JP2005291562A - コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 実際の時系列的な湯水消費パターンに適合した状態で、熱電併給装置の計画運転を行うことが可能なコージェネレーションシステムを提供する。
【解決手段】 熱と電力を発生する熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段が、湯水消費パターン入力手段にて手動操作により入力された時系列的な湯水消費パターンにて要求される湯水を前記貯湯タンクに貯留するように、熱電併給装置の計画運転を実行するように構成されている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱と電力を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生した熱にて加熱された湯水を貯留する貯湯タンクと、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられたコージェネレーションシステムに関する。

近年では、コージェネレーションシステムを一般家庭に設置して、各家庭における給湯需要や電力需要に対応させることが行われている。ちなみに、熱電併給装置にて発生した熱では給湯需要量を満足させることができないときには、別途備えさせた補助加熱手段にて給湯需要に対応させることになり、同様に、発生した電力では電力需要量を満足させることができないときには、商用系統からの電力にて電力需要を満足させることになる。

熱電併給装置を運転するにあたっては、家庭で湯水を使用するときには貯湯タンクに既に湯水が貯留されている状態にする必要があり、また、貯湯タンクへの湯水貯留量は家庭での湯水使用量に対して過不足のないようにすることが望まれるものとなる。
従来では、家庭の家族つまり消費者の時系列的な行動パターン、つまり、起床時刻、出勤する時刻、帰宅する時刻、風呂に入る時刻、就寝時刻を入力する行動パターン入力手段が設けられ、運転制御手段が、行動パターンに基づいて湯水消費パターンを予測して、その予測した湯水消費パターンにて要求される湯水を貯湯タンクに貯留するように、熱電併給装置の計画運転を実行するように構成されていた。ちなみに、消費者が複数人の場合には、消費者ごとの時系列的な行動パターンが入力されて、運転制御手段が複数人の行動パターンから全体的な時系列的な湯水消費パターンを予測することになる（例えば特許文献１参照。）。

特開２００２−１９０３０９号公報

従来では、消費者の時系列的な行動パターンから時系列的な湯水消費パターンを予測するものであるため、予測された時系列的な湯水消費パターンが実際の湯水消費パターンから大きくずれる虞があり、運転制御手段にて適切な計画運転を行い難い虞があった。説明を加えると、例えば消費者のうちには、起床したときにシャンプーする、いわゆる朝シャンを行うものもいるが、このように朝シャンを行うか否かは、消費者の行動パターンからは推測できないものである等、消費者の時系列的な行動パターンからは時系列的な湯水消費パターンを精度良く予測することはできないものであり、運転制御手段にて適切な計画運転を行い難いものであった。

また、近年では、食器洗浄機等の湯水消費機器が使用されることが多いが、従来では、これら湯水消費機器での湯水消費量を考慮していないため、この点からも予測された湯水消費パターンが実際の湯水消費パターンから大きくずれる虞があった。

本発明の特徴は、上記実状に鑑みて為されたものであって、その目的は、実際の時系列的な湯水消費パターンに適合した状態で、熱電併給装置の計画運転を行うことが可能なコージェネレーションシステムを提供することにある。

本発明のコージェネレーションシステムは、熱と電力を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生した熱にて加熱された湯水を貯留する貯湯タンクと、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられたものであって、
その第１特徴構成は、
時系列的な湯水消費パターンを手動操作により入力する湯水消費パターン入力手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記時系列的な湯水消費パターンにて要求される湯水を前記貯湯タンクに貯留するように、前記熱電併給装置の計画運転を実行するように前記熱電併給装置の計画運転を実行するように構成されている点にある。

第１特徴構成によれば、湯水消費パターン入力手段にて、家庭において実際に消費が予定される湯水の時系列的な消費パターン、つまり、時系列的な湯水消費パターンを入力すると、運転制御手段が、その時系列的な湯水消費パターンにて要求される湯水を貯湯タンクに貯留するように、熱電併給装置の計画運転を実行することになる。
したがって、家庭において実際に消費が予定されている時系列的な湯水消費パターンに適合した状態で、熱電併給装置の計画運転が実行されることになるので、家庭での給湯を良好に行えることができるコージェネレーションシステムを提供できるに至った。

