特許 6377002 貯湯式給湯装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6377002

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】貯湯式給湯装置

(51)【国際特許分類】

   F24H 1/18 20060101AFI20180813BHJP

   F24H 4/02 20060101ALN20180813BHJP

【ＦＩ】

   F24H1/18 302P

   !F24H4/02 S

【請求項の数】2

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-63948(P2015-63948)

(22)【出願日】2015年3月26日

(65)【公開番号】特開2016-183814(P2016-183814A)

(43)【公開日】2016年10月20日

【審査請求日】2017年10月19日

(73)【特許権者】

【識別番号】000115854

【氏名又は名称】リンナイ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 純一

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 宏明

(72)【発明者】

【氏名】足立 郁朗

【審査官】 柳本 幸雄

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１６３６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１２６３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２２４７５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２４６６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４２１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７７５４４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２４Ｈ １／１８

Ｆ２４Ｈ ４／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

太陽光発電装置及び商用電力供給ラインと電気負荷とに接続され、前記太陽光発電装置の発電電力が前記電気負荷の消費電力を上回るときは、余剰な前記太陽光発電装置の発電電力を売電し、前記太陽光発電装置の発電電力が前記電気負荷の消費電力を下回るときには、不足する電力を買電するパワーコンディショナーからの供給電力を使用する貯湯式給湯装置であって、
貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに接続されて、前記貯湯タンクに水を供給する給水管と、
前記パワーコンディショナーからの供給電力により作動する前記電気負荷であって、前記貯湯タンク内の水を加熱するタンク加熱部と、
前記貯湯タンクに接続されて、前記貯湯タンクから湯水が供給される出湯管と、
前記出湯管の途中に設けられ、前記パワーコンディショナーからの電力以外のエネルギーを熱源として前記出湯管を流通する水を加熱する補助熱源機と、
前記タンク加熱部を作動させて前記貯湯タンク内の水を加熱する沸し上げ運転を実行すると共に、前記貯湯タンクの湯切れが生じているときに前記補助熱源機を作動させて前記出湯管からの湯の供給を確保する運転制御部と、
日時を計時する計時部と、
日付と、該日付における日の出時刻及び日の入時刻とを対応付けた日付対応マップのデータを保持した記憶部と、
前記沸し上げ運転の実行を制限する沸し上げ制限時間帯の初期値である初期制限時間帯を、使用者による該初期制限時間帯の開始時刻と終了時刻の入力操作に応じて設定する初期制限時間帯設定部と、
前記初期制限時間帯が設定されたときに、前記初期制限時間帯が設定された日の日付を前記日付対応マップに適用して、前記初期制限時間帯が設定された日の日の出時刻及び日の入時刻を取得し、該取得した日の出時刻と前記初期制限時間帯の開始時刻との差である開始時刻差と、該取得した日の入時刻と前記初期制限時間帯の終了時刻との差である終了時刻差とを算出する時刻差算出部と、
前記沸し上げ運転の実行日における前記沸し上げ制限時間帯を、該実行日の日付を前記日付対応マップに適用して該実行日の日の出時刻及び日の入時刻を取得して、該実行日の日の出時刻を前記開始時刻差分だけシフトさせた時刻を開始時刻とすると共に、該実行日の日の入時刻を前記終了時刻差分だけシフトさせた時刻を終了時刻とすることによって設定する当日制限時間帯設定部と
を備えたことを特徴とする貯湯式給湯装置。

【請求項2】

太陽光発電装置及び商用電力供給ラインと電気負荷とに接続され、前記太陽光発電装置の発電電力が前記電気負荷の消費電力を上回るときは、余剰な前記太陽光発電装置の発電電力を売電し、前記太陽光発電装置の発電電力が前記電気負荷の消費電力を下回るときには、不足する電力を買電するパワーコンディショナーからの供給電力を使用する貯湯式給湯装置であって、
貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに接続されて、前記貯湯タンクに水を供給する給水管と、
前記パワーコンディショナーからの供給電力により作動する前記電気負荷であって、前記貯湯タンク内の水を加熱するタンク加熱部と、
前記貯湯タンクに接続されて、前記貯湯タンクから湯水が供給される出湯管と、
前記出湯管の途中に設けられ、前記パワーコンディショナーからの電力以外のエネルギーを熱源として前記出湯管を流通する水を加熱する補助熱源機と、
前記タンク加熱部を作動させて前記貯湯タンク内の水を加熱する沸し上げ運転を実行すると共に、前記貯湯タンクの湯切れが生じているときに前記補助熱源機を作動させて前記出湯管からの湯の供給を確保する運転制御部と、
日時を計時する計時部と、
日付と、該日付における日の出時刻及び日の入時刻とを対応付けた日付対応マップのデータを保持した記憶部と、
前記沸し上げ運転の実行を制限する沸し上げ制限時間帯の開始時刻の補正時間である第１補正時間及び終了時刻の補正時間である第２補正時間を、使用者の入力操作に応じて設定する補正時間設定部と、
前記沸し上げ運転の実行日の日付を前記日付対応マップに適用して該実行日の日の出時刻及び日の入時刻を取得し、前記第１補正時間及び前記第２補正時間が設定されていないときは、該実行日の日の出時刻から日の入り時刻までを、該実行日における前記沸し上げ制限時間帯に設定し、前記第１補正時間及び前記第２補正時間が設定されているときには、該実行日の日の出時刻を前記第１補正時間分だけシフトさせた時刻から、該実行日の日の入時刻を前記第２補正時間分だけシフトさせた時刻までを、該実行日における前記沸し上げ制限時間帯に設定する当日制限時間帯設定部と
を備えたことを特徴とする貯湯式給湯装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、太陽光発電による電力と商用電力とが入力されるパワーコンディショナーから供給される電力を使用して、貯湯タンク内の湯水を加熱する貯湯式給湯装置に関する。

