JP2014066490A - 給湯システム及び給湯システムの台数制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒートポンプ給湯機と蓄電池と貯湯タンクとを備えた給湯システムにおいて、ヒートポンプ給湯機の冷媒回路の冷媒で充電中の蓄電池の冷却を確実に実行できるようにする。
【解決手段】給湯システムに冷却器（14）と制御部（70）を設ける。冷却器（14）は、ヒートポンプ給湯機（5）の冷媒回路（20）の冷媒と前記蓄電池（11）とを熱交換して前記蓄電池（11）を冷却する。また、制御部（70）は、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）を設定する動作と、その動作で設定した充電時間（TLiB）と同じ時間内に沸き上げ運転が完了するようにヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を設定する動作と、蓄電池（11）の充電運転とヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転とを同時に行う動作とを実行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、ヒートポンプ給湯機と貯湯タンクと蓄電池とを備えた給湯システムと、その給湯システムの台数制御装置とに関するものである。

従来より、ヒートポンプ給湯機と貯湯タンクと蓄電池とを備えた給湯システムが知られている。そして、これらの給湯システムの中には、特許文献１に示すように、ヒートポンプ給湯機の冷媒回路を循環する冷媒と蓄電池とを熱交換させて、蓄電池を冷却する冷却器を備えるものがある。この給湯システムでは、蓄電池の電力を利用してヒートポンプ給湯機を運転する。蓄電池の放電運転とヒートポンプ給湯機の運転とを同時に行うことによって、放電中の蓄電池がヒートポンプ給湯機の冷媒回路の冷媒で冷却される。

特開２００５−１６４１２４号公報

ところで、蓄電池の充電運転とヒートポンプ給湯機の沸き上げ運転とを同時に行い、充電中の蓄電池をヒートポンプ給湯機の冷媒回路の冷媒で冷却することが考えられる。しかしながら、蓄電池の充電時間は蓄電池の放電深度によって変わり、ヒートポンプ給湯機の運転時間は貯湯タンクの残湯量によって変わる。このことから、これら２つの運転時間の長さが違うと、充電運転と沸き上げ運転とを同時に開始したとしても、同時に終了するとは限らない。沸き上げ運転時間が充電時間よりも短い場合には、沸き上げ運転が充電運転よりも先に終了し、充電中の蓄電池の冷却ができないという問題がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ヒートポンプ給湯機と蓄電池と貯湯タンクとを備えた給湯システムにおいて、ヒートポンプ給湯機の冷媒回路の冷媒で充電中の蓄電池の冷却を確実に実行できるようにすることにある。

第１の発明は、冷凍サイクルの冷媒回路（20）を有するヒートポンプ給湯機（5）と、前記ヒートポンプ給湯機（5）の電力を蓄える蓄電池（11）と、前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸上運転で生成した温水を蓄える貯湯タンク（40）と、前記ヒートポンプ給湯機（5）の冷媒回路（20）の冷媒と前記蓄電池（11）とを熱交換して前記蓄電池（11）を冷却する冷却器（14）と、前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）を設定する第１動作と、前記第１動作で設定した充電時間（TLiB）と同じ時間内に前記沸き上げ運転が完了するようにヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を設定する第２動作と、前記第１動作の充電電力（ELiB）で行われる蓄電池（11）の充電運転と、前記第２動作の入力電力（EEQ）で行われるヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転とを同時に行う第３動作とを実行する制御部（70）とを備える給湯システムである。

第１の発明では、ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転と蓄電池（11）の充電運転とが同時に開始され、同時に終了する。ここで、ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間を蓄電池（11）の充電時間（TLiB）に合わせ、その沸き上げ運転時間内にヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転が終了するようにヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を設定した。これにより、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）を変更する必要がない。

第２の発明は、第１の発明において、前記制御部（70）は、前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び前記ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を含むユーザーの使用電力が契約電力よりも大きいと予測されるときに前記第３動作を禁止し、ユーザーの使用電力が契約電力以下になるように、前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間を延長して前記ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を前記第２動作の入力電力（EEQ）よりも下げた状態で、前記蓄電池（11）の充電運転中に前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転を行う第４動作を実行する。

第２の発明では、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）を変更せずに、ユーザーの使用電力を契約電力の範囲内に抑えた状態で、蓄電池（11）の充電中に常にヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転が行われる。ここで、蓄電池（11）の充電中に常にヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転を行う場合とは、ヒートポンプ給湯機（5）の運転開始後に蓄電池（11）の充電が開始されて、ヒートポンプ給湯機（5）の運転と蓄電池（11）の充電とが同時に終了する場合でもよく、ヒートポンプ給湯機（5）の運転と蓄電池（11）の充電とが同時に開始され、蓄電池（11）の充電がヒートポンプ給湯機（5）の運転よりも早く終了する場合でもよい。また、ヒートポンプ給湯機（5）の運転開始後に蓄電池（11）の充電が開始されて、蓄電池（11）の充電がヒートポンプ給湯機（5）の運転よりも早く終了する場合でもよい。

