JP2017096583A - 熱機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒートポンプ熱源と補助熱源を備える熱機器であって、電力抑制運転中において、熱機器の消費電力を抑制することができる技術を提案する。【解決手段】 熱機器は、ヒートポンプ熱源と、補助熱源と、タンクと、を備えており、通常運転と、通常運転時の最大消費電力よりも低い抑制電力以下で動作する電力抑制運転を有している。熱機器は、補助熱源への燃料供給の有無を検知する燃料検知部を備えている。制御装置は、ヒートポンプ熱源を駆動させ、ヒートポンプ熱源により加熱された熱媒をタンクに貯留する第１の加熱運転と、補助熱源を駆動させ、補助熱源により加熱された熱媒を利用箇所に供給する第２の加熱運転と、を実行可能に構成されている。制御装置は、電力抑制運転中において、熱媒を利用箇所に供給する際に、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知したときは、第２の加熱運転を実行して熱媒を利用箇所に供給する。【選択図】図２

Description

本明細書で開示する技術は、熱機器に関する。

特許文献１には、バーナによって熱媒を加熱する熱機器が開示されている。特許文献１の熱機器は、電力供給元が商用電源である通常運転と、電力供給元が２次電池である電力抑制運転を有している。電力抑制運転中は、熱機器の通常運転時の最大消費電力よりも低い抑制電力以下で熱機器を動作させる。

特開２０１３−８８０６０号公報

熱媒を加熱する手段として、電力を消費して熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備える熱機器がある。このような熱機器では、特許文献１のようにバーナによって熱媒を加熱する熱機器に比べて、熱媒を加熱するのに必要な電力は大きくなる。また、このような熱機器でも、例えば、災害により、商用電源からの電力供給が停止し、熱機器に２次電池からの電力が供給される事態に備えて、通常運転と、通常運転時の最大消費電力よりも低い抑制電力以下で熱機器を動作させる電力抑制運転を備えていることが好ましい。商用電源からの電力の供給が停止した場合、その後に商用電源が復旧するまでの時間は予測できない。また、商用電源からの電力供給が停止している場合、２次電池を充電することができない。このため、２次電池から熱機器に電力が供給されている場合、２次電池からの電力の供給により熱機器が動作可能な時間は、出来るだけ長くすることが好ましい。このためには、電力抑制運転中の熱機器の消費電力を可能な限り抑制する必要がある。従って、ヒートポンプ熱源を備える熱機器において、電力抑制運転中の熱機器の消費電力を抑制する技術が望まれている。

本明細書では、ヒートポンプ熱源と補助熱源を備える熱機器であって、電力抑制運転中において、熱機器の消費電力を抑制することが可能な技術を提案する。

本明細書が開示する熱機器は、電力を消費して熱媒を加熱するヒートポンプ熱源と、燃料の燃焼によって熱媒を加熱する補助熱源と、ヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留するタンクと、を備えており、通常運転と、通常運転時の最大消費電力よりも低い抑制電力以下で動作する電力抑制運転を有している。熱機器は、補助熱源への燃料供給の有無を検知する燃料検知部を備えており、制御装置は、ヒートポンプ熱源を駆動させ、熱媒を加熱させ、ヒートポンプ熱源により加熱された熱媒をタンクに貯留する第１の加熱運転と、補助熱源を駆動させ、熱媒を加熱させ、補助熱源により加熱された熱媒を利用箇所に供給する第２の加熱運転と、を実行可能に構成されており、制御装置は、電力抑制運転中において、熱媒を利用箇所に供給する際に、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知したときは、第２の加熱運転を実行して熱媒を利用箇所に供給する。

上記の構成によると、電力抑制運転中において、熱媒を供給する際に、補助熱源への燃料の供給が検知されたとき、制御装置は、第２の加熱運転を実行する。このような構成によると、例えば、災害により商用電源からの電力供給が停止したが、補助熱源への燃料の供給が停止しなかった場合に、補助熱源を用いて熱媒を加熱することで、タンクに貯留されている熱媒の消費を抑制できる。タンクに貯留されている熱媒の消費が抑制されることで、その後にヒートポンプ熱源によって加熱する熱媒を低減することができる。すなわち、ヒートポンプ熱源による電力の消費を抑制することができる。この結果、電力抑制運転において、補助熱源への燃料が供給されているときに、熱機器の消費電力を抑制することができる。

実施例に係る給湯システム２の構成を模式的に示す図。 実施例に係る給湯システム２のコントローラが実行する電力抑制処理を示すフローチャート。 変形例１に係る給湯システム２のコントローラが実行する別の電力抑制処理を示すフローチャート。 変形例２に係る給湯システム２の構成を模式的に示す図。 変形例３に係る給湯システム２の構成を模式的に示す図。

以下に説明する実施例の主要な特徴を列記しておく。なお、以下に記載する技術要素は、それぞれ独立した技術要素であって、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。

（特徴１）制御装置は、電力抑制運転中において、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知したときは、第１の加熱運転によりタンクに貯留される熱媒の熱量が、第１所定量以下になるように第１の加熱運転を制御してもよい。なお、ここでいう、熱量とは、タンクに貯留されている熱媒に対して、ヒートポンプ熱源での加熱により与えられた熱量である。

補助熱源に燃料が供給されている場合、第２の加熱運転によって熱媒を供給することができるので、タンクにはそれほど多くの熱量を貯えておく必要がない。上記の構成によると、電力抑制運転中において、補助熱源に燃料が供給されている場合に、第１の加熱運転による熱媒の加熱量を抑制することによって、第１の加熱運転を実行する場合の消費電力を抑制することができる。

