JP2019095102A - 貯湯式給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、昼間時間帯の余剰電力を活用する上で有利な貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】貯湯式給湯装置は、加熱手段により貯湯タンクの水を加熱する沸上運転を制御する制御手段を備え、夜間時間帯での沸上運転である夜間沸上運転により必要熱量を貯湯タンクに貯える第一モードと、夜間沸上運転と、夜間時間帯以外の時間帯である昼間時間帯での沸上運転である昼間沸上運転との両方により必要熱量を貯湯タンクに貯える第二モードとを切り替え可能である。使用者及び制御手段の少なくとも一方が、第二モードの昼間沸上運転を行う時間帯である昼間沸上時間帯と、第二モードの昼間沸上運転のときの単位時間当たりの消費電力量の上限値である沸上上限電力とを設定可能である。【選択図】図３

Description

本発明は、貯湯式給湯装置に関する。

夜間時間帯の電力を利用して沸上運転を行う貯湯式給湯装置が広く用いられている。また、太陽光発電装置を備えた住宅、施設等において、太陽光発電装置により発電された余剰電力を自家消費するために、貯湯式給湯装置の沸上運転を行い、熱エネルギーとして貯湯タンクに貯えることが行われている。

下記特許文献１に開示されたヒートポンプシステムは、発電装置で発電される発電電力、電力負荷で消費される負荷電力、及び発電電力と負荷電力との差分である余剰電力を、単位時間毎に取得する情報取得部と、余剰電力が予め定められた閾値以上である状態が現在までの所定の時間継続している第１の条件を満たす場合に、熱を生成するためにヒートポンプで消費される電力を、単位時間毎の余剰電力の増減に追従して増減させる運転制御部とを備える。

国際公開第２０１２／１６９１１８号

特許文献１の技術では、発電装置で発電される発電電力、電力負荷で消費される負荷電力、及び発電電力と負荷電力との差分である余剰電力を、単位時間毎に取得する必要があるので、システム構成が複雑になり、装置コストが増加しやすい。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、簡単な構成で、昼間時間帯の余剰電力を活用する上で有利な貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

本発明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上運転を制御する制御手段と、を備え、夜間時間帯での沸上運転である夜間沸上運転により必要熱量を貯湯タンクに貯える第一モードと、夜間沸上運転と、夜間時間帯以外の時間帯である昼間時間帯での沸上運転である昼間沸上運転との両方により必要熱量を貯湯タンクに貯える第二モードとを切り替え可能であり、使用者及び制御手段の少なくとも一方が、第二モードの昼間沸上運転を行う時間帯である昼間沸上時間帯と、第二モードの昼間沸上運転のときの単位時間当たりの消費電力量の上限値である沸上上限電力とを設定可能であるものである。

本発明によれば、簡単な構成で、昼間時間帯の余剰電力を活用する上で有利な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における第二モードに関する処理の流れの例を示したフローチャートである。 実施の形態１による沸上運転の第一モード及び第二モードの例を説明するための図である。

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、重複する説明を簡略化または省略する。

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、実施の形態１による貯湯式給湯装置は、貯湯タンク１を内蔵した貯湯タンクユニット１００と、水を加熱する加熱手段としてのヒートポンプユニット１０１とを備える。ヒートポンプユニット１０１は、電力を消費して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１０１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１０１の加熱能力は、調整可能である。ヒートポンプユニット１０１の加熱能力を変えることで、ヒートポンプユニット１０１の消費電力を調整可能である。

貯湯タンクユニット１００と、ヒートポンプユニット１０１との間は、入口配管２４と、出口配管２５と、電気配線（図示省略）とを介して接続されている。また、貯湯タンクユニット１００には、制御手段としての制御部１１が内蔵されている。貯湯タンクユニット１００及びヒートポンプユニット１０１が備える各種の弁類、ポンプ類等の作動は、これらと電気的に接続された制御部１１により制御される。

貯湯タンク１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。給水配管２１は、水道等の水源に接続されている。給水配管２１からの水が貯湯タンク１の下部に流入することで、貯湯タンク１内は満水状態に維持される。

入口配管２４は、貯湯タンク１の下部と、ヒートポンプユニット１０１の入水口との間を繋ぐ。出口配管２５は、ヒートポンプユニット１０１の出湯口と、貯湯タンク１の上部との間を繋ぐ。

