JP6811445B2 - Cogeneration system and its operation method - Google Patents

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Description

本開示は、コージェネレーションシステム及びその運転方法に関する。 The present disclosure relates to a cogeneration system and its operating method.

燃料電池、ガスエンジンなどの発電装置を備えたコージェネレーションシステムはよく知られている。発電装置の排熱は、例えば、温水の生成に使用される。温水は、貯湯タンクに貯められ、必要に応じて浴槽又は蛇口に供給される。貯湯タンクが満蓄状態に達すると、発電装置の運転が停止する。温水が消費されると、貯湯タンクへの蓄熱が可能となり、発電装置の運転も再開される。 Cogeneration systems equipped with power generation devices such as fuel cells and gas engines are well known. The exhaust heat of the power generator is used, for example, to generate hot water. Hot water is stored in a hot water storage tank and supplied to a bathtub or faucet as needed. When the hot water storage tank reaches the full state, the operation of the power generation device is stopped. When the hot water is consumed, heat can be stored in the hot water storage tank, and the operation of the power generation device is restarted.

例えば、家庭用のコージェネレーションシステムにおいて、燃料電池の排熱によって貯湯タンクを満蓄状態に到達させるためには、４〜１０時間程度の時間が必要である。そのため、給湯需要を正確に予測することが重要である。特許文献１には、給湯需要を予測することによって、コージェネレーションシステムを効率よく運転するための技術が開示されている。 For example, in a home-use cogeneration system, it takes about 4 to 10 hours to reach the full state of the hot water storage tank by the exhaust heat of the fuel cell. Therefore, it is important to accurately predict hot water supply demand. Patent Document 1 discloses a technique for efficiently operating a cogeneration system by predicting hot water supply demand.

特開２００５−９３１９７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-93197

従来のコージェネレーションシステムは、最大の給湯需要に対応するために、バックアップボイラと呼ばれるガス給湯器を備えている。バックアップボイラは燃料ガスを使用して温水を生成するための機器であるため、バックアップボイラを使用すればするほど、コージェネレーションシステムの利点が損なわれる。コージェネレーションシステムを効率的に運転するためには、バックアップボイラの使用を可能な限り避けつつ、ユーザの給湯需要に応えることが重要である。 Conventional cogeneration systems are equipped with a gas water heater called a backup boiler to meet the maximum demand for hot water supply. Since a backup boiler is a device that uses fuel gas to generate hot water, the more backup boilers are used, the less advantageous the cogeneration system is. In order to operate the cogeneration system efficiently, it is important to meet the user's hot water supply demand while avoiding the use of backup boilers as much as possible.

すなわち、本開示は、
発電装置と、
前記発電装置の排熱によって生成された温水を貯める貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの蓄熱状態を検出する蓄熱検出器と、
前記貯湯タンクから浴槽まで延びる給湯経路と、
前記給湯経路を流れる前記温水を加熱するバックアップボイラと、
前記貯湯タンクに貯められた前記温水の供給を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記貯湯タンクから前記浴槽に前記温水を供給する湯張り運転を開始するべき時間である湯張り開始時間と、前記湯張り運転を完了させるべき時間である湯張り完了時間とを記憶する記憶回路と、
前記湯張り開始時間よりも前の時間に前記蓄熱検出器の検出値が閾値を超えたとき、前記湯張り運転を強制的に実行する強制湯張り制御部と、
前記強制湯張り制御部によって前記湯張り運転が実行されているときに前記バックアップボイラの運転が始まった場合又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した場合であって、前記バックアップボイラの運転が始まった時間又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した時間が前記湯張り開始時間よりも前の時間である場合、前記強制湯張り制御部による前記湯張り運転を中断させる一方、前記バックアップボイラの運転が始まった時間又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した時間が前記湯張り開始時間以後の時間である場合、前記強制湯張り制御部による前記湯張り運転を継続させる、ボイラ制御部と、
を有する、コージェネレーションシステムを提供する。 That is, the present disclosure is
Power generator and
A hot water storage tank that stores hot water generated by the exhaust heat of the power generator, and
A heat storage detector that detects the heat storage state of the hot water storage tank, and
The hot water supply route extending from the hot water storage tank to the bathtub,
A backup boiler that heats the hot water flowing through the hot water supply path,
A control device that controls the supply of the hot water stored in the hot water storage tank, and
With
The control device is
A storage circuit that stores a hot water filling start time, which is a time for starting a hot water filling operation for supplying the hot water from the hot water storage tank to the bathtub, and a hot water filling completion time, which is a time for completing the hot water filling operation. ,
When the detection value of the heat storage detector exceeds the threshold value before the hot water filling start time, the forced hot water filling control unit forcibly executes the hot water filling operation.
When the operation of the backup boiler is started while the hot water filling operation is being executed by the forced hot water filling control unit, or when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied, the backup boiler of the backup boiler When the time when the operation is started or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied is a time before the hot water filling start time, the hot water filling operation by the forced hot water filling control unit is interrupted. When the time when the operation of the backup boiler is started or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied is the time after the hot water filling start time, the hot water filling operation by the forced hot water filling control unit is performed. With the boiler control unit to continue,
To provide a cogeneration system having.

本開示の技術によれば、バックアップボイラの使用を可能な限り避けることができるので、コージェネレーションシステムを効率的に運転できる。併せて、ユーザの給湯需要にも応えることができる。 According to the technique of the present disclosure, the use of the backup boiler can be avoided as much as possible, so that the cogeneration system can be operated efficiently. At the same time, it is possible to meet the user's hot water supply demand.

図１は、本開示の一実施形態に係るコージェネレーションシステムの構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram of a cogeneration system according to an embodiment of the present disclosure. 図２Ａは、制御装置の機能ブロック図である。FIG. 2A is a functional block diagram of the control device. 図２Ｂは、演算回路の機能ブロック図である。FIG. 2B is a functional block diagram of the arithmetic circuit. 図３は、強制湯張り運転に関する処理を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing a process related to the forced hot water filling operation. 図４は、湯張り運転の実行中におけるバックアップボイラの運転に関する処理を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing a process related to the operation of the backup boiler during the execution of the hot water filling operation.

（本開示の基礎となった知見）
家庭における最大の給湯需要は、浴槽に温水を供給する湯張り運転である。湯張り運転を実行して浴槽を温水で満たすためには、大量の温水が必要である。そのため、給湯需要がピークに達する入浴時までに貯湯タンクが満蓄状態に近い状態に達していることが望ましい。しかし、貯湯タンクが満蓄状態に達すると、発電装置を停止させる必要がある。発電装置の始動と停止とを繰り返すことは、効率的な発電の観点において望ましくない。 (Knowledge on which this disclosure was based)
The largest demand for hot water supply in the home is hot water filling operation that supplies hot water to the bathtub. A large amount of hot water is required to perform the hot water filling operation and fill the bathtub with hot water. Therefore, it is desirable that the hot water storage tank has reached a state close to full by the time of bathing when the demand for hot water supply reaches its peak. However, when the hot water storage tank reaches the full state, it is necessary to stop the power generation device. Repeating the start and stop of the power generation device is not desirable from the viewpoint of efficient power generation.

１つの提案として、貯湯タンクが満蓄状態に達した時点で湯張り運転を強制的に開始することが挙げられる。このようにすれば、発電装置の運転を継続できる。しかし、本発明者らは、この提案にも次の問題があることを突き止めた。すなわち、湯張り運転を強制的に行っているときにも、バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立する可能性がある。発電装置の運転を継続できたとしても、バックアップボイラによって燃料ガスが消費されると、コージェネレーションシステムのトータルのエネルギー効率は低下する。あるいは、バックアップボイラによって消費される燃料ガスの量が増えるので、ユーザにとってコスト面で不利である。 One proposal is to forcibly start the hot water filling operation when the hot water storage tank reaches the full storage state. In this way, the operation of the power generation device can be continued. However, the inventors have found that this proposal also has the following problems. That is, there is a possibility that the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied even when the hot water filling operation is forcibly performed. Even if the generator can continue to operate, the consumption of fuel gas by the backup boiler will reduce the total energy efficiency of the cogeneration system. Alternatively, the amount of fuel gas consumed by the backup boiler increases, which is disadvantageous in terms of cost for the user.

本開示の第１態様に係るコージェネレーションシステムは、
発電装置と、
前記発電装置の排熱によって生成された温水を貯める貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの蓄熱状態を検出する蓄熱検出器と、
前記貯湯タンクから浴槽まで延びる給湯経路と、
前記給湯経路を流れる前記温水を加熱するバックアップボイラと、
前記貯湯タンクに貯められた前記温水の供給を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記貯湯タンクから前記浴槽に前記温水を供給する湯張り運転を開始するべき時間である湯張り開始時間と、前記湯張り運転を完了させるべき時間である湯張り完了時間とを記憶する記憶回路と、
前記湯張り開始時間よりも前の時間に前記蓄熱検出器の検出値が閾値を超えたとき、前記湯張り運転を強制的に実行する強制湯張り制御部と、
前記強制湯張り制御部によって前記湯張り運転が実行されているときに前記バックアップボイラの運転が始まった場合又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した場合であって、前記バックアップボイラの運転が始まった時間又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した時間が前記湯張り開始時間よりも前の時間である場合、前記強制湯張り制御部による前記湯張り運転を中断させる一方、前記バックアップボイラの運転が始まった時間又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した時間が前記湯張り開始時間以後の時間である場合、前記強制湯張り制御部による前記湯張り運転を継続させる、ボイラ制御部と、
を有するものである。 The cogeneration system according to the first aspect of the present disclosure is
Power generator and
A hot water storage tank that stores hot water generated by the exhaust heat of the power generator, and
A heat storage detector that detects the heat storage state of the hot water storage tank, and
The hot water supply route extending from the hot water storage tank to the bathtub,
A backup boiler that heats the hot water flowing through the hot water supply path,
A control device that controls the supply of the hot water stored in the hot water storage tank, and
With
The control device is
A storage circuit that stores a hot water filling start time, which is a time for starting a hot water filling operation for supplying the hot water from the hot water storage tank to the bathtub, and a hot water filling completion time, which is a time for completing the hot water filling operation. ,
When the detection value of the heat storage detector exceeds the threshold value before the hot water filling start time, the forced hot water filling control unit forcibly executes the hot water filling operation.
When the operation of the backup boiler is started while the hot water filling operation is being executed by the forced hot water filling control unit, or when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied, the backup boiler of the backup boiler When the time when the operation is started or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied is a time before the hot water filling start time, the hot water filling operation by the forced hot water filling control unit is interrupted. When the time when the operation of the backup boiler is started or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied is the time after the hot water filling start time, the hot water filling operation by the forced hot water filling control unit is performed. With the boiler control unit to continue,
It has.

第１態様によれば、強制的な湯張り運転中にバックアップボイラが運転されることを回避できるので、コージェネレーションシステムのトータルのエネルギー効率が向上する。バックアップボイラによって消費される燃料ガスの量が減るので、ユーザにとってコスト面で有利である。ユーザの意図しない時間帯にバックアップボイラを使用して湯張り運転が行われることがないので、ユーザの使用感が損なわれることも防止できる。 According to the first aspect, it is possible to prevent the backup boiler from being operated during the forced hot water filling operation, so that the total energy efficiency of the cogeneration system is improved. Since the amount of fuel gas consumed by the backup boiler is reduced, it is advantageous in terms of cost for the user. Since the hot water filling operation is not performed using the backup boiler at a time not intended by the user, it is possible to prevent the user's usability from being impaired.

