(57)【要約】【課題】電力の供給量と需要量とをバランスさせることに寄与できる温熱機器の制御装置を提供する。【解決手段】コントローラ８０は、温水を蓄える給湯タンク６１を含む暖房給湯システム１０の制御装置であって、電力調整可能量を決定する電力調整可能量決定部８４と、電力調整情報提示部８６と、給湯タンク６１内の温水の状態を把握するシステム状況把握部８３とを備えている。電力調整可能量は、暖房給湯システム１０が所定期間において調整可能な電力量である。電力調整情報提示部８６は、電力調整可能量に基づいて、上位の電力統括装置１ａに対して電力調整に関する情報を提示する。電力調整可能量決定部８４は、給湯タンク６１内の温水の状態に基づいて、電力調整可能量を決定する。【選択図】図３
2014117018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水を蓄えるタンク（６１）を含む温熱機器（１０）の制御装置（８０）であって、
前記温熱機器が所定期間において調整可能な消費エネルギーの量であるエネルギー調整可能量を決定する、決定部（８４）と、
前記決定部で決定された前記エネルギー調整可能量に基づいて、上位のエネルギー統括装置（１ａ）に、前記温熱機器の消費エネルギーの調整に関する情報を提示する、提示部（８６）と、
前記タンクの中の温水の状態を把握する、状態把握部（８３）と、
を備え、
前記決定部は、前記状態把握部で把握された前記温水の状態に基づいて、前記エネルギー調整可能量を決定する、
温熱機器の制御装置。
【請求項２】
前記エネルギー調整可能量には、前記温熱機器が所定期間において増やすことができる消費エネルギーの量であるエネルギー消費増加可能量、が含まれる、
請求項１に記載の温熱機器の制御装置。
【請求項３】
前記状態把握部は、前記タンクに取り付けられている少なくとも１つの温度センサ（６１ａ）の検出値から、前記タンクの中の温水の温度を把握する、
請求項１又は２に記載の温熱機器の制御装置。
【請求項４】
前記エネルギー統括装置から、前記温熱機器の消費エネルギーの調整に関する照会を受け付ける、照会受信部（８５）
をさらに備え、
前記決定部は、前記照会があったときに前記エネルギー調整可能量を決定し、
前記提示部は、前記照会に応じて、前記エネルギー統括装置に、前記温熱機器の消費エネルギーの調整に関する情報を提示する、
請求項１から３のいずれかに記載の温熱機器の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温熱機器の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー供給事業者、例えば電力を供給する電力供給事業者は、安定的な電力供給を実現するために、電力供給量と電力需要量とをバランスさせたいという要求を持っている。このような要求を満たすシステムとして、特許文献１（特開２００５−１０７９０１号公報）では、電力負荷平準化システムが提案されている。このシステムでは、電力逼迫時に、電力需要者の機器に電力抑制要求情報が入り、抑制期間の間、所定のＩＴ家電機器が電源オフされる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、近年、風力発電や太陽光発電などが増加してきており、これらの全体の発電量に占める割合が大きくなると、電力供給量を安定させることが難しくなる。そして、電力需要者の側から見ると、電力需要者に消費電力を抑制して欲しいという状況のほか、消費電力を一時的に増やして欲しいという電力の消費促進の要求も生まれてくることが考えられる。
【０００４】
本発明の課題は、エネルギーの供給量と需要量とをバランスさせることに寄与できる温熱機器の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１観点に係る温熱機器の制御装置は、温水を蓄えるタンクを含む温熱機器の制御装置であって、決定部と、提示部と、状態把握部とを備えている。決定部は、エネルギー調整可能量を決定する。エネルギー調整可能量は、温熱機器が所定期間において調整可能な消費エネルギーの量である。提示部は、決定部で決定されたエネルギー調整可能量に基づいて、上位のエネルギー統括装置に対して、温熱機器の消費エネルギーの調整に関する情報を提示する。状態把握部は、タンクの中の温水の状態を把握する。そして、決定部は、状態把握部で把握された温水の状態に基づいて、エネルギー調整可能量を決定する。
【０００６】
ここでは、タンクを含む温熱機器を制御する制御装置において、状態把握部がタンクの中の温水の状態を把握し、その温水の状態に基づいてエネルギー調整可能量が決定される。温水を蓄えるタンクは、その中の温水の状態によって余剰なエネルギー量が変わるが、それ故に、そのタンクを含む温熱機器においても、タンクの中の温水の状態によって余剰な暖房能力などが変わる。これに鑑み、本発明に係る制御装置では、状態把握部で把握された温水の状態に基づいて、エネルギー調整可能量を決定している。このため、温熱機器のエネルギー調整可能量が高い精度で得られ、そのエネルギー調整可能量に基づく各温熱機器の消費エネルギーの調整に関する情報に基づいてエネルギーの需給バランスを決める上位のエネルギー統括装置においては、適切にエネルギーの供給量と需要量とをバランスさせることができるようになる。
