(57)【要約】【課題】  本発明は、エネルギ消費部で消費されるエネルギを発生するエネルギ発生装置と、エネルギ消費部での単位時間毎のエネルギ負荷に関する負荷データＤ，Ａを、設定周期内における該負荷データの該設定周期に対する相対時期に関する分類ｈ，ｉに関連付けて記憶し、計画対象時期に対応する分類に関連付けて記憶された負荷データＤ，Ａを用いてエネルギ発生装置の計画運転を行う運転制御手段とを備えたエネルギシステムであって、エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンに合わせてエネルギ発生装置の計画運転を行うことで、充分なエネルギコスト低減効果を得ることができるエネルギシステムを提供することを目的とする。【解決手段】  運転制御手段が、設定周期を変更可能に構成されている。【選択図】        図３
2005172327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギ消費部で消費されるエネルギを発生するエネルギ発生装置と、前記エネルギ消費部での単位時間毎のエネルギ負荷に関する負荷データを、設定周期内における該負荷データの該設定周期に対する相対時期に関する分類に関連付けて記憶し、計画対象時期に対応する前記分類に関連付けて記憶された前記負荷データを用いて前記エネルギ発生装置の計画運転を行う運転制御手段とを備えたエネルギシステムであって、
前記運転制御手段が、前記設定周期を変更可能に構成されているエネルギシステム。
【請求項２】
前記運転制御手段が、前記負荷データを、前記設定周期としての第１設定周期内における該負荷データの前記単位時間毎の該第１設定周期に対する相対時期に関する前記分類としての第１分類と、前記第１設定周期よりも長い前記設定周期としての第２設定周期内における該負荷データの前記第１設定周期毎の該第２設定周期に対する相対時期に関する前記分類としての第２分類とに関連付けて記憶し、前記計画対象時期に対応する前記第１分類及び前記第２分類に関連付けて記憶された前記負荷データを用いて前記エネルギ発生装置の計画運転を行い、前記第１設定周期及び前記第２設定周期の少なくとも一方の設定周期を変更可能に構成されている請求項１に記載のエネルギシステム。
【請求項３】
前記運転制御手段が、複数種のエネルギ消費パターンから選択された前記エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンの入力を受付けて、前記受付けたエネルギ消費パターンに基づいて前記設定周期を決定する設定周期手動決定処理を実行可能に構成されている請求項１又は２に記載のエネルギシステム。
【請求項４】
記憶されている負荷データから前記エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンを導出して、前記導出したエネルギ消費パターンに基づいて前記設定周期を決定する設定周期自動決定処理を実行可能に構成されている請求項１〜３の何れか１項に記載のエネルギシステム。
【請求項５】
前記エネルギ発生装置が、エネルギとしての熱と電力とを発生する熱電併給装置である請求項１〜４の何れか１項に記載のエネルギシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギ消費部で消費されるエネルギを発生するエネルギ発生装置と、前記エネルギ消費部での単位時間毎のエネルギ負荷に関する負荷データを、設定周期内における該負荷データの該設定周期に対する相対時期に関する分類に関連付けて記憶し、計画対象時期に対応する前記分類に関連付けて記憶された前記負荷データを用いて前記エネルギ発生装置の計画運転を行う運転制御手段とを備えたエネルギシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるエネルギシステムとして、エネルギとしての熱のみを発生するヒートポンプ（エネルギ発生装置に一例）等を備えた熱源システム、エネルギとしての電力のみを発生する発電装置（エネルギ発生装置に一例）等を備えた発電システム、エネルギとしての熱と電力とを発生する熱電併給装置（エネルギ発生装置に一例）を備えたコージェネレーションシステム等がある。
【０００３】
かかるエネルギシステムは、例えば一般家庭に設置され、運転制御手段にてエネルギ発生装置を運転させて、そのエネルギ発生装置が発生したエネルギをエネルギ消費部に供給するように構成されており、家庭等でのエネルギコストの低減を図ることを可能にするものである。
例えば、エネルギシステムとしてのコージェネレーションシステムは、熱電併給装置にて発電される電力をエネルギ消費部としての電気機器に供給し、熱電併給装置から発生する熱により湯水を生成し、その湯水をエネルギ消費部としての給湯栓や暖房機器に供給するように構成されており、熱電併給装置としては、発電機とその発電機を駆動するエンジンや外燃機関等とを備えて構成したり、燃料電池を備えて構成したりする。
【０００４】
このようなエネルギシステムとして、エネルギ消費部での１時間の単位時間毎のエネルギ負荷に関する負荷データを、１日又は１週間等の設定周期内における該負荷データの該設定周期に対する相対時期に関する時刻又は曜日等の分類に関連付けて記憶し、将来の計画対象時期に対して前日（前曜日）の分類且つ同時刻の分類に関連付けて記憶された負荷データや同曜日且つ同時刻の分類に関連付けて記憶された負荷データ等の、計画対象時期に対応する分類に関連付けて記憶された前記負荷データを用いて、例えば、計画対象時期におけるエネルギ負荷に関する予測負荷データを求め、その予測負荷データに基づいて、エネルギ発生装置の計画運転を行う運転制御手段を備えるものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
