(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置とを備え、
第１運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第２運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第１運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第２運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第２運転時の出湯温度の変化速度が前記第１運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記制御装置は、前記ポンプの水流量を制御することによって、前記出湯温度と前記目標出湯温度とが一致、または前記出湯温度と前記目標出湯温度との差が所定値以下となるように制御し、
前記目標出湯温度に達するときの前記ポンプの水流量を安定水流量としたときに、
前記制御装置は、前記ポンプの初期水流量が前記安定水流量よりも大きい場合、起動から前記安定水流量に初めて到達するまでにおいて、前記第２運転時の前記ポンプの水流量の変化速度が前記第１運転時の前記ポンプの水流量よりも大きくなるように制御し、
前記制御装置は、前記ポンプの初期水流量が前記安定水流量よりも小さい場合、起動から前記安定水流量に初めて到達するまでにおいて、前記第１運転時の前記ポンプの水流量の変化速度が前記第２運転時の前記ポンプの水流量の変化速度よりも大きくなるように制御する、ヒートポンプ給湯機。
【請求項２】
ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置とを備え、
第１運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第２運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第１運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第２運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第２運転時の出湯温度の変化速度が前記第１運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記制御装置は、前記ポンプの単位時間当たりの回転数を制御することによって、前記出湯温度と前記目標出湯温度とが一致、または前記出湯温度と前記目標出湯温度との差が所定値以下となるように制御し、
前記目標出湯温度に達するときの前記ポンプの単位時間当たりの回転数を安定回転数としたときに、
前記制御装置は、前記ポンプの単位時間当たりの初期回転数が前記安定回転数よりも大きい場合、起動から前記安定回転数に始めて到達するまでにおいて、前記第２運転時の前記ポンプの単位時間当たりの回転数の変化速度が前記第１運転時の前記ポンプの単位時間当たりの回転数の変化速度よりも大きくなるように制御し、
前記ポンプの単位時間当たりの初期回転数が前記安定回転数よりも小さい場合、起動から前記安定回転数に初めて到達するまでにおいて、前記第１運転時の前記ポンプの単位時間当たりの回転数の変化速度が前記第２運転時の前記ポンプの単位時間当たりの回転数の変化速度よりも大きくなるように制御する、ヒートポンプ給湯機。
【請求項３】
ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置とを備え、
第１運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第２運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第１運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第２運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第２運転時の出湯温度の変化速度が前記第１運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記ヒートポンプユニットは、冷媒を圧縮させる圧縮機と、前記冷媒を膨張させる膨張弁とを含み、
前記制御装置は、前記膨張弁の開度を制御することによって、前記圧縮機から吐出される冷媒の吐出温度と目標吐出温度とが一致、または前記吐出温度と前記目標吐出温度との差が所定値以下となるように制御し、
前記目標出湯温度に達するときの前記膨張弁の開度を安定開度としたときに、
前記制御装置は、前記膨張弁の初期開度が前記安定開度よりも大きい場合、起動から前記安定開度に初めて到達するまでにおいて、前記第２運転時の前記膨張弁の開度の変化速度が前記第１運転時の前記膨張弁の開度の変化速度よりも大きくなるように制御し、
前記膨張弁の初期開度が前記安定開度よりも小さい場合、起動から前記安定開度に到達するまでにおいて、前記第１運転時の前記膨張弁の開度の変化速度が前記第２運転時の前記膨張弁の開度の変化速度よりも大きくなるように制御する、ヒートポンプ給湯機。
【請求項４】
ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置とを備え、
第１運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第２運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第１運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第２運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第２運転時の出湯温度の変化速度が前記第１運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記ヒートポンプユニットは、冷媒を圧縮する圧縮機を含み、
前記制御装置は、前記圧縮機の単位時間当たりの回転数を制御することによって、前記出湯温度と前記目標出湯温度とが一致、または前記出湯温度と前記目標出湯温度との差が所定値以下となるように制御し、
前記目標出湯温度に達するときの前記圧縮機の単位時間当たりの回転数を安定回転数としたときに、
前記制御装置は、起動から前記安定回転数に初めて到達するまでにおいて、前記第２運転時の前記圧縮機の単位時間当りの回転数の変化速度が前記第１運転時の前記圧縮機の単位時間当りの回転数の変化速度よりも大きくなるように制御する、ヒートポンプ給湯機。
【請求項５】
ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置とを備え、
第１運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第２運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第１運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第２運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第２運転時の出湯温度の変化速度が前記第１運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記貯湯槽は、高さ方向の低部に低温水の取出口と、高さ方向の中間部に中温水の取出口とを備え、
