(57)【要約】【課題】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する。【解決手段】給湯システム１は、系統２からの買電電力によって、または太陽光パネル３で発電された発電電力によって給湯装置５を運転することができる。給湯システム１は、発電電力を系統２へ売電することができる。発電電力を系統２へ売電できないとき、余剰電力が発生する。パワーコンディショナ４またはタンクコントローラ１１は、余剰電力に基づいて使用可能電力を設定する。ヒートポンプコントローラ１２は、使用可能電力に基づいて、使用可能電力の制限の下で、目標沸き上げ温度が実現されるようにコンプレッサ１４の目標吐出温度および回転数を決定し、制御する。コンプレッサ１４の回転数は、運転開始時は、フィードフォワード制御により制御される。コンプレッサ１４の回転数は、所定時間運転した後は、使用可能電力に基づきフィードバック制御される。【選択図】図１
2014095501.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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。
【請求項７】
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。
【請求項８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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。
【請求項１１】
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。
【請求項１２】
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。
【請求項１３】
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。
【請求項１４】
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。
【請求項１５】
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。
【請求項１６】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３７３７４１４号公報
【特許文献２】特開２０１２−２４４２号公報
【特許文献３】特開２００６−２９６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】第１実施形態の演算処理を示すブロック図である。
【図５】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。
【図６】第１実施形態の作動の一例を示す波形図である。
【図７】第１実施形態の作動の一例を示す波形図である。
【図８】第１実施形態の制御特性を示すグラフである。
【図９】第１実施形態の制御特性を示すグラフである。
【図１０】第１実施形態の電力システムを示すブロック図である。
【図１１】第１実施形態の電力システムを示すブロック図である。
【図１２】第１実施形態の作動の一例を示す波形図である。
【図１３】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。
【図１４】第１実施形態の作動の一例を示す波形図である。
【図１５】第１実施形態の作動の一例を示す波形図である。
【図１６】第１実施形態の作動の一例を示す波形図である。
【図１７】比較例の作動特性を示すグラフである。
【図１８】第１実施形態の作動特性を示すグラフである。
【図１９】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。
【図２０】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。
【図２１】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。
【図２２】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。
【図２３】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。
【図２４】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。
【図２５】比較例の作動の一例を示す波形図である。
【図２６】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。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
（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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
（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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
（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。
【００３５】
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。
【００３６】
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／ｍ３）：等比体積、Ｖｓ：比容積（ｍ３／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／ｍ３）は、Ｖｃ＝（（Ｖ１・Ｎ・６０）／１０６）・ηで与えられる。消費動力Ｌは、Ｌ＝（ｉｂ−ｉａ）・Ｖｃ・Ｖ＝（（Ｖ１・Ｎ・６０）／１０６）・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・１０６／（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）・１０６／（Ｖ１・Ｖ・６０・η・（ｉｂ−ｉａ））と書き換えることができる。
【００３７】
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。
【００３８】
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）／１０６×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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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／ｍ３）が求められる。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
（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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
（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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
（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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
（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。
【００９４】
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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
（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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
（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。
【０１１０】
（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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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。
【０１１４】
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。
【０１１５】
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。
【０１１６】
（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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
（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。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
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。
【０１２６】
（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。
【０１２７】
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。
【０１２８】
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。
【０１２９】
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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
（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。
【０１３７】
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。
【０１３８】
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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
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。
【０１４１】
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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
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。
【０１４６】
（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。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
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。
【０１５０】
（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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
（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。
【０１５８】
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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
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。
【０１６２】
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。
【符号の説明】
【０１６３】
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。
【図１】
2014095501.tif 000003
【図２】
2014095501.tif 000004
【図３】
2014095501.tif 000005
【図４】
2014095501.tif 000006
【図５】
2014095501.tif 000007
【図６】
2014095501.tif 000008
【図７】
2014095501.tif 000009
【図８】
2014095501.tif 000010
【図９】
2014095501.tif 000011
【図１０】
2014095501.tif 000012
【図１１】
2014095501.tif 000013
【図１２】
2014095501.tif 000014
【図１３】
2014095501.tif 000015
【図１４】
2014095501.tif 000016
【図１５】
2014095501.tif 000017
【図１６】
2014095501.tif 000018
【図１７】
2014095501.tif 000019
【図１８】
2014095501.tif 000020
【図１９】
2014095501.tif 000021
【図２０】
2014095501.tif 000022
【図２１】
2014095501.tif 000023
【図２２】
2014095501.tif 000024
【図２３】
2014095501.tif 000025
【図２４】
2014095501.tif 000026
【図２５】
2014095501.tif 000027
【図２６】
2014095501.tif 000028