(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022099628
(43)【公開日】2022-07-05
(54)【発明の名称】ヒートポンプ給湯システム
(51)【国際特許分類】
F24H 15/375 20220101AFI20220628BHJP
F24H 15/212 20220101ALI20220628BHJP
【ＦＩ】
F24H4/02 S
F24H1/18 302Q
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2020213494
(22)【出願日】2020-12-23
(71)【出願人】
【識別番号】000004709
【氏名又は名称】株式会社ノーリツ
(74)【代理人】
【識別番号】100089004
【弁理士】
【氏名又は名称】岡村 俊雄
(72)【発明者】
【氏名】西岡 大智
【テーマコード（参考）】
3L122
【Ｆターム（参考）】
3L122AA02
3L122AA13
3L122AA23
3L122AA54
3L122AA73
3L122AB22
3L122AB33
3L122BA02
3L122BA12
3L122BA13
3L122BB02
3L122BB14
3L122DA21
3L122EA09
3L122EA22
3L122EA50
3L122EA56
3L122GA07
(57)【要約】
【課題】ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転よりも給湯や出湯の要請を優先させたり、ＰＶ発電量が多い場合で貯湯タンク内貯湯の湯温を高める必要がある場合にはヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を許可したりすることのできるヒートポンプ給湯システムを提供する。
【解決手段】ヒートポンプ給湯システム(S)は、ヒートポンプ熱源機(3)と、貯湯タンクユニット(2)と、太陽光発電装置(40)を備えており、太陽光発電装置(40)から供給される電力と商用電源から供給される電力の一方又は両方を用いて湯水を加熱する通常運転モードと、緊急時に通常運転モードから移行して太陽光発電装置(40)から供給される電力だけで運転を行うＰＶ自立運転モードとを備え、ＰＶ自立運転モードにおいては、給湯及び注湯優先の要否情報に基づき、給湯及び注湯優先が必要とされているときには、ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を一時禁止する。
【選択図】図１
【解決手段】ヒートポンプ給湯システム(S)は、ヒートポンプ熱源機(3)と、貯湯タンクユニット(2)と、太陽光発電装置(40)を備えており、太陽光発電装置(40)から供給される電力と商用電源から供給される電力の一方又は両方を用いて湯水を加熱する通常運転モードと、緊急時に通常運転モードから移行して太陽光発電装置(40)から供給される電力だけで運転を行うＰＶ自立運転モードとを備え、ＰＶ自立運転モードにおいては、給湯及び注湯優先の要否情報に基づき、給湯及び注湯優先が必要とされているときには、ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を一時禁止する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ヒートポンプ熱源機と、貯湯タンクユニットと、太陽光発電装置を備えたヒートポンプ給湯システムにおいて、
太陽光発電装置から供給される電力と商用電源から供給される電力の一方又は両方を用いて湯水を加熱する通常運転モードと、緊急時に通常運転モードから移行して太陽光発電装置から供給される電力だけで運転を行うＰＶ自立運転モードとを備え、
前記ＰＶ自立運転モードにおいては、給湯及び注湯優先の要否情報に基づき、給湯及び注湯優先が必要とされているときには、ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を一時禁止することを特徴とするヒートポンプ給湯システム。
太陽光発電装置から供給される電力と商用電源から供給される電力の一方又は両方を用いて湯水を加熱する通常運転モードと、緊急時に通常運転モードから移行して太陽光発電装置から供給される電力だけで運転を行うＰＶ自立運転モードとを備え、
前記ＰＶ自立運転モードにおいては、給湯及び注湯優先の要否情報に基づき、給湯及び注湯優先が必要とされているときには、ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を一時禁止することを特徴とするヒートポンプ給湯システム。
【請求項2】
前記給湯及び注湯優先の要否は、前記ＰＶ自立運転モードが設定されたときにユーザによって選択可能に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項3】
前記太陽光発電装置から供給されるＰＶ発電量とヒートポンプ給湯システムの最大消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多い場合にはヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を許可することを特徴とする請求項１又は２に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項4】
