JP2011069587A

JP2011069587A - ヒートポンプ給湯システム

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Publication number: JP2011069587A
Application number: JP2009223349A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kobayashi; 晋小林; Masaya Honma; 雅也本間
Original assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2009-09-28
Filing date: 2009-09-28
Publication date: 2011-04-07
Anticipated expiration: 2029-09-28
Also published as: EP2484988A1; JP5405963B2; EP2484988B1; EP2484988A4; WO2011036525A1; US9557068B2; US20120205456A1

Abstract

【課題】ヒートポンプ給湯機の運転コスト（電気料金）を低減する。
【解決手段】制御装置４の制御部４０は、蓄電装置３における電力変換効率ηと、本日と翌日のヒートポンプ給湯機１の成績係数ＣＯＰとに基づいて蓄電装置３を蓄電／給電する時間帯並びにヒートポンプ給湯機１を運転する時間帯を決定する。その結果、ヒートポンプ給湯機１の運転コスト（電気料金）を低減することができる。特に、昼間の電気料金よりも夜間の電気料金が低い電気料金体系である場合においては、図３のフローチャートに示した処理を制御部４０が実行することによって、蓄電装置３の電力変換効率ηとヒートポンプ給湯機１の成績係数ＣＯＰと商用電力系統ＡＣの電気料金体系とを勘案しながらヒートポンプ給湯機１の運転コストをさらに低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、蓄電池に蓄電した電気エネルギを利用してヒートポンプ給湯機を運転するヒートポンプ給湯システムに関するものである。

従来のヒートポンプ給湯システムとして特許文献１に記載されているものがある。特許文献１に記載されている従来システムは、商用電力系統から給電される交流電力で運転されるヒートポンプ給湯機と、商用電力系統の交流電力を直流電力に変換して蓄電するとともに蓄電した直流電力を交流電力に変換して給電する蓄電装置とを備え、昼間よりも電気料金が低く設定されている深夜の時間帯に商用電力系統の交流電力を蓄電装置に蓄電し、ヒートポンプ給湯機を昼間に運転する際の電力を蓄電装置から給電することでヒートポンプ給湯機の運転コストを低減するものである。

特開２００５−１６４１２４号公報

ところで、ヒートポンプ給湯機の成績係数：ＣＯＰ(Coeffcient of Performance)と外気温との間には相関関係が有り、外気温が高い程、成績係数も高くなる。

一方、蓄電装置では蓄電（充電）時と給電（放電）時にそれぞれ電力変換に伴う損失が生じる。つまり、電力変換に伴う損失を考慮すると、夏場のように深夜においても外気温が相当に高いときは、蓄電装置に蓄電した電力を利用して昼間にヒートポンプ給湯機を運転するよりも、深夜にヒートポンプ給湯機を運転して得られる湯を貯湯タンクに貯蔵する方が、運転コスト（電気料金）を低減できる場合がある。

また、ヒートポンプ給湯機の消費電力がテレビ受像機や洗濯機などの電気機器の消費電力と比べて相対的にかなり多いので、太陽光発電システムが設置されている住宅においては、太陽光発電システムで発電される電力をヒートポンプ給湯機で優先的に消費した場合に他の電気機器への給電量が不足して商用電力系統からの給電量を増やさなければならず、電気料金が高くなってしまう虞がある。