本発明の第２特徴構成は、第１特徴構成に加えて、
前記湯水消費パターン入力手段が、前記時系列的な湯水消費パターンとして、湯水消費者ごとの時系列的な湯水消費パターン、及び、湯水消費機器の時系列的な湯水消費パターンを入力自在に構成され、
前記運転制御手段が、前記湯水消費者ごとの時系列的な湯水消費パターン、及び、前記湯水消費機器の時系列的な湯水消費パターンに基づいて、前記熱電併給装置の計画運転を実行するように構成されている点にある。

第２特徴構成によれば、時系列的な湯水消費パターンとして、湯水消費者ごとの時系列的な湯水消費パターン、及び、湯水消費機器の時系列的な湯水消費パターンが入力され、そして、それらの時系列的な湯水消費パターンにて要求される湯水を貯湯タンクに貯留するように、運転制御手段が熱電併給装置の計画運転を行うことになる。
つまり、家庭の時系列的な湯水消費パターンは、湯水消費者ごとの時系列的な湯水消費パターンと湯水消費機器の時系列的な湯水消費パターンとを組み合わせたものであるが、各湯水消費者がその消費者ごとの時系列な湯水消費パターンを入力し、そして、湯水消費機器の使用者がその使用する湯水消費機器による時系列的な湯水消費パターンを入力することにより、結果的に、家庭の時系列的な湯水消費パターンを入力できるものとなるのであり、時系列的な湯水消費パターンの入力が行い易くなる。

説明を加えると、家庭の時系列的な湯水消費パターンを入力するにあたり、湯水消費者ごとの時系列的な湯水消費パターンと湯水消費機器の時系列的な湯水消費パターンとを組み合わせた時系列的な湯水消費パターンを予め求めて、その求めた時系列的な湯水消費パターンを入力することが考えられる。しかしながら、この場合には、湯水消費者ごとの時系列的な湯水消費パターンと湯水消費機器の時系列的な湯水消費パターンとを組み合わせて時系列的な湯水消費パターンを予め求める煩雑な作業を要するものとなるため、結果的に、時系列的な湯水消費パターンの入力が面倒な作業となる虞がある。

したがって、家庭の時系列的な湯水消費パターンの入力が行い易いものとなって、一層便利に使用できるコージェネレーションシステムを得ることができる。

本発明の第３特徴構成は、第１特徴構成又は第２特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、湯水の使用実績である時系列的な実湯水消費パターンを管理するように構成されて、前記時系列的な湯水消費パターンを前記時系列的な実湯水消費パターンにて補正するように構成されている点にある。

第３特徴構成によれば、運転制御手段によって、湯水の使用実績である時系列的な実湯水消費パターンが管理されている。そして、時系列的な湯水消費パターンが時系列的な実湯水消費パターンにて補正されることになる。
つまり、入力された時系列的な湯水消費パターンと湯水の使用実績である時系列的な実湯水消費パターンとは、本来は、略等しいものであるが、家庭での実際の時系列的な実湯水消費パターンが、諸々の使用状況の変化により、湯水消費パターン入力手段にて入力した時系列な湯水消費パターンから変化することがある。このようなときには、その変化した時系列的な湯水消費パターンを湯水消費パターン入力手段にて入力し直すことが望まれるが、そのような入力のし直しを怠っている場合等において、入力されている時系列的な湯水消費パターンを時系列的な実湯水消費パターンにて補正するようにして、熱電併給装置の計画運転を極力適正に行えるようにするのである。

ちなみに、入力されている時系列的な湯水消費パターンを時系列的な実湯水消費パターンにて補正する具体例としては、両者の差を抽出して、その差に重みを掛けて求めた補正情報にて、入力されている時系列的な湯水消費パターンを補正しても良いし、両者が大きく異なっているとき等には、それらの平均的なパターンを求めるようにする等、種々の形態の補正を行うことができる。

したがって、諸々の使用状況の変化により、湯水消費パターン入力手段にて入力した時系列な湯水消費パターンが実使用状況から変化しても、時系列的な実湯水消費パターンに合わせた時系列的な消費パターンで、熱電併給装置の計画運転を行わせることが可能となるのであり、一層良好に使用できるコージェネレーションシステムを得るに至った。

本発明の第４特徴構成は、第１特徴構成〜第３特徴構成のいずれか一つの特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、湯水の使用実績である時系列的な実湯水消費パターンを管理するように構成されて、入力された前記時系列的な湯水消費パターンに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を実行する運転状態と、前記時系列的な実湯水消費パターンに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を実行する運転状態とを選択できるように構成されている点にある。

