(57)【要約】【課題】  蓄熱量を正確に把握することができるコージェネレーションシステムを提供する。【解決手段】  貯湯槽２０の下部の温水温度が、発電運転が強制停止する４０℃以上となるタイミングで蓄熱量の値を蓄熱許容量の値に補正することにより、実際の蓄熱量が最大量となるタイミングを的確に捉え、このタイミングで正確な蓄熱量に補正する。また、給湯中にバーナ５６が燃焼したとき、その給湯が終了するタイミングで蓄熱量の値を０に補正することにより、実際の蓄熱量が０となるタイミングを的確に捉え、このタイミングで蓄熱量を０に補正し、それ以後の蓄熱量を正確に捉えることを可能にする。コージェネレーションシステムのエネルギー効率を向上させることができる。【選択図】  図２
2006090603.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱を蓄熱し、蓄熱した熱エネルギーを必要時に供給するコージェネレーションシステムであり、
蓄熱許容量を算出する蓄熱許容量算出手段と、
蓄熱量を算出する蓄熱量算出手段と、
蓄熱量算出手段が算出した蓄熱量の値を蓄熱許容量算出手段が算出した蓄熱許容量の値に補正する蓄熱量補正手段と
を備えていることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項２】
蓄熱許容量まで蓄熱されたことを判断する第１判断手段を備えており、
前記第１判断手段が、蓄熱許容量まで蓄熱されたと判断すると、前記蓄熱量補正手段は、前記蓄熱量算出手段が算出した蓄熱量の値を前記蓄熱許容量算出手段が算出した蓄熱許容量の値に補正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。
【請求項３】
発電装置に送って発電熱を回収する熱媒体の温度が所定温度以上となると発電運転を強制的に停止する停止手段を備えており、
前記第１判断手段は、発電装置に送る熱媒体の温度が前記所定温度以上となった時、蓄熱許容量まで蓄熱されたと判断す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。
【請求項４】
蓄熱が無いことを判断する第２判断手段を備えており、
前記第２判断手段が、蓄熱が無いと判断すると、前記蓄熱量補正手段は、前記蓄熱量算出手段が算出した蓄熱量の値を０に補正することを特徴とする請求項１から３のいずれかのコージェネレーションシステム。
【請求項５】
蓄熱した熱エネルギーを供給する時に必要に応じて加熱する加熱手段を備えており、
前記第２判断手段は、前記加熱手段による加熱が終了した時に、蓄熱が無いと判断することを特徴とする請求項４のコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コージェネレーションシステム（熱電併給システム）に関する。特に、発電時に発生する熱を蓄熱し、蓄熱しておいた熱エネルギーを必要時に供給するコージェネレーションシステムに関する。詳しくは、蓄熱量を正確に把握するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステムは、電力と発電熱を発生する発電ユニットと、発電熱で加熱した温水を貯湯する貯湯槽と、貯湯槽に貯湯しておいた温水と水道水を必要に応じて混合する混合ユニットと、混合ユニットを通過した水を必要に応じて加熱する給湯器を備えている。貯湯槽に貯湯しておいた温水を必要に応じて適温に調温して温水利用箇所（給湯栓、浴槽、シャワー、床暖房システム等）に給湯する。温水利用箇所で必要とする温水温度よりも高温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、貯湯槽から送り出される温水と水道水を混合ユニットで混合することで必要温度に調温することができる。温水利用箇所で必要とする温水温度よりも低温の温水が貯湯槽に貯湯されていれば、給湯器で加熱する必要があるが、水道水を加熱する場合に比して必要な熱量は少ない。コージェネレーションシステムは、総合的な熱効率が高い。
【０００３】
家庭用のコージェネレーションシステムでは、電力需要以上に発電を行なって温水が過剰となるような運転を行なうと、エネルギーの浪費となり、非効率的である。家庭用のコージェネレーションシステムを効率的に使用するためには、電力需要と熱需要を考慮して無駄のない発電と蓄熱を行なわなければならない。
効率的な使用を可能とするコージェネレーションシステムの例が特許文献１に示されている。特許文献１のコージェネレーションシステムでは、蓄熱量で熱需要量を賄い得るか否かを使用者に表示する。蓄熱量で熱需要量を賄い得ないときには、使用者がこの表示に従って熱使用を抑止したり電力利用を前倒ししたりする。このことによって、エネルギー効率の高い運転を実施することができる。
特許文献１の技術のように、蓄熱量で熱需要量を賄い得るか否かを使用者に表示するためには、蓄熱量を正確に把握する必要がある。特許文献１の技術では、貯湯槽内の温水温度を検出して蓄熱量を算出したり、発電機からの熱回収量と使用した熱量の差から蓄熱量を算出したりする技術を開示している。
【特許文献１】特開２０００−８８４８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発電熱で加熱した温水が送り込まれ、送り込まれた温水を貯湯し、需要に応じてこの温水を送り出す貯湯槽では、一般に温水の温度成層が形成されている。貯湯槽内の温水温度の測定点が多ければ、貯湯槽内の温度分布を測定することができ、実測値に近い蓄熱量を求めることができる。しかしながら、貯湯槽内の温水温度の測定点を多くすればコストアップとなるため、測定点を２〜３箇所程度に留めているのが現状である。測定点の数が少ないと、貯湯槽内の温度分布を正確に測定することができず、計算される蓄熱量は不確かなものなる。
気温変化に伴って水道水温度も変化する。熱需要に応じて貯湯槽の下部に水道水が導入され、熱需要が無いときは水道水は導入されない。水道水温度は給水経路に設けられたサーミスタ等の温度検出手段によって検出され、給水経路内を水道水が流通している時に正確な温度を検出することができる。逆に、熱需要がなく、給水経路内を水道水が流通していない時の検出温度は必ずしも正確とは言えない。このため、回収した熱量と使用した熱量の差から蓄熱量を算出する方法では、実際の蓄熱量と算出した蓄熱量との間に誤差が生じることがある。経時的に蓄熱量を算出するとき、算出した蓄熱量の値が誤差を含んでいると、以降に算出する蓄熱量も誤差を含んだ値となり、さらにその誤差が拡大するおそれがある。貯湯槽からの放熱も計算した蓄熱量と実際の蓄熱量の間に誤差をもたらす。
