(57)【要約】      （修正有）【課題】一般家庭のような複雑多岐に亘る需要パターンに対応可能であり、しかも、一般的なマイコンで対応できるコージェネレーションシステム及びその制御方法の提供。【解決手段】コントロ−ルパネル４０内の需要予測手段で予測された風呂張り時刻または給湯需要予測量がピークになると予測される時刻を温水発生手段１の停止時刻に設定した場合におけるエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを温水発生手段１の起動時刻を所定時間ずつ変化させ、且つ予測された需要に基づいて演算されたパラメータが最小となる起動時刻を温水発生手段１の起動時刻として決定し、温水発生手段１の起動後、発電出力値を修正し、温水発生手段１の停止時刻を所定時間ずつ変化させてエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算された何れかのパラメータが最小となる停止時刻を温水発生手段１の停止時刻として決定する。【選択図】  図１
2006183947.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温水発生手段と、制御手段とを有し、制御手段は需要予測手段と、温水発生手段の起動時刻を決定する起動時刻決定手段と、温水発生手段の停止時刻を決定する停止時刻決定手段と、計時手段とを備え、
起動時刻決定手段は、需要予測手段で予測された風呂張り時刻或いは給湯需要がピークになると予測される時刻を温水発生手段の停止時刻に設定した場合におけるエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを、温水発生手段の起動時刻を所定時間ずつ変化させ且つ需要予測手段で予測された需要に基いて演算し、演算されたパラメータが最小となる起動時刻を温水発生手段の起動時刻として決定する様に構成されており、
停止時刻決定手段は、温水発生手段の起動後、温水発生手段の停止時刻を所定時間ずつ変化させてエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータが最小となる停止時刻を温水発生手段の停止時刻として決定する様に構成され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】
起動時刻決定手段は、前記停止時刻決定手段が温水発生手段の停止時刻を決定した後、
所定時間毎に、温水発生手段の起動時刻に達するまで、前記決定された停止時刻を固定値とし且つ温水発生手段の起動時刻を所定時間ずつ変化させて、エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータが最小となる起動時刻を温水発生手段の起動時刻として決定する処理を繰り返す様に構成されている請求項１のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
停止時刻決定手段は、前記温水発生手段の停止時刻決定後、所定時間毎に、停止時刻に達するまで、温水発生手段の停止時刻を所定時間ずつ変化させてエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータが最小となる停止時刻を温水発生手段の停止時刻として再決定する処理を繰り返す様に構成されている請求項１、２の何れかのコージェネレーションシステム。
【請求項４】
温水発生手段の停止後、一定時間経過した際に、その時点で温水発生手段を起動した場合における所定時間経過するまでのエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを需要予測手段によって予測された需要に基いて演算し、且つ、その時点で温水発生手段を起動しない場合における所定時間経過するまでの前記パラメータを需要予測手段によって予測された需要に基いて演算し、両者を比較して、その時点で温水発生手段を起動した場合における前記パラメータが少なければ温水発生手段を起動させる判定を行う判定手段を有する請求項１〜３の何れか１項のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
温水発生手段と、制御手段とを有するコージェネレーションシステムの制御方法において、
需要予測手段で予測された風呂張り時刻或いは給湯需要がピークになると予測される時刻を温水発生手段の停止時刻に設定し、温水発生手段の起動時刻を所定時間ずつ変化させ且つ需要予測手段で予測された需要に基いてエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータが最小となる起動時刻を温水発生手段の起動時刻として決定する工程と、
温水発生手段の起動後、温水発生手段の停止時刻を所定時間ずつ変化させてエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータが最小となる停止時刻を温水発生手段の停止時刻として決定する工程、
とを有することを特徴とするコージェネレーションシステムの制御方法。
【請求項６】
温水発生手段の停止時刻を決定した後、所定時間毎に、温水発生手段の起動時刻に達するまで、前記決定された停止時刻を固定値とし且つ温水発生手段の起動時刻を所定時間ずつ変化させて、エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータが最小となる起動時刻を温水発生手段の起動時刻として決定する処理を繰り返す請求項５のコージェネレーションシステムの制御方法。
【請求項７】
温水発生手段の停止時刻決定後、所定時間毎に、停止時刻に達するまで、温水発生手段の停止時刻を所定時間ずつ変化させてエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータが最小となる停止時刻を温水発生手段の停止時刻として再決定する処理を繰り返す請求項５、６の何れかのコージェネレーションシステムの制御方法。
【請求項８】
温水発生手段の停止後、一定時間経過した際に、その時点で温水発生手段を起動した場合における所定時間を経過するまでのエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを需要予測手段によって予測された需要に基づいて演算し、且つ、その時点で温水発生手段を起動しない場合における所定時間経過するまでの前記パラメータを需要予測手段によって予測された需要に基いて演算し、両者を比較して、その時点で温水発生手段を起動した場合における前記パラメータが少なければ温水発生手段を再起動させる工程を有する請求項５〜８の何れか１項のコージェネレーションシステムの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料電池やガスエンジン等を利用したコージェネレーションシステムに関する。より詳細には、本発明は一般家庭でも使用可能なコージェネレーションシステムの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
コージェネレーションシステムは、省エネルギや環境性（二酸化炭素排出量が少ないなど）を意図したシステムであり、省エネルギ効果や環境性が最大となるよう、各種の運転制御方法が提案されている。
特に、燃料電池やガスエンジン等の温水発生手段と、その排熱を利用する貯湯槽とを有するコージェネレーションシステムでは、1日の内の運転・起動時刻の設定は、省エネルギ運転を行う上で、最重要項目の一つともなっている。
