JP2005076892A - コージェネレーションシステム - Google Patents

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Kazushige Maeda
和茂 前田
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Osaka Gas Co Ltd
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Abstract

【課題】浴槽の湯張り操作に伴う温水不足の発生を少なくすることができるコージェネレーションシステムを提供すること。
【解決手段】熱と電力とを発生する熱電併給装置2と、熱電併給装置2にて発生した排熱を回収して温水として貯えるための貯湯タンク4と、熱電併給装置2を運転制御するための制御手段44とを備えたコージェネレーションシステム。熱電併給装置2の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、制御手段44は、貯湯タンク4内の貯湯量に拘わらず、熱電併給装置4を起動する。従って、湯張りにより貯湯タンク4内の温水を多量に使用するが、熱電併給装置2からの排熱によって温水が生成されて貯湯タンク4に貯えられる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱と電力とを発生する熱電併給装置を備えたコージェネレーションシステムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、エネルギーの有効利用を図るために、熱と電力とを発生させる熱電併給装置を備えたコージェネレーションシステムが提案され実用に供されている。熱電併給装置は、例えば内燃機関と発電装置との組合せから構成され、発電装置にて発生した発電電力が電力負荷で消費され、内燃機関にて発生した排熱が温水として貯湯タンクに貯えられ、この貯湯タンクの温水が給湯などに用いられる。
【0003】
このようなコージェネレーションシステムでは、貯湯タンクの貯湯量が上限付近になっているときには、熱電併給装置を起動させても、貯湯タンク内からの温水の給湯により一定量使われない限り、熱電併給装置が直ぐに停止するようになっている。これは、貯湯タンク内の蓄熱量が大きいときには、それ以上に排熱を回収して蓄熱することができないためである。このようなときに熱電併給装置を運転しても、エネルギー効率が悪く、省エネ性が悪化することとなる。
【0004】
このようなことから、コージェネレーションシステムでは、過去の負荷データ(電力負荷データ及び熱負荷データ)に基づいて運転当日の予測負荷データ(予測電力負荷データ及び予測熱負荷データ)を演算し、この予測負荷データを利用してその日の運転スケジュールを設定し、設定した運転スケジュールに従って熱電併給装置を運転制御している(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
このようにして運転スケジュールを設定し、設定した運転スケジュールに従って熱電併給装置を運転制御すると、その運転制御は日々の負荷状態を考慮し、各家庭などの負荷状態にマッチしたものとなり、熱電併給装置を経済的に稼動することができる。
【0006】
【特許文献1】
特開2002−213313号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
各家庭などにおける負荷状態は日により異なっており、例えば来客者がその家に宿泊する場合、浴槽の湯張りによる給湯使用量はほぼ同じであるが、湯張り後のシャワーなどによる給湯使用量は普段とは大きく異なるようになり、温水不足が発生するおそれがある。また、通常の時間帯とは異なる時間帯に大量の温水を消費する場合にも、貯湯タンクに貯えられた温水を消費して温水不足が発生するおそれがある。コージェネレーションシステムでは、このような場合にも対応することができるように補助ボイラが設置され、温水が不足した場合に、補助ボイラからの温水が供給されるようになっている。
【0008】
しかし、一方で、補助ボイラが作動するということは、熱電併給装置の稼動が有効に行われず、熱電併給装置の有用な排熱を活用しておらず、システム全体の効率が悪くなる。一般的に、家庭用コージェネレーションシステムでは、浴槽の湯張りに大量の温水を使用するので、湯張り操作後に温水不足が発生し易く、このときに補助ボイラが作動することが多くなり、浴槽の湯張り操作に関連して発生し易い温水不足の改善が望まれている。
【0009】
