JP6531035B2 - 熱機器 - Google Patents

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、電力を消費して熱媒を加熱するヒートポンプと、熱媒を加熱するバーナと、ヒートポンプで加熱された熱媒を貯留するタンクと、ヒートポンプ及びバーナの動作を制御する制御装置と、を備える熱機器が開示されている。制御装置は、ヒートポンプを駆動して、ヒートポンプで加熱された熱媒をタンクに貯留させる加熱運転を実行可能に構成されている。また、制御装置は、完了予定時刻までに加熱運転が完了するように、加熱運転の開始予定時刻を設定している。

特開２０１３−２２４７６２号公報

一般的に、熱機器への電力供給元は商用電源である。また、熱機器への電力供給元として、例えば、災害などが発生し、商用電源からの電力供給が停止した場合に備えて、蓄電池を備える熱機器がある。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、蓄電池を充電することができない。このため、蓄電池から熱機器に電力が供給されている場合、蓄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、商用電源で動作する通常運転と、通常運転時に使用可能な最大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することが好ましい。この場合、電力抑制運転中の加熱運転に使用可能な電力は、通常運転中の加熱運転に使用可能な電力よりも抑制される。従って、電力抑制運転中の加熱運転に要する時間は、通常運転中の加熱運転に要する時間よりも長くなる。このため、電力抑制運転において、特許文献１の熱機器で設定されている開始予定時刻に加熱運転を開始した場合、当初予定していた完了予定時刻までに加熱運転が完了しない。従って、電力抑制運転中においても、当初予定していた完了予定時刻までに加熱運転が終了する熱機器が望まれている。

本明細書では、電力抑制運転中において、当初予定していた完了予定時刻に加熱運転を終了させることのできる熱機器を提案する。

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。制御装置は、ヒートポンプ熱源を駆動させ、タンクにヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留させる加熱運転を実行可能に構成されている。制御装置は、電力抑制運転において、加熱運転に使用可能な電力に基づいて、電力抑制運転中の加熱運転の開始予定時刻を通常運転中の加熱運転の開始予定時刻よりも早める。

電力抑制運転中、熱機器の消費電力は、抑制電力以下に抑える必要がある。このため、電力抑制運転中の加熱運転に使用可能な電力は、通常運転中の加熱運転に使用可能な電力よりも小さい。この場合、電力抑制運転中の加熱運転に要する時間は、通常運転中の加熱運転に要する時間よりも長くなる。加熱運転の開始予定時刻は、通常運転において実行される加熱運転が、完了予定時刻までに完了するように設定される。このため、電力抑制運転において、当初予定していた開始予定時刻に加熱運転を実行すると、加熱運転が完了予定時刻までに完了しない。上記の構成によると、電力抑制運転中の加熱運転に使用可能な電力に基づいて、電力抑制運転中の加熱運転の開始予定時刻を早めることができる。これにより、電力抑制運転中においても、当初予定していた完了予定時刻までに加熱運転を完了させることができる。

実施例に係る給湯システム２の構成を模式的に示す図。 特定の世帯において、給湯が行われる時間帯を模式的に示す図。 通常運転中の加熱開始予定時刻の算出を模式的に表す図。 電力抑制運転中の加熱開始予定時刻の算出を模式的に表す図。 電力抑制運転中において、加熱運転実行中にヒータ駆動運転が実行される場合の加熱開始予定時刻の算出を模式的に表す図。

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）熱機器は、熱媒が流れる経路に設けられたヒータをさらに備えており、制御装置は、ヒータでの加熱によって熱媒の凍結を防止する凍結防止運転を実行可能に構成されていてもよい。この場合、制御装置は、電力抑制運転中において、開始予定時刻に加熱運転を開始すると加熱運転が終了する前に凍結防止運転が実行されることになる場合に、加熱運転の開始予定時刻を早めるとよい。

電力抑制運転中において、加熱運転を実行しているときに凍結防止運転が実行される場合がある。この場合、加熱運転に使用される電力と凍結防止運転に使用される電力の合計を抑制電力以下にするため、加熱運転により使用可能な電力はさらに抑制される。これにより、加熱運転の所要時間はさらに長くなる。上記の構成によると、電力抑制運転中において、開始予定時刻に加熱運転を開始すると加熱運転が終了する前に凍結防止運転が実行されることになる場合に、加熱運転の開始予定時刻をさらに早めることができる。このため、当初予定していた完了予定時刻までに加熱運転を完了させることができる。

