JP2019095114A - 熱機器 - Google Patents

Abstract

【課題】商用電力系統または蓄電池から電力を供給されて動作する熱機器において、蓄電池が自立運転を行う際に、蓄電池から放電する電力が上限放電電力以上となってしまうことを抑制することが可能な技術を提供する。【解決手段】本明細書は、商用電力系統または蓄電池から電力を供給されて動作する熱機器を開示する。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機と、ヒートポンプ熱源機の動作を制御する制御装置を備えている。制御装置は、商用電力系統または蓄電池から電力を供給されて動作する電気機器の稼働時間帯に関する情報を取得可能である。制御装置は、通常モードと、蓄電池対応モードの間で運転モードを切り換え可能である。制御装置は、蓄電池対応モードにおいて、電気機器の稼働時間帯に関する情報を取得している場合に、電気機器の稼働時間帯においてヒートポンプ熱源機の動作を禁止する。【選択図】図３

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、商用電力系統または蓄電池から電力を供給されて動作する熱機器が開示されている。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機と、ヒートポンプ熱源機の動作を制御する制御装置を備えている。制御装置は、通常モードと、蓄電池対応モードの間で運転モードを切り換え可能である。制御装置は、蓄電池対応モードにおけるヒートポンプ熱源機での消費電力が、通常モードにおけるヒートポンプ熱源機での消費電力よりも低くなるように、ヒートポンプ熱源機の動作を制御する。

特開２０１７−１３３７５５号公報

一般的な蓄電池では、例えば停電など、商用電力系統からの電力供給がされなくなると、蓄電池が自立運転を行い、商用電力系統に代わって蓄電池が電力供給を行う。通常、蓄電池には、放電する電力が上限放電電力以上になると、放電を遮断する保護回路が設けられている。蓄電池が自立運転を行っている時に、熱機器のヒートポンプ熱源機が動作し、さらに他の電気機器が同時に動作してしまうと、熱機器のヒートポンプ熱源機の消費電力を抑制している場合でも、蓄電池から放電する電力が上限放電電力以上となってしまうおそれがある。

本明細書は上記課題を解決する技術を提供する。本明細書は、商用電力系統または蓄電池から電力を供給されて動作する熱機器において、蓄電池が自立運転を行う際に、蓄電池から放電する電力が上限放電電力以上となってしまうことを抑制することが可能な技術を提供する。

本明細書は、商用電力系統または蓄電池から電力を供給されて動作する熱機器を開示する。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機と、ヒートポンプ熱源機の動作を制御する制御装置を備えている。制御装置は、商用電力系統または蓄電池から電力を供給されて動作する電気機器の稼働時間帯に関する情報を取得可能である。制御装置は、通常モードと、蓄電池対応モードの間で運転モードを切り換え可能である。制御装置は、蓄電池対応モードにおいて、電気機器の稼働時間帯に関する情報を取得している場合に、電気機器の稼働時間帯においてヒートポンプ熱源機の動作を禁止する。

上記の熱機器では、商用電力系統からの電力供給がされなくなり、蓄電池が自立運転を行っている場合に、蓄電池対応モードで動作することができる。この際に、上記の熱機器では、蓄電池から電力を供給されている電気機器の稼働時間帯に関する情報が取得できる場合には、その電気機器の稼働時間帯においてヒートポンプ熱源機の動作を禁止する。このような構成とすることによって、蓄電池が自立運転を行う際に、蓄電池から放電する電力が上限放電電力以上となってしまうことを抑制することができる。

上記の熱機器では、制御装置は、蓄電池対応モードにおいて、ヒートポンプ熱源機での消費電力が設定された上限消費電力以下となるように、ヒートポンプ熱源機の動作を制御してもよい。制御装置が電気機器の稼働時間帯に関する情報を取得していない場合の上限消費電力は、制御装置が電気機器の稼働時間帯に関する情報を取得している場合の稼働時間帯以外の時間帯における上限消費電力に比べて低く設定されてもよい。

上記の熱機器によれば、蓄電池対応モードにおいて、ヒートポンプ熱源機での消費電力が設定された上限消費電力以下となるように、ヒートポンプ熱源機の動作を制御することで、蓄電池が自立運転を行っている時の、蓄電池から放電される電力量を抑制することができる。また、上記の熱機器によれば、制御装置が電気機器の稼働時間帯に関する情報を取得していない場合、すなわち電気機器がいつ動作するのか不明である場合の上限消費電力を低く設定している。このような構成とすることによって、蓄電池が自立運転を行っている時に、熱機器のヒートポンプ熱源機が動作し、さらに他の電気機器が同時に動作してしまった場合であっても、ヒートポンプ熱源機の上限消費電力が低く設定されているので、蓄電池から放電する電力が上限放電電力以上となってしまう事態の発生を抑制することができる。

上記の熱機器は、ヒートポンプ熱源機により加熱された熱媒を貯えるタンクをさらに備えていてもよい。制御装置は、蓄電池対応モードにおいて、タンクに所定温度以上の熱媒が所定量以上貯えられていない場合に、電気機器の稼働時間帯に関する情報を取得してもよく、電気機器の稼働時間帯と重ならない最も早い時間帯に、ヒートポンプ熱源機によりタンクの熱媒を加熱する沸き上げ運転を実行してもよい。

上記の熱機器によれば、蓄電池対応モードにおいて、タンクにいわゆる湯切れが発生した場合に、電気機器の稼働時間帯と重ならないように、沸き上げ運転を自動的に実行することができる。ユーザの利便性を向上することができる。

