JP2015025586A - Cogeneration device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明はコージェネレーション装置に関し、より詳細には、電力系統の停電時に発電装置が発電を継続する自立運転機能を備えたコージェネレーション装置に関する。 The present invention relates to a cogeneration apparatus, and more particularly, to a cogeneration apparatus having a self-sustaining operation function in which a power generation apparatus continues to generate power when a power system fails.
近年、家庭向けのコージェネレーション装置として提供される燃料電池式のコージェネレーション装置においては、電力系統が停電したときでも燃料電池が発電を継続する自立運転機能を備えたものがある（たとえば、特許文献１参照）。 In recent years, some of the fuel cell-type cogeneration devices provided as home-use cogeneration devices have a self-sustaining function that allows the fuel cell to continue power generation even when the power system fails (for example, patent literature). 1).
この種のコージェネレーション装置は、周知のとおり、燃料電池で発電を行いながら、発電時に発生する排熱を回収して温水を生成するようになっており、一般に、燃料電池を備えた燃料電池ユニットＡと、排熱回収によって生成した温水を貯留する貯湯槽を備えた給湯ユニットＢの２つのユニットを主要部として構成されている。 As is well known, this type of cogeneration device generates hot water by collecting exhaust heat generated during power generation while generating power with a fuel cell. In general, a fuel cell unit having a fuel cell is provided. Two units of A and hot water supply unit B provided with a hot water storage tank for storing hot water generated by exhaust heat recovery are configured as main parts.
図２は、このような燃料電池式のコージェネレーション装置の動作を模式的に示している。具体的には、図２（ａ）は、電力系統が正常（非停電の状態）であるときのコージェネレーション装置の動作を、また、図２（ｂ）は、電力系統が停電しているとき（つまり、燃料電池が自立運転を行っているとき）のコージェネレーション装置の動作を示している。 FIG. 2 schematically shows the operation of such a fuel cell type cogeneration apparatus. Specifically, FIG. 2A shows the operation of the cogeneration apparatus when the power system is normal (non-power failure state), and FIG. 2B shows the power system when the power system is blacked out. It shows the operation of the cogeneration apparatus (that is, when the fuel cell is operating independently).
図２（ａ）に示すように、この種のコージェネレーション装置では、電力系統１が正常であるときは、電力系統１から供給される交流電力と燃料電池ユニットＡで発電された交流電力は分電盤２に供給され、分電盤２を介して屋内の電気機器３に供給されるようになっている。このとき、給湯ユニットＢの交流電力入力部は、電源切替器４を介して分電盤２に接続されており、給湯ユニットＢは分電盤２から電力供給を受けて動作するようになっている。
As shown in FIG. 2A, in this type of cogeneration apparatus, when the
電源切替器４は、電力系統１が停電したときに燃料電池ユニットＡで発電された電力を専用のコンセント（自立発電用コンセント）５に供給するための電源切替装置であって、分電盤２と燃料電池ユニットＡの双方に接続され、電力系統１が正常なときは、燃料電池ユニットＡの交流電力出力部および自立発電用コンセント５との接続を遮断して、分電盤２から供給される電力を給湯ユニットＢに供給する一方、電力系統１が停電し、燃料電池ユニットＡが自立運転を開始したときには、図２（ｂ）に示すように、燃料電池ユニットＡの交流電力出力部および自立発電用コンセント５との接続を自動的に行い、燃料電池ユニットＡで発電された電力を自立発電用コンセント５と給湯ユニットＢの双方に供給するように構成されている。
The power switching device 4 is a power switching device for supplying power generated by the fuel cell unit A to a dedicated outlet (a stand-alone power outlet) 5 when the
すなわち、自立運転機能を備えたコージェネレーション装置においては、電力系統１が停電し、燃料電池ユニットＡが自立運転を開始すると、自立運転によって発電された電力が自立運転用コンセント５に接続された電気機器６と給湯ユニットＢに供給され、電力系統１が停電したときでも自立運転用コンセント５に接続された電気機器６および給湯ユニットＢは動作できるようになっている。なお、自立運転時における燃料電池ユニットＡの動作に必要な電力は燃料電池ユニットＡで発電された電力によって賄われるようになっている。
That is, in the cogeneration apparatus having a self-sustaining operation function, when the
しかしながら、このような従来の構成のコージェネレーション装置には以下のような問題があり、その改善が望まれていた。 However, such a conventional cogeneration apparatus has the following problems, and an improvement has been desired.
