JP4802046B2 - 建物の電力監視システム - Google Patents

Description

本発明は、建物に関連して設けられた複数の電力供給機器を監視する電力監視システムに関する。

一般に、住宅等の建物では、電力会社から供給される商用電力が取り込まれ、その商用電力によって建物内の各種電気負荷（家電装置、照明器具など）が駆動される。この場合、経済的な観点や地球エネルギの保全などの観点より、住宅内の消費電力を適正に管理することが好ましく、電力消費量をユーザ側で監視できるようにした技術が各種提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、近年では、商用電源系統とは別の太陽電池，燃料電池などを利用したもの等、電力供給機器として、商用電源系統以外のものも提案されている。これらの各電力供給機器では、個別に自己診断用コントローラを備えることにより、故障やメンテナンス等の情報を出力するものも提案されている。そして、上記のような電力供給機器では、例えば天気のよい日には太陽電池を主たる電力供給機器とし他を従たる電力供給機器とする等、状況に応じて複合的に用いることにより、効率の良いエネルギ利用が期待される。

しかしながら、同種か異種かにかかわらず複数の電力供給機器を使用している場合には、個々の電力供給機器の状況把握が的確に行われているとは言い難い。これは、各電力供給機器が相補的に稼動することになるため、特定の電力供給機器の出力性能が低下したのか、他の電力供給機器に依拠して相対的に出力を低下させる結果となったのかを区別できないことも想定されるためであると考えられる。なお、関連する先行技術文献としては、他に特許文献２，３がある。
特開２０００−１９３６９６号公報 特開２００４−３６４４６７号公報 特開２００２−１７４６４９号公報

本発明は、建物において複数の電力供給機器を複合的に利用する場合において、各電力供給機器の故障やメンテナンス等の診断を適切に行うことのできる建物の電力監視システムを提供することを主たる目的とするものである。

以下、上記課題を解決するのに有効な手段等につき、必要に応じて効果等を示しつつ説明する。なお以下においては、理解の容易のため、発明の実施の形態において対応する構成を括弧書き等で適宜示すが、この括弧書き等で示した具体的構成に限定されるものではない。

本発明で具現化された建物（建物１０）では複数の電気負荷（家電装置、照明器具など）が備えられており、これら各電気負荷に対して電力を供給する電力供給機器（発電ユニット１１、太陽電池１６等）も複数備えられている。そして、前記各電力供給機器を統括管理する管理装置（管理コントローラ５１）及びその管理装置からの通知内容を表示するモニタ（モニタ５２）とを有しており、前記管理装置は、前記各電力供給機器の稼動情報を収集する収集手段（情報取得部７２及びデータベース部７８）と、その収集手段によって収集された各情報から前記各電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性を診断する総合診断手段（総合診断部７４）と、その総合診断手段による診断結果を前記モニタに通知する通知手段（情報通知部７３）と、を備えている。

上記構成によれば、管理装置は、各電力供給機器の稼動情報を収集し、その収集された各情報から各電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性を診断することから、各電力供給機器が相補的に或いは複合的に稼動することで特定の電力供給機器が一時的に出力低下するような場合にあっても、それが他の電力供給機器の稼動に対して補助的に動作していることに起因するものであって故障等ではないと判断することが可能となる。これにより複数の電力供給機器が効率良く電力を供給するために相補的に或いは複合的に稼動するシステムにおいて、故障診断やメンテナンス診断を的確に行うことが可能となる。しかも、この診断結果はモニタに通知されることになるため、建物の住居者等の利用者はモニタを確認するだけでよく、利用者の負担も少ない。

ここで、上記各電力供給機器は自己診断を行い前記管理装置に自己診断結果を出力する自己診断手段（各内蔵コントローラ）を備えるものであり、前記管理装置は各自己診断結果を前記収集手段により蓄積して前記総合診断手段による診断に反映するものであることが好ましい。

このように各電力供給機器が自己診断を行うものでは、断線や異常発熱などの各機器単独で診断することのできる事項について各自で行うことができるため、管理装置の過度の負担が減少される。また、管理装置は各自己診断結果をも収集していくことにより、より高精度の総合診断が可能となる。

また、前記総合診断手段は、特定の電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性に関する診断を、前記収集手段により収集された前記特定の電力供給機器における過去の稼動情報、又は他の電力供給機器における現在の稼動情報のうち少なくともいずれかと比較することにより行うものであることが好ましい。

このように特定の電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性に関する診断に際して、特定の電力供給機器における過去の稼動情報を利用すれば当該電力供給機器の稼動パターンを把握できることになって現在の稼動状況が故障又はメンテナンス必要性の有無を診断することができる場合があり、また他の電力供給機器における現在の稼動情報を利用すれば各電力供給機器の相補的な関係が明らかとなって特定の電力供給機器が故障等によって出力が低下しているわけではないことなどが把握できる。

また、前記総合診断手段は、特定の電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性に関する診断を、前記収集手段により収集された前記特定の電力供給機器における過去の稼動情報、又は他の電力供給機器における現在の稼動情報のうち少なくともいずれかと比較することにより、各電力供給機器の機差を把握した上で行うものであることが好ましい。

電力供給機器にはそれぞれ固有の機差を有している場合がある。このような場合において、収集手段により蓄積された特定の電力供給機器における過去の稼動情報や、他の電力供給機器における現在の稼動情報から機差を把握した上で、故障等の診断を行うことにより、誤診断を減らすことができる。

また、前記総合診断手段は、特定の電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性に関する診断を、当該特定の電力供給機器の定格出力と前記収集手段により収集した現在の消費電力とを比較して行い、消費電力が前記定格出力よりも低い場合には前記特定の電力供給機器の稼動情報から得られる出力が低下していても前記特定の電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性がないものと判断するものであることが好ましい。