実施例に係る熱機器２の機械的な構成を模式的に示す。 実施例に係る熱機器２の電力系統を模式的に示す。 実施例に係る熱機器２のコントローラ１１０が行う蓄電池対応モードに関連する処理を説明するフローチャートである。 実施例に係る熱機器２における各種の運転での熱機器２のヒートポンプ５０を除く各構成要素による消費電力を例示する図である。 実施例に係る熱機器２におけるヒートポンプ５０の上限消費電力に基づく制御を例示する図である。

（実施例）
図１に示すように、本実施例に係る熱機器２は、タンクユニット４と、ヒートポンプ（ＨＰ）ユニット６と、燃焼ユニット８を備えている。

ＨＰユニット６は、冷媒（例えばＲ４１０ＡといったＨＦＣ冷媒や、Ｒ７４４といったＣＯ_２冷媒）を循環させるための冷媒循環路５２と、空気熱交換器５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、三流体熱交換器５８と、膨張弁６０と、循環ポンプ２２を備えている。

空気熱交換器５４は、ファン５６によって送風された外気と冷媒循環路５２内の冷媒との間で熱交換させる。圧縮機６２は、気相状態の冷媒を加圧して送り出す。三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述のタンク水循環路２０内の給湯用水の間で熱交換させる。および／または、三流体熱交換器５８は、冷媒循環路５２内の冷媒と、後述のＨＰ循環路８８内の暖房用水との間で熱交換させる。膨張弁６０は、液相状態の冷媒を断熱膨張させて減圧する。空気熱交換器５４と、圧縮機６２と、三流体熱交換器５８と、膨張弁６０によって、ヒートポンプ５０が構成されている。

ヒートポンプ５０では、圧縮機６２から送り出される高温高圧の気相状態の冷媒が、三流体熱交換器５８へ流入する。冷媒は、三流体熱交換器５８を通過する際に放熱して凝縮し、液相状態となる。三流体熱交換器５８を通過した液相状態の冷媒は、膨張弁６０で減圧される。膨張弁６０を通過した低温低圧の液相状態の冷媒が、空気熱交換器５４へ流入する。冷媒は、空気熱交換器５４を通過する際に吸熱して蒸発し、気相状態となる。空気熱交換器５４を通過した気相状態の冷媒は、圧縮機６２へ戻される。すなわち、ＨＰユニット６は、空気熱交換器５４で外気から吸熱し、三流体熱交換器５８で給湯用水および／または暖房用水を加熱する、ヒートポンプ熱源機として動作する。

ＨＰユニット６において、給湯用水が流れる経路および暖房用水が流れる経路のそれぞれには、通電により加熱する凍結防止ヒータ（図示せず）が設けられている。

ＨＰユニット６は、ＨＰコントローラ１０２を備えている。ＨＰコントローラ１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭには各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、ＨＰコントローラ１０２に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。ＨＰコントローラ１０２は、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに記憶された情報に基づいて処理を実行することで、ＨＰユニット６の各構成要素の動作を制御する。

タンクユニット４は、タンク１０を備えている。タンク１０は、ＨＰユニット６によって加熱された給湯用水を貯える。本実施例では、タンク１０に貯えられる給湯用水は、水道水である。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで給湯用水が貯留される。タンク１０には、サーミスタ１２、１４、１６、１８がタンク１０の高さ方向に所定間隔で取り付けられている。各サーミスタ１２、１４、１６、１８は、その取付位置の給湯用水の温度を測定する。例えば、各サーミスタ１２、１４、１６、１８は、それぞれ、タンク１０の上部から６Ｌ、１２Ｌ、３０Ｌ、５０Ｌの位置の水の温度を測定する。各サーミスタ１２、１４、１６、１８の検出温度から、タンク１０の蓄熱状態を特定することができる。

タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、ＨＰユニット６の三流体熱交換器５８を通過して、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、循環ポンプ２２が介装されている。循環ポンプ２２は、タンク水循環路２０内の給湯用水を上流側から下流側へ送り出す。ＨＰユニット６が、ヒートポンプ５０を作動させて、循環ポンプ２２を駆動すると、タンク１０の下部の給湯用水が三流体熱交換器５８に送られて加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。タンク１０の内部には、低温の給湯用水の層の上に高温の給湯用水の層が積み重なった温度成層が形成される。

水道水導入路２４は、上流端が熱機器２の外部の水道水供給源３２に接続されている。水道水導入路２４の下流側は、第１導入路２４ａと第２導入路２４ｂに分岐している。第１導入路２４ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路２４ｂの下流端は、第１給湯路３６の途中に接続されている。第１導入路２４ａには、逆止弁２６が介装されている。第２導入路２４ｂには、逆止弁２８が介装されている。なお、水道水導入路２４を流れる給湯用水の温度（給水温度）は、図示しない給水温度サーミスタにより検出することができる。

第１給湯路３６は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。上述したように、第１給湯路３６の途中には、水道水導入路２４の第２導入路２４ｂが接続されている。第１給湯路３６と第２導入路２４ｂの接続部には、混合弁３０が介装されている。混合弁３０は、タンク１０の上部から第１給湯路３６へ流入する高温の給湯用水の流量と、第２導入路２４ｂから第１給湯路３６へ流入する低温の水道水の流量の割合を調整する。第２導入路２４ｂとの接続部より下流側の第１給湯路３６は、燃焼ユニット８の給湯加熱路３７を通過して、第２給湯路３９へ接続している。第１給湯路３６と第２給湯路３９の間は、熱源機バイパス路３３によって接続されている。熱源機バイパス路３３にはバイパス弁３４が介装されている。第２給湯路３９の下流端は給湯栓３８に接続されている。

