JP6709691B2

JP6709691B2 - 熱機器

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Publication number: JP6709691B2
Application number: JP2016124853A
Authority: JP
Inventors: 祖父江　務; 務祖父江
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2016-06-23
Filing date: 2016-06-23
Publication date: 2020-06-17
Anticipated expiration: 2036-06-23
Also published as: JP2017227402A

Description

本発明は、熱機器に関する。

特許文献１に、商用電源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。

特開２０１３−８８０６０号公報

熱機器に電力を供給する蓄電池は、発電装置、例えば太陽光発電装置などが発電する電力を充電可能に構成されている場合がある。このような熱機器においては、発電装置によって発電され、蓄電池に蓄えられる電力を有効活用するために、商用電源からの電力の供給が可能な場合であっても、蓄電池から電力が供給されて熱機器が動作する場合がある。また、一般的な蓄電池では、例えば停電など、商用電源から電力が供給されなくなると、蓄電池が自立運転を行い、商用電源に代わって蓄電池が電力供給を行う。しかしながら、商用電源からの電力供給が停止したときの蓄電池の蓄電量が少ない場合、商用電源から電力の供給が再開されるまで蓄電池が自立運転を継続することが困難となってしまう。商用電源から電力が供給されなくなった場合でも、可能な限り蓄電池が自立運転を継続することが可能な技術が期待されている。

本明細書では、商用電源から電力が供給されなくなった場合でも、可能な限り蓄電池が自立運転を継続することが可能な技術を提案する。

本明細書が開示する熱機器は、商用電源、発電装置、または、蓄電池から電力を供給されて動作する。熱機器は、熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備えるヒートポンプユニットと、ヒートポンプ熱源で加熱された熱媒を貯留するタンクを備えるタンクユニットと、燃料の燃焼によって熱媒を加熱する補助熱源と、蓄電池の電力情報を入手可能な電力管理装置との間で通信可能な制御装置と、を備えている。蓄電池は、発電装置が発電する電力を充電可能である。制御装置は、電力管理装置から蓄電池の電力情報を取得可能である。また、制御装置は、商用電源から供給される電力を用いて動作する第１のモードと、蓄電池から供給される電力を用いて動作する第２のモードと、を切り替え可能である。制御装置は、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と、を切り替え可能である。制御装置は、商用電源からの電力の供給が可能であって、第２のモードで動作中であり、かつ、蓄電池の電力情報に含まれる蓄電池の蓄電量が、第１の蓄電量を超えると判断される場合に、通常運転を実行する。また、制御装置は、商用電源からの電力の供給が可能であって、第２のモードで動作中であり、かつ、蓄電量が、第１の蓄電量以下であると判断される場合に、電力抑制運転を実行する。また、制御装置は、商用電源からの電力の供給が可能であって、第２のモードで動作中であり、かつ、蓄電量が、第１の蓄電量よりも小さい第２の蓄電量以下であると判断される場合に、ヒートポンプ熱源による熱媒の加熱を禁止する。

上記の構成では、制御装置は、商用電源からの電力の供給が可能であって、第２のモードで動作中であり、かつ、蓄電量が、第１の蓄電量以下であると判断される場合に、電力抑制運転を実行する。すなわち、熱機器による蓄電池に蓄えられている電力の消費が抑制される。また、上記の構成では、制御装置は、商用電源からの電力の供給が可能であって、第２のモードで動作中であり、かつ、蓄電池の蓄電量が第２の蓄電量以下であると判断される場合に、ヒートポンプ熱源による熱媒の加熱を禁止する。すなわち、熱機器による蓄電池に蓄えられている電力の消費が停止される。このような構成とすることによって、商用電源からの電力の供給が可能な期間において、常に蓄電池の蓄電量をある程度確保しておくことができる。これによって、商用電源からの電力供給が停止した時点での蓄電池の蓄電量を確保することができ、蓄電池に長時間にわたって自立運転を継続させることができる。

給湯システム２の構成を模式的に示す図。給湯システム２の電力系統を模式的に示す図。給湯システム２がＰＶモードで動作している場合の処理を示すフローチャート。

（特徴１）制御装置は、商用電源からの電力の供給が停止されていて、第２のモードで動作中であり、かつ、蓄電量が第２の蓄電量よりも小さい第３の蓄電量を超えると判断される場合に、前記通常運転を実行してもよい。また、制御装置は、商用電源からの電力の供給が停止されていて、第２のモードで動作中であり、かつ、蓄電量が第３の蓄電量以下であると判断される場合に、電力抑制運転を実行する。

