(57)【要約】【課題】貯湯槽の湯水を無駄にすることがないようにし且つ省エネルギ性の低下を抑制しながら、貯湯槽の湯水の水質低下を抑制するコージェネレーションシステムを提供する。【解決手段】運転制御手段５が、貯湯槽２の湯水の水質低下を抑制する水質低下抑制タイミングになると実行する水質低下抑制処理として、加熱手段Ｈにて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように貯湯用循環路１８における単位時間当たりの湯水循環量を調節すべく湯水循環手段１９の作動を制御する循環制御処理、及び、水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において通常運転処理を実行すると仮定したときに熱電併給装置１により発電される総発電量よりも設定処理期間内における熱電併給装置１の総発電量を低下させる水質低下抑制用運転条件を定めて、その水質低下抑制用運転条件に基づいて熱電併給装置１を運転する抑制運転処理を実行するように構成されている。【選択図】図１
2012021772.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、
底部に接続された給水路を通して水が供給され且つ上部に接続された給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、
槽底部から取り出した湯水を槽上部に戻す形態で貯湯用循環路を通して前記貯湯槽の湯水を循環させる湯水循環手段と、
前記貯湯用循環路を通流する湯水を前記熱電併給装置にて発生する熱により加熱する加熱手段と、
運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、
前記加熱手段にて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように前記貯湯用循環路における単位時間当たりの湯水循環量を調節すべく前記湯水循環手段の作動を制御する循環制御処理、及び、前記熱電併給装置を運転するための通常運転条件を定めて、その通常運転条件にて前記熱電併給装置を運転する通常運転処理を実行し、且つ、
前記貯湯槽の湯水の水質低下を抑制する水質低下抑制タイミングになると、水質低下抑制処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制処理として、前記貯湯槽の湯水の循環を停止するように前記湯水循環手段を制御する循環停止処理を実行するように構成されているコージェネレーションシステム。
【請求項２】
電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、
底部に接続された給水路を通して水が供給され且つ上部に接続された給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、
槽底部から取り出した湯水を槽上部に戻す形態で貯湯用循環路を通して前記貯湯槽の湯水を循環させる湯水循環手段と、
前記貯湯用循環路を通流する湯水を前記熱電併給装置にて発生する熱により加熱する加熱手段と、
運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、
前記加熱手段にて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように前記貯湯用循環路における単位時間当たりの湯水循環量を調節すべく前記湯水循環手段の作動を制御する循環制御処理、及び、前記熱電併給装置を運転するための通常運転条件を定めて、その通常運転条件にて前記熱電併給装置を運転する通常運転処理を実行し、且つ、
前記貯湯槽の湯水の水質低下を抑制する水質低下抑制タイミングになると、水質低下抑制処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムであって、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制処理として、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記熱電併給装置の運転中で且つ前記湯水循環手段の作動中の場合には、前記熱電併給装置の運転を停止させる運転停止条件が満たされるまで待機して、前記運転停止条件が満たされて前記熱電併給装置の運転及び前記湯水循環手段の作動を停止すると、前記貯湯槽内の湯水の全量が設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、前記加熱手段の運転及び前記湯水循環手段の作動を停止する待機式湯水入替処理を実行するように構成されているコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記熱電併給装置の運転中で且つ前記湯水循環手段の作動中であることにより前記運転停止条件が満たされるまで待機する場合において、その待機時間が待機許容時間以上になると、前記熱電併給装置の運転及び前記湯水循環手段の作動を強制的に停止して、前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、前記熱電併給装置の運転及び前記湯水循環手段の作動を停止する強制停止式湯水入替処理を実行するように構成されている請求項２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記熱電併給装置の運転中で且つ前記湯水循環手段の作動中であることにより前記運転停止条件が満たされるまで待機する場合において、その待機中に、前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別される場合及び前記貯湯槽内の湯水の全量が設定高温範囲内の温度であることが判別される場合には、前記待機式湯水入替処理の実行を中止するように構成されている請求項２又は３に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記運転制御手段が、
前記通常運転条件として、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する条件を定めるように構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記運転制御手段が、前記貯湯槽の湯水の全量又は略全量が前記給水路からの水にて入れ替わらない状態が継続する時間が設定非入替許容時間以上になると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記運転制御手段が、前記給水路から前記貯湯槽への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、前記貯湯用循環路を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、前記貯湯槽の容量データに基づいて、湯水が前記給水路を通して供給されてから前記加熱手段にて加熱されることなく前記貯湯槽に貯留される非加熱貯留時間が設定非加熱許容時間以上となる湯水、及び、湯水が前記加熱手段にて加熱されてから前記加熱手段にて再加熱されることなく前記貯湯槽に貯留される非再加熱貯留時間が前記設定非加熱許容時間以上となる湯水の少なくとも一方が存在すると判別すると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項８】
前記運転制御手段が、前記給水路から前記貯湯槽への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、前記貯湯用循環路を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、前記貯湯槽の容量データに基づいて、前記給水路を通して供給されてから前記貯湯槽に滞留する滞留時間が設定滞留許容時間以上となる湯水が存在すると判別すると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている請求項１〜５のいずれか１項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、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、
底部に接続された給水路を通して水が供給され且つ上部に接続された給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、
槽底部から取り出した湯水を槽上部に戻す形態で貯湯用循環路を通して前記貯湯槽の湯水を循環させる湯水循環手段と、
前記貯湯用循環路を通流する湯水を前記熱電併給装置にて発生する熱により加熱する加熱手段と、
運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、
前記加熱手段にて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように前記貯湯用循環路における単位時間当たりの湯水循環量を調節すべく前記湯水循環手段の作動を制御する循環制御処理、及び、前記熱電併給装置を運転するための通常運転条件を定めて、その通常運転条件にて前記熱電併給装置を運転する通常運転処理を実行し、且つ、
前記貯湯槽の湯水の水質低下を抑制する水質低下抑制タイミングになると、水質低下抑制処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
かかるコージェネレーションシステムは、一般家庭等に設置されるものであり、湯水循環手段により、槽底部から取り出した湯水を槽上部に戻す形態で貯湯用循環路を通して貯湯槽の湯水が循環されながら、その貯湯用循環路を通流する湯水が加熱手段により加熱されることにより、貯湯槽に温度成層を形成する状態で湯水が貯留されて、そのように貯湯槽に貯留される湯水が台所や風呂等にて消費されることになる。そして、貯湯槽の湯水の水質が低下するのを抑制するために、運転制御手段により、貯湯槽の湯水の水質低下を抑制する水質低下抑制タイミングになると水質低下抑制処理が実行されるようになっている。
【０００３】
このようなコージェネレーションシステムの従来例として、貯湯槽の湯水の温度を検出する複数の湯水温度検出手段が貯湯槽の底部から上部にわたって間隔を隔てて設けられ、並びに、給湯路を通して貯湯槽から送出される湯水の流量を検出する流量センサが設けられて、前記運転制御手段が、前記複数の湯水温度検出手段のうちの少なくとも１つの検出温度が設定水質維持温度よりも低い低貯湯温状態になると、その低貯湯温状態が継続する低貯湯温状態継続時間の計測及び流量センサの検出流量の積算を開始し、流量センサの検出流量の積算流量が湯水入替判別用設定容量に達せず且つ複数の湯水温度検出手段のうちの少なくとも１つの検出温度が設定水質維持温度よりも低い状態で、前記低貯湯温状態継続時間が設定低貯湯温状態許容時間に達すると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成され、そして、給水路を通して貯湯槽に給水し且つ貯湯槽から給湯路への湯水の送出を許容する通常給水状態と給水路からの水を槽迂回給水路を通して貯湯槽を迂回して給湯路に設けた補助加熱器よりも上流側に供給し且つ貯湯槽から給湯路への湯水の送出を停止する槽迂回給水状態に切り換え自在な給水状態切換手段が設けられて、前記運転制御手段が、前記水質低下抑制処理として、前記給水状態切換手段を前記槽迂回給水状態に切り換えた状態で、前記循環制御処理、及び、電力負荷に応じた電力を出力するように熱電併給装置を運転する電力負荷追従運転処理を実行するように構成され、且つ、前記複数の湯水温度検出手段全ての検出温度が設定水質維持温度以上になったのち設定水質維持時間が経過すると、前記給水状態切換手段を前記通常給水状態に切り換えて前記水質低下抑制処理を終了するように構成されたものがあった（例えば、特許文献１参照。）。
ちなみに、前記設定水質維持温度は、湯水の水質の維持が可能な所定の温度、例えば、前記目標加熱温度よりも多少低い温度に設定され、前記湯水入替判別用設定容量は貯湯槽の容量に設定されている。
そして、水質低下抑制処理が実行されている間は、槽迂回給水路を通して貯湯槽を迂回して供給される水が補助加熱器にて加熱されて、給湯先に供給されることになる。
【０００４】
又、このようなコージェネレーションシステムの別の従来例として、前記運転制御手段が、１日の整数倍を周期とする設定周期毎に、１日のうちで、予測給湯熱負荷が給湯設定値以下となり且つ予測電力負荷が電力設定値以下となる時間帯を求めて、その求めた時間帯内に前記水質低下抑制タイミングを設定するように構成され、そして、貯湯槽の底部に貯湯槽の湯水を浴槽に排水する排水通路が接続され、その排水通路に排水電磁弁が設けられて、前記運転制御手段が、前記水質低下抑制処理として、前記排水電磁弁を開弁して貯湯槽の湯水を浴槽に排水して、貯湯槽の湯水を給水路からの水に入れ替える排水処理を実行するように構成されたものがあった（例えば、特許文献２参照。）。
【０００５】
尚、前記特許文献１及び前記特許文献２には記載されていないが、このようなコージェネレーションシステムでは、前記運転制御手段が、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷を賄うように熱電併給装置を運転するための通常運転条件を定めて、その通常運転条件にて熱電併給装置を運転する通常運転処理を実行するように構成されるものであり、このように、運転制御手段が通常運転処理を実行するように構成される点については、特許文献３に記載されている。
ちなみに、一般には、１日等に設定される設定運転期間における少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷を賄うように通常運転条件が定められて、その通常運転条件にて熱電併給装置が運転する通常運転処理が実行されることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−２９７４５号公報
【特許文献２】特開２００６−１０２８２号公報
【特許文献３】特開２００６−１２７８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、このようなコージェネレーションシステムでは、熱電併給装置から発生する熱により加熱される湯水にて浴槽への湯張り等の大きな給湯熱負荷を一挙に賄うことができないものであるから、通常運転処理では、給湯熱負荷が発生すると予測される時間帯の前にその給湯熱負荷を賄うように予め貯湯槽に貯湯すべく通常運転条件が定められて、その通常運転条件にて熱電併給装置を運転するように通常運転処理が実行されることになる。
【０００８】
そして、給湯熱負荷の大きい家庭では、貯湯槽に温度成層を形成する状態で湯水が貯留されるに当たって、多量の湯が貯留されることになるので、複数の湯水温度検出手段全ての検出温度が設定水質維持温度以上になる状態になり易く、又、給湯路を通して貯湯槽から送出される湯水の量が多いので、流量センサの検出流量の積算流量が湯水入替判別用設定容量に達するのに要する時間が短い。
一方、給湯熱負荷の小さい家庭では、貯湯槽に温度成層を形成する状態で湯水が貯留されるに当たって、貯湯槽における上方の一部分にしか湯が貯留されないので、複数の湯水温度検出手段全ての検出温度が設定水質維持温度以上になる状態になり難く、又、給湯路を通して貯湯槽から送出される湯水の量が少ないので、流量センサの検出流量の積算流量が湯水入替判別用設定容量に達するのに要する時間が長くなる。
【０００９】
つまり、給湯熱負荷の大きい家庭では、複数の湯水温度検出手段全ての検出温度が設定水質維持温度以上になる状態になり易く、又、流量センサの検出流量の積算流量が湯水入替判別用設定容量に達するのに要する時間が短いので、低貯湯温状態継続時間が設定低貯湯温状態許容時間に達し難く、一方、給湯熱負荷の小さい家庭では、複数の湯水温度検出手段全ての検出温度が設定水質維持温度以上になる状態になり難く、又、流量センサの検出流量の積算流量が湯水入替判別用設定容量に達するのに要する時間が長いので、低貯湯温状態継続時間が設定低貯湯温状態許容時間に達し易く、上記の特許文献１のコージェネレーションシステムは、給湯熱負荷の小さい家庭で使用されるほど水質低下処理が行われ易いものである。
【００１０】
そして、給湯熱負荷の小さい家庭において、水質低下抑制処理として、貯湯槽からの湯水の送出を禁止した状態で前記循環制御処理及び前記電力負荷追従運転処理が実行されると、予測給湯熱負荷が小さいにも拘らず、貯湯槽全体の湯水を設定水質維持温度以上に加熱するものであるから、給湯熱負荷に対して余分となる熱量が多くなって貯湯槽からの放熱損失が大きくなるので、湯水の加熱に消費されたエネルギを多量に無駄にすることになり、省エネルギ性が低下することになる。
【００１１】
又、特許文献２においては、１日のうちの予測給湯熱負荷が給湯設定値以下となり且つ予測電力負荷が電力設定値以下となる時間帯内、即ち、予測給湯負荷及び予測電力負荷が共に少ない時間帯内に、前記水質低下抑制タイミングを設定して、水質低下抑制処理として、前記排水処理を実行して、貯湯槽の湯水を浴槽に排水して給水路からの水に入れ替えるものであるから、入浴時間帯の後等、入浴のタイミングとずれた時刻に貯湯槽の湯水を浴槽に排出することになるので、浴槽に排出された貯湯槽の湯水が入浴用として利用されないことになって、貯湯槽の湯水を無駄にすることになり、又、貯湯槽に加熱手段にて加熱された湯水が残っている場合は、その湯水の加熱に消費されたエネルギも無駄にすることになり、省エネルギ性が低下する。
【００１２】
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、貯湯槽の湯水を無駄にすることがないようにし且つ省エネルギ性の低下を抑制しながら、貯湯槽の湯水の水質低下を抑制し得るコージェネレーション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】
【００１３】
本発明のコージェネレーションシステムの第１特徴構成は、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、
底部に接続された給水路を通して水が供給され且つ上部に接続された給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、
槽底部から取り出した湯水を槽上部に戻す形態で貯湯用循環路を通して前記貯湯槽の湯水を循環させる湯水循環手段と、
前記貯湯用循環路を通流する湯水を前記熱電併給装置にて発生する熱により加熱する加熱手段と、
運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、
前記加熱手段にて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように前記貯湯用循環路における単位時間当たりの湯水循環量を調節すべく前記湯水循環手段の作動を制御する循環制御処理、及び、前記熱電併給装置を運転するための通常運転条件を定めて、その通常運転条件にて前記熱電併給装置を運転する通常運転処理を実行し、且つ、
前記貯湯槽の湯水の水質低下を抑制する水質低下抑制タイミングになると、水質低下抑制処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムにおいて、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制処理として、前記循環制御処理、及び、前記水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において前記通常運転処理を実行すると仮定したときに前記熱電併給装置により発電される総発電量よりも前記設定処理期間内における前記熱電併給装置の総発電量を低下させる水質低下抑制用運転条件を定めて、その水質低下抑制用運転条件に基づいて前記熱電併給装置を運転する抑制運転処理を実行するように構成されている点にある。
【００１４】
即ち、運転制御手段は、水質低下抑制処理として、循環制御処理、及び、水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において通常運転処理を実行すると仮定したときに熱電併給装置により発電される総発電量よりも設定処理期間内における熱電併給装置の総発電量を低下させる水質低下抑制用運転条件を定めて、その水質低下抑制用運転条件に基づいて熱電併給装置を運転する抑制運転処理を実行する。
【００１５】
つまり、抑制運転処理では、水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において熱電併給装置により発電される総発電量を通常運転処理を実行すると仮定したときの熱電併給装置の総発電量よりも低下させて、水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において熱電併給装置から発生する総発生熱量が通常運転処理を実行すると仮定したときの熱電併給装置の総発生熱量よりも少なくなるようにするので、水質低下抑制処理として、循環制御処理及び抑制運転処理を実行することにより、水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において、湯水循環手段により循環される総湯水循環量を通常運転処理を実行すると仮定したときの湯水循環手段による総湯水循環量よりも少なくすることができる。
【００１６】
そして、このように設定処理期間内において、湯水循環手段による総湯水循環量を通常運転処理を実行すると仮定したときの湯水循環手段による総湯水循環量よりも少なくすることにより、貯湯槽の底部から取り出されて加熱手段にて加熱されたのち貯湯槽の上部に戻されて貯留される湯水の量を、給湯先での湯水の消費に伴って給湯路を通して貯湯槽から送出される湯水の量に対して不足するようにすることができるので、給湯先での湯水の消費に伴って、貯湯槽の上部に貯留される湯水に加えて、その湯水の下方に貯留されている湯水も給湯路を通して送出されることになり、そのように湯水が送出されると同量の水が給水路を通して貯湯槽の底部に供給されることになって、貯湯槽の湯水の全量又は略全量が給水路からの水に入れ替えられるようになり、貯湯槽の湯水の水質低下を抑制することができる。
このように、水質低下抑制処理として循環制御処理及び抑制運転処理を実行して、貯湯槽の底部から取り出されて加熱手段にて加熱されたのち貯湯槽の上部に戻される湯水の量を通常運転処理が実行されると仮定したときよりも少なくなるようにすることにより、貯湯槽の湯水の全量又は略全量を給湯先にて消費しながら、貯湯槽の湯水の全量又は略全量が給水路からの水に入れ替えられるようにすることができるので、貯湯槽の湯水を無駄にすることがなく、又、その湯水の加熱に消費されたエネルギを無駄にすることがないようにすることができて省エネルギ性の低下を抑制することが可能となる。
ちなみに、水質低下抑制処理として循環制御処理及び抑制運転処理を実行することにより、熱電併給装置を停止することなく水質低下抑制処理を実行することができるので、熱電併給装置の起動停止回数を減らすことができるものとなり、コージェネレーションシステムの耐久性を向上することができる。
従って、貯湯槽の湯水を無駄にすることがないようにし且つ省エネルギ性の低下を抑制しながら、貯湯槽の湯水の水質低下を抑制し得るコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。
【００１７】
本発明のコージェネレーションシステムの第２特徴構成は、上記の第１特徴構成において、
前記運転制御手段が、
前記通常運転条件として、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する条件を定めるように構成されている点にある。
【００１８】
即ち、運転制御手段は、通常運転条件として、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する条件を定めて、その通常運転条件にて熱電併給装置を運転することになる。
このように通常運転処理においては、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷を賄うように前記熱電併給装置が運転されるため、熱電併給装置が発生する電力が必要とする電力よりも大きく不足することや、必要とする電力よりも大きく過剰になることを回避でき、また、熱電併給装置が発生する熱にて貯湯される貯湯量が必要とする湯量よりも大きく不足することや、必要とする湯量よりも大きく過剰になることを回避できるものとなる。
したがって、電力を過不足なく発電ししかも貯湯量を過不足なく貯湯できるコージェネレーションシステムを提供することができる。
【００１９】
本発明のコージェネレーションシステムの第３特徴構成は、上記の第１又は第２特徴構成において、
前記運転制御手段が、
前記水質低下抑制用運転条件として、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷に基づいて、前記貯湯槽の湯水の全量又は略全量が前記設定処理期間内に前記給水路からの水に入れ替えられることが予測できる運転条件を定めるように構成されている点にある。
【００２０】
即ち、運転制御手段は、水質低下抑制用運転条件として、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷に基づいて、貯湯槽の湯水の全量又は略全量が設定処理期間内に給水路からの水に入れ替えられることが予測できる運転条件を定める。
【００２１】
水質低下抑制処理では、水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内における熱電併給装置の総発電量を通常運転処理を実行すると仮定したときにおける熱電併給装置の総発電量よりも低下させて、その設定処理期間内における熱電併給装置の総発生熱量を通常運転処理を実行すると仮定したときの熱電併給装置の総発生熱量よりも少なくするので、その設定処理期間内においては、熱電併給装置の総発電量が総電力負荷に対して不足する傾向となり、熱電併給装置の発生熱量にて貯湯槽に貯湯される総貯湯熱量が総給湯熱負荷に対して不足する傾向となる。
そこで、水質低下抑制用運転条件として、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷に基づいて、貯湯槽の湯水の全量又は略全量が設定処理期間内に給水路からの水に入れ替えられることが予測できる運転条件を定めるようにして、設定処理期間内において熱電併給装置の総発電量が総電力負荷に対して不足する不足電力量、及び、設定処理期間内において貯湯槽の総貯湯熱量が総給湯熱負荷に対して不足する不足貯湯熱量を極力小さくすることにより、設定処理期間内に貯湯槽の湯水の全量又は略全量が給水路からの水に入れ替えられるようにしながら、省エネルギ性の低下を一層抑制することが可能となる。
【００２２】
本発明のコージェネレーションシステムの第４特徴構成は、上記の第３特徴構成において、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制用運転条件として、運転時間帯と発電出力とのうちの少なくとも一方を定めるように構成されている点にある。
【００２３】
即ち、運転制御手段は、水質低下抑制用運転条件として、運転時間帯と発電出力とのうちの少なくとも一方を定める。
つまり、水質低下抑制用運転条件として、運転時間帯を定める場合は、水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において通常運転処理を実行すると仮定したときの熱電併給装置の運転時間帯よりも短くなるように運転時間帯を定め、発電出力を定める場合は、水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において通常運転処理を実行すると仮定したときの熱電併給装置の発電出力よりも小さくなるように発電出力を定める。
そして、水質低下抑制用運転条件として、運転時間帯と発電出力とのうちの少なくとも一方を定めるようにすることにより、貯湯槽の湯水の全量又は略全量が設定処理期間内に給水路からの水に的確に入れ替えられると予測できる運転条件を定めることができるので、設定処理期間内に貯湯槽の湯水の全量又は略全量が給水路からの水に的確に入れ替えられるようにすることができる。
【００２４】
本発明のコージェネレーションシステムの第５特徴構成は、上記の第３特徴構成において、
前記運転制御手段が、
前記水質低下抑制用運転条件として、
複数の管理用時間を含む周期が複数連続する設定判別期間における最初の周期において前記熱電併給装置を運転しかつ残る周期においては前記熱電併給装置を停止すると仮定したときに、最初の周期のうちで、運転しても前記設定判別期間が経過すると前記貯湯槽の湯水の全量又は略全量が前記給水路からの水に入れ替えられることになる時間帯でかつ運転による運転メリットが高くなる有効時間帯を、少なくとも前記時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷に基づいて求めて、
その求めた有効時間帯を運転時間帯として前記熱電併給装置を運転しかつ前記設定判別期間における前記運転時間帯以外の時間帯を停止時間帯として前記熱電併給装置を停止する条件を定めるように構成されている点にある。
【００２５】
即ち、運転制御手段は、水質低下抑制用運転条件として、複数の管理用時間を含む周期が複数連続する設定判別期間における最初の周期において熱電併給装置を運転しかつ残る周期においては熱電併給装置を停止すると仮定したときに、最初の周期のうちで、運転しても設定判別期間が経過すると貯湯槽の湯水の全量又は略全量が給水路からの水に入れ替えられることになる時間帯でかつ運転による運転メリットが高くなる有効時間帯を、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷に基づいて求めて、その求めた有効時間帯を運転時間帯として熱電併給装置を運転しかつ設定判別期間における運転時間帯以外の時間帯を停止時間帯として熱電併給装置を停止する条件を定める。ちなみに、設定判別期間は前記設定処理期間に相当するものである。
【００２６】
そして、このように定められた水質低下抑制用運転条件に基づいて熱電併給装置が運転されることから、設定判別期間における運転時間帯においては、運転メリットが高くなる状態で熱電併給装置が運転され、設定判別期間における停止時間帯においては、熱電併給装置が停止されることになり、設定判別期間における運転時間帯においては、熱電併給装置から熱が発生するので、循環制御処理が実行されることにより、加熱手段にて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように単位時間当たりの湯水循環量が調節される状態で、貯湯用循環路を通して貯湯槽の湯水が循環されて、貯湯槽に貯湯されることになり、設定判別期間における停止時間帯においては、熱電併給装置から熱が発生しないので、貯湯用循環路における湯水の循環を停止するように湯水循環手段の作動が制御されることになって、貯湯用循環路を通しての貯湯槽の湯水の循環が停止されることになる。
すると、設定判別期間における停止時間帯においては、貯湯用循環路を通しての貯湯槽の湯水の循環が停止される状態で、貯湯槽に貯湯されている湯水が給湯路を通して送出されるのに伴って、その湯水送出量と同量の水が給水路を通して貯湯槽の底部に供給されて貯留されることになり、設定判別期間中に貯湯槽の湯水の全量又は略全量が給水路からの水に的確に入れ替えられるようにすることができる。