【０００７】
なお、本発明に係る制御装置は、温熱機器に内蔵されるものであってもよいし、温熱機器に接続される別装置であってもよい。また、提示部が上位のエネルギー統括装置に対して提示する、温熱機器の消費エネルギーの調整に関する情報は、エネルギー調整可能量の値そのものであってもよいし、上位からの所定量のエネルギー調整が可能か否かという問い合わせに対するＹＥＳ／ＮＯの回答であってもよい。
【０００８】
本発明の第２観点に係る温熱機器の制御装置は、第１観点の制御装置であって、エネルギー調整可能量には、エネルギー消費増加可能量が含まれる。エネルギー消費増加可能量は、温熱機器が所定期間において増やすことができる消費エネルギーの量である。
【０００９】
温熱機器がタンクを含むものであり、そのタンクの中の温水の状態（平均温度や温度分布など）を変えることで余剰なエネルギーをタンクで吸収できることに鑑み、この制御装置では、状態把握部で把握された温水の状態に基づいて、エネルギー消費増加可能量を決定する。このエネルギー消費増加可能量が提示部を介して上位のエネルギー統括装置に提示されると、必要以上に電力を生み出すこともある風力発電や太陽光発電のエネルギー管理をエネルギー統括装置が行うような場合にも、余分にエネルギー消費増加が可能な温熱機器群にエネルギーを使ってもらってエネルギー需給バランスを取ることが可能になる。
【００１０】
本発明の第３観点に係る温熱機器の制御装置は、第１観点又は第２観点の制御装置であって、状態把握部は、タンクに取り付けられている温度センサ（少なくとも１つの温度センサ）の検出値から、タンクの中の温水の温度を把握する。
【００１１】
ここでは、温度センサの検出値からタンク内の温水の温度を把握するため、タンクによるエネルギー消費増加可能量あるいはエネルギー消費の抑制可能量を精度よく求めることができるようになる。
【００１２】
本発明の第４観点に係る温熱機器の制御装置は、第１観点から第３観点のいずれかの制御装置であって、照会受信部をさらに備えている。照会受信部は、エネルギー統括装置から、温熱機器の消費エネルギーの調整に関する照会を受け付ける。そして、決定部は、照会があったときにエネルギー調整可能量を決定する。提示部は、照会に応じて、エネルギー統括装置に、温熱機器の消費エネルギーの調整に関する情報を提示する。
【００１３】
この制御装置は、照会受信部で消費エネルギーの調整に関する照会を受け付けると、エネルギー調整可能量を決定し、消費エネルギーの調整に関する情報をエネルギー統括装置に提示する。したがって、この制御装置が制御を行う温熱機器が多く設置されるようになれば、それらの上位のエネルギー統括装置から見ると、各温熱機器の制御装置に照会を行って消費エネルギーの調整に関する情報を得ることができ、エネルギーの供給量と需要量とのバランスを取りやすくなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の第１観点に係る温熱機器の制御装置によれば、温熱機器のエネルギー調整可能量が高い精度で得られるようになる。これにより、エネルギー調整可能量に基づく各温熱機器の消費エネルギーの調整に関する情報に基づいてエネルギーの需給バランスを決める上位のエネルギー統括装置においては、適切にエネルギーの供給量と需要量とをバランスさせることができるようになる。
【００１５】
本発明の第２観点に係る温熱機器の制御装置によれば、状態把握部で把握された温水の状態に基づいてエネルギー消費増加可能量が決定されるため、余分にエネルギー消費増加が可能な温熱機器群にエネルギーを使ってもらってエネルギー需給バランスを取ることが可能になる。
【００１６】
本発明の第３観点に係る温熱機器の制御装置によれば、タンクによるエネルギー消費増加可能量あるいはエネルギー消費の抑制可能量を精度よく求めることができるようになる。
【００１７】
本発明の第４観点に係る温熱機器の制御装置によれば、上位のエネルギー統括装置から見ると、各温熱機器の制御装置に照会を行って消費エネルギーの調整に関する情報を得ることができ、エネルギーの供給量と需要量とのバランスを取りやすくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る暖房給湯システムを含む電力管理システムを示す図。
【図２】暖房給湯システムの概略図。
【図３】暖房給湯システムの制御ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明に係る温熱機器である暖房給湯システムを含む電力管理システムの一実施形態を、図面を参照して説明する。なお、下記の実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００２０】
