JP6846131B2

JP6846131B2 - 熱機器

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Publication number: JP6846131B2
Application number: JP2016153964A
Authority: JP
Inventors: 河野　秀勇; 秀勇河野
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2016-08-04
Filing date: 2016-08-04
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2036-08-04
Also published as: JP2018021729A

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、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、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、ヒートポンプ熱源を駆動させて、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ている。

特開２０１５−９４５０５号公報

通常、熱機器は、商用電源から電力が供給されることで動作する。また、近年、例えば、停電時などに、熱機器のヒートポンプ熱源を、電気自動車のバッテリから供給される電力によって運転させる場合がある。バッテリから熱機器に電力が供給される場合において、バッテリからの放電電力が上限放電電力を超えると、バッテリから熱機器への電力の供給が停止してしまう可能性がある。このため、バッテリから電力が供給されている場合においては、ヒートポンプ熱源の消費電力を適切に調整する必要がある。なお、電気自動車には、走行用のモータとエンジンの双方を備えるハイブリッド車、走行用の駆動源としてモータのみを備える自動車が含まれる。

本明細書では、電気自動車のバッテリの電力情報に基づいて、ヒートポンプ熱源を適切に動作させることができる技術を提案する。

本明細書が開示する熱機器は、商用電源または電気自動車のバッテリ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、バッテリの電力情報を入手可能な電力管理装置と通信可能な制御装置と、を備えている。制御装置は、ヒートポンプ熱源を動作させ、タンク内の目標水量の水を目標温度まで加熱する加熱運転を実行可能であり、電力管理装置から、バッテリの電力情報、及び、熱機器とは異なる機器によって消費されている電力である消費電力を取得可能である。また、制御装置は、通常運転と、バッテリから電力が供給されており、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。また、制御装置は、電力抑制運転中において、バッテリの電力情報、及び、消費電力に基づいて、熱機器が使用可能な電力を前記抑制電力として特定し、特定した抑制電力に基づいて、加熱運転が完了する完了予測時間を特定し、完了予測時間に基づいて、加熱運転において熱機器によって使用される第１消費電力量を特定し、完了予測時間及び消費電力に基づいて、加熱運転において、異なる機器によって使用される第２消費電力量を特定し、バッテリの電力情報に含まれるバッテリの電力量が、第１消費電力量と第２消費電力量とを合計した予測消費電力量よりも大きい場合に、特定した抑制電力に基づいて、加熱運転を実行し、バッテリの電力量が、予測消費電力量以下である場合に、加熱運転を実行しない。

上記の構成によると、バッテリから電力が供給されている場合、制御装置は、電力抑制運転に切り替わる。また、電力抑制運転中において、制御装置は、バッテリの電力情報に基づいて特定された抑制電力を用いて、ヒートポンプ熱源を動作させる。このため、例えば、電力抑制運転中において、熱機器の消費電力がバッテリの上限放電電力を超えることなどを抑制することができる。

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。電力抑制運転中に実行される処理を説明するフローチャート。

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）電気自動車は、エンジンと、エンジンの駆動によって発電可能な発電機と、を備えており、バッテリは、発電機が発電した電力を充電可能であってもよい。制御装置は、電力抑制運転中において、電力情報に含まれるバッテリに蓄電されている電力量が所定電力量以下の場合に、エンジンの駆動を要求する信号を、電力管理装置に送信するとよい。

バッテリに蓄電されている電力量が所定電力量以下の場合、ヒートポンプ熱源を適切に動作させることができない。上記の構成によると、ユーザは、ヒートポンプ熱源を適切に動作させるためには、バッテリに蓄電されている電力量を増やす必要があることを知ることができる。また、ユーザがエンジンを駆動させ、バッテリに蓄電されている電力量が所定電力量を超えれば、ヒートポンプ熱源を適切に動作させることができるようになる。

