JP2008002703A - 貯湯式給湯装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】気象予測情報に応じて太陽光発電の電力を電気給湯器の給湯に利用する。
【解決手段】太陽の光で発電する太陽光発電手段３０１と、ＣＯ２ヒートポンプ給湯器１と、前記給湯器１を制御するリモコン２とを備えたシステムにおいて、気象情報取得手段３０３でサーバー７から気象予測情報を取得し、取得情報が設定した条件であった時、残湯量検知手段３１１で残湯量が一定湯量以上であるかを確認し、ある場合ＣＯ２ヒートポンプ給湯器１でお湯を沸かす電力を商用電力の深夜電力ではなく、太陽光発電の電力を利用するように切り替え制御することで、利用者の利便性を損なうことなく、深夜電力の利用を削減し、省エネルギーにできる。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽光発電の電力と、電力会社の深夜電力を利用して温水を生成する貯湯式給湯装置、およびプログラムに関するものである。

近年、オール電化住宅の普及が進み、従来のガスでお湯を作るガス給湯器から電気でお湯を作る電気温水器（給湯器）への切換えが進んでいる。電気温水器（給湯器）はお湯を作るコストを低減するため電気料金の安い深夜電力を利用してお湯を沸かし、貯湯タンクに貯めておき日中に利用させるので、クリーンで安全そして低コストで、オール電化住宅に変えるユーザーが増えてきている。

また、最近では電気でお湯を沸かすために利用する熱源として、電気ヒータ式から、自然冷媒（ＣＯ２）を利用したヒートポンプ式の温水器（給湯器）の普及が進んできている。自然冷媒ヒートポンプ式給湯器（温水器）は、大気の熱を吸熱し、電気で自然冷媒を圧縮して加熱し、熱交換器により水から温水を作るので、従来のヒータ式の電気温水器に比べ省エネな給湯システムである。

一方、別の給湯システムとして太陽光の熱により温水を生成するシステムも以前から導入されている。特許文献１には、太陽光熱で温水を生成する給湯システムと、深夜電力を利用して温水を生成する電気温水器をハイブリッドで利用して、太陽光で作った温水が設定温度より低い場合、さらに電気温水器で温めて温水を作るようにしている。そのようにしたことで、冬季や悪天候時にお湯が不足したり、夏季や晴天時に過剰にお湯ができることをなくし、さらに省エネ、経済的効果を実現するシステムが提案している。

また別の熱源の給湯システムとして、特許文献２にはガスを利用したコージェネレーションシステムが提案されている。

このシステムは、ガスエンジンで電気を生成した時に発生した廃熱を利用し温水を作り、給湯需要が生じる時間帯までに必要な熱量（湯量と湯温）が得られるように、貯湯タンクに貯湯されるように、時間帯電力需要予測の結果と合わせて総合的な効率が高くなると判断される時間帯にコージェネレーションの発電機を作動させている。

温水は、家庭での給湯、床暖房や浴室暖房乾燥などの熱源に利用しており、また床暖房などの機器は気象条件によって使用状態が変化するため、このシステムでは気象情報を取得し、気象情報に応じて床暖房などの利用を予測している。

具体的には、１時間ごとの時間帯ごとに床暖房のＯＮ、ＯＦＦ状態を記録し、運転情報データベースを作成し、ネットワークを介して取得した当該時間帯の気象データ（気温、降水量、日照時間）などと合わせて記録する。そして時間帯ごとの気温ごとの、運転状態をデータベース化する。

そして翌日の床暖房の運転状態を予測する場合、ネットワークから気象予報データを取得し、前記運転情報データベースの統計値から所定の時間帯における予報気温において、運転状況がＯＮ、ＯＦＦかのどちらが大きいかを確認し、使用状況の予測を行っている。このように、予報気温によって床暖房の時間帯ごとのオンオフ状態を予め予測し、コージェネレーション装置を高効率で運転するようにしている。
特開２００５−２２６９２４号公報 特開２００５−２６５２０１号公報

しかしながら上記特許文献１のシステムは、太陽熱温水器と電気温水器の２つの給湯システムを必要とし、ユーザーの経済的負担も多く、エネルギーシステムとして熱源である太陽エネルギーを給湯にしか利用できないないシステムであり、システム的に汎用性がない。

また特許文献２のシステムは、気象予報データを取得して、翌日の温水を利用する給湯装置、床暖房の利用状況を高精度に予測するので、コージェネレーション装置のエネルギー利用効率は向上するが、オール電化住宅で利用できない。また電気で温水を生成し貯湯してお湯を利用する電気温水器が深夜電力の利用削減を図ることはできない。

加えて、深夜電力を利用せず、昼間の太陽光エネルギーのみでお湯を作ると、利用者が昼間に使用するお湯を確保できないという問題もある。

前記従来の課題を解決するために、太陽光で発電する太陽光発電手段と、主として商用電力の深夜電力を利用し温水を作る貯湯式給湯手段と、気象予測情報を取得する気象情報取得手段と、前記取得した気象予測情報を判断し、前記太陽光発電手段で生成された発電電力、または前記深夜電力のいずれを利用して温水を貯湯するかを判断する電力切替判断手段と、貯湯式給湯手段の残湯量を確認する残湯量確認手段を備えた貯湯式給湯装置において、気象予測情報は深夜電力時間帯以前に取得し、前記気象情報取得手段で取得した気象予測情報が予め設定された気象情報と一致した時、残湯量確認手段で残湯量が、利用者が昼間使う湯量以上ある場合、電力切替判断手段により、前記深夜電力を使用せず、翌日の太陽光の発電電力を利用するように切り替えて、温水を作る貯湯式給湯装置を構成している。

