(57)【要約】      （修正有）【課題】コジェネレーション装置の発電電力、温水生成量と、負荷機器の電力消費量、温水使用量とのアンバランスを調整してエネルギーの有効利用、エネルギーコストの低減を図る。【解決手段】コジェネレーション装置１と負荷機器３とを通信ネットワーク５で接続し、電力と温水の需給に関する情報交換を行なう。負荷機器は運転開始に際し、その識別番号、運転動作を開始したい旨、消費電力、温水使用量をコジェネレーション装置に送信する。コジェネレーション装置は、受信情報、現在の発電電力、給湯温度、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報に基づいて負荷機器の運転動作の許可、待機を決定して負荷機器に送信する。指示を受け取った負荷機器は、指示内容に従って動作する。【選択図】図１
2005078977.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力と温水を生成して供給するコジェネレーション装置と、商用電力系統を経由して送られてくる前記電力と前記温水の双方又は何れか一方を消費する１ないし複数の負荷機器とにより構成されるコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置と負荷機器は、通信ネットワークを介して情報交換できる通信装置を備え、該通信装置と通信ネットワークを介して互いの電力と温水の需給に関する情報交換を行なうように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項２】
請求項１に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は、前記商用電力系統から該コジェネレーション装置と前記負荷機器に向けて供給される受電電力を所定の小さな値に維持しつつ、最大の発電を行なうように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項３】
請求項２に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記受電電力の測定は、前記商用電力系統と該需給システムとの接続点に設けた電力計で行ない、該電力計は前記通信ネットワークを介して前記コジェネレーション装置に向けて測定した電力値を定期的に、又は要求があった時、又はその双方の時の何れかのタイミングで送信するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項４】
請求項１ないし３の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は供給する温水を一時的に貯留する貯湯槽を備え、該貯湯槽が温水で満水状態となった場合には、その発電電力を所定の小発電電力に減少させ、その状態を所定時間継続してもなお貯湯槽が温水で満水状態であった場合には、発電を停止させるように制御することを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項５】
請求項１ないし３の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は現在の発電電力の値、貯湯槽から供給される温水の現在の給湯温度、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報の内の少なくとも一つを含む情報を定期的に、又は要求があった時、又はその双方の時の何れかのタイミングで前記負荷機器に送信し、該情報を受け取った負荷機器はその内容を操作盤に表示して操作者に知らせるように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項６】
請求項１ないし３の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、操作者により前記負荷機器に運転開始の指示がされた場合には、該負荷機器は、自己の識別番号と運転動作を開始したい旨の情報を前記コジェネレーション装置に送信し、該情報を受け取ったコジェネレーション装置は、受け取った情報と、現在の発電電力と、現在の給湯温度と、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報と、前記識別番号に対応して予め前記コジェネレーション装置内に記憶されていた該負荷機器の消費電力及び温水使用量とに基づいて該負荷機器の運転動作を許可するか待機させるかの指示を決定して該負荷機器に送信し、該指示を受け取った負荷機器は、指示内容が許可であった場合には直ちに運転動作を開始し、指示内容が待機であった場合には運転動作を開始せずに待機状態に入り、前記コジェネレーション装置より運転動作を許可する旨の指示の送信を待って運転動作を開始するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項７】
請求項１ないし３の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、操作者により前記負荷機器に運転開始の指示がされた場合には、該負荷機器は、自己の識別番号と運転動作を開始したい旨の情報、及び自己の消費電力と温水使用量の情報を前記コジェネレーション装置に送信し、それらの情報を受け取ったコジェネレーション装置は、受け取った情報と、現在の発電電力と、現在の給湯温度と、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報とに基づいて該負荷機器の運転動作を許可するか待機させるかの指示を決定して該負荷機器に送信し、該指示を受け取った負荷機器は、指示内容が許可であった場合には直ちに運転動作を開始し、指示内容が待機であった場合には運転動作を開始せずに待機状態に入り、前記コジェネレーション装置より運転動作を許可する旨の指示の送信を待って運転動作を開始するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項８】
請求項１ないし３の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器には運転開始から終了までを複数の工程に分割して各工程毎に「待機有り」、「待機なし」を選択する手段が設けられており、操作者により運転開始の指示がされた場合には、該負荷機器は工程順に運転を進め、次の工程が「待機あり」が選択された工程であった場合には、該工程の運転動作を開始する前に、自己の識別番号と運転動作を開始したい旨の情報と、該「待機あり」が選択された工程についての消費電力及び温水使用量の情報を前記コジェネレーション装置に送信し、それらの情報を受け取ったコジェネレーション装置は、受け取った情報と、現在の発電電力と、現在の給湯温度と、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報とに基づいて該「待機あり」の工程の運転動作を許可するか待機させるかの指示を決定して該負荷機器に送信し、該指示を受け取っ負荷機器は、指示内容が許可であった場合には実行中の工程の終了後に直ちに「待機あり」の工程の運転動作に入り、指示内容が待機であった場合には、実行中の工程の終了後は「待機あり」の工程の運転動作を開始せずに待機状態に入り、前記コジェネレーション装置より運転動作を許可する旨の指示の送信を待って「待機あり」の工程の運転動作を開始するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項９】
