(57)【要約】【課題】従来のシステムでは、湯量が所定の閾値を下回った場合、という１つの条件に従って沸き上げを行っている。そのため、湯を沸き上げる計画を立てることが困難であった。【解決手段】給湯器１１０と前記給湯器１１０を制御する制御装置１２０とを備え、給湯器１１０は、貯湯タンク１１２と貯湯タンク１１２内の湯量を検出する湯量検出部１１４とを備え、制御装置１２０は、給湯実績データを含む参照データを取得する参照データ取得部１２２と、前記参照データを格納する記憶部１２４と、前記給湯器１１０の現在の動作モードに対応して前記参照データの中から任意に選択したデータと前記湯量検出部１１４により得られるデータとを用いて前記給湯器１１０が次に移行すべき動作モードを第１の周期が経過するごとに決定する制御部１２１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
給湯器と、前記給湯器を制御する制御装置とを備える蓄熱制御システムであって、
前記給湯器は、
貯湯タンクと、貯湯タンク内の湯量を検出する湯量検出部とを備え、
前記制御装置は、
給湯実績データを含む参照データを取得する参照データ取得部と、
前記参照データを格納する記憶部と、
前記給湯器の現在の動作モードに対応して前記参照データの中から任意に選択したデータと、前記湯量検出部により得られるデータと、を用いて、前記給湯器が次に移行すべき動作モードを第１の周期が経過するごとに決定する制御部とを備える蓄熱制御システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記給湯実績データに基づいて給湯量を予測し、予測した給湯量を達成することのできる動作モードを次に移行すべき動作モードとして決定する、請求項１に記載の蓄熱制御システム。
【請求項３】
前記給湯実績データは、前記蓄熱制御システムが設置されている需要家における給湯実績を蓄積したデータを含む、請求項１又は２に記載の蓄熱制御システム。
【請求項４】
前記制御装置は、前記第１の周期よりも長い第２の周期で特定の動作モードに移行する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の蓄熱制御システム。
【請求項５】
前記制御部は、
前記特定の動作モードにおいて、貯湯タンク内の最低湯温がレジオネラ菌を殺菌可能な温度になるように前記貯湯タンク内の蓄熱量を制御する、請求項４に記載の蓄熱制御システム。
【請求項６】
前記湯量検出部により得られる前記データは、前記貯湯タンクの湯量データ及び湯温データを含む、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の蓄熱制御システム。
【請求項７】
前記参照データは、電力単価データをさらに含む、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の蓄熱制御システム。
【請求項８】
前記湯量検出部は、貯湯タンク内の高さ方向の湯温分布を測定することによって湯量を検出する、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の蓄熱制御システム。
【請求項９】
貯湯タンクを有する給湯器を制御する制御装置であって、
給湯実績データを含む参照データを取得する参照データ取得部と、
前記給湯器の現在の動作モードに対応して前記参照データの中から任意に選択したデータと、前記貯湯タンク内の湯に関するデータと、を用いて、前記給湯器が次に移行すべき動作モードを第１の周期が経過するごとに決定する制御部と、を備える制御装置。
【請求項１０】
給湯器と、前記給湯器を制御する制御装置とを備える蓄熱制御システムにおける制御方法であって、
前記給湯器の貯湯タンク内の湯量を検出するステップと、
給湯実績データを含む参照データを取得するステップと、
