(57)【要約】【課題】熱余りを抑制するように貯湯槽に貯湯し得る貯湯式の給湯装置を提供する。【解決手段】貯湯槽２に接続された給湯路２７を通流する湯水を加熱する補助加熱手段２８と、給湯路２７を通して熱消費部に供給される湯水の熱量を計測する熱負荷計測手段Ｎとが設けられ、運転制御手段が、熱負荷計測手段Ｎにて計測される熱量を時系列的な実熱負荷データとして管理して、その管理している時系列的な実熱負荷データに基づいて時系列的な予測熱負荷データを求める予測データ演算処理において、目標給湯温度が貯湯槽２から出湯可能な設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データが存在する場合には、その高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正した時系列的な実熱負荷データを時系列的な実熱負荷データとして、時系列的な予測熱負荷データを求めるように構成されている。【選択図】図１
2008241209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯留される湯水を熱消費部に送出する給湯路が接続された貯湯槽と、その貯湯槽に貯留される湯水を加熱する加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通して前記熱消費部に供給される湯水の熱量を計測する熱負荷計測手段と、前記熱消費部に供給される湯水の目標給湯温度を変更設定自在な目標給湯温度設定手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
前記熱負荷計測手段にて計測される熱量を時系列的な実熱負荷データとして管理して、その管理している時系列的な実熱負荷データに基づいて時系列的な予測熱負荷データを求める予測データ演算処理、
前記貯湯槽に貯留される湯水を目標貯湯温度に加熱するように加熱作動させる状態で、且つ、前記時系列的な予測熱負荷データに基づいて運転メリットが高くなるように求めた加熱作動条件にて加熱作動させる状態で、前記加熱手段の加熱作動を制御する加熱作動制御処理、及び、
前記熱消費部に供給される湯水の温度を前記目標給湯温度にするように、前記補助加熱手段の加熱作動を制御する補助加熱作動制御処理を実行するように構成された貯湯式の給湯装置であって、
前記運転制御手段が、前記予測データ演算処理において、
前記目標給湯温度が前記貯湯槽から出湯可能な設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データが存在する場合には、その高温熱負荷データを除いた時系列的な実熱負荷データを前記時系列的な実熱負荷データとして、前記時系列的な予測熱負荷データを求めるように構成されている貯湯式の給湯装置。
【請求項２】
貯留される湯水を熱消費部に送出する給湯路が接続された貯湯槽と、その貯湯槽に貯留される湯水を加熱する加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通して前記熱消費部に供給される湯水の熱量を計測する熱負荷計測手段と、前記熱消費部に供給される湯水の目標給湯温度を変更設定自在な目標給湯温度設定手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
前記熱負荷計測手段にて計測される熱量を時系列的な実熱負荷データとして管理して、その管理している時系列的な実熱負荷データに基づいて時系列的な予測熱負荷データを求める予測データ演算処理、
前記貯湯槽に貯留される湯水を目標貯湯温度に加熱するように加熱作動させる状態で、且つ、前記時系列的な予測熱負荷データに基づいて運転メリットが高くなるように求めた加熱作動条件にて加熱作動させる状態で、前記加熱手段の加熱作動を制御する加熱作動制御処理、及び、
前記熱消費部に供給される湯水の温度を前記目標給湯温度にするように、前記補助加熱手段の加熱作動を制御する補助加熱作動制御処理を実行するように構成された貯湯式の給湯装置であって、
前記運転制御手段が、前記予測データ演算処理において、
前記目標給湯温度が前記貯湯槽から出湯可能な設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データが存在する場合には、その高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正した時系列的な実熱負荷データを前記時系列的な実熱負荷データとして、前記時系列的な予測熱負荷データを求めるように構成されている貯湯式の給湯装置。
【請求項３】
前記運転制御手段が、前記予測データ演算処理において、
前記高温熱負荷データの発生時間帯における前記補助加熱手段の加熱量である補助加熱量を減じることにより、前記高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正するように構成されている請求項２記載の貯湯式の給湯装置。
【請求項４】
前記給湯路における前記補助加熱手段よりも上流側又は下流側の箇所にて通流する湯水に水を混合し、且つ、その水の混合量を調節自在な水混合手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記予測データ演算処理において、前記補助加熱手段の加熱量調節範囲における最小加熱量又はその最小加熱量に近い加熱量を前記補助加熱量として、前記高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正するように構成されている請求項３記載の貯湯式の給湯装置。
【請求項５】
前記運転制御手段が、前記予測データ演算処理において、設定流量の湯水を設定温度上昇させるための前記補助加熱手段の加熱量を前記補助加熱量として、前記高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正するように構成されている請求項３記載の貯湯式の給湯装置。
【請求項６】
前記加熱作動条件が、前記加熱手段を加熱作動させる運転時間帯を定める条件、前記加熱手段にて出力する加熱量を定める条件及び前記貯湯槽の貯湯熱量を定める条件のうちの少なくとも一つを定める条件である請求項１〜５のいずれか１項に記載の貯湯式の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯湯式の給湯装置に関し、詳しくは、貯留される湯水を熱消費部に送出する給湯路が接続された貯湯槽と、その貯湯槽に貯留される湯水を加熱する加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通して前記熱消費部に供給される湯水の熱量を計測する熱負荷計測手段と、前記熱消費部に供給される湯水の目標給湯温度を変更設定自在な目標給湯温度設定手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
前記熱負荷計測手段にて計測される熱量を時系列的な実熱負荷データとして管理して、その管理している時系列的な実熱負荷データに基づいて時系列的な予測熱負荷データを求める予測データ演算処理、
前記貯湯槽に貯留される湯水を目標貯湯温度に加熱するように加熱作動させる状態で、且つ、前記時系列的な予測熱負荷データに基づいて運転メリットが高くなるように求めた加熱作動条件にて加熱作動させる状態で、前記加熱手段の加熱作動を制御する加熱作動制御処理、及び、
前記熱消費部に供給される湯水の温度を前記目標給湯温度にするように、前記補助加熱手段の加熱作動を制御する補助加熱作動制御処理を実行するように構成された貯湯式の給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
かかる貯湯式の給湯装置（以下、単に給湯装置と略称する場合がある）は、一般家庭等に設置されるものであり、加熱手段により貯湯槽に貯留される湯水が加熱されて、その貯湯タンクに貯留される湯水が給湯路を通して台所や風呂等の熱消費部に送出されることになる。ちなみに、加熱手段は、例えば、燃料電池等の熱電併給装置から発生する熱を熱源として加熱作用するように構成される。
【０００３】
このような給湯装置では、給湯路を通して熱消費部に供給される湯水の熱量が熱負荷計測手段により計測され、運転制御手段により、熱負荷計測手段にて計測される熱量を時系列的な実熱負荷データとして管理して、その管理している時系列的な実熱負荷データに基づいて時系列的な予測熱負荷データを求める予測データ演算処理、及び、貯湯槽に貯留される湯水を目標貯湯温度に加熱するように加熱作動させる状態で、且つ、時系列的な予測熱負荷データに基づいて運転メリットが高くなるように求めた加熱作動条件にて加熱作動させる状態で、加熱手段の加熱作動を制御する加熱作動制御処理が実行される。
【０００４】
ちなみに、加熱作動条件は、加熱手段を加熱作動させる運転時間帯を定める条件や、加熱手段にて出力する加熱量を定める条件や、貯湯槽の貯湯熱量を定める条件である。
尚、加熱手段が熱電併給装置から発生する熱を熱源として加熱作用するように構成される場合、運転メリットとしては、熱電併給装置を運転することによるエネルギ削減量等にて示される省エネルギ性、熱電併給装置を運転することによるエネルギコスト削減費等にて示される経済性、又は、熱電併給装置を運転することによる二酸化炭素削減量等にて示される環境性等がある。
【０００５】
目標給湯温度設定手段は、例えば、この給湯装置のリモコン操作部に設けられ、この給湯装置の使用者により、この目標給湯温度設定手段を用いて目標給湯温度が変更設定される。又は、この給湯装置により食器洗浄器等の湯消費機器に給湯する場合、この給湯装置の運転制御手段と湯消費機器の運転制御手段とが通信可能に接続されて、湯消費機器の運転制御手段は、湯消費機器の運転開始スイッチから運転開始が指令されると、給湯装置の運転制御手段に目標給湯温度を湯消費機器用の目標給湯温度（例えば６０°Ｃ）に設定することを指令するように構成され、湯消費機器の運転開始スイッチ及び湯消費機器の運転制御手段により、目標給湯温度設定手段が構成されることになる。
【０００６】
そして、貯湯槽から送出される湯水の温度が目標給湯温度設定手段にて設定された目標給湯温度よりも低い場合には、運転制御手段により、熱消費部に供給される湯水の温度を前記目標給湯温度にするように、補助加熱手段の加熱作動を制御する補助加熱作動制御処理が実行される。
【０００７】
ちなみに、一般には、貯湯槽の湯水は循環経路を通して循環されながら加熱手段にて加熱されることになるため、加熱作動制御処理によって、貯湯槽に貯湯する目標貯湯温度（例えば、６０℃）に加熱するようにしても、貯湯槽に実際に貯湯される湯の温度（以下、貯湯槽の実貯湯温度と記載する場合がある）は、目標貯湯温度よりも少し低い温度（例えば、目標貯湯温度が６０°Ｃの場合には５９°Ｃ程度）になるものであり、さらには、貯湯槽に貯湯される湯水の実貯湯温度は、加熱手段にて加熱されて貯湯された直後における目標貯湯温度よりも少し低い温度（例えば５９℃）を最高として、貯湯槽内に貯湯された状態での放熱により、漸次低下することになる。
【０００８】
このような給湯装置において、従来、運転制御手段は、前記予測データ演算処理において、熱負荷計測手段にて計測される熱量の全てを時系列的な実熱負荷データとして管理して、その管理している時系列的な実熱負荷データに基づいて時系列的な予測熱負荷データを求めるように構成されていた（例えば、特許文献１参照。）。
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−１５８１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、食器洗浄機に給湯する場合は、例えば、６０°Ｃ程度の高温の湯が要求されるものであり、このように食器洗浄機に給湯する場合等、貯湯槽の実貯湯温度（例えば５９°Ｃ）よりも高い目標給湯温度が目標給湯温度設定手段にて設定される場合がある。
このように貯湯槽の実貯湯温度よりも高い温度の実熱負荷が発生すると、熱消費部に供給される湯水の温度を目標給湯温度にするように補助加熱手段の加熱作動が制御されることになるが、このように補助加熱手段の加熱作動が行われる状態においては、貯湯槽の湯にて賄われる熱量は、実熱負荷から補助加熱手段にて賄われた熱量を差し引いた熱量である。
【００１１】
しかしながら、従来の給湯装置では、上述したように、熱負荷計測手段にて計測される熱量の全てを時系列的な実熱負荷データとして管理する構成であるので、貯湯槽の実貯湯温度よりも高い温度の実熱負荷が発生した場合には、貯湯槽の湯にて賄われた熱量に補助加熱手段にて賄われた熱量を加えた熱量が時系列的な実熱負荷データとして管理されて、そのような時系列的な実熱負荷データにより求められた時系列的な予測熱負荷データに基づいて、運転メリットが高くなるように加熱作動条件が求められて、その加熱作動条件にて加熱手段の加熱作動が制御されることになるので、貯湯槽の湯にて賄えない熱量をも貯湯槽に蓄熱すべく、加熱手段の加熱作動が制御されることになり、熱余りが発生し易くなる。
つまり、貯湯槽に貯湯される熱量にて賄うことができる湯水の温度、換言すれば、貯湯槽から出湯可能な出湯温度は、目標貯湯温度よりも少し低い温度であるため、その出湯可能な温度よりも高い温度の実熱負荷が発生したときには、その実熱負荷は、貯湯槽の熱量と補助加熱手段が発生する熱量とで賄われるものであるにも拘わらず、従来では、その実熱負荷に対応する熱量の全てを貯湯槽に蓄熱させるものとなるため、熱余りが発生する虞があった。
【００１２】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱余りを抑制するように貯湯槽に貯湯し得る貯湯式の給湯装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の貯湯式の給湯装置の第１特徴構成は、貯留される湯水を熱消費部に送出する給湯路が接続された貯湯槽と、その貯湯槽に貯留される湯水を加熱する加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通して前記熱消費部に供給される湯水の熱量を計測する熱負荷計測手段と、前記熱消費部に供給される湯水の目標給湯温度を変更設定自在な目標給湯温度設定手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
前記熱負荷計測手段にて計測される熱量を時系列的な実熱負荷データとして管理して、その管理している時系列的な実熱負荷データに基づいて時系列的な予測熱負荷データを求める予測データ演算処理、
前記貯湯槽に貯留される湯水を目標貯湯温度に加熱するように加熱作動させる状態で、且つ、前記時系列的な予測熱負荷データに基づいて運転メリットが高くなるように求めた加熱作動条件にて加熱作動させる状態で、前記加熱手段の加熱作動を制御する加熱作動制御処理、及び、
前記熱消費部に供給される湯水の温度を前記目標給湯温度にするように、前記補助加熱手段の加熱作動を制御する補助加熱作動制御処理を実行するように構成されたものであって、
前記運転制御手段が、前記予測データ演算処理において、
前記目標給湯温度が前記貯湯槽から出湯可能な設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データが存在する場合には、その高温熱負荷データを除いた時系列的な実熱負荷データを前記時系列的な実熱負荷データとして、前記時系列的な予測熱負荷データを求めるように構成されている点を特徴とする。
【００１４】
即ち、目標給湯温度設定手段により貯湯槽から出湯可能な設定出湯温度よりも高い目標給湯温度が設定されて、目標給湯温度が設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データが存在する場合には、その高温熱負荷データを除いた時系列的な実熱負荷データを時系列的な実熱負荷データとして、時系列的な予測熱負荷データが求められる。
【００１５】
そして、そのように求められた時系列的な予測熱負荷データに基づいて加熱作動条件が求められるので、高温熱負荷データに対応する熱量は貯湯槽に蓄熱しないように、加熱手段の加熱作動が制御されるようにすることが可能となり、熱余りを抑制することができる。
従って、熱余りを抑制するように貯湯槽に貯湯し得る貯湯式の給湯装置を提供することができるようになった。
【００１６】
第２特徴構成は、貯留される湯水を熱消費部に送出する給湯路が接続された貯湯槽と、その貯湯槽に貯留される湯水を加熱する加熱手段と、前記給湯路を通流する湯水を加熱する補助加熱手段と、前記給湯路を通して前記熱消費部に供給される湯水の熱量を計測する熱負荷計測手段と、前記熱消費部に供給される湯水の目標給湯温度を変更設定自在な目標給湯温度設定手段と、運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
前記運転制御手段が、
前記熱負荷計測手段にて計測される熱量を時系列的な実熱負荷データとして管理して、その管理している時系列的な実熱負荷データに基づいて時系列的な予測熱負荷データを求める予測データ演算処理、
前記貯湯槽に貯留される湯水を目標貯湯温度に加熱するように加熱作動させる状態で、且つ、前記時系列的な予測熱負荷データに基づいて運転メリットが高くなるように求めた加熱作動条件にて加熱作動させる状態で、前記加熱手段の加熱作動を制御する加熱作動制御処理、及び、
前記熱消費部に供給される湯水の温度を前記目標給湯温度にするように、前記補助加熱手段の加熱作動を制御する補助加熱作動制御処理を実行するように構成されたものであって、
前記運転制御手段が、前記予測データ演算処理において、
前記目標給湯温度が前記貯湯槽から出湯可能な設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データが存在する場合には、その高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正した時系列的な実熱負荷データを前記時系列的な実熱負荷データとして、前記時系列的な予測熱負荷データを求めるように構成されている点を特徴とする。
【００１７】
即ち、予測データ演算処理においては、目標給湯温度が設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データが存在する場合には、その高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正した時系列的な実熱負荷データが時系列的な実熱負荷データとして管理されて、そのように管理されている時系列的な実熱負荷データに基づいて時系列的な予測熱負荷データが求められる。
【００１８】
そして、そのように求められた時系列的な予測熱負荷データに基づいて加熱作動条件が求められることにより、高温熱負荷データの発生時間帯に対応して貯湯槽に蓄熱すべき熱量を実熱負荷よりも小さい熱量とする状態で、加熱手段の加熱作動が制御されるようにすることが可能となるので、高温熱負荷データの発生時間帯に対応して、実熱負荷よりも小さい熱量を貯湯槽に蓄熱することが可能となり、熱余りを抑制することが可能となる。
ちなみに、高温熱負荷データの発生時間帯に対応して、実熱負荷よりも小さい熱量を貯湯槽に蓄熱することが可能となることにより、上記の第１特徴構成の如く、高温熱負荷データに対応する熱量は貯湯槽に蓄熱しないようにする場合に比べて、貯湯槽に蓄熱される熱量が時系列的な予測熱負荷データに対して小さくなり過ぎるのを抑制することができるので、補助加熱手段の消費エネルギを低減することが可能となり、運転メリットを向上することが可能となる。
従って、熱余りを抑制するように貯湯槽に貯湯し得る貯湯式の給湯装置を提供することができるようになった。
【００１９】
第３特徴構成は、上記第２特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、前記予測データ演算処理において、
前記高温熱負荷データの発生時間帯における前記補助加熱手段の加熱量である補助加熱量を減じることにより、前記高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正するように構成されている点を特徴とする。
【００２０】
即ち、予測データ演算処理においては、高温熱負荷データの発生時間帯における補助加熱手段の加熱量である補助加熱量を減じることにより、高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データが負荷減少側に補正される。
【００２１】
そして、そのように補正されて管理されている時系列的な実熱負荷データに基づいて時系列的な予測熱負荷データが求められ、そのように求められた時系列的な予測熱負荷データに基づいて加熱作動条件が求められることにより、高温熱負荷データの発生時間帯に対応して貯湯槽に蓄熱すべき熱量を、実熱負荷から補助加熱手段にて賄われた熱量を差し引いた熱量に極力近い熱量とする状態で、加熱手段の加熱作動が制御されるようにすることが可能となるので、高温熱負荷データの発生時間帯に対応して、実熱負荷から補助加熱手段にて賄われた熱量を差し引いた熱量に極力近い熱量を貯湯槽に蓄熱することが可能となり、熱余りを抑制することが可能となる。
しかも、実熱負荷から補助加熱手段にて賄われた熱量を差し引いた熱量に極力近い熱量を貯湯槽に蓄熱することが可能となることにより、補助加熱手段の消費エネルギをより一層低減することが可能となるので、運転メリットをより一層向上することが可能となる。
従って、運転メリットをより一層向上しながら、熱余りを抑制するよう貯湯槽に貯湯することができるようになった。
【００２２】
第４特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、