（１）暖房給湯システムおよびそれを含む電力管理システムの構成
本実施形態に係る暖房給湯システム１０は、住宅に設置されるヒートポンプシステムである。暖房給湯システム１０は、暖房および給湯の目的で使用される。ただし、これに限定されるものではなく、暖房給湯システム１０は、暖房又は給湯のみに使用されてもよい。また、例えば、暖房給湯システム１０は、暖房、および／又は、給湯に加え、冷房にも使用されるものであってもよい。
【００２１】
図１は、電力需要者としての複数の住宅２と、複数の住宅２に電力を供給する電力供給者としての電力会社１とを含む電力ネットワークである電力管理システム１００を示している。住宅２には、暖房給湯システム１０が設置されている。電力会社１は、自ら発電した電力、および／又は、他者が発電した電力を電力需要者に供給する。なお、この電力管理システム１００には、暖房給湯システム１０が設置されていない住宅や、住宅以外の電力需要者も含まれる。
【００２２】
（１−１）電力会社
電力会社１は、電力統括装置１ａを有している。電力統括装置１ａは、電力会社１の電力供給量と、電力需要者による電力需要量とがバランスするように各種処理を行って電力の需給を調節する装置である。電力統括装置１ａは、後述する住宅２に設置されたスマートメータ２ａと、通信回線１００ａにより接続されている。
【００２３】
電力統括装置１ａは、スマートメータ２ａから送信される各住宅２の電力需要量（電力の使用量）と、住宅２以外の電力需要者の電力需要量とを収集し、電力供給量と電力需要量とがバランスしているか分析する。電力供給量と電力需要量とがバランスしているかの分析には、将来の予想を含む。
【００２４】
また、電力統括装置１ａは、電力供給量と電力需要量とをバランスさせるため、分析結果に基づいて、住宅２を含む電力需要者に対して、電力の消費量（使用量）の抑制又は増加を要求する。具体的には、電力統括装置１ａは、電力の需要が供給を上回りそうな時間帯には、電力の消費抑制要求を各スマートメータ２ａに送信する。逆に、電力の供給が需要を上回りそうな時間帯には、電力統括装置１ａは、電力の消費増加要求を各スマートメータ２ａに送信する。なお、電力の供給が需要を上回る状況は、例えば、電力需要に応じて電力発生を調整することが難しい自然エネルギー（例えば風力や太陽光）により発電した電力を電力会社１が供給する際に発生する。
【００２５】
なお、電力統括装置１ａは、各スマートメータ２ａに対して電力の消費量の抑制要求又は増加要求を送信する際に、調整要求期間（いつ抑制又は増加させるか）、調整要求量（どれだけ抑制又は増加させるか）、および、インセンティブに関する情報（抑制要求又は増加要求に応じた場合の報奨金（あるいは応じなかった場合の罰金）に関する情報）を併せて送信する。調整要求量は、単位時間あたりの電力［ｋＷ］に関するものであっても、調整要求期間における電力量［ｋＷｈ］に関するものであってもよい。インセンティブに関する情報は、報奨金（罰金）そのものについての情報である必要はなく、例えば、調整要求期間の電力単価の情報等であってもよい。
【００２６】
また、後に詳述するが、電力統括装置１ａは、各スマートメータ２ａに対して、所定の調整要求期間において所定の電力量の消費を抑制あるいは増加できるか否かの照会を行う。
【００２７】
（１−２）住宅
住宅２は、暖房給湯システム１０のほか、スマートメータ２ａ、ＨＥＭＳ（家庭用エネルギー管理システム）２ｂ、各種の電気機器３を有する。
【００２８】
スマートメータ２ａは、電力会社１の電力統括装置１ａと通信回線１００ａにより接続される。スマートメータ２ａは、住宅２で使用されている電力の値を電力統括装置１ａに送信する。スマートメータ２ａは、電力統括装置１ａから電力の消費量の抑制要求および増加要求を受信する。スマートメータ２ａは、住宅２に設置されたＨＥＭＳ２ｂと通信回線２ｃにより接続されている。スマートメータ２ａからＨＥＭＳ２ｂへは、電力統括装置１ａからスマートメータ２ａに対して送信された電力の消費量の抑制要求又は増加要求（調整要求期間、調整要求量およびインセンティブに関する情報を含む）が送信される。
【００２９】
ＨＥＭＳ２ｂは、暖房給湯システム１０および電気機器３と、通信回線２ｄにより接続されている。ＨＥＭＳ２ｂは、住宅２における電力の消費量を把握するとともに、住宅２における電力の消費量を最適に制御する。
【００３０】