このように消費電力と定格出力とを比較することにより、定格出力までの電力を必要としていない状況で出力低下異常という誤診断を回避することができる。特に、このような構成は電力供給機器が複合的或いは相補的に作用するシステムにおいては、その把握が困難であるが、上記のように各電力供給機器を統括管理する管理装置を備えることでその把握が容易になる。

また、前記各電力供給機器には環境変化に応じて変動する稼動優先順位が設定されており、総合診断手段は、特定の電力供給機器よりも現在の優先順位の高い電力供給機器が優先して稼動していることにより前記特定の電力供給機器の稼動が低下していると判断できる場合には、前記特定の電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性がないものと判断するものであることが好ましい。

各電力供給機器に稼動優先順位が設定されていても、個々の電力供給機器ではそのような状況を把握できない場合があり、特定の電力供給機器が出力低下した場合にその原因が不明となり易い。この点、本構成では総合診断手段がその優先順位を把握しており、優先稼動している電力供給機器が他に存在すればそれが出力低下の要因であることを察知することができる。したがって、優先順位の低い電力供給機器の出力低下があった場合において適切な診断を行うことができる。特に、環境変化により効率よく供給するために優先順位が変動するシステムにおいては本構成を有する意義が大きい。

なお、前記各電力供給機器には複数の発電機器が含まれている場合には、上記各構成を採用するメリットが大きい。発電機器は発電の必要性に応じて稼動状況が変化し易く、個別に監視するだけでは故障やメンテナンスの必要性が容易に把握できないためである。これら各発電機器としては、例えば燃料電池や太陽電池などがあり、両電池を利用するシステムでは太陽電池が燃料電池よりも優先して稼動するように優先順位を設定することが好ましい。また、前記収集手段は、収集した前記稼動情報等の各種情報を蓄積したデータベース（データベース部７８）を有するものであることが好ましい。データベース化することにより蓄積したデータの信頼度が格段に向上し、また各建物固有の事情も反映されることになるからである。

さらに、モニタに関しては、前記通知手段から通知された情報に基づき、画面上に電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性が警告表示されるものがよい。これにより、利用者はモニタの前に居ながらにして各電力供給機器の故障やメンテナンスなどを容易に理解することができる。さらにまた、前記モニタへ表示させるべき各種情報を前記管理装置へ要求する要求通知を行う操作手段（タッチパネル）を有し、当該操作手段による操作により、前記管理装置は前記収集手段から必要な情報を取り出して前記モニタへ通知し、前記モニタには前記要求通知内容に従い前記各電力供給機器個別或いは全体の稼動状況、又は建物全体の電力消費状況を表示するものであることが好ましい。このように構成すれば、モニタでは故障等の情報の他、電力供給に関する各種情報を表示することになり、建物において特定の電力供給機器がどの程度寄与しているのか、建物全体でどの程度の電力消費があるのか等を含めて利用者が知ることができる。

以下に、発明の電力監視システムを具体化した一実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図１は建物のエネルギ監視システムの要部構成を示す系統図である。

本実施の形態の建物１０には各種電気負荷その他のエネルギ負荷が備えられている。これらのエネルギ負荷に電源その他のエネルギを供給するために、複数のエネルギ供給系統が備えられている。本実施の形態では、各ネルギ供給系統の根幹をなす構成として、発電ユニット１１、貯湯槽１２、太陽熱集熱器１３、貯湯ユニット１４、太陽電池１６等を備えている。

発電ユニット１１は、改質器、燃料電池及びこれらを接続する経路等を備えている。改質器は炭化水素系のガスから水素ガスを生成するものであり、本実施の形態では、ガス供給経路２１から供給される都市ガスを利用し、改質器により水素ガスを生成する。生成された水素ガスは燃料電池へ供給される。燃料電池は、改質器から供給された水素ガスと、空気中の酸素とを反応させて発電を行う。この燃料電池の発電に伴い発電熱が発生する。発電ユニット１１の内蔵コントローラはタイマ機能によって発電ユニット１１のフィルタ交換の必要性を判断したり故障などの発生を判断したりする自己診断機能を有しており、自己診断情報（ダイアグ情報）や発電情報などが管理コントローラ５１に都度送信される。

貯湯槽１２は、発電ユニット１１の循環経路２３（循環往路２３ａ，循環復路２３ｂ）と接続されている。循環経路２３には熱媒が充填されている。熱媒は循環往路２３ａからポンプ２４によって発電ユニット１１の燃料電池に導入され、燃料電池内を通過する途中で発電熱によって加熱される。加熱された熱媒は、循環復路２３ｂを通って貯湯槽１２に戻され、貯湯槽１２内で放熱する。貯湯槽１２には給水経路２２を介して水道水が供給される。この水と加熱された熱媒との熱交換によって、貯湯槽１２に高温の温水が貯えられる。貯湯槽１２の温水が給湯等に利用されて温水量が減少すると、貯湯槽１２の底部に接続された給水経路２２から水道水が導入される。これにより、貯湯槽１２内の温水量が一定に保たれる。貯湯槽１２には水温センサ（図示せず）が設けられており、貯湯槽１２内の水温が検出される。検出された水温は、内蔵コントローラを介して管理コントローラ５１に送信される。貯湯槽１２の内蔵コントローラはタイマ機能によって貯湯槽１２のフィルタ交換の必要性を判断したり故障などの発生を判断したりする自己診断機能を有しており、自己診断情報（ダイアグ情報）や水温情報などが管理コントローラ５１に都度送信される。

