(57)【要約】【課題】地中熱を採熱するヒートポンプ装置を備えたヒートポンプシステムであって、電力供給者の要求に応じた電力の使用量促進が可能で、更に、ヒートポンプ装置の運転効率を向上可能なヒートポンプシステムを提供する。【解決手段】ヒートポンプシステム１０は、地中熱を熱源とするヒートポンプ装置１０ａと、地中加熱用電気ヒータ５０と、コントローラ８０と、を備える。ヒートポンプ装置は、地中に配置されて地中熱を採熱する地中熱採取部を有する。地中加熱用電気ヒータは、地中熱採取部の近傍に配され、地中を加熱する。コントローラは、ヒートポンプ装置及び地中加熱用電気ヒータと電気的に接続される。コントローラは、通信部８０ａと、調整運転制御部８０ｃとを有する。通信部は、要求期間における電力の使用量の増加要求を受け付ける。調整運転制御部は、増加要求に応じ、地中加熱用電気ヒータを作動させて要求期間における電力の使用量を増加させる。【選択図】図３
2014112016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に配置されて地中熱を採熱する地中熱採取部（４０）を有し、地中熱を熱源とするヒートポンプ装置（１０ａ）と、
前記地中熱採取部の近傍に配され、地中を加熱する電気ヒータ（５０）と、
前記ヒートポンプ装置及び前記電気ヒータと電気的に接続されるコントローラ（８０）と、
を備え、
前記コントローラは、
要求期間における電力の使用量の増加要求を受け付ける受付部（８０ａ）と、
前記増加要求に応じ、前記電気ヒータを作動させて前記要求期間における電力の使用量を増加させる運転制御部（８０ｃ）と、を有する、
ヒートポンプシステム（１０）。
【請求項２】
前記地中熱採取部は、前記電気ヒータと一体にユニット化されている、
請求項１に記載のヒートポンプシステム。
【請求項３】
前記受付部は、前記増加要求と共に、前記要求期間における電力使用目標を更に受け付け、
前記運転制御部は、前記ヒートポンプ装置による電力の使用により、前記要求期間における前記電力使用目標を達成できない場合に、前記要求期間における前記電力使用目標を達成するように、前記電気ヒータを作動させて前記要求期間における電力の使用量を増加させる、
請求項１又は２に記載のヒートポンプシステム。
【請求項４】
前記運転制御部は、前記要求期間以外は、前記電気ヒータの作動を禁止する、
請求項１から３のいずれかに記載のヒートポンプシステム。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
電力供給者には、電力の安定供給を実現するため、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がある。
【０００２】
この要求を満たすため、電力供給者は、電力需要者に、電力使用促進を要請する場合がある。例えば、特許文献１（特開２００５−１０７９０１号公報）には、電力供給者が、電力供給量が電力需要量に対して過剰である場合に、電力需要者に対して電力使用促進の経済的利益を示すことで、電力の使用量を増加させるよう要請する事例が開示されている。
【０００３】
ところで、従来、地中熱を利用したヒートポンプ装置が知られている。例えば、特許文献２（特開２０１２−４７３６０号公報）には、地中熱を利用したヒートポンプ装置を用いて、建物内の空調を行う事例が開示されている。ヒートポンプ装置を加熱目的で使用する（特許文献２（特開２０１２−４７３６０号公報）であれば暖房を行う）場合には、土壌を採熱源として（地中熱を採熱して）ヒートポンプ装置が運転される。土壌（地中）の温度は、大気の温度よりも変化が小さいため、大気の温度が低い寒期においても比較的温度が高い。そのため、寒冷地においても、地中熱を利用することで、効率のよいヒートポンプ装置の運転が実現される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ただし、地中熱は太陽エネルギに由来する熱であり、ヒートポンプ装置により太陽エネルギによる入熱以上に土壌から採熱されれば、土壌の温度は次第に低下し、これに連れてヒートポンプ装置の効率も次第に低下するという問題がある。
【０００５】
また、特許文献１（特開２００５−１０７９０１号公報）のように、電力供給者から電力需要者に電力の使用量促進が要請される場合に、電力需要者がその要請にこたえることができないという場合が発生しうる。
【０００６】
地中熱を利用したヒートポンプ装置を加熱目的で利用する電力需要者においても、既にヒートポンプ装置の加熱対象が目標温度に到達しているとすれば、あるいは、既にヒートポンプ装置が最大出力で運転されているとすれば、他に稼動することが可能な電力使用機器が存在しない限り、電力の使用量促進の要請があっても、電力の使用量を増加させる余地がない。
【０００７】
本発明の課題は、地中熱を採熱するヒートポンプ装置を備えたヒートポンプシステムであって、電力供給者の要求に応じた電力の使用量促進が可能で、更に、ヒートポンプ装置の運転効率を向上可能なヒートポンプシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１観点に係るヒートポンプシステムは、地中熱を熱源とするヒートポンプ装置と、電気ヒータと、コントローラと、を備える。ヒートポンプ装置は、地中に配置されて地中熱を採熱する地中熱採取部を有する。電気ヒータは、地中熱採取部の近傍に配され、地中を加熱する。コントローラは、ヒートポンプ装置及び電気ヒータと電気的に接続される。コントローラは、受付部と、運転制御部とを有する。受付部は、要求期間における電力の使用量の増加要求を受け付ける。運転制御部は、増加要求に応じ、電気ヒータを作動させて要求期間における電力の使用量を増加させる。
【０００９】
このヒートポンプシステムでは、受け付けた電力の使用量の増加要求に応じて、コントローラが地中を加熱する電気ヒータを作動させる。そのため、受け付けた電力の使用量の増加要求に応じることが容易で、電力の需給調整に寄与できる。また、電気ヒータを作動させることで、ヒートポンプ装置の運転により低下した地中の温度が上昇させられるため、ヒートポンプ装置の効率向上を図ることができる。
【００１０】
本発明の第２観点に係るヒートポンプシステムは、第１観点に係るヒートポンプシステムであって、地中熱採取部は、電気ヒータと一体にユニット化されている。
【００１１】
ここでは、地中熱採取部と電気ヒータとが一体にユニット化されているため、地中熱採取部及び電気ヒータの設置工数を抑制できる。その結果、ヒートポンプシステムの設置工事費用を抑制できる。
【００１２】
本発明の第３観点に係るヒートポンプシステムは、第１又は第２観点に係るヒートポンプシステムであって、受付部は、増加要求と共に、要求期間における電力使用目標を更に受け付ける。運転制御部は、ヒートポンプ装置による電力の使用により、要求期間における電力使用目標を達成できない場合に、要求期間における電力使用目標を達成するように、電気ヒータを作動させて要求期間における電力の使用量を増加させる。
【００１３】
このヒートポンプシステムでは、電気ヒータは、ヒートポンプ装置では電力使用目標を達成できない（電力を使いきれない）場合に作動させられる。つまり、ここでは、電力の使用量の増加要求受付時に、ヒートポンプ装置の運転という直接的かつより効率的な用途に優先的に電力が使用されるので、効率よく電力を利用できる。一方、ヒートポンプ装置だけでは使いきれない電力は、地中の加温に使用されるので、電力の需給調整に寄与でき、更にヒートポンプ装置の効率も向上させることができる。
【００１４】
本発明の第４観点に係るヒートポンプシステムは、第１観点から第３観点のいずれかに係るヒートポンプシステムであって、運転制御部は、要求期間以外は、電気ヒータの作動を禁止する。
【００１５】
ここでは、電力の使用量の増加要求がない場合（電力供給が電力需要に対し過剰ではない場合）には、電力を、地中の加温という間接的な用途ではなく、直接的かつより効率的な用途に利用できる。
【発明の効果】
【００１６】
第１観点に係るヒートポンプシステムでは、受け付けた電力の使用量の増加要求に応じて、コントローラが地中を加熱する電気ヒータを作動させる。そのため、受け付けた電力の使用量の増加要求に応じることが容易で、電力供給の需給バランスに寄与できる。また、電気ヒータを作動させることで、ヒートポンプ装置の運転により低下した地中の温度が上昇させられるため、ヒートポンプ装置の効率向上を図ることができる。
【００１７】
第２観点に係るヒートポンプシステムでは、ヒートポンプシステムの設置工事費用を抑制できる。
【００１８】
第３観点に係るヒートポンプシステムでは、電力の使用量の増加要求受付時に、ヒートポンプ装置の運転という直接的かつより効率的な用途に優先的に電力が使用されるので、効率よく電力を利用できる。一方、ヒートポンプ装置だけでは使いきれない電力は、地中の加温に使用されるので、電力の需給調整に寄与でき、更にヒートポンプ装置の効率も向上させることができる。
【００１９】
第４観点に係るヒートポンプシステムでは、電力の使用量の増加要求がない場合には、電力を、直接的かつより効率的な用途に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係るヒートポンプシステムを含んだ電力ネットワークを説明するための説明図である。
【図２】本実施形態に係るヒートポンプシステムの構成を説明するためのヒートポンプシステムの概略全体図である。
【図３】図２に係るヒートポンプシステムのコントローラの制御ブロック図である。
【図４Ａ】図２に係るヒートポンプシステムの、第１暖房運転時の流体（冷媒、水媒体、ブライン媒体）の流れを説明するための説明図である。
【図４Ｂ】図２に係るヒートポンプシステムの、第２暖房運転時の流体（水媒体）の流れを説明するための説明図である。
【図４Ｃ】図２に係るヒートポンプシステムの、第１給湯運転時の流体（冷媒、水媒体、ブライン媒体）の流れを説明するための説明図である。
【図５Ａ】図３に係るコントローラによる、電力の使用量の増加要求時の電力調整運転を説明するためのフロー図である（ステップＳ１〜Ｓ７）。
【図５Ｂ】図３に係るコントローラによる、電力の使用量の増加要求時の電力調整運転を説明するためのフロー図である（ステップＳ８〜Ｓ１４）。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明に係るヒートポンプシステムの実施形態を、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。
【００２２】
（１）全体構成
本実施形態に係るヒートポンプシステム１０は、住宅に設置されるヒートポンプシステムである。ヒートポンプシステム１０は、暖房及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、ヒートポンプシステム１０は、暖房又は給湯のみに使用されてもよい。また、例えば、ヒートポンプシステム１０は、暖房、及び／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。
【００２３】
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１００を示している。住宅２には、ヒートポンプシステム１０が設置されている。電力会社１は、自ら発電した電力、及び／又は、他者が発電した電力を電力需要者に供給する。なお、この電力ネットワーク１００には、ヒートポンプシステム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ている。
【００２４】
（１−１）電力会社
電力会社１は、管理装置１ａを有している。管理装置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調節する装置である。管理装置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。
【００２５】
管理装置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。
【００２６】
また、管理装置１ａは、分析結果に基づいて、電力供給量と電力需要量とをバランスさせるため、住宅２を含む電力需要者に対して、電力の使用量の抑制又は増加を要求する。具体的には、管理装置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、管理装置１ａは、電力の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、電力需要に応じて調整することの難しい自然エネルギー（例えば風力）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。
【００２７】
なお、管理装置１ａは、各スマートメータ２ａに対して電力の使用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）、及び、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。
【００２８】
（１−２）住宅
住宅２は、ヒートポンプシステム１０のほか、スマートメータ２ａ、ＨＥＭＳ（家庭用エネルギ管理システム）２ｂ、各種電気機器３を有する。
【００２９】
スマートメータ２ａは、電力会社１の管理装置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管理装置１ａに送信する。スマートメータ２ａは、管理装置１ａから電力の使用量の抑制要求及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、管理装置１ａからスマートメータ２ａに対して送信された電力の使用量の抑制要求又は増加要求（調整要求期間、調整要求量及びインセンティブに関する情報を含む）が送信される。
【００３０】
ＨＥＭＳ２ｂは、ヒートポンプシステム１０及び電気機器３と、通信回線２ｄにより接続されている。ＨＥＭＳ２ｂは、住宅２における電力の使用量を把握するとともに、住宅２における電力の使用量を最適に制御する。
【００３１】
ＨＥＭＳ２ｂは、管理装置１ａから、スマートメータ２ａを介して送信された電力の使用量の抑制要求又は増加要求に基づいて、ヒートポンプシステム１０及び電気機器３に、電力の使用量の抑制要求又は増加要求を送信する。ＨＥＭＳ２ｂは、電力の使用量の抑制要求又は増加要求と共に、ヒートポンプシステム１０及び電気機器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、個別電力使用目標（どれだけ抑制又は増加させるか）とを送信する。なお、個別要求期間及び個別電力使用目標は、ヒートポンプシステム１０及び各電気機器３の特性、現在ヒートポンプシステム１０及び各電気機器３によって使用されている電力、管理装置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及び調整要求量等を用いて、ヒートポンプシステム１０及び各電気機器３別に、ＨＥＭＳ２ｂが決定する。より具体的には、ＨＥＭＳ２ｂは、ヒートポンプシステム１０及び各電気機器３が、ＨＥＭＳ２ｂが決定した個別調整要求期間及び個別電力使用目標に応じて電力の使用量を調整することで、管理装置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、個別調整要求期間及び個別電力使用目標を決定する。
【００３２】
個別電力使用目標は、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、現在の電力の使用量に対する調整量（ｋＷ）や調整率（％）などであってもよい。また、個別電力使用目標は、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、個別電力使用目標は、現在の電力の使用量に対する調整量（ｋＷ）である。
