(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統と連系可能である発電装置と、
前記発電装置と前記電力系統との間の電気的な接続の有無を切り替える開閉装置と、
前記電力系統の停電を検出する停電検出装置と、
熱を発生させる熱源機、及び、前記熱源機で発生した熱を熱用途に対して供給するために用いる電動機器を有し、前記電力系統及び前記発電装置の少なくとも一方から供給される電力を消費して前記熱源機及び前記電動機器が動作される熱供給関連装置と、
前記開閉装置の動作を制御する第１制御装置と、
前記発電装置の動作を制御する第２制御装置と、
前記熱供給関連装置の動作を制御する第３制御装置と、を備え、
前記第１制御装置は、前記電力系統が停電していることを前記停電検出装置が検出すると、前記発電装置と前記電力系統との間の電気的な接続を無くすように前記開閉装置を動作させ、
前記第２制御装置及び前記第３制御装置は、前記電力系統が停電していることを前記停電検出装置が検出すると、熱用途に対して供給する熱の発生及び供給のために前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力が前記発電装置の発電電力以下となる状態に前記発電装置及び前記熱供給関連装置の動作を制御する停電時運転制御を協働して行い、
前記停電時運転制御において、前記第３制御装置は、前記熱供給関連装置の動作を制御して、需要が発生している熱用途のうちの何れかの熱用途へ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限することにより前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記発電装置の発電電力以下とする処理を行うことができ、前記処理により前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記発電装置の発電電力以下とする場合に、需要が発生している熱用途のうちの優先順位の低い熱用途から順に当該熱用途へ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限するように前記熱供給関連装置の動作を制御する熱電供給システム。
【請求項２】
前記停電時運転制御において、前記第２制御装置は、前記発電装置を一定の発電電力で運転させ、前記第３制御装置は、前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記一定の発電電力以下とするように前記熱供給関連装置の動作を制御する需要制御を行う請求項１に記載の熱電供給システム。
【請求項３】
前記停電時運転制御において、前記第２制御装置は、前記熱供給関連装置で消費する電力を前記発電装置の発電電力で賄えるように前記発電装置を最低発電電力と最高発電電力との間の運転状態で運転させ、前記第３制御装置は、前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記発電装置の最高発電電力以下とするように前記熱供給関連装置の動作を制御する需要供給制御を行う請求項１に記載の熱電供給システム。
【請求項４】
前記停電時運転制御において、
前記第２制御装置は、前記発電装置を一定の発電電力で運転させ、前記第３制御装置は、前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記一定の発電電力以下とするように前記熱供給関連装置の動作を制御する需要制御を行い、
前記需要制御に引き続いて、前記第２制御装置は、前記熱供給関連装置で消費する電力を前記発電装置の発電電力で賄えるように前記発電装置を最低発電電力と最高発電電力との間の運転状態で運転させ、前記第３制御装置は、前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記発電装置の最高発電電力以下とするように前記熱供給関連装置の動作を制御する需要供給制御を行う請求項１に記載の熱電供給システム。
【請求項５】
前記需要制御において、前記第２制御装置は、前記発電装置を前記電力系統の停電を検出したときの一定の停電時発電電力で運転させる請求項２又は４に記載の熱電供給システム。
【請求項６】
前記熱用途は、暖房用途、給湯用途及び風呂追焚用途のうちの少なくとも二種類以上を含んで構成され、前記熱用途の種類別に前記優先順位が設定される請求項１〜５の何れか一項に記載の熱電供給システム。
【請求項７】
前記熱供給関連装置は、前記電力系統及び前記発電装置の少なくとも一方から供給される電力を消費して発生する熱を凍結予防用途に用いるための電熱ヒータ装置を有し、
前記熱用途は、凍結予防用途、暖房用途、給湯用途及び風呂追焚用途のうちの少なくとも二種類以上を含んで構成され、前記熱用途の種類別に前記優先順位が設定される請求項１〜５の何れか一項に記載の熱電供給システム。
【請求項８】
前記発電装置の発電電力を消費可能な余剰電力消費装置と、
前記余剰電力消費装置の動作を制御する第４制御装置と、を備え、
前記停電時運転制御において、前記第４制御装置は、前記第２制御装置及び前記第３制御装置と協働して、前記熱供給関連装置の合計消費電力と前記余剰電力消費装置の消費電力との和が前記発電装置の発電電力となるように前記余剰電力消費装置の動作を制御する請求項１〜７の何れか一項に記載の熱電供給システム。
【請求項９】
前記電力系統の停電中に前記発電装置の発電電力を消費する電気機器を接続可能な電気コンセントを有する請求項１〜８の何れか一項に記載の熱電供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統と連系可能である発電装置と、熱を発生させる熱源機、及び、その熱源機で発生した熱を熱用途に対して供給するために用いる電動機器を有し、電力系統及び発電装置の少なくとも一方から供給される電力を消費して熱源機及び電動機器が動作される熱供給関連装置とを備える熱電供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
暖房用途、給湯用途及び風呂追焚用途などの様々な熱用途に対して供給する熱を発生させるために熱源機が用いられる。熱源機は、ガスや灯油などの燃料を燃焼させて熱を発生させるタイプのもの、電気を用いて熱を発生させるタイプのものなどがある。尚、ガスや灯油などの燃料を燃焼させて熱を発生させるタイプの熱源機であっても、送風ファンなどの電力消費部を有しているため、熱を発生して外部に供給しようとすると必然的に電力の消費が行われる。つまり、何れのタイプの熱源機であっても、動作させる際に電力の消費が行われる。
更に、熱源機で発生した熱を暖房用途、給湯用途、風呂追焚用途などの熱用途に供給するために、即ち、熱媒や湯水を暖房機器、浴室、台所などに供給するために、ポンプなどの電動機器が必要である。
【０００３】
以上のように、熱源機及び電動機器を有する熱供給関連装置を用いて各種熱用途に対して熱を発生・供給するためには電力が必要である。尚、例えば暖房用途（暖房機器）に対して熱を供給する場合と給湯用途（浴室、台所）に対して熱を供給する場合とで電動機器の作動状態は異なるので、熱供給関連装置が消費する電力は異なるようになる。そのため、需要が発生している熱用途の数及び種類に応じて熱供給関連装置の合計消費電力は変化する。
【０００４】
ところで、災害の発生などに伴って電力系統で停電が発生したとしても、暖房用途、給湯用途及び風呂追焚用途などの様々な熱用途に対して熱源機などから熱を供給することができれば便利である。特許文献１には、発電装置を備え、電力系統の停電時であってもその発電装置から電力の供給を受けることができる給湯暖房ユニット（２０）が記載されている。この給湯暖房ユニット（２０）は、都市ガスなどを燃料とする給湯器等の補助熱源（３１）を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２３５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電力系統の停電時に発電装置の発電電力を使用して熱源機及び電動機器を有する熱供給関連装置を動作させるとしても、その熱供給関連装置の消費電力を発電装置の発電電力以下にして、電力の需給バランスを保つ必要がある。尚、需要が発生している熱用途の数及び種類に応じて熱供給関連装置の合計消費電力は変化するため、需要が発生している熱用途の数及び種類に応じて熱供給関連装置の合計消費電力が発電装置の発電電力以下であるか否かが異なってくる可能性がある。
