JP7251507B2

JP7251507B2 - 貯湯式給湯装置

Info

Publication number: JP7251507B2
Application number: JP2020056166A
Authority: JP
Inventors: 恭義大柿; 友香渡邊; 史人竹内; 史郎風間
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2020-03-26
Publication date: 2023-04-04
Anticipated expiration: 2040-03-26
Also published as: JP2021156484A

Description

本開示は、貯湯式給湯装置に関する。

下記特許文献１に開示された貯湯式給湯装置は、家庭内において余剰電力が発生した場合にヒートポンプ装置を稼働させ、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。このとき、ヒートポンプ装置の消費電力を、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し、ヒートポンプ装置からの出湯温度を、例えば、３５℃まで低くすることでＣＯＰを高くする。

特開２０１９－０３９５７７号公報

従来の技術では、天候の変化によって余剰電力の発生量が予想よりも少なかった場合には、貯湯タンクの蓄熱量が不足するので、昼間に買電して沸き上げ運転をしなければならないことがある。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、昼間の買電を抑制する上で有利になる貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

本開示に係る貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、電力を消費して水を加熱する加熱手段と、加熱手段により貯湯タンクの水を加熱する沸き上げ運転を制御する制御手段と、貯湯タンクから供給される湯と、水源から供給される水とを混合する給湯混合弁と、を備え、制御手段は、給湯混合弁から流出する湯の温度が給湯設定温度に等しくなるように給湯混合弁を制御し、制御手段は、沸き上げ運転として、夜間に商用電源から供給される電力を用いて行う夜間沸き上げ運転と、昼間に太陽光発電装置により発電された電力を用いて行う昼間沸き上げ運転とを実施し、制御手段は、天気予報情報として、翌日の昼間の天気に関する翌日天気情報と、当日の昼間の天気に関する当日天気情報とを受信し、制御手段は、翌日天気情報が、翌日の日射が比較的多い予想である場合には、翌日の日射が比較的少ない予想である場合に比べて、当夜の夜間沸き上げ運転の消費電力量が少なくなるように当夜の夜間沸き上げ運転を実施し、制御手段は、当日天気情報の予想天気と翌日天気情報の予想天気とを比較し、当日天気情報が翌日天気情報よりも日射が少ない予想である場合には、給湯設定温度の値を、現在の値よりも下げるように修整する給湯設定温度修整機能を有するものである。

本開示によれば、昼間の買電を抑制する上で有利になる貯湯式給湯装置を提供することが可能となる。

実施の形態１による貯湯式給湯装置を示す図である。実施の形態１による貯湯式給湯装置が実行する沸き上げ運転に関する処理の例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。各図において共通または対応する要素には、同一の符号を付して、説明を簡略化または省略する。下の説明において、「水」との記載は、原則として、液体の水を意味し、低温の水から高温の湯までが含まれうるものとする。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１による貯湯式給湯装置を示す図である。図１に示すように、本実施の形態の貯湯式給湯装置は、ヒートポンプユニット６と、タンクユニット１８とを備える。ヒートポンプユニット６は、電力を消費して水を加熱する加熱手段に相当する。ヒートポンプユニット６は、ヒートポンプサイクルの運転をすることで水を加熱する。ヒートポンプユニット６は、圧縮機１と、水冷媒熱交換器２と、膨張弁３と、空気熱交換器４と、冷媒循環配管５とを備える。水と、圧縮機１により加熱された冷媒とが水冷媒熱交換器２にて熱を交換することで水が加熱される。水冷媒熱交換器２を通過した冷媒は、膨張弁３により減圧されて気液二相となる。気液二相となった冷媒は、空気熱交換器４を通過する間に外気の熱を吸収して蒸発した後、圧縮機１に吸入される。ヒートポンプユニット６の加熱能力は、単位時間当たりに水に与える熱量であり、単位はワットである。ヒートポンプユニット６の加熱能力は、調整可能でもよい。例えば、圧縮機１の回転速度を変えてヒートポンプユニット６の加熱能力を変えることで、ヒートポンプユニット６の消費電力を調整可能である。

タンクユニット１８内には、湯水を貯留する貯湯タンク１０と、循環ポンプ１１と、切替弁１２とが設置されている。ヒートポンプユニット６とタンクユニット１８とは、ヒートポンプ往き配管１３と、ヒートポンプ戻り配管１４と、電気配線（図示省略）とを介して接続されている。ヒートポンプ往き配管１３は、貯湯タンク１０の下部と、水冷媒熱交換器２の入水口との間をつなぐ。ヒートポンプ往き配管１３の途中に循環ポンプ１１が接続されている。切替弁１２は、流入口であるＡポートと、第一出口となるＢポートと、第二出口となるＣポートとを有する。ヒートポンプ戻り配管１４は、水冷媒熱交換器２の出湯口と、切替弁１２のＡポートとの間をつなぐ。切替弁１２のＢポートは、貯湯配管１５を介して、貯湯タンク１０の上部に接続されている。切替弁１２のＣポートは、バイパス配管１６を介して、貯湯タンク１０の下部に接続されている。