蓄熱量を正確に把握することができなければ、エネルギー効率の高い運転を実施することは困難である。しかしながら、数少ない温度計測点から正確な蓄熱量を求めることは困難である。本発明は、蓄熱量を正確に把握することができるコージェネレーションシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のコージェネレーションシステムは、電力需要に応じて発電し、発電に伴って発生する発電熱を蓄熱し、蓄熱した熱エネルギーを必要時に供給する。このコージェネレーションシステムは、蓄熱許容量を算出する蓄熱許容量算出手段と、蓄熱量を算出する蓄熱量算出手段と、蓄熱量算出手段が算出した蓄熱量の値を蓄熱許容量算出手段が算出した蓄熱許容量の値に補正する蓄熱量補正手段とを備えている。
蓄熱量は貯湯槽内の水（温水）が保持している熱量である。蓄熱量は、正確に実測することは困難である。１つの方法では、すでに保持している熱量に、回収した熱量と使用した熱量の差を加算することによって算出する。しかし、水道水温度の変化等によって、実際の蓄熱量と算出した蓄熱量との間に誤差が生じることがある。蓄熱量の値が誤差を含んでいると、以降の蓄熱量の算出の度にこの誤差が拡大するおそれがある。蓄熱槽の放熱も無視することはできない。
本発明のコージェネレーションシステムでは、適宜なタイミングで蓄熱量の値を蓄熱許容量の値に補正することができる。蓄熱許容量は貯湯槽内に蓄熱することができる蓄熱量の最大量である。蓄熱許容量は、貯湯槽の容量と、給水する水道水の温度と、発電装置に送り出す水の温度から算出することができる。このコージェネレーションシステムでは、適宜なタイミングで蓄熱量の値を蓄熱量の最大値（蓄熱許容量）に補正することによって、蓄熱量の誤差を解消する。それによって以後の蓄熱量を正確に捉えることを可能とする。このことによって、エネルギー効率の高い運転を実施することができる。
【０００６】
本発明のコージェネレーションシステムでは、蓄熱許容量まで蓄熱されたことを判断する第１判断手段を備えており、前記第１判断手段が、蓄熱許容量まで蓄熱されたと判断すると、前記蓄熱量補正手段が、前記蓄熱量算出手段が算出した蓄熱量の値を前記蓄熱許容量算出手段が算出した蓄熱許容量の値に補正することが好ましい。
本発明のコージェネレーションシステムでは、貯湯槽内の蓄熱量が蓄熱許容量に達したことを判断することができる。蓄熱許容量まで蓄熱されたことを判断した時、算出した蓄熱量が算出した蓄熱許容量と異なる値であれば、蓄熱量の値を蓄熱許容量の値に補正する。正確な値に補正することができるため、それ以降は正確な蓄熱量の値を得ることができる。
【０００７】
本発明のコージェネレーションシステムでは、発電熱を回収するために発電装置へ送る熱媒体（通常は水）の温度が所定温度以上となると発電運転を強制的に停止する停止手段を備えており、前記第１判断手段は、発電装置に送り出す熱媒体の温度が前記所定温度以上となった時、蓄熱許容量まで蓄熱されたと判断することがより好ましい。
コージェネレーションシステムでは、貯湯槽内の蓄熱量が蓄熱許容量となると、それ以降の蓄熱を行なうことができない。蓄熱を行なうことができなければ発電熱を回収することができない。発電熱を回収することができなければ、燃料電池が過熱されるおそれがある。
本発明のコージェネレーションシステムでは、発電装置に送り出す熱媒体の温度が所定温度以上となると発電運転を強制的に停止し、燃料電池が発電熱によって過熱されることを防止する手段を備えている。即ち、このコージェネレーションシステムでは、発電装置に送り出す熱媒体の温度が所定温度以上となると、それ以降の発電運転と、これに伴う発電熱の蓄熱は行なわれない。従って、このコージェネレーションシステムでは、発電装置に送り出す熱媒体の温度が所定温度以上となるタイミングにおける貯湯槽内の蓄熱量が蓄熱許容量ということになる。このタイミングで蓄熱量の値を蓄熱許容量の値に補正することによって、蓄熱量の値を実際の蓄熱量に即した正確な値とすることができる。
【０００８】
また、本発明のコージェネレーションシステムでは、蓄熱が無いことを判断する第２判断手段を備えており、前記第２判断手段が、蓄熱が無いと判断すると、前記蓄熱量補正手段は、前記蓄熱量算出手段が算出した蓄熱量の値を０に補正することが好ましい。
本発明のコージェネレーションシステムでは、貯湯槽内の蓄熱量が無いことを判断することができる。蓄熱量が無い状態とは、熱需要量が貯湯槽内の温水の熱エネルギーで賄えない状態であり、具体的には、貯湯槽内の全部の水の温度が水道水温度になった状態である。このコージェネレーションシステムでは、貯湯槽内の蓄熱量が無いと判断した時、算出した蓄熱量が０となっていなくても、蓄熱量の値を０に補正する。補正の際に、計算によって求める蓄熱量に実際の運転状況を反映させることができるため、より正確な蓄熱量の値を得ることができる。
【０００９】
本発明のコージェネレーションシステムでは、蓄熱した熱エネルギーを供給する時に必要に応じて加熱する加熱手段を備えており、前記第２判断手段は、前記加熱手段による加熱が終了した時に、蓄熱が無いと判断することがより好ましい。
本発明のコージェネレーションシステムでは、貯湯槽内の温水温度が、温水利用箇所で求められている温水温度（設定温度）より低い湯切れの状態である時、貯湯槽からの温水を加熱手段によって加熱することによって、蓄熱では不足する熱エネルギーを補う。加熱手段による加熱が開始される時、貯湯槽からの温水温度は設定温度よりは低いものの、水道水よりは高い温度である。貯湯槽内の温水は温度成層を形成しており、貯湯槽からの温水の温度が一旦低下し始めると、その後の温度低下は急激である。加熱手段によって加熱する状態が終了した時は、次の熱需要時に貯湯槽から供給できる熱エネルギーはほぼ残っておらず、貯湯槽内の全部の水の温度が水道水温度になっているとみなしてもよい。従って、このコージェネレーションシステムでは、加熱手段によって加熱する状態が終了したタイミングにおける貯湯槽内の蓄熱量を０とみなす。このタイミングで蓄熱量の値を０に補正することによって、蓄熱量の値を実際の蓄熱量に即した正確な値に補正することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のコージェネレーションシステムによれば、実測が困難な蓄熱量を正確に把握することができる。次の運転計画を作成する場合や湯張り等の大きな熱需要を賄えるか否かを判断する場合等に、正確な蓄熱量のデータを利用することができるため、エネルギー効率の優れた運転を実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。
（形態１）
過去の電力負荷量、熱負荷量、蓄熱量の実績から、省エネルギーを実現する運転計画を作成し、この運転計画に沿ってコージェネレーションシステムの運転を実施する。
（形態２）
蓄熱量の値は、電力負荷量と熱負荷量の値を用いて算出する。
（形態３）
運転計画に沿ってコージェネレーションシステムの運転を実施するにあたり、運転計画上の電力負荷量の値と実際の電力負荷量の値とが相違した場合、実際の電力負荷量の値に修正した上で蓄熱量を算出する。
【実施例】
【００１２】
本発明のコージェネレーションシステムを具現化した実施例を図面を参照しながら説明する。
本実施例のコージェネレーションシステムは、図１に示すように、発電ユニット１１０と給湯システム１０等を備えている。
