JP4917417B2 - コージェネレーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、コージェネレーションシステムに関する。特に、ガスを利用して発電し、発電に伴って発生する発電熱から熱エネルギーを得るコージェネレーションシステムに関する。

ガスを利用するコージェネレーションシステムは、複数種類のガス消費装置を内蔵している。例えば、燃料電池を利用するコージェネレーションシステムは、ガスから水素に改質する改質器と、ガスを燃焼して改質器を加熱する加熱機と、貯湯しておいた温水が不足するときにガスを燃焼して温水に加熱する補助熱源機を備えている。例えば、エンジンを利用するコージェネレーションシステムは、ガスを燃料とするガスエンジンと、貯湯しておいた温水が不足するときにガスを燃焼して温水に加熱する補助熱源機を備えている。

コージェネレーションシステムが内蔵している複数種類のガス消費装置（以下では、システム内のガス消費装置という）には、ガス供給経路からガスが供給される。多くの場合に、コージェネレーションシステム外のガス消費装置、例えば、台所のガスコンロやガスオーブン等が併用されている。以下では、これらをシステム外のガス消費装置という。ガス供給経路は、システム内のガス消費装置と、システム外のガス消費装置の双方にガスを供給する。通常は、システム内のガス消費装置とシステム外のガス消費装置の双方にガスを供給する主配管から分岐する分岐配管を設け、その分岐配管にシステム内のガス消費装置を接続する。

ガスを安全に利用するために種々の技術が開発されている。その一つに、いわゆるマイコンメータの利用が実用化されている。マイコンメータは、分岐配管の分岐点よりも上流側の主配管に設置され、単位時間当たりのガス供給量を計測する計測手段と、その計測手段で計測されたガス供給量の所定期間内における変動幅が所定範囲内に留まっている場合に主配管を遮断する遮断手段を内蔵している。
ガス漏れが発生すると、主配管を同一量のガスが長期間に亘って流れ続ける。マイコンメータを用いると、ガス供給量の所定期間内における変動幅が所定範囲内に留まっている現象が発生すると主配管を遮断するために、万一にガス漏れが発生するとガスの供給が遮断され、事故の発生を未然に防止することができる。

ガスコンロやガスオーブンやガス暖房機等を利用している場合、単位時間当たりのガス消費量の所定期間内における変動幅が所定範囲内に留まっている現象はほとんど発生しない。これらのガス消費装置を適正に使用していれば、短期間のうちにガス消費量が変化する。ガス暖房機を長期間に亘って連続使用する機会は多いものの、ガス暖房機が内蔵している調温装置が作動し、ガス消費量は短期間のうちに変化する。各種のガス消費装置を適正に使用していれば、ガス供給量の所定期間内における変動幅が所定範囲内に留まっている場合にはマイコンメータを利用して主配管を遮断するようにしても、ガス消費装置の利用者の意に反してガスの供給が停止されてしまう事態はほとんど生じない。

しかしながら、ガス供給経路にコージェネレーションシステム内のガス消費装置を接続すると事情が変わってくる。
コージェネレーションシステムには最適運転状態が存在し、その最適運転状態で長期間に亘って運転させ続けることが多い。この場合、ガス漏れが発生していないのにもかかわらず、システム内のガス消費装置が長期間に亘って一定のガス量でガスを消費し続けることから、マイコンメータを利用していると、マイコンメータがガスの供給を停止させてしまう事態が生じやすい。

その問題を解決するコージェネレーションシステムが開示されている。特許文献１のコージェネレーションシステムは、システム内のガス消費装置が単位時間当たりに消費するガス量を監視し、所定期間内における変動率を算出し、算出した変動率が所定範囲内に留まっている場合に、システム内のガス消費装置（具体的には補助熱源機）のガス消費量を一時的に変化させる。このコージェネレーションシステムによると、ガス消費量が一時的に変化するために、マイコンメータがガス供給経路を遮断してしまうことを防止することができる。

特開２００６−０１９１６９号公報

特許文献１の技術は、主配管にコージェネレーションシステム内のガス消費装置のみが接続されていることを前提とする。ガスコンロやガスオーブンやガス暖房機といったコージェネレーションシステム外のガス消費装置の存在を想定していない。
しかしながら、実際には、主配管からシステム内のガス消費装置とシステム外のガス消費装置の双方にガスを供給していることが多い。
この場合、システム外のガス消費装置に供給されるガス量がゼロ以外の値で安定している場合には、ガス漏れの可能性があり、マイコンメータでガスの供給を遮断する必要がある。

現状の技術では、主配管を単位時間当たりに流れるガス供給量の変動幅によってマイコンメータでガスの供給を遮断するか遮断しないかを決定しており（特許文献１の技術では、コージェネレーションシステムの単位時間当たりのガス消費量に着目しているが、コージェネレーションシステム外のガス消費装置が存在しないので、結局は主配管を単位時間当たりに流れるガス量の変動幅に着目していることになる）、システム外のガス消費装置に供給されるガス量がゼロ以外の値で安定しているためにガスの供給を遮断する必要がある場合であっても、システム内のガス消費装置によるガス消費量が変化しているとガスの供給を遮断することができない。

本発明は、上記の問題を解決するために創作されたものであり、コージェネレーションシステム外のガス消費装置に供給されるガス量がゼロ以外の値で安定しているためにガスの供給を遮断する必要がある状況で、マイコンメータによる遮断動作を活用する技術を実現する。
本発明は、マイコンメータを上記のように作動させるコージェネレーションシステムに具現化することができる。