（特徴２）制御装置は、過去の熱媒の使用実績に応じて加熱運転の開始予定時刻を設定するように構成されていてもよい。

上記の構成によれば、ある一定の期間を単位とする単位時間、例えば２４時間（１日）において、加熱運転の開始予定時刻を特定することができる。この場合、加熱運転は、
加熱された熱媒が必要とされる全ての時間帯ではなく、特定の開始予定時刻だけに実行するように構成することができる。これにより、ヒートポンプ熱源の停止及び再作動の回数を低減することができる。この結果、ヒートポンプ熱源の耐久性の低下を抑制することができる。

（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。凝縮器１２の水流路の両端部には、それぞれ、ＨＰ往き経路１９とＨＰ戻り経路２１が接続されている。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ＨＰ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と、外気温度を検出するタンク外気温度サーミスタ３９と、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の底部の水が、タンク往き経路３１およびＨＰ往き経路１９を介して、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、ＨＰ戻り経路２１およびタンク戻り経路３３を介して、タンク３０の頂部からタンク３０内に戻される。タンク往き経路３１とタンク戻り経路３３には、電力を消費してタンク往き経路３１とタンク戻り経路３３内の水を加熱するヒータ３５が取付けられている。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６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１２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３０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と、電力を消費して給水経路４０内の水を加熱するヒータ３５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、タンク給水経路４６には、電力を消費してタンク給水経路４６内の水を加熱するヒータ３５が取付けられている。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と、電力を消費してタンクバイパス経路４８内の水を加熱するヒータ３５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、電力を消費してタンク出湯経路５６内の水を加熱するヒータ３５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。また、第１給湯経路６２において、第１給湯経路６２と給湯バイパス経路７２の接続部の上流側と下流側には、それぞれ電力を消費して第１給湯経路６２内の水を加熱するヒータ３５が取付けられている。

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。また、第２給湯経路６６において、第２給湯経路６６と給湯バイパス経路７２の接続部の上流側と下流側には、それぞれ電力を消費して第２給湯経路６６内の水を加熱するヒータ３５が取付けられている。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と、電力を消費して給湯バイパス経路７２内の水を加熱するヒータ３５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。タンクコントローラ７４は、不揮発性メモリ７５を備えている。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と、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。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。また、バーナ復路９２において、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から電力が供給されてい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。したがって、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は凍結防止運転、加熱運転、給湯運転等の各種の動作を行うことができる。また、不揮発性メモリ７５には、加熱処理の加熱開始予定時刻および駆動フラグが記憶されている。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。

（凍結防止運転）
外気温が低い状態で、加熱運転、給湯運転を行わないまま長時間が経過すると、各経路内の水が滞留し、これらの配管の内部で水が凍結してしまうことがある。水が凍結してしまうと、凍結した水が溶融するまで、加熱運転および給湯運転が実行できない。このため、本実施例の給湯システム２は、各経路内の水が凍結しないように凍結防止運転を実行する。

タンクコントローラ７４は、タンク外気温度サーミスタ３９が検出する外気温が所定温度以下の場合に、凍結防止運転を実行する。凍結防止運転において、タンクコントローラ７４は、所定周期にしたがって、複数のヒータ３５の駆動・非駆動を切り替える。タンクコントローラ７４は、複数のヒータ３５を駆動させ、タンクユニット６内の水が流れる流路を加熱し、これらの配管の内部で水が凍結することを防止する。なお、所定周期における、複数のヒータ３５の駆動時間と非駆動時間は、外気温に基づいて決定される。以下では、凍結防止運転において、複数のヒータ３５が駆動している場合を「ヒータ駆動運転」とし、複数のヒータ３５が駆動していない（非駆動）場合を「ヒータ非駆動運転」と呼ぶ。

（加熱運転）
加熱運転では、給湯システム２は、ＨＰユニット４を駆動して、タンク３０内の水を加熱する。加熱運転が開始されると、ＨＰコントローラ２４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（例えば４５℃）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、ＨＰコントローラ２４は加熱運転を終了する。なお、目標加熱水量ＴＷとは、加熱運転により目標温度ＴＡまで加熱する水量である。

（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。

（加熱開始予定時刻の特定）
次いで、図２を用いて、加熱運転の加熱開始予定時刻の特定について説明する。タンクコントローラ７４は、加熱開始予定時刻が到来すると、前述の加熱運転を実行する。

