JP4036774B2 - コージェネレーションシステム - Google Patents
コージェネレーションシステム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4036774B2 JP4036774B2 JP2003054649A JP2003054649A JP4036774B2 JP 4036774 B2 JP4036774 B2 JP 4036774B2 JP 2003054649 A JP2003054649 A JP 2003054649A JP 2003054649 A JP2003054649 A JP 2003054649A JP 4036774 B2 JP4036774 B2 JP 4036774B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hot water
- heat
- load
- time
- power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E20/00—Combustion technologies with mitigation potential
- Y02E20/14—Combined heat and power generation [CHP]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Heat-Pump Type And Storage Water Heaters (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
- Steam Or Hot-Water Central Heating Systems (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力と熱を発生する熱電併給装置と、熱媒循環路を通して熱媒を熱消費端末に循環供給させる熱媒循環手段と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンク内の湯水および前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する排熱式加熱手段と、前記貯湯タンク内に湯水が貯湯されていないときに湯水を加熱するおよび前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する補助加熱手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段は、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、前記熱消費端末における時系列的な端末熱負荷を管理して、その管理している情報に基づいて、前記熱電併給装置の運転により省エネルギーを実現可能な運転用時間帯を設定し、その運転用時間帯に前記熱電併給装置を運転させ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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなコージェネレーションシステムは、熱電併給装置が、ガスエンジンと発電機とを組み合わせたものや燃料電池などから構成され、熱電併給装置を運転させるとともに、排熱式加熱手段を作動させることにより、熱電併給装置にて発生する熱を利用して、貯湯タンク内への湯水の貯湯や、床暖房装置や浴室暖房装置などの熱消費端末への熱媒の供給を行い、補助加熱手段を作動させることにより、貯湯タンク内への湯水の貯湯や熱消費端末への熱媒の供給を行うようにしているものである。
【０００３】
そして、従来では、例えば、１日を設定周期として、その設定周期内での時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、時系列的な端末熱負荷を管理して、その管理している情報に基づいて、熱電併給装置の運転により省エネルギーを実現可能な運転用時間帯を設定し、その運転用時間帯に熱電併給装置を運転させるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３８９０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のコージェネレーションシステムでは、運転制御手段が、省エネルギーを実現可能であると設定した運転用時間帯に熱電併給装置を運転させるので、熱電併給装置を運転させる時間帯および運転させない時間帯が予測により設定されている。
しかしながら、実際に使用者が熱電併給装置を運転させたい時間帯および運転させたくない時間帯と、予測により設定された熱電併給装置を運転させる時間帯および運転させない時間帯とは必ずしも一致するものではなく、異なる場合もある。
そして、実際に使用者が熱電併給装置を運転させたい時間帯および運転させたくない時間帯と、予測により設定された熱電併給装置を運転させる時間帯および運転させない時間帯とが異なると、使用者の意図に沿った状態で熱電併給装置を運転できない虞があった。
【０００６】
例えば、深夜には騒音の問題が生じるので、使用者は深夜に熱電併給装置を運転させたくなくても、深夜に給湯や暖房の使用があると、深夜にも運転用時間帯が設定され、深夜に熱電併給装置を運転させることがある。
また、使用者が旅行などにより不在中であっても、運転用時間帯が設定されると、給湯や暖房の予定がないにもかかわらず、熱電併給装置にて熱を発生することになり、熱電併給装置を無駄に運転させてしまうことになる。
さらに、給湯や暖房の使用形態は、設定期間としての１日内でいつも同じというわけでなく、給湯や暖房をいつもよりも早い時間帯に終了すると、給湯や暖房の１日の使用が終了したあとに、運転用時間帯が設定され、給湯や暖房の予定がないにもかかわらず、熱電併給装置にて熱を発生することになり、熱電併給装置を無駄に運転させてしまうことになる。
【０００７】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、使用者の意図に沿った状態で熱電併給装置を運転させることができるコージェネレーションシステムを提供する点にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、電力と熱を発生する熱電併給装置と、熱媒循環路を通して熱媒を熱消費端末に循環供給させる熱媒循環手段と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンク内の湯水および前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する排熱式加熱手段と、前記貯湯タンク内に湯水が貯湯されていないときに湯水を加熱するおよび前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する補助加熱手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段は、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、前記熱消費端末における時系列的な端末熱負荷を管理して、その管理している情報に基づいて、前記熱電併給装置の運転により省エネルギーを実現可能な運転用時間帯を設定し、その運転用時間帯に前記熱電併給装置を運転させ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において、
不在であることを指令する不在指令手段が設けられ、前記運転制御手段は、前記不在指令手段にて不在であることが指令されている場合には、前記熱電併給装置を運転停止状態に維持し、前記不在指令手段にて不在であることが指令されていない場合には、前記運転用時間帯に前記熱電併給装置を運転させるように構成され、
単位時間当たりの実電力負荷を計測する電力負荷計測手段、単位時間当たりの実給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段、および、単位時間当たりの実端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段が設けられ、
前記運転制御手段は、前記不在指令手段にて不在であることが指令されている場合及び不在であることの指令が解除された日についての、前記電力負荷計測手段にて計測される実電力負荷、前記給湯熱負荷計測手段にて計測される実給湯熱負荷、および、前記端末熱負荷計測手段にて計測される実端末熱負荷を除外して、前記電力負荷計測手段にて計測される実電力負荷、前記給湯熱負荷計測手段にて計測される実給湯熱負荷、および、前記端末熱負荷計測手段にて計測される実端末熱負荷に基づいて、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、時系列的な端末熱負荷を管理するように構成されている。
【００１３】
すなわち、使用者は、外出して不在となることを不在指令手段にて指令することができることになり、その使用者による指令によって、不在により、今後、電力、給湯、暖房を使用する予定がないことを指令することができることになる。
そして、運転制御手段は、不在指令手段にて不在であることが指令されている場合には、熱電併給装置を運転停止状態に維持するので、今後、電力、給湯、暖房を使用する予定がない場合には、熱電併給装置を運転停止状態に維持させて、無駄に熱電併給装置を運転させることを阻止できることになる。
【００１４】
したがって、使用者の不在により、電力、給湯、暖房を使用する予定がない場合には、熱電併給装置を運転停止状態に維持させることができることとなって、使用者の意図に沿った状態で熱電併給装置を運転させ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。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるコージェネレーションシステムについて図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
このコージェネレーションシステムは、図１および図２に示すように、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。
【００２９】
前記熱電併給装置３は、定格出力にて電力と熱を発生するように構成され、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。
【００３０】
前記商業用電力供給ライン１０には、商用系統９からの電力を計測する電力負荷計測手段１３が設けられ、運転制御部７は、電力負荷計測手段１３による計測値とインバータ８の出力から電力負荷１１の負荷電力を計測するように構成されている。
また、運転制御部７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。
【００３１】
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。
【００３２】
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貯湯タンク４、湯水循環路１８を通して貯湯タンク４内の湯水など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。
【００３３】
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循環路１５の冷却水を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、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。
