JP5663697B2 - Heat supply equipment - Google Patents
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Description
ここで開示する技術は、給湯装置や暖房装置といった熱供給装置に関する。特に、電気とガス(詳しくは可燃性ガス、以下同じ)を併用するハイブリッド式の熱供給装置に関する。 The technology disclosed here relates to a heat supply device such as a hot water supply device or a heating device. In particular, the present invention relates to a hybrid heat supply device that uses electricity and gas (in detail, combustible gas, the same applies hereinafter).
特許文献1に、ハイブリッド式の給湯装置が開示されている。この給湯装置は、電気を消費して熱を発生する電気式熱源と、ガスを消費して熱を発生するガス式熱源と、電気式熱源機が発生した熱を蓄熱する蓄熱手段を備えている。この種の熱供給装置は、電気とガスを併用することによって、優れた熱効率を実現するとともに、不規則な熱需要にも対応し得る供給能力を確保している。 Patent Document 1 discloses a hybrid hot water supply apparatus. The hot water supply apparatus includes an electric heat source that consumes electricity to generate heat, a gas heat source that consumes gas to generate heat, and a heat storage unit that stores heat generated by the electric heat source machine. . This type of heat supply apparatus achieves excellent thermal efficiency by using electricity and gas in combination, and secures a supply capacity that can cope with irregular heat demands.
ハイブリッド式の熱供給装置は、電気とガスの併用を前提とした設計となっており、仮に一方の供給が中断された場合には、エラー表示をするなどして、その運転を中止するように構成されている。しかしながら、例えば自然災害の発生等を考慮すると、電気とガスの両者が常に安定して供給されるとは限られず、そのような状況においても、熱供給(給湯や暖房)を確実に行うことが求められる。 The hybrid heat supply device is designed on the premise of using both electricity and gas. If one supply is interrupted, an error display is displayed to stop the operation. It is configured. However, considering the occurrence of natural disasters, for example, both electricity and gas are not always stably supplied, and even in such a situation, heat supply (hot water supply or heating) can be reliably performed. Desired.
上述した実情を考慮し、商用電力が使用できない状況を想定した技術を提供する。 In consideration of the above situation, a technology that assumes a situation where commercial power cannot be used is provided.
ここで開示する技術は、電気とガスを併用する熱供給装置に具現化される。熱供給装置は、電気を消費して熱を発生する電気式熱源と、ガスを消費して熱を発生するガス式熱源と、電気式熱源及びガス式熱源の動作を制御する制御手段を備える。制御手段は、電気式熱源の使用を禁止したガス運転モードを選択可能であることを特徴とする。 The technology disclosed herein is embodied in a heat supply device that uses both electricity and gas. The heat supply device includes an electric heat source that consumes electricity to generate heat, a gas heat source that consumes gas to generate heat, and a control unit that controls operations of the electric heat source and the gas heat source. The control means can select a gas operation mode in which use of an electric heat source is prohibited.
例えば自然災害の発生等によって、商用電力の供給が突然に中断されることもある。あるいは、そのような災害後に、商用電力の供給量が全国的に不足し、商用電力の供給が計画的に、即ち、時間帯を決めて中止されることも起こり得る(いわゆる計画停電)。このような状況を想定して、本技術に係る熱供給装置は、電気式熱源の使用を禁止し、ガス式熱源のみを使用するガス運転モードを選択することができる。それにより、電気の使用を禁止又は削減しつつ、必要とされる熱供給を行うことができる。 For example, the supply of commercial power may be suddenly interrupted due to the occurrence of a natural disaster. Alternatively, after such a disaster, the supply amount of commercial power may be insufficient nationwide, and the supply of commercial power may be stopped systematically, i.e., after a fixed time period (so-called planned power outage). Assuming such a situation, the heat supply device according to the present technology can prohibit the use of an electric heat source and select a gas operation mode in which only a gas heat source is used. Thereby, the required heat supply can be performed while prohibiting or reducing the use of electricity.
