JP6762252B2 - 太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

この発明は、太陽光発電による電力を用いた沸上運転を行う太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置に関するものである。

従来よりこの種の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置においては、特許文献１記載のように、気温・湿度等の情報に基づき、太陽光発電装置での発電電力から、給湯装置以外の電気負荷が消費する負荷使用電力値を差し引いた余剰電力値の時間的変動を予測するものがあった。

前記の余剰電力予測値が貯湯式給湯装置の消費する装置消費電力予測値以上となると、前記太陽光発電装置からの電力による前記貯湯式給湯装置の沸上運転が実行可能となる。前記装置消費電力予測値は、例えば特許文献２記載のように、外気温度に応じたエネルギー消費効率（ＣＯＰ）を用いて算出することができる。

特開２０１３−１１０９５１号公報 特開２０１３−２７９４号公報

上記特許文献２記載の手法において、前記外気温度は、例えば翌日の予想温度を、ネットワークを介し貯湯式給湯装置外のサーバ等から取得する必要がある。しかしながら、現在実用化されている貯湯式給湯装置とネットワークとの通信規格（エコーネットライト規格）では、前記翌日の予想外気温度が通信内容に含まれていない。このため、現状では、貯湯式給湯装置側で前記装置消費電力予測値を算出することができず、前記太陽光発電装置からの電力を用いた前記沸上運転を円滑に実行するのが困難という問題があった。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンク、外気と前記湯水との熱交換を行うヒートポンプ式加熱手段、及び加熱循環回路を備え、前記加熱循環回路を介し前記ヒートポンプ式加熱手段が前記貯湯タンク内の湯水を加熱する沸上運転を行う太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置において、前記太陽光発電装置の発電電力予測値を用いて決定された特定期間における余剰電力予測値を取得する余剰電力予測値取得手段と、前記特定期間における、前記貯湯式給湯装置の消費する装置消費電力予測値を決定する装置消費電力予測手段と、前記特定期間において前記余剰電力予測値が前記装置消費電力予測値以上となる場合に、前記太陽光発電装置からの電力により前記沸上運転を行うように、前記加熱手段を制御する制御手段と、所定の深夜時間帯に取得された最低外気温度の所定回数分の平均気温に対し、所定値を加えることにより、前記特定期間における予想外気温度を算出する、予想外気温度算出手段と、を有し、前記装置消費電力予測手段は、前記予想外気温度算出手段により算出された前記予想外気温度に基づき、前記装置消費電力予測値を決定するものである。

また、請求項２では、前記予想外気温度の算出で用いられる前記所定値は、固定値であるものである。

また、請求項３では、前記予想外気温度の算出で用いられる前記所定値は、可変値であるものである。

また、請求項４では、時間ごとに変動する前記所定値を表す所定値テーブルを記憶した記憶手段を有し、前記予想外気温度算出手段は、前記記憶手段に記憶された前記所定値テーブルに表された前記所定値を用いて、前記予想外気温度を算出するものである。

また、請求項５では、前記ヒートポンプ式加熱手段は、圧縮機と、水冷媒熱交換器と、蒸発器と、前記蒸発器、前記圧縮機、及び前記水冷媒熱交換器の冷媒側を冷媒配管で環状に接続した冷媒循環回路と、前記蒸発器に外気を送風する送風ファンと、前記送風ファンによる通風経路に設けられた外気センサとを備えており、前記加熱循環回路は、前記水冷媒熱交換器の水側と前記貯湯タンクとを湯水配管で環状に接続しており、前記予想外気温度算出手段は、前記深夜時間帯で前記沸上運転が実行されている間に前記外気センサにより検出された前記最低外気温度の前記平均気温を用いて、前記予想外気温度を算出するものである。

また、請求項６では、前記装置消費電力予測手段は、前記装置消費電力予測値Ｐｈｐを、Ｐｈｐ＝Ｔｏｕｔ×Ａ＋Ｔｂｍ×Ｂ＋Ｃ ・・・ （式１）（但し、Ｔｏｕｔ：前記予想外気温度、Ｔｂｍ：前記ヒートポンプ式加熱手段による沸上目標温度、Ａ，Ｂ，Ｃ：前記ヒートポンプ式加熱手段に固有の係数）により算出するものである。

この発明の請求項１によれば、貯湯式給湯装置が太陽光発電装置と連携して沸上運転を行う。すなわち、日照条件が良好な場合、太陽光発電装置は昼間時間帯に太陽光を受光して発電を行うことができ、貯湯式給湯装置は、この太陽光発電装置で発電された電力を用いて、ヒートポンプ式加熱手段が貯湯タンク内の湯水を加熱する前記沸上運転を行うことができる。

このように太陽光発電による電力を用いた沸上運転を行う場合、少なくとも発電電力値がある程度大きい必要がある。前記沸上運転を円滑に行うために、請求項１によれば、余剰電力予測値取得手段と、装置消費電力予測手段とが設けられる。すなわち、通常、例えば特定期間の気象情報の時間的変動に対応した太陽光発電装置での発電電力値の時間的変動（発電電力予測値）から、前記特定期間における（貯湯式給湯装置を除く）電気負荷の消費する負荷消費電力予測値を差し引いた、余剰電力予測値が決定されている。その決定されている余剰電力予測値を、前記余剰電力予測値取得手段が取得する。一方、装置消費電力予測手段が、当該貯湯式給湯装置の消費する装置消費電力予測値を決定する。そして、制御手段によって、前記特定期間において発電電力値が時間的に変動するときにおける、前記余剰電力予測値が前記装置消費電力予測値以上となる時間帯（言い替えれば前記沸上運転を実行可能な発電電力値となる場合）に、前記太陽光発電装置からの電力による前記沸上運転が実行される。

請求項１によれば、前記装置消費電力予測手段において、前記装置消費電力予測値が、最低外気温度に基づいて予想される前記特定期間の予想外気温度に基づいて決定される。前記予想外気温度は、具体的には、例えば深夜時間帯に沸上運転を実行しているときの最低外気温度の平均値（所定回数分の平均気温）に対し所定値を加えることにより、算出することができる。

これにより、前記のようにネットワークとの通信結果によらず、貯湯式給湯装置側だけで前記装置消費電力予測値を算出することができる。この結果、前記太陽光発電装置からの電力を用いた前記沸上運転を円滑に実行することができ、ユーザの利便性を向上することができる。

また、請求項１によれば、予想外気温度算出手段によって、最低外気温度の平均気温に所定値が加えられて予想外気温度が算出されることにより、貯湯式給湯装置側だけで確実に装置消費電力予測値を算出することができる。特に、１日のうちで比較的温度が安定している時間帯（深夜時間帯）の最低外気温度に対し所定値を加算し、前記昼間時間帯を含む外気温度（予想外気温度）を算出することにより、前記沸上運転時の前記貯湯式給湯装置の消費する消費電力（装置消費電力予測値）を精度よく算出することができる。

また、請求項２によれば、固定値として定められた所定値を用いることで、簡易な演算により最低外気温度から予想外気温度を算出することができる。）

また、請求項３によれば、可変に定められる所定値を用いることで、最低外気温度から予想外気温度を精度良く算出することができる。

また、請求項４によれば、記憶手段に記憶された所定値テーブルに表された、時間ごとに変動する所定値を用いることで、簡易な手法でかつ高精度に最低外気温度から予想外気温度を算出することができる。

また、請求項５によれば、ヒートポンプ式加熱手段に備えられた送風ファンに外気センサが設けられ、その外気センサの検出した最低外気温度の平均値（平均気温）を用いて、前記予想外気温度が算出される。これには以下のような技術的意義がある。

すなわち、前記のように配置した外気センサにおいては、送風ファンが動作し通風が行われている状態が、最も高精度に温度検出を行うことができる。一方、通常、この種の貯湯式給湯装置のヒートポンプ式加熱手段は、深夜時間帯のうち最低外気温度となる時間帯（例えば午前４時〜５時ごろ）は、ほぼ毎日確実に前記沸上運転を行っている。したがって、この深夜時間帯（言い替えれば沸上運転が必ず実行されているとき）に前記外気センサにより検出された最低外気温度の、信頼性の高い平均値を用いて前記予想外気温度を算出することによって、さらに確実に前記装置消費電力予測値を高精度に算出することができる。