【００３４】
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装置などの暖房端末にて構成されている。
【００３５】
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の順に、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。
【００３６】
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での端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段３２も設けられている。
【００３７】
前記運転制御部７に各種の指令を与えるリモコンＲが設けられ、そのリモコンＲには、自動運転を行う自動運転モードと手動運転を行う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発電スイッチ３４などが設けられている。
ちなみに、リモコンＲにおけるモード選択スイッチ３３、発電スイッチ３４は、照光式のスイッチであり、使用者は、点灯か消灯かによって、現在の状態を認識できるように構成されている。
【００３８】
そして、リモコンＲは、熱電併給装置３の運転を禁止させる禁止時間帯を設定可能に構成され、発電スイッチ３４によって、不在であることを指令したり、設定期間内での運転終了を指令可能に構成されている。
説明を加えると、発電スイッチ３４を設定時間（例えば、３秒間）継続して押し操作することにより、不在であることを指令するように構成され、自動運転モード中に、発電スイッチ３４にて熱電併給装置３の運転停止を指令することにより、例えば、設定期間としての１日での運転終了を指令するように構成されている。
そして、禁止時間帯設定手段が、リモコンＲにて構成され、不在指令手段が、発電スイッチ３４にて構成され、運転終了指令手段も、発電スイッチ３４にて兼用するように構成されている。
また、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されている場合に、発電スイッチ３４が押し操作されるなど、リモコンＲに何らかの操作が行われると、不在であることの指令を解除するようにしている。
【００３９】
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、熱媒用循環ポンプ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、図外の暖房スイッチの指令により熱消費端末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。
【００４０】
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。
【００４１】
まず、自動運転における運転制御部７による熱電併給装置３の運転の制御について説明を加える。
前記運転制御部７は、実際の使用状況に基づいて、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、熱消費端末５における時系列的な端末熱負荷を管理して、それに併せて、現在要求されている現電力負荷、予測給湯熱負荷から求められる現在要求されている現給湯熱負荷、および、現在要求されている現端末熱負荷を管理するように構成されている。
前記運転制御部７は、設定期間としての１日分の時系列的な過去負荷データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するデータ更新処理を行い、日付が変わるごとに、記憶されている１日分の時系列的な過去負荷データから、その日１日分の時系列的な予測負荷データを求める予測負荷演算処理を行うように構成されている。
そして、運転制御部７は、その日１日分の時系列的な予測負荷データを求めた状態で、例えば、数秒間隔で、時系列的な予測負荷データから、熱電併給装置３を運転させるか否かの基準となる省エネ度基準値を求める省エネ度基準値演算処理を行うとともに、その省エネ度基準値演算処理にて求められた省エネ度基準値よりも現時点での実省エネ度が上回っているか否かによって、熱電併給装置３の運転の可否を判別する運転可否判別処理を行うように構成されている。
【００４２】
このようにして、運転制御部７は、運転可否判別処理において、熱電併給装置３の運転が可と判別されると、現時点から、例えば、１時間先までを運転用時間帯と設定して、その運転用時間帯に熱電併給装置３を運転させ、熱電併給装置３の運転が不可と判別されると、熱電併給装置３の運転を停止させるように構成されている。
【００４３】
前記運転制御部７は、上述の如く、基本的には、運転用時間帯に熱電併給装置３を運転させるようにしているが、使用者の操作によって、運転用時間帯であっても、熱電併給装置３を運転させない場合もあるので、その場合について説明を加える。
前記運転制御部７は、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されている場合には、熱電併給装置３を運転停止状態に維持し、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されていない場合には、運転用時間帯に熱電併給装置３を運転させるように構成されている。
また、運転制御部７は、運転用時間帯であっても、リモコンＲにて設定された禁止時間帯内であると、熱電併給装置３の運転を禁止させるように構成されている。
さらに、運転制御部７は、発電スイッチ３４にて１日の運転終了が指令された場合には、運転用時間帯であっても、熱電併給装置３の運転を停止させ、発電スイッチ３４にて１日の運転終了がまだ指令されていない場合には、運転用時間帯に熱電併給装置３を運転させるように構成されている。
【００４４】
前記データ更新処理について説明を加えると、１日のうちのどの時間帯にどれだけの電力負荷、熱負荷としての給湯熱負荷と端末熱負荷があったかの１日分の時系列的な過去負荷データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するように構成されている。
【００４５】
まず、時系列的な過去負荷データについて説明すると、時系列的な過去負荷データは、時系列的な電力負荷データ、時系列的な給湯熱負荷データ、時系列的な端末熱負荷データの３種類の時系列的な負荷データからなり、図３に示すように、１日分の時系列的な過去負荷データが日曜日から土曜日までの曜日ごとに区分けした状態で記憶するように構成されている。
そして、１日分の時系列的な過去負荷データは、２４時間のうち１時間を単位時間として、単位時間当たりの電力負荷データの２４個、単位時間当たりの給湯熱負荷データの２４個、および、単位時間当たりの端末熱負荷データの２４個から構成されている。
【００４６】
上述のような過去負荷データを更新する構成について説明を加えると、実際の使用状況から、単位時間当たりの実電力負荷、実給湯熱負荷、および、実端末熱負荷の夫々を、電力負荷計測手段１３、給湯熱負荷計測手段３１、および、端末熱負荷計測手段３２にて計測し、その計測した実電力負荷、実給湯熱負荷、および、実端末熱負荷を記憶する状態で１日分の時系列的な実負荷データを曜日と対応付けて記憶させる。
そして、１日分の時系列的な実負荷データが１週間分記憶されると、曜日ごとに、時系列的な過去負荷データと時系列的な実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、新しい時系列的な過去負荷データを求めて、その求めた新しい時系列的な過去負荷データを記憶して、時系列的な過去負荷データを更新するように構成されている。
【００４７】
日曜日を例に挙げて具体的に説明すると、図３に示すように、時系列的な過去負荷データのうち日曜日に対応する時系列的な過去負荷データＤ１ｍと、時系列的な実負荷データのうち日曜日に対応する時系列的な実負荷データＡ１とから、下記の〔数１〕により、日曜日に対応する新しい時系列的な過去負荷データＤ１（ｍ＋１）が求められ、その求められた時系列的な過去負荷データＤ１（ｍ＋１）を記憶する。
なお、下記の〔数１〕において、Ｄ１ｍを、日曜日に対応する時系列的な過去負荷データとし、Ａ１を、日曜日に対応する時系列的な実負荷データとし、Ｋは、０．７５の定数であり、Ｄ１（ｍ＋１）を、新しい時系列的な過去負荷データとする。
【００４８】
【数１】
Ｄ１（ｍ＋１）＝（Ｄ１ｍ×Ｋ）＋｛Ａ１×（１−Ｋ）｝
【００４９】
ちなみに、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されている場合には、電力、給湯、暖房が行われないので、発電スイッチ３４にて不在が指令されている場合には、時系列的な実電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、時系列的な端末熱負荷を計測せずに、その実負荷データをデータ更新処理の対象から除外するようにしている。
また、不在であることの指令が解除された日については、その１日分の実負荷データを得られないので、この不在であることの指令が解除された日の実負荷データもデータ更新処理の対象から除外するようにしている。
【００５０】
前記予測負荷演算処理について説明を加えると、０時になるなど日付が変わるごとに実行され、その日のどの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、端末熱負荷が予測されているかの１日分の時系列的な予測負荷データを求めるように構成されている。
すなわち、曜日ごとの７つの過去負荷データのうち、その日の曜日に対応する過去負荷データと前日の実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、どの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、端末熱負荷が予測されているかのその日１日分の時系列的な予測負荷データを求めるように構成されている。
【００５１】
月曜日１日分の予測負荷データを求める場合を例に挙げて具体的に説明すると、図３に示すように、曜日ごとの７つの過去負荷データＤ１ｍ〜Ｄ７ｍと曜日ごとの７つの実負荷データＡ１〜Ａ７とが記憶されているので、月曜日に対応する過去負荷データＤ２ｍと、前日の日曜日に対応する実負荷データＡ１とから、下記の〔数２〕により、月曜日の１日分の時系列的な予測負荷データＢを求める。
そして、１日分の予測負荷データＢは、図４に示すように、１日分の時系列的な予測電力負荷データ、１日分の時系列的な予測給湯熱負荷データ、１日分の時系列的な予測端末熱負荷データからなり、図４の（イ）は、１日分の時系列的な予測電力負荷を示しており、図４の（ハ）は、１日分の時系列的な予測給湯熱負荷を示しており、図４の（ロ）は、１日分の時系列的な予測端末熱負荷を示している。
【００５２】
【数２】
Ｂ＝（Ｄ２ｍ×Ｑ）＋｛Ａ１×（１−Ｑ）｝
【００５３】
前記省エネ度基準値演算処理について説明を加えると、時系列的な予測給湯熱負荷データを用いて、現時点から基準値用時間先までの間に必要となる貯湯必要量を賄えるように熱電併給装置３を運転させた場合に、熱電併給装置３を運転させることによって省エネルギー化を実現できる省エネ度基準値を求めるように構成されている。
【００５４】