前記給湯器の現在の動作モードに対応して前記参照データの中から任意に選択したデータと、前記湯量検出部により得られるデータと、を用いて、前記給湯器が次に移行すべき動作モードを第１の周期が経過するごとに決定するステップとを含む制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蓄熱制御システム、制御装置、及び制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スマートハウスという概念が知られるようになっている。スマートハウスは、例えば太陽電池に代表される発電設備と蓄電池とを住宅に導入して、電力管理制御を行うことにより住宅内の電力需給を最適化しようとするものである。スマートハウスの一例として、住宅内の給湯を制御するシステムが考えられ、従来、お湯を貯える蓄熱部と発電部と蓄電部を含むシステムとして特許文献１のようなシステムが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１１５００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のシステムでは、湯量が所定の閾値を下回った場合、という１つの条件に従って沸き上げを行っている。すなわち、貯湯タンクの湯量を１条件のみで把握している。そのため、湯を沸き上げる計画を立てることが困難であった。
【０００５】
そこで本発明は、上述の点を鑑みてなされたものであり、必要とされる湯を計画的に沸き上げることができる蓄熱制御システム、制御装置、及び制御方法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】
上記課題を解決するために本発明に係る蓄熱制御システムは、給湯器と、給湯器を制御する制御装置とを備え、給湯器は、貯湯タンクと貯湯タンク内の湯量を検出する湯量検出部とを備え、制御装置は、給湯実績データを含む参照データを取得する参照データ取得部と、参照データを格納する記憶部と、給湯器の現在の動作モードに対応して参照データの中から任意に選択したデータと湯量検出部により得られるデータとを用いて給湯器が次に移行すべき動作モードを第１の周期が経過するごとに決定する制御部とを備える。
【０００７】
本発明に係る蓄熱制御システムにおいて、制御部は、給湯実績データに基づいて給湯量を予測し、予測した給湯量を達成することのできる動作モードを次に移行すべき動作モードとして決定する。
【０００８】
本発明に係る蓄熱制御システムにおいて、給湯実績データは、蓄熱制御システムが設置されている需要家における給湯実績を蓄積したデータを含む。
【０００９】
本発明に係る蓄熱制御システムにおいて、制御装置は第１の周期よりも長い第２の周期で特定の動作モードに移行する。
【００１０】
本発明に係る蓄熱制御システムにおいて、制御部は、特定の動作モードにおいて、貯湯タンク内の最低湯温がレジオネラ菌を殺菌可能な温度になるように貯湯タンク内の蓄熱量を制御する。
【００１１】
本発明に係る蓄熱制御システムにおいて、湯量検出部により得られるデータは、貯湯タンクの湯量データ及び湯温データを含む。
【００１２】
本発明に係る蓄熱制御システムにおいて、参照データは、電力単価データをさらに含む。
【００１３】
本発明に係る蓄熱制御システムにおいて、湯量検出部は、貯湯タンク内の高さ方向の湯温分布を測定することによって湯量を検出する。
【００１４】
本発明に係る制御装置は、貯湯タンクを有する給湯器を制御する制御装置であって、    給湯実績データを含む参照データを取得する参照データ取得部と、給湯器の現在の動作モードに対応して参照データの中から任意に選択したデータと貯湯タンク内の湯に関するデータとを用いて給湯器が次に移行すべき動作モードを第１の周期が経過するごとに決定する制御部とを備える。
【００１５】