（特徴２）制御装置は、電力抑制運転において、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知したときは、第１の加熱運転によりタンクに貯留される熱媒の熱量が、第２所定量以上になるように第１の加熱運転を制御してもよい。

第２の加熱運転により加熱された熱媒を供給しているときに補助熱源への燃料の供給が途絶えた場合、第１の加熱運転により加熱された熱媒を供給する必要がある。一般的に、ヒートポンプ熱源を起動させるには、所定時間を要する。このため、補助熱源への燃料の供給が途絶えた後は、所定時間を経過した後でないと、第１の加熱運転により目標温度まで加熱された熱媒を供給することができない。上記の構成によると、電力抑制運転中であり、かつ、補助熱源に燃料が供給されているとき、タンクには第２所定量以上の加熱された熱媒が貯留されている。このため、補助熱源への燃料の供給が途絶えた後、ヒートポンプ熱源が起動する前は、タンクに貯留されている熱媒を供給することができる。

（特徴３）制御装置は、電力抑制運転中において、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知したときは、タンクに加熱された熱媒が貯留されている場合でも、第２の加熱運転を実行して熱媒を利用箇所に供給してもよい。

上記の構成によると、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知した場合に、制御装置は、第２の加熱運転を確実に実行する。これにより、タンクに貯留されている熱媒の消費を抑制できる。タンクに貯留されている熱媒の消費が抑制されることで、その後にヒートポンプ熱源によって加熱する熱媒を低減することができる。すなわち、ヒートポンプ熱源による電力の消費を抑制することができる。この結果、電力抑制運転において、補助熱源への燃料が供給されているときに、熱機器の消費電力を抑制することができる。

（特徴４）制御装置は、電力抑制運転中において、熱媒を供給する際に、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知できなかったときは、第１の加熱運転を実行して熱媒を供給してもよい。

上記の構成によると、例えば、災害により、商用電源からの電力供給が停止し、さらに補助熱源への燃料の供給が停止した場合において、ヒートポンプ熱源を用いて熱媒を加熱することができる。このため、電力抑制運転中において、補助熱源に燃料が供給されていない場合でも、熱媒を供給することができる。

（特徴５）制御装置は、電力抑制運転中において、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知できなかったときは、燃料検知部により燃料を検知できなかったときから第１所定時間が経過した後に、再度燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知してもよい。

燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知できなかった後で、かつ、商用電源からの電源が復旧する前に、補助熱源への燃料の供給が復旧する場合がある。燃料の供給が復旧した場合には、熱媒の加熱を第２の加熱運転により実行して、電力抑制運転中の熱機器の消費電力を抑制することが好ましい。上記の構成によると、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知できなかった後で、かつ、商用電源からの電源が復旧する前に、補助熱源への燃料の供給が復旧する場合に、補助熱源への燃料の供給が復旧したことを検知することができる。これにより、第２の加熱運転を実行して熱媒を加熱することができる。この結果、電力抑制中の熱機器の消費電力を抑制することができる。

（特徴６）燃料検知部は、補助熱源が着火したか否かを検出する着火検知手段を備えてもよい。この場合、制御装置は、補助熱源を駆動させたときに、着火検知手段により、補助熱源の着火を検知できないときは、補助熱源に燃料が供給されていないと判定するとよい。

補助熱源に燃料が供給されている場合、補助熱源を駆動すると、補助熱源は着火する。上記の構成によると、着火検知手段を用いて、補助熱源に燃料が供給されているか否かを確実に判定することができる。

（特徴７）燃料検知部は、補助熱源を駆動させたときの燃料の流量を検出する流量計を備えてもよい。この場合、制御装置は、補助熱源を駆動させたときに、流量計で検出される燃料の流量が所定流量未満のときに、補助熱源に燃料が供給されていないと判定するとよい。

補助熱源に燃料が供給されている場合、補助熱源を駆動すると、補助熱源にガスが流れる。上記の構成によると、補助熱源を駆動させたときに、燃料の流量を検出する流量計を用いて、補助熱源に燃料が検出されているか否かを判定することができる。

（実施例）
図１に示すように、本実施例に係る給湯システム２は、ＨＰ（ヒートポンプ）ユニット４と、タンクユニット６と、バーナユニット８を備えている。

ＨＰユニット４は、外気から吸熱して水を加熱する熱源である。ＨＰユニット４は、圧縮機１０と、凝縮器１２と、膨張弁１４と、蒸発器１６を備えている。ＨＰユニット４は、冷媒（例えばフロン系冷媒）を、圧縮機１０、凝縮器１２、膨張弁１４、蒸発器１６の順に循環させることで、外気から吸熱して水を加熱する。圧縮機１０は、冷媒を加圧して高温高圧にする。凝縮器１２は、水との熱交換により冷媒を冷却する。膨張弁１４は、冷媒を減圧して低温低圧にする。蒸発器１６は、外気との熱交換により冷媒を加熱する。ＨＰユニット４はさらに、凝縮器１２に水を循環させる循環ポンプ１８と、凝縮器１２に流れ込む水の温度を検出する戻りサーミスタ２０と、凝縮器１２から流れ出る水の温度を検出する往きサーミスタ２２と、外気温度を検出する外気温度サーミスタ２３と、ＨＰユニット４の各構成要素の動作を制御するＨＰコントローラ２４を備えている。

