JP2017227401A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本明細書は、地震の際に揺れの大きさを正確に特定し、所定の大きさ以上の揺れが生じたら燃焼加熱器の点火を禁止する加熱装置（給湯器）を提供する。【解決手段】給湯器２は、タンク２０と、タンク２０の水を加熱するヒートポンプ１０と、タンク２０の水をガスで加熱するガス加熱器４７と、コントローラ６を備える。コントローラ６は、ヒートポンプ１０とガス加熱器４７を制御する。コントローラ６は、感震器５３ａ−５５ａを備える複数の他の装置５３−５５から、感震器が所定の大きさ以上の揺れを検知したことを示す揺れ情報を受信した場合にガス加熱器４７の点火を禁止する。【選択図】図１

Description

本発明は、加熱装置に関する。

所定の大きさ以上の揺れを検知すると、ガスの供給を止めるガスメータが知られている（例えば特許文献１）。また、水などを加熱するガス器具（加熱装置）自体が感震器を備えており、所定の大きさ以上の揺れを検知すると、ガス点火を禁止するガス器具も知られている（例えば、特許文献２、３）。

特開２００２−１５６２５９号公報 特開２００６−２４２４０５号公報 特開２０１３−１９５７６号公報

感震器付のガスメータは、家屋のガス供給元に取り付けられており、作動すると家屋の全てのガス器具へのガス供給が停止するため、ある程度大きな揺れで作動するように閾値（揺れの大きさの閾値）が定められる。一方、個々のガス器具で感震器の動作によりガス点火を禁止するガス器具は、作動してもそのガス器具のみが使用不可となるため、ガスメータの閾値よりも低い閾値を設定することができる。特に、電気式ヒートポンプと燃焼器の双方でタンクの水を加熱することのできる給湯器（加熱装置）は、燃焼器の点火を禁止しても電気で水を加熱することができるため、比較的に小さい揺れでも安全のために燃焼器の点火を禁止することができる。しかし、ガス器具に他の物体がぶつかったときなど、ガス器具の感震器が地震以外の振動を検知して誤って作動してしまう可能性がある。比較的に小さい揺れで燃焼器の点火を禁止できるといっても、頻繁に誤作動を起こすことは好ましくない。本明細書は、水又は空気をガス又は石油で加熱する燃焼器を備えており、一つの感震器の情報に頼らず、複数の他の装置の感震器の情報を総合し、より高い確度で揺れを判断して燃焼器の作動を禁止する加熱装置を提供する。

本明細書が開示する加熱装置は、水又は空気をガス又は石油で加熱する燃焼加熱器と、制御器を備えている。制御器は、燃焼加熱器を制御するとともに、感震器を備える複数の他の装置から、感震器が所定の大きさ以上の揺れを検知したことを示す揺れ情報を受信した場合に燃焼加熱器の点火を禁止する。本明細書が開示する加熱装置は、一つの感震器に頼るのではなく、複数の他の装置（即ち複数の感震器）から受信した複数の揺れ情報が所定の大きさ以上の揺れを示していた場合に、燃焼加熱器の点火を禁止する。この加熱装置は、複数の揺れ情報に基づいて燃焼加熱器の点火禁止を判断するので、誤作動（地震以外の揺れを検知して燃焼加熱器の点火を禁止してしまうこと）を低減することができる。なお、制御器は、複数の他の装置の夫々から直接に揺れ情報を取得してもよいし、複数の他の装置から情報を集める管理装置（例えば、複数の他の装置の状態をモニタする管理装置など）を介して複数の揺れ情報を取得してもよい。

本明細書が開示する加熱装置は、さらに、水を蓄えるタンクと、タンクの水を加熱するヒートポンプを備えているとよい。その場合、制御器は、燃焼加熱器とともにヒートポンプを制御する。そして燃焼加熱器は、タンクの水をガス又は石油で加熱する。そのような加熱装置は、電気式のヒートポンプでタンクの水を加熱することができるので、燃焼加熱器が使えずとも温水を供給することができる。