取得した気象予測情報に応じて、例えばオール電化住宅で貯湯式給湯器が通常利用する深夜電力を利用する方がよいか、自家発電である太陽光の発電電力を利用して温水を貯湯する方がよいか判断させることができると共に、利用者が通常昼間に利用する湯量が残っている場合に、通常利用する深夜電力から太陽光の発電電力に切り替えて、温水を作るようにするので、利用者の利便性を損なうことなく、深夜電力の利用を削減し、より環境にやさしく、給湯にかけるランニングコストも削減できるようになる。

また太陽エネルギーを、温水を変えてしまうことで温水利用を促進しないとエネルギーの利用効率を低下させることもなく、エネルギー利用の制約が小さい。

本発明によれば、深夜電力時間帯の前に気象予測情報を取得し、予め設定された気象情報と一致した時、湯量ある場合に深夜電力から太陽光の発電電力に切り替え、温水を作るので、昼間にお湯がなくなるようなことをなくし利用者の利便性を損なわず、深夜電力利用を削減する、またより省エネルギーで環境にやさしい給湯器を提供するという効果がある。

第１の発明は、太陽光で発電する太陽光発電手段と、主として商用電力の深夜電力を利用し温水を作る貯湯式給湯手段と、気象予測情報を取得する気象情報取得手段と、前記取得した気象予測情報を判断し、前記太陽光発電手段で生成された発電電力、または前記深
夜電力のいずれを利用して温水を貯湯するかを判断する電力切替判断手段と、貯湯式給湯手段の残湯量を確認する残湯量確認手段を備えた貯湯式給湯装置において、気象予測情報は深夜電力時間帯以前に取得し、前記気象情報取得手段で取得した気象予測情報が予め設定された気象情報と一致した時、残湯量確認手段で残湯量が、利用者が昼間使う湯量以上ある場合、電力切替判断手段により、前記深夜電力を使用せず、翌日の太陽光の発電電力を利用するように切り替えて、温水を作る貯湯式給湯装置である。

そして、深夜電力時間帯の前に気象予測情報を取得し、予め設定された気象情報と一致した時、湯量ある場合に深夜電力から太陽光の発電電力に切り替え、温水を作るので、昼間にお湯がなくなるようなことをなくし、利用者の利便性を損なわず、深夜電力利用を削減する、またより省エネルギーで環境にやさしい給湯器を提供するものである。

第２の発明は、太陽光で発電する太陽光発電手段と、主として商用電力の深夜電力を利用し温水を作る貯湯式給湯手段と、気象予測情報を取得する気象情報取得手段と、前記取得した気象予測情報を判断し、前記太陽光発電手段で生成された発電電力、または前記深夜電力のいずれを利用して温水を貯湯するかを判断する電力切替判断手段と、貯湯式給湯手段の残湯量を確認する残湯量確認手段を備えた貯湯式給湯装置において、気象予測情報は深夜電力時間帯以前に取得し、前記気象情報取得手段で取得した気象予測情報が予め設定された気象情報と一致した時、残湯量が、利用者が昼間使う一定湯量以上ない場合、前記一定湯量まで前記深夜電力を利用して温水を作り、その後、電力切替判断手段により翌日の太陽光の発電電力を利用するように切り替えて温水を作る貯湯式給湯装置である。

そして、深夜電力時間帯の前に気象予測情報を取得し、予め設定された気象情報と一致した時、残湯量が、利用者が昼間使う湯量以上ない場合には、前記一定湯量まで深夜電力でお湯を作り、昼間の利用に備え、その後、使用する電力を太陽光の発電電力に切り替えるようにするので、必要最低限のお湯作成を深夜電力を利用し、それ以上の温水を作る電力は、環境にやさしい太陽光の発電電力で行うので、残湯量によらず、利用者の利便性を損なうことなく、効率的な電力利用ができ、また省エネルギーを実現できるようになる。また加えて、深夜電力のみで給湯する場合に比較してよりランニングコストを低減する。

第３の発明は、太陽光で発電する太陽光発電手段と、主として商用電力の深夜電力を利用し温水を作る貯湯式給湯手段と、気象予測情報を取得する気象情報取得手段と、前記取得した気象予測情報を判断し、前記太陽光発電手段で生成された発電電力、または前記深夜電力のいずれを利用して温水を貯湯するかを判断する電力切替判断手段と、貯湯式給湯手段の残湯量を確認する残湯量確認手段を備えた貯湯式給湯装置において、気象予測情報を深夜電力時間帯に取得し、前記貯湯式給湯手段で温水を作っている場合、前記気象情報取得手段で取得した気象予測情報が予め設定された気象情報と一致すると、残湯量確認手段で、残湯量が利用者が昼間使う一定湯量以上あるかどうかを確認し、ない場合は、前記一定湯量まで前記深夜電力で温水をつくり、ある場合は温水を作るのを停止し、電力切替判断手段により、翌日の太陽光の発電電力を利用するように切り替えて温水を作る貯湯式給湯装置である。