ＨＥＭＳ２ｂは、電力統括装置１ａから、スマートメータ２ａを介して送信された電力の消費量の抑制要求又は増加要求に基づいて、暖房給湯システム１０および電気機器３に、電力の消費量の抑制要求又は増加要求を送信する。ＨＥＭＳ２ｂは、電力の消費量の抑制要求又は増加要求と共に、暖房給湯システム１０および電気機器３のそれぞれに、電力の抑制又は増加を要求する個別調整要求期間（いつ抑制又は増加させるか）と、個別電力消費目標（どれだけ抑制又は増加させるか）とを送信する。なお、個別要求期間および個別電力消費目標は、暖房給湯システム１０および各電気機器３の特性、現在暖房給湯システム１０および各電気機器３によって使用されている電力、電力統括装置１ａから（スマートメータ２ａを介して）送信された調整要求期間および調整要求量等を用いて、暖房給湯システム１０および各電気機器３別に、ＨＥＭＳ２ｂが決定する。より具体的には、ＨＥＭＳ２ｂは、暖房給湯システム１０および各電気機器３が、ＨＥＭＳ２ｂによって決定された個別調整要求期間および個別電力消費目標に応じて電力の消費量を調整することで、電力統括装置１ａから送信された調整要求期間に、調整要求量を満足できるように、個別調整要求期間および個別電力消費目標を決定する。
【００３１】
個別電力消費目標は、個別調整要求期間における電力の目標値（ｋＷ）であってもよいし、現在の電力の消費量に対する相対的な調整量（ｋＷ）や調整率（％）などであってもよい。また、個別電力消費目標は、電力に関するものではなく、個別調整要求期間における電力量（ｋＷｈ）に関するものであってもよい。本実施形態では、個別電力消費目標は、個別調整要求期間における電力の目標値（ｋＷ）である。
【００３２】
なお、ＨＥＭＳ２ｂは、スマートメータ２ａを介して受信した電力の消費量の抑制要求および増加要求に応じた場合のインセンティブに関する情報を更に用いて、電力の消費量の抑制要求又は増加要求を暖房給湯システム１０および電気機器３に送信するか否か、および／又は、暖房給湯システム１０および電気機器３に送信する個別調整要求期間および個別電力消費目標、を決定してもよい。例えば、ＨＥＭＳ２ｂは、電力の消費量の増加要求の受信時には、電力の消費量を増加させることで所定額以上の報奨金を得られる場合、あるいは、電力単価が所定価格以下となる場合（無料の場合を含む）のみ、暖房給湯システム１０および電気機器３に電力の消費量の増加要求を送信してもよい。ただし、本実施形態では、電力統括装置１ａからＨＥＭＳ２ｂに電力の消費量の増加要求があった場合、その調整要求期間に電力調整が可能であるという回答を既に返していたときには、インセンティブに関する情報によらず、ＨＥＭＳ２ｂは増加要求に応じるものとして説明する。
【００３３】
（１−２−１）暖房給湯システム
図２は、本発明の一実施形態に係る暖房給湯システム１０の概略構成図である。暖房給湯システム１０は、主に、蒸気圧縮式のヒートポンプサイクルを利用することで水媒体を加熱し、加熱された水媒体を用いて暖房および給湯を行う。
【００３４】
暖房給湯システム１０は、図２および図３のように、主として、室外機２０と、室内機３０と、ガス冷媒連絡管２６と、液冷媒連絡管２７と、給湯ユニット６０と、暖房ユニット７０と、水媒体連絡管３６，３７と、を備えている。
【００３５】
室外機２０と室内機３０とは、ガス冷媒連絡管２６および液冷媒連絡管２７を介して接続されており、これによって冷媒回路２５を構成している。冷媒回路２５は、主として、後述する圧縮機２１と、利用側熱交換器３１と、膨張弁２２と、熱源側熱交換器２３と、で構成される。冷媒回路２５には、例えばＲ−４１０Ａが冷媒として使用される。なお、冷媒の種類は例示であり、これに限定されるものではない。
【００３６】
室内機３０と、給湯ユニット６０および暖房ユニット７０とは、それぞれ水媒体連絡管３６，３７を介して接続されており、これによって水媒体回路３５を構成している。水媒体回路３５には、媒体として水が循環するようになっている。
【００３７】
コントローラ８０は、暖房給湯システム１０と電気的に接続され、暖房給湯システム１０の動きを制御する。
【００３８】
（１−２−１−１）室外機
室外機２０は、熱源ユニットとして機能する。室外機２０は、通常、屋外に配置されている。室外機は、図２のように、ガス冷媒連絡管２６と、液冷媒連絡管２７とにより室内機３０と接続され、冷媒回路２５の一部を構成している。室外機２０は、図２のように、主として、圧縮機２１と、熱源側熱交換器２３と、膨張弁２２と、を有している。熱源側熱交換器２３は、内部を流れる冷媒と、室外ファンによって生成され周囲を流れる外気との間で熱交換を行わせる。
【００３９】
（１−２−１−２）室内機
室内機３０は、屋内に配置されている。室内機３０は、図２のように、ガス冷媒連絡管２６と、液冷媒連絡管２７とを介して室外機２０に接続されており、冷媒回路２５の一部を構成している。また、室内機３０は、図２のように、水媒体連絡管３６，３７を介して、それぞれ給湯ユニット６０および暖房ユニット７０に接続されており、水媒体回路３５の一部を構成している。室内機３０は、図２のように、主として、利用側熱交換器３１と、暖房用電気ヒータ３２と、循環ポンプ３３とを有している。利用側熱交換器３１は、図２のように、冷媒回路２５内を流れる冷媒と、水媒体回路３５を流れる水媒体との熱交換を行うことで、冷媒回路２５を流れる冷媒の凝縮器として機能する。つまり、熱源側熱交換器２３に流入した気相の冷媒は、水媒体回路３５を流れる水媒体に熱を放出することで、凝縮して液相の冷媒となる。言い換えれば、利用側熱交換器３１は、冷媒回路２５を流れる冷媒の放熱器として機能し、水媒体回路３５を流れる水媒体を加熱する。
