(57)【要約】【課題】二次電池の熱を貯湯タンクに効率良く伝達して、二次電池の熱を湯の熱源として有効利用することができる湯温調節システムを提供すること。【解決手段】湯温調節システムＳは、家１１の風呂１３に供給される湯の貯湯タンク１６と、家１１に設置される照明器具３１と、照明器具３１に電力を供給する二次電池２２と、を備える。そして、二次電池２２の熱は、貯湯タンク１６に伝達され、貯湯タンク１６を介して貯湯タンク内の湯に伝達される。二次電池２２の熱を湯の熱源として有効利用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の湯消費部に供給される湯の貯湯タンクと、
前記建築物に設置される電気器具と、
前記電気器具に電力を供給する二次電池と、を備え、
前記二次電池は、前記二次電池で発生する熱が直接又は前記二次電池に接触する熱伝導部材を介して前記湯に熱伝達可能に設けられている湯温調節システム。
【請求項２】
前記二次電池に電力を供給する電力供給装置を備えるとともに、前記貯湯タンクの湯を循環させる循環路を備え、前記循環路が前記電力供給装置と熱交換可能に連結され、前記電力供給装置からの廃熱で前記湯を暖める請求項１に記載の湯温調節システム。
【請求項３】
前記電力供給装置を駆動させる際には、前記二次電池に蓄えられた熱で前記電力供給装置の暖機を行う請求項２に記載の湯温調節システム。
【請求項４】
前記電力供給装置からの廃熱で前記二次電池の温度調節を行う請求項２又は請求項３に記載の湯温調節システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯タンクと、電気器具に電力を供給する二次電池を備える湯温調節システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の温調システムとしては、例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１のリチウムイオン電池（二次電池）の設置構造は、図３に示すように、屋外に配置される貯湯式給湯器８０と、リチウムイオン電池９０と、を備える。貯湯式給湯器８０は、屋外に配置される給湯器本体８１を備え、この給湯器本体８１は、貯湯槽８２を備える。貯湯槽８２は、貯湯槽本体８２ａと、貯湯槽本体８２ａの表面を被覆する保温層８２ｂと、貯湯槽本体８２ａ及び保温層８２ｂを収納するケース８２ｃとからなる。また、給湯器本体８１内には、リチウムイオン電池９０が貯湯槽８２の近傍に設けられている。このリチウムイオン電池９０は、給湯器本体８１を含む家庭用の電気器具等の電力源として用いられる。また、リチウムイオン電池９０は、その作動温度が５〜４０℃である。
【０００３】
保温層８２ｂの一部には、密閉された空所８３が設けられている。この空所８３内に貯湯槽本体８２ａの表面の一部が露出され、貯湯槽本体８２ａからの輻射熱が空所８３内に作用するようになっている。また、空所８３内には、リチウムイオン電池９０が、空所８３内に露出している貯湯槽本体８２ａの表面の一部と所定の間隔をおいて対向するように収納されている。また、保温層８２ｂには、流入口８５及び流出口８６が接続されるとともに、流入口８５にはファン８４が設けられている。さらに、空所８３内のリチウムイオン電池９０と貯湯槽本体８２ａとの間には、両者の間を開閉する開閉手段８８が設けられている。
【０００４】
そして、空所８３内の温度が設定温度（約５℃）よりも低くなると、開閉手段８８が開かれて、貯湯槽本体８２ａからの輻射熱がリチウムイオン電池９０に伝達され、リチウムイオン電池９０が加熱される。一方、空所８３内の温度が設定温度（約４０℃）よりも高くなると、開閉手段８８が閉じられて、貯湯槽本体８２ａからリチウムイオン電池９０への輻射熱の伝達が遮断され、リチウムイオン電池９０の加熱が停止される。また、ファン８４を作動させることで、流入口８５及び流出口８６を介して空所８３内に空気の流れを発生させて、リチウムイオン電池９０を冷却できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２４３８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１においては、貯湯槽本体８２ａからの輻射熱を、リチウムイオン電池９０を作動温度に維持することに利用しており、リチウムイオン電池９０からの熱を利用することは一切開示されていない。
【０００７】
