JP2011033246A - コージェネシステム - Google Patents

Abstract

【課題】貯湯槽の温水を満タンにする傾向があるユーザであっても、ユーザが発電装置を必要以上に発電させてしまうおそれを解消させるコージェネシステムを提供する。
【解決手段】システムは、発電装置１０と、発電装置１０の排熱に基づいて加熱された温水を貯湯するとともに温水消費装置２６ａ，２６ｂに温水を供給する貯湯槽３０と、温水需要予測値を設定する制御装置４０とをもつ。制御装置４０は、制御装置４０により設定された温水需要予測値の大きさに応じて貯湯槽３０の満タン値を変更させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気エネルギおよび温水を発生させる燃料電池システム、エンジン駆動式発電システム等のコジェネレーションシステムに関する。

コジェネレーションシステムとしては、電力負荷に電力を供給する発電装置と、発電量指示値に応じた発電量となるように発電装置を制御する制御装置と、発電装置の排熱を回収した温水を貯湯する貯湯槽とを備えたものが知られている。このようなコージェネシステムによれば、貯湯槽に溜められている温水の実際の量を表示する表示部を有するものが提供されている（特許文献１〜３）。

特開２００６−３０８２７０号公報 特開２００３−２２９１５９号公報 特開２００４−３４７２８８号公報

このようなコージェネシステムによれば、貯湯槽に溜められている温水の量を表示部により表示することができる。ここで、表示部は、貯湯槽の温水の容量に対して、貯湯槽に現在溜められている温水の絶対量を表示している。

ところで、数多くのユーザのうち、貯湯槽に実際に溜められている実際の貯湯量が当日の温水需要予測値に対して充分であるにも拘わらず、貯湯槽に溜められている実際の温水が常に満タン（満蓄）でないと、安心しない心配性のユーザも存在する。例えば、貯湯槽の容量が２００リットルのとき、当日の温水需要予測値が１５０リットルであれば、貯湯タンクの温水は満タン値ではないため、貯湯槽は満タンとして表示されない。このため、当日の温水需要予測値に対して、貯湯槽に現在溜められている温水が充分足りるにも拘わらず、ユーザによっては、貯湯槽の温水を満タンにするため、発電装置を必要以上に発電させてしまうおそれがある。この場合、運転コスト（ランニングコスト、燃料費）が必要以上に高くなる。

本発明は上記した実情に鑑みてなされたものであり、貯湯槽の温水を満タンにする傾向があるユーザであっても、発電装置を必要以上に発電されてしまうおそれを解消させるのに有利なコージェネシステムを提供することを課題とする。

本発明に係るコージェネシステムは、電気エネルギおよび排熱を発生させる発電装置と、発電装置の排熱に基づいて加熱された温水を貯湯すると共に温水消費装置に温水を供給する貯湯槽と、温水消費装置により消費される温水需要予測値を制御装置とを具備しており、制御装置は、制御装置が設定した温水需要予測値の大きさに応じて貯湯槽の満タン値を変更する。

本発明によれば、制御装置は、温水消費装置により消費される温水需要予測値を設定する。温水需要予測値とは、現在時刻以降において温水消費装置により消費される温水需要量を意味する。制御装置は、制御装置が設定した温水需要予測値の大きさに応じて貯湯槽の満タン値を変更する。すなわち、制御装置が設定した温水需要予測値が相対的に大きいときには、温水需要予測値の大きさに応じて貯湯槽の満タン値が大きくされる。制御装置が設定した温水需要予測値が相対的に小さいときには、温水需要予測値の大きさに応じて貯湯槽の満タン値が小さくされる。

このように温水需要予測値が相対的に小さいときには、貯湯槽の満タン値を小さくする。このため、温水需要予測値が相対的に小さいときには、貯湯槽に溜められている温水の絶対量が実際には少ないときあっても、貯湯槽は、早期に満タンまたは満タンに近い状態として認識される。従って、当日に温水需要予定があるとき、その温水量が温水需要予定量に充分に足りるときであっても、貯湯槽に溜められている温水を常に満タンにする傾向がある心配性なユーザであっても、そのユーザが発電装置を必要以上に発電させてしまうおそれを解消させるのに有利となる。

温水需要予測値としては、温水需要に関する過去の情報に基づいて制御装置が演算して求めても良いし、温水需要予測値をユーザが制御装置の入力部から制御装置の記憶部のエリアに逐一設定させても良い。

本発明によれば、貯湯槽の温水を満タンにする傾向があるユーザであっても、ユーザが発電装置を必要以上に発電させてしまうおそれを解消させるのに有利なコージェネシステムを提供することができる。

実施形態によるコジェネレーションシステムを模式的に示す概要図である。 記憶部のエリアを示す図である。 リモコン操作部を示す正面図である。 （Ａ）（Ｂ）はリモコン操作部における温水表示の第１表示態様を示す正面図である。 リモコン操作部における温水表示のパーセント用第２表示態様を示す正面図である。 リモコン操作部における温水表示の容積単位用第２表示態様を示す正面図である。 時間軸と温水需要予測値との関係の一例を示すグラフである。 （Ａ）（Ｂ）は時間軸と温水需要予測値との関係の他例を示すグラフである。 制御装置にて表示制御として実行される制御プログラムのフローチャートである。 制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。 制御装置にて実行される電力消費量の予想パターン作成のサブルーチンのフローチャートである。 制御装置にて実行される温水消費量の予想パターン作成のサブルーチンのフローチャートである。 制御装置にて実行される貯湯槽の残湯量推定のサブルーチンのフローチャートである。 制御装置にて実行される運転計画導出・更新記憶のサブルーチンのフローチャートである。 制御装置にて実行される制御プログラムのフローチャートである。 過去の電力消費に関する行列Ｅo_tempを示す図である。 過去の電力消費に関する行列Ｅo_tempの更新状況を示す図である。 電力消費予測値を行列で示した図である。 過去の温水消費に関する行列Ｑout_tempを示す図である。 過去の温水消費に関する行列Ｑout_tempの更新状況を示す図である。 温水消費予測値を行列で示した図である。 電力消費量の予想パターンの一例を示すグラフである。 温水消費量の予想パターンの一例を示すグラフである。 発電停止時間帯が時刻４：００から時刻１７：００までである運転計画が最適な運転計画として導出された場合において、排熱回収量の予測値を示すグラフである。 発電停止時間帯が時刻４：００から時刻１７：００までである運転計画が最適な運転計画として導出された場合において、貯湯槽の残湯量の予測値を示すグラフである。 発電停止時間帯の停止時刻および開始時刻と省エネ効果指標値との関係の一例を示すグラフである。 変動する電力消費量を示すグラフである。

発電装置は電力負荷に電力を供給するものであり、燃料電池装置またはエンジン式発電装置を例示できる。貯湯槽は、発電装置の排熱に基づいて加熱された温水を貯湯するとともに温水消費装置に温水を供給する。制御装置は温水需要予測値を設定する。この場合、電力負荷の電力消費量、発電装置の発電電力量、温水消費装置の温水消費量、システムが設置されている環境の気温、貯湯槽に給水する前の水温といったパラメータのうちの少なくとも一つに関する情報に基づいて設定することができる。情報は過去情報または現在情報が好ましい。温水需要予測値については、所定の時間帯における温水需要とすることができる。時間帯としては、３０分、１時間、２時間、２．５時間等を例示できる。温水需要予測値としては、上記したパラメータの過去の情報に基づいて制御装置が演算して求めても良いし、あるいは、温水需要予測値をユーザが制御装置の記憶部のエリアに手作業等で逐一記憶させても良い。

制御装置は、制御装置が設定した温水需要予測値の大きさに応じて貯湯槽の満タン値を変更する。すなわち、制御装置が設定した温水需要予測値が相対的に大きいときには、それに応じて貯湯槽の満タン値を大きくする。制御装置が設定した温水需要予測値が相対的に小さいときには、それに応じて貯湯槽の満タン値を小さくする。例えば、貯湯槽の容量が２００リットルのときであっても、制御装置が設定した温水需要予測値が１５０リットルのとき、貯湯槽に溜められている現在の温水量が１５０リットルであれば、貯湯槽の容量に拘わらず、貯湯槽は満タン値として認識される。また、貯湯槽の容量が４００リットルのときであっても、制御装置が設定した温水需要予測値が２００リットルのとき、貯湯槽に溜められている現在の温水量が２００リットルであれば、貯湯槽は満タン値として認識される。

好ましくは、制御装置は、貯湯槽に溜められている温水の量が満タン値になると、発電装置の発電運転に制限を掛けることができる。この場合、加熱された温水が必要以上に溜まることが抑制される。制限としては、発電装置の発電電力の最大値を低下させることが例示される。

