JP6511658B2 - ペレットストーブの非常用電源装置及びこれを組み込んだペレットストーブ - Google Patents

Description

本発明は、木質ペレットを燃料とするペレットストーブに用いられる非常用電源装置、及びこの非常用電源装置を組み込んだペレットストーブに関する。

近年、木質ペレットを燃料とするペレットストーブは、再生可能なエネルギーを使用した地球に優しい暖房器具として注目されつつある。ペレットストーブは、燃料タンクから供給される木質ペレットを燃焼させる燃焼室と、この燃焼室から排気パイプを通して燃焼ガスを屋外に排気する排気ファンとを備えている。一般に、ペレットストーブは、商用電力を供給するコンセントに電源プラグが差し込まれると、まず、燃焼室内及び燃料タンク内の温度がチェックされるようになっている。そして、これらの温度が異常に高温である場合、排気ファンのみを駆動して、燃焼室内及び燃料タンク内の温度を低下させている。

この動作を停電時を例に詳細に説明する。ペレットストーブの運転中に停電が発生すると、電源が遮断されるため排気ファンも停止する。しかし、燃焼室内に残留する木質ペレットが燃焼し続け、燃焼室内の温度は高温のままである。そして、燃焼室内に残留する木質ペレットが燃焼中に電源が復帰すると、まず、燃焼室内及び燃料タンク内の温度がチェックされる。このとき、燃焼室内の温度は高温であるため排気ファンのみが駆動される。これにより、燃焼室内に残留する木質ペレットの燃焼を安全に終了させることができる。このようなペレットストーブの例として、特許文献１に示すものがある。

しかし、ペレットストーブを運転中に停電が起こると、燃焼室内において木質ペレットが燃焼しているにもかかわらず排気ファンが停止するため、燃焼室内の酸素が不足してしまう。そのため、停電後、電源が復帰する前に燃焼室の前面扉が開けられるとバックドラフトを起こす虞があり、非常に危険である。また、不完全燃焼による一酸化炭素の室内への漏洩を起こす可能性もある。

これを防止するため、例えば、特許文献２に示すような非常用電源装置を使用することも考えられる。この非常用電源装置を使用すれば、停電時には商用電源から非常用電源に切り替えることができるため、停電時であっても継続してペレットストーブを運転することができ、排気ファンも停止されることがない。

特開２０１１−１９１０４０号公報 特開２０１３−９４６３号公報

しかしながら、上記従来の非常用電源装置を用いた場合であっても、停電後、非常用電源装置によるペレットストーブの運転に伴い蓄電量がなくなり、電力の供給ができなくなった場合には不都合が生じる。すなわち、この場合には、燃焼室内において木質ペレットが燃焼しているにもかかわらず排気ファンが停止してしまい、上記従来のペレットストーブと同様の問題が残されたままだからである。

本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたものであり、停電時においても継続して運転することができるとともに、安全に消火することができるペレットストーブの非常用電源装置、及びこれを組み込んだペレットストーブを提供するものである。

上記の課題を解決するために、請求項１に係るペレットストーブの非常用電源装置の特徴は、電源投入時に燃焼室内の木質ペレットが燃焼中である場合、新たな該木質ペレットを供給することなく、該燃焼室内の該木質ペレットの燃焼が終了するまで排気ファンを駆動するペレットストーブに用いられ、商用電源からの電力が供給される第１供給路と、蓄電池からの電力が供給される第２供給路とを切り替えて該ペレットストーブに電力を供給する切替スイッチ部を備え、商用電源から電力が供給されている場合には、該蓄電池に電力が蓄電されるとともに該切替スイッチ部により第１供給路に切り替えられ、商用電源が遮断されている場合には、該切替スイッチ部により第２供給路に切り替えられるペレットストーブの非常用電源装置であって、商用電源の遮断を検知する遮断検知回路と、該遮断検知回路が商用電源の遮断を検知してから所定時間経過後、該第１供給路に切り替えて該ペレットストーブへの電力の供給を一定時間だけ停止させる切替信号を該切替スイッチ部に出力する遅延切替制御部と、を有し、該所定時間経過後に該蓄電池に残された蓄電量により、少なくとも該燃焼室内の該木質ペレットの燃焼を終了させることができることである。