前記ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転が一時禁止されているときに、前記太陽光発電装置から供給されるＰＶ発電量とヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転の予測消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多い場合であって、凍結予防運転又はリフレッシュ運転の要求がある場合又は貯湯タンクの湯温が設定値以下の場合には、前記ヒートポンプ熱源機による運転を許可することを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項5】
前記ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転が一時禁止されているときに、前記太陽光発電装置から供給されるＰＶ発電量とヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転の予測消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多く、貯湯タンクの湯温が設定値を上回っている場合は、給湯又は注湯中でなく、再出湯待機中でなく、設定された給湯使用時刻外であり、給湯予測使用時刻外である場合に限り、ヒートポンプ熱源機の運転を許可することを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のヒートポンプ給湯システム。
【請求項6】
出湯する湯水を加熱可能な燃焼式の補助熱源機を有することを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載のヒートポンプ給湯システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明はヒートポンプ給湯システムに関し、特に太陽光発電装置が併設されたヒートポンプ給湯システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、ヒートポンプ熱源機と貯湯タンクと燃焼式の補助熱源機とを有するヒートポンプ給湯装置（所謂、ハイブリッドヒートポンプ）と、太陽光を利用して発電する複数の太陽電池パネルを有する太陽電池発電装置と、この太陽光発電装置による発電電力及び家庭内の使用電力を測定する電力測定装置等を備えたヒートポンプ給湯システムが実用化されている。
【0003】
この種のヒートポンプ給湯システムは、一般的に、電力測定装置とヒートポンプ給湯装置とを通信接続してヒートポンプ給湯装置が発電状態データを受信することが可能に構成されているため、太陽光発電装置の発電状態に応じてヒートポンプ給湯装置の運転を適宜制御することができる。このようなヒートポンプ給湯システムのヒートポンプ給湯装置の制御方法に関しては、種々の文献に開示されている。
【0004】
例えば、特許文献１に記載のヒートポンプ給湯システムにおいては、太陽光発電装置による発電量と運転コストによりヒートポンプ熱源機による給湯運転を禁止又は制限する。
【0005】
特許文献２に記載の太陽光発電装置付きのヒートポンプ貯湯給湯システムにおいては、発電余剰電力がヒートポンプ熱源機の消費電力より少ないときにはヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を停止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第６０３６０１６号公報
【特許文献2】特開２０１６－４４８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
ところで、台風や地震のような自然災害の多い日本では、日常において有用であるだけでなく、緊急時にも有効活用できるヒートポンプ貯湯給湯システムが求められている。自然災害が発生した緊急時に、停電しかつガス停止した時に、太陽光発電装置の非常用電源から電力を供給して、ヒートポンプ貯湯給湯システムの運転を可能にしている。
【0008】
このようなＰＶ自立運転モードにおいても、ユーザーが給湯や注湯を要求したときにヒートポンプ熱源機が作動していると、ヒートポンプ熱源機の消費電力が多いため、太陽光発電装置の発電量が不足し、ヒートポンプ貯湯給湯システムの電源が落ちてしまうという問題がある。
【0009】
給湯や注湯を行う電力はあり、湯も十分にあるが、ヒートポンプ熱源機が作動することで、給湯や注湯を行えないケースが発生する。これでは、緊急時の対応として不十分であり、ユーザーの満足が得られない。
【0010】
特許文献１の技術では、発電量と運転コストに基づいて給湯運転を禁止又は制限するだけであるため、ユーザーの必要に応じた給湯や出湯が難しい。
また、特許文献２の技術では、発電余剰電力がヒートポンプ熱源機の消費電力より少ないときにはヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を停止するため、貯湯タンクへの貯湯を優先するのみで、ユーザーからの給湯や出湯の要請に応えることが難しい。