【背景技術】

【0002】

太陽光発電装置が備えられた家屋においては、パワーコンディショナーに入力される太陽光発電装置の発電電力が、家屋の総消費電力を上回っているときに、上回った余剰電力を電力業者に売電することができる。そして、売電単価が商用電力の買電単価よりも高い場合には、使用者としては、太陽光発電装置が発電を行っているときには、家屋の消費電力を抑えて売電する電力量を増やしたいと考える。

【0003】

そこで、従来、パワーコンディショナーから供給される電力によって作動して、貯湯タンク内の湯水を加熱するヒートポンプを備えた貯湯式給湯装置において、太陽光発電装置が発電を行っている間は、ヒートポンプの作動を禁止して家屋の消費電力を抑制することによって、売電量を増やすようにした構成が提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。

【0004】

特許文献１に記載された貯湯式給湯装置は、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）により、インターネットを介して当日の気象情報（日の出時刻、日の入時刻の情報を含む）を取得する。そして、ヒートポンプを作動させて貯湯タンク内の水を沸し上げる時間を、太陽光発電が可能な時間帯を避けて設定している。

【0005】

また、特許文献２に記載された貯湯式給湯装置は、地域情報と日付情報から日の出時刻を予測し、日の出時刻と太陽光発電装置のパネル設置方向（東西南北４方位或は８方位）から、太陽光発電装置１５０の発電開始時刻を予測している。そして、ヒートポンプを作動させて貯湯タンク内の水を沸し上げを完了する目標時刻を、太陽光発電装置１５０の発電開始時刻に基づいて決定している。

【0006】

また、特許文献３に記載された貯湯式給湯装置は、当日の日付を対応マップに適用して、当日の日の出時刻及び日の入時刻を取得する。そして、貯湯タンク内の水を沸し上げる時間が、日の出時刻よりも後にならないように、沸し上げの開始時刻を日の出時刻よりも前に設定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１４−１６３６４１号公報

【特許文献2】特開２０１４−２２４６６０号公報

【特許文献3】特開２０１４−１２６３００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

上記特許文献１〜３に記載された貯湯式給湯装置においては、太陽光発電装置による発電が行われている時間帯におけるヒートポンプの作動を回避することにより、売電量の増大を図っている。

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載された貯湯式給湯装置では、ＨＥＭＳによりインターネットを介して気象情報を取得しているので、装置構成が複雑になるという不都合がある。また、特許文献２，３に記載された貯湯式給湯装置では、貯湯式給湯装置の設置場所、太陽光発電パネルの向き等を入力して、日の出時刻及び日の入時刻を補正しているが、これらの入力では、太陽光発電装置の発電時間帯を精度よく予測できない場合がある。

【0010】

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、太陽光発電装置の発電時間帯を簡易な構成により予測して、電気エネルギーによる貯湯タンク内の水の沸し上げを、太陽光発電装置の発電時間帯を避けて行うことができる貯湯式給湯装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、太陽光発電装置及び商用電力供給ラインと電気負荷とに接続され、前記太陽光発電装置の発電電力が前記電気負荷の消費電力を上回るときは、余剰な前記太陽光発電装置の発電電力を売電し、前記太陽光発電装置の発電電力が前記電気負荷の消費電力を下回るときには、不足する電力を買電するパワーコンディショナーからの供給電力を使用する貯湯式給湯装置であって、
貯湯タンクと、
前記貯湯タンクに接続されて、前記貯湯タンクに水を供給する給水管と、
前記パワーコンディショナーからの供給電力により作動する前記電気負荷であって、前記貯湯タンク内の水を加熱するタンク加熱部と、
前記貯湯タンクに接続されて、前記貯湯タンクから湯水が供給される出湯管と、
前記出湯管の途中に設けられ、前記パワーコンディショナーからの電力以外のエネルギーを熱源として前記出湯管を流通する水を加熱する補助熱源機と、
前記タンク加熱部を作動させて前記貯湯タンク内の水を加熱する沸し上げ運転を実行すると共に、前記貯湯タンクの湯切れが生じているときに前記補助熱源機を作動させて前記出湯管からの湯の供給を確保する運転制御部と、
日時を計時する計時部と、
日付と、該日付における日の出時刻及び日の入時刻とを対応付けた日付対応マップのデータを保持した記憶部とを備える。

【0012】

そして、本発明の貯湯式給湯装置の第１の態様は、
前記沸し上げ運転の実行を制限する沸し上げ制限時間帯の初期値である初期制限時間帯を、使用者による該初期制限時間帯の開始時刻と終了時刻の入力操作に応じて設定する初期制限時間帯設定部と、
前記初期制限時間帯が設定されたときに、前記初期制限時間帯が設定された日の日付を前記日付対応マップに適用して、前記初期制限時間帯が設定された日の日の出時刻及び日の入時刻を取得し、該取得した日の出時刻と前記初期制限時間帯の開始時刻との差である開始時刻差と、該取得した日の入時刻と前記初期制限時間帯の終了時刻との差である終了時刻差とを算出する時刻差算出部と、
前記沸し上げ運転の実行日における前記沸し上げ制限時間帯を、該実行日の日付を前記日付対応マップに適用して該実行日の日の出時刻及び日の入時刻を取得して、該実行日の日の出時刻を前記開始時刻差分だけシフトさせた時刻を開始時刻とすると共に、該実行日の日の入時刻を前記終了時刻差分だけシフトさせた時刻を終了時刻とすることによって設定する当日制限時間帯設定部と
を備えたことを特徴とする。