また、請求項６によれば、前記の式１を用いることにより、簡易な演算で迅速に前記装置消費電力予測値を算出することができる。

本発明の一実施形態の太陽光発電装置連携貯湯式給湯システムのシステム構成図 ＨＥＭＳ機器及び制御部の機能ブロック図 貯湯式給湯装置の装置使用電力の挙動を表したグラフ図 テーブル記憶部に記憶された所定値テーブルを表す図 翌日の天気が晴れと予測された場合の、太陽光発電による発電電力量の予測値、及び、電気負荷機器における消費電力量の予測値、の経時挙動を概念的に表すグラフ図 翌日の天気が雨又は曇り等と予測された場合の、太陽光発電による発電電力量の予測値、及び、電気負荷機器における消費電力量の予測値、の経時挙動を概念的に表すグラフ図 余剰沸上時間区分決定部が沸上可能時間帯のうちから沸上時間区分を決定する手法の一例を説明するための、余剰電力量の予測値の経時挙動を概念的に表すグラフ図 余剰沸上時間区分決定部が沸上可能時間帯のうちから沸上時間区分を決定する手法の他の例を説明するための、余剰電力量の予測値の経時挙動を概念的に表すグラフ図 ＨＥＭＳ機器が実行する制御手順を表すフローチャート図 制御装置が実行する制御手順を表すフローチャート図 制御装置が実行する制御手順を表すフローチャート図 ステップＳ１５の詳細手順を表すフローチャート図 制御装置が実行する制御手順を表すフローチャート図

次に、本発明の一実施の形態を図１〜図１３に基づいて説明する。

本実施形態の太陽光発電装置連携貯湯式給湯システムのシステム構成を図１に示す。なお、図１においては、図示の煩雑防止のために、後述する信号授受のうち一部は図示省略している。図１において、本実施形態の太陽光発電装置連携貯湯式給湯システム１００は、図示しない家屋等の建造物に設置されたヒートポンプ式の貯湯式給湯装置１と、商用電源４９に接続された分電盤２と、前記家屋の屋根等に設置された太陽光発電パネル４、及び、太陽光発電パネル４の発電電力を交流電源に変換するインバータ５を備えた太陽光発電装置３と、前記貯湯式給湯装置１以外の他の負荷を構成する、例えばエアコン等からなる電気負荷機器６（図１中では単に「エアコン」と図示）と、前記家屋の家庭内の電力マネジメントを行うためのＨＥＭＳ（＝Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）機器７と、ネットワーク通信網８と、サーバ９とを有している。

前記ＨＥＭＳ機器７は、貯湯式給湯装置１及び太陽光発電装置３に双方向に通信可能（破線参照。以下同様）に接続されている。これにより、ＨＥＭＳ機器７は、貯湯式給湯装置１の使用状況や太陽光発電装置３の発電電力情報や分電盤２の分岐回路ごとの消費電力量の情報を収集可能となっている。またＨＥＭＳ機器７は、さらに前記ネットワーク通信網８を介し前記サーバ機器９に接続され、必要な情報を相互にやりとり可能となっている。なお、ＨＥＭＳ機器７が太陽光発電装置３との間の通信により前記発電電力情報を収集するのに代え、ＨＥＭＳ機器７が、分電盤２への発電電力の入力あるいは分電盤３と商用電源４９との間の電力の授受を監視することで、太陽光発電装置３の発電電力情報を収集するようにしても良い。

前記貯湯式給湯装置１は、リモコン装置５０と、湯水を貯湯する貯湯タンク１０と、前記貯湯タンク１０の底部に給水する給水管１１と、前記貯湯タンク１０の頂部から出湯する出湯管１２と、前記給水管１１から分岐した給水バイパス管１３と、前記出湯管１２からの湯と前記給水バイパス管１３からの水を、前記リモコン装置５０によって設定された給湯設定温度になるように混合する混合弁１４と、図示しない給湯端末に給湯する給湯管１５と、給湯流量を検出し対応する検出信号を出力する給湯流量センサ１６と、給湯温度を検出し対応する検出信号を出力する給湯温度センサ１７と、前記貯湯タンク１０内の湯水の貯湯温度を検出し対応する検出信号を出力する貯湯温度センサ１８とを有している。前記貯湯温度センサ１８は、貯湯タンク１０の側面に高さ位置を変えて複数個設けられている。これら複数の貯湯温度センサ１８のそれぞれは、例えば、十分に加熱された状態の湯の温度に対応して予め設定された、所定のしきい値以上の湯水温度を検出したとき、対応する検出信号を制御装置３１へ出力するように構成されている。これにより、前記複数の貯湯温度センサ１８のうち何個のセンサから前記検出信号が出力されているかに基づき、前記制御装置３１は、前記貯湯タンク１０内において十分に加熱された状態となっている湯の量（すなわち貯湯量）を検出することができる。

また、前記貯湯式給湯装置１はさらに、前記貯湯タンク１０内の湯水を沸上目標温度Ｔｂｍ（詳細は後述）に加熱するヒートポンプ装置１９（加熱手段、ヒートポンプ式加熱手段に相当）を有している。このヒートポンプ装置１９は、冷媒を高温高圧に圧縮搬送する圧縮機２０と、前記高温の高圧の冷媒と前記貯湯タンク１０からの水との熱交換を行う水冷媒熱交換器２１と、前記水冷媒熱交換器２１で熱交換後の冷媒を減圧膨張させる膨張弁２２と、外気と低圧冷媒との熱交換を行い低圧冷媒を蒸発させる空気熱交換器２３（蒸発器）と、前記空気熱交換器２３へ外気を送風する送風機２４（送風ファン）と、前記空気熱交換器２３、前記圧縮機２０、及び前記水冷媒熱交換器２１の冷媒側を環状に接続する冷媒配管４８と、前記圧縮機２０から吐出される前記冷媒の温度を検出し対応する検出信号を前記制御装置３１へ出力する吐出温度センサ２５と、前記送風機２４における例えば通風経路（詳細図示は省略）上に設けられ、外気温度を検出し対応する検出信号を前記制御装置３１へ出力する外気温度センサ３０（外気センサ）とを備えている。なお、前記の冷媒配管４８により冷媒循環回路が構成されている（以下適宜、単に「冷媒循環回路４８」という）。

また、前記貯湯式給湯装置１はさらに、貯湯式給湯装置１全体の作動を制御する前記制御装置３１と、前記貯湯タンク１０の下部と前記水冷媒熱交換器２１の水側入口とを接続する加熱往き管２６と、水冷媒熱交換器２１の水側出口と前記貯湯タンク１０の上部とを接続する加熱戻り管２７と、前記加熱往き管２６の途中に設けられた加熱循環ポンプ２８と、前記加熱戻り管２７に設けられ検出信号（沸上温度を表す）を前記制御装置３１へ出力する沸上温度センサ２９とを有している。なお、前記の加熱往き管２６及び加熱戻り管２７が湯水配管を構成し、この湯水配管と加熱循環ポンプ２８により加熱循環回路が構成されている（以下適宜、単に「加熱循環回路２６，２７，２８」という）。

前記のように、本実施形態の太陽光発電装置連携貯湯式給湯システム１００は、太陽光発電装置３と、貯湯式給湯装置１とが備えられている。日照条件が良好な場合、前記太陽光発電装置３は、前記太陽光発電パネル４で太陽光を受光して発電を行うことができ、前記貯湯式給湯装置１は、この太陽光発電装置３で発電された電力を用いて、前記ヒートポンプ装置１９が加熱循環回路２６，２７，２８を介し貯湯タンク１０内の湯水を加熱する沸上運転を行うことができる。このようにして太陽光発電による電力を用いた沸上運転を行う場合、少なくとも発電電力値がある程度大きい（詳細には、貯湯式給湯装置１に供給される電力値、すなわち、発電電力値から貯湯式給湯装置１を除く前記電気負荷機器６の消費する負荷使用電力値を差し引いた余剰電力値がある程度大きい。後述）必要がある。そこで、前記沸上運転を円滑に行うために、太陽光発電装置連携貯湯式給湯システム１００には、前記ＨＥＭＳ機器７及び前記制御装置３１に、図２に示す各機能部が設けられている。

すなわち、図２に示すように、前記ＨＥＭＳ機器７には、気象情報取得部３２Ａと、発電電力予測部３２Ｂと、負荷使用電力予測部３２Ｃと、余剰電力予測部３２Ｅとが設けられている。また前記制御装置３１には、装置使用電力予測部３２Ｄと、予想外気温度算出部３２Ｈと、余剰沸上時間帯設定部３３Ａと、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂと、余剰沸上制御部４０と、余剰沸上容量算出部３７と、使用湯量学習部３４と、必要熱量決定部３５と、夜間沸上容量算出部３６と、補正夜間沸上容量算出部３８と、夜間沸上制御部３９と、昼間沸増制御部４２とが設けられている。また、これら各機能部の、ＨＥＭＳ機器７及び制御装置３１における割り当て（配分）は、図示の例に限られず、例えばＨＥＭＳ機器７と制御装置３１との間の通信内容を充実化することで、ＨＥＭＳ機器７に設けられている前記の各機能部３２Ａを制御装置３１に設けた構成としても良いし、逆に、制御装置３１に設けられている前記の各機能部３２Ｂ〜３２Ｈ，３３Ａ，３３Ｂ，３４〜４２のうちの一部の機能をＨＥＭＳ機器７に設けた構成としても良い。