すなわち、このようなコージェネレーション装置においては、燃料電池が自立運転中に発生する排熱は貯湯槽に回収されるところ、たとえば、ユーザが温水（給湯ユニットＢの給湯機能）を使用する場合において、貯湯槽内の温水の温度が給湯設定温度に満たなければ、排熱不足を補う補助熱源機を動作させて給湯設定温度の温水を供給するようになっていることから、補助熱源機の動作に伴って使用電力が上昇する。 That is, in such a cogeneration apparatus, the exhaust heat generated during the self-sustained operation of the fuel cell is collected in the hot water storage tank. For example, when the user uses hot water (hot water supply function of the hot water supply unit B), If the temperature of the hot water in the hot water tank does not reach the hot water supply set temperature, the auxiliary heat source machine that compensates for the lack of exhaust heat is operated to supply hot water at the hot water supply set temperature. Along with this, the power consumption increases.
ここで、燃料電池の発電能力が３５０Ｗ、補助熱源機の動作に必要な電力が１００Ｗであると仮定すると、補助熱源機動作時に自立運転用コンセントで使用可能な電力は２５０Ｗとなるが、補助熱源機の動作時に、既にユーザが自立運転用コンセントで２５０Ｗを超える電力を使用していると、補助熱源機の動作開始、すなわち、給湯機能の使用開始に伴って、使用電力が燃料電池の発電能力を超えてしまい、燃料電池が発電を停止するという問題がある。なお、このような問題は、燃料電池式のコージェネレーション装置に限らず、自立運転機能を備える発電装置を有する他の方式のコージェネレーション装置（たとえば、ガスエンジン式のコージェネレーション装置）においても問題となっていた。 Here, assuming that the power generation capacity of the fuel cell is 350 W and the power necessary for the operation of the auxiliary heat source unit is 100 W, the power that can be used at the stand-alone operation outlet when the auxiliary heat source unit is operated is 250 W. If the user has already used more than 250W of power at the stand-alone operation outlet during operation of the machine, the power used will be generated as the auxiliary heat source machine starts operating, that is, the hot water supply function starts. There is a problem that the fuel cell stops power generation. Such a problem is not limited to the fuel cell type cogeneration device, but also in other types of cogeneration devices (for example, gas engine type cogeneration devices) having a power generation device having a self-sustaining operation function. It was.
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、発電装置が自立運転中に給湯ユニットを使用しても発電を継続できるコージェネレーション装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a cogeneration apparatus that can continue power generation even when the power generation apparatus uses a hot water supply unit during self-sustaining operation. It is to provide.
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のコージェネレーション装置は、発電装置と、上記発電装置の排熱を回収する給湯装置とを備えたコージェネレーション装置であって、電力系統の停電時に上記発電装置が発電した電力を専用のコンセントに供給する自立運転機能を備えるものにおいて、上記給湯装置の制御部は、上記発電装置の自立運転中に上記給湯装置に対する動作要求を受け付けると、当該動作要求に応じた動作に必要な必要電力を演算し、この必要電力と現在の使用電力の合計が上記発電装置の発電能力を超えないように上記給湯装置の動作を制御することを特徴とする。
In order to achieve the above object, a cogeneration apparatus according to
この請求項１に記載のコージェネレーション装置では、発電装置が自立運転中に給湯装置の制御部に対して給湯装置の動作要求があると、給湯装置の制御部は、当該動作要求を実行するのに必要となる必要電力を演算し、当該必要電力と現在の使用電力の合計が発電装置の発電能力を超えないように給湯装置の動作を制御するので、自立運転中の給湯装置の動作によって、使用電力が発電装置の発電能力を超えることが防止される。 In the cogeneration apparatus according to the first aspect, when there is a request for operation of the hot water supply device to the control unit of the hot water supply device during the self-sustaining operation, the control unit of the hot water supply device executes the operation request. Since the operation of the hot water supply device is controlled so that the required power required for the power generation is calculated and the total of the required power and the current power usage does not exceed the power generation capacity of the power generation device, The power used is prevented from exceeding the power generation capacity of the power generator.