また、特許文献２の技術では、発電余剰電力がヒートポンプ熱源機の消費電力より少ないときにはヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を停止するため、貯湯タンクへの貯湯を優先するのみで、ユーザーからの給湯や出湯の要請に応えることが難しい。
【0011】
本発明の目的は、ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転よりも給湯や出湯の要請を優先させたり、ＰＶ発電量が多い場合で貯湯タンク内貯湯の湯温を高める必要がある場合にはヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を許可したりすることのできるヒートポンプ給湯システムを提供すること、などである。
【課題を解決するための手段】
【0012】
請求項１のヒートポンプ給湯システムは、ヒートポンプ熱源機と、貯湯タンクユニットと、太陽光発電装置を備えたヒートポンプ給湯システムにおいて、太陽光発電装置から供給される電力と商用電源から供給される電力の一方又は両方を用いて湯水を加熱する通常運転モードと、緊急時に通常運転モードから移行して太陽光発電装置から供給される電力だけで運転を行うＰＶ自立運転モードとを備え、前記ＰＶ自立運転モードにおいては、給湯及び注湯優先の要否情報に基づき、給湯及び注湯優先が必要とされているときには、ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を一時禁止することを特徴としている。
【0013】
請求項２のヒートポンプ給湯システムは、請求項１の発明において、前記給湯及び注湯優先の要否は、前記ＰＶ自立運転モードが設定されたときにユーザによって選択可能に構成されたことを特徴としている。
【0014】
請求項３のヒートポンプ給湯システムは、請求項１又は２の発明において、前記太陽光発電装置から供給されるＰＶ発電量とヒートポンプ給湯システムの最大消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多い場合にはヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を許可することを特徴としている。
【0015】
請求項４のヒートポンプ給湯システムは、請求項１～３の何れか１項の発明において、前記ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転が一時禁止されているときに、前記太陽光発電装置から供給されるＰＶ発電量とヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転の予測消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多い場合であって、凍結予防運転又はリフレッシュ運転の要求がある場合又は貯湯タンクの湯温が設定値以下の場合には、前記ヒートポンプ熱源機による運転を許可することを特徴としている。
【0016】
請求項５のヒートポンプ給湯システムは、請求項１～４の何れか１項の発明において、前記ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転が一時禁止されているときに、前記太陽光発電装置から供給されるＰＶ発電量とヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転の予測消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多く、貯湯タンクの湯温が設定値を上回っている場合は、給湯及び注湯中でなく、再出湯待機中でなく、設定された給湯使用時刻外であり、給湯予測使用時刻外である場合に限り、ヒートポンプ熱源機の運転を許可することを特徴としている。
【0017】
請求項６のヒートポンプ給湯システムは、請求項１～５の何れか１項の発明において、出湯する湯水を加熱可能な燃焼式の補助熱源機を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【0018】
請求項１の発明によれば、ＰＶ自立運転モードにおいては、給湯及び注湯優先の要否情報に基づき、給湯及び注湯優先が必要とされているときには、ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を一時禁止するため、消費電力の大きなヒートポンプ熱源機を停止状態にしてヒートポンプ給湯システムの電源が落ちるのを防止しながら、ユーザーの給湯及び注湯の要請に確実に応えることができる。
【0019】
請求項２の発明によれば、前記給湯・注湯優先の要否は、前記ＰＶ自立運転モードが設定されたときにユーザによって選択可能に構成されているため、ユーザーの給湯・注湯優先の要請に確実に応えることができる。
【0020】
請求項３の発明によれば、ＰＶ発電量とヒートポンプ給湯システムの最大消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多い場合には、ヒートポンプ給湯システムの電源が落ちる虞がないため、ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転を許可する。