前記気象情報取得部３２Ａ（気象情報取得手段に相当）は、例えばサーバ９から発せられる気象情報（例えば天気予報情報や日照時間情報等）を取得する。なお、サーバ９以外の適宜の箇所から公知情報としての気象情報を取得しても良い。

前記発電電力予測部３２Ｂ（発電電力予測手段に相当）は、太陽光発電装置３から取得済みの、過去所定期間において時間変動した単位時間ごとの発電電力量と、前記気象情報取得部３２Ａで取得された気象情報とに基づき、決定対象となる特定期間（この例では、例えば後述の図９及び図１０に示すフローによる制御手順が開始される所望の日の翌日の１日間。以下適宜、単に「翌日」という）での、時間変動する前記太陽光発電装置３の発電電力挙動における単位時間ごとの発電電力予測値を決定（算出）する。

前記負荷使用電力予測部３２Ｃ（負荷消費電力予測手段に相当）は、前記分電盤２から取得済みの、前記建造物におけるエアコン等の前記電気負荷機器６の過去所定期間の単位時間ごとの消費電力量に基づき、前記翌日での、当該電気負荷機器６の単位時間ごとの消費電力を表す負荷使用電力の予測値（時間変動する場合もしない場合も含む）を決定（算出）する。

前記余剰電力予測部３２Ｅ（余剰電力予測手段に相当）は、前記発電電力予測部３２Ｂにより決定された前記発電電力予測値と、前記負荷使用電力予測部３２Ｃにより決定された前記負荷使用電力予測値とに基づき（具体的には前記発電電力予測値から前記負荷使用電力予測値を差し引いて）、前記翌日での時間変動する余剰電力挙動における前記建造物における単位時間ごとの余剰電力予測値を決定（算出）し、後述の余剰沸上時間帯設定部３３Ａへ出力する。

前記装置使用電力予測部３２Ｄ（装置消費電力予測手段に相当）は、前記翌日での当該貯湯式給湯装置１の単位時間ごとの消費電力を表す装置使用電力の予測値（時間変動する場合もしない場合も含む）を決定（算出）し、後述の余剰沸上時間帯設定部３３Ａへ出力する。これにより、前記翌日において発電電力値が時間的に変動するときの、前記沸上運転を実行可能な発電電力値となる時間帯（前記余剰電力予測値が前記装置使用電力予測値以上となる時間）が、後述の余剰沸上時間帯設定部３３Ａにおいて決定される（詳細は後述）。

ここで、前記装置使用電力は、外気温度に応じて変動し、当該外気温度に対応するエネルギー消費効率（ＣＯＰ）を用いて算出できることが知られている（例えば特開２０１３−２７９４号公報参照）。そのような貯湯式給湯装置１の前記装置使用電力の挙動（大部分が前記ヒートポンプ装置１９の消費電力によって占められる）の一例を、図３に示す。

図３は、前記貯湯式給湯装置１の前記装置使用電力の挙動を縦軸に、
前記外気温度を横軸にとって表したグラフである。なお、この例では前記沸上温度が７０［℃］、８０［℃］、９０［℃］の３つの場合をそれぞれ例にとって示している。図３に示すように、前記装置使用電力は、外気温度の値が増加するほど低くなる、右下がり直線の挙動を示す。すなわち、前記沸上温度７０［℃］の場合は、例えば外気温度−２０［℃］で装置使用電力は約１６５０［Ｗ］、外気温度０［℃］で装置使用電力は約１３５０［Ｗ］、外気温度２０［℃］で装置使用電力は約９５０［Ｗ］となる。同様に、前記沸上温度８０［℃］の場合は、例えば外気温度−２０［℃］で装置使用電力は約１８００［Ｗ］、外気温度０［℃］で装置使用電力は約１４５０［Ｗ］、外気温度２０［℃］で装置使用電力は約１１５０［Ｗ］となる。また前記沸上温度９０［℃］の場合は、例えば外気温度−２０［℃］で装置使用電力は約１９５０［Ｗ］、外気温度０［℃］で装置使用電力は約１６００［Ｗ］、外気温度２０［℃］で装置使用電力は約１３００［Ｗ］となる。

上記特開２０１３−２７９４号公報の手法を前記貯湯式給湯装置１により実行する場合、前記装置使用電力予測部３２Ｄが前記装置使用電力予測値を算出（決定）するためには、前記外気温度として、例えば翌日の予想温度（予想外気温度）を、前記ネットワーク８を介し前記サーバ９等から取得する必要がある。しかしながら、現在実用化されている、前記貯湯式給湯装置１（詳細には前記制御装置３１）と前記ネットワーク８との通信規格（いわゆるエコーネットライト規格）では、前記翌日の予想外気温度が通信内容に含まれていない。このため、そのままでは、貯湯式給湯装置１側で前記装置使用電力予測値を算出することができず、前記太陽光発電装置３からの電力を用いた前記沸上運転を円滑に実行するのが困難となる。

そこで、本実施形態では、前記装置使用電力予測部３２Ｄは、最低外気温度に基づいて予想される、前記翌日における予想外気温度に基づき、前記装置使用電力予測値を決定する。具体的には、この例では、前記装置使用電力予測部３２Ｄに加え、前記予想外気温度算出部３２Ｈが設けられる。そしてまず、予想外気温度算出部３２Ｈ（予想外気温度算出手段に相当）で、貯湯式給湯装置１が過去に深夜時間帯（例えば０：００〜５：００等）において沸上運転を実行しているときの最低外気温度の平均値（例えば１週間分等、所定回数分の平均気温。前記外気温度センサ３０により検出される）に対し所定値を加えることにより、前記翌日の予想外気温度を決定（算出）する。

このとき、前記所定値は可変に設定されるものであり、本実施形態では、時間ごとに変動する前記所定値を表す所定値テーブルが、前記予想外気温度算出部３２Ｈに備えられたテーブル記憶部３２Ｉ（記憶手段に相当）に記憶されており、前記予想外気温度算出部３２Ｈは、当該所定値テーブルに記憶された前記所定値を用いて前記予想外気温度を算出する。

図４に、前記所定値テーブルの一例を示す。図４に示すように、この例では、７：００において前記所定値の値は２．０［℃］、８：００において前記所定値の値は３．０［℃］、９：００において前記所定値の値は４．０［℃］、１０：００において前記所定値の値は５．０［℃］、１１：００において前記所定値の値は６．０［℃］、１２：００において前記所定値の値は７．０［℃］、１３：００において前記所定値の値は７．５［℃］、１４：００において前記所定値の値は７．５［℃］、１５：００において前記所定値の値は７．５［℃］、１６：００において前記所定値の値は７．０［℃］、１７：００において前記所定値の値は６．０［℃］、１８：００において前記所定値の値は５．０［℃］、１９：００において前記所定値の値は４．０［℃］、となっている。前記予想外気温度算出部３２Ｈは、前記したように、過去の最低外気温度の平均値に対し、図４を参照し当該平均値に対応して取得（図示されていない時刻については例えば公知の補完・近似等の手法を用いて処理する）される前記所定値を加えることで、前記予想外気温度を算出する。

図２に戻り、前記装置使用電力予測部３２Ｄは、前記予想外気温度算出部３２Ｈにより算出された前記予想外気温度と、後述する必要熱量決定部３５で決定された、ヒートポンプ装置１９による沸上目標温度Ｔｂｍ（詳細は後述）に基づき、前記装置使用電力予想値を決定（算出）する。具体的には、例えば、以下の式１を用いて算出することができる。すなわち、前記装置使用電力予測部３２Ｄは、装置使用電力予測値Ｐｈｐを、前記予想外気温度Ｔｏｕｔ、前記沸上目標温度Ｔｂｍ、前記ヒートポンプ装置１９に固有の係数Ａ，Ｂ，Ｃ、を用いて、
Ｐｈｐ＝Ｔｏｕｔ×Ａ＋Ｔｂｍ×Ｂ＋Ｃ ・・・ （式１）
により算出する。算出された前記装置使用電力予測値は、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａへ出力される。

前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａ（時間帯決定手段に相当）は、前記余剰電力予測部３２Ｅで決定された前記翌日の単位時間ごとの余剰電力予測値と、前記装置使用電力予測部３２Ｄで決定された前記翌日の単位時間ごとの装置使用電力予測値とに基づき、前記余剰電力予測値が前記装置使用電力予測値以上となる時間帯（沸上可能時間帯）を決定する。

