(57)【要約】  本発明の貯湯式給湯システムは、系統電力設備（３６）と、系統電力設備（３６）に接続されて、再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置（３０）と、から電力供給されるように設置される。貯湯式給湯システムは、貯湯タンク（１０）と、電力を消費して水を加熱する加熱手段（１０１）と、加熱手段により貯湯タンクの水を加熱する沸上運転を制御する制御装置（１７）とを備える。制御装置（１７）は、沸上運転における目標出湯温度を、設定可能な目標出湯温度の中で最高の温度である最高出湯温度と、最高出湯温度より低温の低出湯温度と、の少なくとも２つの温度に変更可能である。制御装置（１７）は、発電装置（３０）による発電電力から使用電力を除いた余剰電力の売電が制限された出力抑制中である場合、最高出湯温度を目標出湯温度として余剰電力を利用して沸上運転を実行する。
2020225905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電力設備と、前記系統電力設備に接続され、再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置と、から電力供給されるように設置される貯湯式給湯システムに適用され、
貯湯タンクと、
電力を消費して水を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により前記貯湯タンクの水を加熱する沸上運転を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記沸上運転における目標出湯温度を、設定可能な目標出湯温度の中で最高の温度である最高出湯温度と、前記最高出湯温度より低温の低出湯温度と、の少なくとも２つの温度に変更可能に構成され、かつ、
前記発電装置によって発電される電力である発電電力から使用電力を除いた余剰電力の売電が制限された出力抑制中である場合、前記最高出湯温度を前記目標出湯温度として、前記余剰電力を利用して前記沸上運転を実行する、
ことを特徴とする貯湯式給湯システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記発電電力の売電が制限される出力抑制中でない場合には、前記沸上運転を実行しないことを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項３】
前記制御装置は、前記沸上運転において、
前記加熱手段が前記余剰電力を消費して水を加熱する余剰電力活用モードと、
前記加熱手段が前記系統電力設備から供給される系統電力を消費して水を加熱する系統電力利用モードと、
のいずれかのモードを選択可能に構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記余剰電力が、前記最高出湯温度を目標出湯温度として前記沸上運転を行うのに必要な電力である基準電力以上である場合に限り、前記余剰電力活用モードを選択することを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記余剰電力の電力量に応じて、前記加熱手段の加熱能力を設定することを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記余剰電力の電力量が、前記加熱手段の定格消費電力よりも低い場合、前記加熱手段の加熱能力を定格運転時よりも低い能力に設定し、定格運転時よりも少ない消費電力で前記沸上運転を実行することを特徴とする請求項５に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記余剰電力の電力量が、前記加熱手段の定格消費電力よりも低い場合、前記加熱手段の加熱能力を定格運転時よりも低い能力に設定し、
前記目標出湯温度を、前記最高出湯温度よりも低い温度として前記沸上運転を実行することを特徴とする請求項５又は６に記載の貯湯式給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式給湯システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
貯湯式給湯システムは、貯湯タンクを有し、貯湯タンク内の湯水を沸き上げて蓄熱する沸上運転を行うことができる。この沸上運転では、太陽光発電等の発電設備により発電した電力から使用電力を除いた余剰電力がある場合に、その余剰電力を活用して沸上運転を行なう貯湯式給湯システムが知られている。【０００３】