太陽熱集熱器１３は、建物１０の屋根に設置されている。そして、太陽熱集熱器１３は循環経路３２（循環往路３２ａ，循環復路３２ｂ）と接続されており、太陽熱を熱源として循環往路３２ａから供給された水を加熱する。加熱された温水は循環復路３２ｂから貯湯ユニット１４に導入される。太陽熱集熱器１３の内蔵コントローラはメンテナンスや故障などの発生を判断したりする自己診断機能を有しており、自己診断情報（ダイアグ情報）や水温情報などが管理コントローラ５１に都度送信される。

貯湯ユニット１４は、前記循環経路３２と接続されている。循環復路３２ｂから貯湯ユニット１４に導入された温水は、循環往路３２ａからポンプ３３によって太陽熱集熱器１３に戻されることによって、循環が行われる。貯湯ユニット１４の温水は建物１０内の給湯や床暖房３４の熱媒等に利用されるが、貯湯ユニット１４内の温水量が減少すると、貯湯ユニット１４の底部に接続された給水経路２２から水道水が導入される。これにより、貯湯ユニット１４内の温水量が一定に保たれる。貯湯ユニット１４には水温センサ（図示せず）が設けられており、水温センサが検出した水温は、内蔵コントローラを介して管理コントローラ５１に送信される。貯湯ユニット１４の内蔵コントローラはタイマ機能によって貯湯ユニット１４のフィルタ交換の必要性を判断したり故障などの発生を判断したりする自己診断機能を有しており、自己診断情報（ダイアグ情報）や水温情報などが管理コントローラ５１に都度送信される。

貯湯槽１２及び貯湯ユニット１４は、それぞれ温水供給経路２６，２７に接続されている。貯湯槽１２及び貯湯ユニット１４に貯えられた温水は、温水供給経路２６，２７から三方弁２８を介して温水供給経路２９を流れ、混合器１５へ導入される。混合器１５は温水を混合して温度調整し、調温された温水は給湯経路３０を介して給湯栓３１へ供給される。シャワー設備等の給湯栓３１は給水経路２２とも接続され、給水経路２２から供給される水道水と前記給湯経路３０から供給される温水とを給湯栓３１において適宜混合することにより、利用者は給湯栓３１から希望の温度の温水を得ることができる。なお、図１では、浴室、洗面所、台所等に配置された複数の給湯栓３１を一つで代表している。

太陽電池１６は、複数のセル１６ａ，１６ｂ，…を有しており、太陽の光エネルギを電力に変換する。生成された電力は電力線４１から分電盤５４へ送電される。分電盤５４には、電力線４０からも商用電力が送電され、また電力線４２からも発電ユニット１１（燃料電池）が発電した電力が送電される。太陽電池１６の内蔵コントローラはメンテナンスや故障などの発生を判断する自己診断機能を有しており、自己診断情報（ダイアグ情報）や発電情報などが管理コントローラ５１に都度送信される。

上記発電ユニット１１、貯湯槽１２、太陽熱集熱器１３、貯湯ユニット１４、太陽電池１６には、上記したとおりそれぞれ個別に内蔵コントローラが備えられており、各内蔵コントローラはそれぞれのエネルギ供給系統を制御する。また、各内蔵コントローラはそれぞれ通信機能を有しており、他の各内蔵コントローラと相互に通信を行う。これにより、各内蔵ユニット等は、上記発電ユニット１１、貯湯槽１２、太陽熱集熱器１３、貯湯ユニット１４、太陽電池１６に相補的な稼動を行わせることができる。また、各内蔵コントローラは、自己が備えられたユニット等の稼動状況を示す情報や自己診断情報（ダイアグ情報）を管理コントローラ５１に送信する。

上記相補的な稼動を行うに際しては、同一エネルギの供給源間で優先順位が予め定められており、この優先順位に従って各内蔵コントローラは各エネルギ供給系統を制御する。温水供給系統では、太陽光エネルギを使用できる太陽熱集熱器１３が発電ユニット１１（燃料電池）の発熱に基づく温水生成に優先するよう設定されている。また、電力系統については、太陽電池１６が最優先とされ、次いで発電ユニット１１（燃料電池）、最後に商用電力という順番で優先順位が決定されている。なお、発電ユニット１１（燃料電池）については発電時に発熱するため、この熱エネルギを温水として使用できる状況であるか否かで優先順位が変動するようになっている。すなわち、太陽熱集熱器１３の稼動が不十分である場合には温水供給のために発電ユニット１１（燃料電池）が稼動する。このような場合には発電も行うことになるため、これが電力系統での最優先となる。また、夜間商用電力が安価で供給される場合には発電ユニット１１（燃料電池）よりも商用電力の優先順位が高くなるように設定されている。このように、優先順位が予め設定され、かつその優先順位が状況に応じて入れ替わるように設定することで、エネルギを効率良くかつコストを抑えつつ利用することができる。なお、このような優先順位の設定は、各内蔵コントローラにおいてそれぞれ記憶されており、また管理コントローラ５１においても後述する記憶部７７に記憶されている。

さらに、管理コントローラ５１には、商用電力の建物１０への取り入れ箇所に設置された電気メータ６１、都市ガスの建物１０への取り入れ箇所に設置されたガスメータ６２、水道水の建物１０への取り入れ箇所に設置された水道メータ６３とも接続されている。そして、管理コントローラ５１は、電気メータ６１から商用電力データを入力している。なお、本実施形態の建物１０では電力は購入する場合の他、太陽電池１６等で生成した電力の売買も行うことができるため、商用電力データとしては、電力会社から購入した買電データ及び電力会社へ販売した売電データが含まれている。また、管理コントローラ５１は、ガスメータ６２から都市ガス供給データを、水道メータ６３から水道水供給データをそれぞれ入力している。