貯湯タンク１０の下部には、給水配管（図示省略）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、給水配管を通って、貯湯タンク１０内に流入し、貯留される。貯湯タンク１０内では、温度による水の密度の差によって、上側が高温で下側が低温になる温度成層を形成することができる。給湯時に貯湯タンク１０から湯が流出すると、給水配管から水が貯湯タンク１０に流入することで、貯湯タンク１０内は常に満水状態に維持される。

本実施の形態の貯湯式給湯装置は、制御手段としての制御部１７を備えている。制御部１７は、貯湯式給湯装置に含まれる各構成要素と電気的に接続されており、貯湯式給湯装置の運転を制御する。制御部１７は、例えば、少なくとも一つのメモリと、少なくとも一つのプロセッサとを備えていてもよい。図示の例では、タンクユニット１８内に制御部１７が設置されているが、ヒートポンプユニット６内に制御部１７を設置してもよい。また、単一の制御部１７に限らず、異なる場所に配置された複数の制御装置が通信により連携することで貯湯式給湯装置の動作を制御してもよい。

制御部１７は、貯湯式給湯装置の沸き上げ運転を制御する。沸き上げ運転は、ヒートポンプユニット６により貯湯タンク１０の水を加熱する運転である。沸き上げ運転のときには以下のようになる。ヒートポンプユニット６と循環ポンプ１１とが運転される。貯湯タンク１０内の下部の低温水がヒートポンプ往き配管１３を通って水冷媒熱交換器２に流入する。低温水は、水冷媒熱交換器２内で加熱されて湯すなわち高温水になる。この高温水がヒートポンプ戻り配管１４、切替弁１２、及び貯湯配管１５を通って貯湯タンク１０の上部に流入する。貯湯タンク１０内で上から下に向かって高温水が徐々に貯えられていく。

本実施の形態の貯湯式給湯装置は、給湯混合弁（図示省略）をさらに備える。給湯混合弁は、貯湯タンク１０から供給される湯と、水道等の外部の水源から給水配管を通って供給される水とを混合することにより、給湯温度を調整する。給湯混合弁から流出した湯は、例えば、宅内の蛇口またはシャワーのような給湯先へ流れる。制御部１７は、使用者が設定した給湯設定温度を記憶している。制御部１７は、給湯混合弁から流出する湯の温度を給湯温度センサ（図示省略）により検出し、その検出温度が給湯設定温度に等しくなるように給湯混合弁の動作を制御する。

本実施の形態の貯湯式給湯装置は、貯湯タンク１０から供給される湯を浴槽に溜める浴槽湯張り動作を実施可能でもよい。例えば、貯湯タンク１０から供給される湯と、水道等の外部の水源から給水配管を通って供給される水とを混合する風呂混合弁（図示省略）を設け、風呂混合弁から流出した湯を浴槽へ供給することにより、浴槽湯張り動作を実施できる。制御部１７は、湯張り設定温度を記憶している。制御部１７は、風呂混合弁から流出する湯の温度を風呂温度センサ（図示省略）により検出し、その検出温度が湯張り設定温度に等しくなるように風呂混合弁の動作を制御する。

本実施の形態の貯湯式給湯装置は、浴槽の湯水を加熱する追い焚き動作を実施可能でもよい。例えば、貯湯タンク１０から供給される湯と、浴槽から循環する湯水である浴水との間で熱を交換する風呂熱交換器（図示省略）を設けることにより、貯湯タンク１０に貯留された湯の熱を利用して追い焚き動作を実施できる。

貯湯タンク１０内の貯湯量及び蓄熱量を検出するための複数の貯湯温度センサ（図示省略）が貯湯タンク１０に設置されている。制御部１７は、貯湯タンク１０内の貯湯量あるいは蓄熱量に応じて、沸き上げ運転の開始及び終了のタイミングを制御する。また、貯湯タンク１０から取り出されて使用された湯の熱量を検出するための温度センサ、給湯流量センサ等（図示省略）がタンクユニット１８内の配管に設置されている。制御部１７は、それらのセンサで検出される情報に応じて、沸き上げ運転により貯湯タンク１０に蓄える熱量の目標値である目標貯湯量を制御する。例えば、制御部１７は、過去所定期間（例えば過去２週間）における使用熱量を統計的に処理した学習結果に応じて目標貯湯量を決めてもよい。