本発明は、二次電池の熱を貯湯タンクに効率良く伝達して、二次電池の熱を湯の熱源として有効利用することができる湯温調節システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、建築物の湯消費部に供給される湯の貯湯タンクと、前記建築物に設置される電気器具と、前記電気器具に電力を供給する二次電池と、を備え、前記二次電池は、前記二次電池で発生する熱が直接又は前記二次電池に接触する熱伝導部材を介して前記湯に熱伝達可能に設けられている。
【０００９】
これによれば、二次電池は、電力を出力するために所定の作動温度になる。そして、この作動温度にある二次電池の熱は、貯湯タンク内の湯に伝達される。よって、二次電池の熱を湯の熱源として有効利用し、湯を暖めることができる。しかも、二次電池は、その二次電池で発生する熱が直接又は熱伝導部材を介して湯に熱伝達可能に設けられている。したがって、例えば、二次電池と貯湯タンクの表面との間に隙間がある場合と比べると、二次電池から湯への熱伝達効率を高めることができ、湯を効率良く暖めることができる。
【００１０】
また、前記二次電池に電力を供給する電力供給装置を備えるとともに、前記貯湯タンクの湯を循環させる循環路を備え、前記循環路が前記電力供給装置と熱交換可能に連結され、前記電力供給装置からの廃熱で前記湯を暖めてもよい。
【００１１】
これによれば、湯温調節システムは、二次電池に電力を供給し、充電するための電力供給装置を備え、この電力供給装置の廃熱を使って湯を暖めることができる。よって、電力供給装置によって、二次電池への電力供給と、湯を暖めることの２つを行うことができる。したがって、二次電池への電力供給と、湯を暖めることの２つを、別々の装置で行う場合と比べると、湯温調節システムの構成を簡略化することができる。
【００１２】
また、前記電力供給装置を駆動させる際には、前記二次電池に蓄えられた熱で前記電力供給装置の暖機を行ってもよい。
これによれば、電力供給装置を駆動させる時点では、電力供給装置が暖機されており、駆動開始時の機械損失が低減される。
【００１３】
また、前記電力供給装置からの廃熱で前記二次電池の温度調節を行ってもよい。
これによれば、電力供給装置を利用して、二次電池への電力供給と、湯を暖めることに加え、二次電池の温度調節も行うことができ、これらを別々の装置で行う場合と比べると、湯温調節システムの構成を簡略化することができる。そして、二次電池を温度調節することで、二次電池を作動温度にして、二次電池により電力を効率良く出力させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
二次電池の熱を貯湯タンクに効率良く伝達して、二次電池の熱を湯の熱源として有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施形態の湯温調節システムを模式的に示す図。
【図２】湯温調節システムの動作を示すフローチャート。
【図３】背景技術を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の湯温調節システムを家での湯温調節システムに具体化した一実施形態を図１〜図２にしたがって説明する。
図１に示すように、建築物としての家１１において、屋根１１ａには電力供給装置としての太陽光発電機１２が設置されている。この太陽光発電機１２は、商用電源（図示せず）に電気的に接続されるとともに、商用電源からの電力供給により駆動可能になっている。また、家１１の建屋１１ｂ内には湯消費部としての風呂１３及び電気器具としての照明器具３１が設置されている。照明器具３１は、太陽光発電機１２と電気的に接続されるとともに、太陽光発電機１２で発電した電力によって点灯可能になっている。家１１の外には、貯湯タンク１６が設置されている。そして、貯湯タンク１６には、適温（約８０℃）に暖められた湯が貯められている。
【００１７】
貯湯タンク１６には、湯が循環する循環路１７の一部が連結されるとともに、この循環路１７は太陽光発電機１２に連結されている。循環路１７には循環ポンプ１８が設けられるとともに、太陽光発電機１２及び循環ポンプ１８は、制御部２８に信号接続されている。そして、制御部２８の制御により、循環ポンプ１８が駆動されると、循環路１７で湯が強制循環する。循環路１７の湯は、太陽光発電機１２からの廃熱により暖められるようになっている。また、貯湯タンク１６と風呂１３とは、供給管１９によって接続されるとともに、供給管１９には供給ポンプ２０が設けられている。そして、貯湯タンク１６の湯は、供給ポンプ２０の駆動により風呂１３に供給されるようになっている。
