JP2014095501A - Hot water supply device, and hot water supply system - Google Patents

Hot water supply device, and hot water supply system Download PDF

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  • Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To utilize dump power which cannot be sold without decreasing durability.SOLUTION: A hot water supply system 1 can operate a hot water supply device 5 by purchased electric power from a system 2 or by generated output generated with a sunlight panel 3. The hot water supply system 1 can sell the generated output to the system 2. When the generated output cannot be sold, surplus power is generated. A power conditioner 4 or a tank controller 11 sets available electric power based on the surplus power. A heat pump controller 12 decides and controls a target discharge temperature and a rotating speed of a compressor 14 so that a target boiling temperature is carried out based on an available electric power and under a restriction of the available electric power. A rotating speed of the compressor 14 is controlled by a feedforward control in startup. After having driven in an appointed time, feedback control of the rotating speed of the compressor 14 is performed based on the available electric power.

Description

本発明は、電力によって駆動される冷凍サイクルをヒートポンプ運転することにより水を加熱し、加熱された水(湯)を蓄える給湯装置に関し、太陽光発電装置のような構内発電装置から供給される電力によってヒートポンプ運転を実行可能な給湯装置に関する。さらに、本発明は、給湯装置と構内発電装置とを含む給湯システムに関する。   The present invention relates to a hot water supply apparatus that heats water by operating a refrigeration cycle driven by electric power as a heat pump and stores the heated water (hot water), and relates to electric power supplied from a premises power generation apparatus such as a solar power generation apparatus. It is related with the hot water supply apparatus which can perform heat pump operation by. Furthermore, the present invention relates to a hot water supply system including a hot water supply device and a premises power generation device.

特許文献1および特許文献2は、電力によって駆動される冷凍サイクルをヒートポンプ運転することにより水を加熱する給湯装置を開示する。この給湯装置は、加熱された水、すなわち湯を蓄えるタンクを備える。さらに、この給湯装置は、外気温度によりコンプレッサ回転数を決定する制御装置を備える。この装置は、外気温度によって加熱能力が変化しても、目標とする時刻までにタンク内に所要の温度と量の湯を沸き上げる。   Patent Document 1 and Patent Document 2 disclose a hot water supply apparatus that heats water by operating a refrigeration cycle driven by electric power as a heat pump. This hot water supply apparatus includes a tank for storing heated water, that is, hot water. Further, the hot water supply device includes a control device that determines the compressor rotation speed based on the outside air temperature. Even if the heating capacity changes depending on the outside air temperature, this apparatus boils a required temperature and amount of hot water in the tank by the target time.

特許文献3は、太陽光発電装置(太陽電池)のような構内発電装置により発電される電力によって給湯装置を作動させることを提案する。この装置は、パワーコンディショナの電圧上昇抑制が働いた時に給湯装置を運転させ、従来は損失となっていた太陽光発電電力の過剰電力エネルギーを熱エネルギーとして貯蔵できるようにした太陽光発電利用の給湯装置である。   Patent Document 3 proposes that a hot water supply device is operated by electric power generated by a premises power generation device such as a solar power generation device (solar cell). This device operates a hot water supply device when the voltage rise suppression of the power conditioner is activated, and can be used for solar power generation that can store excess power energy of solar power generation, which was previously a loss, as thermal energy. It is a water heater.

特許第3737414号公報Japanese Patent No. 3737414 特開2012−2442号公報JP2012-2442A 特開2006−29635号公報JP 2006-29635 A

従来技術の構成では、過剰電力を給湯装置に供給することにより、昼間にヒートポンプ運転を実行する。この装置は、発電可能時に売電できない余剰電力により昼間に給湯装置にて蓄熱することで、深夜の電力使用量を極力減らすことができる。また、湯を使うのはお風呂やシャワーなど就寝前の深夜時間帯の前が多く、昼間に沸かす湯は使用するまでの蓄熱時間が短い。このため、タンク蓄熱時の放熱時間が減ることにより、全体的に省エネルギーになる。   In the configuration of the prior art, the heat pump operation is performed in the daytime by supplying excess power to the hot water supply device. This device can reduce the amount of power used at midnight as much as possible by storing heat in the hot water supply device in the daytime with surplus power that cannot be sold when power can be generated. In addition, hot water is often used in front of midnight hours such as baths and showers, and hot water boiled in the daytime has a short heat storage time. For this reason, the heat radiation time at the time of tank heat storage is reduced, thereby saving energy overall.

この装置は、系統へ電力を逆潮流させるための電圧上昇、すなわち売電するための電圧上昇を抑制する電圧上昇抑制が働く時に、給湯装置を運転させるが、通常の湯を作る電力量だと給湯運転にて使用することで電圧上昇抑制が働かなくなり、売電のための条件が整えば給湯装置を停止させた方がユーザーメリット(蓄熱<売電)が良い場合がある。   This device operates the hot water supply device when the voltage rise to suppress the power flow to the grid, that is, the voltage rise to suppress the voltage rise to sell power, operates the water heater. When the hot water supply operation is used, the voltage rise suppression does not work, and if the conditions for power sale are satisfied, it may be better to stop the hot water supply device (heat storage <power sale).

従来の装置では、少ない余剰電力で給湯装置を運転すると運転/停止を繰り返す事態となりその回数が多いと、機器の耐久性が低下する。   In the conventional apparatus, when the hot water supply device is operated with a small surplus power, the operation / stop is repeated, and if the number of times is large, the durability of the device is lowered.

本発明の目的は、給湯装置の耐久性を低下させることなく、売電できない余剰電力を利用できる給湯装置を提供することである。   The objective of this invention is providing the hot water supply apparatus which can utilize the surplus electric power which cannot be sold without reducing the durability of a hot water supply apparatus.

本発明の他の目的は、給湯装置の耐久性低下を防止するため、給湯装置の運転/停止の回数(発停回数)の増加を抑制することができる給湯装置を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a hot water supply apparatus that can suppress an increase in the number of times of operation / stop of the hot water supply apparatus (number of times of starting and stopping) in order to prevent a decrease in durability of the hot water supply apparatus.

本発明のさらに他の目的は、使用可能電力に応じた低い能力、低い消費電力で沸き上げすることで、発停回数の増加の抑制を実現しながら、深夜の電力使用量を減らすことができる給湯装置を提供することである。   Still another object of the present invention is to boil at low capacity and low power consumption according to the available power, thereby reducing the amount of power used in the middle of the night while suppressing the increase in the number of on / off times. It is to provide a hot water supply device.

開示された発明のひとつは上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、ひとつの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、開示された発明の技術的範囲を限定するものではない。   One of the disclosed inventions employs the following technical means to achieve the above object. It should be noted that the reference numerals in parentheses described in the claims and in this section indicate a corresponding relationship with specific means described in the embodiments described later as one aspect, and are technical aspects of the disclosed invention. It does not limit the range.

開示された発明のひとつは、貯湯タンク(10)と、貯湯タンクに供給される給水を加熱する水−冷媒熱交換器(15)および当該水冷媒熱交換器に供給される冷媒を圧縮する電動のコンプレッサ(14)を有し、ヒートポンプ運転可能な冷凍サイクルと、構内発電装置(3)によって発電され系統(2)へ売電できない余剰電力に基づいて設定されコンプレッサが使用可能な電力を示す使用可能電力(Pow_aq、Php)、および冷凍サイクルの熱源としての外気の温度である外気温(Tam)に基づいてコンプレッサ(14)の目標吐出温度(Tb)および目標回転数を決定し、コンプレッサ(14)を制御する制御装置(12)とを備えることを特徴とする給湯装置である。   One of the disclosed inventions is a hot water storage tank (10), a water-refrigerant heat exchanger (15) that heats water supplied to the hot water storage tank, and an electric motor that compresses refrigerant supplied to the water refrigerant heat exchanger. A refrigeration cycle that can operate a heat pump, and a power that can be used by the compressor that is set based on surplus power that is generated by the on-site power generator (3) and cannot be sold to the grid (2) The target discharge temperature (Tb) and the target rotation speed of the compressor (14) are determined based on the possible electric power (Pow_aq, Php) and the outside air temperature (Tam) which is the temperature of the outside air as the heat source of the refrigeration cycle. And a control device (12) for controlling the hot water supply device.

この構成によると、コンプレッサが使用可能な使用可能電力が設定される。この使用可能電力に基づいてコンプレッサの目標吐出温度および回転数を決定し、コンプレッサが制御される。よって、使用可能電力の制限の下で冷凍サイクルを運転することができる。   According to this configuration, usable power that can be used by the compressor is set. Based on the available power, the target discharge temperature and the rotation speed of the compressor are determined, and the compressor is controlled. Therefore, the refrigeration cycle can be operated under the restriction of usable power.

開示された発明のひとつは、構内発電装置(3)と、系統(2)から買う買電電力(P1)と、構内発電装置により発電される発電電力を系統へ売電する売電電力(P2)とを検出する電力センサと、買電電力の電圧(Vb)を系統(2)の系統電圧として検出する電圧センサと、貯湯タンク(10)と、貯湯タンクに供給される給水を加熱する水−冷媒熱交換器(15)および当該水冷媒熱交換器に供給される冷媒を圧縮する電動のコンプレッサ(14)を有し、ヒートポンプ運転可能な冷凍サイクルと、系統電圧(Vb)が構内発電装置の発電電圧(V3)の上限値(Vlimit)より高い場合、構内発電装置は余剰電力を作ることが可能と判断し、余剰電力により冷凍サイクルを運転する制御装置(12)とを備えることを特徴とする給湯システムである。   One of the disclosed inventions is that the on-site power generation device (3), the purchased power (P1) purchased from the system (2), and the sold power (P2) for selling the generated power generated by the on-site power generation device to the system. ), A voltage sensor for detecting the voltage (Vb) of the purchased power as the system voltage of the system (2), a hot water storage tank (10), and water for heating the water supplied to the hot water storage tank A refrigerant heat exchanger (15) and an electric compressor (14) that compresses the refrigerant supplied to the water-refrigerant heat exchanger, a refrigeration cycle capable of operating a heat pump, and a system voltage (Vb) for the on-site power generator When it is higher than the upper limit value (Vlimit) of the generated voltage (V3) of the premises, it is determined that the on-site power generator can generate surplus power, and a control device (12) that operates the refrigeration cycle with surplus power is provided. Toss A hot water supply system.

制御装置は、構内発電装置(3)によって発電され系統(2)へ売電できない余剰電力に基づいて設定されコンプレッサが使用可能な電力を示す使用可能電力(Pow_aq、Php)、および冷凍サイクルの熱源としての外気の温度である外気温(Tam)に基づいてコンプレッサ(14)の目標吐出温度(Tb)および目標回転数を決定し、コンプレッサ(14)を制御することを特徴とすることができる。   The control device is set based on surplus power that is generated by the on-site power generation device (3) and cannot be sold to the grid (2), and indicates usable power (Pow_aq, Php) indicating the power that can be used by the compressor, and a heat source of the refrigeration cycle The target discharge temperature (Tb) and the target rotation speed of the compressor (14) are determined based on the outside air temperature (Tam) that is the temperature of the outside air, and the compressor (14) is controlled.

本発明の第1実施形態に係る給湯システムを示すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a hot water supply system according to a first embodiment of the present invention. 第1実施形態のヒートポンプユニットを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the heat pump unit of 1st Embodiment. 第1実施形態のヒートポンプの特性を示すPH線図である。It is a PH diagram which shows the characteristic of the heat pump of 1st Embodiment. 第1実施形態の演算処理を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the arithmetic processing of 1st Embodiment. 第1実施形態のヒートポンプ制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the heat pump control process of 1st Embodiment. 第1実施形態の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of 1st Embodiment. 第1実施形態の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of 1st Embodiment. 第1実施形態の制御特性を示すグラフである。It is a graph which shows the control characteristic of 1st Embodiment. 第1実施形態の制御特性を示すグラフである。It is a graph which shows the control characteristic of 1st Embodiment. 第1実施形態の電力システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric power system of 1st Embodiment. 第1実施形態の電力システムを示すブロック図である。It is a block diagram which shows the electric power system of 1st Embodiment. 第1実施形態の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of 1st Embodiment. 第1実施形態の電力制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the electric power control process of 1st Embodiment. 第1実施形態の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of 1st Embodiment. 第1実施形態の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of 1st Embodiment. 第1実施形態の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of 1st Embodiment. 比較例の作動特性を示すグラフである。It is a graph which shows the operating characteristic of a comparative example. 第1実施形態の作動特性を示すグラフである。It is a graph which shows the operating characteristic of 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態のヒートポンプ制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the heat pump control process of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態の電力制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the electric power control process of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の電力制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the electric power control process of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態の電力制御処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the power control process of 5th Embodiment of this invention. 第5実施形態に係る電力の判定回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the determination circuit of the electric power which concerns on 5th Embodiment. 本発明の第6実施形態の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of 6th Embodiment of this invention. 比較例の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of a comparative example. 本発明の第7実施形態の作動の一例を示す波形図である。It is a wave form diagram which shows an example of the action | operation of 7th Embodiment of this invention.

以下に、図面を参照しながら開示された発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。また、後続の実施形態においては、先行する実施形態で説明した事項に対応する部分に百以上の位だけが異なる参照符号を付することにより対応関係を示し、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。   Hereinafter, a plurality of modes for carrying out the disclosed invention will be described with reference to the drawings. In each embodiment, parts corresponding to the matters described in the preceding embodiment may be denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted. When only a part of the configuration is described in each mode, the other modes described above can be applied to the other parts of the configuration. Further, in the following embodiments, the correspondence corresponding to the matters corresponding to the matters described in the preceding embodiments is indicated by adding reference numerals that differ only by one hundred or more, and redundant description may be omitted. . Not only combinations of parts that clearly show that combinations are possible in each embodiment, but also combinations of the embodiments even if they are not explicitly stated unless there is a problem with the combination. Is also possible.

(第1実施形態)
(給湯システムの構成)
図1は、電力システムと給湯装置とを含む給湯システム1の構成図である。図中には、一部の信号の入出力の関係が図示されている。この実施形態では、給湯システム1は、一般住宅または小規模事業所において構成されている。
(First embodiment)
(Configuration of hot water supply system)
FIG. 1 is a configuration diagram of a hot water supply system 1 including an electric power system and a hot water supply apparatus. In the figure, the input / output relationship of some signals is shown. In this embodiment, the hot water supply system 1 is configured in a general house or a small business establishment.

給湯システム1は、系統2から電力供給を受けることができる。系統2は、広域電力網から提供される商用電力である。給湯システム1は、構内発電装置3を備える。構内発電装置3は、構内に設置された小規模の発電設備であって、例えば太陽光パネル3(太陽光発電装置)によって提供される。   The hot water supply system 1 can receive power supply from the system 2. System 2 is commercial power provided from a wide area power network. The hot water supply system 1 includes a premises power generation device 3. The on-premises power generation device 3 is a small-scale power generation facility installed on the premises, and is provided by, for example, a solar panel 3 (solar power generation device).

給湯システム1は、系統2と、構内発電装置3と、給湯装置5を含む負荷機器との間に設置されたパワーコンディショナ(以下、PWCと呼ぶ)4を備える。PWC4は、系統2から受電することができる。PWC4は、系統4へ電力を供給することができる。このような機能は逆潮流と呼ばれる。PWC4は、太陽光パネル3から受電することができる。PWC4は、太陽光パネル3における発電電力を最大化するように電流および電圧を制御する最大電力制御を実行することができる。PWC4は、系統2からの電力、および/または太陽光パネル3からの電力を負荷機器である給湯装置5に供給することができる。PWC4は、AC/DC、およびDC/DCの複数のコンバータ回路を備え、PWC4に接続された機器の間において電力変換、電圧調整、力率調整といった電力制御を提供する。PWC4は、マイクロコンピュータにより構成されたコントローラを備える。   The hot water supply system 1 includes a power conditioner (hereinafter referred to as PWC) 4 installed between a system 2, a premises power generation device 3, and a load device including the hot water supply device 5. The PWC 4 can receive power from the grid 2. The PWC 4 can supply power to the grid 4. Such a function is called reverse power flow. The PWC 4 can receive power from the solar panel 3. The PWC 4 can execute maximum power control for controlling current and voltage so as to maximize the generated power in the solar panel 3. The PWC 4 can supply power from the system 2 and / or power from the solar panel 3 to the hot water supply device 5 that is a load device. The PWC 4 includes a plurality of AC / DC and DC / DC converter circuits, and provides power control such as power conversion, voltage adjustment, and power factor adjustment between devices connected to the PWC 4. The PWC 4 includes a controller configured by a microcomputer.

給湯装置5は、タンクユニット(以下、TKUと呼ぶ)6と、ヒートポンプユニット(以下、HPUと呼ぶ)7とを備える。TKU6は、湯を蓄えるための貯湯タンク10と、マイクロコンピュータにより構成されたタンクコントローラ(以下、TKCと呼ぶ)11とを備える。HPU7は、冷凍サイクルと、マイクロコンピュータにより構成されたヒートポンプコントローラ(以下、HPCと呼ぶ)12を備える。HPU7は、冷凍サイクルのコンプレッサを駆動するためのモータ14と、モータ14の回転数を制御するためのインバータ回路13とを備える。   The hot water supply device 5 includes a tank unit (hereinafter referred to as TKU) 6 and a heat pump unit (hereinafter referred to as HPU) 7. The TKU 6 includes a hot water storage tank 10 for storing hot water, and a tank controller (hereinafter referred to as “TKC”) 11 constituted by a microcomputer. The HPU 7 includes a refrigeration cycle and a heat pump controller (hereinafter referred to as HPC) 12 constituted by a microcomputer. The HPU 7 includes a motor 14 for driving a compressor of the refrigeration cycle, and an inverter circuit 13 for controlling the rotation speed of the motor 14.

PWC4、TKU6、およびHPU7に設けられた複数のコントローラは、給湯装置のための制御装置を提供する。制御装置は、実施形態のように複数のコントローラによって分散的に構成されてもよいし、2つまたはひとつのコントローラによって統合的に構成されてもよい。制御装置は、電子制御装置(Electronic Control Unit)である。制御装置は、処理装置(CPU)と、プログラムを記憶する記憶媒体としてのメモリ(MMR)とを有する。制御装置は、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を備えるマイクロコンピュータによって提供される。記憶媒体は、コンピュータによって読み取り可能なプログラムを非一時的に格納している。記憶媒体は、半導体メモリまたは磁気ディスクによって提供されうる。プログラムは、制御装置によって実行されることによって、制御装置をこの明細書に記載される装置として機能させ、この明細書に記載される制御方法を実行するように制御装置を機能させる。制御装置が提供する手段は、所定の機能を達成する機能的ブロック、またはモジュールとも呼ぶことができる。   A plurality of controllers provided in the PWC 4, the TKU 6, and the HPU 7 provide a control device for the hot water supply device. The control device may be configured in a distributed manner by a plurality of controllers as in the embodiment, or may be configured in an integrated manner by two or one controller. The control device is an electronic control unit (Electronic Control Unit). The control device includes a processing device (CPU) and a memory (MMR) as a storage medium for storing a program. The control device is provided by a microcomputer including a computer-readable storage medium. The storage medium stores a computer-readable program non-temporarily. The storage medium can be provided by a semiconductor memory or a magnetic disk. By being executed by the control device, the program causes the control device to function as the device described in this specification, and causes the control device to function so as to execute the control method described in this specification. The means provided by the control device can also be called a functional block or module that achieves a predetermined function.

太陽光パネル3によって発電された電力は、PWC4へ入力される。PWC4内のコンバータにより電力変換が実行される。太陽光パネル3で発電された直流電力(DC)は、交流電力(AC)へ変換される。PWC4は太陽光パネル3からの発電電力と系統2からの系統電力とを監視する。PWC4は、構内の負荷への電力供給を発電電力でまかなうか、系統電力でまかなうかを切換える。PWC4は、複数または一部の負荷への電力供給を切換えることができる。PWC4は、発電電力が少ない場合、系統電力を使用するように電力供給を制御する。   The electric power generated by the solar panel 3 is input to the PWC 4. Power conversion is performed by the converter in the PWC 4. The direct current power (DC) generated by the solar panel 3 is converted into alternating current power (AC). The PWC 4 monitors the generated power from the solar panel 3 and the grid power from the grid 2. The PWC 4 switches whether to supply power to the load on the premises with generated power or with grid power. The PWC 4 can switch power supply to a plurality of or some loads. The PWC 4 controls the power supply so that the grid power is used when the generated power is small.