制御器は、複数の揺れ情報を受信した場合、ヒートポンプを使ってタンクの水を所定温度まで高める沸き上げ運転を開始することが好ましい。所定の大きさの揺れ（地震）が生じた後に、さらに大きな揺れ（本震）が生じる虞がある。本震によって、電気の供給も停止する虞があるため、最初の所定の大きさの揺れを検知したときに、電気式のヒートポンプを使ってタンクの水を所定温度まで高めておくとよい。

制御器は、燃焼加熱器の点火を禁止した後、所定の大きさ以上の揺れを示した揺れ情報を送信した他の装置の少なくとも一つが自身の燃焼器の利用を許可したことを示す信号を受信した場合、燃焼加熱器の点火の禁止を解除する。加熱装置に揺れ情報を送信する複数の他の装置のいくつかも燃焼器を備えている場合がある。燃焼器を備える他の装置の例は、ガスコンロや石油ファンヒータなどである。それらの他の装置の一つでも燃焼器の利用が許可されたら、加熱装置の制御器も燃焼加熱器の利用を許可する。これによって、ユーザが二次災害の虞が無いとして他の燃焼器を利用した場合、ユーザがわざわざ加熱装置の燃焼加熱器の燃焼禁止を解除する必要がなくなる。なお、「他の装置が自身の燃焼器の利用を許可したことを示す信号」とは、典型的には、他の装置で燃焼器が使われたことを示す信号でよい。本明細書が開示する技術の詳細とさらなる改良は以下の「発明を実施するための形態」にて説明する。

実施例の給湯器２のブロック図である。 揺れ検知時の処理のフローチャートである。

（実施例）図面を参照して実施例の加熱装置を説明する。実施例の加熱装置は、タンクに湯を蓄えて所定の箇所に温水を供給する給湯器２である。図１に、給湯器２のブロック図を示す。給湯器２は、建屋３に備えられている。建屋３には、給湯器２のほか、管理装置５、冷蔵庫５３、石油ファンヒータ５４、ガスコンロ５５、マイコンメータ７０などが備えられている。図１に示した冷蔵庫５３、石油ファンヒータ５４、ガスコンロ５５は、建屋３に備えられた装置の例であり、建屋３には他にも様々な装置が備えられているがそれらの図示は省略した。

給湯器２の説明の前に、建屋３の中の電力線５１と通信線（ＬＡＮ５６）とガス管５７について説明する。建屋３の各装置は、建屋外部の商用電源５０から電力供給を受ける。建屋３においては、電力線５１が、給湯器２のヒートポンプ１０（後述）、給湯器コントローラ６（後述）、管理装置５、冷蔵庫５３、石油ファンヒータ５４、ガスコンロ５５に接続されており、電力線５１を介して上記の装置群に電力が供給される。給湯器２の他の部品にも電力線が接続されているが、それらの図示は省略した。例えば、後述する蓄熱タンク２０は内部の水の温度を計測するサーミスタを備えており、そのサーミスタも商用電源５０から供給される電力で作動する。なお、実施例の石油ファンヒータ５４とガスコンロ５５は、電力で動作する部品も備えているため、電力供給を受ける。石油ファンヒータ５４とガスコンロ５５が備える電気部品の例は、感震器５４ａ、５５ａ、不図示の通信回路などである。冷蔵庫５３も感震器５３ａを備えている。また、後述するマイコンメータ７０にも電力が供給されている。

管理装置５は、通信回路を備えた電気製品、及び、燃焼器と通信回路を備えた装置を管理する。給湯器２の給湯器コントローラ６、冷蔵庫５３、石油ファンヒータ５４、ガスコンロ５５、マイコンメータ７０などの装置は、ＬＡＮ５６（Local Area Network）で管理装置５と接続されており、各装置（給湯器コントローラ６、冷蔵庫５３、石油ファンヒータ５４、ガスコンロ５５、マイコンメータ７０などの装置）の情報は全て管理装置５に送られる。管理装置５が収集する情報には、各装置の動作状態や消費電力などの情報が含まれる。また、冷蔵庫５３、石油ファンヒータ５４、ガスコンロ５５、マイコンメータ７０は夫々感震器５３ａ、５４ａ、５５ａ、７１を備えており、各装置は、各感震器が検知した揺れの大きさを示す情報（揺れ情報）を管理装置５に送信する。管理装置５は、建屋３の外のインターネット６０にも接続されている。管理装置５は、建屋３の内の各装置の情報や状態、及び、インターネット６０を通じて得られる情報に基づいて、建屋３におけるエネルギ効率が高まるように、建屋３の装置を管理する。すなわち、管理装置５とそれに接続されている装置は、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）を構成する。

