JP5810970B2 - Hot water control system - Google Patents
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Description
本発明は、蓄電装置の制御を行うエネルギー管理システムによって制御される給湯装置を備えた給湯制御システムに関するものである。 The present invention relates to a hot water supply control system including a hot water supply device controlled by an energy management system that controls a power storage device.
従来、ヒートポンプを利用した熱源機を用いて湯を沸き上げる給湯装置が知られている。また、太陽光発電装置で発電した電力を蓄電装置に蓄えるシステムも知られている。更に、太陽光発電装置を使用しなくても、深夜電力等の安価な電力を蓄電しておいて昼間に電力を消費するシステムも知られている。そして、センサやIT技術を活用して、住居内のエネルギー管理を行う住居内エネルギー管理システムが知られている。このシステムを以下では単にHEMS(home energy management system)とも言う。 Conventionally, a hot water supply apparatus that boils hot water using a heat source device using a heat pump is known. In addition, a system that stores electric power generated by a solar power generation device in a power storage device is also known. Furthermore, a system that stores cheap power such as late-night power and consumes it during the day without using a solar power generation device is also known. A residential energy management system that performs energy management in a residence by using sensors and IT technology is known. Hereinafter, this system is also simply referred to as HEMS (home energy management system).
このようなHEMSと呼ばれる住居内エネルギー管理システムには、システム制御部が用いられる。このシステム制御部はディスプレイと操作部を持つ。またこのシステム制御部はインターネット回線にも接続可能である。このシステム制御部により、少なくとも蓄電装置が制御される。 A system control unit is used in such a residential energy management system called HEMS. The system control unit has a display and an operation unit. The system control unit can also be connected to an Internet line. This system control unit controls at least the power storage device.
更に、太陽光発電装置が使用されるときは太陽光発電装置もシステム制御部で制御される。更に、住居内の設備の情報をコンセントにつながる電源ラインに重畳して通信を行うPLCまたはコンセントLAN、あるいは電力線搬送通信とも呼ばれるシステムも知られている。PLCは、(Power Line Communication)の略である。 Further, when the solar power generation device is used, the solar power generation device is also controlled by the system control unit. Furthermore, there is also known a system called PLC or outlet LAN or power line carrier communication that performs communication by superimposing information on the facilities in the residence on a power line connected to an outlet. PLC is an abbreviation for (Power Line Communication).
給湯装置には、独立した、いわゆるスタンドアローンとして動作する給湯制御装置(給湯用ECU)が用いられている。このような給湯装置として以下に説明する特許文献1および2が知られている。
As the hot water supply device, an independent hot water supply control device (hot water supply ECU) that operates as a so-called stand-alone is used.
特許文献1に記載のハイブリッド給湯装置が知られている。ハイブリッド給湯装置は、太陽エネルギーと、安価な時間帯の電力とを使用するハイブリッドシステムを構成する。特許文献1は、実際の天候に対して天候予測結果が外れた場合、ユーザー特有のエネルギー消費がある場合等に対応し得る。そして、所定の安価料金時間帯でのエネルギーの確保とランニングコストの低減を可能とするものである。
A hybrid hot water supply device described in
そのために、特許文献1の給湯制御装置は、天候予測結果を算出する天候予測演算ステップを有する。また、天候予測結果を用いて太陽熱集熱器によって集熱される熱量の予測集熱量を算出する予測集熱量演算ステップを有している。そして、これら天候予測演算ステップと予測集熱量演算ステップとを実行する。
Therefore, the hot water supply control device of
更に給湯制御装置は、天候予測演算ステップで算出された天候予測結果が予測集熱量演算ステップでの予測集熱量の算出に与える天候寄与度を可変させる天候寄与度可変処理を実行する。この天候寄与度可変処理の実行により、貯湯タンクの蓄熱量および太陽熱集熱器により集熱される熱量では不足する分の深夜料金時間帯での加熱熱量を求めている。 Furthermore, the hot water supply control device executes a weather contribution variable process for changing the weather contribution that the weather prediction result calculated in the weather prediction calculation step gives to the calculation of the predicted heat collection amount in the prediction heat collection amount calculation step. By executing this weather contribution variable processing, the amount of heating heat in the late-night charge time zone is calculated, which is insufficient for the amount of heat stored in the hot water storage tank and the amount of heat collected by the solar heat collector.
また、従来、特許文献2に記載の給湯機が知られている。特許文献2は、省エネルギーになり、地球温暖化の一因となるCO2排出量を抑えるとともに、各ユーザーでの消費エネルギーを管理できる給湯装置を提供するものである。このために、特許文献2の給湯装置は、流量調整弁を制御して給湯最高流量に使用制限を与えるための給湯最高流量設定スイッチを設けている。
Conventionally, a water heater described in
また、上記給湯装置は、流量調整弁を制御して1回の最高給湯時間に使用制限を与えるための最高給湯時間設定スイッチを設けている。更に、上記給湯装置は、湯水混合弁を制御して給湯最高湯温に使用制限を与えるための給湯最高湯温設定スイッチを有している。 In addition, the hot water supply apparatus includes a maximum hot water supply time setting switch for controlling the flow rate adjusting valve to limit the use of one maximum hot water supply time. Furthermore, the hot water supply device has a hot water supply maximum hot water temperature setting switch for controlling the hot water / water mixing valve to limit use of the hot water supply maximum hot water temperature.
また、上記特許文献2の給湯装置は、貯湯タンクにおける発熱体による沸上最高湯温に使用制限を与えるための、沸上最高湯温設定スイッチを設けている。上記給湯最高湯温設定スイッチと沸上最高湯温設定スイッチとは操作部に設けられている。そして、ユーザーの管理範囲内における給湯流量、1回の給湯時間、給湯最高湯温、および沸上最高湯温に使用制限を与えるようにしている。
In addition, the hot water supply apparatus of
上記特許文献1および2の技術によると、給湯装置は、スタンドアローンとして作動する給湯制御装置にて制御される。この場合、次のような問題がある。第1の問題は、効率沸上に関する。HEMSが考える効率に対して、給湯装置がどのように沸上制御を行うかが課題となる。HEMSは、住宅、自動車、太陽光発電、蓄電装置の状況等の情報を収集して、住居全体の電力消費の最適化をねらいとしている。
According to the techniques of
従って、HEMSの環境下で電力消費機器として給湯装置が動作するためには、給湯装置がHEMSのねらいを担う必要がある。しかし、給湯装置はスタンドアローンとして作動する製品であったため、当然独自の制御ロジックを持っている。この独自の制御ロジックが、HEMSというネットワークの下に置かれた場合に問題が生じることが考えられる。その問題とは、HEMS側の指示で給湯装置が動作する上で、給湯装置独自の制御ロジックとHEMS側の制御ロジックとが競合することによって引き起こされる。 Therefore, in order for the hot water supply apparatus to operate as a power consuming device under the environment of HEMS, the hot water supply apparatus needs to bear the aim of HEMS. However, since the water heater is a product that operates as a stand-alone device, it naturally has its own control logic. Problems can arise when this unique control logic is placed under a network called HEMS. The problem is caused by the competition between the control logic unique to the hot water supply device and the control logic on the HEMS side when the hot water supply device operates according to an instruction on the HEMS side.
この競合に対する解決策としては、給湯装置が自身で判断していた沸上制御ロジックを全てHEMS側に受け渡すことが考えられる。この場合は、全面的にHEMS側の指示で給湯装置が制御される。このようにHEMSのエネルギーマネジメントに貢献するためには、HEMSに沸上制御ロジックを受け渡すことが考えられるが、給湯装置の頭脳中枢部分を全部HEMS側に持っていくと、HEMSが給湯装置を全部制御するため、サーミスタ等の情報をHEMS側が管理しなければならないとかの問題を生じる。 As a solution to this competition, it is conceivable to pass all the boiling control logic determined by the hot water supply device to the HEMS side. In this case, the hot water supply apparatus is entirely controlled by an instruction on the HEMS side. In order to contribute to the energy management of HEMS in this way, it is conceivable to hand over the boiling control logic to HEMS, but when all the brain central parts of the hot water supply device are brought to the HEMS side, HEMS will replace the hot water supply device. In order to control all, the problem that the HEMS side must manage information, such as a thermistor, arises.