上記の構成によると、商用電源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、熱機器によって蓄電池の蓄電量を使い切ってしまうことを抑制することができる。これにより、蓄電池に長時間にわたって自立運転を継続させることができる。

（特徴２）制御装置は、商用電源からの電力の供給が停止されていて、第２のモードで動作中であり、かつ、蓄電量が第３の蓄電量よりも小さい第４の蓄電量以下であると判断される場合に、ヒートポンプ熱源による熱媒の加熱を禁止してもよい。

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往きサーミスタ２０と、凝縮器１２から流れ出る水の温度を検出する戻りサーミスタ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、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。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。

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、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。

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。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。また、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。不揮発性メモリ７５には、後述する加熱運転における給湯システム２の最大消費電力ＰＣＭＡＸが記憶されている。

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。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と、リモコン１０２を備えている。リモコン１０２は、バーナコントローラ１００と通信可能である。また、リモコン１０２は、バーナコントローラ１００を介して、タンクコントローラ７４と通信可能である。リモコン１０２は、スイッチやボタンなどを介して、ユーザからの各種の操作入力を受け入れる。各種の入力とは、例えば、後述する加熱運転の指示などである。また、リモコン１０２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。また、リモコン１０２は、Ｗｉ−Ｆｉルータ１９０を介して、電力管理装置１９２と通信可能である。電力管理装置１９２は、例えば、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラである。電力管理装置１９２は、給湯システム２が設置されている家屋内に設けられている機器である。電力管理装置１９２は、給湯システム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。また、電力管理装置１９２は、外部のネットワークと接続可能である。電力管理装置１９２は、給湯システム２が設置されている家屋における電力および燃料に関する様々な情報やメッセージを表示することができる。

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。従って、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は加熱運転、給湯運転等の各種の動作を行うことができる。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。

（給湯システム２の電力系統）
図２は、給湯システム２が設置される家屋の電力系統を示している。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、分電盤１１２から電力が供給される。分電盤１１２には、商用電源１１０が接続されている。また、分電盤１１２には、ＤＣＡＣコンバータ（直流−交流変換器）１１８を介して、太陽光発電装置１１４および蓄電装置１１６が接続されている。太陽光発電装置１１４は、太陽光を受光することによって発電する装置である。蓄電装置１１６は、太陽光発電装置１１４が発電した電力のうち、給湯システム２および電気機器１２０（以下では、総称して電力消費機器と呼ぶ）で使われずに余った電力を蓄える。太陽光発電装置１１４が発電した直流電力、または、蓄電装置１１６の直流電力は、ＤＣＡＣコンバータ１１８によって、交流電力に変換され、分電盤１１２に供給される。ＤＣＡＣコンバータ１１８から供給される電力では、電力消費機器の消費電力を賄うのに不十分な場合、不足分の電力は商用電源１１０からの電力で補われる。また、太陽光発電装置１１４の発電電力が電力消費機器の消費電力を上回る場合、余剰の電力は蓄電装置１１６に蓄えられる。太陽光発電装置１１４、蓄電装置１１６、および、電気機器１２０は、Ｗｉ−Ｆｉルータ１９０を介して、電力管理装置１９２と通信可能である。これにより、電力管理装置１９２は、蓄電装置１１６の電力情報、電気機器１２０の電力情報を管理することができる。

商用電源１１０から電力が供給されている場合において、給湯システム２は、商用電源１１０および太陽光発電装置１１４から供給される電力を用いて動作する通常モードと、蓄電装置１１６および太陽光発電装置１１４から供給される電力を用いて動作するＰＶ（Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｌｉｃの略）モードと、を切り替えることができる。なお、各モードの切り替えは、例えば、ユーザがリモコン１０２を操作することで切り替えることができる。また、ＰＶモードで動作している場合において、給湯システム２は、通常運転と、通常運転時の最大消費電力ＰＣＭＡＸよりも低い抑制電力ＰＳで動作する電力抑制運転と、を切り替えることができる。なお、抑制電力ＰＳは、例えば、ユーザがリモコン１０２を操作することで設定することができる。通常運転と電力抑制運転の切り替えについては、後で詳しく説明する。なお、通常モードで動作している場合、給湯システム２は、通常運転で動作する。