請求項２に係るペレットストーブの非常用電源装置の特徴は、前記所定時間とは、前記蓄電池の総蓄電量の４０％から８０％の蓄電量が消費される時間であることである。

請求項３に係るペレットストーブの非常用電源装置の特徴は、前記切替信号が出力されると同時に、前記蓄電池の蓄電量が僅かである旨を告知する告知手段を有することである。

請求項４に係るペレットストーブの非常用電源装置の特徴は、前記告知手段は、ＬＥＤであることである。

請求項５に係るペレットストーブの特徴は、請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のペレットストーブの非常用電源装置をハウジング内に収納して組み込んだことである。

請求項６に係るペレットストーブの特徴は、前記ペレットストーブの非常用電源装置は、スライドレールにより前記ハウジング外に引き出し可能にされていることである。

請求項１に係るペレットストーブの非常用電源装置では、商用電源が遮断されている場合には、切替スイッチ部により第２供給路に切り替えられて、蓄電池からペレットストーブに電力が供給される。そのため、停電時であっても継続してペレットストーブを運転することができる。

また、遅延切替制御部は、遮断検知回路が商用電源の遮断を検知してから所定時間経過後、切替信号を切替スイッチ部に出力する。この所定時間は、所定時間経過後に蓄電池に残された蓄電量により、少なくとも燃焼室内の木質ペレットの燃焼を終了させることができる時間である。切替信号が切替スイッチ部に出力されると、商用電源が停電中である第１供給路に切り替えられるため、ペレットストーブへの電力の供給が停止される。そして、一定時間経過後、再度、第２供給路に切り替えられると、ペレットストーブに電源が投入された状態となり、ペレットストーブは通常の電源投入時の動作を行う。

すなわち、まず、燃焼室内の温度がチェックされる。そして、燃焼室内の温度が高温であるため、新たな木質ペレットが供給されることなく、排気ファンのみが駆動される。この際、蓄電池には、少なくとも燃焼室内の木質ペレットの燃焼を終了させることができるだけの蓄電量が残されている。これにより、燃焼室内に残留する木質ペレットを完全燃焼させることができる。したがって、このペレットストーブの非常用電源装置によれば、停電時においても継続して運転することができるとともに、安全に消火することができる。

請求項２に係るペレットストーブの非常用電源装置では、少なくとも燃焼室内の木質ペレットの燃焼を終了させることができる時間が残された所定時間は、蓄電池の総蓄電量の４０％から８０％の蓄電量が消費される時間である。このため、蓄電池が経年劣化を起こした場合であっても、ペレットストーブを安全に消火することができる時間を確実に確保することができる。

請求項３に係るペレットストーブの非常用電源装置では、切替信号が出力されると同時に、蓄電池の蓄電量が僅かである旨を告知する告知手段を有するため、ペレットストーブの運転停止の原因を知ることができ、ペレットストーブの使用者にとって便利である。

請求項４に係るペレットストーブの非常用電源装置では、告知手段がＬＥＤであるため、消費電力が少ない上、安価である。

請求項５に係るペレットストーブでは、請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のペレットストーブの非常用電源装置をハウジング内に収納して組み込んでいるため、非常用電源装置の設置場所を別途確保する必要がなく、省スペースに寄与することができる。

請求項６に係るペレットストーブでは、ペレットストーブの非常用電源装置がスライドレールによりハウジング外に引き出し可能にされているため、メインテナンスの際に便利である。

実施形態１の非常用電源装置を用いたペレットストーブの概略図。 実施形態１の非常用電源装置を用いたペレットストーブに係り、ペレットストーブの概略図。 実施形態１、２の非常用電源装置の電気的構成を示すブロック図。 実施形態１、２の非常用電源装置を用いたペレットストーブに係り、ペレットストーブの動作を示すフローチャート。 実施形態１、２の非常用電源装置を用いたペレットストーブに係り、非常用電源装置の動作を示すフローチャート。 実施形態２の非常用電源装置を組み込んだペレットストーブの概略図。

