JP2021113647A

JP2021113647A - 貯湯式給湯装置

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Publication number: JP2021113647A
Application number: JP2020006882A
Authority: JP
Inventors: 友香渡邊; Yuka Watanabe; 史人竹内; Norito Takeuchi; 恭義大柿; Yasuyoshi Ogaki
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2021-08-05
Anticipated expiration: 2040-01-20
Also published as: JP7396068B2

Abstract

【課題】太陽光発電の余剰電力を用いた余剰電力貯湯運転の最中に買電が発生することを抑制する上で有利になる貯湯式給湯装置を提供する。【解決手段】貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、太陽光発電装置の発電電力から自家消費電力を差し引いた電力である余剰電力を予測する余剰電力予測手段と、余剰電力を用いて加熱手段を作動させることで貯湯タンクに湯を貯える余剰電力貯湯運転を制御する制御手段とを備える。第一モードの余剰電力貯湯運転と、第一モードよりも消費電力が低い第二モードの余剰電力貯湯運転とを切り替え可能である。余剰電力が第二モードの余剰電力貯湯運転の消費電力以上になる時間帯である余剰時間帯の中で第二モードの余剰電力貯湯運転を行ったときに目標貯湯量が満足されるとの予測が成り立つ場合には第二モードの余剰電力貯湯運転を実行し、当該予測が成り立たない場合には第一モードの余剰電力貯湯運転を実行する。【選択図】図５

Description

本開示は、貯湯式給湯装置に関する。

貯湯式給湯装置において、太陽光発電の余剰電力を用いた余剰電力貯湯運転を行う技術が知られている。下記特許文献１に開示された従来の貯湯式給湯装置は、複数の沸き上げ目標温度に応じて予め定められたヒートポンプ式加熱手段の消費電力であるＨＰ消費電力を記憶したＨＰ消費電力記憶手段と、太陽光発電装置の発電余剰電力を監視する余剰電力監視手段と、発電余剰電力と沸き上げ目標温度に応じたＨＰ消費電力とを比較して、発電余剰電力がＨＰ消費電力より大きい場合に余剰電力沸き上げ可能信号を出力し、発電余剰電力がＨＰ消費電力以下の場合に余剰電力沸き上げ禁止信号を出力する余剰電力沸き上げ判断手段とを備える。

特開２０１６−０４４８４９号公報

余剰電力貯湯運転の最中に、自家消費電力が急増すると、太陽光発電装置の発電電力を超えてしまい、買電が発生する可能性がある。買電が発生すると、電気料金が高くなるので、好ましくない。

本開示は、上述のような課題を解決するためになされたもので、太陽光発電の余剰電力を用いた余剰電力貯湯運転の最中に買電が発生することを抑制する上で有利になる貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

本開示に係る貯湯式給湯装置は、貯湯タンクと、電力を用いて水を加熱する加熱手段と、太陽光発電装置の発電電力から自家消費電力を差し引いた電力である余剰電力を予測する余剰電力予測手段と、余剰電力を用いて加熱手段を作動させることで貯湯タンクに湯を貯える余剰電力貯湯運転を制御する制御手段と、を備え、第一モードの余剰電力貯湯運転と、第一モードよりも消費電力が低い第二モードの余剰電力貯湯運転とを切り替え可能であり、余剰電力が第二モードの余剰電力貯湯運転の消費電力以上になる時間帯である余剰時間帯の中で第二モードの余剰電力貯湯運転を行ったときに目標貯湯量が満足されるとの予測が成り立つ場合には第二モードの余剰電力貯湯運転を実行し、当該予測が成り立たない場合には第一モードの余剰電力貯湯運転を実行するものである。

本開示によれば、太陽光発電の余剰電力を用いた余剰電力貯湯運転の最中に買電が発生することを抑制する上で有利になる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。リモコンの外観を示す正面図である。給湯機制御部及びＨＥＭＳコントローラの構成例を示すブロック図である。日中に発生する余剰電力の推移の例を示すグラフである。実施の形態１の貯湯式給湯装置における余剰電力貯湯運転に関する制御処理のフローチャートである。余剰電力及び自家消費電力の推移の例を示す図である。

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、説明を簡略化または省略する。以下の説明において、「水」との記載は、原則として、液体の水を意味し、低温の水から高温の湯までが含まれうるものとする。また、以下の説明では、湯が持っている熱量を、所定温度の湯に換算した湯量を単位として扱う場合がある。このため、本開示における湯量とは、技術的には、湯が持っている熱量を意味する場合がある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の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の貯湯式給湯装置１は、タンクユニット３３と、ヒートポンプサイクルを利用するＨＰユニット７と、リモコン４５とを備えている。ＨＰユニット７とタンクユニット３３との間は、ＨＰ往き管１４とＨＰ戻り管１５と図示しない電気配線とを介して接続されている。