本発明に係る制御方法は、給湯器と給湯器を制御する制御装置とを備える蓄熱制御システムにおける制御方法であって、給湯器の貯湯タンク内の湯量を検出するステップと、給湯実績データを含む参照データを取得するステップと、給湯器の現在の動作モードに対応して参照データの中から任意に選択したデータと湯量検出部により得られるデータとを用いて給湯器が次に移行すべき動作モードを第１の周期が経過するごとに決定するステップとを含む。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の蓄熱制御システム、制御装置、及び制御方法によれば、必要とされる湯を計画的に沸き上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る蓄熱制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１の給湯器の構成の一例を示す図である。
【図３】給湯器の動作モード移行図である。
【図４】蓄熱制御システムに係るパラメータの推移を示すグラフである。
【図５】制御装置の設定パラメータの項目とその値の一例を示す図である。
【図６】蓄熱制御システムにおける制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る蓄熱制御システムの概略構成を示すブロック図である。ここに示す蓄熱制御システム１００は、給湯器１１０と、制御装置１２０とを備える。給湯器１１０は、貯湯タンク１１２と、貯湯タンク１１２内の湯量を検出する湯量検出部１１４と、熱交換部１１６とを備える。本実施形態において、熱交換部１１６はヒートポンプ熱交換器を用いるが、その他たとえば電熱ヒータやガスヒータでもよく、これらに限定されない。制御装置１２０は、制御部１２１と、参照データ取得部１２２と、参照データを格納する記憶部１２４とを備える。制御部１２１は一例としてＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）による制御を行うものとすることができる。また、蓄電制御システム１００は、その他設備として、蓄電部１３０、発電部１３２、分電盤１３４、蓄電部１３０と発電部１３２を分電盤１３４に接続するパワーコンディショナ１３６、及び分電盤１３４を商用電力系統１３８に接続するスマートメータ１４０を備える。発電部１３２は、例えば太陽光発電システムや燃料電池を備えることができるが、これらに限定されない。蓄電部１３０、発電部１３２、パワーコンディショナ１３６、及びスマートメータ１４０は、それぞれ制御装置１２０と通信できるようになっており、制御装置１２０により制御される。
【００２０】
制御部１２１は、湯量検出部１１４から貯湯タンク１１２内の湯温と湯量とに関する情報が含まれるデータを取得する。制御装置１２０の参照データ取得部１２２は、給湯実績データを含む参照データを取得し、記憶部１２４に格納する。参照データには、さらに電力単価データが含まれてもよい。制御部１２１は、記憶部１２４から参照データを読み込み、参照データに基づいて熱交換部１１６に運転制御信号を送り、給湯器１１０を制御する。ここで、給湯実績データは、蓄熱制御システム１００が設置されている需要家における給湯実績を蓄積したデータであってもよいし、多数の需要家から得られたデータを統計処理したものであってもよい。電力単価データは、電力会社が提供する電力単価データであってもよく、それは例えば、過去の需給差に基づいて時間帯別に予め定められる電力料金であるＴＯＵ（Ｔｉｍｅ  ｏｆ  Ｕｓｅ）の電力料金体系に係るデータであってもよいし、リアルタイムの需給差に基づいて定められるＲＴＰ（Ｒｅａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｐｒｉｃｉｎｇ）に係るデータであってもよいが、それらに限られない。
【００２１】