【0013】

かかる本発明によれば、使用者は、前記太陽光発電装置の設置状態（太陽光発電パネルの向き、太陽光を遮る建物又は地形の有無等）によって変化する前記太陽光発電装置の実際の発電時間帯に合わせて、前記初期制限時間帯の開始時刻と終了時刻を設定することができる。また、前記初期制限時間帯が設定されたときに、前記時刻差算出部により、前記初期制限時間帯が設定された日の日の出時刻と前記初期制限時間帯の開始時刻との差である前記開始時刻差と、前記初期制限時間帯が設定された日の日の入時刻と前記初期制限時間帯の終了時刻との差である前記終了時刻差とが算出される。

【0014】

そして、前記当日制限時間帯設定部により、前記沸し上げ運転の実行日における前記沸し上げ制限時間帯が、当日（前記沸し上げ運転の実行日）の日の出時刻を前記開始時刻差分だけシフトさせた時刻を開始時刻とし、当日の日の入時刻を前記終了時刻差分だけシフトさせた時刻を終了時刻として、設定される。

【0015】

このように、本発明によれば、使用者が任意の日の前記初期制限時間帯を設定するという簡易な構成により、その後は、前記沸し上げ運転の実行日の日の出時刻及び日の入時刻を、前記太陽光発電装置の設置状態が反映された前記開始時刻差及び前記終了時刻差により補正して、前記沸し上げ制限時間帯が設定される。

【0016】

そのため、前記太陽光発電装置による発電が実際に行われる時間帯に合わせて、前記沸し上げ制限時間帯が設定され、前記沸し上げ制限時間帯における前記沸し上げ運転の実行を制限することによって、前記太陽光発電装置による発電電力の売電量の増加を図ることができる。

【0017】

ここで、前記沸し上げ運転の実行の制限には、前記沸し上げ運転の実行を無条件に禁止する場合の他、前記補助熱源機（ガス、石油バーナの燃焼熱等の前記パワーコンディショナーからの電力以外のエネルギーを加熱源とする）を作動させて湯を供給し、太陽光発電装置の発電電力を売電した方が、前記タンク加熱部を作動させて前記タンク内の水を沸し上げるよりも、コスト的に有利な場合に限定して、前記沸し上げ運転の実行を禁止する場合等も含まれる。

【0018】

なお、前記沸し上げ運転の実行を禁止しても、前記貯湯タンクの湯切れ（貯湯タンク内の湯が無くなった状態）が生じたときには、前記運転制御部により前記補助熱源機が作動されるので、前記給湯管からの給湯が不能となることはない。

【0019】

次に、本発明の貯湯式給湯装置の第２の態様は、
前記沸し上げ運転の実行を制限する沸し上げ制限時間帯の開始時刻の補正時間である第１補正時間及び終了時刻の補正時間である第２補正時間を、使用者の入力操作に応じて設定する補正時間設定部と、
前記沸し上げ運転の実行日の日付を前記日付対応マップに適用して該実行日の日の出時刻及び日の入時刻を取得し、前記第１補正時間及び前記第２補正時間が設定されていないときは、該実行日の日の出時刻から日の入り時刻までを、該実行日における前記沸し上げ制限時間帯に設定し、前記第１補正時間及び前記第２補正時間が設定されているときには、該実行日の日の出時刻を前記第１補正時間分だけシフトさせた時刻から、該実行日の日の入時刻を前記第２補正時間分だけシフトさせた時刻までを、該実行日における前記沸し上げ制限時間帯に設定する当日制限時間帯設定部と
を備えたことを特徴とする。

【0020】

かかる本発明によれば、前記沸し上げ制限時間帯の開始時刻及び終了時刻の補正時間が設定されていないときは、前記当日制限時間帯設定部により、前記沸し上げ運転が実行される日の日の出時刻から日の入り時刻までの間（日照時間帯）が前記沸し上げ制限時間帯に設定される。そして、使用者は、前記太陽光発電装置の設置状態によって変化する前記太陽光発電装置の実際の発電時間帯に合わせて、日照時間帯による前記沸し上げ制限時間帯の開始時刻の補正時間である前記第１補正時間と終了時刻の補正時間である第２補正時間とを設定することができる。

【0021】

そして、前記第１補正時間及前記第２補正時間が設定されているときには、前記当日制限時間帯設定部により、前記沸し上げ運転の実行日の日の出時刻を前記開始時刻の補正時間分だけシフトさせた時刻から、該実行日の日の入時刻を前記終了時刻の補正時間部だけシフトさせた時刻までの時間帯が、該実行日の前記沸し上げ制限時間帯に設定される。

【0022】

このように、本発明によれば、使用者が任意の日の日の出時刻及び日の入時刻に対して、前記第１補正時間及び前記第２補正時間を設定するという簡易な構成により、その後は、前記沸し上げ運転の実行日の日の出時刻及び日の入時刻を、前記太陽光発電装置の設置状態が反映された前記第１補正時間及び前記第２補正時間によりそれぞれ補正して、前記沸し上げ制限時間帯が設定される。

