(57)【要約】【課題】給湯湯量を増やしつつ、消費電力や運転コストの低減を図った給湯システムを提供する。【解決手段】給湯システムは、複数系統の給湯源１と、複数系統の給湯源１の動作を制御する制御装置４とを備える。複数系統ある給湯源１の各々は、湯水を貯める貯湯タンク１１、及び、貯湯タンク１１内の湯水を温めるヒートポンプ１２を備える。制御装置４は、電力量料金単価が相対的に安い第１時間帯では、全ての系統の給湯源１に、貯湯タンク１１内の湯水を温める沸上動作を行わせる。制御装置４は、電力量料金単価が相対的に高い第２時間帯では、第２時間帯を複数に区切った時間区分の情報、又は、平均需要電力の情報のうち少なくとも何れか一方の情報に基づいて、沸上動作を行わせる給湯源１の数を制限する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湯水を貯める貯湯タンク及び前記貯湯タンク内の湯水を温めるヒートポンプをそれぞれが備える複数系統の給湯源と、
複数系統の前記給湯源の動作を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、電力量料金単価が相対的に安い第１時間帯では、全ての系統の前記給湯源に、前記貯湯タンク内の湯水を温める沸上動作を行わせ、
前記コントローラは、前記電力量料金単価が相対的に高い第２時間帯では、前記第２時間帯を複数に区切った時間区分の情報、又は、平均需要電力の情報のうち少なくとも何れか一方の情報に基づいて、沸上動作を行わせる前記給湯源の数を制限することを特徴とする給湯システム。
【請求項２】
前記コントローラは、前記第２時間帯において、沸上動作を行わせる前記給湯源を所定の期間毎に交代させることを特徴とする請求項１記載の給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、給湯システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヒートポンプ式の給湯器で温めた湯を貯湯タンクに貯め、貯湯タンクから給湯負荷に湯を供給する給湯システムがあった（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この給湯システムでは、予め設定された深夜時間帯に、貯湯タンク内の全量がヒートポンプ式の給湯器によって沸き上げられる。そして、予め設定された昼間時間帯に、湯が使用されることによって貯湯タンク内の湯量が沸上開始湯量まで低下すると、給湯器が沸き上げ動作を開始し、予め設定された沸上湯量が給湯器によって沸き上げられるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１６３５９８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に開示された給湯システムでは、貯湯タンクから給湯負荷に湯が供給されるのであるが、貯湯タンクの内圧が所定の上限値以下に制限されるため、同時に給湯可能な給湯負荷の数に制約があった。
【０００６】
一般家庭では同時給湯箇所が３箇所程度であるが、より大規模なシステムでは同時給湯箇所を２０箇所程度にしたいという要望がある。同時給湯箇所を増やすために、ヒートポンプ式給湯器及び貯湯タンクからなる給湯源を複数並列に接続して給湯負荷に湯を供給することが考えられる。この場合、昼間時間帯において給湯負荷で湯が大量に使用されたために、複数の給湯源で貯湯タンクの湯量が沸上開始湯量まで低下すると、複数の給湯源のそれぞれで給湯器が動作を開始し、所定の沸上湯量が沸き上げられることになる。このように、複数の給湯源が動作することで、給湯源による消費電力が増大し、また必要以上に湯が沸き上げられる可能性もあり、システム全体として運転コストが高くつく可能性があった。