従って、熱電併給装置を運転メリットが高くなるように運転しながら、設定処理期間内に貯湯槽の湯水の全量又は略全量を入れ替えることができるように、水質低下抑制処理を行うことができるようになった。
【００２７】
本発明のコージェネレーションシステムの第６特徴構成は、上記の第５特徴構成において、
前記運転制御手段が、
前記水質低下抑制用運転条件として、
周期数が異なる複数の前記設定判別期間の夫々について、前記有効時間帯を求めて、複数の設定判別期間のうちで運転メリットが高くなる設定判別期間の有効時間帯を運転時間帯として前記熱電併給装置を運転しかつ運転メリットが高くなる設定判別期間における前記運転時間帯以外の時間帯を停止時間帯として前記熱電併給装置を停止する条件を定めるように構成されている点にある。
【００２８】
即ち、運転制御手段は、水質低下抑制用運転条件として、周期数が異なる複数の設定判別期間の夫々について、有効時間帯を求めて、複数の設定判別期間のうちで運転メリットが高くなる設定判別期間の有効時間帯を運転時間帯として熱電併給装置を運転しかつ運転メリットが高くなる設定判別期間における運転時間帯以外の時間帯を停止時間帯として熱電併給装置を停止する条件を定める。
【００２９】
設定判別期間における最初の周期において熱電併給装置を運転しかつ残る周期においては熱電併給装置を停止すると仮定したときに、最初の周期のうちで、運転しても設定判別期間が経過すると貯湯槽の湯水の全量又は略全量が入れ替えられることになる時間帯でかつ運転による運転メリットが高くなる有効時間帯を、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷に基づいて求めるに当たって、周期数が異なる複数の設定判別期間の夫々について有効時間帯を求めると、求めた各有効時間帯に対応する運転メリットは異なるものである。
【００３０】
そこで、周期数が異なる複数の設定判別期間の夫々について、有効時間帯を求めて、水質低下抑制用運転条件として、複数の設定判別期間のうちで運転メリットが高くなる設定判別期間の有効時間帯を運転時間帯として熱電併給装置を運転しかつ運転メリットが高くなる設定判別期間における運転時間帯以外の時間帯を停止時間帯として熱電併給装置を停止する条件を定めて、その定めた水質低下抑制用運転条件にて熱電併給装置を運転することにより、熱電併給装置を運転メリットが極力高くなるように運転することができる。
従って、熱電併給装置を運転メリットが極力高くなるように運転しながら、設定処理期間内に貯湯槽の湯水の全量又は略全量を入れ替えることができるように、水質低下抑制処理を行うことができるようになった。
【００３１】
本発明のコージェネレーションシステムの第７特徴構成は、上記の第５又は第６特徴構成において、
前記運転制御手段が、前記設定判別期間における前記運転時間帯では、電力負荷に応じた電力を出力するように前記熱電併給装置の運転を制御し、且つ、前記設定判別期間における前記停止時間帯では、発電を停止するように前記熱電併給装置の運転を制御するように構成されている点にある。
【００３２】
即ち、運転制御手段は、設定判別期間における運転時間帯では、電力負荷に応じた電力を出力するように熱電併給装置の運転を制御し、且つ、設定判別期間における停止時間帯では、発電を停止するように熱電併給装置の運転を制御するので、設定判別期間における運転時間帯では、電力負荷、即ち、電力消費機器にて要求されている実際の電力負荷をより適正に賄うことができる。
従って、運転メリットが極力高くなり且つ電力負荷をより適正に賄うことができるように熱電併給装置を運転しながら、貯湯槽の湯水の全量又は略全量を入れ替えることができるように、水質低下抑制処理を行うことができるようになった。
【００３３】
本発明のコージェネレーションシステムの第８特徴構成は、上記の第１特徴構成と同様の前提構成を備えたコージェネレーションシステムにおいて、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制処理として、前記貯湯槽の湯水の循環を停止するように前記湯水循環手段を制御する循環停止処理を実行するように構成されている点にある。
【００３４】
即ち、運転制御手段は、水質低下抑制処理として、貯湯槽の湯水の循環を停止するように湯水循環手段を制御する循環停止処理を実行する。
【００３５】
つまり、水質低下抑制処理として循環停止処理を実行することにより、貯湯用循環路を通しての貯湯槽の湯水の循環が停止されることから、湯水が貯湯槽の底部から取り出されて加熱手段にて加熱されたのち貯湯槽の上部に戻されることがないので、給湯先での湯水の消費に伴って、貯湯槽内の湯水が上方に流動しつつ、給湯路を通して貯湯槽の湯水が送出されることになり、そのように湯水が送出されると同量の水が給水路を通して貯湯槽の底部に供給されることになって、貯湯槽の湯水の全量又は略全量が給水路からの水に入れ替えられるようになり、貯湯槽の湯水の水質低下を抑制することができる。
ちなみに、前記循環停止処理を実行する間は、熱電併給装置を停止しても良く、あるいは、熱電併給装置にて発生する熱を放熱するラジエータを設けて、前記循環停止処理を実行する間は、熱電併給装置にて発生する熱をラジエータにより放熱する状態で、熱電併給装置を運転するようにしても良い。
【００３６】
このように、水質低下抑制処理として循環停止処理を実行して、湯水が貯湯槽の底部から取り出されて加熱手段にて加熱されたのち貯湯槽の上部に戻されることがないようにすることにより、貯湯槽の湯水の全量又は略全量を給湯先にて消費しながら、貯湯槽の湯水の全量又が略全量が給水路からの水に入れ替えられるようにすることが可能となるので、貯湯槽の湯水を無駄にすることがなく、又、その湯水の加熱に消費されたエネルギを無駄にすることがないようにすることができて省エネルギ性の低下を抑制することが可能となる。
ちなみに、水質低下抑制処理として循環停止処理を実行する間、熱電併給装置を運転して、熱電併給装置にて発生する熱をラジエータにより放熱する場合は、循環停止処理を実行する間、熱電併給装置にて発生する熱を無駄にすることになるので、循環停止処理を実行する間は、熱電併給装置を電力負荷よりも小さい発電出力にて運転するようにして、無駄にする熱量を少なくするようにするのが好ましい。
要するに、貯湯槽の湯水を無駄にすることがないようにし且つ省エネルギ性の低下を抑制しながら、貯湯槽の湯水の水質低下を抑制し得るコージェネレーションシステムを提供することができるようになった。
【００３７】
本発明のコージェネレーションシステムの第９特徴構成は、上記の第１特徴構成と同様の前提構成を備えたコージェネレーションシステムにおいて、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制処理として、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記熱電併給装置の運転中で且つ前記湯水循環手段の作動中の場合には、前記熱電併給装置の運転を停止させる運転停止条件が満たされるまで待機して、前記運転停止条件が満たされて前記熱電併給装置の運転及び前記湯水循環手段の作動を停止すると、前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、前記加熱手段の運転及び前記湯水循環手段の作動を停止する待機式湯水入替処理を実行するように構成されている点にある。
【００３８】
すなわち、運転制御手段は、水質低下抑制処理として、水質低下抑制タイミングになったときに、熱電併給装置の運転中で且つ湯水循環手段の作動中の場合には、熱電併給装置の運転を停止させる運転停止条件が満たされるまで待機する、つまり、熱電併給装置の運転及び湯水循環手段の作動を継続することになる。
そして、運転停止条件が満たされて熱電併給装置の運転及び湯水循環手段の作動を停止すると、貯湯槽内の湯水の全量が設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、熱電併給装置の運転及び湯水循環手段の作動を停止する待機式湯水入替処理を実行することになる。
ちなみに、水質低下抑制タイミングになったときに、熱電併給装置の運転停止中で且つ湯水循環手段の作動停止中の場合には、貯湯槽内の湯水の全量が設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、熱電併給装置の運転及び湯水循環手段の作動を停止することを継続すればよい。
【００３９】
このように、水質低下抑制タイミングになったときに、熱電併給装置の運転中で且つ湯水循環手段の作動中の場合には、熱電併給装置の運転を停止させる運転停止条件が満たされるまで待機するようにして、水質低下抑制処理のために、熱電併給装置の運転を停止させることや湯水循環手段の作動を停止させることを回避するものであるから、水質低下抑制タイミングになったときに、熱電併給装置の運転中で且つ湯水循環手段の作動中の場合には、水質低下抑制処理のために、熱電併給装置の運転を停止させ且つ湯水循環手段の作動を停止させるようにするに比べて、熱電併給装置や湯水循環手段の起動及び停止回数が水質低下抑制処理のために増加することを抑制して、起動及び停止回数の増加により、熱電併給装置や湯水循環手段が劣化することを抑制できるものとなる。
つまり、熱電併給装置は、起動されると高温になり、停止すると低温になるものであり、起動及び停止に伴う温度変化による熱的なストレスが繰り返し与えられて劣化する虞があるが、起動及び停止回数の増加を抑制することにより、熱電併給装置の劣化を抑制できるものとなるのである。
また、湯水循環手段は、作動されると湯水循環のための負荷（トルク）が作用し、停止すると無負荷となるものであり、そして、停止から起動された際には、無負荷の状態から急激に負荷が作用する状態となるため、その急激な負荷変動が繰り返されて劣化する虞があるが、起動及び停止回数の増加を抑制することにより、湯水循環手段の劣化を抑制できるものとなるのである。
したがって、熱電併給装置や湯水循環手段が劣化することを抑制しながら、水質低下抑制処理を行えるようになった。
【００４０】
本発明のコージェネレーションシステムの第１０特徴構成は、上記の第９特徴構成において、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記熱電併給装置の運転中で且つ前記湯水循環手段の作動中であることにより前記運転停止条件が満たされるまで待機する場合において、その待機時間が待機許容時間以上になると、前記熱電併給装置の運転及び前記湯水循環手段の作動を強制的に停止して、前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、前記熱電併給装置の運転及び前記湯水循環手段の作動を停止する強制停止式湯水入替処理を実行するように構成されている点にある。
【００４１】
すなわち、運転制御手段は、水質低下抑制タイミングになったときに、熱電併給装置の運転中で且つ湯水循環手段の作動中であると、運転停止条件が満たされるまで待機することになる。そして、そのように待機する場合において、その待機時間が待機許容時間以上になると、熱電併給装置の運転及び湯水循環手段の作動を強制的に停止し、その後、貯湯槽内の湯水の全量が設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、熱電併給装置の運転及び湯水循環手段の作動を停止する強制停止式湯水入替処理を実行することになる。
【００４２】
つまり、熱電併給装置は、一般の家庭においては、一日のうちの特定の時間帯において運転され、他の時間帯においては停止される形態で使用されることが多いものであるが、湯水の使用量が多い家庭等においては、数日間に亘って熱電併給装置を連続運転する場合も考えられるものである。そこで、上記の待機時間が待機許容時間（例えば、２４時間）以上になると、強制停止式湯水入替処理を行うことにより、適切に水質の低下抑制を行えるようにするのである。
したがって、加熱手段が連続して運転される状況下においても、的確に水質の低下抑制を行えるようになった。
【００４３】
本発明のコージェネレーションシステムの第１１特徴構成は、上記の第９又は第１０特徴構成において、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記熱電併給装置の運転中で且つ前記湯水循環手段の作動中であることにより前記運転停止条件が満たされるまで待機する場合において、その待機中に、前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別される場合及び前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定高温範囲内の温度であることが判別される場合には、前記待機式湯水入替処理の実行を中止するように構成されている点にある。
【００４４】
すなわち、運転制御手段は、水質低下抑制タイミングになったときに、熱電併給装置の運転中で且つ湯水循環手段の作動中であると、運転停止条件が満たされるまで待機することになる。そして、そのように待機する場合において、その待機中に、貯湯槽内の湯水の全量が設定低温範囲内の温度であることが判別される場合及び貯湯槽内の湯水の全量が設定高温範囲内の温度であることが判別される場合には、貯湯槽内の湯水の水質の低下が抑制された状態になったため、水質低下抑制処理を行う必要がないとして、待機式湯水入替処理の実行を中止することになる。
したがって、不必要に水質低下抑制処理を行う無駄を回避できるようになった。
【００４５】
本発明のコージェネレーションシステムの第１２特徴構成は、上記の第８〜第１１特徴構成において、
前記運転制御手段が、
前記通常運転条件として、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する条件を定めるように構成されている点にある。
【００４６】
即ち、運転制御手段は、通常運転条件として、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する条件を定めて、その通常運転条件にて熱電併給装置を運転することになる。
このように通常運転処理においては、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷を賄うように前記熱電併給装置が運転されるため、熱電併給装置が発生する電力が必要とする電力よりも大きく不足することや、必要とする電力よりも大きく過剰になることを回避でき、また、熱電併給装置が発生する熱にて貯湯される貯湯量が必要とする湯量よりも大きく不足することや、必要とする湯量よりも大きく過剰になることを回避できるものとなる。
したがって、電力を過不足なく発電ししかも貯湯量を過不足なく貯湯できるコージェネレーションシステムを提供することができる。
【００４７】
本発明のコージェネレーションシステムの第１３特徴構成は、上記第１〜第１２特徴構成のいずれか１つにおいて、
前記運転制御手段が、前記貯湯槽の湯水の全量又は略全量が前記給水路からの水にて入れ替わらない状態が継続する時間が設定非入替許容時間以上になると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている点にある。
【００４８】
即ち、貯湯槽の槽底部から取り出された湯水が加熱手段にて加熱されたのち貯湯槽の上部に戻される形態で貯湯槽の湯水が貯湯用循環路を通して循環されるものであるため、給湯路を通して貯湯槽の上部から湯水が送出されるに伴って給水路を通して貯湯槽の底部に供給された湯水が、貯湯用循環路を通して直ちに貯湯槽の上部に流動されるものとなる結果、先に貯湯槽に供給された湯水よりも後から貯湯槽に供給された湯水の方が先に給湯路を通して送出されることが生じることになる。
このようなことが原因となって、貯湯槽には滞留する時間が長い湯水が存在する虞があり、そして、貯湯槽に滞留する滞留時間が長い湯水は、貯湯用循環路を通して循環して加熱手段により加熱しても水質低下を抑制し難いので、貯湯槽の湯水の全量又は略全量が給水路を通して供給される水にて入れ替わらない状態が長く継続すると、貯湯槽の湯水の水質が低下する虞がある。
そこで、前記設定非入替許容時間として、貯湯槽の湯水の全量又は略全量が給水路を通して供給される水にて入れ替わらない状態が継続しても湯水の水質を良好な状態に維持できる時間に設定する。
そして、貯湯槽の湯水の全量又は略全量が入れ替わらない状態が継続する時間が設定非入替許容時間以上になると、水質低下抑制タイミングになると判別するようにすることにより、貯湯槽の湯水の全量又は略全量が入れ替わらない状態が継続することにより水質が低下するのを抑制するための水質低下抑制タイミングを的確に判別することができる。
従って、水質低下抑制タイミングを的確に判別することができるので、貯湯槽の湯水の水質低下を的確に抑制することができるようになった。
【００４９】
本発明のコージェネレーションシステムの第１４特徴構成は、上記第１〜第１２特徴構成のいずれか１つにおいて、
前記運転制御手段が、前記給水路から前記貯湯槽への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、前記貯湯用循環路を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、前記貯湯槽の容量データに基づいて、湯水が前記給水路を通して供給されてから前記加熱手段にて加熱されることなく前記貯湯槽に貯留される非加熱貯留時間が設定非加熱許容時間以上となる湯水、及び、湯水が前記加熱手段にて加熱されてから前記加熱手段にて再加熱されることなく前記貯湯槽に貯留される非再加熱貯留時間が前記設定非加熱許容時間以上となる湯水の少なくとも一方が存在すると判別すると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている点にある。
【００５０】
即ち、加熱手段にて加熱されることなく非加熱状態で貯留される時間が長い湯水が貯湯槽に存在すると、貯湯槽の湯水の水質が低下する虞がある。
【００５１】
ところで、給湯路を通しての給湯先での湯水の消費が行われると、貯湯槽内を湯水が上方に流動しつつ貯湯槽の上部から給湯路を通して送出される湯水と同量の水が給水路を通して貯湯槽の底部に供給されて貯留され、貯湯用循環路を通しての湯水の循環が行われると、貯湯槽内を湯水が下方に流動しつつ、貯湯槽の底部から貯湯用循環路に取り出された湯水が加熱手段にて加熱されたのち貯湯槽の上部に戻され、給湯路を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路を通しての湯水の循環とが並行して行われると、給水路を通して供給される水のうち、加熱手段による加熱後の温度が目標加熱温度になる分が貯湯用循環路を通流して加熱手段にて加熱されたのち、貯湯槽の上部に貯留されていた湯水と共に給湯路を通して送出され、残りが貯湯槽の底部に貯留されることになる。
そして、このような貯湯槽に対する湯水の出入り形態及び貯湯槽内における湯水の流動形態を鑑みると、時系列的な給水量データ、時系列的な湯水循環量データ及び貯湯槽の容量データに基づいて、貯湯槽の湯水について、加熱手段にて加熱されていない湯水か加熱手段にて加熱された湯水かを把握することができ、又、加熱されていない湯水については非加熱貯留時間を管理し、加熱手段にて加熱された湯水については非再加熱貯留時間を管理することができる。
【００５２】
そこで、前記設定非加熱許容時間として、湯水が給水路を通して供給されてから加熱手段にて加熱されることなく貯湯槽に貯留される状態が継続しても、湯水の水質を良好な状態に維持でき、且つ、湯水が加熱手段にて加熱されたのちその加熱手段にて再加熱されることなく貯湯槽に貯留される状態が継続しても、湯水の水質を良好な状態に維持できる時間に設定する。
そして、非加熱貯留時間が設定非加熱許容時間以上となる湯水、及び、非再加熱貯留時間が設定非加熱許容時間以上となる湯水の少なくとも一方が存在すると判別すると、水質低下抑制タイミングになると判別するようにすることにより、非加熱状態で貯留される時間が長い湯水の存在により貯湯槽の湯水の水質が低下するのを抑制するための水質低下抑制タイミングを、的確に判別することができる。
従って、水質低下抑制タイミングを的確に判別することができるので、貯湯槽の湯水の水質低下を的確に抑制することができるようになった。
【００５３】
本発明のコージェネレーションシステムの第１５特徴構成は、上記第１〜第１２特徴構成のいずれか１つにおいて、
前記運転制御手段が、前記給水路から前記貯湯槽への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、前記貯湯用循環路を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、前記貯湯槽の容量データに基づいて、前記給水路を通して供給されてから前記貯湯槽に滞留する滞留時間が設定滞留許容時間以上となる湯水が存在すると判別すると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている点にある。
【００５４】
即ち、貯湯槽に滞留する滞留時間が長い湯水は、貯湯用循環路を通して循環して加熱手段により加熱しても、水質低下を抑制し難いので、貯湯槽に滞留する時間が長い湯水が存在すると、貯湯槽の湯水の水質が低下する虞がある。
そして、給湯路を通しての給湯先での湯水の消費、貯湯用循環路を通しての貯湯槽の湯水の循環に伴って、上記の第１４特徴構成についての説明において述べたように、貯湯槽に対する湯水の出入り及び貯湯槽内における湯水の流動が生じることから、このような貯湯槽に対する湯水の出入り形態及び貯湯槽内における湯水の流動形態を鑑みると、時系列的な給水量データ、時系列的な湯水循環量データ及び貯湯槽の容量データに基づいて、貯湯槽の湯水について、貯湯槽に滞留する滞留時間を管理することができる。
【００５５】
そこで、前記設定滞留許容時間として、加熱手段にて加熱されることなく貯留されるか加熱手段にて加熱されたのち貯留されるかに拘わらず、湯水が貯湯槽に貯留される状態が継続してもその水質を良好な状態に維持できる時間に設定する。
そして、滞留時間が設定滞留許容時間以上となる湯水が存在すると判別すると、水質低下抑制タイミングになると判別するようにすることにより、貯湯槽に滞留する時間が長い湯水の存在により貯湯槽の湯水の水質が低下するのを抑制するための水質低下抑制タイミングを、的確に判別することができる。
従って、水質低下抑制タイミングを的確に判別することができるので、貯湯槽の湯水の水質低下を的確に抑制することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】実施形態に係る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】第１実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【図３】時系列的な管理用時間当たりの給水量データ及び時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データを示す図
【図４】第２施形態における貯湯槽の湯水のブロック分けを示す図
【図５】第３施形態における貯湯槽の湯水のブロック分けを示す図
【図６】第３実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【図７】第５実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【発明を実施するための形態】
【００５７】
〔第１実施形態〕
以下、図面に基づいて、本発明の第１実施形態を説明する。
コージェネレーションシステムは、図１に示すように、電力と熱とを発生する熱電併給装置としての燃料電池１と、その燃料電池１が発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して貯湯槽２への貯湯及び熱消費端末３への熱媒供給を行う貯湯暖房ユニット４と、燃料電池１及び貯湯暖房ユニット４の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部５などから構成されている。ちなみに、前記熱消費端末３として、床暖房装置、浴室暖房乾燥機又はファンコンベクタ等が設けられる。
【００５８】
前記燃料電池１は、周知であるので、詳細な説明及び図示を省略して簡単に説明すると、燃料電池１は、水素を含有する燃料ガス及び酸素含有ガスが供給されて発電するセルスタック、そのセルスタックに供給する燃料ガスを生成する燃料ガス生成部、前記セルスタックに酸素含有ガスとして空気を供給するブロア等を備えて構成されている。
前記燃料ガス生成部は、供給される都市ガス（例えば、天然ガスベースの都市ガス）等の炭化水素系の原燃料ガスを脱硫処理する脱硫器、その脱硫器から供給される脱硫原燃料ガスと別途供給される水蒸気とを改質反応させて水素を主成分とする改質ガスを生成する改質器、その改質器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を水蒸気にて二酸化炭素に変成処理する変成器、その変成器から供給される改質ガス中の一酸化炭素を別途供給される選択酸化用空気にて選択酸化する一酸化炭素除去器等から構成され、一酸化炭素を変成処理及び選択酸化処理により低減した改質ガスを前記燃料ガスとして前記セルスタックに供給するように構成されている。
【００５９】
そして、前記燃料ガス生成部への原燃料ガスの供給量を調節することにより、前記燃料電池１の発電出力を調節するように構成されている。
前記燃料電池１の電力の出力側には、系統連系用のインバータ６が設けられ、そのインバータ６は、燃料電池１の発電電力を商用電源７から受電する受電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。
前記商用電源７は、受電電力供給ライン８を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力消費機器９に電気的に接続されている。
また、インバータ６は、発電電力供給ライン１０を介して受電電力供給ライン８に電気的に接続され、燃料電池１の発電電力がインバータ６及び発電電力供給ライン１０を介して電力消費機器９に供給するように構成されている。
【００６０】
前記受電電力供給ライン８には、電力消費機器９の電力負荷を計測する電力負荷計測手段１１が設けられ、この電力負荷計測手段１１は、受電電力供給ライン８を通して流れる電流に逆潮流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、逆潮流が生じないように、インバータ６により燃料電池１から受電電力供給ライン８に供給される電力が制御され、発電出力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ１２に供給されるように構成されている。
【００６１】
前記電気ヒータ１２は、複数の電気ヒータから構成されて、冷却水循環ポンプ１５の作動により冷却水循環路１３を通流する燃料電池１の冷却水を加熱するように設けられ、インバータ６の出力側に接続された作動スイッチ１４によりＯＮ／ＯＦＦが切り換えられる。
また、作動スイッチ１４は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ１２の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ１２の消費電力を調整するように構成されている。
尚、電気ヒータ１２の消費電力を調整する構成については、上記のように複数の電気ヒータ１２のＯＮ／ＯＦＦを切り換える構成以外に、その電気ヒータ１２の出力を例えば位相制御等により調整する構成を採用しても構わない。
【００６２】
前記貯湯暖房ユニット４は、底部に接続された給水路１６を通して水が供給され且つ上部に接続された給湯路１７を通して湯水が送出される前記貯湯槽２、槽底部から取り出した湯水を槽上部に戻す形態で貯湯用循環路１８を通して前記貯湯槽２の湯水を循環させる湯水循環手段としての湯水循環ポンプ１９、熱源用循環路２０を通して熱源用湯水を循環させる熱源用循環ポンプ２１、熱媒循環路２２を通して熱媒を前記熱消費端末３に循環供給させる熱媒循環ポンプ２３、前記貯湯用循環路１８を通流する湯水を加熱する貯湯用熱交換器２４、前記熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱する熱源用熱交換器２５、前記熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱する熱媒加熱用熱交換器２６、及び、前記貯湯槽２から取り出されて前記給湯路１７を通流する湯水及び前記熱源用循環路２０を通流する熱源用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。
【００６３】
前記冷却水循環路１３には、前記貯湯用熱交換器２４を設ける流路部分と前記熱源用熱交換器２５を設ける流路部分とが並列状に接続される並列流路部分が設けられ、それらの流路部分の分岐箇所に、貯湯用熱交換器２４側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器２５側に通流させる冷却水の流量との割合を調整する分流弁２８が設けられている。
そして、分流弁２８は、冷却水循環路１３の冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させたり、冷却水循環路１３の冷却水の全量を熱源用熱交換器２５側に通流させることもできるように構成されている。
又、前記冷却水循環路１３における前記並列流路部分から前記燃料電池１に戻る戻り流路部分には、燃料電池１に戻る冷却水を冷却するラジエータ２９が設けられ、更に、前記戻り流路部分におけるラジエータ２９と燃料電池１との間の箇所には、燃料電池１に戻る冷却水の温度を検出する冷却水戻り温度センサＳｒが設けられている。
【００６４】
前記貯湯用循環路１８は、前記貯湯槽２の底部と上部とに接続され、前記貯湯用熱交換器２４が貯湯用循環路１８を通流する貯湯槽２の湯水と冷却循環路１３を通流する燃料電池１の冷却水とを熱交換させるように設けられている。
そして、前記湯水循環ポンプ１９により、貯湯槽２の底部から取り出した湯水を貯湯槽２の上部に戻す形態で貯湯用循環路１８を通して貯湯槽２の湯水を循環させることにより、そのように貯湯用循環路１８を通して循環される湯水が前記貯湯用熱交換器２４にて加熱されて、貯湯槽２に温度成層を形成する状態で湯水が貯留されるように構成されている。
貯湯用循環路１８における貯湯用熱交換器２４よりも下流側の箇所に、貯湯用熱交換器２４にて加熱されて貯湯槽２に供給される湯水の温度を検出する貯湯温度センサＳｈが設けられている。
【００６５】
つまり、前記貯湯用循環路１８を通流する湯水を前記燃料電池１にて発生する熱により加熱手段Ｈが、前記冷却水循環路１３、前記冷却水循環ポンプ１５、前記貯湯用循環路１８、前記湯水循環ポンプ１９及び前記貯湯用熱交換器２４等を備えて構成されている。
【００６６】
前記給湯路１７は、前記貯湯用循環路１８における前記貯湯用熱交換器２４及び前記貯湯温度センサＳｈよりも下流側の箇所を介して前記貯湯槽２に接続され、前記給水路１６は、前記貯湯用循環路１８における前記貯湯用熱交換器２４及び前記貯湯温度センサＳｈよりも上流側の箇所を介して前記貯湯槽２に接続され、給湯路１７を通して前記貯湯槽２の湯水が浴槽、給湯栓、シャワー等の給湯先に送出され、そのように貯湯槽２から湯水が送出されるのに伴って、前記給水路１６を通して水が貯湯槽２の底部に供給される。
【００６７】
