(57)【要約】【課題】  排熱を有効に利用できるコージェネレーションシステムを提供すること。【解決手段】  燃料電池４０と、燃料電池４０が生成する熱量を蓄積する貯湯槽５８と、貯湯槽５８に蓄積された熱量を消費する熱負荷４４と、熱負荷４４の熱消費量を増やす必要がある場合に、予め要求情報を送信する要求制御部６６と、熱量の消費を許可して良い旨を示す許可通知を受け取ったことを条件として、熱消費量を増加させる負荷制御部６８と、要求制御部６６から要求情報を受け取った場合に、貯湯槽５８から熱負荷４４に熱量を供給することができることを条件として、負荷制御部６８に許可通知を送信する制御部５０とを備え制御部５０は、より高い優先順位をもつ熱負荷４４の負荷制御部６８に許可通知を送信し、更に熱量を供給することができる場合に、より低い優先順位を持つ熱負荷４４の負荷制御部６８に許可通知を送信する。【選択図】  図１
2006038325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力および熱量を生成するコージェネレーション装置と、
前記コージェネレーション装置が生成する熱量を蓄積する貯湯槽と、
前記貯湯槽に蓄積された熱量を消費する熱負荷と、
前記熱負荷が必要とする熱量を示す要求情報を予め送信する要求制御部と、
前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記熱負荷が必要とする熱量を前記貯湯槽から供給できることを条件として、熱量を消費して良い旨を示す許可通知を送信する制御部と、
前記許可通知を受け取ったことを条件として、熱消費量を増加させる負荷制御部と
を備えるコージェネレーションシステム。
【請求項２】
前記制御部は、前記貯湯槽に蓄積された熱量から、前記熱負荷が必要とする熱量の合計値を減じた残熱量を計算し、前記要求制御部から新たな前記要求情報を受け取った場合に、新たに要求された、前記熱負荷が必要とする熱量が、前記残熱量よりも小さいことを条件として、前記負荷制御部に前記許可通知を送信する請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記制御部は、前記熱負荷のそれぞれに予め優先度を定めており、複数の前記熱負荷の前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、複数の前記熱負荷が必要とする熱量の合計値が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも大きい場合には、前記優先度のより高い前記熱負荷が要求する熱量が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも小さいことを条件として、前記優先度のより高い前記熱負荷の前記負荷制御部へ前記許可通知を送信し、前記優先度のより低い前記熱負荷の前記負荷制御部へは前記許可通知を送信しない請求項２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記制御部は、前記貯湯槽に蓄積された熱量から、前記熱負荷が必要とする熱量の合計値を減じた残熱量を計算し、前記要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合に、新たに要求された、前記熱負荷が必要とする熱量が、前記残熱量よりも大きいことを条件として、許容することのできる熱消費量の増加量を前記負荷制御部へ通知し、
前記負荷制御部は、前記制御部から受け取った、許容された範囲内で熱消費量を増加させる請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記熱負荷の動作モードに応じた、前記熱負荷の熱消費量を示す動作モードテーブルを更に備え、
前記要求制御部は、動作モードを遷移させる場合に、現在の熱消費量と比較して増加させる必要のある熱消費量を、前記動作モードテーブルを参照して判断し、前記増加させる必要のある熱消費量を前記制御部へ送信する請求項４に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記制御部は、前記要求制御部から要求された、前記熱負荷が必要とする熱量の全てを許容できない場合において、前記貯湯槽に蓄積される熱量が、前記熱負荷が必要とする熱量を供給できるようになったことを条件として、前記負荷制御部に前記許可通知を送信し、
前記負荷制御部は、前記制御部から前記許可通知を受け取った場合に、前記動作モードテーブルを参照して熱消費量を増加することができるか否かを判断し、熱消費量を増加することができる場合に、前記貯湯槽から受け取る熱量を増加させる請求項５に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記熱負荷は、熱量を必要とする状態、熱量を消費することが望ましい状態、および、熱量を必要としない状態のうち、少なくとも２つの熱消費の状態を持っており、
前記要求制御部は、前記熱負荷がいずれの前記熱消費の状態であるかを前記制御部へ通知し、
前記制御部は、２つの前記熱負荷の前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記要求制御部から通知された前記熱消費の状態と、前記熱負荷の前記優先度とに基づいて前記熱負荷の優先順位をそれぞれ決定し、複数の前記熱負荷が必要とする熱量の合計値が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも大きい場合には、前記優先順位のより高い前記熱負荷が要求する熱量が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも小さいことを条件として、前記優先順位のより高い前記熱負荷の前記負荷制御部へ前記許可通知を送信し、前記優先順位のより低い前記熱負荷の前記負荷制御部へは前記許可通知を送信しない請求項３に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項８】
前記制御部は、前記優先順位のより高い前記熱負荷の前記要求制御部から新たな前記要求情報を受け取った場合に、既に前記許可通知を送信してある、前記優先順位のより低い前記熱負荷の前記負荷制御部に対して熱消費量を削減する旨を指示する請求項７に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項９】
前記要求制御部は、熱量を消費する期間を示す期間情報を前記制御部に送信し、
前記制御部は、前記要求制御部から受け取った、前記熱負荷が必要とする熱量および前記期間情報、ならびに各前記熱負荷に熱消費量の増加を開始させた時刻に基づいて、前記熱負荷の現在の熱消費量を判断し、前記優先順位のより高い前記熱負荷の前記要求制御部から新たな前記要求情報を受け取った場合に、前記優先順位のより低いいずれかの前記熱負荷の熱消費量を削減することによって、新たな前記要求情報に応じた熱量を供給することができるかを判断する請求項８に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１０】
熱消費量および消費電力量の履歴を管理する履歴管理部を更に備え、
前記制御部は、前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記履歴管理部によって管理されている熱消費量および消費電力量の履歴、ならびに前記貯湯槽に蓄積されている熱量に基づいて、熱量を供給できるか否かを判断し、熱量を供給できる場合に、前記負荷制御部に前記許可通知を送信する請求項９に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１１】
在宅中であるか否かを判断する在宅判断部を更に備え、
前記履歴管理部は、前記在宅判断部によって在宅中であると判断されたときの熱消費量および消費電力量、ならびに在宅中ではないと判断されたときの熱消費量および消費電力量の履歴を、それぞれ管理し、
