JP6712510B2

JP6712510B2 - 給湯システム

Info

Publication number: JP6712510B2
Application number: JP2016139691A
Authority: JP
Inventors: 小川　純一; 純一小川
Original assignee: Rinnai Corp
Current assignee: Rinnai Corp
Priority date: 2016-07-14
Filing date: 2016-07-14
Publication date: 2020-06-24
Anticipated expiration: 2036-07-14
Also published as: JP2018009748A

Description

本明細書に開示する技術は、給湯システムに関する。

特許文献１に開示されているシステムは、太陽光発電装置が発電した電力と商用電源からの電力とを蓄電する蓄電装置と、蓄電装置に蓄電されている電力を使用して動作可能な機器とを備えている。蓄電装置の電力で動作する機器は例えば水を沸き上げる給湯器である。蓄電装置に電力を供給する商用電源は、一次エネルギーを消費することによって発電している。例えば、商用電源は火力発電所で石炭を消費することによって発電している。

特開２００７−２９５６８０号公報

近年では、環境に配慮して一次エネルギー消費量を少なくすることが求められている。そこで本明細書は、水を沸き上げる際の一次エネルギー消費量を少なくすることができる技術を提供する。

本明細書に開示する給湯システムは、電力供給源で一次エネルギーを消費することによって発電された電力と、太陽光発電装置によって発電された電力とを蓄電する蓄電装置を備えている。また、給湯システムは、水を貯めるタンクと、タンクに貯められている水を蓄電装置に蓄電されている電力を用いて沸き上げるヒートポンプと、ガスの燃焼によって水を加熱するガス加熱装置と、制御装置と、を備えている。制御装置は、電力供給源から蓄電装置に供給される電力に基づいて蓄電装置の蓄電量のうち電力供給源による蓄電量を算出し、算出した電力供給源による蓄電量と、ヒートポンプによってタンク内の水を沸き上げる場合のヒートポンプの消費電力量とに基づいて、ヒートポンプの消費電力量のうち電力供給源が負担する消費電力量を算出し、算出した消費電力量に基づいて、電力供給源で消費された一次エネルギー消費量を算出し、算出した一次エネルギー消費量と、タンクに貯められている水を沸き上げるために必要な熱量とに基づいて、蓄電装置に蓄電されている電力を用いてヒートポンプによってタンク内の水を沸き上げる場合の第１の一次エネルギー消費効率を算出し、算出した第１の一次エネルギー消費効率と、ガスの燃焼によって水を加熱する場合の第２の一次エネルギー消費効率とを比較し、第１の一次エネルギー消費効率が第２の一次エネルギー消費効率より高い場合は、蓄電装置に蓄電されている電力を用いてヒートポンプによってタンク内の水を沸き上げる運転を許可する。

このような構成によれば、水を沸き上げる際に、電力供給源から前記蓄電装置に供給される電力に基づいて、所定の手順に沿って第１の一次エネルギー消費効率を算出している。そして、第１の一次エネルギー消費効率が第２の一次エネルギー消費効率より高い場合は、ヒートポンプによってタンク内の水を沸き上げることができる。そのため、一次エネルギー消費効率が比較的高い状態で水を沸き上げることができる。これによって、水を沸き上げる際の一次エネルギー消費量を少なくすることができる。

実施例に係る給湯システム１の構成を模式的に示す図。実施例に係る給湯器２の構成を模式的に示す図。実施例に係る給湯システム１における制御処理を示すフローチャート。

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）制御装置は、所定の沸き上げ時刻における第１の一次エネルギー消費効率と第２の一次エネルギー消費効率とを比較してもよい。

このような構成によれば、ヒートポンプによる沸き上げを実行することができるか否かを所定の沸き上げ時刻に合わせて判断することができる。

（実施例）
図１は、本実施例に係る給湯システム１の構成を示している。図１に示すように、給湯システム１は、太陽光発電装置１１４と、発電機１１３（電力供給源の一例）と、蓄電装置１１６と、給湯器２と、電力管理装置１９２（制御装置の一例）を備えている。