また、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を下げているが、ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間を延長しているので、貯湯タンク（40）の蓄熱量の減少が抑えられる。

第３の発明は、第１の発明において、前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び前記ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を含むユーザーの使用電力が契約電力よりも大きいと予測されるときに前記第３動作を禁止し、ユーザーの使用電力が契約電力以下になるように、前記蓄電池（11）の充電時間（TLiB）及び前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間を同じ時間だけ延長して、前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）を第１動作の充電電力（ELiB）よりも下げ且つ前記ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を前記第２動作の入力電力（EEQ）よりも下げた状態で、充電運転と沸き上げ運転とを同時に行う第５動作を実行する。

第３の発明では、ユーザーの使用電力を契約電力の範囲内に抑えた状態で、ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転と蓄電池（11）の充電とが同時に開始され、同時に終了する。ここで、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）及び蓄電池（11）の充電電力（ELiB）の両方を下げているので、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）のみを下げる場合に比べて、ユーザーの使用電力を契約電力の範囲内に抑えやすくなる。また、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及びヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を下げているが、沸き上げ運転時間及び充電時間（TLiB）を延長しているので、貯湯タンク（40）の蓄熱量及び蓄電池（11）の充電量の減少が抑えられる。

第４の発明は、第１から第３の何れか１つの発明において、前記制御部（70）は、前記蓄電池（11）の充電運転と前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転とを夜間電力の開始時刻から終了時刻までの間に行う第６動作を実行する。

第４の発明では、昼間電力よりも廉価な夜間電力で蓄電池（11）の充電運転と前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転とが行われる。

第５の発明は、第１から第４の何れか１つの発明に記載の給湯システムを複数台で運転制御する台数制御部（71）を備えた給湯システムの台数制御装置である。前記台数制御部（71）は、複数の給湯システムを２つのグループ（72,73）に分けて、各グループ（72,73）の給湯システムの入力電力を一定の周期で増減させ、且つ一方のグループ（72）の入力電力の周期と他方のグループ（73）の入力電力の周期との間に位相差を設けて、互いのグループ（72,73）の入力電力のピーク値をずらすように制御する。

第５の発明では、一方のグループ（72）及び他方のグループ（73）の給湯システムの入力電力が周期的に増減する。両方のグループ（72,73）の入力電力の間に位相差があり、互いのグループ（72,73）の入力電力のピーク値がずれるように構成されている。

本発明によれば、ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間を蓄電池（11）の充電時間（TLiB）に合わせ、その沸き上げ運転時間においてヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転が行われるように、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を設定したので、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）を変更せずに、ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間と蓄電池（11）の充電時間（TLiB）とを同時に開始させ、同時に終了させることができる。これにより、ヒートポンプ給湯機（5）の冷媒回路（20）の冷媒で充電中の蓄電池（11）の冷却を確実に実行することができる。また、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）を変更しないので、予め定めた充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）で効率のよい充電を行いながら、蓄電池（11）の冷却を確実に実行することが可能である。

また、前記第２の発明によれば、ユーザーの使用電力が契約電力以下になるように沸き上げ運転時間を延長して、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を下げるようにしたので、ユーザーの使用電力を契約電力の範囲内に調整しながら給湯システム（1）を運転することができる。また、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）を変更せずに沸き上げ運転時間を延長して、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を下げるようにしたので、貯湯タンク（40）の蓄熱量の減少を抑えつつ、予め定めた充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）で効率のよい充電を行いながら、蓄電池（11）の冷却を確実に実行することが可能である。

また、前記第３の発明によれば、ユーザの使用電力が契約電力よりも大きいと予測されるときに、充電時間（TLiB）と沸き上げ運転時間を同じ時間だけ延長して、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）及び蓄電池（11）の充電電力（ELiB）を下げるようにしたので、ユーザーの使用電力を契約電力の範囲内に調整しながら給湯システムを運転することができる。また、沸き上げ運転時間及び充電時間（TLiB）を延長してヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）及び蓄電池（11）の充電電力（ELiB）を下げるようにしたので、貯湯タンク（40）の蓄熱量及び蓄電池（11）の充電量が減少することがない。

また、前記第４の発明によれば、昼間電力よりも廉価な夜間電力で蓄電池（11）の充電運転と前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転とを行うようにしたので、給湯システムの電力コストを削減することができる。

また、前記第５の発明によれば、複数の給湯システムを２つのグループ（72,73）に分けて、一方のグループ（72）の入力電力の周期と他方のグループ（73）の入力電力の周期との間に位相差を設けて、互いのグループ（72,73）の入力電力のピーク値をずらすようにしたので、複数の給湯システム全体の入力電力のピークを下げることができる。