前記給湯路における前記補助加熱手段よりも上流側又は下流側の箇所にて通流する湯水に水を混合し、且つ、その水の混合量を調節自在な水混合手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記予測データ演算処理において、前記補助加熱手段の加熱量調節範囲における最小加熱量又はその最小加熱量に近い加熱量を前記補助加熱量として、前記高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正するように構成されている点を特徴とする。
【００２３】
即ち、予測データ演算処理においては、補助加熱手段の加熱量調節範囲における最小加熱量又はその最小加熱量に近い加熱量を補助加熱量として、高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データが負荷減少側に補正される。
【００２４】
通常、目標給湯温度設定手段にて設定出湯温度よりも高い目標給湯温度を設定可能なようにするにしても、その目標給湯温度を設定出湯温度よりも高く設定することを許容する範囲は、補助加熱手段を最小加熱量にて加熱作動させたときに、貯湯槽から設定出湯温度で送出される湯を昇温させることが可能な温度以下に設定されるものである。
そして、高温熱負荷データの発生時間帯では、補助加熱手段を最小加熱量にて加熱作動させ、且つ、補助加熱手段を最小加熱量にて加熱作動させたときに熱消費部に供給される湯水の温度が目標給湯温度になるように、給湯路における補助加熱手段よりも上流側又は下流側の箇所にて通流する湯水に水混合手段により水を混合することにより、目標給湯温度の湯が熱消費部に供給されるように構成される場合がある。
そこで、そのような構成にて目標給湯温度の湯が熱消費部に供給される場合に、補助加熱手段の最小加熱量又はその最小加熱量に近い加熱量を補助加熱量として、高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データが負荷減少側に補正するように構成するようにすることにより、高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データの負荷減少側への補正を簡単に行うことができる。
【００２５】
第５特徴構成は、上記第３特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、前記予測データ演算処理において、設定流量の湯水を設定温度上昇させるための前記補助加熱手段の加熱量を前記補助加熱量として、前記高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正するように構成されている点を特徴とする。
【００２６】
即ち、予測データ演算処理においては、設定流量の湯水を設定温度上昇させるための補助加熱手段の加熱量を補助加熱量として、高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データが負荷減少側に補正される。
【００２７】
つまり、高温熱負荷データの発生時間帯では、補助加熱手段を、設定流量の湯水を設定温度上昇させるための加熱量にて加熱作動させるように構成される場合がある。
ちなみに、このように補助加熱手段を加熱作動させたときに、熱消費部に供給される湯水の温度が目標給湯温度よりも高くなる場合には、消費部に供給される湯水の温度が目標給湯温度になるように、給湯路における補助加熱手段よりも上流側又は下流側の箇所にて、水混合手段により水が混合されることになる。
そこで、高温熱負荷データの発生時間帯においては、設定流量の湯水を設定温度上昇させるための加熱量にて加熱作動させるように補助加熱手段が構成される場合に、設定流量の湯水を設定温度上昇させるための補助加熱手段の加熱量を補助加熱量として、高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正するように構成することにより、高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データの負荷減少側への補正を簡単に行うことができる。
【００２８】
第６特徴構成は、上記第１〜第５特徴構成のいずれかに加えて、
前記加熱作動条件が、前記加熱手段を加熱作動させる運転時間帯を定める条件、前記加熱手段にて出力する加熱量を定める条件及び前記貯湯槽の貯湯熱量を定める条件のうちの少なくとも一つを定める条件である点を特徴とする。
【００２９】
即ち、加熱作動条件が、加熱手段を加熱作動させる運転時間帯を定める条件、加熱手段にて出力する加熱量を定める条件及び前記貯湯槽の貯湯熱量を定める条件のうちの少なくとも一つを定める条件であるので、運転時間帯、加熱量及び貯湯槽の貯湯熱量の少なくとも一つが運転メリットが高くなるように定められて、加熱手段の加熱作動が制御される。
【００３０】
つまり、例えば、予測熱負荷が発生する時間帯の前に貯湯槽に貯湯すべく、加熱手段を加熱作動させる運転時間帯を定めるようにすることにより、貯湯槽からの放熱損失を抑制して運転メリットを向上することが可能となり、あるいは、予測熱負荷の大きさに対応して加熱手段にて出力する加熱量を定めるようにすることにより、熱余りを抑制して運転メリットを向上することが可能となり、あるいは、予測熱負荷が発生する時間帯の前にその予測熱負荷の大きさに対応する熱量を貯湯槽に貯湯すべく、貯湯槽の貯湯熱量を定めることにより、熱余りを抑制して運転メリットを向上することが可能となる。更に、前記運転時間帯、前記加熱量及び前記貯湯槽の貯湯熱量のうちのいずれか２つ、あるいは、全てを定めるようにすることにより、運転メリットをより一層向上することが可能となる。
従って、運転メリットを向上するように加熱手段の加熱作動を制御することができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
〔第１実施形態〕
以下、図面に基づいて、本発明にかかる貯湯式の給湯装置をコージェネレーションシステムに適用した場合の第１実施形態を説明する。
コージェネレーションシステムは、図１及び図２に示すように、電力と熱とを発生する熱電併給装置としての燃料電池１と、その燃料電池１が発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して、貯湯槽２への貯湯及び熱消費端末３への熱媒供給を行う貯湯ユニット４と、燃料電池１及び貯湯ユニット４の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部５などから構成されている。
【００３２】
前記燃料電池１は、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、燃料電池１は、水素を含有する燃料ガス及び酸素含有ガスが供給されて発電するセルスタック、そのセルスタックに供給する燃料ガスを生成する燃料ガス生成部、前記セルスタックに酸素含有ガスとして空気を供給するブロア等を備えて構成されている。
前記燃料ガス生成部は、供給される都市ガス（例えば、天然ガスベースの都市ガス）等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器、その脱硫器から供給される脱硫原燃料ガスと別途供給される水蒸気とを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器、その改質器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器、その変成器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器等から構成され、一酸化炭素を変成処理及び選択酸化処理により低減した改質ガスを前記燃料ガスとして前記セルスタックに供給するように構成されている。
【００３３】
そして、前記燃料ガス生成部への原燃料ガスの供給量を調節することにより、前記燃料電池１の発電出力を調節するように構成されている。
前記燃料電池１の電力の出力側には、系統連系用のインバータ６が設けられ、そのインバータ６は、燃料電池１の発電電力を商用電源７から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数にするように構成されている。
前記商用電源７は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、受電電力供給ライン８を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力負荷９に電気的に接続されている。
また、インバータ６は、発電電力供給ライン１０を介して受電電力供給ライン８に電気的に接続され、燃料電池１の発電電力がインバータ６及び発電電力供給ライン１０を介して電力負荷９に供給されるように構成されている。
【００３４】
前記受電電力供給ライン８には、電力負荷９の負荷電力を計測する電力負荷計測手段１１が設けられ、この電力負荷計測手段１１は、受電電力供給ライン８を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かをも検出するように構成されている。
そして、逆潮流が生じないように、インバータ６により燃料電池１から受電電力供給ライン８に供給される電力が制御され、発電出力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１２に供給されるように構成されている。
【００３５】
前記電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成され、冷却水循環ポンプ１５の作動により冷却水循環路１３を通流する燃料電池１の冷却水を加熱するように設けられ、インバータ６の出力側に接続された作動スイッチ１４によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられている。
また、作動スイッチ１４は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１２の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ１２の消費電力を調整するように構成されている。
尚、電気ヒータ１２の消費電力を調整する構成については、上記のように複数の電気ヒータ１２のＯＮ／ＯＦＦを切り換える構成以外に、その電気ヒータ１２の出力を例えば位相制御等により調整する構成を採用しても構わない。
【００３６】
前記貯湯ユニット４は、貯留される湯水を浴槽、給湯栓、シャワー、食器洗浄機等の熱消費部に送出する給湯路２７が接続された密閉式の前記貯湯槽２、その貯湯槽２に貯留される湯水を加熱する加熱手段としての加熱部Ｈ、湯水循環路１６を通して貯湯槽２内の湯水を循環させる湯水循環ポンプ１７、熱源用循環路２０を通して熱源用湯水を循環させる熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環路２２を通して熱媒を前記熱消費端末３に循環供給させる熱媒循環ポンプ２３、前記湯水循環路１６を通流する湯水を加熱させる貯湯用熱交換器２４、前記熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる熱源用熱交換器２５、前記熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器２６、前記貯湯槽２から取り出されて給湯路２７を通流する湯水及び前記熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させる補助加熱手段としての補助加熱器２８などを備えて構成されている。
【００３７】
前記湯水循環路１６は、前記貯湯槽２の底部と頂部とに接続されて、前記湯水循環ポンプ１７により、貯湯槽２の底部から取り出した湯水を貯湯槽２の頂部に戻す形態で貯湯槽２の湯水を湯水循環路１６を通して循環させ、そのように湯水循環路１６を通して循環される湯水を前記貯湯用熱交換器２４にて加熱することにより、貯湯槽２に温度成層を形成する状態で湯水が満杯状態で貯留されるように構成されている。
前記湯水循環路１６は、その一部が並列になるように分岐接続され、その接続箇所に三方弁１８が設けられており、分岐された一方側の流路には、ラジエータ１９が設けられている。そして、三方弁１８を切り換えることにより、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９を通過するように循環させる状態と、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９をバイパスするように循環させる状態とに切り換えるように構成されている。
【００３８】
前記給湯路２７は、前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所を介して前記貯湯槽２に接続され、その給湯路２７を通して熱消費部に湯水が送出されるのに伴って貯湯槽２に給水すべく、給水路２９が貯湯槽２の底部に接続されている。
【００３９】
前記熱源用循環路２０は、前記給湯路２７の一部を共用する状態で循環経路を形成するように設けられ、その熱源用循環路２０には、熱源用湯水の通流を断続させる熱源用断続弁４０が設けられている。
【００４０】
前記補助加熱器２８は、前記給湯路２７における前記熱源用循環路２０との共用部分に設けられた補助加熱用熱交換器２８ａ、その補助加熱用熱交換器２８ａを加熱するバーナ２８ｂ、そのバーナ２８ｂに燃焼用空気を供給するファン２８ｃ等を備えて構成され、この補助加熱器２８の運転は、前記運転制御部５により制御される。
又、前記給水路２９から分岐された混合水路３３が、前記給湯路２７における前記補助加熱用熱交換器２８ａよりも上流側、即ち、前記補助加熱器２８よりも上流側の箇所に接続され、その接続箇所には、前記貯湯槽２から送出される湯水と混合水路３３から供給される水との混合比率を調節自在な水混合弁３４が設けられている。
つまり、これら混合水路３３及び水混合弁３４により、前記給湯路２７における前記補助加熱器２８よりも上流側の箇所にて通流する湯水に水を混合し、且つ、その水の混合量を調節自在な水混合手段Ｂが構成される。
【００４１】
前記冷却水循環路１３は、貯湯用熱交換器２４側と熱源用熱交換器２５側とに分岐され、その分岐箇所に、貯湯用熱交換器２４側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器２５側に通流させる冷却水の流量との割合を調整する分流弁３０が設けられている。
そして、分流弁３０は、冷却水循環路１３の冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させたり、冷却水循環路１３の冷却水の全量を熱源用熱交換器２５側に通流させることもできるように構成されている。
【００４２】
燃料電池１の発生熱を回収した冷却水を前記冷却水循環ポンプ１５により冷却水循環路１３を通して前記貯湯用熱交換器２４を通過させて循環させ、並びに、貯湯槽２の湯水を前記湯水循環ポンプ１７により湯水循環路１６を通して前記貯湯用熱交換器２４を通過させて循環させることにより、前記貯湯用熱交換器２４において、燃料電池１の発生熱を回収した冷却水により貯湯槽２に貯湯される湯水が加熱されることになり、前記加熱部Ｈが、前記燃料電池１、前記冷却水循環路１３、前記冷却水循環ポンプ１５、前記湯水循環路１６、前記湯水循環ポンプ１７及び前記貯湯用熱交換器２４等を備えて構成される。
【００４３】
前記熱源用熱交換器２５においては、燃料電池１の発生熱を回収した冷却水循環路１３の冷却水を通流させることにより、熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
前記熱媒加熱用熱交換器２６においては、熱源用熱交換器２５や補助加熱器２８にて加熱された熱源用湯水を通流させることにより、熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させるように構成されている。前記熱消費端末３は、床暖房装置や浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。
【００４４】
図２に示すように、このコージェネレーションシステムのリモコン操作部３５には、このコージェネレーションシステムの運転開始、停止を指令する運転スイッチ（図示省略）の他に、前記熱消費部に供給される湯水の目標給湯温度を設定する目標給湯温度設定手段Ｃとしての給湯温度設定部３６が設けられている。
又、前記食器洗浄機Ｗの運転を制御する洗浄運転制御部３７（湯消費機器の運転制御手段に相当する）と前記運転制御部５とは、制御情報等を通信可能に接続され、この洗浄運転制御部３７は、前記食器洗浄機Ｗの運転スイッチ３８により食器洗浄機Ｗの運転開始が指令されると、食器洗浄機Ｗへの給湯路２７に設けられた食器洗浄用開閉弁（図示省略）を開弁すると共に、前記運転制御部５に、目標給湯温度を食器洗浄用の目標給湯温度（例えば６０°Ｃ）に設定することを指令するように構成され、前記食器洗浄機Ｗの運転スイッチ３８及び洗浄運転制御部３７により、前記目標給湯温度設定手段Ｃが構成されることになる。
ちなみに、この目標給湯温度設定手段Ｃにて設定可能な目標給湯温度の最高温度は、前記補助加熱器２８の最小燃焼量にて加熱作動させた場合に、貯湯槽２から設定出湯温度で送出される湯を昇温させることが可能な温度以下に設定される。ちなみに、詳細は後述するが、前記設定出湯温度は前記加熱部Ｈを加熱作動させることにより貯湯槽２に貯湯される湯の温度である。
【００４５】
前記給湯路２７を通して前記熱消費部に供給される湯水の熱量を計測する熱負荷計測手段としての給湯熱負荷計測手段Ｎが設けられ、又、前記熱消費端末３での端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段３２も設けられている。
前記給湯熱負荷計測手段Ｎについて、説明を加える。
前記運転制御部５は、サンプリング時間毎に、前記熱消費部に供給される湯水の熱量Ｑｓ（ｋｃａｌ／サンプリング時間）を、前記熱消費部に供給される湯水の温度である給湯温度Ｔｓ（°Ｃ）、前記熱消費部に供給される湯水の流量である給湯流量Ｆｓ（リットル／サンプリング時間）、及び、前記貯湯槽２への給水温度Ｔｉ（°Ｃ）に基づいて、下記の式１により求めるように構成されている。ちなみに、前記サンプリング時間は、例えば５秒間に設定される。
尚、この実施形態では、熱量の単位をｋｃａｌにて示す場合があるが、１ｋＷｈ＝８６０ｋｃａｌの関係に基づいて８６０に設定される係数αにて各値を除することにより、ｋＷｈの単位として求めることができる。
【００４６】
Ｑｓ＝（Ｔｓ−Ｔｉ）×Ｆｓ……………（式１）
【００４７】
給湯路２７を通して前記熱消費部に供給される湯水の温度を検出する給湯温度センサ４１、給湯路２７を通して前記熱消費部に供給される湯水の流量を検出する給湯流量センサ４２、及び、前記給水路２９を通して給水される水の温度を検出する給水温度センサ４３が設けられている。
そして、前記運転制御部５は、上記の式１により前記熱消費部に供給される湯水の熱量Ｑｓを求めるときには、前記給湯温度Ｔｓを前記給湯温度センサ４１の検出温度とする又は前記目標給湯温度設定手段Ｃにて設定された目標給湯温度とするように構成され、前記給湯流量Ｆｓを前記給湯流量センサ４２の検出流量とする又は特定の熱消費部について予め設定された設定流量とするように構成され、並びに、前記給水温度Ｔｉを前記給水温度センサ４３の検出温度とするように構成されている。
つまり、前記給湯熱負荷計測手段Ｎは、前記運転制御部５、前記給湯温度センサ４１、前記給湯流量センサ４２及び前記給水温度センサ４３により構成されている。
【００４８】
図示は省略するが、前記端末熱負荷計測手段３２は、前記熱媒循環路２２を通して前記熱消費端末３に供給される熱媒の温度を検出する流入温度センサ、前記熱消費端末３から前記熱媒循環路２２に流出する熱媒の温度を検出する流出温度センサ、及び、前記熱媒循環路２２を通流する熱媒の流量を検出する熱媒流量センサから構成されている。
【００４９】
又、前記給湯路２７における前記混合水路３３の接続箇所よりも上流側の箇所に、前記貯湯槽２から送出される湯水の温度を検出する送出温度センサＳｏが設けられ、前記湯水循環路１６における前記貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所に、前記貯湯用熱交換器２４にて加熱されて貯湯槽２に供給される湯水の温度を検出する貯湯温度センサＳｈが設けられている。
又、前記貯湯槽２には、その貯湯熱量の検出用として、貯湯槽２の上層部の上端位置の湯水の温度を検出する上端温度センサＳ１、貯湯槽２の上層部と中層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間上位温度センサＳ２、貯湯槽２の中層部と下層部との境界位置の湯水の温度を検出する中間下位温度センサＳ３、及び、貯湯槽２の下層部の下端位置の湯水の温度を検出する下端温度センサＳ４が設けられている。
【００５０】
前記運転制御部５による前記貯湯槽２の貯湯熱量の演算方法について、説明する。
前記上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３、下端温度センサＳ４夫々にて検出される貯湯槽２の湯水の温度を、夫々、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４とし、前記給水温度センサ４３にて検出される給水温度をＴｉとし、上層部、中層部、下層部夫々の容量をＶ（リットル）とする。
又、前記上層部における重み係数をＡ１とし、前記中層部における重み係数をＡ２とし、前記下層部における重み係数をＡ３とすると、貯湯熱量（ｋｃａｌ）は、下記の（式２）にて演算することができる。
【００５１】
貯湯熱量＝（Ａ１×Ｔ１＋（１−Ａ１）×Ｔ２−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ２×Ｔ２＋（１−Ａ２）×Ｔ３−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ３×Ｔ３＋（１−Ａ３）×Ｔ４−Ｔｉ）×Ｖ……………（式２）
