JP2012032025A - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Abstract

【課題】契約電力管理を行う貯湯式給湯システムにおいて、デマンド制御しつつ、給湯器の湯切れを防止する。
【解決手段】給湯システム１は、使用電力をデマンド制御する制御装置２と、給湯器３及び他の電力負荷４と、制御装置２と電力負荷４とを結ぶ情報信号線５及び制御信号線６と、制御装置２と給湯器３とを結ぶ制御信号線７及び情報信号線８とを備え、給湯器３は残湯量を検出する残湯量検出部３１を有する。制御装置２は情報信号線８、５を介し給湯器３からの残湯量情報及び沸上用の必要電力量情報と、電力負荷４からの各使用電力情報とを得る。制御装置２は残湯量検出部３１からの検出信号を受けて、貯湯タンクの残湯量が所定量より少なくなったとき、給湯器３の運転に必要な電力量分について、電力負荷４へオフ制御信号を送り、その電力使用量を制限するよう制御する。これにより、デマンド制御しつつ、給湯器３の湯切れを防止することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、契約電力管理する施設において、電力負荷の使用電力が契約電力の最大需要電力を超過しないようにデマンド制御する貯湯式給湯システムに関する。

この種の貯湯式給湯システムとして、貯湯式給湯器を含む複数の電力負荷を有し契約電力管理する施設において、使用電力が契約電力の最大需要電力を超過しないように、貯湯式給湯器の電力を制御してデマンド制御する貯湯式給湯システムが知られている（例えば、特許文献１）。この貯湯式給湯システムは、施設の需要電力が契約電力を超過しないように監視して、超過が予測された時点で、貯湯式給湯器を遮断することにより、使用電力を契約電力内に抑えている。

特開２００８−９６０５３号公報

この種の貯湯式給湯システムにおいては、貯湯式給湯器に含まれるヒートポンプ等の熱源機をオン、オフすることにより、貯湯式給湯器の電力を制御してデマンド制御するので、貯湯式給湯器で給湯が必要なときに湯切れしてしまう場合があった。

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、デマンド制御しつつ、給湯器の湯切れを防止することができる貯湯式給湯システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の貯湯式給湯システムは、貯湯式給湯器を含む複数の負荷の電力をデマンド制御する貯湯式給湯システムにおいて、前記貯湯式給湯器の残湯量が所定量より少なくなったとき、該貯湯式給湯器以外の負荷の電力使用量を制限することを特徴とする。

この貯湯式給湯システムにおいて、前記貯湯式給湯器以外の負荷の電力使用量のうち、前記貯湯式給湯器の運転に必要な電力量分が制限されることが好ましい。

この貯湯式給湯システムにおいて、前記複数の負荷の全需用電力が、その最大需用電力で決まる契約電力を超過しないように全需用電力を制御する電力制御装置と、前記貯湯式給湯器の貯湯タンクの残湯量を検出するための湯量検出手段とを、さらに備え、前記電力制御装置は、前記湯量検出手段からの検出信号を受けて前記貯湯式給湯器以外の負荷の電力使用量を制御することが好ましい。

この貯湯式給湯システムにおいて、前記貯湯タンクの沸き上げに必要な電力を予測し、この予測電力を含む複数の負荷の全需要電力が複数の負荷の過去の最大需用電力を超過しそうなとき、前記電力制御装置は、その超過しそうな分だけ他の負荷の電力使用量を抑制することが好ましい。

この貯湯式給湯システムにおいて、前記貯湯式給湯器の残湯量がある一定以上になったとき、前記貯湯式給湯器の沸き上げを停止し、前記電力制御装置は、前記停止情報に応じて他の負荷の運転を通常モードに戻すことが好ましい。

この貯湯式給湯システムにおいて、前記電力制御装置は、給湯器優先モードと他機器優先モードとを有し、給湯器優先モードとなったときのみ、前記の各種制御を行うことが好ましい。