以上により、管理コントローラ５１では、上記発電ユニット１１、貯湯槽１２、太陽熱集熱器１３、貯湯ユニット１４、太陽電池１６、商用電力用の電気メータ６１、都市ガス用のガスメータ６２、水道水用の水道メータ６３からのデータ収集を行い、これに基づき発電ユニット１１、貯湯槽１２、太陽熱集熱器１３、貯湯ユニット１４、太陽電池１６等の、電力供給系統を含む全てのエネルギ供給系統の一括監視が可能となる。また、管理コントローラ５１にはモニタ５２が接続されており、管理コントローラ５１から得られる情報がモニタ５２に表示される。モニタ５２は建物１０内に設置されており、モニタ画面５３がタッチパネルディスプレイによって構成されている。そして、モニタ画面５３のタッチ操作により又は管理コントローラ５１の自発的な情報通知機能により、管理コントローラ５１から送信される各種情報を表示することができるようになっている。このようにして、エネルギ監視システムがユビキタスネットワークによって構築されている。

さて、管理コントローラ５１についてその詳細を図２に基づいて説明すると、管理コントローラ５１は、通信部７１と、情報取得部７２と、情報通知部７３と、総合診断部７４と、タイマ部７５と、カレンダ部７６と、記憶部７７とを備える。

管理コントローラ５１の通信部７１は、前記各内蔵コントローラから送信されてくる自己診断情報の他、発電情報や温度情報などのデータを受信する。通信部７１はまた、モニタ５２からの指令信号を受信する。一方、通信部７１は、前記各内蔵コントローラ、各メータ６１〜６３及びモニタ５２へ各種情報や制御信号などを送信する。

総合診断部７４は、情報取得部７２を介して通信部７１において受信したデータ等を取り込んで処理し、情報通知部７３を介して通信部７１から各種信号や制御信号などの送信指令を行う。

記憶部７７には、各種制御プログラムや過去の蓄積データ（発電状況、エネルギ消費状況、各内蔵コントローラの自己診断情報、各センサから送信された検知情報、天気情報等）が記憶されている。蓄積データは全てデータベース部７８においてデータベース化され、データベース部７８では過去何年分もの蓄積データを保有している。

総合診断部７４は、記憶部７７に記憶された制御プログラムを読み出し、蓄積された過去のデータや、各内蔵コントローラから送信された情報や、各メータ６１〜６３及びセンサから送信された情報等をデータベース化するための処理も行う。このデータベース化の処理に際しては、タイマ部７５から得られる時間、カレンダ部７６から得られる年月日の情報なども含めて時系列に行われ、その時々の天候なども対応付けた状態で記憶させるものである。例えば、データベースにより、エネルギ消費パターンや、これらに対応する各エネルギ系統の標準稼動パターン等を作成することができる。なお、記憶部７７には、予め各データベースが生成されるまでの初期値が建物１０の設置環境に応じて予め記憶されており、各データベースから得られる発電パターン等の精度が向上するまでは、初期値が故障等の総合診断に際して暫定的に使用される。一方、データベースが十分なもの（例えば１年分のデータが蓄積された場合）となった場合には、初期値に代えてデータベースに基づく総合診断が総合診断部７４により行われる。

管理コントローラ５１の記憶部７７には、モニタ画面５３に、データベース化された情報などを適切に表示するための制御プログラムも備えられている。そして、利用者の要求に応じて管理コントローラ５１ではデータベースからピックアップされた情報をモニタ画面５３に表示させることができる。

このモニタ５２で表示されるモニタ画面５３のうち代表的なものについて説明する。図３は初期画面、図４は電力モニタ画面、図５は電力積算表示画面、図６は燃料電池モニタ画面、図７はメンテナンス表示画面、図８は異常表示画面を示す。

まず、図３に示す初期画面について説明する。この画面では、電力、ガス、水道、温水の全てのエネルギ供給系統や、そのエネルギを消費する負荷の代表的なものなど、エネルギの流れ全体が把握できるように表示される。そして、画面中には電力画面ボタン８１、ガス画面ボタン８２、水画面ボタン８３、燃料電池画面ボタン８４、太陽熱画面ボタン８５、太陽電池画面ボタン８６などがアイコン形式で表示されており、このボタン８１〜８６をタッチ操作することにより、操作されたボタン８１〜８６に相対する情報が管理コントローラ５１から送信されてくる。なお、初期画面に表示されるボタンとしては、電力を売ったり電力を生成したりするなどして節約された結果を示す節約画面等の他の画面を表示するためのボタンなどを追加することもできる。

初期画面において電力画面ボタン８１がタッチ操作されると、図４に示される電力モニタ画面がモニタ画面５３に表示される。電力モニタ画面では、発電ユニット１１（燃料電池）の発電量９１と、太陽電池１６の単相での発電量９２及び三相での発電量９３と、住宅全体での消費電力量９４と、購入電力量９５（発電ユニット１１及び太陽電池１６の合計発電量から消費電力量を減算したもの）と、売買電力量９６（電力会社への売電量）が表示される。表示される数値は当該画面が表示される時点のものであり、利用者はリアルタイムで各数値を把握することができる。

電力モニタ画面の状態から図４の左側に示されている積算表示タブをタッチ操作すると、図５に示される電力積算表示画面が表示される。電力積算表示画面では、利用者が「今日」１０１、「今月」１０２、「今年」１０３のいずれかのボタンをタッチ操作にて選択することによって、選択された期間における住宅全体の消費電力量の積算値１０４と、発電ユニット１１及び太陽電池１６の合計発電量の積算値１０５が示される。それと共に、消費電力量または合計発電量のいずれかを示すグラフ１０６（ここでは、横軸は時間、縦軸は消費電力量を示す。下段の発電量ボタンがタッチ操作されると縦軸が合計発電量となる。）が示される。これにより、利用者は希望する期間の消費電力量及びそれに対する合計発電量の積算値、消費電力量及び合計発電量の経時的変化を知ることができる。

