(57)【要約】【課題】  熱電併給装置の発電負荷率を考慮してシステムの効率の良い稼働を行う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】  電力と熱を発生する熱電併給装置と、熱電併給装置から発生する電力を商業電力供給ラインに系統連係するためのインバータ１０と、熱電併給装置から発生する熱を回収して温水として貯える貯湯タンクを有する貯湯装置と、熱電併給装置を運転制御するための制御手段８０Ｂと、を備えたコージェネレーションシステム。制御手段８０Ｂは、過去電力負荷に基づく予測電力負荷及び過去熱負荷に基づく予測熱負荷を用いて熱電併給装置を運転制御し、熱電併給装置の発電機負荷率が第１所定値を超えると、予測電力負荷を減少側に修正する。【選択図】  図６
2007192543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力と熱を発生する熱電併給装置と、前記熱電併給装置から発生する電力を商業電力供給ラインに系統連係するためのインバータと、前記熱電併給装置から発生する熱を回収して温水として貯える貯湯タンクを有する貯湯装置と、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、
前記制御手段は、過去電力負荷に基づく予測電力負荷及び過去熱負荷に基づく予測熱負荷を用いて前記熱電併給装置を運転制御し、前記熱電併給装置の発電機負荷率が第１所定値を超えると、前記予測電力負荷を減少側に修正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】
前記制御手段は、前記予測電力負荷及び前記予測熱負荷を用いて前記熱電併給装置を運転制御するための作動制御手段と、前記予測電力負荷の大きさを修正する修正係数を設定するための修正係数設定手段と、前記予測電力負荷を修正演算するための修正演算手段とを備え、
前記熱電併給装置の前記発電機負荷率が第１所定値を超えると、前記修正係数設定手段は、設定された修正係数値よりも小さい修正係数値を設定し、前記修正演算手段は、この小さい修正係数値を用いて前記予測電力負荷を修正し、これによって、前記予測電力負荷が減少側に修正されることを特徴とする請求項１記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記修正係数設定手段は、前記熱電併給装置の前記発電機負荷率が第２所定値より小さくなると、設定された修正係数値よりも大きい修正係数値を設定し、前記修正演算手段は、この大きい修正係数値を用いて前記予測電力負荷を修正し、これによって、前記予測電力負荷が増加側に修正されることを特徴とする請求項２記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記熱電併給装置は、その発電出力がステップ状に複数段階に変動可能に構成されており、前記制御手段は、前記複数段階の発電出力のいずれかで前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記熱電併給装置は、その発電出力が無段階に変動可能に構成されており、前記制御手段は、発電出力が無段階に変動するように前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とする請求項１〜３のいずれか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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力と熱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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エネルギーを有効に利用してその効率を高めるために、電力と熱とを利用し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。このコージェネレーションシステムは、電力と熱を発生する熱電併給装置（例えば、ガスエンジンの如き内燃機関と発電機との組合せ）と、熱電併給装置から発生する電力を商業用電力供給ラインに系統連係するためのインバータと、熱電併給装置から発生する熱を回収して温水として貯えるための貯湯装置とを備え、熱電併給装置は制御手段により運転制御される。
【０００３】
このようなコージェネレーションシステムにおいては、制御手段は、過去のエネルギー負荷データ（例えば、電力負荷、暖房熱負荷及び給湯熱負荷）を利用し、過去負荷データを処理して当日の予測エネルギー負荷（例えば、予測電力負荷、予測暖房熱負荷及び予測給湯熱負荷）を演算し、この演算した予想エネルギー負荷を用いて熱電併給装置の運転を制御している（例えば、特許文献１参照）。このコージェネレーションシステムでは、熱電併給装置の運転状態（運転、運転停止）がシステム全体のエネルギー効率に大きな影響を与え、それ故に、予測エネルギー負荷がその運転当日の実際のエネルギー負荷とほぼ一致していることが望まれる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１３３１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、制御手段により演算される予測エネルギー負荷は、あくまでも過去のエネルギー負荷に基づく予測負荷であり、それ故に、予測エネルギー負荷と運転当日のエネルギー負荷とに差が生じ、この差が大きくなると、システム全体を効率良く運転することができなくなる。特に、給湯熱負荷については、日によってお湯の使用量（出湯量）が異なり、お湯の使用量が予測給湯熱負荷と異なるようになることが多く、それ故に、日々のお湯の使用を考慮して予測給湯熱負荷を修正してシステムの効率良い稼働が望まれている。また、この給湯熱負荷については、日によってお湯の使用時間が異なり、それ故に、貯湯動作の時間的余裕を修正してシステムの効率良い稼働が望まれている。更に、電力負荷についても、日によって電力の使用量が異なり、電力消費量が予測電力負荷と異なることが多く、それ故に、日々の電力消費量を考慮して予測電力負荷を修正してシステムの効率良い稼働が望まれている。