また、例えば停電などによって、商用電源１１０から電力が供給されない状態になると、蓄電装置１１６は、自立運転を実行する。蓄電装置１１６が自立運転を実行すると、蓄電装置１１６からの電力は、ＤＣＡＣコンバータ１１８および分電盤１１２を介して、電気機器１２０、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に供給される。また、蓄電装置１１６が自立運転を実行している場合において、給湯システム２は、上述の通常運転と電力抑制運転を切り替えることができる。なお、本実施例では、給湯システム２がＰＶモードで動作している場合の電力抑制運転と蓄電装置１１６が自立運転を実行している場合の電力抑制運転において、同じ抑制電力ＰＳが設定されている。給湯システム２がＰＶモードで動作している場合の電力抑制運転と蓄電装置１１６が自立運転を実行している場合の電力抑制運転において、それぞれの抑制電力ＰＳが異なっていてもよい。

次いで、図１を参照しながら、給湯システム２の動作について説明する。給湯システム２は、加熱運転と、給湯運転と、を実行することができる。

（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内の水を沸かし上げる。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張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張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。

（ＰＶモード中の処理）
次に、図３を用いて、本実施例の特徴的な機能であるＰＶモードで給湯システム２が動作する場合の処理について説明する。ＰＶモードで動作するように設定されているため、商用電源１１０から電力が供給されている場合において、給湯システム２は、太陽光発電装置１１４および蓄電装置１１６から供給される電力を利用して動作する。

ステップＳ２において、コントローラは、電力管理装置１９２から蓄電装置１１６の電力情報を取得する。具体的には、コントローラは、リモコン１０２およびＷｉ−Ｆｉルータ１９０を介して、電力管理装置１９２に、蓄電装置１１６の電力情報の送信を要求する要求信号を送信する。電力管理装置１９２は、要求信号を受信したら、蓄電装置１１６の電力情報を、コントローラに送信する。なお、蓄電装置１１６の電力情報には、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣ、放電電力ＰＤ、および、後述する処理で用いられる第１の蓄電量ＥＣ１〜第４の蓄電量ＥＣ４が含まれる。第１の蓄電量ＥＣ１〜第４の蓄電量ＥＣ４は、ユーザが、電力管理装置１９２に入力することができる。なお、第１の蓄電量ＥＣ１〜第４の蓄電量ＥＣ４は、ＥＣ４＜ＥＣ３＜ＥＣ２＜ＥＣ１の関係がある。本実施例において、第１の蓄電量ＥＣ１〜第４の蓄電量ＥＣ４は、電力管理装置１９２から給湯システム２に送信されるが、給湯システム２の不揮発性メモリ７５に、予め記憶されていてもよい。

ステップＳ４において、コントローラは、電気機器１２０の電力情報を取得する。具体的には、コントローラは、リモコン１０２およびＷｉ−Ｆｉルータ１９０を介して、電力管理装置１９２に、電気機器１２０の電力情報の送信を要求する要求信号を送信する。電力管理装置１９２は、要求信号を受信したら、電気機器１２０の電力情報をコントローラに送信する。電気機器１２０の電力情報には、電気機器１２０の消費電力ＰＣ１などが含まれる。

ステップＳ６において、コントローラは、停電中か否かを判断する。具体的には、コントローラは、電力管理装置１９２から、商用電源１１０からの電力の供給が停止していることを示す信号を受信することで、停電中であると判断する。停電中でないと判断される場合（ステップＳ６でＮＯ）、処理は、ステップＳ８に進む。一方、停電中であると判断される場合（ステップＳ６でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２０に進む。

ステップＳ８において、コントローラは、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが第２の蓄電量ＥＣ２以下か否かを判断する。なお、第２の蓄電量ＥＣ２は、商用電源１１０から電力が供給されている場合であり、かつ、ＰＶモードで動作している場合において、加熱運転の実行を許可するか否かを判断する閾値である。