太陽光発電装置１１４は、太陽光を受光することによって発電する装置である。太陽光発電装置１１４は、パワーコンディショナ１１８を介して、蓄電装置１１６に接続されている。太陽光発電装置１１４が発電した電力が蓄電装置１１６に蓄電される。

発電機１１３は、一次エネルギーを消費することによって発電する装置である。発電機１１３は、例えばガソリンを燃料にして発電する。発電機１１３は、パワーコンディショナ１１８を介して、蓄電装置１１６に接続されている。発電機１１３が発電した電力が蓄電装置１１６に蓄電される。

パワーコンディショナ１１８は、商用電源１１０（電力供給源の他の一例）に接続されている。また、パワーコンディショナ１１８は、給湯器２に接続されている。商用電源１１０は、一次エネルギーを消費することによって発電している。例えば、商用電源１１０は火力発電所で石炭を消費することによって発電している。商用電源１１０は、パワーコンディショナ１１８を介して、蓄電装置１１６に接続されている。商用電源１１０が発電した電力が蓄電装置１１６に蓄電される。パワーコンディショナ１１８は、商用電源１１０からの交流電力を直流電力に変換して蓄電装置１１６に供給することができる。パワーコンディショナ１１８は、蓄電装置１１６からの直流電力を交流電力に変換して給湯器２に供給することができる。

蓄電装置１１６は、パワーコンディショナ１１８を介して供給される電力を蓄電する装置である。蓄電装置１１６は、太陽光発電装置１１４から供給される電力と、発電機１１３から供給される電力と、商用電源１１０から供給される電力を蓄電することができる。また、蓄電装置１１６は、蓄電している電力をパワーコンディショナ１１８を介して給湯器２に供給することができる。

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、外部のネットワークと接続可能である。また、電力管理装置１９２は、パワーコンディショナ１１８と給湯器２に接続されており、各種の情報を送受信することができる。電力管理装置１９２は、パワーコンディショナ１１８と給湯器２の動作を制御することができる。電力管理装置１９２は、太陽光発電装置１１４からパワーコンディショナ１１８を介して蓄電装置１１６に供給される電力を監視することができる。また、電力管理装置１９２は、発電機１１３からパワーコンディショナ１１８を介して蓄電装置１１６に供給される電力を監視することができる。さらに、電力管理装置１９２は、商用電源１１０からパワーコンディショナ１１８を介して蓄電装置１１６に供給される電力を監視することができる。また、電力管理装置１９２は、蓄電装置１１６に蓄電されている電力の蓄電量を監視することができる。

次に、給湯器２の構成について説明する。図２は、本実施例に係る給湯器２の構成を示している。図２に示すように、給湯器２は、給湯系統１０４と、ヒートポンプ系統１０６と、制御装置１００とを備えている。

ヒートポンプ系統１０６は、ヒートポンプ５０と、熱交換器５８とを備える。ヒートポンプ５０は、冷媒（例えば、Ｒ３２等）を循環させるための冷媒循環路５２と、熱交換器（蒸発器）５４と、ファン５６と、圧縮機６２と、膨張弁６０とを備えている。冷媒循環路５２は、熱交換器５８内を通過している。また、熱交換器５４と、圧縮機６２と、膨張弁６０とは、冷媒循環路５２内に設置されている。上記の構成を備えるヒートポンプ５０の動作について説明する。圧縮機６２が動作することにより、冷媒循環路５２内の冷媒は、圧縮機６２で加圧されて高温高圧の気相状態になる。圧縮機６２で加圧されて高温高圧の気相状態となった冷媒は、熱交換器５８に送り込まれ、タンク水循環路２０内の水と熱交換によって冷却されて凝縮し、液相状態となる。熱交換器５８で冷却されて液相状態となった冷媒は、膨張弁６０に送られ、膨張弁６０で減圧されて低温低圧の液相状態となる。低温低圧の液相状態の冷媒は、熱交換器５４において、ファン５６で送風される外気との熱交換によって加熱されて蒸発し、気相状態となる。気相状態となった冷媒は、圧縮機６２に戻されて再び加圧される。従って、ヒートポンプ５０を動作させることにより、熱交換器５８を通過する冷媒循環路５２内に高温高圧の冷媒を送り込むことができるようになる。