本開示の第２態様において、例えば、第１態様に係るコージェネレーションシステムの前記制御装置は、前記湯張り運転を強制的に開始させることを許可する時間帯をユーザの入力に応じて設定する湯張り時間設定部をさらに有する。第２態様によれば、設定された時間帯以外の時間帯に強制湯張り運転が実行されない。ユーザの意図しない時間帯に湯張り運転が行われないので、ユーザの使用感が損なわれることを防止できる。 In the second aspect of the present disclosure, for example, the control device of the cogeneration system according to the first aspect sets a time zone in which the hot water filling operation is permitted to be forcibly started according to a user input. It also has a tension time setting unit. According to the second aspect, the forced hot water filling operation is not executed in a time zone other than the set time zone. Since the hot water filling operation is not performed during a time zone not intended by the user, it is possible to prevent the user's usability from being impaired.

本開示の第３態様において、例えば、第２態様に係るコージェネレーションシステムの前記制御装置は、前記湯張り時間設定部によって設定された前記時間帯以外の時間において、前記強制湯張り制御部による前記湯張り運転を禁止する湯張り禁止部をさらに有する。第３態様によれば、設定された時間帯以外の時間帯に強制湯張り運転が実行されない。ユーザの意図しない時間帯に湯張り運転が行われないので、ユーザの使用感が損なわれることを防止できる。 In the third aspect of the present disclosure, for example, the control device of the cogeneration system according to the second aspect is said by the forced hot water filling control unit at a time other than the time zone set by the hot water filling time setting unit. It also has a hot water filling prohibition section that prohibits hot water filling operation. According to the third aspect, the forced hot water filling operation is not executed in a time zone other than the set time zone. Since the hot water filling operation is not performed during a time zone not intended by the user, it is possible to prevent the user's usability from being impaired.

本開示の第４態様において、例えば、第１〜第３態様のいずれか１つに係るコージェネレーションシステムの前記強制湯張り制御部は、前記ボイラ制御部によって前記湯張り運転が中断されたのち、前記湯張り開始時間から前記湯張り運転を再開させる。第４態様によれば、規定量の温水が湯張り完了時間までに浴槽に確実に供給される。 In the fourth aspect of the present disclosure, for example, in the forced hot water filling control unit of the cogeneration system according to any one of the first to third aspects, the hot water filling operation is interrupted by the boiler control unit, and then the hot water filling operation is interrupted. The hot water filling operation is restarted from the hot water filling start time. According to the fourth aspect, a specified amount of hot water is surely supplied to the bathtub by the time when the hot water filling is completed.

本開示の第５態様において、例えば、第１〜第４態様のいずれか１つに係るコージェネレーションシステムの前記ボイラ制御部は、前記強制湯張り制御部によって前記湯張り運転が実行されて前記浴槽に前記温水が貯められた場合、前記湯張り開始時間と前記湯張り完了時間との間の所定期間において、前記バックアップボイラを運転することによって、前記浴槽に貯められた前記温水を設定温度まで加熱する。第５態様によれば、強制湯張り運転が行われたかどうかに依存せず、湯張り完了時間において、浴槽が設定温度の温水で満たされる。ユーザに快適な入浴環境を提供することができる。 In the fifth aspect of the present disclosure, for example, in the boiler control unit of the cogeneration system according to any one of the first to fourth aspects, the hot water filling operation is executed by the forced hot water filling control unit, and the bathtub. When the hot water is stored in the bathtub, the hot water stored in the bathtub is heated to a set temperature by operating the backup boiler in a predetermined period between the hot water filling start time and the hot water filling completion time. To do. According to the fifth aspect, the bathtub is filled with hot water at a set temperature at the hot water filling completion time regardless of whether or not the forced hot water filling operation is performed. It is possible to provide the user with a comfortable bathing environment.

本開示の第６態様において、例えば、第１〜第５態様のいずれか１つに係るコージェネレーションシステムは、前記貯湯タンクと前記浴槽との間において前記給湯経路に設けられ、前記貯湯タンクの出口における前記温水の温度を検出する温度センサをさらに備えている。前記ボイラ制御部は、前記温度センサによって検出された前記温水の温度が閾値温度よりも低い場合、前記バックアップボイラの運転を開始して前記温水を加熱する。第６態様によれば、適温の温水が浴槽に貯められる。 In the sixth aspect of the present disclosure, for example, the cogeneration system according to any one of the first to fifth aspects is provided in the hot water supply path between the hot water storage tank and the bathtub, and is an outlet of the hot water storage tank. A temperature sensor for detecting the temperature of the hot water in the above is further provided. When the temperature of the hot water detected by the temperature sensor is lower than the threshold temperature, the boiler control unit starts the operation of the backup boiler to heat the hot water. According to the sixth aspect, hot water at an appropriate temperature is stored in the bathtub.

本開示の第７態様において、例えば、第１〜第６態様のいずれか１つに係るコージェネレーションシステムの前記発電装置が燃料電池を含む。発電装置が燃料電池を含む場合、本開示の技術は特に高い効果を発揮する。 In the seventh aspect of the present disclosure, for example, the power generation device of the cogeneration system according to any one of the first to sixth aspects includes a fuel cell. The techniques of the present disclosure are particularly effective when the power generation device includes a fuel cell.

本開示の第８態様に係るコージェネレーションシステムの運転方法は、
発電装置の排熱によって温水を生成することと、
前記温水を貯湯タンクに貯めることと、
前記貯湯タンクの蓄熱状態を蓄熱検出器によって検出することと、
前記貯湯タンクから浴槽まで延びる給湯経路を流れる前記温水をバックアップボイラで加熱することと、
前記貯湯タンクから前記浴槽に前記温水を供給する湯張り運転を開始するべき時間である湯張り開始時間よりも前の時間に前記蓄熱検出器の検出値が閾値を超えたとき、前記湯張り運転を強制的に実行することと、
前記湯張り運転が強制的に実行されているときに前記バックアップボイラの運転が始まった場合又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した場合であって、前記バックアップボイラの運転が始まった時間又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した時間が前記湯張り開始時間よりも前の時間である場合、前記湯張り運転を中断させることと、
前記湯張り運転が強制的に実行されているときに前記バックアップボイラの運転が始まった場合又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した場合であって、前記バックアップボイラの運転が始まった時間又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した時間が前記湯張り開始時間以後の時間である場合、前記湯張り運転を継続させることと、
を含むものである。 The method of operating the cogeneration system according to the eighth aspect of the present disclosure is as follows.
Generating hot water from the exhaust heat of the power generator
To store the hot water in a hot water storage tank
To detect the heat storage state of the hot water storage tank with a heat storage detector,
By heating the hot water flowing through the hot water supply path extending from the hot water storage tank to the bathtub with a backup boiler,
When the detection value of the heat storage detector exceeds the threshold value at a time before the hot water filling start time, which is the time when the hot water filling operation for supplying the hot water from the hot water storage tank to the bathtub should be started, the hot water filling operation And forcibly execute
When the operation of the backup boiler is started when the hot water filling operation is forcibly executed, or when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied, the operation of the backup boiler is started. When the time or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied is a time before the hot water filling start time, the hot water filling operation is interrupted.
When the operation of the backup boiler is started when the hot water filling operation is forcibly executed, or when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied, the operation of the backup boiler is started. When the time or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied is the time after the hot water filling start time, the hot water filling operation is continued.
Is included.

第８態様によれば、強制的な湯張り運転中にバックアップボイラが運転されることを回避できるので、コージェネレーションシステムのトータルのエネルギー効率が向上する。バックアップボイラによって消費される燃料ガスの量が減るので、ユーザにとってコスト面で有利である。ユーザの意図しない時間帯にバックアップボイラを使用して湯張り運転が行われることがないので、ユーザの使用感が損なわれることも防止できる。第８態様の各ステップが上記の順番で行われることは必須ではない。各ステップの順番は、互いに入れ替わってもよい。 According to the eighth aspect, it is possible to prevent the backup boiler from being operated during the forced hot water filling operation, so that the total energy efficiency of the cogeneration system is improved. Since the amount of fuel gas consumed by the backup boiler is reduced, it is advantageous in terms of cost for the user. Since the hot water filling operation is not performed using the backup boiler at a time not intended by the user, it is possible to prevent the user's usability from being impaired. It is not essential that each step of the eighth aspect be performed in the above order. The order of the steps may be interchanged.

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。本開示は、以下の実施形態に限定されない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. The present disclosure is not limited to the following embodiments.

図１に示すように、本実施形態のコージェネレーションシステム１００は、発電ユニット１０及び貯湯ユニット２０を備えている。発電ユニット１０は、発電装置１１、熱交換器１２及び冷却水回路１３を有する。貯湯ユニット２０は、貯湯タンク２１、バックアップボイラ２２及び給湯経路２３を有する。発電ユニット１０及び貯湯ユニット２０は、熱回収水路３０によって互いに接続されている。発電装置１１の排熱によって生成された温水が貯湯タンク２１に貯められる。貯湯タンク２１に貯められた温水がユースポイントに供給される。ユースポイントには、例えば、浴槽５０及び蛇口５１が含まれる。 As shown in FIG. 1, the cogeneration system 100 of the present embodiment includes a power generation unit 10 and a hot water storage unit 20. The power generation unit 10 includes a power generation device 11, a heat exchanger 12, and a cooling water circuit 13. The hot water storage unit 20 has a hot water storage tank 21, a backup boiler 22, and a hot water supply path 23. The power generation unit 10 and the hot water storage unit 20 are connected to each other by a heat recovery water channel 30. The hot water generated by the exhaust heat of the power generation device 11 is stored in the hot water storage tank 21. The hot water stored in the hot water storage tank 21 is supplied to the use point. Use points include, for example, bathtub 50 and faucet 51.

（発電ユニット１０）
発電装置１１は、液体燃料又は気体燃料を用いて電力を生成するための装置である。発電装置１１は、例えば、燃料電池を含む。つまり、コージェネレーションシステム１００は、燃料電池システムでありうる。燃料電池は、固体高分子型燃料電池、固体酸化物型燃料電池、リン酸型燃料電池又は溶融炭酸塩型燃料電池である。発電装置１１の他の例は、ガスエンジン発電装置である。発電装置１１の排熱によって水が加熱される。 (Power generation unit 10)
The power generation device 11 is a device for generating electric power using liquid fuel or gaseous fuel. The power generation device 11 includes, for example, a fuel cell. That is, the cogeneration system 100 can be a fuel cell system. The fuel cell is a solid polymer fuel cell, a solid oxide fuel cell, a phosphoric acid fuel cell, or a molten carbonate fuel cell. Another example of the power generation device 11 is a gas engine power generation device. Water is heated by the exhaust heat of the power generation device 11.

発電装置１１が燃料電池を含む場合、発電装置１１には水素ガス及び酸素ガスが供給される。水素ガスは、例えば、都市ガスなどの燃料ガスを改質器（図示せず）において改質することによって生成される。酸素ガスは空気に含まれている。 When the power generation device 11 includes a fuel cell, hydrogen gas and oxygen gas are supplied to the power generation device 11. Hydrogen gas is produced, for example, by reforming a fuel gas such as city gas in a reformer (not shown). Oxygen gas is contained in air.