例えば、単位時間を１時間とし、基準値用時間を１２時間として説明を加えると、まず、時系列的な予測負荷データによる予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測端末熱負荷から、下記の〔数３〕により、図５に示すように、熱電併給装置３を運転させた場合の予測省エネ度を１時間ごとに１２時間先までの１２個分を求めるとともに、熱電併給装置３を運転させた場合に貯湯タンク３に貯湯することができる予測貯湯量を１時間ごとに１２時間先までの１２個分を求める。
【００５５】
具体的に説明を加えると、現時点が０時であると、０時から１時まで熱電併給装置３を運転させた場合の予測省エネ度については、０時から１時までの予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測端末熱負荷から、下記の〔数３〕により求められ、０時から１時まで熱電併給装置３を運転させた場合の予測貯湯量についても、０時から１時までの予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測端末熱負荷から求められる。
このようにして、現時点が０時である場合には、１時間ごとの予測省エネ度と予測貯湯量とを１２時までの１２個分求めるようにしている。
【００５６】
【数３】
省エネ度Ｐ＝｛（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／熱電併給装置３の必要エネルギー｝×１００
【００５７】
ただし、ＥＫ１は、有効発電出力Ｅ１を変数とする関数であり、ＥＫ２は、Ｅ２を変数とする関数であり、ＥＫ３は、Ｅ３を変数とする関数であり、
熱電併給装置３の必要エネルギー：５．５ｋＷ
（熱電併給装置３を１時間稼動させたときに必要な都市ガス使用量を０．４３３ｍ3とする）
単位電力発電必要エネルギー：２．８ｋＷ
バーナ効率（暖房時）：０．８
バーナ効率（給湯時）：０．９
【００５８】
また、有効発電出力Ｅ１、有効暖房熱出力Ｅ２、有効貯湯熱出力Ｅ３の夫々は、下記の〔数４〕〜〔数６〕により求められる。
【００５９】
【数４】
Ｅ１＝電力負荷１１での消費電力＝熱電併給装置３の発電電力−（電気ヒータ１４の消費電力＋各種補機の消費電力）
ちなみに、各種補機とは、このコージェネレーションシステムで固有に補助的に用いられる装置や機械であり、冷却水循環ポンプ１７や湯水循環ポンプ１９などがこれに該当する。
【００６０】
【数５】
Ｅ２＝熱消費端末５での消費熱量
【００６１】
【数６】
Ｅ３＝（熱電併給装置３にて発生する熱量＋電気ヒータ１４の回収熱量−有効暖房熱出力Ｅ２）−放熱ロス
ただし、電気ヒータ１４の回収熱量＝電気ヒータ１４の消費電力×ヒータの熱効率とする。
【００６２】
そして、図５に示すように、１時間ごとの予測省エネ度および予測貯湯量を１２個分求めた状態において、まず、時系列的な予測給湯熱負荷データから１２時間先までに必要とされている予測必要貯湯量を求め、その予測必要貯湯量から現時点での貯湯タンク４内の貯湯量を引いて、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量を求める。
例えば、予測給湯熱負荷データから１２時間後に９．８ｋＷの給湯熱負荷が予測されていて、現時点での貯湯タンク４内の貯湯量が２．５ｋＷである場合には、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量は７．３ｋＷとなる。
【００６３】
そして、単位時間の予測貯湯量を足し合わせる状態で、その足し合わせた予測貯湯量が必要貯湯量に達するまで、１２個分の単位時間のうち、予測省エネ度の数値が高いものから選択していくようにしている。
【００６４】
説明を加えると、例えば、上述の如く、必要貯湯量が７．３ｋＷである場合には、図５に示すように、まず、予測省エネ度の一番高い７時間先から８時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせる。
次に予測省エネ度の高い６時間先から７時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が１．１ｋＷとなる。
また次に予測省エネ度の高い５時間先から６時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が４．０ｋＷとなる。
【００６５】
このようにして、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返していくと、図５に示すように、８時間先から９時間先までの単位時間を選択したときに、足し合わせた予測貯湯量が７．３ｋＷに達する。
そうすると、８時間先から９時間先までの単位時間の省エネ度を省エネ度基準値として設定し、図５に示すものでは、省エネ度基準値が１０６となる。
【００６６】
この省エネ基準値演算処理では、現時点から基準値用時間先までの間に、リモコンＲにて設定された禁止時間帯を含まない場合と含む場合とでは、省エネ度基準値の求める構成が多少異なるので、その点について説明を加える。
【００６７】
現時点から基準値用時間先までの間に、リモコンＲにて設定された禁止時間帯を含まない場合には、禁止時間帯以外用の省エネ度基準値演算処理を行うように構成されている。
すなわち、禁止時間帯以外用の省エネ度基準値演算処理では、現時点から基準値用時間先までの間のどの単位時間でも、熱電併給装置３を運転させることは可能である。
したがって、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返していく場合に、現時点から基準値用時間先までの間、どの単位時間でも選択することができるので、図５において、上述の説明の如く、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返して、省エネ度基準値を１０６と求める。
【００６８】
現時点から基準値用時間先までの間に、リモコンＲにて設定された禁止時間帯を含む場合には、禁止時間帯用の省エネ度基準値演算処理を行うように構成されている。
すなわち、禁止時間帯用の省エネ度基準値演算処理では、禁止時間帯に熱電併給装置３の運転を禁止させるので、禁止時間帯を除外した状態で省エネ度基準値を求めるようにしている。
説明を加えると、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返していく場合に、禁止時間帯に相当する単位時間を除外した状態で、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返して、省エネ度基準値を求める。
【００６９】
例えば、現時点が１２時であり、禁止時間帯が２１時〜２４時に設定されている場合を例に挙げて説明すると、図５において、禁止時間帯に相当する単位時間が、９時間先〜１２時間先までの３つの単位時間となる。
したがって、９時間先〜〜１２時間先以外で、単位時間の予測貯湯量を足し合わせる状態で、その足し合わせた予測貯湯量が必要貯湯量に達するまで、１２個分の単位時間のうち、予測省エネ度の数値が高いものから選択していくようにしている。
そして、図５に示すものでは、３時間先から４時間先までの単位時間を選択したときに、足し合わせた予測貯湯量が７．３ｋＷに達するので、３時間先から４時間先までの単位時間の予測省エネ度を省エネ度基準値として設定し、省エネ度基準値が１０２となる。
【００７０】
前記運転可否判別処理について説明を加えると、現在要求されている現電力負荷、予測給湯熱負荷から求められる現在要求されている現給湯熱負荷、および、現在要求されている現端末熱負荷から、上記の〔数３〕により、現省エネ度を求めて、その現省エネ度が省エネ度基準値よりも上回ると、熱電併給装置３の運転が可と判別し、現省エネ度が省エネ度基準値以下であると、熱電併給装置３の運転が不可と判別するようにしている。
【００７１】
次に、手動運転における運転制御部７による熱電併給装置３の運転の制御について説明を加える。
前記運転制御部７は、発電スイッチ３４にて運転開始が指令されると、熱電併給装置３を運転させ、発電スイッチ３４にて運転停止が指令されると、熱電併給装置３の運転を停止させるように構成されている。
【００７２】
前記運転制御部７による貯湯運転および熱媒供給運転の動作について説明を加える。
前記貯湯運転は、熱電併給装置３の運転中で冷却水循環ポンプ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ができる状態で行われる。
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、その湯水を排熱式熱交換器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ようにしている。
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。
【００７３】
前記熱媒供給運転は、図外の暖房スイッチによる熱消費端末５の運転開始および運転停止の指令に基づいて行われ、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、その加熱された湯水を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２７と断続弁３４の開度を調整するようにしている。
【００７４】
前記湯水循環路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。
【００７５】
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。
【００７６】
前記運転制御部７の制御動作について、図６のフローチャートに基づいて説明を加える。
まず、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されていれば、熱電併給装置３を運転停止状態に維持する（ステップ１，２）。
発電スイッチ３４にて不在であることが指令されていなければ、モード選択スイッチ３３にて手動運転モードが指令されると、手動運転を行い、モード選択スイッチ３３にて自動運転モードが指令されると、自動運転を行う（ステップ３〜５）。
【００７７】
そして、自動運転中に、発電スイッチ３４にて１日の運転終了が指令されると、熱電併給装置３および補助加熱手段Ｍの運転を強制停止させ、その強制停止させた状態から自動復帰用設定時間（例えば、１時間）が経過するまで、熱電併給装置３および補助加熱手段Ｍの運転を強制停止させる（ステップ６〜８）。
また、熱電併給装置３および補助加熱手段Ｍの運転を強制停止させた状態から自動復帰用設定時間（例えば、１時間）が経過すると、自動運転を復帰させるように構成されている。
【００７８】
ちなみに、手動運転中に、モード選択スイッチ３３にて手動運転モードが指令されると、割り込み処理として、手動運転を停止して、自動運転を行い、逆に、自動運転中に、モード選択スイッチ３３にて自動運転モードが指令されると、割り込み処理として、自動運転を停止して、手動運転を行うように構成されている。
【００７９】
前記自動運転での運転制御部７の制御動作について、データ更新処理および予測負荷演算処理を行っている状態で、図７のフローチャートに基づいて説明を加える。
【００８０】
まず、現時点から基準値用時間先までの間に、リモコンＲにて設定された禁止時間帯が含まれない場合には、禁止時間帯以外用の省エネ度基準値演算処理を行い、現時点から基準値用時間先までの間に、リモコンＲにて設定された禁止時間帯が含まれる場合には、禁止時間帯用の省エネ度基準値演算処理を行う（ステップ１１〜１３）。
そして、現時点が禁止時間帯であれば、熱電併給装置３の運転を停止させた状態に維持する（ステップ１４〜１５）。
【００８１】
現時点が禁止時間帯でなければ、運転可否判別処理を行い、運転可否判別処理において熱電併給装置３の運転が可と判別されると、熱電併給装置３を運転させる（ステップ１４，１６，１７，１８）。
【００９７】
〔別実施形態〕