この貯湯式給湯システムにおいて、前記電力制御装置は、給湯器優先モードとするための給湯器優先ボタンを有することが好ましい。

本発明の貯湯式給湯システムによれば、貯湯タンクの残湯量が少なくなったとき、貯湯式給湯器以外の負荷の電力使用量を制限するので、デマンド制御しつつ、貯湯式給湯器の湯切れを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯システムの構成図。 同上システムの運転制御のフローチャート。 本実施形態の変形例１に係る貯湯式給湯システムの運転制御のフローチャート。 本実施形態の変形例２に係る貯湯式給湯システムの運転制御のフローチャート。 本実施形態の変形例３に係る貯湯式給湯システムの運転制御のフローチャート。

本発明の一実施形態に係る貯湯式給湯システム（以下、給湯システムという）について、図１及び図２を参照して説明する。図１に示されるように、給湯システム１は、複数の電力負荷を有する施設の電力制御を行う制御装置（電力制御装置）２と、負荷となる貯湯式給湯器（以下、給湯器という）３と、給湯器３以外の電力負荷４とを備える。給湯器３は貯湯タンク（不図示）と、その残湯量を検出する残湯量検出部３１とを有し、この貯湯タンクはヒートポンプその他の熱源により湯を沸き上げて貯湯する。電力負荷４は、照明機器４１、冷暖房機器４２、厨房機器４３、及びその他機器４４を含む。この施設では、施設内の全負荷に電力供給するための受電設備が備えられている。

給湯システム１は、例えば、契約単位時間として定められた時限毎の平均電力における各月毎の最大需要電力の内、電気使用開始月から当月までの最も大きい値を電気使用開始から１年間の各月の契約電力とする契約形態を取っている施設で運用される。給湯システム１は、電力契約単位の所定時間（デマンド時限）毎の需要電力を予測し、予測された需要電力が契約施設の最大需要電力を超過しないように、給湯器３と電力負荷４とを電力制限してデマンド制御する。このデマンド制御において、給湯器３の貯湯タンクの残湯量が所定量より少なくなったとき、給湯器３の運転に必要な電力量分について、電力負荷４の各機器の電力使用量を制限するように制御する。

給湯システム１は、制御装置２と電力負荷４の各機器４１〜４４との間に、情報信号線５と、制御信号線６とがそれぞれ接続されている。情報信号線５により、各機器４１〜４４から制御装置２に使用電力量情報が送られ、制御信号線６により、制御装置２から各機器４１〜４４にオンオフ制御信号が送られる。また、制御装置２と給湯器３との間には、制御信号線７と情報信号線８とが接続されている。制御信号線７により、制御装置２から給湯器３にオンオフ制御信号が送られ、情報信号線８により、給湯器３から残湯量情報及び給湯器３の運転のために必要電力量情報が送られる。なお、電源線は図示を省いている。

制御装置２は、施設の使用電力を計測する電力計測部２１と、全需用電力の目標値を設定するための目標電力設定部２２と、電力計測部２１からの測定電力を基に需要電力を予測する需要電力予測部２３と、を備え、タイマーを有し全体を制御するＣＰＵ等からなる。電力計測部２１は、給湯器３と電力負荷４とを含む施設の契約単位全体の使用電力を測定する。目標電力設定部２２により、ユーザは、契約電力に基き電力料金を抑えるように、最大需用電力の目標電力値を予め設定する。需要電力予測部２３は、電力計測部２１で測定された過去からの測定電力を基に、電力契約単位の単位時間（デマンド時限、例えば３０分）毎の最大需要電力を予測する。

制御装置２は、需要電力予測部２３で予測される最大需要電力と目標電力設定部２２で設定された目標電力値とを比較し、予測最大需要電力が目標電力値を超過しないように、給湯器３及び電力負荷４を制御する。制御装置２は、情報信号線８を介して給湯器３から残湯量情報と必要電力情報とを受けると共に、情報信号線５を介して電力負荷４の各機器からそれぞれの使用電力情報を得る。制御装置２は、これらの情報を基に、制御信号線６、７を介して電力負荷４及び給湯器３をそれぞれ電力制御するためのオンオフ制御信号を送る。