図３の初期画面に戻って燃料電池画面ボタン８４をタッチ操作すると、図６に示される燃料電池モニタ画面が表示される。燃料電池モニタ画面では、発電ユニット１１（燃料電池）に供給されたガス使用量１１１、燃料電池の発電効率１１２、燃料電池の発電量１１３、熱回収効率１１４、熱回収量１１５が示される。これらを参照することにより、建物１０における発電ユニット１１（燃料電池）の有効利用がどの程度なされているのかを把握することができる。

さらに、モニタ画面５３に表示されるものとして、図７に示されるメンテナンス警告表示画面や、図８に示される異常警告表示画面など、管理コントローラ５１からの通知により表示される画面がある。これらの画面はいずれも初期画面と基本画像は同様である。図７に示されるメンテナンス警告表示画面の例は、太陽電池１６に落ち葉等の付着物が存在するため、それを取り除くように促すものであり、画面下段のメッセージ表示エリア１２１に「太陽電池の付着物を除去して下さい」というメッセージが表示されるとともに、太陽電池画面ボタン８６が点滅表示される。また、図８に示される異常警告表示画面の例は、発電ユニット１１（燃料電池）に原因不明の問題が生じた場合にその問題解消を促すものであり、画面下段のメッセージ表示エリア１２１に「ＦＣに原因不明の問題があります。サービスを呼んで下さい」というメッセージが表示されるとともに、燃料電池画面ボタン８４が点滅表示される。

ここで、エネルギ監視システムでは、上述の各内蔵コントローラ間で相互に通信がなされ、例えば発電ユニット１１及び太陽電池１６が同時に稼動する状況では、それぞれが相補的に発電を行うことができる。すると、個々の発電量をモニタするだけでは、例えば発電ユニット１１（燃料電池）の発電量が低下した場合に故障が原因なのか、太陽電池１６での発電量が大きいために相補機能によって抑えられているのかを判断することが困難となる。したがって、管理コントローラ５１では、以下に例示するデータベース構築のための処理や各種診断処理を行うことによって、発電量が低下した原因を正確に把握する。

そこで、図９以降のフローチャートを参照しながら管理コントローラ５１による処理の流れを説明する。

まず、図９に示すように、管理コントローラ５１の総合診断部７４は、外部からのデータや信号等の情報が入力されたか否かを常時監視している。そして、ステップＳ１０１にて情報入力があったと判断すると、ステップＳ１０２へ移行する。一方、ステップＳ１０１にて情報入力がないと判断すると、この処理を終了する。本処理の終了後は、再度本処理を数ｍｓ毎に実行する。

なお、管理コントローラ５１の総合診断部７４へ入力される情報は、上記発電ユニット１１、貯湯槽１２、太陽熱集熱器１３、貯湯ユニット１４、太陽電池１６、商用電力用の電気メータ６１、都市ガス用のガスメータ６２、水道水用の水道メータ６３からのメンテナンス，故障等の自己診断情報や発電，温水温度，使用電力量等の各種データが挙げられ、その他にも、モニタ５２からのタッチ操作に基づく指令信号なども含まれる。

ステップＳ１０２では、総合診断部７４による入力した各種情報をデータベースに登録するための処理を実行する。なお、総合診断部７４はデータベース登録処理に先立って、記憶部７７に今回入力した情報を一時的に記憶させておく。そして、データベースへの登録処理は、タイマ部７５から得られる時間、カレンダ部７６から得られる年月日の情報、その時刻における天候などを対応付けた状態で一時的に記憶させてある情報をデータベース部７８に登録する。このようなデータベース部７８への登録を入力された全ての情報について行うことにより、エネルギ消費パターンや、これらに対応する各エネルギ系統の標準稼動パターン、さらには各種統計を作成することができる。このようにデータベース部７８に情報を登録することで、図４〜６に示されるような管理データを表示させることが可能となる。

ステップＳ１０２の処理が終了すると、ステップＳ１０３へ移行し、総合診断部７４による総合診断処理が実行される。この総合診断処理も、ステップＳ１０２にて逐次実行されるデータベース登録処理により得られるデータベースを使用することでその精度が高められている。この総合診断処理が終了すると、本処理を一旦終了する。

さて、ステップＳ１０３の総合診断処理はステップＳ１０１において今回入力された自己診断情報や電力量データ等の情報に基づき実行されるものであり、今回入力された情報の出所がどの内蔵コントローラ等であるかにより行う処理が異なり、その処理種別も多数存在する。そこで、以下においては、太陽電池１６の発電量が低下した場合の総合診断処理の一例を図１０に基づいて説明し、発電ユニット１１（燃料電池）の発電量が低下した場合の総合診断処理の一例を図１１に基づいて説明する。

まず、太陽電池１６の発電量に基づく診断処理について、図１０のフローチャートを参照して説明する。管理コントローラ５１の総合診断部７４では、入力された情報が太陽電池１６に備えられた内蔵コントローラから発電データが送信されると、図１０の太陽電池診断処理を実行する。なお、太陽電池１６の内蔵コントローラからは各セル１６ａ，１６ｂ，…毎のセル発電量及び合計発電量が一度に送信される。

総合診断部７４は、ステップＳ２０１において、今回入力された合計発電量が低下してないか否かを判断する。この判断は、建物１０の設置箇所（緯度、太陽光を遮る不動産の存在等）、時間、天候及び季節を考慮して行われる。太陽の位置や雲などにも影響されるためである。これらの考慮すべき各種データは記憶部７７に記憶されている。そして、その時々に応じて総合診断部７４が生成した発電閾値と、今回入力された合計発電量と比較することにより判断を行う。

合計発電量がその時々の発電閾値を上回っている場合には太陽電池１６に問題がないとして本処理を終了する。一方、合計発電量が発電閾値以下であると判断した場合は、ステップＳ２０２に移行して、太陽電池１６のセル１６ａ，１６ｂ，…間の発電量を比較する。ここで比較される各セル１６ａ，１６ｂ，…の発電量は今回入力された同時刻のものである。