前記制御部は、前記在宅判断部によって在宅中であると判断された場合には、前記履歴管理部に管理されている、在宅中であると判断されたときの履歴を用いて、熱量を供給できるか否かを判断し、前記在宅判断部によって在宅中ではないと判断された場合には、前記履歴管理部に管理されている、在宅中ではないと判断されたときの履歴を用いて、熱量を供給できるか否かを判断する請求項１０に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１２】
前記貯湯槽から前記熱負荷に供給される温水を加温する加温装置を更に備え、
前記制御部は、前記熱負荷が必要とする熱量を必ず供給する熱必須負荷を定める情報を予め格納しており、前記熱必須負荷の前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、
前記貯湯槽に蓄積された熱量が、前記熱必須負荷が必要とする熱量に比べて不足することを条件として、前記加温装置を用いて前記熱必須負荷に熱量を供給する請求項１１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１３】
前記制御部は、前記貯湯槽に蓄積された熱量が余剰である場合に、熱量を供給できる旨を示す熱余剰通知をそれぞれの前記熱負荷の前記負荷制御部に送信し、
前記負荷制御部は、前記制御部から前記熱余剰通知を受け取った場合に、前記熱負荷が熱量の消費量を増加することができるか否かを判断し、前記熱負荷が熱量の消費量を増加させることができる場合に、前記熱負荷の前記要求制御部が前記制御部に前記要求情報を送信する請求項１２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１４】
コージェネレーション装置を用いて電力および熱量を生成するステップと、
前記コージェネレーション装置が生成する熱量を貯湯槽に蓄積するステップと、
前記貯湯槽に蓄積された熱量を消費する熱負荷が必要とする熱量を示す要求情報を前記要求制御部が予め送信する要求制御ステップと、
前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記熱負荷が必要とする熱量を前記貯湯槽から供給できることを条件として、熱量を消費して良い旨を示す許可通知を負荷制御部に送信する制御ステップと、
前記許可通知を受け取ったことを条件として、熱消費量を増加させる負荷制御ステップと
を備えるコージェネレーションシステム制御方法。
【請求項１５】
前記制御ステップは、前記熱負荷のそれぞれに予め優先度を定め、複数の前記熱負荷の前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、複数の前記熱負荷が必要とする熱量の合計値が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも大きい場合には、前記優先度のより高い前記熱負荷が要求する熱量が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも小さいことを条件として、前記優先度のより高い前記熱負荷の前記負荷制御部へ前記許可通知を送信し、前記優先度のより低い前記熱負荷の前記負荷制御部へは前記許可通知を送信しない請求項１４に記載のコージェネレーションシステム制御方法。
【請求項１６】
前記制御ステップは、前記要求制御部から要求された、前記熱負荷が必要とする熱量の全てを許容できない場合において、前記貯湯槽に蓄積される熱量が、前記熱負荷が必要とする熱量を供給できるようになったことを条件として、前記負荷制御部に前記許可通知を送信し、
前記負荷制御ステップは、前記制御部から前記許可通知を受け取った場合に、前記熱負荷の動作モードに応じた、前記熱負荷の熱消費量を示す動作モードテーブルを参照して熱消費量を増加することができるか否かを判断し、熱消費量を増加することができる場合に、前記貯湯槽から受け取る熱量を増加させる請求項１５に記載のコージェネレーションシステム制御方法。
【請求項１７】
前記熱負荷は、熱量を必要とする状態、熱量を消費することが望ましい状態、および、熱量を必要としない状態のうち、少なくとも２つの熱消費の状態を持っており、
前記要求制御ステップは、前記熱負荷がいずれの前記熱消費の状態であるかを前記制御部へ通知し、
前記制御ステップは、２つの前記熱負荷の前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記要求制御部から通知された前記熱消費の状態と、前記熱負荷の前記優先度とに基づいて前記熱負荷の優先順位をそれぞれ決定し、複数の前記熱負荷が必要とする熱量の合計値が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも大きい場合には、前記優先順位のより高い前記熱負荷が要求する熱量が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも小さいことを条件として、前記優先順位のより高い前記熱負荷の前記負荷制御部へ前記許可通知を送信し、前記優先順位のより低い前記熱負荷の前記負荷制御部へは前記許可通知を送信しない請求項１６に記載のコージェネレーションシステム制御方法。
【請求項１８】
電力および熱量を生成するコージェネレーション装置と、
前記コージェネレーション装置が生成する熱量を蓄積する貯湯槽と、
前記貯湯槽に蓄積された熱量を消費する熱負荷と、
前記熱負荷が必要とする熱量を示す要求情報を予め送信する要求制御部と、
前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記熱負荷が必要とする熱量を前記貯湯槽から供給できることを条件として、熱量を消費して良い旨を示す許可通知を送信する制御部と、
前記許可通知を受け取ったことを条件として、熱消費量を増加させる負荷制御部と
を備える建造物。
【請求項１９】
前記制御部は、前記熱負荷のそれぞれに予め優先度を定めており、複数の前記熱負荷の前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、複数の前記熱負荷が必要とする熱量の合計値が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも大きい場合には、前記優先度のより高い前記熱負荷が要求する熱量が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも小さいことを条件として、前記優先度のより高い前記熱負荷の前記負荷制御部へ前記許可通知を送信し、前記優先度のより低い前記熱負荷の前記負荷制御部へは前記許可通知を送信しない請求項１８に記載の建造物。
【請求項２０】
前記熱負荷の動作モードに応じた、前記熱負荷の熱消費量を示す動作モードテーブルを更に備え、
前記制御部は、前記要求制御部から要求された、前記熱負荷が必要とする熱量の全てを許容できない場合において、前記貯湯槽に蓄積される熱量が、前記熱負荷が必要とする熱量を供給できるようになったことを条件として、前記負荷制御部に前記許可通知を送信し、
前記負荷制御部は、前記制御部から前記許可通知を受け取った場合に、前記動作モードテーブルを参照して熱消費量を増加することができるか否かを判断し、熱消費量を増加することができる場合に、前記貯湯槽から受け取る熱量を増加させる請求項１９に記載の建造物。
【請求項２１】
前記熱負荷は、熱量を必要とする状態、熱量を消費することが望ましい状態、および、熱量を必要としない状態のうち、少なくとも２つの熱消費の状態を持っており、
前記要求制御部は、前記熱負荷がいずれの前記熱消費の状態であるかを前記制御部へ通知し、
