JP2022123523A - ヒートポンプ給湯機 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電の余剰電力量を有効活用する上で有利なヒートポンプ給湯機を提供する。【解決手段】ヒートポンプ給湯機は、加熱能力を変更可能な加熱手段により加熱された湯を貯湯タンクに貯める沸き上げ運転を制御する制御手段と、太陽光発電装置の発電量と、ヒートポンプ給湯機以外の他電気機器の消費電力量とから、太陽光発電による余剰電力量を算出する余剰電力演算部とを備える。制御手段は、過去所定期間における余剰電力量の記憶値から、ヒートポンプ給湯機が利用可能な余剰電力量である利用可能余剰電力量を決定し、ヒートポンプ給湯機の消費電力量が利用可能余剰電力量以内となる加熱能力である第一加熱能力を決定する。余剰電力演算部により算出された余剰電力量が利用可能余剰電力量以上となる余剰電力発生時間帯になると、制御手段は、第一加熱能力の沸き上げ運転を開始する。【選択図】図４

Description

本開示は、ヒートポンプ給湯機に関する。

下記特許文献１には、貯湯式給湯機において、太陽光発電装置による発電量の過去の履歴に基いて今後の一定期間（例えば、１０分間）の発電量を予測し、その一定期間の予測発電量の平均値を予測発電量平均値として算出し、沸き上げ運転の加熱能力を制御するときのパラメータの一つとして、実際の発電量に代えて予測発電量平均値を用いることが開示されている。

特開２０１４－１２２７６４号公報

沸き上げ運転の実行中にヒートポンプの加熱能力を変動させると、ヒートポンプの動作が安定するまでに時間を要するため、沸き上げ量が低下する。このため、太陽光発電の余剰電力を利用した沸き上げ運転のときに、ヒートポンプの加熱能力を変動させる機会が多いと、沸き上げ量が低下することで、貯湯量が不足する可能性がある。

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量を有効活用する上で有利なヒートポンプ給湯機を提供することを目的とする。

本開示に係るヒートポンプ給湯機は、水を加熱するヒートポンプサイクルを有し、加熱能力を変更可能な加熱手段と、貯湯タンクと、加熱手段により加熱された湯を貯湯タンクに貯める沸き上げ運転を制御する制御手段と、を備えるヒートポンプ給湯機であって、太陽光発電装置の発電量と、ヒートポンプ給湯機以外の他電気機器の消費電力量とから、太陽光発電による余剰電力量を算出する余剰電力演算部をさらに備え、制御手段は、過去所定期間における余剰電力量の記憶値から、ヒートポンプ給湯機が利用可能な余剰電力量である利用可能余剰電力量を決定し、ヒートポンプ給湯機の消費電力量が利用可能余剰電力量以内となる加熱能力である第一加熱能力を決定し、余剰電力演算部により算出された余剰電力量が利用可能余剰電力量以上となる余剰電力発生時間帯になると、制御手段は、第一加熱能力の沸き上げ運転を開始するものである。

本開示によれば、太陽光発電の余剰電力量を有効活用する上で有利なヒートポンプ給湯機を提供することが可能となる。

実施の形態１によるヒートポンプ給湯機を示す図である。 実施の形態１によるヒートポンプ給湯機における沸き上げ運転のときの水及び冷媒の流れを示す図である。 実施の形態１によるヒートポンプ給湯機が設置された建物の模式的な断面図である。 実施の形態１によるヒートポンプ給湯機が太陽光発電の余剰電力を利用して沸き上げ運転を実行する際のフローチャートである。

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。本開示において、「水」、「湯」、または「湯水」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。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるヒートポンプ給湯機を示す図である。本実施の形態では、湯の熱量は、例えば、水源から供給される水に等しい温度の水が持つ熱量に対する差として計算される。また、本実施の形態では、湯の熱量を記述する場合、原則として、所定の基準給湯温度の湯が持っている熱量に換算したときの湯量［Ｌ］を単位として湯の熱量を記述する。基準給湯温度の値は、例えば４２℃でもよい。

図１に示すように、本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、水を加熱する加熱手段に相当するヒートポンプユニット１００と、貯湯タンク１１を有する貯湯ユニット２００とを備えた貯湯式のヒートポンプ給湯機である。ヒートポンプユニット１００及び貯湯ユニット２００との間は、水が通る配管１６ａ及び配管１６ｋと、電気配線（図示省略）とを介して接続されている。本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、例えば家庭用のものでもよいし、店舗あるいは施設等で用いられる業務用のものでもよい。

ヒートポンプユニット１００は、圧縮機１、水冷媒熱交換器２、膨張弁３及び空気熱交換器４等の機器を有しており、電力により作動する。これらの機器は、配管等により環状に接続され、圧縮機１により冷媒を循環させる冷媒回路１０１を構成している。冷媒回路１０１は、水を加熱するヒートポンプサイクルに相当する。水冷媒熱交換器２は、水と冷媒との間で熱を交換するもので、水の流入口及び流出口を有している。以下の説明では、ヒートポンプユニット１００により加熱された湯を「加熱水」と呼ぶ場合がある。水冷媒熱交換器２は、流入口から流入した水を冷媒により加熱し、流出口から加熱水を流出させる。また、空気熱交換器４は、空気と冷媒との間で熱を交換する。ヒートポンプユニット１００は、外気を空気熱交換器４へ送風するファン５をさらに備えている。

貯湯ユニット２００内には、貯湯タンク１１のほか、循環ポンプ６ａ、追焚用ポンプ６ｂ、切替弁７、切替弁８、切替弁９、及び混合弁１０などが備えられている。循環ポンプ６ａは、後述の貯湯回路２０１及び追焚回路２０２に水（加熱水を含む）を循環させ、水冷媒熱交換器２の流入口に向けて水を送る。循環ポンプ６ａは、貯湯回路２０１及び追焚回路２０２の一部を構成している。追焚用ポンプ６ｂは、追焚熱交換器１２に向けて、浴槽（図示省略）の水を送る。切替弁７は、例えば、Ａポート、Ｂポート、Ｃポート、及びＤポートの４つのポートを有する電磁駆動式の四方弁等により構成されている。切替弁７は、水冷媒熱交換器２の流出口から流出する加熱水の流路を、切替弁８と、貯湯タンク１１の下部にある低温水戻し口１１ｅとに切り替える切替機構を構成している。また、切替弁７は、貯湯タンク１１の上部にある高温水取出口１１ａから流出した湯を低温水戻し口１１ｅに戻す切替機構を構成している。