給湯系統１０４は、タンク１０と、タンク水循環路２０と、水道水導入路２４と、供給路３６と、バーナ加熱装置８１（ガス加熱装置の一例）を備える。

タンク１０は、ヒートポンプ５０によって加熱された温水を貯える。タンク１０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。タンク１０内には満水まで水が貯留されている。タンク１０には、サーミスタ１２、１４、１６、１８がタンク１０の高さ方向に略均等間隔で取り付けられている。各サーミスタ１２、１４、１６、１８は、その取付位置の水の温度を測定する。

タンク水循環路２０は、上流端がタンク１０の下部に接続されており、下流端がタンク１０の上部に接続されている。タンク水循環路２０には、循環ポンプ２２が介装されている。循環ポンプ２２は、タンク水循環路２０内の水を上流側から下流側へ送り出す。また、上述したように、タンク水循環路２０は、熱交換器５８を通過している。そのため、ヒートポンプ５０を動作させると、タンク水循環路２０内の水が熱交換器５８で加熱される。従って、循環ポンプ２２とヒートポンプ５０を動作させると、タンク１０の下部の水が熱交換器５８に送られて加熱され、加熱された水がタンク１０の上部に戻される。タンク水循環路２０は、タンク１０に蓄熱するための水路である。

水道水導入路２４は、上流端が水道水供給源３２に接続されている。水道水導入路２４の下流側は、第１導入路２４ａと第２導入路２４ｂに分岐している。第１導入路２４ａの下流端は、タンク１０の下部に接続されている。第２導入路２４ｂの下流端は、供給路３６の途中に接続されている。接続部には、第１導入路２４ａ（即ち供給路３６）を流れる水の流量と第２導入路２４ｂを流れる水の流量の比率を調整する混合弁３６ａが配置されている。第１導入路２４ａには、逆止弁２６が介装されている。第２導入路２４ｂには、逆止弁２８と水量センサ３０が介装されている。水量センサ３０は、第２導入路２４ｂ内を流れる水道水の流量を検出する。

供給路３６は、上流端がタンク１０の上部に接続されている。上述したように、供給路３６の途中には、水道水導入路２４の第２導入路２４ｂが接続されている。第２導入路２４ｂとの接続部より上流側の供給路３６には、水量センサ３４が介装されている。水量センサ３４は、タンク１０から供給路３６内に流入する水の流量を検出する。第２導入路２４ｂとの接続部より下流側の供給路３６には、バーナ加熱装置８１が介装されている。バーナ加熱装置８１は、供給路３６内の水を加熱する。供給路３６の下流端は給湯栓３８に接続されている。供給路３６には、バーナ加熱装置８１をバイパスする流路であるバイパス路３６ｂが設けられている。また、バイパス路３６ｂには、バイパス路３６ｂの開度を調整するためのバイパス制御弁３６ｃが介装されている。

制御装置１００は、給湯系統１０４及びヒートポンプ系統１０６と電気的に接続されており、各構成要素の動作を制御する。制御装置１００は、電力管理装置１９２と電気的に接続されており、電力管理装置１９２との間で送受信される情報に基づいて、各構成要素の動作を制御することができる。

（給湯器の動作）
次いで、本実施例の給湯器２の動作について説明する。給湯器２は、沸き上げ運転と給湯運転を実行することができる。以下、各運転について説明する。

（沸き上げ運転）
沸き上げ運転は、ヒートポンプ５０で生成した熱により、タンク１０内の水を加熱する運転である。制御装置１００によって沸き上げ運転の実行が指示されると、ヒートポンプ５０が動作を開始するとともに、循環ポンプ２２が回転する。