すなわち、この請求項１に記載のコージェネレーション装置では、給湯装置の制御部に、発電装置の自立運転の有無と、現在の使用電力と、発電装置の発電能力の情報を与えることにより、給湯装置側の制御だけで、使用電力が発電装置の発電能力を超えることが回避され、使用電力が発電能力を超えることによる発電停止が防止される。また、発電装置の発電停止の防止は、給湯装置の制御によって行われるので、自立運転用コンセントに接続された電気機器に対する電力供給は失われず、当該電気機器はその動作を継続することができる。
That is, in the cogeneration apparatus according to
本発明の請求項２に記載のコージェネレーション装置は、請求項１に記載のコージェネレーション装置において、上記給湯装置の制御部は、上記発電装置の制御部との通信手段を備え、上記発電装置の自立運転の有無および現在の使用電力に関する情報を上記通信手段を介して上記発電装置の制御部から取得することを特徴とする。 A cogeneration apparatus according to a second aspect of the present invention is the cogeneration apparatus according to the first aspect, wherein the control unit of the hot water supply device includes a communication means with the control unit of the power generation device. Information regarding the presence or absence of self-sustained operation and the current power consumption is acquired from the control unit of the power generation device via the communication means.
この請求項２に記載のコージェネレーション装置では、給湯装置の制御部に発電装置の制御部との通信手段が備えられる。すなわち、この種のコージェネレーション装置では、発電装置と給湯装置は別ユニットとして構成されることが一般的であることから、本発明のコージェネレーション装置では、給湯装置の制御部に発電装置の制御部と通信を行うための通信手段が備えられている。そして、給湯装置の制御部は、この通信手段を介して、発電装置の制御部から、発電装置の自立運転の有無や現在の使用電力に関する情報を取得して上述した制御、すなわち、発電装置が自立運転中に給湯装置の動作要求を受け付けると、給湯装置の動作に必要な必要電力と現在の使用電力の合計が発電装置の発電能力を超えないように給湯装置の動作を制御する。なお、発電装置の発電能力に関する情報は、あらかじめ給湯装置の制御部に記憶させておくことができるが、通信手段を介して発電装置の制御部から取得するように構成することもできる。 In the cogeneration apparatus according to the second aspect, the control unit of the hot water supply device is provided with communication means with the control unit of the power generation device. That is, in this type of cogeneration apparatus, since the power generation apparatus and the hot water supply apparatus are generally configured as separate units, in the cogeneration apparatus of the present invention, the control section of the power generation apparatus is added to the control section of the hot water supply apparatus. A communication means for communicating with is provided. And the control part of a hot water supply apparatus acquires the information regarding the presence or absence of the self-sustained operation of a power generation apparatus and the present electric power used from the control part of a power generation apparatus via this communication means, ie, the power generation apparatus When an operation request for the hot water supply device is received during the self-sustaining operation, the operation of the hot water supply device is controlled so that the total of the necessary power necessary for the operation of the hot water supply device and the current power consumption does not exceed the power generation capacity of the power generation device. In addition, although the information regarding the electric power generation capability of an electric power generating apparatus can be memorize | stored beforehand in the control part of a hot water supply apparatus, it can also be comprised so that it may acquire from the control part of an electric power generating apparatus via a communication means.
本発明の請求項３に記載のコージェネレーション装置は、請求項１または２に記載のコージェネレーション装置において、上記給湯装置の制御部による上記給湯装置の動作の制御は、上記給湯装置による排熱回収動作を制限することなく、上記給湯装置の上記排熱回収動作以外の動作の一部または全部を制限するものであることを特徴とする。
The cogeneration apparatus according to
この請求項３に記載のコージェネレーション装置では、使用電力が発電装置の発電能力を超えないようにする給湯装置の制御が、給湯装置による排熱回収動作を制限することなく、つまり、排熱回収を行いつつ、給湯装置のその他の動作の一部または全部を制限すること、たとえば、補助熱源機を動作させないなどによって行われる。したがって、この請求項３に記載のコージェネレーション装置では、給湯装置の動作の一部または全部を制限しても発電装置の排熱回収は行われるので、発電装置での発電を停止させることなく発電を継続させることができる。
In the cogeneration apparatus according to
本発明の請求項４に記載のコージェネレーション装置は、請求項３に記載のコージェネレーション装置において、上記給湯装置の動作の制限は、上記給湯装置が備える機能に対して付与した所定の優先順位に従って行われることを特徴とする。
The cogeneration apparatus according to claim 4 of the present invention is the cogeneration apparatus according to
この請求項４に記載のコージェネレーション装置では、給湯装置の動作の制限が給湯装置が備える機能に対して付与された優先順位に従って行われるので、たとえば、給湯機能、風呂追焚機能、温水暖房機能の３つの機能を備える給湯装置において、発電装置が自立運転中に複数の機能についての動作要求が競合した場合などには、使用電力が自立運転中の発電装置の発電能力を超えないように、給湯装置は優先順位の高い機能を動作させ、優先順位の低い機能は動作させないように制御される。 In the cogeneration apparatus according to claim 4, since the limitation of the operation of the hot water supply device is performed according to the priority given to the function of the hot water supply device, for example, the hot water supply function, the bath chase function, the hot water heating function In the hot water supply device having these three functions, when the operation request for a plurality of functions competes during the self-sustaining operation of the power generation device, so that the power used does not exceed the power generation capacity of the power generation device during the self-sustaining operation, The hot water supply apparatus is controlled so as to operate a function having a high priority and not to operate a function having a low priority.