給湯器２のガス加熱器４７（後述）とガスコンロ５５にはガス管５７が接続されており、建屋３の外部からガスの供給を受ける。ガス管５７の途中にマイコンメータ７０が備えられている。

マイコンメータ７０について説明する。マイコンメータ７０は、建屋３に供給されるガスの量を計測し、インターネット６０を通じて計測値をガス供給会社に送信する。マイコンメータ７０には、感震器７１が備えられており、震度５以上の揺れを計測すると、ガス元栓７２を閉じる。ガス元栓７２が閉じられると、建屋３の内部の全てのガス利用機器へのガス供給が止まる。震度５以上の揺れの場合はマイコンメータ７０の安全装置が作動するので、建屋３の内部でのガス漏れは生じない。後述するように、給湯器２は、震度５未満の揺れ（例えば、震度３以上５未満の揺れ）で、後述するガス加熱器４７の点火を禁止する。給湯器２はガス加熱器４７の点火を禁止してもヒートポンプ１０により水を加熱できるので、給湯器２は安全性をより高めるべく、震度５未満の揺れでもガス加熱器４７の利用を停止する。

マイコンメータ７０は、震度５以下の揺れを含め、揺れ情報を管理装置５に送信する。マイコンメータ７０には、その他にもいくつかの安全装置が備えられている。例えば、マイコンメータ７０は、ガスの供給量が所定の閾値を超えた場合、及び、ガス供給が所定時間以上継続すると、ガス元栓７２を閉じる。

ガス加熱器４７などの燃焼器について説明する。ガス加熱器４７とガスコンロ５５は、燃焼器の一種である。石油ファンヒータ５４も燃焼器の一種である。石油ファンヒータ５４は、内部の石油タンクの燃料を燃やして発熱する。よって石油ファンヒータ５４にはガス管５７は接続されていない。ガスコンロ５５と石油ファンヒータ５４は、自身が動作しているか否か、即ち、ガスあるいは石油を燃焼しているか否かの情報も管理装置５へ送信する。

給湯器２を説明する。給湯器２は、給湯器コントローラ６、ヒートポンプ１０、蓄熱タンク２０、ガス加熱器４７を備えている。ヒートポンプ１０は、不図示の電動ファンと電動圧縮機を備えており、それらを使って外気の熱で水を目標温度まで加熱して蓄熱タンク２０に蓄える。即ち、電動ファンと電動圧縮機を備えているヒートポンプ１０は、電気で蓄熱タンク２０の水を加熱する電気加熱器の一種である。ユーザの要求温度が蓄熱タンク２０の水温よりも高い場合には、蓄熱タンク２０の水をガス加熱器４７で再加熱して供給する。給湯器２は、水の加熱に電気とガスの両方を用いるいわゆるハイブリッド式である。

蓄熱タンク２０は、ヒートポンプ１０によって加熱された水を蓄える。蓄熱タンク２０は、密閉型であり、断熱材によって外側が覆われている。蓄熱タンク２０には満水まで水が貯留されている。蓄熱タンク２０の容量は例えば８０Ｌである。蓄熱タンク２０とヒートポンプ１０はタンク循環路３０で連結されている。タンク循環路３０は、上流端が蓄熱タンク２０の下部に接続されており、下流端が蓄熱タンク２０の上部に接続されている。タンク循環路３０には、循環ポンプ３６が備えられている。循環ポンプ３６は、タンク循環路３０の中の水を上流側から下流側に送り出す。タンク循環路３０は、ヒートポンプ１０を通過している。循環ポンプ３６とヒートポンプ１０を運転すると、蓄熱タンク２０の下部の水がヒートポンプ１０で加熱され、加熱された水が蓄熱タンク２０の上部に戻される。タンク循環路３０には、ヒートポンプ１０の入口側（即ち上流側）と出口側（即ち下流側）には、それぞれ、サーミスタ３２、３４が備えられている。サーミスタ３２は、ヒートポンプ１０によって加熱される前の水（すなわち蓄熱タンク２０の底部の水）の温度を測定する。サーミスタ３４は、ヒートポンプ１０によって加熱された後の水の温度を測定する。給湯器コントローラ６は、サーミスタ３２、３４の計測温度を使って、蓄熱タンク２０に所望の温度の水を蓄える。なお、蓄熱タンク２０にサーミスタが設置されていてもよい。

