JP2013224750A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電による電力の売電を促進しつつ、貯湯タンク内の湯水の沸かし上げの制限を抑制した貯湯式給湯装置を提供する。
【解決手段】貯湯式給湯装置１は、パワーコンディショナー１５１からの供給電力により作動して、貯湯タンク１１内の湯水を加熱するヒートポンプユニット５０と、出湯管１３の途中に設けられて、出湯管１３を流通する湯水を目標給湯温度まで加熱するガス熱源ユニット８０とを備えている。加熱禁止対象時間帯設定部は、ヒートポンプユニット５０の運転を禁止して、パワーコンディショナー１５１による売電量の増加を図るための日中の時間帯である加熱禁止対象時間帯を、所定条件に応じて設定する。タンク加熱制御部１２４は、加熱禁止対象時間帯におけるヒートポンプユニット５０の運転を禁止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽光発電による電力と商用電力とが入力されるパワーコンディショナーから供給される電力を使用して、貯湯タンク内の湯水を加熱する貯湯式給湯装置に関する。

従来より、貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプを、太陽光発電による電力を使用して作動させる貯湯式給湯装置が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１に記載された貯湯式給湯装置においては、太陽光発電による電力量が所定値以上であるときに、太陽光発電による電力を用いてヒートポンプを作動させ、貯湯タンク内の湯水を加熱するようにしている。

また、特許文献２に記載された貯湯式給湯装置においては、気象予測情報に応じて抽出された翌日の日照時間と設定時間を比較し、翌日の日照時間が設定時間よりも長いときは、太陽光発電による電力によりヒートポンプを作動させて貯湯タンク内の湯水を沸かし上げ、翌日の日照時間が設定時間よりも短いときには、深夜電力によりヒートポンプを作動させて貯湯タンク内の湯水を沸かし上げるようにしている。

特開２００４−２７１１６４号公報 特開２００８−２７０２号公報

太陽光発電装置が備えられた家屋においては、太陽光発電による電力量が家屋の総消費電力を上回っているときに、上回った余剰電力を電力業者に売電することができる。そして、この場合の売電単価は商用電力の買電単価よりも高いため、使用者としては、太陽光発電が行われているときには、家屋の消費電力を抑えて売電する電力量を増やしたいと考える。

しかし、上記特許文献１，２においては、太陽光発電が行われているときに、積極的にヒートポンプを作動させて太陽光発電による電力を使用するようにしている。そして、ヒートポンプの作動により、家屋の総消費電力が多くなると、使用者の意に反して太陽光発電による電力の売電量が減少してしまうという不都合がある。

その一方で、無条件にヒートポンプの作動を制限すると、エネルギー効率の良い貯湯式給湯装置を有効に使用することができなくなる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、太陽光発電による電力の売電を促進しつつ、貯湯タンク内の湯水の沸かし上げの制限を抑制した貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、本発明の貯湯式給湯装置は、
太陽光発電装置及び商用電力供給ラインと電気負荷とに接続され、前記太陽光発電装置の発電量が前記電気負荷の消費電力を上回るときは、余剰な前記太陽光発電装置の発電電力を売電し、前記太陽光発電装置の発電量が前記電気負荷の消費電力を下回るときには、不足する電力を買電するパワーコンディショナーからの供給電力を使用する貯湯式給湯装置であって、
貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに接続されて、前記貯湯タンクに水を供給する給水管と、
前記パワーコンディショナーからの供給電力により作動する前記電気負荷であって、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するタンク加熱部と、
前記貯湯タンクに接続されて、前記貯湯タンクから湯水が供給される出湯管と、
前記出湯管の途中に設けられて、前記出湯管を流通する湯水の温度が所定の目標給湯温度よりも低いときに、該湯水を該目標給湯温度まで加熱する補助熱源機と、
前記タンク加熱部の作動を禁止して、前記パワーコンディショナーによる売電量の増加を図るための日中の時間帯である加熱禁止対象時間帯を、所定条件に応じて設定する加熱禁止対象時間帯設定部と、
前記加熱禁止対象時間帯における前記タンク加熱部の作動を禁止するタンク加熱制御部とを備えたことを特徴とする（第１発明）。

第１発明によれば、前記加熱禁止対象時間帯設定部により、前記所定条件に応じて前記加熱禁止時間帯が設定され、前記タンク加熱制御部により、前記加熱禁止対象時間帯における前記タンク加熱部の作動が禁止される。そのため、前記太陽光発電装置の発電条件や前記パワーコンディショナーからの供給電力により作動する電気負荷の使用状況等に応じて、前記所定条件を設定することによって、前記太陽光発電装置により発電電力の売電を促進しつつ、貯湯タンク内の湯水の沸かし上げの制限を抑制することができる。なお、前記加熱禁止対象時間帯において前記貯湯タンクの湯切れが生じても、前記補助熱源機の作動により、前記出湯管からの前記目標給湯温度での給湯を続行することができる。

