(57)【要約】【課題】状況に応じて熱の回収効率を向上できるようにすること。【解決手段】燃料電池ユニット１１の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムにおいて、プラント制御装置１０５は、前記取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、前記供給する冷却剤の温度に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムに適用される熱回収制御方法であって、
前記取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、
前記供給する冷却剤の温度に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行うことを特徴とする熱回収制御方法。
【請求項２】
前記供給する冷却剤の温度が、第１の範囲に含まれる場合に、前記第１の制御モードを実施し、
前記供給する冷却剤の温度が、前記第１の範囲よりも値が低い第２の範囲に含まれる場合に、前記第２の制御モードを実施することを特徴とする請求項１に記載の熱回収制御方法。
【請求項３】
発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムに適用される熱回収制御方法であって、
前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、
前記蓄熱部の蓄熱量に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行うことを特徴とする熱回収制御方法。
【請求項４】
前記蓄熱部の蓄熱量が、第１の範囲に含まれる場合に、前記第１の制御モードを実施し、
前記蓄熱部の蓄熱量が、前記第１の範囲よりも値が低い第２の範囲に含まれる場合に、前記第２の制御モードを実施することを特徴とする請求項３に記載の熱回収制御方法。
【請求項５】
前記蓄熱部の蓄熱量の所定時間後の予測値が、第１の範囲に含まれる場合に、前記第１の制御モードを実施し、
前記蓄熱部の蓄熱量の所定時間後の予測値が、前記第１の範囲よりも値が低い第２の範囲に含まれる場合に、前記第２の制御モードを実施することを特徴とする請求項３に記載の熱回収制御方法。
【請求項６】
発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムに適用される熱回収制御方法であって、
前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、
風呂の湯張りの検出を示す信号に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードから、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードへの切り替えを行うことを特徴とする熱回収制御方法。
【請求項７】
前記第１の制御モードから前記第２の制御モードへの切り替えを行った後、所定時間、前記第２の制御モードを実施することを特徴とする請求項６に記載の熱回収制御方法。
【請求項８】
前記熱負荷で消費される熱の量に応じて、前記第２の制御モードを実施する時間を決定することを特徴とする請求項６に記載の熱回収制御方法。
【請求項９】
風呂の入浴終了を示す信号に応じて、前記第２の制御モードを終了する時点を決定することを特徴とする請求項６に記載の熱回収制御方法。
【請求項１０】
所定の装置に対する入力操作に応じて、当該装置から前記風呂の入浴終了を示す信号を発生させることを特徴とする請求項９に記載の熱回収制御方法。
【請求項１１】
発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムに適用される熱回収制御方法であって、
前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、
前記部分の発熱量と相関のある値に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行うことを特徴とする熱回収制御方法。
【請求項１２】
前記部分の発熱量と相関のある値は、発電出力の値であることを特徴とする請求項１１に記載の熱回収制御方法。
【請求項１３】
前記発電出力の値が所定の基準値以上である場合に、前記取出し温度の目標値を第１の値とする制御を実施し、
前記発電出力の値が所定の基準値未満である場合に、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする制御を実施することを特徴とする請求項１２に記載の熱回収制御方法。
【請求項１４】
発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムに適用される熱回収制御方法であって、
前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、
外気温度に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行うことを特徴とする熱回収制御方法。
【請求項１５】
前記外気温度が所定の基準値以上である場合に、前記取出し温度の目標値を第１の値とする制御を実施し、
前記外気温度が所定の基準値未満である場合に、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする制御を実施することを特徴とする請求項１４に記載の熱回収制御方法。
【請求項１６】
前記外気温度の所定時間後の予測値が所定の基準値以上である場合に、前記取出し温度の目標値を第１の値とする制御を実施し、
前記外気温度の所定時間後の予測値が所定の基準値未満である場合に、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする制御を実施することを特徴とする請求項１４に記載の熱回収制御方法。
【請求項１７】
前記取出し温度の目標値を第１の値から第２の値に切り替えるための基準値と、前記取出し温度の目標値を第２の値から第１の値に切り替えるための基準値とが、異なることを特徴とする請求項２、４、５、１３、１５、及び１６のいずれか１項に記載の熱回収制御方法。
【請求項１８】
更に、給湯に使用される湯の温度、風呂の湯張りに使用される湯の温度、及び、床暖房に使用される湯の温度、のうちの少なくとも１つに応じて、前記取出し温度の目標値を変えることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の熱回収制御方法。
【請求項１９】
更に、所定の装置に設定された、給湯に使用される湯の温度、風呂の湯張りに使用される湯の温度、及び、床暖房に使用される湯の温度、のうちの少なくとも１つに応じて、前記取出し温度の目標値を変えることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の熱回収制御方法。
【請求項２０】