切替弁８は、例えば、Ｅポート、Ｆポート、Ｇポート、及びＨポートの４つのポートを有する電磁駆動式の四方弁等により構成されている。切替弁８は、Ｅポートから流入する水の流路を、貯湯タンク１１の中間高さ部分にある追焚戻し口１１ｃと、貯湯タンク１１の上部にある高温水流出入口１１ｂと、追焚熱交換器１２とに切り替える切替機構を構成している。切替弁９は、例えば、Ｉポート、Ｊポート、及びＫポートの３つのポートを有する電磁駆動式の三方弁等により構成されている。切替弁９は、貯湯タンク１１の下部にある取水口１１ｆから流出した水が循環ポンプ６ａを通過して水冷媒熱交換器２へ流入する流路状態と、追焚熱交換器１２から流出した水が循環ポンプ６ａを通過して水冷媒熱交換器２へ流入する流路状態とを切り替える切替機構を構成している。

混合弁１０は、Ｌポート、Ｍポート、及びＮポートの３つのポートを有している。混合弁１０は、貯湯タンク１１の中間高さ部分にある中温水取出口１１ｄから取り出される中温水と、水源に接続された給水端からの低温水とを混合または択一し、給湯混合部１５へ流出させる。貯湯タンク１１は、加熱水を貯留する。貯湯タンク１１は、前述した高温水取出口１１ａ、高温水流出入口１１ｂ、追焚戻し口１１ｃ、中温水取出口１１ｄ、低温水戻し口１１ｅ、及び取水口１１ｆのほか、貯湯タンク１１の下部に位置する給水口１１ｇを備えている。給水口１１ｇは、配管１６ｐを介して給水端に接続されている。給水端から供給される低温水が配管１６ｐを通って、貯湯タンク１１内に流入する。

水冷媒熱交換器２の流出口は、配管１６ａを介して切替弁７のＡポートに接続されている。切替弁７のＢポートは、配管１６ｂを介して切替弁８のＥポートに接続されている。切替弁８のＦポートは、配管１６ｃ及び配管１６ｄを介して高温水取出口１１ａに接続されている。また、Ｆポートは、配管１６ｃ及び配管１６ｅを介して追焚熱交換器１２の一次側流入口に接続されている。追焚熱交換器１２の１次側の流出口は、配管１６ｆを介して切替弁９のＪポートに接続されている。また、追焚熱交換器１２の１次側の流出口は、配管１６ｇを介して、中温水取出口１１ｄと混合弁１０のＬポートとの間をつなぐ流路に接続されている。切替弁９のＩポートは、配管１６ｈを介して取水口１１ｆに接続されている。切替弁９のＫポートは、配管１６ｊを介して循環ポンプ６ａの吸込口に接続されている。循環ポンプ６ａの吐出口は、配管１６ｋを介して水冷媒熱交換器２の流入口に接続されている。また、循環ポンプ６ａの吐出口は、配管１６ｌを介して切替弁７のＣポートに接続されている。切替弁７のＤポートは、配管１６ｍを介して低温水戻し口１１ｅに接続されている。切替弁８のＨポートは、配管１６ｎ及び配管１６ｑを介して高温水流出入口１１ｂに接続されている。切替弁８のＧポートは、配管１６ｏを介して追焚戻し口１１ｃに接続されている。

循環ポンプ６ａ、貯湯タンク１１、配管１６ａ，１６ｂ，１６ｈ，１６ｊ，１６ｋ，１６ｎ，１６ｑ、及び切替弁７，８，９は、水冷媒熱交換器２から流出する加熱水を貯湯タンク１１内に貯湯する貯湯回路２０１を構成している。

循環ポンプ６ａ、追焚熱交換器１２、配管１６ｂ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ，１６ｊ，１６ｌ，１６ｏ、及び切替弁７，８，９は、追焚熱交換器１２により負荷側の加熱対象水を加熱する追焚回路２０２を構成している。

追焚熱交換器１２により加熱される加熱対象水は、前述した浴槽水に限定されるものではなく、例えば、床暖房用の循環水であってもよい。循環ポンプ６ａは、必ずしも貯湯ユニット２００に設置する必要はなく、ヒートポンプユニット１００側に搭載してもよい。また、高温水流出入口１１ｂ、中温水取出口１１ｄ、配管１６ｑ、混合弁１０、及び給湯混合部１５は、貯湯タンク１１から温水を取出して、浴槽あるいは給湯端に給湯する給湯回路２０３を構成している。

本実施の形態では、ヒートポンプユニット１００の冷媒回路１０１による加熱能力の値を変更可能である。以下の説明では、ヒートポンプユニット１００の冷媒回路１０１による加熱能力を単に「加熱能力」と呼ぶ場合がある。加熱能力は、ヒートポンプユニット１００が時間当たりに水に与える熱量に相当する。加熱能力の単位は、例えばｋＷ（キロワット）である。圧縮機１は、例えばインバータ制御式のＤＣブラシレスモータ等を備えた駆動装置（図示せず）により駆動される。この場合には、当該駆動装置により圧縮機１の回転数を調整することで、圧縮機１から吐出する冷媒の圧力及び温度を変化させたり、加熱能力の値を変更したりすることができる。ただし、本開示のヒートポンプ給湯機においては、そのような駆動装置を用いなくてもよく、例えば、ヒートポンプユニット１００に複数台の圧縮機を搭載し、そのうちで稼動する圧縮機の台数を切り替えることで、吐出する冷媒の圧力及び温度、あるいは加熱能力の値を変更する構成としてもよい。

また、圧縮機１には、他の構造物を付加してもよい。そのような他の構造物としては、例えば、その吸込側に配置されて冷媒音を低減させるサクションマフラーのような容器と、圧縮機１の吐出側に流出した潤滑油を分離回収する油分離装置とが挙げられる。ヒートポンプユニット１００の冷媒としては、例えば二酸化炭素、Ｒ４１０Ａ、プロパン、プロピレンなどのように、高温出湯が可能な冷媒を用いるのが好ましいが、本開示のヒートポンプ給湯機においては、これらの冷媒に限定されるものではない。

次に、ヒートポンプ給湯機の制御系統について説明する。以下の説明では、水冷媒熱交換器２から流出する加熱水の温度を「沸き上げ温度」と呼ぶ。ヒートポンプユニット１００は、水冷媒熱交換器２に流入する水の温度を検出する入水温度センサ１３ａと、沸き上げ温度を検出する沸き上げ温度センサ１３ｂと、ヒートポンプユニット１００の周囲の外気温度を検出する外気温度センサ１３ｃとを備えている。沸き上げ温度センサ１３ｂは、水冷媒熱交換器２の流出口の近傍に配置されている。また、冷媒回路１０１は、圧縮機１から吐出される冷媒の温度を検出する吐出温度センサ１３ｄと、圧縮機１に吸込まれる冷媒の温度を検出する吸込温度センサ１３ｅと、空気熱交換器４の入口もしくは中間部となる位置で冷媒の温度を検出する蒸発温度センサ１３ｆとを備えている。貯湯ユニット２００には、複数の貯湯温度センサ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊが設けられている。貯湯温度センサ１３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊは、互いに異なる高さの位置において貯湯タンク１１に設置され、それぞれの設置場所で貯湯タンク１１内の水温を検出する。