請求項６ないし８の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は前記コジェネレーション装置からの前記指示に従って待機状態に入った場合には、その旨を表示、音、音声の何れか、もしくはそれらの組み合わせで操作者に知らせるように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項１０】
請求項６ないし８の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は、操作者により運転動作開始時刻を指定した上で運転開始の指示がされた場合には、前記自己の識別番号と運転動作を開始したい旨を含む情報の最初の送信を、該指定された運転動作開始時刻に行なうことを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項１１】
請求項６ないし８の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は、操作者により最初に運転動作を開始するまでの待ち時間を指定した上で運転開始の指示がされた場合には、前記自己の識別番号と運転動作を開始したい旨を含む情報の最初の送信を、該指定された待ち時間を経過した後に行なうことを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項１２】
請求項６ないし８の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は、前記自己の識別番号と運転動作を開始したい旨を含む情報を前記コジェネレーション装置に送信した後、所定時間経過してもコジェネレーション装置より何の指示も送信されて来なかった場合には、待機状態を止めて運転動作に入ることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項１３】
請求項１に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記通信ネットワークを介して情報交換する通信装置は、無線により通信ネットワークと接続するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【請求項１４】
請求項１に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は、発電部に燃料電池を使用していることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コジェネレーション装置と、該装置で生成された電力と温水の双方、又は何れか一方を消費する１ないし複数の負荷機器とからなる電力と温水の需給システムに関し、電力と温水の需給アンバランスを調整してエネルギーの有効利用を図る技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、燃料電池やマイクロガスタービン等を使用して発電を行なうと同時に、その過程で発生する排熱を利用して温水を生成し、電力と温水を一般家庭等に併給するコジェネレーション装置の開発が進められている。中でも発電部に燃料電池を使用した燃料電池コジェネレーション装置は、水素と酸素との電気化学反応により燃料の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換するため高い発電効率を得ることができる。また、内部に燃焼サイクルを持たないためＳＯｘ、ＮＯｘの排出が少なく環境への影響が少ない利点もあり、新しい発電システムとして盛んに開発が進められている。
【０００３】
図７は、燃料電池コジェネレーション装置１０の一例である。燃料電池による発電では最初に、外部から供給される天然ガス、ＬＰＧ、ブタン等の炭化水素系ガスを燃料とし、これを改質器１１０において水蒸気雰囲気下で加熱して水素リッチな改質ガスを生成する。そして生成した改質ガスを空気等の酸化性ガスと共に燃料電池１２０に供給し、電気化学反応により直流電力を生成するものである。生成された直流電力は、インバータ１３０によって商用周波数の交流電力に変換され、商用電力系統２０を経由して一般家庭等の電力負荷３０に供給される。
【０００４】
燃料電池１２０を使うコジェネレーション装置１０では、燃料電池１２０に必要な改質ガスを生成する過程及び、燃料電池で直流発電する過程で排熱が発生するため、この排熱の有効利用を図る。具体的には、発生した排熱を熱交換器１４０に導いて市水と熱交換させて温水を生成し、一旦、貯湯槽１５０に貯留した後、一般家庭の温水使用機器４０に供給する。
【０００５】
燃料電池コジェネレーション装置１０は、このように発電過程での発電損失である排熱のエネルギーを温水として回収して有効利用するため、エネルギー利用効率の非常に高い有効なシステムである。しかしながら、温水として回収される熱量と発電電力との間には一定の相関関係があるのに対して、温水の使用量と、発電した電力の使用量との間には一般に相関はない。例えば、一般家庭での通常の生活を考えた場合、テレビや電気冷蔵庫のごとく電力のみを使用する電化製品もあれば、洗面時等、温水のみを使用する場合もある。更に、電気ポットのように電力と温水を同時に使用するものもある。そして、これらの使用は、基本的には各個人の生活に依存しているためランダムである。
【０００６】
このため、電力需要に対して温水の需要が大き過ぎる場合には、貯湯槽１５０の温水が不足して温水切れや給湯温度の低下といった不具合を生ずる。逆に電力需要が温水需要を大きく上回る場合には、貯湯槽１５０が温水で満水状態となって排熱を回収できなくなる事態を生ずる。このような事態が生じたのでは、エネルギーの有効利用というコジェネレーション装置のメリットが減殺されてしまう。更に、小型のコジェネレーション装置の場合、発電した電力の余剰分を商用電力系統２０に逆潮流させるいわゆる売電は、売電価格と発電単価とのバランス上、必ずしも経済的でないことがあるので逆潮流を避ける必要もある。
【特許文献１】特開平０５−１３５７８３号公報
【特許文献２】特開２００２−１８６１８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述のようなコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムの問題点を解決するためになされたもので、その目的は、コジェネレーション装置の発電電力、温水生成量と、負荷機器（特に複数の負荷機器）の電力消費量、温水使用量との間にアンバランスがある場合において、その需給バランスを調整することによりコジェネレーション装置の生成したエネルギーの有効利用を図ってエネルギーコストを低減させ、併せて負荷機器の使い勝手を改善させるコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給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】
前記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、電力と温水を生成して供給するコジェネレーション装置と、商用電力系統を経由して送られてくる前記電力と前記温水の双方又は何れか一方を消費する１ないし複数の負荷機器とにより構成されるコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置と負荷機器は、通信ネットワークを介して情報交換できる通信装置を備え、該通信装置と通信ネットワークを介して互いの電力と温水の需給に関する情報交換を行なうように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【０００９】