【０００３】
即ち、燃料電池（ＦＣ）等を１日に１回或いは複数回、起動、停止を行う場合において、何時、燃料電池等を起動（運転開始）して、何時、燃料電池等を停止したならば、効率が良いシステムになるのかを決定する必要がある。
【０００４】
言い換えると、不適切な起動・停止時刻では風呂張り時に貯湯タンク内の温水が充分に貯まっておらず、補助熱源機が多く働いてしまうことや、電力消費量の小さい時間帯に発電を行い発電効率が低い状態が長時間継続すること等により、省エネルギ性や環境性の低下につながるので、運転時間帯を適切に決定することが重要である。
【０００５】
ここで、設置先の家庭の電力予測値と給湯予測値とから、貯湯槽が温水で満タンになる時刻を予測して、最適な起動時刻と発電出力を決定する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
しかし、これらの技術は、１日１回の風呂張り時刻（一般的には、夜７時〜９時頃）を目指して運転を決定するものであって、他の時間帯に多くお湯を使用する家庭（例えば、風呂張りの時間が「夜７時〜９時頃」とは異なる場合や、１日に何回も風呂張りをする場合、或いは、風呂以外に、お湯を大量に使う時間帯が存在する場合等）が存在し、そのような家庭（或いはケース）への対応は考慮されていない。
【０００７】
例えば、図６の「電力、給湯需要特性図」で示すように、毎朝お湯で洗濯をする家庭、或いは、朝の時間帯にシャンプーやシャワーを多用（図６の貯湯槽給湯需要量線図Ｑ（給湯）におけるＱｘの部分）する家庭では、前夜の風呂張り時刻の前にコージェネシステムが停止し（図５の貯湯槽貯湯率線図Ｔにおける貯湯率＝１００％；貯湯槽満タンで燃料電池停止状態）、その後風呂張りでお湯を使い切り、貯湯槽が空近くになってしまう。そのまま翌朝を迎えると、貯湯槽内のお湯で、洗濯やシャンプー、シャワーに必要なお湯の需要を賄うことが出来なくなり、補助熱源機が多く稼動することになり省エネルギ性や環境性が低下する。
すなわち、この消費（朝におけるお湯の消費）を貯湯槽内の温水で賄うことにすると、電力消費がかなり小さい夜中（図６では午前３時ごろ）に燃料電池を起動させる必要があり、そのため発電効率が低い発電となり省エネルギ性で劣るため得策ではない。
尚、図６において特性線Ｗｅは燃料電池の瞬時発電出力を示す特性線を示す。
【０００８】
業務用とは異なり、家庭用のコージェネ機器は家庭・住宅によって需要パターンが様々であり、その様々なパターンで、問題なく運転が出来ることが求められている。すなわち、どんなユーザーに対しても対応出来る（「普遍性」がある）様にするのが家電製品に要求される基本的性能である。
【０００９】
コージェネレーションシステムで、上述したような如何なるユーザーにも対応可能なシステムを構築するためには、その家庭の電力需要量及び給湯需要量パターンからあらゆる起動・停止・出力パターンを計算し、それを比較して最適なものを選択する様に構成すれば良い。しかし、あらゆる起動・停止・出力パターンを計算し、それを比較して最適なものを選択するためには、計算、比較、選択に必要な処理量が膨大になり、家庭用のいわゆる「マイコン」で処理することが出来ない。
換言すれば、最適な燃料電池の起動時刻、運転終了時刻、発電出力は、各家庭でまちまちであり、各家庭に最適な運転パターンを網羅するためには、膨大な数のパターンを計算しなければならないので、計算量が膨大となり、通常のマイコンでは処理に長時間要するので現実的に不可能である。
【特許文献１】特開２００３−４５４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、例えば一般家庭のような複雑多岐に亘る需要パターンに対応可能であり、しかも、一般的なマイコンで充分な処理量で制御可能であり、高性能で且つ高価な処理速度及び制御手段を使用する必要がないコージェネレーションシステム及びその制御方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のコージェネレーションシステムは、温水発生手段（燃料電池１、ガスエンジン等）と、制御手段（コントロールユニット４）とを有し、制御手段（コントロールユニット４）は需要予測手段（需要予測ユニット４１）と、温水発生手段（１）の起動時刻を決定する起動時刻決定手段（起動時刻決定ユニット４２）と、温水発生手段（１）の停止時刻を決定する停止時刻決定手段（停止時刻決定ユニット４３）と、計時手段（計時ユニット４４）とを備え、
起動時刻決定手段（４２）は、需要予測手段（４１）で予測された風呂張り時刻（風呂張り発生時刻）或いは給湯需要がピークになると予測される時刻（給湯需要ピーク予測時刻）を温水発生手段（１）の停止時刻に設定した場合におけるエネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを、温水発生手段（１）の起動時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させ且つ需要予測手段（４１）で予測された需要に基づいて演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる起動時刻を温水発生手段（１）の起動時刻として決定する様に構成されており、
停止時刻決定手段（４３）は、温水発生手段（１）の起動後、発電出力値を修正し、温水発生手段（１）の停止時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させてエネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる停止時刻を温水発生手段（１）の停止時刻として決定する様に構成されていることを特徴としている（請求項１）。
【００１２】
本発明のコージェネレーションシステムにおいて、起動時刻決定手段（４２）は、停止時刻決定手段（４３）が温水発生手段（１）の停止時刻を決定した後、（決定された起動時刻になるまで）所定時間（例えば１時間）毎に、温水発生手段（１）の起動時刻に達するまで、前記決定された停止時刻を固定値とし且つ温水発生手段（１）の起動時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させて、エネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる起動時刻を温水発生手段（１）の起動時刻として決定する処理を繰り返す様に構成されているのが好ましい（請求項２）。
【００１３】
また本発明のコージェネレーションシステムにおいて、停止時刻決定手段（４３）は、（温水発生手段（１）が発電した後の）温水発生手段（１）の停止時刻決定後、所定時間（例えば１時間）毎に、停止時刻に達するまで、温水発生手段（１）の停止時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させてエネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる停止時刻を温水発生手段（１）の停止時刻として再決定する処理を繰り返す様に構成されているのが好ましい（請求項３）。
【００１４】