第４特徴構成によれば、湯水消費パターン入力手段にて入力した時系列的な湯水消費パターンにより熱電併給装置の計画運転を実行する状態と、運転制御手段にて管理された時系列的な実湯水消費パターンにより熱電併給装置の計画運転を実行する状態とを選択できるものであるから、例えば、コージェネレーションシステムの設置初期においては、入力した時系列的な湯水消費パターンにより熱電併給装置の計画運転を実行させ、適当期間の使用後においては、管理された時系列的な実湯水消費パターンにより熱電併給装置の計画運転を実行させるようにする等、使用状況に応じて運転状態を選択できる。

したがって、使用状況に応じて、入力した時系列的な湯水消費パターンにより熱電併給装置の計画運転を実行する状態と、管理された時系列的な実湯水消費パターンにより熱電併給装置の計画運転を実行する状態とを選択しながら、一層良好に使用できるコージェネレーションシステムを得るに至った。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１及び図２に示すように、コージェネレーションシステムは、ガスエンジン１によって発電装置２を駆動するように構成された熱電併給装置３と、その熱電併給装置３にて発生する熱を利用しながら、貯湯タンク４への貯湯および熱消費端末５への熱媒供給を行う貯湯ユニット６と、熱電併給装置３および貯湯ユニット６の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部７などから構成されている。

前記発電装置２の出力側には、系統連係用のインバータ８が設けられ、そのインバータ８は、発電装置２の出力電力を商用系統９から供給される電力と同じ電圧および同じ周波数にするように構成されている。
前記商用系統９は、例えば単相３線式１００／２００Ｖであり、商業用電力供給ライン１０を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷１１に電気的に接続されている。
また、インバータ８は、コージェネ用供給ライン１２を介して商業用電力供給ライン１０に電気的に接続され、発電装置２からの発電電力がインバータ８およびコージェネ用供給ライン１２を介して電力負荷１１に供給するように構成されている。

前記商業用電力供給ライン１０には、電力負荷１１の負荷電力を計測する電力負荷計測手段１３が設けられ、この電力負荷計測手段１３は、商業用電力供給ライン１０を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かをも検出するように構成されている。
そして、逆潮流が生じないように、インバータ８により発電装置２から商業用電力供給ライン１０に供給される電力が制御され、発電電力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１４に供給されるように構成されている。

前記電気ヒータ１４は、複数の電気ヒータから構成され、冷却水循環ポンプ１７の作動により冷却水循環路１５を通流するガスエンジン１の冷却水を加熱するように設けられ、インバータ８の出力側に接続された作動スイッチ１６によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられている。
また、作動スイッチ１６は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１４の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ１４の消費電力を調整するように構成されている。

前記貯湯ユニット６は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する前述した貯湯タンク４、湯水循環路１８を通して湯水を循環させる湯水循環ポンプ１９、熱媒循環路２０を通して熱媒を前述した熱消費端末５に循環供給させる熱媒循環手段としての熱媒循環ポンプ２１、湯水循環路１８を通流する湯水を加熱させる排熱式熱交換器２２、熱媒循環路２０を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器２３、ファン２４を作動させた状態でのバーナ２５の燃焼により湯水循環路１８を通流する湯水を加熱させる補助加熱用熱交換器２６などを備えて構成されている。

前記排熱式熱交換器２２においては、熱電併給装置３にて発生する熱を回収した冷却水を循環路１５にて通流させることにより、湯水循環路１８を通流する湯水を加熱させるように構成されている。
そして、熱電併給装置３が発生する熱にて湯水を加熱する排熱式加熱手段Ｎが、排熱式熱交換器２２により構成され、補助的に作動させて湯水を加熱する補助加熱手段Ｍが、ファン２４、バーナ２５、補助加熱用熱交換器２６により構成されている。
ちなみに、補助加熱手段Ｍは、バーナ２５の燃焼量を調整することにより、湯水の温度が貯湯設定温度や熱媒加熱用熱交換器２３に供給するための熱媒加熱用設定温度になるように加熱させるように構成されている。

前記熱媒加熱用熱交換器２３においては、排熱式熱交換器２２や補助加熱用熱交換器２６にて加熱された熱源用湯水を通流させることにより、熱媒循環路２０を通流する熱媒を加熱させるように構成されている。
前記熱消費端末５は、床暖房装置や浴室暖房乾燥装置などの暖房端末にて構成されている。