【0021】
請求項４の発明によれば、ヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転が一時禁止されているとき、ＰＶ発電量とヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転の予測消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多い場合であって設定値以上の湯温の湯が必要となる場合(例えば、凍結予防運転又はリフレッシュ運転の要求がある場合)、前記ヒートポンプ熱源機による運転を許可することで、ヒートポンプ給湯システムの電源が落ちるのを防止しながら、凍結予防運転やリフレッシュ運転の要請に応えることができる。
【0022】
請求項５の発明によれば、ＰＶ発電量とヒートポンプ熱源機による沸き上げ運転の予測消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多く、貯湯タンクの湯温が設定値を上回っている場合は、当面は給湯又は出湯の必要性がないことを条件として、ヒートポンプ熱源機の運転を許可するため、ヒートポンプ給湯システムの電源が落ちるのを防止しながら、貯湯タンクに貯湯することができる。
【0023】
請求項６の発明によれば、出湯する湯水を加熱可能な燃焼式の補助熱源機を有するため、ガス供給が停止していない限り、給湯・出湯の要請に応えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
【実施例0026】
先ずは、ヒートポンプ給湯システムＳの全体構造について簡単に説明する。
図１に示すように、ヒートポンプ給湯システムＳは、貯湯タンクユニット２とヒートポンプ熱源機３（ＨＰ熱源機）とからなるヒートポンプ給湯装置１と、太陽光を利用して発電する太陽光発電装置４０（ＰＶ発電装置）と、この太陽光発電装置４０による発電電力及び家庭内の使用電力を測定する電力測定装置４５とを備え、電力測定装置４５とヒートポンプ給湯装置１とを通信接続してヒートポンプ給湯装置１が発電状態データを受信することが可能に構成されている。
図１に示すように、ヒートポンプ給湯システムＳは、貯湯タンクユニット２とヒートポンプ熱源機３（ＨＰ熱源機）とからなるヒートポンプ給湯装置１と、太陽光を利用して発電する太陽光発電装置４０（ＰＶ発電装置）と、この太陽光発電装置４０による発電電力及び家庭内の使用電力を測定する電力測定装置４５とを備え、電力測定装置４５とヒートポンプ給湯装置１とを通信接続してヒートポンプ給湯装置１が発電状態データを受信することが可能に構成されている。
【0027】
次に、ヒートポンプ給湯装置１について説明する。
図１に示すように、ヒートポンプ給湯装置１は、温水を貯留する大容量の貯湯タンク１２とガス燃焼式の補助熱源機１３とを備えた貯湯タンクユニット２、ヒートポンプ回路を有するヒートポンプ熱源機３、貯湯タンクユニット２とヒートポンプ熱源機３との間に湯水を循環させる温水循環用配管９から構成され、台所等での少量の給湯には貯湯タンク１２内の湯水を供給し、風呂等への大量の給湯には貯湯タンク１２内の湯水を用いて給湯するが、必要に応じて補助熱源機１３を駆動して湯水を供給する。
図１に示すように、ヒートポンプ給湯装置１は、温水を貯留する大容量の貯湯タンク１２とガス燃焼式の補助熱源機１３とを備えた貯湯タンクユニット２、ヒートポンプ回路を有するヒートポンプ熱源機３、貯湯タンクユニット２とヒートポンプ熱源機３との間に湯水を循環させる温水循環用配管９から構成され、台所等での少量の給湯には貯湯タンク１２内の湯水を供給し、風呂等への大量の給湯には貯湯タンク１２内の湯水を用いて給湯するが、必要に応じて補助熱源機１３を駆動して湯水を供給する。
【0028】
次に、貯湯タンクユニット２について説明する。
図１に示すように、貯湯タンクユニット２は、縦長筒状の外周面を有する貯湯タンク１２、各種の配管６，７，８，９，１０、主制御ユニット１１、補助熱源機１３、外装ケース１４などを備えている。貯湯タンク１２は、ヒートポンプ熱源機３で加熱された高温の温水を貯留するものであり、耐腐食性に優れたステンレス製の板材で構成されている。
図１に示すように、貯湯タンクユニット２は、縦長筒状の外周面を有する貯湯タンク１２、各種の配管６，７，８，９，１０、主制御ユニット１１、補助熱源機１３、外装ケース１４などを備えている。貯湯タンク１２は、ヒートポンプ熱源機３で加熱された高温の温水を貯留するものであり、耐腐食性に優れたステンレス製の板材で構成されている。
【0029】
貯湯タンク１２の下端部には、水道管などの給水用配管７と温水循環用配管９の上流側配管９ａに接続される下部配管８が接続されている。給水用配管７には、貯湯タンク１２へ水道水を供給する為の開閉弁１５が設けられており、通常は開閉弁１５が開弁されていて、水道水を貯湯タンク１２内に供給するようになっている。
【0030】
温水循環用配管９は、上流側配管９ａと下流側配管９ｂとを有し、貯湯タンク１２から液送ポンプ１６を介して温水（貯留水）が下部配管８、上流側配管９ａを通りヒートポンプ熱源機３に送られる。ヒートポンプ熱源機３の温水加熱用熱交換器２１で加熱された温水は下流側配管９ｂへ流れる。
【0031】