制御部１７と、リモコン２０との間は、有線通信または無線通信により、双方向に通信可能である。制御部１７とリモコン２０とがネットワークを介して通信可能でもよい。リモコン２０は、情報を表示する表示部と、使用者が操作する操作部とを有する。リモコン２０は表示部及び操作部の両方の機能を有するタッチスクリーンを備えてもよい。使用者等の人間は、リモコン２０を操作することで、貯湯式給湯装置を遠隔操作したり、給湯設定温度の値あるいは湯張り設定温度の値を変更したりすることが可能である。リモコン２０の表示部は、使用者等の人間に情報を報知する報知手段としての機能を有する。リモコン２０は、例えば台所、リビング、浴室などの壁に設置されたものでもよい。

制御部１７には、貯湯式給湯装置が備える各種のセンサの出力と、リモコン２０に対する使用者の操作内容の情報などが入力される。制御部１７は、これらの入力情報に基づいてヒートポンプユニット６及びタンクユニット１８の動作をそれぞれ制御する。

制御部１７は、通信アダプタ３２を介して、ブロードバンドルーター３３と通信可能に接続されている。情報入力デバイス３５は、インターネット回線３４とブロードバンドルーター３３と通信アダプタ３２とを介して、制御部１７と通信可能である。情報入力デバイス３５は、例えば、使用者が所持するスマートフォンでもよい。図示の例に代えて、制御部１７とブロードバンドルーター３３とが通信アダプタ３２を介さずに通信してもよい。また、情報入力デバイス３５と制御部１７とが直接的に通信可能な構成としてもよい。リモコン２０及び情報入力デバイス３５のそれぞれは、ユーザーインターフェースに相当する。

本実施の形態の貯湯式給湯装置を有する家庭に太陽光発電装置３０が設けられている。以下では、当該家庭を単に「家庭」と称する。太陽光発電装置３０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３０により発電された直流電力は、パワーコンディショナ（図示省略）により、交流電力に変換され、家庭に供給される。貯湯式給湯装置と、貯湯式給湯装置以外の家庭内の電気機器とは、太陽光発電装置３０により発電された電力により作動可能である。太陽光発電装置３０が発電しない夜間においては電力会社の商用電源からの電力が家庭に供給される。また、太陽光発電装置３０が発電する昼間において、太陽光発電装置３０の発電電力が家庭の消費電力に対して不足する場合には、その不足分の電力が商用電源から家庭に供給される。以下の説明では、太陽光発電装置３０が一日に発電する電力量を「太陽光発電量［ｋＷｈ］」と称する。

本実施の形態の貯湯式給湯装置は、沸き上げ運転として、夜間に商用電源から供給される電力を用いて行う夜間沸き上げ運転と、昼間に太陽光発電装置３０により発電された電力を用いて行う昼間沸き上げ運転とを実施可能である。制御部１７は、深夜時間帯に商用電源から供給される単価の安い深夜電力を用いて夜間沸き上げ運転を実施してもよい。深夜時間帯の開始時刻は、例えば２２時あるいは２３時である。以下の説明では、家庭内で貯湯式給湯装置以外の電気機器が消費する電力を「自家消費電力」と称し、太陽光発電装置３０により発電された電力から自家消費電力を差し引いた値を「余剰電力」と称する。本実施の形態であれば、余剰電力を活用した昼間沸き上げ運転により貯湯タンク１０に熱を蓄えるので、夜間沸き上げ運転により貯湯タンク１０に蓄える必要のある熱量が減る。それゆえ、夜間沸き上げ運転の消費電力量を低減できるので、使用者が電力会社に支払う電気料金を軽減できる。

図示の例では、制御部１７は、通信アダプタ３２を介して、エネルギー管理装置３１と通信可能に接続されている。エネルギー管理装置３１は、貯湯式給湯装置を含む家庭内の電気機器を管理する。太陽光発電装置３０の発電量は、エネルギー管理装置３１にて計測される。エネルギー管理装置３１は、太陽光発電装置３０の発電電力から自家消費電力を減算することで余剰電力を算出することができる。その余剰電力の情報は、通信アダプタ３２を介して制御部１７に伝達される。図示の例に限らず、本開示の貯湯式給湯装置は、エネルギー管理装置３１を備えないものでもよい。

制御部１７は、太陽光発電装置３０の所在地の天気予報情報を受信可能である。例えば、気象庁あるいは気象予測会社からインターネット回線３４により配信された天気予報情報を、ブロードバンドルーター３３を介して制御部１７が受信してもよい。制御部１７は、受信した天気予報情報を用いて、日射量を予測し、当該日射量から太陽光発電量を予測してもよい。