前記湯水循環路１８には、貯湯タンク４の下部と連通する取り出し路２７と貯湯タンク４の上部と連通する貯湯路２８が接続され、貯湯路２８には、貯湯弁２９が設けられている。
そして、湯水循環路１８には、取り出し路２７との接続箇所から湯水の循環方向に向かう順序で、排熱式熱交換器２２、湯水循環ポンプ１９、補助加熱用熱交換器２６、湯水の通流を断続する断続弁３０、熱媒加熱用熱交換器２３が設けられている。

また、貯湯タンク４から取り出した湯水を給湯するときの給湯熱負荷を、流量の積算等により計測する給湯負荷計測手段３１が設けられ、熱消費端末５での端末熱負荷を、熱媒の入り温度、戻り温度、及び、流量等から計測する端末熱負荷計測手段３２も設けられている。

前記運転制御部７に各種の指令を与えるコージェネ用リモコンＲ１が設けられ、そのコージェネ用リモコンＲ１には、自動運転モードと手動運転モードとを選択するモード選択スイッチ３３、手動運転モードにおいて、熱電併給装置３の運転の開始および停止を指令する運転開始指令手段としての発電スイッチ３４、自動運転モードにおいて、入力情報運転状態と学習運転状態とに切換える切換えスイッチ３５などが設けられている。さらに、このコージェネ用リモコンＲ１は、時系列的な湯水消費パターンを手動操作により入力する湯水消費パターン入力手段として機能するものであって、表示画面Ｇや情報入力操作部Ｊを備えており、詳細は後述するが、時系列的な湯水消費パターンとして、湯水消費者ごとの時系列的な湯水消費パターン、及び、食器洗浄機等の湯水消費機器の時系列的な湯水消費パターンを入力できるようになっている。
また、運転制御部７に熱消費端末５の運転について指令を与える端末用リモコンＲ２が設けられ、その端末用リモコンＲ２に、熱消費端末５の運転開始および運転停止を指令する端末運転開始指令手段および端末運転停止指令手段としての暖房スイッチ３６が設けられている。

そして、運転制御部７は、熱電併給装置３の運転中には、冷却水循環ポンプ１７を作動させる状態で、熱電併給装置３の運転および冷却水循環ポンプ１７の作動状態を制御するとともに、湯水循環ポンプ１９や、熱媒循環ポンプ２１の作動状態を制御することによって、貯湯タンク４内に湯水を貯湯する貯湯運転や、暖房スイッチ３６のＯＮ操作により熱消費端末５に熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。

運転制御部７による貯湯運転について説明を加えると、貯湯運転は、冷却水循環ポンプ１７の作動により、排熱式熱交換器２２において、冷却水循環路１５を通流する冷却水にて湯水循環路１８を通流する湯水を加熱させることで行われる。
そして、湯水循環ポンプ１９を作動させて、貯湯タンク４の下部から湯水を湯水循環路１８に取出し、排熱式熱交換器２２を通過させて加熱したのち、貯湯タンク４の上部に戻して、貯湯タンク４内に貯湯用設定温度の湯水を貯湯することになる。
また、排熱式熱交換器２２を通過した湯水の温度が貯湯設定温度になるように、貯湯弁２９と断続弁３０の開度を調整するように構成されている。
ちなみに、給湯するときには、貯湯タンク４内に貯湯用設定温度の湯水が貯湯されていれば、その湯水を給湯し、貯湯タンク４内に貯湯用設定温度の湯水が貯湯されていなければ、補助加熱手段Ｍを作動させて、その補助加熱手段Ｍにて加熱された湯水を給湯するように構成されている。

運転制御部７による熱媒供給運転について説明を加えると、熱媒供給運転は、暖房スイッチ３６にて運転開始が指令されると実行され、湯水循環ポンプ１９を作動させることにより、排熱式熱交換器２２と補助加熱用熱交換器２６との少なくとも一方にて湯水循環路１８を通流する湯水を加熱させて、熱媒加熱用熱交換器２３を通過する状態で循環させ、熱媒加熱用熱交換器２３において湯水により加熱される熱媒を熱消費端末５に循環供給するようにしている。
そして、例えば、補助加熱用熱交換器２６を通過した湯水の温度が６５〜７０℃になるように、貯湯弁２９と断続弁３０の開度を調整するようにしている。