そして、深夜電力時間帯に気象予測情報を取得し、予め設定された気象情報と一致すると、現在の残湯量が、利用者が昼間利用する一定湯量以上あるかどうかを判断して、ない場合は、一定湯量まで深夜電力で温水をつくり、ある場合は、温水をつくるのを停止し、その後、電力利用を太陽光の発電電力を利用するように切り替えるので、深夜電力で温水を作成している時に、気象予測情報を取得して、翌日に太陽光の発電電力を期待できる場合、一定湯量まで深夜電力で温水を作り、すでにある場合は、温水作成を停止させるので、取得する時間帯によらず、深夜電力利用の削減を行えるようになり、より省エネルギーで環境にやさしい給湯器になる。

第４の発明は、第１、２または３の発明に記載の貯湯式給湯装置の少なくとも一部を実行させるためのプログラムである。

そして、プログラムを用いることで電気・情報機器、マイクロコンピュータのハードリソースを協働させて本発明の貯湯式給湯装置の少なくとも一部を容易に実現することができる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布・更新やそのインストール作業が簡単にできる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
以下に本発明の実施の形態１について図１〜図６を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における太陽光発電システムと商用電力を、気象情報によって切り替えるＣＯ２ヒートポンプ給湯器（以下ＨＰ給湯器）を示すシステム構成図である。

ＨＰ給湯器１は宅内のリモコン２と接続され、リモコン２はお風呂へのお湯はりや、貯湯タンクへお湯貯めの制御するものである。またリモコン２は、通信網であるインターネット６によって気象予測情報を配信するサーバー７に接続する多機能インターネットリモコン２を構成している。

またＨＰ給湯器１は、電力会社より供給される商用電力交流２００Ｖに接続され電気が供給され（図１Ｂ）、電気よってヒートポンプを稼動させ、大気中の熱を吸熱し自然冷媒であるＣＯ２（二酸化炭素）を圧縮し、熱くなった前記冷媒を、熱交換機に通して熱交換し、水から温水を給湯器である。

また、本実施の形態１のＨＰ給湯器１には、太陽光によって発電する太陽電池モジュール３を、パワーコンディショナ４（インバータ）を介して接続する構成としている（図１Ａ）。またパワーコンディショナ４は、電力メーター５に接続され、太陽光発電により余剰電力があった場合、電力会社の電力線に電力を供給し、売電することができるようにしている（図１Ｃ）。

太陽電池モジュール３は、太陽光によって発電するが発電する電力は直流のためパワーコンディショナ４によって、直流―交流変換を行い、商用電力と同じ交流（例えば、単相３線式交流１００Ｖ／２００Ｖ）を生成し、ＨＰ給湯器１を含む家庭内の電化製品に電力供給を行うものである。

ＨＰ給湯器１は、図２に示すようにＣＰＵ１ａ、メモリ１ｂ、サーミスタなどの各種センサ１ｃ、リモコン２と通信を行うシリアル通信を行う通信装置１ｄ、お湯を作るための圧縮機と熱交換器で構成したヒートポンプ装置１ｅ、沸かしたお湯を貯める貯湯タンク１ｆ、電気の供給を行う電源装置１ｇのハードリソースを具備し、これらを協働させて図３に示すような電力切替供給手段３０８、ヒートポンプ手段３０９、給湯・貯湯手段３１０を機能させる。

また同様に、太陽電池モジュール３、パワーコンディショナ４を協働させて太陽光発電手段３０１を機能させている。

次にリモコン２を説明すると、リモコン２には表示機能とインターネットに接続する機能を備え、サーバー７よりコンテンツ情報（天気、ニュース、地域情報、お店情報、広告情報など）を取得表示し利用する。ＨＴＭＬで作成されたコンテンツ情報の場合、リモコン２に備えるブラウザの機能で閲覧する。また広告情報などは、リモコン２の制御画面に情報を埋め込んで表示する機能も備え、ユーザーへの利便性を高めている。

なお、リモコン２は、インターネット２に接続する機能を備える多機能リモコンであり、図示はしないが、ＪＥＭＡや特定小電力無線によって、必要に応じてネット機器に接続するシステム拡張機能を備えるものである。

ここで、ネット機器は、インターネット６を含む様々なネットワークに接続する機能を有する家電機器、設備機器を示す概念であり、冷蔵庫、電子レンジ、洗濯機、エアコン、給湯機、乾燥機、食器洗い乾燥機、掃除機、ガステーブル、ＩＨ機器、炊飯器、温水洗浄便座、電子錠、各種防犯センサ（人感センサ、開閉センサ）、ネットカメラ、照明機器、コージェネレーションシステム機器、燃料電池システム機器、ホームサーバー、テレビ、ビデオ、ＤＶＤ機器、パソコン、ＰＤＡ、携帯電話、ＦＡＸ、電話機、オーディオ機器、およびそのリモコン、ガスメーター、水道メーター、電力メーターなどのユーザー宅にある機器である。

本実施の形態では、リモコン２はＨＰ給湯器１と接続された給湯器システムを説明するが、例に挙げた機器の制御コントローラとして機能させることもできるものである。

リモコン２は、図示はしないがＡＤＳＬ回線や光ファイバを介してＩＳＰに接続し、インターネット６を通してサーバー７に接続する。またＩＳＰはインターネットサービスプロバイダであり、インターネット接続を行うサービスを行うものである。通信プロトコルにはインターネットで一般的に使用されるＴＣＰ／ＩＰ、ＨＴＴＰなどを使用し通信を行う。

またインターネット６や電話回線網に接続できる携帯電話によって、ＨＰ給湯器１を遠隔で制御する機能を備える。またリモコン２は、ＨＰ給湯器１−リモコン２間の通信プロトコルと、インターネット通信で利用されるアプリケーションプロトコルを相互に変換する通信プロトコルのゲートウェイ機能を備える。

