JP6937636B2 - 貯湯式給湯機、ホームシステム、及び、制御方法 - Google Patents

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Description

本発明は、貯湯式給湯機、ホームシステム、及び、制御方法に関する。
従来より、ヒートポンプユニットと貯湯ユニットとを備えた貯湯式給湯機が、家庭や施設に導入されている。このような貯湯式給湯機は、例えば、電気料金が安い夜間に稼働し、ヒートポンプユニットにて加熱した(沸き上げた)湯を貯湯ユニットの貯湯タンク内に貯湯(蓄熱)する。そして、日中において湯が使用される際に、貯湯タンクから取り出した湯と市水とを混合して、給湯する。
このような貯湯式給湯機の先行技術が、例えば、特許文献1に開示されている。
特許文献1に開示された貯湯式給湯機(ヒートポンプ貯湯式給湯装置)では、余剰電力が生じると、現在の貯湯量が目標貯湯量か否かにかかわらずヒートポンプを動作させ、沸き上げた湯水を貯湯槽に貯湯する。
特開2011−4476号公報
上述した特許文献1の貯湯式給湯機では、余剰電力が発生した場合にヒートポンプを動作させ、沸き上げた湯水を貯湯槽に貯湯するだけの構成である。そのため、特許文献1の貯湯式給湯機では、沸き上げ温度を通常よりも高温にする必要があり、COP(Coefficient Of Performance)が低くなるだけでなく、必要とする消費電力が余剰電力を超えてしまい、買電を生じさせることも懸念される。そのため、結果として、特許文献1の貯湯式給湯機では、余剰電力を有効に活用できていないという課題があった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたものであり、余剰電力をより有効に活用することのできる貯湯式給湯機、ホームシステム、及び、制御方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る貯湯式給湯機は、
湯水を加熱するヒートポンプ装置と、
前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、
家庭内において余剰電力が発生した場合に前記ヒートポンプ装置を稼働させ、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を浴槽へ供給する直接湯張り運転を行う制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転を、前記余剰電力を用いて行った後に、引き続き余剰電力の発生を判別した場合に、前記直接湯張り運転を行う。
本発明に係る貯湯式給湯機では、余剰電力が発生した場合に、例えば、余剰電力量に応じた低い加熱能力でヒートポンプ装置を稼働させ、このヒートポンプ装置にて加熱された湯水(比較的低い温度の湯)を用いた直接湯張り運転を行う。この結果、余剰電力をより有効に活用することができる。
本発明の実施形態1に係る貯湯式給湯機の構成を示す構成図 貯湯式給湯機を含むホームシステムの全体構成を示す模式図 HEMSコントローラの構成を示す模式図 貯湯式給湯機の接続構成を説明するためのブロック図 貯湯運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 一般給湯運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 一般給湯処理を説明するためのフローチャート 通常湯張り運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 通常湯張り処理を説明するためのフローチャート 通常保温運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 通常保温処理を説明するためのフローチャート 直接湯張り運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 直接湯張り処理を説明するためのフローチャート 直接保温運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 直接保温処理を説明するためのフローチャート 沸き上げ量決定処理を説明するためのフローチャート 運転モード選択処理を説明するためのフローチャート 貯湯式給湯機における一日の運転動作例を説明するためのグラフ 特殊湯張り処理を説明するためのフローチャート 本発明の実施形態2に係る貯湯式給湯機の構成を示す構成図 直接湯張り運転時における湯水の動作経路を説明するための模式図 直接湯張り処理を説明するためのフローチャート 温調制御処理の詳細を説明するためのフローチャート
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、本明細書で使用する各図においては、共通する要素に同一の符号を付けるものとする。また、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。
<実施形態1に係る貯湯式給湯機の構成>
図1は、本発明の実施形態1に係る貯湯式給湯機1の構成を示す構成図である。この貯湯式給湯機1は、大きく分けて、ヒートポンプユニット100と、貯湯ユニット200とを備えている。
また、貯湯式給湯機1には、浴槽300と、ヒートポンプユニット100の制御を行うヒートポンプコントローラ400と、貯湯ユニット200の制御を行う貯湯ユニットコントローラ500と、ユーザに操作されるリモコン600とが含まれている。
ヒートポンプユニット(ヒートポンプ装置)100は、圧縮機101と、冷媒−水熱交換器102と、膨張弁103と、蒸発器104とを備えている。これらは、環状に接続され、冷媒を循環させるための冷凍サイクル回路(冷媒回路)が形成されている。
ヒートポンプユニット100と、貯湯ユニット200とは、ヒートポンプ入水配管121、及び、ヒートポンプ出湯配管122を介して接続されている。ヒートポンプ入水配管121には、貯湯ユニット200から送られる水(低温水)の入水温度を検出する入水温度センサ111が設置されている。また、ヒートポンプ出湯配管122には、ヒートポンプユニット100により加熱された(沸き上げられた)湯の出湯温度を検出する出湯温度センサ112が設置されている。
圧縮機101は、冷媒を圧縮して温度及び圧力を上昇させる。なお、冷媒には、例えば、CO2、HFC、HC、及び、HFO等を適用可能であるが、特にこれらに限定されるものではない。圧縮機101は、回転数に応じて容量(単位当たりの送り出し量)を変化させることができるインバータ回路を備える。
圧縮機101は、ヒートポンプコントローラ400からの制御に従って、目標の加熱能力となるように回転数を調整する。
冷媒−水熱交換器102は、ヒートポンプ入水配管121を通じて送られる水を目標の温度まで昇温加熱するための加熱源である。冷媒−水熱交換器102は、例えば、プレート式あるいは二重管式に代表される熱交換器であり、冷媒と水との間で熱交換を行う。
冷媒−水熱交換器102における熱交換により、冷媒は放熱して温度が下降し、一方、水は吸熱して温度が上昇する。冷媒−水熱交換器102は、加熱した湯を、ヒートポンプ出湯配管122を通じて貯湯ユニット200に供給する。
膨張弁103は、冷媒を膨張させて温度及び圧力を下降させる。膨張弁103は、ヒートポンプコントローラ400からの制御に従って弁の開度を調整する。例えば、膨張弁103は、冷媒の圧縮機吸入過熱度、もしくは圧縮機吐出温度が目標の温度となるように開度を調整する。
蒸発器104は、図示せぬ送風機により送られてきた外気と冷媒との間で熱交換を行う。蒸発器104における熱交換により冷媒は吸熱し、外気は放熱して温度が下降する。
貯湯ユニット200は、主に、貯湯タンク201と、タンク側ポンプ202と、三方弁203と、四方弁204と、一般給湯混合弁205と、風呂給湯混合弁206と、湯張り開閉弁207と、風呂熱交換器208と、浴槽循環ポンプ209とを備える。
貯湯タンク201は、例えば、金属(一例としてステンレス)や樹脂で形成されており、ヒートポンプユニット100により加熱された湯を貯湯する。より詳細に貯湯タンク201は、ヒートポンプ出湯配管122、四方弁204、及び、送湯配管231を通じてヒートポンプユニット100から送られた湯を上部から流入させる。
これにより、貯湯タンク201内には、上部から下部に向かって高温域の湯と低温域の水との温度成層が形成される。貯湯タンク201の表面には、貯湯されている湯水の温度を検出するための貯湯温度センサ221が高さ方向に沿って複数設置されている。
タンク側ポンプ202は、三方弁203(出水口c)から供給された水を、ヒートポンプ入水配管121又は四方弁204(入水口b)に送り出す。
例えば、タンク側ポンプ202は、後述する貯湯運転(沸き上げ運転)時に、三方弁203を通じて貯湯タンク201の下部(底部)から取り出した低温水を、ヒートポンプ入水配管121を通じてヒートポンプユニット100に供給し、そして、ヒートポンプユニット100にて加熱された湯を、ヒートポンプ出湯配管122、四方弁204、及び、送湯配管231を通じて貯湯タンク201の上部(頂部)に戻す。その際、タンク側ポンプ202は、例えば、出湯温度センサ112にて検出される出湯温度が目標貯湯温度となるように回転数を調整する。
また、後述する直接湯張り運転時に、タンク側ポンプ202は、ヒートポンプユニット100にて加熱された湯を、ヒートポンプ出湯配管122、四方弁204、送湯配管231、給湯配管232、風呂給湯混合弁206、湯張り開閉弁207、及び、浴槽往き配管233(浴槽戻り配管234)を通じて浴槽300に給湯する。
三方弁203は、入水口a,bと出水口cとを備えている。入水口aは、配管を経由して貯湯タンク201(下部)と接続されている。入水口bは、温水導出配管235を経由して風呂熱交換器208と接続されている。出水口cは、配管を経由してタンク側ポンプ202(吸入側)と接続されている。
三方弁203は、貯湯運転時や直接湯張り運転時に、入水側を入水口aに切り換え(入水口a−出水口cを開放、入水口b−出水口cを閉塞)、タンク側ポンプ202(吸入側)と貯湯タンク201の下部とを接続させる。
また、三方弁203は、後述する通常保温運転時や、後述する直接保温運転時に、入水側を入水口bに切り換え(入水口b−出水口cを開放、入水口a−出水口cを閉塞)、タンク側ポンプ202(吸入側)と温水導出配管235(風呂熱交換器208)とを接続させる。
四方弁204は、入水口a,bと出水口c,dとを備えている。入水口aは、ヒートポンプ出湯配管122と接続されている。入水口bは、配管を経由してタンク側ポンプ202(吐出側)と接続されている。出水口cは、配管を経由して貯湯タンク201の下部と接続されている。出水口dは、送湯配管231や温水導入配管236と接続されている。
