JP2009243850A - コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

【課題】大きな瞬時給湯負荷熱量を賄うことができないという不都合を抑制するように運転し得るコージェネレーションシステムを提供する。
【解決手段】運転制御手段が、時系列的な予測給湯負荷熱量、時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量、及び、熱電併給装置１を運転することにより貯湯槽２に貯えられると予測される時系列的な予測貯湯熱量に基づいて、貯湯槽２に貯湯されている湯水では賄えない分を補助加熱手段２８を加熱作動させて賄うようにしても賄えない過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在することが予測される場合には、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在するときよりも前に定める設定時間帯において、給湯路２７を通流する湯水を昇温するように補助加熱手段２８の加熱作動を制御する予備加熱処理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、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、
槽底部から給水路を通して給水され且つ槽上部から給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、
槽底部から取り出した湯水を前記熱電併給装置にて発生する熱にて加熱したのち槽上部に戻す形態で前記貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、
前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、
前記給湯路における前記補助加熱手段よりも下流側の混合箇所に給水する混合給水路と、混合後の湯水の温度が目標給湯温度になるように前記混合給水路を通して給水される水と前記給湯路を通流する湯水とを一方を増量させると他方を減量させる形態で混合する温調用混合手段と、
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。

かかるコージェネレーションシステムは、一般家庭等に設置されるものであり、貯湯手段により、槽底部から取り出された湯水が熱電併給装置にて発生する熱にて加熱されたのち槽上部に戻される形態で貯湯槽の湯水が加熱されることにより、貯湯槽に温度成層を形成する状態で湯水が貯留され、そのように貯湯槽に貯留される湯水が給湯路を通して送出されて、台所や風呂等にて消費されることになる。
そして、貯湯槽から送出される湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときには、その湯水が補助加熱手段により加熱され、その補助加熱手段を通過して温調用混合手段に供給される湯水の温度が目標給湯温度よりも高いときには、その温調用混合手段により、混合後の湯水の温度が目標給湯温度になるように混合給水路からの水が混合されるようになっていて、目標給湯温度での給湯を行うようになっている。ちなみに、熱電併給装置は、燃料電池やエンジン駆動式の発電機等にて構成される（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開２００４−３４０４３９号公報 特開２００２−３６４９１７号公報

このようなコージェネレーションシステムは、貯湯槽に貯湯されている湯水で給湯負荷熱量を賄えないときはその賄えない分を補助加熱手段にて補う状態で、給湯負荷熱量を賄うように給湯するものである。
ところで、給湯負荷として、瞬時（例えば、１分や２分）で見たときの給湯負荷熱量である瞬時給湯負荷熱量があり、この瞬時給湯負荷熱量が多いときには、補助加熱手段を最大加熱量にて加熱作動させても、その瞬時給湯負荷熱量を賄えない虞があり、改善が望まれていた。
説明を加えると、例えば、目標給湯温度が高く且つ給湯流量が多いときは、瞬時給湯負荷熱量が多くなるときであり、このように瞬時給湯負荷熱量が多いときに貯湯槽に湯水が無いと、給水路から給水される水と同程度の低温度の湯水を補助加熱手段にて目標給湯温度に多量に加熱する必要があるが、このような加熱を行うに必要な加熱量が、補助加熱手段が備える最大加熱量を超える場合には、瞬時給湯負荷熱量を賄えないものとなる虞がある等、瞬時給湯負荷熱量を賄えない虞があり、改善が望まれていた。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、大きな瞬時給湯負荷熱量を賄うことができないという不都合を抑制できる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、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、
槽底部から給水路を通して給水され且つ槽上部から給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、
槽底部から取り出した湯水を前記熱電併給装置にて発生する熱にて加熱したのち槽上部に戻す形態で前記貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、
前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、
前記給湯路における前記補助加熱手段よりも下流側の混合箇所に給水する混合給水路と、混合後の湯水の温度が目標給湯温度になるように前記混合給水路を通して給水される水と前記給湯路を通流する湯水とを一方を増量させると他方を減量させる形態で混合する温調用混合手段と、
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、
第１特徴構成は、前記運転制御手段が、時系列的な予測給湯負荷熱量、時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量、及び、前記熱電併給装置を運転することにより前記貯湯槽に貯えられると予測される時系列的な予測貯湯熱量に基づいて、前記貯湯槽に貯湯されている湯水では賄えない分を前記補助加熱手段を加熱作動させて賄うようにしても賄えない過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在することが予測される場合には、前記過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在するときよりも前に定める設定時間帯において、前記給湯路を通流する湯水を昇温するように前記補助加熱手段の加熱作動を制御する予備加熱処理を実行するように構成されている点にある。

即ち、運転制御手段は、時系列的な予測給湯負荷熱量、時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量、及び、熱電併給装置を運転することにより貯湯槽に貯えられると予測される時系列的な予測貯湯熱量に基づいて、貯湯槽に貯湯されている湯水では賄えない分を補助加熱手段を加熱作動させて賄うようにしても賄えない過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在することが予測される場合には、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在するときよりも前に定める設定時間帯において、給湯路を通流する湯水を昇温するように補助加熱手段の加熱作動を制御する予備加熱処理を実行する。

つまり、時系列的な予測給湯負荷熱量、及び、時系列的な予測貯湯熱量に基づいて、時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量が発生するときに、貯湯槽にどれだけ熱量が貯えられているかを予測して、時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量のうちに過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在するかを予測することができ、そして、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在することが予測されると、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在するときよりも前に定められた設定時間帯で予備加熱処理が実行されることになる。
予備加熱処理が実行されると、給湯路を通流する湯水が補助加熱手段により昇温されることになって、給湯路を通して温調用混合手段に供給される湯水の温度が予備加熱処理が実行されない場合よりも高くなるので、例えば、給湯栓等により給湯される給湯量が一定で且つ目標給湯温度が同一であるとすると、温調用混合手段が、混合給水路を通して給水される水と給湯路を通流する湯水とを一方を増量させると他方を減量させる形態で混合して、混合後の湯水の温度を目標給湯温度にする際に、給湯路を通して供給される湯水の量を、その温度が高くなった分に対応する量を減量することになる等、予備加熱処理の実行により、貯湯槽から給湯路に送出される湯水の量を少なくすることができる。
そして、予備加熱処理が実行されて、貯湯槽から送出される湯水の量が少なくなると、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在すると予測されているときよりも前に、貯湯槽に貯湯される湯量を多くすることが可能となる。
このように貯湯槽に貯湯される湯量を多くすることができるので、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の存在が予測されているとき又はその近くで、過負荷になると予測した予測瞬時給湯負荷熱量と同程度の大きな瞬時給湯負荷熱量が実際に発生しても、貯湯槽の湯を用いながら給湯できるので、大きな瞬時給湯負荷熱量を賄うことが可能となる。
従って、大きな瞬時給湯負荷熱量を賄うことができないという不都合を抑制できるコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。