図２に示すように、タンクコントローラ７４は、過去の水の使用実績に応じて、加熱運転の加熱開始予定時刻を特定する。タンクコントローラ７４は、特定の世帯の給湯の傾向に基づいて、加熱開始予定時刻を特定する。具体的には、タンクコントローラ７４は、特定の世帯において、給湯が行われる度に、給湯が開始された時刻と、給湯が終了した時刻と、を示す時刻情報と、供給された水の量を示す供給量情報と、を記憶する。タンクコントローラ７４は、１日分の時刻情報および供給量情報を、特定の世帯の１日分の運転履歴として記憶する。本実施例では、タンクコントローラ７４は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴を記憶する。このため、タンクコントローラ７４は、２４時間毎に、８日前の運転履歴を消去して、前日の運転履歴を記憶する。

次いで、タンクコントローラ７４は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、最初の給湯が開始された時刻のうち、最も早い時刻を特定する。以下では、この時刻を「給湯開始時刻Ｓ１」と呼ぶ。例えば、タンクコントローラ７４は、６：００を給湯開始時刻Ｓ１として特定する（図２参照）。なお、最初の給湯では、５Ｌ〜２０Ｌ程度の水が供給される。この場合、タンクコントローラ７４は、給湯開始時刻Ｓ１までの目標加熱水量ＴＷとして３０リットルを設定する。

また、タンクコントローラ７４は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、湯張り運転が開始された時刻のうち、最も早い時刻を特定する。以下では、この時刻を「湯張り開始時刻Ｂ１」と呼ぶ。上記の通り、本実施例では、特定の世帯は、毎日２０：００に湯張り運転を開始するように予め設定している。例えば、タンクコントローラ７４は、２０：００を湯張り開始時刻Ｂ１として特定する（図２参照）。なお、湯張り運転では、１５０Ｌ〜１８０Ｌ程度の水が供給される。この場合、タンクコントローラ７４は、湯張り開始時刻Ｂ１までの目標加熱水量ＴＷとして１００リットルを設定する。

さらに、タンクコントローラ７４は、特定の世帯の過去７日分の運転履歴から、過去７日間において、最後の給湯が終了した時刻のうち、最も遅い時刻を特定する。以下では、この時刻を「給湯終了時刻Ｇ１」と呼ぶ。例えば、タンクコントローラ７４は、０：００を給湯終了時刻Ｇ１として特定する（図２参照）。

さらに、タンクコントローラ７４は、目標温度ＴＡ、および、目標加熱水量ＴＷに基づいて、第１の所定時間α、第２の所定時間β、および、第３の所定時間γを特定する。第１の所定時間αとは、目標加熱水量３０リットルを目標温度４５℃まで加熱する場合の加熱運転の所要時間である。従って、図３に示すように、タンクコントローラ７４は、通常運転中の加熱運転に使用可能な電力Ｗ１、目標温度４５℃、目標加熱水量３０リットルに基づいて、第１の所定時間αを特定する。また、第２の所定時間βとは、目標加熱水量１００リットルを目標温度４５℃まで加熱する場合の加熱運転の所要時間である。タンクコントローラ７４は、通常運転中の加熱運転に使用可能な電力Ｗ１、目標温度４５℃、目標加熱水量１００リットルに基づいて、第２の所定時間βを特定する。

次いで、図２に示すように、タンクコントローラ７４は、給湯開始時刻Ｓ１から、特定された第１の所定時間αだけ前の時刻である第１の加熱開始予定時刻Ｓ０を特定し、湯張り開始時刻Ｂ１から、特定された第２の所定時間βだけ前の時刻である第２の加熱開始予定時刻Ｂ０を特定する。すなわち、タンクコントローラ７４は、加熱開始予定時刻として、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０と第２の加熱開始予定時刻Ｂ０を、不揮発性メモリ７５に記憶する。また、タンクコントローラ７４は、給湯終了時刻Ｇ１から、特定された第３の所定時間γだけ前の時刻であるヒートポンプ停止時刻Ｇ０を特定する。

また、電力抑制運転中において、タンクコントローラ７４は、不揮発性メモリ７５に記憶されている加熱予定時刻を早める。上述のように、電力抑制運転中において、給湯システム２が使用可能な消費電力は、抑制電力ＷＳ以下に抑制される。このため、本実施例において、電力抑制運転中の加熱運転に使用可能な電力Ｗ２は、通常運転中の加熱運転に使用可能な電力Ｗ１よりも低い抑制電力ＷＳに設定される。従って、目標温度ＴＡ、および、目標加熱水量ＴＷが同じ場合、電力抑制運転中の加熱運転の所要時間は、通常運転中の加熱運転の所要時間よりも長くなる。この結果、例えば、電力抑制運転中において、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０に加熱運転を開始した場合、給湯開始時刻Ｓ１までに加熱運転を完了させることができない。このため、タンクコントローラ７４は、電力抑制運転中においても、給湯開始時刻Ｓ１および湯張り開始時刻Ｂ１までに加熱運転が完了するように、加熱開始予定時刻を早める。図４を用いて、電力抑制運転中において、加熱開始予定時刻を早める処理について説明する。

