(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒を循環させて内外の熱を交換するヒートポンプと外部から供給される外部電力を蓄電する蓄電池とを備え、前記蓄電池に前記外部電力を蓄電する蓄電運転と当該蓄電池に蓄電された蓄電電力および／または前記外部電力で前記ヒートポンプを運転するヒートポンプ運転と当該ヒートポンプ運転中に当該ヒートポンプに付着した霜を除霜する除霜運転とを制御するヒートポンプ制御装置であって、
前記ヒートポンプ運転中に前記除霜運転を行う必要がある状況に至ったか否かを検出する検出手段と、
前記検出手段によって前記状況に至ったことが検出されたことを条件として、前記除霜運転を含む前記ヒートポンプ運転を停止して前記蓄電運転を行うように制御する運転制御手段と、
を備えたことを特徴とするヒートポンプ制御装置。
【請求項２】
昼間の時間帯における前記ヒートポンプの外部の温度および／または内部の温度を予測し、予測した値が第一の閾値を超えるか否かを判定する温度判定手段をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記検出手段によって前記状況に至ったことが検出されたことを条件として、かつ、前記温度判定手段によって前記外部の温度および／または前記内部の温度が前記第一の閾値を超えると判定されたことをさらに条件として、前記ヒートポンプ運転を停止して前記蓄電運転を行うように制御することを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項３】
前記ヒートポンプは、当該ヒートポンプとともに備えられた貯湯槽の水を加熱して貯湯を行うものであって、
前記貯湯槽に貯湯されている貯湯量が、必要とされる貯湯量に至っているか否かをさらに判定する貯湯量判定手段をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記検出手段によって前記状況に至ったことが検出されたことを条件として、かつ、前記貯湯量判定手段によって前記貯湯量が必要とされる貯湯量に至っていると判定されたことをさらに条件として、前記ヒートポンプ運転を停止して前記蓄電運転を行うように制御することを特徴とする請求項１または２に記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項４】
前記検出手段は、前記ヒートポンプの外部の温度が第二の閾値を超えた場合に、前記状況に至ったことを検出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項５】
前記検出手段は、前記ヒートポンプの内部の温度と外部の温度との温度差が第三の閾値を超えた場合に、前記状況に至ったことを検出することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記ヒートポンプの外部の温度が第四の閾値を超えた場合で、かつ、外部の湿度が第五の閾値を超えた場合に、前記状況に至ったことを検出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項７】
前記検出手段は、前記除霜運転の開始を指示する信号を検出した場合に、前記状況に至ったことを検出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項８】
前記検出手段は、前記状況が解除されたことをさらに検出し、
前記運転制御手段は、前記検出手段によって前記状況が解除されたことが検出されたことを条件として、停止されていた前記ヒートポンプ運転を再開することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項９】
前記検出手段は、前記ヒートポンプの外部の温度が第六の閾値を超えた場合に、前記状況が解除されたことを検出することを特徴とする請求項８に記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項１０】
前記検出手段は、前記ヒートポンプの内部の温度と外部の温度との温度差が第七の閾値を超えた場合に、前記状況が解除されたことを検出することを特徴とする請求項８または９に記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項１１】
前記検出手段は、前記ヒートポンプの外部の温度が第八の閾値を超えた場合で、かつ、外部の湿度が第九の閾値を超えた場合に、前記状況が解除されたことを検出することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか一つに記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項１２】
前記ヒートポンプは、当該ヒートポンプとともに備えられた貯湯槽の水を加熱して貯湯を行うものであって、
前記貯湯槽に所定の時刻までに貯湯すべき貯湯の量から逆算して前記ヒートポンプ運転を開始しなければならない時刻を導出する開始時刻導出手段をさらに備え、
前記運転制御手段は、前記開始時刻導出手段によって導出された時刻になると、停止されていた前記ヒートポンプ運転を再開することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項１３】
前記蓄電池に蓄電された蓄電電力に余剰が生じた場合に、当該余剰として生じた蓄電電力を当該蓄電池に接続する負荷に供給する負荷供給手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一つに記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項１４】
前記負荷供給手段は、前記蓄電池に蓄電された直流の蓄電電力を、前記負荷において、直流の電力を交流の電力に変換するインバータに直接供給することを特徴とする請求項１３に記載のヒートポンプ制御装置。
【請求項１５】
冷媒を循環させて内外の熱を交換するヒートポンプと外部から供給される外部電力を蓄電する蓄電池とを備え、前記蓄電池に前記外部電力を蓄電する蓄電運転と当該蓄電池に蓄電された蓄電電力および／または前記外部電力で前記ヒートポンプを運転するヒートポンプ運転と当該ヒートポンプ運転中に当該ヒートポンプに付着した霜を除霜する除霜運転とを制御するヒートポンプ制御方法をコンピュータに実行させるヒートポンプ制御プログラムであって、
前記ヒートポンプ運転中に前記除霜運転を行う必要がある状況に至ったか否かを検出する検出手順と、
前記検出手順によって前記状況に至ったことが検出されたことを条件として、前記除霜運転を含む前記ヒートポンプ運転を停止して前記蓄電運転を行うように制御する運転制御手順と、
をコンピュータに実行させることを特徴とするヒートポンプ制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヒートポンプ制御装置およびヒートポンプ制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、二酸化炭素等の冷媒を用いて給湯を行うヒートポンプ給湯器が多く利用されている。ここで、ヒートポンプ給湯器とは、一般的に、図１１に示すように、空気熱交換器、圧縮機、水熱交換器、および膨張弁で構成されたヒートポンプと、貯湯槽とを備え、冷媒をヒートポンプ内で循環させることで貯湯槽内の水を加熱するものである。
【０００３】
ヒートポンプ内の冷媒の循環について具体的に説明すると、ヒートポンプ給湯器は、まず、空気熱交換器において液体の冷媒を蒸発させることで、大気中の熱をヒートポンプ内の気体の冷媒に取り込む（図１１の（１）を参照）。次に、ヒートポンプ給湯器は、大気中の熱を取り込んだ気体の冷媒を、圧縮機に運搬する（図１１の（２）を参照）。そして、ヒートポンプ給湯器は、電力で圧縮機を運転し、圧縮機において気体の冷媒を圧縮することで、気体の冷媒を高温の液体の冷媒にする（図１１の（３）を参照）。続いて、ヒートポンプ給湯器は、高温の液体の冷媒を水熱交換器に運搬し、水熱交換器において貯湯槽の水を加熱する（図１１の（４）を参照）。次に、ヒートポンプ給湯器は、貯湯槽内の水を加熱し終わり温度が下がった状態の液体の冷媒を膨張弁に運搬し、膨張弁において液体の冷媒をさらに低温にする（図１１の（５）を参照）。その後、ヒートポンプ給湯器は、低温の液体の冷媒を空気熱交換器に運搬し、空気熱交換器において再び蒸発させることで、大気中の熱を気体の冷媒に取り込む。
【０００４】
