(57)【要約】【課題】給湯需要予測、特に入浴時における給湯需要の予測精度を向上することが出来るコージェネレーションシステムの提供。【解決手段】燃料電池（１）またはガスエンジンを有するコージェネレーションシステムにおいて、温水を貯蔵する手段２と、給湯需要側へ温水を供給するための熱源機３と、貯湯槽２から給湯負荷へ至る温水回路Ｌｈの状態を検出する検出手段と、温水回路Ｌｈの状態に関する情報が入力される制御手段４とを有しており、浴槽（５）内の湯量、曜日、時刻、天候に基いて入浴時の給湯需要を予測する制御を行う様に構成されている。【選択図】  図１
2005009841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池またはガスエンジンを有するコージェネレーションシステムにおいて、温水を貯蔵する手段と、給湯需要側へ温水を供給するための熱源機と、温水を貯蔵する手段から給湯負荷へ至る温水回路の状態を検出する検出手段と、熱源機内に設けられて検出手段の検出結果を外部に伝達するためのインターフェース部材と、該インターフェース部材を介して温水回路の状態に関する情報が入力される制御手段とを有しており、該制御手段は、浴槽内の湯量及び曜日に基いて入浴時の給湯需要を予測する制御を行う様に構成されていることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項２】
燃料電池またはガスエンジンを有するコージェネレーションシステムにおいて、温水を貯蔵する手段と、給湯需要側へ温水を供給するための熱源機と、温水を貯蔵する手段から給湯負荷へ至る温水回路の状態を検出する検出手段と、熱源機内に設けられて検出手段の検出結果を外部に伝達するためのインターフェース部材と、該インターフェース部材を介して温水回路の状態に関する情報が入力される制御手段とを有しており、該制御手段は、曜日及び過去の給湯需要データに基いて入浴時の給湯需要を予測する制御を行う様に構成されていることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項３】
燃料電池またはガスエンジンを有するコージェネレーションシステムにおいて、温水を貯蔵する手段と、補助熱源を備えており、給湯需要側へ温水を供給する熱源機と、温水を貯蔵する手段から給湯負荷へ至る温水回路の状態及び／又は補助熱源の状態を検出する検出手段と、熱源機内に設けられて検出手段の検出結果を外部に伝達するためのインターフェース部材と、該インターフェース部材を介して温水回路の状態に関する情報が入力される制御手段とを有しており、該制御手段は、予測された給湯需要量と実際の給湯需要量との差異を求めると共に、係る差異を小さくするべく燃料電池またはガスエンジンの次回稼動時における運転時刻を決定する制御を行う様に構成されていることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項４】
燃料電池またはガスエンジンを有するコージェネレーションシステムにおいて、温水を貯蔵する手段と、補助熱源を備えており、給湯需要側へ温水を供給する熱源機と、温水を貯蔵する手段から給湯負荷へ至る温水回路の状態及び／又は補助熱源の状態を検出する検出手段と、熱源機内に設けられて検出手段の検出結果を外部に伝達するためのインターフェース部材と、該インターフェース部材を介して温水回路の状態に関する情報が入力される制御手段とを有しており、該制御手段は、補助熱源により付加される熱量を予測すると共に、補助熱源により付加される熱量を小さくするべく燃料電池またはガスエンジンの運転時刻を決定する制御を行う様に構成されていることを特徴としているコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気及び熱を供給するコージェネレーションシステム（例えば、燃料電池コージェネレーションシステムまたはガスエンジンコージェネレーションシステム）に関し、給湯需要の予測精度及び運転効率を向上するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
貯湯タンクを有する燃料電池やガスエンジンによるコージェネレーションシステムは、貯湯タンクが満タン（それ以上を蓄熱できない状態：熱的に飽和した状態）時には、ラジエータで余った熱を放熱しない限りは運転出来ない。
ここで、貯湯タンクに蓄熱された熱が給湯需要（熱需要）として用いられることにより、再び燃料電池やガスエンジンの運転が可能となる。したがってＤＳＳ（Ｄａｉｌｙ  Ｓｔａｒｔ  Ｓｔｏｐ）運転（必要に応じて、スタート、ストップを行う運転）が必要となり、燃料電池やガスエンジンを用いたコージェネレーションシステムでは、設置先住宅（等）における給湯需要パターンを学習して制御を行うことが省エネ性を向上させる効率の良い運転のためには必要となる。
【０００３】
特に燃料電池では、排熱によるお湯が溜まる速度が遅い（１リットル／ｍｉｎ．に満たない速度：燃料電池の使用により多少の違いはあるが、概ねタンクが空から満杯になるまで４〜７時間程度かかる）ので、給湯需要を正確に予測しないと運転開始時間の設定が困難である。
【０００４】
ここで家庭用の給湯需要の最大の要因は入浴である。
例えば、シャワーであれば２０リットル／ｍｉｎ．程度、炊事であれば５リットル／ｍｉｎ．程度が必要であるが、浴槽に湯を充填する（いわゆる「風呂張り」）際には、２００リットル程度が必要となる。
そして、１日の給湯需要における最大の消費である入浴時間までに、貯湯槽を満タン或いは満タン寸前とせしめる必要があり、そこから推定、逆算して、燃料電池の起動時刻を決定する必要がある。