リモコン２には、サーバー７に接続を行う場合に必要なユーザー認証用のＩＤ、パスワードなどを保持する。

リモコン２は、図２に示すようにＣＰＵ２ａ、メモリ２ｂ、ＦlashＲＯＭ（Flash Read
Only Memory）、ＲＯＭまたはハードディスクの外部記憶装置２ｃの他に、ＨＰ給湯器１とシリアル通信を行う通信装置２ｄ、イーサネット（登録商標）などの第２の通信装置２ｅ、ＬＣＤなどで構成されるディスプレイ２ｆのハードリソースを具備し、これらを協働させて、図３に示すような宅外通信手段３０２、気象情報取得手段３０３、電力切替判断手段３０４、情報記憶手段３０５、表示手段３０６、入力手段３０７を機能させている。

次にＨＰ給湯器１、リモコン２及び太陽光発電手段３０１で構成されるＨＰ給湯器１の構成・機能を詳しく説明する。動作・作用は後述する。

図３において、太陽光発電手段３０１は、自然エネルギーである太陽光を受け発電し、商用電力と同じ交流２００Ｖ（又は１００Ｖ）を生成し、ＨＰ給湯器１を含む家庭内の電気機器に電力を供給する発電手段である。太陽光発電手段３０１で発電された電力は、家庭内で消費する電力以上の電力を発電すると、電力メーター５を介して電力会社に売電さ
れる（図１Ｃ）。

宅外通信手段３０２は、リモコン２をインターネット６、または電話回線などの外部への通信網に接続して、サーバー７との間でデータ送受信可能な状態を実現する。具体的には、図３において宅外通信手段３０２は、ＡＤＳＬ回線を利用する場合、ルーター、ＡＤＳＬモデムを介してＩＳＰに接続し、そこからインターネット６を通じてサーバー７にＴＣＰ／ＩＰ接続するものである。

気象情報取得手段３０３は、設定された時刻に、サーバー７に蓄積された当日や翌日などの気象予測情報を、宅外通信手段３０２を介して取得し、後述する情報記憶手段３０５に、気象予測情報を記録する。気象予測情報は、ユーザーがＨＰ給湯器１を利用する地域の天気、気温、降水量、降水確率、日照時間などの気象情報である。

電力切替判断手段３０４は、前記気象情報取得手段３０３で取得した気象予測情報を、予め設定された日照時間などの条件に応じて判断し、当日または翌日のＨＰ給湯器１が、お湯を沸かし貯めるために利用する電力を、太陽光発電手段３０１から賄うか、電力会社の商用電力の深夜電力を利用するかを判断決定し、後述する電力切替供給手段３０８を制御し、利用する電力を切り替えるものである。

なお、切り替えるというのは、太陽光発電の電力を利用する場合は、太陽が照っている日中にお湯を沸かし貯湯する制御を行う意味であり、また通常ＨＰ給湯器１は、商用電力の深夜電力を利用してお湯を沸かし１日分のお湯を貯湯タンクに貯めるように制御する。この時、例えば３７０リットルタイプの貯湯タンクの場合、８０℃、３７０リットルお湯を深夜電力で沸き上げ、貯湯タンクに貯めるものである。

情報記憶手段３０５は、前述した気象予測情報を記憶する。また予め設定された気象予測情報の設定デフォルト値、またはユーザーが設定した設定値もリモコン２に記憶している。具体的には、気象予測情報の日照時間で判断させる場合、ユーザーが入力した日照時間を記憶し、前記設定値以上の予報であった場合、太陽光発電の電力を利用してお湯を沸かすようにする。

表示手段３０６は、給湯温度、ふろ給湯温度、貯湯タンクの残湯量、出湯量、および取得した気象予測情報などを表示する。

入力手段３０７は、リモコン２上のスイッチ等で機能が提供される。入力手段３０７によって、利用者に給湯温度、ふろ給湯温度、利用者が設定しこの湯量を切るとお湯を自動で沸き上げるための残湯量、および太陽光の発電電力に切り替えてお湯を沸かすための気象情報設定値を入力させる。

電力切替供給手段３０８は、気象予測情報を取得し、設定条件に合致した場合、電力切替判断手段３０４により、商用電力の深夜電力の利用から、日中の太陽光発電の電力でお湯を沸かすように切替設定が行われ、当該電力でＨＰ給湯器１を稼動させ、お湯を沸かし貯湯する。

ヒートポンプ手段３０９は、ＨＰ給湯器１のお湯を沸かす機能を提供する。太陽光発電の電力または商用電力の深夜電力を供給し、大気の熱を吸熱し、圧縮機で自然冷媒を圧縮して得た熱を内部の熱交換機により水から温水を作り出すものである。

給湯・貯湯手段３１０は、ヒートポンプ手段３０９で生成した温水を貯湯する貯湯タンクを備え、図示していないが家庭内の給湯を行う洗面所、台所、風呂に配管され貯湯タン
クに貯めたお湯を供給する機能を提供する。

残湯量検知手段３１１は、給湯・貯湯手段３１０に貯湯しているお湯の残湯量を検知する。ユーザーによって入力手段３０７で設定された残湯量、例えば、台所や洗面所で利用する湯量として１５０リットルを設定し、前記設定湯量１５０リットルがあるかどうかを検知し、設定量以上あるかないかを電力切替判断手段３０４へ通知する機能を備える。貯湯タンクにある給湯温度またはふろ給湯温度、例えば４２℃以上のお湯がどれぐらいあるかを検知させる。貯湯タンク内にある水量とは異なるものである。

