JP7455726B2 - 太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置 - Google Patents

Description

この発明は、太陽光発電による電力を用いた沸上運転を行う太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置に関するものである。

従来よりこの種の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置においては、特許文献１記載のように、気象情報に基づき、日照条件が良好な晴天予報の場合等には太陽光発電装置が太陽光を受光して発電を行い、貯湯式給湯装置がこの発電された電力を用いて貯湯タンク内の湯水を加熱する昼間沸上運転を行うものがあった。

特開２０１３－１１０９５１号公報

このように太陽光発電による電力を用いた沸上運転を行う場合、少なくとも発電電力値がある程度大きい必要がある。具体的には、例えば、所望日の翌日の太陽光発電装置での発電電力予測値から貯湯式給湯装置を除く電気負荷の消費する負荷消費電力予測値を差し引いた余剰電力の予測値が、貯湯式給湯装置の消費する装置消費電力の予測値以上となるときに、前記太陽光発電装置からの電力による前記沸上運転を実行することができる。

その場合、前記翌日の昼間帯における太陽光発電を利用した沸上運転での沸上量が見込まれる分、昼間帯以外の夜間帯においてシステム外から購入する電力を使用して実行される夜間沸上運転での沸上量（買電沸上量）を減らすことができ、コスト低減を図ることができる。その際、例えば、前記昼間帯においては太陽光発電を利用した沸上運転を実行可能な制御態様とし、前記夜間帯においては太陽光発電を利用せず前記した購入電力による沸上運転を行う制御態様とすることができる。

ここで、発電電力の予測に用いられる気象情報は、通常、所定の時間区分ごとに、「晴れ予報」「曇り予報」「雨予報」等の態様で発せられることが多い。雨天予報の場合は太陽光発電装置での発電がほとんど期待できないことから、昼間沸上運転を行わずに通常の夜間沸上運転を行えば足りる。これに対して曇り予報の場合は、いわゆる薄曇り等のときにはある程度の日照が確保できるため太陽光発電装置での発電を期待できる可能性があるが、雨雲のときには発電量をほとんど期待できない可能性がある。

そのため、上記従来のものにおいて、例えば曇り予報の場合に、一律に昼間沸上運転を行うこととすると雨雲等の場合には発電量が足りずに買電となってコスト高を招く恐れがあり、逆に一律に昼間沸上運転を行わないこととすると薄曇り等の場合に十分な発電量があるのに活用できず無駄が生じる恐れがある、という問題があった。

上記課題を解決するために、本発明の請求項１では、湯水を貯湯する貯湯タンク、前記湯水の加熱を行う加熱手段を備え、太陽光発電装置と連携しつつ、前記加熱手段が前記貯湯タンク内の湯水を加熱する沸上運転を行う太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置において、晴天情報を有する第１気象情報、雨天情報を有する第２気象情報、曇天情報を有する第３気象情報、を含む複数の気象情報のうちいずれかに分類される、所望日の翌日における所定の時間区分ごとの翌日気象情報を取得する気象情報取得手段と、前記翌日の所定の夜間帯を除く昼間帯のうち、前記太陽光発電装置からの電力を用いた昼間沸上運転の実行を前記太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置が許容する許容時間帯を取得する許容時間帯取得手段と、前記気象情報取得手段により取得された前記翌日気象情報に基づき、前記許容時間帯が、前記複数の気象情報のうちいずれに該当するかを判定する気象情報判定手段と、前記太陽光発電装置の発電容量が、相対的に大きな第１容量範囲、若しくは、相対的に小さな第２容量範囲、を含む複数の容量範囲のいずれかに含まれるか否かを判定する容量判定手段と、前記気象情報判定手段による判定結果、及び、前記容量判定手段による判定結果、に応じて、前記昼間沸上運転の有無、若しくは、実際に前記昼間沸上運転を行う実運転時間帯、を調整するように、前記加熱手段の前記沸上運転を制御する沸上制御手段と、を有するものである。

また、請求項２では、前記沸上制御手段は、前記許容時間帯が前記第１気象情報に該当する場合には、前記発電容量が複数の容量範囲のいずれかに含まれるかに関わらず、当該許容時間帯に前記昼間沸上運転を行うとともに、当該昼間沸上運転による沸上容量の分と同じ容量を未加熱のまま残して前記夜間帯における夜間沸上運転を完了するように、前記加熱手段を制御し、前記許容時間帯が前記第２気象情報に該当する場合には、前記発電容量が複数の容量範囲のいずれかに含まれるかに関わらず、当該許容時間帯における前記昼間沸上運転を行うことなく前記夜間帯において前記夜間沸上運転を実行するように、前記加熱手段を制御し、前記許容時間帯が前記第３気象情報に該当する場合には、前記発電容量が前記第１容量範囲に含まれるときは、当該許容時間帯に前記昼間沸上運転を行うとともに、当該昼間沸上運転による沸上容量の分と同じ容量を未加熱のまま残して前記夜間帯における夜間沸上運転を完了するように、前記加熱手段を制御し、かつ、前記発電容量が前記第２容量範囲に含まれるときは、当該許容時間帯における前記昼間沸上運転を行うことなく前記夜間帯において前記夜間沸上運転を実行するように、前記加熱手段を制御するものである。

また、請求項３では、前記容量判定手段は、前記発電容量が、前記第１容量範囲、前記第２容量範囲、及び、前記第１容量範囲よりも小さく前記第２容量範囲よりも大きな第３容量範囲のうち、いずれかに含まれるか否かを判定し、前記沸上制御手段は、前記発電容量が前記第３容量範囲に含まれ、前記許容時間帯が前記第３気象情報に該当する場合には、前記許容時間帯の前に隣接する前隣接時間帯及び当該許容時間帯の後に隣接する後隣接時間帯における前記翌日気象情報の内容に応じて、前記昼間沸上運転の有無、若しくは、前記実運転時間帯、を調整するものである。

また、請求項４では、前記沸上制御手段は、前記発電容量が前記第３容量範囲に含まれ、かつ、前記許容時間帯が前記第３気象情報に該当し、かつ、前記前隣接時間帯または前記後隣接時間帯が前記第２気象情報に該当する場合、前記許容時間帯における前記昼間沸上運転を行うことなく前記夜間帯において前記夜間沸上運転を実行するように、前記加熱手段を制御するものである。

また、請求項５では、前記沸上制御手段は、前記発電容量が前記第３容量範囲に含まれ、かつ、前記許容時間帯が前記第３気象情報に該当し、かつ、前記前隣接時間帯及び前記後隣接時間帯が前記第２気象情報に該当しない場合、前記許容時間帯に前記昼間沸上運転を行い、かつ、当該昼間沸上運転による沸上容量の分と同じ容量を未加熱のまま残して前記夜間帯における夜間沸上運転を完了するように、前記加熱手段を制御するものである。

また、請求項６では、前記許容時間帯取得手段は、前記許容時間帯として、前記昼間沸上運転を行うように指定された指定運転時間帯を取得する指定時間帯取得手段であり、前記気象情報判定手段は、前記指定運転時間帯が、前記複数の気象情報のうちいずれに該当するかを判定するものである。

この発明の請求項１によれば、所望日の翌日における所定時間区分ごとの翌日気象情報が気象情報取得手段により取得され、昼間沸上運転の実行を許容する許容時間帯が複数の気象情報のうちどれに分類されるかが気象情報判定手段により判定される。そして、沸上制御手段が、気象情報判定手段の判定結果に応じて加熱手段の沸上運転を制御する。これにより、許容時間帯が、主に晴天に対応する第１気象情報に該当するのか、主に雨天に対応する第２気象情報に該当するのか、主に曇天に対応する第３気象情報に該当するのか、等に応じて、加熱手段に対する制御を細かく切り替えることができる。

ここで、太陽光発電装置においては、同じ発電率であっても、その発電容量が大きいか小さいかに応じて発電電力値が異なる。太陽光発電装置の発電容量が比較的大きい場合には、発電率があまり大きくない場合であってもトータルの発電量をある程度確保できるため、前記余剰電力を前記装置消費電力以上に確保することができる。これに対し、太陽光発電装置の発電容量が比較的小さい場合には、発電率があまり大きくない場合にはトータルの発電量が小さくなってしまうため、前記余剰電力を確保することができなくなる。したがって、特に発電率が大きくなりにくい曇り空の場合には、昼間沸上運転の実行・不実行等に係わる判断において、太陽光発電装置が大容量であるか小容量であるかが非常に重要である。

そこで請求項１によれば、前記太陽光発電装置の前記発電容量が、複数の容量範囲（相対的に大きな第１容量範囲、相対的に小さな第２容量範囲を含む）のうちいずれに含まれるのかが容量判定手段により判定される。そして、沸上制御手段は、その容量判定手段の判定結果にも応じて加熱手段の沸上運転を制御する。これにより、許容時間帯が第３気象情報に該当する場合には、加熱手段に対する制御をさらに細かく切り替え、昼間沸上運転の実行・不実行等に係わる判断を適切に行うことができる。これにより、買電となるリスクを回避しつつ、曇り予報であっても太陽光による発電量を利用して沸き上げを行うことができる。