貯湯タンク１２の上端部には、下流側配管９ｂと出湯用配管６に接続される上部配管１０が接続されている。上部配管１０には開閉弁１７が設けられている。通常は開閉弁１７が開弁されていて、下流側配管９ｂから上部配管１０を通って戻された高温の温水（例えば、８０～９０℃）を貯湯タンク１２内に貯留することができ、給湯時には貯湯タンク１２内の高温の温水を上部配管１０に供給することができる。
【0032】
貯湯タンク１２の外面側は、例えば、発泡ポリプロピレン、発泡ポリスチレンなどの樹脂を発泡成形した発泡断熱材からなる保温材１２ａで覆われている。貯湯タンク１２には、複数の温度センサ３１～３４（＃１～＃４サーミスタ）が高さ方向所定間隔おきの位置に配置されている。温度センサ３１～３４は主制御ユニット１１に接続されており、温度センサ３１～３４の温度検出信号が主制御ユニット１１に供給される。
【0033】
出湯用配管６は、高温の湯水が流れる上流側配管６ａと、水と高温の湯水が混合された混合湯水が流れる下流側配管６ｂとを有している。上流側配管６ａの下流端が混合弁２７に接続され、下流側配管６ｂの上流端が混合弁２７に接続され、給水用配管７の途中部から分岐する分岐配管７ａが混合弁２７に接続されている。出湯用配管６の下流側配管６ｂの途中部分に補助熱源機１３が設置されている。下流側配管６ｂの下流端に給湯栓４が接続されている。
【0034】
補助熱源機１３は、都市ガスを燃料とするガス給湯器であり、ガスバーナーからなる燃焼部１３ａと、この燃焼部１３ａに燃焼用空気を供給する為の送風機１３ｂと、前記燃焼部１３ａから発生する燃焼熱によって水を再加熱して湯水を生成する熱交換器１３ｃ等を備え、外部から延びるガス配管を介して燃焼部１３ａにガスが供給される。尚、補助熱源機１３内を通過する下流側配管６ｂをバイパスするバイパス配管３６が設けられ、切換弁３７により下流側配管６ｂとバイパス配管３６とを択一的に切替可能である。
【0035】
外装ケース１４は、薄鋼板製の箱状に形成され、主制御ユニット１１、貯湯タンク１２、配管類６，７，８，１０、温水循環用配管９の大部分、補助熱源機１３、液送ポンプ１６、開閉弁１５，１７、混合弁２７、複数の温度センサ２８～３０などを収容している。
【0036】
次に、ヒートポンプ熱源機３について説明する。
図１に示すように、ヒートポンプ熱源機３は、蒸発器としての外気熱吸収用熱交換器１８と、圧縮機２０と、凝縮器としての温水加熱用熱交換器２１と、高圧の冷媒を急膨張させて温度と圧力を下げる膨張弁２２とを有し、これら機器１８，２０，２１，２２が冷媒配管２３を介して接続されヒートポンプ回路を構成し、冷媒配管２３に収容された冷媒を利用して給湯加熱運転を行う。
図１に示すように、ヒートポンプ熱源機３は、蒸発器としての外気熱吸収用熱交換器１８と、圧縮機２０と、凝縮器としての温水加熱用熱交換器２１と、高圧の冷媒を急膨張させて温度と圧力を下げる膨張弁２２とを有し、これら機器１８，２０，２１，２２が冷媒配管２３を介して接続されヒートポンプ回路を構成し、冷媒配管２３に収容された冷媒を利用して給湯加熱運転を行う。
【0037】
ヒートポンプ熱源機３は、さらに送風モータ１９ａで駆動される蒸発器用の送風ファン１９と、主制御ユニット１１に接続され且つヒートポンプ熱源機３を制御する補助制御ユニット２４と、これらを収納する外装ケース２５などを備えている。
【0038】
外気熱吸収用熱交換器１８は、冷媒配管２３に含まれる蒸発器通路部１８ａを有し、この蒸発器通路部１８ａは複数のフィンを有し、この外気熱吸収用熱交換器１８において、蒸発器通路部１８ａを流れる冷媒と外気との間で熱交換され、冷媒は外気から吸熱して気化する。圧縮機２０は、気相状態の冷媒を断熱圧縮して温度上昇させる公知の密閉型圧縮機である。
【0039】
温水加熱用熱交換器２１は、熱交換器通路部２１ａと冷媒配管２３の一部である内部通路２１ｂとを有し、この内部通路２１ｂは例えば１６ＭＰａ以上の耐圧を有する銅管で形成されている。この温水加熱用熱交換器２１において、内部通路２１ｂを流れる冷媒と上流側配管９ａから熱交換器通路部２１ａに供給される湯水との間で熱交換され、湯水は加熱され冷媒は冷却され液化する。
【0040】
膨張弁２２は液相状態の冷媒を断熱膨張させ温度低下させる。この膨張弁２２は絞り量が可変な制御弁からなる。尚、膨張弁２２の代わりに絞り量が一定の膨張弁を採用してもよい。
【0041】
ヒートポンプ熱源機３において、圧縮機２０により高圧に圧縮された加熱状態の冷媒は、温水加熱用熱交換器２１に送られ、液送ポンプ１６の駆動により貯湯タンク１２の下端部から下部配管８と上流側配管９ａを経て熱交換器通路部２１ａに流入した温水又は水と熱交換してその温水又は水を暖め、加熱された温水が下流側配管９ｂ、上部配管１０を通って貯湯タンクユニット２の貯湯タンク１２に貯留され、ヒートポンプ熱源機３を経由する加熱動作を繰り返すことで貯湯タンク１２に高温の温水が貯留される。
【0042】
次に、主制御ユニット１１について説明する。
主制御ユニット１１は、通信インターフェースを介して、ユーザーが操作可能な操作リモコン３５、各種の電力を測定する電力測定装置４５や補助制御ユニット２４等の各種機器と通信接続可能に構成され、操作リモコン３５、電力測定装置４５、補助制御ユニット２４との間でデータ通信可能である。
主制御ユニット１１は、通信インターフェースを介して、ユーザーが操作可能な操作リモコン３５、各種の電力を測定する電力測定装置４５や補助制御ユニット２４等の各種機器と通信接続可能に構成され、操作リモコン３５、電力測定装置４５、補助制御ユニット２４との間でデータ通信可能である。