その比較の結果、セル毎の発電量の差（機差）が予め定めた一定の許容範囲内である場合には、ステップＳ２０３でＹＥＳと判定され、特定のセル１６ａ，１６ｂ，…についての問題ではないとしてステップＳ２０７へ移行し、他の診断処理を実行する。一方、セル毎の発電量の差（機差）が予め定めた一定の許容範囲内でない場合には、ステップＳ２０３でＮＯと判定され、ステップＳ２０４へ移行する。

ステップＳ２０４では、管理コントローラ５１のデータベース部７８に蓄積されているセル１６ａ，１６ｂ，…毎の過去発電量データを取得する。本実施形態では、前日の同時刻の発電量データを取得する。ただし、過去発電量データとしては、過去に蓄積された各セル１６ａ，１６ｂ，…の発電量データから計算された標準値を標準発電量データとしてデータベース部７８に蓄積しておき、この標準発電量データを利用するものであってもよい。

そして、ステップＳ２０４で取得した過去発電量データにおいても同程度の発電量の差が生じていれば、ステップＳ２０５でＹＥＳと判定され、特定のセル１６ａ，１６ｂ，…についての問題ではないとしてステップＳ２０７へ移行し、他の診断処理を実行する。今回入力された各セル１６ａ，１６ｂ，…の発電量に一定以上の差（機差）があっても、過去において同様であればそれは個体差であって特定のセル１６ａ，１６ｂ，…の問題ではないとみなすことができるため、ステップＳ２０５の比較判定を行っている。

一方、ステップＳ２０５でＮＯと判定された場合は、例えば発電量が低下した特定のセル１６ａに樹木の葉や鳥類の糞が堆積して太陽光が遮断されている等の問題が発生していると考えられる。したがってこの場合は、ステップＳ２０６で発電量が低下したセル１６ａの異常と判定し、異常信号をモニタ５２に送信する警告通知を実行し、本処理を終了する。モニタ５２には、図７に示すように、太陽電池１６に落ち葉等の付着物が存在するため、それを取り除くように促す画面５３が表示される。具体的には、画面５３下段のメッセージ表示エリア１２１に「太陽電池の付着物を除去して下さい」というメッセージが表示されるとともに、太陽電池画面ボタン８６が点滅表示される。併せて、音声や機械音などをスピーカから流して利用者に警報を発するようにするとなおよい。

これにより、太陽電池１６の特定のセル１６ａに付着物があった場合において、管理コントローラ５１は総合診断部７４による診断処理によってそれを把握し、モニタ５２を介して利用者に知らしめることができる。

太陽電池１６の内蔵コントローラによれば、自己診断機能によって断線等の異常や定期メンテナンスの必要性などは把握できる。しかしながら、上記のように落ち葉などが表面に付着したか否かまでをも把握することは困難である。本実施形態では、現在の各セル１６ａ，１６ｂ，…の発電量同士の比較や、データベース部７８に蓄積された過去データの比較を行うことにより、太陽電池１６の内蔵コントローラから何ら故障等の自己診断情報を得ていなくても特定のセル１６ａにおいて付着物が存在する蓋然性を把握して報知することができる。

そして、太陽電池１６では各セル１６ａ，１６ｂ，…上に落ち葉等の付着物が存在すると、セルが劣化してしまうという不都合がある。従来の内蔵コントローラによる自己診断機能に頼ったものでは、セルが劣化してしまうまでその状況を把握できなかったことを考慮すると、本実施形態の総合診断部７４によってセルの劣化前に付着物の存在を把握できる意義は大きい。

ところで、本実施形態のような建物１０では発電又は給電手段が商用電力、発電ユニット１１（燃料電池）、太陽電池１６と複数存在し、これらが相補的に稼動することになるため、単独の発電又は給電手段の内蔵コントローラが自己診断を行うだけでは故障やメンテナンスなどの状況把握を的確に行うことは困難となる。特に、本実施形態では発電ユニット１１（燃料電池）については太陽電池１６の補助として利用される関係上、特にその把握が困難である。このような状況把握を管理コントローラ５１の総合診断部７４により的確に行うための処理について、発電ユニット１１の発電量が低下した場合を例にとって図９のフローチャートを参照しつつ説明する。

管理コントローラ５１の総合診断部７４では、入力された情報が発電ユニット１１（燃料電池）に備えられた内蔵コントローラから発電データが送信されると、図１１の燃料電池診断処理を実行する。

総合診断部７４は、ステップＳ３０１において、今回入力された発電ユニット１１（燃料電池）の出力が低下してないか否かを判断する。この判断は、データベース部７８に蓄積された現在までの発電ユニット１１の出力の変化に基づいて行う。例えば、１時間前の発電ユニット１１の出力に比べて一定以上の出力低下がみられるか否かによって出力低下を判断する。

発電ユニット１１の出力が一定以上低下していない場合には発電ユニット１１に問題がないとして本処理を終了する。一方、出力が一定以上低下していると判断した場合は、ステップＳ３０２に移行して、発電ユニット１１の現在及び過去の自己診断情報をデータベース部７８から取得する。

次いで、総合診断部７４は、ステップＳ３０３において、発電ユニット１１の現在及び過去の自己診断情報から故障と判断できるかどうかを確認する。例えば、燃料電池の温度異常や断線などの自己診断情報が得られた場合において、過去にも同様の異常が自己診断情報として出力されかつ異常診断が正しいものとされていた場合には、総合診断部７４では今回も同様に故障と判断する。故障と判断されると、ステップＳ３０４へ移行してモニタ５２へ故障通知処理を行い、本処理を終了する。故障通知を受けたモニタ５２では、画面５３上に燃料電池に故障が発生している事実とその原因（温度異常等）が表示され、利用者にその状況が知らされる。