かかるヒートポンプ給湯器は、上記したように、電力で圧縮機を運転することから、ヒートポンプ給湯器の運転においては、どの時間帯に圧縮機を運転すべきであるか、どれだけの量の湯を貯湯槽に貯湯すべきであるか等、電気代と貯湯槽の容量とのバランスが考慮されなければならない。このため、例えば、特許文献１には、ヒートポンプ給湯器が蓄電池を備え、安価な深夜の系統電力を蓄電池に蓄電し、蓄電した電力を用いてヒートポンプの圧縮機を運転することで、電気代と貯湯槽の容量とのバランスを取る手法が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１６４１２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記した従来の技術では、以下に説明するように、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避することができないという課題があった。すなわち、上記したように、ヒートポンプ給湯器は、空気熱交換器において液体の冷媒を蒸発させることで、大気中の熱をヒートポンプ内の気体の冷媒に取り込むものであるが、例えば、大気の気温がある一定以下に低下した状態においては、ヒートポンプに熱を奪われた大気中の水分が、空気熱交換器において凍結してしまうという事態が生じる。このような事態が生じた場合、ヒートポンプ給湯器は、別途備える除霜機構による除霜運転を行い、空気熱交換器における凍結を融かさなければならない。この間、ヒートポンプ給湯器は、貯湯槽内の水を加熱することができなくなっているので（もしくは、除霜運転の電力消費が加わるので）、結果として、加熱効率の低下を招く。なお、このような課題は、ヒートポンプ給湯器に限らず、ヒートポンプを利用する装置において、同様に課題となると考えられる。
【０００７】
そこで、この発明は、上記した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避することが可能なヒートポンプ制御装置およびヒートポンプ制御プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係る発明は、冷媒を循環させて内外の熱を交換するヒートポンプと外部から供給される外部電力を蓄電する蓄電池とを備え、前記蓄電池に前記外部電力を蓄電する蓄電運転と当該蓄電池に蓄電された蓄電電力および／または前記外部電力で前記ヒートポンプを運転するヒートポンプ運転と当該ヒートポンプ運転中に当該ヒートポンプに付着した霜を除霜する除霜運転とを制御するヒートポンプ制御装置であって、前記ヒートポンプ運転中に前記除霜運転を行う必要がある状況に至ったか否かを検出する検出手段と、前記検出手段によって前記状況に至ったことが検出されたことを条件として、前記除霜運転を含む前記ヒートポンプ運転を停止して前記蓄電運転を行うように制御する運転制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２に係る発明は、上記の発明において、昼間の時間帯における前記ヒートポンプの外部の温度および／または内部の温度を予測し、予測した値が第一の閾値を超えるか否かを判定する温度判定手段をさらに備え、前記運転制御手段は、前記検出手段によって前記状況に至ったことが検出されたことを条件として、かつ、前記温度判定手段によって前記外部の温度および／または前記内部の温度が前記第一の閾値を超えると判定されたことをさらに条件として、前記ヒートポンプ運転を停止して前記蓄電運転を行うように制御することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３に係る発明は、前記ヒートポンプは、当該ヒートポンプとともに備えられた貯湯槽の水を加熱して貯湯を行うものであって、前記貯湯槽に貯湯されている貯湯量が、必要とされる貯湯量に至っているか否かをさらに判定する貯湯量判定手段をさらに備え、前記運転制御手段は、前記検出手段によって前記状況に至ったことが検出されたことを条件として、かつ、前記貯湯量判定手段によって前記貯湯量が必要とされる貯湯量に至っていると判定されたことをさらに条件として、前記ヒートポンプ運転を停止して前記蓄電運転を行うように制御することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４に係る発明は、前記検出手段は、前記ヒートポンプの外部の温度が第二の閾値を超えた場合に、前記状況に至ったことを検出することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項５に係る発明は、前記検出手段は、前記ヒートポンプの内部の温度と外部の温度との温度差が第三の閾値を超えた場合に、前記状況に至ったことを検出することを特徴とする。
【００１３】
また、請求項６に係る発明は、前記ヒートポンプの外部の温度が第四の閾値を超えた場合で、かつ、外部の湿度が第五の閾値を超えた場合に、前記状況に至ったことを検出することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項７に係る発明は、前記除霜運転の開始を指示する信号を検出した場合に、前記状況に至ったことを検出することを特徴とする。
【００１５】
また、請求項８に係る発明は、前記検出手段は、前記状況が解除されたことをさらに検出し、前記運転制御手段は、前記検出手段によって前記状況が解除されたことが検出されたことを条件として、停止されていた前記ヒートポンプ運転を再開することを特徴とする。
【００１６】
また、請求項９に係る発明は、前記検出手段は、前記ヒートポンプの外部の温度が第六の閾値を超えた場合に、前記状況が解除されたことを検出することを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１０に係る発明は、前記検出手段は、前記ヒートポンプの内部の温度と外部の温度との温度差が第七の閾値を超えた場合に、前記状況が解除されたことを検出することを特徴とする。
【００１８】
また、請求項１１に係る発明は、前記検出手段は、前記ヒートポンプの外部の温度が第八の閾値を超えた場合で、かつ、外部の湿度が第九の閾値を超えた場合に、前記状況が解除されたことを検出することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項１２に係る発明は、前記ヒートポンプは、当該ヒートポンプとともに備えられた貯湯槽の水を加熱して貯湯を行うものであって、前記貯湯槽に所定の時刻までに貯湯すべき貯湯の量から逆算して前記ヒートポンプ運転を開始しなければならない時刻を導出する開始時刻導出手段をさらに備え、前記運転制御手段は、前記開始時刻導出手段によって導出された時刻になると、停止されていた前記ヒートポンプ運転を再開することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１３に係る発明は、前記蓄電池に蓄電された蓄電電力に余剰が生じた場合に、当該余剰として生じた蓄電電力を当該蓄電池に接続する負荷に供給する負荷供給手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１４に係る発明は、前記負荷供給手段は、前記蓄電池に蓄電された直流の蓄電電力を、前記負荷において、直流の電力を交流の電力に変換するインバータに直接供給することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項１５に係る発明は、冷媒を循環させて内外の熱を交換するヒートポンプと外部から供給される外部電力を蓄電する蓄電池とを備え、前記蓄電池に前記外部電力を蓄電する蓄電運転と当該蓄電池に蓄電された蓄電電力および／または前記外部電力で前記ヒートポンプを運転するヒートポンプ運転と当該ヒートポンプ運転中に当該ヒートポンプに付着した霜を除霜する除霜運転とを制御するヒートポンプ制御方法をコンピュータに実行させるヒートポンプ制御プログラムであって、前記ヒートポンプ運転中に前記除霜運転を行う必要がある状況に至ったか否かを検出する検出手順と、前記検出手順によって前記状況に至ったことが検出されたことを条件として、前記除霜運転を含む前記ヒートポンプ運転を停止して前記蓄電運転を行うように制御する運転制御手順と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１、１５の発明によれば、冷媒を循環させて内外の熱を交換するヒートポンプと外部から供給される外部電力を蓄電する蓄電池とを備え、蓄電池に外部電力を蓄電する蓄電運転と、蓄電池に蓄電された蓄電電力および／または外部電力でヒートポンプを運転するヒートポンプ運転と、ヒートポンプ運転中にヒートポンプに付着した霜を除霜する除霜運転とを制御するヒートポンプ制御装置であって、ヒートポンプ運転中に除霜運転を行う必要がある状況に至ったか否かを検出し、状況に至ったことが検出されたことを条件として、除霜運転を含むヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避することが可能になる。
【００２４】