本発明によれば、発電装置が自立運転中において給湯装置が動作する場合でも、使用電力が発電装置の発電能力を超えることがないので、自立運転中の給湯装置の動作によって発電装置の発電（自立運転）が停止することなく、発電装置による発電を継続させることができる。 According to the present invention, even when the hot water supply device operates during the self-sustaining operation of the power generation device, the power used does not exceed the power generation capacity of the power generation device. The power generation by the power generation device can be continued without stopping the self-sustained operation.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係るコージェネレーション装置の概略構成を示している。この図１に示すコージェネレーション装置は、いわゆる燃料電池式のコージェネレーション装置であって、発電装置となる燃料電池１１を備えた燃料電池ユニットＡと、燃料電池１１の排熱回収によって生成した温水を貯留する貯湯槽２１を備えた給湯ユニットＢの２つのユニットを主要部として備えている。なお、このコージェネレーション装置の分電盤などへの電気的な接続は、図２に示すコージェネレーション装置と同様であるので、同一の部位には同一の符号を付して説明を省略する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a cogeneration apparatus according to the present invention. The cogeneration apparatus shown in FIG. 1 is a so-called fuel cell type cogeneration apparatus, which is a fuel cell unit A including a
燃料電池ユニットＡは、周知のとおり、燃料電池（Fuel Cell）で発電した直流電力を電力系統（たとえば、ＡＣ１００／２００Ｖの商用電源）１に連系可能な交流電力に変換して出力する発電装置であって、水素と酸素の電気化学反応によって得られる電気エネルギを直流電力として取り出す燃料電池（たとえば、固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ））１１と、天然ガスから燃料電池１１に供給する水素（水素リッチガス）を生成して燃料電池１１に供給する燃料処理装置１２と、燃料電池１１に酸素（空気）を供給する空気供給装置１３と、燃料電池１１で発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ（系統連系インバータ装置）１４と、燃料電池１１での電気化学反応によって発生する排熱を回収して温水を生成する排熱回収装置１５と、燃料電池ユニットＡの各部を制御する燃料電池ユニットＡの制御部（以下、「ＦＣ制御部」と称する。）１６とを主要部として構成されている。
As is well known, the fuel cell unit A converts a DC power generated by a fuel cell (Fuel Cell) into an AC power that can be connected to a power system (for example, AC 100 / 200V commercial power source) 1 and outputs the AC power. A fuel cell (for example, a polymer electrolyte fuel cell (PEFC)) 11 that extracts electrical energy obtained by an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen as DC power, and hydrogen (N) The
そして、この燃料電池ユニットＡは、パワーコンディショナ１４の交流電力出力部（図示せず）が、燃料電池ユニットＡの外部に備えられる電源切替器４および分電盤２と電源線によって電気的に接続され（図２参照）、燃料電池１１で発電され、パワーコンディショナ１４で交流に変換された交流電力が電源切替器４および分電盤２の双方に供給できるように構成されている。また、排熱回収装置１５は、後述する給湯ユニットＢの貯湯槽２１と配管接続され、貯湯槽２１から供給される湯水を燃料電池１１の排熱を利用して加熱昇温させて貯湯槽２１に戻すことができるように構成されている。なお、この排熱回収装置１５に関して、本実施形態では、貯湯槽２１と排熱回収装置１５との間で湯水を強制循環させる循環ポンプ（図示せず）は排熱回収装置１５側に備えられる構成が採用されるが、この循環ポンプは給湯ユニットＢ側に備えられる構成であってもよい。
In the fuel cell unit A, the AC power output unit (not shown) of the
ＦＣ制御部１６は、燃料電池１１による発電を制御するための制御装置であって、図示しないマイコンを制御中枢として備えて構成されている。そして、このＦＣ制御部１６は、燃料電池１１の制御に関連して、コージェネレーション装置が設置される住宅で消費される電力、つまり、使用電力（自立運転用コンセント５で消費される電力を含む）を検出する機能と、電力系統１の停電を検出して燃料電池１１に自立運転を行わせる機能とを備えている他、燃料電池１１の発電能力に関する情報を記憶するように構成されている。
The