ところで、前記給湯路１７が前記貯湯用循環路１８を介して前記貯湯槽２に接続され、且つ、前記給水路１６が前記貯湯用循環路１８を介して前記貯湯槽２に接続されていることから、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費が行われずに、貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環のみが行われるときは、貯湯槽２の底部から湯水が貯湯用循環路１８に取り出されて、貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち貯湯槽２の上部に戻されることになるが、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環とが並行して行われるときは、以下に説明する形態にて湯水が流動することになる。
【００６８】
即ち、通常、単位時間当たりの給湯先での湯水の消費量は単位時間当たりの貯湯用循環路１８の湯水の循環量よりも多いので、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環とが並行して行われるときは、給水路１６にて供給される水のうちの一部は、貯湯槽２の底部に供給されることなく、直接貯湯用循環路１８に供給され、残部は貯湯槽２の底部に供給され、直接貯湯用循環路１８に供給された水は貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち、貯湯槽２の上部に戻されることなく、貯湯槽２の上部から送出される湯水と共に給湯路１７を通して給湯先に供給されることになる。
【００６９】
前記熱源用循環路２０は、前記給湯路１７の一部を共用する状態で循環経路を形成するように設けられ、その熱源用循環路２０には、熱源用湯水の通流を断続させる熱源用断続弁３０が設けられている。
【００７０】
前記補助加熱器２７は、前記給湯路１７における前記熱源用循環路２０との共用部分に設けられた補助加熱用熱交換器ｈ、その補助加熱用熱交換器ｈを加熱するバーナｂ、そのバーナｂに燃焼用空気を供給するファンｆ、前記補助加熱用熱交換器ｈに流入する湯水の流入温度を検出する流入温度センサ（図示省略）、前記補助加熱用熱交換器ｈから流出する湯水の流出温度を検出する流出温度センサ（図示省略）、前記補助加熱用熱交換器ｈに流入する湯水の流量を検出する流量センサ（図示省略）等を備えて構成され、この補助加熱器２７の運転は前記運転制御部５により制御される。
前記運転制御部５による補助加熱器２７の運転制御について簡単に説明すると、前記流量センサが設定流量以上の流量を検出している状態で、前記流入温度センサにて検出される流入温度が設定加熱温度未満になると前記バーナｂを燃焼させ、且つ、前記流出温度センサにて検出される流出温度が前記設定加熱温度になるように前記バーナｂの燃焼量を調節し、前記バーナｂの燃焼中に前記流量センサの検出流量が前記設定流量未満になると、前記バーナｂを消火させる。ちなみに、前記設定加熱温度は、前記熱消費端末３の運転が停止中のときは、このコージェネレーションシステムのリモコン操作部５ａの温度設定部（図示省略）にて設定される目標給湯温度に基づいて設定され、前記熱消費端末３の運転中のときは、予め設定された所定の温度に設定される。
【００７１】
前記熱源用熱交換器２５は、前記冷却水循環路１３を通流する燃料電池１の冷却水と前記熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水とを熱交換させるように設けられて、熱源用熱交換器２５において、冷却水循環路１３を通流する燃料電池１の冷却水にて熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水を加熱するように構成されている。
前記熱媒加熱用熱交換器２６は、前記熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水と前記熱媒循環路２２を通流する熱媒とを熱交換させるよう設けられて、熱媒加熱用熱交換器２６において、熱源用熱交換器２５や補助加熱器２７にて加熱されて熱源用循環路２０を通流する熱源用湯水にて熱媒循環路２２を通流する熱媒を加熱するように構成されている。
【００７２】
前記貯湯槽２には、その上部の湯水の温度を検出する槽上部湯水温度センサＳｔ、貯湯槽２を上下方向に概ね３等分した等分部分の中層部における上端部分の湯水の温度を検出する中間上位湯水温度センサＳｍ、貯湯槽２の中層部における下端部分の湯水の温度を検出する中間下位湯水温度センサＳｎ、及び、貯湯槽２の底部の湯水の温度を検出する槽底部湯水温度センサＳｂが設けられ、更に、前記給水路１６には、貯湯槽２に供給される水の給水温度を検出する給水温度センサＳｉが設けられている。
【００７３】
前記運転制御部５は、槽上部、中間上位、中間下位及び槽底部の各湯水温度センサＳｔ，Ｓｍ，Ｓｎ，Ｓｂ並びに給水温度センサＳｉ夫々の検出温度に基づいて、前記貯湯槽２の貯湯熱量を演算するように構成され、以下、その貯湯熱量を演算する手順について説明する。
前記槽上部湯水温度センサＳｔ、中間上位湯水温度センサＳｍ、中間下位湯水温度センサＳｎ、槽底部湯水温度センサＳｂ夫々にて検出される貯湯槽２の湯水の温度を、夫々、Ｔｔ、Ｔｍ、Ｔｎ、Ｔｂとし、前記給水温度センサＳｉにて検出される給水温度をＴｉとし、上層部、中層部、下層部夫々の容量をＶ（リットル）とする。
又、前記上層部における重み係数をＡ１とし、前記中層部における重み係数をＡ２とし、前記下層部における重み係数をＡ３とすると、貯湯熱量（ｋｃａｌ）は、下記の（式１）にて演算することができる。尚、この実施形態では、熱量の単位をｋｃａｌにて示す場合があるが、１ｋＷｈ＝８６０ｋｃａｌの関係に基づいて８６０に設定される係数αにて各値を除することにより、ｋＷｈの単位として求めることができる。
【００７４】
貯湯熱量＝（Ａ１×Ｔｔ＋（１−Ａ１）×Ｔｍ−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ２×Ｔｍ＋（１−Ａ２）×Ｔｎ−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ３×Ｔｎ＋（１−Ａ３）×Ｔｂ−Ｔｉ）×Ｖ……………（式１）
【００７５】
重み係数Ａ１、Ａ２、Ａ３は、貯湯槽２の各層における過去の温度分布データを考慮した経験値である。ここで、Ａ１、Ａ２、Ａ３としては、例えば、Ａ１＝Ａ２＝０．２、Ａ３＝０．５である。Ａ１＝Ａ２＝０．２とは、上層部においては温度Ｔｍの影響が温度Ｔｔの影響よりも大きいことを示す。これは、上層部の８割の部分は温度Ｔｍに近く、２割の部分は温度Ｔｔに近いことを示す。これは、中層部においても同様である。下層部においては、温度ＴｎとＴｂの影響が同じであることを示す。
【００７６】
前記給湯路１７には、前記給湯先に湯水を給湯するときの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、又、前記熱消費端末３での端末熱負荷を計測する端末熱負荷計測手段３２も設けられている。尚、図示は省略するが、これら給湯熱負荷計測手段３１及び端末熱負荷計測手段３２は、通流する湯水や熱媒の温度を検出する負荷検出用温度センサと、湯水や熱媒の流量を検出する負荷検出用流量センサとを備えて構成され、前記負荷検出用温度センサの検出温度、前記負荷検出用流量センサの検出流量及び前記給水温度センサＳｉの検出温度に基づいて熱負荷を検出するように構成されている。
【００７７】
又、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記給水路１６を通して供給される水にて入れ替わった入れ替わり状態を検出する湯水入れ替わり検出手段３３が設けられている。
この第１実施形態では、前記湯水入れ替わり検出手段３３が前記槽上部湯水温度センサＳｔにて構成されている。つまり、前記貯湯槽２には温度成層を形成する状態で湯水が貯留されることから、前記貯湯用熱交換器２４にて加熱されずに前記貯湯槽２に存在するとした場合における湯水の温度として予測される設定低温範囲内の温度を槽上部湯水温度センサＳｔが検出する状態が、入れ替わり状態を検出することに相当する。
ちなみに、槽上部湯水温度センサＳｔが設定低温範囲よりも高い温度を検出する状態は、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記給水路１６を通して供給される水にて入れ替わっていない状態である。
【００７８】
又、前記給水温度センサＳｉの検出温度に設定余裕温度を加えた温度以下の温度範囲を、前記設定低温範囲とするように構成されている。
尚、前記給水路１６を通して供給されて貯湯用熱交換器２４にて加熱されることなく貯湯槽２に存在する湯水の温度が上昇したとしても、その湯水の水質を良好な状態に維持することが可能な上昇温度が、予め、実験等により求められて、その求められた温度が前記設定余裕温度に設定される。ちなみに、前記設定余裕温度は、５°Ｃに設定されている。
【００７９】
前記運転制御部５は、前記燃料電池１の運転中には前記冷却水循環ポンプ１５を作動させる状態で、燃料電池１の運転を制御し、並びに、前記湯水循環ポンプ１９、前記熱源用循環ポンプ２１、前記熱媒循環ポンプ２３、前記分流弁２８及び前記熱源用断続弁３０夫々の作動を制御することによって、貯湯槽２内に湯水を貯湯する貯湯運転や、熱消費端末３に熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。
【００８０】
前記運転制御部５は、熱消費端末３用の端末用リモコン５ｂから運転の指令がされない状態では、前記貯湯運転を行い、その貯湯運転では、前記分流弁２８を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え且つ熱源用断続弁３０を閉弁した状態で、前記貯湯温度センサＳｈの検出温度が予め設定された目標加熱温度（例えば６０°Ｃ）になるように前記貯湯用循環路１８における湯水循環量を調節すべく、前記湯水循環ポンプ１９の作動を制御するように構成されている。
【００８１】
又、前記運転制御部５は、前記端末用リモコン５ｂから運転が指令されると、前記熱媒供給運転を行い、その熱媒供給運転では、熱源用断続弁３０を開弁し、熱源用循環ポンプ２１を予め設定された設定回転速度で作動させる状態で、前記熱消費端末３での端末熱負荷に応じた量の冷却水を前記熱源用熱交換器２５に通流させるように前記分流弁２８を制御するように構成され、そのように熱媒供給運転を行う状態で、分流弁２８が貯湯用熱交換器２４側にも冷却水を通流させる状態に制御するときは、前述のように湯水循環ポンプ１９の作動を制御して、熱媒供給運転に並行して貯湯運転を実行するように構成されている。
前記運転制御部５は、前記熱媒供給運転の実行中に前記端末用リモコン５ｂから運転の停止が指令されると、前記分流弁２８を冷却水の全量を貯湯用熱交換器２４側に通流させる状態に切り換え、前記熱源用断続弁３０を閉弁し、前記熱源用循環ポンプ２１を停止させて、前記湯水循環ポンプ１９を作動させることにより、前記熱媒供給運転から前記貯湯運転に切り換えるように構成されている。
【００８２】
そして、前記給湯路１７を通して前記貯湯槽２の湯水が給湯先に給湯されるとき、及び、前記熱媒供給運転の実行中は、前記運転制御部５は、補助加熱用熱交換器ｈに供給される湯水の温度が前記設定加熱温度よりも低いときは、補助加熱用熱交換器ｈに供給される湯水を前記設定加熱温度に加熱して出湯すべく、前記バーナｂへのガス燃料の供給量を調節することになる。
【００８３】
更に、前記運転制御部５は、前記燃料電池１の運転中は、前記冷却水戻り温度センサＳｒの検出温度を監視して、その検出温度が設定戻り許容温度よりも高くなると、前記ラジエータ２９を作動させて、冷却水を冷却するように構成されている。
例えば、前記貯湯槽２の貯湯量が満杯となって、前記貯湯用熱交換器２４において、貯湯槽２からの湯水との熱交換により冷却水が前記設定戻り許容温度にまで冷却されないときは、前記ラジエータ２９が作動されて、燃料電池１に戻る冷却水が強制的に冷却される構成となっている。
【００８４】
次に、前記運転制御部５の制御動作について説明する。
この運転制御部５は、前記貯湯用熱交換器２４（加熱手段Ｈに相当する）にて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように前記貯湯用循環路１８における単位時間当たりの湯水循環量を調節すべく前記湯水循環ポンプ１９の作動を制御する循環制御処理、及び、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷を賄うように前記燃料電池１を運転するための通常運転条件を定めて、その通常運転条件にて燃料電池１を運転する通常運転処理を実行し、且つ、前記貯湯槽２の湯水の水質低下を抑制する水質低下抑制タイミングになると、水質低下抑制処理を実行するように構成されている。
【００８５】
そして、この第１実施形態では、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制処理として、前記循環制御処理、及び、前記水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において前記通常運転処理を実行すると仮定したときに前記燃料電池１により発電される総発電量よりも前記設定処理期間内における前記燃料電池１の総発電量を低下させる水質低下抑制用運転条件を定めて、その水質低下抑制用運転条件に基づいて前記燃料電池１を運転する抑制運転処理を実行するように構成されている。
【００８６】
又、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制用運転条件として、少なくとも前記時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷に基づいて、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記設定処理期間内に前記給水路１６からの水に入れ替えられることが予測できる運転条件を定めるように構成されている。
【００８７】
更に、この第１実施形態では、前記運転制御部５が、複数の管理用時間からなる運転周期の開始時点毎に、前記通常運転条件を定める通常運転条件設定処理を実行して、その通常運転条件設定処理にて定めた通常運転条件にて燃料電池１を運転する通常運転処理を実行するように構成されている。
又、前記運転制御部５が、このコージェネレーションシステムにおけるリモコン操作部５ａに設けた運転スイッチ（図示省略）がオン状態になっている間、前記貯湯槽２における湯水の貯留状態を判別する湯水貯留状態判別処理を実行して、その湯水貯留状態判別処理にて湯水の貯留状態が湯水の水質低下を抑制する必要がある状態であると判別すると、水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。尚、この湯水貯留状態判別処理の詳細は、後述する。
【００８８】
そして、運転制御部５は、運転周期の開始時点において、その直前の運転周期での湯水貯留状態判別処理にて水質低下抑制タイミングになったと判別したか否かを判別して、水質低下抑制タイミングになったと判別した場合は、その運転周期の開始時点は貯湯槽２の湯水の水質低下を抑制する必要がある要水質低下抑制状態であると判別して、その運転周期の開始時点から前記設定処理期間が開始するとして、その運転周期の開始時点において、前記水質低下抑制用運転条件を定める抑制用運転条件設定処理を実行して、その抑制用運転条件設定処理にて定めた水質低下抑制用運転条件に基づいて前記燃料電池１を運転する抑制運転処理を実行するように構成されている。
ちなみに、前記設定処理期間は、１回の運転周期、又は、複数回の運転周期にて構成されるものであり、この第１実施形態では、設定処理期間は１回の運転周期にて構成されている。
【００８９】
又、前記運転制御部５は、前記設定処理期間が経過した直後において、その設定処理期間の開始時点から終了時点の間に、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が給水路１６を通して供給される水にて入れ替わった入れ替わり状態になったか否かを判別して、入れ替わり状態にならなかったと判別したときは、その設定処理期間が経過した直後の運転周期を設定処理期間に再設定して、その設定処理期間の開始時点において、その設定処理期間の間実行する延長用の水質低下抑制処理のための燃料電池１の運転条件を定める延長用運転条件設定処理を実行し、設定処理期間の間、その延長用運転条件設定処理にて定めた運転条件にて燃料電池１を運転することにより、水質低下抑制処理を延長して実行するように構成されている。
【００９０】
ちなみに、この第１実施形態では、設定処理期間の間に、前記槽上部湯水温度センサＳｔが前記設定低温範囲内の温度を検出すると入れ替わり状態になったと判別し、設定処理期間の間、前記槽上部湯水温度センサＳｔが前記設定低温範囲内の温度を検出しない場合は、入れ替わり状態にならなかったと判別するように構成されている。
又、この第１実施形態では、延長用の水質低下抑制処理の運転条件として、設定処理期間全体にわたって燃料電池１を停止する条件に設定するように構成されている。
【００９１】
以下、図２に示すフローチャートに基づいて、前記通常運転処理及び前記水質低下抑制処理の夫々を実行するときの前記運転制御部５の制御動作を説明する。
ステップ＃１にて運転周期の開始時点であると判別し、ステップ＃２にて設定処理期間の経過直後でないと判別したときは、ステップ＃３において、その運転周期の開始時点が要水質低下抑制状態であるか否かを判別する。要水質低下抑制状態ではないと判別した場合は、ステップ＃４にて、通常運転条件設定処理を実行して通常運転条件を定め、ステップ＃６にて、湯水貯留状態判別処理を実行してリターンする。その運転周期の開始時点が要水質低下抑制状態であると判別した場合は、ステップ＃５にて、抑制用運転条件設定処理を実行して水質低下抑制用運転条件を定め、ステップ＃６にて、湯水貯留状態判別処理を実行してリターンする。
【００９２】
ステップ＃１にて運転周期の開始時点であると判別し、ステップ＃２にて設定処理期間の経過直後であると判別したときは、ステップ＃７において、その設定処理期間の開始時点から終了時点の間に入れ替わり状態になったか否かを判別して、入れ替わり状態になったと判別した場合は、ステップ＃４に進んで、通常運転条件設定処理を実行して通常運転条件を定める。
【００９３】
ステップ＃７において、設定処理期間の開始時点から終了時点の間に入れ替わり状態にならなかったと判別した場合は、ステップ＃８において、延長用運転条件設定処理を実行して、延長用の水質低下抑制処理の運転条件を定め、ステップ＃６にて、湯水貯留状態判別処理を実行してリターンする。
つまり、ステップ＃７にて、設定処理期間の開始時点から終了時点の間に入れ替わり状態にならなかったと判別した場合は、直前の設定処理期間において実行された水質低下抑制処理により、貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が給水路１６からの水に入れ替わっていない状態であり、ステップ＃８において、延長用の水質低下抑制処理の運転条件を定めて、その定めた運転条件にて、設定処理期間の間、水質低下抑制処理を延長して実行することになる。
【００９４】
ステップ＃１にて運転周期の開始時点ではないと判別する間は、通常運転処理又は水質低下抑制処理に応じた運転条件にて燃料電池１の運転を制御する燃料電池運転制御処理を実行し、並びに、前記循環制御処理を実行し、更に、湯水貯留状態判別処理を実行してリターンする（ステップ＃９，１０，６）。
【００９５】
つまり、通常運転処理の実行中は、ステップ＃９の燃料電池運転制御では、ステップ＃４の通常運転条件設定処理にて設定された通常運転条件に基づいて燃料電池１の運転が制御される。
又、水質低下抑制処理の実行中は、ステップ＃９の燃料電池運転制御では、ステップ＃５の抑制用運転条件設定処理にて設定された水質低下抑制用運転条件に基づいて燃料電池１の運転が制御される。又、延長用の水質低下抑制処理の実行中は、ステップ＃９の燃料電池運転制御では、ステップ＃８の延長用運転条件設定処理にて設定された運転条件に基づいて燃焼電池１の運転が制御され、この第１実施形態では、燃料電池１が停止される。
【００９６】
ステップ＃１０の循環制御処理では、前記貯湯温度センサＳｈの検出温度が目標加熱温度になるように、貯湯用循環路１８における単位時間当たりの湯水循環量を調節すべく湯水循環ポンプ１９の作動が制御される。
ちなみに、ステップ＃９の燃料電池運転制御にて燃料電池１が停止されている場合は、前記冷却水循環ポンプ１５が停止されて、冷却水循環路１３における冷却水の循環が停止されているので、貯湯用熱交換器２４には貯湯槽２の湯水を加熱するための冷却水が供給されない状態となり、ステップ＃１０の循環制御処理においては、湯水循環ポンプ１９が停止されて、貯湯用循環路１８における湯水の循環が停止されることになる。
また、前記運転制御部５は、水質低下抑制処理の実行中に、前記熱消費端末３用の端末用リモコン５ｂから運転が指令されると、上述のように熱媒供給運転を行うように構成されている。
【００９７】
次に、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷を求める予測負荷演算管理処理、前記通常運転条件設定処理、前記抑制用運転条件設定処理及び湯水貯留状態判別処理の夫々について、運転制御部５の制御動作を説明する。
【００９８】
先ず、前記予測負荷演算管理処理について説明する。
尚、熱負荷は、前記給湯先に湯水を給湯するときの給湯熱負荷と前記熱消費端末３での端末熱負荷とからなる。
前記運転制御部５は、実電力負荷データ、実給湯熱負荷データ及び実端末熱負荷データを運転周期及び管理用時間に対応付けてメモリに記憶することにより、過去の時系列的な電力負荷データ及び過去の時系列的な熱負荷データを、設定期間（例えば、運転日前の４週間）にわたって、運転周期毎に管理用時間毎に対応付けて管理するように構成されている。
ちなみに、実電力負荷は、前記電力負荷計測手段１１にて計測された電力と前記インバータ６の出力電力とを加えた電力から前記電気ヒータ１２の消費電力を減じた電力として計測される。又、実給湯熱負荷は前記給湯熱負荷計測手段３１にて計測され、実端末熱負荷は前記端末熱負荷計測手段３２にて計測される。
【００９９】
そして、前記運転制御部５は、運転周期の開始時点（例えば午前３時）において、時系列的な過去電力負荷データ及び時系列的な過去熱負荷データの管理データに基づいて、連続する予測用設定回数（例えば３回）の運転周期のうちの最初の運転周期の時系列的な予測熱負荷データ及び時系列的な予測電力負荷データ、並びに、予測用設定回数の運転周期のうちの最初の運転周期に後続する運転周期の時系列的な予測熱負荷データを管理用時間毎に区分けして求めるように構成されている。ちなみに、時系列的な予測熱負荷データは、時系列的な予測給湯熱負荷データと時系列的な予測端末熱負荷データとを加えたデータであるが、この実施形態においては、熱の負荷状態としては、前記熱消費端末３での端末熱負荷が発生しておらず、給湯熱負荷のみが発生するとして説明する。
【０１００】
以下、前記通常運転条件設定処理について説明する。
前記運転制御部５は、運転周期の開始時点において、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、予測電力負荷に対する燃料電池１の電力の出力形態又は燃料電池１を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態夫々の運転メリットを求め、その求めた運転メリットが最も高い運転形態を通常運転用の運転形態に定めて、その定めた運転形態にて燃料電池１を運転するように構成されている。
つまり、複数種の運転形態のうちで最も運転メリットが高い運転形態を通常運転用の運転形態に定めることが、前記通常運転条件を定めることに相当し、そのように定めた通常運転用の運転形態にて燃料電池１を運転する処理が、通常運転処理に相当する。
ちなみに、前記運転周期は１日に設定され、前記管理用時間が１時間に設定されている。又、前記運転メリットとして、燃料電池１を運転することにより得られると予測される予測エネルギ削減量を求めるように構成されている。
【０１０１】
前記複数種の運転形態について、説明を加える。
前記複数種の運転形態として、運転周期中、燃料電池１を連続して運転する連続運転形態、及び、運転周期中、燃料電池１を断続して運転する断続運転形態を含み、更に、連続運転形態として、予測電力負荷に対する燃料電池１の電力の出力形態を異ならせた複数種の運転形態が含まれ、前記断続運転形態として、予測電力負荷に対する燃料電池１の電力の出力形態又は燃料電池１を運転する運転時間帯を異ならせた複数種の運転形態が含まれている。
【０１０２】
前記複数種の連続運転形態として、前記運転周期の全時間帯において燃料電池１の発電出力を予測電力負荷に追従させる負荷追従連続運転形態、前記運転周期の複数の管理用時間のうちの一部の管理用時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力とし且つ残りの管理用時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる抑制連続運転形態、及び、前記運転周期の複数の管理用時間のうちの一部の管理用時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力とし且つ残りの管理用時間において前記燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる強制連続運転形態が含まれる。
【０１０３】
更に、抑制連続運転形態が、前記設定抑制出力とする管理用時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するときに前記運転周期の複数の管理用時間のうちに前記貯湯槽２の予測貯湯熱量が貯湯槽２における予め設定された上限貯湯熱量以上になる熱余り状態が発生する管理用時間が存在する場合に、前記熱余り状態が発生する管理用時間よりも以前の管理用時間のうちで、前記熱余り状態が解消し且つ予測エネルギ削減量が最も大きくなる管理用時間に定めるものであり、前記強制連続運転形態が、前記設定増大出力とする管理用時間を、前記負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するときに前記運転周期の複数の管理用時間のうちに前記貯湯槽２の予測貯湯熱量が予測熱負荷に対して不足する熱不足状態が発生する管理用時間が存在する場合に、前記熱不足状態が発生する管理用時間よりも以前の管理用時間のうちで、前記熱不足状態が解消し且つ予測エネルギ削減量が最も大きくなる管理用時間に定めるものである。
【０１０４】
前記貯湯槽２の予測貯湯熱量は、貯湯槽２に湯水にて蓄えられると予測される熱量であり、各管理用時間の予測貯湯熱量（ｋｃａｌ／ｈ）は、下記の式２、式３にて求められる。尚、各式において、添え字「ｎ」は、運転周期における管理用時間の順序を示し、例えば、ｎ＝１のときは、運転周期の１番目の管理用時間を示す。
但し、ｎ＝１のときの式２における予測貯湯熱量n-1としての予測貯湯熱量0は、運転周期の開始時点の予測貯湯熱量であり、上記の式１に基づいて求められた値とされる。
【０１０５】
予測貯湯熱量n＝（予測貯湯熱量n-1−予測熱負荷n＋予測熱出力n）×（１−槽放熱率）……………（式２）
予測熱出力n＝α×｛（予測発電出力n÷電池発電効率）×電池熱効率｝＋余剰電力×α×β−ベース放熱量……………（式３）
【０１０６】
但し、式３にて求められた予測貯湯熱量nが０よりも小さいときは、予測貯湯熱量nを０とする。
槽放熱率は、貯湯槽２からの放熱率であり、予め設定されている。
電池発電効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率を示し、電池熱効率は、燃料電池１における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発生熱量（ｋＷｈ）の比率を示し、これら電池発電効率及び電池熱効率は発電出力に応じて設定されている。
ベース放熱量は、このコージェネレーションシステムにおいて、燃料電池１の発生熱量のうち、貯湯槽２への貯湯及び熱消費端末３による暖房に用いられることなく放熱される熱量であり、予め設定されている。
【０１０７】
余剰電力は、予測発電出力が予測電力負荷よりも大きい場合に、予測発電出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。
例えば、予測電力負荷が燃料電池１の発電出力調節範囲（例えば、０．２５〜０．７５ｋＷ）の最小出力よりも小さいときは、余剰電力は、燃料電池１の最小出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。又、後述するが、燃料電池１の発電出力を予測電力負荷に追従する電主出力よりも大きい設定増大出力に設定するときは、余剰電力は、その設定増大出力から予測電力負荷を減じることにより求められる。尚、予測電力負荷が発電出力調節範囲の最小出力よりも小さいときは、その最小出力が電主出力となり、予測電力負荷が発電出力調節範囲の最大出力よりも小さいときは、その最大出力が電主出力となる。
αは、上述したように８６０に設定される係数である。
βは、電気ヒータ１２にて余剰電力（ｋＷｈ）を熱（ｋＷｈ）に変換するときの効率であるヒータ効率であり、予め設定されている。
【０１０８】
前記複数種の断続運転形態として、燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる管理用時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の管理用時間のうちで最も予測エネルギ削減量が大きくなる管理用時間に定める負荷追従断続運転形態、燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷よりも小さな設定抑制出力に調節する管理用時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の管理用時間のうちで最も予測エネルギ削減量が大きくなる管理用時間に定める抑制断続運転形態、及び、燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷よりも大きな設定増大出力に調節する管理用時間を、前記運転時間帯として、前記運転周期の複数の管理用時間のうちで最も予測エネルギ削減量が大きくなる管理用時間に定める強制断続運転形態が含まれる。
【０１０９】
更に、前記負荷追従断続運転形態として、燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる管理用時間を、それを定める運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる管理用時間に定める単周期対応型の負荷追従断続運転形態と、運転周期が複数連続する設定判別期間の最初の運転周期において燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷に追従させ且つ残る運転周期においては燃料電池１を停止させると仮定したときに、燃料電池１の発電出力を前記予測電力負荷に追従させる管理用時間を、前記設定判別期間の最初の運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷並びに前記設定判別期間の残りの運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる管理用時間に定める複数周期対応型の負荷追従断続運転形態とが含まれる。
【０１１０】