【００５２】
重み係数Ａ１、Ａ２、Ａ３は、貯湯槽２の各層における過去の温度分布データを考慮した経験値である。ここで、Ａ１、Ａ２、Ａ３としては、例えば、Ａ１＝Ａ２＝０．２、Ａ３＝０．５である。Ａ１＝Ａ２＝０．２とは、上層部においては温度Ｔ２の影響が温度Ｔ１の影響よりも大きいことを示す。これは、上層部の８割の部分は温度Ｔ２に近く、２割の部分は温度Ｔ１に近いことを示す。これは、中層部においても同様である。下層部においては、温度Ｔ３とＴ４の影響が同じであることを示す。
【００５３】
以下、前記運転制御部５の制御構成について説明する。
この運転制御部５は、前記給湯熱負荷計測手段Ｎにて計測される熱量を時系列的な実給湯熱負荷データとして管理して、その管理している時系列的な実給湯熱負荷データに基づいて時系列的な予測給湯熱負荷データを求める予測データ演算処理、前記貯湯槽２に貯留される湯水を目標貯湯温度に加熱するように加熱作動させる状態で、且つ、前記時系列的な予測給湯熱負荷データに基づいて運転メリットが高くなるように求めた加熱作動条件にて加熱作動させる状態で、前記加熱部Ｈの加熱作動を制御する貯湯用の加熱作動制御処理、熱源用循環路２０を通して熱源用湯水を循環させるように、前記熱源用断続弁４０、前記分流弁３０及び前記熱源用循環ポンプ２１を作動させ、並びに、前記時系列的な予測給湯熱負荷データに基づいて運転メリットが高くなるように求めた加熱作動条件にて加熱作動させる状態で、前記加熱部Ｈの加熱作動を制御する熱媒循環用の加熱作動制御処理、及び、前記熱消費部に供給される湯水の温度を前記目標給湯温度にするように、前記補助加熱器２８の加熱作動を制御する補助加熱作動制御処理を実行するように構成されている。
【００５４】
前記運転制御部５は、熱消費端末３用の端末用リモコン（図示省略）から運転の指令がされない状態では、貯湯槽２内に湯水を貯湯する貯湯運転を行い、その貯湯運転では、運転制御部５は、前記分流弁３０を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え且つ熱源用断続弁４０を閉弁した状態で、前記貯湯用の加熱作動制御処理を実行するように構成されている。
この貯湯用の加熱作動制御処理では、前記貯湯温度センサＳｈの検出情報に基づいて、前記貯湯槽２に供給される湯水の温度が予め設定された目標貯湯温度（例えば６０°Ｃ）になるように湯水循環量を調節すべく、前記湯水循環ポンプ１７の作動を制御することにより、前記貯湯槽２に貯留される湯水を目標貯湯温度に加熱するように、前記加熱部Ｈを加熱作動させることになる。
そして、この貯湯運転により、湯水循環路１６を通流する間の湯水からの放熱等を考慮して、目標貯湯温度よりも低い温度（例えば５９°Ｃ）に設定された設定出湯温度の湯が貯湯槽２に貯湯されることになる。
【００５５】
又、前記運転制御部５は、前記端末用リモコンから運転が指令されると、前記熱消費端末３に熱媒を供給する熱媒供給運転を行い、その熱媒供給運転では、前記運転制御部５は、前記熱媒循環用の加熱作動制御処理を実行するように構成されている。
この熱媒循環用の加熱作動制御処理では、熱源用断続弁４０を開弁し、熱源用循環ポンプ２１を作動させ、前記分流弁３０を冷却水の全量を熱源用熱交換器２５側に通流させる状態に切り換えることにより、熱源用循環路２０を通して熱源用湯水を循環させることになる。
前記運転制御部５は、前記熱媒供給運転の実行中に前記端末用リモコンから運転の停止が指令されると、前記分流弁３０を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え、前記熱源用断続弁４０を閉弁し、前記熱源用循環ポンプ２１を停止させて、前記湯水循環ポンプ１７を作動させることにより、前記熱媒供給運転から前記貯湯運転に切り換えるように構成されている。
【００５６】
前記貯湯用の加熱作動制御処理において前記時系列的な予測給湯熱負荷データに基づいて運転メリットが高くなるように求めた加熱作動条件にて加熱部Ｈを加熱作動させる処理と、前記熱媒循環用の加熱作動制御処理において前記時系列的な予測給湯熱負荷データに基づいて運転メリットが高くなるように求めた加熱作動条件にて加熱部Ｈを加熱作動させる処理は、同様であり、以下、このような処理を学習運転制御処理と称する場合がある。
【００５７】
更に、前記運転制御部５は、前記貯湯運転の実行中に、前記下端温度センサＳ４の検出温度が予め設定した放熱作動用設定温度以上になると、貯湯槽２の底部にまで貯湯されて、貯湯槽２の貯湯量が満杯になったとして、貯湯槽２の下部から取り出した湯水がラジエータ１９を通過するように循環させる状態に三方弁１８を切り換えると共に、ラジエータ１９を作動させて、貯湯槽２の下部から取り出した湯水をラジエータ１９にて放熱させたのち、貯湯用熱交換器２４を通過させて加熱して、貯湯槽２に供給するように構成されている。
【００５８】
次に、前記補助加熱作動制御処理、前記予測データ演算処理及び前記学習運転制御処理の夫々について、説明を加える。
【００５９】
先ず、前記補助加熱作動制御処理について説明を加える。
前記運転制御部５は、補助加熱作動制御処理において、前記送出温度センサＳｏにて検出される送出温度が前記目標給湯温度設定手段Ｃにて設定された目標給湯温度よりも低い場合は、前記送出温度センサＳｏにて検出される湯水の温度及び前記給湯流量センサ４２にて検出される湯水の流量に基づいて、前記貯湯槽２から送出される湯水を目標給湯温度に加熱するために要する前記補助加熱器２８の必要燃焼量を求めて、その求めた必要燃焼量が前記補助加熱器２８の燃焼量調節範囲における最小燃焼量よりも大きいか否かを判別し、必要燃焼量が最小燃焼量よりも大きい場合は、前記給湯温度センサ４１の検出温度が目標給湯温度になるように前記補助加熱器２８の燃焼量を調節し、且つ、水の混合量を０にすべく、前記混合水路３３側を閉じるように前記水混合弁３４の作動を制御し、必要燃焼量が最小燃焼量以下の場合は、前記補助加熱器２８の燃焼量を最小燃焼量に調節し、且つ、熱消費部に供給される湯水の温度が目標給湯温度になるように前記水混合弁３４の作動を制御するように構成されている。
【００６０】
この実施形態では、前記運転制御部５が、熱消費部に供給される湯水の温度を目標給湯温度にするための水混合弁３４の作動の制御として、前記補助加熱器２８を前記最小燃焼量にて加熱作動させると仮定したときに、前記補助加熱器２８に供給される湯水を前記目標給湯温度に加熱するようにするための前記水混合弁３４による水の混合量を求めて、水の混合量が求めた混合量となるように前記水混合弁３４の作動を制御するように構成されている。
【００６１】
前記補助加熱器２８を前記最小燃焼量にて加熱作動させると仮定したときに、前記補助加熱器２８に供給される湯水を前記目標給湯温度に加熱するようにするための水の混合量Ｘ（リットル／サンプリング時間）は、目標給湯温度Ｔｐ（°Ｃ）、前記送出温度センサＳｏにて検出される送出温度Ｔｏ、前記給湯流量センサ４２にて検出される給湯流量Ｆｓ（リットル／サンプリング時間）、前記給水温度センサ４３にて検出される給水温度Ｔｉ、及び、補助加熱器２８の最小燃焼量Ｉｍｉｎ（ｋｃａｌ／サンプリング時間）に基づいて、下記の式３にて求められる。
【００６２】
Ｘ＝｛Ｉｍｉｎ−Ｆｓ（Ｔｐ−Ｔｏ＋Ｔｉ）｝÷（Ｔｏ−Ｔｉ）……………（式３）
【００６３】
ちなみに、補助加熱器２８の最小燃焼量は、例えば４．７１ｋＷｈであり、これをサンプリング時間当たりのｋｃａｌ単位の値に換算することにより、最小燃焼量Ｉｍｉｎが求められる。
【００６４】
又、前記運転制御部５は、補助加熱作動制御処理において、前記送出温度センサＳｏにて検出される送出温度が前記目標給湯温度設定手段Ｃにて設定された目標給湯温度以上の場合は、前記給湯温度センサ４１にて検出される湯水の温度が前記目標給湯温度になるように、水混合量を調節すべく前記水混合弁３４の作動を制御し、前記補助加熱器２８を加熱作動させないように構成されている。
【００６５】
次に、前記予測データ演算処理について説明を加えると、前記運転制御部５は、この予測データ演算処理においては、前記時系列的な実給湯熱負荷データを管理して、管理している時系列的な実給湯熱負荷データに基づいて時系列的な予測給湯熱負荷データを求めることに加えて、前記端末熱負荷計測手段３２にて計測される熱量を時系列的な実端末熱負荷データとして管理し、並びに、前記電力負荷計測手段１１の計測値及び前記インバータ６の出力値に基づいて計測される電力を時系列的な実電力負荷データとして管理して、管理している時系列的な実端末熱負荷データに基づいて、時系列的な予測端末熱負荷データを求め、並びに、管理している時系列的な実電力負荷データに基づいて、時系列的な予測電力負荷データを求めるように構成されている。
【００６６】
前記運転制御手段５は、前記時系列的な実給湯熱負荷データ、前記時系列的な実端末熱負荷データ及び前記時系列的な実電力負荷データ夫々を、複数の運転周期からなる設定期間にわたって、複数の単位時間からなる運転周期毎に単位時間毎に区分けして管理するように構成されている。尚、前記時系列的な実給湯熱負荷データ、前記時系列的な実端末熱負荷データ及び前記時系列的な実電力負荷データは、メモリ３１に記憶させることにより管理されることになる。
ちなみに、この実施形態では、前記運転周期が１日に、前記設定期間が２８日（４週間）に、前記単位時間が１時間にそれぞれ設定されている。
【００６７】
以下、前記時系列的な実給湯熱負荷データ、前記時系列的な実端末熱負荷データ及び前記時系列的な実電力負荷データ夫々における単位時間毎の実負荷データを求める処理について説明する。
前記時系列的な実給湯熱負荷データ及び前記時系列的な実端末熱負荷データ夫々における単位時間毎の実負荷データは、サンプリング時間毎の実負荷データを積算することにより求められる。又、前記時系列的な実電力負荷データにおける単位時間毎の実負荷データは、サンプリング時間毎の実負荷データを積算した積算値を単位時間で除することにより求められる。
【００６８】
前記運転制御部５は、前記時系列的な実給湯熱負荷データにおける単位時間毎の実給湯熱負荷データについては、前記目標給湯温度設定手段Ｃにて設定された目標給湯温度が前記貯湯槽２から出湯可能な前記設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データの発生時間帯においては、サンプリング時間毎に給湯熱負荷計測手段Ｎにて計測された熱量Ｑｓから前記補助加熱器２８の最小燃焼量Ｉｍｉｎを減じた熱量をサンプリング時間毎の実給湯熱負荷データとし、且つ、前記高温熱負荷データの発生時間帯以外の時間帯においては、サンプリング時間毎に給湯熱負荷計測手段Ｎにて計測された熱量Ｑｓをサンプリング時間毎の実給湯熱負荷データとして、サンプリング時間毎の実給湯熱負荷データを積算することにより、単位時間毎の実給湯熱負荷データを求めるように構成されている。
【００６９】
つまり、食器洗浄用の目標給湯温度は例えば６０°Ｃであり、前記設定出湯温度の５９°Ｃよりも高いので、前記食器洗浄機Ｗの運転スイッチ３８により食器洗浄機Ｗの運転開始が指令されて、前記洗浄運転制御部３７から、目標給湯温度を食器洗浄用の目標給湯温度に設定することが指令されている状態で、前記給湯流量センサ４２により設定最小流量以上の流量が検出されている時間帯が、前記高温熱負荷データの発生時間帯となる。
又、前記給湯温度設定部３６により、前記設定出湯温度よりも高い目標給湯温度が設定されている状態で、前記給湯流量センサ４２により設定最小流量以上の流量が検出されている時間帯が、前記高温熱負荷データの発生時間帯となる。
【００７０】
前記運転制御部５は、目標給湯温度が食器洗浄用の目標給湯温度に設定されている状態での前記高温熱負荷データの発生時間帯においては、上記の式１に基づいて熱量Ｑｓを求めるときは、前記給湯温度Ｔｓを前記食器洗浄用の目標給湯温度とし、且つ、前記給湯流量Ｆｓを前記食器洗浄機Ｗへの給湯用として予め設定された食器洗浄用設定流量とするように構成されている。ちなみに、前記食器洗浄用設定流量としては、例えば、２４リットル／分に設定される。
又、前記運転制御部５は、前記給湯温度設定部３６により前記設定出湯温度よりも高い目標給湯温度が設定されている状態での前記高温熱負荷データの発生時間帯においては、上記の式１に基づいて熱量Ｑｓを求めるときは、前記給湯温度Ｔｓを前記給湯温度設定部３６により設定された目標給湯温度とし、且つ、前記給湯流量Ｆｓを前記給湯流量センサ４２の検出流量とするように構成されている。
【００７１】
又、前記運転制御部５は、前記高温熱負荷データの発生時間帯以外の時間帯においては、上記の式１に基づいて熱量Ｑｓを求めるときは、前記給湯温度Ｔｓを前記給湯温度センサ４１の検出温度とし、且つ、前記給湯流量Ｆｓを前記給湯流量センサ４２の検出流量とするように構成されている。
【００７２】
つまり、前記運転制御部５が、上述のように、高温熱負荷データの発生時間帯において、サンプリング時間毎に給湯熱負荷計測手段Ｎにて計測された熱量Ｑｓから前記補助加熱器２８の最小燃焼量Ｉｍｉｎを減じた熱量をサンプリング時間毎の実給湯熱負荷データとして、サンプリング時間毎の実給湯熱負荷データを積算することにより単位時間毎の実給湯熱負荷データを求めるように構成されていることにより、前記運転制御部５が、前記予測データ演算処理において、前記目標給湯温度が前記貯湯槽２から出湯可能な設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データが存在する場合には、その高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正した時系列的な実熱負荷データを前記時系列的な実熱負荷データとして、前記時系列的な予測熱負荷データを求めるように構成されることになる。
又、運転制御部５が、前記予測データ演算処理において、前記高温熱負荷データの発生時間帯における前記補助加熱器２８の加熱量である補助加熱量を減じることにより、前記高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正するように構成されている。
更に、運転制御部５が、前記予測データ演算処理において、前記補助加熱器２８の加熱量調節範囲における最小加熱量を前記補助加熱量として、前記高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正するように構成されている。
【００７３】
前記運転制御部５は、前記時系列的な実端末熱負荷データにおける単位時間毎の実端末熱負荷データについては、サンプリング時間毎に前記端末熱負荷計測手段３２にて計測された熱量をサンプリング時間毎の実端末熱負荷データとして、そのサンプリング時間毎の実端末熱負荷データを積算することにより、単位時間毎の実端末熱負荷データを求めるように構成されている。
又、前記運転制御部５は、前記時系列的な実電力負荷データにおける単位時間毎の実電力負荷データについては、前記電力負荷計測手段１１の計測値及び前記インバータ６の出力値に基づいて計測される電力をサンプリング時間毎の実電力負荷データとして、そのサンプリング時間毎の実電力負荷データを積算し、その積算値を単位時間で除することにより、単位時間毎の実電力負荷データを求めるように構成されている。
【００７４】
そして、前記運転制御手段５は、前記時系列的な実給湯熱負荷データ、前記時系列的な実端末熱負荷データ及び前記時系列的な実電力負荷データ夫々について、新しく１運転周期分の時系列的な実負荷データを求める毎に、最も過去の運転周期の時系列的な実負荷データを削除して、新しく求めた時系列的な実負荷データを前記メモリ３１に記憶させる形態で、設定期間にわたって、前記時系列的な実給湯熱負荷データ、前記時系列的な実端末熱負荷データ及び前記時系列的な実電力負荷データを管理するように構成されている。
【００７５】
以下、前記時系列的な予測給湯熱負荷データ、前記時系列的な予測端末熱負荷データ及び前記時系列的な予測電力負荷データを求める処理について、説明を加える。
前記運転制御部５は、運転周期の開始時点（例えば午前３時）において、前記時系列的な実給湯熱負荷データ、前記時系列的な実端末熱負荷データ及び前記時系列的な実電力負荷データの管理データに基づいて、連続する予測用設定回数の運転周期のうちの最初の運転周期の時系列的な予測給湯熱負荷データ、時系列的な予測端末熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データ、並びに、予測用設定回数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期の時系列的な予測給湯熱負荷データ及び時系列的な予測端末熱負荷データを求めるように構成されている。ちなみに、前記予測用設定回数は複数回数（例えば３回）に設定される。
【００７６】
前記時系列的な予測給湯熱負荷データ、前記時系列的な予測端末熱負荷データ及び前記時系列的な予測電力負荷データの求め方は同様であるので、以下、それらの求め方を、時系列的な実給湯熱負荷データ、前記時系列的な実端末熱負荷データ及び前記時系列的な実電力負荷データを時系列的な実負荷データと総称し、前記時系列的な予測給湯熱負荷データ、前記時系列的な予測端末熱負荷データ及び前記時系列的な予測電力負荷データを時系列的な予測負荷データと総称して説明を加える。
【００７７】
前記運転制御部５は、管理している設定期間分の時系列的な実負荷データデータのうち、最近の週（即ち、前週）における予測対象日と同曜日の時系列的な実負荷データＤｂ、及び、その最近の週を除いた残りの複数週（この実施形態では２週前、３週前、４週前の３週）の時系列的な実負荷データの平均値Ｄａに基づいて、下記の式４により、時系列的な予測負荷データＤｐを求めるように構成されている。
【００７８】
Ｄｐ＝Ｄａ×γ＋Ｄｂ×（１−γ）……………（式４）
但し、γは定数であり、例えば０．７５に設定される。
【００７９】
次に、前記学習運転制御処理について、説明を加える。
前記運転制御部５は、前記学習運転制御処理においては、前記時系列的な予測給湯熱負荷データに加えて、前記時系列的な予測端末熱負荷データ及び前記時系列的な予測電力負荷データに基づいて運転メリットが高くなるように求めた加熱作動条件にて加熱部Ｈを加熱作動させるように構成されている。
以下、前記時系列的な予測給湯熱負荷データと前記時系列的な予測端末熱負荷データとを加えた時系列的な熱負荷データを時系列的な予測熱負荷データと称して、説明を加えるが、この実施形態においては、熱の負荷状態としては、前記熱消費端末３での端末熱負荷が発生しておらず、給湯熱負荷のみが発生する状態として、時系列的な予測熱負荷データとして予測給湯熱負荷データのみが求められるとして説明する。
【００８０】
例えば、運転周期の開始時点において、図３や図４に示すように、予測用設定回数の運転周期のうちの最初の運転周期の予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを単位時間毎に求め、図５に示すように、予測用設定回数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期（図５では、２回目の運転周期について図示）の予測熱負荷データを単位時間毎に求める。尚、図３は、運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷の負荷発生状態が、後述する負荷追従連続運転形態にて燃料電池１を運転すると熱不足状態が発生する単位時間（以下、熱不足単位時間と記載する場合がある）が生じるような負荷発生状態を示す図であり、図４は、運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷の負荷発生状態が、負荷追従連続運転形態にて燃料電池１を運転すると熱余り状態が発生する単位時間（以下、熱余り単位時間と記載する場合がある）が生じるような負荷発生状態を示す図である。
ちなみに、予測電力負荷データの単位はｋＷｈであり、予測給湯熱負荷データの単位はｋｃａｌ／ｈである。
【００８１】
この運転制御部５は、運転周期の開始時点を運転形態判別タイミングとして、その運転形態判別タイミングにおいて、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、燃料電池１を連続運転すると仮定したときの連続運転メリット、及び、燃料電池１を断続運転すると仮定したときの断続運転メリットを求めて、その求めた連続運転メリット及び断続運転メリット並びに運転形態選択条件に基づいて、燃料電池１の運転形態を連続運転形態及び断続運転形態のいずれかに定め、その定めた運転形態にて燃料電池１を運転するように構成されている。
【００８２】
この第１実施形態では、前記運転メリットとして、燃料電池１を運転することにより得られると予測される予測エネルギ削減量を求めるように構成されている。
又、前記運転形態選択条件が、連続運転メリットとしての連続運転形態の予測エネルギ削減量が設定削減量Ｇ（例えば５８０Ｗｈ）以上のときは、燃料電池１の運転形態を断続運転形態よりも優先して連続運転形態に定め、且つ、連続運転形態の予測エネルギ削減量が設定削減量Ｇよりも小さいときは、燃料電池１の運転形態を連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量のうちのエネルギ削減量が大きい方に対応する運転形態に定める条件に設定されている。
【００８３】
前記連続運転形態として、予測電力負荷に対する燃料電池１の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、前記断続運転形態として、予測電力負荷に対する燃料電池１の電力の出力形態又は燃料電池１を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が含まれている。