従って、完全にHEMSから見た効率沸上に特化させるのは問題が生じる。例えば、効率沸上のスケジューリングを優先するがあまり、ユーザーの使用状況を省みず、湯切れ等を発生させることが考えられる。 Therefore, there is a problem in specializing in efficiency boiling as seen from the HEMS. For example, priority is given to scheduling for efficiency, but it is conceivable that hot water runs out without saving the user's usage status.
また、給湯装置は、屋外に設置される。給湯装置は貯湯タンクと給湯制御装置を内部に有する貯湯タンクユニットとも呼ばれる筐体の横にヒートポンプを利用した熱源機が設けられている。貯湯タンクユニットと熱源機は屋外に設置される。貯湯タンクと熱源機との間には行きと帰りとの二本の配管が設けられている。寒冷地方等で配管のむき出し部分が凍結することがある。 Moreover, the hot water supply apparatus is installed outdoors. In the hot water supply apparatus, a heat source device using a heat pump is provided beside a housing called a hot water storage tank unit having a hot water storage tank and a hot water supply control device inside. The hot water storage tank unit and heat source unit are installed outdoors. Two pipes are provided between the hot water storage tank and the heat source machine for going and returning. The exposed part of piping may freeze in cold regions.
よって、通常は配管の一部にサーミスタがついていて、サーミスタの温度が所定値を下回ったときに、配管の凍結防止のために配管凍結防止沸上が行われる。ところが、HEMS側のスケジューリングだけを優先させると、冬季に、配管が凍結してしまうことが考えられる。従って、電力消費の最適化には反するが、機器の故障防止という観点からの制御が必要である。 Therefore, a thermistor is usually attached to a part of the pipe, and when the temperature of the thermistor falls below a predetermined value, pipe freezing prevention boiling is performed to prevent the pipe from freezing. However, if priority is given only to scheduling on the HEMS side, it is conceivable that the piping freezes in winter. Therefore, although it is contrary to optimization of power consumption, control from the viewpoint of preventing failure of the device is necessary.
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、給湯装置を制御する給湯制御装置と、エネルギー管理システムとを備える給湯制御システムにおいて、全体のエネルギー効率を向上させるとともに、給湯装置の湯切れ等を防止することにある。 This invention is made paying attention to the problem which exists in such a prior art, The objective is in the hot-water supply control system provided with the hot-water supply control apparatus which controls a hot-water supply apparatus, and an energy management system. It is intended to improve the overall energy efficiency and to prevent the hot water supply device from running out of hot water.
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。 Descriptions of patent documents listed as prior art can be introduced or incorporated by reference as explanations of technical elements described in this specification.
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項1に記載の発明では、湯を沸き上げる熱源機(1)、該熱源機(1)が沸き上げた湯を貯蔵する貯湯タンク(2)、および熱源機(1)を制御する給湯制御装置(4)を備えた給湯装置(5)と、エネルギー管理システムと、該エネルギー管理システムの中枢となるシステム制御部(15)と、を備える給湯制御システムであって、給湯制御装置(4)を制御する制御部をシステム制御部(15)内に有し、給湯制御装置(4)による熱源機(1)を用いた貯湯タンク(2)内の湯の沸上は、システム制御部の指示による沸上運転と、給湯制御装置(4)自身の自律的指示による沸上運転と、が区別されて存在し、給湯制御装置(4)の指示による沸上運転は、貯湯タンク(2)内の湯量が所定下限湯量未満の場合において設定され、システム制御部(15)の指示による沸上運転は、貯湯タンク(2)内の湯量が所定下限湯量を超える場合において設定されることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. That is, in the invention described in
この発明によれば、給湯制御装置をシステム制御部で制御するとともに、給湯制御装置による熱源機を用いた貯湯タンク内の湯の沸上は、システム制御部の指示による沸上運転と給湯制御装置の指示による自律的沸上運転とが区別されて共存できる。換言すれば、お互いに競合することなく、制御運転毎に住み分けられた制御を行うから、給湯装置を制御する給湯制御装置を、蓄電装置を管理するエネルギー管理システムに接続し、全体のエネルギー効率を向上させるとともに、給湯制御装置の指示による沸上運転において、給湯装置の湯切れ等を防止することができる。また、例えば、所定下限湯量を100L(リットル)に設定し、全体の効率沸上はシステム制御部に任せ、給湯装置の保護沸上は給湯制御装置に任せることができる。その結果、給湯制御装置の保護沸上の範囲を、例えば100L未満に設定し、最低限の沸上を給湯制御装置本来の制御部分に担わせることができる。更に、システム制御部の指示による沸上運転を、例えば、100Lから貯湯タンクの上限値である400Lまでに設定し、大部分はシステム制御部の指示によって給湯制御装置が熱源機を制御して沸き上げ、全体のエネルギー効率の向上に寄与することができる。 According to the present invention, the hot water supply control device is controlled by the system control unit, and the boiling of hot water in the hot water storage tank using the heat source device by the hot water supply control device is the boiling operation and the hot water supply control device according to instructions from the system control unit. It can be distinguished from autonomous boiling operation by instructions of In other words, since control is performed separately for each control operation without competing with each other, the hot water supply control device that controls the hot water supply device is connected to the energy management system that manages the power storage device, and the overall energy efficiency In addition, it is possible to prevent running out of hot water in the hot water supply device in the boiling operation according to an instruction from the hot water supply control device. Further, for example, the predetermined lower limit hot water amount can be set to 100 L (liters), and overall efficiency boiling can be left to the system control unit, and protection boiling of the hot water supply device can be left to the hot water supply control device. As a result, the range of protection boiling of the hot water supply control device can be set to, for example, less than 100 L, and the minimum boiling up can be performed by the original control portion of the hot water supply control device. Furthermore, the boiling operation according to the instruction from the system control unit is set, for example, from 100 L to 400 L which is the upper limit value of the hot water storage tank, and in most cases, the hot water supply control device controls the heat source machine according to the instruction from the system control unit and boils. Can contribute to improving the overall energy efficiency.
請求項2に記載の発明では、湯を沸き上げる熱源機(1)、該熱源機(1)が沸き上げた湯を貯蔵する貯湯タンク(2)、および熱源機(1)を制御する給湯制御装置(4)を備えた給湯装置(5)と、エネルギー管理システムと、該エネルギー管理システムの中枢となるシステム制御部(15)と、を備える給湯制御システムであって、給湯制御装置(4)を制御する制御部をシステム制御部(15)内に有し、給湯制御装置(4)による熱源機(1)を用いた貯湯タンク(2)内の湯の沸上は、システム制御部の指示による沸上運転と、給湯制御装置(4)自身の自律的指示による沸上運転と、が区別されて存在し、給湯制御装置(4)の指示による沸上は、給湯装置(5)の故障を防止するために実施する第1沸上と、貯湯タンク(2)内の湯量が不足する湯切れを防止するために実施する第2沸上とからなり、システム制御部(15)の指示による沸上を第3沸上としたときに、沸上の優先順位を第1沸上、第2沸上、第3沸上の順序に設定したことを特徴としている。
In invention of
この発明によれば、給湯制御装置をシステム制御部で制御するとともに、給湯制御装置による熱源機を用いた貯湯タンク内の湯の沸上は、システム制御部の指示による沸上運転と給湯制御装置の指示による自律的沸上運転とが区別されて共存できる。換言すれば、お互いに競合することなく、制御運転毎に住み分けられた制御を行うから、給湯装置を制御する給湯制御装置を、蓄電装置を管理するエネルギー管理システムに接続し、全体のエネルギー効率を向上させるとともに、給湯制御装置の指示による沸上運転において、給湯装置の湯切れ等を防止することができる。また、沸上の優先順位を第1沸上、第2沸上、第3沸上の順序に設定したから、全体のエネルギー効率の追求と機器故障防止および湯切れ防止からなる給湯装置の保護を両立させることができる。 According to the present invention, the hot water supply control device is controlled by the system control unit, and the boiling of hot water in the hot water storage tank using the heat source device by the hot water supply control device is the boiling operation and the hot water supply control device according to instructions from the system control unit. It can be distinguished from autonomous boiling operation by instructions of In other words, since control is performed separately for each control operation without competing with each other, the hot water supply control device that controls the hot water supply device is connected to the energy management system that manages the power storage device, and the overall energy efficiency In addition, it is possible to prevent running out of hot water in the hot water supply device in the boiling operation according to an instruction from the hot water supply control device. In addition, since the priority of boiling is set to the order of 1st boiling, 2nd boiling, and 3rd boiling, it is possible to protect the hot water supply device by pursuing the overall energy efficiency and preventing equipment failure and hot water shortage. Both can be achieved.