そして、このような運転制御手段を備えたエネルギシステムは、エネルギ消費部において１日又は１週間等の一般的な変動周期毎に同様のエネルギ消費が発生することを前提としているため、上記設定周期は１日又は１週間の一定とされており、このような設定周期毎に負荷データを分類して記憶してエネルギ発生装置の計画運転を行うことで、一般的な変動周期でエネルギを消費するエネルギ消費部のエネルギ消費パターンに合わせて、効率良くエネルギを発生及び供給して、エネルギコスト低減効果を向上することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２４８９０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来のエネルギシステムでは、エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンの変動周期が１日又は１週間の一般的なものでは無い場合には、運転制御手段による負荷データの予測精度が低下して、エネルギ発生装置によるエネルギ発生量のエネルギ消費部におけるエネルギ消費量に対する過不足が増加し、充分なエネルギコスト低減効果を得ることができなくなる場合がある。
【０００７】
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、エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンに合わせてエネルギ発生装置の計画運転を行うことで、充分なエネルギコスト低減効果を得ることができるエネルギシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係るエネルギシステムの第１特徴構成は、エネルギ消費部で消費されるエネルギを発生するエネルギ発生装置と、前記エネルギ消費部での単位時間毎のエネルギ負荷に関する負荷データを、設定周期内における該負荷データの該設定周期に対する相対時期に関する分類に関連付けて記憶し、計画対象時期に対応する前記分類に関連付けて記憶された前記負荷データを用いて前記エネルギ発生装置の計画運転を行う運転制御手段とを備えたエネルギシステムであって、
前記運転制御手段が、前記設定周期を変更可能に構成されている点にある。
【０００９】
上記第１特徴構成によれば、上記運転制御手段が、複数の負荷データを１つの集合として纏める期間の幅を示す設定周期を変更可能に構成されていることにより、エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンの変動周期が１日又は１週間の一般的なものでは無い場合でも、上記設定周期を、そのエネルギ消費パターンの変動周期に合った適切なものに変更することができ、その適切な設定周期毎に負荷データを分類して記憶し、エネルギ発生装置の計画運転を行うことができる。
従って、エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンに合わせて変更された設定周期でエネルギ発生装置の計画運転を行うことができ、充分なエネルギコスト低減効果を得ることができるエネルギシステムを提供することができた。
【００１０】
本発明に係るエネルギシステムの第２特徴構成は、前記運転制御手段が、前記負荷データを、前記設定周期としての第１設定周期内における該負荷データの前記単位時間毎の該第１設定周期に対する相対時期に関する前記分類としての第１分類と、前記第１設定周期よりも長い前記設定周期としての第２設定周期内における該負荷データの前記第１設定周期毎の該第２設定周期に対する相対時期に関する前記分類としての第２分類とに関連付けて記憶し、前記計画対象時期に対応する前記第１分類及び前記第２分類に関連付けて記憶された前記負荷データを用いて前記エネルギ発生装置の計画運転を行い、前記第１設定周期及び前記第２設定周期の少なくとも一方の設定周期を変更可能に構成されている点にある。
【００１１】
上記第２特徴構成によれば、エネルギ消費部のエネルギ消費パターンの変動周期が２つある場合には、小さい方の変動周期を上記第１設定周期とし、大きい方の変動周期を上記第２設定周期として、エネルギ発生装置の計画運転を行うことで、エネルギ消費部のエネルギ消費パターンにより一層合わせて、効率良くエネルギを発生及び供給し、エネルギコスト低減効果を一層向上することができ、このように構成する場合においても、上記第１設定周期及び上記第２設定周期のうちの少なくとも一方の設定周期を、そのエネルギ消費パターンの変動周期に合った適切なものに変更することができ、その適切な設定周期毎に負荷データを分類して記憶し、エネルギ発生装置の計画運転を行うことができる。
また、前述のように第１設定周期と第２設定周期との２つの設定周期を設定する場合には、第１設定周期が第２設定周期の約数でなくても構わない。即ち、第１設定周期が第２設定周期の約数でない場合には、第２設定周期内の最後の第２分類は、第２設定周期を第１設定周期で割ったときの余りに相当する分類となる。
【００１２】
本発明に係るエネルギシステムの第３特徴構成は、前記運転制御手段が、複数種のエネルギ消費パターンから選択された前記エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンの入力を受付けて、前記受付けたエネルギ消費パターンに基づいて前記設定周期を決定する設定周期手動決定処理を実行可能に構成されている点にある。
【００１３】
これまで説明してきた設定周期は、それ自身を直接変更してもよいが、エネルギシステムの使用者又は設置作業者が、エネルギ消費部のエネルギ消費パターンに対して、設定周期を度の程度に決定すれば良いかを直接知ることは困難である。
そこで、上記第３特徴構成によれば、運転制御手段に設定周期手動決定処理を実行させて、例えば複数の定型的なエネルギ消費パターンのメニューから選択する形態、エネルギ消費部のエネルギ消費パターンの入力を受付けて、その受付けたエネルギ消費パターンに対して適切な設定周期を決定することができ、エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンに合わせてエネルギ発生装置の計画運転を行うことができる。