【０００７】
上述した特許文献１では、電力系統の停電時に、どのような種類及び数の熱用途に需要が発生しているのか、即ち、電力系統の停電時に熱供給関連装置においてどの程度の合計消費電力が発生しているのかが考慮されていない。従って、特許文献１では、熱供給関連装置の合計消費電力が、需要の発生している熱用途の数及び種類に応じて変化して発電装置の発電電力より大きくなり、電力の需給バランスを保てなくなる可能性がある。その場合、熱源機の動作が不安定になったり、発電装置からの発電電力を停止する必要が生じたりするといった問題が生じる。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、電力系統の停電時において、電力の需給バランスを保ちつつ、熱用途に対して熱を供給できる熱電供給システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための本発明に係る熱電供給システムの特徴構成は、
電力系統と連系可能である発電装置と、
前記発電装置と前記電力系統との間の電気的な接続の有無を切り替える開閉装置と、
前記電力系統の停電を検出する停電検出装置と、
熱を発生させる熱源機、及び、前記熱源機で発生した熱を熱用途に対して供給するために用いる電動機器を有し、前記電力系統及び前記発電装置の少なくとも一方から供給される電力を消費して前記熱源機及び前記電動機器が動作される熱供給関連装置と、
前記開閉装置の動作を制御する第１制御装置と、
前記発電装置の動作を制御する第２制御装置と、
前記熱供給関連装置の動作を制御する第３制御装置と、を備え、
前記第１制御装置は、前記電力系統が停電していることを前記停電検出装置が検出すると、前記発電装置と前記電力系統との間の電気的な接続を無くすように前記開閉装置を動作させ、
前記第２制御装置及び前記第３制御装置は、前記電力系統が停電していることを前記停電検出装置が検出すると、熱用途に対して供給する熱の発生及び供給のために前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力が前記発電装置の発電電力以下となる状態に前記発電装置及び前記熱供給関連装置の動作を制御する停電時運転制御を協働して行い、
前記停電時運転制御において、前記第３制御装置は、前記熱供給関連装置の動作を制御して、需要が発生している熱用途のうちの何れかの熱用途へ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限することにより前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記発電装置の発電電力以下とする処理を行うことができ、前記処理により前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記発電装置の発電電力以下とする場合に、需要が発生している熱用途のうちの優先順位の低い熱用途から順に当該熱用途へ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限するように前記熱供給関連装置の動作を制御する点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、電力系統が停電しているときであっても、第２制御装置が発電装置を運転させることで、熱供給関連装置は発電装置の発電電力の供給を受けて動作することができる。つまり、電力系統が停電している間であっても、熱供給関連装置から熱用途へ熱を供給できる。
加えて、第３制御装置が、熱供給関連装置の動作を制御して、需要が発生している熱用途のうちの何れかの熱用途へ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限することにより熱供給関連装置が消費する合計消費電力を発電装置の発電電力以下とする処理を行うことができ、前記処理により前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記発電装置の発電電力以下とする場合に、需要が発生している熱用途のうちの優先順位の低い熱用途から順に当該熱用途へ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限するように熱供給関連装置の動作を制御する。つまり、需要が発生している熱用途に対して供給する熱の発生及び供給のために熱供給関連装置が消費する合計消費電力を把握した上で、発電装置の発電電力との対比が行われ、必要な場合には、需要が発生している熱用途のうちの優先順位の低い熱用途から順に当該熱用途へ向けた熱の発生及び供給が一部又は全部制限される（即ち、熱供給関連装置の消費電力が削減される）。その結果、熱用途に対して供給する熱の発生及び供給のために熱供給関連装置が消費する合計消費電力が発電装置の発電電力より大きくなることを回避して、電力の需給バランスを保つことができる。
従って、電力系統の停電時において、電力の需給バランスを保ちつつ、熱用途に対して熱を供給できる熱電供給システムを提供できる。
【００１１】
本発明に係る熱電供給システムの別の特徴構成は、前記停電時運転制御において、前記第２制御装置は、前記発電装置を一定の発電電力で運転させ、前記第３制御装置は、前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記一定の発電電力以下とするように前記熱供給関連装置の動作を制御する需要制御を行う点にある。
【００１２】
電力系統で停電が発生すると、それまで電力系統から供給されていた電力分が突然発電装置に対して要求され、発電装置の発電電力によって供給するべき熱供給関連装置の合計消費電力が急激に増大することとなる。そのとき、発電装置の発電電力を急激に増大させることができず、結果として、電力の需給バランスを保てないことも起こり得る。
ところが本特徴構成によれば、発電装置を一定の発電電力で運転させるという前提の下で、その一定の発電電力に見合った消費電力が発生するように熱供給関連装置の運転が制御される。つまり、発電装置の発電電力を変化させることは要求されず、熱供給関連装置の合計消費電力を調節するによって電力の需給バランスが保たれる。その結果、発電装置の発電電力が熱供給関連装置の合計消費電力の変化に追従できないといった問題が発生しないようにできる。
【００１３】
本発明に係る熱電供給システムの更に別の特徴構成は、前記停電時運転制御において、前記第２制御装置は、前記熱供給関連装置で消費する電力を前記発電装置の発電電力で賄えるように前記発電装置を最低発電電力と最高発電電力との間の運転状態で運転させ、前記第３制御装置は、前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記発電装置の最高発電電力以下とするように前記熱供給関連装置の動作を制御する需要供給制御を行う点にある。
【００１４】
上記特徴構成によれば、熱用途に対する需要の変化に応じて、熱供給関連装置から熱の発生及び供給を行う対象とする熱用途の数及び種類を変更することで熱供給関連装置の合計消費電力が変化するとしても、その合計消費電力は発電装置の最高発電電力以下に制御される。その結果、電力の需給バランスを保つことができる。
【００１５】
本発明に係る熱電供給システムの更に別の特徴構成は、前記停電時運転制御において、前記第２制御装置は、前記発電装置を一定の発電電力で運転させ、前記第３制御装置は、前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記一定の発電電力以下とするように前記熱供給関連装置の動作を制御する需要制御を行い、前記需要制御に引き続いて、前記第２制御装置は、前記熱供給関連装置で消費する電力を前記発電装置の発電電力で賄えるように前記発電装置を最低発電電力と最高発電電力との間の運転状態で運転させ、前記第３制御装置は、前記熱供給関連装置が消費する合計消費電力を前記発電装置の最高発電電力以下とするように前記熱供給関連装置の動作を制御する需要供給制御を行う点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、第２制御装置及び第３制御装置は、電力系統が停電していることを停電検出装置が検出すると、上記需要制御を行い、その需要制御に引き続いて上記需要供給制御を行う。