さらに、本発明のコージェネレーションシステムにおいて、温水発生手段（１）の停止後、一定時間（例えば１時間）経過した際に、その時点で温水発生手段（１）を起動した場合における所定時間（例えば２４時間）経過するまでのエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを需要予測手段（４１）によって予測された需要に基づいて演算し、且つ、その時点で温水発生手段（１）を起動しない場合における所定時間（例えば２４時間）経過するまでの前記パラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）を需要予測手段（４１）によって予測された需要に基いて演算し、両者を比較して、その時点で温水発生手段（１）を起動した場合における（所定時間経過するまでの）前記パラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が少なければ温水発生手段（１）を再起動させる判定を行う判定手段（再起動判定ユニット４５）を有するのが好ましい（請求項４）。
【００１５】
ここで、温水発生手段（１）を起動させる判定を行った場合（再起動する場合）、温水発生手段（１）の停止時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させてエネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる停止時刻を温水発生手段（１）の停止時刻として決定する処理を繰り返す様に構成されているのが好ましい。
【００１６】
また、本発明のコージェネレーションシステムの制御方法は、温水発生手段（燃料電池１、ガスエンジン等）と、制御手段（コントロールユニット４）とを有するコージェネレーションシステム（Ａ）の制御方法において、
需要予測手段（４１）で予測された風呂張り時刻（風呂張り発生時刻）或いは給湯需要がピークになると予測される時刻（給湯需要ピーク予測時刻）を温水発生手段（１）の停止時刻に設定し、温水発生手段（１）の起動時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させ且つ需要予測手段（４１）で予測された需要に基づいてエネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる起動時刻を温水発生手段（１）の起動時刻として決定する工程（Ｓ２〜Ｓ１０）と、
温水発生手段（１）の起動後、発電出力値を修正しつつ、温水発生手段（１）の停止時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させてエネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる停止時刻を温水発生手段（１）の停止時刻として決定する工程（Ｓ１２〜Ｓ１９）、
とを有することを特徴としている（請求項５）。
【００１７】
本発明のコージェネレーションシステムの制御方法において、温水発生手段（１）の停止時刻を決定した後、所定時間（例えば１時間）毎に、温水発生手段（１）の起動時刻に達するまで、前記決定された停止時刻を固定値とし且つ温水発生手段の起動時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させて、エネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる起動時刻を温水発生手段（１）の起動時刻として決定する処理を繰り返すのが好ましい（請求項６）。
【００１８】
また本発明のコージェネレーションシステムの制御方法において、温水発生手段（１）の停止時刻決定後、所定時間（例えば１時間）毎に、停止時刻に達するまで、温水発生手段（１）の停止時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させてエネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる停止時刻を温水発生手段（１）の停止時刻として再決定する処理を繰り返す様に構成されているのが好ましい（請求項７）。
【００１９】
さらに、本発明のコージェネレーションシステムにおいて、温水発生手段（１）の停止後、一定時間（例えば１時間）経過した際に、その時点で温水発生手段（１）を起動した場合における所定時間（例えば２４時間）を経過するまでのエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを需要予測手段（４１）によって予測された需要に基づいて演算し、且つ、その時点で温水発生手段（１）を起動しない場合における所定時間（例えば２４時間）経過するまでの前記パラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）を需要予測手段（４１）によって予測された需要に基いて演算し、両者を比較して、その時点で温水発生手段（１）を起動した場合における（所定時間経過するまでの）前記パラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が少なければ温水発生手段（１）を再起動させる工程（Ｓ２３〜Ｓ２８）を有するのが好ましい（請求項８）。
【００２０】
ここで、温水発生手段（１）を起動させる工程を実行した際に（再起動する場合；Ｓ２８）、温水発生手段（１）の停止時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させてエネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる停止時刻を温水発生手段（１）の停止時刻として決定する処理を繰り返す様に構成されているのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
上述する構成を具備する本発明によれば、需要予測手段（４１）で予測された風呂張り時刻（風呂張り発生時刻）或いは給湯需要がピークになると予測される時刻（給湯需要ピーク予測時刻）を温水発生手段（１）の停止時刻に設定し、起動時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させ、エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータが最小となる時刻を起動時刻として決定している。従って、起動時刻を決定するのに必要な演算の回数は、予測を行う時刻（例えば午前３時）から設定された停止時刻（例えば、１８時）までの時間を、当該所定時間（例えば１時間）で除した値となり（例えば、（１８時−３時）÷１時間＝１５回）、すべての起動時刻と停止時刻の組み合わせを計算する手法に比べて、極めて少ない回数で済む。
なお、ガスエンジンは起動後すぐに発電が開始できるが、都市ガスから水素を製造する改質器が内蔵されているタイプの燃料電池は改質器の昇温のため1時間程度を要する。そのため、上記の例では１７時起動で１８時停止では起動のみで発電をしないで停止となるので最低でも２時間前を起動時刻の下限として設定する。よって、上記の例では（（１８時−２）−３時）÷１時間＝１３回）となる。
【００２２】
そして、温水発生手段（１）の停止時刻を所定時間（例えば１時間）ずつ変化させてエネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる停止時刻を温水発生手段の停止時刻としているので、停止時刻を決定する際の演算の回数も、起動後、停止するまでの時間を当該所定時間（例えば１時間）で除した値となり（例えば、起動時刻９時、停止時刻１９時とすると（１９時−９時）÷１時間＝１０回）、従来の全ての組み合わせを計算する手法に比べて、極めて少ない回数で済む。