前記抑制断続運転形態として、燃料電池１の発電出力を前記設定抑制出力に調節する管理用時間を、それを定める運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる管理用時間に定める単周期対応型の抑制断続運転形態と、前記設定判別期間の最初の運転周期において燃料電池１の発電出力を前記設定抑制出力に調節し且つ残る運転周期においては燃料電池１を停止させると仮定したときに、燃料電池１の発電出力を前記設定抑制出力に調節する管理用時間を、前記設定判別期間の最初の運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記設定判別期間の残りの運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる管理用時間に定める複数周期対応型の抑制断続運転形態とが含まれる。
【０１１１】
前記強制断続運転形態として、燃料電池１の発電出力を前記設定増大出力に調節する管理用時間を、それを定める運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる管理用時間に定める単周期対応型の強制断続運転形態と、前記設定判別期間の最初の運転周期において燃料電池１の発電出力を前記設定増大出力に調節し且つ残る運転周期においては燃料電池１を停止させると仮定したときに、燃料電池１の発電出力を前記設定増大出力に調節する管理用時間を、前記設定判別期間の最初の運転周期における予測電力負荷及び予測熱負荷並びに前記設定判別期間の残りの運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最も大きくなる管理用時間に定める複数周期対応型の強制断続運転形態とが含まれる。
【０１１２】
この実施形態では、運転周期が１日に設定されるので、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態夫々の単周期対応型を１日対応型と記載する。又、負荷追従断続運転形態、抑制断続運転形態及び強制断続運転形態夫々の複数周期対応型としては、運転周期数が２個の２日対応型のものと、運転周期数が３個の３日対応型のものとが含まれる。
【０１１３】
以下、強制連続運転形態、及び、１日対応型、２日対応型、３日対応型の各強制断続運転形態夫々における設定増大出力、並びに、抑制連続運転形態、及び、１日対応型、２日対応型、３日対応型の各抑制断続運転形態夫々における設定抑制出力の設定手順について、説明する。
増大出力設定用又は抑制出力設定用の仮設定出力を前記燃料電池１の発電出力調節範囲内で段階的（例えば、０．０５ｋＷ間隔）に設定し、各仮設定出力について、前記燃料電池１の発電出力を仮設定出力に調節したときに燃料電池１から発生する出力増大時発生熱量（ｋＷ）を下記の式４にて求め、仮設定出力を燃料電池１にて得る場合と商用電源７にて得る場合とのエネルギ消費量の差である出力抑制時発電用エネルギ量差（ｋＷ）を下記の式５にて求めて、それら出力増大時発生熱量及び出力抑制時発電用エネルギ量差を各仮設定出力に対応付けて、メモリに記憶させてある。
【０１１４】
出力増大時発生熱量＝（仮設定出力÷電池発電効率）×電池熱効率……………（式４）
出力抑制時発電用エネルギ量差＝仮設定出力÷電池発電効率−仮設定出力÷商用電源発電効率……………（式５）
但し、商用電源発電効率は、商用電源７における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ）に対する発電出力（ｋＷｈ）の比率である。
【０１１５】
ちなみに、電池発電効率よりも商用電源発電効率の方が大きいため、出力抑制時発電用エネルギ量差は負の値として求められるので、出力抑制時発電用エネルギ量差の絶対値が小さいほど、エネルギ消費の面で有利となる。
【０１１６】
そして、前記運転制御部５は、運転周期の各管理用時間について、電主出力よりも大きい仮設定出力のうち、出力増大時発生熱量が最大のものを設定増大出力として設定し、電主出力よりも小さい仮設定出力のうち、出力抑制時発電用エネルギ量差の絶対値が最小のものを設定抑制出力として設定するように構成されている。
【０１１７】
以下、前記運転制御手段５により前記複数種の運転形態夫々についての予測エネルギ削減量を求める手順について、説明を加える。
各運転形態の予測エネルギ削減量は、下記の式６に示すように、燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量から、燃料電池１を各運転形態にて運転した場合のエネルギ消費量を減じることにより演算する。
【０１１８】
予測エネルギ削減量Ｐ＝燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１−燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２……………（式６）
【０１１９】
前記燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１（ｋＷｈ）は、下記の式７に示すように、最初の運転周期の予測電力負荷の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７におけるエネルギ消費量と、最初の運転周期の予測熱負荷の全てを補助加熱器２７の発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和として求められる。
つまり、どの運転形態の予測エネルギ削減量を求める場合でも、燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１は、同様に求められる。
【０１２０】
Ｅ１＝予測電力負荷／商用電源発電効率＋予測熱負荷／補助加熱器熱効率……………（式７）
【０１２１】
但し、
予測熱負荷はｋＷｈに変換した値である。
補助加熱器熱効率は、補助加熱器２７における単位エネルギ消費量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）に対する発生熱量（ｋＷｈ又はｋｃａｌ）の比率である。
【０１２２】
一方、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２（ｋＷｈ）は、下記の式８に示すように、最初の運転周期の予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電出力及び予測熱出力で補う場合の燃料電池１の消費エネルギである運転周期エネルギ消費量と、予測電力負荷から予測発電出力を差し引いた分に相当する予測不足電力量の全てを商用電源７からの受電電力で補う場合の商用電源７におけるエネルギ消費量と、予測不足熱量の全てを補助加熱器２７の発生熱で補う場合のエネルギ消費量との和にて求められる。
【０１２３】
Ｅ２＝運転周期エネルギ消費量＋予測不足電力量／商用電源発電効率＋予測不足熱量／補助加熱器熱効率……………（式８）
【０１２４】
但し、予測不足熱量は、予測不足熱量を求める対象の管理用時間の予測熱負荷からその管理用時間の直前の管理用時間の予測貯湯熱量を減じることにより求められ、ｋＷｈの単位に変換される。
【０１２５】
運転周期エネルギ消費量は、下記の式９にて、各運転形態において燃料電池１を運転する管理用時間当たりのエネルギ消費量を求めて、その求めた管理用時間当たりのエネルギ消費量を積算することにより求める。
【０１２６】
エネルギ消費量＝（発電出力÷電池発電効率）……………（式９）
【０１２７】
負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
各管理用時間のエネルギ消費量を前記式９により発電出力を電主出力として求め、求めた各管理用時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求め、その運転周期エネルギ消費量に基づいて、式８により、燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２を求める。そして、そのように求めた燃料電池１を運転した場合のエネルギ消費量Ｅ２と式７により求めた燃料電池１を運転しない場合のエネルギ消費量Ｅ１とに基づいて、式６により、予測エネルギ削減量Ｐを求める。
【０１２８】
強制連続運転形態の予測エネルギ削減量は、負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するとしたときに熱不足状態となる熱不足管理用時間が存在する場合に求められるものであり、以下のようにして求める。
即ち、運転周期における複数の管理用時間のうちの熱不足管理用時間（複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの）よりも以前の管理用時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の管理用時間を発電出力を設定増大出力に調節する強制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの管理用時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記強制運転用時間帯として選択する管理用時間を異ならせることにより、強制運転用の仮運転パターンを全て形成し、全ての仮運転パターンについて、上記の式６〜式８に基づいて、予測エネルギ削減量を求める。
尚、強制運転用時間帯の管理用時間のエネルギ消費量を前記式９により発電出力を設定増大出力として求め、電主運転用時間帯の管理用時間のエネルギ消費量を前記式９により発電出力を電主出力として求めて、求めた各管理用時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求める。
【０１２９】
そして、全ての強制運転用の仮運転パターンのうちで熱余り状態となる熱余り管理用時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の強制運転用の仮運転パターンを求め、その求めた仮運転パターンにおいて熱不足管理用時間が生じない場合は、その強制運転用の仮運転パターンを強制連続運転形態の運転パターンに定め、その強制運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を強制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
尚、熱余り管理用時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の強制運転用の仮運転パターンにおいて、未だ、熱不足管理用時間が生じるときは、熱不足管理用時間が生じなくなるまで、上述の処理を繰り返すことになる。
【０１３０】
抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量は、負荷追従連続運転形態にて前記燃料電池１を運転するとしたときに熱余り管理用時間が存在する場合に求められるものであり、以下のようにして求める。
即ち、運転周期における複数の管理用時間のうちの熱余り管理用時間（複数存在するときは、運転周期の開始時点に最も近いもの）よりも以前の管理用時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の管理用時間を発電出力を設定抑制出力に調節する抑制運転用時間帯とし且つ運転周期の残りの管理用時間を発電出力を電主出力に調節する電主運転用時間帯とする形態で、前記抑制運転用時間帯として選択する管理用時間を異ならせることにより、抑制運転用の仮運転パターンを全て形成し、全ての仮運転パターンについて、上記の式６〜式８に基づいて、予測エネルギ削減量を求める。
尚、抑制運転用時間帯の管理用時間のエネルギ消費量を前記式９により発電出力を設定抑制出力として求め、電主運転用時間帯の管理用時間のエネルギ消費量を前記式９により発電出力を電主出力として求めて、求めた各管理用時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求める。
【０１３１】
そして、全ての抑制運転用の仮運転パターンのうちで熱不足管理用時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の抑制運転用の仮運転パターンを求め、その求めた仮運転パターンにおいて熱余り管理用時間が生じない場合は、その抑制運転用の仮運転パターンを抑制連続運転形態の運転パターンに定め、その抑制運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
尚、熱不足管理用時間が生じず且つ予測エネルギ削減量が最大の抑制運転用の仮運転パターンにおいて、未だ、熱余り管理用時間が生じるときは、熱余り管理用時間が生じなくなるまで、上述の処理を繰り返すことになる。
【０１３２】
１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
運転周期の複数の管理用時間のうちで、選択した１つ又は連続する複数の管理用時間を前記運転時間帯を構成する管理用時間とし且つ運転周期の残りの管理用時間を停止時間帯を構成する管理用時間とする形態で、前記運転時間帯を構成する管理用時間として選択する管理用時間を異ならせることにより全ての仮運転パターンが形成されて、その全ての仮運転パターンがメモリに記憶され、そのメモリに記憶されている仮運転パターンのうち、運転周期の全管理用時間を運転時間帯とするパターンを除いた全ての仮運転パターンを断続運転用の仮運転パターンとされる。
【０１３３】
全ての断続運転用の仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を電主出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各管理用時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
尚、運転時間帯に含まれる管理用時間のエネルギ消費量は前記式９により発電出力を電主出力として求め、運転時間帯に含まれない管理用時間のエネルギ消費量は０として、各管理用時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求める。
又、運転時間帯に含まれない管理用時間の予測熱出力は０になり、運転時間帯に含まれない管理用時間の予測貯湯熱量は、前記式２により予測熱出力nを０として求める。
【０１３４】
そして、全ての断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の断続運転用の仮運転パターンを求めて、その断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１３５】
２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての１日対応型の断続運転用の仮運転パターンのうち、上述のように運転時間帯において発電出力を電主出力に調節したときに最初の運転周期における最終の管理用時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを２日対応型の仮運転パターンとして選択する。
そして、２日対応型の仮運転パターンの全てについて、最初の運転周期の最終の管理用時間の予測貯湯熱量が２回目の運転周期の予測熱負荷として利用されたとして、２回目の運転周期の複数の管理用時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量を求める。
各管理用時間の予測貯湯熱量は、前記式２により、予測熱出力nを０として求める。
又、各管理用時間の予測利用熱量は、下記の式１０〜式１２により求める。
【０１３６】
予測貯湯熱量n-1≧予測熱負荷nのときは、
予測利用熱量n＝予測熱負荷n……………（式１０）
予測貯湯熱量n-1＜予測熱負荷nのときは、
予測利用熱量n＝予測貯湯熱量n-1……………（式１１）
予測貯湯熱量n-1＝０のときは、
予測利用熱量n＝０……………（式１２）
【０１３７】
２日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量に、２回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２７の発生熱で補う場合のエネルギ消費量（予測利用熱量の合計／補助加熱器熱効率）を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を２で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての２日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最大の２日対応型の仮運転パターンを、２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を２日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１３８】
３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての２日対応型の仮運転パターンのうち、２回目の運転周期における最終の管理用時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを３日対応型の仮運転パターンとして選択し、３日対応型の仮運転パターンの全てについて、２回目の運転周期の最終の管理用時間の予測貯湯熱量が３回目の運転周期の予測熱負荷として利用されたとして、上述した２回目の運転周期におけるのと同様に、３回目の運転周期の複数の管理用時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測利用熱量を求める。
【０１３９】
３日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について上述のように求めた１日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量に、２回目及び３回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２７の発生熱で補う場合のエネルギ消費量（予測利用熱量の合計／補助加熱器熱効率）を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を３で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての３日対応型の仮運転パターンのうちで予測エネルギ削減量が最大の３日対応型の仮運転パターンを、３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターンに設定し、その３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を３日対応型の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１４０】
１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての断続運転用の仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を設定増大出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各管理用時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
尚、運転時間帯に含まれる管理用時間のエネルギ消費量は前記式９により発電出力を設定増大出力として求め、運転時間帯に含まれない管理用時間のエネルギ消費量は０として、各管理用時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求める。
【０１４１】
そして、全ての断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の断続運転用の仮運転パターンを求めて、その断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の強制断続運転形態の運転パターンに設定し、その断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１４２】
２日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求め、並びに、３日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求めるので、それら２日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量、並びに、３日対応型の強制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量夫々を求める手順の説明を省略する。
【０１４３】
１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量は、以下のようにして求める。
即ち、全ての断続運転用の仮運転パターン夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を設定抑制出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各管理用時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
尚、運転時間帯に含まれる管理用時間のエネルギ消費量は前記式９により発電出力を設定抑制出力として求め、運転時間帯に含まれない管理用時間のエネルギ消費量は０として、各管理用時間のエネルギ消費量を積算することにより、運転周期エネルギ消費量を求める。
【０１４４】
そして、全ての断続運転用の仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の断続運転用の仮運転パターンを求めて、その断続運転用の仮運転パターンを１日対応型の抑制断続運転形態の運転パターンに設定し、その断続運転用の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を１日対応型の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量として求める。
【０１４５】
２日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した２日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求め、並びに、３日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量は、上述した３日対応型の負荷追従断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量を求める手順と同様の手順で求めるので、それら２日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量、並びに、３日対応型の抑制断続運転形態の運転パターン及び予測エネルギ削減量夫々を求める手順の説明を省略する。
【０１４６】
要するに、前記運転制御部５は、前記通常運転条件設定処理においては、前記熱余り管理用時間が存在する場合は、上述のように、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量及び抑制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求め、前記熱不足管理用時間が存在する場合は、上述のように、負荷追従連続運転形態の予測エネルギ削減量及び強制連続運転形態の予測エネルギ削減量を求め、更に、上述のように、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の負荷追従断続運転形態の予測エネルギ削減量、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の強制断続運転形態の予測エネルギ削減量、並びに、１日対応型、２日対応型及び３日対応型夫々の抑制断続運転形態の予測エネルギ削減量の９個の予測エネルギ削減量を求めて、そのように求めた予測エネルギ削減量が最大の運転形態を燃料電池１の運転形態に定める。
【０１４７】
尚、通常運転条件設定処理において、複数種の連続運転形態及び複数種の断続運転形態を含めた全ての運転形態のうち、いずれか１つの断続運転形態の予測エネルギ削減量が最大となる場合は、運転周期の開始時点における貯湯熱量にてその運転周期の予測熱負荷を賄える程度を示す熱負荷賄い率Ｕ／Ｌと設定値Ｋとを比較して、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが設定値Ｋよりも大きいときは待機条件を満たすと判断して、運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１を停止させる待機形態に燃料電池１の運転形態を定め、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが設定値Ｋ以下のときは待機条件を満たさないと判断して、予測エネルギ削減量が最大の断続運転形態に燃料電池１の運転形態を定めるように構成されている。
【０１４８】
ちなみに、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＬは、最初の運転周期の各管理用時間の予測熱負荷を合計することにより求めた運転周期の予測熱負荷である。
又、熱負荷賄い率Ｕ／ＬのＵは、燃料電池１の予測熱出力を０として、最初の運転周期の予測熱負荷のうち、最初の運転周期の開始時点における貯湯熱量にて賄えると予測される予測利用熱量である。
例えば、最初の運転周期の開始時点が、２日対応型の負荷追従断続運転形態、強制断続運転形態及び抑制断続運転形態のうちのいずれかの２回目の運転周期の開始時点に相当する場合、Ｌは、２回目の運転周期の各管理用時間の予測熱負荷を合計した値となり、Ｕは、２回目の運転周期の各管理用時間の予測利用熱量を合計した値となる。
尚、前記設定値Ｋは、例えば、０．４に設定する。
【０１４９】
つまり、運転周期の開始時点になる毎に通常運転条件設定処理を実行し、その処理では、上述のように、熱負荷賄い率Ｕ／Ｌが設定値Ｋよりも大きくて待機条件を満たすと判断したときは、燃料電池１の運転形態を待機形態に設定するように構成されているので、先の通常運転条件設定処理にて２日対応型又は３日対応型の負荷追従、抑制又は強制のいずれかの断続運転形態に定められて、今回の通常運転条件設定処理を行う時点が２日対応型又は３日対応型の断続運転形態における２回目の運転周期の開始時点に相当するときに、その通常運転条件設定処理にて前述のように燃料電池１の運転形態が待機形態に定められると、その２日対応型又は３日対応型の断続運転形態における２回目の運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１が停止されることになり、２日対応型又は３日対応型の断続運転形態が継続される。
【０１５０】
そして、前記運転制御部５は、前記通常運転条件設定処理にて定めた運転形態にて燃料電池１を運転する。
燃料電池１の運転形態を負荷追従連続運転形態に定めたときは、運転周期の全時間帯にわたって燃料電池１の発電出力を現在要求されている現電力負荷に追従させる現電力負荷追従運転を実行する。
その現電力負荷追従運転では、１分等の比較的短い所定の出力調整周期毎に現電力負荷を求め、最小出力から最大出力の範囲内で、連続的に現電力負荷に追従する電主出力を決定し、燃料電池１の発電出力をその決定した電主出力に調整する形態で運転する。
尚、前記現電力負荷は、前記電力負荷計測手段１１にて計測された電力と前記インバータ６の出力電力とを加えた電力から前記電気ヒータ１２の消費電力を減じた電力であり、更に、その現電力負荷は、前の出力調整周期において所定のサンプリング時間（例えば５秒）でサンプリングしたデータの平均値として求められる。
【０１５１】
燃料電池１の運転形態を抑制連続運転形態に定めたときは、燃料電池１の発電出力を設定抑制出力にすると定められている管理用時間では燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、他の管理用時間では現電力負荷追従運転を実行する。
燃料電池１の運転形態を強制連続運転形態に定めたときは、燃料電池１の発電出力を設定増大出力にすると定められている管理用時間では燃料電池１の発電出力を設定増大出力に調節し、他の管理用時間では現電力負荷追従運転を実行する。
【０１５２】
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの負荷追従断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる管理用時間においては現電力負荷追従運転を実行し、停止時間帯に含まれる管理用時間においては燃料電池１を停止する。
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの抑制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる管理用時間では燃料電池１の発電出力を設定抑制出力に調節し、停止時間帯に含まれる管理用時間においては燃料電池１を停止する。
燃料電池１の運転形態を１日対応型、２日対応型、３日対応型のいずれの強制断続運転に定めたときも、運転時間帯に含まれる管理用時間では燃料電池１の発電出力を設定増大出力に調節し、停止時間帯に含まれる管理用時間においては燃料電池１を停止する。
【０１５３】
以下、前記湯水貯留状態判別処理について説明する。
前記運転制御部５が、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記湯水入れ替わり検出手段３３の検出情報に基づいて、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記給水路１６を通して供給される水にて入れ替わらない状態が継続する非入れ替わり状態継続時間が設定非入替許容時間以上になると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
つまり、この第１実施形態では、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記貯湯槽２における湯水の貯留状態として、前記非入れ替わり状態継続時間を判別して、その非入れ替わり状態継続時間が設定非入替許容時間以上になると、貯湯槽２の湯水の貯留状態が湯水の水質低下を抑制する必要がある状態であると判別して、水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
【０１５４】
上述したように、この第１実施形態では、前記湯水入れ替わり検出手段３３が前記槽上部湯水温度センサＳｔにて構成されているので、前記運転制御部５は、前記湯水貯留状態判別処理においては、槽上部湯水温度センサＳｔの検出温度が設定低温範囲よりも高くなると非入れ替わり状態継続時間の計測を開始し、槽上部湯水温度センサＳｔの検出温度が設定低温範囲内の温度になると非入れ替わり状態継続時間を０にリセットする状態で、非入れ替わり状態継続時間の計測を行い、その非入れ替わり状態継続時間が設定非入替許容時間以上になると前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