そして、前記運転制御部５が、前記連続運転メリットとして前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリットを求め、且つ、前記断続運転メリットとして前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリットを求めて、その求めた前記複数種の連続運転形態夫々についての運転メリット及び前記複数種の断続運転形態夫々についての運転メリット並びに前記運転形態選択条件に基づいて、燃料電池１の運転形態を前記複数種の連続運転形態及び前記複数種の断続運転形態のうちのいずれか１つに定めるように構成されている。
【００８４】
前記連続運転形態としての複数種の運転形態が、前記運転周期の全時間帯において燃料電池１の発電出力を予測電力負荷に追従させる負荷追従連続運転形態、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力とし且つ残りの単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる抑制連続運転形態、及び、前記運転周期の複数の単位時間のうちの一部の単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力とし且つ残りの単位時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる強制連続運転形態である。
【００８５】
更に、前記抑制連続運転形態が、前記設定抑制出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽２の予測貯湯熱量が槽満杯貯湯熱量（設定上限量に相当する）以上になる熱余り状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱余り状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱余り状態の発生を抑制し且つ最も運転メリットが高くなる単位時間に定めるものであり、前記強制連続運転形態が、前記設定増大出力とする単位時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するときに前記運転周期の複数の単位時間のうちに前記貯湯槽１の予測貯湯熱量が予測熱負荷に対して不足する熱不足状態が発生する単位時間が存在する場合に、前記熱不足状態が発生する単位時間よりも以前の単位時間のうちで、前記熱不足状態の発生を抑制し且つ最も運転メリットが高くなる単位時間に定めるものである
【００８６】
前記断続運転形態の複数種の運転形態が、燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで最も運転メリットが高くなる単位時間に定める負荷追従断続運転形態、燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで最も運転メリットが高くなる単位時間に定める抑制断続運転形態、及び、燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力に調節する単位時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の単位時間のうちで最も運転メリットが高くなる単位時間に定める強制断続運転形態である。
【００８７】
更に、前記負荷追従断続運転形態として、燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく運転メリットが最も高くなる単位時間に定める単周期対応型の負荷追従断続運転形態と、燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに後続する運転周期における予測熱負荷に基づく運転メリットが最も高くなる単位時間に定める複数周期対応型の負荷追従断続運転形態とが含まれる。
前記抑制断続運転形態として、燃料電池１の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく運転メリットが最も高くなる単位時間に定める単周期対応型の抑制断続運転形態と、燃料電池１の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに後続する運転周期における予測熱負荷に基づく運転メリットが最も高くなる単位時間に定める複数周期対応型の抑制断続運転形態とが含まれる。
前記強制断続運転形態として、燃料電池１の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく運転メリットが最も高くなる単位時間に定める単周期対応型の強制断続運転形態と、燃料電池１の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに後続する運転周期における予測熱負荷に基づく運転メリットが最も高くなる単位時間に定める複数周期対応型の強制断続運転形態とが含まれる。
【００８８】
この第１実施形態では、運転周期が１日に設定されるので、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態夫々の単周期対応型を１日対応型と記載する。又、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態夫々の複数周期対応型としては、後続する運転周期が１回の２日対応型のものと、後続する運転周期が２回の３日対応型のものとが含まれる。
【００８９】
次に、連続運転メリット及び断続運転メリットを求める運転メリット演算処理について、説明を加える。
【００９０】
図３及び図４に示すように、前記運転制御部５は、運転周期の開始時点において、その運転周期において負荷追従連続運転形態を行うと仮定して、運転周期の複数の単位時間夫々について、予測電力負荷に追従する燃料電池１の予測発電出力、燃料電池１の予測熱出力、貯湯槽２に湯により貯えられると予測される熱量（以下、予測貯湯熱量と記載する場合がある）、貯湯槽２の予測貯湯熱量が予測給湯熱負荷に対して不足する予測不足熱量、貯湯槽２の予測貯湯熱量が槽満杯貯湯熱量以上になってラジエータ１９にて放熱される熱量（以下、予測余り熱量と記載する場合がある）、各単位時間から予測不足熱量が０よりも大きい単位時間（即ち、熱不足単位時間）まで又は予測余り熱量が０よりも大きい単位時間（即ち、熱余り単位時間）までの時間である放熱時間を求めるように構成されている。
尚、予測貯湯熱量、予測不足熱量、予測余り熱量は、夫々、各単位時間の終了時点での熱量を示す。又、この第１実施形態では、予測熱負荷は、各単位時間の開始時点に発生し、予測熱出力は予測熱負荷が発生した後に出力されるものとしている。
【００９１】
そして、運転制御部５は、前記熱余り単位時間が存在する場合は、前記連続運転メリットとしての連続運転形態の予測エネルギ削減量として、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量、及び、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求め、前記熱不足単位時間が存在する場合は、前記連続運転メリットとしての連続運転形態の予測エネルギ削減量として、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量、及び、強制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求める。
又、運転制御部５は、前記断続運転メリットとしての断続運転形態の予測エネルギ削減量として、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態夫々について、１日対応型、２日対応型、３日対応型夫々の運転形態の予測エネルギ削減量を求める。
【００９２】
先ず、前述の予測発電出力、予測熱出力、予測貯湯熱量、予測不足熱量及び予測余り熱量夫々の求め方について、説明を加える。
運転周期の複数の単位時間夫々の予測発電出力（ｋＷ）は、予測電力負荷が燃料電池１の最小出力（例えば０．３ｋＷ）以上且つ最大出力（例えば１．０ｋＷ）以下の範囲のときは予測電力負荷に設定され、予測電力負荷が燃料電池１の最小出力よりも小さいときはその最小出力に設定され、予測電力負荷が燃料電池１の最大出力よりも大きいときはその最大出力に設定される。
運転周期の複数の単位時間夫々の予測熱出力（ｋｃａｌ／ｈ）は、下記の式５にて求められる。
【００９３】
予測熱出力＝α×｛（予測発電出力÷電池発電効率）×電池熱効率｝＋余剰電力×α×β−ベース放熱量……………（式５）
【００９４】
但し、余剰電力は、予測発電出力が予測電力負荷よりも大きい場合に、予測発電出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。
例えば、予測電力負荷が燃料電池１の最小出力よりも小さいときは、余剰電力は、燃料電池１の最小出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。又、詳細は後述するが、燃料電池１の発電出力を予測電力負荷に追従する電主出力よりも大きい設定増大出力に設定するときは、余剰電力は、その設定増大出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。
αは、上述したように８６０に設定される係数である。
βは、電気ヒータ１２にて余剰電力（ｋＷｈ）を熱（ｋＷｈ）に変換するときの効率であるヒータ効率であり、例えば、０．９に設定される。
電池発電効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率を示し、電池熱効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発生熱量（ｋＷｈ）の比率を示し、これら電池発電効率及び電池熱効率は発電出力に応じて変動するものであり、予め、図６に示すように、発電出力に応じて設定されて前記メモリ３１に記憶されている。そして、運転制御部５は、その電池発電効率及び電池熱効率の記憶情報から予測発電出力に応じた電池発電効率及び電池熱効率を求めるように構成されている。
ベース放熱量は、このコージェネレーションシステムにおいて、熱電併給装置１の発生熱量のうち、貯湯槽２への貯湯及び熱消費端末３による暖房に用いられることなく放熱される熱量であり、例えば５０ｋｃａｌ／ｈに設定されて、メモリ３１に記憶されている。
【００９５】
各単位時間の予測貯湯熱量（ｋｃａｌ／ｈ）、予測不足熱量（ｋｃａｌ／ｈ）、予測余り熱量（ｋｃａｌ／ｈ）は、それぞれ、下記の式６、式７、式８にて求められる。
但し、各式において、添え字「ｎ」は、運転周期における単位時間の順序を示し、例えば、ｎ＝１のときは、運転周期の１番目の単位時間を示す。
ちなみに、予測貯湯熱量n-1は、ｎ＝１のときには予測貯湯熱量0となり、この予測貯湯熱量0は、運転周期の開始時点（即ち、初期）の予測貯湯熱量であり、前記上端温度センサＳ１、前記中間上位温度センサＳ２、前記中間下位温度センサＳ３、前記下端温度センサＳ４及び前記給水温度センサ４３夫々の検出温度に基づいて、上記の式２により求められる。
【００９６】
予測貯湯熱量n＝（予測貯湯熱量n-1−予測熱負荷n＋予測熱出力n）×（１−槽放熱率）……………（式６）
予測不足熱量＝予測熱負荷n−予測貯湯熱量n-1……………（式７）
予測余り熱量＝（予測貯湯熱量n-1−予測熱負荷n＋予測熱出力n）×（１−槽放熱率）−槽満杯貯湯熱量……………（式８）
【００９７】
但し、予測貯湯熱量nの最大値は、貯湯槽２の貯湯量が満杯になったときに貯湯槽２に蓄える熱量である槽満杯貯湯熱量以下に規制され、その槽満杯貯湯熱量は、例えば、貯湯槽２の貯湯温度、貯湯槽２への給水温度及び貯湯槽２の容量から求められる。ちなみに、前記貯湯温度は、上端温度センサＳ１、中間上位温度センサＳ２、中間下位温度センサＳ３及び下端温度センサＳ４夫々の検出温度のうち前記放熱作動用設定温度（例えば４５°Ｃ）以上のものの平均値とされ、前記給水温度は、給水温度センサ４３にて検出される給水温度の平均値とされる。
槽放熱率は、貯湯槽２からの放熱率であり、例えば、０．０１２に予め設定されて、前記メモリ３１に記憶されている。
又、前記式７にて求められた予測不足熱量が負の値のときは、予測不足熱量を０とし、前記式８にて求められた予測余り熱量が負の値のときは、予測余り熱量を０とする。
【００９８】
各運転形態の予測エネルギ削減量は、下記の式９に示すように、燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量から、燃料電池１を各運転形態にて運転した場合のエネルギ消費量を減じることにより演算する。
【００９９】
予測エネルギ削減量Ｐ＝燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１−燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２……………（式９）
【０１００】
前記燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１（ｋＷｈ）は、下記の式１０に示すように、最初の運転周期の予測電力負荷の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７におけるエネルギ消費量と、最初の運転周期の予測熱負荷の全てを補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和として求められる。
つまり、どの運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合でも、燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１は、同様に求められる。
【０１０１】
Ｅ１＝予測電力負荷／商用電源発電効率＋予測熱負荷／補助加熱器熱効率……………（式１０）
但し、予測熱負荷はｋＷｈに変換した値である。
【０１０２】
一方、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２（ｋＷｈ）は、下記の式１１に示すように、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電出力及び予測熱出力で補う場合の燃料電池１の消費エネルギである運転周期エネルギ消費量と、予測電力負荷から予測発電出力を差し引いた分に相当する予測不足電力量の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７におけるエネルギ消費量と、予測不足熱量の全てを補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和にて求められる。
【０１０３】
Ｅ２＝運転周期エネルギ消費量＋予測不足電力量／商用電源発電効率＋予測不足熱量／補助加熱器熱効率……………（式１１）
但し、予測不足熱量はｋＷｈに変換した値である。
【０１０４】
但し、
商用電源発電効率：商用電源７における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率であり、例えば、０．３６６に設定される。
補助加熱器熱効率：補助加熱器２８における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）に対する発生熱量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）の比率であり、例えば０．７に設定される。
【０１０５】
運転周期エネルギ消費量は、下記の式１２にて、各運転形態において燃料電池１を運転する単位時間のエネルギ消費量を求めて、その求めた単位時間のエネルギ消費量を積算することにより求める。
【０１０６】
エネルギ消費量＝（発電出力÷電池発電効率）……………（式１２）
【０１０７】
尚、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求めるに当たって、運転周期内で燃料電池１を起動させるときは、その燃料電池１を起動させるときに消費する起動時消費エネルギを加え、運転周期内で燃料電池１を停止させる場合は、その燃料電池１を停止させるときに消費する停止時消費エネルギを加えることになる。
ちなみに、前記起動時消費エネルギは、前記燃料ガス生成部を構成する改質器、変成器等を夫々における処理が可能なように設定された温度にウオームアップするのに要するエネルギを含むものであり、又、停止時消費エネルギは、燃料電池１を停止させる際に燃料ガス生成部のガス通流経路にパージガス（原燃料ガス又は不活性ガス）をパージする際に要するエネルギ、具体的には、ファン、ポンプ、バルブ等を駆動するエネルギを含むものである。燃料電池１の起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギは、燃料電池１固有のものである。そして、それら起動時消費エネルギ及び停止時消費エネルギは、予め、実験等により求められてメモリ３１に記憶されている。例えば、起動時消費エネルギは１９００Ｗｈに、停止時消費エネルギは２００Ｗｈに夫々設定されている。
【０１０８】
先ず、複数種の連続運転形態夫々の予測エネルギ削減量の求め方について説明する。
負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
各単位時間のエネルギ消費量を前記式１２により発電出力を電主出力として求め、求めた各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式１１により、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求める。
そして、そのように求めた燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２と式１０により求めた燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１とに基づいて、式９により、予測エネルギ削減量Ｐを求める。
【０１０９】
強制連続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
先ず、熱不足単位時間（熱不足単位時間が複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの）よりも以前の各単位時間について、増大出力設定条件に基づいて、予測電力負荷よりも大きな設定増大出力を設定する。
そして、燃料電池１の発電出力を前記設定増大出力とする単位時間を、運転周期における前記熱不足単位時間よりも以前の単位時間のうちで、最も予測エネルギ削減量が大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を強制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１１０】
この強制連続運転形態の予測エネルギ削減量の求め方について、説明を加える。
先ず、前記設定増大出力の設定の仕方について、説明を加える。
前記増大出力設定条件は、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも大きくすることによるメリットを評価するための増大時メリット評価用指標がメリットが得られる値として求められる電力に設定増大出力を設定する条件としてある。
具体的には、図３に示すように、熱不足単位時間（１７番目の単位時間）よりも以前の各単位時間について、電主出力よりも大きい仮設定増大出力を、段階的に（例えば、０．１ｋＷ間隔）で設定して、各仮設定増大出力について、下記の式１３にて増大時メリット評価用指標を求める。そして、熱不足単位時間よりも以前の各単位時間について、増大時メリット評価用指標がメリットが得られる値として求められる仮設定増大出力のうちの電力が最大のものを設定増大出力に設定する。
【０１１１】
増大時メリット評価用指標＝｛（増大出力時有効貯湯熱量−電主出力時有効貯湯熱量）÷補助加熱器熱効率−（増大出力時エネルギ消費量−電主出力時エネルギ消費量）｝÷（増大出力時有効貯湯熱量−電主出力時有効貯湯熱量）……………（式１３）
【０１１２】
増大出力時有効貯湯熱量は、単位時間において燃料電池１の発電出力を電主出力よりも大きくすることにより得られる熱量から熱不足単位時間までの貯湯槽２からの放熱量を減じた熱量であり、下記の式１４にて、発電出力として仮設定増大出力を代入して求める。
又、電主出力時有効貯湯熱量は、単位時間において燃料電池１の発電出力を電主出力に調節することにより得られる熱量から熱不足単位時間までの貯湯槽２からの放熱量を減じた熱量であり、下記の式１４にて、発電出力として電主出力を代入して求める。
【０１１３】
有効貯湯熱量＝〔α×｛（発電出力÷電池発電効率）×電池熱効率｝＋余剰電力×α×β−ベース放熱量〕×（１−槽放熱率）t……………（式１４）
但し、ｔは放熱時間である。
【０１１４】
増大出力時エネルギ消費量は、燃料電池１の発電出力を仮設定増大出力に調節したときの燃料電池１のエネルギ消費量であり、前記式１２にて、発電出力として仮設定増大出力を代入して求めた値をｋｃａｌに変換し、電主出力時エネルギ消費量は、燃料電池１の発電出力を電主出力に調節したときの燃料電池１のエネルギ消費量であり、前記式１２にて、発電出力として電主出力を代入して求めた値をｋｃａｌに変換する。
【０１１５】
前記式１３の分子において、「（増大出力時有効貯湯熱量−電主出力時有効貯湯熱量）÷補助加熱器熱効率」は、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも大きくすることにより増加する有効貯湯熱量を補助加熱器２８の発生熱量で得るとすると必要となるエネルギ量を示すものであり、メリットとなるエネルギ量を示すものである。