まず、タンクコントローラ７４は、電力抑制運転中の加熱運転に使用可能な電力Ｗ２、目標温度４５℃、目標加熱水量３０リットルに基づいて、電力抑制運転中の第１の所定時間α‘を特定する。次いで、タンクコントローラ７４は、電力抑制運転中の第１の所定時間α’から通常運転中の第１の所定時間αを減算して、電力抑制運転中の加熱開始予定時刻を早める第４の所定時間Ｘ１を特定する。次いで、タンクコントローラ７４は、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０から、特定された第４の所定時間Ｘ１だけ前の時刻である第１の加熱開始予定時刻Ｓ０‘を特定する。次いで、タンクコントローラ７４は、加熱開始予定時刻として、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０’を、不揮発性メモリ７５に記憶する。従って、電力抑制運転において、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０’が到来すると、タンクコントローラ７４は、加熱運転を開始する。これにより、電力抑制運転においても、給湯開始時刻Ｓ１までに、加熱運転を完了することができる。なお、タンクコントローラ７４は、給湯開始時刻Ｓ１と電力抑制運転中の第１の所定時間α‘を用いて、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０’を特定してもよい。また、タンクコントローラ７４は、第２の加熱開始予定時刻Ｂ０についても、同様の処理を実行する。

また、電力抑制運転中で凍結防止運転が実行される可能性がある場合、タンクコントローラ７４は、不揮発性メモリ７５に記憶されている加熱開始予定時刻をさらに早める場合がある。電力抑制運転において、加熱運転と凍結防止運転（詳細には、ヒータ駆動運転）を同時に実行する場合、給湯システム２の消費電力が抑制電力ＷＳを超えないように、タンクコントローラ７４は、加熱運転に使用可能な電力Ｗ２を電力ＷＳ‘に抑制する。具体的には、タンクコントローラ７４は、抑制電力ＷＳからヒータ駆動運転に使用される電力Ｗ３を減算し、電力ＷＳ’を設定する（図５参照）。このため、電力抑制運転中において、加熱運転とヒータ駆動運転が同時に実行される場合の加熱運転の所要時間は、加熱運転のみが実行される場合の加熱運転の所要時間よりも長くなる。この結果、例えば、電力抑制運転中において、加熱運転とヒータ駆動運転が同時に実行される場合に、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０‘に加熱運転を開始すると、給湯開始時刻Ｓ１までに加熱運転を完了させることができない。このため、タンクコントローラ７４は、電力抑制運転中において、加熱運転とヒータ駆動運転が同時に実行される場合でも、給湯開始時刻Ｓ１および湯張り開始時刻Ｂ１までに加熱運転が完了するように、加熱開始予定時刻をさらに早める。図５を用いて、電力抑制運転中において、加熱運転とヒータ駆動運転同時に実行される可能性がある場合に、加熱開始予定時刻を早める処理について説明する。

まず、タンクコントローラ７４は、凍結防止運転の所定周期に基づいて、ヒータ駆動運転の開始予定時刻及び終了予定時刻を特定する。次いで、タンクコントローラ７４は、加熱運転を実行中（すなわち、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０‘から給湯開始時刻Ｓ１の間）に、ヒータ駆動運転が実行されるか否かを判定する。加熱運転を実行中にヒータ駆動運転が実行されない場合、タンクコントローラ７４は、加熱開始予定時刻として、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０’を、不揮発性メモリ７５に記憶する。