このように通信ネットワークを使用して情報交換できるようにすれば、負荷機器が複数存在する場合においても、コジェネレーション装置との間の必要な情報交換を効率良く、且つ迅速に行なうことができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は、前記商用電力系統から該コジェネレーション装置と前記負荷機器に向けて供給される受電電力を所定の小さな値に維持しつつ、最大の発電を行なうように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００１１】
このような構成によれば、電力の逆潮流を防止しながら電力料金単価の高い買電量を少なく抑えることができ、エネルギーコストを低減できる効果がある。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記受電電力の測定は、前記商用電力系統と該需給システムとの接続点に設けた電力計で行ない、該電力計は前記通信ネットワークを介して前記コジェネレーション装置に向けて測定した電力値を定期的に、又は要求があった時、又はその双方の時の何れかのタイミングで送信するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００１３】
このような構成によれば、請求項１に記載の発明と相まって、コジェネレーション装置が必要とする電力に関する情報を、効率良く収集することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は供給する温水を一時的に貯留する貯湯槽を備え、該貯湯槽が温水で満水状態となった場合には、その発電電力を所定の小発電電力に減少させ、その状態を所定時間継続してもなお貯湯槽が温水で満水状態であった場合には、発電を停止させるように制御することを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００１５】
このような構成によれば、貯湯槽内が温水で満水状態となった場合に、温水の過熱が防止される。また、コジェネレーション装置より排熱が除去されないことによって各部の温度が上昇し、正常運転ができなくなる事態が回避される効果がある。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は現在の発電電力の値、貯湯槽から供給される温水の現在の給湯温度、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報の内の少なくとも一つを含む情報を定期的に、又は要求があった時、又はその双方の時の何れかのタイミングで前記負荷機器に送信し、該情報を受け取った負荷機器はその内容を操作盤に表示して操作者に知らせるように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００１７】
このような構成によれば、負荷機器の操作者がそれらの情報に基づいて負荷機器の運転の仕方を調整することができるため、エネルギーの有効利用、エネルギーコスト低減に資することができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、操作者により前記負荷機器に運転開始の指示がされた場合には、該負荷機器は、自己の識別番号と運転動作を開始したい旨の情報を前記コジェネレーション装置に送信し、該情報を受け取ったコジェネレーション装置は、受け取った情報と、現在の発電電力と、現在の給湯温度と、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報と、前記識別番号に対応して予め前記コジェネレーション装置内に記憶されていた該負荷機器の消費電力及び温水使用量とに基づいて該負荷機器の運転動作を許可するか待機させるかの指示を決定して該負荷機器に送信し、該指示を受け取った負荷機器は、指示内容が許可であった場合には直ちに運転動作を開始し、指示内容が待機であった場合には運転動作を開始せずに待機状態に入り、前記コジェネレーション装置より運転動作を許可する旨の指示の送信を待って運転動作を開始するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００１９】
このような構成によれば、負荷機器が運転動作を開始した後に、給湯温度が低下する不具合が回避され、使い勝手が改善される。また、コジェネレーション装置の発電電力が不足して単価の高い買電電力を多く使用しなければならない事態が回避されるため、エネルギーコストを低減できる効果がある。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、操作者により前記負荷機器に運転開始の指示がされた場合には、該負荷機器は、自己の識別番号と運転動作を開始したい旨の情報、及び自己の消費電力と温水使用量の情報を前記コジェネレーション装置に送信し、それらの情報を受け取ったコジェネレーション装置は、受け取った情報と、現在の発電電力と、現在の給湯温度と、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報とに基づいて該負荷機器の運転動作を許可するか待機させるかの指示を決定して該負荷機器に送信し、該指示を受け取った負荷機器は、指示内容が許可であった場合には直ちに運転動作を開始し、指示内容が待機であった場合には運転動作を開始せずに待機状態に入り、前記コジェネレーション装置より運転動作を許可する旨の指示の送信を待って運転動作を開始するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００２１】
このような構成によれば、負荷機器が運転動作を開始した後に、給湯温度が低下する不具合が回避され、使い勝手が改善される。また、コジェネレーション装置の発電電力が不足して単価の高い買電電力を多く使用しなければならない事態が回避されるため、エネルギーコストを低減できる効果がある。
【００２２】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１ないし３の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器には運転開始から終了までを複数の工程に分割して各工程毎に「待機有り」、「待機なし」を選択する手段が設けられており、操作者により運転開始の指示がされた場合には、該負荷機器は工程順に運転を進め、次の工程が「待機あり」が選択された工程であった場合には、該工程の運転動作を開始する前に、自己の識別番号と運転動作を開始したい旨の情報と、該「待機あり」が選択された工程についての消費電力及び温水使用量の情報を前記コジェネレーション装置に送信し、それらの情報を受け取ったコジェネレーション装置は、受け取った情報と、現在の発電電力と、現在の給湯温度と、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報とに基づいて該「待機あり」の工程の運転動作を許可するか待機させるかの指示を決定して該負荷機器に送信し、該指示を受け取っ負荷機器は、指示内容が許可であった場合には実行中の工程の終了後に直ちに「待機あり」の工程の運転動作に入り、指示内容が待機であった場合には、実行中の工程の終了後は「待機あり」の工程の運転動作を開始せずに待機状態に入り、前記コジェネレーション装置より運転動作を許可する旨の指示の送信を待って「待機あり」の工程の運転動作を開始するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００２３】