ちなみに、前記設定非入替許容時間は、例えば９６時間に設定される。
【０１５５】
以下、前記抑制用運転条件設定処理について、説明する。
この第１実施形態では、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制用運転条件として、水質低下抑制用運転時間帯と水質低下抑制用発電出力とを定めるように構成されている。
この第１実施形態では、前記運転制御部５が、前記時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記設定処理期間内に前記貯湯槽２の湯水の全量が給水路１６からの水にて入れ替えられるべく、通常運転用の運転形態にて定められている運転時間帯を水質低下抑制用運転時間帯とする状態で、水質低下抑制用発電出力を通常運転用の運転形態にて定められている予測発電出力よりも小さくなるように定めるように構成されている。
又、前記運転制御部５が、通常運転用の運転形態にて定められている運転時間帯全体にわたって、水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定しても、前記設定処理期間内に前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられないと予測されるときは、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられるべく、水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定する状態で、水質低下抑制用運転時間帯を通常運転用の運転形態にて定められている運転時間帯よりも短い時間に設定するように構成されている。
【０１５６】
以下、前記水質低下抑制用発電出力及び前記水質低下抑制用運転時間帯を定める手順について、説明する。
尚、燃料電池１の通常運転用の運転形態においては、管理用時間毎に燃料電池１の予測発電出力が定められているので、管理用時間毎に前記水質低下抑制用発電出力が設定されるように構成されている。
前記運転制御部５は、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、設定処理期間中に前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測できるように、通常運転用の運転形態にて定められている運転時間帯を水質低下抑制用運転時間帯とすると仮定して、各管理用時間の水質低下抑制用発電出力を通常運転用の運転形態にて定められている予測発電出力よりも小さく設定するように構成されている。
又、前記運転制御部５は、通常運転用の運転形態にて定められている運転時間帯の全ての管理用時間の水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定しても、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられないと予測されるときは、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測できるように、各管理用時間の水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定する状態で、水質低下抑制用運転時間帯を通常運転用の運転形態にて定められている運転時間帯よりも短い時間に設定するように構成されている。
【０１５７】
ちなみに、負荷追従連続運転形態、並びに、１日対応型、２日対応型及び３日対応型の各負荷追従断続運転形態においては、運転時間帯の各管理用時間の予測発電出力は、予測電力負荷に追従する電主出力となる。
強制連続運転形態においては、強制運転用時間帯の各管理用時間の予測発電出力は、設定増大出力となり、電主運転用時間帯の各管理用時間の予測発電出力は、予測電力負荷に追従する電主出力となり、抑制連続運転形態においては、抑制運転用時間帯の各管理用時間の予測発電出力は設定抑制出力となり、電主運転用時間帯の各管理用時間の予測発電出力は、予測電力負荷に追従する電主出力となる。
１日対応型、２日対応型及び３日対応型の各強制断続運転形態においては、運転時間帯の各管理用時間の予測発電出力は、設定増大出力となり、１日対応型、２日対応型及び３日対応型の各抑制断続運転形態においては、運転時間帯の各管理用時間の予測発電出力は、設定抑制出力となる。
【０１５８】
説明を加えると、運転時間帯に含まれる各管理用時間において燃料電池１の発電出力を予測発電出力よりも小さい仮水質低下抑制用発電出力に調節すると仮定して、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて設定処理期間中に貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測できるか否かを判別する処理を、仮水質低下抑制用発電出力を段階的に小さく設定しながら、貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測できるまで繰り返す。
そして、上記の処理を繰り返すことにより、設定処理期間中に貯湯槽２の湯水の全量が給水路１６からの水にて入れ替えられると予測できるときは、通常運転用の運転形態にて定められている運転時間帯を水質低下抑制用運転時間帯として設定し、且つ、各管理用時間について設定されている仮水質低下抑制用発電出力を水質低下抑制用発電出力として設定する。
【０１５９】
又、運転時間帯の全ての管理用時間の仮水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定しても、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測できないときは、各管理用時間において燃料電池１の発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に調節すると仮定して、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測できるように運転時間帯を設定し、その設定した運転時間帯を水質低下抑制用運転時間帯とし、各管理用時間の水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定する。
【０１６０】
以下、仮水質低下抑制用発電出力の設定手順について、説明を加える。
予測発電出力に乗じることにより仮水質低下抑制用発電出力を設定するための抑制出力設定用係数を、１より小さくする状態で、設定間隔を隔てて段階的に設定する。例えば、設定間隔を０．０５として、抑制出力設定用係数を０．９５、０．９０、０．８５……………の如く段階的に設定する。
そして、抑制出力設定用係数を順次小さくして、予測発電出力に乗じることにより、仮水質低下抑制用発電出力を段階的に小さく設定する。
【０１６１】
以下、運転周期中に貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられるか否かを判別する手順について、説明を加える。
運転時間帯の各管理用時間の予測発電出力を仮水質低下抑制用発電出力として、上記の式３に基づいて、水質低下抑制用運転時間帯の各管理用時間の予測熱出力を求め、その求めた各管理用時間の予測熱出力を用いて、上記の式２に基づいて、運転周期の各管理用時間について予測貯湯熱量を求め、予測貯湯熱量が０になる管理用時間が存在すると、運転周期中に貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると判別することになる。
【０１６２】
そして、前記運転制御部５は、図２に示すフローチャートにおけるステップ＃９の燃料電池運転制御においては、設定処理期間の水質低下抑制用運転時間帯では、燃料電池１の発電出力を管理用時間毎に設定されている水質低下抑制用発電出力に調節し、水質低下抑制用運転時間帯の終了時点で設定処理期間の最終時点になっていない場合は、その水質低下抑制用運転時間帯の終了時点から設定処理期間の最終時点まで、燃料電池１を停止する。
【０１６３】
以下、本発明の第２及び第３の各実施形態を説明するが、各実施形態は、湯水貯留状態判別処理及び水質低下抑制処理の別の実施形態を説明するものであるので、主として、湯水貯留状態判別処理及び水質低下抑制処理について説明する。
【０１６４】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態を説明する。
図１において破線にて示すように、この第２実施形態においては、前記貯湯用循環路１８に、その貯湯用循環路１８を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量を検出する循環量センサＱｃが設けられ、前記給湯路１７に、その給湯路１７を通して送出される単位時間当たりの湯水送出量を検出する送出量センサＱｓが設けられている。
そして、前記循環量センサＱｃ及び前記送出量センサＱｓが設けられている以外は、コージェネレーションシステムの全体構成は上記の第１実施形態と同様であるので、その全体構成の説明を省略する。
尚、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環とが並行して行われるときは、上記の第１実施形態において説明したように湯水が流動するので、前記送出量センサＱｓは、貯湯用循環路１８から給湯路１７に供給される湯水の流量も含んだ流量を、給湯路１７を通して送出される単位時間当たりの湯水送出量として検出することになる。
【０１６５】
この第２実施形態は、湯水貯留状態判別処理及び水質低下抑制処理の別実施形態を説明するものであり、通常運転処理は上記の第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１６６】
先ず、前記湯水貯留状態判別処理について説明する。
前記運転制御部５が、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記給水路１６から前記貯湯槽２への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、前記貯湯用循環路１８を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、前記貯湯槽２の容量データに基づいて、湯水が前記給水路１６を通して供給されてから前記貯湯用熱交換器２４（即ち、加熱手段Ｈに相当する）にて加熱されることなく前記貯湯槽２に貯留される非加熱貯留時間が設定非加熱許容時間以上となる湯水、及び、湯水が前記貯湯用熱交換器２４にて加熱されてから前記貯湯用熱交換器２４にて再加熱されることなく前記貯湯槽２に貯留される非再加熱貯留時間が前記設定非加熱許容時間以上となる湯水の少なくとも一方が存在すると判別すると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
つまり、この第２実施形態では、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記貯湯槽２における湯水の貯留状態として、貯湯槽２に貯留される湯水についての非加熱貯留時間及び非再加熱貯留時間を判別して、非加熱貯留時間が設定非加熱許容時間以上となる湯水、及び、非再加熱貯留時間が前記設定非加熱許容時間以上となる湯水の少なくとも一方が存在すると、貯湯槽２の湯水の貯留状態が湯水の水質低下を抑制する必要がある状態であると判別して、水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
【０１６７】
前記運転制御部５により時系列的な給水量データ、時系列的な湯水循環量データ及び貯湯槽２の容量データを管理するデータ管理処理について、説明を加える。
前記貯湯槽２の容量データは、運転制御部５のメモリに記憶させてある。この第２実施形態では、貯湯槽２の容量は２００リットルであるので、容量データとして２００リットルをメモリに記憶させる。
【０１６８】
前記給湯路１７を通して湯水が送出されるのに伴って、その送出された湯水の量と同量の水が前記給水路１６を通して供給されるので、時系列的な湯水送出量データを時系列的な給水量データとして代用することができる。
そこで、運転制御部５は、前記送出量センサＱｓにて検出される時系列的な単位時間当たりの湯水送出量データを単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データとして読み込み、その読み込みデータを管理用時間にわたって積算して、管理用時間当たりの給水量データを求めて、時系列的な管理用時間当たりの給水量データを管理するように構成されている。
【０１６９】
尚、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環とが並行して行われるときは、上記の第１実施形態において説明したように湯水が流動するので、貯湯槽２に供給されることなく直接貯湯用循環路１８に供給される水も含んだ状態で、給水路１６から貯湯槽２への時系列的な給水量データが管理されることになる。
【０１７０】
又、運転制御部５は、前記循環量センサＱｃにて検出される時系列的な単位時間当たりの湯水循環量データを読み込み、その読み込みデータを管理用時間にわたって積算して、管理用時間当たりの湯水循環量データを求めて、時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データを管理するように構成されている。ちなみに、前記単位時間は、例えば１秒間に設定される。
【０１７１】
例えば、図３に示す如き時系列的な管理用時間当たりの給水量データ及び時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データが運転制御部５により管理される。
図３には、例えば、１月１日の１時台の管理用時間に２００リットルの水が給水されて、貯湯槽２が給水路１６からの水にて満杯になり、１月１日の８時台の管理用時間に４０リットルの水が給水され、１月１日の１９時台の管理用時間に１００リットルの水が給水されたことが示され、又、１月１日の２時台の管理用時間から１８時台の管理用時間まで、毎時１０リットルの循環量で貯湯槽２の湯水が貯湯用循環路１８を通して循環されたことが示されている。
又、図３には、例えば、１月１日の８時台の管理用時間は、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環とが並行して行われたことが示されている。
【０１７２】
以下、前記非加熱貯留時間及び前記非再加熱貯留時間夫々の管理について、説明を加える。
給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環とのうち、給湯先での湯水の消費のみが行われるときは、給湯路１７を通して貯湯槽２の上部から湯水が送出されるのに伴って、貯湯槽２の湯水は上方に流動して、貯湯槽２の上部から送出された湯水の量と同量の水が給水路１６を通して貯湯槽２の底部に供給され、湯水の循環のみが行われるときは、貯湯槽２の湯水が下方に流動しながら、槽底部から貯湯用循環路１８に取り出された湯水は貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち槽上部に戻されることになる。
又、給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環とが並行して行われるときは、給水路１６を通して供給された水のうち、貯湯用熱交換器２４による加熱後の温度が加熱目標温度になる分が、給水路１６から直接貯湯用循環路１８に供給されて貯湯用熱交換器２４により加熱されたのち、貯湯槽２の上部から送出される湯水と共に給湯路１７を通して送出され、残りが貯湯槽２の底部に貯留されることになる。
【０１７３】
従って、貯湯槽２への給水及び貯湯槽２の湯水の循環に伴う上述の如き貯湯槽２の湯水の流動形態に鑑みて、時系列的な管理用時間当たりの給水量データ、時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データ及び貯湯槽２の容量データに基づいて、各管理用時間の開始時点毎に、貯湯槽２の湯水を、管理用時間毎の給水ブロック及び管理用時間毎の加熱済みブロックにて、各ブロックが給水路１６を通しての給水の順序及び貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環の順序に対応して並び且つ各ブロックの湯水量を合計した合計湯水量が容量データに等しくなる状態で、上下方向にブロック分けすることができ、又、各給水ブロック毎に給水日時及び湯水量を特定し、各加熱済みブロック毎に貯湯用熱交換器２４による加熱日時及び湯水量を特定することができる。
【０１７４】
ちなみに、前記給水ブロックは、管理用時間にわたって給水路１６を通して貯湯槽２の底部に供給されたままで、貯湯用循環路１８を通して循環されていない、即ち、貯湯用熱交換器２４にて加熱されていない湯水のブロックを示し、前記加熱済みブロックは、管理用時間にわたって貯湯槽２の底部から取り出されて貯湯用循環路１８を通して循環されることにより、貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち貯湯槽２の上部に戻された湯水のブロックを示す。
前記給水路１６を通して供給されて貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち、再度、貯湯用熱交換器２４にて加熱された加熱済みブロックについては、最も新しい再加熱日時を加熱日時として特定する。
【０１７５】
以下、図４に基づいて、時系列的な管理用時間当たりの給水量データ及び時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データが図３に示す如き場合について、貯湯槽２の湯水における管理用時間毎の給水ブロック及び管理用時間毎の加熱済みブロックによるブロック分けについて説明を加える。
ちなみに、図４は、貯湯槽２の湯水を上下方向に給水ブロック及び加熱済みブロックにてブロック分けした状態を示し、各ブロック内に、各ブロックの給水日時、加熱日時、湯水量をそれぞれ（１／１，１）（−）（１４０）、あるいは、（−）（１／１，２）（１０）の如く示す。
つまり、各ブロック内における左端の（）内に給水日時を、中央の（）内に加熱日時を、右端の（）内に湯水量を示す。
例えば、１月１日の８：００のブロック分けにおける最下部のブロックは給水ブロックであり、その内部の（１／１，１）（−）（１４０）については、左端の（）内の「１／１，１」は、給水日時が１月１日の１時であることを示し、中央の（）内の「−」は、給水されたままで加熱されていないことを示し、右端の（）内の「１４０」は湯水量が１４０リットルであることを示す。
【０１７６】
又、下から２番目のブロックは加熱済みブロックであり、その内部の（−）（１／１，２）（１０）については、左端の（）内の「−」は、給水されたのち貯湯用熱交換器２４にて加熱済みであるので、給水日時は管理しないことを示し、中央の（）内の「１／１，２」は、加熱日時が１月１日の２時であることを示し、右端の（）内の「１０」は湯水量が１０リットルであることを示す。
【０１７７】
図示は省略するが、１月１日の１時台に２００リットルの水が貯湯槽２の底部に給水されたので、２時台の管理用時間の開始時点では、貯湯槽２全体が、１月１日の１時に給水された給水ブロックになる。
１月１日の２時から７時までの６時間は、毎時１０リットルずつ貯湯槽２の湯水が循環されるので、毎時、１０リットルの湯水が貯湯槽２の底部から取り出されて、貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち貯湯槽２の上部に戻されることになり、１月１日の８時台の管理用時間の開始時点では、図４の（イ）に示すように、給水日時が１月１日の１時で湯水量が１４０リットルの給水ブロック、加熱日時が１月１日の２時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロック、加熱日時が１月１日の３時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロック、……………、加熱日時が１月１日の７時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロックの７個のブロックが下方から上方に並ぶ状態でブロック分けされる。
【０１７８】
１月１日の８時台は、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての貯湯槽２の湯水の循環とが並行して行われており、この第２実施形態では、このように給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環とが並行して行われる管理用時間においては、給水路１６を通して供給される水のうち、貯湯用循環路１８を通して循環される湯水循環量に相当する分は、貯湯槽２の底部に貯留されることなく、貯湯用循環路１８を通して循環されて、貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち、給湯路１７を通して送出されるとする。
つまり、管理用時間当たりの給水量データは４０リットルであり、管理用時間当たりの湯水循環量データは１０リットルであるので、貯湯槽２の底部に供給された４０リットルの水のうち、貯湯用循環路１８を通して循環された１０リットルを除いた３０リットルを給水循環並行時給水量として、その給水循環並行時給水量の水が貯湯槽２の底部に貯留されることとする。
従って、１月１日の９時台の管理用時間の開始時点では、図４の（ロ）に示すように、給水日時が１月１日の８時で湯水量が３０リットルの給水ブロック、給水日時が１月１日の１時で湯水量が１４０リットルの給水ブロック、加熱日時が１月１日の２時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロック、加熱日時が１月１日の３時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロック、加熱日時が１月１日の４時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロックの５個のブロックが下方から上方に並ぶ状態でブロック分けされる。
【０１７９】
１月１日の９時から１８時までの１０時間は、毎時１０リットルずつ貯湯槽２の湯水が循環されるので、毎時、１０リットルの湯水が貯湯槽２の底部から取り出されて、貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち貯湯槽２の上部に戻されることになり、１月１日の１９時台の管理用時間の開始時点では、図４の（ハ）に示すように、給水日時が１月１日の１時で湯水量が７０リットルの給水ブロック、加熱日時が１月１日の２時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロック、加熱日時が１月１日の３時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロック、……………、加熱日時が１月１日の１８時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロックの１４個のブロックが下方から上方に並ぶ状態でブロック分けされる。
【０１８０】
１月１日の１９時台は、給水路１６を通して１００リットルの水が貯湯槽２の底部に供給され、貯湯用循環路１８を通しての循環が行われていないので、貯湯槽２の上部の１００リットル分の湯水が貯湯槽２から給湯路１７に送出されたことになり、１月１日の２０時台の管理用時間の開始時点では、図４の（ニ）に示すように、給水日時が１月１日の１９時で湯水量が湯水量が１００リットルの給水ブロック、給水日時が１月１日の１時で湯水量が７０リットルの給水ブロック、加熱日時が１月１日の２時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロック、加熱日時が１月１日の３時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロック、加熱日時が１月１日の４時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロックの５個のブロックが下方から上方に並ぶ状態でブロック分けされる。
【０１８１】
上述の如く、時系列的な管理用時間当たりの給水量データ、時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データ及び貯湯槽２の容量データに基づいて、各管理用時間の開始時点において、貯湯槽２の湯水における管理用時間毎の給水ブロック及び管理用時間毎の加熱済みブロックによるブロック分けを更新すると共に、各ブロック毎に、給水日時、加熱日時、湯水量を特定することができ、例えば、１月３日の９時台、１月３日の２０時台及び１月４日の２時台の夫々の管理用時間の開始時点においては、図４の（ホ）〜（ト）に示すように、貯湯槽２の湯水を給水ブロック及び加熱済みブロックにてブロック分けすると共に、各給水ブロック毎に、給水日時、湯水量を特定し、各加熱済みブロック毎に、加熱日時、湯水量を特定することができる。
【０１８２】
そして、管理用時間の開始時点毎に、各給水ブロック毎の給水日時及び各加熱済みブロック毎の加熱日時に基づいて、各給水ブロック毎に非加熱貯留時間を求め、各加熱済みブロック毎に非再加熱貯留時間を求めることができる。
例えば、図４の（ホ）に基づいて説明すると、１月３日の９時台の管理用時間の開始時点においては、下から３番目のブロックは給水ブロックであり、その給水日時は１月１日の１時であるので、非加熱貯留時間は５６時間となり、又、下から４番目のブロックは加熱済みブロックであり、その加熱日時は１月１日の２時であるので、非再加熱貯留時間は５５時間となる。
又、図４の（ト）に基づいて説明すると、１月４日の２時台の管理用時間の開始時点においては、給水ブロックは最下部のブロックだけであり、その給水ブロックの給水日時は１月３日の１９時であるので、非加熱貯留時間は７時間となり、又、加熱済みブロックは下から２番目から最上部までの６ブロックであり、そのうち、加熱日時が最も過去になるのは下から２番目の加熱済みブロックであり、その加熱日時は１月１日の２時であるので、非再加熱貯留時間は７２時間となる。
【０１８３】
そして、前記設定非加熱許容時間を例えば７２時間（３日間）に設定すると、１月４日の２時台の管理用時間の開始時点において、非再加熱貯留時間が設定非加熱貯留時間以上となる湯水のブロックが存在すると判別されることになり、水質低下抑制タイミングになると判別することになる。
【０１８４】
つまり、前記運転制御部５は、管理用時間の開始時点において、時系列的な管理用時間当たりの給水量データ、時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データ及び貯湯槽２の容量データに基づいて、貯湯槽２の湯水を、管理用時間毎の給水ブロック及び管理用時間毎の加熱済みブロックにて、各ブロックが給水路１６を通しての給水の順序及び貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環の順序に対応して並び且つ各ブロックの湯水量を合計した合計湯水量が容量データに等しくなる状態で上下方向にブロック分けし、且つ、各給水ブロック毎に給水日時、湯水量を特定し、各加熱済みブロック毎に加熱日時、湯水量を特定するように構成されている。
【０１８５】
ちなみに、前記運転制御部５は、前記給水路１６を通して供給されて貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち、再度貯湯用熱交換器２４にて加熱された加熱済みブロックについては、最も新しい再加熱日時を加熱日時として特定するように構成されている。
又、前記運転制御部５は、管理用時間の開始時点において、各給水ブロック毎に、夫々の給水日時に基づいて非加熱貯留時間を求め、各加熱済みブロック毎に、夫々の加熱日時に基づいて非再加熱貯留時間を求めて、求めた非加熱貯留時間が設定非加熱許容時間以上となるブロック及び求めた非再加熱貯留時間が設定非加熱許容時間以上となるブロックの少なくとも一方が存在すると、水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
【０１８６】
次に、前記水質低下抑制処理について説明する。
尚、この第２実施形態においても、前記設定処理期間は１回の運転周期にて構成されている。
前記運転制御部５は、上記の第１実施形態と同様に、水質低下抑制処理として、前記循環制御処理、及び、前記水質低下抑制用運転条件を定めてその水質低下抑制用運転条件に基づいて前記燃料電池１を運転する抑制運転処理を実行するように構成され、前記水質低下抑制用運転条件として、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記設定処理期間内に前記給水路１６からの水に入れ替えられることが予測できる運転条件を定めるように構成されている。
又、前記運転制御部５は、上記の第１実施形態と同様に、前記水質低下抑制用運転条件として、水質低下抑制用運転時間帯と水質低下抑制用発電出力とを定めるように構成されているが、それら水質低下抑制用運転時間帯と水質低下抑制用発電出力とを定めるための構成が上記の第１実施形態と異なる。
【０１８７】
即ち、この第２実施形態では、前記運転制御部５が、前記時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記設定処理期間内に前記貯湯槽２の湯水の全量が給水路１６からの水にて入れ替えられるべく、設定処理期間における予測電力負荷が発生する全時間帯を水質低下抑制用運転時間帯とする状態で、水質低下抑制用発電出力を設定処理期間における予測電力負荷よりも小さくなるように定めるように構成されている。
又、前記運転制御部５が、設定処理期間における予測電力負荷が発生する全時間帯にわたって、水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定しても、前記設定処理期間内に前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられないと予測されるときは、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられるべく、水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定する状態で、設定処理期間内に水質低下抑制用時間帯を設定するように構成されている。
【０１８８】
以下、前記水質低下抑制用発電出力及び前記水質低下抑制用運転時間帯を定める手順について、説明する。
前記運転制御部５は、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、設定処理期間中に前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測できるように、設定処理期間における予測電力負荷が発生する全時間帯を水質低下抑制用運転時間帯とすると仮定して、各管理用時間の水質低下抑制用発電出力を予測電力負荷よりも小さく設定するように構成されている。