本発明に係るペレットストーブの非常用電源装置、及びこれを組み込んだペレットストーブを具体化した実施形態１、２を図面に基づいて以下に説明する。まず、実施形態１のペレットストーブの非常用電源装置を説明する。図１は、このペレットストーブの非常用電源装置１をペレットストーブ７０とコンセント９２との間に配置して用いた概略図である。ペレットストーブ７０は、燃料タンク８０から供給される木質ペレットＰを燃焼室７１で燃焼させて、室内９０を暖めるものである。コンセント９２は、室内９０の壁面９１に設けられ、商用電源である家庭用ＡＣ１００Ｖ電源を供給する。

また、非常用電源装置１は外形が直方体状の筐体を有している。そして、筐体の表面パネルには、告知手段としてのＬＥＤ２が取り付けられている。このＬＥＤ２は、非常用電源装置１による運転中にペレットストーブ７０が停止される場合に点滅するようになっている。なお、図１においては、便宜上、非常用電源装置１がペレットストーブ７０の後ろの床面に置かれているが、非常用電源装置１はペレットストーブ７０の左横、又は右横に置かれるのが通常である。

図２に示すように、ペレットストーブ７０の外形は略直方体状をなし、室内９０側（図面左側）には燃焼室７１が形成され、燃焼室７１の下部には木質ペレットＰを入れて燃焼させる燃焼ポット７２が設けられている。燃焼ポット７２の下部には、燃焼ポット７２から落下する灰を収容する灰受け７３が設けられている。また、ペレットストーブ７０の前面には、開閉可能な前面扉７４が設けられている。この前面扉７４を開けて、灰受け７３の中の灰を清掃することができるようになっている。また、燃焼室７１の屋外側（図面右側）には、排気パイプ７５と送風パイプ７６とが配置されている。排気パイプ７５は、燃焼室７１で発生した高温の燃焼ガスを屋外へと導くものであり、送風パイプ７６は、室内９０の空気を排気パイプ７５内の燃焼ガスとの間で熱交換して暖め、この暖気を室内９０に導くものである。

ペレットストーブ７０の屋外側（図面右側）の上部には燃料タンク８０が形成され、燃料タンク８０の下部には燃料供給オーガ８１が設けられている。燃料タンク８０内には木質ペレットＰが貯留され、この木質ペレットＰは燃料供給オーガ８１により燃料供給口７７から燃焼室７１の燃焼ポット７２に送られる。また、燃料タンク８０の下部には、排気ファン８２、送風ファン８３、導出パイプ８４、及び導入パイプ８５が設けられている。排気ファン８２により排気パイプ７５内の燃焼ガスが強制的に導出パイプ８４から屋外に排出され、送風ファン８３により送風パイプ７６内の暖気が室内９０に送られる。

導出パイプ８４と導入パイプ８５とは同心円状に配置され、導入パイプ８５は、燃焼ポット７２、及び燃焼室７１に連結している。そのため、排気ファン８２により排気パイプ７５内の燃焼ガスが屋外に排出されることにより、屋外の空気が導入パイプ８５より吸引され燃焼ポット７２へと導かれるようになっている。さらに、燃料タンク８０の外壁部には、燃料タンク８０内の温度を検知する燃料タンク熱センサ８６が貼付され、排気パイプ７５の外壁には、燃焼ガスの温度を検知する排気熱センサ８７が貼付されている。なお、便宜上、排気熱センサ８７により検出された温度が燃焼室７１内の温度として扱われる。

図３に示すように、非常用電源装置１は、電気的部品として整流器１０、蓄電池１１、インバータ１２、切替スイッチ部１３、遮断検知回路１４、遅延切替制御部１５、及びＬＥＤ２を有している。入力端子１８から供給される交流電力は、整流器１０により降圧されて直流に変換され、変換された直流電力は蓄電池１１により蓄電される。また、蓄電池１１から供給される直流電力は、インバータ１２により交流に変換されて昇圧される。切替スイッチ部１３は、商用電源からの電力が入力端子１８から直接供給される第１供給路１６と、蓄電池１１からの電力がインバータ１２を経由して供給される第２供給路１７とを切り替えて出力端子１９に出力する。これにより、ペレットストーブ７０に電力が供給される。なお、商用電源から電力が供給されている場合には、蓄電池１１に電力が蓄電されるとともに切替スイッチ部１３により第１供給路１６に切り替えられ、商用電源が遮断されている場合には、切替スイッチ部１３により第２供給路１７に切り替えられる。

