(57)【要約】【課題】  ハイブリッド式の熱供給装置において、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。【解決手段】  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することができる。ガス運転モードを選択の選択は、ユーザによって強制的に行われてもよいし、時間帯の指定や停電の検出によって自動的に行われてもよい。【選択図】  図１
2014238258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気とガスを併用する熱供給装置であって、
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ことを特徴とする熱供給装置。
【請求項２】
前記制御手段は、ユーザの指示に応じて、前記ガス運転モードを選択可能であることを特徴とする請求項１に記載の熱供給装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記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を特徴とする請求項１又は２に記載の熱供給装置。
【請求項４】
前記制御手段は、商用電力の供給が中断されたときに、前記ガス運転モードを選択することを請求項１から３のいずれか一項に熱供給装置。
【請求項５】
前記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を特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の熱供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２５２２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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、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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例の給湯暖房装置の構成を示すブロック図。
【図２】運転モードの変更処理に係るフローチャートを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【実施例】
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【符号の説明】
【００３３】
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
【図１】
2014238258.tif 000003
【図２】
2014238258.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月26日(2014.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気とガスを併用する熱供給装置であって、
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。
【請求項２】
前記制御手段に電力を供給する発電手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の熱供給装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
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。