例えば、日本特開２０１７−０３６８４２号公報には、沸上運転の制御に関し、余剰電力が存在する場合に、その余剰電力を用いて、比較的低い低温目標温度で沸上運転を行ない、沸上運転が完了した後に、更に、余剰電力が存在する場合に、高温目標温度で沸上運転を行うことが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本特開２０１７−０３６８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
余剰電力を活用した沸上運転の結果、売電に回される電力量は減少する。従って、余剰電力の有無のみによって沸上運転の実行可否を決定するとすれば、使用者の売電金額が減少し、使用者のコストメリットを低下させる結果となる場合がある。また、日本特開２０１７−０３６８４２号公報に記載されているような、低温沸き上げ後、再度、高温への沸き上げを行なう段階的な沸上運転は、運転効率が低く、好ましいものではない。【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、余剰電力を効率的に利用して沸上運転を行い、使用者のコストメリットを向上させるよう改良された貯湯式給湯システム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】
【０００７】
本発明の貯湯式給湯システムは、系統電力設備と、系統電力設備に接続され、再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置と、から電力供給されるように設置される。貯湯式給湯システムは、貯湯タンクと、電力を消費して水を加熱する加熱手段と、加熱手段により貯湯タンクの水を加熱する沸上運転を制御する制御装置とを備える。制御装置は、沸上運転における目標出湯温度を、設定可能な目標出湯温度の中で最高の温度である最高出湯温度と、最高出湯温度より低温の低出湯温度と、の少なくとも２つの温度に変更可能に構成されている。制御装置は、発電装置によって発電される電力である発電電力から使用電力を除いた余剰電力の売電が制限された出力抑制中である場合、最高出湯温度を目標出湯温度として余剰電力を利用して沸上運転を実行する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、沸上運転は、余剰電力が十分にある場合には、最高出湯温度を目標出湯温度として一気に沸き上げが行われる。これにより、余剰電力を効率的に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１の貯湯式給湯システムを示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１の制御装置が実行する沸上運転の制御の一例のフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態２の制御装置が実行する沸上運転の制御の一例のフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態３の制御装置が実行する沸上運転の制御の一例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、重複する説明を簡略化または省略する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１の貯湯式給湯システムを示す概略構成図である。図１に示されるように、実施の形態１による貯湯式給湯システムは、貯湯タンク１０を内蔵した貯湯タンクユニット１００とヒートポンプユニット１０１とを備える。
【００１２】
ヒートポンプユニット１０１は、電力を消費してヒートポンプサイクルの運転をすることで水を加熱する加熱手段である。ヒートポンプユニット１０１には、圧縮機１、水冷媒熱交換器２、膨張弁３、及び、空気熱交換器４が冷媒循環配管５にて環状に接続され、ヒートポンプサイクルが構成されている。冷媒循環配管５は冷媒（例えばＣＯ２）を循環させる。空気熱交換器４は、外気と冷媒との間で熱交換を行なう。圧縮機１は、冷媒を圧縮して高温高圧にする。水冷媒熱交換器２は、冷媒循環配管５を流れる冷媒と貯湯タンクユニット１００から導かれた水との間で熱交換を行うためのものである。膨張弁３は、熱交換を終えた後の冷媒を減圧させて低温低圧にする。
【００１３】
ヒートポンプユニット１０１の加熱能力は、単位時間当たりに水に与える熱量であり、単位はワットである。ヒートポンプユニット１０１の加熱能力は、調整可能である。例えば、圧縮機１の運転周波数を可変にすることで、ヒートポンプユニット１０１の加熱能力を調整可能としてもよい。ヒートポンプユニット１０１の加熱能力を変えることで、ヒートポンプユニット１０１の消費電力が調整される。
【００１４】