また、第１発明において、
日付情報を取得する日付情報取得部を備え、
前記所定条件は、前記日付情報取得部により取得された現在の日付が属する月であることを特徴とする（第２発明）。

第２発明によれば、現在の日付が属する月により、日中で日射量が多くなる時間帯を想定することができる。そのため、前記加熱禁止対象時間帯設定部により、現在の日付が属する月に応じて、日射量が多い時間帯を前記加熱禁止対象時間帯に設定することによって、前記太陽光発電装置による発電電力の売電を促進することができる。また、前記加熱禁止対象時間帯以外の、日射量が少なく前記太陽光発電装置による発電量が少ないと想定される時間帯においては、前記タンク加熱部を作動させて前記貯湯タンク内の湯水を効率良く沸かし上げることができる。

また、第１発明において、
天気情報を取得する天気情報取得部を備え、
前記所定条件は、前記天気情報取得部により取得された天気情報による天気予報であることを特徴とする（第３発明）。

第３発明によれば、天気情報による天気予報により、日中で日射量が多くなる時間帯（晴天の時間帯等）を予測することができる。そのため、前記加熱禁止対象時間帯設定部により、予測天気に応じて、日射量が多い時間帯を前記加熱禁止対象時間帯に設定することによって、前記太陽光発電装置による発電電力の売電を促進することができる。また、前記加熱禁止対象時間帯以外の、日射量が少なく前記太陽光発電装置による発電量が少ないと想定される時間帯においては、前記タンク加熱部を作動させて前記貯湯タンク内の湯水を効率良く沸かし上げることができる。

また、第１発明において、
使用者の操作による前記加熱禁止対象時間帯の設定指示を受け付ける手動操作部を備え、
前記所定条件は、前記手動操作部による指示内容であることを特徴とする（第４発明）。

第４発明によれば、使用者は、前記手動操作部により、自身の湯の使用状況に応じて、前記加熱禁止対象時間帯を任意に設定することができる。そのため、例えば、日中に外出するときには、日中の時間帯を全て前記加熱禁止対象時間帯に設定して、前記太陽光発電装置による発電電力の売電を促進することができる。また、商用電力の供給不足が予想される時間帯を前記加熱禁止対象時間帯に設定して、売電を行うことにより、商用電力の供給不足の解消を図ることができる。

また、第１発明から第４発明のうちのいずれかにおいて、
前記タンク加熱制御部は、前記加熱禁止対象時間帯において前記太陽光発電装置の発電量を監視し、前記太陽光発電装置の発電量が所定の発電量閾値以上である時に限定して、前記タンク加熱部の作動を禁止することを特徴とする（第５発明）。

第５発明によれば、前記太陽光発電装置の発電量が少なく、前記タンク加熱部の作動を禁止しても売電量の増加が期待できないときには、前記タンク加熱部の作動を禁止せずに、前記タンク加熱部により前記貯湯タンク内の湯水の沸かし上げを行うことにより、前記補助熱源機の作動を抑制して効率の良い給湯を行うことができる。

また、第５発明において、
前記発電量閾値として、前記タンク加熱部以外の前記電気負荷の総消費電力が設定されていることを特徴とする（第６発明）。

第５発明によれば、前記太陽光発電装置の発電量が前記タンク加熱部以外の電気負荷の総消費電力よりも少なく、前記タンク加熱部の作動を禁止しても売電量が増加しないことが明らかなときに、前記タンク加熱部の作動を禁止せずに、前記タンク加熱部により前記貯湯タンク内の湯水の沸かし上げを行うことにより、前記補助熱源機の作動を抑制して効率の良い給湯を行うことができる。

また、第１発明から第６発明のうちのいずれかにおいて、
日射量を検出する日射センサを備え、
前記タンク加熱制御部は、前記加熱禁止対象時間帯において前記日射センサにより検出される日射量を監視し、該日射量が所定の日射閾値以上であるときに限定して、前記タンク加熱部の作動を禁止することを特徴とする（第７発明）。

第７発明によれば、日射量が前記日射閾値よりも少なく、前記タンク加熱部の作動を禁止しても売電量の増加が期待できないときには、前記タンク加熱部の作動を禁止せずに、前記タンク加熱部により前記貯湯タンク内の湯水の沸かし上げを行うことにより、前記補助熱源機の作動を抑制して効率の良い給湯を行うことができる。

貯湯式給湯装置の構成図。 リモコン操作の説明図。 加熱禁止対象時間帯の設定処理の第１実施形態のフローチャート。 加熱禁止対象時間帯の設定処理の第２実施形態のフローチャート。 ヒートポンプユニットの運転禁止の解除処理のフローチャート。

本発明の実施形態について、図１〜図５を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態の貯湯式給湯装置１は、貯湯ユニット１０、ヒートポンプユニット５０（本発明の電気負荷及びタンク加熱部に相当する）、ガス熱源ユニット８０（本発明の補助熱源機を構成する）、及び、貯湯式給湯装置１の全体的な作動を制御するコントローラ１２０を備えて構成されている。