前記制御装置は、前記第２運転時に、前記中温水の取出口から出力される前記中温水を前記ヒートポンプユニットに供給させ、
前記第２運転時において、前記低温水の取出口から出力される前記低温水と、前記中温水の取出口から出力される前記中温水とを混合して、前記ヒートポンプユニットへ供給する混合弁を備え、
前記制御装置は、前記貯湯槽に貯留される前記低温水が少ないほど、前記混合弁による前記低温水の混合割合を小さくする、ヒートポンプ給湯機。
【請求項６】
ヒートポンプ給湯機であって、
給湯に使用される水を給水するポンプと、
給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽と、
前記ヒートポンプ給湯機を制御する制御装置と、
ヒータとを備え
第１運転時に、商用電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第２運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によって前記ヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、
前記第１運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも前記第２運転時の前記ヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高く、
起動時から前記目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、前記第２運転時の出湯温度の変化速度が前記第１運転時の出湯温度の変化速度よりも大きく、
前記制御装置は、前記第２運転時に、出湯された湯を前記ヒータでさらに加熱し、
前記制御装置は、前記第２運転の起動時に、前記ヒータの出力を最大とし、前記出湯温度の上昇に応じて、前記ヒータの出力を減少させる、ヒートポンプ給湯機。
【請求項７】
前記貯湯槽は、高さ方向の低部に低温水の取出口と、高さ方向の中間部に中温水の取出口とを備え、
前記制御装置は、前記第２運転時に、前記中温水の取出口から出力される前記中温水を前記ヒートポンプユニットに供給させる、請求項１〜４、６のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項８】
ヒータを備え、
前記制御装置は、前記第２運転時に、出湯された湯を前記ヒータでさらに加熱する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【請求項９】
前記発電装置は、太陽光発電装置であり、
前記制御装置は、夜間の時間帯に前記ヒートポンプ給湯機に前記第１運転を実行させ、前記太陽光発電装置で発生した電力の売電を禁止する出力抑制指示を受けたときに、前記ヒートポンプ給湯機に前記第２運転を実行させる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のヒートポンプ給湯機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒートポンプ給湯機に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、再生可能エネルギーを利用した発電装置と、ヒートポンプと、貯湯槽とを備えたシステムが開示されている。
【０００３】
このシステムでは、発電装置の余剰電力が存在する場合にはヒートポンプを動作させ、現在の貯湯量が目標貯湯量より多い場合の加熱温度を、現在の貯湯量が目標貯湯量より少ない場合の通常の加熱温度より高くする。また、貯湯されている温度に応じて、タンクの上部もしくは中部に戻すかを切り替えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−４４７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１では、加熱温度によってタンクの上部もしくは中部に戻すかを切り替えているため、切替弁が必要となり、水回路が複雑化する。
【０００６】
また、ヒートポンプを主に蓄熱運転させるのは深夜から明け方にかけてであり、余剰電力が発生するのは主に日中である。貯湯槽の湯が多く消費されるのは浴槽への湯張りと入浴で、主に夕方から夜である。よって、余剰電力で貯湯運転するときはまだ高温の湯が貯湯槽に残っていることが多く、ヒートポンプ起動時に温度の低い湯を貯湯槽に戻すと貯湯槽の温度境界層を乱して無効熱量を発生させる。
【０００７】
また、余剰電力で運転する時間は通常の蓄熱運転と比較して短いため、余剰電力で貯湯運転する場合に、出湯温度の上昇速度が遅いと、余剰電力によって十分に高温の湯を得ることができないという問題がある。
【０００８】
それゆえに、本発明の目的は、水回路が複雑化することなく、余剰電力で沸き上げ運転することができるヒートポンプ給湯機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のヒートポンプ給湯機は、給湯に使用される水を給水するポンプと、給水される水を湯に沸き上げるヒートポンプユニットと、ヒートポンプユニットで沸き上げられた湯を貯える貯湯槽とを備える。第１運転時に、商用電力によってヒートポンプ給湯機が貯湯運転し、第２運転時に、再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力の余剰電力によってヒートポンプ給湯機が貯湯運転する。第１運転時のヒートポンプ給湯機の目標出湯温度よりも第２運転時のヒートポンプ給湯機の目標出湯温度が高い。起動時から目標出湯温度に初めて到達するまでにおいて、第２運転時の出湯温度の変化速度が第１運転時の出湯温度の変化速度よりも大きい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のヒートポンプ給湯機によれば、余剰電力で運転する場合に、出湯温度の上昇速度が速くなるので、余剰電力によって十分に高温の湯を得ることができるため、水回路が複雑化することなく、余剰電力で沸き上げ運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】ヒートポンプ給湯機と家庭の電力系統のシステム図である。
【図２】ヒートポンプユニットが備える冷媒回路および水流路の構成を模式的に示す図である。
【図３】ヒートポンプ給湯機による余剰電力蓄熱運転の動作手順を示すフローチャートである。
【図４】タンク内の水の温度分布の例を示す図である。
【図５】出湯温度の瞬時値（加熱能力の瞬時時）と消費電力の瞬時値との関係を示す図である。
【図６】ヒートポンプ給湯機の起動時から出湯温度が安定するまでの沸き上げ運転での出湯温度の変化の例を示す図である。
【図７】図６のように出湯温度が変化する場合における、ポンプの水流量の変化（初期水流量が大きい場合）の例を示す図である。
【図８】図６のように出湯温度が変化する場合における、ポンプの水流量の変化（初期水流量が小さい場合）の例を示す図である。