【０００６】
本発明の目的は、熱電併給装置の発電負荷率を考慮してシステムの効率の良い稼働を行う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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１記載のコージェネレーションシステムでは、電力と熱を発生する熱電併給装置と、前記熱電併給装置から発生する電力を商業電力供給ラインに系統連係するためのインバータと、前記熱電併給装置から発生する熱を回収して温水として貯える貯湯タンクを有する貯湯装置と、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、
前記制御手段は、過去電力負荷に基づく予測電力負荷及び過去熱負荷に基づく予測熱負荷を用いて前記熱電併給装置を運転制御し、前記熱電併給装置の発電機負荷率が第１所定値を超えると、前記予測電力負荷を減少側に修正することを特徴とする。
【０００８】
このコージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置の発電機負荷率が第１所定値（例えば、７５〜８０％）を超えると、予測電力負荷が減少側に修正される。発電機負荷率とは、熱電併給装置の定格発電電力に対する電気機器（電力負荷）での消費電力の比率である。この発電機負荷率が第１所定値を超えるということは、熱電併給装置の発生電力の大部分が電気機器（電力負荷）で消費されており、このような運転状態においては、予測電力負荷を小さくして熱電併給装置を運転させるようにしても所望の発電機負荷率を維持することができるということであり、このような場合、制御手段は、予測電力負荷を減少側に修正し、この修正した予測電力負荷を用いて熱電併給装置を運転制御する。このようなコージェネレーションシステムの運転はより小さい電力負荷に対するものとなり、電力負荷に対する所望の発電機負荷率を維持しながら熱電併給装置の運転時間を多くすることができる。このような予測電力負荷の修正は、熱電併給装置の発電電力が一定の定格発電電力である場合のみならず、その発電電力がステップ状に変動、又は無段階に変動する場合にも適用することができる。
【０００９】
また、本発明の請求項２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、前記予測電力負荷及び前記予測熱負荷を用いて前記熱電併給装置を運転制御するための作動制御手段と、前記予測電力負荷の大きさを修正する修正係数を設定するための修正係数設定手段と、前記予測電力負荷を修正演算するための修正演算手段とを備え、
前記熱電併給装置の前記発電機負荷率が第１所定値を超えると、前記修正係数設定手段は、設定された修正係数値よりも小さい修正係数値を設定し、前記修正演算手段は、この小さい修正係数値を用いて前記予測電力負荷を修正し、これによって、前記予測電力負荷が減少側に修正されることを特徴とする。
【００１０】
このコージェネレーションシステムにおいては、制御手段は作動制御手段、修正係数設定手段及び修正演算手段を備え、熱電併給装置の発電機負荷率が第１所定値を超えると、修正係数設定手段は設定された修正係数値よりも小さい修正係数値を設定し、修正演算手段は、より小さい修正係数値を用いて予測電力負荷を修正演算し、予測電力負荷が減少側に修正される。従って、作動制御手段は、この修正された予測電力負荷を用いて熱電併給装置を運転制御するので、電力負荷に対する所望の発電機負荷率を維持しながら熱電併給装置の運転時間を多くすることができる。
【００１１】
また、本発明の請求項３記載のコージェネレーションシステムでは、前記修正係数設定手段は、前記熱電併給装置の前記発電機負荷率が第２所定値より小さくなると、設定された修正係数値よりも大きい修正係数値を設定し、前記修正演算手段は、この大きい修正係数値を用いて前記予測電力負荷を修正し、これによって、前記予測電力負荷が増加側に修正されることを特徴とする。
【００１２】
このコージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置の発電機負荷率が第２所定値（例えば、７５〜８０％）より小さくなると、修正係数設定手段は設定された修正係数値よりも大きい修正係数値を設定する。上記発電機負荷率が第２所定値より小さくなるということは、熱電併給装置の発生電力が電気機器（電力負荷）で充分に消費されてなく、このような運転状態においては、熱電併給装置を運転させるとシステムの効率が低下するおそれがあるということであり、このような場合、修正係数設定手段はより大きい修正係数値を設定する。このように新たな修正係数値が設定されると、修正演算手段は、この修正係数値を用いて予測電力負荷を修正演算し、予測電力負荷が増加側に修正される。そして、作動制御手段は、この修正された予測電力負荷を用いて熱電併給装置を運転制御するので、この運転制御状態はより大きい電力負荷に対するものとなり、熱電併給装置の運転時間を短くしてシステムの稼働効率を高めることができる。