さらに、太陽熱利用温水器が設置されている住宅において、太陽熱利用温水器の給湯量が不足した場合、商用電力系統から給電される電力を利用してヒートポンプ給湯機を運転すると電気料金が高くなってしまう虞がある。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、ヒートポンプ給湯機の運転コスト（電気料金）が低減できるヒートポンプ給湯システムを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、ヒートポンプ給湯機と、ヒートポンプ給湯機を運転して得られる湯を貯蔵する貯湯タンクと、商用電力系統から給電される交流電力を交流／直流変換して蓄電するとともに蓄電した直流電力を直流／交流変換して給電する蓄電装置と、蓄電装置の蓄電／給電を制御するとともにヒートポンプ給湯機の運転／停止を制御する制御装置とを備え、制御装置は、蓄電装置における電力変換効率と、本日と翌日のヒートポンプ給湯機の成績係数と、商用電力系統の電気料金体系とに基づいて蓄電装置を蓄電／給電する時間帯並びにヒートポンプ給湯機を運転する時間帯を決定することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、一般に商用電力系統の電気料金体系では時間帯によって電気料金が異なるため、制御装置が蓄電装置における電力変換効率と、本日と翌日のヒートポンプ給湯機の成績係数とに基づいて蓄電装置を蓄電／給電する時間帯並びにヒートポンプ給湯機を運転する時間帯を決定することにより、ヒートポンプ給湯機の運転コスト（電気料金）を低減することができる。

請求項２の発明は、請求項１の発明において、制御装置は、昼間の電気料金よりも夜間の電気料金が低い電気料金体系である場合において、本日夜間の外気温に対応するヒートポンプ給湯機の成績係数を翌日昼間の外気温の予測値に対応するヒートポンプ給湯機の成績係数で除した成績係数割合と、蓄電装置の電力変換効率とを比較し、成績係数割合が電力変換効率未満のときは本日夜間に蓄電装置に蓄電した電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機を運転するように制御し、成績係数割合が電力変換効率以上のときは商用電力系統から給電される電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機を運転するように制御することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、蓄電装置の電力変換効率とヒートポンプ給湯機の成績係数と商用電力系統の電気料金体系とを勘案しながらヒートポンプ給湯機の運転コストをさらに低減することができる。

請求項３の発明は、上記目的を達成するために、ヒートポンプ給湯機と、ヒートポンプ給湯機を運転して得られる湯を貯蔵する貯湯タンクと、商用電力系統から給電される交流電力を交流／直流変換して蓄電するとともに蓄電した直流電力を直流／交流変換して給電する蓄電装置と、太陽光を利用して発電する太陽光発電装置と、蓄電装置の蓄電／給電を制御するとともにヒートポンプ給湯機の運転／停止を制御する制御装置とを備え、制御装置は、太陽光発電装置の翌日の発電量並びにヒートポンプ給湯機以外の電気機器の電力需要を予測するとともに、前記発電量から前記電力需要を差し引いた余剰分とヒートポンプ給湯機が翌日に必要とする電力量とを比較し、前記余剰分で賄うことができない前記必要電力量の不足分を本日の夜間に蓄電装置に蓄電するように制御することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、一般に商用電力系統の電気料金体系では昼間の電気料金よりも夜間の電気料金の方が低い（安い）ため、ヒートポンプ給湯機の翌日の運転に必要な電力が太陽光発電装置の発電量の翌日の余剰分で賄えない場合、本日の夜間に蓄電装置に蓄電した電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機を運転することにより、ヒートポンプ給湯機の運転コスト（電気料金）を低減することができる。

請求項４の発明は、上記目的を達成するために、ヒートポンプ給湯機と、太陽熱利用温水器と、ヒートポンプ給湯機を運転して得られる湯並びに太陽熱利用温水器で得られる湯を貯蔵する貯湯タンクと、商用電力系統から給電される交流電力を交流／直流変換して蓄電するとともに蓄電した直流電力を直流／交流変換して給電する蓄電装置と、蓄電装置の蓄電／給電を制御するとともにヒートポンプ給湯機の運転／停止を制御する制御装置とを備え、制御装置は、翌日に必要とされる湯量並びに翌日の太陽熱利用温水器の給湯量を予測するとともに、前記必要湯量に対して前記給湯量が不足する場合、不足分の湯量を得るためにヒートポンプ給湯機が必要とする電力を本日の夜間に蓄電装置に蓄電するとともに蓄電装置に蓄電した電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機を運転するように制御することを特徴とする。