PWC4は、発電電力が多い場合に、系統2へ発電電力を供給することができる。このことを、逆潮流、または売電と呼ぶ。このとき、給湯システム1は、電力会社へ電力を売ることとなる。系統2の電圧より高い電圧をPWC4で作り、系統2へ出力することで、系統2へ向けて電流が流れる。このような状態は、PWC4が売電可能な状態と呼ぶことができる。   The PWC 4 can supply the generated power to the grid 2 when the generated power is large. This is called reverse power flow or power selling. At this time, the hot water supply system 1 sells electric power to an electric power company. A voltage higher than the voltage of the system 2 is generated by the PWC 4 and output to the system 2, so that a current flows toward the system 2. Such a state can be called a state in which the PWC 4 can sell power.

PWC4は、発電中であっても、系統2の電圧が高い場合には、出力電圧を負荷機器の許容電圧以下に制限するために電圧の上昇を抑制する電圧上昇抑制機能を備える。この場合、PWC4として系統2側へ電流を流せないため売電できなくなる。このような状態は、PWC4が売電不可の状態と呼ぶことができる。   The PWC 4 includes a voltage increase suppression function that suppresses an increase in voltage in order to limit the output voltage to the allowable voltage of the load device or less when the voltage of the grid 2 is high even during power generation. In this case, power cannot be sold because current cannot flow to the system 2 side as the PWC 4. Such a state can be called a state in which the PWC 4 cannot sell power.

夜など発電のための日射が不足する場合、太陽光パネル3は十分な電力、例えばAC200Vを発電できない。PWC4は、太陽光パネル3が発電しない場合は系統2を使用して負荷機器へ電力を供給する。このような状態は、PWC4が発電OFFの状態と呼ぶことができる。   When solar radiation for power generation is insufficient, such as at night, the solar panel 3 cannot generate sufficient power, for example, AC 200V. The PWC 4 supplies power to the load device using the system 2 when the solar panel 3 does not generate power. Such a state can be called a state in which the PWC 4 is in the power generation OFF state.

PWC4から給湯装置5へ電力が供給される。PWC4は、TKU6とHPU7との両方に電力を供給する。PWC4内の電力制御状態、例えば発電電力による売電中であるのか、電圧抑制中であるのかなどをTKC11およびHPC12へ通信によって伝えることにより、給湯装置5では、電力制御状態に応じたヒートポンプ制御、すなわち負荷制御が提供される。この実施形態では、使用可能電力を含む電力関連信号は、PWC4からTKC11へ伝えられ、さらに、TKC11からHPU7へ伝えられる。PWC4からTKC11へ給湯装置5の全体で使用可能な使用可能電力を伝え、TKC11からHPU7へは、HPU7だけで使用可能な使用可能電力を伝えてもよい。   Electric power is supplied from the PWC 4 to the hot water supply device 5. The PWC 4 supplies power to both the TKU 6 and the HPU 7. By communicating to the TKC 11 and the HPC 12 by communication about the power control state in the PWC 4, for example, whether the power is being sold by the generated power or the voltage is being suppressed, the hot water supply device 5 performs heat pump control according to the power control state, That is, load control is provided. In this embodiment, a power related signal including usable power is transmitted from the PWC 4 to the TKC 11 and further transmitted from the TKC 11 to the HPU 7. The usable power that can be used by the whole hot water supply device 5 may be transmitted from the PWC 4 to the TKC 11, and the usable power that can be used only by the HPU 7 may be transmitted from the TKC 11 to the HPU 7.

(ヒートポンプユニットの構成)
図2はHPU7の内部構成を示す。HPU7の構成の詳細は、特許第3737414号を参照することができる。図中には、冷凍サイクルの回路と、TKU6と接続された水回路とが図示されている。A配管6aは、貯湯タンク10の下部に連通している。A配管6aによって、貯湯タンク10から冷水がHPU7に供給される。HPU7は、冷凍サイクルをヒートポンプ運転することにより水を加熱しB配管6bから貯湯タンク10へ戻す。B配管6bは、貯湯タンク10の上部に連通している。HPU7による水の加熱を、沸き上げと呼ばれることがある。A配管6aとB配管6bとの間には、水回路に水を流すための給水ポンプ21、水をろ過するためのストレーナ22、および水−冷媒熱交換器15が設けられている。
(Configuration of heat pump unit)
FIG. 2 shows the internal configuration of the HPU 7. The details of the configuration of the HPU 7 can be referred to Japanese Patent No. 3737414. In the figure, a refrigeration cycle circuit and a water circuit connected to the TKU 6 are shown. The A pipe 6 a communicates with the lower part of the hot water storage tank 10. Cold water is supplied from the hot water storage tank 10 to the HPU 7 by the A pipe 6a. The HPU 7 heats the water by operating the refrigeration cycle as a heat pump and returns the water from the B pipe 6 b to the hot water storage tank 10. The B pipe 6 b communicates with the upper part of the hot water storage tank 10. Heating water with HPU 7 is sometimes referred to as boiling. Between the A pipe 6a and the B pipe 6b, a water supply pump 21 for flowing water through the water circuit, a strainer 22 for filtering water, and a water-refrigerant heat exchanger 15 are provided.

冷凍サイクルは、二酸化炭素を冷媒とする超臨界冷凍サイクルである。冷凍サイクルは、低圧冷媒を吸引し、加圧し、高圧冷媒を吐出する電動のコンプレッサ14を備える。冷凍サイクルは、高圧側に配置された水−冷媒熱交換器15を備える。水−冷媒熱交換器15は、冷凍サイクルにおける放熱器、凝縮器、ラジエータ、またはコンデンサと呼ばれることがある。水−冷媒熱交換器15は、コンプレッサ14の吐出側に配置されている。水−冷媒熱交換器15は、高温の高圧冷媒と水回路を流れる水との間の熱交換を提供し、高温の高圧冷媒によって、水回路を流れる水を加熱する。冷凍サイクルは、高圧側と低圧側との間に配置された膨張弁16を備える。膨張弁16は、水−冷媒熱交換器15の下流側に配置されている。膨張弁16は、高圧圧力が必要な湯温を実現するために必要な圧力になるように制御される。   The refrigeration cycle is a supercritical refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant. The refrigeration cycle includes an electric compressor 14 that sucks and pressurizes low-pressure refrigerant and discharges the high-pressure refrigerant. The refrigeration cycle includes a water-refrigerant heat exchanger 15 disposed on the high pressure side. The water-refrigerant heat exchanger 15 may be referred to as a radiator, a condenser, a radiator, or a condenser in the refrigeration cycle. The water-refrigerant heat exchanger 15 is disposed on the discharge side of the compressor 14. The water-refrigerant heat exchanger 15 provides heat exchange between the high-temperature high-pressure refrigerant and the water flowing through the water circuit, and heats the water flowing through the water circuit with the high-temperature high-pressure refrigerant. The refrigeration cycle includes an expansion valve 16 disposed between the high pressure side and the low pressure side. The expansion valve 16 is disposed on the downstream side of the water-refrigerant heat exchanger 15. The expansion valve 16 is controlled such that a high pressure becomes a pressure necessary to achieve a necessary hot water temperature.

冷凍サイクルは、低圧側に配置された空気−冷媒熱交換器17を備える。空気−冷媒熱交換器17は、冷凍サイクルにおける冷却器、吸熱器、蒸発器、またはエバポレータと呼ばれることがある。空気−冷媒熱交換器17は、膨張弁16の下流側に配置されている。空気−冷媒熱交換器17は、低温の低圧冷媒と外気との間の熱交換を提供し、低温の低圧冷媒に外気の熱を吸収させる。HPU7は、空気−冷媒熱交換器17を通過する空気流を発生させるためのファンモータ18を備える。冷凍サイクルは、空気−冷媒熱交換器17とコンプレッサ14との間に配置され、余剰冷媒を貯留するアキュムレータ19を備える。   The refrigeration cycle includes an air-refrigerant heat exchanger 17 disposed on the low pressure side. The air-refrigerant heat exchanger 17 may be referred to as a cooler, a heat sink, an evaporator, or an evaporator in a refrigeration cycle. The air-refrigerant heat exchanger 17 is disposed on the downstream side of the expansion valve 16. The air-refrigerant heat exchanger 17 provides heat exchange between the low-temperature low-pressure refrigerant and the outside air, and allows the low-temperature low-pressure refrigerant to absorb the heat of the outside air. The HPU 7 includes a fan motor 18 for generating an air flow that passes through the air-refrigerant heat exchanger 17. The refrigeration cycle includes an accumulator 19 that is disposed between the air-refrigerant heat exchanger 17 and the compressor 14 and stores excess refrigerant.

HPU7は、冷凍サイクルを制御するための複数のセンサ31−38を備える。HPU7は、水−冷媒熱交換器15の冷媒出口の近傍に設置され、冷媒の温度(出口温度)を検出する冷媒出口サーミスタ31を備える。HPU7は、冷凍サイクルの高圧部分、図示の例では水−冷媒熱交換器15と膨張弁16との間に設置され、冷媒の圧力(高圧圧力)を検出する圧力センサ32を備える。HPU7は、空気−冷媒熱交換器17の入口近傍における冷媒の温度(入口温度)を検出するエバ入口サーミスタ33を備える。HPU7は、空気−冷媒熱交換器17の出口近傍における冷媒の温度(出口温度)を検出するフロストサーミスタ34を備える。フロストサーミスタ34は、空気−冷媒熱交換器17の外側表面における霜の付着量を検出するためのセンサでもある。HPU7は、空気−冷媒熱交換器17を通過する空気の温度(外気温度)を検出する外気サーミスタ35を備える。HPU7は、コンプレッサ14の冷媒出口の近傍に設置され、冷媒の温度(吐出温度)を検出する吐出温サーミスタ36を備える。   The HPU 7 includes a plurality of sensors 31-38 for controlling the refrigeration cycle. The HPU 7 includes a refrigerant outlet thermistor 31 that is installed in the vicinity of the refrigerant outlet of the water-refrigerant heat exchanger 15 and detects the temperature of the refrigerant (exit temperature). The HPU 7 includes a pressure sensor 32 that is installed in the high-pressure portion of the refrigeration cycle, in the illustrated example, between the water-refrigerant heat exchanger 15 and the expansion valve 16 and detects the pressure (high-pressure) of the refrigerant. The HPU 7 includes an evaporator inlet thermistor 33 that detects the refrigerant temperature (inlet temperature) in the vicinity of the inlet of the air-refrigerant heat exchanger 17. The HPU 7 includes a frost thermistor 34 that detects the temperature of the refrigerant (outlet temperature) in the vicinity of the outlet of the air-refrigerant heat exchanger 17. The frost thermistor 34 is also a sensor for detecting the amount of frost attached to the outer surface of the air-refrigerant heat exchanger 17. The HPU 7 includes an outside air thermistor 35 that detects the temperature of the air passing through the air-refrigerant heat exchanger 17 (outside air temperature). The HPU 7 is provided in the vicinity of the refrigerant outlet of the compressor 14 and includes a discharge temperature thermistor 36 that detects the temperature (discharge temperature) of the refrigerant.

HPU7は、水−冷媒熱交換器15の水出口の近傍に設置され、沸き上げ後の湯の温度(沸き上げ温度)を検出するための沸き上げサーミスタ37を備える。HPU7は、水−冷媒熱交換器15の水入口の近傍に設置され、沸き上げ前の水の温度(給水温Twi)を検出する給水サーミスタ38を備える。   The HPU 7 is provided in the vicinity of the water outlet of the water-refrigerant heat exchanger 15 and includes a boiling thermistor 37 for detecting the temperature of the hot water after boiling (boiling temperature). The HPU 7 is provided in the vicinity of the water inlet of the water-refrigerant heat exchanger 15 and includes a water supply thermistor 38 that detects the temperature of the water before boiling (water supply temperature Twi).

冷凍サイクルは、ヒートポンプ運転可能な冷凍サイクルであって、貯湯タンク10に供給される給水を加熱する水−冷媒熱交換器15および当該水−冷媒熱交換器に供給される冷媒を圧縮する電動のコンプレッサ14を少なくとも有する。   The refrigeration cycle is a refrigeration cycle that can be operated by a heat pump, and is an electric motor that compresses the water-refrigerant heat exchanger 15 that heats water supplied to the hot water storage tank 10 and the refrigerant that is supplied to the water-refrigerant heat exchanger. At least the compressor 14 is included.

(ヒートポンプユニットの制御)
図3はHPU7に設けられた冷凍サイクルの作動特性を示すPH線図である。横軸はエンタルピ(kJ/kg)を示し、縦軸は圧力(MPa)を示す。図中には、飽和蒸気線図ST1、温度Taの等温線ST2、等エントロピ線ST3、温度Tbの等温線ST4、および等比容積線ST5が図示されている。温度Taはコンプレッサ14の吸入側の温度である。図2のアキュムレータ19とコンプレッサ14との間における冷媒状態をあらわす。温度Tbはコンプレッサ14の吐出側の温度であり、吐出温サーミスタ36の位置における冷媒の状態をあらわす。
(Control of heat pump unit)
FIG. 3 is a PH diagram showing operating characteristics of the refrigeration cycle provided in the HPU 7. The horizontal axis represents enthalpy (kJ / kg), and the vertical axis represents pressure (MPa). In the figure, a saturated vapor diagram ST1, an isothermal line ST2 of temperature Ta, an isentropic line ST3, an isothermal line ST4 of temperature Tb, and an isovolumetric line ST5 are shown. The temperature Ta is the temperature on the suction side of the compressor 14. The refrigerant state between the accumulator 19 and the compressor 14 in FIG. 2 is shown. The temperature Tb is the temperature on the discharge side of the compressor 14 and represents the state of the refrigerant at the position of the discharge temperature thermistor 36.

PH線図に基づいて冷凍サイクルは数式モデル化することができる。また、冷凍サイクルの作動状態を示すいくつかの変数はセンサによって検出することができる。それら検出値と数式モデルとに基づいて冷凍サイクルの構成要素を制御することにより、冷凍サイクルの作動状態を正確に把握しながら、冷凍サイクルを望ましい作動状態に制御することができる。この実施形態では、外気温Tam、給水温Twi、目標沸き上げ温度Tpより消費電力Lと加熱能力Qが推定され、それらに基づいてHPU7の制御対象要素が制御される。   The refrigeration cycle can be modeled based on the PH diagram. Some variables indicating the operating state of the refrigeration cycle can be detected by a sensor. By controlling the components of the refrigeration cycle based on the detected values and the mathematical model, the refrigeration cycle can be controlled to a desired operating state while accurately grasping the operating state of the refrigeration cycle. In this embodiment, the power consumption L and the heating capacity Q are estimated from the outside air temperature Tam, the feed water temperature Twi, and the target boiling temperature Tp, and the control target element of the HPU 7 is controlled based on these.

冷媒循環流量G(kg/h)は、G=Vc/Vs=Vc・Vで与えられる。ただし、V1(cc):コンプレッサ14のシリンダ体積、η:体積効率、N(rpm):コンプレッサ14の回転数、V(kg/m):等比体積、Vs:比容積(m/kg)(Vs=1/V)である。消費動力L(kJ)は、L=(ib−ia)・Gで与えられる。コンプレッサ14の吸入容積Vc(kg/m)は、Vc=((V1・N・60)/10)・ηで与えられる。消費動力Lは、L=(ib−ia)・Vc・V=((V1・N・60)/10)・η・V・(ib−ia)と書き換えることができる。コンプレッサ回転数N(rpm)は、N=L・10/(V1・V・60・η・(ib−ia))と書き換えることができる。実際の演算処理においては、使用可能電力をkW単位で受信する場合がある。この場合、kJからkW・hへの単位変換のために、係数Kj=2.77778×10−4を用いることができる。この場合、コンプレッサ回転数N(rpm)は、N=(L/Kj)・10/(V1・V・60・η・(ib−ia))と書き換えることができる。 The refrigerant circulation flow rate G (kg / h) is given by G = Vc / Vs = Vc · V. However, V1 (cc): Cylinder volume of the compressor 14, η: Volume efficiency, N (rpm): Rotational speed of the compressor 14, V (kg / m 3 ): Equivalent volume, Vs: Specific volume (m 3 / kg ) (Vs = 1 / V). The power consumption L (kJ) is given by L = (ib−ia) · G. The suction volume Vc (kg / m 3 ) of the compressor 14 is given by Vc = ((V1 · N · 60) / 10 6 ) · η. The power consumption L can be rewritten as L = (ib−ia) · Vc · V = ((V1 · N · 60) / 10 6 ) · η · V · (ib−ia). The compressor rotation speed N (rpm) can be rewritten as N = L · 10 6 / (V1 · V · 60 · η · (ib−ia)). In actual calculation processing, usable power may be received in units of kW. In this case, the coefficient Kj = 2.777778 × 10 −4 can be used for unit conversion from kJ to kW · h. In this case, the compressor rotation speed N (rpm) can be rewritten as N = (L / Kj) · 10 6 / (V1 · V · 60 · η · (ib−ia)).

図4は加熱能力Qおよび必要動力Lを演算処理によって求めるためのブロック図である。必要動力L=消費電力とすることができる。消費電力は、コンプレッサ14の回転数N、コンプレッサ14の吸入点エンタルピia、コンプレッサ14の吐出点エンタルピibに基づいて求められる。コンプレッサ14のシリンダ体積V1、体積効率ηは、コンプレッサ14の特性として予め決まっている。よって、必要な変数は、回転数N、エンタルピia、およびエンタルピibの3つである。   FIG. 4 is a block diagram for obtaining the heating capacity Q and the required power L by arithmetic processing. Necessary power L = power consumption. The power consumption is obtained based on the rotation speed N of the compressor 14, the suction point enthalpy ia of the compressor 14, and the discharge point enthalpy ib of the compressor 14. The cylinder volume V1 and volume efficiency η of the compressor 14 are determined in advance as the characteristics of the compressor 14. Therefore, three necessary variables are the rotation speed N, enthalpy ia, and enthalpy ib.

シリンダ体積V1、体積効率η、および回転数Nから、コンプレッサ14の吸入容積Vcが、Vc=(V1×N×60)/10×ηによって求められる。エンタルピiaとPH線図から決定された数式とに基づいて、比容積Vsが求められる。吸入容積Vcと比容積Vsから、冷媒循環流量Gが、G=Vc/Vsによって求められる。冷媒循環流量Gと、凝縮器出口エンタルピic、すなわち水−冷媒熱交換器15の冷媒出口におけるエンタルピicと、コンプレッサ14の吐出点エンタルピibとから、加熱能力Qが、Q=(ic−ib)×G×Ccによって求められる。冷媒循環流量Gと、コンプレッサ14の吐出点エンタルピibと、コンプレッサ14の吸入点エンタルピiaとから、必要動力L、すなわち消費電力Lが、L=(ib−ia)×G×Ccによって求められる。 From the cylinder volume V1, the volume efficiency η, and the rotational speed N, the suction volume Vc of the compressor 14 is obtained by Vc = (V1 × N × 60) / 10 6 × η. The specific volume Vs is obtained based on the enthalpy ia and the mathematical formula determined from the PH diagram. From the suction volume Vc and the specific volume Vs, the refrigerant circulation flow rate G is obtained by G = Vc / Vs. From the refrigerant circulation flow rate G, the condenser outlet enthalpy ic, that is, the enthalpy ic at the refrigerant outlet of the water-refrigerant heat exchanger 15, and the discharge point enthalpy ib of the compressor 14, the heating capacity Q is Q = (ic−ib) It is obtained by × G × Cc. From the refrigerant circulation flow rate G, the discharge point enthalpy ib of the compressor 14, and the suction point enthalpy ia of the compressor 14, the required power L, that is, the power consumption L is obtained by L = (ib−ia) × G × Cc.

