(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外に配置される貯湯槽を有する給湯器本体と、前記給湯器本体、家庭用電気器具、電力会社等の電力系統等に電力を供給するリチウムイオン電池とを備え、
前記リチウムイオン電池は、前記貯湯槽からの熱が伝達可能に構成され、
前記貯湯槽は、表面が保温材からなる保温層によって被覆され、該保温層の一部に設けられた空所内に表面の一部が露出するとともに、該露出している前記貯湯槽の一部に対向するように前記空所内に前記リチウムイオン電池が設けられ、
前記保温層の空所内に、外部から取り込んだ空気を循環させる手段を有し、この空気の流れにより前記リチウムイオン電池が冷却可能に構成されていることを特徴とするハイブリット貯湯式給湯器。
【請求項２】
屋外に配置される貯湯槽を有する給湯器本体と、前記給湯器本体、家庭用電気器具、電力会社等の電力系統等に電力を供給するリチウムイオン電池とを備え、
前記リチウムイオン電池は、前記貯湯槽からの熱が伝達可能に構成され、
前記貯湯槽は、表面が保温材からなる保温層によって被覆され、該保温層の一部に設けられた空所内に表面の一部が露出するとともに、該露出している前記貯湯槽の一部に対向するように前記空所内に前記リチウムイオン電池が設けられ、
前記貯湯槽と前記リチウムイオン電池との間を開閉する断熱材からなる開閉手段が設けられていることを特徴とするハイブリット貯湯式給湯器。
【請求項３】
前記貯湯槽と前記リチウムイオン電池との間を開閉する断熱材からなる開閉手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のハイブリット貯湯式給湯器。
【請求項４】
前記開閉手段は、前記リチウムイオン電池表面等に設置されたリチウムイオン電池の温度を検知する温度センサからの信号に基づいて開閉されることを特徴とする請求項２又は３に記載のハイブリット貯湯式給湯器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイブリット貯湯式給湯器に関し、特に、家庭用の電力として用いられるハイブリット貯湯式給湯器に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用リチウムイオン電池は、割安な深夜電力で充電し、深夜以外の時間帯に放電すること等の使用により、消費者側には電気料金を削減し、電力会社側には負荷を平準化するメリットがあることから、今後のリチウムイオン電池の低価格化により、急速に家庭に導入されることが見込まれる。
【０００３】
また、今後、貯湯式給湯器（電気温水器、ヒートポンプ式給湯器等）とリチウムイオン電池とを組み合わせることにより、貯湯式給湯器の貯湯槽を小容量化し、湯の不足分は深夜電力で充電したリチウムイオン電池の電力を利用して補う等の機能を備えた貯湯式給湯器の登場の可能性がある。
【０００４】
家庭用のリチウムイオン電池は、安全性、スペースの面から屋外にキュービクル形式で設置されることが予想されるが、リチウムイオン電池は、動作温度が５℃〜４０℃（温度勾配１０℃／ｈ）程度を維持する必要があることから、冬場の寒冷地等のように、外気温が０℃を下回ることが多いような場所では、正常な動作が阻害される虞がある。このため、キュービクル内にヒーターを設置する等の対策が考えられるが、ヒーターの電力が必要になるため、経済性の面でデメリットが生じる。
【特許文献１】特開２００７−５１８１０
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、冬季、夏季に関わらずに、一年を通じて、屋外等の温度変化の大きな環境下で動作温度を維持することができる、経済性に優れたハイブリット貯湯式給湯器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】
【０００６】
上記問題を解決するために、本発明は、以下のような手段を作用している。
すなわち、本発明は、屋外に配置される貯湯槽を有する給湯器本体と、前記給湯器本体、家庭用電気器具、電力会社等の電力系統等に電力を供給するリチウムイオン電池とを備え、前記リチウムイオン電池は、前記貯湯槽からの熱が伝達可能に構成され、前記貯湯槽は、表面が保温材からなる保温層によって被覆され、該保温層の一部に設けられた空所内に表面の一部が露出するとともに、該露出している前記貯湯槽の一部に対向するように前記空所内に前記リチウムイオン電池が設けられ、前記保温層の空所内に、外部から取り込んだ空気を循環させる手段を有し、この空気の流れにより前記リチウムイオン電池が冷却可能に構成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明のハイブリット貯湯式給湯器によれば、リチウムイオン電池は、貯湯槽からの熱（輻射熱等）によって加熱されることになるので、冬季の低温時であっても、動作温度が所定の範囲（５℃〜４０℃程度）に維持され、正常な動作を維持することが可能となる。