この沸上可能時間帯の決定の具体例を、図５を用いて説明する。図５は、横軸に「０：００」，「１：００」，・・，「２３：００」，「２４：００」のように時刻が刻まれる時間軸をかつ縦軸に電力量［ｋＷｈ］を取り、前記翌日における、前記太陽光発電装置３における発電電力量の予測値（発電電力予測部３２Ｂにより予測）、前記電気負荷機器６における前記負荷使用電力予測値（負荷使用電力予測部３２Ｃにより予測）、及び、前記貯湯式給湯装置１における前記装置使用電力予測値（装置使用電力予測部３２Ｄにより予測）、の一例を概念的にそれぞれ表したグラフである。

図５に示すように、この例は、前記気象情報取得部３２Ａで取得された気象情報により前記翌日における天気が晴れであると予測された場合の例である。すなわち、図中の実線による折れ線グラフで示すように、太陽光発電装置３における発電電力量の予測値は、０：００〜６：００までほぼ０［ｋＷｈ］で推移するが、日の出（６：００〜７：００の間）とともに徐々に上昇し、７：００では０．２［ｋＷｈ］、８：００では１．０［ｋＷｈ］、８：３０で１．５［ｋＷｈ］、となり、その後９：００で１．８［ｋＷｈ］、１０：００では２．５［ｋＷｈ］、１１：００での３．２［ｋＷｈ］を経て、１２：００における３．３［ｋＷｈ］でピークを迎える。その後は、太陽光発電装置３における発電電力量は、日の陰りとともに徐々に減少し、１３：００では３．２［ｋＷｈ］、１４：００では２．５［ｋＷｈ］となり、その後１５：００で１．８［ｋＷｈ］、１５：３０で１．５［ｋＷｈ］、１６：００では１．０［ｋＷｈ］、１７：００での０．２［ｋＷｈ］を経て、日の入り（１７：００〜１８：００の間）により１８：００以降はそのまま２４：００までほぼ０［ｋＷｈ］となる。

一方、図中の灰色の棒グラフで示すように、前記電気負荷機器６における負荷使用電力の予測値は、前記翌日の０：００〜２４：００の間、終日、０．５［ｋＷｈ］となっている。この結果、「太陽光発電装置３における発電電力量」−「電気負荷機器６における負荷使用電力量」で表される前記余剰電力の予測値は、図５に示すように、前記翌日の８：００で初めて０．５［ｋＷｈ］が生じ、８：３０で１．０［ｋＷｈ］、９：００で１．３［ｋＷｈ］、１０：００で２．０［ｋＷｈ］、１１：００での２．７［ｋＷｈ］を経て、１２：００における２．８［ｋＷｈ］で最大となる。その後、徐々に減少し、１３：００では２．７［ｋＷｈ］、１４：００では２．０［ｋＷｈ］、１５：００で１．３［ｋＷｈ］、１５：３０で１．０［ｋＷｈ］、１６：００で０．５［ｋＷｈ］となる。

以上のような余剰電力の時間変動に対し、この例では、前記貯湯式給湯装置１が運転されるときの装置使用電力の予測値は、単位時間あたり１［ｋＷｈ］となっている。この結果、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａは、「余剰電力」≧「貯湯式給湯装置１の装置使用電力」となる、前記余剰電力により前記貯湯式給湯装置１を運転可能な時間帯（沸上可能時間帯）として、８：３０〜１５：３０までの時間帯を設定する。なお、図５中には、一例として、実際に前記貯湯式給湯装置１の沸上運転が、前記沸上可能時間帯のうちの１１：００〜１５：００で実行予定とされた場合を並記して例示している（黒色棒グラフ参照）。

以上のようにして、本実施形態では、気象情報取得部３２Ａが取得した前記翌日１日間の気象情報に対応して発電電力予測部３２Ｂが太陽光発電装置３での発電電力値を決定し、それに基づいて余剰沸上時間帯設定部３３Ａが前記沸上運転を実行可能な発電電力値となる前記沸上可能時間帯を予測することができる。

なお、図５に示した例は、前記したように前記翌日における天気が晴れであると予測された場合の例である。これに対し、例えば前記気象情報取得部３２Ａで取得された気象情報により前記翌日における天気が雨又は曇り等（太陽による日射がほとんどない）と予測された場合の例を図６に示す。この場合、図中の実線による折れ線グラフで示すように、太陽光発電装置３における発電電力量の予測値は、０：００〜８：００までほぼ０［ｋＷｈ］で推移し、日の出に伴ってわずかに上昇するが、９：００で０．１［ｋＷｈ］、１０：００では０．３［ｋＷｈ］、１１：００で０．５［ｋＷｈ］、１２：００での０．６［ｋＷｈ］を経た後の１３：００におけるピークでも０．７［ｋＷｈ］程度に留まる。その後は、太陽光発電装置３における発電電力量は、１４：００で０．６［ｋＷｈ］、１５：００で０．５［ｋＷｈ］、１６：００では０．３［ｋＷｈ］、１７：００で０．１［ｋＷｈ］となり、１８：００以降はそのまま２４：００までほぼ０［ｋＷｈ］となる。この結果、「太陽光発電装置３における発電電力量」−「電気負荷機器６における負荷使用電力量」で表される前記余剰電力の予測値は、図６に示すように、前記翌日の１２：００〜１４：００までの間でわずかに生じる程度であり、その最大値も０．２［ｋＷｈ］程度に留まる。このような場合、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａでは、「余剰電力」≧「貯湯式給湯装置１の装置使用電力」となる前記沸上可能時間帯を設定することができない。結果として、図６中に示すように、前記貯湯式給湯装置１の沸上運転は、（太陽光発電による電力を用いず）上記商用電源４９からの給電（すなわち太陽光発電装置連携貯湯式給湯システム１００外から購入される電力を利用）により、通常通り、電力料金単価が安価な夜間帯（この例では２３：００〜７：００）に実行予定とされる。

図２に戻り、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂ（時間区分決定手段に相当）は、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａにより決定された前記少なくとも１つの沸上可能時間帯のうちから、その時間帯において前記沸上運転を行える時間長さが予め決定してある所定値（この例では例えば２時間）以上となる時間区分を、前記翌日において前記太陽光発電装置３からの電力により貯湯式給湯装置１が前記沸上運転を行うべき沸上時間区分（特定の時間区分に相当）として決定する。なお、上記のような時間区分が複数ある場合には、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂは、それら複数の時間区分の中から、適宜のルールに沿って最も優先順位が高くなる時間区分を、前記沸上運転を行うべき沸上時間区分（特定の時間区分に相当）として決定すればよい（詳細は後述）。

このような前記時間区分の決定の具体例を、図７及び図８を用いて説明する。これらの図では、前記図５等と同様、横軸に「５：００」，「６：００」，・・，「１８：００」，「２４：００」のように時刻が刻まれる時間軸を取り、縦軸には、余剰電力量［ｋＷｈ］（各図の左側に図示）を取って、前記貯湯式給湯装置１における前記余剰電力量の予測値（余剰電力予測部３２Ｅにより予測）の時間変動の例を示している。

まず図７に示す例では、前記気象情報取得部３２Ａで取得された気象情報により、前記翌日において朝から夕方まで概ね薄曇りが続く（午後の短時間だけ晴れ）と予測された場合の例（前記図５に示した例とは異なる別の例）である。この場合、図中の棒グラフで示すように、太陽光発電装置３における発電電力量に基づく前記余剰電力量の予測値は、５：００〜７：００まで０［ｋＷｈ］で推移するが、その後緩やかに上昇し、８：００では０．５［ｋＷｈ］、９：００で０．７［ｋＷｈ］となった後、１０：００で０．８［ｋＷｈ］となり、１１：００での１．２［ｋＷｈ］、１２：００での１．３［ｋＷｈ］を経て、１２：３０頃からの晴れ間によって１３：００で２．０［ｋＷｈ］へ急上昇した後、１４：００で２．５［ｋＷｈ］となりピークを迎える。その後、前記余剰電力量は、１４：３０頃からの前記晴れ間の消失によって急激に減少し、１５：００で１．３［ｋＷｈ］、１６：００で１．０［ｋＷｈ］となった後、１７：００で０．５［ｋＷｈ］まで減少し、１８：００以降はほぼ０［ｋＷｈ］となる。

このとき、図中の横太線で示すように、前記貯湯式給湯装置１が運転されるときの装置使用電力の予測値は、単位時間あたり１．５［ｋＷｈ］となっている。この結果、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａにより、前記余剰電力の予測値が前記装置電力の予測値を超える前記沸上可能時間帯として、１２：３０〜１４：３０までの時間区分が設定される。この結果、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより、前記沸上運転を行える時間長さが所定値（この例では２時間）以上となる、当該１２：３０〜１４：３０が、沸上運転を行うべき前記沸上時間区分に決定される。