又、前記式１３の分子において、「（増大出力時エネルギ消費量−電主出力時エネルギ消費量）」は、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも大きくすることにより増加する燃料電池１におけるエネルギ消費量を示すものであり、ディメリットとなるエネルギ量を示すものである。
つまり、前記式１３の分子の「（増大出力時有効貯湯熱量−電主出力時有効貯湯熱量）÷補助加熱器熱効率−（増大出力時エネルギ消費量−電主出力時エネルギ消費量）」は、正の値として求められると、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも大きくすることによりメリットが得られることを意味し、その値が大きくなるほどメリットが大きいことを意味する。
【０１１６】
前記式１３の分母の「増大出力時有効貯湯熱量−電主出力時有効貯湯熱量」は、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも大きくすることにより増加する有効貯湯熱量を示すものであって、正の値として求められる。
つまり、前記式１３にて求められる増大時メリット評価用指標が正の値のときは、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも大きくすることによりメリットが得られることを意味し、その値が大きくなるほどメリットが大きいことを意味する。
【０１１７】
図３では、１７番目の単位時間が最も運転周期の開始時点に近い熱不足単位時間であるので、１７番目の単位時間よりも以前の各単位時間について、設定増大出力を設定することになる。
例えば、１番目の単位時間については、電主出力が０．３ｋＷであるので、仮設定増大出力として、０．４ｋＷ，０．５ｋＷ，０．６ｋＷ，０．７ｋＷ，０．８ｋＷ，０．９ｋＷ，１．０ｋＷを設定し、夫々の仮設定増大出力について増大時メリット評価用指標を求める。
仮設定増大出力が０．４ｋＷ，０．５ｋＷ，０．６ｋＷ，０．７ｋＷ，０．８ｋＷについては、増大時メリット評価用指標が正の値として求められ、仮設定増大出力が０．９ｋＷ，１．０ｋＷについては、増大時メリット評価用指標が負の値として求められるので、設定増大出力としては、仮設定増大出力のうち、増大時メリット評価用指標が正の値で且つ電力が最大の仮設定増大出力、即ち、０．８ｋＷに設定する。
【０１１８】
ちなみに、６番目の単位時間については、仮設定増大出力として０．９ｋＷ，１．０ｋＷを設定するが、いずれの仮設定増大出力についても、増大時メリット評価用指標が負の値として求められるので、設定増大出力は設定しない。
【０１１９】
次に、熱不足単位時間よりも以前に１つ又は連続する複数の単位時間からなる時間帯を発電出力を設定増大出力に調節する強制運転用時間帯とする強制運転用の仮運転パターンを全て形成する。
つまり、運転周期における複数の単位時間のうちの熱不足単位時間よりも以前の複数の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を強制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの単位時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記強制運転用時間帯として選択する単位時間を異ならせることにより、強制運転用の仮運転パターンを全て形成する。ちなみに、強制運転用時間帯が設定増大出力の設定されていない単位時間のみで形成される仮運転パターンは、強制運転用の仮運転パターンから除外する。
【０１２０】
例えば、図３に示すように、１７番目の単位時間（単位時間１７）が熱不足単位時間である場合、図７に示すように、単位時間１から強制運転用時間帯とするパターンとして、単位時間１を強制運転用時間帯とするパターン１や、単位時間１，２を強制運転用時間帯とするパターン２、単位時間１，２，３を強制運転用時間帯とするパターン３・・・単位時間１〜１６を強制運転用時間帯とするパターン１６の１６種類がある。また、単位時間２から強制運転用時間帯とするパターンとして、この単位時間２を強制運転用時間帯とするパターン１７、単位時間２，３を強制運転用時間帯とするパターン１８・・・単位時間２〜１６を強制運転用時間帯とするパターン３１の１５種類がある。このように、熱不足単位時間１７の直前の単位時間１６を強制運転用時間帯とするパターン１３６までの１３６種類のパターンのうち、強制運転用時間帯が設定増大出力の設定されていない単位時間のみで形成されるパターン、例えば、単位時間７のみを強制運転用時間帯とするパターン８２等を除外したパターンを、強制運転用の仮運転パターンとする。
【０１２１】
そして、全ての強制運転用の仮運転パターン夫々について、前記式９〜式１１に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、運転周期の強制運転用時間帯の単位時間では発電出力を設定増大出力に調節し且つ電主運転用時間帯の単位時間では発電出力を電主出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、各単位時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量、予測不足熱量、予測余り熱量を求める。
尚、強制運転用時間帯の単位時間のエネルギ消費量を前記式１２により発電出力を設定増大出力として求め、電主運転用時間帯の単位時間のエネルギ消費量を前記式１２により発電出力を電主出力として求めて、求めた各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式１１により、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求めることになる。
【０１２２】
続いて、全ての強制運転用の仮運転パターンのうちで熱余り単位時間が生ぜず且つ予測エネルギ削減量が最も高い強制運転用の仮運転パターンを求め、その求めた仮運転パターンにおいて熱不足単位時間が生じない場合は、その強制運転用の仮運転パターンを強制連続運転形態の運転パターンに定め、その強制運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を強制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１２３】
尚、熱余り単位時間が生ぜず且つ予測エネルギ削減量が最も高い強制運転用の仮運転パターンにおいて、未だ、熱不足単位時間が生じるときは、上述のように、熱不足単位時間よりも以前の各単位時間について設定増大出力を設定して、熱余り単位時間が生ぜず且つ最も予測エネルギ削減量が高い強制運転用の仮運転パターンを求めることにより、強制連続運転形態の運転パターンを設定すると共に強制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求める処理を、熱不足単位時間が生じなくなるまで繰り返すことになる。
但し、既に発電出力を設定増大出力に調節すると定められている強制運転設定済みの単位時間については予測発電出力を設定増大出力とする状態で、強制運転設定済みの単位時間以外の単位時間について設定増大出力を設定して、上述の処理を実行する。つまり、強制運転用単位時間が強制運転設定済みの単位時間のみで形成される仮運転パターンは、強制運転用の仮運転パターンから除外することになる。
【０１２４】
抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
先ず、熱余り単位時間（熱余り単位時間が複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの）よりも以前の各単位時間について、抑制出力設定条件に基づいて、予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力を設定する。
そして、燃料電池１の発電出力を前記設定抑制出力とする単位時間を、運転周期における前記熱余り単位時間よりも以前の単位時間のうちで、最も予測エネルギ削減量が大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１２５】
この抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量の求め方について、説明を加える。
先ず、前記設定抑制出力の設定の仕方について、説明を加える。
前記抑制出力設定条件は、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも小さくすることによるメリットを評価するための抑制時メリット評価用指標がメリットが得られる値として求められる電力に設定抑制出力を設定する条件としてある。
具体的には、図４に示すように、熱余り単位時間（１７番目の単位時間）よりも以前の各単位時間について、電主出力よりも小さい仮設定抑制出力を、段階的に（例えば、０．１ｋＷ間隔）で設定して、各仮設定抑制出力について、下記の式１５にて抑制時メリット評価用指標を求める。そして、熱余り単位時間よりも以前の各単位時間について、抑制時メリット評価用指標がメリットが得られる値として求められる仮設定抑制出力のうちの電力が最小のものを設定抑制出力に設定する。
【０１２６】
抑制時メリット評価用指標＝｛（電主出力時エネルギ消費量−抑制出力時エネルギ消費量）−α×（抑制出力時不足電力量−電主出力時不足電力量）÷商用電源発電効率｝÷（抑制出力時有効貯湯熱量−電主出力時有効貯湯熱量）……………（式１５）
【０１２７】
電主出力時エネルギ消費量は、上述した強制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合と同様に求め、抑制出力時エネルギ消費量は、燃料電池１の発電出力を仮設定抑制出力に調節したときの燃料電池１のエネルギ消費量であり、前記式１２にて、発電出力として仮設定抑制出力を代入して求めた値をｋｃａｌに変換する。
【０１２８】
電主出力時不足電力量は、燃料電池１の発電出力を電主出力に調節したときに予測電力負荷に対して不足する電力量であり、下記の式１６にて、発電出力として電主出力を代入して求め、抑制出力時不足電力量は、燃料電池１の発電出力を仮設定抑制出力に調節したときに予測電力負荷に対して不足する電力量であり、下記の式１６にて、発電出力として仮設定抑制出力を代入して求める。但し、電主出力時不足電力量及び抑制出力時不足電力量は、いずれも、０よりも小さい値として求められたときは０とする。
【０１２９】
不足電力量＝予測電力負荷−発電出力……………（式１６）
【０１３０】
電主出力時有効貯湯熱量は、上述した強制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合と同様に求め、抑制出力時有効貯湯熱量は、単位時間において燃料電池１の発電出力を電主出力よりも小さくすることにより得られる熱量から熱余り単位時間までの貯湯槽２からの放熱量を減じた熱量であり、前記式１４にて、発電出力として仮設定抑制出力を代入して求める。
【０１３１】
前記式１５の分子において、「（電主出力時エネルギ消費量−抑制出力時エネルギ消費量）」は、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも小さくすることにより減少する燃料電池１におけるエネルギ消費量を示すものであり、メリットとなるエネルギ量を示すものである。
又、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも小さくすることにより、その燃料電池１の発電出力が予測電力負荷に対して不足する不足電力量が増加することになり、前記式１５の分子において、「（抑制出力時不足電力量−電主出力時不足電力量）×α÷商用電源発電効率」は、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも小さくすることにより増加する不足電力量を商用電源７にて得るとすると必要となるエネルギ量を示すものであり、ディメリットとなるエネルギ量を示すものである。
つまり、前記式１５の「（電主出力時エネルギ消費量−抑制出力時エネルギ消費量）−（抑制出力時不足電力量−電主出力時不足電力量）×α÷商用電源発電効率」は、正の値として求められると、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも小さくすることによりメリットが得られることを意味し、その値が大きくなるほどメリットが大きいことを意味する。
【０１３２】
前記式１５の分母の「抑制出力時有効貯湯熱量−電主出力時有効貯湯熱量」は、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも小さくすることにより減少する有効貯湯熱量を示すものであって、負の値として求められる。
つまり、前記式１５にて求められる抑制時メリット評価用指標が負の値のときは、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも小さくすることによりメリットが得られることを意味し、その絶対値が大きくなるほどメリットが大きいことを意味する。
【０１３３】
図４では、１７番目の単位時間が最も運転周期の開始時点に近い熱余り単位時間であるので、１７番目の単位時間よりも以前の各単位時間について、設定抑制出力を設定することになる。
例えば、３番目の単位時間については、電主出力が０．６ｋＷであるので、仮設定抑制出力として、０．５ｋＷ，０．４ｋＷ，０．３ｋＷを設定し、夫々の仮設定抑制出力について抑制時メリット評価用指標を求める。
仮設定抑制出力が０．５ｋＷ，０．４ｋＷ，０．３ｋＷの全てについて、抑制時メリット評価用指標が負の値として求められるので、設定抑制出力としては、仮設定抑制出力のうち、抑制時メリット評価用指標が負の値で且つ電力が最小の仮抑制出力、即ち、０．３ｋＷを設定する。
【０１３４】
ちなみに、２番目の単位時間については、仮設定抑制出力として０．４ｋＷ，０．３ｋＷを設定するが、いずれの仮設定抑制出力についても、抑制時メリット評価用指標が正の値として求められるので、設定抑制出力は設定しない。
【０１３５】
次に、熱余り単位時間よりも以前に１つ又は連続する複数の単位時間からなる時間帯を発電出力を設定抑制出力に調節する抑制運転用時間帯とする抑制運転用の仮運転パターンを全て形成する。
つまり、運転周期における複数の単位時間のうちの熱余り単位時間よりも以前の複数の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を抑制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの単位時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記抑制運転用時間帯として選択する単位時間を異ならせることにより、抑制運転用の仮運転パターンを全て形成する。ちなみに、抑制運転用時間帯が設定抑制出力の設定されていない単位時間のみで形成される仮運転パターンは、抑制運転用の仮運転パターンから除外する。
【０１３６】
例えば、図４に示すように、１７番目の単位時間（単位時間１７）が熱余り単位時間である場合、上述した強制運転用の仮運転パターンを形成するのと同様に、図７に示す如き１３６種類のパターンのうち、抑制運転用時間帯が設定抑制出力の設定されていない単位時間のみで形成されるパターン、例えば、単位時間１０，１１，１２，１３，１４，１５を抑制運転用時間帯とするパターン１２１等を除外したパターンを、抑制運転用の仮運転パターンとする。
【０１３７】
そして、全ての抑制運転用の仮運転パターン夫々について、前記式９〜式１１に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、運転周期の抑制運転用時間帯の単位時間では発電出力を設定抑制出力に調節し且つ電主運転用時間帯の単位時間では発電出力を電主出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、各単位時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量、予測不足熱量、予測余り熱量を求める。
尚、抑制運転用時間帯の単位時間のエネルギ消費量は前記式１２により発電出力を設定抑制出力として求め、電主運転用時間帯の単位時間のエネルギ消費量は前記式１２により発電出力を電主出力として求めて、求めた各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式１１により、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求めることになる。
【０１３８】
続いて、全ての抑制運転用の仮運転パターンのうちで熱不足単位時間が生ぜず且つ予測エネルギ削減量が最も高い抑制運転用の仮運転パターンを求め、その求めた仮運転パターンにおいて熱余り単位時間が生じない場合は、その抑制運転用の仮運転パターンを抑制連続運転形態の運転パターンに定め、その抑制運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１３９】
尚、熱不足単位時間が生ぜず且つ予測エネルギ削減量が最も高い抑制運転用の仮運転パターンにおいて、未だ、熱余り単位時間が生じるときは、上述のように、熱余り単位時間よりも以前の各単位時間について設定抑制出力を設定して、熱不足単位時間が生ぜず且つ最も予測エネルギ削減量が高い抑制運転用の仮運転パターンを求めることにより、抑制連続運転形態の運転パターンを設定すると共に抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求める処理を、熱余り単位時間が生じなくなるまで繰り返すことになる。
但し、既に発電出力を設定抑制出力に調節すると定められている抑制運転設定済みの単位時間については予測発電出力を設定抑制出力とする状態で、抑制運転設定済みの単位時間以外の単位時間について設定抑制出力を設定して、上述の処理を実行する。つまり、抑制運転用単位時間が抑制運転設定済みの単位時間のみで形成される仮運転パターンは、抑制運転用の仮運転パターンから除外することになる。
【０１４０】
次に、複数種の断続運転形態夫々の予測エネルギ削減量の求め方について説明する。
図８に示すように、１つ又は連続する複数の単位時間からなる運転時間帯を１つ設定する断続運転用の仮運転パターンの全てがメモリ３１に記憶されている。
つまり、運転周期の複数の単位時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の単位時間を前記運転時間帯を構成する単位時間とし且つ運転周期の残りの単位時間を燃料電池１を停止する停止時間帯を構成する単位時間とする形態で、前記運転時間帯を構成する単位時間として選択する単位時間を異ならせることにより、全ての断続運転用の仮運転パターンが形成される。
【０１４１】
例えば、単位時間１から運転を開始させるパターンとして、単位時間１を運転時間帯とするパターン１や、単位時間１，２を運転時間帯とするパターン２、単位時間１，２，３を運転時間帯とするパターン３・・・単位時間１〜２４を運転時間帯とするパターン２４の２４種類がある。また、単位時間２から運転開始させるパターンとして、この単位時間２を運転時間帯とするパターン２５、単位時間２，３を運転時間帯とするパターン２６・・・単位時間２〜２４を運転時間帯とするパターン４７の２３種類がある。このように、運転周期の最後の単位時間２４を運転時間帯とするパターン３００まで、断続運転用の仮運転パターンは、パターン１からパターン３００までの３００種類のものがある。
【０１４２】
又、運転周期の複数の単位時間夫々について、増大出力設定条件に基づいて予測電力負荷よりも大きな設定増大出力を設定し、抑制出力設定条件に基づいて予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力を設定する。
前記増大出力設定条件は、電主出力よりも大きい複数段階の仮設定出力、及び、前記燃料電池１の発電出力を仮設定出力に調節したときに燃料電池１から発生する出力増大時発生熱量に基づいて、出力増大時発生熱量が最大の仮設定出力を設定増大出力に設定する条件としてある。
又、前記抑制出力設定条件は、電主出力よりも小さい複数段階の仮設定出力、及び、仮設定出力を燃料電池１にて得る場合と商用電源７にて得る場合とのエネルギ消費量の差である出力抑制時発電用エネルギ量差に基づいて、出力抑制時発電用エネルギ量差が最小の仮設定出力を設定抑制出力に設定する条件としてある。
【０１４３】
前記設定増大出力及び前記設定抑制出力の設定方法について、説明を加える。
図９に示すように、増大出力設定用又は抑制出力設定用の仮設定出力を段階的（例えば、０．０５ｋＷ間隔）に設定し、各仮設定出力について、前記出力増大時発生熱量（ｋＷ）を下記の式１７にて求め、前記出力抑制時発電用エネルギ量差（ｋＷ）を下記の式１８にて求めて、それら出力増大時発生熱量及び出力抑制時発電用エネルギ量差を各仮設定出力に対応付けて、メモリ３１に記憶させてある。
【０１４４】
出力増大時発生熱量＝（仮設定出力÷電池発電効率）×電池熱効率……………（式１７）
出力抑制時発電用エネルギ量差＝仮設定出力÷電池発電効率−仮設定出力÷商用電源発電効率……………（式１８）
【０１４５】
ちなみに、電池発電効率よりも商用電源発電効率の方が大きいため、出力抑制時発電用エネルギ量差が小さいほど、燃料電池１の発電出力を電主出力よりも小さくしたときに、エネルギ消費の面で有利となる。
【０１４６】
そして、運転制御部５は、運転周期の各単位時間について、電主出力よりも大きい仮設定出力のうち、出力増大時発生熱量が最大のものを設定増大出力として設定し、電主出力よりも小さい仮設定出力のうち、出力抑制時発電用エネルギ量差が最小のものを設定抑制出力として設定するように構成されている。