つまり、熱媒供給運転における湯水循環路１８を通流する湯水の加熱については、熱電併給装置３の運転中である場合には、冷却水循環ポンプ１７の作動により、排熱式熱交換器２２において湯水を加熱させるように構成されている。
そして、排熱式用熱交換器２２における加熱量よりも熱消費端末５で現在要求されている現端末熱負荷の方が小さい場合には、熱消費端末５で現在要求されている現端末熱負荷を賄いながら、貯湯タンク４内への貯湯を行うように、貯湯弁２９の開度を調整するように構成されている。
また、熱電併給装置３にて発生する熱だけでは熱消費端末５で現在要求されている現端末熱負荷を賄えない場合や、熱電併給装置３の非運転中の場合には、補助加熱手段Ｍを作動させることにより、補助加熱用熱交換器２６において湯水を加熱させるように構成されている。

以下、前記運転制御部７の自動運転モードにおける運転制御について説明する。
運転制御部７は、前述した切換えスイッチ３５にて入力情報運転状態と学習運転状態とに切換えられることになり、そして、入力情報運転状態においては、コージェネ用リモコンＲ１にて入力される時系列的な湯水消費パターンにて要求される湯水を貯湯タンク４に貯留するように、熱電併給装置３の計画運転を実行することになり、詳しくは、時系列的な湯水消費パターンとしての、湯水消費者ごとの時系列的な湯水消費パターン、及び、湯水消費機器の時系列的な湯水消費パターンに基づいて、熱電併給装置３の計画運転を実行するように構成されている。
また、運転制御部７は、時系列的な湯水の使用実績である実湯水消費パターンを管理しており、前述の学習運転状態においては、管理している時系列的な実湯水消費パターンにて要求される湯水を貯湯タンク４に貯留するように、熱電併給装置３の計画運転を実行するように構成されており、次に各部について詳細に説明する。

先ず、コージェネ用リモコンＲ１による時系列的な湯水消費パターンの入力について説明すると、これら入力は表示画面Ｇを確認しながら情報入力部Ｊの操作にて行われるものであり、先ず入力モードに設定し、次に湯水消費者の識別を入力して、識別した湯水消費者ごとの時系列的な湯水消費パターン（一般に１日の湯水消費パターン）を入力することになる。さらに、湯水消費機器を選択して、この湯水消費機器による時系列的な湯水消費パターン（一般に１日の湯水消費パターン）を入力することになる。図３は入力した湯水消費パターンの一例を示したものであって、湯水消費者としてＡ〜Ｄの４人の夫々について、一日（零時から２３時）の湯水消費パターンが入力され、また、湯水消費機器について、一日（零時から２３時）の湯水消費パターンが入力されている。

湯水消費者ごとに入力される湯水消費パターンは、この実施形態では、洗面、入浴、シャワーの夫々について、それを行う時刻及びそのときに使用する湯水量を設定する形態となっており、使用する湯水量については、単位量の何倍であるかを示す数値を入力する。ちなみに、最初に入浴する湯水消費者については風呂張りに要する量を入力することになり、図３においては、湯水消費者Ｃが１９時に最初に入浴するようになっている。

湯水消費機器について入力される湯水消費パターンは、この実施形態では、使用する時刻及び使用する湯水量であり、使用する湯水量については、上述の如く、単位量の何倍であるかを示す数値を入力する。
尚、湯水消費者ごとや湯水消費機器についての湯水消費パターンの入力にあたって、必要に応じて、前述した熱消費端末５の使用パターンも入力されるようになっており、この入力された情報は、後述の如く、運転計画の判断のときに使用される。つまり、熱消費端末５の運転時には、排熱式用熱交換器２２における加熱量よりも熱消費端末５で要求される端末熱負荷の方が大きいことが多く、熱消費端末５の運転時には、貯湯タンク４への湯水の貯留を行えない状況になることが予測されるため、熱消費端末５の運転が予測されるときには、そのことを考慮して貯湯タンク４に湯水を貯留するための計画運転を行う必要がある。

運転制御部７は、上述の如く、時系列的な湯水の使用実績である実湯水消費パターンを管理するように構成されており、この管理について説明すると、運転制御部７は、１日分の時系列的な実湯水消費パターンを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するようになっている。つまり、給湯熱負荷計測手段３１の計測情報に基づいて、湯水の単位時間当たりの使用実績を１日分の時系列的な実湯水消費パターンとして検出し、そして、１日分の時系列的な実湯水消費パターンを曜日と対応付けて記憶させる。
そして、１日分に対応する時系列的な実湯水消費パターンが１週間分記憶されると、曜日ごとに、過去の時系列的な実湯水消費パターンと当日の時系列的な実湯水消費パターンとを所定の割合で足し合わせることにより、過去の時系列的な実湯水消費パターンを新たに求めて、その求めた新しい時系列的な実湯水消費パターンとして更新するように構成されている。