請求項3に記載の発明では、給湯制御装置(4)の指示による沸上は、給湯装置(5)の故障を防止するために実施する第1沸上と、貯湯タンク(2)内の湯量が不足する湯切れを防止するために実施する第2沸上とからなり、システム制御部(15)の指示による沸上を第3沸上としたときに、沸上の優先順位を第1沸上、第2沸上、第3沸上の順序に設定したことを特徴としている。
In the invention according to
この発明によれば、全体のエネルギー効率の追求と機器故障防止および湯切れ防止からなる給湯装置の保護を両立させることができる。 According to the present invention, it is possible to achieve both the pursuit of the overall energy efficiency and the protection of the hot water supply device including prevention of equipment failure and hot water shortage.
請求項4に記載の発明では、システム制御部(15)と給湯制御装置(4)との間が、情報伝達を行う通信ライン(16)で接続され、給湯制御装置(4)は、システム制御部(15)に給湯装置(5)のセンサの情報を送信し、給湯制御装置(4)は、給湯装置(5)における熱源機の沸上制御情報を、システム制御部(15)から受信することを特徴としている。
In the invention according to
この発明によれば、システム制御部と給湯制御装置とが夫々異なる場所にあっても、全体のエネルギー効率を向上させるとともに、給湯制御装置の指示による沸上運転において、給湯装置の湯切れ等を防止することができる。 According to this invention, even if the system control unit and the hot water supply control device are in different locations, the overall energy efficiency is improved, and in the boiling operation according to the instruction of the hot water supply control device, the hot water supply device runs out of water, etc. Can be prevented.
請求項5に記載の発明では、給湯装置(5)は、更に給湯制御装置(4)に操作信号を送信するとともに給湯制御装置(4)の制御状態である沸上運転状態を表示する給湯表示操作部(17)を有し、給湯表示操作部(17)とシステム制御部(15)とが通信ラインで結ばれ、給湯表示操作部(17)は、システム制御部(15)が持つ情報を表示することを特徴としている。
In the invention described in
この発明によれば、給湯表示操作部にてシステム制御部の持つ情報を表示させることができるから、例えば現在の蓄電装置の蓄電量、今月の電気料金等の情報をシステム制御部が設置された場所ではなく、台所や浴室等の給湯表示操作部が設置された場所で確認することができる。 According to the present invention, since the information that the system control unit has can be displayed on the hot water supply display operation unit, for example, the system control unit is installed with information such as the current power storage amount of the power storage device and the current electricity bill. It can be confirmed not at the place but at the place where the hot water supply display operation unit such as the kitchen or bathroom is installed.
請求項6に記載の発明では、給湯表示操作部(17)は、システム制御部(15)の指示による沸上運転、あるいは、給湯制御装置(4)自身の自律的指示による沸上運転のいずれが実施されているかを表示することを特徴としている。
In the invention described in
この発明によれば、システム制御部(15)の指示による沸上運転での給湯装置(5)の運転であるのか、あるいは、給湯制御装置(4)自身の自律的指示による沸上運転での給湯装置(5)の運転であるのかを表示するから、沸上が発生したときに、どのような制御における沸上かを表示して、ユーザーに安心感を与えることができる。 According to this invention, it is the operation of the hot water supply device (5) in the boiling operation according to the instruction of the system control unit (15), or the boiling operation in the autonomous operation of the hot water supply control device (4) itself. Since it is displayed whether or not the hot water supply device (5) is in operation, it is possible to give a sense of security to the user by displaying what kind of control boiling is occurring when boiling occurs.
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。 In addition, the code | symbol in parentheses described in a claim and each said means is an example which shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later easily, and limits the content of invention is not.
以下に、図面を参照しながら本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。 A plurality of modes for carrying out the present invention will be described below 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.
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、明示していなくても実施形態同士を部分的に組合せることも可能である。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態に関して、図1〜図5を用いて説明する。図1は、第1実施形態における電力供給システムの概略構成を示す模式図である。図1において、湯を沸き上げる熱源機1としてのヒートポンプ(H/Pともいう)が屋外に設けられている。
Not only combinations of parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also the embodiments are partially combined even if they are not clearly specified unless there is a problem with the combination. It is also possible.
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a power supply system according to the first embodiment. In FIG. 1, a heat pump (also referred to as H / P) as a
熱源機の出力は6KW程度である。熱源機1で沸き上げた湯は貯湯タンク2に貯蔵される。貯湯タンク2は四角形の金属性の筐体3内に設けられ、この筐体3内には貯湯タンク2とともに、給湯制御装置4となる給湯用ECUが設けられている。この給湯制御装置4と貯湯タンク2と熱源機1とを給湯装置5(電気式貯湯システム)が有している。
The output of the heat source machine is about 6 KW. Hot water boiled by the
家屋内には蓄電装置(蓄電ユニットとも呼ばれる)6が設けられ、この蓄電装置6は、分電盤7を介して商用電源で充電される。分電盤7は、蓄電装置6または商用電源から給電される。また、分電盤7には太陽光発電装置8(太陽電池)が接続されている。また、分電盤7には自動車(プラグインハイブリッド車両;PHV)9を充電する充電スタンド10が接続されている。これらの充電スタンド10、太陽光発電装置8、給湯装置5、蓄電装置6を含めて住居内エネルギー管理システムHEMS(電力需給管理システムとも呼ばれる)が構成されている。
A power storage device (also referred to as a power storage unit) 6 is provided in the house, and the
住居内エネルギー管理システムは、パーソナルコンピュータ等からなるシステム制御部15によって制御される。このシステム制御部15は、給湯制御装置4を制御する制御部を内部に有する。すなわち、従来はスタンドアローンとして設置された給湯制御装置4で制御されていた熱源機1は、住居内エネルギー管理システム内に組み込まれ、システム制御部15によっても制御される。給湯装置5の沸上制御もHEMSにて管理される。つまり、給湯装置5は、給湯システムとは別システム(家全体の制御をしているHEMS)からの指示により貯湯することがある。
The residential energy management system is controlled by a
例えば、翌日が晴れの予想が成されている場合、蓄電装置6の蓄電状態がMAX充電状態であると、せっかく晴れているのに太陽光による発電電力を利用できない。つまり、太陽光で発電して蓄電できない。よって、蓄電装置6の電力を使用して貯湯タンク2内の湯を沸き上げる。すなわち蓄電から蓄熱に変換する。これによって、蓄電装置6の蓄電状態を非MAX充電状態とし、太陽光による発電電力により蓄電装置6に蓄電して太陽エネルギーを利用できるようにする(バッテリ電力の吐き出し制御と言うことにする)。
For example, when the next day is expected to be sunny, if the power storage state of the