ヒートポンプ５０が動作することにより、熱交換器５８を通過する冷媒循環路５２内に高温高圧の気相状態の冷媒が送り込まれる。また、循環ポンプ２２が回転すると、タンク水循環路２０内をタンク１０内の水が循環する。即ち、タンク１０の下部に存在する水がタンク水循環路２０内に導入され、導入された水が熱交換器５８を通過する際に、冷媒循環路５２内の冷媒の熱によって加熱され、加熱された水がタンク１０の上部に戻される。これにより、タンク１０に高温の水が貯められる。タンク１０の上部には、高温の水の層が形成され、下部には、低温の水の層が形成される。

（給湯運転）
給湯運転は、タンク１０内の水を給湯栓３８に供給する運転である。給湯運転は、上記の沸き上げ運転中にも実行することができる。給湯栓３８が開かれると、制御装置１００は、混合弁３６ａを開く。すると、水道水供給源３２からの水圧によって、水道水導入路２４（第１導入路２４ａ）からタンク１０の下部に水道水が流入する。同時に、タンク１０上部の温水が、供給路３６を介して給湯栓３８に供給される。

制御装置１００は、タンク１０から供給路３６に供給される水の温度（即ち、サーミスタ１２の検出温度）が、給湯設定温度より高い場合には、混合弁３６ａを調整して、第２導入路２４ｂから供給路３６に水道水を導入する。従って、タンク１０から供給された水と第２導入路２４ｂから供給された水道水とが、供給路３６内で混合される。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される水の温度が、給湯設定温度と一致するように、混合弁３６ａの開度比率を調整する。一方、制御装置１００は、タンク１０から供給路３６に供給される水の温度が、給湯設定温度より低い場合には、バーナ加熱装置８１を動作させる。従って、供給路３６を通過する水がバーナ加熱装置８１によって加熱される。加熱された水は、バイパス制御弁３６ｃで開度調整されたバイパス路３６ｂからの水と混合されて、給湯栓３８に供給される。制御装置１００は、給湯栓３８に供給される水の温度が、給湯設定温度と一致するように、バーナ加熱装置８１の出力を制御する。

上記のように、給湯システム１の給湯器２では、沸き上げ運転の際にヒートポンプ５０によって水を加熱する。また、給湯運転の際にバーナ加熱装置８１によって水を加熱する場合がある。ヒートポンプ５０では、蓄電装置１１６に蓄電されている電力を用いて水を加熱する。蓄電装置１１６には、太陽光発電装置１１４と商用電源１１０と発電機１１３から電力が供給されている。太陽光発電装置１１４では、自然エネルギー（太陽光）によって発電するので、一次エネルギーを消費していない。一方、商用電源１１０と発電機１１３では、一次エネルギーを消費している。また、バーナ加熱装置８１では、ガスの燃焼によって水を加熱するので一次エネルギーを消費している。

水を沸き上げる際に、ヒートポンプ５０による一次エネルギー消費量とバーナ加熱装置８１による一次エネルギー消費量を考慮することによって給湯システム１での一次エネルギー消費量を少なくすることができる。そこで、給湯システム１では以下の制御処理を実行する。

図３は、給湯システム１における制御処理を示している。図３に示すように、Ｓ１１では、電力管理装置１９２が、太陽光発電装置１１４から蓄電装置１１６に供給される電力ｐ１［ｋＷ］を測定する。太陽光発電装置１１４から蓄電装置１１６に供給される電力は、自然エネルギー（太陽光）によって発電された電力である。この電力は、一次エネルギーを消費せずに発電された電力である。

続くＳ１２では、電力管理装置１９２が、商用電源１１０から蓄電装置１１６に供給される電力ｐ２［ｋＷ］を測定する。商用電源１１０から蓄電装置１１６に供給される電力は、例えば石炭を消費することによって発電された電力である。この電力は、一次エネルギーを消費して発電された電力である。