図１は、本実施形態１の給湯システムの全体構成図である。 図２は、本実施形態１の給湯システムの電気系統図である。 図３は、本実施形態１の給湯システムの系統電力による沸上運転の電気系統図である。 図４は、本実施形態１の給湯システムの充電運転と沸上運転の電気系統図である。 図５は、本実施形態１の給湯システムの放電運転と沸上運転の電気系統図である。 図６は、本実施形態１の給湯システムの制御フロー図である。 図７は、本実施形態１の給湯システムの制御フロー図である。 図８は、従来の給湯システムの使用電力を含むユーザの夜間の使用電力量を示すグラフである。 図９は、本実施形態１の給湯システムの使用電力を含むユーザの夜間の使用電力量を示すグラフである。 図１０は、本実施形態２の台数制御装置の全体構成図である。 図１１は、本実施形態２の給湯システムの使用電力量を示すグラフである。 図１２は、本実施形態２のグループ１の給湯システムの使用電力量を示すグラフである。 図１３は、本実施形態２のグループ２の給湯システムの使用電力量を示すグラフである。 図１４は、従来の複数の給湯システムの全使用電力量を示すグラフである。 図１５は、本実施形態２の複数の給湯システムの全使用電力量を示すグラフである。

《発明の実施形態１》
以下、本発明の実施形態１を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態１の給湯システム（1）は、図１に示すように、熱源ユニット（10）とタンクユニット（30）とを備えている。熱源ユニット（10）は、ヒートポンプ給湯機（5）と制御部（70）とを有している。タンクユニット（30）は、貯湯タンク（40）と温水回路（50）とを有している。また、給湯システム（1）は、蓄電池（11）を備えている。この蓄電池（11）は、電池セル（12）及びパワーコンディショナ（以下、ＰＣＳという。）（13）を有している。電池セル（12）はタンクユニット（30）に収容され、ＰＣＳ（13）は熱源ユニット（10）に収容されている。

熱源ユニット（10）のヒートポンプ給湯機（5）は、冷凍サイクルの冷媒回路（20）と送風ファン（25）とを備えている。ヒートポンプ給湯機（5）の冷媒回路（20）は、圧縮機（21）と給湯用熱交換器（22）とＰＣＳ用冷却器（14）と内部熱交換器（26）と膨張弁（23）と空気熱交換器（24）とが接続されている。ＰＣＳ用冷却器（14）が本発明の冷却器を構成する。この冷媒回路（20）には、冷媒として二酸化炭素が封入されている。

圧縮機（21）は、ケーシング内に圧縮機構及び電動機を収容した密閉型圧縮機により構成されている。圧縮機（21）は、図示しないインバータによって運転容量が可変に構成されている。給湯用熱交換器（22）は、冷媒回路（20）の放熱器として機能する。給湯用熱交換器（22）は、冷媒通路（22a）及び水通路（22b）を有し、冷媒通路（22a）の冷媒と水通路（22b）の水とを熱交換するように構成されている。本実施形態１では、給湯用熱交換器（22）の水通路（22b）がタンクユニット（30）の温水回路（50）に接続されている。

ＰＣＳ用冷却器（14）は、蓄電池（11）のＰＣＳ（13）に取り付けられている。ＰＣＳ用冷却器（14）は、冷媒回路（20）に接続された冷媒通路を有し、該冷媒通路の冷媒と蓄電池（11）のＰＣＳ（13）とが熱交換して前記ＰＣＳ（13）が冷却される。内部熱交換器（26）は、第１通路（26a）と第２通路（26b）を有し、これらの流路（26a,26b）を流れる冷媒同士を熱交換するように構成されている。内部熱交換器（26）の第１通路（26a）はＰＣＳ用冷却器（14）の冷媒側出口と膨張弁（23）の入口との間に接続され、内部熱交換器（26）の第２通路（26b）は空気熱交換器（24）の冷媒側出口と圧縮機（21）の吸入口との間に接続されている。

膨張弁（23）は、その開度が制御部（70）により調整される電動式のものである。空気熱交換器（24）は、冷媒回路（20）の蒸発器として機能する。空気熱交換器（24）は、空気通路と冷媒回路（20）に接続された冷媒通路とを有し、空気通路の空気と冷媒通路の冷媒とが熱交換するように構成されている。空気熱交換器（24）の近傍に熱源ユニット（10）の送風ファン（25）が配置されている。送風ファン（25）によって空気熱交換器（24）の空気通路へ空気が供給される。

熱源ユニット（10）の制御部（70）は、給湯システム（1）の運転制御を行うものである。この制御部（70）の運転制御は、本発明の特徴であり詳しく後述する。

タンクユニット（30）の貯湯タンク（40）は、両端を閉塞した縦長の筒状に形成されている。貯湯タンク（40）の上部には、前記貯湯タンク（40）へ温水を注水するための第１注水口と、前記貯湯タンク（40）から出湯する出湯口とが設けられている。貯湯タンク（40）の下部には、前記貯湯タンク（40）へ温水を注水するための第２注水口と、前記貯湯タンク（40）からヒートポンプ給湯機（5）へ水を送る送水口と、前記貯湯タンク（40）へ市水を送る市水口とが設けられている。

