JP2014060825A - 給湯装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
バックアップ電源を大型にすることなく電力供給の不安定化や電気料金体系の多様化に有効に対応することのできる給湯装置を提供する。
【解決手段】
給湯ユニット部１は電力供給によって駆動される各種電動機器が内蔵され、電力供給によって動作可能となる制御部３による制御によって運転され、商用電源Ａによって充電されるバックアップ電源Ｂを備えている。制御部３は電源供給の形態が異なるように切換えられる３つのモードが設定されるとともにタイマを有している。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力供給の不安定化や電気料金体系の多様化に対応する機能を備えた給湯装置に係る技術分野に属する。

最近の給湯装置は、水を加熱して給湯する給湯ユニット部に電力供給によって駆動される各種電動機器（バーナ，ファン，バルブ，ポンプ等）が内蔵され、電力供給によって動作可能となる制御部による制御によって運転されるように構成されている。従って、給湯装置の運転には電力供給が不可欠となっている。

一方、最近の電力供給は、電力の需給バランスの関係から計画停電が実施される等して不安定化してきている。そして、電力の需給バランスを調整するために、使用時間帯によって電気料金を異ならせることが試みられて電気料金体系が多様化してきている。

このため、電力供給の不安定化や電気料金体系の多様化に対応する機能を備えた給湯装置の開発が要望されている。

従来、電力供給の不安定化に対応する技術としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。

特許文献１には、商用電源（交流電源）から充電されるバックアップ電源を備えた給湯装置が記載されている。

特許文献１に係る給湯装置は、停電の際に給湯ユニット部に内蔵されている各種電動機器をバックアップ電源からの電力供給によって駆動できるようにすることで、電力供給の不安定化に対応するものである。

従来、電気料金体系の多様化に対応する技術としては、例えば、特許文献２に記載のものが知られている。

特許文献２には、いわゆる深夜電力の時間帯にタイマによって充電を開始，停止させる充電装置が記載されている。

特許文献２に係る充電装置は、電気料金の低い時間帯である深夜電力の時間帯に例えば給湯装置の充電器（バックアップ電源）に自動的に充電できるようにすることで、電気料金体系の多様化に対応するものである。

実開平６−１４８５５号公報 特開平７−６７２６５号公報

特許文献１に係る給湯装置や特許文献２に係る充電装置では、停電の際に電力供給系が単純に切換えられるだけであるため、バックアップ電源の蓄電量が激しく消耗されて短時間で運転不能に陥ってしまうことから、バックアップ電源を大型にしないと電力供給の不安定化や電気料金体系の多様化に有効に対応することができないという問題点がある。

本発明は、このような問題点を考慮してなされたもので、バックアップ電源を大型にすることなく電力供給の不安定化や電気料金体系の多様化に有効に対応することのできる給湯装置を提供することを課題とする。

前述の課題を解決するため、本発明に係る給湯装置は、特許請求の範囲の各請求項に記載の手段を採用する。

即ち、請求項１では、水を加熱して給湯する給湯ユニット部に電力供給によって駆動される各種電動機器が内蔵され、電力供給によって動作可能となる制御部による制御によって運転される給湯装置において、商用電源によって充電されるバックアップ電源を備え、制御部は切換えられる少なくとも３つのモードが設定されるとともにタイマを有し、第１のモードは商用電源の通電時に給湯ユニット部の各種電動機器と制御部とに商用電源から電力供給され、第２のモードは商用電源の通電時に選択された時間帯にのみ給湯ユニット部の各種電動機器と制御部とにバックアップ電源から電力供給され、第３のモードは商用電源の遮断時に制御部にバックアップ電源から電力供給され制御部によって給湯ユニット部の一部の各種電動機器にのみバックアップ電源から電力供給される規制がなされるものであることを特徴とする。

この手段では、制御部に３つのモードが設定され、停電の際にはバックアップ電源を抑制的に使用する第３のモードに切換え、電気料金が高額となる比較的短い時間帯にはバックアップ電源を積極的，自動的に使用する第２のモードに切換えることで、バックアップ電源の蓄電量の激しい消耗を回避することができる。

また、請求項２では、請求項１の給湯装置において、第３のモードは商用電源の遮断時の初期には給湯ユニット部の全部の各種電動機器にバックアップ電源から電力供給され時間の経過とともに給湯ユニット部の一部の各種電動機器にのみバックアップ電源から電力供給される規制がなされることを特徴とする。