【００１８】
貯湯タンク１６の表面全体には、多数の二次電池２２が接合される（接触している）とともに、各二次電池２２の熱は、貯湯タンク１６に直接伝達されるようになっている。そして、二次電池２２から貯湯タンク１６に伝達された熱は、貯湯タンク１６内の湯に伝達される。よって、本実施形態では、貯湯タンク１６が、二次電池２２で発生する熱を湯に伝達する熱伝導部材として機能する。
【００１９】
二次電池２２は、ナトリウムイオン電池よりなる。ナトリウムイオン電池は、ナトリウム化合物が融点以上の温度で液体となった溶融塩（イオン液体）を用いたものであり、正極材料に亜クロム酸ナトリウムを用い、負極材料にナトリウム合金を用いている。そして、ナトリウムイオン電池の作動温度範囲は５７〜１９０℃であり、適正な作動温度は７０〜８０℃である。このため、二次電池２２は、効率良く出力するために適正な作動温度（７０〜８０℃）に維持されるのが好ましく、また、二次電池２２の適正な作動温度は、貯湯タンク１６に貯められた湯の温度とほぼ同じになっている。
【００２０】
多数の二次電池２２は、一纏まりの断熱材２３によって全体が覆われるとともに、断熱材２３によって貯湯タンク１６全体も覆われている。そして、断熱材２３によって貯湯タンク１６及び二次電池２２が外気と遮断され、貯湯タンク１６と二次電池２２とが同じ温度に維持されている。また、二次電池２２には、循環路１７の一部が連結されるとともに、循環路１７の湯は、二次電池２２と熱交換可能になっている。
【００２１】
二次電池２２には、二次電池２２の温度を検出する電池用温度センサ２４が設けられるとともに、この電池用温度センサ２４は制御部２８に信号接続されている。そして、電池用温度センサ２４で検出された二次電池２２の温度情報に基づき、制御部２８によって二次電池２２の温度調節、及び後述する二次電池２２の熱を利用した太陽光発電機１２の暖機に関する制御が行われるようになっている。
【００２２】
また、二次電池２２は太陽光発電機１２と電気的に接続されるとともに、太陽光発電機１２で発電された電力によって充電可能になっている。二次電池２２には、充電量を監視する充電状態検出装置３０が設けられるとともに、この充電状態検出装置３０は制御部２８に信号接続されている。さらに、二次電池２２は、照明器具３１に電気的に接続されるとともに、二次電池２２から出力された電力を用いて照明器具３１が点灯する。
【００２３】
そして、本実施形態では、太陽光発電機１２と、風呂１３と、貯湯タンク１６と、循環路１７と、二次電池２２と、から二次電池２２の熱を用いて貯湯タンク１６の湯を温度調節する湯温調節システムＳが構成されている。
【００２４】
次に、湯温調節システムＳの作用について説明する。
湯温調節システムＳにおいて、貯湯タンク１６の表面には、二次電池２２が直接接合されている。このため、作動温度にある二次電池２２の熱は、熱伝導部材である貯湯タンク１６を介して湯に伝達され、湯が温められる。また、貯湯タンク１６と太陽光発電機１２とは、循環路１７を介して連結されており、貯湯タンク１６の湯は太陽光発電機１２からの廃熱によって暖められる。
【００２５】
次に、貯湯タンク１６に適温に暖められた湯が貯えられた状態での、湯温調節システムＳにおける二次電池２２及び太陽光発電機１２の動作を図２のフローチャートを用いて説明する。
【００２６】
さて、制御部２８は、充電状態検出装置３０によって検出された電池残量が有るか否かを判定する（ステップＳ１１）。電池残量が有る場合（ステップＳ１１においてＹＥＳ）、制御部２８は電池用温度センサ２４によって検出された二次電池２２の温度が作動温度か否かを判定する（ステップＳ１２）。
【００２７】
二次電池２２の温度が作動温度に達しておらず、二次電池２２から効率良く出力が得られない場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、制御部２８は、商用電源からの電力供給により太陽光発電機１２を駆動させる（ステップＳ１３）。また、制御部２８は、太陽光発電機１２が駆動されるのに伴い循環ポンプ１８を駆動させる。すると、太陽光発電機１２からの廃熱が伝達された湯が、二次電池２２上の循環路１７を流れ、二次電池２２が太陽光発電機１２からの廃熱で加熱される（ステップＳ１４）。そして、二次電池２２が作動温度に達すると、その二次電池２２の熱により、貯湯タンク１６の湯が冷めないように貯湯タンク１６を暖めることが可能になる。
【００２８】