タンクユニット６は、タンク３０と、混合弁３２と、バイパス制御弁３４を備えている。タンク３０は、外側が断熱材で覆われており、内部に水を蓄える密閉型の容器である。本実施例のタンク３０の容量は、例えば１００リットルである。ＨＰユニット４の循環ポンプ１８が駆動すると、タンク３０の底部から水が吸い出されて凝縮器１２へ送られる。凝縮器１２で加熱されて高温となった水は、タンク３０の頂部からタンク３０内に戻される。ＨＰユニット４によって加熱された水がタンク３０に流れ込むと、タンク３０の内部には、低温の水の層の上に高温の水の層が積み重なった温度成層が形成される。タンク３０には、上部の水の温度を検出する上部サーミスタ３６と、中間部の水の温度を検出する中間部サーミスタ３７と、下部の水の温度を検出する下部サーミスタ３８が取り付けられている。本実施例では、上部サーミスタ３６はタンク３０の頂部から１０リットルの位置に配置されており、中間部サーミスタ３７はタンク３０の頂部から３０リットルの位置に配置されており、下部サーミスタ３８はタンク３０の頂部から５０リットルの位置に配置されている。なお、タンク３０内がＨＰユニット４で加熱された水で満たされている状態を「満蓄状態」と呼ぶ。

タンクユニット６には、給水経路４０を介して水道水が供給される。給水経路４０には、給水圧力を減圧する減圧弁４２と、給水温度を検出する入水サーミスタ４４が取り付けられている。給水経路４０は、タンク３０の底部に連通するタンク給水経路４６と、混合弁３２に連通するタンクバイパス経路４８に分岐している。タンク給水経路４６とタンクバイパス経路４８には、それぞれ逆止弁５０，５２が取り付けられている。また、タンクバイパス経路４８には、混合弁３２に流入する水道水の流量を検出する水側水量センサ５４が取り付けられている。タンク３０の頂部と混合弁３２は、タンク出湯経路５６を介して連通している。タンク出湯経路５６には、逆止弁５８と、混合弁３２に流入するタンク３０からの水の流量を検出する湯側水量センサ６０が取り付けられている。

混合弁３２は、タンクバイパス経路４８から流れ込む水道水と、タンク出湯経路５６から流れ込むタンク３０からの水を混合して、第１給湯経路６２に送り出す。混合弁３２は、ステッピングモータによって弁を駆動し、タンクバイパス経路４８側の開度（水側の開度）と、タンク出湯経路５６側の開度（湯側の開度）を調整する。第１給湯経路６２には、混合弁３２から送り出される水の温度を検出する混合サーミスタ６４が取り付けられている。

タンクユニット６からは、第２給湯経路６６を介して、台所やシャワー、カラン等の給湯箇所への給湯が行われる。第２給湯経路６６には、給湯箇所へ供給される水の温度を検出する給湯出口サーミスタ６８と、逆止弁７０が取り付けられている。第１給湯経路６２と第２給湯経路６６の間は、給湯バイパス経路７２によって連通している。給湯バイパス経路７２には、バイパス制御弁３４が取り付けられている。

タンクユニット６はさらに、タンクコントローラ７４と、タンクコントローラ７４と通信可能なリモコン７６を備えている。タンクコントローラ７４は、タンクユニット６の各構成要素の動作を制御する。リモコン７６は、スイッチやボタン等を介して、ユーザからの各種の操作入力を受け入れる。また、リモコン７６は、表示や音声によってユーザに給湯システム２の設定や動作に関する各種の情報を通知する。

バーナユニット８は、バーナ８０と、熱交換器８２と、バイパスサーボ８４と、水量サーボ８６と、湯はり弁８８を備えている。バーナ８０は、燃料ガスの燃焼によって熱交換器８２を流れる水を加熱する補助熱源機である。バーナ８０には、ガス供給管８１を介して燃料ガスが供給される。また、バーナ８０には、空気供給管８３を介して、燃焼用空気が送り込まれる。バーナ８０の近傍には、バーナ８０に点火するためのイグナイタ８５と、バーナ８０の燃焼状態を検出するフレームロッド８７と、が設けられている。熱交換器８２には、バーナ往路９０を介して、タンクユニット６の第１給湯経路６２からの水が流れ込む。熱交換器８２を通過した水は、バーナ復路９２を介して、タンクユニット６の第２給湯経路６６へ流れ出る。バーナ往路９０には、バーナ往路９０を流れる水の流量を調整する水量サーボ８６と、バーナ往路９０を流れる水の流量を検出する水量センサ９１が取り付けられている。バーナ往路９０とバーナ復路９２の間は、バーナバイパス経路９４を介して連通している。バーナ往路９０とバーナバイパス経路９４の接続部に、バイパスサーボ８４が取り付けられている。バイパスサーボ８４は、バーナ往路９０からバーナバイパス経路９４へ流れる水の流量を調整する。バーナ復路９２には、熱交換器８２から流れ出る水の温度を検出するバーナ給湯サーミスタ９６が取り付けられている。バーナ復路９２からは、湯はり経路９８が分岐している。湯はり経路９８には、湯はり弁８８が取り付けられている。バーナユニット８からは、湯はり経路９８を介して、給湯箇所である浴槽への湯はりが行われる。バーナユニット８はさらに、バーナユニット８の各構成要素の動作を制御するバーナコントローラ１００を備えている。