更に、過去に給湯に使用された湯の温度、過去に風呂の湯張りに使用された湯の温度、及び、過去に床暖房に使用された湯の温度、のうちの少なくとも１つに応じて、前記取出し温度の目標値を変えることを特徴とする請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の熱回収制御方法。
【請求項２１】
更に、前記熱負荷に対して熱を供給するバックアップ熱源の作動状態、もしくは前記蓄熱部の蓄熱温度に応じて、前記取出し温度の目標値を変えることを特徴とする請求項１乃至２０のいずれか１項に記載の熱回収制御方法。
【請求項２２】
前記発電装置は、燃料電池ユニットであることを特徴とする請求項１乃至２１のいずれか１項に記載の熱回収制御方法。
【請求項２３】
発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムであって、
前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、前記供給する冷却剤の温度に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行う制御装置を備えたことを特徴とするコジェネレーションシステム。
【請求項２４】
発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムであって、
前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、前記蓄熱部の蓄熱量に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行う制御装置を備えたことを特徴とするコジェネレーションシステム。
【請求項２５】
発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムであって、
前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、風呂の湯張りの検出を示す信号に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードから、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードへの切り替えを行う制御装置を備えたことを特徴とするコジェネレーションシステム。
【請求項２６】
発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムであって、
前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、発電出力の値に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行う制御装置を備えたことを特徴とするコジェネレーションシステム。
【請求項２７】
発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムであって、
前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、外気温度に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行うことを特徴とするコ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、発電を行いながら排熱を温水等により回収して利用するコジェネレーションシステムおよび該システムに適用される熱回収制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
家庭用燃料電池発電システムは、一般に、都市ガスやＬＰガス等を用いて発電を行いながら排熱を温水により回収して利用するコジェネレーションシステムを構成している。この燃料電池発電システムを設置した家庭では、電力を商用電力系統のみから、湯は給湯ボイラーのみから供給されている従来の家庭に比べ、一次エネルギーの消費量を削減する省エネ効果が期待される。
【０００３】
燃料電池発電システムの省エネ効果をより高めるためには、高効率な運転を行うことが不可欠で、燃料電池ユニットに供給される燃料が持つエネルギーに対し、多くの電気を取出すことと、多くの熱を回収することで実現される。
【０００４】
一般に、燃料電池発電システムにおいては、熱が得られる部分から取出される温水の温度の目標値を固定値として制御している。一方、特許文献１のように、寒冷期に貯湯器からの送水ポンプ出力を上げ、温暖期に送水ポンプ出力を下げることによって、取出される温水の温度を制御するシステムもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４３９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のシステムには、以下のような問題がある。
【０００７】
・温暖期に高速の貯湯が要求される場合には、当該要求に応じることができない。湯を多く使う家庭で、貯湯量が少ない場合には、不向きな運転といえる。
【０００８】
・寒冷期には低温で貯湯することになるため、貯湯タンクを満蓄にしても、充分な量の湯が得られない。一度に多くの湯を使う家庭には、不向きな運転といえる。
【０００９】
こうしたことから、季節や湯の使い方の様々な条件に対し、充分な貯湯可能量を維持しながらも効率的に湯を貯湯するような技術の提示が望まれる。
【００１０】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、状況に応じて熱の回収効率を向上させることが可能なコジェネレーションシステムおよび該システムに適用される熱回収制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の一態様による熱回収制御方法は、発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムに適用される熱回収制御方法であって、前記取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、前記供給する冷却剤の温度に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行うことを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の態様による熱回収制御方法は、発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムに適用される熱回収制御方法であって、前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、前記蓄熱部の蓄熱量に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行うことを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の態様による熱回収制御方法は、発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムに適用される熱回収制御方法であって、前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、風呂の湯張りの検出を示す信号に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードから、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードへの切り替えを行うことを特徴とする。