第２特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、前記予備加熱処理において、前記給湯路を通流する湯水を目標加熱温度に昇温するように前記補助加熱手段の加熱作動を制御するように構成されている点にある。

即ち、運転制御手段は、予備加熱処理において、給湯路を通流する湯水を目標加熱温度に昇温するように補助加熱手段の加熱作動を制御するので、温調用混合手段は、そのように目標加熱温度になるように加熱されて供給される湯水と混合給水路を通して給水される水とを混合後の温度が目標給湯温度になるように混合することになる。
ちなみに、前記目標加熱温度は、例えば８５°Ｃ等、貯湯槽に通常貯湯される湯水の温度の最高温度よりも高い温度に定められる。

そして、温調用混合手段には補助加熱手段により目標加熱温度に昇温された湯水が供給されるため、その目標加熱温度の湯水の供給が開始された時点で、温調用混合手段の作動状態が、一旦、その目標加熱温度の湯水と混合給水路を通して給水される水とを混合後の湯水の温度が目標給湯温度になるように混合させる作動状態になると、以降は、その作動状態を維持することにより、目標給湯温度の湯水が給湯栓等を通して給湯されることになり、給湯温度を安定化することができる。
従って、給湯温度を安定化することができながら、大きな瞬時給湯負荷熱量を賄うことができないという不都合を抑制できるコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。

第３特徴構成は、上記第１特徴構成に加えて、
前記給湯路における前記補助加熱手段よりも上流側の混合箇所に給水する槽迂回給水路と、その槽迂回給水路を通して給水される水と前記給湯路を通して供給される前記貯湯槽からの湯水とを一方を増量させると他方を減量させる形態で混合する出湯抑制用混合手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、前記予備加熱処理において、前記補助加熱手段を最大加熱量にて加熱作動させるように前記補助加熱手段の加熱作動を制御し、且つ、前記補助加熱手段にて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように前記出湯抑制用混合手段の作動を制御するように構成されている点にある。

即ち、運転制御手段は、予備加熱処理においては、補助加熱手段を最大加熱量にて加熱作動させ、そして、補助加熱手段にて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように出湯抑制用混合手段の作動を制御する。

つまり、予備加熱処理において補助加熱手段が最大加熱量にて加熱作動されるから、貯湯槽から送出される湯水の量を的確に減少させることができるものとなり、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在すると予測されているときよりも前に、貯湯槽に貯湯される湯量を的確に多くすることが可能となる。
従って、大きな瞬時給湯負荷熱量を賄うことができないという不都合を的確に抑制することが可能となるコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。

第４特徴構成は、上記第１〜第３特徴構成のいずれかに加えて、
前記運転制御手段が、前記予備加熱処理を実行する前記設定時間帯を、前記過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように前記貯湯槽に貯湯できる時間帯として定めるように構成されている点にある。

即ち、運転制御手段は、予備加熱処理を実行する設定時間帯を、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように貯湯槽に貯湯できる時間帯として定めて、その時間帯におおて予備加熱処理を実行する。
この結果、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の存在が予測されているとき又はその近くで、過負荷になると予測した予測瞬時給湯負荷熱量と同程度の大きな瞬時給湯負荷熱量が実際に発生したときに、貯湯槽にその発生する瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように湯が貯湯されるようにすることが可能となるので、大きな瞬時給湯負荷熱量を確実に賄うことが可能となる。
従って、大きな瞬時給湯負荷熱量を確実に賄うことが可能となるコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。

以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態を説明する。
コージェネレーションシステムは、図１及び図２に示すように、電力と熱とを発生する熱電併給装置としての燃料電池１と、槽底部から給水路２９を通して給水され且つ槽上部から給湯路２７を通して湯水が送出される貯湯槽２と、前記燃料電池１が発生する熱にて貯湯槽２への貯湯を行い且つその貯湯槽２の湯水を用いて目標給湯温度の湯水を給湯する貯湯ユニット４と、前記燃料電池１及び前記貯湯ユニット４等の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部５等から構成されている。ちなみに、前記目標給湯温度は、このコージェネレーションシステムのリモコン操作部（図示省略）の温度設定部にて設定されるようになっている。

前記燃料電池１は、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、その燃料電池１は、水素を含有する燃料ガス及び酸素含有ガスが供給されて発電するセルスタック、そのセルスタックに供給する燃料ガスを生成する燃料ガス生成部、前記セルスタックに酸素含有ガスとして空気を供給するブロア等を備えて構成されている。
前記燃料ガス生成部は、供給される都市ガス（例えば、天然ガスベースの都市ガス）等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器、その脱硫器から供給される脱硫原燃料ガスと別途供給される水蒸気とを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器、その改質器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器、その変成器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器等から構成され、一酸化炭素を変成処理及び選択酸化処理により低減した改質ガスを前記燃料ガスとして前記セルスタックに供給するように構成されている。
そして、前記燃料ガス生成部への原燃料ガスの供給量を調節することにより、前記燃料電池１の発電電力を調節するように構成されている。

前記燃料電池１の電力の出力側には、系統連系用のインバータ６が設けられ、そのインバータ６は、燃料電池１の発電電力を商用電源７から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数にするように構成されている。
前記商用電源７は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、受電電力供給ライン８を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷９に電気的に接続されている。
また、インバータ６は、発電電力供給ライン１０を介して受電電力供給ライン８に電気的に接続され、燃料電池１からの発電電力がインバータ６及び発電電力供給ライン１０を介して電力負荷９に供給するように構成されている。

前記受電電力供給ライン８には、電力負荷９の負荷電力を計測する負荷電力計測手段１１が設けられ、この負荷電力計測手段１１は、受電電力供給ライン８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６により燃料電池１から受電電力供給ライン８に供給される電力が制御され、発電出力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１２に供給されるように構成されている。

前記電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成され、冷却水循環ポンプ１５の作動により冷却水循環路１３を通流する前記燃料電池１の冷却水を加熱するように設けられ、インバータ６の出力側に接続された作動スイッチ１４により各別にＯＮ／ＯＦＦが切り換えられている。
また、作動スイッチ１４は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１２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１２の消費電力を調整するように構成されている。
尚、電気ヒータ１２の消費電力を調整する構成については、上記のように複数の電気ヒータ１２のＯＮ／ＯＦＦを切り換える構成以外に、その電気ヒータ１２の出力を例えば位相制御等により調整する構成を採用しても構わない。