貯湯式給湯装置は、沸上運転を実施できる。沸上運転は、ヒートポンプユニット１０１により貯湯タンク１の水を加熱する運転である。沸上運転のときには以下のようになる。入口配管２４の途中に配置された循環ポンプ（図示省略）と、ヒートポンプユニット１０１とが運転される。貯湯タンク１内の下部の低温水が入口配管２４を通ってヒートポンプユニット１０１に流入する。低温水は、ヒートポンプユニット１０１内で加熱されて湯すなわち高温水になる。この高温水が出口配管２５を通って貯湯タンク１の上部に流入する。貯湯タンク１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。

貯湯タンクユニット１００内に給湯混合弁３１が備えられている。給湯混合弁３１は、水側入口と、湯側入口と、出口とを有する。給水配管２１から分岐した給水管が給湯混合弁３１の水側入口に接続されている。タンク出湯配管２２は、貯湯タンクユニット１００の上部と給湯混合弁３１の湯側入口との間を繋ぐ。給湯配管２３は、給湯混合弁３１の出口に接続されている。給湯配管２３を通った湯は、例えば、浴槽、シャワー、流し台、洗面台などの給湯端末へ供給される。給湯端末へ給湯する場合には、給水配管２１から供給される低温水と、貯湯タンク１からタンク出湯配管２２を通って供給される高温水とが給湯混合弁３１にて混合された湯が給湯配管２３に流入する。制御部１１は、給湯配管２３に設けられた給湯温度センサ（図示省略）により検出される温度が予め設定された温度に等しくなるように給湯混合弁３１の動作を制御する。

制御部１１と、リモコン装置１０２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１１と、リモコン装置１０２とが、ネットワークを介して通信可能でもよい。リモコン装置１０２は、ユーザーインターフェースの例である。本実施の形態において、リモコン装置１０２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。または、例えばスマートフォンのような携帯情報端末がリモコン装置１０２のようなユーザーインターフェースとしての機能を有するように構成してもよい。複数のリモコン装置１０２が制御部１１に対して通信可能でもよい。

リモコン装置１０２は、貯湯式給湯装置の状態等の情報を表示する表示部と、使用者が操作するスイッチ等を有する操作部と、スピーカーとを備える。使用者は、リモコン装置１０２を操作することで、貯湯式給湯装置を遠隔操作し、各種の設定などを行うことが可能である。リモコン装置１０２の表示部は、情報を報知する報知手段としての機能を有する。本実施の形態におけるリモコン装置１０２は、表示部を報知手段として備えるが、変形例として、例えば音声案内装置のような他の報知手段を備えてもよい。

また、制御部１１は、通信制御装置２００に対し、相互通信可能に接続されている。通信制御装置２００は、例えば、宅内のネットワークを介して、貯湯式給湯装置以外の他の機器及びインターネットなどと通信が可能となるネットワークシステムに接続することができるホームゲートウェイでもよい。制御部１１は、通信制御装置２００を介して、外部からの情報を受信することができる。

本実施の形態において、貯湯式給湯装置が利用される住宅または施設（以下、代表して「住宅」と称する）には、太陽光発電装置（図示省略）が備えられている。太陽光発電装置は、再生可能エネルギーを利用する発電装置に相当する。貯湯式給湯装置及び住宅内の他の電気機器は、太陽光発電装置で発電された電力により運転可能である。以下の説明では、太陽光発電装置で発電された電力のうち、貯湯式給湯装置以外の他の電気機器が消費する電力を除いた分を「余剰電力」と称する。余剰電力によってヒートポンプユニット１０１を運転可能である。

制御部１１は、通信制御装置２００を介して、太陽光発電装置の運転状態に関する情報を受信できる。また、制御部１１は、住宅内の電気機器を統合して管理する、例えばホームエネルギーマネジメントシステムのコントローラ（以下、「ＨＥＭＳコントローラ」と称する）からの情報を、通信制御装置２００を介して受信できる。

沸上運転のうち、夜間時間帯の中で行う沸上運転を以下「夜間沸上運転」と称する。昼間時間帯は、夜間時間帯以外の時間帯である。夜間時間帯は、例えば、夜２２時から翌朝６時までの時間帯でもよい。この場合、昼間時間帯は、朝６時から夜２２時までの時間帯となる。また、夜間時間帯は、例えば、夜２３時から翌朝７時までの時間帯でもよい。この場合、昼間時間帯は、朝７時から夜２３時までの時間帯となる。電力会社から買電する電力料金単価は、昼間時間帯よりも夜間時間帯の方が割安になっていてもよい。沸上運転のうち、昼間時間帯の中で行う沸上運転を以下「昼間沸上運転」と称する。