この手段では、商用電源の遮断時の初期に給湯ユニット部の全部の各種電動機器にバックアップ電源から電力供給されることで、商用電源の遮断時の初期の一定時間に第１のモードが維持される格好となる。

また、請求項３では、請求項１または２の給湯装置において、バックアップ電源は選択された時間帯にのみ充電されることを特徴とする。

この手段では、バックアップ電源が充電される時間帯を規制することで、電気料金が高額となる時間帯を避けてバックアップ電源を充電することができる。

また、請求項４では、請求項１〜３のいずれかの給湯装置において、第１のモードと第３のモードとはスイッチング機構によって商用電源の通電，遮断に対応して自動的に切換えがなされ、第１のモードと第２のモードとは制御部の操作端末となるリモコンからの時間帯を指定する入力によって切換えがなされることを特徴とする。

この手段では、予告なく発生する停電に対応するために第１のモードと第３のモードとをスイッチング機構によって自動的に切換えるとともに、第１のモードと第２のモードとの切換えをリモコンで入力することによって選択的余裕をもたせている。

また、請求項５では、請求項４給湯装置において、第２のモードに切換えられている状態で商用電源が遮断された場合には第３のモードに切換えられることを特徴とする。

この手段では、停電の際には停電の長期化に備えて第２のモードが直ちに第３のモードに切換えられる。

本発明に係る給湯装置は、制御部に３つのモードが設定され、停電の際にはバックアップ電源を抑制的に使用する第３のモードに切換え、電気料金が高額となる比較的短い時間帯にはバックアップ電源を積極的，自動的に使用する第２のモードに切換えることで、バックアップ電源の蓄電量の激しい消耗を回避することができるため、バックアップ電源を大型にすることなく電力供給の不安定化や電気料金体系の多様化に有効に対応することができる効果がある。

さらに、請求項２として、商用電源の遮断時の初期に給湯ユニット部の全部の各種電動機器にバックアップ電源から電力供給されることで、商用電源の遮断時の初期の一定時間に第１のモードが維持される格好となるため、短時間の停電の際には給湯装置が備えている全ての機能を利用することのできる通常の運転を維持することができる効果がある。

さらに、請求項３として、バックアップ電源が充電される時間帯を規制することで、電気料金が高額となる時間帯を避けてバックアップ電源を充電することができるため、電気料金体系の多様化により有効に対応することができる効果がある。

さらに、請求項４として、予告なく発生する停電に対応するために第１のモードと第３のモードとをスイッチング機構によって自動的に切換えるとともに、第１のモードと第２のモードとの切換えをリモコンで入力することによって選択的余裕をもたせているため、電力供給の不安定化への対応が確実になり電気料金体系の多様化への対応に自由度が得られる効果がある。

さらに、請求項５として、停電の際には停電の長期化に備えて第２のモードが直ちに第３のモードに切換えられるため、第２のモードの終了後にバックアップ電源が充電不能になって運転不能に陥ることが防止される効果がある。

本発明に係る給湯装置を実施するための形態の構成図である。 図１における電力供給のブロック図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）にそれぞれ異なるモードが示されている。 図２における各モードの切換えのフローチャートである。

以下、本発明に係る給湯装置を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

この形態では、一般家庭用の給湯設備に適用されるものを示してある。

この形態は、図１に示すように、水を加熱して給湯する給湯ユニット部１に対して、商用電源Ａからバックアップ電源Ｂ，スイッチング機構２，制御部３が接続されている。

給湯ユニット部１は、電熱による加熱手段が避けられ石油（灯油，重油），ガスの燃焼による加熱手段が採用され、電力供給によって駆動される各種電動機器（バーナ，ファン，バルブ，ポンプ等）がケーシング１１にコンパクトに内蔵されている。なお、電力供給によって駆動される各種電動機器としては、バーナ，ファン，バルブ，ポンプの動作等を把握，監視する各種のセンサも含まれる。ただし、各種センサの一部には、電力供給を必要としないものもある。

この給湯ユニット部１には、水道に接続される給水口１２と湯が供給される給湯口１３とが接続されている。給湯口１３は、台所，洗面台，浴室の給湯栓や浴室のシャワー，浴槽に接続される。浴室の浴槽に接続される給湯口１３については、循環ポンプによる循環経路を配管していわゆる追焚きを可能にすることもできる。