【００１４】
本発明に係るエネルギシステムの第４特徴構成は、記憶されている負荷データから前記エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンを導出して、前記導出したエネルギ消費パターンに基づいて前記設定周期を決定する設定周期自動決定処理を実行可能に構成されている点にある。
【００１５】
エネルギシステムの使用者又は設置作業者は、エネルギ消費部のエネルギ消費パターンについても認識することが困難な場合がある。
そこで、上記第４特徴構成によれば、運転制御手段に設定周期自動決定処理を実行させて、一定期間尚の複数の負荷データを収集し、その複数の負荷データから負荷データの変動周期を求めるなどして、エネルギ消費部のエネルギ消費パターンを自動的に導出することで、例えば負荷データの変動周期を設定周期に決定する形態で、その導出したエネルギ消費パターンに対して適切な設定周期を決定することができ、エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンに合わせてエネルギ発生装置の計画運転を行うことができる。
【００１６】
本発明に係るエネルギシステムの第５特徴構成は、前記エネルギ発生装置が、エネルギとしての熱と電力とを発生する熱電併給装置である点にある。
【００１７】
上記第５特徴構成によれば、エネルギ発生装置が熱電併給装置であり、運転制御手段により、例えば負荷データとして、エネルギ消費部での単位時間毎の熱負荷に関する熱負荷データと、エネルギ消費部での単位時間毎の電力負荷に関する電力負荷データとを、エネルギ消費部における熱及び電力についてのエネルギ消費パターンに合わせて変更された設定周期内における該両負荷データの該設定周期に対する相対時期に関する分類に関連付けて記憶し、計画対象時期に対応する分類に関連付けて記憶された熱負荷データ及び電力負荷データを用いて、熱電併給装置の計画運転を行うことができ、充分なエネルギコスト低減効果を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明に係るエネルギシステムを、コージェネレーションシステムに適応させた例を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
この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、熱と電力とを発生する燃料電池からなる熱電併給装置３（エネルギ発生装置の一例）と、その熱電併給装置３にて発生する熱を利用しながら、貯湯タンク４への貯湯及び熱消費端末５（エネルギ消費部の一例）への熱媒供給を行う貯湯ユニット６と、熱電併給装置３及び貯湯ユニット６の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部７と、リモコンＲなどから構成されている。前記熱消費端末５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。
【００２０】
前記熱電併給装置３の電力出力側には、熱電併給装置３を備える電力系統を外部電力系統としての商用系統９に連係するためのインバータ８が設けられ、そのインバータ８は、熱電併給装置３の出力電力を商用系統９から供給される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。
【００２１】
前記商用系統９は、例えば、単相３線式１００／２００Ｖであり、商業用電力供給ライン１０を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電気機器１１（エネルギ消費部の一例）に電気的に接続されている。
また、インバータ８は、コージェネ用供給ライン１２を介して商業用電力供給ライン１０に電気的に接続され、熱電併給装置３からの出力電力がインバータ８及びコージェネ用供給ライン１２を介して電気機器１１に供給されるように構成されている。
【００２２】
コージェネ用供給ライン１２の途中には、コージェネレーションシステムの後述する各種補機、熱電併給装置３の余剰電力を消費して熱を発生し、その熱により貯湯タンク４への貯湯を行うことで、エネルギの回収を行う電気ヒータ１４が接続されている。
【００２３】
前記商業用電力供給ライン１０には、この商業用電力供給ライン１０にて供給される商業用電力を計測する商用電力計測部Ｐ１が設けられ、コージェネ用供給ライン１２には、熱電併給装置３の発電電力を計測する発電電力計測部Ｐ２が設けられている。前記商用電力計測部Ｐ１は、商業用電力供給ライン１０を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否か、即ち、余剰電力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、余剰電力の商用系統９への逆潮流を防止するために、発電電力の余剰電力を、電気ヒータ１４にて消費させて回収可能に構成されている。
【００２４】
前記電気ヒータ１４は、複数の電気ヒータから構成され、冷却水循環ポンプ１７の作動により冷却水循環路１５を通流するガスエンジン１の冷却水を加熱するように設けられ、熱電併給装置３の電力出力側に接続された作動スイッチ１６によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられている。
よって、夫々の作動スイッチ１６のＯＮ／ＯＦＦを切り換えることにより、電気ヒータ１４の電力負荷を調整可能に構成されている。ちなみに、電気ヒータ１４の電力負荷は、電気ヒータ１本当たりの電力負荷（例えば１００Ｗ）にオンされている作動スイッチ１６の個数を乗じた電力量になる。