さらに図８に示す例は、前記気象情報取得部３２Ａで取得された気象情報により、前記翌日において、朝から夕方まで晴天（但し１２：００頃に一時的ににわか雨）と予測された場合の例である。この場合、図中の棒グラフで示すように、太陽光発電装置３における発電電力量に基づく前記余剰電力量の予測値は、５：００〜７：００まで０［ｋＷｈ］で推移するが、その後徐々に上昇し、８：００では０．５［ｋＷｈ］、８：３０付近で１．５［ｋＷｈ］となった後、９：００及び１０：００で２．０［ｋＷｈ］となり、１１：００で２．５［ｋＷｈ］まで上昇した後に（例えば前記にわか雨への天候変化の影響で）減少に転じ、１１：３０で１．５［ｋＷｈ］、１２：００において１．０［ｋＷｈ］となる。その後再び前記余剰電力量は増加に転じ、１２：３０で１．５［ｋＷｈ］、１３：００で２．０［ｋＷｈ］、その後１４：００で２．７［ｋＷｈ］となりピークを迎え、その後減少して１４：３０付近で１．５［ｋＷｈ］となった後、１５：００では１．３［ｋＷｈ］、１６：００では１．０［ｋＷｈ］、１７：００で０．５［ｋＷｈ］まで減少し、１８：００以降はほぼ０［ｋＷｈ］となる。

この場合は、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａにより、前記余剰電力の予測値が前記装置電力の予測値を超える前記沸上可能時間帯として、図８に示すように、８：３０〜１１：３０までの時間区分Ａと、１２：３０〜１４：３０までの時間区分Ｂとの２つが設定される。このとき、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂがこれら２つのうちいずれを前記沸上運転を行うべき前記沸上時間区分とするかは、前記したように、複数の区分が存在したときのために予め定められているルールに沿って決められる。例えば、最長時間となる時間区分優先のルールであれば時間区分Ａに決定され、最先の時間区分優先のルールであれば時間区分Ａに決定され、最後の時間区分優先のルールであれば時間区分Ｂに決定され、余剰電力のピーク値が最大となる時間区分優先のルールであれば時間区分Ｂに決定される。

図２に戻り、以上のようにして、前記のような予測によって前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａで設定された前記沸上可能時間帯に含まれる、前記太陽光発電装置３からの電力により前記沸上運転を行うべき沸上時間区分を、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより決定することができる。

その後、前記のようにして余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより決定された前記沸上時間区分は、前記余剰沸上容量算出部３７へと出力される。余剰沸上容量算出部３７は、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより決定された前記沸上時間区分の間で、貯湯式給湯装置１が前記沸上目標温度Ｔｂｍまで沸き上げることのできる余剰沸上容量を算出する。この算出された余剰沸上容量は、前記補正夜間沸上容量算出部３８へと出力される。

一方このとき、前記使用湯量学習部３４には、前記給湯流量センサ１６からの検出信号（前記給湯湯量を表す）と、前記給湯温度センサ１７の検出信号（前記給湯温度を表す）と、給水温度センサ（図示せず）の検出信号（給水温度を表す）とが入力される。使用湯量学習部３４は、入力された前記給湯湯量を、前記給湯温度に対応させつつ所定温度（例えば４０［℃］）の使用湯量に換算し、過去所定期間（例えば７日間）の日毎の学習湯量として学習する。その際の学習においては、単純に所定期間分の平均値をとってもよいし、公知の手法により日毎のばらつきを加味してもよい。また日毎の追焚き実績の有無を考慮するようにしてもよい。

前記必要熱量決定部３５は、前記使用湯量学習部３４によって学習された前記過去所定期間の日毎の学習湯量に基づき、前記翌日における必要熱量を決定する。また、前記必要熱量決定部３５は、前記必要湯量と、適宜の手法で取得（あるいは前記センサ３０の検出結果を取得）した外気温度（あるいは前記給水温度等の他の条件でもよい）とから、前記沸上目標温度Ｔｂｍを決定し、当該沸上目標温度Ｔｂｍを前記装置使用電力予測部３２Ｄへ出力する。

前記夜間沸上容量決定部３６は、前記必要熱量決定部３５によって決定された前記翌日における必要熱量を前記沸上目標温度Ｔｂｍと給水温度との温度差で除して、必要容量を算出し、（後述の余剰沸上容量を用いた補正前の）夜間沸上容量とする。このようにして算出された夜間沸上容量は、前記補正夜間沸上容量算出部３８へと出力される。

前記補正夜間沸上容量算出部３８は、前記のようにして前記夜間沸上容量決定部３６により算出された夜間沸上容量（言い替えれば前記翌日の一日間において必要な湯水の量に対応した沸上容量）から、前記のようにして前記余剰沸上容量算出部３７により算出された余剰沸上容量（言い替えれば前記翌日のうち前記沸上時間区分において沸き上げる湯水の量に対応した沸上容量）を差し引いて、（前記翌日の昼間に余剰電力により沸上できない分に相当する）補正夜間沸上容量を算出する。この補正夜間沸上容量は、夜間沸上制御部３９へと出力される。

前記夜間沸上制御部３９は、前記所望の日から前記翌日にかけての夜間帯（例えば前記所望の日の２３：００〜前記翌日の７：００）において、前記補正夜間沸上容量算出部３８から出力された前記補正夜間沸上容量を沸き上げるように、前記貯湯式給湯装置１の前記ヒートポンプ装置１９（詳細には、前記圧縮機２０、前記送風機２４、前記加熱循環ポンプ２８等）を制御する。

なお、前記したように翌日の天気が晴天等の場合で、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａにより前記沸上可能時間帯が設定され前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより前記沸上時間区分が設定された場合には、この沸上時間区分が前記余剰沸上制御部４０へと出力されている。前記余剰沸上制御部４０（制御手段に相当）は、前記翌日の前記沸上時間区分（例えば図７の例では前記翌日の１２：３０〜１４：３０）において、前記余剰電力を用いて前記余剰沸上容量算出部３７により算出された前記余剰沸上容量を沸き上げるように、前記貯湯式給湯装置１の前記ヒートポンプ装置１９（詳細には、前記圧縮機２０、前記送風機２４、前記加熱循環ポンプ２８等）を制御する。

また前記昼間沸増制御部４２は、前記夜間帯以外の昼間帯（例えば７：００〜２３：００）において前記貯湯タンク１０内の湯水の前記貯湯量が予め定められたしきい値以下に減少（前記複数の貯湯式給湯装置温度センサ１８により検出）すると、前記商用電源４９を用いて、所定の昼間沸増容量を沸き上げるように、前記貯湯式給湯装置１の前記ヒートポンプ装置１９（詳細には、前記圧縮機２０、前記送風機２４、前記加熱循環ポンプ２８等）を制御する。なお、前記夜間沸上容量決定部３６において、前記のようにして算出した前記必要容量を貯湯タンク１０の容量と比較し、それらのうち小さい方を前記夜間沸上容量としてもよい（以下、同様）。このとき、前記必要容量が貯湯タンク１０の容量を超えている場合に、前記夜間沸上容量決定部３６で算出された前記夜間沸上容量を前記昼間沸増制御部４２へと入力し（図２中の２点鎖線参照）、前記昼間沸増制御部４２が前記夜間帯に沸き上げられなかった分を昼間沸増容量として算出し、この算出した昼間沸増容量を沸き上げるように前記のような制御を行うようにしても良い。

次に、前記の手法を実現するために、前記ＨＥＭＳ機器７及び前記制御装置３１が実行する制御手順を、図９、図１０、図１１、図１２、及び図１３のフローチャートにより説明する。

図９に、前記ＨＥＭＳ機器７が実行する制御手順を示す。図９において、まずステップＳ１１０で、ＨＥＭＳ機器７は、電力料金単価が安価な夜間帯（例えば２３：００〜７：００）の開始時刻（例えば７：００）となったか否かを判定する。夜間帯開始時刻となるまでは判定が満たされず（Ｓ１１０：ＮＯ）ループ待機し、夜間帯開始時刻となったら判定が満たされ（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、ステップＳ１２０に移る。

ステップＳ１２０では、ＨＥＭＳ機器７は、前記気象情報取得部３２Ａによりサーバ９から前記気象情報を取得する。なお、前記発電電力予測部３２Ｂが前記気象情報取得部３２Ａを介し定期的に前記サーバ９から前記気象情報を取得して最新データを適宜の箇所に記憶しておき、このフローが開始されたときに、前記ステップＳ１２０のタイミングで、前記適宜の箇所に記憶されていた気象情報のデータを読み出して用いるようにしてもよい。