本実施の形態のヒートポンプ給湯機は、ヒートポンプユニット１００に搭載されたヒートポンプ制御装置１４と、貯湯ユニット２００に搭載された給湯機制御装置５０を備えている。ヒートポンプ制御装置１４及び給湯機制御装置５０のそれぞれは、メモリ及びプロセッサを有するマイクロコンピュータ等を備えている。ヒートポンプ制御装置１４と給湯機制御装置５０とは、双方向に通信可能に接続されている。本実施の形態では、ヒートポンプ制御装置１４と給湯機制御装置５０とが連携してヒートポンプ給湯機の動作を制御する。ヒートポンプ制御装置１４及び給湯機制御装置５０は、ヒートポンプユニット１００により加熱された湯すなわち加熱水を貯湯タンク１１に流入させる沸き上げ運転を制御する制御手段に相当している。

本開示では、ヒートポンプ制御装置１４と、給湯機制御装置５０と、リモコン５１と、後述する配電制御装置６２のうちの二以上が連携して、ヒートポンプ給湯機の動作を制御してもよい。以下の説明において、給湯機制御装置５０あるいは配電制御装置６２が実行すると記載されたいずれの処理についても、ヒートポンプ制御装置１４が単独で実行してもよいし、給湯機制御装置５０が単独で実行してもよいし、リモコン５１が単独で実行してもよいし、配電制御装置６２が単独で実行してもよいし、ヒートポンプ制御装置１４、給湯機制御装置５０、リモコン５１及び配電制御装置６２のうちの二以上が連携して実行してもよい。また、本開示におけるヒートポンプ給湯機の制御手段は、本実施の形態のように複数の制御装置が連携する構成に限らず、単一の制御装置によって構成されるものでもよい。

給湯機制御装置５０と、リモコン５１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。リモコン５１は、ユーザーインターフェースの例である。リモコン５１は、情報を表示する表示部５１ａと、使用者が操作する操作部５１ｂとを有する。リモコン５１は、表示部５１ａ及び操作部５１ｂの両方の機能を有するタッチスクリーンを備えてもよい。使用者等の人間は、リモコン５１を操作することで、ヒートポンプ給湯機を遠隔操作したり、各種の設定などを行ったりすることが可能である。表示部５１ａは、使用者等の人間に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５１は、表示部５１ａ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。リモコン５１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。複数のリモコン５１が給湯機制御装置５０に対して通信可能でもよい。リモコン５１に加えて、またはリモコン５１に代えて、例えばスマートフォンのような携帯端末、スマートスピーカ、テレビなどの機器を、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。給湯機制御装置５０と、リモコン５１その他のユーザーインターフェースとが、インターネットあるいはローカルエリアネットワークを介して通信可能でもよい。以下の説明において、リモコン５１を用いた動作は、リモコン５１以外のユーザーインターフェースを用いた動作に代用してもよい。

給湯機制御装置５０には、ヒートポンプ給湯機が備える各種のセンサの出力と、リモコン５１に対する使用者の操作内容の情報などが入力される。給湯機制御装置５０は、これらの入力情報に基づいてヒートポンプユニット１００及び貯湯ユニット２００の動作をそれぞれ制御する。例えば、給湯機制御装置５０は、圧縮機１、循環ポンプ６ａ、及び追焚用ポンプ６ｂの運転状態と、膨張弁３の開度と、切替弁７、切替弁８、切替弁９、及び混合弁１０の流路方向あるいは切替位置等を制御する。また、給湯機制御装置５０は、後述のように、沸き上げ運転、追焚運転等を実行する。給湯機制御装置５０は、沸き上げ運転中に、沸き上げ温度の制御と、冷媒回路１０１の加熱能力の制御とを実行する。

本実施の形態において、深夜時間帯は、他の時間帯に比べて電気料金単価が割安な時間帯である。深夜時間帯は、例えば、２３時から翌朝７時までの時間帯である。昼間時間帯は、深夜時間帯以外の時間帯である。昼間時間帯は、例えば、７時から２３時までの時間帯である。この昼間時間帯は、深夜時間帯に比べて電気料金単価が割高な時間帯となる。ただし、深夜時間帯及び昼間時間帯は、本実施の形態での例に限定されるものではなく、それらの開始時刻及び終了時刻は、電力供給事業者との契約などに応じて変化し得るものである。給湯機制御装置５０は、深夜時間帯及び昼間時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を記憶している。給湯機制御装置５０は、タイマー機能を有しており、現在の時刻が深夜時間帯にあるか昼間時間帯にあるかを判別できる。また、給湯機制御装置５０は、リモコン５１または外部機器から、深夜時間帯及び昼間時間帯の開始時刻及び終了時刻の情報を取得してもよい。

本実施の形態における給湯機制御装置５０は、給湯に使用された熱量（以下、「給湯使用熱量」と称する）を算出する給湯熱量算出手段５２を備える。給湯熱量算出手段５２は、給水温度センサ１３ｋが検出する給水温度と、給湯温度センサ１３ｌが検出する給湯温度と、風呂給湯温度センサ１３ｍが検出する給湯温度と、給湯流量センサ１７ａが検出する給湯流量と、風呂給湯流量センサ１７ｂが検出する給湯流量とに基づいて、給湯使用熱量を算出する。給水温度センサ１３ｋが検出する給水温度とは、水源から給水端へ供給された低温水の温度である。給湯温度センサ１３ｌが検出する給湯温度とは、給湯混合部１５から浴槽以外の給湯端へ供給された湯の温度である。風呂給湯温度センサ１３ｍが検出する給湯温度とは、給湯混合部１５から浴槽へ供給された湯の温度である。給湯流量センサ１７ａが検出する給湯流量とは、給湯混合部１５から上記給湯端へ供給された湯の流量である。風呂給湯流量センサ１７ｂが検出する給湯流量とは、給湯混合部１５から浴槽へ供給された湯の流量である。

給湯機制御装置５０は、過去所定期間（例えば過去２週間）に給湯熱量算出手段５２により算出された給湯使用熱量に関するデータを記憶することにより、給湯使用熱量を学習する機能を有している。例えば、給湯機制御装置５０は、過去所定期間の給湯使用熱量を統計的に処理することにより、給湯使用熱量を学習する。また、給湯機制御装置５０は、一日のうちの時間ごとに給湯使用熱量を学習してもよい。過去所定期間の給湯使用熱量は、過去の給湯負荷に相当する。

次に、図２を参照しつつ、ヒートポンプ給湯機の沸き上げ運転の動作について説明する。図２は、実施の形態１によるヒートポンプ給湯機における沸き上げ運転のときの水及び冷媒の流れを示す図である。図２に示すように、沸き上げ運転では、冷媒回路１０１及び貯湯回路２０１を作動させることにより、貯湯タンク１１の取水口１１ｆから流出させた低温水を冷媒回路１０１により加熱し、水冷媒熱交換器２の流出口から流出する高温の加熱水を高温水流出入口１１ｂから貯湯タンク１１内に流入させる。