貯湯式給湯装置１は、給湯機制御部３６を備える。図示の例では、給湯機制御部３６は、タンクユニット３３内に設置されている。タンクユニット３３及びＨＰユニット７が備える弁類、ポンプ類のような各種のアクチュエータの作動は、これらと電気的に接続された給湯機制御部３６により制御される。

リモコン４５は、給湯機制御部３６に対し、双方向にデータ通信可能に接続される。リモコン４５は、ユーザーインターフェースの例である。使用者等の人間は、リモコン４５を操作することで、貯湯式給湯装置１を遠隔操作したり、各種の設定などを行ったりすることが可能である。給湯機制御部３６とリモコン４５との間は、有線通信でも無線通信でもよい。リモコン４５は、浴室に設置されてもよい。リモコン４５は、台所に設置されてもよい。貯湯式給湯装置１は、異なる場所に設置された複数のリモコン４５を備えてもよい。

図２は、リモコン４５の外観を示す正面図である。図２に示すように、リモコン４５は、表示部４５ａと、操作部４５ｂと、音声出力部４５ｃとを備える。表示部４５ａは、例えば、液晶ディスプレイまたは有機ＥＬディスプレイでもよい。表示部４５ａは、例えば、貯湯式給湯装置１の状態に関する情報、貯湯式給湯装置１の設定内容に関する情報などを表示できる。表示部４５ａは、使用者等の人間に情報を報知する報知手段として機能する。操作部４５ｂは、使用者が操作するためのボタン、ダイヤル、キーなどを含んでもよい。表示部４５ａは、操作部の機能を兼ね備えるタッチスクリーンでもよい。音声出力部４５ｃは、使用者等の人間に情報を音声により報知する報知手段として機能する。リモコン４５に代えて、あるいはリモコン４５に加えて、例えばスマートフォンその他の携帯機器をユーザーインターフェースとして利用できるように構成してもよい。

図１に示すように、通信アダプタ５０は、給湯機制御部３６に対し、双方向にデータ通信可能に接続される。給湯機制御部３６と通信アダプタ５０との間は、有線通信でも無線通信でもよい。通信アダプタ５０とＨＥＭＳコントローラ５１とは、相互通信可能に無線または有線で接続されている。ＨＥＭＳコントローラ５１は、家庭内の電力エネルギーを管理する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である。ＨＥＭＳコントローラ５１は、住居で用いられる家電機器５２と無線または有線により通信可能になっている。家電機器５２は、例えば、冷暖房装置、洗濯機、照明器具、浴室乾燥機、浴室換気扇、台所換気扇、ＩＨ（ＩｎｄｕｃｔｉｏｎＨｅａｔｉｎｇ）調理器、電子レンジ、食器洗い機、テレビのうちの少なくとも一つを含んでもよい。ＨＥＭＳコントローラ５１は、自動で、またはユーザーインターフェースから受信するユーザー指示に応じて、家電機器５２を制御できる。ＨＥＭＳコントローラ５１と、家電機器５２とは、ホームネットワークを介して通信可能でもよい。

ＨＰユニット７は、電力を用いて水を加熱する加熱手段の例である。ＨＰユニット７は、圧縮機２、水冷媒熱交換器３、膨張弁４、空気熱交換器６を冷媒管５にて環状に接続し、ヒートポンプサイクルを構成している。水冷媒熱交換器３は、冷媒と低温水との間で熱交換を行う。

タンクユニット３３には、以下の各種部品及び配管などが内蔵されている。貯湯タンク８は、湯水を貯留するためのものである。温度による水の密度の違いにより、貯湯タンク８内には、上側が高温で下側が低温の温度成層を形成できる。貯湯タンク８の下部に設けられた水導入口８ａには、第三給水管９ｃが接続されている。水道等の水源から供給される水は、減圧弁３１で所定圧力に調圧された上で、第三給水管９ｃを通って貯湯タンク８内に流入する。貯湯タンク８の上部に設けられた温水導入出口８ｄには、貯湯タンク８内に貯留された湯を貯湯式給湯装置１の外部へ供給するための給湯管２１と、送湯管１３とが接続されている。貯湯タンク８に高温湯を蓄積する貯湯運転のときには、ＨＰユニット７を用いて加熱された高温湯が温水導入出口８ｄから流入するとともに、第三給水管９ｃからの低温水が水導入口８ａから流入する。これにより、貯湯タンク８内で上から下に向かって徐々に高温湯が蓄積されていく。貯湯タンク８の表面には、複数の貯湯温度センサ４２，４３が高さを変えて取り付けられている。給湯機制御部３６は、これら貯湯温度センサ４２，４３で貯湯タンク８内の湯水の温度分布を検出することにより、貯湯タンク８内の残湯量または蓄熱量を検知できる。給湯機制御部３６は、検知された貯湯タンク８内の残湯量または蓄熱量に応じて、貯湯運転の開始及び停止などを制御してもよい。