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、給湯湯量を増やしつつ、消費電力や運転コストの低減を図った給湯システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の給湯システムは、湯水を貯める貯湯タンク及び貯湯タンク内の湯水を温めるヒートポンプをそれぞれが備える複数系統の給湯源と、複数系統の給湯源の動作を制御するコントローラとを備える。コントローラは、電力量料金単価が相対的に安い第１時間帯では、全ての系統の給湯源に、貯湯タンク内の湯水を温める沸上動作を行わせる。コントローラは、電力量料金単価が相対的に高い第２時間帯では、第２時間帯を複数に区切った時間区分の情報、又は、平均需要電力の情報のうち少なくとも何れか一方の情報に基づいて、沸上動作を行わせる給湯源の数を制限する。
【０００９】
この給湯システムにおいて、コントローラが、第２時間帯において、沸上動作を行わせる給湯源を所定の期間毎に交代させることも好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、電力量料金単価が相対的に高い第２時間帯において、コントローラが、時間区分の情報、又は、平均需要電力の情報のうち少なくとも何れか一方の情報に基づいて、沸上動作を行わせる給湯源の数を制限している。これにより、第２時間帯において複数系統の給湯源が全て沸上動作を行う場合に比べて、運転コストを低減することができ、また給湯システム全体で消費電力を低減できるから、全体での平均需要電力を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態の給湯システムのシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明に係る給湯システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は給湯システムのシステム構成図である。本実施形態の給湯システムは、複数系統の給湯源１と、開放式の貯湯タンク２と、密閉式の貯湯タンク３と、制御装置（コントローラ）４とを備えている。尚、図１では給湯源１が２系統しか図示されていないが、給湯源１の数は２つに限定されるものではなく、同時給湯箇所の数や瞬時給湯量や給湯箇所の高低差などの要求仕様に合わせて、給湯源１の系統数は適宜変更が可能である。
【００１４】
各々の給湯源１はヒートポンプ式の給湯源であり、同一の構成を備えている。各給湯源１は、湯水を貯める複数台（例えば４台）の貯湯タンク１１、及び、貯湯タンク１１内の湯水を温める複数台（例えば４台）のヒートポンプ１２を備えている。本実施形態では給湯源１の各々が４台の貯湯タンク１１と４台のヒートポンプ１２で構成されているが、同時給湯箇所の数や瞬時給湯量や給湯箇所の高低差などの要求仕様に合わせて適宜変更が可能である。
【００１５】
貯湯タンク１１は密閉型のタンクである。貯湯タンク１１の下部には給水源５からの配管Ｌ１が接続され、貯湯タンク１１の上部には貯湯タンク２への配管Ｌ２が接続されている。
【００１６】
配管Ｌ２の途中には電動弁１３が接続されており、この電動弁１３は制御装置４によって開閉される。制御装置４によって電動弁１３が開けられると、給水源５からの給水圧力によって、給水源５から配管Ｌ１を介して貯湯タンク１１内に水が充填されるとともに、貯湯タンク１１から配管Ｌ２を介して開放式の貯湯タンク２に湯水が送られる。また、貯湯タンク１１から電動弁１３までの管路には、湯温を測定するための温度センサ１４が設けられている。
【００１７】
ヒートポンプ１２のコントローラ（図示せず）は、貯湯タンク１１から貯湯タンク２に湯が流れるのを流量センサ（図示せず）により検知すると、貯湯タンク１１に貯められた湯を温める沸上動作を開始する。尚、貯湯タンク１１内に溜められた湯水の温度分布は下側ほど低温で、上側に行くほど高温になっている。また、ヒートポンプ１２については従来周知であるから、その説明は省略する。
【００１８】