好ましくは、貯湯槽に溜められている温水量を満タン値に対して表示する温水表示部が設けられている。表示態様としては、視覚的表示、聴覚的表示、触覚的表示のうちのいずれでも良い。温水表示部の視覚的表示としては、グラフ、文字、絵文字、図形、数値、記号等が例示される。

好ましい形態によれば、制御装置は、所定の時間幅をもつ複数の分割時間帯に時間軸を分割し、各分割時間帯における温水需要予測値をそれぞれ求め、各分割時間帯における複数の温水需要予測値のうちの最大値を満タン値として設定することができる。この場合、温水表示部は、満タン値に対して、貯湯槽に溜められている温水量の割合を相対的に表示することができる。

また、好ましい形態によれば、制御装置は、所定の時間幅をもつ複数の分割時間帯に時間軸を分割し、各分割時間帯における温水需要予測値をそれぞれ設定し、温水需要予測値が得られた分割時間帯が時間軸として互いに隣接しているとき、互いに隣接している複数の分割時間帯における温水需要予測値の合計和（容積または熱量）を求め、合計和を貯湯槽の満タン値（容積または熱量）として設定することができる。この場合、温水表示部は、合計和で設定された貯湯槽の満タン値（容積または熱量）に対して、貯湯槽に溜められている温水量（容積または熱量）の割合を相対的に表示することができる。このように合計和で設定された貯湯槽の満タン値（容積または熱量）に対して、貯湯槽に溜められている温水量（容積または熱量）を相対的に表示するため、貯湯槽の温水を常に満タンにする傾向があるユーザであっても、ユーザが発電装置を必要以上に発電させてしまうおそれを解消させるのに有利である。上記したように温水量は容積または熱量とすることができる。

好ましい形態によれば、満タン値が貯湯槽の容量よりも大きいときには、貯湯槽の容量を貯湯槽の満タン値として設定し、温水表示部は、貯湯槽の容量設定された貯湯槽の満タン値に対して、貯湯槽に溜められている温水量（容積）を相対的に表示することができる。貯湯槽の容量とは、貯湯槽に最大に溜めることが可能な温水の量（容積）を意味する。このように貯湯槽の容量で規定された満タン値に対して、貯湯槽に溜められている温水量（容積）の割合を表示できるため、貯湯槽の容量に対して温水需要予測値が過大となることが抑制される。

好ましい形態によれば、温水表示部は、制御装置が設定した温水需要予測値として設定された満タン値（熱量または熱量）に対して、貯湯槽に溜められている現在の温水量（容積または熱量）を相対的に表示する第１表示態様と、貯湯槽に貯留可能な温水量（貯湯槽の容量）に対して、貯湯槽に溜められている現在の温水量（容積または熱量）の絶対値を表示する第２表示態様とを有する。

本発明によれば、貯湯槽に回収される回収温水の温度が基本的に一定である形態では、需要予測温水量に対する貯湯槽の温水容積を相対的に表示する態様を採用できる。貯湯槽の容積に対する温水容積を温水容積を相対表示したり、あるいは、当該温水容積そのものを絶対表示する態様を採用できる。

また、貯湯槽に回収される回収温水の温度が可変である形態では、需要予測温水の全熱量に対する貯湯槽の温水の熱量を表示する表示態様を採用できる。また、貯湯槽に回収される回収温水の温度に基づいて貯湯槽に貯湯可能な最大温水熱量を決定し、その最大温水熱量に対する貯湯槽の温水熱量を相対表示したり、当該温水熱量そのものを絶対表示す表示態様を採用できる。

好ましい形態によれば、温水表示部は、第１表示態様および第２表示態様の表示を切り替えるための切替操作部を有する。この場合、第１表示態様による表示および第２表示態様による表示の双方を確認できる。

（実施形態１）
以下、本発明によるコジェネレーションシステムの実施形態１について、図１および図２を参照して説明する。図１はこのコジェネレーションシステムの概要を示す。このコジェネレーションシステムは、複数の電力負荷２１に電力を供給する発電装置１０と、発電装置１０の排熱を回収した温水を貯湯する貯湯槽３０と、発電量指示値に応じた発電量となるように発電装置１０を制御する制御装置４０とを備えている。

発電装置１０は燃料電池発電装置であり、直流電力を発生する発電器１１と、発電器１１から供給された直流電力を交流電力に変換して出力する変換器（例えばインバータ）１２とを備えている。なお、発電装置１０としては、燃料電池発電装置の他に、ディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン等の原動機とこの原動機によって駆動される発電機から構成されたものでもよい。なお燃料電池は固体高分子形とされているが、固体酸化物形、溶融炭酸塩形、リン酸形でも良い。

発電器１１は、改質装置、一酸化炭素低減装置（以下ＣＯ低減装置という）および燃料電池から構成されていることが好ましい。ここで、改質装置は、燃料供給装置１３から供給される燃料を水供給装置１４から供給される水で水蒸気改質して水素リッチな改質ガスを生成してＣＯ低減装置に導出するものである。ＣＯ低減装置は、改質ガスに含まれる一酸化炭素を低減して燃料電池に導出するものである。燃料電池は、燃料極に供給された改質ガス中の水素および空気極に供給された酸化剤ガスである空気を用いて発電する。

燃料供給装置１３と発電器１１の間には、発電器１１に投入される燃料量を検出する燃料投入量検出手段である流量計１３ａが設けられている。流量計１３ａは検出した燃料投入量を制御装置４０に送信する。なお、燃料電池発電装置の場合の燃料投入量は、改質装置に供給される燃料の投入量を指す。

変換器１２は、電力消費場所２０に設置されている複数の電力負荷２１に送電線１５を介してそれぞれ接続されている。変換器１２から出力される交流電力は、必要に応じて各電力負荷２１に供給されている。変換器１２には、発電装置１０から出力される発電出力量を検出する発電出力量検出手段として機能する電力計１０ａが設けられている。電力計１０ａは検出した発電出力量を制御装置４０に送信する。

電力負荷２１は家庭用または業務用の電力負荷であり、電灯、アイロン、テレビ、洗濯機、電気コタツ、電気カーペット、エアコン、冷蔵庫等の電気器具を例示できる。なお、変換器１２と電力消費場所２０とを接続する送電線１５には、電力会社の系統電源１６も接続されている（系統連系）。発電装置１０の発電量より電力負荷２１の総電力消費量が上回った場合には、その不足電力を系統電源１６から受電して補うようになっている。電力計２２は、電力負荷２１により消費された電力消費量を検出するための電力消費量検出手段であり、電力消費場所２０で使用される全ての電力負荷２１の合計電力消費量を検出して、制御装置４０に送信する。

また、発電器１１には、発電器１１の排熱を回収して発電器１１を冷却する熱媒体が循環する冷却回路３１が接続されている。冷却回路３１には、熱交換器３２およびラジエータ３７が配設されている。ラジエータ３７は、冷却回路３１を循環する熱媒体を冷却する冷却手段であり、制御装置４０の指令によってオン・オフ制御されており、オン状態のときには熱媒体を冷却し、オフ状態のときには冷却しないものである。

一方、後述する貯湯槽３０には、貯湯槽３０内の温水（貯温水）を加熱するための温水循環回路３３が接続されている。温水循環回路３３には、熱交換器３２が配設されている。熱交換器３２は、冷却回路３１を循環する熱媒体と温水循環回路３３を循環する温水との間で熱交換が行われるものである。これにより、発電器１１の発電中に図示しないポンプが駆動されて、冷却回路３１を熱媒体が循環し、温水循環回路３３を温水が循環すると、発電器１１の排熱が熱媒体および熱交換器３２を通って温水に回収されて温水が加熱されるようになっている。

ここで、発電器１１の排熱とは、発電器１１が燃料電池発電装置であるため、燃料電池スタックの排熱や改質装置の排熱等をいう。もし発電器１１がエンジン式発電装置である場合には、エンジンの排熱等が挙げられる。しかし、それに限定せず発電機それ自体の熱等回収可能な排熱なら何でも使用できる。

貯湯槽３０は柱状容器を備えており、その内部に温水が層状に貯留される。貯湯槽３０の貯湯室のうち重力方向の上部の温水が最も高温である。貯湯槽３０の下部の温水が最も低温であるように温水が貯留されるようになっている。貯湯槽３０に貯留されている高温の温水が貯湯槽３０の柱状容器の上部から導出され、その導出された分を補給するように水供給装置１４からの水道水等の水（低温の水）が貯湯槽３０の底部から貯湯槽３０内の導入されるようになっている。このような貯湯槽３０は、発電装置１０の近くに設置されている。水搬送源として機能するポンプ３３ｒが駆動すると、貯湯槽３０の底部の水は出口３３ｐから温水循環回路３３を経て熱交換器３２に至り、熱交換器３２から再び温水循環回路３３を経て入口３３ｉから貯湯槽３０の上部に回収される。回収水温度は基本的にはほぼ一定になるように制御される。但し、回収水温度を可変としても良い。

