(57)【要約】【課題】  １日の気象情報を用いて、熱機器の動作に用いられるエネルギーのエネルギー自給率を高めることができる技術を提供する。【解決手段】  熱機器は、商用電源、または、太陽光発電装置から電力を供給されて動作する。熱機器は、ヒートポンプユニットと、タンクユニットと、電力管理装置と通信可能であり、電力管理装置から１日の気象情報を取得可能な制御装置と、ヒートポンプ熱源の第１の開始予定時刻を含む基準計画データを記憶する記憶手段と、を備えている。制御装置は、１日の気象情報に基づいて、前記ヒートポンプ熱源の第２の駆動開始予定時刻を特定し、前記第２の駆動開始予定時刻を含む予測計画データを生成する。制御装置は、基準計画データと予測計画データのうちのいずれかの運転計画データに基づいて、ヒートポンプ熱源を駆動させる、熱機器。【選択図】図３
2018040556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源、または、太陽光発電装置から電力を供給されて動作する熱機器であって、
熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備えるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプ熱源で加熱された前記熱媒を貯留するタンクを備えるタンクユニットと、
電力管理装置と通信可能であり、前記電力管理装置から１日の気象情報を取得可能な制御装置と、
前記ヒートポンプ熱源の第１の駆動開始予定時刻を含む基準計画データを記憶する記憶手段と、を備えており、
前記制御装置は、前記１日の気象情報に基づいて、前記ヒートポンプ熱源の第２の駆動開始予定時刻を特定し、前記第２の駆動開始予定時刻を含む予測計画データを生成し、
前記制御装置は、前記基準計画データと前記予測計画データのうちのいずれかの運転計画データに基づいて、前記ヒートポンプ熱源を駆動させる、熱機器。
【請求項２】
前記制御装置は、前記１日の気象情報に基づいて前記太陽光発電装置により発電されることが予測される予測発電電力を特定し、前記予測発電電力および前記熱機器以外の機器によって使用される電力に基づいて、予測余剰電力を特定し、前記特定した予測余剰電力に基づいて、前記予測計画データに含まれる前記第２の駆動開始予定時刻を特定する、請求項１に記載の熱機器。
【請求項３】
前記太陽光発電装置から発電された電力を充電可能な蓄電池をさらに備えており、
前記熱機器は、前記蓄電池から供給される電力によって動作可能であり、
前記制御装置は、前記電力管理装置から前記蓄電池の蓄電量を取得可能であり、
前記制御装置は、前記蓄電池の前記蓄電量および前記１日の気象情報に基づいて、前記予測計画データに含まれる前記ヒートポンプ熱源の第３の駆動開始予定時刻を特定し、
前記第３の駆動開始予定時刻は、前記太陽光発電装置による発電の開始が予測される時刻よりも前の時刻である、請求項１または２に記載の熱機器。
【請求項４】
商用電源、または、太陽光発電装置から電力を供給されて動作する熱機器であって、
熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備えるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプ熱源で加熱された前記熱媒を貯留するタンクを備えるタンクユニットと、
前記太陽光発電装置から発電された電力を充電可能な蓄電池と、
電力管理装置と通信可能であり、前記電力管理装置から１日の気象情報および前記蓄電池の蓄電量を取得可能な制御装置と、
前記ヒートポンプ熱源の第１の駆動開始予定時刻を含む基準計画データを記憶する記憶手段と、を備えており、
前記熱機器は、前記蓄電池から供給される電力によって動作可能であり、
前記制御装置は、前記蓄電池の前記蓄電量および前記１日の気象情報に基づいて、前記太陽光発電装置による発電の開始が予測される時刻よりも前の時刻である前記ヒートポンプ熱源の第３の駆動開始予定時刻を特定し、前記第３の駆動開始予定時刻を含む予測計画データを生成し、
前記制御装置は、前記基準計画データと前記予測計画データのうちのいずれかの運転計画データに基づいて、前記ヒートポンプ熱源を駆動させる、熱機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示する技術は、熱機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備えるヒートポンプユニットと、ヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留するタンクを備えるタンクユニットと、制御装置と、を備える熱機器が開示されている。制御装置は、ヒートポンプ熱源を駆動させて、タンクにヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９４５０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
太陽光発電装置から供給される電力を用いて、熱機器を動作させる場合がある。太陽光発電装置が発電する電力を用いて熱機器を動作させることで、熱機器の動作に用いられるエネルギーのエネルギー自給率を高めることができる。しかしながら、太陽光発電装置が発電する電力は、その日の気象状況などによって異なる。従って、太陽光発電から供給される電力を用いて熱機器を動作させる場合、気象状況に応じて、熱機器の動作を変化させる必要がある。このため、熱機器の動作を、１日の気象状況に対応させることが可能な技術が望まれる。
【０００５】