【００１３】
また、本発明の請求項４記載のコージェネレーションシステムでは、前記熱電併給装置は、その発電出力がステップ状に複数段階に変動可能に構成されており、前記制御手段は、前記複数段階の発電出力のいずれかで前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とする。
【００１４】
このコージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置の発電電力がステップ状に複数段階に変動可能に構成され、定格発電出力に対して１００％発電出力、７０％発電出力、５０％発電出力と変動し、このような熱電併給装置の制御にも適用することができる。
【００１５】
また、本発明の請求項５記載のコージェネレーションシステムでは、前記熱電併給装置は、その発電出力が無段階に変動可能に構成されており、前記制御手段は、発電出力が無段階に変動するように前記熱電併給装置を運転制御することを特徴とする。
【００１６】
このコージェネレーションシステムにおいては、熱電併給装置は、無段階に変動し、このような熱電併給装置の制御にも適用することができる。
【発明の効果】
【００１７】
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、熱電併給装置の発電機負荷率が第１所定値を超えると予測電力負荷が減少側に修正されるので、電力負荷に対する所望の発電機負荷率を維持しながら熱電併給装置の運転時間を長くすることができる。
【００１８】
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、熱電併給装置の発電機負荷率が第１所定値を超えると、修正係数設定手段は設定された修正係数値よりも小さい修正係数値を設定し、修正演算手段は、このより小さい修正係数値を用いて予測電力負荷を修正演算するので、この修正された予測電力負荷を用いた熱電併給装置の運転制御状態は、より小さい電力負荷に対するものとなる。
【００１９】
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、熱電併給装置の発電機負荷率が第２所定値より小さくなると、修正係数設定手段は設定された修正係数値よりも大きい修正係数値を設定し、修正演算手段は、この修正係数値を用いて予測電力負荷を修正演算するので、この修正された予測電力負荷を用いた熱電併給装置の運転制御状態は、より大きい電力負荷に対するものとなり、発電機負荷率が低い状態での熱電併給装置の運転時間を短くすることができる。
【００２０】
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、熱電併給装置の発電出力がステップ状に複数段階に変動する形態のものに適用することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項５に記載のコージェネレーションシステムによれば、熱電併給装置の発電出力が無段階に変動する形態のものにも適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して、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する。
第１の実施形態
まず、図１〜図３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の実施形態のコージェネレーションシステムを簡略的に示す簡略システムブロック図であり、図２は、図１のコージェネレーションシステムの制御系の一部を簡略的に示すブロック図であり、図３は、図２の制御手段による予測給湯熱負荷の修正の流れを示すフローチャートである。
【００２３】
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にて発生した熱を回収して温水として貯える貯湯装置４とを備えている。図示の熱電併給装置２は、内燃機関、例えばガスエンジン６と、エンジン６により駆動される発電装置８との組合せから構成され、エンジン６にて発生する排熱が貯湯装置４に温水として貯えられる。この熱電併給装置２は、エンジン６及び発電装置８の組合せに代えて、例えば燃料電池でもよい。
【００２４】
発電装置８の出力側には系統連係用のインバータ１０が設けられ、このインバータ１０は、発電装置８の出力電力を商業系統１２から供給される電力と同じ電圧及び同じ周波数にする。商用系統１２は、例えば単相３線式１００／２００Ｖであり、商業用電力供給ライン１４を介して電気機器１６、例えばテレビ、冷蔵庫、洗濯機等の各種電気機器に電気的に接続される。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を介して電力負荷としての電気機器１６に供給される。
【００２５】
電力供給ライン１４には電力負荷計測手段２０が設けられ、この電力負荷計測手段２０は電気機器１６の電力負荷を計測する。この電力負荷計測手段２０は、また、電力供給ライン１４を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かを検知し、この実施形態では、逆潮流が生じないように、発電装置８からインバータ１０を介して電力供給ライン１４に供給される電力が制御され、発電電力の余剰電力は、後述するようにして回収熱として貯湯装置４に貯えられる。
【００２６】