このような構成によれば、負荷機器の運転動作の許可、待機を工程毎に判断して決定するため、コジェネレーション装置の生成したエネルギーを有効利用でき、エネルギーコストも低減することができる効果がある。
【００２４】
また、請求項９に記載の発明は、請求項６ないし８の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は前記コジェネレーション装置からの前記指示に従って待機状態に入った場合には、その旨を表示、音、音声の何れか、もしくはそれらの組み合わせで操作者に知らせるように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００２５】
こきような構成によれば、負荷機器の操作者は、負荷機器が待機状態に入ったことを容易に知ることができ、使い勝手が向上する。
【００２６】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項６ないし８の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は、操作者により運転動作開始時刻を指定した上で運転開始の指示がされた場合には、前記自己の識別番号と運転動作を開始したい旨を含む情報の最初の送信を、該指定された運転動作開始時刻に行なうことを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００２７】
このように負荷機器の運転開始の時刻を予約できるようにすれば、負荷機器の使い勝手が改善される効果がある。
【００２８】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項６ないし８の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は、操作者により最初に運転動作を開始するまでの待ち時間を指定した上で運転開始の指示がされた場合には、前記自己の識別番号と運転動作を開始したい旨を含む情報の最初の送信を、該指定された待ち時間を経過した後に行なうことを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００２９】
このように負荷機器の運転開始の時刻を希望時間だけ遅らせることができれば、負荷機器の使い勝手が改善される効果がある。
【００３０】
また、請求項１２に記載の発明は、請求項６ないし８の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は、前記自己の識別番号と運転動作を開始したい旨を含む情報を前記コジェネレーション装置に送信した後、所定時間経過してもコジェネレーション装置より何の指示も送信されて来なかった場合には、待機状態を止めて運転動作に入ることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００３１】
このような構成によれば、所定時間内に返信が届かない場合には、自動的に運転開始動作に移るので、何かの不具合によりコジェネレーション装置からの返信が届かない場合、負荷機器の運転動作が長時間、開始されないといった事態を回避できる効果がある。
【００３２】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記通信ネットワークを介して情報交換する通信装置は、無線により通信ネットワークと接続するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００３３】
このように無線を使用して通信ネットワーク経由で情報交換できるようにすれば、負荷機器が複数ある場合に、配線費用を安くできる上、情報交換の効率も改善される。
【００３４】
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は、発電部に燃料電池を使用していることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
【００３５】
請求項１に記載の発明に燃料電池を使用したコジェネレーション装置を採用すれば、燃料電池コジェネレーション装置の発生するエネルギーを効率良く利用することができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、コジェネレーション装置の発電電力、温水生成量と、負荷機器（特に複数の負荷機器）の電力消費量、温水使用量との間にアンバランスがある場合においても、その需給バランスをとることによりコジェネレーション装置の生成したエネルギーの有効利用を図ってエネルギーコストを低減せることができ、併せて負荷機器の使い勝手を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図１は、本実施形態の
コジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム（以下、単にエネルギー需給システムという。）１の全体の構成を示したブロック図である。
エネルギー需給システム１は、発電部に燃料電池を採用したコジェネレーション装置２と、負荷機器３とにより構成される。なお、負荷機器３は、図には１式しか記載してないが、通常は複数並列に接続される。負荷機器３は、コジェネレーション装置２で発電された電力と生成された温水を消費する機器であり、例えば一般家庭の家電製品、暖房器具等である。負荷機器３は電力と温水の双方を消費する機器である必要はなく、何れか一方のみを消費する機器であってもよい。しかし、その場合には複数設置した負荷機器の中に電力を消費する機器、温水を消費する機器が含まれているものとする。
【００３８】
負荷機器３が使用する温水は、コジェネレーション装置２内の後述する貯湯槽２５より配管により供給される。負荷機器３が消費する電力は、コジェネレーション装置２の発電した電力が、商用電力系統４を経由して供給される。負荷機器３が消費する電力の内、コジェネレーション装置２の発電電力Ｐacでは不足する分は、商用電力系統４からの買電で賄われる。商用電力系統４とエネルギー需給システム１との相互接続部には電力計６が接続されており、その買電力の値Ｐｒを計測する。
【００３９】
このような、エネルギー需給システム１において、コジェネレーション装置２が発電した電力と生成した温水の持つエネルギーを有効に利用するためには、コジェネレーション装置２が、負荷機器３の現在の消費電力、温水使用量、少し先の時間帯におけるそれらの量についての情報を的確に収集し、それらの情報に基づいてその発電量、温水生成量を調整することが重要である。この場合、コジェネレーション装置２側の制約により、負荷機器３側の要求を完全には満たせない場合がある。その場合には、コジェネレーション装置２が負荷機器３に対して消費電力、温水使用量を減らすように要求を伝達しなければならない必要が生ずる。
【００４０】
本実施形態では、このコジェネレーション装置２と負荷機器３との間の上記のような情報の伝達を、通信ネットワーク５を利用した通信で行なう。通信ネットワーク５としては、広域対応のインターネット、Bluetooth規格に基づく狭域無線通信ネットワークなどを利用する。そのために、コジェネレーション装置２と負荷機器３は、こうした通信ネットワーク５を介して情報交換を行なうことのできる通信装置２６、３１を備える。