四方弁204は、貯湯運転時や直接湯張り運転時に、入水側を入水口aに切り換えると共に、出水側を出水口dに切り換える(入水口a−出水口dを開放、その他を閉塞)。これにより、タンク側ポンプ202(吐出側)からの水がヒートポンプ入水配管121を通じてヒートポンプユニット100に供給され、そして、ヒートポンプユニット100にて加熱された湯がヒートポンプ出湯配管122から出湯し、例えば、送湯配管231を通じて貯湯タンク201に貯湯される。
また、四方弁204は、通常保温運転時に、入水側を入水口bに切り換えると共に、出水側を出水口cに切り換え(入水口b−出水口cを開放、その他を閉塞)、タンク側ポンプ202(吐出側)と貯湯タンク201の下部とを接続させる。
一般給湯混合弁205は、貯湯タンク201の上部から給湯配管232を通じて供給された湯(高温水)と、給水端241から供給された市水とを混合する。つまり、貯湯タンク201の湯を用いて給湯する一般給湯運転を行う際に、一般給湯混合弁205は、貯湯タンク201から取り出した湯と市水とを混合させて、一般給湯用の設定温度に調整しつつ、給湯端242を通じて給湯端末(一例として、シャワーやカラン)に給湯する。
なお、混合前の湯の温度は、一例として、貯湯タンク201における最上部の貯湯温度センサ221(上から0L位置に配置された貯湯温度センサ221)が検出した温度を用いている。この他にも、別途、タンク出湯温度センサを給湯配管232に配置し、このタンク出湯温度センサによって、混合前の湯の温度を検出するようにしてもよい。
風呂給湯混合弁206は、貯湯タンク201の上部から給湯配管232を通じて供給された湯と、給水端241から供給された市水とを混合する。つまり、貯湯タンク201の湯を用いて浴槽300に給湯する通常湯張り運転を行う際に、風呂給湯混合弁206は、貯湯タンク201から取り出した湯と市水とを混合させて、風呂給湯用の設定温度(浴槽設定湯温)に調整しつつ、湯張り開閉弁207、及び、浴槽往き配管233(浴槽戻り配管234)を通じて湯張りを行う。
また、風呂給湯混合弁206は、後述する直接湯張り運転を行う際に、ヒートポンプユニット100にて沸き上げられ、給湯配管232を通じて供給された湯を、市水と混合させずに、湯張り開閉弁207、及び、浴槽往き配管233(浴槽戻り配管234)を通じて浴槽300に給湯する。
湯張り開閉弁207は、通常湯張り運転時や直接湯張り運転時に弁を開放し、風呂給湯混合弁206を通じて送られた湯を、浴槽往き配管233、及び、浴槽戻り配管234を通じて、浴槽300に送る。
風呂熱交換器208は、直接保温運転時に温水導入配管236を通じて供給された湯と、浴槽300の湯との間で熱交換を行う。
具体的に風呂熱交換器208は、浴槽循環ポンプ209が稼働することにより浴槽300の湯が循環している状態で、風呂熱交換器208を通る浴槽300の湯と、温水導入配管236を通じて供給される湯との間で熱交換を行う。その際、温水導入配管236を通じて供給される湯は温度が下降し、一方、風呂熱交換器208を通る浴槽300の湯は吸熱して温度が上昇する。
そして、温度が下降した湯は、温水導出配管235を経由してタンク側ポンプ202(三方弁203)へと供給される。
浴槽循環ポンプ209は、浴槽戻り配管234を通じて吸入した浴槽300の湯を、風呂熱交換器208(入水側)に向けて吐出し、風呂熱交換器208、浴槽往き配管233、そして、浴槽300の順に湯を循環させる。
なお、風呂熱交換器208の入水側には、浴槽300の湯温を検出するための浴槽温度センサ223が配置されている。また、風呂熱交換器208の出水側には、風呂熱交換器208により加熱された湯の温度を検出するための浴槽往き温度センサ222が配置されている。
ヒートポンプコントローラ400は、ヒートポンプユニット100を制御する。また、貯湯ユニットコントローラ500は、貯湯ユニット200を制御する。なお、貯湯ユニットコントローラ500とヒートポンプコントローラ400とは、通信可能に接続されており、必要な情報を送受信する。
リモコン600は、貯湯ユニットコントローラ500と通信可能に接続されており、必要な情報を送受信する。このリモコン600には、操作ボタンや表示部が配置されており、例えば、ユーザからの操作に応じて、貯湯ユニットコントローラ500に指示を与えたり、貯湯ユニットコントローラ500から得た情報に応じて、貯湯ユニット200の運転状況を表示する。
このような貯湯式給湯機1は、配置される家庭や施設において、他の装置と適宜接続されて使用される。
具体例として、ある家庭では、図2に示すように、貯湯式給湯機1と他の装置とが接続されて使用される。図2は、貯湯式給湯機1を含むホームシステムの全体構成を示す模式図である。なお、図2において、ヒートポンプコントローラ400やリモコン600は省略しているが、実際には接続されて使用される。
図2に示す具体例では、ヒートポンプユニット100、貯湯ユニット200、及び、貯湯ユニットコントローラ500の他に、HEMS(Home Energy Management System)コントローラ700、太陽光発電装置710、パワーコンディショナ720、分電盤730、及び、電力メータ740が含まれている。なお、図2では、省略しているが、電力を消費する電力負荷機器(各種の家電機器や設備機器)も実際には含まれている。
HEMSコントローラ700は、パワーコンディショナ720と通信可能に接続されており、太陽光発電装置710にて発電された発電電力量の情報を取得する。また、HEMSコントローラ700は、電力メータ740とも通信可能に接続されており、電力メータ740にて計測された消費電力量の情報を取得する。
更に、HEMSコントローラ700は、貯湯ユニットコントローラ500とも通信可能に接続されており、例えば、取得した発電電力量の情報と消費電力量の情報とから余剰電力量を求め、直接湯張り運転を含む指令を貯湯ユニットコントローラ500に発する。
より具体的に、HEMSコントローラ700は、図3に示すように、発電量予測部701と、消費電力量予測部702と、給湯負荷予測部703と、昼間沸き上げ量決定部704と、夜間沸き上げ量決定部705と、昼間運転モード通知部706と、演算部707と、制御部708と、記憶部709とを備えている。
発電量予測部701は、例えば、インターネットINを通じて、天気予報(一例として、日照予測情報を含む気象情報)を取得し、太陽光発電装置710における翌日の発電量を予測する。
消費電力量予測部702は、例えば、記憶部709に蓄積された消費電力量の過去実績や、スケジュール情報(記憶部709に記憶されていてもよく、また、インターネットINを通じて取得してもよい)等に基づいて、電力負荷機器EAにおける翌日の消費電力量を予測する。
給湯負荷予測部703は、例えば、記憶部709に蓄積された給湯負荷の過去実績や、スケジュール情報等に基づいて、翌日の給湯負荷を予測する。
昼間沸き上げ量決定部704は、発電量予測部701が予測した発電量と、消費電力量予測部702が予測した消費電力量とから昼間の余剰電力量を求め(一例として、余剰電力量=発電量−消費電力量)、求めた余剰電力量に基づいて、貯湯式給湯機1における昼間の沸き上げ量を決定する。なお、売電を行う場合には、その売電分を除いた余剰電力量を求めるものとする。
夜間沸き上げ量決定部705は、給湯負荷予測部703が予測した給湯負荷から、昼間沸き上げ量決定部704が決定した昼間の沸き上げ量を差し引いて、貯湯式給湯機1における夜間の沸き上げ量を決定する。
昼間運転モード通知部706は、貯湯式給湯機1にて行われている昼間の運転モード(例えば、直接湯張り運転や直接保温運転等)をユーザに通知する。
演算部707は、発電量予測部701、消費電力量予測部702、給湯負荷予測部703、昼間沸き上げ量決定部704、及び、夜間沸き上げ量決定部705等と協調動作し、必要となる各種演算を行う。
制御部708は、例えば、貯湯ユニットコントローラ500に各種指令を発し、貯湯式給湯機1を制御する。
記憶部709は、例えば、発電量予測部701、消費電力量予測部702、及び、給湯負荷予測部703が、予測を行う際に必要となる各種情報(一例として、過去の消費電力量や給湯負荷を蓄積した情報)を記憶する。
図2に戻って、太陽光発電装置710は、例えば、ソーラーパネルに代表される発電モジュールであり、太陽光を受けて発電を行う。
パワーコンディショナ720は、例えば、太陽光発電インバータ(Photo Voltec inverter)を備えており、太陽光発電装置710にて発電された電力(直流)を、交流に変換して分電盤730を通じて出力する。また、パワーコンディショナ720は、太陽光発電装置710における発電電力量の情報を、HEMSコントローラ700に供給する。
分電盤730は、パワーコンディショナ720から供給された電力や商用電源PSから供給された電力を、家庭内の部屋や階に分けて分配する。分電盤730は、貯湯ユニット200にも電力を分配している。つまり、貯湯式給湯機1は、太陽光発電装置710が発電する発電電力が十分に大きいときは発電電力により稼働し、一方、夜間に代表される発電が行われないときには、商用電源PSからの電力により稼働する。
電力メータ740は、例えば、スマートメータであり、家庭内で消費された電力(消費電力量)を計測する。電力メータ740は、計測した消費電力量の情報を、HEMSコントローラ700に供給する。
次に、貯湯ユニットコントローラ500を中心として、貯湯式給湯機1を説明する。図4は、貯湯式給湯機1の接続構成を説明するためのブロック図である。図4に示すように、貯湯ユニットコントローラ500は、測定部501、演算部502、制御部503、及び、記憶部504を含んで構成されている。
このような構成の貯湯ユニットコントローラ500には、入力として、入水温度センサ111、出湯温度センサ112、貯湯温度センサ221、浴槽往き温度センサ222、及び、浴槽温度センサ223が接続されている。
また、貯湯ユニットコントローラ500には、入出力として、ヒートポンプコントローラ400、リモコン600、及び、HEMSコントローラ700が接続されている。
更に、貯湯ユニットコントローラ500には、出力として、タンク側ポンプ202、三方弁203、四方弁204、一般給湯混合弁205、風呂給湯混合弁206、湯張り開閉弁207、及び、浴槽循環ポンプ209(より詳細には、各アクチュエータ)が接続されている。
測定部501は、入水温度センサ111、出湯温度センサ112、貯湯温度センサ221、浴槽往き温度センサ222、及び、浴槽温度センサ223が検出した情報に従って、湯の温度(それぞれの湯温)を測定する。
演算部502は、測定部501が計測した湯の温度に基づいて、制御動作を演算する。
例えば、演算部502は、沸き上げ運転時に、貯湯タンク201内の蓄熱量から目標出湯温度を求め、ヒートポンプユニット100の動作内容を演算する。