発電ユニット１１０は、改質器１１２、燃料電池１１４、熱交換器１１６、１１８、熱媒放熱器１２０、熱媒三方弁１２２、それらを接続する経路等を備えている。
改質器１１２には、バーナ１３１が設けられている。バーナ１３１が作動して熱を発生すると、改質器１１２は炭化水素系のガスから水素ガスを生成する。熱交換器１１６を燃焼ガス経路１２６が通過している。燃焼ガス経路１２６の一端は改質器１１２に接続され、他端は外部に開放されている。燃焼ガス経路１２６は、熱交換器１１６にバーナ１３１が発生する燃焼ガスを導き、熱交換によって温度が低下した燃焼ガスを外部に排出する。熱交換器１１６には、熱回収経路１２８も通過している。熱回収経路１２８は、熱回収復路１２８ａと、熱回収往路１２８ｂを有している。熱回収復路１２８ａは、給湯システム１０内の温水経路４２と接続されている。熱回収往路１２８ｂは、給湯システム１０内の給水経路２６と接続されている。熱回収復路１２８ａと、熱回収往路１２８ｂが給湯システム１０内でどのように接続されているのかについては、後述にて詳細に説明する。熱回収経路１２８は温水を流通させる。熱回収経路１２８を流れる温水は、熱交換器１１６を通過することによって燃焼ガス経路１２６を流れる燃焼ガスによって加熱され、温度が上昇する。
【００１３】
燃料電池１１４は複数のセルを有している。燃料電池１１４と改質器１１２は水素ガス供給経路１２１によって接続されている。改質器１１４で生成された水素ガスは、水素ガス供給経路１２１を流れて燃料電池１１４に供給される。燃料電池１１４は、改質器１１２から供給された水素ガスと、空気中の酸素とを反応させて発電を行なう。燃料電池１１４は発電すると発電熱を発生する。
熱媒循環経路１２４は、燃料電池１１４、熱交換器１１８、リザーブタンク１２５、熱媒ポンプ１２７、熱媒三方弁１２２を通って燃料電池１１４に戻る循環経路を形成している。熱媒循環経路１２４の燃料電池１１４の下流側には、熱媒温度センサ１１７が装着されている。熱媒温度センサ１１７は、熱媒循環経路１２４を流れる熱媒の温度を検出する。熱媒温度センサ１１７の検出信号は、給湯システム１０に装着されているコントローラ２１に出力される。
熱媒三方弁１２２は、１つの入口１２２ａと、２つの出口１２２ｂ，１２２ｃを備えている。熱媒三方弁１２２は、入口１２２ａと出口１２２ｂを連通させるか、入口１２２ａと出口１２２ｃを連通させるかを切換える。
熱媒三方弁１２２の出口１２２ｂと、熱媒循環経路１２４の熱媒三方弁１２２の出口１２２ｃの下流側とを接続する冷却経路１２９が設けられている。熱媒循環経路１２４と冷却経路１２９は熱媒としての純水を流通させる。冷却経路１２９の途中には熱媒放熱器１２０が装着されている。熱媒放熱器１２０に隣接して熱媒冷却ファン１１９が設けられている。熱媒冷却ファン１１９を運転すると、空気が熱媒放熱器１２０に吹付けられ、冷却経路１２９を流れる熱媒が冷却される。
改質器１１２、燃料電池１１４、バーナ１３１、熱媒三方弁１２２、熱媒ポンプ１２７、熱媒冷却ファン１１９は、コントローラ２１によって制御される。
【００１４】
燃料電池１１４が作動すると、熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｃが連通されるとともに、熱媒ポンプ１２７が運転される。熱媒ポンプ１２７が運転されると、熱媒循環経路１２４を熱媒が循環する。熱媒循環経路１２４を熱媒が循環することにより、燃料電池１１４から発電熱が回収される。熱媒によって回収された発電熱は、熱媒とともに熱交換器１１８まで運ばれ、熱回収経路１２８を流れる温水を加熱する。
熱媒温度センサ１１７が検出した熱媒温度が高くなりすぎると、発電熱の回収が不十分となってしまうため、発電熱の放熱を行なう。熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｂが連通され、同時に熱媒冷却ファン１１９が運転される。熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｂが連通されると、熱媒は冷却経路１２９に流入し、熱媒放熱器１２０を通過する。熱媒は、熱媒放熱器１２０を通過することによって冷却される。熱媒放熱器１２０は、熱媒冷却ファン１１９から空気が吹付けられることにより、高い効率で熱を放熱する。熱媒の温度が低下すると、熱媒三方弁１２２の入口１２２ａと出口１２２ｃが再び連通される。このような熱媒三方弁１２２の切換えが繰返されることにより、熱媒の温度は、所定範囲内に維持される。
【００１５】
給湯システム１０は、貯湯槽２０、給湯器２２、ミキシングユニット（混合ユニット）２４、これらを連通する複数の経路、コントローラ２１等を備えている。
貯湯槽２０の底部には、貯湯槽２０に水道水を給水する給水経路２６が接続されている。給水経路２６の入口２６ａの近傍には、減圧弁２８が装着されている。給水経路２６の減圧弁２８の下流側とミキシングユニット２４の給水入口２４ａは、ミキシングユニット給水経路３０によって接続されている。減圧弁２８は、貯湯槽２０とミキシングユニット２４への給水圧力を調整する。貯湯槽２０内の温水が減少したり、ミキシングユニット２４の給水入口２４ａが開いたりすると、減圧弁２８の下流側圧力が低下する。減圧弁２８は、下流側圧力が低下すると開き、その圧力を所定の調圧値に維持しようとする。このため、貯湯槽２０内の温水が減少したり、ミキシングユニット２４の給水入口２４ａが開いたりすると、それらに水道水が給水される。
【００１６】
貯湯槽２０には、調圧値に調圧された水が貯められる。貯湯槽２０は、調圧値に耐えられる耐圧容器で形成されている。貯湯槽２０の上部には出口部２０ａが設けられており、さらにその上にリリーフ弁３１が装着されている。リリーフ弁３１の開弁圧力は、減圧弁２８の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁２８の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁３１が開き、貯湯槽２０内の圧力が耐圧々力を超えるのを防止する。リリーフ弁３１には、圧力開放経路３２の一端３２ａが接続されている。圧力開放経路３２の他端３２ｂは貯湯槽２０の外部に開放されている。
貯湯槽２０の底部と、圧力開放経路３２の他端３２ｂ近傍を接続する排水経路３３が設けられている。排水経路３３の途中には排水弁３４が装着されている。排水弁３４は手動で開閉することができる。排水弁３４を開くと、貯湯槽２０内の水が排水経路３３と開放経路３２を通って外部に排水される。
【００１７】
給水経路２６の減圧弁２８の下流側で、ミキシングユニット給水経路３０の上流側の箇所には、熱回収往路１２８ｂが接続されている。熱回収往路１２８ｂの上流部には循環ポンプ４０が装着されている。給水経路２６の熱回収往路１２８ｂ接続部の下流側で、ミキシングユニット給水経路３０の上流側の箇所に往路サーミスタ４４が取付けられている。往路サーミスタ４４は、給水経路２６内の水道水または温水の温度を検出する。往路サーミスタ４４の検出信号はコントローラ２１に出力される。