本発明の目的は、浴槽の湯張り操作に伴う温水不足の発生を少なくすることができるコージェネレーションシステムを提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載のコージェネレーションシステムは、熱と電力とを発生する熱電併給装置と、熱電併給装置にて発生した排熱を回収して温水として貯えるための貯湯タンクと、前記熱電併給装置を運転制御するための制御手段と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記制御手段は、前記貯湯タンク内の貯湯量に拘わらず、前記熱電併給装置を起動することを特徴とする。
【0011】
このコージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、熱電併給装置が起動するので、湯張りにより貯湯タンク内の温水を多量に使用するが、熱電併給装置からの排熱によって温水が生成されて貯湯タンクに貯えられ、これによって、貯湯タンク内の温水不足の発生を抑えることができる。
【0012】
また、本発明の請求項2に記載のコージェネレーションシステムは、熱と電力とを発生する熱電併給装置と、熱電併給装置にて発生した排熱を回収して温水として貯えるための貯湯タンクと、前記熱電併給装置を運転制御するための制御手段と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記制御手段は、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と将来の予測給湯熱負荷とを対比し、浴槽の湯張り後に前記貯湯タンクに残る蓄熱量で湯張り後の予測給湯熱負荷をまかなうことができないと判定したときに前記熱電併給装置を起動することを特徴とする。
【0013】
このコージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、現時点における貯湯タンクの蓄熱量と将来の予測給湯熱負荷との対比が行われる。そして、制御手段が湯張り後に貯湯タンクに残る蓄熱量で予測給湯負荷をまかなうことができると判定したときには、熱電併給装置は起動されず、これにより、貯湯タンクに温水が無駄に貯えられることが防止される。一方、制御手段が湯張り後に貯湯タンクに残る蓄熱量で予測給湯負荷をまかなうことができないと判定したときには、熱電併給装置が起動され、これにより、貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【0014】
また、本発明の請求項3に記載のコージェネレーションシステムでは、前記制御手段は、予測給湯熱負荷を演算するための予測給湯熱負荷演算手段と、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量を演算するための現蓄熱量演算手段と、熱需要を判定するための熱需要判定手段と、前記熱電併給装置を強制運転するための強制運転信号生成手段と、を備え、前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記熱需要判定手段は現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯熱負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定し、現時点における蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなうことができないとき、前記強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成し、この強制運転信号に基づいて前記熱電併給装置が起動されることを特徴とする。
【0015】
このコージェネレーションシステムにおいては、現蓄熱量演算手段は貯湯タンクの現時点の蓄熱量を演算する。この蓄熱量の演算は、貯湯タンク内の温度分布状態から求めるようにすることができ、或いは貯湯タンクの入熱量と出熱量より求めるようにしてもよい。熱需要判定手段は、現時点における貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯熱負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定する。熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、熱需要判定手段は湯張り後のこの熱需要を判定し、現時点の蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなうことができないと判定すると、強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成し、この強制運転信号により熱電併給装置を作動させることによって、貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【0016】