沸き上げ運転について、さらに以下に説明する。冷媒回路１０１では、圧縮機１から吐出された高温高圧のガス冷媒が水冷媒熱交換器２を流通する水に放熱しながら温度低下する。このとき、高圧側冷媒圧力が臨界圧以下であれば、冷媒は液化しながら放熱する。また、水冷媒熱交換器２から流出した高圧低温の冷媒は、膨張弁３を通過することにより低圧気液二相の状態に減圧される。そして、この冷媒は、空気熱交換器４内を流通しつつ外気から吸熱することにより、蒸発してガス化される。空気熱交換器４から流出した低圧冷媒は、圧縮機１に吸込まれて循環するので、この循環により冷凍サイクルすなわちヒートポンプサイクルが形成される。

また、切替弁７により配管１６ａと配管１６ｂとが相互に接続され、切替弁８により配管１６ｂと配管１６ｎとが相互に接続され、切替弁９により配管１６ｈと配管１６ｊとが相互に接続される。これにより、貯湯回路２０１が形成される。そして、循環ポンプ６ａが作動すると、貯湯タンク１１内の水は、取水口１１ｆから配管１６ｈ，１６ｊ，１６ｋを通って水冷媒熱交換器２に導入される。そして、この水は、水冷媒熱交換器２内でガス冷媒により加熱され、加熱水となって水冷媒熱交換器２から流出する。この加熱水は、配管１６ａ，１６ｂ，１６ｎ，１６ｑを通過して高温水流出入口１１ｂから貯湯タンク１１内に流入する。このように、沸き上げ運転が実行されると、貯湯タンク１１の上部が高温水となり下部が低温水となる温度分布状態を維持しつつ、貯湯される。

次に、沸き上げ運転時に給湯機制御装置５０が実行する加熱水の温度制御及び冷媒回路１０１の加熱能力制御について説明する。まず、温度制御とは、沸き上げ温度センサ１３ｂにより検出される沸き上げ温度が所定の目標沸き上げ温度に等しくなるように、循環ポンプ６ａの回転数をフィードバック制御するものである。このフィードバック制御は、例えば、一定の時間間隔で周期的に実行される。沸き上げ運転では、目標沸き上げ温度を所定の目標貯湯温度に設定した状態で貯湯を実行する。すなわち、目標沸き上げ温度は、目標貯湯温度に等しい。例えば、給湯機制御装置５０は、貯湯タンク１１の容量との関係において、目標貯湯量を貯湯タンク１１に貯えることができるように目標貯湯温度すなわち目標沸き上げ温度を設定する。目標貯湯量は、貯湯タンク１１に貯える熱量の目標値に相当する。給湯機制御装置５０は、例えばリモコン５１の操作内容等に基づいて目標貯湯量を設定してもよいし、過去の給湯使用熱量を学習した情報に基づいて目標貯湯量を算出してもよい。また、給湯機制御装置５０は、目標貯湯温度すなわち目標沸き上げ温度が、予め定められた範囲内（例えば、６５～９０℃）に収まるように設定する。

上記温度制御では、水冷媒熱交換器２に出入りする加熱水の流量を制御するだけなので、温度制御により実現される沸き上げ温度の最高値は、冷媒回路１０１の加熱能力に依存している。従って、冷媒回路１０１には、目標沸き上げ温度が設定範囲内の最大値（上記例では、９０℃）に設定された場合でも、これを実現できるだけの加熱能力が要求される。このため、加熱能力制御では、例えば、貯湯タンク１１内の貯湯量、外気温度、給水温度等に基づいて上記要求を満たす加熱能力の目標値（目標加熱能力）を設定し、冷媒回路１０１の実際の加熱能力が目標加熱能力に等しくなるように、圧縮機１の回転数等を制御する。このように加熱能力を制御すれば、目標沸き上げ温度の設定及び外部条件がどのように変化した場合でも、要求される沸き上げ温度を安定的に確保することができる。加熱能力制御は、例えば、一定の時間間隔で周期的に実行される。また、圧縮機１の回転数には、耐久性の観点から上限回転数及び下限回転数が設けられている。

また、本開示では、ヒートポンプユニット１００として、例えば冷媒の圧力が臨界圧力以上となる超臨界ヒートポンプユニットだけでなく、臨界圧力以下で作動するヒートポンプユニットを用いてもよい。この場合、冷媒としてはフロンガス、アンモニア等を用いてもよい。

図３は、実施の形態１によるヒートポンプ給湯機が設置された建物３００の模式的な断面図である。図３に示すように、建物３００に対して、ヒートポンプユニット１００、貯湯ユニット２００、太陽光発電装置６０、分電盤６１、配電制御装置６２などが備えられている。建物３００の用途は、例えば、住居でもよいし、店舗、施設、オフィスなどでもよい。

太陽光発電装置６０は、太陽光を受けて発電する太陽電池等を備えており、太陽光発電を行う。太陽光発電装置６０は、配線６４を介して分電盤６１の入力側に接続され、発電した電力を分電盤６１に送電する。分電盤６１は、電力の入出力及び分配を行う電源回路として構成され、電力線６３を介して電力会社の電力系統と接続されている。分電盤６１は、電力線６３を介して電力会社から電力を買電したり、電力線６３を介して電力会社に電力を売電したりする。分電盤６１の出力側に、配線６５を介して貯湯ユニット２００が接続されている。分電盤６１から配線６５により供給される電力を受けてヒートポンプ給湯機が作動する。以下の説明では、ヒートポンプ給湯機以外に、分電盤６１から電力供給を受ける電気機器（図示省略）を「他電気機器」と称する。他電気機器は、例えば、空調機、照明器具、冷蔵庫、洗濯機、電気自動車のうちの少なくとも一つを含んでいてもよい。他電気機器は、配線（図示省略）を介して分電盤６１の出力側に接続される。

配電制御装置６２は、配線６６を介して、分電盤６１に接続されている。配電制御装置６２は、少なくとも一つのメモリと、少なくとも一つのプロセッサとを備える。配電制御装置６２は、例えば、ＥＭＳ（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）コントローラ等により構成されていてもよい。配電制御装置６２は、太陽光発電装置６０の情報及びヒートポンプ給湯機の情報を分電盤６１または通信装置７０を介して取得する機能と、分電盤６１の作動状態を制御する機能と、通信装置７０を介して給湯機制御装置５０に指令を送信する機能とを備えている。

配電制御装置６２が取得する情報には、太陽光発電装置６０の発電量の情報と、貯湯タンク１１の貯湯量の情報とが含まれている。太陽光発電装置６０の発電量とは、太陽光発電装置６０が発電する電力量である。なお、本開示において、「電力量」とは、単位時間ごとの電力量を意味する。例えば、本開示における各種の電力量は、３０分間ごとの電力量でもよいし、１時間ごとの電力量でもよい。本開示において、「貯湯量」とは、貯湯タンク１１に貯えられた熱量に相当する。給湯機制御装置５０は、貯湯温度センサ１３ｇ～１３ｊで検出された温度を用いて、貯湯量を計算できる。