タンクユニット３３内には、循環ポンプ１２及び風呂用熱交換器２０が内蔵されている。循環ポンプ１２は、湯水を循環させるためのポンプであり、ＨＰ往き管１４上に設けられている。風呂用熱交換器２０は、貯湯タンク８またはＨＰユニット７から供給される高温湯を利用して、浴槽３０からの浴槽水を加熱する熱交換器である。風呂用熱交換器２０は、風呂往き管２７と風呂戻り管２８を介して浴槽３０に接続されている。風呂往き管２７の途中には、風呂用熱交換器２０から出た熱交換後の湯の温度を検出する風呂往き温度センサ３７が設置されている。風呂戻り管２８の途中には、浴槽水を循環させるための風呂循環ポンプ２９と、浴槽３０から出た浴槽水の温度を検出するための風呂戻り温度センサ３８とが設置されている。

三方弁１１は、湯水が流入するａポート及びｂポートと、湯水が流出するｃポートとを有する流路切替手段である。四方弁１８は、湯水が流入するｂポート及びｃポートと、湯水が流出するａポート及びｄポートとを有する流路切替手段であり、４つの経路、ａ−ｂ、ａ−ｃ、ｂ−ｄ、ｃ−ｄの間で流路切替可能に構成されている。また、タンクユニット３３は、水導出口管１０、温水導入管２０ａ、第一バイパス管１６、温水導出管２０ｂ、及び第二バイパス管１７を有している。水導出口管１０は、貯湯タンク８の下部に設けられた水導出口８ｂと三方弁１１のａポートとを接続する。ＨＰ往き管１４は、三方弁１１のｃポートとＨＰユニット７の入口側とを接続する。ＨＰ戻り管１５は、ＨＰユニット７の出口側と四方弁１８のｃポートとを接続する。送湯管１３は、四方弁１８のｄポートと、貯湯タンク８上部の温水導入出口８ｄとを接続する。第一バイパス管１６は、四方弁１８のａポートと、貯湯タンク８の中間高さ部から下部の間に設けられた温水導入口８ｃとを接続する。温水導入管２０ａは、送湯管１３の途中から分岐し、風呂用熱交換器２０の１次側入口に接続される。温水導出管２０ｂは、風呂用熱交換器２０の１次側出口と三方弁１１のｂポートとを接続する。第二バイパス管１７は、ＨＰ往き管１４における循環ポンプ１２とＨＰユニット７の入口側との間から分岐し、四方弁１８のｂポートに接続される。

タンクユニット３３は、第一給水管９ａ、第二給水管９ｂ、給湯用混合弁２２、風呂用混合弁２３、第一給湯管２４、及び第二給湯管２５をさらに備える。第一給水管９ａの一端は上水道等の水源に接続され、第一給水管９ａの他端には減圧弁３１を介して第二給水管９ｂ及び第三給水管９ｃが接続されている。第二給水管９ｂは、途中から分岐してそれぞれ給湯用混合弁２２と風呂用混合弁２３とに接続されている。また、給湯管２１は、途中から分岐してそれぞれ給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３に接続されている。第二給湯管２５の途中には、第二給湯管２５を開閉する風呂用電磁弁２６と、第二給湯管２５を通る湯の流量を検出する風呂用流量センサ４４とが設けられている。

給湯用混合弁２２及び風呂用混合弁２３は、給湯管２１から供給される高温湯と、第二給水管９ｂから供給される低温水との流量比を調整することにより、使用者がリモコン４５にて設定した設定温度の湯を生成し、第一給湯管２４及び第二給湯管２５にそれぞれ流入させる。給湯用混合弁２２で温度調整された湯は、第一給湯管２４から給湯栓３４を経由して、使用者が使用するシャワー及びカラン等の蛇口（図示しない）に供給される。一方、風呂用混合弁２３で設定温度に調整された湯は、第二給湯管２５から風呂用電磁弁２６、風呂用流量センサ４４、風呂往き管２７、風呂戻り管２８を経て浴槽３０に供給される。