【００３３】
なお、ＨＥＭＳ２ｂは、スマートメータ２ａを介して受信した電力の使用量の抑制要求及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、電力の使用量の抑制要求又は増加要求をヒートポンプシステム１０及び電気機器３に送信するか否か、及び／又は、ヒートポンプシステム１０及び電気機器３に送信する個別調整要求期間及び個別電力使用目標を、決定してもよい。例えば、ＨＥＭＳ２ｂは、電力の使用量の増加要求の受信時には、電力の使用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、ヒートポンプシステム１０及び電気機器３に電力の使用量の増加要求を送信してもよい。ただし、本実施形態では、管理装置１ａからＨＥＭＳ２ｂに電力の使用量の増加要求があった場合には、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。
【００３４】
（１−３）ヒートポンプシステム
図２は、本発明の一実施形態に係るヒートポンプシステム１０の概略構成図である。ヒートポンプシステム１０は、主に、蒸気圧縮機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及び給湯を行う。
【００３５】
ヒートポンプシステム１０は、図２及び図３のように、主として、ヒートポンプ装置１０ａと、地中加熱用電気ヒータ５０と、コントローラ８０と、を備えている。
【００３６】
ヒートポンプ装置１０ａは、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、地中熱採取部４０と、ブライン媒体連絡管４６，４７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。ヒートポンプ装置１０ａは、地中熱を熱源とするヒートポンプ装置である。
【００３７】
室外機２０と室内機３０とは、ガス冷媒連絡管２６及び液冷媒連絡管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。
【００３８】
室内機３０と、給湯ユニット６０及び暖房ユニット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。
【００３９】
室外機２０と、地中熱採取部４０とは、ブライン媒体連絡管４６，４７を介して接続されており、これによりブライン媒体回路４５を構成している。ブライン媒体回路４５には、媒体としてブライン（不凍液）が循環するようになっている。
【００４０】
地中加熱用電気ヒータ５０は、地中を加熱するヒータである。地中加熱用電気ヒータ５０は、後述するように地中熱採取部４０の採熱杭４１内に収容されており、地中熱採取部４０と一体にユニット化されている。
【００４１】
コントローラ８０は、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０と電気的に接続され、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０の動きを制御する。
【００４２】
ヒートポンプシステム１０については、以下に詳述する。
【００４３】
（２）詳細構成
ヒートポンプシステム１０は、図２及び図３のように、ヒートポンプ装置１０ａと、地中加熱用電気ヒータ５０と、コントローラ８０と、を備えている。ヒートポンプ装置１０ａは、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、地中熱採取部４０と、ブライン媒体連絡管４６，４７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、を主に有する。
【００４４】
（２−１）ヒートポンプ装置
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
圧縮機２１は、モータにより駆動される密閉式圧縮機である。圧縮機２１はインバータ制御される。圧縮機２１は、熱源側熱交換器２３及びガス冷媒連絡管２６に、冷媒配管を介して接続されている。圧縮機２１は、熱源側熱交換器２３と繋がる冷媒配管から流れてくる低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮機２１内の圧縮機構によりガス冷媒を圧縮し、ガス冷媒連絡管２６と繋がる冷媒配管に高圧のガス冷媒を吐出する。
【００４７】
熱源側熱交換器２３は、図２のように、冷媒回路２５内を流れる冷媒と、ブライン媒体回路４５を流れるブラインとの熱交換を行うことで、冷媒回路２５を流れる冷媒の蒸発器として機能する。つまり、熱源側熱交換器２３に流入した冷媒は、後述するように地中熱採取部４０で地中熱を採熱したブラインから熱を吸収（採熱）する。言い換えれば、ヒートポンプ装置１０ａは、地中熱を熱源とするヒートポンプ装置である。
【００４８】
熱源側熱交換器２３では、冷媒回路２５内の冷媒が流れる流路の液側に、液冷媒連絡管２７と繋がる冷媒配管が接続されており、冷媒回路２５内の冷媒が流れる流路のガス側に、圧縮機２１と繋がる冷媒配管が接続されている。また、熱源側熱交換器２３では、ブライン媒体回路４５内のブラインが流れる流路の入口側に、ブライン媒体連絡管４７が接続されており、ブライン媒体回路４５内のブラインが流れる流路の出口側に、ブライン媒体連絡管４６が接続されている。
【００４９】
膨張弁２２は、冷媒を減圧するための膨張機構であり、開度調整が可能な電動弁である。膨張弁２２は、図２のように、一端が熱源側熱交換器２３と繋がる冷媒配管と接続され、他端がガス冷媒連絡管２６と繋がる冷媒配管と接続されている。
【００５０】
（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及び暖房ユニット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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
利用側熱交換器３１では、冷媒回路２５内の冷媒が流れる流路の液側に、液冷媒連絡管２７と繋がる冷媒配管が接続されており、冷媒回路２５内の冷媒が流れる流路のガス側に、ガス冷媒連絡管２６と繋がる冷媒配管が接続されている。また、利用側熱交換器３１では、水媒体が流れる流路の入口側に、水媒体連絡管３７と繋がる水媒体配管が接続されており、水媒体が流れる流路の出口側に、水媒体連絡管３６と繋がる水配管が接続されている。
【００５４】
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、水媒体を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。
【００５５】
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、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（図４Ａ，図４Ｃ参照）。
【００５６】
（２−１−３）ガス冷媒連絡管
ガス冷媒連絡管２６は、圧縮機２１から吐出される高圧のガス冷媒を、利用側熱交換器３１に導くための冷媒配管である。
【００５７】
（２−１−４）液冷媒連絡管
液冷媒連絡管２７は、利用側熱交換器３１から出た高圧の液冷媒を、膨張弁２２へと導くための冷媒配管である。
【００５８】
（２−１−５）地中熱採取部
地中熱採取部４０は、地中に埋設された、地中熱を採熱する。地中熱採取部４０は、図２のように、採熱杭４１と、採熱杭４１の内部に設けられた熱交換用配管４２とを有する。なお、採熱杭４１の内部には、地中加熱用電気ヒータ５０も収容され、地中熱採取部４０と地中加熱用電気ヒータ５０とは一体にユニット化されている。
【００５９】
採熱杭４１は、住宅２の基礎杭としても利用される杭であり、住宅２の建築時に地中に打ち込まれる。なお、採熱杭４１は、施工費用低減の観点からは、住宅２の基礎杭と兼用されることが望ましいが、これに限定されるものではなく、熱交換用配管４２と地中加熱用電気ヒータ５０とを設置するための専用の杭であってもよい。地中に打ち込まれた採熱杭４１の内部には、熱交換用配管４２と、地中加熱用電気ヒータ５０とが収容される。
【００６０】
熱交換用配管４２は、図２のように、ブライン媒体連絡管４６，４７を介して室外機２０の熱源側熱交換器２３に接続され、ブライン媒体回路４５を構成している。ブライン媒体回路４５内のブライン（不凍液）は、ブライン媒体回路４５を構成するブライン媒体連絡管４６に設けられた循環ポンプ４４により昇圧されることで、ブライン媒体回路４５内を循環する。
【００６１】
熱交換用配管４２は、ブライン媒体回路４５を流れるブラインと、採熱杭４１の周りの土壌との間で熱交換を行う熱交換器として機能する。熱交換用配管４２では、ブライン媒体回路４５を流れるブラインが、採熱杭４１の周りの土壌から地中熱を採熱（採取）する。熱交換用配管４２おいて地中熱を採熱したブラインは、ブライン媒体連絡管４７を経て熱源側熱交換器２３に送られる。
【００６２】
熱源側熱交換器２３では、上述のように、冷媒回路２５内を流れる冷媒と、ブライン媒体回路４５を流れるブラインとの熱交換が行われ、熱源側熱交換器２３に流入した冷媒は、ブライン媒体回路４５を流れるブラインから熱を吸収する。冷媒との熱交換後に熱源側熱交換器２３から流出するブラインは、ブライン媒体連絡管４６を介して、熱交換用配管４２に再び送られる。
【００６３】
なお、本ヒートポンプシステム１０で地中熱を利用するのは、地中の温度は大気温に比べて変動しにくく、大気温が低い寒期でも、比較的温度が高いためである。つまり、大気温が低い寒期には、熱源側熱交換器２３において、冷媒回路２５内を流れる冷媒と外気とを熱交換させるよりも、冷媒回路２５内を流れる冷媒と地中熱を採熱したブラインとを熱交換させるほうが、効率のよい運転が可能なためである。ただし、地中熱を採熱することで、地中の温度も次第に降下するため、効率は次第に低下する。
【００６４】
（２−１−６）ブライン媒体連絡管
ブライン媒体連絡管４６は、図２のように、室外機２０の熱源側熱交換器２３のブラインが流れる流路の出口側と、地中熱採取部４０の熱交換用配管４２の入口側とに接続されている。ブライン媒体連絡管４７は、図２のように、室外機２０の熱源側熱交換器２３のブラインが流れる流路の入口側と、地中熱採取部４０の熱交換用配管４２の出口側とに接続されている。ブライン媒体連絡管４６には、図２のように、循環ポンプ４４が設けられている。循環ポンプ４４は、インバータ制御の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。
【００６５】
（２−１−７）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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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）。
【００６９】
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。なお、ここでは、室内機３０において加熱された水媒体との熱交換により加熱された水を、給湯タンク６１に溜める方式の給湯ユニット６０を採用しているが、これに限定されるものではなく、室内機３０において加熱された水を貯湯タンクに溜める方式の給湯ユニットが採用されもよい。
【００７０】
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、図示しない水道から給湯タンク６１に供給された低温の水をヒートポンプで加熱した後、さらに高温に加熱するために利用される。また、外気温度が低く、ヒートポンプの加熱能力が不足する場合にも利用される。
【００７１】
（２−１−８）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。
【００７２】
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及びファン７２は、図示しないケーシング内に収納されている。
【００７３】
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）。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
（２−１−９）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の入口側及び暖房ユニット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の出口側及び暖房ユニット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。
【００７７】
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及び冷暖房ユニット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ことが可能である。
【００７８】
（２−２）地中加熱用電気ヒータ
地中加熱用電気ヒータ５０は、地中を加熱し、熱交換用配管４２により採熱されることで低下した地中の温度を回復させるためのヒータである。なお、地中加熱用電気ヒータ５０は、後述するように、コントローラ８０の調整運転制御部８０ｃにより制御され、ＨＥＭＳ２ｂから電力の消費量の増加要求を受け付けた場合にだけ（調整運転制御部８０ｃにより電力の使用量を増加させる電力調整運転が実行される時にだけ）使用されるヒータである。
【００７９】
地中加熱用電気ヒータ５０は、地中熱採取部４０の近傍に配されている。具体的には、地中加熱用電気ヒータ５０は、地中熱採取部４０と一体にユニット化されている。より具体的には、地中加熱用電気ヒータ５０は、地中熱採取部４０の採熱杭４１の中に、熱交換用配管４２と共に収容されている。
【００８０】
（２−３）コントローラ
コントローラ８０は、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０と電気的に接続されている。コントローラ８０は、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０の動作を制御するために設けられる。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，地中加熱用電気ヒータ５０等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。
【００８１】
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。例えば、コントローラ８０は、ヒートポンプシステム１０の運転状況に関する情報（電力の使用量等）を、ＨＥＭＳ２ｂに対して送信する。また、例えば、コントローラ８０は、ＨＥＭＳ２ｂから送信される、電力の使用量の調整要求（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、個別電力使用目標（どれだけ抑制又は増加させるか）と、を受信する。なお、ここでの個別電力使用目標は、コントローラ８０が個別電力使用目標を受信した時点のヒートポンプシステム１０の電力（ｋＷ）に対し、どれだけヒートポンプシステム１０の電力を調整（抑制または増加）させるかという数値（ｋＷ）である。