貯湯タンクユニット１００と、ヒートポンプユニット１０１との間は、ＨＰ往き配管１３と、ＨＰ戻り配管１４と、電気配線（図示省略）とを介して接続されている。ＨＰは、ヒートポンプの略である。ＨＰ往き配管１３は、貯湯タンク１０の下部と、ヒートポンプユニット１０１の入水口との間を繋ぐ。ＨＰ戻り配管１４は、ヒートポンプユニット１０１の出湯口と、後述の切替弁１２との間を繋ぐ。
【００１５】
貯湯タンクユニット１００の給水配管２１は、貯湯タンク１０の下部の水導入口と、水道等の水源とを接続する。給水配管２１から供給された水は、減圧弁（図示省略）で所定の圧力に調圧された上で貯湯タンク１０の下部に流入することで、貯湯タンク１０内は満水状態に維持される。
【００１６】
貯湯タンクユニット１００内には、給湯混合弁２２が備えられている。給水配管２１から分岐した給水管が給湯混合弁２２の水側入口に接続されている。出湯配管２３は、貯湯タンク１０の上部と、給湯混合弁２２の湯側入口との間を繋ぐ。給湯混合弁２２の出口には、給湯配管２４が接続されている。給湯配管２４を通った湯は、例えば、浴槽、シャワー、流し台、洗面台などの給湯端末へ供給される。
【００１７】
貯湯タンクユニット１００内には、切替弁１２が設けられている。貯湯配管１５は、切替弁１２の出口と、貯湯タンク１０の上部との間を接続する。沸上運転においては、ヒートポンプユニット１０１を用いて加熱された高温湯が、貯湯配管１５を介して、貯湯タンク１０上部から貯湯タンク１０内に流入する。これにより貯湯タンク１０内では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成することができ、上から下に向かって徐々に高温湯が蓄積されていく。また切替弁１２には、バイパス管１６の一端が接続され、バイパス管１６の他端は、貯湯タンク１０の下部であり、ヒートポンプ往き配管１３と貯湯タンク１０との接続位置より上側の位置に接続されている。ヒートポンプ往き配管１３には、湯水を循環させるためのポンプ１１が配置されている。
【００１８】
貯湯タンクユニット１００内には、制御装置１７が備えられている。制御装置１７は、貯湯タンク１０の表面に、高さを変えて取り付けられた複数の貯湯温度センサ（図示省略）の出力に基づいて、貯湯タンク１０内の湯水の温度分布を検出することができ、これにより、貯湯タンク１０内の貯湯量及び蓄熱量を検出できる。制御装置１７は、検出された貯湯タンク１０内の貯湯量または蓄熱量に応じて、沸上運転の開始及び停止などを制御してもよい。
【００１９】
貯湯式給湯システムは、リモコン装置２０を備えている。リモコン装置２０と制御装置１７との間は、有線通信又は無線通信によって、双方向に通信可能である。制御装置１７と、リモコン装置２０とが、ネットワークを介して通信可能でもよい。リモコン装置２０は、ユーザーインターフェースの例である。リモコン装置２０は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。または、例えばスマートフォンのような携帯情報端末がリモコン装置２０のようなユーザーインターフェースとしての機能を有するように構成してもよい。複数のリモコン装置２０が制御装置１７に対して通信可能でもよい。使用者は、リモコン装置２０を操作することで、貯湯式給湯システムを遠隔操作し、各種の設定などを行うことが可能である。制御装置１７は、リモコン装置２０を介して使用者が入力した情報等の各種の情報を取得することができる。
【００２０】
図１に示されるように、本実施の形態１の貯湯式給湯システムが利用される住宅または施設（以下、代表して「住宅」と称する）には、太陽光発電設備３０が備えられている。太陽光発電設備３０は、再生可能エネルギーを利用する発電装置に相当する。
【００２１】
太陽光発電設備３０は、太陽光発電パネルと、太陽光発電パネルに接続されたパワーコンディショナと、を有している。太陽光発電パネルにより発電された電力はパワーコンディショナにおいて直流から交流に変換され、電圧及び周波数が調整された状態で分電盤３４に送電される。また、分電盤３４は、外部電源である電力会社等の電力系統３６に接続され、電力系統３６から電力が供給される。なお、実施の形態のなかでは、太陽光発電設備３０から供給される電力を「発電電力」、電力系統３６から供給される電力を「系統電力」とも称することとする。
【００２２】
貯湯式給湯システム及び住宅内のその他の電気機器には、分電盤３４を介して電力が供給される。これにより本実施の形態における貯湯式給湯システムが設置される住宅内の、貯湯式給湯システムを含む電気機器は、発電電力又は系統電力により運転可能となっている。
【００２３】
また、太陽光発電設備３０は、発電電力から住宅内の電気機器に使用された使用電力を除いた余剰電力を、分電盤３４を介して電力系統３６へ供給（即ち、逆潮流）する売電機能を有している。
【００２４】