つまり、電力系統で停電が発生すると、発電装置を一定の発電電力で運転させつつ、熱供給関連装置が消費する合計消費電力をその発電装置の上記一定の発電電力以下とする需要制御が行われる。このように、電力系統で停電が発生するのに伴って、それまで電力系統から供給されていた電力分が突然発電装置に対して要求され、発電装置の発電電力によって供給するべき熱供給関連装置の合計消費電力が急激に増大するとしても、発電装置の発電電力を実際に変化させることは要求されず、熱供給関連装置の合計消費電力を調節するによって電力の需給バランスが保たれる。その結果、発電装置の発電電力が熱供給関連装置の合計消費電力の変化に追従できないといった問題が発生しないようにできる。
更に、上記需要制御によって一旦電力の需給バランスが保たれた後で、熱用途に対する需要の変化に応じて、熱供給関連装置から熱の発生及び供給を行う対象とする熱用途の数及び種類を変更することで熱供給関連装置の合計消費電力が変化するとしても、その合計消費電力は発電装置の最高発電電力以下に制御される。その結果、電力の需給バランスを保つことができる。
【００１７】
本発明に係る熱電供給システムの更に別の特徴構成は、前記需要制御において、前記第２制御装置は、前記発電装置を前記電力系統の停電を検出したときの一定の停電時発電電力で運転させる点にある。
【００１８】
上記特徴構成によれば、上記需要制御において、発電装置の発電電力を、電力系統に停電が発生した時点での停電時発電電力で一定に維持したまま、電力の需給バランスが保たれる。つまり、電力系統に停電が発生した直後に発電装置の発電電力を変化させることは要求されず、熱供給関連装置の合計消費電力を調節することで電力の需給バランスが保たれる。
【００１９】
本発明に係る熱電供給システムの更に別の特徴構成は、前記熱用途は、暖房用途、給湯用途及び風呂追焚用途のうちの少なくとも二種類以上を含んで構成され、前記熱用途の種類別に前記優先順位が設定される点にある。
【００２０】
上記特徴構成によれば、電力系統の停電時であっても、熱供給関連装置を動作させて暖房用途、給湯用途及び風呂追焚用途のうちの少なくとも二種類以上の熱用途に対して上記優先順位に応じて熱を供給可能な熱電供給システムを構築できる。
【００２１】
本発明に係る熱電供給システムの更に別の特徴構成は、前記熱供給関連装置は、前記電力系統及び前記発電装置の少なくとも一方から供給される電力を消費して発生する熱を凍結予防用途に用いるための電熱ヒータ装置を有し、
前記熱用途は、凍結予防用途、暖房用途、給湯用途及び風呂追焚用途のうちの少なくとも二種類以上を含んで構成され、前記熱用途の種類別に前記優先順位が設定される点にある。
【００２２】
上記特徴構成によれば、電力系統の停電時であっても、熱供給関連装置を動作させて凍結予防用途、暖房用途、給湯用途及び風呂追焚用途のうちの少なくとも二種類以上の熱用途に対して上記優先順位に応じて熱を供給可能な熱電供給システムを構築できる。
【００２３】
本発明に係る熱電供給システムの更に別の特徴構成は、前記発電装置の発電電力を消費可能な余剰電力消費装置と、前記余剰電力消費装置の動作を制御する第４制御装置と、を備え、前記停電時運転制御において、前記第４制御装置は、前記第２制御装置及び前記第３制御装置と協働して、前記熱供給関連装置の合計消費電力と前記余剰電力消費装置の消費電力との和が前記発電装置の発電電力となるように前記余剰電力消費装置の動作を制御する点にある。
【００２４】
上記特徴構成によれば、電力系統の停電時に発電装置を単独運転させる場合に、余剰電力消費装置の消費電力を活用して、熱電供給システムの内部での電力の需給バランスを確実に保つことができる。
【００２５】
本発明に係る熱電供給システムの更に別の特徴構成は、前記電力系統の停電中に前記発電装置の発電電力を消費する電気機器を接続可能な電気コンセントを有する点にある。
【００２６】
上記特徴構成によれば、電力系統の停電中に単独運転している発電装置から、電気コンセントを介して電力供給を受けることができる。電気コンセントに対しては電気機器の取り付け及び取り外しが自在であるので、電力系統の停電中であっても、必要な電気機器を適宜稼動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】第１実施形態の熱電供給システムの電力供給系統の構成を主に示す図である。
【図２】熱電供給システムの熱供給系統の構成を主に示す図である。
【図３】熱電供給システムの停電時運転制御（需要制御）を説明するフローチャートである。
【図４】熱電供給システムの停電時運転制御（需要供給制御）を説明するフローチャートである。
【図５】第４実施形態の熱電供給システムの電力供給系統の構成を主に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態の熱電供給システムＳ１（Ｓ）の構成を説明する。
図１は、第１実施形態の熱電供給システムＳ１の電力供給系統の構成を主に示す図である。図２は、熱電供給システムＳ１の熱供給系統の構成を主に示す図である。熱電供給システムＳ１は、電力系統１と連系可能である発電装置としての熱電併給装置６と、熱電併給装置６と電力系統１との間の電気的な接続の有無を切り替える開閉装置４と、電力系統１の停電を検出する停電検出装置３と、熱供給関連装置７と、開閉装置４の動作を制御する第１制御装置Ｃ１と、熱電併給装置６の動作を制御する第２制御装置Ｃ２と、熱供給関連装置７の動作を制御する第３制御装置Ｃ３とを備える。本発明に係る熱電供給システムＳ１では、熱用途８として、暖房用途８ｂ、給湯用途８ｃ及び風呂追焚用途８ｄのうちの少なくとも二種類以上の熱用途を含むことを前提としており、更に凍結予防用途８ａを含んでいてもよい。図２には、熱電供給システムＳ１が、熱用途８として、暖房用途８ｂ、給湯用途８ｃ、風呂追焚用途８ｄ、及び、凍結予防用途８ａの４種類の熱用途８を含む例を示している。また、図１及び図２において、熱電供給システムＳ１が、熱電併給装置６の発電電力を消費可能な余剰電力消費装置としての余剰電力消費用ヒータ装置１０を含む例を示しているが、余剰電力が発生しないのであれば（例えば、熱電併給装置６の発電電力を熱供給関連装置７などで常に消費できるのであれば）この余剰電力消費用ヒータ装置１０を用いないこと（或いは、余剰電力消費用ヒータ装置１０を備えない熱電供給システム）も可能である。
【００２９】
本実施形態では、発電装置として、熱と電力とを併せて発生する熱電併給装置６を用いている。熱電併給装置６としては、例えば、燃料電池を備え、その燃料電池から出力される発電電力と燃料電池から排出される熱とが利用されるタイプの装置や、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備え、その発電機から出力される発電電力とエンジンから排出される熱とが利用されるタイプの装置などで構成できる。
【００３０】
本実施形態では、電力系統１から熱電供給システムＳ１に対して、２本の電圧線２ａ、２ｃと１本の中性線２ｂとで構成される三線式の電力線２によって電力が供給される例を示している。このような三線式の電力線２において例えば中性線２ｂと電圧線２ａ、２ｃとのそれぞれの間に１００Ｖの電位差が形成されている場合、電圧線２ａ及び電圧線２ｃに接続される装置には２００Ｖの電圧で電力が供給され、或いは、中性線２ｂ及び電圧線２ｃ（又は電圧線２ａ）に接続される装置には１００Ｖの電圧で電力が供給されることとなる。発電装置としての熱電併給装置６は、その発電電力を所望の電力に変換する電力変換装置５を介して電力系統１に連系されている。電力変換装置５は、例えば半導体スイッチング素子を用いて構成される。電力線２には、電力系統１の停電を検出する停電検出装置３が設けられている。停電検出装置３は公知の装置を利用でき、停電の有無に関する情報は制御装置（第１制御装置Ｃ１、第２制御装置Ｃ２、第３制御装置Ｃ３、第４制御装置Ｃ４）に伝達される。第１制御装置Ｃ１、第２制御装置Ｃ２、第３制御装置Ｃ３、第４制御装置Ｃ４には、電力系統１及び熱電併給装置６の少なくとも一方から電力が供給され、各制御が遂行される。