本明細書では、１日の気象情報を用いて、熱機器の動作に用いられるエネルギーのエネルギー自給率を高めることができる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書が開示する熱機器は、商用電源、または、太陽光発電装置から電力を供給されて動作する。熱機器は、熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備えるヒートポンプユニットと、ヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留するタンクを備えるタンクユニットと、電力管理装置と通信可能であり、電力管理装置から１日の気象情報を取得可能な制御装置と、ヒートポンプ熱源の第１の駆動開始予定時刻を含む基準計画データを記憶する記憶手段と、を備えている。制御装置は、１日の気象情報に基づいて、ヒートポンプ熱源の第２の駆動開始予定時刻を特定し、第２の駆動開始予定時刻を含む予測計画データを生成する。制御装置は、基準計画データと予測計画データのうちのいずれかの運転計画データに基づいて、ヒートポンプ熱源を駆動させる。
【０００７】
上記の構成では、制御装置は、電力管理装置から１日の気象情報を取得することができる。このため、制御装置は、１日の気象情報に基づく予測計画データを生成することができる。例えば、制御装置は、１日の気象情報から予測される太陽光発電装置の発電電力に基づいて、予測計画データを生成することができる。このため、制御装置は、１日の気象情報とは関わりなく生成されている基準計画データと、１日の気象情報に基づいて生成されている予測計画データの何れかに基づいて、ヒートポンプ熱源を駆動させることができる。これにより、例えば、太陽光発電装置から発電される電力が利用可能な場合、制御装置は、予測計画データを用いて、ヒートポンプ熱源を駆動させることができる。これにより、熱機器の動作に用いるエネルギーのエネルギー自給率を高めることができる。また、例えば、太陽光発電装置が発電する電力が利用できないなどの場合、制御装置は、基準計画データを用いて、ヒートポンプ熱源を駆動させることができる。
【０００８】
本明細書が開示する熱機器は、商用電源、または、太陽光発電装置から電力を供給されて動作する。熱機器は、熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備えるヒートポンプユニットと、ヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留するタンクを備えるタンクユニットと、太陽光発電装置から発電された電力を充電可能な蓄電池と、電力管理装置と通信可能であり、電力管理装置から１日の気象情報および蓄電池の蓄電量を取得可能な制御装置と、ヒートポンプ熱源の第１の駆動開始予定時刻を含む基準計画データを記憶する記憶手段と、を備えている。熱機器は、蓄電池から供給される電力によって動作可能である。制御装置は、蓄電池の蓄電量および１日の気象情報に基づいて、太陽光発電装置による発電の開始が予測される時刻よりも前の時刻であるヒートポンプ熱源の第３の駆動開始予定時刻を特定し、第３の駆動開始予定時刻を含む予測計画データを生成する。制御装置は、基準計画データと予測計画データのうちのいずれかの運転計画データに基づいて、ヒートポンプ熱源を駆動させる。
【０００９】
上記の構成では、制御装置は、電力管理装置から蓄電池の蓄電量および１日の気象情報を取得することができる。このため、制御装置は、蓄電量および１日の気象情報に基づく予測計画データを生成することができる。例えば、制御装置は、蓄電量および１日の気象情報から予測される太陽光発電装置の発電電力に基づいて、予測計画データを生成することができる。このため、制御装置は、１日の気象情報とは関わりなく生成されている基準計画データと、１日の気象情報に基づいて生成されている予測計画データの何れかに基づいて、ヒートポンプ熱源を駆動させることができる。これにより、例えば、太陽光発電装置によって発電される電力を蓄電池に充電させることができる場合、制御装置は、予測計画データを用いて、ヒートポンプ熱源を駆動させることができる。これにより、熱機器の動作に用いるエネルギーのエネルギー自給率を高めることができる。また、例えば、太陽光発電装置によって電力が発電されないなどの場合、制御装置は、基準計画データを用いて、ヒートポンプ熱源を駆動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】給湯システム２の構成を模式的に示す図。
【図２】給湯システム２の電力系統を模式的に示す図。
【図３】運転計画データを特定する処理を示すフローチャート。
【図４】特定の世帯において、給湯が行われる時間帯を模式的に示す図。
【図５】夏季の電力量データを示す図。
【図６】特定の日の予測余剰電力量データを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（特徴１）制御装置は、１日の気象情報に基づいて太陽光発電装置により発電されることが予測される予測発電電力量を特定し、予測発電電力量および熱機器以外の機器によって使用される電力量に基づいて、予測余剰電力量を特定し、特定した予測余剰電力量に基づいて、予測計画データに含まれる第２の駆動開始予定時刻を特定してもよい。
【００１２】
太陽光発電装置により発電される電力（以下では、発電電力と呼ぶ）を用いて熱機器を動作させる場合において、熱機器の消費電力及び熱機器以外の機器で使用される電力の合計が発電電力よりも大きい場合、不足分の電力は、商用電源からの電力で補われる。この場合、エネルギー自給率が低下する。従って、熱機器の消費電力及び熱機器以外の機器で使用される電力の合計が発電電力よりも小さくなるように、予測計画データが生成されていることが好ましい。上記の構成によると、制御装置は、予測余剰電力量を用いて予測計画データを生成することで、発電電力を用いてヒートポンプ熱源を動作させる場合に、熱機器の消費電力及び熱機器以外の機器で使用される電力の合計が、発電電力よりも大きくなる可能性を小さくすることができる。この結果、予測計画データに基づいてヒートポンプ熱源を動作させる場合に、エネルギー自給率の低下を抑制することができる。
【００１３】