【００２５】
そして、コージェネレーションシステムは、夫々の作動スイッチ１６のＯＮ／ＯＦＦを切り換えて、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１４の電力負荷が大きくして、余剰電力を電気ヒータ１４にて消費させる運転と、全ての作動スイッチ１６をＯＦＦにして、余剰電力を商用系統９側に逆潮流して売却する運転とに、運転状態を切り換えることができる。
【００２６】
前記熱電併給装置３には、設定流量（例えば、０．４３３ｍ3／ｈ）でガス燃料が供給されて、前記熱電併給装置３が定格運転されるようになっており、その定格運転では、前記熱電併給装置３の発電電力は定格発電電力（例えば１ｋＷ）で略一定になるようになっている。
【００２７】
前記貯湯ユニット６は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する前記貯湯タンク４、湯水循環路１８を通して貯湯タンク４内の湯水を循環させたり熱消費端末５へ循環供給される熱媒を加熱する湯水を循環させる湯水循環ポンプ１９、熱媒循環路２２を通して熱媒を熱消費端末５に循環供給させる熱媒循環ポンプ２３、冷却水循環路１５を通流する冷却水にて湯水循環路１８を通流する湯水を加熱させる排熱式熱交換器２４、湯水循環路１８を通流する湯水にて熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器２６、バーナ２７ｂの燃焼により湯水循環路１８を通流する湯水を加熱させる補助加熱器２７などを備えて構成されている。この補助加熱器２７は、加熱対象の湯水を通流させる熱交換器２７ａと、その熱交換器２７ａを加熱する前記バーナ２７ｂと、そのバーナ２７ｂに燃焼用空気を供給する燃焼用ファン２７ｃとを備えて構成されている。
【００２８】
バーナ２７ｂへガス燃料を供給する補助燃料路２８には、バーナ２７ｂへのガス燃料の供給を断続する補助燃料用電磁弁２９と、バーナ２７ｂへのガス燃料の供給量を調節する補助燃料用比例弁３０が設けられている。
【００２９】
前記貯湯タンク４には、貯湯タンク４の貯湯量を検出するための４個のタンクサーミスタＴｔが上下方向に間隔を隔てて設けられている。つまり、タンクサーミスタＴｔが設定温度以上の温度を検出することにより、その設置位置に湯が貯湯されているとして、検出温度が設定温度以上であるタンクサーミスタＴｔのうちの最下部のタンクサーミスタＴｔの位置に基づいて、貯湯量を４段階に検出するように構成され、４個のタンクサーミスタＴｔ全ての検出温度が前記設定温度以上になると、貯湯タンク４の貯湯量が満杯であることが検出されるように構成されている。
【００３０】
前記湯水循環路１８には、貯湯タンク４の下部と連通する取り出し路３５と貯湯タンク４の上部と連通する貯湯路３６が接続され、貯湯路３６には、電磁比例弁にて構成されて、湯水の通流量の調整及び通流の断続を行う貯湯弁３７が設けられている。
そして、湯水循環路１８には、取り出し路３５との接続箇所から湯水の循環方向の順に、前記排熱式熱交換器２４、前記湯水循環ポンプ１９、前記補助加熱器２７、電磁比例弁にて構成されて、湯水の通流量の調整及び通流の断続を行う暖房弁３９、前記熱媒加熱用熱交換器２６が設けられている。
【００３１】
コージェネレーションシステムに設けられる補機には、このコージェネレーションシステム固有の補機と、このコージェネレーションシステムにおいて本来必要な補機があり、固有の補機としては、前記冷却水循環ポンプ１７及び前記湯水循環ポンプ１９などが含まれ、本来必要な補機としては、前記熱媒循環ポンプ２３などが含まれ、本来必要な補機の電力負荷は、前記電気機器１１と同様に、使用者にて消費される電力として扱われる。
【００３２】
また、湯水循環路１８には、前記補助加熱器２７に流入する湯水の温度を検出する入口サーミスタＴｉ、補助加熱器２から流出する湯水の温度を検出する出口サーミスタＴｅが設けられている。
また、貯湯タンク４の上部から取り出した湯水を給湯栓２１（エネルギ消費部の一例）へ給湯する給湯路２０には、給湯熱負荷を計測する給湯熱負荷計測手段３１が設けられ、熱消費端末５での暖房熱負荷を計測する暖房熱負荷計測手段３２も設けられている。
【００３３】
リモコンＲには、各種情報を表示出力する表示部、各種情報を音声にて出力するスピーカ、熱電併給装置３の自動運転及び手動運転の切り換え等を行うためのスイッチ、各種データの入力を行うためのスイッチ等の各種操作部が設けられており、更に、エネルギ消費部における熱又は電力の消費形態を示すエネルギ消費パターンを、予め準備された複数種のエネルギ消費パターンから選択して入力するためのエネルギ消費パターン入力部Ｒ１が設けられている。
【００３４】
運転制御部７は、リモコンＲにより自動運転が指令されると、後述するように熱電併給装置３を学習運転し、一方、手動運転が指令されると、リモコンＲで設定された運転時間帯で熱電併給装置３を運転する。
【００３５】
前記運転制御部７は、前述の手動運転及び自動運転において、熱電併給装置３を運転するときには、熱電併給装置３及び冷却水循環ポンプ１７の作動状態を制御し、そして、湯水循環ポンプ１９、熱媒循環ポンプ２３の作動状態を制御することによって、貯湯タンク４内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末５に熱媒を供給する熱媒供給運転等を行うように構成されている。
更に、運転制御部７は、前記学習運転により自動運転するために、後述の如く、予測負荷演算処理、データ記憶処理、及び、運転可否判別処理等を実行するように構成されている。
【００３６】
ちなみに、給湯栓２１が開栓されると、貯湯タンク４の上部から湯水が取り出されて、給湯路２０を通じて給湯栓２１に給湯するように構成され、前記給湯栓２１が開栓されたときに、貯湯タンク４内に湯が貯湯されていないときには、湯水循環ポンプ１９が作動され、貯湯弁３７が開弁されると共に、補助加熱器２７が加熱作動されて、その補助加熱器２７にて加熱されて、貯湯路３６を通じて給湯路２０に給湯されるように構成されている。