蓄電量ＥＣが第２の蓄電量ＥＣ２以下と判断される場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１０に進む。ステップＳ１０において、コントローラは、燃焼給湯優先運転を実行する。具体的には、コントローラは、給湯システム２の燃焼給湯運転を許可するとともに、給湯システム２の非燃焼給湯運転を禁止する。また、コントローラは、給湯システム２の加熱運転を禁止する。従って、給湯システム２により、蓄電装置１１６に蓄えられている電力が消費されることが停止される。これにより、商用電源１１０から電力が供給されている期間の蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが、第２の蓄電量ＥＣ２を下回ることを抑制することができる。この結果、商用電源１１０からの電力の供給が停止したときの蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが第２の蓄電量ＥＣ２を下回ることを抑制することができる。なお、タンク３０に高温の水が貯湯されている場合、コントローラは、タンク３０内の高温の水を使い切った後に、燃焼給湯優先運転を実行するとよい。これにより、加熱運転によって加熱された高温の水を効率的に使用することができるとともに、給湯の際に使用される燃料ガスの使用量を低減することができる。

一方、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが第２の蓄電量ＥＣ２を超えていると判断される場合（ステップＳ８でＮＯ）、処理は、ステップＳ１２に進む。蓄電量ＥＣが第２の蓄電量ＥＣ２を超えている場合とは、蓄電装置１１６から供給される電力を用いて、加熱運転を実行することが許可されている場合である。

ステップＳ１２において、コントローラは、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが第１の蓄電量ＥＣ１以下か否かを判断する。なお、第１の蓄電量ＥＣ１は、商用電源１１０から電力が供給されている場合であり、かつ、ＰＶモードで動作している場合において、電力抑制運転を実行するか否かを判断するための閾値である。

蓄電量ＥＣが第１の蓄電量ＥＣ１以下であると判断される場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、コントローラは、非燃焼給湯優先運転、および、電力抑制運転を実行する。従って、ステップＳ１２でＹＥＳと判断された後に、ユーザにより加熱運転の実行を指示する旨の指示があった場合、コントローラは、抑制電力ＰＳに基づいて、加熱運転を実行する。これにより、給湯システム２の消費電力ＰＣ２が抑制される。この結果、蓄電量ＥＣが第２の蓄電量ＥＣ２に低下するまでの時間を長くすることができる。また、給湯箇所へ水の供給が必要となった場合、コントローラは、まず、非燃焼給湯運転を実行する。次いで、コントローラは、非燃焼給湯運転を実行中に、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であると判断される場合に、燃焼給湯運転を非燃焼給湯運転に切り替える。これにより、給湯システム２の消費電力を抑制するとともに、給湯箇所に給湯設定温度に温度調整された水を供給することができる。

一方、蓄電量ＥＣが第１の蓄電量ＥＣ１を超えていると判断される場合（ステップＳ１２でＮＯ）、処理は、ステップＳ１６に進む。蓄電量ＥＣが第１の蓄電量ＥＣ１を超えているとは、蓄電量ＥＣに比較的に余裕がある状態である。このため、ステップＳ１６において、コントローラは、非燃焼給湯優先運転および通常運転を実行する。従って、ステップＳ１２でＮＯと判断された後に、ユーザにより加熱運転の実行を指示する旨の指示があった場合、コントローラは、給湯システム２の消費電力ＰＣ２を抑制することなく加熱運転を実行する。なお、非燃焼給湯優先運転については、ステップＳ１４の場合と同様である。

ステップＳ２０において、コントローラは、電気機器１２０の消費電力ＰＣ１が、上限電力ＰＵ未満か否かを判断する。コントローラは、ステップＳ２で取得した蓄電装置１１６の放電電力ＰＤ、および、不揮発性メモリ７５に記憶されている最大消費電力ＰＣＭＡＸに基づいて、上限電力ＰＵを特定する。コントローラは、放電電力ＰＤから最大消費電力ＰＣＭＡＸを減算することで、上限電力ＰＵを特定する。上述のように、停電中は、蓄電装置１１６から電力が給湯システム２および電気機器１２０に供給される。しかしながら、蓄電装置１１６から放電される電力が放電電力ＰＤを超える場合、蓄電装置１１６から供給される電力が遮断される。このため、コントローラは、合計消費電力ＰＣ３が、放電電力ＰＤを超えることがないように、給湯システム２を制御する。なお、商用電源１１０から電力が供給されている場合であり、かつ、ＰＶモードで動作している場合に、合計消費電力ＰＣ３が放電電力ＰＤを超える場合、放電電力ＰＤを超える分の電力は、商用電源１１０から供給される。従って、商用電源１１０から電力が供給されている場合であり、かつ、ＰＶモードで動作している場合に、蓄電装置１１６から放電される電力は、放電電力ＰＤを超えない。