又、前記運転制御部５は、設定処理期間における予測電力負荷が発生する全ての管理用時間の水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定しても、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられないと予測されるときは、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測できるように、各管理用時間の水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定する状態で、設定処理期間内に水質低下抑制用時間帯を設定するように構成されている。
【０１８９】
説明を加えると、設定処理期間における予測電力負荷が発生する各管理用時間において燃料電池１の発電出力を予測電力負荷よりも小さい仮水質低下抑制用発電出力に調節すると仮定して、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、設定処理期間中に貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測できるか否かを判別する処理を、仮水質低下抑制用発電出力を段階的に小さく設定しながら、貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測できるまで繰り返す。
そして、上記の処理を繰り返すことにより、設定処理期間中に貯湯槽２の湯水の全量が給水路１６からの水にて入れ替えられると予測できるときは、設定処理期間における予測電力負荷が発生する全時間帯を水質低下抑制用運転時間帯として設定し、且つ、各管理用時間について設定されている仮水質低下抑制用発電出力を水質低下抑制用発電出力として設定する。
【０１９０】
又、設定処理期間における予測電力負荷が発生する全ての管理用時間の仮水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定しても、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測できないときは、各管理用時間において燃料電池１の発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に調節すると仮定して、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられると予測されるように運転時間帯を設定し、その設定した運転時間帯を水質低下抑制用運転時間帯とし、各管理用時間の水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定する。
【０１９１】
以下、仮水質低下抑制用発電出力の設定手順について、説明を加える。
予測電力負荷に乗じることにより仮水質低下抑制用発電出力を設定するための抑制出力設定用係数を、上記の第１実施形態と同様に設定する。
そして、抑制出力設定用係数を順次小さくして、予測電力負荷に乗じることにより、仮水質低下抑制用発電出力を段階的に小さく設定する。
運転周期中に貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられるか否かを判別する手順は、上記の第１実施形態において説明したのと同様であるので、その説明を省略する。
【０１９２】
ところで、通常運転用の運転形態は、複数種の運転形態のうちで予測エネルギ削減量が最大の運転形態が定められるものである。
そして、予測熱負荷に対して燃料電池１の発生熱量が不足する不足熱量は補助加熱器２７の発生熱で補う条件で、予測エネルギ削減量が求められることから、不足熱量が生じると、求められる予測エネルギ削減量が小さくなるので、通常運転用の運転形態において、各管理用時間の予測発電出力は予測不足熱量が極力生じないように定められている。
従って、上述のように水質低下抑制用発電出力及び水質低下抑制用運転時間帯を設定することにより、結果的に、前記水質低下抑制用運転条件として、前記水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において前記通常運転処理を実行すると仮定したときに前記燃料電池１により発電される総発電量よりも前記設定処理期間内における前記燃料電池１の総発電量を低下させる条件を定めることになる。
【０１９３】
前記主制御処理における運転制御部５の制御動作のフローチャートは、上記の第１実施形態において説明した図２に示すフローチャートと同様であるので、その説明を省略する。
尚、この第２実施形態においては、図２に示すフローチャートにおけるステップ＃７では、貯湯槽２の湯水を給水ブロック及び加熱済みブロックにブロック分けしたときに、設定処理期間の間に、貯湯槽２の全体が給水ブロックになると入れ替わり状態になったと判別し、設定処理期間の間、貯湯槽２の全体が給水ブロックにならなかった場合は、入れ替わり状態にならなかったと判別するように構成されている。
第１実施形態と同様に、図２に示すフローチャートにおけるステップ＃８では、延長用の水質低下抑制処理の運転条件として、設定処理期間全体にわたって燃料電池１を停止する条件に設定するように構成されている。
又、図２に示すフローチャートにおけるステップ＃９の燃料電池運転制御においては、設定処理期間の水質低下抑制用運転時間帯では、燃料電池１の発電出力を管理用時間毎に設定されている水質低下抑制用発電出力に調節し、水質低下抑制用運転時間帯の終了時点で設定処理期間の最終時点になっていない場合は、その水質低下抑制用運転時間帯の終了時点から設定処理期間の最終時点まで、燃料電池１を停止するように構成されている。
【０１９４】
〔第３実施形態〕
以下、第３実施形態を説明する。
図１において破線にて示すように、この第３実施形態においても、上記の第２実施形態と同様に、前記循環量センサＱｃ及び前記送出量センサＱｓが設けられている。
そして、前記循環量センサＱｃ及び前記送出量センサＱｓが設けられている以外は、コージェネレーションシステムの全体構成は上記の第１実施形態と同様であるので、その全体構成の説明を省略する。
【０１９５】
この第３実施形態は、湯水貯留状態判別処理及び水質低下抑制処理の別実施形態を説明するものであり、通常運転処理は上記の第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１９６】
先ず、前記湯水貯留状態判別処理について説明する。
前記運転制御部５が、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記給水路１６から前記貯湯槽２への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、前記貯湯用循環路１８を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、前記貯湯槽２の容量データに基づいて、前記給水路１６を通して供給されてから前記貯湯槽２に滞留する滞留時間が設定滞留許容時間以上となる湯水が存在すると判別すると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
つまり、この第３実施形態では、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記貯湯槽２における湯水の貯留状態として、貯湯槽２に貯留される湯水についての滞留時間を判別して、滞留時間が前記設定滞留許容時間以上となる湯水が存在すると、貯湯槽２の湯水の貯留状態が湯水の水質低下を抑制する必要がある状態であると判別して、水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
【０１９７】
前記運転制御部５により時系列的な給水量データ、時系列的な湯水循環量データ及び貯湯槽２の容量データを管理するデータ管理処理は、上記の第２実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【０１９８】
以下、前記滞留時間の管理について説明を加えるが、この第３実施形態においても、上記の第２実施形態と同様に、図３に示す如き時系列的な管理用時間当たりの給水量データ及び時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データが運転制御部５により管理されるとして、説明する。
図５に示すように、図４に示す第２実施形態と同様に、管理用時間の開始時点毎に、貯湯槽２の湯水を管理用時間毎の給水ブロック及び管理用時間毎の加熱済みブロックに分けるブロック分けが行われるが、図５においては、各ブロック内に、各ブロックの給水日時、湯水量をそれぞれ（１／１，１）（１４０）、あるいは、（１／１，１）（１０）の如く示す。又、加熱済みブロックを、「＃」の符合にて示す。
つまり、各ブロック内における左側の（）内に給水日時を、右側の（）内に湯水量を示す。
例えば、１月１日の８：００のブロック分けにおける最下部のブロックの（１／１，１）（１４０）については、左側の（）内の「１／１，１」は、給水日時が１月１日の１時であることを示し、右側の（）内の「１４０」は湯水量が１４０リットルであることを示す。
【０１９９】
１月１日の２時から７時までの６時間は、毎時１０リットルずつ貯湯槽２の湯水が循環されるので、毎時、１０リットルの湯水が貯湯槽２の底部から取り出されて、貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち貯湯槽２の上部に戻されることになり、１月１日の８時台の管理用時間の開始時点では、図５の（イ）に示すように、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が１４０リットルの給水ブロックと、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が１０リットルの６個の加熱済みブロックとの７個のブロックが下方から上方に並ぶ状態でブロック分けされる。
【０２００】
１月１日の８時台は、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての貯湯槽２の湯水の循環とが並行して行われており、上述の第２実施形態と同様に、貯湯槽２の底部に供給された４０リットルの水のうち、貯湯用循環路１８を通して循環された１０リットルを除いた３０リットルを給水循環並行時給水量として、その給水循環並行時給水量の水が貯湯槽２の底部に貯留されることとする。
従って、１月１日の９時台の管理用時間の開始時点では、図５の（ロ）に示すように、給水日時が１月１日の８時であり湯水量が３０リットルの給水ブロック、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が１４０リットルの給水ブロック、及び、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が１０リットルの３個の加熱済みブロックの５個のブロックが下方から上方に並ぶ状態でブロック分けされる。
【０２０１】
１月１日の９時から１８時までの１０時間は、毎時１０リットルずつ貯湯槽２の湯水が循環されるので、毎時、１０リットルの湯水が貯湯槽２の底部から取り出されて、貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち貯湯槽２の上部に戻されることになり、１月１日の１９時台の管理用時間の開始時点では、図５の（ハ）に示すように、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が７０リットルの給水ブロック、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が１０リットルの３個の加熱済みブロック、給水日時が１月１日の８時であり湯水量が１０リットルの３個の加熱済みブロック、及び、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が１０リットルである７個の加熱済みブロックの１４個のブロックが下方から上方に並ぶ状態でブロック分けされる。
【０２０２】
１月１日の１９時台は、給水路１６を通して１００リットルの水が貯湯槽２の底部に供給され、貯湯用循環路１８を通しての循環が行われていないので、貯湯槽２の上部の１００リットル分の湯水が貯湯槽２から給湯路１７に送出されたことになり、１月１日の２０時台の管理用時間の開始時点では、図５の（ニ）に示すように、給水日時が１月１日の１９時であり湯水量が１００リットルの給水ブロック、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が７０リットルの給水ブロック、及び、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が１０リットルの３個の加熱済みブロックの５個のブロックが下方から上方に並ぶ状態でブロック分けされる。
【０２０３】
上述の如く、時系列的な管理用時間当たりの給水量データ、時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データ及び貯湯槽２の容量データに基づいて、各管理用時間の開始時点において、貯湯槽２の湯水を給水ブロック及び加熱済みブロックにてブロック分けすると共に、各ブロック毎に、給水日時、湯水量を特定することができ、例えば、１月３日の９時台、１月３日の２０時台及び１月４日の１時台の夫々の管理用時間の開始時点においては、図５の（ホ）〜（ト）に示すように、貯湯槽２の湯水を、管理用時間毎の給水ブロック及び管理用時間毎の加熱済みブロックにてブロック分けすると共に、各ブロック毎に、給水日時、湯水量を特定することができる。
【０２０４】
そして、管理用時間の開始時点毎に、各ブロック毎の給水日時に基づいて、各ブロック毎に滞留時間を求めることができる。
例えば、図５の（ホ）に基づいて説明すると、１月３日の９時台の管理用時間の開始時点においては、例えば、下から３番目のブロックは給水ブロックであり、その給水日時は１月１日の１時であるので、滞留時間は５６時間となり、又、下から４番目のブロックは加熱済みブロックであり、その給水日時は１月１日の１時であるので、滞留時間は５６時間となる。
又、図５の（ト）に基づいて説明すると、１月４日の１時台の管理用時間の開始時点においては、給水日時が１月３日の１９時であり湯水量が１５０リットルの給水ブロック、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が１０リットルの３個の加熱済みブロック、及び、給水日時が１月１日の１９時であり湯水量が１０リットルの２個の加熱済みブロックの６個のブロックが下方から上方に並ぶ状態でブロック分けされ、それらのブロックのうち、給水日時が最も過去になるのは下から２番目から４番目の３個の加熱済みブロックであり、その給水日時は１月１日の１時であるので、滞留時間は７２時間となる。
【０２０５】
そして、前記設定滞留許容時間を例えば７２時間（３日間）に設定すると、１月４日の２時台の管理用時間の開始時点において、滞留時間が設定滞留許容時間以上となる湯水のブロックが存在すると判別されることになる。
【０２０６】
つまり、前記運転制御部５は、管理用時間の開始時点において、時系列的な管理用時間当たりの給水量データ、時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データ及び貯湯槽２の容量データに基づいて、貯湯槽２の湯水を、管理用時間毎の給水ブロック及び管理用時間毎の加熱済みブロックにて、各ブロックが給水路１６を通しての給水の順序及び貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環の順序に対応して並び且つ各ブロックの湯水量を合計した合計湯水量が容量データに等しくなる状態で上下方向にブロック分けし、且つ、各ブロック毎に給水日時、湯水量を特定するように構成されている。
又、前記運転制御部５は、管理用時間の開始時点において、各ブロック毎の給水日時に基づいて、各ブロック毎に滞留時間を求めて、求めた滞留時間が設定滞留許容時間以上となるブロックが存在すると、水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
【０２０７】
以下、前記水質低下抑制処理について説明する。
尚、この第３実施形態においては、前記設定処理期間は複数回の運転周期にて構成されている。
前記運転制御部５は、上記の第１実施形態と同様に、水質低下抑制処理として、前記循環制御処理、及び、前記水質低下抑制用運転条件を定めてその水質低下抑制用運転条件に基づいて前記燃料電池１を運転する抑制運転処理を実行するように構成され、前記水質低下抑制用運転条件として、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記設定処理期間内に前記給水路１６からの水に入れ替えられることが予測できる運転条件を定めるように構成されている。
【０２０８】
そして、この第３実施形態では、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制用運転条件として、複数の管理用時間を含む運転周期（周期に相当する）が複数連続する設定判別期間における最初の周期において前記燃料電池１を運転しかつ残る周期においては前記燃料電池１を停止すると仮定したときに、最初の周期のうちで、運転しても前記設定判別期間が経過すると前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記給水路１６からの水に入れ替えられることになる時間帯でかつ運転による運転メリットが高くなる有効時間帯を、少なくとも前記時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて求めて、その求めた有効時間帯を運転時間帯として前記燃料電池１を運転しかつ前記設定判別期間における前記運転時間帯以外の時間帯を停止時間帯として前記燃料電池１を停止する条件を定めるように構成されている。
【０２０９】
又、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制用運転条件として、運転周期数が異なる複数の前記設定判別期間の夫々について、前記有効時間帯を求めて、複数の設定判別期間のうちで予測エネルギ削減量が最大となる設定判別期間の有効時間帯を運転時間帯として前記燃料電池１を運転しかつ予測エネルギ削減量が最大となる設定判別期間における前記運転時間帯以外の時間帯を停止時間帯として前記燃料電池１を停止する条件を定めるように構成されている。
ちなみに、前記設定判別期間は前記設定処理期間に相当することになる。
【０２１０】
以下、前記水質低下抑制用運転条件を定める抑制用運転条件設定処理について、説明する。
水質低下抑制処理においては、運転周期が複数連続する設定判別期間における最初の運転周期において運転し且つ残る運転周期においては停止する形態で、前記燃料電池１を運転することになり、以下、この運転形態を水質低下抑制用の複数周期対応型の負荷追従断続運転形態と称する。
【０２１１】
そして、前記運転制御部５は、水質低下抑制用の複数周期対応型の負荷追従断続運転形態における燃料電池１を運転する管理用時間、即ち、有効時間帯として、前記設定判別期間の最初の運転周期においては燃料電池１の発電出力を予測電力負荷に追従させ且つ残る運転周期においては燃料電池１を停止させると仮定したときに、前記設定判別期間における最初の運転周期に後続する運転周期内に前記貯湯槽２における予測貯湯熱量が０となる管理用時間が存在することになり、且つ、前記設定判別期間の最初の運転周期における時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷並びに設定判別期間の残りの運転周期における予測熱負荷に基づく予測エネルギ削減量が最大となる管理用時間を定めるように構成されている。
【０２１２】
この第３実施形態では、通常運転用の複数周期対応型の負荷追従断続運転形態と同様に、水質低下抑制用の複数周期対応型の負荷追従断続運転形態として、運転周期数が２個の２日対応型のものと、運転周期数が３個の３日対応型のものとが含まれる。
そして、水質低下抑制用の２日対応型及び３日対応型夫々の負荷追従断続運転形態について、有効時間帯を求める、即ち、運転周期数が異なる複数の設定判別期間の夫々について、有効時間帯を求めることになる。
【０２１３】
水質低下抑制用の２日対応型の負荷追従断続運転形態、即ち、運転周期数が２個の設定判別期間の有効時間帯は、以下のようにして求める。
即ち、上記の第１実施形態において説明した如き、メモリに記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、第１実施形態において説明した如き、通常運転用の１日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を電主出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各管理用時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
そして、全ての仮運転パターンのうち、最初の運転周期における最終の管理用時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを２日対応型の仮運転パターンとして選択して、第１実施形態において説明した如き、通常運転用の２日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、２日対応型の仮運転パターンの全てについて、最初の運転周期の最終の管理用時間の予測貯湯熱量が２回目の運転周期の予測熱負荷として利用されたとして、２回目の運転周期の複数の管理用時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量を求める。
【０２１４】
更に、第１実施形態において説明した如き、通常運転用の２日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、２日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Ｐに、２回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２７の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を２で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての２日対応型の仮運転パターンのうちから、２回目の運転周期内に予測貯湯熱量が０となる管理用時間が存在する仮運転パターンを選択し、その選択した仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の仮運転パターンにおける運転時間帯を、水質低下抑制用の２日対応型の負荷追従断続運転形態における有効時間帯として定め、その予測エネルギ削減量が最大の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を、水質低下抑制用の２日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量とする。
【０２１５】
水質低下抑制用の３日対応型の負荷追従断続運転形態、即ち、運転周期数が３個の設定判別期間の有効時間帯は、以下のようにして求める。
即ち、全ての２日対応型の仮運転パターンのうち、２回目の運転周期における最終の管理用時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを３日対応型の仮運転パターンとして選択し、３日対応型の仮運転パターンの全てについて、２回目の運転周期の最終の管理用時間の予測貯湯熱量が３回目の運転周期の予測熱負荷として利用されたとして、上述した２回目の運転周期におけるのと同様に、３回目の運転周期の複数の管理用時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測利用熱量を求める。
【０２１６】
更に、上述した通常運転用の３日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、３日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Ｐに、２回目及び３回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２７の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を３で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、３日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての３日対応型の仮運転パターンのうちから、３回目の運転周期内に予測貯湯熱量が０となる管理用時間が存在する仮運転パターンを選択し、その選択した仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の仮運転パターンにおける運転時間帯を、水質低下抑制用の３日対応型の負荷追従断続運転形態における有効時間帯として定め、その予測エネルギ削減量が最大の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を、水質低下抑制用の３日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量とする。
【０２１７】
続いて、水質低下抑制用の２日対応型の負荷追従断続運転形態、及び、水質低下抑制用の３日対応型の負荷追従断続運転形態のうちで、予測エネルギ削減量が最大となる負荷追従断続運転形態を、水質低下抑制処理において燃料電池１を運転する運転形態として定める。
つまり、前記水質低下抑制用運転条件として、運転周期数が異なる複数の前記設定判別期間の夫々について、前記有効時間帯を求めて、複数の設定判別期間のうちで予測エネルギ削減量が最大となる設定判別期間の有効時間帯を運転時間帯として前記燃料電池１を運転しかつ予測エネルギ削減量が最大となる設定判別期間における前記運転時間帯以外の時間帯を停止時間帯として前記燃料電池１を停止する条件を定めることになる。
【０２１８】
以下、図６に示すフローチャートに基づいて、前記通常運転処理及び前記水質低下抑制処理の夫々を実行するときの前記運転制御部５の制御動作を説明する。
ステップ＃１１にて運転周期の開始時点であると判別し、ステップ＃１２にて水質低下抑制処理の実行中でないと判別し、ステップ＃１３にて設定処理期間の経過直後でないと判別したときは、ステップ＃１４において、その運転周期の開始時点が要水質低下抑制状態であるか否かを判別する。要水質低下抑制状態ではないと判別した場合は、ステップ＃１５にて、通常運転条件設定処理を実行して通常運転条件を定め、ステップ＃１７にて、湯水貯留状態判別処理を実行してリターンする。その運転周期の開始時点が要水質低下抑制状態であると判別した場合は、ステップ＃１６にて、抑制用運転条件設定処理を実行して水質低下抑制用運転条件を定め、ステップ＃１７にて、湯水貯留状態判別処理を実行してリターンする。
【０２１９】
ステップ＃１１にて運転周期の開始時点であると判別し、ステップ＃１２にて水質低下抑制処理の実行中でないと判別し、ステップ＃１３にて設定処理期間の経過直後であると判別したときは、ステップ＃１８において、その設定処理期間の開始時点から終了時点の間に入れ替わり状態になったか否かを判別して、入れ替わり状態になったと判別した場合は、ステップ＃１５に進んで、通常運転条件設定処理を実行して通常運転条件を定める。
【０２２０】
ステップ＃１８において、設定処理期間の開始時点から終了時点の間に入れ替わり状態にならなかったと判別した場合は、ステップ＃１９において、延長用運転条件設定処理を実行して、延長用の水質低下抑制処理の運転条件を定め、ステップ＃１７にて、湯水貯留状態判別処理を実行してリターンする。
つまり、ステップ＃１８にて、設定処理期間の開始時点から終了時点の間に入れ替わり状態にならなかったと判別した場合は、直前の設定処理期間において実行された水質低下抑制処理により、貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が給水路１６からの水に入れ替わっていない状態であり、ステップ＃１９において、延長用の水質低下抑制処理の運転条件を定めて、その定めた運転条件にて、設定処理期間の間、水質低下抑制処理を延長して実行することになる。
【０２２１】
ステップ＃１１にて運転周期の開始時点ではないと判別する間は、通常運転処理又は水質低下抑制処理に応じた運転条件にて燃料電池１の運転を制御する燃料電池運転制御処理を実行し、並びに、前記循環制御処理を実行し、更に、湯水貯留状態判別処理を実行してリターンする（ステップ＃２０，２１，１７）。
又、ステップ＃１１にて運転周期の開始時点であると判別し、ステップ＃１２にて水質低下抑制処理の実行中であると判別する間は、水質低下抑制処理に応じた運転条件にて燃料電池１の運転を制御する燃料電池運転制御処理を実行し、並びに、前記循環制御処理を実行し、更に、湯水貯留状態判別処理を実行してリターンする（ステップ＃２０，２１，１７）。
【０２２２】
つまり、通常運転処理の実行中は、ステップ＃２０の燃料電池運転制御では、ステップ＃１５の通常運転条件設定処理にて設定された通常運転条件に基づいて燃料電池１の運転が制御される。
又、水質低下抑制処理の実行中は、ステップ＃２０の燃料電池運転制御では、ステップ＃１６の抑制用運転条件設定処理にて設定された水質低下抑制用運転条件に基づいて燃料電池１の運転が制御される。又、延長用の水質低下抑制処理の実行中は、ステップ＃２０の燃料電池運転制御では、ステップ＃１９の延長用運転条件設定処理にて設定された運転条件に基づいて燃焼電池１の運転が制御され、この第３実施形態では、燃料電池１が停止される。
【０２２３】
ステップ＃２１の循環制御処理では、前記貯湯温度センサＳｈの検出温度が目標加熱温度になるように、貯湯用循環路１８における単位時間当たりの湯水循環量を調節すべく湯水循環ポンプ１９の作動が制御される。
ちなみに、ステップ＃２０の燃料電池運転制御にて燃料電池１が停止されている場合は、前記冷却水循環ポンプ１５が停止されて、冷却水循環路１３における冷却水の循環が停止されているので、貯湯用熱交換器２４には貯湯槽２の湯水を加熱するための冷却水が供給されない状態となり、ステップ＃２１の循環制御処理においては、湯水循環ポンプ１９が停止されて、貯湯用循環路１８における湯水の循環が停止されることになる。
また、前記運転制御部５は、水質低下抑制処理の実行中に、前記熱消費端末３用の端末用リモコン５ｂから運転が指令されると、上述のように熱媒供給運転を行うように構成されている。
【０２２４】
尚、この第３実施形態においては、ステップ＃１８では、貯湯槽２の湯水を給水ブロック及び加熱済みブロックにブロック分けしたときに、貯湯槽２の全体が給水ブロックになると入れ替わり状態になったと判別し、設定処理期間の間、貯湯槽２の全体が給水ブロックにならなかった場合は、入れ替わり状態にならなかったと判別するように構成されている。
又、ステップ＃２０の燃料電池運転制御においては、前記設定判別期間の運転時間帯においては、前記燃料電池１の発電出力を現在要求されている現電力負荷に追従させる現電力負荷追従運転を実行し、前記設定判別期間の停止時間帯においては、前記燃料電池１を停止する。
つまり、前記運転制御５が、前記設定判別期間における前記運転時間帯では、電力負荷に応じた電力を出力するように前記燃料電池１の運転を制御し、且つ、前記設定判別期間における前記停止時間帯では、発電を停止するように前記燃料電池１の運転を制御するように構成されていることになる。