本発明のコージェネレーションシステムは、ガス供給経路に接続して用いられる。そのガス供給経路は、システム内のガス消費装置とシステム外のガス消費装置にガスを供給する主配管と、主配管を単位時間当たりに流れるガス供給量を計測する第１計測手段と、第１計測手段で計測された単位時間当たりのガス供給量の第１所定期間内における変動幅が所定範囲内に留まっている場合に主配管を遮断する遮断手段を備えている。主配管からは分岐配管が分岐している。その分岐配管は、第１計測手段と遮断手段の下流で主配管から分岐している。本発明のコージェネレーションシステムは、その分岐配管に接続して用いられる。
本発明のコージェネレーションシステムは、複数のガス消費装置と、複数のガス消費装置の運転状態を制御する制御装置と、分岐配管を単位時間当たりに流れるガス供給量を計測する第２計測手段を備えている。分岐配管は、第２計測手段よりも下流でシステム内の複数のガス消費装置に向けてさらに分岐している。
本発明の制御装置は、下記の制御手順を実行する。
すなわち、第１計測手段の計測値と第２計測手段の計測値の差の第２所定期間内における変動幅が前記所定範囲内に留まっており、その差が実質的にゼロ以外である場合に、システム内の複数のガス消費装置の運転状態を維持したまま第１所定期間を経過させることによって、主配管に設置されている遮断手段による遮断動作を実行させる。

第１計測手段の計測値と第２計測手段の計測値の差は、システム外のガス消費装置に供給しているガス量に相当し、ガス漏れが発生していればその漏れ量を含んでいる。
システム外のガス消費装置に単位時間当たりに供給するガス量がゼロ以外であるという状態は、システム外のガス消費装置にガスを供給している状態に相当する。この場合、システム外のガス消費装置が適正に使用されていれば、単位時間当たりのガス使用量は短期間のうちに変動するはずであり、長期に亘って一定レベルに留まっていることはないはずである。それにもかかわらず、第１計測手段の計測値と第２計測手段の計測値の差の第２所定期間内における変動幅が所定範囲内に留まっている現象が発生したということは、何らかの異常な現象が発生したということができる。
本装置では、上記状態が発生した場合、システム内のガス消費装置の運転状態を一定状態に維持する。この結果、第１計測手段の計測値は安定し、第１所定期間内における変動幅が所定範囲内に留まることとなり、遮断手段が遮断動作を実行する。本装置では、前記の手順でガスの供給を遮断することから、万一にガス漏れが発生すれば、ガスの供給が遮断され、事故の発生を未然に防止することができる。
上記の制御手順は、システム外のガス消費量が一定であっても、システム内のガス消費量が変動しているために、主配管におけるガス供給量が時間的に変動する場合にも作動する。すなわち、この場合も、主配管におけるガス供給量からシステム内のガス消費量を減じることによってシステム外のガス消費量が計算され、それが第２所定期間に亘って変動しなければ、システム内のガス消費量を一定とする。この結果、主配管におけるガス供給量が一定となり、ガスの供給を遮断することができる。

このコージェネレーションシステムの制御装置は、第１計測手段の計測値の第３所定期間内における変動幅が前記所定範囲内に留まっており、第１計測手段の計測値と第２計測手段の計測値の差が第３所定期間に亘って実質的にゼロである場合に、システム内の少なくとも１つのガス消費装置の運転状態を強制的に変更することによって、主配管に設置されている遮断手段が遮断動作を実行することを回避する。
上記において、第３所定期間は第１所定期間よりも短い必要がある。また、第２所定期間は第３所定期間よりも長くてもよいし、短くてもよいし、等しくてもよい。

第１計測手段の計測値と第２計測手段の計測値の差がゼロの近傍であれば、ガス漏れは発生していないとすることができる。それでも、第１計測手段の計測値の変動幅が所定範囲内に留まっていることがある。コージェネレーションシステム内の複数のガス消費装置が同一条件で連続運転されると、ガス漏れが発生していなくても、この状態が発生する。この場合に備えて、本装置では、遮断装置が作動する第１所定期間よりも短い第３所定期間内の変動を監視する。第１計測手段の計測値と第２計測手段の計測値の差がゼロの近傍であれば、第１計測手段の計測値の第３所定期間における変動幅が所定範囲内に留まっているか否かを監視し、その条件が成立すると、コージェネレーションシステム内の少なくとも１つのガス消費装置の運転状態を強制的に変更する。この結果、第１所定期間が経過する前に第１計測手段で計測される値が変化し、遮断装置が遮断動作を実行することが回避される。ガスの供給を遮断する必要がない場合に、不必要にガスの供給を遮断する事態の発生を防止することができる。
コージェネレーションシステムの場合、運転を一旦停止すると、再起動するのに多くのエネルギーが必要となる。コージェネレーションシステムの場合、不必要にガスを遮断することを防止する必要性が高い。

コージェネレーションシステムが、ガスを燃焼して所定温度の温水に加熱する補助熱源機と、補助熱源機で加熱された温水を利用して暖房するとともに、放熱量に対応して補助熱源機に戻る温水の温度を変化させる床暖房装置を備えていることがある。
この場合、制御手段が、床暖房装置の放熱量を変化させることによって、補助熱源機のガス消費量を変化させることが好ましい。

コージェネレーションシステムの場合、発電機の出力を変化させるのは好ましくない。その一方において、床暖房装置は時定数が長く、放熱量を短時間だけ変化させても使用者はほとんど違和感を覚えない。使用者に違和感を与えないでガス使用量を変化させることができ、不必要なガスの遮断を防止することができる。

本発明のコージェネレーションシステムによれば、コージェネレーションシステム外でのガス消費量の変動幅が小さい場合には、ガスの供給を遮断する。これにより、ガスの供給を遮断する必要がある場合には、ガスの供給を遮断することができる。
その一方において、システム内のガス消費装置によるガス消費量の変動幅が小さいことに起因して主配管を流れるガス供給量の変動幅が小さくなっている場合には、コージェネレーションシステムのガス消費量を変化させることによって、不必要にガスの供給を遮断する事態の発生を防止することができる。

以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１） 本実施例のコージェネレーションシステムは、燃料電池と、貯湯タンクと、補助熱源機と、床暖房装置と、暖房装置等を備えている。
（形態２） 補助熱源機で加熱された温水は、暖房用熱交換器で暖房用の温水を加熱するために用いられる。
（形態３） 本実施例のコージェネレーションシステムは、過去のコージェネレーションシステムの使用状態から、所定期間の運転計画情報を作成する手段を有している。