あるいは、電気の消費量を削減する社会的な活動に呼応して、ユーザが自ら電気式熱源の使用を自粛することも考えられる。このような状況を想定すると、制御手段は、ガス運転モードを強制的に選択させるためにユーザによって操作される操作端末を有し、ユーザの指示に応じて、ガス運転モードを選択可能であることが好ましい。 Alternatively, in response to social activities that reduce electricity consumption, it is also conceivable that a user voluntarily uses an electric heat source. Assuming such a situation, the control means has an operation terminal operated by the user in order to forcibly select the gas operation mode, and can select the gas operation mode according to the user's instruction. Is preferred.
計画停電を想定した場合、制御手段は、ガス運転モードを選択すべき時間帯を記憶可能であることが好ましい。それにより、ユーザは、例えば計画停電となる時間帯を、制御手段に予め設定しておくことができる。 When a planned power outage is assumed, it is preferable that the control means can store a time zone in which the gas operation mode should be selected. Thereby, the user can preset the time zone which becomes a planned power failure, for example in a control means beforehand.
不測の停電を想定した場合、制御手段は、商用電力の供給が中断されたときに、ガス運転モードを選択することが好ましい。それにより、不測の停電が発生した場合でも、装置がガス運転モードを自動的に選択して、ユーザが必要とする熱供給に応えることができる。 When an unexpected power failure is assumed, the control means preferably selects the gas operation mode when the supply of commercial power is interrupted. Thereby, even when an unexpected power failure occurs, the apparatus can automatically select the gas operation mode to meet the heat supply required by the user.
本技術に係る熱供給装置は、制御手段に電力を供給する蓄電手段又は発電手段をさらに備えることが好ましい。それにより、商用電源の供給が中断され(即ち、停電が発生し)、その他の外部電源からも電力の供給が受けられない場合でも、電気を必要とする制御手段、その他の機器を動作させて、ガス運転モードによる熱供給を継続することができる。 The heat supply apparatus according to the present technology preferably further includes a power storage unit or a power generation unit that supplies power to the control unit. As a result, even if the supply of commercial power is interrupted (that is, a power failure occurs) and power cannot be supplied from other external power sources, control means that require electricity and other devices are operated. The heat supply in the gas operation mode can be continued.
本発明の一実施形態では、熱供給装置が、電気式熱源として、ヒートポンプを有することが好ましい。ただし、電気式熱源はヒートポンプに限定されるものではなく、例えば電気ヒータであってもよい。 In one Embodiment of this invention, it is preferable that a heat supply apparatus has a heat pump as an electric heat source. However, the electric heat source is not limited to the heat pump, and may be, for example, an electric heater.
本発明の一実施形態では、熱供給装置が、蓄熱手段を備えることができる。この場合、蓄熱手段は、電気式熱源とガス式熱源の少なくとも一方が発生した熱を蓄熱することが好ましい。蓄熱手段としては、一例であるが、温水を貯める貯湯タンクを採用することができる。ただし、蓄熱手段は貯湯タンクに限定されるものでなく、他の熱媒を貯めるタンクや容器であってもよい。また、蓄熱手段は、電気式熱源やガス式熱源が発生した熱に加え、地熱、太陽熱、発電熱といった他の熱を蓄熱するものであってもよい。 In one embodiment of the present invention, the heat supply device can include a heat storage means. In this case, the heat storage means preferably stores heat generated by at least one of an electric heat source and a gas heat source. As a heat storage means, although it is an example, the hot water storage tank which stores warm water is employable. However, the heat storage means is not limited to the hot water storage tank, and may be a tank or a container for storing another heat medium. Further, the heat storage means may store other heat such as geothermal heat, solar heat, and power generation heat in addition to the heat generated by the electric heat source or the gas heat source.