その後、ステップＳ１２に移行し、二次電池２２の温度が作動温度の場合（ステップＳ１２においてＹＥＳ）、制御部２８は、太陽光発電機１２を停止させる。太陽光発電機１２の停止に伴い、循環ポンプ１８も停止し、循環路１７では湯の循環が停止する。
【００２９】
そして、二次電池２２の電池残量が有り、作動温度にあることから、制御部２８は二次電池２２に充電された電力によって照明器具３１を点灯させる（ステップＳ１５）。また、作動温度にある二次電池２２の熱は、そのまま貯湯タンク１６に伝達され、二次電池２２の熱は、貯湯タンク１６の湯を暖めるための熱源として使用される。
【００３０】
その後、制御部２８は、充電状態検出装置３０によって検出された電池残量が有るか否かを判定する（ステップＳ１６）。電池残量が有る場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、ステップＳ１５に移行し、二次電池２２の電力による照明器具３１の点灯が継続される。一方、電池残量が無い場合（ステップＳ１６においてＮＯ）、制御部２８は、循環ポンプ１８を駆動させ、湯を循環路１７で強制循環させる。
【００３１】
すると、貯湯タンク１６の湯が太陽光発電機１２上の循環路１７を流れ、太陽光発電機１２が暖機される（ステップＳ１７）。そして、太陽光発電機１２が暖機されると、制御部２８は、太陽光発電機１２を駆動させ（ステップＳ１８）、太陽光発電機１２で発電された電力により、照明器具３１が点灯される。太陽光発電機１２の駆動に伴い、制御部２８は循環ポンプ１８を駆動させる。そして、太陽光発電機１２からの廃熱を受け取った湯は、二次電池２２上の循環路１７を流れるため、太陽光発電機１２からの廃熱は、電池残量の無い二次電池２２に蓄熱され（ステップＳ１９）、湯を暖める熱源として使用される。
【００３２】
また、太陽光発電機１２からの廃熱を受け取った湯は、貯湯タンク１６に戻るため、太陽光発電機１２からの廃熱は、貯湯タンク１６の湯の熱源として使用され、貯湯タンク１６を介して湯が適温に維持される。さらに、二次電池２２の電池残量が無い場合は、太陽光発電機１２を駆動させることで発電された電力を二次電池２２に供給することで、二次電池２２が充電される。
【００３３】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）二次電池２２及び貯湯タンク１６を備えた湯温調節システムＳにおいて、貯湯タンク１６の表面に二次電池２２を直接接合し、二次電池２２の熱を貯湯タンク１６を介して湯に熱伝達するようにした。このため、二次電池２２の熱を、貯湯タンク１６の湯を暖めるのに有効利用することができる。しかも、二次電池２２の熱が、貯湯タンク１６を介して湯に直接伝達されるため、例えば、二次電池２２と貯湯タンク１６との間に空所があり、二次電池２２の熱を空所を介して貯湯タンク１６に伝達する場合と比べると、二次電池２２から貯湯タンク１６への熱伝達率を高め、貯湯タンク１６の熱を効率良く暖めることができる。
【００３４】
（２）二次電池２２は、効率良く出力するために作動温度に維持されるのが好ましく、二次電池２２の作動温度は、貯湯タンク１６の湯の温度とほぼ同じである。そして、二次電池２２を貯湯タンク１６に直接接合したため、二次電池２２の熱そのもので、貯湯タンク１６の湯を暖めることができる。よって、二次電池２２の熱で湯を暖めるために、二次電池２２と貯湯タンク１６との間に別の温調手段を設ける必要がない。
【００３５】
（３）湯温調節システムＳは、太陽光発電機１２を備えるとともに、貯湯タンク１６の湯を循環させる循環路１７を備え、循環路１７の湯が太陽光発電機１２の廃熱と熱交換可能になっている。そして、太陽光発電機１２からの廃熱を受け取った湯を循環路１７を介して貯湯タンク１６内に戻すことで、太陽光発電機１２からの廃熱を使って貯湯タンク１６の湯を暖めることができる。
【００３６】
（４）湯温調節システムＳは、太陽光発電機１２を備えるとともに、太陽光発電機１２は二次電池２２に電気的に接続されている。よって、二次電池２２の電池残量が無くなり、太陽光発電機１２を駆動させたとき、太陽光発電機１２で発電された電力で二次電池２２を充電することができ、商用電源を使用せずに二次電池２２を充電することができる。したがって、太陽光発電機１２によって、上記（３）に記載の湯を暖めることと、二次電池２２への電力供給の２つを行うことができ、この２つを別々の装置で行う場合と比べると湯温調節システムＳの構成を簡略化することができる。
【００３７】
（５）二次電池２２の電池残量が無くなり、太陽光発電機１２を駆動させる必要がある場合、湯で太陽光発電機１２を暖機させる。このため、太陽光発電機１２の駆動時は、太陽光発電機１２を暖機されており、太陽光発電機１２始動時の機械損失が低減される。