貯湯槽３０の内部には残湯量検出センサである温度センサ群３４が設けられている。温度センサ群３４は複数（本実施形態においては１０個）の温度センサ３４−１，３４−２，３４−３，・・・，３４−１０から構成されており、上下方向（鉛直方向）に沿ってほぼ等間隔（貯湯槽３０内の上下方向高さの九分の一の距離）にて配設されている。温度センサ３４−１は貯湯槽３０の内部上面位置に配置されている。各温度センサ３４−１，３４−２，３４−３，・・・，３４−１０はその位置の貯湯槽３０内の液体（温水または水）の温度をそれぞれ検出するものである。この温度センサ群による各位置での温水温の検出結果に基づいて貯湯槽３０内の残湯量が導出されるようになっている。なお、残湯量は、貯湯槽３０内に蓄えられた熱量を表している。

貯湯槽３０と水供給装置１４の間には、貯湯槽３０に供給される水（例えば水道水）の温度を検出する温度センサ３８が設けられている。温度センサ３８の温度信号は、制御装置４０に送信される。

貯湯槽３０の上部から、貯湯槽３０の上部の温水を取り出す給湯管３５が延設されている。給湯管３５には、これの上流から下流に向けて順番に、補助加熱装置であるガス温水沸かし器（図示省略）、温度センサ（図示省略）および流量センサ３６がそれぞれ配設されている。ガス温水沸かし器は、給湯管３５を通過する貯湯槽３０からの温水を加熱して給湯するようになっている。温度センサはガス温水沸かし器を通過した後の温水の温度を検出するものであり、その検出信号は制御装置４０に送信される。すなわち、温度センサで検出された温水の温度が設定された給温水温度となるように、ガス温水沸かし器により加熱される。また、図示していないが、流量センサ３６は、貯湯槽３０から温水消費場所２５に供給される温水の温水消費量（温水消費場所２５への温水供給流量）を検出する。流量センサ３６の検出信号は制御装置４０に送信される。

給湯管３５は、貯湯槽３０に貯留している温水を給温水として使用する温水消費場所２５に設置されている複数の温水消費装置２６ａに接続されている。この温水消費装置２６ａとしては、浴槽、シャワ、キッチン（キッチンの蛇口）、洗面所（洗面所の蛇口）等を例示できる。また、給湯管３５には、貯湯槽３０の温水を熱源として使用する温水消費場所２５に設置されている温水消費装置２６ｂが接続されている。この温水消費装置２６ｂとしては、浴室暖房、床暖房、浴槽の温水の追い炊き機構等を例示できる。なお、温水消費装置２６ｂは、貯湯槽３０の温水を直接使用する場合や貯湯槽３０の温水を間接的に使用する場合がある。

制御装置４０は記憶部４０３と制御部４０５とをもつ。制御部４０５は、フローチャートに対応したプログラムを実行して、発電装置１０の運転計画を導出して更新記憶し、該更新記憶した運転計画に従って運転するとともに、発電量指示値に応じた発電量となるように発電装置１０を制御する。記憶部４０は同プログラムの実行に必要なデータを一時的に記憶し、且つ、前記プログラムを記憶する。記憶部４０３は、電力負荷２１の電力消費量に関する情報、発電装置１０の発電電力量に関する情報、温水消費装置２６ａ，２６ｂの温水消費量、貯湯槽３０の温度分布に関する情報等を、それぞれ学習値として記憶するエリアをもつ。制御装置４０の制御部４０５は、記憶部４０３のエリアに記憶されている過去の学習値に基づいて、発電計画を作成し、発電計画に基づいて発電装置１０の発電運転を制御する。制御装置４０は、発電装置１０を制御し且つ過去の温水消費量に基づいて温水需要予測値を演算して求める。リモコン操作部５００に強制発電スイッチ６００が設けられている。

さて、図３は、ユーザがシステムをリモコンで操作するためのワイヤレス通信式またはワイヤ通信式のリモコン操作部５００（操作部）を示す。リモコン操作部５００は、ユーザが存在する室内または室外に設置されており、システム起動用の起動スイッチ５０１と、システム停止用の停止スイッチ５０２と、ユーザがシステムの運転の起動時刻およびシステムの運転停止時刻を設定するスイッチ５０３と、システムの発電電力を表示する発電電力表示部５０４と、システムが商用電源から購入する電力量を表示する購入電力表示部５０５と、貯湯槽３０の温水量を表示する温水表示部５０７と、温水表示部５０７の表示態様を切り替える切替スイッチ５０９（切替操作部）と、強制発電スイッチ６００とを備えている。強制発電スイッチ６００は、電力需要および／または加熱された温水需要が急に増加するとき等において対処できるように、前記した発電装置１０の発電運転計画をキャンセルして発電装置１０を強制的に発電運転させるスイッチである。温水需要が急に増加するときには、発電装置１０を発電させるため、余剰な電力が発生するおそれがあるが、システムに内蔵されているヒータ７００を加熱させて、余剰の電力を消費できる。ヒータ７００が発熱すると、冷却通路３１の冷却水が加熱される。このためヒータ７００は、冷却通路３１，ひいては熱交換器３２および温水循環回路３３を介して、貯湯槽３０の温水を間接的に加熱できる。

上記したリモコン操作部５００に設けられている温水表示部５０７は、制御装置４０が演算して求めた温水需要予測値に対して、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積または熱量）に関する情報を相対的に表示する。温水表示部５０７は、（ｉ）制御装置４０が演算した温水需要予測値で設定された貯湯槽３０の満タン値（容積または熱量）に対して、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積または熱量）の割合を％で相対的に表示する第１表示態様（例えば図４（Ａ）参照）と、（ｉｉ）貯湯槽３０の容量に対して、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積）の絶対量の割合を％として表示するパーセント用第２表示態様（図５）と、（ｉｉｉ）貯湯槽３０に溜められている現在の温水量の絶対量自体をリットル（容積単位）として表示する容積単位用第２表示態様（図６）とを有する。

切替スイッチ５０９は、温水表示部５０７について、第１表示態様と、パーセント用第２表示態様と、容積単位用第２表示態様とをそれぞれ切り替えることができる。ここで、前述したように、第１表示態様によれば、貯湯３０の容量に関係なく、制御装置４０が演算した温水需要予測値が満タン値とされる。これに対して、パーセント用第２表示態様によれば、温水需要予測値に関係なく、貯湯３０の容量が満タン値とされる。

本実施形態によれば、温水表示部５０７では第１表示形態が常に優先的に表示される。切替スイッチ５０９が操作されたときのみ、パーセント用第２表示態様、容積単位用第２表示態様が表示されるようになっている。但し、これに限らず、温水表示部５０７では、パーセント用第２表示態様および容積単位用第２表示態様のうちのいずれか一方が常に優先的に表示されることにしても良い。この場合には、切替スイッチ５０９が操作されたときのみ、第１表示態様が表示されるようになる。場合によっては、温水表示部５０７は、第１表示態様、パーセント用第２表示態様および容積単位用第２表示態様の３者を同時に表示することにしても良い。

図４（Ａ）に示す第１表示態様によれば、貯湯槽３０の容量が２３０リットルである場合について、例えば、制御装置４０が演算して求めた所定の分割時間帯における温水需要予測値（容積）が２００リットルであるとき、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積）が１００リットルであるとき、制御装置４０が演算した温水需要予測値で設定された貯湯槽の満タン値（容積）に対して、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積）の割合が５０％である旨が温水表示部５０７において視覚的に表示される。

この第１表示態様によれば、例えば、貯湯槽３０の容量が２００リットルである場合について、制御装置４０が演算して求めた所定の分割時間帯における温水需要予測値が５０リットルであるとき、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量が５０リットルであるとき、現在の温水量の割合が１００％である旨が温水表示部５０７において視覚的に表示される。

図４（Ｂ）に示す第１表示態様によれば、例えば、貯湯槽３０の容量が２３０リットルである場合について、制御装置４０が演算して求めた所定の分割時間帯における最高ピークをもつ温水需要予測値が２００リットルであるとき、２００リットルを満タン値とする。そして、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積）が１００リットルであるとき、満タン値（２００リットル）に対して、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積）の割合が１００リットルである旨が温水表示部５０７において視覚的に表示される。図４（Ｂ）において、横軸の満タン値を意味する『２００Ｌ』の数字は、制御装置４０が求めた温水需要予測値に応じて変化する。例えば温水需要予測値が１００リットルの場合には、『１００Ｌ』となる。