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、ガス熱源機ユニット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、サーミスタ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅがタンク３０の高さ方向に所定間隔で取付けられている。各サーミスタ３６ａ、３６ｂ、３６ｃ、３６ｄ、３６ｅは、その取付位置の水の温度を測定する。本実施例では、サーミスタ３６ａはタンク３０の頂部から６リットル下方の位置に配置されており、サーミスタ３６ｂは頂部から１２リットル下方の位置に配置されており、サーミスタ３６ｃは頂部から３０リットル下方の位置に配置されており、サーミスタ３６ｄは頂部から５０リットル下方の位置に配置されており、サーミスタ３６ｅは頂部から７０リットル下方の位置に配置されている。また、タンクユニット６は、タンク３０の下部から流れ出る水の温度を検出するタンク下サーミスタ３５を備えている。

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、後述する重要負荷１２０（図２参照）の平均消費電力ＰＡなどが記憶されている。

ガス熱源機ユニット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、湯張り弁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、湯張り経路９８が分岐している。バーナ復路９２において、湯張り経路９８には、湯張り弁８８が取り付けられている。ガス熱源機ユニット８からは、湯張り経路９８を介して、給湯箇所である浴槽への湯張りが行われる。

ガス熱源機ユニット８はさらに、ガス熱源機ユニット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。各種の情報とは、例えば、後述する加熱運転を実行不可であることを示すメッセージなどである。また、リモコン１０２は、無線ＬＡＮ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。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およびガス熱源機ユニット８には、バッテリ用分電盤１１６から電力が供給される。バッテリ用分電盤１１６には、分電盤１１４を介して、商用電源１１０および太陽光発電装置１１２が接続されている。なお、太陽光発電装置１１２は、太陽光を受光することによって発電する装置である。また、分電盤１１４には、一般負荷１１８も接続されている。一般負荷１１８とは、例えば、エアコン、洗濯機、電子レンジなどである。また、バッテリ用分電盤１１６には、重要負荷１２０、ＨＰユニット４、タンクユニット６、ガス熱源機ユニット８、および、充放電スタンド１３０を介して電気自動車１３２も接続されている。なお、太陽光発電装置１１２、一般負荷１１８、重要負荷１２０、および、充放電スタンド１３０は、無線ＬＡＮ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、一般負荷１１８、および、重要負荷１２０で使用されている電力などを管理することができる。

電気自動車１３２について説明する。電気自動車１３２は、モータ１３４と、エンジン１３８と、を備える。モータ１３４とエンジン１３８の出力は、動力分配機構１３６によって合成される。動力分配機構１３６によって合成された出力は、ディファレンシャルギヤ１４０を介して、電気自動車１３２の駆動輪に伝達される。また、動力分配機構１３６は、エンジン１３８の出力トルクをモータ１３４に伝達することができる。エンジン１３８の出力トルクがモータ１３４に伝達される場合、モータ１３４は発電機として機能する。モータ１３４によって発電された電力は、電圧コンバータ１４２を介して、バッテリ１４４に供給される。これにより、バッテリ１４４が充電される。

商用電源１１０または太陽光発電装置１１２から電力が供給されている場合、商用電源１１０または太陽光発電装置１１２から供給される電力は、分電盤１１４を介して、一般負荷１１８に供給される。また、商用電源１１０または太陽光発電装置１１２から供給される電力は、分電盤１１４、および、バッテリ用分電盤１１６を介して、重要負荷１２０、ＨＰユニット４、タンクユニット６、ガス熱源機ユニット８、および、電気自動車１３２に供給される。電気自動車１３２に電力が供給されると、バッテリ１４４は充電される。

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、電気自動車１３２のバッテリ１４４から電力が供給されるようになる。この場合、バッテリ１４４から供給される電力は、充放電スタンド１３０およびバッテリ用分電盤１１６を介して、重要負荷１２０、ＨＰユニット４、タンクユニット６およびガス熱源機ユニット８に供給されるが、一般負荷１１８には電力が供給されない。なお、以下では、電源の供給元が商用電源１１０を含んでいる場合の給湯システム２の動作状態を「通常運転」とし、電源の供給元がバッテリ１４４を含んで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。一般的に、電力抑制運転時に使用可能な電力は、通常運転時に使用可能な電力よりも小さい。このため、電力抑制運転中において、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第１抑制電力ＰＳ１以下で動作する必要がある。第１抑制電力ＰＳ１については、後で詳しく説明する。