【００２３】
本発明では、需要予測手段（４１）によって各家庭の需要パターンを学習し、予測することが可能であるため、各家庭の需要パターンに対応した制御を行うことが出来る。
従って、家庭用のコージェネレーションシステムとして使用した場合に、家庭毎に異なる需要パターンに対する最適な制御を実現することが出来る。
【００２４】
特に本発明では、温水発生手段（１）の停止時間を決定した後、決定された起動時刻になるまで所定時間（例えば１時間）毎に、温水発生手段（１）の起動時刻として決定する処理を繰り返す様に構成されている（請求項２）ので、温水発生手段（１）設置先の実際の需要が需要予測と相違して、例えば燃料電池システムにおける貯湯槽（２）の蓄熱量が予測した給湯需要の推移と異なることによりそれ以前に停止時刻を決定した時よりも蓄熱量が大きく異なる場合には、それに応じて、温水発生手段（１）の起動時刻を修正することが出来る。
また、温水発生手段（１）が発電した後の温水発生手段（１）の停止時刻決定後、所定時間（例えば１時間）毎に、温水発生手段（１）の停止時刻として決定する処理を繰り返す様に構成されている（請求項３）ので、発電後に電力需要や給湯需要が予測需要パターンと異なる場合にも、停止時刻を修正して対処することが出来る。
そして、修正された起動時刻や停止時刻は最適な（＝エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータが少ないということ）運転に反映することが出来るので、各家庭毎に異なる変動の大きな需要パターンに対しても、より細かく対処することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００２６】
図１において、コージェネレーションシステムＡは、貯湯槽２と熱源機３とを有する温水供給システム１０と、燃料電池１と、温水供給システム１０内には制御手段であるコントロールパネル４０を有している。
【００２７】
そのコントロールパネル４０は、制御手段でありデータベース（各需要量計測値をメモリに記憶させたもの）４６を内蔵したコントロールユニット４を有している。
また、明確には図示されていないが、燃料電池の起動時刻等の運転計画を立案し、或いは、運転指令判断のために、電力需要計測用の配線が住宅内の分電盤からコントロールユニット４に接続されている。また、図示はされていないが、コントロールユニット４と燃料電池１とは運転制御指令信号用ケーブルにより電気的に接続されている。
【００２８】
燃料電池１は、燃料電池１が発電中に発生する排熱によって貯湯槽２内に貯留された水が循環ラインＬｗを介して燃料電池１またはガスエンジンを循環して、温められて給湯用の温水が作られる。
【００２９】
前記熱源機３は、給湯ラインＬｈに介装され給湯される湯温が低い場合に給湯を予・加熱する給湯用バックアップバーナ３２と、図示はしないが風呂の追い焚き用の熱交換器とを有している。
また、熱源機３は回路基板（インターフェース）３１を有しており、その回路基板３１は前記コントロールユニット４と後述する計測手段（流量計、温度センサ等）、及び前記バックアップバーナ３２とを接続しており、入力信号の受信の中継やバックアップバーナ３２の作動・不作動の制御の中継を行う。
【００３０】
前記給湯ラインＬｈには、その給湯ラインＬｈの分岐点Ｐｂ１、合流点Ｐｇ１で給湯用バックアップバーナ３２を短絡するバイパスラインＬｂが設けられており、図示には明確には示されていないがバイパスラインＬｂの分岐点Ｐｂ１に介装された切換え弁を切換えることにより、給湯を予加熱させないで、すなわちバイパスさせたり、バイパスさせないでバックアップバーナ３２で予加熱させたりすることが制御出来るように構成されている。
【００３１】
風呂の追い焚き用ラインＬａの排出側の浴槽５近傍には、浴槽５内のお湯の温度を計測する温度センサＴ１０が介装されている。（Ｔ１０は温水供給システム１０内の追い焚きラインＬａに設置しても良い。）
【００３２】
前記給湯ラインＬｈの端末は、分岐点Ｐｂ３を介して、風呂用給湯口５Ｗ、及び台所用給湯口６とに接続されている。
給湯ラインＬｈの前記合流点Ｐｇ１とＰｂ３の間の領域には分岐点Ｐｂ２が形成され、該分岐点Ｐｂ２と前記追い焚きラインＬａの戻り側に形成された合流点Ｐｇ２とはラインＬｃで連通されている。
【００３３】
給湯ラインＬｈの貯湯貯湯槽２と前記分岐点Ｐｂ１の間の領域には給湯温度を計測する第１の温度センサＴ１が、前記合流点Ｐｇ１と前記分岐点Ｐｂ２の間の領域には流過順に第２の温度センサＴ２と第１の流量計Ｆ１が介装されている。
前記追い焚きラインＬａの前記合流点Ｐｇ２の上流側には流過順に第３の温度センサＴ３と第２の流量計Ｆ２が介装されている。
給湯ラインＬｈと追い焚きラインＬａとを接続する前記ラインＬｃには第３の流量計Ｆ３が介装されている。
また、追い焚きラインＬａの合流点Ｐｇ２と浴槽５との間の領域には、浴槽５内の湯の量（水位）を計測するための水位計Ｓｗが介装されている。
【００３４】
前記貯湯貯湯槽２には上水が上水供給ラインＬｍによって供給される。また、前記給湯ラインＬｈの貯湯貯湯槽２と前記第１の温度センサＴ１との間の領域に給湯が熱すぎる場合に給湯の温度を下げる（温度調整をする）ために冷水が上水供給ラインＬｎによって加えられるように配管されている。
【００３５】
前記上水供給ラインＬｍには給水の温度を計測する第４の温度センサＴ４が、また貯湯貯湯槽２内には上方から順に５層に亙って第５〜第９の温度センサＴ５〜Ｔ９が設置され、それらの温度センサＴ４〜Ｔ９はコネクタＣに一旦接続され、そのコネクタは家庭Ｂ内の前記コントロールユニット４に信号ラインＬｔによって接続されている。
【００３６】
また、前記温度センサＴ１〜Ｔ３、および流量計Ｆ１〜Ｆ３は前記回路基板３１に接続され、更にその回路基板（インターフェース）３１はその回路基板３１に設けられたコネクタ３１ｃを介して家庭Ｂ内の前記コントロールユニット４に信号ラインＬｔｆによって接続されている。一方、前記コントロールユニット４に内装されたデータベース４６では、回路基板３１を経由して熱源機３側の前述の各センサ及び、コントロールユニット側に接続された各センサからの情報を記憶している。
【００３７】
コントロールユニット４の構成を、図２に基づいて詳述する。
コントロールユニット４は、上述した様にコントロールパネル４０に属し、需要予測ユニット４１と、起動時刻決定ユニット４２と、停止時刻決定ユニット４３と、計時手段であるタイマー４４と、再起動判定ユニット４５と、データベース４６と、燃料電池制御信号発信ユニット４７とから構成されている。
【００３８】
データベース４６は、回路基板（インターフェース）３１、ラインＬｔｆ経由及びラインＬｔ経由で各種センサ類からの情報を受信し、それらの情報を記憶している。
【００３９】
需要予測ユニット４１は、データベース４６に記憶されたデータから給湯需要及び電力需要を予測するとともに、風呂張り発生時刻又は給湯需要がピークとなる時刻を予測して、その結果を起動時刻決定ユニットに送信する。具体的には表１、表２のように、曜日ごとに毎時刻（例えば1時間ごと）の電力需要や給湯需要及び風呂張り需要（発生時のみ）を記録・学習していくことで、予測時に同じ曜日の過去の学習データ（各需要パターン）を抽出することでその住宅の各需要の予測が可能となる。ここで、需要予測方法は公知の事実（例えばニューラルネットワーク法など）を利用しても良い。