図２は、図１に示した給湯器１１０の構成の一例を示す図である。図２を用いて、貯湯タンク１１２の内部構造を説明する。貯湯タンク１１２は成層式蓄熱構造であり、タンク上部に湯２２０が、タンク下部に水２３０が、それぞれ貯えられている。湯２２０と水２３０との間には仕切り壁のようなものは存在しないが、湯２２０と水２３０との境界２４０が温度成層境界面を形成しているため、湯２２０と水２３０とは極めて混合しにくくなっている。貯湯タンク１１２は下部に熱交換部１１６を備え、水からの沸き上げを行う。熱交換部１１６は熱媒配管２１８を介して熱媒を加熱する装置、たとえばヒートポンプに接続しており、所定の温度となった熱媒が送られる。貯湯タンク１１２の上部には排湯配管２２２が接続されており、給湯指令に応えて貯湯タンク１１２の上部から湯２２０を排出する。貯湯タンク１１２の下部には給水配管２３２が接続されており、給湯で減った量が給水される。このとき湯２２０と水２３０との境界２４０は貯湯タンク１１２の上方へ移動する。
【００２２】
貯湯タンク１１２は湯量検出部１１４を備え、湯量検出部１１４は温度計２１５を複数個備えている。温度計２１５は例えば熱電対温度計を用いてもよいが、それに限定されない。複数の温度計２１５のデータを用いることにより、貯湯タンク１１２内の高さ方向の湯温分布を測定することができ、測定した湯温分布から貯湯タンク１１２内に貯えられている湯２２０と水２３０との境界２４０が貯湯タンク１１２内のどの高さにあるのか知ることができる。例えば、湯２２０の温度が摂氏５０度、水２３０の温度が摂氏２０度であるものとして、図２にしたがって説明すると、上から２番目の温度計までが摂氏５０度を示し、上から３番目の温度計よりも下の温度計が摂氏２０度を示しているならば、湯２２０と水２３０との境界２４０は、上から２番目と３番目の温度計の間の高さにあることがわかる。湯２２０と水２３０との境界２４０の高さが分かれば、貯湯タンク１１２内の湯２２０の量が分かり、すなわち貯湯タンク１１２内の湯量を検出することができる。
【００２３】
測定した貯湯タンク１１２内の湯量と湯温に基づいて、貯湯タンク１１２内の蓄熱量を定義することができる。本実施形態においては、熱量を水の体積を単位として表すことにする。具体的には、Ｘ（Ｌ）の常温の水を設定温度にまで沸き上げるために必要な熱量をＸ（Ｌ）と定義し、貯湯タンク１１２内が常温の水で満たされている場合の蓄熱量を０（Ｌ）と定義する。また、本実施形態において、常温を摂氏２０度、設定温度を摂氏５０度、貯湯タンク１１２の容量を３００（Ｌ）とする。以上の条件において、貯湯タンク１１２内が設定温度の湯で満たされた状態における貯湯タンク１１２内の蓄熱量は、貯湯タンク１１２の容量に等しく３００（Ｌ）である。
【００２４】
貯湯タンク１１２内が設定温度摂氏５０度の湯で満たされている状態から、自然放熱により湯温が低下して、例えば設定温度から１度低い摂氏４９度になった場合、貯湯タンク１１２内の蓄熱量は２９０（Ｌ）である。また、貯湯タンク１１２内が摂氏７０度の湯で満たされている場合、貯湯タンク１１２内の蓄熱量は５００（Ｌ）である。一方、貯湯タンク１１２内が摂氏１０度の水で満たされている場合、貯湯タンク１１２内の蓄熱量は−１００（Ｌ）である。
【００２５】
貯湯タンク１１２内に湯２２０と水２３０とが共存している場合、例えば、設定温度の湯が１５０（Ｌ）、常温の水が１５０（Ｌ）、それぞれ貯えられている状態における貯湯タンク１１２内の蓄熱量は１５０（Ｌ）である。この状態から貯湯タンク１１２内を設定温度の湯で満たすためには、常温の水１５０（Ｌ）を設定温度まで沸き上げればよく、沸き上げに必要な熱量は１５０（Ｌ）である。沸き上げ前の貯湯タンク１１２内の蓄熱量が１５０（Ｌ）であり、沸き上げによって熱量１５０（Ｌ）を与えたので、貯湯タンク１１２内の蓄熱量は３００（Ｌ）となる。これは貯湯タンク１１２内が設定温度の湯で満たされた状態の蓄熱量に等しい。なお、湯２２０の温度及び水２３０の温度がそれぞれ設定温度及び常温とは異なる場合であっても、湯２２０と水２３０とのそれぞれの蓄熱量を計算して合算すれば、貯湯タンク１１２内の蓄熱量を計算することができる。
【００２６】
図１で、湯量検出部１１４により得られたデータは制御部１２１に送られる。制御部１２１は、貯湯タンク１１２内の蓄熱量を計算し、蓄熱量を用いて給湯器１１０を制御する。
【００２７】