【００１４】
本発明の他の態様による熱回収制御方法は、発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムに適用される熱回収制御方法であって、前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、前記部分の発熱量と相関のある値に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明の他の態様による熱回収制御方法は、発電装置の熱が得られる部分に当該部分よりも温度が低い冷却剤を供給すると共に、当該部分の熱を回収した冷却剤を取出して貯蔵し、貯蔵した冷却剤の熱を熱負荷へ供給することが可能な蓄熱部を備えたコジェネレーションシステムに適用される熱回収制御方法であって、前記部分から取出した冷却剤の温度を示す取出し温度が目標値に達するように、前記部分への冷却剤の供給を制御し、外気温度に応じて、前記取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、前記取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、状況に応じて熱の回収効率を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の各実施形態に共通するコジェネレーションシステムの構成を示す図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係るコジェネレーションシステムの概略構成を示す図。
【図３】同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すグラフ。
【図４】同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すフローチャート。
【図５】貯湯ユニット１２に設置される貯湯タンク１０８周辺の構造を示す図。
【図６】同実施形態の応用例における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すグラフ。
【図７】同実施形態の応用例における取出し温度の目標値の制御動作の別の例を示すグラフ。
【図８】同実施形態の応用例における取出し温度の目標値を制御する動作の一例を示すフローチャート。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るコジェネレーションシステムの概略構成を示す図。
【図１０】同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すグラフ。
【図１１】同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すフローチャート。
【図１２】同実施形態の応用例における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すグラフ。
【図１３】同実施形態の応用例における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すフローチャート。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係るコジェネレーションシステムの概略構成を示す図。
【図１５】同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すグラフ。
【図１６】同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すフローチャート。
【図１７】同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すフローチャート。
【図１８】発電出力と熱回収効率との関係を示すフラグ。
【図１９】本発明の第５の実施形態に係るコジェネレーションシステムの概略構成を示す図。
【図２０】同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すグラフ。
【図２１】同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１９】
（各実施形態に共通）
最初に、図１を参照して、本発明の各実施形態に共通する事項について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の各実施形態に共通するコジェネレーションシステムの構成を示す図である。
【００２１】
図１の例に示されるコジェネレーションシステムは、例えば家庭用燃料電池発電システムとして実現されるものである。
【００２２】
同図に示されるように、都市ガスやＬＰガスなどの燃料が、燃料供給手段１０１によって燃料電池ユニット１１内部に供給される。燃料供給手段１０１から供給された燃料は、改質手段１０２によって水素リッチな改質ガスに処理され、燃料電池本体１０３に供給される。また、空気供給手段１０７によって周囲の空気が燃料電池本体１０３に供給される。
【００２３】
燃料電池本体１０３は、上記改質ガスと上記空気とで発電する。燃料電池本体１０３で発電されて生成された直流電気は、インバータ１０４により交流電気に変換され、商用電力系統と合わせて家庭の電力負荷１０６に供給される。
【００２４】
燃料電池本体１０３には、冷却水供給手段１１６によって燃料電池冷却水が供給される。燃料電池本体１０３が発電の際に発する熱エネルギーを回収した燃料電池冷却水は、熱交換手段１１２で冷却され、冷却水供給手段１１６によって再び燃料電池本体１０３に供給される。
【００２５】
また、燃料電池本体１０３から排出される燃料電池排ガスは、熱交換手段（凝縮熱交換器）１１１で冷却されたあと、排ガスとして燃料電池ユニット１１外に排気される。
【００２６】
一方、燃料電池ユニット１１の熱が得られる部分（本例では、図１中における熱交換手段１１１の下側部分および熱交換手段１１２の下側部分）に、当該部分よりも温度が低い排熱回収水（冷却剤）が、貯湯タンク（蓄熱部）１０８より供給されるようになっている。すなわち、貯湯タンク（蓄熱部）１０８から排出される排熱回収水（冷却剤）は、水供給手段１１０によって燃料電池ユニット１１内部に供給され、上記熱交換手段１１１と上記熱交換手段１１２で熱を回収した後、温水として貯湯タンク１０８に戻る。このとき貯湯タンク１０８から燃料電池ユニット１１に供給される排熱回収水の温度は、戻り水温度計測手段１０９で計測され、その計測値はプラント制御装置１０５に送信されている。