【００３１】
第１制御装置Ｃ１は、開閉装置４の動作を制御する。第１制御装置Ｃ１は、開閉装置４に内蔵されているか或いは開閉装置４と別体で設けられている。具体的には、第１制御装置Ｃ１は、電力系統１が停電していることを停電検出装置３が検出すると、熱電併給装置６と電力系統１との間の電気的な接続を無くすように開閉装置４を動作させ、電力系統１が停電していない正常時には、熱電併給装置６と電力系統１との間の電気的な接続が有るように開閉装置４を動作させる。その結果、停電検出装置３が電力系統１に停電が発生したことを検出すると、第１制御装置Ｃ１によって開閉装置４が動作されて、開閉装置４よりも下流側（即ち、開閉装置４よりも熱電併給装置６側）の電力線２が電力系統１から解列される。
【００３２】
第２制御装置Ｃ２は、最低発電電力と最高発電電力との間の運転状態で熱電併給装置６の動作を制御する。第２制御装置Ｃ２は、熱電併給装置６に内蔵されているか或いは熱電併給装置６と別体で設けられている。
第２制御装置Ｃ２は、電力系統１が停電していることを停電検出装置３が検出すると、第２制御装置Ｃ２が熱電併給装置６を最低発電電力と最高発電電力との間の運転状態で運転させつつ、以下に停電時運転制御として説明するように、熱供給関連装置７で消費する電力を熱電併給装置６の発電電力で賄えるようにその運転状態（即ち、発電電力）を制御する。上述した最低発電電力と最高発電電力は、熱電併給装置６の特性に応じて決定される値である。
【００３３】
第３制御装置Ｃ３は、熱供給関連装置７の動作を制御する。熱供給関連装置７は、熱を発生させる熱源機１５、及び、熱源機１５で発生した熱を熱用途８に対して供給するために用いる電動機器（後述する送風ファンＦ、ポンプＰ１〜Ｐ３など）を有し、電力系統１及び熱電併給装置６の少なくとも一方から供給される電力を消費して熱源機１５及び電動機器が動作される。例えば、図２に示すように、熱源機１５は、燃料を消費して熱を発生する燃焼器である。第３制御装置Ｃ３は、例えば熱源機１５に内蔵されているか或いは熱源機１５と別体で設けられている。この熱源機１５としての燃焼器は、電力消費部としての送風ファンＦなどと、発熱部としてのバーナ１７とを有する。つまり、熱源機１５は、熱の発生過程において電力消費部での電力消費を伴う装置である。熱供給関連装置７は、開閉装置４と電力変換装置５との間の電力線２に対して電気的に接続されている。つまり、第１制御装置Ｃ１によって開閉装置４が動作されて、開閉装置４よりも下流側（即ち、開閉装置４よりも熱電併給装置６側）の電力線２が電力系統１から解列されたとしても、熱供給関連装置７は、熱電併給装置６から供給される電力を消費できるように構成されている。このように、熱源機１５を含む熱供給関連装置７は、電力系統１が停電していない正常時には、熱電併給装置６の発電電力の大小に関わらず電力系統１からも必要な電力の供給を受けることができるため、その合計消費電力に上限を設ける必要はない。しかし、電力系統が停電している停電時には、熱供給関連装置７の合計消費電力は熱電併給装置６の発電電力を上限とする必要がある。なぜならば、熱供給関連装置７の合計消費電力が、熱電併給装置６の発電電力より大きくなると、電力の需給バランスを保てなくなり、その場合、熱源機の動作が不安定になったり、熱電併給装置６からの発電電力を停止する必要が生じたりするといった問題が生じるからである。
【００３４】
第４制御装置Ｃ４は、余剰電力消費装置としての余剰電力消費用ヒータ装置１０の動作を制御する。第４制御装置Ｃ４は、余剰電力消費用ヒータ装置１０に内蔵されているか或いは余剰電力消費用ヒータ装置１０と別体で設けられている。余剰電力消費用ヒータ装置１０は、電力変換装置５と熱電併給装置６との間の電力線２に対して電気的に接続されている。本実施形態では、余剰電力消費用ヒータ装置１０が電力を消費することで発生した熱（即ち、ジュール熱）は熱回収用熱交換器１３を介して蓄熱装置９に蓄えられるように構成されている。
【００３５】
次に、図１及び図２を参照して熱電供給システムＳ１の熱供給系統について説明する。
蓄熱装置９は、熱媒としての湯水を貯えることで蓄熱を行う装置であり、特に本実施形態では、温度成層を形成して湯水を貯える装置としている。つまり、蓄熱装置９の上部に高温の湯水が貯えられ、下部に行くに従って低温の湯水が貯えられる構成となっている。
【００３６】
〔排熱回収路Ｌ１〕
蓄熱装置９と熱電併給装置６との間には、湯水が循環する排熱回収路Ｌ１が設けられている。この排熱回収路Ｌ１では、例えば、蓄熱装置９に貯えられている比較的低温の湯水が熱電併給装置６に流入し、熱電併給装置６から排出される熱によって加熱され、加熱された比較的高温の湯水が蓄熱装置９に帰還するという蓄熱サイクルが成立している。また、余剰電力消費用ヒータ装置１０を設ける場合、熱電併給装置６から蓄熱装置９へ向かう排熱回収路Ｌ１の途中にその余剰電力消費用ヒータ装置１０からの熱が伝達される熱回収用熱交換器１３を設けることができる。その結果、排熱回収路Ｌ１を循環する湯水は、余剰電力消費用ヒータ装置１０で発生した熱も、蓄熱装置９において回収可能に構成されている。以上のように、熱電併給装置６で発生された熱及び余剰電力消費用ヒータ装置１０で発生された熱は、蓄熱装置９に蓄えられる。
【００３７】
〔熱媒循環路Ｌ６〕
熱媒循環路Ｌ６には、蓄熱装置９の上部から熱媒取出路Ｌ７を介して取り出された高温の湯水を三方弁Ｖ３を介して供給できる。熱媒循環路Ｌ６は、湯水が風呂追焚用熱交換器１２を通って循環する第１熱媒循環路Ｌ６ａ、及び、湯水が暖房用熱交換器１１を通って循環する第２熱媒循環路Ｌ６ｂ、及び、第１熱媒循環路Ｌ６ａと第２熱媒循環路Ｌ６ｂとの共通部分Ｌ６ｃで構成される。熱媒循環路Ｌ６の共通部分Ｌ６ｃから、第１熱媒循環路Ｌ６ａ及び第２熱媒循環路Ｌ６ｂへの分岐箇所には、三方弁Ｖ４が設けられている。熱媒循環路Ｌ６の共通部分Ｌ６ｃには、熱媒循環路Ｌ６において湯水を循環させるための熱媒循環ポンプＰ１と、湯水を加熱するための熱源機１５とが設けられている。従って、第１熱媒循環路Ｌ６ａ及び第２熱媒循環路Ｌ６ｂには、熱源機１５で加熱した後の高温の湯水を供給できる。本実施形態において、熱源機１５のバーナ１７には燃料としてのガスが供給され、送風ファンＦによって供給される空気と混合された上で燃焼される。そして、その燃焼熱によって熱媒循環路Ｌ６を通流する湯水が加熱される。
【００３８】
〔給水路Ｌ２、給湯路Ｌ３〕
給水路Ｌ２は、蓄熱装置９に水を補充するための水路である。給湯路Ｌ３は、熱用途８の一つである給湯用途８ｃに熱（湯水）を供給するための水路である。この給湯路Ｌ３は、熱媒循環路Ｌ６の途中から分岐している。具体的には、給湯路Ｌ３は、熱源機１５よりも下流側であり、三方弁Ｖ４よりも上流側の、熱媒循環路Ｌ６の途中から分岐している。従って、給湯路Ｌ３には、熱源機１５で加熱した後の高温の湯水を供給できる。また、給湯路Ｌ３の途中には温水用比例弁Ｖ１が設けられ、且つ、温水用比例弁Ｖ１が設けられている箇所よりも下流側の給湯路Ｌ３には、給水路Ｌ２が冷水用比例弁Ｖ２を介して連結されているので、給湯路Ｌ３を流れる温水の流量と、給水路Ｌ２から給湯路Ｌ３へ流入する冷水の流量とを調節した上で混合させることができる。その結果、温水用比例弁Ｖ１及び冷水用比例弁Ｖ２の開度を調節することで、給湯用途８ｃに供給される湯水の温度を調節できる。
【００３９】
〔暖房用熱媒路Ｌ５〕
暖房用熱媒路Ｌ５は、熱用途８の一つである暖房用途８ｂとしての暖房機器１６に熱を供給するための熱媒路である。具体的には、上記暖房用熱交換器１１と暖房機器１６との間で熱媒が循環可能なように、暖房用熱媒路Ｌ５が設けられている。暖房用熱媒路Ｌ５の途中には、暖房用熱媒路Ｌ５において熱媒を循環させるための熱媒循環ポンプＰ１が設けられている。このように、暖房用熱媒路Ｌ５を流れる熱媒は、暖房用熱交換器１１において第２熱媒循環路Ｌ６ｂを流れる高温の湯水と熱交換して昇温された上で暖房機器１６に流入することで、暖房機器１６での熱消費が可能となっている。
【００４０】
〔風呂追焚用熱媒路Ｌ４〕