タンクユニット（30）の温水回路（50）は、温水ポンプ（51）とセル用冷却器（15）と第１三方弁（52）と第２三方弁（53）と貯湯タンク（40）とが接続された閉回路で構成されている。この温水回路（50）には、上述したように、熱源ユニット（10）の給湯用熱交換器（22）の水通路（22b）の流入口（22c）と流出口（22d）とが接続されている。温水ポンプ（51）は、貯湯タンク（40）の送水口と給湯用熱交換器（22）の水通路（22b）の流入口（22c）との間に接続されている。セル用冷却器（15）は、蓄電池（11）の電池セル（12）に取り付けられている。セル用冷却器（15）は、温水回路（50）に接続された水通路を有し、該水通路の水と蓄電池（11）の電池セル（12）とが熱交換して前記電池セル（12）が冷却される。この温水回路（50）が本発明の水回路（50）を構成する。

第１三方弁（52）は、その第１ポート（P1）が温水ポンプ（51）の吐出口に接続され、第２ポート（P2）が貯湯タンク（40）の第２注水口に接続され、第３ポート（P3）が給湯用熱交換器（22）の水通路（22b）の流入口（22c）に接続されている。第２三方弁（53）は、その第１ポート（P1）が給湯用熱交換器（22）の水通路（22b）の流出口（22d）に接続され、第２ポート（P2）が貯湯タンク（40）の第１注水口に接続され、第３ポート（P3）が第１三方弁（52）の第２ポート（P2）と貯湯タンク（40）の第２注水口とを接続する温水回路（50）の配管の途中に接続されている。

また、タンクユニット（30）は、給水配管（62）と市水分岐配管（65）と市水配管（64）と第３三方弁（63）とを備えている。給水配管（62）は、その一端が貯湯タンク（40）の出湯口に接続されて他端が第３三方弁（63）の第１ポートに接続されている。市水配管（64）は、その一端が貯湯タンク（40）の市水口に接続されて他端が市水の供給源に接続されている。市水分岐配管（65）は、その一端が第３三方弁（63）の第２ポートに接続されて他端が市水配管（64）の途中に接続されている。また、第３三方弁（63）の第３ポートは、シャワー（61）及び蛇口等に接続されている。

また、給湯システム（1）は、図２に示すように、電気回路を備えている。この電気回路は、熱源ユニット（10）のヒートポンプ給湯機（5）の圧縮機（21）及び送風ファン（25）と、熱源ユニット（10）の蓄電池（11）のＰＣＳ（13）と、タンクユニット（30）の蓄電池（11）の電池セル（12）と、タンクユニット（30）が有する電源部（18）と、商用電源部とが接続されている。

蓄電池（11）のＰＣＳ（13）は、交流を直流へ変換するＡＣ／ＤＣ変換器（15）と、直流を交流へ変換するＤＣ／ＡＣ変換器（16）と、高圧電流を低圧電流へ変換するＤＣ／ＤＣ変換器（17）とを備えている。タンクユニット（30）の電源部（18）は、給湯システム（1）の電源制御を行うものである。

−運転動作−
次に、給湯システム（1）の運転動作について説明する。この給湯システム（1）は、図３の実線で示すように、商用電源部の系統電力がタンクユニット（30）の電源部（18）を通じて熱源ユニット（10）のヒートポンプ給湯機（5）の圧縮機（21）及び送風ファン（25）へ送られる。これにより、圧縮機（21）及び送風ファン（25）が起動して冷媒回路（20）を冷媒が循環し、ヒートポンプ給湯機（5）で温水が生成される。これをヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転という。また、ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転と同時に温水ポンプ（51）を起動して、ヒートポンプ給湯機（5）の温水を貯湯タンク（40）へ溜める運転を蓄熱運転という。

また、給湯システム（1）は、図４の実線で示すように、系統電力を蓄電池（11）のＰＣＳ（13）のＡＣ／ＤＣ変換器（15）を通じて蓄電池（11）の電池セル（12）へ充電する。これを蓄電池（11）の充電運転という。また、系統電力を圧縮機（21）及び送風ファン（25）等へ供給して蓄熱運転を行う。

また、給湯システム（1）は、図５の実線で示すように、蓄電池（11）の電池セル（12）が放出した電力を、蓄電池（11）のＰＣＳ（13）のＤＣ／ＤＣ変換器（17）とＤＣ／ＡＣ変換器（16）と、タンクユニット（30）の電源部（18）とを通じてヒートポンプ給湯機（5）の圧縮機（21）及び送風ファン（25）へ供給する。これを蓄電池（11）の放電運転という。この放電運転によりヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転が行われる。