【００２７】
家庭の熱負荷１１５には貯湯タンク１０８内の湯が市水と混合されて供給されており、このとき貯湯タンク１０８から供給された湯の分だけ、貯湯タンク１０８には下方から市水が補充される。貯湯タンク１０８内の湯の熱量が不足している場合や、湯の温度が給湯温度に対して不十分な場合は、市水をバックアップボイラ１１４により加熱し、熱負荷１１５に供給する。熱負荷１１５は、キッチンやシャワーで使う通常の給湯に加え、風呂の湯張り、床暖房も含んでいる。
【００２８】
取出し温度計測手段１１３は、燃料電池ユニット１１から貯湯ユニット１２に供給される温水の温度、即ち、燃料電池ユニット１１の熱が得られる部分から取出される温水の温度（以下、「取出し温度」と呼ぶ。）を計測しており、その計測値はプラント制御装置１０５に送信されている。
【００２９】
プラント制御装置１０５は、取出し温度計測手段１１３の計測値が目標値に達するように、水供給手段１１０の出力を制御する。例えば、取出し温度計測手段１１３の計測値が目標値より高い場合には、水供給手段１１０の出力を上げて排熱回収水の流量を増加させ、逆に目標値より低い場合には水供給手段１１０の出力を下げて排熱回収水の流量を低下させる。
【００３０】
取出し温度の目標値は、一般には８０℃程度の固定値であるが、本発明の各実施形態では各種の状況に応じて当該目標値を変化させる（例えば、８０℃未満の値とする場合がある）。
【００３１】
取出し温度を下げると、燃料電池冷却水や排熱回収水の全体の温度が下がる。従って、一般には、放熱の低下、熱交換手段１１１の排ガス温度の低下により熱の回収効率（以下、「熱回収効率」と呼ぶ。）が上昇する。以下では、燃料電池発電システムにおけるこのような特性を、「熱回収特性」と呼ぶ。
【００３２】
なお、プラント制御装置１０５は、一般には燃料電池ユニット１１に設けられるが、プラント制御装置１０５の全ての機能もしくは一部の機能を、燃料電池ユニット１１以外の場所に設けることも可能である。また、戻り水温度計測手段１０９も、燃料電池ユニット１１内に設ける代わりに、貯湯ユニット１２内や、燃料電池ユニット１１と貯湯ユニット１２の間に設けるようにしてもよい。
【００３３】
（第１の実施形態）
最初に、図２〜図４を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００３４】
図２は、本発明の第１の実施形態に係るコジェネレーションシステムの概略構成を示す図である。また、図３は、同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すグラフである。図４は、同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すフローチャートである。
【００３５】
なお、図２においては、図１と共通する要素の図示を部分的に省略している。また、図１と共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００３６】
図２に示されるように、家庭内には、給湯利用に関する設定や貯湯状況を表示するリモコン（遠隔制御装置）２０１が設置されている。このリモコン２０１には、給湯温度や風呂の湯張り温度が設定されている。リモコン２０１に設定されている情報、あるいはユーザが入力操作により設定した情報は、適宜、プラント制御装置１０５に送信される。プラント制御装置１０５は、上記の給湯温度や湯張り温度（以下、「給湯設定温度等Ｓ２」と呼ぶ。）を読み込む。このような機能や動作は、後述する各実施形態においても適用される。
【００３７】
本実施形態に係るプラント制御装置１０５は、戻り水温度計測手段１０９で計測された値（以下、「戻り水温度」と呼ぶ。）に応じて、取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行う。例えば図３に示されるように、プラント制御装置１０５は、戻り水温度が基準値Ｓ１未満の場合には、取出し温度の目標値を、給湯設定温度等Ｓ２に一定の温度マージンＳ３を加えた温度であるＳ２＋Ｓ３に設定して、水供給手段１１０を制御する。一方、戻り水温度が基準値Ｓ１以上の場合には、取出し温度の目標値を、通常の値Ｓ４に設定して、水供給手段１１０を制御する。
【００３８】
図３の例では、始めは戻り水温度がＳ１未満であるが、貯湯タンク１０８に湯が貯まってきて、戻り水温度が上昇し、Ｓ１以上となったタイミングＴ１で、取出し温度の目標値をＳ４に変えている。例えば、Ｓ１が３０℃で給湯設定温度等Ｓ２が４０℃の場合、戻り水温度が３０℃未満のときの取出し温度の目標値は給湯設定温度等Ｓ２の４０℃に１０℃のマージンを加えた５０℃とし、戻り水温度が３０℃以上のときの取出し温度の目標値は８０℃として水供給手段１１０を制御する。なお、Ｓ２＋Ｓ３がＳ４を超える場合は、戻り水温度がＳ１未満でも取出し温度の目標値をＳ４として制御する。
【００３９】
図３の例によれば、タイミングＴ１までは、給湯に最低限必要な温度で温水を取出しており、熱回収特性から、Ｓ４で温水を取出す場合に比べ高効率な運転を行っているといえる。熱負荷１１５が熱を繰返し消費する場合は、戻り水温度がＳ１以上となるタイミングＴ１は遅くなり、その間は取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３として、貯湯した湯を家庭に供給していることとなる。タイミングＴ１以降は、取出し温度の目標値をＳ４として貯湯するため、貯湯タンク１０８に蓄熱できる量は、取出し温度の目標値を固定する従来の燃料電池発電システムに比べて低下はしていない。
【００４０】
次に、図４を参照して、本実施形態における取出し温度の目標値を制御する動作の一例について説明する。ここでは、図３のグラフの例を参考にしつつ説明する。
【００４１】
プラント制御装置１０５は、戻り水温度計測手段１０９で計測される戻り水温度を監視し、Ｓ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ１１）。戻り水温度がＳ１未満である場合、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ１２）。一方、戻り水温度がＳ１以上である場合、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ４として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ１３）。
【００４２】
この第１の実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４３】
・タイミングＴ１までは、熱負荷はＳ２＋Ｓ３の温度で取出した温水のみを利用できるため、高効率である。
【００４４】
・タイミングＴ１までは、Ｓ２に対応して取出し温度の目標値を決めているため、単純に取出し温度の目標値を下げる場合に比べ、排熱を給湯に有効に利用しやすい。
【００４５】
・タイミングＴ１から取出し温度の目標値をＳ４として貯湯するため、通常と同じだけの貯湯可能量を維持でき、大きな熱負荷にも充分な湯の供給ができる。この場合、通常と同じだけの湯量を熱負荷に供給するが、その一部の熱量はタイミングＴ１まで高効率で蓄熱したものであるから、省エネの観点から有意である。