【００３７】
まず、運転制御部７による熱電併給装置３の学習運転について説明を加える。
運転制御部３は、学習運転において、給湯栓２１、熱消費端末５、及び、電気機器１１であるエネルギ消費部での１時間（単位時間）毎のエネルギ負荷に関する負荷データを、設定周期内における該負荷データの該設定周期に対する相対時期に関する分類、例えば１日又は１週間等の設定周期内においてその負荷データが何時間目又は何日目のデータであるかを認識可能な分類に関連付けて記憶するデータ記憶処理を行い、その分類毎に、次の分類に属する計画対象時期に対応する上記分類に関連付けて記憶された負荷データを用いて熱電併給装置３の計画運転を行うように構成されている。
【００３８】
また、熱電併給装置３の計画運転について説明を加えると、運転制御部７は、計画対象時期に対応する上記分類に関連付けて記憶された負荷データをから、その計画対象時期の予測負荷データを求める予測負荷演算処理を行い、その予測負荷演算処理にて求められた予測負荷データから熱電併給装置３を運転させるか否かの基準となる省エネルギ度基準値を求める省エネルギ度基準値演算処理を行い、更に、その省エネルギ度基準値演算処理にて求められた省エネルギ度基準値よりも現時点での実省エネルギ度が上回っているか否かによって、熱電併給装置３の運転の可否を判別する運転可否判別処理を行うように構成されている。
【００３９】
このようにして、運転制御部７は、運転可否判別処理において、熱電併給装置３の運転が可と判別されると、熱電併給装置３を運転させ、熱電併給装置３の運転が不可と判別されると、熱電併給装置３の運転を停止させるように構成されている。
【００４０】
そして、運転制御部７は、貯湯タンク４内の貯湯量が満杯となると、熱電併給装置３の運転を停止させるように構成されている。
【００４１】
前記データ記憶処理について説明を加えると、１日等の設定周期内のどの時間帯にどれだけの電力負荷、熱負荷としての給湯熱負荷と暖房熱負荷があったかの設定周期内の過去負荷データを更新して記憶するように構成されている。
【００４２】
まず、過去負荷データについて説明すると、過去負荷データは、電力負荷データ、給湯熱負荷データ、暖房熱負荷データの３種類の負荷データからなり、図３に示すデータ構造のように、１日（２４時間）、２日（４８時間）又は３日（７２時間）分等の後述の各第２分類分の過去負荷データＤが、１日（２４時間）、２日（４８時間）又は３日（７２時間）に変更可能な設定周期としての第１設定周期内における該過去負荷データの１時間（単位時間）毎の該第１設定周期に対する相対時期に関する分類としての第１分類（ｈ＝１〜Ｈ）と、その第１設定周期よりも長い１週間（７日）に設定された第２設定周期内において第１設定周期毎に区分され該過去負荷データの第１設定周期毎の該第２設定周期に対する相対時期に関する分類としての第２分類（ｉ＝１〜Ｉ）とに関連付けて、記憶するように構成されている。
【００４３】
尚、本実施形態では、単位時間が１時間であり第２設定周期が１週間（７日）であるので、第１設定周期が１日（２４時間）の場合には、図６に示すように、７個の第２分類（ｉ＝１〜７）、各第２分類（ｉ＝１〜７）において２４個の第１分類（ｈ＝１〜２４）ができる。即ち、各曜日が第２分類（ｉ＝１〜７）となり、各曜日における時刻が第１分類（ｈ＝１〜２４）となる。
また、第２設定周期が２日（４８時間）の場合には、図７に示すように、４個の第２分類（ｉ＝１〜４）ができ、各第２分類（ｉ＝１〜３）においては４８個の第１分類（ｈ＝１〜４８）ができ、最後の第２分類（ｉ＝４）においては２４個の第１分類（ｉ＝１〜２４）ができる。即ち、月曜日と火曜日とが第２分類（ｉ＝１）となり、水曜日と木曜日とが第２分類（ｉ＝２）となり、金曜日と土曜日とが第２分類（ｉ＝３）となり、日曜日が第２分類（ｉ＝４）となり、各第２分類（ｉ＝１〜４）における経過時間が第１分類（ｈ＝１〜４８（又は２４））となる。
また、第２設定周期が３日（７２時間）の場合には、図８に示すように、３個の第２分類（ｉ＝１〜３）ができ、各第２分類（ｉ＝１〜２）においては７２個の第１分類（ｈ＝１〜７２）ができ、最後の第２分類（ｉ＝３）においては２４個の第１分類（ｉ＝１〜２４）ができる。即ち、月曜日から水曜日までが第２分類（ｉ＝１）となり、木曜日から土曜日までが第２分類（ｉ＝２）となり、日曜日が第２分類（ｉ＝３）なり、各第２分類（ｉ＝１〜３）における経過時間が第１分類（ｈ＝１〜７２（又は２４））となる。
即ち、第１設定周期が第２設定周期の約数でない場合には、第２設定周期内の最後の第２分類（Ｉ）は、第２設定周期を第１設定周期で割ったときの余りに相当する分類（ｈ＝１〜Ｈ’）となる。
【００４４】
また、運転制御部７は、上記第１設定周期及び上記第２設定周期のうち、第１設定周期を、１日（２４時間）、２日（４８時間）及び３日（７２時間）の何れかに変更可能に構成されており、例えば、エネルギ消費部における熱及び電力の消費パターンが１日周期で変動する所謂一般型エネルギ消費パターンである場合には上記第１設定周期を１日に設定し、例えば使用者が月曜日と水曜日と金曜日、又は、火曜日と木曜日と土曜日が出勤日である場合などのように、エネルギ消費部の熱及び電力の消費パターンが２日周期で変動するエネルギ消費パターン（以下、２日周期型エネルギ変動パターンと呼ぶ。）である場合には上記第１設定周期を２日に設定し、例えば使用者が月曜日と木曜日、火曜日と金曜日、又は、水曜日と土曜日が出勤日である場合などのように、エネルギ消費部の熱及び電力の消費パターンが３日周期で変動するエネルギ消費パターン（以下、３日周期型エネルギ変動パターンと呼ぶ。）である場合には上記第１設定周期を３日に設定するなどして、上記第１設定周期を、そのエネルギ消費パターンの変動周期に合った適切なものに変更することができ、その適切な設定周期毎に負荷データを分類して記憶し、エネルギ発生装置３の計画運転を行うことができる。