熱交換器１２は、発電装置１１の排熱によって貯湯タンク２１の水を加熱するための装置である。熱交換器１２は、発電装置１１の冷却水と貯湯タンク２１の水との間で熱交換を生じさせる。熱交換器１２は、例えば、二重管式熱交換器、プレート式熱交換器などの液−液熱交換器である。 The heat exchanger 12 is a device for heating the water in the hot water storage tank 21 by the exhaust heat of the power generation device 11. The heat exchanger 12 causes heat exchange between the cooling water of the power generation device 11 and the water of the hot water storage tank 21. The heat exchanger 12 is, for example, a liquid-liquid heat exchanger such as a double tube heat exchanger or a plate heat exchanger.

冷却水回路１３は、発電装置１１と熱交換器１２との間で冷却水を循環させるための流路であり、発電装置１１と熱交換器１２とを接続している。冷却水回路１３によって、発電装置１１を効率的に冷却できるとともに、発電装置１１の排熱を温水の形で発電装置１１の外部に取り出すことができる。冷却水回路１３には、ポンプ１４が設けられている。ポンプ１４は、例えば、ピストンポンプ、プランジャポンプ、ギヤポンプ、ベーンポンプなどの容積式ポンプである。 The cooling water circuit 13 is a flow path for circulating cooling water between the power generation device 11 and the heat exchanger 12, and connects the power generation device 11 and the heat exchanger 12. The cooling water circuit 13 can efficiently cool the power generation device 11, and can take out the exhaust heat of the power generation device 11 to the outside of the power generation device 11 in the form of hot water. A pump 14 is provided in the cooling water circuit 13. The pump 14 is, for example, a positive displacement pump such as a piston pump, a plunger pump, a gear pump, or a vane pump.

（貯湯ユニット２０）
貯湯タンク２１は、発電装置１１の排熱によって生成された温水を貯めるための容器である。貯湯タンク２１は、断熱性及び耐圧性を有する容器によって構成されている。貯湯タンク２１には、複数の温度センサ２５ａ〜２５ｅが設けられている。温度センサ２５ａ〜２５ｅは、貯湯タンク２１の内部に配置されている。詳細には、貯湯タンク２１の内部において、温度センサ２５ａ〜２５ｅは、鉛直方向に沿って概ね等間隔で配置されている。隣り合う温度センサの間隔は、例えば、２０〜３０リットルの水量に対応する。 (Hot water storage unit 20)
The hot water storage tank 21 is a container for storing hot water generated by the exhaust heat of the power generation device 11. The hot water storage tank 21 is composed of a container having heat insulation and pressure resistance. The hot water storage tank 21 is provided with a plurality of temperature sensors 25a to 25e. The temperature sensors 25a to 25e are arranged inside the hot water storage tank 21. Specifically, inside the hot water storage tank 21, the temperature sensors 25a to 25e are arranged at substantially equal intervals along the vertical direction. The distance between adjacent temperature sensors corresponds to, for example, 20 to 30 liters of water volume.

温度センサ２５ａ〜２５ｅは、貯湯タンク２１に貯められた温水の温度を検出する。高温の温水が貯湯タンク２１の上部に貯められる。温水が使用されると市水が貯湯タンク２１の下部に補給される。そのため、貯湯タンク２１の内部には温水の温度成層が形成される。温度センサ２５ａ〜２５ｅの検出値によって、貯湯タンク２１の蓄熱状態を把握できる。温度センサ２５ａ〜２５ｅは、貯湯タンク２１の蓄熱状態を検出する蓄熱検出器の一例である。温度センサ２５ａ〜２５ｅのそれぞれは、例えば、サーミスタを用いた温度センサ又は熱電対を用いた温度センサである。 The temperature sensors 25a to 25e detect the temperature of the hot water stored in the hot water storage tank 21. Hot hot water is stored in the upper part of the hot water storage tank 21. When hot water is used, city water is replenished to the lower part of the hot water storage tank 21. Therefore, a temperature stratification of hot water is formed inside the hot water storage tank 21. The heat storage state of the hot water storage tank 21 can be grasped from the detected values of the temperature sensors 25a to 25e. The temperature sensors 25a to 25e are examples of heat storage detectors that detect the heat storage state of the hot water storage tank 21. Each of the temperature sensors 25a to 25e is, for example, a temperature sensor using a thermistor or a temperature sensor using a thermocouple.

貯湯タンク２１の底部には、市水の給水経路２７が接続されている。貯湯タンク２１の温水が消費されると、給水経路２７を通じて市水Ｗが貯湯タンク２１に補給される。したがって、貯湯タンク２１には市水の給水圧力が加わっている。 A water supply route 27 for city water is connected to the bottom of the hot water storage tank 21. When the hot water in the hot water storage tank 21 is consumed, the city water W is replenished to the hot water storage tank 21 through the water supply route 27. Therefore, the water supply pressure of city water is applied to the hot water storage tank 21.

給水経路２７は、分岐位置Ｐ１において分岐している分岐経路２７ａを含む。分岐位置Ｐ１は、貯湯ユニット２０の外部と貯湯タンク２１との間に存在する位置である。分岐経路２７ａは、合流位置Ｐ２において給湯経路２３に接続されている。合流位置Ｐ２は、貯湯タンク２１とバックアップボイラ２２との間に存在する位置である。分岐経路２７ａには水混合調節弁２９が設けられている。水混合調節弁２９は、分岐位置Ｐ１と合流位置Ｐ２との間において分岐経路２７ａに配置されている。 The water supply path 27 includes a branch path 27a that branches at the branch position P1. The branch position P1 is a position existing between the outside of the hot water storage unit 20 and the hot water storage tank 21. The branch path 27a is connected to the hot water supply path 23 at the confluence position P2. The merging position P2 is a position existing between the hot water storage tank 21 and the backup boiler 22. A water mixing control valve 29 is provided in the branch path 27a. The water mixing control valve 29 is arranged in the branch path 27a between the branch position P1 and the merging position P2.

バックアップボイラ２２は、給湯経路２３を流れる温水又は浴槽５０に貯められた温水を加熱するための装置である。バックアップボイラ２２は、市水を直接加熱することもできる。バックアップボイラ２２の例は、ガス給湯器である。本実施形態では、温水がバックアップボイラ２２の中を通って浴槽５０又は蛇口５１に供給される。ただし、この構成は必須ではない。浴槽５０又は蛇口５１に供給されるべき温水は、バックアップボイラ２２の筐体の外部に配置された他の熱交換器を介して、バックアップボイラ２２によって間接的に加熱されてもよい。 The backup boiler 22 is a device for heating hot water flowing through the hot water supply path 23 or hot water stored in the bathtub 50. The backup boiler 22 can also directly heat the city water. An example of the backup boiler 22 is a gas water heater. In this embodiment, hot water is supplied to the bathtub 50 or the faucet 51 through the backup boiler 22. However, this configuration is not mandatory. The hot water to be supplied to the bathtub 50 or the faucet 51 may be indirectly heated by the backup boiler 22 via another heat exchanger arranged outside the housing of the backup boiler 22.

給湯経路２３は、貯湯タンク２１に貯められた温水を浴槽５０又は蛇口５１に供給するための流路であり、貯湯タンク２１から浴槽５０及び蛇口５１まで延びている。本実施形態では、給湯経路２３は、第１部分２３１、第２部分２３２及び第３部分２３３を有する。第１部分２３１は、貯湯タンク２１の上部とバックアップボイラ２２とを接続している。第２部分２３２は、バックアップボイラ２２と浴槽５０とを接続している。第３部分２３３は、バックアップボイラ２２と蛇口５１とを接続している。第１部分２３１及び第２部分２３２を通じて、温水が貯湯タンク２１から浴槽５０に供給される。第１部分２３１及び第３部分２３３を通じて、温水が貯湯タンク２１から蛇口５１に供給される。 The hot water supply path 23 is a flow path for supplying the hot water stored in the hot water storage tank 21 to the bathtub 50 or the faucet 51, and extends from the hot water storage tank 21 to the bathtub 50 and the faucet 51. In the present embodiment, the hot water supply path 23 has a first portion 231 and a second portion 232 and a third portion 233. The first portion 231 connects the upper part of the hot water storage tank 21 and the backup boiler 22. The second portion 232 connects the backup boiler 22 and the bathtub 50. The third portion 233 connects the backup boiler 22 and the faucet 51. Hot water is supplied from the hot water storage tank 21 to the bathtub 50 through the first portion 231 and the second portion 232. Hot water is supplied from the hot water storage tank 21 to the faucet 51 through the first portion 231 and the third portion 233.

給湯経路２３の第１部分２３１には、第１給湯温度センサ３４、第２給湯温度センサ３５及び水混合調節弁３６が設けられている。第１給湯温度センサ３４は、貯湯タンク２１の温水出口と合流位置Ｐ２との間において、給湯経路２３に配置されている。第１給湯温度センサ３４は、貯湯タンク２１の出口における温水であって、市水に混合される前の温水の温度（出湯温度）を検出する。第２給湯温度センサ３５は、合流位置Ｐ２とバックアップボイラ２２との間において、給湯経路２３の第１部分２３１に配置されている。第２給湯温度センサ３５は、市水に混合された後の温水の温度を検出する。給湯温度センサ３４及び３５によって検出された温度を用いた制御によって水混合調節弁２９及び３６の各開度が調節される。これにより、合流位置Ｐ２において、所望の比率にて温水と市水とが混合され、適温に調節された温水が浴槽５０又は蛇口５１に供給される。制御方式は、フォードバック制御であってもよく、フィードフォワード制御であってもよい。 The first portion 231 of the hot water supply path 23 is provided with a first hot water supply temperature sensor 34, a second hot water supply temperature sensor 35, and a water mixing control valve 36. The first hot water supply temperature sensor 34 is arranged in the hot water supply path 23 between the hot water outlet of the hot water storage tank 21 and the confluence position P2. The first hot water supply temperature sensor 34 detects the temperature (outflow temperature) of the hot water at the outlet of the hot water storage tank 21 before being mixed with the city water. The second hot water supply temperature sensor 35 is arranged in the first portion 231 of the hot water supply path 23 between the merging position P2 and the backup boiler 22. The second hot water supply temperature sensor 35 detects the temperature of the hot water after being mixed with the city water. The opening degree of each of the water mixing control valves 29 and 36 is adjusted by the control using the temperature detected by the hot water supply temperature sensors 34 and 35. As a result, at the confluence position P2, hot water and city water are mixed at a desired ratio, and hot water adjusted to an appropriate temperature is supplied to the bathtub 50 or the faucet 51. The control method may be fordback control or feedforward control.

給湯経路２３の第２部分２３２には、温度センサ４５が設けられている。温度センサ４５は、浴槽５０に貯められた温水の温度を検出する。温度センサ４５よって検出された温度は、例えば、浴槽５０に貯められた温水の温度を保持するための再加熱（追いだき）において、湯張りの設定温度に湯温を調節する目的で使用される。 A temperature sensor 45 is provided in the second portion 232 of the hot water supply path 23. The temperature sensor 45 detects the temperature of the hot water stored in the bathtub 50. The temperature detected by the temperature sensor 45 is used for the purpose of adjusting the hot water temperature to the set temperature of the hot water filling, for example, in reheating (removal) for maintaining the temperature of the hot water stored in the bathtub 50. ..