図示の貯湯装置４は、温水を貯える貯湯タンク２２と、貯湯タンク２２の温水を循環する温水循環流路２４とを含んでいる。貯湯タンク２２の底部と温水循環流路２４とは温水流出流路２６を介して接続され、また貯湯タンク２２の上部と温水循環流路２４とは温水流入流路２８を介して接続され、この温水流入流路２８に第１開閉弁３０が配設されている。また、温水循環流路２４の所定部位には第２開閉弁３２が配設されているとともに、温水を循環させるための温水循環ポンプ３４が配設されている。このように構成されているので、第１開閉弁３０が開状態で、第２開閉弁３２が閉状態のときには、貯湯タンク２２の温水は温水流出流路２６、温水循環流路２４及び温水流入流路２８を通して循環される。また、第１開閉弁３０が閉状態で、第２開閉弁３２が開状態のときには、貯湯タンク２２の温水は温水流出流路２６を流れ、温水循環流路２４を通して循環される。
【００２７】
貯湯タンク２２には、水（例えば水道水）を供給するための水供給流路３６が設けられ、この水供給流路３６の一端側が貯湯タンク２２の底部に接続され、その他端側が水道管の如き水供給源（図示せず）に接続されている。
【００２８】
貯湯タンク２２には、更に、温水を出湯するための温水出湯流路４０が接続され、この温水出湯流路４０の一端側が貯湯タンク２２の上部に接続され、その他端側に、１又は２個以上のカラン（図示せず）が接続されており、カランを開栓すると、貯湯タンク２２内の温水が温水出湯流路４０を通して出湯する。
【００２９】
この実施形態では、温水循環流路２４に補助加熱燃焼バーナ４２が設けられている。都市ガスの如き燃料用ガス又は重油の如き燃焼用油が供給されて補助加熱燃焼バーナにて燃焼され、この燃焼熱により温水循環流路２４を流れる温水が加熱される。
【００３０】
また、熱電併給装置２は、エンジン６からの冷却水を循環する冷却水循環流路４６を含み、この冷却水循環流路４６に冷却水循環ポンプ４８が配設され、冷却水循環ポンプ４８の作用によって、冷却水が冷却水循環流路４６を通して循環される。この冷却水循環流路４６と温水循環流路２４との間には熱交換器５０が配設され、この熱交換器５０は、冷却水循環流路４６を流れる冷却水と温水循環流路２４を流れる温水との間で熱交換を行い、エンジン６の排熱が冷却水循環流路４６を流れる冷却水及び温水循環流路２４を流れる温水を介して貯湯タンク２２に温水として貯えられる。
【００３１】
この実施形態では、発電装置８の発電電力の余剰電力を熱でもって回収するための電気加熱ヒータ５２が設けられている。電気加熱ヒータ５２は複数個の電気ヒータ５４から構成され、これら電気ヒータ５４が冷却水循環流路４６に配設され、各電気ヒータ５４が作動スイッチ５６を介して発電装置８の出力側に接続されている。複数個の作動スイッチ５６（作動スイッチ手段５７を構成する）は、余剰電力に応じてその開閉状態が切り換えられ、余剰電力が大きい（又は小さい）ときには、電気ヒータ５４の消費電力が大きく（又は小さく）なるように作動制御される。この電気加熱ヒータ５２は、冷却水循環流路４６に代えて、貯湯装置４の貯湯タンク２２又は温水循環流路２４に配設するようにしてもよい。
【００３２】
貯湯装置４の温水循環流路２４には、温水循環流路２４を通して流れる温水を暖房に用いるための各種暖房装置が熱交換器を介して接続される。この実施形態では、暖房装置として床暖房装置５８が設けられ、床暖房装置５８の床暖房循環流路６２と温水循環流路２４との間に床暖房用熱交換器６４が設けられ、床暖房用熱交換器６４は温水循環流路２４を流れる温水と床暖房循環流路６２を流れる温水との間で熱交換を行い、温水循環流路２４を流れる温水の熱を利用して床暖房装置５８が加熱される。この暖房装置は、床暖房装置５８、浴室暖房乾燥機等である。
【００３３】
この実施形態では、コージェネレーションシステムの稼働状況を検知するために、各種センサが設けられている。エンジン６には、エンジン６の運転を検知するためのエンジン運転検知センサ６６が設けられ、補助加熱燃焼バーナ４２には、この燃焼バーナの燃焼を検知するためのバーナ燃焼検知手段６８が設けられている。また、貯湯タンク２２には湯量検出センサ７０が設けられ、この湯量検出センサ２２は貯湯タンク２２内の温水量を検出する。更に、床暖房装置５８は暖房熱負荷計測手段７２を含み、この暖房熱負荷計測手段７２によって床暖房装置５８の熱負荷が計測される。更にまた、温水出湯流路４０には給湯熱負荷計測手段７４が設けられ、この給湯熱負荷計測手段７４は、出湯温水の温度を検出する温度センサ７６と、出湯温水の流量を検出する流量センサ７８とを備え、温度センサ７６及び流量センサ７８の検出値に基づいて給湯熱負荷を計測する。尚、暖房装置の暖房熱負荷については、暖房装置（床暖房装置、浴室暖房乾燥機等）の運転、運転停止の運転制御を利用して暖房熱負荷を演算するようにしてもよい。
【００３４】
上述したコージェネレーションシステムは、制御手段８０によって作動制御される。図２をも参照して、制御手段８０は、例えばマイクロコンピュータから構成されており、電力負荷計測手段２０、暖房熱負荷計測手段７２及び給湯熱負荷計測手段７４からの信号がこの制御手段８０に送給されるとともに、エンジン運転検知センサ６６、湯量検出センサ７０及びバーナ燃焼検知センサ６８からの信号もこの制御手段８０に送給される。
【００３５】
この第１の実施形態においては、制御手段８０は、作動制御手段８２、予測電力負荷演算手段８４、予測暖房熱負荷演算手段８６及び予測給湯熱負荷演算手段８８を含んでいる。作動制御手段７８は、インバータ１０を制御するとともに、作動スイッチ手段５７を切り換え制御し、またエンジン６、冷却水循環ポンプ４８等を予測エネルギー負荷、即ち予測電力負荷、予測暖房熱負荷及び予測給湯熱負荷を用いて作動制御する。