貯湯式給湯装置１は、配電盤１５３を介して、家電製品１７０等の他の電気負荷と共にパワーコンディショナー１５１と接続されており、パワーコンディショナー１５１からの供給電力を使用して作動する。

パワーコンディショナー１５１は、太陽光発電装置１５０に接続されると共に、電力メータ１５２を介して商用電力供給ライン１６０に接続されている。パワーコンディショナー１５１は、太陽光発電装置１５０から出力される直流電力を、商用電力と同じ交流電力（例えば、単相３線式交流１００Ｖ／２００Ｖ）に変換して、貯湯式給湯装置１及び家電製品１７０等の電気負荷に供給する。

パワーコンディショナー１５１は、電力メータ１５２と接続され、太陽光発電装置１５０による発電量が、電気負荷の総消費電力を上回る場合に、余剰電力を商用電力供給ライン１６０に供給する売電を行う。また、太陽光発電装置１５０による発電量が、電気負荷の総消費電力を下回る場合には、不足電力を商用電力供給ライン１６０から受給する買電を行う。

パワーコンディショナー１５１からコントローラ１２０には、太陽光発電装置１５０の発電量Ｗdの測定データが出力される。また、電力メータ１５２からコントローラ１２０には、商用電力供給ライン１６０からパワーコンディショナー１５１への電力供給量Ｃd（負のときは売電状態を示し、正のときは買電状態を示す）の測定データが出力される。

太陽光発電装置１５０の受光パネルの近傍には、日射センサ１５４が設けられており、日射センサ１５４からコントローラ１２０に、日射センサ１５４による日射量Ｓdの測定データが出力される。

なお、図１では、貯湯式給湯装置１のコントローラとして一つのコントローラ１２０を示したが、貯湯ユニット１０のコントローラと、ヒートポンプユニット５０のコントローラと、ガス熱源ユニット８０のコントローラを個別に備え、各コントローラ間の通信によって、貯湯式給湯装置１の全体的な作動を制御する構成としてもよい。

また、コントローラ１２０は、通信ネットワーク１８０を介して情報サーバー１８１と通信を行う機能を有しており、後述するように、情報サーバー１８１から天候情報等を取得する。

貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１１、給水管１２、出湯管１３等を備えている。貯湯タンク１１は内部に湯水を保温して貯め、高さ方向に略等間隔で配置されたタンク温度センサ１４〜１７と、貯湯タンク１１の上部に配置されて貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯水の温度を検出するタンク出湯温度センサ２６が設けられている。貯湯タンク１１の底部には、作業者の手動操作により開弁される排水弁１８が設けられている。

給水管１２は、一端が給水口３０を介して図示しない水道に接続され、他端が貯湯タンク１１の下部に接続されて、貯湯タンク１１内の下部に水を供給する。給水管１２には、貯湯タンク１１の内圧が過大になることを防止するための減圧弁１９と、給水管１２から貯湯タンク１１への方向のみの通水を可能にして、貯湯タンク１１から給水管１２側への湯水の流出を阻止する第１湯側逆止弁２０が設けられている。

給水管１２から分岐した給水バイパス管３４は、給湯混合弁２１を介して接続箇所Ｘで出湯管１３に連通しており、給湯混合弁２１により、貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯水と給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水との混合比が変更される。

給水バイパス管３４には、給水バイパス管３４に供給される水の温度を検出する給水温度センサ２２と、給水バイパス管３４を流通する水の流量を検出する水側流量センサ２３と、給水バイパス管３４から出湯管１３への方向のみの通水を可能にして、出湯管１３から給水バイパス管３４側への湯水の流出を阻止する水側逆止弁２４とが設けられている。

出湯管１３は、一端が給湯口３１に接続され、他端が貯湯タンク１１の上部に接続されている。

貯湯タンク１１の上部に貯められた湯水は、出湯管１３から給湯口３１を介して図示しない給湯栓（台所、洗面所、浴室のカランやシャワー等）に供給される。出湯管１３には、貯湯タンク１１から出湯管１３への方向のみの通水を可能にして、出湯管１３から貯湯タンク１１側への湯水の流入を阻止する第２湯側逆止弁２５と、貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯水の流量を検出する湯側流量センサ２７とが設けられている。

ガス熱源ユニット８０は、出湯管１３の給水バイパス管３４との接続箇所Ｘよりも下流側の途中に設けられ、貯湯ユニット１０には、ガス熱源ユニット８０をバイパスして、ガス熱源ユニット８０の下流側と上流側の出湯管１３を連通する出湯バイパス管３３と、出湯バイパス管３３を開閉する出湯バイパス弁２９とが設けられている。

出湯管１３の出湯バイパス管３３との分岐箇所Ｙと給湯混合弁２１との間に、給湯混合弁２１を介して出湯管１３に供給される湯水の温度を検出する混合温度センサ２８が設けられ、出湯管１３の出湯バイパス管３３との合流箇所Ｚと給湯口３１との間に、給湯口３１から出湯される湯水の温度を検出する給湯温度センサ３２が設けられている。