タンクユニット４において、給湯用水が流れる経路および暖房用水が流れる経路のそれぞれには、通電により加熱する凍結防止ヒータ（図示せず）が設けられている。

タンクユニット４は、タンクコントローラ１０４を備えている。タンクコントローラ１０４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭには各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、タンクコントローラ１０４に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。タンクコントローラ１０４は、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに記憶された情報に基づいて処理を実行することで、タンクユニット４の各構成要素の動作を制御する。

燃焼ユニット８は、シスターン７０と、暖房用水加熱バーナ８２と、給湯用水加熱バーナ８１を備えている。シスターン７０は、上部が開放されている容器であり、内部に暖房用水を貯留している。本実施例の暖房用水は例えば不凍液である。シスターン７０には、暖房用水往路７２の上流端が接続されている。暖房用水往路７２には、循環ポンプ７４が介装されている。循環ポンプ７４を駆動すると、シスターン７０内の暖房用水が暖房用水往路７２に流れ込む。

暖房用水往路７２の下流端は、バーナ加熱路７３と、低温暖房循環路７５と、暖房バイパス路８５に分岐している。低温暖房循環路７５には、低温暖房端末７８が取り付けられる。本実施例の低温暖房端末７８は、例えば床暖房機である。低温暖房端末７８は、暖房用水からの放熱によって暖房する。低温暖房循環路７５には、第１開閉弁８６が介装されている。暖房バイパス路８５には、第２開閉弁８７が介装されている。

バーナ加熱路７３には、暖房用水加熱バーナ８２が介装されている。暖房用水加熱バーナ８２は、燃料（例えば都市ガスなどの燃料ガス）の燃焼によってバーナ加熱路７３内の暖房用水を加熱する、燃焼熱源機である。バーナ加熱路７３の下流端は、高温暖房循環路７７と追い焚き循環路７９に分岐している。高温暖房循環路７７には、高温暖房端末７６が取り付けられる。本実施例の高温暖房端末７６は、例えば浴室暖房乾燥機である。高温暖房端末７６は、供給される暖房用水の熱を利用して暖房する。なお、高温暖房端末７６の内部には開閉弁が内蔵されており、高温暖房端末７６での暖房を行う場合には開閉弁が開かれ、高温暖房端末７６での暖房を行わない場合には開閉弁が閉じられている。低温暖房循環路７５と高温暖房循環路７７と暖房バイパス路８５は、それぞれの下流端で合流して、第１暖房用水復路８４の上流端へ接続している。

第１暖房用水復路８４の下流端は、ＨＰ循環路８８とＨＰバイパス路９４に分岐している。第１暖房用水復路８４の下流端には、調整弁９０が設けられている。調整弁９０は、その開度を変化させることによって、第１暖房用水復路８４からＨＰ循環路８８へ流れる暖房用水の流量と、第１暖房用水復路８４からＨＰバイパス路９４へ流れる暖房用水の流量の割合を変化させることができる。ＨＰ循環路８８は、ＨＰユニット６の三流体熱交換器５８を通過して、第２暖房用水復路９６の上流端へ接続している。ＨＰバイパス路９４は、ＨＰユニット６の三流体熱交換器５８を通過することなく、第２暖房用水復路９６の上流端へ接続している。第２暖房用水復路９６は、下流端がシスターン７０に接続している。

追い焚き循環路７９には、追い焚き熱動弁８３と、追い焚き熱交換器９７が介装されている。追い焚き熱動弁８３は、追い焚き循環路７９を開閉する。追い焚き熱交換器９７では、追い焚き循環路７９を流れる暖房用水と、浴槽水循環路９１を流れる浴槽水の間で熱交換が行われる。追い焚き循環路７９の下流端は、第２暖房用水復路９６に接続している。

浴槽水循環路９１の上流端および下流端は、浴槽９８の側部に接続している。浴槽水循環路９１には、浴槽水循環ポンプ９９が介装されている。浴槽水循環ポンプ９９が駆動すると、浴槽９８から吸い出された浴槽水が、追い焚き熱交換器９７を通過して、浴槽９８へ戻される。

給湯加熱路３７には、給湯用水加熱バーナ８１が介装されている。給湯用水加熱バーナ８１は、燃料（例えば都市ガスなどの燃料ガス）の燃焼によって給湯加熱路３７内の給湯用水を加熱する、燃焼熱源機である。給湯加熱路３７の給湯用水加熱バーナ８１よりも下流側から、浴槽注湯路４０が分岐している。浴槽注湯路４０には、浴槽注湯路４０を開閉する注湯電磁弁４２が介装されている。浴槽注湯路４０の下流端は、浴槽水循環ポンプ９９に接続している。

燃焼ユニット８において、給湯用水が流れる経路および暖房用水が流れる経路のそれぞれには、通電により加熱する凍結防止ヒータ（図示せず）が設けられている。

燃焼ユニット８は、燃焼コントローラ１０６を備えている。燃焼コントローラ１０６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。ＲＯＭには各種の運転プログラムが格納されている。ＲＡＭには、燃焼コントローラ１０６に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。燃焼コントローラ１０６は、ＣＰＵがＲＯＭやＲＡＭに記憶された情報に基づいて処理を実行することで、燃焼ユニット８の各構成要素の動作を制御する。また、燃焼コントローラ１０６には、リモコン１０８が接続されている。リモコン１０８には、使用者が熱機器２を操作するための各種のスイッチや、使用者に熱機器２の動作状態を表示する液晶表示器等が設けられている。