そして、本実施形態では、このＦＣ制御部１６は、これらの機能に加えて、後述する給湯ユニットＢの制御部（以下、「給湯制御部」と称する）２３との通信手段（具体的には、通信線３０）を備えており、通信線３０を介して給湯制御部２３と相互に通信可能に構成されている。なお、この給湯制御部２３との通信は、後述する給湯ユニットＢの制御に利用される（詳細は後述する）。
In the present embodiment, in addition to these functions, the
給湯ユニットＢは、図示しない給湯栓に給湯設定温度の温水を供給する給湯機能や、図示しない浴槽内の湯水を加熱する熱交換器（たとえば、バスヒータ）に熱媒体（温水）を供給する風呂追焚機能、図示しない温水暖房装置（たとえば、床暖房パネルやファンコンベクタなど）に熱媒体（温水）を供給する温水暖房機能などを実現する給湯装置であって、本実施形態に示す給湯ユニットＢは、これら給湯機能、風呂追焚機能、温水暖房機能の３つの機能を備えて構成されている。 The hot water supply unit B has a hot water supply function for supplying hot water at a hot water supply set temperature to a hot water tap (not shown), and a bath heater for supplying a heat medium (hot water) to a heat exchanger (for example, a bath heater) for heating hot water in a bathtub (not shown). A hot water supply device that realizes a 焚 function, a hot water heating device that supplies a heat medium (hot water) to a hot water heater (not shown) (for example, a floor heating panel or a fan convector), and the hot water supply unit B shown in the present embodiment includes: These hot water supply functions, bath bathing functions, and hot water heating functions are provided.
給湯ユニットＢは、このような機能を実現するために、排熱回収装置１５での排熱回収によって生成した温水を貯留する貯湯槽２１と、排熱不足を補う補助熱源機（たとえば、ガス燃焼装置）２２と、給湯ユニットＢの各部を制御する給湯制御部２３とを主要部として備えている。
In order to realize such a function, the hot water supply unit B has a hot
ここで、この給湯ユニットＢにおける貯湯槽２１および補助熱源機２２の構成やその動作は周知であるのでこれらの詳細な説明は省略するが、この給湯ユニットＢでは、これらの機能を実現するにあたり、貯湯槽２１内の温水を利用するようになっており、貯湯槽２１内の温水の温度が所望の温度に満たない場合には貯湯槽２１から取り出した温水を補助熱源機２２で加熱昇温させて所望温度の温水を生成するように構成されている。
Here, since the configuration and operation of the hot
給湯制御部２３は、主として給湯ユニットＢのこれらの機能を制御するための制御装置であって、図示しないマイコンを制御中枢として備えて構成されている。そして、この給湯制御部２３には、給湯ユニットＢを屋内から遠隔操作するためのリモコン２４が通信線３１を介して通信接続されており、給湯機能、風呂追焚機能などの各種設定（たとえば、給湯設定温度の設定）や操作（たとえば、風呂追い焚き開始操作）などが行えるようになっている。なお、図示例では、リモコン２４が１台だけ接続される場合を図示したが、給湯ユニットＢが備える機能の種類などに応じて、複数台のリモコンが給湯制御部２３に接続されていてもよい。
The hot water
また、この給湯制御部２３には、各種センサ類（たとえば、給湯栓の開栓による通水を検出する水量センサや貯湯槽２１内の温水の温度を検出する温度センサなど様々なセンサ）が備えられており、給湯制御部２３は、これらセンサ類を通じて給湯ユニットＢの状態を把握できるようになっている。
In addition, the hot water
そして、この給湯制御部２３は、リモコン２４からの制御信号やセンサ類からの検出信号などを解析して、給湯機能、風呂追焚機能、温水暖房機能に対する動作要求を受け付けるように構成されている。
And this hot-water
また、給湯制御部２３は、上述したように、通信手段（通信線３０）を介してＦＣ制御部１６と通信接続されており、通信線３０を介してＦＣ制御部１６と相互に通信できるように構成されている。
Further, as described above, the hot water
次に、このように構成されたコージェネレーション装置の動作について説明する。
この図１に示すコージェネレーション装置では、電力系統１が正常（非停電の状態）であるときは、電力系統１から供給される交流電力と、燃料電池１１で発電され、パワーコンディショナ１４で交流に変換された交流電力が分電盤２に供給され、分電盤２から屋内の電気機器３に電力が供給されるようになっている。なお、このとき、電源切替器４は、燃料電池ユニットＡの交流電力出力部および自立発電用コンセント５との接続を遮断し、分電盤２から供給される電力を給湯ユニットＢに供給する。
Next, the operation of the cogeneration apparatus configured as described above will be described.