前記制御部は、２つの前記熱負荷の前記要求制御部から前記要求情報を受け取った場合に、前記要求制御部から通知された前記熱消費の状態と、前記熱負荷の前記優先度とに基づいて前記熱負荷の優先順位をそれぞれ決定し、複数の前記熱負荷が必要とする熱量の合計値が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも大きい場合には、前記優先順位のより高い前記熱負荷が要求する熱量が、前記貯湯槽に蓄積された熱量よりも小さいことを条件として、前記優先順位のより高い前記熱負荷の前記負荷制御部へ前記許可通知を送信し、前記優先順位のより低い前記熱負荷の前記負荷制御部へは前記許可通知を送信しない請求項２０に記載の建造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排熱を有効に利用することができるコージェネレーションシステム、コージェネレーションシステム制御方法および建造物に関する。特に本発明は、優先順位に基づいて熱量を利用する、コージェネレーションシステム、コージェネレーションシステム制御方法および建造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、熱電気供給手段を用いたコージェネレーションシステムがある。このようなシステムにおいては、燃料電池等の発電に伴って生成される熱を用いて貯湯タンクに温水を蓄積して、貯湯タンクに蓄積された温水を、熱量の消費先が利用する（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３-１９９２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、燃料電池等の排熱によって温水が余分に生じた場合、余った温水は、利用されずに捨てられている。このように燃料電池の排熱は、必ずしも有効には活用されていないという課題があった。
【０００４】
また、貯湯タンクに蓄積された温水の量が、熱量の消費先が必要とする温水の量よりも少ない場合に、温水を供給できないという課題もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような課題を解決するために、本発明の第１の形態におけるコージェネレーションシステムは、電力および熱量を生成するコージェネレーション装置と、コージェネレーション装置が生成する熱量を蓄積する貯湯槽と、貯湯槽に蓄積された熱量を消費する熱負荷と、熱負荷が必要とする熱量を示す要求情報を予め送信する要求制御部と、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、熱負荷が必要とする熱量を貯湯槽から供給できることを条件として、熱量を消費して良い旨を示す許可通知を送信する制御部と、許可通知を受け取ったことを条件として、熱消費量を増加させる負荷制御部とを備えた。
【０００６】
要求制御部は熱負荷が必要とする熱量を示す要求情報を予め送信するので、制御部は熱負荷に熱量を供給できるか否かを予め判断できる。また制御部は要求制御部から要求情報を受け取った場合に、熱負荷が必要とする熱量を貯湯槽から供給できることを条件として、許可通知を送信するので、貯湯槽に蓄積された熱量が不足することを未然に防ぐことができる。また、排熱を有効に利用することができる。また負荷制御部は許可通知を受け取ったことを条件として、熱消費量を増加させるので、貯湯槽に蓄積された熱量が不足することを予め防ぐことができる。
【０００７】
制御部は、貯湯槽に蓄積された熱量から、熱負荷が必要とする熱量の合計値を減じた残熱量を計算し、要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合に、新たに要求された熱負荷が必要とする熱量が、残熱量よりも小さいことを条件として、負荷制御部に許可通知を送信する。このため、貯湯槽に蓄積された熱量が不足することを未然に防ぐことができる。
【０００８】
制御部は、熱負荷のそれぞれに予め優先度を定めており、複数の熱負荷の要求制御部から要求情報を受け取った場合に、複数の熱負荷が必要とする熱量の合計値が、貯湯槽に蓄積された熱量よりも大きい場合には、優先度のより高い熱負荷が要求する熱量が、貯湯槽に蓄積された熱量よりも小さいことを条件として、優先度のより高い熱負荷の負荷制御部へ許可通知を送信し、優先度のより低い熱負荷の負荷制御部へは許可通知を送信しない。このため、貯湯槽に蓄積された熱量を有効に利用することができる。
【０００９】
制御部は、貯湯槽に蓄積された熱量から、熱負荷が必要とする熱量の合計値を減じた残熱量を計算し、要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合に、新たに要求された熱負荷が必要とする熱量が、残熱量よりも大きいことを条件として、許容することのできる熱消費量の増加量を負荷制御部へ通知する。負荷制御部は、制御部から受け取った、許容された範囲内で熱消費量を増加させる。このため、貯湯槽に蓄積された熱量が、熱負荷が必要とする熱量に比べて小さい場合であっても、熱負荷は利用できる範囲内で熱量を消費して動作することができる。また負荷制御部は制御部から受け取った、許容された範囲内で熱消費量を増加させるので、貯湯槽が提供することのできる熱量が小さい場合であっても、熱量を有効に使用することができる。
【００１０】
また本形態におけるコージェネレーションシステムは、熱負荷の動作モードに応じた、熱負荷の熱消費量を示す動作モードテーブルを更に備え要求制御部は、動作モードを遷移させる場合に、現在の熱消費量と比較して増加させる必要のある熱消費量を、動作モードテーブルを参照して判断し、増加させる必要のある熱消費量を制御部へ送信する。このため、制御部は、熱負荷が増加させる熱量の大きさを予め知ることができる。また制御部は、熱負荷に熱量を提供するべきか否かを熱負荷の動作モードに応じて適切に判断することができる。
【００１１】
制御部は、要求制御部から要求された、熱負荷が必要とする熱量の全てを許容できない場合において、貯湯槽に蓄積される熱量が、余剰となったことを条件として、負荷制御部に許可通知を送信する。負荷制御部は、制御部から許可通知を受け取った場合に、動作モードテーブルを参照して熱消費量を増加することができるか否かを判断し、熱消費量を増加することができる場合に、貯湯槽から受け取る熱量を増加させる。このため、熱負荷は、熱量を利用することができるようになった時点で、動作を開始することができる。したがって、熱量を有効に利用できる。
【００１２】
熱負荷は、熱量を必要とする状態、熱量を消費することが望ましい状態、および、熱量を必要としない状態のうち、少なくとも２つの熱消費の状態を持っている。要求制御部は、熱負荷がいずれの熱消費の状態であるかを制御部へ通知する。制御部は、２つの熱負荷の要求制御部から要求情報を受け取った場合に、要求制御部から通知された熱消費の状態と、熱負荷の優先度とに基づいて熱負荷の優先順位をそれぞれ決定し、複数の熱負荷が必要とする熱量の合計値が、貯湯槽に蓄積された熱量よりも大きい場合には、優先順位のより高い熱負荷が要求する熱量が、貯湯槽に蓄積された熱量よりも小さいことを条件として、優先順位のより高い熱負荷の負荷制御部へ許可通知を送信し、優先順位のより低い熱負荷の負荷制御部へは許可通知を送信しない。
【００１３】
要求制御部は熱負荷がいずれの熱消費の状態であるかを制御部へ通知するので、制御部は、熱負荷の熱消費の状態を知ることができる。したがって、制御部は、いずれの熱負荷に熱量を供給すべきかを適切に判断できる。また、熱量を必要とする熱負荷に熱量を供給しつつ、熱負荷に供給できる熱量が十分であるときには、その熱量を有効に使用することができる。また、熱負荷の状態に応じて、熱量を適切に供給できる。したがって、貯湯槽の容量を小さくすることができる。
【００１４】
制御部は、優先順位のより高い熱負荷の要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合に、既に許可通知を送信してある優先順位のより低い熱負荷の負荷制御部に対して熱消費量を削減する旨を指示する。このため、優先度の高い熱負荷が動作を停止することを防ぐことができる。
【００１５】
要求制御部は、熱を消費する期間を示す期間情報を制御部に送信する。制御部は、要求制御部から受け取った、熱消費量の増加量および期間情報、ならびに各熱負荷に熱消費量の増加を開始させた時刻に基づいて、熱負荷の現在の熱消費量を判断し、優先順位のより高い熱負荷の要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合に、優先順位のより低いいずれかの熱負荷の熱消費量を削減することによって、新たな要求情報に応じた熱量を供給することができるかを判断する。
【００１６】