ＨＰコントローラ１０２とタンクコントローラ１０４は、双方向に通信可能である。また、タンクコントローラ１０４と燃焼コントローラ１０６は、双方向に通信可能である。ＨＰコントローラ１０２、タンクコントローラ１０４および燃焼コントローラ１０６は、協働して熱機器２の動作を制御する。以下では、ＨＰコントローラ１０２、タンクコントローラ１０４および燃焼コントローラ１０６を総称して単にコントローラ１１０ともいう。

次いで、本実施例の熱機器２の基本的な動作について説明する。以下では、熱機器２が実施する、沸き上げ運転、凍結防止運転、給湯運転、湯はり運転、暖房運転および追い焚き運転について順に説明する。

（沸き上げ運転）
沸き上げ運転は、タンク１０内の給湯用水をＨＰユニット６で加熱し、高温となった給湯用水をタンク１０に戻す運転である。例えば、コントローラ１１０は、予め設定された沸き上げ開始時刻が到来すると、沸き上げ運転を実行してもよい。あるいは、コントローラ１１０は、サーミスタ１２、１４、１６、１８の検出温度から、タンク１０に所定温度（例えば４５℃）以上の給湯用水が所定量（例えば６Ｌ）以上貯えられていないと判断される場合、すなわちタンク１０が湯切れしたと判断される場合に、沸き上げ運転を実行してもよい。沸き上げ運転を実行する際には、コントローラ１１０は、圧縮機６２およびファン５６を駆動する。また、コントローラ１１０は、循環ポンプ２２を駆動する。

圧縮機６２の駆動により、冷媒循環路５２内の冷媒は、圧縮機６２、三流体熱交換器５８、膨張弁６０、空気熱交換器５４の順に循環する。この場合、三流体熱交換器５８を通過する冷媒循環路５２内の冷媒は、高温高圧の気体状態である。また、循環ポンプ２２の駆動により、タンク水循環路２０内をタンク１０内の給湯用水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する給湯用水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された給湯用水が三流体熱交換器５８を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された給湯用水がタンク１０の上部に戻される。この際、コントローラ１１０は、三流体熱交換器５８を通過した後の給湯用水の温度が、設定された沸き上げ温度となるように、圧縮機６２、ファン５６、循環ポンプ２２の動作を制御する。これにより、タンク１０に高温の給湯用水が貯められる。タンク１０の内部が高温の給湯用水で満たされた満蓄状態となると、コントローラ１１０は、沸き上げ運転を終了する。

沸き上げ運転における沸き上げ温度は、ヒートポンプ５０における給湯用水の目標加熱温度ということができる。沸き上げ運転における沸き上げ温度は、コントローラ１１０が設定する。通常、沸き上げ運転における沸き上げ温度は、リモコン１０８を介して使用者が設定した給湯設定温度に所定温度幅を加算した温度（例えば６０℃）に設定される。あるいは、沸き上げ運転における沸き上げ温度は、リモコン１０８を介して使用者が予め設定してもよい。

（凍結防止運転）
凍結防止運転は、外気温が低い状況において、タンクユニット４、ＨＰユニット６および燃焼ユニット８のそれぞれにおいて、給湯用水が流れる経路および暖房用水が流れる経路の凍結を防止するための運転である。コントローラ１１０から凍結防止運転の開始が指示されると、タンクユニット４、ＨＰユニット６および燃焼ユニット８のそれぞれにおいて、凍結防止ヒータによる加熱を行う。凍結防止運転においては、凍結防止ヒータのオンとオフを所定の時間で交互に繰り返し行うことで、給湯用水や暖房用水の凍結を防止する。外気温度が高くなると、コントローラ１１０は、凍結防止運転を終了する。なお、外気温度は、図示しない外気温度サーミスタで検出することができる。

（給湯運転）
給湯運転は、給湯設定温度に調温された給湯用水を給湯栓３８に供給する運転である。給湯栓３８が開かれると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６を介して給湯栓３８に供給される。

コントローラ１１０は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度（即ち、サーミスタ１２の検出温度）が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁３０を駆動して第２導入路２４ｂから第１給湯路３６に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された給湯用水と第２導入路２４ｂから供給された水道水とが、第１給湯路３６内で混合される。コントローラ１１０は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁３０の開度を調整する。このような態様での給湯運転を、非燃焼給湯運転ともいう。

一方、コントローラ１１０は、タンク１０から第１給湯路３６に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、バイパス弁３４を閉じて、給湯用水加熱バーナ８１によって第１給湯路３６を通過する給湯用水を加熱する。コントローラ１１０は、給湯栓３８に供給される給湯用水の温度が、給湯設定温度と一致するように、給湯用水加熱バーナ８１の出力を制御する。このような態様での給湯運転を、燃焼給湯運転ともいう。

（湯はり運転）
湯はり運転は、湯はり設定温度で浴槽９８に湯はりをする運転である。使用者が湯はり運転の開始を指示すると、熱機器２は湯はり運転を開始する。湯はり運転においては、コントローラ１１０は、注湯電磁弁４２を開く。注湯電磁弁４２が開かれると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の給湯用水が、第１給湯路３６、給湯加熱路３７、浴槽注湯路４０、浴槽水循環路９１を介して浴槽９８に供給される。湯はり運転においては、給湯運転と同様にして、浴槽注湯路４０に供給される給湯用水の温度を湯はり設定温度に調整する。浴槽９８に供給される給湯用水の流量が湯はり設定水量に達すると、コントローラ１１０は、湯はり運転を終了する。