In the cogeneration apparatus shown in FIG. 1, when the
これに対して、電力系統１が停電したときには、ＦＣ制御部１６は電力系統１の停電を検出して自立運転を開始する。すなわち、ＦＣ制御部１６は、電力系統１が停電しても燃料電池１１による発電を継続させる。そして、電力系統１の停電により、電源切替器４は、燃料電池ユニットＡの交流電力出力部および自立運転用コンセント５との接続を行い、燃料電池ユニットＡの交流電力出力部から出力される交流電力（燃料電池１１で発電され、パワーコンディショナ１４で交流に変換された電力）を自立発電用コンセント５に供給する。また、このとき、給湯ユニットＡは、電源切替器４を介して燃料電池ユニットＡから供給される電力によって動作する。
On the other hand, when the
このようにして、燃料電池１１の自立運転が開始されると、給湯ユニットＢは、以下のような制御を行って燃料電池１１の発電が継続されるようにしている。
Thus, when the self-sustaining operation of the
すなわち、燃料電池１１が自立運転を開始すると、給湯制御部２３は、燃料電池１１が自立運転を開始した旨をＦＣ制御部１６との通信によって取得する。ここで、この自立運転を開始した旨の情報（自立運転開始の有無の情報）は、自立運転の開始に伴ってＦＣ制御部１１側から給湯制御部２３に対して自動的に送信するように構成することができるほか、自立運転開始の有無を給湯制御部２３側が定期的にＦＣ制御部１６に問い合わせ、その結果を給湯制御部２３が取得するように構成することもできる。
That is, when the
そして、給湯制御部２３は、燃料電池１１が自立運転を開始した旨の情報を取得すると、ＦＣ制御部１６との通信によって、ＦＣ制御部１６から使用電力に関する情報を取得する。ここで、燃料電池１１が自立運転中は、燃料電池１１で発電された電力は、燃料電池ユニットＡと、自立運転用コンセント５に接続された電気機器６と、給湯ユニットＢとによって使用（消費）されることから、ＦＣ制御部１６からはこれらの機器によって消費される使用電力（これら機器の消費電力の合計値）の情報が与えられる。なお、この使用電力の情報は、定期的にまたは使用電力に変化があった場合に更新するように構成される。つまり、給湯制御部２３は、常に最新（現在）の使用電力をＦＣ制御部１６から取得するように構成される。
Then, when the hot water
また、このとき、給湯制御部２３は、上述した使用電力の情報の取得と併せて、ＦＣ制御部１６から燃料電池１１の発電能力に関する情報も取得する。すなわち、給湯制御部２３は、ＦＣ制御部１６から燃料電池１１の定格出力や自立運転時の発電能力などの情報を取得する。
At this time, the hot water
そして、給湯制御部２３は、この状態、つまり、燃料電池１１の自立運転中に、リモコン２４の操作などによる給湯ユニットＢに対する動作要求を受け付けると、受け付けた動作要求に応じた動作を給湯ユニットＢが行うのに必要な電力（必要電力）を演算する。
And when the hot water
たとえば、給湯機能の動作要求を受け付けると（具体的には、給湯栓が開かれることにより水量センサが所定流量以上の通水を検出すると）、給湯制御部２３は、この動作要求を実現するのに動作が必要な装置や部品（たとえば、補助熱源機２２や各種弁装置などの電動品）を特定し、この特定された部品の動作に必要な電力の合計値を演算する。ここで、この演算は、あらかじめ部品ごとの消費電力のデータを給湯制御部２３に記憶させておき、このデータに基づいて部品ごとの消費電力を特定、合計して必要電力を算出する。
For example, when an operation request for the hot water supply function is received (specifically, when the water amount sensor detects water flow exceeding a predetermined flow rate by opening the hot water tap), the hot water
なお、本実施形態では、このように必要電力の演算は、動作要求に応じて実際に動作する部品の消費電力を合計することによって算出するが、たとえば、給湯ユニットＢの機能（給湯機能、風呂追焚機能、温水暖房機能）ごとにあらかじめ必要電力のモデル値（既定値）を設定しておき、このモデル値を必要電力として用いることもできる。 In this embodiment, the calculation of the required power is calculated by summing the power consumption of the components that actually operate in response to the operation request. For example, the function of the hot water supply unit B (the hot water supply function, the bath A model value (predetermined value) of necessary power can be set in advance for each of the memory function and the hot water heating function, and this model value can be used as the necessary power.