配電制御装置６２には、各種の操作に用いられる選択スイッチ６２ａが設けられている。配電制御装置６２は、通信装置７０を介してインターネット等の外部ネットワークと通信し、外部ネットワークから、天気予報を始めとする各種の情報を取得する機能を有している。通信装置７０は、給湯機制御装置５０及び配電制御装置６２と無線通信を行うように構成されていてもよい。

以下の説明では、ヒートポンプ給湯機の消費電力と、他電気機器の消費電力との合計を「全消費電力」と称する。給湯機制御装置５０は、沸き上げ運転の加熱能力の値が異なる複数の運転モードを有している。加熱能力が小さいほど、沸き上げ運転中のヒートポンプ給湯機の消費電力は低くなる。本実施の形態では、必要に応じて加熱能力の小さい運転モードを選択することにより、ヒートポンプ給湯機の消費電力を低減することができる。これにより、全消費電力が太陽光発電装置６０の発電電力を超えないようにする上で有利になる。

次に、本実施の形態による太陽光発電装置６０の動作を説明する。昼間の太陽光を受け、太陽光発電装置６０は発電する。太陽光で発電された電力は、配線６４を介して分電盤６１に送電される。このとき、分電盤６１は、太陽光発電装置６０の発電電力から全消費電力を減じた電力を、電力線６３により逆潮流させ、電力会社に売電する。

太陽光発電装置６０の非発電時に、分電盤６１は、電力会社から電力線６３を介して供給される電力をヒートポンプ給湯機に供給する。なお、分電盤６１の動作は、分電盤６１に搭載された制御回路等の指令に基づいて実行してもよいし、配電制御装置６２の指令に基づいて実行してもよい。

配電制御装置６２は、余剰電力演算部を備える。余剰電力演算部は、太陽光発電装置６０の発電量と、ヒートポンプ給湯機以外の他電気機器の消費電力量とから、太陽光発電による余剰電力量を算出する。余剰電力量は、太陽光発電装置６０の発電量から、ヒートポンプ給湯機以外の他電気機器の消費電力量を差し引いた値でもよい。

配電制御装置６２は、過去所定期間（例えば、過去２週間）における毎日の余剰電力量の値を記憶する。配電制御装置６２は、時刻の情報と共に余剰電力量の値を記憶してもよい。ヒートポンプ給湯機が利用可能な余剰電力量を以下「利用可能余剰電力量」と称する。配電制御装置６２は、例えば深夜時間帯の前に、過去所定期間における余剰電力量の記憶値から、翌日の利用可能余剰電力量の値を決定する。その決定された利用可能余剰電力量の値に応じて、配電制御装置６２は、ヒートポンプ給湯機の第一加熱能力を設定する。この際、配電制御装置６２は、第一加熱能力の沸き上げ運転を実行しているときのヒートポンプ給湯機の消費電力量が、利用可能余剰電力量以内になるように、第一加熱能力を決定する。

余剰電力演算部により算出された余剰電力量が利用可能余剰電力量以上となる時間帯を以下「余剰電力発生時間帯」と称する。給湯機制御装置５０は、余剰電力発生時間帯になると、第一加熱能力の沸き上げ運転を開始する。本実施の形態であれば、余剰電力発生時間帯に、事前に設定された第一加熱能力で沸き上げ運転を実行するので、加熱能力を変動させる機会を少なくすることができる。このため、加熱能力の変動時の動作安定までに時間を要することに起因する沸き上げ量の低下を防止する上で有利になる。それゆえ、貯湯量が不足することを確実に防止できる。

配電制御装置６２は、過去所定期間における余剰電力量の記憶値のうちの最小値を利用可能余剰電力量として設定してもよい。ただし、沸き上げ運転を実行可能なヒートポンプ給湯機の最小消費電力量よりも余剰電力量が少ないと、電力系統からの買電が発生するため、電気料金が上昇する。このため、配電制御装置６２は、過去所定期間における余剰電力量の記憶値のうち、上記最小消費電力量よりも小さい値を除いた中での最小値を利用可能余剰電力量として決定してもよい。上記のようにすることで、太陽光発電装置６０の発電電力を用いて沸き上げ運転を実行するときに、ヒートポンプ給湯機の消費電力量が余剰電力量を上回ることをより確実に防止することができ、電力系統からの買電をより確実に抑制することが可能となる。

第一加熱能力の沸き上げ運転の実行中に、余剰電力演算部により演算される現在の余剰電力量が基準よりも大きい場合には、給湯機制御装置５０は、加熱能力を、第一加熱能力よりも大きい第二加熱能力に切り替えてもよい。その後、給湯機制御装置５０は、第二加熱能力の沸き上げ運転を、少なくとも所定時間だけ、継続してもよい。この所定時間を以下「最低継続時間」と称する。給湯機制御装置５０または配電制御装置６２は、ヒートポンプ給湯機の消費電力量が現在の余剰電力量を上回らないように、第二加熱能力の値を決めてもよい。余剰電力量に余裕がある場合に、上記のようにして第一加熱能力よりも大きい第二加熱能力の沸き上げ運転に切り替えることで、太陽光発電装置６０の発電電力をより有効に活用できる。また、第二加熱能力の沸き上げ運転に切り替えた場合には、その後の余剰電力量の変動にかかわらず、少なくとも最低継続時間は、第二加熱能力の沸き上げ運転を続ける。このため、加熱能力を変動させる機会の増加を防止できるので、加熱能力の変動時の動作安定までに時間を要することに起因する沸き上げ量の低下を回避できる。それゆえ、貯湯量が不足することを確実に防止できる。なお、最低継続時間は、加熱能力の変動による沸き上げ運転の効率の低下を回避できる値として、予め設定されている。例えば、最低継続時間は、１時間でもよいし、２時間でもよい。

給湯機制御装置５０は、第二加熱能力の沸き上げ運転を開始してから最低継続時間が経過したときに、余剰電力演算部により演算される現在の余剰電力量に比べて現在のヒートポンプ給湯機の消費電力量が大きい場合には、第二加熱能力の沸き上げ運転から第一加熱能力の沸き上げ運転に切り替えてもよい。これにより、ヒートポンプ給湯機の消費電力量が低下するので、電力系統からの買電を抑制することが可能となる。