また、請求項２によれば、許容時間帯に晴天が予想されている場合は、少なくとも当該許容時間帯において強い日照を得ることができるため、例えば発電容量が比較的小さかったとしてもある程度の発電量を確保できる可能性が高い。逆に許容時間帯に雨天が予想されている場合は、少なくとも当該許容時間帯においてほとんど日照を得ることができないため、例えば発電容量が比較的大きかったとしても発電量を確保できる可能性は低い。

そこで請求項２によれば、許容時間帯が前記第１気象情報に該当する場合には、当該許容時間帯に前記昼間沸上運転を行い、その昼間沸上運転の沸上容量の分を差し引いた夜間沸上運転を行うようにする。これにより、太陽光による発電量を確実に利用して沸き上げを行うことができる。

また許容時間帯が第２気象情報に該当する場合には、当該許容時間帯に前記昼間沸上運転を行わず、その昼間沸上運転の沸上容量の分を見込まない通常の夜間沸上運転を行うようにする。これにより、昼間帯においてコスト高を招く買電となるリスクを回避することができる。

また、請求項３によれば、発電容量が前記第３容量範囲に含まれ、許容時間帯が、主に曇天に対応する第３気象情報に該当する場合は、前記許容時間帯の前後に隣接する前隣接時間帯又は後隣接時間帯における前記翌日気象情報の内容に応じ、適宜、昼間沸上運転の有無を切り替えたり実運転時間帯を変更したり等の調整を行うようにする。すなわち、太陽光発電装置の発電容量が大きくもなく小さくもなく中程度である場合は、前記許容時間帯に曇天が予想されるときに一律な制御とせず、前後の時間帯の気象情報に基づき、当該許容時間帯がどのような曇り空であるかを見極めた上で、細かい沸上制御を実施する。これにより、買電となるリスクを回避しつつ、曇り予報であっても太陽光による発電量を利用して沸き上げを行うことができる。

また、請求項４によれば、許容時間帯の前後に雨天が予想されている場合は、例えば天気が下り坂で許容時間帯に雨雲が生じる、あるいは、天気が回復し始めて間がなく雨雲が残存している、等の可能性が高いため、発電容量が中程度にとどまる場合は、当該許容時間帯において日照を得られる可能性は低い。

そこで請求項４によれば、発電容量が前記第３容量範囲に含まれ、許容時間帯が前記第３気象情報に該当し、前・後隣接時間帯のいずれかが第２気象情報に該当する場合には、許容時間帯に前記昼間沸上運転を行わず、その昼間沸上運転の沸上容量の分を見込まない通常の夜間沸上運転を行うようにする。これにより、昼間帯においてコスト高を招く買電となるリスクを回避することができる。

また、請求項５によれば、許容時間帯の前・後ともに雨天が予想されていない場合は、例えば天気が下り坂であっても許容時間帯にはまだ雨雲が生じていない、若しくは、天気が回復し始めて十分時間がたっており許容時間帯には雨雲が残存していない、等の可能性が高いため、発電容量が中程度であっても、少なくとも当該許容時間帯においてある程度の日照を得られる可能性が高い。

そこで請求項５によれば、発電容量が前記第３容量範囲に含まれ、許容時間帯が前記第３気象情報に該当し、前・後隣接時間帯が第２気象情報に該当しない場合には、許容時間帯に前記昼間沸上運転を行い、その昼間沸上運転の沸上容量の分を差し引いた夜間沸上運転を行うようにする。これにより、曇り予報であっても太陽光による発電量を確実に利用して沸き上げを行うことができる。

また、請求項６によれば、例えばユーザが外部の情報端末等を用いて、貯湯式給湯装置に昼間沸上運転を行わせたい所望の時間帯を指定することで、気象情報判定手段においてその指定された指定運転時間帯が前記複数の気象情報のどれに該当するかが判定される。そして、沸上制御手段が、気象情報判定手段の判定結果に応じて加熱手段の沸上運転を制御する。これにより、指定運転時間帯がいずれの気象情報に該当するのかに応じて加熱手段に対する制御を細かく切り替えることができる。特に指定運転時間帯が第３気象情報に該当する場合には、加熱手段に対する制御をさらに細かく切り替え、昼間沸上運転の実行・不実行等に係わる判断を適切に行うことができる。これにより、ユーザによる沸上運転の時間帯の指定に対応して、買電となるリスクを回避しつつ太陽光による発電量を利用して沸き上げを行うことができる。

本発明の一実施形態の太陽光発電装置連携貯湯式給湯システムのシステム構成図 貯湯式給湯装置の制御装置の機能ブロック図 取得される気象情報の一例を表す説明図 天気が晴れの場合の、太陽光発電による発電電力量、及び、電気負荷機器における消費電力量、の経時挙動を概念的に表すグラフ図 天気が雨又は曇り等の場合の、太陽光発電による発電電力量、及び、電気負荷機器における消費電力量、の経時挙動を概念的に表すグラフ図 天気が曇りの場合における発電量のばらつきの一例を表すグラフ図 沸上可能時間帯における昼間沸上運転の実行の有無の決定手法の一例を表す説明図 貯湯式給湯装置の制御装置が実行する制御手順を表すフローチャート図 情報端末から昼間沸上運転の時間を指定する変形例における、貯湯式給湯装置の制御装置の機能ブロック図

次に、本発明の一実施の形態を図面に基づいて説明する。

＜システム構成＞
本実施形態の太陽光発電装置連携貯湯式給湯システムのシステム構成を図１に示す。なお、図１においては、図示の煩雑防止のために、後述する信号授受のうち一部は図示省略している。図１において、本実施形態の太陽光発電装置連携貯湯式給湯システム１００は、図示しない家屋等の建造物に設置されたヒートポンプ式の貯湯式給湯装置１と、商用電源４９に接続された分電盤２と、前記家屋の屋根等に設置された太陽光発電パネル４、及び、太陽光発電パネル４の発電電力を交流電源に変換するインバータ５を備えた太陽光発電装置３と、前記貯湯式給湯装置１以外の他の負荷を構成する、例えばエアコン等からなる電気負荷機器６（図１中では単に「エアコン」と図示）と、ネットワーク通信網８と、サーバ９と、スマートフォン等からなる情報端末２００と、を有している。

このとき、貯湯式給湯装置１には制御装置３１が設けられており、この制御装置３１が、前記ネットワーク通信網８を介し前記サーバ９及び前記情報端末２００に接続され、必要な情報を相互にやりとり可能となっている。

前記貯湯式給湯装置１（太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置に相当）は、リモコン装置５０と、湯水を貯湯する貯湯タンク１０と、前記貯湯タンク１０の底部に給水する給水管１１と、前記貯湯タンク１０の頂部から出湯する出湯管１２と、前記給水管１１から分岐した給水バイパス管１３と、前記出湯管１２からの湯と前記給水バイパス管１３からの水を、前記リモコン装置５０によって設定された給湯設定温度になるように混合する混合弁１４と、図示しない給湯端末に給湯する給湯管１５と、給湯流量を検出し対応する検出信号を出力する給湯流量センサ１６と、給湯温度を検出し対応する検出信号を出力する給湯温度センサ１７と、前記貯湯タンク１０内の湯水の貯湯温度を検出し対応する検出信号を出力する貯湯温度センサ１８とを有している。前記貯湯温度センサ１８は、貯湯タンク１０の側面に高さ位置を変えて複数個設けられている。これら複数の貯湯温度センサ１８のそれぞれは、例えば、十分に加熱された状態の湯の温度に対応して予め設定された、所定のしきい値以上の湯水温度を検出したとき、対応する検出信号を制御装置３１へ出力するように構成されている。これにより、前記複数の貯湯温度センサ１８のうち何個のセンサから前記検出信号が出力されているかに基づき、前記制御装置３１は、前記貯湯タンク１０内において十分に加熱された状態となっている湯の量（すなわち貯湯量）を検出することができる。

また、前記貯湯式給湯装置１はさらに、前記貯湯タンク１０内の湯水を沸上目標温度に加熱するヒートポンプ装置１９（加熱手段に相当）を有している。このヒートポンプ装置１９は、冷媒を高温高圧に圧縮搬送する圧縮機２０と、前記高温高圧の冷媒と前記貯湯タンク１０からの水との熱交換を行う水冷媒熱交換器２１と、前記水冷媒熱交換器２１で熱交換後の冷媒を減圧膨張させる膨張弁２２と、外気と低圧冷媒との熱交換を行い低圧冷媒を蒸発させる空気熱交換器２３と、前記空気熱交換器２３へ外気を送風する送風機２４と、前記圧縮機２０から吐出される前記冷媒の温度を検出し対応する検出信号を前記制御装置３１へ出力する吐出温度センサ２５と、前記送風機２４における例えば通風経路上に設けられ、外気温度を検出し対応する検出信号を前記制御装置３１へ出力する外気温度センサ３０とを備えている。