リモコン装置１０２を操作することで、夜間時間帯の開示時刻及び終了時刻の設定を変えられるようにしてもよい。また、制御部１１は、通信制御装置２００を介して、電力会社等から電力契約情報を受信することで、夜間時間帯の開示時刻及び終了時刻を自動で設定してもよい。

制御部１１は、貯湯タンク１に設けられた複数の貯湯温度センサ（図示省略）により鉛直方向の貯湯温度分布を検出することで、貯湯タンク１内の残湯量及び蓄熱量を検出できる。また、制御部１１は、夜間沸上運転で生成するべき必要熱量を計算できる。制御部１１は、例えば、過去の使用湯量を学習したデータ、夜間沸上運転前の貯湯タンク１内の残湯量などに応じて、必要熱量を計算してもよい。また、制御部１１は、必要熱量と、ヒートポンプユニット１０１の加熱能力とに基づいて、沸上運転の必要運転時間を計算することができる。

本実施の形態において、制御部１１は、沸上運転モードとして、第一モードと、第二モードとを切り替え可能である。第一モードは、夜間沸上運転のみによって必要熱量を貯湯タンク１に貯えるモードである。第一モードが設定されている場合には、制御部１１は、夜間時間帯の終了時刻までに必要熱量を生成して貯湯タンク１内に貯えるように、夜間沸上運転を制御する。

これに対し、第二モードは、夜間沸上運転と昼間沸上運転との両方を行うことで必要熱量を生成し、貯湯タンク１に貯えるモードである。すなわち、第二モードでは、制御部１１は、必要熱量のうちの一部を夜間時間帯の終了時刻までに生成して貯湯タンク１内に貯えるように夜間沸上運転を制御するともに、必要熱量に対して不足する分の熱量を昼間沸上運転により生成して貯湯タンク１内に貯えるように制御する。

太陽光発電装置による余剰電力により昼間沸上運転を行うと、余剰電力を熱エネルギーとして貯湯タンク１内に貯えることができるので、余剰電力を有効利用できる。余剰電力が発生するかどうかは、気象条件などによって左右される。例えば翌日が晴天と予想される場合のように、翌日に余剰電力が発生すると予想される場合には、第二モードを選択した方が、余剰電力を有効活用でき、好ましい。これに対し、翌日が雨天と予想される場合のように、翌日に余剰電力の発生が見込めない場合には、第二モードを選択すると、単価の割高な昼間時間帯の商用電力を電力会社から買電して沸上運転をすることになるので、好ましくない。この場合には、第一モードを選択した方が、単価の割安な夜間時間帯の商用電力だけを用いて沸上運転を行えるので、好ましい。

使用者は、リモコン装置１０２を操作することで、第一モード及び第二モードのいずれを沸上運転モードとして設定するかを選択することができる。第一モードがデフォルトの沸上運転モードとして設定されており、使用者がリモコン装置１０２が操作すると、第二モードが設定されるようにしてもよい。また、制御部１１が自動で第一モード及び第二モードのいずれかを選択するようにしてもよい。

太陽光発電装置による余剰電力が発生していない時間帯に昼間沸上運転を行うと、単価の割高な昼間時間帯の電力を電力会社から買電して貯湯式給湯装置を運転することになるので、好ましくない。このため、昼間沸上運転は、太陽光発電装置による余剰電力が発生する時間帯に行うことが望ましい。また、昼間沸上運転のとき、貯湯式給湯装置の消費電力が余剰電力を上回ると、不足する電力を電力会社から買電することになるので、好ましくない。このため、昼間沸上運転のときには、貯湯式給湯装置の消費電力が余剰電力以下になるようにすることが望ましい。

以下の説明では、第二モードの昼間沸上運転を行う時間帯を「昼間沸上時間帯」と称し、第二モードの昼間沸上運転のときの単位時間当たりの貯湯式給湯装置の消費電力量の上限値を「沸上上限電力」と称する。沸上上限電力は、例えば、ワットを単位として設定してもよいし、あるいは３０分間の電力量を単位として設定してもよい。