制御部503は、演算部502が演算した動作内容に基づいて、ヒートポンプユニット100、及び、タンク側ポンプ202〜湯張り開閉弁207、及び、浴槽循環ポンプ209のアクチュエータを制御する。
また、制御部503は、余剰電力の発生に伴いHEMSコントローラ700から送られる直接湯張り運転や直接保温運転の指令を受け取ると、同様に、ヒートポンプユニット100、及び、タンク側ポンプ202〜湯張り開閉弁207、及び、浴槽循環ポンプ209のアクチュエータを制御する。
記憶部504は、予め定められた定数やリモコン600から送信される設定値といった種々の情報を記憶する。例えば、記憶部504は、一回の給湯時に見込まれる最大熱量を示す規定値(タンク給湯閾値)、一般給湯用の給湯設定温度、湯張り用の設定温度(浴槽設定湯温)、及び、直接湯張り運転時の加熱温度(出湯温度)といった情報を記憶する。そして、演算部502や制御部503は、必要に応じて、記憶部504に記憶された情報を参照し、あるいは、書き換えを行うことが可能である。
なお、このような測定部501、演算部502、及び、制御部503は、例えば、マイコンにより構成される。また、記憶部504は、例えば、半導体メモリによって構成される。
<貯湯運転(沸き上げ運転)>
本発明の貯湯式給湯機1における貯湯運転(沸き上げ運転)について説明を行う。一般に、貯湯運転は、電気料金が安い夜間(深夜料金時間帯)に行われる。貯湯運転時には、貯湯ユニットコントローラ500によって、三方弁203、及び、四方弁204は、以下のように制御される。
貯湯ユニットコントローラ500は、三方弁203の入水側を入水口aに切り換え(入水口a−出水口cを開放、入水口b−出水口cを閉塞)、タンク側ポンプ202(吸入側)と貯湯タンク201の下部とを接続させる。
また、貯湯ユニットコントローラ500は、四方弁204の入水側を入水口aに切り換えると共に、出水側を出水口dに切り換え(入水口a−出水口dを開放、その他を閉塞)、ヒートポンプ出湯配管122と貯湯タンク201の上部とを接続させる。
この状態で、貯湯ユニットコントローラ500は、ヒートポンプユニット100を稼働させ、そして、タンク側ポンプ202を稼働させる。これにより、図5に示すように、貯湯タンク201の下部から取水された水(低温水)は、三方弁203、タンク側ポンプ202、ヒートポンプ入水配管121の順に流れ、冷媒−水熱交換器102に送られる。そして、冷媒−水熱交換器102にて冷媒との熱交換によって加熱された(沸き上げられた)湯は、ヒートポンプ出湯配管122、四方弁204、送湯配管231を通り、貯湯タンク201の上部へと導かれる。
貯湯ユニットコントローラ500は、このようにして、貯湯タンク201の下部から取り出した水をヒートポンプユニット100にて加熱し、加熱した湯を貯湯タンク201の上部へと送ることが可能となる。このような貯湯運転により、貯湯タンク201内には、上部から高温の湯が徐々に積層された状態で貯湯されていく。
貯湯運転では、貯湯ユニットコントローラ500によって、例えば、リモコン600の給湯設定温度以上、かつ、給湯負荷に対応した必要蓄熱量となるように、貯湯タンク201の貯湯温度が決められている(一例として、65℃)。
また、貯湯タンク201の蓄熱量が閾値(ヒートポンプ沸き上げ閾値)を下回った場合にも貯湯運転が開始される。
このような貯湯運転において、貯湯ユニットコントローラ500は、例えば、ヒートポンプコントローラ400に対して、目標貯湯量を指令する。そして、貯湯タンク201の蓄熱量が目標貯湯量になると、ヒートポンプユニット100は、貯湯運転を停止する。なお、目標貯湯量は、上述したHEMSコントローラ700における夜間沸き上げ量決定部705が決定した夜間の沸き上げ量に対応している。
<一般給湯運転>
続いて、貯湯タンク201からの湯を、給湯端末(一例として、シャワーやカラン)に給湯する一般給湯運転について説明を行う。一般給湯運転では、例えば、給湯端242に接続された給湯端末の水栓が開かれると(給湯負荷が生じると)、図6に示すように、貯湯タンク201の上部から取水された湯は、一般給湯混合弁205を通り、給湯端242から給湯端末に給湯される。
以下、このような一般給湯運転を行う処理(一般給湯処理)について、図7を参照して説明する。図7は、一般給湯処理を説明するためのフローチャートである。この一般給湯処理は、例えば、給湯端242に接続された給湯端末の水栓が開かれた際に開始する。
貯湯ユニットコントローラ500は、給湯流量が基準値以上となるまで待機する(ステップS101;No)。なお、一般給湯混合弁205と給湯端242とを繋ぐ配管には、図示せぬ給湯流量センサが設けられており、この給湯流量センサにおいて、安定的に給湯流量を検出できる下限値が基準値として設定されている。
この待機状態から、給湯端末の水栓が開かれ、給湯流量が増加して、基準値以上となると(ステップS101;Yes)、貯湯ユニットコントローラ500は、一般給湯混合弁205を温調制御する(ステップS102)。
一般給湯混合弁205は、給湯端242から給湯する湯の温度を調節するための弁であり、貯湯タンク201の上部から供給される高温の湯と、給水端241から供給される市水とを混合し、例えば、混合比を可変して図示せぬ給湯温度センサの検出する湯温が給湯温度(給湯設定温度)となるように調節して出湯する。この給湯温度は、リモコン600によりユーザによって設定されている。
なお、貯湯タンク201では、上部から湯水を供給するのに伴い、給水端241より供給される市水が下部から流入する。
貯湯ユニットコントローラ500は、給湯流量が基準値を下回ったか否かを判別する(ステップS103)。貯湯ユニットコントローラ500は、給湯流量が基準値を下回っていないと判別すると(ステップS103;No)、ステップS102の温調制御を継続する。
一方、給湯流量が基準値を下回ったと判別した場合(ステップS103;Yes)に、貯湯ユニットコントローラ500は、一般給湯処理を終え、再び待機状態となる。
<通常湯張り運転>
続いて、貯湯タンク201に貯湯した湯を用いて浴槽300に湯を張る通常湯張り運転について説明を行う。この通常湯張り運転において、図8に示すように、貯湯タンク201の上部から取水された湯は、給湯配管232、風呂給湯混合弁206、湯張り開閉弁207の順に送られ、そして、浴槽往き配管233、及び、浴槽戻り配管234を通じて、浴槽300に給湯される。
以下、このような通常湯張り運転を行う処理(通常湯張り処理)について、図9を参照して説明する。図9は、通常湯張り処理を説明するためのフローチャートである。この湯張り処理は、例えば、リモコン600からの湯張り指令(通常湯張りの指令)に応答して実行される。
貯湯ユニットコントローラ500は、リモコン600から湯張り指令(通常湯張りの指令)がなされるまで待機する(ステップS201;No)。
この待機状態から、リモコン600により湯張り指令がなされると(ステップS201;Yes)、貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り開閉弁207を開放する(ステップS202)。
貯湯ユニットコントローラ500は、風呂給湯混合弁206を温調制御する(ステップS203)。
風呂給湯混合弁206は、浴槽300に給湯する湯の温度を調節するための弁であり、貯湯タンク201の上部から給湯配管232を通じて供給される高温の湯と、給水端241から供給される市水とを混合し、例えば、混合比を可変して図示せぬ給湯温度センサの検出する湯温が浴槽設定湯温となるように調節して出湯する。
なお、貯湯タンク201では、上部から湯水を供給するのに伴い、給水端241より供給される市水が下部から流入する。
貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽湯量が浴槽設定湯量以上となったか否かを判別する(ステップS204)。例えば、浴槽300には、図示せぬ水位センサが備えられており、貯湯ユニットコントローラ500は、この水位センサにより検出された浴槽湯量がリモコン600で設定された浴槽設定湯量以上となったかどうかを判別する。貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽湯量が浴槽設定湯量以上でないと判別すると(ステップS204;No)、ステップS203の温調制御を継続する。
一方、浴槽湯量が浴槽設定湯量以上となったと判別した場合(ステップS204;Yes)に、貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り開閉弁207を閉鎖し(ステップS205)、通常湯張り処理を終え、再び待機状態となる。
なお、通常湯張り処理のステップS204では、水位センサが検出した浴槽湯量を用いて、湯張りの終了を判別する場合について説明したが、他に、流量センサが積算した流量を用いて、湯張りの終了を判別するようにしてもよい。
<通常保温運転>
続いて、貯湯タンク201の湯を用いて浴槽300の湯を加熱する通常保温運転について説明を行う。
この通常保温運転では、図10に示すように、浴槽循環ポンプ209が稼働され、浴槽300の湯が風呂熱交換器208を通って循環される。
一方、貯湯タンク201の上部から取水された湯は、送湯配管231、温水導入配管236、風呂熱交換器208の順に送られる。そして、風呂熱交換器208にて浴槽300の湯との熱交換によって放熱して温度が下降した低温水となる。このように温度が下降した低温水は、温水導出配管235を経由して三方弁203、タンク側ポンプ202、四方弁204の順に送られ、貯湯タンク201の下部に戻される。また、風呂熱交換器208を通った浴槽300の湯は加熱される。
以下、このような通常保温運転における処理(通常保温処理)について、図11を参照して説明する。図11は、通常保温処理を説明するためのフローチャートである。この通常保温処理は、例えば、リモコン600からの保温指令(通常保温運転の指令)に応答して実行される。
貯湯ユニットコントローラ500は、リモコン600から保温指令(通常保温運転の指令)がなされるまで待機する(ステップS301;No)。
この待機状態から、リモコン600により保温指令がなされると(ステップS301;Yes)、貯湯ユニットコントローラ500は、三方弁203及び四方弁204を切り換える(ステップS302)。
つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、三方弁203の入水側を入水口bに切り換え(入水口b−出水口cを開放、入水口a−出水口cを閉塞)、タンク側ポンプ202(吸入側)と風呂熱交換器208とを接続させる。また、貯湯ユニットコントローラ500は、四方弁204の入水側を入水口bに切り換えると共に、出水側を出水口cに切り換え(入水口b−出水口cを開放、その他を閉塞)、タンク側ポンプ202(吐出側)と貯湯タンク201の下部とを接続させる。
貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽循環ポンプ209を稼働させる(ステップS303)。この浴槽循環ポンプ209の稼働に伴い、浴槽300の湯は、浴槽戻り配管234、風呂熱交換器208、浴槽往き配管233、浴槽300の順に循環する。
貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202を稼働させる(ステップS304)。このタンク側ポンプ202の稼働に伴い、貯湯タンク201の上部から取り出された湯は、送湯配管231、温水導入配管236、風呂熱交換器208の順に流れ、風呂熱交換器208にて熱交換した後に、温水導出配管235、三方弁203、タンク側ポンプ202、四方弁204、貯湯タンク201の下部の順に流れる。
貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202を温調制御する(ステップS305)。
例えば、温水導出配管235には、風呂熱交換器208の出口側の温度を検出するための図示せぬ温度センサが配置されており、貯湯ユニットコントローラ500は、この温度センサが検出した温度と、浴槽温度センサ223が検出した温度(風呂熱交換器208の入り口側の温度)との温度差が予め定められた値で一定になるように、タンク側ポンプ202の回転数を制御する。
貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽温度が設定温度以上となったか否かを判別する(ステップS306)。つまり、浴槽温度センサ223が浴槽温度(浴槽300の湯温)を検出しているため、貯湯ユニットコントローラ500は、この浴槽温度がリモコン600で設定された設定温度以上となったかどうかを判別する。貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽温度が設定温度以上でないと判別すると(ステップS306;No)、ステップS305の温調制御を継続する。
一方、浴槽温度が設定温度以上となったと判別した場合(ステップS306;Yes)に、貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202を停止させ(ステップS307)、そして、浴槽循環ポンプ209を停止させる(ステップS308)。こうして貯湯ユニットコントローラ500は、通常保温処理を終え、再び待機状態となる。
<直接湯張り運転>
続いて、ヒートポンプユニット100を稼働させて加熱した湯を浴槽300に給湯する直接湯張り運転について説明を行う。なお、直接湯張り運転は、余剰電力を活用して行われる。例えば、上述したHEMSコントローラ700が余剰電力量(現時点の余剰電力量だけでなく、一定時間先までに予測される余剰電力量も含む)の発生を判別すると、貯湯ユニットコントローラ500に指令が発せられる。
この直接湯張り運転では、図12に示すように、ヒートポンプユニット100が稼働すると共に、貯湯タンク201の下部から取水された湯は、三方弁203、タンク側ポンプ202、ヒートポンプ入水配管121の順に流れ、冷媒−水熱交換器102に送られる。そして、冷媒−水熱交換器102にて冷媒との熱交換によって加熱された湯は、ヒートポンプ出湯配管122、四方弁204、送湯配管231、給湯配管232、風呂給湯混合弁206、湯張り開閉弁207の順に送られ、そして、浴槽往き配管233、及び、浴槽戻り配管234を通じて、浴槽300に給湯される。
以下、このような直接湯張り運転を行う処理(直接湯張り処理)について、図13を参照して説明する。図13は、直接湯張り処理を説明するためのフローチャートである。この直接湯張り処理は、例えば、HEMSコントローラ700からの湯張り指令(直接湯張り運転の指令)に応答して実行される。
貯湯ユニットコントローラ500は、HEMSコントローラ700から湯張り指令(直接湯張り運転の指令)がなされるまで待機する(ステップS401;No)。
この待機状態から、HEMSコントローラ700により湯張り指令がなされると(ステップS401;Yes)、貯湯ユニットコントローラ500は、三方弁203及び四方弁204を切り換える(ステップS402)。
つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、三方弁203の入水側を入水口aに切り換え(入水口a−出水口cを開放、入水口b−出水口cを閉塞)、タンク側ポンプ202(吸入側)と貯湯タンク201の下部とを接続させる。また、貯湯ユニットコントローラ500は、四方弁204の入水側を入水口aに切り換えると共に、出水側を出水口dに切り換え(入水口a−出水口dを開放、その他を閉塞)、ヒートポンプ出湯配管122と送湯配管231とを接続させる。
貯湯ユニットコントローラ500は、ヒートポンプユニット100を稼働させる(ステップS403)。
なお、ヒートポンプユニット100は、余剰電力量に応じた消費電力量にて稼働することになる。つまり、ヒートポンプユニット100の消費電力量を夜間蓄熱時よりも小さくすることで、出湯温度を低くしている(一例として、35℃)。なお、このように、出湯温度を低くすると、COPが高くなるため、加熱能力が夜間蓄熱時と同じでも、消費電力量が小さくなる。
貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り開閉弁207を開放し(ステップS404)、そして、タンク側ポンプ202を稼働させる(ステップS405)。
これにより、貯湯タンク201の下部から取水された水(低温水)は、三方弁203、タンク側ポンプ202、ヒートポンプ入水配管121の順に流れ、冷媒−水熱交換器102に送られる。そして、冷媒−水熱交換器102にて冷媒との熱交換によって加熱された湯は、ヒートポンプ出湯配管122、四方弁204、送湯配管231、給湯配管232、風呂給湯混合弁206、湯張り開閉弁207の順に送られ、そして、浴槽往き配管233、及び、浴槽戻り配管234を通じて、浴槽300に給湯される。
貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202を温調制御する(ステップS406)。
貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り指令が継続されているか否かを判別する(ステップS407)。例えば、HEMSコントローラ700から湯張りを継続すべき旨の指令が発せられているかどうかを判別する。
なお、湯張り指令が継続されていないと判別すると(ステップS407;No)、貯湯ユニットコントローラ500は、後述するステップS409に処理を進める。
一方、湯張り指令が継続されていると判別した場合(ステップS407;Yes)に、貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽湯量が浴槽設定湯量以上となったか否かを判別する(ステップS408)。例えば、貯湯ユニットコントローラ500は、図示せぬ水位センサが検出した浴槽湯量が、リモコン600で設定された浴槽設定湯量以上となったかどうかを判別する。貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽湯量が浴槽設定湯量以上でないと判別すると(ステップS408;No)、上述したステップS406に処理を戻す。
一方、浴槽湯量が浴槽設定湯量以上となったと判別した場合(ステップS408;Yes)に、貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り開閉弁207を閉鎖し(ステップS409)、ヒートポンプユニット100を停止させ(ステップS410)、そして、タンク側ポンプ202を停止させる(ステップS411)。こうして貯湯ユニットコントローラ500は、直接湯張り処理を終え、再び待機状態となる。
このような直接湯張り運転時において、ヒートポンプユニット100にて加熱された湯の温度は、貯湯タンク201に貯湯された貯湯温度(一例として65℃)や、湯張り時の浴槽設定湯温(一例として、42℃)よりも低くなる(一例として、35℃)。そのため、COPを高くすることができる。
<直接保温運転>
続いて、ヒートポンプユニット100を稼働させて加熱した湯を用いて浴槽300の湯を加熱する直接保温運転について説明を行う。なお、直接保温運転も、余剰電力を活用して行われる。例えば、上述した直接湯張り運転を終えた後に、HEMSコントローラ700が引き続き余剰電力量の発生を判別すると、貯湯ユニットコントローラ500に指令が発せられる。
この直接保温運転では、図14に示すように、浴槽循環ポンプ209が稼働され、浴槽300の湯が風呂熱交換器208を通って循環される。
また、ヒートポンプユニット100が稼働されると共に、タンク側ポンプ202が稼働され、三方弁203から供給された湯(低温水)は、タンク側ポンプ202、ヒートポンプ入水配管121の順に流れ、冷媒−水熱交換器102に送られる。そして、冷媒−水熱交換器102にて冷媒との熱交換によって加熱された湯は、ヒートポンプ出湯配管122、四方弁204、温水導入配管236、風呂熱交換器208の順に送られる。そして、風呂熱交換器208にて浴槽の湯との熱交換によって放熱して温度が下降した低温水となる。このように温度が下降した低温水は、温水導出配管235、三方弁203、タンク側ポンプ202の順に送られ、再度、ヒートポンプ入水配管121からヒートポンプユニット100に供給される。
以下、このような直接保温運転における処理(直接保温処理)について、図15を参照して説明する。図15は、直接保温処理を説明するためのフローチャートである。この直接保温処理は、例えば、HEMSコントローラ700からの保温指令(直接保温運転の指令)に応答して実行される。
貯湯ユニットコントローラ500は、HEMSコントローラ700から保温指令(直接保温運転の指令)がなされるまで待機する(ステップS501;No)。
この待機状態から、HEMSコントローラ700により保温指令がなされると(ステップS501;Yes)、貯湯ユニットコントローラ500は、三方弁203及び四方弁204を切り換える(ステップS502)。
つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、三方弁203の入水側を入水口bに切り換え(入水口b−出水口cを開放、入水口a−出水口cを閉塞)、タンク側ポンプ202(吸入側)と風呂熱交換器208とを接続させる。また、貯湯ユニットコントローラ500は、四方弁204の入水側を入水口aに切り換えると共に、出水側を出水口dに切り換え(入水口a−出水口dを開放、その他を閉塞)、ヒートポンプ出湯配管122と温水導入配管236とを接続させる。
貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽循環ポンプ209を稼働させる(ステップS503)。この浴槽循環ポンプ209の稼働に伴い、浴槽300の湯は、浴槽戻り配管234、風呂熱交換器208、浴槽往き配管233、浴槽300の順に循環する。
貯湯ユニットコントローラ500は、ヒートポンプユニット100を稼働させる(ステップS504)。
なお、ヒートポンプユニット100は、余剰電力量に応じた加熱能力にて稼働することになる。その際、ヒートポンプユニット100は、直接湯張り運転時よりも加熱能力を小さくし、かつ、直接湯張り運転時よりも出湯温度を高く(一例として、50℃)する。
貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202を稼働させる(ステップS505)。このタンク側ポンプ202の稼働に伴い、ヒートポンプユニット100で沸き上げられた湯は、ヒートポンプ出湯配管122、四方弁204、温水導入配管236、風呂熱交換器208の順に送られる。そして、風呂熱交換器208にて浴槽の湯との熱交換によって放熱して温度が下降した低温水となる。このように温度が下降した低温水は、温水導出配管235、三方弁203、タンク側ポンプ202の順に送られ、再度、ヒートポンプ入水配管121からヒートポンプユニット100に供給される。
貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202を温調制御する(ステップS506)。例えば、貯湯ユニットコントローラ500は、風呂熱交換器208の出口側の温度と、風呂熱交換器208の入り口側の温度(浴槽温度センサ223が検出した温度)との温度差が予め定められた値で一定になるように、タンク側ポンプ202の回転数を制御する。
貯湯ユニットコントローラ500は、保温指令が継続されているか否かを判別する(ステップS507)。例えば、HEMSコントローラ700から保温を継続すべき旨の指令が発せられているかどうかを判別する。
なお、保温指令が継続されていないと判別すると(ステップS507;No)、貯湯ユニットコントローラ500は、後述するステップS509に処理を進める。
貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽温度が浴槽設定温度以上となったか否かを判別する(ステップS508)。つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽温度センサ223が検出した浴槽温度がリモコン600で設定された設定温度以上となったかどうかを判別する。貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽温度が浴槽設定温度以上でないと判別すると(ステップS508;No)、上述したステップS506に処理を戻す。
一方、浴槽温度が浴槽設定温度以上となったと判別した場合(ステップS508;Yes)に、貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202を停止させ(ステップS509)、ヒートポンプユニット100を停止させ(ステップS510)、そして、浴槽循環ポンプ209を停止させる(ステップS511)。こうして貯湯ユニットコントローラ500は、直接保温処理を終え、再び待機状態となる。
このような直接保温運転時においても、ヒートポンプユニット100にて加熱された湯の温度は、貯湯タンク201に貯湯された貯湯温度(一例として65℃)よりも低くなる(一例として、50℃)。そのため、COPを高くすることができる。
<HEMSコントローラの動作>
以下、貯湯式給湯機1を制御するHEMSコントローラ700の動作について、図16及び図17を参照して説明する。図16は、HEMSコントローラ700における沸き上げ量決定処理を説明するためのフローチャートである。また、図17は、HEMSコントローラ700における運転モード選択処理を説明するためのフローチャートである。
図16に示す沸き上げ量決定処理は、例えば、1日の終わり(一例として、23:00〜0:00の間)に実行される。
まず、HEMSコントローラ700は、天気情報を取得し(ステップS601)、太陽光発電装置710の発電量を予測する(ステップS602)。
例えば、発電量予測部701は、例えば、インターネットINを通じて、天気予報(気象予測情報)を取得し、太陽光発電装置710における翌日の発電量を予測する。
HEMSコントローラ700は、電力負荷機器EAの消費電力量を予測する(ステップS603)。
例えば、消費電力量予測部702は、記憶部709に蓄積した消費電力量の過去実績や、スケジュール情報等に基づいて、電力負荷機器EAにおける翌日の消費電力量を予測する。
HEMSコントローラ700は、給湯負荷を予測し(ステップS604)、貯湯タンク201の蓄熱量を決定する(ステップS605)。
例えば、給湯負荷予測部703は、記憶部709に蓄積した給湯負荷の過去実績や、スケジュール情報等に基づいて、翌日の給湯負荷を予測する。そして、予測した給湯負荷を賄うために必要となる貯湯タンク201の蓄熱量を決定する。
HEMSコントローラ700は、売電量を決定し(ステップS606)、余剰電力量を算出する(ステップS607)。
HEMSコントローラ700は、昼間沸き上げ量を決定し(ステップS608)、夜間沸き上げ量を決定する(ステップS609)。
例えば、昼間沸き上げ量決定部704は、余剰電力量に基づいて、貯湯式給湯機1における昼間の沸き上げ量を決定する。また、夜間沸き上げ量決定部705は、貯湯タンク201の蓄熱量から、昼間沸き上げ量決定部704が決定した昼間の沸き上げ量を差し引いて、貯湯式給湯機1における夜間の沸き上げ量を決定する。
次に、図17に示す運転モード選択処理を説明する。この運転モード選択処理は、夜間の沸き上げ運転を終えた後の昼間に実行される。
まず、HEMSコントローラ700は、余剰電力が生じるまで待機する(ステップS701;No)。そして、余剰電力が生じると(ステップS701;Yes)、HEMSコントローラ700は、貯湯ユニットコントローラ500に、第1の貯湯温度を設定する(ステップS702)。
HEMSコントローラ700は、貯湯式給湯機1に貯湯運転を実施させる(ステップS703)。
HEMSコントローラ700は、貯湯タンク201の蓄熱量が十分となったか否かを判別する(ステップS704)。HEMSコントローラ700は、貯湯タンク201の蓄熱量が十分でないと判別すると(ステップS704;No)、ステップS703に処理を戻し、貯湯式給湯機1に貯湯運転の実施を継続させる。
一方、貯湯タンク201の蓄熱量が十分であると判別した場合(ステップS704;Yes)に、HEMSコントローラ700は、余剰電力の有無を判別する(ステップS705)。HEMSコントローラ700は、余剰電力がないと判別すると(ステップS705;No)、運転モード選択処理を終える。
一方、余剰電力があると判別した場合(ステップS705;Yes)に、HEMSコントローラ700は、蓄熱量が充足している旨を利用者に通知する(ステップS706)。そして、ユーザから湯張りが選択されたか否かを判別する(ステップS707)。HEMSコントローラ700は、湯張りが選択されていないと判別すると(ステップS707;No)、HEMSコントローラ700は、貯湯ユニットコントローラ500に、第2の貯湯温度を設定する(ステップS708)。そして、HEMSコントローラ700は、貯湯式給湯機1を貯湯運転モードに移行させる(ステップS709)。
一方、湯張りが選択されたと判別した場合(ステップS707;Yes)に、HEMSコントローラ700は、貯湯式給湯機1を湯張り運転モードに移行させる(ステップS710)。更に、HEMSコントローラ700は、余剰電力の有無を判別する(ステップS711)。HEMSコントローラ700は、余剰電力がないと判別すると(ステップS711;No)、運転モード選択処理を終える。
一方、余剰電力があると判別した場合(ステップS711;Yes)に、HEMSコントローラ700は、貯湯式給湯機1を保温運転モードに移行させる(ステップS712)。
<一日の運転動作例>
図18(a)〜(e)のグラフを参照して、貯湯式給湯機1における一日の運転動作例について説明する。図18(a)は、一日の給湯負荷の変化を示している。図18(b)は、貯湯タンク201における一日の蓄熱量の変化を示している。図18(c)は、ヒートポンプユニット100における一日の加熱能力の変化を示している。図18(d)は、ヒートポンプユニット100における一日の消費電力の変化を示している。そして、図18(e)は、ヒートポンプユニット100における一日の出湯温度の変化を示している。
図18(c),(d)に示すように、一般的に、7:00より前に設定されている深夜時間帯に、ヒートポンプユニット100を稼働させて貯湯運転を行い、図18(b)に示すように、貯湯タンク201の蓄熱量を増やす。貯湯タンク201に蓄熱させる蓄熱量は、貯湯タンク201に定められた最大蓄熱量でもよく、また、予想される給湯負荷に合わせて求めた蓄熱量であってもよい。このときのヒートポンプユニット100からの出湯温度は、図18(e)に示すように、例えば、65℃である。
図18(a)に示すように、7:00から18:00の間には、給湯端末(一例として、シャワーやカラン)からの一般給湯負荷が発生する。なお、一般給湯負荷が発生していない時間でも、貯湯タンク201からの放熱により、徐々に蓄熱量が減少する。
図18(a)に示すように、日中の、例えば、10:00以降において、太陽光発電装置710の発電電力量が大きく、家庭内で消費される消費電力量が小さいと、余剰電力量が発生する。なお、日中不在で、家電を使用していなければ、太陽の光が差し込むと直ぐに余剰電力量は発生する。この余剰電力量が発生すると、HEMSコントローラ700からの指令により、直接湯張り運転が実施され、直接湯張り負荷が発生する。
このとき、図18(d)に示すように、ヒートポンプユニット100の消費電力を、余剰電力よりも小さくすることで、昼間の割高な買電量を抑制できる。また、図18(e)に示すように、直接湯張り時におけるヒートポンプユニット100からの出湯温度を、例えば、35℃まで低くすることでCOPを高くできる。
また、図18(c),(d)に示すように、直接湯張り運転が終了した後でも、引き続き余剰電力が発生していると、HEMSコントローラ700からの指令により、直接保温運転が実施される。
この直接保温運転では、図18(c)に示すように、直接湯張り運転時よりも加熱能力を小さくし、また、図18(e)に示すように、直接湯張り運転時よりも出湯温度を高くする(一例として、50℃)。
図18(a)に示すように、直接保温運転(直接保温負荷)が終了した後、時間が経過して、例えば、19:00付近に入浴する場合(一例として、入浴時刻が19:00付近に設定されている場合)、直前に通常保温運転が実施され、通常保温負荷が発生する。