日曜日を例に挙げて具体的に説明すると、図５に示すように、過去の時系列的な実湯水消費パターンのうち日曜日に対応する時系列的な実湯水消費パターンＤ１ｍと、当日の時系列的な実湯水消費パターンＡ１とから、下記の〔数１〕により、日曜日に対応する新しい過去の時系列的な実湯水消費パターンＤ１（ｍ＋１）が求められ、その求められた過去の時系列的な実湯水消費パターンＤ１（ｍ＋１）を記憶する。
なお、下記の〔数１〕において、Ｄ１ｍを、日曜日に対応する過去の時系列的な実湯水消費パターンとし、Ａ１を、当日の時系列的な実湯水消費パターンとし、Ｄ１（ｍ＋１）を、補正された過去の時系列的な実湯水消費パターンとする。Ｋは、０〜１の間で定められる定数であり、例えば０．７５である。

〔数１〕
Ｄ１（ｍ＋１）＝（Ｄ１ｍ×Ｋ）＋｛Ａ１×（１−Ｋ）｝

運転処理部７の計画運転は、前述の如く、入力情報運転状態と学習運転状態とのいずれかにて行われるものであり、先ず入力情報運転状態について説明すると、この入力情報運転状態においては、図４に示すように、コージェネリモコンＲ１にて入力された時系列的な湯水消費パターンにて要求される湯水を貯留タンク４に貯留させるために熱電併給装置３を運転する運転時間帯を求めることになる。この運転時間帯を求めるにあたり、本実施形態では、零時から１２時までの第１時間帯と、１３時から２３時までの第２時間帯とに区分して、各時間帯において要求されている湯水量の総和を求め、その求めた総和を熱電併給装置３の一時間当たりの湯水加熱量にて除して、第１時間帯及び第２時間帯についての熱電併給装置３の運転必要時間を求める。そして、第１時間帯や第２時間帯の夫々について、それらの時間帯において最も早く湯水が要求されている時刻から上述の運転必要時間を遡った時刻を熱電併給装置３の運転開始時刻と定めて、第１時間帯及び第２時間帯の夫々について運転開始時刻になると熱電併給装置３の運転を開始させることになる。運転開始後においては、貯湯タンク４内に上下に並べて備える温度センサ（図示せず）にて貯湯量を監視して、貯湯量が必要量になったら運転を停止することになる。

ちなみに、本実施形態の運転形態では、第１時間帯や第２時間帯の夫々において最も早く湯水が要求されている時刻には、各時間帯で要求されている湯水量の総和を貯湯するように運転されることになるが、実際は湯水消費者の湯水消費時刻が多少変動することになるため、必ずしも各時間帯において要求されている湯水量の総和が貯湯されてから湯水が使用されるものでない。このため、上述した運転停止させる際の貯湯量の必要量は、湯水の消費量を鑑みる必要があり、具体的には現在の時刻から各時間帯の最終時刻との間において要求される湯水量の総和を、貯湯量の必要量として、運転停止させることになる。

さらに、上記第１時間帯や上記第２時間帯での運転開始時刻は、基本的には上述の演算によって定められるが、各時間帯の中に熱消費端末５の運転が予定されているときには、上述の如く定めた運転開始時刻から、熱消費端末５の運転時間分をさらに遡った時刻を運転開始時刻として定めて、熱電併給装置３の運転を行うことになる。

前記学習運転状態においては、上述した時系列的な実湯水消費パターンにて要求される湯水を貯留タンク４に貯留させるために熱電併給装置３を運転する運転時間帯を求めることになり、具体的な手順は、上述入力情報運転状態で説明した手順と同じである。
すなわち、零時から１２時までの第１時間帯と、１３時から２３時までの第２時間帯とに区分して、各時間帯において要求されている湯水量の総和を求め、その求めた総和を熱電併給装置３の一時間当たりの湯水加熱量にて除して、第１時間帯及び第２時間帯についての熱電併給装置３の運転必要時間を求める。そして、第１時間帯や第２時間帯の夫々について、それらの時間帯において最も早く湯水が要求されている時刻から上述の運転必要時間を遡った時刻を熱電併給装置３の運転開始時刻と定めて、第１時間帯及び第２時間帯の夫々について運転開始時刻になると熱電併給装置３の運転を開始させることになり、運転開始後においては、貯湯タンク４内に上下に並べて備えさせた温度センサ（図示せず）にて貯湯量を監視して、貯湯量が必要量になったら運転を停止することになる。この運転停止させる際の貯湯量の必要量は、現在の時刻から各時間帯の最終時刻との間において要求される湯水量の総和である。
加えて、各時間帯の中に熱消費端末５の運転が予定されているときには、上述の如く定めた運転開始時刻から、熱消費端末５の運転時間分をさらに遡った時刻を運転開始時刻として定めて、熱電併給装置３の運転を行うことになる。