また、リチウムイオン電池は、貯湯槽の表面を被覆している保温層の一部に設けられた空所内に設けられ、この空所内において、貯湯槽からの熱（輻射熱等）によって加熱されることになる。
さらに、外部から空所内に空気を取り込み、この空気を空所内を循環させることにより、空所内のリチウムイオン電池が冷却されることになる。
【０００８】
また、本発明は、屋外に配置される貯湯槽を有する給湯器本体と、前記給湯器本体、家庭用電気器具、電力会社等の電力系統等に電力を供給するリチウムイオン電池とを備え、前記リチウムイオン電池は、前記貯湯槽からの熱が伝達可能に構成され、前記貯湯槽は、表面が保温材からなる保温層によって被覆され、該保温層の一部に設けられた空所内に表面の一部が露出するとともに、該露出している前記貯湯槽の一部に対向するように前記空所内に前記リチウムイオン電池が設けられ、前記貯湯槽と前記リチウムイオン電池との間を開閉する断熱材からなる開閉手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
本発明のハイブリット貯湯式給湯器によれば、貯湯槽とリチウムイオン電池との間が断熱材からなる開閉手段によって開閉されることにより、貯湯槽からの熱（輻射熱等）がリチウムイオン電池に伝達され、又は遮断されることになる。
【００１０】
また、本発明において、前記貯湯槽と前記リチウムイオン電池との間を開閉する断熱材からなる開閉手段が設けられていることとしてもよい。
【００１１】
また、本発明において、前記開閉手段は、前記リチウムイオン電池表面等に設置されたリチウムイオン電池の温度を検知する温度センサからの信号に基づいて開閉されることとしてもよい。
【００１２】
本発明のハイブリット貯湯式給湯器によれば、リチウムイオン電池表面等に設置されたリチウムイオン電池の温度を検知する温度センサからの信号に基づいて開閉手段が開閉され、貯湯槽からの熱（輻射熱等）がリチウムイオン電池に伝達され、又は遮断されることになる。
【発明の効果】
【００１８】
以上、説明したように本発明によれば、リチウムイオン電池は、貯湯槽からの熱（輻射熱等）により加熱されることになるので、冬季の低温時であっても、動作温度が所定の範囲（５℃〜４０℃程度）に維持され、正常な動作が維持されることになる。
また、リチウムイオン電池は、貯湯槽からの熱（輻射熱等）により加熱されることになるので、リチウムイオン電池の動作温度を所定の範囲に維持するためのエネルギーを削減することができ、経済的に有利なものを提供することができる。
さらに、リチウムイオン電池と貯湯槽との間には、それらの間を開閉する開閉手段が設けられているので、必要に応じて貯湯槽からリチウムイオン電池に熱（輻射熱等）を伝達させたり、遮断させたりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１〜図５には、本発明によるハイブリット貯湯式給湯器の一実施の形態が示されていて、図１は全体を示す概略横断面図、図２は給湯器本体とリチウムイオン電池と開閉手段との関係を示す説明図、図３は開閉手段の概略図、図４及び図５は開閉手段の変形例を示す概略図である。
【００２０】
すなわち、本実施の形態のハイブリット貯湯式給湯器１（例えば、電気温水器、エコキュート等のヒートポンプ式給湯器等）は、家庭用として使用可能なものであって、図１に示すように、屋外の所定の位置に設置される給湯器本体２と、給湯器本体２の近傍に設置されるリチウムイオン電池１５とを備えている。
なお、リチウムイオン電池１５は、給湯器本体２を含む家庭用の電気器具、あるいは余剰電力等の電力会社等への売電用等の電力として用いられ、例えば、深夜電力によって充電されて、給湯器本体２を含む家庭用の各種の電気器具等に電力を供給するように構成されている。
【００２１】
給湯器本体２は、例えば、内部に湯が貯留される貯湯槽３と、貯湯槽３内の湯を加熱する加熱手段（図示せず）と、貯湯槽３内の湯の温度を調節する温度調節手段（図示せず）とから構成され、貯湯槽３の近傍にリチウムイオン電池１５が設置されている。
なお、給湯器本体２は、上記の構成に限らず他のタイプのものであってもよい。要は、少なくとも貯湯槽３を備えたものであればよい。
【００２２】