【図９】起動時のＣＯＰ（Coefficient Of Performance）の変化の例を示す図である。
【図１０】ポンプの単位時間当たりの回転数と水流量との関係を示す図である。
【図１１】図６のように出湯温度が変化する場合における、ポンプの単位時間当たりの回転数の変化（初期の単位時間当たりの回転数が大きい場合）の例を示す図である。
【図１２】図６のように出湯温度が変化する場合における、ポンプの単位時間当たりの回転数の変化（初期の単位時間当たりの回転数が小さい場合）の例を示す図である。
【図１３】ヒートポンプ給湯機の起動時から圧縮機の冷媒の吐出温度が安定するまでの沸き上げ運転での吐出温度の変化の例を示す図である。
【図１４】図１３のように吐出温度が変化する場合における、膨張弁の開度の変化（膨張弁の初期開度が大きい場合）の例を示す図である。
【図１５】図１３のように吐出温度が変化する場合における、膨張弁の開度の変化（膨張弁の初期開度が小さい場合）の例を示す図である。
【図１６】図６のように出湯温度が変化する場合における、圧縮機３の単位時間当たりの回転数の変化の例を示す図である。
【図１７】ヒートポンプユニットに中温水を供給する構成を説明するための図である。
【図１８】沸き上げ時の低温水の混合割合を示す図である。
【図１９】第３の実施形態のヒートポンプ給湯機を表わす図である。
【図２０】出湯温度とヒータ２５２の出力の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
［第１の実施形態］
図１は、ヒートポンプ給湯機５０と家庭の電力系統のシステム図である。
【００１３】
このヒートポンプ給湯機５０は、タンクユニット２と、ヒートポンプユニット１とを備える。
【００１４】
タンクユニット２内には、湯水を貯留する貯湯タンク２ａと、水ポンプ２ｂとが設置されている。ヒートポンプユニット１とタンクユニット２とは、水配管１１および水配管１２を介して接続されている。
【００１５】
水配管１１の一端は、ヒートポンプユニット１の入水口１ａに接続されている。水配管１１の他端は、タンクユニット２内で貯湯タンク２ａの下部に接続されている。タンクユニット２内の水配管１１の途中に水ポンプ２ｂが設置されている。水ポンプ２ｂの配置は、水配管１１上であればどこでもよく、タンクユニット２内に限定されない。
【００１６】
水配管１２の一端は、ヒートポンプユニット１の出湯口１ｂに接続されている。水配管１２の他端は、タンクユニット２内で貯湯タンク２ａの上部に接続されている。
【００１７】
貯湯タンク２ａの下部には、給水配管１３がさらに接続されている。水道等の外部の水源から供給される水が、給水配管１３を通って、貯湯タンク２ａ内に流入し、貯留される。貯湯タンク２ａ内は、常に満水状態に維持される。タンクユニット２内には、さらに、給湯用混合弁２ｃが設けられている。給湯用混合弁２ｃは、出湯配管１４を介して、貯湯タンク２ａの上部と接続されている。また、給湯用混合弁２ｃには、給水配管１３から分岐した給水分岐管１５が接続されている。給湯用混合弁２ｃには、給湯配管１６の一端がさらに接続されている。給湯配管１６の他端は、蛇口、シャワー、浴槽等の給湯端末に接続されている。
【００１８】
貯湯タンク２ａ内に貯留された水を沸き上げる際には、ヒートポンプユニット１および水ポンプ２ｂを稼動させる加熱運転が行われる。加熱運転では、貯湯タンク２ａ内に貯留された水は、水ポンプ２ｂによって、水配管１１を通ってヒートポンプユニット１に送られ、ヒートポンプユニット１内で加熱されて、高温湯になる。ヒートポンプユニット１内で生成された高温湯は、水配管１２を通ってタンクユニット２の上部に送られて、上部から貯湯タンク２ａ内に流入する。このような加熱運転によって、貯湯タンク２ａ内には、上側ほど高温となる湯水が貯留される。
【００１９】
給湯配管１６から給湯端末に給湯する際には、貯湯タンク２ａ内の高温湯が出湯配管１４を通って給湯用混合弁２ｃに供給されるとともに、低温水が給水分岐管１５を通って給湯用混合弁２ｃに供給される。この高温湯および低温水が給湯用混合弁２ｃで混合されて、給湯配管１６を通って給湯端末に供給される。給湯用混合弁２ｃは、使用者により設定された給湯温度になるように、高温湯と低温水との混合比を調節する機能を有する。
【００２０】
ヒートポンプ給湯機５０は、給湯機制御装置３１を備えている。給湯機制御装置３１は、ヒートポンプ給湯機５０に含まれる各構成要素と電気的に接続されており、ヒートポンプ給湯機５０の運転を制御する。給湯機制御装置３１は、ヒートポンプユニット１内、またはタンクユニット２内に設置することができる。また、給湯機制御装置３１の機能を２つに分割し、一方をヒートポンプユニット１内に他方をタンクユニット２内に配置し、相互に通信可能に接続する構成にしてもよい。
【００２１】
このシステムは、さらに、ＨＥＭＳコントローラ３０と、給湯機制御装置３１と、太陽光発電装置３２と、パワーコンディショナ３３と、分電盤３４と、電力メータ３５とを備える。
【００２２】
太陽光発電装置３２は、太陽光を受けて発電する太陽電池等を備える。太陽光発電装置３２により発電された電力は、パワーコンディショナ３３に送電される。
【００２３】
パワーコンディショナ３３は、分電盤３４を介して外部電源である電力会社３６から電力供給を受ける（買電）機能と、太陽光発電装置３２によって発電された電力を受ける機能とを有する。パワーコンディショナ３３は、太陽光発電装置３２で発電された直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ３３は、得られた電力を分電盤３４に送る機能と、得られた電力を分電盤３４を介して電力会社３６へ供給する（売電）機能とを有する。
【００２４】
分電盤３４は、夜間の時間帯の太陽光発電装置３２が発電していない非発電時に、電力会社３６から供給される日中に比べて比較的安価な夜間の商用電力をヒートポンプ給湯機５０に供給し、ヒートポンプ給湯機５０を作動させて、沸き上げ運転させる。これをヒートポンプ給湯機５０の夜間蓄熱運転という。
【００２５】
パワーコンディショナ３３は、昼間の日照時等において、太陽光発電装置３２によって発電されて余った電力を分電盤３４を介して電力会社３６に売電するが、後述する売電を禁止する出力抑制指示を受けた場合には、発電されて余った電力を分電盤３４を介してヒートポンプ給湯機５０に供給し、ヒートポンプ給湯機５０を作動させて、沸き上げ運転させる。これをヒートポンプ給湯機５０の余剰電力蓄熱運転という。
【００２６】
ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラ３０は、ヒートポンプ給湯機５０を含む各種の家電機器、太陽光発電装置３２の制御に必要な情報を取得及び管理する。
【００２７】
たとえば、太陽光発電装置３２で発電された電力が家庭の消費電力を上回った場合、余剰電力は、電力会社３６を通じて、連係された系統に売却（売電）される。このとき、過大な余剰電力が逆潮流する場合は、系統の周波数や電圧が変動してしまう。これを防止するため、電力会社３６は、売電を一時的に抑制、または停止する出力抑制を指示する。
【００２８】