本発明を具現化した実施例に係るコージェネレーションシステムを図面を参照しながら説明する。
図１は、コージェネレーションシステム１の全体図である。図２は、コージェネレーションシステム１内のガス消費装置と、コージェネレーションシステム１外のガス消費装置と、それらにガスを供給する供給経路と、コージェネレーションシステム１内のガス消費装置の運転を制御する制御ユニット２００を抜粋して示すブロック図である。
図２に示すように、ガス供給経路は、主配管１３、マイコンメータ２５０、及び分岐配管２０を備えている。ガス供給会社から供給されるガスは、主配管１３を通って、主配管１３に取り付けられているマイコンメータ２５０を通過する。マイコンメータ２５０は、主配管１３を単位時間当たりに流れるガス供給量を連続して計測する第１ガス流量計２５２を内蔵している。第１ガス流量計２５２が計測した計測値データは、コージェネレーションシステム１の制御ユニット２００に送信される。また、マイコンメータ２５０は、第１ガス流量計２５２で計測された単位時間当たりのガス供給量の第１所定期間内における変動幅が所定範囲Ｃ１内に留まっている場合に、主配管１３を遮断する遮断バルブ２５４を内蔵している。
マイコンメータ２５０を通過したガスは、主配管１３を通って、コージェネレーションシステム１外のガス器具３０に供給される。ガス器具３０は、例えば、ガスコンロやガスオーブン等であって、コージェネレーションシステム１とは無関係なものである。
主配管１３には、マイコンメータ２５０よりも下流側であり、ガス器具３０よりも上流側の位置において分岐配管２０の一端が接続されている。

分岐配管２０には、コージェネレーションシステム１内の第２ガス流量計２５が取り付けられている。第２ガス流量計２５は、分岐配管２０からコージェネレーションシステム１に供給される単位時間当たりのガス供給量を連続して計測する。第２ガス流量計２５を通過したガスはガス配管２２に流入する。ガス配管２２はさらに分岐し、コージェネレーションシステム１内の複数のガス消費装置にガスを供給する。したがって、第２ガス流量計２５で計測されるガス量は、コージェネレーションシステム１内の複数のガス消費装置に供給される単位時間あたりのガス供給量の合計に相当する。第２ガス流量計２５が計測した計測値は、制御ユニット２００に送信される。
コージェネレーションシステム１は、バーナ１５８と、改質器１５６と、補助熱源機６８という３種類のガス消費装置を内蔵している。バーナ１５８は、ガス配管２２から供給されたガスを燃焼して改質器１５６を加熱する。改質器１５６は、バーナ１５８で加熱された状態でガス配管２２から供給されたガスを改質することによって水素ガスを生成する。補助熱源機６８は、ガス配管２２から供給されたガスを燃焼装置７０で燃焼することによって、補助熱源機６８を通過する温水を加熱する。
ガス配管２２の分岐点より下流側であって改質器１５６の上流側には、第１バルブ１５７が取り付けられている。ガス配管２２の分岐点より下流側であってバーナ１５８の上流側には、第２バルブ１５９が取り付けられている。ガス配管２２の分岐点より下流側であって補助熱源機６８の上流側には、第３バルブ６９が取り付けられている。第１バルブ１５７、第２バルブ１５９及び第３バルブ６９は、制御ユニット２００から送信される信号に基づいてその開度が調整される。すなわち、制御ユニット２００は、改質器１５６、バーナ１５８及び補助熱源機６８のガス供給量を調整する。
図２において、実線はガスの供給経路を示し、破線はデータの伝達経路を示し、点線は制御信号の伝達経路を示している。

図１に示すように、コージェネレーションシステム１は、発電ユニット１５０、給湯ユニット１０、熱負荷１０８、制御ユニット２００、リモコン２１０を備えている。
発電ユニット１５０は、バーナ１５８、改質器１５６、燃料電池１６０、熱媒循環経路１５２を備えている。バーナ１５８は、ガスを燃焼して改質器１５６を加熱する。改質器１５６は、加熱された状態でガスを改質することによって水素ガスを生成する。燃料電池１６０は、改質器１５６から供給された水素ガスを用いて発電する。燃料電池１６０の発電に伴って発生した発電熱によって熱媒循環経路１５２内の熱媒が加熱される。熱媒循環経路１５２内の熱媒の熱は、給湯ユニット１０の熱回収用熱交換器１５４に入力される。

給湯ユニット１０は、貯湯タンク１２、補助熱源機６８、シスターン１００、暖房用熱交換器１１４、風呂用熱交換器１２４、熱回収用熱交換器１５４、各種流路等を備えている。
貯湯タンク１２には、熱回収用熱交換器１５４を通過する温水加熱経路５６が接続されている。温水加熱経路５６には、ポンプ５７が取り付けられている。ポンプ５７の駆動は、制御ユニット２００に制御されている。温水加熱経路５６は、ポンプ５７の駆動によって、貯湯タンク１２の底部から水を取り出し、熱回収用熱交換器１５４を通過した水を貯湯タンク１２の上部に戻す。貯湯タンク１２の温水は、熱回収用熱交換器１５４を通過することによって、発電熱で加熱された熱循環経路１５２内の熱媒によって加熱される。発電熱で加熱された温水が、貯湯タンク１２に貯湯される。
貯湯タンク１２の温水は、温水循環経路７６に取り付けられているポンプ７７によって温水循環経路７６に流入する。温水循環経路７６の温水は補助熱源機６８を通過する。補助熱源機６８を通過した温水の温度を計測するサーミスタ９９が用意されている。補助熱源機６８は、サーミスタ９９の検出温度が所定温度に満たない場合に、ガスを燃焼して温水循環経路７６を循環する温水を所定温度に加熱する。サーミスタ９９の検出温度が所定温度に満たない場合に、燃焼装置７０でガスを燃焼して温水循環経路７６を循環する温水を所定温度に加熱する。燃焼装置７０で燃焼しないでもサーミスタ９９の検出温度が所定温度以上であれば、燃焼装置７０は燃焼せず、温水は補助熱源機６８を素通りする。ポンプ７７の駆動は制御ユニット２００に制御されている。
制御ユニット２００は、サーミスタ９９の検出温度に基づいて、第３バルブ６９の開度を調整し、補助熱源機６８に供給するガス供給量を調整する。補助熱源機６８を通過した温水は、暖房用熱交換器１１４を通過し、貯湯タンク１２に戻される。
貯湯タンク１２の底部には給水管２４が接続されている。貯湯タンク１２内には、給水管２４から所定圧力がかけられている。給湯栓４４を開くと、貯湯タンク１２内の温水が給湯経路４６から給湯栓４４に給湯される。貯湯タンク１２には、給湯管１０２が接続されている。後記するシスターン１００の湯量が不足すると、制御ユニット２００は、バルブ１０１を開いてシスターン１００に給湯する。給湯した量の水道水が給水管２４から貯湯タンク１２に補給される。