要求制御部は熱を消費する期間を示す期間情報を制御部に送信するので、熱負荷の熱消費量の時間変動を制御部が予め知ることができる。このため制御部は、熱負荷に熱量を供給できるか否かを適切に判断することができる。また、制御部は、熱負荷が熱消費量を増加させるタイミングをスケジュールすることができる。また制御部は、優先順位のより高い熱負荷の要求制御部から新たな要求情報を受け取った場合に、優先順位のより低いいずれかの熱負荷の熱消費量を削減することによって、新たな要求情報に応じた熱量を供給することができるかを判断するので、熱消費量の削減による影響を限定的なものにとどめつつ、優先度の高い熱負荷が動作を停止することを防ぐことができる。
【００１７】
また本形態におけるコージェネレーションシステムは、熱消費量および消費電力量の履歴を管理する履歴管理部を更に備え制御部は、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、履歴管理部によって管理されている熱消費量および消費電力量の履歴、ならびに貯湯槽に蓄積されている熱量に基づいて、熱量を供給できるか否かを判断し、熱量を供給できる場合に、負荷制御部に許可通知を送信する。このため、貯湯槽に蓄積される熱量が、熱の消費量に対して過不足となることを未然に防げる。
【００１８】
また本形態におけるコージェネレーションシステムは、在宅中であるか否かを判断する在宅判断部を更に備え制御部は、在宅判断部によって在宅中であると判断された場合には、履歴管理部に管理されている在宅中の履歴を用いて、熱量を供給できるか否かを判断し、在宅判断部によって在宅中でないと判断された場合には、履歴管理部に管理されている非在宅中の履歴を用いて、熱量を供給できるか否かを判断する。このため、在宅であるか否かによらず、貯湯槽に蓄積される熱量が、熱の消費量に対して過不足となることを未然に防げる。
【００１９】
また本形態におけるコージェネレーションシステムは、貯湯槽から熱負荷に供給される温水を加温する加温装置を更に備え、制御部は熱負荷が必要とする熱量を必ず供給する熱必須負荷を定める情報を予め格納しており、熱必須負荷の要求制御部から要求情報を受け取った場合に、貯湯槽に蓄積された熱量が、前記熱必須負荷の必要とする熱量に比べて不足することを条件として、加温装置を駆動して貯湯槽に熱量を供給する。このため、無駄に加温装置を駆動することによるエネルギー効率の低下を防ぎつつ、熱を必ず供給すべき熱負荷が動作を停止することを防げる。
【００２０】
また、制御部は貯湯槽に蓄積された熱量が余剰である場合に、熱量を供給できる旨を示す熱余剰通知をそれぞれの熱負荷の負荷制御部に送信する。負荷制御部は、制御部から熱余剰通知を受け取った場合に、熱負荷が熱量の消費量を増加することができるか否かを判断し、熱負荷が熱量の消費量を増加させることができる場合に、熱負荷の要求制御部が制御部に要求情報を送信する。このため、熱負荷に供給できる熱量が貯湯槽に十分蓄積されているときには、その熱量を有効に熱負荷に消費させることができる。したがって、貯湯槽の容量を小さくすることができる。
【００２１】
本発明の他の形態におけるコージェネレーションシステム制御方法は、コージェネレーション装置を用いて電力および熱量を生成するステップと、コージェネレーション装置が生成する熱量を貯湯槽に蓄積するステップと、貯湯槽に蓄積された熱量を消費する熱負荷が必要とする熱量を示す要求情報を予め要求制御部が送信する要求制御ステップと、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、熱負荷が必要とする熱量を貯湯槽から供給できることを条件として、熱量を消費して良い旨を示す許可通知を送信する制御ステップと、許可通知を受け取ったことを条件として、熱消費量を増加させる負荷制御ステップとを備えた。
【００２２】
本発明の他の形態における建造物は、電力および熱量を生成するコージェネレーション装置と、コージェネレーション装置が生成する熱量を蓄積する貯湯槽と、貯湯槽に蓄積された熱量を消費する熱負荷と、熱負荷が必要とする熱量を示す要求情報を予め送信する要求制御部と、要求制御部から要求情報を受け取った場合に、熱負荷が必要とする熱量を貯湯槽から供給できることを条件として、熱量を消費して良い旨を示す許可通知を送信する制御部と、許可通知を受け取ったことを条件として、熱消費量を増加させる負荷制御部とを備えた。
【００２３】
制御部は、熱負荷のそれぞれに予め優先度を定めており、複数の熱負荷の要求制御部から要求情報を受け取った場合に、複数の熱負荷が必要とする熱量の合計値が、貯湯槽に蓄積された熱量よりも大きい場合には、優先度のより高い熱負荷が要求する熱量が、貯湯槽に蓄積された熱量よりも小さいことを条件として、優先度のより高い熱負荷の負荷制御部へ許可通知を送信し、優先度のより低い熱負荷の負荷制御部へは許可通知を送信しない。
【００２４】
制御部は、要求制御部から要求された、熱負荷が必要とする熱量の全てを許容できない場合において、貯湯槽に蓄積される熱量が、余剰となったことを条件として、負荷制御部に許可通知を送信する。負荷制御部は、制御部から許可通知を受け取った場合に、動作モードテーブルを参照して熱消費量を増加することができるか否かを判断し、熱消費量を増加することができる場合に、貯湯槽から受け取る熱量を増加させる。
【００２５】
熱負荷は、熱量を必要とする状態、熱量を消費することが望ましい状態、および、熱量を必要としない状態のうち、少なくとも２つの熱消費の状態を持っている。要求制御部は、熱負荷がいずれの熱消費の状態であるかを制御部へ通知する。制御部は、２つの熱負荷の要求制御部から要求情報を受け取った場合に、要求制御部から通知された熱消費の状態と、熱負荷の優先度とに基づいて熱負荷の優先順位をそれぞれ決定し、複数の熱負荷が必要とする熱量の合計値が、貯湯槽に蓄積された熱量よりも大きい場合には、優先順位のより高い熱負荷が要求する熱量が、貯湯槽に蓄積された熱量よりも小さいことを条件として、優先順位のより高い熱負荷の負荷制御部へ許可通知を送信し、優先順位のより低い熱負荷の負荷制御部へは許可通知を送信しない。
【００２６】
なお上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションも又発明となりうる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、排熱を有効に利用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、又実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の開発手段に必須であるとは限らない。
【００２９】
図１は、本発明の実施形態に係るコージェネレーションシステム３０の構成の一例を示す図である。本実施形態は、コージェネレーション装置の排熱を効率的に利用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する。
【００３０】
コージェネレーションシステム３０は、燃料電池４０によって生成される熱および電力を住宅４６に供給する。コージェネレーションシステム３０は、住宅４６、ならびに、住宅４６に備えられた、燃料電池４０と、複数の熱負荷（４４ａ〜４４ｃ、以下４４と総称する。）と、電力負荷４８と、貯湯槽５８と、加温装置４２と、履歴管理部６０と、在宅判断部６２と、制御部５０とを備える。
【００３１】
燃料電池４０は、電力負荷４８および加温装置４２に電力を供給する。また、燃料電池４０は、発電によって発生した熱量を貯湯槽５８に供給する。燃料電池４０は、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）である。また、燃料電池４０は、例えば各住居に供給される都市ガス、プロパンガス等を改質して、燃料となる水素ガスを生成するものであってよく、また外部から供給される水素ガスを燃料とするものであってもよい。
【００３２】
電力負荷４８は、燃料電池４０が発電した電力を消費することによって動作する。加温装置４２は、電力負荷４８の発電した電力を消費して、貯湯槽５８から熱負荷４４に供給される温水を加温する。また、加温装置４２は、貯湯槽５８に温水を供給してもよい。また、加温装置４２は、例えばバーナーであってよく、バーナーの燃焼によって加温された温水を熱負荷４４に供給してもよい。
【００３３】
貯湯槽５８は、燃料電池４０および加温装置４２が生成する熱量を温水として蓄積し、貯湯槽５８に蓄積された温水を提供することによって熱負荷４４に熱量を供給する。熱負荷４４は、貯湯槽５８から提供される温水から熱量を受け取ることによって、貯湯槽５８に蓄積された熱量を消費する。