（１）上記第１実施形態では、発電スイッチ３４にて不在であることを指令するように構成されているが、この構成に代えて、例えば、リモコンＲにより不在となる期間を設定するように構成してもよく、この場合には、不在指令手段がリモコンＲにて構成される。
【００９８】
（２）上記第１実施形態では、運転制御部７は、不在となる期間の長さとは無関係に、不在が解除されたのち、データ更新処理を行うように構成されているが、例えば、運転制御部７は、不在となる期間が設定期間未満である場合には、不在が解除されたのち、通常のデータ更新処理を行い、不在となる期間が設定期間以上である場合には、不在が解除されたのち、不在後用のデータ更新処理を行うように構成してもよい。
【００９９】
説明を加えると、不在を指令してから不在を解除するまでの期間が長くなると、その間に季節が変わり、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、時系列的な端末熱負荷が、不在を解除した季節に合わなくなっていることがある。
したがって、例えば、運転制御部７は、不在となる期間が設定期間以上である場合には、不在後用のデータ更新処理として、時系列的な過去負荷データに補正係数を乗じることにより新しい時系列的な過去負荷データを求めて、その求めた新しい時系列的な過去負荷データを記憶して、時系列的な過去負荷データを更新するように構成してもよい。
【０１００】
（３）上記第１実施形態では、使用者の操作によって、運転用時間帯であっても、熱電併給装置３を運転させない構成として、リモコンＲにて禁止時間帯を設定し、運転制御部７が、運転用時間帯であっても、リモコンＲにて設定された禁止時間帯内であると、熱電併給装置３の運転を禁止させる構成と、発電スイッチ３４にて不在であることを指令し、運転制御部７が、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されている場合には、熱電併給装置３を運転停止状態に維持させる構成と、発電スイッチ３４にて１日の運転終了を指令し、運転制御部７が、発電スイッチ３４にて１日の運転終了が指令された場合には、運転用時間帯であっても、熱電併給装置３の運転を停止させる構成の３つの構成を採用した場合を例示したが、上述の３つの構成のうちから、適宜選択したひとつまたは２つを採用して実施することも可能である。
【０１０１】
例えば、リモコンＲにて禁止時間帯を設定し、運転制御部７が、運転用時間帯であっても、リモコンＲにて設定された禁止時間帯内であると、熱電併給装置３の運転を禁止させる構成のみを採用したり、あるいは、リモコンＲにて禁止時間帯を設定し、運転制御部７が、運転用時間帯であっても、リモコンＲにて設定された禁止時間帯内であると、熱電併給装置３の運転を禁止させる構成と、発電スイッチ３４にて不在であることを指令し、運転制御部７が、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されている場合には、熱電併給装置３を運転停止状態に維持させる構成とを採用して実施することが可能である。
【０１０４】
（４）上記第１実施形態では、発電スイッチ３４にて不在指令手段と運転終了指令手段とを兼用するようにしているが、不在であることを指令する人為操作式のスイッチと設定期間内での運転終了を指令する人為操作式のスイッチとを設けて実施することも可能である。
【０１０５】
（５）上記第１実施形態では、自動運転モードと手動運転モードとを備えているが、自動運転モードのみまたは手動運転モードのみを備えて実施することも可能である。
【０１０６】
（６）上記第１実施形態では、運転制御部７が、運転用時間帯において、運転継続時間が設定時間未満である場合には、運転継続時間が設定時間以上となるまで熱電併給装置３の運転を継続させるように構成されているが、運転用時間帯において、運転継続時間が設定時間未満であっても、貯湯タンク４内の貯湯量が満杯となると、熱電併給装置３の運転を停止させるように構成して実施することも可能である。
【０１０７】
（７）上記第１実施形態では、運転制御部７が、データ更新処理、予測負荷演算処理、省エネ度基準値演算処理、運転可否判別処理を行うことにより、予測電力負荷および予測熱負荷に基づいて、運転用時間帯を設定するようにしているが、運転用時間帯を設定する構成については適宜変更が可能である。
また、省エネ度を求める際に用いられる式については、上記〔数３〕に代えて、下記〔数７〕を用いて省エネ度を求めてもよく、適宜変更が可能である。
【０１０８】
【数７】
省エネ度Ｐ＝ＧΔｔ／｛（ＧΔｔ×μＥ／μＣＰ）＋ＧΔｔ×μＨ×（１−ＨＬｏｓｓ）｝
ただし、Ｇは、負荷の負荷量であり、Δｔは、熱電併給装置３を運転させる時間であり、μＥは、発電効率であり、μＣＰは、火力発電所など、電力供給会社から供給を受ける場合の発電効率であり、μＨは、排熱率であり、ＨＬｏｓｓは、貯湯タンク４に溜めた熱が利用されるまでの放熱ロスである。
ちなみに、μＥの発電効率については、熱電併給装置３の余剰電力を電気ヒータ１４にて熱に変換する場合は、余剰電力を引いた実質の発電効率とし、μＨの排熱率については、熱電併給装置３の余剰電力を電気ヒータ１４にて熱に変換する場合は、余剰電力分を加えた実質の排熱率とする。
【０１０９】
（８）上記第１実施形態では、電気ヒータ１４がガスエンジン１の冷却水を加熱するように構成されているが、電気ヒータ１４にて貯湯タンク４内の湯水を加熱するように構成して実施することも可能である。
【０１１０】
（９）上記第１実施形態では、熱電併給装置３として、ガスエンジン１によって発電装置２を駆動するものを例示したが、例えば、熱電併給装置として燃料電池を適応することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】コージェネレーションシステムの概略構成図
【図２】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
【図３】データ更新処理における説明図
【図４】１日分の時系列的な予測負荷を示すグラフ
【図５】第１実施形態における省エネ度基準値演算処理の説明図
【図６】制御動作を示すフローチャート
【図７】自動運転モードにおける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
５ 熱消費端末
７ 運転制御手段
２０ 熱媒循環路
２１ 熱媒循環手段
３４ 不在指令手段
Ｎ 排熱式加熱手段
Ｍ 補助加熱手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力と熱を発生する熱電併給装置と、熱媒循環路を通して熱媒を熱消費端末に循環供給させる熱媒循環手段と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンク内の湯水および前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する排熱式加熱手段と、前記貯湯タンク内に湯水が貯湯されていないときに湯水を加熱するおよび前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する補助加熱手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段は、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、前記熱消費端末における時系列的な端末熱負荷を管理して、その管理している情報に基づいて、前記熱電併給装置の運転により省エネルギーを実現可能な運転用時間帯を設定し、その運転用時間帯に前記熱電併給装置を運転させ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に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記のようなコージェネレーションシステムは、熱電併給装置が、ガスエンジンと発電機とを組み合わせたものや燃料電池などから構成され、熱電併給装置を運転させるとともに、排熱式加熱手段を作動させることにより、熱電併給装置にて発生する熱を利用して、貯湯タンク内への湯水の貯湯や、床暖房装置や浴室暖房装置などの熱消費端末への熱媒の供給を行い、補助加熱手段を作動させることにより、貯湯タンク内への湯水の貯湯や熱消費端末への熱媒の供給を行うようにしているものである。
【０００３】
そして、従来では、例えば、１日を設定周期として、その設定周期内での時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、時系列的な端末熱負荷を管理して、その管理している情報に基づいて、熱電併給装置の運転により省エネルギーを実現可能な運転用時間帯を設定し、その運転用時間帯に熱電併給装置を運転させるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３８９０２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のコージェネレーションシステムでは、運転制御手段が、省エネルギーを実現可能であると設定した運転用時間帯に熱電併給装置を運転させるので、熱電併給装置を運転させる時間帯および運転させない時間帯が予測により設定されている。
しかしながら、実際に使用者が熱電併給装置を運転させたい時間帯および運転させたくない時間帯と、予測により設定された熱電併給装置を運転させる時間帯および運転させない時間帯とは必ずしも一致するものではなく、異なる場合もある。
そして、実際に使用者が熱電併給装置を運転させたい時間帯および運転させたくない時間帯と、予測により設定された熱電併給装置を運転させる時間帯および運転させない時間帯とが異なると、使用者の意図に沿った状態で熱電併給装置を運転できない虞があった。
【０００６】
例えば、深夜には騒音の問題が生じるので、使用者は深夜に熱電併給装置を運転させたくなくても、深夜に給湯や暖房の使用があると、深夜にも運転用時間帯が設定され、深夜に熱電併給装置を運転させることがある。
また、使用者が旅行などにより不在中であっても、運転用時間帯が設定されると、給湯や暖房の予定がないにもかかわらず、熱電併給装置にて熱を発生することになり、熱電併給装置を無駄に運転させてしまうことになる。
さらに、給湯や暖房の使用形態は、設定期間としての１日内でいつも同じというわけでなく、給湯や暖房をいつもよりも早い時間帯に終了すると、給湯や暖房の１日の使用が終了したあとに、運転用時間帯が設定され、給湯や暖房の予定がないにもかかわらず、熱電併給装置にて熱を発生することになり、熱電併給装置を無駄に運転させてしまうことになる。
【０００７】
本発明は、かかる点に着目してなされたものであり、その目的は、使用者の意図に沿った状態で熱電併給装置を運転させることができるコージェネレーションシステムを提供する点にある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明によれば、電力と熱を発生する熱電併給装置と、熱媒循環路を通して熱媒を熱消費端末に循環供給させる熱媒循環手段と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンク内の湯水および前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する排熱式加熱手段と、前記貯湯タンク内に湯水が貯湯されていないときに湯水を加熱するおよび前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する補助加熱手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段は、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、前記熱消費端末における時系列的な端末熱負荷を管理して、その管理している情報に基づいて、前記熱電併給装置の運転により省エネルギーを実現可能な運転用時間帯を設定し、その運転用時間帯に前記熱電併給装置を運転させ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において、