また、19:00以降は、例えば、シャワー負荷が発生し、図18(b)に示すように、貯湯タンク201の蓄熱量が大きく減少する。
図18(a)に示すように、例えば、21:00付近で浴槽300の湯温が低下した場合に、通常保温運転が実施され、通常保温負荷が発生する。そして、1日の終わり(一例として、23:00付近)に蓄熱量が最も少なくなるように深夜時間帯の貯湯量を学習するとよい。
また、上述したように、HEMSコントローラ700は、その時点の発電電力量、家庭内の消費電力量、及び、天気予報や過去実績を利用して予測される予測発電電力量に基づいて余剰電力量を算出し、そのようにして算出した余剰電力量に基づいて、直接湯張り運転や直接保温運転の指令を貯湯ユニットコントローラ500に発する。
その際、貯湯ユニットコントローラ500は、余剰電力量(発電電力量)の値も受け取り、この余剰電力量の大きさに応じて、直接湯張り運転時や直接保温運転時におけるヒートポンプユニット100の加熱能力の大きさを設定するようにしてもよい。
また、貯湯ユニットコントローラ500は、翌日が晴天で余剰電力量(発電電力量)が大きくなると予想される場合に、深夜時間帯に行う貯湯運転時の貯湯量(蓄熱量)を小さく設定してもよい。例えば、貯湯ユニットコントローラ500は、貯湯タンク201に貯湯すべき湯水の蓄熱量から、翌日の直接湯張り運転や直接保温運転により見込まれる分の熱量を差し引いた目標蓄熱量を定める。そして、貯湯ユニットコントローラ500は、この目標蓄熱量を満たすまで、貯湯運転を行い、貯湯タンクに湯水を貯湯させる。
また、余剰電力量(発電電力量)を予測しない場合や、太陽光発電装置710のような発電設備が備わっていない場合でも、HEMSコントローラ700やリモコン600からの指令に応じて、貯湯ユニットコントローラ500は、直接湯張り運転や直接保温運転を実施するようにしてもよい。
例えば、リモコン600により入浴時刻が設定されている場合、貯湯ユニットコントローラ500は、この入浴時刻までに、直接湯張り及び直接保温運転を終えるように制御する。
<効果>
太陽光発電装置710による余剰電力が発生するのは昼間であり、このとき貯湯タンク201は、夜間の負荷が高い時間帯に備えているため、一般的に蓄熱量が大きい。この状態で沸き増し運転(追加の貯湯運転)を行ったとしても、現在の貯湯温度より高い出湯温度でヒートポンプユニット100を稼働する必要があり、消費電力が大きくなってしまう。
これに対して、本願発明の様に、余剰電力を用いて加熱した湯を、浴槽300に給湯する直接湯張り運転を行うことで、貯湯タンク201の貯湯温度よりも低い出湯温度での給湯が可能であり、消費電力を小さくできる。
また、本願発明では、余剰電力で湯張り(直接湯張り運転)を行うため、その分、夜間の貯湯運転時による蓄熱量を少なくでき、それに伴い、買電量も小さくできる。
また、昼間の外気温度が高いときにヒートポンプユニット100を稼働させるため、消費電力量をより小さくできる。
また、直接湯張り運転において、浴槽300に給湯する湯の温度を、リモコン600にて設定される風呂給湯温度(一例として、42℃)よりも低い湯温(一例として、35℃)とすることで、浴槽300からの放熱を小さくすることができる。
また、浴槽300の断熱性を高くすると、更に放熱を小さくできる。
また、直接湯張り運転時におけるヒートポンプユニット100の加熱能力を小さくすることで、例えば、天候が急変して太陽光発電装置710の発電電力量が減少し、買電が必要となる状況となったとして、買電量が発生する割合を小さくできる。
また、直接保温運転では、直接湯張り運転時に比べてヒートポンプユニット100からの出湯温度を高くしているものの、上述したように、ヒートポンプユニット100の加熱能力を小さくしているため、消費電力は大きくならない。
また、直接湯張り運転において、貯湯タンク201の湯(蓄熱)を利用しない構成であるため、貯湯タンク201の容量をより小さくできる。
<変形例>
上記の実施形態1では、直接湯張り運転を実施し、低温の湯を浴槽300に貯めた(張った)後に、直接保温運転を行って浴槽温度を浴槽設定温度まで加熱する場合について説明したが、直接湯張り運転を実施する代わりに、市水を浴槽300に貯めた後に、直接保温運転を行って浴槽温度を浴槽設定温度まで加熱してもよい。
以下、このような浴槽300に貯めた市水を直接保温運転により加熱する処理(特殊湯張り処理)について、図19を参照して説明する。図19は、特殊湯張り処理を説明するためのフローチャートである。この特殊湯張り処理は、例えば、HEMSコントローラ700からの特殊湯張り指令に応答して実行される。
貯湯ユニットコントローラ500は、HEMSコントローラ700から特殊湯張り指令がなされるまで待機する(ステップS801;No)。
この待機状態から、HEMSコントローラ700により特殊湯張り指令がなされると(ステップS801;Yes)、貯湯ユニットコントローラ500は、三方弁203及び四方弁204を切り換える(ステップS802)。
つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、三方弁203の入水側を入水口bに切り換え(入水口b−出水口cを開放、入水口a−出水口cを閉塞)、タンク側ポンプ202(吸入側)と風呂熱交換器208とを接続させる。また、貯湯ユニットコントローラ500は、四方弁204の入水側を入水口aに切り換えると共に、出水側を出水口dに切り換え(入水口a−出水口dを開放、その他を閉塞)、ヒートポンプ出湯配管122と温水導入配管236とを接続させる。
貯湯ユニットコントローラ500は、風呂給湯混合弁206の水側を全開し(ステップS803)、湯張り開閉弁207を開放する(ステップS804)。これにより、給水端241からの市水が湯張り開閉弁207に送られ、浴槽往き配管233、及び、浴槽戻り配管234を通じて、浴槽300に供給される。
貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽水位が循環可能水位以上となるまで待機する(ステップS805)。例えば、貯湯ユニットコントローラ500は、図示せぬ水位センサが検出した浴槽水位が、浴槽循環ポンプ209にて循環可能となるまで待機する。
貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽水位が循環可能水位以上となったと判別すると(ステップS805;Yes)、浴槽循環ポンプ209を稼働させる(ステップS806)。この浴槽循環ポンプ209の稼働に伴い、浴槽300に貯められた市水は、浴槽戻り配管234、風呂熱交換器208、浴槽往き配管233、浴槽300の順に循環する。
貯湯ユニットコントローラ500は、ヒートポンプユニット100を稼働させる(ステップS807)。
なお、ヒートポンプユニット100は、余剰電力量に応じた加熱能力にて稼働することになる。その際、ヒートポンプユニット100は、直接湯張り運転時よりも加熱能力を小さくし、かつ、直接湯張り運転時よりも出湯温度を高く(一例として、50℃)する。
貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202を稼働させる(ステップS808)。このタンク側ポンプ202の稼働に伴い、ヒートポンプユニット100で沸き上げられた湯は、ヒートポンプ出湯配管122、四方弁204、温水導入配管236、風呂熱交換器208の順に送られる。そして、風呂熱交換器208にて浴槽の市水との熱交換によって放熱して温度が下降した低温水となる。このように温度が下降した低温水は、温水導出配管235、三方弁203、タンク側ポンプ202の順に送られ、再度、ヒートポンプ入水配管121からヒートポンプユニット100に供給される。
貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202を温調制御する(ステップS809)。例えば、貯湯ユニットコントローラ500は、風呂熱交換器208の出口側の温度と、風呂熱交換器208の入り口側の温度(浴槽温度センサ223が検出した温度)との温度差が予め定められた値で一定になるように、タンク側ポンプ202の回転数を制御する。
貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽水位が設定水位以上となったか否かを判別する(ステップS810)。貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽水位が設定水位以上でないと判別すると(ステップS810;No)、上述したステップS809に処理を戻す。
一方、浴槽水位が設定水位以上であると判別した場合(ステップS810;Yes)に、貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り開閉弁207を閉鎖する(ステップS811)。
貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202を温調制御し(ステップS812)、特殊湯張り指令が継続されているか否かを判別する(ステップS813)。例えば、HEMSコントローラ700から特殊湯張りを継続すべき旨の指令が発せられているかどうかを判別する。
なお、特殊湯張り指令が継続されていないと判別すると(ステップS813;No)、貯湯ユニットコントローラ500は、後述するステップS815に処理を進める。
貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽温度が浴槽設定温度以上となったか否かを判別する(ステップS814)。つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽温度センサ223が検出した浴槽温度がリモコン600で設定された設定温度以上となったかどうかを判別する。貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽温度が浴槽設定温度以上でないと判別すると(ステップS814;No)、上述したステップS812に処理を戻す。
一方、浴槽温度が浴槽設定温度以上となったと判別した場合(ステップS814;Yes)に、貯湯ユニットコントローラ500は、ヒートポンプユニット100を停止させ(ステップS815)、タンク側ポンプ202を停止させ(ステップS816)、そして、浴槽循環ポンプ209を停止させる(ステップS817)。こうして貯湯ユニットコントローラ500は、特殊湯張り処理を終え、再び待機状態となる。
このような特殊湯張り運転時においても、ヒートポンプユニット100にて加熱された湯の温度は、貯湯タンク201に貯湯された貯湯温度(一例として65℃)よりも低くなる(一例として、50℃)。そのため、COPを高くすることができる。
<実施形態2>