また、本発明の請求項4に記載のコージェネレーションシステムでは、前記貯湯タンク内の温水を利用して風呂の追焚きを行う風呂追焚き装置及び/又は部屋の暖房を行う暖房装置が設けられ、制御手段は、前記風呂追焚き装置及び/又は暖房装置の将来の暖房熱負荷を演算するための予測暖房熱負荷演算手段を更に備えており、前記熱需要判定手段は、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定し、現時点における蓄熱量で浴槽の湯張りと暖房熱負荷と湯張り後の熱需要とをまかなうことができないとき、前記強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成することを特徴とする。
【0017】
このコージェネレーションシステムにおいては、予測給湯熱負荷に加えて予測暖房熱負荷(風呂追焚き装置及び/又は暖房装置による熱負荷)が考慮され、熱需要判定手段は、現時点における貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯負荷及び予測暖房負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定する。熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、熱需要判定手段は湯張り後のこの熱需要を判定し、現時点の蓄熱量で浴槽の湯張り、暖房熱負荷及び湯張り後の熱需要をまかなうことができないと判定すると、強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成して熱電併給装置が作動され、暖房熱負荷をも考慮して貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、更に説明する。まず、図1を参照して、第1の実施形態のコージェネレーションシステムについて説明する。図1は、第1の実施の形態のコージェネレーションシステムを簡略的に示す図である。
【0019】
図1において、図示のコージェネレーションシステムは、電力と熱とを発生する熱電併給装置2と、熱電併給装置2により発生する排熱を回収して温水として貯える貯湯タンク4と、を備えている。この形態では、熱電併給装置2は、例えばガスエンジン、デイーゼルエンジンなどの内燃機関6と、この内燃機関6により駆動される発電装置8との組合わせから構成されている。この内燃機関6にて発生する排熱は後述するように貯湯タンク4に貯えられる。尚、熱電併給装置2は、例えば外燃機関と発電装置との組合わせ、燃料電池などから構成するようにしてもよい。
【0020】
発電装置8の出力側には系統連系用のインバータ10が設けられている。このインバータ10は発電装置8の出力電力を商用系統12から供給される電力と同じ電圧及び周波数にする。商用系統12は電力供給ライン14を介して各家庭の電力負荷16(例えば、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、照明装置など)に接続され、インバータ10はコージェネ用供給ライン18を介して電力供給ライン14に電気的に接続され、発電装置8からの発電電力がインバータ10及びコージェネ用供給ライン18を介して電力負荷16に供給される。
【0021】
貯湯タンク4には温水(水)を循環する循環流路20が設けられている。循環流路20の一端側は貯湯タンク4の底部に接続され、また他端側は貯湯タンク4の上部に接続されている。この循環流路20には、熱交換器22及び循環ポンプ24が配置されている。従って、循環ポンプ24が作動すると、貯湯タンク4の底部の水が循環流路20を通して流れ、熱交換器22にて後述する如く熱交換されて加熱され、その後、貯湯タンク4の上部に流入して戻り、このようにして貯湯タンク4内の水が加熱され温水となる。
【0022】
この貯湯タンク4の底部には、さらに水(例えば水道水)を供給するための給水流路26が接続されている。また貯湯タンク4の上部には温水を出湯するための温水出湯流路28が接続され、この温水出湯流路28に混合弁55が配設され、混合弁55には温水に混合する水が供給される。この温水出湯流路28は、例えば、二系統に分岐され、一つは例えば台所の給湯用カラン(図示せず)に至る第1分岐流路30となり、他方は浴槽に至る第2分岐流路32となり、この第2分岐流路32に湯張り用電磁弁36が配設されている。
【0023】