【００４１】
コジェネレーション装置２と負荷機器３とは、接近して設置されるとは限らない。また、負荷機器３は、通常は複数設置される。従って、通信ネットワーク５、特に無線を使用した通信ネットワーク５を利用して必要な情報交換を行なうことは、情報交換の迅速化、配線費用の削減に効果がある。
電力計６の計測する買電力の値Ｐｒは、コジェネレーション装置２にとって重要な情報である。従って、この買電力の値Ｐｒも、電力計６に通信装置を内蔵したものを使用することによって、通信ネットワーク５を介してコジェネレーション装置２に伝達されるようにしている。
【００４２】
負荷機器３に設けられる通信装置３１は、負荷制御回路３２により制御される。負荷制御回路３２は、この他に負荷機器３内に設けられている図示しない電力消費機器、温水使用機器の制御も行なう。また、負荷機器３への情報入力、操作者への情報出力のための操作盤３３が設けられており、その制御も負荷制御回路３２により行なわれる。
【００４３】
次に燃料電池を発電部に採用している本実施形態のコジェネレーション装置２について説明する。コジェネレーション装置２は、燃料電池２１、改質器２２、インバータ２３、熱交換器２４、貯湯槽２５、熱回収水循環ポンプ２９、通信装置２６、制御回路２７、操作盤２８を備えて構成される。
【００４４】
改質器２２には燃料ガスとして天然ガス、ＬＰＧ、ブタン、メタノール、灯油などの炭化水素系ガスが供給され、水蒸気雰囲気下で加熱して水素リッチな改質ガスが生成される。生成された改質ガスは燃料電池２１に供給される。燃料電池２１には、酸素源としての空気も供給される。
燃料電池２１では、改質ガス中の水素と酸素とが触媒の助けをかりて電気化学反応を起こし、直流電力Ｐdcが生成される。生成された直流電力Ｐdcは、インバータ２３により、電圧と周波数が商用電力系統４のそれと等しい交流の発電電力Ｐacに変換され、商用電力系統４に系統連系して供給され、同系統を経由して負荷機器３に供給される。
【００４５】
制御回路２７は、発電電力Ｐacの値が目標値に一致するように発電電力を制御する。発電電力Ｐacの制御は、改質器２２への燃料ガス供給量の調整、燃料電池２１への改質ガス供給量の調整、インバータ２３の出力電流の調整等によって行なわれる。発電電力Ｐacの目標値は、燃料電池２１の発電能力、買電力の値Ｐｒ、貯湯槽２５内が温水で満水状態であるか否か等を考慮して決定される。その決定ロジックは後述する。
【００４６】
改質器２２における反応は吸熱反応であり、反応を促進させるための触媒の温度を７００℃前後に維持する必要からバーナによる加熱が行なわれる。従って、その際に排熱が発生する。また、燃料電池２１においても、水素ガスと酸素ガスとが電気化学反応を起こす際に排熱が発生する。
これらの排熱は、熱交換器２４に導かれ、貯湯槽２５より熱回収水循環ポンプ２９により送り込まれた低温の熱回収循環水と熱交換し、これを温水に変える。温水となった熱回収循環水は貯湯槽２５に戻される。このようにして排熱の持つ熱エネルギーが温水として回収される。
【００４７】
熱回収循環水の循環量は、熱回収水循環ポンプ２９の吐出水量を、制御回路２７により制御することによって行なわれる。制御回路２７は、貯湯槽２５内の最上部の温水の温度を温度検出器Ｔ１で検出し、その温度が操作盤２８から設定された給湯温度に等しくなるように比例積分制御により熱回収水循環ポンプ２９の吐出水量を制御する。従って、貯湯槽２５に戻る温水温度は、排熱が十分に発生しており、熱回収水循環ポンプ２９がその最低と最高の吐出水量の範囲内で動作している限りにおいては給湯温度に等しくなる。その量は、給湯温度が一定の場合においては、発生する排熱量にほぼ比例した量となる。なお、貯湯槽２５内の最下部近くにも温度検出器Ｔ２が取り付けられており、最下部付近の温水温度を検出して制御回路２７に送る。
【００４８】
熱交換器２４にて生成された温水は、貯湯槽２５内に一時的に貯留される。温水は貯湯槽２５の上部より注入される。熱交換器２４に供給される熱回収循環水は、貯湯槽２５の底面または底面に近い下部より取り出される。従って、温水は比重の関係で貯湯槽２５内の上部から蓄積され始め、量が増すに従って温水層の厚さが増していく。給湯される温水は、貯湯槽２５の上部より出て負荷機器３に供給される。給湯により減少した水量は、貯湯槽２５の底面または底面に近い下部より市水を供給することで補充されるようになっており、貯湯槽２５内は常に満水の状態に保たれる。
【００４９】
次に、コジェネレーション装置２の発電電力Ｐacついて説明する。発電電力Ｐacは、前述したように制御回路２７によって、その目標値に一致するように制御される。発電電力目標値は、燃料電池２１の発電能力、買電力の値Ｐｒ、貯湯槽２５内が温水で満水状態であるか否か等を考慮して決定する。
コジェネレーション装置２の発電電力Ｐacが、負荷機器３の消費電力を上回る場合には、余剰分を商用電力系統４に逆潮流させるいわゆる売電も可能であるが、売電は、売電価格と発電のための燃料費等とのバランス上、必ずしも経済的でないことがある。従って、本実施形態では、電力の逆潮流が生じないように、しかも、買電量が少なくなるように発電電力Ｐacの目標値を決定する。
【００５０】
これに加え、貯湯槽２５内が温水で満水状態であるか否かも考慮する必要がある。コジェネレーション装置２内で発生した排熱は、熱交換器２４で熱回収循環水に与えられて温水の熱エネルギーとなり、貯湯槽２５に蓄えられる。そして、給湯により負荷機器３に運ばれていく。ところが、負荷機器３で使用される温水の量が少ないと、貯湯槽２５内の温水の量が増加を続け、遂には貯湯槽２５内が給湯温度の温水で満水状態となる。
【００５１】
貯湯槽２５内が温水で満水となると、熱交換器２４に供給される熱回収循環水の温度が上昇するため、熱交換器２４で除去される排熱量が減少する。すると、燃料電池２１や改質器２２の温度が上昇しすぎて正常な運転ができなくなる。従って、貯湯槽２５内が温水で満水となった場合には、発電電力Ｐacを減少させて発生する排熱の量を減少させる必要がある。貯湯槽２５内が温水で満水状態になったか否かは、貯湯槽２５内の最下部に取り付けた温度検出器Ｔ２が検出した温度で判定する。
【００５２】
このような条件を考慮に入れた発電電力Ｐacの目標値の決定ロジックを、図２に示した制御フローを参照して説明する。最初のステップＳ１では、貯湯槽２５内が温水で満水か否かを判定する。温水で満水か否かは温度検出器Ｔ２で検出した温度が給湯温度に殆ど等しいか否かで判定する。給湯温度に殆ど等しければ温水で満水と判断できる。
温水で満水と判定された場合には、ステップＳ２に移行する。温水で満水の場合は、前述した理由により発電量を減少させる必要がある。そこでステップＳ２では、発電電力Ｐacの目標値を所定の小さな発電量Ｐacminに設定変更する。発電量Ｐacminはコジェネレーション装置２が運転を継続することができる最低の発電電力である。
【００５３】
そして、ステップＳ３でその状態を所定の時間Δｔ１だけ維持する。続くステップＳ４で、再び貯湯槽２５内が温水で満水か否かを判定する。温水で満水と判定された場合にはステップＳ５に移り、コジェネレーション装置２の発電を停止し、排熱の発生量を速やかにゼロにする。このようにステップＳ２、Ｓ５によって発電電力Ｐacを減少させることによって、コジェネレーション装置２内の各部の温度上昇、貯湯槽２５内の温水の過熱を防止する。
【００５４】
ステップＳ１、Ｓ４にて、温水で満水と判定されなかった場合には、ステップＳ６に移る。ステップＳ６では電力計６で測定している買電力Ｐｒの値が、所定の買電力目標値Ｐrmin未満であるか否かを判定する。この買電力目標値Ｐrminは、電力逆潮流が生じないよう、また買電力値が過剰にならないように考慮して決めた目標値である。