前記貯湯ユニット４は、前記貯湯槽２に加えて、槽底部から取り出した湯水を前記燃料電池１にて発生する熱にて加熱したのち槽上部に戻す形態で前記貯湯槽２に貯湯する貯湯手段Ｈと、前記給湯路２７を通流する湯水を加熱する補助加熱手段としての補助加熱器２８と、前記給湯路２７における前記補助加熱器２８よりも下流側の混合箇所に給水する混合給水路３３と、混合後の湯水の温度が目標給湯温度になるように前記混合給水路３３を通して給水される水と前記給湯路２７を通流する湯水とを一方を増量させると他方を減量させる形態で混合する温調用混合手段としての温調用三方弁３４などを備えて構成されている。

湯水循環路１６が、前記貯湯槽２の底部と頂部とに接続された状態で設けられ、その湯水循環路１６に、槽底部から取り出した湯水を槽上部に戻す形態で通流作用するように湯水循環ポンプ１７が設けられ、更に、前記湯水循環路１６を通流する湯水と前記燃料電池１が発生する熱を回収した状態で前記冷却水循環路１３を通流する冷却水とを熱交換させるように、貯湯用熱交換器２４が設けられている。
そして、前記湯水循環ポンプ１７により、貯湯槽２の底部から取り出した湯水を貯湯槽２の頂部に戻す形態で貯湯槽２の湯水を湯水循環路１６を通して循環させて、そのように湯水循環路１６を通して循環される湯水を前記貯湯用熱交換器２４において燃料電池１の発生熱を回収した冷却水にて加熱することにより、貯湯槽２に温度成層を形成する状態で湯水が貯留されるように構成されている。
つまり、前記貯湯手段Ｈが、前記冷却水循環路１３、前記冷却水循環ポンプ１５、前記貯湯用循環路１６、前記湯水循環ポンプ１７及び前記貯湯用熱交換器２４等を備えて構成されている。

前記給湯路２７は、前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所を介して前記貯湯槽２に接続され、その給湯路２７を通して前記貯湯槽２内の湯水が浴槽、給湯栓、シャワー等の給湯先に給湯され、そのように給湯されるのに伴って、上水道に接続された前記給水路２９を通して、前記貯湯槽２の底部に給水される構成となっている。

前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４よりも上流側の部分に、並列状の２つの流路部分からなる並列状流路部分が設けられ、その並列状流路部分における合流箇所に放熱用三方弁１８が設けられ、その並列状流路部分における一方の流路部分には、ラジエータ１９が設けられている。そして、放熱用三方弁１８を切り換えることにより、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９を通過するように循環させる状態と、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９をバイパスするように循環させる状態とに切り換えるように構成されている。

前記補助加熱器２８は、前記給湯路２７に設けられた補助加熱用熱交換器２８ａ、その補助加熱用熱交換器２８ａを加熱するバーナ２８ｂ、そのバーナ２８ｂに燃焼用空気を供給するファン２８ｃ、補助加熱用熱交換器２８ａに流入する湯水の流入温度を検出する流入温度センサ（図示省略）、補助加熱用熱交換器２８ａから流出する湯水の温度を検出する流出温度センサ（図示省略）、補助加熱用熱交換器２８ａに流入する湯水の流量を検出する流量センサ（図示省略）等を備えて構成され、この補助加熱器２８の運転は前記運転制御部５により制御される。

前記混合用給水路３３は、前記給水路２９から分岐されて、前記給湯路２７における前記補助加熱用熱交換器２８ａの設置箇所よりも下流側の箇所に接続され、その給湯路２７と混合用給水路３３との接続箇所に、前記温調用三方弁３４が設けられている。

前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４と前記給湯路２７の接続箇所との間の部分に、前記貯湯用熱交換器２４にて加熱された湯水の温度を検出する貯湯温度センサＳｈが設けられている。
又、前記貯湯槽２には、その貯湯熱量の検出用として、貯湯槽２の上層部の上端位置の湯水の温度を検出する上端温度センサＳ１、貯湯槽２の上層部と中層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間上位温度センサＳ２、貯湯槽２の中層部と下層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間下位温度センサＳ３、及び、貯湯槽２の下層部の下端位置の湯水の温度を検出する下端温度センサＳ４が設けられ、更に、前記給水路２９には、貯湯槽２に供給される水の給水温度を検出する給水温度センサＳｉが設けられている。

前記運転制御部５による前記貯湯槽２の貯湯熱量及び貯湯量の演算方法について、説明する。
前記上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４夫々にて検出される貯湯槽２の湯水の温度を、夫々、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４とし、前記給水温度センサＳｉにて検出される給水温度をＴｉとし、上層部、中層部、下層部夫々の容量をＶ（リットル）とする。
又、前記上層部における重み係数をＡ１とし、前記中層部における重み係数をＡ２とし、前記下層部における重み係数をＡ３とすると、貯湯熱量（ｋｃａｌ）は、下記の（式１）にて演算することができる。

貯湯熱量＝（Ａ１×Ｔ１＋（１−Ａ１）×Ｔ２−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ２×Ｔ２＋（１−Ａ２）×Ｔ３−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ３×Ｔ３＋（１−Ａ３）×Ｔ４−Ｔｉ）×Ｖ……………（式１）

重み係数Ａ１、Ａ２、Ａ３は、貯湯槽２の各層における過去の温度分布データを考慮した経験値である。ここで、Ａ１、Ａ２、Ａ３としては、例えば、Ａ１＝Ａ２＝０．２、Ａ３＝０．５である。Ａ１＝Ａ２＝０．２とは、上層部においては温度Ｔ２の影響が温度Ｔ１の影響よりも大きいことを示す。これは、上層部の８割の部分は温度Ｔ２に近く、２割の部分は温度Ｔ１に近いことを示す。これは、中層部においても同様である。下層部においては、温度Ｔ３とＴ４の影響が同じであることを示す。
温度である。

前記給湯路２７における温調用三方弁３４の設置箇所よりも下流側の部分に、前記給湯先に給湯する湯水の給湯温度を検出する給湯温度センサ３５、及び、給湯流量を検出する給湯流量センサ３６が設けられている。そして、前記給水温度センサＳｉ、前記給湯温度センサ３５及び前記給湯流量センサ３６夫々の検出情報に基づいて、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯負荷熱量を検出するように構成されている。