また、前記貯湯式給湯装置１はさらに、貯湯式給湯装置１全体の作動を制御する前記制御装置３１と、前記貯湯タンク１０の下部と前記水冷媒熱交換器２１の水側入口とを接続する加熱往き管２６と、水冷媒熱交換器２１の水側出口と前記貯湯タンク１０の上部とを接続する加熱戻り管２７と、前記加熱往き管２６の途中に設けられた加熱循環ポンプ２８と、前記加熱戻り管２７に設けられ検出信号を前記制御装置３１へ出力する沸上温度センサ２９とを有している。なお、前記の加熱往き管２６、加熱戻り管２７、及び加熱循環ポンプ２８により加熱循環回路が構成されている（以下適宜、単に「加熱循環回路２６，２７，２８」という）。

＜貯湯式給湯装置の制御装置の構成＞
ここで、前記太陽光発電装置３のない通常の貯湯式給湯装置の沸上運転は、電力料金単価が安価な夜間帯（この例では２３：００～７：００）において、上記商用電源４９からの給電により行われる。これに対して、本実施形態の太陽光発電装置連携貯湯式給湯システム１００は、前記のように、太陽光発電装置３が備えられている。日照条件が良好な場合、前記太陽光発電装置３は、前記太陽光発電パネル４で太陽光を受光して発電を行うことができ、前記貯湯式給湯装置１は、この太陽光発電装置３と連携しつつ当該太陽光発電装置３で発電された電力を用いて、前記ヒートポンプ装置１９が加熱循環回路２６，２７，２８を介し貯湯タンク１０内の湯水を加熱する沸上運転を行うことができる（以下適宜、「昼間沸上運転」と称する）。このようにして太陽光発電による電力を用いた沸上運転を行う場合、少なくとも発電電力値がある程度大きい必要がある。詳細には、貯湯式給湯装置１に供給される電力値、すなわち、発電電力値から貯湯式給湯装置１を除く前記電気負荷機器６の消費する負荷使用電力値を差し引いた余剰電力値が、ある程度大きい必要がある。そこで、前記沸上運転を円滑に行うために、太陽光発電装置連携貯湯式給湯システム１００には、前記制御装置３１に、図２に示す各機能部が設けられている。

すなわち、図２に示すように、前記制御装置３１には、気象情報取得部３２Ａと、沸上可能時間帯取得部３２Ｂと、気象情報判定部３３Ａと、容量判定部４１と、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂと、余剰沸上制御部４０と、余剰沸上容量算出部３７と、使用湯量学習部３４と、必要熱量決定部３５と、夜間沸上容量算出部３６と、補正夜間沸上容量算出部３８と、夜間沸上制御部３９と、昼間沸増制御部４２とが設けられている。

前記気象情報取得部３２Ａ（気象情報取得手段に相当）は、晴天情報を有する第１気象情報、雨天情報を有する第２気象情報、曇天情報を有する第３気象情報、を含む複数の気象情報のうちいずれかに分類される、所望日の翌日における所定の時間区分ごとの翌日気象情報を取得する。具体的には、前記気象情報取得部３２Ａは、例えばサーバ９から発せられるこの貯湯式給湯装置１の設置場所の所定の時間区分ごと（例えば３時間ごと、１時間ごと、等）の気象情報、すなわち天気予報情報や日照時間情報等を取得する。この例では、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、気象情報として、晴天情報としての「晴れ」（前記第１気象情報）、雨天情報としての「雨」（前記第２気象情報）、曇天情報としての「曇り」（前記第３気象情報）、の３種類が３時間ごとに取得される。なお、図示の例において、「時間」の欄の下部に示す気象情報の内容は、その時刻を含む直前３時間の内容を示している。すなわち「６時」の「曇り」は、その直前３時間である３：００（正確には３：００の直後。以下同様）～６：００が曇天であることを示し、「９時」の「晴れ」は６：００～９：００が晴天であることを示し、「１８時」の「雨」は１５：００～１８：００が雨天であることを示している。

また、上記「晴れ」「雨」「曇り」以外の細かい内容の気象情報が取得される場合については、予め定めたルールにより分類し、前記「晴れ」「雨」「曇り」と同様に取り扱えばよい。例えば「晴れ時々曇り」については「晴れ」と同様に晴天情報として、「曇り一時雨」については「曇り」と同様に曇天情報として、「雪」については「雨」と同様に雨天情報として取り扱えば足りる。なお、サーバ９以外の適宜の箇所から公知情報としての気象情報を取得して利用しても良い。

沸上可能時間帯取得部３２Ｂ（許容時間帯取得手段に相当）は、前記太陽光発電装置３からの電力を用いた昼間沸上運転の実行を前記貯湯式給湯装置１が許容する許容時間帯の一例として、翌日の所定の夜間帯を除く昼間帯のうち、前記太陽光発電装置３からの電力を用いた昼間沸上運転を前記貯湯式給湯装置１が実行可能な沸上可能時間帯を取得する。当該沸上可能時間帯は、予め、各日の夜間帯（例えば２３：００～７：００）を除く昼間帯（例えば７：００～２３：００）における所定の時間帯（この例では９：００～１５：００）に一律に定められて、前記制御装置３１の適宜の記憶手段に記憶されている。

前記気象情報判定部３３Ａ（気象情報判定手段に相当）は、前記気象情報取得部３２Ａにより取得された気象情報に基づき、前記沸上可能時間帯取得部３２Ｂにより取得された前記沸上可能時間帯が、前記複数の気象情報のうちいずれに該当するか（前記の晴天情報か、曇天情報か、雨天情報か）を判定する。なお以下適宜、晴天情報に対応する天気を単に「晴れ」、曇天情報に対応する天気を単に「曇り」、雨天情報に対応する天気を単に「雨」、等と表記する。

この例では、前記沸上可能時間帯は、予め、各日の夜間帯（例えば２３：００～７：００）を除く昼間帯（例えば７：００～２３：００）における所定の時間帯（この例では９：００～１５：００）に一律に定められている。なお、沸上可能時間帯はこの例に限られず、８：００～１６：００等、他の時間帯としてもよい。また、季節や貯湯式給湯装置１の設置個所によって適宜に変えるようにしてもよい。

またこの例では、前記の気象情報取得部３２Ａによる気象情報の取得は、この気象情報判定部３３Ａの判定対象となる特定期間（この例では、例えば後述の図８に示すフローによる制御手順が実行される所望の日の翌日の１日間。以下適宜、単に「翌日」という）の前の日（所望日に相当）の２３：００に行われる。すなわち、前記気象情報取得部３２Ａにおいて取得される前記気象情報は、翌日気象情報に相当している。

容量判定部４１（容量判定手段に相当）には、前記太陽光発電装置３の発電容量が、例えば前記リモコン装置５０又は前記情報端末２００を用いてユーザにより事前に入力される。前記容量判定部４１は、前記発電容量が、相対的に大きな大容量（例えば５ｋＷ以上。第１容量範囲に相当）、若しくは、相対的に小さな小容量（例えば３ｋＷ未満。第２容量範囲に相当）、を含む複数の容量範囲のいずれかに含まれるか否かを判定する。詳細には、容量判定部４１は、前記発電容量が、前記大容量、前記小容量、及び、前記大容量よりも小さく前記小容量よりも大きな中容量（例えば３ｋＷ以上５ｋＷ未満。第３容量範囲に相当）のうち、いずれかに含まれるか否かを判定する。この判定結果は、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂへと出力される。

前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂは、前記気象情報判定部３３Ａによる判定結果、及び、前記容量判定部４１による判定結果に応じて（詳細は後述）、昼間沸上運転の有無を切り替える。すなわち、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂは、前述のようにして取得した沸上可能時間帯を、そのまま実際に昼間沸上運転を実行する沸上時間区分として決定するか、あるいは、当該沸上時間区分として決定しないかを、切り替える。

この沸上時間区分の決定原理の一例を、図４を用いて説明する。図４は、横軸に「０：００」，「１：００」，・・，「２３：００」，「２４：００」のように時刻が刻まれる時間軸をかつ縦軸に電力量［ｋＷｈ］を取り、前記翌日における、時間変動する前記太陽光発電装置３の発電電力挙動における単位時間ごとの発電電力、前記電気負荷機器６の単位時間ごとの消費電力を表す負荷使用電力、及び、前記貯湯式給湯装置１が単位時間ごとに消費する装置使用電力、の一例を概念的にそれぞれ表したグラフである。