本実施の形態の場合、設定湯量以上ある場合、深夜電力を利用せず、太陽光の発電電力を利用するように、利用する電力を切り替えさせる。またない場合は、設定湯量まで深夜電力を利用してお湯を沸き上げし、その後、電力を太陽光の発電電力に切り替えを行う。動作の詳細は後述する。

一方、サーバー７は、前記リモコン２から送信されてきたリモコン２の認証要求、情報取得要求、制御要求などの種別を判断処理し、前記電文の応答電文を送信する。そのため、図４に示すようにＣＰＵ４ａ、メモリ４ｂ、外部記憶装置４ｃ、第２の通信装置４ｄなどのハードリソースを具備し、これらを協働させて、図５に示す送受信手段５０１、ユーザー認証・判断処理手段５０２、ユーザー情報データベース５０３、送信情報生成手段５０４、気象情報データベース５０５を機能させる。

送受信手段５０１は、インターネット６を介してリモコン２から、認証要求、情報取得要求または制御要求などのＴＣＰ／ＩＰ接続があったときにリモコン２との間で送受信状態を確立させ、認証情報、設定情報、地震情報、制御情報などを送受信するものである。

ユーザー認証・判断処理手段５０２は、認証要求時にリモコン２から受信するリモコン２の認証情報である端末ＩＤ、パスワードをユーザー情報データベース５０３で管理するユーザー情報と比較認証する処理を行う。前記端末ＩＤはリモコン２ごとにユニークに記録されているシリアル番号のようなものであり、リモコン２の初期設定時において、ユーザー認証時にサーバー７に送信され、その他のユーザー情報（電話番号、暗証番号（パスワード））などと一緒に管理される。またデータの種別をそのデータに付帯するデータ識別子によって判断する。

ユーザー情報データベース５０３は、ユーザーの名前、住所、地域コード、電話番号、携帯電話番号、暗証番号（パスワード）、端末ＩＤなどを保持している。

送信情報生成手段５０４は、リモコン２の要求電文を受信すると、前記要求電文の応答電文を生成し応答する。リモコン２から気象情報要求電文をサーバー７で受信した場合、データベースに保存された当該地域の翌日などの気象予測情報を取得し、応答電文にセットし電文が生成される。

気象情報データベース５０５は地域ごとの気象予測情報を保持し、ユーザーから要求が来るとユーザー情報データベース５０３から検索されたユーザーの地域の気象予測情報を抽出させる。記録される気象予測情報は、当日、翌日、１週間予報などの地域の天気、気温、降水量、降水確率、日照時間などである。

なお、図５ではサーバー７を１つの装置のように図示したが、サーバーが複数であってもよく、またユーザー情報データベース５０３や気象情報データベース５０５が別の装置または別の場所にあっても構わない。

次に本実施の形態での動作・作用について図６を用いて説明する。

図６は、太陽電池モジュール３とＨＰ給湯器１を利用したシステムにおいて、インターネット６を介して気象予測情報を取得し、ＨＰ給湯器１の利用する電気を電力会社の商用電力の深夜電力から太陽電池モジュール３が発電した電力に切り替える設定する動作を示すフローチャートである。

通常のＨＰ給湯器１は、安価な電気代の深夜電力（本実施例では、夜１１時〜朝７時とする）を利用し、深夜の時間帯にお湯を沸かし、給湯・貯湯手段３１０の貯湯タンクにお湯を貯める。そして翌日の日中、夜にお湯を利用する。

しかし本発明のシステムでは、気象予測情報に応じて、前日深夜ではなく当日日中（もしくは前日日中）の太陽光発電の電力を利用して発電させる点が大きく異なる。

気象情報取得手段３０３は、お湯を利用する前日に、予めリモコン２の情報記憶手段３０５に設定された時刻に、たとえば午後１０時に宅外通信手段３０２を制御して、インターネット６を介してサーバー７と通信を行う。午後１０時は、翌日利用のお湯を沸かす深夜電力の開始時刻夜１１時より前に設定されており、できる限り深夜電力開始時間に近い方が確度の高い気象予測情報が取得できるようになる。

また、気象情報は刻々と変化・更新されるので、深夜電力時間帯であっても気象情報を取得してもよい。

例えば、深夜電力時間の開始前において取得した気象情報では日照時間が不足して深夜電力でお湯を沸かす判断をしたが、その後に取得した気象情報によって日照時間が十分あれば深夜電力による温水生成を停止して太陽光発電に切り替えても良い。こう考えると、例えば気象予測情報が更新される時刻がわかっていれば、その時刻にあわせて気象予測情報を取得する必要がある。

その逆に、深夜電力時間の開始前において取得した気象情報では日照時間が十分であって太陽光発電でお湯を沸かす判断をしたが、その後に取得した気象情報によって日照時間が不足であれば深夜電力による給湯を開始してもよい。こう考えると、必要な給湯量を深夜電力で沸かす時間を逆算して、深夜電力時間の終了する時刻までに沸き上げが完了する時刻には少なくとも気象情報を再取得する必要がある。