三方弁１１は、水導出口管１０とＨＰ往き管１４とが連通する形態と、温水導出管２０ｂとＨＰ往き管１４とが連通する形態、の２つの流路形態で、タンクユニット３３内の湯水の流路を切り替えて使用する。四方弁１８は、ＨＰ戻り管１５と送湯管１３とが連通する形態、ＨＰ戻り管１５と第一バイパス管１６とが連通する形態、第一バイパス管１６と第二バイパス管１７とが連通する形態、送湯管１３と第二バイパス管１７とが連通する形態、の４つの流路形態で、タンクユニット３３内の湯水の流路を切り替えて使用する。

貯湯式給湯装置１を有する家庭に太陽光発電装置６０が備えられている。太陽光発電装置６０は、太陽光発電パネル６１と、太陽光発電パネル６１により発電された直流電力を交流電力に変換するインバータ６２とを有している。太陽光発電装置６０により発電された電力を、分電盤６３を介して、貯湯式給湯装置１及び家電機器５２に供給可能である。ＨＥＭＳコントローラ５１は、太陽光発電装置６０と通信可能に接続されており、太陽光発電装置６０の発電電力情報を収集可能である。また、ＨＥＭＳコントローラ５１は、分電盤６３と接続されており、家庭の電力使用状況と、分電盤６３の分岐回路毎の電力消費量の情報とを取得可能である。さらに、ＨＥＭＳコントローラ５１は、インターネット通信網６４を介して、外部サーバとの間で、情報を相互にやり取りできる。本実施の形態では、ＨＥＭＳコントローラ５１は、気象庁サーバ６５が配信する天気予報情報をインターネット通信網６４から取得できる。

以下の説明では、貯湯式給湯装置１以外の家電機器５２が消費する電力を「自家消費電力」と称し、太陽光発電装置６０の発電電力から自家消費電力を差し引いた電力を「余剰電力」と称する。貯湯式給湯装置１は、余剰電力貯湯運転を実行可能である。余剰電力貯湯運転は、余剰電力を用いてＨＰユニット７を作動させることで貯湯タンク８に湯を貯える運転である。

図３は、給湯機制御部３６及びＨＥＭＳコントローラ５１の構成例を示すブロック図である。本実施の形態では、給湯機制御部３６とＨＥＭＳコントローラ５１とが連携して余剰電力貯湯運転を制御する。図３に示すように、給湯機制御部３６は、目標貯湯量算出手段６６と、貯湯運転制御手段６７とを備える。貯湯運転制御手段６７は、第一モードの余剰電力貯湯運転と、第一モードよりも消費電力が低い第二モードの余剰電力貯湯運転とを切り替え可能である。貯湯運転制御手段６７は、例えば、第二モードの余剰電力貯湯運転のときの圧縮機２の回転速度を、第一モードの余剰電力貯湯運転のときの圧縮機２の回転速度よりも低くすることにより、第一モードと第二モードとを切り替えることができる。圧縮機２の回転速度が高いほど、ＨＰユニット７の消費電力が高くなり、ＨＰユニット７の加熱能力が高くなる。ＨＰユニット７の加熱能力とは、ＨＰユニット７が単位時間当たりに水に与える熱量である。ＨＰユニット７の加熱能力は、ＨＰユニット７の消費電力におおむね比例する。第一モードの余剰電力貯湯運転の消費電力は、貯湯式給湯装置１の定格消費電力に相当する値でもよい。

貯湯運転制御手段６７は、第二モードの余剰電力貯湯運転のときの循環ポンプ１２の回転速度が、第一モードの余剰電力貯湯運転のときの循環ポンプ１２の回転速度よりも低くなるように循環ポンプ１２の動作を制御する。これにより、ＨＰユニット７の加熱能力が低い第二モードのときでも、水冷媒熱交換器３から流出する湯の温度を、第一モードのときと同程度にすることが可能となる。

目標貯湯量算出手段６６は、余剰電力貯湯運転によって生成する熱量の目標値である目標貯湯量を算出する。例えば、目標貯湯量算出手段６６は、給湯温度センサ及び給湯流量センサなどを用いて検出された過去所定期間における給湯使用熱量のデータを統計的に処理した学習結果に基づいて、その日に貯湯タンク８に貯える蓄熱量の目標値を設定し、当該目標値から現在の蓄熱量を差し引くことで、目標貯湯量を算出できる。