すなわち、省エネルギー性を向上させるためには給湯需要、特にその最大の消費要因である入浴時における給湯需要を正確に予測することが重要となる。
【０００５】
然るに従来は（例えば、特許文献１〜３参照）、給湯需要を予測するに当っては、風呂とその他（炊事等）とを一緒にして、予測する方法が採られてきた。
即ち、最大量である入浴時における給湯需要を単独で予測することはしないで、給湯需要の合計値の予測のみを行っていた。そのため、給湯需要の予測精度を向上することが困難であった。
【０００６】
さらに、従来技術において、毎日もしくは曜日毎の給湯需要を平均して給湯需要予測を行う場合がある。
しかし、係る形式の給湯需要予測の場合には、例えば入浴しない日があると、その日を含めた平均値として給湯需要予測を行ってしまうので、その影響（平均値としての給湯需要が小さい数値となってしまうこと）は何週間か経過しないと無くならない。すなわち、給湯需要予測値が、数週間に亘って少ない数値となってしまう、という欠点を抱えていた。それに加えて、入浴しない日の給湯需要データを含んだ平均値を求めることにより、入浴時間等を示す給湯需要曲線が鈍ってしまい、入浴時等のピークが予測出来なくなるという懸念があった。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１６８５２４号公報
【特許文献２】
特開２００２−２９５３０８号公報
【特許文献３】
特開２００２−３１８００６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、給湯需要予測、特に入浴時における給湯需要の予測精度が向上することで、省エネ性を向上させることが出来るコージェネレーションシステムの提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明のコージェネレーションシステムは、燃料電池（１）またはガスエンジンを有するコージェネレーションシステムにおいて、温水を貯蔵する手段（貯湯槽２）と、給湯需要側（例えば家庭Ｂ内の浴槽５、給湯設備６、床暖房等の温水暖房システム７）へ温水を供給するための熱源機（３）と、温水を貯蔵する手段（貯湯槽２）から給湯負荷へ至る温水回路（Ｌｈ）の状態を検出する検出手段（温度センサＴ１、Ｔ２、流量計Ｆ１、水位センサＳｗ等）と、熱源機（３）内に設けられて検出手段の検出結果を外部に伝達するためのインターフェース部材（回路基板３１）と、該インターフェース部材（回路基板３１）を介して温水回路（Ｌｈ）の状態に関する情報が入力される制御手段（コントロールユニット４）とを有しており、該制御手段（コントロールユニット４）は、浴槽（５）内の湯量及び曜日に基いて入浴時の給湯需要を予測する制御を行う様に構成されていることを特徴としている（請求項１）。
ここで、前記制御手段（コントロールユニット４）は、浴槽（５）内の湯量及び曜日に加えて、天候（例えば気温等）にも基いて入浴時の給湯需要を予測する制御を行う様に構成されているのが好ましい。
【００１０】
係る構成を具備する本発明によれば、入浴とその他のお湯の使用とを分離して、入浴における給湯需要について正確に予測することが出来る。そして、最大の給湯需要である入浴時の給湯需要を高精度にて予測することにより、給湯需要全体の予測精度を向上させることが出来るのである。
【００１１】
具体的には、制御手段（コントロールユニット４）は、浴槽（５）内の湯量及び曜日（好ましくは、これに加えて時刻及び天候、例えば気温等）に基づいて、浴槽（５）が「空」の状態から設定水位まで設定温度の温水を充填するのか、浴槽（５）に温水が残存している状態で、新たに温水を補給すること無く設定温度まで温水を加熱する（いわゆる「追い焚き」或いは「沸かし直し」を行う）のか、浴槽（５）に温水が残存している状態で、設定水位まで温水を追加した後に温水を加熱する（いわゆる「足し湯」を行ってから、「追い焚き」或いは「沸かし直し」を行う）のかを判断或いは予測して、その結果とその時点における温水回路の状態（例えば、浴槽５内に残留している温水温度等）に基いて、必要な給湯需要（いわゆる「追い焚き」或いは「沸かし直し」の場合のように、温水を加えること無く、加熱のみを行う場合も給湯需要に含まれる）を予測する様に構成されているのが好ましい。
【００１２】
また、本発明のコージェネレーションシステムは、燃料電池またはガスエンジン（１）を有するコージェネレーションシステムにおいて、温水を貯蔵する手段（貯湯槽２）と、給湯需要側（例えば家庭内の浴槽５、給湯設備、床暖房等の温水暖房システム７）へ温水を供給するための熱源機（３）と、温水を貯蔵する手段（貯湯槽２）から給湯負荷へ至る温水回路（Ｌｈ）の状態を検出する検出手段（温度センサＴ１〜Ｔ３、流量計Ｆ１〜Ｆ３、水位センサＳｗ等）と、熱源機（３）内に設けられて検出手段の検出結果を外部に伝達するためのインターフェース部材（回路基板３１）と、該インターフェース部材（回路基板３１）を介して温水回路（Ｌｈ）の状態に関する情報が入力される制御手段（コントロールユニット４）とを有しており、該制御手段（コントロールユニット４）は、曜日及び過去の給湯需要データに基いて入浴時の給湯需要を予測する制御を行う様に構成されていることを特徴としている（請求項２）。
ここで前記制御手段（コントロールユニット４）は、曜日及び過去の給湯需要データのみならず、天候（例えば気温等）にも基いて、入浴時の給湯需要を予測する制御を行う様に構成されていることが好ましい。
【００１３】