たとえば、必要な給湯量を深夜電力で沸かす時間を１時間、深夜電力時間の終了する時刻を午前７時とすれば、午前６時かその少し前に気象情報を再取得するようにしてもよい。

本実施の形態では、深夜電力時間帯の前に気象予測情報を取得して、残湯量に応じて、深夜電力または太陽光の発電電力を切り替えて、温水を生成する動作について説明する。

サーバー７とは、リモコン２を利用するユーザーをユーザー認証・判断処理手段５０２で認証し、通信内容が、気象予測情報取得の要求電文であることを判断すると、気象情報データベース５０５に記録されている翌日の気象予測情報を取得し送信情報生成手段５０４で気象予測情報を入れた応答電文を作成し、インターネット６を介して、リモコン２に送信され、気象情報取得手段３０３で、気象予測情報を取得し、情報記憶手段３０５に記録する（ステップ６０１）。

気象予測情報には天気、降水量、降水確率、気温、日照時間などの情報が含まれる。前
記情報から、翌日の電力切替に必要な情報を抽出する。本実施例では、日照時間ａ（予測時間）を判断して翌日の日中の太陽電池モジュール３の発電量を予測する。そして日照時間を、予めリモコン２の情報記憶手段３０５に記録された設定時間ｂ（時間）と比較する（ステップ６０２、ステップ６０３）。

気象予測情報を設定値と比較した結果、日照時間ａ＜設定時間ｂの場合、すなわち予報では翌日の天気は悪く日照時間が少ない場合には、深夜電力でお湯を沸かすように設定される（通常設定のとおり深夜電力を利用してお湯を沸かす）。すなわち、電力利用の切り替えは行われない。そして電力会社の深夜設定の時刻（午後１１時）になると、深夜電力でヒートポンプ手段３０９を稼動させお湯を沸かし、給湯・貯湯手段３１０に貯湯し、給湯利用させる（ステップ６０４）。

次に、日照時間ａ＞設定時間ｂであると、残湯量検知手段３１１により、給湯・貯湯手段３１０の貯湯タンクの残湯量を確認する。残湯量の確認は、利用者が給湯温度設定している、例えば４２℃のお湯の量がどれだけあるかを計測、検知する。そして一定湯量、昼間に利用する台所や洗面所での湯量、例えば１５０リットル程度の湯量があるかどうかを確認する（ステップ６０５）。

この湯量設定は、利用者によってリモコン２の入力手段３０７で、１０段階に分かれたレベル値で設定される。また、このレベル値は、利用者が設定せず、利用者の使う湯量を学習することで、自動設定することもできる。例えば、設定した湯量でお湯が不足だった場合、自動的に設定レベルを１段階アップする。また湯余りが1週間続くと、設定レベルを１段階下げるようにする。

そして、残湯量が設定湯量以上あると、電力切替判断手段３０４により電力切替供給手段３０８を制御して、深夜電力時間帯になっても、深夜電力を利用せず、翌日の日中の太陽光電池モジュール３で発電される電力で、ＨＰ給湯器１を動作させ、お湯を貯湯するように設定を行う（ステップ６０６）。すなわち、深夜電力（商用電力）から太陽光の発電電力利用の設定に切り替えが行われる。そして翌日になると、ＨＰ給湯器１は、ヒートポンプ手段３０９を稼動させ水を温めお湯を沸かし、給湯・貯湯手段３１０に貯湯し、給湯利用させる（ステップ６０７）。

残湯量が設定湯量以下であった場合、通常の設定のとおり、深夜電力時間帯の開始時刻（午後１１時）になると、前記一定湯量まで深夜電力で温水を生成する。一定湯量まで生成すると、深夜電力の利用を停止し、温水生成を停止する（ステップ６０８）。その後、残りの湯量は、日中の太陽光の発電電力により、ＨＰ給湯器１で温水を生成させるため、電力切替判断手段３０４により、電力設定を切り替える（ステップ６０９）。

そして、太陽光で発電される日中になると、電力切替供給手段３０８により、太陽光の発電電力に電力を切り替え、温水を生成し、給湯・貯湯手段３１０に貯湯し、給湯利用させる（ステップ６１０）。

また日照時間の予測時間が外れて、太陽光発電での電力が不足し、給湯・貯湯手段３１０の貯湯タンクを設定量までお湯を沸かせない場合は、電力会社の電力を利用して、ヒートポンプ手段３０９を稼動させ、お湯を沸かして貯湯する。この時に利用する電力は、当日の夜に利用するお湯を沸かすので、日中の電力を利用してお湯を沸かすようにしている。

また気象条件が良いときでも、朝食時や昼食時に使うお湯は太陽光発電では間に合わない。そのため、日中に使用するお湯については深夜電力でお湯をつくる。そのように考え
ると、例えば、日中に使用するお湯は深夜電力を用い、日没後に使用するお湯は太陽光発電を使う、というアルゴリズムで電力切替判断手段３０４が判断してもよい。

そして、日中に使用するお湯は洗い物や洗濯が主なので４０度程度の湯として深夜電力で沸かし、日没後に使用するお湯は入浴が主なので６０度以上の高温となるように太陽光発電で沸かす、というように温度制御をくわえてもよい。

（実施の形態２）
次に、深夜電力時間帯で、すでに深夜電力で温水を生成している時に、気象予測情報を取得し、設定値に一致した場合の電力切替の制御動作について説明する。

本実施の形態では、深夜電力時間帯で、すでに深夜電力で温水を沸かしている時に、気象予測情報を取得し設定値に一致した場合、昼間に利用する一定湯量があれば、温水生成を停止させる点について異なるものである。なお、実施の形態１と同様の構成要素に関しては、同一番号を付し説明を省略する。