請求項４の発明によれば、一般に商用電力系統の電気料金体系では昼間の電気料金よりも夜間の電気料金の方が低い（安い）ため、翌日の必要湯量に対して太陽熱利用温水器の給湯量の不足分を補うためにヒートポンプ給湯機を運転する場合、本日の夜間に蓄電装置に蓄電した電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機を運転することにより、ヒートポンプ給湯機の運転コスト（電気料金）を低減することができる。

本発明によれば、ヒートポンプ給湯機の運転コスト（電気料金）を低減することができる。

（ａ）は本発明の実施形態１を示すシステム構成図、（ｂ）は制御装置と蓄電装置のブロック図である。同上における外気温度と成績係数の相関関係を示すグラフである。同上における制御装置の動作説明用のフローチャートである。本発明の実施形態２を示すシステム構成図である。同上における制御装置の動作説明用のフローチャートである。本発明の実施形態３を示すシステム構成図である。同上における制御装置の動作説明用のフローチャートである。

（実施形態１）
まず、本願の請求項１，２に係る発明の実施形態を説明する。本実施形態のヒートポンプ給湯システムは、図１（ａ）に示すようにヒートポンプ給湯機１と、ヒートポンプ給湯機１を運転して得られる湯を貯蔵する貯湯タンク２と、商用電力系統ＡＣから給電される交流電力を交流／直流変換して蓄電するとともに蓄電した直流電力を直流／交流変換して給電する蓄電装置３と、蓄電装置３の蓄電／給電を制御するとともにヒートポンプ給湯機１の運転／停止を制御する制御装置４とを備えている。

ヒートポンプ給湯機１は従来周知であって、屋外の空気（大気）から吸熱する空気熱交換器、圧縮機（コンプレッサ）、水熱交換器、膨張弁を有するヒートポンプサイクルと、貯湯タンク２から給水した冷水をヒートポンプサイクルの水熱交換器を経由して貯湯タンク２に戻すポンプ及び配管とを具備している。また、貯湯タンク２には上水道から給水するための配管や貯蔵している湯を住宅Ｈ内に供給（給湯）するための配管が接続されている。ここで、ヒートポンプ給湯機１では、後述するように制御装置４から信号線Ｌｓを介して伝送される制御信号が運転を指示する内容であれば、圧縮機やポンプを動作させて運転状態となり、制御信号が停止を指示する内容であれば、圧縮機やポンプの動作を止めて停止状態となる。但し、このようなヒートポンプ給湯機１並びに貯湯タンク２の構造及び動作については従来周知であるから図示並びに説明を省略する。

蓄電装置３は、図１（ｂ）に示すように鉛蓄電池などの蓄電池３０と、商用電力系統ＡＣから給電される交流電力を直流電力に変換して蓄電池３０に蓄電（充電）するＡＣ／ＤＣコンバータ部３１と、蓄電池３０に蓄電されている直流電力を交流電力に変換してヒートポンプ給湯機１に給電するＤＣ／ＡＣインバータ部３２と、制御装置４から受け取る制御信号（後述する）に応じてＡＣ／ＤＣコンバータ部３１並びにＤＣ／ＡＣインバータ部３２の動作を制御する充放電制御部３３とを具備している。つまり、充放電制御部３３は、制御信号が充電を指示する内容であればＡＣ／ＤＣコンバータ部３１を動作させて蓄電池３０を充電し、制御信号が放電を指示する内容であればＤＣ／ＡＣインバータ部３２を動作させて蓄電池３０を放電するのである。ここで、ＡＣ／ＤＣコンバータ部３１の電力変換効率をη１、ＤＣ／ＡＣインバータ部３２の電力変換効率をη２とすれば、蓄電装置２の（トータルの）電力変換効率ηは、η＝η１×η２（＜１）と定義される。

制御装置４は、図１（ｂ）に示すようにマイクロコンピュータを主構成要素とする制御部４０と、電気的に書換可能な半導体メモリ（例えば、フラッシュメモリ）からなり、制御部４０のマイクロコンピュータで実行するプログラムや種々のデータ等を記憶する記憶部４１と、ヒートポンプ給湯機１並びに蓄電装置３に信号線Ｌｓを介して制御信号を伝送する制御信号伝送部４２と、電話線やＣＡＴＶ同軸線若しくは光ファイバ等の通信線路Ｌｘを介しインターネット５を経由してネットワーク通信を行うネットワーク通信部４３とを具備している。