貯湯ユニット２１は、さらに、浴槽経路４３を備えている。浴槽経路４３は、バックアップボイラ２２と浴槽５０とを接続している。浴槽５０に貯められた温水は、浴槽経路４３を通じてバックアップボイラ２２に供給され、バックアップボイラ２２において再加熱（追いだき）される。再加熱された温水は、給湯経路２３の第２部分２３２を通じて浴槽５０に戻される。 The hot water storage unit 21 further includes a bathtub path 43. The bathtub path 43 connects the backup boiler 22 and the bathtub 50. The hot water stored in the bathtub 50 is supplied to the backup boiler 22 through the bathtub path 43, and is reheated (removed) in the backup boiler 22. The reheated hot water is returned to the bathtub 50 through the second portion 232 of the hot water supply path 23.

（熱回収水路３０）
熱回収水路３０は、発電装置１１の排熱を回収するための流路である。熱回収水路３０は、送り経路３０ａ及び戻し経路３０ｂを含む。送り経路３０ａは、貯湯タンク２１の底部と熱交換器１２の入口とを接続している。戻し経路３０ｂは、熱交換器１２の出口と貯湯タンク２１の上部とを接続している。送り経路３０ａは、熱回収水路３０の上流部分を構成している。戻し経路３０ｂは、熱回収水路３０の下流部分を構成している。送り経路３０ａは、熱交換器１２において加熱されるべき水を熱交換器１２に導くための流路である。戻し経路３０ｂは、熱交換器１２において加熱された水（温水）を貯湯タンク２１に導くための流路である。熱交換器１２は、熱回収水路３０を流れる水と冷却水回路１３を流れる水とを熱交換させるように構成されている。熱交換器１２は、冷却水回路１３の冷却水の熱によって貯湯タンク２１に貯められるべき温水を生成する。 (Heat recovery channel 30)
The heat recovery water channel 30 is a flow path for recovering the exhaust heat of the power generation device 11. The heat recovery channel 30 includes a feed path 30a and a return path 30b. The feed path 30a connects the bottom of the hot water storage tank 21 and the inlet of the heat exchanger 12. The return path 30b connects the outlet of the heat exchanger 12 and the upper part of the hot water storage tank 21. The feed path 30a constitutes an upstream portion of the heat recovery channel 30. The return path 30b constitutes a downstream portion of the heat recovery channel 30. The feed path 30a is a flow path for guiding the water to be heated in the heat exchanger 12 to the heat exchanger 12. The return path 30b is a flow path for guiding the water (hot water) heated in the heat exchanger 12 to the hot water storage tank 21. The heat exchanger 12 is configured to exchange heat between the water flowing through the heat recovery water channel 30 and the water flowing through the cooling water circuit 13. The heat exchanger 12 generates hot water to be stored in the hot water storage tank 21 by the heat of the cooling water of the cooling water circuit 13.

熱回収水路３０には、ポンプ３２が設けられている。ポンプ３２の働きによって、貯湯タンク２１から熱交換器１２に水が供給され、生成された温水が熱交換器１２から貯湯タンク２１に戻される。本実施形態では、ポンプ３２は、熱回収水路３０の送り経路３０ａに配置されている。ポンプ３２は、戻し経路３０ｂに配置されていてもよい。先に説明した容積式ポンプの１つをポンプ３２として使用できる。 A pump 32 is provided in the heat recovery channel 30. Water is supplied from the hot water storage tank 21 to the heat exchanger 12 by the action of the pump 32, and the generated hot water is returned from the heat exchanger 12 to the hot water storage tank 21. In the present embodiment, the pump 32 is arranged in the feed path 30a of the heat recovery water channel 30. The pump 32 may be arranged in the return path 30b. One of the positive displacement pumps described above can be used as the pump 32.

熱回収水路３０には、さらに、温度センサ３３が設けられている。本実施形態では、温度センサ３３は、熱回収水路３０の送り経路３０ａに配置されている。送り経路３０ａに温度センサ３３が配置されていると、発電装置１１の冷却が可能であるかどうかをより正確に判断できる。ただし、温度センサ３３は、戻し経路３０ｂに配置されていてもよい。温度センサ３３は、熱回収水路３０を流れる水の温度を検出する。 The heat recovery channel 30 is further provided with a temperature sensor 33. In the present embodiment, the temperature sensor 33 is arranged in the feed path 30a of the heat recovery water channel 30. When the temperature sensor 33 is arranged in the feed path 30a, it is possible to more accurately determine whether or not the power generation device 11 can be cooled. However, the temperature sensor 33 may be arranged in the return path 30b. The temperature sensor 33 detects the temperature of the water flowing through the heat recovery channel 30.

温度センサ３３によって検出された水の温度が閾値温度以下であるとき、発電装置１１の冷却が可能である。温度センサ３３によって検出された水の温度が閾値温度よりも高いとき、発電装置１１の冷却が不可能である。発電装置１１の冷却が不可能である場合、発電装置１１の運転を停止する。特に、発電装置１１が燃料電池を含む場合、燃料電池の劣化を防ぐために十分な冷却が必要である。 When the temperature of the water detected by the temperature sensor 33 is equal to or lower than the threshold temperature, the power generation device 11 can be cooled. When the temperature of the water detected by the temperature sensor 33 is higher than the threshold temperature, the power generation device 11 cannot be cooled. When the power generation device 11 cannot be cooled, the operation of the power generation device 11 is stopped. In particular, when the power generation device 11 includes a fuel cell, sufficient cooling is required to prevent deterioration of the fuel cell.

冷却水回路１３、給湯経路２３、給水経路２７、熱回収水路３０、蛇口経路４１及び浴槽経路４３は、それぞれ、少なくとも１つの配管によって構成されている。配管は、ステンレス管などの金属配管であってもよいし、樹脂配管であってもよい。必要に応じて、フィルタ、逆止弁、流量センサ、開閉弁などの部品が各流路に設けられていてもよい。 The cooling water circuit 13, the hot water supply path 23, the water supply path 27, the heat recovery water channel 30, the faucet path 41, and the bathtub path 43 are each composed of at least one pipe. The pipe may be a metal pipe such as a stainless steel pipe or a resin pipe. If necessary, components such as a filter, a check valve, a flow rate sensor, and an on-off valve may be provided in each flow path.

（制御装置６０）
コージェネレーションシステム１００は、さらに、制御装置６０及び入出力端末６１を備えている。制御装置６０は、例えば、半導体集積回路によって構成されたマイクロコンピュータである。入出力端末６１は、ディスプレイと操作ボタンを含み、制御装置６０と通信可能に接続されている。入出力端末６１は、例えば、ユーザの家庭内に配置されている。入出力端末６１を通じて制御装置６０に各種の命令を与えることができる。入出力端末６１にはコージェネレーションシステム１００の運転状態が表示される。運転状態には、例えば、発電量、貯湯量、バックアップボイラ２２を使用中かどうか、及び、湯張り運転を実行中かどうかが含まれる。 (Control device 60)
The cogeneration system 100 further includes a control device 60 and an input / output terminal 61. The control device 60 is, for example, a microcomputer configured by a semiconductor integrated circuit. The input / output terminal 61 includes a display and operation buttons, and is communicably connected to the control device 60. The input / output terminal 61 is arranged in the user's home, for example. Various commands can be given to the control device 60 through the input / output terminal 61. The operation status of the cogeneration system 100 is displayed on the input / output terminal 61. The operating state includes, for example, the amount of power generation, the amount of hot water stored, whether or not the backup boiler 22 is in use, and whether or not the hot water filling operation is being executed.

制御装置６０には、温度センサ２５ａ〜２５ｅ，３３，３４，３５及び４５の検出信号が入力される。制御装置６０は、温度センサ２５ａ〜２５ｅ，３３，３４，３５及び４５の検出結果に基づき、ポンプ１４、ポンプ３２、水混合調節弁２９、水混合調節弁３６などの制御対象を制御する。制御装置６０には、コージェネレーションシステム１００を適切に運転するためのプログラムが格納されている。 The detection signals of the temperature sensors 25a to 25e, 33, 34, 35 and 45 are input to the control device 60. The control device 60 controls control targets such as the pump 14, the pump 32, the water mixing control valve 29, and the water mixing control valve 36 based on the detection results of the temperature sensors 25a to 25e, 33, 34, 35, and 45. The control device 60 stores a program for properly operating the cogeneration system 100.

図２Ａに示すように、制御装置６０は、演算回路７１、記憶回路７２及び送受信回路７３を有する。演算回路７１は、例えば、マイクロコンピュータのプロセッサユニットである。演算回路７１は、コージェネレーションシステム１００を運転するためのプログラムを実行する。図２Ｂに示すように、演算回路７１において実行されるプログラムは、発電制御部８０及び貯湯−給湯制御部８１を構成する。発電制御部８０は、主に、発電ユニット１０に関する制御を行う。貯湯−給湯制御部８１は、主に、貯湯ユニット２０に関する制御を行う。貯湯ユニット２０に関する制御には、貯湯タンク２１に温水を貯めること、及び、貯湯タンク２１に貯められた温水をユースポイントに供給することが含まれる。貯湯−給湯制御部８１には、強制湯張り制御部８２、ボイラ制御部８３、湯張り時間設定部８４及び湯張り禁止部８５が含まれる。強制湯張り制御部８２、ボイラ制御部８３、湯張り時間設定部８４及び湯張り禁止部８５の各機能は、演算回路７１において実行されるプログラムによって実現される。 As shown in FIG. 2A, the control device 60 includes an arithmetic circuit 71, a storage circuit 72, and a transmission / reception circuit 73. The arithmetic circuit 71 is, for example, a processor unit of a microcomputer. The arithmetic circuit 71 executes a program for operating the cogeneration system 100. As shown in FIG. 2B, the program executed in the arithmetic circuit 71 constitutes a power generation control unit 80 and a hot water storage-hot water supply control unit 81. The power generation control unit 80 mainly controls the power generation unit 10. The hot water storage-hot water supply control unit 81 mainly controls the hot water storage unit 20. The control of the hot water storage unit 20 includes storing hot water in the hot water storage tank 21 and supplying the hot water stored in the hot water storage tank 21 to the use point. The hot water storage-hot water supply control unit 81 includes a forced hot water filling control unit 82, a boiler control unit 83, a hot water filling time setting unit 84, and a hot water filling prohibition unit 85. Each function of the forced hot water filling control unit 82, the boiler control unit 83, the hot water filling time setting unit 84, and the hot water filling prohibition unit 85 is realized by a program executed in the arithmetic circuit 71.

記憶回路７２は、例えば、揮発性メモリ、不揮発性メモリ及び大容量ストレージを含む。揮発性メモリの例は、プログラムのワークエリアとして利用されるランダムアクセスメモリである。不揮発性メモリの例は、プログラムが記憶されたリードオンリーメモリである。大容量ストレージの例は、ハードディスクドライブ又はフラッシュメモリである。 The storage circuit 72 includes, for example, volatile memory, non-volatile memory and large capacity storage. An example of volatile memory is random access memory used as a program work area. An example of non-volatile memory is read-only memory in which a program is stored. An example of mass storage is a hard disk drive or flash memory.