図３は、本実施形態に係る蓄熱制御システム１００における給湯器１１０の動作モード移行図である。給湯器１１０の動作モードは、貯湯タンク１１２内の蓄熱量、及び、沸き上げ中かそうでないか、によって分類され、制御部１２１によって制御される。制御部１２１は、あらかじめ設定された第１の周期が経過するごとに、次に移行すべき動作モードを決定する。本実施形態において、第１の周期を１５分とする。第１の周期は１５分に限らず、１０分であっても２０分であってもよいし、その他の時間であってもよい。
【００２８】
図３の各動作モード間の移行を示す矢印に、移行の条件を示す説明を付けている。本実施形態においては、移行の条件として沸上目標熱量を定義している。沸上目標熱量は、現在の動作モードで沸き上げを行っているときに、貯湯タンク１１２内の水が全て設定温度に達したときの蓄熱量と現在の蓄熱量との差に等しい。沸上目標熱量は例えばモード１からモード３への移行の条件に含まれる。また、モード３からモード２に移行する条件などに含まれる蓄熱量とは、前述の貯湯タンク１１２内の蓄熱量のことである。
【００２９】
以下、動作モードごとに、制御装置１２０の制御内容と他の動作モードに移行する条件を説明する。すべての動作モードにおいて、他の動作モードに移行する条件を満たさない場合は、現在の動作モードにとどまるものとする。
【００３０】
最初に運転するときは、貯湯タンク１１２内が全て水であるため、モード１（水から沸き上げ中）で動作する。モード１では沸き上げを行う。本実施形態において、沸き上げ熱量、すなわちその沸き上げ動作によって貯湯タンク１１２内の水に与える熱量を１５分あたり２０（Ｌ）とすることができる。すなわち、１５分の沸き上げで蓄熱量が２０（Ｌ）増加することに相当する。沸上目標熱量が沸き上げ熱量以下となった場合、モード３（蓄熱量が所定値以上で追い炊き不可）に移行する。
【００３１】
モード３では追い炊き動作を禁止するフラグを立てる。このフラグが立った場合の作用として、例えば、制御部１２１の内部で動作するスケジューラが沸き上げ指令を出せなくなる状態となる。スケジューラとしては、例えばＩＬＯＧ（登録商標）などが挙げられ、スケジューラには湯を沸き上げる計画を立てる役割を担わせることができる。モード３において、給湯指令により貯湯タンク１１２内から排湯され、貯湯タンク１１２内の蓄熱量が所定値未満になったとき、モード２（蓄熱量が所定値未満で追い炊き中）に移行する。本実施形態において、所定値とは２００（Ｌ）とすることができる。また、モード３において、自然放熱によって貯湯タンク１１２内の湯２２０の温度が設定温度よりも１度以上低くなったとき、モード４（蓄熱量が所定値以上で追い炊き可）に移行する。
【００３２】
モード２では追い炊きを行い、沸上目標熱量が所定値以下となると、モード３に移行する。本実施形態において、所定値を２０（Ｌ）とできる。
【００３３】
モード４では追い炊き動作を禁止するフラグを立てないため、追い炊き可能である。しかしながら原則としてモード２又は５への移行条件を満たして、モード２又は５へ移行しない限りは追い炊き動作をしない。モード４において、蓄熱量が所定値未満になったとき、モード２に移行する。本実施形態において、所定値を２００（Ｌ）とできる。
【００３４】
モード３又は４において、所定時間内に所定量以上の給湯量が予測され、かつ蓄熱量が所定値未満であるとき、モード５（蓄熱量が所定範囲内だが湯の使用予定があるので追い炊き中）に移行する。本実施形態において、所定時間とは２時間とすることができ、給湯量として予測される所定量とは１００（Ｌ）とすることができる。また、蓄熱量に係る所定値とは２５０（Ｌ）とすることができる。モード５への移行条件に含まれる給湯量の予測は、参照データに含まれる給湯実績データに基づくものである。制御部１２１は記憶部１２４に格納された参照データから任意に選択したデータを用いて給湯量を予測することができる。
【００３５】