しかし、一方的に給湯装置5が、給湯システムとは別システム(家全体の制御をしているHEMS)からの指示により貯湯するのみであると、湯切れが生じ、使いたいときに湯がないという状態が発生し得る。よって、給湯制御装置4により制御される熱源機1を用いて貯湯タンク2内の湯の沸上が成される、この湯の沸上は、システム制御部15の指示による沸上運転、つまりシステム制御部15からの給湯装置5における熱源機の沸上制御情報による沸上運転、および、給湯制御装置4の指示による沸上運転が共存している。また、給湯装置5が電気を使いたいが蓄電装置6内の電池に電力がないこともある。従って、給湯装置5は、商用電源からも沸上に必要な電力の供給を受ける。
However, if the hot
システム制御部15の指示による沸上運転は、貯湯タンク2内の湯量が0リットルから所定下限湯量である100L(リットル)の範囲内において設定されている。システム制御部15の指示による沸上運転は、貯湯タンク2内の湯量が所定下限湯量100Lから所定上限湯量である400Lの範囲内において設定されている。
The boiling operation according to the instruction from the
給湯制御装置4の指示による沸上は、給湯装置5の機器故障防止のための第1沸上と貯湯タンク2内の湯量が不足する湯切れを防止する第2沸上からなる。そして、システム制御部15の指示による沸上を第3沸上としたときに、沸上の優先順位は、第1沸上、第2沸上、第3沸上の順序に設定されている。
Boiling according to the instruction of the hot water
システム制御部15と給湯制御装置4との間における情報伝達は、通信ライン16で行なわれる。この通信ライン16を介して給湯制御装置4は、システム制御部15に給湯装置5の温度や湯量等の情報を送信する。
Information transmission between the
給湯制御装置4は、給湯装置5の制御情報をシステム制御部15から受信する。給湯装置5は、給湯制御装置4に操作信号を送信するとともに給湯制御装置15の制御状態を表示する給湯表示操作部17を有している。給湯表示操作部17は、屋外の貯湯タンク2に近接する給湯制御装置4に接続される。給湯表示操作部17は、屋内に設置されていて家を建てるときに家の壁を通して台所リモコン17aと浴室リモコン17bのように通常2箇所に設置される(図5)。
The hot water
給湯表示操作部17は電気式貯湯システムの操作リモコンとして機能している。この給湯表示操作部17は、図1では簡略化のために1台しか表示していないが、上述のように、通常は台所と浴室の二箇所に設けられる。この給湯表示操作部17にてシステム制御部15の持つ情報を表示させることも可能である。給湯表示操作部17は、給湯装置5を制御するリモートコントロールパネルであり操作用のボタンスイッチが設けられている。
The hot water supply
次に、給湯装置5の給湯制御装置4内で実行される制御について説明する。図2は、上記第1実施形態において、給湯制御装置4内で実行される制御のフローチャートである。図2において、制御がスタートすると、ステップS21において、外気温が3℃よりも低いか否かが判定される。外気温が3℃よりも低いと、給湯配管の凍結防止のために、ステップS22で沸上を開始する。
Next, control executed in the hot water
ステップS21において、外気温が3℃よりも低くない場合は、ステップS23に進み貯湯量が100Lより少ないか否かが判定される。100L以下の場合は、ステップS22において沸上を開始する。また、ステップS21において、貯湯量が100Lより少なくない場合は、ステップS24に進む。 In step S21, when the outside air temperature is not lower than 3 ° C., the process proceeds to step S23 to determine whether or not the amount of stored hot water is less than 100L. In the case of 100 L or less, boiling is started in step S22. Moreover, in step S21, when the amount of hot water storage is not less than 100L, it progresses to step S24.
ステップS24では、システム制御部15からのPC湯増し指令がON状態に成っているか否かが判定される。PC湯増し指令がON状態に成っている場合は、ステップS22で沸上を開始する。ステップS24で、システム制御部15からのPC湯増し指令がON状態に成っていない場合は、ステップS25に進む。
In step S24, it is determined whether or not the PC hot water increase command from the
ステップS25ではPC湯増し指令がOFF状態に成っているか否かを確認する。ステップS25でPC湯増し指令がOFF状態に成っていない場合は、ステップS21に戻る。一方、ステップS25でPC湯増し指令がOFF状態に成っている場合は、ステップS26にて外気温が4℃以上で、かつ貯湯タンク2内の貯湯量が150L以上か否かを判定する。
In step S25, it is confirmed whether or not the PC hot water increase command is in an OFF state. If the PC hot water increase command is not in the OFF state in step S25, the process returns to step S21. On the other hand, if the PC hot water increase command is in the OFF state in step S25, it is determined in step S26 whether the outside air temperature is 4 ° C. or higher and the amount of hot water stored in the hot
ステップS26にて外気温が4℃以上で、かつ貯湯タンク2内の貯湯量が150L以上の場合は、ステップS27で沸上を開始する。一方ステップS26にて外気温が4℃以上で、かつ貯湯タンク2内の貯湯量が150L以上でない場合は、ステップS21に戻る。
When the outside air temperature is 4 ° C. or higher and the amount of hot water stored in the hot
以上の制御により、外気温が3℃以下でなく、従って、凍結の心配が無く、給湯装置5の配管凍結故障の心配もないときに初めて、システム制御部15からのPC湯増し指令があるかどうかを確認している。
With the above control, is there a PC hot water increase command from the
ステップS21は、上位制御である。ステップS23は、中位制御である。ステップS24は下位制御である。このように制御の優先順位をつけている。ステップS25でPC湯増し指令がOFF状態に成っている場合とは、例えば23時になった場合である。給湯装置5は23時になった場合に自動的オフするように制御される。23時になった場合は、給湯制御装置4自体による自律制御として強制的にいったんPC湯増し指令をOFF状態としている。
Step S21 is upper control. Step S23 is intermediate control. Step S24 is a low-order control. In this way, control priorities are assigned. The case where the PC hot water increase command is in the OFF state in step S25 is, for example, when it is 23:00. The hot
図3は、上記第1実施形態における給湯装置沸上制御を時間の経過とともに表したグラフである。図3の縦軸が貯湯量を表し、横軸が時間軸を表している。たとえば、全体の貯湯量の約1/4を最低ラインと定めて、給湯装置5が自律沸上を行うことにより湯切れ防止を図っている。残りの約3/4の貯湯量に関しては、HEMS側の指示によってのみしか沸上を行わない領域として設定されている。これにより、エネルギーマネジメントに貢献している。
FIG. 3 is a graph showing the hot water supply boiling control in the first embodiment with time. The vertical axis in FIG. 3 represents the amount of hot water stored, and the horizontal axis represents the time axis. For example, about 1/4 of the total amount of stored hot water is determined as the lowest line, and the hot
図3において、Aは、給湯制御装置4自体による自律制御(オートマチック制御)を表している。貯湯量が100L未満で自律制御が優先される。また、50Lまで貯湯量が低下した時点で沸上を開始している。図3において、Pは、システム制御部15からのPC湯増し指令による沸上を示している。
In FIG. 3, A represents autonomous control (automatic control) by the hot water
なお、貯湯タンク2の容量は例えば400L入る。従って、図3では、貯湯量が400Lに達すると、貯湯タンク2内の湯量が満タン状態であるとしてそれ以上は貯湯量が上昇しないようにしている。なお、この満タン状態を示す貯湯量は貯湯タンク2の容量や家族構成で設定できる。また、0Lから100Lの貯湯量の範囲では自律制御が優先される。
The hot
この自律制御の最中にシステム制御部15からのPC湯増し指令があることを示すフラグが立っても、自律制御のフラグが立っている期間は自律制御が優先される。
Even if a flag indicating that there is a PC hot water increase command from the
図3において、T31時点で23時を超えている。これにより沸上を停止している。既存の制御では、23時を超えても、手動で沸上指示をした場合には、湯量が一定のラインにきたらオートマチックに沸上を開始している。しかし、この第1実施形態においては、効率沸上のため一回でも所定の沸上まで行った場合に沸上の指示を23時においてキャンセルして電力を節約している。 In FIG. 3, it is over 23:00 at time T31. This stops boiling. In the existing control, even if it exceeds 23:00, when a boiling instruction is manually issued, boiling is automatically started when the amount of hot water reaches a certain line. However, in the first embodiment, in order to increase the efficiency, when the predetermined boiling is performed even once, the boiling instruction is canceled at 23:00 to save power.