【００４６】
（第１の実施形態の応用例）
次に、図５〜図８を参照して、第１の実施形態の応用例について説明する。
【００４７】
図５は、貯湯ユニット１２に設置される貯湯タンク１０８周辺の構造を示す図である。
【００４８】
燃料電池ユニット１１から供給される温水の配管や、家庭の熱負荷に湯を供給する配管は、貯湯タンク１０８の上側に設置されている。また、燃料電池ユニット１１に供給する排熱回収水の配管や、市水が供給される配管は、貯湯タンク１０８の下側に設置されている。貯湯タンク１０８から熱負荷へ湯を供給すると同時に、市水が貯湯タンク１０８に補充されることにより、貯湯タンク１０８の下層温度が低下し、一時的に戻り水温度が低下する。
【００４９】
熱負荷が小さく補充される市水の量も少ない場合、図６に示されるように、Ｓ１以上となった戻り水温度はすぐにＳ１未満に低下する。このときの取出し温度の目標値は、何の措置もとられていない場合、例えば図６中の符号Ｒで示される破線部のように、Ｓ４からＳ２＋Ｓ３に切り替わった後、すぐにＳ２＋Ｓ３からＳ４に切り替わる。しかし、燃料電池発電システムの取出し温度を上げるには一定の時間が必要であり、取出し温度の目標値を上記のように短時間だけＳ２＋Ｓ３に下げることは、貯湯タンク１０８の貯湯量を維持する観点から望ましくない。そこで、戻り水温度がＳ１未満となってから、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に切り替えるまでに時間的猶予を与えるようにする。例えば、戻り水温度がＳ１未満となったとき、取出し温度の目標値をすぐに切り替えず、所定時間の経過を待ち、所定時間の経過後に戻り水温度がＳ１以上となっていれば取出し温度の目標値をＳ４のままとし、一方、所定時間の経過後に戻り水温度がＳ１未満であれば取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に切り替えるようにする。
【００５０】
また、基準値Ｓ１の代わりに、図７に示されるように２つの基準値Ｓ５，Ｓ６を設けることにより、取出し温度の目標値の制御にヒステリシスを持たせるようにしてもよい。この場合、基準値Ｓ５は、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３からＳ４に切り替えるための戻り水温度の基準値であり、基準値Ｓ６は、Ｓ４からＳ２＋Ｓ３に切り替えるための戻り水温度の基準値である。
【００５１】
次に、図８を参照して、本応答例における取出し温度の目標値を制御する動作の一例について説明する。ここでは、図６のグラフの例を参考にしつつ説明する。
【００５２】
プラント制御装置１０５は、戻り水温度計測手段１０９で計測される戻り水温度を監視し、Ｓ１未満からＳ１以上に変化したか否かを判定する（ステップＳ２１）。当該変化が無ければ、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ２２）。一方、当該変化があれば、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ４として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ２３）。
【００５３】
次に、プラント制御装置１０５は、戻り水温度計測手段１０９で計測される戻り水温度を監視し、Ｓ１以上からＳ１未満に変化したか否かを判定する（ステップＳ２４）。当該変化が無ければ、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ４として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ２２）。一方、当該変化があれば、プラント制御装置１０５は、所定時間、取出し温度の目標値をＳ４として水供給手段１１０を制御し続け（ステップＳ２６）、所定時間が経過した後に、戻り水温度がＳ１以上からＳ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ２７）。戻り水温度がＳ１以上であれば、引き続き、取出し温度の目標値をＳ４として水供給手段１１０を制御し、（ステップＳ２８）、一方、戻り水温度がＳ１未満であれば、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ２９）。
【００５４】
この第１の実施形態の応用例によれば、戻り水温度が一時的に低下するような場合に、取出し温度の低下を抑え、貯湯タンクの貯湯量の維持を図ることができる。
【００５５】
（第２の実施形態）
次に、図９〜図１１を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００５６】
図９は、本発明の第２の実施形態に係るコジェネレーションシステムの概略構成を示す図である。また、図１０は、同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すグラフである。図１１は、同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すフローチャートである。
【００５７】
なお、図９においては、図１と共通する要素の図示を部分的に省略している。また、図１，図２等と共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５８】
図２に示されるように、貯湯ユニット１２内には、貯湯タンク１０８に貯湯量（又は、蓄熱量）を計測する貯湯量計測手段（又は、蓄熱量計測手段）１１７が設けられている。この貯湯量計測手段１１７は、例えば貯湯タンク１０８に設けられた複数の温度計の値や市水温度の値などを用いて貯湯量（又は、蓄熱量）を計測しており、その計測値はプラント制御装置１０５に送信されている。
【００５９】
前述の第１の実施形態では、プラント制御装置１０５は、戻り水温度計測手段１０９で計測される戻り水温度に応じて、取出し温度の目標値を変化させていたが、この第２の実施形態では、貯湯量計測手段１１７で計測される貯湯タンク１０８内の貯湯量（又は、蓄熱量）に応じて、取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行う。例えば図１０に示されるように、プラント制御装置１０５は、貯湯量が基準値Ｕ１未満の場合には、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に設定して水供給手段１１０を制御する。一方、貯湯量が基準値Ｕ１以上の場合には、取出し温度の目標値を通常の値Ｓ４に設定して水供給手段１１０を制御する。図１０の例では、始めは貯湯量がＵ１未満であるが、貯湯量が増加してきて、Ｕ１以上となったタイミングＴ２で、取出し温度の目標値をＳ４に変えている。
【００６０】
次に、図１１を参照して、本実施形態における取出し温度の目標値を制御する動作の一例について説明する。ここでは、図１０のグラフの例を参考にしつつ説明する。
【００６１】