記録・学習する給湯需要Ｑｋｙｕは
Ｑｋｙｕ＝（出湯温度ｔ２−水温ｔ４）×入水流量
で求められる。ここで、「出湯温度ｔ２」は図１における温度センサＴ２の測定温度、「水温ｔ４」は温度センサＴ４の測定温度、「入水流量」は流量計Ｆ１の測定流量である。
また、風呂張り需要Ｑｂは
Ｑｂ＝（風呂サーミスタ温度ｔ３−水温ｔ４）×湯張り流量瞬時値
で求められる。ここで、「風呂サーミスタ温度ｔ３」は図１における温度センサＴ３の測定温度、「湯張り流量瞬時値」は流量計Ｆ３の測定流量である。ただし、「風呂サーミスタ温度ｔ３」の代わりにリモコンの「風呂設定温度」による温度を使用しても良い。
【表１】
2006183947.tif 000003
【表２】
2006183947.tif 000004
【００４０】
起動時刻決定ユニット４２は、需要予測ユニット４１で予測した風呂張り時刻（風呂張り発生時刻）或いは給湯需要がピークになると予測される時刻（給湯需要ピーク予測時刻）を求めるに際して、先ず、その時刻を燃料電池１の停止時刻に設定した場合におけるエネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを、燃料電池１の起動時刻を所定時間（例えば計算時から１時間）ずつ変化させ、且つ需要予測ユニット４１で予測された需要に基づいて演算する。そして、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる起動時刻を燃料電池１の起動時刻として決定するとともに、決定した起動時刻をデータベース４６に記憶するように構成されている。
【００４１】
停止時刻決定ユニット４３は、燃料電池１が起動時刻決定ユニット４２で決定した起動時刻を経過して発電した後の燃料電池１の停止時刻決定後、所定時間（例えば１時間）毎に、前記決定された停止時刻に達するまで、燃料電池１の停止時刻を所定時間（例えば計算時から１時間）ずつ変化させてエネルギ消費量（１次エネルギ消費量）、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる停止時刻を燃料電池１の停止時刻として決定する処理を繰り返すとともに、決定した停止時刻をデータベース４６に記憶する様に構成されている。
【００４２】
再起動判定ユニット４５は、燃料電池１の停止後、一定時間（例えば１時間）経過した際に、その時点で燃料電池１を起動した場合における所定時間（例えば２４時間）経過するまでのエネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを前記需要予測ユニット４１によって予測された需要に基づいて演算し、且つ、その時点で燃料電池１を起動しない場合における所定時間（例えば２４時間）経過するまでの前記パラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）を需要予測ユニット４１によって予測された需要に基づいて演算する。そして、その両者を比較して、その時点で燃料電池１を起動した場合における（所定時間経過するまでの）前記パラメータ（エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が少なければ燃料電池１を起動させる判定を行うとともに、決定した再起動に関するデータをデータベース４６に記憶する様に更正されている。
【００４３】
本実施形態のコージェネレーションシステムは、家庭により様々な需要に対応すべく、常に１日間の電力需要と、給湯及び風呂張り需要の予測値を元に、燃料電池１の起動及び停止時刻を、省エネルギ性・環境保全性あるいは運転コストを考慮して最適の運転になる様に設定している。
システムを構成するコントロールユニット４は処理能力的には、通常のマイコン程度であって、システムの各センサからの情報量と計算量に十分対応出来る。
コントロールユニット４は、１日の最大の給湯需要である風呂張り需要を予測し、風呂張り時刻に必要量が貯湯槽２内に蓄積されるように、電力需要及び給湯需要予測値から計算して何時に燃料電池１を起動するかを演算し、起動時刻を決定する。又、起動後は、定期的に発電出力と停止時刻とを見直し、更新することであらゆる需要にも自動的に起動・出力・停止を決定することが出来る。
【００４４】
次に、図３及び図４に基づき、図１、図２をも参照して、当該システムＡの運転制御方法を説明する。
【００４５】
図３は、システムの各センサからの情報の収集と、１日間（２４時間）の電力需要、給湯需要の予測に関する制御ルーチンである。
【００４６】
先ず、ステップＳ１０１では、コントロールユニット４のデータベース４６は、当該システムＡの温度センサＴ１〜Ｔ１０、流量センサＦ１、Ｆ２、電力センサ、計時ユニット４４からの各種情報や気温のデータを読込む。
【００４７】
情報の読込に当たっては、例えば１分毎にデータを読み込み、瞬時需要（或いは１時間など所定時間スパンにおける平均需要）を記録していく。
【００４８】
ここで、曜日毎のデータ、及びその時に、各曜日毎で所定時刻の気温をも合わせて記録・学習させてもよい。そしてその学習期間を最低１週間以上継続させれば、予測日（曜日）と同じ曜日の過去のデータを参照することで、その日（特定曜日）１日の予測が可能になる。なお、曜日（日、月、火、・・・土）でなく平日と土曜日、日曜日という分類でも良い。
即ち、同じ曜日でも気温によって給湯需要は増減するので、曜日に加えて、当該曜日の気温に近いデータを選択することにより、より精度の良い予測が可能となる。さらに、祝日や年末年始などの特異日の情報と合わせて記憶すればより一層の精度が期待できる。
【００４９】
又、風呂張り需要は、熱源機３からのデータ、（図示しないリモコンの自動風呂張りスイッチＯＮの状態フラグなどによって判定可能）により炊事等、表２のように他の給湯需要と区別して曜日毎に発生時刻及び使用熱量を学習させることで予測精度が向上する。
【００５０】
ステップＳ１０２に進み、コントロールユニット４の需要予測ユニット４１は、データベース４６に記憶された過去の需要学習データから２４時間（ここでは開始時間を午前３時とし、終了時間を２４時間後の翌日の午前３時としている）の電力需要、給湯需要及び風呂張り時刻・需要を予測する。
そして、これらの需要予測値は図４の制御ルーチンに引き継ぐ。
【００５１】
需要予測後の運転制御を、図４に基づいて、図１及び図２をも参照して説明する。
【００５２】
先ず、ステップＳ１において、コントロールユニット４の需要予測ユニット４１は、例えば、午前３時になるまで監視しており、午前３時になったなら（ステップＳ１のＹＥＳ）、ステップＳ２に進み、前記ルーチンで予測した需要から、２４時間後までの需要を予測するとともに、風呂張り発生の時刻を予測する。
【００５３】
次のステップＳ３では、ステップＳ２の予測値から２４時間以内に風呂張りが行われるか、即ち、２４時間以内に風呂に入るのか否かを判断して、風呂張りが行われるのであれば（ステップＳ３のＹＥＳ）、ステップＳ４に進む。一方、その日は風呂に入らずに、シャワーにするなどして、風呂張りが行われないのであれば（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ５に進む。
【００５４】