【００５５】
買電力Ｐｒが買電力目標値Ｐrminより少ない場合は、電力逆潮流が生ずる可能性があるので、ステップＳ７にて発電電力Ｐacの目標値を所定の値ΔＰだけ減少させる。発電電力Ｐacを減少させれば、買電力Ｐｒの値が増えるからである。買電力Ｐｒが買電力目標値Ｐrminより大きい場合は、ステップＳ８にて発電電力Ｐacの目標値を所定の値ΔＰだけ増加させ、買電力Ｐｒの値を減少させる操作を行なう。このように発電電力目標値を修正することにより、買電力Ｐｒの値はその買電力目標値Ｐrminに近づく方向に変化させることができ、買電力の値を低い値に維持することができる。
ステップＳ７、Ｓ８にて発電電力目標値の修正を行なった後は、ステップＳ９にてその状態を所定の時間Δｔ２だけ維持し、最初のステップＳ１に戻る。
【００５６】
このように図２に示した発電電力Ｐacの目標値決定ロジックに従って制御すれば、貯湯槽２５内が温水で満水の場合には、温水の過熱が防止され、コジェネレーション装置２の過熱も同時に防止される。また、貯湯槽２５内が温水で満水でない場合には、買電力Ｐｒの値が常に買電力目標値Ｐrminに近づく方向に修正され、買電力の量が小さい値の目標値近くに維持される上、電力逆潮流の発生も防止される。これらはコジェネレーション装置２の生成するエネルギーの有効利用、エネルギーコスト低減の効果をもたらす。
【００５７】
次に、本実施形態のエネルギー需給システム１におけるコジェネレーション装置２と、負荷機器３とが、通信ネットワーク５を介して必要な情報を交換しながら、電力と温水の需給バランスを取り、全体としてエネルギーの有効利用を図ってエネルギーコストを低減させ、併せて負荷機器３の使い勝手の改善も図る運転方法について説明する。
【００５８】
図１のエネルギー需給システムにおける負荷機器３の数は１個の場合もあるが、通常は複数個設置される。そして、それら複数の負荷機器３が全て運転状態に入ったときの電力消費量と温水使用量の総和は、コジェネレーション装置２の設備能力を上回るのが普通である。コジェネレーション装置２の設備能力は、負荷機器３の平均稼働率を考慮して決定されているのが普通だからである。
【００５９】
従って、たまたま複数の負荷機器３の運転が重なった場合には、コジェネレーション装置２の温水が不足して、所定温度の温水を給湯できない事態が生ずる。また、消費電力が最大発電電力を超えてしまう事態も生ずる。発電電力の不足は、商用電力系統４からの買電で補うことも可能ではあるが、買電の単価は、コジェネレーション装置２で発電された電力の単価より高いので、その買電電力量は極力、少なくする必要がある。
【００６０】
このような温水不足、発電電力不足といった不具合事態を緩和する一つの方法は、負荷機器３が必要とする電力と温水の需要量を、支障のない範囲で平準化することである。本実施形態では、そのために次に説明するような複数の手段を講ずる。
【００６１】
第１の手段（請求項５の発明の実施形態）は、コジェネレーション装置２の運転状態に関する情報を、負荷機器３の操作盤３３に表示して、負荷機器３の操作者に知らせる実施形態である。知らせる情報は、操作者が負荷機器３を今すぐに運転開始可能か、あるいは暫く後に開始した方がよいのかを判断する助けとなる情報である。そのような情報としては、コジェネレーション装置２の現在の発電電力Ｐac、現在の給湯温度（温度検出器Ｔ１の検出温度）、貯湯槽２５が温水で満水であるか、あるいは温水不足状態であるか等がある。ここで、温水不足は、貯湯槽２５の温度検出器Ｔ１の検出温度で判定できる。
【００６２】
コジェネレーション装置２の制御回路２７は、これらの情報を通信装置２６、通信ネットワーク５を介して負荷機器３の通信装置３１に送信する。負荷機器３側では、負荷制御回路３２が通信装置３１の受け取った情報を、操作盤３３に表示して操作者に知らせる。コジェネレーション装置２からの送信は、定期的に行なってもよいし、負荷機器３から要求された時に行なってもよい。また、これら双方のタイミングで行なってもよい。
【００６３】
こうした情報が負荷機器３の操作者に知らされれば、操作者は、給湯温度が低下している場合には温水を使用する負荷機器３の使用を止めたり、運転開始を遅らせたりして、低い温度の給湯を受ける事態を回避できる。逆に貯湯槽２５が温水で満水のためコジェネレーション装置２が発電を停止している時には、電力を消費する負荷機器３の使用を控えて高価な買電を減少させ、エネルギーコストの低減を図ることができる。
【００６４】
なお、負荷機器３の操作盤３３には、上記のようなコジェネレーション装置２の運転状態に関する生の数値データを表示する代わりに、その数値データから判断した負荷機器３の推奨運転方法を文字で表示するようにしてもよい。例えば、貯湯槽２５が温水で満水状態の場合には温水を大量に使用する負荷機器３を使用してよい旨、温水で満水状態のために発電電力Ｐacを絞ったり発電停止している状態では、電力消費が少なく温水使用量の多い負荷機器の運転を推奨する旨、貯湯量が少ない時には温水使用負荷機器の運転を暫く待って欲しい旨、等を文字で表示するとよい。
【００６５】
このように、コジェネレーション装置２の運転状態に関する情報を生の数値データで、あるいは文字によるガイダンスで、随時、負荷機器３の操作盤３３に表示して負荷機器３の操作者に知らせるようにする。そして、操作者がその情報に基づいて負荷機器３の運転の仕方を調整することで、全体としてのエネルギーの有効利用とエネルギーコストの低減を図ることが可能になる。
【００６６】
第２の手段（請求項６の発明の実施形態）は、第１の手段よりも更に積極的に、コジェネレーション装置２が自己の運転状態と、運転を開始しようとする負荷機器３の負荷条件を考慮して、その負荷機器３に運転動作開始を許可するか、許可せずに暫く待機させるかを判断して指示し、負荷機器３がその指示に従って動作する実施形態である。この第２の手段は、前記第１の手段に追加して実施するとよい。
【００６７】
この手段の実施のために、負荷機器３の負荷制御回路３２及びコジェネレーション装置２の制御回路２７が、追加して実行する制御ロジックを図３の制御フローを参照して説明する。まず負荷機器３の操作者が、操作盤３３を操作して運転開始を指示する。運転開始指示を受けて、負荷制御回路３２は、ステップＡ１において、負荷機器３の識別番号と運転動作を開始したい旨を通信装置３１、通信ネットワーク５を介してコジェネレーション装置２に送信する。
【００６８】
コジェネレーション装置２側では、ステップＢ１にて負荷機器３から送られる情報を待ち受ける。負荷機器３から送られた情報を受信した場合には、ステップＢ２に移り、制御回路２７は、受け取った情報中の識別番号を参照して負荷機器３の消費電力、温水使用量を読み出す。この負荷機器の識別番号に対応した消費電力、温水使用量は、予め制御回路２７の図示しない内部メモリに記憶させておく。
【００６９】
続くステップＢ３では、情報を送信してきた負荷機器３が、温水を必要とする負荷機器であるか否かを、識別番号に対応して読み出した温水使用量から判定する。必要でない場合は、貯湯槽２５内の温水の状況は判断する必要がないので直ちにステップＢ６以降の電力条件の判定に移る。温水を必要とする場合はステップＢ４に移り、貯湯槽２５内が温水で満水状態であるか否かを判定する。
【００７０】
満水状態の場合は、給湯可能であるのでステップＢ６に移る。温水で満水状態でない場合にはステップＢ５に移り、給湯温度、即ち、温度検出器Ｔ１の検出温度が低下していないか否か判定する。給湯できる温度であれば、ステップＢ６に移る。温度が低下していた場合は、負荷機器３に給湯温度の温水を供給できないのでステップＢ１０に移り、負荷機器３に対して、運転動作を開始しないで待機するように、ネットワーク５を介して指示を送信する。