電力会社３６において、当日の天気予報に基づいて、出力抑制が必要であると判断した場合に、電力会社３６は、当日の朝にＨＥＭＳコントローラ３０に対してインターネット４１を通じて出力抑制指令を送り、ＨＥＭＳコントローラ３０が出力抑制指令を受信する。ＨＥＭＳコントローラ３０が出力抑制指令を受けると、給湯機制御装置３１に対して、夜間蓄熱運転での一部または全部の滝上げ量を日中の余剰電力蓄熱運転にシフトするように制御する。
【００２９】
図２は、ヒートポンプユニット１が備える冷媒回路および水流路の構成を模式的に示す図である。図２に示すように、ヒートポンプユニット１は、圧縮機３、水冷媒熱交換器（ガスクーラ）５、膨張弁６および蒸発器７を含む冷媒回路を備える。また、ヒートポンプユニット１は、蒸発器７に送風する送風機８と、高圧側冷媒と低圧側冷媒との熱交換を行う高低圧熱交換器９とをさらに備えている。
【００３０】
圧縮機３、ガスクーラ５、高低圧熱交換器９の高圧部、膨張弁６、蒸発器７および高低圧熱交換器９の低圧部は、冷媒経路としての冷媒配管を介して接続され、冷媒回路を形成する。
【００３１】
ヒートポンプユニット１は、加熱運転時には、圧縮機３を作動させて、冷凍サイクルを稼動させる。圧縮機３に吸入された冷媒は、圧縮されて吐出される。吐出された冷媒は、冷媒経路１８を通って、ガスクーラ５に流入する。ガスクーラ５を通過した冷媒は、冷媒経路１９を通って、膨張弁６に流入する。膨張弁６を通過した冷媒は、冷媒経路２０を通って、蒸発器７に流入する。蒸発器７を通過した冷媒は、冷媒経路２１を通って、圧縮機３に吸入される。高低圧熱交換器９は、冷媒経路１９を通る高圧冷媒と、冷媒経路２１を通る低圧冷媒とを熱交換させる。 ヒートポンプユニット１は、入水口１ａとガスクーラ５の入口とを接続する水流路２３と、ガスクーラ５の出口と出湯口１ｂとを接続する水流路２６とをさらに備える。
【００３２】
加熱運転時には、入水口１ａから流入した水が水流路２３を通って、ガスクーラ５に流入し、ガスクーラ５内で冷媒の熱により加熱される。ガスクーラ５内で加熱されることによって生成された湯は、水流路２６を通って出湯口１ｂに至り、図１に示す水配管１２を通ってタンクユニット２へ供給される。
【００３３】
冷媒としては、高温出湯ができる冷媒、たとえば、二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ、プロパン、プロピレンなどの冷媒が適しているが、特にこれらに限定されるものではない。
【００３４】
圧縮機３から吐出された高温高圧のガス冷媒は、ガスクーラ５に流入し、ガスクーラ５を通過する間に放熱しながら温度低下する。この温度低下した高圧冷媒は、高低圧熱交換器９を通過する間に、低圧冷媒を加熱した後、膨張弁６を通過する。膨張弁６を通過することにより、冷媒は、低圧気液二相の状態に減圧される。膨張弁６を通過した冷媒は、蒸発器７を通過する間に外気から吸熱し、蒸発ガス化される。蒸発器７を出た低圧冷媒は、高低圧熱交換器９において加熱された後、圧縮機３に吸入されて循環する。蒸発器７の周辺には外気温度センサ１２９が設けられている。
【００３５】
給湯機制御装置３１は、加熱運転時に、ヒートポンプユニット１からタンクユニット２へ供給される湯の温度（以下、「出湯温度」と称する）が、目標出湯温度になるように、制御する。目標出湯温度は、たとえば、６５℃〜９０℃に設定される。
【００３６】
給湯機制御装置３１は、たとえば、フィードバック制御によって、水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数を調整することによって出湯温度を制御する。すなわち、給湯機制御装置３１は、水流路２６に設けられた出湯温度センサ２８により出湯温度を検出し、その検出された出湯温度が目標出湯温度より高い場合には水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数を高くする方向に補正し、出湯温度が目標出湯温度より低い場合には水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数を低くする方向に補正する。このようにして、給湯機制御装置３１は、出湯温度が目標出湯温度に一致するように制御することができる。
【００３７】
あるいは、給湯機制御装置３１は、フィードバック制御によって、膨張弁６の開度を調整することによって吐出温度を制御する。すなわち、給湯機制御装置３１は、吐出温度センサ２７によって圧縮機３から吐出される冷媒の吐出温度を検出し、その検出された吐出温度が目標吐出温度より高い場合には、膨張弁６の開度を大きくする方向に補正し、吐出温度が目標吐出温度より低い場合には、膨張弁６の開度を小さくする方向に補正する。このようにして、給湯機制御装置３１は、吐出温度が目標吐出温度に一致するように制御することができる。
【００３８】
あるいは、給湯機制御装置３１は、フィードバック制御によって、圧縮機３の単位時間当たりの回転数を調整することによって出湯温度を制御する。すなわち、給湯機制御装置３１は、水流路２６に設けられた出湯温度センサ２８により出湯温度を検出し、その検出された出湯温度が目標出湯温度より高い場合には圧縮機３の単位時間当たりの回転数を低くする方向に補正することによって、冷媒流量を減少させて、出湯温度が目標出湯温度に一致するように制御することができる。給湯機制御装置３１は、出湯温度が目標出湯温度より低い場合には圧縮機３の単位時間当たりの回転数を高くする方向に補正することによって、冷媒流量を増加させて、出湯温度が目標出湯温度に一致するように制御することができる。
【００３９】
夜間蓄熱運転時には、給湯機制御装置３１は、翌日に必要な給湯負荷を判断し、貯湯タンク２ａへの貯湯温度と湯量を決定する。貯湯温度はレジオネラ菌などの雑菌の繁殖を防止するため、最低で６５℃程度とする。このとき、貯湯温度を高くすると放熱量が大きくなるため、給湯機制御装置３１は、貯湯タンク２ａの空き容量と給湯負荷に基づいて、６５以上でできるだけ低い貯湯温度を決定する。給湯機制御装置３１は、決定した貯湯温度と湯量が得られるように、ヒートポンプ給湯機５０を沸き上げ運転させる。
【００４０】
十分な貯湯量を貯湯タンク２ａが有する状態において出力抑制が発生し、余剰電力で沸き上げ運転する場合、２つの理由でより高い温度で沸き上げ運転する必要がある。
【００４１】
第１の理由は、貯湯タンク２ａの上部に深夜に沸き上げた比較的高い温度の湯が残っており、日中にこれよりも低い出湯温度で沸き上げると、貯湯タンク２ａ内で温度成層が乱れて、無効熱量が発生するためである。第２の理由は、貯湯量が大きい場合、貯湯タンク２ａの下部に残った市水が少ないため、より高い温度で貯湯することによって、同じ水の量に対して熱量を大きくできるためである。
【００４２】
図３は、ヒートポンプ給湯機５０による余剰電力蓄熱運転の動作手順を示すフローチャートである。
【００４３】
ステップＳ３００において、ＨＥＭＳコントローラ３０が、電力会社３６から当日の朝に出力抑制指令を受信した場合に、処理がステップＳ３０１に進む。
【００４４】
ステップＳ３０１において、ＨＥＭＳコントローラ３０が、出力抑制期間における太陽光発電装置３２の発電電力からヒートポンプ給湯機５０以外の家庭の消費電力を引いた余剰電力を算出する。余剰電力が、ヒートポンプ給湯機５０を駆動するのに必要な最低電力より大きければ、処理がステップＳ３０２に進む。
【００４５】
ステップＳ３０２において、ＨＥＭＳコントローラ３０が、出力抑制が指令される時間（出力抑制期間）とその期間の出力抑制時の太陽光発電装置３２における予測発電電力に基づいて、出力抑制期間の発電電力量を推測する。