この給湯システム（1）は、夜間電力を利用して充電運転と蓄熱運転とを行い、この蓄熱運転で貯湯タンク（40）に溜めた温水を昼間に利用する。また、昼間に貯湯タンク（40）の湯量が不足した場合に蓄電池（11）の電力によりヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転を行い、不足分の湯量を補うように構成されている。このように、昼間電力を利用せずに給湯システム（1）を運転することにより、ユーザの使用電力の低コスト化が図られる。

給湯システム（1）の沸き上げ運転時の冷媒回路（20）では、圧縮機（21）の起動によって臨界点を超える圧力まで圧縮された冷媒が吐出される。この冷媒は給湯用熱交換器（22）により温水回路（50）の水へ放熱する。この放熱により温水回路（50）の水が加熱される。給湯用熱交換器（22）で放熱した冷媒がＰＣＳ用冷却器（14）により蓄電池（11）のＰＣＳ（13）から吸熱する。この吸熱によりＰＣＳ（13）が冷却される。

ここで、充電中の蓄電池（11）のＰＣＳ（13）は発熱するが、ＰＣＳ用冷却器（14）の冷媒で冷却されるので、ＰＣＳ（13）の温度が、８０℃以下の許容温度範囲内に保たれる。この結果、ＰＣＳ（13）を冷却しない場合に比べて、ＰＣＳ（13）の劣化を抑えることができる。

ＰＣＳ用冷却器（14）で吸熱した冷媒は、内部熱交換器（26）の第１通路（26a）へ流入して内部熱交換器（26）の第２通路（26b）の冷媒に放熱した後に膨脹弁（23）により減圧される。この膨脹弁（23）の開度は、例えば圧縮機（21）の吸入冷媒の過熱度が所定値となるように調整される。膨脹弁（23）で減圧した冷媒は、空気熱交換器（24）により屋外の空気から吸熱した後に内部熱交換器（26）に流入し、内部熱交換器（26）の第１通路（26a）から吸熱した後に圧縮機（21）へ吸入される。そして、その冷媒は圧縮機（21）で再び臨界点を超える圧力まで圧縮された後に、給湯用熱交換器（22）へ向かって吐出される。このように、冷媒が冷媒回路（20）を循環することによって超臨界の冷凍サイクルが行われ、ヒートポンプ給湯機（5）で温水が生成される。

一方、温水回路（50）では、温水ポンプ（51）の起動によって貯湯タンク（40）の下部の水がセル用冷却器（15）を通過した後に温水ポンプ（51）へ吸い込まれる。

ここで、充電中の蓄電池（11）の電池セル（12）は発熱するが、セル用冷却器（15）の水で冷却されるので、電池セル（12）の温度が、５℃〜３５℃の許容温度範囲内に保たれる。この結果、電池セル（12）を冷却しない場合に比べて、ＰＣＳ（13）の劣化を抑えることができる。

温水ポンプ（51）へ吸い込まれた水は第１三方弁（52）へ吐出される。吐出された水は、第１三方弁（52）で必要に応じて流量調整された後に給湯用熱交換器（22）へ流入し、上述したように冷媒回路（20）の冷媒により加熱されて温水となる。この温水は第２三方弁（53）を通過した後に貯湯タンク（40）へ溜まる。

また、給湯システム（1）は、ユーザがシャワー（61）等の給湯口を開くと、貯湯タンク（40）の出湯口から温水が流出する。その温水は、第３三方弁（63）により市水分岐配管の水と混合して温度調整された後にシャワー（61）等から流出する。このとき、貯湯タンク（40）には、温水の流出量と同量の市水が市水配管（64）を通じて流入する。

〈制御部の蓄電池冷却制御〉
次に、給湯システム（1）の制御部（70）の蓄電池冷却制御について、図６から図９を用いて説明する。

まず、蓄電池冷却制御の図６のステップＳＴ１において、契約電力（Econ）と夜間料金開始時間（Ｔnight）と夜間料金終了時間（Ｔmorning）とが取得される。本実施形態１では、夜間料金開始時間（Ｔnight）が午後１１時に設定され、夜間料金終了時間（Ｔmorning）が午前７時に設定される。

ステップＳＴ２において、ヒートポンプ給湯機（EQ）（5）と蓄電池（LiB）（11）以外のユーザの家電の消費電力（α）が予測される。これらの予測は、過去のユーザの家電の使用電力データに基いて行われる。その後、ステップＳＴ３及びステップＳＴ４において、夜間料金時間が開始されるまで待機状態となる。

夜間料金時間が開始されると、ステップＳＴ５において、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）が定格電力に設定され、その定格電力で充電したときに蓄電池（11）が満充電となるのに要する充電時間（TLiB）が設定される。このステップＳＴ５の動作が本発明の第１動作を構成する。この第１動作は、前記制御部（70）が有する第１動作部で行われる。ここで、蓄電池（11）の定格電力は、充電効率が最もよい電力量である。