続くＳ１３では、電力管理装置１９２が、発電機１１３から蓄電装置１１６に供給される電力ｐ３［ｋＷ］を測定する。発電機１１３から蓄電装置１１６に供給される電力は、例えばガソリンを消費することによって発電された電力である。この電力は、一次エネルギーを消費して発電された電力である。

続くＳ１４では、電力管理装置１９２が、蓄電装置１１６に蓄電されている電力の蓄電量Ｂ［ｋＷｈ］を測定する。蓄電装置１１６には、一次エネルギーを消費せずに発電された電力（太陽光発電装置１１４からの電力）と、一次エネルギーを消費して発電された電力（商用電源１１０と発電機１１３からの電力）が蓄電されている。

続くＳ１５では、電力管理装置１９２が、蓄電装置１１６の蓄電量Ｂ［ｋＷｈ］のうち、商用電源１１０から蓄電装置１１６に供給される電力ｐ２による蓄電量Ｃ［ｋＷｈ］を算出する。電力管理装置１９２は、商用電源１１０から蓄電装置１１６に供給される電力ｐ２を所定時間にわたって積分した積分値を算出する。電力ｐ２の積分値が商用電源１１０による蓄電量Ｃ［ｋＷｈ］に相当する。

続くＳ１６では、電力管理装置１９２が、蓄電装置１１６の蓄電量Ｂ［ｋＷｈ］のうち、発電機１１３から蓄電装置１１６に供給される電力ｐ３による蓄電量Ｄ［ｋＷｈ］を算出する。電力管理装置１９２は、発電機１１３から蓄電装置１１６に供給される電力ｐ３を所定時間にわたって積分した積分値を算出する。電力ｐ３の積分値が発電機１１３による蓄電量Ｄ［ｋＷｈ］に相当する。

続くＳ１７では、電力管理装置１９２が、タンク１０内の水を沸き上げるために必要な熱量Ｑ［ｋＷｈ］を算出する。例えば、タンク１０の容量をＭ［Ｌ（リットル）］とする。また、タンク１０内の水の全量（Ｍ［Ｌ］）がＩ℃（例えば２０℃）であるとする。また、タンク１０内の水の全量（Ｍ［Ｌ］）をＨ℃（例えば４０℃）に沸き上げるとする。この場合、タンク１０内の水を沸き上げるために必要な熱量Ｑ［ｋＷｈ］＝容量Ｍ×（Ｈ℃−Ｉ℃）である。

続くＳ１８では、電力管理装置１９２が、Ｓ１７で算出した熱量Ｑ［ｋＷｈ］と、ヒートポンプ５０のエネルギー消費効率ＣＯＰ_ＨＰとに基づいて、ヒートポンプ５０によってタンク１０内の水を沸き上げる場合にヒートポンプ５０が消費する消費電力量Ｒ［ｋＷｈ］を算出する。具体的には、ヒートポンプ５０の消費電力量Ｒ［ｋＷｈ］＝熱量Ｑ／ＣＯＰ_ＨＰである。なお、ヒートポンプ５０のエネルギー消費効率ＣＯＰ_ＨＰは、製品によって予め算出されている値である。

続くＳ１９では、電力管理装置１９２が、蓄電装置１１６に蓄電されている電力を用いてヒートポンプ５０によってタンク１０内の水を沸き上げる場合に、ヒートポンプ５０の消費電力量Ｒ［ｋＷｈ］のうち、商用電源１１０が負担する消費電力量Ｊ［ｋＷｈ］を算出する。電力管理装置１９２は、蓄電装置１１６の蓄電量Ｂ［ｋＷｈ］のうち商用電源１１０による蓄電量Ｃ［ｋＷｈ］の比率に基づいて商用電源１１０が負担する消費電力量Ｊ［ｋＷｈ］を算出する。具体的には、商用電源１１０が負担する消費電力量Ｊ［ｋＷｈ］＝ヒートポンプ５０の消費電力量Ｒ×蓄電量Ｃ／蓄電量Ｂである。