熱負荷１０８は、暖房装置１１０、床暖房装置１２０、風呂装置１３０、給湯栓４４を有している。
シスターン１００と、暖房用熱交換器１１４と、暖房装置１１０を一巡する暖房循環経路１１２が設けられている。暖房循環経路１１２には、ポンプ１１３が配置されている。制御ユニット２００は、ポンプ１１３の出力を調整することによって、暖房循環経路１１２に流れる単位時間当たりの温水流量を調整し、暖房用熱交換器１１４の単位時間当たりの熱交換量を調整する。
暖房循環経路１１２は、暖房用熱交換器１１４よりも上流側で床暖房循環経路１１６の上流端に接続されている。床暖循環経路１１６の下流端は、暖房装置１１０よりも下流側で暖房循環経路１１２に接続されている。つまり、シスターン１００と床暖房装置１２０は、暖房循環経路１１２を介して床暖房循環経路１１６によって接続されている。床暖循環経路１１６の床暖房装置１２０よりも上流側には、バルブ１１５が配置されている。制御ユニット２００は、バルブ１１５の開度を調整することによって、床暖循環経路１１６に流れる単位時間当たりの温水流量を調整し、床暖房装置１２０の単位時間当たりの放熱量を調整する。
床暖房装置１２０の単位時間当たりの放熱量が増大すると、シスターン１００から暖房用熱交換器１１４に入る温水の温度が低下し、温水循環経路７６を流れて暖房用熱交換器１１４からでる温水の温度が低下し、貯湯タンク１２を経て補助熱源機６８に戻る温水の温度が低下する。補助熱源機６８に戻る温水の温度が低下すると、補助熱源機６８の燃焼装置７０が単位時間あたりに消費するガス量は増大する。ポンプ１１３の出力またはバルブ１１５の開度を調整することによって、補助熱源機６８が単位時間あたりに消費するガス量を増減させることができる。
暖房循環経路１１２の暖房用熱交換器１１４の下流側から、追焚き経路１２２が分岐している。追焚き経路１２２の下流端は、暖房循環経路１１２を介して、シスターン１００に接続されている。追焚き経路１２２は、風呂用熱交換器１２４を通過するように配設されている。追焚き経路１２２内の温水の熱は、風呂用熱交換器１２４に入力される。追焚き経路１２２にはバルブ１２３が配置されている。制御ユニット２００は、バルブ１２３の開度を調整することによって、追焚き経路１２２の温水流量を調整する。
風呂の浴槽１２８には風呂循環経路１３２が接続されている。風呂循環経路１３２は、風呂用熱交換器１２４を通過するように配設されている。また、風呂循環経路１３２は、湯張り経路１４０によって給湯経路４６と接続されている。湯張り経路１４０には、バルブ１４２が取り付けられている。制御ユニット２００は、バルブ１４２の開度を調整し、風呂循環経路１３２に温水を給湯する。
熱負荷１０８内の各装置の運転状態は、制御ユニット２００によって制御されている。実際には、制御ユニット２００は、上述したバルブの開度やポンプの出力を制御することにより、熱負荷１０８内の各装置の出力を制御する。
図１において、太実線はガスの供給経路を示し、細実線は温水経路を示し、破線はデータの伝達経路を示し、点線は制御信号の伝達経路を示している。

図３に示すように、制御ユニット２００は、入力装置２０２、制御装置２０４、記憶装置２０６で構成されている。
入力装置２０２は、第１ガス流量計２５２、第２ガス流量計２５及びリモコン２１０、サーミスタ９９等に接続されている。入力装置２０２には、第１ガス流量計２５２の計測値データと、第２ガス流量計２５の計測値データが入力される。また、入力装置２０２には、リモコン２１０からの指示信号が入力される。さらに、入力装置２０２には、補助熱源機６８から送り出される温水の温度が入力される。入力装置２０２は、入力されたデータや信号を制御装置２０４に出力する。
制御装置２０４は、ＣＰＵ等を備えており、記憶装置２０６に記憶されているプログラムに従って動作する。制御装置２０４は、リモコン２１０から入力された使用者からの指示に従ってコージェネレーションシステム１内の各装置を制御する。また、制御装置２０４は、コージェネレーションシステム１の各装置の運転状態を、時系列に従って連続して記憶装置２０６に記録する。制御装置２０４は、記憶装置２０６に記録されている過去のコージェネレーションシステム１の運転状態から、所定の時間後までの運転計画情報を作成して記憶装置２０６に記録する。また、制御装置２０４は、入力装置２０２から入力された第１ガス流量計２５２の計測値と第２ガス流量計２５の計測値の差を、所定の時間ΔＴ毎に算出して記憶装置２０６に記録する。また、制御装置２０４は、第１ガス流量計２５２の計測値データも記憶装置２０６に記録する。
制御装置２０４は、第１バルブ１５７、第２バルブ１５９、第３バルブ６９の開度を制御する。また、制御装置２０４は、コージェネレーションシステム１内の各経路に配置されているバルブ（例えばバルブ１１５）やポンプ（例えばポンプ１１３）を制御する。
記憶装置２０６は、従来のメモリ等を用いることができる。記憶装置２０６には、制御装置２０４の制御プログラムが記憶されている。また、記憶装置２０６には、制御装置２０４から入力された各種の情報が記憶されている。