図４に示すように、この例は、前記気象情報取得部３２Ａで取得された気象情報により前記翌日における天気が９：００～１５：００において「晴れ」であると予測された場合の当該翌日の挙動例である。すなわち、図中の実線による折れ線グラフで示すように、太陽光発電装置３における発電電力量は、０：００～６：００までほぼ０［ｋＷｈ］で推移するが、日の出（６：００～７：００の間）とともに徐々に上昇し、７：００では０．２［ｋＷｈ］、８：００では１．０［ｋＷｈ］、８：３０で１．５［ｋＷｈ］、となり、その後９：００で１．８［ｋＷｈ］、１０：００では２．５［ｋＷｈ］、１１：００での３．２［ｋＷｈ］を経て、１２：００における３．３［ｋＷｈ］でピークを迎える。その後は、太陽光発電装置３における発電電力量は、日の陰りとともに徐々に減少し、１３：００では３．２［ｋＷｈ］、１４：００では２．５［ｋＷｈ］となり、その後１５：００で１．８［ｋＷｈ］、１５：３０で１．５［ｋＷｈ］、１６：００では１．０［ｋＷｈ］、１７：００での０．２［ｋＷｈ］を経て、日の入り（１７：００～１８：００の間）により１８：００以降はそのまま２４：００までほぼ０［ｋＷｈ］となる。

一方、図中の灰色の棒グラフで示すように、前記電気負荷機器６における負荷使用電力は、前記翌日の０：００～２４：００の間、終日、０．５［ｋＷｈ］となっている。この結果、「太陽光発電装置３における発電電力量」－「電気負荷機器６における負荷使用電力量」で表される前記余剰電力値は、図４に示すように、前記翌日の８：００で初めて０．５［ｋＷｈ］が生じ、８：３０で１．０［ｋＷｈ］、９：００で１．３［ｋＷｈ］、１０：００で２．０［ｋＷｈ］、１１：００での２．７［ｋＷｈ］を経て、１２：００における２．８［ｋＷｈ］で最大となる。その後、徐々に減少し、１３：００では２．７［ｋＷｈ］、１４：００では２．０［ｋＷｈ］、１５：００で１．３［ｋＷｈ］、１５：３０で１．０［ｋＷｈ］、１６：００で０．５［ｋＷｈ］となる。

以上のような余剰電力の時間変動に対し、この例では、前記貯湯式給湯装置１が運転されるときの装置使用電力は、単位時間あたり１［ｋＷｈ］となっている。この結果、このような日射挙動の日は、「余剰電力」≧「貯湯式給湯装置１の装置使用電力」となる、９：００～１５：００までが、前記余剰電力により前記貯湯式給湯装置１を運転可能な時間帯であることがわかる。

本実施形態では、上記の原理に基づき、前記気象情報取得部３２Ａにより取得された気象情報に対する前記気象情報判定部３３Ａによる判定結果が、良好な日射挙動を得られる見込みの内容であるか否かに基づき、前記翌日において貯湯式給湯装置１が前記昼間沸上運転を行うべき沸上時間区分を決定する。すなわち本実施形態では、前記余剰電力値の値を算出したり推測したり等を行うことなく、前記気象情報がどのようなものであるかと、前記太陽光発電装置３の発電容量に基づいて、前記沸上時間区分が決定される。その際、特に本実施形態では、予め日照条件が比較的よい場合に昼間沸上運転を行う可能性のある前記沸上可能時間帯として、前記のように９：００～１５：００が設定されている。そして、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂは、前述のようにして取得された気象情報に基づいて、その９：００～１５：００の中から、実際に昼間沸上運転を実行する沸上時間区分を適宜に決定する。したがって、例えば図３（ａ）において示した例のように６：００～１５：００が「晴れ」である場合であっても、その中の沸上可能時間帯９：００～１５：００の中から、沸上時間区分が決定される。このように前記翌日に昼間沸上運転を見込める場合は、その前日である所望日の前記夜間帯において、前記商用電源４９からの買電により行う夜間沸上運転での沸上量を、その昼間沸上運転で沸き上げる予定の分、減らすことができる。

一方、例えば前記気象情報取得部３２Ａで取得された気象情報により前記翌日における天気が雨又は曇り等（太陽による日射がほとんどない）と予測された場合の当該翌日の挙動例を図５に示す。この場合、図中の実線による折れ線グラフで示すように、太陽光発電装置３における発電電力量の値は、０：００～８：００までほぼ０［ｋＷｈ］で推移し、日の出に伴ってわずかに上昇するが、９：００で０．１［ｋＷｈ］、１０：００では０．３［ｋＷｈ］、１１：００で０．５［ｋＷｈ］、１２：００での０．６［ｋＷｈ］を経た後の１３：００におけるピークでも０．７［ｋＷｈ］程度に留まる。その後は、太陽光発電装置３における発電電力量は、１４：００で０．６［ｋＷｈ］、１５：００で０．５［ｋＷｈ］、１６：００では０．３［ｋＷｈ］、１７：００で０．１［ｋＷｈ］となり、１８：００以降はそのまま２４：００までほぼ０［ｋＷｈ］となる。この結果、「太陽光発電装置３における発電電力量」－「電気負荷機器６における負荷使用電力量」で表される前記余剰電力の値は、図５に示すように、前記翌日の１２：００～１４：００までの間でわずかに生じる程度であり、その最大値も０．２［ｋＷｈ］程度に留まる。このような場合、「余剰電力」≧「貯湯式給湯装置１の装置使用電力」となる時間帯はない。

このような挙動原理に基づき、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂは、例えば図３（ｂ）に示すように、前記沸上可能時間帯である６：００～１５：００が「雨」である場合には、当該沸上可能時間帯における昼間沸上運転を実行しない。言い換えれば、前記の実際に昼間沸上運転を実行する沸上時間区分を決定しない。この場合、図５中に示すように、前記貯湯式給湯装置１の沸上運転は、太陽光発電による電力を用いずに上記商用電源４９からの給電により、電力料金単価が安価な夜間帯（この例では２３：００～７：００）に実行される。

図２に戻り、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより前記沸上可能時間帯が前記沸上時間区分として決定された場合には、前記余剰沸上容量算出部３７へと出力される。余剰沸上容量算出部３７は、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより決定された前記沸上時間区分の間で、貯湯式給湯装置１が予め定められた沸上目標温度まで沸き上げることのできる余剰沸上容量を算出する。この算出された余剰沸上容量は、前記補正夜間沸上容量算出部３８へと出力される。

一方このとき、前記使用湯量学習部３４には、前記給湯流量センサ１６からの検出信号（前記給湯湯量を表す）と、前記給湯温度センサ１７の検出信号（前記給湯温度を表す）と、給水温度センサ（図示せず）の検出信号（給水温度を表す）とが入力される。使用湯量学習部３４は、入力された前記給湯湯量を、前記給湯温度に対応させつつ所定温度（例えば４０［℃］）の使用湯量に換算し、過去所定期間（例えば７日間）の日毎の学習湯量として学習する。その際の学習においては、単純に所定期間分の平均値をとってもよいし、公知の手法により日毎のばらつきを加味してもよい。また日毎の追焚き実績の有無を考慮するようにしてもよい。

前記必要熱量決定部３５は、前記使用湯量学習部３４によって学習された前記過去所定期間の日毎の学習湯量に基づき、前記翌日における必要熱量を決定する。

前記夜間沸上容量算出部３６は、前記必要熱量決定部３５によって決定された前記翌日における必要熱量を前記沸上目標温度と給水温度との温度差で除して、必要容量を算出し、（後述の余剰沸上容量を用いた補正前の）夜間沸上容量とする。このようにして算出された夜間沸上容量は、前記補正夜間沸上容量算出部３８へと出力される。

前記補正夜間沸上容量算出部３８は、前記のようにして前記夜間沸上容量算出部３６により算出された夜間沸上容量（言い替えれば前記翌日の一日間において必要な湯水の量に対応した沸上容量）から、前記のようにして前記余剰沸上容量算出部３７により算出された余剰沸上容量（言い替えれば前記翌日のうち前記沸上時間区分において沸き上げる湯水の量に対応した沸上容量）を差し引いて、（前記翌日の昼間に余剰電力により沸上できない分に相当する）補正夜間沸上容量を算出する。この補正夜間沸上容量は、前記夜間沸上制御部３９へ出力される。

言い換えれば、補正夜間沸上容量算出部３８により、前記夜間帯において沸き上げるべき（詳細には夜間帯の終了時刻において沸き上がった状態にしておくべき）前記補正夜間沸上容量が算出される。これにより、翌日の昼間帯に前記余剰沸上容量が見込まれる分、前記夜間帯における沸上量を少なくすることができるので、前記商用電源４９からの購入電力量（すなわち太陽光発電装置連携貯湯式給湯システム１００外から購入される電力量）を減らすことができ、コスト低減を図ることができる。

なお、前記のような補正夜間沸上容量の設定の結果、前記所望日～前記翌日にわたる当該夜間帯（この例では２３：００～７：００）が終了した直後（言い替えれば昼間帯が開始された直後、例えば７：００）においては、貯湯タンク１０内の全ての湯水が沸き上げられた状態とはなっておらず、未加熱水が、ある程度（＝前記太陽光発電の電力による前記余剰沸上容量の分）貯湯タンク１０内に残ったままとなる。