制御部１７は、翌日天気情報及び当日天気情報を天気予報情報として受信する。翌日天気情報は、受信日の翌日の昼間の天気に関する天気予報情報である。当日天気情報は、受信した当日の昼間の天気に関する天気予報情報である。例えば、制御部１７は、夜間沸き上げ運転を開始する前に翌日天気情報を受信し、昼間沸き上げ運転を開始する前に当日天気情報を受信する。

また、天気予報情報を使用者が情報入力デバイス３５またはリモコン２０に入力し、その入力された天気予報情報を制御部１７が受信してもよい。この場合、ネットワークにより配信される天気予報情報を制御部１７が受信可能な構成としなくてもよいので、より簡易なシステムとすることが可能となる。

一般的に、夜間沸き上げ運転が開始される時刻は、例えば２２時あるいは２３時であり、浴槽湯張り動作のような集中給湯負荷が発生する夕方の時間帯よりも遅い時刻である。このため、翌日の集中給湯負荷が発生する時刻までに、当夜の夜間沸き上げ運転と、翌日の昼間沸き上げ運転とにより、必要な熱量を貯湯タンク１０に蓄える必要がある。以下の説明では、夜間沸き上げ運転により貯湯タンク１０に蓄える熱量を「夜間沸き上げ量」と称し、昼間沸き上げ運転により貯湯タンク１０に蓄える熱量を「昼間沸き上げ量」と称する。夜間沸き上げ量は、夜間沸き上げ運転の消費電力量［ｋＷｈ］に比例する。昼間沸き上げ量は、昼間沸き上げ運転の消費電力量［ｋＷｈ］に比例する。

余剰電力を活用して昼間沸き上げ運転を行う場合、どの程度の昼間沸き上げ量が見込めるかは、翌日の太陽光発電量に応じて異なる。翌日の昼間沸き上げ量が多く見込める場合には、当夜の夜間沸き上げ量は少なくてよいので、夜間沸き上げ量を少なくして夜間沸き上げ運転の消費電力量を抑制することが電気料金抑制につながる。翌日の日射が比較的多いと予想される場合、すなわち、翌日の昼間沸き上げ量が比較的多く見込める場合には、当夜の夜間沸き上げ量は少なくてよい。このため、制御部１７は、翌日天気情報が、翌日の日射が比較的多い予想である場合には、翌日の日射が比較的少ない予想である場合に比べて、当夜の夜間沸き上げ運転の消費電力量が少なくなるように当夜の夜間沸き上げ運転を実施する。これにより、電気料金を抑制できる。

例えば、天気予報情報において、晴れ予報は曇り予報よりも日射が多い予想となり、雨予報は曇り予報よりも日射が少ない予想となる。また、天気予報情報において、晴れの時間が長いほど日射が多い予想となり、曇りあるいは雨の時間が長いほど日射が少ない予想となる。制御部１７は、翌日天気情報において、翌日の日射が多いほど夜間沸き上げ運転の消費電力量を少なくし、翌日の日射が少ないほど夜間沸き上げ運転の消費電力量を多くしてもよい。

翌日の日射が比較的多いと予想されると、昼間沸き上げ量が比較的多いとの見込みに基づいて、夜間沸き上げ量が抑制される。そのような場合において、翌日の実際の天気が予想よりも悪くなって日射が少なくなると、実際の太陽光発電量が予想よりも少なくなり、昼間沸き上げ量が見込みを下回る。その結果、貯湯タンク１０の蓄熱量が不足し、その不足を補うために、商用電源から買電した電力によって昼間沸き上げ運転を行うことが必要になる可能性がある。そのような昼間沸き上げ運転を以下「昼間買電沸き上げ運転」と称する。商用電源から昼間に買電する電力の単価は夜間よりも割高であるので、昼間買電沸き上げ運転を実施すると、電気料金が上昇する。本実施の形態における制御部１７は、昼間買電沸き上げ運転の実施をなるべく回避するための機能として、給湯設定温度修整機能を有している。

給湯設定温度修整機能として、制御部１７は、以下の処理を行う。制御部１７は、当日天気情報を受信すると、前夜に夜間沸き上げ運転の消費電力量を決める際に用いられた翌日天気情報の予想天気と、当日天気情報の予想天気とを比較する。その比較の結果、当日天気情報が翌日天気情報よりも日射が少ない予想である場合には、制御部１７は、給湯設定温度の値を、現在の値よりも下げるように修整し、そうでない場合には給湯設定温度の値を修整しない。