【００８２】
コントローラ８０は、図３のように、ヒートポンプ装置１０ａの、圧縮機２１、膨張弁２２、暖房用電気ヒータ３２、循環ポンプ３３、循環ポンプ４４、給湯用電気ヒータ６３、三方弁６５、及びファン７２と電気的に接続されている。また、コントローラ８０は、地中加熱用電気ヒータ５０と電気的に接続されている。コントローラ８０は、ヒートポンプ装置１０ａに設けられた図示しない各種センサ（温度センサ等）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。また、コントローラ８０は、ＨＥＭＳ２ｂから送信された、電力の使用量の調整要求、個別調整要求期間、及び個別電力使用目標に基づいて、各種機器を制御する。
【００８３】
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８０ｂ、ＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の調整要求に応じて、電力の使用量を調整する調整運転制御部８０ｃ等を機能部として有する。
【００８４】
（３）ヒートポンプシステムの動作
本実施形態に係るヒートポンプシステム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。
【００８５】
（３−１）給湯暖房運転
ヒートポンプシステム１０は、給湯暖房運転制御部８０ｂにより制御され、給湯暖房運転として、後述する２種類の暖房運転と、２種類の給湯運転と、を行う。
【００８６】
暖房運転は、ヒートポンプ装置１０ａのユーザが、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。後述する暖房運転の種類（第１暖房運転又は第２暖房運転）の選択や、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８０ｂにより実行される。
【００８７】
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。後述する給湯運転の種類（第１給湯運転又は第２給湯運転）の選択や、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８０ｂにより実行される。
【００８８】
また、給湯運転は、給湯中ではなくても、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等に貯湯目的で、適宜行われる。
【００８９】
（３−１−１）第１暖房運転
第１暖房運転では、蒸気圧縮機式のヒートポンプサイクルを利用して水媒体が加熱され、加熱された水媒体を用いて暖房が行われる。第１暖房運転では、圧縮機２１が運転され、冷媒回路２５内を、図４Ａの矢印のように冷媒が循環する。第１暖房運転では、循環ポンプ４４が運転され、ブライン媒体回路４５内を、図４Ａの矢印のようにブラインが循環する。また、第１暖房運転では、水媒体回路３５において、循環ポンプ３３が運転され、図４Ａの矢印のように、室内機３０から、暖房ユニット７０へと水媒体が送られる。以下に、詳細に説明する。
【００９０】
冷媒回路２５では、第１暖房運転時には、圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒が、ガス冷媒連絡管２６を経由して、室内機３０に送られる。そして、室内機３０に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器３１において、水媒体と熱交換を行って冷却された後、室外機２０に送られる。利用側熱交換器３１では、冷媒が水媒体と熱交換を行って冷却される際に、水媒体が加熱される。室外機２０に送られた高圧の冷媒は、膨張弁２２によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器２３に流入する。熱源側熱交換器２３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、ブライン媒体回路４５内を循環するブラインと熱交換を行って加熱され、蒸発して低圧の冷媒となる。なお、ブラインは、ブライン媒体回路４５を循環することで、熱交換用配管４２において地中熱を採熱する。熱源側熱交換器２３を出た低圧のガス冷媒は、再び圧縮機２１に吸入される。
【００９１】
水媒体回路３５では、暖房ユニット７０側に水媒体が流れるように三方弁６５が切り替えられており、室内機３０から流れ出た水媒体は、暖房ユニット７０の熱交換器７１に流入する。熱交換器７１では、水媒体は室内空気と熱交換を行って冷却され、逆に、室内空気は水媒体と熱交換を行って加熱される。熱交換器７１から流出した水媒体は、室内機３０へと戻り、再び利用側熱交換器３１により加熱される。
【００９２】
第１暖房運転では、このようにして室内の暖房が行われる。
【００９３】
（３−１−２）第２暖房運転
第２暖房運転では、暖房用電気ヒータ３２により加熱された水媒体を用いて暖房が行われる。第２暖房運転では、水媒体回路３５において、暖房用電気ヒータ３２及び循環ポンプ３３が運転される。三方弁６５は、暖房ユニット７０側に水媒体が流れるように切り替えられており、室内機３０において暖房用電気ヒータ３２により加熱された水媒体は、図４Ｂのように、暖房ユニット７０の熱交換器７１に流入する。熱交換器７１では、水媒体は室内空気と熱交換を行って冷却され、逆に、室内空気は水媒体と熱交換を行って加熱される。熱交換器７１から流出した水媒体は、図４Ｂのように室内機３０へと戻り、再び暖房用電気ヒータ３２により加熱される。第２暖房運転では、圧縮機２１及び循環ポンプ４４は運転されない。
【００９４】
第２暖房運転では、このようにして室内の暖房が行われる。なお、第２暖房運転は、例えば、所望の暖房能力が、ヒートポンプサイクルにより達成可能な暖房能力よりも大きい場合などに使用される。第２暖房運転は第１暖房運転よりも電力を消費する。
【００９５】
なお、熱交換器７１から流出した水媒体の温度や外気温の条件によっては、第１暖房運転と第２暖房運転が同時に行われる場合もある。
【００９６】
（３−１−３）第１給湯運転
第１給湯運転では、蒸気圧縮機式のヒートポンプサイクルを利用することで水媒体が加熱され、加熱された水媒体を用いて給湯が行われる。第１給湯運転では、圧縮機２１が運転され、冷媒回路２５内を、図４Ｃの矢印のように冷媒が循環する。第１給湯運転では、循環ポンプ４４が運転され、ブライン媒体回路４５内を、図４Ｃの矢印のようにブラインが循環する。また、第１給湯運転では、水媒体回路３５において、循環ポンプ３３が運転され、図４Ｃの矢印のように、室内機３０から、給湯ユニット６０へと水媒体が送られる。以下に、詳細に説明する。
【００９７】
冷媒回路２５では、第１給湯運転時には、圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒が、ガス冷媒連絡管２６を経由して、室内機３０に送られる。そして、室内機３０に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器３１において、水媒体と熱交換を行って冷却された後、室外機２０に送られる。利用側熱交換器３１では、冷媒が水媒体と熱交換を行って冷却される際に、水媒体が加熱される。室外機２０に送られた高圧の冷媒は、膨張弁２２によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器２３に流入する。熱源側熱交換器２３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、ブライン媒体回路４５内を循環するブラインと熱交換を行って加熱され、蒸発して低圧の冷媒となる。なお、ブラインは、ブライン媒体回路４５を循環することで、熱交換用配管４２において地中熱を採熱する。熱源側熱交換器２３を出た低圧のガス冷媒は、再び圧縮機２１に吸入される。
【００９８】
水媒体回路３５では、給湯ユニット６０側に水媒体が流れるように三方弁６５が切り替えられており、室内機３０から流れ出た水媒体は、給湯ユニット６０の熱交換コイル６２に流入する。熱交換コイル６２では、水媒体は給湯タンク６１内の水と熱交換を行って冷却され、逆に、給湯タンク６１内の水は水媒体と熱交換を行って加熱される。熱交換コイル６２から流出した水媒体は、室内機３０へと戻り、再び利用側熱交換器３１により加熱される。
【００９９】
第１給湯運転では、このようにして給湯タンク６１内の水の加温が行われる。第１給湯運転中は、水媒体回路３５内の水媒体は給湯ユニット６０へと流れるので、第１給湯運転は、暖房運転と同時に行うことはできない。
【０１００】
（３−１−４）第２給湯運転
第２給湯運転では、給湯用電気ヒータ６３が運転され、給湯タンク６１内の水の加温が行われる。第２給湯運転では、圧縮機２１、循環ポンプ３３、循環ポンプ４４はいずれも運転されない。通常、給湯タンクでの貯湯温度はヒートポンプサイクルで昇温可能な水温より高く設定されるため、第２給湯運転は、ヒートポンプサイクルにより昇温可能な温度から目標貯湯温度まで加熱するために使用される。
【０１０１】
なお、第２給湯運転は、第１暖房運転又は第２暖房運転と同時に行うことが可能である。言い換えれば、暖房運転と給湯運転とが同時に実行される場合には、給湯運転としては、第２給湯運転が行われる。第２給湯運転は第１給湯運転よりも電力を消費する。
【０１０２】
（３−２）電力調整運転
電力調整運転は、ＨＥＭＳ２ｂから電力の使用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、調整運転制御部８０ｃにより実行される。
【０１０３】
調整運転制御部８０ｃは、通信部８０ａがＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の抑制要求を受信すると、ヒートポンプシステム１０が電力の使用量を抑制する電力調整運転を実行するよう制御する。言い換えれば、調整運転制御部８０ｃは、ＨＥＭＳ２ｂから送信された個別調整要求期間に、個別電力使用目標（ｋＷ）だけ電力の使用量を抑制するよう、ヒートポンプ装置１０ａの運転を制御する。通信部８０ａが電力の使用量の抑制要求を受信したときの、調整運転制御部８０ｃによる制御について、例を挙げて具体的に説明する。
【０１０４】
例えば、調整運転制御部８０ｃは、給湯暖房運転制御部８０ｂにより貯湯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、調整運転制御部８０ｃは、給湯暖房運転制御部８０ｂにより第１暖房運転が選択されていた場合は、消費電力を抑制するため圧縮機２１の回転数を低下させる。圧縮機２１の回転数が下限圧縮機回転数（圧縮機２１の回転数の下限値）に到達しても抑制要求を満足しなければ、調整運転制御部８０ｃは、暖房運転を停止させる。また、例えば、調整運転制御部８０ｃは、第２暖房運転が選択されていた場合には、暖房運転を停止させる。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。例えば、本実施形態では、第１又は第２暖房運転と第１給湯運転とは実施できないので、そのような内容の電力調整運転は行われない。
【０１０５】
一方、調整運転制御部８０ｃは、通信部８０ａが、ＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の増加要求を受信すると、ヒートポンプシステム１０が電力の使用量を増加させる電力調整運転を実行するよう制御する。言い換えれば、調整運転制御部８０ｃは、ＨＥＭＳ２ｂから送信された個別調整要求期間に、個別電力使用目標（ｋＷ）だけ電力の使用量を増加させるよう、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０の運転を制御する。
【０１０６】
電力の使用量を増加させる電力調整運転について、図５Ａ、図５Ｂのフローチャートを用いて説明する。通信部８０ａがＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の増加要求と共に、個別調整要求期間及び個別電力使用目標を受信すると、図５Ａ、図５Ｂのフローチャートの制御が実行される。
【０１０７】
ステップＳ１では、調整運転制御部８０ｃが、個別調整要求期間が開始しているか否かを判定する。個別調整要求期間が開始していると判定されればステップＳ２へと進む。ステップＳ１の処理は、個別調整要求期間が開始していると判定されるまで繰り返される。
【０１０８】
ステップＳ２では、調整運転制御部８０ｃが、ヒートポンプシステム１０が個別電力使用目標を達成しているか否かを判定する。より具体的には、調整運転制御部８０ｃは、現在のヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｃ）が、通信部８０ａがＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の増加要求を受信した時のヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｐ）に比べ、個別電力使用目標（ΔＥ）以上増加しているか否かを判断する。数式で表せば、調整運転制御部８０ｃは、Ｅｃ≧Ｅｐ＋ΔＥであるかを判定する。調整運転制御部８０ｃが、個別電力使用目標を達成していると判定した場合にはステップＳ８へ、個別電力使用目標を達成していないと判定した場合にはステップＳ３へと進む。
【０１０９】
ステップＳ３では、調整運転制御部８０ｃにより、ヒートポンプ装置１０ａによる電力の使用により、言い換えれば暖房運転又は給湯運転のための電力の使用により、電力の使用量を増加させることができるかが判定される。例えば、現在、貯湯のための給湯運転が行われておらず、貯湯のための給湯運転を行うことが可能ならば、電力の使用量を増加させることができると判定される。また、例えば、現在第２暖房運転より電力の消費の少ない第１暖房運転が行われている場合には、暖房運転を第２暖房運転に切り替えることで電力の使用量を増加させることができると判定される。また、例えば、現在第２給湯運転より電力の消費の少ない第１給湯運転が行われている場合には、給湯運転を第２給湯運転に切り替えることで電力の使用量を増加させることができると判定される。また、例えば、第１暖房運転や第１給湯運転において、圧縮機２１の回転数を大きくすることが可能であれば、電力の使用量を増加させることができると判定される。なお、この判定では、制御に矛盾がないかを考慮して判定が行われる。例えば、本実施形態では、第１又は第２暖房運転と第１給湯運転とは実施できないので、そのような内容の制御内容は実施できないと判定される。なお、調整運転制御部８０ｃは、ヒートポンプ装置１０ａによる電力の使用により、電力の使用量を増加させることができるか否かを、物理的に可能か不可能かだけではなく、ヒートポンプ装置１０ａのユーザの快適性（室内温度や給湯温度の、設定温度との乖離状況等）も考慮して決定してもよい。
【０１１０】
ステップＳ３で、ヒートポンプ装置１０ａによる電力の使用により、電力の使用量を増加させることができると判定されれば、ステップＳ４へと進む。ステップＳ３で、ヒートポンプ装置１０ａによる電力の使用により、電力の使用量を増加させることができないと判定されれば、ステップＳ６へと進む。
【０１１１】
ステップＳ４では、ステップＳ３で、調整運転制御部８０ｃが実施可能であると判定した処理（例えば、貯湯のための給湯運転の開始や、第１暖房運転から第２暖房運転への切り替え等）が、調整運転制御部８０ｃにより実行される。その後ステップＳ５へと進む。
【０１１２】