ただし、電力の需要と供給のバランスの安定化させるため、電力系統３６を有する電力会社等から、電力系統３６への逆潮流を、一時的に、抑制又は停止する出力抑制の指令が出される場合がある。ここで、逆潮流の抑制は、例えば、売電上限値が設定されて、売電上限値に逆潮流させる電力量が制限されることを意味し、逆潮流の停止は、電力の逆潮流が完全に停止されることを意味する。
【００２５】
本実施の形態では、このように電力会社等からの出力抑制の指令によって、電力系統３６への発電電力の逆潮流ができなくなる場合、及び、売電上限値が設定され逆潮流させる電力量が制限される場合を「出力抑制中」と称するものとする。
【００２６】
ただし、売電に対するどのような制約を、実施の形態における「出力抑制中」に含めるかについては、特に限定されず、何らかの理由で売電が禁止される場合、それを「出力抑制中」に含めて考えることができる。「出力抑制中」に、どのような売電の制約を含ませるかは、貯湯式給湯システムが使用される地域の電力系統との系統連携の状況等を踏まえ、予め、制御装置１７に設定されるものでもよいし、あるいは、リモコン装置２０を介して使用者が、適宜設定する事項としてもよい。
【００２７】
具体的に、例えば、太陽光発電設備３０のパワーコンディショナは、電力系統３６側の電圧が規定の電圧上昇抑制の上限値まで上昇した場合、それ以上電圧が上昇しないように電圧を抑制する電圧上昇抑制機能を有している。この機能が働く場合、余剰電力がある場合でもそれを電力系統３６側に逆潮流させることができない。従って、上述した電力会社等からの出力抑制の指令による逆潮流の制限に、このような場合をも含めて「出力抑制中」としてもよい。
【００２８】
太陽光発電設備３０には、住宅内の電気機器を統合して管理するエネルギー管理装置３１が接続されている。エネルギー管理装置３１は、太陽光発電設備３０における発電量を計測し、余剰電力を算出することができる。また、エネルギー管理装置３１は、パワーコンディショナからの情報又はインターネット等を介して、発電電力の売買が制限される出力抑制中の情報を受信する。制御装置１７は、通信アダプタ３２を介して、エネルギー管理装置３１に接続されており、エネルギー管理装置３１により算出された余剰電力の情報や出力抑制中の情報等を受信することができる。
【００２９】
上述したように制御装置１７は、沸上運転の開始及び停止を制御する。沸上運転実行時には、例えば、貯湯タンク１０の湯水が目標出湯温度にまで加熱されて、ヒートポンプユニット１０１に貯えられる。また、特に本実施の形態において制御装置１７は、余剰電力がある場合にそれを活用して、沸上運転を実行する。
【００３０】
図２は、実施の形態１の制御装置１７が実行する余剰電力を活用した沸上運転の制御の一例をフローチャートに示した図である。図２を参照して、この沸上運転の制御について説明する。図２の制御は、一定の制御間隔で繰り返し実行されるものとする。
【００３１】
図２に示される制御では、まず、ステップＳ１０２において、余剰電力が基準電力以上か否かが判別される。上述したように余剰電力は、エネルギー管理装置３１からの情報により取得される。基準電力は、予め定められ、制御装置１７に記憶された値であり、例えば、２ｋＷとされる。基準電力は、好ましくは、沸上運転時の消費電力以上に設定しておく。これにより、沸上運転時に余剰電力を使い切り、系統電力による沸き上げとなることを回避できる構成とすることができる。ステップＳ１０２において、余剰電力が基準電力以上と判別された場合、処理はステップＳ１０４に進み、基準電力未満と判別された場合、処理はステップＳ１１０に進む。
【００３２】
ステップＳ１０４では、沸き上げ時の目標出湯温度を最高出湯温度に設定する。ここで最高出湯温度は、沸上運転において設定可能な目標出湯温度のうち最高の温度である。具体的な最高出湯温度の一例は、９０℃である。ステップＳ１０２で余剰電力が基準電力以上であることから、余剰電力により、最高出湯温度で沸上運転を完了できると推測される。したがって、このステップＳ１０４の処理では、目標出湯温度を最高出湯温度とすることで、貯湯式給湯システムの蓄熱量を最大化し、効果的に余剰電力を活用できるようにしている。その後、ステップＳ１０６に進み、沸き上げを開始する。
【００３３】
次に、ステップＳ１０８では、貯湯タンク１０に貯湯された全量の湯の沸き上げが完了したか否かが判別される。即ち、ここでは、沸上運転により貯湯タンク１０に貯湯された湯が全量蓄熱されたかが判定される。例えば、貯湯タンク１０の最下方に設置された温度センサにより検出される貯湯タンク内の湯の温度が、目標出湯温度（即ち、最高出湯温度）より高くなった場合に、全量の沸き上げが完了したと判定することができる。
【００３４】