給湯システム２のＨＰユニット４、タンクユニット６およびバーナユニット８には、電力供給ユニット９から電力が供給される。電力供給ユニット９は、分電盤１０２と、蓄電池１０４と、切替器１０６を備えている。分電盤１０２は、商用電源１０８に接続されており、商用電源１０８から供給される電力を切替器１０６と蓄電池１０４に分配して供給する。蓄電池１０４は、例えばリチウムイオン二次電池などの二次電池である。蓄電池１０４は、分電盤１０２を介して商用電源１０８から供給される電力を充電することもできるし、充電した電力を切替器１０６に放電することもできる。蓄電池１０４には、図示しない保護回路が内蔵されており、放電する電力が上限放電電力（例えば７２０Ｗ）以上になると、切替器１０６への放電が遮断される。切替器１０６は、分電盤１０２を介して商用電源１０８から供給される電力をＨＰユニット４、タンクユニット６およびバーナユニット８に供給する状態と、蓄電池１０４から供給される電力をＨＰユニット４、タンクユニット６およびバーナユニット８に供給する状態の間で切り替わる。商用電源１０８からの電力供給が正常に行われている状況では、切替器１０６は、分電盤１０２を介して商用電源１０８から供給される電力をＨＰユニット４、タンクユニット６およびバーナユニット８に供給する。商用電源１０８からの電力供給が正常に行われていない状況では、切替器１０６は、蓄電池１０４から供給される電力をＨＰユニット４、タンクユニット６およびバーナユニット８に供給する。以下では、電源の供給元が商用電源１０８である場合の給湯システム２の動作状態を「通常運転」とし、電源の供給元が蓄電池１０４である場合の給湯システム２の動作状態を「電力抑制運転」とする。電力抑制運転において、給湯システム２は、通常運転時の最大消費電力よりも低い抑制電力（例えば、７００Ｗ）以下で動作する。

ＨＰコントローラ２４とタンクコントローラ７４は、互いに通信可能である。タンクコントローラ７４とバーナコントローラ１００は、互いに通信可能である。従って、ＨＰコントローラ２４と、タンクコントローラ７４と、バーナコントローラ１００が協調して制御を行うことで、給湯システム２は沸上げ運転や給湯運転等の各種の動作を行うことができる。以下では、ＨＰコントローラ２４と、タンクコントローラ７４と、バーナコントローラ１００を総称して、単にコントローラとも呼ぶ。

以下では、給湯システム２が行う沸上げ運転および給湯運転について説明する。

（沸上げ運転）
沸上げ運転では、給湯システム２は、ＨＰユニット４を駆動して、タンク３０内の水を沸かし上げる。沸上げ運転の開始タイミングは、様々な観点から設定することが可能である。例えば、割安な深夜電力を利用可能な時間帯が終了する直前に、タンク３０内の水の沸かし上げが終了するように、コントローラが沸上げ運転の開始タイミングを決定してもよい。あるいは、前日までの給湯実績に基づいて、大きな給湯需要の発生が予想される時刻の直前に、タンク３０の水の沸かし上げが終了するように、コントローラが沸上げ運転の開始タイミングを決定してもよい。あるいは、ユーザがリモコン７６を介してタンク３０の水の沸かし上げを指示することで、コントローラが沸上げ運転を開始してもよい。なお、コントローラは、沸上げ運転による目標加熱量ＴＨを、沸上げ運転の開始タイミング毎に調整する。目標加熱量ＴＨは、目標温度ＴＡと目標温度ＴＡまで加熱される水の目標加熱水量ＴＷから算出することができる。

沸上げ運転が開始されると、コントローラは、圧縮機１０を駆動して、圧縮機１０、凝縮器１２、膨張弁１４、蒸発器１６の順に冷媒を循環させるとともに、循環ポンプ１８を駆動して、タンク３０と凝縮器１２の間で水を循環させる。これによって、タンク３０の底部から吸い出された水は、凝縮器１２において目標温度ＴＡまで加熱されて、タンク３０の頂部に戻される。タンク３０内の水のうち目標加熱水量ＴＷが、目標温度ＴＡまで加熱された水で置き換えられると、コントローラは沸上げ運転を終了する。

(給湯運転)
給湯運転では、給湯設定温度の水を給湯箇所へ供給する。コントローラは、水側水量センサ５４で検出される流量と、湯側水量センサ６０で検出される流量を合算した流量（給湯流量ともいう）が最低動作流量（例えば２．４Ｌ／分）以上となると、給湯箇所の開栓や浴槽への湯はりなどにより給湯が開始されたものと判断する。そして、コントローラは、上部サーミスタ３６で検出される温度に応じて、以下の非燃焼給湯運転または燃焼給湯運転を実行する。

上部サーミスタ３６で検出される温度が給湯設定温度以上である場合、コントローラは、非燃焼給湯運転を実行する。非燃焼給湯運転では、コントローラは、バーナ８０の燃焼運転を禁止するとともに、混合サーミスタ６４で検出される温度が給湯設定温度となるように、混合弁３２の開度を調整する。これによって、給湯箇所に給湯設定温度に温度調整された水が供給される。

上部サーミスタ３６で検出される温度が給湯設定温度未満の場合、コントローラは、燃焼給湯運転を実行する。燃焼給湯運転では、コントローラは、バーナ８０の燃焼運転を許可するとともに、混合サーミスタ６４で検出される温度が、給湯設定温度よりもバーナ８０の最小加熱能力の分だけ低い温度となるように、混合弁３２の開度を調整する。この場合、タンク３０の上部から供給される高温の水と、給水経路４０から供給される低温の水が、混合弁３２において混合された後、バーナ８０によって給湯設定温度まで加熱されて、給湯箇所へ供給される。