例えば、図３に示すように、１番目の単位時間については、電主出力が０．３ｋＷであるので、その０．３ｋＷよりも大きい仮設定出力のうち、１．０ｋＷの仮設定出力が出力増大時発生熱量が最大であるので、その１．０ｋＷの仮設定出力を設定増大出力として設定することになる。但し、電主出力が燃料電池１の最大出力の単位時間については、設定増大出力を設定しない。
又、例えば図４に示すように、３番目の単位時間については、電主出力が０．６ｋＷであるので、その０．６ｋＷよりも小さい仮設定出力のうち、０．５ｋＷの仮設定出力が出力抑制時発電用エネルギ量差が最小であるので、その０．５ｋＷの仮設定出力を設定抑制出力として設定することになる。但し、電主出力が燃料電池１の最小出力の単位時間については、設定抑制出力を設定しない。
【０１４７】
１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、燃料電池１の発電出力を予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１４８】
説明を加えると、メモリ３１に記憶されている全ての断続運転用の仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を電主出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式９〜式１１に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各単位時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間のエネルギ消費量は前記式１２により発電出力を電主出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間のエネルギ消費量は０として、各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式１１により、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求めることになる。
又、運転時間帯に含まれない単位時間の予測熱出力は、０になり、運転時間帯に含まれない単位時間の予測貯湯熱量は、前記式６により、予測熱出力nを０として求める。
【０１４９】
そして、全ての断続運転用の仮運転パターンのうちの運転周期の全時間帯を運転時間帯とするパターン２４を除いた仮運転パターンのうちで、予測エネルギ削減量が最も高い断続運転用の仮運転パターンを求めて、その断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量と求める。
【０１５０】
２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、燃料電池１の発電出力を予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに２回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１５１】
説明を加えると、全ての断続運転用の仮運転パターンのうち、上述のように運転時間帯において発電出力を電主出力に調節したときに最初の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを２日対応型の仮運転パターンとして選択する。
そして、２日対応型の仮運転パターンの全てについて、最初の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯熱量が２回目の運転周期の予測熱負荷として利用されたとして、図５に示すように、２回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量（ｋｃａｌ）及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量（ｋｃａｌ）とを求める。
【０１５２】
各単位時間の予測貯湯熱量は、前記式６により、予測熱出力nを０として求める。
又、各単位時間の予測利用熱量は、下記の式１９〜式２１により求める。
【０１５３】
予測貯湯熱量n-1≧予測熱負荷nのときは、
予測利用熱量n＝予測熱負荷n……………（式１９）
予測貯湯熱量n-1＜予測熱負荷nのときは、
予測利用熱量n＝予測貯湯熱量n-1……………（式２０）
予測貯湯熱量n-1＝０のときは、
予測利用熱量n＝０……………（式２１）
【０１５４】
２日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた予測エネルギ削減量Ｐに、２回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量（予測利用熱量の合計／補助加熱器熱効率）を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を２で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての２日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い２日対応型の仮運転パターンを求め、その２日対応型の仮運転パターンを２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１５５】
３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、燃料電池１の発電出力を予測電力負荷に追従させる単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに２回目及び３回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１５６】
説明を加えると、全ての２日対応型の仮運転パターンのうち、２回目の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを３日対応型の仮運転パターンとして選択する。
そして、３日対応型の仮運転パターンの全てについて、２回目の運転周期の最終の単位時間の予測貯湯熱量が３回目の運転周期の予測熱負荷として利用されたとして、上述した２回目の運転周期におけるのと同様に、３回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量とを求める。
【０１５７】
３日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた予測エネルギ削減量Ｐに、２回目及び３回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量（予測利用熱量の合計／補助加熱器熱効率）を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を３で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての３日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い３日対応型の仮運転パターンを求め、その３日対応型の仮運転パターンを３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１５８】
１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、燃料電池１の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１５９】
説明を加えると、メモリ３１に記憶されている全ての断続運転用の仮運転パターンのうちで、運転時間帯が設定増大出力の設定されていない単位時間のみで形成されるパターンを除いた全ての仮運転パターンを強制断続運転用の仮運転パターンとして、その強制断続運転用の仮運転パターン夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を設定増大出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式９〜式１１に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各単位時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間のエネルギ消費量は前記式１２により発電出力を設定増大出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間のエネルギ消費量は０として、各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式１１により、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求めることになる。
【０１６０】
そして、全ての強制断続運転用の仮運転パターンのうちの運転周期の全時間帯を運転時間帯とするパターン２４を除いた仮運転パターンのうちで、予測エネルギ削減量が最も高い強制断続運転用の仮運転パターンを求めて、その強制断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の強制断続運転形態の運転パターンに設定し、その強制断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量と求める。
【０１６１】
２日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、燃料電池１の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに２回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、２日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１６２】
説明を加えると、全ての強制断続運転用の仮運転パターンのうち、上述のように運転時間帯において発電出力を設定増大出力に調節したときに最初の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを２日対応型の仮運転パターンとして選択する。
そして、２日対応型の仮運転パターンの全てについて、上記の２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、２回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量とを求める。
【０１６３】
２日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた予測エネルギ削減量Ｐに、２回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を２で割って１運転周期当たりのエネルギ削減量としたものを、２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての２日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い２日対応型の仮運転パターンを求め、その２日対応型の仮運転パターンを２日対応型の強制断続運転形態の運転パターンに設定し、その２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を２日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１６４】
３日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、燃料電池１の発電出力を前記設定増大出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに２回目及び３回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、３日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１６５】
説明を加えると、全ての２日対応型の仮運転パターンのうち、２回目の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを３日対応型の仮運転パターンとして選択する。
そして、３日対応型の仮運転パターンの全てについて、上記の３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、３回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量とを求める。
【０１６６】
３日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた予測エネルギ削減量Ｐに、２回目及び３回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を３で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての３日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い３日対応型の仮運転パターンを求め、その３日対応型の仮運転パターンを３日対応型の強制断続運転形態の運転パターンに設定し、その３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を３日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１６７】
１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、燃料電池１の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１６８】
説明を加えると、メモリ３１に記憶されている全ての断続運転用の仮運転パターンのうちで、運転時間帯が設定抑制出力の設定されていない単位時間のみで形成されるパターンを除いた全ての仮運転パターンを抑制断続運転用の仮運転パターンとして、その抑制断続運転用の仮運転パターン夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を設定抑制出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式９〜式１１に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各単位時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
尚、運転時間帯に含まれる単位時間のエネルギ消費量は前記式１２により発電出力を設定抑制出力として求め、運転時間帯に含まれない単位時間のエネルギ消費量は０として、各単位時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式１１により、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求めることになる。
【０１６９】
そして、全ての抑制断続運転用の仮運転パターンのうちの運転周期の全時間帯を運転時間帯とするパターン２４を除いた仮運転パターンのうちで、予測エネルギ削減量が最も高い抑制断続運転用の仮運転パターンを求めて、その抑制断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の抑制断続運転形態の運転パターンに設定し、その抑制断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量と求める。
【０１７０】
２日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、燃料電池１の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに２回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、２日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１７１】
説明を加えると、全ての抑制断続運転用の仮運転パターンのうち、上述のように運転時間帯において発電出力を設定抑制出力に調節したときに最初の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを２日対応型の仮運転パターンとして選択する。
そして、２日対応型の仮運転パターンの全てについて、上記の２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、２回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量とを求める。
【０１７２】
２日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた予測エネルギ削減量Ｐに、２回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を２で割って１運転周期当たりのエネルギ削減量としたものを、２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての２日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い２日対応型の仮運転パターンを求め、その２日対応型の仮運転パターンを２日対応型の抑制断続運転形態の運転パターンに設定し、その２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を２日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１７３】
３日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、燃料電池１の発電出力を前記設定抑制出力に調節する単位時間を、それを定める前記運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに２回目及び３回目の運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる単位時間に定めたときの予測エネルギ削減量を、３日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１７４】
説明を加えると、全ての２日対応型の仮運転パターンのうち、２回目の運転周期における最終の単位時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを３日対応型の仮運転パターンとして選択する。
そして、３日対応型の仮運転パターンの全てについて、上記の３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、３回目の運転周期の複数の単位時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量とを求める。
【０１７５】
３日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた予測エネルギ削減量Ｐに、２回目及び３回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を３で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての３日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最も高い３日対応型の仮運転パターンを求め、その３日対応型の仮運転パターンを３日対応型の抑制断続運転形態の運転パターンに設定し、その３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を３日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１７６】
そして、前記運転制御部５は、前記熱余り単位時間が存在する場合は、上述のように、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量及び抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求め、それらのうち大きい方を連続運転形態の予測エネルギ削減量に設定し、前記熱不足単位時間が存在する場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量及び強制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求め、それらのうち大きい方を連続運転形態の予測エネルギ削減量に設定する。
又、運転制御部５は、上述のように求めた１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量、並びに、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量の９個の予測エネルギ削減量のうちで、最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量として設定する。