給湯器３は、残湯量検出部３１で検出した残湯量情報を制御装置２に送る。また、給湯器３は、残湯量情報を基に湯切れが発生しないための必要電力を求める必要電力検出手段（不図示）を有し、この必要電力検出手段から必要電力情報を制御装置２に伝達する。なお、制御装置２側で、残湯量検出部３１からの残湯量情報を基に、給湯器３が湯切れしないように、その残湯量を維持するための必要電力情報を求めてもよい。また、電力負荷４の各機器での使用電力情報は、制御装置２に伝達される。

上記構成の給湯システム１における運転制御について、図２を参照して説明する。制御装置２は、需要電力予測部２３により給湯器３を含む負荷のデマンド時限毎の平均電力を予測し、予測された平均電力が、契約電力の最大需要電力を超過しないように給湯器３を定常的に運転制御（デマンド制御）する。いま、給湯器３は残湯量が十分貯湯されている状態にあるとすると、給湯器３の沸き上げ運転を停止している（ステップＳ１、以下、ステップは略記）。

この状態では、制御装置２は、残湯量検出部３１による残湯量情報を基に検出した残湯量と、貯湯タンクが湯切れとならないために必要とされる残湯量の予め設定された所定量Ａとを比較する（Ｓ２）。検出された残湯量が所定量Ａより小さくなると（Ｓ２でＹｅｓ）、残湯量情報を基に貯湯タンクの湯切れを防ぐための必要電力量を求め、この必要電力量を得るために停止させる機器を電力負荷４内から選択する。この停止する機器の選択は、例えば、各機器の使用電力量情報や使用時間帯、使用頻度等のパラメータを含め、予めＣＰＵ等にプログラムされた選択手順に従って行うことができる。こうして、制御装置２は、選択された電力負荷４に対し、オフ制御信号を発信し（Ｓ３）、選択された機器の運転を停止し（Ｓ４）、次いで、給湯器３にオン制御信号を発信し（Ｓ５）、給湯器３を運転させる（Ｓ６）。

その後、残湯量検出部３１からの残湯量情報を基に残湯量を求め、その残湯量と予め設定された湯切れが生じないある一定湯量Ｂ（但し、Ａ＜Ｂ、ＡとＢは任意の値）と比較する（Ｓ７）。残湯量が一定湯量Ｂより多くなると（Ｓ７でＹｅｓ）、給湯器３にオフ制御信号を発信し（Ｓ８）、給湯器３の運転を停止する（Ｓ９）。

本実施形態の給湯システム１によれば、デマンド制御時に、給湯器３の貯湯タンクの残湯量が所定量Ａより少なくなったとき、給湯器３の運転に必要な電力量分を、給湯器３以外の電力負荷４をオフし、その電力使用量を制限することにより得ることができる。これにより、最大需用電力を超過しないように、デマンド制御しつつ、給湯器３の湯切れを防止することができる。

＜変形例１＞
上記実施形態の変形例１による給湯システムについて図３を参照して説明する。本変形例１は、給湯器３の貯湯タンクの残湯量が所定量Ａより少なくなったとき、給湯器３の運転に必要な電力量分だけ、電力負荷４の使用電力を削減する。すなわち、残湯量が所定量より少なくなったとき、給湯器３から貯湯タンクの沸き上げに必要な電力情報を発信し、制御装置２は、この必要電力が施設の過去の最大需用電力を超過しそうなときは、その超過しそうな分だけ電力負荷４の電力使用量を抑制する。ここでは、電力負荷４の各機器４１〜４４は、オン、オフして制御できると共に、それら機器の消費する使用電力量を調整できるものとしている。