【００４６】
ステップＳ３０３において、給湯機制御装置３１が、温度センサ２９で計測された貯湯温度を取得する。
【００４７】
図４は、貯湯タンク２ａ内の水の温度分布の例を示す図である。貯湯タンク２ａの上部ほど、水の温度が高くなる。貯湯タンク２ａの上部に高温水（貯湯温度）、下部に低温水（市水温度）が存在し、その間に高温と低温が混ざった中温水が存在する。たとえば、低温は５〜２５度、中温は２５〜４５度、高温は４５〜９０度である。ただし、季節によって市水温度は変わる。
【００４８】
貯湯タンク２ａの温度センサ２９は、貯湯タンク２ａの高温水が蓄積されている箇所に配置されるので、給湯機制御装置３１は、高温水の温度を取得する。
【００４９】
ステップＳ３０４において、給湯機制御装置３１が、現在の貯湯温度よりも高い目標出湯温度を算出する。これは、前述した２つの理由のためである。たとえば、貯湯温度に対して５〜１０度程度高い温度を目標出湯温度とする。
【００５０】
ステップＳ３０５において、給湯機制御装置３１が、貯湯可能な熱量を算出する。
図４に示すように、低温水は、貯湯タンク２ａ内の高さＨ１未満の領域に存在し、中温水は、貯湯タンク２ａ内の高さＨ１以上、かつＨ２未満の領域に存在し、高温水は、貯湯タンク２ａ内の高さＨ２以上の領域に存在する。高さＨ１において湯の温度がＭ１とし、高さＨ２において湯の温度がＭ２とし、高さがＨ１とＨ２の間は、高くなるほど湯の温度が線形に増加するものとする。
【００５１】
給湯機制御装置３１は、中温水の温度範囲（Ｍ１以上かつＭ２未満）の中から貯湯可能基準温度ＭＸを定める。この基準温度ＭＸに対応する貯湯タンク２ａ内の高さをＨＸとする。貯湯タンク２ａ内の高さＨＸ以下の範囲にある水の量が貯湯可能水量となる。給湯機制御装置３１は、水の比熱×（目標出湯温度−貯湯可能水量の平均温度）×貯湯可能水量を計算することによって、貯湯可能な熱量を算出する。ここで、一般的に給湯には４０℃程度の温度が必要で、それよりも低い温度は湯として利用できない無効熱量となる。よって、貯湯可能基準温度ＭＸは３０〜４０℃程度とすることが望ましい。
【００５２】
ステップＳ３０６において、給湯機制御装置３１が、ステップＳ３０４で算出された目標出湯温度と、貯湯可能な熱量に基づいて、出力抑制期間におけるヒートポンプ給湯機５０の消費電力量を算出する。図５は、出湯温度の瞬時値（加熱能力の瞬時時）と消費電力の瞬時値との関係を示す図である。図５に示すように、出湯温度を高くするほど、冷媒の圧力が高くなるため、消費電力は高くなる。給湯機制御装置３１は、図５に基づいて、ＣＯＰ（（Coefficient Of Performance）を算出する。貯湯可能な熱量はヒートポンプ給湯機５０で沸き上げ可能な能力積算値を表わすので、給湯機制御装置３１は、ステップＳ３０５で求めた貯湯可能な熱量（能力積算値）と、加熱効率(ＣＯＰ)に基づいて、消費電力量を算出する。
【００５３】
ステップＳ３０７において、給湯機制御装置３１が、ステップＳ３０６で求めた出力抑制期間の消費電力量と、ステップＳ３０２で求めた出力抑制期間の発電電力電量とを比較する。消費電力量が発電電力量以上であれば、処理がステップＳ３１０に進む。消費電力量が発電電力量より小さければ、処理がステップＳ３０８に進む。
【００５４】
ステップＳ３０８において、目標出湯温度が上限値であれば、処理がステップＳ３１０に進む。目標出湯温度が上限値でなければ、処理がステップＳ３０９に進む。上限はたとえば９０℃程度である。
【００５５】
ステップＳ３０９において、給湯機制御装置３１が、発電量の余剰が発生するため、さらに目標出湯温度を高温に設定する。その後、処理がステップＳ３０４に戻る。
【００５６】
ステップＳ３１０において、給湯機制御装置３１が、消費電力量が発電電力量以上であるか、または出湯温度上限となった場合に、ヒートポンプ給湯機５０が余剰電力蓄熱運転を行うように制御する。なお、消費電力量が発電電力量よりも大きい場合には、不足する電力は、電力会社３６から買電することによって得られる。
【００５７】
ＨＥＭＳコントローラ３０と給湯機制御装置３１は適宜通信しながら上記フローチャートの各ステップの制御を実施する。各ステップにおいて一応の分担を示しているが、ＨＥＭＳコントローラ３０、給湯機制御装置３１のどちらが実施してもよく、給湯機制御装置３１が単独で実施してもよい。
【００５８】
以下では、夜間蓄熱運転と余剰電力蓄熱運転の起動制御を比較する。
夜間蓄熱運転の期間は、夜間（日没から次の日出までの間）の中の予め定められた４時間〜８時間程度であるのに対して、出力抑制期間における余剰電力蓄熱運転の期間は、昼間の３０分〜２時間程度である。
【００５９】
夜間蓄熱運転では、電力会社３６から電力を購入することと、比較的長時間の運転のため、ＣＯＰを高くすることを優先する。一方、出力抑制期間における余剰電力蓄熱運転では、比較的短時間の運転のため出湯温度をより早く上昇させることが重要であるため、出湯温度の到達速度を優先する。両者の制御の比較を以下に示す。
【００６０】
夜間蓄熱運転および余剰電力蓄熱運転では、ヒートポンプ給湯機５０の出湯温度が目標温度となるように、水ポンプ２ｂの水流量、膨張弁６の開度、または圧縮機３の単位時間当たりの回転数を制御する。
【００６１】
（水ポンプ２ｂの水流量制御）
まず、水ポンプ２ｂの水流量の制御によって、ヒートポンプ給湯機５０の出湯温度が目標温度となるように制御する方法について説明する。
【００６２】
図６は、ヒートポンプ給湯機５０の起動時から出湯温度が安定するまでの沸き上げ運転での出湯温度の変化の例を示す図である。
【００６３】
図７および図８は、図６のように出湯温度が変化する場合における、水ポンプ２ｂの水流量の変化の例を示す図である。図７は、初期水流量が大きい場合の例を表わす。図８は、初期水流量が小さい場合の例を表わす。
【００６４】
図６〜図８において、ヒートポンプ給湯機５０が起動したときとは、たとえば圧縮機３が回転を開始したときを表わす。給湯機制御装置３１は、起動後、水ポンプ２ｂの初期の水流量の状態から出湯温度が目標出湯温度に到達するように、出湯温度センサ２８によって出湯温度を計測しながら、フィードバック制御によって、水ポンプ２ｂの水流量を変化させる。出湯温度が目標出湯温度より低い場合、水ポンプ２ｂの水流量を小さくすると出湯温度を目標出湯温度に近づけることができる。このとき、夜間蓄熱運転では、ＣＯＰを高くすることを優先させるため、緩やかに水ポンプ２ｂの水流量を減少させる。一方、余剰電力蓄熱運転では、短時間で出湯温度を上昇させる必要があるため、より速く水ポンプ２ｂの水流量を減少させる。
【００６５】
図６を参照して、夜間蓄熱運転における目標出湯温度を第１目標出湯温度Ｔ１とし、余剰電力蓄熱運転における目標出湯温度を第２目標出湯温度Ｔ２とする。前述した理由により、Ｔ２＞Ｔ１に設定する。
【００６６】
夜間蓄熱運転における、起動時の出湯温度Ｔ０と第１目標出湯温度Ｔ１との差をΔＴ１、起動から第１目標出湯温度Ｔ１に初めて到達する時間をｔ１とする。余剰電力蓄熱運転における、起動時の出湯温度Ｔ０と第２目標出湯温度Ｔ２との差をΔＴ２、起動から第２目標出湯温度Ｔ２に初めて到達する時間をｔ２とする。
【００６７】