（暖房運転）
暖房運転は、低温暖房端末７８や高温暖房端末７６によって暖房する運転である。使用者によって暖房運転の実行が指示されると、コントローラ１１０は、第１開閉弁８６を開き、第２開閉弁８７を閉じた状態で、循環ポンプ７４を駆動する。さらに、コントローラ１１０は、圧縮機６２およびファン５６を駆動する。これによって、冷媒循環路５２の冷媒は圧縮機６２で加圧されて高温高圧の気体状態となり、三流体熱交換器５８を通過する際に加熱された暖房用水が、シスターン７０を経て、低温暖房端末７８や高温暖房端末７６に供給される。さらに、コントローラ１１０は、必要に応じて暖房用水加熱バーナ８２を作動する。これにより、高温暖房端末７６には、暖房用水加熱バーナ８２での加熱によってより高温となった暖房用水が供給される。暖房運転においては、コントローラ１１０は、低温暖房端末７８に供給される暖房用水の温度が低温暖房設定温度となるように、また高温暖房端末７６に供給される暖房用水の温度が高温暖房設定温度となるように、調整弁９０の開度や、ＨＰユニット６の動作や、暖房用水加熱バーナ８２の出力を制御する。

（追い焚き運転）
追い焚き運転は、浴槽９８に貯められた浴槽水を追い焚きする運転である。使用者が追い焚き運転の開始を指示すると、熱機器２は追い焚き運転を開始する。追い焚き運転においては、コントローラ１１０は、浴槽水循環ポンプ９９を駆動する。また、コントローラ１１０は、第１開閉弁８６と第２開閉弁８７を閉じ、追い焚き熱動弁８３を開いた状態で、循環ポンプ７４を駆動する。追い焚き運転においては、暖房運転と同様にして、ＨＰユニット６による暖房用水の加熱と、暖房用水加熱バーナ８２による暖房用水の加熱が行われる。これにより、浴槽９８から浴槽水が吸い出されて、追い焚き熱交換器９７で暖房用水との熱交換によって加熱される。加熱された浴槽水は、浴槽９８へ戻される。

（熱機器へ電力を供給する電力系統）
図２は熱機器２が設置される家屋の電力系統を示している。商用電力系統２００には分電盤２０２が接続されている。分電盤２０２には、家屋に設置された電気機器のうち停電時には動作させない電気機器である一般負荷２０４が接続されているとともに、蓄電池用分電盤２０６が接続されている。蓄電池用分電盤２０６には、蓄電池２１０が接続されているとともに、家屋に設置された電気機器のうち停電時にも動作させる電気機器である選定負荷２０８と、エネルギー管理ユニット２１２と、熱機器２のタンクユニット４、ＨＰユニット６および燃焼ユニット８が接続されている。蓄電池２１０は、充電および放電が可能な二次電池である。商用電力系統２００から電力が供給されている場合には、商用電力系統２００からの電力は、一般負荷２０４、選定負荷２０８、エネルギー管理ユニット２１２、タンクユニット４、ＨＰユニット６、燃焼ユニット８および蓄電池２１０にそれぞれ供給される。また、商用電力系統２００から電力が供給されている場合に、補助的に、蓄電池２１０からの電力を、選定負荷２０８、エネルギー管理ユニット２１２、タンクユニット４、ＨＰユニット６および燃焼ユニット８に供給することもできる。

例えば停電などによって、商用電力系統２００から電力が供給されない状態となると、蓄電池２１０は、自立運転を実行する。蓄電池２１０が自立運転を実行する場合には、蓄電池２１０からの電力は、蓄電池用分電盤２０６を介して選定負荷２０８、エネルギー管理ユニット２１２、タンクユニット４、ＨＰユニット６および燃焼ユニット８に供給されるが、分電盤２０２には電力が供給されず、従って一般負荷２０４には電力が供給されない。蓄電池２１０には、蓄電池２１０から放電する電力が所定の上限放電電力を超えると蓄電池２１０からの放電を遮断する保護回路（図示せず）が内蔵されている。

エネルギー管理ユニット２１２は、例えば、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラである。エネルギー管理ユニット２１２は、熱機器２が設置されている家屋における電力および燃料の供給量や消費量を管理している。エネルギー管理ユニット２１２は、商用電力系統２００および蓄電池２１０からの電力の供給状態や、給湯用水加熱バーナ８１および暖房用水加熱バーナ８２への燃料の供給状態を監視している。また、エネルギー管理ユニット２１２は、一般負荷２０４および選定負荷２０８のうちの一部または全部と通信可能であり、これらの電気機器の動作状態を管理している。また、図１に示すように、エネルギー管理ユニット２１２は、無線通信を介して燃焼ユニット８のリモコン１０８と接続している。エネルギー管理ユニット２１２は、リモコン１０８を介して燃焼コントローラ１０６と双方向に通信可能であり、熱機器２の動作状態を管理している。熱機器２のコントローラ１１０は、エネルギー管理ユニット２１２から、商用電力系統２００および蓄電池２１０からの電力の供給状態や、エネルギー管理ユニット２１２が通信可能な一般負荷２０４や選定負荷２０８の動作状態に関する情報を取得することができる。

（運転モードの切り換え）
熱機器２のコントローラ１１０は、通常モードと、蓄電池対応モードの何れかの運転モードで動作可能である。運転モードの切り換えは、リモコン１０８から使用者が行うことができる。例えば停電などによって、商用電力系統２００から電力が供給されなくなり、蓄電池２１０が自立運転を実行している場合に、使用者は、リモコン１０８を介して運転モードを切り換えることで、熱機器２のコントローラ１１０を蓄電池対応モードで動作させることができる。あるいは、運転モードの切り換えは、エネルギー管理ユニット２１２から取得される情報に基づいて、コントローラ１１０が自動で行ってもよい。この場合、コントローラ１１０は、エネルギー管理ユニット２１２から、蓄電池２１０が自立運転を行っていることを示す情報を受信すると、運転モードを自動的に蓄電池対応モードに切り換える。