水道水導入路４０は、上流端が水道水供給源４２に接続されている。水道水導入路４０の下流側は、第１導入路４０ａと第２導入路４０ｂに分岐している。第１導入路４０ａの下流端は、蓄熱タンク２０の下部に接続されている。第２導入路４０ｂの下流端は、後述する供給路４５の途中に接続されている。第２導入路４０ｂの下流端と供給路４５との接続部分には、混合弁４４が設けられている。混合弁４４は、ユーザが要求する水温が蓄熱タンク２０の水温よりも低い場合、供給路４５を流れる温水に第２導入路４０ｂ内の水を混合し、水温を調整する。蓄熱タンク２０の温水が温水利用箇所へ供給される分だけ、第１導入路４０ａを通じて常温の水が蓄熱タンク２０へ供給される。即ち、蓄熱タンク２０は常に水で満たされている。

供給路４５は、上流端が蓄熱タンク２０の上部に接続されている。前述したように、供給路４５の途中には、水道水導入路４０の第２導入路４０ｂが接続されており、接続部分には混合弁４４が設けられている。混合弁４４より下流側の供給路４５には、ガス加熱器４７が備えられている。また、ガス加熱器４７より下流側の供給路４５には、サーミスタ４６が備えられている。サーミスタ４６は、温水利用箇所へ供給される温水の温度を測定する。

ガス加熱器４７は、ユーザが要求する水温が蓄熱タンク２０の水温よりも高い場合、蓄熱タンク２０の水を加熱して温水利用箇所へ供給する。具体的には、ガス加熱器４７は、サーミスタ４６が測定する水温が給湯設定温度（ユーザの要求温度）と一致するように、蓄熱タンク２０の水が通る供給路４５内の水を加熱する。供給路４５の下流端は、温水利用箇所（給湯蛇口４８や浴槽等）に接続されている。ガス加熱器４７には、ガス管５７が接続されており、外部からガスの供給を受ける。

上述した通り、給湯器２は、ヒートポンプ１０（電気加熱器）とガス加熱器４７（燃焼加熱器）の少なくとも一方で水を加熱する装置である。所定の大きさ以上の揺れが発生した場合、念のため、ガス加熱器４７は使用を禁止するのが望ましい。給湯器２は、管理装置５を通じて、感震器を備える複数の他の装置（冷蔵庫５３、石油ファンヒータ５４、ガスコンロ５５）から、感震器５３ａ〜５５ａが検知した揺れの大きさを示す情報（揺れ情報）を取得する。そして、給湯器２は、取得した揺れ情報が予め定められた大きさ（例えば震度３相当の揺れ）以上の揺れを示していた場合に、ガス加熱器４７の点火を禁止する。なお、先に述べたように、震度５以上の揺れが検知された場合には、マイコンメータ７０がガス元栓７２を閉じる。給湯器２は、より高い安全性を確保するため、マイコンメータ７０がガス元栓７２を閉じる程の揺れよりも小さい揺れでもガス加熱器４７の点火を禁止する。

感震器が揺れを検知したときに給湯器コントローラ６が実行する処理のフローチャートを図２に示す。なお、管理装置５は、感震器を備える装置（冷蔵庫５３、石油ファンヒータ５４、ガスコンロ５５）から揺れ情報が送られたらそれらの情報を給湯器コントローラ６へ転送するように予めプログラムされている。