（給湯システム２の動作）
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。ＨＰコントローラ２４は、目標加熱水量ＴＷに応じて、タンク下サーミスタ３５、および、サーミスタ３６ａ〜３６ｅの中から、加熱運転の終了を判断するために用いるサーミスタを切り替える。例えば、目標加熱水量ＴＷが３０リットルの場合は、サーミスタ３６ｃを用いて、目標加熱水量ＴＷが１００リットルの場合は、タンク下サーミスタ３５を用いるなどである。なお、通常運転中において、加熱運転は、予め設定されている開始タイミングに基づいて実行される場合と、リモコン１０２に入力されるユーザの指示に基づいて実行される場合がある。予め設定されている開始タイミングとは、例えば、過去の加熱運転の開始時間と終了時間を記憶した学習機能により設定される開始時間などである。一方、電力抑制運転中において、加熱運転は、リモコン１０２に入力されるユーザの指示に基づいてのみ実行される。

（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。また、特に、給湯箇所が、浴槽である場合の給湯運転のことを、以下では、「湯張り運転」と呼ぶ。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、サーミスタ３６ｂまたはサーミスタ３６ｃ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。なお、コントローラは、季節に応じて、サーミスタ３６ｂまたはサーミスタ３６ｃを使い分ける。

サーミスタ３６ｂまたはサーミスタ３６ｃ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。

サーミスタ３６ｂまたはサーミスタ３６ｃ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。

（電力抑制運転中の処理）
次に、図３を用いて電力抑制運転中の処理について説明する。図３の処理は、停電が発生した後に、電気自動車１３２のバッテリ１４４から電力が供給されることで復電した場合などに実行される処理である。なお、以下の処理は、商用電源１１０および太陽光発電装置１１２から電力が供給されない場合の処理である。

ステップＳ１２において、コントローラは、電気自動車１３２のバッテリ１４４から供給される電力によって復電したことを検出する。具体的には、コントローラは、電力管理装置１９２から、バッテリ１４４からの電力供給により復電したことを示す信号を受信する。これにより、コントローラは、給湯システム２を通常運転から電力抑制運転に切り替える。

ステップＳ１４において、コントローラは、ユーザにより加熱運転の準備を指示する旨の指示があったか否かを監視する。ユーザは、リモコン１０２を操作することで、加熱運転の実行を指示する。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（ステップＳ１４でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６において、コントローラは、電力管理装置１９２から種々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、無線ＬＡＮルータ１９０を介して、電力管理装置１９２に種々の電力情報の送信を要求する信号を送信する。次いで、電力管理装置１９２は、種々の電力情報を、コントローラに送信する。なお、種々の電力情報とは、例えば、バッテリ１４４の電力情報、重要負荷１２０の消費電力ＰＩなどである。また、バッテリ１４４の電力情報には、バッテリ１４４の定格電力（上限放電電力）ＰＲ、蓄電量ＥＣが含まれる。

ステップＳ１８において、コントローラは、給湯システム２が使用可能な電力ＰＵが、加熱運転を実行するのに必要な最低消費電力ＰＬよりも大きいか否かを判断する。コントローラは、ステップＳ１６で取得した種々の電力情報に基づいて、給湯システム２が使用可能な電力ＰＵを特定する。具体的には、コントローラは、バッテリ１４４の定格電力ＰＲから、重要負荷１２０の消費電力ＰＩを減算することで、給湯システム２が使用可能な電力ＰＵを特定する。なお、コントローラは、給湯システム２が使用可能な電力ＰＵを、電力抑制運転中の給湯システム２の第１抑制電力ＰＳ１として特定する。使用可能な電力ＰＵが最低消費電力ＰＬよりも大きい場合（ステップＳ１８でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２０に進む。一方、特定した使用可能な電力ＰＵが最低消費電力ＰＬ以下の場合（ステップＳ１８でＮＯ）、処理は、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ２０において、コントローラは、バッテリ１４４の蓄電量ＥＣが、加熱運転の実行中に消費される予測消費電力量ＥＰを超えているか否かを判断する。なお、予測消費電力量ＥＰには、給湯システム２によって使用される第１消費電力量Ｅ１と、給湯システム２が加熱運転を実行している間に重要負荷１２０によって使用される第２消費電力量Ｅ２が含まれる。