モード５では予測される給湯量を達成することができるように追い炊きを行う。追い炊き熱量は、沸き上げ熱量と異なるようにすることができ、本実施形態では追い炊き熱量を１５分あたり１０（Ｌ）とすることができる。沸上目標熱量が追い炊き熱量以下となった場合、モード３に移行する。モード５において、追い炊き中に給湯指令により貯湯タンク１１２内から排湯配管２２２を通して湯が排出され、沸上目標熱量が所定値以上になったとき、モード２に移行する。本実施形態において、所定値を２００（Ｌ）とできる。
【００３６】
本実施形態において、給湯器１１０は上記モード１乃至５を互いに移行して動作するように制御部１２１によって制御される。本実施形態においてはさらに、レジオネラ殺菌を目的とした特定の動作モードであるモード７への移行を可能とする。モード７への移行は、第２の周期が経過するごとに強制的に移行するようにできる。第２の周期は第１の周期よりも長く、例えば、１週間とすることができる。その場合、例えば毎週金曜日の２３時のような指定の期日にモード７への移行を行うこととなる。モード７では貯湯タンク１１２内のすべての水の温度、すなわち貯湯タンク１１２内の最低湯温がレジオネラ菌を殺菌可能な温度、例えば摂氏７０度以上になるまで追い炊き動作を行い、その動作が完了したらモード３に移行する。このとき、貯湯タンク１１２内の蓄熱量は一時的に通常の最大値を超えている。なお、レジオネラ菌を殺菌可能な温度への沸き上げにあたり、ヒートポンプ熱交換器だけでなく電熱ヒータ又はガスヒータを併用することもある。
【００３７】
なお、本実施形態において、給湯器１１０は上記動作モード以外にモード９を備え、エラー発生などによって動作できなくなったような場合にはモード９に移行し、制御部１２１は外部からの指示を待つ。
【００３８】
本実施形態において動作モードの移行の判定に用いられる給湯実績データは、例えば風呂のお湯張りやシャワーのためであったり、食器洗いのためであったり、需要家ごとに決まっている一日のパターンを示すものである。他に、多数の需要家から得られたデータを統計処理して給湯実績データとして使用することによって、季節や気象条件による変動に対応することも考えられる。
【００３９】
以下、本実施形態に係る蓄熱制御システム１００の具体的動作の一例を説明する。
【００４０】
ある需要家に設置されている蓄熱制御システム１００について、ある１日の具体的な動作状況の例を説明する。本実施例において、蓄熱制御システム１００は、太陽光発電装置を備えるものとする。また、電力単価は、午前７時から午後１１時の間には割高な昼間料金、午後１１時から午前７時の間には割安な深夜料金が適用されるものとする。
【００４１】
図４（ａ）及び（ｂ）は蓄熱制御システム１００に係るパラメータの推移を示すグラフである。図４（ａ）及び（ｂ）のグラフの横軸は共に朝６時から翌朝６時までの時刻を示し、図４（ａ）のグラフの縦軸は、貯湯タンク１１２の蓄熱量、及び需要家への給湯量を、図４（ｂ）のグラフの左側縦軸は、蓄電部１３０の蓄電残量を、図４（ｂ）のグラフの右側縦軸は、太陽光発電装置の発電電力、商用電力系統１３８からの供給電力、及び需要家の負荷電力を、それぞれ示している。
【００４２】
なお、需要家への給湯量は、貯湯タンク１１２内で沸き上げられている湯２２０の設定温度、需要家への給湯時に混合して使用する水の温度、並びに需要家に供給する湯温及び湯量に基づいて、貯湯タンク１１２内の蓄熱量に換算した値である。
【００４３】
午前６時に需要家における活動が始まると、給湯需要と電力需要が発生する。給湯需要は、深夜に沸き上げた湯でまかなう。電力需要は、午前７時までは電力単価が割安であるため、商用電力系統１３８からの供給電力でまかない、午前７時以降は、電力単価が割高となった商用電力系統１３８からの供給電力ではなく、蓄電部１３０からの放電電力でまかなう。午前９時ごろからは太陽光発電装置による発電電力が発生する。発電電力で日中の電力需要をまかないつつ、蓄電部１３０への蓄電と商用電力系統１３８への逆潮流を行う。午前中と昼ごろの給湯需要により貯湯タンク１１２の蓄熱量が減少する。夕方以降の給湯需要に備えて、午後１時ごろから計画的に沸き上げる。