前記運転制御部５は、前記燃料電池１をその発電電力を現在要求されている現負荷電力に追従させる電主運転にて連続して運転させる。
その電主運転では、１分等の比較的短い所定の出力調整周期毎に現負荷電力を求め、燃料電池１の発電電力調整範囲（例えば２５０〜７５０Ｗ）内で、連続的に現負荷電力に追従する電主出力を決定し、燃料電池１の発電出力をその決定した電主出力に調整する形態で運転する。
尚、前記現負荷電力は、前記負荷電力計測手段１１の計測値及び前記インバータ６の出力値に基づいて計測し、更に、その現負荷電力は、前の出力調整周期において所定のサンプリング時間（例えば１秒）でサンプリングしたデータの平均値として求められる。
そして、前記運転制御部５は、前記燃料電池１の運転中は、前記冷却水循環ポンプ１５を作動させ、並びに、前記湯水循環ポンプ１７の作動を制御することによって、貯湯槽２内に湯水を貯湯する貯湯運転を行うように構成されている。
そして、前記運転制御部５は、その貯湯運転では、前記貯湯温度センサＳｈの検出情報に基づいて、前記貯湯槽２に供給される湯水の温度が予め設定された目標貯湯温度（例えば６０°Ｃ）になるように湯水循環量を調節すべく、前記湯水循環ポンプ１７の作動を制御するように構成されている。即ち、前記運転制御部５は、前記貯湯槽２に貯湯される湯水の温度が前記目標貯湯温度になるように前記貯湯手段Ｈの貯湯作動を制御するように構成されている。

更に、前記運転制御部５は、前記貯湯運転の実行中に、前記下端温度センサＳ４の検出温度が予め設定した放熱作動用設定温度以上になると、貯湯槽２の底部にまで貯湯されて、貯湯槽２の貯湯量が満杯になったとして、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９を通過するように循環させる状態に前記放熱用三方弁１８を切り換えると共に、ラジエータ１９を作動させて、貯湯槽２の下部から取り出した湯水をラジエータ１９にて放熱させたのち、貯湯用熱交換器２４を通過させて加熱して、貯湯槽２に供給するように構成されている。

前記運転制御部５による前記補助加熱器２８の運転制御、及び、前記給湯先に給湯する給湯温度の調整制御について説明する。
運転制御部５は、前記補助加熱器２８の流入温度センサにて検出される湯水の温度が前記温度設定部にて設定される目標給湯温度よりも高いときは、前記給湯温度センサ３５の検出温度が前記目標給湯温度になるように前記温調用三方弁３４の作動を制御するように構成されている。
又、運転制御部５は、前記補助加熱器２８の流入温度センサにて検出される湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときは、補助加熱器２８の流入温度センサにて検出される湯水の温度及び給湯流量センサ３６にて検出される湯水の流量に基づいて、貯湯槽２から送出される湯水を目標給湯温度に加熱するために要する補助加熱器２８の必要燃焼量を求めて、その求めた必要燃焼量が補助加熱器２８の燃焼量調整範囲における最小燃焼量よりも大きいか否かを判別し、必要燃焼量が最小燃焼量よりも大きい場合は、補助加熱器２８の流出温度センサの検出温度が目標給湯温度になるように補助加熱器２８の燃焼量を調節し、且つ、混合用給水路３３からの水の混合量を０にすべく混合用給水路３３側を閉じるように温調用三方弁３４の作動を制御し、必要燃焼量が最小燃焼量以下の場合は、補助加熱器２８の燃焼量を最小燃焼量に調節し、且つ、給湯温度センサ３５にて検出される湯水の温度が目標給湯温度になるように温調用三方弁３４の作動を制御するように構成されている。
つまり、前記運転制御部５は、前記給湯路２７を通流する湯水の温度が目標給湯温度よりも低いときにその給湯路２７を通流する湯水を前記目標給湯温度に加熱するように前記補助加熱器２８の加熱作動を制御するように構成されている。

前記運転制御部５による前記補助加熱器２８の運転制御について、更に説明を加える。
本発明では、前記運転制御部５が、時系列的な予測給湯負荷熱量、時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量、及び、前記燃料電池１を運転することにより前記貯湯槽２に貯えられると予測される時系列的な予測貯湯熱量に基づいて、前記貯湯槽２に貯湯されている湯水では賄えない分を前記補助加熱器２８を加熱作動させて賄うようにしても賄えない過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在することが予測される場合には、前記過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在するときよりも前に定める設定時間帯において、前記給湯路２７を通流する湯水を昇温するように前記補助加熱器２８の加熱作動を制御する予備加熱処理を実行するように構成されている。
そして、この第１実施形態では、運転制御部５が、前記予備加熱処理において、前記給湯路２７を通流する湯水を目標加熱温度に昇温するように前記補助加熱器２８の加熱作動を制御するように構成されている。ちなみに、この第１実施形態では、前記目標加熱温度は例えば８５°Ｃに設定されている。
つまり、前記運転制御部５が、前記予備加熱処理においては、前記補助加熱器２８の流出温度センサの検出温度が前記目標加熱温度になるように補助加熱器２８の燃焼量を調節するように構成されている。

以下、前記運転制御部５により時系列的な予測給湯負荷熱量及び時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量等を求めるデータ管理処理について、説明を加える。
この運転制御部５は、運転周期の開始時点（例えば午前０時）において、時系列的な実負荷電力データ及び時系列的な実給湯負荷熱量データに基づいて、運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯負荷熱量を運転周期を構成する複数の管理用時間毎に区分けして求めるように構成されている。
又、運転制御部５は、運転周期の開始時点において、前記時系列的な実瞬時給湯負荷熱量データに基づいて、運転周期における時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量を前記複数の管理用時間毎に求めるように構成されている。
例えば、前記運転周期は１日に設定され、その運転周期を構成する複数の管理用時間が１時間に設定されている。又、実瞬時給湯負荷熱量及び予測瞬時給湯負荷熱量は、例えば１分間に設定される単位時間当たりの給湯負荷熱量として求めるように構成されている。

実負荷電力は、前記負荷電力計測手段１１の計測値及び前記インバータ６の出力値に基づいて計測される。
前記サンプリング時間毎に、前記給水温度センサＳｉの検出温度、前記給湯温度センサ３５の検出温度及び前記給湯流量センサ３６の検出流量を読み込んで、読み込んだ各検出情報に基づいてサンプリング時間当たりの実給湯負荷熱量を求める。
そして、サンプリング時間当たりの実給湯負荷熱量を管理用時間にわたって積算することにより、管理用時間当たりの実給湯負荷熱量を求める。
又、サンプリング時間当たりの実給湯負荷熱量を単位時間にわたって積算することにより実瞬時給湯負荷熱量を求め、新たに求めた実瞬時給湯負荷熱量が前回求めた実瞬時給湯負荷熱量よりも大きい場合は、記憶している実瞬時給湯負荷熱量を新たな実瞬時給湯負荷熱量に書き換える形態で実瞬時給湯負荷熱量を記憶することにより、管理用時間にわたって単位時間毎に求めた実瞬時給湯負荷熱量のうちの最大のものをその管理用時間の実瞬時給湯負荷熱量として求める。