また図５に示すパーセント用第２表示態様によれば、前述したように、貯湯槽３０の容量（例えば２００リットル）に対して、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積）の絶対量の割合を％として表示する。このためパーセント用第２表示態様によれば、例えば、貯湯槽３０の容量が２００リットルであるとき、制御装置４０が演算して求めた所定の分割時間帯における温水需要予測値（容積）が１００リットルであるとき、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積）の割合が５０％である旨が温水表示部５０７において視覚的に表示される。

またパーセント用第２表示態様によれば、例えば、貯湯槽３０の容量が２００リットルであるとき、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量が５０リットルであるとき、貯湯槽３０の容量で設定された貯湯槽の満タン値に対して表示するため、現在の温水量の割合が２５％である旨が温水表示部５０７において視覚的に表示される。

また図６に示す容積単位用第２表示態様によれば、前述したように、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量の絶対量をリットル（容積単位）として表示する。このため容積単位用第２表示態様によれば、貯湯槽３０の容量および所定時間帯における温水需要予測値に拘わらず、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積）が１００リットルであれば、１００リットルである旨が温水表示部５０７において視覚的に表示される。また、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量が５０リットルであるとき、貯湯槽３０の容量および所定の分割時間帯における温水需要予測値に拘わらず、現在の温水量が５０リットルである旨が温水表示部５０７において視覚的に表示される。

ところで、前述したように、貯湯槽３０の温水を常に満タンにする傾向がある心配性のユーザの場合には、温水需要予測値の大きさの如何に拘わらず、貯湯槽３０に貯湯余裕量があれば、温水を満タンにすべく、ユーザが発電装置１０を必要以上に発電させてしまうおそれがある。この点について本実施形態によれば、制御装置４０は、制御装置４０が設定した温水需要予測値の大きさに応じて貯湯槽３０の満タン値を変更する。すなわち、制御装置４０が設定した温水需要予測値が相対的に大きいときには、それに応じて貯湯槽３０の満タン値を大きくする。制御装置４０が設定した温水需要予測値が相対的に小さいときには、それに応じて貯湯槽３０の満タン値を小さくする。

このように本実施形態によれば、温水需要予測値が相対的に小さい場合には、貯湯槽３０の容量に関係なく、貯湯槽３０に溜められている温水の絶対量が実際には少ないときであっても、貯湯槽３０は早期に満タンまたは満タンに近い状態として認識される。従って、当日に温水需要予定があるときには、貯湯槽３０に溜められている温水を常に満タンにする傾向がある心配性なユーザであっても、そのユーザが発電装置を必要以上に発電させてしまうおそれを解消させるのに有利となる。

本実施形態によれば、温水表示部５０７は、制御装置４０が演算した温水需要予測値を貯湯槽３０の満タン値として設定し、貯湯槽３０の満タン値に対して、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量の割合を相対的に表示する第１表示態様（図４参照）を有する。このため、貯湯槽３０の温水を常に満タンにする傾向があるユーザであっても、発電装置１０を必要以上に発電させてしまうおそれを解消させるのに有利である。

更に本実施形態によれば、前記した第１表示態様（図４参照）と前記したパーセント用第２表示態様（図５参照）とを切り替えるための切替スイッチ５０９が設けられている。このため、ユーザは第１表示態様の他に、パーセント用第２表示態様による温水量を認識することができ、貯湯量の認識について多様性に富む。この切替スイッチ５０９は、第１表示態様（図４参照）およびパーセント用第２表示態様（図５参照）の他に、貯湯槽３０に溜められている温水の絶対量自体（リットル等の容積表示）を表示する容積単位用第２表示態様（図６参照）に切り替えることができるため、貯湯量の認識について更に多様性に富む。
（実施形態２）

本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様な作用効果を有するため、図１〜図４を準用できる。本実施形態ではリモコン操作部５００は前記した第１表示態様（図４参照）を表示するものの、パーセント用第２表示態様および容積単位用第２表示態様を表示しない。
（実施形態３）

本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様な作用効果を有するため、図１〜図５を準用できる。本実施形態ではリモコン操作部５００は前記した第１表示態様（図４参照）およびパーセント用第２表示態様（図５参照）を表示するものの、容積単位用第２表示態様を表示しない。
（実施形態４）

本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様な作用効果を有するため、図１〜図４、図６を準用できる。本実施形態ではリモコン操作部５００は前記した第１表示態様（図４参照）および容積単位用第２表示態様（図６参照）を表示するものの、パーセント用第２表示態様を表示しない。
（実施形態５）

図７は実施形態５を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様な作用効果を有するため、図１〜図６を準用できる。制御装置４０は、所定日における２４時間にわたり、所定の時間幅（２時間）をもつ複数（１２個）の分割時間帯Ｄ０，Ｄ２，Ｄ４，Ｄ６，Ｄ８，Ｄ１０，Ｄ１２，Ｄ１４，Ｄ１６，Ｄ１８，Ｄ２０，Ｄ２２に分割する。制御装置４０は、各分割時間帯における温水需要予測値をそれぞれ演算して求める。ここで、時間幅は２時間とされているが、これに限定されず、１時間，３時間，４時間でも良い。図７は各分割時間帯Ｄ０〜Ｄ２２における温水需要予測値を示す。

ここで、図７から理解できるように、分割時間帯Ｄ４における温水需要予測値はＶ４である。分割時間帯Ｄ８における温水需要予測値はＶ８である。分割時間帯Ｄ１２における温水需要予測値はＶ１２である。分割時間帯Ｄ１８における温水需要予測値はＶ１８である。分割時間帯Ｄ２０における温水需要予測値はＶ２０である。

制御装置４０は、各分割時間帯０〜Ｄ２２における複数の温水需要予測値のうちの最大値のピークＰmax［リットル］（図７参照）を求め、貯湯槽３０の容量にも拘わらず、その最大値のピークＰmaxをもつ温水需要予測値の塊を貯湯槽３０の満タン値として設定する。温水表示部５０７は、第１表示態様、パーセント用第２表示態様および容積単位用第２表示態様について、ピークＰmaxをもつ温水需要予測値の塊で設定された満タン値に対して、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量を相対的に表示する。第１表示態様のみで表示しても良い。或いは、第１表示態様およびパーセント用第２表示態様で表示しても良い。第１表示態様および容積単位用第２表示態様で表示しても良い。
（実施形態６）

図８（Ａ）は実施形態６を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様な作用効果を有するため、図１〜図６を準用できる。本実施形態によれば、温水需要予測値が得られた複数の分割時間帯が時間軸として互いに隣接しつつも、離間している。複数の分割時間帯が時間軸として互いに隣接しているとき、制御装置４０は、互いに隣接している分割時間帯における温水需要予測値の合計和を求め、貯湯槽３０の容量にも拘わらず、その合計和を貯湯槽３０の満タン値として設定する。そして温水表示部５０７は、合計和で設定された満タン値に対して、貯湯槽３０に溜められている温水量を相対的に表示する。

具体的には、図８（Ａ）に示すように、温水需要予測値Ｖ４，Ｖ６，Ｖ８は、時間軸において互いに隣接する３個の分割時間帯Ｄ４，Ｄ６，Ｄ８に跨っている。ここで、分割時間帯Ｄ４，Ｄ６，Ｄ８における温水需要予測値の合計和Ｖａは、Ｖ４＋Ｖ６＋Ｖ８となる。更に、温水需要予測値Ｖ１０，Ｖ１２は、時間軸において互いに隣接する２個の分割時間帯Ｄ１０，Ｄ１２に跨っている。ここで、分割時間帯Ｄ１０，Ｄ１２における温水需要予測値の合計和Ｖｂは、Ｖ１０＋Ｖ１２となる。更に、温水需要予測値Ｖ１８，Ｖ２０，Ｖ２２は、時間軸において互いに隣接する３個の分割時間帯Ｄ１８，Ｄ２０，Ｄ２２に跨っている。ここで、分割時間帯Ｄ１８，Ｄ２０，Ｄ２２における温水需要予測値の合計和Ｖｃは、Ｖ１８＋Ｖ２０＋Ｖ２２となる。
そして、制御装置４０は、合計和Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃのうち最も大きい値をＶtotalとする。制御装置４０は、最高値を示す合計和Ｖtotalを貯湯槽３０の満タン値として設定する。温水表示部５０７は、第１表示態様、パーセント用第２表示態様および容積単位用第２表示態様において、合計和Ｖtotalで設定された満タン値に対して、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量の割合を表示することができる。温水需要予測値が時間軸において離散しつつも集中しているときには、上記したように複数の分割時間帯における温水需要予測値の合計和を求め、合計和の最高値を満タン値とする。

なお、第１表示態様のみで表示しても良い。或いは、第１表示態様およびパーセント用第２表示態様で表示しても良い。第１表示態様および容積単位用第２表示態様で表示しても良い。
（実施形態６Ａ）