ＨＥＭＳコントローラ５１は、発電予測手段７０と、自家消費電力学習手段７１と、余剰電力予測手段７２と、自家消費電力監視手段７３と、余剰電力監視手段７４とを備える。発電予測手段７０は、気象庁サーバ６５から取得した今後の天気予報情報（例えば、翌日１日分の天気予報情報）を用いて、太陽光発電装置６０の発電電力を予測する。例えば、発電予測手段７０は、時刻ごとの天気予報に応じた日射量予測値と、太陽光発電装置６０の定格容量の値とを用いて、時刻ごとの太陽光発電装置６０の発電電力を予測してもよい。例として、日射量予測値が、午前９時台に２００Ｗ／ｍ^２、午前１０時台に４００Ｗ／ｍ^２、午前１１時台に８００Ｗ／ｍ^２であり、太陽光発電装置６０の定格容量が３ｋＷである場合に、発電予測手段７０は、発電効率を８０％と設定することにより、午前９時台の予測発電電力が０．４８ｋＷ、午前１０時台の予測発電電力が０．９６ｋＷ、午前１１時台の予測発電電力が１．９２ｋＷ、のように予測する。ここで、発電効率は天気予報が快晴などのように雲量が少ないほど高く設定し、曇りまたは雨などのように雲量が多いほど低く設定する。

自家消費電力学習手段７１は、自家消費電力の変動のパターンを学習することにより、時刻ごとの自家消費電力を予測する。自家消費電力学習手段７１は、例えば、過去所定期間における自家消費電力のデータを統計的に処理した学習結果に基づいて、時刻ごとの自家消費電力を予測する。

余剰電力予測手段７２は、発生する余剰電力の値を予測する。本実施の形態では、余剰電力予測手段７２は、発電予測手段７０が予測した時刻ごとの太陽光発電装置６０の発電電力から、自家消費電力学習手段７１が予測した時刻ごとの自家消費電力を差し引くことにより、発生する余剰電力の値を予測できる。自家消費電力監視手段７３は、実際の自家消費電力を監視する。すなわち、自家消費電力監視手段７３は、実際の自家消費電力の値をリアルタイムに検出する。余剰電力監視手段７４は、実際の余剰電力を監視する。すなわち、余剰電力監視手段７４は、実際の余剰電力の値をリアルタイムに検出する。

図４は、日中に発生する余剰電力の推移の例を示すグラフである。太陽光発電装置６０の発電電力の値は、朝から昼にかけて上昇し、昼から夕方にかけて低下する。このため、余剰電力の値も、朝から昼にかけて上昇し、昼から夕方にかけて低下する。余剰電力の値が余剰電力貯湯運転の消費電力よりも低いときに余剰電力貯湯運転を実行すると、電力会社の商用電源からの買電が発生して電気料金が上昇してしまう。そのような電気料金の上昇を抑制するため、本実施の形態における貯湯式給湯装置１は、余剰電力の値が余剰電力貯湯運転の消費電力以上になると予測される時間帯の中で余剰電力貯湯運転を実行する。これにより、買電の発生を抑制できるので、電気料金を抑制できる。

以下の説明では、余剰電力の値が第一モードの余剰電力貯湯運転の消費電力以上になる時間帯を「第一モードでの余剰時間帯」と称し、余剰電力の値が第二モードの余剰電力貯湯運転の消費電力以上になる時間帯を「第二モードでの余剰時間帯」と称する。図４に示すように、第二モードでの余剰時間帯の長さは、第一モードでの余剰時間帯の長さよりも長くなる。給湯機制御部３６あるいはＨＥＭＳコントローラ５１は、第一モードでの余剰時間帯の中で第一モードの余剰電力貯湯運転を実行した場合に生成可能な貯湯量を、第一モードでの余剰時間帯の長さと、第一モードにおけるＨＰユニット７の加熱能力との積として予測できる。同様にして、給湯機制御部３６あるいはＨＥＭＳコントローラ５１は、第二モードでの余剰時間帯の中で第二モードの余剰電力貯湯運転を実行した場合に生成可能な貯湯量を、第二モードでの余剰時間帯の長さと、第二モードにおけるＨＰユニット７の加熱能力との積として予測できる。図４に示す例のように、第二モードでの余剰時間帯の中で第二モードの余剰電力貯湯運転を実行した場合に生成可能な貯湯量は、第一モードでの余剰時間帯の中で第一モードの余剰電力貯湯運転を実行した場合に生成可能な貯湯量よりも少なくなる。

余剰電力貯湯運転の最中に家電機器５２が突発的に使用されるなどの理由により、実際の自家消費電力が予測よりも高くなると、余剰電力が低下して余剰電力貯湯運転の消費電力よりも低くなり、買電が発生する可能性がある。そのような買電の発生をより確実に抑制する観点からは、第一モードよりも第二モードの余剰電力貯湯運転が好ましい。消費電力が低い第二モードの余剰電力貯湯運転であれば、実際の自家消費電力が予測より高くなっても、買電が発生する確率を低減できる。本実施の形態の貯湯式給湯装置１は、第二モードでの余剰時間帯の中で第二モードの余剰電力貯湯運転を行ったときに目標貯湯量が満足されるとの予測が成り立つ場合には第二モードの余剰電力貯湯運転を実行する。これにより、買電の発生を抑制する上でより有利になる。