また、請求項２の発明によれば、ヒートポンプ制御装置は、昼間の時間帯におけるヒートポンプの外部の温度および／または内部の温度を予測し、予測した値が第一の閾値を超えるか否かを判定し、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことが検出されたことを条件として、かつ、外部の温度および／または内部の温度が第一の閾値を超えると判定されたことをさらに条件として、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御するので、例えば、昼間の時間帯における気温や水温が上がらないことが予測されている場合などには、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うことをせず、ヒートポンプ運転を継続する、といった制御を行うことも可能になる。
【００２５】
また、請求項３の発明によれば、ヒートポンプは、ヒートポンプとともに備えられた貯湯槽の水を加熱して貯湯を行うものであって、貯湯槽に貯湯されている貯湯量が、必要とされる貯湯量に至っているか否かをさらに判定し、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことが検出されたことを条件として、かつ、貯湯量が必要とされる貯湯量に至っていると判定されたことをさらに条件として、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御するので、貯湯量が必要とされる貯湯量に至っていない場合には、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うことをせず、ヒートポンプ運転を継続する、といった制御を行うことも可能になる。
【００２６】
また、請求項４の発明によれば、ヒートポンプ制御装置は、ヒートポンプの外部の温度が第二の閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を簡易に回避することが可能になる。
【００２７】
また、請求項５の発明によれば、ヒートポンプ制御装置は、ヒートポンプの内部の温度と外部の温度との温度差が第三の閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を簡易に回避することが可能になる。
【００２８】
また、請求項６の発明によれば、ヒートポンプ制御装置は、ヒートポンプの外部の温度が第四の閾値を超えた場合で、かつ、外部の湿度が第五の閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を簡易かつより正確に回避することが可能になる。
【００２９】
また、請求項７の発明によれば、ヒートポンプ制御装置は、除霜運転の開始を指示する信号を検出した場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を簡易に回避することが可能になる。
【００３０】
また、請求項８の発明によれば、ヒートポンプ制御装置は、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことをさらに検出し、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことが検出されたことを条件として、停止されていたヒートポンプ運転を再開するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避するために停止されていたヒートポンプ運転を、適切なタイミングで再開することも可能になる。
【００３１】
また、請求項９の発明によれば、ヒートポンプ制御装置は、ヒートポンプの外部の温度が第六の閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことを検出するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避するために停止されていたヒートポンプ運転を、適切なタイミングで簡易に再開することも可能になる。
【００３２】
また、請求項１０の発明によれば、ヒートポンプ制御装置は、ヒートポンプの内部の温度と外部の温度との温度差が第七の閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことを検出するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避するために停止されていたヒートポンプ運転を、適切なタイミングで簡易に再開することも可能になる。
【００３３】
また、請求項１１の発明によれば、ヒートポンプ制御装置は、ヒートポンプの外部の温度が第八の閾値を超えた場合で、かつ、外部の湿度が第九の閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことを検出するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避するために停止されていたヒートポンプ運転を、適切なタイミングで簡易かつより正確に再開することも可能になる。
【００３４】
また、請求項１２の発明によれば、ヒートポンプは、ヒートポンプとともに備えられた貯湯槽の水を加熱して貯湯を行うものであって、ヒートポンプ制御装置は、貯湯槽に所定の時刻までに貯湯すべき貯湯の量から逆算してヒートポンプ運転を開始しなければならない時刻を導出し、導出された時刻になると、停止されていたヒートポンプ運転を再開するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避するために停止されていたヒートポンプ運転を、適切なタイミングで再開することも可能になる。
【００３５】
また、請求項１３の発明によれば、ヒートポンプ制御装置は、蓄電池に蓄電された蓄電電力に余剰が生じた場合に、余剰として生じた蓄電電力を蓄電池に接続する負荷に供給するので、蓄電池に蓄電された蓄電電力を効率的に利用することも可能になる。
【００３６】
また、請求項１４の発明によれば、ヒートポンプ制御装置は、蓄電池に蓄電された直流の蓄電電力を、負荷において、直流の電力を交流の電力に変換するインバータに直接供給するので、蓄電池に蓄電された蓄電電力を、負荷に対して効率的に供給することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下に添付図面を参照して、本発明に係るヒートポンプ制御装置およびヒートポンプ制御プログラムの実施例を詳細に説明する。なお、以下では、実施例で用いる主要な用語、実施例１に係るヒートポンプ制御装置の概要および特徴、実施例１に係るヒートポンプ制御装置の構成および処理の手順、実施例１の効果を順に説明し、次に、他の実施例を説明する。
【実施例１】
【００３８】
［用語の説明］
まず最初に、以下の実施例で用いる主要な用語を説明する。「ヒートポンプ」とは、一般的に、空気熱交換器、圧縮機、水熱交換器、および膨張弁で構成され、二酸化炭素等の冷媒を循環させることで内外の熱を交換するものである。「ヒートポンプ」内の循環について簡単に説明すると、「ヒートポンプ」は、まず、空気熱交換器において液体の冷媒を蒸発させることで、大気中の熱をヒートポンプ内の気体の冷媒に取り込み、次に、気体の冷媒を圧縮機に運搬し、圧縮機において気体の冷媒を圧縮することで、気体の冷媒を高温の液体の冷媒にし、続いて、高温の液体の冷媒を水熱交換器に運搬し、水熱交換器においてヒートポンプ外の水を加熱するなどし、次に、加熱し終わり温度が下がった状態の液体の冷媒を膨張弁に運搬し、膨張弁において液体の冷媒をさらに低温にし、その後、低温の液体の冷媒を空気熱交換器に運搬し、空気熱交換器において再び蒸発させることで、大気中の熱を気体の冷媒に取り込む。以下では、上記した一連の循環のことを「ヒートポンプ運転」という。
【００３９】
かかる「ヒートポンプ運転」において、圧縮機は、電力で運転されるものである。ここで、電力として、系統電力や太陽光発電による自家発電力等の外部電力を用いて「ヒートポンプ」の圧縮機を運転する手法が考えられるが、この時、電気代を節約する観点などから、例えば、安価な深夜の系統電力を「蓄電池」に蓄電し、蓄電した電力を用いて「ヒートポンプ」の圧縮機を運転するといった手法が考えられる。このような手法による場合、「蓄電池」には、系統電力や太陽光発電による自家発電力等の外部電力が蓄電されることになる。以下では、このように「蓄電池」に蓄電することを「蓄電運転」という。
【００４０】
ところで、「ヒートポンプ」は、上記したように、空気熱交換器において液体の冷媒を蒸発させることで、大気中の熱をヒートポンプ内の気体の冷媒に取り込む機能を有する。このため、例えば、大気の気温がある一定以下に低下した状態においては、ヒートポンプに熱を奪われた大気中の水分が、空気熱交換器において凍結してしまうという事態が生じるおそれがある。このような事態が生じた場合、空気熱交換器において凍結した水分を融かすことを目的として、「ヒートポンプ」に備えられた除霜機構による「除霜運転」が行われなければならない。
【００４１】