ステップＳ５では、ステップＳ２と同様に、調整運転制御部８０ｃが、ヒートポンプシステム１０が個別電力使用目標を達成しているか否かを判定する。調整運転制御部８０ｃが、個別電力使用目標を達成していると判定した場合にはステップＳ８へ進み、個別電力使用目標を達成していないと判定した場合にはステップＳ３に戻る。
【０１１３】
ステップＳ６では、調整運転制御部８０ｃにより、地中加熱用電気ヒータ５０が現在作動しているか（Ｏｎになっているか）が判定される。地中加熱用電気ヒータが作動していると判定された場合には、ステップＳ８へと進む。地中加熱用電気ヒータが作動していない（Ｏｆｆである）と判定された場合には、ステップＳ７へと進む。
【０１１４】
ステップＳ７では、調整運転制御部８０ｃにより、地中加熱用電気ヒータ５０が作動させられる（Ｏｎにされる）。その後、ステップＳ８へと進む。
【０１１５】
以下に説明する、ステップＳ８からステップＳ１２は、電力の使用量の増やしすぎを防止するための処理である。電力の使用量を増加させる電力調整運転は、電力の使用量を増加させることを目的とするが、ＨＥＭＳ２ｂが送信した調整要求量を超えて過剰に電力が使用されている場合にも、ヒートポンプシステム１０がＨＥＭＳ２ｂの調整要求に応えているとはいえないことから、このような処理が実行される。
【０１１６】
ステップＳ８では、調整運転制御部８０ｃが、ヒートポンプシステム１０の電力の使用量が過剰ではないかを判定する。より具体的には、調整運転制御部８０ｃは、現在のヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｃ）が、通信部８０ａがＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の増加要求を受信した時のヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｐ）と個別電力使用目標（ΔＥ）とを加えた値よりも、所定値（Ｅ１）以上大きいか否かを判定する。数式で表せば、調整運転制御部８０ｃは、Ｅｃ≧Ｅｐ＋ΔＥ＋Ｅ１であるかを判定する。なお、所定値（Ｅ１）には、電力の使用量の増やしすぎを防止するという目的を実現するために最適な値が選択される。
【０１１７】
ステップＳ８において、調整運転制御部８０ｃが、ヒートポンプシステム１０の電力の使用量が過剰であると判定した場合にはステップＳ９へ、ヒートポンプシステム１０の電力の使用量が過剰ではないと判定した場合にはステップＳ１３へと進む。
【０１１８】
ステップＳ９では、調整運転制御部８０ｃにより、地中加熱用電気ヒータ５０が現在作動しているか（Ｏｎになっているか）が判定される。地中加熱用電気ヒータ５０が作動していると判定された場合には、ステップＳ１０へと進む。地中加熱用電気ヒータ５０が作動していない（Ｏｆｆである）と判定された場合には、ステップＳ１１へと進む。
【０１１９】
ステップＳ１０では、調整運転制御部８０ｃにより、地中加熱用電気ヒータ５０がＯｆｆにされる。その後、ステップＳ８に戻る。
【０１２０】
ステップＳ１１では、調整運転制御部８０ｃにより、ヒートポンプ装置１０ａの電力の使用量を抑制することが可能か判定される。例えば、現在、貯湯のための給湯運転が行われていれば、電力の使用量を抑制させることができると判定される。また、例えば、現在第１暖房運転より電力の消費の多い第２暖房運転が行われている場合には、暖房運転を第１暖房運転に切り替えることで電力の使用量を抑制させることができると判定される。また、例えば、現在第１給湯運転より電力の消費の多い第２給湯運転が行われている場合には、給湯運転を第１給湯運転に切り替えることで電力の使用量を抑制させることができると判定される。また、例えば、第１暖房運転や第１給湯運転において、圧縮機２１の回転数を小さくすることが可能であれば、電力の使用量を増加させることができると判定される。なお、この判定では、制御に矛盾がないかを考慮して判定が行われる。例えば、本実施形態では、第１又は第２暖房運転と第１給湯運転とは実施できないので、そのような内容の制御内容は実施できないと判定される。なお、調整運転制御部８０ｃは、ヒートポンプ装置１０ａの電力の使用量を抑制することが可能か否かを、物理的に可能か不可能かだけではなく、ヒートポンプ装置１０ａのユーザの快適性（室内温度や給湯温度の、設定温度との乖離状況等）も考慮して決定してもよい。
【０１２１】
ステップＳ１１で、ヒートポンプ装置１０ａの電力の使用量を抑制することが可能と判定されれば、ステップＳ１２へと進む。ステップＳ１１で、ヒートポンプ装置１０ａの電力の使用量を抑制することができないと判定されれば、ステップＳ１３へと進む。
【０１２２】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で、調整運転制御部８０ｃが可能であると判定した処理（例えば、貯湯のための給湯運転の停止や、第２暖房運転から第１暖房運転への切り替え等）が、調整運転制御部８０ｃにより実行される。その後ステップＳ８へと戻る。
【０１２３】
ステップＳ１３では、調整運転制御部８０ｃが、個別調整要求期間が終了しているか否かを判定する。個別調整要求期間が終了していると判定されればステップＳ１４へと進む。個別調整要求期間が終了していないと判定されればステップＳ２へと戻る。
【０１２４】
ステップＳ１４では、調整運転制御部８０ｃにより、電力調整運転の終了処理が実行される。より具体的には、調整運転制御部８０ｃが、ヒートポンプシステム１０に電力調整運転を実行させるために行っていた制御が解除され、ヒートポンプシステム１０は通常制御へと復帰する。例えば、調整運転制御部８０ｃは、地中加熱用電気ヒータ５０を作動させていた（Ｏｎにしていた）場合には、地中加熱用電気ヒータ５０をＯｆｆにする。また、例えば、調整運転制御部８０ｃは、電力調整運転中に、貯湯のための給湯運転を実行しており、給湯暖房運転制御部８０ｂが貯湯のための給湯運転を継続する必要がないと判断した場合には、貯湯のための給湯運転を終了する。
【０１２５】
なお、地中加熱用電気ヒータ５０は、調整運転制御部８０ｃによりＯｎ／Ｏｆｆが制御されるヒータであって、調整運転制御部８０ｃは、電力の使用量を増加させるための電力調整運転中以外（個別調整要求期間以外）は、地中加熱用電気ヒータ５０の作動を禁止する。
【０１２６】
（４）特徴
本実施形態のヒートポンプシステム１０には、以下のような特徴を有する。
【０１２７】
（４−１）
本実施形態のヒートポンプシステム１０は、地中熱を熱源とするヒートポンプ装置１０ａと、地中加熱用電気ヒータ５０と、コントローラ８０と、を備える。ヒートポンプ装置１０ａは、地中に配置されて地中熱を採熱する地中熱採取部４０を有する。地中加熱用電気ヒータ５０は、地中熱採取部４０の近傍に配され、地中を加熱する。コントローラ８０は、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０と電気的に接続される。コントローラ８０は、通信部８０ａと、調整運転制御部８０ｃとを有する。通信部８０ａは、個別調整要求期間における電力の使用量の増加要求を受け付ける。調整運転制御部８０ｃは、電力の使用量の増加要求に応じ、地中加熱用電気ヒータ５０を作動させて個別調整要求期間における電力の使用量を増加させる。
【０１２８】
このヒートポンプシステム１０では、コントローラ８０の受け付けた電力の使用量の増加要求に応じて、コントローラ８０が地中を加熱する地中加熱用電気ヒータ５０を作動させる。そのため、受け付けた電力の使用量の増加要求に応じることが容易で、電力の需給調整に寄与できる。
【０１２９】
また、地中加熱用電気ヒータ５０を作動させることで、ヒートポンプ装置１０ａの運転により低下した地中の温度が上昇させられるため、ヒートポンプ装置１０ａの効率向上を図ることができる。
【０１３０】
（４−２）
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、地中熱採取部４０は、地中加熱用電気ヒータ５０と一体にユニット化されている。
【０１３１】
ここでは、地中熱採取部４０と地中加熱用電気ヒータ５０とが一体にユニット化されているため、地中熱採取部４０と地中加熱用電気ヒータ５０との設置工数を抑制できる。その結果、ヒートポンプシステム１０の設置工事費用を抑制できる。
【０１３２】
（４−３）
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、通信部８０ａは、増加要求と共に、個別調整要求期間における個別電力使用目標を更に受け付ける。調整運転制御部８０ｃは、ヒートポンプ装置１０ａによる電力の使用により、個別調整要求期間における個別電力使用目標を達成できない場合に、個別調整要求期間における個別電力使用目標を達成するように、地中加熱用電気ヒータ５０を作動させて個別調整要求期間における電力の使用量を増加させる。
【０１３３】
このヒートポンプシステム１０では、地中加熱用電気ヒータ５０は、ヒートポンプ装置１０ａでは個別電力使用目標を達成できない（電力を使いきれない）場合に作動させられる。つまり、ここでは、電力の使用量の増加要求受付時に、ヒートポンプ装置１０ａの運転という直接的かつより効率的な用途に優先的に電力が使用されるので、効率よく電力を利用できる。一方、ヒートポンプ装置１０ａだけでは使いきれない電力は、地中の加温に使用されるので、電力の需給調整に寄与でき、更にヒートポンプ装置１０ａの効率も向上させることができる。
【０１３４】
（４−４）
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、調整運転制御部８０ｃは、個別調整要求期間以外は、地中加熱用電気ヒータ５０の作動を禁止する。
【０１３５】
ここでは、電力の使用量の増加要求がない場合（電力供給が電力需要に対し特に過剰ではない場合）には、電力を、地中の加温という間接的な用途ではなく、直接的かつより効率的な用途に利用できる。
【０１３６】
（５）変形例
以下に本実施形態の変形例を示す。なお、複数の変形例を適宜組み合わせてもよい。
【０１３７】
（５−１）変形例Ａ
本実施形態のヒートポンプシステム１０は、蒸気圧縮機式のヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱し、加熱された水媒体を用いて暖房及び給湯を行うものであったが、これに限定されるものではない。例えば、ヒートポンプシステムは、ヒートポンプサイクルの冷媒と、空気とを熱交換させる、空気調和装置等の冷凍装置であってもよい。
【０１３８】
（５−２）変形例Ｂ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、地中熱採取部４０と地中加熱用電気ヒータ５０とが一体にユニット化されているが、これに限定されるものではない。例えば、地中熱採取部の採熱杭近傍に、地中加熱用電気ヒータを収容するための杭が別途打ち込まれてもよい。ただし、工事費用削減の観点からは、地中熱採取部４０と地中加熱用電気ヒータ５０とが一体にユニット化されていることが望ましい。
【０１３９】
（５−３）変形例Ｃ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、地中熱採取部４０は、採熱杭４１の内部に熱交換用配管４２が収容されているが、これに限定されるものではなく、土中に直接、熱交換用配管が埋設されてもよい。
【０１４０】
（５−４）変形例Ｄ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、ＨＥＭＳ２ｂはコントローラ８０に、個別電力使用目標を送信するが、これに限定されるものではなく、ＨＥＭＳ２ｂは個別電力使用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、電力の使用量の増加要求と、個別調整要求期間だけを送信してもよい。この場合には、調整運転制御部８０ｃは、図５Ａ、図５Ｂのフローチャートによらず、個別調整要求期間の間、地中加熱用電気ヒータ５０を作動させる（Ｏｎにする）ようにしてもよい。
【０１４１】
（５−５）変形例Ｅ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、調整運転制御部８０ｃは、図５Ａ、図５Ｂのフローチャートのように、電力の過剰使用時には、電力の使用量を抑制するように制御を行うが、このような制御（ステップＳ８からステップＳ１２）は、実行されなくてもよい。ただし、電力会社１の需給調整要求に応じるためには、電力の過剰使用も考慮した制御が行われることが望ましい。
【０１４２】
（５−６）変形例Ｆ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、通信部８０ａは、ＨＥＭＳ２ｂから、個別調整要求期間と個別電力使用目標とを受け付けるが、個別調整要求期間は複数の個別調整要求期間であってもよく、通信部８０ａは、個別調整要求期間別の個別電力使用目標を受け付けても構わない。
【０１４３】
（５−７）変形例Ｇ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、通信部８０ａは、個別調整要求期間を受け付けるが、これに限定されるものではない。通信部８０ａは、ＨＥＭＳ２ｂから個別調整要求期間の開始信号をまず受け付け、その後、ＨＥＭＳ２ｂから個別調整要求期間の終了信号を受け付けてもよい。つまり、調整運転制御部８０ｃは、図５Ａ、図５Ｂのフローチャートにおいて、ステップＳ２で電力調整運転の開始信号を通信部８０ａが受け付けたかを判定し、ステップＳ１３で電力調整運転の終了信号を通信部８０ａが受け付けたかを判定してもよい。
【０１４４】
（５−８）変形例Ｈ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、地中加熱用電気ヒータ５０はＯｎ／Ｏｆｆのみが制御されているが、これに限定されるものではない。
【０１４５】
例えば、地中加熱用電気ヒータの能力を可変とし、現在の電力の使用量と、目標とする電力の使用量とに応じて、地中加熱用電気ヒータの能力を調整してもよい。
【０１４６】
また、例えば、地中加熱用電気ヒータを複数台設け、現在の電力の使用量と、目標とする電力の使用量とに応じて、作動する地中加熱用電気ヒータの台数を変更するようにしてもよい。
【０１４７】
（５−９）変形例Ｉ
本実施形態のヒートポンプシステム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）からの電力の使用量の調整要求を受け付ける。
【０１４８】
（５−１０）変形例Ｊ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、コントローラ８０は、電力の使用量を増加させる電力調整運転中に、ヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｃ）を、電力の使用量の増加要求受付時の電力の使用量（Ｅｐ）に対し、個別電力使用目標（ΔＥ）以上増加させるように制御を行う（Ｅｃ≧Ｅｐ＋ΔＥになるように制御を行う）が、これに限定されるものではない。例えば、コントローラは、電力の使用量を増加させる電力調整運転中のヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｃ）を、電力の使用量の増加要求受付時の電力の使用量（Ｅｐ）と個別電力使用目標（ΔＥ）との和に近づけるように制御を行う（Ｅｃ≒Ｅｐ＋ΔＥとなるように制御を行う）ものであってもよい。
【０１４９】