図７において、深夜電力時間帯において、すでに深夜電力を利用してＨＰ給湯器１で温水を作っているとき（ステップ７０１）、前記実施の形態１と同様に、サーバー７から翌日の気象予測情報を取得する（ステップ６０１）。

気象予測情報から、翌日の電力切替に必要な情報を抽出する。本実施例では、日照時間ａ（予測時間）を判断して翌日の日中の太陽電池モジュール３の発電量を予測する。そして日照時間を、予めリモコン２の情報記憶手段３０５に記録された設定時間ｂ（時間）と比較する（ステップ６０２、ステップ６０３）。

そして日照時間ａ＞設定時間ｂであると、残湯量検知手段３１１により、給湯・貯湯手段３１０の貯湯タンクの残湯量を確認する。残湯量の確認は、利用者が給湯温度設定している、例えば４２℃のお湯の量がどれだけあるかを計測、検知する。そして一定湯量、昼間に利用する台所や洗面所での湯量、例えば１５０リットル程度の湯量があるかどうかを確認する（ステップ６０５）。

このとき既に、利用者が昼間に利用するお湯の給湯温度、たとえば４２℃のお湯が、設定された一定湯量以上あるとき、電力切替判断手段３０４は、ＨＰ給湯器１のヒートポンプ手段３０９、給湯・貯湯手段３１０で作成している温水生成を停止させる制御を行う（ステップ７０２）。

このように、昼間に利用するお湯の量が確保されており、翌日晴れて日照時間がありそうな場合には、残りの湯量は、太陽光の発電電力で温水を生成する。このとき作成する温水は、風呂給湯にも利用できる８０℃で、３７０リットルの温水を作るものである。なお、貯湯タンクの満水の温水ではなく、利用者による設定や、学習機能により自動で温水を作成する満水容量を変化させることもできる。

すなわち３７０リットルの貯湯タンクで、一定湯量が１５０リットルの場合、差し引き２２０リットルの温水を加え、さらに設定温度（８０℃）まで沸き上げる電力に、太陽光の発電電力を利用するように、ＨＰ給湯器１の電力供給切替手段３０８によって、深夜電力から太陽光発電手段３０１の発電電力に切り替えるように設定する（ステップ６０６）。

その後、時間が経過し、日中になり太陽光の発電電力が得られえるようになると、ＨＰ給湯器１は、ヒートポンプ手段３０９を稼動させ水を温めお湯を沸かし、給湯・貯湯手段
３１０に貯湯し、給湯利用させる（ステップ６０７）。

なお実施の形態１、２において、気象予測情報において、日照時間を用いて説明したが、その他の気象予測情報を加えて、総合的に判断させるようにすることも可能である。またユーザーが行う設定に関しても同様である。また、日照時間や季節に基づく予想発電量に応じて判断して、利用する電力を切り替えることもできる。

また、気象予測情報に関してサーバー７から取得するように説明したが、ＨＰ給湯器１の気象予測するために、気象計測を行う気温センサ、気圧計などを備えて、ＨＰ給湯器１で気象予測情報を生成してもよい。また別の機器で計測し、機器連携によりＨＰ給湯器１に気象予測情報を取得させるようにしてもよい。

またリモコン２とＨＰ給湯器１の通信手段は、何でもよく通常、有線のシリアル通信を行っているが、無線、電灯線通信やＩＰ通信であってもよい。

また本実施の形態ではＨＰ給湯器１として説明したが、電気ヒータ式の電気温水器であってもよく、電気を利用してお湯を沸かす給湯器であれば同様に構成できる。

また気象予測情報は、インターネット６を介してサーバー７から取得するように説明したが、デジタルテレビ放送や、ラジオなどの放送電波から取得する構成にもできる。

またリモコン２とサーバー７はインターネット６で接続されると説明したがそれに限定にされるものではなく、通信回線は、電話回線、ＩＳＤＮ、ＡＤＳＬ、ＣＡＴＶ、光ケーブル（ＦＴＴＨ）、無線ＬＡＮ，イーサネット（登録商標）などでも構わない。

また各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみ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変形が可能である。

以上の説明のように、本実施の形態１、２によれば、深夜電力時間帯の前に気象情報取得手段３０３で取得した気象予測情報を判断し、気象予測情報が予め設定された気象情報と一致した時、残湯量が、利用者が昼間利用する一定湯量以上ある場合に、深夜電力から太陽光の発電電力に切り替え、温水を作るので、昼間にお湯がなくなるようなことをなくし、利用者の利便性を損なわず、深夜電力利用を削減する、またより省エネルギーで環境にやさしい給湯器を提供するようになる。

また、深夜電力時間帯の前に気象予測情報を取得し、予め設定された気象情報と一致した時、残湯量が、利用者が昼間使う湯量以上ない場合には、前記一定湯量まで深夜電力でお湯を作り、昼間の利用に備え、その後、使用する電力を太陽光の発電電力に切り替えるようにするので、必要最低限のお湯作成を深夜電力を利用し、それ以上の温水を作る電力は、環境にやさしい太陽光の発電電力で行うので、残湯量によらず、利用者の利便性を損なうことなく、効率的な電力利用ができ、また省エネルギーを実現できるようになる。また加えて、深夜電力のみで給湯する場合に比較してよりランニングコストを低減するようになる。