その一方で、第二モードでの余剰時間帯の中で第二モードの余剰電力貯湯運転を行ったときに目標貯湯量が満足されるとの予測が成り立たない場合には、貯湯式給湯装置１は、第一モードの余剰電力貯湯運転を実行する。これにより、目標貯湯量を確実に満足させることができる。

次に、実施の形態１の貯湯式給湯装置１における余剰電力貯湯運転について、図５を参照してさらに説明する。図５は、実施の形態１の貯湯式給湯装置１における余剰電力貯湯運転に関する制御処理のフローチャートである。ステップＳ１として、ＨＥＭＳコントローラ５１は、気象庁サーバ６５から天気予報情報を取得する。次いで、ステップＳ２として、発電予測手段７０は、取得された天気予報情報を用いて、１日のうちでの太陽光発電装置６０の発電電力を予測する。続いて、ステップＳ３として、余剰電力予測手段７２は、発電予測手段７０により予測された太陽光発電装置６０の発電電力と、自家消費電力学習手段７１により予測された自家消費電力とに基づいて、１日のうちの余剰電力の発生状況を予測する。さらに、余剰電力予測手段７２は、予測された余剰電力に応じて、第一モードでの余剰時間帯の開始時刻及び終了時刻、並びに、第二モードでの余剰時間帯の開始時刻及び終了時刻を予測する。

一方、給湯機制御部３６の目標貯湯量算出手段６６は、ステップＳ４として、前述したようにして、余剰電力貯湯運転によって生成するべき目標貯湯量を算出する。次いで、ステップＳ５として、給湯機制御部３６は、第一モードでの余剰時間帯の開始時刻及び終了時刻に関する予測情報、並びに、第二モードでの余剰時間帯の開始時刻及び終了時刻に関する予測情報を、ＨＥＭＳコントローラ５１から受信する。

続いて、ステップＳ６として、貯湯運転制御手段６７は、ステップＳ５で受信した情報に基づいて、第二モードでの余剰時間帯の長さの予測値が、所定の下限時間以上であるかどうかを判断する。下限時間の値は、例えば、１０分間でもよい。第二モードでの余剰時間帯の長さの予測値が下限時間よりも短い場合には、余剰電力貯湯運転により得られる利益が少ないと言えるため、貯湯運転制御手段６７は、ステップＳ９へ進み、余剰電力貯湯運転を実行しないことを決定する。これにより、本実施の形態であれば、得られる利益の少ないときに余剰電力貯湯運転が実行されることを回避できるので、貯湯式給湯装置１の寿命を長くする上で有利になる。

一方、第二モードでの余剰時間帯の長さの予測値が下限時間以上である場合には、ステップＳ６からステップＳ７へ進み、貯湯運転制御手段６７は、第二モードでの余剰時間帯の中で第二モードの余剰電力貯湯運転を実行した場合に生成可能と予測される貯湯量が目標貯湯量以上であるかどうかを判断する。ステップＳ７の条件が成立する場合には、貯湯運転制御手段６７は、第二モードでの余剰時間帯の中で第二モードの余剰電力貯湯運転を実行する。これに対し、ステップＳ７の条件が成立しない場合には、貯湯運転制御手段６７は、第一モードでの余剰時間帯の中で第一モードの余剰電力貯湯運転を実行する。

なお、本実施の形態の貯湯式給湯装置１は、使用者の意図をより尊重するために、余剰電力貯湯運転の第一モードと第二モードとの切り替えを利用するか否かを、リモコン４５その他のユーザーインターフェースから、事前に設定可能となるように構成されていてもよい。例えば、第二モードを利用しないことを使用者がユーザーインターフェースにより事前に設定している場合には、貯湯運転制御手段６７は、ステップＳ７の判定を省略してステップＳ６からステップＳ１０へ移行してもよい。

また、本実施の形態の貯湯式給湯装置１では、余剰電力貯湯運転の実行を、例えばリモコン４５の表示部４５ａまたは音声出力部４５ｃのような報知手段により、使用者に報知することが望ましい。これにより、貯湯式給湯装置１の動作が誤動作でないことを使用者に知らせ、誤認を抑制できる。