（５−１１）変形例Ｋ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、三方弁６５は、水媒体回路３５内の水媒体の流れ方向を、給湯ユニット６０又は暖房ユニット７０のいずれかに切り替えるものであるが、これに限定されるものではない。例えば、三方弁は、給湯ユニット６０及び暖房ユニット７０の両方に、又は、給湯ユニット６０及び暖房ユニット７０のいずれかに、水媒体を供給可能な弁であってもよい。つまり、ヒートポンプシステムは、第１暖房運転と第１給湯運転とを同時に実施可能に構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５０】
本発明を利用すれば、地中熱を採熱するヒートポンプ装置を備えたヒートポンプシステムにおいて、電力供給者の要求に応じた電力の使用量促進が可能で、更に、ヒートポンプ装置の運転効率を向上可能である。
【符号の説明】
【０１５１】
１０  ヒートポンプシステム
１０ａ  ヒートポンプ装置
４０  地中熱採取部
５０  地中加熱用電気ヒータ（電気ヒータ）
８０  コントローラ
８０ａ  通信部（受付部）
８０ｃ  調整運転制御部（運転制御部）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５２】
【特許文献１】特開２００５−１０７９０１号公報
【特許文献２】特開２０１２−４７３６０号公報
【図１】
2014112016.tif 000003
【図２】
2014112016.tif 000004
【図３】
2014112016.tif 000005
【図４Ａ】
2014112016.tif 000006
【図４Ｂ】
2014112016.tif 000007
【図４Ｃ】
2014112016.tif 000008
【図５Ａ】
2014112016.tif 000009
【図５Ｂ】
2014112016.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成24年12月6日(2012.12.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中熱を熱源とするヒートポンプ装置を備えたヒートポンプシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給者には、電力の安定供給を実現するため、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がある。
【０００３】
この要求を満たすため、電力供給者は、電力需要者に、電力使用促進を要請する場合がある。例えば、特許文献１（特開２００５−１０７９０１号公報）には、電力供給者が、電力供給量が電力需要量に対して過剰である場合に、電力需要者に対して電力使用促進の経済的利益を示すことで、電力の使用量を増加させるよう要請する事例が開示されている。
【０００４】
ところで、従来、地中熱を利用したヒートポンプ装置が知られている。例えば、特許文献２（特開２０１２−４７３６０号公報）には、地中熱を利用したヒートポンプ装置を用いて、建物内の空調を行う事例が開示されている。ヒートポンプ装置を加熱目的で使用する（特許文献２（特開２０１２−４７３６０号公報）であれば暖房を行う）場合には、土壌を採熱源として（地中熱を採熱して）ヒートポンプ装置が運転される。土壌（地中）の温度は、大気の温度よりも変化が小さいため、大気の温度が低い寒期においても比較的温度が高い。そのため、寒冷地においても、地中熱を利用することで、効率のよいヒートポンプ装置の運転が実現される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ただし、地中熱は太陽エネルギに由来する熱であり、ヒートポンプ装置により太陽エネルギによる入熱以上に土壌から採熱されれば、土壌の温度は次第に低下し、これに連れてヒートポンプ装置の効率も次第に低下するという問題がある。
【０００６】
また、特許文献１（特開２００５−１０７９０１号公報）のように、電力供給者から電力需要者に電力の使用量促進が要請される場合に、電力需要者がその要請にこたえることができないという場合が発生しうる。
【０００７】
地中熱を利用したヒートポンプ装置を加熱目的で利用する電力需要者においても、既にヒートポンプ装置の加熱対象が目標温度に到達しているとすれば、あるいは、既にヒートポンプ装置が最大出力で運転されているとすれば、他に稼動することが可能な電力使用機器が存在しない限り、電力の使用量促進の要請があっても、電力の使用量を増加させる余地がない。
【０００８】
本発明の課題は、地中熱を採熱するヒートポンプ装置を備えたヒートポンプシステムであって、電力供給者の要求に応じた電力の使用量促進が可能で、更に、ヒートポンプ装置の運転効率を向上可能なヒートポンプシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１観点に係るヒートポンプシステムは、地中熱を熱源とするヒートポンプ装置と、電気ヒータと、コントローラと、を備える。ヒートポンプ装置は、地中に配置されて地中熱を採熱する地中熱採取部を有する。電気ヒータは、地中熱採取部の近傍に配され、地中を加熱する。コントローラは、ヒートポンプ装置及び電気ヒータと電気的に接続される。コントローラは、受付部と、運転制御部とを有する。受付部は、要求期間における電力の使用量の増加要求を受け付ける。運転制御部は、増加要求に応じ、電気ヒータを作動させて要求期間における電力の使用量を増加させる。
【００１０】
このヒートポンプシステムでは、受け付けた電力の使用量の増加要求に応じて、コントローラが地中を加熱する電気ヒータを作動させる。そのため、受け付けた電力の使用量の増加要求に応じることが容易で、電力の需給調整に寄与できる。また、電気ヒータを作動させることで、ヒートポンプ装置の運転により低下した地中の温度が上昇させられるため、ヒートポンプ装置の効率向上を図ることができる。
【００１１】
本発明の第２観点に係るヒートポンプシステムは、第１観点に係るヒートポンプシステムであって、地中熱採取部は、電気ヒータと一体にユニット化されている。
【００１２】
ここでは、地中熱採取部と電気ヒータとが一体にユニット化されているため、地中熱採取部及び電気ヒータの設置工数を抑制できる。その結果、ヒートポンプシステムの設置工事費用を抑制できる。
【００１３】
本発明の第３観点に係るヒートポンプシステムは、第１又は第２観点に係るヒートポンプシステムであって、受付部は、増加要求と共に、要求期間における電力使用目標を更に受け付ける。運転制御部は、ヒートポンプ装置による電力の使用により、要求期間における電力使用目標を達成できない場合に、要求期間における電力使用目標を達成するように、電気ヒータを作動させて要求期間における電力の使用量を増加させる。
【００１４】
このヒートポンプシステムでは、電気ヒータは、ヒートポンプ装置では電力使用目標を達成できない（電力を使いきれない）場合に作動させられる。つまり、ここでは、電力の使用量の増加要求受付時に、ヒートポンプ装置の運転という直接的かつより効率的な用途に優先的に電力が使用されるので、効率よく電力を利用できる。一方、ヒートポンプ装置だけでは使いきれない電力は、地中の加温に使用されるので、電力の需給調整に寄与でき、更にヒートポンプ装置の効率も向上させることができる。
【００１５】
本発明の第４観点に係るヒートポンプシステムは、第１観点から第３観点のいずれかに係るヒートポンプシステムであって、運転制御部は、要求期間以外は、電気ヒータの作動を禁止する。
【００１６】
ここでは、電力の使用量の増加要求がない場合（電力供給が電力需要に対し過剰ではない場合）には、電力を、地中の加温という間接的な用途ではなく、直接的かつより効率的な用途に利用できる。
【発明の効果】
【００１７】
第１観点に係るヒートポンプシステムでは、受け付けた電力の使用量の増加要求に応じて、コントローラが地中を加熱する電気ヒータを作動させる。そのため、受け付けた電力の使用量の増加要求に応じることが容易で、電力供給の需給バランスに寄与できる。また、電気ヒータを作動させることで、ヒートポンプ装置の運転により低下した地中の温度が上昇させられるため、ヒートポンプ装置の効率向上を図ることができる。
【００１８】
第２観点に係るヒートポンプシステムでは、ヒートポンプシステムの設置工事費用を抑制できる。
【００１９】
第３観点に係るヒートポンプシステムでは、電力の使用量の増加要求受付時に、ヒートポンプ装置の運転という直接的かつより効率的な用途に優先的に電力が使用されるので、効率よく電力を利用できる。一方、ヒートポンプ装置だけでは使いきれない電力は、地中の加温に使用されるので、電力の需給調整に寄与でき、更にヒートポンプ装置の効率も向上させることができる。
【００２０】
第４観点に係るヒートポンプシステムでは、電力の使用量の増加要求がない場合には、電力を、直接的かつより効率的な用途に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係るヒートポンプシステムを含んだ電力ネットワークを説明するための説明図である。
【図２】本実施形態に係るヒートポンプシステムの構成を説明するためのヒートポンプシステムの概略全体図である。
【図３】図２に係るヒートポンプシステムのコントローラの制御ブロック図である。
【図４Ａ】図２に係るヒートポンプシステムの、第１暖房運転時の流体（冷媒、水媒体、ブライン媒体）の流れを説明するための説明図である。
【図４Ｂ】図２に係るヒートポンプシステムの、第２暖房運転時の流体（水媒体）の流れを説明するための説明図である。
【図４Ｃ】図２に係るヒートポンプシステムの、第１給湯運転時の流体（冷媒、水媒体、ブライン媒体）の流れを説明するための説明図である。
【図５Ａ】図３に係るコントローラによる、電力の使用量の増加要求時の電力調整運転を説明するためのフロー図である（ステップＳ１〜Ｓ７）。
【図５Ｂ】図３に係るコントローラによる、電力の使用量の増加要求時の電力調整運転を説明するためのフロー図である（ステップＳ８〜Ｓ１４）。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明に係るヒートポンプシステムの実施形態を、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。
【００２３】
（１）全体構成
本実施形態に係るヒートポンプシステム１０は、住宅に設置されるヒートポンプシステムである。ヒートポンプシステム１０は、暖房及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、ヒートポンプシステム１０は、暖房又は給湯のみに使用されてもよい。また、例えば、ヒートポンプシステム１０は、暖房、及び／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。
【００２４】
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１００を示している。住宅２には、ヒートポンプシステム１０が設置されている。電力会社１は、自ら発電した電力、及び／又は、他者が発電した電力を電力需要者に供給する。なお、この電力ネットワーク１００には、ヒートポンプシステム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ている。
【００２５】
（１−１）電力会社
電力会社１は、管理装置１ａを有している。管理装置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調節する装置である。管理装置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。
【００２６】
管理装置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。
【００２７】
また、管理装置１ａは、分析結果に基づいて、電力供給量と電力需要量とをバランスさせるため、住宅２を含む電力需要者に対して、電力の使用量の抑制又は増加を要求する。具体的には、管理装置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、管理装置１ａは、電力の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、電力需要に応じて調整することの難しい自然エネルギー（例えば風力）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。
【００２８】
なお、管理装置１ａは、各スマートメータ２ａに対して電力の使用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）、及び、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。
【００２９】
（１−２）住宅
住宅２は、ヒートポンプシステム１０のほか、スマートメータ２ａ、ＨＥＭＳ（家庭用エネルギ管理システム）２ｂ、各種電気機器３を有する。
【００３０】
スマートメータ２ａは、電力会社１の管理装置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管理装置１ａに送信する。スマートメータ２ａは、管理装置１ａから電力の使用量の抑制要求及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、管理装置１ａからスマートメータ２ａに対して送信された電力の使用量の抑制要求又は増加要求（調整要求期間、調整要求量及びインセンティブに関する情報を含む）が送信される。
【００３１】
ＨＥＭＳ２ｂは、ヒートポンプシステム１０及び電気機器３と、通信回線２ｄにより接続されている。ＨＥＭＳ２ｂは、住宅２における電力の使用量を把握するとともに、住宅２における電力の使用量を最適に制御する。
【００３２】
ＨＥＭＳ２ｂは、管理装置１ａから、スマートメータ２ａを介して送信された電力の使用量の抑制要求又は増加要求に基づいて、ヒートポンプシステム１０及び電気機器３に、電力の使用量の抑制要求又は増加要求を送信する。ＨＥＭＳ２ｂは、電力の使用量の抑制要求又は増加要求と共に、ヒートポンプシステム１０及び電気機器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、個別電力使用目標（どれだけ抑制又は増加させるか）とを送信する。なお、個別要求期間及び個別電力使用目標は、ヒートポンプシステム１０及び各電気機器３の特性、現在ヒートポンプシステム１０及び各電気機器３によって使用されている電力、管理装置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及び調整要求量等を用いて、ヒートポンプシステム１０及び各電気機器３別に、ＨＥＭＳ２ｂが決定する。より具体的には、ＨＥＭＳ２ｂは、ヒートポンプシステム１０及び各電気機器３が、ＨＥＭＳ２ｂが決定した個別調整要求期間及び個別電力使用目標に応じて電力の使用量を調整することで、管理装置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、個別調整要求期間及び個別電力使用目標を決定する。
【００３３】
個別電力使用目標は、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、現在の電力の使用量に対する調整量（ｋＷ）や調整率（％）などであってもよい。また、個別電力使用目標は、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、個別電力使用目標は、現在の電力の使用量に対する調整量（ｋＷ）である。
【００３４】