【００４５】
また、運転制御部７は、複数種のエネルギ消費パターンから選択されたエネルギ消費パターンの入力を受付けて、その受付けたエネルギ消費パターンに基づいて、上記第１設定周期を決定する設定周期手動決定処理を実行可能に構成されている。
【００４６】
上記設定周期手動決定処理の具体的な処理フローについて説明を加えると、図５に示すように、運転制御部７は、エネルギ消費パターン入力部Ｒ１でエネルギ消費パターンが何れかに選択され（ステップ＃１）、その選択されたものが一般型エネルギ消費パターンである場合には、上記第１設定周期を１日（２４時間）に設定し（ステップ＃２）、その選択されたものが２日周期型エネルギ消費パターンである場合には、上記第１設定周期を２日（４８時間）に設定し（ステップ＃３）、その選択されたものが３日周期型エネルギ消費パターンである場合には、上記第１設定周期を３日（７２時間）に設定する（ステップ＃４）。
尚、上記運転制御部７は、エネルギ消費パターン入力部Ｒ１におけるエネルギ消費パターンの入力が無い場合には、エネルギ消費パターンが一般型エネルギ消費パターンであるとして、上記設定周期を１日（２４時間）に設定する。
【００４７】
また、運転制御部７は、既に記憶されている負荷データからエネルギ消費パターンを導出して、導出したエネルギ消費パターンに基づいて設定周期を自動的に決定する設定周期自動決定処理を実行することもできる。
【００４８】
上記設定周期自動決定処理の具体的な処理フローについて説明を加えると、図９に示すように、運転制御部７は、例えばコージェネレーションシステムを設置してから２週間（１４日）が経過し、２週間分の負荷データを取得すると（ステップ＃１１）、周期ｎを１から７まで増加させながら（ステップ＃１２，ステップ＃１６，ステップ１７）、１日目〜ｎ日目までの負荷データの変動パターンである負荷パターンＳ１とｎ＋１日目〜２ｎ日目までの負荷パターンＳ２とを導出し（ステップ＃１３，ステップ＃１４）、その負荷パターンＳ１と負荷パターンＳ２との相関を示す相関係数ＳＡ（ｎ）を夫々求める（ステップ＃１５）。そして、周期ｎが１から７までの夫々の相関係数ＳＡ（ｎ）を導出した後に、夫々の相関係数ＳＡ（ｎ＝１〜７）の値が大きい２つの周期ｎ１，２を求め（ステップ＃１８）、その２つの周期のうち小さい方の周期ｎ１を第１設定周期とし、大きい方の周期ｎ２を第２設定周期に決定する（ステップ＃１９）。
【００４９】
上述のような過去負荷データを更新する構成について説明を加えると、実際の使用状況から、単位時間当たりの電力負荷、給湯熱負荷、及び、暖房熱負荷の夫々を、商用電力計測部Ｐ１、発電電力計測部Ｐ２、給湯熱負荷計測手段３１、及び、暖房熱負荷計測手段３２にて計測し、その計測した負荷データ（熱の時系列消費データ、電力の時系列消費データに相当する）を記憶する状態で実負荷データを第１分類（ｈ）及び第２分類（ｉ）と関連付けて記憶させる。ちなみに、電力負荷は、商用電力計測部Ｐ１で計測した電力と、発電電力計測部Ｐ２で計測した熱電併給装置３の発電出力との和から、電気ヒータ１４の電力負荷とコージェネレーションシステム固有の補機の電力負荷とを差し引いたものとなる。尚、商用電力計測部Ｐ１で計測された電力とは、商用系統９から受電する方向を正とした電力を示し、よって、商用系統９へ電力を逆潮流している場合には、負の値を取る。
そして、実負荷データが第２設定周期分記憶されると、第２分類（ｉ）毎に、過去負荷データと実負荷データとを所定の割合で足し合わせることにより、新しい過去負荷データを求めて、その求めた新しい過去負荷データを記憶して、過去負荷データを更新するように構成されている。
【００５０】
具体的に説明すると、図３に示すように、ある第１分類（ｈ）及び第２分類（ｉ）の実負荷データＡ（ｈ，ｉ）が計測されると、その第１分類（ｈ）及び第２分類（ｉ）に属する過去負荷データＤ（ｈ，ｉ）を、下記の（式１）により、既に記憶されている過去負荷データＤ（ｈ，ｉ）と、計測された実負荷データＡ（ｈ，ｉ）とから求めた値に更新する。
尚、下記の（式１）において、Ｋは、０．７５の定数に設定されている。
【００５１】
［数１］
Ｄ（ｈ，ｉ）←Ｄ（ｈ，ｉ）×Ｋ＋Ａ（ｈ，ｉ）×（１−Ｋ）・・・（式１）
【００５２】
前記予測負荷演算処理について説明を加えると、第２分類が変わる毎に実行され、その第２分類内の各経過時間（各第１分類）にどれだけの電力負荷、給湯熱負荷、暖房熱負荷が予測されているかの第２分類毎の予測負荷データを求めるように構成されている。
すなわち、ある第１分類（ｈ）及び第２分類（ｉ）の予測負荷データＢ（ｈ，ｉ）を、下記の（式２）により、既に記憶されている過去負荷データＤ（ｈ，ｉ）と、前の第２分類の同じ第１分類における実負荷データＡ（ｈ，ｉ−１）（但し、ｉ＝１の場合、ｉ−１をＩとする。）とから求める。
尚、下記の（式２）において、Ｑは、０．２５の定数に設定されている。
【００５３】
［数２］
Ｂ（ｈ，ｉ）＝Ｄ（ｈ，ｉ）×Ｑ＋Ａ（ｈ，ｉ−１）×（１−Ｑ）・・・（式２）
【００５４】
前記省エネルギ度基準値演算処理について説明を加えると、予測給湯熱負荷データを用いて、現時点から基準値用時間先までの間に必要となる貯湯必要量を賄えるように熱電併給装置３を運転させた場合に、熱電併給装置３を運転させることによって、コージェネレーションシステムの設置施設における省エネルギ化を実現できる省エネルギ度基準値を求めるように構成されている。
【００５５】
例えば、単位時間を１時間とし、基準値用時間を１２時間として説明を加えると、まず、予測負荷データによる予測電力負荷、予測給湯熱負荷、及び、予測暖房熱負荷から、下記の（式３）により、図４に示すように、熱電併給装置３を運転させた場合の予測省エネルギ度を計画対象時期としての１時間毎に１２時間先までの１２個分を求めると共に、熱電併給装置３を運転させた場合に貯湯タンク３に貯湯することができる予測貯湯量を同じく計画対象時期としての１時間毎に１２時間先までの１２個分を求める。