風呂追焚用熱媒路Ｌ４は、熱用途８の一つである風呂追焚用途８ｄに熱を供給するための熱媒路である。具体的には、風呂追焚用熱交換器１２と浴槽２４との間で湯水が循環可能なように、風呂追焚用熱媒路Ｌ４が設けられている。風呂追焚用熱媒路Ｌ４の途中には、風呂追焚用熱媒路Ｌ４において湯水を循環させるための風呂追焚用循環ポンプＰ３が設けられている。つまり、浴槽２４に貯えられている湯水及び風呂追焚用熱媒路Ｌ４中に存在している湯水は、風呂追焚用熱交換器１２において、第１熱媒循環路Ｌ６ａを流れる高温の湯水と熱交換して昇温された上で浴槽２４へ帰還することで、浴槽２４に貯えられている湯水を昇温することができる（即ち、風呂追焚を実施することができる）。
【００４１】
以上のように、本実施形態の熱電供給システムＳ１には、電力系統１及び熱電併給装置６の少なくとも一方から供給される電力を消費して動作される熱供給関連装置７として、熱源機１５の送風ファンＦ、熱媒循環ポンプＰ１、暖房用循環ポンプＰ２、風呂追焚用循環ポンプＰ３が設けられている。具体的には、熱用途８の一つである暖房用途８ｂに熱を供給するために動作させることが必要な熱供給関連装置７として、熱源機１５の送風ファンＦと熱媒循環ポンプＰ１と暖房用循環ポンプＰ２とがある。熱用途８の一つである給湯用途８ｃに熱を供給するために動作させることが必要な熱供給関連装置７として、熱源機１５の送風ファンＦと熱媒循環ポンプＰ１とがある。熱用途８の一つである風呂追焚用途８ｄに熱を供給するために動作させることが必要な熱供給関連装置７として、熱源機１５の送風ファンＦと熱媒循環ポンプＰ１と風呂追焚用循環ポンプＰ３とがある。
【００４２】
更に、本実施形態では、電力系統１及び熱電併給装置６の少なくとも一方から供給される電力を消費して発生する熱を凍結予防用途８ａに用いるための電熱ヒータ装置１４を有する。つまり、電熱ヒータ装置１４は、熱用途８の一つである凍結予防用途８ａに熱を供給するために動作させることが必要な熱供給関連装置７を構成する。図２に示した例では、電熱ヒータ装置１４は、給水路Ｌ２及び給湯路Ｌ３を通流する水（湯水）の凍結を防止するために、給水路Ｌ２及び給湯路Ｌ３の一部を加熱可能な状態で設けられており、具体的には、冷水用比例弁Ｖ２に至るまでの給水路Ｌ２並びに温水用比例弁Ｖ１よりも下流側の給湯路Ｌ３に電熱ヒータ装置１４が設けられている。
上述した各熱用途８に対して熱を発生及び供給する際の熱供給関連装置７の消費電力の一例は以下の表の値になる。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
本実施形態において、上述した熱用途８に需要が発生しているか否かは、熱供給関連装置７の動作制御を担う第３制御装置Ｃ３が判定する。例えば、第３制御装置Ｃ３は、暖房装置用のリモコンスイッチ等に対する使用者の操作内容を検知することで暖房用途８ｂに需要が発生しているか否かを判定できる。第３制御装置Ｃ３は、給湯用のリモコンスイッチやカラン（水栓）に対する使用者の操作内容を検知することで給湯用途８ｃに需要が発生しているか否かを判定できる。第３制御装置Ｃ３は、風呂追焚用のリモコンスイッチ等に対する使用者の操作内容を検知することで風呂追焚用途８ｄに需要が発生しているか否かを判定できる。第３制御装置Ｃ３は、外気温が例えば０℃以下になったことを検知すると凍結予防用途８ａに需要が発生したと判定できる。
【００４５】
そして、第３制御装置Ｃ３は、需要が発生している熱用途８に対して熱の発生及び供給を行うか否かを決定し、熱用途８に対して熱の発生及び供給を行うと決定した場合には熱供給関連装置７を動作させる。具体的には、第３制御装置Ｃ３は、電力系統１が停電していない正常時には、需要が発生している熱用途８の全てに対して熱の発生及び供給を行うように熱供給関連装置７を動作させる。
これに対して、第３制御装置Ｃ３は、電力系統１が停電している停電時には、以下に説明する停電時運転制御の中で、需要が発生している熱用途８のうちの一部又は全部に対して熱の発生及び供給を行うように熱供給関連装置７を動作させる。そのため、停電時運転制御の中で、第３制御装置Ｃ３は、熱供給関連装置７の動作を制御して、需要が発生している熱用途のうちの何れかの熱用途８へ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限することにより熱供給関連装置７が消費する合計消費電力を熱電併給装置６の発電電力以下とする処理を行うことができる。そして、第３制御装置Ｃ３は、上記処理により熱供給関連装置７が消費する合計消費電力を熱電併給装置６の発電電力以下とする場合に、需要が発生している熱用途８のうちの優先順位の低い熱用途８から順にその熱用途８へ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限する。
【００４６】
次に、電力系統１が停電した場合における熱電供給システムＳ１の運転制御について説明する。
図３及び図４は、熱電供給システムＳ１の停電時運転制御を説明するフローチャートである。この停電時運転制御は、電力系統１が停電していることを検出した停電検出装置３からその情報の伝達を受けた第２制御装置Ｃ２及び第３制御装置Ｃ３が、熱電併給装置６の動作制御及び熱供給関連装置７の動作制御を協働して行うときの制御内容である。具体的には、熱電供給システムＳ１の停電時運転制御において、先ず図３に示す需要制御が行われ、それに引き続いて図４に示す需要供給制御が行われる。以下、図３に示す停電時運転制御（需要制御）のフローチャート及び図４に示す停電時運転制御（需要供給制御）のフローチャートについて説明する。
【００４７】
〔需要制御〕
図３のフローチャートに示す需要制御では、第２制御装置Ｃ２は、熱電併給装置６を一定の発電電力で運転させ、第３制御装置Ｃ３は、熱供給関連装置７が消費する合計消費電力を一定の発電電力以下とするように熱供給関連装置７の動作を制御する需要制御を行う。特に、本実施形態では、第２制御装置Ｃ２は、２５０Ｗ（最低発電電力）と７５０Ｗ（最高発電電力）との間の運転状態で熱電併給装置６の動作を制御可能であるが、電力系統１が停電していることを検出した停電検出装置３からその情報の伝達を受けた時点ではその発電電力を変更せずにそのままの一定の発電電力（即ち、本発明の「停電時発電電力」）を維持しておく。また、第１制御装置Ｃ１は、電力系統１が停電していることを検出した停電検出装置３からその情報の伝達を受けると、熱電併給装置６と電力系統１との間の電気的な接続を無くすように開閉装置４を動作させる（即ち、解列させる）ものとする。
【００４８】
具体的には、工程＃１０において、第２制御装置Ｃ２は、電力系統１が停電していることを検出した停電検出装置３からその情報の伝達を受けると、熱電併給装置６の発電電力を変更せずにその伝達を受けた時点での発電電力（即ち、本発明の「停電時発電電力」）を維持しておく。次に、工程＃１２において、第３制御装置Ｃ３は、電力系統１が停電していることを検出した停電検出装置３からその情報の伝達を受けると、熱用途８に需要が発生しているか否かの判定を行う。そして、何れかの熱用途８に需要が発生している場合（工程＃１２において「Ｙｅｓ」の場合）には工程＃１４に移行し、何れの熱用途８にも需要が発生していない場合（工程＃１２において「Ｎｏ」の場合）には、この需要制御のエンドに移行する。
【００４９】
工程＃１４において、第３制御装置Ｃ３は、熱電併給装置６の発電電力（即ち、一定の停電時発電電力）が、需要のある熱用途８に熱を熱供給関連装置７で発生及び供給するのに要する合計消費電力以上であるか否かを判定する。この需要制御では、第２制御装置Ｃ２は熱電併給装置６の発電電力を一定の停電時発電電力のまま維持し、発電電力は変更されないので、需要のある熱用途８の合計消費電力が熱電併給装置６の停電時発電電力より大きいと、電力が不足してしまう。
そこで、第３制御装置Ｃ３は、工程＃１４において、需要のある熱用途８の合計消費電力が熱電併給装置６の停電時発電電力より大きいと判定した場合、工程＃１６に移行して、熱用途８に熱を発生及び供給するために熱供給関連装置７が消費する合計消費電力を一定の停電時発電電力以下とするように熱供給関連装置７の動作を制御する。具体的には、第３制御装置Ｃ３は、需要が発生している熱用途８のうちの優先順位の低い熱用途８から順に当該熱用途８へ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限するように熱供給関連装置７の動作を制御する。その結果、熱電供給システムＳ１の内部での電力の需給バランスが保たれる。