更に、運転制御部５は、上述のように設定した連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量並びに前記運転形態選択条件に基づいて、燃料電池１の運転形態を定める。
【０１７７】
つまり、上述のように連続運転形態の予測エネルギ削減量及び断続運転形態の予測エネルギ削減量並びに前記運転形態選択条件に基づいて燃料電池１の運転形態を定めることが、前記加熱作動条件を求めることに相当し、その加熱作動条件が、前記加熱部Ｈを加熱作動させる、即ち、前記燃料電池１を運転する運転時間帯を定める条件、前記加熱部Ｈにて出力する加熱量、即ち、前記燃料電池１の発電出力を定める条件、及び、前記貯湯槽２の貯湯熱量を定める条件の３つの条件を定める条件である。
【０１７８】
以下、図１０ないし図１２に示すフローチャートに基づいて、前記学習運転制御処理について説明する。
燃料電池１を停止させていても、例えば発電可能な状態に維持しておく等のために、エネルギ（電力）が消費されるものであり、運転周期内の全時間帯において燃料電池１を停止させているときにコージェネレーションシステムにて消費されるエネルギを、予め実験等により求めて、待機時消費エネルギＺとして、運転制御部５に記憶させてある。
【０１７９】
図１０及び図１１に示すように、運転制御部５は、運転周期の開始時点（例えば、午前３時）になる毎に、予測データ演算処理を実行して予測電力負荷データ及び予測熱負荷データを求め、続いて、運転メリット演算処理を実行する（ステップ＃１〜３）。
【０１８０】
図１２に示すように、運転メリット演算処理では、負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱余り単位時間が存在する場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、及び、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２を求め、更に、強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３を牽制用の設定値Ｊに定め、負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱不足単位時間が存在する場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、及び、強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３を求め、更に、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２を前記設定値Ｊに定め、負荷追従連続運転形態を行うと仮定したときに運転周期に熱余り単位時間及び熱不足単位時間いずれも存在しない場合は、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１を求め、更に、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３夫々を前記設定値Ｊに定める（ステップ＃１０１〜１０５）。
【０１８１】
ちなみに、前記設定値Ｊは、種々の予測電力負荷及び予測熱負荷に対応して負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２及び強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３夫々として求められると予測される値のうちの最小値よりも小さく設定してある。尚、その最小値が負の値として求められると予測される場合は、前記設定値Ｊを前記最小値よりも絶対値が大きい負の値に設定することになる。
【０１８２】
続いて、１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１、１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ２、１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ３、２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ４、２日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ５、２日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ６、３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ７、３日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ８、３日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ９を求める（ステップ＃１０６）。
【０１８３】
図１０及び図１１に示すように、ステップ＃４において、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が設定削減量Ｇ以上か否かを判断して、設定削減量Ｇ以上のときは燃料電池１の運転形態を負荷追従連続運転形態に定め、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１が設定削減量Ｇよりも小さいときは、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２が設定削減量Ｇ以上か否かを判断して、設定削減量Ｇ以上のときは燃料電池１の運転形態を抑制連続運転形態に定め、抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ２が設定削減量Ｇよりも小さいときは、強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３が設定削減量Ｇ以上か否かを判断して、設定削減量Ｇ以上のときは燃料電池１の運転形態を強制連続運転形態に定め（ステップ＃４〜９）、強制連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ３が設定削減量Ｇよりも小さいときは、ステップ＃１０に進む。
ちなみに、前記牽制用の設定値Ｊは、設定削減量Ｇよりも小さい値に設定してある。
【０１８４】
ステップ＃１０では、運転周期の開始時点における貯湯熱量にてその運転周期の予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率Ｕ／Ｌを求め、ステップ＃１１では、その求めた熱負荷賄い率Ｕ／Ｌと下位設定値Ｋとを比較して、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きいときは、待機条件を満たすと判断し、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋ以下のときは、待機条件を満たさないと判断する。
【０１８５】
ちなみに、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＬは、最初の運転周期の各単位時間の予測熱負荷を合計することにより求めた運転周期の予測熱負荷である。
又、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＵは、燃料電池１の予測熱出力を０として、最初の運転周期の予測熱負荷のうち、最初の運転周期の開始時点における貯湯熱量にて賄えると予測される予測利用熱量である。
例えば、運転周期の開始時点が、図５にて示す２回目の運転周期の開始時点の状態であると仮定すると、Ｌは、図５に示す如き、運転周期の各単位時間の予測熱負荷を合計した値となり、Ｕは、図５に示す如き、運転周期の各単位時間の予測利用熱量を合計した値となる。
尚、前記下位設定値Ｋは、例えば、０．４に設定する。
【０１８６】
つまり、貯湯槽２からは放熱があることから、最初の運転周期の開始時点における貯湯槽２の貯湯熱量にて最初の運転周期における予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率を求めるに当たっては、最初の運転周期の開始時点の貯湯槽２の貯湯熱量そのものを用いるよりも、最初の運転周期の予測熱負荷のうち、最初の運転周期の開始時点における貯湯熱量にて賄えると予測される予測利用熱量Ｕを用いる方が、貯湯槽２からの放熱を考慮することができるので、熱負荷賄賄い率を適切に求めることができる。
【０１８７】
ステップ＃１１で、待機条件を満たさないと判断したときは、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態の３種の連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ１，Ｐｃ２，Ｐｃ３のうちの最大のものを連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃに設定し、１日対応型の負荷追従断続運転形態、１日対応型の抑制断続運転形態、１日対応型の強制断続運転形態、２日対応型の負荷追従断続運転形態、２日対応型の抑制断続運転形態、２日対応型の強制断続運転形態、３日対応型の負荷追従断続運転形態、３日対応型の抑制断続運転形態及び３日対応型の強制断続運転形態の９種の断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉ１，Ｐｉ２，Ｐｉ３，Ｐｉ４，Ｐｉ５，Ｐｉ６，Ｐｉ７，Ｐｉ８，Ｐｉ９のうちの最大のものを断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉに設定する（ステップ＃１２，１３）。
【０１８８】
続いて、ステップ＃１４において、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さいか否かを判断することにより、連続運転形態及び断続運転形態のうちのいずれか１つを実行した方が運転周期の全時間帯において燃料電池１を停止させる待機モードにするよりも省エネルギになるかを判断する。
【０１８９】
つまり、連続運転形態や断続運転形態を実行したときのエネルギ消費量が燃料電池１を運転しないときのエネルギ消費量よりも多くなって、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃや断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉが負の値として求められる場合があるが、それらの正負に拘らず、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも大きいときは、連続運転形態及び断続運転形態のいずれかを実行した方が待機モードにするよりも省エネルギになる。
【０１９０】
そして、ステップ＃１４にて、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さくないと判断したときは、ステップ＃１５において、連続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉのうち、断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大か否かを判断し、断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大である場合は、燃料電池１の運転形態を９種の断続運転形態のうちの予測エネルギ削減量が最大の断続運転形態に定め（ステップ＃１７）、断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉが最大でない場合は、燃料電池１の運転形態を３種の連続運転形態のうちの予測エネルギ削減量が最大の連続運転形態に定める（ステップ＃１６）。
【０１９１】
又、ステップ＃１１で待機条件を満たすと判断したときは、ステップ＃１８で、燃料電池１が運転中か否かを判断して、運転中のときは、ステップ＃１９で、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが前記下位設定値Ｋよりも大きい上位設定値Ｍよりも大きいか否かを判断して、大きくないと判断したときは、ステップ＃２０において、燃料電池１の運転を継続する運転継続条件を満たすか否かを判断する。
【０１９２】
つまり、メモリ３１に記憶されている仮運転パターンのうち、開始時点に引き続き且つ個数が１〜設定数（例えば１０個）の単位時間からなる時間帯を運転時間帯として仮定する全ての仮運転パターンの夫々について、運転時間帯に発電出力を電主出力に調節するとして、最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になるか否かを判断し、その貯湯熱量が０になる仮運転パターンが存在するときは、貯湯槽２の湯を使い切る状態で燃料電池１の運転を継続することが可能であり、運転継続条件を満たすと判断し、その貯湯熱量が０になる仮運転パターンが存在しないときは、運転継続条件を満たさないと判断する。
【０１９３】
そして、ステップ＃２０において、運転継続条件を満たすと判断すると、ステップ＃２１において、燃料電池１の運転形態を負荷追従運転継続モードに定め、ステップ＃２２において、前記運転継続時間を設定する運転継続時間設定処理を実行する。
前記運転継続時間設定処理では、ステップ＃２０にて最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になると判断した仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量Ｐが最大となる仮運転パターンの運転時間帯を運転継続時間に設定する。
つまり、ステップ＃２０にて最初の運転周期における最終の単位時間の貯湯熱量が０になると判断した仮運転パターンの夫々について、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を前記式１１により求めて、その求めたエネルギ消費量Ｅ２及び前記式１０により求めた燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１を前記式９に代入することにより、予測エネルギ削減量Ｐを求め、求めた予測エネルギ削減量Ｐが最大の仮運転パターンの運転時間帯を運転継続時間に設定する。
【０１９４】
ステップ＃１４にて、連続運転形態時の予測エネルギ削減量Ｐｃ及び断続運転形態の予測エネルギ削減量Ｐｉのうちの最大のものが待機時消費エネルギＺの負の値「−Ｚ」よりも小さいと判断したとき、ステップ＃１８にて、燃料電池１が停止中であると判断したとき、ステップ＃１９にて、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍよりも大きいと判断したとき、ステップ＃２０にて、運転継続条件を満たさないと判断したときは、待機モードに設定する（ステップ＃２３）。
【０１９５】
運転制御手段５は、前記学習運転制御処理にて定めた運転形態にて燃料電池１を運転する。
つまり、燃料電池１の運転形態を負荷追従連続運転形態に定めたときは、運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１の発電出力を現在要求されている現電力負荷に追従させる現電力負荷追従運転を実行する。
その現電力負荷追従運転では、１分等の比較的短い所定の出力調整周期毎に現電力負荷を求め、最小出力（例えば３００Ｗ）から最大出力（例えば１０００Ｗ）の範囲内で、連続的に現電力負荷に追従する電主出力を決定し、燃料電池１の発電出力をその決定した電主出力に調整する形態で運転する。
尚、前記現電力負荷は、前記電力負荷計測手段１１の計測値及び前記インバータ６の出力値に基づいて計測し、更に、その現電力負荷は、前の出力調整周期において前記サンプリング時間でサンプリングしたデータの平均値として求められる。
【０１９６】
燃料電池１の運転形態を抑制連続運転形態に定めたときは、燃料電池１の発電出力を設定抑制出力にすると定められている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、他の単位時間では現電力負荷追従運転を実行する。
燃料電池１の運転形態を強制連続運転形態に定めたときは、燃料電池１の発電出力を設定増大出力にすると定められている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定増大出力に調節し、他の単位時間では現電力負荷追従運転を実行する。
【０１９７】
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの負荷追従断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間においては現電力負荷追従運転を実行し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの抑制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間のうち設定抑制出力が設定されている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの強制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる単位時間のうち設定増大出力が設定されている単位時間では燃料電池１の発電出力を設定増大出力に調節し、停止時間帯に含まれる単位時間においては燃料電池１を停止させる。
【０１９８】
つまり、運転周期の開始時点になる毎に学習運転制御処理を実行し、その学習運転制御処理では、上述のように、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きくて待機条件を満たすと判断したときに、燃料電池１が停止中であると判断した場合、燃料電池１が運転中で且つ熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍよりも大きいと判断した場合、及び、燃料電池１が運転中で且つ熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍ以下で且つ運転継続条件を満たさないと判断した場合のいずれかの場合では、待機モードに設定するように構成されているので、先の学習運転制御処理にて２日対応型又は３日対応型の負荷追従、抑制又は強制のいずれかの断続運転形態に設定されて、今回の学習運転制御処理を行う時点が２日対応型又は３日対応型の断続運転形態における２回目の運転周期の開始時点に相当するときに、その学習運転制御処理にて前述のように待機モードに設定されると、その２日対応型又は３日対応型の断続運転形態における２回目の運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１が停止されることになり、２日対応型又は３日対応型の断続運転形態が継続される。
【０１９９】
又、２日対応型又は３日対応型の断続運転形態においてその１回目の運転周期における実際の熱負荷が予測熱負荷よりも多くなって、又は、３日対応型の断続運転形態においてその２回目の運転周期における実際の熱負荷が予測熱負荷よりも多くなって、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋ以下で待機条件を満たさないと判断されると、新たに、いずれかの断続運転形態に定められることになる。
【０２００】
又、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが下位設定値Ｋよりも大きくて待機条件を満たすと判断したときに、燃料電池１が運転中で且つ熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが上位設定値Ｍ以下で且つ運転継続条件を満たすと判断されると、貯湯槽２の湯を使い切る状態で燃料電池１の運転が負荷追従運転にて継続されるので、起動時消費エネルギを消費することなく、最初の運転周期の熱負荷を十分に賄うことが可能となり、省エネルギ性を一段と向上することができる。
【０２０１】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、運転制御部５の補助加熱作動制御処理及び予測データ演算処理における制御動作の別の実施形態を説明するものであって、コージェネレーションシステムの全体構成は第１実施形態と同様であるので、コージェネレーションシステムの全体構成については説明を省略して、主として、補助加熱作動制御処理及び予測データ演算処理における制御動作について説明する。
【０２０２】
先ず、前記補助加熱作動制御処理について説明する。
前記運転制御部５は、補助加熱作動制御処理において、前記送出温度センサＳｏにて検出される送出温度が前記目標給湯温度設定手段Ｃにて設定された目標給湯温度よりも低いときに、その送出温度と目標給湯温度との温度差が水混合用設定温度以内の場合は、水混合後の湯水の温度を目標給湯温度よりも水混合用設定温度低くするための前記水混合弁３４による水混合量を求めて、水の混合量が求めた混合量となるように前記水混合弁３４の作動を制御し、且つ、前記給湯温度センサ４１の検出温度が目標給湯温度になるように前記補助加熱器２８の燃焼量を調節し、前記送出温度と目標給湯温度との温度差が水混合用設定温度よりも大きい場合は、水の混合量を０にすべく、前記混合水路３３側を閉じるように前記水混合弁３４の作動を制御し、且つ、前記給湯温度センサ４１の検出温度が目標給湯温度になるように前記補助加熱器２８の燃焼量を調節するように構成されている。
ちなみに、前記水混合用設定温度は、例えば５°Ｃに設定される。
【０２０３】