そして、給湯ユニットＢに対する動作要求に応じた必要電力の演算が完了すると、次に、給湯制御部２３は、この必要電力とＦＣ制御部１６から取得した使用電力とを合計し、その合計値と燃料電池１１の発電能力とを比較して、上記合計値が燃料電池１１の発電能力を超えないように、給湯ユニットＢの動作を制御する。
When the calculation of the required power according to the operation request for the hot water supply unit B is completed, the hot water
ここで、この給湯ユニットＢの動作の制御は、給湯ユニットＢによる排熱回収動作を制限することなく、給湯ユニットＢの排熱回収動作以外の動作の一部または全部を制限することにより行われる。具体的には、給湯ユニットＢの内部には、排熱回収装置１５で排熱回収を行うのに必要な部品（たとえば、排熱回収装置１５と貯湯槽２１との間に備えられるラジエータの冷却ファンなどの電動部品）が備えられるが、このような給湯ユニットＢ内で排熱回収のために動作する電動部品の動作は制限せずに、給湯機能、風呂追焚機能、温水暖房機能のために動作する電動部品の動作のみを制限する。
Here, the control of the operation of the hot water supply unit B is performed by limiting part or all of the operations other than the exhaust heat recovery operation of the hot water supply unit B without limiting the exhaust heat recovery operation by the hot water supply unit B. . Specifically, in the hot water supply unit B, there is a part necessary for exhaust heat recovery by the exhaust heat recovery device 15 (for example, cooling of a radiator provided between the exhaust
そして、これら給湯機能、風呂追焚機能、温水暖房機能の動作の制限にあたっては、給湯制御部２３は、あらかじめ設定された手順に従ってこれら各機能の動作を制限する。具体的には、たとえば、補助熱源機２２の動作のみを制限するといったように部品単位で動作を制限したり、あるいは、給湯ユニットＢが備える機能に対してあらかじめ優先順位を付与しておき、この優先順位に従ってその動作を制限するように構成される。
And in restrict | limiting the operation | movement of these hot water supply functions, a bath chase function, and a hot water heating function, the hot water
たとえば、各機能に優先順位を付与しておく場合、給湯制御部２３は、複数の機能に対する動作要求があると、この優先順位に従って、必要電力と使用電力の合計値が燃料電池１１の発電能力を超えない範囲で、優先順位の高い機能から順にその動作を行わせる。なお、この優先順位の設定にあたっては様々な設定の仕方があるが、たとえば、ユーザにとって利便性または必要性が高い機能を優先して優先順位を設定したり、あるいは、消費電力が大きいまたは小さい機能の順で優先順位を設定するなど適宜設定できることは勿論のこと、リモコン２４によってユーザが優先順位を設定するように構成することも可能である。
For example, when priority is given to each function, when there is an operation request for a plurality of functions, the hot water
このように、本発明のコージェネレーション装置では、給湯制御部２３は、燃料電池１１が自立運転中に給湯ユニットＢの動作要求を受け付けると、当該動作要求を実行するのに必要となる必要電力を演算して、必要電力と現在の使用電力の合計が燃料電池１１の発電能力を超えないように給湯ユニットＢの動作を制御するので、自立運転中における給湯ユニットＢの動作によって、使用電力が燃料電池１１の発電能力を超えることが防止され、使用電力が発電能力を超えることによる燃料電池１１の発電停止が回避される。
Thus, in the cogeneration apparatus according to the present invention, when the
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施態様を示すものであって、本発明はこれに限定されることなく発明の範囲内で種々の設計変更が可能である。 The above-described embodiment shows a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this, and various design changes can be made within the scope of the invention.
たとえば、上述した実施形態では、給湯ユニットＢは、給湯機能、風呂追焚機能、温水暖房機能の３つの機能を備える場合を示したが、給湯ユニットＢは、少なくとも１以上の機能を備える構成であればよく、たとえば、給湯機能と風呂追焚機能の２つの機能を備える給湯ユニットや、給湯機能、風呂追焚機能、温水暖房機能以外の機能を備える給湯ユニットであっても本発明を適用することができる。 For example, in the above-described embodiment, the case where the hot water supply unit B has three functions of the hot water supply function, the bath chase function, and the hot water heating function has been described, but the hot water supply unit B has a configuration including at least one or more functions. For example, the present invention is applied even to a hot water supply unit having two functions of a hot water supply function and a bath remedy function, or a hot water supply unit having functions other than the hot water supply function, the bath remedy function, and the hot water heating function. be able to.