【0023】

そのため、前記太陽光発電装置による発電が実際に行われる時間帯に合わせて、前記沸し上げ制限時間帯が設定され、前記沸し上げ制限時間帯における前記沸し上げ運転の実行を制限することによって、前記太陽光発電装置による発電電力の売電量の増加を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】貯湯式給湯装置の構成図。

【図2】日付と日の出時刻及び日の入り時刻とを対応付けた日付対応マップの説明図。

【図3】開始時刻差及び終了時刻差の算出処理のフローチャート。

【図4】沸し上げ制限時間帯の設定処理のフローチャート。

【図5】太陽光発電装置の発電時間帯の説明図。

【図6】開始時刻差及び終了時刻差と沸し上げ制限時間帯の説明図。

【発明を実施するための形態】

【0025】

本発明の実施形態について、図１〜図６を参照して説明する。図１を参照して、本実施形態の貯湯式給湯装置１は、貯湯ユニット１０、ヒートポンプユニット５０（本発明の電気負荷及びタンク加熱部に相当する）、ガス熱源ユニット８０（本発明の補助熱源機に相当する）、及び、貯湯式給湯装置１の全体的な作動を制御するコントローラ１２０を備えて構成されている。

【0026】

貯湯式給湯装置１は、配電盤１５３を介して、家電製品１７０等の他の電気負荷と共にパワーコンディショナー１５１と接続されており、パワーコンディショナー１５１からの供給電力を使用して作動する。

【0027】

パワーコンディショナー１５１は、太陽光発電装置１５０に接続されると共に、電力メータ１５２を介して商用電力供給ライン１６０に接続されている。パワーコンディショナー１５１は、太陽光発電装置１５０から出力される発電電力（直流電力）を、商用電力と同じ仕様の交流電力（例えば、単相３線式交流１００Ｖ／２００Ｖ）に変換して、貯湯式給湯装置１及び家電製品１７０等の電気負荷に供給する。

【0028】

パワーコンディショナー１５１は、電力メータ１５２と接続され、太陽光発電装置１５０による発電量が、電気負荷の総消費電力を上回る場合に、余剰電力を商用電力供給ライン１６０に供給する売電を行う。また、太陽光発電装置１５０による発電量が、電気負荷の総消費電力を下回る場合には、不足電力を商用電力供給ライン１６０から受給する買電を行う。

【0029】

なお、ここでの売電・買電とは、必ずしも金銭的な収支のみを意味するものではなく、パワーコンディショナー１５１から商用電力供給ライン１６０側に電力を供給することを売電と称している。また、商用電力供給ライン１６０からパワーコンディショナー１５１側に電力を供給することを、買電と称している。

【0030】

パワーコンディショナー１５１からコントローラ１２０には、太陽光発電装置１５０の発電量ＰＶの測定データが出力される。また、電力メータ１５２からコントローラ１２０には、商用電力供給ライン１６０からパワーコンディショナー１５１への電力供給量Ｃd（負のときは売電状態を示し、正のときは買電状態を示す）の測定データが出力される。

【0031】

また、パワーコンディショナー１５１には蓄電池１５５が接続されている。パワーコンディショナー１５１は、日中に比べて電気料金が安くなる深夜時間帯に、商用電力により蓄電池１５５を充電しておき、日中に蓄電池１５５の放電電力を商用電力と同じ仕様の交流電力に変換して、貯湯式給湯装置１及び家電製品１７０等の電気負荷に供給する。

【0032】

このように、蓄電池１５５の放電電力を電気負荷に供給することによって、日中、太陽光発電装置１５０により生成される電力のうち、電気負荷により消費される量を低減することができるため、売電量を増やすことができる。

【0033】

なお、図１では、貯湯式給湯装置１のコントローラとして一つのコントローラ１２０を示したが、貯湯ユニット１０のコントローラと、ヒートポンプユニット５０のコントローラと、ガス熱源ユニット８０のコントローラを個別に備え、各コントローラ間の通信によって、貯湯式給湯装置１の全体的な作動を制御する構成としてもよい。

【0034】

貯湯ユニット１０は、貯湯タンク１１、給水管１２、出湯管１３等を備えている。貯湯タンク１１は内部に湯を保温して貯め、高さ方向に略等間隔で配置されたタンク温度センサ１４〜１７と、貯湯タンク１１の上部に配置されて貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯水の温度Ｔhを検出するタンク出湯温度センサ２６が設けられている。貯湯タンク１１の底部には、作業者の手動操作により開弁される排水弁１８が設けられている。

【0035】

給水管１２は、一端が給水口３０を介して図示しない上水道に接続され、他端が貯湯タンク１１の下部に接続されて、貯湯タンク１１内の下部に水を供給する。給水管１２には、貯湯タンク１１の内圧が過大になることを防止するための減圧弁１９と、給水管１２から貯湯タンク１１への方向のみの通水を可能にして、貯湯タンク１１から給水管１２側への湯水の流出を阻止する第１湯側逆止弁２０が設けられている。

【0036】

給水管１２から分岐した給水バイパス管３４は、給湯混合弁２１を介して接続箇所Ｘで出湯管１３に連通しており、給湯混合弁２１により、貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯水と給水バイパス管３４から出湯管１３に供給される水との混合比が変更される。

【0037】

給水バイパス管３４には、給水バイパス管３４に供給される水の温度Ｔwを検出する給水温度センサ２２と、給水バイパス管３４を流通する水の流量Ｆwを検出する水側流量センサ２３と、給水バイパス管３４から出湯管１３への方向のみの通水を可能にして、出湯管１３から給水バイパス管３４側への湯水の流出を阻止する水側逆止弁２４とが設けられている。