前記運転制御部５は、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたる実負荷電力データ、実給湯負荷熱量データ及び実瞬時給湯負荷熱量データを、運転周期及び管理用時間に対応付けてメモリに記憶するように構成されている。
そして、運転制御部５は、運転周期の開始時点において、設定期間の実負荷電力データ、実給湯負荷熱量データ及び実瞬時給湯負荷熱量データに基づいて、予測データを求める運転周期と同曜日の運転周期のデータを管理用時間毎に平均することにより、運転周期における時系列的な予測電力負荷、時系列的な予測給負荷熱量及び時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量を管理用時間毎に求めるように構成されている。
る。
更に、運転制御部５は、前記貯湯槽２に湯が貯湯されていないとして、前記時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量夫々について、各予測瞬時給湯負荷熱量を前記給水温度センサＳｉにて検出される給水温度の水を加熱することにより賄うために必要なガス燃焼式の給湯器の号数（以下、必要号数と記載する場合がある）を求めるように構成されている。ちなみに、前記給湯器の号数で１号とは、１リットルの水を２５°Ｃ上昇させることができる能力である。

図４に、予測電力負荷、予測給湯負荷熱量及び必要号数夫々を管理用時間毎に求めた一例を示す。
但し、前記補助加熱器２８の最大加熱量、即ち、号数を１０号として、図４には、その補助加熱器２８の号数を上回っている必要号数のみを示している。例えば、８時の２５号、１２時の１６号及び２０時の２０号が補助加熱器２８の号数を上回っていることになる。
ちなみに。予測電力負荷の単位はＷｈであり、予測給湯負荷熱量の単位はｋｃａｌ／ｈである。尚、この実施形態では、熱量の単位をｋｃａｌにて示す場合があるが、１ｋＷｈ＝８６０ｋｃａｌの関係に基づいて０．８６に設定される係数αにて各値を除することにより、Ｗｈの単位として求めることができる。

次に、前記運転制御部５により過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在するか否かを判別する過負荷判別処理を説明する。
前記燃料電池１の発電電力を予測負荷電力に調整し、且つ、前記給湯路２７を通して供給される貯湯槽２からの湯水の温度が目標給湯温度以上のときは前記補助加熱器２８を加熱作動させない（即ち、予備加熱処理を実行しない）として、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、各管理用時間について、前記貯湯槽２に貯えられると予測される予測貯湯熱量を求め、必要号数が補助加熱器２８の号数を上回っている管理用時間のうちで、管理用時間の開始時点の予測貯湯熱量がその管理用時間の予測給湯負荷熱量よりも少ない管理用時間が存在すると、その管理用時間に過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在すると判別するように構成されている。但し、予測負荷電力が燃料電池１の発電電力調整範囲の最大発電電力を上回る場合は、燃料電池１の発電電力を最大発電電力とし、予測負荷電力が燃料電池１の発電電力調整範囲の最小発電電力を下回る場合は、燃料電池１の発電電力を最小発電電力とする。

つまり、管理用時間の予測給湯負荷熱量をその管理用時間の開始時点の予測貯湯熱量にて賄えない場合は、前記給水温度センサＳｉにて検出される給水温度の水を補助加熱器２８にて加熱することにより予測瞬時給湯負荷熱量を賄わなければならない虞があるが、その予測瞬時給湯負荷熱量に対応する必要号数が補助加熱器２８の号数を上回っている場合は、その予測瞬時給湯負荷熱量を賄うことができない虞があり、必要号数が補助加熱器２８の号数を上回り且つ管理用時間の開始時点の予測貯湯熱量がその管理用時間の予測給湯負荷熱量よりも少ない管理用時間に、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在すると判別するのである。

各管理用時間の予測貯湯熱量（ｋｃａｌ／ｈ）は、下記の式２に基づいて求められる。

予測貯湯熱量_n＝予測貯湯熱量_n-1＋予測熱出力_n−放熱ロス−予測槽送出熱量_n……………(式２)
予測熱出力_n＝α×｛（予測発電電力_n÷電池発電効率）×電池熱効率｝……………(式３)
予測槽送出熱量_n＝予測槽送出流量_n×（目標貯湯温度−給水温度）……………(式４)
予測槽送出流量_n＝予測給湯流量_n×[（目標給湯温度−給水温度）÷（目標貯湯温度−給水温度）]……………（式５）
予測給湯流量_n＝予測給湯負荷熱量_n÷（目標給湯温度−給水温度）……………(式６)

上記の各式において、添え字「ｎ」は、運転周期における管理用時間の順序を示し、例えば、ｎ＝１のときは、運転周期の１番目の管理用時間を示す。
但し、ｎ＝１のときの式２における予測貯湯熱量_n-1としての予測貯湯熱量₀は、運転周期の開始時点の予測貯湯熱量であり、上記の式１に基づいて求められた値とされる。ちなみに、この実施形態では１０００ｋｃａｌに設定されている。
上記式２により求められる予測貯湯熱量_nは、各管理用時間の終了時点において貯湯槽２に貯えられていると予測される熱量である。
又、上記式２により求められる予測貯湯熱量_nは最小値は０に規制され、最大値は予め設定された貯湯槽２に貯えることが可能な最大熱量に規制される。
上記式２において、予測熱出力_n（ｋｃａｌ／ｈ）は、燃料電池１の発電電力を予測電力負荷_nに調整したときに燃料電池１から発生される熱量であり、上記の式３により求められる。
上記式２において、放熱ロス（ｋｃａｌ／ｈ）は、貯湯槽２から管理用時間の間に放熱される熱量であり、予め設定されている。例えば、この実施形態では、５０ｋｃａｌ／ｈに設定されている。
上記式２において、予測槽送出熱量_n（ｋｃａｌ／ｈ）は、貯湯槽２から送出される湯水にて貯湯槽２から送出される熱量であり、上記式４にて求められる。

上記式３において、αは、上述したように０．８６に設定される係数である。
上記式３において、電池発電効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電電力（ｋＷｈ）の比率を示し、電池熱効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発生熱量（ｋＷｈ）の比率を示し、これら電池発電効率及び電池熱効率は図３に示すように発電電力に応じて設定されている。
ちなみに、予測発電電力が図３に示す発電電力の間のときは、予め設定されている演算式に基づいて電池発電効率及び電池熱効率が求められる。