本実施の形態において、使用者は、昼間沸上時間帯及び沸上上限電力を設定可能である。例えば、使用者は、リモコン装置１０２を用いて、昼間沸上時間帯の開始時刻及び終了時刻と、沸上上限電力の値とを入力できる。第二モードが選択されている場合、制御部１１は、その設定された開始時刻に昼間沸上運転を開始し、設定された終了時刻に昼間沸上運転を終了するように制御する。また、制御部１１は、昼間沸上運転のときの単位時間当たりの消費電力量が、設定された沸上上限電力以下になるように、ヒートポンプユニット１０１の加熱能力、消費電力などを制御する。

使用者は、例えば、天気予報などを参考にして、翌日の余剰電力の有無を判断できる。翌日の余剰電力が有ると判断し、その余剰電力を用いて昼間沸上運転を行うと判断した場合には、使用者は、リモコン装置１０２を用いて、第一モードに代えて第二モードを設定する。また、使用者は、例えば、過去の余剰電力の実績データ、太陽光発電装置の発電容量値などを参考にして、翌日の余剰電力が発生する時間帯と、余剰電力の発生量とを予測できる。使用者は、そのようにして予測した余剰電力の発生時間に基づいて昼間沸上時間帯を設定するとともに、余剰電力の予測発生量に基づいて沸上上限電力を設定すればよい。

以下の説明では、第二モードの昼間沸上運転により生成される熱量を「昼間沸上熱量」と称する。第二モードが設定されている場合には、制御部１１は、以下のようにする。制御部１１は、設定された沸上上限電力の値に基づいて、昼間沸上運転のときのヒートポンプユニット１０１の加熱能力を計算できるので、沸上上限電力と、昼間沸上運転の運転時間（すなわち昼間沸上時間帯の長さ）とに基づいて、昼間沸上熱量を事前に計算できる。そのようにして予測された昼間沸上熱量の値に基づいて、制御部１１は、夜間沸上運転により生成する熱量が必要熱量よりも少なくなるように夜間沸上運転を制御する。例えば、制御部１１は、必要熱量から昼間沸上熱量を差し引いた熱量を生成するように夜間沸上運転を制御する。これにより、夜間沸上運転で消費される電力量を削減できる。また、余剰電力による昼間沸上運転のために、貯湯タンク１に湯を貯える余地を確実に残しておくことができる。以下の説明では、夜間沸上運転により生成される熱量を「夜間沸上熱量」と称する。

本実施の形態であれば、使用者が昼間沸上時間帯及び沸上上限電力を設定することで、余剰電力が発生していない時間帯に昼間沸上運転が行われたり、昼間沸上運転のときの消費電力が余剰電力を上回ったりすることを確実に抑制できる。このため、昼間沸上運転のときに単価の割高な電力を電力会社から買電することを確実に抑制できるという利点がある。また、本実施の形態であれば、太陽光発電装置の余剰電力の情報を制御部１１がリアルタイムに取得できるような手段を有しない場合であっても、余剰電力を有効活用できる。

余剰電力の発生量及び発生時間帯は、太陽光発電装置の発電容量、地域、季節などの要因に応じて異なる。本実施の形態であれば、それらの要因に応じて、昼間沸上時間帯及び沸上上限電力を個別に設定できるので、余剰電力が発生していない時間帯に昼間沸上運転が行われたり、昼間沸上運転のときの消費電力が余剰電力を上回ったりすることを確実に抑制できる。

図２は、実施の形態１における第二モードに関する処理の流れの例を示したフローチャートである。図２のステップＳ１において、制御部１１は、第二モードが設定されているかどうかを判断する。例えば、使用者がリモコン装置１０２を用いて第二モードを設定している場合には、制御部１１は、第二モードが設定されていると判断する。

第二モードが設定されている場合には、ステップＳ２へ進む。ステップＳ２で、使用者は、リモコン装置１０２を用いて、昼間沸上時間帯を設定する。制御部１１は、その昼間沸上時間帯の情報を記憶する。

次いで、ステップＳ３として、使用者は、リモコン装置１０２を用いて、沸上上限電力を設定する。制御部１１は、その沸上上限電力の情報を記憶する。

次いで、ステップＳ４として、制御部１１は、ステップＳ２で設定された昼間沸上時間帯及びステップＳ３で設定された沸上上限電力の情報に基づいて、前述したようにして、昼間沸上熱量を算出する。