本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様な作用効果を有するため、図１〜図６を準用できる。図８（Ｂ）に示すように、上記した分割時間帯Ｄ０〜Ｄ２２にわたり温水需要予測値Ｖ１〜Ｖ２２が時間軸において離散しておらず、時間軸において連続して存在する形態がある。この場合、ある一の分割時間帯Ｄ６を基準とすると、分割時間帯Ｄ６と隣接する分割時間帯Ｄ４，Ｄ６，Ｄ８における温水需要予測値の合計和は、Ｖ４＋Ｖ６＋Ｖ８となる。またある一の分割時間帯Ｄ８を基準とすると、これと隣接する分割時間帯Ｄ６，Ｄ８，Ｄ１０における温水需要予測値の合計和は、Ｖ６＋Ｖ８＋Ｖ１０となる。またある一の分割時間帯Ｄ０を基準とすると、これと隣接する分割時間帯Ｄ２２，Ｄ０，Ｄ２における温水需要予測値の合計和は、Ｖ２２＋Ｖ０＋Ｖ２となる。

このように全部の分割時間帯Ｄ０〜Ｄ２２にわたり、制御部４０は、所定の分割時間帯Ｄnについて，分割時間帯Ｄnと隣接する分割時間帯Ｄn，Ｄn-1，Ｄn+1における温水需要予測値の合計和として、Ｖn，Ｖn-1，Ｖn+1の和を求める。各合計和のうち最も大きいものを貯湯槽３０の満タン値として設定する。本実施形態は、温水需要予測値が時間に対して離散状態で存在しない場合に有効である。

なお、全部の分割時間帯Ｄ０〜Ｄ２２にわたり、合計３個の分割時間帯における合計和を基準としている。しかしこれに限らず、分割時間帯の時間幅が短い場合には、合計５個あるいは合計７個といった複数個の分割時間帯における合計和を基準とすることにしても良い。
（実施形態７）

図９は実施形態７を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様な作用効果を有するため、図１〜図６を準用できる。図９は制御装置４０が実行するフローチャートの一例を示す。図９に示すように、制御装置４０は、過去の温水需要データから所定日における温水消費量、つまり温水需要予測値に相当の予想パターンを予測する（ステップＳＸ１０２）。制御装置４０は、温水需要予測値がある時間帯の数を求め（ステップＳＸ１０４）、更に、温水需要予測値が存在する時間帯の数が１を超えるか否かを確認する（ステップＳＸ１０６）。温水需要予測値が存在する時間帯の数が１であるときには（ステップＳＸ１０６のＮＯ）、制御装置４０は、その時間帯における温水需要予測値の流量のピークＰｍａｘを求め（ステップＳＸ１１０）、貯湯槽３０の容量に関係なく、Ｐｍａｘを示す温水需要予測値Ｖ２０を貯湯槽３０の満タン値として設定し（ステップＳＸ１１２）する。更に、制御装置４０は、これを満タン値とした表示指令を出力する（ステップＳＸ１１４）。

温水需要がある時間帯の数が１を超えて複数存在するときには（ステップＳＸ１０６のＹＥＳ）、制御装置４０は、温水需要予測値をもつ分割時間帯が時間軸において互いに隣接している場合があるか否かを判定する（ステップＳＸ１０８）。温水需要予測値をもつ時間帯が互いに隣接していないときには（ステップＳＸ１０８のＮＯ）、制御装置４０は、その時間帯における温水需要予測値のピークをそれぞれ求め（ステップＳＸ１２２）、更に、複数のピークのうち最高のピークＰｍａｘを求める（ステップＳＸ１２４）。更に、貯湯槽３０の容量に関係なく、最高のピークＰｍａｘを示す温水需要予測値Ｖ２０を貯湯槽３０の満タン値として設定し（ステップＳＸ１２６）、Ｐｍａｘを満タン値とした表示指令を出力する（ステップＳＸ１２８）。

ステップＳＸ１０８において、温水需要予測値をもつ分割時間帯が時間軸において互いに隣接している場合が存在するときには（ステップＳＸ１０８のＹＥＳ）、制御装置４０は、互いに隣接している各分割時間帯における温水需要予測値の合計和Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ（図８参照）を演算して求める（ステップＳ１３０）。合計和Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃのうち、最高の合計和Ｖtotalを求める（ステップＳＸ１３２）。

制御装置４０は、最高の合計和totalと貯湯槽３０の容量とを比較し（ステップＳＸ１３４）、最高の合計和Ｖtotalが貯湯槽３０の容量未満であるときには（ステップＳＸ１３４のＮＯ）、その最高の合計和Ｖtotalを貯湯槽３０の満タン値として設定する（ステップＳＸ１３６）。制御装置４０は、その最高の合計和Ｖtotalで設定された貯湯槽の満タン値に対して、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積）を相対的に表示させる指令を出力する。（ステップＳＸ１３８）。

また、ステップＳＸ１３４における判定の結果、最高の合計和Ｖtotalが貯湯槽３０の容量以上であるときには（ステップＳＸ１３４のＹＥＳ）、合計和Ｖtotalに拘わらず、その容量を貯湯槽３０の満タン値として設定し（ステップＳＸ１４０）、その満タン値に対して、貯湯槽３０に溜められている現在の温水量（容積）を相対的に表示させる指令を出力する。（ステップＳＸ１４２）。
（実施形態８）

図１０〜図２７は実施形態８を示す。本実施形態は実施形態１と基本的には同様の構成および同様な作用効果を有するため、図１〜図９を準用できる。コジェネレーションシステムの作動について説明する。制御装置４０は、図示しない主電源が投入されると、プログラムを起動し、プログラムをステップＳ１０２に進める。なおステップＳ１０２〜ステップＳ１１０は、制御用のＣＰＵで実行できる。制御装置４０は、図１０に示すステップＳ１０２〜Ｓ１１０の処理によって、運転計画を一日のうち第１所定時間Ｔ１毎に導出して更新し、更新した運転計画を記憶部４０３のエリアに記憶させる。また、制御装置４０は、更新した運転計画に従って、図１５に示すステップＳ６０２〜６０８の処理によって発電装置１０を運転する。すなわち、運転計画にしたがって発電装置１０の運転（発電）を停止したり連続発電したりする。

ここで、第１所定時間Ｔ１は、２４時間（１日）より小さい時間に設定されており、本実施形態では３０分とされている。この第１所定時間Ｔ１は、制御装置４０が運転計画を導出するのに必要十分な時間、かつ温水消費量の消費量の予想パターンにしたがっていない予定外の温水の使用に対して貯湯槽３０による熱回収が対応できる時間となるように設定されている。

制御装置４０が運転計画を導出するのに必要十分な時間は、制御装置４０の演算能力にもよるが、５分以上、１０分以上、２０分以上あればよい。温水推量の消費量の予想パターンにしたがっていない予定外の温水の使用に対して貯湯槽３０による熱回収に対応できる時間は、予定外の使用状況にもよるが、４０分以下、５０分以下、６０分以下であることが好ましい。したがって、制御装置４０が運転計画を導出するのに必要十分な時間と、予定外の温水の使用に対して貯湯槽３０による熱回収に対応できる時間との各組合せにより、第１所定時間Ｔ１の好ましい範囲とすることができる。

まず、制御装置４０は、ステップＳ１０２において、電力消費量の予想パターン（電力需要予想値）を作成するサブルーチンを実行し、電力負荷２１について、一日分の電力消費量の予想パターンを作成して更新記憶する。この電力消費量の予想パターンは、予め定められた一定期間（例えば１週間）の過去の電力消費データ（過去のデータ）に基づいて予想された電力消費量（電力需要量）の予想値で表されるパターンである。次に制御装置４０は、ステップＳ１０４において温水消費量の予想パターン（温水需要予測値）を作製するサブルーチンを実行し、ステップＳ１０６において貯湯槽３０の残湯量を推定するサブルーチンを実行し、更に、ステップＳ１０８において運転計画を導出して更新記憶させ、更に、ステップＳ１１０において第１所定時間Ｔ１の経過を待ち、第１所定時間Ｔ１が経過したら再び（ステップＳ）１０２に戻り、以上の動作を繰り返して継続させる。

電力消費量の予想パターン（電力需要予測値）を作成するサブルーチンについて説明を加える。すなわち、図１１に示すフローチャートにおいて、制御装置４０は、電力消費量の予想パターンを作成するための行列Ｅo_tempを初期化する（ステップＳ２０２）。次に制御装置４０は、行列Ｅo_tempにおける各要素に、過去７日分（所定日数）における各時間帯の電力消費量（記憶部４０３に記憶されている）をそれぞれ代入する（ステップＳ２０２）。

代入した結果の一例を図１６に示す。なお、本システムを設置当初においては、家族構成、地域等の条件から予め作成された平均的な消費モデル予想パターンの数式値を代入する。また、少なくとも１週間運転した後は、実際に発電停止時間帯毎に測定した電力消費量から作成され更新記憶された前回の電力消費量の予想パターンの数式値を代入する。