不在であることを指令する不在指令手段が設けられ、前記運転制御手段は、前記不在指令手段にて不在であることが指令されている場合には、前記熱電併給装置を運転停止状態に維持し、前記不在指令手段にて不在であることが指令されていない場合には、前記運転用時間帯に前記熱電併給装置を運転させるように構成され、
単位時間当たりの実電力負荷を計測する電力負荷計測手段、単位時間当たりの実給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段、および、単位時間当たりの実端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段が設けられ、
前記運転制御手段は、前記不在指令手段にて不在であることが指令されている場合及び不在であることの指令が解除された日についての、前記電力負荷計測手段にて計測される実電力負荷、前記給湯熱負荷計測手段にて計測される実給湯熱負荷、および、前記端末熱負荷計測手段にて計測される実端末熱負荷を除外して、前記電力負荷計測手段にて計測される実電力負荷、前記給湯熱負荷計測手段にて計測される実給湯熱負荷、および、前記端末熱負荷計測手段にて計測される実端末熱負荷に基づいて、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、時系列的な端末熱負荷を管理するように構成されている。
【００１３】
すなわち、使用者は、外出して不在となることを不在指令手段にて指令することができることになり、その使用者による指令によって、不在により、今後、電力、給湯、暖房を使用する予定がないことを指令することができることになる。
そして、運転制御手段は、不在指令手段にて不在であることが指令されている場合には、熱電併給装置を運転停止状態に維持するので、今後、電力、給湯、暖房を使用する予定がない場合には、熱電併給装置を運転停止状態に維持させて、無駄に熱電併給装置を運転させることを阻止できることになる。
【００１４】
したがって、使用者の不在により、電力、給湯、暖房を使用する予定がない場合には、熱電併給装置を運転停止状態に維持させることができることとなって、使用者の意図に沿った状態で熱電併給装置を運転させ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。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明にかかるコージェネレーションシステムについて図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
このコージェネレーションシステムは、図１および図２に示すように、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。
【００２９】
前記熱電併給装置３は、定格出力にて電力と熱を発生するように構成され、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。
【００３０】
前記商業用電力供給ライン１０には、商用系統９からの電力を計測する電力負荷計測手段１３が設けられ、運転制御部７は、電力負荷計測手段１３による計測値とインバータ８の出力から電力負荷１１の負荷電力を計測するように構成されている。
また、運転制御部７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。
【００３１】
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。
【００３２】
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貯湯タンク４、湯水循環路１８を通して貯湯タンク４内の湯水など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。
【００３３】
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循環路１５の冷却水を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、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。
【００３４】
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装置などの暖房端末にて構成されている。
【００３５】
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の順に、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。
【００３６】
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での端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段３２も設けられている。
【００３７】
前記運転制御部７に各種の指令を与えるリモコンＲが設けられ、そのリモコンＲには、自動運転を行う自動運転モードと手動運転を行う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発電スイッチ３４などが設けられている。
ちなみに、リモコンＲにおけるモード選択スイッチ３３、発電スイッチ３４は、照光式のスイッチであり、使用者は、点灯か消灯かによって、現在の状態を認識できるように構成されている。
【００３８】
そして、リモコンＲは、熱電併給装置３の運転を禁止させる禁止時間帯を設定可能に構成され、発電スイッチ３４によって、不在であることを指令したり、設定期間内での運転終了を指令可能に構成されている。
説明を加えると、発電スイッチ３４を設定時間（例えば、３秒間）継続して押し操作することにより、不在であることを指令するように構成され、自動運転モード中に、発電スイッチ３４にて熱電併給装置３の運転停止を指令することにより、例えば、設定期間としての１日での運転終了を指令するように構成されている。
そして、禁止時間帯設定手段が、リモコンＲにて構成され、不在指令手段が、発電スイッチ３４にて構成され、運転終了指令手段も、発電スイッチ３４にて兼用するように構成されている。
また、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されている場合に、発電スイッチ３４が押し操作されるなど、リモコンＲに何らかの操作が行われると、不在であることの指令を解除するようにしている。
【００３９】
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、熱媒用循環ポンプ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、図外の暖房スイッチの指令により熱消費端末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。
【００４０】
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。
【００４１】
まず、自動運転における運転制御部７による熱電併給装置３の運転の制御について説明を加える。
前記運転制御部７は、実際の使用状況に基づいて、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、熱消費端末５における時系列的な端末熱負荷を管理して、それに併せて、現在要求されている現電力負荷、予測給湯熱負荷から求められる現在要求されている現給湯熱負荷、および、現在要求されている現端末熱負荷を管理するように構成されている。
前記運転制御部７は、設定期間としての１日分の時系列的な過去負荷データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するデータ更新処理を行い、日付が変わるごとに、記憶されている１日分の時系列的な過去負荷データから、その日１日分の時系列的な予測負荷データを求める予測負荷演算処理を行うように構成されている。
そして、運転制御部７は、その日１日分の時系列的な予測負荷データを求めた状態で、例えば、数秒間隔で、時系列的な予測負荷データから、熱電併給装置３を運転させるか否かの基準となる省エネ度基準値を求める省エネ度基準値演算処理を行うとともに、その省エネ度基準値演算処理にて求められた省エネ度基準値よりも現時点での実省エネ度が上回っているか否かによって、熱電併給装置３の運転の可否を判別する運転可否判別処理を行うように構成されている。
【００４２】
このようにして、運転制御部７は、運転可否判別処理において、熱電併給装置３の運転が可と判別されると、現時点から、例えば、１時間先までを運転用時間帯と設定して、その運転用時間帯に熱電併給装置３を運転させ、熱電併給装置３の運転が不可と判別されると、熱電併給装置３の運転を停止させるように構成されている。
【００４３】
前記運転制御部７は、上述の如く、基本的には、運転用時間帯に熱電併給装置３を運転させるようにしているが、使用者の操作によって、運転用時間帯であっても、熱電併給装置３を運転させない場合もあるので、その場合について説明を加える。
前記運転制御部７は、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されている場合には、熱電併給装置３を運転停止状態に維持し、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されていない場合には、運転用時間帯に熱電併給装置３を運転させるように構成されている。
また、運転制御部７は、運転用時間帯であっても、リモコンＲにて設定された禁止時間帯内であると、熱電併給装置３の運転を禁止させるように構成されている。
さらに、運転制御部７は、発電スイッチ３４にて１日の運転終了が指令された場合には、運転用時間帯であっても、熱電併給装置３の運転を停止させ、発電スイッチ３４にて１日の運転終了がまだ指令されていない場合には、運転用時間帯に熱電併給装置３を運転させるように構成されている。
【００４４】
前記データ更新処理について説明を加えると、１日のうちのどの時間帯にどれだけの電力負荷、熱負荷としての給湯熱負荷と端末熱負荷があったかの１日分の時系列的な過去負荷データを曜日と対応付ける状態で更新して記憶するように構成されている。
【００４５】
まず、時系列的な過去負荷データについて説明すると、時系列的な過去負荷データは、時系列的な電力負荷データ、時系列的な給湯熱負荷データ、時系列的な端末熱負荷データの３種類の時系列的な負荷データからなり、図３に示すように、１日分の時系列的な過去負荷データが日曜日から土曜日までの曜日ごとに区分けした状態で記憶するように構成されている。
そして、１日分の時系列的な過去負荷データは、２４時間のうち１時間を単位時間として、単位時間当たりの電力負荷データの２４個、単位時間当たりの給湯熱負荷データの２４個、および、単位時間当たりの端末熱負荷データの２４個から構成されている。
【００４６】
