(57)【要約】【課題】  コージェネレーションシステムを導入する際に、貯湯槽の替わりに電気温水器を利用して、導入コストの節約を図ること。【解決手段】  コージェネレーションシステムを導入時に電気温水器のフランジを、加熱パイプと電気ヒータとを装着したフランジと取り替え、発電装置からの熱媒を加熱パイプに通すようにする。フランジの電気ヒータは、フランジが電気温水器本体に取り付けられたときに加熱パイプの上側に位置するように配置されており、また発電装置で発生した余剰電力を電気ヒータへ通電させるための切替手段を備える。【選択図】      図１
2005164080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コージェネレーションシステムの発電装置からの熱媒を通す加熱パイプと電気ヒータとを装着したフランジを有する電気温水器。
【請求項２】
前記発電装置の余剰電力を前記電気ヒータへ通電させる切替手段を有することを特徴とする請求項１記載の電気温水器。
【請求項３】
電気温水器の湯温度に関する第１の設定温度情報と該第１の設定温度よりも高い温度である第２の設定温度情報を記憶する手段と、
前記第１の設定温度に基づいて、電気ヒータへの通電電流を制御し、前記第２の設定温度を超える場合は、前記切替手段に対して電気ヒータへの通電を禁止する指令を出力する制御手段と、を備えたことを特徴とする請求項２記載の電気温水器。
【請求項４】
前記加熱パイプ内の熱媒の圧力を検知する圧力センサと、前記圧力が所定の圧力以下になったときに前記発電装置へ停止指令を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の電気温水器。
【請求項５】
前記フランジは電気温水器本体下部に装着されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一に記載の電気温水器
【請求項６】
電気温水器に使用され加熱パイプと電気ヒータとを備えた取替可能な部品であって、発電装置からの熱媒用管を接続することによって、前記熱媒を前記加熱パイプへ通すことが可能な電気温水器用部品。
【請求項７】
前記電気温水器用部品が電気温水器本体に取り付けられたときに、前記電気ヒータは、前記加熱パイプの上側に位置するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の電気温水器用部品。
【請求項８】
沸き上げ機能を有する電気温水器の本体下部に取り付けるための加熱パイプを備えた取替可能な部品であって、発電装置からの熱媒用管を接続することによって、前記熱媒を前記加熱パイプへ通すことが可能な電気温水器用部品。
【請求項９】
既設の電気温水器を用いてコージェネレーションシステムを製造する方法であって、
前記電気温水器下部のフランジを電気ヒータおよび熱媒用加熱パイプを装着されフランジと交換する工程と、
前記電気ヒータを電力ラインに接続する工程と、
前記熱媒用加熱パイプを発電装置からの熱媒循環路と接続する工程と、
を含むことを特徴とするコージェネレーションシステムの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスエンジンなどの発電装置の廃熱を利用する技術に係り、特に既設の電気温水器の部品を取り替えることによって簡便にその廃熱を利用でき、かつ、コージェネレーションシステムの一部として有効利用の可能な電気温水器、電気温水器用部品、および、既設の電気温水器を用いたコージェネレーションシステムの製造方法に関する。  
【背景技術】
【０００２】
一般に電気温水器は、夜間電力等を利用して湯を沸かし、風呂や炊事場等へ給湯を行っている。
一方、コージェネレーションシステムは、図７に示すように、その発電に伴って生ずる排熱を回収してその回収熱により貯湯槽内の水を加熱する排熱利用加熱手段が設けられており、ガスエンジン本体（発電装置）によって発電すると共に、その廃熱を貯湯槽へ導き給湯に利用されている。また、発電によって生じた余剰電力が逆潮流を起こさないように対策が取られている。
【０００３】
たとえば、特開２０００−３２０４０１号公報の「コージェネレーション装置」では、耐用性及び電力自給率を高く確保しながら電力の逆潮流を防止するため、貯湯槽内に電気ヒータを設け、電力消費機器の需要電力とガスエンジンの発電出力とのバランス状態の検出結果に基づき、発電出力が電力消費機器の需要電力に対し過剰の状況ならば、その過剰電力を貯湯槽内の電気ヒータで消費させて湯沸しに利用する装置が提案されている。
【特許文献１】特開２０００−３２０４０１号公報
【特許文献２】特開２００３−４３００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電気温水器を使用している家庭が、コージェネレーションシステムを新たに設置する場合、貯湯槽の替わりに、この電気温水器を使用できるようにすれば費用を節約でき有益である。
しかしながら、コージェネレーションシステムを導入する際、それまで使用していた電気温水器を利用しようとした場合、以下の問題が生ずる。
すなわち、電気温水器は電気ヒータでお湯を沸かしているが、これが発電装置からの熱媒を用いて沸かすことになるため、配管等の改造が必要になりコストがかかる。
【０００５】
また、コージェネレーションシステムは、余剰電力が逆潮流を起こさないように、貯湯槽で熱として消費する機能を有しているが、いかに電気温水器にこの機能を設けるかが問題となる。
さらに、貯湯槽は、一般にコージェネレーションシステムの廃熱の能力に合わせてその容量が決まっているが、この貯湯槽とそれまで使用していた電気温水器の容量との違いにより、十分な給湯効果が得られない場合があるという問題がある。
【０００６】
本発明は、かかる問題に対処してなされたものであり、コージェネレーションシステムを導入する際に、既設の電気温水器を有効利用することによって、貯湯槽の設置を必要とせず、低コストで導入可能な電気温水器、電気温水器用部品、および、コージェネレーションシステムの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係わる電気温水器は、コージェネレーションシステムを構成する発電装置からの熱媒を通す加熱パイプと電気ヒータとを装着したフランジを有することを特徴とする。
電気温水器のフランジを加熱パイプと電気ヒータとを装着したフランジと取り替え、発電装置からの熱媒を加熱パイプに通すことによって簡便に電気温水器をコージェネレーションシステムの貯水槽として利用することができる。このとき、パイプ内の熱媒の圧力を検知する圧力センサを装着し、所定の圧力以下になったときに発電装置へ停止指令を出力する制御手段を設けるようにすると熱媒の漏れを監視することができ安全性が向上する。
【０００８】
好ましくは、発電装置の余剰電力を前記電気ヒータへ通電させる切替手段を有するようにするとよい。これにより、余剰電力を湯沸しのエネルギーとして有効利用できる。なお、切替手段は、電気温水器本体に装着されている必要はない。
【０００９】
さらに、本発明に係わる電気温水器は、電気温水器の湯温度に関する第１の設定温度情報と該第１の設定温度よりも高い温度である第２の設定温度情報を記憶する手段と、第１の設定温度に基づいて、電気ヒータへの通電電流を制御し、また、第２の設定温度を超える場合は、切替手段に対して電気ヒータへの通電を禁止する指令を出力する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
電気温水器の湯温度の監視温度を２種類設け、メモリなどの記憶手段に保存しておき、通常動作時の湯沸し温度と、余剰電力対策における湯温を別個に監視することにより、余剰電力対応能力を向上させることができる。
【００１１】
好ましくは、前記フランジは電気温水器本体下部に装着されるようにするとよい。余剰電力対応の容量が増えるからである。
ここで、電気温水器本体下部とは、電気温水器本体の上下に２分割した下側の範囲をいう。特に電気温水器には、沸き上げ用ヒータを装着するフランジを電気温水器上部へ設けることがあるが、本発明は、このフランジではなく、下部側のフランジに発電装置からの熱媒を通す加熱パイプを装着することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係わる電気温水器用部品は、加熱パイプと電気ヒータとを備えた電気温水器用の取替可能な部品であって、発電装置からの熱媒用管（熱媒循環路）を接続することによって、前記熱媒を前記加熱パイプへ通すことが可能であることを特徴とする。
【００１３】
好ましくは、電気温水器用部品が電気温水器本体に取り付けられたときに、電気温水器本体内において、電気ヒータは、加熱パイプの上側に位置するように電気ヒータと加熱パイプの配置を決めるとよい。
これにより、電気ヒータの熱が、加熱パイプの熱媒の方へ移行しないため、効果的に電気温水器内の水を加熱することができる。
【００１４】
なお、電気温水器本体の下側に加熱用電気ヒータを取り付けたフランジを装着し、上側に沸き上げ用電気ヒータを有する沸き上げ機能付き電気温水器においては、下側のフランジを発電装置からの熱媒を通す加熱パイプを取り付けたフランジと交換するのみでも電気温水器の効果を発揮することができる。
ここで、沸き上げ機能とは、電気温水器内の湯温をさらに高めるための補助熱源としての機能を意味し、いわゆる追い炊き機能も含む趣旨である。
【００１５】
さらに、本発明に係わるコージェネレーションシステムの製造方法は、既設の電気温水器を用いてコージェネレーションシステムを製造する方法であって、電気温水器下部のフランジを電気ヒータおよび熱媒用加熱パイプを装着されフランジと交換する工程と、電気ヒータを電力ラインに接続する工程と、熱媒用加熱パイプを発電装置からの熱媒循環路と接続する工程とを含むことを特徴とする。
これにより、現場で簡単にコージェネレーションシステムを組立てることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明においては、コージェネレーションシステムを導入する際に、貯湯槽の替わりに電気温水器を利用できるので、導入コストの節約を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は、本実施の形態に係わる電気温水器を利用したコージェネレーションシステムの装置構成図である。ここで、コージェネレーションシステム１１は、発電機を有するガスエンジン本体４、給湯用の電気温水器１、ガスエンジン本体（発電装置）４と電気温水器１とを繋ぐ熱媒循環路１２、逆潮流を検出するための電流センサ５、継電器７、および、電流センサ５からの信号に基づいて逆潮流を検出した場合には継電器７に動作指令を出力する制御装置６を備えている。
【００１８】
また、電気温水器１は、加熱パイプ１０、電気ヒータ９、および、温度センサ１３が装着されたフランジ部８を有しており、加熱パイプ１０は、ガスエンジン本体４から来る熱媒循環路１２に接続され、電気ヒータ９は、継電器７から来る電力ラインＬ３に接続されている。また、温度センサ１３の出力信号は、制御装置６に繋がっている。
ガスエンジン本体４の発電機からの電力供給ラインＬ１は、電力消費機器３、継電器７、および、外部商用電源２からの受電ラインＬ２と夫々繋がっている。また、受電ラインＬ２には、電流センサ５が取り付けられている。
【００１９】
以上の構成において、ガスエンジン本体４によって発電された電力は、電力供給ラインＬ１を通して電力消費機器３に供給される。また、ガスエンジン本体４の冷却用の熱媒は熱媒循環路１２を通して電気温水器１に送られ、この通常約摂氏８０度の熱媒によって、電気温水器内において、加熱パイプ１０を介して電気温水器タンク内の水が温められる。
【００２０】
一方、電流センサ５が逆潮流を感知すると、制御装置６は、継電器７に対して動作指令を出力して、電力供給ラインＬ１の電流を電力ラインＬ３に流すようにする。これによって、ガスエンジン本体４によって発電された余剰電力は、電気ヒータ９を通して、電気温水器の給湯用熱源として使用される。
【００２１】
次に、既設の電気温水器１をコージェネレーションシステム用に変更する方法を説明する。図２は、一般的な電気温水器の装置構成図である。ここで、電気温水器１は、上部ヒータと下部ヒータを有し、下部ヒータは、深夜電力を使用して夜間のうちに電気温水器タンク内の水を一定温度のお湯にして、上部ヒータは、お湯の使用時にさらに高い温度に沸き上げて使用するための沸き上げ用として使用される。下部ヒータ部は、電気ヒータが２重構成でフランジ部に装着されている。なお、電気温水器によっては、上部ヒータを有さないものもある。
【００２２】
この電気温水器において、コージェネレーションシステム設置時に、フランジ部を図３に示す構成のフランジ部と交換する。
図３は、フランジ部に加熱パイプ１０と電気ヒータ９が装着されている。そして、ガスエンジン本体からの熱媒循環路１２を加熱パイプ１０と接続する。また、電気ヒータ９を継電器７からの電力ラインＬ３と接続する。
電気ヒータ９は、フランジ部８が電気温水器タンクに取り付けられた状態において、電気ヒータ９が加熱パイプ１０より上側に位置するようになっている。
なお、電気温水器用のフランジ部８には、空炊き検出用の温度センサ１３が取り付けられている場合がある。このような場合、その温度センサを取り外し可能にしておいて、コージェネレーションシステム用のフランジ部に交換したときに、その温度センサを新たなフランジ部に付け替えるようにしてもよい。
【００２３】
このとき、温度センサに関しては、電気温水器の湯温度に関する設定温度とそれよりも高い温度を設定可能にするとよい。これにより、通常動作時は適切な湯温度で電気ヒータへの通電を停止または抑制し、余剰電力対応では、それよりも高い沸き上げ温度まで許容することによって、余剰電力対応能力を向上させることができる。
なお、フランジの温度を検知する温度センサまたは加熱パイプ内の熱媒の圧力を検知する圧力センサを設け、温度が所定値以上または圧力が所定値以下になったときに、発電装置側へ停止指令を出力するようにすれば、電気温水器を安全に機能させることができる。
【００２４】
本実施の形態によれば、コージェネレーションシステム導入時に既設の電気温水器のフランジ部を取り替えるだけで同システムの貯湯槽として利用が可能なので、コージェネレーションシステムのイニシャルコストの削減を図ることができる。また、既設温水器を廃棄する必要がないので、環境保護に有効である。特に電気温水器は、廃棄時に解体業者によって分解され、タンクや外ケースは、鉄くずとして処分され、保温材は産業廃棄物となり、その他の電気部品も再利用は難しく、ほとんどリサイクルされずに廃棄されるため、環境保護の効果は大きい。
【００２５】
さらに、コージェネレーションシステムの稼動によって余剰電力が生じた場合の逆潮流を効率的に防止できる。特に、下部ヒータのフランジ部を交換するようにしたので、電気温水器タンク内の湯沸しを効率的に行うことが可能となると共に、逆潮流防止のための余剰電力処理を電気温水器下部において行うことによって、熱負荷吸収余地を大きくし余剰電力の処理能力を高めることが可能となる。
【００２６】
また、電気温水器用部品であるフランジ部における電気ヒータと加熱パイプの配置については、フランジ部が電気温水器タンクに取り付けられた状態において、電気ヒータが加熱パイプより上に位置するようにしたので、熱媒から得た熱によって温められたお湯をさらに電気ヒータによって効果的に温めることができる。このため、コージェネレーションシステムのガスエンジンの能力から決まる貯水槽の容量と既設の電気温水器の容量の違いに対応することができる。なお、電気ヒータの発熱能力別に取替用フランジをシリーズ化して準備しておけば、容量の差異に応じて適切なフランジを選択することができる。また通常、熱媒の比重は１よりも大きいため、万一加熱パイプの破損等により熱媒が漏れたときでも、電気ヒータを加熱パイプより上に配置しておけば、熱媒が電気ヒータに触れて短絡等の事故が発生するというような事態を回避することができる。
【００２７】
次に本発明の第２の実施の形態を説明する。図４は、本実施の形態に係わる電気温水器を利用したコージェネレーションシステムの装置構成図である。図１との違いは、余剰電力対策用の小型の貯水槽２１を別に設け、電気温水器への給水と混合可能にし、さらに、上部ヒータ２２でお湯の沸き上げを可能にしたものである。このときの電気温水器下部の交換用フランジは図５のように加熱パイプのみを有する。
【００２８】
この構成において、ガスエンジン本体４からの熱媒は、加熱パイプ１０に導かれ、温水器内の水が温められる。さらに沸き上げが必要な場合は、温水器上部の電気ヒータによって湯温を高めるようにする。
一方、余剰電力が発生した場合は、個別に設けた貯水槽へ余剰電力を導いて、貯水槽内の水を温め、それを電気温水器の給水として利用する。
【００２９】
本実施の形態によれば、余剰電力対策用の貯水槽を別に設けるため、予め想定される余剰電力に適切に対応でき、その余剰電力で得たお湯を電気温水器の給水として有効利用できる。また、上部の電気ヒータもフランジ部を交換することによって適切な発熱能力を有する電気ヒータと取替可能にしておけば、第１の実施の形態と同様に既設の電気温水器の容量の違いに適切に対応することができる。
【００３０】
次に本発明の第３の実施の形態を説明する。図６は、本実施の形態に係わる電気温水器を利用したコージェネレーションシステムの装置構成図である。図１との違いは、上部フランジ２３に沸き上げ用ヒータ２２と余剰電力用ヒータ２６を取り付け、余剰電力用ヒータ２６には、電力ラインＬ３を接続する。また、電気温水器下部は、加熱パイプ１０のみの装着されたフランジ８と取り替える。なお、沸き上げ用電気ヒータ２２と余剰電力用電気ヒータ２６を共通にしてもよい。
【００３１】
本実施の形態によれば、貯水槽を別個に設けることなく、コージェネレーションシステムの廃熱の有効利用と余剰電力の対応が可能となる。
【００３２】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することができる。例えばコージェネレーションシステムの発電装置は、ガスエンジンでなく燃料電池など他の発電手段を用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わる電気温水器を利用したコージェネレーションシステムのブロック図である。
【図２】一般的な電気温水器の構成図である。
【図３】図１のフランジ部分の構成図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係わる電気温水器を利用したコージェネレーションシステムのブロック図である。
【図５】図４のフランジ部分の構成図である。
【図６】本発明の第３の実施の形態に係わる電気温水器を利用したコージェネレーションシステムのブロック図である。
【図７】従来のコージェネレーションシステムの説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  電気温水器
２  外部商用電源
３  電力消費機器
４  コージェネレーションシステムガスエンジン本体（発電装置）
５  電流センサ
６  制御装置
７  継電器
８  フランジ
９  電気ヒータ
１０  加熱パイプ
１１  コージェネレーションシステム
１２  熱媒循環路
１３  温度センサ
２１  貯水槽
２２  沸き上げ用電気ヒータ
２３  上部フランジ
２４  給水管
２５  混合弁
２６  余剰電力用電気ヒータ
３２  元バルブ
３３  湯バルブ
３４  給水ホース
３５  給水ホース
３６  じゃ口
３７  給湯ホース
３８  保温材
３９  バッフル
４０  排水パイプ
４１  排水コック
Ｌ１  電力供給ライン
Ｌ２  受電ライン
Ｌ３  電力ライン
【図１】
2005164080.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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