ここで、「除霜運転」について具体的に説明すると、「除霜運転」とは、例えば、「ヒートポンプ」において、圧縮機と膨張弁とを直接接続して凝縮器をバイパスするバイパスルートが除霜機構として別途備えられ、比較的温度が高い状態の冷媒をバイパスルートを用いて「ヒートポンプ」内で循環させることで、空気熱交換器において凍結してしまった水分を融かすなどするものである。また、「除霜運転」とは、例えば、「ヒートポンプ」において、ヒーターが除霜機構として空気熱交換器近くに別途備えられ、空気熱交換器において凍結してしまった水分を融かすなどするものである。すなわち、「除霜運転」の間は、通常の「ヒートポンプ運転」を行うことができなくなったり、「ヒートポンプ運転」を行うことができたとしても、ヒーターでの電力消費が加わることから、結果として、加熱効率が低下することになる。このため、本発明に係る「ヒートポンプ制御装置」が、「除霜運転」に伴う加熱効率の低下を回避するように、「蓄電運転」と「ヒートポンプ運転」と「除霜運転」とを制御することが必要になる。
【００４２】
［実施例１に係るヒートポンプ制御装置の概要および特徴］
続いて、図１を用いて、実施例１に係るヒートポンプ制御装置の概要および特徴を説明する。図１は、実施例１に係るヒートポンプ制御装置の概要および特徴を説明するための図である。なお、実施例１においては、貯湯槽の水を加熱して貯湯を行うヒートポンプについて説明するが、本発明はこれに限られるものではなく、他の用途に用いられるヒートポンプについても、本発明を同様に適用することができる。
【００４３】
実施例１に係るヒートポンプ制御装置は、上記したように、冷媒を循環させて内外の熱を交換するヒートポンプと、外部から供給される外部電力を蓄電する蓄電池とを備え、蓄電池に外部電力を蓄電する蓄電運転と、蓄電池に蓄電された蓄電電力や外部電力でヒートポンプを運転するヒートポンプ運転と、ヒートポンプ運転中にヒートポンプに付着した霜を除霜する除霜運転とを制御することを概要とし（図１の（Ａ）を参照）、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避することを主たる特徴とする。
【００４４】
この主たる特徴について簡単に説明すると、実施例１におけるヒートポンプ制御装置は、まず、ヒートポンプ運転中に除霜運転を行う必要がある状況に至ったか否かを検出する。例えば、ヒートポンプ制御装置は、ヒートポンプの外部の温度を測定し、測定した外部の温度が閾値（例えば、『５℃』など）を超えた（下回った）場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出する（図１の（Ｂ）の（１）を参照）。
【００４５】
次に、ヒートポンプ制御装置は、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことが検出されたことを条件として、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御する。例えば、ヒートポンプ制御装置は、測定した外部の温度が閾値（例えば、『５℃』など）を超えた（下回った）場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことが検出されたとして、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御する（図１の（Ｃ）の（２）を参照）。
【００４６】
このようにして、実施例１に係るヒートポンプ制御装置は、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避することが可能になる。
【００４７】
なお、実施例１においては、蓄電運転とヒートポンプ運転とが独立して行われている状態であり（蓄電運転をしながらヒートポンプ運転をしているという状態ではない）、ヒートポンプ制御装置は、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことが検出されたことを条件として、ヒートポンプ運転を停止し、運転していなかった蓄電運転を開始するように制御する事例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ヒートポンプ運転を停止し、すでに運転していた蓄電運転のみを継続するように制御する事例などにも、本発明を同様に適用することができる。
【００４８】
また、実施例１においては、ヒートポンプ制御装置が、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出したことを条件として、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御する事例について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、ヒートポンプ制御装置は、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出したことを条件として、必ずヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御しなければならないというものではない。この点については、実施例４において詳述する。
【００４９】
［実施例１に係るヒートポンプ制御装置の構成］
次に、図２〜図４を用いて、実施例１に係るヒートポンプ制御装置の構成を説明する。図２は、実施例１に係るヒートポンプ制御装置の構成を示すブロック図であり、図３は、ヒートポンプおよび除霜機構を説明するための図であり、図４は、運転制御部を説明するための図である。
【００５０】
図２に示すように、実施例１に係るヒートポンプ制御装置１０は、ヒートポンプ１１と、貯湯槽１２と、除霜機構１３と、蓄電池１４と、制御部２０とを備える。
【００５１】
ヒートポンプ１１は、冷媒を循環させて内外の熱を交換する。具体的には、ヒートポンプ１１は、制御部２０と接続され、制御部２０から送信された制御指示に従ってヒートポンプ運転を行う。より具体的に説明すると、ヒートポンプ１１は、ヒートポンプ運転として、図３に示すように、まず、空気熱交換器において液体の冷媒を蒸発させることで、大気中の熱をヒートポンプ１１内の気体の冷媒に取り込む（図３の（１）を参照）。次に、ヒートポンプ１１は、大気中の熱を取り込んだ気体の冷媒を、圧縮機に運搬する（図３の（２）を参照）。そして、ヒートポンプ１１は、外部電力（系統電力や自家発電力など）や後述する蓄電池１４に蓄電された蓄電電力で圧縮機を運転し、圧縮機において気体の冷媒を圧縮することで、気体の冷媒を高温の液体の冷媒にする（図３の（３）を参照）。続いて、ヒートポンプ１１は、高温の液体の冷媒を水熱交換器に運搬し、水熱交換器において貯湯槽の水を加熱する（図３の（４）を参照）。次に、ヒートポンプ１１は、貯湯槽内の水を加熱し終わり温度が下がった状態の液体の冷媒を膨張弁に運搬し、膨張弁において液体の冷媒をさらに低温にする（図３の（５）を参照）。その後、ヒートポンプ１１は、低温の液体の冷媒を空気熱交換器に運搬し、空気熱交換器において再び蒸発させることで、大気中の熱を気体の冷媒に取り込む。
【００５２】
ところで、実施例１におけるヒートポンプ１１は、図２および図３に示すように、除霜機構１３としての機能も併せ持つものである。したがって、ヒートポンプ１１は、制御指示（除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出し、除霜運転を開始するよう指示する信号など）に従ってヒートポンプ運転を停止し、除霜機構１３による除霜運転を行う機能も本来は有する。しかしながら、本発明に係るヒートポンプ制御装置１０は、後述するように、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことが検出されたことを条件として、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御するので、本発明における除霜機構１３は、例外的な場合に用いられる機構であるといえる。なお、除霜機構１３として機能する際のヒートポンプ１１については、除霜機構１３の構成を説明するところで詳述する。
【００５３】
貯湯槽１２は、ヒートポンプ１１の水熱交換器によって加熱された水（湯）を貯湯する。具体的には、貯湯槽１２は、ヒートポンプ１１の水熱交換器（図３を参照）の隣に設置され、貯湯槽１２内の水を水熱交換器によって加熱されることで湯にし、この湯を貯湯する。なお、実施例１においては、ヒートポンプ制御装置１０としてヒートポンプ給湯器を想定することから、ヒートポンプ制御装置１０は貯湯槽１２を備えるが、本発明はこれに限られるものではなく、他の用途に用いられるヒートポンプ制御装置１０を想定する場合にも、本発明を同様に適用することができ、この場合には、貯湯槽１２の替わりに他の機構が備えられることになる。
【００５４】