通常、貯湯タンク１０は満水状態で維持されている。従って、Ｓ１０８において全量の沸き上げが完了したと判定された場合、貯湯タンク１０に最大熱量の蓄熱がされたと判断することができる。ステップＳ１０８において全量の沸き上げが完了したと判別された場合には、処理はステップＳ１１０に進み、沸上運転が終了とされる。
【００３５】
ステップＳ１０８において、全量の沸き上げが完了していないと判別された場合には、ステップＳ１０８の処理が、全量の沸き上げが完了したと判別されるまで繰り返し実行される。
【００３６】
ただし、ステップＳ１０２において、余剰電力が基準電力未満であると判別された場合にもステップＳ１１０の処理が実行される。図２の制御ルーチンは、一定の制御間隔で繰り返して実行されているため、ステップＳ１０８の判別処理が繰り返し実行されている途中で、図２の制御ルーチンが開始され、ステップＳ１０２で余剰電力が基準電力未満と判別された場合、沸上運転は終了とされる。
【００３７】
以上説明したように、本実施の形態では、余剰電力に、沸上運転を行うだけの余裕がある場合には、沸上運転を開始することとし、その際、目標出湯温度を最高出湯温度に設定して、一気に、沸き上げを行う。これにより効率的に余剰電力を活用することができる。
【００３８】
本実施の形態では、余剰電力が基準電力以上でない場合は、単に、沸上運転を終了する構成について説明した。しかしながら、本実施の形態は、余剰電力を活用して沸上運転を行う余剰電力活用モードと、系統電力を利用して沸上運転を行う系統電力利用モードとを選択可能にし、余剰電力が基準電力以上でない場合に、系統電力活用モードを選択する構成としてもよい。
【００３９】
この場合の選択されたモードへの切り替え方法としては、例えば、貯湯式給湯システムに供給される電力を、発電電力と系統電力との間で切り替える手段を有するシステムである場合には、選択されたモードに応じて、供給される電力を余剰電力と系統電力との間で切り替えればよい。
【００４０】
またモードの切り替えには、発電電力が供給される時間帯と、系統電力が供給される時間帯とを選択することで、結果的に余剰電力活用モード又は系統電力利用モードとを切り替える場合が含まれる。例えば、本実施の形態で説明したように太陽光発電が利用された太陽光発電設備３０が発電装置として用いられる場合においては、余剰電力は夜間の時間帯には発生しない。一方、系統電力を買電する場合の電力料金単価（以下「買電単価」とする）は、夜間の時間帯の方が、他の昼間時間帯に比べて割安となっている場合が多い。従って、余剰電力が基準電力未満であって、系統電力モードが選択された場合、例えば、余剰電量がなく、かつ、買電単価の低い夜間の時間帯の中で、沸上運転が実行されるように構成しておけばよい。
【００４１】
また、例えば、余剰電力が基準電力以上であっても、買電単価よりも発電電力の売電単価が高く、余剰電力を売電したほうが使用者のコストメリットが大きい場合には、系統電力利用モードが選択される構成としてもよい。
【００４２】
実施の形態２．
実施の形態２の貯湯式給湯システムの構成は、図１に示した貯湯式給湯システムと同一である。実施の形態２の貯湯式給湯システムは、余剰電力の売電が制限された出力抑制中に、余剰電力を活用した沸上運転を実行する点を除き、実施の形態１の貯湯式給湯システムと同一である。
【００４３】
図３は、実施の形態２の貯湯式給湯システムにおいて制御装置が実行する制御の一例をフローチャートに示した図である。この制御は、図２の制御に替えて、一定の制御間隔で繰り返し実行される。図３に示される制御では、まず、ステップＳ２０２において、現在、出力抑制中であるか否かが判別される。出力抑制中か否かの情報は、例えば、通信アダプタ３２を利用してクラウドなど外部ネットワークを経由して入手できる。あるいは、使用者がリモコン装置２０から入力した情報を入手する構成としてもよい。また、パワーコンディショナの状態に基づいて出力抑制中であることを判定する構成としてもよい。
【００４４】
ステップＳ２０２において、出力抑制中であると判別された場合、ステップＳ１０２に進む。ステップＳ１０２〜Ｓ１１０の処理は、図２と同一であるので、説明を省略する。一方、ステップＳ２０２において、出力抑制中でないと判別された場合、ステップＳ１１０に進み、沸上運転は終了とされ、今回の処理は終了する。あるいは、ステップＳ２０２において、出力抑制中ではないと判別された場合、そのまま、図３の制御を終了する構成としてもよい。