なお、ＨＥＭＳ２ｂは、スマートメータ２ａを介して受信した電力の使用量の抑制要求及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、電力の使用量の抑制要求又は増加要求をヒートポンプシステム１０及び電気機器３に送信するか否か、及び／又は、ヒートポンプシステム１０及び電気機器３に送信する個別調整要求期間及び個別電力使用目標を、決定してもよい。例えば、ＨＥＭＳ２ｂは、電力の使用量の増加要求の受信時には、電力の使用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、ヒートポンプシステム１０及び電気機器３に電力の使用量の増加要求を送信してもよい。ただし、本実施形態では、管理装置１ａからＨＥＭＳ２ｂに電力の使用量の増加要求があった場合には、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。
【００３５】
（１−３）ヒートポンプシステム
図２は、本発明の一実施形態に係るヒートポンプシステム１０の概略構成図である。ヒートポンプシステム１０は、主に、蒸気圧縮機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及び給湯を行う。
【００３６】
ヒートポンプシステム１０は、図２及び図３のように、主として、ヒートポンプ装置１０ａと、地中加熱用電気ヒータ５０と、コントローラ８０と、を備えている。
【００３７】
ヒートポンプ装置１０ａは、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、地中熱採取部４０と、ブライン媒体連絡管４６，４７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。ヒートポンプ装置１０ａは、地中熱を熱源とするヒートポンプ装置である。
【００３８】
室外機２０と室内機３０とは、ガス冷媒連絡管２６及び液冷媒連絡管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。
【００３９】
室内機３０と、給湯ユニット６０及び暖房ユニット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。
【００４０】
室外機２０と、地中熱採取部４０とは、ブライン媒体連絡管４６，４７を介して接続されており、これによりブライン媒体回路４５を構成している。ブライン媒体回路４５には、媒体としてブライン（不凍液）が循環するようになっている。
【００４１】
地中加熱用電気ヒータ５０は、地中を加熱するヒータである。地中加熱用電気ヒータ５０は、後述するように地中熱採取部４０の採熱杭４１内に収容されており、地中熱採取部４０と一体にユニット化されている。
【００４２】
コントローラ８０は、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０と電気的に接続され、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０の動きを制御する。
【００４３】
ヒートポンプシステム１０については、以下に詳述する。
【００４４】
（２）詳細構成
ヒートポンプシステム１０は、図２及び図３のように、ヒートポンプ装置１０ａと、地中加熱用電気ヒータ５０と、コントローラ８０と、を備えている。ヒートポンプ装置１０ａは、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、地中熱採取部４０と、ブライン媒体連絡管４６，４７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、を主に有する。
【００４５】
（２−１）ヒートポンプ装置
（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。
【００４６】
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。
【００４７】
圧縮機２１は、モータにより駆動される密閉式圧縮機である。圧縮機２１はインバータ制御される。圧縮機２１は、熱源側熱交換器２３及びガス冷媒連絡管２６に、冷媒配管を介して接続されている。圧縮機２１は、熱源側熱交換器２３と繋がる冷媒配管から流れてくる低圧のガス冷媒を吸入し、圧縮機２１内の圧縮機構によりガス冷媒を圧縮し、ガス冷媒連絡管２６と繋がる冷媒配管に高圧のガス冷媒を吐出する。
【００４８】
熱源側熱交換器２３は、図２のように、冷媒回路２５内を流れる冷媒と、ブライン媒体回路４５を流れるブラインとの熱交換を行うことで、冷媒回路２５を流れる冷媒の蒸発器として機能する。つまり、熱源側熱交換器２３に流入した冷媒は、後述するように地中熱採取部４０で地中熱を採熱したブラインから熱を吸収（採熱）する。言い換えれば、ヒートポンプ装置１０ａは、地中熱を熱源とするヒートポンプ装置である。
【００４９】
熱源側熱交換器２３では、冷媒回路２５内の冷媒が流れる流路の液側に、液冷媒連絡管２７と繋がる冷媒配管が接続されており、冷媒回路２５内の冷媒が流れる流路のガス側に、圧縮機２１と繋がる冷媒配管が接続されている。また、熱源側熱交換器２３では、ブライン媒体回路４５内のブラインが流れる流路の入口側に、ブライン媒体連絡管４７が接続されており、ブライン媒体回路４５内のブラインが流れる流路の出口側に、ブライン媒体連絡管４６が接続されている。
【００５０】
膨張弁２２は、冷媒を減圧するための膨張機構であり、開度調整が可能な電動弁である。膨張弁２２は、図２のように、一端が熱源側熱交換器２３と繋がる冷媒配管と接続され、他端がガス冷媒連絡管２６と繋がる冷媒配管と接続されている。
【００５１】
（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及び暖房ユニット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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
利用側熱交換器３１では、冷媒回路２５内の冷媒が流れる流路の液側に、液冷媒連絡管２７と繋がる冷媒配管が接続されており、冷媒回路２５内の冷媒が流れる流路のガス側に、ガス冷媒連絡管２６と繋がる冷媒配管が接続されている。また、利用側熱交換器３１では、水媒体が流れる流路の入口側に、水媒体連絡管３７と繋がる水媒体配管が接続されており、水媒体が流れる流路の出口側に、水媒体連絡管３６と繋がる水配管が接続されている。
【００５５】
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、水媒体を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。
【００５６】
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、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（図４Ａ，図４Ｃ参照）。
【００５７】
（２−１−３）ガス冷媒連絡管
ガス冷媒連絡管２６は、圧縮機２１から吐出される高圧のガス冷媒を、利用側熱交換器３１に導くための冷媒配管である。
【００５８】
（２−１−４）液冷媒連絡管
液冷媒連絡管２７は、利用側熱交換器３１から出た高圧の液冷媒を、膨張弁２２へと導くための冷媒配管である。
【００５９】
（２−１−５）地中熱採取部
地中熱採取部４０は、地中に埋設された、地中熱を採熱する。地中熱採取部４０は、図２のように、採熱杭４１と、採熱杭４１の内部に設けられた熱交換用配管４２とを有する。なお、採熱杭４１の内部には、地中加熱用電気ヒータ５０も収容され、地中熱採取部４０と地中加熱用電気ヒータ５０とは一体にユニット化されている。
【００６０】
採熱杭４１は、住宅２の基礎杭としても利用される杭であり、住宅２の建築時に地中に打ち込まれる。なお、採熱杭４１は、施工費用低減の観点からは、住宅２の基礎杭と兼用されることが望ましいが、これに限定されるものではなく、熱交換用配管４２と地中加熱用電気ヒータ５０とを設置するための専用の杭であってもよい。地中に打ち込まれた採熱杭４１の内部には、熱交換用配管４２と、地中加熱用電気ヒータ５０とが収容される。
【００６１】
熱交換用配管４２は、図２のように、ブライン媒体連絡管４６，４７を介して室外機２０の熱源側熱交換器２３に接続され、ブライン媒体回路４５を構成している。ブライン媒体回路４５内のブライン（不凍液）は、ブライン媒体回路４５を構成するブライン媒体連絡管４６に設けられた循環ポンプ４４により昇圧されることで、ブライン媒体回路４５内を循環する。
【００６２】
熱交換用配管４２は、ブライン媒体回路４５を流れるブラインと、採熱杭４１の周りの土壌との間で熱交換を行う熱交換器として機能する。熱交換用配管４２では、ブライン媒体回路４５を流れるブラインが、採熱杭４１の周りの土壌から地中熱を採熱（採取）する。熱交換用配管４２おいて地中熱を採熱したブラインは、ブライン媒体連絡管４７を経て熱源側熱交換器２３に送られる。
【００６３】
熱源側熱交換器２３では、上述のように、冷媒回路２５内を流れる冷媒と、ブライン媒体回路４５を流れるブラインとの熱交換が行われ、熱源側熱交換器２３に流入した冷媒は、ブライン媒体回路４５を流れるブラインから熱を吸収する。冷媒との熱交換後に熱源側熱交換器２３から流出するブラインは、ブライン媒体連絡管４６を介して、熱交換用配管４２に再び送られる。
【００６４】
なお、本ヒートポンプシステム１０で地中熱を利用するのは、地中の温度は大気温に比べて変動しにくく、大気温が低い寒期でも、比較的温度が高いためである。つまり、大気温が低い寒期には、熱源側熱交換器２３において、冷媒回路２５内を流れる冷媒と外気とを熱交換させるよりも、冷媒回路２５内を流れる冷媒と地中熱を採熱したブラインとを熱交換させるほうが、効率のよい運転が可能なためである。ただし、地中熱を採熱することで、地中の温度も次第に降下するため、効率は次第に低下する。
【００６５】
（２−１−６）ブライン媒体連絡管
ブライン媒体連絡管４６は、図２のように、室外機２０の熱源側熱交換器２３のブラインが流れる流路の出口側と、地中熱採取部４０の熱交換用配管４２の入口側とに接続されている。ブライン媒体連絡管４７は、図２のように、室外機２０の熱源側熱交換器２３のブラインが流れる流路の入口側と、地中熱採取部４０の熱交換用配管４２の出口側とに接続されている。ブライン媒体連絡管４６には、図２のように、循環ポンプ４４が設けられている。循環ポンプ４４は、インバータ制御の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。
【００６６】
（２−１−７）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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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）。
【００７０】
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。なお、ここでは、室内機３０において加熱された水媒体との熱交換により加熱された水を、給湯タンク６１に溜める方式の給湯ユニット６０を採用しているが、これに限定されるものではなく、室内機３０において加熱された水を貯湯タンクに溜める方式の給湯ユニットが採用されもよい。
【００７１】
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、図示しない水道から給湯タンク６１に供給された低温の水をヒートポンプで加熱した後、さらに高温に加熱するために利用される。また、外気温度が低く、ヒートポンプの加熱能力が不足する場合にも利用される。
【００７２】
（２−１−８）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。
【００７３】
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及びファン７２は、図示しないケーシング内に収納されている。
【００７４】
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）。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
（２−１−９）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の入口側及び暖房ユニット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の出口側及び暖房ユニット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。
【００７８】
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及び冷暖房ユニット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ことが可能である。
【００７９】
（２−２）地中加熱用電気ヒータ
地中加熱用電気ヒータ５０は、地中を加熱し、熱交換用配管４２により採熱されることで低下した地中の温度を回復させるためのヒータである。なお、地中加熱用電気ヒータ５０は、後述するように、コントローラ８０の調整運転制御部８０ｃにより制御され、ＨＥＭＳ２ｂから電力の消費量の増加要求を受け付けた場合にだけ（調整運転制御部８０ｃにより電力の使用量を増加させる電力調整運転が実行される時にだけ）使用されるヒータである。
【００８０】
地中加熱用電気ヒータ５０は、地中熱採取部４０の近傍に配されている。具体的には、地中加熱用電気ヒータ５０は、地中熱採取部４０と一体にユニット化されている。より具体的には、地中加熱用電気ヒータ５０は、地中熱採取部４０の採熱杭４１の中に、熱交換用配管４２と共に収容されている。
【００８１】
（２−３）コントローラ
コントローラ８０は、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０と電気的に接続されている。コントローラ８０は、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０の動作を制御するために設けられる。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，地中加熱用電気ヒータ５０等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。
【００８２】
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。例えば、コントローラ８０は、ヒートポンプシステム１０の運転状況に関する情報（電力の使用量等）を、ＨＥＭＳ２ｂに対して送信する。また、例えば、コントローラ８０は、ＨＥＭＳ２ｂから送信される、電力の使用量の調整要求（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、個別電力使用目標（どれだけ抑制又は増加させるか）と、を受信する。なお、ここでの個別電力使用目標は、コントローラ８０が個別電力使用目標を受信した時点のヒートポンプシステム１０の電力（ｋＷ）に対し、どれだけヒートポンプシステム１０の電力を調整（抑制または増加）させるかという数値（ｋＷ）である。
【００８３】
