ２０１を停止させる省エネ制御を行っていたが、これに替えて、電力消費アクチュエータ２０１を低電力状態で駆動するようにしてもよい。

【0034】

さらに、温度管理時間幅ＴＥは、電力消費アクチュエータ２０１の短時間の停止解除（冷却制御）を含む段階的な省エネ制御を繰り返し行って長くするようにしてもよい。この場合、電力消費アクチュエータ２０１の停止解除は、上限温度に至るまで、電力消費アクチュエータ２０１の停止解除温度を段階的に高くすることによって行う。

【0035】

また、上記のように、機器２００は冷却機器に限らず加温・過熱機器であってもよい。この場合、予冷熱期間ＴＣでは、加熱制御を行うことになる。

【0036】

さらに、上記の実施の形態及び変形例では、外部から電力供給される場合について説明したが、これに限らず、工場内や施設内の発電装置あるいは蓄電装置から電力供給される場合であっても適用することができる。

【0037】

なお、上記の実施の形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

【符号の説明】

【0038】

１ 省エネ制御装置
１１ 入力部
１２ 出力部
１３ 記憶部
１４ 制御部
１５ 時間帯取得部
１６ 時間幅設定部
１７ 省エネ制御部
１００ 電力管理サーバ
２００ 機器
２０１ 電力消費アクチュエータ
２０２ 温度センサ
Ｄmax 最大値
ｔ０１，ｔ１１～ｔ１３，ｔ２１，ｔmax 時点
Ｔａ 上限温度
Ｔｂ 下限温度
Ｔｃ 温度
ＴＣ 予冷熱期間
ＴＤ 省エネ時間帯
ＴＥ 温度管理時間幅
ΔＴ 温度管理範囲

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】