一方、図５に示すように、加熱運転を実行中にヒータ駆動運転が実行される場合、タンクコントローラ７４は、加熱開始予定時刻を早める第５の所定時間Ｘ２を特定する。第５の所定時間Ｘ２の特定について説明する。まず、タンクコントローラ７４は、加熱運転実行中にヒータ駆動運転が実行されるヒータ駆動時間Ｔを特定する。図５の場合、ヒータ駆動時間Ｔは、ヒータ駆動時間Ｔ１とヒータ駆動時間Ｔ２を加算した時間である。なお、ヒータ駆動時間Ｔの間、加熱運転に使用可能な電力Ｗ２は、抑制電力ＷＳから電力ＷＳ‘に抑制される。次いで、タンクコントローラ７４は、ヒータ駆動時間Ｔ、および、電力ＷＳ’に基づいて、第５の所定時間Ｘ２を特定する。具体的には、タンクコントローラ７４は、ヒータ駆動時間Ｔの間、加熱運転を抑制電力ＷＳで動作させた場合に加熱される水量を、電力ＷＳ‘で加熱した場合の加熱運転の所要時間Ｔ’を算出し、所要時間Ｔ’からヒータ駆動時間Ｔを減算することで、第５の所定時間Ｘ２を特定する。次いで、タンクコントローラ７４は、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０‘から、特定された第５の所定時間Ｘ２だけ前の時刻である第１の加熱開始予定時刻Ｓ０’‘を特定する。次いで、タンクコントローラ７４は、加熱開始予定時刻として、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０’‘を、不揮発性メモリ７５に記憶する。電力抑制運転において、加熱運転を実行中にヒータ駆動運転が実行される場合、第１の加熱開始予定時刻Ｓ０’‘が到来すると、タンクコントローラ７４は、加熱運転を開始する。これにより、電力抑制運転であり、加熱運転を実行中にヒータ駆動運転が実行される場合においても、給湯開始時刻Ｓ１までに、加熱運転を完了することができる。また、タンクコントローラ７４は、第２の加熱開始予定時刻Ｂ０について同様の処理を実行する。

上述のように、電力抑制中の加熱運転に使用可能な電力Ｗ２は、抑制電力ＷＳ以下に抑制される。このため、目標温度ＴＡ、および、目標加熱水量ＴＷが同じ場合、電力抑制運転中の加熱運転の所要時間は、通常運転中の加熱運転の所要時間よりも長い。従って、電力抑制運転において、通常運転と同じ加熱開始予定時刻に加熱運転を開始すると、当初に予定していた完了予定時刻までに加熱運転を完了させることができない。上記の構成によると、電力抑制運転中の加熱運転の加熱開始予定時刻を、通常運転中の加熱運転の加熱開始予定時刻よりも早めることができる。これにより、電力抑制運転においても、当初予定していた完了予定時刻に加熱運転を完了することができる。

また、上記の実施例では、電力抑制運転中において、加熱開始予定時刻に加熱運転を開始すると加熱運転が終了する前にヒータ駆動運転が実行されることになる場合に、加熱開始予定時刻をさらに早めている。このような構成によると、電力抑制運転において、加熱運転とヒータ駆動運転が同時に実行されることになる場合においても、当初予定していた完了予定時刻に加熱運転を完了することができる。

また、上記の実施例では、過去の水の使用実績に応じて加熱運転の加熱開始予定時刻を設定している。このような構成によると、加熱運転は、加熱された水が必要とされる全ての時間帯ではなく、特定の加熱開始予定時刻だけに実行するように構成することができる。これにより、ＨＰユニット４の停止及び再作動の回数を低減することができる。この結果、ＨＰユニット４の耐久性の低下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。水が「熱媒」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。ヒータ駆動運転が「凍結防止運転」の一例である。加熱開始予定時刻が「開始予定時刻」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。

上記の実施例では、タンクユニット４の各経路にヒータ３５が設けられている。しかしながら、バーナユニット８の各経路のそれぞれにヒータが設けられていてもよい。この場合、バーナユニット８は、外気温度を検出するバーナ外気温度サーミスタを備えているとよい。

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
１９：ＨＰ往き経路
２０：戻りサーミスタ
２１：ＨＰ戻り経路
２２：往きサーミスタ
２３：ＨＰ外気温度サーミスタ
２４：ＨＰコントローラ
３０：タンク
３１：タンク往き経路
３２：混合弁
３３：タンク戻り経路
３４：バイパス制御弁
３５：ヒータ
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
３９：タンク外気温度サーミスタ
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
７５：不揮発性メモリ
７６：リモコン
８０：バーナ
８１：ガス供給管
８２：熱交換器
８４：バイパスサーボ
８６：水量サーボ
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 (3)

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、
   制御装置は、ヒートポンプ熱源を駆動させ、タンクにヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留させる加熱運転を実行可能に構成されており、
   制御装置は、電力抑制運転において、加熱運転に使用可能な電力に基づいて、電力抑制運転中の加熱運転の開始予定時刻を通常運転中の加熱運転の開始予定時刻よりも早める、熱機器。
2. 熱媒が流れる経路に設けられたヒータをさらに備えており、
   制御装置は、ヒータでの加熱によって熱媒の凍結を防止する凍結防止運転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、開始予定時刻に加熱運転を開始すると加熱運転が終了する前に凍結防止運転が実行されることになる場合に、加熱運転の開始予定時刻を早める、請求項１に記載の熱機器。
3. 制御装置は、過去の熱媒の使用実績に応じて加熱運転の開始予定時刻を設定するように構成されている、請求項１または２に記載の熱機器。

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