【０２２５】
又、ステップ＃１９では、延長用の水質低下抑制処理の運転条件として、設定処理期間全体にわたって燃料電池１を停止する条件に設定するように構成されている。
【０２２６】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態を説明するが、この第４実施形態は、水質低下抑制処理の別実施形態を説明するものであり、コージェネレーションシステムの全体構成、通常運転処理及び湯水貯留状態判別処理は、上記の第１実施形態と同様であるので、それらの説明を省略して、主として、水質低下抑制処理について説明する。
【０２２７】
この第４実施形態では、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制処理として、前記貯湯槽２の湯水の循環を停止するように前記湯水循環ポンプ１９を制御する循環停止処理を実行するように構成されている。
そして、この第４実施形態では、前記運転制御部５が、運転周期における一部の時間帯において燃料電池１を停止し且つ残りの時間帯において燃料電池１の発電出力を予測電力負荷に追従させると仮定して、燃料電池１を停止する停止時間帯を、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、運転周期中に貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が給水路１６からの水に入れ替えられ且つ予測エネルギ削減量が最大となるように定めるように構成されている。
そして、前記運転制御部５は、運転周期における停止時間帯において、発電を停止するように前記燃料電池１の運転を制御しかつ前記貯湯用循環路１８における湯水の循環を停止するように前記湯水循環ポンプ１９の作動を制御する循環停止処理を実行し、運転周期における停止時間帯以外の運転時間帯においては、前記燃料電池１の発電出力を現在要求されている現電力負荷に追従させる現電力負荷追従運転処理、及び、前記貯湯用熱交換器２４にて加熱された湯水の温度が前記目標加熱温度になるように前記貯湯用循環路１８における湯水循環量を調節すべく前記湯水循環ポンプ１９の作動を制御する循環制御処理を実行するように構成されている。
【０２２８】
以下、前記停止時間帯を定める手順について、説明を加える。
上記の第１実施形態において説明した如き、通常運転用の１日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、全ての断続運転用の仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を電主出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各管理用時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
そして、全ての断続運転用の仮運転パターンのうちから、運転周期内に予測貯湯熱量が０となる管理用時間が存在する仮運転パターンを選択し、その選択した仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の仮運転パターンにおいて定められている停止時間帯を、水質低下抑制処理において燃料電池１を停止する停止時間帯として定める。
【０２２９】
〔第５実施形態〕
以下、第５実施形態を説明するが、この第５実施形態は、水質低下抑制処理の別の実施形態を説明するものであって、コージェネレーションシステムの全体構成は第１実施形態と同様であり、そして、燃料電池１の通常運転処理や湯水貯留状態判別処理も第１実施形態と同様である。
従って、重複する説明を省略するために、コージェネレーションシステムの全体構成についての図示及び説明並びに燃料電池１の通常運転処理や湯水貯留状態判別処理についての説明を省略して、主として、水質低下抑制処理について説明し、必要に応じて、コージェネレーションシステムの全体構成や湯水貯留状態判別処理についても追加説明する。
【０２３０】
この第５実施形態においては、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制処理として、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記燃料電池１の運転中で且つ前記湯水循環ポンプ１９の作動中の場合には、燃料電池１の運転を停止させる運転停止条件が満たされるまで待機して、つまり、熱電併給装置の運転及び湯水循環手段の作動を継続して、運転停止条件が満たされて燃料電池１の運転及び湯水循環ポンプ１９の作動を停止すると、貯湯槽２内の湯水の全量が前述した設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、燃料電池１の運転及び湯水循環ポンプ１９の作動を停止する待機式湯水入替処理を実行するように構成されている。
尚、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記燃料電池１の運転停止中で且つ前記湯水循環ポンプ１９の作動停止中の場合には、貯湯槽２内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、燃料電池１の運転を停止し及び湯水循環ポンプ１９の作動を停止することを継続することになる。
【０２３１】
前記運転停止条件について説明を加えると、運転制御部５は、上述したコージェネレーションシステムのリモコン操作部５ａにて、自動運転モードと手動運転モードとが設定され、そして、手動運転モードにおいては、前記リモコン操作部５ａにて起動指令が指令されると、燃料電池１の運転や湯水循環ポンプ１９の作動等、運転に必要な機器類を作動させる燃料電池運転処理を行うことになり、また、前記リモコン操作部５ａにて停止指令が指令されると、燃料電池１の運転や湯水循環ポンプ１９の作動を停止させる等、運転させていた機器類の作動を停止させる燃料電池停止処理を行うことになる。
【０２３２】
運転制御部５は、自動運転モードにおいては、上述の如く、運転周期の開始時点において通常運転条件設定処理を実行することになる。そして、その通常運転条件設定処理により、燃料電池１を連続運転することを設定する場合、つまり、全ての時間帯を運転時間帯として設定する場合と、断続運転により一部の時間帯を運転時間帯として設定する場合とがあり、いずれの場合においても、運転時間帯においては、つまり、運転タイミングにおいては燃料電池運転処理を実行し、設定された運転時間帯以外においては、つまり、運転タイミングでないときには燃料電池停止処理を実行することになる。
【０２３３】
また、運転制御部５は、貯湯槽２内に貯留された湯が満杯で無い場合には、つまり、前記複数の湯水温度センサＳｔ，Ｓｍ，Ｓｎ，Ｓｂの少なくとも一つが設定高温範囲内の下限温度Ｒｂよりも低い温度を検出する場合、又は、槽底部湯水温度センサＳｂが設定高温範囲内の下限温度Ｒｂよりも低い温度を検出する場合には、運転可能であると判断することになる。そして、運転可能であると判断したときには、手動運転モードにおいては、リモコン操作部５ａにて起動指令が指令される場合、並びに、自動運転モードにおいては、運転時間帯である運転タイミングである場合には、燃料電池の運転処理を実行する。
また、運転制御部５は、貯湯槽２内に貯留された湯が満杯である場合には、つまり、前記複数の湯水温度センサＳｔ，Ｓｍ，Ｓｎ，Ｓｂの全てが設定高温範囲内の下限温度Ｒｂよりも高い温度を検出する場合、又は、槽底部湯水温度センサＳｂが設定高温範囲内の下限温度Ｒｂよりも高い温度を検出する場合には、運転不可能であると判断する。そして、手動運転モードにおいては、リモコン操作部５ａにて起動指令が指令される場合、並びに、自動運転モードにおいては、運転時間帯である運転タイミングである場合においても、燃料電池停止処理を実行することになる。
【０２３４】
さらに、運転制御部５は、燃料電池運転処理を設定時間継続する場合（例えば、６４８時間継続する場合であり、これは２７日間に相当する）においては、燃料電池１を一旦停止させるために燃料電池停止処理を実行する。
ちなみに、このように運転時間が設定時間継続すると燃料電池停止処理を行うのは、コージェネレーションシステムが設置される家庭等においては、燃料電池１が設置される家庭等に供給される燃料ガス量を監視するマイコンメータが装備されることになり、そのマイコンメータが、燃料ガスの供給が継続するガス供給継続時間が設定監視時間（例えば、７２０時間であり、これは３０日間に相当する）を越えると、ガスの供給を停止する非常停止機能を備えるものであるため、マイコンメータが非常停止機能を不必要に作動させることを回避するためである。
【０２３５】
従って、上述の燃料電池１の運転を停止させる運転停止条件が満たされるときとは、手動運転モードにおいて停止指令が指令された場合、自動運転モードにおいて運転時間帯以外の時間帯になった場合、貯湯槽２内に貯留される湯が満杯となって、運転不可能となった場合、及び、燃料電池運転処理を設定時間継続した場合のいずれかが満たされたときに相当することになる。
【０２３６】
また、運転制御部５は、設定低温範囲内の上限温度Ｒｔ以下の温度を槽上部湯水温度センサＳｔが検出することにより、貯湯槽２内の湯水の全量が設定低温範囲内の温度であることを判別するように構成されている。尚、この判別が行われたときは、貯湯槽２内の湯水の全量又は略全量が給水路１６の水にて入れ替わった状態である。
ちなみに、貯湯槽２内の湯水の全量が設定温度範囲内の温度であることを判別するには、槽上部温水温度センサＳｔが設定低温範囲内の温度を検出すると、貯湯槽２内の湯水の全量が設定温度範囲内の温度であると判別する構成に代えて、複数の湯水温度センサＳｔ〜Ｓｂが設定低温範囲内の温度を検出すると、貯湯槽２内の湯水の全量が設定温度範囲内の温度であると判別する構成としても良く、また、貯湯槽２から排出される湯水の積算量が貯湯槽２の容量以上になると、貯湯槽２内の湯水の全量が設定温度範囲内の温度であると判別する構成にしても良い。
【０２３７】
また、この第５実施形態においては、運転制御部５が、前記水質低下抑制タイミングになったときに、燃料電池１の運転中で且つ湯水循環ポンプ１９の作動中であることにより前記運転停止条件が満たされるまで待機する場合において、その待機時間が待機許容時間（例えば、２４時間）以上になると、燃料電池１の運転及び湯水循環ポンプ１９の作動を強制的に停止して、貯湯槽２内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、燃料電池１の運転及び湯水循環ポンプ１９の作動を停止する強制停止式湯水入替処理を実行するように構成されている。
【０２３８】
さらに、この第５実施形態においては、運転制御部５が、前記水質低下抑制タイミングになったときに、燃料電池１の運転中で且つ湯水循環ポンプ１９の作動中であることにより前記運転停止条件が満たされるまで待機する場合において、その待機中に、貯湯槽２内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別される場合、及び、前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定高温範囲内の温度であることが判別される場合には、終了条件が満たされたとして、前記待機式湯水入替処理の実行を中止するように構成されている。
【０２３９】
つまり、運転制御部５は、複数の湯水温度センサＳｔ，Ｓｍ，Ｓｎ，Ｓｂの全てが設定低温範囲内の温度を検出する場合、又は、槽上部湯水温度センサＳｔが設定低温範囲内の温度を検出する場合には、貯湯槽２内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であると判別するように構成され、また、複数の湯水温度センサＳｔ，Ｓｍ，Ｓｎ，Ｓｂの全てが設定高温範囲内の温度を検出する場合、又は、前記槽底部湯水温度センサＳｂが設定高温範囲内の温度を検出する場合には、前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定高温範囲内の温度であると判別するように構成されている。
【０２４０】
次に、この第５実施形態における運転制御部５の制御作動について、図７のフローチャートに基づいて説明する。
先ず、燃料電池運転処理を設定時間継続しているか否か、つまり、燃料電池１が設定時間連続運転しているか否かを判別し（＃３１）、継続（連続）している場合には、燃料電池１を一旦停止させるために燃料電池停止処理を実行する（＃３２）。そして、燃料電池停止処理を実行した後は、後述する＃４２の処理に移行する。
【０２４１】
＃３１にて設定時間継続していないと判別した場合には、自動運転モードであるか、手動運転モードであるかを判別し（＃３３）、手動運転モードである場合には、起動指令があると、＃３９にて貯湯槽２内に貯留された湯が満杯で無くて、運転可能であるか否かを判別して、運転可能であれば、＃４１の燃料電池運転処理を実行し、運転可能でないときには、＃４０の燃料電池停止処理を実行する。また、手動運転モードである場合に、停止指令があると、＃４０の燃料電池停止処理を実行する。
【０２４２】
＃３３にて自動運転モードであると判別した場合には、運転周期の開始時点であるか否かを判断し（＃３６）、運転周期の開始時点である場合には通常運転条件設定処理を実行することになる（＃３７）。
＃３６にて運転周期の開始時点でないと判別した場合や、＃３７にて通常運転条件設定処理を実行したのちにおいては、次に、連続運転が設定されているときには運転タイミングであると判別し、且つ、断続運転の運転時間帯に対応する時刻であるときには運転タイミングであると判別することになる運転タイミングの判別を行うことになる（＃３８）。そして、運転タイミングであると判別したときには、貯湯槽２内に貯留された湯が満杯で無くて、運転可能であるか否かを判別し（＃３９）、運転可能である場合には、＃４１の燃料電池運転処理を実行する。
＃３８にて運転タイミングでないと判別した場合や、＃３９にて運転不能であると判別した場合には、燃料電池停止処理を実行する（＃４０）。
【０２４３】
次に、水質低下抑制処理を行う必要があることを示す処理フラグがＯＮであるか否かを判別し（＃４２）、処理フラグがＯＮでないことを判別した場合には、貯湯槽２の上部の湯水の温度を検出する槽上部湯水温度センサＳｔが設定低温範囲の上限温度よりも低い温度を検出しない状態が継続する非入れ替わり状態継続時間ｔ１を計測する継続時間計測処理を実行し（＃４３）、非入れ替わり状態継続時間ｔ１が設定非入替許容時間Ｌ１以上である場合には、処理フラグをＯＮにする処理を行う（＃４５）。また、非入れ替わり状態継続時間ｔ１が設定非入替許容時間Ｌ１未満である場合には、＃３１の処理に直ちに戻ることになる。
【０２４４】
＃４２にて処理フラグがＯＮであることを判別した場合には、燃料電池１が停止状態にあるか否かを判別し（＃４６）、停止状態でない場合には、処理フラグをＯＮにしてからの待機時間が待機許容時間（例えば、２４時間）以上であるか否かを判別する（＃４７）。そして、待機時間が待機許容時間に達していない場合には、終了条件が満たされたか否か、つまり、貯湯槽２内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であるか、又は、貯湯槽内の湯水の全量が前記設定高温範囲内の温度であるかを判別し（＃４８）、終了条件が満たされた場合には、処理フラグをＯＦＦにする処理（＃４９）及び非入れ替わり状態継続時間ｔ１を０にリセットする処理（＃５０）を実行する。
【０２４５】
＃４６にて燃料電池１が停止状態にあることを判別した場合には、上記の終了条件が満たされたか否かを判別する処理（＃５２）を、終了条件が満たされるまで繰り返す。そして、終了条件が満たされると、処理フラグをＯＦＦにする処理（＃４９）及び非入れ替わり状態継続時間ｔ１を０にリセットする処理（＃５０）を実行する。
【０２４６】
＃４７にて処理フラグをＯＮにしてからの待機時間が待機許容時間以上であると判別した場合には、燃料電池１を強制的に停止させるために燃料電池停止処理を実行し（＃５１）、次に、上記の終了条件が満たされたか否かを判別する処理（＃５２）を、終了条件が満たされるまで繰り返す。そして、終了条件が満たされると、処理フラグをＯＦＦにする処理（＃４９）及び非入れ替わり状態継続時間ｔ１を０にリセットする処理（＃５０）を実行する。
【０２４７】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
（イ）  湯水貯留状態判別処理にて水質低下抑制タイミングになると判別すると水質低下抑制処理を実行する構成において、湯水貯留状態判別処理と水質低下抑制処理との組み合わせは、上記の第１〜第５の各実施形態において説明した組み合わせに限定されるものではなく、第１実施形態の湯水貯留状態判別処理を実行する場合に、第２又は第３の実施形態の水質低下抑制処理を実行するように構成しても良く、第２実施形態の湯水貯留状態判別処理を実行する場合に、第１、第３、第４又は第５の実施形態の水質低下抑制処理を実行するように構成しても良く、第３実施形態の湯水貯留状態判別処理を実行する場合に、第１、第２、第４又は第５の実施形態の水質低下抑制処理を実行するように構成しても良い。
（ロ）  前記運転制御部５が、前記水質低下抑制用運転条件として、少なくとも前記時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷に基づいて、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記設定処理期間内に前記給水路１６からの水に入れ替えられることが予測できる運転条件を定めるように構成される場合において、上記の第１及び第２の各実施形態においては、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制用運転条件として、運転時間帯と発電出力とを定めるように構成される場合について例示したが、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制用運転条件として、運転時間帯と発電出力とのいずれか一方を定めるように構成されても良い。
【０２４８】
以下、前記水質低下抑制用運転条件として発電出力を定める場合について、説明を加える。
運転周期における予測電力負荷が発生する全時間帯にわたって燃料電池１を運転すると仮定して、運転周期中に前記貯湯槽２の湯水の全量が給水路１６からの水に入れ替えられると予測できるように、各管理用時間の水質低下抑制用発電出力を予測電力負荷よりも小さく設定する水質低下抑制用発電出力設定処理を実行し、且つ、運転周期における予測電力負荷が発生する全ての管理用時間帯の水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定しても、前記貯湯槽２の湯水の全量が給水路１６からの水に入れ替えられると予測できないときは、前記貯湯槽２の湯水の全量が給水路１６からの水に入れ替えられると予測できるまで、水質低下抑制用発電出力を設定する運転周期を順次繰り下げる状態で、前記水質低下抑制用発電出力設定処理を繰り返すように構成する。ちなみに、水質低下抑制用発電出力が設定された運転周期が設定処理期間に相当することになる。
そして、設定処理期間の各管理用時間の発電出力を水質低下抑制用発電出力に設定するように、燃料電池１の運転を制御するように構成する。
【０２４９】
以下、前記水質低下抑制用運転条件として運転時間帯を定める場合について、説明を加える。
運転周期における一部の時間帯において燃料電池１の発電出力を予測電力負荷に追従させ且つ残りの時間帯において燃料電池１を停止すると仮定して、燃料電池１を運転する運転時間帯を、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、運転周期中に貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が給水路１６からの水に入れ替えられ且つ予測エネルギ削減量が最大となるように定めるように構成する。ちなみに、運転周期が設定処理期間に相当することになる。運転時間帯を定める手順は、上記の第４実施形態と同様であるので、説明を省略する。
そして、前記運転制御部５は、設定処理期間の運転時間帯においては、前記燃料電池１の発電出力を現在要求されている現電力負荷に追従させる現電力負荷追従運転処理を実行し、設定処理期間における運転時間帯以外の停止時間帯においては、燃料電池１を停止する。
【０２５０】
（ハ）  水質低下抑制処理として前記循環制御処理及び前記抑制運転処理を実行する場合に、上記の第１ないし第３の各実施形態においては、前記水質低下抑制用運転条件として、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記設定処理期間内に前記給水路１６からの水に入れ替えられることが予測できる運転条件を定める場合について例示したが、このような運転条件を定めることなく、前記水質低下抑制用運転条件として、単に、前記水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において前記通常運転処理を実行すると仮定したときに前記燃料電池１により発電される総発電量よりも前記設定処理期間内における前記燃料電池１の総発電量を低下させる条件を定め、湯水入れ替わり検出手段３３により入れ替わり状態が検出されるまで水質低下抑制処理を実行するように構成しても良い。
この場合、前記水質低下抑制用運転条件としては、例えば、通常運転用の運転形態にて定められている運転時間帯において、燃料電池１の発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に調節する条件や、燃料電池１の発電出力を現在要求されている現電力負荷に抑制出力設定用係数（１より小さく設定されている）を乗じて得られる電力に調節する条件としても良い。
【０２５１】
（ニ）  前記水質低下抑制用運転条件として、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記設定処理期間内に前記給水路１６からの水に入れ替えられることが予測できる運転条件を定める場合の具体的な条件としては、上記の第１ないし第３の各実施形態において説明した条件に限定されるものではない。
例えば、上記の実施形態において説明した複数種の運転形態のうちから、通常運転用として選択された運転形態よりも、運転周期内の予測発電出力を積算した積算予測発電出力が少ない運転形態を選択し、更に、その選択した運転形態のうちで、予測エネルギ削減量が最大の運転形態を選択して、前記水質低下抑制用運転条件として、その選択した運転形態にて燃料電池１を運転する条件に定めるように構成しても良い。
【０２５２】
（ホ）  前記水質低下抑制処理として、前記貯湯槽２の湯水の循環を停止するように前記湯水循環ポンプ１９を制御する循環停止処理を実行する場合、その循環停止処理の具体的な形態としては、上記の第４実施形態の形態に限定されるものではない。
例えば、湯水入れ替わり検出手段３３により入れ替わり状態が検出されるまで、燃料電池１を停止するように構成しても良い。
あるいは、前記冷却水循環路１３に、前記貯湯用熱交換器２４を迂回して通流させるバイパス路を設けると共に、冷却水を貯湯用熱交換器２４を通過させて循環させる排熱回収状態と、冷却水をバイパス路を通過させて循環させるバイパス状態とに流路を切り換え自在な流路切換手段を設けて、前記循環停止処理において、前記燃料電池１を運転する状態で、前記流路切換手段を前記バイパス状態に切り換えかつ前記ラジエータ２９を作動させ、且つ、前記貯湯用循環路１８における湯水の循環を停止するように前記湯水循環ポンプ１９の作動を制御するように構成しても良い。
ちなみに、前記循環停止処理を実行する間は、燃料電池１を最小出力にて運転する等、現在要求されている現電力負荷よりも小さい発電出力にて運転するようにして、ラジエータ２９にて放熱して無駄にする熱量を少なくするのが好ましい。
【０２５３】
（ヘ）  上記の第３実施形態においては、前記水質低下抑制用運転条件として、運転周期数が異なる複数の前記設定判別期間の夫々について、前記有効時間帯を求めて、複数の設定判別期間のうちで予測エネルギ削減量が最大となる設定判別期間の有効時間帯を運転時間帯として前記燃料電池１を運転しかつ予測エネルギ削減量が最大となる設定判別期間における前記運転時間帯以外の時間帯を停止時間帯として前記燃料電池１を停止する条件を定めるように構成する場合について例示したが、これに代えて、単一の設定判別期間について有効時間帯を求めて、その求めた有効時間帯を運転時間帯として燃料電池１を運転しかつ設定判別期間における運転時間帯以外の時間帯を停止時間帯として燃料電池１を停止する条件を定めるように構成しても良い。
この場合、水質低下抑制用の複数周期対応型の負荷追従断続運転形態として、運転周期数が２個の２日対応型、又は、運転周期数が３個の３日対応型のいずれかに設定して、その設定した水質低下抑制用の複数周期対応型の負荷追従断続運転形態について、有効時間帯を求めることになる。
【０２５４】
（ト）  延長用の水質低下抑制処理の運転条件は、上記の第１〜第３の各実施形態において例示した条件、即ち、設定処理期間全体にわたって燃料電池１を停止する条件に限定されるものではなく、例えば、設定処理期間全体にわたって燃料電池１をその発電出力調節範囲における最小出力にて運転する条件に設定しても良い。
【０２５５】
（チ）  湯水入れ替わり検出手段３３の具体構成は、上記の第１実施形態において例示した構成、即ち、槽上部湯水温度センサＳｔにて構成する場合に限定されるものではない。例えば、槽上部、中間上位、中間下位及び槽底部の複数の湯水温度センサＳｔ，Ｓｍ，Ｓｎ，Ｓｂにて構成しても良い。この場合、複数の湯水温度センサＳｔ，Ｓｍ，Ｓｎ，Ｓｂの全てが設定低温範囲内の温度を検出する状態が、入れ替わり状態を検出することに相当する。
【０２５６】
（リ）  上記の第１実施形態において、設定非入替許容時間の具体的な設定時間は、例示した時間以外に設定可能であり、上記の第２実施形態において、設定非加熱許容時間の具体的な設定時間は、例示した時間以外に設定可能であり、上記の第３実施形態において、設定滞留許容時間の具体的な設定時間は、例示した時間以外に設定可能である。
【０２５７】
（ヌ）  上記の実施形態においては、給湯路１７を貯湯用循環路１８を介して貯湯槽２の上部に接続する場合について例示したが、給湯路１７を直接貯湯槽２の上部に接続しても良い。又、上記の実施形態においては、給水路１６を貯湯用循環路１８を介して貯湯槽２の底部に接続する場合について例示したが、給水路１６を直接貯湯槽２の底部に接続しても良い。
【０２５８】
（ル）  強制連続運転形態及び強制断続運転形態における設定増大出力の設定手順としては、上記の実施形態において例示した手順に限定されるものではない。
例えば、予測電力負荷に対して設定増大率大きい電力に設定する手順、発電出力調節範囲における最大出力に設定する手順、あるいは、複数段階の仮設定増大出力を総当りして、上記の式６〜式８により求める予測エネルギ削減量が最大の仮設定増大出力を設定増大出力に設定する手順でも良い。
又、抑制連続運転形態及び抑制断続運転形態における設定抑制出力の設定手順としては、上記の実施形態において例示した手順に限定されるものではない。
例えば、予測電力負荷に対して設定減少率小さい電力に設定する手順、発電出力調節範囲における最小出力に設定する手順、あるいは、複数段階の仮設定抑制出力を総当りして、上記の式６〜式８により求める予測エネルギ削減量が最大の仮設定抑制出力を設定抑制出力に設定する手順でも良い。
【０２５９】
（ヲ）  上記の実施形態では、通常運転状態において、複数種の運転形態のうち予測エネルギ削減量が最大の運転形態を燃料電池１の運転形態に定めて、その定めた運転形態にて燃料電池１を運転するように構成する場合について例示したが、燃料電池１の運転形態として、複数種の運転形態のうち予測エネルギ削減量が最大の運転形態に定める場合に限定されるものではなく、複数種の運転形態のうち予測エネルギ削減量が２番目又は３番目に大きい運転形態等、予測エネルギ削減量が大きい運転形態に定めるように構成しても良い。
又、予め設定した運転形態、例えば、現電力負荷追従運転にて燃料電池１を運転するように構成しても良い。
【０２６０】
（ワ）  運転周期の具体的な設定例は、上記の第１〜第４の各実施形態において例示した１日に限定されるものではない。
又、管理用時間は、上記の第１〜第４の各実施形態において例示した１時間に限定されるものではなく、１時間よりも短く設定しても良く、１時間よりも長く設定しても良い。
そして、時系列的な給水量データや時系列的な湯水循環量データは、上述のように設定した管理用時間毎に管理することになる。
例えば、上記の第２及び第３の各実施形態において、管理用時間の開始時点毎に、貯湯槽２内の湯水を管理用時間毎の給水ブロック及び管理用時間毎の加熱済みブロックにてブロック分けするに当たって、管理用時間毎の給水ブロックや管理用時間毎の加熱済みブロックの各ブロックの湯水の容量の最小値は、管理用時間が短くなるほど少なくなり、例えば、管理用時間を３分間に設定すると、各ブロックの湯水の容量の最小値は例えば０．５リットル程度になる。
ところで、貯湯用循環路１８を通しての貯湯槽２の湯水の循環は、１日中継続して行われる、あるいは、数時間以上にわたって継続して行われる等、長時間にわたって継続して行われるものであるが、給水路１６を通しての貯湯槽２への給水は、１分間、数分間等の短い実行時間で断続して行われるものである。
そこで、管理用時間を短く設定するほど、時系列的な給水量データを実際の貯湯槽２への給水形態に適応した状態で管理することができるので、水質低下抑制処理をより一層的確に実行することができる。
【０２６１】
（カ）  運転メリットとしては、上記の実施形態において例示した予測エネルギ削減量等の省エネルギ性に限定されるものではなく、例えば、予測エネルギコスト削減額等の経済性や、予測二酸化炭素削減量等の環境性を用いても良い。
ちなみに、予測エネルギコスト削減額は、燃料電池１を運転させない場合のエネルギコストから、燃料電池１を運転したときのエネルギコストを減じて求めることができる。
前記燃料電池１を運転させない場合のエネルギコストは、予測電力負荷の全てを商用電源７から買電するときのコストと、予測熱負荷の全てを補助加熱器２７で賄うときのエネルギコスト（燃料コスト）の和として求められる。
一方、燃料電池１を運転したときのエネルギコストは、予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池１のエネルギコスト（燃料コスト）と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源７から買電するときのコストと、予測熱負荷から予測利用熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱器２７の発生熱で補う場合のエネルギコスト（燃料コスト）との和として求められる。
【０２６２】
又、予測二酸化炭素削減量は、燃料電池１を運転させない場合の二酸化炭素発生量から、燃料電池１を運転したときの二酸化炭素発生量を減じて求めることができる。
前記燃料電池１を運転させない場合の二酸化炭素発生量は、予測電力負荷の全てを商用電源７から買電するときの二酸化炭素発生量と、予測熱負荷の全てを補助加熱器２７で賄うときの二酸化炭素発生量との和として求められる。
一方、燃料電池１を運転したときの二酸化炭素発生量は、予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池１からの二酸化炭素発生量と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源７から買電するときの二酸化炭素発生量と、予測熱負荷から予測利用熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱器２７の発生熱で補う場合の二酸化炭素発生量との和として求められる。