図20は、本発明の実施形態2に係る貯湯式給湯機2の構成を示す構成図である。この貯湯式給湯機2は、上述した貯湯式給湯機1の構成に加え、湯張り切換弁211と、湯張り流量調整弁212と、直接湯張り配管237とを備えている。
湯張り切換弁211は、例えば、三方弁であり、入水口aと出水口b,cとを備えている。入水口aは、四方弁204(出水口d)と接続されている。出水口bは、湯張り流量調整弁212を経由して直接湯張り配管237と接続されている。出水口cは、送湯配管231や温水導入配管236と接続されている。
湯張り切換弁211は、貯湯運転時に、出水側を出水口cに切り換え(入水口a−出水口cを開放、入水口a−出水口bを閉塞)、四方弁204を通じてヒートポンプ出湯配管122と貯湯タンク201の上部とを接続させる。
また、湯張り切換弁211は、直接湯張り運転時に、出水側を出水口bに切り換え(入水口a−出水口bを開放、入水口a−出水口cを閉塞)、四方弁204を通じてヒートポンプ出湯配管122と直接湯張り配管237(湯張り流量調整弁212)とを接続させる。
湯張り流量調整弁212は、直接湯張り運転時に、直接湯張り配管237を通じて浴槽300に給湯される湯の流量を調整する。つまり、浴槽300側が大気解放(開放)となっていても、ヒートポンプユニット100にて加熱する湯の流量を適切に制御することができる。
<直接湯張り運転>
貯湯式給湯機2において、最も特徴的な直接湯張り運転について説明を行う。この直接湯張り運転において、図21に示すように、ヒートポンプユニット100が稼働すると共に、貯湯タンク201の下部から取水された湯は、三方弁203、タンク側ポンプ202、ヒートポンプ入水配管121の順に流れ、冷媒−水熱交換器102に送られる。そして、冷媒−水熱交換器102にて冷媒との熱交換によって加熱された湯は、ヒートポンプ出湯配管122、四方弁204、湯張り切換弁211、湯張り流量調整弁212、直接湯張り配管237の順に送られ、そして、浴槽往き配管233、及び、浴槽戻り配管234を通じて、浴槽300に給湯される。
以下、このような直接湯張り運転を行う処理(直接湯張り処理)について、図22を参照して説明する。図22は、貯湯式給湯機2における直接湯張り処理を説明するためのフローチャートである。この直接湯張り処理は、例えば、HEMSコントローラ700からの湯張り指令(直接湯張り運転の指令)に応答して実行される。
貯湯ユニットコントローラ500は、HEMSコントローラ700から湯張り指令(直接湯張り運転の指令)がなされるまで待機する(ステップS901;No)。
この待機状態から、HEMSコントローラ700により湯張り指令がなされると(ステップS901;Yes)、貯湯ユニットコントローラ500は、三方弁203及び四方弁204を切り換える(ステップS902)。
つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、三方弁203の入水側を入水口aに切り換え(入水口a−出水口cを開放、入水口b−出水口cを閉塞)、タンク側ポンプ202(吸入側)と貯湯タンク201の下部とを接続させる。また、貯湯ユニットコントローラ500は、四方弁204の入水側を入水口aに切り換えると共に、出水側を出水口dに切り換え(入水口a−出水口dを開放、その他を閉塞)、ヒートポンプ出湯配管122と送湯配管231とを接続させる。
貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り切換弁211を切り換える(ステップS903)。つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り切換弁211の出水側を出水口bに切り換え(入水口a−出水口bを開放、入水口a−出水口cを閉塞)、四方弁4を通じてヒートポンプ出湯配管122と直接湯張り配管237(湯張り流量調整弁212)とを接続させる。
貯湯ユニットコントローラ500は、ヒートポンプユニット100を稼働させる(ステップS904)。
なお、ヒートポンプユニット100は、余剰電力量に応じた消費電力量にて稼働することになる。つまり、ヒートポンプユニット100の消費電力量を夜間蓄熱時よりも小さくすることで、出湯温度を低くしている(一例として、35℃)。なお、このように、出湯温度を低くすると、COPが高くなるため、加熱能力が夜間蓄熱時と同じでも、消費電力量が小さくなる。
貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り流量調整弁212を開放し(ステップS905)、そして、タンク側ポンプ202を稼働させる(ステップS906)。
これにより、貯湯タンク201の下部から取水された水(低温水)は、三方弁203、タンク側ポンプ202、ヒートポンプ入水配管121の順に流れ、冷媒−水熱交換器102に送られる。そして、冷媒−水熱交換器102にて冷媒との熱交換によって加熱された湯は、ヒートポンプ出湯配管122、四方弁204、湯張り切換弁211、湯張り流量調整弁212、直接湯張り配管237の順に送られ、そして、浴槽往き配管233、及び、浴槽戻り配管234を通じて、浴槽300に給湯される。
貯湯ユニットコントローラ500は、温調制御処理を実行する(ステップS907)。なお、温調制御処理についての詳細は後述する。
貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り指令が継続されているか否かを判別する(ステップS908)。例えば、HEMSコントローラ700から湯張りを継続すべき旨の指令が発せられているかどうかを判別する。
なお、湯張り指令が継続されていないと判別すると(ステップS908;No)、貯湯ユニットコントローラ500は、後述するステップS910に処理を進める。
貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽湯量が浴槽設定湯量以上となったか否かを判別する(ステップS909)。例えば、貯湯ユニットコントローラ500は、図示せぬ水位センサが検出した浴槽湯量が、リモコン600で設定された浴槽設定湯量以上となったかどうかを判別する。貯湯ユニットコントローラ500は、浴槽湯量が浴槽設定湯量以上でないと判別すると(ステップS909;No)、上述したステップS907に処理を戻す。
一方、浴槽湯量が浴槽設定湯量以上となったと判別した場合(ステップS909;Yes)に、貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り流量調整弁212を閉鎖し(ステップS910)、ヒートポンプユニット100を停止させ(ステップS911)、そして、タンク側ポンプ202を停止させる(ステップS912)。
貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り切換弁211を切り換える(ステップS913)。つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り切換弁211の出水側を出水口cに切り換え(入水口a−出水口cを開放、入水口a−出水口bを閉塞)、四方弁4を通じて送られた湯が、例えば、送湯配管231を通じて貯湯タンク201の上部に供給されるようにする。こうして貯湯ユニットコントローラ500は、直接湯張り処理を終え、再び待機状態となる。
ここで、上述したステップS907における温調制御処理の詳細について、図23を参照して説明する。図23は、温調制御処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
貯湯ユニットコントローラ500は、出湯温度を計測する(ステップS921)。つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、出湯温度センサ112からの情報に基づいて、出湯温度を計測する。
貯湯ユニットコントローラ500は、出湯温度が目標出湯温度を超えたか否かを判別する(ステップS922)。つまり、直接湯張り運転において、余剰電力量に応じた目標出湯温度(一例として、35℃)が定められているため、貯湯ユニットコントローラ500は、計測された出湯温度がこの目標出湯温度よりも高温となったかどうかを判別する。
貯湯ユニットコントローラ500は、出湯温度が目標出湯温度を超えたと判別すると(ステップS922;Yes)、タンク側ポンプ202の回転数が最大回転数であるか否かを判別する(ステップS923)。
貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202の回転数が最大回転数であると判別すると(ステップS923;Yes)、湯張り流量調整弁212の開度を1レベル上げる(ステップS924)。つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り流量調整弁212の開度を1レベル分だけ開く。
そして、貯湯ユニットコントローラ500は、温調制御処理を終え、上述した図22の直接湯張り処理へと制御を戻す。
一方、タンク側ポンプ202の回転数が最大回転数でないと判別した場合(ステップS923;No)に、貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202の回転数を1レベル上げる(ステップS925)。つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202の回転数を1レベル分だけ高くする。
そして、貯湯ユニットコントローラ500は、温調制御処理を終え、図22の直接湯張り処理へと制御を戻す。
また、上述したステップS922にて、出湯温度が目標出湯温度を超えていないと判別した場合(ステップS922;No)に、貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202の回転数が最小回転数であるか否かを判別する(ステップS926)。
貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202の回転数が最小回転数であると判別すると(ステップS926;Yes)、湯張り流量調整弁212の開度を1レベル下げる(ステップS927)。つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、湯張り流量調整弁212の開度を1レベル分だけ閉じる。
そして、貯湯ユニットコントローラ500は、温調制御処理を終え、図22の直接湯張り処理へと制御を戻す。
一方、タンク側ポンプ202の回転数が最小回転数でないと判別した場合(ステップS926;No)に、貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202の回転数を1レベル下げる(ステップS928)。つまり、貯湯ユニットコントローラ500は、タンク側ポンプ202の回転数を1レベル分だけ低くする。