【００４０】
暖房用電気ヒータ３２は、水媒体回路３５を流れる水媒体を、暖房ユニット７０に送る際に、さらに加熱するための電気ヒータである。暖房用電気ヒータ３２は、利用側熱交換器３１と、水媒体連絡管３６とを接続する水媒体配管に設けられている。
【００４１】
循環ポンプ３３は、モータにより駆動される遠心式や容積式などのポンプである。循環ポンプ３３は、インバータ制御される。循環ポンプ３３は、利用側熱交換器３１と水媒体連絡管３６とを接続する水媒体連絡管３６の、暖房用電気ヒータ３２よりも下流側に設けられている。循環ポンプ３３は、水媒体を昇圧し、水媒体を水媒体回路３５内で循環させる。具体的には、利用側熱交換器３１又は暖房用電気ヒータ３２で加熱された水は、循環ポンプ３３により昇圧され、水媒体連絡管３６を介して、給湯ユニット６０又は暖房ユニット７０に送られる。給湯ユニット６０又は暖房ユニット７０を出た水媒体は、水媒体連絡管３７を介して、利用側熱交換器３１に戻る。
【００４２】
（１−２−１−３）給湯ユニット
給湯ユニット６０は、室内機３０から供給される水媒体を使用する水媒体機器であって、屋内に設置されている。給湯ユニット６０は、図２のように、水媒体連絡管３６，３７を介して室内機３０と接続されており、水媒体回路３５の一部を構成している。
【００４３】
給湯ユニット６０は、図２のように、主として、給湯タンク６１と、熱交換コイル６２と、給湯用電気ヒータ６３と、を有している。
【００４４】
給湯タンク６１は、給湯に供される水を溜める容器である。給湯タンク６１には、図示しない、蛇口やシャワー等に温水となった水を送るための給湯管と、給湯管に送られて消費された水の補充を行うための給水管と、が接続されている。
【００４５】
熱交換コイル６２は、図２のように、給湯タンク６１内に設けられている。熱交換コイル６２は、水媒体回路３５を循環する水媒体と給湯タンク６１内の水との熱交換を行うことで給湯タンク６１内の水の加熱器として機能する熱交換器である。なお、熱交換コイル６２の入口側は、水媒体連絡管３６に設けられた三方弁６５と接続され、熱交換コイル６２の出口側は、水媒体連絡管３７と接続されている（図２参照）。
【００４６】
給湯ユニット６０では、以上の構成により、室内機３０において加熱される水媒体回路３５を循環する水媒体によって、給湯タンク６１内の水を加熱し、給湯タンク６１内に溜めることが可能となっている。給湯タンク６１には、異なる高さ位置において温水の温度を測る複数の給水タンク温度センサ６１ａが設けられている。例えば、低位置から高位置まで５つ或いは７つの給水タンク温度センサ６１ａが配備されている。
【００４７】
給湯用電気ヒータ６３は、給湯タンク６１内に設けられた電気ヒータである。給湯用電気ヒータ６３は、給湯タンク６１内の水を加熱するために利用される。給湯用電気ヒータ６３は、例えば、ヒートポンプを利用した加熱（利用側熱交換器３１による加熱）では実現できない高温給湯に対応する場合等に用いられる。
【００４８】
（１−２−１−４）暖房ユニット
暖房ユニット７０は、室内機３０から供給される水媒体を使用する水媒体機器であって、屋内に設置されている。暖房ユニット７０は、図２のように、水媒体連絡管３６，３７を介して室内機３０に接続されており、水媒体回路３５の一部を構成している。
【００４９】
暖房ユニット７０は、図２のように、主として、熱交換器７１と、ファン７２と、を有するファンコイルユニットである。熱交換器７１およびファン７２は、図示しないケーシング内に収納されている。
【００５０】
熱交換器７１は、水媒体回路３５を循環する水媒体と室内空気との熱交換を行うことで室内空気の加熱器として機能する。なお、熱交換器７１の入口側は、水媒体連絡管３６に設けられた三方弁６５と接続され、熱交換器７１の出口側は、水媒体連絡管３７と接続されている（図２参照）。
【００５１】
ファン７２は、ケーシング内に空気を取り込み、熱交換器７１における、水媒体回路３５を循環する水媒体と室内空気との熱交換を促進するためのファンである。熱交換器７１により加熱された室内空気は、ケーシング外（室内）へと吹き出す。
【００５２】
なお、ここでの暖房ユニット７０は、ファンコイルユニットであるが、これに限定されるものではなく、暖房ユニット７０は、床暖房ユニットやラジエータであってもよい。また、図２では、暖房ユニット７０は１つしか設けられていないが、これに限定されるものではなく、並列に複数の暖房ユニット７０が設けられてもよい。
【００５３】
（１−２−１−５）水媒体連絡管
水媒体連絡管３６は、図２のように、室内機３０の出口側（循環ポンプ３３の下流側）と、給湯ユニット６０の熱交換コイル６２の入口側および暖房ユニット７０の熱交換器７１の入口側とを接続している。水媒体連絡管３７は、図２のように、室内機３０の入口側（利用側熱交換器３１の入口側）と、給湯ユニット６０の熱交換コイル６２の出口側および暖房ユニット７０の熱交換器７１の出口側とを接続している。室内機３０から、水媒体連絡管３６を介して、給湯ユニット６０又は暖房ユニット７０に供給された水媒体は、水媒体連絡管３７を介して、室内機３０へと戻る。