続くＳ２０では、電力管理装置１９２が、蓄電装置１１６に蓄電されている電力を用いてヒートポンプ５０によってタンク１０内の水を沸き上げる場合に、ヒートポンプ５０の消費電力量Ｒ［ｋＷｈ］のうち、発電機１１３が負担する消費電力量Ｋ［ｋＷｈ］を算出する。電力管理装置１９２は、蓄電装置１１６の蓄電量Ｂ［ｋＷｈ］のうち発電機１１３による蓄電量Ｄ［ｋＷｈ］の比率に基づいて商用電源１１０が負担する消費電力量Ｋ［ｋＷｈ］を算出する。具体的には、発電機１１３が負担する消費電力量Ｋ［ｋＷｈ］＝ヒートポンプ５０の消費電力量Ｒ×蓄電量Ｄ／蓄電量Ｂである。

続くＳ２１では、電力管理装置１９２が、商用電源１１０で消費された一次エネルギー消費量Ｅ［ｋＷｈ］を算出する。電力管理装置１９２は、上記の商用電源１１０が負担する消費電力量Ｊ［ｋＷｈ］に基づいて、商用電源１１０による一次エネルギー消費量Ｅ［ｋＷｈ］を算出する。電力管理装置１９２は、商用電源１１０での発電効率ａ［％］と蓄電装置１１６での蓄電効率ｃ［％］を用いて一次エネルギー消費量Ｅ［ｋＷｈ］を算出する。具体的には、一次エネルギー消費量Ｅ［ｋＷｈ］＝消費電力量Ｊ／（発電効率ａ／１００）／（蓄電効率ｃ／１００）である。商用電源１１０での発電効率ａ［％］は、例えば火力発電所で発電するときの効率であり、一例としては４０％である。蓄電装置１１６での蓄電効率ｃ［％］は、充放電するときの効率であり、一例としては７０％である。

続くＳ２２では、電力管理装置１９２が、発電機１１３で消費された一次エネルギー消費量Ｆ［ｋＷｈ］を算出する。電力管理装置１９２は、上記の発電機１１３が負担する消費電力量Ｋ［ｋＷｈ］に基づいて、発電機１１３による一次エネルギー消費量Ｆ［ｋＷｈ］を算出する。電力管理装置１９２は、発電機１１３での発電効率ｂ［％］と蓄電装置１１６での蓄電効率ｃ［％］を用いて一次エネルギー消費量Ｆ［ｋＷｈ］を算出する。具体的には、一次エネルギー消費量Ｆ［ｋＷｈ］＝消費電力量Ｋ／（発電効率ｂ／１００）／（蓄電効率ｃ／１００）である。発電機１１３での発電効率ｂ［％］は、発電機１１３で発電するときの効率であり、一例としては６０％である。

続くＳ２３では、電力管理装置１９２が、商用電源１１０での一次エネルギー消費量Ｅ［ｋＷｈ］と発電機１１３での一次エネルギー消費量Ｆ［ｋＷｈ］の合計Ｇ［ｋＷｈ］を算出する。すなわち、合計一次エネルギー消費量Ｇ［ｋＷｈ］＝一次エネルギー消費量Ｅ＋一次エネルギー消費量Ｆである。

続くＳ２４では、電力管理装置１９２が、ヒートポンプ５０によってタンク１０内の水を沸き上げる場合の第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１を算出する。電力管理装置１９２は、上記の合計一次エネルギー消費量Ｇ［ｋＷｈ］と、上記のＳ１７で算出した熱量Ｑ［ｋＷｈ］とに基づいて、第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１を算出する。具体的には、第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１＝熱量Ｑ／合計一次エネルギー消費量Ｇである。