本実施の形態であれば、給湯設定温度修整機能を備えたことで、以下の効果が得られる。当日天気情報が翌日天気情報よりも日射が少ない予想である場合、すなわち昼間沸き上げ量が見込みを下回ることになった場合には、給湯設定温度の値を下げるので、給湯時の使用熱量が低減する。その結果、貯湯タンク１０の蓄熱量の減少を抑制できるので、昼間買電沸き上げ運転の実施をなるべく回避する上で有利になる。それゆえ、昼間の買電を抑制でき、電気料金を抑制できる。

例えば、翌日天気情報の予想天気が晴れであり、当日天気情報の予想天気が曇りまたは雨であるとすると、当日天気情報が翌日天気情報よりも日射が少ない予想であることに該当する。また、当日天気情報の予想天気における晴れの時間が、翌日天気情報の予想天気における晴れの時間よりも短いとすると、当日天気情報が翌日天気情報よりも日射が少ない予想であることに該当する。

夜間沸き上げ運転を開始する前に、制御部１７は、翌日天気情報を用いて、翌日の太陽光発電量を予測してもよい。その予測された太陽光発電量の値を以下「前日予測値」と称する。前日予測値が大きい場合には翌日の昼間沸き上げ量が多く見込めるので、当夜の夜間沸き上げ量は少なくてよい。このため、制御部１７は、前日予測値が大きい場合には、前日予測値が小さい場合に比べて、夜間沸き上げ運転の消費電力量が少なくなるように制御する。これにより、電気料金を抑制できる。制御部１７は、前日予測値が大きいほど、夜間沸き上げ運転の消費電力量を少なくしてもよい。すなわち、制御部１７は、前日予測値が小さいほど、夜間沸き上げ運転の消費電力量を多くしてもよい。

制御部１７は、太陽光発電装置３０の発電能力に関する情報である発電能力情報と、太陽光発電装置３０の所在地に関する情報である所在地情報とを記憶している。発電能力情報は、例えば、太陽光発電装置３０の定格発電能力［ｋＷ］の値の情報を含む。すなわち、発電能力情報は、太陽光発電装置３０のシステム容量の情報に相当する。使用者が情報入力デバイス３５またはリモコン２０に入力した発電能力情報及び所在地情報を制御部１７が受信して記憶してもよい。制御部１７は、発電能力情報と、所在地情報と、翌日天気情報とを用いて、翌日の太陽光発電量を予測し、その予測結果に応じて、当夜の夜間沸き上げ運転の消費電力量を調整してもよい。太陽光発電装置３０が発電する電力は、日射量に応じて変化する。日射量は、天気によって変化する。また、同じ天気でも、時間ごとの日射量は、緯度及び経度に応じて異なるので、太陽光発電装置３０の所在地によって異なる。制御部１７は、所在地情報と、天気予報情報とを用いることで、日射量を適切に予測できる。制御部１７は、その予測した日射量と、発電能力情報とを用いることで、太陽光発電量を予測する。

制御部１７が太陽光発電量を予測する方法の一例を以下に説明する。まず、制御部１７は、所在地情報と天気予報情報とを用いて日射量と時刻との関係を予測する。例えば、日中の天気予報が快晴である場合には、日射量として、午前９時台に２００Ｗ／ｍ^２、午前１０時台に４００Ｗ／ｍ^２、午前１１時台に８００Ｗ／ｍ^２、のように予測する。この時間ごとの日射量の予測値は、緯度及び経度に応じて補正されている値である。次いで、制御部１７は、発電効率を８０％と設定する。太陽光発電装置３０の定格発電能力が３ｋＷであるとすると、上記の条件から、制御部１７は、時間ごとの太陽光発電装置３０の予測発電電力として、午前９時台に０．４８ｋＷ、午前１０時台に０．９６ｋＷ、午前１１時台に１．９２ｋＷ、のように計算する。制御部１７は、この予測発電電力を積分することにより、太陽光発電量を予測できる。なお、制御部１７は、天気予報が快晴などのように雲量が少ないほど発電効率の値を高く設定し、曇りまたは雨などのように雲量が多いほど発電効率の値を低く設定する。

なお、上記の例では、時間ごとの日射量を用いて制御部１７が太陽光発電量を予測しているが、変形例として、制御部１７は、日中の平均日射量を用いて太陽光発電量を予測してもよい。