図5は、HPC12が冷凍サイクルを制御するための制御処理150を示す。HPC12は、使用可能電力に基づいて、使用可能電力の制限内において貯湯タンク10内に貯湯するために必要な沸き上げ温度Tpを実現できるように、HPU7の複数の制御対象要素を制御する。例えば、HPC12は、冷凍サイクルのコンプレッサ14、膨張弁16、および給水ポンプ21を制御する。HPC12は、深夜電力によって貯湯タンク10に貯湯する通常の運転時よりも格段に少ない使用可能電力によって長時間にわたってコンプレッサ14が運転されるように制御対象要素を制御する。HPC12は、高い効率を実現するように冷凍サイクルを制御する通常の運転時と比べて、低い効率で冷凍サイクルが運転されることを許容する。   FIG. 5 shows a control process 150 for the HPC 12 to control the refrigeration cycle. Based on the available power, the HPC 12 controls a plurality of control target elements of the HPU 7 so that the boiling temperature Tp necessary for storing the hot water in the hot water storage tank 10 within the limit of the available power can be realized. For example, the HPC 12 controls the compressor 14, the expansion valve 16, and the feed water pump 21 of the refrigeration cycle. The HPC 12 controls the control target element so that the compressor 14 is operated for a long time with usable electric power that is significantly less than that during normal operation in which hot water is stored in the hot water storage tank 10 by midnight electric power. The HPC 12 allows the refrigeration cycle to be operated at a lower efficiency than during normal operation in which the refrigeration cycle is controlled to achieve high efficiency.

HPC12は、制御装置を提供する。HPC12は、コンプレッサ14の目標吐出温度および目標回転数を決定し、コンプレッサ14を制御する。HPC12は、構内発電装置3によって発電され系統2へ売電できない余剰電力に基づいて設定されコンプレッサ14が使用可能な電力を示す使用可能電力Pow_aq、Php、冷凍サイクルの熱源としての外気の温度である外気温Tam、目標沸き上げ温度Tp、および給水の温度である給水温Twiに基づいて目標吐出温度および目標回転数を決定する。   The HPC 12 provides a control device. The HPC 12 determines the target discharge temperature and target rotation speed of the compressor 14 and controls the compressor 14. The HPC 12 is usable power Pow_aq, Php indicating the power that can be used by the compressor 14 that is set based on surplus power that is generated by the on-site power generator 3 and cannot be sold to the grid 2, and is the temperature of the outside air as a heat source of the refrigeration cycle. Based on the outside air temperature Tam, the target boiling temperature Tp, and the feed water temperature Twi which is the temperature of the feed water, the target discharge temperature and the target rotation speed are determined.

ステップ151では、外気温Tamおよび給水温Twiがセンサ35、38から入力される。ステップ152では、目標沸き上げ温Tp、使用可能電力Pow_aqがTKU6から受信される。HPC12は、使用可能電力Pow_aqを超えないように、制御対象であるコンプレッサ14の回転数Nを調節する。HPC12における制御処理で使用される使用可能電力には、記号Pow_aqが付される。   In step 151, the outside air temperature Tam and the feed water temperature Twi are input from the sensors 35 and 38. In step 152, the target boiling temperature Tp and the usable power Pow_aq are received from the TKU 6. The HPC 12 adjusts the rotation speed N of the compressor 14 to be controlled so as not to exceed the usable power Pow_aq. The symbol Pow_aq is attached to the usable power used in the control processing in the HPC 12.

ステップ153では、HPU7の起動時か否かが判定される。HPU7の起動時であると判定されるとステップ154へ進む。HPU7の起動時ではないと判定される場合、ステップ159へ進む。   In step 153, it is determined whether or not the HPU 7 is activated. If it is determined that the HPU 7 is activated, the process proceeds to step 154. If it is determined that the HPU 7 is not activated, the process proceeds to step 159.

ステップ154では、コンプレッサ14の入口における冷媒の入口温度Taが推定される。入口温度Taは、外気温Tamから、Ta=Tam+Ct1によって求められる。定数Ct1は、例えば−10(℃)とすることができる。入口温度Taは、PH線図における等温線ST2と飽和蒸気線ST1との交点に対応する。   In step 154, the refrigerant inlet temperature Ta at the inlet of the compressor 14 is estimated. The inlet temperature Ta is obtained from the outside air temperature Tam by Ta = Tam + Ct1. The constant Ct1 can be set to −10 (° C.), for example. The inlet temperature Ta corresponds to the intersection of the isotherm ST2 and the saturated vapor line ST1 in the PH diagram.

ステップ155では、コンプレッサ14の出口における冷媒の出口温度Tbが推定される。出口温度Tbは、目標沸き上げ温度Tpから、Tb=Tp+Ct2によって求められる。定数Ct2は、例えば+10(℃)とすることができる。出口温度Tbは、PH線図における等エントロピ線ST3と等温線ST4との交点に対応する。Tp=65(℃)の場合、Tb=75(℃)が推定される。出口温度Tbは、目標吐出温度とも呼ばれる。よって、目標吐出温度Tbは目標沸き上げ温度Tpに所定値Ct2を加算した値として設定される。   In step 155, the refrigerant outlet temperature Tb at the outlet of the compressor 14 is estimated. The outlet temperature Tb is obtained from the target boiling temperature Tp by Tb = Tp + Ct2. The constant Ct2 can be set to +10 (° C.), for example. The outlet temperature Tb corresponds to the intersection of the isentropic line ST3 and the isothermal line ST4 in the PH diagram. In the case of Tp = 65 (° C.), Tb = 75 (° C.) is estimated. The outlet temperature Tb is also called a target discharge temperature. Therefore, the target discharge temperature Tb is set as a value obtained by adding the predetermined value Ct2 to the target boiling temperature Tp.

ステップ156では、入口温度Taおよび出口温度Tbに基づいて、エンタルピia、ibが求められる。エンタルピia、ibは、PH線図に基づいて求められる。図示されるように、横軸の値がエンタルピを示している。   In step 156, enthalpies ia and ib are obtained based on the inlet temperature Ta and the outlet temperature Tb. The enthalpies ia and ib are obtained based on the PH diagram. As illustrated, the value on the horizontal axis indicates enthalpy.

このように、この実施形態では、必要な電力を推定するために、コンプレッサ14の出口における冷媒のエンタルピibを目標沸き上げ温度Tpから概算する。また、コンプレッサ14の吸入口における冷媒のエンタルピiaを外気温Tamから推定する。   Thus, in this embodiment, in order to estimate the required electric power, the enthalpy ib of the refrigerant at the outlet of the compressor 14 is approximated from the target boiling temperature Tp. Further, the enthalpy ia of the refrigerant at the suction port of the compressor 14 is estimated from the outside temperature Tam.

ステップ157では、入口温度Taを通る等比容積線ST5により等比体積Vs(kg/m)が求められる。 In step 157, the specific volume Vs (kg / m 3 ) is obtained from the specific volume line ST5 passing through the inlet temperature Ta.

ステップ158では、使用可能電力Pow_aqより目標コンプレッサ回転数Nを算出する。ステップ158は、フィードフォワード(F/F)制御によって目標沸き上げ温度Tpを実現できる目標コンプレッサ回転数Nを設定する。フィードフォワード制御のための目標コンプレッサ回転数Nは、右の式、N=(L/Kj)・106/(V1・V・60・η・(ib−ia))から求めることができる。Lは動力、Kjは、kJからkW・hへの単位変換係数である。目標コンプレッサ回転数Nの単位は、rpmである。上式において、動力Lに使用可能電力Pow_aqが代入され、Kj=2.77778×10−4が代入される。 In step 158, the target compressor speed N is calculated from the available power Pow_aq. Step 158 sets a target compressor rotational speed N that can achieve the target boiling temperature Tp by feedforward (F / F) control. The target compressor rotational speed N for the feedforward control can be obtained from the right equation, N = (L / Kj) · 106 / (V1 · V · 60 · η · (ib−ia)). L is power and Kj is a unit conversion coefficient from kJ to kW · h. The unit of the target compressor speed N is rpm. In the above equation, usable power Pow_aq is substituted for power L, and Kj = 2.77778 × 10 −4 is substituted.

ステップ159では、HPU7を運転するための起動時間、およびフィードバッグ(F/B)制御のための周期監視が実行される。ステップ159では、HPU7を停止状態から始動し、運転を継続するための起動時間を経過したか否かが判定される。また、起動後は、ステップ159では、フィードバック制御のための制御周期に相当する時間が経過したか否かが判定される。起動時間または制御周期を経過していない場合、後続のステップをジャンプして制御処理150を繰り返す。起動時間を経過した後の初回、または起動時間を経過した後にさらに制御周期を経過した場合、YESに分岐し、ステップ160へ進む。   In step 159, start-up time for operating the HPU 7 and periodic monitoring for feedback (F / B) control are executed. In step 159, it is determined whether the startup time for starting the HPU 7 from the stopped state and continuing the operation has elapsed. Further, after activation, in step 159, it is determined whether or not a time corresponding to a control cycle for feedback control has elapsed. If the activation time or the control cycle has not elapsed, the control process 150 is repeated by jumping to the subsequent step. If it is the first time after the activation time has elapsed, or if the control period has elapsed after the activation time has elapsed, the process branches to YES and proceeds to step 160.

ステップ160では、電動のコンプレッサ14の実消費電流より電力を推定し、実消費電力が使用可能電力Pow_aqに一致するように目標コンプレッサ回転数Nを調整するフィードバック制御が実行される。ステップ160では、インバータ13が備える機能などによって消費電流を検知することができる。   In step 160, power is estimated from the actual consumption current of the electric compressor 14, and feedback control is performed to adjust the target compressor rotational speed N so that the actual consumption power matches the available power Pow_aq. In step 160, the current consumption can be detected by the function of the inverter 13.

ステップ158およびステップ160では、コンプレッサ14の回転数とともに、膨張弁16の開度、および給水ポンプ21の回転数が制御される。これらは、目標沸き上げ温度Tpを実現するように制御される。   In step 158 and step 160, the opening degree of the expansion valve 16 and the rotation speed of the feed water pump 21 are controlled together with the rotation speed of the compressor 14. These are controlled to achieve the target boiling temperature Tp.

この実施形態によると、HPU7の運転開始、すなわち起動の初期にはHPU7の制御対象要素は初期値に基づいてフィードフォワード制御される。所定時間のフィードフォワード制御の後、制御対象要素はフィードバック制御される。   According to this embodiment, at the start of operation of the HPU 7, that is, at the beginning of startup, the control target element of the HPU 7 is feedforward controlled based on the initial value. After the feed forward control for a predetermined time, the control target element is feedback controlled.

HPC12は、コンプレッサ14の出口における冷媒のエンタルピibを、目標沸き上げ温度Tpから概算する手段(ステップ154)を提供する。HPC12は、コンプレッサ14の吸入における冷媒のエンタルピiaを外気温Tamから推定する手段(ステップ155)を提供する。さらに、HPC12は、複数のエンタルピia、ibに基づいて目標吐出温度および目標回転数を決定する手段(ステップ158)を提供する。   The HPC 12 provides a means (step 154) for estimating the refrigerant enthalpy ib at the outlet of the compressor 14 from the target boiling temperature Tp. The HPC 12 provides means (step 155) for estimating the refrigerant enthalpy ia in the intake of the compressor 14 from the outside air temperature Tam. Further, the HPC 12 provides means (step 158) for determining the target discharge temperature and the target rotation speed based on the plurality of enthalpies ia and ib.

図6は、制御処理150による作動の一例を示す。ステップ158およびステップ160における冷凍サイクル制御は、目標吐出温度Tbと目標コンプレッサ回転数Nを決める制御である。コンプレッサ14のモータは目標コンプレッサ回転数Nになるように制御される。コンプレッサ14は、その実回転数が目標コンプレッサ回転数Nになるように制御される。   FIG. 6 shows an example of the operation by the control process 150. The refrigeration cycle control in step 158 and step 160 is control for determining the target discharge temperature Tb and the target compressor speed N. The motor of the compressor 14 is controlled to reach the target compressor speed N. The compressor 14 is controlled so that its actual rotational speed becomes the target compressor rotational speed N.

図示の例では、時刻t1からHPU7が起動されている。時刻t1と時刻t2との間においてコンプレッサ14はフィードフォワード制御されている。この結果、コンプレッサ14の回転数は目標コンプレッサ回転数Nまで徐々に上昇する。目標コンプレッサ回転数Nは、初期値である。初期値は、固定値、または運転開始時の外気温などの条件に基づいて可変の可変値とすることができる。時刻t2の後、初回のフィードバック制御が実行される。時刻t3の後、後続のフィードバック制御が実行される。この結果、コンプレッサ14の回転数は、消費電力Pnowが使用可能電力Pow_aqにほぼ一致するように制御される。消費電力Pnowは、Pnow=200(V)×IDC×Cpfで与えられる。ここで、IDCはインバータ13にて検出できる消費電流である。Cpfは所定の係数、例えば力率係数であって、例えば0.8とすることができる。   In the illustrated example, the HPU 7 is activated from time t1. The compressor 14 is feedforward controlled between time t1 and time t2. As a result, the rotational speed of the compressor 14 gradually increases to the target compressor rotational speed N. The target compressor speed N is an initial value. The initial value may be a fixed value or a variable value that is variable based on conditions such as the outside air temperature at the start of operation. After time t2, the first feedback control is executed. Subsequent feedback control is performed after time t3. As a result, the rotation speed of the compressor 14 is controlled so that the power consumption Pnow substantially matches the available power Pow_aq. The power consumption Pnow is given by Pnow = 200 (V) × IDC × Cpf. Here, IDC is a current consumption that can be detected by the inverter 13. Cpf is a predetermined coefficient, for example, a power factor coefficient, and can be set to 0.8, for example.

図7は、制御処理150による作動の一例を示す。図示の例では、時刻t1からHPU7が起動されている。時刻t1と時刻t3との間においてコンプレッサ14はフィードフォワード制御される。この結果、コンプレッサ14の回転数は目標コンプレッサ回転数Nまで上昇し、起動時間が経過するまで目標コンプレッサ回転数Nに維持される。起動期間の初期においては、膨張弁16の開度は初期値に設定されている。高圧圧力が上昇するにつれて、コンプレッサ14の出口における冷媒の出口温度Tcoが徐々に上昇する。時刻t3の後、コンプレッサ14の回転数は、フィードバック制御される。   FIG. 7 shows an example of the operation by the control process 150. In the illustrated example, the HPU 7 is activated from time t1. The compressor 14 is feedforward controlled between time t1 and time t3. As a result, the rotational speed of the compressor 14 increases to the target compressor rotational speed N, and is maintained at the target compressor rotational speed N until the start-up time elapses. In the initial period of the startup period, the opening degree of the expansion valve 16 is set to an initial value. As the high pressure increases, the refrigerant outlet temperature Tco at the outlet of the compressor 14 gradually increases. After time t3, the rotation speed of the compressor 14 is feedback-controlled.

図8は、コンプレッサ14をフィードバック制御するための制御特性を示す。横軸は差ΔPを示し、縦軸は回転数の調整量ΔNを示す。フィードバック制御は、コンプレッサ14の回転数を、現在の実消費電力Pnowと使用可能電力Pow_aqとの差ΔP(ΔP=Pow_aq−Pnow)を0(ゼロ)に接近させるように制御する。ただし、ΔP=0の近傍には、制御を安定化するための所定幅の不感帯が設定されている。   FIG. 8 shows control characteristics for feedback control of the compressor 14. The horizontal axis indicates the difference ΔP, and the vertical axis indicates the rotation amount adjustment amount ΔN. In the feedback control, the rotation speed of the compressor 14 is controlled so that the difference ΔP (ΔP = Pow_aq−Pnow) between the current actual power consumption Pnow and the usable power Pow_aq approaches 0 (zero). However, in the vicinity of ΔP = 0, a dead band having a predetermined width for stabilizing the control is set.

図7に戻り、HPU7が起動され、所定の時間を経過すると、時刻t2から膨張弁16の開度がフィードバック制御される。膨張弁16の開度Oemは時刻t2の後、フィードバック制御される。HPC12は、コンプレッサ14の出口における冷媒の出口温度、すなわち吐出温度Tcoが目標吐出温度Tbになるように、膨張弁開度Oemを制御する。   Returning to FIG. 7, when the HPU 7 is activated and a predetermined time elapses, the opening degree of the expansion valve 16 is feedback-controlled from time t2. The opening degree Oem of the expansion valve 16 is feedback controlled after time t2. The HPC 12 controls the expansion valve opening degree Oem so that the refrigerant outlet temperature at the outlet of the compressor 14, that is, the discharge temperature Tco becomes the target discharge temperature Tb.

HPU7が運転開始された時には、膨張弁開度Oemは初期値として与えられる固定値によって制御される。初期値による制御は、所定のF/F制御時間だけ継続され、膨張弁開度Oemが保持される。時刻t2の後、膨張弁開度Oemは、F/B制御される。このとき、差ΔTco(ΔTco=Tb−Tco)が正であり、大きい場合は膨張弁16を閉弁方向に所定量だけ調節する。言い換えると、膨張弁16は、弁開度Oemの負側に駆動される。吐出温度Tcoが目標吐出温度Tbを上回る場合は、差ΔOeが負となる。この場合、膨張弁16は、開弁側に所定量だけ調節される。   When the operation of the HPU 7 is started, the expansion valve opening degree Oem is controlled by a fixed value given as an initial value. Control by the initial value is continued for a predetermined F / F control time, and the expansion valve opening degree Oem is maintained. After time t2, the expansion valve opening degree Oem is F / B controlled. At this time, the difference ΔTco (ΔTco = Tb−Tco) is positive, and if it is large, the expansion valve 16 is adjusted by a predetermined amount in the valve closing direction. In other words, the expansion valve 16 is driven to the negative side of the valve opening degree Oem. When the discharge temperature Tco exceeds the target discharge temperature Tb, the difference ΔOe is negative. In this case, the expansion valve 16 is adjusted by a predetermined amount toward the valve opening side.

図9は、膨張弁16をフィードバック制御するための制御特性を示す。横軸は差ΔTcoを示し、開度Oemの変化量ΔOeを示す。フィードバック制御は、膨張弁16の開度Oemを、吐出温度Tcoと目標吐出温度Tbとの差ΔTcoを0(ゼロ)に接近させるように制御する。ただし、ΔTco=0の近傍には、制御を安定化するための所定幅の不感帯が設定されている。開度Oemは最大値OemMAXおよび最小値OemMINの範囲内で制御される。例えば、OemMIN=60step、OemMAX=500stepと設定することができる。   FIG. 9 shows control characteristics for feedback control of the expansion valve 16. The horizontal axis indicates the difference ΔTco, and the change amount ΔOe of the opening degree Oem. In the feedback control, the opening degree Oem of the expansion valve 16 is controlled so that the difference ΔTco between the discharge temperature Tco and the target discharge temperature Tb approaches 0 (zero). However, in the vicinity of ΔTco = 0, a dead zone having a predetermined width for stabilizing the control is set. The opening degree Oem is controlled within the range of the maximum value OemMAX and the minimum value OemMIN. For example, OemMIN = 60step and OemMAX = 500step can be set.

再び図7に戻り、時刻t3の後は、コンプレッサ14と膨張弁16との両方がフィードバック制御される。コンプレッサ14の回転数は、消費電力Pnowが使用可能電力Pow_aqを下回るように、しかも消費電力Pnowが使用可能電力Pow_aqに近い値になるように制御される。膨張弁16の開度Oemは、コンプレッサ14の出口温度、すなわち吐出温度Tcoが目標吐出温度Tbになるように、言い換えると、目標沸き上げ温度Tpを達成するために必要な吐出温度Tbが得られるように制御される。同時に、HPC12は、目標沸き上げ温度Tpが得られるように給水ポンプ21の回転数を制御することにより給水量を制御する。この結果、使用可能電力Pow_aqの制限範囲内において冷凍サイクルを運転することにより目標沸き上げ温度Tpが得られる。   Returning to FIG. 7 again, after time t3, both the compressor 14 and the expansion valve 16 are feedback-controlled. The rotation speed of the compressor 14 is controlled so that the power consumption Pnow is lower than the usable power Pow_aq, and the power consumption Pnow is close to the usable power Pow_aq. The opening degree Oem of the expansion valve 16 is such that the outlet temperature of the compressor 14, that is, the discharge temperature Tco becomes the target discharge temperature Tb, in other words, the discharge temperature Tb necessary to achieve the target boiling temperature Tp is obtained. To be controlled. At the same time, the HPC 12 controls the amount of water supply by controlling the rotation speed of the water supply pump 21 so that the target boiling temperature Tp is obtained. As a result, the target boiling temperature Tp can be obtained by operating the refrigeration cycle within the limit range of the usable power Pow_aq.