余剰電力蓄熱運転時の傾きΔＴ２／ｔ２（つまり、第２目標出湯温度Ｔ２に到達するまでの出湯温度の変化速度）は、夜間蓄熱運転時の傾きΔＴ１/ｔ１（つまり、第１目標出湯温度Ｔ１に到達するまでの出湯温度の変化速度）よりも大きくなる。
【００６８】
ここで、ｔ１は、Ｔ１に丁度達する時間ではなく、Ｔ１付近の温度幅内に達する時間としてもよい。同様にｔ２は、Ｔ２に丁度達する時間ではなく、Ｔ２付近の温度幅内に達する時間としてもよい。温度幅はたとえば±２℃程度とすることができる。
【００６９】
図７を参照して、起動時の水ポンプ２ｂの初期水流量をＶａ０、夜間蓄熱運転における第１目標出湯温度Ｔ１に達したときの水ポンプ２ｂの水流量を第１安定水流量Ｖａ１、余剰電力蓄熱運転における第２目標出湯温度Ｔ２に達したときの水ポンプ２ｂの水流量を第２安定水流量Ｖａ２とする。
【００７０】
夜間蓄熱運転における、起動時の水ポンプ２ｂの初期水流量Ｖａ０と第１安定水流量Ｖａ１との差をΔＶａ１、起動から第１安定水流量Ｖａ１に初めて到達する時間をｔａ１とする。余剰電力蓄熱運転における、起動時の水ポンプ２ｂの初期水流量Ｖａ０と第２安定水流量Ｖａ２との差をΔＶａ２、起動から第２安定水流量Ｖａ２に初めて到達する時間をｔａ２とする。
【００７１】
初期水流量Ｖａ０が大きい場合には、Ｖａ０＞Ｖａ１＞Ｖａ２である。余剰電力蓄熱運転時の傾きΔＶａ２／ｔａ２（つまり、第２安定水流量Ｖａ２に初めて到達するまでの水ポンプ２ｂの水流量の変化速度）は、夜間蓄熱運転時の傾きΔＶａ１/ｔａ１（つまり、第１安定水流量Ｖａ１に初めて到達するまでの水ポンプ２ｂの水流量の変化速度）よりも大きくなる。
【００７２】
図８を参照して、起動時の水ポンプ２ｂの初期水流量をＶｂ０、夜間蓄熱運転における第１目標出湯温度Ｔ１に達したときの水ポンプ２ｂの水流量を第１安定水流量Ｖｂ１、余剰電力蓄熱運転における第２目標出湯温度Ｔ２に達したときの水ポンプ２ｂの水流量を第２安定水流量Ｖｂ２とする。
【００７３】
夜間蓄熱運転における、起動時の水ポンプ２ｂの初期水流量Ｖｂ０と第１安定水流量Ｖｂ１との差をΔＶｂ１、起動から第１安定水流量Ｖｂ１に初めて到達する時間をｔｂ１とする。余剰電力蓄熱運転における、起動時の水ポンプ２ｂの初期水流量Ｖｂ０と第２安定水流量Ｖｂ２との差をΔＶｂ２、起動から第２安定水流量Ｖｂ２に初めて到達する時間をｔｂ２とする。
【００７４】
初期水流量Ｖｂ０が小さい場合には、Ｖｂ１＞Ｖｂ２＞Ｖｂ０である。余剰電力蓄熱運転時の傾きΔＶｂ２／ｔｂ２（つまり、第２安定水流量Ｖｂ２に初めて到達するまでの水ポンプ２ｂの水流量の変化速度）は、夜間蓄熱運転時の傾きΔＶｂ１/ｔｂ１（つまり、第１安定水流量Ｖｂ１に初めて到達するまでの水ポンプ２ｂの水流量の変化速度）よりも小さくなる。
【００７５】
なお、水ポンプ２ｂの初期の水流量を設定しない場合でも、上記と同様の特性を有する。上述の例では、水ポンプ２ｂの初期の水流量を夜間蓄熱運転時と余剰電力蓄熱運転時で同じとしているが、余剰電力蓄熱運転時の水ポンプ２ｂの初期の水流量の方をより小さくしてもよい。
【００７６】
図９は、起動時のＣＯＰ（Coefficient Of Performance）の変化の例を示す図である。
図９に示すように、余剰電力蓄熱運転時には、より速く水流量を変化させるため、夜間蓄熱運転時と比較して、ＣＯＰが低くなる。
【００７７】
（水ポンプ２ｂの単位時間当りの回転数制御）
図１０は、水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数Ｒと水流量Ｖとの関係を示す図である。
【００７８】
図１０に示すように、水ポンプ２ｂの回転数に対して、水流量はほぼ比例する。したがって、図６のように出湯温度が変化する場合における、水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数の変化は、図７および図８で説明したものと同様の特性を有する。
【００７９】
給湯機制御装置３１は、起動後、初期の水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数の状態から出湯温度が目標出湯温度に到達するように、出湯温度センサ２８によって出湯温度を計測しながら、フィードバック制御によって、水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数を変化させる。
【００８０】
図１１および図１２は、図６のように出湯温度が変化する場合における、水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数の変化の例を示す図である。図１１は、初期の単位時間当たりの回転数が大きい場合の例を表わす。図１２は、初期の単位時間当たりの回転数が小さい場合の例を表わす。
【００８１】
図１１を参照して、起動時の水ポンプ２ｂの単位時間当たりの初期回転数をＰＲｃ０、夜間蓄熱運転における第１目標出湯温度Ｔ１に達したときの水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数を第１安定回転数ＰＲｃ１、余剰電力蓄熱運転における第２目標出湯温度Ｔ２に達したときの水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数を第２安定回転数ＰＲｃ２とする。
【００８２】
夜間蓄熱運転における、起動時の水ポンプ２ｂの単位時間当たりの初期回転数ＰＲｃ０と第１安定回転数ＰＲｃ１との差をΔＰＲｃ１、起動から第１安定回転数ＰＲｃ１に初めて到達する時間をｔｃ１とする。余剰電力蓄熱運転における、起動時の水ポンプ２ｂの単位時間当たりの初期回転数ＰＲｃ０と第２安定回転数ＰＲｃ２の差をΔＰＲｃ２、起動から第２安定回転数ＰＲｃ２に初めて到達する時間をｔｃ２とする。
【００８３】
水ポンプ２ｂの初期の単位時間当たり回転数が大きい場合には、ＰＲｃ０＞ＰＲｃ１＞ＰＲｃ２である。余剰電力蓄熱運転時の傾きΔＰＲｃ２／ｔｃ２（つまり、第２安定回転数ＰＲｃ２に初めて到達するまでの水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数の変化速度）は、夜間蓄熱運転時の傾きΔＰＲｃ１/ｔｃ１（つまり、第１安定回転数ＰＲｃ１に初めて到達するまでの水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数の変化速度）よりも大きくなる。
【００８４】
図１２を参照して、起動時の水ポンプ２ｂの単位時間当たりの初期回転数をＰＲｄ０、夜間蓄熱運転における第１目標出湯温度Ｔ１に達したときの水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数を第１安定回転数ＰＲｄ１、余剰電力蓄熱運転における第２目標出湯温度Ｔ２に達したときの水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数を第２安定回転数ＰＲｄ２とする。
【００８５】
夜間蓄熱運転における、起動時の水ポンプ２ｂの単位時間当たりの初期回転数ＰＲｄ０と第１安定回転数ＰＲｄ１との差をΔＰＲｄ１、起動から第１安定回転数ＰＲｄ１に初めて到達する時間をｔｄ１とする。余剰電力蓄熱運転における、起動時の水ポンプ２ｂの単位時間当たりの初期回転数ＰＲｄ０と第２安定回転数ＰＲｄ２の差をΔＰＲｄ２、起動から第２安定回転数ＰＲｄ２に初めて到達する時間をｔｄ２とする。
【００８６】