【0038】

出湯管１３は、一端が給湯口３１に接続され、他端が貯湯タンク１１の上部に接続されている。貯湯タンク１１の上部に貯められた湯水は、出湯管１３から給湯口３１を介して図示しない給湯栓（台所、洗面所、浴室のカランやシャワー等）に供給される。出湯管１３には、貯湯タンク１１から出湯管１３への方向のみの通水を可能にして、出湯管１３から貯湯タンク１１側への湯水の流入を阻止する第２湯側逆止弁２５と、貯湯タンク１１から出湯管１３に供給される湯水の流量Ｆhを検出する湯側流量センサ２７とが設けられている。

【0039】

ガス熱源ユニット８０は、出湯管１３の給水バイパス管３４との接続箇所Ｘよりも下流側の途中に設けられ、貯湯ユニット１０には、ガス熱源ユニット８０をバイパスして、ガス熱源ユニット８０の下流側と上流側の出湯管１３を連通する出湯バイパス管３３と、出湯バイパス管３３を開閉する出湯バイパス弁２９とが設けられている。

【0040】

出湯管１３の出湯バイパス管３３との分岐箇所Ｙと給湯混合弁２１との間に、給湯混合弁２１を介して出湯管１３に供給される湯水の温度Ｔmを検出する混合温度センサ２８が設けられ、出湯管１３の出湯バイパス管３３との合流箇所Ｚと給湯口３１との間に、給湯口３１から出湯される湯水の温度を検出する給湯温度センサ３２が設けられている。

【0041】

貯湯ユニット１０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１２０に入力される。また、コントローラ１２０から出力される制御信号によって、給湯混合弁２１、出湯バイパス弁２９の作動が制御される。

【0042】

次に、ヒートポンプユニット５０は、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させて加熱するものであり、屋外に設置されている。ヒートポンプユニット５０は、ヒートポンプ循環路５２により接続された蒸発器５３、圧縮機５４、ヒートポンプ熱交換器５５（凝縮機）、及び膨張弁５６により構成されたヒートポンプ５１を有している。

【0043】

蒸発器５３は、ファン６０の回転により供給される空気（外気）とヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体（ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）等の代替フロン、二酸化炭素等）との間で熱交換を行う。圧縮機５４は、蒸発器５３から吐出された熱媒体を圧縮して高圧・高温とし、ヒートポンプ熱交換器５５に送出する。膨張弁５６は、圧縮機５４で加圧された熱媒体の圧力を開放する。

【0044】

除霜弁６１は膨張弁５６をバイパスして設けられており、圧縮機５４から送出される熱媒体により蒸発器５３を除霜する。ヒートポンプ循環路５２の膨張弁５６の上流側及び下流側、圧縮機５４の上流側及び下流側には、ヒートポンプ循環路５２内を流通する熱媒体の温度を検出する熱媒体温度センサ６２，６３，６４，６５が、それぞれ設けられている。また、蒸発器５３には、蒸発器５３に吸入される空気の温度Ｔoutを検出する周囲温度センサ６７が設けられている。

【0045】

ヒートポンプ熱交換器５５はタンク循環路４１と接続され、圧縮機５４により高圧・高温とされた熱媒体と、タンク循環路４１内を流通する湯水との熱交換により、タンク循環路４１内を流通する湯水を加熱する。タンク循環路４１には、貯湯タンク１１内の湯水をタンク循環路４１を介して循環させるためのタンク循環ポンプ６６が設けられている。

【0046】

貯湯タンク１１内の下部に貯まった湯水は、タンク循環ポンプ６６によりタンク循環路４１に導かれ、ヒートポンプ熱交換器５５で所定温度（沸かし上げ温度）まで加熱されて貯湯タンク１１の上部に戻される。これにより、所定温度の湯が、貯湯タンク１１の上部から順次積層して貯められる。

【0047】

なお、タンク循環路４１のヒートポンプ熱交換器５５の上流側及び下流側には、タンク循環路４１内を流通する湯水の温度を検出する湯温度センサ６８，６９が設けられている。また、ヒートポンプ熱交換器５５には、その内部の雰囲気温度を検出する雰囲気温度センサ５７が設けられている。

【0048】

ヒートポンプユニット５０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１２０に入力される。また、コントローラ１２０から出力される制御信号によって、圧縮機５４、タンク循環ポンプ６６、及びファン６０の作動が制御される。

【0049】

次に、ガス熱源ユニット８０は、出湯管１３を流通する湯水を加熱するものであり、缶体８７内に収容された給湯バーナ８１及び給湯バーナ８１により加熱される給湯熱交換器８２等を備えている。

【0050】

また、出湯管１３の途中箇所には、浴槽１０５に連通した湯張り管１００が設けられている。湯張り管１００には、湯張り管１００を開閉する湯張り弁１０３が設けられており、コントローラ１２０は、湯張り弁１０３を開弁することによって、出湯管１３から湯張り管１００を介して浴槽１０５に湯を供給する湯張り運転を実行する。

【0051】

給湯バーナ８１には、図示しないガス供給管から燃料ガスが供給されると共に、図示しない燃焼ファンにより燃焼用空気が供給される。コントローラ１２０は、給湯バーナ８１に供給する燃料ガスと燃焼用空気の流量を調節して、給湯バーナ８１の燃焼量を制御する。