行列Ｅo_tempにおいて、図１６に示すように、列が何日前のデータであることを示す。行が一日のうちの時刻０時（深夜０時）からの時間帯を示す。従って、１行１列の要素は、１日前の時刻０：００に計測した電力消費量であり、すなわち、２日前の時刻２３：３０から１日前の時刻０：００までに計測した電力消費量の平均値であり、例えば図１６では３００Ｗである。２行１列の要素は、１日前の０：３０に計測した電力消費量であり、すなわち、１日前の時刻０：００から時刻０：３０までに計測した電力消費量の平均値であり、例えば図１６では４００Ｗである。１行２列の要素は、２日前の時刻０：００に計測した電力消費量であり、すなわち、３日前の時刻２３：３０から２日前の時刻０：００までに計測した電力消費量の平均値であり、例えば図１６では２５０Ｗである。なお、１日前のデータのなかには、本日のデータと前日のデータが混在している。同様に２日前のデータのなかには、前日のデータと前々日のデータが混在している。

制御装置４０は、電力計２２によって電力消費量を制御周期毎に計測し（ステップＳ２０４）、計測した電力消費量をフィルタ処理する（ステップＳ２０６）。制御装置４０は、ステップＳ２０６において、電力消費量を計測する度にその計測したデータおよび記憶されている過去数件分（本実施形態においては２９件分）のデータに基づいて、下記の式１によってフィルタ処理を実行する。上記制御周期は後述する第２所定時間Ｔ２と同一であり、本実施形態では１分であるが、これに限定されるものではない。

式１において、ｕ[ｋ]およびｙ[ｋ]は、現時点でのデータ例えば時刻ｋの入力データおよび出力値（処理値）を示し、ｚは遅れ演算子を示す。

制御装置４０は、電力消費量の計測開始時点から３０分経過するまでの間、ステップＳ２０８で「ＮＯ」と判定し続け、上記電力消費量の計測（ステップＳ２０４）とそのフィルタ処理（ステップＳ２０６）を繰り返し実行し、その３０分間の電力消費量をフィルタ処理し、その平均値を算出する。

そして、制御装置４０は、電力消費量の計測開始時点から３０分経過した時点において、ステップＳ２０８で「ＹＥＳ」と判定し、現在の時刻を読み込む（ステップＳ２１０）。例えば、現在の時刻が０：００であり、それまで３０分間（２３：００〜０：００）のフィルタ処理値が５００Ｗであるとする。

制御装置４０は、前記した行列Ｅo_tempにおいて、７日前の同時刻（電力消費量を計測しフィルタ処理が完了した時刻）のデータ（最も古いデータ）を消去するとともに、同時刻（同行）の残っているデータを一つずつ右に移動させる（ステップＳ２１２）。例えば、今回の時刻は０：００であるので、図１７に示すように、７日前の時刻０：００のデータである１行７列の要素の４４０Ｗを消去する。そして図１７に示すように、１日前の時刻０：００のデータである１行１列の要素の３００Ｗを１行２列に移動させる。更に、２日前の時刻０：００のデータである１行２列の要素の２５０Ｗを１行３列に移動させる。その他の１行３列から１行６列までの各要素も同様に移動させる。

そして、制御装置４０は、図１７に示すように、上述のように導出した最新のフィルタ処理値（例えば５００Ｗ）を、行列Ｅo_tempの空いている１行１列に追加する（ステップＳ２１４）。制御装置４０は、このように作成された行列Ｅo_tempの各行のデータを平均化することにより、電力消費予測値すなわち電力消費量の予想パターンを導出して更新記憶する（ステップＳ２１６）。

図１８は、導出された電力消費予測値の一例を示す。図１８に示すように、０：００の電力消費予測値は３４０Ｗであり、０：３０の電力消費予測値は４２０Ｗであり、・・・、２３：３０の電力消費予測値は９００Ｗである。ここで、各行のデータを平均化させて電力消費予測値を取得しているが、場合によっては、これに限らず、各行のデータの最高値を電力消費予測値としても良い。

次に、制御装置４０は、ステップＳ１０４において温水消費量の予想パターン（温水需要予測値に相当する）を作成するサブルーチンを実行し、一日分の温水消費量の予想パターンを作成して、更新記憶する。この温水消費量の予想パターンは、一定期間（例えば１週間）の過去の温水消費データ（過去のデータ）に基づいて予測される温水消費量の予想パターンである。すなわち、制御装置４０は、上述したステップＳ２０２〜２１６の処理と同様に、ステップＳ３０２〜Ｓ３１６の処理によって温水消費量の予想パターン（温水需要予測値に相当する）を作成する。具体的には、制御装置４０は、温水消費量の予想パターンを作成するための行列Ｑout_tempを初期化する（ステップＳ３０２）。行列Ｑout_tempにおいて、前記した行列Ｅo_tempと同様に、列が何日前のデータであることを示し、行が一日のうちの時間帯を示す。

温水データ用の行列Ｑout_tempにおいては、図１９に示すように、列は、何日前のデータであることを示す。行は、一日のうちの０時からの時間帯を示す。従って、１行１列の要素は、１日前の０：００に計測した電力消費量であり、すなわち、２日前の２３：３０から１日前の０：００までに計測した温水電力消費量の平均値であり、例えば図１９では３リットルである。２行１列の要素は、１日前の０：３０に計測した温水消費量であり、すなわち、１日前の０：００から０：３０までに計測した温水消費量の平均値であり、例えば図１９では４リットルである。１行２列の要素は、２日前の０：００に計測した温水消費量であり、すなわち、３日前の２３：３０から２日前の０：００までに計測した温水消費量の平均値であり、例えば図１９では２リットルである。

制御装置４０は、流量センサ３６によって温水消費量を制御周期毎に計測し（ステップＳ３０４）、計測した温水消費量をフィルタ処理する（ステップＳ３０６）。制御装置４０は、温水消費量の計測開始時点から３０分経過するまでの間、ステップＳ３０８で「ＮＯ」と判定し続け、上記温水消費量の計測とそのフィルタ処理を繰り返し実行して、その３０分間の温水消費量をフィルタ処理して平均値を算出する。

そして、制御装置４０は、温水消費量の計測開始時点から３０分経過した時点にて、ステップＳ３０８で「ＹＥＳ」と判定し、現在の時刻を読み込む（ステップＳ３１０）。制御装置４０は、行列Ｑout_tempにおいて、７日前の同時刻のデータを消去するとともに、同時刻（同行）の残っているデータを一つずつ右に移動させる（ステップＳ３１２）。そして、制御装置４０は、ステップＳ３０６で導出したフィルタ処理値を、行列Ｑout_tempの空いている１行１列に追加する（ステップＳ３１４）。

制御装置４０は、このように作成された行列Ｑout_tempの各行のデータを平均化することにより、温水消費予測値すなわち温水消費量（温水需要予測値に相当）の予想パターンを導出し更新し。記憶部４０３に記憶させる（ステップＳ３１６）。この温水消費量の予想パターンの一例を図２３に示す。

次に、制御装置４０は、ステップＳ１０６において、貯湯槽３０の残湯量を推定する推定サブルーチンを実行し、現在時刻の貯湯槽３０の残湯量を導出して記憶する。具体的には、制御装置４０は、図１３に示されているように、温度センサ３８によって貯湯槽３０に補給される水（例えば水道水）の温度を計測する（ステップＳ４０２）。制御装置４０は、各温度センサ３４−１〜３４−１０によって貯湯槽３０内の各位置の温水の温度を計測する（ステップＳ４０４）。そして、制御装置４０は、貯湯槽３０に補給される水の温度および貯湯槽３０内の各位置の温度を、下記の式２に代入し、貯湯槽３０の残湯量を演算する（ステップＳ４０６）。

ここで、式２において、Ｑは貯湯槽３０に蓄えられている熱量［Ｊ］を示す。Ｃｐは水の比熱（４．１８９×１０^−３［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］）を示す。Ｖは貯湯槽３０の容積（本実施形態では１５０リットル＝１５０ｋｇ）を示す。Ｔｗは水道水の温度を示す。Ｔｉは貯湯槽３０内のｉ番目の温度を示す。

次に、制御装置４０は、ステップＳ１０８において、運転計画を導出させて更新記憶させるサブルーチンを実行し、発電装置１０の運転計画を作製し、その運転計画を更新記憶する。

すなわち、制御装置４０は、上記ステップＳ１０２で作成して記憶部４０３に記憶されている記憶されている電力消費量の予想パターン（電力需要予測値，図２２に示す予想パターン）、および上記ステップＳ１０４で作成して記憶部４０３に記憶されている温水消費量の予想パターン（温水需要予測値，図２３に示す予想パターン）を読み込む（ステップＳ５０２）。更に、上記ステップＳ１０６で導出した貯湯槽３０における残湯量を読み込む（ステップＳ５０４）。