コントローラ８０は、図３のように、ヒートポンプ装置１０ａの、圧縮機２１、膨張弁２２、暖房用電気ヒータ３２、循環ポンプ３３、循環ポンプ４４、給湯用電気ヒータ６３、三方弁６５、及びファン７２と電気的に接続されている。また、コントローラ８０は、地中加熱用電気ヒータ５０と電気的に接続されている。コントローラ８０は、ヒートポンプ装置１０ａに設けられた図示しない各種センサ（温度センサ等）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。また、コントローラ８０は、ＨＥＭＳ２ｂから送信された、電力の使用量の調整要求、個別調整要求期間、及び個別電力使用目標に基づいて、各種機器を制御する。
【００８４】
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８０ｂ、ＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の調整要求に応じて、電力の使用量を調整する調整運転制御部８０ｃ等を機能部として有する。
【００８５】
（３）ヒートポンプシステムの動作
本実施形態に係るヒートポンプシステム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。
【００８６】
（３−１）給湯暖房運転
ヒートポンプシステム１０は、給湯暖房運転制御部８０ｂにより制御され、給湯暖房運転として、後述する２種類の暖房運転と、２種類の給湯運転と、を行う。
【００８７】
暖房運転は、ヒートポンプ装置１０ａのユーザが、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。後述する暖房運転の種類（第１暖房運転又は第２暖房運転）の選択や、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８０ｂにより実行される。
【００８８】
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。後述する給湯運転の種類（第１給湯運転又は第２給湯運転）の選択や、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８０ｂにより実行される。
【００８９】
また、給湯運転は、給湯中ではなくても、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等に貯湯目的で、適宜行われる。
【００９０】
（３−１−１）第１暖房運転
第１暖房運転では、蒸気圧縮機式のヒートポンプサイクルを利用して水媒体が加熱され、加熱された水媒体を用いて暖房が行われる。第１暖房運転では、圧縮機２１が運転され、冷媒回路２５内を、図４Ａの矢印のように冷媒が循環する。第１暖房運転では、循環ポンプ４４が運転され、ブライン媒体回路４５内を、図４Ａの矢印のようにブラインが循環する。また、第１暖房運転では、水媒体回路３５において、循環ポンプ３３が運転され、図４Ａの矢印のように、室内機３０から、暖房ユニット７０へと水媒体が送られる。以下に、詳細に説明する。
【００９１】
冷媒回路２５では、第１暖房運転時には、圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒が、ガス冷媒連絡管２６を経由して、室内機３０に送られる。そして、室内機３０に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器３１において、水媒体と熱交換を行って冷却された後、室外機２０に送られる。利用側熱交換器３１では、冷媒が水媒体と熱交換を行って冷却される際に、水媒体が加熱される。室外機２０に送られた高圧の冷媒は、膨張弁２２によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器２３に流入する。熱源側熱交換器２３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、ブライン媒体回路４５内を循環するブラインと熱交換を行って加熱され、蒸発して低圧の冷媒となる。なお、ブラインは、ブライン媒体回路４５を循環することで、熱交換用配管４２において地中熱を採熱する。熱源側熱交換器２３を出た低圧のガス冷媒は、再び圧縮機２１に吸入される。
【００９２】
水媒体回路３５では、暖房ユニット７０側に水媒体が流れるように三方弁６５が切り替えられており、室内機３０から流れ出た水媒体は、暖房ユニット７０の熱交換器７１に流入する。熱交換器７１では、水媒体は室内空気と熱交換を行って冷却され、逆に、室内空気は水媒体と熱交換を行って加熱される。熱交換器７１から流出した水媒体は、室内機３０へと戻り、再び利用側熱交換器３１により加熱される。
【００９３】
第１暖房運転では、このようにして室内の暖房が行われる。
【００９４】
（３−１−２）第２暖房運転
第２暖房運転では、暖房用電気ヒータ３２により加熱された水媒体を用いて暖房が行われる。第２暖房運転では、水媒体回路３５において、暖房用電気ヒータ３２及び循環ポンプ３３が運転される。三方弁６５は、暖房ユニット７０側に水媒体が流れるように切り替えられており、室内機３０において暖房用電気ヒータ３２により加熱された水媒体は、図４Ｂのように、暖房ユニット７０の熱交換器７１に流入する。熱交換器７１では、水媒体は室内空気と熱交換を行って冷却され、逆に、室内空気は水媒体と熱交換を行って加熱される。熱交換器７１から流出した水媒体は、図４Ｂのように室内機３０へと戻り、再び暖房用電気ヒータ３２により加熱される。第２暖房運転では、圧縮機２１及び循環ポンプ４４は運転されない。
【００９５】
第２暖房運転では、このようにして室内の暖房が行われる。なお、第２暖房運転は、例えば、所望の暖房能力が、ヒートポンプサイクルにより達成可能な暖房能力よりも大きい場合などに使用される。第２暖房運転は第１暖房運転よりも電力を消費する。
【００９６】
なお、熱交換器７１から流出した水媒体の温度や外気温の条件によっては、第１暖房運転と第２暖房運転が同時に行われる場合もある。
【００９７】
（３−１−３）第１給湯運転
第１給湯運転では、蒸気圧縮機式のヒートポンプサイクルを利用することで水媒体が加熱され、加熱された水媒体を用いて給湯が行われる。第１給湯運転では、圧縮機２１が運転され、冷媒回路２５内を、図４Ｃの矢印のように冷媒が循環する。第１給湯運転では、循環ポンプ４４が運転され、ブライン媒体回路４５内を、図４Ｃの矢印のようにブラインが循環する。また、第１給湯運転では、水媒体回路３５において、循環ポンプ３３が運転され、図４Ｃの矢印のように、室内機３０から、給湯ユニット６０へと水媒体が送られる。以下に、詳細に説明する。
【００９８】
冷媒回路２５では、第１給湯運転時には、圧縮機２１から吐出された高圧のガス冷媒が、ガス冷媒連絡管２６を経由して、室内機３０に送られる。そして、室内機３０に送られた高圧のガス冷媒は、冷媒の凝縮器として機能する利用側熱交換器３１において、水媒体と熱交換を行って冷却された後、室外機２０に送られる。利用側熱交換器３１では、冷媒が水媒体と熱交換を行って冷却される際に、水媒体が加熱される。室外機２０に送られた高圧の冷媒は、膨張弁２２によって減圧されて低圧の気液二相状態の冷媒となって、冷媒の蒸発器として機能する熱源側熱交換器２３に流入する。熱源側熱交換器２３に流入した低圧の気液二相状態の冷媒は、ブライン媒体回路４５内を循環するブラインと熱交換を行って加熱され、蒸発して低圧の冷媒となる。なお、ブラインは、ブライン媒体回路４５を循環することで、熱交換用配管４２において地中熱を採熱する。熱源側熱交換器２３を出た低圧のガス冷媒は、再び圧縮機２１に吸入される。
【００９９】
水媒体回路３５では、給湯ユニット６０側に水媒体が流れるように三方弁６５が切り替えられており、室内機３０から流れ出た水媒体は、給湯ユニット６０の熱交換コイル６２に流入する。熱交換コイル６２では、水媒体は給湯タンク６１内の水と熱交換を行って冷却され、逆に、給湯タンク６１内の水は水媒体と熱交換を行って加熱される。熱交換コイル６２から流出した水媒体は、室内機３０へと戻り、再び利用側熱交換器３１により加熱される。
【０１００】
第１給湯運転では、このようにして給湯タンク６１内の水の加温が行われる。第１給湯運転中は、水媒体回路３５内の水媒体は給湯ユニット６０へと流れるので、第１給湯運転は、暖房運転と同時に行うことはできない。
【０１０１】
（３−１−４）第２給湯運転
第２給湯運転では、給湯用電気ヒータ６３が運転され、給湯タンク６１内の水の加温が行われる。第２給湯運転では、圧縮機２１、循環ポンプ３３、循環ポンプ４４はいずれも運転されない。通常、給湯タンクでの貯湯温度はヒートポンプサイクルで昇温可能な水温より高く設定されるため、第２給湯運転は、ヒートポンプサイクルにより昇温可能な温度から目標貯湯温度まで加熱するために使用される。
【０１０２】
なお、第２給湯運転は、第１暖房運転又は第２暖房運転と同時に行うことが可能である。言い換えれば、暖房運転と給湯運転とが同時に実行される場合には、給湯運転としては、第２給湯運転が行われる。第２給湯運転は第１給湯運転よりも電力を消費する。
【０１０３】
（３−２）電力調整運転
電力調整運転は、ＨＥＭＳ２ｂから電力の使用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、調整運転制御部８０ｃにより実行される。
【０１０４】
調整運転制御部８０ｃは、通信部８０ａがＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の抑制要求を受信すると、ヒートポンプシステム１０が電力の使用量を抑制する電力調整運転を実行するよう制御する。言い換えれば、調整運転制御部８０ｃは、ＨＥＭＳ２ｂから送信された個別調整要求期間に、個別電力使用目標（ｋＷ）だけ電力の使用量を抑制するよう、ヒートポンプ装置１０ａの運転を制御する。通信部８０ａが電力の使用量の抑制要求を受信したときの、調整運転制御部８０ｃによる制御について、例を挙げて具体的に説明する。
【０１０５】
例えば、調整運転制御部８０ｃは、給湯暖房運転制御部８０ｂにより貯湯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、調整運転制御部８０ｃは、給湯暖房運転制御部８０ｂにより第１暖房運転が選択されていた場合は、消費電力を抑制するため圧縮機２１の回転数を低下させる。圧縮機２１の回転数が下限圧縮機回転数（圧縮機２１の回転数の下限値）に到達しても抑制要求を満足しなければ、調整運転制御部８０ｃは、暖房運転を停止させる。また、例えば、調整運転制御部８０ｃは、第２暖房運転が選択されていた場合には、暖房運転を停止させる。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。例えば、本実施形態では、第１又は第２暖房運転と第１給湯運転とは実施できないので、そのような内容の電力調整運転は行われない。
【０１０６】
一方、調整運転制御部８０ｃは、通信部８０ａが、ＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の増加要求を受信すると、ヒートポンプシステム１０が電力の使用量を増加させる電力調整運転を実行するよう制御する。言い換えれば、調整運転制御部８０ｃは、ＨＥＭＳ２ｂから送信された個別調整要求期間に、個別電力使用目標（ｋＷ）だけ電力の使用量を増加させるよう、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０の運転を制御する。
【０１０７】
電力の使用量を増加させる電力調整運転について、図５Ａ、図５Ｂのフローチャートを用いて説明する。通信部８０ａがＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の増加要求と共に、個別調整要求期間及び個別電力使用目標を受信すると、図５Ａ、図５Ｂのフローチャートの制御が実行される。
【０１０８】
ステップＳ１では、調整運転制御部８０ｃが、個別調整要求期間が開始しているか否かを判定する。個別調整要求期間が開始していると判定されればステップＳ２へと進む。ステップＳ１の処理は、個別調整要求期間が開始していると判定されるまで繰り返される。
【０１０９】
ステップＳ２では、調整運転制御部８０ｃが、ヒートポンプシステム１０が個別電力使用目標を達成しているか否かを判定する。より具体的には、調整運転制御部８０ｃは、現在のヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｃ）が、通信部８０ａがＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の増加要求を受信した時のヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｐ）に比べ、個別電力使用目標（ΔＥ）以上増加しているか否かを判断する。数式で表せば、調整運転制御部８０ｃは、Ｅｃ≧Ｅｐ＋ΔＥであるかを判定する。調整運転制御部８０ｃが、個別電力使用目標を達成していると判定した場合にはステップＳ８へ、個別電力使用目標を達成していないと判定した場合にはステップＳ３へと進む。
【０１１０】
ステップＳ３では、調整運転制御部８０ｃにより、ヒートポンプ装置１０ａによる電力の使用により、言い換えれば暖房運転又は給湯運転のための電力の使用により、電力の使用量を増加させることができるかが判定される。例えば、現在、貯湯のための給湯運転が行われておらず、貯湯のための給湯運転を行うことが可能ならば、電力の使用量を増加させることができると判定される。また、例えば、現在第２暖房運転より電力の消費の少ない第１暖房運転が行われている場合には、暖房運転を第２暖房運転に切り替えることで電力の使用量を増加させることができると判定される。また、例えば、現在第２給湯運転より電力の消費の少ない第１給湯運転が行われている場合には、給湯運転を第２給湯運転に切り替えることで電力の使用量を増加させることができると判定される。また、例えば、第１暖房運転や第１給湯運転において、圧縮機２１の回転数を大きくすることが可能であれば、電力の使用量を増加させることができると判定される。なお、この判定では、制御に矛盾がないかを考慮して判定が行われる。例えば、本実施形態では、第１又は第２暖房運転と第１給湯運転とは実施できないので、そのような内容の制御内容は実施できないと判定される。なお、調整運転制御部８０ｃは、ヒートポンプ装置１０ａによる電力の使用により、電力の使用量を増加させることができるか否かを、物理的に可能か不可能かだけではなく、ヒートポンプ装置１０ａのユーザの快適性（室内温度や給湯温度の、設定温度との乖離状況等）も考慮して決定してもよい。
【０１１１】
ステップＳ３で、ヒートポンプ装置１０ａによる電力の使用により、電力の使用量を増加させることができると判定されれば、ステップＳ４へと進む。ステップＳ３で、ヒートポンプ装置１０ａによる電力の使用により、電力の使用量を増加させることができないと判定されれば、ステップＳ６へと進む。
【０１１２】
ステップＳ４では、ステップＳ３で、調整運転制御部８０ｃが実施可能であると判定した処理（例えば、貯湯のための給湯運転の開始や、第１暖房運転から第２暖房運転への切り替え等）が、調整運転制御部８０ｃにより実行される。その後ステップＳ５へと進む。
【０１１３】
ステップＳ５では、ステップＳ２と同様に、調整運転制御部８０ｃが、ヒートポンプシステム１０が個別電力使用目標を達成しているか否かを判定する。調整運転制御部８０ｃが、個別電力使用目標を達成していると判定した場合にはステップＳ８へ進み、個別電力使用目標を達成していないと判定した場合にはステップＳ３に戻る。
【０１１４】
ステップＳ６では、調整運転制御部８０ｃにより、地中加熱用電気ヒータ５０が現在作動しているか（Ｏｎになっているか）が判定される。地中加熱用電気ヒータが作動していると判定された場合には、ステップＳ８へと進む。地中加熱用電気ヒータが作動していない（Ｏｆｆである）と判定された場合には、ステップＳ７へと進む。
【０１１５】