（特徴２）熱機器は、太陽光発電装置から発電された電力を充電可能な蓄電池をさらに備えており、熱機器は、蓄電池から供給される電力によって動作可能であってもよい。また、制御装置は、電力管理装置から蓄電池の蓄電量を取得可能であってもよい。また、制御装置は、蓄電池の蓄電量および１日の気象情報に基づいて、予測計画データに含まれるヒートポンプ熱源の第３の駆動開始予定時刻を特定してもよい。この場合、第３の駆動開始予定時刻は、太陽光発電装置による発電の開始が予測される時刻よりも前の時刻であればよい。
【００１４】
上記の構成によると、制御装置は、１日の気象情報と蓄電池の蓄電量に基づいて、第３の駆動開始予定時刻を含む予測計画データを生成することができる。蓄電池には、太陽光発電装置によって発電された電力が充電されている。このため、第３の駆動開始予定時刻に、蓄電池に蓄えられている電力を用いて、ヒートポンプ熱源を駆動させることで、エネルギー自給率をさらに高めることができる。
【実施例】
【００１５】
図１に示すように、本実施例に係る給湯システム２は、ＨＰ（ヒートポンプ）ユニット４と、タンクユニット６と、ガス熱源機ユニット８を備えている。
【００１６】
ＨＰユニット４は、外気から吸熱して水を加熱する熱源である。ＨＰユニット４は、圧縮機１０と、凝縮器１２と、膨張弁１４と、蒸発器１６を備えている。ＨＰユニット４は、冷媒（例えばフロン系冷媒）を、圧縮機１０、凝縮器１２、膨張弁１４、蒸発器１６の順に循環させることで、外気から吸熱して水を加熱する。圧縮機１０は、冷媒を加圧して高温高圧にする。凝縮器１２は、水との熱交換により冷媒を冷却する。凝縮器１２の水流路の両端部には、それぞれ、ＨＰ往き経路１９とＨＰ戻り経路２１が接続されている。膨張弁１４は、冷媒を減圧して低温低圧にする。蒸発器１６は、外気との熱交換により冷媒を加熱する。ＨＰユニット４はさらに、凝縮器１２に水を循環させる循環ポンプ１８と、凝縮器１２に流れ込む水の温度を検出する往きサーミスタ２０と、凝縮器１２から流れ出る水の温度を検出する戻りサーミスタ２２と、外気温度を検出するＨＰ外気温度サーミスタ２３と、ＨＰユニット４の各構成要素の動作を制御するＨＰコントローラ２４を備えている。
【００１７】
タンクユニット６は、タンク３０と、混合弁３２と、バイパス制御弁３４と、を備えている。タンク３０は、外側が断熱材で覆われており、内部に水を蓄える密閉型の容器である。本実施例のタンク３０の容量は、例えば１００リットルである。ＨＰユニット４の循環ポンプ１８が駆動すると、タンク３０の底部の水が、タンク往き経路３１およびＨＰ往き経路１９を介して、凝縮器１２へ送られる。凝縮器１２で加熱されて高温となった水は、ＨＰ戻り経路２１およびタンク戻り経路３３を介して、タンク３０の頂部からタンク３０内に戻される。ＨＰユニット４によって加熱された水がタンク３０に流れ込むと、タンク３０の内部には、低温の水の層の上に高温の水の層が積み重なった温度成層が形成される。タンク３０には、サーミスタ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅがタンク３０の高さ方向に所定間隔で取付けられている。各サーミスタ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅは、その取付位置の水の温度を測定する。本実施例では、サーミスタ３６ａはタンク３０の頂部から６リットル下方の位置に配置されており、サーミスタ３６ｂは頂部から１２リットル下方の位置に配置されており、サーミスタ３６ｃは頂部から３０リットル下方の位置に配置されており、サーミスタ３６ｄは頂部から５０リットル下方の位置に配置されており、サーミスタ３６ｅは頂部から７０リットル下方の位置に配置されている。また、タンクユニット６は、タンク３０の下部から流れ出る水の温度を検出するタンク下サーミスタ３５を備えている。
【００１８】
タンクユニット６には、給水経路４０を介して水道水が供給される。給水経路４０には、給水圧力を減圧する減圧弁４２と、給水温度を検出する入水サーミスタ４４が取り付けられている。給水経路４０は、タンク３０の底部に連通するタンク給水経路４６と、混合弁３２に連通するタンクバイパス経路４８に分岐している。タンク給水経路４６とタンクバイパス経路４８には、それぞれ逆止弁５０、５２が取り付けられている。また、タンクバイパス経路４８には、混合弁３２に流入する水道水の流量を検出する水側水量センサ５４が取り付けられている。タンク３０の頂部と混合弁３２は、タンク出湯経路５６を介して連通している。タンク出湯経路５６には、逆止弁５８と、混合弁３２に流入するタンク３０からの水の流量を検出する湯側水量センサ６０が取り付けられている。
【００１９】
混合弁３２は、タンクバイパス経路４８から流れ込む水道水と、タンク出湯経路５６から流れ込むタンク３０からの水を混合して、第１給湯経路６２に送り出す。混合弁３２は、ステッピングモータによって弁を駆動し、タンクバイパス経路４８側の開度（水側の開度）と、タンク出湯経路５６側の開度（湯側の開度）を調整する。第１給湯経路６２には、混合弁３２から送り出される水の温度を検出する混合サーミスタ６４が取り付けられている。
【００２０】
タンクユニット６からは、第２給湯経路６６を介して、台所やシャワー、カラン等の給湯箇所への給湯が行われる。第２給湯経路６６には、給湯箇所へ供給される水の温度を検出する給湯出口サーミスタ６８と、逆止弁７０が取り付けられている。第１給湯経路６２と第２給湯経路６６の間は、給湯バイパス経路７２によって連通している。給湯バイパス経路７２には、バイパス制御弁３４が取り付けられている。
【００２１】
タンクユニット６はさらに、タンクコントローラ７４を備えている。タンクコントローラ７４は、タンクユニット６の各構成要素の動作を制御する。また、タンクコントローラ７４は、不揮発性メモリ７５を備えている。
【００２２】