また、本実施の形態の貯湯式給湯装置１では、第一モードの余剰電力貯湯運転の最中に、実際の自家消費電力が、自家消費電力の予測値よりも高い第一監視レベルを超えた場合に、第一モードよりも消費電力の低いモードに切り替えて余剰電力貯湯運転を続行し、実際の自家消費電力が第一監視レベルを下回ると、再び第一モードに切り替える、という制御を実行してもよい。図６は、そのような制御を実行する場合の余剰電力及び自家消費電力の推移の例を示す図である。図６に示す例では、以下のようになっている。第一監視レベルは、例えば、自家消費電力学習手段７１が算出する自家消費電力の予測値よりも第一所定値だけ高い値である。予測から外れた突発的な家電機器５２の利用が発生すると、実際の自家消費電力が予測値よりも高くなる。実際の自家消費電力が第一監視レベルを超えなければ、買電が発生する可能性は低いと言える。しかしながら、実際の自家消費電力が第一監視レベルを超えると、実際の余剰電力が第一モードの余剰電力貯湯運転の消費電力よりも低くなり、買電が発生する可能性がある。そこで、自家消費電力監視手段７３により検出される実際の自家消費電力が第一監視レベルを超えると、貯湯運転制御手段６７は、第一モードよりも消費電力の低い、例えば第二モードに切り替えて、余剰電力貯湯運転を続行する。これにより、予測から外れた突発的な家電機器５２の利用が発生した場合でも、買電をより確実に防止できる。その後、実際の自家消費電力が第一監視レベルを下回ると、貯湯運転制御手段６７は、再び第一モードに切り替える。これにより、目標貯湯量を確実に満足することができる。なお、図６の例では、自家消費電力の予測値及び第一監視レベルの値が経時的に一定になっているが、この例に代えて、自家消費電力の予測値及び第一監視レベルの値が時間とともに変化してもよい。

本実施の形態の貯湯式給湯装置１では、余剰電力貯湯運転の最中に、実際の自家消費電力が、上述した第一監視レベルよりも高い第二監視レベルを超えた場合に、実際の自家消費電力が第二監視レベルを下回るまで、余剰電力貯湯運転を自動で中断してもよい。第二監視レベルは、自家消費電力学習手段７１が算出する自家消費電力の予測値と比べて、上記第一所定値よりも大きい第二所定値だけ高い値である。実際の自家消費電力が第二監視レベルを超えているときには余剰電力貯湯運転を自動で中断することにより、買電を確実に抑制する上で、さらに有利になる。

余剰電力貯湯運転の最中の実際の日射量が、天気予報に基づいて予測された日射量よりも少なかった場合には、実際の余剰電力が予測よりも低くなるので、買電が発生する可能性がある。そのような買電を確実に抑制するために、本実施の形態の貯湯式給湯装置１では、余剰電力貯湯運転の最中に、余剰電力監視手段７４が監視する実際の余剰電力が、余剰電力予測手段７２による予測よりも低い場合には、貯湯運転制御手段６７は、現在よりも消費電力が低い他のモードに余剰電力貯湯運転を自動で切り替えるか余剰電力貯湯運転を自動で中断してもよい。そのようにすることで、買電を確実に抑制する上で、さらに有利になる。

上記のようにして、余剰電力貯湯運転の最中に、消費電力が異なる他のモードに余剰電力貯湯運転を自動で切り替えるか余剰電力貯湯運転を自動で中断した場合には、その旨を報知手段により使用者に報知することが望ましい。これにより、貯湯式給湯装置１の動作が誤動作でないことを使用者に知らせ、誤認を抑制できる。

また、余剰電力貯湯運転の最中に、消費電力が異なる他のモードに余剰電力貯湯運転を自動で切り替えるか余剰電力貯湯運転を自動で中断する機能を利用するか否かを、リモコン４５その他のユーザーインターフェースから、事前に設定可能となるように構成されていてもよい。これにより、使用者の意図しない余剰電力貯湯運転のモード切替あるいは余剰電力貯湯運転の中断を防止することができ、使用者の意図に合った動作を行うことができる。

また、余剰時間帯が発生すると予測される場合に余剰電力貯湯運転を実行するか否かを、リモコン４５その他のユーザーインターフェースから、事前に設定可能となるように構成されていてもよい。これにより、例えば太陽光発電装置６０が故障した場合などに、余剰電力貯湯運転を実施しないようにすることを使用者が容易に設定することができる。