前記夜間沸上制御部３９は、前記所望の日から前記翌日にかけての夜間帯（例えば前記所望の日の２３：００～前記翌日の７：００）において、前記補正夜間沸上容量算出部３８から出力された前記補正夜間沸上容量を沸き上げるように、前記貯湯式給湯装置１の前記ヒートポンプ装置１９（詳細には、前記圧縮機２０、前記送風機２４、前記加熱循環ポンプ２８等）を制御する。

なお、前記したように翌日の天気が晴天等の場合で、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより前記沸上時間区分が決定された場合には、この沸上時間区分が前記余剰沸上制御部４０へと出力されている。前記余剰沸上制御部４０は、前記翌日の前記沸上時間区分において前記余剰電力を用いて前記余剰沸上容量算出部３７により算出された前記余剰沸上容量を沸き上げるように、前記貯湯式給湯装置１の前記ヒートポンプ装置１９（詳細には、前記圧縮機２０、前記送風機２４、前記加熱循環ポンプ２８等）を制御する。

また前記昼間沸増制御部４２は、前記夜間帯以外の昼間帯（例えば７：００～２３：００）において前記貯湯タンク１０内の湯水の前記貯湯量が予め定められたしきい値以下に減少（前記複数の貯湯温度センサ１８により検出）すると、前記商用電源４９を用いて、所定の昼間沸増容量を沸き上げるように、前記貯湯式給湯装置１の前記ヒートポンプ装置１９（詳細には、前記圧縮機２０、前記送風機２４、前記加熱循環ポンプ２８等）を制御する。なお、前記夜間沸上容量算出部３６において、前記のようにして算出した前記必要容量を貯湯タンク１０の容量と比較し、それらのうち小さい方を前記夜間沸上容量としてもよい（以下、同様）。このとき、前記必要容量が貯湯タンク１０の容量を超えている場合に、前記夜間沸上容量算出部３６で算出された前記夜間沸上容量を前記昼間沸増制御部４２へと入力し（図２中の２点鎖線参照）、前記昼間沸増制御部４２が前記夜間帯に沸き上げられなかった分を昼間沸増容量として算出し、この算出した昼間沸増容量を沸き上げるように前記のような制御を行うようにしても良い。

なお、以上において、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂと、余剰沸上制御部４０と、余剰沸上容量算出部３７と、使用湯量学習部３４と、必要熱量決定部３５と、夜間沸上容量算出部３６と、補正夜間沸上容量算出部３８と、夜間沸上制御部３９と、昼間沸増制御部４２とが、沸上制御手段に相当している。

＜実施形態の要部＞
本実施形態では、前記「晴れ」「曇り」「雨」等の気象情報が取得された場合において、「晴れ」の場合は、少なくとも沸上可能時間帯において強い日照を得ることができるため、昼間沸上運転を行い、その昼間沸上運転の沸上容量の分を差し引いた夜間沸上運転を行う。一方、「雨」の場合は太陽光発電装置３での発電がほとんど期待できないことから、昼間沸上運転を行わずに通常の夜間沸上運転を行えば足りる。これに対して「曇り」の場合は、いわゆる薄曇り等のときにはある程度の日照が確保できるため太陽光発電装置３での発電を期待できる可能性があるが、雨雲のときには発電量をほとんど期待できない可能性がある。

図６に、「曇り」の場合における発電量のばらつきの一例を示す。図６は、同じ太陽光発電装置３を用いて測定した結果をプロットしたグラフであり、縦軸に発電率、横軸に時刻（この例では６：００～１８：００）をとったものである。前記発電率は、太陽光発電装置３による発電量を当該太陽光発電装置３の発電容量で除して１００を乗じた値（％）である。図６中の黒い点は曇天時に測定した発電率であり、白い点を結んだ線は晴天時の発電率を比較のために示したものである。図６に示すように、「曇り」の場合には、同じ太陽光発電装置３による測定結果であっても、薄曇りや雨雲等の曇り具合に応じて、各時刻において発電量に大きなばらつきが生じていることが分かる。

そのため、例えば「曇り」であった場合に、一律に昼間沸上運転を行うこととすると雨雲等の場合には昼間沸上運転の発電量が足りずに昼間帯に買電となってコスト高を招く恐れがあり、逆に一律に昼間沸上運転を行わないこととすると薄曇り等の場合に十分な発電量があるのに活用できず無駄が生じる恐れがある。

さらに、太陽光発電装置３においては、同じ発電率であっても、その発電容量が大きいか小さいかに応じて発電電力値が異なる。太陽光発電装置３の発電容量が比較的大きい場合には、発電率があまり大きくない場合であってもトータルの発電量をある程度確保できるため、前記余剰電力を前記装置消費電力以上に確保することができる。これに対し、太陽光発電装置３の発電容量が比較的小さい場合には、発電率があまり大きくない場合にはトータルの発電量が小さくなってしまうため、前記余剰電力を確保することができなくなる。したがって、特に発電率が大きくなりにくい曇り空の場合には、昼間沸上運転の実行・不実行等に係わる判断において、太陽光発電装置３が大容量であるか小容量であるかが非常に重要である。

そこで本実施形態においては、前記制御装置３１は、前記気象情報判定部３３Ａによる判定結果、及び、前記容量判定部４１による判定結果に応じて、前記昼間沸上運転の有無を切り替えて調整するように、前記ヒートポンプ装置１９による沸上運転を制御する。

具体的には、前記制御装置３１は、前記翌日の沸上可能時間帯が「晴れ」に該当する場合には、前記発電容量が大容量、中容量、小容量のいずれかに含まれるかに関わらず、当該沸上可能時間帯に前記昼間沸上運転を行うとともに、当該昼間沸上運転による沸上容量の分と同じ容量を未加熱のまま残して（すなわち夜間沸上量を減少させて）前記夜間帯における夜間沸上運転を完了するように、前記ヒートポンプ装置１９を制御する。

また、前記制御装置３１は、前記翌日の沸上可能時間帯が「雨」に該当する場合には、前記発電容量が複数の大容量、中容量、小容量のいずれかに含まれるかに関わらず、当該沸上可能時間帯における前記昼間沸上運転を行うことなく（すなわち夜間沸上量を減少させることなく）前記夜間帯において前記夜間沸上運転を実行するように、前記ヒートポンプ装置１９を制御する。

また、前記制御装置３１は、前記翌日の沸上可能時間帯が「曇り」に該当する場合には、前記発電容量が大容量に含まれるときは、当該沸上可能時間帯に前記昼間沸上運転を行うとともに、当該昼間沸上運転による沸上容量の分と同じ容量を未加熱のまま残して（すなわち夜間沸上量を減少させて）前記夜間帯における夜間沸上運転を完了するように、前記ヒートポンプ装置１９を制御し、かつ、前記発電容量が小容量に含まれるときは、当該沸上可能時間帯における前記昼間沸上運転を行うことなく（すなわち夜間沸上量を減少させることなく）前記夜間帯において前記夜間沸上運転を実行するように、前記ヒートポンプ装置１９を制御する。

また、前記制御装置３１は、前記翌日の沸上可能時間帯が「曇り」に該当し、且つ、前記発電容量が中容量に含まれるときは、前記沸上可能時間帯（例えば９：００～１５：００）の前に隣接する前隣接時間帯（例えば６：００～９：００）及び前記沸上可能時間帯の後に隣接する後隣接時間帯（例えば１５：００～１８：００）における前記翌日気象情報の内容に応じて、前記昼間沸上運転の有無を切り替える。

具体的には、前記制御装置３１は、前記翌日の沸上可能時間帯が「曇り」に該当し、且つ、前記発電容量が中容量に含まれ、且つ、前記前隣接時間帯または前記後隣接時間帯の少なくとも一方が「雨」に該当する場合、前記沸上可能時間帯における前記昼間沸上運転を行うことなく（すなわち夜間沸上量を減少させることなく）前記夜間帯において前記夜間沸上運転を実行するように、前記ヒートポンプ装置１９を制御する。

また、前記制御装置３１は、前記制御装置３１は、前記翌日の沸上可能時間帯が「曇り」に該当し、且つ、前記発電容量が中容量に含まれ、且つ、前記前隣接時間帯及び前記後隣接時間帯の両方が「雨」に該当しない場合、前記沸上可能時間帯に前記昼間沸上運転を行い、かつ、当該昼間沸上運転による沸上容量の分と同じ容量を未加熱のまま残して（すなわち夜間沸上量を減少させて）前記夜間帯における夜間沸上運転を完了するように、前記ヒートポンプ装置１９を制御する。

以上のような、前記沸上可能時間帯における昼間沸上運転の実行の有無の決定手法の一例を図７（ａ）～（ｇ）に示す。

＜実施形態の手法の概要＞
図７（ａ）の例は、前記翌日において、３：００～６：００が「曇り」、６：００～９：００が「晴れ」、９：００～１２：００が「晴れ」、１２：００～１５：００が「晴れ」、１５：００～１８：００が「曇り」、・・と予測された場合であり、且つ、発電容量が大容量、中容量、小容量のいずれかの場合である。この場合、沸上可能時間帯９：００～１５：００が「晴れ」であることから、前記発電容量が大容量、中容量、小容量のいずれであるかに関わらず、当該沸上可能時間帯（９：００～１５：００）において昼間沸上運転が実行される。なお、この結果、その昼間沸上運転での沸上量分、前記所望日の夜間沸上運転での沸上量が減らされることとなる。