(電力系統の構成)
図10は、系統2と複数の需要家との間の電気的な関係を示す。図中には、買電における電力の流れ方向と、売電における電力の流れ方向が矢印によって示されている。売電における電力は、各需要家における余剰電力でもある。図示されるように、系統2に属する近隣住宅にも太陽光パネルが設置されている場合がある。この説明では、A宅1aを本実施形態に係る給湯システムを備える需要家とし、B宅1bを太陽光パネルを備える需要家とする。系統2は、変電所2aから、変圧器、例えば柱上変圧器2bを経由して、複数の需要家に電力を供給する。変圧器2bは、系統2における給湯システム1に最も近い直近の変圧器である。ひとつの変圧器に属する需要家の数は、電力供給会社などによって設定されている。図示の例では、ひとつの柱上変圧器2bから2つの需要家へ電力が供給されている。柱上変圧器2bは、二次側、すなわち需要家側に系統電圧Vbを出力する。系統電圧Vbは、柱状変圧器2bの二次側の出力電圧Vhoとも呼ばれる。
(Power system configuration)
FIG. 10 shows an electrical relationship between the grid 2 and a plurality of consumers. In the figure, the direction of power flow in power purchase and the direction of power flow in power sale are indicated by arrows. The electric power in the power sale is also surplus electric power in each consumer. As shown in the figure, solar panels may be installed in neighboring houses belonging to the grid 2. In this description, A house 1a is assumed to be a consumer provided with the hot water supply system according to the present embodiment, and B house 1b is assumed to be a consumer provided with a solar panel. The grid | system 2 supplies electric power to a some consumer via the transformer, for example, the pole transformer 2b, from the substation 2a. The transformer 2 b is the nearest transformer closest to the hot water supply system 1 in the system 2. The number of consumers belonging to one transformer is set by a power supply company or the like. In the illustrated example, electric power is supplied from one pole transformer 2b to two consumers. The pole transformer 2b outputs the system voltage Vb to the secondary side, that is, the customer side. The system voltage Vb is also called an output voltage Vho on the secondary side of the columnar transformer 2b.

A宅1aの太陽光パネル3が発電電圧Vmを出力している。PWC4は、太陽光パネル3から得られる直流電力を交流電力へ変換するコンバータ機能を有する。発電電圧Vmは、PWC4に設けられたDC/AC変換器(コンバータ)によって交流に変換され、系統2へ供給されることがある。系統2へ電力を供給するとき、すなわち売電するとき、PWC4は、電力会社から供給される系統2の電源特性および品質を維持するために、出力電力の周波数および電圧を調整する。例えば、出力電力は、50または60Hz、100Vまたは200Vに調節される。   The solar panel 3 of the A house 1a outputs the generated voltage Vm. The PWC 4 has a converter function for converting DC power obtained from the solar panel 3 into AC power. The generated voltage Vm may be converted into alternating current by a DC / AC converter (converter) provided in the PWC 4 and supplied to the system 2 in some cases. When power is supplied to the grid 2, that is, when selling power, the PWC 4 adjusts the frequency and voltage of the output power in order to maintain the power supply characteristics and quality of the grid 2 supplied from the power company. For example, the output power is adjusted to 50 or 60 Hz, 100V or 200V.

PWC4は、通常時の系統電圧より高い電圧を系統2に向けて供給する。例えば、定常時、夜間、発電なしのときの電圧がAC200Vである場合、PWC4は昼間の発電時に、売電のために昇圧する。昇圧によって、PWC4は、売電するとき、すなわち余剰電力が発生しているとき、例えばAC202V+20Vの電圧を系統2に向けて出力する。売電のために、出力電圧は、系統電圧Vbおよび出力電圧Vhoより高くなるように調節される。A宅1aとB宅1bとの両方から売電する場合、それぞれの需要家からの出力電圧が高くなる。A宅1aは、B宅1bの出力電圧VbBを考慮する必要がある。   The PWC 4 supplies a voltage higher than the normal system voltage to the system 2. For example, if the voltage during normal operation, nighttime, and no power generation is 200 VAC, the PWC 4 boosts the voltage for power sales during the daytime power generation. By boosting, the PWC 4 outputs, for example, a voltage of AC 202V + 20V to the system 2 when selling power, that is, when surplus power is generated. In order to sell electricity, the output voltage is adjusted to be higher than the system voltage Vb and the output voltage Vho. When selling power from both A house 1a and B house 1b, the output voltage from each consumer increases. A house 1a needs to consider the output voltage VbB of B house 1b.

売電するためには、変圧器の出力電圧を下げる方法もある。この場合、電力供給会社または送電会社によって変圧器の出力電圧が調節される。また、PWCの規定値(電圧抑制値)を挙げる方法もある。この場合、需要家の求めに応じて工事業者またはPWC4の製造会社によって調整が実行される。また、需要家が、系統2との間に独自の変圧器を設ける方法がある。この場合、需要家が変圧器のコストを負担することとなる。   In order to sell electricity, there is also a method of reducing the output voltage of the transformer. In this case, the output voltage of the transformer is adjusted by the power supply company or the power transmission company. There is also a method of raising a specified value (voltage suppression value) of PWC. In this case, the adjustment is performed by the construction contractor or the manufacturer of the PWC 4 according to the demand of the consumer. In addition, there is a method in which a consumer provides an original transformer between the system 2 and the customer. In this case, the consumer bears the cost of the transformer.

図11は、機器構成の詳細図を示す。図中には、ひとつの需要家であるA宅1a内における電力の流れを示すために、複数の電力センサが図示されている。電力会社から供給される電力は柱上変圧器を介して需要家に供給される。A宅1aと系統2とを接続する電力線に、A宅1aが消費した電力を検出するための電力センサP1が設けられている。電力センサP1は、負荷電力計とも呼ばれる。電力センサP1は、電力料金を算出するために設置された電力メータによって提供することができる。電力センサP1のA宅1aへ向けて流れる電流の方向を(+)とする。(+)方向は、使用電力である。電力センサP1によって計測される電力は、使用電力P1とも呼ばれる。使用電力P1は、買電を指す。   FIG. 11 shows a detailed view of the device configuration. In the drawing, a plurality of power sensors are shown in order to show the flow of power in the A house 1a which is one consumer. The electric power supplied from the electric power company is supplied to consumers through pole transformers. A power sensor P1 for detecting the power consumed by the A home 1a is provided on the power line connecting the A home 1a and the system 2. The power sensor P1 is also called a load wattmeter. The power sensor P1 can be provided by a power meter installed to calculate a power charge. The direction of the current flowing toward the A house 1a of the power sensor P1 is defined as (+). The (+) direction is the power used. The power measured by the power sensor P1 is also referred to as used power P1. The used power P1 indicates power purchase.

A宅1a内での発電により系統2へ電流を流す場合、逆潮流となる。逆潮流の電流は、電力センサP1では、(−)として計測される。この値は発電の余剰分を電力会社へ売ることになるから、売電とも呼ばれる。電力センサP1が(−)を示すときの電力の絶対値は、売電電力P2とも呼ばれる。よって、電力センサP1の指示値が0より小さいとき、すなわち負(−)の値を示すとき、売電電力P2は、P2=−P1とあらわされる。売電電力P2は、A宅1aから系統2へ向けて流れる電力を検出する逆潮流センサP2によって検出されてもよい。   When a current is supplied to the grid 2 by power generation in the A house 1a, a reverse power flow occurs. The reverse flow current is measured as (−) in the power sensor P1. This value is also called power sales because the surplus of power generation is sold to the power company. The absolute value of the power when the power sensor P1 indicates (−) is also referred to as power selling power P2. Therefore, when the indicated value of the power sensor P1 is smaller than 0, that is, when it indicates a negative (−) value, the sold power P2 is expressed as P2 = −P1. The sold power P2 may be detected by a reverse power flow sensor P2 that detects power flowing from the A house 1a toward the grid 2.

太陽光パネル3とPWC4との間には、発電電力P3を検出するための発電電力センサP3が設けられている。太陽光パネル3により発電してPWC4にて周波数、電圧、位相を調整した後の電力は、発電電力P3として検出される。   A generated power sensor P3 for detecting the generated power P3 is provided between the solar panel 3 and the PWC 4. The power generated by the solar panel 3 and adjusted in frequency, voltage, and phase by the PWC 4 is detected as the generated power P3.

A宅1aに属するすべての電気負荷とPWC4との間には、負荷電力P4を検出するための負荷電力センサP4が設けられている。負荷が消費する電力量は、負荷電力量P4として検出される。   A load power sensor P4 for detecting the load power P4 is provided between all electric loads belonging to the A house 1a and the PWC 4. The amount of power consumed by the load is detected as a load power amount P4.

発電電力P3と負荷電力P4との比較により、余剰電力を求めることができる。発電量が負荷量を上回る(P3>P4)場合、余剰電力が発生することがある。損失などを考慮しない場合、発電電力P3と負荷電力P4との差分が余剰電力となり、この余剰電力を売電できる。逆に、P3<P4の場合は、負荷電力P4を供給するために不足する電力を系統2から買うため、P1=P4−P3を買電する必要がある。   The surplus power can be obtained by comparing the generated power P3 and the load power P4. When the power generation amount exceeds the load amount (P3> P4), surplus power may be generated. When loss and the like are not taken into account, the difference between the generated power P3 and the load power P4 becomes surplus power, and the surplus power can be sold. Conversely, when P3 <P4, it is necessary to purchase P1 = P4-P3 in order to purchase from the system 2 the power that is insufficient to supply the load power P4.

電力センサP1、P3、P4の信号をPWC4または給湯装置5に入力することで、余剰電力に相当するだけ冷凍サイクルを運転することにより、余剰電力のエネルギーを有効に利用して、余剰電力のエネルギーを湯の熱量のエネルギー(湯量と温度とであらわされる)に変化して蓄えることができるようになる。例えば、負荷であるHPU7の使用可能電力を、PWC4またはTKU6、すなわちHPU7から見た上位のシステム機器から、HPU7へ指示するように構成し、余剰電力を利用して湯を貯めることができる。   By inputting the signals of the power sensors P1, P3, and P4 to the PWC 4 or the hot water supply device 5, by operating the refrigeration cycle as much as the surplus power, the surplus power energy is effectively used, and the surplus power energy Can be stored by changing into the energy of the amount of heat of the hot water (represented by the amount of hot water and temperature). For example, the usable power of the HPU 7 that is a load is configured to be instructed to the HPU 7 from the PWC 4 or TKU 6, that is, the host system device viewed from the HPU 7, and hot water can be stored using surplus power.

次に売電のしくみを説明する。A宅1aの負荷電力P4より太陽光パネル3(太陽光発電設備)で発電する発電電力P3が多い場合、余剰電力は売電できる。このときPWC4は、系統電圧Vbより高い電圧で出力する必要がある。発電電圧Vmが系統電圧Vbを上回ると(Vm>Vb)、逆潮流が発生し、売電することができると考えてもよい。ただし、売電するための電圧は、系統2の変圧器により出力電圧Vhoが決められており、他の需要家からの売電がない場合、Vho≒Vbとなる。   Next, the mechanism of power sales will be explained. When the generated power P3 generated by the solar panel 3 (solar power generation facility) is larger than the load power P4 of the A house 1a, surplus power can be sold. At this time, the PWC 4 needs to output at a voltage higher than the system voltage Vb. When the generated voltage Vm exceeds the system voltage Vb (Vm> Vb), it may be considered that a reverse power flow is generated and power can be sold. However, the output voltage Vho is determined by the transformer of system 2 as the voltage for selling power, and Vho≈Vb when there is no power sale from other consumers.

ここで、B宅1bにも余剰電力が発生し売電できる場合、B宅1bでも変圧器の出力電圧Vhoより高い電圧を出力しようとする。B宅1bが売電電圧VbBを出力するとき、B宅1bは、VbB>Vhoの時に売電できる。このとき、A宅1aの発電電圧VmがB宅1bの売電電圧VbBより小さい場合、変圧器の容量の関係で変圧器2bの出力電圧Vhoは売電電圧VbBより高くなる。このとき、系統電圧Vbが、Vb<VmならばA宅1aも売電できる。しかし、Vb≧VmではA宅1aからは売電できない。   Here, when surplus power is generated in the B house 1b and can be sold, the B house 1b also tries to output a voltage higher than the output voltage Vho of the transformer. When B home 1b outputs power selling voltage VbB, B home 1b can sell power when VbB> Vho. At this time, when the power generation voltage Vm of the home A 1a is smaller than the power selling voltage VbB of the home B 1b, the output voltage Vho of the transformer 2b becomes higher than the power selling voltage VbB due to the capacity of the transformer. At this time, if the system voltage Vb is Vb <Vm, the A house 1a can also be sold. However, when Vb ≧ Vm, power cannot be sold from the A house 1a.

このような近隣の需要家との間で売電のための競合が発生している場合であっても、余剰電力を無駄にしないために、PWC4は電圧抑制値まで発電電圧Vmを上昇させる。電圧抑制値まで昇圧することでVb<Vmが成立できれば、A宅1aから売電可能となる。   Even if there is a competition for power sale with such a nearby consumer, the PWC 4 increases the generated voltage Vm to the voltage suppression value so as not to waste surplus power. If Vb <Vm can be established by boosting to the voltage suppression value, power can be sold from the home A 1a.

PWC4の電圧抑制値まで昇圧しているにも関わらず、発電電圧Vmが系統電圧Vbを上回らない場合、すなわちVb<Vmが成立しない場合、A宅1aから売電できなくなり発電された余剰電力が無駄になる。この実施形態では、この余剰電力を利用してHPU7を作動させ、余剰電力の活用を図る。言い換えると、この実施形態では、売電できないときに、A宅1aの消費電力P4を増加することにより、発電電力P3を有効に活用する。   If the generated voltage Vm does not exceed the system voltage Vb even though the voltage is boosted to the voltage suppression value of PWC4, that is, if Vb <Vm does not hold, the surplus power generated from the A home 1a cannot be sold. It becomes useless. In this embodiment, the surplus power is used to operate the HPU 7 to utilize the surplus power. In other words, in this embodiment, when the power cannot be sold, the generated power P3 is effectively utilized by increasing the power consumption P4 of the A house 1a.

給湯システム1は、系統2から買う買電電力P1と、構内発電装置3により発電される発電電力を系統2へ売電する売電電力P2とを検出する電力センサP1、P2を備える。給湯システム1は、買電電力の電圧Vbを系統2の系統電圧Vbとして検出する電圧センサをPWC4内に備える。   The hot water supply system 1 includes power sensors P1 and P2 that detect purchased power P1 purchased from the system 2 and sold power P2 that sells the generated power generated by the on-premises power generation device 3 to the system 2. The hot water supply system 1 includes a voltage sensor that detects the voltage Vb of the purchased power as the system voltage Vb of the system 2 in the PWC 4.

(電力系統の挙動)
図12は、発電電力P3の変化に追従する作動の一例を示す。図中には、買電電力P1、使用電力P4、売電電力P2、発電電力P3、HPU7の運転状態(ON/OFF)、およびHPU7が使用可能な使用可能電力の変化が図示されている。買電電力P1が発生しない場合で図示されている。
(Power system behavior)
FIG. 12 shows an example of an operation following the change in the generated power P3. In the figure, the purchased power P1, the used power P4, the sold power P2, the generated power P3, the operating state (ON / OFF) of the HPU 7, and changes in the usable power usable by the HPU 7 are illustrated. The figure shows a case where the purchased power P1 is not generated.

図示の例では、時刻t1から、曇りなどの天候の変化によって、発電量が低下している。発電量は低下するが、発電量は依然として残っている。しかし、近隣の需要家が売電すると、系統2の電圧が上昇するため、売電できなくなる。例えば、B宅1bが売電することにより、A宅1aが売電できない状態である。このような状態が、図中には、記号Iによって示されている。   In the example shown in the figure, the power generation amount has decreased due to changes in weather such as cloudy from time t1. Although the amount of power generation falls, the amount of power generation still remains. However, when a nearby customer sells power, the voltage of the grid 2 increases, and thus power cannot be sold. For example, A home 1a cannot sell power because B home 1b sells power. Such a state is indicated by symbol I in the figure.

このとき、A宅1aには余剰電力が生じている。記号Iで示される状態において余剰電力の発生が安定すると、この余剰電力を利用して、時刻t2からHPU7の運転が開始される。ここでは、発電電力P3は0.5kWを上回っているが、発電電力P3より少ない0.5kWが使用可能電力として設定される。これにより、発電電力P3の変動があっても使用可能電力の変動が抑制される。   At this time, surplus power is generated in the A house 1a. When the generation of surplus power is stabilized in the state indicated by the symbol I, the operation of the HPU 7 is started from time t2 using this surplus power. Here, the generated power P3 exceeds 0.5 kW, but 0.5 kW less than the generated power P3 is set as usable power. Thereby, even if there exists a fluctuation | variation of generated electric power P3, the fluctuation | variation of usable electric power is suppressed.

やがて、売電が可能になると、売電が再開され、HPU7の運転が停止される。この挙動は、図中に記号IIで図示されている。売電が可能になるほどに発電電力P3が増加した場合が図示されている。記号IIで示された状態において、売電を安定的に継続できる状態になったことが判定される。利用者にとって、売電による収入額増加と、湯を貯めることによる深夜電力利用量の抑制による支払額低減とを比較すると、売電が望ましい場合がある。例えば、売電の電力価格が、買電の電力価格を上回る場合である。図示の例では、このような背景に起因して、時刻t3に先立って売電が開始され、時刻t3においてHPU7が停止される。   Eventually, when the power sale becomes possible, the power sale is resumed and the operation of the HPU 7 is stopped. This behavior is illustrated in the figure by the symbol II. The case where the generated power P3 increases to the extent that power can be sold is shown. In the state indicated by symbol II, it is determined that the power sale can be stably continued. For users, it may be desirable to sell electricity when comparing the increase in revenue from selling electricity with the reduction in payment due to the suppression of late-night electricity usage by storing hot water. For example, this is a case where the power price of power sale exceeds the power price of power purchase. In the example shown in the figure, due to such a background, power selling is started prior to time t3, and the HPU 7 is stopped at time t3.

なお、売電していた時から余剰電力でのHPU7運転時の繋ぎの状態では、若干の買電が発生しても、その買電が短時間であれば、電気料金が増えるという利用者への悪影響は少ないものと考えられる。図示のように突然に売電が0になり、構内の負荷電力が余剰電力で賄えなければ買電が入るが、売電できなくとも発電電力P3により供給できるものと考えられる。   In addition, in the state of connection when operating the HPU 7 with surplus power from the time when the power was sold, even if some power purchase occurs, if the power purchase is short, to the user that the electricity bill will increase It is considered that there is little adverse effect. As shown in the figure, the power sale suddenly becomes zero, and if the load power on the premises cannot be covered by surplus power, power purchase is made. However, even if the power cannot be sold, it can be supplied by the generated power P3.

(使用可能電力に関する制御処理)
図13は、使用可能電力を設定し、HPC12に指示するための制御処理170を示す。この制御処理170は、PWC4、またはTKU6に設けられたコントローラによって実行される。この制御処理170は、余剰電力がある時にHPU7の運転を実施するか否かを判断し、HPU7へ使用可能電力量を指示する。この制御処理170は、構内の電力システム、すなわちPWC4またはTKC11からHPC12へ昼間の使用可能電力を指示するための処理である。HPC12は、系統電圧Vbが構内発電装置3の発電電圧V3の上限値Vlimitより高い場合、構内発電装置3は余剰電力を作ることが可能と判断し、余剰電力により冷凍サイクルを運転する。
(Control processing for available power)
FIG. 13 shows a control process 170 for setting usable power and instructing the HPC 12. This control process 170 is executed by a controller provided in the PWC 4 or the TKU 6. This control processing 170 determines whether or not to operate the HPU 7 when there is surplus power, and instructs the HPU 7 on the amount of power that can be used. The control process 170 is a process for instructing the daytime usable power from the on-premises power system, that is, the PWC 4 or the TKC 11 to the HPC 12. When the system voltage Vb is higher than the upper limit value Vlimit of the power generation voltage V3 of the local power generation device 3, the HPC 12 determines that the local power generation device 3 can generate surplus power and operates the refrigeration cycle using the surplus power.