本実施形態１では、蓄電池（11）の蓄電容量が３ｋＷｈ、定格電力が１．２ｋＷに設定されている。この場合、蓄電池（11）の充電量がゼロであっても、定格電力で２．５時間充電すれば、満充電となる。尚、蓄電池（11）の蓄電容量、定格電力は例示である。

ステップＳＴ６において、ステップＳＴ５の充電時間（TLiB）と同時間の沸き上げ時間（TEQ）が設定され、その沸き上げ時間（TEQ）内に貯湯タンク（40）の蓄熱が完了するのに必要なヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）が設定される。このステップＳＴ６の動作が本発明の第２動作を構成する。この第２動作は、前記制御部（70）が有する第２動作部で行われる。

図７のステップ７において、ステップＳＴ２の消費電力（α）とステップＳＴ５の充電電力（ELiB）とステップＳＴ６の入力電力（EEQ）との総和が契約電力（Econ）以下と予測されるか否かが判定され、それらの総和が契約電力（Econ）以下であればステップＳＴ１１へ進み、それらの総和が契約電力（Econ）より大きければステップＳＴ８へ進む。

それらの総和が契約電力（Econ）以下の場合、ステップＳＴ１１において、夜間料金終了時間（Ｔmorning）から充電時間（TLiB）だけ遡った時刻に蓄電池（11）の充電運転とヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転とが同時に開始され、夜間料金終了時間（Ｔmorning）に同時に終了する。

図８に示す従来の給湯システムの場合、制御部（70）の蓄電池冷却制御による入力電力調整を行わないので、ユーザの使用電力のピークが契約電力（６ｋＶＡ）を超えてしまうが、制御部（70）が蓄電池冷却制御を行う場合には、図９に示すように、ユーザの使用電力のピークが契約電力を超えないようにすることができる。尚、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）の調整は圧縮機（21）の運転容量を調整するインバータで行われ、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）の調整はＰＣＳ（13）で行われる。このステップＳＴ１１の動作が本発明の第３動作を構成する。この第３動作は、前記制御部（70）が有する第３動作部で行われる。この第３動作では、ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転と蓄電池（11）の充電運転を同時に行わせることによって、充電中の蓄電池（11）が確実に冷却される。

一方、それらの総和が契約電力（Econ）よりも大きい場合、ステップＳＴ８において、夜間料金終了時間（Ｔmorning）から、ステップＳＴ５で設定した充電時間（TLiB）だけ遡った時刻が夜間電力時間内か否かが判定される。その時刻が夜間電力時間内であればステップＳＴ９へ進み、その時刻が夜間電力時間外であればステップＳＴ１１へ進む。ステップＳＴ８からステップＳＴ９を経由してステップＳＴ１１へ進む動作が、本発明の第６動作を構成する。この第６動作は、前記制御部（70）が有する第６動作部で行われる。

尚、ステップＳＴ８からステップＳＴ１１へ進んだ場合、ユーザーの使用電力を契約電力の範囲内に抑えることができるものの夜間料金開始時間（Ｔnight）以前から蓄電池（11）の充電運転と前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転が開始される。これは、夜間のユーザーの家電の消費電力（α）がいつもより多い場合に起こると考えられる。このような場合であっても、夜間料金終了時間（Ｔmorning）に充電と蓄熱を完了させることができる。

一方、ステップＳＴ５で設定した充電時間（TLiB）だけ遡った時刻が夜間電力時間内のとき、ステップＳＴ９において、前記蓄電池（11）の充電時間（TLiB）を、例えば１時間だけ延長して、前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）をステップＳＴ５で設定した充電電力（ELiB）よりも下げる。尚、この延長時間は例示であり、その他の時間を延長時間にしてもよい。

次に、ステップＳＴ１０において、その延長した充電時間（TLiB）と同じ時間の沸き上げ時間（TEQ）が設定され、その沸き上げ時間（TEQ）内に貯湯タンク（40）が満湯となって貯湯タンク（40）の蓄熱が完了するのに必要なヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）が設定される。その後、ステップＳＴ７へ戻る。ステップＳＴ７において、再び消費電力（α）と充電電力（ELiB）と入力電力（EEQ）との総和が契約電力（Econ）以下と予測されるか否かが判定される。そして、これらの総和が契約電力（Econ）以下になるまで、ステップＳＴ８、ステップＳＴ９及びステップＳＴ１０の一連の動作が繰り返される。そして、これらの総和が契約電力（Econ）以下になると、上述したステップＳＴ１１の動作が行われる。

ここで、このステップＳＴ７からステップ１１までの一連の動作が本発明の第５動作を構成する。この第５動作の場合、ユーザーの使用電力を契約電力の範囲内に抑えた状態で、ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転と蓄電池（11）の充電とが同時に開始され、同時に終了する。ここで、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）及び蓄電池（11）の充電電力（ELiB）の両方を下げているので、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）のみを下げる場合に比べて、ユーザーの使用電力を契約電力の範囲内に抑えやすくなる。また、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及びヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を下げているが、沸き上げ運転時間及び充電時間（TLiB）を延長しているので、貯湯タンク（40）の蓄熱量及び蓄電池（11）の充電量が少なくなることがない。この第５動作は、前記制御部（70）が有する第５動作部で行われる。