（通常モード）
通常モードでは、コントローラ１１０は、タンクユニット４、ＨＰユニット６および燃焼ユニット８に消費電力の制限を設けることなく、上記した各種の運転を実行する。

（蓄電池対応モード）
蓄電池対応モードでは、コントローラ１１０は、ヒートポンプ５０の動作に制限を設けて、上記した各種の運転を実行する。以下では、蓄電池対応モードに関連してコントローラ１１０が行う処理について、図３を参照しながら説明する。

ステップＳ２では、コントローラ１１０は、現在の動作モードが蓄電池対応モードであるか否かを判断する。現在の動作モードが蓄電池対応モードである場合（ステップＳ２でＹＥＳの場合）、処理はステップＳ４へ進む。

ステップＳ４では、コントローラ１１０は、エネルギー管理ユニット２１２に、選定負荷２０８の稼働時間帯に関する情報を問い合せる。例えば、選定負荷２０８がエアコンやテレビ、床暖房機等である場合、予約タイマにより運転オン時刻と運転オフ時刻が設定されている場合がある。この場合、設定された運転オン時刻から運転オフ時刻までの時間帯が、選定負荷２０８の稼働時間帯に該当する。あるいは、選定負荷２０８がガスファンヒータ等である場合、予約タイマにより運転オン時刻のみが設定されている場合がある。この場合、設定された運転オン時刻以降の時間帯が、選定負荷２０８の稼働時間帯に該当する。あるいは、選定負荷２０８が炊飯器や洗濯機等である場合、予約タイマにより運転完了時刻が設定されており、運転完了時刻に応じた運転開始時刻が内部的に設定されている場合がある。この場合、設定された運転開始時刻から運転完了時刻までの時間帯が、選定負荷２０８の稼働時間帯に該当する。あるいは、選定負荷２０８が、電気ポット、電気カーペット、電気こたつ、空気清浄機、レンジフード等である場合、現時点ですでに運転が実行されており、オフタイマにより運転終了時刻が設定されている場合がある。この場合、現在時刻から設定された運転終了時刻までの時間帯が、選定負荷２０８の稼働時間帯に該当する。

ステップＳ４において、エネルギー管理ユニット２１２から、選定負荷２０８の稼働時間帯に関する情報を取得できた場合（ＹＥＳの場合）、処理はステップＳ６へ進む。ステップＳ６では、コントローラ１１０は、ヒートポンプ５０の動作を禁止する時間帯であるＨＰ禁止時間帯を設定する。本実施例では、選定負荷２０８の稼働時間帯を、ＨＰ禁止時間帯として設定する。これによって、選定負荷２０８とヒートポンプ５０が同時に動作することを防止することができ、蓄電池２１０から放電する電力が上限放電電力を超えてしまう事態の発生を抑制することができる。ステップＳ６の後、処理はステップＳ８へ進む。

ステップＳ８では、コントローラ１１０は、熱機器２の目標消費電力を第１所定値に設定する。本実施例では、第１所定値は、コントローラ１１０に予め設定されている。ステップＳ８の後、処理はステップＳ１２へ進む。

ステップＳ４で、エネルギー管理ユニット２１２から、選定負荷２０８の稼働時間帯に関する情報を取得できなかった場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ１０へ進む。ステップＳ１０では、コントローラ１１０は、熱機器２の目標消費電力を第２所定値に設定する。本実施例では、第２所定値は、コントローラ１１０に予め設定されている。ステップＳ１０で目標消費電力に設定される第２所定値は、ステップＳ８で目標消費電力に設定される第１所定値よりも小さい値である。ステップＳ１０の処理を行うのは、選定負荷２０８の稼働時間帯に関する情報を取得していない場合である。この場合、選定負荷２０８が今後いつ動作し始めるか予測することができないので、ヒートポンプ５０の動作中に、選定負荷２０８が動作し始める可能性がある。本実施例では、選定負荷２０８の稼働時間帯に関する情報を取得していない場合に、熱機器２の目標消費電力を低く設定しておく。これによって、ヒートポンプ５０の動作中に、選定負荷２０８が動作し始めた場合であっても、蓄電池２１０から放電する電力が上限放電電力を超えてしまう事態の発生を抑制することができる。ステップＳ１０の後、処理はステップＳ１２へ進む。

ステップＳ１２では、コントローラ１１０は、熱機器２の運転状態を把握する。具体的には、コントローラ１１０は、熱機器２が凍結防止運転、給湯運転、湯はり運転、暖房運転および追い焚き運転のそれぞれを現在実行しているか否かを判断する。熱機器２の運転状態を把握した後、処理はステップＳ１４へ進む。

ステップＳ１４では、コントローラ１１０は、ヒートポンプ５０への消費電力の割当を算出する。図４に示すように、コントローラ１１０は、熱機器２が凍結防止運転、給湯運転、湯はり運転、暖房運転および追い焚き運転を行う際の、熱機器２のヒートポンプ５０を除く各構成要素による平均的な消費電力を予め記憶している。そして、コントローラ１１０は、ステップＳ８またはＳ１０で設定した熱機器２の目標消費電力から、現在実行している運転における熱機器２のヒートポンプ５０を除く各構成要素による消費電力を減算することで、ヒートポンプ５０の消費電力の割当を算出する。ヒートポンプ５０の消費電力の割当を算出した後、処理はステップＳ１６へ進む。