ステップ171では、複数のセンサおよび制御装置から処理に必要な情報が入力される。例えば、複数の電力センサから電力P1−P4が入力される。さらに、系統2の電圧Vb、すなわち配電系統の電圧が入力される。この電圧Vbは、実効値である。   In step 171, information necessary for processing is input from a plurality of sensors and control devices. For example, power P1-P4 is input from a plurality of power sensors. Further, the voltage Vb of the system 2, that is, the voltage of the distribution system is input. This voltage Vb is an effective value.

ステップ172では、PWC4における電圧抑制値VlimitがPWC4から入力される。PWC4は、売電するために系統2へ供給する電力の電圧を昇圧するが、その上限値が電圧抑制値Vlimitである。   In step 172, the voltage suppression value Vlimit in PWC4 is input from PWC4. The PWC 4 boosts the voltage of power supplied to the grid 2 for selling power, and its upper limit value is the voltage suppression value Vlimit.

ステップ173では、売電できない場合の余剰電力がある場合の判断が実行される。この判断は、下記の3つの条件がすべて成立した場合に肯定判定され、YESに分岐する。すくなくともひとつの条件が不成立の場合、否定判定され、NOに分岐する。第1の条件は、系統電圧Vbが電圧抑制値Vlimitを超えている場合(Vb>Vlimit)であるか否かである。この場合、昇圧しても売電できないことを示している。第2の条件は、実際の売電実績がないこと(P2≒0kW)である。第3の条件は、タンク10内の貯湯状態が次の深夜時間帯において沸き増しできる状態であって、現時点のタンク貯湯量からさらに追加的に湯を貯めることができることである。すなわち、タンク10内が高温湯によって満たされておらず、タンク10内にさらに熱量を蓄えることができることが第3の条件とされる。上記の3つの条件がすべて成立した場合、HPU7を運転可能であるとして、YESに分岐する。少なくともひとつの条件が不成立の場合、NOに分岐する。   In step 173, a determination is made when there is surplus power when power cannot be sold. This determination is affirmative when all the following three conditions are satisfied, and branches to YES. If at least one condition is not satisfied, a negative determination is made and the process branches to NO. The first condition is whether or not the system voltage Vb exceeds the voltage suppression value Vlimit (Vb> Vlimit). This indicates that power cannot be sold even if the voltage is increased. The second condition is that there is no actual power sale performance (P2≈0 kW). The third condition is that the hot water storage state in the tank 10 can be increased in the next midnight time zone, and hot water can be additionally stored from the current tank hot water storage amount. That is, the third condition is that the inside of the tank 10 is not filled with high-temperature hot water and heat can be further stored in the tank 10. If all the above three conditions are met, the process branches to YES assuming that the HPU 7 can be operated. If at least one condition is not satisfied, the process branches to NO.

ステップ173においてYESに分岐した場合、ステップ174に進む。ステップ174では、余剰電力を利用した最初の沸き上げ運転、すなわち初回の余剰沸き上げ運転であるか否かが判定される。初回の場合、ステップ175へ進む。ステップ175では、使用可能電力Phpを沸き上げ可能な最低値Php_minに設定する。例えば、最低値Php_minは、0.5kWとすることができる。   If YES in step 173, the process proceeds to step 174. In step 174, it is determined whether or not the first boiling operation using surplus power, that is, the first excessive boiling operation. If it is the first time, the process proceeds to step 175. In step 175, the available power Php is set to the lowest value Php_min that can be raised. For example, the minimum value Php_min can be set to 0.5 kW.

ステップ174において初回ではないと判定された場合、ステップ176へ進む。HPU7の運転が継続した後は、ステップ174からステップ176へ分岐する。ステップ176では、使用可能電力Phpの更新時期から所定時間を経過したか否かが判定される。所定時間は、例えば30分とすることができる。   If it is determined in step 174 that it is not the first time, the process proceeds to step 176. After the operation of the HPU 7 continues, the process branches from step 174 to step 176. In step 176, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed from the update timing of the available power Php. The predetermined time can be, for example, 30 minutes.

ステップ176において肯定判定される場合、ステップ177へ進む。ステップ177では、買電があるか(P1>0)否かが判定される。発電量が多く買電なしの場合はステップ178へ移行する。ステップ178では、使用可能電力Phpを加算する。ここでは、新たな使用可能電力Php(n)は、前回の使用可能電力Php(n−1)に所定値、例えば0.1kWを加算することによって求められる。   If an affirmative determination is made in step 176, the process proceeds to step 177. In step 177, it is determined whether or not there is power purchase (P1> 0). If the amount of power generation is large and there is no power purchase, the process proceeds to step 178. In step 178, the available power Php is added. Here, the new available power Php (n) is obtained by adding a predetermined value, for example, 0.1 kW to the previous available power Php (n−1).

ステップ177において買電がある場合(P1>0)は、使用可能電力Phpは保持される。また、ステップ176において所定時間が経過していない場合は、使用可能電力Phpは保持される。   If there is power purchase in step 177 (P1> 0), the available power Php is held. If the predetermined time has not elapsed in step 176, the available power Php is maintained.

ステップ173においてNOに分岐した場合、ステップ180に進む。ステップ180では、HPU7の沸き上げ運転は停止とする。同時に、使用可能電力Phpを0.0kWに設定する。   If branched to NO in step 173, the process proceeds to step 180. In step 180, the HPU 7 boiling operation is stopped. At the same time, the usable power Php is set to 0.0 kW.

ステップ179では、決定された使用可能電力PhpをHPU7へ通信によって送信する。HPU7のHPC12は、使用可能電力Phpに応じてHPU7の冷凍サイクルの運転を制御する。HPC12は、使用可能電力Phpに基づいて冷凍サイクルの運転ON/OFFを判定するとともに、運転ON、すなわち運転する場合には、使用可能電力Phpの中で冷凍サイクルを運転し、貯湯タンク10に給湯に必要な温度の湯を貯めるように冷凍サイクルを制御する。   In step 179, the determined available power Php is transmitted to the HPU 7 by communication. The HPC 12 of the HPU 7 controls the operation of the refrigeration cycle of the HPU 7 according to the available power Php. The HPC 12 determines whether the refrigeration cycle operation is ON / OFF based on the available power Php, and when the operation is ON, that is, when operating, operates the refrigeration cycle within the available power Php and supplies hot water to the hot water storage tank 10. The refrigeration cycle is controlled so as to store hot water at the temperature required.

HPC12は、売電できずに余剰電力となる前に、給湯装置を作動させ余剰電力を使っていつでも売電できる状態にすることで、余剰電力で湯を貯める蓄熱と太陽光発電での売電により効率の良い制御を実行する。従来では主に深夜電力で湯の蓄熱を実施していたが、発電での余剰電力で沸き上げすることができる。しかしながら、従来の能力、消費電力で湯を沸かすと発電電力を超えて消費する場合もあるため、システム側で給湯として使うことのできる使用可能電力をHPU7へ指示し、その使用可能電力内で沸き上げを行う。HPU7はただ単に消費電力を制限するだけではなく、あらかじめ使用可能電力から使用可能な動力を設定する処理を実行することにより、HPU7に含まれる複数のアクチュエータの制御目標値を推定的に設定することにより、制御を実施する。   The HPC 12 operates the hot water supply device before it becomes surplus power without being able to sell electricity, and makes it possible to sell power at any time using surplus power, so that it can store hot water with surplus power and store electricity with solar power generation. To perform more efficient control. Conventionally, hot water is stored mainly with midnight power, but it can be boiled with surplus power in power generation. However, when boiling water with the conventional capacity and power consumption, the generated power may be consumed in excess, so the system side is instructed to the HPU 7 the usable power that can be used as hot water supply, and boiling within the usable power. Raise. The HPU 7 not only simply limits power consumption but also preferentially sets control target values for a plurality of actuators included in the HPU 7 by executing a process of setting usable power from available power in advance. Control is performed by

(使用可能電力の設定例)
図14は、使用可能電力Pow_aqが設定される場合の作動例を示す。図示されるように、時刻t1から、PWC4によって発電電圧V3が電圧抑制値Vlimitまで高められる。それでも売電ができない場合、時刻t2と時刻t3との間の所定の時間の間に余剰電力判断が実行される。この結果、余剰電圧が安定的に発生すると判定されると、時刻t3から、使用可能電力Pow_aqが増加され、HPU7の運転が開始される。やがて発電電力P3がさらに増加し、時刻t4と時刻t5との間の余剰判定期間T3の間に余剰電力の安定的な発生が再び判定されると、時刻t5から使用可能電力Pow_aqがさらに増加される。
(Setting example of usable power)
FIG. 14 shows an operation example when the usable power Pow_aq is set. As shown in the figure, from time t1, the power generation voltage V3 is raised to the voltage suppression value Vlimit by the PWC4. If power cannot still be sold, surplus power determination is executed during a predetermined time between time t2 and time t3. As a result, when it is determined that the surplus voltage is stably generated, the available power Pow_aq is increased from time t3, and the operation of the HPU 7 is started. Eventually, the generated power P3 further increases, and when the stable generation of surplus power is determined again during the surplus determination period T3 between time t4 and time t5, the available power Pow_aq is further increased from time t5. The

この実施形態では、使用可能電力Pow_aqは実際に使わないと分からないとの認識に基づいて制御が実行される。余剰電力は太陽光パネル3の性能と太陽の照り方、天候により変動する。そこで、時刻t1から発電電圧V3を売電のために昇圧する。発電電圧V3が電圧抑制値Vlimitまで昇圧されても売電が入らない場合、その状態を一定時間検出したら、余剰電力を使って湯を沸かしたいため、HPU7を運転させる。売電の有無は、買電電力P1に基づいて判定できる。P1≧0の場合は、売電なしである。P1>0の場合は、買電している状態である。時刻t3の後、システム側に属するコントローラ、すなわちPWC4またはTKC11からHPC12へ使用可能電力Pow_aqを指示して沸き上げ運転を開始する。図には、0.5kWの使用可能電力Pow_aqが例示されている。   In this embodiment, the control is executed based on the recognition that the available power Pow_aq is not actually used unless it is used. The surplus power varies depending on the performance of the solar panel 3, how the sun shines, and the weather. Therefore, the power generation voltage V3 is boosted for power sale from time t1. If power generation does not occur even when the generated voltage V3 is boosted to the voltage suppression value Vlimit, if the state is detected for a certain period of time, the HPU 7 is operated because it is desired to use the surplus power to boil hot water. The presence / absence of power sale can be determined based on the purchased power P1. When P1 ≧ 0, there is no power sale. When P1> 0, the power is being purchased. After the time t3, the controller belonging to the system side, that is, the PWC 4 or the TKC 11 instructs the HPC 12 of the usable power Pow_aq and starts the boiling operation. In the figure, usable power Pow_aq of 0.5 kW is illustrated.

HPU7が運転される前のA宅1a内での消費電力P4をモニタしている場合、買電が全くないことを示すP1=0の場合、沸き上げ運転を実行するとHPU7の消費電力増加分ΔP3だけ、宅内全体の消費電力、すなわち負荷電力P4が増加する。図示の例では、HPU7にて使用可能電力Pow_aq制限内で沸き上げ運転を実行した場合、ΔP3=0.5kWとなりP4=0.6kWとなっている。   When the power consumption P4 in the A home 1a before the HPU 7 is operated is monitored, when P1 = 0 indicating that there is no power purchase, if the boiling operation is executed, the increase in power consumption ΔP3 of the HPU 7 Therefore, the power consumption of the entire home, that is, the load power P4 increases. In the illustrated example, when the boiling operation is executed within the usable power Pow_aq limit in the HPU 7, ΔP3 = 0.5 kW and P4 = 0.6 kW.

ここで、使用可能電力が更新された後に電力消費の安定を判定するための余剰判定期間T3の間に、継続して、余剰電力の安定が判定される場合、使用可能電力Pow_aqが加算される。余剰電力の安定は、例えば、P3max−P3min<0.05kWといった条件の成立により判定できる。図示の例では、使用可能電力Pow_aqに所定値0.1kWが加算されている。ここでの加算値は、使用可能電力Pow_aqが使用可能電力最大値Pow_aqMAX以下となるように設定される。使用可能電力Pow_aqに所定値0.1kWづつ加算しているのは、どこまでが発電により余剰電力が確保できるか判断し、使用可能電力Pow_aqの最大値を探索するためである。したがって、安定状態が継続すれば使用可能電力最大値Pow_aqMAXまで加算が続けられる。   Here, when the surplus power stability is continuously determined during the surplus determination period T3 for determining the stability of power consumption after the available power is updated, the available power Pow_aq is added. . The stability of the surplus power can be determined by, for example, establishment of a condition of P3max−P3min <0.05 kW. In the illustrated example, a predetermined value of 0.1 kW is added to the usable power Pow_aq. The added value here is set so that the usable power Pow_aq is equal to or less than the maximum usable power value Pow_aqMAX. The reason why the predetermined power of 0.1 kW is added to the usable power Pow_aq is to determine how much surplus power can be secured by power generation and to search for the maximum value of the usable power Pow_aq. Therefore, if the stable state continues, the addition is continued up to the maximum usable power value Pow_aqMAX.

使用可能電力最大値Pow_aqMAXは以下のように決定することができる。この実施形態では、使用可能電力Pow_aqは余剰電力を利用しているため、使用可能電力最大値Pow_aqMAXは発電量の最大とするか、またはHPU7の消費電力の最大とすることができる。ただし、HPU7には定格がある。そこで、HPU7の基本機能である深夜時間帯の電力を利用した通常運転における定格消費電力を使用可能電力最大値Pow_aqMAXとすれば湯を作るのに問題はない。例えば、HPU7が発揮可能な加熱能力が4.5kWであり、効率COPがCOP=3である場合、4.5/3=1.5(kW)より、使用可能電力最大値Pow_aqMAXは1.5(kW)とすることができる。   The maximum usable power value Pow_aqMAX can be determined as follows. In this embodiment, since the available power Pow_aq uses surplus power, the maximum usable power value Pow_aqMAX can be the maximum amount of power generation or the maximum power consumption of the HPU 7. However, HPU7 has a rating. Therefore, there is no problem in making hot water if the rated power consumption in normal operation using power in the midnight time zone, which is a basic function of the HPU 7, is set to the maximum usable power value Pow_aqMAX. For example, when the heating capacity that the HPU 7 can exhibit is 4.5 kW and the efficiency COP is COP = 3, the maximum usable power value Pow_aqMAX is 1.5 from 4.5 / 3 = 1.5 (kW). (KW).

図15は、使用可能電力Pow_aqが設定される場合の作動例を示す。図中には、A宅1a内の負荷による消費電力が増加した場合が図示されている。使用可能電力Pow_aqが安定している期間中の時刻t6において負荷電力P4が増加している。   FIG. 15 shows an operation example when the usable power Pow_aq is set. In the figure, a case where the power consumption due to the load in the home A 1a is increased is illustrated. The load power P4 increases at time t6 during the period when the available power Pow_aq is stable.

負荷電力P4が増加した場合、使用可能電力Pow_aqを減少調節するか維持するかを判断する手法として2つの場合を選択的に採用することができる。   When the load power P4 increases, two cases can be selectively employed as a method for determining whether to decrease or maintain the available power Pow_aq.

ひとつの手法は、時刻t6の後に、買電が入らないか様子を見る手法である。買電が必要となる場合には使用可能電力Pow_aqが減少方向に調節される。負荷増加による消費電力の増加を余剰電力で賄える場合、現状のHPU7の消費電力、すなわち加熱能力を維持する。   One method is a method of checking whether or not power purchase is made after time t6. When power purchase is necessary, the available power Pow_aq is adjusted in the decreasing direction. When surplus power can cover an increase in power consumption due to an increase in load, the current power consumption of the HPU 7, that is, the heating capacity is maintained.

他のひとつの手法は、先に使用可能電力Pow_aqを制限する手法である。例えば、負荷電力P4の増加に応答して、使用可能電力Pow_aqを所定量だけ減少させることにより、買電を未然に防止する。例えば、使用可能電力Pow_aqを0.1(kW)だけ減少させることができる。   Another method is a method of limiting the usable power Pow_aq first. For example, in response to an increase in the load power P4, the available power Pow_aq is decreased by a predetermined amount, thereby preventing power purchase. For example, the available power Pow_aq can be reduced by 0.1 (kW).

さらに、使用可能電力Pow_aqを減少させる処理を実行するか、維持する処理を実行するかを切換える手法として、負荷電力P4の増加分ΔP4が所定の閾値を上回るか否かの判定を利用することができる。増加分ΔP4が所定の閾値を上回る場合に、使用可能電力Pow_aqを所定量だけ減少させ、増加分ΔP4が所定の閾値を上回らない場合に、使用可能電力Pow_aqを維持してもよい。例えば、増加分ΔP4が0.1kWを上回る場合に、使用可能電力Pow_aqを所定量だけ減少させる。所定の期間における負荷電力P4の変動分を増加分ΔP4として利用することができる。   Further, as a method of switching between executing the process of reducing the usable power Pow_aq or executing the process of maintaining, it is possible to use determination of whether or not the increase ΔP4 of the load power P4 exceeds a predetermined threshold value. it can. When the increase ΔP4 exceeds a predetermined threshold, the usable power Pow_aq may be decreased by a predetermined amount, and when the increase ΔP4 does not exceed the predetermined threshold, the usable power Pow_aq may be maintained. For example, when the increase ΔP4 exceeds 0.1 kW, the available power Pow_aq is decreased by a predetermined amount. The fluctuation amount of the load power P4 in the predetermined period can be used as the increase ΔP4.

図16は、使用可能電力Pow_aqが設定される場合の作動例を示す。図中には、買電が入った場合、すなわち買電電力P1>0となった場合が図示されている。時刻t7において、HPU7が運転されている間中に、買電が発生している。時刻t7の後、一時的な変動ではないことを確認するために、所定時間の間、買電が継続することを判定する。例えば、数秒連続でP1>0が発生することが判定される。買電が継続的であることが判定されると、使用可能電力Pow_aqが減少される。図示の例では、時刻t7の後に、使用可能電力Pow_aqが所定量、例えば0.1kWだけ下げられている。   FIG. 16 shows an operation example when the usable power Pow_aq is set. In the figure, a case where power purchase is entered, that is, a case where power purchase power P1> 0 is shown. At time t7, power purchase is occurring while the HPU 7 is being operated. After time t7, in order to confirm that it is not a temporary fluctuation, it is determined that power purchase continues for a predetermined time. For example, it is determined that P1> 0 occurs continuously for several seconds. When it is determined that the power purchase is continuous, the available power Pow_aq is decreased. In the illustrated example, after the time t7, the usable power Pow_aq is lowered by a predetermined amount, for example, 0.1 kW.

時刻t7の後、所定の時間Td1を経過しても買電が発生している場合、時刻t8において使用可能電力Pow_aqがさらに減少される。使用可能電力Pow_aqの減少処理は、買電が発生しなくなるまで繰り返される。したがって、買電が発生し続ける場合、使用可能電力Pow_aqの減少処理が繰り返えされ、使用可能電力Pow_aqは徐々に減少してゆく。   If power purchase has occurred after a predetermined time Td1 after time t7, the available power Pow_aq is further reduced at time t8. The process of reducing the available power Pow_aq is repeated until no power purchase occurs. Therefore, when power purchase continues to occur, the process of reducing the available power Pow_aq is repeated, and the available power Pow_aq gradually decreases.

やがて、使用可能電力Pow_aqが使用可能電力最小値Pow_aqMINに到達しても買電が所定の時間Td1継続して発生する場合、または使用可能電力Pow_aqが使用可能電力最小値Pow_aqMINを下回るように調節されようとすると、HPU7の運転が停止される。図示の例では、時刻t9においてHPU7の運転が完全に停止されている。図示の例では、使用可能電力最小値Pow_aqMINは0.0kWである。実際には、使用可能電力Pow_aqが使用可能電力最小値Pow_aqMINに到達した時点、または使用可能電力Pow_aqがHPU7を運転可能な限界電力に到達した時点でHPU7の運転は停止される。   Eventually, even if the available power Pow_aq reaches the minimum available power value Pow_aqMIN, if power purchase continues to occur for a predetermined time Td1, or the available power Pow_aq is adjusted to be lower than the minimum available power value Pow_aqMIN. If it tries to do so, the operation of the HPU 7 is stopped. In the illustrated example, the operation of the HPU 7 is completely stopped at time t9. In the illustrated example, the minimum usable power value Pow_aqMIN is 0.0 kW. Actually, the operation of the HPU 7 is stopped when the available power Pow_aq reaches the minimum available power value Pow_aqMIN, or when the available power Pow_aq reaches the limit power at which the HPU 7 can be operated.