次いで、ステップＳ５として、制御部１１は、ステップＳ４で算出された昼間沸上熱量に応じて、夜間沸上熱量の削減量を算出する。例えば、制御部１１は、必要熱量から昼間沸上熱量を差し引いた熱量を第二モードの夜間沸上熱量として算出する。

上記のようにして算出された夜間沸上熱量及び昼間沸上熱量に基づいて、制御部１１は、第二モードの夜間沸上運転及び昼間沸上運転を制御する。

図３は、実施の形態１による沸上運転の第一モード及び第二モードの例を説明するための図である。以下の説明では、沸上運転の消費電力を「沸上電力」と呼ぶ場合がある。図３中の上段のグラフは、第一モードが設定されている場合の沸上電力の例を示す。この例では、２２時から６時までが夜間時間帯であり、２２時から６時まで夜間沸上運転を行う。この例では、夜間時間帯を全部使って夜間沸上運転を行っているが、夜間時間帯のうちの一部の時間帯のみを用いて夜間沸上運転を行うようにしてもよい。

図３中の中段のグラフは、太陽光発電装置の予測余剰電力の例を示す。この例では、６時頃に余剰電力が発生し始め、次第に余剰電力が増加し、１２時から１３時の間頃に余剰電力がピークに達する。その後は次第に余剰電力が低下し、１８時頃に余剰電力が消滅する。この例は、例えば１５時頃から天候の悪化により太陽光発電装置の発電量が低下することで、余剰電力が沸上電力に対して不足すると予測される場合の例である。

図３中の下段のグラフは、第二モードが設定されている場合の沸上電力の例を示す。この例は、図３中の中段のグラフの予測余剰電力に対応した第二モードの沸上電力の例である。上述したように、この例では、１５時頃から余剰電力が沸上電力に対して不足すると予測されるので、１１時から１４時までの３時間を昼間沸上時間帯に設定している。また、昼間沸上時間帯のうち、１１時から１２時までの１時間の沸上上限電力をβとし、１２時から１３時までの１時間の沸上上限電力をαとし、１３時から１４時までの１時間の沸上上限電力をβとしている。ただし、α＞βである。このように沸上上限電力を設定することで、余剰電力の変化に応じて沸上電力を変化させることができるので、沸上電力が余剰電力以下に維持されるようにしつつ、昼間沸上熱量をなるべく多くすることが可能となる。

図３の例では、制御部１１は、第二モードの夜間沸上運転の沸上電力を第一モードの夜間沸上運転の沸上電力よりも低くしている。これにより、第二モードの夜間沸上熱量を第一モードの夜間沸上熱量よりも少なくすることができる。図３の例では、制御部１１は、夜間時間帯を全部使って第二モードの夜間沸上運転を行っているが、夜間時間帯のうちの一部の時間帯のみを用いて第二モードの夜間沸上運転を行うようにしてもよい。制御部１１は、第二モードの夜間沸上運転の沸上電力を第一モードの夜間沸上運転の沸上電力と等しくするとともに、第二モードの夜間沸上運転の運転時間を第一モードよりも短くすることで、第二モードの夜間沸上熱量を第一モードよりも少なくするようにしてもよい。

使用者に代わって、制御部１１が第二モードの昼間沸上時間帯及び沸上上限電力を自動で設定してもよい。例えば、翌日の余剰電力に関する予測情報を例えばＨＥＭＳコントローラのような外部の機器から制御部１１が受信し、その受信した情報に基づいて制御部１１が昼間沸上時間帯及び沸上上限電力の少なくとも一方を自動で設定してもよい。これにより、昼間沸上時間帯及び沸上上限電力の少なくとも一方を使用者が入力する手間を削減できる。なお、昼間沸上時間帯及び沸上上限電力を制御部１１が自動で設定するか、使用者自身が昼間沸上時間帯及び沸上上限電力を設定するかを事前に使用者がリモコン装置１０２から選択できるように構成してもよい。