その後、ステップＳ１３０に移り、ＨＥＭＳ機器７は、前記発電電力予測部３２Ｂにより、太陽光発電装置３の過去所定期間の単位時間ごとの発電電力量と、前記ステップＳ１２０で取得した気象情報とに基づき、特定期間（この例では前記翌日。以下同様）での前記太陽光発電装置３の単位時間ごとの発電電力予測値を決定（算出）する。

そして、ステップＳ１４０で、ＨＥＭＳ機器７は、前記負荷使用電力予測部３２Ｃにより、前記電気負荷機器６の過去所定期間の単位時間ごとの負荷使用電力量に基づき、前記翌日での、当該電気負荷機器６の単位時間ごとの負荷使用電力予測値を決定（算出）する。

そして、ステップＳ１６０に移り、ＨＥＭＳ機器７は、前記余剰電力予測部３２Ｅにより、前記ステップＳ１３０で決定された前記発電電力予測値と、前記ステップＳ１４０で決定された前記電気負荷機器６の単位時間ごとの負荷使用電力予測値と、に基づき、前記翌日での前記建造物における単位時間ごとの余剰電力予測値を決定（算出）し、制御装置３１へ出力する。その後、ステップＳ１１０に戻って同様の手順を繰り返す。

図１０〜図１３に、前記制御装置３１が実行する制御手順を示す。図１０において、まずステップＳ１１５で、制御装置３１は、図９の前記ステップＳ１１０と同様、前記夜間帯の開始時刻となったか否かを判定する。夜間帯開始時刻となるまでは判定が満たされず（Ｓ５：ＮＯ）ループ待機し、夜間帯開始時刻となったら判定が満たされ（Ｓ５：ＹＥＳ）、ステップＳ１６５に移る。

ステップＳ１６５では、制御装置３１は、前記図９の前記ステップＳ１６０で出力された、前記余剰電力予測値を取得する。その後、ステップＳ１４５に移る。

ステップＳ１４５では、制御装置３１は、前記予想外気温度算出部３２Ｈで、前記のように前記テーブル記憶部３２Ｉの所定値テーブルを参照しつつ、過去の最低外気温度の平均値に対し所定値を加えることにより、前記翌日の予想外気温度Ｔｏｕｔを決定（算出）する。

その後、ステップＳ１４６で、制御装置３１は、前記必要熱量決定部３５により、前記使用湯量学習部３４で学習済みの前記過去所定期間の日毎の学習湯量に基づき、平均や標準偏差等を用いた公知の手法を用いて前記翌日における必要熱量を決定（算出）する。なお、この必要熱量は、所定温度（例えば４０［℃］）換算の必要湯量として算出しても良い。

その後、ステップＳ１４７で、制御装置３１は、前記必要熱量決定部３５により、前記ステップＳ１４６で決定した前記必要湯量と、適宜の手法で取得（あるいは前記センサ３０の検出結果を取得）した外気温度（あるいは前記給水温度等の他の条件でもよい）とから、前記沸上目標温度Ｔｂｍを決定する。なお、この沸上目標温度Ｔｂｍは、例えば６５［℃］〜７５［℃］の間でなるべく低く設定されるが、特に前記必要湯量が多い場合や、前記外気温度が低い場合や、前記給水温度が低い場合には（それ以外の場合に比べ）高めに設定される。

その後、ステップＳ１５０で、制御装置３１は、前記装置使用電力予測部３２Ｄにより、前記ステップＳ１４５で前記予想外気温度算出部３２Ｈで算出した前記予想外気温度Ｔｏｕｔと前記ステップＳ１４７で前記必要熱量決定部３５で決定した前記沸上目標温度Ｔｂｍとに基づき前記（式１）を用いて、前記装置使用電力予測値Ｐｈｐを算出する。

その後、図１１のステップＳ１５に移り、制御装置３１は、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａにより、前記ステップＳ１６０で取得した前記翌日の単位時間ごとの余剰電力予測値、及び、前記ステップＳ１５０で取得した前記翌日の単位時間ごとの装置使用電力予測値、に基づき、前記余剰電力予測値が前記装置使用電力予測値以上となる前記沸上可能時間帯を決定する。

ステップＳ１５の詳細手順を図１２に示す。図１２において、まずステップＳ１５１で、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａは、前記余剰電力予測値が前記装置使用電力予測値以上であることを表すフラグＦを０に初期化する。

そして、ステップＳ１５２で、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａは、処理対象とする時刻ｔに、まず昼間帯の開始時刻（この例では７：００。以下同様）をセットする。その後、ステップＳ１５３に移る。

ステップＳ１５３では、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａは、前記ステップＳ１０で取得した前記余剰電力及び前記装置使用電力の値に基づき、時刻ｔにおける前記余剰電力の予測値が、当該時刻ｔにおける前記装置使用電力の予測値以上であるか否かを判定する。例えば時刻ｔがまだ早い時間であって日射が十分でなく余剰電力の大きさが不足し装置使用電力未満の値である場合はステップＳ１５３の判定が満たされず（Ｓ１５３：ＮＯ）、ステップＳ１５７に移る。

ステップＳ１５７では、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａは、前記フラグＦが１であるか否かを判定する。後述のステップＳ１５４においてＦ＝１とされるまではＦ＝０のままであることからこの判定が満たされず（Ｓ１５７：ＮＯ）、ステップＳ１５５に移る。

ステップＳ１５５では、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａは、前記時刻ｔに対し所定の時間偏差△ｔ（余剰電力予測値の単位時間）を加え、ステップＳ１５６に移る。

ステップＳ１５６では、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａは、この時点での処理対象の前記時刻ｔが、昼間帯の終了時刻（この例では２３：００。以下同様）になったか否かを判定する。２３：００に到達しない間は判定が満たされず（Ｓ１５６：ＮＯ）、前記ステップＳ１５３に戻り、同様の手順を繰り返す。

前記のようにしてステップＳ１５３→ステップＳ１５７→ステップＳ１５５→ステップＳ１５６→ステップＳ１５３→・・のような時刻ｔをずらしながらの繰り返しの間に、例えば十分な日射となり余剰電力の大きさが装置使用電力以上となった場合はステップＳ１５３の判定が満たされ（Ｓ１５３：ＹＥＳ）、ステップＳ１５４に移る。

ステップＳ１５４では、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａは、前記フラグＦを１とする。その後、前記ステップＳ１５５で前記のように時刻ｔに△ｔを加え、ステップＳ１５６に移行する。前記と同様、２３：００に到達しない間はステップＳ１５６の判定が満たされず（Ｓ１５６：ＮＯ）、前記ステップＳ１５３に戻り、同様の手順を繰り返す。こうして余剰電力の大きさが装置使用電力以上となっている間は、ステップＳ１５３→ステップＳ１５４→ステップＳ１５５→ステップＳ１５６→ステップＳ１５３→・・のように時刻ｔをずらしながら同様の流れが繰り返される。

その後、再び日射が不十分となり余剰電力の大きさが装置使用電力未満となるとステップＳ１５３の判定が満たされなくなり（Ｓ１５３：ＮＯ）、前記ステップＳ１５７に移る。この時点では、前記ステップＳ１５４によってフラグＦの値は１になっていることからステップＳ１５７の判定が満たされ（Ｓ１５７：ＹＥＳ）、ステップＳ１５８に移る。

ステップＳ１５８では、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａは、先に前記フラグＦが０から１となったとき（ステップＳ１５３の判定が満たされたとき）から、この時点までの区間を、前記沸上可能時間帯に組み入れる。そして、ステップＳ１５９に移る。

ステップＳ１５９では、前記余剰沸上時間帯設定部３３Ａは、前記フラグＦを再び０に戻した後、前記ステップＳ１５５に移って前記のように時刻ｔに△ｔを加え、ステップＳ１５６に移行する。前記と同様、２３：００に到達しない間はステップＳ１５６の判定が満たされず（Ｓ１５６：ＮＯ）、前記ステップＳ１５３に戻り、同様の手順を繰り返す。

以上のようにして、時刻ｔをずらしながら、ステップＳ１５３→ステップＳ１５７→ステップＳ１５８→ステップＳ１５９→ステップＳ１５５→ステップＳ１５６→ステップＳ１５３→・・の繰り返し、若しくは、ステップＳ１５３→ステップＳ１５４→ステップＳ１５５→ステップＳ１５６→ステップＳ１５３→・・の繰り返しを行っている間に、前記時刻ｔが前記２３：００になったら判定が満たされ（Ｓ１５６：ＹＥＳ）、このルーチンを終了して、図１１のステップＳ２０へ移行する。

図１１に戻り、ステップＳ２０では、制御装置３１は、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより、前記ステップＳ１５で決定された前記少なくとも１つの沸上可能時間帯のうちから、前記沸上運転を行える時間長さが所定値（例えば２時間。以下同様）以上となる時間区分（複数ある場合には、前記ルールに沿って最も優先順位が最も高くなる時間区分）を、前記翌日において前記太陽光発電装置３からの電力により前記沸上運転を行うべき前記沸上時間区分として決定する。