【００３４】
在宅判断部６２は、在宅中であるか否かを判断する。在宅判断部６２は、例えば、住宅４６のドアに設けられた錠の施錠情報を検知して、住宅４６の外部から施錠された場合に非在宅中とし、施錠されていない場合または住宅４６の内部から施錠された場合に在宅中とする。また、在宅判断部６２は、電力負荷４８の消費電力量の変動量や、熱負荷４４の消費熱量の変動量を検知して在宅中であるか否かを判断してもよい。例えば、消費電力の変動量が、予め定められた基準量より大きい場合に在宅中であるとし、消費電力の変動量が予め定められた基準量以下の場合に在宅中ではないとしてもよい。
【００３５】
履歴管理部６０は、熱負荷４４の熱消費量、および電力負荷４８の消費電力量の履歴を管理する。また、履歴管理部６０は、在宅判断部６２によって在宅中であると判断されたときの熱消費量および消費電力量、ならびに在宅中ではないと判断されたときの熱消費量および消費電力量の履歴を、それぞれ管理する。このように履歴管理部６０が、熱消費量および消費電力量の履歴を管理することで、将来貯湯槽５８に蓄積される熱量を予測することができる。また、在宅中であるか否かにかかわらず、貯湯槽５８に蓄積される熱量を適切に予測できる。
【００３６】
制御部５０は、熱負荷４４から熱量の提供を要求された場合に、履歴管理部６０および在宅判断部６２が管理する情報に基づいて、貯湯槽５８から熱負荷４４に熱量を提供できるか否かを判断する。貯湯槽５８から熱負荷４４に熱量を供給できる場合に、熱負荷４４に熱量の消費を許可する。このとき制御部５０は、熱負荷４４に供給することができる、許容できる範囲の熱量を通知する。このようにして、貯湯槽５８に蓄積された熱量が不足することを未然に防ぐことができる。
【００３７】
図２は、熱負荷４４ａの構成の一例を示す図である。熱負荷４４ａは、負荷部６４ａと、動作モードテーブル７０ａと、要求制御部６６ａと、負荷制御部６８ａとを備える。負荷部６４ａは、貯湯槽５８から供給される熱量を消費する。動作モードテーブル７０ａは、熱負荷４４が動作する動作モードと、当該動作モードで動作するときに必要となる熱量とを管理する。例えば、熱負荷４４ａが床暖房装置であって、急速暖房と通常暖房の動作モードを有する場合に、動作モードテーブル７０ａは、それぞれの動作モードで熱負荷４４が動作する場合に、負荷部６４ａが必要とする熱量を、動作モードに対応付けて格納する。要求制御部６６ａは、負荷部６４ａの熱消費量を増やす必要がある場合に、予め要求情報を制御部５０に送信する。要求制御部６６ａは、動作モードを遷移させる場合に、現在の熱消費量と比較して増加させる必要のある熱消費量を、動作モードテーブル７０ａを参照して判断し、熱消費量の増加量を制御部５０へ送信する。負荷制御部６８は、制御部５０から許可通知を受け取った場合に、熱消費量を増加させる。
【００３８】
また、熱負荷４４ａは、熱消費の状態として、熱量を必要とする状態、熱量を消費することが望ましい状態、および、熱量を必要としない状態のうち、少なくとも２つの熱消費の状態を持つ。また、動作モードテーブル７０ａは更に、熱負荷４４ａのそれぞれの熱消費の状態に対して、負荷部６４ａが必要とする熱量を管理する。なお、熱量を消費することが望ましい状態とは、熱量を消費してもよい状態を示している。すなわち、必ずしも貯湯槽５８から熱量を受け取る必要はないものの、貯湯槽５８からの熱量を消費することもできる状態を示す。例えば、熱負荷４４ａが食器洗浄機であって、貯湯槽５８から熱量の供給を受けることによって動作することもできる状態であるには、熱負荷４４ａは熱量を消費することが望ましい状態であるとしてよい。
【００３９】
以上、熱負荷４４ａの各構成要素の動作を説明したが、熱負荷４４ｂ、および熱負荷４４ｃは、熱負荷４４ａと同一の構成要素を有する。また、熱負荷４４ｂおよび熱負荷４４ｂの各構成要素は、熱負荷４４ａと各構成要素と同一での動作をするので、説明を省略する。また、以下、それぞれの熱負荷４４が備える各構成要素を、負荷部６４、動作モードテーブル７０、要求制御部６６、および負荷制御部６８と総称する。
【００４０】
図３は、熱負荷４４の動作の詳細を示すフローチャートである。要求制御部６６は、熱量を消費できる場合に、熱量を要求する旨の要求情報を送信する（Ｓ２１２）。このとき要求制御部６６は、熱量の消費を開始する期限、および、熱量を消費する期間を制御部５０に送信する。また、要求制御部６６は、消費する熱量を制御部５０に通知する。また、熱負荷４４が、いずれの熱消費の状態にあるかを制御部５０に通知する。
【００４１】
さらに負荷制御部６８は、制御部５０から熱量の消費を許可して良い旨を示す許可通知を受け取ったか否かを判定する（Ｓ２１４）。Ｓ２１４において負荷制御部６８は、制御部５０から許可通知を受け取った場合に、制御部５０から許容された熱量で負荷部６４が動作できるか否かを判断する（Ｓ２１６）。Ｓ２１６で、許容された熱量で動作できる場合、貯湯槽５８に蓄積された熱量を消費し（Ｓ２１８）、処理を終了する。
【００４２】
Ｓ２１４において、負荷制御部６８が制御部５０から許可通知を受け取らなかった場合、または、Ｓ２１６において、許容される熱量では動作できないと判断した場合は、熱量を消費する必要があるか否かを判断する（Ｓ２２０）。熱量を消費する必要がある場合は、貯湯槽５８以外から熱量を受け取るよう負荷部６４を制御し（Ｓ２２２）、Ｓ２１８に処理を移行する。Ｓ２２０において熱量を消費しなくてもよい場合は、処理を終了させる。
【００４３】
なお、Ｓ２１６において負荷制御部６８は、許容された熱量で動作できるか否かを判断する場合に、動作モードテーブル７０を参照して、負荷部６４が動作できるか否かを判断する。また、Ｓ２２０において熱量を消費する必要があるか否かを判断するとき、例えば、熱負荷４４が熱量を消費することが望ましい状態であるときには、熱量を消費する必要がないと判断してもよい。
【００４４】
このように、要求制御部６６が、熱負荷４４の熱消費量を増やす必要がある場合に、予め要求情報を送信するので、制御部５０は熱負荷４４に熱量を供給できるか否かを予め判断できる。また、負荷制御部６８が、許可通知を受け取ったことを条件として、熱消費量を増加させるので、貯湯槽５８に蓄積された熱量が不足することを予め防ぐことができる。また、負荷制御部６８が、制御部５０から受け取った、許容された範囲内で熱消費量を増加させるので、貯湯槽５８が提供することのできる熱量が小さい場合であっても、熱量を有効に使用することができる。また、負荷制御部６８が、制御部５０から許可通知を受け取った場合に、動作モードテーブル７０を参照して熱消費量を増加することができるか否かを判断し、熱消費量を増加することができる場合に、貯湯槽５８からの熱消費量を増加させるので、熱量を有効に利用できる。
【００４５】
図４は、熱量を供給するか否かを判断する場合の、制御部５０の動作の詳細を示すフローチャートである。制御部５０は、熱負荷４４の優先順位を決定する（Ｓ２４２）。この場合、制御部５０は、予め定めた熱負荷４４の優先度に基づいて熱量を供給する優先順位を決定する。また、制御部５０は、更に、要求制御部６６から受け取った、熱負荷４４の熱消費の状態に基づいて優先順位を決定する。
【００４６】
制御部５０は、Ｓ２４２において決定した優先順位に基づいて、熱負荷４４に熱量を供給できるか否かを判定する（Ｓ２４４）。Ｓ２４４において熱量を供給できる場合に、許可通知を負荷制御部６８に送信し（Ｓ２４６）、処理を終了する。Ｓ２４６において、制御部５０は、熱負荷４４に供給することのできる熱量を負荷制御部６８に通知する。Ｓ２４４において、熱量を供給できない場合は、優先順位のより低い熱負荷４４に熱量を供給しているか否かを判断する（Ｓ２４８）。優先順位のより低い熱負荷４４に熱量を供給している場合、優先順位のより低い熱負荷４４を選択して、優先順位の低い熱負荷４４への熱量の供給を停止する旨を通知する（Ｓ２５０）。さらに、制御部５０は、熱負荷４４に熱量を供給できるか否かを判定する（Ｓ２５２）。熱量を供給できる場合は、Ｓ２４６に処理を移行させる。
【００４７】