送受信回路７３は、信号の送受信に使用される回路である。詳細には、送受信回路７５は、制御装置６０と入出力端末６１との間の信号の送受信に使用される回路であり、ポンプ１４などの機器に制御信号を出力するための回路であり、温度センサ３３などの機器から検出信号を取得するための回路である。 The transmission / reception circuit 73 is a circuit used for transmitting / receiving signals. Specifically, the transmission / reception circuit 75 is a circuit used for transmitting / receiving a signal between the control device 60 and the input / output terminal 61, a circuit for outputting a control signal to a device such as a pump 14, and a temperature. This is a circuit for acquiring a detection signal from a device such as a sensor 33.

制御装置６０は、発電ユニット１０に含まれていてもよいし、貯湯ユニット２０に含まれていてもよい。制御装置６０は、単一のマイクロコンピュータによって構成されていてもよく、複数のマイクロコンピュータによって構成されていてもよい。複数のマイクロコンピュータのそれぞれが発電ユニット１０及び貯湯ユニット２０に配置されていてもよい。 The control device 60 may be included in the power generation unit 10 or may be included in the hot water storage unit 20. The control device 60 may be composed of a single microcomputer or may be composed of a plurality of microcomputers. Each of the plurality of microcomputers may be arranged in the power generation unit 10 and the hot water storage unit 20.

次に、コージェネレーションシステム１００の運転について説明する。 Next, the operation of the cogeneration system 100 will be described.

コージェネレーションシステム１００の運転を開始すべき旨の命令が入出力端末６１を通じて制御装置６０に与えられると、発電装置１１が運転を開始する。発電装置１１の運転が始まると、適切なタイミングにポンプ１４及び３２が始動する。熱交換器１２において、発電装置１１の排熱によって温水が生成される。生成された温水は、貯湯タンク２１に貯められる。蛇口５１を開くと、入出力端末６１によって設定された温度の温水が蛇口５１に供給される。水混合調節弁２９及び３６の開度を調節することによって、温水の温度が調節される。 When a command to start the operation of the cogeneration system 100 is given to the control device 60 through the input / output terminal 61, the power generation device 11 starts the operation. When the operation of the power generation device 11 starts, the pumps 14 and 32 are started at appropriate timings. In the heat exchanger 12, hot water is generated by the exhaust heat of the power generation device 11. The generated hot water is stored in the hot water storage tank 21. When the faucet 51 is opened, hot water at a temperature set by the input / output terminal 61 is supplied to the faucet 51. The temperature of hot water is adjusted by adjusting the opening degree of the water mixing control valves 29 and 36.

次に、貯湯タンク２１から浴槽５０に温水を供給する湯張り運転について説明する。 Next, a hot water filling operation for supplying hot water from the hot water storage tank 21 to the bathtub 50 will be described.

湯張り運転は、入出力端末６１をユーザが操作することによって所望のタイミングで行われる。あるいは、湯張り運転は、ユーザによって予約された時間に行われる。ユーザが入出力端末６１に湯張り完了時間ｔ１を入力すると、制御装置６０の記憶回路７２に湯張り完了時間ｔ１及び湯張り開始時間ｔ２が記憶される。湯張り開始時間ｔ２は、湯張り運転を開始するべき時間である。湯張り完了時間ｔ１は、湯張り運転を完了させるべき時間である。ユーザが入出力端末６１に湯張り完了時間ｔ１を入力すると、湯張り開始時間ｔ２も自動的に設定される。湯張り開始時間ｔ２は、湯張り完了時間ｔ１よりも所定時間前（例えば、３０分前）の時間に設定される。例えば、湯張り完了時間ｔ１が「２０：００」に設定されると、湯張り開始時間ｔ２が「１９：３０」に自動的に設定される。現在の時間が湯張り開始時間ｔ２に達すると、水混合調節弁２９及び３６の開度が調節され、所望の温度の温水が浴槽５０に供給される。浴槽５０が大容量である場合、又は、蛇口５１において温水が使用されることによって浴槽５０への温水の供給が中断された場合を除き、湯張り運転は、湯張り完了時間ｔ１の少し前の時間に完了する。 The hot water filling operation is performed at a desired timing by the user operating the input / output terminal 61. Alternatively, the hot water filling operation is performed at a time reserved by the user. When the user inputs the hot water filling completion time t1 to the input / output terminal 61, the hot water filling completion time t1 and the hot water filling start time t2 are stored in the storage circuit 72 of the control device 60. The hot water filling start time t2 is the time when the hot water filling operation should be started. The hot water filling completion time t1 is a time for completing the hot water filling operation. When the user inputs the hot water filling completion time t1 to the input / output terminal 61, the hot water filling start time t2 is also automatically set. The hot water filling start time t2 is set to a predetermined time (for example, 30 minutes before) the hot water filling completion time t1. For example, when the hot water filling completion time t1 is set to "20:00", the hot water filling start time t2 is automatically set to "19:30". When the current time reaches the hot water filling start time t2, the opening degrees of the water mixing control valves 29 and 36 are adjusted, and hot water having a desired temperature is supplied to the bathtub 50. Unless the bathtub 50 has a large capacity or the supply of hot water to the bathtub 50 is interrupted by the use of hot water at the faucet 51, the hot water filling operation is performed shortly before the hot water filling completion time t1. Complete in time.

次に、強制湯張り運転について説明する。 Next, the forced hot water filling operation will be described.

本実施形態のコージェネレーションシステム１００においては、貯湯タンク２１が満蓄状態に達すると、発電装置１１が停止する。これにより、発電装置１１の冷却が不十分になることを回避でき、発電装置１１の劣化を防止できる。このことは、発電装置１１が燃料電池を含む場合に特に有用である。しかし、発電装置１１の始動と停止とを繰り返すことは、効率的な発電の観点において望ましくない。 In the cogeneration system 100 of the present embodiment, when the hot water storage tank 21 reaches the full storage state, the power generation device 11 is stopped. As a result, it is possible to avoid insufficient cooling of the power generation device 11, and it is possible to prevent deterioration of the power generation device 11. This is particularly useful when the power generation device 11 includes a fuel cell. However, it is not desirable from the viewpoint of efficient power generation to repeatedly start and stop the power generation device 11.

本実施形態では、貯湯タンク２１が満蓄状態に達した時点で湯張り運転を強制的に開始する。つまり、現在の時間が湯張り開始時間ｔ２に達しておらず、浴槽５０に温水を供給するための操作がユーザによって行われていないにもかかわらず、湯張り運転が実行される。強制湯張り制御部８２（図２Ｂ）は、湯張り開始時間ｔ２よりも前の時間に温度センサ２５ａ〜２５ｅ及び３３の検出値が閾値を超えたとき、湯張り運転を強制的に実行する。このようにすれば、発電装置１１の運転を継続できる。 In the present embodiment, the hot water filling operation is forcibly started when the hot water storage tank 21 reaches the full storage state. That is, the hot water filling operation is executed even though the current time has not reached the hot water filling start time t2 and the operation for supplying hot water to the bathtub 50 has not been performed by the user. The forced hot water filling control unit 82 (FIG. 2B) forcibly executes the hot water filling operation when the detected values of the temperature sensors 25a to 25e and 33 exceed the threshold value at a time before the hot water filling start time t2. In this way, the operation of the power generation device 11 can be continued.

本明細書において、現在の時間が湯張り開始時間ｔ２に達しておらず、かつ、浴槽５０に温水を供給するための操作がユーザによって行われていないにもかかわらず、強制的に実行される湯張り運転を「強制湯張り運転」と称する。「湯張り運転」の概念には、通常の湯張り運転と強制湯張り運転とが含まれる。 In the present specification, the current time has not reached the hot water filling start time t2, and the operation for supplying hot water to the bathtub 50 is not performed by the user, but the operation is forcibly executed. Hot water filling operation is called "forced hot water filling operation". The concept of "hot water filling operation" includes normal hot water filling operation and forced hot water filling operation.

ただし、先に説明したように、強制湯張り運転にも次の問題がある。その問題とは、強制湯張り運転を行っているときにも、バックアップボイラ２２の運転を開始すべき条件が成立する可能性があることである。発電装置１１の運転を継続できたとしても、バックアップボイラ２２によって燃料ガスが消費されると、コージェネレーションシステム１００のトータルのエネルギー効率は低下する。バックアップボイラ２２によって消費される燃料ガスの量が増えるので、ユーザにとってコスト面で不利である。強制湯張り運転の実行中にバックアップボイラ２２が使用されることは不自然なので、このことに違和感を持つユーザもいるはずである。 However, as explained earlier, the forced hot water filling operation also has the following problems. The problem is that the condition for starting the operation of the backup boiler 22 may be satisfied even during the forced hot water filling operation. Even if the operation of the power generation device 11 can be continued, the total energy efficiency of the cogeneration system 100 decreases when the fuel gas is consumed by the backup boiler 22. Since the amount of fuel gas consumed by the backup boiler 22 increases, it is disadvantageous in terms of cost for the user. Since it is unnatural for the backup boiler 22 to be used during the forced hot water filling operation, some users may feel uncomfortable with this.

そこで、本実施形態では、強制湯張り運転の実行中にバックアップボイラ２２の運転が始まった場合又はバックアップボイラ２２の運転を開始すべき条件が成立した場合、一定の条件のもとで、強制湯張り運転を中断する。強制湯張り運転の中断に伴って、バックアップボイラ２２も停止させる。あるいは、強制湯張り運転の中断に伴って、バックアップボイラ２２の運転を開始すべき条件が不成立に変化する。強制湯張り運転の中断後、湯張り開始時間ｔ２から湯張り運転を再開する。このようにすれば、強制湯張り運転中にバックアップボイラ２２が運転されることを回避できるので、コージェネレーションシステム１００のトータルのエネルギー効率が向上する。バックアップボイラ２２によって消費される燃料ガスの量が減るので、ユーザにとってコスト面で有利である。ユーザの意図しない時間帯にバックアップボイラ２２を使用して湯張り運転が行われることがないので、ユーザの使用感が損なわれることも防止できる。中断された湯張り運転は、湯張り開始時間ｔ２と湯張り完了時間ｔ１との間の所定時間から再開されてもよい。 Therefore, in the present embodiment, when the operation of the backup boiler 22 is started during the execution of the forced hot water filling operation or when the condition for starting the operation of the backup boiler 22 is satisfied, the forced hot water is controlled under certain conditions. Suspend tension operation. The backup boiler 22 is also stopped due to the interruption of the forced hot water filling operation. Alternatively, the condition for starting the operation of the backup boiler 22 changes unsatisfactory due to the interruption of the forced hot water filling operation. After the forced hot water filling operation is interrupted, the hot water filling operation is restarted from the hot water filling start time t2. By doing so, it is possible to prevent the backup boiler 22 from being operated during the forced hot water filling operation, so that the total energy efficiency of the cogeneration system 100 is improved. Since the amount of fuel gas consumed by the backup boiler 22 is reduced, it is advantageous in terms of cost for the user. Since the hot water filling operation is not performed using the backup boiler 22 at a time zone not intended by the user, it is possible to prevent the user's usability from being impaired. The interrupted hot water filling operation may be restarted from a predetermined time between the hot water filling start time t2 and the hot water filling completion time t1.