図７（ｂ）の例は、前記翌日において、３：００～６：００が「曇り」、６：００～９：００が「雨」、９：００～１２：００が「雨」、１２：００～１５：００が「雨」、１５：００～１８：００が「曇り」、・・と予測された場合であり、且つ、発電容量が大容量、中容量、小容量のいずれかの場合である。この場合、沸上可能時間帯（９：００～１５：００）が「雨」であることから、前記発電容量が大容量、中容量、小容量のいずれであるかに関わらず、昼間沸上運転は実行されない。したがって、前記所望日の夜間沸上運転は、前記昼間沸上運転が行われる場合のように沸上量が減らされることなく、実行される。

図７（ｃ）の例は、前記翌日において、３：００～６：００が「雨」、６：００～９：００が「雨」、９：００～１２：００が「曇り」、１２：００～１５：００が「曇り」、１５：００～１８：００が「晴れ」、・・と予測された場合であり、且つ、発電容量が大容量の場合である。この場合、沸上可能時間帯（９：００～１５：００）が「曇り」である一方で、発電容量が大容量であることから、当該沸上可能時間帯（９：００～１５：００）において昼間沸上運転が実行される。なお、この結果、その昼間沸上運転での沸上量分、前記所望日の夜間沸上運転での沸上量が減らされることとなる。

図７（ｄ）の例は、前記翌日において、３：００～６：００が「晴れ」、６：００～９：００が「晴れ」、９：００～１２：００が「曇り」、１２：００～１５：００が「曇り」、１５：００～１８：００が「雨」、・・と予測された場合であり、且つ、発電容量が小容量の場合である。この場合、沸上可能時間帯（９：００～１５：００）が「曇り」である一方で、発電容量が小容量であることから、昼間沸上運転は実行されない。したがって、前記所望日の夜間沸上運転は、前記昼間沸上運転が行われる場合のように沸上量が減らされることなく、実行される。

図７（ｅ）の例は、前記翌日において、３：００～６：００が「晴れ」、６：００～９：００が「晴れ」、９：００～１２：００が「曇り」、１２：００～１５：００が「曇り」、１５：００～１８：００が「雨」、・・と予測された場合であり、且つ、発電容量が中容量の場合である。この場合、沸上可能時間帯（９：００～１５：００）が「曇り」である一方で、発電容量が中容量であり、且つ、沸上可能時間帯の後に隣接する後隣接時間帯（１５：００～１８：００）が「雨」に該当することから、昼間沸上運転は実行されない。したがって、前記所望日の夜間沸上運転は、前記昼間沸上運転が行われる場合のように沸上量が減らされることなく、実行される。

図７（ｆ）の例は、前記翌日において、３：００～６：００が「雨」、６：００～９：００が「雨」、９：００～１２：００が「曇り」、１２：００～１５：００が「曇り」、１５：００～１８：００が「晴れ」、・・と予測された場合であり、且つ、発電容量が中容量の場合である。この場合、沸上可能時間帯（９：００～１５：００）が「曇り」である一方で、発電容量が中容量であり、且つ、沸上可能時間帯の前に隣接する前隣接時間帯（６：００～９：００）が「雨」に該当することから、昼間沸上運転は実行されない。したがって、前記所望日の夜間沸上運転は、前記昼間沸上運転が行われる場合のように沸上量が減らされることなく、実行される。

図７（ｇ）の例は、前記翌日において、３：００～６：００が「曇り」、６：００～９：００が「曇り」、９：００～１２：００が「曇り」、１２：００～１５：００が「曇り」、１５：００～１８：００が「曇り」、・・と予測された場合であり、且つ、発電容量が中容量の場合である。この場合、沸上可能時間帯（９：００～１５：００）が「曇り」である一方で、発電容量が中容量であり、且つ、沸上可能時間帯の前に隣接する前隣接時間帯（６：００～９：００）及び沸上可能時間帯の後に隣接する後隣接時間帯（１５：００～１８：００）の両方が「曇り」であり「雨」に該当しない。このため、当該沸上可能時間帯（９：００～１５：００）において昼間沸上運転が実行される。なお、この結果、その昼間沸上運転での沸上量分、前記所望日の夜間沸上運転での沸上量が減らされることとなる。

＜制御手順＞
次に、前記の手法を実現するために、前記制御装置３１が実行する制御手順を、図８のフローチャートにより説明する。

図８において、まずステップＳ１０で、制御装置３１は、沸上可能時間帯取得部３２Ｂにより、翌日の沸上可能時間帯（この例では９：００～１５：００）を取得する。前記のように、当該沸上可能時間帯は前記制御装置３１の適宜の記憶手段に記憶されている。

ステップＳ２０では、制御装置３１は、気象情報取得部３２Ａにより、翌日における所定の時間区分ごとの気象情報を取得する。

ステップＳ３０では、制御装置３１は、夜間帯（この例では２３：００～７：００）の開始時刻（すなわち２３：００）になったか否かを判定する。夜間帯の開始時刻になっていない場合は判定が満たされず（Ｓ３０：Ｎｏ）、前記ステップＳ２０に戻る。夜間帯の開始時刻になった場合は判定が満たされ（Ｓ３０：Ｙｅｓ）、ステップＳ４０に移行する。

ステップＳ４０では、制御装置３１は、気象情報判定部３３Ａにより、前記ステップＳ２０で取得した気象情報に基づき、前記ステップＳ１０で取得した前記沸上可能時間帯が「晴れ」であるか否かを判定する。沸上可能時間帯が「晴れ」である場合は判定が満たされ（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０に移行する。

ステップＳ５０では、制御装置３１は、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより、前記翌日の前記沸上可能時間帯において昼間沸上運転を実行することを決定する。そして、夜間沸上制御部３９等により、その昼間沸上運転での沸上量分、夜間沸上運転での沸上量を減少させ、余剰沸上制御部４０等により、前記翌日の前記沸上可能時間帯において昼間沸上運転を実行する。その後、このフローを終了する。

一方、前記ステップＳ４０において、沸上可能時間帯が「曇り」又は「雨」である場合は判定が満たされず（Ｓ４０：Ｎｏ）、ステップＳ６０に移行する。

ステップＳ６０では、制御装置３１は、気象情報判定部３３Ａにより、前記ステップＳ２０で取得した気象情報に基づき、前記ステップＳ１０で取得した前記沸上可能時間帯が「曇り」であるか否かを判定する。沸上可能時間帯が「雨」である場合は判定が満たされず（Ｓ６０：Ｎｏ）、ステップＳ７０に移行する。

ステップＳ７０では、制御装置３１は、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより、前記翌日の前記沸上可能時間帯において昼間沸上運転を実行しないことを決定する。そして、夜間沸上制御部３９等により、沸上量を減少させずに（すなわち前記夜間沸上容量算出部３６により算出された夜間沸上容量を沸き上げるように）夜間沸上運転を実行する。この場合、前記翌日の前記沸上可能時間帯において昼間沸上運転は実行しない。その後、このフローを終了する。

一方、前記ステップＳ６０において、沸上可能時間帯が「曇り」である場合は判定が満たされ（Ｓ６０：Ｙｅｓ）、ステップＳ８０に移行する。

ステップＳ８０では、制御装置３１は、前記容量判定部４１により、前記発電容量が大容量であるか否かを判定する。発電容量が大容量である場合は判定が満たされ（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、ステップＳ９０に移行する。

ステップＳ９０では、制御装置３１は、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより、前記翌日の前記沸上可能時間帯において昼間沸上運転を実行することを決定する。そして、夜間沸上制御部３９等により、その昼間沸上運転での沸上量分、夜間沸上運転での沸上量を減少させ、余剰沸上制御部４０等により、前記翌日の前記沸上可能時間帯において昼間沸上運転を実行する。その後、このフローを終了する。

一方、前記ステップＳ８０において、発電容量が中容量又は小容量である場合は判定が満たされず（Ｓ８０：Ｎｏ）、ステップＳ１００に移行する。

ステップＳ１００では、制御装置３１は、前記容量判定部４１により、前記発電容量が中容量であるか否かを判定する。発電容量が小容量である場合は判定が満たされず（Ｓ１００：Ｎｏ）、前記ステップＳ７０に移行し、昼間沸上運転を実行しないことを決定し、沸上量を減少させずに夜間沸上運転を実行する。一方、発電容量が中容量である場合は判定が満たされ（Ｓ１００：Ｙｅｓ）、ステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０では、制御装置３１は、前記沸上可能時間帯（この例では９：００～１５：００）の前に隣接する前隣接時間帯（この例では６：００～９：００）及び沸上可能時間帯の後に隣接する後隣接時間帯（この例では１５：００～１８：００）の両方が「雨」に該当しないか否かを判定する。前隣接時間帯又は後隣接時間帯の少なくとも一方が「雨」に該当する場合には判定が満たされず（Ｓ１１０：Ｎｏ）、前記ステップＳ７０に移行し、昼間沸上運転を実行しないことを決定し、沸上量を減少させずに夜間沸上運転を実行する。一方、前隣接時間帯及び後隣接時間帯の両方が「雨」に該当しない場合には判定が満たされ（Ｓ１１０：Ｙｅｓ）、ステップＳ１２０に移行する。