そして、制御装置４０は、ステップＳ５０６〜５１８の処理によりそれら読み込んだ最新の情報を使用して最適な運転計画を立てる。この場合、制御装置４０は、発電を停止する（発電停止を開始する）停止時刻と、発電を開始する（発電停止を終了する）開始時刻を変更して発電停止時間帯を設定する（ステップＳ５０６）。例えば、１日（時刻０：００〜時刻２４：００）の中で３０分刻みで停止時刻と開始時刻を変更させる。これにより、発電停止時間帯の全部の組合せは、時刻０：００〜０：００（停止しない）、時刻０：００〜０：３０、時刻０：００〜１：００、・・・、時刻０：００〜時刻２４：００、時刻０：３０〜１：００、・・・、時刻０：３０〜２４：００、・・・、時刻２３：００〜２３：３０、・・・、時刻２３：００〜２４：００、および時刻２３：３０〜２４：００となり、１１７７通り（＝_４９Ｃ_２＋１）設定することができる。

制御装置４０は、このすべての組合せの一つずつについて、省エネ効果指標値を導出する（ステップＳ５０８〜Ｓ５１４）。まず、制御装置４０は、ステップＳ５０６で設定した発電停止時間帯、ステップＳ５０２で読み込んだ電力消費量の予想パターン、および下記の式３に基づいて、電力消費量の予想パターンの設定時間単位（本実施形態では２４時間）における各時刻の排熱回収量を導出する（ステップＳ５０８）。例えば、一回目の計算では、一つ目の組合せである時刻０：００〜０：００についての排熱回収量を導出する。また、発電停止時間帯が時刻４：００から１７：００までである運転計画が最適な運転計画として導出された場合、排熱回収量の予測値は、図２４に示すように求められる。

ここで、式３において、Ｑin［ｋ］はｋ時刻（時間）での排熱回収量［Ｊ］を示す。Ｅoは電力消費量の予想パターン［Ｗ］を示す。ｔｄは予測の間隔（本実施形態では３０分）を示す。ａ_１は排熱回収特性［Ｗ／Ｗ］を示す。ａ_２は排熱回収特性［Ｗ］を示す。いずれの値も実機を使用して得た実験データから算出されるものである。なお、排熱回収特性ａ_１の単位のうち分母は電気のワットを示し、分子は熱のワットを示す。

上記した式３によれば、毎時正時と３０分の排熱回収量を予測して求めることができる。また、それらの時間が設定された発電停止時間帯でなければ、数式３の上の式を使用して排熱回収量を求めることができる。設定された発電停止時間帯であれば、数式３の下の式を使用して排熱回収量を予測して求めることができる。すなわち、発電していないので、排熱回収量は０である。

なお、電力消費量の予想パターンの電力消費量が発電器１１の最大発電量を超えない場合、上記式３において電力消費量の予想パターンＥoをそのまま使用することができる。但し、超える場合には、上記数式３において電力消費量の予想パターンＥoの代わりに発電器１１の最大発電量を使用する。

制御装置４０は、ステップＳ５０６で設定した発電停止時間帯による運転計画に基づいて、貯湯槽３０の残湯量の推移を予測する（ステップＳ５１０）。ここで、制御装置４０は、ステップＳ５０２で読み込んだ温水消費量の予想パターンＱout（温水需要予測値）、ステップＳ５０４で読み込んだ貯湯槽３０の残湯量Ｑo、およびステップＳ５０８で導出した排熱回収量Ｑinを、下記の式４に代入し、貯湯槽３０の残湯量の推移を予測する。例えば、一回目の計算では、一つ目の組合せである時刻０：００〜０：００についての貯湯槽３０の残湯量の推移を予測する。また、発電停止時間帯が時刻４：００から１７：００までである運転計画が最適な運転計画として予測された場合、貯湯槽３０の残湯量の予測値は、図２５に示すように予測される。

式４において、Ｑ［ｋ］は、貯湯槽３０の残湯量の推移予測値を示す。この推移予測値は、温水消費量の予想パターンに対応する時間（本実施形態では２４時間）を単位として導出される。

制御装置４０は、ステップＳ５０６で設定した発電停止時間帯による運転計画で省エネ効果指標値である評価関数式Ｊを求める（ステップＳ５１２）。すなわち、制御装置４０は、ステップＳ５１０で求めた貯湯槽３０の残湯量の推移予測値Ｑ［ｋ］、ステップＳ５０２で読み込んだ電力消費量の予想パターンＥo、および下記の式５から、評価関数式Ｊ（省エネ効果指標値）を求める。

この評価関数式Ｊは、各時刻の省エネ効果を１日分加算した値である。例えば、一回目の計算では、一つ目の組合せである時刻０：００〜０：００についての１日分の総省エネ効果を求める。本実施形態の評価関数式（省エネ効果指標値）は、一次エネルギ（発電装置１０に供給される燃料）の削減量である。例えば、発電停止時間帯が時刻０：００〜０：００である場合、評価関数式（省エネ効果指標値）の値は１９６８６（Ｊ）である。

式５において、Ｊ_１［ｋ］はｋ時刻の省エネ効果を示す。Ｅoは電力消費量の予想パターンを示す。Ｑfullは最大貯湯槽熱量を示す。ｂ_１は省エネ効果換算値［Ｊ／Ｗ］を示す。ｂ_２は省エネ効果換算値［Ｊ］であり、いずれの値も実機を使用して得た実験データから算出される。ｃ_１は貯湯槽３０が温度的に満タンである場合の省エネ効果換算値［Ｊ／Ｗ］を示す。ｃ_２は貯湯槽３０が温度的に満タンである場合の省エネ効果換算値［Ｊ］を示す。いずれの値も実機を使用して得た実験データおよびラジエータ３７の特性から算出されるものである。最大貯湯槽３０熱量Ｑfullは下記数式６で求められる。

式６において、Ｃｐは水の比熱（４．１８９×１０^−３［Ｊ／（ｋｇ・Ｋ）］）を示す。Ｖは貯湯槽３０の容積（本実施形態では１５０ｌ＝１５０ｋｇ）を示す。Ｔmaxは排熱回収最高温度（例えば７０℃）を示す。Ｔｗは水道水の温度を示す。

そして、制御装置４０は、ステップＳ５０６で設定した発電停止時間帯とステップＳ５１２で導出した評価関数式の値（省エネ効果指標値）とを関連付けて記憶部４０３に記憶させる（ステップＳ５１４）。

制御装置４０は、上述した発電停止時間帯のすべての組み合わせについて上述したステップＳ５０６〜５１４の処理を繰り返す（ステップＳ５１６で「ＮＯ」と判定し続ける）。すべての組み合わせについて発電停止時間帯と省エネ効果指標値との関連付けが終了すると、制御装置４０は、ステップＳ５１６で「ＹＥＳ」と判定し、プログラムをステップＳ５１８に進める。

更に、制御装置４０は、ステップＳ５１８において、それまで記憶した発電停止時間帯と省エネ効果指標値との関連付けのなかから、省エネ効果指標値が最大となるものを選択する。図２６は、記憶している発電停止時間帯と省エネ効果指標値との関連付けを３次元グラフとして示す。図２６において横軸は発電の停止時刻を示し、縦軸は発電の開始時刻を示す。縦軸および横軸は、時刻０：００から２４：００まで３０分刻みで示す。省エネ効果指標値を等高線として示す。このうち等高線Ｌ１で示す範囲は、省エネ効果指標値が最も大きい範囲を示す。等高線Ｌ１から外側にいくにしたがって、省エネ効果指標値が小さくなる。

図２６から明らかなように、停止時刻が時刻３：００〜５：００で、開始時刻が時刻１６：００〜１８：００である場合には、省エネ効果指標値が最大となる。制御装置４０は、そのなかでも最も省エネ効果指標値が大きい値となるように、停止時刻４：００と開始時刻１７：００との組み合わせを含む発電停止時間帯を有する運転計画を最適な運転計画として求める。そして、制御装置４０は、その導出した運転計画を更新して記憶部４０３のエリアに記憶させる（ステップＳ５２０）。そして、制御装置４０は、ステップＳ１１０において第１所定時間Ｔ１が経過するのを待って、次回の処理を開始する。

また、制御装置４０は、上述した運転計画の導出、更新記憶の処理とは別に、発電器１１が発電可能な状態となると、図１５のフローチャートに示すように、発電停止運転と連続発電運転とを切り替えるように、発電装置１０の運転を制御する。制御装置４０は、ステップＳ６０２〜６０８の処理を第２所定時間Ｔ２毎（例えば６０秒毎）に繰り返し実行している。第２所定時間Ｔ２は比較的短時間な値に設定されるものであり、上述した第１所定時間より十分小さい値であることが好ましい。