開放式の貯湯タンク２には、２系統ある給湯源１の各々から配管Ｌ２を介して送られた湯が貯められる。貯湯タンク２は配管Ｌ３を介して密閉式の貯湯タンク３に接続されている。配管Ｌ３の途中には加圧ポンプ６が接続されており、貯湯タンク２に貯められた湯は加圧ポンプ６によって加圧され、貯湯タンク３に送水される。そして、貯湯タンク３に貯められた湯は、配管Ｌ５を介して給湯負荷に送られる。ここにおいて、給湯負荷としては、厨房、洗面所、浴室などに設置された給水給湯栓や、給水給湯栓に接続された食器洗浄器などがある。
【００１９】
尚、貯湯タンク３は、配管Ｌ４を介して給水源５に接続されており、配管Ｌ４の途中には電動弁７が接続されている。また、貯湯タンク３に貯められた水を温めるボイラー８が設けられている。
【００２０】
制御装置４は、各系統の給湯源１が備える電動弁１３の開閉を制御することによって、各給湯源１のヒートポンプ１２による沸上動作を制御する。また制御装置４は、電動弁７の開閉及びボイラー８の動作を制御する。
【００２１】
ここで、本システムの動作について以下に説明する。
【００２２】
電力会社では、電力負荷を平準化するために、深夜の時間帯に、昼間や朝晩の時間帯よりも電力量料金単価が安い時間帯（第１時間帯）を設定している。
【００２３】
本実施形態の給湯システムでは、電力量料金単価が相対的に安い第１時間帯の電力を有効に利用することで、電気料金の低減を図っている。
【００２４】
すなわち、制御装置４は、電力量料金単価が相対的に安い第１時間帯（深夜帯を含む夜間の時間帯であり、例えば午後１１時から午前７時まで）では、全ての系統の給湯源１が備える電動弁１３を開いて、各給湯源１が備えるヒートポンプ１２に沸上動作を行わせる。これにより、第１時間帯において、各給湯源１が備える貯湯タンク１２に、所定量の湯が貯められる。
【００２５】
一方、電力量料金単価が相対的に高い第２時間帯（朝晩及び昼間の時間帯であって、例えば午前７時から午後１１時まで）では、制御装置４は、第２時間帯を複数に区切った時間区分の情報に基づいて、沸上動作を行わせる給湯源１の数を制限する。需要家は、第２時間帯において３０分毎の平均需要電力の推移を予め計測し、平均需要電力の大小に応じて第２時間帯を複数の時間区分に区分し、各時間区分での平均需要電力の情報（例えば各時間区分における平均需要電力の最大値）を制御装置４に予め登録する。そして、制御装置４は、第２時間帯において各時間区分での平均需要電力の情報をもとに、平均需要電力が最大需要電力（いわゆるデマンド値）以下に収まるように、沸上動作を行わせる給湯源１の数を制限する。例えば制御装置４は、平均需要電力が比較的小さい時間区分では、平均需要電力が比較的大きい時間区分に比べて、沸上動作を行わせる給湯源１の数を多くする。これにより、平均需要電力が比較的小さい時間区分では、沸上動作を行う給湯源１の数が増え、給湯源１による給湯能力が増大する。一方、平均需要電力が比較的大きい時間区分では、制御装置４は、沸上動作を行わせる給湯源１の数を少なくしている。これにより、給湯源１による消費電力が減少し、全体の平均需要電力を抑制することができる。
【００２６】
尚、制御装置４は、第２時間帯において、第２時間帯を複数に区切った時間区分の情報の代わりに、後述のデマンドコントローラ２０から入力される平均需要電力の情報に基づいて、動作させる給湯源１の数を制限してもよい。需要家は、３０分毎の平均需要電力が電力会社との契約内容に応じて設定される最大需要電力（デマンド値）を超えないように、３０分毎の平均需要電力を監視するデマンドコントローラ２０を設置している。制御装置４は、デマンドコントローラ２０から平均需要電力の情報を逐次取得し、取得した平均需要電力の情報をもとに、平均需要電力が最大需要電力を越えないように、沸上動作を行わせる給湯源１の数を制限する。ここで、デマンドコントローラ２０から取得した平均需要電力が比較的小さければ、制御装置４は、沸上動作を行う給湯源１の数を増やして、給湯能力を高めることができる。一方、デマンドコントローラ２０から取得した平均需要電力が比較的大きければ、制御装置４は、沸上動作を行う給湯源１の数を減らして、給湯源１による消費電力を低減し、全体の需要電力を抑制することができる。