本明細書において「満蓄状態」の語句は、貯湯タンク２１の内部が熱的に飽和した状態を意味する。本実施形態では、貯湯タンク２１の内部に配置された全ての温度センサ２５ａ〜２５ｅが例えば４５℃以上の温度を検出し、かつ、熱回収水路３０の送り経路３０ａに配置された温度センサ３３が発電装置１１を冷却可能な温度以上の温度を検出した場合、貯湯タンク２１が「満蓄状態」に達したものとみなす。発電装置１１を冷却可能な温度は、例えば４３℃である。「満蓄状態」の語句は、貯湯タンク２１における蓄熱量が最大の状態を必ずしも意味しない。実際の蓄熱量が理想的な蓄熱状態における最大の蓄熱量を大幅に下回っているにもかかわらず、貯湯タンク２１が満蓄状態に達することがある。 In the present specification, the phrase "full state" means a state in which the inside of the hot water storage tank 21 is thermally saturated. In the present embodiment, all the temperature sensors 25a to 25e arranged inside the hot water storage tank 21 detect a temperature of, for example, 45 ° C. or higher, and the temperature sensors 33 arranged in the feed path 30a of the heat recovery water channel 30 are When the power generation device 11 detects a temperature equal to or higher than the temperature at which it can be cooled, it is considered that the hot water storage tank 21 has reached the "full state". The temperature at which the power generation device 11 can be cooled is, for example, 43 ° C. The phrase "full state" does not necessarily mean the state in which the amount of heat stored in the hot water storage tank 21 is maximum. Even though the actual amount of heat storage is far below the maximum amount of heat storage in the ideal heat storage state, the hot water storage tank 21 may reach the full state.

例えば、高温の温水が貯湯タンク２１の大部分に貯められており、貯湯タンク２１の下部の狭い領域に低温の温水が貯められている第１の蓄熱状態を想定する。第１の蓄熱状態において、温度センサ２５ａ〜２５ｄが６０℃の検出値を出力し、温度センサ２５ｅが２０℃の検出値を出力する。熱回収水路３０の温度センサ３３も２０℃の検出値を出力する。貯湯タンク２１の内部において、温度センサ２５ｄと温度センサ２５ｅとの間に急峻な温度勾配が存在する。この場合、温度センサ２５ａ〜２５ｅの検出値及び温度センサ３３の検出値が「満蓄状態」の要件を満たさない。貯湯タンク２１が満蓄状態に達していないので、発電装置１１の運転を継続できる。 For example, assume a first heat storage state in which high-temperature hot water is stored in most of the hot water storage tank 21, and low-temperature hot water is stored in a narrow area below the hot water storage tank 21. In the first heat storage state, the temperature sensors 25a to 25d output the detected value of 60 ° C., and the temperature sensor 25e outputs the detected value of 20 ° C. The temperature sensor 33 of the heat recovery channel 30 also outputs a detected value of 20 ° C. Inside the hot water storage tank 21, there is a steep temperature gradient between the temperature sensor 25d and the temperature sensor 25e. In this case, the detected values of the temperature sensors 25a to 25e and the detected values of the temperature sensors 33 do not satisfy the requirement of "full state". Since the hot water storage tank 21 has not reached the full storage state, the operation of the power generation device 11 can be continued.

次に、高温の温水が貯湯タンク２１の上部の狭い領域に貯められており、貯湯タンク２１の大部分に中温の温水が貯められている第２の蓄熱状態を想定する。第２の蓄熱状態において、温度センサ２５ａが６０℃の検出値を出力し、温度センサ２５ｂ〜２５ｅが４５℃の検出値を出力する。熱回収水路３０の温度センサ３３も４５℃の検出値を出力する。貯湯タンク２１の内部において、温度センサ２５ａと温度センサ２５ｂとの間になだらかな温度勾配が存在する。この場合、温度センサ２５ａ〜２５ｅの検出値及び温度センサ３３の検出値が「満蓄状態」の要件を満たす。貯湯タンク２１が満蓄状態に達しているので、発電装置１１の運転を継続できない。 Next, assume a second heat storage state in which high-temperature hot water is stored in a narrow area above the hot water storage tank 21, and medium-temperature hot water is stored in most of the hot water storage tank 21. In the second heat storage state, the temperature sensor 25a outputs a detected value of 60 ° C., and the temperature sensors 25b to 25e output a detected value of 45 ° C. The temperature sensor 33 of the heat recovery channel 30 also outputs a detected value of 45 ° C. Inside the hot water storage tank 21, there is a gentle temperature gradient between the temperature sensor 25a and the temperature sensor 25b. In this case, the detected values of the temperature sensors 25a to 25e and the detected values of the temperature sensors 33 satisfy the requirement of "full state". Since the hot water storage tank 21 has reached the full storage state, the operation of the power generation device 11 cannot be continued.

第１の蓄熱状態と第２の蓄熱状態とを比較すると、第１の蓄熱状態における蓄熱量は、第２の蓄熱状態における蓄熱量を上回っている。このことから理解できるように、蓄熱状態と蓄熱量との間には一対一の対応関係が存在しない。 Comparing the first heat storage state and the second heat storage state, the amount of heat storage in the first heat storage state exceeds the amount of heat storage in the second heat storage state. As can be understood from this, there is no one-to-one correspondence between the heat storage state and the heat storage amount.

なお、上記の基準は一例にすぎない。貯湯タンク２１が満蓄状態にあるかどうかを判断するための基準は、発電装置１１の仕様、貯湯タンク２１の容量などの様々な設計条件に応じて、適切に決定されるべきである。基準は、季節ごとに定められてもよい。 The above criteria are just an example. The criteria for determining whether or not the hot water storage tank 21 is in a fully stored state should be appropriately determined according to various design conditions such as the specifications of the power generation device 11 and the capacity of the hot water storage tank 21. Criteria may be set seasonally.

意外かもしれないが、バックアップボイラ２２の運転は、強制湯張り運転の実行中にも開始されることがある。あるいは、強制湯張り運転の実行中にバックアップボイラ２２の運転を開始すべき条件が成立することがある。上記した第２の蓄熱状態のように、貯湯タンク２１が満蓄状態であったとしても、十分な量の高温の温水が貯湯タンク２１に貯められているとは限らない。この場合、貯湯タンク２１の上部の高温の温水を使い果たすと、貯湯タンク２１には中温（例えば４５℃）の温水のみが残り、浴槽５０に高温の温水を供給できない。浴槽５０への湯張り温度が４２℃に設定されている場合、給湯経路２３における温度低下などを考慮すると、バックアップボイラ２２によって加熱された温水を浴槽５０に供給する必要がある。さらに、蛇口５１を通じて大量の温水が消費されて、温水不足に陥る可能性もある。この場合にも、バックアップボイラ２２によって温水を補助的に加熱する必要がある。設定された温度の温水を浴槽５０に貯めることができない場合、バックアップボイラ２２が運転される。 Surprisingly, the operation of the backup boiler 22 may be started even during the forced hot water filling operation. Alternatively, a condition for starting the operation of the backup boiler 22 may be satisfied during the forced hot water filling operation. Even if the hot water storage tank 21 is in a full storage state as in the second heat storage state described above, a sufficient amount of high-temperature hot water is not always stored in the hot water storage tank 21. In this case, if the hot water at the upper part of the hot water storage tank 21 is exhausted, only medium temperature (for example, 45 ° C.) hot water remains in the hot water storage tank 21, and the hot water cannot be supplied to the bathtub 50. When the hot water filling temperature of the bathtub 50 is set to 42 ° C., it is necessary to supply the hot water heated by the backup boiler 22 to the bathtub 50 in consideration of the temperature drop in the hot water supply path 23 and the like. Further, a large amount of hot water may be consumed through the faucet 51, resulting in a shortage of hot water. In this case as well, it is necessary to supplementarily heat the hot water with the backup boiler 22. If the hot water at the set temperature cannot be stored in the bathtub 50, the backup boiler 22 is operated.

次に、図３のフローチャートを参照しつつ強制湯張り運転について説明する。制御装置６０は、コージェネレーションシステム１００の始動後、図３のフローチャートに示す各処理を実行する。 Next, the forced hot water filling operation will be described with reference to the flowchart of FIG. After starting the cogeneration system 100, the control device 60 executes each process shown in the flowchart of FIG.

ステップＳ１において、湯張り開始時間ｔ２を取得する。湯張り開始時間ｔ２は、ユーザによって設定された湯張り完了時間ｔ１とともに制御装置６０の記憶回路７２に記憶されている。 In step S1, the hot water filling start time t2 is acquired. The hot water filling start time t2 is stored in the storage circuit 72 of the control device 60 together with the hot water filling completion time t1 set by the user.

次に、ステップＳ２において、現在の時間ｔが湯張り開始時間ｔ２よりも前の時間かどうかを判断する。現在の時間ｔが湯張り開始時間ｔ２よりも前の時間である場合、ステップＳ３において、温度センサ２５ａ〜２５ｅ及び温度センサ３３のそれぞれから検出値を取得する。 Next, in step S2, it is determined whether or not the current time t is a time before the hot water filling start time t2. When the current time t is a time before the hot water filling start time t2, the detected values are acquired from each of the temperature sensors 25a to 25e and the temperature sensor 33 in step S3.

次に、ステップＳ４において、取得した検出値のそれぞれが閾値よりも大きいかどうかを判断する。言い換えれば、先に説明した基準を用いて、貯湯タンク２１が満蓄状態に達しているかどうかを判断する。温度センサ２５ａ〜２５ｅの検出値の全てが４５℃（第１の閾値）以上であり、かつ、温度センサ３３の検出値が４３℃（第２の閾値）以上であるとき、貯湯タンク２１が満蓄状態に達しているものとみなす。 Next, in step S4, it is determined whether or not each of the acquired detected values is larger than the threshold value. In other words, it is determined whether or not the hot water storage tank 21 has reached the full state by using the criteria described above. When all the detected values of the temperature sensors 25a to 25e are 45 ° C. (first threshold value) or higher and the detected values of the temperature sensor 33 are 43 ° C. (second threshold value) or higher, the hot water storage tank 21 is full. It is considered that the storage state has been reached.

次に、ステップＳ５において、強制湯張り運転が許可されているかどうかを判断する。詳細には、現在の時間ｔが強制湯張り運転を実行可能な時間帯に含まれているかどうかを判断する。強制湯張り運転が許可されている場合、ステップＳ６において、強制湯張り運転を実行する。具体的には、設定された温度の温水が浴槽５０に貯められるように、水混合調節弁２９及び３６を制御する。 Next, in step S5, it is determined whether or not the forced hot water filling operation is permitted. Specifically, it is determined whether or not the current time t is included in the time zone in which the forced hot water filling operation can be performed. If the forced hot water filling operation is permitted, the forced hot water filling operation is executed in step S6. Specifically, the water mixing control valves 29 and 36 are controlled so that hot water having a set temperature is stored in the bathtub 50.