制御部４０は、制御信号伝送部４２から信号線Ｌｓを介して伝送する制御信号により、ヒートポンプ給湯機１の運転／停止を制御するとともに、蓄電装置３の蓄電（充電）と放電を制御する。尚、制御信号伝送部４２は専用の信号線Ｌｓを介して制御信号を伝送するものに限定されず、例えば、住宅Ｈ内に配線されている電力線（図示せず）を介して電力線搬送通信によって制御信号を伝送するもの、あるいは小電力無線の無線局のように電波を通信媒体として制御信号を伝送するものであっても構わない。

ここで、ヒートポンプ給湯機の性能（能力）を表す指標として成績係数（ＣＯＰ:Coeffcient of Performance）と呼ばれるものがある。成績係数とは、ヒートポンプ給湯機が運転するときに消費する電力に対して、どれだけ湯を沸かす効果として得られるかの倍率を表しており、例えば、消費電力１．２キロワットで加熱能力４．５キロワットを出すヒートポンプ給湯機の成績係数は、４．５÷１．２≒３．７となる。但し、この成績係数は、ヒートポンプ給湯機が屋外の空気（外気）から取り込むことのできる熱量によって変動し、外気温度が高くなるにつれて増大する特性を有している（図２参照）。

ところで、特許文献１に記載されている従来例では、電気料金が相対的に安い時間帯（夜間＜深夜＞）に商用電力系統から給電される電力を蓄電装置に蓄電しておき、蓄電装置に蓄電された電力を用いて昼間にヒートポンプ給湯機を運転することによって運転コスト（電気料金）を低減するようにしていた。しかしながら、上述したようにヒートポンプ給湯機の成績係数は外気温度に比例して低下するものであるから、曇天時や雨天時に昼間の外気温度が本日の夜間の外気温度よりも低くなって成績係数も低下してしまうことがある。そして、本日夜間の成績係数が翌日昼間の成績係数よりも高い場合、引用文献１に記載されている従来例のように翌日昼間にヒートポンプ給湯機を運転するとかえって運転コストが高くなる虞がある。

ここで、本日夜間の成績係数をＣＯＰ１、翌日昼間の成績係数をＣＯＰ２とし、商用電力系統ＡＣからの給電量をＷとしたときのヒートポンプ給湯機１の加熱能力は、本日夜間にヒートポンプ給湯機１を商用電力系統ＡＣから給電される交流電力Ｗで直接運転する場合はＷ×ＣＯＰ１となり、商用電力系統ＡＣから給電される交流電力Ｗを本日夜間に蓄電装置３に蓄電するとともに翌日昼間に蓄電装置３から供給（放電）する交流電力でヒートポンプ給湯機１を運転する場合はＷ×η×ＣＯＰ２となる。よって、前者の場合に対して後者の場合に運転コストを低減するためには、下記の不等式を満たす必要がある。

Ｗ×η×ＣＯＰ２＞Ｗ×ＣＯＰ１
この不等式を変形すると、
ＣＯＰ１／ＣＯＰ２＜η…（式１）
となる。

つまり、本日夜間の外気温度に対応するヒートポンプ給湯機１の成績係数（ＣＯＰ１）を翌日昼間の外気温度の予測値に対応するヒートポンプ給湯機１の成績係数（ＣＯＰ２）で除した成績係数割合（＝ＣＯＰ１／ＣＯＰ２）が蓄電装置３の電力変換効率η未満の場合は本日夜間に蓄電した電力を利用して翌日昼間にヒートポンプ給湯機１を運転する方が運転コストが低くなり、反対に、成績係数割合が電力変換効率η以上の場合は昼間に商用電力系統ＡＣから直接給電してヒートポンプ給湯機１を運転する方が運転コストが低くなる。