次に、床暖房装置１２０の出力を変化させる場合の制御装置２０４の制御について説明する。
床暖房装置１２０の出力を上げる場合、制御装置２０４は、ポンプ１１３とバルブ１１５を制御して、床暖循環経路１１６内の温水の単位時間当たりの流量を上げる。これにより、床暖房装置１２０の放熱量が上昇する。床暖房装置１２０での放熱量が上昇すると、床暖循環経路１１６からシスターン１００に戻る温水の温度が低下する。シスターン１００の水温が低下すると、暖房循環経路１１２の水温が低下するため、暖房用熱交換器１１４で温水循環経路７６の温水から暖房循環経路１１２の温水に与える熱量が増加する。これにより、温水循環経路７６の水温が低下し、貯湯タンク１２内の水温が低下する。貯湯タンク１２内の水温が低下すると、貯湯タンク１２から温水循環経路７６を経て補助熱源機６８に戻る温水の温度が低下する。そのため、制御装置２０４は、第３バルブ６９を開き、補助熱源機６８へのガス供給量を増加させ、燃焼装置７０が発生する熱量を増加させ、補助熱源機６８から温水循環経路７６に送り出される水温を一定に維持する。
床暖房装置１２０の出力を下げる場合、制御装置２０４は、ポンプ１１３とバルブ１１５を制御し、床暖循環経路１１６内の温水の単位時間当たりの流量を下げることにより、床暖房装置１２０の放熱量を下げる。これにより、シスターン１００の水温の低下が抑制され、暖房用熱交換器１１４で暖房循環経路１１２内の温水に与える熱量が低減される。したがって、貯湯タンク１２内の水温の低下が抑制され、補助熱源機６８に戻る温水温度の低下が抑制される。そのため、制御装置２０４は、第３バルブ６９を閉め、補助熱源機６８へのガスの供給量を低減させ、燃焼装置７０が発生する熱量を低減させる。

次に、制御装置２０４が、コージェネレーションシステム１内のガス供給量を制御する処理手順について図面を参照して説明する。図４は、第２所定期間が第３所定期間よりも短い場合における制御装置２０４の処理手順を示すフローチャートである。なお、第３所定期間は、第１所定期間よりも短い。図４の処理は、ΔＴの時間間隔で繰り返し実行される。
制御装置２０４は、入力装置２０２に入力される第１ガス流量計２５２の計測値Ｑ１と第２ガス流量計２５の計測値Ｑ２をΔＴ毎に取得する。制御装置２０４は、計測値を取得するごとに、計測回数を示すＩの値を１増加させる（ステップＳ１０２）。本実施例では、計測回数Ｉが示す時点で計測された第１ガス流量計２５２の計測値をＱ１（Ｉ）とし、計測回数Ｉが示す時点で計測された第２ガス流量計２５の計測値をＱ２（Ｉ）とする。制御装置２０４は、取得した計測値Ｑ１（Ｉ）を記憶装置２０６に記録する。
制御装置２０４は、取得した計測値Ｑ１（Ｉ）と計測値Ｑ２（Ｉ）との差Ｑ３（Ｉ）を算出し（ステップＳ１０４）、記憶装置２０６に記録する。差Ｑ３（Ｉ）は、主配管１３を通過するガス量からコージェネレーションシステム１内のガス消費装置に供給されるガス量を引いたものであり、コージェネレーションシステム１外のガス器具３０に供給されたガス量に相当する。次に、制御装置２０４は、計測回数Ｉの値を整数Ｎと比較する（ステップＳ１０５）。ここで整数Ｎの値は、第２所定期間に対応する値とされている。すなわち、第２所定期間＝ΔＴ×Ｎ（Ｎは正の整数。例えば、Ｎ＝５）の関係を満たす。計測回数Ｉが整数Ｎより小さい場合（ステップＳ１０５でＮＯ）、制御装置２０４は、今回の処理を終了し、所定時間ΔＴ後に図４の処理を再度実施する。
計測回数Ｉが整数Ｎ以上場合（ステップＳ１０５でＹＥＳ）、制御装置２０４は、記憶装置２０６から第２所定期間内の差Ｑ３の最大値及び最小値を抽出する。つまり、制御装置２０４は、差Ｑ３（Ｉ−Ｎ）から差Ｑ３（Ｉ）の中から最大値Ｑ３ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ３ＭＩＮ（Ｉ）を抽出する（ステップＳ１０６）。制御装置２０４は、抽出した最大値Ｑ３ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ３ＭＩＮ（Ｉ）の差と所定範囲Ｃ１を比較する（ステップＳ１０８）。所定範囲Ｃ１は、マイコンメータ２５０の遮断バルブ２５４が第１所定期間に亘ってガス供給量の変動幅が所定範囲Ｃ１の範囲内に留まっていれば、ガスの供給異常と判断してガスを遮断するために用いる値に等しい。

第２所定期間内の最大値Ｑ３ＭＡＸ（Ｉ）−最小値Ｑ３ＭＩＮ（Ｉ）が所定範囲Ｃ１よりも大きい場合（ステップＳ１０８でＮＯ）、即ち、ガス器具３０に供給されるガス供給量の変動幅が所定範囲Ｃ１よりも大きくなっている場合、コージェネレーションシステム１外のガス器具３０に対するガスの供給は正常であるため、今回の処理を終了し、所定時間ΔＴ後に図４の処理を再度実施する。
第２所定期間内の最大値Ｑ３ＭＡＸ（Ｉ）−最小値Ｑ３ＭＩＮ（Ｉ）が所定範囲Ｃ１以下の場合（ステップＳ１０８でＹＥＳ）、即ち、ガス器具３０に供給されるガス供給量の変動幅が所定範囲Ｃ１以下に留まっている場合、制御装置２０４は、差Ｑ３（Ｉ−Ｎ）から差Ｑ３（Ｉ）の平均値と、所定値Ｃ２を比較する（ステップＳ１１０）。ここで、所定値Ｃ２は、平均値が実質的にゼロといえる値であるかどうかを判別できる小さい値（０．０５ｍ^２／ｈ）である。
差Ｑ３（Ｉ−Ｎ）から差Ｑ３（Ｉ）の平均値が所定値Ｃ２より大きい場合（ステップＳ１１０でＮＯ）は、コージェネレーションシステム１外へのガス供給量が第２所定期間に亘ってゼロ以外であり、その変動幅が所定範囲Ｃ１以下に留まっている状態である。その場合には、コージェネレーションシステム外でガス漏れが発生している危険性がある。そのため、マイコンメータ２５０の遮断バルブ２５４によって、主配管１３を遮断する必要がある。したがって、制御装置２０４は、第１バルブ１５７、第２バルブ１５９、第３バルブ６９の開度を一定に制御し、コージェネレーションシステム１内のガス消費装置である改質器１５６、バーナ１５８、補助熱源機６８でのガス消費量を一定に維持する（ステップＳ１１２）。この結果より、その後に第１所定期間が経過した時点で、第１ガス流量計２５２の計測値の第１所定期間における変動幅が所定範囲Ｃ１以下となり、遮断バルブ２５４が主配管１３を遮断する。