【００４５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、余剰電力が基準電力以上あるとしても、出力抑制中でない場合には沸上運転は実行されない。即ち、余剰電力を利用する沸上運転は、出力抑制中に限り実施され、かつ、最高出湯温度を目標出湯温度として一気に行われる。これにより、余剰電力を効率的に活用することができ、使用者のコストメリットの高い貯湯式給湯システムを提供することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態においても、実施の形態１で説明したのと同様に、余剰電力活用モードと系統電力活用モードとを切り替え可能な構成としてもよい。この場合、何れのモードを選択するかは、例えば、発電電力の売電単価と、系統電力からの買電単価との差分と、出力抑制中の売電上限値と余剰電力との差とを考慮して決定することができる。例えば、発電電力の売電単価が、系統電力の夜間時間帯の買電単価より高く、かつ、出力抑制中における売電上限量が余剰電力に対し若干少ない場合など、沸上運転での余剰電力の利用による売電量の減少によってコストメリットが低下するような場合、系統電力利用モードに切り替える構成とすることができる。
【００４７】
実施の形態３．
実施の形態３の貯湯式給湯システムの構成は、図１の貯湯式給湯システムの構成と同一である。実施の形態３の貯湯式給湯システムは、余剰電力の大きさに応じて、ヒートポンプユニット１０１の加熱能力及び目標出湯温度を変化させる点を除き、実施の形態１の貯湯式給湯システムと同一である。
【００４８】
図４は、本発明の実施の形態３の貯湯式給湯システムの制御装置１７が実行する制御の一例をフローチャートに示した図である。図４の制御は、図２の制御に替えて、一定の制御間隔で繰り返し実行される。
【００４９】
図４のルーチンでは、まず、ステップＳ３０２において、余剰電力が第一基準電力以上か否かが判別される。ここで第一基準電力は、例えば、貯湯式給湯システムの沸上運転時の定格消費電力以上に設定される。定格消費電力の具体的な値としては、例えば２ｋＷである。ステップＳ３０２において、余剰電力が第一基準電量以上であると判別された場合には、処理はステップＳ３０４に進み、第一基準電力未満であると判別された場合には、処理はステップＳ３１４に進む。
【００５０】
ステップＳ３０４では、ヒートポンプユニット１０１の加熱能力が定格能力に設定される。その後、ステップＳ１０４に進む。ステップＳ１０４〜Ｓ１１０の処理は図２の処理と同一であるので説明を省略する。
【００５１】
ステップ３０２において、余剰電力が第一基準電力未満であると判別され、ステップＳ３１４に進むと、余剰電力が第二基準電力以上であるか否かが判別される。第二基準電力は、第一基準電力よりも小さい値であり、例えば、ヒートポンプユニット１０１の加熱能力を低能力で沸上運転を実施する際の消費電力に設定する。具体的な値は、例えば１ｋＷである。第二基準電力を、沸上運転を低能力で実施する際の消費電力に設定しておくことで、低能力での沸上運転を行った場合に、余剰電力を使い切ることを回避することができる。
【００５２】
ステップＳ３１４において、余剰電力が第二基準電力以上であると判別された場合、処理はステップＳ３１６に進む。一方、余剰電力が第二基準電力未満と判別された場合、処理はステップＳ１１０に進み、今回の沸上運転は終了し、今回のルーチンも一旦終了する。
【００５３】
ステップＳ３１６では、沸上運転の能力が低能力に設定される。その後、ステップＳ３１８において、沸き上げ時の目標出湯温度が、最高出湯温度から基準値だけ低下させた温度に設定される。ここで基準値は、目標出湯温度が、低能力での沸き上げに適切な温度となるような予め設定され制御装置１７に記憶された値であり、一例としては、最高出湯温度が９０℃であれば、基準値は、１０℃程度の温度とする。ステップＳ３１４で、余剰電力が第二基準電力以上であることから、低温の目標出湯温度であれば、余剰電力により沸上運転を完了できると推測される。したがって、このステップＳ３１４の処理では、目標出湯温度を最高出湯温度より低温の温度とすることで、現在の余剰電力で可能な範囲で最大の蓄熱を行い、効果的に余剰電力を活用するようにしている。
【００５４】
次に、ステップＳ３２０に進み、沸上運転が開始される。次に、ステップＳ３２２に進み、沸き上げにより貯湯タンク１０に貯湯された全量の湯の沸き上げが完了したか否かが判別される。即ち、貯湯タンク１０に貯湯された全量の湯が、設定された目標出湯温度に蓄熱されたかが判定される。ステップＳ３２２において、貯湯タンク１０内の全量の湯の沸き上げが完了したと判別された場合には、ステップＳ１１０において、沸上運転が終了とされる。
【００５５】
ステップＳ３２２において、沸き上げが完了していないと判別された場合には、ステップＳ３２２の処理が貯湯タンク１０内の全量の湯の沸き上げが完了するまで繰り返される。ただし、図４の制御ルーチンは、一定の制御間隔で繰り返し実行される。従って、ステップＳ３２２の処理が繰り返されている途中で、図４の制御ルーチンが開始され、ステップＳ３１４において、余剰電力が第二基準電力未満と判別された場合には、ステップＳ１１０の処理により沸上運転が終了とされる。