第二加熱能力の沸き上げ運転を開始した場合に、給湯機制御装置５０は、上述した最低継続時間を用いた制御に代えて、以下の制御をしてもよい。第二加熱能力の沸き上げ運転の実行中に、給湯機制御装置５０は、第二加熱能力の沸き上げ運転の開始時刻から現在までの貯湯タンク１１の貯湯量の実際の増加分である第一増加分を貯湯温度センサ１３ｇ～１３ｊの検出温度を用いて算出するとともに、当該開始時刻後も第一加熱能力の沸き上げ運転を続けたと仮定した場合の当該開始時刻から現在までの貯湯タンク１１の貯湯量の増加分である第二増加分を計算する。第二増加分は、例えば、当該開始時刻から現在までの時間の長さを第一加熱能力の値に乗ずることで、計算できる。第二加熱能力の沸き上げ運転の実行中に、給湯機制御装置５０は、現在の余剰電力量に比べて現在のヒートポンプ給湯機の消費電力量が大きいときに、第一増加分が第二増加分以上であれば第二加熱能力の沸き上げ運転から第一加熱能力の沸き上げ運転に切り替え、第一増加分が第二増加分未満であれば第二加熱能力の沸き上げ運転を続ける。これにより、加熱能力の変動時の動作安定までに時間を要することに起因する沸き上げ量の低下を確実に防止しつつ、電力系統からの買電を確実に抑制することが可能となる。

なお、給湯機制御装置５０は、第二加熱能力の沸き上げ運転の開始時刻から現在までの間に貯湯タンク１１からの給湯を使用者が利用している場合には、その給湯使用熱量を考慮して、上記の増加分を計算する。

図４は、実施の形態１によるヒートポンプ給湯機が太陽光発電の余剰電力を利用して沸き上げ運転を実行する際のフローチャートである。余剰電力を利用した沸き上げ運転の制御は、給湯機制御装置５０と配電制御装置６２のいずれが主となって実行してもよいが、以下では、配電制御装置６２が主となって制御を実行する例について説明する。配電制御装置６２は、太陽光発電装置６０の発電量の情報と、貯湯タンク１１の貯湯量の情報とを分電盤６１を介して取得すると共に、通信装置７０を介してインターネット情報を取得する。

深夜時間帯の沸き上げ運転を開始する前に、ステップＳ１として、配電制御装置６２は、過去所定期間における毎日の余剰電力量の記憶値から、翌日の利用可能余剰電力量の値を設定する。続いて、ステップＳ２として、配電制御装置６２は、ヒートポンプ給湯機の消費電力量が利用可能余剰電力量以内になるような第一加熱能力の値を設定する。この際、配電制御装置６２は、例えば、外気温度、入水温度、沸き上げ温度から定まる加熱能力マップを用いて、第一加熱能力の値を算出してもよい。あるいは、配電制御装置６２は、外気温度、入水温度、沸き上げ温度から加熱能力を算出する関数を用いて、第一加熱能力の値を算出してもよい。

次に、配電制御装置６２は、深夜時間帯の終了時刻以降の翌日において、ステップＳ３として、余剰電力演算部により演算される現在の余剰電力量が、ステップＳ１で設定された利用可能余剰電力量以上になったかどうかを判断する。現在の余剰電力量が利用可能余剰電力量以上になると、ステップＳ４として、配電制御装置６２は、第一加熱能力の沸き上げ運転を指令する指令信号を給湯機制御装置５０へ送信する。

ステップＳ５として、上記指令信号を受信した給湯機制御装置５０は、第一加熱能力の沸き上げ運転を開始する。第一加熱能力の沸き上げ運転の実行中に、余剰電力演算部は、太陽光発電装置６０の発電量と、ヒートポンプ給湯機以外の他電気機器の消費電力量とから、現在の余剰電力量を算出する。ステップＳ６として、配電制御装置６２は、現在の余剰電力量の値と、第一加熱能力の沸き上げ運転を実行中のヒートポンプ給湯機の現在の消費電力量の値とを用いて、電力余剰状態が発生しているか否かを判定する。電力余剰状態は、現在のヒートポンプ給湯機及び他電気機器の消費電力量に対して、現在の余剰電力量が余っている状態に相当する。例えば、配電制御装置６２は、現在の余剰電力量が、現在のヒートポンプ給湯機の消費電力量に対して、所定量以上大きい場合に、電力余剰状態が発生していると判定してもよい。

ステップＳ６で電力余剰状態が発生している判定した場合には、ステップＳ７に進み、配電制御装置６２は、第二加熱能力の沸き上げ運転を指令する指令信号を給湯機制御装置５０へ送信する。当該指令信号を受信した給湯機制御装置５０は、第一加熱能力から第二加熱能力に切り替えて、沸き上げ運転を続ける。この際、給湯機制御装置５０は、第一加熱能力の沸き上げ運転のときと同じ沸き上げ温度で、第二加熱能力の沸き上げ運転を実行する。

なお、ステップＳ６及びステップＳ７の処理において、配電制御装置６２は、複数段階の判定値を用いて電力余剰状態を判定し、現在の余剰電力量が大きいほど、第二加熱能力の値が大きくなるように第二加熱能力の値を変更してもよい。これにより、余剰電力の活用量をより増加させることが可能となる。

ステップＳ７からステップＳ８に進み、配電制御装置６２は、余剰電力演算部により演算される現在の余剰電力量に比べて、第二加熱能力の沸き上げ運転を実行中のヒートポンプ給湯機の現在の消費電力量が大きいかどうかを判断する。現在の余剰電力量がヒートポンプ給湯機の現在の消費電力量以上である場合には、配電制御装置６２は、第二加熱能力の沸き上げ運転を継続させ、ステップＳ１１に進む。すなわち、配電制御装置６２は、給湯機制御装置５０に対して、第二加熱能力の沸き上げ運転を指令する指令信号を継続して送信するか、加熱能力の変更の信号を送信しない。

これに対し、現在の余剰電力量がヒートポンプ給湯機の現在の消費電力量よりも小さい場合には、ステップＳ８からステップＳ９に進み、配電制御装置６２は、第二加熱能力の沸き上げ運転の開始時刻から最低継続時間が経過したかどうかを判断する。第二加熱能力の沸き上げ運転の開始時刻から最低継続時間がまだ経過していない場合には、配電制御装置６２は、第二加熱能力の沸き上げ運転を継続させ、ステップＳ１１に進む。一方、第二加熱能力の沸き上げ運転の開始時刻から最低継続時間がすでに経過している場合には、ステップＳ９からステップＳ１０に進み、配電制御装置６２は、第一加熱能力の沸き上げ運転を指令する指令信号を給湯機制御装置５０へ送信する。当該指令信号を受信した給湯機制御装置５０は、第二加熱能力から第一加熱能力に切り替えて、沸き上げ運転を続ける。

ステップＳ１０からステップＳ１１に進む。また、ステップＳ６で電力余剰状態が発生していない判定された場合にも、ステップＳ１１に進む。ステップＳ１１で、給湯機制御装置５０は、現在の貯湯量が目標貯湯量に達したかどうかを判断する。現在の貯湯量が目標貯湯量に達した場合には、ステップＳ１２に進み、給湯機制御装置５０は、沸き上げ運転を停止する。このように、給湯機制御装置５０は、余剰電力発生時間帯に、沸き上げ運転により加熱可能な湯水が貯湯タンク１１内にあっても、貯湯タンク１１の貯湯量が目標貯湯量に達すると、沸き上げ運転を停止する。