貯湯槽２０の上部の出口部２０ａには、温水経路４２が接続されている。温水経路４２は貯湯槽２０と後述するミキシングユニット２４を接続する経路である。貯湯槽２０内の上部の温水は温水経路４２を通ってミキシングユニット２４へ送り出される。
温水経路４２の中程には、熱回収復路１２８ａが接続されている。温水経路４２の貯湯槽２０近傍に復路サーミスタ４５が取付けられている。復路サーミスタ４５は温水経路４２内の温水の温度を検出する。復路サーミスタ４５の検出信号はコントローラ２１に出力される。
【００１８】
循環ポンプ４０が作動すると、給水経路２６を介して貯湯槽２０の底部から温水が吸出される。貯湯槽２０から吸出された温水は、給水経路２６から熱回収往路１２８ｂに入る。温水は熱回収往路１２８ｂを流れて発電ユニット１１０の熱交換器１１８、１１６を通過することによって加熱されて温度が上昇する。温度が上昇した温水は、熱回収復路１２８ａを流れ、温水経路４２に入る。温水経路４２に入った温水は、貯湯槽２０の上部の出口部２０ａから貯湯槽２０の上部に戻される。このように、貯湯槽２０の底部から吸出された温水が、給水経路２６と熱回収往路１２８ｂを経て発電ユニット１１０の熱交換器１１８、１１６によって加熱されてさらに高温になり、熱回収復路１２８ａと温水経路４２を経て貯湯槽２０の上部に戻される循環が行われることにより、発電ユニット１１０で発生する発電熱が貯湯槽２０内に回収され、貯湯槽２０に高温の温水が貯えられる。
【００１９】
発電熱の回収中は、熱回収往路１２８ｂ接続部と貯湯槽２０下部との間の給水経路２６内の水の流通方向は、水道水を給水するときと逆方向となる。また、発電熱の回収中は、温水経路４２と熱回収復路１２８ａとの接続部と、貯湯槽２０との間の温水経路４２内の水の流通方向も、貯湯槽２０からミキシングユニット２４に温水を送り出すときと逆方向となる。即ち、温水利用箇所で温水の需要がある場合は、貯湯槽２０への発電熱の回収を行なうことはできない。従って、給水経路２６に設けられている往路サーミスタ４４は、温水利用箇所で温水の需要がある場合は水道水の温度を検出し、温水利用箇所で温水の需要がなく、且つ発電運転を行なっている場合は、貯湯槽２０の下部から発電ユニット１１０へ送り出される温水の温度を検出する。温水経路４２に設けられている復路サーミスタ４５は、温水利用箇所で温水の需要がある場合は貯湯槽２０からミキシングユニット２４へ送り出される温水の温度を検出し、温水利用箇所で温水の需要がなく、且つ発電運転を行なっている場合は、発電ユニット１１０から貯湯槽２０の上部へ戻される温水の温度を検出する。
【００２０】
貯湯槽２０内の温度が低い状態から、貯湯槽２０に発電ユニット１１０からの高温の温水が戻されると、貯湯槽２０の上部に高温の温水が戻されることから、冷水層の上部に高温層が積層した状態（以下、「温度成層」と言う）が形成される。高温層よりも深い部分の水の温度は急激に低下する。発電中に、貯湯槽２０の底部から低温の温水が吸出され、上部に高温の温水が戻され続けると、高温層は低温層と交じり合うことなく、低温層の厚さ（深さ）は次第に小さくなり、高温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなる。貯湯槽２０にフルに蓄熱された状態では、貯湯槽２０の全体に高温の温水が貯まった状態になる。温度成層が形成されることにより、貯湯槽２０にフルに蓄熱が行われていなくても、貯湯槽２０の最上部に設けられている出口部２０ａからは、高温の温水が送り出される。一方、貯湯槽２０の温水が利用されると、貯湯槽２０の上部の高温の温水が吸出され、底部から水道水が入水すると、高温層の厚さ（深さ）は次第に小さくなり、低温層の厚さ（深さ）は次第に大きくなる。貯湯槽２０内の温水を使い切ると、貯湯槽２０内は水道水で満たされた状態となる。
【００２１】
コントローラ２１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えており、ＣＰＵがＲＯＭに格納されている制御プログラムを処理することにより、給湯システム１０を制御する。ＲＡＭには、コントローラ２１に入力される各種信号や、ＣＰＵが処理を実行する過程で生成される種々のデータが一時的に記憶される。コントローラ２１にはリモコン２３が接続されている。リモコン２３には、給湯システム１０を操作するためのスイッチやボタン、給湯システム１０の動作状態を表示する液晶表示器等が設けられている。
【００２２】
貯湯槽２０の上部から５リットルの箇所に上部サーミスタ３５が取付けられ、下部に下部サーミスタ３６が取付けられている。上部サーミスタ３５と下部サーミスタ３６は、貯湯槽２０内の温度を検出する。上部サーミスタ３５と下部サーミスタ３６の検出信号は、コントローラ２１に出力される。上部サーミスタ３５の検出温度と下部サーミスタ３６の検出温度の検出温度は、湯温制御に利用される。
ミキシングユニット２４は、温水入口２４ｃ、混合水出口２４ｂ、第１流量センサ６７、温水サーミスタ５０、給水サーミスタ４８、混合水サーミスタ５４、ハイカットサーミスタ５５、および既に説明した給水入口２４ａを有している。貯湯槽２０の出口部２０ａとミキシングユニット２４の温水入口２４ｃは、温水経路４２によって接続されている。第１流量センサ６７は、混合水出口２４ｂから流出する混合水の流量を検出する。温水サーミスタ５０は、温水入口２４ｃに流入する温水の温度を検出する。なお、通常、温水入口２４ｃに流入する温水の温度については、温水経路４２に設けられた復路サーミスタ４５によって検出される。給水サーミスタ４８は、給水入口２４ａに流入する水道水の温度を検出する。通常、水道水温度については、給水経路２６に設けられた往路サーミスタ４４によって検出される。混合水サーミスタ５４とハイカットサーミスタ５５は、混合水出口２４ｂから流出する混合水の温度を検出する。第１流量センサ６７、温水サーミスタ５０、給水サーミスタ４８、混合水サーミスタ５４、ハイカットサーミスタ５５の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
【００２３】
コントローラ２１は、混合水サーミスタ５４の検出信号を用いて、温水入口２４ｃ側の開度と、給水入口２４ａ側の開度を変化させる。温水入口２４ｃ側の開度と、給水入口２４ａ側の開度を変化させると、貯湯槽２０からの温水と、水道水（冷水）とのミキシング割合が調整される。貯湯槽２０からの温水と水道水とのミキシング割合が調整されると、混合水出口２４ｂから流出する温水の温度が所定値に維持される。
コントローラ２１とミキシングユニット２４を組合せて用いることによって、混合水サーミスタ５４で計測される混合水の温度は、コントローラ２１が指令する温度に調整される。
コントローラ２１は、ハイカットサーミスタ５５によって温水が前記所定値を大きくオーバーしたことが検出された場合（すなわち、混合水サーミスタ５４、あるいはミキシングユニット２４が故障した可能性が高い場合）に、温水入口２４ｃを閉じる。温水入口２４ｃが閉じると、前記所定値を大きくオーバーした温度の温水が、給湯器２２に供給されてしまうのが防止される。