ステップＳ１６では、コントローラ１１０は、ステップＳ１４で算出されたヒートポンプ５０の消費電力の割当を、ヒートポンプ５０の上限消費電力として設定する。なお、ステップＳ１２、Ｓ１４、Ｓ１６の内容から明らかなように、ステップＳ１０で熱機器２の目標消費電力を第２所定値に設定した場合のヒートポンプ５０の上限消費電力は、ステップＳ８で熱機器２の目標消費電力を第１所定値に設定した場合のヒートポンプ５０の上限消費電力に比べて、低く設定される。

その後、ヒートポンプ５０を駆動する際には、コントローラ１１０は、この上限消費電力を超えないように、ヒートポンプ５０の動作を制御する。例えば、コントローラ１１０は、ヒートポンプ５０の圧縮機６２の回転数を低くし、かつ循環ポンプ２２を制御してタンク水循環路２０を流れる給湯用水の流量を少なくすることで、沸き上げ運転における沸き上げ温度を変更することなく、ヒートポンプ５０の消費電力が上限消費電力を超えてしまうことを防ぐことができる。あるいは、コントローラ１１０は、上限消費電力を超えないように、沸き上げ運転における沸き上げ温度を制限してもよい。図５は、沸き上げ運転における沸き上げ温度と、ヒートポンプ５０での消費電力の関係を、季節ごとに例示したものである。タンク１０の下部からヒートポンプ５０に送られる給湯用水の温度、すなわち水道水導入路２４からタンク１０への給水温度や、外気温度は、季節により変動する。ヒートポンプ５０の特性上、給水温度や外気温度が低いほど、ヒートポンプ５０の消費電力は増大する傾向がある。図５に示す例において、ヒートポンプ５０の上限消費電力が、例えば５３０Ｗに設定されている場合、コントローラ１１０は、ヒートポンプ５０での消費電力が５３０Ｗを超えないように、沸き上げ運転における沸き上げ温度を設定する。このように設定される沸き上げ温度は、通常モードにおける沸き上げ温度よりも低い温度に設定される。ヒートポンプ５０の圧縮機６２の回転数を低くし、かつ循環ポンプ２２を制御してタンク水循環路２０を流れる給湯用水の流量を少なくしても、ヒートポンプ５０の消費電力が上限消費電力を超えてしまう場合であっても、上記のように、沸き上げ運転における沸き上げ温度を制限することによって、ヒートポンプ５０の消費電力が上限消費電力を超えてしまうことを防ぐことができる。なお、沸き上げ運転における沸き上げ温度の制限は、例えば、蓄電池対応モードにおける沸き上げ温度を、通常モードにおける沸き上げ温度から、所定の温度幅（例えば５℃）を減算した温度に設定することで行ってもよい。この所定の温度幅は、例えば、上限消費電力が低い場合に、上限消費電力が高い場合に比べて、大きい温度幅となるように、すなわち、沸き上げ温度が低くなるように、設定してもよい。あるいは、この所定の温度幅は、給水温度や外気温度が低い場合に、給水温度や外気温度が高い場合に比べて、大きい温度幅となるように、すなわち、沸き上げ温度が低くなるように、設定してもよい。このような構成とすることによって、上限消費電力が高くヒートポンプ５０の消費電力に余裕がある場合や、給水温度や外気温度が高くヒートポンプ５０の消費電力に余裕がある場合に、沸き上げ温度の低減を抑制して、使用者の利便性を確保することができる。このように、ステップＳ１６で、ヒートポンプ５０の上限消費電力を設定することによって、蓄電池２１０から放電される電力が上限放電電力を超えてしまうことを防ぐことができる。ステップＳ１６の後、処理はステップＳ２へ戻る。

ステップＳ２において、動作モードが通常モードである場合（ＮＯの場合）、処理はステップＳ１８へ進む。

ステップＳ１８では、コントローラ１１０は、ＨＰ禁止時間帯が設定されている場合には、ＨＰ禁止時間帯の設定を解除するとともに、ヒートポンプ５０の上限消費電力が設定されている場合には、ヒートポンプ５０の上限消費電力の設定を解除する。その後、ヒートポンプ５０を駆動する際には、コントローラ１１０は、ＨＰ禁止時間帯や上限消費電力の制約なしに、ヒートポンプ５０の動作を制御する。ステップＳ１８の後、処理はステップＳ２へ戻る。

なお、コントローラ１１０は、蓄電池対応モードにおいて、タンク１０が湯切れしたと判断される場合に、ＨＰ禁止時間帯が設定されていれば、ＨＰ禁止時間帯と重ならない最も早い時間帯に、沸き上げ運転を実行してもよい。例えば、コントローラ１１０は、蓄電池対応モードにおいて、タンク１０が湯切れした時に、ＨＰ禁止時間帯が設定されていない場合や、現在時刻がＨＰ禁止時間帯に含まれていない場合には、即座に沸き上げ運転を実行してもよく、現在時刻がＨＰ禁止時間帯に含まれている場合には、ＨＰ禁止時間帯が終了した時点で沸き上げ運転を実行してもよい。あるいは、コントローラ１１０は、蓄電池対応モードにおいて、タンク１０が湯切れした時に、沸き上げ運転に要する時間を算出して、沸き上げ運転の時間帯がＨＰ禁止時間帯と重ならないという条件のもとで、最も早い時間帯に沸き上げ運転を実行してもよい。

以上のように、一実施例に係る熱機器２は、商用電力系統２００または蓄電池２１０から電力を供給されて動作する。熱機器２は、電力を消費して給湯用水（熱媒の一例）を加熱するヒートポンプ５０（ヒートポンプ熱源機の一例）と、ヒートポンプ５０の動作を制御するコントローラ１１０（制御装置の一例）を備えている。コントローラ１１０は、商用電力系統２００または蓄電池２１０から電力を供給されて動作する選定負荷２０８（電気機器の一例）の稼働時間帯に関する情報を取得可能である。コントローラ１１０は、通常モードと、蓄電池対応モードの間で運転モードを切り換え可能である。コントローラ１１０は、蓄電池対応モードにおいて、選定負荷２０８の稼働時間帯に関する情報を取得している場合に、選定負荷２０８の稼働時間帯においてヒートポンプ５０の動作を禁止する。