ステップＳ４では、コントロールユニット４の起動時刻決定ユニット４２は、ステップＳ２で予測した風呂張り発生時刻を燃料電池１の停止時刻に設定してステップＳ６に進む。風呂張り発生時刻を燃料電池１の停止時刻に設定することにより、計算処理が簡略化出来る。即ち、風呂張り時刻が決まれば、付随して燃料電池１の起動時刻をシフトさせて計算することで、計算量が少なくなる。
又、ステップＳ５では、予測値に風呂張りがない場合があるのでこの場合は、給湯需要のピーク予測時刻を燃料電池１の停止時刻に設定してステップＳ６に進む。
【００５５】
ステップＳ６では、燃料電池起動時間を適宜（例えば現在時刻１０時とすると、１０時、１１時、１２時、・・・と１時間ずつシフトして）設定し、ステップＳ７で、１時間ごとにシフトして設定した起動時間でステップＳ４で決定した風呂張り時刻を停止時刻とした各運転パターンを計算し、１次エネルギの消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを求める。具体例では現在時刻が午前１０時とするとステップＳ６で午前１０時、１１時、１２時、・・・、翌日８時まで１時間ごとに起動時刻を設定し、ステップＳ７で計算する。
ステップＳ７では、現在時刻から設定された起動時刻（例えば１１時）及び発電停止後以降の停止時間帯の電力需要量と給湯需要量を一次エネルギ消費量として下記のように停止時間分積算して求める。
（電力需要量ｋＷｈ／０．３６（発電所効率））＋（給湯需要量ｋｃａｌ／０．７５（給湯機効率）／８６０）
なお、ここで燃料電池システムの待機エネルギ（電力及びガス）を加算しても良い。
起動から発電までの起動時間は起動時間（例：１時間）は、発電時は各時刻ごとに
（（電力需要量ｋＷｈ＋起動に必要な電力ｋＷｈ）／０．３６）＋（給湯需要量ｋｃａｌ／０．７５）／８６０＋（起動に必要なガス熱量ｋｃａｌ／８６０）
で求めて起動時間分積算する。
発電時は各時刻ごとに、
（（電力需要量ｋＷｈ−発電量ｋＷｈ（ただし定格発電量以上は定格発電量；例えば１ｋＷ）／０．３６）＋（発電量ｋＷｈ／発電効率）＋（補助熱源機分の熱量ｋｃａｌ／０．７５／８６０）
で発電時間分積算する。
ここで、補助熱源機分の熱量は、タンク蓄熱量（実測はタンク内温度計測値より算出；タンク内平均温度と水温との差にタンク容量を積算する）に発電時各時刻毎に、
発電量ｋＷｈ／発電効率×排熱効率
で求まる排熱回収量を前記タンク蓄熱量に各時刻ごとに加算し、給湯需要予測発生時にその熱量分差し引き、その負値となる。
上述の停止時、起動時、発電時それぞれの一次エネルギ消費量を計算し、全ての合計が1日間分計算することで、必要な１日間の一次エネルギ消費量が算出できる。また、これに電力及びガス料金、二酸化炭素排出原単位により、光熱費や二酸化炭素排出量が算出できる。
【００５６】
ステップＳ８では、燃料電池の停止時刻から起動時刻までを差し引いた値の絶対値が１時間未満になったか否かを判断して、１時間未満であれば（ステップＳ８のＹＥＳ）、ステップＳ１０に進む。一方、１時間以上あれば（ステップＳ８のＮＯ）、ステップ９で前回計算した起動時間に更に１時間を加え、再びステップＳ７以降を繰り返す。
【００５７】
ステップＳ１０では、ステップＳ７、Ｓ８、Ｓ９で計算した全ての運転パターンのうち、１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータが最小となる燃料電池起動時間を選択して、その値を燃料電池１の起動時間に設定し、ステップＳ１１に進む。
【００５８】
ステップＳ１１では、ステップＳ１０で決定された燃料電池１の起動時間になったか否かを判断して、起動時間に達していれば（ステップＳ１１のＹＥＳ），ステップＳ１２に進む。一方、起動時間に達していなければ、ステップＳ１３で、その判断した時間から１時間が経過したか否かを判断する。
【００５９】
ステップＳ１１で判断してから１時間が経過していれば（ステップＳ１３のＹＥＳ）、ステップＳ２まで戻り、再びステップＳ２以降を繰り返す。係るループ（Ｓ１３のＹＥＳのループ）は、貯湯槽２（図１参照）内の最新の実測蓄熱量により、計算結果が以前計算時の蓄熱量の予測値と相違する場合が存在し得ることを考慮して、その様な場合に貯湯槽２における熱量の予測値と実際の数値との差異が存在した場合にそれを補正出来る様にするため、ステップＳ２以降を繰り返すのである。
一方、１時間が経過していなければ（ステップＳ１３のＮＯ）、ステップＳ１１に戻り、ステップＳ１１がＮＯでステップＳ１３がＮＯのループを繰り返す。
【００６０】
ステップＳ１２では、燃料電池１、即ち、コージェネレーションシステムＡを起動させ、ステップＳ１２´で起動後１時間経過したかを判定した後、ステップＳ１４に進み、規定時間毎、即ち、１時間間隔でステップＳ７〜Ｓ９と同様の方法により運転パターンを再計算する。発電出力を計算するとともに、発電出力を修正する。
詳細には、発電開始後、例えば、１時間間隔で発電出力値の割引度合いを計算して、その組み合わせの中で最小の一次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを算出し、当該パラメータが最小のものとなった条件の発電出力で出力を修正する。ここで、発電出力値の割引は、省エネルギのために意図的に出力を（例えば必要発電電力の９０％、８０％、７０％など所定の割合）落として運転させることにより、排熱回収量が減少せしめて、タンクに貯まる熱量を減少させることにより、燃料電池１を長時間運転させるために行われる。
【００６１】
次のステップＳ１５では、燃料電池の第１の停止時刻を現在時刻に（自動的に）仮設定し、順次１時間間隔でその先１日間（２４時間）の各需要予測を元に、停止時刻の組み合わせ毎の１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを計算する（ステップＳ１６〜ステップＳ１８のループ）。
すでに起動しているので、起動後は、燃料電池の起動時間については、1時間ごとシフトした計算をやらなくても良い。
本実施形態では、燃料電池１の停止時間さえ1時間ごとシフトして比較、決定すればよいので、計算処理量が少なくて済む。なお、停止時刻を決定する際に、シフトした停止時刻後にさらに再起動した場合（再起動の停止時刻を次の風呂張り予測時刻とし、再起動時刻をシフトする場合）の複数の運転パターンの計算をして、合計１日間の一次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを加算し比較して最適な停止時刻を決定しても良い。
【００６２】
そして、燃料電池の停止時刻が現在時刻から所定時間（例えば２４時間）シフトして計算したら（ステップＳ１７のＹＥＳ）、ステップＳ１９に進み、上記計算によって求めた、停止時刻の組合せから１次エネルギ、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータが最小となるものを選択して燃料電池の停止時刻を決定する。
【００６３】
次のステップＳ２０では、現在時刻がコントロールユニット４はステップＳ１９で決定された燃料電池１の停止時刻になったか否かを判断しており、停止時刻になっていれば（ステップＳ２０のＹＥＳ）、ステップＳ２１に進む。一方、未だ停止時刻でなければ（ステップＳ２０のＮＯ）、ステップＳ２２に進む。
【００６４】
ステップＳ２２では、ステップＳ２０で現在時刻が燃料電池の停止時刻となったか否かを判断した時間から、１時間経過したか否かを判断して、１時間経過していれば（ステップＳ２２のＹＥＳ）、ステップＳ１４に戻り、再びステップＳ１４以降を繰り返す。一方、１時間が経過していなければ（ステップＳ２２のＮＯ）、ステップＳ２０に戻り、ステップＳ２０以降を繰り返す。
