(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を消費し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、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、を備えており、通常運転と、通常運転時の最大消費電力よりも低い抑制電力以下で動作する電力抑制運転を有している、熱機器であって、
タンクユニット内に設けられており、電力を消費してタンクユニット内の熱媒を加熱する第１ヒータを有しており、
制御装置は、第１ヒータを駆動させる凍結防止運転と、ヒートポンプ熱源を駆動させ、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る加熱運転と、を実行可能に構成されており、
制御装置は、電力抑制運転中において、
凍結防止運転が実行されていないときに加熱運転を実行し、
凍結防止運転と加熱運転を同時に実行しないように構成されている、熱機器。
【請求項２】
燃料の燃焼によって熱媒を加熱する補助熱源を備える補助熱源ユニットと、
補助熱源ユニット内に設けられており、電力を消費して補助熱源ユニット内の熱媒を加熱する第２ヒータと、をさらに備えており、
制御装置は、凍結防止運転において、第１ヒータまたは第２ヒータの少なくとも一方を駆動させるように構成されており、
制御装置は、電力抑制運転中において、凍結防止運転において第１ヒータと第２ヒータの両方を駆動する場合に、第１ヒータが駆動する時間と第２ヒータが駆動する時間の少なくとも一部が重なりあうように、凍結防止運転を実行する、請求項１の熱機器。
【請求項３】
制御装置は、電力抑制運転中において、加熱運転の実行中に、凍結防止運転を実行すべき場合に、加熱運転を停止して凍結防止運転を実行し、凍結防止運転の終了後に加熱運転を再開する、請求項１または２の熱機器。
【請求項４】
制御装置は、過去の熱媒の使用実績に応じて加熱運転の開始予定時刻を設定し、設定された開始予定時刻になると加熱運転を実行するように構成されており、
制御装置は、電力抑制運転中において、設定された開始予定時刻に加熱運転を実行すると、加熱運転の終了までに凍結防止運転が実行される事になる場合に、加熱運転の開始予定時刻を早める、請求項１から３のいずれか一項の熱機器。
【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、熱媒を加熱するバーナと、バーナで加熱された熱媒が流れる給湯流路と、給湯流路内の熱媒の凍結を防止するヒータと、バーナに供給される液体燃料の供給量を調整する制御装置と、を備える熱機器が開示されている。制御装置は、ヒータを加熱して給湯流路内の熱媒を加熱する凍結防止運転を可能に構成されている。特許文献１の熱機器は、電力供給元が商用電源である通常運転と、電力供給元が２次電池である電力抑制運転を有している。電力抑制運転中は、通常運転時に使用可能な最大電力よりも低い抑制電力以下で熱機器を動作させる必要がある。特許文献１の熱機器は、電力抑制運転中の凍結防止運転を禁止することで、電力抑制運転中の熱機器の消費電力を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−８８０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱媒を加熱する手段として、電力を消費して熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備える熱機器がある。このような熱機器では、特許文献１のようにバーナによって熱媒を加熱する熱機器に比べて、熱媒を加熱するのに必要な電力は大きくなる。このような熱機器でも、特許文献１の熱機器と同様に、通常運転に比べて消費電力が少ない電力抑制運転を備え、必要に応じて電力抑制運転で動作可能なことが好ましい。
【０００５】
特許文献１の電力抑制運転では、凍結防止運転を禁止することで、電力抑制運転中の熱機器の消費電力を抑制している。しかしながら、凍結防止運転を完全に禁止してしまうと、電力抑制運転中に給湯流路内の熱媒が凍結してしまう可能性がある。給湯流路内の熱媒が凍結した場合、凍結した熱媒が溶融するまで、給湯流路内で熱媒を流すことができなくなってしまう。ヒートポンプ熱源と熱媒を貯留するタンクを備える熱機器において、電力抑制運転で動作している間も、タンクへの蓄熱と熱媒の凍結を防止することが両立可能な技術が期待されている。
【０００６】
本明細書では、ヒートポンプ熱源を備えた熱機器において、電力抑制運転で動作している間も、熱媒の凍結を防止することが可能な技術を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本明細書が開示する熱機器は、電力を消費し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、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、を備えており、通常運転と、通常運転時の最大消費電力よりも低い抑制電力以下で動作する電力抑制運転を有している。熱機器は、タンクユニット内に設けられており、電力を消費してタンクユニット内の熱媒を加熱する第１ヒータを有している。制御装置は、第１ヒータを駆動させる凍結防止運転と、ヒートポンプ熱源を駆動し、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る加熱運転と、を実行可能に構成されている。制御装置は、電力抑制運転中において、凍結防止運転が実行されていないときに加熱運転を実行し、凍結防止運転と加熱運転を同時に実行しないように構成されている。