Ｓ２４８において、優先順位のより低い熱負荷４４に熱量を供給していない場合は、熱量を供給する必要があるか否かを判定する（Ｓ２５４）。この場合、制御部５０は、要求制御部６６から受け取った要求情報に基づいて、熱量を供給する必要があるか否かを判定する。例えば、要求制御部６６から受け取った、熱負荷４４の熱消費の状態が、熱量を消費することが望ましい状態であった場合は、Ｓ２５４で熱量を供給しないと判断する。また他の方法では、制御部５０は、必要とする熱量を必ず供給する熱負荷４４を定める情報を予め格納している。例えば制御部５０は、必要とする熱量を必ず供給する熱負荷４４を定める情報として、必要とする熱量を必ず供給すべき優先順位を格納している。そして制御部５０は、Ｓ２４２で決定した優先順位が、必要とする熱量を必ず供給すべき優先順位である場合に、Ｓ２５４において熱量を供給する必要があると判定する。
【００４８】
Ｓ２５４において、熱量を供給する必要がある場合は、加温装置４２を駆動することによって熱負荷４４に供給する熱量を生成し（Ｓ２５６）、Ｓ２４６に処理を移行させる。なお、Ｓ２５６において制御部５０は、Ｓ２４２で決定した優先順位が、必要とする熱量を必ず供給すべき優先順位と異なる場合には、加温装置４２を駆動せずに、Ｓ２４６に処理を移行させて、Ｓ２４６において供給することのできる熱量を、許容することのできる熱消費量の増加量として負荷制御部６８に通知する。
【００４９】
Ｓ２５４において、熱量を供給する必要がない場合は、Ｓ２５６において、熱量を供給しない旨を示す不許可通知を負荷制御部６８に送信し、処理を終了する。
【００５０】
このように、制御部５０が熱負荷４４の優先順位に基づいて許可通知を送信するので、熱量を有効に利用することができる。また、制御部５０が、優先順位のより高い熱負荷４４の要求制御部６６から要求情報を受け取った場合に、優先順位のより低い熱負荷４４の負荷制御部６８に対して熱消費量を削減する旨を指示するので、優先度の高い熱負荷４４が動作を停止することを防ぐことができる。また、熱消費量の削減することによる影響を小さくしつつ、優先度の高い熱負荷４４が動作を停止することを防ぐことができる。例えば、優先順位のより低い熱負荷４４に対して一時的に熱消費量を削減させることで、優先順位のより高い熱負荷４４に対して熱量を供給できる場合には、制御部５０は、熱負荷４４に熱量の消費を一旦削減させ、その後、優先順位の低い熱負荷４４に熱量を供給できるようになった時点で、当該熱負荷４４に熱量の消費を増加させるよう制御することで、優先順位の低い熱負荷４４は熱消費量を一時的に削減するだけでよくなる。また、制御部５０が、優先順位のより低い複数の熱負荷４４の熱消費量を削減することによって不足する熱量を確保するよう制御することで、それぞれの熱負荷４４が受ける、熱消費量の削減による影響を減少できる。また、制御部５０が、貯湯槽５８に蓄積された熱量が、熱負荷４４の必要とする熱量に比べて不足する場合に、熱負荷４４の優先順位が予め定めた優先順位より高いことを条件として、加温装置４２を駆動して熱負荷４４に熱量を供給することによって、無駄に加温装置４２を駆動することを防ぎつつ、優先度の高い熱負荷４４を駆動することができる。
【００５１】
制御部５０は、優先順位を決定する場合に、熱負荷４４ごとに、優先度を定めたテーブルを参照して、優先順位を決定する。例えば制御部５０は、優先度の高い順に「高」、「中」、および「低」に分類して、各熱負荷４４ごとにいずれかの優先度を割り当てたテーブルを格納する。制御部５０は、当該テーブルを参照して、熱を供給する優先順位を決定する。また、制御部５０は、要求制御部６６から受け取った熱消費の状態と、制御部５０が管理する優先度情報に基づいて、優先順位を決定する。
【００５２】
図５は、優先順位を決定するために制御部５０が管理する優先順位テーブルの一例を示す図である。当該優先順位テーブルは、それぞれの優先度に対する熱消費の状態ごとに、優先順位を割り当てたものである。図５に例示する優先順位テーブルでは、熱負荷４４の優先度が「高」であり、熱消費の状態が、熱量を必要する旨を示す場合に、最も優先順位が高い優先順位１を割り当てる。また、熱負荷４４の優先度が「低」であり、熱消費の状態が、熱量を消費することが望ましい旨を示す場合に、最も優先順位が低い優先順位６を割り当てる。
【００５３】
このように制御部５０が、要求制御部６６から受け取った熱消費の状態と、熱負荷４４の優先度とに基づいて熱負荷４４の優先順位を決定することによって、熱量を必要とする熱負荷４４に熱量を供給しつつ、優先順位の低い熱負荷４４に対しても供給できる熱量が十分にあるときには、優先順位の低い熱負荷４４に対して熱量を消費させることで、その熱量を有効に使用することができる。
【００５４】
図６は、制御部５０が熱消費状況を判断するために管理する熱消費テーブルの一例を示す図である。制御部５０は、熱量を供給している熱負荷４４について、熱負荷４４を識別する負荷識別ＩＤ、熱負荷４４の熱消費の状態、熱量の消費を開始した時刻、熱量を消費する期間、熱量を消費する総熱量を、熱消費テーブルによって管理する。制御部５０がこのようなテーブルを管理することで、任意の時刻に熱負荷４４が消費している熱量を判断することができる。このように、制御部５０は、要求制御部６６から受け取った、熱を消費する期間を示す期間情報を管理することで、熱負荷４４の熱消費量の時間変動を制御部５０が予め知ることができる。このため制御部５０は、要求制御部６６から熱消費の要求を受けた場合に、熱負荷４４に熱量を供給できるか否かを適切に判断することができる。また、制御部５０は、熱負荷４４が適切に動作できるよう、熱負荷４４が熱消費量を増加させるタイミングをスケジュールすることができる。
【００５５】
また、熱負荷４４が給湯装置などのように、予め使用時間が定まらない機器である場合に、熱負荷４４の要求制御部６６は、必要とする熱量および熱消費の状態を制御部５０に送信して、熱量の期限および期間を示す情報を制御部５０に送信しなくてもよい。この場合、制御部５０は、当該熱負荷４４の優先順位が予め定めた優先順位より高い場合に、当該熱負荷４４へ許可通知を送信し、必要とする熱量を供給する。このような場合に、貯湯槽５８に蓄積される熱量が不足した場合には、当該熱負荷４４よりも低い優先順位をもつ熱負荷４４が消費している熱量を削減させる。このようにして、熱量を消費する期間が不明である熱負荷４４に対しても、適切に熱量を供給できる。
【００５６】
図７は、熱負荷４４が熱の消費状態を遷移させる場合の処理の詳細を示すフローチャートである。図７では、熱負荷４４が処理を終了する期限が定められている場合の処理の一例である。例えば熱負荷４４が食器洗浄機であって、熱負荷４４の使用者が、熱負荷４４の洗浄動作を終了する時刻を設定しているものとする。要求制御部６６は、設定された終了時刻と、熱負荷４４が処理を終了させるのに必要な時間を比較して、時間的に余裕があるか否かを判断する（Ｓ３２０）。Ｓ３２０において終了時刻まで余裕がある場合は、要求制御部６６は、熱の消費状態として、熱量を消費することが望ましい旨の状態情報を、要求情報とともに制御部５０に送信する（Ｓ３２２）。このとき、要求制御部６６は、当該熱消費の状態において必要となる熱消費量を、動作モードテーブル７０を参照して判断する。さらに負荷制御部６８は、制御部５０から許可通知を受信したか否かを判断する（Ｓ３２４）。なおＳ３２４においては、熱負荷４４が動作するのに十分な量の熱量が許容されたか否かも判定する。Ｓ３２４において、制御部５０から、十分な量の熱量が許容された旨の許可通知を受信した場合には、Ｓ３２６において貯湯槽５８から供給される熱量を消費して、処理を終了する。Ｓ３２４において、制御部５０から許可通知を受信していない場合や、熱負荷４４が動作するために必要な熱量を受け取ることができない場合には、Ｓ３２０に処理を移行させる。
【００５７】
Ｓ３２２において、終了時刻まで時間的に余裕がない場合は、熱の消費状態として、熱量が必要である旨の状態情報を、要求情報とともに制御部５０に送信する（Ｓ３３０）。負荷制御部６８は、制御部５０から許可通知を受信したか否かを判断する（Ｓ３３２）。さらに、負荷制御部６８は、許可された熱量で動作できるか否かを判断する（Ｓ３３４）。許可された熱量で動作できる場合は、Ｓ３２６に処理を移行させる。Ｓ３３４において許可された熱量で動作できない場合、または、Ｓ３３２において負荷制御部６８が許可通知を受け取らなかった場合は、動作できるだけの熱量を熱負荷４４が生産し（Ｓ３３６）、Ｓ３２６に処理を移行する。