続くＳ２５では、電力管理装置１９２が、上記の第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１と、バーナ加熱装置８１によって水を加熱する場合の第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２とを比較する。第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２は、ガスの燃焼によって水を加熱する場合のＣＯＰであり、使用する給湯器２の製品によって予め算出されている値である。電力管理装置１９２は、第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１が第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２より高い場合は、Ｓ２５でＹｅｓと判断してＳ２６に進む。一方、電力管理装置１９２は、第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１が第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２以下である場合は、Ｓ２５でＮｏと判断してＳ２６をスキップして処理を終了する。

Ｓ２６では、電力管理装置１９２が、沸き上げ運転を許可する。これによって、タンク１０内の水をヒートポンプ５０によって沸き上げることができる。制御装置１００によって沸き上げ運転の実行が指示されるとヒートポンプ５０が動作する。

以上、給湯システム１の構成と動作について説明した。上記の説明から明らかなように、給湯システム１は、蓄電装置１１６を備えている。蓄電装置１１６は、商用電源１１０と発電機１１３で一次エネルギーを消費することによって発電された電力と、太陽光発電装置１１４によって発電された電力とを蓄電する。また、給湯システム１は、水を貯めるタンク１０と、タンク１０に貯められている水を沸き上げるヒートポンプ５０とを備えている。ヒートポンプ５０は、蓄電装置１１６に蓄電されている電力を用いて動作する。また、給湯システム１は、ガスの燃焼によって水を加熱するバーナ加熱装置８１と、電力管理装置１９２と、を備えている。電力管理装置１９２は、商用電源１１０と発電機１１３から蓄電装置１１６に供給される電力ｐ２、ｐ３に基づいて蓄電装置１１６の蓄電量Ｄのうち商用電源１１０と発電機１１３による蓄電量Ｃ，Ｄを算出する。また、電力管理装置１９２は、算出した商用電源１１０と発電機１１３による蓄電量Ｃ，Ｄと、ヒートポンプ５０によってタンク１０内の水を沸き上げる場合のヒートポンプ５０の消費電力量Ｒとに基づいて、ヒートポンプ５０の消費電力量Ｒのうち商用電源１１０と発電機１１３が負担する消費電力量Ｊ，Ｋを算出する。そして電力管理装置１９２は、算出した消費電力量に基づいて、商用電源１１０と発電機１１３で消費された一次エネルギー消費量Ｅ及びＦを算出する。すなわち、電力管理装置１９２は、一次エネルギーを消費する電力供給源の合計一次エネルギー消費量Ｇを算出する。また、電力管理装置１９２は、算出した合計一次エネルギー消費量Ｇと、タンク１０に貯められている水を沸き上げるために必要な熱量Ｑとに基づいて、蓄電装置１１６に蓄電されている電力を用いてヒートポンプ５０によってタンク１０内の水を沸き上げる場合の第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１を算出する。そして、電力管理装置１９２は、算出した第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１と、ガスの燃焼によって水を加熱する場合の第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２とを比較し、第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１が第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２より高い場合は、蓄電装置１１６に蓄電されている電力を用いてヒートポンプ５０によってタンク１０内の水を沸き上げる運転を許可する。

このような構成によれば、第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１が第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２より高い場合は、ヒートポンプ５０によってタンク１０内の水を沸き上げることができる。そのため、一次エネルギー消費効率が比較的高い状態で水を沸き上げることができる。これによって、水を沸き上げる際の一次エネルギー消費量を少なくすることができる。

一方、第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１が第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２以下の場合は、ヒートポンプ５０によってタンク１０内の水を沸き上げることができない。そのため、タンク１０内の水の温度が高くならない。この場合は、給湯運転の際に、バーナ加熱装置８１が水を加熱することになるが、第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２が第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１以上なので、一次エネルギー消費効率が比較的高い状態で水を加熱することができる。すなわち、ガスの燃焼によって水を加熱する場合の第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２が比較的高いときにバーナ加熱装置８１によって水を加熱することができる。これによって、水を加熱する際の一次エネルギー消費量を少なくすることができる。