【０００８】
電力抑制運転中、熱機器の消費電力は抑制電力以下に抑える必要がある。しかしながら、加熱運転と凍結防止運転を同時に実行すると、熱機器の消費電力は、抑制電力よりも大きくなる場合がある。上記の構成によると、電力抑制運転中において、制御装置は、凍結防止運転が実行されていないときに、加熱運転を実行する。また、制御装置は、電力抑制運転中において、凍結防止運転と加熱運転を同時に実行しない。このため、電力抑制運転中の熱機器の消費電力が、抑制電力よりも大きくなることを防止することができる。また、電力抑制運転中において、凍結防止運転を実行することができる。このため、電力抑制運転中において、タンクへの蓄熱と第１流路内の熱媒の凍結防止を両立することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例に係る給湯システム２の構成を模式的に示す図。
【図２】通常運転中（Ａ）と電力抑制運転中（Ｂ）の凍結防止運転を模式的に示す図。
【図３】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４】電力抑制運転中の加熱処理の開始予定時刻の算出を模式的に表す図。
【図５】加熱処理を示すフローチャート。
【図６】電力抑制運転中の加熱運転の実行中に、凍結防止運転を実行すべき場合の加熱運転および凍結防止運転の動作を模式的に示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、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。
【００１１】
（特徴１）熱機器は、燃料の燃焼によって熱媒を加熱する補助熱源を備える補助熱源ユニットと、補助熱源ユニット内に設けられており、電力を消費して補助熱源ユニット内の熱媒を加熱する第２ヒータと、をさらに備えていてもよい。制御装置は、凍結防止運転において、第１ヒータまたは第２ヒータの少なくとも一方を駆動させるように構成されていてもよい。この場合、制御装置は、電力抑制運転中において、凍結防止運転において第１ヒータと第２ヒータの両方を駆動する場合に、第１ヒータが駆動する時間と第２ヒータが駆動する時間の少なくとも一部が重なりあうように、凍結防止運転を実行してもよい。
【００１２】
上記の構成によると、電力抑制運転中において、第１ヒータが駆動する時間と第２ヒータが駆動する時間を重なるように調整するため、電力抑制運転中において、第１ヒータおよび第２ヒータのいずれも駆動しない時間を長くして、加熱運転を実行可能な時間を確保することができる。
【００１３】
（特徴２）制御装置は、電力抑制運転中において、加熱運転の実行中に、凍結防止運転を実行すべき場合に、加熱運転を停止して凍結防止運転を実行し、凍結防止運転の終了後に加熱運転を再開してもよい。
【００１４】
上記の構成によると、電力抑制運転において、凍結防止運転は、加熱運転よりも優先して実行される。これにより、タンクユニット内の熱媒の凍結を確実に防止することができる。また、凍結防止運転の終了後に加熱運転を再開するため、加熱運転を確実に終了させることができる。
【００１５】
（特徴３）制御装置は、過去の熱媒の使用実績に応じて加熱運転の開始予定時刻を設定し、設定された開始予定時刻になると加熱運転を実行するように構成されていてもよい。この場合、制御装置は、電力抑制運転中において、設定された開始予定時刻に加熱運転を実行すると、加熱運転の終了までに凍結防止運転が実行される事になる場合に、加熱運転の開始予定時刻を早めるとよい。
【００１６】
電力抑制運転において、加熱運転実行中に凍結防止運転が実行される場合、熱機器の消費電力が抑制電力を超える虞があるため、加熱運転を中断させなければならない。上記の構成によると、凍結防止運転が実行される前に加熱運転を終了することができる。これにより、加熱運転を中断させることなく、当初に予定していた完了予定時刻までに加熱運転を完了させることができる。
【００１７】
（実施例）
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、バーナユニット８を備えている。
【００１８】
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戻りサーミスタ２０と、凝縮器１２から流れ出る水の温度を検出する往きサーミスタ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。
【００１９】