ガス熱源機ユニット８は、バーナ８０と、熱交換器８２と、バイパスサーボ８４と、水量サーボ８６と、湯張り弁８８と、を備えている。バーナ８０は、燃料ガスの燃焼によって熱交換器８２を流れる水を加熱する補助熱源機である。バーナ８０には、ガス供給管８１を介して燃料ガスが供給される。熱交換器８２には、バーナ往路９０を介して、タンクユニット６の第１給湯経路６２からの水が流れ込む。熱交換器８２を通過した水は、バーナ復路９２を介して、タンクユニット６の第２給湯経路６６へ流れ出る。バーナ往路９０には、バーナ往路９０を流れる水の流量を調整する水量サーボ８６と、バーナ往路９０を流れる水の流量を検出する水量センサ９１が取り付けられている。バーナ往路９０とバーナ復路９２の間は、バーナバイパス経路９４を介して連通している。バーナ往路９０とバーナバイパス経路９４の接続部に、バイパスサーボ８４が取り付けられている。バイパスサーボ８４は、バーナ往路９０からバーナバイパス経路９４へ流れる水の流量を調整する。バーナ復路９２には、熱交換器８２から流れ出る水の温度を検出するバーナ給湯サーミスタ９６が取り付けられている。バーナ復路９２からは、湯張り経路９８が分岐している。バーナ復路９２において、湯張り経路９８には、湯張り弁８８が取り付けられている。ガス熱源機ユニット８からは、湯張り経路９８を介して、給湯箇所である浴槽への湯張りが行われる。
【００２３】
ガス熱源機ユニット８はさらに、ガス熱源機ユニット８の各構成要素の動作を制御するバーナコントローラ１００と、リモコン１０２を備えている。リモコン１０２は、バーナコントローラ１００と通信可能である。また、リモコン１０２は、バーナコントローラ１００を介して、タンクコントローラ７４と通信可能である。リモコン１０２は、スイッチやボタンなどを介して、ユーザからの各種の操作入力を受け入れる。各種の入力とは、例えば、後述する加熱運転の指示などである。また、リモコン１０２は、表示や音声によってユーザに給湯システム２の設定や動作に関する各種の情報を通知する。また、リモコン１０２は、無線ＬＡＮルータ１９０を介して、電力管理装置１９２と通信可能である。電力管理装置１９２は、例えば、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラである。電力管理装置１９２は、給湯システム２が設置されている家屋内に設けられている機器である。電力管理装置１９２は、給湯システム２が設置されている家屋における電力および燃料の供給量や消費量を管理している。また、電力管理装置１９２は、外部のネットワークと接続可能である。電力管理装置１９２は、給湯システム２が設置されている家屋における電力および燃料に関する様々な情報やメッセージを表示することができる。
【００２４】
ＨＰコントローラ２４とタンクコントローラ７４は、互いに通信可能である。タンクコントローラ７４とバーナコントローラ１００は、互いに通信可能である。従って、ＨＰコントローラ２４と、タンクコントローラ７４と、バーナコントローラ１００が協調して制御を行うことで、給湯システム２は加熱運転、給湯運転等の各種の動作を行うことができる。以下では、ＨＰコントローラ２４と、タンクコントローラ７４と、バーナコントローラ１００を総称して、単にコントローラとも呼ぶ。
【００２５】
次いで、給湯システム２の動作について説明する。給湯システム２は、加熱運転と、給湯運転と、を実行することができる。
【００２６】
（加熱運転）
加熱運転では、給湯システム２は、ＨＰユニット４を駆動して、タンク３０内の水を沸かし上げる。加熱運転が開始されると、ＨＰコントローラ２４は、圧縮機１０を駆動して、圧縮機１０、凝縮器１２、膨張弁１４、蒸発器１６の順に冷媒を循環させるとともに、循環ポンプ１８を駆動して、タンク３０と凝縮器１２の間で水を循環させる。これによって、タンク３０の底部から吸い出された水は、凝縮器１２において目標温度ＴＡ（例えば４５℃）まで加熱されて、タンク３０の頂部に戻される。タンク３０内の水のうち目標加熱水量ＴＷが、目標温度ＴＡまで加熱された水で置き換えられると、ＨＰコントローラ２４は加熱運転を終了する。なお、目標加熱水量ＴＷとは、加熱運転により目標温度ＴＡまで加熱する水量である。ＨＰコントローラ２４は、目標加熱水量ＴＷに応じて、タンク下サーミスタ３５、および、サーミスタ３６ａ〜３６ｅの中から、加熱運転の終了を判断するために用いるサーミスタを切り替える。例えば、目標加熱水量ＴＷが３０リットルの場合は、サーミスタ３６ｃを用いて、目標加熱水量ＴＷが１００リットルの場合は、タンク下サーミスタ３５を用いるなどである。
【００２７】
（給湯運転）
給湯運転では、給湯設定温度の水を給湯箇所へ供給する。また、特に、温水利用箇所が浴槽である場合の給湯運転のことを、以下では「湯張り運転」と呼ぶ。コントローラは、水側水量センサ５４で検出される流量と、湯側水量センサ６０で検出される流量を合算した流量（給湯流量ともいう）が最低動作流量（例えば２．４Ｌ／分）以上となると、給湯箇所の開栓や浴槽への湯張りなどにより給湯が開始されたものと判断する。そして、コントローラは、サーミスタ３６ｂまたはサーミスタ３６ｃで検出される温度に応じて、以下の非燃焼給湯運転または燃焼給湯運転を実行する。なお、コントローラは、季節に応じて、サーミスタ３６ｂまたはサーミスタ３６ｃを使い分ける。
【００２８】
サーミスタ３６ｂまたはサーミスタ３６ｃで検出される温度が給湯設定温度以上である場合、コントローラは、非燃焼給湯運転を実行する。非燃焼給湯運転では、コントローラは、バーナ８０の燃焼運転を禁止するとともに、混合サーミスタ６４で検出される温度が給湯設定温度となるように、混合弁３２の開度を調整する。これによって、給湯箇所に給湯設定温度に温度調整された水が供給される。
【００２９】
サーミスタ３６ｂまたはサーミスタ３６ｃで検出される温度が給湯設定温度未満の場合、コントローラは、燃焼給湯運転を実行する。燃焼給湯運転では、コントローラは、バーナ８０の燃焼運転を許可するとともに、混合サーミスタ６４で検出される温度が、給湯設定温度よりもバーナ８０の最小加熱能力の分だけ低い温度となるように、混合弁３２の開度を調整する。この場合、タンク３０の上部から供給される高温の水と、給水経路４０から供給される低温の水が、混合弁３２において混合された後、バーナ８０によって給湯設定温度まで加熱されて、給湯箇所へ供給される。
【００３０】
上記の非燃焼給湯運転または燃焼給湯運転を実行中に、給湯流量が最低動作流量を下回ると、コントローラは、給湯箇所の閉栓や浴槽への湯張りの終了などにより給湯が終了したものと判断して、給湯運転を終了する。