熱電併給装置2は、更に、内燃機関6の冷却水を循環する冷却水循環流路40を含んでいる。この冷却水循環流路40は循環流路20に配設された熱交換器22に接続されている。従って、熱交換器22において、冷却水循環流路40を流れる冷却水と循環流路20を流れる水(温水)との間で熱交換が行なわれ、循環流路20を流れる水(温水)が加熱され、このようにして、内燃機関6の排熱が温水として貯湯タンク4に蓄熱される。尚、冷却水循環流路40には、冷却水を循環するための冷却水循環ポンプ42が配設されている。
【0024】
このコージェネレーションシステムは、このシステムを適切に作動制御するための制御手段44を備えている。制御手段44は、例えばマイクロプロセッサから構成され、第1制御ライン46を介して循環ポンプ24に接続され、第2制御ライン48を介してインバータ10に接続され、第3制御ライン50を介して内燃機関6に接続され、第4制御ライン52を介して冷却水循環ポンプ42に接続され、第5制御ライン54を介して湯張り用電磁弁36に接続され、第6制御ライン53を介して温水出湯流路28に配設された混合弁55が接続されている。コージェネレーションシステムは、更に、リモコン装置56を備え、このリモコン装置56によって、湯張り用電磁弁36を作動させて浴槽の湯張り操作を行うことができるとともに、この混合弁55からの温水の出湯温度を設定することができ、このことに関連して、リモコン装置56が第6制御ライン58を介して制御手段44に接続されている。
【0025】
このコージェネレーションシステムでは、リモコン装置56の湯張りボタン60を操作すると、リモコン装置56から制御手段44に湯張り信号が送給され、この湯張り信号に基づいて制御手段44が湯張り用電磁弁36を開状態にし、貯湯タンク4内の温水が温水出湯流路28及び第2分岐流路32を通して出湯し、浴槽の湯張りが行われる。このとき、熱電併給装置2が運転停止中であると、リモコン装置56からの湯張り信号に基づいて制御手段44は熱電併給装置2を起動する。従って、貯湯タンク4内の貯湯量に拘わらず、熱電併給装置2の運転が行われる。このとき、インバータ10、循環ポンプ24、及び冷水循環ポンプ42なども作動する。このように熱電併給装置2を稼働することにより、浴槽の湯張り操作により大量の温水を使用するが、この湯張り操作に関連して熱電併給装置2の排熱が回収されて温水が貯湯タンク4に貯えられる。それ故に、湯張り後、入浴して温水シャワーにより多量の温水を使用するような予測外の給湯要求があったときにも、これまでのような補助ボイラを作動させることなく、貯湯タンク4に貯えられた温水で対応することができ、貯湯タンク4の温水不足の発生を抑えることができる。
【0026】
尚、この実施形態では、湯張り用電磁弁36を用い、リモコン装置60によりこの電磁弁36を作動させて湯張り操作を行っているが、リモコン装置56を省略し、浴槽用カラン(図示せず)を手動で開栓して湯張り操作を行うようにしてもよい。この場合、浴槽用カランに流量計を設置し、この流量計により浴槽の湯張り操作を検知し、流量計からの湯張り信号に基づき制御手段44が熱電併給装置2を起動するようにしてもよい。
【0027】
次に、図2〜図4を参照して、第2の実施形態のコージェネレーションシステムについて説明する。図2は、第2の実施の形態のコージェネレーションシステムを簡略的に示す図であり、図3は、図2のコージェネレーションシステムの制御系を簡略的に示すブロック図であり、図4は、運転当日における予測給湯負荷を示す図であり、図5は、図3の制御系による制御の一部を示すフローチャートである。尚、この第2の実施形態において、上述した第1の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【0028】
図2及び図3において、第2の実施形態では、貯湯タンク4に蓄熱検知用手段72が設けられ、循環流路20に入熱検知用手段74が設けられ、温水出湯流路28に関連して出湯出熱検知用手段76が設けられている。蓄熱検知用手段72は貯湯タンク4に貯湯された温水の蓄熱量を計測し、この実施形態では、第1及び第2サーミスタ78,80から構成されている。第1サーミスタ78は貯湯タンク4の上下方向中央部付近に、また第2サーミスタ80はその上端部近傍にに配置され、これらのサーミスタ78,80からの検知信号を利用して、貯湯タンク4の現蓄熱量を演算するときの蓄熱量の初期値が検知される。即ち、このような貯湯タンク4には温水は積層状態に収容され、その下側は水で、その上側は温水となり、水の層と温水の層との間に温水境界部が存在し、第1サーミスタ78がこの温水境界部を検知すると、その上側に温水層が存在し、第2サーミスタ80が温水境界部を検知すると、その上側に温水層が存在し、貯湯タンク4の容積(具体的には、第2サーミスタ80よりも上側の容積)と温水の温度により貯湯タンク4の蓄熱量を演算することができる。