一実施例に係る熱機器２では、コントローラ１１０は、蓄電池対応モードにおいて、ヒートポンプ５０での消費電力が設定された上限消費電力以下となるように、ヒートポンプ５０の動作を制御する。コントローラ１１０が選定負荷２０８の稼働時間帯に関する情報を取得していない場合の上限消費電力（第２所定値）は、コントローラ１１０が選定負荷２０８の稼働時間帯に関する情報を取得している場合の稼働時間帯以外の時間帯における上限消費電力（第１所定値）に比べて低く設定される。

一実施例に係る熱機器２は、ヒートポンプ５０により加熱された給湯用水を貯えるタンク１０をさらに備えている。コントローラ１１０は、蓄電池対応モードにおいて、タンク１０に所定温度以上の給湯用水が所定量以上貯えられていない場合に、選定負荷２０８の稼働時間帯に関する情報を取得し、選定負荷２０８の稼働時間帯と重ならない最も早い時間帯に、ヒートポンプ５０によりタンク１０の給湯用水を加熱する沸き上げ運転を実行する。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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。また、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、出願時の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するものであり、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 ：熱機器
４ ：タンクユニット
６ ：ＨＰユニット
８ ：燃焼ユニット
１０ ：タンク
１２ ：サーミスタ
１４ ：サーミスタ
１６ ：サーミスタ
１８ ：サーミスタ
２０ ：タンク水循環路
２２ ：循環ポンプ
２４ ：水道水導入路
２４ａ ：第１導入路
２４ｂ ：第２導入路
２６ ：逆止弁
２８ ：逆止弁
３０ ：混合弁
３２ ：水道水供給源
３３ ：熱源機バイパス路
３４ ：バイパス弁
３６ ：第１給湯路
３７ ：給湯加熱路
３８ ：給湯栓
３９ ：第２給湯路
４０ ：浴槽注湯路
４２ ：注湯電磁弁
５０ ：ヒートポンプ
５２ ：冷媒循環路
５４ ：空気熱交換器
５６ ：ファン
５８ ：三流体熱交換器
６０ ：膨張弁
６２ ：圧縮機
７０ ：シスターン
７２ ：暖房用水往路
７３ ：バーナ加熱路
７４ ：循環ポンプ
７５ ：低温暖房循環路
７６ ：高温暖房端末
７７ ：高温暖房循環路
７８ ：低温暖房端末
７９ ：追い焚き循環路
８１ ：給湯用水加熱バーナ
８２ ：暖房用水加熱バーナ
８３ ：追い焚き熱動弁
８４ ：第１暖房用水復路
８５ ：暖房バイパス路
８６ ：第１開閉弁
８７ ：第２開閉弁
８８ ：ＨＰ循環路
９０ ：調整弁
９１ ：浴槽水循環路
９４ ：ＨＰバイパス路
９６ ：第２暖房用水復路
９７ ：追い焚き熱交換器
９８ ：浴槽
９９ ：浴槽水循環ポンプ
１０２ ：ＨＰコントローラ
１０４ ：タンクコントローラ
１０６ ：燃焼コントローラ
１０８ ：リモコン
１１０ ：コントローラ
２００ ：商用電力系統
２０２ ：分電盤
２０４ ：一般負荷
２０６ ：蓄電池用分電盤
２０８ ：選定負荷
２１０ ：蓄電池
２１２ ：エネルギー管理ユニット

Claims (3)

1. 商用電力系統または蓄電池から電力を供給されて動作する熱機器であって、
   電力を消費して熱媒を加熱するヒートポンプ熱源機と、
   前記ヒートポンプ熱源機の動作を制御する制御装置を備えており、
   前記制御装置は、前記商用電力系統または前記蓄電池から電力を供給されて動作する電気機器の稼働時間帯に関する情報を取得可能であり、
   前記制御装置は、通常モードと、蓄電池対応モードの間で運転モードを切り換え可能であって、
   前記制御装置は、前記蓄電池対応モードにおいて、前記電気機器の前記稼働時間帯に関する前記情報を取得している場合に、前記電気機器の前記稼働時間帯において前記ヒートポンプ熱源機の動作を禁止する、熱機器。
2. 前記制御装置は、前記蓄電池対応モードにおいて、前記ヒートポンプ熱源機での消費電力が設定された上限消費電力以下となるように、前記ヒートポンプ熱源機の動作を制御し、
   前記制御装置が前記電気機器の前記稼働時間帯に関する前記情報を取得していない場合の前記上限消費電力が、前記制御装置が前記電気機器の前記稼働時間帯に関する前記情報を取得している場合の前記稼働時間帯以外の時間帯における前記上限消費電力に比べて低く設定される、請求項１の熱機器。
3. 前記ヒートポンプ熱源機により加熱された前記熱媒を貯えるタンクをさらに備えており、
   前記制御装置は、前記蓄電池対応モードにおいて、前記タンクに所定温度以上の前記熱媒が所定量以上貯えられていない場合に、前記電気機器の前記稼働時間帯に関する前記情報を取得し、前記電気機器の前記稼働時間帯と重ならない最も早い時間帯に、前記ヒートポンプ熱源機により前記タンクの前記熱媒を加熱する沸き上げ運転を実行する、請求項１または２の熱機器。

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