上記式４において、予測槽送出流量_n（リットル／ｈ）は、貯湯槽２から送出される湯水の流量であり、上記式５により求められる。
上記式５において、予測給湯流量_n（リットル／ｈ）は、前記温調用三方弁３４にて前記混合給水路３３を通して給水される水と前記給湯路２７を通流する湯水とが混合された湯水の量であり、上記式６にて求められる。

図４に、運転周期の複数の管理用時間毎に予測貯湯熱量を求めた一例を示す。尚、図４は、目標給湯温度を４０°Ｃとし、給水温度を１０°Ｃとして、運転周期の複数の管理用時間毎に予測貯湯熱量を求めた場合の例を示す。
図４において、必要号数が補助加熱器２８の号数を上回る管理用時間のうち、２０時の管理用時間の開始時点における予測貯湯熱量、即ち、２０時の直前の１９時の管理用時間における予測貯湯熱量（１０ｋｃａｌ）が、２０時の予測給湯負荷熱量（７６２ｋｃａｌ）よりも小さいので、運転制御部５は、２０時に過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在すると判別することになる。

次に、前記運転制御部５が予備加熱処理を実行する設定時間帯を定める手順について、説明を加える。
運転制御部５は、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯を、前記燃料電池１の発電電力を予測負荷電力に調整すると仮定して、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、運転周期の開始時点から始まる時間帯であって、且つ、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する各管理用時間の開始時点における前記貯湯槽２の予測貯湯熱量がその過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する各管理用時間の予測給湯負荷熱量以上となるように前記貯湯槽２に貯湯できる時間帯として定めるように構成されている。
つまり、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の開始時点における貯湯槽２の予測貯湯熱量が、その過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の予測給湯負荷熱量以上であれば、その過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の予測給湯負荷熱量の全量を貯湯槽２に貯湯されている湯水で賄うことができるので、予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように貯湯槽２に貯湯されていることになる。
要するに、前記運転制御部５は、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯を、運転周期の開始時点から始まる時間帯であって且つ前記過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように貯湯槽２に貯湯できる時間帯として定めるように構成されている。

具体的には、予測給湯負荷熱量が発生する管理用時間のうちで予備加熱処理を実行する管理用時間の予測槽送出流量を通常時用の予測槽送出流量演算式である上記式５に代えて予備加熱処理時用の予測槽送出流量演算式である下記の式７に基づいて求め、予備加熱処理を実行しない管理用時間の予測槽送出流量を上記式５に基づいて求める状態で、複数の管理用時間夫々の予測貯湯熱量を求めることにより、予備加熱処理を実行したときの複数の管理用時間夫々の予測貯湯熱量を求めることになる。

予測槽送出流量_n＝予測給湯流量_n×[（目標給湯温度−給水温度）÷（目標加熱温度−給水温度）]……………（式７）

つまり、上記式７により、前記給湯路２７を通流する湯水を前記目標貯湯温度よりも高い目標加熱温度に昇温するように前記補助加熱器２８の加熱作動を制御したときに、貯湯槽２から送出される湯水の量、即ち、予測槽送出流量が求められることになり、そのように求めた予測槽送出流量を用いて、上述のように複数の管理用時間夫々の予測貯湯熱量を求めることにより、予備加熱処理を実行したときの複数の管理用時間夫々の予測貯湯熱量を求めることになる。

そして、上記式７により予測槽送出流量を求める管理用時間を、予測給湯負荷熱量が発生する管理用時間のうちで最初の管理用時間から１つずつ増やしながら、運転周期における複数の管理用時間夫々の予測貯湯熱量を求めて、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の直前の管理用時間の予測貯湯熱量が過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の予測給湯負荷熱量以上になると、運転周期の開始時点から上記式７により予測槽送出流量を求めた管理用時間のうちの最終の管理用時間までを、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯に定めることになる。

例えば、図４においては、予測給湯負荷熱量が発生する管理用時間のうち、最初の８時から１３時までの間の予測給湯負荷熱量が発生する管理用時間について、上記式７により予測槽送出流量を求めると、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する２０時の管理用時間の直前の１９時の管理用時間における予測貯湯熱量（８７３ｋｃａｌ）が２０時の管理用時間の予測給湯負荷熱量（７６２ｋｃａｌ）よりも大きくなるので、運転周期の開始時点の０時から１３時までの間の時間帯を、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯に定めることになる。

尚、図４において、例えば１８時の管理用時間の開始時点における予測貯湯熱量、即ち、１７時の管理用時間の予測貯湯熱量は、その１８時の管理用時間の予測給湯負荷熱量よりも小さいが、その１８時の管理用時間における必要号数は補助加熱器２８の号数よりも小さいので、貯湯槽２に貯湯される湯がなくなったとしても、補助加熱器２８により予測瞬時給湯負荷熱量を賄うことが可能である。

そして、運転制御部５は、上述のように定めた設定時間帯において、実際に給湯熱負荷が発生すると予備加熱運転を実行するように構成されている。

上述のように、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯を、予測給湯負荷熱量が発生する管理用時間に定めるのではなく、運転周期の開始時点から上記式７により予測槽送出流量を求めた管理用時間のうちの最終の管理用時間までの時間帯に定めるので、実際に給湯熱負荷が発生する時間帯が予測給湯負荷熱量が発生する時間帯からずれたとしても、実際の給湯熱負荷の総熱量と予測給湯熱負荷の総熱量との差は小さいと考えられ、過負荷となる瞬時給湯負荷熱量を的確に賄うことが可能なように貯湯槽２に湯水を貯湯することが可能となる。
又、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯を運転周期の開始時点から始まる時間帯として定めるので、実際に給湯熱負荷が発生する時間帯が予測給湯負荷熱量が発生する時間帯からずれたとしても、極力長い時間にわたって予備加熱処理を実行することが可能となり、過負荷となる瞬時給湯負荷熱量を的確に賄うことが可能なように貯湯槽２に湯水を貯湯することが可能となる。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は予備加熱処理の別の実施形態を説明するものであるので、主として、予備加熱処理について説明する。
図５に示すように、この第２実施形態では、上記の第１実施形態において説明したコージェネレーションシステムの構成に加えて、前記給湯路２７における前記補助加熱器２８よりも上流側の混合箇所に給水する槽迂回給水路３７、その槽迂回給水路３７を通して給水される水と前記給湯路２７を通して供給される前記貯湯槽２からの湯水とを一方を増量させると他方を減量させる形態で混合する出湯抑制用混合手段としての出湯抑制用三方弁３８とが設けられている。