具体的には、制御手段（コントロールユニット４）は、給湯予測を行う日が何曜日であるかにより、過去の給湯需要データに基いて、入浴による給湯需要が発生するか否か（Ｓ５）を予測し、給湯需要が発生すると予測した場合には、曜日及び過去の給湯需要データに基いて、浴槽（５）が「空」の状態から設定水位まで設定温度の温水を充填する（Ｓ７）のみなのか、或いは、浴槽（５）に温水が残存している状態で、新たに温水を補給すること無く設定温度まで温水を加熱する（いわゆる「追い焚き」或いは「沸かし直し」を行う；Ｓ９）のか、浴槽（５）に温水が残存している状態で、設定水位まで温水を追加した後に温水を加熱する（いわゆる「足し湯」を行ってから、「追い焚き」或いは「沸かし直し」を行う；Ｓ１０）のか、を判断或いは予測（Ｓ４〜Ｓ８）して、その結果に基いて、必要な給湯需要を予測する様に構成されているのが好ましい。
【００１４】
そして本発明のコージェネレーションシステムは、燃料電池またはガスエンジン（１）を有するコージェネレーションシステムにおいて、温水を貯蔵する手段（貯湯槽２）と、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）を備えており、給湯需要側（例えば家庭内の浴槽５、給湯設備６、床暖房等の温水暖房システム７）へ温水を供給する熱源機（３）と、貯湯槽（２）から給湯負荷へ至る温水回路（Ｌｈ）の状態及び／又は補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）の状態を検出する検出手段（温度センサＴ１〜Ｔ３、流量計Ｆ１〜Ｆ３、水位センサＳｗ、ガスインプット量センサ８等）と、熱源機（３）内に設けられて検出手段の検出結果を外部に伝達するためのインターフェース部材（回路基板３１）と、該インターフェース部材（回路基板）を介して温水回路（Ｌｈ）の状態に関する情報が入力される制御手段（コントロールユニット４）とを有しており、該制御手段（コントロールユニット４）は、予測された給湯需要量と予測に対する実際の給湯需要量との差異を求めると共に、係る差異を小さくするべく燃料電池またはガスエンジンの次回稼動時における運転時刻を決定する制御を行う（Ｓ４６）様に構成されていることを特徴としている（請求項３）。
【００１５】
ここで、予測された給湯需要量と実際の給湯需要量との差異は、補助熱源（バックアップバーナ）を駆動することにより解消される（Ｓ４０）。そして、前記制御手段（コントロールユニット４）は、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）による加熱量が少なくするべく燃料電池またはガスエンジンの運転時刻を決定する制御を行う（Ｓ４６）様に構成されているのが好ましい。
【００１６】
或いは、本発明のコージェネレーションシステムは、燃料電池またはガスエンジン（１）を有するコージェネレーションシステムにおいて、温水を貯蔵する手段（貯湯槽２）と、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）を備えており、給湯需要側（例えば家庭内の浴槽５、給湯設備６、床暖房等の温水暖房システム７）へ温水を供給する熱源機（３）と、貯湯槽（２）から給湯負荷へ至る温水回路（Ｌｈ）の状態及び／又は補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）の状態を検出する検出手段（温度センサＴ１〜Ｔ３、流量計Ｆ１〜Ｆ３、水位センサＳｗ、ガスインプット量センサ８等）と、熱源機（３）内に設けられて検出手段の検出結果を外部に伝達するためのインターフェース部材（回路基板３１）と、該インターフェース部材（回路基板３１）を介して温水回路（Ｌｈ）の状態に関する情報が入力される制御手段（コントロールユニット４）とを有しており、該制御手段（コントロールユニット４）は、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）により付加される熱量を予測すると共に、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）により付加される熱量を小さくするべく燃料電池またはガスエンジン（１）の運転時刻を決定する制御を行う様に構成されていることを特徴としている（請求項４）。
ここで、制御手段（コントロールユニット４）は、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）により付加される熱量を予測するのみならず、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）による熱量の付加が発生する時刻を予測する様に構成されているのが好ましい。
【００１７】
さらに本発明において、前記制御手段（コントロールユニット４）は、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）を用いて予測給湯需要量を賄う場合の１次エネルギー消費量と、燃料電池またはガスエンジン（１）の運転により予測給湯需要量を賄う場合の１次エネルギー消費量とを比較して、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）を用いる場合の１次エネルギー消費量の方が少なければ、燃料電池またはガスエンジン（１）を運転しない制御を行う様に構成されているのが好ましい。なお、この場合の１次エネルギー消費量はガスだけでなく、買電（燃料電池やガスエンジン発電による減少分も考慮）による電力量も計算に入れて算出される。
【００１８】
請求項１のコージェネレーションシステムを制御する方法は、浴槽（５）内の湯量及び曜日に基いて（好ましくは、これに加えて天候、例えば気温等にも基いて）給湯需要の予測を行うべき日に入浴による給湯需要が発生するか否かを予測する工程（Ｓ５、又はＳ６）と、入浴による給湯需要が発生する（Ｓ５のＹＥＳ、又はＳ６のＹＥＳ）と予測した場合に、浴槽（５）に温水が残存していない状態（浴槽５が「空」の状態）から設定水位まで設定温度の温水を充填する（Ｓ７）のか、浴槽（５）に温水が残存している状態で新たに温水を補給すること無く設定温度まで温水を加熱する（いわゆる「追い焚き」或いは「沸かし直し」を行うＳ９）のか、浴槽に温水が残存している状態で、設定水位まで温水を追加した後に温水を加熱する（いわゆる「足し湯」を行ってから、「追い焚き」或いは「沸かし直し」を行うＳ１０）のかを判断或いは予測する工程（Ｓ４〜Ｓ１０）と、その結果とその時点における温水回路（Ｌｈ）の状態（例えば、浴槽５内に残留している温水温度等）に基いて、必要な給湯需要（いわゆる「追い焚き」或いは「沸かし直し」の場合のように、温水を加えること無く、加熱のみを行う場合も給湯需要に含まれる）を予測する工程（Ｓ８）、とを有している。
【００１９】
請求項２のコージェネレーションシステムを制御する方法は、給湯予測を行う日が何曜日であるかにより（好ましくは、これに加えて、気温等の需要に影響の大きい天候のデータ及び時刻により）（Ｓ２２）、過去の給湯需要データベースに基いて、入浴による給湯需要が発生するか否かを予測する工程（Ｓ２３）と、給湯需要が発生すると予測した場合に、曜日及び過去の給湯需要データに基いて（好ましくは、これに加えて、時刻及び天候にも基いて）、浴槽に温水が存在しない状態（浴槽が「空」の状態）から設定水位まで設定温度の温水を充填するのみを行う（Ｓ７）のか、浴槽に温水が残存している状態で、新たに温水を補給すること無く設定温度まで温水を加熱する（いわゆる「追い焚き」或いは「沸かし直し」を行うＳ９）のか、浴槽に温水が残存している状態で、設定水位まで温水を追加した後に温水を加熱する（いわゆる「足し湯」を行ってから、「追い焚き」或いは「沸かし直し」を行うＳ１０）のか、を判断或いは予測する工程（Ｓ２５）と、その結果に基いて必要な給湯需要を予測する工程、とを有している。
【００２０】
請求項３のコージェネレーションシステムを制御する方法は、給湯需要量を予測する工程（Ｓ４０）と、燃料電池またはガスエンジン（１）による熱回収量と補助熱源（バックアップバーナ）の加熱量とから実際の給湯需要量を求める工程（Ｓ４１）と、予測された給湯需要量と実際の給湯需要量との差異を求める工程と（Ｓ４３）、係る差異が小さくするべく（或いは、補助熱源による加熱量が少なくするべく）燃料電池またはガスエンジン（１）の起動時刻を決定する工程（Ｓ４６）、とを有している。
【００２１】
請求項４のコージェネレーションシステムを制御する方法は、温水を貯蔵する手段（貯湯槽２）からの放熱を補填するため補助熱源（バックアップバーナ）により付加される熱量を予測する工程（Ｓ５０）と、補助熱源（バックアップバーナ）により付加される熱量を小さくなる様に燃料電池またはガスエンジン（１）の起動時刻を決定する工程（Ｓ５３）、とを有している。
【００２２】
さらに本発明のコージェネレーションシステムを制御する方法は、給湯需要量を予測する工程と、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）を用いて予測された給湯需要量を賄う場合の１次エネルギー消費量を予測する工程と、燃料電池またはガスエンジンの運転により予測された給湯需要量を賄う場合の１次エネルギー消費量とを予測する工程と、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）を用いて予測された給湯需要量を賄う場合の１次エネルギー消費量予測値と、燃料電池またはガスエンジン（１）の運転により予測された給湯需要量を賄う場合の１次エネルギー消費量予測値とを比較する工程と、補助熱源（バックアップバーナ３２、３４）を用いる場合の１次エネルギー消費量予測値の方が小さければ燃料電池またはガスエンジンを運転しない旨を決定する工程、とを有するのが好ましい。なお、この場合の１次エネルギー消費量はガスだけでなく、買電（燃料電池やガスエンジン発電による減少分も考慮）による電力量も計算に入れて演算を行う。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１、図２、図４、図５を参照して、第１実施形態を説明する。
先ず図１において、コージェネレーションシステムＡは、貯湯槽２と熱源機３とを有する温水供給システム１０と、燃料電池又はガスエンジン１と、家庭Ｂ内のコントロールユニット（コントロールパネル）４と、制御用信号ラインＬｅと、図示では省略されているが風呂用給湯設備や台所用給湯設備等、とから構成されている。
【００２４】
図２を参照して、当該コージェネレーションシステムＡの詳細構成について詳述する。燃料電池またはガスエンジン１は、燃料電池またはガスエンジン１が稼動中に発生する排熱によって貯湯槽２内に貯留された水が循環ラインＬｗを介して燃料電池またはガスエンジン１を循環して、温められて給湯用の温水が作られる。
【００２５】
前記熱源機３は、給湯ラインＬｈに介装され給湯される湯温が低い場合に給湯を予・加熱する給湯用バックアップバーナ３２と、暖房システム（たとえば床暖房等）７の温冷媒を予・加熱する暖房用バックアップバーナ３４と、風呂の追い焚き用の熱交換器３５とを有している。
【００２６】
前記給湯ラインＬｈには、その給湯ラインＬｈの分岐点Ｐｂ１、合流点Ｐｇ１で給湯用バックアップバーナ３２を短絡するバイパスラインＬｂが設けられており、図示には明確には示されていないがバイパスラインＬｂの分岐点Ｐｂに介装された切換え弁を切換えることにより、給湯を予加熱させないで、すなわちバイパスさせたり、バイパスさせないでバックアップバーナ３２で予加熱させたりすることが制御出来るように構成されている。
【００２７】
前記暖房用バックアップバーナ３４は暖房用循環ラインＬｆに介装され、その暖房用循環ラインＬｆは暖房システム７に循環可能に接続されている。また、風呂の追い焚き用の熱交換器３５は、追い焚き用ラインＬａによって浴槽５と循環可能に接続されている。追い焚き用熱交換器３５には前記暖房用循環ラインＬｆと並列に接続された熱交換ラインＬｄによって高熱が与えられ、追い焚きが出来るように構成されている。また、追い焚き用ラインＬａの排出側の浴槽５近傍には、浴槽内のお湯の温度を計測する温度センサＴ１０が介装されている。
【００２８】
前記給湯ラインＬｈの端末は、分岐点Ｐｂ３を介して、風呂用給湯口５Ｗ、及び台所用給湯器６とに接続されている。
給湯ラインＬｈの前記合流点Ｐｇ１とＰｂ３の間の領域には分岐点Ｐｂ２が形成され、該分岐点Ｐｂ２と前記追い焚きラインＬａの熱交換器３５と浴槽５を接続する戻り側に形成された合流点Ｐｇ２とはラインＬｃで連通されている。
【００２９】
給湯ラインＬｈの貯湯槽２と前記分岐点Ｐｂ１の間の領域には給湯温度を計測する第１の温度センサＴ１が、前記合流点Ｐｇ１と前記分岐点Ｐｂ２の間の領域には流過順に第２の温度センサＴ２と第１の流量計Ｆ１が介装されている。
前記追い焚きラインＬａの熱交換器３５と前記合流点Ｐｇ２の間の領域には流過順に第３の温度センサＴ３と第２の流量計Ｆ２が介装されている。
給湯ラインＬｈと追い焚きラインＬａとを接続する前記ラインＬｃには第３の流量計が介装されている。
また、追い焚きラインＬａの合流点Ｐｇ２と浴槽５との間の領域には、浴槽５内の湯の量を計測するための水位計Ｓｗが介装されている。
【００３０】
前記貯湯槽２には上水が上水供給ラインＬｍによって供給される。また、前記給湯ラインＬｈの貯湯槽２と前記第１の温度センサＴ１との間の領域に給湯が熱すぎる場合に給湯の温度を下げる（温度調整をする）ために冷水が上水供給ラインＬｎによって加えられるように配管されている。
【００３１】
前記上水供給ラインＬｍには給水の温度を計測する第４の温度センサＴ４が、また貯湯槽２内には上方から順に５層に亙って第５〜第９の温度センサＴ５〜Ｔ９が設置され、それらの温度センサＴ４〜Ｔ９はコネクタＣに一旦接続され、そのコネクタは家庭Ｂ内のコントロールユニット４に信号ラインＬｔによって接続されている。
【００３２】
また、前記第１の温度センサ〜第３の温度センサ、および第１の流量計Ｆ１〜第３の流量計Ｆ３は前記回路基盤３１に接続され更にその回路基盤（インターフェース）３１はその回路基盤３１に設けられたコネクタ３１ｃを介して家庭Ｂ内の前記コントロールユニット４に信号ラインＬｔｆによって接続されている。
【００３３】
コージェネレーションシステムＡのメンテナンス時には、ハンドヘルドコンピュータＨのピンを回路基盤のコネクタ３１ｃの各々項目別に設けられた図示しない接続口に接続して、種々の項目に関して故障診断又は、チェックすることでメンテナンス作業が行われる。
【００３４】
次に図４、図５を参照して、第１実施形態の給湯予測の制御方法に関して説明する。
【００３５】
図４は、入浴の給湯需要予測を行う制御フローである。図４において、運転計画時刻を例えば毎朝９時として決定する（ステップＳ１）。コントロールユニット４は、計画時刻になるまでをチェックしており（ステップＳ２）、計画時刻になったら（ステップＳ２のＹＥＳ）、風呂用給湯需要の予測を開始する（ステップＳ３）。
【００３６】
ここで、風呂の需要、即ち入浴のケース（入浴のパターン）は大別すると後述する「ア」〜「ウ」の３通りがある。そして、その３通りの入浴ケースに沿って風呂用給湯需要を予測することにより、風呂以外の給湯需要を含めた全体の給湯需要が正確に予測出来るので燃料電池１の起動、停止時間も正確に算出することが可能となる。
【００３７】
次のステップＳ４でコントロールユニット４は、浴槽５が空か否かを判断し、空であれば（ステップＳ４のＹＥＳ）、本日の夜風呂に入るか否か（或いは、リモコン予約がしてあるか）を判断する（ステップＳ５）、一方浴槽５に湯が残っていれば（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ６で入浴するか否かを判断する。
【００３８】
事例データベースから事例ベース推論などにより判断するか、本日の夜に風呂に入るようにリモコン予約がしてあれば（ステップ５のＹＥＳ）、浴槽が空の状態から設定温度、設定水位までの風呂用給湯需要となる熱量を予測する（ステップＳ７；入浴ケース「ア」）。その場合、予測熱量Ｑ（ア）の算定式は次式で与えられる。
Ｑ（ア）＝設定水位×浴槽平均断面積×（設定温度−給水温度）
風呂用給湯需要となる熱量Ｑ（ア）の予測が完了した後、当日（又は翌日）の需要発生後に曜日、時刻、需要量の実測値を学習データとして図示しないデータベースに記憶する（ステップＳ１１）。
一方、事例データベースから判断して入浴しないと判定されるか、もしくはリモコンによる風呂予約が無ければ入浴しないロジックに進む。
【００３９】
浴槽５に湯が残っており、入浴する場合（ステップＳ６のＹＥＳ）は、本日は残り湯が多く沸かし直し量が多いかを判断する（ステップＳ８）。一方入浴しないのであれば（ステップＳ６のＮＯ）、入浴しないロジックに進む。
【００４０】
事例データベースから判断して本日は残り湯が多く沸かし直し量が多い場合（ステップＳ８のＹＥＳ）は、殆どが沸かしなおしであるので、設定温度での熱量が風呂用給湯需要となる熱量Ｑ（ウ）を予測する（ステップＳ９；入浴ケース「ウ」）。その場合、予測熱量Ｑ（ウ）の算定式は次式で与えられる。
Ｑ（ウ）＝（設定温度−現在湯温）×現在水位×浴槽平均断面積
風呂用給湯需要となる熱量Ｑ（ウ）の予測が完了した後、当日（又は翌日）の需要発生後に曜日、発生時刻、需要量の実測値を学習データとして図示しないデータベースに記憶する（ステップＳ１１）。
【００４１】
事例データベースから判断して本日は残り湯があまり多くない場合（ステップＳ８のＮＯ）は、設定水位までお湯を足した上での沸かし直しなので、設定水位までの追加流量と、設定温度までの熱量が風呂用需要となる予測熱量Ｑ（イ）を予測する（ステップＳ１０；入浴ケース「イ」）。その場合、予測熱量Ｑ（イ）の算定式は次式で与えられる。
2005009841.tif 000003
風呂用給湯需要となる熱量Ｑ（イ）の予測が完了した後、当日（又は翌日）の需要発生後に曜日、発生時刻、需要量の実測値を学習データとして図示しないデータベースに記憶する（ステップＳ１１）。
【００４２】
図５は、前述した風呂以外の、例えば台所の給湯設備６での給湯需要Ｑｋの予測方法について示したフローである。
先ず、給湯需要予測フローをスタートさせて、給湯需要予測（熱量）Ｑｋは、
Ｑｋ＝曜日毎の平均使用流量×（給湯設定温度−給水温度）
の算定式で予測する。なお、曜日だけでなく気温の情報も考慮して良い（例：火曜日２０℃は５０００ｋｃａｌ）。
【００４３】
入浴を含め、一日に使用するであろう全体の給湯需要予測（熱量）Ｑｔは、
Ｑｔ＝Ｑ（ア）＋Ｑｋ
又は、Ｑｔ＝Ｑ（イ）＋Ｑｋ
又は、Ｑｔ＝Ｑ（ウ）＋Ｑｋ
の何れかで求めることが出来る。
占有率の高い入浴用の給湯需要を正確に求めているので、１日の給湯需要も正確に予測することが出来る。
【００４４】
上述したような構成及び制御方法を有する第１実施形態のコージェネレーションシステムによれば、入浴の際の給湯需要と、台所その他の入浴以外の給湯需要とを分離して予測するシステムである。
入浴の際の給湯需要は、入浴ケースを浴槽が空の状態から設定温度で設定水位まで給湯するケース「ア」と、設定水位までお湯を足した上で沸かし直すケース「イ」と、足し湯無しで全量沸かし直すケース「ウ」とに明確に分け、夫々のケースについて給湯量を予測する。その上、給湯需要計測のための給水温度、給湯温度、給湯量の３つを計測する計測手段を備えており、入浴需要の計測には、給水温度、風呂への給湯温度、風呂への給湯流量が確実且つ正確に計測されるので、各入浴ケース毎に、正確な給湯需要の予測が可能である。
占有率の大きな入浴の給湯需要が正確に予測されるので、台所用を含めた全給湯需要をも正確に予測することが出来る。
更に詳細には、追い焚きラインＬａには残り湯の温度を計測する温度センサＴ１０と、残り湯の量を計測出来る水位計Ｓｗが介装されているので上述の入浴ケース「イ」のような場合にも、入浴時の正確な給湯需要が予測出来る。
更に、給湯需要が正確に予測出来るので燃料電池１の起動、停止時間も正確に算出することが可能となる。
【００４５】
次に図１、図２及び制御フローチャート図６、図７を参照して第２実施形態について説明する。
第２実施形態は、システムの構成は第１実施形態と同様図１及び図２で示す構成が用いられる。
第２実施形態は、例えば、妻及び子供の入浴後、遅く帰宅した夫が、必ず、沸かし直し及び足し湯をする家庭では、前述の入浴ケース「ア」の２〜３時間後に必ず入浴ケース「イ」が為される。その様な予測は、上述した第１実施形態では予測することは不可能である。即ち、第１実施形態では、入浴ケース「ア」のみを予測して、制御は終了してしまうからである。その様な予測を正確に行うのが第２実施形態である。
【００４６】
図６において、風呂需要データを学習する。即ち、入浴ケース「ア」の通常の風呂張り、入浴ケース「イ」の足し湯、入浴ケース「ウ」の沸かし直し、で分類して、データベースに月日・曜日・時刻・気温と一緒に実需要値と回数を更新する（ステップＳ２０）。なお、月日は必ずしも必要ではない。
具体的には、土、日は「ア」のみだが、火木は「イ」、月水金が「ウ」というようなデータを記録していく。時間が経過するとともに、始めは傾向が不明確でも発生回数をカウントしているので次第に曜日ごとの特徴が明確になる。また、その需要量も把握（予測）できる。
【００４７】
次のステップＳ２１では、風呂需要値予測をスタートさせ、月日・曜日がコントロールユニット４に内蔵のタイマ機能によって判定され（ステップＳ２２）、本日（の曜日）は入浴ケース「ア」が発生するか否かを事例データベースから判断する（ステップＳ２３）。そして、本日「ア」が発生するのであれば（ステップＳ２３のＹＥＳ）、「ア」の発生予測時刻を事例データベースのデータから事例ベース推論などにより決定し（ステップＳ２４）、発生しなければ（ステップＳ２３のＮＯ）、入浴しないロジックに進む。
【００４８】
次のステップＳ２５ではコントロールユニット４は、今日は風呂を利用する時間が各人で離れている等で、沸かし直し回数が多いか否かを判断する。
沸かし直し回数が多ければ（ステップＳ２５のＹＥＳ）、入浴ケース「ウ」の発生予測時刻を決定する（ステップＳ２６）。一方、沸かし直し回数が事例データベースのデータから少ないと判断されれば（ステップＳ２５のＮＯ）、図７のＭに進む。
【００４９】
次のステップＳ２７ではコントロールユニット４は、入浴ケース「ア」が予測時刻若しくは時刻前に発生したか否かを判断する。
入浴ケース「ア」が予測時刻若しくは時刻前に発生した場合（ステップＳ２７のＹＥＳ）には、更に入浴ケース「ウ」が規定時間までに発生したか否かを判断する（ステップＳ２８）。一方、入浴ケース「ア」が予測時刻若しくは時刻前に発生しないのであれば（ステップＳ２７のＮＯ）、「ア」と「イ」の発生予測時刻を例えば１時間後にずらす等の再予測・再設定を行った上でステップＳ２７に戻る。なお、ステップＳ２７のＮＯのループがいつまでも続く場合は、時間を決めて（例えば真夜中０時）制御を中断する。
ここで、「後にずらす」とは、燃料電池１の発電量を低減する、又は買電に切り換える、或いはその他の燃料電池の運転制御を変更すること全般を含んでいる。
【００５０】
入浴ケース「ウ」が規定時間までに発生した場合（ステップＳ２８のＹＥＳ）は、制御を終了し、「ウ」が規定時間までに発生しない場合（ステップＳ２８のＮＯ）は、本日は「ウ」が発生しないものと見做す（ステップＳ３０）。
【００５１】
図７のＭに移り、コントロールユニット４は、本日は沸かし直しを行うか否かを判断する（ステップＳ３１）。事例データベースにより沸かし直しをすると判断されるのであれば（ステップＳ３１のＹＥＳ）、入浴ケース「イ」の発生予測時刻を事例データベースにより決定し（ステップＳ３２）、ステップＳ３３に進む。
沸かし直しをしないのであれば（ステップＳ３１のＮＯ）、本日は入浴ケース「ア」のみであると判定し（ステップＳ３７）、「ア」の需要量を事例データベースにより予測し（ステップＳ３８）、制御を終了する。
【００５２】
ステップＳ３３では、コントロールユニット４は入浴ケース「ア」が規定時間までに発生したか否かを判断する。「ア」が予測時刻若しくは時刻前に発生した場合（ステップＳ３３のＹＥＳ）には、更に入浴ケース「イ」が規定時間までに発生したか否かを判断する（ステップＳ３４）。一方、入浴ケース「ア」が予測時刻若しくは時刻前に発生しないのであれば（ステップＳ３３のＮＯ）、「ア」と「ウ」の発生予測時刻を例えば１時間後にずらす等の再予測・再設定を行った上でステップＳ３３に戻る。なお、ステップＳ３３のＮＯのループがいつまでも続く場合は、時間を決めて（例えば真夜中０時）制御を中断する。
【００５３】
入浴ケース「イ」が規定時間までに発生した場合（ステップＳ３４のＹＥＳ）は、制御を終了し、「イ」が規定時間までに発生しない場合（ステップＳ３４のＮＯ）は、本日は入浴ケース「イ」が発生しないものと見做す（ステップＳ３６）。
【００５４】
上述した第２実施形態によれば、月日（即ち季節）や曜日毎、或いは時刻や気温によって給湯需要データが蓄積、又は更新されており、そのようなデータを駆使し、当日の沸かし直しが正確に予測出来るので、風呂の利用時間を希望通りに、且つ柔軟にずらすことが出来る。
【００５５】
次に図１、図３及び図８を参照して第３実施形態の給湯需要予測制御を説明する。
図３のシステムの構成に関しては、図２（第１〜第２実施形態）に対して、バックアップバーナ３２、３４からの信号を検出するための検出手段８を加えたことが異なるのみで、その他は図２と同様である。
前記バックアップバーナ３２、３４には消費熱量（ガスのインプット熱量）を正確に計測する機能（検出手段８）があり、図８の制御フローはこの機能を用いた制御（特徴としては予測の誤差を較正する制御）の流れを示したものである。
【００５６】
先ず、給湯需要と、補助熱源材である例えばバックアップバーナ３２、３４への投入量（ｋｃａｌ又はｋＪ）のデータとを取得する（ステップＳ４０）。そして、各箇所での湯の温度や浴槽５に残った残り湯の量、流過した給湯量等と、過去に学習しメモリに記憶した事例データベースを参照して（ステップＳ４０Ａ）、全体の給湯需要（入浴に要する給湯需要＋その他の給湯器に要する給湯需要）予測値ＱＳを算出する（ステップＳ４１）。
【００５７】
その後コントロールユニット４は給湯需要が発生したか否かを判断する。発生していれば（ステップＳ４２のＹＥＳ）、予測誤差ΔＱを算出する（ステップＳ４３）。
ここで予測誤差ΔＱは以下の算定式で求められる。
ΔＱ＝実給湯需要ＱＴ−全体の給湯需要予測値ＱＳ
ここで、実給湯需要ＱＴ＝燃料電池発電による熱回収量＋補助熱源材の投入量
また、燃料電池発電による熱回収量、補助熱源材の投入量は、共に実測値である。
【００５８】
次のステップＳ４４ではコントロールユニット４は、予測誤差ΔＱが許容値（例えば１０００ｋｃａｌ）を超している状態が所定日数（例えば１週間）継続したか否かをチェックする。
予測誤差ΔＱが許容値を超している状態が所定日数継続した場合（ステップＳ４４のＹＥＳ）は、翌日以降、予測誤差ΔＱに全体の給湯需要予測値ＱＳを加えた値を新たな給湯予測値とし（ステップＳ４５）、燃料電池１による熱回収量が多くなるように燃料電池１の起動時刻及び停止時刻を決定した（ステップＳ４６）後、制御を終了する。
【００５９】
上述したような制御方法を有する第３実施形態によれば、バックアップバーナ３２、３４の消費熱量を正確に計測しており、需要予測の誤差が算出され、その算出された誤差を基に、更に従前のデータを更新することが出来る。
【００６０】
次に図１、図３及び図９を参照して第４実施形態を説明する。
図３のシステムの構成に関しては、図２（第１実施形態、第２実施形態）に対して、バックアップバーナ３２、３４からの信号を検出するための検出手段８を加えたことが異なるのみで、その他は図２と同様である。
【００６１】
図９の制御フローに基づいて、燃料電池或いはガスエンジン１の起動時間を決定する制御、詳細にはバックアップバーナの稼動時間を出来る限り短くする制御について説明する。
【００６２】
ステップＳ５０において、バックアップバーナ３２、３４への燃料の投入量（ｋｃａｌ或いはｋＪ単位）のデータ及びバックアップバーナ３２、３４の稼動していた時間のデータを取得して、運転計画を開始する（ステップＳ５１）。
次に本日のバックアップバーナ３２、３４の可動時刻を事例データベースにより予測（ステップＳ５２）し、予測時刻に貯湯タンク２が規定値以上に蓄熱（例えば５０００ｋｃａｌ）されるように逆算して燃料電池１の起動時刻を決定した（ステップＳ５３）後、制御を終了する。換言すれば、ステップＳ５３では、バックアッブバーナ３２、３４が稼動すると予測される時間に、従来の運転計画におけるタンク蓄熱量として規定値（５０００ｋｃａｌ）以上、蓄熱される様に、燃料電池１の起動時刻等を設定する。以って、バックアップバーナ３２、３４の稼動を抑さえている。
【００６３】
上述した制御方法を有する第４実施形態によれば、バックアップバーナ３２，３４に投入する燃料（インプット熱量換算）が過去のデータベースから容易に予測することが出来て、タンク蓄熱量の自然放熱分等により作動するバックアップバーナが利用される時刻を予測し、その時刻には貯湯タンク２に規定値以上蓄熱されるように逆算して燃料電池の起動時間を設定出来る。
【００６４】
次に図１、図３及び図１０を参照して第５実施形態を説明する。
図３のシステムの構成に関しては、第４実施形態と同様である。
図１０の制御フローに基づいて、入浴しない場合における燃料電池或いはガスエンジン１の運転予定を決定する制御について説明する。これは図４（第１実施形態）、図６（第２実施形態）において示されている入浴しないロジックである。
【００６５】
ステップＳ６０において、風呂以外の給湯需要予測値が設定値、例えば２０００ｋｃａｌ以上であるか否かを判断する。
設定値以上であれば（ステップＳ６０のＹＥＳ）、本日の給湯発生終了時刻において、翌日の給湯需要を確保するように燃料電池の起動時刻を決定して（ステップＳ６１）、制御を終了する。一方、設定値未満であれば（ステップＳ６０のＮＯ）、本日は燃料電池１を運転しないので制御を終了する。
【００６６】
上述したような制御方法を有する第５実施形態によれば、入浴以外の給湯需要予測値が設定値以上の場合に、その日の給湯需要を確保するべく燃料電池１の起動時間を設定することが出来る。
【００６７】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１）  入浴の際の給湯需要と、台所その他の入浴以外の給湯需要とを分離しており、入浴の際の給湯需要は、入浴ケースを浴槽が空の状態から設定温度で設定水位まで給湯するケース「ア」と、設定水位までお湯を足した上で沸かし直すケース「イ」と、足し湯無しで全量沸かし直すケース「ウ」とに明確に分け、夫々のケースについて給湯量を予測する。その上、給湯需要計測のための給水温度、給湯温度、給湯量の３つを計測する計測手段を備えており、入浴需要の計測には、給水温度、風呂への給湯温度、風呂への給湯流量が確実且つ正確に計測されるので、各入浴ケース毎に、正確な給湯需要の予測が可能である。
（２）  占有率の大きな入浴の給湯需要が正確に予測されるので、台所用を含めた全給湯需要をも正確に予測することが出来る。
（３）  追い焚きラインには残り湯の温度を計測する温度センサと、残り湯の量を計測出来る水位計が介装されているので上述の入浴ケース「イ」のような場合にも、入浴時の正確な給湯需要が予測出来る。
（４）  給湯需要が正確に予測出来るので燃料電池１の起動、停止時間も正確に予測可能となる。
（５）  月日（即ち季節）や曜日毎、或いは時刻や気温によって給湯需要データが蓄積、又は更新されており、そのようなデータを駆使し、当日の沸かし直しが正確に予測出来るので、風呂の利用時間を希望通りに、且つ柔軟にずらすことが出来る。
（６）  補助熱源材の投入量を正確に計測しており、給湯需要予測の誤差が算出され、その算出された誤差を基に、更に従前のデータを更新することが出来るので更に予測精度が向上する。
（７）  補助熱源材の投入量が過去のデータから容易に予測出来、補助熱源材が利用される時刻を予測し、その時刻には貯湯タンク２に規定値以上蓄熱されるように逆算して燃料電池の起動時間を設定出来る。
（８）  入浴以外の給湯需要予測値が設定値以上の場合に、その日の給湯需要を確保するべく燃料電池の起動時間を設定することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるコージェネレーションシステムの概要を示すブロック図。
【図２】図１のコージェネレーションシステムの詳細を示すブロック図。
【図３】本発明の第４実施形態に適用されるコージェネレーションシステムの詳細を示すブロック図。
【図４】本発明の実施形態の第１実施形態であり、入浴時の給湯需要予測を行う制御を示すフローチャート。
【図５】本発明の実施形態の第１実施形態であり、入浴以外の給湯需要予測を行う制御を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２実施形態における給湯需要予測制御を示すフローチャート。
【図７】図６の続きのフローチャート。
【図８】本発明の第３実施形態における給湯需要予測制御を示すフローチャート。
【図９】本発明の第４実施形態における燃料電池或いはガスエンジンの起動時刻決定の制御を示すフローチャート。
【図１０】本発明の第５実施形態における燃料電池或いはガスエンジンの運転時刻決定の制御を示すフローチャート。
【符号の説明】
Ａ・・・コージェネレーションシステム
Ｂ・・・家庭
Ｈ・・・ハンドヘルドコンピュータ
Ｌｈ・・・給湯ライン
Ｓｗ・・・水位センサ
Ｔ１〜Ｔ１０・・・温度センサ
１・・・エンジン又は燃料電池
２・・・貯湯槽
３・・・熱源機
４・・・コントロールユニット
５・・・浴槽
６・・・冷媒ポンプ
７・・・暖房システム
８・・・検出手段
１０・・・温水給湯システム
３１・・・回路基盤／インターフェース
３２、３４・・・バックアップバーナ
３５・・・熱交換器
【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】
2005009841.tif 000009
【図７】
2005009841.tif 000010
【図８】
2005009841.tif 000011
【図９】
2005009841.tif 000012
【図１０】
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