制御部１７は、当日天気情報を用いて、当日の太陽光発電量を予測してもよい。その予測された太陽光発電量の値を以下「当日予測値」と称する。制御部１７は、昼間沸き上げ運転を開始する前に当日予測値を算出してもよい。制御部１７は、当日予測値が前日予測値よりも小さいという第一条件と、前日予測値と当日予測値との差が許容値よりも大きいという第二条件との双方の条件が成り立つ場合には給湯設定温度修整機能による給湯設定温度の修整を実行し、第一条件及び第二条件の少なくとも一方が成り立たない場合には当該修整を実行しないようにしてもよい。以上のようにすることで、当日予測値が前日予測値を下回ったとしても、前日予測値と当日予測値との差が許容値以下であれば、給湯設定温度を下げることがないので、給湯設定温度を下げる日が多くなることを防止できる。それゆえ、給湯温度に関する使用者の満足度が低下することをより確実に防止できる。許容値は、例えば、太陽光発電装置３０の定格発電能力の数パーセント程度に相当する固定値でもよい。また、使用者が使用実態を考慮して許容値を自ら設定してもよい。あるいは、制御部１７が、過去数日間における太陽光発電量の予測値と実際値との差異の比率を学習し、当該比率の学習値と、前日予測値とを用いて、許容値を算出してもよい。例として、太陽光発電量の予測値が７ｋｗｈ、太陽光発電量の実際値が６．８ｋｗｈである場合に、その差異の比率は、６．８／７．０＝０．９７となる。前日予測値が８ｋｗｈであり、差異の比率の学習値が０．９７である場合、許容値は、８ｋｗｈ×（１－０．９７）＝０．２４ｋｗｈとして計算できる。

本実施の形態では、所在地情報として、太陽光発電装置３０の所在地の郵便番号を用いてもよい。制御部１７は、予めメモリに記憶されたデータに基づいて、郵便番号から緯度及び経度を求めることができる。所在地情報として郵便番号を用いることで、使用者が所在地情報を情報入力デバイス３５またはリモコン２０に入力する作業が容易になる。ただし、本開示における所在地情報は郵便番号に限定されない。例えば、太陽光発電装置３０の所在地の都道府県名及び市町村名を使用者が所在地情報として情報入力デバイス３５またはリモコン２０に入力してもよい。

翌日の昼間の自家消費電力に関する情報を以下「自家消費電力情報」と称する。自家消費電力情報を使用者が情報入力デバイス３５またはリモコン２０に入力可能としてもよい。自家消費電力は、生活パターンに応じて決まると考えられる。使用者は、日頃の生活パターンと自家消費電力との関係を把握することで、翌日の自家消費電力を予測できる。使用者は、翌日の昼間の時間ごとの自家消費電力の予測値を自家消費電力情報として情報入力デバイス３５またはリモコン２０に入力してもよい。

制御部１７は、上述した自家消費電力情報と、発電能力情報と、所在地情報と、天気予報情報とを用いて、翌日の余剰電力である予測余剰電力を予測することができる。例えば、制御部１７は、時間ごとの太陽光発電装置３０の予測発電電力から、自家消費電力情報における時間ごとの自家消費電力の予測値を減算することで、予測余剰電力を算出できる。

上記の例に限らず、制御部１７は、エネルギー管理装置３１により計測された毎日の実際値を学習することにより、翌日の太陽光発電量、自家消費電力、及び余剰電力などを予測してもよい。この場合、制御部１７は、発電能力情報及び所在地情報を用いなくてもよい。

制御部１７は、一日のうちで、夜間沸き上げ運転の消費電力量が昼間沸き上げ運転の消費電力量よりも大きくなるように制御することが望ましい。昼間電力よりも深夜電力の方を優先的に利用することで、深夜電力機器として電力会社に認定されるため、使用者がコストメリットを得ることができる。

給湯設定温度修整機能を有効とするか無効とするかをリモコン２０等のユーザーインターフェースから使用者が選択可能であるように構成してもよい。例えば、昼間の買電抑制よりも給湯設定温度の維持を優先したい使用者は、給湯設定温度修整機能を無効にすることで、利便性が向上する。

制御部１７は、時節を判別するカレンダー手段を備えていてもよい。「時節」とは、例えば、季節あるいは月である。カレンダー手段は、当日の日付から時節を判別できる。制御部１７が給湯設定温度修整機能により給湯設定温度の値を低下させる幅を以下「給湯設定温度低下幅」と称する。制御部１７は、比較的温暖な時節における給湯設定温度低下幅を、比較的寒冷な時節における給湯設定温度低下幅よりも大きくするように制御してもよい。例えば、夏のような暑い時節には給湯設定温度低下幅を－２℃とし、冬のような寒い時節には給湯設定温度低下幅を－１℃としてもよい。比較的温暖な時節では、給湯設定温度低下幅を比較的大きくしても使用者が冷たさを感じる可能性が低いので、比較的寒冷な時節より給湯設定温度低下幅を大きくしても問題ない。給湯設定温度低下幅を大きくすると、給湯時の使用熱量がさらに低減し、昼間買電沸き上げ運転の実施をなるべく回避する上でより有利になる。