【００５６】
以上説明したように、本実施の形態によれば、余剰電力活用モードでの沸上運転を行うか否かの判断の基準値が、第一基準電力及び第二基準電力の二段階に設定される。これにより、最高出湯温度を目標出湯温度とする沸上運転には余剰電力が不足する場合であっても、可能な範囲で、貯湯タンク１０の蓄熱量を上げておくことができる。これにより余剰電力をより有効に活用することができ、使用者のコストメリットを更に向上させることができる。
【００５７】
また本実施の形態では、実施の形態２の場合と同様に、余剰電力の売電が制限された出力抑制中に限り沸上運転を実行する構成を追加してもよい。この場合の処理は、図３のルーチンの場合と同様に、まず、出力抑制中であるか否かが判別され、出力抑制中であると判別された場合に、ステップＳ３０２に進み、上述した処理を順次実行する。一方、出力抑制中ではないと判別された場合には、制御ルーチンを一旦そのまま終了するように構成すればよい。あるいは、出力抑制中ではないと判別された場合には、ステップＳ１１０に進み、直ちに、沸上運転を終了する処理を実行するように構成されているものであってもよい。
【００５８】
また、本実施の形態では、余剰電力が第一基準電力未満かつ第二基準電力以上である場合に、定格運転よりも低い低能力に設定し、少ない消費電力かつ低温の目標出湯温度で沸上運転を実行する場合について説明した。しかし、本発明はこれに限られず、余剰電力が小さい場合、余剰電力が大きい場合に比べて、加熱手段の能力が低くなるように適宜変更できる構成としてもよい。これにより余剰電力に応じて沸上運転を行うことができ効率的に余剰電力を活用することができる。
【００５９】
また、本実施の形態においても、余剰電力を活用して沸上運転を行う余剰活用モードに加え、系統電力設備からの電力を利用し沸き上げる系統電力活用モードを有する構成を追加してもよい。余剰電力活用モードと系統電力利用モードとを備えている場合、使用者のコストメリットが高い方のモードを選択する構成とすることができる。具体的なモードの選択方法としては、次のような構成が考えられる。まず、余剰電力を売電した場合の利益と、系統電力活用モードで沸上運転を実行した場合のコストとを比較する。比較の結果、売電した場合に得られる利益の方が大きい場合に、系統電力活用モードを選択する。一方、系統電力活用モードで沸上運転を実行した場合のコストの方が高くなる場合に、余剰電力活用モードを選択する。
【００６０】
実施の形態１においても説明したが、選択したモードへの切り替え方法は、余剰電力の使用と、系統電力の使用とを切り替える手段を有する場合には、選択されたモードに従って、使用電力を切り替える構成とすればよい。
【００６１】
あるいは、余剰電力が第一又は第二基準出力以上であると判別された場合に、ただちに図４に示す制御により沸上運転を行うことで、結果的に余剰活用モードが選択される構成としてもよい。この場合、余剰電力が第二基準出力未満である場合には、余剰電力が発生しにくく、かつ、系統電力の買電単価が割安な夜間の時間帯を設定しておいて、この時間帯に沸上運転が自動的に開始されるようにすることで、系統電力利用モードが結果的に選択される構成としてもよい。
【００６２】
このような構成を追加することで、例えば、売電単価が高く、出力抑制中ではあってもその売電上限量が発電電力に対して若干少ない場合など、売電上限量まで売電した方が余剰電力を活用して沸上運転を行うよりもコストメリットが高くなる、という場合に、系統電力利用モードに切り替えることができ、より使用者のメリットを向上させることができる。
【００６３】
なお、実施の形態１〜３では、貯湯式給湯システムは、加熱手段としてヒートポンプを有する構成について説明したが、加熱手段これに限られず、ボイラ及び電気ヒータ等、他の手段により加熱するものでもよい。
【００６４】
また、実施の形態１〜３では、再生可能エネルギーとして太陽光を利用して発電する太陽光発電設備を用いる場合について説明した。しかし、再生可能エネルギーはこれ限られず、太陽光、風力、水力、地熱、太陽熱、及びバイオマス等をエネルギー源とするものであってもよい。
【符号の説明】
【００６５】
１  圧縮機、  ２  水冷媒熱交換器、  ３  膨張弁、  ４  空気熱交換器、  ５  冷媒循環配管、  １０  貯湯タンク、  １１  ポンプ、  １２  切替弁、  １３  ＨＰ往き配管、  １４  ＨＰ戻り配管、  １５  貯湯配管、  １６  バイパス管、  １７  制御装置、  ２０  リモコン装置、  ２１  給水配管、  ２２  給湯混合弁、  ２３  出湯配管、  ２４  給湯配管、  ３０  太陽光発電設備、  ３１  エネルギー管理装置、  ３２  通信アダプタ、  ３４  分電盤、  ３６  電力系統、  １００  貯湯タンクユニット、  １０１  ヒートポンプユニット