プラント制御装置１０５は、貯湯量計測手段１１７で計測される貯湯量を監視し、Ｕ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ３１）。貯湯量がＵ１未満である場合、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ３２）。一方、貯湯量がＵ１以上である場合、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ４として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ３３）。
【００６２】
この第２の実施形態によれば、貯湯タンク内の貯湯量（又は、蓄熱量）に応じて、取出し温度の目標値を変化させることにより、前述の第１の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。
【００６３】
（第２の実施形態の応用例）
次に、図１２および図１３を参照して、第２の実施形態の応用例について説明する。
【００６４】
前述の第２の実施形態では、貯湯量計測手段１１７で計測される貯湯タンク１０８内の貯湯量（又は、蓄熱量）に応じて、取出し温度の目標値を変化させていたが、この第２の実施形態の応用例では、貯湯量計測手段１１７で計測される貯湯タンク１０８内の貯湯量（又は、蓄熱量）の所定時間後の予測値に応じて、取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行う。
【００６５】
例えば図１２に示されるように、プラント制御装置１０５は、貯湯量の所定時間後の予測値Ｖが基準値Ｖ１以上の場合には、取出し温度の目標値を通常の値Ｓ４に設定して水供給手段１１０を制御する。一方、貯湯量の所定時間後の予測値Ｖが基準値Ｖ１未満の場合には、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に設定して水供給手段１１０を制御する。貯湯量の所定時間後の予測値Ｖは、例えば、貯湯量計測手段１１７で計測される貯湯タンク１０８内の「貯湯量」から「３時間先までの熱負荷予測の和」を引いた値とする。
【００６６】
図１２の例では、貯湯量と直近３時間の熱負荷予測の和との差が充分であるタイミングＴ３までは、通常の取出し温度の目標値Ｓ４で運転しているが、不十分となるタイミングＴ４以降は取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に切り替え、熱回収効率を上げている。すなわち、近未来の熱負荷に対して貯湯量が充分であるときは取出し温度の目標値を通常の値Ｓ４に保つが、貯湯量が不十分なときは取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に下げて、熱回収効率を上げている。これにより、３時間後の熱負荷に対して通常よりも多く湯を供給することができる。このような制御方法は、例えば、１８時に大きな熱負荷があるにも関わらず、１５時の時点で貯湯量が少ない場合などに有効である。
【００６７】
次に、図１３を参照して、本応用例における取出し温度の目標値を制御する動作の一例について説明する。ここでは、図１２のグラフの例を参考にしつつ説明する。
【００６８】
プラント制御装置１０５は、貯湯量計測手段１１７で計測される貯湯タンク１０８内の「貯湯量」から「３時間先までの熱負荷予測の和」を引いた値を、貯湯量の３時間後の予測値Ｖとして算出する（ステップＳ４１）。次いでプラント制御装置１０５は、予測値ＶがＶ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ４２）。予測値ＶがＶ１以上である場合、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ４として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ４３）。一方、予測値ＶがＶ１未満である場合、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ４４）。
【００６９】
この第２の実施形態の応用例によれば、近未来の熱負荷に対して、より多くの湯を供給することができるという効果が得られる。
【００７０】
（第３の実施形態）
次に、図１４および図１５を参照して、本発明の第３の実施形態について説明する。
【００７１】
図１４は、本発明の第３の実施形態に係るコジェネレーションシステムの概略構成を示す図である。また、図１５は、同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すグラフである。図１６は、同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すフローチャートである。
【００７２】
なお、図１４においては、図１と共通する要素の図示を部分的に省略している。また、図１，図２等と共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００７３】
図１４に示されるように、貯湯ユニット１２内には、風呂の湯張りを検出する湯張り検出手段１１８が設けられている。湯張りが検出されたときには、湯張りの検出を示す信号がプラント制御装置１０５に送信される。なお、湯張り検出手段１１８は、貯湯ユニット１２以外の場所に設けてもよい。例えば、湯張り検出手段１１８を、前述のリモコン（遠隔制御装置）２０１の機能の一部として実現するようにしてもよい。この場合、リモコン２０１に対し、ユーザが入力操作を行って湯張りの開始を指示したり、あるいは風呂の水抜き（入浴の終了）を指示したりすることができる。これにより、リモコン２０１からは、湯張りの検出を示す信号のほか、風呂の水抜き（入浴の終了）の検出を示す信号なども、その都度、プラント制御装置１０５に送信される。
【００７４】
この第３の実施形態に係るプラント制御装置１０５は、湯張り検出手段１１８で検出される風呂の湯張りの検出を示す信号（例えば、湯張りの開始を指示する信号）に応じて、取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードから、取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードへの切り替えを行う。
【００７５】
例えば、プラント制御装置１０５は、風呂の湯張りが検出される前までは、取出し温度の目標値をＳ４に設定して水供給手段１１０を制御する。そして、風呂の湯張りが検出された後は、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に設定して水供給手段１１０を制御する。その後、取出し温度の目標値は、例えば一定の時間が経過した後にＳ４に戻される。
【００７６】
風呂の湯張りには、貯湯タンク１０８から多量の湯が供給されるため、湯張り直後は貯湯タンク１０８の貯湯量は非常に少なくなるか、またはゼロとなることもあり得る。本実施形態では、湯張りの検出を受けたタイミングで取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に下げることにより、熱回収効率を上げ、多くの湯を貯湯する。例えば、入浴時には貯湯タンク１０８の貯湯量が少ない一方で、シャワーに湯を使うため、従来であれば湯切れが発生しやすいが、本実施形態では、湯張りの検出後に多くの湯を貯湯するため、通常より多くの湯を供給することができる。