そして、ステップＳ３５で、制御装置３１は、前記夜間沸上容量決定部３６により、前記ステップＳ１４６で決定した前記必要熱量を前記ステップＳ１４７で決定した沸上目標温度と給水温度との温度差で除して前記必要容量に換算し、前記夜間沸上容量とする。なお、このようにして算出した算出した必要容量が前記貯湯タンク１０の容量を超えている場合には、当該貯湯タンク１０の容量を前記夜間沸上容量としても良い。

その後、ステップＳ４５で、制御装置３１は、前記余剰沸上容量算出部３７により、前記ステップＳ２０で決定された前記沸上時間区分の間で、貯湯式給湯装置１が、前記ヒートポンプ装置１９の所定の加熱能力の大きさで前記沸上目標温度まで沸き上げることのできる前記余剰沸上容量を算出する。

そして、ステップＳ５０で、制御装置３１は、前記補正夜間沸上容量算出部３８により、前記ステップＳ３５で算出された前記夜間沸上容量から、前記ステップＳ４５で算出された余剰沸上容量を差し引いた、前記補正夜間沸上容量を算出する。

ステップＳ５５では、制御装置３１は、前記夜間沸上制御部３９により、この時点における前記複数の貯湯温度センサ１８の検出結果に基づき、十分に加熱された状態でお湯とみなせる貯湯量の容量（残湯容量）を算出する。

その後、ステップＳ６０で、制御装置３１は、前記夜間沸上制御部３９により、
前記ステップＳ５５で算出された前記残湯容量を加味し、前記補正夜間沸上容量から前記残湯容量を減じた値に沸上温度と給水温度の差温を乗じた値を加熱能力で除して沸き上げ時間を算出し、前記ステップＳ５０で算出された前記補正夜間沸上容量を前記夜間帯の終了時刻（例えば７：００）までに沸上完了するのに適切な夜間沸上開始時刻を算出する。

そして、図１３のステップＳ６２に移り、制御装置３１は、前記夜間沸上制御部３９により、この時点での時刻（現在時刻）がステップＳ６０で算出した夜間沸上開始時刻となったか否かを判定する。夜間沸上開始時刻となるまでは判定が満たされず（Ｓ６２：ＮＯ）ループ待機し、夜間沸上開始時刻となったら判定が満たされ（Ｓ６２：ＹＥＳ）、ステップＳ６４に移る。

ステップＳ６４では、制御装置３１は、前記夜間沸上制御部３９により、前記貯湯式給湯装置１の前記ヒートポンプ装置１９（詳細には、前記圧縮機２０、前記送風機２４、前記加熱循環ポンプ２８等）を制御し、前記貯湯タンク１０の下部から取り出した水を前記ステップＳ３０で決定した前記沸上目標温度まで加熱して貯湯タンク１０の上部から順次積層させる、夜間沸上運転を開始する。

その後、ステップＳ６６で、制御装置３１は、前記夜間沸上制御部３９により、前記のようにして夜間沸上運転が行われた後、ステップＳ５５で算出された前記夜間沸上容量を沸き上げたことが前記貯湯温度センサ１８により検出された（若しくは運転中の現在時刻が前記夜間帯の終了時刻となった）か否かを判定する。前記夜間沸上容量を沸き上げた場合は（若しくは前記夜間帯の終了時刻となった）場合は判定が満たされ（Ｓ６６：ＹＥＳ）、夜間沸上運転の完了とみなされて、ステップＳ６８に移る。

ステップＳ６８では、制御装置３１は、前記夜間沸上制御部３９により、前記ヒートポンプ装置１９を制御し、前記ステップＳ６４で開始した夜間沸上運転を停止する。このとき、貯湯タンク１０の下部には未加熱水が残ることとなる。その後、ステップＳ７０に移る。

ステップＳ７０では、制御装置３１は、前記余剰沸上制御部４０により、この時点での時刻（現在時刻）がステップＳ２０で決定した沸上時間区分の開始時刻（余剰沸上開始時刻）となったか否かを判定する。余剰沸上開始時刻となるまでは判定が満たされず（Ｓ７０：ＮＯ）ループ待機し、余剰沸上開始時刻となったら判定が満たされ（Ｓ７０：ＹＥＳ）、ステップＳ７２に移る。

ステップＳ７２では、制御装置３１は、前記余剰沸上制御部４０により、前記貯湯式給湯装置１の前記ヒートポンプ装置１９（詳細には、前記圧縮機２０、前記送風機２４、前記加熱循環ポンプ２８等）を制御し、前記貯湯タンク１０の下部から取り出した水を前記ステップＳ３０で決定した前記沸上目標温度まで加熱して貯湯タンク１０の上部から順次積層させる、余剰沸上運転を開始する。

その後、ステップＳ７４で、制御装置３１は、前記余剰沸上制御部４０により、前記のようにして余剰沸上運転が行われた後、ステップＳ４５で算出した前記余剰沸上容量を沸き上げたことが前記貯湯温度センサ１８により検出された（若しくは運転中の現在時刻が前記沸上時間区分の終了時刻となった）か否かを判定する。前記余剰沸上容量を沸き上げた場合は（若しくは前記沸上時間区分の終了時刻となった）場合は判定が満たされ（Ｓ７４：ＹＥＳ）、余剰沸上運転の完了とみなされて、ステップＳ７６に移る。

ステップＳ７６では、制御装置３１は、前記余剰沸上制御部４０により、前記ヒートポンプ装置１９を制御し、前記ステップＳ７２で開始した余剰沸上運転を停止する。このとき、前記したように、前記夜間沸上運転の完了時に貯湯タンク１０の下部に未加熱水が残っているため、余剰沸上運転の開始までの間に一切給湯されていなくても、当初予測していた余剰電力を全量活用した余剰沸上運転を連続して行うことができる。このようにして余剰沸上運転が完了した後、ステップＳ９６に移る。

ステップＳ９６では、制御装置３１は、前記昼間沸増制御部４２により、この時点での時刻（現在時刻）が前記昼間帯（例えば７：００〜２３：００）の終了時刻（例えば２３：００）となったか否かを判定する。昼間帯終了時刻となっていれば判定が満たされ（Ｓ９６：ＹＥＳ）、図１０に示した前記ステップＳ１１５に戻り、同様の手順を繰り返す。前記昼間帯終了時刻となっていなければ判定が満たされず（Ｓ９６：ＮＯ）、ステップＳ９２に移る。

ステップＳ９２では、制御装置３１は、前記昼間沸増制御部４２により、例えば貯湯タンク１０の残湯量が前記最低貯湯量以下になったか否かを最上部の貯湯温度センサ１８が所定の湯切れ危険温度以下にまで低下したか否かで判定する。前記湯切れ危険温度より高い温度であればステップＳ９２の判定が満たされず（Ｓ９２：ＮＯ）、前記ステップＳ９６に戻って同様の手順を繰り返す。前記湯切れ危険温度以下であればステップＳ９２の判定が満たされて（Ｓ９２：ＹＥＳ）湯切れ状態であるとみなされ、ステップＳ９４へ移行する。

ステップＳ９４では、制御装置３１は、前記昼間沸増制御部４２により、前記ヒートポンプ装置１９を制御し、前記湯切れを解消するための所定時間（例えば１時間）の湯切れ（定量）沸増運転を行う。その後、前記ステップＳ９６に戻って同様の手順を繰り返す。

以上説明したように、本実施形態の貯湯式給湯装置１によれば、前記装置使用電力予測部３２Ｄにおいて、前記装置使用電力予測値が、最低外気温度に基づいて予想される前記翌日の予想外気温度に基づいて、決定される。前記予想外気温度は、前記予想外気温度算出部３２Ｈにより、深夜時間帯に沸上運転を実行しているときの最低外気温度の平均値に対し所定値を加えることによって算出される。これにより、前記のようにネットワーク８との通信結果によらず、貯湯式給湯装置１側だけで前記装置使用電力予測値を算出することができる。この結果、前記太陽光発電装置３からの電力を用いた前記沸上運転を円滑に実行することができ、ユーザの利便性を向上することができる。

また、本実施形態では特に、予想外気温度算出部３２Ｈによって、最低外気温度の平均気温に前記所定値が加えられて前記予想外気温度が算出される。これにより、貯湯式給湯装置１側だけで確実に装置使用電力予測値を算出することができる。特に、１日のうちで比較的温度が安定している時間帯（前記深夜時間帯）の最低外気温度に対し前記所定値を加算し、前記昼間時間帯を含む外気温度（予想外気温度）を算出することにより、前記沸上運転時の前記貯湯式給湯装置１の消費する消費電力（装置使用電力予測値）を精度よく算出することができる。