【００５８】
このように、熱負荷４４は、処理を終了する時間に基づいて熱消費の状態を遷移させる。このとき、要求制御部６６が、現在の熱消費量と比較して増加させる必要のある熱消費量を、動作モードテーブル７０を参照して判断し、熱消費量の増加量および熱消費の状態を制御部５０へ送信するので、制御部５０は、熱負荷４４が必要とする熱量の大きさと、熱負荷４４の熱消費の状態を予め知ることができる。このため制御部５０は、熱負荷４４に熱量を提供するべきか否かを適切に判断することができる。また、熱負荷４４は、熱量を利用できるときに動作を開始することができる。このようにして、熱量を効果的に利用することができる。
【００５９】
図７の例では、熱負荷４４は、熱負荷４４が動作を終了するまでの時間に基づいて熱消費の状態を遷移させたが、その他の例では、例えば熱負荷４４が乾燥剤を利用した空調装置である場合に、当該熱負荷４４は動作していない場合でも、熱量を消費することが望ましい旨を示す熱消費の状態に遷移しておく。これによって、熱負荷４４は、熱量を利用できるときに乾燥剤を予め除湿しておくことができる。
【００６０】
また、制御部５０は、貯湯槽５８に蓄積される熱量が余剰である場合には、要求制御部６６から要求情報を受け取っていない場合であっても、負荷制御部６８に許可通知を送信してよい。この場合、制御部５０は、余剰となる熱量を負荷制御部６８に通知する。また、制御部５０は、予め定めた時間内に、貯湯槽５８に蓄積される熱量が余剰となると判断される場合にも、負荷制御部６８に許可通知を送信してもよい。この場合、制御部５０は、消費することのできる熱量および熱量を消費する期間を負荷制御部６８に通知する。また、制御部５０は、熱負荷４４の優先順位の高い順番に、当該熱負荷４４の負荷制御部６８に許可通知を送信する。負荷制御部６８は、制御部５０から許可通知を受け取った場合に、動作モードテーブル７０を参照して、現在熱量を消費できるか否かを判断する。熱量を消費できる場合には、熱量の消費を開始する。
【００６１】
また、貯湯槽５８に熱量が余剰に蓄積される場合に、制御部５０は、全ての熱負荷４４の負荷制御部６８に、熱量を提供できる旨を通知してよい。負荷制御部６８はこのような通知を受け取った場合に、熱量の消費量を増加させることができる場合に、要求制御部６６は制御部５０に要求情報を送信する。制御部５０は、要求制御部６６から要求情報を受け取った後に、熱負荷４４の優先順位に基づいて、負荷制御部６８に許可通知を送信する。
【００６２】
例えば熱負荷４４が洗濯機などのように、温水を使用することによって能力が向上する機器の場合には、熱量を提供できる旨の通知を制御部５０から受け取った場合に、熱量を消費して効果的に動作する。また例えば食器洗浄機などのように、機器の内部で温水を生産している機器も、熱量を提供できる旨の通知を制御部５０から受け取った場合に、熱量を消費することによってエネルギー効率を高めることができる。また、熱負荷４４が既に熱量を消費している場合でも、熱量をさらに消費できる動作モードに遷移してもよい。このようにして、制御部５０は、熱負荷４４に熱量を有効に利用させつつ、貯湯槽５８に蓄積される熱量が余剰となることを防げる。これにより、貯湯槽５８の容量を小さくすることができる。
【００６３】
図８は、履歴管理部６０が管理する、熱消費量および電力消費量の履歴の一例を示す図である。すなわち、履歴管理部６０は、熱消費量および電力消費量の履歴として、それぞれ平日ならびに土曜日および日曜日ごとに分類し、さらに一日を１時間ごとの時間帯に分割したそれぞれの時間帯ごとに、予め定めた日数での平均値を計算したものを管理する。
【００６４】
また履歴管理部６０は、在宅判断部６２によって判断される在宅情報ごとに、図８に例示される履歴を管理する。すなわち、在宅判断部６２によって在宅中と判断される場合と、在宅中ではないと判断されるそれぞれの場合について、熱消費量および電力消費量の履歴を管理する。さらに履歴管理部６０は、熱負荷４４の優先度ごとに、熱消費量の履歴を管理してよい。また、制御部５０は、優先順位ごとに、熱消費量の履歴を管理してもよい。
【００６５】
図９は、熱量の供給先を判断する場合の、制御部５０の動作の詳細を示すフローチャートである。制御部５０は、履歴管理部６０が管理している熱消費量の履歴に基づいて、熱負荷４４の優先順位ごとに、将来消費される熱量を計算する（Ｓ２８２）。さらに、制御部５０は、履歴管理部６０が管理している電力消費量の履歴に基づいて、将来の熱の生産量を計算する（Ｓ２８４）。さらに、現在貯湯槽５８に蓄積されている熱量と、Ｓ２８４で計算した将来の熱の生産量の和を、熱の蓄積量として計算する（Ｓ２８６）。さらに制御部５０は、Ｓ２８２において計算された、熱負荷４４の優先順位ごとに将来消費される熱量と、Ｓ２８６のおいて計算された熱の蓄積量とを比較して、いずれの優先順位の熱負荷４４に熱量を供給するか否かを判断する（Ｓ２８８）。さらに制御部５０は、Ｓ２８８における判断に基づいて、熱量の供給先を決定し（Ｓ２９０）、処理を終了する。
【００６６】
なお、Ｓ２８２およびＳ２８４において制御部５０は、在宅判断部６２によって在宅中であると判断された場合には、履歴管理部６０に管理されている在宅中の履歴を用いて、将来消費される熱量と将来の熱の生産量を予測し、在宅判断部６２によって在宅中でないと判断された場合には、履歴管理部６０に管理されている非在宅中の履歴を用いて、将来消費される熱量と将来の熱の生産量を予測する。したがって、在宅であるか否かによらず、貯湯槽５８に蓄積される熱量が、熱の消費量に対して過不足となることを未然に防げる。一般に、在宅時と不在時とでは、消費電力が大きく異なるので燃料電池４０によって生産される熱量も異なる。しかしながら、制御部５０は、在宅時と不在時のそれぞれの場合について、履歴管理部６０に管理されている履歴に基づいて熱負荷４４に供給する熱量を適切に制御することで、貯湯槽５８に蓄積される熱量が過不足とならないようにすることができる。
【００６７】
このように制御部５０が、それぞれの優先順位ごとに、将来不足するか否かを判断することで、制御部５０が要求制御部６６から要求情報を受け取った場合に、熱量を供給できるか否かを判断することができる。また、制御部５０は、図９に示した処理を行うことで、履歴管理部６０によって管理される熱消費量の履歴および消費電力の履歴に基づいて将来の熱量の過不足を適切に予測できる。したがって、将来熱量が余剰となると予測される場合には、予め熱負荷４４に熱量を消費するよう指示することで効果的に熱量を利用させる。また、将来熱量が不足すると予測される場合には、優先順位のより高い熱負荷４４にのみ熱量を供給するよう制御できる。また、加温装置４２を用いて貯湯槽５８に予め熱量を蓄積しておくことで、予め定めた優先順位より高い優先順位をもつ熱負荷４４が必要とする熱量を予め確保しておくこともできる。
【００６８】
図１０は、熱消費量およびの熱生成量の将来の時間発展を示す図である。線４１２は熱の蓄積量の時間発展である。線４１２の時刻０における値Ｑ０は、制御部５０が、将来の熱消費量および熱生成量の予測を行う時刻において、貯湯槽５８に蓄積された熱量を示す。線４１２は、履歴管理部６０が管理する電力消費量の履歴から予測される熱の生産量を、時間ごとに積算することによって得られる。線４１４で示される熱量の時間発展は、線４１２からＱ１だけ小さい。Ｑ１は、例えば、必ず貯湯槽５８に確保しておくべき畜熱量である。線４２２、線４２４、および線４２６は、履歴管理部６０が管理する熱消費量の履歴から予測される、熱負荷４４の熱消費量の積算量である。線４２２は、優先順位が、優先順位１である熱負荷４４の熱消費量の積算値を示し、線４２４は、優先順位が、優先順位１または優先順位２のいずれかである熱負荷４４の熱消費量の合計量の積算値を示し、線４２６は、優先順位が、優先順位１、優先順位２、または優先順位３のいずれかである熱負荷４４の熱消費量の合計量の積算値を示す。
【００６９】
線４２２、線４２４および線４２６のそれぞれは、線４１２とそれぞれＲ１、Ｒ２、およびＲ３において交わる。つまり、それぞれの交点が示す時間軸上の時間において、貯湯槽５８から熱負荷４４に熱量を供給できなくなる。また、線４２２、線４２４および線４２６のそれぞれは、線４１４とそれぞれＰ１、Ｐ２、およびＰ３において交わる。つまり貯湯槽５８に蓄積された熱量は、それぞれの交点が示す時間軸上の時間において、必ず確保しておくべき畜熱量に達することを意味する。このようにして制御部５０は、それぞれの優先順位の熱負荷４４の熱消費量と、熱の生産量を、予め定めた期間にわたって予測することで、いずれの優先順位の熱負荷４４に熱量を供給するかを判断する。