【００３６】
予測電力負荷演算手段８４は、過去の電気機器１６の使用による消費電力、この形態では電力負荷計測手段２０の計測電力を用いて将来の予測電力負荷を演算し、予測暖房熱負荷演算手段９４は、過去の暖房装置（この形態では、床暖房装置５８）の使用による熱負荷、この形態では床暖房装置５８の暖房熱負荷計測手段７２の計測暖房負荷を用いて将来の予測暖房熱負荷を演算し、また予測給湯熱負荷演算手段９６は、過去のお湯の使用量による給湯熱負荷、この形態では給湯熱負荷計測手段７４の給湯熱負荷を用いて将来の予測給湯熱負荷を演算する。
【００３７】
この実施形態では、日々のお湯の使用量を考慮して予測給湯熱負荷が修正されるように構成され、このことに関連して、制御手段８０は、余裕係数演算手段９０、余裕係数比較手段９２、余裕係数設定手段９４及び修正演算手段９６を含んでいる。余裕係数演算手段９０は、予測給湯熱負荷の余裕度を示す余裕係数を演算し、余裕係数比較手段９２は、演算された余裕係数値が所定範囲内であるか、換言すると最小余裕係数値及び最大余裕計数値と比較して最小余裕計数値より大きく、且つ最大余裕計数値より小さいかを判定する。余裕係数設定手段９４は、この演算した余裕係数を設定し、修正演算手段９６は、新たに設定した余裕係数を用いて予測給湯熱負荷を修正演算する。
【００３８】
更に、制御手段８０は、余裕係数再設定禁止手段９８を含んでいる。この余裕係数再設定禁止手段９８は、所定の条件において余裕係数の再設定を禁止し、設定した余裕係数の更新を強制的に禁止する。
【００３９】
また、この制御手段８０は、メモリ１００及び計時手段１０２を含んでいる。メモリ１００には、予測電力負荷、予測暖房熱負荷、予測給湯熱負荷、余裕係数、修正予測給湯熱負荷等が記憶され、計時手段１０２は時刻を計時する。
【００４０】
次に、主として図２及び図３を参照して、制御手段８０による予測給湯熱負荷の修正について説明する。まず、作動制御手段８２による熱電併給装置２の運転によって貯湯装置４への貯湯動作が終了すると、ステップＳ１からステップＳ２に進み、貯湯タンク２２の温水が満タン（換言すると、最大貯湯熱量）であるかが判断され、貯湯タンク２２の温水が満タンである場合、ステップＳ２からステップＳ３に進む。
【００４１】
その後、貯湯タンク２２内の温水の出湯が行われ、この出湯中に補助加熱燃焼バーナ４２が燃焼する（即ち、貯湯タンク２２内の温水が空となった状態で給湯が行われて補助加熱燃焼バーナ４２が点火する）と、ステップＳ３及びステップＳ４を経てステップＳ５に進み、制御手段８０の余裕係数演算手段９０は、予測給湯熱負荷の余裕度を示す余裕係数を演算する。このように貯湯タンク２２が空になって補助加熱燃焼バーナ４２の燃焼による給湯が行われるということは、予測給湯熱負荷（予測給湯熱負荷演算手段により演算された予測給湯熱負荷、修正演算手段９６により後述する如く修正演算された修正予測給湯熱負荷を含む）が小さく、実際の給湯熱負荷に対応できないということであり、それ故に、余裕係数演算手段９０は余裕係数値を大きくするように演算する。例えば、出湯中に補助加熱燃焼バーナ４２が燃焼する毎に、設定余裕係数値に所定値、例えば０．１加算するように構成されている場合、余裕係数演算手段９０は設定余裕係数値にこの所定値を加算する。尚、補助加熱燃焼バーナ４２の燃焼による出湯量に応じて、設定余裕係数値に加算する値を段階的に変えるようにし、その出湯量が多いほど大きい値を加算するようにしてもよい。
【００４２】
次に、余裕係数比較手段９２は、余裕係数演算手段９０により演算された余裕係数値が所定範囲内である、即ち最小余裕係数値より大きく且つ最大余裕係数値より小さいかを比較判断し（ステップＳ６）、この所定範囲内にあると、余裕係数設定手段９４はこの演算値を余裕係数として設定する（ステップＳ７）。そして、修正演算手段９６は、この修正された余裕係数を用いて予測給湯熱負荷を修正演算し（例えば、予測給湯熱負荷を余裕係数値倍するように演算する）、大きい余裕係数値が用いられるので、予測給湯熱量が増加側に修正される（ステップＳ８）。従って、作動制御手段８２は、増加側に修正された予測給湯熱負荷を用いて熱電併給装置２を運転制御するので、この運転制御状態はより大きな給湯熱負荷に対するものとなり、実際の給湯熱負荷に対する熱量不足が改善される。
【００４３】
これに対して、貯湯タンク２２の温水が満タンである場合、ステップＳ２からステップＳ９に移る。また、ステップＳ３又はステップＳ４からステップＳ９に移ると、所定時間（例えば２時間）内に貯湯タンク２２の貯湯量の所定割合（例えば６割）以上の出湯が行われたかが判断される。そして、所定割合以上の出湯が行われていると、貯湯温水の出湯がほぼ予測通りに行われ、温水として貯えた熱が有効に使用されたとし、その余裕係数値が維持される。一方、所定割合以上の出湯が行われていないと、余裕係数演算手段９０は余裕係数を減算演算する（ステップＳ１０）。このように所定時間内に貯湯量の所定割合以上の出湯が行われていないということは、予測給湯熱負荷（予測給湯熱負荷演算手段８８により演算された予測給湯熱負荷、修正演算手段９６により後述する如く修正演算された修正予測給湯熱負荷を含む）が大きく、実際の給湯熱負荷よりも過剰の熱量が貯湯タンク２２に温水として貯えられたということであり、それ故に、余裕係数演算手段９０は余裕係数値を小さくするように演算する。例えば、貯湯動作終了後所定時間内に所定割合以上の出湯が行われない毎に、設定余裕係数値に所定値、例えば０．１減算するように構成されている場合、余裕係数演算手段９０は設定余裕係数値からこの所定値を減算する。尚、貯湯動作終了後所定時間内における貯湯タンク２２の温水残存量に応じて、設定余裕係数値に減算する値を段階的に変えるようにし、その残存量が多いほど大きい値を減算するようにしてもよい。