そこで制御装置４の制御部４０では、本日夜間の外気温度Ｔ１を温度センサ（図示せず）を利用して測定し、天気予報の情報を提供しているウェブサイト（例えば、気象庁や各地方の地方管区気象台のホームページなど）からインターネット５を経由して取得する翌日の予想最高気温に基づいて翌日の外気温度Ｔ２を予測し、これら２つの外気温度Ｔ１，Ｔ２から本日夜間の成績係数ＣＯＰ１と翌日昼間の成績係数ＣＯＰ２をそれぞれ求めるとともに成績係数割合を演算し、当該成績係数割合と蓄電装置３の電力変換効率ηとの大小関係に基づいてヒートポンプ給湯機１の制御内容を変更することで運転コスト（電気料金）を低減している。ここで、制御部４０は図２に示した関係（１次関数）に基づいて外気温度Ｔ１，Ｔ２から成績係数ＣＯＰ１，ＣＯＰ２を求めている。但し、図２に示す関係（１次関数）は、予め行われる実験結果から導き出せばよい。

次に、図３のフローチャートを参照して制御装置４の制御部４０の動作を説明する。

例えば、商用電力系統ＡＣの電気料金体系において電気料金が夜間（深夜）料金に切り替わる時刻（午後１１時）になると、制御部４０はウェブサイトから取得する翌日の予想最高気温に基づいて翌日昼間の外気温度Ｔ２を予測し（ステップＳ１）、現在（本日夜間）の外気温度Ｔ１を温度センサから取得する（ステップＳ２）。さらに制御部４０は、これら２つの外気温度Ｔ１，Ｔ２から本日夜間の成績係数ＣＯＰ１と翌日昼間の成績係数ＣＯＰ２をそれぞれ求めるとともに成績係数割合（＝ＣＯＰ１／ＣＯＰ２）を演算し（ステップＳ３）、当該成績係数割合と蓄電装置３の電力変換効率ηの大小関係を比較する（ステップＳ４）。

そして、制御部４０は、成績係数割合が電力変換効率未満のとき（ＣＯＰ１／ＣＯＰ２＜η）は本日夜間に蓄電装置３に蓄電した電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機１を運転する制御を実行し（ステップＳ５）、成績係数割合が電力変換効率以上のとき（ＣＯＰ１／ＣＯＰ２≧η）は商用電力系統ＡＣから給電される電力で本日夜間にヒートポンプ給湯機１を運転する制御を実行する（ステップＳ６）。

上述のように本実施形態では、制御装置４の制御部４０が蓄電装置３における電力変換効率ηと、本日と翌日のヒートポンプ給湯機１の成績係数ＣＯＰとに基づいて蓄電装置３を蓄電／給電する時間帯並びにヒートポンプ給湯機１を運転する時間帯を決定することにより、ヒートポンプ給湯機１の運転コスト（電気料金）を低減することができる。特に、昼間の電気料金よりも夜間の電気料金が低い電気料金体系である場合においては、図３のフローチャートに示した処理を制御部４０が実行することによって、蓄電装置３の電力変換効率ηとヒートポンプ給湯機１の成績係数ＣＯＰと商用電力系統ＡＣの電気料金体系とを勘案しながらヒートポンプ給湯機１の運転コストをさらに低減することができる。

（実施形態２）
本実施形態は本願の請求項３に係る発明の実施形態である。本実施形態のヒートポンプ給湯システムは、図４に示すようにヒートポンプ給湯機１、貯湯タンク２、蓄電装置３、制御装置４に加えて太陽光発電装置６を備えている点が実施形態１と異なる。但し、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。

太陽光発電装置６は従来周知であって、１乃至複数の太陽電池セル並びにパワーコンディショナによって構成されている。尚、太陽光発電装置６で発電される電力は、住宅Ｈ内に設置される種々の電気機器、例えば、冷蔵庫、エアコンディショナ、テレビ受像機、洗濯機、照明器具などとともにヒートポンプ給湯機１に供給（給電）される。