上述のような過去負荷データを更新する構成について説明を加えると、実際の使用状況から、単位時間当たりの実電力負荷、実給湯熱負荷、および、実端末熱負荷の夫々を、電力負荷計測手段１３、給湯熱負荷計測手段３１、および、端末熱負荷計測手段３２にて計測し、その計測した実電力負荷、実給湯熱負荷、および、実端末熱負荷を記憶する状態で１日分の時系列的な実負荷データを曜日と対応付けて記憶させる。
そして、１日分の時系列的な実負荷データが１週間分記憶されると、曜日ごとに、時系列的な過去負荷データと時系列的な実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、新しい時系列的な過去負荷データを求めて、その求めた新しい時系列的な過去負荷データを記憶して、時系列的な過去負荷データを更新するように構成されている。
【００４７】
日曜日を例に挙げて具体的に説明すると、図３に示すように、時系列的な過去負荷データのうち日曜日に対応する時系列的な過去負荷データＤ１ｍと、時系列的な実負荷データのうち日曜日に対応する時系列的な実負荷データＡ１とから、下記の〔数１〕により、日曜日に対応する新しい時系列的な過去負荷データＤ１（ｍ＋１）が求められ、その求められた時系列的な過去負荷データＤ１（ｍ＋１）を記憶する。
なお、下記の〔数１〕において、Ｄ１ｍを、日曜日に対応する時系列的な過去負荷データとし、Ａ１を、日曜日に対応する時系列的な実負荷データとし、Ｋは、０．７５の定数であり、Ｄ１（ｍ＋１）を、新しい時系列的な過去負荷データとする。
【００４８】
【数１】
Ｄ１（ｍ＋１）＝（Ｄ１ｍ×Ｋ）＋｛Ａ１×（１−Ｋ）｝
【００４９】
ちなみに、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されている場合には、電力、給湯、暖房が行われないので、発電スイッチ３４にて不在が指令されている場合には、時系列的な実電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、時系列的な端末熱負荷を計測せずに、その実負荷データをデータ更新処理の対象から除外するようにしている。
また、不在であることの指令が解除された日については、その１日分の実負荷データを得られないので、この不在であることの指令が解除された日の実負荷データもデータ更新処理の対象から除外するようにしている。
【００５０】
前記予測負荷演算処理について説明を加えると、０時になるなど日付が変わるごとに実行され、その日のどの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、端末熱負荷が予測されているかの１日分の時系列的な予測負荷データを求めるように構成されている。
すなわち、曜日ごとの７つの過去負荷データのうち、その日の曜日に対応する過去負荷データと前日の実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、どの時間帯にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、端末熱負荷が予測されているかのその日１日分の時系列的な予測負荷データを求めるように構成されている。
【００５１】
月曜日１日分の予測負荷データを求める場合を例に挙げて具体的に説明すると、図３に示すように、曜日ごとの７つの過去負荷データＤ１ｍ〜Ｄ７ｍと曜日ごとの７つの実負荷データＡ１〜Ａ７とが記憶されているので、月曜日に対応する過去負荷データＤ２ｍと、前日の日曜日に対応する実負荷データＡ１とから、下記の〔数２〕により、月曜日の１日分の時系列的な予測負荷データＢを求める。
そして、１日分の予測負荷データＢは、図４に示すように、１日分の時系列的な予測電力負荷データ、１日分の時系列的な予測給湯熱負荷データ、１日分の時系列的な予測端末熱負荷データからなり、図４の（イ）は、１日分の時系列的な予測電力負荷を示しており、図４の（ハ）は、１日分の時系列的な予測給湯熱負荷を示しており、図４の（ロ）は、１日分の時系列的な予測端末熱負荷を示している。
【００５２】
【数２】
Ｂ＝（Ｄ２ｍ×Ｑ）＋｛Ａ１×（１−Ｑ）｝
【００５３】
前記省エネ度基準値演算処理について説明を加えると、時系列的な予測給湯熱負荷データを用いて、現時点から基準値用時間先までの間に必要となる貯湯必要量を賄えるように熱電併給装置３を運転させた場合に、熱電併給装置３を運転させることによって省エネルギー化を実現できる省エネ度基準値を求めるように構成されている。
【００５４】
例えば、単位時間を１時間とし、基準値用時間を１２時間として説明を加えると、まず、時系列的な予測負荷データによる予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測端末熱負荷から、下記の〔数３〕により、図５に示すように、熱電併給装置３を運転させた場合の予測省エネ度を１時間ごとに１２時間先までの１２個分を求めるとともに、熱電併給装置３を運転させた場合に貯湯タンク３に貯湯することができる予測貯湯量を１時間ごとに１２時間先までの１２個分を求める。
【００５５】
具体的に説明を加えると、現時点が０時であると、０時から１時まで熱電併給装置３を運転させた場合の予測省エネ度については、０時から１時までの予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測端末熱負荷から、下記の〔数３〕により求められ、０時から１時まで熱電併給装置３を運転させた場合の予測貯湯量についても、０時から１時までの予測電力負荷、予測給湯熱負荷、および、予測端末熱負荷から求められる。
このようにして、現時点が０時である場合には、１時間ごとの予測省エネ度と予測貯湯量とを１２時までの１２個分求めるようにしている。
【００５６】
【数３】
省エネ度Ｐ＝｛（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／熱電併給装置３の必要エネルギー｝×１００
【００５７】
ただし、ＥＫ１は、有効発電出力Ｅ１を変数とする関数であり、ＥＫ２は、Ｅ２を変数とする関数であり、ＥＫ３は、Ｅ３を変数とする関数であり、
（熱電併給装置３を１時間稼動させたときに必要な都市ガス使用量を０．４３３ｍ3とする）
単位電力発電必要エネルギー：２．８ｋＷ
バーナ効率（暖房時）：０．８
バーナ効率（給湯時）：０．９
【００５８】
また、有効発電出力Ｅ１、有効暖房熱出力Ｅ２、有効貯湯熱出力Ｅ３の夫々は、下記の〔数４〕〜〔数６〕により求められる。
【００５９】
【数４】
Ｅ１＝電力負荷１１での消費電力＝熱電併給装置３の発電電力−（電気ヒータ１４の消費電力＋各種補機の消費電力）
ちなみに、各種補機とは、このコージェネレーションシステムで固有に補助的に用いられる装置や機械であり、冷却水循環ポンプ１７や湯水循環ポンプ１９などがこれに該当する。
【００６０】
【数５】
Ｅ２＝熱消費端末５での消費熱量
【００６１】
【数６】
Ｅ３＝（熱電併給装置３にて発生する熱量＋電気ヒータ１４の回収熱量−有効暖房熱出力Ｅ２）−放熱ロス
ただし、電気ヒータ１４の回収熱量＝電気ヒータ１４の消費電力×ヒータの熱効率とする。
【００６２】
そして、図５に示すように、１時間ごとの予測省エネ度および予測貯湯量を１２個分求めた状態において、まず、時系列的な予測給湯熱負荷データから１２時間先までに必要とされている予測必要貯湯量を求め、その予測必要貯湯量から現時点での貯湯タンク４内の貯湯量を引いて、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量を求める。
例えば、予測給湯熱負荷データから１２時間後に９．８ｋＷの給湯熱負荷が予測されていて、現時点での貯湯タンク４内の貯湯量が２．５ｋＷである場合には、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量は７．３ｋＷとなる。
【００６３】
そして、単位時間の予測貯湯量を足し合わせる状態で、その足し合わせた予測貯湯量が必要貯湯量に達するまで、１２個分の単位時間のうち、予測省エネ度の数値が高いものから選択していくようにしている。
【００６４】
説明を加えると、例えば、上述の如く、必要貯湯量が７．３ｋＷである場合には、図５に示すように、まず、予測省エネ度の一番高い７時間先から８時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせる。
次に予測省エネ度の高い６時間先から７時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が１．１ｋＷとなる。
また次に予測省エネ度の高い５時間先から６時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が４．０ｋＷとなる。
【００６５】
このようにして、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返していくと、図５に示すように、８時間先から９時間先までの単位時間を選択したときに、足し合わせた予測貯湯量が７．３ｋＷに達する。
そうすると、８時間先から９時間先までの単位時間の省エネ度を省エネ度基準値として設定し、図５に示すものでは、省エネ度基準値が１０６となる。
【００６６】
この省エネ基準値演算処理では、現時点から基準値用時間先までの間に、リモコンＲにて設定された禁止時間帯を含まない場合と含む場合とでは、省エネ度基準値の求める構成が多少異なるので、その点について説明を加える。
【００６７】
現時点から基準値用時間先までの間に、リモコンＲにて設定された禁止時間帯を含まない場合には、禁止時間帯以外用の省エネ度基準値演算処理を行うように構成されている。
すなわち、禁止時間帯以外用の省エネ度基準値演算処理では、現時点から基準値用時間先までの間のどの単位時間でも、熱電併給装置３を運転させることは可能である。
したがって、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返していく場合に、現時点から基準値用時間先までの間、どの単位時間でも選択することができるので、図５において、上述の説明の如く、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返して、省エネ度基準値を１０６と求める。
【００６８】
現時点から基準値用時間先までの間に、リモコンＲにて設定された禁止時間帯を含む場合には、禁止時間帯用の省エネ度基準値演算処理を行うように構成されている。
すなわち、禁止時間帯用の省エネ度基準値演算処理では、禁止時間帯に熱電併給装置３の運転を禁止させるので、禁止時間帯を除外した状態で省エネ度基準値を求めるようにしている。
説明を加えると、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返していく場合に、禁止時間帯に相当する単位時間を除外した状態で、予測省エネ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返して、省エネ度基準値を求める。
【００６９】
例えば、現時点が１２時であり、禁止時間帯が２１時〜２４時に設定されている場合を例に挙げて説明すると、図５において、禁止時間帯に相当する単位時間が、９時間先〜１２時間先までの３つの単位時間となる。
したがって、９時間先〜〜１２時間先以外で、単位時間の予測貯湯量を足し合わせる状態で、その足し合わせた予測貯湯量が必要貯湯量に達するまで、１２個分の単位時間のうち、予測省エネ度の数値が高いものから選択していくようにしている。
そして、図５に示すものでは、３時間先から４時間先までの単位時間を選択したときに、足し合わせた予測貯湯量が７．３ｋＷに達するので、３時間先から４時間先までの単位時間の予測省エネ度を省エネ度基準値として設定し、省エネ度基準値が１０２となる。
【００７０】