スステップＳ２２のＹＥＳの場合にステップＳ１４以降を繰り返すのは、貯湯槽２内の温水の使われ方が、予想とは異なる場合に、予想した蓄熱量と実際の蓄熱量との差異を補正するためである。
すなわち、予想とは異なる運転状況であっても、フレキシブルに対応して、燃料電池の発電出力や停止時刻(起動時刻も同様)を再決定することにより、あらゆるばらつきの大きい給湯負荷パターンに対処出来るのである。
【００６５】
ステップＳ２１では、燃料電池１を停止させ、次のステップＳ２３で燃料電池が停止して１時間が経過するまでチェック（同じループの繰返し）している。燃料電池が停止して１時間が経過したなら（ステップＳ２３のＹＥＳ）、ステップＳ２４に進む。
【００６６】
ステップＳ２４では、１日の燃料電池の起動回数が規定回数(例えば１回)以内であるか否かを判断しており、１回以内であれば（ステップＳ２４のＹＥＳ）、ステップＳ２５に進む。一方、規定回数(例えば２回)以上であれば（ステップＳ２４のＮＯ）、ステップＳ１まで戻り、再びステップＳ１以降を繰り返す。即ち、燃料電池は、起動停止を多数繰り返すとシステムの劣化につながる場合があるため新たに起動させる毎に、１日の起動回数を判定して規定回数以上の場合、制御は最初のステップＳ１からやり直すように構成されている。
【００６７】
ステップＳ２５では、コントロールユニット４の再起動判定ユニット４５は、燃料電池停止後、１時間経過時点以降で再起動した場合の２４時間後までの１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを計算する。ここで、停止時刻を規定時間ごと（例えば1時間ごと）シフトさせて、それぞれにおける前記パラメータ（一次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）を求める。又、次のステップＳ２６では、再起動しない場合の２４時間後までの前記パラメータ（１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）を計算する。
【００６８】
ステップＳ２７では、ステップＳ２５で求めた停止時刻をシフトさせて再起動した場合の1次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータが、ステップＳ２６で求めた再起動しない場合の１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータの何れかの値以下であるか否かを判断しており、再起動した場合の各々の1次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータについて、再起動しない場合の１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータの何れかの値以下である場合（ステップＳ２７のＹＥＳ）であれば、ステップＳ２８に進み、燃料電池１を再起動させた後、ステップＳ３０に進む。
【００６９】
一方、再起動した場合の全てのパターン（停止時刻をシフトさせた組み合わせ）の1次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータが、再起動しない場合のパラメータ（１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）の値を超える場合（ステップＳ２７のＮＯ）には、ステップＳ２９に進み、燃料電池を再起動させないでステップＳ２９’に進み、ステップＳ２７の判定から1時間経過し、かつ、現在時刻はＡＭ３時以前かを判定する。ステップＳ２７がＹＥＳならばステップＳ２５で再度再起動すべきかを判定する。一方、Ｓ２７がＮＯならば、そのままステップＳ１に戻り、再びステップＳ１以降を繰り返す。
【００７０】
ステップＳ３０では、コントロールユニット４の停止時刻決定ユニット４３は、燃料電池停止時刻を現在時刻に仮設定し、１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを各需要予測値（電力、給湯、風呂張り）から計算する（ステップＳ３１）。そして、順次１時間ずつシフトして（ステップＳ３３）、停止時刻を現在時刻から順次１時間ずつシフトして２４時間経過後とするまでの各々の場合について１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを各需要予測値（電力、給湯、風呂張り）から計算する（ステップＳ３１〜ステップＳ３３のループ）。
【００７１】
そして、燃料電池１の停止時刻が現在時刻から所定時間（例えば２４時間）シフトして１次エネルギ消費量を計算したら（ステップＳ３２のＹＥＳ）、ステップＳ３４に進み、上記計算によって１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを求めた各々の停止時刻の中から、１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータが最小となるものを選択して燃料電池の停止時刻を決定する。
そして、現在時刻がステップＳ３４で決定された停止時刻であるか否か判定し（ステップＳ３５）、決定された停止時刻になれば（ステップＳ３５がＹＥＳ）燃料電池を停止させて（ステップＳ３７）、ステップＳ１に戻る。決定された停止時刻になっていなければ（ステップＳ３５がＮＯ）、燃料電池の運転（発電）を継続しつつ、ステップＳ３４の判定時点から１時間経過したか判定し（ステップＳ３６）、ステップＳ３４の判定時点から１時間経過していれば（ステップＳ３６がＹＥＳ）ステップＳ３０に戻り、停止時刻の判定に関するルーチンを繰り返す。
【００７２】
尚、図４の制御ルーチンのステップＳ１で、制御の終了を午前３時とした理由は、最近の生活習慣が、入浴後、深夜まで起きている場合が多くなり、システムを判定する１日の区切りとして適切（最大公約数的）な時間（制御のスタートとしたい時間）として、選んだことによる。ただし、ここは午前３時に限定するものではなく、午前２時でも午前４時でも良い。
【００７３】
図５は、本実施形態における、システムの運転例を示す実測データである。記録されたデータの主なものでは、電力需要量（特性線Ｗ１）、発電出力（特性線Ｗ２）給湯予測値（特性線Ｈ１）、給湯需要（特性線Ｈ２）がある。
【００７４】
図５のデータによれば、風呂張り時刻・熱量を予測し風呂張り時刻はＴ２に設定している。
又、燃料電池の起動時刻を午前４時を起点に、１時間毎に後ろにシフトしてそれぞれの場合の１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータの計算を行っている。尚、予測より貯湯槽２内の温水が減っていない場合などに対応するため、所定の間隔で再計算し、実際に起動するまで起動時刻の値を更新している。その結果、図５では午後３時（Ｔ１）に起動時刻が決定されている。
【００７５】
起動・発電後は、１時間ごとにその先１日間の電力、給湯需要予測値を求め、その予測値から、停止時刻をシフトさせたそれぞれの運転パターンにおいて、一次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを算出・比較して何時に燃料電池１を停止させるかを決定する。
【００７６】