ステップＳ７では、調整運転制御部８０ｃにより、地中加熱用電気ヒータ５０が作動させられる（Ｏｎにされる）。その後、ステップＳ８へと進む。
【０１１６】
以下に説明する、ステップＳ８からステップＳ１２は、電力の使用量の増やしすぎを防止するための処理である。電力の使用量を増加させる電力調整運転は、電力の使用量を増加させることを目的とするが、ＨＥＭＳ２ｂが送信した調整要求量を超えて過剰に電力が使用されている場合にも、ヒートポンプシステム１０がＨＥＭＳ２ｂの調整要求に応えているとはいえないことから、このような処理が実行される。
【０１１７】
ステップＳ８では、調整運転制御部８０ｃが、ヒートポンプシステム１０の電力の使用量が過剰ではないかを判定する。より具体的には、調整運転制御部８０ｃは、現在のヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｃ）が、通信部８０ａがＨＥＭＳ２ｂから電力の使用量の増加要求を受信した時のヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｐ）と個別電力使用目標（ΔＥ）とを加えた値よりも、所定値（Ｅ１）以上大きいか否かを判定する。数式で表せば、調整運転制御部８０ｃは、Ｅｃ≧Ｅｐ＋ΔＥ＋Ｅ１であるかを判定する。なお、所定値（Ｅ１）には、電力の使用量の増やしすぎを防止するという目的を実現するために最適な値が選択される。
【０１１８】
ステップＳ８において、調整運転制御部８０ｃが、ヒートポンプシステム１０の電力の使用量が過剰であると判定した場合にはステップＳ９へ、ヒートポンプシステム１０の電力の使用量が過剰ではないと判定した場合にはステップＳ１３へと進む。
【０１１９】
ステップＳ９では、調整運転制御部８０ｃにより、地中加熱用電気ヒータ５０が現在作動しているか（Ｏｎになっているか）が判定される。地中加熱用電気ヒータ５０が作動していると判定された場合には、ステップＳ１０へと進む。地中加熱用電気ヒータ５０が作動していない（Ｏｆｆである）と判定された場合には、ステップＳ１１へと進む。
【０１２０】
ステップＳ１０では、調整運転制御部８０ｃにより、地中加熱用電気ヒータ５０がＯｆｆにされる。その後、ステップＳ８に戻る。
【０１２１】
ステップＳ１１では、調整運転制御部８０ｃにより、ヒートポンプ装置１０ａの電力の使用量を抑制することが可能か判定される。例えば、現在、貯湯のための給湯運転が行われていれば、電力の使用量を抑制させることができると判定される。また、例えば、現在第１暖房運転より電力の消費の多い第２暖房運転が行われている場合には、暖房運転を第１暖房運転に切り替えることで電力の使用量を抑制させることができると判定される。また、例えば、現在第１給湯運転より電力の消費の多い第２給湯運転が行われている場合には、給湯運転を第１給湯運転に切り替えることで電力の使用量を抑制させることができると判定される。また、例えば、第１暖房運転や第１給湯運転において、圧縮機２１の回転数を小さくすることが可能であれば、電力の使用量を増加させることができると判定される。なお、この判定では、制御に矛盾がないかを考慮して判定が行われる。例えば、本実施形態では、第１又は第２暖房運転と第１給湯運転とは実施できないので、そのような内容の制御内容は実施できないと判定される。なお、調整運転制御部８０ｃは、ヒートポンプ装置１０ａの電力の使用量を抑制することが可能か否かを、物理的に可能か不可能かだけではなく、ヒートポンプ装置１０ａのユーザの快適性（室内温度や給湯温度の、設定温度との乖離状況等）も考慮して決定してもよい。
【０１２２】
ステップＳ１１で、ヒートポンプ装置１０ａの電力の使用量を抑制することが可能と判定されれば、ステップＳ１２へと進む。ステップＳ１１で、ヒートポンプ装置１０ａの電力の使用量を抑制することができないと判定されれば、ステップＳ１３へと進む。
【０１２３】
ステップＳ１２では、ステップＳ１１で、調整運転制御部８０ｃが可能であると判定した処理（例えば、貯湯のための給湯運転の停止や、第２暖房運転から第１暖房運転への切り替え等）が、調整運転制御部８０ｃにより実行される。その後ステップＳ８へと戻る。
【０１２４】
ステップＳ１３では、調整運転制御部８０ｃが、個別調整要求期間が終了しているか否かを判定する。個別調整要求期間が終了していると判定されればステップＳ１４へと進む。個別調整要求期間が終了していないと判定されればステップＳ２へと戻る。
【０１２５】
ステップＳ１４では、調整運転制御部８０ｃにより、電力調整運転の終了処理が実行される。より具体的には、調整運転制御部８０ｃが、ヒートポンプシステム１０に電力調整運転を実行させるために行っていた制御が解除され、ヒートポンプシステム１０は通常制御へと復帰する。例えば、調整運転制御部８０ｃは、地中加熱用電気ヒータ５０を作動させていた（Ｏｎにしていた）場合には、地中加熱用電気ヒータ５０をＯｆｆにする。また、例えば、調整運転制御部８０ｃは、電力調整運転中に、貯湯のための給湯運転を実行しており、給湯暖房運転制御部８０ｂが貯湯のための給湯運転を継続する必要がないと判断した場合には、貯湯のための給湯運転を終了する。
【０１２６】
なお、地中加熱用電気ヒータ５０は、調整運転制御部８０ｃによりＯｎ／Ｏｆｆが制御されるヒータであって、調整運転制御部８０ｃは、電力の使用量を増加させるための電力調整運転中以外（個別調整要求期間以外）は、地中加熱用電気ヒータ５０の作動を禁止する。
【０１２７】
（４）特徴
本実施形態のヒートポンプシステム１０には、以下のような特徴を有する。
【０１２８】
（４−１）
本実施形態のヒートポンプシステム１０は、地中熱を熱源とするヒートポンプ装置１０ａと、地中加熱用電気ヒータ５０と、コントローラ８０と、を備える。ヒートポンプ装置１０ａは、地中に配置されて地中熱を採熱する地中熱採取部４０を有する。地中加熱用電気ヒータ５０は、地中熱採取部４０の近傍に配され、地中を加熱する。コントローラ８０は、ヒートポンプ装置１０ａ及び地中加熱用電気ヒータ５０と電気的に接続される。コントローラ８０は、通信部８０ａと、調整運転制御部８０ｃとを有する。通信部８０ａは、個別調整要求期間における電力の使用量の増加要求を受け付ける。調整運転制御部８０ｃは、電力の使用量の増加要求に応じ、地中加熱用電気ヒータ５０を作動させて個別調整要求期間における電力の使用量を増加させる。
【０１２９】
このヒートポンプシステム１０では、コントローラ８０の受け付けた電力の使用量の増加要求に応じて、コントローラ８０が地中を加熱する地中加熱用電気ヒータ５０を作動させる。そのため、受け付けた電力の使用量の増加要求に応じることが容易で、電力の需給調整に寄与できる。
【０１３０】
また、地中加熱用電気ヒータ５０を作動させることで、ヒートポンプ装置１０ａの運転により低下した地中の温度が上昇させられるため、ヒートポンプ装置１０ａの効率向上を図ることができる。
【０１３１】
（４−２）
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、地中熱採取部４０は、地中加熱用電気ヒータ５０と一体にユニット化されている。
【０１３２】
ここでは、地中熱採取部４０と地中加熱用電気ヒータ５０とが一体にユニット化されているため、地中熱採取部４０と地中加熱用電気ヒータ５０との設置工数を抑制できる。その結果、ヒートポンプシステム１０の設置工事費用を抑制できる。
【０１３３】
（４−３）
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、通信部８０ａは、増加要求と共に、個別調整要求期間における個別電力使用目標を更に受け付ける。調整運転制御部８０ｃは、ヒートポンプ装置１０ａによる電力の使用により、個別調整要求期間における個別電力使用目標を達成できない場合に、個別調整要求期間における個別電力使用目標を達成するように、地中加熱用電気ヒータ５０を作動させて個別調整要求期間における電力の使用量を増加させる。
【０１３４】
このヒートポンプシステム１０では、地中加熱用電気ヒータ５０は、ヒートポンプ装置１０ａでは個別電力使用目標を達成できない（電力を使いきれない）場合に作動させられる。つまり、ここでは、電力の使用量の増加要求受付時に、ヒートポンプ装置１０ａの運転という直接的かつより効率的な用途に優先的に電力が使用されるので、効率よく電力を利用できる。一方、ヒートポンプ装置１０ａだけでは使いきれない電力は、地中の加温に使用されるので、電力の需給調整に寄与でき、更にヒートポンプ装置１０ａの効率も向上させることができる。
【０１３５】
（４−４）
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、調整運転制御部８０ｃは、個別調整要求期間以外は、地中加熱用電気ヒータ５０の作動を禁止する。
【０１３６】
ここでは、電力の使用量の増加要求がない場合（電力供給が電力需要に対し特に過剰ではない場合）には、電力を、地中の加温という間接的な用途ではなく、直接的かつより効率的な用途に利用できる。
【０１３７】
（５）変形例
以下に本実施形態の変形例を示す。なお、複数の変形例を適宜組み合わせてもよい。
【０１３８】
（５−１）変形例Ａ
本実施形態のヒートポンプシステム１０は、蒸気圧縮機式のヒートポンプサイクルを利用して水媒体を加熱し、加熱された水媒体を用いて暖房及び給湯を行うものであったが、これに限定されるものではない。例えば、ヒートポンプシステムは、ヒートポンプサイクルの冷媒と、空気とを熱交換させる、空気調和装置等の冷凍装置であってもよい。
【０１３９】
（５−２）変形例Ｂ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、地中熱採取部４０と地中加熱用電気ヒータ５０とが一体にユニット化されているが、これに限定されるものではない。例えば、地中熱採取部の採熱杭近傍に、地中加熱用電気ヒータを収容するための杭が別途打ち込まれてもよい。ただし、工事費用削減の観点からは、地中熱採取部４０と地中加熱用電気ヒータ５０とが一体にユニット化されていることが望ましい。
【０１４０】
（５−３）変形例Ｃ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、地中熱採取部４０は、採熱杭４１の内部に熱交換用配管４２が収容されているが、これに限定されるものではなく、土中に直接、熱交換用配管が埋設されてもよい。
【０１４１】
（５−４）変形例Ｄ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、ＨＥＭＳ２ｂはコントローラ８０に、個別電力使用目標を送信するが、これに限定されるものではなく、ＨＥＭＳ２ｂは個別電力使用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、電力の使用量の増加要求と、個別調整要求期間だけを送信してもよい。この場合には、調整運転制御部８０ｃは、図５Ａ、図５Ｂのフローチャートによらず、個別調整要求期間の間、地中加熱用電気ヒータ５０を作動させる（Ｏｎにする）ようにしてもよい。
【０１４２】
（５−５）変形例Ｅ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、調整運転制御部８０ｃは、図５Ａ、図５Ｂのフローチャートのように、電力の過剰使用時には、電力の使用量を抑制するように制御を行うが、このような制御（ステップＳ８からステップＳ１２）は、実行されなくてもよい。ただし、電力会社１の需給調整要求に応じるためには、電力の過剰使用も考慮した制御が行われることが望ましい。
【０１４３】
（５−６）変形例Ｆ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、通信部８０ａは、ＨＥＭＳ２ｂから、個別調整要求期間と個別電力使用目標とを受け付けるが、個別調整要求期間は複数の個別調整要求期間であってもよく、通信部８０ａは、個別調整要求期間別の個別電力使用目標を受け付けても構わない。
【０１４４】
（５−７）変形例Ｇ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、通信部８０ａは、個別調整要求期間を受け付けるが、これに限定されるものではない。通信部８０ａは、ＨＥＭＳ２ｂから個別調整要求期間の開始信号をまず受け付け、その後、ＨＥＭＳ２ｂから個別調整要求期間の終了信号を受け付けてもよい。つまり、調整運転制御部８０ｃは、図５Ａ、図５Ｂのフローチャートにおいて、ステップＳ２で電力調整運転の開始信号を通信部８０ａが受け付けたかを判定し、ステップＳ１３で電力調整運転の終了信号を通信部８０ａが受け付けたかを判定してもよい。
【０１４５】
（５−８）変形例Ｈ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、地中加熱用電気ヒータ５０はＯｎ／Ｏｆｆのみが制御されているが、これに限定されるものではない。
【０１４６】
例えば、地中加熱用電気ヒータの能力を可変とし、現在の電力の使用量と、目標とする電力の使用量とに応じて、地中加熱用電気ヒータの能力を調整してもよい。
【０１４７】
また、例えば、地中加熱用電気ヒータを複数台設け、現在の電力の使用量と、目標とする電力の使用量とに応じて、作動する地中加熱用電気ヒータの台数を変更するようにしてもよい。
【０１４８】
（５−９）変形例Ｉ
本実施形態のヒートポンプシステム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）からの電力の使用量の調整要求を受け付ける。
【０１４９】
（５−１０）変形例Ｊ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、コントローラ８０は、電力の使用量を増加させる電力調整運転中に、ヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｃ）を、電力の使用量の増加要求受付時の電力の使用量（Ｅｐ）に対し、個別電力使用目標（ΔＥ）以上増加させるように制御を行う（Ｅｃ≧Ｅｐ＋ΔＥになるように制御を行う）が、これに限定されるものではない。例えば、コントローラは、電力の使用量を増加させる電力調整運転中のヒートポンプシステム１０の電力の使用量（Ｅｃ）を、電力の使用量の増加要求受付時の電力の使用量（Ｅｐ）と個別電力使用目標（ΔＥ）との和に近づけるように制御を行う（Ｅｃ≒Ｅｐ＋ΔＥとなるように制御を行う）ものであってもよい。
【０１５０】
（５−１１）変形例Ｋ
本実施形態のヒートポンプシステム１０では、三方弁６５は、水媒体回路３５内の水媒体の流れ方向を、給湯ユニット６０又は暖房ユニット７０のいずれかに切り替えるものであるが、これに限定されるものではない。例えば、三方弁は、給湯ユニット６０及び暖房ユニット７０の両方に、又は、給湯ユニット６０及び暖房ユニット７０のいずれかに、水媒体を供給可能な弁であってもよい。つまり、ヒートポンプシステムは、第１暖房運転と第１給湯運転とを同時に実施可能に構成されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１５１】
本発明を利用すれば、地中熱を採熱するヒートポンプ装置を備えたヒートポンプシステムにおいて、電力供給者の要求に応じた電力の使用量促進が可能で、更に、ヒートポンプ装置の運転効率を向上可能である。
【符号の説明】
【０１５２】
１０  ヒートポンプシステム
１０ａ  ヒートポンプ装置
４０  地中熱採取部
５０  地中加熱用電気ヒータ（電気ヒータ）
８０  コントローラ
８０ａ  通信部（受付部）
８０ｃ  調整運転制御部（運転制御部）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５３】
【特許文献１】特開２００５−１０７９０１号公報
【特許文献２】特開２０１２−４７３６０号公報