差Ｑ３（Ｉ−Ｎ）から差Ｑ３（Ｉ）の平均値が所定値Ｃ２以下の場合、即ち、コージェネレーションシステム１外へのガス供給量が実質的にゼロの場合（ステップＳ１１０でＹＥＳ）、制御装置２０４は、計測回数Ｉの値を整数Ｍと比較する（ステップＳ１１３）。ここで整数Ｍの値は、第３所定期間に対応する値とされている。すなわち、第３所定期間＝ΔＴ×Ｍ（Ｍは正の整数。例えば、Ｍ＝７）の関係を満たす。計測回数Ｉが整数Ｍより小さい場合（ステップＳ１１３でＮＯ）、制御装置２０４は、今回の処理を終了し、所定時間ΔＴ後に図４の処理を再度実施する。計測回数Ｉが整数Ｍ以上の場合（ステップＳ１１３でＹＥＳ）、第３所定期間内の第１ガス流量計２５２の計測値Ｑ１の最大値と、最小値を記憶装置２０６から抽出する（ステップＳ１１４）。つまり、制御装置２０４は、計測値Ｑ１（Ｉ−Ｍ）から計測値Ｑ１（Ｉ）の中から最大値Ｑ１ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ１ＭＩＮ（Ｉ）を抽出する。次に、制御装置２０４は、抽出した最大値Ｑ１ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ１ＭＩＮ（Ｉ）の差と所定範囲Ｃ１とを比較する（ステップＳ１１６）。最大値Ｑ１ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ１ＭＩＮ（Ｉ）の差が所定範囲Ｃ１より大きい場合（ステップＳ１１６でＮＯ）、即ち、第３所定期間における第１ガス流量計２５２の計測値の変動幅が所定範囲Ｃ１以上である場合、制御装置２０４は、今回の処理を終了し、所定時間ΔＴ後に図４の処理を再度実施する。
最大値Ｑ１ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ１ＭＩＮ（Ｉ）の差が所定範囲Ｃ１以下の場合（ステップＳ１１６でＹＥＳ）、即ち、第３所定期間における第１ガス流量計２５２の計測値の変動幅が所定範囲Ｃ１以下に留まっている場合、制御装置２０４は、差Ｑ３（Ｉ−Ｍ）から差Ｑ３（Ｉ）の平均値を算出し、所定値Ｃ２と比較する（ステップＳ１１８）。差Ｑ３（Ｉ−Ｍ）から差Ｑ３（Ｉ）の平均値が所定値Ｃ２より大きい場合（ステップＳ１１８でＮＯ）、即ち、第３所定期間におけるコージェネレーションシステム１外のガス器具３０に供給されるガス量が実質的にゼロより大きい場合、制御装置２０４は、何もせず今回の処理を終了し、所定時間ΔＴ後にステップＳ１０２からの処理を繰り返す。差Ｑ３（Ｉ−Ｍ）から差Ｑ３（Ｉ）の平均値が所定値Ｃ２より以下の場合（ステップＳ１１８でＹＥＳ）、即ち、第３所定期間におけるコージェネレーションシステム１外へのガス供給量が実質的にゼロの場合、制御装置２０４は、図５に示す処理を実行することによって、コージェネレーションシステム１のガス消費量を変化させ、遮断バルブ２５４が主配管１３を遮断することを回避する。

図５は、図４のフローチャートのステップＳ１１８でＹＥＳの場合に制御装置２０４が実施する処理手順を示すフローチャートである。図５のＡは、図４のＡと対応しており、図５が、図４のフローチャートの続きであることを意味する。
制御装置２０４は、床暖房装置１２０が運転中であるか否かを確認する（ステップＳ１２０）。床暖房装置１２０が運転中の場合（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、制御装置２０４は、床暖房装置１２０の出力を低減するか、あるいは停止する制御を行い（ステップＳ１２２）、ステップＳ１３８に進む。床暖房装置１２０の出力を低減又は停止するとは、制御装置２０４がポンプ１１３及びバルブ１１５を制御し、床暖循環経路１１６の単位時間当たりの温水流量を低減又は停止する。床暖房装置１２０の出力が低減又は停止されると、床暖房装置１２０での放熱量が低減される。床暖房装置１２０での放熱量が低減されると、暖房用熱交換器１１４における温水循環経路７６の温水の温度低下を抑制することができる。したがって、補助熱源機６８に戻る温水の温度が低下するのを抑制し、補助熱源機６８のガス消費量を低減させることができる。

床暖房装置１２０が運転されていない場合（ステップＳ１２０でＮＯ）、制御装置２４０は、発電ユニット１５０の出力を低減することができるか否かを確認する（ステップＳ１２４）。発電ユニット１５０の出力を低減することができる場合（ステップＳ１２４でＹＥＳ）、制御装置２０４は、第１バルブ１５７及び第２バルブ１５９の開度を調整して、改質器１５６及びバーナ１５８へのガス供給量を低減させることにより、発電ユニット１５０の出力を低減して（ステップＳ１２６）、ステップＳ１３８に進む。
発電ユニット１５０の出力を低減することができない場合（ステップＳ１２４でＮＯ）、制御装置２０４は、記憶装置２０６に記憶されている運転計画情報を確認する（ステップＳ１２８）。制御装置２０４は、運転計画情報を確認し、補助熱源機６８の出力を上げることが可能かどうか判定する（ステップＳ１３０）。制御装置２０４は、熱負荷１０８で所定の時間後までに使用される予定の熱量が現在のコージェネレーションシステム１内の蓄熱量よりも大きい場合、補助熱源機６８の出力を上げて、貯湯タンク１２内の温水を加熱することができると判定する。制御装置２０４が補助熱源機６８の出力を上げることができると判定すると（ステップＳ１３０でＹＥＳ）、第３バルブ６９を調整して、補助熱源機６８へのガス供給量を増加させることで補助熱源機６８の出力を上げ（ステップＳ１３２）、ステップＳ１３８に進む。