【００３１】
（給湯システム２の電力系統）
図２は、給湯システム２が設置される家屋の電力系統を示している。給湯システム２のＨＰユニット４、タンクユニット６およびガス熱源機ユニット８には、分電盤１１２から電力が供給される。分電盤１１２には、商用電源１１０が接続されている。分電盤１１２には、太陽光発電装置１１４及び蓄電装置１１６が接続されている。分電盤１１２と太陽光発電装置１１４の間には、ＤＣＡＣコンバータ（直流−交流変換器）を備えるパワーコントロールユニット１１８ａが設けられている。また、分電盤１１２と蓄電装置１１６の間には、ＤＣＡＣコンバータを備えるパワーコントロールユニット１１８ｂが設けられている。太陽光発電装置１１４は、太陽光を受光することによって発電する装置である。蓄電装置１１６は、太陽光発電装置１１４が発電した電力のうち、給湯システム２および電気機器１２０（以下では、総称して電力消費機器と呼ぶ）で使われずに余った電力（余剰電力）を蓄える。太陽光発電装置１１４が発電した直流電力は、パワーコントロールユニット１１８ａによって、交流電力に変換され、分電盤１１２に供給される。また、蓄電装置１１６の直流電力は、パワーコントロールユニット１１８ｂによって、交流電力に変換され、分電盤１１２に供給される。パワーコントロールユニット１１８ａ、１１８ｂから供給される電力では、電力消費機器の消費電力を賄うのに不十分な場合、不足分の電力は商用電源１１０からの電力で補われる。また、太陽光発電装置１１４の発電電力が電力消費機器の消費電力を上回る場合、余剰電力は蓄電装置１１６に蓄えられる。太陽光発電装置１１４、蓄電装置１１６、および、電気機器１２０は、無線ＬＡＮルータ１９０を介して、電力管理装置１９２と通信可能である。これにより、電力管理装置１９２は、蓄電装置１１６の電力情報、電気機器１２０の電力情報を管理することができる。
【００３２】
図１に示すタンクユニット６のタンクコントローラ７４の不揮発性メモリ７５には、複数の電力量データおよび後述する加熱運転の計画データが記憶されている。図５に示すように、電力量データは、太陽光発電装置１１４（図２参照）によって発電される予測発電電力量Ｗｈｅと、予測余剰電力量Ｗｈｓの１時間毎のデータである。なお、予測余剰電力量Ｗｈｓとは、予測発電電力量Ｗｈｅから、電気機器１２０（図２参照）によって消費される予測消費電力量を除いた電力量である。不揮発性メモリ７５には、夏季、冬季、中間季（春季、秋季）のそれぞれに対応する電力量データが記憶されている。また、不揮発性メモリ７５には、それぞれの季節に対して、晴天時、曇天時、雨天時の電力量データが記憶されている（図５参照）。これは、天気によって、太陽光発電装置１１４によって発電される予測発電電力量Ｗｈｅが大きく異なるためである。従って、本実施例において、不揮発性メモリ７５には、９個の電力量データが記憶されている。
【００３３】
（運転計画データの特定）
次いで、図３〜図６を用いて、給湯システム２の加熱運転の運転計画データの特定について説明する。運転計画データとは、１日の加熱運転の計画である。加熱運転の運転計画データは、第１の計画データと第２の計画データで構成される。第１の計画データは、後述する給湯開始時刻Ｓ１（図４参照）以降の給湯運転で用いられる水を加熱するために、給湯開始時刻Ｓ１よりも前に実行される加熱運転の計画データである。また、第２の計画データは、後述する湯張り開始時刻Ｂ１（図４参照）以降の湯張り運転で用いられる水を加熱するために、湯張り開始時刻Ｂ１よりも前に実行される加熱運転の計画データである。加熱運転の計画として、加熱運転の開始予定時刻ＴＳ、目標加熱水量ＴＷ、および、目標温度ＴＡが不揮発性メモリ７５に記憶される。コントローラは、２４時間毎（例えば、時間が２：００になる毎）に、その日の運転計画データを特定する。
【００３４】
図３のステップＳ２において、コントローラは、加熱運転の第１の基準計画データと第２の基準計画データを特定する。第１の基準計画データと第２の基準計画データは、特定の世帯の給湯の傾向に基づいて特定されるデータである。第１の基準計画データは第１の計画データに対応し、第２の基準計画データは第２の計画データに対応する運転計画データである。ステップＳ２で特定された第１の基準計画データと第２の基準計画データは、不揮発性メモリ７５に記憶される。
【００３５】
図４を用いて、加熱運転の第１の基準計画データと第２の基準計画データの特定について説明する。コントローラは、特定の世帯において、給湯が行われる度に、給湯が開始された時刻と、給湯が終了した時刻と、を示す時刻情報と、供給された水の量を示す供給量情報と、を記憶する。コントローラは、１日分の時刻情報および供給量情報を、特定の世帯の１日分の運転履歴として記憶する。本実施例では、コントローラは、特定の世帯の過去７日分の運転履歴を記憶する。このため、コントローラは、２４時間毎（例えば、時間が２：００になる毎）に、８日前の運転履歴を消去して、前日の運転履歴を記憶する。
【００３６】
次いで、コントローラは、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、最初の給湯が開始された時刻のうち、最も早い時刻を特定する。以下では、この時刻を「給湯開始時刻Ｓ１」と呼ぶ。例えば、コントローラは、６：００を給湯開始時刻Ｓ１として特定する（図４参照）。なお、最初の給湯では、５Ｌ〜２０Ｌ程度の水が供給される。この場合、コントローラは、給湯開始時刻Ｓ１までの目標加熱水量ＴＷとして第１の目標加熱水量ＴＷ１（例えば３０リットル）を設定し、目標温度ＴＡとして第１の目標温度ＴＡ１（例えば４５℃）を設定する。
【００３７】