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、外気温度を検出するタンク外気温度サーミスタ３９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。タンク往き経路３１とタンク戻り経路３３には、電力を消費してタンク往き経路３１とタンク戻り経路３３内の水を加熱する第１ヒータ３５が取付けられている。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、上部の水の温度を検出する上部サーミスタ３６と、中間部の水の温度を検出する中間部サーミスタ３７と、下部の水の温度を検出する下部サーミスタ３８が取り付けられている。本実施例では、上部サーミスタ３６はタンク３０の頂部から６リットルの位置に配置されており、中間部サーミスタ３７はタンク３０の頂部から１２リットルの位置に配置されており、下部サーミスタ３８はタンク３０の頂部から３０リットルの位置に配置されている。なお、タンク３０内がＨＰユニットで加熱された水で満たされている状態を「満蓄状態」と呼ぶ。
【００２０】
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ＴＷを検出する入水サーミスタ４４と、電力を消費して給水経路４０内の水を加熱する第１ヒータ３５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、タンク給水経路４６には、電力を消費してタンク給水経路４６内の水を加熱する第１ヒータ３５が取付けられている。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と、電力を消費してタンクバイパス経路４８内の水を加熱する第１ヒータ３５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、電力を消費してタンク出湯経路５６内の水を加熱する第１ヒータ３５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。
【００２１】
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。また、第１給湯経路６２において、第１給湯経路６２と給湯バイパス経路７２の接続部の上流側と下流側には、それぞれ電力を消費して第１給湯経路６２内の水を加熱する第１ヒータ３５が取付けられている。
【００２２】
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。また、第２給湯経路６６において、第２給湯経路６６と給湯バイパス経路７２の接続部の上流側と下流側には、それぞれ電力を消費して第２給湯経路６６内の水を加熱する第１ヒータ３５が取付けられている。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と、電力を消費して給湯バイパス経路７２内の水を加熱する第１ヒータ３５が取り付けられている。
【００２３】
タンクユニット６はさらに、タンクコントローラ７４と、タンクコントローラ７４と通信可能なリモコン７６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。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。リモコン７６は、スイッチやボタン等を介して、ユーザからの各種の操作入力を受け入れる。また、リモコン７６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。
【００２４】
バーナユニット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、湯はり弁８８と、外気温度を検出するバーナ外気温度サーミスタ８５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、電力を消費してバーナ往路９０内の水を加熱する第２ヒータ８３と、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。バーナバイパス経路９４には、電力を消費してバーナバイパス経路９４内の水を加熱する第２ヒータ８３が取付けられている。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、湯はり経路９８が分岐している。バーナ復路９２において、湯はり経路９８の分岐部の下流側には、電力を消費してバーナ復路９２内の水を加熱する第２ヒータ８３が取付けられている。また、バーナ復路９２において、湯はり経路９８には、湯はり弁８８と、電力を消費して湯はり経路９８内の水を加熱する第２ヒータ８３と、が取り付けられている。バーナユニット８からは、湯はり経路９８を介して、給湯箇所である浴槽への湯はりが行われる。バーナユニット８はさらに、バーナユニット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を備えている。
【００２５】