本発明の一実施形態では、蓄電手段として、リチウムイオンセルや、その他の二次電池を備えることが好ましい。また、発電手段としては、発動機を有する発電機の他に、燃料電池や太陽光発電素子(ソーラーセル)を採用することができる。なお、蓄電手段や発電手段は、熱供給装置によって専用されるものに限られず、例えば電気自動車やハイブリッドカーといった車両に搭載されたバッテリ装置や発電装置(オルタネータ)であってもよい。 In one Embodiment of this invention, it is preferable to provide a lithium ion cell and another secondary battery as an electrical storage means. Moreover, as a power generation means, a fuel cell or a solar power generation element (solar cell) can be adopted in addition to a generator having a motor. The power storage means and the power generation means are not limited to those dedicated to the heat supply device, and may be a battery device or a power generation device (alternator) mounted on a vehicle such as an electric vehicle or a hybrid car.
本発明の一実施形態では、制御手段が、電気式熱源とガス式熱源を併用する通常運転モードと、電気式熱源の使用を禁止したガス運転モードと、ガス式熱源の使用を禁止した電気運転モードのいずれも選択可能であることが好ましい。このような構成によると、電気の供給が不足する状況や、ガスの供給が不足する状況や、それ以外の状況に応じて、適切な運転モードを選択することができる。 In one embodiment of the present invention, the control means includes a normal operation mode in which an electric heat source and a gas heat source are used in combination, a gas operation mode in which the use of the electric heat source is prohibited, and an electric operation in which the use of the gas heat source is prohibited. Preferably any of the modes can be selected. According to such a configuration, an appropriate operation mode can be selected in accordance with a situation where electricity supply is insufficient, a situation where gas supply is insufficient, or other situations.
本発明の一実施形態では、熱供給装置が、給湯を行う給湯装置であってもよいし、暖房を行う暖房装置であってもいし、給湯と暖房の両者を行う給湯暖房装置であってもよい。 In one embodiment of the present invention, the heat supply device may be a hot water supply device that supplies hot water, may be a heating device that performs heating, or may be a hot water supply and heating device that performs both hot water supply and heating. Good.
図面を参照しながら、実施例の給湯暖房装置10について説明する。図1に示すように、給湯暖房装置10は、給湯と暖房の両者を行う熱供給装置である。給湯暖房装置10は、主に、ヒートポンプ40と、給湯暖房ユニット50と、貯湯タンク30と、暖房端末70と、コントローラ14と、リモコン12と、バッテリ電源54を備えている。コントローラ14は、給湯暖房装置10の動作を制御する制御手段である。なお、本実施例のコントローラ14は、一つの独立したユニットではなく、ヒートポンプ40や給湯暖房ユニット50に分散配置された複数の電子制御ユニットと、各配管に配置された各種のセンサ等によって構成されている。ここでいう各種のセンサには、温度センサ及び流量センサが含まれる。
The hot water supply /
貯湯タンク30は、温水を貯める密閉容器である。貯湯タンク30の容量は、一例ではあるが50リットルである。貯湯タンク30には、貯湯タンク30へ上水を供給する給水管28と、貯湯タンク30から温水を出湯する出湯管22が接続されている。出湯管22は、給湯暖房ユニット50に接続されており、貯湯タンク30からの温水を給湯暖房ユニット50に送る。貯湯タンク30には、複数の温度センサ(図示省略)が高さ方向に沿って配置されている。複数の温度センサはコントローラ14に接続されており、それらの検出結果に基づいて、コントローラ14は貯湯タンク30内の温水温度及び温水量(即ち熱量)を把握することができる。