太陽光発電装置の発電容量値を使用者等がリモコン装置１０２を用いて制御部１１に入力可能としてもよい。太陽光発電装置の発電容量値は、例えば、太陽光発電装置が備える太陽電池モジュールの設置数、各太陽電池モジュールの公称最大出力及び変換効率などに基づいて計算することができる。太陽光発電装置の発電容量値の単位は、ワットである。太陽光発電装置の発電容量値は、太陽光発電装置により発電される電力の最大値とみなすことのできる値である。制御部１１は、発電容量値に基づいて沸上上限電力を設定してもよい。発電効率あるいは他の電気機器での電力消費を考慮すると、余剰電力は、発電容量値よりも小さくなると考えられる。そこで、制御部１１は、１よりも小さい所定の係数を発電容量値に掛けた値を沸上上限電力として設定してもよい。上記のようにすることで、使用者が余剰電力を算出できない場合であっても、沸上上限電力を設定できる。また、沸上上限電力を使用者が入力する手間を削減できる。制御部１１は、使用者等がリモコン装置１０２を用いて入力した発電容量値を記憶する。太陽光発電装置の設置後は、発電容量値は通常は変更されることは少ないので、制御部１１が発電容量値を記憶することで、使用者が都度入力する手間を削減できる。

沸上上限電力については制御部１１が発電容量値に基づいて自動で設定し、昼間沸上時間帯については使用者が自身で入力して設定し、そのようにして設定された沸上上限電力及び昼間沸上時間帯に従って制御部１１が第二モードの昼間沸上運転を実行してもよい。適切な昼間沸上時間帯は、気象条件あるいは使用者の生活パターンなどに応じて変化するので、上記のようにすることで、昼間沸上時間帯をより適切に設定できる。

１日の平均的な日照時間の季節ごとの変動に関する情報（以下、「日照時間情報」と称する）を制御部１１が取得可能としてもよい。例えば、日照時間情報がカレンダー情報と関連付けて制御部１１に予め記憶されていてもよいし、例えばＨＥＭＳコントローラのような外部の機器から日照時間情報を制御部１１が受信してもよい。制御部１１は、日照時間情報に基づいて、日照時間が比較的短い時期のときには、日照時間が比較的長い時期のときよりも沸上上限電力が低くなるように設定してもよい。例えば、日照時間が比較的短い時期のときには、日照時間が比較的長い時期のときよりも小さい係数を発電容量値に掛けた値を沸上上限電力として設定してもよい。上記のようにすることで、日照時間が長く、多くの余剰電力量が見込まれる夏季においては、沸上上限電力を大きくすることで余剰電力をより有効に活用するとともに、比較的日照時間が短く余剰電力量が小さくなると見込まれる冬季の沸上上限電力を小さく設定することで、沸上電力が余剰電力を上回ることをより確実に抑制できる。

図３の例のように、昼間沸上時間帯を、第一時間帯（図３の例では１１時から１２時まで）と、第一時間帯の次に続く第二時間帯（図３の例では１２時から１３時まで）と、第二時間帯の次に続く第三時間帯（図３の例では１３時から１４時まで）とに分けて沸上上限電力を設定可能とし、第一時間帯及び第三時間帯の少なくとも一方の沸上上限電力を第二時間帯の沸上上限電力よりも低くするようにしてもよい。そのようにすることで、余剰電力の変化に応じて沸上電力を変化させることができるので、沸上電力が余剰電力以下に維持されるようにしつつ、昼間沸上熱量をなるべく多くすることが可能となる。

また、朝方の時間帯を第一時間帯とし、夕方の時間帯を第三時間帯とし、第一時間帯と第三時間帯との間の日中の時間帯を第二時間帯としてもよい。朝方及び夕方の時間帯は、太陽の位置が低いので、太陽光発電装置の発電量が比較的少ないとともに、住宅内にいる人の数が多く、貯湯式給湯装置以外の電気機器の消費電力が比較的大きいことから、余剰電力が比較的少なくなりやすい。これに対し、日中の時間帯は、太陽の位置が高いので、太陽光発電装置の発電量が多いとともに、仕事または学校で不在になる人が多く、貯湯式給湯装置以外の電気機器の消費電力が比較的小さいことから、余剰電力が比較的多くなりやすい。よって、朝方及び夕方の少なくとも一方の時間帯の沸上上限電力を日中の時間帯の沸上上限電力よりも低くするようにすることで、余剰電力の変化に応じて沸上電力を変化させることができるので、沸上電力が余剰電力以下に維持されるようにしつつ、昼間沸上熱量をなるべく多くすることが可能となる。