第１消費電力量Ｅ１と第２消費電力量Ｅ２の算出方法について説明する。まず、コントローラは、加熱運転が完了する完了予測時間ＴＥを算出する。コントローラは、目標加熱水量ＴＷと目標温度ＴＡから特定される目標加熱量ＨＴ、および、ステップＳ１８で特定した第１抑制電力ＰＳ１に基づいて、完了予測時間ＴＥを算出する。コントローラは、第１抑制電力ＰＳ１から、給湯システム２のＨＰユニット４以外の機器が使用する電力を減算することで、ＨＰユニット４が使用可能な第２抑制電力ＰＳ２を特定する。次いで、コントローラは、第２抑制電力ＰＳ２でＨＰユニット４を駆動させた場合の単位時間当たりの加熱量ＨＡを特定する。次いで、コントローラは、目標加熱量ＨＴを加熱量ＨＡで除算することで、加熱運転の完了予測時間ＴＥを特定する。完了予測時間ＴＥが特定された後に、コントローラは、完了予測時間ＴＥに、第１抑制電力ＰＳ１を乗算することで、第１消費電力量Ｅ１を特定する。また、コントローラは、完了予測時間ＴＥに、不揮発性メモリ７５に記憶されている重要負荷１２０の平均消費電力ＰＡを乗算することで、第２消費電力量Ｅ２を特定する。なお、本実施例では、平均消費電力ＰＡを用いて第２消費電力量Ｅ２を特定しているが、ステップＳ１８で特定される重要負荷１２０の消費電力ＰＩを用いて、第２消費電力量Ｅ２を特定してもよい。次いで、コントローラは、第１消費電力量Ｅ１と第２消費電力量Ｅ２を合算することで、予測消費電力量ＥＰを特定する。

バッテリ１４４の蓄電量ＥＣが予測消費電力量ＥＰを超えている場合（ステップＳ２０でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２２に進む。一方、蓄電量ＥＣが予測消費電力量ＥＰ以下の場合（ステップＳ２０でＮＯ）、処理は、ステップＳ３２に進む。

ステップＳ２２において、コントローラは、完了予測時間ＴＥおよび予測消費電力量ＥＰをリモコン１０２に送信する。これにより、リモコン１０２は、完了予測時間ＴＥおよび予測消費電力量ＥＰを表示させる。この結果、ユーザは、完了予測時間ＴＥおよび予測消費電力量ＥＰを知ることができる。また、ユーザは、完了予測時間ＴＥおよび予測消費電力量ＥＰに基づいて、加熱運転を実行するのか否かを判断することができる。なお、コントローラは、予測消費電力量ＥＰに代えて、第１消費電力量Ｅ１をリモコン１０２に送信してもよい。この場合、ユーザは、給湯システム２によって消費される電力量を知ることができる。

ステップＳ２４において、コントローラは、ユーザが加熱運転を実行する旨の指示を実行したか否かを判断する。ユーザが加熱運転を実行する旨の指示を実行した場合（ステップＳ２４でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ２６に進み、コントローラは、加熱運転を実行する。一方、ユーザから加熱運転を実行する旨の指示が無かった場合、（ステップＳ２４でＮＯ）、処理は、ステップＳ１４に戻る。