【0043】
ユーザーが給湯操作を行なうと、貯湯タンク１２に貯留された温水が出湯用配管６に流れ、その温水と給水用配管７から供給される水道水とが混合弁２７で混合され、所定の温度となって蛇口などの給湯栓４に給湯される。混合弁２７の上流部、下流部、給水用配管７の途中部には、夫々、温水温度又は入水温度を検知するための温度センサ２８～３０が設けられ、これら温度センサ２８～３０の検出信号が主制御ユニット１１に供給されている。主制御ユニット１１は、これら温度センサ２８～３０で検知された温度検知データに基づいて、混合弁２７を制御して温水と水の混合比を調節することで給湯する温水の温度を調整して給湯する。
【0044】
また、主制御ユニット１１は、湯水の温度が不足している場合には、補助熱源機１３を駆動して、湯水を再加熱又は水道水を加熱して給湯可能である。さらに、主制御ユニット１１は、給湯加熱運転時には、目標給湯温度データ及び温度センサ３１～３４からの温度検知データに基づいて、ヒートポンプ熱源機３で温水を加熱する加熱温度を決定し、補助制御ユニット２４にその加熱温度を指示する。
【0045】
補助制御ユニット２４は、主制御ユニット１１との間でデータ通信可能であり、主制御ユニット１１からの指令に従ってヒートポンプ熱源機３の各種機器（送風モータ１９ａ、圧縮機２０など）の駆動制御を行う。温水加熱用熱交換器２１の出口側部分において、下流側配管９ｂには温水温度を検知するための温度センサ２６が設けられ、その検出信号が主制御ユニット１１に供給され、補助制御ユニット２４は、指令温度と温度検知データを主制御ユニット１１から受けて、温水の加熱温度が指令された温度となるように、ヒートポンプ熱源機３を作動させる。
【0046】
次に、操作リモコン３５について説明する。
図１に示すように、操作リモコン３５は、マイコン（図示略）、ヒートポンプ給湯装置１の動作状況や操作状況などの各種情報を視認可能な表示部３５ａ、ヒートポンプ給湯装置１の遠隔操作や操作リモコン３５に対する各種設定操作などが可能な複数のスイッチ３５ｂ等を備えている。
図１に示すように、操作リモコン３５は、マイコン（図示略）、ヒートポンプ給湯装置１の動作状況や操作状況などの各種情報を視認可能な表示部３５ａ、ヒートポンプ給湯装置１の遠隔操作や操作リモコン３５に対する各種設定操作などが可能な複数のスイッチ３５ｂ等を備えている。
【0047】
操作リモコン３５の表示部３５ａには、各種センサから算出した都市ガス及び水道水の使用量の表示に加えて、電力測定装置４０から送信されてくる電力会社から買電した電力及び電力会社に売電した電力や家庭内の使用電力の総量等も表示される。スイッチ操作により給湯設定温度（例えば、約４０℃）が設定されると、その給湯設定温度データが操作リモコン３５から主制御ユニット１１に送信される。
【0048】
次に、太陽光発電装置４０について説明する。
図１に示すように、太陽光発電装置４０は、複数の太陽電池パネル４１やパワーコンディショナ（図示略）等を有し、屋根等の設置面上に架台を介して設置され、電力線４２を介して発電された電力が分電盤４３に送電される。複数の太陽電池パネル４１は、例えば、複数行複数列のマトリックス状に並べられて設置されている。太陽電池パネル４１は、光を受光して発電可能な長方形状のパネル本体、このパネル本体の外周部に設けられてパネル本体を固定する為のフレーム枠等を有する一般的な構造のものである。尚、太陽電池パネル４１の形状や数は上記のものに限定する必要はなく適宜変更可能である。
図１に示すように、太陽光発電装置４０は、複数の太陽電池パネル４１やパワーコンディショナ（図示略）等を有し、屋根等の設置面上に架台を介して設置され、電力線４２を介して発電された電力が分電盤４３に送電される。複数の太陽電池パネル４１は、例えば、複数行複数列のマトリックス状に並べられて設置されている。太陽電池パネル４１は、光を受光して発電可能な長方形状のパネル本体、このパネル本体の外周部に設けられてパネル本体を固定する為のフレーム枠等を有する一般的な構造のものである。尚、太陽電池パネル４１の形状や数は上記のものに限定する必要はなく適宜変更可能である。
【0049】
次に、電力測定装置４５について説明する。
図１に示すように、電力測定装置４５は、商用電源と太陽光発電装置４０の２系統連係に対応した分電盤４３に又は分電盤４３の近傍部に設けられている。即ち、電力測定装置４５は、太陽光発電装置４０の発電電力を測定する電力計、家庭内の使用電力を測定する電力計、電力会社から買電した電力及び電力会社に売電した電力を測定する電力計等から構成されている。
図１に示すように、電力測定装置４５は、商用電源と太陽光発電装置４０の２系統連係に対応した分電盤４３に又は分電盤４３の近傍部に設けられている。即ち、電力測定装置４５は、太陽光発電装置４０の発電電力を測定する電力計、家庭内の使用電力を測定する電力計、電力会社から買電した電力及び電力会社に売電した電力を測定する電力計等から構成されている。
【0050】
電力測定装置４５は、ヒートポンプ給湯装置１と信号線４６を介して通信接続され、ヒートポンプ給湯装置１の主制御ユニット１１へ発電状態データや各種の電力データを送信することができる。
【0051】