上述した第一時間帯、第二時間帯、及び第三時間帯の沸上上限電力を使用者自身が入力して設定してもよいし、第一時間帯、第二時間帯、及び第三時間帯のうちの少なくとも一つの沸上上限電力を制御部１１が自動で設定してもよい。例えば、日中の時間帯（第二時間帯）の沸上上限電力については使用者自身が入力して設定し、その入力値に基づいて、制御部１１が朝方及び夕方の時間帯（第一時間帯及び第三時間帯）の沸上上限電力を自動で算出してもよい。

ヒートポンプユニット１０１の加熱能力を最大にして沸上運転を行った場合、貯湯式給湯装置の単位時間当たりの消費電力量は、最大になる。その最大値を以下「最大沸上電力」と称する。使用者は、最大沸上電力の値を知らない可能性があるので、最大沸上電力を超える値を沸上上限電力として入力する可能性がある。使用者が入力した沸上上限電力が最大沸上電力を超える場合には、制御部１１は、以下のようにする。制御部１１は、最大沸上電力と、昼間沸上時間帯の長さとに基づいて、第二モードの昼間沸上熱量を計算し、その昼間沸上熱量に基づいて、第二モードの夜間沸上熱量を必要熱量よりも少なくする。これにより、使用者が入力した沸上上限電力が最大沸上電力を超えている場合であっても、第二モードの夜間沸上熱量の削減量を大きくしすぎてしまうことを防止できる。また、使用者は、最大沸上電力あるいはヒートポンプユニット１０１の最大加熱能力の値を意識する必要がないので、余剰電力量の値をそのまま沸上上限電力として入力することができる。

制御部１１は、第二モードの夜間沸上熱量を、必要熱量から昼間沸上熱量を引いた値よりも少なくするようにしてもよい。一般に、住宅での使用湯量は、夕食の準備及び片付け、入浴などが行われる、夕方から夜の時間帯にかけて最も多くなる。このため、夜間沸上運転により貯湯タンク１に貯えられた湯のうちの少なくとも一部は、日中の長時間、貯湯タンク１内で保温された後、夕方から夜にかけて使用されることになる。その結果、夜間沸上運転により貯湯タンク１に貯えられた熱量の一部は、貯湯タンク１からの自然放熱により失われることになる。これに対し、昼間沸上運転により貯湯タンク１に貯えられた湯は、夕方から夜にかけて使用されるまでの保温時間が短いので、自然放熱により失われる熱量が少ない。このようなことから、第二モードのときに自然放熱により失われる熱量（例えば２０ＫＪ）は、第一モードのときに自然放熱により失われる熱量（５０ＫＪ）よりも少なくなる。したがって、第二モードにおいて生成する総熱量は、第一モードにおいて生成する総熱量すなわち必要熱量よりも少なくてよい。そこで、第二モードの夜間沸上熱量を、必要熱量から昼間沸上熱量を引いた値よりも少なくすることで、第二モードの夜間沸上熱量で消費する電力量をさらに削減でき、電気料金をさらに低減できる。

第一沸上時間帯及び第二沸上時間帯のいずれが設定されているかについての情報を、リモコン装置１０２の表示部に表示したり、スピーカーから音声案内したりすることで、使用者に報知してもよい。これにより、使用者の意図しないモードが設定されることを確実に防止できるとともに、設定のし忘れ及び設定解除のし忘れなどを確実に防止できる。

また、第二モードが設定されている場合に、第二モードの昼間沸上運転が行われる予定の時間帯についての情報、すなわち昼間沸上運転の開始時刻及び終了時刻などについての情報を、リモコン装置１０２の表示部に表示したり、スピーカーから音声案内したりすることで、使用者に報知してもよい。これにより、例えば天気予報が変更された場合などに、現在の設定を変更するかどうかを使用者が容易に判断可能となる。

上述した実施の形態では、再生可能エネルギーを利用する発電装置として太陽光発電装置を例示したが、例えば、風力発電装置、水力発電装置、地熱発電装置のような、他の再生可能エネルギーを利用する発電装置の余剰電力により沸上運転が可能な貯湯式給湯装置にも本発明を適用可能である。また、上述した実施の形態では、電力を消費して水を加熱する加熱手段としてヒートポンプユニット１０１を例示したが、例えば、貯湯タンクの内部に設けた電熱ヒーターを加熱手段とする貯湯式給湯装置においても、上記と同様な効果が得られることは言うまでもない。