【００３８】
（６）貯湯タンク１６の表面に二次電池２２を接合するとともに、貯湯タンク１６及び二次電池２２を一纏まりの断熱材２３で覆った。そして、貯湯タンク１６の温度と、二次電池２２の作動温度はほぼ同じである。このため、断熱材２３で貯湯タンク１６及び二次電池２２を断熱することが可能になる。よって、貯湯タンク１６の温度と、二次電池２２の作動温度が異なり、それぞれに断熱材２３を必要とする場合と比べると、湯温調節システムＳのコストを抑えることができる。
【００３９】
（７）太陽光発電機１２からの廃熱で、二次電池２２が作動温度になるように温度調節することができる。したがって、太陽光発電機１２を用いることで、湯を暖めること、二次電池２２に電力を供給すること、及び二次電池２２の温度調節も賄うことができる。
【００４０】
（８）貯湯タンク１６の表面に二次電池２２が接合されている。そして、貯湯タンク１６の湯が適温に暖められた後は、二次電池２２の熱容量分だけ貯湯タンク１６が暖められ、湯を冷めにくくすることができる。
【００４１】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○  実施形態では、貯湯タンク１６に二次電池２２を接合して、二次電池２２の熱を貯湯タンク１６を介して湯に熱伝達するようにしたが、これに限らない。二次電池２２の絶縁を確保した状態で、二次電池２２を貯湯タンク１６内の湯に浸漬（ドブ付け）して、二次電池２２の熱を湯に直接伝達するようにしてもよい。
【００４２】
○  実施形態では、貯湯タンク１６に二次電池２２を接合して、二次電池２２の熱を貯湯タンク１６を介して湯に熱伝達するようにしたが、これに限らない。例えば、貯湯タンク１６の表面に、第２の熱伝導部材を介して二次電池２２を接合し、第２の熱伝導部材及び貯湯タンク１６（第１の熱伝導部材）を介して二次電池２２の熱を湯に伝達するようにしてもよい。
【００４３】
○  実施形態では、貯湯タンク１６に二次電池２２を接合して、二次電池２２の熱を貯湯タンク１６を介して湯に熱伝達するようにしたが、これに限らない。例えば、貯湯タンク１６の内面に、貯湯タンク１６とは別体の熱伝導部材を設けるとともに、この熱伝導部材内に二次電池２２を収容し、熱伝導部材を介して二次電池２２の熱を湯に伝達するようにしてもよい。
【００４４】
○  実施形態では、二次電池２２としてナトリウムイオン電池を用いたが、作動温度範囲が貯湯タンク１６の湯の温度に近いもので有れば、その他の種類のものに変更してもよい。
【００４５】
○  実施形態では、電力供給装置として太陽光発電機１２に具体化したが、ガスで駆動される燃料電池に変更してもよい。
○  実施形態では、二次電池２２及び太陽光発電機１２で貯湯タンク１６の湯を暖めるようにしたが、二次電池２２と電気給湯器を併用して湯を暖めるようにしてもよい。この場合、電気給湯器は、ヒートポンプ技術を利用し空気の熱で湯を沸かすことができる電気給湯機であり、冷媒として、フロンではなく二酸化炭素を使用している機種が好ましい。
【００４６】
○  実施形態では、太陽光発電機１２で発電された電力によって二次電池２２に電力供給（充電）したが、二次電池２２を商用電源と電気的に接続し、二次電池２２を商用電源を用いて充電してもよい。
【００４７】
○  実施形態では、建築物として家１１に具体化したが、家以外にも工場、ビル等に具体化してもよい。
○  実施形態では、湯消費部として風呂１３に貯湯タンク１６を接続したが、風呂１３以外にもキッチン、トイレ、洗面所等に貯湯タンク１６を接続してもよい。
【００４８】
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記貯湯タンク及び前記二次電池は一纏まりの断熱材によって覆われている請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の湯温調節システム。
【符号の説明】
【００４９】
Ｓ…湯温調節システム、１１…建築物としての家、１２…電力供給装置としての太陽光発電機、１３…湯消費部としての風呂、１６…貯湯タンク、１７…循環路、２２…二次電池、３１…電気器具としての照明器具。
【図１】
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【図２】
2013040711.tif 000004
【図３】
2013040711.tif 000005