以上、一実施例について説明したが、具体的な態様は上記実施例に限定されるものではない。例えば、電力管理装置１９２が第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１と第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２を比較するタイミングは特に限定されるものではない。電力管理装置１９２は、所定の沸き上げ時刻における第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１と第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２を比較してもよい。例えば、日中の沸き上げ時刻と夜間の沸き上げ時刻のそれぞれにおける第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１と第２の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ２を比較してもよい。日中では、自然エネルギー（太陽光）によって発電された電力が多くなるので、第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１が高くなる。一方、夜間では、自然エネルギー（太陽光）によって発電された電力が多くなるので、第１の一次エネルギー消費効率ＣＯＰ１が低くなる。このような構成によれば、電力管理装置１９２が所定の沸き上げ時刻において比較を行うので、定期的に比較を行うことができる。また、ヒートポンプ５０による沸き上げを実行することができるか否かを所定の沸き上げ時刻に合わせて判断することができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、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。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。

１：給湯システム
２：給湯器
１０：タンク
１２：サーミスタ
１４：サーミスタ
１６：サーミスタ
１８：サーミスタ
２０：タンク水循環路
２２：循環ポンプ
２４：水道水導入路
２４ａ：第１導入路
２４ｂ：第２導入路
２６：逆止弁
２８：逆止弁
３０：水量センサ
３２：水道水供給源
３４：水量センサ
３６：供給路
３６ａ：混合弁
３６ｂ：バイパス路
３６ｃ：バイパス制御弁
３８：給湯栓
５０：ヒートポンプ
５２：冷媒循環路
５４：熱交換器
５６：ファン
５８：熱交換器
６０：膨張弁
６２：圧縮機
８１：バーナ加熱装置
１００：制御装置
１０４：給湯系統
１０６：ヒートポンプ系統
１１０：商用電源
１１３：発電機
１１４：太陽光発電装置
１１６：蓄電装置
１１８：パワーコンディショナ
１９２：電力管理装置

Claims

電力供給源で一次エネルギーを消費することによって発電された電力と、太陽光発電装置によって発電された電力とを蓄電する蓄電装置と、
水を貯めるタンクと、
前記タンクに貯められている水を前記蓄電装置に蓄電されている電力を用いて沸き上げるヒートポンプと、
ガスの燃焼によって水を加熱するガス加熱装置と、
制御装置と、を備えており、
前記制御装置は、前記電力供給源から前記蓄電装置に供給される電力に基づいて前記蓄電装置の蓄電量のうち前記電力供給源による蓄電量を算出し、算出した前記電力供給源による蓄電量と、前記ヒートポンプによって前記タンク内の水を沸き上げる場合の前記ヒートポンプの消費電力量とに基づいて、前記ヒートポンプの消費電力量のうち前記電力供給源が負担する消費電力量を算出し、算出した消費電力量に基づいて、前記電力供給源で消費された一次エネルギー消費量を算出し、算出した一次エネルギー消費量と、前記タンク内の水を沸き上げるために必要な熱量とに基づいて、前記蓄電装置に蓄電されている電力を用いて前記ヒートポンプによって前記タンク内の水を沸き上げる場合の第１の一次エネルギー消費効率を算出し、算出した第１の一次エネルギー消費効率と、ガスの燃焼によって水を加熱する場合の第２の一次エネルギー消費効率とを比較し、第１の一次エネルギー消費効率が第２の一次エネルギー消費効率より高い場合は、前記蓄電装置に蓄電されている電力を用いて前記ヒートポンプによって前記タンク内の水を沸き上げる運転を許可する給湯システム。
前記制御装置は、所定の沸き上げ時刻における第１の一次エネルギー消費効率と第２の一次エネルギー消費効率とを比較する、請求項１に記載の給湯システム。