図3において、最低限の湯量100Lをクリアしているのに、システム制御部15からのPC湯増し指令がくる一例は、ユーザーの指示がある場合である。このように、システム制御部15にもユーザーの指示が反映される。
In FIG. 3, an example in which a PC hot water increase command is received from the
最低限の湯量100Lをクリアしているのに、システム制御部15からのPC湯増し指令がくる他の例は、上述のバッテリ電力の吐き出し制御のためである。すなわち、蓄電装置6の満充電状態を解消すべく電気エネルギーを熱エネルギーに変えてエネルギーを保存し、翌朝の太陽光発電により充電するためである。
Another example in which a PC hot water increase command is received from the
100L以下と100Lを超えてから400Lの部分で制御を分けている。100Lを超えてから400Lの部分では、システム制御部15が何をしてもかまわない。なお、23時から朝の7時まで深夜電力を利用できる。更に、0Lから100Lのときは自律沸上とシステム制御部15側からの指令の両方にフラグが立っている状態が発生し得る。この場合、100Lを越すと自律制御のフラグは降り、システム制御部15側のフラグによる指令で作動する。
The control is divided at a portion of 400L or less after 100L or less. In the portion of 400L after exceeding 100L, the
これによれば、既存制御では給湯装置の自律制御とシステム制御部15による沸上指示制御が競合してしまい、HEMS本来の目的である効率沸上に特化できない点が課題であったが、この第1実施形態によれば、システム制御部15が何をしてもかまわない効率沸上に特化した運転領域が生まれる。
According to this, in the existing control, the autonomous control of the hot water supply device and the boiling instruction control by the
図4は、この第1実施形態の概念を表すとともに、台所や浴室に設置された給湯表示操作部17内で表示されるシンボル4Sを示す表示部分の説明図である。給湯表示操作部17内の液晶画面には、図4のシンボル4Sが表示され、自律制御にて給湯装置5の沸上が行われている場合には、下側の自律制御の表示領域4Rが緑色に発光する。一方、HEMS側の指令で給湯装置5の沸上が行われている場合には、上側のHEMS指令の表示領域15Rが赤色に発光する。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a display portion showing the concept of the first embodiment and showing a
これによって、給湯制御の沸上がどのような理由で行われているかを、台所や浴室の給湯表示操作部17で容易に確認することができる。つまり、シンボル4Sは、システム制御部15の指示による沸上運転領域15Rと、給湯制御装置4の指示による沸上運転領域4Rから構成され、発光することによりいずれの制御が成されているのかを外部に表示する。
Accordingly, it is possible to easily confirm the reason why the hot water supply control is heated by the hot water supply
このように、上記第1実施形態においては、数KW程度の熱源機1と貯湯タンク2と給湯表示操作部17(操作リモコン)を有する電気式貯湯システムにおいて、貯湯タンク2に貯湯された湯量により、貯湯システムが自律して貯湯する運転領域と、貯湯システムとは異なる別システムからの指示により貯湯する運転領域を設けている。
As described above, in the first embodiment, in the electric hot water storage system having the
そして、電気式貯湯システムは、ヒートポンプ(H/P)を熱源機1としている。別システムからの指示は、HEMS機器からの、沸上指示である。自律貯湯は、所定温度のお湯がないと機器故障を起こす可能性がある場合に作動する。例えば、熱源機1と貯湯タンク2の間の配管凍結故障を起こす可能性がある場合に作動する。
The electric hot water storage system uses a heat pump (H / P) as the
沸上指示は、電気式貯湯システムの給湯表示操作部17(操作リモコン)と給湯制御装置4との間およびシステム制御部15と給湯制御装置4との間を接続する通信ラインを使用して伝達される。電気式貯湯システムには、通信ラインを使用して指令される沸上とは別に固有の沸上モード(自律制御の沸上モード)を持つ。
The boiling instruction is transmitted using a communication line connecting between the hot water display operation unit 17 (operation remote controller) and the hot
別のシステムであるHEMSは、電気式貯湯システムの通信ラインを使用して電気式貯湯システムの各種情報を受信する。たとえば、お湯の温度を検出する給湯装置5の現場に位置するサーミスタからの情報を通信ラインを使用してシステム制御部15が受信する。
HEMS which is another system receives the various information of an electric hot water storage system using the communication line of an electric hot water storage system. For example, the
その上で、別のシステムとなるHEMSは、例えば、お湯張り、風呂温度設定等の、沸上指示以外の給湯表示操作部17(操作リモコン)で可能な操作を指示することができる。自律制御における貯湯は、例えば湯切れ等の所定温度のお湯がないとユーザーの使い勝手に大きく支障を起こす可能性がある場合に作動する。 In addition, the HEMS as another system can instruct operations that can be performed by the hot water supply display operation unit 17 (operation remote controller) other than the boiling-up instruction, such as hot water filling and bath temperature setting. Hot water storage in autonomous control is activated when there is a possibility that the user's convenience may be greatly hindered if there is no hot water at a predetermined temperature, such as running out of hot water.
これらの制御により、上記第1実施形態は次の作用効果を奏する。給湯制御装置5をシステム制御部15で制御するとともに、給湯制御装置4による熱源機1を用いた貯湯タンク2内の湯の沸上は、システム制御部15の指示による沸上運転と給湯制御装置4自体の自律的な指示による沸上運転とを共存している。
By these controls, the first embodiment has the following effects. The
故に、給湯装置5を制御する給湯制御装置4を、蓄電装置6を管理する住居内エネルギー管理システム(HEMS)に接続し、住居内全体のエネルギー効率を向上させるとともに、給湯制御装置4の指示による自律的な沸上運転において、給湯装置5の湯切れを防止し、配管凍結を防止することができる。
Therefore, the hot water
所定下限湯量を100Lに設定し、住居内全体の効率沸上はシステム制御部15に任せ、給湯装置5の保護沸上は給湯制御装置4に任せることができる。その結果、給湯制御装置4の保護沸上の範囲を例えば0〜100Lに設定し、最低限の沸上を給湯制御装置4本来の制御部分に担わせることができる。
The predetermined lower limit hot water volume can be set to 100 L, the efficiency boiling of the entire house can be left to the
更に、システム制御部15の指示による沸上運転を、例えば100Lから貯湯タンク2の上限値である400L付近までに設定し、大部分はシステム制御部15の指示によって給湯制御装置4が熱源機1を制御して沸き上げ、住居内全体のエネルギー効率の向上に寄与することができる。また、住居内全体のエネルギー効率の追求と機器故障防止および湯切れ防止を両立させることができる。
Further, the boiling operation according to the instruction of the
システム制御部15と給湯制御装置4とが夫々異なる場所にあっても、住居内全体のエネルギー効率を向上させるとともに、給湯制御装置4の指示による沸上運転において、給湯装置5の湯切れを防止し、配管凍結を防止することができる。
Even if the
給湯表示操作部17にてシステム制御部15の持つ情報を表示させることができるから、例えば現在の蓄電装置6の蓄電量、今月の電気料金等の情報をシステム制御部15が設置された場所ではなく、台所や浴室等の給湯表示操作部17が設置された場所で確認することができる。
Since the information that the