また、深夜電力時間帯で温水を生成している時に、気象予測情報を取得し、予め設定された気象情報と一致すると、現在の残湯量が、利用者が昼間利用する一定湯量以上あるかどうかを判断して、ない場合は、一定湯量まで深夜電力で温水をつくり、ある場合は、温水をつくるのを停止し、その後、電力利用を太陽光の発電電力を利用するように切り替えるので、深夜電力で温水を作成している時に、気象予測情報を取得して、翌日に太陽光の発電電力を期待できる場合、一定湯量まで深夜電力で温水を作り、すでにある場合は、温
水作成を停止させるので、取得する時間帯によらず、深夜電力利用の削減を行えるようになり、より省エネルギーで環境にやさしい給湯器になる。

また本実施の形態はいずれもリモコン２、ＨＰ給湯器１の手段を、コンピュータを機能させるためのプログラムとしても同様の機能を提供することができる。

プログラムとすることで、マイクロコンピュータ、パーソナルコンピュータ又は他の装置の一部の機能として実現できるようになり、利便性、汎用性が向上し、システムが構築しやすくなる。また記録媒体に記録したり通信回線を用いてプログラムを配信したりすることでプログラムの配布やインストール作業が簡単にできるようになる。

以上のように、本発明は、気象情報を取得し太陽光発電の電気をより有効的に利用させるエネルギーシステムに利用でき、コージェネレーションシステム、燃料電池システムとシステム化することもできる。

本発明の実施の形態１における、気象情報に応じて太陽光発電電力を利用するＣＯ２ヒートポンプ給湯器のシステム構成図 本発明の実施の形態１のＣＯ２ヒートポンプ給湯器、リモコンのブロック構成図 本発明の実施の形態１のＣＯ２ヒートポンプ給湯器、リモコンの機能を示すブロック構成図 本発明の実施の形態１のサーバーのブロック構成図 本発明の実施の形態１のサーバーの機能を示すブロック構成図 本発明の実施の形態１のＣＯ２ヒートポンプ給湯器、リモコンの動作を示すフローチャート 本発明の実施の形態２のＣＯ２ヒートポンプ給湯器、リモコンの動作を示すフローチャート

符号の説明

１ ＣＯ２ヒートポンプ給湯器（貯湯式給湯手段）
３ 太陽電池モジュール（太陽光発電手段）
３０１ 太陽光発電手段
３０３ 気象情報取得手段
３０４ 電力切替判断手段
３１０ 給湯・貯湯手段（貯湯式給湯手段）
３１１ 残湯量検知手段（残湯量確認手段）

Claims (4)

1. 太陽光で発電する太陽光発電手段と、主として商用電力の深夜電力を利用し温水を作る貯湯式給湯手段と、気象予測情報を取得する気象情報取得手段と、前記取得した気象予測情報を判断し、前記太陽光発電手段で生成された発電電力、または前記深夜電力のいずれを利用して温水を貯湯するかを判断する電力切替判断手段と、貯湯式給湯手段の残湯量を確認する残湯量確認手段を備えた貯湯式給湯装置において、
   前記気象予測情報は深夜電力時間帯以前に取得し、前記気象情報取得手段で取得した気象予測情報が予め設定された気象情報と一致した時、
   前記残湯量確認手段で残湯量が利用者の昼間使う湯量以上ある場合に、前記電力切替判断手段により、今夜の深夜電力を使用せず、翌日の太陽光発電電力を利用するように切り替えて温水を作る貯湯式給湯装置。
2. 太陽光で発電する太陽光発電手段と、主として商用電力の深夜電力を利用し温水を作る貯湯式給湯手段と、気象予測情報を取得する気象情報取得手段と、前記取得した気象予測情報を判断し、前記太陽光発電手段で生成された発電電力、または前記深夜電力のいずれを利用して温水を貯湯するかを判断する電力切替判断手段と、貯湯式給湯手段の残湯量を確認する残湯量確認手段を備えた貯湯式給湯装置において、
   前記気象予測情報は深夜電力時間帯以前に取得し、前記気象情報取得手段で取得した気象予測情報が予め設定された気象情報と一致した時、
   前記残湯量確認手段で残湯量が利用者の昼間使う一定湯量以下である場合、前記一定湯量まで前記深夜電力を利用して温水を作り、その後、電力切替判断手段により翌日の太陽光の発電電力を利用するように切り替えて温水を作る貯湯式給湯装置。
3. 太陽光で発電する太陽光発電手段と、主として商用電力の深夜電力を利用し温水を作る貯湯式給湯手段と、気象予測情報を取得する気象情報取得手段と、前記取得した気象予測情報を判断し、前記太陽光発電手段で生成された発電電力、または前記深夜電力のいずれを利用して温水を貯湯するかを判断する電力切替判断手段と、貯湯式給湯手段の残湯量を確認する残湯量確認手段を備えた貯湯式給湯装置において、
   前記気象予測情報を深夜電力時間帯中に取得し、前記貯湯式給湯手段で温水を作っている時に前記気象情報取得手段で取得した気象予測情報が予め設定された気象情報と一致すると、
   前記残湯量確認手段で、残湯量が利用者が昼間使う一定湯量以上あるかどうかを確認し、前記一定湯量がない場合は前記一定湯量まで前記深夜電力で温水をつくり、前記一定湯量がある場合は温水を作るのを停止し、電力切替判断手段により、翌日の太陽光の発電電力を利用するように切り替えて温水を作る貯湯式給湯装置。
4. 請求項１、２、または３に記載のいずれか１項の貯湯式給湯装置の少なくとも一部を実行させるためのプログラム。

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