説明を加えると、前記槽迂回給水路３７は、前記給水路２９から分岐されて、前記給湯路２７における前記補助加熱用熱交換器２８ａの設置箇所よりも上流側の箇所に接続され、その給湯路２７と槽迂回給水路３７との接続箇所に、前記出湯抑制用三方弁３８が設けられている。

そして、この第２実施形態では、前記運転制御部５が、前記予備加熱処理において、前記補助加熱器２８を最大加熱量にて加熱作動させるように前記補助加熱器２８の加熱作動を制御し、且つ、前記補助加熱器２８にて加熱された湯水の温度が前記目標加熱温度になるように前記出湯抑制用三方弁３８の作動を制御するように構成されている。

以下、前記運転制御部５が予備加熱処理を実行する設定時間帯を定める手順について、説明を加える。
運転制御部５は、上記の第１実施形態と同様に、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯を、前記燃料電池１の発電電力を予測負荷電力に調整すると仮定して、前記時系列的な予測負荷電力及び前記時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、運転周期の開始時点から始まる時間帯であって、且つ、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する各管理用時間の開始時点における前記貯湯槽２の予測貯湯熱量がその過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する各管理用時間の予測給湯負荷熱量以上となるように前記貯湯槽２に貯湯できる時間帯として定めるように構成されている。
つまり、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の開始時点における貯湯槽２の予測貯湯熱量が、その過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の予測給湯負荷熱量以上であれば、その過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の予測給湯負荷熱量の全量を貯湯槽２に貯湯されている湯水で賄うことができるので、予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように貯湯槽２に貯湯されていることになる。
要するに、上記の第１実施形態と同様に、前記運転制御部５は、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯を、運転周期の開始時点から始まる時間帯であって且つ前記過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように貯湯槽２に貯湯できる時間帯として定めるように構成されている。

具体的には、予測給湯負荷熱量が発生する管理用時間のうちで予備加熱処理を実行する管理用時間の予測槽送出流量を通常時用の予測槽送出流量演算式である上記式５に代えて予備加熱処理時用の予測槽送出流量演算式である下記の式８に基づいて求め、予備加熱処理を実行しない管理用時間の予測槽送出流量を上記式５に基づいて求める状態で、複数の管理用時間夫々の予測貯湯熱量を求めることにより、予備加熱処理を実行したときの複数の管理用時間夫々の予測貯湯熱量を求めることになる。

予測槽送出流量_n＝仮予測槽送出流量_n×[（補助加熱器流入温度_n−給水温度）÷（目標貯湯温度−給水温度）]……………（式８）
補助加熱器流入温度_n＝目標加熱温度−（２５×補助加熱器号数）÷〔（目標給湯温度−給水温度）×[補助加熱時瞬時流量_n÷（目標加熱温度−給水温度]〕……………(式９)
補助加熱時瞬時流量_n＝２５×必要号数_n÷（目標給湯温度−給水温度）……………(式１０)

上記式８において、仮予測槽送出流量は、上記の式７にて求められる予測槽送出流量である。
又、補助加熱器流入温度は、補助加熱器２８に供給される湯水の温度、即ち、前記出湯抑制用三方弁３８により前記槽迂回給水路３７からの水と前記貯湯槽２からの湯水とが混合された湯水の温度であり、上記式９により求められる。
上記式９において、補助加熱時瞬時流量は、補助加熱器２８に供給される単位時間当たりの湯水の量であり、上記式１０により求められる。

つまり、上記式８により、前記補助加熱器２８を最大加熱量にて加熱作動させる状態で、前記補助加熱器２８にて加熱された湯水の温度が前記目標加熱温度になるように前記出湯抑制用三方弁３８の作動を制御したときに、貯湯槽２から送出される湯水の量、即ち、予測槽送出流量が求められることになり、そのように求めた予測槽送出流量を用いて、上述のように複数の管理用時間夫々の予測貯湯熱量を求めることにより、予備加熱処理を実行したときの複数の管理用時間夫々の予測貯湯熱量を求めることになる。

そして、上記式８により予測槽送出流量を求める管理用時間を、予測給湯負荷熱量が発生する管理用時間のうちで最初の管理用時間から１つずつ増やしながら、運転周期における複数の管理用時間夫々の予測貯湯熱量を求めて、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の直前の管理用時間の予測貯湯熱量が過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の予測給湯負荷熱量以上になると、運転周期の開始時点から上記式８により予測槽送出流量を求めた管理用時間のうちの最終の管理用時間までを、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯に定めることになる。

図６に、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯を定めた一例を示す。尚、図６における時系列的な予測電力負荷、時系列的な予測給湯負荷熱量及び必要号数は、上記の第１実施形態において説明した図４と同様である。又、図６は、図４と同様に、目標給湯温度を４０°Ｃとし、給水温度を１０°Ｃとして、運転周期の複数の管理用時間毎に予測貯湯熱量を求めた場合の例を示す。
例えば、図６においては、予測給湯負荷熱量が発生する管理用時間のうち、最初の８時、９時の管理用時間について、上記式８により予測槽送出流量を求めると、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する２０時の管理用時間の直前の１９時の管理用時間における予測貯湯熱量（１１８６ｋｃａｌ）が２０時の管理用時間の予測給湯負荷熱量（７６２ｋｃａｌ）よりも大きくなるので、運転周期の開始時点の０時から９時までの間の時間帯を、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯に定めることになる。

そして、運転制御部５は、上述のように定めた設定時間帯において、実際に給湯熱負荷が発生すると、予備加熱運転を実行するように構成されている。

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ） 上記の第１及び第２の各実施形態では、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の開始時点における貯湯槽２の予測貯湯熱量がその過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の予測給湯負荷熱量以上になるようにすることにより、予備加熱処理を実行する設定時間帯を過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように貯湯槽２に貯湯できる時間帯として定める場合について例示したが、予備加熱処理を実行する設定時間帯の定め方はこれに限定されるものではない。
例えば、時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量を単位時間毎に区分けして求めて、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間において、補助加熱器２８の最大加熱量を上回る予測瞬時給湯負荷熱量を積算し、管理用時間の開始時点の予測貯湯熱量が過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の積算熱量以上になるようにすることにより、予備加熱処理を実行する設定時間帯を過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように貯湯槽２に貯湯できる時間帯として定めるように構成しても良い。
又、予備加熱処理を実行する設定時間帯は、必ずしも過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように貯湯槽２に貯湯できる時間帯として定める必要はないが、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量のうちの極力多くを賄えるように貯湯槽２に貯湯できる時間帯として定めるのが好ましい。