上記の非燃焼給湯運転または燃焼給湯運転を実行中に、給湯流量が最低動作流量を下回ると、コントローラは、給湯箇所の閉栓や浴槽への湯はりの終了などにより給湯が終了したものと判断して、給湯運転を終了する。

（電力抑制処理）
商用電源１０８からの電力の供給が停止した場合、その後に商用電源１０８が復旧するまでの時間は予測できない。従って、蓄電池１０４からの電力の供給を受けて給湯システム２が動作する場合、蓄電池１０４からの電力の供給により動作可能な時間は、出来るだけ長くすることが好ましい。蓄電池１０４により動作可能な時間を長くするためには、給湯システム２の消費電力を抑制する必要がある。このため、コントローラは、給湯システム２の消費電力を抑制するための処理（電力抑制処理）を実行する。電力抑制処理とは、電力抑制運転において、沸上げ運転および給湯運転時の給湯システム２の消費電力を抑制するための処理である。以下、電力抑制処理について説明する。

図２を用いて、コントローラが実行する電力抑制処理について説明する。なお、電力抑制処理は、電源供給開始時に開始され、電源供給中は継続される。

ステップＳ２において、コントローラは、電源の供給元が蓄電池１０４であるか否かを判定する。電源の供給元が蓄電池１０４であった場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、コントローラは、電力抑制運転で動作すべきであると判定し、処理は、ステップＳ４に進む。電源の供給元が蓄電池１０４でない場合（ステップＳ２でＮＯ）、コントローラは、通常運転で動作すべきであると判定し、処理は、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２において、コントローラは、通常運転を実行する。通常運転とは、上記の沸上げ運転及び給湯運転を実行する運転である。

ステップＳ４において、コントローラは、バーナ８０への燃料ガスの供給が行われているか否かを判定する。コントローラは、バーナ８０においてガス供給管８１と空気供給管８３を開いてイグナイタ８５による着火を行なった上で、フレームロッド８７を用いてバーナ８０への燃料ガスの供給を検知する（燃料検知運転）。具体的には、コントローラは、フレームロッド８７によりバーナ８０の着火が検知できた場合に、バーナ８０に燃料ガスが供給されていると判定する。

バーナ８０への燃料ガスの供給が行われている場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ６に進む。ステップＳ６の処理を実行する時点では、商用電源１０８からの電力供給が正常に行われておらず、代わりに蓄電池１０４から電力供給が行われており、かつガス供給管８１からの燃料ガスの供給は正常に行われていると考えられる。この場合、ステップＳ６において、コントローラは、燃焼給湯優先運転を実行する。燃焼給湯優先運転において、コントローラは、給湯システム２の燃焼給湯運転を許可するとともに、給湯システム２の非燃焼給湯運転を禁止する。従って、これ以降に給湯システム２が給湯を行う際には、給湯システム２は、タンク３０に貯えられた加熱された水の量に関わらず、燃焼給湯運転を実行する。このため、タンク３０に貯えられた加熱された水の消費が抑制され、その後に沸き上げ運転を行なう際に、ＨＰユニット４での加熱量を抑制することができる。これにより、電力抑制運転中であり、かつ、バーナ８０に燃料ガスが供給されているとき、給湯システム２が給湯を行う際の消費電力を抑制することができる。

ステップＳ８において、コントローラは、沸上げ運転による水の目標加熱量ＴＨの上限に第１所定量を設定する。具体的には、コントローラは、目標温度ＴＡおよび／または目標加熱水量ＴＷを調整することで、沸上げ運転による水の加熱量が第１所定量を超えないように制御する。例えば、通常運転において、目標温度ＴＡが４５℃で、目標加熱水量ＴＷが１００リットルである場合の沸上げ運転の場合、コントローラは、目標温度ＴＡが４５℃で、目標加熱水量ＴＷが５０リットルである沸上げ運転に変更する。電力抑制運転において、バーナ８０に燃料ガスが供給されている場合、コントローラは、燃焼給湯優先運転を実行している。このため、タンク３０に貯えられた加熱された水の消費は抑制される。従って、沸上げ運転による加熱量を抑制することができる。この結果、目標加熱量ＴＨを第１所定量以下にすることで、給湯システム２の消費電力を抑制することができる。

ステップＳ１０において、コントローラは、電源の供給元が商用電源１０８であるか否かを判定する。すなわち、商用電源１０８が復旧したか否かを判定する。電源の供給元が商用電源１０８である場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、処理は、Ｓ２０に進み、通常運転に復帰する。一方、電源の供給元が商用電源１０８でない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、処理は、ステップＳ６に戻る。

ステップＳ４において、バーナ８０への燃料ガスの供給が行われていないと判定した場合（ステップＳ４でＮＯ）、処理は、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４の処理を実行する時点では、商用電源１０８からの電力供給が正常に行われておらず、代わりに蓄電池１０４から電力供給が行われており、かつガス供給管８１からの燃料ガスの供給が正常に行われていないと考えられる。なお、蓄電池１０４から電力供給が行われており、かつガス供給管８１からの燃料ガスの供給が正常に行われていない場合とは、災害により、商用電源からの電源供給の停止とバーナ８０への燃料ガスの供給の停止が同時に発生した場合などである。この場合、ステップＳ１４において、コントローラは、非燃焼給湯優先運転を実行する。非燃焼給湯優先運転において、コントローラは、給湯システム２の非燃焼給湯運転を許可するとともに、給湯システム２の燃焼給湯運転を禁止する。従って、これ以降に給湯システム２が給湯を行う際には、給湯システム２は、非燃焼給湯運転を実行する。これにより、災害により、商用電源からの電源供給の停止とバーナ８０への燃料ガスの供給の停止が同時に発生した場合でも、非燃焼給湯運転により給湯箇所に加熱した水を供給することができる。