電気機器１２０の消費電力ＰＣ１が上限電力ＰＵ以上であると判断される場合（ステップＳ２０でＮＯ）、処理は、ステップＳ１０に進む。電気機器１２０の消費電力ＰＣ１が上限電力ＰＵ以上である場合、加熱運転を実行すると、給湯システム２の消費電力ＰＣ２と電気機器１２０の消費電力ＰＣ１の合計消費電力ＰＣ３が、放電電力ＰＤを超える可能性がある。従って、コントローラは、ステップＳ１０において、給湯システム２の加熱運転を禁止することで、合計消費電力ＰＣ３が、放電電力ＰＤを超えることを回避する。

一方、電気機器１２０の消費電力ＰＣ１が上限電力ＰＵ未満であると判断される場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２２に進む。ステップＳ２２において、コントローラは、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが第４の蓄電量ＥＣ４以下か否かを判断する。なお、第４の蓄電量ＥＣ４は、商用電源１１０からの電力の供給が停止している場合において、加熱運転の実行を許可するか否かを判断する閾値である。

蓄電量ＥＣが第４の蓄電量ＥＣ４以下であると判断される場合（ステップＳ２２でＹＥＳ）の場合、処理は、ステップＳ１０に進み、コントローラは、燃焼給湯優先運転を実行する。ステップＳ１０において、コントローラが非燃焼給湯優先運転を実行することで、給湯システム２による蓄電装置１１６に蓄えられている電力の消費が停止される。これにより、蓄電装置１１６に蓄えられている電力の消費を抑制することができる。

一方、蓄電量ＥＣが第４の蓄電量ＥＣ４を超えていると判断される場合（ステップＳ２２でＮＯ）、処理は、ステップＳ２４に進む。ステップＳ２４において、コントローラは、蓄電量ＥＣが第３の蓄電量ＥＣ３以下か否かを判断する。第３の蓄電量ＥＣ３は、商用電源１１０からの電力の供給が停止している場合において、電力抑制運転を実行するか否かを判断するための閾値である。

蓄電量ＥＣが第３の蓄電量ＥＣ３以下であると判断される場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、コントローラは、非燃焼給湯優先運転、および、電力抑制運転を実行する。ステップＳ１４において、コントローラが、電力抑制運転を実行することで、給湯システム２が消費する電力が抑制される。これにより、蓄電装置１１６に蓄えられている電力の消費を抑制することができる。

一方、蓄電量ＥＣが第３の蓄電量ＥＣ３を超えていると判断される場合（ステップＳ２４でＮＯ）、処理は、ステップＳ１６に進む。蓄電量ＥＣが第３の蓄電量ＥＣ３を超えている場合、蓄電量ＥＣは、比較的に余裕がある状態である。このため、ステップＳ１６において、コントローラは、非燃焼給湯優先運転および通常運転を実行する。すなわち、給湯システム２は、給湯システム２の消費電力ＰＣ２を抑制することなく加熱運転を実行する。

上述のように、商用電源１１０から電力が供給されている場合であり、ＰＶモードで動作中であり、かつ、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが第１の蓄電量ＥＣ１以下の場合（図３のステップＳ１２でＹＥＳ）、コントローラは、電力抑制運転を実行する。これにより、給湯システム２による蓄電装置１１６に蓄えられている電力の消費が抑制される。また、商用電源１１０から電力が供給されている場合であり、ＰＶモードで動作中であり、かつ、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが第２の蓄電量ＥＣ２以下の場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、コントローラは、加熱運転を禁止する。これにより、給湯システム２による蓄電装置１１６に蓄えられている電力の消費が停止される。このような構成にすることによって、商用電源１１０からの電力の供給が可能な期間において、常に蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣをある程度確保しておくことができる。これによって、商用電源１１０からの電力供給が停止した時点での蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣを確保することができる。また、蓄電装置１１６に長時間にわたって自立運転を継続させることができる。