ここで、ヒートポンプ給湯機１の消費電力が他の電気機器、例えば、テレビ受像機や洗濯機や照明器具などの消費電力と比べて相対的に大きいことに鑑み、本実施形態のヒートポンプ給湯システムでは、太陽光発電装置６の発電量のうちで他の電気機器に供給されずに余る余剰分をヒートポンプ給湯機１に供給して運転させている。

しかしながら、太陽光発電装置６の発電量は天候に大きく左右されるものであり、曇天時や雨天時にはヒートポンプ給湯機１以外の他の電気機器で消費される電力量を下回ってしまい、その結果、商用電力系統ＡＣから給電される交流電力を利用してヒートポンプ給湯機１を運転せざるを得なくなってしまうことがある。このような事態を避けてヒートポンプ給湯機１の運転コストを低減するため、本実施形態における制御装置４では、太陽光発電装置６の翌日の発電量並びに他の電気機器の翌日の電力需要をそれぞれ予測するとともにそれらの予測値から太陽光発電装置６の発電量の翌日の余剰分を求め、かかる余剰分の有無に応じて蓄電装置３並びにヒートポンプ給湯機１を制御するようにしている。

ここで、太陽光発電装置６の翌日の発電量を予測する方法としては、天気予報等の気象情報を提供しているウェブサイト（例えば、気象庁や各地方の地方管区気象台のホームページなど）からインターネット５を経由して取得する翌日の予想最高気温や予想日射量に基づいて翌日の太陽光発電装置６の発電量を予測する方法がある。また、翌日の電力需要を予測する方法としては、過去の電力消費の実績並びに天候などの履歴情報に基づいて予測する方法がある。

次に、図５のフローチャートを参照して制御装置４の制御部４０の動作を説明する。

例えば、商用電力系統ＡＣの電気料金体系において電気料金が夜間（深夜）料金に切り替わる時刻（午後１１時）になると、制御部４０はウェブサイトから取得する翌日の予想最高気温並びに予想日射量に基づいて太陽光発電装置６の翌日の発電量Ｐ１を予測する（ステップＳ１）とともに、ヒートポンプ給湯機１以外の他の電気機器による電力需要Ｐ２を予測する（ステップＳ２）。さらに制御部４０は、予測した翌日の発電量Ｐ１から翌日の電力需要Ｐ２を減算することで翌日の余剰電力（＝Ｐ１−Ｐ２）を算出し（ステップＳ３）、当該余剰電力が０か否か、すなわち、余剰電力の有無を判断する（ステップＳ４）。

翌日の余剰電力有りと判断した場合、制御部４０は、翌日の熱需要Ｑ並びにヒートポンプ給湯機１の成績係数ＣＯＰを予測し、ヒートポンプ給湯機１の必要電力（＝Ｑ／ＣＯＰ）と余剰電力の差分を算出するとともに、当該差分を本日夜間に蓄電装置３に蓄電し、蓄電装置３に蓄電した電力並びに余剰電力を利用して翌日昼間にヒートポンプ給湯機１を運転する制御を実行する（ステップＳ５）。一方、翌日の余剰電力無しと判断した場合、制御部４０は、商用電力系統ＡＣから給電される電力で本日夜間にヒートポンプ給湯機１を運転する制御を実行する（ステップＳ６）。尚、翌日の熱需要Ｑを予測する方法としては、過去の熱需要の実績並びに天候などの履歴情報に基づいて予測する方法がある。

上述のように本実施形態では、制御装置４の制御部４０が、太陽光発電装置６の翌日の発電量並びにヒートポンプ給湯機１以外の電気機器の電力需要を予測するとともに、前記発電量から前記電力需要を差し引いた余剰分（余剰電力）とヒートポンプ給湯機１が翌日に必要とする電力量とを比較し、前記余剰電力で賄うことができない前記必要電力量の不足分を本日夜間に蓄電装置３に蓄電するように制御するので、電気料金の安い夜間の時間帯に蓄電装置３に蓄電した電力を利用してヒートポンプ給湯機１を運転することにより、ヒートポンプ給湯機の運転コスト（電気料金）を低減することができる。