制御部１７は、使用熱量抑制機能をさらに有していてもよい。使用熱量抑制機能は、当日天気情報が翌日天気情報よりも日射が少ない予想である場合に、浴槽湯張り動作及び追い焚き動作のいずれか一方または両方の動作について、当該動作の実施に使用する熱量を減らすか、当該動作の実施を禁止する機能である。使用熱量抑制機能によれば、使用熱量がさらに低減するので、昼間買電沸き上げ運転の実施をなるべく回避する上でより有利になる。なお、制御部１７は、湯張り設定温度を下げるか、浴槽に溜める湯量を減らすことで、浴槽湯張り動作に使用する熱量を減らすことができ、追い焚き動作における目標浴槽温度を下げることで追い焚き動作に使用する熱量を減らすことができる。

使用熱量抑制機能を有効とするか無効とするかをリモコン２０等のユーザーインターフェースから使用者が選択可能であるように構成してもよい。例えば、昼間の買電抑制よりも、浴槽湯張り動作あるいは追い焚き動作の実施を優先したい使用者は、使用熱量抑制機能を無効にすることで、利便性が向上する。

本開示の貯湯式給湯装置は、給湯設定温度修整機能により給湯設定温度の値を下げた場合に、給湯設定温度の値を下げたことを使用者に報知する報知手段を備えてもよい。また、本開示の貯湯式給湯装置は、給湯設定温度修整機能により給湯設定温度の値を下げた場合に、その下げた後の給湯設定温度の値に関する情報を使用者に報知する報知手段を備えてもよい。そのような報知手段を備えることで、給湯設定温度の低下が故障ではないことを使用者が正しく理解できるので、利便性が向上する。報知手段は、例えば、リモコン２０から音声ガイダンスを出力するものでもよいし、リモコン２０の表示部の画面表示を用いるものでもよい。

給湯設定温度修整機能により給湯設定温度の値が低下する幅である給湯設定温度低下幅の値をリモコン２０等のユーザーインターフェースから使用者が変更可能であるように構成してもよい。例えば、給湯設定温度の維持よりも電力料金の抑制を優先したい使用者は、給湯設定温度の値を大きく設定することで、その希望を叶えることができる。逆に、電力料金の抑制よりも給湯設定温度の維持を優先したい使用者は、給湯設定温度の値を小さく設定することで、その希望を叶えることができる。

図２は、実施の形態１による貯湯式給湯装置が実行する沸き上げ運転に関する処理の例を示すフローチャートである。図２のステップＳ１として、制御部１７は、夜間沸き上げ運転の開始前に翌日天気情報を受信する。その翌日天気情報における予想天気が晴れだった場合には、ステップＳ２に進み、制御部１７は、夜間沸き上げ量が比較的少ない値に抑制されるように夜間沸き上げ運転を実施する。ステップＳ２の夜間沸き上げ運転の終了後、ステップＳ３として、当日天気情報を制御部１７が受信する。当日天気情報における予想天気が晴れだった場合には、制御部１７は、ステップＳ４に進み、余剰電力を用いて昼間沸き上げ運転を実施する。これに対し、当日天気情報における予想天気が雨または曇りだった場合には、制御部１７は、ステップＳ５に進み、貯湯タンク１０内の蓄熱量が、予め設定された最低貯湯量を下回るまで沸き上げ運転を実施しないモードに切り替える。続いて、ステップＳ６に進み、制御部１７は、給湯設定温度修整機能として、給湯設定温度の値を下げる。さらにステップＳ７に進み、制御部１７は、使用熱量抑制機能として、浴槽湯張り動作及び追い焚き動作のいずれか一方または両方の動作について、当該動作の実施に使用する熱量を減らすか、当該動作の実施を禁止する。

一方、ステップＳ１で翌日天気情報における予想天気が雨または曇りだった場合には、ステップＳ８に進み、制御部１７は、ステップＳ２の場合よりも夜間沸き上げ量が多くなるように夜間沸き上げ運転を実施する。ステップＳ８の夜間沸き上げ運転の終了後、ステップＳ９として、当日天気情報を制御部１７が受信する。当日天気情報における予想天気が晴れだった場合、すなわち、当日天気情報が翌日天気情報よりも日射が多い予想である場合には、ステップＳ１０に進み、制御部１７は、貯湯タンク１０の目標貯湯量を最大湯量にまで引き上げるモードに切り替え、余剰電力を用いて昼間沸き上げ運転を実施する。その後、ステップＳ１１に進み、制御部１７は、余剰電力がヒートポンプユニット６の定格消費電力よりも大きいかどうかを判断し、余剰電力が当該定格消費電力よりも大きければ、余剰電力を用いて追加の沸き上げ運転をさらに実施する。これに対し、当日天気情報における予想天気が雨または曇りだった場合には、ステップＳ９からステップＳ１２に進み、制御部１７は、余剰電力を用いて昼間沸き上げ運転を実施する。