貯湯ユニット１０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１２０に入力される。また、コントローラ１２０から出力される制御信号によって、給湯混合弁２１と出湯バイパス弁２９の作動が制御される。

次に、ヒートポンプユニット５０は、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させて加熱するものであり、屋外に設置されている。ヒートポンプユニット５０は、ヒートポンプ循環路５２により接続された蒸発器５３、圧縮機５４、ヒートポンプ熱交換器５５（凝縮機）、及び膨張弁５６により構成されたヒートポンプ５１を有している。

蒸発器５３は、ファン６０の回転により供給される空気（外気）とヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体（ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等の代替フロン、二酸化炭素等）との間で熱交換を行う。圧縮機５４は、蒸発器５３から吐出された熱媒体を圧縮して高圧・高温とし、ヒートポンプ熱交換器５５に送出する。膨張弁５６は、圧縮機５４で加圧された熱媒体の圧力を開放する。

除霜弁６１は膨張弁５６をバイパスして設けられており、圧縮機５４から送出される熱媒体により蒸発器５３を除霜する。ヒートポンプ循環路５２の膨張弁５６の上流側及び下流側、圧縮機５４の上流側及び下流側には、ヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサ６２，６３，６４，６５が、それぞれ設けられている。また、蒸発器５３には、蒸発器５３に吸入される空気の温度Ｔoutを検出する周囲温度センサ６７が設けられている。

ヒートポンプ熱交換器５５はタンク循環路４１と接続され、圧縮機５４により高圧・高温とされた熱媒体と、タンク循環路４１内を流通する湯水との熱交換により、タンク循環路４１内を流通する湯水を加熱する。タンク循環路４１には、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させるためのタンク循環ポンプ６６が設けられている。

貯湯タンク１１内の下部に貯まった湯水は、タンク循環ポンプ６６によりタンク循環路４１に導かれ、ヒートポンプ熱交換器５５で後述する沸かし上げ温度まで加熱されて貯湯タンク１１の上部に戻される。これにより、沸かし上げ温度の湯が、貯湯タンク１１の上部から順次積層して貯められる。

なお、タンク循環路４１のヒートポンプ熱交換器５５の上流側及び下流側には、タンク循環路４１内を流通する湯水の温度を検出する湯温度センサ６８，６９が設けられている。また、ヒートポンプ熱交換器５５には、その内部の雰囲気温度を検出する雰囲気温度センサ５７が設けられている。

ヒートポンプユニット５０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１２０に入力される。また、コントローラ１２０から出力される制御信号によって、圧縮機５４、タンク循環ポンプ６６、及びファン６０の作動が制御される。

次に、ガス熱源ユニット８０は、出湯管１３を流通する湯水を加熱するものであり、缶体８７内に収容された給湯バーナ８１及び給湯バーナ８１により加熱される給湯熱交換器８２等を備えている。給湯バーナ８１には、図示しないガス供給管から燃料ガスが供給されると共に、図示しない燃焼ファンにより燃焼用空気が供給される。コントローラ１２０は、給湯バーナ８１に供給する燃料ガスと燃焼用空気の流量を調節して、給湯バーナ８１の燃焼量を制御する。

給湯熱交換器８２は、出湯管１３の途中に接続されており、給湯バーナ８１の燃焼熱によって、内部を流通する湯水を加熱する。出湯管１３には、上流側から順に、止水弁９３と水量センサ８８が設けられている。給湯熱交換器８２の上流側と下流側は、熱源バイパス管８９により連通されており、熱源バイパス管８９には、熱源バイパス管８９の開度を調節するための熱源バイパス弁９０が設けられている。出湯管１３の給湯熱交換器８２の出口付近には熱交出湯温度センサ９１が設けられ、出湯管１３の熱源バイパス管８９との接続箇所の下流側には熱源出湯温度センサ９２が設けられている。

この構成により、後述するように、貯湯タンク１１内に湯が無いとき（湯切れ状態）に、給水管１２から貯湯タンク１１及び給水バイパス管３４を介して出湯管１３に供給される水が、給湯熱交換器８２により加熱されて湯となり、熱源バイパス管８９からの水と混合されて、目標給湯温度の湯が給湯口３１から供給されるようになっている。

コントローラ１２０は、図示しないＣＰＵ，メモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された貯湯式給湯装置１の制御用プログラムを、ＣＰＵで実行することによって、日付情報取得部１２１、天気情報取得部１２２、加熱禁止対象時間帯設定部１２３、タンク加熱制御部１２４、及び温調制御部１２５として機能する。

コントローラ１２０は、通信ケーブル１３０によりリモコン１４０（本発明の手動操作部に相当する）と接続されている。リモコン１４０は、貯湯式給湯装置の運転状況や運転条件の設定等を表示するための表示器１４１と、各種スイッチが設けられたスイッチ部１４２とを備えている。貯湯式給湯装置１の使用者は、リモコン１４０のスイッチ部１４２を操作することによって、給湯口３１からの給湯温度（目標給湯温度）の設定等を行う。