住居内エネルギー管理システムHEMSは、システム制御部15を中心に系統電力(商用電源)、太陽光発電装置8(太陽電池)等の電力供給サイドと、PHV9、一般負荷(一般家電機器)46、給湯装置5といった電力消費機器がネットワーク化されたものである。
The residential energy management system HEMS has a
システム制御部15は、ネットワーク化された各種機器の情報を収集し、それら情報を自身のディスプレイで表示する。また、収集情報を、インターネット回線25を介して外部のセンター26に送信し、センター26では種々の情報に基づいて最適な運転計画を立てこともできる。この運転計画に基づいてシステム制御部15が各機器を制御することもできる。
The
また、センター26は、メンテナンスのための試運転も自由に行うことができる。この試運転時のデータを分析して遠隔地においてメンテナンスを行うことができる。このように、自由な制御が可能になるのも、湯切れや故障の発生が自律制御によって抑止されているためである。
Further, the
以下において、その他の第1実施形態の細部について説明する。図5は、図1に示した通信ライン16を更に詳細に図示した構成図である。通信ライン16上にプロトコル変換機(I/FBOX)30を設けている。給湯制御装置4は、プロトコル変換機30を中継して、システム制御部15と接続される。
The details of the other first embodiment will be described below. FIG. 5 is a configuration diagram illustrating the
プロトコル変換機(I/FBOX)30は、リモコン側の通信ライン16とシステム制御部15側の通信ライン(RS232C)16間のプロトコル差異を埋める役割を果たす。給湯制御装置4(給湯用ECU)は、システム制御部15からの沸上指令を受信する。また、給湯装置5の情報をシステム制御部15に送信することができる。
The protocol converter (I / FBOX) 30 plays a role of filling a protocol difference between the
システム制御部15は、受信情報を用いて給湯装置5の運転を計画することができる。受信情報とは、貯湯タンク2の沸上温度、給湯使用量等、沸上計画に必要な情報を示す。これによって、既存制御では給湯装置5の自律制御とシステム制御部15による沸上指示制御が常に競合してしまい、HEMS本来の目的である効率沸上に特化できないという問題があったが、この第1実施形態では効率沸上に特化した運転領域が生まれ、効率沸上に特化して制御できる効果がある。
The
次に、その他の構成について説明する。図1の電力供給システムは、電力供給契約に基づいて商用電源の電力系統から電力が供給される。建物40内の交流電力線45に接続された電気負荷である一般負荷46に給電可能である。この第1実施形態の電力供給システムでは、深夜時間帯(24時から7時の時間帯)の電力コストが他の時間帯の電力コストよりも安価である。電力会社の電力系統から供給される購入電力を建物30内に導入する部分には、時間帯別電力量計(図示せず)が配設されている。
Next, other configurations will be described. The power supply system of FIG. 1 is supplied with power from a power system of a commercial power source based on a power supply contract. Power can be supplied to a
電力供給システムは、たとえば住宅である建物40内に引き込まれた交流電力線41(商用電源)と、交流電力線41に電気的に接続された蓄電装置6と、車両9に交流電力線41からの電力を供給して車載蓄電池42に充電するための充電スタンド10と、太陽光によって発電を行う太陽光発電装置8と、家庭内の交流電力線45に電気的に接続された一般負荷(冷蔵庫、照明器具、エアコン等)46とを備えている。車両9は、比較的容量の大きな車載蓄電池42を搭載した車両、たとえばプラグインハイブリッド自動車(PHV)である。
The power supply system includes, for example, an AC power line 41 (commercial power supply) drawn into a
建物40内に引き込まれた交流電力線41は、たとえば単相3線式の電力線であって、電力会社の系統電力が分電盤7を介して家庭内に供給されるようになっている。分電盤7内において、交流電力線41は、放電用パワーコンディショナー(PCS)50、太陽光発電装置8、一般負荷46用の交流電力線45等に分岐している。
The
先ず、太陽光発電装置8に関して説明する。太陽光発電装置8は、太陽光発電手段であって、交流電力線41に系統外電力を供給する。太陽光発電装置8は、建物40の屋根に太陽光パネルを設け、太陽光を利用して発電するものである。太陽光発電装置8は、発電した太陽光電力を分電盤7内の太陽光発電用PCS(図示せず)に供給する。太陽光発電用PCSは、交流電力線41に電気的に接続され、太陽光発電装置8からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力線41へ放電する。
First, the solar
次に、蓄電装置6に関して説明する。交流電力線41には、たとえば建物40の外部に設置された蓄電装置6が接続されている。蓄電装置6は、双方向PCS(パワーコンディショナー)50、出力型蓄電池、容量型蓄電池等から成る蓄電池55、および蓄電池55の制御部をなす蓄電池ECU56等を備えている。
Next, the
蓄電池55は、たとえばリチウムイオン電池等の二次電池からなる単位電池を複数組み合わせた集合体である。蓄電池55は、双方向PCS50を介して交流電力線41に電気的に並列に接続されている。蓄電池55は、交流電力線41からの交流電力により充電されたり、蓄電された直流電力を交流電力線41へ放電したりすることが可能である。
The storage battery 55 is an assembly in which a plurality of unit batteries made of secondary batteries such as lithium ion batteries are combined. The storage battery 55 is electrically connected in parallel to the
蓄電池ECU56は、双方向PCS50と通信線で接続され、たとえば通信規格RS232Cの通信により、双方向PCS50の作動を制御するようになっている。また蓄電池ECU56は、双方向PCS50を介して蓄電池55内に搭載された蓄電池監視ECU(図示せず)と通信可能に接続されている。蓄電池ECU56は、システム制御部15および充電スタンド10内の制御ECUなどとLAN接続されて、相互に情報交換(情報伝達)が可能となっている。
The
次に、充電スタンド10に関して説明する。充電スタンド10は、たとえば建物40の外部に、蓄電装置6とは別体で設置されている。充電スタンド10は、分電盤7内で交流電力線41から分岐した充電電力線60と、図示しない放電用PCSを介して接続される。充電スタンド10は、充電電力線60から車両9に搭載される車載蓄電池42へ供給電力を供給するとともに、車載蓄電池42が充電している電力を充電電力線60へ放電する。上記放電用PCSは、交流電力線41に電気的に接続され、車載蓄電池42が放電する際に、充電スタンド10からの直流電力を交流電力に変換して、交流電力線41へ放電する。
Next, the charging
充電電力線60は、充電スタンド10内にまで配設され、充電スタンド10の本体部から外部に延出する充放電ケーブル61に接続している。充放電ケーブル61の先端部には、接続端子部に相当する図示しない充放電コネクタが取付けられている。また充電スタンド10内には、CPLT基盤(図示せず)、PLC(電力線通信)ユニット(図示せず)、制御ECUなどが配設されている。制御ECUは、CPLT基盤、PLCユニット、蓄電池ECUおよびシステム制御部15と通信することにより、車載蓄電池42の充放電を制御する。
The charging
充放電ケーブル61内には、電力線とともにCPLT線およびGND線が配設されている。CPLT基盤は、車載蓄電池42への充電制御を主たる機能とする。CPLT基盤は、制御ECUと通信規格RSにより通信可能となっている。
In the charge /
車両9には、充放電コネクタの差込口が設けられている。この差込口に充放電ケーブル61先端の充放電コネクタを接続することにより、車載充放電器(図示せず)を介して、車載蓄電池42を充放電することが可能となっている。車載蓄電池42を充電する際には、充放電コネクタに交流電力が供給され、供給された交流電力を車載充放電器が直流電力に変換して、車載蓄電池42に充電する。一方、車載蓄電池42を放電する際には、車載蓄電池42が蓄電している直流電力を放電用PCSが交流電力に変換して、交流電力線41へ放電する。
The
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以降の各実施形態においては、上述した第1実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。図6は、本発明の第2実施形態を示す給湯システムの構成図である。図6において、給湯システムは太陽熱集熱器70が装備されているハイブリッドシステムである。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same components as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, description thereof will be omitted, and different configurations and features will be described. FIG. 6 is a configuration diagram of a hot water supply system showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 6, the hot water supply system is a hybrid system equipped with a