また、１時間毎に発電量を見直（再計算）し、決定した停止時刻Ｔ４に燃料電池を停止させている。
【００７７】
図５において、給湯予測値でポイントＰ１及びＰ２は、燃料電池の運転停止後に給湯負荷が発生する（予測）点を示している。
図６の従来技術の運転制御の例ではＱｘに同様の給湯負荷の需要（予測）があった。しかし、従来技術では、風呂張りを目指して運転し、風呂張り直前でタンク満タンで停止している。翌朝の給湯需要Ｑｘはタンク内の蓄熱量が少なく補助熱源機でガスを燃焼させてお湯を製造しないと、この需要に対処できなかったのに対して、本発明では、貯湯槽内の温水により、Ｐ１及びＰ２に対処出来る点が異なる。実際に、図５において符号Ｈ２で示す時点の給湯需要をタンク内の温水で賄っていることがわかる。
【００７８】
図４のルーチンのステップＳ２３〜Ｓ３０の制御は、予測が大きく外れて再起動する場合に対処している。
例えば、通常の生活パターンと異なり、急な外出などで風呂張りが遅いと、運転パターンを計算した場合と異なるパターンになってしまい、貯湯槽２が早めに満タンとなり、燃料電池１が停止する。その後、風呂張りを行うと、貯湯槽に余裕が出来て運転が可能となる。
その時点で燃料電池１を再起動した方が、翌日まで燃料電池を起動しないよりも、省エネになる場合がある。
【００７９】
その時点から、起動させて停止時間を少しずつシフトした場合の各々を計算して、１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータが最小となる運転パターンを選定する。一方、その時点で再起動しない場合における前記パラメータ（一次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）を計算する。両者におけるパラメータの数値を比較して、再起動をした場合の方が前記パラメータ（一次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が小さくなるのであれば、起動時間を、燃料電池の起動時間として決定し、「再起動」ということになる。
行う制御は、ステップＳ１０〜Ｓ１３、及びステップＳ１５〜Ｓ１９と同じである。同様の計算をすれば良いので、計算量が少なくて済む。
【００８０】
シミュレーションにおいて、燃料電池の起動回数は２回以内にしている。１日に行われる起動回数を多くすると、燃料電池装置全体に負担が掛かってしまうため、起動回数３回以上にはしないことを前提にしているのである。ただし、「２回以内」に限定するものではない。
【００８１】
ここで、再起動するか否かの判断は、例えば、燃料電池停止から１時間経過以降におこなわれる。そして、再起動しないという選定がされた場合は、所定時刻（例えばＡＭ３時）まで1時間ごとに再起動するか否かを同様の計算により判定する。
【００８２】
上述した構成及び制御方法を有する本発明の実施形態によれば、コントロールユニット４の需要予測ユニット４１で予測した風呂張り予測時刻、或いは給湯需要がピークになると予測される時刻を、燃料電池１の停止時刻に設定し、起動時刻を１時間ずつ変化させ、エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータが最小となる時刻を起動時刻として決定しているので、起動時刻決定に必要な演算の回数は、予測を行う時刻（例えば午前３時）から設定された停止時刻（例えば、１８時）までの時間を、所定の１時間で除した値となり（（１８時−３時）÷１時間＝１５回）、従来の手法に比べて、極めて少ない回数で済む。
【００８３】
同様に、燃料電池が発電した後、燃料電池１の停止時刻を例えば１時間ずつ変化させて１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータを演算し、演算されたパラメータ（１次エネルギ消費量、光熱費、二酸化炭素排出量の何れかのパラメータ）が最小となる停止時刻を燃料電池１の停止時刻としているので、停止時刻を決定する際の演算の回数も、起動後、停止するまでの時間を所定の１時間で除した値となり（（１９時−９時）÷１時間＝１０回）、従来の手法に比べて、極めて少ない回数で済む。
【００８４】
図示の実施形態では、コントロールユニット４の需要予測ユニット４１によって各家庭の需要パターンを学習し、予測することが可能であるため、各家庭の需要パターンに対応した制御を行うことが出来る。
従って、ユーザーを選ぶことがない、いわゆる「普遍性のある制御」を実現することが出来る。
【００８５】
また、燃料電池１の起動時間を決定した後、例えば１時間毎に、燃料電池１の起動時刻として再修正する処理を繰り返す様に構成されているので、燃料電池１の実際の運転が需要予測と相違して、例えばコージェネレーションシステムＡにおける貯湯槽２の蓄熱量が予測した推移と異なる場合には、それに応じて、最適な燃料電池１の起動時刻を調節することが出来る。
【００８６】
また、燃料電池１が発電した後に燃料電池１の停止時刻決定後、所定の１時間毎に、燃料電池１の停止時刻として決定する処理を繰り返す様に構成されているので、電力需要や給湯需要が予測需要パターンと異なる場合にも、停止時刻を調節して対処することが出来る。
【００８７】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
例えば、図示の実施形態では燃料電池コージェネレーションシステムについて説明されているが、ガスエンジンコージェネレーションシステムにおいても、同様に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】発明の実施形態におけるコージェネレーションシステム全体の構成を示した構成図。
【図２】本発明の実施形態のコントロールユニットの内部構成を説明するブロック図。
【図３】本発明の実施形態において各種データを読込んでから、電力需要、給湯需要を予測するまでのシステムの運転制御フローを示したフローチャート。
【図４】本発明の実施形態における需要予測以降の制御の流れを示した制御フローチャート。
【図５】本発明の実施形態によるコージェネレーションシステム運転時の実測データ。
【図６】従来技術におけるコージェネレーションシステム運転時の実測データ。
【符号の説明】
【００８９】
Ａ・・・コージェネレーションシステム
Ｂ・・・家庭（住宅）
Ｌｈ・・・給湯ライン
Ｌｗ・・・循環ライン
Ｌａ・・・追い焚き用ライン
Ｌｍ、Ｌｎ・・・上水供給ライン
Ｌｔ、Ｌｔｆ・・・信号ライン
Ｓｗ・・・風呂水位センサ
Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３・・・流量計
Ｔ１〜Ｔ１０・・・温度センサ
１・・・燃料電池
２・・・貯湯貯湯槽
３・・・熱源機
４・・・コントロールユニット
５・・・浴槽
５w・・・風呂用給湯口
６・・・台所用給湯口
１０・・・温水供給システム
４０・・・コントロールパネル
４１・・・需要予測ユニット
４２・・・起動時刻決定ユニット
４３・・・停止時刻決定ユニット
４４・・・計時ユニット
４５・・・再起動判定ユニット
４６・・・データベース
４７・・・燃料電池制御信号発生ユニット
【図１】
2006183947.tif 000005
【図２】
2006183947.tif 000006
【図３】
2006183947.tif 000007
【図４】
2006183947.tif 000008
【図５】
2006183947.tif 000009
【図６】
2006183947.tif 000010