【００７７】
なお、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３として制御する時間は、一定時間とする代わりに、湯張り以降に熱負荷で消費される熱の量（予測値）に応じて決定してもよい。風呂の水抜き（入浴の終了）を示す信号に応じて、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３とする制御を終了する時点を決定するようにしてもよい。
【００７８】
次に、図１５を参照して、本実施形態における取出し温度の目標値を制御する動作の一例について説明する。
【００７９】
プラント制御装置１０５は、湯張り検出手段１１８から送られる信号を監視し、風呂の湯張りが検出されたか否かを判定する（ステップＳ５１）。風呂の湯張りが検出されていなければ、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ４として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ５２）。一方、風呂の湯張りが検出された場合、プラント制御装置１０５は、所定時間、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ５３）。なお、所定時間が経過した後は、取出し温度の目標値はＳ４に戻される。
【００８０】
この第３の実施形態によれば、湯張りの検出後に多くの湯を貯湯するため、入浴時の湯切れなどを防ぐことができる。
【００８１】
（第４の実施形態）
次に、図１６〜図１８を参照して、本発明の第４の実施形態について説明する。
【００８２】
なお、本発明の第４の実施形態に係るコジェネレーションシステムの概略構成は、図２等に示される構成と同様となる。
【００８３】
図１６は、本発明の第４の実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すグラフである。図１７は、同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すフローチャートである。図１８は、発電出力と熱回収効率との関係を示すフラグである。
【００８４】
この第４の実施形態に係るプラント制御装置１０５は、当該燃料電池ユニット１１（もしくは燃料電池本体１０３）の発電出力の値を自ら算出する機能を備えており、当該発電出力の値に応じて、取出し温度の目標値を変化させる。その場合、取出し温度の目標値は、高出力のときに総じて高く、低出力のときに総じて低く設定する。例えば図１６に示されるように、プラント制御装置１０５は、例えば所定の演算式Ｂ＝ｆ（Ａ）に従い、発電出力の値「Ａ」が小さくなる場合に、取出し温度の目標値「Ｂ」を下げ、発電出力の値「Ａ」が大きくなる場合に、取出し温度の目標値「Ｂ」を上げる。
【００８５】
なお、演算式Ｂ＝ｆ（Ａ）を用いる代わりに、前述の第１，第２の実施形態の場合のように取出し温度の目標値を切り替えるため基準値を、発電出力に対して設定しておき、発電出力の値が基準値未満の場合には、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に設定して水供給手段１１０を制御し、発電出力の値が基準値以上の場合には、取出し温度の目標値を通常の値Ｓ４に設定して水供給手段１１０を制御するようにしてもよい。例えば５００Ｗ以上の発電時には、取出し温度の目標値を８０℃に設定し、５００Ｗ未満の発電時には、取出し温度の目標値を５０℃に設定するようにしてもよい。
【００８６】
また、演算式Ｂ＝ｆ（Ａ）を採用しつつ、当該演算式から算出されるＢの値と、Ｓ２＋Ｓ３のうち、大きい方の高い方の値を、取出し温度の目標値とするようにしてもよい。これにより、熱負荷に対して有効に湯を供給することができる。
【００８７】
また、熱回収効率は燃料電池本体１０３の発熱量の大小、つまり電流値の大小に影響を受けるため、「発電出力の値」の代わりに、「電流値」など、燃料電池本体１０３の発熱量と相関のある物理量に応じて、取出し温度の目標値を変えるようにしてもよい。例えば「排熱回収水の流量」や、当該流量を直接計測していない場合には当該流量を推定する「水供給手段１１０の出力値」なども、利用することが可能である。
【００８８】
次に、図１７を参照して、本実施形態における取出し温度の目標値を制御する動作の一例について説明する。ここでは、図１４のグラフの例を参考にしつつ説明する。
【００８９】
プラント制御装置１０５は、発電出力の値「Ａ」を取得する（ステップＳ６１）。次に、プラント制御装置１０５は、発電出力の値「Ａ」に基づき、Ｂ＝ｆ（Ａ）の演算を行う（ステップＳ６２）。そして、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値を、演算により求められた「Ｂ」として、水供給手段１１０を制御する（ステップＳ６３）。
【００９０】
ここで、図１８に、発電出力と熱回収効率との関係を示す。
【００９１】
同図からわかるように、もし、発電出力にかかわらず取出し温度の目標値を一定とした場合、一般に熱回収効率は、低出力のときほど大きく低下する。これは、（１）燃料電池本体１０３の発熱量が低下する、（２）熱交換手段１１１や熱交換手段１１２で回収できる量が低下する、（３）排熱回収水の流量が低下する、（４）熱交換手段１１１の熱交換特性が低下し、排ガス温度が上昇する、という理由や、（５）燃料電池本体１０３の温度は出力によらずほぼ一定である、（６）燃料電池本体１０３放熱量が出力によらずほぼ一定で、固定損としてみなせる、（７）低出力では上記固定損の影響が総じて大きく、熱回収効率が低くなる、という理由による。これに対し、本実施形態のように、熱回収効率が低い低負荷ほど取出し温度の目標値を下げるようにすると、取出し温度を一定とした場合に比べ、熱回収効率を向上させることができる。通常、発電出力が低出力であるほど、熱回収効率を向上させる効果が大きくはなるが、発電出力が低出力でない場合であっても、ある出力帯で熱回収効率が低い燃料電池発電システムの場合は、当該出力帯で取出し温度の目標値を下げるようにしてもよい。
【００９２】
この第４の実施形態によれば、例えば家庭での電力負荷が小さく、低出力運転が続くような場合であっても、従来よりも高効率な運転を実現することができる。
【００９３】
（第５の実施形態）
次に、図１９〜図２１を参照して、本発明の第５の実施形態について説明する。
【００９４】
図１９は、本発明の第５の実施形態に係るコジェネレーションシステムの概略構成を示す図である。また、図２０は、同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すグラフである。図２１は、同実施形態における取出し温度の目標値の制御動作の一例を示すフローチャートである。
【００９５】