給湯システム２のＨＰユニット４、タンクユニット６およびバーナユニット８には、電力供給ユニット９から電力が供給される。電力供給ユニット９は、分電盤１０２と、蓄電池１０４と、切替器１０６を備えている。分電盤１０２は、商用電源１０８に接続されており、商用電源１０８から供給される電力を切替器１０６と蓄電池１０４に分配して供給する。蓄電池１０４は、例えばリチウムイオン二次電池などの二次電池である。蓄電池１０４は、分電盤１０２を介して商用電源１０８から供給される電力を充電することもできるし、充電した電力を切替器１０６に放電することもできる。蓄電池１０４には、図示しない保護回路が内蔵されており、放電する電力が上限放電電力（例えば７２０Ｗ）以上になると、切替器１０６への放電が遮断される。切替器１０６は、分電盤１０２を介して商用電源１０８から供給される電力をＨＰユニット４、タンクユニット６およびバーナユニット８に供給する状態と、蓄電池１０４から供給される電力をＨＰユニット４、タンクユニット６およびバーナユニット８に供給する状態の間で切り替わる。商用電源１０８からの電力供給が正常に行われている状況では、切替器１０６は、分電盤１０２を介して商用電源１０８から供給される電力をＨＰユニット４、タンクユニット６およびバーナユニット８に供給する。商用電源１０８からの電力供給が正常に行われていない状況では、切替器１０６は、蓄電池１０４から供給される電力をＨＰユニット４、タンクユニット６およびバーナユニット８に供給する。以下では、電源の供給元が商用電源１０８である状態を「通常運転」とし、電源の供給元が蓄電池１０４から電力が供給されている状態を「電力抑制運転」とする。電力抑制運転において、給湯システム２は、通常運転時の最大消費電力よりも低い抑制電力（例えば、７００Ｗ）以下で動作する。
【００２６】
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。したがって、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は凍結防止運転、加熱運転、給湯運転等の各種の動作を行うことができる。また、不揮発性メモリ７５には、加熱処理の加熱開始予定時刻および駆動フラグが記憶されている。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。
【００２７】
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、凍結防止運転と、加熱運転と、給湯運転と、を実行することができる。
【００２８】
（凍結防止運転）
図２を用いて凍結防止運転について説明する。外気温が低い状態で、加熱運転、給湯運転を行わないまま長時間が経過すると、各経路内の水が滞留し、これらの配管の内部で水が凍結してしまうことがある。水が凍結してしまうと、凍結した水が溶融するまで、加熱運転および給湯運転が実行できない。このため、本実施例の給湯システム２は、各経内の水が凍結しないように凍結防止運転を実行する。凍結防止運転は、タンクコントローラ７４が実行する第１凍結防止運転と、バーナコントローラ１００が実行する第２凍結防止運転と、で構成される。
【００２９】
タンクコントローラ７４は、タンク外気温度サーミスタ３９が検出する外気温が第１所定温度以下の場合に、第１凍結防止運転を実行する。第１凍結防止運転において、タンクコントローラ７４は、第１所定周期にしたがって、複数の第１ヒータ３５の駆動・非駆動を切り替える。タンクコントローラ７４は、複数の第１ヒータ３５を駆動させ、タンクユニット６内の水が流れる流路を加熱し、これらの配管の内部で水が凍結することを防止する。なお、第１所定周期における、複数の第１ヒータ３５の駆動時間と非駆動時間は、外気温に基づいて決定される。以下では、第１凍結防止運転において、複数の第１ヒータ３５が駆動している場合を「第１駆動運転」とし、複数の第１ヒータ３５が駆動していない（非駆動）場合を「第１非駆動運転」と呼ぶ。
【００３０】
バーナコントローラ１００は、バーナ外気温度サーミスタ８５が検出する外気温が第２所定温度以下の場合に、第２凍結防止運転を実行する。第２凍結防止運転において、バーナコントローラ１００は、第２所定周期にしたがって、複数の第２ヒータ８３の駆動・非駆動を切り替える。バーナコントローラ１００は、複数の第２ヒータ８３を駆動させ、バーナユニット８内の水が流れる流路を加熱し、これらの配管の内部で水が凍結することを防止する。なお、第２所定周期における、複数の第２ヒータ８３の駆動時間と非駆動時間は、外気温に基づいて変更される。以下では、第２凍結防止運転において、複数の第２ヒータ８３が駆動している場合を「第２駆動運転」とし、複数の第２ヒータ８３が駆動していない（非駆動）場合を「第２非駆動運転」と呼ぶ。また、第１駆動運転と第２駆動運転の少なくとも一方が実行されている場合を、「ヒータ駆動運転」とし、第１駆動運転と第２駆動運転がともに実行されていない場合を「ヒータ非駆動運転」と呼ぶ。
【００３１】
通常運転において、タンクコントローラ７４とバーナコントローラ１００は、第１凍結防止運転と第２凍結防止運転を、それぞれ独立して制御する（図２（Ａ））。すなわち、タンクコントローラ７４は第１所定周期にしたがって第１凍結防止運転を実行し、バーナコントローラ１００は第２所定周期にしたがって第２凍結防止運転を実行する。このため、通常運転においては、第１駆動運転と第２駆動運転が同時に実行されている状態（ヒータ駆動運転）と、第１駆動運転と第２駆動運転の一方のみが実行されている状態（ヒータ駆動運転）と、第１駆動運転と第２駆動運転が共に実行されていない状態（ヒータ非駆動運転）が存在する。
【００３２】