図３においては、前記図２のＳ３、Ｓ４の処理に代えて、Ｓ２１〜２４の処理が設けられている。残湯量が所定量Ａより少なくなると（Ｓ２でＹｅｓ）、制御装置２は、過去の最大需要電力から現在の使用電力を引いた差電力Ｃの演算を実施し（Ｓ２１）、残湯量情報と必要電力情報を基に、湯切れが生じないための給湯器３の運転に必要な追加電力Ｄを求める。次いで、この追加電力Ｄと差電力Ｃを比較し（Ｓ２２）、追加電力Ｄが差電力Ｃより大きいときは（Ｓ２２でＹｅｓ）、電力負荷４の一部の機器に電力制限するためのオフ制御信号を発信する（２３）。このオフ制御信号は、追加電力Ｄと差電力Ｃとの差の超過電力（＝Ｄ−Ｃ、Ｄ−Ｃ＞０）だけ、すなわち、現在の使用電力に追加電力Ｄを加えた電力が過去の最大需要電力を超過する分だけ、電力負荷４の一部の機器の電力を削減調整するための信号である。

こうして、オフ制御信号により電力負荷４の一部の機器を停止、又は電力削減することにより（Ｓ２４）、給湯器３を運転しても使用電力が最大需要電力を超過しないようにし、Ｓ５に進む。また、追加電力Ｄが差電力Ｃ以下のときは（Ｓ２２でＮｏ）、そのままステップ５に進む。Ｓ５以降の処理は、前記実施形態と同様である。

上記Ｓ２４において、制御装置２は、電力負荷４の一部又は全部の機器の運転を調整して、それらの削減電力が超過電力（＝Ｄ−Ｃ＞０）と、ほぼ一致するように削減調整する。電力負荷４の一部又は全部の機器を停止したときの削減電力が超過電力（＝Ｄ−Ｃ）と、ほぼ一致するときは、それらの停止により電力削減してもよい。但し、常に使用電力が最大需用電力を超過しない関係は維持されている。また、電力負荷４の各機器の電力を調整する方法としては、例えば、照明機器４１の照明を暗くすることや、冷暖房機器４２の温度設定を変えること等がある。

本変形例１によれば、残湯量が所定量Ａより少なくなったとき、給湯器３の湯切れを無くすための沸き上げに必要な電力が、過去の最大需用電力を超過しそうなときは、その超過しそうな分だけ他の負荷の電力使用量を削減することができる。従って、電力使用量の削減により給湯器３以外の他の機器が必要以上に停止されることを抑制でき、より適正なデマンド制御をしつつ、給湯器３の湯切れを防止することができる。

＜変形例２＞
上記実施形態の変形例２による給湯システムについて図４を参照して説明する。本変形例２は、給湯器３の残湯量がある一定湯量Ｂ以上になったとき、給湯器３の沸き上げを停止し、この停止情報に応じて電力負荷４の運転を通常モードに戻すものである。

図４においては、前記図３におけるＳ９の処理以降に、Ｓ３１とＳ３２の処理が設けられている。制御装置２は、給湯器３の残湯量が一定湯量Ｂを超え（Ｓ７でＹｅｓ）、給湯器３を停止した状態において（Ｓ９）、電力負荷４での停止中の一部の機器にオン制御信号を発信し（Ｓ３１）、それら停止中の機器の運転を再開する（Ｓ３２）。このとき、給湯器３は湯切れがない状態となっており、電力負荷４の各機器が稼働状態となる通常モードに戻すことができる。これにより、給湯システム１は、デマンド制御が必要なときのみ、電力負荷４の電力制御を行うことができる。

＜変形例３＞
上記実施形態の変形例３による給湯システムについて図５を参照して説明する。本変形例３は、給湯器優先モードと他機器優先モードとを有し、給湯器優先モードとなったときのみ、前記各実施形態における各種制御を行うものである。また、制御装置２は、給湯器優先モードとするための給湯器優先ボタン２４（図１参照）を有する。