【0052】

なお、本実施形態では、本発明の補助熱源機として、燃料ガスの燃焼エネルギーを加熱源とするガス熱源ユニット８０を示したが、パワーコンディショナー１５１からの供給電力以外のエネルギーを熱源とするものであれば、石油の燃焼エネルギー等の他の種類のエネルギーを熱源とする補助熱源機を用いてもよい。

【0053】

給湯熱交換器８２は、出湯管１３の途中に接続されており、給湯バーナ８１の燃焼熱によって、内部を流通する湯水を加熱する。出湯管１３には、上流側から順に、止水弁９３と水量センサ８８が設けられている。給湯熱交換器８２の上流側と下流側は、熱源バイパス管８９により連通されており、熱源バイパス管８９には、熱源バイパス管８９の開度を調節するための熱源バイパス弁９０が設けられている。出湯管１３の給湯熱交換器８２の出口付近には熱交出湯温度センサ９１が設けられ、出湯管１３の熱源バイパス管８９との接続箇所の下流側には熱源出湯温度センサ９２が設けられている。

【0054】

この構成により、貯湯タンク１１内に湯が無いとき（湯切れ状態）に、給水管１２から貯湯タンク１１及び給水バイパス管３４を介して出湯管１３に供給される水が、給湯熱交換器８２により加熱されて湯となり、熱源バイパス管８９からの水と混合されて、目標給湯温度の湯が給湯口３１から供給されるようになっている。

【0055】

ガス熱源ユニット８０に備えられた各センサの検出信号は、コントローラ１２０に入力される。また、コントローラ１２０から出力される制御信号によって、給湯バーナ８１、熱源バイパス弁９０、及び湯張り弁１０３の作動を制御される。

【0056】

コントローラ１２０は、図示しないＣＰＵ，メモリ等により構成された電子回路ユニットであり、メモリに保持された貯湯式給湯装置１の制御用プログラムを、ＣＰＵで実行することによって、運転制御部１２１、初期制限時間帯設定部１２２、時刻差算出部１２３、当日制限時間帯設定部１２４、及び補正時間設定部１２５として機能する。

【0057】

また、コントローラ１２０には、後述する日付対応マップ１２７のデータを保持したメモリ１２６（本発明の記憶部に相当する）と、図示しない発振器から出力される基準パルス信号を計数することによって、現在の日付と時刻を算出する計時部１２８とが備えられている。

【0058】

日付対応マップ１２７は、図２に示したように、日付とその日付の日の出時刻及び日の入り時刻とを関連付けたマップであり、本実施形態では、２週間単位で日付を区分して、日の出時刻及び日の入時刻を対応付けている。なお、１日単位、１週間単位、１か月単位等、他の区分によって日の出時刻及び日の入時刻を対応付けてもよい。

【0059】

コントローラ１２０は、通信ケーブル１３０によりリモコン１４０と接続されている。リモコン１４０は、貯湯式給湯装置１の運転状況や運転条件の設定等を表示するための表示器１４１と、各種スイッチが設けられたスイッチ部１４２とを備えている。貯湯式給湯装置１の使用者は、リモコン１４０のスイッチ部１４２を操作することによって、給湯口３１からの給湯温度（目標給湯温度）の設定や、湯張り運転における浴槽１０５への給湯温度（目標湯張り温度）及び湯張り量（目標湯張り量）の設定等を行う。

【0060】

また、使用者は、リモコン１４０のスイッチ部１４２を操作して、ヒートポンプユニット５０を作動させて貯湯タンク１１内の水を沸し上げる沸し上げ運転の実行を制限する「沸し上げ制限時間帯」の初期値（初期制限時間帯）を設定することができる。

【0061】

さらに、使用者は、沸し上げ運転の実行を制限するモードとして、「沸し上げ制限時間帯」における沸し上げ運転の実行を無条件に禁止する「タイマーモード」と、「沸し上げ制限時間帯」における沸し上げ運転の禁止を、売電単価とガス単価（燃料ガスの単価）に基づいて判断する「経済モード」とを選択して設定することができる。

【0062】

この場合、売電単価とガス単価は、予めメモリに保持させておいてもよく、リモコン１４０の操作によって入力できるようにしてもよい。また、「経済モード」において、運転制御部１２１は、「沸し上げ制限時間帯」内で沸し上げ運転を実行したならば消費されると想定される電力量分の売電価格（沸し上げ売電価格）と、沸し上げ運転を行わないでガス熱源ユニット８０により給湯を行ったならば消費されると想定されるガス及び電力の費用（フロー給湯費用）とを比較する。

【0063】

そして、沸し上げ売電価格がフロー給湯費用コストよりも高いときに、運転制御部１２１は、「沸し上げ制限時間帯」における沸し上げ運転を禁止する。これにより、コスト的に有利なガス熱源ユニット８０によるフロー式の給湯を行って、売電量を増加させることができる。

【0064】

ここで、図５は１日（０時〜２４時）における太陽光発電装置１５０の発電量の変化を、縦軸を発電量（ＰＶ）に設定し、横軸を時間軸（ｔ）に設定して示したものである。太陽光発電装置１５０の発電量は、基本的には、Ａで示したように日の出時刻ＳＲＴから日の入時刻ＳＳＴまでの間の時間帯ＷＧで、日の出時刻ＳＲＴから次第に増加して１２時付近に最大となり、日の入時刻ＳＳＴに向かって次第に減少する。