電力抑制運転において、第１凍結防止運転のみが実行される場合、タンクコントローラ７４は第１所定周期にしたがって複数の第１ヒータ３５を作動させる。一方、電力抑制運転において、第１凍結防止運転と第２凍結防止運転が同時に実行される場合、タンクコントローラ７４は、第１凍結防止運転を第２凍結防止運転に協調して制御する（図２（Ｂ））。タンクコントローラ７４は、バーナコントローラ１００から第２所定周期を受信することで、第１凍結防止運転を第２凍結防止運転に協調させる。タンクコントローラ７４は、受信した第２所定周期に基づいて、複数の第１ヒータ３５の第１駆動運転および第１非駆動運転の実行タイミングを調整する。具体的には、タンクコントローラ７４は、複数の第２ヒータ８３の第２駆動運転中に複数の第１ヒータ３５の第１駆動運転を実行し、複数の第２ヒータ８３が第２非駆動運転中の場合は、複数の第１ヒータ３５を第１非駆動運転に制御する。一方、バーナコントローラ１００は、第２所定周期にしたがって、複数の第２ヒータ８３を作動させる。これにより、複数の第１ヒータ３５と複数の第２ヒータ８３を駆動する場合に、複数の第１ヒータ３５の第１駆動運転の時間と複数の第２ヒータ８３の第２駆動運転の時間が重なり合う。また、複数の第２ヒータ８３が非駆動運転中に、複数の第１ヒータ３５の第１駆動運転は実行されない。
【００３３】
上述のように、電力抑制運転中、給湯システム２の使用可能な消費電力は抑制電力以下に抑制される。ヒータ駆動運転と加熱運転が同時に実行された場合、抑制電力を超える可能性がある。このため、電力抑制運転において、加熱運転を実行可能な時間を確保するには、ヒータ非駆動時間を長くする必要がある。通常運転の場合、第１又は第２非駆動運転中に第２又は第１駆動運転が実行される場合がある。一方、電力抑制運転中においては、第１駆動運転と第２駆動運転とを同期させることで、第１又は第２非駆動運転中に第２又は第１駆動運転が実行されることはない。このため、電力抑制運転におけるヒータ非駆動運転の時間を、通常運転におけるヒータ非駆動運転の時間よりも長くすることができる。これにより、電力抑制運転において、加熱運転を実行可能な時間を確保することができる。
【００３４】
なお、ヒータ駆動運転中、不揮発性メモリ７５には駆動フラグが記憶される。不揮発性メモリ７５に記憶される駆動フラグは、ヒータ駆動運転からヒータ非駆動運転に切り替わった場合に消去される。また、電力抑制運転中の第１駆動運転の時間は、通常運転中の第１駆動運転の時間よりも長く設定されている。これは、第１駆動運転と第２駆動運転とを同期させることで、複数の第１ヒータ３５の非駆動時間（第１非駆動運転の時間）又は複数の第２ヒータ８３の非駆動時間（第２非駆動運転の時間）が長くなる場合があるためである。
【００３５】
（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内の水を加熱する。加熱運転は、ＨＰユニット４による加熱後の目標温度ＴＡが低温目標温度ＴＬである低温加熱運転と、ＨＰユニット４による加熱後の目標温度ＴＡが高温目標温度ＴＨである高温加熱運転によって構成されている。低温加熱運転は、給湯箇所への給湯に用いるために、タンク３０内の水を加熱する。このため、低温加熱運転における低温目標温度ＴＬは、給湯に適した温度（例えば、４５℃）に設定されている。高温加熱運転は、タンク３０内の水に繁殖する虞のある菌類（レジオネラ菌など）を滅菌させるために、タンク３０内の水を加熱する。一般に、タンク３０内の水が、低温（例えば６０℃以下の温度）の状態で長時間（例えば、９６時間）滞留されている場合に、菌類（レジオネラ菌など）が繁殖する虞がある。このため、高温加熱運転における高温目標温度ＴＨは、菌類（レジオネラ菌など）を滅菌するのに十分な温度（例えば、６５℃）に設定されている。これにより、菌類が繁殖している可能性のある水が給湯されることを防止することができる。なお、高温目標温度ＴＨは、低温目標温度ＴＬよりも高いため、高温加熱運転時のＨＰユニット４の消費電力は、低温加熱運転時の消費電力よりも大きい。
【００３６】
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において沸上げ温度まで加熱されて、タンク３０の頂部に戻される。タンク３０内の水の所定量が沸上げ温度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。
【００３７】
（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。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は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、上部サーミスタ３６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。
【００３８】
上部サーミスタ３６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。
【００３９】
上部サーミスタ３６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。
【００４０】
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は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。