日付情報取得部１２１は、リモコン１４０との通信により現在の日付情報を取得して、現在の日付を認識する。

天気情報取得部１２２は、通信ネットワーク１８０を介して、情報サーバー１８１から天候情報を取得する。

タンク加熱制御部１２４は、タンク温度センサ１４〜１７の検出温度によって貯湯タンク１１の湯切れを検知し、湯切れが生じたときに、ヒートポンプユニット５０を作動させて、貯湯タンク１１内の湯水を目標給湯温度よりも高い温度に設定した沸かし上げ温度まで加熱する。例えば、リモコン１４０により目標給湯温度が４０℃に設定されているときには、タンク加熱制御部１２４は、沸かし上げ温度を４５℃に設定する。

そして、タンク加熱制御部１２４は、貯湯タンク１１の上部のタンク温度センサ１７の検出温度が４０℃（沸かし上げ温度−５℃）よりも低くなったときに、貯湯タンク１１の湯切れが生じていると判断する。

タンク加熱制御部１２４は、貯湯タンク１１の湯切れが生じているときに、ヒートポンプユニット５０を作動させて、貯湯タンク１１の下部の水をヒートポンプ熱交換器５５で沸かし上げ温度まで加熱し、貯湯タンク１１の上部に戻すことにより、貯湯タンク１１の上部から沸かし上げ温度の湯水を積層させる沸かし上げ運転を実行する。

タンク加熱制御部１２４は、沸かし上げ運転の実行中に、タンク温度センサ１４〜１７の検出温度によって、貯湯タンク１１内の沸かし上げ温度の湯の積層状況を検知し、貯湯タンク１１内に沸かし上げ温度の湯水が満たされたときに、沸かし上げ運転を終了する。

温調制御部１２５は、給湯口３１を介して接続された給湯栓（図示しない）が開栓されて、給水管１２に最低作動流量（例えば、２．４リットル/min）以上の水が供給されていることを、湯側流量センサ２７の検出流量と水側流量センサ２３の検出流量との合計流量（総検出流量）により検出しているときに、給湯口３１から目標給湯温度の湯を出湯する給湯運転を実行する。

温調制御部１２５は、貯湯タンク１１の湯切れが生じていないときは、止水弁９３を閉弁すると共に、出湯バイパス弁２９を開弁する。そして、温調制御部１２５は、タンク出湯温度センサ２６の検出温度Ｔh（貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯の温度）と、湯側流量センサ２７の検出流量Ｆh（貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯の流量）と、給水温度センサ２２の検出温度Ｔw（給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水の温度）と、水側流量センサ２３の検出流量Ｆw（給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水の流量）とに基づいて、出湯管１３と給水バイパス管３４との接続箇所Ｘから出湯管１３に目標給湯温度の湯が供給されるように、給湯混合弁２１により、貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯と給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水との混合比を設定する「混合温調制御」を実行する。

また、貯湯タンク１１の湯切れが生じているときには、温調制御部１２５は、出湯バイパス弁２９を閉弁して止水弁９３を開弁すると共に、給湯混合弁２１を、貯湯タンク１１と給水バイパス管３４の双方からの水を出湯管１３に供給する設定にする。

そして、温調制御部１２５は、ガス熱源ユニット８０を作動させて、熱源出湯温度センサ９２の検出温度が目標給湯温度となるように、給水温度センサ２２の検出温度Ｔw（給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水の温度）と、水量センサ８８の検出流量Ｆw（出湯管１３に供給される水の流量）とに基づいて、給湯バーナ８１の燃焼量と熱源バイパス弁９０の開度を制御する「加熱温調制御」を実行する。

なお、このように、温調制御部１２５とガス熱源ユニット８０により、「加熱温調制御」を実行する構成が、本発明の補助熱源機に相当する。

ここで、タンク加熱制御部１２４による沸かし上げ運転を行なうときには、パワーコンディショナー１５１から供給される電力が、ヒートポンプユニット５０の作動によって消費される。そのため、太陽光発電装置１５０が発電を行っている日中の時間帯に、タンク加熱制御部１２４による貯湯タンク１１内の湯水の沸かし上げ運転を行なうと、ヒートポンプユニット５０の消費電力により売電量が減少してしまい、電力コスト的に不利になる。

そこで、加熱禁止対象時間帯設定部１２３は、タンク加熱制御部１２４による沸かし上げ運転の実行禁止の対象とする時間帯である、加熱禁止対象時間帯を設定して、太陽光発電装置１５０による発電が行われている時に、タンク加熱制御部１２４による沸かし上げ運転の実行を制限するようにしている。

以下、図２〜図５を参照して、加熱禁止対象時間帯設定部１２３による加熱禁止対象時間帯の設定処理について説明する。

図２を参照して、貯湯式給湯装置１の使用者は、リモコン１４０を操作して、タンク加熱制御部１２４による貯湯タンク１１の沸かし上げ運転を抑制して、太陽光発電装置１５０による発電電力の売電の促進を図る「太陽光発電モード」の設定と解除、加熱禁止対象時間帯の設定の自動モード（後述する月、天候に応じて加熱禁止対象時間帯を設定するモード）と手動モード（使用者が設定した開始時刻と終了時刻により加熱禁止時間帯を設定するモード）の切替え、及び、手動モードによる加熱禁止対象時間帯の開始時刻と終了時刻の設定を行うことができる。