一方、ステップＳ３０３において故障ではない又は故障でない可能性があると判断されると、ステップＳ３０５に移行して、現在の建物１０における全体の消費電力をデータベース部７８から取得する。また、ステップＳ３０６では、取得した全体消費電力が発電ユニット１１の定格出力を超えているか否かを判断する。全体消費電力が発電ユニット１１の定格出力を超えていないと判断されると、問題がないとして本処理を終了する。全体消費電力が定格出力に満たない場合は発電ユニット１１がフルに稼働する必要がないため、発電ユニット１１の内蔵コントローラによって意図的に出力を低下させているものとみなすことができるためである。

ステップＳ３０６において全体消費電力が発電ユニット１１の定格出力を超えていると判断されると、発電ユニット１１の出力低下の原因をさらに追求するためにステップＳ３０７へ移行する。ステップＳ３０７では太陽電池１６その他の電力供給系統が優先的に電力を供給しているか否かを判断する。

上述のとおり、発電ユニット１１よりも太陽電池１６の方が優先順位として上位とされ、商用電力は各種状況に応じて発電ユニット１１よりも優先順位が上位とされたり下位とされたりする。そこで、現在の優先順位をデータベース部７８から取得し、優先順位が発電ユニット１１よりも高い太陽電池１６等の出力（電力量）を取得する。そして、発電ユニット１１よりも優先順位の高い電力供給系統からの出力に依拠して発電ユニット１１自身の出力が低下しているものと判断されると、ステップＳ３０７ではＹＥＳ（問題なし）と判断されて本処理を終了する。この場合は、発電ユニット１１と太陽電池１６等の他の電力供給系統との相補作用による出力低下とみなすことができるためである。

ステップＳ３０７において他の電力供給系統からの優先出力により発電ユニット１１の出力が低下しているものではないと判断されると、ステップＳ３０８において発電ユニット１１の前回のメンテナンス情報をデータベース部７８から取得し、ステップＳ３０９へ移行する。

ステップＳ３０９では、先に取得した前回のメンテナンス情報（補機メンテナンス情報やフィルタ交換情報など）からメンテナンスの必要な期間が経過しているか否かを判断する。この判断に際しては、発電ユニット１１の稼動状況も考慮される。すなわち、太陽電池１６等の相補作用のある電力供給系統が存在するため、発電ユニット１１の稼動期間のみならず出力状況や総発電量なども考慮してメンテナンスの必要な期間が決定される。この期間の決定もデータベース部７８に蓄積された過去データを参照することにより行われる。

そして、メンテナンスの必要な期間を超過していると判断すると、ステップＳ３１０へ移行してモニタ５２へメンテナンス通知処理を行い、本処理を終了する。メンテナンス通知を受けたモニタ５２では、画面５３上に燃料電池のメンテナンスが必要である旨が表示される。具体的には、画面５３上に「燃料電池の補機をメンテナンスして下さい」、「燃料電池のフィルタを交換して下さい」などの表示が行われる。これにより、利用者は画面５３に表示されたメンテナンス情報に従ってメンテナンスを行うことができる。

一方、メンテナンスの必要な期間を超過していないと判断すると、ステップＳ３１１へ移行してモニタ５２へ警告通知処理を行い、本処理を終了する。この警告は、発電ユニット１１の出力低下の要因が例えば内蔵コントローラの不具合等のように専門家でなければ理解できない状況が生じているとみなされることで行われる。警告通知を受けたモニタ５２では、図８に示すように、原因不明の問題が生じているため、燃料電池の保守点検事業者を呼ぶように促す画面５３が表示される。具体的には、画面５３下段のメッセージ表示エリア１２１に「ＦＣに原因不明の問題があります。サービスを呼んで下さい。」というメッセージが表示されるとともに、燃料電池画面ボタン８４が点滅表示される。併せて、音声や機械音などをスピーカから流して利用者に警報を発するようにするとなおよい。

これにより、発電ユニット１１の出力低下の原因が不明である場合においても、通常考えられること以外の問題が発電ユニット１１に生じていることがモニタ５２を介して利用者に知らされる。

発電ユニット１１の内蔵コントローラによれば、自己診断機能によって異常発熱や断線等の異常や定期メンテナンスの必要性などは把握できる。しかしながら、上記のように他の電力供給系統との相補作用等による出力低下まで把握することは困難である。本実施形態では、総合診断部７４においてデータベース部７８に蓄積された現在の他の電力供給系統の稼動状況や、過去のける発電ユニット１１の稼動状況などを比較参照することにより、発電ユニット１１の内蔵コントローラからの自己診断情報のみに頼ることなく、出力低下の原因を判断することができる。このように電力供給系統を複数有して相補的に稼動するシステムにおいて、本実施形態の総合診断部７４による総合的な診断の意義は大きい。

なお、以上説明した実施の形態に限らず、例えば以下に別例として示した形態で実施することもできる。

・上記実施の形態では、エネルギ供給系統の根幹をなす構成として、発電ユニット１１、貯湯槽１２、太陽熱集熱器１３、貯湯ユニット１４、太陽電池１６等を例示したが、電力供給系統に関して例えば非常時にハイブリッド車から電力供給を受けるものを含めてもよいし、給湯系統に関して例えばガス給湯によるものを含めてもよい。

・上記実施の形態では、建物１０内に固定的に設置されたモニタ５２に総合診断結果に基づくメンテナンス等の情報を表示するようにしたが、建物１０の住居者が携帯する携帯端末（コミュニケータ）に無線送信するように構成してもよい。