【００５４】
水媒体連絡管３６には、図２のように三方弁６５が設けられている。三方弁６５は、電動弁である。三方弁６５は、水媒体回路３５を循環する水媒体を、給湯ユニット６０および暖房ユニット７０のいずれか一方に供給するように、水媒体の流れ方向を切り換える。
【００５５】
（１−２−２）コントローラ
コントローラ８０は、ＣＰＵやメモリ等を有するマイクロコンピュータであり、メモリに記憶された各種プログラムをＣＰＵが実行することで、各種制御を実行する。なお、コントローラ８０は、一体に構成されている必要はなく、室外機２０、室内機３０、給湯ユニット６０、暖房ユニット７０をそれぞれ制御する複数のサブコントローラが回線により接続されて構成されるものであってもよい。
【００５６】
コントローラ８０は、図３のように、ＨＥＭＳ２ｂと電気的に接続され、ＨＥＭＳ２ｂとの間で各種情報をやり取りする。コントローラ８０は、暖房給湯システム１０の運転状況に関する情報（電力の消費量等）を、ＨＥＭＳ２ｂに対して送信する。また、コントローラ８０は、ＨＥＭＳ２ｂから送信される、電力の消費量の調整要求（抑制要求又は増加要求）と、個別調整要求期間（いつ抑制又は増加させるか）と、個別電力消費目標（どれだけ抑制又は増加させるか）と、を受信する。
【００５７】
コントローラ８０は、図３に示すように、圧縮機２１、膨張弁２２、暖房用電気ヒータ３２、循環ポンプ３３、給湯用電気ヒータ６３、三方弁６５、ファン７２等と電気的に接続されている。また、コントローラ８０は、給湯タンク６１に設けられた複数の給湯タンク温度センサ６１ａを含む各種センサから検出信号を受け、これらの検出信号等に基づいて上記の各種機器を制御する。さらに、コントローラ８０は、電力統括装置１ａからＨＥＭＳ２ｂを経て送信されてくる、電力の消費量の調整要求、個別調整要求期間、および個別電力消費目標に基づいて、各種機器を制御する。
【００５８】
コントローラ８０は、ＨＥＭＳ２ｂとの間で通信を行う通信部８０ａ、給湯暖房運転を行うための給湯暖房運転制御部８１、ＨＥＭＳ２ｂから電力の消費量の調整要求に応じて、電力の消費量を調整する電力調整運転制御部８２等を機能部として有している。また、プログラムのＣＰＵが実行することで備わる機能部として、コントローラ８０は、さらにシステム状況把握部８３、電力調整可能量決定部８４、照会受信部８５および電力調整情報提示部８６を有している。
【００５９】
（１−２−２−１）システム状況把握部
システム状況把握部８３は、暖房給湯システム１０の圧縮機２１の回転数などの状態を把握する。特に、システム状況把握部８３は、給湯タンク６１の中の温水の温度分布を、給湯タンク温度センサ６１ａそれぞれからの検出値に基づいて把握する。
【００６０】
（１−２−２−２）電力調整可能量決定部
電力調整可能量決定部８４は、電力統括装置１ａからＨＥＭＳ２ｂを介して照会受信部８５に照会があったときに、指定された所定の調整期間において暖房給湯システム１０の電力消費量の抑制可能量あるいは増加可能量を決定する。この決定において、電力調整可能量決定部８４は、システム状況把握部８３が把握している給湯タンク６１の中の蓄熱量を重視する。例えば、暖房を住宅２の住人が要求する能力で運転している状態で給湯タンク６１内の温水の温度が低い場合には、暖房を余計に行って部屋を過剰暖房し快適性を損なうのではなく給湯タンク６１の温水の温度を上げることで圧縮機２１や給湯用電気ヒータ６３の消費電力を増やすことができる。このように電力調整可能量決定部８４は、電力消費量の増加可能量を決定することができる。
【００６１】
（１−２−２−３）照会受信部
照会受信部８５は、電力統括装置１ａから、暖房給湯システム１０の消費電力の調整を含む形の照会を受け付ける。具体的には、電力統括装置１ａは、スマートメータ２ａを介してＨＥＭＳ２ｂに、近い将来（例えば、２時間後や１２時間後）の所定の期間に所定量の電力消費の抑制あるいは増加ができるか否かの照会を行う。それを受けたＨＥＭＳ２ｂは、例えば暖房給湯システム１０のコントローラ８０に所定電力消費量だけ電力消費を増加させることができるか否かの照会を行い、コントローラ８０は照会受信部８５でその照会を受ける。
【００６２】
（１−２−２−４）電力調整情報提示部
電力調整情報提示部８６は、照会受信部８５で照会を受けたときに電力調整可能量決定部８４で決定される電力消費量の抑制可能量あるいは増加可能量に基づいて、上位の電力統括装置１ａに対して、具体的にはＨＥＭＳ２ｂに対して、暖房給湯システム１０の消費電力の調整に関する情報を提示する。この暖房給湯システム１０の消費電力の調整に関する情報は、ここでは、所定の期間に所定量の電力消費の抑制あるいは増加ができるか否かの照会に対する、ＹＥＳ／ＮＯの回答である。
【００６３】
（２）ヒートポンプシステムの動作
本実施形態に係る暖房給湯システム１０の動作、特に給湯暖房運転と、電力調整運転と、について説明する。
【００６４】