そして、貯湯ユニットコントローラ500は、温調制御処理を終え、図22の直接湯張り処理へと制御を戻す。
このような直接湯張り運転時において、上述したように、余剰電力量に応じた加熱能力でヒートポンプユニット100を稼働させているため、ヒートポンプユニット100にて加熱された湯の温度は、比較的低い。この低い温度の湯による湯張りを行う際に、貯湯タンク201及び一般給湯混合弁205をバイパスして浴槽300へと導く直接湯張り配管237を用いて給湯する。このため、湯張りの途中で、給湯端末が使用された場合には、上述した図6に示す一般給湯運転が可能であり、給湯端末から低い温度の湯が供給されることがない。
この結果、給湯端末への給湯に影響を及ぼすことなく、浴槽への湯張りを行うことができる。
また、直接湯張り運転時においてヒートポンプユニット100にて加熱された湯の温度は、貯湯タンク201に貯湯された貯湯温度(一例として65℃)や、湯張り時の浴槽設定湯温(一例として、42℃)よりも低くなる(一例として、35℃)。そのため、COPを高くすることができる。
更に、直接湯張り配管237には、湯張り流量調整弁212が設けられているため、給湯先の浴槽300側が大気解放(開放)となっていても、ヒートポンプユニット100にて加熱する湯の流量を適切に制御することができる。
<他の実施形態>
上記の実施形態では、図13に示す直接湯張り処理のステップS408にて、浴槽湯量が浴槽設定湯量以上となった場合に、処理を終了する場合について説明したが、例えば、余剰電力量が基準値以下に減少した場合に、処理を終了させてもよい。
また、上記の実施形態では、図15に示す直接保温処理のステップS508にて、浴槽温度が設定温度以上となった場合に、処理を終了する場合について説明したが、同様に、余剰電力量が基準値以下に減少した場合に、処理を終了させてもよい。
すなわち、直接湯張り運転(直接湯張り処理)や直接保温運転(直接保温処理)は、余剰電力量を有効に活用するためのものであり、買電が生じるような場合には、運転を終了させてもよい。なお、その場合、例えば、設定された入浴時刻までに、通常湯張り運転や通常保温運転を行うものとする。
また、図13に示す直接湯張り処理が終了した後に続けて図15に示す直接保温処理を行う場合には、例えば、図13におけるステップS410(ヒートポンプユニット100の停止)やステップS411(タンク側ポンプ202の停止)をあえて実行せずに、図15の直接保温処理へ移行するようにしてもよい。
また、上記の実施形態において、貯湯ユニットコントローラ500によって実行されるプログラムは、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disc)、MO(Magneto-Optical Disk)、USBメモリ、メモリカード等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布することも可能である。そして、かかるプログラムを特定の又は汎用のコンピュータにインストールすることによって、当該コンピュータを上記の実施形態における貯湯ユニットコントローラ500として機能させることも可能である。
また、上記のプログラムをインターネットといった通信ネットワーク上のサーバ装置が有するディスク装置に格納しておき、例えば、搬送波に重畳させて、コンピュータにダウンロードするようにしてもよい。また、通信ネットワークを介してプログラムを転送しながら起動実行することによっても、上述の処理を達成することができる。さらに、プログラムの全部又は一部をサーバ装置上で実行させ、その処理に関する情報をコンピュータが通信ネットワークを介して送受信しながらプログラムを実行することによっても、上述の処理を達成することができる。
なお、上述の機能を、OS(Operating System)が分担して実現する場合又はOSとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、OS以外の部分のみを上記の記録媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロードしてもよい。
本発明は、広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能である。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
1,2 貯湯式給湯機、100 ヒートポンプユニット、101 圧縮機、102 冷媒−水熱交換器、103 膨張弁、104 蒸発器、111 入水温度センサ、112 出湯温度センサ、121 ヒートポンプ入水配管、122 ヒートポンプ出湯配管、200 貯湯ユニット、201 貯湯タンク、202 タンク側ポンプ、203 三方弁、204 四方弁、205 一般給湯混合弁、206 風呂給湯混合弁、207 湯張り開閉弁、208 風呂熱交換器、209 浴槽循環ポンプ、211 湯張り切換弁、212 湯張り流量調整弁、221 貯湯温度センサ、222 浴槽往き温度センサ、223 浴槽温度センサ、231 送湯配管、232 給湯配管、233 浴槽往き配管、234 浴槽戻り配管、235 温水導出配管、236 温水導入配管、237 直接湯張り配管、241 給水端、242 給湯端、300 浴槽、400 ヒートポンプコントローラ、500 貯湯ユニットコントローラ、501 測定部、502,707 演算部、503,708 制御部、504,709 記憶部、600 リモコン、700 HEMSコントローラ、701 発電量予測部、702 消費電力量予測部、703 給湯負荷予測部、704 昼間沸き上げ量決定部、705 夜間沸き上げ量決定部、706 昼間運転モード通知部、710 太陽光発電装置、720 パワーコンディショナ、730 分電盤、740 電力メータ

Claims (8)

  1. 湯水を加熱するヒートポンプ装置と、
    前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、
    家庭内において余剰電力が発生した場合に前記ヒートポンプ装置を稼働させ、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を浴槽へ供給する直接湯張り運転を行う制御装置と、を備え、
    前記制御装置は、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転を、前記余剰電力を用いて行った後に、引き続き余剰電力の発生を判別した場合に、前記直接湯張り運転を行う、
    湯式給湯機。
  2. 前記ヒートポンプ装置は、前記直接湯張り運転時において、通常の加熱温度よりも低い温度となるように湯水を加熱する、
    請求項1に記載の貯湯式給湯機。
  3. 浴槽の湯を加熱する熱交換器を更に備え、
    前記制御装置は、前記直接湯張り運転の終了後において、引き続き余剰電力の発生を判別した場合に、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を用いて前記熱交換器により浴槽の湯を加熱する直接保温運転を行う、
    請求項1又は2に記載の貯湯式給湯機。
  4. 湯水を加熱するヒートポンプ装置と、
    前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクと、
    家庭内において余剰電力が発生した場合に前記ヒートポンプ装置を稼働させ、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を浴槽へ供給する直接湯張り運転を行う制御装置と、
    浴槽の湯を加熱する熱交換器と、を備え、
    前記制御装置は、前記直接湯張り運転の終了後において、引き続き余剰電力の発生を判別した場合に、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を用いて前記熱交換器により浴槽の湯を加熱する直接保温運転を行う、
    貯湯式給湯機。
  5. 前記制御装置は、市水を浴槽に貯めた後に、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を用いて前記熱交換器により浴槽の市水を加熱する特殊湯張り運転を行う、
    請求項4に記載の貯湯式給湯機。
  6. 前記貯湯タンクから取り出した湯水を、市水と混合して給湯端末に供給する混合弁と、
    前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を、前記貯湯タンク及び前記混合弁をバイパスして浴槽へと導く湯張り配管と、
    前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水の供給先を、前記貯湯タンクと前記湯張り配管との何れかに切り換える切換弁と、を更に備える、
    請求項1から5の何れか1項に記載の貯湯式給湯機。
  7. 家庭内における発電量及び消費電力量を管理するコントローラと、ヒートポンプ装置により加熱された湯水を貯湯タンクに貯湯する貯湯式給湯機とを有するホームシステムであって、
    前記コントローラは、前記発電量及び前記消費電力量に基づいて、家庭内における余剰電力の発生を判別し、
    前記貯湯式給湯機は、前記コントローラが前記余剰電力の発生を判別した場合に、前記ヒートポンプ装置を稼働させ、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転を、前記余剰電力を用いて行った後に、引き続き余剰電力の発生を前記コントローラが判別した場合に、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を浴槽へ供給する直接湯張り運転を行う、
    ホームシステム。
  8. 湯水を加熱するヒートポンプ装置と、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を貯湯する貯湯タンクとを備えた貯湯式給湯機の制御方法であって、
    家庭内における余剰電力を算出する算出ステップと、
    前記算出ステップにて前記余剰電力が算出された場合に前記ヒートポンプ装置を稼働させ、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を浴槽へ供給する制御ステップと、を備え、
    前記制御ステップは、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を前記貯湯タンクに貯湯する貯湯運転を、前記余剰電力を用いて行った後に、引き続き余剰電力が算出された場合に、前記ヒートポンプ装置により加熱された湯水を浴槽へ供給する直接湯張り運転を行う、
    御方法。
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