図6に示すように、ハイブリッド給湯装置5は、太陽熱を集熱する太陽熱集熱器70と、ヒートポンプサイクルを用いた加熱装置である熱源機1と、熱源機1によって沸き上げた湯を蓄える貯湯タンク2とを有している。浴槽やシャワーなどへ出湯するときには、状況に応じて、昼間における太陽熱集熱器70の集熱量によって作った太陽熱温水のみを使用したり、熱源機1によって作った貯湯水のみを使用したり、あるいは太陽熱温水と貯湯水を混合した温水を使用したりする。これにより、ハイブリッド給湯装置5は、太陽熱利用と、昼間の電気料金よりも安価な料金体系である所定の安価料金時間帯(例えば、深夜料金時間帯)を利用する。
As shown in FIG. 6, the hybrid hot
熱源機1は、冷媒を熱交換媒体とするヒートポンプサイクルからなり貯湯タンク2内の水を加熱可能な加熱装置である。熱源機1は、給湯制御装置4からの制御信号により作動するとともに、その作動状態を給湯制御装置4に出力するように構成されている。
The
貯湯タンク2は耐食性に優れた金属製であり、その外周部に図示しない断熱材が配置されており、高温の給湯用水を長時間に渡って保温することができる。貯湯タンク2の外壁面には、貯湯水の湯量、貯湯温度を検出するための7個のサーミスタ73が設けられている。
The hot
本実施形態では縦方向にほぼ等間隔で最上部から順に7個のサーミスタ73が配設されている。これらサーミスタ73の検出温度信号は、それぞれ給湯制御装置4の入力回路に入力されるようになっており、各水位レベルでの貯湯タンク内流体の温度や湯量を検出可能である。したがって、給湯制御装置4は、サーミスタ73からの温度情報に基づいて、貯湯タンク2内上方の沸き上げられた湯と貯湯タンク2内下方の沸き上げられる前の水との境界位置を検出でき、さらに温度および湯量を検出することにより、貯湯タンク2内に蓄えられている蓄熱量を算出することができる。
In the present embodiment, seven
貯湯タンク2には、貯湯タンク2の内部に水道水を供給するための給水管75と、熱源機1と貯湯タンク2の内部とを接続し熱源機1により加熱された湯が循環する加熱用循環回路76と、給湯端末に繋がる給湯管77等からなる配管系統と、給湯管77に混合弁78を介して連結される市水流入管79とが接続されている。更に、貯湯タンク2の内部には、熱交換器80が設置されている。この熱交換器80には、太陽熱集熱器70で太陽熱により加熱された太陽熱温水が循環する集熱器用循環回路81が接続されている。
The hot
集熱器用循環回路81には、太陽熱温水を強制的に循環させるポンプ82が設けられている。ポンプ82は、給湯制御装置4から給電および制御される。給湯制御装置4は自律的にポンプ82や熱源機1を制御するし、通信ライン16を介してシステム制御部15からの制御を中継してポンプ82や熱源機1を制御する。
The heat
熱交換器80において、太陽熱温水と貯湯タンク2内部の貯湯水とが熱交換することにより、貯湯水が太陽熱温水から吸熱して加熱される。太陽熱集熱器70から太陽熱温水が流出する出口に相当する集熱器用循環回路81の一部には、太陽熱集熱器70で加熱された後の太陽熱温水の温度を検出する集熱器サーミスタ85が設けられている。集熱器サーミスタ85は、太陽熱集熱器70によって加熱された後、熱交換器80で熱交換される前の太陽熱温水の温度(熱媒体の温度)を検出する第1の熱媒体温度センサとして使用できる。
In the
熱交換器80から太陽熱温水が流出する出口に相当する集熱器用循環回路81の一部には、熱交換器80で熱交換後の太陽熱温水の温度を検出する熱交換後サーミスタ86が設けられている。熱交換後サーミスタ86は、熱交換器80で熱交換された後、太陽熱集熱器70によって加熱される前の熱媒体の温度を検出する第2の熱媒体温度センサとして使用できる。熱交換後サーミスタ86は、集熱器用循環回路81を構成する環状の配管のうち、貯湯タンク2を取り囲む筐体3内であって熱交換器80よりも下流側で貯湯タンク2外に露出する配管部位に設置されている。
A
熱交換前サーミスタ87は、太陽熱集熱器70によって加熱された後、熱交換器80で熱交換される前の熱媒体(太陽熱温水)の温度を検出する第1の熱媒体温度センサとして使用できる。熱交換前サーミスタ87は、集熱器用循環回路81を構成する環状の配管のうち、貯湯タンク2を取り囲む筐体3内であって熱交換器80よりも上流側で貯湯タンク2外に露出する配管部位に設置され、吸熱される前の集熱器用循環回路81を流れる熱媒体の温度を検出する。
The
貯湯タンク2内の熱交換器80の周囲には、熱交換器80の近傍における貯湯水の温度を検出する熱交換器サーミスタ88が設けられている。熱交換器サーミスタ88は、熱交換器80で熱交換された後、太陽熱集熱器70によって加熱される前の熱媒体(太陽熱温水)の温度を検出する第2の熱媒体温度センサとして使用できる。
Around the
熱交換器サーミスタ88は、例えば、熱交換器80に近接した部位、熱交換器80と同じ高さの水位に相当する部位、熱交換器80の下流側出口に近接する部位、その他これらの部位に相当する貯湯タンク2の内壁面に設置されている。熱交換器サーミスタ88は、熱交換器80の周囲に位置する貯湯タンク2内の貯湯水の温度を検出することができる。
The
ポンプ82の駆動により太陽熱温水が循環する集熱器用循環回路81の一部には、循環する太陽熱温水(熱媒体)の流量を検出する流量センサ90が設けられている。流量センサ90は、太陽熱集熱器70によって加熱された後の太陽熱温水が熱交換器80を通過する流量を検出する。
A
これら複数のサーミスタやセンサの情報は、給湯制御装置4にて受信される。また、通信ライン16を介してシステム制御部15にも各種サーミスタやセンサの信号が送信される。自律制御以外のときは、システム制御部15がポンプ82や熱源機1を制御する。このときの制御信号は、給湯制御装置4内を通過する。
Information on the plurality of thermistors and sensors is received by the hot water
システム制御部15および給湯制御装置4は、ユーザーが運転操作を設定できる運転操作部である給湯表示操作部17上の各種のスイッチ17cおよび熱源機1からの通信信号、流量センサ90、大気圧検出手段の一例である大気圧センサ95、各種のサーミスタ等からの検出信号が入力される入力回路を備えている。
The
また、給湯制御装置4は、入力回路からの信号を用いて各種演算を実行するマイクロコンピュータと、マイクロコンピュータによる演算に基づいて熱源機1、各種混合弁等を制御する制御信号を出力する出力回路とを備えている。マイクロコンピュータは、大気圧等のデータ、演算結果等を記憶する記憶手段としてのROM、RAM等を内蔵し、あらかじめ設定された制御プログラムや更新可能な制御プログラムを有し、沸上運転を制御する。
The hot water
システム制御部15および給湯制御装置4は、大気圧センサ95により検出される大気圧の検出値に応じて天候を予測する天候予測手段、この天候予測結果および過去の集熱量実績に基づき太陽熱集熱器70による集熱量の予測値を求める集熱量予測手段、および集熱量の予測値に応じて熱源機1による沸上熱量(加熱熱量)を求める加熱量算出手段としての機能を有する。
The
つまり、システム制御部15および給湯制御装置4は、省エネルギー、低ランニングコストのため、天候を予測し、天候予測等に基づく昼間の太陽熱の集熱量を予測し、この集熱量と貯湯タンク2内に蓄えた熱量を加味して深夜料金時間帯等の熱源機1による沸上熱量を決定可能である。
That is, the
給湯表示操作部17(リモコン)のディスプレイ17eには、図4の制御種別を表示するシンボル4Sが表示される。自律制御は、給湯制御装置4によって行われるが、自律制御以外の制御は、システム制御部15によって行われる。システム制御部15には、HEMS側の情報も入力され、HEMS側の都合によって、全体効率が向上するように熱源機1による沸上を制御する。
On the
万一、システム制御部15に障害が発生したり、通信ライン16に障害が発生したりしたときは、自律制御以外の運転領域でも、システム制御部15に代わり給湯制御装置4が給湯装置5内の機器を制御するバックアップ能力を備えている。この沸上熱量は、ユーザーの過去の使用熱量実績による学習値から、貯湯タンク2内に残存する貯湯タンク残存熱量と、翌日の集熱量(集熱量の予測値)とを減算することにより算出されるものである。
In the unlikely event that a failure occurs in the
そして、システム制御部15および給湯制御装置4は、電力が安価な深夜時間帯に熱源機1を作動させ、加熱量算出手段として算出した沸上熱量(加熱熱量)に応じて、熱源機1に貯湯水の加熱を行わせることにより、加熱された高温水が貯湯タンク2内に供給されて沸上熱量が貯湯タンク2内の貯湯水に加わることになる。
And the
(その他の実施形態)
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。例えば、上述の第1実施形態では、別のシステムとしてHEMS(Home Energy Management System)を採用したが、BEMS(Building Energy Management Systems)を採用することもできる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows. For example, in the first embodiment described above, HEMS (Home Energy Management System) is adopted as another system, but BEMS (Building Energy Management Systems) can also be adopted.