ステップＳ１２０では、制御装置３１は、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにより、前記翌日の前記沸上可能時間帯において昼間沸上運転を実行することを決定する。そして、夜間沸上制御部３９等により、その昼間沸上運転での沸上量分、夜間沸上運転での沸上量を減少させ、余剰沸上制御部４０等により、前記翌日の前記沸上可能時間帯において昼間沸上運転を実行する。その後、このフローを終了する。

＜実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態の貯湯式給湯装置１によれば、所望日の翌日における所定時間区分ごとの翌日気象情報が気象情報取得部３２Ａにより取得され、昼間沸上運転の実行が可能な沸上可能時間帯が複数の気象情報のうちどれに分類されるかが気象情報判定部３３Ａにより判定される。そして、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂや余剰沸上制御部４０等が、気象情報判定部３３Ａの判定結果に応じてヒートポンプ装置１９の沸上運転を制御する。これにより、沸上可能時間帯が「晴れ」に該当するのか、「雨」に該当するのか、「曇り」に該当するのか、等に応じて、沸上可能時間帯に対する制御を細かく切り替えることができる。

ここで、太陽光発電装置３においては、同じ発電率であっても、その発電容量が大きいか小さいかに応じて発電電力値が異なる。太陽光発電装置３の発電容量が比較的大きい場合には、発電率があまり大きくない場合であってもトータルの発電量をある程度確保できるため、前記余剰電力を前記装置消費電力以上に確保することができる。これに対し、太陽光発電装置３の発電容量が比較的小さい場合には、発電率があまり大きくない場合にはトータルの発電量が小さくなってしまうため、前記余剰電力を確保することができなくなる。したがって、特に発電率が大きくなりにくい曇り空の場合には、昼間沸上運転の実行・不実行等に係わる判断において、太陽光発電装置３が大容量であるか小容量であるかが非常に重要である。

そこで本実施形態によれば、前記太陽光発電装置３の前記発電容量が、複数の容量範囲（大容量、中容量、小容量を含む）のうちいずれに含まれるのかが容量判定部４１により判定される。そして、制御装置３１は、その容量判定部４１の判定結果にも応じてヒートポンプ装置１９の沸上運転を制御する。これにより、沸上可能時間帯が「曇り」に該当する場合には、ヒートポンプ装置１９に対する制御をさらに細かく切り替え、昼間沸上運転の実行・不実行等に係わる判断を適切に行うことができる。これにより、買電となるリスクを回避しつつ、曇り予報であっても太陽光による発電量を利用して沸き上げを行うことができる。

また、沸上可能時間帯に「晴れ」が予想されている場合は、少なくとも当該沸上可能時間帯において強い日照を得ることができるため、例えば発電容量が比較的小さかったとしてもある程度の発電量を確保できる可能性が高い。逆に沸上可能時間帯に「雨」が予想されている場合は、少なくとも当該沸上可能時間帯においてほとんど日照を得ることができないため、例えば発電容量が比較的大きかったとしても発電量を確保できる可能性は低い。

そこで本実施形態では特に、沸上可能時間帯が「晴れ」に該当する場合には、当該沸上可能時間帯に前記昼間沸上運転を行い、その昼間沸上運転の沸上容量の分を差し引いた夜間沸上運転を行うようにする。これにより、太陽光による発電量を確実に利用して沸き上げを行うことができる。また沸上可能時間帯が「雨」に該当する場合には、当該沸上可能時間帯に前記昼間沸上運転を行わず、その昼間沸上運転の沸上容量の分を見込まない通常の夜間沸上運転を行うようにする。これにより、昼間帯においてコスト高を招く買電となるリスクを回避することができる。

また、本実施形態では特に、発電容量が前記中容量に含まれ、沸上可能時間帯が「曇り」に該当する場合は、前記沸上可能時間帯の前後に隣接する前隣接時間帯又は後隣接時間帯における前記翌日気象情報の内容に応じ、適宜、昼間沸上運転の有無を切り替える調整を行うようにする。すなわち、太陽光発電装置３の発電容量が大きくもなく小さくもなく中程度である場合は、前記沸上可能時間帯に曇天が予想されるときに一律な制御とせず、前後の時間帯の気象情報に基づき、当該沸上可能時間帯がどのような曇り空であるかを見極めた上で、細かい沸上制御を実施する。これにより、買電となるリスクを回避しつつ、曇り予報であっても太陽光による発電量を利用して沸き上げを行うことができる。

また、沸上可能時間帯の前後に雨天が予想されている場合は、例えば天気が下り坂で沸上可能時間帯に雨雲が生じる、あるいは、天気が回復し始めて間がなく雨雲が残存している、等の可能性が高いため、発電容量が中程度にとどまる場合は、当該沸上可能時間帯において日照を得られる可能性は低い。

そこで本実施形態では特に、発電容量が前記中容量に含まれ、沸上可能時間帯が「曇り」に該当し、前・後隣接時間帯のいずれかが「雨」に該当する場合には、沸上可能時間帯に前記昼間沸上運転を行わず、その昼間沸上運転の沸上容量の分を見込まない通常の夜間沸上運転を行うようにする。これにより、昼間帯においてコスト高を招く買電となるリスクを回避することができる。

また、沸上可能時間帯の前・後ともに雨天が予想されていない場合は、例えば天気が下り坂であっても沸上可能時間帯にはまだ雨雲が生じていない、若しくは、天気が回復し始めて十分時間がたっており沸上可能時間帯には雨雲が残存していない、等の可能性が高いため、発電容量が中程度であっても、少なくとも当該沸上可能時間帯においてある程度の日照を得られる可能性が高い。

そこで本実施形態では特に、発電容量が前記中容量に含まれ、沸上可能時間帯が前記「曇り」に該当し、前・後隣接時間帯が「雨」に該当しない場合には、沸上可能時間帯に前記昼間沸上運転を行い、その昼間沸上運転の沸上容量の分を差し引いた夜間沸上運転を行うようにする。これにより、曇り予報であっても太陽光による発電量を確実に利用して沸き上げを行うことができる。

また、本実施形態では特に、例えば家屋の家庭内の電力マネジメントを行うためのＨＥＭＳ（＝Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等の外部機器を使用していない場合でも、前記ネットワーク通信網８を介して天気情報を取得することで、貯湯式給湯装置１の制御装置３１判断だけで簡易的な太陽光発電を用いた沸上運転を行うことができる。

＜変形例＞
なお、本発明は以上の態様に限定されることなく、その趣旨を変更しない範囲で適用可能である。以下、そのような変形例を示す。

（１）情報端末から昼間沸上運転の時間を指定する場合
すなわち、上記実施形態においては、昼間沸上運転の実行を前記貯湯式給湯装置１が許容する許容時間帯の一例として、日照条件が比較的よい場合に昼間沸上運転を行う可能性のある沸上可能時間帯が予め設定されており（前記の例では９：００～１５：００）、当該沸上可能時間帯に対する気象情報が「晴れ」「曇り」「雨」のいずれであるか等に応じて昼間沸上運転の有無の切り替えを行った。本変形例では、前記許容時間帯の他の例として、例えば前記リモコン装置５０又は前記情報端末２００を用いてユーザにより事前に昼間沸上運転を行うべき時間帯が指定されており、その時間帯（以下適宜、単に「指定運転時間帯」という）に対する気象情報が「晴れ」「曇り」「雨」のいずれであるか等に応じて昼間沸上運転の有無の切り替えを行ってもよい。なお、上記実施形態と同等の部分には同一の符号を付し、適宜、説明を省略又は簡略化する。

本変形例における貯湯式給湯装置１の制御装置３１の機能的構成を、前記図２に対応する図９に示す。図９では、図２に示した構成において、沸上可能時間帯取得部３２Ｂの代わりに、指定時間帯取得部３２Ｃ（指定時間帯取得手段に相当）が設けられている。指定時間帯取得部３２Ｃは、前記リモコン装置５０又は情報端末２００においてユーザが適宜の操作により指定した、前記指定運転時間帯を取得する。そして前記気象情報判定部３３Ａは、前記気象情報取得部３２Ａにより取得された気象情報に基づき、指定時間帯取得部３２Ｃにより取得された前記指定運転時間帯が、前記複数の気象情報のうちいずれに該当するか（前記の晴天情報か、曇天情報か、雨天情報か）を判定する。前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂは、前記気象情報判定部３３Ａによる判定結果、及び、前記容量判定部４１による判定結果に応じて、昼間沸上運転の有無を切り替える。すなわち、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂは、前述のようにして取得した指定運転時間帯を、そのまま実際に昼間沸上運転を実行する沸上時間区分として決定するか、あるいは、昼間沸上運転を実行する沸上時間区分として決定しないかを切り替える。前記余剰沸上制御部４０は、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂにおいて前記指定運転時間帯が前記沸上時間区分として決定された場合に、当該指定運転時間帯に該当する前記翌日の時間区分において、前記余剰電力を用いて前記余剰沸上容量算出部３７により算出された前記余剰沸上容量を沸き上げるように、前記貯湯式給湯装置１の前記ヒートポンプ装置１９を制御する。