【００４４】
次に、余裕係数比較手段９２は、余裕係数演算手段９０により演算された余裕係数値が所定範囲内である、即ち最小余裕係数値より大きく且つ最大余裕係数値より小さいかを比較判断し（ステップＳ１１）、この所定範囲内にあると、余裕係数設定手段９４はこの演算値を余裕係数として設定する（ステップＳ７）。そして、修正演算手段９６は、この修正された余裕係数を用いて予測給湯熱負荷を修正演算し、小さい余裕係数値が用いられるので、予測給湯熱量が減少側に修正される（ステップＳ１２）。従って、この場合、作動制御手段８２は、減少側に修正された予測給湯熱負荷を用いて熱電併給装置２を運転制御するので、この運転制御状態はより小さい給湯熱負荷に対するものとなり、貯えられる余剰熱量が少なく抑えられる。
【００４５】
尚、貯湯タンク２２が満タンの場合においては、補助加熱燃焼バーナ４２の燃焼による出湯が行われても、余裕係数再設定禁止手段９８が余裕係数の再設定を禁止し、余裕係数が増加側に修正されることはない。
【００４６】
上述した実施形態では、貯湯動作終了後の出湯中に補助加熱燃焼バーナ４２の燃焼による出湯が行われると、予測給湯熱負荷が増加側に修正されるが、例えば、次のように制御するようにしてもよい。即ち、予測給湯熱負荷に基づいて運転当日の運転制御を行い、この運転当日の運転中における補助加熱燃焼バーナ４２の燃焼による出湯状況を検知し、運転当日の補助加熱燃焼バーナ４２の使用実績に基づいて運転当日の翌日の予測給湯熱負荷を上述したように修正するようにしてもよい。そして、翌日の予測給湯熱負荷の修正は、各予測給湯熱負荷を増加側に修正してもよく、又は補助加熱燃焼バーナ４２の燃焼による出湯が行われた時間帯に対応する予測給湯熱負荷を増加側に修正するようにしてもよく、また、その増加分についても単にＫ倍（適宜に設定される値）するようにしてもよく、又は補助加熱燃焼バーナ４２による出湯熱量だけ追加するようにしてもよい。
【００４７】
また上述した実施形態では、貯湯タンク２２が温水で満タンで所定時間内に貯湯量の所定割合以上の出湯が行われないと、予測給湯熱負荷が減少側に修正されるが、この修正についても上述したと同様に行うことができる。即ち、予測給湯熱負荷に基づいて運転当日の運転制御を行い、この運転当日の貯湯タンク２２の満タン時の出湯状況を検知し、満タンから所定時間以内に所定割合以上の出湯が行われないという温水使用実績に基づいて運転当日の翌日の予測給湯熱負荷を上述したように減少側に修正するようにしてもよい。そして、翌日の予測給湯熱負荷の修正は、各予測給湯熱負荷を減少側に修正してもよく、又は、所定時間内に所定割合以上の出湯が行われなかった時間帯に対応する予測給湯熱負荷を減少側に修正するようにしてもよい。
【００４８】
第２の実施形態
次に、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４は、第２の実施形態のコージェネレーションシステムの制御系の一部を示すブロック図である。尚、以下の実施形態において、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。
【００４９】
図４において、この第２の実施形態では、制御手段８０Ａは、貯湯動作の時間的余裕を示す余裕時間を、日々のお湯の使用量を考慮して修正するように構成され、このことに関連して、制御手段８０Ａは、余裕時間演算手段１１２、余裕時間比較手段１１４及び余裕時間設定手段１１６を含んでいる。余裕時間演算手段１１２は、予測給湯熱負荷のための貯湯動作の時間的余裕である余裕時間を演算し、余裕時間比較手段１１４は、演算された余裕時間値が所定範囲内であるか、換言すると最小余裕時間値及び最大余裕時間値と比較して最小余裕時間値より大きく、且つ最大余裕時間値より小さいかを比較判定し、余裕時間設定手段１１６は、この演算した余裕時間を設定する。この第２の実施形態のその他の基本的構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００５０】
ここで、図５を参照して、貯湯動作の時間的余裕について説明すると、例えばある時刻に給湯熱負荷が発生すると予測した時、この給湯熱負荷が発生する前に、熱電併給装置２からの熱によって貯湯装置４に必要量の給湯熱量を貯えるようにするのが望ましい。即ち、実線Ｐで示すように給湯熱負荷が生じる場合、この給湯熱負荷Ｐが発生する直前に、熱電併給装置２による貯湯動作が終了するのが好ましく、このように貯湯動作が終了すると、出湯までの放熱ロスが少なく、貯湯装置４に貯えられた温水を効率良く使用することができる。
【００５１】
これに対して、図５に一点鎖線Ｐ１で示すように前倒しで給湯熱負荷が生じる場合、貯湯動作が終了する前に出湯が行われる。このような場合、給湯熱負荷が大きいと、貯湯装置２に貯えられた温水を全て使い果たし、補助加熱燃焼バーナ４２の燃焼により給湯をまかなうようになる。また、図５に二点鎖線Ｐ２で示すように給湯熱負荷が後ろ倒しで生じる場合、熱電併給装置２による貯湯動作の終了後ある程度の時間が時間経過した後、出湯が行われるようになり、貯湯動作の時間的余裕が過剰にある状態となる。この場合、貯湯装置２に貯湯された温水が出湯されるまでに時間があり、この間に放熱ロスが生じ、貯湯効率が悪くなる。このようなことを考慮して、貯湯時における余裕時間、即ち貯湯動作終了から給湯開始までの時間的余裕を設定する必要がある。
【００５２】