また、コントローラは、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、湯張り運転が開始された時刻のうち、最も早い時刻を特定する。以下では、この時刻を「湯張り開始時刻Ｂ１」と呼ぶ。上記の通り、本実施例では、特定の世帯は、毎日２０：００に湯張り運転を開始するように予め設定している。例えば、コントローラは、２０：００を湯張り開始時刻Ｂ１として特定する（図４参照）。なお、湯張り運転では、１５０Ｌ〜１８０Ｌ程度の水が供給される。この場合、コントローラは、湯張り開始時刻Ｂ１までの目標加熱水量ＴＷとして第２の目標加熱水量ＴＷ２（例えば１００リットル）を設定し、目標温度ＴＡとして第２の目標温度ＴＡ２（例えば４５℃）を設定する。
【００３８】
さらに、コントローラは、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、最後の給湯が終了した時刻のうち、最も遅い時刻を特定する。以下では、この時刻を「給湯終了時刻Ｇ１」と呼ぶ。例えば、コントローラは、０：００を給湯終了時刻Ｇ１として特定する（図４参照）。
【００３９】
さらに、コントローラは、目標温度ＴＡ、および、給水温度に基づいて、第１の所定時間α、第２の所定時間β、および、第３の所定時間γを特定する。
【００４０】
次いで、コントローラは、給湯開始時刻Ｓ１から、特定された第１の所定時間αだけ前の時刻である第１の加熱開始予定時刻Ｓ０を特定し、湯張り開始時刻Ｂ１から、特定された第２の所定時間βだけ前の時刻である第２の加熱開始予定時刻Ｂ０を特定する。また、コントローラは、給湯終了時刻Ｇ１から、特定された第３の所定時間γだけ前の時刻であるヒートポンプ停止時刻Ｇ０を特定する。コントローラは、第１の基準計画データとして、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０、第１の目標加熱水量ＴＷ１、および、第１の目標温度ＴＡ１を特定する。また、コントローラは、第２の基準計画データとして、第２の加熱開始予定時刻Ｂ０、第２の目標加熱水量ＴＷ２、および、第２の目標温度ＴＡ２を特定する。次いで、コントローラは、第１の基準計画データを、運転計画データの第１の計画データとして不揮発性メモリ７５に記憶し、第２の基準計画データを、運転計画データの第２の計画データとして不揮発性メモリ７５に記憶する。
【００４１】
図３のステップＳ４において、コントローラは、電力管理装置１９２から種々の情報を取得する。種々の情報には、１日の気象情報、および、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣ、日付情報、日の出時刻などが含まれている。コントローラは、リモコン１０２及び無線ＬＡＮルータ１９０を介して、電力管理装置１９２に、種々の情報を要求する要求信号を送信する。電力管理装置１９２は、コントローラからの要求信号を受信したら、種々の情報をコントローラに送信する。
【００４２】
ステップＳ６において、コントローラは、ステップＳ４で取得した種々の情報に基づいて、後述の処理で用いる予測余剰電力量データを特定する。コントローラは、１日の気象情報、日付情報、および、不揮発性メモリ７５に記憶されている複数の電力量データに基づいて、予測余剰電力量データを特定する。不揮発性メモリ７５に記憶されている予測余剰電力量データは、１日の天気が変化しない場合の余剰電力量を示している。しかしながら、１日の間に天気は変化する。このため、コントローラは、複数の電力量データを組み合わせて、その日の気象情報に対応する予測余剰電力量データを特定する。
【００４３】
図５、図６を用いて、予測余剰電力量データの特定について説明する。まず、コントローラは、日付情報に基づいて、季節を特定する。次いで、コントローラは、不揮発性メモリ７５に記憶されている電力量データの中から、特定した季節に対応する余剰電力量データを、予測余剰電力量データの特定に用いる電力量データと特定する。例えば、日付が８月１日である場合、コントローラは、季節を夏季と特定し、夏季の３個（晴天時、曇天時および雨天時）の電力量データ（図４）を、予測余剰電力量データの生成に用いる。次いで、コントローラは、１日の気象情報に基づいて、特定した３個の電力量データを組み合わせて、予測余剰電力量データを生成する。例えば、その日の気象情報が、０〜１０時までが曇天で、１０〜１７時まで晴天で、１７〜２４時までが曇天である場合の予測余剰電力量データについて説明する。この場合、コントローラは、０〜１０時、および、１７〜２４時には、曇天時の電力量データを適用し、１０〜１７時には、晴天時の電力量データを適用することで、予測余剰電力量データを特定する（図６参照）。
【００４４】
図３のステップＳ８において、コントローラは、ステップＳ６で特定した予測余剰電力量データを用いて、加熱運転を実行可能な時間帯があるのか否かを判断する。具体的には、コントローラは、１時間毎の予測余剰電力量が第１の所定電力量Ｗｈ１を上回るか否かに基づいて、加熱運転を実行可能な時間帯があるのか否かを判断する。第１の所定電力量Ｗｈ１は、給湯システム２が加熱運転を実行するのに必要な最低消費電力を、１時間の最低消費電力量に換算した電力量である。なお、加熱運転を実行可能な時間帯については、所定時刻（例えば、１３：００）以降に限定することが好ましい。
【００４５】
次いで、ステップＳ１０において、コントローラは、ステップＳ８でＹＥＳと判断された時間帯の予測余剰電力量Ｗｈｓの合計である第１の合計余剰電力量ＷＳ１が、第２の所定電力量Ｗｈ２を超えているのか否かを判断する。第２の所定電力量Ｗｈ２は、第２の基準計画データに基づいて加熱運転を実行させた場合の消費電力量ＷＣ１に基づいて算出される電力量である。具体的には、第２の所定電力量Ｗｈ２は、消費電力量ＷＣ１に第２の所定係数（例えば、０．８）を乗算することで算出される。第１の合計余剰電力量ＷＳ１が第２の所定電力量Ｗｈ２を超えていると判断される場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１２に進む。一方、第１の合計余剰電力量ＷＳ１が第２の所定電力量Ｗｈ２を超えていないと判断される場合（ステップＳ１０でＮＯ）、処理は、ステップＳ１６に進む。
【００４６】