使用者は、先ず、リモコン１４０のスイッチ部１４２を操作して、表示器１４１に「太陽光発電モード」のモード選択画面２００を表示させる。モード選択画面２００は、スイッチ部１４２の操作により、「太陽光発電モード」の設定／解除用画面２００ａと、自動／手動モードの切替え用画面２００ｂと、加熱禁止対象時間帯の時刻設定用画面２００ｃとに切替わる。

「太陽光発電モード」の設定／解除用画面２００ａにおいて、使用者は、「太陽光発電モード」の設定と解除を指定することができる。「太陽光発電モード」が設定されたときは、加熱禁止対象時間帯設定部１２３は、加熱禁止対象時間帯を設定してヒートポンプユニット５０の作動を制限する。また、「太陽光発電モード」が解除されたときには、加熱禁止対象時間帯設定部１２３は、加熱禁止対象時間帯を設定せず、この場合はヒートポンプユニット５０の作動が制限されない。

自動／手動モードの切替え用画面２００ｂにおいて、使用者は、加熱禁止対象時間帯の設定を、自身で任意に指定するか（手動モード）、貯湯式給湯装置１にまかせるか（自動モード）を選択することができる。

さらに、手動モードを選択したときには、禁止時間帯の設定画面２０１により、使用者は、禁止時間帯の開始時刻（設定画面２０１ａ）と終了時刻（設定画面２０１ｂ）を設定指示することができる。なお、開始時刻と終了時刻を同一時刻に設定したときには、終日「太陽光発電モード」となって、ヒートポンプユニット５０の運転が終日禁止される。

［加熱禁止対象時間帯の設定処理の第１実施形態］
次に、図３に示したフローチャートに従って、加熱禁止対象時間帯設定部１２３による加熱禁止対象時間帯の設定処理の第１実施形態について説明する。加熱禁止対象時間帯設定部１２３は、図３に示したフローチャートを繰り返し実行して、加熱禁止対象時間帯を設定する。

図３のＳＴＥＰ１で、加熱禁止対象時間帯設定部１２３は、リモコン１４０の現在日時が設定済みであるか否かを判断する。リモコン１４０の現在日時は、使用者がスイッチ部１４２を操作して設定する。リモコン１４０は計時機能及びカレンダー機能を有しており、設定された現在日時から計時を開始し、日付情報取得部１２１は、リモコン１４０との通信によりその後の判断時における日付情報を取得する。なお、計時機能及びカレンダー機能をコントローラ１２０に備えてもよい。

リモコン１４０の現在日時が設定済みであるときはＳＴＥＰ２に進み、加熱禁止対象時間帯設定部１２３は、「太陽光発電モード」が解除中であるか否かを判断する。「太陽光発電モード」が解除中であるときはＳＴＥＰ１に戻り、「太陽光発電モード」が解除中でないときにはＳＴＥＰ３に進む。

ＳＴＥＰ３で、加熱禁止対象時間帯設定部１２３は、手動モードに設定されているか否かを判断する。手動モードに設定されているときはＳＴＥＰ４に進み、加熱禁止対象時間帯設定部１２３は、リモコン１４０で設定された指示内容の開始時刻及び終了時刻による禁止時間帯を加熱禁止対象時間帯とする。

一方、自動モードに設定されているときにはＳＴＥＰ１０に進み、加熱禁止対象時間帯設定部１２３は、日付情報取得部１２１により取得された日付情報から認識した現在の日付が属する月（例えば、現在の日付が４月１日であれば４月）が、５月〜７月、２月〜４月又は８月〜１０月、１１月〜１月のいずれであるかを判断する。

そして、現在の日付が属する月が５月〜７月であるときは、ＳＴＥＰ１１で禁止時間帯Ａ（９：００〜１６：００）を加熱禁止対象時間帯に設定してＳＴＥＰ１に戻る。また、現在の日付が属する月が２月〜４月又は８月〜１０月であるときは、ＳＴＥＰ１２で禁止時間帯Ｂ（１０：００〜１６：００）を加熱禁止対象時間帯に設定してＳＴＥＰ１に戻る。また、現在の日付が属する月が１１月〜１月であるときは、ＳＴＥＰ１３で禁止時間帯Ｃ（１１：００〜１６：００）を加熱禁止対象時間帯に設定してＳＴＥＰ１に戻る。

このように、現在の日付が属する月に応じて、加熱禁止対象時間帯を設定することにより、季節の推移により相違する日射量の多い時間帯を、加熱禁止対象時間帯に設定することができる。なお、禁止時間帯の設定は、上記Ａ，Ｂ，Ｃのパターンに限定されるものではない。