ステップＳ２８において、コントローラは、加熱運転が完了したか否かを判断する。具体的には、コントローラは、加熱運転により目標加熱量ＨＴが加熱された場合に、加熱運転が完了したと判断する。加熱運転が完了したと判断される場合（ステップＳ２８でＹＥＳ）、処理は、ステップＳ１４に戻る。一方、加熱運転が完了していないと判断される場合（ステップＳ２８でＮＯ）、処理は、ステップＳ１６に戻る。

なお、ステップＳ２８を経由してステップＳ１６に戻った場合であり、かつ、ステップＳ１８およびステップＳ２０でＹＥＳと判断される場合、コントローラは、ステップＳ２２、Ｓ２４の処理を省略して、ステップＳ２６に進む。すなわち、コントローラは、加熱運転が完了するまでの間、ステップＳ１６〜ステップＳ２０の処理を実行し、加熱運転を継続してもよいか否かを判断する。また、コントローラは、ステップＳ１８において特定される給湯システム２が使用可能な電力ＰＵを用いて、第２抑制電力ＰＳ２を随時更新する。具体的には、加熱運転を実行している間に、重要負荷１２０の消費電力ＰＩが減少する場合は、第２抑制電力ＰＳ２を増加させ、消費電力ＰＩが増加する場合は、第２抑制電力ＰＳ２を減少させる。

ステップＳ３２において、コントローラは、ＨＰユニット４の動作を停止させる。なお、ＨＰユニット４を停止させる場合とは、加熱運転を実行中に、ステップＳ１８またはステップＳ２０でＮＯと判断される場合である。

ステップＳ３４において、コントローラは、リモコン１０２を介して電力管理装置１９２に、エラー情報およびエラーへの対処方法を送信する。これにより、電力管理装置１９２は、エラー情報、および、エラーへの対処方法を表示させる。エラー情報とは、加熱運転を実行させることができないこと示す情報である。また、エラーへの対処方法とは、例えば、ステップＳ１８でＮＯと判断された場合は、使用している重要負荷１２０の一部の機器を停止させることである。重要負荷１２０の一部の機器を停止させることで、重要負荷１２０の消費電力ＰＩが低減し、給湯システム２が使用可能な電力ＰＵが増えるためである。また、例えば、ステップＳ２０でＮＯと判断された場合は、電気自動車１３２のエンジン１３８を駆動させることである。上述のように、ユーザがエンジン１３８を駆動させることで、モータ１３４が発電した電力をバッテリ１４４に充電させることができるためである。なお、エラー情報およびエラーへの対処方法は、リモコン１０２に表示させてもよい。

電力抑制運転中において、ステップＳ１８またはＳ２０でＮＯと判断される場合、給湯システム２は加熱運転を実行させることができない。すなわち、タンク３０の高温の水を使い切った後は、非燃焼給湯運転を実行することができない。しかしながら、バーナ８０に燃料ガスが供給されており、かつ、燃焼給湯運転に必要な電力が供給されている場合、燃焼給湯運転を実行することは可能である。従って、電力抑制運転中において、ステップＳ１８またはＳ２０でＮＯと判断される場合であり、かつ、バーナ８０に燃料ガスが供給されている場合、コントローラは、燃焼給湯運転を実行するように構成されていることが好ましい。

また、電力抑制運転中において、太陽光発電装置１１２が発電する電力を利用可能な場合は、太陽光発電装置１１２が発電する電力とバッテリ１４４の電力を用いて、加熱運転を実行させてもよい。この場合、バッテリ１４４の電力情報に加えて、太陽光発電装置１１２の電力情報に基づいて、第２抑制電力ＰＳ２を特定するとよい。太陽光発電装置１１２の電力情報とは、例えば、太陽光発電装置１１２の発電電力、予測発電電力量などである。

上述のように、バッテリ１４４から電力が供給されて給湯システム２が動作する場合、コントローラは、電力抑制運転に切り替わる。電力抑制運転中において、コントローラは、バッテリ１４４の電力情報に基づいて特定された第２抑制電力ＰＳ２を用いて、ＨＰユニット４を駆動させ、加熱運転を実行する。この結果、電力抑制運転中において、加熱運転を実行しても、バッテリ１４４から放電される電力がバッテリ１４４の定格電力ＰＲを超えることを抑制することができる。