水ポンプ２ｂの初期の単位時間当たり回転数が小さい場合には、ＰＲｄ１＞ＰＲｄ２＞ＰＲｄ０である。余剰電力蓄熱運転時の傾きΔＰＲｄ２／ｔｄ２（つまり、第２安定回転数ＰＲｄ２に初めて到達するまでの水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数の変化速度）は、夜間蓄熱運転時の傾きΔＰＲｄ１/ｔｄ１（つまり、第１安定回転数ＰＲｄ１に初めて到達するまでの水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数の変化速度）よりも小さくなる。
【００８７】
なお、水ポンプ２ｂの初期の単位時間当たりの回転数を設定しない場合でも、上記と同様の特性を有する。上述の例では、水ポンプ２ｂの初期の単位時間当たりの回転数を夜間蓄熱運転時と余剰電力蓄熱運転時で同じとしているが、余剰電力蓄熱運転時の水ポンプ２ｂの初期の単位時間当たりの回転数の方をより小さくしてもよい。
【００８８】
（膨張弁制御）
次に、膨張弁６の開度の制御によって、ヒートポンプ給湯機５０の出湯温度が目標温度となるように制御する方法について説明する。
【００８９】
圧縮機３から吐出される冷媒の吐出温度が高いほど、出湯温度も高くなる比例関係がある。したがって、給湯機制御装置３１は、目標出湯温度に対応する圧縮機３の冷媒の目標吐出温度を設定することができる。給湯機制御装置３１は、吐出温度が目標吐出温度に一致するように制御することによって、出湯温度を目標出湯温度に一致させることができる。
【００９０】
給湯機制御装置３１は、起動後、初期の膨張弁６の開度の状態から圧縮機３の冷媒の吐出温度が目標吐出温度に到達するように、温度センサ２７によって吐出温度を計測しながら、フィードバック制御によって、膨張弁６の開度を変化させる。
【００９１】
図１３は、ヒートポンプ給湯機５０の起動時から圧縮機３の冷媒の吐出温度が安定するまでの沸き上げ運転での吐出温度の変化の例を示す図である。
【００９２】
図１４および図１５は、図１３のように吐出温度が変化する場合における、膨張弁６の開度の変化の例を示す図である。図１４は、膨張弁６の初期開度が大きい場合の例を表わす。図１５は、膨張弁６の初期開度が小さい場合の例を表わす。
【００９３】
図１３〜図１５において、ヒートポンプ給湯機５０が起動したときとは、たとえば圧縮機３が回転を開始したときを表わす。
【００９４】
図１３を参照して、夜間蓄熱運転における目標吐出温度を第１目標吐出温度ＴＸ１とし、余剰電力蓄熱運転における目標吐出温度を第２目標吐出温度ＴＸ２とする。前述した理由により、ＴＸ２＞ＴＸ１に設定する。
【００９５】
夜間蓄熱運転における、起動時の吐出温度と第１目標吐出温度ＴＸ１との差をΔＴＸ１、起動から第１目標吐出温度ＴＸ１に初めて到達する時間をｔｘ１とする。余剰電力蓄熱運転における、起動時の吐出温度と第２目標吐出温度ＴＸ２との差をΔＴＸ２、起動から第２目標吐出温度ＴＸ２に初めて到達する時間をｔｘ２とする。
【００９６】
余剰電力蓄熱運転時の傾きΔＴＸ２／ｔｘ２（つまり、第２目標吐出温度ＴＸ２に到達するまでの吐出温度の変化速度）は、夜間蓄熱運転時の傾きΔＴＸ１/ｔｘ１（つまり、第１目標吐出温度ＴＸ１に到達するまでの吐出温度の変化速度）よりも大きくなる。
【００９７】
ここで、ｔｘ１は、ＴＸ１に丁度達する時間ではなく、ＴＸ１付近の温度幅内に達する時間としてもよい。同様にｔｘ２は、ＴＸ２に丁度達する時間ではなく、ＴＸ２付近の温度幅内に達する時間としてもよい。温度幅はたとえば±２℃程度とすることができる。
【００９８】
図１４を参照して、起動時の膨張弁６の開度をＰｅ０、夜間蓄熱運転における第１目標吐出温度ＴＸ１に達したときの膨張弁６の開度を第１安定開度Ｐｅ１、余剰電力蓄熱運転における第２目標吐出温度ＴＸ２に達したときの膨張弁６の開度を第２安定開度Ｐｅ２とする。
【００９９】
夜間蓄熱運転における、起動時の膨張弁６の初期開度Ｐｅ０と、第１安定開度Ｐｅ１との差をΔＰｅ１、起動から第１安定開度Ｐｅ１に初めて到達する時間をｔｅ１とする。余剰電力蓄熱運転における、起動時の膨張弁６の初期開度Ｐｅ０と、第２安定開度Ｐｅ２との差をΔＰｅ２、起動から第２安定開度Ｐｅ２に初めて到達する時間をｔｅ２とする。
【０１００】
膨張弁６の初期開度が大きい場合、Ｐｅ０＞Ｐｅ１＞Ｐｅ２である。余剰電力蓄熱運転時の傾きΔＰｅ２／ｔｅ２（つまり、第２安定開度Ｐｅ２に初めて到達するまでの膨張弁６の開度の変化速度）は、夜間蓄熱運転時の傾きΔＰｅ１/ｔｅ１（つまり、第１安定開度Ｐｅ１に初めて到達するまでの膨張弁６の開度の変化速度）よりも大きくなる。
【０１０１】
図１５を参照して、起動時の膨張弁６の開度をＰｆ０、夜間蓄熱運転における第１目標吐出温度ＴＸ１に達したときの膨張弁６の開度を第１安定開度Ｐｆ１、余剰電力蓄熱運転における第２目標吐出温度ＴＸ２に達したときの膨張弁６の開度を第２安定開度Ｐｆ２とする。
【０１０２】
夜間蓄熱運転における、起動時の膨張弁６の初期開度Ｐｆ０と、第１安定開度Ｐｆ１との差をΔＰｆ１、起動から第１安定開度Ｐｆ１に初めて到達する時間をｔｆ１とする。余剰電力蓄熱運転における、起動時の膨張弁６の初期開度Ｐｆ０と、第２安定開度Ｐｆ２との差をΔＰｆ２、起動から第２安定開度Ｐｆ２に初めて到達する時間をｔｆ２とする。
【０１０３】
膨張弁６の初期開度が小さい場合、Ｐｆ１＞Ｐｆ２＞Ｐｆ０である。余剰電力蓄熱運転時の傾きΔＰｆ２／ｔｆ２（つまり、第２安定開度Ｐｆ２に初めて到達するまでの膨張弁６の開度の変化速度）は、夜間蓄熱運転時の傾きΔＰｆ１/ｔｆ１（つまり、第１安定開度Ｐｆ１に初めて到達するまでの膨張弁６の開度の変化速度）よりも小さくなる。
【０１０４】
なお、上述の例では、膨張弁６の初期の開度を夜間蓄熱運転時と余剰電力蓄熱運転時で同じとしているが、余剰電力蓄熱運転時の膨張弁６の初期の開度の方をより小さくしてもよい。
【０１０５】
（圧縮機３の単位時間当たりの回転数制御）
次に、圧縮機３の単位時間当たりの回転数の制御によって、ヒートポンプ給湯機５０の出湯温度が目標出湯温度となるように制御する方法について説明する。
【０１０６】
給湯機制御装置３１は、起動後、初期の圧縮機３の単位時間当たりの回転数の状態から出湯温度が目標出湯温度に到達するように、出湯温度センサ２８によって出湯温度を計測しながら、フィードバック制御によって、圧縮機３の単位時間当たりの回転数を変化させる。
【０１０７】
図１６は、図６のように出湯温度が変化する場合における、圧縮機３の単位時間当たりの回転数の変化の例を示す図である。
【０１０８】
図１６を参照して、起動時の圧縮機３の単位時間当たりの初期回転数をＲ０、夜間蓄熱運転における第１目標出湯温度Ｔ１に達したときの圧縮機３の単位時間当たりの回転数を第１安定回転数Ｒ１、余剰電力蓄熱運転における第２目標出湯温度Ｔ２に達したときの圧縮機３の単位時間当たりの回転数を第２安定回転数Ｒ２とする。
【０１０９】
夜間蓄熱運転における、起動時の圧縮機３の単位時間当たりの初期回転数をＲ０、第１安定回転数Ｒ１との差をΔＲ１、起動から第１安定回転数Ｒ１に初めて到達する時間をｔｇ１とする。余剰電力蓄熱運転における、起動時の圧縮機３の単位時間当たりの初期回転数Ｒ０と第２安定回転数Ｒ２の差をΔＲ２、起動から第２安定回転数Ｒ２に初めて到達する時間をｔｇ２とする。
【０１１０】