（２−１）給湯暖房運転
暖房給湯システム１０は、給湯暖房運転制御部８１により制御され、給湯暖房運転として、暖房運転のみ、給湯運転のみ、あるいは暖房運転と給湯用電気ヒータ６３による給湯運転との並行運転を行う。
【００６５】
暖房運転は、住宅２の住人が、図示しないリモコンを介して、コントローラ８０に暖房ユニット７０の運転を要求している時に行われる。圧縮機２１の回転数等の運転条件の調整は、図示しないセンサにより取得された室内温度、図示しないリモコンを介して入力される室温の設定温度、暖房ユニット７０に送られる水媒体の温度等を用いて、給湯暖房運転制御部８１により実行される。
【００６６】
給湯運転は、給湯タンク６１内の水が消費され、給湯タンク６１に補給水が流入することで、給湯タンク６１内の水温が低下した時に行われる。圧縮機２１の回転数等の運転条件の調整や給湯用電気ヒータ６３のＯＮ／ＯＦＦは、給湯タンク温度センサ６１ａにより取得された給湯タンク６１内の水温、図示しないリモコンを介して入力される給水の設定温度、給湯ユニット６０に送られる水媒体の温度等を用いて、給湯暖房運転制御部８１により実行される。
【００６７】
また、給湯運転は、給湯中（水の消費および補給水の流入が行われているとき）ではなくても、給湯タンク６１内の水温を保持するために、あるいは、電力の単価が安い時間や、後述する電力の消費量を増加させるときに、蓄熱目的で行われる。
【００６８】
暖房運転と給湯運転との並行運転では、利用側熱交換器で加熱され必要に応じて暖房用電気ヒータ３２で加熱された水媒体が、暖房ユニット７０に送られ、給湯用電気ヒータ６３の加熱のみによって給湯タンク６１内の水温が高められる。
【００６９】
（２−２）電力調整運転
電力調整運転は、ＨＥＭＳ２ｂから電力の消費量の調整要求があった時に行われる運転である。電力調整運転は、電力調整運転制御部８２により実行される。
【００７０】
電力調整運転制御部８２は、通信部８０ａがＨＥＭＳ２ｂから電力の消費量の抑制要求を受信すると、暖房給湯システム１０が電力の消費量を抑制する電力調整運転を実行するよう制御する。より詳細には、電力調整運転制御部８２は、ＨＥＭＳ２ｂから送信された個別調整要求期間に、電力の消費量が目標値（ｋＷ）を超えないよう、暖房給湯システム１０の運転を抑制する制御を行う。通信部８０ａが電力の消費量の抑制要求を受信したときの、電力調整運転制御部８２による制御について、例を挙げて具体的に説明する。
【００７１】
例えば、電力調整運転制御部８２は、給湯暖房運転制御部８１により蓄熱のために給湯運転が行われている場合に、この給湯運転を停止させる。また、例えば、電力調整運転制御部８２は、給湯暖房運転制御部８１により決定された運転条件によらず、圧縮機２１、循環ポンプ３３などの回転数を降下させる。なお、これらの電力調整運転は、制御に矛盾のない範囲で行われる。
【００７２】
一方、電力調整運転制御部８２は、通信部８０ａが、ＨＥＭＳ２ｂから電力の消費量の増加要求を受信すると、暖房給湯システム１０が電力の消費量を増加させる電力調整運転を実行するよう制御する。より詳細には、電力調整運転制御部８２は、ＨＥＭＳ２ｂから送信された個別調整要求期間に、電力の消費量を増加させて目標値（ｋＷ）の電力を消費するよう、暖房給湯システム１０の運転を促進する制御を行う。電力の消費量を増加するように暖房給湯システム１０の運転を制御するときには、可能な範囲で圧縮機２１の回転数を上げるとともに、給湯用電気ヒータ６３を作動させて給湯運転を行わせる。これにより、給湯タンク６１内の温水の温度を上げて温水に蓄熱させることに電力が消費される。また、住宅２の住人の快適性の観点から暖房能力を上げることは難しいが、給湯タンク６１内の温水の温度分布から給湯タンク６１内の温水の温度が低く、その温水への蓄熱可能量が多い場合には、暖房用電気ヒータ３２および給湯用電気ヒータ６３を作動させて三方弁６５を給湯ユニット６０側に切り換える。
【００７３】
（３）特徴
（３−１）
本実施形態の暖房給湯システム１０のコントローラ８０は、システム状況把握部８３が給湯タンク６１内の温水の状態を把握し、その温水の状態に基づいて電力調整可能量が決定される。温水を蓄える給湯タンク６１は、その中の温水の状態と住宅２の住人が必要とする熱量と、沸き上げるまでに必要な時間などから調整可能な蓄熱量が変わるが、その給湯タンク６１を含む暖房給湯システム１０においても、給湯タンク６１の中の温水の状態によって調整可能な暖房給湯能力が変わる。このことに鑑み、コントローラ８０では、システム状況把握部８３で把握された温水の状態に基づいて、暖房給湯システム１０の電力調整可能量を決定している。このため、その電力調整可能量が高い精度で得られ、電力調整可能量に基づく暖房給湯システム１０の電力の調整に関する情報に基づいて電力の需給バランスを決める上位の電力統括装置１ａにおいては、適切に電力の供給量と需要量とをバランスさせることができるようになる。
【００７４】
（３−２）