【００７０】
例えば制御部５０は、熱量を供給する優先順位を判断するとき、予め定めた時間ｔ１より以前で線４１２と交わることがない、優先順位１および優先順位２をもつ熱負荷４４には熱量を供給できると判断する。また、制御部５０は、必ず確保しておくべき畜熱量を維持するために、優先順位１の熱負荷４４にのみ熱量を供給できると判断してもよい。このようにして制御部５０は、それぞれの優先順位を持つ熱負荷４４の消費する熱量に対して、貯湯槽５８に蓄積される熱量に過不足が生じるか否かを予測する。
【００７１】
図１１は、一日における熱消費量の時間発展の一例を示す図である。図１１の斜線で示される領域Ｖは、熱消費の状態が、熱量を消費することが望ましい状態である熱負荷４４が消費した熱量を示す。このように、一日の熱負荷４４の熱消費量がより少ない時間帯に、熱量を消費することが望ましい状態である熱負荷４４が熱量を有効に利用する。一般に住宅における熱消費量は一日の間で大きく変動する。しかし、燃料電池４０の発電電力によって定まる熱生産量に対する、熱負荷４４の熱消費量の比が１未満である間は、貯湯槽５８に熱量が蓄積され続けるので、燃料電池４０が生産する熱量が、貯湯槽５８に蓄積できる熱量に対して過剰となる場合がある。このような場合でも、本実施形態のコージェネレーションシステム３０では、熱負荷４４が有効に熱量を利用するので、システムの総合的なエネルギー効率が向上する。
【００７２】
図１２は、コージェネレーションシステムを機能させるコンピュータ５００の構成の一例を示す図である。本例において、コンピュータ５００は、コージェネレーションシステムを図１から図１１において説明したコージェネレーションシステムとして機能させるプログラムを格納する。また、コンピュータ５００は、コージェネレーションシステムの制御部５０として更に機能してもよい。
【００７３】
コンピュータ５００は、ＣＰＵ７００と、ＲＯＭ７０２と、ＲＡＭ７０４と、通信インターフェース７０６と、ハードディスクドライブ７１０と、フレキシブルディスクドライブ７１２と、ＣＤ−ＲＯＭドライブ７１４とを備える。ＣＰＵ７００は、ＲＯＭ７０２、ＲＡＭ７０４、ハードディスクドライブ７１０、フレキシブルディスク７２０、及び／又はＣＤ−ＲＯＭ７２２に格納されたプログラムに基づいて動作する。
【００７４】
例えば、コージェネレーションシステム３０を機能させるプログラムは、コンピュータ５００を、図１から図１１に関連して説明した制御部５０として機能させ、熱負荷４４および加温装置４２を、図１から図１１に関連して説明したように制御することにより、コージェネレーションシステム３０を機能させる。
【００７５】
通信インターフェース７０６は、例えば熱負荷４４、貯湯槽５８、加温装置４２、履歴管理部６０、および在宅判断部６２と通信し、それぞれの状態等に関する情報を受信し、またそれぞれを制御する制御信号を送信する。格納装置の一例としてのハードディスクドライブ７１０、ＲＯＭ７０２、又はＲＡＭ７０４は、設定情報、及びＣＰＵ７００を動作させるためのプログラム等を格納する。また、当該プログラムは、フレキシブルディスク７２０、ＣＤ−ＲＯＭ７２２等の記録媒体に格納されていてもよい。
【００７６】
フレキシブルディスクドライブ７１２は、フレキシブルディスク７２２がプログラムを格納している場合、フレキシブルディスク７２２からプログラムを読み取りＣＰＵ７００に提供する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ７１４は、ＣＤ−ＲＯＭ７２２がプログラムを格納している場合、ＣＤ−ＲＯＭ７２２からプログラムを読み取りＣＰＵ７００に提供する。
【００７７】
また、プログラムは記録媒体から直接ＲＡＭに読み出されて実行されても、一旦ハードディスクドライブ７１０にインストールされた後にＲＡＭ７０４に読み出されて実行されてもよい。更に、上記プログラムは単一の記録媒体に格納されても複数の記録媒体に格納されても良い。また記録媒体に格納されるプログラムは、オペレーティングシステムとの共同によってそれぞれの機能を提供してもよい。例えば、プログラムは、機能の一部または全部を行うことをオペレーティングシステムに依頼し、オペレーティングシステムからの応答に基づいて機能を提供するものであってもよい。
【００７８】
プログラムを格納する記録媒体としては、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭの他にも、ＤＶＤ、ＰＤ等の光学記録媒体、ＭＤ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、磁気記録媒体、フラッシュメモリ、ＩＣカード、ミニチュアーカード等の半導体メモリー等を用いることができる。又、専用通信ネットワークやインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスクまたはＲＡＭ等の格納装置を記録媒体として使用してもよい。
【００７９】
以上の説明から明らかなように本実施形態によれば、燃料電池４０が生成する熱量を有効に利用することができる。
【００８０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることができることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の実施形態に係るコージェネレーションシステム３０の構成の一例を示す。
【図２】熱負荷４４ａの構成の一例を示す。
【図３】熱負荷４４の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図４】熱量を供給するか否かを判断する場合の、制御部５０の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図５】優先順位を決定するために制御部５０が管理する優先順位テーブルの一例を示す。
【図６】制御部５０が熱消費状況を判断するために管理する熱消費テーブルの一例を示す。
【図７】熱負荷４４が熱の消費状態を遷移させる場合の処理の詳細を示すフローチャートである。
【図８】履歴管理部６０が管理する、熱消費量および電力消費量の履歴の一例を示す。
【図９】熱量の供給先を判断する場合の、制御部５０の動作の詳細を示すフローチャートである。
【図１０】熱消費量およびの熱生成量の将来の時間発展を示す。
【図１１】一日における熱消費量の時間発展の一例を示す。
【図１２】コージェネレーションシステムを機能させるコンピュータ５００の構成の一例を示す。
【符号の説明】
【００８２】
３０・・・コージェネレーションシステム、４０・・・燃料電池、４２・・・加温装置、４４・・・熱負荷、４６・・・住宅、４８・・・電力負荷４８、５０・・・制御部、５８・・・貯湯槽、６０・・・履歴管理部、６２・・・在宅判断部、６４・・・負荷部６４、６６・・・要求制御部、６８・・・負荷制御部、７０・・・動作モードテーブル、５００・・・コンピュータ、７００・・・ＣＰＵ、７０２・・・ＲＯＭ、７０４・・・ＲＡＭ、７０６・・・通信インターフェイス、７１０・・・ハードディスクドライブ、７１２・・・フレキシブルディスクドライブ、７１４・・・ＣＤ−ＲＯＭドライブ、７２０・・・フレキシブルディスク、７２２・・・ＣＤ−ＲＯＭ
【図１】
2006038325.tif 000003
【図２】
2006038325.tif 000004
【図３】
2006038325.tif 000005
【図４】
2006038325.tif 000006
【図５】
2006038325.tif 000007
【図６】
2006038325.tif 000008
【図７】
2006038325.tif 000009
【図８】
2006038325.tif 000010
【図９】
2006038325.tif 000011
【図１０】
2006038325.tif 000012
【図１１】
2006038325.tif 000013
【図１２】
2006038325.tif 000014