１ 貯湯タンク、 １１ 制御部、 ２１ 給水配管、 ２２ タンク出湯配管、 ２３ 給湯配管、 ２４ 入口配管、 ２５ 出口配管、 ３１ 給湯混合弁、 １００ 貯湯タンクユニット、 １０１ ヒートポンプユニット、 １０２ リモコン装置、 ２００ 通信制御装置

Claims (11)

1. 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上運転を制御する制御手段と、
   を備え、
   夜間時間帯での前記沸上運転である夜間沸上運転により必要熱量を前記貯湯タンクに貯える第一モードと、
   前記夜間沸上運転と、前記夜間時間帯以外の時間帯である昼間時間帯での前記沸上運転である昼間沸上運転との両方により前記必要熱量を前記貯湯タンクに貯える第二モードとを切り替え可能であり、
   使用者及び前記制御手段の少なくとも一方が、前記第二モードの前記昼間沸上運転を行う時間帯である昼間沸上時間帯と、前記第二モードの前記昼間沸上運転のときの単位時間当たりの消費電力量の上限値である沸上上限電力とを設定可能である
   貯湯式給湯装置。
2. 再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力のうちの余剰電力によって前記加熱手段を運転可能であり、
   翌日の前記余剰電力に関する予測情報を外部から前記制御手段が受信可能であり、
   前記制御手段は、前記予測情報に基づいて前記沸上上限電力及び前記昼間沸上時間帯の少なくとも一方を設定可能である請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
3. 再生可能エネルギーを利用する発電装置で生成された電力のうちの余剰電力によって前記加熱手段を運転可能であり、
   前記発電装置の発電容量値をユーザーインターフェースを用いて前記制御手段に入力可能であり、
   前記制御手段は、前記発電容量値に基づいて前記沸上上限電力を設定可能である請求項１または請求項２に記載の貯湯式給湯装置。
4. １日の日照時間の季節ごとの変動に関する情報を前記制御手段が取得可能であり、
   前記制御手段は、前記日照時間が比較的短い時期のときには、前記日照時間が比較的長い時期のときよりも前記沸上上限電力が低くなるように設定する請求項３に記載の貯湯式給湯装置。
5. 前記制御手段は、前記発電容量値に基づいて設定した前記沸上上限電力と、使用者が設定した前記昼間沸上時間帯とに従って前記第二モードの前記昼間沸上運転を実行可能である請求項３または請求項４に記載の貯湯式給湯装置。
6. 前記昼間沸上時間帯は、第一時間帯と、前記第一時間帯に続く第二時間帯と、前記第二時間帯に続く第三時間帯とに分けられ、
   前記第一時間帯と前記第二時間帯と前記第三時間帯とに分けて前記沸上上限電力を設定可能であり、
   前記制御手段は、前記第一時間帯及び前記第三時間帯の少なくとも一方の前記沸上上限電力を前記第二時間帯の前記沸上上限電力よりも低くする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
7. 前記制御手段は、前記昼間沸上時間帯及び前記沸上上限電力に基づいて、前記第二モードの前記昼間沸上運転により生成される熱量である昼間沸上熱量を計算し、前記昼間沸上熱量に基づいて、前記第二モードの前記夜間沸上運転により生成する熱量を前記必要熱量よりも少なくする請求項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。
8. 使用者が入力した前記沸上上限電力が前記貯湯式給湯装置の単位時間当たりの最大消費電力量を超える場合には、前記制御手段は、前記単位時間当たりの最大消費電力量と、前記昼間沸上時間帯とに基づいて、前記第二モードの前記昼間沸上運転により生成される熱量である昼間沸上熱量を計算し、前記昼間沸上熱量に基づいて、前記第二モードの前記夜間沸上運転により生成する熱量を前記必要熱量よりも少なくする請求項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。
9. 前記制御手段は、前記第二モードの前記夜間沸上運転により生成する熱量を、前記必要熱量から前記昼間沸上熱量を引いた値よりも少なくする請求項７または請求項８に記載の貯湯式給湯装置。
10. 前記第一モードと前記第二モードとのいずれが設定されているかについての情報を報知する報知手段を備える請求項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。
11. 前記第二モードが設定されている場合に、前記第二モードの前記昼間沸上運転が行われる予定の時間帯についての情報を報知する報知手段を備える請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。

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