ミキシングユニット２４の混合水出口２４ｂと給湯器２２のバーナ熱交換器５２（後述する）は、温水経路５１によって接続されている。温水経路５１には、第２流量センサ４７が装着されている。第２流量センサ４７の検出信号は、コントローラ２１に出力される。
【００２４】
給湯器２２は、バーナ熱交換器５２，６０、バーナ５６，５７、追焚き熱交換器５８、補給水弁５９、シスターン６１等を備えている。バーナ熱交換器５２には、温水経路５１を経由してミキシングユニット２４から温水が流入する。ガス燃焼式のバーナ５６はバーナ熱交換器５２を加熱する。バーナ５６は、コントローラ２１から点火の指示を受けると、プリパージ動作を行った後に燃焼を開始する。プリパージに要する時間は、燃焼用ファンのサイズや回転数、バーナ５６，５７の燃焼ガスがバーナ熱交換器５２，６０を通過して装置外へ排気される部分の容量等から設定され、予めコントローラ２１に記憶されている。プリパージには通常数秒を要し、本実施例のバーナ熱交換器５６では、プリパージに係る時間は１．５秒である。
バーナ熱交換器５２の下流側と給湯栓６４は給湯栓経路６３によって接続されている。給湯栓６４は、浴室、洗面所、台所等に配置されている（図１では、これら複数の給湯栓６４を１つで代表している）。給湯栓経路６３には給湯サーミスタ６５が装着されている。給湯サーミスタ６５はバーナ熱交換器５２から流出する温水の温度を検出する。給湯サーミスタ６５の検出信号はコントローラ２１に出力される。
【００２５】
給湯栓６４が開かれると、給水経路２６の入口２６ａから水道水が導入され、貯湯槽２０の上部の出口部２０ａから温水が送り出される。送り出された温水は、温水経路４２を介してミキシングユニット２４の温水入口２４ｃからミキシングユニット２４内に入水し、混合水出口２４ｂから給湯経路５１を経て給湯器２２へ送り出される。混合水サーミスタ５４が検出する温度によって温水入口２４ｃと給水入口２４ａの開度が制御される。給水入口２４ａが開くと、ミキシングユニット給水経路３０を経てミキシングユニット２４内に水道水が導入される。温水入口２４ｃと給水入口２４ａの開度が制御されることによって給湯器２２へ送り出される温水の温度調整が行なわれる。給湯器２２へ送り出された温水は、バーナ熱交換器５２を通過し、給湯栓経路６３を経て給湯栓６４から給湯される。バーナ５６の点火のタイミングは、貯湯槽２０の上部サーミスタ３５が検出する温度によって決定される。なお、バーナ５６の点火のタイミングについては、温水経路４２の復路サーミスタ４５が検出する温度によって決定することもできる。バーナ５６の加熱量は、給湯サーミスタ６５が検出する温度によって制御される。
【００２６】
給湯器２２内の温水経路５１の途中から、シスターン入水経路６２が分岐している。シスターン入水経路６２の開放端はシスターン６１の上部に差し込まれている。シスターン入水経路６２の途中には補給水弁５９が設けられている。補給水弁５９はコントローラ２１によって制御され、内蔵しているソレノイドが駆動されることによって開閉する。補給水弁５９が開かれると、ミキシングユニット２４からの温水がシスターン６１に供給される。
シスターン６１内には水位電極６６が装着されている。水位電極６６は、棒状のハイレベルスイッチ６６ａとローレベルスイッチ６６ｂを有している。ハイレベルスイッチ６６ａの下端はシスターン６１のハイレベル水位に位置している。ローレベルスイッチ６６ｂの下端はシスターン６１のローレベル水位に位置している。ハイレベルスイッチ６６ａとローレベルスイッチ６６ｂは、水に触れていると検出信号をコントローラ２１に出力する。コントローラ２１は、水位電極６６からの検出信号によって、シスターン６１の水位がハイレベル水位を超えているか、ハイレベル水位とローレベル水位の間にあるか、ローレベル水位よりも低いかを判別する。シスターン６１として適正なのは、水位がハイレベルとローレベルの間に位置している状態である。コントローラ２１は、水位電極６６からの水位検出信号に基づいて補給水弁５９を開閉制御し、シスターン６１の水位を適正範囲に維持する。
【００２７】
シスターン６１の底部には、シスターン出水経路６８の一端が接続されている。シスターン出水経路６８の途中には暖房ポンプ６９が装着されている。暖房ポンプ６９はコントローラ２１によって制御される。シスターン出水経路６８の他端はバーナ上流経路７１と低温水経路７０とに分岐している。バーナ上流経路７１はシスターン出水経路６８とバーナ熱交換器６０の上流側とを接続している。バーナ上流経路７１には、内部を流れる温水の温度を検出する暖房低温サーミスタ７２が装着されている。暖房低温サーミスタ７２の検出信号はコントローラ２１に出力される。
ガス燃焼式のバーナ５７はバーナ熱交換器６０を加熱する。バーナ熱交換器６０の下流とシスターン６１は高温水経路７３によって接続されている。高温水経路７３には、上流側から順に、暖房高温サーミスタ７４、暖房端末熱動弁７５、暖房端末機７６が装着されている。
暖房高温サーミスタ７４は、高温水経路７３を流れる温水の温度を検出する。暖房高温サーミスタ７４の検出信号はコントローラ２１に出力される。
【００２８】
暖房端末機７６は、熱交換器７６ｂと、操作スイッチ７６ａと、電動ファン（図示省略）を備えている。熱交換器７６ｂは、高温水経路７３を流れる温水と空気との間で熱交換を行なう。操作スイッチ７６ａは暖房端末熱動弁７５とコントローラ２１に接続されている。
暖房端末熱動弁７５は、膨張エレメントと、膨張エレメントと機械的に連結された開閉弁を内蔵している。暖房端末機７６の操作スイッチ７６ａがオンにされると、暖房端末熱動弁７５の膨張エレメントに通電が行われる。通電された膨張エレメントは高温になって膨張する。膨張した膨張エレメントは開閉弁を駆動し、これによって暖房端末熱動弁７５が開かれる。また、操作スイッチ７６ａがオンにされると、コントローラ２１は、暖房ポンプ６９を作動させる。このように、操作スイッチ７６ａがオンにされたことによって、暖房端末熱動弁７５が開かれるとともに、暖房ポンプ６９が作動すると、シスターン６１から温水が吸出される。コントローラ２１は、暖房低温サーミスタ７２と暖房高温サーミスタ７４が検出した温水温度に基づいて、バーナ５７を制御し、バーナ熱交換器６０から流出する温水の温度を所定範囲に維持する。暖房端末機７６の電動ファンは、操作スイッチ７６ａがオンにされると回転し、熱交換器７６ｂに空気を吹付ける。熱交換器７６ｂに吹付けられた空気は、熱交換器７６ｂを介して温水と熱交換を行って暖められる。暖められた空気は暖房端末機７６から吹出し、部屋を暖房する。熱交換器７６ｂで空気と熱交換を行なうことによって、温水の温度は低下する。温度が低下した温水は高温水経路７３を流れてシスターン６１に戻る。
【００２９】
高温水経路７３の暖房高温サーミスタ７４の下流側と、高温水経路７３のシスターン６１への入口部の上流側とは追焚き経路７７によって接続されている。追焚き経路７７は追焚き熱交換器５８を通過している。追焚き経路７７の追焚き熱交換器５８の上流側には追焚き熱動弁７８が装着されている。追焚き熱動弁７８はコントローラ２１によって制御される。