この沸き上げに係る電力は、発電電力と蓄電部１３０からの放電電力でまかなう。午後５時ごろから、再び給湯需要と電力需要が発生する。給湯需要は、これまでに沸き上げた湯でまかなう。電力需要は、午後１１時までは、蓄電部１３０からの放電電力でまかない、午後１１時以降は、電力単価が割安となった商用電力系統１３８からの供給電力でまかなう。夕方以降の給湯需要をまかなった後には貯湯タンク１１２の蓄熱量が大幅に減少しているので、翌朝以降の給湯需要に備えて、電力単価が割安となった商用電力系統１３８からの供給電力を利用して沸き上げておく。蓄電部１３０への蓄電も状況に応じて行う。翌朝、再び同様のサイクルが始まる。
【００４４】
上述した１日のサイクルに、制御装置１２０が行っている給湯器１１０の制御を対応付けて説明する。午前６時に、制御装置１２０の給湯器１１０は、図３に示したモード移行図のモード３の状態にある。朝と昼の給湯需要をまかなって蓄熱量が減ることによりモード２に移行する。モード２においては沸き上げ可能であり、実際に沸き上げを開始してもよいし、しなくてもよい。通常はその後の給湯量の予測に基づいて沸き上げ開始が決定される。沸き上げを開始して完了するとモード３に移行する。午後７時以降には、１００（Ｌ）以上の給湯量が予測されるが、その給湯需要発生の２時間前にあたる午後５時に、給湯量の予測に加えて蓄熱量の条件を満たせばモード５に移行し、沸き上げが開始される。沸き上げが完了するとモード３に移行する。まとまった量の給湯が始まり、蓄熱量が所定の値以下となった時点でモード２に移行する。モード２は沸き上げ可能であるがこの後の給湯量の予測に基づいて沸き上げるか決定する。本実施例においては、翌朝午前６時まで給湯需要が発生しないと予測される。制御部１２１は、記憶部１２４に格納された参照データに含まれる電力単価データを参考にして沸き上げ開始のタイミングを決定し、電力単価が割安となる午後１１時以降に沸き上げを開始する。午後１１時から沸き上げを始めて、午前２時ごろに沸き上げが完了し、モード３に移行したとする。午前６時まで給湯需要は発生しないため、それまでは貯湯タンク１１２からの熱損失による温度低下が起こる。午前６時までに貯湯タンク１１２内の湯２２０の温度が設定温度よりも１度以上低くなった場合、モード４に移行し、追い炊き可能となる。モード４において、実際に沸き上げを開始してもよいし、しなくてもよい。通常はその後の給湯量の予測などに基づいて沸き上げ開始が決定される。より具体的には、制御部１２１が参照データの中から任意に選択したデータに基づいて、沸き上げ開始を適宜決定する。
【００４５】
貯湯タンク１１２内のレジオネラ殺菌を行うために、モード７に移行させる具体例を示して説明する。モード７への移行は、第２の周期が経過したとき、すなわち指定の日時に発生する割り込み処理であり、指定の日時にモード１乃至５のいずれであっても、強制的にモード７へ移行する。第２の周期に対応する指定の日時は、任意に設定されるものであるが、本実施例では金曜日の午後１１時に設定する。レジオネラ殺菌の効果を得るためには、貯湯タンク１１２内の全ての水を、レジオネラ菌を殺菌可能な温度、例えば摂氏７０度以上に沸き上げることが必要である。ヒートポンプ熱交換器による沸き上げのみでレジオネラ菌を殺菌可能な温度に到達できればよいが、沸き上げ温度を摂氏５０度として通常運転しているシステムにおいては、ヒートポンプ熱交換器の能力が不足するような場合には、レジオネラ菌を殺菌可能な温度に沸き上げるために他の熱源、例えば電熱ヒータやガスヒータを用いることもできる。貯湯タンク１１２内の全ての水の温度がレジオネラ菌を殺菌可能な温度となるまではモード７を維持し、全ての水の温度がレジオネラ菌を殺菌可能な温度となったらモード３に移行する。
【００４６】