また、上述した実施形態では、燃料電池１１の発電能力に関する情報をＦＣ制御部１６に記憶させておく場合を示したが、燃料電池１１の発電能力に関する情報はあらかじめ給湯制御部２３に記憶させておくように構成することもできる。そして、この場合、給湯制御部２３がＦＣ制御部１６から燃料電池１１の発電能力に関する情報を取得する手順を省略することができる。
Moreover, although the case where the information regarding the power generation capability of the
また、上述した実施形態では、燃料電池１１を固体高分子型燃料電池（ＰＥＦＣ）で構成した場合を示したが、燃料電池１１は、他の形式の燃料電池、たとえば、固体酸化物型燃料電池（ＳＯＦＣ）で構成されていてもよい。
Moreover, although the case where the
さらに、上述した実施形態では、コージェネレーション装置が燃料電池ユニットＡと給湯ユニットＢの２つのユニットを備える場合を示したが、たとえば、燃料電池ユニットＡと給湯ユニットＢとが一体であってもよいし、給湯ユニットＢが、貯湯槽２１を備えるユニットと補助熱源機２２を備えるユニットの２つのユニットで構成されていてもよい。そして、このように給湯ユニットＢが２つのユニットで構成される場合、給湯制御部２３は、貯湯槽２１側、補助熱源機２２側いずれのユニットに備えられていてもよいし、それぞれのユニットに分離して備えられていてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the cogeneration apparatus includes the two units of the fuel cell unit A and the hot water supply unit B has been described. For example, the fuel cell unit A and the hot water supply unit B may be integrated. And the hot water supply unit B may be comprised by two units, the unit provided with the hot
また、上述した実施形態では、コージェネレーション装置は、発電装置として燃料電池１１を備える燃料電池式のコージェネレーション装置を示したが、自立運転機能を備える発電装置を備えるコージェネレーション装置であれば他の形式、たとえば、発電装置としてガスエンジンを備えるガスエンジン式のコージェネレーション装置にも本発明は適用可能である。
Moreover, in embodiment mentioned above, although the cogeneration apparatus showed the fuel cell type cogeneration apparatus provided with the
１ 電力系統
２ 分電盤
３，６ 電気機器
４ 電源切替器
５ 自立運転用コンセント（専用のコンセント）
１１ 燃料電池（発電装置）
１２ 燃料処理装置
１３ 空気供給装置
１４ パワーコンディショナ
１５ 排熱回収装置
１６ 燃料電池ユニットの制御部（発電装置の制御部）
２１ 貯湯槽
２２ 補助熱源機
２３ 給湯ユニットの制御部（給湯装置の制御部）
Ａ 燃料電池ユニット
Ｂ 給湯ユニット（給湯装置）
1
11 Fuel cell (power generation device)
DESCRIPTION OF
21 Hot
A Fuel cell unit B Hot water supply unit (hot water supply device)
Claims (4)
前記給湯装置の制御部は、前記発電装置の自立運転中に前記給湯装置に対する動作要求を受け付けると、当該動作要求に応じた動作に必要な必要電力を演算し、この必要電力と現在の使用電力の合計が前記発電装置の発電能力を超えないように前記給湯装置の動作を制御することを特徴とするコージェネレーション装置。 A cogeneration device including a power generation device and a hot water supply device that recovers exhaust heat of the power generation device, and has a self-sustaining operation function of supplying power generated by the power generation device to a dedicated outlet when a power failure occurs in a power system In things,
When the control unit of the hot water supply device receives an operation request for the hot water supply device during the self-sustaining operation of the power generation device, the control unit calculates the necessary power necessary for the operation according to the operation request, and the necessary power and the current power consumption The cogeneration apparatus is characterized in that the operation of the hot water supply apparatus is controlled so that the total of the power generation apparatus does not exceed the power generation capacity of the power generation apparatus.
前記発電装置の自立運転の有無および現在の使用電力に関する情報を前記通信手段を介して前記発電装置の制御部から取得することを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーション装置。 The control unit of the hot water supply device includes communication means with the control unit of the power generation device,
The cogeneration apparatus according to claim 1, wherein information relating to whether or not the power generator is in a self-sustained operation and current power consumption is acquired from the control unit of the power generator via the communication unit.
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