［加熱禁止対象時間帯の設定処理の第２実施形態］
次に、図４に示したフローチャートに従って、加熱禁止対象時間帯設定部１２３による加熱禁止対象時間帯の設定処理の第２実施形態について説明する。図４に示したフローチャートのＳＴＥＰ２０〜ＳＴＥＰ２３は、上述した図３に示したフローチャートのＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ４の処理と同様であり、また、図４のＳＴＥＰ３２は、図３のＳＴＥＰ１０〜ＳＴＥＰ１３と同様の処理を行うルーチンである。

そのため、図４のフローチャートは、ＳＴＥＰ２２から分岐したＳＴＥＰ３０及びＳＴＥＰ３１の処理のみが、図３のフローチャートと相違する構成になっている。ＳＴＥＰ３０は、天気情報取得部１２２による処理であり、天気情報取得部１２２は、情報サーバー１８１（図１参照）から天気情報のデータを取得する。続くＳＴＥＰ３１で、加熱禁止対象時間帯設定部１２３は、天気情報のデータから、本日の天気予報が晴れであるか否かを判断する。

本日の天気予報が晴れでないときは、ＳＴＥＰ２０に分岐し、この場合は、加熱禁止対象時間帯は設定されない。一方、本日の天気予報が晴れであるときには、ＳＴＥＰ３２に進み、上述した第１実施形態と同様に、加熱禁止対象時間帯設定部１２３は、現在の日付が属する月に応じて加熱禁止対象時間帯を設定する。

第２実施形態によれば、天気予報が晴れであって、太陽光発電装置１５０の発電量が多くなることが期待できる場合に、加熱禁止対象時間帯を設定してヒートポンプユニット５０の運転を抑制することで、太陽光発電装置１５０による発電電力の売電を促進することができる。なお、ヒートポンプユニット５０の運転禁止中に貯湯タンク１１の湯切れが生じたときには、上述した「加熱温調制御」により、出湯管１３を流通する湯水がガス熱源ユニット８０により目標給湯温度まで加熱される。

一方、天気予報が晴れ以外（曇り、雨等）であって、太陽光発電装置１５０の発電量が少なくなると想定される場合には、ヒートポンプユニット５０の運転を抑制しても、太陽光発電装置１５０による発電電力の売電量の増加は期待できない。そのため、この場合には、加熱禁止対象時間帯を設定せずに、ヒートポンプユニット５０により貯湯タンク１１内の湯水を効率良く沸かし上げて、給湯を行うようにしている。

次に、タンク加熱制御部１２４は、加熱禁止対象時間帯中に、図５（ａ）のフローチャートによる処理を繰り返し実行して、太陽光発電装置１５０の発電量を監視する。図５（ａ）のＳＴＥＰ４０で、タンク加熱制御部１２４は、自動モード中であるか否かを判断し、自動モードであるときにＳＴＥＰ４１に進む。

ＳＴＥＰ４１で、タンク加熱制御部１２４は、太陽光発電装置１５０の発電量Ｗdが、ヒートポンプユニット５０以外の電気負荷の総消費電力Ｗd_th（本発明の発電量閾値に相当する）以上となっているか否かを判断する。そして、太陽光発電装置１５０の発電量ＷdがＷd_th以上であって、ヒートポンプユニット５０の運転を禁止すれば売電状態になるときはＳＴＥＰ４２に進み、タンク加熱制御部１２４はヒートポンプユニット５０の運転を禁止する。

一方、太陽光発電装置１５０の発電量ＷdがＷd_thよりも少なく、ヒートポンプユニット５０の運転を禁止しても売電状態にならないときにはＳＴＥＰ５０に分岐し、タンク加熱制御部１２４はヒートポンプユニット５０の運転を許可する。

また、図５（ａ）のフローチャートによる処理に代えて、或いは図５（ａ）のフローチャートによる処理と共に、図５（ｂ）のフローチャートによる処理を実行するようにしてもよい。

図５（ｂ）のフローチャートは、図５（ａ）のＳＴＥＰ４１の太陽光発電装置１５０の発電量Ｗdによる判断を、ＳＴＥＰ６１の日射センサ１５４により検出される日射量Ｓdによる判断に置き換えたものである。タンク加熱制御部１２４は、加熱禁止対象時間帯中に、図５（ｂ）のフローチャートによる処理を繰り返し実行して、日射量を監視する。

図５（ｂ）のＳＴＥＰ６１で、タンク加熱制御部１２４は、日射量Ｓdが日射量閾値Ｓd_th（ヒートポンプユニット５０の運転を禁止することにより、売電状態となると想定される太陽光発電量が得られる日射量の下限を想定して設定される）以上であるか否かを判断する。

そして、日射量ＳdがＳd_th以上であるときはＳＴＥＰ６２に進み、タンク加熱制御部１２４はヒートポンプユニット５０の運転を禁止する。一方、日射量ＳdがＳd_thよりも少ないときにはＳＴＥＰ７０に分岐し、タンク加熱制御部１２４はヒートポンプユニット５０の運転を許可する。