【００４１】
（加熱処理）
次に、図３〜６を用いて、電力抑制運転中の加熱処理について説明する。加熱処理は、加熱運転を実行させるための処理である。タンクコントローラ７４は、不揮発性メモリ７５に記憶される加熱開始予定時刻が到来すると、図６の処理を開始する。まず、不揮発性メモリ７５に記憶される加熱開始予定時刻の特定方法について説明する。
【００４２】
高温加熱運転を実行する場合の加熱開始予定時刻について、タンクコントローラ７４は、前回の高温加熱運転から所定期間（例えば、９６時間）経過した高温加熱開始予定時刻を、不揮発性メモリ７５に記憶する。
【００４３】
低温加熱運転を実行する場合の加熱開始予定時刻については、過去の給湯の使用実績に応じて、加熱開始予定時刻は特定される。図３を用いて、低温加熱運転を実行する場合の加熱開始予定時刻の特定について説明する。まず、タンクコントローラ７４は、特定の世帯の給湯の傾向に基づいて、加熱開始予定時刻を特定する。具体的には、タンクコントローラ７４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。タンクコントローラ７４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、タンクコントローラ７４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、タンクコントローラ７４は、２４時間毎に、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。
【００４４】
次いで、タンクコントローラ７４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、タンクコントローラ７４は、６：００を給湯開始時刻Ｓ１として特定する（図３参照）。なお、最初の給湯では、５Ｌ〜２０Ｌ程度の水が供給される。
【００４５】
また、タンクコントローラ７４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、タンクコントローラ７４は、２０：００を湯張り開始時刻Ｂ１として特定する（図３参照）。なお、湯張り運転では、１５０Ｌ〜１８０Ｌ程度の水が供給される。
【００４６】
さらに、タンクコントローラ７４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、タンクコントローラ７４は、０：００を給湯終了時刻Ｇ１として特定する（図３参照）。
【００４７】
さらに、タンクコントローラ７４は、入水サーミスタ４４が測定する給水温度ＴＷ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。
【００４８】
次いで、タンクコントローラ７４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加熱開始予定時刻Ｂ０を特定する。すなわち、タンクコントローラ７４は、加熱開始予定時刻として、第１加熱開始予定時刻Ｓ０と第２加熱開始予定時刻Ｂ０を、不揮発性メモリ７５に記憶する。このようにすることで、給湯が開始される前に必要とされる量の加熱された水をタンク３０に準備することができる。また、高温加熱運転においては、タンク３０内の水に繁殖する虞のある菌類を滅菌することができる。
【００４９】
また、電力抑制運転中で凍結防止運転が実行されている場合、タンクコントローラ７４は、不揮発性メモリ７５に記憶されている加熱開始予定時刻とヒータ駆動運転に基づいて、加熱開始予定時刻を早める場合がある。図４を用いて、電力抑制運転中で凍結防止運転が実行されている場合において、加熱開始予定時刻を早める処理について説明する。図４は、第１凍結防止運転および第２凍結防止運転が実行されている場合である。なお、見易くするため、第１ヒータ３５の第１駆動運転については省略している。
【００５０】
まず、タンクコントローラ７４は、バーナコントローラ１００から第２所定周期を受信する。次いで、タンクコントローラ７４は、第２所定周期に基づいて、第２凍結防止運転の駆動開始時刻Ｄ０を特定する。駆動開始時刻Ｄ０が、第１加熱開始予定時刻Ｓ０と給湯開始時刻Ｓ１（即ち、本実施例においては、第１加熱運転が終了する時刻とほぼ同じ時刻）の間にある場合、タンクコントローラ７４は、第４の所定時間ｘを特定する。第４の所定時間ｘは、給湯開始時刻Ｓ１から駆動開始時刻Ｄ０を減算した時間である。次いで、タンクコントローラ７４は、第１加熱開始予定時刻Ｓ０から、第４の所定時間ｘだけ前の時刻である第１加熱開始予定時刻Ｓ０‘を特定する。次いで、タンクコントローラ７４は、不揮発性メモリ７５に記憶されている第１加熱開始予定時刻Ｓ０を第１加熱開始予定時刻Ｓ０’に上書き保存する。これにより、凍結防止運転を実行する前に、加熱運転を完了させることができる。電力抑制運転中、加熱運転と凍結防止運転を同時に実行すると、給湯システム２の消費電力が抑制電力を超えてしまう。このため、凍結防止運転を実行する前に加熱運転が完了していない場合、加熱運転を中断するか、凍結防止運転の開始を遅らせなければならない。駆動開始時刻Ｄ０に基づいて、第１加熱開始予定時刻Ｓ０を第１加熱開始予定時刻Ｓ０‘に早めることで、加熱運転の中断または凍結防止運転の遅延を防止することができる。なお、電力抑制運転中で凍結防止運転が実行されている場合、タンクコントローラ７４は、第２加熱開始予定時刻Ｂ０、高温加熱開始予定時刻についても同様の処理を実行する。なお、本実施例において、給湯開始時刻Ｓ１と加熱運転の終了時刻が同時になっているが、加熱運転により加熱された水の放熱を許容できる範囲で、給湯開始時刻Ｓ１よりも前に加熱運転が終了するようにしてもよい。この場合、第４の所定時間ｘは、加熱運転の終了時刻から駆動開始時刻Ｄ０を減算した時間となる。