ステップＳ１６において、コントローラは、目標加熱量ＴＨに上限が設定されている場合、目標加熱量ＴＨの上限を解除する。目標加熱量ＴＨの上限が設定されている場合とは、電力抑制運転中に、バーナ８０への燃料ガスの供給が途絶えた場合などである。なお、加熱量の上限が設定されていない場合、処理は、ステップＳ１６をスキップして、ステップＳ１８に進む。

次いで、ステップＳ１８において、コントローラは、電源の供給元が商用電源１０８であるか否かを判定する。すなわち、商用電源１０８が復旧したか否かを判定する。電源の供給元が商用電源１０８である場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、処理は、Ｓ２０に進み、通常運転に復帰する。

電源の供給元が商用電源１０８でない場合（ステップＳ１８でＮＯ）、処理は、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２において、コントローラは、前回の燃料検知運転から所定時間（例えば２４時間）経過しているか否かを判定する。前回の燃料検知運転から２４時間経過すれば、ガス供給管８１からバーナ８０への燃料ガスの供給が復旧している可能性が高い。このため、前回の燃料検知運転によりバーナ８０に燃料ガスが供給されていないことを判定してから、２４時間経過したら、処理は、ステップＳ４に進む。すなわち、再度、燃料検知運転を実行する。これにより、商用電源１０８の電力供給が復帰する前に、ガス供給管８１からバーナ８０への燃料ガスの供給が復旧した場合に、コントローラは、非燃焼給湯優先から燃焼給湯優先運転に切り替えることができる。この結果、電力抑制運転中の給湯システム２の消費電力を抑制することができる。

上記のように、本実施例の給湯システム２は、電力抑制運転中であり、かつ、バーナ８０に燃料ガスが供給されている場合、燃焼給湯優先運転を実行する。すなわち、バーナ８０により水を加熱して、供給箇所に加熱された水を供給している。また、燃焼給湯優先運転中、ＨＰユニット４による給湯（非燃焼給湯運転）は禁止されている。これにより、タンク３０に貯留されるＨＰユニット４で加熱された水の消費を抑制できる。タンク３０に貯留されるＨＰユニット４で加熱された水の消費を抑制することで、沸上げ運転により加熱する水の量を抑制することができる。すなわち、沸上げ運転により消費される電力を抑制することができる。これにより、電力抑制運転において、バーナ８０への燃料ガスが供給されているときに、給湯システム２の消費電力を抑制することができる。

上記のように、電力抑制運転中であり、かつ、バーナ８０に燃料ガスが供給されている場合、燃焼給湯運転によって加熱された水を供給することができるので、タンク３０にはそれほど多くの加熱された水を貯えておく必要がない。このため、電力抑制運転において、バーナ８０に燃料ガスが供給されている場合に、沸上げ運転による水の加熱量を抑制することによって、沸上げ運転を実行する場合の消費電力を抑制することができる。

また、本実施例では、電力抑制運転であり、かつ、バーナ８０に燃料ガスが供給されていない場合、非燃焼給湯優先運転を実行する。このような構成によれば、電力抑制運転中において、バーナ８０に燃料ガスが供給されていない場合でも、非燃焼給湯運転により加熱された水を給湯箇所に給湯することができる。

また、上記の実施例では、電力抑制運転中において、燃料検知運転から所定時間（２４時間）経過した場合、コントローラは、再度燃料検知運転を実行する。これにより、燃料検知運転によりバーナ８０への燃料ガスの供給を検知できなかった後で、かつ、商用電源１０８からの電源が復旧する前に、バーナ８０への燃料ガスの供給が復旧した場合に、バーナ８０への燃料ガスの供給が復旧したことを検知することができる。これにより、コントローラは、非燃焼給湯優先運転から燃焼給湯優先運転に切り替えることができる。この結果、電力抑制中の給湯システム２の消費電力を抑制することができる。

ここで、実施例の記載と請求項の記載との対応関係を説明しておく。給湯システム２が「熱機器」の一例である。水が「熱媒」の一例である。燃料ガスが「燃料」の一例である。圧縮機１０、凝縮器１２、膨張弁１４、蒸発器１６から構成されるヒートポンプサイクルが、「ヒートポンプ熱源」の一例である。バーナ８０が「補助熱源」の一例である。コントローラが「制御装置」の一例である。フレームロッド８７が、「着火検出手段」の一例である。沸上げ運転及び非燃焼給湯運転が「第１の加熱運転」の一例である。燃焼給湯運転が「第２の加熱運転」の一例である。

以上、各実施例について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

（変形例１）例えば、電力抑制運転中の燃焼給湯優先運転を実行中に、バーナ８０への燃料ガスの供給が途絶えた場合に備えて、タンク３０に加熱された水を蓄えておきたい場合がある。この場合、図２に示す処理の代わりに、図３に示す処理を実行するとよい。具体的には、図２のステップＳ８に代えて、ステップＳ３８を追加し、沸上げ運転の目標加熱量ＴＨの下限に第２所定量を設定する。具体的には、コントローラは、目標温度ＴＡおよび／または目標加熱水量ＴＷを調整することで、沸上げ運転による水の加熱量が第２所定量以下になるように制御する。例えば、通常運転において、目標温度ＴＡが４５℃で、目標加熱水量ＴＷが１０リットルである沸上げ運転の場合に、コントローラは、目標温度ＴＡが４５℃で、目標加熱水量ＴＷが３０リットルである沸上げ運転に変更する。また、この場合、ステップＳ１６に代えて、ステップＳ４６を追加する。すなわち、ステップＳ４６において、コントローラは、ステップＳ３８で設定された加熱量の下限を解除する。