次に、太陽光発電装置４０が発電している状態で、主制御ユニット１１により行われる、ＨＰ熱源機３による沸き上げ運転可否制御について、図２のフローチャートに基づいて説明する。尚、沸き上げ運転とは、貯湯タンク１２が貯湯タンク沸き上げ目標温度の湯水で満蓄状態になるまで貯湯する運転のことである。
また、図中の符号Ｓｉ（ｉ=１，２，・・）は各ステップを示す。このヒートポンプ熱源機３による沸き上げ運転可否制御の制御プログラムは、主制御ユニット１１のコンピュータの記憶部（例えば、ＲＯＭ）に予め格納されている。
また、図中の符号Ｓｉ（ｉ=１，２，・・）は各ステップを示す。このヒートポンプ熱源機３による沸き上げ運転可否制御の制御プログラムは、主制御ユニット１１のコンピュータの記憶部（例えば、ＲＯＭ）に予め格納されている。
【0052】
図２のフローチャートにおいて、この制御が開始されると、Ｓ１において通常運転モードが設定され、その通常運転モードを継続している間に、地震や津波や台風が発生して、停電し且つガスの供給も停止したような場合に、ユーザーが操作リモコン３５を操作して、ＰＶ自立運転モードに切換えると、Ｓ２における判定がＹｅｓとなり、次のＳ３へ移行する。Ｓ２の判定がＮｏのうちはＳ１へ戻り、Ｓ１,Ｓ２が繰り返される。
【0053】
Ｓ３では、太陽光発電装置４０からの発電電力のみで運転を行うＰＶ自立運転モードが
される。尚、ＰＶとは「Photovoltaic」の略で太陽光発電を意味するものである。
次に、操作リモコン３５を操作して、給湯・注湯優先（給湯及び注湯優先）を設定したか否か判定される。給湯は給湯栓に湯水を供給すること、注湯は浴槽に湯張りすることを意味する。
される。尚、ＰＶとは「Photovoltaic」の略で太陽光発電を意味するものである。
次に、操作リモコン３５を操作して、給湯・注湯優先（給湯及び注湯優先）を設定したか否か判定される。給湯は給湯栓に湯水を供給すること、注湯は浴槽に湯張りすることを意味する。
【0054】
Ｓ４の判定がＮｏのときは、Ｓ５においてＨＰ熱源機３による沸き上げ運転が許可され、Ｓ４の判定がＹｅｓのときは、給湯・注湯を優先するため、Ｓ６においてＨＰ熱源機３による沸き上げ運転が禁止される。尚、Ｓ５からＳ４移行する。
【0055】
次に、Ｓ７においては、太陽光による現在のＰＶ発電量＞ＨＰ熱源機３の予測消費電力か否か判定される。ＨＰ熱源機３の予測消費電力は、貯湯タンク１２内に貯湯されている湯水の平均温度と、貯湯タンク沸き上げ目標温度と、液送ポンプ１６の吐出流量とを用いて所定の演算式により算出される。現在のＰＶ発電量は、電力測定装置４５が時々刻々検知している値である。尚、上記の貯湯タンク沸き上げ目標温度は５５℃沸き上げとすることが望ましい。
【0056】
Ｓ７の判定がＮｏのときは、ＰＶ発電量によりＨＰ熱源機３を沸き上げ運転する余裕はないため、Ｓ６へ戻ってＨＰ熱源機３による沸き上げ運転が禁止される。Ｓ７の判定がＹｅｓのときはＳ８へ移行する。Ｓ８においては、凍結予防運転の要求が有るか否か判定される。
【0057】
ここで、凍結予防運転のとき、液送ポンプ１６を駆動して温水循環用配管９に湯水を循環させる。
【0058】
Ｓ８の判定がＹｅｓのときは、貯湯タンク１２内に湯水を貯湯しておかなければならないため、Ｓ１４へ移行してＨＰ熱源機による沸き上げ運転が許可される。
Ｓ８の判定がＮｏのときは、Ｓ９において、現在のＰＶ発電量がＨＰ給湯システムの最大消費電力より少ないか否か判定される。尚、ＨＰ給湯システムの最大消費電力は予め主制御ユニット１１に記憶されている値を用いて判定を行う。
Ｓ８の判定がＮｏのときは、Ｓ９において、現在のＰＶ発電量がＨＰ給湯システムの最大消費電力より少ないか否か判定される。尚、ＨＰ給湯システムの最大消費電力は予め主制御ユニット１１に記憶されている値を用いて判定を行う。
【0059】
Ｓ９の判定がＮｏのときは、現在のＰＶ発電量に余裕があり、ＨＰ熱源機３による沸き上げ運転が可能であるため、Ｓ１４へ移行してＨＰ熱源機による沸き上げ運転が許可される。Ｓ９の判定がＹｅｓのときは、Ｓ１０へ移行する。
Ｓ１０においては、Ｓ７と同様に、現在のＰＶ発電量＞ＨＰ熱源機３の予測消費電力か否か判定される。但し、予測消費電力を演算するのに用いる貯湯タンク沸き上げ目標温度は６５℃沸き上げとすることが望ましい。
Ｓ１０においては、Ｓ７と同様に、現在のＰＶ発電量＞ＨＰ熱源機３の予測消費電力か否か判定される。但し、予測消費電力を演算するのに用いる貯湯タンク沸き上げ目標温度は６５℃沸き上げとすることが望ましい。
【0060】
Ｓ１０の判定がＮｏのときは、ＨＰ熱源機３による沸き上げ運転を行なえる程ＰＶ発電量が多くないため、Ｓ１０からＳ６へ移行し、ＨＰ熱源機３による沸き上げ運転が禁止される。Ｓ１０の判定がＹｅｓのときは、Ｓ１１において、リフレッシュ運転の要求あるか又は貯湯サーミスタ＃１の検出温度が（給湯設定温度＋３℃）を上回っているか否か判定され、その判定がＮｏのときは、貯湯タンク１２内の湯水を沸き上げるため、Ｓ１１からＳ１４へ移行する。尚、リフレッシュ運転とは、貯湯タンク１２内のレジオネラ菌の殺菌のため、貯湯タンク１２内に６５℃以上の湯水を満蓄状態にする運転である。
【0061】
Ｓ１１の判定がＹｅｓのときはＳ１２へ移行する。
Ｓ１２においては、給湯・注湯中又は再出湯待機中か否か判定され、その判定がＹｅｓのときは、湯水を使用中か又は湯水の使用が予定されているため、Ｓ６へ移行してＨＰ熱源機３による沸き上げ運転が禁止される。尚、「給湯・注湯中」とは、給湯中又は注湯中を意味する。