沸き上げ運転を停止すると、給湯機制御装置５０は、ヒートポンプ給湯機の停止信号と、現在の貯湯量の情報とを配電制御装置６２に送信する。それらを受信した配電制御装置６２は、電力余剰状態が発生しており、追加で沸き上げ運転が実施可能であるとしても、再度の沸き上げ運転の指令信号を給湯機制御装置５０に出力しない。これにより、当日の余剰電力活用量は低減するが、翌日のヒートポンプ給湯機の沸き上げ運転時にＣＯＰ（成績係数）が低くなることによる貯湯熱量の低減を防止することができる。すなわち、ヒートポンプユニット１００の消費電力に対する加熱能力の割合の低下を防止できる。なぜならば、目標貯湯量以上に貯湯タンク１１に湯を貯えると、使用されない湯が翌日まで残り、翌日の沸き上げ運転開始時には、貯湯タンク１１内に残湯が拡散し、４０℃程度の中温水が貯湯タンク１１内に増加するためである。ヒートポンプユニット１００への入水温度が高いほど、ヒートポンプ給湯機のＣＯＰは低くなる傾向がある。このため、必要以上に貯湯タンク１１に貯湯することを防止することで、沸き上げ運転のときに、入水温度が高くなることを回避し、低ＣＯＰの運転を防止することができる。つまり、同一消費電力における加熱能力を高く維持することが可能となる。

ここで、「目標貯湯量」とは、ヒートポンプ給湯機が深夜時間帯の沸き上げ運転と余剰電力発生時の沸き上げ運転とにより、余剰電力発生時の沸き上げ運転の終了時までに貯湯タンク１１内に貯めるべき熱量である。また、深夜時間帯の沸き上げ運転を実行する前に貯湯タンク１１内に残っている湯の熱量を「残湯熱量」と称する。配電制御装置６２は、貯湯温度センサ１３ｇ～１３ｊで検出する温度の少なくとも１つ以上を用いて残湯熱量を算出する。本実施の形態において、沸き上げ必要熱量及び残湯熱量は、基準給湯温度の湯の熱量に換算したときの湯量［Ｌ］を単位として計算される。

配電制御装置６２は、例えば、深夜時間帯の開始時刻またはその直前に目標貯湯量を次のようにして算出する。まず、配電制御装置６２は、過去所定期間内に学習した湯の使用実績である給湯使用熱量と、使用者が設定した条件とに応じて、目標貯湯量を算出する。この際、配電制御装置６２は、過去の給湯負荷が大きいほど、目標貯湯量が大きくなるように算出する。次いで、配電制御装置６２は、上記の目標貯湯量から現在の残湯熱量を差し引くことにより沸き上げ必要熱量を算出する。

続いて、配電制御装置６２は、沸き上げ必要熱量［Ｌ］と、貯湯タンク容量［Ｌ］と、残湯体積［Ｌ］とを用いて、次の式（１）にしたがい、目標沸き上げ温度Ｔｏを算出する。
Ｔｏ＝沸き上げ必要熱量［Ｌ］×（基準給湯温度［℃］－給水温度［℃］）／（貯湯タンク容量［Ｌ］－残湯体積［Ｌ］）＋給水温度［℃］ ・・・式（１）

ここで、貯湯タンク容量［Ｌ］は、貯湯タンク１１の容量である。残湯体積［Ｌ］は、貯湯タンク１１内に残っている湯の体積である。貯湯タンク容量［Ｌ］から残湯体積［Ｌ］を差し引いた値は、沸き上げ運転の開始から終了までに加熱される水の総体積に相当する。本実施の形態では、過去の給湯負荷が大きいほど、沸き上げ必要熱量が大きくなるので、目標沸き上げ温度Ｔｏが高くなる。

配電制御装置６２は、通信装置７０を介して取得した翌日の天気予報などの情報を用いて、翌日の余剰電力発生時間帯を予測できる。配電制御装置６２は、ステップＳ２で定めた余剰電力発生時の第一加熱能力と、翌日の余剰電力発生時間帯の予測値とから、翌日の余剰電力発生時間帯に沸き上げ可能な沸き上げ熱量を予測できる。配電制御装置６２は、沸き上げ必要熱量から、翌日の余剰電力発生時間帯に第一加熱能力の沸き上げ運転で貯えられる予測熱量を減じた熱量を、深夜時間帯の沸き上げ運転での沸き上げ熱量とする。当該沸き上げ熱量を深夜時間帯の沸き上げ運転で貯湯タンク１１に貯えることで、１日に必要な貯湯量を、余剰電力発生時の沸き上げ運転の完了時に、貯湯タンク１１内に確保することができる。

変形例として、配電制御装置６２は、沸き上げ必要熱量から、翌日の余剰電力発生時間帯に第一加熱能力の沸き上げ運転で貯えられる予測熱量及び第二加熱能力の沸き上げ運転で貯えられる予測熱量を減じた熱量を、深夜時間帯の沸き上げ運転での沸き上げ熱量としてもよい。例えば、配電制御装置６２は、通信装置７０を介して取得した情報と過去の余剰電力量の学習値とから、余剰電力発生時間帯に第二加熱能力の沸き上げ運転を実行可能な時間帯を予測し、第一加熱能力から第二加熱能力に増加することによる沸き上げ熱量の増加分を予測し、深夜時間帯の沸き上げ運転での沸き上げ熱量から、当該増加分を減じてもよい。これにより、深夜時間帯での沸き上げ熱量が低減でき、電力系統からの買電を少なくすることができる。

配電制御装置６２は、翌日の余剰電力量を予測する予測手段を備えていてもよい。例えば、配電制御装置６２は、翌日の天気予報などの情報を用いて、翌日の余剰電力量を予測してもよい。その予測された翌日の余剰電力量が、沸き上げ運転を実行可能なヒートポンプ給湯機の最小消費電力量よりも小さい場合には、配電制御装置６２は、余剰電力発生時間帯において、貯湯タンク１１の貯湯量が目標貯湯量に達した後も、沸き上げ運転を続けるように給湯機制御装置５０に指令してもよい。これにより、翌日の余剰電力量が、沸き上げ運転を実行可能なヒートポンプ給湯機の最小消費電力量に満たないと予測される場合には、当日の余剰電力を用いて、翌日のために貯湯量を余分に増やしておくことが可能となる。

本実施の形態では、余剰電力発生時間帯に、余剰電力演算部により演算される現在の余剰電力量から、現在のヒートポンプ給湯機の消費電力量を引いた残りの電力量を報知する報知手段が備えられていてもよい。例えば、当該残りの電力量の情報を、リモコン５１の表示部５１ａと、配電制御装置６２の表示部６２ｂとの少なくとも一方に表示して報知してもよい。これにより、使用者は、余剰電力量の範囲内でヒートポンプ給湯機が動作しているか否かを容易に認識することができる。