前記運転制御部７が実行する制御作動ついて、図６に示すフローチャートに基づいて説明を加えると、コージェネ用リモコンＲ１にて入力モードが指令されると、時系列的な湯水消費パターンを入力する情報入力処理が実行されることになる。モード選択スイッチ３３にて手動モードが選択されていると、発電スイッチ３４の指令に基づいて運転を行う手動運転処理が実行される。モード選択スイッチ３３にて自動モードが選択されていると、切換えスイッチ３５にて入力情報運転状態と学習運転状態とのいずれに切換えられているかが判断され、入力情報運転状態に切換えられていると、コージェネリモコンＲ１にて入力された時系列的な湯水消費パターンにて要求される湯水を貯留タンク４に貯留させるために熱電併給装置３を運転する入力情報運転処理が実行され、学習運転状態に切換えられていると、時系列的な実湯水消費パターンにて要求される湯水を貯留タンク４に貯留させるために熱電併給装置３を運転する学習運転処理が実行されることになる。
さらに、暖房運転スイッチ３６にて熱媒供給運転が要求されていると、熱媒加熱用熱交換器２３にて熱媒を加熱する熱媒供給運転処理を実行することになり、加えて、運転制御部７は、一日の実湯水消費パターンを求めて、新しい過去の時系列的な実湯水消費パターンして更新する実湯水消費パターン管理処理を実行することになる。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態について説明するが、この第２実施形態は、上述した第１実施形態と基本的な構成は同じで、入力情報運転状態における構成が異なるものであるため、入力情報運転状態について説明する。
運転制御部７は、上述した第１実施形態と同様に、時系列的な湯水の使用実績である実湯水消費パターンを管理するように構成されて、コージェネリモコンＲ１にて入力された時系列的な湯水消費パターンを前記時系列的な実湯水消費パターンにて後述の如く補正する。そして、その補正した時系列的な湯水消費パターンにて要求される湯水を貯留タンク４に貯留させるために熱電併給装置３を運転する運転時間帯を求めることになり、その運転時間帯を求める具体的な手順は、上述した第１実施形態における入力情報運転状態で説明した手順と同じである。
すなわち、零時から１２時までの第１時間帯と、１３時から２３時までの第２時間帯とに区分して、各時間帯において要求されている湯水量の総和を求め、その求めた総和を熱電併給装置３の一時間当たりの湯水加熱量にて除して、第１時間帯及び第２時間帯についての熱電併給装置３の運転必要時間を求める。そして、第１時間帯や第２時間帯の夫々について、それらの時間帯において最も早く湯水が要求されている時刻から上述の運転必要時間を遡った時刻を熱電併給装置３の運転開始時刻と定めて、第１時間帯及び第２時間帯の夫々について運転開始時刻になると熱電併給装置３の運転を開始させることになり、運転開始後においては、貯湯タンク４内に上下に並べて備えさせた温度センサ（図示せず）にて貯湯量を監視して、貯湯量が必要量になったら運転を停止することになる。この運転停止させる際の貯湯量の必要量は、現在の時刻から各時間帯の最終時刻との間において要求される湯水量の総和である。
加えて、各時間帯の中に熱消費端末５の運転が予定されているときには、上述の如く定めた運転開始時刻から、熱消費端末５の運転時間分をさらに遡った時刻を運転開始時刻として定めて、熱電併給装置３の運転を行うことになる。

入力された時系列的な湯水消費パターンを時系列的な実湯水消費パターンにて補正する具体的手順について説明すると、時系列的な湯水消費パターンと時系列的な実湯水消費パターンとの各時刻での湯水量の差を求め、各時刻の差量に重み係数（例えば０、３）掛けて補正量を求める。そして、時系列的な湯水消費パターンにおける各時刻の湯水量を、各時刻について求めた補正量にて増減補正することにより、補正した時系列的な湯水消費パターンを求めることになる。

〔別実施形態〕
（１）上記実施形態では、コージェネリモコンを用いて時系列的な湯水消費パターンを入力させる形態を例示したが、例えば、運転制御手段と通信自在なパソコンにて時系列的な湯水消費パターンを入力させるようにしても良く、この場合、パソコンが湯水消費パターン入力手段となる。