本変形例における前記指定運転時間帯における昼間沸上運転の実行の有無の決定手法は、前記図７に示す内容と同様であるため説明を省略する。また、本変形例の前記手法を実現するために、前記制御装置３１が実行する制御手順は、前記図８に示す内容と同様であるため説明を省略する。

本変形例によれば、例えばユーザが外部の情報端末２００等を用いて、貯湯式給湯装置１に昼間沸上運転を行わせたい所望の時間帯を指定することで、気象情報判定部３３Ａにおいてその指定された指定運転時間帯が前記複数の気象情報のどれに該当するかが判定される。そして、余剰沸上時間区分決定部３３Ｂや余剰沸上制御部４０等が、気象情報判定部３３Ａの判定結果に応じてヒートポンプ装置１９の沸上運転を制御する。これにより、指定運転時間帯がいずれの気象情報に該当するのかに応じてヒートポンプ装置１９に対する制御を細かく切り替えることができる。特に指定運転時間帯が「曇り」に該当する場合には、ヒートポンプ装置１９に対する制御をさらに細かく切り替え、昼間沸上運転の実行・不実行等に係わる判断を適切に行うことができる。これにより、ユーザによる沸上運転の時間帯の指定に対応して、買電となるリスクを回避しつつ太陽光による発電量を利用して沸き上げを行うことができる。

（２）その他
以上では、前記余剰沸上時間区分決定部３３Ｂが、前記気象情報判定部３３Ａによる判定結果、及び、前記容量判定部４１による判定結果に応じて、昼間沸上運転の有無を切り替えるようにしたが、これに限らず、実際に昼間沸上運転を行う実運転時間帯を変更する等の調整を行ってもよい。例えば、前記沸上可能時間（この例では９：００～１５：００）における前記実運転時間帯（例えば９：００～１２：００）を前後させる（繰り上げる又は繰り下げる）等の調整を行ってもよい。

例えば、貯湯式給湯装置１の前記制御装置３１に設けられた各機能部のうち少なくとも１つを、前記サーバ９に設けても良い。

また、以上において、図２、図９等の各図中に示す矢印は信号の流れの一例を示すものであり、信号の流れ方向を限定するものではない。

また、図８に示すフローチャート図は本発明を上記フローに示す手順に限定するものではなく、発明の趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で手順の追加・削除又は順番の変更等をしてもよい。

１ 貯湯式給湯装置（太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置）
３ 太陽光発電装置
１０ 貯湯タンク
１９ ヒートポンプ装置（加熱手段）
３１ 制御装置
３２Ａ 気象情報取得部（気象情報取得手段）
３２Ｂ 沸上可能時間帯取得部（許容時間帯取得手段）
３２Ｃ 指定時間帯取得部（許容時間帯取得手段）
３３Ａ 気象情報判定部（気象情報判定手段）
３３Ｂ 余剰沸上時間区分決定部（沸上制御手段）
３４ 使用湯量学習部（沸上制御手段）
３５ 必要熱量決定部（沸上制御手段）
３６ 夜間沸上容量算出部（沸上制御手段）
３７ 余剰沸上容量算出部（沸上制御手段）
３８ 補正夜間沸上容量算出部（沸上制御手段）
３９ 夜間沸上制御部（沸上制御手段）
４０ 余剰沸上制御部（沸上制御手段）
４１ 容量判定部（容量判定手段）
４２ 昼間沸増制御部（沸上制御手段）
１００ 太陽光発電装置連携貯湯式給湯システム

Claims (6)

1. 湯水を貯湯する貯湯タンク、前記湯水の加熱を行う加熱手段を備え、太陽光発電装置と連携しつつ、前記加熱手段が前記貯湯タンク内の湯水を加熱する沸上運転を行う太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置において、
   晴天情報を有する第１気象情報、雨天情報を有する第２気象情報、曇天情報を有する第３気象情報、を含む複数の気象情報のうちいずれかに分類される、所望日の翌日における所定の時間区分ごとの翌日気象情報を取得する気象情報取得手段と、
   前記翌日の所定の夜間帯を除く昼間帯のうち、前記太陽光発電装置からの電力を用いた昼間沸上運転の実行を前記太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置が許容する許容時間帯を取得する許容時間帯取得手段と、
   前記気象情報取得手段により取得された前記翌日気象情報に基づき、前記許容時間帯が、前記複数の気象情報のうちいずれに該当するかを判定する気象情報判定手段と、
   前記太陽光発電装置の発電容量が、相対的に大きな第１容量範囲、若しくは、相対的に小さな第２容量範囲、を含む複数の容量範囲のいずれかに含まれるか否かを判定する容量判定手段と、
   前記気象情報判定手段による判定結果、及び、前記容量判定手段による判定結果、に応じて、前記昼間沸上運転の有無、若しくは、実際に前記昼間沸上運転を行う実運転時間帯、を調整するように、前記加熱手段の前記沸上運転を制御する沸上制御手段と、
   を有することを特徴とする太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
2. 前記沸上制御手段は、
   前記許容時間帯が前記第１気象情報に該当する場合には、前記発電容量が複数の容量範囲のいずれかに含まれるかに関わらず、当該許容時間帯に前記昼間沸上運転を行うとともに、当該昼間沸上運転による沸上容量の分と同じ容量を未加熱のまま残して前記夜間帯における夜間沸上運転を完了するように、前記加熱手段を制御し、
   前記許容時間帯が前記第２気象情報に該当する場合には、前記発電容量が複数の容量範囲のいずれかに含まれるかに関わらず、当該許容時間帯における前記昼間沸上運転を行うことなく前記夜間帯において前記夜間沸上運転を実行するように、前記加熱手段を制御し、
   前記許容時間帯が前記第３気象情報に該当する場合には、
   前記発電容量が前記第１容量範囲に含まれるときは、当該許容時間帯に前記昼間沸上運転を行うとともに、当該昼間沸上運転による沸上容量の分と同じ容量を未加熱のまま残して前記夜間帯における前記夜間沸上運転を完了するように、前記加熱手段を制御し、かつ、
   前記発電容量が前記第２容量範囲に含まれるときは、当該許容時間帯における前記昼間沸上運転を行うことなく前記夜間帯において前記夜間沸上運転を実行するように、前記加熱手段を制御する
   ことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
3. 前記容量判定手段は、
   前記発電容量が、前記第１容量範囲、前記第２容量範囲、及び、前記第１容量範囲よりも小さく前記第２容量範囲よりも大きな第３容量範囲のうち、いずれかに含まれるか否かを判定し、
   前記沸上制御手段は、
   前記発電容量が前記第３容量範囲に含まれ、前記許容時間帯が前記第３気象情報に該当する場合には、前記許容時間帯の前に隣接する前隣接時間帯及び当該許容時間帯の後に隣接する後隣接時間帯における前記翌日気象情報の内容に応じて、前記昼間沸上運転の有無、若しくは、前記実運転時間帯、を調整する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
4. 前記沸上制御手段は、
   前記発電容量が前記第３容量範囲に含まれ、かつ、前記許容時間帯が前記第３気象情報に該当し、かつ、前記前隣接時間帯または前記後隣接時間帯が前記第２気象情報に該当する場合、前記許容時間帯における前記昼間沸上運転を行うことなく前記夜間帯において夜間沸上運転を実行するように、前記加熱手段を制御する
   ことを特徴とする請求項３記載の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
5. 前記沸上制御手段は、
   前記発電容量が前記第３容量範囲に含まれ、かつ、前記許容時間帯が前記第３気象情報に該当し、かつ、前記前隣接時間帯及び前記後隣接時間帯が前記第２気象情報に該当しない場合、前記許容時間帯に前記昼間沸上運転を行い、かつ、当該昼間沸上運転による沸上容量の分と同じ容量を未加熱のまま残して前記夜間帯における夜間沸上運転を完了するように、前記加熱手段を制御する
   ことを特徴とする請求項３または請求項４記載の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
6. 前記許容時間帯取得手段は、前記許容時間帯として、前記昼間沸上運転を行うように指定された指定運転時間帯を取得する指定時間帯取得手段であり、
   前記気象情報判定手段は、
   前記指定運転時間帯が、前記複数の気象情報のうちいずれに該当するかを判定する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の太陽光発電装置連携貯湯式給湯装置。
   

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