−実施形態１の効果−
本実施形態１によれば、ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間を蓄電池（11）の充電時間（TLiB）に合わせ、その沸き上げ運転時間においてヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転が行われるように、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を設定したので、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）を変更せずに、ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間と蓄電池（11）の充電時間（TLiB）とを同時に開始させ、同時に終了させることができる。これにより、ヒートポンプ給湯機（5）の冷媒回路（20）の冷媒で充電中の蓄電池（11）のＰＣＳ（13）を冷却し、温水回路（50）の水で充電中の蓄電池（11）の電池セル（12）を冷却することができる。また、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）を変更しないので、予め定めた充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）で効率のよい充電を行いながら、蓄電池（11）の冷却を確実に実行することが可能である。

また、本実施形態１によれば、夜間のユーザの使用電力が契約電力よりも大きいと予測されるときに、充電時間（TLiB）と沸き上げ運転時間を同じ時間だけ延長して、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）及び蓄電池（11）の充電電力（ELiB）を下げるようにしたので、ユーザーの使用電力を契約電力の範囲内に調整しながら給湯システム（1）を運転することができる。また、沸き上げ運転時間及び充電時間（TLiB）を延長してヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）及び蓄電池（11）の充電電力（ELiB）を下げるようにしたので、貯湯タンク（40）の蓄熱量及び蓄電池（11）の充電量が減少することがない。

また、本実施形態１によれば、昼間電力よりも廉価な夜間電力で蓄電池（11）の充電運転と前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転とを行うようにしたので、給湯システムの電力コストを削減することができる。

−実施形態１の変形例−
前記実施形態１の制御部（70）の蓄電池冷却制御では、ユーザの使用電力が契約電力（Econ）よりも大きい場合に、前記蓄電池（11）の充電時間（TLiB）及び前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間を同じ時間だけ延長して、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）及び蓄電池（11）の充電電力（ELiB）の両方を下げるようにした。しかし、これに限定されず、例えばヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間のみを延長し、ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）のみを下げるようにしてもよい。この動作が本発明の第４動作を構成する。この第４動作は、前記制御部（70）が有する第４動作部で行われる。

この場合には、蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）を変更せずに、ユーザーの使用電力を契約電力の範囲内に抑えた状態で、蓄電池（11）の充電中に常にヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転を行うことができ、充電中の蓄電池（11）を確実に冷却することができる。

ここで、ヒートポンプ給湯機（5）の運転開始後に蓄電池（11）の充電を開始させ、ヒートポンプ給湯機（5）の運転と蓄電池（11）の充電とを同時に終了させてもよく、ヒートポンプ給湯機（5）の運転と蓄電池（11）の充電とを同時に開始させて、蓄電池（11）の充電がヒートポンプ給湯機（5）の運転よりも早く終了させてもよい。また、ヒートポンプ給湯機（5）の運転開始後に蓄電池（11）の充電を開始させ、蓄電池（11）の充電をヒートポンプ給湯機（5）の運転よりも早く終了させてもよい。

《発明の実施形態２》
以下、本発明の実施形態２を図面について詳細に説明する。

本実施形態２の台数制御装置は、図１０に示すように、台数制御部（71）を備えている。この台数制御装置の台数制御部（71）は、例えばマンションのような集合住宅の各住戸に設置された給湯システム（1）の台数制御を行う。

台数制御装置の台数制御部（71）は、複数の給湯システム（1）の制御部（70）に電気的に接続されている。この台数制御部（71）は、複数の給湯システムを第１グループ（72）と第２グループ（73）とに分ける。そして、第１グループ（72）の給湯システム（1）の入力電力を図１１に示す状態から図１２に示す状態へ変更する。つまり、給湯システム（1）の入力電力を一定の周期で増減させる。尚、この変更前後で蓄電量及び蓄熱量の変化はない。

また、第２グループ（72）の給湯システム（1）の入力電力を図１１に示す状態から図１３に示す状態へ変更する。つまり、給湯システム（1）の入力電力を一定の周期で増減させるとともに第１グループ（71）の入力電力に対して位相差を設ける。この状態で両方のグループ（72,73）の給湯システム（1）の運転が行われる。尚、この変更前後で蓄電量及び蓄熱量の変化はない。

この結果、台数制御部（71）の台数制御動作を行ったときの総入力電力のピーク値（図１５を参照）が、台数制御部（71）の台数制御動作を行わない場合の総入力電力のピーク値（図１４を参照）に比べて低くなる。これにより、マンションのような集合住宅が高圧一括受電の場合、総入力電力のピーク値を抑えることによって複数の給湯システム（1）の電力コストを低減できる。