（２）上記第１及び第３実施形態では、１日を零時から１２時までの第１時間帯と、１３時から２３時までの第２時間帯とに区分して、熱電併給装置の計画を行う場合について例示したが、熱電併給装置の運転時間帯を求める形態は種々のものが適用できる。
例えば、零時等の特定時刻に運転を開始させるように定めておき、そして、一日において要求されている湯水量の総和を貯湯させるようにすることができる。
また、１日のうちの湯水量が要求されている時刻のうちで、隣接するもの同士を同じ時間帯グループとするグループ分けを行い、グループ分けを行った複数の時間帯夫々について、要求されている湯水量の総和を求め、その求めた総和を熱電併給装置３の一時間当たりの湯水加熱量にて除して、各時間帯での熱電併給装置３の運転必要時間を求めるようにし、そして、各時間帯において最も早く湯水が要求されている時刻から上述の運転必要時間を遡った時刻を熱電併給装置３の運転開始時刻と定めて、運転開始時刻になると熱電併給装置３の運転を開始させるようにしてもよい。

（３）上記実施形態では、貯湯タンクの貯湯量の検出情報に基づいて熱電併給装置の運転停止のタイミングを定めるようにしたが、これに代えて、上述の如く各時間帯での熱電併給装置の運転必要時間を求める場合には、その運転必要時間が経過すると停止させる形態で実施しても良い。しかしながら、余剰電力を電気ヒータ１４にて湯水として回収する形態の場合には、貯湯タンクの貯湯量の検出情報に基づいて熱電併給装置の運転停止のタイミングを定める方がよい。

（４）上記実施形態では、熱電併給装置として、ガスエンジンによって発電装置を駆動するものを例示したが、熱電併給装置としては燃料電池を適応することが可能である。そして燃料電池に適用する場合には、消費される湯水が貯湯タンクに過不足なく貯留されるようにしながらも、電力負荷に応じて燃料電池の発電出力を増減調節するようにして、燃料電池を連続運転させるようにすると良い。具体的には、１時間毎等の単位時間ごとに、燃料電池の発電出力を求めて燃料電池を運転させると良く、そして、電力負荷が小さいとき等においては最低出力で燃料電池の運転を継続させることになる。

コージェネレーションシステムの概略構成図 コージェネレーションシステムにおける制御ブロック図 入力情報を示す図 １日分の時系列的な予測負荷を示すグラフ データ更新処理における説明図 制御動作を示すフローチャート

符号の説明

３ 熱電併給装置
４ 貯湯タンク
７ 運転制御手段
Ｒ１ 湯水消費パターン入力手段

Claims (4)

1. 熱と電力を発生する熱電併給装置と、その熱電併給装置にて発生した熱にて加熱された湯水を貯留する貯湯タンクと、前記熱電併給装置の運転を制御する運転制御手段とが設けられたコージェネレーションシステムであって、
   時系列的な湯水消費パターンを手動操作により入力する湯水消費パターン入力手段が設けられ、
   前記運転制御手段が、前記時系列的な湯水消費パターンにて要求される湯水を前記貯湯タンクに貯留するように、前記熱電併給装置の計画運転を実行するように構成されているコージェネレーションシステム。
2. 前記湯水消費パターン入力手段が、前記時系列的な湯水消費パターンとして、湯水消費者ごとの時系列的な湯水消費パターン、及び、湯水消費機器の時系列的な湯水消費パターンを入力自在に構成され、
   前記運転制御手段が、前記湯水消費者ごとの時系列的な湯水消費パターン、及び、前記湯水消費機器の時系列的な湯水消費パターンに基づいて、前記熱電併給装置の計画運転を実行するように構成されている請求項１記載のコージェネレーションシステム。
3. 前記運転制御手段が、湯水の使用実績である時系列的な実湯水消費パターンを管理するように構成されて、前記時系列的な湯水消費パターンを前記時系列的な実湯水消費パターンにて補正するように構成されている請求項１又は２記載のコージェネレーションシステム。
4. 前記運転制御手段が、湯水の使用実績である時系列的な実湯水消費パターンを管理するように構成されて、前記時系列的な湯水消費パターンに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を実行する運転状態と、前記時系列的な実湯水消費パターンに基づいて前記熱電併給装置の計画運転を実行する運転状態とを選択できるように構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。

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