・上記実施の形態では、特に電力供給機器としての発電ユニット１１（燃料電池）や太陽電池１６などについての総合診断処理についてのみ説明したが、このような診断は温水供給系統などにおいても同様に行うことができる。

・発電ユニット１１が備える燃料電池が複数存在するものであってもよい。この場合には、図１０で説明した太陽電池診断処理に倣って、過去の発電データから燃料電池間の機差を把握することにより診断処理を行うようにすれば、特定の燃料電池についての異常を把握することができる。

本実施形態における建物のエネルギ監視システムの要部構成を示す系統図。 管理コントローラの機能ブロック図。 初期画面を示す図。 電力モニタ画面を示す図。 電力積算表示画面を示す図。 燃料電池モニタ画面を示す図。 メンテナンス警告表示画面を示す図。 異常警告表示画面を示す図。 管理コントローラの基本的な処理を示すフローチャート。 太陽電池診断処理を示すフローチャート。 燃料電池診断処理を示すフローチャート。

符号の説明

１０…建物、１１…電力供給機器を構成する発電ユニット（燃料電池）、１２…貯湯槽、１３…太陽熱集熱器、１４…貯湯ユニット、１５…混合器、１６…電力供給機器を構成する太陽電池、５１…管理装置を構成する管理コントローラ、５２…モニタ、５３…画面、７１…通信部、７２…収集手段を構成する情報取得部、７３…通知手段を構成する情報通知部、７４…総合診断手段を構成する総合診断部、７５…タイマ部、７６…カレンダ部、７７…記憶部、７８…収集手段を構成するデータベース部、１２１…メッセージ表示エリア。

Claims (11)

1. 建物に装備される各電気負荷に対して電力を供給する電力供給機器を複数備えた建物に適用されるシステムであって、
   前記各電力供給機器を統括管理する管理装置及びその管理装置からの通知内容を表示するモニタとを有し、
   前記管理装置は、前記各電力供給機器の稼動情報を収集する収集手段と、その収集手段によって収集された各情報から前記各電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性を診断する総合診断手段と、その総合診断手段による診断結果を前記モニタに通知する通知手段と、を備え、
   前記総合診断手段は、前記各電力供給機器のうち所定の電力供給機器の診断をする際、当該所定の電力供給機器の出力が低下した状態であるか否かを判断し、低下した状態であると判断した場合には更に前記所定の電力供給機器がメンテナンスの必要な期間が経過しているか否かを判断し、
   前記通知手段は、前記総合診断手段により前記メンテナンスの必要な期間を超過していると判断された場合にはその旨を前記モニタに表示させるメンテナンス通知処理を行う一方、前記総合診断手段により前記メンテナンスの必要な期間を超過していないと判断された場合には前記メンテナンス通知処理を行わず原因不明の問題発生についての警告にともなう警告通知処理を行うことを特徴とする建物の電力監視システム。
2. 前記各電力供給機器は、自己診断を行い前記管理装置に自己診断結果を出力する自己診断手段を備え、
   前記管理装置は各自己診断結果を前記収集手段により蓄積して前記総合診断手段による診断に反映するものである請求項１記載の建物の電力監視システム。
3. 前記総合診断手段は、特定の電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性に関する診断を、前記収集手段により収集された前記特定の電力供給機器における過去の稼動情報、又は他の電力供給機器における現在の稼動情報のうち少なくともいずれかと比較することにより行うものである請求項１又は２記載の建物の電力監視システム。
4. 前記総合診断手段は、特定の電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性に関する診断を、前記収集手段により収集された前記特定の電力供給機器における過去の稼動情報、又は他の電力供給機器における現在の稼動情報のうち少なくともいずれかと比較することにより、各電力供給機器の機差を把握した上で行うものである請求項１乃至３のいずれかに記載の建物の電力監視システム。
5. 前記総合診断手段は、特定の電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性に関する診断を、当該特定の電力供給機器の定格出力と前記収集手段により収集した現在の消費電力とを比較して行い、消費電力が前記定格出力よりも低い場合には前記特定の電力供給機器の稼動情報から得られる出力が低下していても前記特定の電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性がないものと判断するものである請求項１乃至４のいずれかに記載の建物の電力監視システム。
6. 前記各電力供給機器には環境変化に応じて変動する稼動優先順位が設定されており、総合診断手段は、特定の電力供給機器よりも現在の優先順位の高い電力供給機器が優先して稼動していることにより前記特定の電力供給機器の稼動が低下していると判断できる場合には、前記特定の電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性がないものと判断するものである請求項１乃至５のいずれかに記載の建物の電力監視システム。
7. 前記各電力供給機器には複数の発電機器が含まれており、各発電機器からの稼動情報には少なくとも発電データが含まれるものである請求項１乃至６のいずれかに記載の建物の電力監視システム。
8. 前記各発電機器には少なくとも燃料電池と太陽電池とが含まれており、太陽電池は燃料電池よりも優先して稼動するように優先順位が設定されているものである請求項７記載の建物の電力監視システム。
9. 前記収集手段は、収集した前記稼動情報等の各種情報を蓄積したデータベースを有するものである請求項１乃至８のいずれかに記載の建物の電力監視システム。
10. 前記通知手段から通知された情報に基づき、前記モニタには、画面上に電力供給機器の故障又はメンテナンスの必要性が警告表示されるものである請求項１乃至９のいずれかに記載の建物の電力監視システム。
11. 前記モニタへ表示させるべき各種情報を前記管理装置へ要求する要求通知を行う操作手段を有し、当該操作手段による操作により、前記管理装置は前記収集手段から必要な情報を取り出して前記モニタへ通知し、前記モニタには前記要求通知内容に従い前記各電力供給機器個別或いは全体の稼動状況、又は建物全体の電力消費状況を表示するものである請求項１乃至１０のいずれかに記載の建物の電力監視システム。

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