ステップＳ１２において、コントローラは、第２の予想計画データを特定する。具体的には、コントローラは、ステップＳ８でＹＥＳと判断された時間帯に加熱運転が実行されるように、第２の加熱開始予定時刻Ｂ０’を特定する。また、第２の予想計画データの第２の目標温度ＴＡ２’、および、第２の目標加熱水量ＴＷ２’として、第２の基準計画データの第２の目標温度ＴＡ２、および、第２の目標加熱水量ＴＷ２を設定する。なお、第１の合計余剰電力量ＷＳ１が、第２の基準計画データに基づいて加熱運転を実行させた場合の消費電力量ＷＣ１よりも比較的大きい場合、第２の目標温度ＴＡ２’を変更してもよい。例えば、第２の目標温度ＴＡ２’を５０℃に設定するなどである。
【００４７】
ステップＳ１４において、コントローラは、第２の計画データとして、第２の予想計画データを不揮発性メモリ７５に記憶する。一方、ステップＳ１６において、コントローラは、第２の計画データとして、第２の基準計画データを保持する。すなわち、不揮発性メモリ７５に記憶されている第２の計画データを変更しない。
【００４８】
ステップＳ２０において、コントローラは、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが所定蓄電量ＥＰを超えているのか否かを判定する。所定蓄電量ＥＰは、第１の基準計画データに基づいて加熱運転を実行させた場合の消費電力量ＷＣ２に基づいて算出される電力量である。具体的には、所定蓄電量ＥＰは、消費電力量ＷＣ２に第１の所定係数（例えば、０．８）を乗算することで算出される。蓄電量ＥＣが所定蓄電量ＥＰを超えていると判断される場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２２に進む。一方、蓄電量ＥＣが所定蓄電量ＥＰを超えていないと判断される場合（ステップＳ２０でＮＯ）、処理は、ステップＳ２８に進む。
【００４９】
ステップＳ２２において、コントローラは、ステップＳ６で特定した予測余剰電力量データに基づいて特定される、その日の余剰電力量の合計である第２の合計余剰電力量ＷＳ２が、第３の所定電力量Ｗｈ３を超えているのか否かを判断する。第３の所定電力量Ｗｈ３は、第１の基準計画データに基づいて加熱運転を実行させた場合の消費電力量ＷＣ２である。なお、第２の計画データに第２の予想計画データが設定されている場合、コントローラは、第２の合計余剰電力量ＷＳ２から、第２の予想計画データで加熱運転が実行される場合に消費される電力量を減算し、ステップＳ２２の処理を実行することが好ましい。第２の合計余剰電力量ＷＳ２が第３の所定電力量Ｗｈ３を超えていると判断される場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２４に進む。一方、第２の合計余剰電力量ＷＳ２が第３の所定電力量Ｗｈ３以下であると判断される場合（ステップＳ２２でＮＯ）、処理は、ステップＳ２８に進む。
【００５０】
ステップＳ２４において、コントローラは、第１の予想計画データを特定する。具体的には、コントローラは、ステップＳ４で取得した日の出時刻よりも前に、加熱運転が開始されるように、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０’を特定する。また、第１の予想計画データの第１の目標温度ＴＡ１’、および、第１の目標加熱水量ＴＷ１’として、第１の基準計画データの第１の目標温度ＴＡ１、および、第１の目標加熱水量ＴＷ１を設定する。なお、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが、第１の基準計画データに基づいて加熱運転を実行させた場合の消費電力量ＷＣ２よりも比較的大きい場合、第１の予想計画データの第１の目標温度ＴＡ１’、および、第１の目標加熱水量ＴＷ１’を変更してもよい。例えば、第１の目標温度を５０℃に設定し、第１の目標加熱水量ＴＷ１’を４０リットルにするなどである。
【００５１】
ステップＳ２６において、コントローラは、第１の計画データとして、第１の予想計画データを不揮発性メモリ７５に記憶する。一方、ステップＳ２８において、コントローラは、第１の計画データとして、第１の基準計画データを保持する。すなわち、不揮発性メモリ７５に記憶されている第１の計画データを変更しない。
【００５２】
以上の処理が完了すると、コントローラは、不揮発性メモリ７５に記憶されている加熱運転の運転計画データに基づいて、加熱運転を実行する。
【００５３】
上述のように、コントローラは、電力管理装置１９２から１日の気象情報を取得することができる。このため、コントローラは、１日の気象情報に基づいて、第２の加熱開始予定時刻Ｂ０’を含む第２の予想計画データを生成することができる。コントローラは、太陽光発電装置１１４の予測発電電力量Ｗｈｅなどに基づいて、第２の予想計画データを生成することができる。このため、コントローラは、１日の気象情報とは関わりなく作成されている第２の基準計画データと、１日の気象情報に基づいて生成されている第２の予想計画データのいずれかに基づいて、ヒートポンプ熱源を駆動させることができる。これにより、例えば、太陽光発電装置から発電される電力を用いて、ヒートポンプ熱源を適切に駆動させることができる場合、コントローラは、第２の予想計画データを用いて、ヒートポンプ熱源を駆動させることができる。これにより、給湯システム２の動作に用いるエネルギーのエネルギー自給率を高めることができる。エネルギー自給率を高めることで、熱機器を動作させるために必要となる費用を低減することができる。また、１日の気象情報から太陽光発電装置１１４による発電電力を用いて、加熱運転を適切に実行できないと判断される場合、コントローラは、第２の基準計画データを用いて、ヒートポンプ熱源を適切に駆動させることができる。
【００５４】