商用電源Ａは、一般家庭に配線されている１００Ｖまたは２００Ｖの交流電源である。

バックアップ電源Ｂは、小型の鉛蓄電池やリチウムイオン二次電池等からなるもので、商用電源Ａからの電力供給によって一定の充電量に到達するまで直流充電されるようになっている。

バックアップ電源Ｂの充電ポートには、商用電源Ａに接続され商用電源Ａの交流を直流に変換するコンバータ４が接続されている。バックアップ電源Ｂの放電ポートには、バックアップ電源Ｂの直流を交流に変換するインバータ５が接続されている。

スイッチング機構２は、商用電源Ａとインバータ５とを選択的に切換え接続するもので、商用電源Ａの通電時に商用電源Ａと接続し商用電源Ａの遮断時にインバータ５と接続する自動切換え機能を備えている。なお、後述の制御部３の指示によっても切換え動作される。

制御部３は、本体部３１とリモコン３２とからなる。本体部３１は、電源供給回路３１ａと中央制御部３１ｂとからなる。本体部３１の電源供給回路３１ａは、各種スイッチ，素子類からなるもので、スイッチング機構２に接続され常時電力供給を受けて中央制御部３１ｂと給湯ユニット部１の各種電動機器とに配電を行う。本体部３１の中央制御部３１ｂは、運転に必要なプログラムが記憶されているマイクロプロセッサや運転に必要な指示が記憶されるメモリ等からなるもので、電源供給回路３１ａと給湯ユニット部１の各種電動機器と給湯ユニット部１の電力供給を必要としない各種センサとスイッチング機構２とバックアップ電源Ｂ側（コンバータ４，インバータ５）に通信接続されている。リモコン３２は、本体部３１の中央制御部３１ｂに電気接続されて電力供給を受けるとともに通信接続され、運転状況（後述の第１〜第３のモードの切換え状態や第２のモードへの切換えまでの時間等を含む）を表示する表示画面と運転に必要な指示を入力する入力ボタンが設けられおり、例えば浴室設置用と台所設置用の２台が備えられる。

制御部３の本体部３１の中央制御部３１ｂには、３つのモードが設定されている。

第１のモードは、図２（ａ）に示すように、商用電源Ａの通電時に、給湯ユニット部１の各種電動機器と制御部３とに商用電源Ａから電力供給される状態である。この第１のモードでは、給湯装置が備えている全ての機能を利用することのできる通常の運転となる。

第２のモードは、図２（ｂ）に示すように、商用電源Ａの通電時に、選択された時間帯にのみ給湯ユニット部１の各種電動機器と制御部３とにバックアップ電源Ｂから電力供給される状態である。この第２のモードでは、電源がバックアップ電源Ｂとなるものの、第１のモードと同様の通常の運転となる。第２のモードについては、制御部３のリモコン３２からのタイマへの入力によって電気料金の高い時間帯（例えば、１３時から１６時の２〜３時間）が設定される。

第３のモードは、図２（ｃ）に示すように、商用電源Ａの遮断時に、制御部３にバックアップ電源Ｂから電力供給され制御部３によって給湯ユニット部１の一部の各種電動機器にのみバックアップ電源Ｂから電力供給される規制がなされる状態である。この第３のモードでは、給湯装置が備えている一部の機能のみを利用することのできる制限された運転となる。なお、利用することのできる機能については、制御部３の中央制御部３１ｂに予め設定されたものからリモコン３２で選択できるようにすることもできる。具体的には、浴室の浴槽に一定の温度の湯を湯張する機能に制限して数日間程度の入浴を可能にすることが好ましい。

この形態によると、図３に示すように、前述の第１〜第３のモードが切換えられることになる。

商用電源Ａの通電時には、給湯ユニット部１の各種電動機器と制御部３とに商用電源Ａから電力供給される第１のモードとされるとともに、商用電源Ａからバックアップ電源Ｂに充電がなされる。このとき、制御部３のタイマの設定によって、商用電源Ａからバックアップ電源Ｂへの充電の時間帯を選択することができる。即ち、電気料金が高額となる時間帯を避けてバックアップ電源Ａを充電するようにすることで、電気料金体系の多様化に有効に対応することができる。