【0029】
入熱検知用手段74は、第1温度センサ82、第2温度センサ84及び第1流量センサ86から構成されている。第1温度センサー82は、循環流路20における熱交換器22の配設部所より上流側に配設され、貯湯タンク4の底部から循環される水の温度(熱交換器22の流入側温度)を検知し、第2温度センサ84は、循環流路20における熱交換器22の配設部所より下流側に配設され、熱交換器22にて熱交換されて加熱された温水の温度(熱交換器22の流出側温度)を検知し、また第1流量センサ86は、循環流路20を流れる水の流量を検知し、第1及び第2温度センサ82,84の検知温度及び第1流量センサ86の検知流量に基づき、入熱検知用手段74が貯湯タンク4への入熱量を検知する。
【0030】
出湯出熱検知用手段76は、第3温度センサ88、第4温度センサ90及び第2流量センサ92から構成されている。第3温度センサ88は、温水出湯流路28に配設され、貯湯タンク4から温水出湯流路28を通して出湯される温水の温度を検知し、第4温度センサ90は、給水流路26に配設され、貯湯タンク26に給水される水(水道水)の温度を検知し、第3温度センサ88と第4温度センサ90との温度差で入水温度差を計測する。また、第2流量センサ92は、温水出湯流路28に配設され、温水出湯流路28を流れる温水の流量を検知し、第3及び第4温度センサ88,90の検知温度及び第2流量センサ92の検知流量に基づき、給湯出熱検知用手段76が貯湯タンク4からの出熱量を検知する。
【0031】
このコージェネレーションシステムには、更に、内燃機関6に運転検知センサ94が設けられ、この運転検知センサ94は内燃機関6の運転状態を検知する。また、このシステムを運転制御するためのコントローラ96が設けられ、このコントローラ96は、制御手段44A及び受信手段98を含んでいる。一方、リモコン装置56Aは、湯張り操作を行う湯張りボタン60及び送信手段100を含んでいる。リモコン装置56Aの湯張りボタン60を操作すると、湯張り信号が生成され、この湯張り信号がリモコン装置56Aの送信手段100から電波などを利用してコントローラ96の受信手段98に送信され、この湯張り信号に基づいて後述するように浴槽の湯張りが行われる。
【0032】
次に、制御手段44Aについて説明すると、図示の制御手段44Aは例えばマイクロプロセッサにより構成され、作動制御手段102、予測給湯熱負荷演算手段104、現給湯熱負荷演算手段106、入熱量演算手段108、出熱量演算手段110、蓄熱量演算手段112、現蓄熱量演算手段114、熱需要判定手段116、強制運転信号生成手段118及びメモリ120を含んでいる。作動制御手段102は、このシステムの各種構成要素、例えば内燃機関6、インバータ10、循環ポンプ24、冷却水循環ポンプ42などの作動を制御する。
【0033】
予測給湯熱負荷演算手段104は、過去の給湯熱負荷に基づいて将来の給湯熱負荷を演算し、この予測給湯熱負荷は、例えば図4に示す通りとなり、運転当日の給湯の予測時刻と予測熱量とが学習により演算される。この予測給湯熱負荷は、運転当日の熱電併給装置2の運転スケジュールを設定する要素の一つとしても用いられる。現給湯熱負荷演算手段106は、貯湯タンク4から給湯される温水の熱負荷を演算する。この給湯熱負荷は、第3温度センサ88の検知温度と第2流量センサ92の検知流量に基づいて演算され、演算された現給湯熱負荷は、将来の予測給湯熱負荷を演算する際に用いられる。
【0034】
また、入熱量演算手段108は、入熱検知用手段74からの検知信号を用いて貯湯タンク4への入熱量を演算する。貯湯タンク4への入熱量は、(温水量)×(水の上昇温度)により算出され、循環流路20を流れる流量(第1流量センサ86の検知流量)と水の上昇温度(第2温度センサ84の検知温度と第1温度センサ82の検知温度との温度差)との積となり、これらを用いて入熱量が計測される。
【0035】
出熱量演算手段110は、出湯出熱検知用手段76からの検知信号を用いて貯湯タンク4からの出熱量を演算する。貯湯タンク4からの出熱量は、(温水量)×(入水温度差)により算出され、温水出湯流路28を流れる流量(第2流量センサ92の検知流量)と貯湯タンク4の入水温度差(第3温度センサ88の検知温度と第4温度センサ90の検知温度との温度差)との積となり、これらを用いて出熱量が計測される。
【0036】