【００５１】
図５、図６を用いて、電力抑制運転において、タンクコントローラ７４が実行する加熱処理について説明する。上述のように、不揮発性メモリ７５には、加熱開始予定時刻として、高温加熱開始予定時刻、第１加熱開始予定時刻、第２加熱開始予定時刻が記憶されている。タンクコントローラ７４は、不揮発性メモリ７５に記憶されているいずれかの開始予定時刻が到来すると、加熱処理を開始する。なお、電力抑制運転において、加熱運転とヒータ駆動運転が同時に実行されると、給湯システム２の消費電力が抑制電力を超えてしまう。このため、加熱処理は、加熱運転とヒータ駆動運転が同時に実行されることが無いように構成されている。
【００５２】
まず、ステップＳ２において、タンクコントローラ７４は、駆動フラグが消去されているか否かを判定する。駆動フラグが消去されている場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、タンクコントローラ７４は、ステップＳ４に進む。駆動フラグが消去されていない場合（ステップＳ２でＮＯ）、タンクコントローラ７４は、ステップＳ８に進む。
【００５３】
駆動フラグが消去されている場合（ステップＳ２でＹＥＳ）とは、ヒータ駆動運転が実行されていない場合である。この場合、ステップＳ４において、タンクコントローラ７４は、サーミスタで検出される温度が、目標温度ＴＡ以上であるか否かを判定する。なお、目標温度ＴＡの判定に用いるサーミスタは、加熱運転時の目標加熱量に応じて変更する。例えば、給湯開始時刻Ｓ１までに必要な加熱量が５Ｌ〜２０Ｌである場合は、下部サーミスタ３８を用いる。上述のように、タンク３０内の水の温度は、タンク３０の上部の温度の方がタンク３０の下部の温度よりも高い。このため、タンク３０の頂部から３０リットルの位置に配置されている下部サーミスタ３８を用いることで、目標温度ＴＡ以上に加熱された５Ｌ〜２０Ｌ以上の水がタンク３０に蓄えられていることを判定できる。また、必要な加熱量が１００Ｌ（すなわち、満蓄状態）である場合は、戻りサーミスタ２０を用いて判定する。タンク３０内の水の温度が目標温度ＴＡを超えている場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、コントローラは、ステップＳ６に進み、ＨＰユニット４を停止させる。一方、タンク３０内の水の温度が目標温度ＴＡを超えていない場合（ステップＳ４でＮＯ）、タンクコントローラ７４は、ステップＳ１０に進み、ＨＰユニット４を駆動させる（加熱運転）。タンクコントローラ７４は、タンク３０内の水の温度が目標温度ＴＡを超えるまで、加熱運転を継続し、タンク３０内の水の温度が目標温度ＴＡを超えたら、ＨＰユニット４を停止させ、加熱運転を終了する。
【００５４】
駆動フラグが消去されていない場合（ステップＳ２でＮＯ）とは、例えば、加熱運転の実行中に、凍結防止運転（詳細にはヒータ駆動運転）が開始される場合である。すなわち加熱運転の実行中に、凍結防止運転の開始条件が成立した場合である。この場合のタンクコントローラ７４の処理について、図５、図６を用いて説明する。図６は、第１加熱開始予定時刻Ｓ０が到来したことで、加熱処理が開始されている。なお、凍結防止運転の開始条件が成立した場合、まずは、ヒータ駆動運転が実行される。
【００５５】
図５において、第１加熱開始予定時刻Ｓ０が到来すると、タンクコントローラ７４は、ステップＳ２でＹＥＳと判定し、ステップＳ４でＮＯと判定し、ステップＳ１０において、ＨＰユニット４を駆動させる。駆動開始時刻Ｄ１が到来し、凍結防止運転の開始条件が成立した場合、ヒータ駆動運転が実行される。このため、不揮発性メモリ７５に駆動フラグが記憶される。この場合、タンクコントローラ７４は、ステップＳ２でＮＯと判定し、ＨＰユニット４の駆動を停止する（ステップＳ８）。電力抑制運転において、加熱運転とヒータ駆動運転を同時に実行すると、給湯システム２の消費電力が抑制電力を超えてしまう。このため、タンクコントローラ７４は、ヒータ駆動運転の開始を遅らせるか、加熱運転を加熱運転が完了前に停止させなければならない。加熱運転を継続し、加熱運転が完了するまでヒータ駆動運転の開始を遅らせた場合、複数の第１ヒータ３５または複数の第２ヒータ８３が取付けられている各経路内の水が凍結してしまう可能性がある。このため、本実施例では、凍結防止運転の開始条件が成立した駆動開始時刻Ｄ１において、ＨＰユニット４を停止させている（図６）（ステップＳ８）。すなわち、加熱運転を中断して、ヒータ駆動運転を優先的に実行する。ヒータ駆動運転が実行されることで、各経路内の水の凍結を適切に防止することができる。一方、駆動開始時刻Ｄ１において、加熱運転は完了していない。したがって、タンクコントローラ７４は、駆動フラグが消去されるまでＨＰユニット４を停止した状態で加熱運転の再開を待機する。駆動完了時刻Ｄ２が到来すると、ヒータ駆動運転は完了し、駆動フラグは消去される。これにより、タンクコントローラ７４は、ステップＳ２でＹＥＳ、ステップＳ４でＮＯと判定し、ＨＰユニット４を再駆動させ、加熱運転を再開する。タンクコントローラ７４は、タンク３０内の水の温度が目標温度ＴＡを超えるまで、加熱運転を継続し、ＨＰユニット４を停止する（ステップＳ６）。これにより、加熱運転の実行中に、ヒータ駆動運転を実行すべき場合において、ヒータ駆動運転および加熱運転を適切に実行することができる。