図２のフローチャートを説明する。給湯器コントローラ６は、管理装置５から揺れ情報を受信する（Ｓ２）。揺れ情報には、各装置（冷蔵庫５３、石油ファンヒータ５４、ガスコンロ５５）の感震器が検知した揺れの大きさを示すデータが含まれている。給湯器コントローラ６は、受信したゆれ情報に、閾値（例えば震度３）以上の揺れを示す２以上の揺れ情報が含まれているか否かをチェックする（Ｓ３）。閾値以上の揺れを示す揺れ情報がゼロ又は１つのみの場合は、何もせずに処理を終了する（Ｓ３：ＮＯ）。

一方、給湯器コントローラ６は、受信した揺れ情報に、閾値（例えば震度３）以上の揺れを示す２以上の揺れ情報が含まれていた場合、ガス加熱器４７の点火を禁止する（Ｓ３：ＹＥＳ、Ｓ４）。別言すると、給湯器コントローラ６は、閾値以上の揺れを示す複数の揺れ情報を受信したら、ガス加熱器４７の点火を禁止する。次に給湯器コントローラ６は、ヒートポンプ１０を使い、蓄熱タンク２０の水を所定の設定温度まで高める沸き上げ運転を開始する（Ｓ５）。設定温度は、例えば６０［℃］である。

給湯器コントローラ６がガス加熱器４７の点火を禁止した場合、ユーザの要求する水温が蓄熱タンク２０の水温よりも高くても、給湯器コントローラ６は、ガス加熱器４７を点火することなく、蓄熱タンク２０の中の水を温水利用箇所に供給する。

実施例の給湯器２は、次の利点を有する。給湯器２は、感震器を備える複数の他の装置から所定の大きさ以上の揺れを示す揺れ情報を受信したらガス加熱器４７の点火を禁止する。給湯器２は、複数の感震器の揺れ情報に基づいてガス加熱器４７の点火禁止を判断する。複数の感震器の情報に基づくので、誤動作（例えば一つの感震器の誤動作）によってガス加熱器４７の点火禁止が起こる可能性が小さい。

給湯器２は、前述したようにハイブリッド式である。それゆえ、ガス加熱器４７の点火を禁止しても、温水を提供することができる。ヒートポンプ１０（電気加熱器）は、ガス加熱器４７ほどに短時間で水温を高めることはできないが、常温よりは高い温度の水を提供することができる。

実施例の給湯器２は、ガス加熱器４７の点火を禁止するとともに、ヒートポンプ１０を使って蓄熱タンク２０の水を所定温度まで上昇させる。即ち、ヒートポンプ１０を使って蓄熱タンク２０の熱エネルギを高める。所定の大きさ以上の揺れは、余震であって続いてより大きな本震が発生する可能性もある。より大きな本震が発生すると、電気の供給が停止してしまう虞がある。そこで、実施例の給湯器２は、本震に備えて蓄熱タンク２０の熱エネルギを高める。万が一、所定の大きさ以上の揺れを検知した後にさらに大きい揺れが生じて電気の供給が止まったときに、多くの熱エネルギを確保しておくことができる。

給湯器２の変形例を説明する。変形例では、給湯器コントローラ６は、ガス加熱器４７の点火を禁止した後、閾値以上の揺れを示した揺れ情報を送信した他の装置の少なくとも一つが自身の燃焼器の利用を許可したことを示す信号を受信した場合、ガス加熱器４７の点火の禁止を解除する。例えば、石油ファンヒータ５４の感震器５４ａとガスコンロ５５の感震器５５ａがともに震度３相当の揺れを示す揺れ情報を出力し、それらの揺れ情報に基づいて給湯器２がガス加熱器４７の点火を禁止したとする。その後、ガスコンロ５５が使用されたことを示す信号を、管理装置５を介して受信すると、給湯器コントローラ６は、ガス加熱器４７の点火禁止を解除する。即ち、給湯器コントローラ６は、ガス加熱器４７を利用可能にする。