又、前記運転制御部５は、補助加熱作動制御処理において、前記送出温度センサＳｏにて検出される送出温度が前記目標給湯温度設定手段Ｃにて設定された目標給湯温度以上の場合は、上記の第１実施形態と同様に、前記給湯温度センサ４１にて検出される湯水の温度が前記目標給湯温度になるように、水混合量を調節すべく前記水混合弁３４の作動を制御し、前記補助加熱器２８を加熱作動させないように構成されている。
【０２０４】
次に、前記予測データ演算処理について説明を加えるが、この第２実施形態は、高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正する処理の別の実施形態を説明するものであり、それ以外は上記の第１実施形態と同様であるので、主として、実熱負荷データを負荷減少側に補正する処理について説明する。
【０２０５】
前記運転制御部５は、前記時系列的な実給湯熱負荷データにおける単位時間毎の実給湯熱負荷データについては、前記目標給湯温度設定手段Ｃにて設定された目標給湯温度が前記貯湯槽２から出湯可能な前記設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データの発生時間帯においては、サンプリング時間毎に給湯熱負荷計測手段Ｎにて計測された熱量Ｑｓから補正用設定流量の湯水を補正用設定温度上昇させるための前記補助加熱器２８の燃焼量に相当する熱量を減じた熱量をサンプリング時間毎の実給湯熱負荷データとし、且つ、前記高温熱負荷データの発生時間帯以外の時間帯においては、サンプリング時間毎に給湯熱負荷計測手段Ｎにて計測された熱量Ｑｓをサンプリング時間毎の実給湯熱負荷データとして、サンプリング時間毎の実給湯熱負荷データを積算することにより、単位時間毎の実給湯熱負荷データを求めるように構成されている。
ちなみに、この第２実施形態では、前記補正用設定温度は、前記水混合用設定温度に設定され、前記補正用設定流量は、前記食器洗浄用設定流量に設定される。
【０２０６】
前記運転制御部５は、目標給湯温度が食器洗浄用の目標給湯温度に設定されている状態での前記高温熱負荷データの発生時間帯においては、上記の式１に基づいて熱量Ｑｓを求めるときは、上記の第１実施形態と同様に、前記給湯温度Ｔｓを前記食器洗浄用の目標給湯温度とし、且つ、前記給湯流量Ｆｓを前記食器洗浄用設定流量とするように構成されている。
又、前記運転制御部５は、前記給湯温度設定部３６により前記設定出湯温度よりも高い目標給湯温度が設定されている状態での前記高温熱負荷データの発生時間帯においては、上記の式１に基づいて熱量Ｑｓを求めるときは、上記の第１実施形態と同様に、前記給湯温度Ｔｓを前記給湯温度設定部３６により設定された目標給湯温度とし、且つ、前記給湯流量Ｆｓを前記給湯流量センサ４２の検出流量とするように構成されている。
【０２０７】
つまり、この第２実施形態においては、前記運転制御部５が、前記予測データ演算処理において、補正用設定流量の湯水を補正用設定温度上昇させるための前記補助加熱器２８の加熱量を前記補助加熱量として、前記高温熱負荷データの発生時間帯における時系列的な実熱負荷データを負荷減少側に補正するように構成されている。
【０２０８】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態を説明するが、この第３実施形態は、水混合手段Ｂの構成及び運転制御部５の補助加熱作動制御処理における制御動作の別の実施形態を説明するものであって、混合手段Ｂ以外のコージェネレーションシステムの構成、及び、補助加熱作動制御処理以外の各種処理における制御動作は上記の第１実施形態と同様であるので、主として、水混合手段Ｂの構成及び運転制御部５の補助加熱作動制御処理における制御動作について説明する。
【０２０９】
図１３に示すように、前記給水路２９から分岐された混合水路４４が、前記給湯路２７における前記補助加熱用熱交換器２８ａよりも下流側、即ち、前記補助加熱器２８よりも下流側の箇所に接続され、その接続箇所には、前記貯湯槽２から送出される湯水と混合水路４４から供給される水との混合比率を調節自在な水混合弁４５が設けられている。
つまり、これら混合水路４４及び水混合弁４５により、前記給湯路２７における前記補助加熱器２８よりも下流側の箇所にて通流する湯水に水を混合し、且つ、その水の混合量を調節自在な水混合手段Ｂが構成される。
【０２１０】
前記運転制御部５は、上記の第１実施形態と同様に、補助加熱作動制御処理において、前記送出温度センサＳｏにて検出される送出温度が前記目標給湯温度設定手段Ｃにて設定された目標給湯温度よりも低い場合は、前記送出温度センサＳｏにて検出される湯水の温度及び前記給湯流量センサ４２にて検出される湯水の流量に基づいて、前記貯湯槽２から送出される湯水を目標給湯温度に加熱するために要する前記補助加熱器２８の必要燃焼量を求めて、その求めた必要燃焼量が前記補助加熱器２８の燃焼量調節範囲における最小燃焼量よりも大きいか否かを判別し、必要燃焼量が最小燃焼量よりも大きい場合は、前記給湯温度センサ４１の検出温度が目標給湯温度になるように前記補助加熱器２８の燃焼量を調節し、且つ、水の混合量を０にすべく、前記混合水路４４側を閉じるように前記水混合弁４５の作動を制御し、必要燃焼量が最小燃焼量以下の場合は、前記補助加熱器２８の燃焼量を最小燃焼量に調節し、且つ、熱消費部に供給される湯水の温度が目標給湯温度になるように前記水混合弁４５の作動を制御するように構成されている。
【０２１１】
但し、この第３実施形態では、前記運転制御部５は、熱消費部に供給される湯水の温度を目標給湯温度にするための水混合弁４５の作動の制御としては、前記給湯温度センサ４１にて検出される湯水の温度が前記目標給湯温度になるように、水混合量を調節すべく前記水混合弁３４の作動を制御するように構成されている。
【０２１２】
又、前記運転制御部５は、補助加熱作動制御処理において、前記送出温度センサＳｏにて検出される送出温度が前記目標給湯温度設定手段Ｃにて設定された目標給湯温度以上の場合は、前記給湯温度センサ４１にて検出される湯水の温度が前記目標給湯温度になるように、水混合量を調節すべく前記水混合弁４５の作動を制御し、前記補助加熱器２８を加熱作動させないように構成されている。
【０２１３】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態を説明するが、この第４実施形態は、水混合手段Ｂの構成及び運転制御部５の補助加熱作動制御処理及び予測データ演算処理における制御動作の別の実施形態を説明するものであって、混合手段Ｂ以外のコージェネレーションシステムの構成、及び、補助加熱作動制御処理及び予測データ演算処理以外の各種処理における制御動作は上記の第１実施形態と同様であるので、主として、水混合手段Ｂの構成及び運転制御部５の補助加熱作動制御処理及び予測データ演算処理における制御動作について説明する。
但し、前記水混合手段Ｂの構成は、上記の第３実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【０２１４】
前記運転制御部５は、補助加熱作動制御処理において、前記送出温度センサＳｏにて検出される送出温度が前記目標給湯温度設定手段Ｃにて設定された目標給湯温度よりも低いときに、その送出温度と目標給湯温度との温度差が補助加熱用設定温度以内の場合は、前記送出温度センサＳｏにて検出される送出温度と前記補助加熱器２８に内蔵の流量センサにて検出される流量とに基づいて、湯水を目標給湯温度よりも前記補助加熱用設定温度高い温度に加熱するための燃焼量を求めて、その求めた燃焼量にて前記補助加熱器２８を加熱作動させ、且つ、前記給湯温度センサ４１にて検出される湯水の温度が前記目標給湯温度になるように、水混合量を調節すべく前記水混合弁４５の作動を制御し、前記送出温度と目標給湯温度との温度差が補助加熱用設定温度よりも大きい場合は、前記給湯温度センサ４１の検出温度が目標給湯温度になるように前記補助加熱器２８の燃焼量を調節し、且つ、水の混合量を０にすべく、前記混合水路４４側を閉じるように前記水混合弁４５の作動を制御するように構成されている。
ちなみに、前記補助加熱用設定温度は、例えば５°Ｃに設定される。
【０２１５】
又、前記運転制御部５は、補助加熱作動制御処理において、前記送出温度センサＳｏにて検出される送出温度が前記目標給湯温度設定手段Ｃにて設定された目標給湯温度以上の場合は、上記の第１実施形態と同様に、前記給湯温度センサ４１にて検出される湯水の温度が前記目標給湯温度になるように、水混合量を調節すべく前記水混合弁４５の作動を制御し、前記補助加熱器２８を加熱作動させないように構成されている。
【０２１６】
前記運転制御部５の予測データ演算処理における制御動作は、上記の第２実施形態と同様であるので、説明を省略する。
但し、前記高温熱負荷データの発生時間帯において、サンプリング時間毎に給湯熱負荷計測手段Ｎにて計測された熱量Ｑｓから補正用設定流量の湯水を補正用設定温度上昇させるための前記補助加熱器２８の燃焼量に相当する熱量を減じた熱量をサンプリング時間毎の実給湯熱負荷データとする処理において、この第４実施形態では、前記補正用設定温度は、前記補助加熱用設定温度に設定され、前記補正用設定流量は、前記食器洗浄用設定流量に設定される。
【０２１７】
〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態を説明するが、この第５実施形態は、予測データ演算処理における制御動作の別の実施形態を説明するものであって、コージェネレーションシステムの全体構成は第１実施形態と同様であるので、コージェネレーションシステムの全体構成については説明を省略して、主として、予測データ演算処理における制御動作について説明する。
そして、特に、前記予測データ演算処理のうち、前記目標給湯温度が前記設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データが存在する場合に、時系列的な実熱負荷データを管理するための制御動作についての別の実施形態を説明するものであり、予測データ演算処理におけるその他の制御動作は上記の第１実施形態と同様であるので、主として、前記予測データ演算処理のうち、第１実施形態と異なる制御動作について説明する。
【０２１８】
即ち、前記運転制御部５は、前記予測データ演算処理において、前記目標給湯温度が前記貯湯槽２から出湯可能な設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データが存在する場合には、その高温熱負荷データの発生時間帯を除いた時系列的な実熱負荷データを前記時系列的な実熱負荷データとして、前記時系列的な予測熱負荷データを求めるように構成されている。
【０２１９】
説明を加えると、前記運転制御部５は、前記高温熱負荷データの発生時間帯以外の時間帯において、サンプリング時間毎に給湯熱負荷計測手段Ｎにて計測された熱量Ｑｓをサンプリング時間毎の実給湯熱負荷データとして、サンプリング時間毎の実給湯熱負荷データを積算することにより、単位時間毎の実給湯熱負荷データを求めるように構成されている。
【０２２０】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）  上記の各実施形態においては、目標給湯温度設定手段Ｃにより前記設定出湯温度よりも高い目標給湯温度が設定されている時間帯を、前記高温熱負荷データの発生時間帯とする場合について例示したが、前記給湯温度センサ４１にて検出される温度が前記設定出湯温度よりも高い時間帯を、前記高温熱負荷データの発生時間帯とするように構成しても良い。
【０２２１】
（ロ）  前記運転制御部５を、予測データ演算処理において、前記目標給湯温度が前記設定出湯温度よりも高い状態に対応する高温熱負荷データが存在する場合には、その高温熱負荷データの発生時間帯を除いた時系列的な実熱負荷データを前記時系列的な実熱負荷データとして、前記時系列的な予測熱負荷データを求めるように構成する場合に、上記の第５実施形態における制御動作に代えて、以下のような制御動作としも良い。
即ち、高温熱負荷データの発生時間帯及びそれ以外の時間帯のいずれにおいても、サンプリング時間毎に給湯熱負荷計測手段Ｎにて計測された熱量をサンプリング時間毎の実給湯熱負荷データとして、サンプリング時間毎の実給湯熱負荷データを積算することにより、単位時間毎の実給湯熱負荷データを求める。
そして、時系列的な予測給湯熱負荷データを求めるときは、高温熱負荷データの発生時間帯を含む単位時間を除いた単位時間毎の実給湯熱負荷データに基づいて、時系列的な予測給湯熱負荷データを求めるように構成する。
【０２２２】
（ハ）  上記の各実施形態においては、目標給湯温度が食器洗浄用の目標給湯温度に設定されている状態での前記高温熱負荷データの発生時間帯において、上記の式１に基づいて熱量Ｑｓを求めるときは、前記給湯温度Ｔｓを前記食器洗浄用の目標給湯温度とし、且つ、前記給湯流量Ｆｓを前記食器洗浄用設定流量とするように構成する場合について例示したが、前記給湯温度Ｔｓを給湯温度センサ４１の検出温度とし、前記給湯流量Ｆｓを前記給湯流量センサ４２の検出流量とするように構成しても良い。
又、上記の各実施形態においては、前記給湯温度設定部３６により前記設定出湯温度よりも高い目標給湯温度が設定されている状態での前記高温熱負荷データの発生時間帯において、上記の式１に基づいて熱量Ｑｓを求めるときは、前記給湯温度Ｔｓを前記給湯温度設定部３６により設定された目標給湯温度とする場合について例示したが、前記給湯温度Ｔｓを給湯温度センサ４１の検出温度とするように構成しても良い。
【０２２３】
（ニ）  上記の各実施形態においては、上記の式１に基づいて熱量Ｑｓを求めるときに、給水温度Ｔｉを前記給水温度センサ４３の検出温度とする場合について例示したが、給水温度Ｔｉを予め設定した温度とするように構成しても良い。
【０２２４】
（ホ）上記の各実施形態においては、サンプリング時間毎の実給湯熱負荷データを単位時間毎に積算した時系列的なデータを時系列的な実給湯負荷データとして管理するように構成する場合について例示したが、サンプリング時間毎の実給湯熱負荷データそのものを時系列的な実給湯熱負荷データとして管理するように構成しても良い。
【０２２５】
（ヘ）  上記の各実施形態においては、加熱作動条件を、前記燃料電池１を運転する運転時間帯を定める条件、前記燃料電池１の発電出力を定める条件及び前記貯湯槽２の貯湯熱量を定める条件の３つの条件を定める条件とする場合について例示したが、前記燃料電池１を運転する運転時間帯を定める条件、前記燃料電池１の発電出力を定める条件及び前記貯湯槽２の貯湯熱量を定める条件のうちのいずれか一つ又はいずれか二つを定める条件とするように構成しても良い。
加熱作動条件を、前記燃料電池１を運転する運転時間帯を定める条件とする場合は、例えば、断続運転形態を実行するように構成して、運転メリットが高くなるように運転時間帯を設定するように構成することになる。
又、加熱作動条件を、前記燃料電池１の発電出力を定める条件とする場合は、例えば、負荷追従連続運転形態、抑制連続運転形態及び強制連続運転形態のうち、運転メリットが最も高い運転形態を選択するように構成することになる。
【０２２６】
（ト）  上記の第１〜第４の各実施形態において、前記給湯路２７から、前記設定出湯温度よりも高い目標給湯温度の湯を供給するための高温用の給湯路と、前記設定出湯温度以下の目標給湯温度の湯を供給するための通常用の給湯路とを分岐させて、高温用の給湯路と通常用の給湯路とにおいて同時に給湯負荷が発生したときには、予測データ演算処理において、高温用の給湯路において発生する時系列的な実給湯熱負荷データのみを負荷減少側に補正するように構成しても良い。
【０２２７】
（チ）  上記の第５実施形態において、前記給湯路２７から、前記設定出湯温度よりも高い目標給湯温度の湯を供給するための高温用の給湯路と、前記設定出湯温度以下の目標給湯温度の湯を供給するための通常用の給湯路とを分岐させて、高温用の給湯路と通常用の給湯路とにおいて同時に給湯負荷が発生したときには、予測データ演算処理において、高温用の給湯路において発生する時系列的な実給湯熱負荷データのみを除くように構成しても良い。
【０２２８】
（リ）  上記の第１、第２及び第５の各実施形態においては、前記水混合手段Ｂを構成する水混合弁３４の作動の制御を前記運転制御部５に実行させる場合について例示したが、前記水混合弁３４の作動の制御を実行させる専用の制御手段を設けても良い。
又、上記の第３及び第４の各実施形態においては、前記水混合手段Ｂを構成する水混合弁４５の作動の制御を前記運転制御部５に実行させる場合について例示したが、前記水混合弁４５の作動の制御を実行させる専用の制御手段を設けても良い。
【０２２９】
（ヌ）  運転メリットとしては、上記の各実施形態において例示した予測エネルギ削減量等の省エネルギ性に限定されるものではなく、例えば、予測エネルギコスト削減額等の経済性や、予測二酸化炭素削減量等の環境性を用いても良い。
ちなみに、予測エネルギコスト削減額は、燃料電池１を運転させない場合のエネルギコストから、燃料電池１を運転したときのエネルギコストを減じて求めることができる。
前記燃料電池１を運転させない場合のエネルギコストは、予測電力負荷の全てを商用電源７から買電するときのコストと、予測熱負荷の全てを補助加熱器２８で賄うときのエネルギコスト（燃料コスト）の和として求められる。
一方、燃料電池１を運転したときのエネルギコストは、予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池１のエネルギコスト（燃料コスト）と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源７から買電するときのコストと、予測熱負荷から予測利用熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱器２８の発生熱で補う場合のエネルギコスト（燃料コスト）との和として求められる。
【０２３０】
又、予測二酸化炭素削減量は、燃料電池１を運転させない場合の二酸化炭素発生量から、燃料電池１を運転したときの二酸化炭素発生量を減じて求めることができる。
前記燃料電池１を運転させない場合の二酸化炭素発生量は、予測電力負荷の全てを商用電源７から買電するときの二酸化炭素発生量と、予測熱負荷の全てを補助加熱器２８で賄うときの二酸化炭素発生量との和として求められる。
一方、燃料電池１を運転したときの二酸化炭素発生量は、予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池１からの二酸化炭素発生量と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源７から買電するときの二酸化炭素発生量と、予測熱負荷から予測利用熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱器２８の発生熱で補う場合の二酸化炭素発生量との和として求められる。
【０２３１】
（ル）  上記の各実施形態においては、熱消費端末３を設けた場合について例示して、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷とを合わせたものとしたが、熱消費端末３を設けない場合は、熱負荷を給湯熱負荷のみとすることになる。又、燃料電池１から発生する熱を回収した冷却水の温度に比べて、熱消費端末３において必要とされる熱媒の温度が高い場合は、熱消費端末３が設けられていても、熱負荷を給湯熱負荷のみとする。
【０２３２】
（ヲ）  熱電併給装置として、上記の各実施形態では燃料電池１を適用したが、これ以外に、例えば、ガスエンジンにより発電機を駆動するように構成したもの等、種々のものを適用することができる。
【０２３３】
（ワ）  上記の実施形態では、加熱部Ｈを、熱電併給装置から発生する熱を熱源とするように構成する場合について例示したが、ガスバーナや電気ヒータや電気式のヒートポンプ等の専用の熱源を備えて構成したり、ガスエンジンやガソリンエンジン等によりコンプレッサを駆動するエンジン駆動式のヒートポンプから発生する熱を熱源とするように構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０２３４】
【図１】第１及び第２の各実施形態に係るコージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図
【図２】第１及び第２の各実施形態に係るコージェネレーションシステムの制御構成を示すブロック図
【図３】最初の運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に対する燃料電池の運転状態及び熱利用状態を示す説明図
【図４】最初の運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に対する燃料電池の運転状態及び熱利用状態を示す説明図
【図５】２回目の運転周期における予測熱負荷に対する熱利用状態を示す説明図
【図６】電池発電効率及び電池熱効率を示す図
【図７】強制運転用及び抑制運転用の仮運転パターンを説明する図
【図８】断続運転形態の仮運転パターンを説明する図
【図９】出力増大時増加エネルギ量及び出力抑制時必要エネルギ量差を示す図
【図１０】学習運転制御処理における制御動作のフローチャートを示す図
【図１１】学習運転制御処理における制御動作のフローチャートを示す図
【図１２】学習運転制御処理における制御動作のフローチャートを示す図
【図１３】第３及び第４の各実施形態に係るコージェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図
【符号の説明】
【０２３５】
２    貯湯槽
５    運転制御手段
２７  給湯路
２８  補助加熱手段
Ｂ    水混合手段
Ｃ    目標給湯温度設定手段
Ｈ    加熱手段
Ｎ    熱負荷計測手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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