(発停回数の比較)
図17は、比較例の作動を示す。この比較例では、構内発電施設によって発電された余剰電力を利用して給湯装置を運転する。比較例では、深夜時間帯の電力を利用して湯を蓄える通常運転と同じ消費電力で余剰電力を利用する。通常運転では、高い加熱効率を実現するために、比較的大きい消費電力が消費される。通常運転での加熱能力を定格、例えば4.5kWとする。比較例では、消費電力が余剰電力を上回ると、HPU7の運転が停止される。
(Comparison of the number of starts and stops)
FIG. 17 shows the operation of the comparative example. In this comparative example, the hot water supply apparatus is operated using surplus power generated by the on-site power generation facility. In the comparative example, surplus power is used with the same power consumption as in the normal operation in which hot water is stored using power in the midnight hours. In normal operation, relatively high power consumption is consumed in order to achieve high heating efficiency. The heating capacity in normal operation is rated, for example, 4.5 kW. In the comparative example, when the power consumption exceeds the surplus power, the operation of the HPU 7 is stopped.

この比較例では、消費電力が余剰電力を上回るたびに、買電を回避するためにHPU7の運転が停止される。この結果、図示されるように頻繁にHPU7の運転の起動、停止が繰り返される。このような発停の繰り返しは、HPU7を構成する機器に過度の熱的、機械的な負担を与える。   In this comparative example, every time the power consumption exceeds the surplus power, the operation of the HPU 7 is stopped to avoid power purchase. As a result, the operation of the HPU 7 is frequently started and stopped as shown in the figure. Such repeated start / stop places an excessive thermal and mechanical burden on the equipment constituting the HPU 7.

図18は、この実施形態による作動を示す。この実施形態では、使用可能電力以下、または未満に、HPU7の消費電力が制限される。言い換えると、ヒートポンプの能力が、使用可能電力以下、または未満に制限される。使用可能電力は、余剰電力を下回るように設定されている。これにより、余剰電力を超えて運転されることがない。この結果、比較的少ない余剰電力を利用しても、発停回数を抑制しながら、余剰電力を湯のエネルギーに変換して蓄えることにより、構内発電施設の余剰電力を有効に利用することができる。   FIG. 18 shows the operation according to this embodiment. In this embodiment, the power consumption of the HPU 7 is limited to less than or less than the available power. In other words, the capacity of the heat pump is limited to less than or less than the available power. Usable power is set to be less than surplus power. Thereby, it is not operated exceeding surplus electric power. As a result, even if a relatively small amount of surplus power is used, the surplus power of the on-site power generation facility can be effectively utilized by converting surplus power into hot water energy and storing it while suppressing the number of times of starting and stopping. .

(実施形態の作用効果)
以上に述べたように、この実施形態によると、余剰電力を利用してHPU7が運転される。この結果、売電できない電力も利用することができ、構内発電施設と給湯装置とを備えるシステムの全体として効率の良い制御を提供できる。余剰電力を利用して沸かした湯は、通常一般的な家庭では夕方から夜の太陽光発電が休止している時間帯においてお風呂や食器洗いで使われる湯を賄うことができる。通常は深夜時間帯などの安価な電力を利用して湯を沸かすように給湯装置は設定されている。しかし、余剰電力で沸かされた量、し深夜時間帯において沸かさなくてもよい。また、湯を使うのはお風呂やシャワーなど就寝前の深夜時間帯の前が多い。昼間に太陽光パネルなどの構内発電施設を利用して沸かされた湯は、それが使用されるまでの時間が比較的短いため、貯湯タンク10において蓄熱されている間の放熱時間が減る。このため、全体的に省エネルギーを実現することができる。
(Effect of embodiment)
As described above, according to this embodiment, the HPU 7 is operated using surplus power. As a result, electric power that cannot be sold can be used, and efficient control can be provided as a whole of the system including the on-site power generation facility and the hot water supply device. Hot water boiled using surplus electric power can cover hot water used for bathing and dishwashing in ordinary households when solar power generation is stopped from evening to night. Usually, the hot water supply apparatus is set so as to boil hot water using inexpensive electric power such as late-night time. However, it is not necessary to boil the amount boiled with surplus power and in the midnight time zone. In addition, hot water is often used in front of midnight hours, such as baths and showers. The hot water boiled by using the on-site power generation facility such as a solar panel in the daytime has a relatively short time until the hot water is used, and therefore, the heat radiation time while the heat is stored in the hot water storage tank 10 is reduced. For this reason, energy saving is realizable as a whole.

(第2実施形態)
図19は、HPC12が冷凍サイクルを制御するための制御処理250を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。ステップ151−160は既述のステップと同じである。制御処理250は、さらにステップ261−263を備える。
(Second Embodiment)
FIG. 19 shows a control process 250 for the HPC 12 to control the refrigeration cycle. This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. Steps 151-160 are the same as those described above. The control process 250 further includes steps 261-263.

ステップ261では、コンプレッサ14の最低回転数N_minより、最低回転数N_minにおける消費動力Lが求められる。消費電力Lは、必要電力とも呼ぶことができる。ここでは、上記実施形態で説明した計算式を用いることができる。最低回転数N_minはHPU7のシステム要件、すなわち構成に基づいて決めることができる。例えば、コンプレッサ14の潤滑系の耐久力などに配慮して、最低回転数N_minを設定することができる。ここでの計算は必要電力を計算で求めることとなる。   In step 261, the power consumption L at the minimum rotation speed N_min is obtained from the minimum rotation speed N_min of the compressor 14. The power consumption L can also be called necessary power. Here, the calculation formula described in the above embodiment can be used. The minimum rotation speed N_min can be determined based on the system requirements of the HPU 7, that is, the configuration. For example, the minimum rotation speed N_min can be set in consideration of the durability of the lubrication system of the compressor 14. In this calculation, the required power is calculated.

ステップ262では、使用可能電力Pow_aqと消費電力Lとが比較される。使用可能電力Pow_aqより必要電力L、すなわち消費動力が少なくて良い場合はステップ158へ移行しHPU7の運転が継続される。必要電力Lに対して使用可能電力Pow_aqが不足する場合は、ステップ263へ進む。ステップ263では、HPU7の運転が停止される。   In step 262, the available power Pow_aq and the power consumption L are compared. When the required power L, that is, the power consumption may be less than the available power Pow_aq, the process proceeds to step 158 and the operation of the HPU 7 is continued. If the available power Pow_aq is insufficient with respect to the required power L, the process proceeds to step 263. In step 263, the operation of the HPU 7 is stopped.

この実施形態では、制御装置、すなわちHPC12は、外気温Tam、給水温Twi、および最大目標吐出温度より必要電力Lを求める手段(ステップ261)を提供する。また、HPC12は、必要電力Lに相当するコンプレッサ14の回転数が最低回転数でも、必要電力Lが使用可能電力Pow_aqより大きい場合、コンプレッサ14の運転を停止する手段(ステップ262)を提供する。   In this embodiment, the control device, that is, the HPC 12 provides means (step 261) for obtaining the required power L from the outside air temperature Tam, the feed water temperature Twi, and the maximum target discharge temperature. Further, the HPC 12 provides means (step 262) for stopping the operation of the compressor 14 when the required power L is larger than the usable power Pow_aq even if the rotation speed of the compressor 14 corresponding to the required power L is the minimum rotation speed.

この実施形態では、必要電力Lが使用可能電力Pow_aqより大きい場合(L>Pow_aq)、冷凍サイクルの空気−冷媒熱交換器17に送風するファンモータ18を作動させ外気温Tamを精度よく取得する追加的な手段を選択的に備えることができる。   In this embodiment, when the required power L is greater than the usable power Pow_aq (L> Pow_aq), the fan motor 18 that blows air to the air-refrigerant heat exchanger 17 of the refrigeration cycle is operated to accurately acquire the outside temperature Tam. Specific means can optionally be provided.

使用可能電力の増加は、必要電力Lが使用可能電力Pow_aqより大きい場合にHPC12からTKC11またはPWC4へ沸き上げが不可能であることを示す信号を出力する手段と、この信号に応答してTKC11またはPWC4において使用可能電力を増加させる手段とを採用することで具体化できる。この構成によると、HPC12より上位に位置付けられるシステム側のコントローラ(制御装置)において使用可能電力を上げてもらうことが可能となる。   The increase in the usable power includes means for outputting a signal indicating that the boiling cannot be performed from the HPC 12 to the TKC 11 or the PWC 4 when the required power L is greater than the usable power Pow_aq, and the TKC 11 or TK in response to the signal. This can be realized by adopting a means for increasing the usable power in the PWC4. According to this configuration, it is possible to increase the usable power in the system-side controller (control device) positioned higher than the HPC 12.

(第3実施形態)
図20は、使用可能電力を設定し、HPC12に指示するための制御処理370を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。ステップ171−180は既述のステップと同じである。制御処理370は、さらにステップ381を備える。
(Third embodiment)
FIG. 20 shows a control process 370 for setting usable power and instructing the HPC 12. This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. Steps 171 to 180 are the same as the steps described above. The control process 370 further includes step 381.

ステップ177において買電ありと判定される場合、すなわちP1>0と判定される場合、ステップ381へ進む。HPU7にて余剰沸き上げを所定時間実施した場合、ある程度湯が貯まっているものと判断することができる。この場合、ステップ177において買電があると判定される場合は、ステップ381においてHPU7の余剰沸き上げを停止させる。このような処理は、昼間における買電のための費用が、昼間における貯湯によるコスト削減効果を上回る場合に利点がある。このような場合、ステップ381においてHPU7の運転を停止することにより、深夜時間帯などの低料金の電力を利用して沸き増しが実行される。すなわち、買電によるHPU7の運転より、他の有利な電力利用が可能な場合にステップ381へ進む。   If it is determined in step 177 that there is power purchase, that is, if it is determined that P1> 0, the process proceeds to step 381. When excessive boiling is performed for a predetermined time by the HPU 7, it can be determined that hot water has been stored to some extent. In this case, if it is determined in step 177 that there is power purchase, surplus boiling of the HPU 7 is stopped in step 381. Such a process is advantageous when the cost for purchasing electricity in the daytime exceeds the cost reduction effect of hot water storage in the daytime. In such a case, by stopping the operation of the HPU 7 in step 381, boiling is performed using low-cost electric power such as at midnight. That is, the process proceeds to step 381 when other advantageous power use is possible than the operation of the HPU 7 by power purchase.

この実施形態では、HPC12は、買電電力があることを検出すると、余剰電力があっても、HPU7の運転、すなわち冷凍サイクルによる加熱を停止する。   In this embodiment, when the HPC 12 detects that there is purchased power, the HPU 7 stops the operation of the HPU 7, that is, heating by the refrigeration cycle, even if there is surplus power.

(第4実施形態)
図21は、使用可能電力を設定し、HPC12に指示するための制御処理470を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。制御処理470は、ステップ171−173に代えて、それぞれ、ステップ471−473を採用する。また、ステップ176−178に相当するステップを採用していない。
(Fourth embodiment)
FIG. 21 shows a control process 470 for setting usable power and instructing the HPC 12. This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. The control process 470 employs steps 471 to 473 instead of steps 171 to 173, respectively. Further, steps corresponding to steps 176 to 178 are not adopted.

この実施形態では、系統2の変圧器2bの出力電圧Vhoが既知である場合の廉価なシステム構成を可能とする。この実施形態は、既述のように、変圧器2bの出力電圧Vhoが既知であり、近隣に太陽光発電などの逆潮流可能な設備をもつ需要家、例えばB宅1bがある場合を想定している。このような場合、PWC4では発電電圧V3が分かっていれば、設備として余分な電力センサを付けない廉価なシステム構成を採用できる。   This embodiment enables an inexpensive system configuration when the output voltage Vho of the transformer 2b of the system 2 is known. As described above, this embodiment assumes a case where the output voltage Vho of the transformer 2b is known, and there is a consumer having facilities capable of reverse power flow such as solar power generation, for example, B house 1b. ing. In such a case, if the power generation voltage V3 is known in the PWC 4, an inexpensive system configuration in which no extra power sensor is attached as equipment can be adopted.

ステップ471では、センサから電圧V3が入力される。電圧V3は、発電電圧であって、PWC4によって制御された後、すなわち変換された後の電圧である。   In step 471, the voltage V3 is input from the sensor. The voltage V3 is a generated voltage, which is a voltage after being controlled by the PWC 4, that is, after being converted.

ステップ472では、変圧器2bの出力電圧Vhoが入力される。出力電圧Vhoは、A宅1aにおいてPWC4またはリモコンを経由して設定される。また、出力電圧Vhoは変圧器2bを管理する管理者によって設定されてもよい。   In step 472, the output voltage Vho of the transformer 2b is input. The output voltage Vho is set in the A house 1a via the PWC 4 or the remote controller. The output voltage Vho may be set by an administrator who manages the transformer 2b.

ステップ473では、下記の2つの条件がすべて満たされる場合に、HPU7が運転可能であると判定される。ひとつの条件は、V3<Vhoであって、売電できない状態にあることである。他のひとつの条件は、貯湯タンク10がさらに沸き増し可能な状態にあることである。   In step 473, it is determined that the HPU 7 can be operated when all of the following two conditions are satisfied. One condition is that V3 <Vho and the power cannot be sold. Another condition is that the hot water storage tank 10 is in a state where it can be further heated.

この実施形態のように余剰沸き上げの可否判断の要素のひとつにV3<Vhoを採用することで、売電を優先させ、たとえB宅1bと比較し系統電圧Vbが低くとも売れない電力でも、余剰電力としてHPU7を運転して最低電力で低能力でHPU7を運転する。曇りや朝方または夕方の売電できない余剰電力をHPU7による蓄熱に利用することで、高価な電力センサを付けずとも余剰電力を有効活用できる。この構成によると、V3>Vhoであればいつでも売電できる状態としておくことができる。これにより、B宅1bでの急な電力使用時でも直ぐに売電することが可能となる。   By adopting V3 <Vho as one of the factors for determining whether or not surplus boiling is possible as in this embodiment, priority is given to power sales, even if power that cannot be sold even if the system voltage Vb is lower than B home 1b, The HPU 7 is operated as surplus power, and the HPU 7 is operated with minimum power and low capacity. By using surplus power that cannot be sold in the cloudy or in the morning or evening for heat storage by the HPU 7, surplus power can be effectively utilized without an expensive power sensor. According to this configuration, if V3> Vho, the power can be sold at any time. This makes it possible to sell power immediately even when suddenly using power at B home 1b.

この実施形態では、給湯システム1は、構内発電装置3による発電電圧V3を検出する電圧センサを備える。さらに、給湯システム1、特にHPC12は、系統2における直近の変圧器2bの出力電圧Vhoを設定する手段(ステップ472)を備える。HPC12は、発電電圧V3が出力電圧Vhoより低い場合にHPU7、すなわち冷凍サイクルを運転する。この実施形態は、買電電力および売電電力を検出するための電力センサP1を備えない。また、この実施形態は、系統電圧Vbを検出する電圧センサを備えない。このため給湯システム1を安価に構成することができる。   In this embodiment, the hot water supply system 1 includes a voltage sensor that detects a power generation voltage V3 generated by the premises power generation device 3. Furthermore, the hot water supply system 1, particularly the HPC 12, includes means (step 472) for setting the output voltage Vho of the nearest transformer 2 b in the system 2. The HPC 12 operates the HPU 7, that is, the refrigeration cycle when the generated voltage V3 is lower than the output voltage Vho. This embodiment does not include a power sensor P1 for detecting purchased power and sold power. Further, this embodiment does not include a voltage sensor that detects the system voltage Vb. For this reason, the hot water supply system 1 can be configured at low cost.

(第5実施形態)
図22は、使用可能電力を設定し、HPC12に指示するための制御処理570を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。制御処理570は、ステップ171−173、177、181に代えて、それぞれ、ステップ571−573、577、581を採用する。
(Fifth embodiment)
FIG. 22 shows a control process 570 for setting usable power and instructing the HPC 12. This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. The control process 570 employs steps 571-573, 577, and 581 instead of steps 171 to 173, 177, and 181, respectively.

この実施形態では、系統2の変圧器2bの出力電圧Vhoが既知である場合の廉価なシステム構成を可能とする。この実施形態は、既述のように、出力電圧Vhoが既知であり、近隣に太陽光発電などの逆潮流可能な設備をもつ需要家、例えばB宅1bがある場合を想定している。このような場合、PWC4では発電電圧V3が分かっていれば、設備として余分な電力センサを付けない廉価なシステム構成を採用できる。   This embodiment enables an inexpensive system configuration when the output voltage Vho of the transformer 2b of the system 2 is known. In this embodiment, as described above, it is assumed that the output voltage Vho is known and there is a consumer having facilities capable of reverse power flow such as solar power generation, for example, B house 1b. In such a case, if the power generation voltage V3 is known in the PWC 4, an inexpensive system configuration in which no extra power sensor is attached as equipment can be adopted.

ステップ571では、センサから電圧V3が入力される。電圧V3は、発電電圧であって、PWC4によって制御された後、すなわち変換された後の電圧である。ここでは、買電判定入力FBuyONが入力される。買電判定信号FBuyONは、A宅1aに設けられ、買電があるか否かをON状態またはOFF状態によって示すスイッチ的な回路から提供される。   In step 571, the voltage V3 is input from the sensor. The voltage V3 is a generated voltage, which is a voltage after being controlled by the PWC 4, that is, after being converted. Here, a power purchase determination input FBuON is input. The power purchase determination signal FBuON is provided in the A home 1a and is provided from a switch-like circuit that indicates whether there is power purchase by an ON state or an OFF state.

図23は、買電判定信号FBuyONを出力する買電スイッチ回路541の一例を示す。系統2からPWC4、すなわちA宅1aの宅内設備に供給される電力は、電流Ip1を検出するコイルLを含む電流センサ542によって検出される。電流センサ542の検出出力は、判定回路543に供給される。判定回路543は、電流Ip1が買電に相当するか否かを判定する。判定回路543は、ツェナーダイオードZdと抵抗器とからなる基準値回路と、演算増幅器AMPとを含む。判定回路543の出力は、トランジスタTr1、Tr2と抵抗器とを含む出力回路544に供給される。出力回路544は、判定回路543の出力に基づいて買電判定信号FBuyONを出力する。出力回路544は、電流Ip1が流れればON状態、すなわち電圧Vccを出力する。出力回路544は、電流Ip1が流れなければOFF状態、すなわち0(V)を出力する。よって、出力回路544が、スイッチの作動を提供する。   FIG. 23 shows an example of a power purchase switch circuit 541 that outputs a power purchase determination signal FBuON. The electric power supplied from the system 2 to the PWC 4, that is, the in-home equipment of the home A 1 a is detected by a current sensor 542 including a coil L that detects the current Ip 1. The detection output of the current sensor 542 is supplied to the determination circuit 543. The determination circuit 543 determines whether or not the current Ip1 corresponds to power purchase. The determination circuit 543 includes a reference value circuit including a Zener diode Zd and a resistor, and an operational amplifier AMP. The output of the determination circuit 543 is supplied to an output circuit 544 including transistors Tr1 and Tr2 and a resistor. The output circuit 544 outputs a power purchase determination signal FBuON based on the output of the determination circuit 543. The output circuit 544 outputs an ON state, that is, a voltage Vcc when the current Ip1 flows. The output circuit 544 outputs an OFF state, that is, 0 (V) if the current Ip1 does not flow. Thus, output circuit 544 provides switch actuation.