図１６を参照して、Ｒ２＞Ｒ１＞Ｒ０である。余剰電力蓄熱運転時の傾きΔＲ２／ｔｇ２（つまり、第２安定回転数Ｒ２に初めて到達するまでの圧縮機３の単位時間当たりの回転数の変化速度）は、夜間蓄熱運転時の傾きΔＲ１/ｔｇ１（つまり、第１安定回転数Ｒ１に初めて到達するまでの圧縮機３の単位時間当たりの回転数の変化速度）よりも大きくなる。
【０１１１】
なお、目標出湯温度に達する時の圧縮機の安定回転数は、目標加熱能力に応じた値となるので、たとえば余剰電力蓄熱運転時の目標加熱能力が小さい場合は、余剰電力蓄熱運転時の安定回転数Ｒ２が、夜間蓄熱運転時の安定回転数Ｒ１よりも低くなることもある。
【０１１２】
なお、上述の例では、圧縮機３の初期の単位時間当たりの回転数を夜間蓄熱運転時と余剰電力蓄熱運転時で同じとしているが、余剰電力蓄熱運転時の圧縮機３の初期の単位時間当たりの回転数の方をより大きくしてもよい。
【０１１３】
以上のように、本実施の形態では、夜間蓄熱運転時と比較して、余剰電力蓄熱運転時には、出湯温度が目標出湯温度により速く到達するように制御するため、沸き上げ初期の無効熱量の発生量を小さくすることができる。
【０１１４】
また、本実施の形態では、余剰電力で貯湯する場合はＣＯＰが低くなっても出湯温度が速く上昇するように制御し、商用電力で貯湯する夜間蓄熱の場合はＣＯＰが高くなるように制御しているので、エネルギーが無駄に消費されないようにすることができる。
【０１１５】
上記の実施形態では、夜間蓄熱運転は、前日の日没から当日の日出までの間に実施されるものとしたが、日中に深夜よりも電力料金が安い時間帯がある場合には、夜間蓄熱運転の一部を日中に実施してもよい。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数、膨張弁６の開度、または圧縮機３の単位時間当たりの回転を変化させることによって、出湯温度を目標出湯温度に近づけさせたが、これに限定するものではない。上記３つの制御を同時に実行することによって、出湯温度を目標出湯温度に近づけさせるものとしてもよい。
【０１１７】
また、本実施の形態では、太陽光発電を利用する場合について述べたが、その他の風力、水力、地熱発電のような再生可能エネルギーを利用してもよい。
【０１１８】
また、本実施の形態では、水ポンプ２ｂの単位時間当たりの回転数、膨張弁６の開度、圧縮機３の単位時間当たりの回転が連続的に変化するように制御しているが、それぞれステップ状に変化するように制御してもよい。
【０１１９】
［第２の実施形態］
図１７は、ヒートポンプユニット１に中温水を供給する構成を説明するための図である。
【０１２０】
図１７に示すように、貯湯タンク２ａの高さ方向の低部に低温水取出口２５１が設けられる。貯湯タンク２ａの高さ方向の中間部に中温水取出口２５０が設けられる。混合弁２６０と低温水取出口２５１とは、水配管１１を介して接続されている。混合弁２６０と中温水取出口２５０とは、水配管２５５を介して接続されている。
【０１２１】
混合弁２６０は、余剰電力蓄熱運転時において、低温水取出口２５１から出力される低温水と、中温水取出口２５０から出力される中温水とを混合して、熱源機であるヒートポンプユニット１へ供給する。
【０１２２】
余剰電力蓄熱運転時において、低温水の貯留量が少ない場合に、ヒートポンプユニット１で低温水のみを沸き上げると、貯湯終了時に貯湯タンク２ａの下部が中温から高温の水となる。その結果、次の夜間蓄熱運転時に、ヒートポンプユニット１の入水温度が高くなり、夜間蓄熱運転時のＣＯＰが低下する。よって、本実施の形態では、余剰電力蓄熱運転時には、低温水よりも中温水を積極的に取り出して高温まで沸き上げる。
【０１２３】
図１８は、沸き上げ時の低温水の混合割合を示す図である。
給湯機制御装置３１は、貯湯タンク２ａ内に貯留される低温水が少ないほど、混合弁２６０による低温水の混合割合を小さくする。
【０１２４】
これによって、余剰電力運転時において、貯湯タンク２ａに貯留されている低温水が少ない場合は、余剰電力によって、中温水を多く含む水を高温に沸き上げることができる。その結果、夜間蓄熱運転時において、ヒートポンプユニット１への入水温度を低くできる。
【０１２５】
また、余剰電力運転時において、貯湯タンク２ａに貯留されている低温水が多い場合は、余剰電力によって低温水を多く含む水を高温に沸き上げることができるので、ＣＯＰを高くすることができる。
【０１２６】
［第３の実施形態］
図１９は、第３の実施形態のヒートポンプ給湯機５１を表わす図である。
【０１２７】
このヒートポンプ給湯機５１が、第１の実施形態のヒートポンプ給湯機５０と相違する点は、貯湯タンク２ａにヒータ２５２が設置される点である。
【０１２８】
ヒートポンプユニット１は、圧縮機３の密閉容器、およびガスクーラ５など熱容量が大きい要素を含むので、起動しても温度上昇に時間がかかる。そのため、余剰電力蓄熱運転時は、起動から出湯温度が安定するまでの間、ヒータ２５２に通電して貯湯温度を高くする。
【０１２９】
図２０は、出湯温度とヒータ２５２の出力の関係を示す図である。
出湯温度は、出湯温度センサ２８で検出される、ガスクーラ５の出口水温を表わす。
【０１３０】
給湯機制御装置３１は、起動時の出湯温度が低いときには、ヒータ２５２の出力を大きくすることによって貯湯温度を高くできる。給湯機制御装置３１は、ヒートポンプユニット１の方がヒータ２５２よりも効率が高いため、出湯温度の上昇に応じて、ヒータ２５２の出力を減少させる。
【０１３１】
なお、ヒータ２５２は、貯湯タンク２ａの内部（特に上部）、高温水の流れる水流路１２、またはガスクーラ５を直接加熱するようにヒートポンプユニット１内に設置することができる。
【０１３２】
上記の実施形態では、自家の太陽光発電装置によって余剰電力が発生する場合について述べてきたが、これに限定するものではない。たとえば、ヒートポンプ給湯機が設置されている地域で電力に余剰が発生したような場合でも、上記の実施形態で説明したヒートポンプ給湯機の制御方法を適用することができる。
【０１３３】
この場合、ＨＥＭＳコントローラ３０が、外部から電力が余っている情報を受信すると、ＨＥＭＳコントローラ３０が余剰電力蓄熱運転をヒートポンプ給湯機５０に対して指示する。
【０１３４】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１３５】
１  ヒートポンプユニット、１ａ  入水口、１ｂ  出湯口、２  タンクユニット、２ａ  貯湯タンク、２ｂ  水ポンプ、２ｃ  給湯用混合弁、３  圧縮機、３ａ  密閉容器、３ｂ  
５  ガスクーラ、６  膨張弁、７  蒸発器、８  送風機、９  高低圧熱交換器、１１，１２，２５５  水配管、１３  給水配管、１４  出湯配管、１５  給水分岐管、１６  給湯配管、１８，１９，２０，２１  冷媒経路、２３，２６  水流路、２７  吐出温度センサ、２８  出湯温度センサ、１２９  外気温度センサ、３０  ＨＥＭＳコントローラ、３１  給湯機制御装置、３２  太陽光発電装置、３３  パワーコンディショナ、３４  分電盤、３５  電力メータ、３６  電力会社、４１  インターネット、５０  ヒートポンプ給湯機、２５０  中温水取出口、２５１  低温水取出口、２５２  ヒータ、２６０  混合弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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