また、蓄電装置１１６が自立運転中であり、かつ、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが第３の蓄電量ＥＣ３以下の場合（図３のステップＳ２４でＹＥＳ）、コントローラは、電力抑制運転を実行する。これにより、給湯システム２によって蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣを使い切ってしまうことを抑制することができる。これにより、蓄電装置１１６に長時間にわたって自立運転を継続させることができる。

また、蓄電装置１１６が自立運転中であり、かつ、蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣが第４の蓄電量ＥＣ４以下の場合（図３のステップＳ２２でＹＥＳ）、コントローラは、加熱運転を禁止する。これにより、給湯システム２によって蓄電装置１１６の蓄電量ＥＣを使い切ってしまうことを抑制することができる。これにより、蓄電装置１１６に長時間にわたって自立運転を継続させることができる。

（対応関係）
水が、「熱媒」の一例である。給湯システム２が、「熱機器」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。太陽光発電装置１１４、蓄電装置１１６のそれぞれが、「発電装置」、「蓄電池」の一例である。通常モード、ＰＶモードのそれぞれが、「第１のモード」、「第２のモード」の一例である。コントローラが、「制御装置」の一例である。

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。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
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：往きサーミスタ
２１：ＨＰ戻り経路
２２：戻りサーミスタ
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
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
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
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：リモコン
１１０：商用電源
１１２：分電盤
１１４：太陽光発電装置
１１６：蓄電装置
１１８：ＤＣＡＣコンバータ
１２０：電気機器
１９０：Ｗｉ−Ｆｉルータ
１９２：電力管理装置

Claims

商用電源、発電装置、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、
熱媒を加熱するヒートポンプ熱源を備えるヒートポンプユニットと、
前記ヒートポンプ熱源で加熱された前記熱媒を貯留するタンクを備えるタンクユニットと、
燃料の燃焼によって前記熱媒を加熱する補助熱源と、
前記蓄電池の電力情報を入手可能な電力管理装置との間で通信可能な制御装置と、を備えており、
前記蓄電池は、前記発電装置が発電する電力を充電可能であり、
前記制御装置は、前記電力管理装置から前記蓄電池の前記電力情報を取得可能であり、
前記制御装置は、前記商用電源から供給される電力を用いて動作する第１のモードと、前記蓄電池から供給される電力を用いて動作する第２のモードと、を切り替え可能であり、
前記制御装置は、通常運転と、前記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と、を切り替え可能であり、
前記制御装置は、前記商用電源からの電力の供給が可能であって、前記第２のモードで動作中であり、かつ、前記蓄電池の前記電力情報に含まれる前記蓄電池の蓄電量が、第１の蓄電量を超えると判断される場合に、前記通常運転を実行し、
前記制御装置は、前記商用電源からの電力の供給が可能であって、前記第２のモードで動作中であり、かつ、前記蓄電量が、前記第１の蓄電量以下であると判断される場合に、前記電力抑制運転を実行し、
前記制御装置は、前記商用電源からの電力の供給が可能であって、前記第２のモードで動作中であり、かつ、前記蓄電量が、前記第１の蓄電量よりも小さい第２の蓄電量以下であると判断される場合に、前記ヒートポンプ熱源による前記熱媒の加熱を禁止する、熱機器。
前記制御装置は、前記商用電源からの電力の供給が停止されていて、前記第２のモードで動作中であり、かつ、前記蓄電量が前記第２の蓄電量よりも小さい第３の蓄電量を超えると判断される場合に、前記通常運転を実行し、
前記制御装置は、前記商用電源からの電力の供給が停止されていて、前記第２のモードで動作中であり、かつ、前記蓄電量が前記第３の蓄電量以下であると判断される場合に、前記電力抑制運転を実行する請求項１に記載の熱機器。
前記制御装置は、前記商用電源からの電力の供給が停止されていて、前記第２のモードで動作中であり、かつ、前記蓄電量が前記第３の蓄電量よりも小さい第４の蓄電量以下であると判断される場合に、前記ヒートポンプ熱源による前記熱媒の加熱を禁止する、請求項２に記載の熱機器。