１貯湯式給湯装置、２圧縮機、３水冷媒熱交換器、４膨張弁、５冷媒管、６空気熱交換器、７ＨＰユニット、８貯湯タンク、８ａ水導入口、８ｂ水導出口、８ｃ温水導入口、８ｄ温水導入出口、９ａ第一給水管、９ｂ第二給水管、９ｃ第三給水管、１０水導出口管、１１三方弁、１２循環ポンプ、１３送湯管、１４ＨＰ往き管、１５ＨＰ戻り管、１６第一バイパス管、１７第二バイパス管、１８四方弁、２０風呂用熱交換器、２０ａ温水導入管、２０ｂ温水導出管、２１給湯管、２２給湯用混合弁、２３風呂用混合弁、２４第一給湯管、２５第二給湯管、２６風呂用電磁弁、２７風呂往き管、２８風呂戻り管、２９風呂循環ポンプ、３０浴槽、３１減圧弁、３３タンクユニット、３４給湯栓、３６給湯機制御部、３７風呂往き温度センサ、３８風呂戻り温度センサ、４２，４３貯湯温度センサ、４４風呂用流量センサ、４５リモコン、４５ａ表示部、４５ｂ操作部、４５ｃ音声出力部、５０通信アダプタ、５１コントローラ、５２家電機器、６０太陽光発電装置、６１太陽光発電パネル、６２インバータ、６３分電盤、６４インターネット通信網、６５気象庁サーバ、６６目標貯湯量算出手段、６７貯湯運転制御手段、７０発電予測手段、７１自家消費電力学習手段、７２余剰電力予測手段、７３自家消費電力監視手段、７４余剰電力監視手段

Claims

貯湯タンクと、
電力を用いて水を加熱する加熱手段と、
太陽光発電装置の発電電力から自家消費電力を差し引いた電力である余剰電力を予測する余剰電力予測手段と、
前記余剰電力を用いて前記加熱手段を作動させることで前記貯湯タンクに湯を貯える余剰電力貯湯運転を制御する制御手段と、
を備え、
第一モードの前記余剰電力貯湯運転と、前記第一モードよりも消費電力が低い第二モードの前記余剰電力貯湯運転とを切り替え可能であり、
前記余剰電力が前記第二モードの前記余剰電力貯湯運転の消費電力以上になる時間帯である余剰時間帯の中で前記第二モードの前記余剰電力貯湯運転を行ったときに目標貯湯量が満足されるとの予測が成り立つ場合には前記第二モードの前記余剰電力貯湯運転を実行し、当該予測が成り立たない場合には前記第一モードの前記余剰電力貯湯運転を実行する貯湯式給湯装置。
前記余剰時間帯の長さが下限時間よりも短いと予測される場合には、前記余剰電力貯湯運転を実行しない請求項１に記載の貯湯式給湯装置。
前記第一モードと前記第二モードとの切り替えを利用するか否かをユーザーインターフェースから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。
前記余剰時間帯が発生すると予測される場合に前記余剰電力貯湯運転を実行するか否かをユーザーインターフェースから設定可能である請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
前記余剰電力貯湯運転の実行を使用者に報知する報知手段を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
前記自家消費電力を予測する自家消費電力予測手段と、
実際の前記自家消費電力を監視する自家消費電力監視手段と、
を備え、
前記第一モードの前記余剰電力貯湯運転の最中に、実際の前記自家消費電力が、前記自家消費電力の予測値よりも高い第一監視レベルを超えた場合に、前記第一モードよりも消費電力の低いモードに切り替えて前記余剰電力貯湯運転を続行し、実際の前記自家消費電力が前記第一監視レベルを下回ると、再び前記第一モードに切り替える請求項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。
前記余剰電力貯湯運転の最中に、実際の前記自家消費電力が、前記第一監視レベルよりも高い第二監視レベルを超えた場合に、実際の前記自家消費電力が前記第二監視レベルを下回るまで、前記余剰電力貯湯運転を中断する請求項６に記載の貯湯式給湯装置。
実際の前記余剰電力を監視する余剰電力監視手段を備え、
前記余剰電力貯湯運転の最中に、実際の前記余剰電力が予測よりも低い場合には、現在よりも消費電力が低い他のモードに前記余剰電力貯湯運転を切り替えるか前記余剰電力貯湯運転を中断する請求項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。
前記余剰電力貯湯運転の最中に、消費電力が異なる他のモードに前記余剰電力貯湯運転を自動で切り替えるか前記余剰電力貯湯運転を自動で中断した場合に、その旨を使用者に報知する報知手段を備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の貯湯式給湯装置。
前記余剰電力貯湯運転の最中に、消費電力が異なる他のモードに前記余剰電力貯湯運転を自動で切り替えるか前記余剰電力貯湯運転を自動で中断する機能を利用するか否かをユーザーインターフェースから設定可能である請求項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。