電力センサとして、電力会社が電気料金や、売電による電力購入料金を計算するために設置するメータを利用することができる。このようなメータ型の電力センサを利用することにより、買電中か否かの判定が可能である。しかし、メータ型の電力センサから信号を受けるための構成が必要となる。これに対してこの実施形態によると、比較的簡単で安価な回路構成によって買電の有無を判定することができる。   As a power sensor, a meter installed by an electric power company to calculate an electricity charge or a power purchase charge by selling power can be used. By using such a meter-type power sensor, it is possible to determine whether or not power is being purchased. However, a configuration for receiving a signal from the meter-type power sensor is required. On the other hand, according to this embodiment, it is possible to determine whether or not there is power purchase with a relatively simple and inexpensive circuit configuration.

図22に戻り、ステップ572では、変圧器2bの出力電圧Vhoが入力される。出力電圧Vhoは、A宅1aにおいてPWC4またはリモコンを経由して設定される。また、出力電圧Vhoは変圧器2bを管理する管理者によって設定されてもよい。   Returning to FIG. 22, in step 572, the output voltage Vho of the transformer 2b is input. The output voltage Vho is set in the A house 1a via the PWC 4 or the remote controller. The output voltage Vho may be set by an administrator who manages the transformer 2b.

ステップ573では、下記の3つの条件がすべて満たされる場合に、HPU7が運転可能であると判定される。ひとつの条件は、V3<Vhoであって、売電できない状態にあることである。他のひとつの条件は、買電指示入力FBuyONがないこと、すなわち、FBuyON=OFFであることである。さらに他のひとつの条件は、貯湯タンク10がさらに沸き増し可能な状態にあることである。   In step 573, it is determined that the HPU 7 can be operated when all of the following three conditions are satisfied. One condition is that V3 <Vho and the power cannot be sold. Another condition is that there is no power purchase instruction input FBuON, that is, FBuON = OFF. Yet another condition is that the hot water storage tank 10 is in a state where it can be further heated.

ステップ577では、買電があるか否かが、買電判定信号FBuyONに基づいて判定される。買電がある場合、すなわちFBuyON=ONである場合、ステップ581へ進む。ステップ581では、HPU7の余剰沸き上げを停止させる。   In step 577, whether or not there is power purchase is determined based on power purchase determination signal FBuON. If there is power purchase, that is, if FBuON = ON, the process proceeds to step 581. In step 581, the excessive boiling of the HPU 7 is stopped.

この実施形態は上記制御処理470に買電の判断のためのステップ577を追加している。これにより、買電中は余剰電力ではないと判断しHPU7の運転が停止される。買電なしが判断できれば、ステップ178にて使用可能電力Phpを増加する。これにより、買電量を極力減らすことができる。さらに、電力センサなどの高価な設備を設けることなく、買電中か否かをONまたはOFF状態によって示すスイッチを採用することにより、電力センサより比較的低価格な構成を採用することができる。   In this embodiment, a step 577 for determining power purchase is added to the control process 470. Thereby, it is determined that there is no surplus power during power purchase, and the operation of the HPU 7 is stopped. If it can be determined that there is no power purchase, the available power Php is increased in step 178. Thereby, the amount of electricity purchased can be reduced as much as possible. Further, by adopting a switch that indicates whether or not power purchase is being performed by an ON or OFF state without providing expensive equipment such as a power sensor, it is possible to adopt a configuration that is relatively cheaper than the power sensor.

この実施形態では、給湯システム1は、系統2からの買電を検出すると買電を示す買電判定信号FBuyONを出力する買電スイッチ回路541を備える。HPC12は、買電判定信号に応答して冷凍サイクルによる加熱を停止する。買電電力P1ではなく、ある閾値に基づいて買電を判定し、買電の有無をON(買電)またはOFF(供給停止または売電中)で示すスイッチ的な判定回路541を採用する。このスイッチ的な判定回路541の出力により買電中を判断したら湯を沸き上げる装置が停止される。   In this embodiment, the hot water supply system 1 includes a power purchase switch circuit 541 that outputs a power purchase determination signal FBuyON indicating power purchase when power purchase from the system 2 is detected. The HPC 12 stops heating by the refrigeration cycle in response to the power purchase determination signal. A switch-type determination circuit 541 that determines power purchase based on a certain threshold instead of the power purchase power P <b> 1 and indicates whether or not power is purchased is indicated by ON (power purchase) or OFF (supply stop or during power sale) is employed. When it is determined that electricity is being purchased based on the output of the switch-like determination circuit 541, the apparatus for boiling water is stopped.

(第6実施形態)
図24は、使用可能電力Pow_aqが設定される場合の作動例を示す。この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。図示されるように、時刻t1から、PWC4によって発電電圧V3が高められる。図示の例では、日本国内の電気事業法が規定する標準電圧の最大値222(V)=202±20(V)が電圧抑制値Vlimitとされている。図示の例でも、発電電圧V3は、電圧抑制値Vlimitまで高められる。
(Sixth embodiment)
FIG. 24 shows an operation example when the usable power Pow_aq is set. This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. As shown in the figure, the power generation voltage V3 is increased by the PWC 4 from time t1. In the illustrated example, the maximum value 222 (V) = 202 ± 20 (V) of the standard voltage defined by the Electricity Business Act in Japan is set as the voltage suppression value Vlimit. In the illustrated example, the generated voltage V3 is raised to the voltage suppression value Vlimit.

さらにこの実施形態では、売電のための電圧昇圧の高さが継続的に比較的高い水準にあることを判定するために、閾値電圧Vthを採用する。閾値電圧Vthは、売電のための昇圧が電圧抑制値Vlimitに近い水準にまで到達している頻度を判定するための閾値でもある。閾値電圧Vthは、電圧抑制値Vlimitより低く、しかし系統2の標準電圧より高く設定されている。閾値電圧Vthは、標準電圧の許容幅の6割程度に設定することができる。図示の例では、閾値電圧Vthは、214(V)=202±20×0.6に設定されている。   Furthermore, in this embodiment, the threshold voltage Vth is employed to determine that the voltage boost for power sale is continuously at a relatively high level. The threshold voltage Vth is also a threshold for determining the frequency at which the boost for power sales reaches a level close to the voltage suppression value Vlimit. The threshold voltage Vth is set lower than the voltage suppression value Vlimit but higher than the standard voltage of the system 2. The threshold voltage Vth can be set to about 60% of the allowable width of the standard voltage. In the illustrated example, the threshold voltage Vth is set to 214 (V) = 202 ± 20 × 0.6.

この実施形態では、所定時間td2の間に継続して発電電圧V3が閾値電圧Vthを上回っている場合に、近隣との競合などに起因して売電のためには高い電圧への昇圧が必要であることを判定する。言い換えると、売電が困難であって、売電のために昇圧するより余剰電力を構内において利用したほうが効率的な状態であることを判定する。   In this embodiment, when the generated voltage V3 continues to exceed the threshold voltage Vth during the predetermined time td2, it is necessary to boost the voltage to a high voltage for power sale due to competition with the neighborhood. Is determined. In other words, it is determined that it is difficult to sell power, and it is more efficient to use surplus power on the premises than to boost the voltage for power sale.

図示の例では、時刻t2と時刻t3との間の所定期間td2の間にわたって継続的に発電電圧V3が閾値電圧Vthを上回っている。よって、時刻t3において、余剰電力の発生を示す余剰判定がなされている。これに応答して、時刻t3において、使用可能電力Pow_aqが設定され、HPU7の運転が開始されている。   In the illustrated example, the generated voltage V3 continuously exceeds the threshold voltage Vth over a predetermined period td2 between time t2 and time t3. Therefore, at time t3, a surplus determination indicating the generation of surplus power is made. In response to this, at time t3, the usable power Pow_aq is set, and the operation of the HPU 7 is started.

さらに、図示の例では、時刻t4と時刻t5との間の所定期間Td2の間にわたって継続的に発電電圧V3が閾値電圧Vthを上回っている。よって、時刻t5において、余剰電力の発生に対応した使用可能電力の増加を求める増加判定がなされている。これに応答して、時刻t5において、使用可能電力Pow_aqが増加設定されている。   Further, in the illustrated example, the generated voltage V3 continuously exceeds the threshold voltage Vth over a predetermined period Td2 between time t4 and time t5. Therefore, at time t5, an increase determination is made for an increase in usable power corresponding to the generation of surplus power. In response to this, the available power Pow_aq is set to increase at time t5.

図示の例では、時刻t6において発電電圧V3が急激に低下している。発電電圧V3は、時刻t6において余剰電力の発生を示す下限電圧VLを下回っている。下限電圧VLは、閾値電圧Vthと標準電圧との間に設定されている。図中には、下限電圧VLとして208(V)が例示されている。時刻t6の後、所定時間td3にわたってV3<VLが継続している。この場合、時刻t7において、使用可能電力Pow_aqを低下させるための戻す判断がなされる。これに応答して、時刻t7において、使用可能電力Pow_aqは所定量だけ減少されている。   In the illustrated example, the power generation voltage V3 rapidly decreases at time t6. The generated voltage V3 is lower than the lower limit voltage VL indicating the generation of surplus power at time t6. The lower limit voltage VL is set between the threshold voltage Vth and the standard voltage. In the figure, 208 (V) is illustrated as the lower limit voltage VL. After time t6, V3 <VL continues for a predetermined time td3. In this case, at time t7, a determination is made to return the available power Pow_aq to decrease. In response to this, the available power Pow_aq is decreased by a predetermined amount at time t7.

このような使用可能電力Pow_aqの減少が繰り返され、使用可能電力Pow_aqが使用可能電力最小値Pow_aqMINを下回ると、HPU7の運転が停止される。図示の例では、時刻t8においてHPU7の運転が停止されている。さらに、その後に再び発電電圧V3が昇圧されると売電が開始されることがある。図示の例では、時刻t8の後に、例えば0.3kWの売電が開始されている。   When the decrease in the usable power Pow_aq is repeated and the usable power Pow_aq falls below the minimum usable power value Pow_aqMIN, the operation of the HPU 7 is stopped. In the illustrated example, the operation of the HPU 7 is stopped at time t8. Furthermore, when the power generation voltage V3 is boosted again after that, power sales may be started. In the illustrated example, after the time t8, for example, 0.3 kW of power sale is started.

この実施形態でも、極力追加の電力センサなどを付けずに既存の設備を利用するように構成されている。このために、発電電圧V3に基づいて余剰電力の発生が判定されている。この実施形態では、PWC4での電圧抑制がしばしば働く場合、すなわち発電電圧V3が電圧抑制値Vlimitに近い場合(V3≒Vlimit)、HPU7を運転することにより余剰となる電力を積極的に活用する。電圧抑制がしばしば働くか否かの判断は、第2の所定時間の間に、電圧抑制の頻度が所定の割合を超える場合は、近隣需要家との売電競争が発生しているものと推定し、HPU7を運転する。第2の所定時間は、例えば10分程度とすることができる。所定の割合は、例えば6割程度とすることができる。   This embodiment is also configured to use existing equipment without adding an additional power sensor or the like as much as possible. For this reason, generation | occurrence | production of surplus electric power is determined based on the generated voltage V3. In this embodiment, when the voltage suppression at the PWC 4 often works, that is, when the generated voltage V3 is close to the voltage suppression value Vlimit (V3≈Vlimit), surplus power is actively utilized by operating the HPU 7. Judgment whether or not voltage suppression often works is that if the frequency of voltage suppression exceeds a predetermined ratio during the second predetermined time, it is estimated that power competition with neighboring customers has occurred Then, the HPU 7 is operated. The second predetermined time can be about 10 minutes, for example. The predetermined ratio can be about 60%, for example.

HPU7へ指示される使用可能電力量Php(Pow_aq)は除々に増加される。発電電圧V3と電圧抑制値Vlimitとの比較は随時実施される。電圧抑制が外れて第3の所定時間を経過したら使用可能電力Phpを除々に減少させる。第3の所定時間は、例えば1時間などとすることができる。使用可能電力Phpが使用可能電力最小値Php_min(Pow_aqMIN)まで下げられても、依然として電圧抑制が外れていれば売電可能と判断し、HPU7の運転を停止させ、売電優先の状態とする。この結果、時刻t8の後に売電が実施されている。   The available power amount Php (Pow_aq) instructed to the HPU 7 is gradually increased. The comparison between the generated voltage V3 and the voltage suppression value Vlimit is performed as needed. When the voltage suppression is removed and the third predetermined time elapses, the usable power Php is gradually decreased. The third predetermined time can be, for example, one hour. Even if the usable power Php is lowered to the minimum usable power value Php_min (Pow_aqMIN), if the voltage suppression is still out, it is determined that the power can be sold, the operation of the HPU 7 is stopped, and the power sale is prioritized. As a result, power sale is carried out after time t8.

この実施形態では、制御装置を提供するHPC12は、構内発電装置3からの売電のための昇圧を抑制する電圧抑制の時間が所定の時間中の頻度において高いと判断した場合、冷凍サイクルを運転する。電圧抑制の時間、および頻度は、構内発電装置3の制御機器であるPWC4において取得することができ、頻度の高低を判定できる。HPC12は、コンプレッサが使用可能な電力を示す使用可能電力Pow_aqが最低値Php_min(Pow_aqMIN)となっており、かつ、電圧抑制が外れていれば、すなわち電圧抑制が実行されていなければ、売電可能と判断し、冷凍サイクルによる加熱を停止する。   In this embodiment, the HPC 12 that provides the control device operates the refrigeration cycle when it is determined that the time of voltage suppression that suppresses boosting for selling power from the premises power generation device 3 is high at a predetermined frequency. To do. The time and frequency of voltage suppression can be acquired by the PWC 4 that is the control device of the premises power generation device 3, and the frequency can be determined. The HPC 12 can sell power if the usable power Pow_aq indicating the power that can be used by the compressor is the minimum value Php_min (Pow_aqMIN) and the voltage suppression is removed, that is, if the voltage suppression is not executed. The heating by the refrigeration cycle is stopped.

(第7実施形態)
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態は、先行する実施形態のように複雑な理論計算を採用することなく、マップに設定された特性によって目標コンプレッサ回転数を設定する。複雑な理論計算をHPC12において実行しなくてすむ。外気温Tam、目標沸き上げ温度Tp、および使用可能電力Pow_aqから目標コンプレッサ回転数Nを決定するマップを設計段階において予め計算で求めておく。このマップは、HPC12の半導体メモリなどの記憶装置に記録される。この構成によると、HPC12において、センサなどから入力される信号に基づいて記憶装置に記憶されたマップを検索することにより、目標コンプレッサ回転数(rpm)を決定することができる。
(Seventh embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. In this embodiment, the target compressor speed is set according to the characteristics set in the map without employing a complicated theoretical calculation as in the preceding embodiment. Complex theoretical calculations need not be performed in the HPC 12. A map for determining the target compressor speed N from the outside air temperature Tam, the target boiling temperature Tp, and the usable power Pow_aq is obtained in advance at the design stage by calculation. This map is recorded in a storage device such as a semiconductor memory of the HPC 12. According to this configuration, the HPC 12 can determine the target compressor rotation speed (rpm) by searching a map stored in the storage device based on a signal input from a sensor or the like.

図25は、比較例の制御特性を示す。比較例では、外気温Tamや給水温Twiによって加熱能力や加熱負荷が変化しても、目標とする時刻までに貯湯タンク内の湯を沸き上げるようにヒートポンプユニットが制御される。この構成は、必要な加熱能力を高い効率で実現できるという利点を提供する。図示されるように、比較例では、外気温度によりコンプレッサの回転数を決定し、目標とする加熱能力と相関を持たせている。   FIG. 25 shows the control characteristics of the comparative example. In the comparative example, the heat pump unit is controlled so as to boil the hot water in the hot water storage tank by the target time even if the heating capacity and the heating load change depending on the outside air temperature Tam and the feed water temperature Twi. This configuration provides the advantage that the required heating capacity can be realized with high efficiency. As shown in the figure, in the comparative example, the rotational speed of the compressor is determined based on the outside air temperature, and is correlated with the target heating capacity.

図26は、この実施形態による作動を示す。この実施形態では、昼間に構内発電施設から得られる発電量が売電できる量を上回るなど、売電できない状態になると、余剰電力が発生する。この実施形態では、余剰電力を利用して、低電力で少量の湯を沸かす。この結果、余剰電力を廃棄することなく湯のエネルギーに変換して有効に利用することができる。この実施形態では、電力系統の状態に応じて設定される使用可能電力に応じてコンプレッサ14の回転数が調節される。コンプレッサ14の回転数は、目標沸き上げ温度と、外気温度とによって決定される。   FIG. 26 illustrates the operation according to this embodiment. In this embodiment, surplus power is generated when power cannot be sold, for example, the amount of power generated from the on-site power generation facility exceeds the amount that can be sold in the daytime. In this embodiment, a small amount of hot water is boiled with low power by using surplus power. As a result, the surplus power can be converted into hot water energy and used effectively without being discarded. In this embodiment, the rotation speed of the compressor 14 is adjusted according to the available power set according to the state of the power system. The rotation speed of the compressor 14 is determined by the target boiling temperature and the outside air temperature.

この実施形態では、制御装置を提供するHPC12は、外気温Tamおよび目標沸き上げ温度Tpに基づいて目標回転数を決定するマップを記憶する記憶装置を備える。HPC12は、マップに基づいて目標回転数を決定する手段を提供する。マップは、外気温Tam、および目標沸き上げ温度Tpといった環境条件を元に使用可能電力量から目標回転数決定するように設定されている。   In this embodiment, the HPC 12 that provides the control device includes a storage device that stores a map for determining the target rotational speed based on the outside air temperature Tam and the target boiling temperature Tp. The HPC 12 provides a means for determining the target rotational speed based on the map. The map is set so that the target rotational speed is determined from the available electric energy based on environmental conditions such as the outside air temperature Tam and the target boiling temperature Tp.

(第8実施形態)
この実施形態は、先行する実施形態を基礎的形態とする変形例である。この実施形態は、深夜沸き増し量と比較して貯湯タンク側のおまかせ制御との連携を行う。この実施形態では、HPC12は、1日のヒートポンプ沸き上げ湯量、すなわち蓄熱量が、過去1週間の平均Qavrとして分かるように集計する集計部を備える。HPC12は、昼間の余剰電力として使用できる累積電力から余剰で蓄熱可能な余剰蓄熱量を計算し、深夜時間帯に蓄熱可能な深夜蓄熱量と比較して、余剰電力による蓄熱を実施したほうが得な場合に余剰電力による沸き上げを実行する。
(Eighth embodiment)
This embodiment is a modification based on the preceding embodiment. This embodiment performs cooperation with the entrusted control on the hot water storage tank side as compared with the amount of late-night boiling. In this embodiment, the HPC 12 includes a totaling unit that aggregates the amount of heat pump boiling water, that is, the amount of stored heat, so as to be understood as an average Qavr for the past week. The HPC 12 should calculate the amount of surplus heat storage that can be stored in excess from the accumulated power that can be used as surplus power during the day, and perform heat storage using surplus power compared to the amount of midnight heat storage that can be stored during midnight hours. In some cases, boiling with surplus power is performed.

例えば、以下のような想定が可能である。想定では、Qavr=9.0(kW・h)、売電料金が48(円/kW・h)、昼間の買電料金が30(円/kW・h)、深夜の買電料金が10(円/kW・h)とする。HPU7の特性は、計算を簡単化するために、損失を無視して均一とし、COP=4、加熱能力Q=4.5(kW・h(深夜))とする。なお、これらの料金単価などは計算上の仮値である。   For example, the following assumptions can be made. Assuming that Qavr = 9.0 (kW · h), electricity sales fee is 48 (yen / kW · h), daytime electricity purchase fee is 30 (yen / kW · h), and midnight electricity purchase fee is 10 ( Yen / kW · h). In order to simplify the calculation, the HPU 7 has a characteristic that ignores the loss and is uniform, with COP = 4 and heating capacity Q = 4.5 (kW · h (midnight)). Note that these unit prices are provisional values for calculation.

深夜時間帯のみで貯湯タンク10内に湯を沸かすと、2(h)(=Qavr/Q)、電力L=Q/COP=1.125(kW)、電気料金=10(円)×1.125×2=22.5(円)となる。   When hot water is boiled in the hot water storage tank 10 only at midnight, 2 (h) (= Qavr / Q), electric power L = Q / COP = 1.125 (kW), electricity rate = 10 (yen) × 1. 125 × 2 = 22.5 (yen).