図５においては、前記図４におけるＳ２２とＳ２３の各処理の間に、Ｓ４１の処理が設けられている。ユーザが予め給湯器優先ボタンで給湯器優先モードか他機器優先モードかを選択しており、Ｓ４１では、いずれのモードが選択されているかを判断する。超過電力（＝Ｄ−Ｃ）がプラスとなった状態において（Ｓ２２でＹｅｓ）、給湯器優先モードが選択されている場合は（Ｓ４１でＹｅｓ）、Ｓ２３に進み、以降、前記実施形態と同様に、給湯器３が湯切れしないように制御する。給湯器優先モードが選択されていない場合は（Ｓ４１でＮｏ）、選択された他機器優先モードで制御されることになる。

本変形例３は、給湯器優先モードのときのみ、電力負荷４の各機器を制御し、そうでないときは、他機器優先モードとすることにより、デマンド制御する際に、ユーザが用途や使用場面に応じて必要な運転制御モードを選択することができる。また、給湯器優先ボタンを設けたので、簡単にデマンド抑制の対象を選択できる。

なお、本発明は、上記の実施形態やその変形例の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、給湯器３以外の複数の負荷を選択して電力制御する際、電力容量の大きい負荷から、又は予め設定した緊急性の低い負荷から停止、又は電力削減してもよい。

１ 給湯システム（貯湯式給湯システム）
２ 制御装置（電力制御装置）
２４ 給湯器優先ボタン
３ 給湯器（貯湯式給湯器）
３１ 残湯量検出部（湯量検出手段）
４ 電力負荷（給湯器以外の負荷）
４１ 照明機器（給湯器以外の負荷）
４２ 暖冷房機器（給湯器以外の負荷）
４３ 厨房機器（給湯器以外の負荷）
４４ その他の機器（給湯器以外の負荷）
５ 情報信号線
６ 制御信号線
７ 制御信号線
８ 情報信号線

Claims (7)

1. 貯湯式給湯器を含む複数の負荷の電力をデマンド制御する貯湯式給湯システムにおいて、
   前記貯湯式給湯器の残湯量が所定量より少なくなったとき、該貯湯式給湯器以外の負荷の電力使用量を制限することを特徴とする貯湯式給湯システム。
2. 前記貯湯式給湯器以外の負荷の電力使用量のうち、前記貯湯式給湯器の運転に必要な電力量分が制限されることを特徴とする請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
3. 前記複数の負荷の全需用電力が、その最大需用電力で決まる契約電力を超過しないように全需用電力を制御する電力制御装置と、
   前記貯湯式給湯器の貯湯タンクの残湯量を検出するための湯量検出手段とを、さらに備え、
   前記電力制御装置は、前記湯量検出手段からの検出信号を受けて前記貯湯式給湯器以外の負荷の電力使用量を制御することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の貯湯式給湯システム。
4. 前記貯湯タンクの沸き上げに必要な電力を予測し、この予測電力を含む複数の負荷の全需要電力が複数の負荷の過去の最大需用電力を超過しそうなとき、前記電力制御装置は、その超過しそうな分だけ他の負荷の電力使用量を抑制することを特徴とする請求項３に記載の貯湯式給湯システム。
5. 前記貯湯式給湯器の残湯量がある一定以上になったとき、前記貯湯式給湯器の沸き上げを停止し、前記電力制御装置は、前記停止情報に応じて他の負荷の運転を通常モードに戻すことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の貯湯式給湯システム。
6. 前記電力制御装置は、給湯器優先モードと他機器優先モードとを有し、給湯器優先モードとなったときのみ、前記の各種制御を行うことを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯システム。
7. 前記電力制御装置は、給湯器優先モードとするための給湯器優先ボタンを有することを特徴とする請求項６に記載の貯湯式給湯システム。

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