《その他の実施形態》
前記実施形態については、以下のような構成としてもよい。

本実施形態１では、給湯システムの制御部（70）の蓄電池冷却制御において、ユーザの使用電力が契約電力よりも大きいと予測される場合に、前記蓄電池（11）の充電時間（TLiB）を延ばして前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）を下げた後に、その延長した充電時間（TLiB）と同じ時間の沸き上げ時間（TEQ）を設定してヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を下げている。

しかしながら、これに限定されず、先にヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ時間（TEQ）を延ばしてヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を下げた後に、その沸き上げ時間（TEQ）と同じ時間の充電時間（TLiB）を設定して前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）を下げてもよいし、沸き上げ時間（TEQ）と充電時間（TLiB）とを同時に同じ時間だけ延ばしてヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）と前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）とを同時に下げるようにしてもよい。この場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

また、本実施形態１では、貯湯タンク（40）が満湯の場合、ヒートポンプ給湯機（5）で生成した温水を貯湯タンク（40）に溜めることができないため、ヒートポンプ給湯機（5）を運転させることができず、充電中の蓄電池（11）を冷却することができない。この場合において、貯湯タンク（40）に排水弁を設けて、この排水弁から貯湯タンク（40）から温水を排出するようにしてもよい。こうすると、貯湯タンク（40）の湯量が満湯未満の状態になり、ヒートポンプ給湯機（5）を運転して充電中の蓄電池（11）を冷却することができる。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。

以上説明したように、本発明は、ヒートポンプ給湯機と貯湯タンクと蓄電池とを備えた給湯システムと、その給湯システムの台数制御装置とについて有用である。

１ 給湯システム
５ ヒートポンプ給湯機
１０ 熱源ユニット
１１ 蓄電池
１２ 電池セル
１３ ＰＣＳ
１４ ＰＣＳ用冷却器（冷却器）
２０ 冷媒回路
３０ タンクユニット
４０ 貯湯タンク
５０ 温水回路
７０ 制御部
７１ 台数制御部

Claims (5)

1. 冷凍サイクルの冷媒回路（20）を有するヒートポンプ給湯機（5）と、
   前記ヒートポンプ給湯機（5）の電力を蓄える蓄電池（11）と、
   前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸上運転で生成した温水を蓄える貯湯タンク（40）と、
   前記ヒートポンプ給湯機（5）の冷媒回路（20）の冷媒と前記蓄電池（11）とを熱交換して前記蓄電池（11）を冷却する冷却器（14）と、
   前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び充電時間（TLiB）を設定する第１動作と、前記第１動作で設定した充電時間（TLiB）と同じ時間内に前記沸き上げ運転が完了するようにヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を設定する第２動作と、前記第１動作の充電電力（ELiB）で行われる蓄電池（11）の充電運転と、前記第２動作の入力電力で行われるヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転とを同時に行う第３動作とを実行する制御部（70）と、
   を備えていることを特徴とする給湯システム。
2. 請求項１において、
   前記制御部（70）は、前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び前記ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を含むユーザーの使用電力が契約電力よりも大きいと予測されるときに前記第３動作を禁止し、ユーザーの使用電力が契約電力以下になるように、前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間を延長して前記ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を前記第２動作の入力電力よりも下げた状態で、前記蓄電池（11）の充電運転中に前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転を行う第４動作を実行することを特徴とする給湯システム。
3. 請求項１において、
   前記制御部（70）は、前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）及び前記ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を含むユーザーの使用電力が契約電力よりも大きいと予測されるときに前記第３動作を禁止し、ユーザーの使用電力が契約電力以下になるように、前記蓄電池（11）の充電時間（TLiB）及び前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転時間を同じ時間だけ延長して、前記蓄電池（11）の充電電力（ELiB）を第１動作の充電電力（ELiB）よりも下げ且つ前記ヒートポンプ給湯機（5）の入力電力（EEQ）を前記第２動作の入力電力よりも下げた状態で、充電運転と沸き上げ運転とを同時に行う第５動作を実行することを特徴とする給湯システム。
4. 請求項１から３の何れか１つにおいて、
   前記制御部（70）は、前記蓄電池（11）の充電運転と前記ヒートポンプ給湯機（5）の沸き上げ運転とを夜間電力の開始時刻から終了時刻までの間に行う第６動作を実行することを特徴とする給湯システム。
5. 請求項１から４の何れか１つに記載の給湯システムを複数台で運転制御する台数制御部（71）を備えた給湯システムの台数制御装置であって、
   前記台数制御部（71）は、複数の給湯システムを２つのグループ（72,73）に分けて、各グループ（72,73）の給湯システムの入力電力を一定の周期で増減させ、且つ一方のグループ（72）の入力電力と他方のグループ（73）の入力電力とに位相差を設けて、互いのグループ（72,73）の入力電力のピーク値をずらすように制御することを特徴とする給湯システムの台数制御装置。

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