前記運転可否判別処理について説明を加えると、現在要求されている現電力負荷、予測給湯熱負荷から求められる現在要求されている現給湯熱負荷、および、現在要求されている現端末熱負荷から、上記の〔数３〕により、現省エネ度を求めて、その現省エネ度が省エネ度基準値よりも上回ると、熱電併給装置３の運転が可と判別し、現省エネ度が省エネ度基準値以下であると、熱電併給装置３の運転が不可と判別するようにしている。
【００７１】
次に、手動運転における運転制御部７による熱電併給装置３の運転の制御について説明を加える。
前記運転制御部７は、発電スイッチ３４にて運転開始が指令されると、熱電併給装置３を運転させ、発電スイッチ３４にて運転停止が指令されると、熱電併給装置３の運転を停止させるように構成されている。
【００７２】
前記運転制御部７による貯湯運転および熱媒供給運転の動作について説明を加える。
前記貯湯運転は、熱電併給装置３の運転中で冷却水循環ポンプ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ができる状態で行われる。
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、その湯水を排熱式熱交換器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ようにしている。
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。
【００７３】
前記熱媒供給運転は、図外の暖房スイッチによる熱消費端末５の運転開始および運転停止の指令に基づいて行われ、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、その加熱された湯水を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２７と断続弁３４の開度を調整するようにしている。
【００７４】
前記湯水循環路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。
【００７５】
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。
【００７６】
前記運転制御部７の制御動作について、図６のフローチャートに基づいて説明を加える。
まず、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されていれば、熱電併給装置３を運転停止状態に維持する（ステップ１，２）。
発電スイッチ３４にて不在であることが指令されていなければ、モード選択スイッチ３３にて手動運転モードが指令されると、手動運転を行い、モード選択スイッチ３３にて自動運転モードが指令されると、自動運転を行う（ステップ３〜５）。
【００７７】
そして、自動運転中に、発電スイッチ３４にて１日の運転終了が指令されると、熱電併給装置３および補助加熱手段Ｍの運転を強制停止させ、その強制停止させた状態から自動復帰用設定時間（例えば、１時間）が経過するまで、熱電併給装置３および補助加熱手段Ｍの運転を強制停止させる（ステップ６〜８）。
また、熱電併給装置３および補助加熱手段Ｍの運転を強制停止させた状態から自動復帰用設定時間（例えば、１時間）が経過すると、自動運転を復帰させるように構成されている。
【００７８】
ちなみに、手動運転中に、モード選択スイッチ３３にて手動運転モードが指令されると、割り込み処理として、手動運転を停止して、自動運転を行い、逆に、自動運転中に、モード選択スイッチ３３にて自動運転モードが指令されると、割り込み処理として、自動運転を停止して、手動運転を行うように構成されている。
【００７９】
前記自動運転での運転制御部７の制御動作について、データ更新処理および予測負荷演算処理を行っている状態で、図７のフローチャートに基づいて説明を加える。
【００８０】
まず、現時点から基準値用時間先までの間に、リモコンＲにて設定された禁止時間帯が含まれない場合には、禁止時間帯以外用の省エネ度基準値演算処理を行い、現時点から基準値用時間先までの間に、リモコンＲにて設定された禁止時間帯が含まれる場合には、禁止時間帯用の省エネ度基準値演算処理を行う（ステップ１１〜１３）。
そして、現時点が禁止時間帯であれば、熱電併給装置３の運転を停止させた状態に維持する（ステップ１４〜１５）。
【００８１】
現時点が禁止時間帯でなければ、運転可否判別処理を行い、運転可否判別処理において熱電併給装置３の運転が可と判別されると、熱電併給装置３を運転させる（ステップ１４，１６，１７，１８）。
【００９７】
〔別実施形態〕
（１）上記第１実施形態では、発電スイッチ３４にて不在であることを指令するように構成されているが、この構成に代えて、例えば、リモコンＲにより不在となる期間を設定するように構成してもよく、この場合には、不在指令手段がリモコンＲにて構成される。
【００９８】
（２）上記第１実施形態では、運転制御部７は、不在となる期間の長さとは無関係に、不在が解除されたのち、データ更新処理を行うように構成されているが、例えば、運転制御部７は、不在となる期間が設定期間未満である場合には、不在が解除されたのち、通常のデータ更新処理を行い、不在となる期間が設定期間以上である場合には、不在が解除されたのち、不在後用のデータ更新処理を行うように構成してもよい。
【００９９】
説明を加えると、不在を指令してから不在を解除するまでの期間が長くなると、その間に季節が変わり、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、時系列的な端末熱負荷が、不在を解除した季節に合わなくなっていることがある。
したがって、例えば、運転制御部７は、不在となる期間が設定期間以上である場合には、不在後用のデータ更新処理として、時系列的な過去負荷データに補正係数を乗じることにより新しい時系列的な過去負荷データを求めて、その求めた新しい時系列的な過去負荷データを記憶して、時系列的な過去負荷データを更新するように構成してもよい。
【０１００】
（３）上記第１実施形態では、使用者の操作によって、運転用時間帯であっても、熱電併給装置３を運転させない構成として、リモコンＲにて禁止時間帯を設定し、運転制御部７が、運転用時間帯であっても、リモコンＲにて設定された禁止時間帯内であると、熱電併給装置３の運転を禁止させる構成と、発電スイッチ３４にて不在であることを指令し、運転制御部７が、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されている場合には、熱電併給装置３を運転停止状態に維持させる構成と、発電スイッチ３４にて１日の運転終了を指令し、運転制御部７が、発電スイッチ３４にて１日の運転終了が指令された場合には、運転用時間帯であっても、熱電併給装置３の運転を停止させる構成の３つの構成を採用した場合を例示したが、上述の３つの構成のうちから、適宜選択したひとつまたは２つを採用して実施することも可能である。
【０１０１】
例えば、リモコンＲにて禁止時間帯を設定し、運転制御部７が、運転用時間帯であっても、リモコンＲにて設定された禁止時間帯内であると、熱電併給装置３の運転を禁止させる構成のみを採用したり、あるいは、リモコンＲにて禁止時間帯を設定し、運転制御部７が、運転用時間帯であっても、リモコンＲにて設定された禁止時間帯内であると、熱電併給装置３の運転を禁止させる構成と、発電スイッチ３４にて不在であることを指令し、運転制御部７が、発電スイッチ３４にて不在であることが指令されている場合には、熱電併給装置３を運転停止状態に維持させる構成とを採用して実施することが可能である。
【０１０４】
（４）上記第１実施形態では、発電スイッチ３４にて不在指令手段と運転終了指令手段とを兼用するようにしているが、不在であることを指令する人為操作式のスイッチと設定期間内での運転終了を指令する人為操作式のスイッチとを設けて実施することも可能である。
【０１０５】
（５）上記第１実施形態では、自動運転モードと手動運転モードとを備えているが、自動運転モードのみまたは手動運転モードのみを備えて実施することも可能である。
【０１０６】
（６）上記第１実施形態では、運転制御部７が、運転用時間帯において、運転継続時間が設定時間未満である場合には、運転継続時間が設定時間以上となるまで熱電併給装置３の運転を継続させるように構成されているが、運転用時間帯において、運転継続時間が設定時間未満であっても、貯湯タンク４内の貯湯量が満杯となると、熱電併給装置３の運転を停止させるように構成して実施することも可能である。
【０１０７】
（７）上記第１実施形態では、運転制御部７が、データ更新処理、予測負荷演算処理、省エネ度基準値演算処理、運転可否判別処理を行うことにより、予測電力負荷および予測熱負荷に基づいて、運転用時間帯を設定するようにしているが、運転用時間帯を設定する構成については適宜変更が可能である。
また、省エネ度を求める際に用いられる式については、上記〔数３〕に代えて、下記〔数７〕を用いて省エネ度を求めてもよく、適宜変更が可能である。
【０１０８】
【数７】
省エネ度Ｐ＝ＧΔｔ／｛（ＧΔｔ×μＥ／μＣＰ）＋ＧΔｔ×μＨ×（１−ＨＬｏｓｓ）｝
ただし、Ｇは、負荷の負荷量であり、Δｔは、熱電併給装置３を運転させる時間であり、μＥは、発電効率であり、μＣＰは、火力発電所など、電力供給会社から供給を受ける場合の発電効率であり、μＨは、排熱率であり、ＨＬｏｓｓは、貯湯タンク４に溜めた熱が利用されるまでの放熱ロスである。
ちなみに、μＥの発電効率については、熱電併給装置３の余剰電力を電気ヒータ１４にて熱に変換する場合は、余剰電力を引いた実質の発電効率とし、μＨの排熱率については、熱電併給装置３の余剰電力を電気ヒータ１４にて熱に変換する場合は、余剰電力分を加えた実質の排熱率とする。
【０１０９】
（８）上記第１実施形態では、電気ヒータ１４がガスエンジン１の冷却水を加熱するように構成されているが、電気ヒータ１４にて貯湯タンク４内の湯水を加熱するように構成して実施することも可能である。
【０１１０】
（９）上記第１実施形態では、熱電併給装置３として、ガスエンジン１によって発電装置２を駆動するものを例示したが、例えば、熱電併給装置として燃料電池を適応することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】コージェネレーションシステムの概略構成図
【図２】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
【図３】データ更新処理における説明図
【図４】１日分の時系列的な予測負荷を示すグラフ
【図５】第１実施形態における省エネ度基準値演算処理の説明図
【図６】制御動作を示すフローチャート
【図７】自動運転モードにおける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
５ 熱消費端末
７ 運転制御手段
２０ 熱媒循環路
２１ 熱媒循環手段
３４ 不在指令手段
Ｎ 排熱式加熱手段
Ｍ 補助加熱手段
Claims (1)
- 電力と熱を発生する熱電併給装置と、熱媒循環路を通して熱媒を熱消費端末に循環供給させる熱媒循環手段と、前記熱電併給装置にて発生する熱にて貯湯タンク内の湯水および前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する排熱式加熱手段と、前記貯湯タンク内に湯水が貯湯されていないときに湯水を加熱するおよび前記熱媒循環路を通流する熱媒を加熱する補助加熱手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段は、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、前記熱消費端末における時系列的な端末熱負荷を管理して、その管理している情報に基づいて、前記熱電併給装置の運転により省エネルギーを実現可能な運転用時間帯を設定し、その運転用時間帯に前記熱電併給装置を運転させ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であって、