除霜機構１３は、ヒートポンプ１１の空気熱交換器において凍結してしまった水分を融かす。具体的には、除霜機構１３は、上記したように、ヒートポンプ１１に併せ備えられる機構である。例えば、除霜機構１３は、図３に示すように、圧縮機と膨張弁とを直接接続して凝縮器をバイパスするバイパスルートとして別途備えられ、比較的温度が高い状態の冷媒をバイパスルートを用いてヒートポンプ１１内に循環させることで、空気熱交換器において凍結してしまった水分を融かすなどする。すなわち、除霜機構１３による除霜運転の間は、ヒートポンプ１１による通常のヒートポンプ運転ができなくなることから、加熱効率が低下することになる。
【００５５】
なお、実施例１においては、除霜機構１３が、ヒートポンプ１１に併せ備えられるバイパスルートである場合を説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、除霜機構１３が、ヒートポンプ１１の空気熱交換器近くに設置されたヒーターであるなど、その他の機構である場合にも、本発明を同様に適用することができる。例えば、この場合にも、ヒートポンプ１１は、凍結してしまった水分が融けるまではヒーターでの電力消費が加わることから、加熱効率が低下することになる。
【００５６】
蓄電池１４は、系統電力や太陽光発電による自家発電力等の外部電力を蓄電する。具体的には、蓄電池１４は、図２に示すように、制御部２０と接続され、制御部２０から送信された制御指示に従って蓄電運転を行う。また、蓄電池１４は制御部２０を介してヒートポンプ１１とも接続され、ヒートポンプ１１の圧縮機に、蓄電池１４に蓄電された蓄電電力を供給するなどする。
【００５７】
なお、電力事業に導入可能な分散型電源用蓄電池としては、例えば、数百ｋＷｈ〜ＭＷｈクラスの電池として、ナトリウム硫黄電池、レドックスフロー電池、鉛蓄電池等が挙げられ、ｋＷｈクラスの小型電池として、リチウム二次電池、ニッケル水素電池等が挙げられるが、蓄電池１４としては、数ｋＷｈ〜十数ｋＷｈクラスの電池を用いることが、最も一般的な形態であると考えられる。
【００５８】
制御部２０は、ヒートポンプ制御装置１０を制御して各種処理を実行する手段であり、特に本発明に密接に関連するものとしては、図２に示すように、検出部２１と、運転制御部２２とを備える。なお、検出部２１は、特許請求の範囲に記載の「検出手段」に対応し、運転制御部２２は、特許請求の範囲に記載の「運転制御手段」に対応する。
【００５９】
かかる制御部２０は、図２の（１）に示すように、ヒートポンプ１１への電力供給元を、外部電力（系統電力や自家発電力など）と蓄電池１４に蓄電された蓄電電力とから選択するとともに、供給電力を調整する。また、制御部２０は、図２の（２）に示すように、蓄電池１４に入力（充電）する電力を調整する。また、制御部２０は、図２の（３）に示すように、蓄電池１４からヒートポンプ１１に出力（放電）する電力を調整する。
【００６０】
検出部２１は、ヒートポンプ運転中に除霜運転を行う必要がある状況に至ったか否かを検出する。具体的には、検出部２１は、ヒートポンプ１１の外部の温度が閾値（例えば、『５℃』など）を超えた（下回った）場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出し、検出結果を、後述する運転制御部２２に送信するなどする。
【００６１】
ここで、外部の温度の閾値の一例である『５℃』について説明する。上記してきたように、ヒートポンプ１１は、空気熱交換器において大気中の熱をヒートポンプ１１内に取り込むことから、例えば、『２０℃』の風が空気熱交換器に入ってくると、『１５℃』に温度が低下した状態でヒートポンプ１１に取り込まれる状態になる。すなわち、『５℃』の風が空気熱交換器に入ってくると、『０℃』に温度が低下した状態でヒートポンプ１１に取り込まれることになり、結果として、空気熱交換フィンに水分が凍結してしまう事態が生じるおそれがある。このような事態は、寒冷地（例えば、北陸地方、東北地方、または北海道など）でよく見られる。このため、検出部２１は、実施例１において、外部の温度が『５℃』を下回った場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出する。
【００６２】
なお、実施例１において、検出部２１が、ヒートポンプ１１の外部の温度が閾値を超えた（下回った）場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出する手法について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、検出部２１が、ヒートポンプ１１の内部の温度と外部の温度との温度差がある閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出する手法にも、本発明を同様に適用することができる。この場合には、除霜運転に伴う加熱効率の低下を簡易に回避することが可能になる。
【００６３】
また、例えば、検出部２１が、ヒートポンプ１１の外部の温度が閾値（例えば、『５℃』など）を超えた場合で、かつ、外部の湿度がある閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出する手法にも、本発明を同様に適用することができる。この手法と実施例１における手法とを比較すると、外部の温度の他に外部の湿度を検出に用いていることがわかる。この理由について説明すると、例えば、『５℃』の風が空気熱交換器に入ってきたとしても、非常に乾燥した風であれば、氷点下の風が入ってきたところで、空気熱交換フィンに水分が凍結することはない。つまり、『５℃』を下回った風で、かつ、湿っている風である場合に、結果として、空気熱交換フィンに水分が凍結してしまう事態が生じるおそれが高いといえる。したがって、外部の温度の他に外部の湿度を検出に用いる手法によれば、除霜運転に伴う加熱効率の低下を簡易かつより正確に回避することが可能になる。
【００６４】
また、例えば、検出部２１が、除霜運転の開始を指示する信号を検出した場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出する手法にも、本発明を同様に適用することができる。この場合には、除霜運転に伴う加熱効率の低下を簡易に回避することが可能になる。
【００６５】
運転制御部２２は、検出部２１によって除霜運転を行う必要がある状況に至ったことが検出されたことを条件として、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御する。具体的には、運転制御部２２は、検出部２１によって送信された検出結果（ヒートポンプ１１の外部の温度が閾値（例えば、『５℃』など）を超えた（下回った）場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことが検出されたことを示す検出結果）を受信したことを条件として、ヒートポンプ運転を停止するようにヒートポンプ１１を制御し、蓄電運転を行うように蓄電池１４を制御する。
【００６６】
すなわち、運転制御部２２は、図４に示すように、ヒートポンプ１１によってヒートポンプ運転が行われている状態で、検出部２１によってヒートポンプ１１の外部の温度が『５℃』を下回ったことが検出され、検出部２１から送信されるこの検出結果を受信すると、ヒートポンプ運転を停止し、蓄電運転を行うように蓄電池１４を制御する。なお、実施例１においては、蓄電運転とヒートポンプ運転とが独立して行われている状態であり（蓄電運転をしながらヒートポンプ運転をしているという状態ではない）、運転制御部２２は、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことが検出されたことを条件として、ヒートポンプ運転を停止し、運転していなかった蓄電運転を開始するように制御する事例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ヒートポンプ運転を停止し、すでに運転していた蓄電運転のみを継続するように制御する事例などにも、本発明を同様に適用することができる。
【００６７】
［実施例１に係るヒートポンプ制御装置による処理の手順］
次に、図５を用いて、実施例１に係るヒートポンプ制御装置による処理の手順を説明する。図５は、実施例１に係るヒートポンプ制御装置による処理の手順を示すフローチャートである。
【００６８】
まず、実施例１に係るヒートポンプ制御装置１０は、検出部２１において、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出したか否かを判定する（ステップＳ５０１）。検出していない場合には（ステップＳ５０１否定）、ヒートポンプ制御装置１０は、検出部２１において、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出したか否かを判定する処理に戻る。
【００６９】
一方、検出した場合には（ステップＳ５０１肯定）、ヒートポンプ制御装置１０は、運転制御部２１において、ヒートポンプ運転を停止する（ステップＳ５０２）。
【００７０】
そして、ヒートポンプ制御装置１０は、運転制御部２１において、蓄電運転を開始する（ステップＳ５０３）。