昼間の売電できない余剰電力で賄うとなると、使用可能電力量0.5(kW)とした場合、余剰加熱能力Qy=0.5×COP(=4)=2(kW)となる。時間に換算するとQavr/Qy=4.5(h:時間)が必要となる。   If surplus power that cannot be sold in the daytime is covered, the surplus heating capacity Qy = 0.5 × COP (= 4) = 2 (kW) when the usable power amount is 0.5 (kW). In terms of time, Qavr / Qy = 4.5 (h: time) is required.

太陽光を得ることができる昼に、例えば10時〜16時までの期間に余剰電力が得られ、その余剰電力によってHPU7を運転可能な場合、昼間の余剰電力分で深夜時間帯の蓄熱量に相当する熱量の湯を貯めることができる。その電力量としては0.5×4.5=2.25(kW・h)である。この電力量を買電した場合、30(円)×2.25=67.5(円)となる。   In the daytime when sunlight can be obtained, for example, when surplus power is obtained during the period from 10:00 to 16:00 and the HPU 7 can be operated by the surplus power, the amount of heat stored in the midnight time zone can be increased by the surplus power during the daytime. You can store hot water with the equivalent amount of heat. The amount of electric power is 0.5 × 4.5 = 2.25 (kW · h). When this amount of power is purchased, 30 (yen) × 2.25 = 26.7 (yen).

もし、日中に貯湯タンク10内に蓄える必要がある湯量の半分ほどしか沸き上げできなかった場合、電力量として0.5×2.25=1.125(kW・h)、これは、蓄熱量で換算するとQhd=COP×1.125=4.5(kW・h)である。残りの湯量はQavr−Qhdであるため、4.5(kW・h)である。深夜の電気代は11.25(円)になる。その昼間の電力が売電できる場合は48(円)×1.125=54(円)になる。深夜で全て貯める時と比べると42(円)(=54−11.25)ほどの損をした計算になる。だが全く売電できない場合は余剰時にHPU7を運転することで11.25(円)の得となる。なお、余剰としてHPU7を運転するが、買電が発生する恐れもある。   If only about half the amount of hot water that needs to be stored in the hot water storage tank 10 during the day can be boiled, the amount of power is 0.5 × 2.25 = 1.125 (kW · h), In terms of quantity, Qhd = COP × 1.125 = 4.5 (kW · h). Since the remaining amount of hot water is Qavr-Qhd, it is 4.5 (kW · h). The electricity bill for midnight will be 11.25 yen. When the daytime power can be sold, 48 (yen) × 1.125 = 54 (yen). Compared to the time when everything is stored in the middle of the night, the calculation is about 42 (yen) (= 54-11.25). However, if you cannot sell electricity at all, you can get 11.25 (yen) by driving the HPU 7 in surplus. In addition, although HPU7 is drive | operated as a surplus, there exists a possibility that electric power purchase may generate | occur | produce.

この実施形態では、昼間の余剰電力で沸き上げた際に実加熱能力を計算し、その分、深夜沸き上げ量を減らすことで余分な蓄熱を行わずに、効率的な使用範囲にあったHPU7の運転を実行することができる。この実施形態では、制御装置を提供するHPC12は、構内発電装置3の昼間の余剰電力で沸き上げた実加熱能力量を計算し、その実加熱能力量の分だけ、電力料金の安い深夜時間帯に沸き上げする時間を減らすことで深夜時間帯の沸き上げ時間を減らす。   In this embodiment, the actual heating capacity is calculated when boiling with surplus electric power in the daytime, and the HPU 7 that is in an efficient use range without excessive heat storage by reducing the amount of boiling at night is correspondingly reduced. Can be executed. In this embodiment, the HPC 12 that provides the control device calculates the actual heating capacity amount boiled by the surplus power in the daytime of the on-site power generation device 3, and by the amount of the actual heating capacity amount, in the midnight time zone when the power rate is low Decrease boiling time in midnight hours by reducing boiling time.

(他の実施形態)
以上、開示された発明の好ましい実施形態について説明したが、開示された複数の発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、種々変形して実施することが可能である。上記実施形態の構造は、あくまで例示であって、開示された複数の発明の技術的範囲はこれらの記載の範囲に限定されるものではない。開示された複数の発明は、実施形態において示された組み合わせに限定されることなく、それぞれ独立して実施可能である。開示された複数の発明のいくつかの技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含むものである。
(Other embodiments)
The preferred embodiments of the disclosed invention have been described above, but the disclosed inventions are not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. The structure of the said embodiment is an illustration to the last, Comprising: The technical scope of several disclosed invention is not limited to the range of these description. The disclosed inventions are not limited to the combinations shown in the embodiments, and can be implemented independently. Some technical scopes of the disclosed inventions are indicated by the description of the claims, and include all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims.

例えば、制御装置が提供する手段と機能は、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置をアナログ回路によって構成してもよい。   For example, the means and functions provided by the control device can be provided by software only, hardware only, or a combination thereof. For example, the control device may be configured by an analog circuit.

上述の実施形態では、タンクまたはPWC4またはTKC11、すなわちシステム側のコントローラからHPU7側のHPC12へ使用可能電力Pow_aqが指示される。制御処理150、250では、使用可能電力Pow_aqに基づいてHPU7の制御対象機器を制御した。   In the above-described embodiment, the available power Pow_aq is instructed from the tank or the PWC 4 or the TKC 11, that is, from the system-side controller to the HPC 12 on the HPU 7 side. In the control processes 150 and 250, the control target device of the HPU 7 is controlled based on the available power Pow_aq.

これに代えて、HPC12において、目標消費電力Ltgを設定して、HPU7の制御対象機器を制御してもよい。例えば、HPC12において、使用可能電力Pow_aqに対し余裕量を持たせて、目標消費電力Ltgを設定することができる。   Instead, the HPC 12 may set the target power consumption Ltg to control the control target device of the HPU 7. For example, in the HPC 12, the target power consumption Ltg can be set with a margin for the available power Pow_aq.

例えば、余裕量ALに基づいて、目標消費電力Ltgは、Ltg=Pow_aq−ALから求めることができる。制御処理150、250は、使用可能電力Pow_aqに代えて、目標消費電力Ltgを用いて実行される。余裕量ALはインバータ13に内蔵された電流センサの検出信号IDCの精度や直流電圧の変換精度により、制御に余裕を持たせるため設定する。直流電圧の変換は、300V等の高圧からA/D変換を使用するため5V系に電圧変換、すなわちDC−DC変換する。   For example, the target power consumption Ltg can be obtained from Ltg = Pow_aq−AL based on the margin amount AL. The control processes 150 and 250 are executed using the target power consumption Ltg instead of the available power Pow_aq. The allowance AL is set in order to allow a sufficient control by the accuracy of the detection signal IDC of the current sensor built in the inverter 13 and the conversion accuracy of the DC voltage. The DC voltage is converted from a high voltage such as 300V to a 5V system in order to use A / D conversion, that is, DC-DC conversion.

この変形例では、HPC12は、使用可能電力に対して余裕を持った目標消費電力Ltgを求め、運転開始時は目標消費電力より目標回転数Ntgを求めてコンプレッサ14の回転数が目標回転数になるよう制御する第1制御部(ステップ158)を提供する。さらに、HPC21は、運転開始から所定時間運転すると、コンプレッサ14の消費電力が目標消費電力となるようコンプレッサ14の回転数をフィードバック制御する第2制御部(ステップ160)を提供する。   In this modification, the HPC 12 obtains the target power consumption Ltg having a margin for the available power, and obtains the target rotational speed Ntg from the target power consumption at the start of operation, so that the rotational speed of the compressor 14 becomes the target rotational speed. The 1st control part (step 158) which controls to become is provided. Further, the HPC 21 provides a second control unit (step 160) that feedback-controls the rotation speed of the compressor 14 so that the power consumption of the compressor 14 becomes the target power consumption after a predetermined time of operation from the start of operation.

1 給湯システム、 1a A宅(需要家)、 1b B宅(需要家)、
2 系統、 2a 変電所、 2b 変圧器、
3 構内発電装置(太陽光パネル)、
4 パワーコンディショナ(PWC)、
5 給湯装置、
6 タンクユニット(TKU)、 7 ヒートポンプユニット(HPU)、
10 貯湯タンク、 11 タンクコントローラ(TKC)、
12 ヒートポンプコントローラ(HPC)、
13 インバータ、14 コンプレッサ。
1 Hot water supply system, 1a A house (customer), 1b B house (customer),
2 systems, 2a substation, 2b transformer,
3 On-site power generator (solar panel),
4 Power conditioner (PWC),
5 Water heaters,
6 Tank unit (TKU), 7 Heat pump unit (HPU),
10 hot water storage tank, 11 tank controller (TKC),
12 Heat pump controller (HPC),
13 Inverter, 14 Compressor.

Claims (16)

貯湯タンク(10)と、
前記貯湯タンクに供給される給水を加熱する水−冷媒熱交換器(15)および当該水冷媒熱交換器に供給される冷媒を圧縮する電動のコンプレッサ(14)を有し、ヒートポンプ運転可能な冷凍サイクルと、
構内発電装置(3)によって発電され系統(2)へ売電できない余剰電力に基づいて設定され前記コンプレッサが使用可能な電力を示す使用可能電力(Pow_aq、Php)、および前記冷凍サイクルの熱源としての外気の温度である外気温(Tam)に基づいて前記コンプレッサ(14)の目標吐出温度(Tb)および目標回転数を決定し、前記コンプレッサ(14)を制御する制御装置(12)とを備えることを特徴とする給湯装置。
A hot water storage tank (10),
Refrigeration having a water-refrigerant heat exchanger (15) for heating the water supplied to the hot water storage tank and an electric compressor (14) for compressing the refrigerant supplied to the water / refrigerant heat exchanger and capable of operating a heat pump Cycle,
As the heat source of the refrigeration cycle, usable power (Pow_aq, Php) that is set based on surplus power that is generated by the on-premises power generator (3) and cannot be sold to the grid (2) and that indicates the power that can be used by the compressor A control device (12) for determining a target discharge temperature (Tb) and a target rotation speed of the compressor (14) based on an outside air temperature (Tam) which is a temperature of outside air, and controlling the compressor (14). Hot water supply device characterized by
前記制御装置(12)は、
前記使用可能電力に対して余裕を持った目標消費電力(Ltg)を求め、運転開始時は前記目標消費電力より目標回転数(Ntg)を求めて前記コンプレッサの回転数が前記目標回転数になるよう制御する第1制御部(158)と、
運転開始から所定時間運転すると、前記コンプレッサの消費電力が前記目標消費電力となるよう前記コンプレッサの回転数をフィードバック制御する第2制御部(160)とを備えることを特徴とする請求項1に記載の給湯装置。
The control device (12)
A target power consumption (Ltg) having a margin with respect to the usable power is obtained, and at the start of operation, a target rotational speed (Ntg) is obtained from the target power consumption, and the rotational speed of the compressor becomes the target rotational speed. A first control unit (158) for controlling
The second control unit (160) that feedback-controls the rotation speed of the compressor so that the power consumption of the compressor becomes the target power consumption when the operation is performed for a predetermined time from the start of operation. Water heater.
前記制御装置は、
前記コンプレッサの出口における冷媒のエンタルピ(ib)を、目標沸き上げ温度(Tp)から概算する手段(154)と、
前記コンプレッサの吸入における冷媒のエンタルピ(ia)を前記外気温から推定する手段(155)と、
複数の前記エンタルピに基づいて前記目標吐出温度および前記目標回転数を決定する手段(158)とを備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の給湯装置。
The control device includes:
Means (154) for estimating the refrigerant enthalpy (ib) at the outlet of the compressor from the target boiling temperature (Tp);
Means (155) for estimating the enthalpy (ia) of the refrigerant in the suction of the compressor from the outside air temperature;
The hot water supply apparatus according to claim 1 or 2, further comprising means (158) for determining the target discharge temperature and the target rotational speed based on a plurality of the enthalpies.
前記制御装置は、
前記外気温、および前記給水温より必要電力(L)を求める手段(261)と、
前記必要電力に相当する前記コンプレッサの回転数が最低回転数でも、前記必要電力が前記使用可能電力より大きい場合、前記コンプレッサの運転を停止する手段(262)とを備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の給湯装置。
The control device includes:
Means (261) for determining required power (L) from the outside air temperature and the water supply temperature;
A means (262) for stopping the operation of the compressor when the required power is larger than the usable power even if the rotation speed of the compressor corresponding to the required power is the lowest. The hot water supply device according to any one of claims 1 to 3.
前記必要電力が前記使用可能電力より大きい場合(L>Pow_aq)、前記冷凍サイクルの空気冷媒熱交換器に送風するファンモータを作動させ外気温を精度よく取得する手段を備えることを特徴とする請求項4に記載の給湯装置。   When the required electric power is larger than the usable electric power (L> Pow_aq), a means for operating the fan motor that blows air to the air refrigerant heat exchanger of the refrigeration cycle to accurately acquire the outside air temperature is provided. Item 5. A water heater according to item 4. 前記必要電力が前記使用可能電力より大きい場合(L>Pow_aq)、前記使用可能電力を増加させる手段を備えることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の給湯装置。   The hot water supply apparatus according to claim 4 or 5, further comprising means for increasing the usable power when the required power is larger than the usable power (L> Pow_aq). 前記目標吐出温度は目標沸き上げ温度(Tp)に所定値を加算した値として設定されることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の給湯装置。   The hot water supply apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the target discharge temperature is set as a value obtained by adding a predetermined value to the target boiling temperature (Tp). 前記制御装置(12)は、前記外気温および目標沸き上げ温度(Tp)に基づいて前記目標回転数を決定するマップを記憶する記憶装置を備え、前記マップに基づいて前記目標回転数を決定することを特徴とする請求項1から請求項7のいずれかに記載の給湯装置。   The control device (12) includes a storage device that stores a map for determining the target rotational speed based on the outside air temperature and the target boiling temperature (Tp), and determines the target rotational speed based on the map. The hot water supply device according to any one of claims 1 to 7, wherein 前記制御装置は、前記構内発電装置(3)の昼間の余剰電力で沸き上げた実加熱能力量を計算し、その実加熱能力量の分だけ、電力料金の安い深夜時間帯に沸き上げする時間を減らすことで深夜時間帯の沸き上げ時間を減らすことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載の給湯装置。   The control device calculates the actual heating capacity amount boiled by surplus electric power in the daytime of the on-site power generation device (3), and the amount of time for boiling in the midnight time zone when the power rate is cheaper by the amount of the actual heating capacity amount. The hot water supply device according to any one of claims 1 to 8, wherein the boiling time in the midnight time zone is reduced by reducing the time. 構内発電装置(3)と、
系統(2)から買う買電電力(P1)と、前記構内発電装置により発電される発電電力を前記系統へ売電する売電電力(P2)とを検出する電力センサと、
前記買電電力の電圧(Vb)を前記系統(2)の系統電圧として検出する電圧センサと、
貯湯タンク(10)と、
前記貯湯タンクに供給される給水を加熱する水−冷媒熱交換器(15)および当該水冷媒熱交換器に供給される冷媒を圧縮する電動のコンプレッサ(14)を有し、ヒートポンプ運転可能な冷凍サイクルと、
前記系統電圧(Vb)が前記構内発電装置の発電電圧(V3)の上限値(Vlimit)より高い場合、前記構内発電装置は余剰電力を作ることが可能と判断し、余剰電力により前記冷凍サイクルを運転する制御装置(12)とを備えることを特徴とする給湯システム。
On-site power generation device (3),
A power sensor for detecting the purchased power (P1) purchased from the system (2) and the sold power (P2) for selling the generated power generated by the on-premises power generator to the system;
A voltage sensor that detects the voltage (Vb) of the purchased power as a system voltage of the system (2);
A hot water storage tank (10),
Refrigeration having a water-refrigerant heat exchanger (15) for heating the water supplied to the hot water storage tank and an electric compressor (14) for compressing the refrigerant supplied to the water / refrigerant heat exchanger and capable of operating a heat pump Cycle,
When the system voltage (Vb) is higher than the upper limit (Vlimit) of the power generation voltage (V3) of the on-site power generation device, the on-site power generation device determines that surplus power can be generated, and the surplus power generates the refrigeration cycle. A hot water supply system comprising a control device (12) for operation.
前記制御装置は、前記構内発電装置(3)によって発電され前記系統(2)へ売電できない余剰電力に基づいて設定され前記コンプレッサが使用可能な電力を示す使用可能電力(Pow_aq、Php)、および前記冷凍サイクルの熱源としての外気の温度である外気温(Tam)に基づいて前記コンプレッサ(14)の目標吐出温度(Tb)および目標回転数を決定し、前記コンプレッサ(14)を制御することを特徴とする請求項10に記載の給湯システム。   The control device is set based on surplus power that is generated by the on-site power generation device (3) and cannot be sold to the grid (2), and usable power (Pow_aq, Php) indicating power that can be used by the compressor, and Determining a target discharge temperature (Tb) and a target rotational speed of the compressor (14) based on an outside air temperature (Tam) which is an outside air temperature as a heat source of the refrigeration cycle, and controlling the compressor (14). The hot water supply system according to claim 10, wherein 前記制御装置は、前記買電電力があることを検出すると、余剰電力があっても前記冷凍サイクルによる加熱を停止することを特徴とする請求項10または請求項11に記載の給湯システム。   The hot water supply system according to claim 10 or 11, wherein when the control device detects that the purchased power is present, heating by the refrigeration cycle is stopped even if surplus power is present. さらに、前記構内発電装置(3)による発電電圧(V3)を検出する電圧センサと、
前記系統(2)における直近の変圧器(2b)の出力電圧(Vho)を設定する手段(472)とを備え、
前記制御装置は、前記発電電圧が前記出力電圧より低い場合に前記冷凍サイクルを運転することを特徴とする請求項10から請求項12のいずれかに記載の給湯システム。
Furthermore, a voltage sensor for detecting a power generation voltage (V3) by the on-site power generation device (3),
Means (472) for setting the output voltage (Vho) of the nearest transformer (2b) in the system (2),
The hot water supply system according to any one of claims 10 to 12, wherein the control device operates the refrigeration cycle when the generated voltage is lower than the output voltage.
さらに、前記系統からの買電を検出すると買電を示す買電判定信号(FBuyON)を出力する買電スイッチ回路(541)を備え、
前記制御装置は、前記買電判定信号に応答して前記冷凍サイクルによる加熱を停止することを特徴とする請求項10から請求項13のいずれかに記載の給湯システム。
Furthermore, it comprises a power purchase switch circuit (541) that outputs a power purchase determination signal (FBuON) indicating power purchase when power purchase from the system is detected,
The hot water supply system according to any one of claims 10 to 13, wherein the control device stops heating by the refrigeration cycle in response to the power purchase determination signal.
前記制御装置は、
前記構内発電装置(3)からの売電のための昇圧を抑制する電圧抑制の時間が所定の時間中の頻度において高いと判断した場合、前記冷凍サイクルを運転し、
前記コンプレッサが使用可能な電力を示す使用可能電力(Pow_aq、Php)が最低値となっており、かつ、前記電圧抑制が外れていれば、売電可能と判断し、前記冷凍サイクルによる加熱を停止することを特徴とする請求項10から請求項14のいずれかに記載の給湯システム。
The control device includes:
When it is determined that the time of voltage suppression that suppresses boosting for selling power from the premises power generation device (3) is high at a frequency during a predetermined time, the refrigeration cycle is operated,
If the available power (Pow_aq, Php) indicating the power that can be used by the compressor is the lowest value and the voltage suppression is removed, it is determined that the power can be sold, and heating by the refrigeration cycle is stopped. The hot water supply system according to any one of claims 10 to 14, wherein:
前記制御装置は、前記構内発電装置(3)の昼間の余剰電力で沸き上げた実加熱能力量を計算し、その実加熱能力量の分だけ、電力料金の安い深夜時間帯に沸き上げする時間を減らすことで深夜時間帯の沸き上げ時間を減らすことを特徴とする請求項10から請求項15のいずれかに記載の給湯システム。   The control device calculates the actual heating capacity amount boiled by surplus electric power in the daytime of the on-site power generation device (3), and the amount of time for boiling in the midnight time zone when the power rate is cheaper by the amount of the actual heating capacity amount. The hot water supply system according to any one of claims 10 to 15, wherein the boiling time in the midnight time zone is reduced by reducing the time.
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