【００５６】
［数３］
省エネルギ度Ｐ＝｛（ＥＫ１＋ＥＫ２＋ＥＫ３）／熱電併給装置３の必要エネルギ｝×１００・・・（式３）
【００５７】
但し、ＥＫ１は、有効発電出力Ｅ１を変数とする関数であり、ＥＫ２は、Ｅ２を変数とする関数であり、ＥＫ３は、Ｅ３を変数とする関数であり、
ＥＫ１＝有効発電出力Ｅ１の発電所一次エネルギ換算値
＝ｆ１（有効発電出力Ｅ１，発電所での必要エネルギ）
ＥＫ２＝有効暖房熱出力Ｅ２の従来給湯器でのエネルギ換算値
＝ｆ２（有効暖房熱出力Ｅ２，バーナ効率（暖房時））
ＥＫ３＝有効貯湯熱出力Ｅ３の従来給湯器でのエネルギ換算値
＝ｆ３（有効貯湯熱出力Ｅ３，バーナ効率（給湯時））
熱電併給装置３の必要エネルギ：５．５ｋＷ
（熱電併給装置３を１時間稼動させたときの都市ガス消費量を０．４３３ｍ3とする）
単位電力発電必要エネルギ：２．８ｋＷ
バーナ効率（暖房時）：０．８
バーナ効率（給湯時）：０．９
【００５８】
また、有効発電出力Ｅ１、有効暖房熱出力Ｅ２、有効貯湯熱出力Ｅ３の夫々は、下記の（式４）〜（式６）により求められる。
【００５９】
［数４］
Ｅ１＝熱電併給装置３の発電電力−（余剰電力＋固有の補機の電力負荷）・・・（式４）
Ｅ２＝熱消費端末５での熱負荷・・・（式５）
Ｅ３＝（熱電併給装置３の熱出力＋電気ヒータ１４の熱出力−有効暖房熱出力Ｅ２）−放熱ロス・・・（式６）
但し、電気ヒータ１４の熱出力＝電気ヒータ１４の電力負荷×ヒータの熱効率とする。
【００６０】
そして、図４に示すように、１時間毎の予測省エネルギ度及び予測貯湯量を１２個分求めた状態において、まず、予測給湯熱負荷データから１２時間先までに必要とされている予測必要貯湯量を求め、その予測必要貯湯量から現時点での貯湯タンク４内の貯湯量を引いて、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量を求める。
例えば、予測給湯熱負荷データから１２時間後に９．８ｋＷの給湯熱負荷が予測されていて、現時点での貯湯タンク４内の貯湯量が２．５ｋＷである場合には、１２時間先までの間に必要となる必要貯湯量は７．３ｋＷとなる。
【００６１】
そして、単位時間の予測貯湯量を足し合わせる状態で、その足し合わせた予測貯湯量が必要貯湯量に達するまで、１２個分の単位時間のうち、予測省エネルギ度の数値が高いものから選択していくようにしている。
【００６２】
説明を加えると、例えば、上述の如く、必要貯湯量が７．３ｋＷである場合には、図４に示すように、まず、予測省エネルギ度の一番高い７時間先から８時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせる。
次に予測省エネルギ度の高い６時間先から７時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が１．１ｋＷとなる。
また次に予測省エネルギ度の高い５時間先から６時間先までの単位時間を選択し、その単位時間における予測貯湯量を足し合わせて、そのときの足し合わせた予測貯湯量が４．０ｋＷとなる。
【００６３】
このようにして、予測省エネルギ度の数値が高いものからの単位時間の選択と予測貯湯量の足し合わせを繰り返していくと、図４に示すように、８時間先から９時間先までの単位時間を選択したときに、足し合わせた予測貯湯量が７．３ｋＷに達する。
そうすると、８時間先から９時間先までの単位時間の省エネルギ度を省エネルギ度基準値として設定し、図４に示すものでは、省エネルギ度基準値が１０６となる。
【００６４】
前記運転可否判別処理について説明を加えると、運転可否判別処理では、現時点での電力負荷、予測給湯熱負荷、及び、現時点での暖房熱負荷から、上記の（式３）により、実省エネルギ度を求める。
そして、その実省エネルギ度が省エネルギ度基準値よりも上回ると、熱電併給装置３の運転が可と判別し、実省エネルギ度が省エネルギ度基準値以下であると、熱電併給装置３の運転が不可と判別するようにしている。
【００６５】
つまり、実際の電力負荷、給湯熱負荷及び暖房熱負荷が、予測電力負荷データ、予測給湯熱負荷データ及び予測暖房熱負荷データと略等しければ、実省エネルギ度は、省エネルギ基準値演算処理において求めた予測省エネルギ度と略等しくなるので、必要貯湯量を貯湯できるように予測省エネルギ度の高い時間帯の順に選択した複数の単位時間において、熱電併給装置３が運転されることになる。
従って、必要貯湯量を貯湯できるように予測省エネルギ度の高い時間帯の順に選択した複数の単位時間から成る時間帯が、予測熱負荷及び予測電力負荷と省エネルギ運転条件（省エネルギ度Ｐに相当する）とに基づいて求めた熱電併給装置３を運転するための予測運転時間帯となる。
つまり、運転制御部７は、省エネルギ度Ｐが高く且つ熱負荷又は電力負荷が多い時間帯を、熱電併給装置３を運転するための予測運転時間帯として求めるように構成されている。
また、運転制御部７は、熱の時系列消費データ及び電力の時系列消費データに基づいて熱負荷の時系列変動である予測熱負荷及び電力負荷の時系列変動である予測電力負荷を求め、求めた予測熱負荷及び予測電力負荷と省エネルギ運転条件（省エネルギ度Ｐ）とに基づいて熱電併給装置３を運転するための予測運転時間帯を求めて、その求めた予測運転時間帯に基づいて熱電併給装置３を自動運転するように構成されている。
【００６６】
次に、運転制御部７による貯湯運転及び熱媒供給運転について説明を加える。
前記貯湯運転は、熱電併給装置３の運転中に、暖房弁３９を閉弁し、湯水循環ポンプ１９を作動させる状態で、入口サーミスタＴｉの検出温度が設定温度になるように貯湯弁３７の開度を調整することにより行われる。