【００７１】
ステップＢ６が実行されるのは、温水供給の条件が満足されている場合である。ステップＢ６〜Ｂ８は、負荷機器３に電力を供給可能か否かを判定するステップである。まず、ステップＢ６では、負荷機器３が電力を必要とする負荷機器であるか否かを、識別番号に対応して読み出した消費電力から判定する。必要としない負荷である場合には、負荷機器３が必要とする電力消費量、温水使用量の条件を、コジェネレーション装置２が同時に満足させられる運転状態にあることになるのでステップＢ９に移り、運転動作開始を許可する旨の指示を負荷機器３に送信する。
【００７２】
ステップＢ６にて、電力を必要とする負荷機器と判定された場合にはステップＢ７に移る。そして、コジェネレーション装置２の現在の発電電力Ｐacが、図２の制御フローで説明したように、貯湯槽２５内が温水で満水状態であるために発電電力Ｐacが低減されている状態、即ち、その目標値が前記小さな発電量Ｐacminにされている、あるいは発電停止状態にあるかを判定する。
【００７３】
発電電力Ｐacを低減中の場合は、負荷機器３に対して電力を供給できないので、ステップＢ１０に移り、待機指示を負荷機器３に送信する。低減中でない場合には、ステップＢ８に移る。
ステップＢ８では、電力を供給できる状態ではあるが、負荷機器３が必要とするだけの電力供給が可能であるか否かを判定する。即ち、コジェネレーション装置２が、負荷機器３が必要とする電力を追加して発電できる余力があるか否かを判定する。この発電余力は、コジェネレーション装置２が発電可能な最大電力と現在の発電電力Ｐacの差である。従って、その差が負荷機器３の必要とする消費電力以上であるか否か判定する。必要とする消費電力以上である場合には負荷機器３に電力供給可能であるので、ステップＢ９に移り、運転動作開始を許可する指示を負荷機器３に送信する。
【００７４】
必要とする消費電力に満たない場合は、電力供給できないので、ステップＢ１０に移り、運転動作を開始しないで待機するように指示を送信する。なお、この場合に待機の指示を送信するのは、商用電力系統４からの買電力Ｐｒの値を、前述した小さい値の買電力目標値Ｐrminに常に維持することを前提とした判断である。従って、買電力Ｐｒの値に制限を設けないのであれば、買電量を増やして負荷機器３に電力供給することは可能であるので、待機とせずに運転動作開始を許可する指示を送信してもよい。
【００７５】
このように、ステップＡ１にて負荷機器３側から、識別番号と運転開始の情報をコジェネレーション装置２に送信すると、コジェネレーション装置２側は、運転動作開始を許可するか待機させるかを判断して、その結果を負荷機器３側に返信する。負荷機器３側はステップＡ２で、その返信が届くのを待つ。
返信を受信したならば、ステップＡ３にて、指示内容が許可であるか待機であるかを判定する。許可であった場合には、ステップＡ４に移り、直ちに運転動作を開始する。待機であった場合は、ステップＡ５に移って所定時間Δｔ３が経過するのを待つ。Δｔ３時間経過後、ステップＡ１に移り、再び識別番号と運転開始の情報をコジェネレーション装置２に送信して指示を待つ。待機の指示を受けた場合には、Δｔ３時間間隔で繰り返し問い合わせを行ない、最終的に許可の指示を受けた段階でステップＡ４に移り、運転動作を開始する。
【００７６】
このように、コジェネレーション装置２が、運転を開始しようとする負荷機器３の負荷条件をコジェネレーション装置２の現在の運転状態に照らして判断し、運転動作を直ちに許可するか一時待機させるかを決定する。このようにすれば、負荷機器３が運転動作を開始した後に、給湯温度が低下したり、コジェネレーション装置２の発電電力Ｐacが不足して単価の高い買電電力を多く使用しなければならないといった事態が回避され、エネルギー利用効率の向上、エネルギーコストの低減が図られる。同時に、負荷機器３の使い勝手も改善される。
【００７７】
なお、ステップＡ５で待機中の場合には、負荷機器３の操作盤３３よりその旨を文字、記号、表示ランプ等による表示や、音や音声で操作者に知らせると良い。
第３の手段（請求項７の発明の実施形態）は、前記第２の手段の実施形態に若干の修正を加えた実施形態である。第２の手段では、負荷機器３の消費電力、温水使用量を、予め制御回路２７の図示しない内部メモリに記憶させておいたが、本実施形態では、負荷機器３に運転開始の指示がされた後、その識別番号と運転動作を開始したい旨の情報をコジェネレーション装置２に送信する際に、負荷機器３の消費電力、温水使用量も同時に送信する。
【００７８】
このようにすれば、コジェネレーション装置２側にて、接続されている全ての負荷機器についての消費電力、温水使用量を予め記憶しておく必要がなくなる。従って、負荷機器を後で増設したとしても、コジェネレーション装置２の制御回路２７のソフトウェアを修正する必要がなくなる。
この場合の負荷機器３の負荷制御回路３２とコジェネレーション装置２の制御回路２７の制御フローを図４に示す。図３の制御フローと異なる点は、ステップＡ１において負荷機器３の消費電力、温水使用量も同時に送信する点と、図３のステップＢ２の処理が無くなった点のみであるので、説明を省略する。
【００７９】
なおこの場合も、ステップＡ５で待機中の場合には、負荷機器３の操作盤３３よりその旨を文字、記号、表示ランプ等による表示や、音や音声で操作者に知らせると良い。
第４の手段（請求項８の発明の実施形態）は、前記第３の手段に更に改良を加えた実施形態で、運転動作開始か待機かの判断を、運転開始時に１回のみ行なうのではなく、負荷機器３の運転動作を複数の工程に分割し、工程毎に許可か待機かをコジェネレーション装置２側で判断する実施形態である。
【００８０】
本実施形態では、負荷機器３の運転動作を複数の工程に分割する。例えば、負荷機器３が全自動洗濯機の場合には、注水工程、洗濯工程、すすぎ工程、脱水工程、乾燥工程等に分割する。そして、各工程毎に許可か待機かの問い合わせを行なうか否かを選択するための「待機あり」、「待機なし」の選択スイッチを設ける。これらに必要な表示器、選択スイッチ等は負荷機器３の操作盤３３に取り付ける。
【００８１】
負荷機器３の操作者は、負荷機器３に運転開始指示をする前に、各工程毎に前記「待機あり」、「待機なし」の選択スイッチを操作して設定を行い、その上で運転開始指示を行なう。運転開始指示がなされた後の、負荷機器３側とコジェネレーション装置２側の制御ロジックを図５に示す。コジェネレーション装置２側の制御ロジックは、図４と同じであり、負荷機器３側の制御ロジックのみが異なる。
【００８２】
運転開始の指示がされると、まずステップＣ１で次の工程（この場合は最初の工程）が「待機あり」が選択された工程かどうか判定する。「待機あり」が選択されていない場合はステップＣ５に移り、その工程の運転動作を実行する。ステップＣ６でその工程を終了させた後は、再びステップＣ１に戻り、次の工程が「待機あり」の工程か否かの判定を行なう。このような動作をステップＣ１にて「待機あり」と判断されるまで継続する。
【００８３】
ステップＣ１にて次工程が「待機あり」と判定された場合にはステップＣ２に移り、負荷機器３の識別番号と次工程の消費電力、温水使用量をコジェネレーション装置２に送信する。コジェネレーション装置２の制御回路２７は、前記第３の手段の場合と同様にして、負荷機器３の次工程の運転動作を許可するか待機させるかを判断し、その結果を負荷機器３に送信する。
【００８４】