また、上記の実施例では、コントローラは、バッテリ１４４の蓄電量ＥＣが、予測消費電力量ＥＰ以下の場合に、電気自動車１３２のエンジン１３８を駆動させることを要求する信号を電力管理装置１９２に送信する。これにより、ユーザは、給湯システム２に加熱運転を実行させるためには、エンジン１３８を駆動させ、バッテリ１４４の蓄電量ＥＣを増やす必要があることを知ることができる。

（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。第１抑制電力ＰＳ１および第２抑制電力ＰＳ２が、「抑制電力」の一例である。予測消費電力量ＥＰが、「所定電力量」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。

上記の実施例の構成に加えて、バッテリ用分電盤１１６にバッテリ１４４とは別の蓄電池が接続されていてもよい。この場合、停電した後は、蓄電池に蓄電されている電力を優先的に使用するとよい。すなわち、蓄電池に蓄電されている電力が無くなった後に、電気自動車１３２のバッテリ１４４に蓄電されている電力が供給されるように構成されていてればよい。なお、蓄電池から電力が供給されている場合においても、給湯システム２に使用可能な電力ＰＵを抑制することが好ましい。

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：ガス熱源機ユニット
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
３５：タンク下サーミスタ
３６ａ：サーミスタ
３６ｂ：サーミスタ
３６ｃ：サーミスタ
３６ｄ：サーミスタ
３６ｅ：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：湯張り弁
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：湯張り経路
１００：バーナコントローラ
１０２：リモコン
１１０：商用電源
１１２：太陽光発電装置
１１４：分電盤
１１６：バッテリ用分電盤
１１８：一般負荷
１２０：重要負荷
１３０：充放電スタンド
１３２：電気自動車
１３４：モータ
１３６：動力分配機構
１３８：エンジン
１４０：ディファレンシャルギヤ
１４２：電圧コンバータ
１４４：バッテリ
１９０：無線ＬＡＮルータ
１９２：電力管理装置

Claims

商用電源または電気自動車のバッテリ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、
前記バッテリの電力情報を入手可能な電力管理装置と通信可能な制御装置と、を備えており、
前記制御装置は、前記ヒートポンプ熱源を動作させ、前記タンク内の目標水量の水を目標温度まで加熱する加熱運転を実行可能であり、
前記制御装置は、前記電力管理装置から、前記バッテリの前記電力情報、及び、前記熱機器とは異なる機器によって消費されている電力である消費電力を取得可能であり、
前記制御装置は、通常運転と、前記バッテリから電力が供給されており、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、
前記電力抑制運転中において、前記バッテリの前記電力情報、及び、前記消費電力に基づいて、前記熱機器が使用可能な電力を前記抑制電力として特定し、
前記特定した抑制電力に基づいて、前記加熱運転が完了する完了予測時間を特定し、
前記完了予測時間に基づいて、前記加熱運転において前記熱機器によって使用される第１消費電力量を特定し、
前記完了予測時間及び前記消費電力に基づいて、前記加熱運転において、前記異なる機器によって使用される第２消費電力量を特定し、
前記バッテリの前記電力情報に含まれる前記バッテリの電力量が、前記第１消費電力量と前記第２消費電力量とを合計した予測消費電力量よりも大きい場合に、前記特定した抑制電力に基づいて、前記加熱運転を実行し、
前記バッテリの前記電力量が、前記予測消費電力量以下である場合に、前記加熱運転を実行しない、熱機器。
前記電気自動車は、エンジンと、
前記エンジンの駆動によって発電可能な発電機と、を備えており、
前記バッテリは、前記発電機が発電した電力を充電可能であり、
前記制御装置は、前記電力抑制運転中において、前記電力情報に含まれる前記バッテリに蓄電されている電力量が所定電力量以下の場合に、前記エンジンの駆動を要求する信号を、前記電力管理装置に送信する、請求項１に記載の熱機器。