次に、制御装置１２０の設定パラメータを変更した場合の具体例を示して説明する。本実施例では、設定パラメータを設定ファイルで指定可能とする。設定ファイルは制御装置１２０の内部に保持してもよいし、外部から読み込むようにしてもよい。設定ファイルで指定する設定パラメータの項目とその値の一例を図５に示す。モード間の移行に係る設定パラメータを挙げている。本実施例において、第１の周期をインターバルとして設定し、第２の周期をそれに対応する指定の日時として設定している。また、動作モード間の移行条件について図３に基づいて説明した際に用いた種々の所定値などを設定パラメータとして列記している。これらのパラメータは、貯湯タンク１１２の容量や熱交換器１１６の能力に応じて適宜決定されるものである。システム設置時に設定することもできるし、需要家自身がカスタマイズすることもできる。また季節変化などの環境変化に応じて自動設定されるようにしてもよい。
【００４７】
図６は、本実施形態に係る蓄熱制御システム１００における制御方法を示すフローチャートである。ステップＳ６０２では、湯量検出部１１４が給湯器１１０の貯湯タンク１１２内の湯量を検出する。ステップＳ６０４では、参照データ取得部１２２が給湯実績データを含む参照データを取得し、記憶部１２４に格納する。ステップＳ６０６では、制御部１２１が給湯器１１０の現在の動作モードに対応して参照データの中から任意に選択したデータと湯量検出部１１４により得られたデータとを用いて、給湯器１１０が次に移行すべき動作モードを決定する。蓄熱制御システム１００は、第１の周期が経過するごとにステップＳ６０２からＳ６０６までのサイクルを実施する。ステップＳ６０６を実施する際の制御部１２１の動作は、既に図３に基づいて説明した通りである。
【００４８】
以上、本実施形態に係る蓄熱制御システムの具体的動作を例示してきた。一般的に、湯の供給を確保する観点から、蓄熱量を大きくする方が有利である。一方、蓄熱量を大きくするには、湯の温度を高くする、又は湯量を増やす必要があるが、設備投資抑制の観点からは、湯の温度は熱交換器１１６の能力による制約を受け、湯量は貯湯タンク１１２の容量による制約を受ける。また、熱損失抑制の観点からは、蓄熱量を小さくする方が有利である。さらに、電力単価の観点からは、沸き上げを実施する時間帯が制約を受ける。供給湯量確保と経済性を両立できるように制御するためには、湯量を細かく把握できる方が有利である。本実施形態によれば、貯湯タンク１１２内の湯２２０の温度を摂氏５０度以下として、貯湯タンク１１２からの熱損失を抑制でき、熱交換器１１６の到達温度を低くして熱交換器１１６の効率がアップするとともに熱交換器１１６の設備投資を減らせる。それに伴い蓄熱量が減少するデメリットがあるが、貯湯タンク１１２が湯量検出部１１４を備えて湯量を細かく把握することができるようにして、湯を沸き上げる計画の精度を上げることにより対応することができる。また、摂氏５０度以下で貯湯タンク１１２を管理すると貯湯タンク１１２の内部でレジオネラ菌が繁殖する可能性があるが、本実施形態によれば、第２の周期が経過するごとに貯湯タンク１１２内の全ての水の温度を、レジオネラ菌を殺菌可能な温度として、貯湯タンク１１２内のレジオネラ菌を殺菌できる。
【００４９】
本発明を諸図面および実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形または修正をおこなうことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形または修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部およびステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。
【符号の説明】
【００５０】
１００  蓄熱制御システム
１１０  給湯器
１１２  貯湯タンク
１１４  湯量検出部
１２０  制御装置
１２１  制御部
１２２  参照データ取得部
１２４  記憶部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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