【図１】
2020225905.tif 000003
【図２】
2020225905.tif 000004
【図３】
2020225905.tif 000005
【図４】
2020225905.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和3年6月16日(2021.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統電力設備と、前記系統電力設備に接続され、再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置と、から電力供給されるように設置される貯湯式給湯システムに適用され、
貯湯タンクと、
電力を消費して水を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により前記貯湯タンクの水を加熱する沸上運転を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記沸上運転における目標出湯温度を、設定可能な目標出湯温度の中で最高の温度である最高出湯温度と、前記最高出湯温度より低温の低出湯温度と、の少なくとも２つの温度に変更可能に構成され、かつ、
前記発電装置によって発電される電力である発電電力から使用電力を除いた余剰電力の売電が制限された出力抑制中である場合、前記最高出湯温度を前記目標出湯温度として、前記余剰電力を利用して前記沸上運転を実行し、
前記発電電力の売電が制限される出力抑制中でない場合には、前記最高出湯温度を前記目標出湯温度とする前記余剰電力を利用した前記沸上運転を実行しない、
ことを特徴とする貯湯式給湯システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記沸上運転において、
前記加熱手段が前記余剰電力を消費して水を加熱する余剰電力活用モードと、
前記加熱手段が前記系統電力設備から供給される系統電力を消費して水を加熱する系統電力利用モードと、
のいずれかのモードを選択可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項３】
前記制御装置は、
前記余剰電力が、前記最高出湯温度を目標出湯温度として前記沸上運転を行うのに必要な電力である基準電力以上である場合に限り、前記余剰電力活用モードを選択することを特徴とする請求項２に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記余剰電力の電力量に応じて、前記加熱手段の加熱能力を設定することを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記余剰電力の電力量が、前記加熱手段の定格消費電力よりも低い場合、前記加熱手段の加熱能力を定格運転時よりも低い能力に設定し、定格運転時よりも少ない消費電力で前記沸上運転を実行することを特徴とする請求項４に記載の貯湯式給湯システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
前記余剰電力の電力量が、前記加熱手段の定格消費電力よりも低い場合、前記加熱手段の加熱能力を定格運転時よりも低い能力に設定し、
前記目標出湯温度を、前記最高出湯温度よりも低い温度として前記沸上運転を実行することを特徴とする請求項４又は５に記載の貯湯式給湯システム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の貯湯式給湯システムは、系統電力設備と、系統電力設備に接続され、再生可能エネルギーを利用して発電する発電装置と、から電力供給されるように設置される。貯湯式給湯システムは、貯湯タンクと、電力を消費して水を加熱する加熱手段と、加熱手段により貯湯タンクの水を加熱する沸上運転を制御する制御装置とを備える。制御装置は、沸上運転における目標出湯温度を、設定可能な目標出湯温度の中で最高の温度である最高出湯温度と、最高出湯温度より低温の低出湯温度と、の少なくとも２つの温度に変更可能に構成されている。制御装置は、発電装置によって発電される電力である発電電力から使用電力を除いた余剰電力の売電が制限された出力抑制中である場合、最高出湯温度を目標出湯温度として余剰電力を利用して沸上運転を実行し、発電電力の売電が制限される出力抑制中でない場合には、最高出湯温度を目標出湯温度とする余剰電力を利用した沸上運転を実行しない。
【国際調査報告】
2020225905.tif 000007
2020225905.tif 000008
2020225905.tif 000009
2020225905.tif 000010