また、不揮発性メモリ７５には、複数の電力量データが記憶されている。コントローラは、１日の気象情報、日付情報、および、複数の電力量データに基づいて、その日の予測余剰電力量データを特定することができる（図３のステップＳ６）。コントローラは、予測余剰電力量データを用いて、第２の予想計画データを特定する（ステップＳ８〜Ｓ１２）。このため、コントローラが、第２の予想計画データを用いて、給湯システム２の加熱運転を実行した場合に、給湯システム２によって消費される電力が、太陽光発電装置１１４によって発電される電力を超える可能性を抑制することができる。このため、第２の予想計画データを用いて加熱運転を実行している間に、商用電源１１０から電力が補われる可能性を低くすることができる。この結果、給湯システム２のエネルギー自給率の低下を抑制することができる。
【００５５】
また、コントローラは、電力管理装置１９２から、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣを取得することができる。このような構成によると、コントローラは、蓄電量ＥＣに基づいて、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０’を含む第１の予想計画データを生成することができる（図３のＳ２０、Ｓ２４）。上述のように、蓄電装置１１６には、太陽光発電装置１１４によって発電された電力のうち、給湯システム２および電気機器１２０で使われずに余った余剰電力が蓄えられている。従って、コントローラは、例えば、１日の気象情報から予測される余剰電力量と、蓄電量ＥＣに基づいて、第１の予想計画データを生成する。コントローラは、１日の気象情報に基づいて予測される余剰電力量の大きさによって、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣのうち、第１の予想計画データで消費する電力量を変化させる。第１の予想計画データに基づいて、加熱運転が実行される場合、蓄電装置１１６から給湯システム２に電力が供給される。このため、第１の予想計画データを用いて、給湯システム２が加熱運転を実行することで、給湯システム２のエネルギー自給率を高めることができる。
【００５６】
（対応関係）
水が、「熱媒」の一例である。給湯システム２が、「熱機器」の一例である。圧縮機１０、凝縮器１２、膨張弁１４、蒸発器１６から構成されるヒートポンプサイクルが、「ヒートポンプ熱源」の一例である。コントローラが、「制御装置」の一例である。不揮発性メモリ７５が、「記憶手段」の一例である。第２の基準計画データが、「基準計画データ」の一例である。第１の加熱開始予定時刻Ｓ０、および、第２の加熱開始予定時刻Ｂ０が、「第１の駆動開始予定時刻」の一例である。第２の予想計画データ、および、第１の予想計画データが、「予測計画データ」の一例である。第２の加熱開始予定時刻Ｂ０’が、「第２の駆動開始予定時刻」の一例である。第１の加熱開始予定時刻Ｓ０’が、「第３の駆動開始予定時刻」の一例である。予測余剰電力データが、「予測余剰電力」の一例である。蓄電装置１１６が、「蓄電池」の一例である。日の出時刻が、「発電の開始が予測される時刻」の一例である。
【００５７】
以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
【００５８】
上記の実施例では、基準計画データは、特定の世帯の給湯の傾向に基づいて、１日毎に変更される。これとは異なり、基準計画データを、予め不揮発性メモリ７５に記憶しておいてもよい。また、ユーザがリモコン１０２を操作することで、設定可能であってもよい。
【００５９】
給湯システム２は、ガス熱源機ユニット８を備えていなくてもよい。この場合、ＨＰユニット４またはタンクユニット６が、リモコン１０２を備えていればよい。
【００６０】
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００６１】
２      ：給湯システム
４      ：ＨＰユニット
６      ：タンクユニット
８      ：ガス熱源機ユニット
１０    ：圧縮機
１２    ：凝縮器
１４    ：膨張弁
１６    ：蒸発器
１８    ：循環ポンプ
１９    ：ＨＰ往き経路
２０    ：往きサーミスタ
２１    ：ＨＰ戻り経路
２２    ：戻りサーミスタ
２３    ：ＨＰ外気温度サーミスタ
２４    ：ＨＰコントローラ
３０    ：タンク
３１    ：タンク往き経路
３２    ：混合弁
３３    ：タンク戻り経路
３４    ：バイパス制御弁
３５    ：タンク下サーミスタ
３６ａ  ：サーミスタ
３６ｂ  ：サーミスタ
３６ｃ  ：サーミスタ
３６ｄ  ：サーミスタ
３６ｅ  ：サーミスタ
４０    ：給水経路
４２    ：減圧弁
４４    ：入水サーミスタ
４６    ：タンク給水経路
４８    ：タンクバイパス経路
５０    ：逆止弁
５２    ：逆止弁
５４    ：水側水量センサ
５６    ：タンク出湯経路
５８    ：逆止弁
６０    ：湯側水量センサ
６２    ：第１給湯経路
６４    ：混合サーミスタ
６６    ：第２給湯経路
６８    ：給湯出口サーミスタ
７０    ：逆止弁
７２    ：給湯バイパス経路
７４    ：タンクコントローラ
７５    ：不揮発性メモリ
８０    ：バーナ
８１    ：ガス供給管
８２    ：熱交換器
８４    ：バイパスサーボ
８６    ：水量サーボ
８８    ：湯張り弁
９０    ：バーナ往路
９１    ：水量センサ
９２    ：バーナ復路
９４    ：バーナバイパス経路
９６    ：バーナ給湯サーミスタ
９８    ：湯張り経路
１００  ：バーナコントローラ
１０２  ：リモコン
１１０  ：商用電源
１１２  ：分電盤
１１４  ：太陽光発電装置
１１６  ：蓄電装置
１１８ａ、ｂ  ：パワーコントロールユニット
１２０  ：電気機器
１９０  ：無線ＬＡＮルータ
１９２  ：電力管理装置
【図１】
2018040556.tif 000003
【図２】
2018040556.tif 000004
【図３】
2018040556.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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