ガスコンロ５５が使用されたことを示す信号がガスコンロ５５から出力されたということは、ユーザが二次災害の危険性は低いと判断してガスコンロ５５を使ったということである。給湯器２は、別の装置（ガスコンロ５５）の燃焼器が使われたことをトリガとして、自身のガス加熱器４７の点火禁止を解除する。この変形例によると、ガスコンロ５５を使ったユーザが、わざわざ給湯器２のガス加熱器４７を使えるようにリセットする必要がない。

実施例の給湯器２に関する留意点を述べる。実施例のガス加熱器４７が請求項の燃焼加熱器の一例に相当する。燃焼加熱器は、ガスを燃料とする装置のほか、石油を燃料とする装置であってもよい。また、燃焼加熱器は、空気を加熱するものであってもよい。実施例の給湯器コントローラ６が請求項の「制御器」の一例に相当する。実施例の蓄熱タンク２０が請求項の「タンク」の一例に相当する。

実施例において感震器を備える冷蔵庫５３と石油ファンヒータ５４とガスコンロ５５とマイコンメータ７０が請求項の「他の装置」の例に相当する。「他の装置」は上記した装置に限られない。実施例の冷蔵庫５３と石油ファンヒータ５４とガスコンロ５５とマイコンメータ７０と給湯器コントローラ６は、有線ＬＡＮで管理装置５と接続されていた。「他の装置」は、無線ＬＡＮで管理装置５や給湯器コントローラ６と通信可能に接続されていてもよい。「他の装置」には、スマートフォンやタブレット端末が含まれていてもよい。スマートフォンやタブレット端末は、加速度センサを備えているタイプが多く、感震器としても機能するからである。

実施例の給湯器コントローラ６は、所定の大きさ以上の揺れを示す複数の揺れ情報を取得した場合、例えば６０［℃］の設定温度で沸き上げ運転を開始する。給湯器コントローラ６は、所定の大きさ以上の揺れを示す複数の揺れ情報を取得した場合、それまで設定されていた設定温度よりも高い温度を設定して沸き上げ運転を開始することも好適である。所定の大きさ以上の揺れを示す複数の揺れ情報を取得した場合、その後の本震に備えて、できるだけ多くの熱エネルギを確保しておくのがよいからである。

実施例の加熱装置は、タンクの温水を供給する給湯器２であった。本明細書が開示する技術は、給湯器に限らない。本明細書が開示する技術は、給湯器に限らず、水又は空気を石油又はガスで加熱する燃焼加熱器を備えた加熱装置に適用することができる。

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。本明細書又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、本明細書又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。

２：給湯器
３：建屋
５：管理装置
６：給湯器コントローラ
１０：ヒートポンプ
２０：蓄熱タンク
３０：タンク循環路
３２、３４、４６：サーミスタ
３６：循環ポンプ
４０：水道水導入路
４２：水道水供給源
４４：混合弁
４５：供給路
４７：ガス加熱器
４８：給湯蛇口
５０：商用電源
５１：電力線
５３：冷蔵庫
５３ａ、５４ａ、５５ａ、７１：感震器
５４：石油ファンヒータ
５５：ガスコンロ
５７：ガス管
６０：インターネット
７０：マイコンメータ
７２：ガス元栓

Claims (3)

1. 水又は空気をガス又は石油で加熱する燃焼加熱器と、
   前記燃焼加熱器を制御するとともに、感震器を備える複数の他の装置から、前記感震器が所定の大きさ以上の揺れを検知したことを示す揺れ情報を受信した場合に前記燃焼加熱器の点火を禁止する制御器と、
   を備えていることを特徴とする加熱装置。
2. 水を蓄えるタンクと、
   前記タンクの水を電力で加熱するヒートポンプと、
   をさらに備えており、
   前記制御器は、複数の前記揺れ情報を受信した場合、前記ヒートポンプを使って前記タンクの水を所定温度まで高める沸き上げ運転を開始する、請求項１に記載の加熱装置。
3. 前記制御器は、前記燃焼加熱器の点火を禁止した後、前記他の装置の少なくとも一つが自身の燃焼器の利用を許可したことを示す信号を受信した場合、前記燃焼加熱器の点火の禁止を解除する、請求項１又は２に記載の加熱装置。

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