次に、第２の実施形態における制御手段８０Ａによる貯湯動作の余裕時間の修正について説明する。給湯負荷前の貯湯動作中において、貯湯タンク２２内の温水の出湯が行われ、この出湯中に補助加熱燃焼バーナ４２が燃焼する（即ち、貯湯タンク２２内の温水が空となった状態で給湯が行われて補助加熱燃焼バーナ４２が点火する）と、次のようにして時間的パラメータとしての余裕時間の修正が行われる。即ち、制御手段８０Ａの余裕時間演算手段１１２は、予測給湯熱負荷に対する時間的余裕度を示す余裕時間を演算する。貯湯動作中に貯湯タンク２２が空になって補助加熱燃焼バーナ４２の燃焼による給湯が行われるということは、設定されている余裕時間に余裕がなく、実際の給湯負荷に対応できていないということであり、それ故に、余裕時間演算手段１１２は余裕時間値を大きくするように演算する。例えば、貯湯動作中に補助加熱燃焼バーナ４２が燃焼する毎に、設定余裕時間値に所定値、例えば１０分を加算するように構成されている場合、余裕時間演算手段９０は設定余裕時間数値にこの所定値を加算する。尚、補助加熱燃焼バーナ４２の燃焼による出湯量に応じて、設定余裕時間値に加算する値を段階的に変えるようにし、その出湯量が多いほど大きい時間値を加算するようにしてもよい。
【００５３】
次に、余裕時間比較手段１１４は、余裕時間演算手段１１２により演算された余裕時間値が所定範囲内である、即ち最小余裕時間値より大きく且つ最大余裕時間値より小さいかを比較判断し、この所定範囲内にあると、余裕時間設定手段１１６はこの演算値を余裕時間として設定し、貯湯動作終了時刻が早め側に修正される。従って、作動制御手段８２は、修正された余裕時間でもって熱電併給装置２を運転制御するので、この運転制御状態は貯湯動作終了を早めたものとなり、これにより、実際の給湯熱負荷の時間により対応するようになり、給湯の際の熱量不足の発生が改善される。
【００５４】
これに対して、次の場合には、貯湯動作終了時刻が遅れ側に修正される。即ち、貯湯タンク２２の想定貯湯量、即ち貯湯タンク２２に貯えられる予測貯湯熱量の所定割合（例えば、６割）以上の出湯が所定時間（例えば、１時間）以内に行われないと、余裕時間演算手段１１２は余裕時間を少なくするように演算する。このように想定貯湯量の所定割合以上の出湯が所定時間以内に行われないということは、設定されている時間余裕が大きく、実際の給湯熱負荷よりも早い時期に給湯熱量が貯湯タンク２２に温水として貯えられ、温水が貯湯タンク２２に比較的長い時間貯まった状態に保持されるということであり、それ故に、余裕時間演算手段１１２は余裕時間値を小さくするように演算する。例えば、想定貯湯量の所定割合以上の出湯が所定時間内に行われない毎に、設定余裕時間値から所定値、例えば１０分を減算するように構成されている場合、余裕時間演算手段１１２は設定余裕時間値からこの所定値を減算する。尚、想定貯湯量の所定割合以上の出湯が行われるまでの時間に応じて、設定余裕時間値に減算する値を段階的に変えるようにし、その時間が長くなるほど大きい値を減算するようにしてもよい。
【００５５】
次に、余裕時間比較手段１１４は、上述したと同様に、余裕時間演算手段１１２により演算された余裕時間値が所定範囲内であるを比較判断し、この所定範囲内にあると、余裕時間設定手段１１６はこの演算値を余裕時間として設定する。従って、この場合、作動制御手段８２は、短い余裕時間でもって熱電併給装置２を運転制御するので、この運転制御状態は貯湯動作終了時刻を遅れさせたものとなり、これにより、余剰の温水が長く貯湯されるのが回避される。
【００５６】
第３の実施形態
次に、図６を参照して、第３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６は、第３の実施形態のコージェネレーションシステムの制御系の一部を示すブロック図である。
【００５７】
図６において、この第３の実施形態では、制御手段８０Ｂは、日々の電力負荷１６による負荷量を考慮して、熱電併給装置２の稼動率を上げるために予測電力負荷を修正するように構成され、このことに関連して、制御手段８０Ｂは、発電機負荷率演算手段１２２、修正係数演算手段１２４、修正係数比較手段１２６、修正係数設定手段１２８及び修正演算手段１３０を含んでいる。発電機負荷率とは、熱電併給装置２の定格発電電力に対する電気機器１６での消費電力の比率であり、熱電併給装置２の発電電力が定格発電電力で一定であると発電電力自己消費率となる。この発電機負荷率が大きいと、熱電併給装置２にて発電された電力の多くが電気機器１６で消費されるようになる。発電機負荷率演算手段１２２は、熱電併給装置２の発電電力と電気機器１６の電力負荷（商用系統１２からの買電力と、発電電力を計測する手段（図示せず）及び電気加熱ヒータ５２での消費電力を計測する手段（図示せず）により計測された各電力とから演算される）を用いて発電機負荷率を演算する。修正係数演算手段１２４は、予測電力負荷を修正するための修正係数を演算し、修正係数比較手段１２６は、演算された修正係数値が所定範囲内であるか、換言すると最小修正係数値及び最大修正係数値と比較して最小修正係数値より大きく、且つ最大修正係数値より小さいかを比較判定する。また、修正係数設定手段１１６は、この演算した修正係数を設定し、修正演算手段１３０は、新たに設定した修正係数を用いて予測電力負荷を修正演算する。この第２の実施形態のその他の基本的構成は、上述した第１の実施形態と実質上同一である。
【００５８】