また、蓄電装置6の一部を車載蓄電池42で代用することもできる。更に、上記実施形態では、大気圧センサを用いて天候予測を実施しているが、インターネットに接続する接続手段を設け、インターネット上から気象庁等による天候予測を取得し、これを天候予測値に換算して使用するようにしてもよい。更に、通信ライン16はPLC(Power Line Communication)を採用しても良い。
Further, a part of the
なお、本発明に言うエネルギー管理システムとは、商用電源のエネルギーで充電される蓄電装置を管理するものに限らず、太陽光発電装置のエネルギーで、または商用電源のエネルギーで、または太陽光発電装置等から蓄電され蓄電されたエネルギーで、電気製品を稼動することができるエネルギー管理のシステムを言う。従って、電気自動車(EV)またはプラグインハイブリッド車(PHV)または他の機器におけるエネルギー管理のシステムを含むものである。 The energy management system referred to in the present invention is not limited to managing the power storage device charged with the energy of the commercial power source, but with the energy of the solar power generation device, with the energy of the commercial power source, or with the solar power generation device This refers to an energy management system that can operate electrical products with the energy stored and stored. Thus, it includes an energy management system in an electric vehicle (EV) or plug-in hybrid vehicle (PHV) or other equipment.
1 熱源機
2 貯湯タンク
4 給湯制御装置
5 給湯装置、
41 商用電源(交流電力線)
6 蓄電装置
HEMS 住居内エネルギー管理システム
15 システム制御部
15R システム制御部の指示による沸上運転領域
4R 給湯制御装置の指示による沸上運転領域
16 通信ライン
17 給湯表示操作部(台所リモコン17a、浴室リモコン17b)
1
41 Commercial power supply (AC power line)
6 Power Storage Device HEMS Residential
Claims (6)
エネルギー管理システムと、該エネルギー管理システムの中枢となるシステム制御部(15)と、を備える給湯制御システムであって、
前記給湯制御装置(4)を制御する制御部を前記システム制御部(15)内に有し、
前記給湯制御装置(4)による前記熱源機(1)を用いた前記貯湯タンク(2)内の湯の沸上は、前記システム制御部の指示による沸上運転と前記給湯制御装置(4)自身の自律的指示による沸上運転とが区別されて存在し、
前記給湯制御装置(4)の指示による沸上運転は、前記貯湯タンク(2)内の湯量が所定下限湯量未満の場合において設定され、前記システム制御部(15)の指示による沸上運転は、前記貯湯タンク(2)内の湯量が前記所定下限湯量を超える場合において設定されることを特徴とする給湯制御システム。 Hot water supply comprising a heat source machine (1) for boiling hot water, a hot water storage tank (2) for storing hot water boiled by the heat source machine (1), and a hot water supply control device (4) for controlling the heat source machine (1) A device (5);
A hot water supply control system comprising an energy management system and a system control unit (15) serving as the center of the energy management system,
The system controller (15) has a controller for controlling the hot water controller (4),
Boiling of hot water in the hot water storage tank (2) using the heat source device (1) by the hot water supply control device (4) is performed in accordance with instructions from the system control unit and the hot water supply control device (4) itself. the heating-up operation and are present are distinguished by autonomous instruction,
The boiling operation according to the instruction of the hot water supply control device (4) is set when the amount of hot water in the hot water storage tank (2) is less than a predetermined lower limit hot water amount, and the boiling operation according to the instruction of the system control unit (15) is The hot water supply control system is set when the amount of hot water in the hot water storage tank (2) exceeds the predetermined lower limit hot water amount .
エネルギー管理システムと、該エネルギー管理システムの中枢となるシステム制御部(15)と、を備える給湯制御システムであって、
前記給湯制御装置(4)を制御する制御部を前記システム制御部(15)内に有し、
前記給湯制御装置(4)による前記熱源機(1)を用いた前記貯湯タンク(2)内の湯の沸上は、前記システム制御部の指示による沸上運転と前記給湯制御装置(4)自身の自律的指示による沸上運転とが区別されて存在し、
前記給湯制御装置(4)の指示による沸上は、前記給湯装置(5)の故障を防止するために実施する第1沸上と、前記貯湯タンク(2)内の湯量が不足する湯切れを防止するために実施する第2沸上とからなり、
前記システム制御部(15)の指示による沸上を第3沸上としたときに、沸上の優先順位を第1沸上、第2沸上、第3沸上の順序に設定したことを特徴とする給湯制御システム。 Hot water supply comprising a heat source machine (1) for boiling hot water, a hot water storage tank (2) for storing hot water boiled by the heat source machine (1), and a hot water supply control device (4) for controlling the heat source machine (1) A device (5);
A hot water supply control system comprising an energy management system and a system control unit (15) serving as the center of the energy management system,
The system controller (15) has a controller for controlling the hot water controller (4),
Boiling of hot water in the hot water storage tank (2) using the heat source device (1) by the hot water supply control device (4) is performed in accordance with instructions from the system control unit and the hot water supply control device (4) itself. There is a distinction from boiling operation by autonomous instructions of
Boiling according to the instruction of the hot water supply control device (4) includes the first boiling performed to prevent a failure of the hot water supply device (5), and the lack of hot water in the hot water storage tank (2). Consisting of the second boiling to be carried out to prevent,
When the boiling according to the instruction of the system control unit (15) is the third boiling, the priority of boiling is set to the order of the first boiling, the second boiling, and the third boiling. hot water supply control system to be.
前記システム制御部(15)の指示による沸上を第3沸上としたときに、沸上の優先順位を第1沸上、第2沸上、第3沸上の順序に設定したことを特徴とする請求項1に記載の給湯制御システム。 Boiling according to the instruction of the hot water supply control device (4) includes the first boiling performed to prevent a failure of the hot water supply device (5), and the lack of hot water in the hot water storage tank (2). Consisting of the second boiling to be carried out to prevent,
When the boiling according to the instruction of the system control unit (15) is the third boiling, the priority of boiling is set to the order of the first boiling, the second boiling, and the third boiling. The hot water supply control system according to claim 1 .
前記給湯制御装置(4)は、前記給湯装置(5)における前記熱源機の沸上制御情報を前記システム制御部(15)から受信することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の給湯制御システム。 The system control unit (15) and the hot water supply control device (4) are connected by a communication line (16) that transmits information, and the hot water supply control device (4) is connected to the system control unit (15). Send information of the sensor of the hot water supply device (5),
The said hot water supply control apparatus (4) receives the boiling-up control information of the said heat source machine in the said hot water supply apparatus (5) from the said system control part (15), The one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. The hot water supply control system described in 1.
前記給湯表示操作部(17)と前記システム制御部(15)とが通信ラインで結ばれ、前記給湯表示操作部(17)は、前記システム制御部(15)が持つ情報を表示することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の給湯制御システム。 The hot water supply device (5) further includes a hot water supply display operation unit (17) for transmitting an operation signal to the hot water supply control device (4) and displaying a boiling operation state which is a control state of the hot water supply control device (4). Have
The hot water supply display operation unit (17) and said system control unit (15) and is connected by communication line, the hot water supply display operation unit (17) to display the information the system control unit (15) has The hot water supply control system according to any one of claims 1 to 4, characterized in that:
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