（実施形態３）
本実施形態は本願の請求項４に係る発明の実施形態である。本実施形態のヒートポンプ給湯システムは、図６に示すようにヒートポンプ給湯機１、貯湯タンク２、蓄電装置３、制御装置４に加えて太陽熱利用温水器７を備えている点が実施形態１と異なる。但し、実施形態１と共通の構成要素には同一の符号を付して図示並びに説明を省略する。

太陽熱利用温水器（以下、「温水器」と略す。）７は従来周知であるが、本実施形態のものにおいては太陽熱で加熱して得た湯を貯湯タンク２に貯蔵する構成となっている。

ここで、温水器７によって得られる湯量は天候に大きく左右されるので、曇天時や雨天時の昼間における湯の需要（熱需要）に対して温水器７で得られる湯量が不足し、その不足分をヒートポンプ給湯機１から給湯する湯量で補う必要がある。このとき、昼間の電気料金が夜間の電気料金に比べて高く設定されている電気料金体系の場合、電気料金が高い昼間の電力を利用してヒートポンプ給湯機１を運転すると運転コストが高くなってしまう。一方、電気料金が低い夜間の電力を利用してヒートポンプ給湯機１を運転して翌日分の湯を得た場合、翌日の昼間に貯湯タンク２から給湯する湯の温度が低くなってしまう虞がある。

このような事態を避けてヒートポンプ給湯機１の運転コストを低減するため、本実施形態における制御装置４では、翌日に必要とされる湯量並びに翌日の温水器７の給湯量を予測するとともに、前記必要湯量に対して前記給湯量が不足する場合、不足分の湯量を得るためにヒートポンプ給湯機１が必要とする電力を本日夜間に蓄電装置３に蓄電するとともに蓄電装置３に蓄電した電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機１を運転するように制御している。

ここで、温水器７の翌日の給湯量を予測する方法としては、天気予報等の気象情報を提供しているウェブサイト（例えば、気象庁や各地方の地方管区気象台のホームページなど）からインターネット５を経由して取得する翌日の天候（天気予報）や予想気温に基づいて予測する方法がある。また、翌日の必要湯量（熱需要）を予測する方法としては、過去の熱需要の実績並びに天候などの履歴情報に基づいて予測する方法がある。

次に、図７のフローチャートを参照して制御装置４の制御部４０の動作を説明する。

例えば、商用電力系統ＡＣの電気料金体系において電気料金が夜間（深夜）料金に切り替わる時刻（午後１１時）になると、制御部４０はウェブサイトから取得する翌日の天候並びに予想最高気温に基づいて温水器７の翌日の給湯量Ｑ１を予測する（ステップＳ１）とともに、住宅Ｈで翌日に必要とされる湯量（熱需要）Ｑ２を予測する（ステップＳ２）。さらに制御部４０は、予測した翌日の熱需要Ｑ２から翌日の給湯量Ｑ１を減算することで翌日の給湯量の不足分（＝Ｑ２−Ｑ１）を算出し（ステップＳ３）、当該不足分が０か否か、すなわち、熱需要に対する給湯量の不足の有無を判断する（ステップＳ４）。

翌日の給湯量不足有りと判断した場合、制御部４０は、翌日のヒートポンプ給湯機１の成績係数ＣＯＰを予測し、給湯量の不足分を補うためのヒートポンプ給湯機１の必要電力（＝（Ｑ２−Ｑ１）／ＣＯＰ）を算出するとともに、当該必要電力を本日夜間に蓄電装置３に蓄電し、蓄電装置３に蓄電した電力を利用して翌日昼間にヒートポンプ給湯機１を運転する制御を実行する（ステップＳ５）。一方、翌日の給湯量不足無しと判断した場合、制御部４０は、蓄電装置３への蓄電を行わずに制御処理を終了する。