【００２７】
また、制御装置４は、第２時間帯において、第２時間帯を複数に区切った時間区分の情報と、デマンドコントローラ２０から入力される平均需要電力の情報との両方に基づいて、沸上動作を行わせる給湯源１の数を制限してもよい。制御装置４は、各時間区分における平均需要電力の情報から、各時間区分において沸上動作を行う給湯源１の数を予め設定しておき、デマンドコントローラ２０から逐次入力される平均需要電力の情報に基づいて沸上動作を行う給湯源１の数を設定値から増減させる。これにより、平均需要電力が比較的小さい時間区分では、沸上動作を行う給湯源１の数が増え、給湯源１による給湯能力が向上する。また、平均需要電力が比較的大きい時間区分では、沸上動作を行う給湯源１の数が少なくなり、給湯源１による消費電力が低減するから、全体の平均需要電力を抑制することができる。
【００２８】
また、湯の使用量が急増して、貯湯タンク３内の湯が減少し、ヒートポンプ式の給湯源１による給湯では間に合わなくなると、制御装置４は電動弁７を開いて給水源５から貯湯タンク３に水を入れ、ボイラー８で貯湯タンク３内の湯水を温めている。これにより、湯切れをおこすことなく、給湯負荷への給湯が可能になる。
【００２９】
以上説明したように、給湯システムは、複数系統の給湯源１と、複数系統の給湯源１の動作を制御する制御装置４（コントローラ）とを備える。複数系統の給湯源１は、湯水を貯める貯湯タンク１１、及び、貯湯タンク１１内の湯水を温めるヒートポンプ１２をそれぞれ備えている。制御装置４は、電力量料金単価が相対的に安い第１時間帯では、全ての系統の給湯源１に、貯湯タンク１１内の湯水を温める沸上動作を行わせる。また、制御装置４は、電力量料金単価が相対的に高い第２時間帯では、第２時間帯を複数に区切った時間区分の情報、又は、平均需要電力の情報のうち少なくとも何れか一方の情報に基づいて、沸上動作を行わせる給湯源１の数を制限する。
【００３０】
これにより、第１時間帯に比べて電力量料金単価が高い第２時間帯では、沸上動作を行う給湯源１の数が制限されるから、複数系統の給湯源が全て沸上動作を行う場合に比べて、運転コストを低減することができる。また、沸上動作を行う給湯源１の数が制限されるから、給湯システムでの消費電力を低減でき、全体での平均需要電力を抑制することができる。
【００３１】
ところで、制御装置４（コントローラ）は、第２時間帯において、沸上動作を行わせる給湯源１を所定の期間毎に交代させることも好ましい。例えば第２時間帯において沸上動作を行う給湯源１の数が１系統に制限される場合、制御装置４は、所定の時間単位（例えば１時間毎）で沸上動作を行う給湯源１を交代させてもよく、複数系統の給湯源１で沸上動作を行う時間が平均化されるから、給湯源１の寿命を延ばすことができる。尚、第２時間帯において、制御装置４が沸上動作を行う給湯源１を交代させる期間は適宜変更が可能であり、沸上動作を行う給湯源１を数時間毎に交代させてもよいし、１日或いは数日が経過する毎に交代させてもよい。
【００３２】
このように、制御装置４が、第２時間帯において、沸上動作を行わせる給湯源１の数を制限し、且つ、沸上動作を行う給湯源１を所定の期間毎に交代させることで、沸上動作を行う給湯源１が特定の給湯源１に偏らないようにできる。よって、複数の給湯源１で稼働時間を平均化することができる。
【００３３】
尚、制御装置４は、沸上動作を行う給湯源１を交代させる際に、沸上動作を行う給湯源１を予め決められた順番で交代させてもよいし、ランダムに選択された順番で交代させてもよい。
【符号の説明】
【００３４】
１  給湯源
４  制御装置（コントローラ）
１１  貯湯タンク
１２  ヒートポンプ
【図１】
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