次に、第３の実施形態における制御手段８０Ｂによる予測電力負荷の修正について説明する。発電機負荷率演算手段１２２により演算した発電機負荷率が基準値（例えば、８０％）を超えると、次のようにして予測電力負荷の修正が行われる。即ち、制御手段８０Ｂの修正係数演算手段１２４は、予測電力負荷を修正するための修正係数を演算する。発電機負荷率が基準値を超えるということは、熱電併給装置２の発生電力の大部分が電気機器１６で消費され、熱電併給装置２が効率の高い状態で運転されているということであり、それ故に、修正係数演算手段１２４は修正係数値を小さくするように演算する。例えば、発電機負荷率が基準値を超える毎に、設定修正係数値に所定値、例えば０．１を減算するように構成されている場合、修正係数演算手段１２４は設定修正係数値にこの所定値を減算する。
【００５９】
次に、修正係数比較手段１２６は、修正係数演算手段１２４により演算された修正係数値が所定範囲内である、即ち最小修正係数値より大きく且つ最大修正係数値より小さいかを比較判断し、この所定範囲内にあると、修正係数設定手段１２８はこの演算値を修正係数として設定する。そして、修正演算手段１３０は、この修正された修正係数を用いて予測電力負荷を修正演算し（予測電力負荷を修正計数値倍するように演算する）、小さい修正係数値が用いられるので、予測電力負荷が減少側に修正される。従って、作動制御手段８２は、減少側に修正された予測電力負荷を用いて熱電併給装置２を運転制御するので、所望の発電機負荷率を維持しながら熱電併給装置２の運転時間を多くすることができる。
【００６０】
これに対して、発電機負荷率が上記基準値より下がると、予測電力負荷が増加側に修正される。即ち、発電機負荷率が上記基準値より下がると、修正係数演算手段１１２は修正係数を大きくするように演算する。このように発電機負荷率が基準値より下がるということは、熱電併給装置２の発電電力が電気機器１６において充分に消費されていないということであり、それ故に、修正係数演算手段１２４は修正係数値を大きくするように演算する。例えば、発電機負荷率が基準値より下がる毎に、設定修正係数値から所定値、例えば０．１を加算するように構成されている場合、修正係数演算手段１２４は設定修正係数値からこの所定値を加算する。
【００６１】
次に、修正係数比較手段１２６は、上述したと同様に、修正係数演算手段１２４により演算された修正係数値が所定範囲内であるを比較判断し、この所定範囲内にあると、修正係数設定手段１２８はこの演算値を修正係数として設定する。そして、修正演算手段１３０は、この修正された修正係数を用いて予測電力負荷を修正演算し、大きい修正係数値が用いられるので、予測電力負荷は増加側に修正される。従って、この場合、作動制御手段８２は、増加側に修正された予測電力負荷を用いて熱電併給装置２を運転制御するので、発電機負荷率が低い状態で熱電併給装置２が運転される時間が短くなる。
【００６２】
尚、この第３の実施形態では、発電機負荷率を判断する基準値を一つにしているが、第１所定値と、この第１所定値より小さい第２所定値との二つを設け、発電機負荷率が第１所定値を超えたときに修正係数が大きくなるように、また発電機負荷率が第２所定値より下がると修正係数が小さくなるように演算するようにしてもよい（第３の実施形態では、第１所定値と第２所定値とを同一の値にしている）。
【００６３】
また、この実施形態では熱電併給装置２が一定の定格電力を発生するようになっているが、発電電力がステップ状に変動する、又は無段階に変動するものにも同様に適用することができ、このような場合、発電電力のステップ状又は無段階の変動は、例えば電気機器の負荷状態に応じて行われる。
【００６４】
以上、本発明に従うコージェネレーションシステムの各種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更乃至修正が可能である。
【００６５】
例えば、第１の実施形態では予測給湯熱負荷の熱量的余裕を修正し、第２の実施形態では予測給湯熱負荷の時間的余裕を修正し、また第３の実施形態では熱電併給装置の稼働率を上げるために予測電力負荷の修正をしているが、これらの修正については、実施形態のように単独で適用することができるが、任意の二つ又は全てを組み合わせてシステムに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【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簡略システムブロック図である。
【図２】図１のコージェネレーションシステムの制御系の一部を簡略的に示すブロック図である。
【図３】図２の制御手段による予測給湯熱負荷の修正の流れを示すフローチャートである。
【図４】本発明に従うコージェネレーションシステムの第２の実施形態における制御系の一部を示すブロック図である。
【図５】貯湯動作における時間的余裕を説明するための説明図である。
【図６】本発明に従うコージェネレーションシステムの第３の実施形態における制御系の一部を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００６７】
２  熱電併給装置
４  貯湯装置
６  エンジン
８  発電装置
１０  インバータ
１２  商用系統
１６  電気機器
２０  電力負荷計測手段
２２  貯湯タンク
２４  温水循環流路
４６  冷却水循環流路
５０  熱交換器
５２  電気加熱ヒータ
５８  床暖房装置
７２  暖房熱負荷計測手段
７４  給湯熱負荷計測手段
８０，８０Ａ，８０Ｂ  制御手段
８２  作動制御手段
９４  余裕係数設定手段
１１６  余裕時間設定手段
１２８  修正係数設定手段
【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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