１ 圧縮機、 ２ 水冷媒熱交換器、 ３ 膨張弁、 ４ 空気熱交換器、 ５ ファン、 ６ａ 循環ポンプ、 ６ｂ 追焚用ポンプ、 ７，８，９ 切替弁、 １０ 混合弁、 １１ 貯湯タンク、 １１ａ 高温水取出口、 １１ｂ 高温水流出入口、 １１ｃ 追焚戻し口、 １１ｄ 中温水取出口、 １１ｅ 低温水戻し口、 １１ｆ 取水口、 １１ｇ 給水口、 １２ 追焚熱交換器、 １３ａ 入水温度センサ、 １３ｂ 沸き上げ温度センサ、 １３ｃ 外気温度センサ、 １３ｄ 吐出温度センサ、 １３ｅ 吸込温度センサ、 １３ｆ 蒸発温度センサ、 １３ｇ，１３ｈ，１３ｉ，１３ｊ 貯湯温度センサ、 １３ｋ 給水温度センサ、 １３ｌ 給湯温度センサ、 １３ｍ 風呂給湯温度センサ、 １４ ヒートポンプ制御装置、 １５ 給湯混合部、 １７ａ 給湯流量センサ、 １７ｂ 風呂給湯流量センサ、 ５０ 給湯機制御装置、 ５１ リモコン、 ５１ａ 表示部、 ５１ｂ 操作部、 ５２ 給湯熱量算出手段、 ６０ 太陽光発電装置、 ６１ 分電盤、 ６２ 配電制御装置、 ６２ａ 選択スイッチ、 ６２ｂ 表示部、 ６３ 電力線、 ６４ 配線、 ６５ 配線、 ６６ 配線、 ７０ 通信装置、 １００ ヒートポンプユニット、 １０１ 冷媒回路、 ２００ 貯湯ユニット、 ２０１ 貯湯回路、 ２０２ 追焚回路、 ２０３ 給湯回路、 ３００ 建物

Claims (10)

1. 水を加熱するヒートポンプサイクルを有し、加熱能力を変更可能な加熱手段と、
   貯湯タンクと、
   前記加熱手段により加熱された湯を前記貯湯タンクに貯める沸き上げ運転を制御する制御手段と、
   を備えるヒートポンプ給湯機であって、
   太陽光発電装置の発電量と、前記ヒートポンプ給湯機以外の他電気機器の消費電力量とから、太陽光発電による余剰電力量を算出する余剰電力演算部をさらに備え、
   前記制御手段は、過去所定期間における前記余剰電力量の記憶値から、前記ヒートポンプ給湯機が利用可能な余剰電力量である利用可能余剰電力量を決定し、前記ヒートポンプ給湯機の消費電力量が前記利用可能余剰電力量以内となる前記加熱能力である第一加熱能力を決定し、
   前記余剰電力演算部により算出された前記余剰電力量が前記利用可能余剰電力量以上となる余剰電力発生時間帯になると、前記制御手段は、前記第一加熱能力の前記沸き上げ運転を開始するヒートポンプ給湯機。
2. 前記利用可能余剰電力量は、前記過去所定期間における前記余剰電力量の最小値である請求項１に記載のヒートポンプ給湯機。
3. 前記第一加熱能力の前記沸き上げ運転の実行中に、現在の前記余剰電力量が基準よりも大きい場合には、前記制御手段は、前記加熱能力を、前記第一加熱能力よりも大きい第二加熱能力に切り替え、前記第二加熱能力の前記沸き上げ運転を、所定時間以上継続する請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
4. 前記第二加熱能力の前記沸き上げ運転を開始してから前記所定時間が経過したときに、現在の前記余剰電力量に比べて現在の前記ヒートポンプ給湯機の消費電力量が大きい場合には、前記制御手段は、前記第二加熱能力の前記沸き上げ運転から前記第一加熱能力の前記沸き上げ運転に切り替える請求項３に記載のヒートポンプ給湯機。
5. 前記第一加熱能力の前記沸き上げ運転の実行中に、現在の前記余剰電力量が基準よりも大きい場合には、前記制御手段は、前記加熱能力を、前記第一加熱能力よりも大きい第二加熱能力に切り替え、
   前記第二加熱能力の前記沸き上げ運転の実行中に、前記制御手段は、前記第二加熱能力の前記沸き上げ運転の開始時刻から現在までの前記貯湯タンクの貯湯量の実際の増加分である第一増加分と、前記開始時刻後も前記第一加熱能力の前記沸き上げ運転を続けたと仮定した場合の前記開始時刻から現在までの前記貯湯タンクの貯湯量の増加分である第二増加分とを計算し、現在の前記余剰電力量に比べて現在の前記ヒートポンプ給湯機の消費電力量が大きいときに、前記第一増加分が前記第二増加分以上であれば前記第二加熱能力の前記沸き上げ運転から前記第一加熱能力の前記沸き上げ運転に切り替え、前記第一増加分が前記第二増加分未満であれば前記第二加熱能力の前記沸き上げ運転を続ける請求項１または請求項２に記載のヒートポンプ給湯機。
6. 前記制御手段は、前記余剰電力発生時間帯に、前記沸き上げ運転により加熱可能な湯水が前記貯湯タンク内にあっても、前記貯湯タンクの貯湯量が目標貯湯量に達すると、前記沸き上げ運転を停止する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
7. 翌日の前記余剰電力量を予測する予測手段を備え、
   前記沸き上げ運転を実行可能な前記ヒートポンプ給湯機の最小消費電力量よりも前記予測手段による前記翌日の前記余剰電力量の方が小さい場合には、前記制御手段は、前記余剰電力発生時間帯において、前記貯湯タンクの貯湯量が目標貯湯量に達した後も、前記沸き上げ運転を続ける請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
8. 前記制御手段は、深夜時間帯の前に、翌日の前記目標貯湯量を定め、
   前記制御手段は、前記目標貯湯量を貯えるための沸き上げ熱量から、翌日の前記余剰電力発生時間帯に前記第一加熱能力の前記沸き上げ運転で貯えられる予測熱量を減じた熱量を、前記深夜時間帯の前記沸き上げ運転での沸き上げ熱量とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
9. 前記制御手段は、深夜時間帯の前に、翌日の前記目標貯湯量を定め、
   前記制御手段は、前記目標貯湯量を貯えるための沸き上げ熱量から、翌日の前記余剰電力発生時間帯に前記第一加熱能力の前記沸き上げ運転で貯えられる予測熱量及び前記第二加熱能力の前記沸き上げ運転で貯えられる予測熱量を減じた熱量を、前記深夜時間帯の前記沸き上げ運転での沸き上げ熱量とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載のヒートポンプ給湯機。
10. 前記余剰電力発生時間帯に、現在の前記余剰電力量から、現在の前記ヒートポンプ給湯機の消費電力量を引いた残りの電力量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ヒートポンプ給湯機。

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