制御装置２０４は、補助熱源機６８の出力を上げることができないと判定する（ステップＳ１３０でＮＯ）と、発電ユニット１５０を停止することができるかどうか判定する（ステップＳ１３４）。発電ユニット１５０を停止させると、再起動させる際にエネルギーが必要となり、ガスを消費することとなる。そのため、制御装置２０４は、補助熱源機６８の出力を上げて余剰な熱量を蓄熱させるガス消費量と、発電ユニット１５０の再起動に必要なガス消費量を比較する。制御装置２０４は、発電ユニット１５０を停止する方がガス消費量を低減することができると判定する（ステップＳ１３４でＹＥＳ）と、発電ユニット１５０を停止して（ステップＳ１３６）、ステップＳ１３８に進む。制御装置２０４は、補助熱源機６８の出力を上げる方がガス消費量が少ないと判定する（ステップＳ１３４でＮＯ）と、ステップＳ１３２に進んで補助熱源機６８を運転させ、ステップＳ１３８に進む。
ステップＳ１３８では、制御装置２０４は、上述した制御状態で所定の時間経過するまで現状を維持する。所定の時間経過する（ステップＳ１３８でＹＥＳ）と、制御装置は制御していた装置を制御する前の状態に戻す（ステップＳ１４０）。

次に、図６のフローチャートを参照して、第２所定期間が第３所定期間よりも長い場合（Ｎ＞Ｍ）における制御装置２０４の処理手順を説明する。なお、第３所定期間は第１所定期間よりも短い。図６の処理は、ΔＴの時間間隔で繰り返し実行される。
制御装置２０４は、第１ガス流量計２５２の計測値Ｑ１と第２ガス流量計２５の計測値Ｑ２を時間ΔＴ毎に取得する。制御装置２０４は、ガス流量計２５，２５４から計測値データを取得すると、計測回数を示すＩの値を１増加させる（ステップＳ２０２）。制御装置２０４は、取得した計測値Ｑ１（Ｉ）を記憶装置２０６に記録する。
次に、制御装置２０４は、計測回数Ｉを第３所定期間と対応する整数Ｍと比較する（ステップＳ２０３）。計測回数Ｉが整数Ｍより小さい場合（ステップＳ２０３でＮＯ）、制御装置２０４は、今回の処理を終了し、所定時間ΔＴ後に図６の処理を再度実施する。
計測回数Ｉが整数Ｍ以上場合（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、制御装置２０４は、計測値Ｑ１（Ｉ−Ｍ）から計測値Ｑ１（Ｉ）の最大値Ｑ１ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ１ＭＩＮ（Ｉ）を抽出し（ステップＳ２０４）、最大値Ｑ１ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ１ＭＩＮ（Ｉ）の差と所定範囲Ｃ１とを比較する（ステップＳ２０６）。最大値Ｑ１ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ１ＭＩＮ（Ｉ）の差が所定範囲Ｃ１より大きい場合（ステップＳ２０６でＮＯ）、即ち、第３所定期間における第１ガス流量計２５２の計測値の変動幅が所定範囲Ｃ１より大きい場合、ステップＳ２１１に進む。最大値Ｑ１ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ１ＭＩＮ（Ｉ）の差が所定範囲Ｃ１以下場合（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、即ち、第３所定期間における第１ガス流量計２５２の計測値の変動幅が所定範囲Ｃ１以下に留まっている場合、制御装置２０４は、取得した計測値Ｑ１（Ｉ）と計測値Ｑ２（Ｉ）との差Ｑ３（Ｉ）を算出する（ステップＳ２０８）。算出した差Ｑ３（Ｉ）は、記憶装置２０６に記録する。
次に、制御装置２０４は、差Ｑ３（Ｉ−Ｍ）から差Ｑ３（Ｉ）の平均値を算出し、所定値Ｃ２と比較する（ステップＳ２１０）。差Ｑ３（Ｉ−Ｍ）から差Ｑ３（Ｉ）の平均値が所定値Ｃ２以下の場合（ステップＳ２１０でＹＥＳ）、即ち、第３所定期間における第１ガス流量計２５２の計測値の変動幅が所定範囲Ｃ１内に留まっており、コージェネレーションシステム１外のガス器具３０に供給されるガス量が実質的にゼロである場合、制御装置２０４は前記した図５に示す処理を実行することによって、遮断バルブ２５４が主配管１３を遮断することを防止する。差Ｑ３（Ｉ−Ｍ）から差Ｑ３（Ｉ）の平均値が所定値Ｃ２より大きい場合（ステップＳ２１０でＮＯ）、即ち、コージェネレーションシステム１外のガス器具３０に供給されるガス量が実質的にゼロ以上である場合、ステップＳ２１１に進む。