（ロ） 上記の第１及び第２の各実施形態では、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯を、運転周期の開始時点から予備加熱処理時用の予測槽送出流量演算式により予測槽送出流量を求めた管理用時間のうちの最終の管理用時間までの時間帯に定めたが、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯を、予備加熱処理時用の予測槽送出流量演算式により予測槽送出流量を求めた管理用時間に定めても良く、又、予備加熱処理時用の予測槽送出流量演算式により予測槽送出流量を求めた管理用時間のうちの最初の管理用時間と最終の管理用時間との間の時間帯に定めても良い。

（ハ） 運転制御部５を構成するに、上記の第１及び第２の各実施形態では、前記予備加熱処理を実行する前記設定時間帯を、運転周期の開始時点から始まる時間帯であって且つ前記過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように前記貯湯槽に貯湯できる時間帯として定めるように構成したが、過負荷の瞬時予測給湯負荷熱量が存在するときに近い時間帯であって且つ前記過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように前記貯湯槽に貯湯できる時間帯として定めるように構成しても良い。
具体的には、上記の式７や式８の予備加熱処理時用の予測槽送出流量演算式により予測槽送出流量を求める管理用時間を、予測給湯負荷熱量が発生する管理用時間のうちで過負荷の瞬時予測給湯負荷熱量が存在する管理用時間に最も近い管理用時間から時間を遡る方向に１つずつ増やしながら、運転周期における複数の管理用時間夫々の予測貯湯熱量を求める。そして、過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の直前の管理用時間の予測貯湯熱量が過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在する管理用時間の予測給湯負荷熱量以上になると、予備加熱処理時用の予測槽送出流量演算式により予測槽送出流量を求めた管理用時間のうちの最前の管理用時間から過負荷の瞬時予測給湯負荷熱量が存在する管理用時間の直前の管理用時間までを、前記予備加熱処理を実行する設定時間帯に定めることになる。
この場合は、予備加熱処理が実行される時間帯が過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在するときに近い時間帯であるので、貯湯槽２に貯湯される湯水が放熱によって低温化することにより大きな瞬時給湯負荷熱量を賄うことができなくなるのを回避することができる。

（ニ） 燃料電池１の運転形態は、上記の第１及び第２の各実施形態で例示した如き形態、即ち、運転周期の全体にわたって電主運転を実行する形態に限定されるものではない。
例えば、燃料電池１の出力電力をその発電電力調整範囲の最大発電電力に調整する定格運転を運転周期の全体にわたって実行する形態でも良い。
又、運転周期における一部の時間帯に定めた運転時間帯において電主運転又は定格運転を実行する形態でも良い。
又、時系列的な予測電力負荷に対する燃料電池１の電力の出力形態又は前記燃料電池１を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態のうち、運転メリットが最も優れた運転形態を選択して、その選択した運転形態にて燃料電池１を運転する形態でも良い。
例えば、時系列的な予測負荷電力及び時系列的な予測給湯負荷熱量に基づいて、燃料電池１を運転することにより削減されると予測される予測エネルギ削減量や、予測二酸化炭素削減量等を求めて、その予測エネルギ削減量や予測二酸化炭素削減量を運転メリットとして用いることができる。

（ホ） 上記の実施形態においては、混合後の湯水の温度が目標給湯温度になるように混合給水路３３を通して給水される水と給湯路２７を通流する湯水とを一方を増量させると他方を減量させる形態で混合するように温調用三方弁３８の作動を制御する制御構成を、運転制御部５に備えさせる場合について例示したが、そのような制御構成を温調用三方弁３８に備えさせるように構成しても良い。

（ヘ） 熱電併給装置として、上記の各実施形態では燃料電池１を適用したが、これ以外に、例えば、ガスエンジンにより発電機を駆動するように構成したもの等、種々のものを適用することができる。

第１実施形態に係るコージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図 第１実施形態に係るコージェネレーションシステムの制御構成を示すブロック図 電池発電効率及び電池熱効率を示す図 第１実施形態に係る予備加熱処理を実行する設定時間帯を定める処理を説明する図 第１実施形態に係るコージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図 第２実施形態に係る予備加熱処理を実行する設定時間帯を定める処理を説明する図

符号の説明

１ 熱電併給装置
２ 貯湯槽
５ 運転制御手段
２７ 給湯路
２８ 補助加熱手段
２９ 給水路
３３ 混合給水路
３４ 温調用混合手段
３７ 槽迂回給水路
３８ 出湯抑制用混合手段
Ｈ 貯湯手段

Claims (4)

1. 電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、
   槽底部から給水路を通して給水され且つ槽上部から給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、
   槽底部から取り出した湯水を前記熱電併給装置にて発生する熱にて加熱したのち槽上部に戻す形態で前記貯湯槽に貯湯する貯湯手段と、
   前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、
   前記給湯路における前記補助加熱手段よりも下流側の混合箇所に給水する混合給水路と、
   混合後の湯水の温度が目標給湯温度になるように前記混合給水路を通して給水される水と前記給湯路を通流する湯水とを一方を増量させると他方を減量させる形態で混合する温調用混合手段と、
   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、
   前記運転制御手段が、時系列的な予測給湯負荷熱量、時系列的な予測瞬時給湯負荷熱量、及び、前記熱電併給装置を運転することにより前記貯湯槽に貯えられると予測される時系列的な予測貯湯熱量に基づいて、前記貯湯槽に貯湯されている湯水では賄えない分を前記補助加熱手段を加熱作動させて賄うようにしても賄えない過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在することが予測される場合には、前記過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量が存在するときよりも前に定める設定時間帯において、前記給湯路を通流する湯水を昇温するように前記補助加熱手段の加熱作動を制御する予備加熱処理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. 前記運転制御手段が、前記予備加熱処理において、前記給湯路を通流する湯水を目標加熱温度に昇温するように前記補助加熱手段の加熱作動を制御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. 前記給湯路における前記補助加熱手段よりも上流側の混合箇所に給水する槽迂回給水路と、その槽迂回給水路を通して給水される水と前記給湯路を通して供給される前記貯湯槽からの湯水とを一方を増量させると他方を減量させる形態で混合する出湯抑制用混合手段とが設けられ、
   前記運転制御手段が、前記予備加熱処理において、前記補助加熱手段を最大加熱量にて加熱作動させるように前記補助加熱手段の加熱作動を制御し、且つ、前記補助加熱手段にて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように前記出湯抑制用混合手段の作動を制御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。
4. 前記運転制御手段が、前記予備加熱処理を実行する前記設定時間帯を、前記過負荷の予測瞬時給湯負荷熱量の全量を賄えるように前記貯湯槽に貯湯できる時間帯として定め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。

Images