上述のように本実施形態では、制御装置４の制御部４０が、翌日に必要とされる湯量並びに翌日の温水器７の給湯量を予測するとともに、前記必要湯量に対して前記給湯量が不足する場合、不足分の湯量を得るためにヒートポンプ給湯機１が必要とする電力を本日の夜間に蓄電装置３に蓄電するとともに蓄電装置３に蓄電した電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機１を運転するように制御するので、一般に商用電力系統ＡＣの電気料金体系では昼間の電気料金よりも夜間の電気料金の方が低い（安い）ため、翌日の必要湯量に対して温水器７の給湯量の不足分を補うためにヒートポンプ給湯機１を運転する場合、本日の夜間に蓄電装置３に蓄電した電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機１を運転することにより、ヒートポンプ給湯機１の運転コスト（電気料金）を低減することができる。

１ヒートポンプ給湯機
２貯湯タンク
３蓄電装置
４制御装置
ＡＣ商用電力系統

Claims

ヒートポンプ給湯機と、ヒートポンプ給湯機を運転して得られる湯を貯蔵する貯湯タンクと、商用電力系統から給電される交流電力を交流／直流変換して蓄電するとともに蓄電した直流電力を直流／交流変換して給電する蓄電装置と、蓄電装置の蓄電／給電を制御するとともにヒートポンプ給湯機の運転／停止を制御する制御装置とを備え、
制御装置は、蓄電装置における電力変換効率と、本日と翌日のヒートポンプ給湯機の成績係数と、商用電力系統の電気料金体系とに基づいて蓄電装置を蓄電／給電する時間帯並びにヒートポンプ給湯機を運転する時間帯を決定することを特徴とするヒートポンプ給湯システム。
制御装置は、昼間の電気料金よりも夜間の電気料金が低い電気料金体系である場合において、本日夜間の外気温に対応するヒートポンプ給湯機の成績係数を翌日昼間の外気温の予測値に対応するヒートポンプ給湯機の成績係数で除した成績係数割合と、蓄電装置の電力変換効率とを比較し、成績係数割合が電力変換効率未満のときは本日夜間に蓄電装置に蓄電した電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機を運転するように制御し、成績係数割合が電力変換効率以上のときは商用電力系統から給電される電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機を運転するように制御することを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ給湯システム。
ヒートポンプ給湯機と、ヒートポンプ給湯機を運転して得られる湯を貯蔵する貯湯タンクと、商用電力系統から給電される交流電力を交流／直流変換して蓄電するとともに蓄電した直流電力を直流／交流変換して給電する蓄電装置と、太陽光を利用して発電する太陽光発電装置と、蓄電装置の蓄電／給電を制御するとともにヒートポンプ給湯機の運転／停止を制御する制御装置とを備え、
制御装置は、太陽光発電装置の翌日の発電量並びにヒートポンプ給湯機以外の電気機器の電力需要を予測するとともに、前記発電量から前記電力需要を差し引いた余剰分とヒートポンプ給湯機が翌日に必要とする電力量とを比較し、前記余剰分で賄うことができない前記必要電力量の不足分を本日の夜間に蓄電装置に蓄電するように制御することを特徴とするヒートポンプ給湯システム。
ヒートポンプ給湯機と、太陽熱利用温水器と、ヒートポンプ給湯機を運転して得られる湯並びに太陽熱利用温水器で得られる湯を貯蔵する貯湯タンクと、商用電力系統から給電される交流電力を交流／直流変換して蓄電するとともに蓄電した直流電力を直流／交流変換して給電する蓄電装置と、蓄電装置の蓄電／給電を制御するとともにヒートポンプ給湯機の運転／停止を制御する制御装置とを備え、
制御装置は、翌日に必要とされる湯量並びに翌日の太陽熱利用温水器の給湯量を予測するとともに、前記必要湯量に対して前記給湯量が不足する場合、不足分の湯量を得るためにヒートポンプ給湯機が必要とする電力を本日の夜間に蓄電装置に蓄電するとともに蓄電装置に蓄電した電力で翌日昼間にヒートポンプ給湯機を運転するように制御することを特徴とするヒートポンプ給湯システム。