The hot
出湯管22には、給水バイパス管26を通じて、給水管28が接続されている。給水バイパス管26は、出湯管22の温水に、給水管28の上水を混合する。給水バイパス管26と出湯管22の接続位置には、給湯側混合弁24が設けられている。給湯側混合弁24は、コントローラ14に接続されており、その動作はコントローラ14によって制御される。コントローラ14は、給湯側混合弁24を制御することにより、貯湯タンク30からの出湯温度を、ユーザの指定した給湯設定温度まで低下させることができる。
A
ヒートポンプ40は、電気を消費して熱を発生する電気式熱源の一種である。ヒートポンプ40には、商用電源が供給される。ヒートポンプ40は、大気中から採熱して、貯湯タンク30の温水を加熱する。なお、ヒートポンプ40は、厳密には二つの熱媒体の間で熱を移動させるものであり、熱を発生するものではないが、本明細書では便宜上、ヒートポンプ40も熱を発生する熱源として取り扱う。ヒートポンプ40は、蓄熱送り管32と蓄熱戻り管34を介して、貯湯タンク30に接続されている。貯湯タンク30の温水は、蓄熱送り管32を通って、ヒートポンプ40へ送られる。送られた温水は、ヒートポンプ40において加熱された後に、蓄熱戻り管34を通って貯湯タンク30へ戻される。それにより、貯湯タンク30に温水が貯えられる。貯湯タンク30の温水は、ヒートポンプ40だけに限られず、後述する給湯暖房ユニット50や、燃料電池、発電機、太陽光、電気ヒータといった他の熱源によって加熱される構成であってもよい。
The
給湯暖房ユニット50は、都市ガス等の可燃性ガス(単にガスとも称する)を消費して熱を発生するガス式熱源の一種である。前述したように、給湯暖房ユニット50には、出湯管22を通じて、貯湯タンク30からの温水が送られる。ユーザの指定した給湯設定温度に対して、貯湯タンク30からの温水温度が低い場合、給湯暖房ユニット50は、バーナ(図示省略)を点火して当該温水を加熱する。加熱された温水は、給湯管16を通じてカラン等の給湯箇所に供給される。あるいは、風呂往き管84を通じて、浴槽90に供給される。即ち、浴槽90も給湯箇所の一つである。
The hot water supply /
給湯管16には、給湯バイパス管18を通じて、出湯管22が接続されている。給湯バイパス管18は、出湯管22の温水を、給湯管16へ直接的に送ることができる。また、給湯バイパス管18には、バイパス制御弁20が設けられている。バイパス制御弁20は、コントローラ14に接続されており、その動作はコントローラ14によって制御される。給湯暖房ユニット50での加熱が不要であれば、コントローラ14はバイパス制御弁20を開弁し、給湯暖房ユニット50をバイパスさせることができる。それにより、給湯暖房ユニット50での無用な放熱を避けることができる。また、コントローラ14は、バイパス制御弁20の開度を調節し、温水の一部を給湯暖房ユニット50に送るとともに、他の部分は給湯暖房ユニット50をバイパスさせることで、給湯温度を細かに調整することもできる。
A hot water supply pipe 22 is connected to the hot
給湯暖房ユニット50は、浴槽90の温水を循環加熱(追い焚き)することもできる。給湯暖房ユニット50は、風呂戻り管82と風呂往き管84を介して、浴槽90に接続されている。浴槽90の温水は、風呂戻り管82を通じて給湯暖房ユニット50へ送られ、給湯暖房ユニット50において加熱された後に、風呂往き管84を通じて浴槽90に戻される。温水の循環は、給湯暖房ユニット50の風呂ポンプ(図示省略)によって行われる。なお、給湯暖房装置10の内部において、浴槽90の温水を循環させる経路は、衛生面を考慮して、前述した給湯管16に繋がる経路とは独立して設けられている。
The hot water supply /
給湯暖房ユニット50は、暖房端末70に接続されており、加熱した暖房用熱媒を暖房端末70に送る。暖房端末70とは、一例ではあるが、温水床暖房パネルや浴室暖房機である。また、暖房用熱媒は、一例であるが、不凍液である。暖房用熱媒は、給湯暖房ユニット50のバーナにより加熱された後、暖房送り管60を通じて、暖房端末70に送られる。暖房端末70で放熱した暖房用熱媒は、第1暖房戻り管62を通ってヒートポンプ40に送られた後、第2暖房戻り管64を通って給湯暖房ユニット50に戻される。即ち、ヒートポンプ40において暖房用熱媒の一次加熱が行われる。なお、第2暖房戻り管64には、暖房バイパス管66を通じて、第1暖房戻り管62が接続されている。暖房バイパス管66と第2暖房戻り管64の接続位置には、暖房側混合弁68が設けられている。暖房側混合弁68は、コントローラ14に接続されており、その動作はコントローラ14によって制御される。例えばヒートポンプ40の運転が停止している場合、コントローラ14は、暖房側混合弁68を制御することにより、暖房端末70からの暖房用熱媒を給湯暖房ユニット50へ直接的に送り戻すことができる。
The hot water supply /