浴槽７９には吸出口７９ａと供給口７９ｂが設けられている。吸出口７９ａと供給口７９ｂは風呂循環経路８０によって接続されている。風呂循環経路８０は追焚き熱交換器５８を通過している。上述したように、追焚き経路７７も追焚き熱交換器５８を通過している。このため、追焚き熱交換器５８では、風呂循環経路８０と追焚き経路７７との間で熱交換が行われる。風呂循環経路８０の追焚き熱交換器５８の上流側には、風呂水位センサ８１、風呂循環ポンプ８２、風呂水流スイッチ８４が装着されている。風呂循環ポンプ８２はコントローラ２１によって制御される。風呂水位センサ８１、風呂水流スイッチ８４は、コントローラ２１に検出信号を出力する。風呂水位センサ８１は水圧を検出する。コントローラ２１は、風呂水位センサ８１が検出した水圧から、浴槽７９に張られている湯の水位を推定する。風呂水流スイッチ８４は風呂循環経路８０を水が流れるとオンになる。
風呂循環経路８０の風呂水位センサ８１の上流側には、浴槽７９から吸出された温水の温度を検出する風呂サーミスタ８５が装着されている。風呂サーミスタ８５の検出信号はコントローラ２１に出力される。
【００３０】
バーナ５７と暖房ポンプ６９が作動している状態で追焚き熱動弁７８が開くと、温水が追焚き経路７７に流入して追焚き熱交換器５８を通過する。風呂循環ポンプ８２が作動すると、温水が浴槽７９の吸出口７９ａから吸出され、風呂循環経路８０を流れて再び供給口７９ｂから浴槽７９に戻る循環が行われる。風呂循環経路８０を流れる温水は、追焚き熱交換器５８で追焚き経路７７を流れる温水によって加熱され、浴槽７９の湯が追焚きされる。
【００３１】
給湯栓経路６３の途中と、風呂循環経路８０の風呂循環ポンプ８２の下流側とを接続する湯張り経路２５が設けられている。湯張り経路２５には、ソレノイド駆動タイプの注湯弁２７と、湯張り量センサ８３が装着されている。注湯弁２７は、コントローラ２１によって制御され、湯張り経路２５を開閉する。湯張り量センサ８３は、湯張り経路２５を流れる水量を検出することにより、浴槽７９への湯張りの際に、それがどの程度行われたかを推定する。湯張り量センサ８３はコントローラ２１に検出信号を出力する。
浴槽７９に湯を張るときには、注湯弁２７が開かれる。注湯弁２７が開かれると、温水が給湯栓経路６３から湯張り経路２５を経て風呂循環経路８０に流入する。風呂循環経路８０に流入した温水は、吸出口７９ａと供給口７９ｂから浴槽７９に供給され、浴槽７９を湯張りする。このときには、風呂循環ポンプ８２は駆動されず、湯張り経路２５に加わっている水圧によって浴槽７９への湯張りが行われる。
【００３２】
シスターン出水経路６８は低温水経路７０に接続されている。低温水経路７０の途中には、低温サーミスタ９４、床暖房熱動弁９０、床暖房機９１が設けられている。低温サーミスタ９４は、低温水経路７０を流れる温水の温度を検出する。低温サーミスタ９４の検出信号はコントローラ２１に出力される。床暖房熱動弁９０はコントローラ２１によって制御される。床暖房機９１は、低温水経路７０を流れる温水によって床を暖める。
高温水経路７３の暖房端末熱動弁７５の上流側と、低温水経路７０の床暖房機９１の下流側とは、バイパス経路９２によって接続されている。バイパス経路９２の途中にはバイパス熱動弁９３が装着されている。バイパス熱動弁９３はコントローラ２１によって開閉制御される。低温水経路７０の下流端は高温水経路７３の暖房端末機７６の下流側に接続されている。
床暖房を行なう場合には、床暖房熱動弁９０が開かれ、温水が床暖房機９１に導かれる。導かれた温水は、床暖房機９１を暖める。床暖房を行なわない場合には、床暖房熱動弁９０が閉じられる。
【００３３】
本実施例のコージェネレーションシステムでは、運転中の電力負荷量（電力需要量）、熱負荷量（熱需要量）、蓄熱量のデータが、１時間毎に記憶される。電力負荷量と熱負荷量のデータは１時間分の積算値が記憶される。蓄熱量のデータは１時間毎の値が記憶される。これらのデータは４週間分累積される。運転日の度に新規にデータが追加され、最も古い日のデータが削除されることで、常時４週間分のデータを保持している。
本実施例のコージェネレーションシステムでは、過去の実績からシステムの運転計画を作成する。この運転計画は省エネルギーの実現を目的として作成される。基本的にシステムの運転はこの運転計画に沿って実施される。過去の実績値として、過去４週間分の同一曜日の１時間毎の電力負荷量と熱負荷量と蓄熱量のデータの平均値を利用する。これらの過去の実績値から、当日の燃料電池の発電時間と発電出力を決定する。蓄熱量は、決定した発電時間と発電出力に基き、以下のように算出する。
発電熱回収量を算出するため、決定した発電出力から、燃料電池１１４における発電に要する燃料ガスの熱量（発電用ガス熱量とする）（ｋＪ）を算出する。
発電用ガス熱量（ｋＪ）
＝｛発電出力（Ｗｈ）／１０００｝／｛発電効率（％）／１００｝×３６００
なお、上記の式中の発電効率は実験によって一義的に決定される値である。
上記の式によって算出される発電用ガス熱量（ｋＪ）を用い、発電に伴う発電熱回収量（ｋＪ）を算出する。
発電熱回収量（ｋＪ）
＝発電用ガス熱量（ｋＪ）×｛熱回収率（％）／１００｝
なお、上記の式中の熱回収率は実験によって一義的に決定される値である。上記の式により、運転計画に従って発電することによって回収できる熱量（計画上の発電熱回収量）を算出する。
算出される計画上の発電熱回収量（ｋＪ）と計画上の熱負荷量（ｋＪ）を用いて、貯湯槽２０内の計画上の蓄熱量（ｋＪ）の時間的変化を算出する。実際には貯湯槽２０において放熱する。下記の式によって算出される蓄熱量は放熱していない理論上の蓄熱量（放熱前蓄熱量とする）（ｋＪ）である。
放熱前蓄熱量（ｋＪ）
＝１時間前の放熱後蓄熱量（ｋＪ）＋発電熱回収量（ｋＪ）−熱負荷量（ｋＪ）
上記の式中の放熱後蓄熱量（ｋＪ）は、放熱前蓄熱量（ｋＪ）から算出する。
放熱後蓄熱量（ｋＪ）
＝放熱前蓄熱量（ｋＪ）×｛１−放熱率（％）／１００／ｈ｝
この放熱後蓄熱量が、運転計画上の使用可能な熱エネルギー量であり、真の蓄熱量である。なお、システム電源投入時については、１時間前の放熱後蓄熱量（ｋＪ）を０（ｋＪ）として放熱前蓄熱量を算出する。
【００３４】
本実施例のコージェネレーションシステムでは、運転開始時に上記のように過去の実績値に基いて運転計画を作成し、この運転計画に沿ってシステムの運転を実施する。風呂の湯張り等の大きな熱需要が運転計画と相違する時間に予約されたときは、その都度、以降の運転計画を修正する。
実際にシステムの運転を実施すれば、実際の電力負荷量や熱負荷量の値と運転計画上の電力負荷量や熱負荷量の値とが相違してくる。発電出力は電力負荷量に追随するため、随時発電出力の修正を行なうことができる。一方、熱負荷がないとき、配管内を水が流通しておらず、正確な水道水温度を検出することができない。このため、長時間熱負荷がなく、その間に水道水温度が変化していると、正確な水道水温度を検出することができない。しかし、熱負荷量は水道水温度の影響を受けて変化することから、熱負荷量を算出したとしても、算出した熱負荷量の値は信頼できる値ではないこととなる。従って、算出した熱負荷量の値と運転計画上の熱負荷量の値とが相違していたとしても、どちらかの値が正確であるとは限らず、熱負荷量の値を修正することはできない。算出する熱負荷量も運転計画上の熱負荷量も実際の熱負荷量と相違していれば、いずれの熱負荷量の値を用いて蓄熱量の値を算出しても、実際の蓄熱量の値との誤差が含まれる。そして誤差を含んだ蓄熱量を用いて蓄熱量の算出を重ねれば、算出毎にこの誤差が拡大する。