【0065】

しかしながら、実際には、太陽光発電装置１５０の発電パネルの向き、太陽光を遮る建物の存在、周囲の地形等の種々の要因により、例えばＢで示したように、太陽光発電装置１５０の発電時間帯がＷＧの内側のＷＲにシフトする場合が多い。

【0066】

ここで、沸し上げ運転は「沸し上げ制限時間帯」において使用される湯を確保できるように、「沸し上げ制限時間帯」を避けて実行されるのが基本である。そして、貯湯タンク１１からの放熱ロスを少なくするためには、「沸し上げ制限時間帯」の開始時刻の直前に沸し上げ運転を終了させることが望ましい。

【0067】

そのため、「沸し上げ制限時間帯」を実際の太陽光発電装置１５０の発電時間帯に合わせて設定し、貯湯タンク１１内の水の沸し上げ運転を、「沸し上げ制限時間帯」の開始時刻の直前に終了させることが、売電量の増加と貯湯タンク１１の放熱ロスの抑制に有効である。

【0068】

そこで、上述したように、使用者により、実際に太陽光発電装置１５０による発電が開始される時刻ＴＳＴ（発電パネルに太陽光が当たり始める時刻）と、太陽光発電装置１５０による発電が終了する時刻ＴＥＴ（発電パネルに太陽光が当たらなくなった時刻）とが入力できるようにしている。

【0069】

そして、コントローラ１２０は、初期制限時間帯設定部１２２、時刻差算出部１２３、及び、当日制限時間帯設定部１２４により、ＴＳＴ及びＴＥＴに基づいて、「沸し上げ制限時間帯」を実際の太陽光発電装置１５０の発電状況に応じて設定する処理を行う。以下、図３及び図４に示したフローチャートに従って、この処理について説明する。

【0070】

図３は初期制限時間帯設定部１２２及び時刻差算出部１２３による処理のフローチャートである。初期制限時間帯設定部１２２は、ＳＴＥＰ１で、使用者によるリモコン１４０のスイッチ部１４２の入力操作によって、「沸し上げ制限時間帯」の開始時刻（初期開始時刻）ＴＳＴと終了時刻（初期終了時刻）ＴＥＴ（使用者が希望する開示時刻と終了時刻）が入力されたときにＳＴＥＰ２に進む。

【0071】

ＳＴＥＰ２で、初期制限時間帯設定部１２２は、初期開始時刻ＴＳＴ〜初期終了時刻ＴＥＴまでの時間帯を、初期制限時間帯ＴＷＲとして設定する。

【0072】

続くＳＴＥＰ３〜ＳＴＥＰ５は、時刻差算出部１２３による処理である。ＳＴＥＰ３で、時刻差算出部１２３は、計時部１２８の計時データから初期開始時刻ＴＳＴと初期終了時刻ＴＥＴが入力された日（当日）の日付を認識する。また、次のＳＴＥＰ４で、時刻差算出部１２３は、当日の日付を日付対応マップ１２７に適用して、当日の日の出時刻ＳＲＴと日の入時刻ＳＳＴを取得する。

【0073】

そして、次のＳＴＥＰ５で、時刻差算出部１２３は、以下の式（１）、式（２）により、開始時刻差ΔＳＴと終了時刻差ΔＥＴを算出する。

【0074】

ΔＳＴ＝ＴＳＴ−ＳＲＴ ・・・・・（１）
ΔＥＴ＝ＴＥＴ−ＳＳＴ ・・・・・（２）
但し、ΔＳＴ：開始時刻差、ＴＳＴ：初期開始時刻（初期制限時間帯ＴＷＲの開始時刻）、ＳＲＴ：当日（ＴＳＴ、ＴＥＴが設定された日）の日の出時刻、ΔＥＴ：終了時刻差、ＴＥＴ：初期終了時刻（初期制限時間帯ＴＷＲの終了時刻）、ＳＳＴ：当日の日の入時刻。

【0075】

ここで、図６（ａ）は、７月１６日に、使用者により、初期制限時間帯ＴＷＲの初期開始時刻ＴＳＴとして７時が入力され、終了時刻ＴＥＴとして１６時５０分が入力された例を示している。

【0076】

図６（ａ）の例では、時刻差算出部１２３により、初期開始時刻である７時から日の出時刻である５時を減算した２時間が、開始時刻差ΔＳＴとして算出される。また、時刻差算出部１２３により、日の入時刻である１８時５０分から初期終了時刻である１６時５０分を減算した２時間が、終了時刻差ΔＥＴとして算出される。この場合、日の出時刻から日の入時刻までの時間帯ＷＧ１の内側に、初期制限時間帯ＴＷＲが設定されている。

【0077】

次に、当日制限時間帯設定部１２４は、このようにして算出された開始時刻差ΔＳＴ及び終了時刻差ΔＥＴを用いて、太陽光発電装置１５０による発電が実行される当日の「沸し上げ制限時間帯」を、図４に示したフローチャートによる処理によって設定する。当日制限時間帯設定部１２４は、例えば毎日０時に図４に示したフローチャートによる処理を実行して、当日の「沸し上げ制限時間帯」を設定する。

【0078】

当日制限時間帯設定部１２４は、図４のＳＴＥＰ１０で、当日の日付を計時部１２８の計時データによって認識する。そして、続くＳＴＥＰ１１で、当日制限時間帯設定部１２４は、当日の日付を日付対応マップ１２７に適用して、当日の日の出時刻ＳＲＴ及び日の入時刻ＳＳＴを取得する。