【００５０】
例えば、本実施形態において、熱用途８の優先順位は、高い方から順に、凍結予防用途８ａ、暖房用途８ｂ、給湯用途８ｃ、風呂追焚用途８ｄと予め設定されて、第３制御装置Ｃ３の内部メモリなどに記憶されている。
仮に、停電時発電電力が３５０Ｗであり、表１に例示したような消費電力で暖房用途８ｂ（１６０Ｗ）と給湯用途８ｃ（１１０Ｗ）と風呂追焚用途８ｄ（１２０Ｗ）とに需要が発生していたとすると、第３制御装置Ｃ３は、需要が発生している熱用途８（暖房用途８ｂと給湯用途８ｃと風呂追焚用途８ｄ）のうち、優先順位の低い風呂追焚用途８ｄへ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限するように熱供給関連装置７の動作を制御する。
【００５１】
ここで、熱用途８へ向けた熱の発生及び供給を「全部」制限する場合というのは、第３制御装置Ｃ３が、熱供給関連装置７に対してその熱用途８へ向けた熱の発生及び供給を行わせないこと、即ち、その熱用途８へ向けた熱の発生及び供給のために熱供給関連装置７で電力を消費させないことを意味する。
【００５２】
また、熱用途８へ向けた熱の発生及び供給を「一部」制限する際の手法例としては、第３制御装置Ｃ３が、熱供給関連装置７に対してその熱用途８へ向けた熱の発生及び供給を通常時よりも抑制して限定的に行わせること、即ち、その熱用途８へ向けた熱の発生及び供給のために熱供給関連装置７で電力を規定値よりも少ないながらも消費させる手法がある。例えば、上述したように停電時発電電力が３５０Ｗであり、暖房用途８ｂ（１６０Ｗ）と給湯用途８ｃ（１１０Ｗ）と風呂追焚用途８ｄ（１２０Ｗ）とに需要が発生していた場合、第３制御装置Ｃ３が、優先順位が最下位に設定されている風呂追焚用途８ｄのために熱供給関連装置７で８０Ｗだけ消費するような運転を行わせる手法がある。具体的には、第３制御装置Ｃ３は、風呂追焚用途８ｄに熱を供給するために動作させることが必要な熱供給関連装置７としての、熱源機１５の送風ファンＦと熱媒循環ポンプＰ１と風呂追焚用循環ポンプＰ３との合計の消費電力が８０Ｗとなるように、それらの機器を動作させる。この場合、風呂追焚用途８ｄへの熱を発生させるための熱源機１５の燃焼量が通常時よりも抑制され、風呂追焚用途８ｄへの熱を供給するための熱媒循環ポンプＰ１と風呂追焚用循環ポンプＰ３との仕事量が通常時よりも抑制されることとなる。
同様の手法で、第３制御装置は、暖房用途８ｂ及び給湯用途８ｃへ向けた熱の発生及び供給を「一部」制限することも実施できる。
【００５３】
また、第３制御装置Ｃ３が、凍結予防用途８ａへ向けた熱の発生及び供給を「一部」制限する際の手法例としては、例えば、凍結予防用途８ａに対する熱の発生及び供給のために動作する電熱ヒータ装置１４が複数箇所に設けられたヒータで構成される場合、各ヒータへの通電時期をずらして交代で通電を行うことで、電熱ヒータ装置１４の合計消費電力を低下させる手法がある。具体的には、電熱ヒータ装置１４を構成する複数のヒータに対して同時に通電しないようにして（即ち、幾つかのヒータには通電し且つ残りのヒータには通電しないようにし、その後、通電するヒータと通電しないヒータとを順次切り替えるようにして）、結果的に、凍結予防用途８ａに対する熱の発生及び供給のために要する消費電力を低下させるような「一部」制限の手法である。
【００５４】
凍結予防用途８ａは、装置の破損や故障といった問題や熱供給を正常に行えないといった問題の発生を回避ために重要な熱用途であるため、その凍結予防用途８ａへ向けた熱の発生及び供給を制限することは好ましくない。しかし、上述したような手法で凍結予防用途８ａへ向けた熱の発生及び供給を一部制限するだけに止めることで、凍結予防用途８ａへ向けた熱の発生及び供給を欠かさず行うことができる。更に、凍結予防用途８ａへ向けた熱の発生及び供給を一部制限することで生まれた余剰電力を用いて、他の熱用途８に対しても熱の発生及び供給を行うことも可能となる。
【００５５】
以上のように、第３制御装置Ｃ３が、特定の熱用途８へ向けた熱の発生及び供給を「一部」制限するだけに止めることで、結果的に、多種の熱用途に対する熱の発生及び供給を行えるという利便性の高い熱電供給システムを構築できる。
【００５６】
図３のフローチャートの工程＃１４において第３制御装置Ｃ３が、需要のある熱用途８の合計消費電力が熱電併給装置６の停電時発電電力以下であると判定した場合、工程＃１８に移行して、需要のある熱用途８の全てに対して熱の発生及び供給が行われるように熱供給関連装置７の動作を制御する。この場合、需要のある熱用途８の全てに対して熱の発生及び供給が行われるように熱供給関連装置７を動作させても、その合計消費電力を熱電併給装置６の発電電力（停電時発電電力）で全て賄うことができ、電力不足は生じない。
【００５７】
尚、上記工程＃１２で「Ｎｏ」の場合には、熱電併給装置６が一定の停電時発電電力で運転するにも関わらず、何れの熱用途８にも需要が発生していない。そのため、停電時発電電力は余剰電力となる。また、上記工程＃１４で「Ｙｅｓ」の場合には、熱供給関連装置７の合計消費電力が熱電併給装置６の停電時発電電力より小さいと、余剰電力が発生する。
このような場合であっても、余剰電力消費用ヒータ装置１０でその余剰電力を消費することで、熱電供給システムＳ１の内部での電力の需給バランスを保つことができる。具体的には、第４制御装置Ｃ４は、第２制御装置Ｃ２及び第３制御装置Ｃ３と協働して、第２制御装置Ｃ２が熱電併給装置６を停電時発電電力で動作させているという情報を得て、及び、第３制御装置Ｃ３が動作させている熱供給関連装置７の合計消費電力に関する情報を得た上で、上記停電時発電電力から上記合計消費電力を減算して、余剰電力を導出する。そして、第４制御装置Ｃ４は、その余剰電力を余剰電力消費用ヒータ装置１０で消費するように、余剰電力消費用ヒータ装置１０の動作を制御する。
【００５８】
以上のように、この需要制御では、第２制御装置Ｃ２が、熱電併給装置６の発電電力を、電力系統１に停電が発生した時点での停電時発電電力で一定に維持したままで、第３制御装置Ｃ３が、その一定の停電時発電電力に見合った消費電力が発生するように熱供給関連装置７の運転を制御することで、電力の需給バランスが保たれる。つまり、電力系統１で停電が発生するのに伴って、それまで電力系統１から供給されていた電力分が突然熱電併給装置６に対して要求される状況が生じても（即ち、見かけ上は熱電併給装置の発電電力によって供給するべき熱供給関連装置７の合計消費電力が急激に増大する状況が生じても）、熱電併給装置６の発電電力を実際に変化させることは要求されず、熱供給関連装置７の合計消費電力を調節するによって電力の需給バランスが保たれる。その結果、熱電併給装置６の発電電力が熱供給関連装置７の合計消費電力の変化に追従できないといった問題が発生しないようにできる。
【００５９】
〔需要供給制御〕
図４のフローチャートに示す需要供給制御では、第２制御装置Ｃ２は、熱供給関連装置７で消費する電力を熱電併給装置６の発電電力で賄えるように熱電併給装置６を最低発電電力と最高発電電力との間の運転状態で運転させ、第３制御装置Ｃ３は、熱供給関連装置７が消費する合計消費電力を熱電併給装置６の最高発電電力以下とするように熱供給関連装置７の動作を制御する。本実施形態では、第２制御装置Ｃ２は、２５０Ｗ（最低発電電力）と７５０Ｗ（最高発電電力）との間の運転状態で熱電併給装置６の動作を制御可能である。
【００６０】
具体的には、工程＃２０において、第３制御装置は、熱用途８に需要が発生しているか否かの判定を行う。尚、上記需要制御から移行してきた直後の工程＃２０の段階であれば、第２制御装置Ｃ２は、上記需要制御と同様に、上記停電時発電電力を一定出力するように熱電併給装置６を動作させている。そして、何れかの熱用途８に需要が発生している場合（工程＃２０において「Ｙｅｓ」の場合）には工程＃２４に移行し、何れの熱用途８にも需要が発生していない場合（工程＃２０において「Ｎｏ」の場合）には工程＃２２に移行する。
【００６１】