Ｓ１２においては、給湯・注湯中又は再出湯待機中か否か判定され、その判定がＹｅｓのときは、湯水を使用中か又は湯水の使用が予定されているため、Ｓ６へ移行してＨＰ熱源機３による沸き上げ運転が禁止される。尚、「給湯・注湯中」とは、給湯中又は注湯中を意味する。
【0062】
Ｓ１２の判定がＮｏのときは、湯水の使用が予定されていないためＳ１３へ移行する。
Ｓ１３では、予め設定された給湯使用時刻外又は給湯予測使用時刻外か否か判定される。
予め設定された給湯使用時刻は、予め設定される給湯使用時刻や自動湯張り時刻や暖房予約時刻等のことである。
給湯予測使用時刻は、学習制御により１時間おきの時刻帯別に給湯使用量と時刻帯とを予測し記憶して予め貯湯しておく給湯使用予測システムにおいて、給湯の使用が予測されている時刻のことである。
Ｓ１３では、予め設定された給湯使用時刻外又は給湯予測使用時刻外か否か判定される。
予め設定された給湯使用時刻は、予め設定される給湯使用時刻や自動湯張り時刻や暖房予約時刻等のことである。
給湯予測使用時刻は、学習制御により１時間おきの時刻帯別に給湯使用量と時刻帯とを予測し記憶して予め貯湯しておく給湯使用予測システムにおいて、給湯の使用が予測されている時刻のことである。
【0063】
Ｓ１３の判定がＮｏのときは、給湯の使用に対処するためＳ６へ戻って、ＨＰ熱源機３による沸き上げ運転が禁止される。Ｓ１３の判定がＹｅｓのときは、給湯の使用が発生しないと推定されるため、Ｓ１４へ移行してＨＰ熱源機３による沸き上げ運転が許可され、その後Ｓ４へ移行する。
【0064】
以上説明したＨＰ熱源機３による沸き上げ運転可否制御を含むヒートポンプ給湯システムＳの作用、効果について説明する。
ＰＶ自立運転モードにおいては、給湯・注湯優先の要否情報に基づき、給湯・注湯優先が必要とされているときには、ＨＰ熱源機３による沸き上げ運転を一時禁止するため、消費電力の大きなＨＰ熱源機３を停止状態にしてヒートポンプ給湯システムＳの電源が落ちるのを防止しながら、ユーザーの給湯・注湯の要請に確実に応えることができる。
ＰＶ自立運転モードにおいては、給湯・注湯優先の要否情報に基づき、給湯・注湯優先が必要とされているときには、ＨＰ熱源機３による沸き上げ運転を一時禁止するため、消費電力の大きなＨＰ熱源機３を停止状態にしてヒートポンプ給湯システムＳの電源が落ちるのを防止しながら、ユーザーの給湯・注湯の要請に確実に応えることができる。
【0065】
給湯・注湯優先の要否は、ＰＶ自立運転モードが設定されたときにユーザによって選択可能に構成されているため、ユーザーの給湯・注湯優先の要請に確実に応えることができる。
【0066】
ＰＶ発電量とヒートポンプ給湯システムＳの最大消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多い場合には、ヒートポンプ給湯システムＳの電源が落ちる虞がないため、ＨＰ熱源機３による沸き上げ運転を許可する。
【0067】
ＨＰ熱源機３による沸き上げ運転が一時禁止されているとき、ＰＶ発電量とＨＰ熱源機３による沸き上げ運転の予測消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多い場合であって設定値以上の湯温の湯が必要となる場合(例えば、凍結予防運転又はリフレッシュ運転の要求がある場合)、ＨＰ熱源機３による沸き上げ運転を許可することで、ヒートポンプ給湯システムＳの電源が落ちるのを防止しながら、凍結予防運転やリフレッシュ運転の要請に応えることができる。
【0068】
ＰＶ発電量とＨＰ熱源機３による沸き上げ運転の予測消費電力を比較し、ＰＶ発電量の方が多く、貯湯タンクの湯温が設定値を上回っている場合は、当面は給湯や出湯の必要性がないことを条件として、ＨＰ熱源機３による沸き上げ運転を許可するため、ヒートポンプ給湯システムの電源が落ちるのを防止しながら、貯湯タンク１２に貯湯することができる。出湯する湯水を加熱可能な燃焼式の補助熱源機を有するため、ガス供給が停止していない限り、給湯や出湯の要請に応えることができる。
【0069】
尚、前記実施例においては、ＨＰ予測消費電力判定を５５℃沸き上げ（Ｓ７）と６５℃沸き上げ（Ｓ１０）と二段階で行ったが、６５℃沸き上げ時のＨＰ予測消費電力判定のみを行うことも可能である。そのときには、凍結予防運転の要求があるか、リフレッシュ運転の要求があるか、貯湯サーミスタ＃１の検出温度が給湯設定温度を３℃上回っているかを一度に判定することが可能になる。
【0070】
また、前記実施形態は一例を示すものにすぎず、当業者ならば本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施形態に種々の変更を不可して実施可能であり、本発明はそれらの変更形態をも包含するものである。
【符号の説明】
【0071】
Ｓ ヒートポンプ給湯システム
１ ヒートポンプ給湯装置
２ 貯湯タンクユニット
３ ヒートポンプ熱源機
１１ 主制御ユニット
１２ 貯湯タンク
４０ 太陽光発電装置
４５ 電力測定装置
１ ヒートポンプ給湯装置
２ 貯湯タンクユニット
３ ヒートポンプ熱源機
１１ 主制御ユニット
１２ 貯湯タンク
４０ 太陽光発電装置
４５ 電力測定装置
【図1】
【図2】