制御装置６０の湯張り時間設定部８４は、湯張り運転を強制的に開始させることを許可する時間帯をユーザの入力に応じて設定する。制御装置６０の湯張り禁止部８５は、湯張り時間設定部８４によって設定された時間帯以外の時間において、強制湯張り制御部８２による湯張り運転を禁止する。強制湯張り制御部８２は、湯張り禁止部８５によって無効化される。このような構成によれば、設定された時間帯以外の時間帯に強制湯張り運転が実行されない。強制湯張り運転が許可されていない場合、浴槽５０に温水は供給されない。例えば、蛇口５１で温水を大量に使用することが予め判明している時間帯を避けて強制湯張り運転を許可すれば、その時間帯のために十分な量の温水が確保される。ユーザの意図しない時間帯に湯張り運転が行われないので、ユーザの使用感が損なわれることを防止できる。ユーザは、所望の時間帯（例えば、１２：００〜２０：００）に強制湯張り運転を許可することができる。設定可能な時間帯は、例えば、最大で８時間であり、３０分刻みで変更されうる。 The hot water filling time setting unit 84 of the control device 60 sets a time zone for forcibly starting the hot water filling operation according to the input of the user. The hot water filling prohibition unit 85 of the control device 60 prohibits the hot water filling operation by the forced hot water filling control unit 82 at a time other than the time zone set by the hot water filling time setting unit 84. The forced hot water filling control unit 82 is invalidated by the hot water filling prohibition unit 85. According to such a configuration, the forced hot water filling operation is not executed in a time zone other than the set time zone. If forced hot water filling operation is not permitted, hot water is not supplied to the bathtub 50. For example, if the forced hot water filling operation is permitted while avoiding the time zone in which it is known in advance that the faucet 51 uses a large amount of hot water, a sufficient amount of hot water is secured for that time zone. Since the hot water filling operation is not performed during a time zone not intended by the user, it is possible to prevent the user's usability from being impaired. The user can allow the forced hot water filling operation at a desired time zone (for example, 12:00 to 20:00). The time zone that can be set is, for example, 8 hours at the maximum, and can be changed in 30-minute increments.

次に、ステップＳ７において、バックアップボイラ２２が運転中かどうかを判断する。バックアップボイラ２２が運転中であるかどうかを判断するための情報は、例えば、制御装置６０の記憶回路７２に記憶されている。記憶回路７２の特定のアドレスにアクセスしてその情報を読むことによって、バックアップボイラ２２が運転中であるかどうかを判断することができる。バックアップボイラ２２が運転中でない場合、ステップＳ１０において、湯張りが完了したかどうかを判断する。つまり、浴槽５０への温水の供給量が規定値（例えば、２５０リットル）に達したかどうかを判断する。湯張りが完了した場合、ステップＳ１１において、水混合調節弁２９及び３６を閉じて湯張り運転を終了する。あるいは、給湯経路２３に開閉弁が設けられている場合、その開閉弁を閉じることによって浴槽５０への温水の供給を止めることができる。給湯経路２３における開閉弁の位置は特に限定されない。例えば、温度センサ４５の近傍において、給湯経路２３（第２部分２３２）に開閉弁が配置される。 Next, in step S7, it is determined whether or not the backup boiler 22 is in operation. Information for determining whether or not the backup boiler 22 is in operation is stored in, for example, the storage circuit 72 of the control device 60. By accessing a specific address of the storage circuit 72 and reading the information, it is possible to determine whether or not the backup boiler 22 is in operation. When the backup boiler 22 is not in operation, it is determined in step S10 whether or not the hot water filling is completed. That is, it is determined whether or not the amount of hot water supplied to the bathtub 50 has reached a specified value (for example, 250 liters). When the hot water filling is completed, in step S11, the water mixing control valves 29 and 36 are closed to end the hot water filling operation. Alternatively, when the hot water supply path 23 is provided with an on-off valve, the supply of hot water to the bathtub 50 can be stopped by closing the on-off valve. The position of the on-off valve in the hot water supply path 23 is not particularly limited. For example, an on-off valve is arranged in the hot water supply path 23 (second portion 232) in the vicinity of the temperature sensor 45.

図３のフローチャートでは、ステップＳ７において、バックアップボイラ２２が運転中かどうかを判断する。ただし、ステップＳ７の処理は、バックアップボイラ２２の運転を開始すべき条件が成立したかどうかを判断する処理であってもよい。 In the flowchart of FIG. 3, in step S7, it is determined whether or not the backup boiler 22 is in operation. However, the process of step S7 may be a process of determining whether or not the condition for starting the operation of the backup boiler 22 is satisfied.

他方、ステップＳ７において、バックアップボイラ２２が運転中である場合、ステップＳ８において、現在の時間ｔが湯張り開始時間ｔ２に達したかどうかを判断する。現在の時間ｔが湯張り開始時間ｔ２に達していない場合、ステップＳ９において、強制湯張り運転を中断する。つまり、制御装置６０のボイラ制御部８３は、バックアップボイラ２２の運転が始まった時間又はバックアップボイラ２２の運転を開始すべき条件が成立した時間が湯張り開始時間ｔ２よりも前の時間である場合、強制湯張り制御部８２による湯張り運転を中断させる。 On the other hand, when the backup boiler 22 is in operation in step S7, it is determined in step S8 whether or not the current time t has reached the hot water filling start time t2. If the current time t has not reached the hot water filling start time t2, the forced hot water filling operation is interrupted in step S9. That is, when the boiler control unit 83 of the control device 60 starts the operation of the backup boiler 22 or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler 22 is satisfied is before the hot water filling start time t2. , The hot water filling operation by the forced hot water filling control unit 82 is interrupted.

湯張り運転を中断させたのち、湯張り開始時間ｔ２まで待機し、湯張り開始時間ｔ２から湯張り運転を再開させる。湯張り運転の再開後、設定温度の温水が浴槽５０に貯められるように、高温の温水が浴槽５０に供給される。このようにすれば、規定量の温水が湯張り完了時間ｔ１までに浴槽５０に確実に供給される。 After interrupting the hot water filling operation, the patient waits until the hot water filling start time t2, and then restarts the hot water filling operation from the hot water filling start time t2. After resuming the hot water filling operation, hot water at a set temperature is supplied to the bathtub 50 so that the hot water at the set temperature is stored in the bathtub 50. By doing so, the specified amount of hot water is surely supplied to the bathtub 50 by the hot water filling completion time t1.

浴槽５０に貯められた温水の温度は、時間の経過とともに徐々に低下する。設定温度の温水が湯張り完了時間ｔ１に浴槽５０に貯められていることが必要である。したがって、制御装置６０のボイラ制御部８３は、強制湯張り制御部８２によって湯張り運転が実行されて浴槽５０に温水が貯められた場合、湯張り開始時間ｔ２と湯張り完了時間ｔ１との間の所定期間において、バックアップボイラ２２を運転することによって、浴槽５０に貯められた温水を設定温度まで加熱する。このようにすれば、強制湯張り運転が行われたかどうかに依存せず、湯張り完了時間ｔ１において、浴槽５０が設定温度の温水で満たされる。ユーザに快適な入浴環境を提供することができる。「所定期間」は特に限定されず、例えば、湯張り完了時間ｔ１の１０分前の時間から湯張り完了時間ｔ１までの期間である。 The temperature of the hot water stored in the bathtub 50 gradually decreases with the passage of time. It is necessary that hot water having a set temperature is stored in the bathtub 50 at the hot water filling completion time t1. Therefore, when the hot water filling operation is executed by the forced hot water filling control unit 82 and the hot water is stored in the bathtub 50, the boiler control unit 83 of the control device 60 is between the hot water filling start time t2 and the hot water filling completion time t1. By operating the backup boiler 22 in the predetermined period of the above, the hot water stored in the bathtub 50 is heated to the set temperature. In this way, the bathtub 50 is filled with hot water at a set temperature at the hot water filling completion time t1 regardless of whether or not the forced hot water filling operation is performed. It is possible to provide the user with a comfortable bathing environment. The "predetermined period" is not particularly limited, and is, for example, a period from a time 10 minutes before the hot water filling completion time t1 to a hot water filling completion time t1.

ステップＳ８において、現在の時間ｔが湯張り開始時間ｔ２に達している場合、そのまま強制湯張り運転を継続する。つまり、制御装置６０のボイラ制御部８３は、バックアップボイラ２２の運転が始まった時間又はバックアップボイラ２２の運転を開始すべき条件が成立した時間が湯張り開始時間ｔ２以後の時間である場合、強制湯張り制御部８２による湯張り運転を継続させる。 In step S8, when the current time t has reached the hot water filling start time t2, the forced hot water filling operation is continued as it is. That is, the boiler control unit 83 of the control device 60 is forced to perform the time when the operation of the backup boiler 22 is started or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler 22 is satisfied is the time after the hot water filling start time t2. The hot water filling operation by the hot water filling control unit 82 is continued.

図３のステップＳ２において、現在の時間ｔが湯張り開始時間ｔ２に達している場合、ステップＳ１２において、湯張りが完了したかどうかを判断する。湯張りが完了していない場合、ステップＳ１３において、通常の湯張り運転を実行する。設定された温度の温水が浴槽５０に貯められるように、水混合調節弁２９及び３６を制御する。湯張りが完了した場合、ステップＳ１４において、水混合調節弁２９及び３６を閉じて湯張り運転を終了する。給湯経路２３に開閉弁が設けられている場合、その開閉弁を閉じることによって浴槽５０への温水の供給を止めることができる。 In step S2 of FIG. 3, when the current time t has reached the hot water filling start time t2, it is determined in step S12 whether or not the hot water filling is completed. If the hot water filling is not completed, the normal hot water filling operation is executed in step S13. The water mixing control valves 29 and 36 are controlled so that hot water at a set temperature is stored in the bathtub 50. When the hot water filling is completed, in step S14, the water mixing control valves 29 and 36 are closed to end the hot water filling operation. When the on-off valve is provided in the hot water supply path 23, the supply of hot water to the bathtub 50 can be stopped by closing the on-off valve.

図４を参照して、湯張り運転の実行中におけるバックアップボイラの運転について説明する。制御装置６０は、図４のフローチャートに示す各処理を定期的に実行する。 The operation of the backup boiler during the execution of the hot water filling operation will be described with reference to FIG. The control device 60 periodically executes each process shown in the flowchart of FIG.

ステップＳＴ１において、第１給湯温度センサ３４の検出値を取得する。この検出値は、貯湯タンク２１の出湯温度を示す。ステップＳＴ２において、出湯温度が（設定温度＋５℃）の温度よりも低いかどうかを判断する。ステップＳＴ２の処理は、バックアップボイラ２２の運転を開始すべき条件が成立したかどうかを判断するための処理である。 In step ST1, the detected value of the first hot water supply temperature sensor 34 is acquired. This detected value indicates the hot water outlet temperature of the hot water storage tank 21. In step ST2, it is determined whether or not the hot water temperature is lower than the temperature (set temperature + 5 ° C.). The process of step ST2 is a process for determining whether or not the condition for starting the operation of the backup boiler 22 is satisfied.

出湯温度が（設定温度＋５℃）の温度よりも低い場合、ステップＳＴ３において、バックアップボイラ２２の運転を開始する。（設定温度＋５℃）の温度は、閾値温度である。制御装置６０のボイラ制御部８３は、第１給湯温度センサ３４によって検出された温水の温度が閾値温度よりも低い場合、バックアップボイラ２２の運転を開始して温水を加熱する。これにより、適温の温水が浴槽５０に貯められる。バックアップボイラ２２の運転は、加熱能力を調節するために、間欠的に行われてもよい。 When the hot water temperature is lower than the temperature (set temperature + 5 ° C.), the operation of the backup boiler 22 is started in step ST3. The temperature (set temperature + 5 ° C.) is the threshold temperature. When the temperature of the hot water detected by the first hot water supply temperature sensor 34 is lower than the threshold temperature, the boiler control unit 83 of the control device 60 starts the operation of the backup boiler 22 to heat the hot water. As a result, hot water at an appropriate temperature is stored in the bathtub 50. The operation of the backup boiler 22 may be performed intermittently in order to adjust the heating capacity.