蓄熱量演算手段112は、蓄熱検知用手段72からの検知信号及び第4温度センサ90の検知温度を用いて貯湯タンク4の蓄熱量を演算し、この蓄熱量を初期値として後述するように現蓄熱量が演算される。貯湯タンク4の蓄熱量は、(温水量)×(入水温度差)となる。図2に示すように、例えば第1サーミスタ78が温水の成層境界部、即ち温水と冷水との温水境界部を検知すると、この時点における貯湯タンク4の蓄熱量は、貯湯タンク4の貯湯温水量(第1サーミスタ78より上側の空間の容積)と入水温度差(第2サーミスタ80の検知温度と第4温度センサ90の検知温度との温度差)との積となり、これを演算して蓄熱量が計測される。
【0037】
現蓄熱量演算手段114は、現時点における貯湯タンク4の蓄熱量を演算する。貯湯タンク4の現蓄熱量は、蓄熱量を初期値とし、この蓄熱量に入熱量を加算し、出熱量を減算することによって求められ、(蓄熱量)+(入熱量)−(出熱量)となり、蓄熱量演算手段112による蓄熱量、入熱量演算手段108による入熱量及び出熱量演算手段110による出熱量を用いて演算することができる。
【0038】
熱需要判定手段116は、現蓄熱量演算手段114が演算した現時点における貯湯タンク4の蓄熱量と、予測給湯熱負荷演算手段104により演算された予測給湯熱負荷とを対比し、貯湯タンク4の蓄熱量で将来の予測給湯熱負荷、例えば次に熱電併給装置2が稼働されるまでに発生すると予測される給湯熱負荷をまかなうことができるかを判定する。
【0039】
例えば、予測給湯熱負荷が図4に示す通りであり、5〜6時の時間帯に1500kcal、6〜7時の時間帯に2500kcalの給湯要求が予測され、12〜13時の時間帯に1000kcal、17〜18時の時間帯に1000kcal、18〜19時の時間帯に9000kacl、20〜21時の間の時間帯に2000kcal、21〜22時の時間帯に2500kcalの給湯要求が予測され、このような予測給湯熱負荷のときには、18〜19時の間の時間帯に大量の温水が使用され、この時間帯に浴槽の湯張りが行われることになる。例えば、16〜18時の2時間にわたって熱電併給装置2が稼働し、この時間帯に貯湯タンク4への蓄熱が行われ、この時点で蓄熱した蓄熱量でその後の給湯熱負荷、例えば24時までの給湯熱負荷をまかなうとすると、熱需要判定手段116は、浴槽の湯張り操作時において、現蓄熱量演算手段114による現蓄熱量から湯張りによる出熱量(浴槽への給湯量が予め設定されるので、湯張りによる出熱量も予め設定することができる)を減算した残り蓄熱量でもって、その後の予測給湯熱負荷、例えば24時までの予測給湯熱負荷(図4の例では、4500kcalの給湯熱負荷)をまかないきれるかを判定する。18時の時点で例えば15000kalの熱量が温水として蓄熱されている場合、湯張りで9000kcalを使用しても6000kcalが残り、この残り熱量は、24時までに給湯要求の予測される熱量4500kcalよりも大きく、このようなときには、熱需要判定手段116はまかないきれると判定する。一方、18時の時点で例えば10000kcalの熱量が温水として蓄熱されている場合、湯張りで9000kcal使用すると残りは1000kcalとなり、24時までの給湯要求4500kcalよりも小さくなり、熱需要判定手段116はまかないきれないと判定する。
【0040】
また、強制運転信号生成手段118は、後述するように強制運転信号を生成し、この強制運転信号に基づいて作動制御手段102は熱電併給装置2を起動するようになる。尚、メモリ120には、各種検知信号、各種演算値が記憶される。第2の実施形態におけるその他の構成は、上述した第1の実施形態と実質上同一である。
【0041】
次に、図2、図3及び図5を参照して、第2の実施形態のコージェネレーションシステムの動作について述べる。まず、浴槽の湯張り操作が行われたかが判断され(ステップS1)、湯張り操作が行われない場合、ステップS2に進み、設定された運転スケジュールに従って熱電併給装置2などが運転制御され、予測給湯熱負荷に対応するように、熱電併給装置2の排熱が温水として貯湯タンク4に貯えられる。そして、現給湯熱負荷演算手段106により現給湯熱負荷の演算が上述したように行われ(ステップS3)、また現蓄熱量演算手段114により貯湯タンク4の温水としての現蓄熱量の演算が上述したように行われる(ステップS4)。
【0042】
リモコン装置56Aの湯張りボタン60を操作して湯張りを行うと、ステップS5に移り、熱電併給装置2、換言すると内燃機関6が作動停止中であるかが判断される。内燃機関6が作動中であると、内燃機関6の排熱が回収されて温水として貯湯タンク4に蓄熱されているので、ステップS3に戻り、上述したように、現給湯熱負荷の演算が行われ、現蓄熱量の演算が行われる(ステップS4)。これに対して、内燃機関6が作動停止していると、ステップS6に進み、熱需要判定手段116による熱需要の判定が行われる。そして、熱需要判定手段116による上述した判定により、貯湯タンク4の現蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の予測給湯熱負荷とをまかなうことができると判定したときには、貯湯タンク4への更なる蓄熱を行う必要がなく、内燃機関6は起動されず、ステップS3に戻る。一方、貯湯タンク4の現蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の予測給湯熱負荷をまかなうことができないと判定したときには、貯湯タンク4への蓄熱が必要となり、強制運転信号生成手段118が強制運転信号を生成し(ステップS8)、この強制運転信号に基づいて内燃機関6などが起動される(ステップS9)。従って、内燃機関6の排熱が貯湯タンク4に温水として蓄熱され、将来の予測給湯熱負荷に対応可能となり、貯湯タンク4の湯切れの発生を抑えることができる。
【0043】
以上、本発明に従うコージェネレーションシステムの実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【0044】
例えば、第2の実施形態では、熱負荷として給湯熱負荷を考慮しているが、この給湯熱負荷に加えて暖房熱負荷を考慮するようにすることもできる。コージェネレーションシステムが風呂追焚き装置、床暖房装置、浴室暖房乾燥機などの暖房装置を含む場合、予測給湯熱負荷演算手段に加えて、過去の暖房熱負荷に基づいて将来の暖房熱負荷を演算する予測暖房熱負荷演算手段が設けられ、出熱量演算手段110は給湯による出熱量と暖房による出熱量を演算し、熱需要判定手段116は貯湯タンク4の現時点の現蓄熱量と将来の予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷とを対比し、浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかないきれるかを判定し、湯張り及び熱需要をまかないきれない(即ち、貯湯タンク4の現蓄熱量から湯張りに必要な熱量を減算した残りの蓄熱量で湯張り後の予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷をまかなうことができない)ときに、強制運転信号生成手段118が強制運転信号を生成するようになる。
【0045】
また、例えば第2の実地形態では、入熱検知用手段74及び出湯出熱検知用手段76などを用いて貯湯タンク4の現蓄熱量を検知しているが、このような構成に代えて、貯湯タンク4の深さ方向に複数個(例えば4〜6個程度)のサーミスタを設け、これらサーミスタの検知温度に基づいて貯湯タンク4の現蓄熱量を検知するようにしてもよい(これらサーミスタの検知信号に基づいて温水境界部のレベル位置と温水の温度を検知する)。
【0046】
【発明の効果】
本発明の請求項1に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、熱電併給装置が起動するので、湯張りにより貯湯タンク内の温水を多量に使用するが、熱電併給装置からの排熱によって温水が生成され、これによって、貯湯タンク内の温水不足の発生を抑えることができる。
【0047】
また、本発明の請求項2に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、現時点における貯湯タンクの蓄熱量と将来の予測給湯熱負荷との対比が行われ、湯張り後に貯湯タンクに残る蓄熱量で予測給湯負荷をまかなうことができないと判定したときには、熱電併給装置が起動されるので、将来の予測給湯熱負荷を考慮しながら貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【0048】
また、本発明の請求項3に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、熱需要判定手段は湯張り後の熱需要を判定し、現時点の蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなうことができないときに、熱電併給装置が作動されるので、貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【0049】
また、本発明の請求項4に記載のコージェネレーションシステムによれば、予測給湯熱負荷に加えて予測暖房熱負荷が考慮され、熱需要判定手段は、現時点における貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯負荷及び予測暖房負荷とを対比、現時点の蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなえるかを判定し、予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷をも考慮して貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従うコージェネレーションシステムの第1の実施形態を簡略的に示す図である。
【図2】本発明に従うコージェネレーションシステムの第2の実施形態を簡略的に示す図である。
【図3】図2のコージェネレーションシステムの制御系を簡略的に示すブロック図である。
【図4】運転当日における予測給湯負荷を示す図である。
【図5】図3の制御系による制御の一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
2 熱電併給装置
4 貯湯タンク
6 内燃機関
8 発電装置
10 インバータ
20 循環流路
22 熱交換器
28 温水出湯流路
40 冷却水循環流路
44,44A 制御手段
56,56A リモコン
60 湯張りボタン
94 運転検知用センサ
96 コントローラ
102 作動制御手段
104 予測給湯熱負荷演算手段
106 現給湯熱負荷演算手段
114 現蓄熱量演算手段
116 熱需要判定手段
118 強制運転信号生成手段

Claims (4)

  1. 熱と電力とを発生する熱電併給装置と、熱電併給装置にて発生した排熱を回収して温水として貯えるための貯湯タンクと、前記熱電併給装置を運転制御するための制御手段と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
    前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記制御手段は、前記貯湯タンク内の貯湯量に拘わらず、前記熱電併給装置を起動することを特徴とするコージェネレーションシステム。
  2. 熱と電力とを発生する熱電併給装置と、熱電併給装置にて発生した排熱を回収して温水として貯えるための貯湯タンクと、前記熱電併給装置を運転制御するための制御手段と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
    前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記制御手段は、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と将来の予測給湯熱負荷とを対比し、浴槽の湯張り後に前記貯湯タンクに残る蓄熱量で湯張り後の予測給湯熱負荷をまかなうことができないと判定したときに前記熱電併給装置を起動することを特徴とするコージェネレーションシステム。
  3. 前記制御手段は、予測給湯熱負荷を演算するための予測給湯熱負荷演算手段と、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量を演算するための現蓄熱量演算手段と、熱需要を判定するための熱需要判定手段と、前記熱電併給装置を強制運転するための強制運転信号生成手段と、を備え、前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記熱需要判定手段は現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯熱負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定し、現時点における蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなうことができないとき、前記強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成し、この強制運転信号に基づいて前記熱電併給装置が起動される請求項2に記載のコージェネレーションシステム。
  4. 前記貯湯タンク内の温水を利用して風呂の追焚きを行う風呂追焚き装置及び/又は部屋の暖房を行う暖房装置が設けられ、制御手段は、前記風呂追焚き装置及び/又は暖房装置の将来の暖房熱負荷を演算するための予測暖房熱負荷演算手段を更に備えており、前記熱需要判定手段は、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定し、現時点における蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなうことができないとき、前記強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成する請求項3に記載のコージェネレーションシステム。
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