【００５６】
上述のように、電力抑制運転中に、給湯システム２が使用可能な電力は抑制電力（例えば、７００Ｗ）以下に制限されている。加熱運転と凍結防止運転（詳細には、ヒータ駆動運転）を同時に実行する場合、抑制電力を超えてしまい、給湯システム２の動作が停止してしまう。上記の構成によれば、電力抑制運転中に、加熱運転と凍結防止運転（詳細には、ヒータ駆動運転）が同時に実行されることはない。これにより、電力抑制運転中の給湯システム２の消費電力を、抑制電力以下に抑えることができるとともに、電力抑制運転中においても、凍結防止運転（詳細には、ヒータ駆動運転）を実行することができる。このため、複数の第１ヒータ３５および複数の第２ヒータ８３が取付けられている各経路内の水が凍結することを防止することができる。
【００５７】
また、上記の実施例では、電力抑制運転中において、第１ヒータ３５の第１駆動運転を、第２ヒータ８３の第２駆動運転に同期させている。これにより、電力抑制運転中のヒータ非駆動運転の時間は、通常運転中のヒータ非駆動運転の時間よりも長くなっている。上述のように、電力抑制運転中において、加熱運転は、ヒータ非駆動運転中に実行しなければならない。電力抑制運転中のヒータ非駆動運転の時間を長くすることで、加熱運転を実行可能な時間をより長く確保することができる。
【００５８】
また、上記の実施例では、加熱運転の実行中に、ヒータ駆動運転を実行すべき場合に、加熱運転を停止してヒータ駆動運転を実行している。このような構成によれば、複数の第１ヒータ３５または複数の第２ヒータ８３が取付けられている各経路内の水の凍結を確実に防止することができるとともに、加熱運転を確実に完了させることができる。
【００５９】
また、上記の実施例では、加熱運転の終了までにヒータ駆動運転が実行される事になる場合に、加熱運転の加熱開始予定時刻を早めている。このような構成によれば、加熱運転の終了までにヒータ駆動運転が実行される事になる場合に、加熱運転を中断することなく、当初に予定していた完了予定時刻までに加熱運転を完了させることができる。
【００６０】
ここで、実施例の記載と請求項の記載との対応関係を説明しておく。水が「熱媒」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。バーナ８０が「補助熱源」の一例である。コントローラが「制御装置」の一例である。ヒータ駆動運転が「凍結防止運転」の一例である。加熱開始予定時刻が「開始予定時刻」の一例である。
【００６１】
以上、各実施例について詳細に説明したが、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。
【００６２】
上記の実施例では、電源の供給元が蓄電池１０４の場合を、電力抑制運転にしている。しかしながら、電源の供給元が商用電源１０８であって、通常運転時の最大消費電力よりも低い抑制電力で動作する場合でもよい。例えば、災害発生時などである。
【００６３】
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】
【００６４】
２      ：給湯システム
４      ：ＨＰユニット
６      ：タンクユニット
８      ：バーナユニット
９      ：電力供給ユニット
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    ：戻りサーミスタ
２１    ：ＨＰ戻り経路
２２    ：往きサーミスタ
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    ：第１ヒータ
３６    ：上部サーミスタ
３７    ：中間部サーミスタ
３８    ：下部サーミスタ
３９    ：タンク外気温度サーミスタ
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
７６    ：リモコン
８０    ：バーナ
８１    ：ガス供給管
８２    ：熱交換器
８３    ：第２ヒータ
８４    ：バイパスサーボ
８５    ：バーナ外気温度サーミスタ
８６    ：水量サーボ
８８    ：湯はり弁
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    ：湯はり経路
１００  ：バーナコントローラ
１０２  ：分電盤
１０４  ：蓄電池
１０６  ：切替器
１０８  ：商用電源
【図１】
0006590654.tif 000002
【図２】
0006590654.tif 000003
【図３】
0006590654.tif 000004
【図４】
0006590654.tif 000005
【図５】
0006590654.tif 000006
【図６】
0006590654.tif 000007