負荷機器３では、送信された指示内容をステップＣ４で判定し、許可であった場合にはステップＣ５に移り、次工程の運転動作を開始する。そしてステップＣ６でその工程を終了させた後にステップＣ１に戻り次工程の判断に移る。送信されたきた指示が待機であった場合には、ステップＣ７に移る。ステップＣ７で所定の短い時間Δｔ３だけ待機した後、ステップＣ２に戻り、再度識別番号と次工程の消費電力、温水使用量を送信し、許可か待機かの判断を仰ぐ。
【００８５】
このような動作を許可の指示を受信するまで繰り返し、許可の指示を受信した段階でステップＣ５に移り次工程の運転動作を実行する。
このように本第４の手段の実施形態では、負荷機器３の運転動作の許可、待機を工程毎に判断するため、前記第３の手段の場合よりも、よりきめ細かくエネルギー利用効率の向上、エネルギーコストの低減が図られる。また、負荷機器３の使い勝手も一層改善される。
【００８６】
なお、本実施形態においては、各工程毎に「待機あり」、「待機なし」を選択できるような選択スイッチを設けたが、そのような選択スイッチを設けずに、全ての工程についてコジェネレーション装置２側に許可、待機の指示を問い合わせるようにしてもよい。
またこの場合も、ステップＣ７で待機中の場合には、負荷機器３の操作盤３３よりその旨を文字、記号、表示ランプ等による表示や、音や音声で操作者に知らせると良い。
【００８７】
第５の手段（請求項１０、１１の発明の実施形態）は、前記第２〜４の手段の実施形態における負荷機器３の使い勝手を更に改善した実施形態である。本実施形態では、運転開始時期を運転開始を指示した瞬間とするのではなく、運転開始の指示を出すタイミングを遅らせる。
運転開始の指示を遅らせる方法には２つあり、第１の方法は、運転開始指示を出す時刻を設定して予約しておく方法である。第２の方法は、運転開始指示を出すまでの待ち時間を設定して予約しておく方法である。この第２の方法の場合には、負荷機器３の負荷制御回路３２は、現在時刻を基に運転開始指示を出す時刻を計算するので、その後の処理は第１の方法の場合の処理と同じになる。
【００８８】
負荷機器３の負荷制御回路３２は、指定された運転開始時刻になったか否かをその内部時計によりチェックを繰り返し、指定された運転開始時刻になった時点で運転開始の指示を出す。この実施形態は、前記第２、第３、第４の手段と組み合わせて実施可能である。第２の手段と組み合わせる場合には、運転開始時刻になった場合に、負荷機器３は図３の制御フローのステップＡ１の実行に移る。第３の手段の場合には図４のステップＡ１、第４の手段の場合には図５のステップＣ１の実行にそれぞれ移る。このように負荷機器３の運転開始の時刻を予約できるようにすれば、負荷機器３の使い勝手が更に改善される。
【００８９】
第６の手段（請求項１２の発明の実施形態）は、前記第２〜４の手段の実施形態における負荷機器３の使い勝手を更に改善した実施形態である。前記第２〜４の手段の実施形態では、負荷機器３がコジェネレーション装置２側に識別番号、運転動作を開始したい旨、消費電力、温水使用量の情報を送信し、それに対するコジェネレーション装置２側からの運転開始動作の許可、待機の指示を待って次の動作をした。
【００９０】
この場合、コジェネレーション装置２側から許可又は待機の指示が必ず返信されてくればよいが、何らかの不具合でそれらの指示が全く返信されて来ない場合も起こり得る。その場合、負荷機器３がいつまでも返信待ちをしていたのでは、運転動作が停止してしまって具合が悪い。本実施形態では、このような場合にはコジェネレーション装置２側からの返信を待たずに運転動作を開始するようにする。
【００９１】
具体的には、コジェネレーション装置２側に識別番号等の情報を送信した後、一定時間内に許可、待機の指示を受け取らなかった場合には、許可と見なして運転動作を開始する。本実施形態を前記第３の手段の実施形態に追加して行なう場合の、負荷機器３側の制御ロジックを図６の制御フローで説明する。なお、この図６の制御フローには、前記第５の手段の実施形態も含まれているので併せて説明する。また、コジェネレーション装置２側の制御フローは、図３、図４、図５と同じであるのでその制御フロー図及び説明は省略する。
【００９２】
負荷機器３の操作者は、運転開始時刻又は現時刻から運転開始を遅らせる時間を設定して負荷機器３をスタートさせる。最初のステップＤ１で、負荷機器３の負荷制御回路３２は運転開始時刻を計算する。運転開始時刻が設定されている場合には、その時刻がそのまま運転開始時刻であり、運転開始を遅らせる待ち時間が設定されている場合には、現在時刻にその待ち時間を足して運転開始時刻を求める。
【００９３】
ステップＤ２では、計算した運転開始時刻になったか否かを内部時計に照らして判定する。予約された運転開始時刻になった時点でステップＤ３に移り、コジェネレーション装置２側に識別番号、運転動作を開始したい旨と消費電力、温水使用量を送信する。その後、ステップＤ４にて、タイマＴを設けてその内容をクリアし、計時を開始する。
ステップＤ５では、コジェネレーション装置２からの返信の有無をチェックし、返信が届いている場合には、ステップＤ７に移る。そして、返信内容が許可であった場合にはステップＤ８にて運転動作を開始し、待機であった場合にはステップＤ９にてΔｔ３時間待機した後、再び識別番号等を送信してコジェネレーション装置２からの返信による指示を待つ。
【００９４】
ステップＤ５にて返信が届いていなかった場合には、ステップＤ６に移る。ステップＤ６では、先に設けたタイマＴが所定時間を計時したか、即ち、識別番号等を送信してから所定時間が経過しているか否かを判定する。所定時間経過していない場合には、ステップＤ５に戻り、返信が届くのを待つが、所定時間経過している場合にはステップＤ８に移る。このように、コジェネレーション装置２から所定時間経過しても返信が届かない場合は、それ以上、返信を待つことをしないで運転開始動作に移る。
【００９５】
このように本実施形態では、所定時間内に返信が届かない場合には、自動的に運転開始動作に移るので、何かの不具合によりコジェネレーション装置２からの返信が届かない場合、負荷機器３の運転動作が開始されないといった事態を回避できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】貯湯槽内が温水で満水状態となった場合の制御フロー図である。
【図３】負荷機器の運転動作開始の許可、待機を決定する制御フロー図である。
【図４】負荷機器の運転動作開始の許可、待機を決定する他の制御フロー図である。
【図５】負荷機器の工程別に運転動作開始の許可、待機を決定する制御フロー図である。
【図６】負荷機器の運転開始時刻を予約して実行する場合、及びコジェネレーション装置から返信がない場合の制御フロー図である。
【図７】従来技術による図１相当図である。
【符号の説明】
【００９７】
図面中、１はコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム、２はコジェネレーション装置、３は負荷機器、４は商用電力系統、５は通信ネットワーク、６は電力計、２１は燃料電池、２２は改質器、２３はインバータ、２４は熱交換器、２５は貯湯槽、２６は通信装置、２７は制御回路、２８は操作盤、２９は熱回収水循環ポンプ、３１は通信装置、３２は負荷制御回路、３３は操作盤、Ｐacは発電電力、Ｐｒは受電電力を示す。
【図１】
2005078977.tif 000003
【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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