図５（ａ）及び図５（ｂ）のフローチャートによる処理によって、太陽光発電装置１５０の発電量が多く、ヒートポンプユニット５０の運転禁止により、太陽光発電装置１５０の発電電力の売電が促進される状況であるときに限定して、ヒートポンプユニット５０の運転を禁止することができる。そのため、加熱禁止対象時間帯においても、状況に応じてヒートポンプユニット５０を作動させて、貯湯タンク１１内の湯水を効率良く沸かし上げることができる。

なお、本実施形態では、本発明のタンク加熱部としてヒートポンプユニット５０を備えた貯湯式給湯装置１を示したが、電気ヒータにより貯湯タンク内の湯水を加熱する電気温水器等、他の構成のタンク加熱部を備えた貯湯式給湯装置に対しても本発明の適用が可能である。

また、本実施形態では、本発明の加熱禁止対象時間帯を設定するための所定条件として、使用者の操作による時間帯の設定内容、現在の日付が属する月、及び天気予報（晴れか否か）を示したが、他の条件を用いて加熱禁止対象時間帯を設定するようにしてもよい。

また、本実施形態では、図５（ａ），図５（ｂ）により、加熱禁止対象時間帯において、太陽光発電装置１５０の発電量Ｗdと日射量Ｓdに応じて、ヒートポンプユニット５０の運転を許可するか否かを判断する処理を行ったが、これらの処理を行わない場合であっても本発明の効果を得ることができる。

１…貯湯式給湯装置、１０…貯湯ユニット、１１…貯湯タンク、１２…給水管、１３…出湯管、５０…ヒートポンプユニット、８０…ガス熱源機ユニット、１２０…コントローラ、１２１…日付情報取得部、１２２…天気情報取得部、１２３…加熱禁止対象時間帯設置部、１２４…タンク加熱制御部、１２５…温調制御部、１５０…太陽光発電装置、１５１…パワーコンディショナー、１８１…情報サーバー。

Claims (7)

1. 太陽光発電装置及び商用電力供給ラインと電気負荷とに接続され、前記太陽光発電装置の発電量が前記電気負荷の消費電力を上回るときは、余剰な前記太陽光発電装置の発電電力を売電し、前記太陽光発電装置の発電量が前記電気負荷の消費電力を下回るときには、不足する電力を買電するパワーコンディショナーからの供給電力を使用する貯湯式給湯装置であって、
   貯湯タンクと、
   前記貯湯タンクに接続されて、前記貯湯タンクに水を供給する給水管と、
   前記パワーコンディショナーからの供給電力により作動する前記電気負荷であって、前記貯湯タンク内の湯水を加熱するタンク加熱部と、
   前記貯湯タンクに接続されて、前記貯湯タンクから湯水が供給される出湯管と、
   前記出湯管の途中に設けられて、前記出湯管を流通する湯水の温度が所定の目標給湯温度よりも低いときに、該湯水を該目標給湯温度まで加熱する補助熱源機と、
   前記タンク加熱部の作動を禁止して、前記パワーコンディショナーによる売電量の増加を図るための日中の時間帯である加熱禁止対象時間帯を、所定条件に応じて設定する加熱禁止対象時間帯設定部と、
   前記加熱禁止対象時間帯における前記タンク加熱部の作動を禁止するタンク加熱制御部と
   を備えたことを特徴とする貯湯式給湯装置。
2. 請求項１に記載の貯湯式給湯装置において、
   日付情報を取得する日付情報取得部を備え、
   前記所定条件は、前記日付情報取得部により取得された現在の日付が属する月であることを特徴とする貯湯式給湯装置。
3. 請求項１に記載の貯湯式給湯装置において、
   天気情報を取得する天気情報取得部を備え、
   前記所定条件は、前記天気情報取得部により取得された天気情報による天気予報であることを特徴とする貯湯式給湯装置。
4. 請求項１に記載の貯湯式給湯装置において、
   使用者の操作による前記加熱禁止対象時間帯の設定指示を受け付ける手動操作部を備え、
   前記所定条件は、前記手動操作部による指示内容であることを特徴とする貯湯式給湯装置。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置において、
   前記タンク加熱制御部は、前記加熱禁止対象時間帯において前記太陽光発電装置の発電量を監視し、前記太陽光発電装置の発電量が所定の発電量閾値以上である時に限定して、前記タンク加熱部の作動を禁止することを特徴とする貯湯式給湯装置。
6. 請求項５に記載の貯湯式給湯装置において、
   前記発電量閾値として、前記タンク加熱部以外の前記電気負荷の総消費電力が設定されていることを特徴とする貯湯式給湯装置。
7. 請求項１から請求項６のうちいずれか１項に記載の貯湯式給湯装置において、
   日射量を検出する日射センサを備え、
   前記タンク加熱制御部は、前記加熱禁止対象時間帯において前記日射センサにより検出される日射量を監視し、該日射量が所定の日射閾値以上であるときに限定して、前記タンク加熱部の作動を禁止することを特徴とする貯湯式給湯装置。

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