なお、図１９においては、図１と共通する要素の図示を部分的に省略している。また、図１，図２等と共通する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００９６】
図１９に示されるように、燃料電池ユニット１１内には、外気温度を計測する外気温度計測手段１１９が設けられている。外気温度計測手段１１９は、燃料電池ユニット１１の外気温度を計測しており、その計測値はプラント制御装置１０５に送信されている。なお、この外気温度計測手段１１９は、燃料電池ユニット１１以外の場所に設けてもよい。
【００９７】
この第５の実施形態に係るプラント制御装置１０５は、外気温度に応じて、取出し温度の目標値を第１の値とする第１の制御モードと、取出し温度の目標値を前記第１の値よりも低い第２の値とする第２の制御モードとの間の切り替えを行う。例えば図２０に示されるように、プラント制御装置１０５は、外気温度が基準値Ｗ１未満の場合には、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に設定して水供給手段１１０を制御する。一方、外気温度が基準値Ｗ１以上の場合には、取出し温度の目標値を通常の値Ｓ４に設定して水供給手段１１０を制御する。図２０の例では、始めは外気温度がＷ１未満であるが、外気温度が上がってきて、Ｗ１以上となったタイミングＴ４で、取出し温度の目標値をＳ４に変えている。
【００９８】
もし、取出し温度を固定値とすると、外気温度が低いときには一般的に放熱量が増加し、熱回収効率が低下するが、本実施形態では、外気温度が低いときには取出し温度を低くしているため、熱回収効率の低下を抑制することができる。
【００９９】
なお、取出し温度の目標値を切り替えた際の時定数は比較的大きいため、外気温度計測手段１１９の計測値の瞬時値ではなく、過去の計測値から近未来の外気温度を予測し、その予測値に応じて、取出し温度の目標値を変化させるようにしてもよい。例えば、プラント制御装置１０５は、外気温度の所定時間後の予測値が基準値Ｗ１未満の場合には、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に設定して水供給手段１１０を制御し、一方、外気温度の所定時間後の予測値が基準値Ｗ１以上の場合には、取出し温度の目標値を通常の値Ｓ４に設定して水供給手段１１０を制御する。
【０１００】
次に、図２１を参照して、本実施形態における取出し温度の目標値を制御する動作の一例について説明する。ここでは、図２０のグラフの例を参考にしつつ説明する。
【０１０１】
プラント制御装置１０５は、外気温度計測手段１１９で計測される外気温度を監視し、Ｗ１未満であるか否かを判定する（ステップＳ７１）。外気温度がＷ１未満である場合、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ７２）。一方、外気温度がＷ１以上である場合、プラント制御装置１０５は、取出し温度の目標値をＳ４として水供給手段１１０を制御する（ステップＳ７３）。
【０１０２】
この第５の実施形態によれば、外気温度が低いときには取出し温度を低くしているため、熱回収効率の低下を抑制することができる。
【０１０３】
（各実施形態に共通する応用例）
・応用例１
各実施形態では、リモコン２０１から給湯設定温度等Ｓ２を読み込み、取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３に低下させることを特徴としていた。しかし、その時点でリモコン２０１に給湯設定温度等Ｓ２が設定されていても、実際には１日の中でこのＳ２を様々に変化させる家庭もある。そこでリモコン２０１で設定されている給湯設定温度等Ｓ２に替えて、過去の給湯設定温度等Ｓ２の変化の中から得られる最大値Ｓ２’を適用するようにしてもよい。
【０１０４】
また、各実施形態において取出し温度の目標値を決定するに際し、更に、リモコン２０１に設定された、給湯に使用される湯の温度、風呂の湯張りに使用される湯の温度、及び、床暖房に使用される湯の温度、のうちの少なくとも１つに応じて、取出し温度の目標値を変えるようにしてもよい。また、過去に給湯に使用された湯の温度、過去に風呂の湯張りに使用された湯の温度、及び、過去に床暖房に使用された湯の温度、のうちの少なくとも１つに応じて、取出し温度の目標値を変えるようにしてもよい。
【０１０５】
・応用例２
取出し温度の目標値をＳ２＋Ｓ３もしくはＳ２’＋Ｓ３に下げた場合、貯湯タンク１０８での放熱や、同じく貯湯タンク１０８内での熱拡散により、給湯に必要なＳ２の湯を供給できない場合が考えられる。この場合、熱負荷１１５にはバックアップボイラ１１４から湯が供給される。貯湯量が充分であるにも関わらずバックアップボイラ１１４が作動する場合は、温度マージンＳ３を増加させることにより、取出し温度の目標値を上げることが望ましい。また、バックアップボイラ１１４の作動状態ではなく、貯湯タンク１０８に入る温水の温度（蓄熱温度）や貯湯タンク１０８に設置されている温度計の指示値に応じて、Ｓ３を増加させるようにしてもよい。
【０１０６】
上で述べた各実施形態で例示した具体例は、本発明を何ら限定するものではない。例えば、各実施形態では、コジェネレーションシステムの一例として、燃料電池発電システムを取り上げたが、燃料電池発電システム以外のシステムに適用することも可能である。また、例えば、第１の実施形態では戻り水温度が「Ｓ１未満かＳ１以上か」に応じて取出し温度の目標値の切り替えを行う場合を例示したが、勿論、「Ｓ１以下かＳ１より大きいか」に応じて取出し温度の目標値の切り替えを行うようにしてもよい。
【０１０７】
また、例えば、第１の実施形態では取出し温度の目標値を切り替える際に、時間的猶予や基準となる戻り水温度のヒステリシス制御を適用してもよい旨を説明したが、第１の実施形態の場合に限らず、第２〜第５の実施形態においても、取出し温度の目標値を切り替える際に、時間的猶予やヒステリシス制御を適用してもよい。
【０１０８】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１０９】
１１…燃料電池ユニット、１２…貯湯ユニット、１０１…燃料供給手段、１０２…改質手段、１０３…燃料電池本体、１０４…インバータ、１０５…プラント制御装置、１０６…電力負荷、１０７…空気供給手段、１０８…貯湯タンク（蓄熱部）、１０９…戻り水温度計測手段、１１０…水供給手段、１１１…熱交換手段、１１２…熱交換手段、１１３…取出し温度計測手段、１１４…バックアップボイラ、１１５…熱負荷、１１６…冷却水供給手段、１１７…貯湯量計測手段（蓄熱量計測手段）、１１８…湯張り検出手段、１１９…外気温度計測手段、２０１…リモコン。
【図１】
2011247507.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2011247507.tif 000011
【図１０】
2011247507.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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