図３を用いて、電力抑制運転中の燃焼給湯優先運転を実行中に、バーナ８０への燃料ガスの供給が途絶えた場合について説明する。電力抑制運転であり、かつ、バーナ８０に燃料ガスが供給されている場合、コントローラは、燃焼給湯優先運転を実行する（ステップＳ６）。すなわち、バーナ８０によって加熱された熱媒を給湯箇所に供給する。その後、電力抑制運転中であり、かつ、燃焼給湯優先運転を実行中に、バーナ８０への燃料ガスの供給が途絶えた場合、コントローラは、ステップＳ４でＮＯと判定し、燃焼給湯優先運転から非燃焼給湯優先運転に切り替える（ステップＳ１４）。すなわち、バーナ８０の駆動を停止して、ＨＰユニット４の駆動を開始する。しかしながら、ＨＰユニット４の駆動には、所定時間を要する。このため、タンク３０に加熱された水が貯湯されていない場合、ＨＰユニット４が駆動するまでの間、給湯箇所に加熱した水を供給することができない。しかしながら、変形例１では、燃焼給湯優先運転中においても、タンク３０に、沸上げ運転により加熱された水が、第２所定量以上貯湯されている。このため、ＨＰユニット４が起動するまでの間、タンク３０に貯湯されている加熱された水を用いて、給湯箇所に加熱された水を供給することができる。

（変形例２）上記の実施例では、バーナ８０の燃焼状態を検出することで、バーナ８０に燃料ガスが供給されているか否かを判定している。しかしながら、バーナ８０を着火する際にガス供給管８１を流れる燃料ガスの流量に基づいて、バーナ８０に燃料ガスが供給されているか否かを判定してもよい。この場合、図４に示すように、ガス供給管８１に取付けられ、ガス供給管８１を流れる燃料ガスの流量を検知可能な流量計１８０を用いるとよい。流量計１８０は、スマートメータ１２０に接続されており、燃料ガスの流量をスマートメータ１２０に出力する。また、スマートメータ１２０は、バーナコントローラ１００に接続されており、流量計１８０から入力された燃料ガスの流量を、バーナコントローラ１００に送信する。すなわち、流量計１８０が検知した燃料ガスの流量は、スマートメータ１２０を介して、バーナコントローラ１００に送信される。

流量計１８０を用いる場合の燃料検知運転（図２のステップＳ４）について説明する。コントローラ（詳細にはバーナコントローラ１００）は、ステップＳ４において、バーナ８０においてガス供給管８１を開いた際に流量計１８０が検知した燃料ガスの流量を受信する。コントローラは、流量計１８０から受信した燃料ガスの流量に基づいて、バーナ８０にガスが供給されているか否かを判定する。具体的には、コントローラは、流量計１８０から受信した燃料ガスの流量が所定流量以上の場合に、バーナ８０に燃料ガスが供給されていると判定し（ステップＳ４でＹＥＳ）、燃料ガスの流量が所定流量未満の場合に、バーナ８０に燃料ガスが供給されていないと判定する（ステップＳ４でＮＯ）。なお、バーナ８０に燃料ガスが供給されているか否かの判定に、フレームロッド８７と流量計１８０の両方を用いてもよい。この場合、コントローラは、ステップＳ４において、ガス供給管８１と空気供給管８３を開いてイグナイタ８５による着火を行う。

（変形例３）また、バーナ８０への燃料の供給元であるガスボンベ２８０の残量を検知することで、バーナ８０に燃料ガスが供給されているか否かを判定してもよい。この場合、図５に示すように、ガス供給管８１に取付けられ、ガスボンベ２８０内のガス圧を検出可能な圧力センサ２８２と、圧力センサ２８２が検出したガス圧に基づいてガスボンベ２８０内の燃料ガスの残量を算出可能なスマートメータ２２０と、を用いるとよい。また、ガス供給管には、ガスボンベ２８０からバーナ８０への燃料ガスの供給量を調整するガス供給弁２８４が取付けられている。ガス供給弁２８４が開くと、ガスボンベ２８０からバーナ８０に燃料ガスが供給され、ガス供給弁２８４が閉じると、ガスボンベ２８０からバーナ８０への燃料ガスの供給が停止する。圧力センサ２８２は、ガス供給弁８９よりもガスボンベ２８０側に取付けられている。このため、ガス供給弁８９が閉じている場合に、圧力センサ２８２はガスボンベ２８０内のガス圧を検出することができる。圧力センサ２８２が検出したガス圧は、スマートメータ２２０に送信される。スマートメータ２２０は、圧力センサ２８２から受信したガス圧に基づいて、ガスボンベ２８０内の燃料ガスの残量を算出する。また、スマートメータ２２０は、バーナコントローラ１００に接続されており、バーナコントローラ１００にガスボンベ２８０内の燃料ガスの残量を送信する。