また、本実施形態では特に、可変に定められる前記所定値を用いることで、最低外気温度から予想外気温度を精度良く算出することができる。特に、テーブル記憶部３２Ｉに記憶された前記所定値テーブルに表された、時間ごとに変動する所定値を用いることで、簡易な手法でかつ高精度に最低外気温度から予想外気温度を算出することができる。

また、本実施形態では特に、ヒートポンプ装置１９に備えられた送風機２４に外気温度センサ３０が設けられ、前記予想外気温度算出部３２Ｈが、前記深夜時間帯で前記沸上運転が実行されている間に前記外気温度センサ３０により検出された前記最低外気温度の前記平均気温を用いて、前記予想外気温度を算出する。これには以下のような技術的意義がある。

すなわち、前記のように配置した外気温度センサ３０では、送風機２４が動作し通風が行われている状態が、最も高精度に温度検出を行うことができる。一方、通常、この種の貯湯式給湯装置１のヒートポンプ装置１９は、深夜時間帯のうち最低外気温度となる時間帯（例えば４：００〜５：：００頃）は、ほぼ毎日確実に前記沸上運転を行っている。したがって、この深夜時間帯（言い替えれば沸上運転が必ず実行されているとき）に前記外気温度センサ３０により検出された最低外気温度の、信頼性の高い平均値を用いて前記予想外気温度を算出することによって、さらに確実に前記装置使用電力予測値を高精度に算出することができる。

また、本実施形態では特に、装置使用電力予測部３２Ｄが、前記装置使用電力予測値Ｐｈｐを、上記（式１）によって算出する。これにより、簡易な演算で迅速に前記装置使用電力予測値を算出することができる。

なお、本実施形態において、前記予想外気温度算出部３２Ｈにおいて、前記所定値を、前記図４の所定値テーブルを用いて可変に設定したが、これに限られず、前記所定値は、適宜の値に固定的に設定してもよい。この場合、固定値として定められた前記所定値を用いることで、簡易な演算により最低外気温度から予想外気温度を算出できる効果がある。なお、このときの所定値としては、例えば約６［℃］程度とすることが考えられる。これには、例えば以下のような技術的意義がある。

すなわち、通常、前記太陽光発電での電力による沸上運転を行う昼間帯の外気温度の、前記最低外気温度からの偏差（前記所定値に対応する）は、５〜１５［℃］程度である。これに対し、前記所定値を約６［℃］に固定的に設定するということは、前記予想外気温度算出部３２Ｈが、前記予想外気温度Ｔｏｕｔを実際の昼間帯の外気温度よりも低く見積もるということである。前記図３を用いて説明したように、前記装置使用電力は外気温度が低いほど大きくなる挙動であることから、前記のように予想外気温度を低く見積もることで、貯湯式給湯装置１の装置使用電力を多めに見積もることになる。この結果、余剰沸上時間帯設定部３３Ａでは、前記余剰電力予測部３２Ｅから出力される前記余剰電力予測値がある程度大きくなったときに、前記太陽光発電での電力による沸上運転を行う時間帯を設定することになる。この結果、前記固定的な所定値の設定に基づく見積もり誤差により前記余剰電力予測値が小さいにもかかわらず前記太陽光発電での電力による沸上運転を行ってしまう弊害を確実に防止できるものである。

なお、前記所定値を、前記５［℃］よりも小さな２〜３［℃］等に設定すれば、前記余剰電力予測部３２Ｅからの前記余剰電力予測値がかなり大きくならないと前記太陽光発電での電力による沸上運転を行う時間帯が設定されず、前記弊害をさらに確実に防止できる。しかしながらこの場合、実際には前記太陽光発電での電力による前記沸上運転を行える時間帯であるにもかかわらず当該沸上運転を行わないという無駄な時間帯が数多く発生するおそれがある。前記所定値を前記約６［℃］にするという設定は、制御態様をある程度実際の外気温の変動に近づけたものとすることで、前記のような無駄な時間を低減することができるものである。

なお、本発明は以上の態様に限定されることなく、その趣旨を変更しない範囲で適用可能なものであり、例えば前記ＨＥＭＳ機器７や制御装置３１に設けられた各機能部（気象情報取得部３２Ａと、発電電力予測部３２Ｂと、負荷使用電力予測部３２Ｃと、余剰電力予測部３２Ｅ等）のうち少なくとも１つを前記サーバ９に設けても良い。

また、以上において、図２等の各図中に示す矢印は信号の流れの一例を示すものであり、信号の流れ方向を限定するものではない。

また、図１０〜図１３に示すフローチャート図は本発明を上記フローに示す手順に限定するものではなく、発明の趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で手順の追加・削除又は順番の変更等をしてもよい。

１ 貯湯式給湯装置
３ 太陽光発電装置
６ 電気負荷機器
７ ＨＥＭＳ機器
１０ 貯湯タンク
１９ ヒートポンプ装置（ヒートポンプ式加熱手段）
２４ 送風機（送風ファン）
２６ 加熱往き管（加熱循環回路）
２７ 加熱戻り管（加熱循環回路）
２８ 加熱循環ポンプ（加熱循環回路）
３０ 外気温度センサ（外気センサ）
３１ 制御装置
３２Ａ 気象情報取得部（気象情報取得手段）
３２Ｂ 発電電力予測部（発電電力予測手段）
３２Ｃ 負荷使用電力予測部（負荷消費電力予測手段）
３２Ｄ 装置使用電力予測部（装置消費電力予測手段）
３２Ｅ 余剰電力予測部（余剰電力予測手段）
３３Ａ 余剰沸上時間帯設定部（時間帯決定手段）
３３Ｂ 余剰沸上時間区分決定部（時間区分決定手段）
３８ 補正夜間沸上容量算出部
４９ 商用電源
１００ 太陽光発電装置連携貯湯式給湯システム

Claims (6)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンク、外気と前記湯水との熱交換を行うヒートポンプ式加熱手段、及び加熱循環回路を備え、前記加熱循環回路を介し前記ヒートポンプ式加熱手段が前記貯湯タンク内の湯水を加熱する沸上運転を行う太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置において、
   前記太陽光発電装置の発電電力予測値を用いて決定された特定期間における余剰電力予測値を取得する余剰電力予測値取得手段と、
   前記特定期間における、前記貯湯式給湯装置の消費する装置消費電力予測値を決定する装置消費電力予測手段と、
   前記特定期間において前記余剰電力予測値が前記装置消費電力予測値以上となる場合に、前記太陽光発電装置からの電力により前記沸上運転を行うように、前記加熱手段を制御する制御手段と、
   所定の深夜時間帯に取得された最低外気温度の所定回数分の平均気温に対し、所定値を加えることにより、前記特定期間における予想外気温度を算出する、予想外気温度算出手段と、
   を有し、
   前記装置消費電力予測手段は、
   前記予想外気温度算出手段により算出された前記予想外気温度に基づき、前記装置消費電力予測値を決定する
   ことを特徴とする太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
2. 前記予想外気温度の算出で用いられる前記所定値は、
   固定値であることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
3. 前記予想外気温度の算出で用いられる前記所定値は、
   可変値であることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
4. 時間ごとに変動する前記所定値を表す所定値テーブルを記憶した記憶手段を有し、
   前記予想外気温度算出手段は、
   前記記憶手段に記憶された前記所定値テーブルに表された前記所定値を用いて、前記予想外気温度を算出する
   ことを特徴とする請求項３記載の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
5. 
   前記ヒートポンプ式加熱手段は、
   圧縮機と、水冷媒熱交換器と、蒸発器と、前記蒸発器、前記圧縮機、及び前記水冷媒熱交換器の冷媒側を冷媒配管で環状に接続した冷媒循環回路と、前記蒸発器に外気を送風する送風ファンと、前記送風ファンによる通風経路に設けられた外気センサとを備えており、
   前記加熱循環回路は、
   前記水冷媒熱交換器の水側と前記貯湯タンクとを湯水配管で環状に接続しており、
   前記予想外気温度算出手段は、
   前記深夜時間帯で前記沸上運転が実行されている間に前記外気センサにより検出された前記最低外気温度の前記平均気温を用いて、前記予想外気温度を算出する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
6. 前記装置消費電力予測手段は、
   前記装置消費電力予測値Ｐｈｐを、
   Ｐｈｐ＝Ｔｏｕｔ×Ａ＋Ｔｂｍ×Ｂ＋Ｃ ・・・ （式１）
   （但し、Ｔｏｕｔ：前記予想外気温度、Ｔｂｍ：前記ヒートポンプ式加熱手段による沸上目標温度、Ａ，Ｂ，Ｃ：前記ヒートポンプ式加熱手段に固有の係数）
   により算出する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
   

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