次に、ステップＳＴ４において、強制湯張り運転の実行中であるかどうかを判断する。強制湯張り運転の実行中である場合、ステップＳＴ５において、現在の時間ｔが湯張り開始時間ｔ２に達したかどうかを判断する。現在の時間ｔが湯張り開始時間ｔ２に達していない場合、ステップＳＴ６において、バックアップボイラ２２を停止させる。つまり、制御装置６０のボイラ制御部８３は、バックアップボイラ２２の運転が始まった時間が湯張り開始時間ｔ２よりも前の時間である場合、バックアップボイラ２２を停止させる。 Next, in step ST4, it is determined whether or not the forced hot water filling operation is being executed. When the forced hot water filling operation is being executed, in step ST5, it is determined whether or not the current time t has reached the hot water filling start time t2. If the current time t has not reached the hot water filling start time t2, the backup boiler 22 is stopped in step ST6. That is, the boiler control unit 83 of the control device 60 stops the backup boiler 22 when the operation of the backup boiler 22 is started before the hot water filling start time t2.

ステップＳＴ３において、実際にバックアップボイラ２２の運転を開始させる前に、ステップＳＴ４及びステップＳＴ５の処理を行ってもよい。強制湯張り運転中であり、かつ、現在の時間ｔが湯張り開始時間ｔ２に達している場合にバックアップボイラ２２の運転を開始させてもよい。 In step ST3, the processes of steps ST4 and ST5 may be performed before the operation of the backup boiler 22 is actually started. The operation of the backup boiler 22 may be started when the forced hot water filling operation is in progress and the current time t has reached the hot water filling start time t2.

ステップＳＴ２において、出湯温度が（設定温度＋５℃）の温度以上である場合、ステップＳＴ７において、バックアップボイラ２２が運転中であるかどうかを判断する。バックアップボイラ２２が運転中である場合、ステップＳＴ８において、バックアップボイラ２２を停止させる。 In step ST2, when the hot water temperature is equal to or higher than the temperature (set temperature + 5 ° C.), it is determined in step ST7 whether or not the backup boiler 22 is in operation. When the backup boiler 22 is in operation, the backup boiler 22 is stopped in step ST8.

本開示の技術は、燃料電池システム、ガス発電システム、太陽光発電システムなどのコージェネレーションシステムに有用である。 The technique of the present disclosure is useful for cogeneration systems such as fuel cell systems, gas power generation systems, and photovoltaic power generation systems.

１０ 発電ユニット
１１ 発電装置
２０ 貯湯ユニット
２１ 貯湯タンク
２２ バックアップボイラ
２３ 給湯経路
２５ａ〜２５ｅ 温度センサ
３３ 温度センサ
３４ 温度センサ（出湯温度センサ）
５０ 浴槽
６０ 制御装置
７１ 演算回路
７２ 記憶回路
８１ 貯湯−給湯制御部
８２ 強制湯張り制御部
８３ ボイラ制御部
８４ 湯張り時間設定部
８５ 湯張り禁止部
１００ コージェネレーションシステム 10 Power generation unit 11 Power generation device 20 Hot water storage unit 21 Hot water storage tank 22 Backup boiler 23 Hot water supply path 25a to 25e Temperature sensor 33 Temperature sensor 34 Temperature sensor (Hot water temperature sensor)
50 Bathtub 60 Control device 71 Calculation circuit 72 Storage circuit 81 Hot water storage-Hot water supply control unit 82 Forced hot water filling control unit 83 Boiler control unit 84 Hot water filling time setting unit 85 Hot water filling prohibition unit 100 Cogeneration system

Claims (8)

発電装置と、
前記発電装置の排熱によって生成された温水を貯める貯湯タンクと、
前記貯湯タンクの蓄熱状態を検出する蓄熱検出器と、
前記貯湯タンクから浴槽まで延びる給湯経路と、
前記給湯経路を流れる前記温水を加熱するバックアップボイラと、
前記貯湯タンクに貯められた前記温水の供給を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記貯湯タンクから前記浴槽に前記温水を供給する湯張り運転を開始するべき時間である湯張り開始時間と、前記湯張り運転を完了させるべき時間である湯張り完了時間とを記憶する記憶回路と、
前記湯張り開始時間よりも前の時間に前記蓄熱検出器の検出値が閾値を超えたとき、前記湯張り運転を強制的に実行する強制湯張り制御部と、
前記強制湯張り制御部によって前記湯張り運転が実行されているときに前記バックアップボイラの運転が始まった場合又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した場合であって、前記バックアップボイラの運転が始まった時間又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した時間が前記湯張り開始時間よりも前の時間である場合、前記強制湯張り制御部による前記湯張り運転を中断させる一方、前記バックアップボイラの運転が始まった時間又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した時間が前記湯張り開始時間以後の時間である場合、前記強制湯張り制御部による前記湯張り運転を継続させる、ボイラ制御部と、
を有する、コージェネレーションシステム。 Power generator and
A hot water storage tank that stores hot water generated by the exhaust heat of the power generator, and
A heat storage detector that detects the heat storage state of the hot water storage tank, and
The hot water supply route extending from the hot water storage tank to the bathtub,
A backup boiler that heats the hot water flowing through the hot water supply path,
A control device that controls the supply of the hot water stored in the hot water storage tank, and
With
The control device is
A storage circuit that stores a hot water filling start time, which is a time for starting a hot water filling operation for supplying the hot water from the hot water storage tank to the bathtub, and a hot water filling completion time, which is a time for completing the hot water filling operation. ,
When the detection value of the heat storage detector exceeds the threshold value before the hot water filling start time, the forced hot water filling control unit forcibly executes the hot water filling operation.
When the operation of the backup boiler is started while the hot water filling operation is being executed by the forced hot water filling control unit, or when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied, the backup boiler of the backup boiler When the time when the operation is started or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied is a time before the hot water filling start time, the hot water filling operation by the forced hot water filling control unit is interrupted. When the time when the operation of the backup boiler is started or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied is the time after the hot water filling start time, the hot water filling operation by the forced hot water filling control unit is performed. With the boiler control unit to continue,
Has a cogeneration system. 前記制御装置は、前記湯張り運転を強制的に開始させることを許可する時間帯をユーザの入力に応じて設定する湯張り時間設定部をさらに有する、請求項１に記載のコージェネレーションシステム。 The cogeneration system according to claim 1, wherein the control device further includes a hot water filling time setting unit that sets a time zone for forcibly starting the hot water filling operation according to a user input. 前記制御装置は、前記湯張り時間設定部によって設定された前記時間帯以外の時間において、前記強制湯張り制御部による前記湯張り運転を禁止する湯張り禁止部をさらに有する、請求項２に記載のコージェネレーションシステム。 The second aspect of the present invention, wherein the control device further includes a hot water filling prohibition unit that prohibits the hot water filling operation by the forced hot water filling control unit at a time other than the time zone set by the hot water filling time setting unit. Cogeneration system. 前記強制湯張り制御部は、前記ボイラ制御部によって前記湯張り運転が中断されたのち、前記湯張り開始時間から前記湯張り運転を再開させる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。 The forced hot water filling control unit according to any one of claims 1 to 3, wherein the hot water filling operation is restarted from the hot water filling start time after the hot water filling operation is interrupted by the boiler control unit. Cogeneration system. 前記ボイラ制御部は、前記強制湯張り制御部によって前記湯張り運転が実行されて前記浴槽に前記温水が貯められた場合、前記湯張り開始時間と前記湯張り完了時間との間の所定期間において、前記バックアップボイラを運転することによって、前記浴槽に貯められた前記温水を設定温度まで加熱する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。 When the hot water filling operation is executed by the forced hot water filling control unit and the hot water is stored in the bathtub, the boiler control unit is in a predetermined period between the hot water filling start time and the hot water filling completion time. The cogeneration system according to any one of claims 1 to 4, wherein the hot water stored in the bathtub is heated to a set temperature by operating the backup boiler. 前記コージェネレーションシステムは、前記貯湯タンクと前記浴槽との間において前記給湯経路に設けられ、前記貯湯タンクの出口における前記温水の温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記ボイラ制御部は、前記温度センサによって検出された前記温水の温度が閾値温度よりも低い場合、前記バックアップボイラの運転を開始して前記温水を加熱する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。 The cogeneration system is further provided with a temperature sensor provided in the hot water supply path between the hot water storage tank and the bathtub and detecting the temperature of the hot water at the outlet of the hot water storage tank.
The boiler control unit starts the operation of the backup boiler to heat the hot water when the temperature of the hot water detected by the temperature sensor is lower than the threshold temperature, according to any one of claims 1 to 5. The cogeneration system described in. 前記発電装置が燃料電池を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。 The cogeneration system according to any one of claims 1 to 6, wherein the power generation device includes a fuel cell. 発電装置の排熱によって温水を生成することと、
前記温水を貯湯タンクに貯めることと、
前記貯湯タンクの蓄熱状態を蓄熱検出器によって検出することと、
前記貯湯タンクから浴槽まで延びる給湯経路を流れる前記温水をバックアップボイラで加熱することと、
前記貯湯タンクから前記浴槽に前記温水を供給する湯張り運転を開始するべき時間である湯張り開始時間よりも前の時間に前記蓄熱検出器の検出値が閾値を超えたとき、前記湯張り運転を強制的に実行することと、
前記湯張り運転が強制的に実行されているときに前記バックアップボイラの運転が始まった場合又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した場合であって、前記バックアップボイラの運転が始まった時間又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した時間が前記湯張り開始時間よりも前の時間である場合、前記湯張り運転を中断させることと、
前記湯張り運転が強制的に実行されているときに前記バックアップボイラの運転が始まった場合又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した場合であって、前記バックアップボイラの運転が始まった時間又は前記バックアップボイラの運転を開始すべき条件が成立した時間が前記湯張り開始時間以後の時間である場合、前記湯張り運転を継続させることと、
を含む、コージェネレーションシステムの運転方法。 Generating hot water from the exhaust heat of the power generator
To store the hot water in a hot water storage tank
To detect the heat storage state of the hot water storage tank with a heat storage detector,
By heating the hot water flowing through the hot water supply path extending from the hot water storage tank to the bathtub with a backup boiler,
When the detection value of the heat storage detector exceeds the threshold value at a time before the hot water filling start time, which is the time when the hot water filling operation for supplying the hot water from the hot water storage tank to the bathtub should be started, the hot water filling operation And forcibly execute
When the operation of the backup boiler is started when the hot water filling operation is forcibly executed, or when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied, the operation of the backup boiler is started. When the time or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied is a time before the hot water filling start time, the hot water filling operation is interrupted.
When the operation of the backup boiler is started when the hot water filling operation is forcibly executed, or when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied, the operation of the backup boiler is started. When the time or the time when the condition for starting the operation of the backup boiler is satisfied is the time after the hot water filling start time, the hot water filling operation is continued.
How to operate a cogeneration system, including.
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