【００７１】
このようにして、実施例１に係るヒートポンプ制御装置は、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避することが可能になる。
【００７２】
［実施例１の効果］
上記してきたように、実施例１によれば、冷媒を循環させて内外の熱を交換するヒートポンプと外部から供給される外部電力を蓄電する蓄電池とを備え、蓄電池に外部電力を蓄電する蓄電運転と、蓄電池に蓄電された蓄電電力および／または外部電力でヒートポンプを運転するヒートポンプ運転と、ヒートポンプ運転中にヒートポンプに付着した霜を除霜する除霜運転とを制御するヒートポンプ制御装置であって、ヒートポンプ運転中に除霜運転を行う必要がある状況に至ったか否かを検出し、状況に至ったことが検出されたことを条件として、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避することが可能になる。
【００７３】
また、実施例１によれば、ヒートポンプ制御装置は、ヒートポンプの外部の温度が閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を簡易に回避することが可能になる。
【実施例２】
【００７４】
さて、これまで実施例１においては、ヒートポンプ制御装置が、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように運転を制御した後、停止されていたヒートポンプ運転を再開する点について言及してこなかったが、本発明に係るヒートポンプ制御装置は、停止されていたヒートポンプ運転を再開する機能をさらに備えることもできる。以下では、実施例２として、ヒートポンプ制御装置が、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように運転を制御した後、停止されていたヒートポンプ運転を再開する事例について、図６を用いて説明する。図６は、ヒートポンプ運転の再開について説明するための図である。
【００７５】
まず、実施例２における検出部２１は、実施例１と同様、ヒートポンプ運転中に除霜運転を行う必要がある状況に至ったか否かを検出する他に、実施例１と異なり、この状況が解除されたことをさらに検出する。具体的には、検出部２１は、ヒートポンプ１１の外部の温度が閾値（例えば、『１０℃』など）を超えた（上回った）場合に、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことを検出し、検出結果を、運転制御部２２に送信するなどする。
【００７６】
なお、実施例２において、検出部２１が、ヒートポンプ１１の外部の温度が閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことを検出する手法について説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、検出部２１が、ヒートポンプ１１の内部の温度と外部の温度との温度差がある閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことを検出する手法にも、本発明を同様に適用することができる。この場合には、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避するために停止されていたヒートポンプ運転を、適切なタイミングで簡易に再開することも可能になる。
【００７７】
また、例えば、検出部２１が、ヒートポンプ１１の外部の温度が閾値（例えば、『１０℃』など）を超えた場合で、かつ、外部の湿度がある閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことを検出する手法にも、本発明を同様に適用することができる。この場合には、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避するために停止されていたヒートポンプ運転を、適切なタイミングで簡易かつより正確に再開することも可能になる。
【００７８】
次に、実施例２における運転制御部２２は、検出部２１によって除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことが検出されたことを条件として、停止されていたヒートポンプ運転を再開する。具体的には、運転制御部２２は、検出部２１によって送信された検出結果（ヒートポンプ１１の外部の温度が閾値（例えば、『１０℃』など）を超えた（上回った）場合に、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことが検出されたことを示す検出結果）を受信したことを条件として、ヒートポンプ運転を再開するようにヒートポンプ１１を制御する。
【００７９】
すなわち、運転制御部２２は、図６に示すように、蓄電池１４によって蓄電運転が行われている状態で、検出部２１によってヒートポンプ１１の外部の温度が閾値（例えば、『１０℃』など）を超えた（上回った）ことが検出され、検出部２１から送信されるこの検出結果を受信すると、ヒートポンプ運転を再開するようにヒートポンプ１１を制御する。なお、実施例２においては、蓄電運転とヒートポンプ運転とが独立して行われている状態であり（ヒートポンプ運転をしながら蓄電運転をしているという状態ではない）、運転制御部２２は、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことが検出されたことを条件として、停止していたヒートポンプ運転を再開し、蓄電運転を停止するように制御する事例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ヒートポンプ運転を再開するとともに、すでに運転していた蓄電運転を継続するように制御する事例などにも、本発明を同様に適用することができる。
【００８０】
［実施例２の効果］
上記してきたように、実施例２によれば、ヒートポンプ制御装置は、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことをさらに検出し、状況が解除されたことが検出されたことを条件として、停止されていたヒートポンプ運転を再開するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避するために停止されていたヒートポンプ運転を、適切なタイミングで再開することも可能になる。
【００８１】
また、実施例２によれば、ヒートポンプ制御装置は、外部の温度が閾値を超えた場合に、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことを検出するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避するために停止されていたヒートポンプ運転を、適切なタイミングで簡易に再開することも可能になる。
【００８２】
例えば、通常、夜間は気温が低く、昼間は気温が高いことから、実施例２に係るヒートポンプ制御装置によれば、夜間、気温が低い状態の場合には蓄電運転を行い、昼間、気温が高い状態の場合にはヒートポンプ運転を行うといった制御も可能になり、結果として、加熱効率を向上させることが可能になる。
【実施例３】
【００８３】
ところで、これまで実施例２においては、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことが検出されたことを条件として、停止されていたヒートポンプ運転を再開する事例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、ヒートポンプ運転を開始しなければならない時刻になると、停止されていたヒートポンプ運転を再開する事例などにも、本発明を同様に適用することができる。以下では、実施例３として、ヒートポンプ運転を開始しなければならない時刻になると、停止されていたヒートポンプ運転を再開する事例を、図７を用いて説明する。図７は、ヒートポンプ運転の再開について説明するための図である。
【００８４】
実施例３に係るヒートポンプ制御装置１０は、実施例１に係るヒートポンプ制御装置１０が備える部の他に、開始時刻導出部２３を制御部２０として備える。開始時刻導出部２３は、貯湯槽１２に所定の時刻までに貯湯すべき貯湯の量から逆算してヒートポンプ運転を開始しなければならない時刻を導出する。実施例３における運転制御部２２は、開始時刻導出部２３によって導出された時刻になると、停止されていたヒートポンプ運転を再開する。
【００８５】
すなわち、開始時刻導出部２３は、例えば、図７に示すように、『朝７時』までに貯湯すべき貯湯の量が『５０Ｌ』である場合に、『朝７時』から逆算してヒートポンプ運転を開始しなければならない時刻は『朝５時』であると導出する。そして、運転制御部２２は、図７に示すように、蓄電池１４によって蓄電運転が行われている状態で、開始時刻導出部２３によって導出された『朝５時』になると、停止されていたヒートポンプ運転を再開する。
【００８６】
なお、実施例２と同様、実施例３においても、蓄電運転とヒートポンプ運転とが独立して行われている状態であり（ヒートポンプ運転をしながら蓄電運転をしているという状態ではない）、運転制御部２２は、除霜運転を行う必要がある状況が解除されたことが検出されたことを条件として、停止していたヒートポンプ運転を再開し、蓄電運転を停止するように制御する事例について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、ヒートポンプ運転を再開するとともに、すでに運転していた蓄電運転を継続するように制御する事例などにも、本発明を同様に適用することができる。
【００８７】
［実施例３の効果］
上記してきたように、実施例３によれば、ヒートポンプは、ヒートポンプとともに備えられた貯湯槽の水を加熱して貯湯を行うものであって、ヒートポンプ制御装置は、貯湯槽に所定の時刻までに貯湯すべき貯湯の量から逆算してヒートポンプ運転を開始しなければならない時刻を導出し、導出された時刻になると、停止されていたヒートポンプ運転を再開するので、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避するために停止されていたヒートポンプ運転を、適切なタイミングで再開することも可能になる。
【実施例４】
【００８８】
さて、これまで実施例１〜３においては、ヒートポンプ制御装置が、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出したことを条件として、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御する手法について説明してきたが、本発明はこれに限られるものではない。すなわち、ヒートポンプ制御装置は、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出したことを条件として、必ずヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御しなければならないというものではなく、むしろ、当該ヒートポンプの運用目的等に即した形態で臨機応変に制御し、ヒートポンプの加熱効率の向上のみならず、システム全体の効率向上を目指すべきものである。
【００８９】
例えば、ヒートポンプ制御装置が、「ヒートポンプ運転」や「除霜運転＋ヒートポンプ運転」、あるいは「蓄電運転」等の中で、最も効率が良い運転モードを選択する手法にも、本発明を同様に適用することができる。また、例えば、ヒートポンプが、ヒートポンプとともに備えられた貯湯槽の水を加熱して貯湯を行うものであれば、ヒートポンプ制御装置が、必要とされる最低限の貯湯量を確保できていなければ「蓄電運転」を選択しない手法にも、本発明を同様に適用することができる。また、例えば、契約電力容量に余裕がある場合には、ヒートポンプ制御装置が、「蓄電運転＋ヒートポンプ運転」、あるいは「蓄電運転＋除霜運転＋ヒートポンプ運転」を選択する手法にも、本発明を同様に適用することができる。
【００９０】
このように、本発明に係るヒートポンプ制御装置は、ヒートポンプの運用目的等に即した形態で、「蓄電運転」、「ヒートポンプ運転」、および「除霜運転」を制御することができる。そこで、実施例４においては、ヒートポンプが、ヒートポンプとともに備えられた貯湯槽の水を加熱して貯湯を行うものであって、ヒートポンプ制御装置が、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出したことを条件とするのみならず、その他の条件をも加味して運転を制御する手法について、実施例４に係るヒートポンプ制御装置による処理の手順として説明する。図８は、実施例４に係るヒートポンプ制御装置による処理の手順を示すフローチャートである。なお、以下に説明する実施例４に係るヒートポンプ制御装置による処理の手順も、あくまで一例にすぎず、上記したように、ヒートポンプの運用目的等に即して各種条件を自由に組み合わせ、処理の手順を構成すればよい。
【００９１】
［実施例４に係るヒートポンプ制御装置による処理の手順］
まず、実施例４においては、ヒートポンプ１１が、ヒートポンプ１１とともに備えられた貯湯槽１２の水を加熱して貯湯を行うものであることを前提とし、実施例４に係るヒートポンプ制御装置１０は、貯湯槽１２に貯湯するように、ヒートポンプ運転を行っているものとする（ステップＳ８０１）。
【００９２】
次に、実施例４に係るヒートポンプ制御装置１０は、検出部２１において、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出したか否かを判定する（ステップＳ８０２）。検出していない場合には（ステップＳ８０２否定）、ヒートポンプ制御装置１０は、検出部２１において、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことを検出したか否かを判定する処理に戻る。
【００９３】
一方、検出した場合には（ステップＳ８０２肯定）、ヒートポンプ制御装置１０は、次に、貯湯量判定部（特許請求の範囲に記載の「貯湯量判定手段」に対応する）において、貯湯槽１２に貯湯されている貯湯量が、必要とされる貯湯量に至っているか否かを判定する（ステップＳ８０３）。必要とされる貯湯量に至っていない場合には（ステップＳ８０３否定）、ヒートポンプ制御装置１０は、ヒートポンプ運転を優先して貯湯すべく、除霜運転を開始する（ステップＳ８０９）。この判定は、すなわち、ユーザメリットを考えたときに、最低限の貯湯量確保を優先することを意味している。
【００９４】
一方、必要とされる貯湯量に至っている場合には（ステップＳ８０３肯定）、ヒートポンプ制御装置１０は、次に、所定の時間帯（例えば、昼間の時間帯など）におけるヒートポンプ１１の外部の温度や内部の温度が、第一の閾値を超えるか否かを判定する（ステップＳ８０４）。第一の閾値を超えない場合には（ステップＳ８０４否定）、ヒートポンプ制御装置１０は、ヒートポンプ運転を優先して貯湯すべく、除霜運転を開始する（ステップＳ８０９）。この判定は、すなわち、例えば、昼間の時間帯の気温がある一定以上に上がらないことが予測される場合には、昼間にヒートポンプ運転を行うことによる効率向上を望めないことから、あえて蓄電運転を優先する必要がないことを意味する。
【００９５】
一方、第一の閾値を超える場合には（ステップＳ８０４肯定）、ヒートポンプ制御装置１０は、次に、電気料金の安い時間帯か否かを判定する（ステップＳ８０５）。安い時間帯でない場合には（ステップＳ８０５否定）、ヒートポンプ制御装置１０は、ヒートポンプ運転を優先して貯湯すべく、除霜運転を開始する（ステップＳ８０９）。この判定は、すなわち、電気料金の安い時間帯でなければ、あえて蓄電運転を優先する必要がないことを意味する。
【００９６】
一方、安い時間帯である場合には（ステップＳ８０５肯定）、ヒートポンプ制御装置１０は、次に、蓄電池の充電状況に適しているか否かを判定する（ステップＳ８０６）。充電状況に適していない場合には（ステップＳ８０６否定）、ヒートポンプ制御装置１０は、ヒートポンプ運転を優先して貯湯すべく、除霜運転を開始する（ステップＳ８０９）。この判定は、すなわち、充電状況に適していなければ、あえて蓄電運転を優先する必要がないことを意味する。なお、ヒートポンプ制御装置１０は、充電状況に適しているか否かを、制御部２０が管理する蓄電池１４の充電レベル（ＳＯＣ）に関する情報を受信するなどして、判定する。
【００９７】
一方、充電状況に適している場合には（ステップＳ８０６肯定）、ヒートポンプ制御装置１０は、運転制御部２１において、ヒートポンプ運転を停止し（ステップＳ８０７）、蓄電運転を開始する（ステップＳ８０８）。
【００９８】
［実施例４の効果］
上記してきたように、実施例４によれば、ヒートポンプ制御装置は、所定の時間帯におけるヒートポンプの外部の温度および／または内部の温度が第一の閾値を超えるか否かを判定し、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことが検出されたことを条件として、かつ、外部の温度および／または内部の温度が第一の閾値を超えると判定されたことをさらに条件として、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御するので、例えば、昼間の時間帯における気温や水温が上がらないことが予測されている場合などには、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うことをせず、ヒートポンプ運転を継続する、といった制御を行うことも可能になる。
【００９９】