本実施例のコージェネレーションシステムでは、上記のような運転計画上の蓄熱量の値と実際の蓄熱量の値との誤差を補正することができる。以下に蓄熱量の補正の手順について説明する。
【００３５】
図２のフローチャートに示すように、ステップＳ１０においてシステム電源がオンされると（ＹＥＳとなると）、ステップＳ１２に進む。ステップＳ１２では、過去の実績に基いて運転計画が作成され、ステップＳ１４に進む。
ステップＳ１４では給湯栓６４が開かれたか否かが判断される。給湯栓６４が開かれていないとき、ステップＳ１６に進む。ステップＳ１６に進むと、発電ユニット１１０において発電運転中であるか否かが判断される。発電運転が停止しているとき（ステップＳ１６でＮＯのとき）、ステップＳ２０に進む。ステップＳ２０では、直近で検出された水道水の温度データを利用して蓄熱量を算出し、記憶する。
給湯栓６４が開いていれば、給水経路２６は水道水を貯湯槽２０の下部へ送り出す経路として利用されているため、往路サーミスタ４４によって水道水温度を検出することができる。しかしながら、給湯栓６４が開かれていない場合に実行されるので、給水経路２６内を水道水が流通していない。直前に給水経路２６が貯湯槽２０の下部の温水を発電ユニット１１０へ送り出す経路として利用されていた場合、往路サーミスタ４４が検出する温度は水道水温度より高温である可能性が高い。ステップＳ２０の実行時には、往路サーミスタ４４によって水道水温度を検出することができない。ステップＳ２０では、蓄熱量を算出するために必要な水道水の温度データに、直近で検出された水道水の温度データを利用する。
直近の水道水温度データを利用して算出した蓄熱量の値は、実際の蓄熱量の値と相違する可能性がある。それでも、当初の運転計画上の値に基いて蓄熱量を算出するのと比べれば、実際の蓄熱量に近い値を求めることができる。実際の水道水の温度データが得られないとき、直近の水道水温度データを利用することは有効である。
【００３６】
ステップＳ１６で発電運転中であるとき（ＹＥＳのとき）、ステップＳ１８に進む。ステップＳ１８では、往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であるか否かが判断される。発電運転中であるとき、給水経路２６は貯湯槽２０の下部から発電ユニット１１０へ送り出される温水の経路として利用されている。このとき、給水経路２６に設けられている往路サーミスタ４４は、貯湯槽２０の下部から発電ユニット１１０へ送り出される温水の温度を検出する。
発電運転中は、貯湯槽２０の下部から発電ユニット１１０へ水が送り出され、この水が発電熱によって加熱され、高温水となって貯湯槽２０の上部へ戻される（蓄熱される）。これによって、貯湯槽２０の上部から徐々に高温水が貯湯され、温度成層が形成される。蓄熱が進むと、上部の高温水の層は徐々に下降する。貯湯槽２０の下部の温水温度が高温になったということは、上部の高温水の層が下部まで下降したということを示している。即ち、貯湯槽２０内がほぼ高温水で満たされたということを示している。
本実施例では、貯湯槽２０の下部の温水温度が４０℃未満であれば、蓄熱する余力があり、貯湯槽２０への蓄熱が可能であるとみなす。貯湯槽２０の下部の温水温度が４０℃以上であれば、それ以上蓄熱することはできないとみなす。蓄熱ができないと発電熱の回収ができず、燃料電池１１４が過熱されるおそれがあるため、発電運転を強制的に停止する。当然のことながら、発電が停止すればそれ以上蓄熱されることはない。即ち、貯湯槽２０の下部の温水温度が４０℃以上となって発電運転が強制停止したときの蓄熱量を、貯湯槽２０に蓄熱することができる蓄熱量の最大量とみなすことができる。このときの蓄熱量を蓄熱許容量とする。
蓄熱許容量は、貯湯槽２０の容量と、給水する水道水の温度と、発電ユニット１１０から貯湯槽２０へ戻る温水（熱媒体）の温度（熱媒体戻り温度とする）から算出することができる。
蓄熱許容量（ｋＪ）
＝〔｛上部サーミスタ検出温度（℃）−水道水温度（℃）｝×上部容量（リットル）
＋｛下部サーミスタ検出温度（℃）−水道水温度（℃）｝×下部容量（リットル）〕
×４．１８６
上部容量は貯湯槽２０の上部の容量であり、下部容量は貯湯槽２０の下部の容量である。上記の式によって蓄熱許容量を算出する時、給湯栓６４が開いていない場合には、直近の水道水の温度データを利用する。
【００３７】
先述のように、往路サーミスタ４４の検出温度は、貯湯槽２０の下部の温水温度を反映している。ステップＳ１８で往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃以上であれば（ＹＥＳであれば）、貯湯槽２０の下部の温水温度が４０℃以上であることとなる。このとき、発電運転は強制停止し、それ以上の蓄熱は不可能であり、蓄熱量は蓄熱許容量であるとみなされる。ステップＳ２４に進み、直近の水道水の温度データを利用して蓄熱許容量を算出し、この値を蓄熱量の値として記憶する。
ステップＳ１８で往路サーミスタ４４の検出温度が４０℃未満であれば（ＮＯであれば）、貯湯槽２０への蓄熱が可能である。ステップＳ２０に進み、直近で検出された水道水の温度データを利用して蓄熱量を算出し、記憶する。
蓄熱量を、ステップＳ２０のように算出して求めると、算出によって得られる蓄熱量の値と、実際の蓄熱量の値との間に誤差が生じることがある。上記の処理によれば、貯湯槽２０の下部の温水温度が４０℃以上となるタイミングで、蓄熱量の値を蓄熱許容量の値に補正する。貯湯槽２０の下部の温水温度が４０℃以上となったとき、発電運転は強制停止し、それ以降の蓄熱は行なわれない。従って、このときの蓄熱量が、貯湯槽２０の蓄熱量の最大量（蓄熱許容量）となる。蓄熱量を補正するタイミングを蓄熱量が蓄熱許容量となるタイミングとすることによって、このタイミングを正確且つ合理的に判断し、正確な蓄熱量の値に補正することができる。
ステップＳ２０またはステップＳ２４において蓄熱量を記憶した後は、ステップＳ２２でシステム電源がオフとなるまで（ＹＥＳとなるまで）ステップＳ１０からステップＳ２２の処理を繰返す。
【００３８】
ステップＳ１４で給湯栓６４が開かれているとき（ＹＥＳのとき）、給水経路２６は水道水を貯湯槽２０の下部へ送り出す経路として利用されるため、往路サーミスタ４４によって実際の水道水温度を検出することができる。
ステップＳ２６に進むと、給湯器２２のバーナ５６が燃焼しているか否かが判断される。バーナ５６が燃焼していないとき（ステップＳ２６でＮＯのとき）、蓄熱量は熱負荷量に対して充足しているとみなされ、ステップＳ３０に進む。ステップＳ３０では、実際の水道水の温度データを利用して蓄熱量を算出し、記憶する。バーナ５６が燃焼しているとき（ステップＳ２６でＹＥＳのとき）、貯湯槽２０からの温水の熱エネルギーだけでは熱負荷量が賄えないとみなされ、ステップＳ２８に進む。