不在であることを指令する不在指令手段が設けられ、
前記運転制御手段は、前記不在指令手段にて不在であることが指令されている場合には、前記熱電併給装置を運転停止状態に維持し、前記不在指令手段にて不在であることが指令されていない場合には、前記運転用時間帯に前記熱電併給装置を運転させるように構成され、
単位時間当たりの実電力負荷を計測する電力負荷計測手段、単位時間当たりの実給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段、および、単位時間当たりの実端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段が設けられ、
前記運転制御手段は、前記不在指令手段にて不在であることが指令されている場合及び不在であることの指令が解除された日についての、前記電力負荷計測手段にて計測される実電力負荷、前記給湯熱負荷計測手段にて計測される実給湯熱負荷、および、前記端末熱負荷計測手段にて計測される実端末熱負荷を除外して、前記電力負荷計測手段にて計測される実電力負荷、前記給湯熱負荷計測手段にて計測される実給湯熱負荷、および、前記端末熱負荷計測手段にて計測される実端末熱負荷に基づいて、時系列的な電力負荷、時系列的な給湯熱負荷、および、時系列的な端末熱負荷を管理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。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003054649A JP4036774B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | コージェネレーションシステム |
| JP2003390364A JP4036819B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-11-20 | コージェネレーションシステム |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003054649A JP4036774B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | コージェネレーションシステム |
| JP2003390364A JP4036819B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-11-20 | コージェネレーションシステム |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003390364A Division JP4036819B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-11-20 | コージェネレーションシステム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004263620A JP2004263620A (ja) | 2004-09-24 |
| JP4036774B2 true JP4036774B2 (ja) | 2008-01-23 |
Family
ID=50023964
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003054649A Expired - Fee Related JP4036774B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-02-28 | コージェネレーションシステム |
| JP2003390364A Expired - Fee Related JP4036819B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-11-20 | コージェネレーションシステム |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003390364A Expired - Fee Related JP4036819B2 (ja) | 2003-02-28 | 2003-11-20 | コージェネレーションシステム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (2) | JP4036774B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4654844B2 (ja) * | 2005-09-05 | 2011-03-23 | パナソニック株式会社 | 貯湯式給湯装置 |
| JP2008311084A (ja) * | 2007-06-14 | 2008-12-25 | Toshiba Fuel Cell Power Systems Corp | 家庭用燃料電池システム |
| JP5268443B2 (ja) * | 2008-06-18 | 2013-08-21 | 東芝燃料電池システム株式会社 | 燃料電池発電システムとその制御方法 |
| JP5899482B2 (ja) * | 2012-02-21 | 2016-04-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 暖房装置の制御方法及び制御装置 |
| JP2013217587A (ja) * | 2012-04-10 | 2013-10-24 | Panasonic Corp | 発電システム |
| JP5444442B2 (ja) * | 2012-11-26 | 2014-03-19 | 東芝燃料電池システム株式会社 | 燃料電池発電システムとその制御方法 |
| JP2020067248A (ja) * | 2018-10-25 | 2020-04-30 | 株式会社ノーリツ | 蓄熱式給湯装置およびプログラム |
-
2003
- 2003-02-28 JP JP2003054649A patent/JP4036774B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2003-11-20 JP JP2003390364A patent/JP4036819B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2004263620A (ja) | 2004-09-24 |
| JP4036819B2 (ja) | 2008-01-23 |
| JP2004264010A (ja) | 2004-09-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4036774B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP2007247968A (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP4614824B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP2005287132A (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP4163977B2 (ja) | 熱源システム | |
| JP4856384B2 (ja) | 燃料電池システム | |
| JP4101082B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP4290206B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP3970239B2 (ja) | コージェネレーションシステムの省エネルギー度演算方法 | |
| JP2006010296A (ja) | 熱源システム | |
| JP4229866B2 (ja) | エネルギ供給システム | |
| JP4297700B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP2004257590A (ja) | 熱源システム | |
| JP3970238B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP4889214B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP3979953B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP2005226969A (ja) | エネルギシステム | |
| JP2004263622A (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP4614809B2 (ja) | エネルギ供給システム | |
| JP4549234B2 (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP2007333289A (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP4649182B2 (ja) | エネルギ発生装置用のエネルギ負荷データ作成装置及びコージェネレーションシステム | |
| JP2006118748A (ja) | コージェネレーションシステム | |
| JP2005300102A (ja) | 熱源システム | |
| JP2005291563A (ja) | 熱源システム |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060209 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070327 |
|
| A256 | Written notification of co-pending application filed on the same date by different applicants |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A2516 Effective date: 20070327 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070528 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070628 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070824 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20071018 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20071030 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4036774 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101109 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131109 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |