(57)【要約】【課題】浴槽の湯張り操作に伴う温水不足の発生を少なくすることができるコージェネレーションシステムを提供すること。【解決手段】熱と電力とを発生する熱電併給装置２と、熱電併給装置２にて発生した排熱を回収して温水として貯えるための貯湯タンク４と、熱電併給装置２を運転制御するための制御手段４４とを備えたコージェネレーションシステム。熱電併給装置２の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、制御手段４４は、貯湯タンク４内の貯湯量に拘わらず、熱電併給装置４を起動する。従って、湯張りにより貯湯タンク４内の温水を多量に使用するが、熱電併給装置２からの排熱によって温水が生成されて貯湯タンク４に貯えられる。【選択図】      図１
2005076892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱と電力とを発生する熱電併給装置と、熱電併給装置にて発生した排熱を回収して温水として貯えるための貯湯タンクと、前記熱電併給装置を運転制御するための制御手段と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記制御手段は、前記貯湯タンク内の貯湯量に拘わらず、前記熱電併給装置を起動す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】
熱と電力とを発生する熱電併給装置と、熱電併給装置にて発生した排熱を回収して温水として貯えるための貯湯タンクと、前記熱電併給装置を運転制御するための制御手段と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記制御手段は、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と将来の予測給湯熱負荷とを対比し、浴槽の湯張り後に前記貯湯タンクに残る蓄熱量で湯張り後の予測給湯熱負荷をまかなうことができないと判定したときに前記熱電併給装置を起動す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】
前記制御手段は、予測給湯熱負荷を演算するための予測給湯熱負荷演算手段と、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量を演算するための現蓄熱量演算手段と、熱需要を判定するための熱需要判定手段と、前記熱電併給装置を強制運転するための強制運転信号生成手段と、を備え、前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記熱需要判定手段は現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯熱負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定し、現時点における蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなうことができないとき、前記強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成し、この強制運転信号に基づいて前記熱電併給装置が起動される請求項２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記貯湯タンク内の温水を利用して風呂の追焚きを行う風呂追焚き装置及び／又は部屋の暖房を行う暖房装置が設けられ、制御手段は、前記風呂追焚き装置及び／又は暖房装置の将来の暖房熱負荷を演算するための予測暖房熱負荷演算手段を更に備えており、前記熱需要判定手段は、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定し、現時点における蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなうことができないとき、前記強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成する請求項３に記載の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、熱と電力とを発生する熱電併給装置を備えたコージェネレーションシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、エネルギーの有効利用を図るために、熱と電力とを発生させる熱電併給装置を備えたコージェネレーションシステムが提案され実用に供されている。熱電併給装置は、例えば内燃機関と発電装置との組合せから構成され、発電装置にて発生した発電電力が電力負荷で消費され、内燃機関にて発生した排熱が温水として貯湯タンクに貯えられ、この貯湯タンクの温水が給湯などに用いられる。
【０００３】
このようなコージェネレーションシステムでは、貯湯タンクの貯湯量が上限付近になっているときには、熱電併給装置を起動させても、貯湯タンク内からの温水の給湯により一定量使われない限り、熱電併給装置が直ぐに停止するようになっている。これは、貯湯タンク内の蓄熱量が大きいときには、それ以上に排熱を回収して蓄熱することができないためである。このようなときに熱電併給装置を運転しても、エネルギー効率が悪く、省エネ性が悪化することとなる。
【０００４】
このようなことから、コージェネレーションシステムでは、過去の負荷データ（電力負荷データ及び熱負荷データ）に基づいて運転当日の予測負荷データ（予測電力負荷データ及び予測熱負荷データ）を演算し、この予測負荷データを利用してその日の運転スケジュールを設定し、設定した運転スケジュールに従って熱電併給装置を運転制御している（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
このようにして運転スケジュールを設定し、設定した運転スケジュールに従って熱電併給装置を運転制御すると、その運転制御は日々の負荷状態を考慮し、各家庭などの負荷状態にマッチしたものとなり、熱電併給装置を経済的に稼動することができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−２１３３１３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
各家庭などにおける負荷状態は日により異なっており、例えば来客者がその家に宿泊する場合、浴槽の湯張りによる給湯使用量はほぼ同じであるが、湯張り後のシャワーなどによる給湯使用量は普段とは大きく異なるようになり、温水不足が発生するおそれがある。また、通常の時間帯とは異なる時間帯に大量の温水を消費する場合にも、貯湯タンクに貯えられた温水を消費して温水不足が発生するおそれがある。コージェネレーションシステムでは、このような場合にも対応することができるように補助ボイラが設置され、温水が不足した場合に、補助ボイラからの温水が供給されるようになっている。
【０００８】
しかし、一方で、補助ボイラが作動するということは、熱電併給装置の稼動が有効に行われず、熱電併給装置の有用な排熱を活用しておらず、システム全体の効率が悪くなる。一般的に、家庭用コージェネレーションシステムでは、浴槽の湯張りに大量の温水を使用するので、湯張り操作後に温水不足が発生し易く、このときに補助ボイラが作動することが多くなり、浴槽の湯張り操作に関連して発生し易い温水不足の改善が望まれている。
【０００９】
本発明の目的は、浴槽の湯張り操作に伴う温水不足の発生を少なくすることができるコージェネレーションシステムを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のコージェネレーションシステムは、熱と電力とを発生する熱電併給装置と、熱電併給装置にて発生した排熱を回収して温水として貯えるための貯湯タンクと、前記熱電併給装置を運転制御するための制御手段と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記制御手段は、前記貯湯タンク内の貯湯量に拘わらず、前記熱電併給装置を起動することを特徴とする。
【００１１】
このコージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、熱電併給装置が起動するので、湯張りにより貯湯タンク内の温水を多量に使用するが、熱電併給装置からの排熱によって温水が生成されて貯湯タンクに貯えられ、これによって、貯湯タンク内の温水不足の発生を抑えることができる。
【００１２】
また、本発明の請求項２に記載のコージェネレーションシステムは、熱と電力とを発生する熱電併給装置と、熱電併給装置にて発生した排熱を回収して温水として貯えるための貯湯タンクと、前記熱電併給装置を運転制御するための制御手段と、を備えたコージェネレーションシステムであって、
前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記制御手段は、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と将来の予測給湯熱負荷とを対比し、浴槽の湯張り後に前記貯湯タンクに残る蓄熱量で湯張り後の予測給湯熱負荷をまかなうことができないと判定したときに前記熱電併給装置を起動することを特徴とする。
【００１３】
このコージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、現時点における貯湯タンクの蓄熱量と将来の予測給湯熱負荷との対比が行われる。そして、制御手段が湯張り後に貯湯タンクに残る蓄熱量で予測給湯負荷をまかなうことができると判定したときには、熱電併給装置は起動されず、これにより、貯湯タンクに温水が無駄に貯えられることが防止される。一方、制御手段が湯張り後に貯湯タンクに残る蓄熱量で予測給湯負荷をまかなうことができないと判定したときには、熱電併給装置が起動され、これにより、貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【００１４】
また、本発明の請求項３に記載のコージェネレーションシステムでは、前記制御手段は、予測給湯熱負荷を演算するための予測給湯熱負荷演算手段と、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量を演算するための現蓄熱量演算手段と、熱需要を判定するための熱需要判定手段と、前記熱電併給装置を強制運転するための強制運転信号生成手段と、を備え、前記熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、前記熱需要判定手段は現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯熱負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定し、現時点における蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなうことができないとき、前記強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成し、この強制運転信号に基づいて前記熱電併給装置が起動されることを特徴とする。
【００１５】
このコージェネレーションシステムにおいては、現蓄熱量演算手段は貯湯タンクの現時点の蓄熱量を演算する。この蓄熱量の演算は、貯湯タンク内の温度分布状態から求めるようにすることができ、或いは貯湯タンクの入熱量と出熱量より求めるようにしてもよい。熱需要判定手段は、現時点における貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯熱負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定する。熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、熱需要判定手段は湯張り後のこの熱需要を判定し、現時点の蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなうことができないと判定すると、強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成し、この強制運転信号により熱電併給装置を作動させることによって、貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【００１６】
また、本発明の請求項４に記載のコージェネレーションシステムでは、前記貯湯タンク内の温水を利用して風呂の追焚きを行う風呂追焚き装置及び／又は部屋の暖房を行う暖房装置が設けられ、制御手段は、前記風呂追焚き装置及び／又は暖房装置の将来の暖房熱負荷を演算するための予測暖房熱負荷演算手段を更に備えており、前記熱需要判定手段は、現時点における前記貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定し、現時点における蓄熱量で浴槽の湯張りと暖房熱負荷と湯張り後の熱需要とをまかなうことができないとき、前記強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成することを特徴とする。
【００１７】
このコージェネレーションシステムにおいては、予測給湯熱負荷に加えて予測暖房熱負荷（風呂追焚き装置及び／又は暖房装置による熱負荷）が考慮され、熱需要判定手段は、現時点における貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯負荷及び予測暖房負荷とを対比して湯張り後の熱需要を判定する。熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、熱需要判定手段は湯張り後のこの熱需要を判定し、現時点の蓄熱量で浴槽の湯張り、暖房熱負荷及び湯張り後の熱需要をまかなうことができないと判定すると、強制運転信号生成手段が強制運転信号を生成して熱電併給装置が作動され、暖房熱負荷をも考慮して貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、更に説明する。まず、図１を参照して、第１の実施形態のコージェネレーションシステムについて説明する。図１は、第１の実施の形態のコージェネレーションシステムを簡略的に示す図である。
【００１９】
図１において、図示のコージェネレーションシステムは、電力と熱とを発生する熱電併給装置２と、熱電併給装置２により発生する排熱を回収して温水として貯える貯湯タンク４と、を備えている。この形態では、熱電併給装置２は、例えばガスエンジン、デイーゼルエンジンなどの内燃機関６と、この内燃機関６により駆動される発電装置８との組合わせから構成されている。この内燃機関６にて発生する排熱は後述するように貯湯タンク４に貯えられる。尚、熱電併給装置２は、例えば外燃機関と発電装置との組合わせ、燃料電池などから構成するようにしてもよい。
【００２０】
発電装置８の出力側には系統連系用のインバータ１０が設けられている。このインバータ１０は発電装置８の出力電力を商用系統１２から供給される電力と同じ電圧及び周波数にする。商用系統１２は電力供給ライン１４を介して各家庭の電力負荷１６（例えば、テレビ、冷蔵庫、洗濯機、照明装置など）に接続され、インバータ１０はコージェネ用供給ライン１８を介して電力供給ライン１４に電気的に接続され、発電装置８からの発電電力がインバータ１０及びコージェネ用供給ライン１８を介して電力負荷１６に供給される。
【００２１】
貯湯タンク４には温水（水）を循環する循環流路２０が設けられている。循環流路２０の一端側は貯湯タンク４の底部に接続され、また他端側は貯湯タンク４の上部に接続されている。この循環流路２０には、熱交換器２２及び循環ポンプ２４が配置されている。従って、循環ポンプ２４が作動すると、貯湯タンク４の底部の水が循環流路２０を通して流れ、熱交換器２２にて後述する如く熱交換されて加熱され、その後、貯湯タンク４の上部に流入して戻り、このようにして貯湯タンク４内の水が加熱され温水となる。
【００２２】
この貯湯タンク４の底部には、さらに水（例えば水道水）を供給するための給水流路２６が接続されている。また貯湯タンク４の上部には温水を出湯するための温水出湯流路２８が接続され、この温水出湯流路２８に混合弁５５が配設され、混合弁５５には温水に混合する水が供給される。この温水出湯流路２８は、例えば、二系統に分岐され、一つは例えば台所の給湯用カラン（図示せず）に至る第１分岐流路３０となり、他方は浴槽に至る第２分岐流路３２となり、この第２分岐流路３２に湯張り用電磁弁３６が配設されている。
【００２３】
熱電併給装置２は、更に、内燃機関６の冷却水を循環する冷却水循環流路４０を含んでいる。この冷却水循環流路４０は循環流路２０に配設された熱交換器２２に接続されている。従って、熱交換器２２において、冷却水循環流路４０を流れる冷却水と循環流路２０を流れる水（温水）との間で熱交換が行なわれ、循環流路２０を流れる水（温水）が加熱され、このようにして、内燃機関６の排熱が温水として貯湯タンク４に蓄熱される。尚、冷却水循環流路４０には、冷却水を循環するための冷却水循環ポンプ４２が配設されている。
【００２４】
このコージェネレーションシステムは、このシステムを適切に作動制御するための制御手段４４を備えている。制御手段４４は、例えばマイクロプロセッサから構成され、第１制御ライン４６を介して循環ポンプ２４に接続され、第２制御ライン４８を介してインバータ１０に接続され、第３制御ライン５０を介して内燃機関６に接続され、第４制御ライン５２を介して冷却水循環ポンプ４２に接続され、第５制御ライン５４を介して湯張り用電磁弁３６に接続され、第６制御ライン５３を介して温水出湯流路２８に配設された混合弁５５が接続されている。コージェネレーションシステムは、更に、リモコン装置５６を備え、このリモコン装置５６によって、湯張り用電磁弁３６を作動させて浴槽の湯張り操作を行うことができるとともに、この混合弁５５からの温水の出湯温度を設定することができ、このことに関連して、リモコン装置５６が第６制御ライン５８を介して制御手段４４に接続されている。
【００２５】
このコージェネレーションシステムでは、リモコン装置５６の湯張りボタン６０を操作すると、リモコン装置５６から制御手段４４に湯張り信号が送給され、この湯張り信号に基づいて制御手段４４が湯張り用電磁弁３６を開状態にし、貯湯タンク４内の温水が温水出湯流路２８及び第２分岐流路３２を通して出湯し、浴槽の湯張りが行われる。このとき、熱電併給装置２が運転停止中であると、リモコン装置５６からの湯張り信号に基づいて制御手段４４は熱電併給装置２を起動する。従って、貯湯タンク４内の貯湯量に拘わらず、熱電併給装置２の運転が行われる。このとき、インバータ１０、循環ポンプ２４、及び冷水循環ポンプ４２なども作動する。このように熱電併給装置２を稼働することにより、浴槽の湯張り操作により大量の温水を使用するが、この湯張り操作に関連して熱電併給装置２の排熱が回収されて温水が貯湯タンク４に貯えられる。それ故に、湯張り後、入浴して温水シャワーにより多量の温水を使用するような予測外の給湯要求があったときにも、これまでのような補助ボイラを作動させることなく、貯湯タンク４に貯えられた温水で対応することができ、貯湯タンク４の温水不足の発生を抑えることができる。
【００２６】
尚、この実施形態では、湯張り用電磁弁３６を用い、リモコン装置６０によりこの電磁弁３６を作動させて湯張り操作を行っているが、リモコン装置５６を省略し、浴槽用カラン（図示せず）を手動で開栓して湯張り操作を行うようにしてもよい。この場合、浴槽用カランに流量計を設置し、この流量計により浴槽の湯張り操作を検知し、流量計からの湯張り信号に基づき制御手段４４が熱電併給装置２を起動するようにしてもよい。
【００２７】
次に、図２〜図４を参照して、第２の実施形態のコージェネレーションシステムについて説明する。図２は、第２の実施の形態のコージェネレーションシステムを簡略的に示す図であり、図３は、図２のコージェネレーションシステムの制御系を簡略的に示すブロック図であり、図４は、運転当日における予測給湯負荷を示す図であり、図５は、図３の制御系による制御の一部を示すフローチャートである。尚、この第２の実施形態において、上述した第１の実施形態と実質上同一の部材には同一の参照番号を付し、その説明を省略する。
【００２８】
図２及び図３において、第２の実施形態では、貯湯タンク４に蓄熱検知用手段７２が設けられ、循環流路２０に入熱検知用手段７４が設けられ、温水出湯流路２８に関連して出湯出熱検知用手段７６が設けられている。蓄熱検知用手段７２は貯湯タンク４に貯湯された温水の蓄熱量を計測し、この実施形態では、第１及び第２サーミスタ７８，８０から構成されている。第１サーミスタ７８は貯湯タンク４の上下方向中央部付近に、また第２サーミスタ８０はその上端部近傍にに配置され、これらのサーミスタ７８，８０からの検知信号を利用して、貯湯タンク４の現蓄熱量を演算するときの蓄熱量の初期値が検知される。即ち、このような貯湯タンク４には温水は積層状態に収容され、その下側は水で、その上側は温水となり、水の層と温水の層との間に温水境界部が存在し、第１サーミスタ７８がこの温水境界部を検知すると、その上側に温水層が存在し、第２サーミスタ８０が温水境界部を検知すると、その上側に温水層が存在し、貯湯タンク４の容積（具体的には、第２サーミスタ８０よりも上側の容積）と温水の温度により貯湯タンク４の蓄熱量を演算することができる。
【００２９】
入熱検知用手段７４は、第１温度センサ８２、第２温度センサ８４及び第１流量センサ８６から構成されている。第１温度センサー８２は、循環流路２０における熱交換器２２の配設部所より上流側に配設され、貯湯タンク４の底部から循環される水の温度（熱交換器２２の流入側温度）を検知し、第２温度センサ８４は、循環流路２０における熱交換器２２の配設部所より下流側に配設され、熱交換器２２にて熱交換されて加熱された温水の温度（熱交換器２２の流出側温度）を検知し、また第１流量センサ８６は、循環流路２０を流れる水の流量を検知し、第１及び第２温度センサ８２，８４の検知温度及び第１流量センサ８６の検知流量に基づき、入熱検知用手段７４が貯湯タンク４への入熱量を検知する。
【００３０】
出湯出熱検知用手段７６は、第３温度センサ８８、第４温度センサ９０及び第２流量センサ９２から構成されている。第３温度センサ８８は、温水出湯流路２８に配設され、貯湯タンク４から温水出湯流路２８を通して出湯される温水の温度を検知し、第４温度センサ９０は、給水流路２６に配設され、貯湯タンク２６に給水される水（水道水）の温度を検知し、第３温度センサ８８と第４温度センサ９０との温度差で入水温度差を計測する。また、第２流量センサ９２は、温水出湯流路２８に配設され、温水出湯流路２８を流れる温水の流量を検知し、第３及び第４温度センサ８８，９０の検知温度及び第２流量センサ９２の検知流量に基づき、給湯出熱検知用手段７６が貯湯タンク４からの出熱量を検知する。
【００３１】
このコージェネレーションシステムには、更に、内燃機関６に運転検知センサ９４が設けられ、この運転検知センサ９４は内燃機関６の運転状態を検知する。また、このシステムを運転制御するためのコントローラ９６が設けられ、このコントローラ９６は、制御手段４４Ａ及び受信手段９８を含んでいる。一方、リモコン装置５６Ａは、湯張り操作を行う湯張りボタン６０及び送信手段１００を含んでいる。リモコン装置５６Ａの湯張りボタン６０を操作すると、湯張り信号が生成され、この湯張り信号がリモコン装置５６Ａの送信手段１００から電波などを利用してコントローラ９６の受信手段９８に送信され、この湯張り信号に基づいて後述するように浴槽の湯張りが行われる。
【００３２】
次に、制御手段４４Ａについて説明すると、図示の制御手段４４Ａは例えばマイクロプロセッサにより構成され、作動制御手段１０２、予測給湯熱負荷演算手段１０４、現給湯熱負荷演算手段１０６、入熱量演算手段１０８、出熱量演算手段１１０、蓄熱量演算手段１１２、現蓄熱量演算手段１１４、熱需要判定手段１１６、強制運転信号生成手段１１８及びメモリ１２０を含んでいる。作動制御手段１０２は、このシステムの各種構成要素、例えば内燃機関６、インバータ１０、循環ポンプ２４、冷却水循環ポンプ４２などの作動を制御する。
【００３３】
予測給湯熱負荷演算手段１０４は、過去の給湯熱負荷に基づいて将来の給湯熱負荷を演算し、この予測給湯熱負荷は、例えば図４に示す通りとなり、運転当日の給湯の予測時刻と予測熱量とが学習により演算される。この予測給湯熱負荷は、運転当日の熱電併給装置２の運転スケジュールを設定する要素の一つとしても用いられる。現給湯熱負荷演算手段１０６は、貯湯タンク４から給湯される温水の熱負荷を演算する。この給湯熱負荷は、第３温度センサ８８の検知温度と第２流量センサ９２の検知流量に基づいて演算され、演算された現給湯熱負荷は、将来の予測給湯熱負荷を演算する際に用いられる。
【００３４】
また、入熱量演算手段１０８は、入熱検知用手段７４からの検知信号を用いて貯湯タンク４への入熱量を演算する。貯湯タンク４への入熱量は、（温水量）×（水の上昇温度）により算出され、循環流路２０を流れる流量（第１流量センサ８６の検知流量）と水の上昇温度（第２温度センサ８４の検知温度と第１温度センサ８２の検知温度との温度差）との積となり、これらを用いて入熱量が計測される。
【００３５】
出熱量演算手段１１０は、出湯出熱検知用手段７６からの検知信号を用いて貯湯タンク４からの出熱量を演算する。貯湯タンク４からの出熱量は、（温水量）×（入水温度差）により算出され、温水出湯流路２８を流れる流量（第２流量センサ９２の検知流量）と貯湯タンク４の入水温度差（第３温度センサ８８の検知温度と第４温度センサ９０の検知温度との温度差）との積となり、これらを用いて出熱量が計測される。
【００３６】
蓄熱量演算手段１１２は、蓄熱検知用手段７２からの検知信号及び第４温度センサ９０の検知温度を用いて貯湯タンク４の蓄熱量を演算し、この蓄熱量を初期値として後述するように現蓄熱量が演算される。貯湯タンク４の蓄熱量は、（温水量）×（入水温度差）となる。図２に示すように、例えば第１サーミスタ７８が温水の成層境界部、即ち温水と冷水との温水境界部を検知すると、この時点における貯湯タンク４の蓄熱量は、貯湯タンク４の貯湯温水量（第１サーミスタ７８より上側の空間の容積）と入水温度差（第２サーミスタ８０の検知温度と第４温度センサ９０の検知温度との温度差）との積となり、これを演算して蓄熱量が計測される。
【００３７】
現蓄熱量演算手段１１４は、現時点における貯湯タンク４の蓄熱量を演算する。貯湯タンク４の現蓄熱量は、蓄熱量を初期値とし、この蓄熱量に入熱量を加算し、出熱量を減算することによって求められ、（蓄熱量）＋（入熱量）−（出熱量）となり、蓄熱量演算手段１１２による蓄熱量、入熱量演算手段１０８による入熱量及び出熱量演算手段１１０による出熱量を用いて演算することができる。
【００３８】
熱需要判定手段１１６は、現蓄熱量演算手段１１４が演算した現時点における貯湯タンク４の蓄熱量と、予測給湯熱負荷演算手段１０４により演算された予測給湯熱負荷とを対比し、貯湯タンク４の蓄熱量で将来の予測給湯熱負荷、例えば次に熱電併給装置２が稼働されるまでに発生すると予測される給湯熱負荷をまかなうことができるかを判定する。
【００３９】
例えば、予測給湯熱負荷が図４に示す通りであり、５〜６時の時間帯に１５００ｋｃａｌ、６〜７時の時間帯に２５００ｋｃａｌの給湯要求が予測され、１２〜１３時の時間帯に１０００ｋｃａｌ、１７〜１８時の時間帯に１０００ｋｃａｌ、１８〜１９時の時間帯に９０００ｋａｃｌ、２０〜２１時の間の時間帯に２０００ｋｃａｌ、２１〜２２時の時間帯に２５００ｋｃａｌの給湯要求が予測され、このような予測給湯熱負荷のときには、１８〜１９時の間の時間帯に大量の温水が使用され、この時間帯に浴槽の湯張りが行われることになる。例えば、１６〜１８時の２時間にわたって熱電併給装置２が稼働し、この時間帯に貯湯タンク４への蓄熱が行われ、この時点で蓄熱した蓄熱量でその後の給湯熱負荷、例えば２４時までの給湯熱負荷をまかなうとすると、熱需要判定手段１１６は、浴槽の湯張り操作時において、現蓄熱量演算手段１１４による現蓄熱量から湯張りによる出熱量（浴槽への給湯量が予め設定されるので、湯張りによる出熱量も予め設定することができる）を減算した残り蓄熱量でもって、その後の予測給湯熱負荷、例えば２４時までの予測給湯熱負荷（図４の例では、４５００ｋｃａｌの給湯熱負荷）をまかないきれるかを判定する。１８時の時点で例えば１５０００ｋａｌの熱量が温水として蓄熱されている場合、湯張りで９０００ｋｃａｌを使用しても６０００ｋｃａｌが残り、この残り熱量は、２４時までに給湯要求の予測される熱量４５００ｋｃａｌよりも大きく、このようなときには、熱需要判定手段１１６はまかないきれると判定する。一方、１８時の時点で例えば１００００ｋｃａｌの熱量が温水として蓄熱されている場合、湯張りで９０００ｋｃａｌ使用すると残りは１０００ｋｃａｌとなり、２４時までの給湯要求４５００ｋｃａｌよりも小さくなり、熱需要判定手段１１６はまかないきれないと判定する。
【００４０】
また、強制運転信号生成手段１１８は、後述するように強制運転信号を生成し、この強制運転信号に基づいて作動制御手段１０２は熱電併給装置２を起動するようになる。尚、メモリ１２０には、各種検知信号、各種演算値が記憶される。第２の実施形態におけるその他の構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００４１】
次に、図２、図３及び図５を参照して、第２の実施形態のコージェネレーションシステムの動作について述べる。まず、浴槽の湯張り操作が行われたかが判断され（ステップＳ１）、湯張り操作が行われない場合、ステップＳ２に進み、設定された運転スケジュールに従って熱電併給装置２などが運転制御され、予測給湯熱負荷に対応するように、熱電併給装置２の排熱が温水として貯湯タンク４に貯えられる。そして、現給湯熱負荷演算手段１０６により現給湯熱負荷の演算が上述したように行われ（ステップＳ３）、また現蓄熱量演算手段１１４により貯湯タンク４の温水としての現蓄熱量の演算が上述したように行われる（ステップＳ４）。
【００４２】
リモコン装置５６Ａの湯張りボタン６０を操作して湯張りを行うと、ステップＳ５に移り、熱電併給装置２、換言すると内燃機関６が作動停止中であるかが判断される。内燃機関６が作動中であると、内燃機関６の排熱が回収されて温水として貯湯タンク４に蓄熱されているので、ステップＳ３に戻り、上述したように、現給湯熱負荷の演算が行われ、現蓄熱量の演算が行われる（ステップＳ４）。これに対して、内燃機関６が作動停止していると、ステップＳ６に進み、熱需要判定手段１１６による熱需要の判定が行われる。そして、熱需要判定手段１１６による上述した判定により、貯湯タンク４の現蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の予測給湯熱負荷とをまかなうことができると判定したときには、貯湯タンク４への更なる蓄熱を行う必要がなく、内燃機関６は起動されず、ステップＳ３に戻る。一方、貯湯タンク４の現蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の予測給湯熱負荷をまかなうことができないと判定したときには、貯湯タンク４への蓄熱が必要となり、強制運転信号生成手段１１８が強制運転信号を生成し（ステップＳ８）、この強制運転信号に基づいて内燃機関６などが起動される（ステップＳ９）。従って、内燃機関６の排熱が貯湯タンク４に温水として蓄熱され、将来の予測給湯熱負荷に対応可能となり、貯湯タンク４の湯切れの発生を抑えることができる。
【００４３】
以上、本発明に従うコージェネレーションシステムの実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形乃至修正が可能である。
【００４４】
例えば、第２の実施形態では、熱負荷として給湯熱負荷を考慮しているが、この給湯熱負荷に加えて暖房熱負荷を考慮するようにすることもできる。コージェネレーションシステムが風呂追焚き装置、床暖房装置、浴室暖房乾燥機などの暖房装置を含む場合、予測給湯熱負荷演算手段に加えて、過去の暖房熱負荷に基づいて将来の暖房熱負荷を演算する予測暖房熱負荷演算手段が設けられ、出熱量演算手段１１０は給湯による出熱量と暖房による出熱量を演算し、熱需要判定手段１１６は貯湯タンク４の現時点の現蓄熱量と将来の予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷とを対比し、浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかないきれるかを判定し、湯張り及び熱需要をまかないきれない（即ち、貯湯タンク４の現蓄熱量から湯張りに必要な熱量を減算した残りの蓄熱量で湯張り後の予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷をまかなうことができない）ときに、強制運転信号生成手段１１８が強制運転信号を生成するようになる。
【００４５】
また、例えば第２の実地形態では、入熱検知用手段７４及び出湯出熱検知用手段７６などを用いて貯湯タンク４の現蓄熱量を検知しているが、このような構成に代えて、貯湯タンク４の深さ方向に複数個（例えば４〜６個程度）のサーミスタを設け、これらサーミスタの検知温度に基づいて貯湯タンク４の現蓄熱量を検知するようにしてもよい（これらサーミスタの検知信号に基づいて温水境界部のレベル位置と温水の温度を検知する）。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、熱電併給装置が起動するので、湯張りにより貯湯タンク内の温水を多量に使用するが、熱電併給装置からの排熱によって温水が生成され、これによって、貯湯タンク内の温水不足の発生を抑えることができる。
【００４７】
また、本発明の請求項２に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、現時点における貯湯タンクの蓄熱量と将来の予測給湯熱負荷との対比が行われ、湯張り後に貯湯タンクに残る蓄熱量で予測給湯負荷をまかなうことができないと判定したときには、熱電併給装置が起動されるので、将来の予測給湯熱負荷を考慮しながら貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【００４８】
また、本発明の請求項３に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置の運転停止中に浴槽の湯張り操作を行うと、熱需要判定手段は湯張り後の熱需要を判定し、現時点の蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなうことができないときに、熱電併給装置が作動されるので、貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【００４９】
また、本発明の請求項４に記載のコージェネレーションシステムによれば、予測給湯熱負荷に加えて予測暖房熱負荷が考慮され、熱需要判定手段は、現時点における貯湯タンクの蓄熱量と予測給湯負荷及び予測暖房負荷とを対比、現時点の蓄熱量で浴槽の湯張りと湯張り後の熱需要とをまかなえるかを判定し、予測給湯熱負荷及び予測暖房熱負荷をも考慮して貯湯タンクの温水不足の発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従うコージェネレーションシステムの第１の実施形態を簡略的に示す図である。
【図２】本発明に従うコージェネレーションシステムの第２の実施形態を簡略的に示す図である。
【図３】図２のコージェネレーションシステムの制御系を簡略的に示すブロック図である。
【図４】運転当日における予測給湯負荷を示す図である。
【図５】図３の制御系による制御の一部を示すフローチャートである。
【符号の説明】
２  熱電併給装置
４  貯湯タンク
６  内燃機関
８  発電装置
１０  インバータ
２０  循環流路
２２  熱交換器
２８  温水出湯流路
４０  冷却水循環流路
４４，４４Ａ  制御手段
５６，５６Ａ  リモコン
６０  湯張りボタン
９４  運転検知用センサ
９６  コントローラ
１０２  作動制御手段
１０４  予測給湯熱負荷演算手段
１０６  現給湯熱負荷演算手段
１１４  現蓄熱量演算手段
１１６  熱需要判定手段
１１８  強制運転信号生成手段
【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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