ステップＳ２８で給湯栓６４が閉じられたことが判断されるまで（ＹＥＳとなるまで）は、ステップＳ３０に進み、実際の水道水の温度データを利用して蓄熱量を算出し、記憶する。ステップＳ２８で給湯栓６４が閉じられたことが判断されたとき（ＹＥＳとなったとき）、給湯によって熱エネルギーが若干量となったか、若しくは無くなったとみなされ、ステップＳ３２に進んで蓄熱量の値を０として記憶する。
【００３９】
給湯時、バーナ５６が燃焼していなければ、貯湯槽２０からの温水の熱エネルギーだけで熱負荷量が賄える状態であり、少なくとも次回の給湯開始時に、バーナ５６を燃焼することなく給湯を開始することができる状態であるとみなすことができる。
一方、バーナ５６が燃焼していれば、貯湯槽２０からの温水の熱エネルギーだけでは熱負荷量が賄えない状態である。貯湯槽２０内の温水は温度成層を形成しており、貯湯槽２０から送り出される温水の温度が一旦低下し始めると、急速に温度低下する。従って、今回の給湯の開始時には熱エネルギーが充足していたが、今回の給湯中に熱エネルギーが熱負荷量を賄えない量まで減少し始めた場合、今回の給湯の終了時に、蓄熱量は無くなる状態となるとみなしてよい。即ち、給湯中にバーナ５６が燃焼したとき、その給湯が終了する時、即ち、バーナ５６の燃焼が終了する時に、蓄熱量の値を０に補正してもよい。
ステップＳ３０またはステップＳ３２において蓄熱量を記憶した後は、ステップＳ２２でシステム電源がオフとなるまで（ＹＥＳとなるまで）ステップＳ１０からステップＳ２２の処理を繰返す。
【００４０】
蓄熱量を、ステップＳ３０のように算出することによって求めると、算出によって得られる蓄熱量の値と、実際の蓄熱量の値との間に誤差が生じることがある。上記の処理によれば、給湯中にバーナ５６が燃焼したとき、その給湯が終了するタイミングで、蓄熱量の値を０に補正する。給湯中にバーナ５６が燃焼するのは、貯湯槽２０からの温水の熱エネルギーが不足するときであり、その給湯の終了時までに、この熱エネルギーは急激に減少し、蓄熱量が０またはほぼ０となるとみなすことができる。蓄熱量を補正するタイミングを蓄熱量が０となるタイミングとすることによって、このタイミングを正確且つ合理的に判断することができ、正確な蓄熱量の値に補正することができる。
【００４１】
以上のことから、本実施例によれば、実際の蓄熱量が最大量となるタイミングを的確に捉え、このタイミングで正確な蓄熱量に補正することができる。また、実際の蓄熱量が０となるタイミングを的確に捉え、このタイミングで蓄熱量を０に補正することができる。蓄熱量の変化幅を正確に把握することができ、ひいては蓄熱量を正確に把握することができる。このことによって、コージェネレーションシステムのエネルギー効率を向上させることができる。
【００４２】
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、本実施例のコージェネレーションシステムでは、貯湯槽へ水道水を送る給水経路および発電熱回収用の行き経路と、貯湯槽から温水を送る温水経路および発電熱回収用の戻り経路とが兼用される構成となっている。この構成によれば、経路を兼用することによって、この経路に設けられるサーミスタ等の温度検出手段も兼用することができ、コストを削減することができる。しかし、本発明のコージェネレーションシステムは、この構成に限定されるものではなく、それぞれの経路は独立した構成であっても構わない。
また、本実施例のコージェネレーションシステムでは、過去の実績に基いた運転計画上の電力負荷量や熱負荷量の値を、運転中に実際の電力負荷量や熱負荷量の値に随時修正し、蓄熱量を算出している。しかし、本発明のコージェネレーションシステムは、実際の蓄熱量が最大量となった時に最大量である値に補正し、実際の蓄熱量がなくなった時に０に補正することができれば、必ずしも、運転計画上の電力負荷量や熱負荷量の値と実際の電力負荷量や熱負荷量の値が相違した時に、実際の電力負荷量や熱負荷量の値に随時修正する必要はない。運転計画に基いて運転を実施し、実際に蓄熱量が最大量となった時と無くなった時のみ補正するものであっても構わない。
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。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本実施例に係るコージェネレーションシステムの系統図。
【図２】本実施例に係る蓄熱量の取得処理のフローチャート。
【符号の説明】
【００４４】
１０：給湯システム
２０：貯湯槽、２０ａ：出口部
２１：コントローラ
２２：給湯器
２３：リモコン
２４：ミキシングユニット、２４ａ：給水入口、２４ｂ：混合水出口２４ｃ：温水入口
２５：湯張り経路
２６：給水経路、２６ａ：入口
２７：注湯弁
２８：減圧弁
３０：ミキシングユニット給水経路
３１：リリーフ弁
３２：圧力開放経路、３２ａ：一端、３２ｂ：他端
３３：排水経路
３４：排水弁
３５：上部サーミスタ
３６：下部サーミスタ
３９：中間部サーミスタ
４０：循環ポンプ
４２：温水経路
４４：往路サーミスタ
４５：復路サーミスタ
４７：第２流量センサ
４８：給水サーミスタ
５０：温水サーミスタ
５１：温水経路
５２：バーナ熱交換器
５４：混合水サーミスタ
５５：ハイカットサーミスタ
５６、５７：バーナ
５８：追焚き熱交換器
５９：補給水弁
６０：バーナ熱交換器
６１：シスターン
６２：シスターン入水経路
６３：給湯栓経路
６４：給湯栓
６５：給湯サーミスタ
６６：水位電極、６６ａ：ハイレベルスイッチ、６６ｂ：ローレベルスイッチ
６７：第１流量センサ
６８：シスターン出水経路
６９：暖房ポンプ
７０：低温水経路
７１：バーナ上流経路
７２：暖房低温サーミスタ
７３：高温水経路
７４：暖房高温サーミスタ
７５：暖房端末熱動弁
７６：暖房端末機、７６ａ：操作スイッチ、７６ｂ：熱交換器
７７：追焚き経路
７８：追焚き熱動弁
７９：浴槽、７９ａ：吸出口、７９ｂ：供給口
８０：風呂循環経路
８１：風呂水位センサ
８２：風呂循環ポンプ
８３：湯張り量センサ
８４：風呂水流スイッチ
８５：風呂サーミスタ
９０：床暖房熱動弁
９１：床暖房機
９２：バイパス経路
９３：バイパス熱動弁
９４：低温サーミスタ
１１０：発電ユニット
１１２：改質器
１１４：燃料電池
１１６：熱交換器
１１７：熱媒温度センサ
１１８：熱交換器
１１９：熱媒冷却ファン
１２０：熱媒放熱器
１２１：水素ガス供給経路
１２２：熱媒三方弁、１２２ａ：入口、１２２ｂ：出口、１２２ｃ：出口
１２４：熱媒循環経路
１２５：リザーブタンク
１２６：燃焼ガス経路
１２７：熱媒ポンプ
１２８：熱回収経路、１２８ａ：熱回収復路、１２８ｂ：熱回収往路
１２９：冷却経路
１３１：バーナ
【図１】
2006090603.tif 000003
【図２】
2006090603.tif 000004