商用電源Ａの遮断時である停電の際には、第３のモードに切換えられて原則的に給湯ユニット部１の各種電動機器へのバックアップ電源Ｂからの電力供給が遮断される。従って、バックアップ電源Ｂの蓄電量の無用な消耗が防止される。なお、電力供給されている制御部３においても、リモコン３２の表示画面の輝度を低下させる等によりバックアップ電源Ｂの蓄電量の無用な消耗の防止を図ることもできる。このため、バックアップ電源Ｂとして大型のものを備える必要がなくなる。なお、第３のモードにおいても制御部３への電力供給が確保されているため、給湯ユニット部１の必要な各種電動機器へ電力供給して駆動することができる。この結果、電力供給の不安定化に有効に対応することができることになる。

この第３のモードへの切換えでは、商用電源Ａの遮断時の初期には給湯ユニット部１の全部の各種電動機器にバックアップ電源Ｂから電力供給され、時間の経過とともに給湯ユニット部１の一部の各種電動機器にのみバックアップ電源から電力供給される規制の手順を構成することができる。この構成によると、商用電源Ａの遮断時の初期の一定時間に第１のモードに相当する機能が維持される格好となるため、短時間の停電の際には給湯装置が備えている全ての機能を利用することのできる通常の運転を維持することができることになる。

また、電気料金の高い時間帯に第２のモードに切換えられ、商用電源Ａが使用されなくなるため、電気料金を低減することが可能になる。この結果、電気料金体系の多様化に有効に対応することができることになる。この第２のモードへの定期的な切換えは、バックアップ電源Ｂの定期的な放電を確保してバックアップ電源Ｂの劣化を防止することに役立つ。

なお、第２のモードに切換えられている状態で商用電源Ａが遮断した場合に第３のモードに切換えられるように設定しておくことにより、長時間となるかも知れない停電に対応してバックアップ電源Ｂの無用な消耗を回避することができる。ただし、瞬間停電等で第２のモードが途中終了することのないように、商用電源Ａの遮断がある時間（例えば、１０秒）継続した場合に、第３のモードに切換えられるように設定しておく。なお、第２のモードに切換えられている状態でバックアップ電源Ｂの蓄電量が少なくなった場合には、第１のモードに切換えられる。

以上、図示した形態の外に、バックアップ電源Ｂが小型であることから、制御部３のリモコン３２以外を給湯ユニット部１のケーシング１１に一体化する機械的構成を選択することも可能である。

本発明に係る給湯装置は、一般家庭用よりもかなり大規模な給湯設備についても適用が可能である。

１ 給湯ユニット部
２ スイッチング機構
３ 制御部
３１ 本体部
３２ リモコン
Ａ 商用電源
Ｂ バックアップ電源

Claims (5)

1. 水を加熱して給湯する給湯ユニット部に電力供給によって駆動される各種電動機器が内蔵され、電力供給によって動作可能となる制御部による制御によって運転される給湯装置において、商用電源によって充電されるバックアップ電源を備え、制御部は切換えられる少なくとも３つのモードが設定されるとともにタイマを有し、第１のモードは商用電源の通電時に給湯ユニット部の各種電動機器と制御部とに商用電源から電力供給され、第２のモードは商用電源の通電時に選択された時間帯にのみ給湯ユニット部の各種電動機器と制御部とにバックアップ電源から電力供給され、第３のモードは商用電源の遮断時に制御部にバックアップ電源から電力供給され制御部によって給湯ユニット部の一部の各種電動機器にのみバックアップ電源から電力供給される規制がなされるものであることを特徴とする給湯装置。
2. 請求項１の給湯装置において、第３のモードは商用電源の遮断時の初期には給湯ユニット部の全部の各種電動機器にバックアップ電源から電力供給され時間の経過とともに給湯ユニット部の一部の各種電動機器にのみバックアップ電源から電力供給される規制がなされることを特徴とする給湯装置。
3. 請求項１または２の給湯装置において、バックアップ電源は選択された時間帯にのみ充電されることを特徴とする給湯装置。
4. 請求項１〜３のいずれかの給湯装置において、第１のモードと第３のモードとはスイッチング機構によって商用電源の通電，遮断に対応して自動的に切換えがなされ、第１のモードと第２のモードとは制御部の操作端末となるリモコンからの時間帯を指定する入力によって切換えがなされることを特徴とする給湯装置。
5. 請求項４の給湯装置において、第２のモードに切換えられている状態で商用電源が遮断された場合には第３のモードに切換えられることを特徴とする給湯装置。

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