本実施形態の暖房給湯システム１０では、給湯タンク６１に複数の給湯タンク温度センサ６１ａを設け、給湯タンク６１内の温水の温度分布を把握している。すなわち、給湯タンク６１内の温水の熱量（蓄熱量）が、システム状況把握部８３によって把握される。暖房給湯システム１０が給湯タンク６１を含むものであり、その給湯タンク６１内の温水の状態を変えることで余剰な電力を熱として給湯タンク６１の温水で吸収できることに鑑み、コントローラ８０では、システム状況把握部８３で把握された温水の状態に基づいて、消費電力の抑制可能量あるいは増加可能量を決定する。この消費電力の調整可能量が電力調整情報提示部８６を介して上位の電力統括装置１ａに提示されると、必要以上に電力を生み出すこともある風力発電や太陽光発電の電力管理を電力統括装置１ａが行うような場合にも、電力消費増加が可能な暖房給湯システム１０を備える住宅２に余分に電力を使ってもらって電力需給バランスを取ることが可能になる。
【００７５】
なお、給湯タンク６１の複数の給湯タンク温度センサ６１ａの検出値から給湯タンク６１内の温水の温度分布を把握するため、給湯タンク６１による電力消費増加可能量あるいは電力消費抑制可能量を精度よく求めることができる。
【００７６】
（３−３）
本実施形態の暖房給湯システム１０のコントローラ８０では、照会受信部８５で電力調整に関する照会を受け付けると、電力調整可能量を決定し、電力調整に関する情報（回答）を電力統括装置１ａに提示する。したがって、このコントローラ８０が管理する暖房給湯システム１０が地域に多く設置されるようになれば、それらの上位の電力統括装置１ａから見ると、各コントローラ８０に照会を行って消費電力の調整に関する情報を得ることができ、電力の供給量と需要量とのバランスを取りやすくなる。
【００７７】
（４）変形例
（４−１）変形例Ａ
上記の実施形態の暖房給湯システム１０では、ＨＥＭＳ２ｂはコントローラ８０に個別電力消費目標を送信するが、これに限定されるものではなく、ＨＥＭＳ２ｂは個別電力消費目標を送信しなくてもよい。つまり、ＨＥＭＳ２ｂはコントローラ８０に、電力の消費量の増加要求と、個別調整要求期間だけを送信してもよい。
【００７８】
（４−２）変形例Ｂ
上記の実施形態の暖房給湯システム１０は、住宅２に設置されるものであるが、これに限定されるものではなく、ビルや商業施設に設置されるものであってもよい。この場合、コントローラ８０は、ＨＥＭＳではなく、例えばＢＥＭＳ（ビル用エネルギ管理システム）から電力の消費量の調整要求を受け付ける。
【００７９】
（４−３）変形例Ｃ
上記の実施形態の暖房給湯システム１０では、照会受信部８５が、所定の期間に所定量の電力消費の抑制あるいは増加ができるか否かの照会を受け付け、電力調整情報提示部８６が、その照会に対してＹＥＳ／ＮＯの回答を提示している。しかし、照会受信部８５が、所定の期間に調整可能な電力消費の抑制量あるいは増加量の照会を受け付け、電力調整情報提示部８６が、その照会に対して電力調整可能量を提示してもよい。
【００８０】
（４−４）変形例Ｄ
上記の実施形態の暖房給湯システム１０では、給湯タンク６１に複数の給湯タンク温度センサ６１ａを設け、システム状況把握部８３が、給湯タンク６１内の温水の温度分布を把握している。これに代えて、給湯タンク６１に１つの給湯タンク温度センサを設け、システム状況把握部８３が、そのセンサの検出値を給湯タンク６１内の温水の温度として把握してもよい。また、給湯タンク６１に複数の給湯タンク温度センサ６１ａを設け、システム状況把握部８３が、給湯タンク６１内の温水の平均温度を把握してもよい。
【００８１】
なお、給湯タンク６１のサイズや形状に鑑み、給湯タンク６１に温度センサを１つだけ取り付けて、そのセンサ値によってタンク内の温水の温度を把握するだけで電力調整可能量が十分に高い精度で得られる場合には、製造コストの観点から余分な温度センサを設ける必要はないと言える。
【００８２】
（４−５）変形例Ｅ
上記の実施形態では、暖房給湯システム１０とコントローラ８０とを分けて説明しているが、上述のようにコントローラ８０の構成は１つとは限らない。例えば、暖房給湯システム１０とコントローラとが一体化されていてもよいし、室外機３０あるいは暖房ユニット７０にコントローラが組み込まれていてもよい。
【符号の説明】
【００８３】
１ａ    電力統括装置（エネルギー統括装置）
１０      暖房給湯システム（温熱機器）
６１      給湯タンク
６１ａ      給湯タンク温度センサ
８０      コントローラ（制御装置）
８３      システム状況把握部（状態把握部）
８４      電力調整可能量決定部（決定部）
８５      照会受信部
８６      電力調整情報提示部（提示部）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８４】
【特許文献１】特開２００５−１０７９０１号公報
【図１】
2014117018.tif 000003
【図２】
2014117018.tif 000004
【図３】
2014117018.tif 000005