【0079】

次のＳＴＥＰ１２で、当日制限時間帯設定部１２４は、開始時刻差ΔＳＴと終了時刻差ΔＥＴが設定されているか否かを判断する。そして、開始時刻差ΔＳＴと終了時刻差ΔＥＴが設定されている場合はＳＴＥＰ１３に進み、当日制限時間帯設定部１２４は、以下の式（３），式（４）により「沸し上げ制限時間帯」の開始時刻ＲＳＴと終了時刻ＲＥＴを算出してＳＴＥＰ１４に進み、処理を終了する。

【0080】

ＲＳＴ＝ＳＲＴ＋ΔＳＴ ・・・・・（３）
ＲＥＴ＝ＳＳＴ＋ΔＥＴ ・・・・・（４）

【0081】

また、開始時刻差ΔＳＴと終了時刻差ΔＥＴが設定されていない場合には、ＳＴＥＰ２０に分岐し、当日制限時間帯設定部１２４は、以下の式（５），式（６）により「沸し上げ制限時間帯」の開始時刻ＲＳＴと終了時刻ＲＥＴを算出してＳＴＥＰ１４に進み、処理を終了する。

【0082】

ＲＳＴ＝ＳＲＴ ・・・・・（５）
ＲＥＴ＝ＳＳＴ ・・・・・（６）

【0083】

このように、当日制限時間帯設定部１２４により、当日の日の出時刻ＳＲＴを開始時刻差ΔＳＴで補正（ΔＳＴ分シフト）して「沸し上げ制限時間帯」の開始時刻ＲＳＴを設定し、また、当日の日の入時刻ＳＳＴを終了時刻差ΔＥＴで補正（ΔＥＴ分シフト）して「沸し上げ制限時間帯」の終了時刻ＲＥＴを設定することにより、使用者が設定した初期制限時間帯ＴＷＲが示す太陽光発電装置１５０の設置状況を反映させて、当日の「沸し上げ制限時間帯」を設定することができる。

【0084】

ここで、図６（ｂ）は、図６（ａ）で算出された開始時刻差ΔＳＴと終了時刻差ΔＥＴを用いて、１月１６日における「沸し上げ制限時間帯」ＷＲ２を設定した例を示している。

【0085】

当日制限時間帯設定部１２４は、図４のフローチャートに示した処理により、ＳＴＥＰ１０で当日の日付である１月１６日を日付対応マップ１２７に適用して、１月１６日の日の出時刻である７時と日の入時刻である１７時を取得する。そして、当日制限時間帯設定部１２４は、上記式（３）、式（４）に、ＳＲＴ＝７時、ΔＳＴ＝２時間、ＳＳＴ＝１７時、ΔＥＴ＝２時間を代入して、「沸し上げ制限時間帯」の開始時刻ＲＳＴとして９時を算出すると共に、「沸し上げ制限時間帯」の終了時刻ＲＥＴとして１５時を算出する。

【0086】

これにより、当日（１月１６日）の９時〜１５時の間の時間帯ＷＲ２が「沸し上げ制限時間帯」として設定されている。

【0087】

［別実施形態］
上記実施形態においては、初期制限時間帯設定部１２２により、使用者による「沸し上げ制限時間帯」の初期開始時刻ＴＳＴと初期終了時刻ＴＥＴの入力に応じて、初期制限時間時間帯ＴＷＲを設定し、時刻差算出部１２３により、開始時刻差ΔＳＴと終了時刻差ΔＥＴを設定したが、初期制限時間帯設定部１２２及び時刻差算出部１２３に代えて、日の出時刻ＳＲＴを補正するための第１補正時間と、日の入時刻ＳＳＴを補正するための第２補正時間とを設定する補正時間設定部１２５（図１参照）を備えるようにしてもよい。

【0088】

補正時間設定部１２５は、使用者によるリモコン１４０のスイッチ部１４２の入力操作に応じて、第１補正時間ΔＡＭ１と第２補正時間ΔＡＭ２を設定する。ここで、第１補正時間ΔＡＭ１は、日の出時刻ＳＲＴをシフトさせて沸し上げ制限時間帯の開始時刻を設定するための補正時間であり、第２補正時間ΔＡＭ２は、日の入時刻ＳＳＴをシフトさせて沸し上げ制限時間帯の終了時刻を設定するための補正時間である。

【0089】

使用者は、任意の日の光発電装置１５０の実際の発電時間帯に合わせて、その日の日の出時刻ＳＲＴをシフトさせる時間を第１補正時間ΔＡＭ１として設定し、その日の日の入時刻ＳＳＴをシフトさせる時間を第２補正時間ΔＡＭ２として設定する。そして、その後、当日制限時間帯設定部１２４は、上述した図４のフローチャートのＳＴＥＰ１２、ＳＴＥＰ１３における開始時刻差ΔＳＴを第１補正時間ΔＡＭ１に置き換え、また、終了時刻差ΔＥＴを第２補正時間ΔＡＭ２に置き換えた処理を行うことによって、当日の沸し上げ制限時間帯を設定する。

【符号の説明】

【0090】

１…貯湯式給湯装置、１０…貯湯ユニット、１１…貯湯タンク、１２…給水管、１３…出湯管、５０…ヒートポンプユニット、８０…ガス熱源機ユニット、１２０…コントローラ、１２１…運転制御部、１２２…初期制限時間帯設定部、１２３…時刻差算出部、１２４…当日制限時間帯設定部、１２５…補正時間設定部、１２６…メモリ、１２７…日付対応マップ、１２８…計時部、１５０…太陽光発電装置、１５１…パワーコンディショナー。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】