また、実施例４によれば、ヒートポンプは、ヒートポンプとともに備えられた貯湯槽の水を加熱して貯湯を行うものであって、貯湯槽に貯湯されている貯湯量が、必要とされる貯湯量に至っているか否かをさらに判定し、除霜運転を行う必要がある状況に至ったことが検出されたことを条件として、かつ、貯湯量が必要とされる貯湯量に至っていると判定されたことをさらに条件として、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うように制御するので、貯湯量が必要とされる貯湯量に至っていない場合には、ヒートポンプ運転を停止して蓄電運転を行うことをせず、ヒートポンプ運転を継続する、といった制御を行うことも可能になる。
【実施例５】
【０１００】
さて、これまで実施例１〜４においては、蓄電池に蓄電された蓄電電力に余剰が生じた場合について言及してこなかったが、本発明に係るヒートポンプ制御装置は、蓄電池に蓄電された蓄電電力に余剰が生じた場合に、余剰として生じた蓄電電力を蓄電池に接続する負荷に供給する機能をさらに備えることもできる。以下では、実施例５として、ヒートポンプ制御装置が、余剰として生じた蓄電電力を蓄電池に接続する負荷に供給する事例について、図９および図１０を用いて説明する。図９は、実施例４に係るヒートポンプ制御装置の構成を示すブロック図であり、図１０は、負荷供給について説明するための図である。
【０１０１】
実施例５に係るヒートポンプ制御装置１０は、図９に示すように、実施例１に係るヒートポンプ制御装置１０が備える部の他に、負荷供給部１５を備える。負荷供給部１５は、蓄電池１４に蓄電された蓄電電力に余剰が生じた場合に、余剰として生じた蓄電電力を蓄電池に接続する負荷に供給する。また、負荷供給部１５は、負荷（家庭内電気製品など）への電力供給元を外部電力（系統電力、自家発電力など）と蓄電電力とから選択するとともに、供給電力を調整する。なお、負荷供給部１５は、必要に応じて、蓄電池１４に蓄電された直流の蓄電電力を、負荷において、直流の電力を交流の電力に変換するインバータに直接供給する。
【０１０２】
例えば、ヒートポンプ制御装置１０は、図１０に示すように、家庭内電気製品（冷蔵庫、ＴＶ、ＩＨクッキングヒータなど）、電気自動車、非常用電源、無線送電システム、他の家庭の蓄電池などに、余剰として生じた蓄電電力を供給する。
【０１０３】
ここで、余剰として生じた蓄電電力を他の家庭の蓄電池などに供給するということは、言い換えれば、複数の家庭の蓄電池１４間で蓄電電力を融通しあう（融通の制御は、系統電力側で行うことも考えられる）ということである。すなわち、複数の家庭で利用する総電力が、２４時間かけて系統電力等から充電されればよいこととなり、効率的に電力を利用できるようになることから、例えば、ピークに備えて柱上トランスをより大きいものに交換しなければならない、といった事態を回避できるという付加的な効果も得られることになる。
【０１０４】
［実施例５の効果］
上記してきたように、実施例５によれば、ヒートポンプ制御装置は、蓄電池に蓄電された蓄電電力に余剰が生じた場合に、余剰として生じた蓄電電力を蓄電池に接続する負荷に供給するので、蓄電池に蓄電された蓄電電力を効率的に利用することも可能になる。
【０１０５】
また、実施例５によれば、ヒートポンプ制御装置は、蓄電池に蓄電された直流の蓄電電力を、負荷において、直流の電力を交流の電力に変換するインバータに直接供給するので、蓄電池に蓄電された蓄電電力を、負荷に対して効率的に供給することも可能になる。
【実施例６】
【０１０６】
さて、これまで実施例１〜５として、ヒートポンプ制御装置について説明したが、以下では、実施例６として、本発明に係るヒートポンプ制御装置を実用化した場合の具体的なケースを想定して一例を説明する。
【０１０７】
例えば、蓄電池１４の電池規模が『６ｋＷｈ級』のケースにおいて、ヒートポンプ制御装置１０は、気温の低い夜間に、電気代の安い深夜電力を蓄電池１４に蓄電し、冬季であれば、気温の高い昼間に蓄電池１４に蓄電された蓄電電力を利用してヒートポンプ給湯器を運転し、夏季であれば、蓄電池１４に蓄電された蓄電電力を利用して昼間の負荷のピークカットを行うことが考えられる。
【０１０８】
この場合、まず、冬季の効果としては、気温の高い昼間の高効率運転（１０％以上効率向上）を行うことで、貯湯槽１２の貯湯量が『４００Ｌ』クラスのものから『２００Ｌ』クラスのものに変更することが可能になり（電池部分体積は、Ｌｉ電池の場合に３０Ｌ程度と想定）、設置面積を削減することが可能であることから、設置箇所を多様化させることが可能になる。また、ヒートポンプ１１の容量も、『３７０Ｌ』クラス（１〜１．５ｋＷ）で沸き増し分にほぼ対応することが可能になる。また、床暖房にも兼用可能になる。
【０１０９】
また、夏季の効果としては、昼間の負荷のピークカットを行うことが可能になり、例えば、平均的な夏季１３時〜１６時の使用電力を約３ｋＷｈ（最大約１ｋＷ）／軒カットすることが可能になる。
【０１１０】
さらに効果としては、太陽光発電（ＰＶ）の逆潮をシフトする（ＰＶ発電ピーク１２時を需要ピーク１４時にシフト）することが可能であり、ＰＶ出力を安定化し、系統への出力変動を低減することも可能になる。また、ＩＨクッキングヒータの高出力時のアシストをすることが可能になり、停電時の非常用電源（ＥＰＳ）機能を備えることも可能になる（電灯、情報源、冷蔵庫等への電力供給で、オール電化住宅の安心感が得られる）。また、設備（配電設備、変電設備、発電所等）の新設、増設の繰り延べをすることが可能になる。なお、例えば、蓄電池１４の電池規模が中規模の『２０ｋＷｈ級』のケースにおいても、同様の効果を得ることが可能になる。
【実施例７】
【０１１１】
さて、これまで本発明の実施例について説明したが、本発明は上記した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
【０１１２】
［システム構成等］
本実施例において説明した各処理のうち、自動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を手動的におこなうこともでき、あるいは、手動的におこなわれるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的におこなうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。
【０１１３】
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示（図２、図８など）の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
【０１１４】
なお、本実施例で説明したヒートポンプ制御方法（図５）は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
以上のように、本発明に係るヒートポンプ制御装置およびヒートポンプ制御プログラムは、冷媒を循環させて内外の熱を交換するヒートポンプと外部から供給される外部電力を蓄電する蓄電池とを備え、蓄電池に外部電力を蓄電する蓄電運転と、蓄電池に蓄電された蓄電電力および／または外部電力でヒートポンプを運転するヒートポンプ運転と、ヒートポンプ運転中にヒートポンプに付着した霜を除霜する除霜運転とを制御することに有用であり、特に、除霜運転に伴う加熱効率の低下を回避することに適する。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】実施例１に係るヒートポンプ制御装置の概要および特徴を説明するための図である。
【図２】実施例１に係るヒートポンプ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】ヒートポンプおよび除霜機構を説明するための図である。
【図４】運転制御部を説明するための図である。
【図５】実施例１に係るヒートポンプ制御装置による処理の手順を示すフローチャートである。
【図６】ヒートポンプ運転の再開について説明するための図である。
【図７】ヒートポンプ運転の再開について説明するための図である。
【図８】実施例４に係るヒートポンプ制御装置による処理の手順を示すフローチャートである。
【図９】実施例４に係るヒートポンプ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図１０】負荷供給について説明するための図である。
【図１１】従来技術を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１１７】
１０  ヒートポンプ制御装置
１１  ヒートポンプ
１２  貯湯槽
１３  除霜機構
１４  蓄電池
１５  負荷供給部
２０  制御部
２１  検出部
２２  運転制御部
【図１】
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【図２】
0005134296.tif 000003
【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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