その貯湯運転中は、貯湯弁３７の開度を設定最小開度に絞っても入口サーミスタＴｉの検出温度が前記設定温度よりも低いときは、入口サーミスタＴｉの検出温度が前記設定温度になるように、暖房弁３９を開弁すると共にその開度を調整して、排熱式熱交換器２４にて加熱された湯の一部を、貯湯タンク４をバイパスさせて通流させる。
そして、その貯湯運転では、取り出し路３５を通じて貯湯タンク４の下部から湯水を湯水循環路１８に取り出し、湯水循環路１８を通流させて、排熱式熱交換器２４にて加熱し、貯湯路３６を通じて貯湯タンク４の上部に戻す形態で、貯湯タンク４の湯水を循環させて、貯湯タンク４に前記設定温度にて貯湯するように構成されている。
【００６７】
前記熱媒供給運転は、熱電併給装置３の運転中に、熱消費端末５から暖房運転の開始が指令されると、暖房弁３９を開弁し、湯水循環ポンプ１９を作動させる状態で、入口サーミスタＴｉの検出温度が設定温度になるように貯湯弁３７の開度を調整することにより行われる。
その熱媒供給運転中は、貯湯弁３７を閉弁しても入口サーミスタＴｉの検出温度が前記設定温度よりも低いときは、補助加熱器２７のバーナ２７ｂが燃焼されると共に、出口サーミスタＴｅの検出温度が前記設定温度になるように、補助燃料用比例弁３０によりバーナ２７ｂの燃焼量が調節される。
つまり、熱媒供給運転では、熱電併給装置３の熱出力の方が熱消費端末５での暖房熱負荷よりも大きいときには、熱電併給装置３の熱出力の余剰分により、貯湯タンク４に貯湯されるように構成されている。
そして、その熱媒供給運転では、湯水を排熱式熱交換器２４にて加熱しながら湯水循環路１８を通じて循環させて、熱媒加熱用熱交換器２６にて、熱消費端末５へ循環供給される熱媒を加熱するように構成されている。
また、熱電併給装置３の停止中に、熱消費端末５から暖房運転の開始が指令されると、湯水を補助加熱器２７にて加熱しながら湯水循環路１８を通じて循環させるように構成されている。
【００６８】
〔別実施形態〕
（１）上記実施の形態では、負荷データを、第１設定周期と第２設定周期との各設定周期内における該設定周期に対する相対時期に関する各分類に関連付けて記憶するように構成したが、別に、負荷データを、複数の単位時間を含む１種の設定周期内における該設定周期に対する相対時期に関連付けて記憶するように構成しても構わない。また、この場合には、例えば、１日、２日、３日のように、その設定周期を変更可能に構成することで、エネルギ消費部におけるエネルギ消費パターンに合わせて変更された設定周期でエネルギ発生装置の計画運転を行うことができる。
【００６９】
（２）上記実施の形態では、運転制御部７は、設定周期手動決定処理又は設定周期自動決定処理を行って、設定周期を決定するように構成したが、別にこれら処理を行わずに、使用者がリモコンＲの入力部等に直接入力した周期に設定周期を決定するように構成しても構わない。
【００７０】
（３）上記実施の形態では、第１設定周期を例えば１日、２日又は３日に変更し、第２設定周期は１週間に設定する構成について説明したが、別に、第２設定周期も例えば１週間とは異なるものに変更しても構わない。
例えば、勤務形態がＸ日間は所定の時刻に勤務してその後Ｙ日間は休む所謂Ｘ勤Ｙ休型である使用者に対して、その使用者のエネルギ消費パターンの変動周期が１日且つＸ＋Ｙ日であると考えられるので、第１設定周期を１日に設定すると共に第２設定周期をＸ＋Ｙ日に設定することで、そのＸ勤Ｙ休型の勤務形態に対応したエネルギ消費パターンの変動周期に合わせて、エネルギ発生装置の計画運転を行うことができる。
【００７１】
（４）上記実施の形態では、熱電併給装置３の計画運転において、予測負荷データを用いて熱電併給装置３を定格運転させるか否かを判別し、熱電併給装置３の定格運転及び停止を切り換えるように構成したが、別に、熱電併給装置３を連続運転させ、予測負荷データに基づいて熱電併給装置３の出力を連続的又は段階的に変動させるように構成しても構わない。
【００７２】
（５）上記実施の形態では、本発明に係るエネルギシステムを燃料電池からなる熱電併給装置をエネルギ発生装置として備えたコージェネレーションシステムとして構成したが、別に、上記熱電併給装置を、エンジンや外燃機関等によって発電装置を駆動し、発電装置から電力を発生し、エンジンや外燃機関から熱を発生するように構成しても構わない。
また、本発明に係るエネルギシステムは、エネルギとして熱のみを発生するヒートポンプをエネルギ発生装置として備えた熱源システム、エネルギとして電力のみを発生する発電装置をエネルギ発生装置として備えた発電システム等にも適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】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】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３】負荷データのデータ構造を説明する図
【図４】賞エネルギ度基準演算処理を説明する図
【図５】設定周期手動決定処理を示すフロー図
【図６】第１設定周期が１日の場合の負荷データのデータ構造を説明する図
【図７】第１設定周期が２日の場合の負荷データのデータ構造を説明する図
【図８】第１設定周期が３日の場合の負荷データのデータ構造を説明する図
【図９】設定周期自動決定処理を示すフロー図
【符号の説明】
【００７４】
３：熱電併給装置（エネルギ発生装置）
４：貯湯タンク
５：熱消費端末（エネルギ消費部）
６：貯湯ユニット
７：運転制御部（運転制御手段）
１１：電気機器（エネルギ消費部）
２１：給湯栓（エネルギ消費部）
Ｒ：リモコン
Ｒ１：エネルギ消費パターン入力部
【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】
2005172327.tif 000008
【図７】
2005172327.tif 000009
【図８】
2005172327.tif 000010
【図９】
2005172327.tif 000011