１圧縮機、２水冷媒熱交換器、３膨張弁、４空気熱交換器、５冷媒循環配管、６ヒートポンプユニット、１０貯湯タンク、１１循環ポンプ、１２切替弁、１３ヒートポンプ往き配管、１４ヒートポンプ戻り配管、１５貯湯配管、１６バイパス配管、１７制御部、１８タンクユニット、２０リモコン、３０太陽光発電装置、３１エネルギー管理装置、３２通信アダプタ、３３ブロードバンドルーター、３４インターネット回線、３５情報入力デバイス

Claims

貯湯タンクと、
電力を消費して水を加熱する加熱手段と、
前記加熱手段により前記貯湯タンクの水を加熱する沸き上げ運転を制御する制御手段と、
前記貯湯タンクから供給される湯と、水源から供給される水とを混合する給湯混合弁と、
を備え、
前記制御手段は、前記給湯混合弁から流出する湯の温度が給湯設定温度に等しくなるように前記給湯混合弁を制御し、
前記制御手段は、前記沸き上げ運転として、夜間に商用電源から供給される電力を用いて行う夜間沸き上げ運転と、昼間に太陽光発電装置により発電された電力を用いて行う昼間沸き上げ運転とを実施し、
前記制御手段は、天気予報情報として、翌日の昼間の天気に関する翌日天気情報と、当日の昼間の天気に関する当日天気情報とを受信し、
前記制御手段は、前記翌日天気情報が、翌日の日射が比較的多い予想である場合には、翌日の日射が比較的少ない予想である場合に比べて、当夜の前記夜間沸き上げ運転の消費電力量が少なくなるように当夜の前記夜間沸き上げ運転を実施し、
前記制御手段は、前記当日天気情報の予想天気と前記翌日天気情報の予想天気とを比較し、前記当日天気情報が前記翌日天気情報よりも日射が少ない予想である場合には、前記給湯設定温度の値を、現在の値よりも下げるように修整する給湯設定温度修整機能を有する貯湯式給湯装置。
前記制御手段は、前記太陽光発電装置の発電能力に関する情報である発電能力情報と、前記太陽光発電装置の所在地に関する情報である所在地情報と、前記翌日天気情報とを用いて、翌日に前記太陽光発電装置が発電する電力量を予測し、その予測結果に応じて、当夜の前記夜間沸き上げ運転の消費電力量を調整する請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
時節を判別するカレンダー手段を備え、
前記給湯設定温度修整機能により前記給湯設定温度の値が低下する幅である給湯設定温度低下幅について、比較的温暖な前記時節における前記給湯設定温度低下幅を、比較的寒冷な前記時節における前記給湯設定温度低下幅よりも大きくする請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
前記給湯設定温度修整機能を有効とするか無効とするかをユーザーインターフェースから選択可能である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
前記貯湯タンクから供給される湯を浴槽に溜める浴槽湯張り動作と、前記浴槽の湯水を加熱する追い焚き動作とのいずれか一方または両方の動作を実施可能であり、
前記制御手段は、前記当日天気情報が前記翌日天気情報よりも日射が少ない予想である場合に、前記浴槽湯張り動作及び前記追い焚き動作のいずれか一方または両方の動作について、当該動作の実施に使用する熱量を減らすか、当該動作の実施を禁止する使用熱量抑制機能を有する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
前記使用熱量抑制機能を有効とするか無効とするかをユーザーインターフェースから選択可能である請求項５に記載の貯湯式給湯装置。
前記給湯設定温度修整機能により前記給湯設定温度の値を下げた場合に、その旨を使用者に報知する報知手段を備える請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
前記給湯設定温度修整機能により前記給湯設定温度の値を下げた場合に、その下げた後の前記給湯設定温度の値に関する情報を使用者に報知する報知手段を備える請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
前記給湯設定温度修整機能により前記給湯設定温度の値が低下する幅である給湯設定温度低下幅の値をユーザーインターフェースから変更可能である請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
前記制御手段は、前記太陽光発電装置が一日に発電する電力量である太陽光発電量を、前記天気予報情報を用いて予測可能であり、
前記制御手段は、前記当日天気情報を用いて予測した前記太陽光発電量である当日予測値が、前日に前記翌日天気情報を用いて予測した前記太陽光発電量である前日予測値よりも小さい第一条件と、前記前日予測値と前記当日予測値との差が許容値よりも大きい第二条件との双方の条件が成り立つ場合には前記給湯設定温度修整機能による前記給湯設定温度の修整を実行し、前記第一条件及び前記第二条件の少なくとも一方が成り立たない場合には当該修整を実行しない請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。