具体的には、制御装置４０は、ステップＳ６０２において、現在の時刻が上記導出された最新の発電停止時間帯であるか否かを判定する。制御装置４０は、現在時刻がその発電停止時間帯であれば、ステップＳ６０２にて「ＹＥＳ」と判定しプログラムをステップＳ６０４に進める。制御装置４０は、ステップＳ６０４において、発電装置１０の発電停止運転を実施する。すなわち、制御装置４０は、発電量指示値を０に設定し、発電装置１０の発電を停止する。

一方、現在時刻が発電停止時間帯でない場合には、ステップＳ６０２にて「ＮＯ」と判定しプログラムをステップＳ６０６に進める。制御装置４０は、ステップＳ６０６において、発電装置１０の連続発電運転を実施する。すなわち、制御装置４０は、電力計２２によって電力消費量を第２所定時間Ｔ２（制御周期）毎に計測し、計測した電力消費量をフィルタ処理する。このフィルタ処理は、電力消費量を計測する度にその計測したデータおよび記憶されている過去数式件分（本実施形態においては４件分）のデータに基づいて上記した式１と同様に、下記の式７によってフィルタ処理を実行している。

制御装置４０は、このフィルタ処理値を発電量指示値に設定し、その発電量指示値を発電器１１に指示する。これにより、発電装置１０は、急激に変化する電力消費量に追従することなく、発電量の振動を抑制することができるため効率のよい発電が可能となる。すなわち、制御装置４０は、貯湯槽３０に溜められている温水の量が満タン値になると、或いは、満タン値に近づくと、発電装置３０の発電運転に制限をかけることができる。この場合、加熱された温水が必要以上に貯湯槽３０に溜まることが抑制される。

上述した制御によれば、図２６に示すように電力消費量が変化する場合において、時刻４：００から１７：００までの間は発電が停止されるので発電量は、０である。時刻０：００から４：００まで間と、時刻１７：００から２４：００までの間は、電力消費量に追従して発電されている。この運転計画によれば、省エネ効果を最大限得ることができる。図２５においては、太い濃い実線で電力消費量を示す。

上述した説明から明らかなように、本実施形態においては、制御装置４０が、電力負荷２１で消費される電力量の消費量の予想パターン（電力需要予測値）、温水消費装置２６ａ，２６ｂで消費される温水消費量の消費量の予想パターン（温水需要予測値）および貯湯槽３０内の残湯量の予測値に基づいて、発電装置１０の運転計画を１日のうち所定時間毎（３０分毎）に導出して更新記憶し（ステップＳ１０８）、更新記憶した運転計画に従って運転するとともに発電量指示値に応じた発電量となるように発電装置を制御する（ステップＳ６０２〜６０８）。これにより、従来と比べて頻繁に運転計画を立てることができるので、予期しない温水の消費があった場合でも、その消費に対応した運転を実施することができる。したがって、予期しない温水の消費による温水切れの発生を防止することができるので、温水切れを防止しつつ省エネ効果がよい発電装置１０の運転ができるコジェネレーションシステムを提供することができる。

また、制御装置４０は、電力消費量の消費量の予想パターン（電力需要予測値）、温水消費量の消費量の予想パターン（温水需要予測値）および残湯量の予測値を所定時間毎（３０分毎）に導出して更新記憶する（ステップＳ１０２〜１０６）ので、それら導出した結果に基づいて発電装置１０の運転計画を正確かつ確実に導出することができる。

また、制御装置４０は、電力量および温水消費量を所定時間毎（例えば３０分毎）に検出し、今回の各検出結果も使用して電力消費量の消費量の予想パターンおよび温水消費量の消費量の予想パターンを導出して更新記憶する（ステップＳ１０２、１０４）ので、最新の消費情報を正確かつ確実に消費量の予想パターンに反映させることができる。

また、第１所定時間Ｔ１は、制御装置４０が運転計画を導出するのに必要十分な時間、かつ温水消費量の消費量の予想パターンにしたがっていない予定外の温水の使用に対して貯湯槽３０による熱回収が対応できる時間となるように設定されているので、適切な時間間隔で運転計画を更新することができる。

なお、上述した実施形態においては、電力消費量の消費量の予想パターン、温水消費量の消費量の予想パターンおよび残湯量の予測値を２４時間より大きい時間（例えば２日）を単位として作成するようにしてもよい。これにより、１日単位でなくより長い単位の運転計画を作成することができるので、在宅しているが通常に比べて温水を使用しない場合でも、発電時間を短くして貯湯槽３０が温度的に満タンにならず、省エネ効果がよい発電装置１０の運転ができるコジェネレーションシステムを提供することができる。したがって、運転計画を頻繁に更新することにより、温水の使用状況に適切に対応しつつ省エネ効果がよい発電装置の運転ができるコジェネレーションシステムを提供することができる。また、上述した実施形態においては、省エネルギ効果の指標としてエネルギ量を挙げたが、他の指標（例えばＣＯ_２削減量、家庭の光熱費）を採用するようにしてもよい。温水需要予測値としては、例えば、温水需要の容積、熱量、流量で把握できる。

上記した実施形態においては温水需要予測値としては温水需要に関する過去の情報に基づいて制御装置４０が演算して求めているが、分割時間帯Ｄ０〜Ｄ２２についての温水需要予測値をユーザが制御装置４０の入力部から記憶部４０３のエリアに逐一設定させても良い。発電装置１０としては、発電器１１が交流電力を発生して交換器１２を介さずに直接出力するものもある。発電装置１０としては燃料電池システムが採用されているが、エンジン駆動式の発電装置でも良い。燃料電池は固体高分子形とされているが、場合によっては固体酸化物形、溶融炭酸塩、リン酸形等のいずれでも良い。その他、本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。

なお、本明細書から次の技術的思想も把握される。
［付記項１］電力負荷に電力を供給する発電装置と、発電装置の排熱に基づいて加熱された温水を貯湯する貯湯槽と、過去の温水消費量に基づいて温水需要予測値を演算して求める制御装置とを具備するコジェネレーションシステム。発電装置としては、燃料電池、エンジン駆動式発電装置が挙げられる。

本発明は例えば燃料電池システム、エンジン駆動式発電装置等のコージェネシステムに使用できる。

１０…発電装置、１０ａ…電力計、１１…発電器、１２…変換器、１３…燃料供給装置、１３ａ…流量計、１４…水供給装置、１５…送電線、１６…系統電源、２１…電力負荷、２６ａ…温水消費装置、２６ｂ…温水消費装置、３０…貯湯槽３０、３４…温度センサ群、３６…流量センサ、４０…制御装置、４０３…記憶部、４０５…制御部、５００…リモコン操作部、５０７…温水表示部、５０９…切替スイッチ（切替操作部）

Claims (7)

1. 電気エネルギおよび排熱を発生させる発電装置と、
   前記発電装置の排熱に基づいて加熱された温水を貯湯すると共に温水消費装置に温水を供給する貯湯槽と、
   前記温水消費装置により消費される温水需要予測値を設定する制御装置とを具備しており、
   前記制御装置は、前記制御装置が設定した前記温水需要予測値の大きさに応じて前記貯湯槽の満タン値を変更するコージェネシステム。
2. 請求項１において、前記貯湯槽に溜められている温水量を前記満タン値に対して表示する温水表示部が設けられているコージェネシステム。
3. 請求項１または２において、前記制御装置は、所定の時間幅をもつ複数の分割時間帯に時間軸を分割し、各前記分割時間帯における前記温水需要予測値をそれぞれ設定し、各前記分割時間帯における複数の前記温水需要予測値のうちの最大値を前記満タン値として設定するコージェネシステム。
4. 請求項１または２において、前記制御装置は、所定の時間幅をもつ複数の分割時間帯に時間軸を分割し、各前記分割時間帯における前記温水需要予測値をそれぞれ設定し、前記温水需予測値が得られた前記分割時間帯が時間軸として互いに隣接しているとき、互いに隣接している前記分割時間帯における前記温水需要予測値の合計和を求め、前記合計和を前記満タン値として設定するコージェネシステム。
5. 請求項３または４において、前記制御装置は、前記温水需要予測値が前記貯湯槽の容量よりも大きいときには、前記温水需要予測値の大小に拘わらず、前記貯湯槽の容量を前記満タン値として設定するコージェネシステム。
6. 請求項２〜５のうちの一項において、前記温水表示部は、前記温水需要予測値の大きさに応じて設定された前記満タン値に対して、前記貯湯槽に溜められている温水量を相対的に表示する第１表示態様と、前記貯湯槽に溜められている温水量の絶対量を表示する第２表示態様とを有するコージェネシステム。
7. 請求項６において、前記第１表示態様および前記第２表示態様の表示を切り替えるための切替操作部が設けられているコージェネシステム。

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