工程＃２４において、第３制御装置Ｃ３は、需要のある熱用途８の合計消費電力が、熱電併給装置６の発電電力（この段階では、「停電時発電電力」）以下であるか否かを判定する。つまり、この工程＃２４では、需要のある熱用途８に対して熱を発生及び供給するために熱供給関連装置７で消費する電力を熱電併給装置６の現状の発電電力で賄えるか否かの判定が行われる。そして、熱供給関連装置７で消費する電力を熱電併給装置６の現状の発電電力で賄える場合には、工程＃２６において第３制御装置Ｃ３は、需要が発生している熱用途８の全てに対して供給すべき熱の発生及び供給を行うように熱供給関連装置７の動作を制御し、第２制御装置Ｃ２は熱供給関連装置７で消費する合計消費電力を熱電併給装置６の発電電力で賄えるように熱電併給装置６の動作を制御する。このとき、第２制御装置Ｃ２は、熱電併給装置６の発電電力が熱供給関連装置７の合計消費電力と同じになるように熱電併給装置６の発電電力を制御してもよく、熱電併給装置６の発電電力が熱供給関連装置７の合計消費電力を所定電力だけ上回るように熱電併給装置６の発電電力を制御してもよい。
【００６２】
これに対して、工程＃２４において、需要のある熱用途８に対して熱を発生及び供給するために熱供給関連装置７で消費する電力を熱電併給装置６の現状の発電電力で賄えないと判断された場合には、熱電併給装置６の発電電力を上昇させるか（工程＃３０）、或いは、需要のある熱用途８のうちの特定の熱用途８への熱の発生・供給を一部又は全部制限する（工程＃３２）、という制御が行われる。具体的には、第２制御装置Ｃ２及び第３制御装置Ｃ３は、熱供給関連装置７で消費する電力を熱電併給装置６の現状の発電電力で賄えないと判定した場合、工程＃２８において熱電併給装置６の現状の発電電力が最高発電電力であるか否かを更に判定し、最高発電電力でないならば（即ち、発電電力に余力があるならば）工程＃３０に移行して、第２制御装置Ｃ２が熱電併給装置６の発電電力を、例えば予め設定された一定電力だけ上昇させた上で、再度、工程＃２４が実行されるようにする。他方で工程＃２８において熱電併給装置６の現状の発電電力が最高発電電力であるならば（即ち、発電電力に余力がないならば）工程＃３２に移行して、第３制御装置Ｃ３が、需要が発生している熱用途８のうち、優先順位の低い熱用途８へ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限した上で、第２制御装置Ｃ２及び第３制御装置Ｃ３は、熱電併給装置６の発電電力が、熱供給関連装置７が消費する合計消費電力となるような制御を協働して行う。熱用途８へ向けた熱の発生及び供給を一部又は全部制限する手法は上記需要制御の場合に説明したのと同様である。
【００６３】
以上のように、上記需要制御によって一旦電力の需給バランスが保たれた後で、熱用途８に対する需要の変化に応じて熱の発生及び供給を行う対象とする熱用途８の数及び種類が変更されることで熱供給関連装置７の合計消費電力が変化するとしても、その合計消費電力は熱電併給装置６の最高発電電力以下に制御される。その結果、電力の需給バランスを保つことができる。
【００６４】
＜第２実施形態＞
第２実施形態の熱電供給システムは、上記停電時運転制御の内容が第１実施形態の熱電供給システムと異なっている。以下に、第２実施形態の熱電供給システムについて説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００６５】
第２実施形態の熱電供給システムでは、停電時運転制御として、第２制御装置Ｃ２は、熱電併給装置６を一定の発電電力で運転させ、第３制御装置Ｃ３は、熱供給関連装置７が消費する合計消費電力を上記一定の発電電力以下とするように熱供給関連装置７の動作を制御する需要制御のみを行う。つまり、本実施形態では、停電時運転制御として、図３に例示した需要制御のみが行われ、図４に例示した需要供給制御は行われない。
このとき、停電時運転制御が行われている間で熱電併給装置６が発生する一定の発電電力は、電力系統１が停電していることを検出した停電検出装置３から第２制御装置Ｃ２がその情報の伝達を受けた時点での発電電力（即ち、本発明の「停電時発電電力」）でもよく、或いは、他の一定の発電電力でもよい。
【００６６】
＜第３実施形態＞
第３実施形態の熱電供給システムは、上記停電時運転制御の内容が第１実施形態及び第２実施形態と異なっている。以下に、第３実施形態の熱電供給システムについて説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００６７】
第３実施形態の熱電供給システムでは、停電時運転制御として、第２制御装置Ｃ２は、熱供給関連装置７で消費する電力を熱電併給装置６の発電電力で賄えるように熱電併給装置を最低発電電力と最高発電電力との間の運転状態で運転させ、第３制御装置Ｃ３は、熱供給関連装置７が消費する合計消費電力を熱電併給装置６の最高発電電力以下とするように熱供給関連装置７の動作を制御する需要供給制御のみを行う。つまり、本実施形態では、停電時運転制御として、図４に例示した需要供給制御のみが行われ、図３に例示した需要制御は行われない。
【００６８】
＜第４実施形態＞
第４実施形態の熱電供給システムは、熱電併給装置６と電力系統１との接続態様が図１に示した第１実施形態の熱電供給システムと異なっている。以下に、第４実施形態の熱電供給システムについて説明するが、第１実施形態と同様の構成については説明を省略する。
【００６９】
図５は、第４実施形態の熱電供給システムＳ２（Ｓ）の電力供給系統の構成を主に示す図である。熱電供給システムＳ２では、熱供給関連装置７への電力供給経路が２経路あり、電力系統１からの電力供給が正常であるか否かに応じて切り替えられる。一方の電力供給経路は、開閉装置４よりも上流側（電力系統１側）の電力線２から熱供給関連装置７への電力供給が行われる電力供給経路２Ａである。他方の電力供給経路は、開閉装置４よりも下流側（熱電併給装置６側）の電力線２から熱供給関連装置７への電力供給が行われる電力供給経路２Ｂである。以下に、電力供給経路２Ａ及び電力供給経路２Ｂの切替制御について説明する。
【００７０】
〔電力系統１からの電力供給が正常であるとき〕
電力系統１からの電力供給が正常であるときは、電力系統１及び熱電併給装置６の少なくとも一方からの電力が、電力供給経路２Ａを介して熱供給関連装置７へ供給される。
具体的には、第１制御装置Ｃ１は、電力系統１からの電力供給が正常であるとき、熱電併給装置６と電力系統１との間の電気的な接続が有るように開閉装置４を動作させる。また、第１制御装置Ｃ１は、電力系統１からの電力供給が正常であるとき、スイッチ１８をオフ状態にして、第１コイル１９及び第２コイル２０に電流が流れないようにする。本実施形態において、第１コイル１９は第１スイッチＳＷ１と共に機械式リレーを構成し、及び、第２コイル２０は第２スイッチＳＷ２と共に別の機械式リレーを構成する。そして、第１コイル１９に電流が流れていない状態では、第１スイッチＳＷ１はオフ状態となり、及び、第２コイル２０に電流が流れていない状態では、第２スイッチＳＷ２は接点ａ−接点ｃ間で接続される状態となる。その結果、電力系統１からの電力供給が正常であるときは、電力系統１及び熱電併給装置６の少なくとも一方からの電力が、電力供給経路２Ａを介して熱供給関連装置７へ供給される。このように、非停電時に第１スイッチＳＷ１をオフ状態にしておくのは、非停電時に使用しない変圧器２２での消費電力を発生させないためである。
【００７１】
〔電力系統１からの電力供給が正常でない（停電している）とき〕
電力系統１からの電力供給が正常でない（停電している）ときは、熱電併給装置６からの電力が、電力供給経路２Ｂを介して熱供給関連装置７へ供給される。
具体的には、第１制御装置Ｃ１は、電力系統１が停電していることを停電検出装置３が検出すると、熱電併給装置６と電力系統１との間の電気的な接続を無くすように開閉装置４を動作させる。また、第１制御装置Ｃ１は、電力系統１からの電力供給が正常でないとき、スイッチ１８をオン状態にする。そうすると、熱電併給装置６から電力の供給を受けるＤＣ／ＤＣ変換器２１によってアース（接地）と第１コイル１９及び第２コイル２０との間に電位差が形成され、第１コイル１９及び第２コイル２０に電流が流れる。そして、第１コイル１９に電流が流れている状態では、第１スイッチＳＷ１はオン状態（スイッチを導通させる状態）となり、及び、第２コイル２０に電流が流れている状態では、第２スイッチＳＷ２は接点ｂ−接点ｃ間で接続される状態となる。その結果、熱電併給装置６からの電力が、開閉装置４よりも下流側（熱電併給装置６側）の電力線２に接続されている電力供給経路２Ｂから、変圧器２２を介して熱供給関連装置７へ供給される。