遮断検知回路１４は、商用電源の遮断を検知し、遅延切替制御部１５に検知信号を出力する。また、遅延切替制御部１５は、その検知信号を入力してから所定時間に達した後、切替信号を切替スイッチ部１３に出力する。この切替信号により、ペレットストーブ７０への電力の供給が一定時間停止される。

以上の構成をした非常用電源装置１、及びペレットストーブ７０の動作を図４、図５に示すフローチャートを用いて説明する。まず、ペレットストーブ７０の動作を説明する。図４に示すように、ペレットストーブ７０に電源が投入されると（例えば、コンセント９２に電源プラグが差し込まれた場合や、停電後に電源が復帰した場合）、ステップＳ１１により燃焼室７１、燃料タンク８０の温度がチェックされる。燃焼室７１の温度は排気熱センサ８７により検知され、燃料タンク８０の温度は燃料タンク熱センサ８６により検知される。なお、排気熱センサ８７により検出された温度を燃焼室７１内の温度として扱っている。燃焼室７１、燃料タンク８０の温度が両方とも正常である場合はステップＳ１５に進み、ペレットストーブ７０の運転スイッチが押されるのを待つ。なお、本明細書において「温度が正常」とは、高温でなく、一定温度以下であることをいう。また、燃焼室７１、燃料タンク８０の温度の少なくとも一方が高温である場合はステップＳ１２に進む。

ステップＳ１２においては、排気ファン８２が駆動される。これにより、燃焼室７１内の燃焼ガスが排気パイプ７５、導出パイプ８４を通して屋外に排出されるとともに、屋外の空気が導入パイプ８５から吸引され燃焼ポット７２、燃焼室７１へと導かれる。こうして、燃焼室７１、及び燃料タンク８０の温度が下げられる。

そして、ステップＳ１３では、燃焼室７１、燃料タンク８０の両方の温度が正常になるまで待ち、ステップＳ１４では、排気ファン８２が停止される。その後、ステップＳ１５において、ペレットストーブ７０の運転スイッチが押されるのを待つ。

ペレットストーブ７０の運転スイッチが押されると、ステップＳ１６において、着火動作が開始される。すなわち、燃料供給オーガ８１が駆動され着火用の木質ペレットＰが燃焼ポット７２に送り込まれ、着火ヒータにより木質ペレットＰに着火される。そして、燃焼室７１の温度の上昇を確認した後、ステップＳ１７により排気ファン８２、送風ファン８３が駆動され、燃料供給オーガ８１により適宜、木質ペレットＰが燃焼ポット７２に供給されて、木質ペレットＰの安定した燃焼が維持される（通常運転）。

次に、非常用電源装置１の動作、及びそれに伴うペレットストーブ７０の動作について説明する。図５に示すように、ステップＳ１において、遮断検知回路１４により停電が検知されると、ステップＳ２、ステップＳ３が実行される。ステップＳ２、ステップＳ３において、４５分以内に停電が復帰した場合、ステップＳ１に戻る。一方、停電が復帰したことにより、ペレットストーブ７０は電源が投入された状態になる。そのため、ペレットストーブ７０においては前述のように、ステップＳ１１が実行される。

また、停電のまま４５分以上が経過した場合は、ステップＳ４が実行される。この「４５分」が請求項１の「所定時間」であるとともに、請求項２の「蓄電池の総蓄電量の４０％から８０％の蓄電量が消費される時間」である。なお、本実施形態においては、「蓄電池の総蓄電量の４０％から８０％の蓄電量が消費される時間」を４５分としたが、この時間は使用する蓄電池１１の総蓄電量により決定されるものであり、必ずしも４５分に限定されることはない。

ステップＳ４においては、遅延切替制御部１５により切替スイッチ部１３へ切替信号が３秒間出力される。ステップＳ４以降が実行される場合は、蓄電池１１に残された蓄電量が少なくなり、ペレットストーブ７０を消火する場合である。切替スイッチ部１３が切替信号を入力すると、第２供給路１７から第１供給路１６に切り替えられる。この際、商用電源は停電中であるため、ペレットストーブ７０への電力の供給が停止され、燃料供給オーガ８１、排気ファン８２、送風ファン８３等のすべての動力源が停止される。そして、３秒後、遅延切替制御部１５から切替スイッチ部１３への切替信号が停止されると、切替スイッチ部１３により、再度、第１供給路１６から第２供給路１７に切り替えられる。

これにより、ペレットストーブ７０に電源が投入された状態となり、ペレットストーブ７０は前述のように、燃焼室７１、燃料タンク８０の温度がチェックされる（ステップＳ１１）。そして、燃焼室７１の温度が高温であるため、排気ファン８２のみが駆動される（ステップＳ１２）。この際、新たな木質ペレットＰが燃焼室７１内に供給されることはなく、蓄電池１１には少なくとも燃焼室７１内の木質ペレットＰの燃焼を終了させることができるだけの蓄電量が残されている。これにより、燃焼室７１内に残留する木質ペレットＰを完全燃焼させることができる。ここで、「３秒」が請求項１の「一定時間」である。なお、本実施形態においては「一定時間」を３秒としたが、必ずしも３秒でなくてもよい。ただし、この「一定時間」は２秒から５秒が望ましい。２秒から５秒であれば、確実にペレットストーブ７０を電源が投入された状態にすることができる上、ペレットストーブ７０の円滑な運転が確保されるからである。

ステップＳ５においては、ＬＥＤ２が点滅される。これにより、蓄電池１１の蓄電量が僅かであるために、ペレットストーブ７０の運転が停止されたことを知ることができる。そして、ステップＳ６において停電が復帰するまで待つ。停電が復帰すると、ステップＳ７においてＬＥＤ２が消灯され、ステップＳ１に制御が戻される。なお、停電中に蓄電池１１の蓄電量がなくなった場合（非常用電源装置１はステップＳ６を実行中）、ペレットストーブ７０、及び非常用電源装置１ともに動作を停止するが、燃焼室７１内に残留する木質ペレットＰはすでに完全燃焼しているため、安全性が確保される。また、停電中に停電が復帰した場合、切替スイッチ部１３により、第２供給路１７から第１供給路１６に切り替えられるため、ペレットストーブ７０は何ら問題なく実行中のステップを継続して実行することができる。

実施形態１のペレットストーブの非常用電源装置においては、商用電源が遮断されている場合には、切替スイッチ部１３により第２供給路１７に切り替えられて、蓄電池１１からペレットストーブ７０に電力が供給される。そのため、停電時であっても継続してペレットストーブ７０を運転することができる。

また、遅延切替制御部１５は、遮断検知回路１４が商用電源の遮断を検知してから４５分経過後、切替信号を切替スイッチ部１３に３秒間出力する。これにより、ペレットストーブ７０に電源が投入された状態となり、ペレットストーブ７０は通常の電源投入時の動作を行う。この際、蓄電池１１には、少なくとも燃焼室７１内の木質ペレットＰの燃焼を終了させることができるだけの蓄電量が残されている。これにより、ペレットストーブ７０の使用中に長時間に亘る停電が起きた場合であっても、燃焼室７１内に残留する木質ペレットＰを完全燃焼させることができる。したがって、このペレットストーブの非常用電源装置によれば、停電時においても継続して運転することができるとともに、安全に消火することができる。

また、このペレットストーブの非常用電源装置では、遮断検知回路１４が商用電源の遮断を検知してから、遅延切替制御部１５が切替スイッチ部１３に切替信号を出力するまでの時間である４５分は、蓄電池１１の総蓄電量の４０％から８０％の蓄電量が消費される時間である。このため、蓄電池１１が経年劣化を起こした場合であっても、ペレットストーブ７０を安全に消火することができる時間を確実に確保することができる。

さらに、このペレットストーブの非常用電源装置では、切替信号が出力されると同時に、蓄電池１１の蓄電量が僅かである旨を告知する告知手段であるＬＥＤ２を有するため、ペレットストーブ７０の運転停止の原因を知ることができ、ペレットストーブ７０の使用者にとって便利である。また、告知手段としてＬＥＤ２を用いているため、消費電力が少ない上、安価である。さらに、本実施形態においては、告知手段としてＬＥＤ２を用いているが、これに限定されることはなく、例えば、ブザー等を用いることができる。

次に、実施形態２の非常用電源装置を組み込んだペレットストーブについて説明する。図６に示すように、このペレットストーブ２０は、実施形態１の非常用電源装置１が用いられるペレットストーブ７０と略同様の構成をしている。そのため、ペレットストーブ７０と同一の構成については同一の符号を用い、その説明を省略する。

非常用電源装置２１は、ペレットストーブ２０のハウジング２３内に収納して組み込まれている。そして、非常用電源装置２１は、スライドレール２５によりハウジング２３の側面から外に引き出し可能にされている。また、ＬＥＤ２２は、ハウジング２３の上部に取り付けられている。それ以外の構成については、実施形態１の非常用電源装置１と同様であり、その説明を省略する。

実施形態２のペレットストーブ２０においては、非常用電源装置２１の設置場所を別途確保する必要がなく、省スペースに寄与することができる。また、非常用電源装置２１がスライドレール２５によりハウジング２３外に引き出し可能にされているため、メインテナンスの際に便利である。それ以外の作用、効果については実施形態１と同様である。

以上、本発明のペレットストーブの非常用電源装置、及びこれを組み込んだペレットストーブを実施形態１、２に即して説明したが、本発明はこれらに制限されるものではなく、本発明の技術的思想に反しない限り、適宜変更して適用できることはいうまでもない。

１、２１…ペレットストーブの非常用電源装置、２、２２…告知手段（ＬＥＤ）、１１…蓄電池、１３…切替スイッチ部、１４…遮断検知回路、１５…遅延切替制御部、１６…第１供給路、１７…第２供給路、２０、７０…ペレットストーブ、２３…ハウジング、２５…スライドレール、７１…燃焼室、８２…排気ファン、Ｐ…木質ペレット。

Claims (6)

1. 電源投入時に燃焼室内の木質ペレットが燃焼中である場合、新たな該木質ペレットを供給することなく、該燃焼室内の該木質ペレットの燃焼が終了するまで排気ファンを駆動するペレットストーブに用いられ、
   商用電源からの電力が供給される第１供給路と、蓄電池からの電力が供給される第２供給路とを切り替えて該ペレットストーブに電力を供給する切替スイッチ部を備え、
   商用電源から電力が供給されている場合には、該蓄電池に電力が蓄電されるとともに該切替スイッチ部により第１供給路に切り替えられ、商用電源が遮断されている場合には、該切替スイッチ部により第２供給路に切り替えられるペレットストーブの非常用電源装置であって、
   商用電源の遮断を検知する遮断検知回路と、
   該遮断検知回路が商用電源の遮断を検知してから所定時間経過後、該第１供給路に切り替えて該ペレットストーブへの電力の供給を一定時間だけ停止させる切替信号を該切替スイッチ部に出力する遅延切替制御部と、を有し、
   該所定時間経過後に該蓄電池に残された蓄電量により、少なくとも該燃焼室内の該木質ペレットの燃焼を終了させることができることを特徴とするペレットストーブの非常用電源装置。
2. 前記所定時間とは、前記蓄電池の総蓄電量の４０％から８０％の蓄電量が消費される時間であることを特徴とする請求項１記載のペレットストーブの非常用電源装置。
3. 前記切替信号が出力されると同時に、前記蓄電池の蓄電量が僅かである旨を告知する告知手段を有することを特徴とする請求項１又は２記載のペレットストーブの非常用電源装置。
4. 前記告知手段は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項３記載のペレットストーブの非常用電源装置。
5. 請求項１乃至４のうちいずれか１項記載のペレットストーブの非常用電源装置をハウジング内に収納して組み込んだことを特徴とするペレットストーブ。
6. 前記ペレットストーブの非常用電源装置は、スライドレールにより前記ハウジング外に引き出し可能にされていることを特徴とする請求項５記載のペレットストーブ。
   
   

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