コントローラ14は、通常、商用電力の供給を受けて、給湯暖房装置10の動作を制御する。ただし、商用電源の供給が停止された場合(いわゆる停電時)は、バッテリ電源54からコントローラ14へ電力の供給が行われる。バッテリ電源54からの電力は、コントローラ14から各部のセンサにも供給される。バッテリ電源54は、一例ではあるが、複数のリチウムイオンセルを内蔵しており、電力を蓄えることができる。なお、バッテリ電源54の電力は、電気式熱源であるヒートポンプ40には供給されない。詳しくは後述するように、停電時は、ヒートポンプ40の使用を禁止し、給湯暖房ユニット50のみを熱源として使用する。
The
コントローラ14は、停電検出センサ56を備えている。停電検出センサ56は、商用電力の供給経路に設けられており、停電の発生を検知することができる。コントローラ14は、停電検出センサ56によって停電を検出すると、電源を商用電源からバッテリ電源54へ切り替えることができる。ここで、停電検出センサ56の構成については特に限定されない。例えば、停電検出センサ56は、商用電力の供給経路の電圧を監視するものであってもよい。あるいは、停電検出センサ56は、停電の発生を間接的に検知するもの、例えば、地震計を有するものや、緊急地震速報の受信手段を有するものであってもよい。
The
リモコン12は、ユーザが各種の操作を行う操作端末である。ユーザは、リモコン12を操作することで、給湯暖房装置10の電源のオンオフ、給湯設定温度の指定、浴槽90への給湯(いわゆる湯張り)、浴槽90の温水の加熱(いわゆる追い焚き)、暖房運転に係る各種操作を行うことができる。また、リモコン12は、液晶パネルを有しており、各種の情報を表示することもできる。
The
図2に示すように、本実施例の給湯暖房装置10は、ヒートポンプ40と給湯暖房ユニット50を併用する通常の運転モードに加え、ヒートポンプ40の使用を禁止したガス運転モードを選択することができる。ガス運転モードの選択は、ユーザの指示に基づいて行われる。即ち、ユーザは、リモコン12を操作することにより(S12でYES)、ガス運転モードを強制的に選択させることができる(S20)。あるいは、ユーザは、ガス運転モードを選択すべき時間帯を、リモコン12によって予め設定しておくことができる。この場合、コントローラ14は、設定された時間帯を記憶しておき、現時点が当該時間帯に該当する場合に(S14でYES)、ガス運転モードを自動的に選択する(S20)。さらに、コントローラ14は、停電の発生を検知したときに(S16でYES)、ガス運転モードを自動的に選択する(S20)。それ以外の場合は、通常の運転モードを選択する。選択された運転モードは、リモコン12の液晶パネルに表示される。
As shown in FIG. 2, the hot water supply and
近年、大震災といった自然災害の発生が懸念されている。そして、かかる事態が発生した場合は、電気の供給量が全国的に不足し、電気の供給が計画的に、即ち、時間帯を決めて中止されることがある。そのような状況を想定して、本実施例の給湯暖房装置10では、計画停電の計画に応じて(S14)、ガス運転モードが自動的に選択される構成となっている。さらに、電気の消費量を削減する社会的な活動に呼応して、ユーザが自ら電気式熱源の使用を自粛することも考えられる。このような状況を想定して、本実施例の給湯暖房装置10では、ユーザがガス運転モードを強制的に選択できる構成となっている(S12)が用意されている。さらに、通常の運転モード(S18)が選択されている場合でも、停電の発生が検出されれば、ガス運転モードを自動的に選択して、給湯暖房ユニット50のみで給湯や暖房を実施することができる。
In recent years, there are concerns about the occurrence of natural disasters such as the Great East Japan Earthquake. When such a situation occurs, the amount of electricity supplied may be insufficient nationwide, and the electricity supply may be stopped systematically, that is, after a predetermined time period. Assuming such a situation, the
本実施例の給湯暖房装置10は、上記した通常運転モードとガス運転モードに加えて、さらに多数の運転モードを選択可能に構成することもできる。例えば、大震災の発生といった有事の際には、ガスの供給が停止又は不足する状況も考えられる。このような事態を考慮して、ガス式熱源である給湯暖房ユニット50の使用を禁止した電気運転モードをさらに用意してもよい。この場合は、上述した停電検出センサ56に対応するように、ガスの供給が中断されたことを検出するガス検出センサを付加しておくとよい。それにより、コントローラ14は、ガスの供給が中断されたときに、電気運転モードを自動的に選択することができる。
In addition to the normal operation mode and the gas operation mode described above, the hot water supply and
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、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。 As mentioned above, although the Example of this invention was described in detail, these are only illustrations and do not limit a claim. The technology described in the claims includes various modifications and changes of the specific examples illustrated above. The technical elements described in this specification or the drawings exhibit technical usefulness alone or in various combinations, and are not limited to the combinations described in the claims at the time of filing. In addition, the technology exemplified in this specification or the drawings can achieve a plurality of objects at the same time, and achieving one of the objects itself has technical utility.
10:給湯暖房装置
12:リモコン
14:コントローラ
16:給湯管
18:給湯バイパス管
20:バイパス制御弁
22:出湯管
24:給湯側混合弁
26:給水バイパス管
28:給水管
30:貯湯タンク
32:蓄熱送り管
34:蓄熱戻り管
40:ヒートポンプ
50:給湯暖房ユニット
54:バッテリ電源
56:停電検出センサ
60:暖房送り管
62:第1暖房戻り管
64:第2暖房戻り管
66:暖房バイパス管
68:暖房側混合弁
70:暖房端末
82:風呂戻り管
84:風呂往き管
90:浴槽
10: Hot water heater / heater 12: Remote controller 14: Controller 16: Hot water supply pipe 18: Hot water supply bypass pipe 20: Bypass control valve 22: Hot water supply pipe 24: Hot water supply side mixing valve 26: Water supply bypass pipe 28: Water supply pipe 30: Hot water storage tank 32: Heat storage feed pipe 34: Heat storage return pipe 40: Heat pump 50: Hot water supply / heating unit 54: Battery power supply 56: Power failure detection sensor 60: Heating feed pipe 62: First heating return pipe 64: Second heating return pipe 66: Heating bypass pipe 68 : Heating side mixing valve 70: Heating terminal 82: Bath return pipe 84: Bath outlet pipe 90: Bathtub
Claims (2)
電気を消費して熱を発生する電気式熱源と、
ガスを消費して熱を発生するガス式熱源と、
電気式熱源及びガス式熱源の動作を制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、電気式熱源の使用を禁止したガス運転モードを選択可能であるとともに、前記ガス運転モードを強制的に選択させるためにユーザによって操作される操作端末を有することを特徴とする熱供給装置。 A heat supply device using both electricity and gas,
An electric heat source that consumes electricity and generates heat;
A gas heat source that consumes gas and generates heat;
Control means for controlling the operation of the electric heat source and the gas heat source,
The control means is capable of selecting a gas operation mode in which use of an electric heat source is prohibited, and has an operation terminal operated by a user in order to force the gas operation mode to be selected. Feeding device.
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