【００７２】
また、本実施形態の熱電供給システムＳ２では、開閉装置４よりも下流側（熱電併給装置６側）の電力線２に対して、様々な電気機器を接続可能な電気コンセント２３を接続している。特に、本実施形態では、第２スイッチＳＷ２と熱供給関連装置７との間の電力線２に電気コンセント２３を接続しているので、電力系統１が停電している場合でも、熱電併給装置６が発電運転を行っている限り、電気コンセント２３には電力供給が行われる。つまり、電気コンセント２３は、電力系統１の停電中に熱電併給装置６の発電電力を消費できる位置に設けられている。電気コンセント２３に対しては様々な電気機器の取り付け及び取り外しが自在であるので、電力系統１の停電中であっても、必要な電気機器を適宜稼動させることができる。
【００７３】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、熱電供給システムの具体的な構成例を説明したが、その構成例は適宜変更可能である。例えば、熱用途８として、暖房用途８ｂ、給湯用途８ｃ、風呂追焚用途８ｄ、凍結予防用途８ａの４種類を例示したが、他の熱用途を追加で含むような熱電供給システムや、上述した何れかの熱用途を含まないような熱電供給システムを構成することもできる。また、図２に例示した水（湯水）や熱媒の通流路（排熱回収路Ｌ１、給水路Ｌ２、給湯路Ｌ３、風呂追焚用熱媒路Ｌ４、暖房用熱媒路Ｌ５、熱媒循環路Ｌ６、熱媒取出路Ｌ７）の形態を他の形態に変更してもよい。
他にも、電熱ヒータ装置１４を設ける位置を適宜変更してもよい。発電装置として、上記実施形態で説明した熱電併給装置６以外の他の装置を用いてもよい。
また、上記実施形態において表１に示した各熱用途８に対して熱を発生及び供給する際の熱供給関連装置７の消費電力はあくまでも一例であり、動作させる必要のある電気機器の種類に応じて消費電力は様々な値に変化し得る。
【００７４】
＜２＞
上記実施形態では、表１に例示した４種類の熱用途８に関して、熱用途８の優先順位を、高い方から順に、凍結予防用途８ａ、暖房用途８ｂ、給湯用途８ｃ、風呂追焚用途８ｄというように予め設定しておく例を説明したが、各熱用途８の優先順位の設定手法は適宜変更可能である。
例えば、第３制御装置Ｃ３が、熱用途８に対して需要が発生した順序に基づいて優先順位を逐次設定してもよい。具体的には、第３制御装置Ｃ３が、先に需要が発生した熱用途８の優先順位を高く逐次設定すること、或いは、後に需要が発生した熱用途の優先順位を高く逐次設定することなどを行ってもよい。
更に、第３制御装置Ｃ３が、熱用途８に対して需要が発生した順序に基づいて優先順位を逐次設定しながらも、特定の熱用途８に関しては発生順序に関わらず常に優先順位を所定順位（例えば、最高位、最低位など）にする、といった優先順位の設定手法を採用することもできる。例えば、第３制御装置Ｃ３が、熱用途８に対して需要が発生した順序に基づいて優先順位を逐次設定しながらも、凍結予防用途８ａに関しては発生順序に関わらず常に優先順位を最高位にする、といった優先順位の設定手法などが挙げられる。
【００７５】
＜３＞
上記実施形態では、熱源機１５として燃料を燃焼させて熱を発生させるタイプのものを利用する例を説明したが、燃料を用いない電気式の熱源機（電熱ヒータを用いるタイプや、ヒートポンプを用いるタイプなど）を利用することもできる。
【００７６】
＜４＞
上記実施形態では、第１制御装置Ｃ１〜第４制御装置Ｃ４が互いに別々の装置に設置されている例を説明したが、それらの内の何れか又は全部は同一の装置に設置されていてもよい。例えば、第１制御装置Ｃ１と第２制御装置Ｃ２とを同一の装置の中に設置するような変更も可能である。
【００７７】
＜５＞
上記実施形態では、第３制御装置Ｃ３が、熱の発生及び供給を一部又は全部制限する対象として、最も優先順位が低い一つの熱用途８を決定する例を説明したが、優先順位が低い方から順に所定の複数の熱用途８に対して、熱の発生及び供給を一部又は全部制限してもよい。一例を挙げると、第３制御装置Ｃ３が、優先順位が低い方から順に２種類の熱用途８に対して熱の発生及び供給を一部制限するとするならば、例えば、３種類の熱用途８に需要が発生している場合、第３制御装置Ｃ３は、優先順位が低い方から順に２種類の熱用途８に対して熱の発生及び供給を一部制限する。或いは、２種類の熱用途８に需要が発生している場合、第３制御装置Ｃ３は、それら２種類両方の熱用途８に対して熱の発生及び供給を一部制限する。
【００７８】
＜６＞
上記実施形態では、第２制御装置Ｃ２が、発電装置としての熱電併給装置６を、熱電併給装置６の特性に応じて決定される最低発電電力と最高発電電力との間で運転させる例を説明したが、その最高発電電力がその熱電併給装置６以外の他の装置の特性等に応じて決定される場合もある。具体例を挙げると、電力変換装置５の内部において、電力線２ａ、２ｃ及び中性線２ｂに接続されている線材のそれぞれに流すことのできる電流が、例えば最大電流３．７５Ａに制限される場合がある。この場合、電力変換装置５の内部において、電力線２ａ、２ｃ及び中性線２ｂに接続されている線材に最大電流を超える電流を流すと、線材の発熱などによる不具合が発生する可能性がある。従って、図１に示したように、熱電併給装置６から電力変換装置５を介して電力線２ａ（又は電力線２ｃ）と中性線２ｂとの間に接続されている熱供給関連装置７に対して１００Ｖで電力を供給するとした場合、３７５Ｗ（＝１００Ｖ×３．７５Ａ）の電力が上限になる。つまり、この場合、第２制御装置Ｃ２によって、熱電併給装置６の最高発電電力は、熱電併給装置６自身の特性に応じて決定される値ではなく、他の電力変換装置５の特性に応じて決定される３７５Ｗに制限されることになる。或いは、図５に示したように、熱電併給装置６から電力変換装置５を介して電力線２ａと電力線２ｃとの間に接続されている熱供給関連装置７に対して２００Ｖで電力を供給するとした場合、７５０Ｗ（＝２００Ｖ×３．７５Ａ）の電力が上限になる。この場合、第２制御装置Ｃ２によって、熱電併給装置６の最高発電電力は、熱電併給装置６自身の特性に応じて決定される値ではなく、他の電力変換装置５の特性に応じて決定される７５０Ｗに制限されることになる。
以上のように、上記実施形態のように、熱電併給装置６と熱供給関連装置７とが電力変換装置５を介して接続されており、熱電併給装置６から電力変換装置５を介して熱供給関連装置７へ送給できる電力の最大値が、熱電併給装置６自身の特性に応じて決定される発電電力の最大値より小さいとき、第２制御装置Ｃ２は、電力変換装置５から熱供給関連装置７へ送給できる電力の最大値を、熱電併給装置６の最高発電電力として設定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明は、電力系統の停電時において、電力の需給バランスを保ちつつ、熱用途に対して熱を供給できる熱電供給システムのために利用できる。
【符号の説明】
【００８０】
１  電力系統
３  停電検出装置
４  開閉装置
６  熱電併給装置（発電装置）
７  熱供給関連装置
８  熱用途
８ａ  凍結予防用途
８ｂ  暖房用途
８ｃ  給湯用途
８ｄ  風呂追焚用途
１０  余剰電力消費用ヒータ装置（余剰電力消費装置）
１４  電熱ヒータ装置（熱供給関連装置  ７）
１５  熱源機
２３  電気コンセント
Ｃ１  第１制御装置
Ｃ２  第２制御装置
Ｃ３  第３制御装置
Ｃ４  第４制御装置
Ｆ  送風ファン（電動機器、熱供給関連装置  ７）
Ｐ１  熱媒循環ポンプ（電動機器、熱供給関連装置  ７）
Ｐ２  暖房用循環ポンプ（電動機器、熱供給関連装置  ７）
Ｐ３  風呂追焚用循環ポンプ（電動機器、熱供給関連装置  ７）
Ｓ  熱電供給システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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