上述の説明から明らかなように、スマートメータ２２０と圧力センサ２８２を用いてバーナ８０に燃料ガスが供給されているか否かを判定する場合、ガス供給管８１（詳細には、ガス供給弁２８４）は閉じている必要がある。このため、コントローラは、燃焼給湯運転が実行されていないときに、燃料検知運転（図２のステップＳ４）を実行する。ステップＳ４において、コントローラは、スマートメータ２２０から受信するガスボンベ２８０内の燃料ガスの残量に基づいて、バーナ８０に燃料ガスが供給されている否かを判定する。具体的には、コントローラは、スマートメータ２２０から受信した燃料ガスの残量が所定量以上の場合に、バーナ８０に燃料ガスが供給されていると判定し（ステップＳ４でＹＥＳ）、燃料ガスの残量が所定量未満の場合に、バーナ８０に燃料ガスが供給されていないと判定する（ステップＳ４でＮＯ）。なお、電力抑制運転中に、ＨＰユニット４を駆動させ、タンク３０を満蓄状態にする手動加熱スイッチをリモコン７６に備えていてもよい。

本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

２ ：給湯システム
４ ：ＨＰユニット
６ ：タンクユニット
８ ：バーナユニット
９ ：電力供給ユニット
１０ ：圧縮機
１２ ：凝縮器
１４ ：膨張弁
１６ ：蒸発器
１８ ：循環ポンプ
２０ ：戻りサーミスタ
２２ ：往きサーミスタ
２３ ：外気温度サーミスタ
２４ ：ＨＰコントローラ
３０ ：タンク
３２ ：混合弁
３４ ：バイパス制御弁
３６ ：上部サーミスタ
３７ ：中間部サーミスタ
３８ ：下部サーミスタ
４０ ：給水経路
４２ ：減圧弁
４４ ：入水サーミスタ
４６ ：タンク給水経路
４８ ：タンクバイパス経路
５０ ：逆止弁
５２ ：逆止弁
５４ ：水側水量センサ
５６ ：タンク出湯経路
５８ ：逆止弁
６０ ：湯側水量センサ
６２ ：第１給湯経路
６４ ：混合サーミスタ
６６ ：第２給湯経路
６８ ：給湯出口サーミスタ
７０ ：逆止弁
７２ ：給湯バイパス経路
７４ ：タンクコントローラ
７６ ：リモコン
８０ ：バーナ
８１ ：ガス供給管
８２ ：熱交換器
８３ ：空気供給管
８４ ：バイパスサーボ
８５ ：イグナイタ
８６ ：水量サーボ
８７ ：フレームロッド
８８ ：湯はり弁
９０ ：バーナ往路
９１ ：水量センサ
９２ ：バーナ復路
９４ ：バーナバイパス経路
９６ ：バーナ給湯サーミスタ
９８ ：湯はり経路
１００ ：バーナコントローラ
１０２ ：分電盤
１０４ ：蓄電池
１０６ ：切替器
１０８ ：商用電源

Claims (8)

1. 電力を消費して熱媒を加熱するヒートポンプ熱源と、燃料の燃焼によって熱媒を加熱する補助熱源と、ヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留するタンクと、を備えており、通常運転と、通常運転時の最大消費電力よりも低い抑制電力以下で動作する電力抑制運転を有している、熱機器であって、
   補助熱源への燃料供給の有無を検知する燃料検知部を備えており、
   制御装置は、ヒートポンプ熱源を駆動させ、熱媒を加熱させ、ヒートポンプ熱源により加熱された熱媒をタンクに貯留する第１の加熱運転と、補助熱源を駆動させ、熱媒を加熱させ、補助熱源により加熱された熱媒を利用箇所に供給する第２の加熱運転と、を実行可能に構成されており、
   制御装置は、電力抑制運転中において、熱媒を利用箇所に供給する際に、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知したときは、第２の加熱運転を実行して熱媒を利用箇所に供給する、熱機器。
2. 制御装置は、電力抑制運転中において、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知したときは、第１の加熱運転によりタンクに貯留される熱媒の熱量が、第１所定量以下になるように第１の加熱運転を制御する、請求項１の熱機器。
3. 制御装置は、電力抑制運転中において、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知したときは、第１の加熱運転によりタンクに貯留される熱媒の熱量が、第２所定量以上になるように第１の加熱運転を制御する、請求項１の熱機器。
4. 制御装置は、電力抑制運転中において、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知したときは、タンクに加熱された熱媒が貯留されている場合でも、第２の加熱運転を実行して熱媒を利用箇所に供給する、請求項１から３のいずれか一項に記載の熱機器。
5. 制御装置は、電力抑制運転中において、熱媒を供給する際に、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知できなかったときは、第１の加熱運転を実行して熱媒をタンクに貯留する、請求項１から４のいずれか一項に記載の熱機器。
6. 制御装置は、電力抑制運転中において、燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知できなかったときは、燃料検知部により燃料を検知できなかったときから第１所定時間が経過した後に、再度燃料検知部により補助熱源への燃料の供給を検知する、請求項１から５のいずれかに記載の熱機器。
7. 燃料検知部は、補助熱源が着火したか否かを検知する着火検知手段を備えており、
   制御装置は、補助熱源を駆動させたときに、着火検知手段により、補助熱源の着火を検知できないときは、補助熱源に燃料が供給されていないと判定する、請求項１から６のいずれか一項に記載の熱機器。
8. 燃料検知部は、補助熱源を駆動させたときの燃料の流量を検出する流量計を備えており、
   制御装置は、補助熱源を駆動させたときに、流量計で検出される燃料の流量が所定流量未満のときに、補助熱源に燃料が供給されていないと判定する、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱機器。

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