ステップＳ２１１では、制御装置２０４は、計測回数Ｉを第２所定期間と対応する整数Ｎを比較する。計測回数Ｉが整数Ｎより小さい場合、制御装置２０４は、今回の処理を終了し、所定時間ΔＴ後に図６の処理を再度実施する。
計測回数Ｉが整数Ｎ以上の場合（ステップＳ２１１でＹＥＳ）、制御装置２０４は、差Ｑ３（Ｉ−Ｎ）から差Ｑ３（Ｉ）の最大値Ｑ３ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ３ＭＩＮ（Ｉ）を抽出する（ステップＳ２１２）。制御装置２０４は、抽出した最大値Ｑ３ＭＡＸ（Ｉ）と最小値Ｑ３ＭＩＮ（Ｉ）の差と所定範囲Ｃ１を比較する（ステップＳ２１４）。最大値Ｑ３ＭＡＸ（Ｉ）−最小値Ｑ３ＭＩＮ（Ｉ）が所定範囲Ｃ１よりも大きい場合（ステップＳ２１４でＮＯ）、即ち、第２所定期間におけるコージェネレーションシステム１外のガス器具３０に供給されるガス量の変動幅が所定範囲Ｃ１よりも大きい場合、制御装置２０４は今回の処理を終了し、所定時間ΔＴ後に図６の処理を再度実施する。最大値Ｑ３ＭＡＸ（Ｉ）−最小値Ｑ３ＭＩＮ（Ｉ）が所定範囲Ｃ１以下の場合（ステップＳ２１４でＹＥＳ）、即ち、第２所定期間におけるコージェネレーションシステム１外のガス器具３０に供給されるガス量の変動幅が所定範囲Ｃ１内に留まっており、コージェネレーションシステム１外のガス器具３０に供給されるガス量が実質的にゼロより大きい場合、制御装置２０４は、第１バルブ１５７、第２バルブ１５９、第３バルブ６９の開度を一定に制御し、コージェネレーションシステム１内のガス消費装置である改質器１５６、バーナ１５８、補助熱源機６８でのガス消費量を一定に維持する（ステップＳ２１６）。この結果により、その後に第１所定期間が経過した時点で、第１ガス流量計２５２の計測値の第１所定期間における変動幅が所定範囲Ｃ１以下となり、遮断バルブ２５４が主配管１３を遮断する。
制御装置２０４は、第１所定期間よりも短い第３所定期間におけるマイコンメータ２５０のガス流量計２５２が計測するガス供給量の変動幅が所定範囲Ｃ１内に留まっている場合に、ガス流量計２５２が計測するガス供給量の値を強制的に変更することにより、遮断バルブ２５４が主配管１３を遮断することを回避する、コージェネレーションシステム１を長時間に亘って連続して使用することができる。
また、制御装置２０４は、コージェネレーションシステム１内の各装置の運転状態に応じてコージェネレーションシステム１内のガス消費装置のガス消費量を変化させることができる。

以上、本発明の具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
例えば、上述した実施例では、制御装置２０４は、コージェネレーションシステムのいずれか１つの装置の出力を変化させているが、複数の装置の運転状態を変化させてもよい。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

コージェネレーションシステムの全体図。 コージェネレーションシステム内のガス消費装置と、コージェネレーションシステム外のガス消費装置と、ガス供給経路と、コージェネレーションシステム１内のガス消費装置の運転を制御する制御ユニットを抜粋して示すブロック図である。 コージェネレーションシステムの制御ユニットの構成を示す構成ブロック図である。 第２所定期間が第３所定期間よりも短い場合のコージェネレーションシステムの制御装置の処理手順を示すフローチャートである。 制御装置がコージェネレーションシステム内のガス消費装置を制御する処理手順を示すフローチャートである。 第２所定期間が第３所定期間よりも長い場合のコージェネレーションシステムの制御装置のその他の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１：コージェネレーションシステム
１０：給湯ユニット
１２：貯湯タンク
１３：主配管
２０：分岐配管
２５：第１ガス流量計
３０：ガス器具
４４：給湯栓
６８：補助熱源機
６９：第３バルブ
１００：シスターン
１１０：暖房装置
１１２：暖房循環経路
１１４：暖房用熱交換器
１１６：床暖循環経路
１２０：床暖房装置
１３０：風呂装置
１５０：発電ユニット
１５２：熱媒循環経路
１５４：熱回収用熱交換器
１５６：改質器
１５７：第１バルブ
１５８：バーナ
１５９：第２バルブ
１６０：発電機
２００：制御ユニット
２０４：制御装置
２５０：マイコンメータ
２５２：第１ガス流量計
２５４：遮断バルブ

Claims (3)

1. コージェネレーションシステム内のガス消費装置とコージェネレーションシステム外のガス消費装置にガスを供給する主配管と、
   主配管を単位時間当たりに流れるガス供給量を計測する第１計測手段と、
   第１計測手段で計測された単位時間当たりのガス供給量の第１所定期間内における変動幅が所定範囲内に留まっている場合に主配管を遮断する遮断手段と、
   第１計測手段と遮断手段の下流で分岐している分岐配管と、
   を備えているガス供給経路の前記分岐配管に接続して用いるコージェネレーションシステムであり、
   複数のガス消費装置と、
   複数のガス消費装置の運転状態を制御する制御装置と、
   分岐配管を単位時間当たりに流れるガス供給量を計測する第２計測手段を備えており、
   分岐配管は、第２計測手段よりも下流でコージェネレーションシステム内の複数のガス消費装置に向けてさらに分岐しており、
   制御装置は、下記制御手順、すなわち：
   第１計測手段の計測値と第２計測手段の計測値の差の第２所定期間内における変動幅が前記所定範囲内に留まっており、その差が実質的にゼロ以外である場合に、コージェネレーションシステム内の複数のガス消費装置の運転状態を維持したまま第１所定期間を経過させて前記遮断手段による遮断動作を実行させることを特徴とするコージェネレーションシステム。
2. 前記制御装置は、第１計測手段の計測値の第１所定期間よりも短い第３所定期間内における変動幅が前記所定範囲内に留まっており、第１計測手段の計測値と第２計測手段の計測値の差が第３所定期間に亘って実質的にゼロである場合に、コージェネレーションシステム内の少なくとも１つのガス消費装置の運転状態を強制的に変更して前記遮断手段による遮断動作の実行を回避する制御手順を実行することを特徴とする請求項１のコージェネレーションシステム。
3. 前記コージェネレーションシステムが、
   ガスを燃焼して所定温度の温水に加熱する補助熱源機と、
   補助熱源機で加熱された温水を利用して暖房するとともに、放熱量に対応して補助熱源機に戻る温水の温度を変化させる床暖房装置を有しており、
   前記制御手段は、床暖房装置の放熱量を変化させることによって補助熱源機のガス消費量を変化させることを特徴とする請求項２のコージェネレーションシステム。

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