貯湯槽３は、内部に湯が貯留される金属製又は合成樹脂製の貯湯槽本体４と、貯湯槽本体４の表面を被覆するグラスウール等の保温材からなる保温層５と、貯湯槽本体４及び保温層５を収納する金属製又は合成樹脂製のケース１１とからなり、ケース１１を屋外の所定の位置にアンカーボルト等により固定することにより、屋外に設置されている。
【００２３】
貯湯槽本体４の内部には、加熱手段であるリチウムイオン電池１５あるいは深夜電力等の電力会社等の電力等を電源として作動する加熱ヒータ（図示せず）が組み込まれ、この加熱ヒータの作動により、貯湯槽本体４の内部に貯留される湯水が加熱される。なお、加熱手段は、加熱ヒータに限らず、貯湯槽本体４の内部に貯留される湯水を加熱可能な機能を有するものであればよい。あるいは、貯湯槽本体４の外部で加熱された湯水が貯湯槽本体２に供給される構成であってもよい。
【００２４】
貯湯槽本体４には、貯湯槽本体４の内部に貯留される湯の温度を検知する温度センサ（図示せず）と、温度センサからの信号に基づいて加熱ヒータをＯＮ−ＯＦＦさせる制御部（図示せず）とからなる温度調節手段（図示せず）が設けられ、この温度調整手段によって貯湯槽本体４の内部に貯留される湯水の温度が所定の範囲内に保たれる。
【００２５】
貯湯槽本体４には、給水口（図示せず）と給湯口（図示せず）とが設けられ、給湯口を介して給湯した分に相当する量の水が給水口を介して貯湯槽本体４内に自動的に給水され、これにより、貯湯槽本体４内に常時所定量の湯水が貯留される。
【００２６】
貯湯槽本体４の表面を被覆する保温層５の一部には、外部から遮断された密閉された空所６が設けられ、この空所６内に貯湯槽本体４の表面の一部が露出され、貯湯槽本体４からの輻射熱等が空所６内に作用するように構成されている。
【００２７】
保温層５の空所６内には、空所６内に露出している貯湯槽本体４の表面の一部と所定の間隙をおいて対向するようにリチウムイオン電池１５が収納されることで、貯湯槽本体４からの輻射熱等がリチウムイオン電池１５に作用し、この輻射熱等によってリチウムイオン電池１５が加熱されるように構成されている。
【００２８】
保温層５の空所６は、リチウムイオン電池１５を収納した状態でリチウムイオン電池１５の周囲に所定の間隙７が形成される大きさに形成されるとともに、保温層５には、リチウムイオン電池１５の周囲の間隙７内外を貫通する流入口８と流出口９とが設けられている。
【００２９】
保温層５の流入口８には循環用のファン１０が設けられ、このファン１０の作動により外部の空気が流入口８を介してリチウムイオン電池１５の周囲の間隙７内に取り込まれ、この空気は間隙７内を循環して、流出口９を介して間隙７内から外部に流出する。従って、循環用のファン１０を作動させることで、上記のような空気の流れにより、空所６内のリチウムイオン電池１５を冷却することができる。
【００３０】
図２に示すように、リチウムイオン電池１５の表面には、複数の冷却用のフィン１６が設けられるとともに、この冷却用のフィン１６の上方には冷却用のファン１７が設けられ、この冷却用のファン１６と冷却用のフィン１７との協働により、リチウムイオン電池１５が冷却されるように構成されている。
【００３１】
空所６内のリチウムイオン電池１５と貯湯槽本体４との間には、それらの間を開閉する開閉手段２０が設けられ、この開閉手段２０が開かれると、貯湯槽本体４からの輻射熱等がリチウムイオン電池１５に伝達され、この開閉手段２０が閉じられると、貯湯槽本体４からリチウムイオン電池１５への輻射熱等の伝達が遮断される。
【００３２】
つまり、空所６内の温度が設定温度（約５℃）よりも低くなると、開閉手段２０が開かれて、貯湯槽層本体４からの輻射熱等がリチウムイオン電池１５に伝達され、空所６内の温度が設定温度（約４０℃）よりも高くなると、開閉手段２０が閉じられて、貯湯槽本体４からリチウムイオン電池１５へ輻射熱等が伝達するのが遮断される。
【００３３】
開閉手段２０の一例を図３に示す。この開閉手段２０は、空所６内のリチウムイオン電池１５と貯湯槽本体４との間に回転可能に設けられる断熱材からなる複数の断熱板２１（この例では３枚）と、複数の断熱板２１を回転駆動させる駆動モータ２３と、駆動モータ２３の駆動力を複数の断熱板２１に伝達させる伝達機構２５とを備えている。
なお、断熱板２１は、３枚に限らず、２枚又は４枚以上としてもよい。また、駆動モータ２３は、リチウムイオン電池１５の温度をリチウムイオン電池１５の表面等に設置された温度センサ（図示せず）で検知し、この温度センサから信号によって駆動されるように構成されている。
【００３４】
各断熱板２１を構成する断熱材としては、例えば、硬質ウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、フェノールフォーム、ロックウール、グラスウール等が挙げられる。また、断熱材のみでは強度が不足する場合には、断熱材の表面を耐熱プラスチックで覆うように構成してもよい。さらに、耐熱プラスチックや金属板の周囲を断熱材で覆って、強度を確保するように構成してもよい。
【００３５】
複数の断熱板２１は、空所６内のリチウムイオン電池１５と貯湯槽本体４との間に、隣接する断熱板２１、２１の端部同士が互いに重合するように横一列に配置されている。各断熱板２１は、回転軸２２によって回転自在に支持され、回転軸２２を中心として時計周り又は反時計周りに所定の範囲内を回転可能に構成されている。
【００３６】
伝達機構２５は、駆動モータ３８の駆動軸２４に連結されるレバー２６と、このレバー２６に一端が回動可能に連結されるロッド２７と、各回転軸２２に一端が一体に連結されるとともに、他端がロッド２７に回動可能に連結されるレバー２８とを備え、駆動モータ２３を正回転又は逆回転させることにより、駆動軸２４の回転がレバー２６、ロッド２７、各レバー２８を介して各回転軸２２に伝達され、各断熱板２１が回転軸２２を中心として時計周り又は反時計周りに回転する。
【００３７】
駆動モータ２３を正回転させて、伝達機構２５を介して各断熱板２１を時計周りに回転させることにより、隣接する断熱板２１、２１の端部同士が互いに重合し、リチウムイオン電池１５と貯湯槽本体４との間が閉塞され、貯湯槽本体４からリチウムイオン電池１５への輻射熱等の伝達が遮断される。また、駆動モータ２３を逆回転させて、伝達機構２５を介して各断熱板２１を反時計周りに回転させることにより、隣接する断熱板２１、２１の端部同士が離間し、隣接する断熱板２１、２１間に開口部が形成され、この開口部を介してリチウムイオン電池１５と貯湯槽本体４との間が開放され、貯湯槽本体４からリチウムイオン電池１５へ輻射熱等が伝達される。
【００３８】
開閉手段２０の他の例を図４及び図５に示す。この開閉手段２０は、空所６内のリチウムイオン電池１５と貯湯槽本体４との間に設けられる断熱材からなる２枚の断熱板３０、３２（第１断熱板３０及び第２断熱板３２）と、第２断熱板３２を第１断熱板３０に対して水平方向に相対的にスライドさせる駆動モータ３４と、駆動モータ３４の駆動力を第２断熱板３２に伝達させる伝達機構３６とを備えている。
【００３９】
第１断熱板３０及び第２断熱板３２を構成する断熱材としては、図１に示す例と同様に、例えば、硬質ウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、フェノールフォーム、ロックウール、グラスウール等が挙げられる。また、断熱材のみでは強度が不足する場合には、断熱材の表面を耐熱プラスチックで覆うように構成してもよい。さらに、耐熱プラスチックや金属板の周囲を断熱材で覆って、強度を確保するように構成してもよい。さらに、この例においても、図１に示す例と同様に、駆動モータ３４は、リチウムイオン電池１５の温度をリチウムイオン電池１５の表面等に設置された温度センサで検知し、この温度センサから信号によって駆動されるように構成されている。
【００４０】
第１断熱板３０及び第２断熱板３２は、同一大きさの四角形状に形成されるとともに、表裏面間を貫通する四角形状の開口部３１、３３が横方向に所定の間隔ごとに複数箇所に設けられている。第１断熱板３０及び第２断熱板３２は、空所６内のリチウムイオン電池１５と貯湯槽本体４との間に、互いに重合するように配置されている。
【００４１】
第１断熱板３０は、空所６内のリチウムイオン電池１５と貯湯槽本体４との間に固定されるとともに、この第１断熱板３０に対して第２断熱板３２が水平方向に相対的にスライド可能に構成されている。
なお、第２断熱板３２を固定し、第２断熱板３２に対して第１断熱板３０を水平方向に相対的にスライド可能に構成してもよいし、第１断熱板３０と第２断熱板３２の両方をスライド可能に構成してもよい。
【００４２】
伝達機構３６は、駆動モータ３４の駆動軸３５に連結されるレバー３７と、レバー３７に一端が連結されるとともに、他端が第２断熱板３２に連結されるロッド３８とを備え、駆動モータ３４を正回転又は逆回転させることにより、駆動軸３５の回転がレバー３７、及びロッ３８を介して第２断熱板３２に伝達され、第２断熱板３２が第１断熱板３０に対して水平方向に相対的にスライドする。
【００４３】
駆動モータ３４を正回転させて、伝達機構３６を介して第２断熱板３２を水平方向の一方向にスライドさせることにより、第１断熱板３０の開口部３１と第２断熱板３２の開口部３３とが相互に合致し、これらの開口部３１、３３を介してリチウムイオン電池１５と貯湯槽本体４との間が開放され、貯湯槽本体４からリチウムイオン電池１５へ輻射熱等が伝達される。また、駆動モータ３４を逆回転させて、伝達機構３６を介して第２断熱板３２を水平方向の他方向にスライドさせることにより、第１断熱板３０の開口部３１が第２断熱板３２の開口部３３以外の部分で閉塞され、第２断熱板３２の開口部３３が第１断熱板３０の開口部３１以外に部分で閉塞され、両断熱板３０、３２によってリチウムイオン電池１５と貯湯槽本体４との間が閉塞され、貯湯槽本体４からリチウムイオン電池１５への輻射熱等の伝達が遮断される。
【００４４】
上記のように構成した本実施の形態によるハイブリット貯湯式給湯器１によれば、給湯器本体２の貯湯槽本体４を被覆する保温層５の空所６内にリチウムイオン電池１５を組み込み、貯湯槽本体４の輻射熱等によってリチウムイオン電池１５を加熱するように構成したので、冬季の低温時であっても、リチウムイオン電池１５の動作温度を所定の範囲（５℃〜４０℃（温度勾配１０℃／ｈ））内に維持することができる。
【００４５】
また、夏季の高温時であっても、リチウムイオン電池１５の周囲の間隙７内に外部から空気を取り込んで循環させることにより冷却できるとともに、リチウムイオン電池１５に設けた複数の冷却用のフィン１６と冷却用のファン１７との協働によっても冷却できるので、リチウムイオン電池１５の動作温度を所定の範囲（５℃〜４０℃（温度勾配１０℃／ｈ）程度）内に維持することができる。
なお、本発明では空冷式を用いたが、水冷、ヒートパイプ等、他の方式による冷却が可能であることは言うまでもない。
【００４６】
従って、冬季、夏季に関わらず、一年を通じて、屋外等の劣悪な環境下でリチウムイオン電池１５の動作温度を正常な動作が得られる範囲内に維持することができる。また、リチウムイオン電池１５の動作温度を所定の範囲内に維持する動力として、貯湯槽本体４からの輻射熱等と低電力のファン１０、１７を利用することができるので、リチウムイオン電池１５の動作温度を所定の範囲内に維持する動力を削減することができ、経済的に有利なものを提供することができる。
【００４７】
なお、前記の説明においては、給湯器本体２の電源としてリチウムイオン電池１５を用いたが、給湯器本体２の電源を家庭に供給される電力会社等からの電力を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるハイブリット貯湯式給湯器の一実施の形態の全体を示した概略横断面図である。
【図２】給湯器本体とリチウムイオン電池と開閉手段との関係を示した説明図である。
【図３】開閉手段の一例を示した概略図である。
【図４】開閉手段の他の例を示した概略図であって、断熱板の開口部同士が合致した状態を示した説明図である。
【図５】図４の断熱板の開口部が閉塞された状態を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  ハイブリット貯湯式給湯器          ２  給湯器本体
３  貯湯槽                            ４  貯湯槽本体
５  保温層                            ６  空所
７  間隙                              ８  流入口
９  流出口                            １０  ファン
１１  ケース                          １５  リチウムイオン電池
１６  フィン                          １７  ファン
２０  開閉手段                        ２１  断熱板
２２  回転軸                          ２３  駆動モータ
２４  駆動軸                          ２５  伝達機構
２６  レバー                          ２７  ロッド
２８  レバー                          ３０  第１断熱板
３１  開口部                          ３２  第２断熱板
３３  開口部                          ３４  駆動モータ
３５  駆動軸                          ３６  伝達機構
３７  レバー                          ３８  ロッド
【図１】
0005164638.tif 000002
【図２】
0005164638.tif 000003
【図３】
0005164638.tif 000004
【図４】
0005164638.tif 000005
【図５】
0005164638.tif 000006