【０２６３】
（ヨ）  上記の実施形態においては、熱消費端末３を設けた場合について例示して、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷とを合わせたものとしたが、熱消費端末３を設けない場合は、熱負荷を給湯熱負荷のみとすることになる。又、燃料電池１から発生する熱を回収した冷却水の温度に比べて、熱消費端末３において必要とされる熱媒の温度が高い場合は、熱消費端末３が設けられていても、熱負荷を給湯熱負荷のみとする。
【０２６４】
（タ）  熱電併給装置として、上記の各実施形態では燃料電池１を適用したが、これ以外に、例えば、ガスエンジンにより発電機を駆動するように構成したもの等、種々のものを適用することができる。
【０２６５】
（レ）  上記の各実施形態においては、運転制御手段５が、熱電併給装置としての燃料電池１を運転するための通常運転条件として、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯負荷を賄うように燃料電池１を運転する条件を定める場合を例示したが、通常運転条件としては、種々の条件を定めることができる。
例えば、運転制御手段５が、通常運転条件として、燃料電池１の出力を現在の電力負荷に追従させる条件、いわゆる、電主運転条件を一律に定めるように構成してもよい。そして、この場合、運転制御手段５が、水質低下抑制用運転条件として、燃料電池１の出力を現在の電力負荷よりも低い出力に調整する条件を定めるように構成してもよい。尚、現在の電力負荷よりも低い出力とは、現在の電力負荷から設定量を減算した出力や、現在の電力負荷の半分や４分の１等、現在の電力負荷の設定数分の１の出力とすることができ、さらには、出力調整範囲における最低出力としてもよい。
【０２６６】
（ソ）  上記の実施形態においては、運転制御手段５が、循環制御処理において、貯湯温度センサＳｈの検出温度が予め設定された目標加熱温度（例えば６０°Ｃ）になるように湯水循環量を調節すべく、湯水循環ポンプ１９の作動を制御する場合を例示したが、目標加熱温度の設定は種々変更できるものである。例えば、目標加熱温度として、その下限温度（例えば６０°Ｃ）と上限温度（例えば７５°Ｃ）とを定め、加熱された湯水の温度が下限温度よりも低くなると、循環量を減少させて、加熱された湯水の温度が下限温度以上になるようにし、そして、熱された湯水の温度が上限温度よりも高くなると、循環量を増加させて、加熱された湯水の温度が上限温度以下になるようにしても良い。
尚、上記実施形態においては、燃料電池１の冷却水循環路１３における冷却水循環量の調整についてはその説明を省略したが、一般には、燃料電池１に戻る冷却水の入口温度及び燃料電池１から排出される冷却水の出口温度が計測されて、入口温度や出口温度が適正温度に近づくように冷却水循環量を調整すべく、冷却水循環ポンプ１５の作動が制御されることになるが、冷却水循環量の制御構成も種々変更できるものである。
【符号の説明】
【０２６７】
１    熱電併給装置
２    貯湯槽
５    運転制御手段
１６  給水路
１７  給湯路
１８  貯湯用循環路
１９  湯水循環手段
Ｈ    加熱手段
【図１】
2012021772.tif 000003
【図２】
2012021772.tif 000004
【図３】
2012021772.tif 000005
【図４】
2012021772.tif 000006
【図５】
2012021772.tif 000007
【図６】
2012021772.tif 000008
【図７】
2012021772.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年11月8日(2011.11.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
本発明のコージェネレーションシステムの第１特徴構成は、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、
底部に接続された給水路を通して水が供給され且つ上部に接続された給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、
槽底部から取り出した湯水を槽上部に戻す形態で貯湯用循環路を通して前記貯湯槽の湯水を循環させる湯水循環手段と、
前記貯湯用循環路を通流する湯水を前記熱電併給装置にて発生する熱により加熱する加熱手段と、
運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、
前記加熱手段にて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように前記貯湯用循環路における単位時間当たりの湯水循環量を調節すべく前記湯水循環手段の作動を制御する循環制御処理、及び、前記熱電併給装置を運転するための通常運転条件を定めて、その通常運転条件にて前記熱電併給装置を運転する通常運転処理を実行し、且つ、
前記貯湯槽の湯水の水質低下を抑制する水質低下抑制タイミングになると、水質低下抑制処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムにおいて、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制処理として、前記貯湯槽の湯水の循環を停止するように前記湯水循環手段を制御する循環停止処理を実行するように構成されている点にある。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
本発明のコージェネレーションシステムの第２特徴構成は、電力と熱とを併せて発生する熱電併給装置と、
底部に接続された給水路を通して水が供給され且つ上部に接続された給湯路を通して湯水が送出される貯湯槽と、
槽底部から取り出した湯水を槽上部に戻す形態で貯湯用循環路を通して前記貯湯槽の湯水を循環させる湯水循環手段と、
前記貯湯用循環路を通流する湯水を前記熱電併給装置にて発生する熱により加熱する加熱手段と、
運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、
前記加熱手段にて加熱された湯水の温度が目標加熱温度になるように前記貯湯用循環路における単位時間当たりの湯水循環量を調節すべく前記湯水循環手段の作動を制御する循環制御処理、及び、前記熱電併給装置を運転するための通常運転条件を定めて、その通常運転条件にて前記熱電併給装置を運転する通常運転処理を実行し、且つ、
前記貯湯槽の湯水の水質低下を抑制する水質低下抑制タイミングになると、水質低下抑制処理を実行するように構成されたコージェネレーションシステムにおいて、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制処理として、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記熱電併給装置の運転中で且つ前記湯水循環手段の作動中の場合には、前記熱電併給装置の運転を停止させる運転停止条件が満たされるまで待機して、前記運転停止条件が満たされて前記熱電併給装置の運転及び前記湯水循環手段の作動を停止すると、前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、前記加熱手段の運転及び前記湯水循環手段の作動を停止する待機式湯水入替処理を実行するように構成されている点にある。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本発明のコージェネレーションシステムの第３特徴構成は、上記の第２特徴構成において、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記熱電併給装置の運転中で且つ前記湯水循環手段の作動中であることにより前記運転停止条件が満たされるまで待機する場合において、その待機時間が待機許容時間以上になると、前記熱電併給装置の運転及び前記湯水循環手段の作動を強制的に停止して、前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、前記熱電併給装置の運転及び前記湯水循環手段の作動を停止する強制停止式湯水入替処理を実行するように構成されている点にある。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
本発明のコージェネレーションシステムの第４特徴構成は、上記の第２又は第３特徴構成において、
前記運転制御手段が、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記熱電併給装置の運転中で且つ前記湯水循環手段の作動中であることにより前記運転停止条件が満たされるまで待機する場合において、その待機中に、前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別される場合及び前記貯湯槽内の湯水の全量が設定高温範囲内の温度であることが判別される場合には、前記待機式湯水入替処理の実行を中止するように構成されている点にある。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
本発明のコージェネレーションシステムの第５特徴構成は、上記の第１〜第８特徴構成において、
前記運転制御手段が、
前記通常運転条件として、少なくとも時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯熱負荷を賄うように前記熱電併給装置を運転する条件を定めるように構成されている点にある。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
本発明のコージェネレーションシステムの第６特徴構成は、上記第１〜第５特徴構成のいずれか１つにおいて、
前記運転制御手段が、前記貯湯槽の湯水の全量又は略全量が前記給水路からの水にて入れ替わらない状態が継続する時間が設定非入替許容時間以上になると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている点にある。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
本発明のコージェネレーションシステムの第７特徴構成は、上記第１〜第５特徴構成のいずれか１つにおいて、
前記運転制御手段が、前記給水路から前記貯湯槽への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、前記貯湯用循環路を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、前記貯湯槽の容量データに基づいて、湯水が前記給水路を通して供給されてから前記加熱手段にて加熱されることなく前記貯湯槽に貯留される非加熱貯留時間が設定非加熱許容時間以上となる湯水、及び、湯水が前記加熱手段にて加熱されてから前記加熱手段にて再加熱されることなく前記貯湯槽に貯留される非再加熱貯留時間が前記設定非加熱許容時間以上となる湯水の少なくとも一方が存在すると判別すると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている点にある。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
本発明のコージェネレーションシステムの第８特徴構成は、上記第１〜第５特徴構成のいずれか１つにおいて、
前記運転制御手段が、前記給水路から前記貯湯槽への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、前記貯湯用循環路を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、前記貯湯槽の容量データに基づいて、前記給水路を通して供給されてから前記貯湯槽に滞留する滞留時間が設定滞留許容時間以上となる湯水が存在すると判別すると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている点にある。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
【図１】実施形態に係る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】参考の第１実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【図３】時系列的な管理用時間当たりの給水量データ及び時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データを示す図
【図４】参考の第２施形態における貯湯槽の湯水のブロック分けを示す図
【図５】参考の第３施形態における貯湯槽の湯水のブロック分けを示す図
【図６】参考の第３実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【図７】本発明の第２実施形態における制御動作のフローチャートを示す図
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
〔参考の第１実施形態〕
以下、図面に基づいて、本発明の参考の第１実施形態を説明する。
コージェネレーションシステムは、図１に示すように、電力と熱とを発生する熱電併給装置としての燃料電池１と、その燃料電池１が発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して貯湯槽２への貯湯及び熱消費端末３への熱媒供給を行う貯湯暖房ユニット４と、燃料電池１及び貯湯暖房ユニット４の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部５などから構成されている。ちなみに、前記熱消費端末３として、床暖房装置、浴室暖房乾燥機又はファンコンベクタ等が設けられる。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
又、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記給水路１６を通して供給される水にて入れ替わった入れ替わり状態を検出する湯水入れ替わり検出手段３３が設けられている。
この参考の第１実施形態では、前記湯水入れ替わり検出手段３３が前記槽上部湯水温度センサＳｔにて構成されている。つまり、前記貯湯槽２には温度成層を形成する状態で湯水が貯留されることから、前記貯湯用熱交換器２４にて加熱されずに前記貯湯槽２に存在するとした場合における湯水の温度として予測される設定低温範囲内の温度を槽上部湯水温度センサＳｔが検出する状態が、入れ替わり状態を検出することに相当する。
ちなみに、槽上部湯水温度センサＳｔが設定低温範囲よりも高い温度を検出する状態は、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記給水路１６を通して供給される水にて入れ替わっていない状態である。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
そして、この参考の第１実施形態では、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制処理と
して、前記循環制御処理、及び、前記水質低下抑制タイミング以降の設定処理期間内において前記通常運転処理を実行すると仮定したときに前記燃料電池１により発電される総発電量よりも前記設定処理期間内における前記燃料電池１の総発電量を低下させる水質低下抑制用運転条件を定めて、その水質低下抑制用運転条件に基づいて前記燃料電池１を運転する抑制運転処理を実行するように構成されている。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
更に、この参考の第１実施形態では、前記運転制御部５が、複数の管理用時間からなる運転周期の開始時点毎に、前記通常運転条件を定める通常運転条件設定処理を実行して、その通常運転条件設定処理にて定めた通常運転条件にて燃料電池１を運転する通常運転処理を実行するように構成されている。
又、前記運転制御部５が、このコージェネレーションシステムにおけるリモコン操作部５ａに設けた運転スイッチ（図示省略）がオン状態になっている間、前記貯湯槽２における湯水の貯留状態を判別する湯水貯留状態判別処理を実行して、その湯水貯留状態判別処理にて湯水の貯留状態が湯水の水質低下を抑制する必要がある状態であると判別すると、水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。尚、この湯水貯留状態判別処理の詳細は、後述する。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８８】
そして、運転制御部５は、運転周期の開始時点において、その直前の運転周期での湯水貯留状態判別処理にて水質低下抑制タイミングになったと判別したか否かを判別して、水質低下抑制タイミングになったと判別した場合は、その運転周期の開始時点は貯湯槽２の湯水の水質低下を抑制する必要がある要水質低下抑制状態であると判別して、その運転周期の開始時点から前記設定処理期間が開始するとして、その運転周期の開始時点において、前記水質低下抑制用運転条件を定める抑制用運転条件設定処理を実行して、その抑制用運転条件設定処理にて定めた水質低下抑制用運転条件に基づいて前記燃料電池１を運転する抑制運転処理を実行するように構成されている。
ちなみに、前記設定処理期間は、１回の運転周期、又は、複数回の運転周期にて構成されるものであり、この参考の第１実施形態では、設定処理期間は１回の運転周期にて構成されている。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
ちなみに、この参考の第１実施形態では、設定処理期間の間に、前記槽上部湯水温度センサＳｔが前記設定低温範囲内の温度を検出すると入れ替わり状態になったと判別し、設定処理期間の間、前記槽上部湯水温度センサＳｔが前記設定低温範囲内の温度を検出しない場合は、入れ替わり状態にならなかったと判別するように構成されている。
又、この参考の第１実施形態では、延長用の水質低下抑制処理の運転条件として、設定処理期間全体にわたって燃料電池１を停止する条件に設定するように構成されている。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
つまり、通常運転処理の実行中は、ステップ＃９の燃料電池運転制御では、ステップ＃４の通常運転条件設定処理にて設定された通常運転条件に基づいて燃料電池１の運転が制御される。
又、水質低下抑制処理の実行中は、ステップ＃９の燃料電池運転制御では、ステップ＃５の抑制用運転条件設定処理にて設定された水質低下抑制用運転条件に基づいて燃料電池１の運転が制御される。又、延長用の水質低下抑制処理の実行中は、ステップ＃９の燃料電池運転制御では、ステップ＃８の延長用運転条件設定処理にて設定された運転条件に基づいて燃焼電池１の運転が制御され、この参考の第１実施形態では、燃料電池１が停止される。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５３】
以下、前記湯水貯留状態判別処理について説明する。
前記運転制御部５が、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記湯水入れ替わり検出手段３３の検出情報に基づいて、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記給水路１６を通して供給される水にて入れ替わらない状態が継続する非入れ替わり状態継続時間が設定非入替許容時間以上になると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
つまり、この参考の第１実施形態では、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記貯湯槽２における湯水の貯留状態として、前記非入れ替わり状態継続時間を判別して、その非入れ替わり状態継続時間が設定非入替許容時間以上になると、貯湯槽２の湯水の貯留状態が湯水の水質低下を抑制する必要がある状態であると判別して、水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
【手続補正３８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５４】
上述したように、この参考の第１実施形態では、前記湯水入れ替わり検出手段３３が前記槽上部湯水温度センサＳｔにて構成されているので、前記運転制御部５は、前記湯水貯留状態判別処理においては、槽上部湯水温度センサＳｔの検出温度が設定低温範囲よりも高くなると非入れ替わり状態継続時間の計測を開始し、槽上部湯水温度センサＳｔの検出温度が設定低温範囲内の温度になると非入れ替わり状態継続時間を０にリセットする状態で、非入れ替わり状態継続時間の計測を行い、その非入れ替わり状態継続時間が設定非入替許容時間以上になると前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
ちなみに、前記設定非入替許容時間は、例えば９６時間に設定される。
【手続補正３９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５５】
以下、前記抑制用運転条件設定処理について、説明する。
この参考の第１実施形態では、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制用運転条件として、水質低下抑制用運転時間帯と水質低下抑制用発電出力とを定めるように構成されている。
この参考の第１実施形態では、前記運転制御部５が、前記時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記設定処理期間内に前記貯湯槽２の湯水の全量が給水路１６からの水にて入れ替えられるべく、通常運転用の運転形態にて定められている運転時間帯を水質低下抑制用運転時間帯とする状態で、水質低下抑制用発電出力を通常運転用の運転形態にて定められている予測発電出力よりも小さくなるように定めるように構成されている。
又、前記運転制御部５が、通常運転用の運転形態にて定められている運転時間帯全体にわたって、水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定しても、前記設定処理期間内に前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられないと予測されるときは、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられるべく、水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定する状態で、水質低下抑制用運転時間帯を通常運転用の運転形態にて定められている運転時間帯よりも短い時間に設定するように構成されている。
【手続補正４０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６４】
〔参考の第２実施形態〕
以下、参考の第２実施形態を説明する。
図１において破線にて示すように、この参考の第２実施形態においては、前記貯湯用循環路１８に、その貯湯用循環路１８を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量を検出する循環量センサＱｃが設けられ、前記給湯路１７に、その給湯路１７を通して送出される単位時間当たりの湯水送出量を検出する送出量センサＱｓが設けられている。
そして、前記循環量センサＱｃ及び前記送出量センサＱｓが設けられている以外は、コージェネレーションシステムの全体構成は上記の参考の第１実施形態と同様であるので、その全体構成の説明を省略する。
尚、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環とが並行して行われるときは、上記の参考の第１実施形態において説明したように湯水が流動するので、前記送出量センサＱｓは、貯湯用循環路１８から給湯路１７に供給される湯水の流量も含んだ流量を、給湯路１７を通して送出される単位時間当たりの湯水送出量として検出することになる。
【手続補正４１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６５】
この参考の第２実施形態は、湯水貯留状態判別処理及び水質低下抑制処理の別実施形態を説明するものであり、通常運転処理は上記の参考の第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【手続補正４２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６６】
先ず、前記湯水貯留状態判別処理について説明する。
前記運転制御部５が、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記給水路１６から前記貯湯槽２への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、前記貯湯用循環路１８を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、前記貯湯槽２の容量データに基づいて、湯水が前記給水路１６を通して供給されてから前記貯湯用熱交換器２４（即ち、加熱手段Ｈに相当する）にて加熱されることなく前記貯湯槽２に貯留される非加熱貯留時間が設定非加熱許容時間以上となる湯水、及び、湯水が前記貯湯用熱交換器２４にて加熱されてから前記貯湯用熱交換器２４にて再加熱されることなく前記貯湯槽２に貯留される非再加熱貯留時間が前記設定非加熱許容時間以上となる湯水の少なくとも一方が存在すると判別すると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
つまり、この参考の第２実施形態では、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記貯湯槽２における湯水の貯留状態として、貯湯槽２に貯留される湯水についての非加熱貯留時間及び非再加熱貯留時間を判別して、非加熱貯留時間が設定非加熱許容時間以上となる湯水、及び、非再加熱貯留時間が前記設定非加熱許容時間以上となる湯水の少なくとも一方が存在すると、貯湯槽２の湯水の貯留状態が湯水の水質低下を抑制する必要がある状態であると判別して、水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
【手続補正４３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６７】
前記運転制御部５により時系列的な給水量データ、時系列的な湯水循環量データ及び貯湯槽２の容量データを管理するデータ管理処理について、説明を加える。
前記貯湯槽２の容量データは、運転制御部５のメモリに記憶させてある。この参考の第２実施形態では、貯湯槽２の容量は２００リットルであるので、容量データとして２００リットルをメモリに記憶させる。
【手続補正４４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６９】
尚、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環とが並行して行われるときは、上記の参考の第１実施形態において説明したように湯水が流動するので、貯湯槽２に供給されることなく直接貯湯用循環路１８に供給される水も含んだ状態で、給水路１６から貯湯槽２への時系列的な給水量データが管理されることになる。
【手続補正４５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７８】
１月１日の８時台は、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての貯湯槽２の湯水の循環とが並行して行われており、この参考の第２実施形態では、このように給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての湯水の循環とが並行して行われる管理用時間においては、給水路１６を通して供給される水のうち、貯湯用循環路１８を通して循環される湯水循環量に相当する分は、貯湯槽２の底部に貯留されることなく、貯湯用循環路１８を通して循環されて、貯湯用熱交換器２４にて加熱されたのち、給湯路１７を通して送出されるとする。
つまり、管理用時間当たりの給水量データは４０リットルであり、管理用時間当たりの湯水循環量データは１０リットルであるので、貯湯槽２の底部に供給された４０リットルの水のうち、貯湯用循環路１８を通して循環された１０リットルを除いた３０リットルを給水循環並行時給水量として、その給水循環並行時給水量の水が貯湯槽２の底部に貯留されることとする。
従って、１月１日の９時台の管理用時間の開始時点では、図４の（ロ）に示すように、給水日時が１月１日の８時で湯水量が３０リットルの給水ブロック、給水日時が１月１日の１時で湯水量が１４０リットルの給水ブロック、加熱日時が１月１日の２時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロック、加熱日時が１月１日の３時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロック、加熱日時が１月１日の４時で湯水量が１０リットルの加熱済みブロックの５個のブロックが下方から上方に並ぶ状態でブロック分けされる。
【手続補正４６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８６】
次に、前記水質低下抑制処理について説明する。
尚、この参考の第２実施形態においても、前記設定処理期間は１回の運転周期にて構成されている。
前記運転制御部５は、上記の参考の第１実施形態と同様に、水質低下抑制処理として、前記循環制御処理、及び、前記水質低下抑制用運転条件を定めてその水質低下抑制用運転条件に基づいて前記燃料電池１を運転する抑制運転処理を実行するように構成され、前記水質低下抑制用運転条件として、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記設定処理期間内に前記給水路１６からの水に入れ替えられることが予測できる運転条件を定めるように構成されている。
又、前記運転制御部５は、上記の参考の第１実施形態と同様に、前記水質低下抑制用運転条件として、水質低下抑制用運転時間帯と水質低下抑制用発電出力とを定めるように構成されているが、それら水質低下抑制用運転時間帯と水質低下抑制用発電出力とを定めるための構成が上記の参考の第１実施形態と異なる。
【手続補正４７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８７】
即ち、この参考の第２実施形態では、前記運転制御部５が、前記時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、前記設定処理期間内に前記貯湯槽２の湯水の全量が給水路１６からの水にて入れ替えられるべく、設定処理期間における予測電力負荷が発生する全時間帯を水質低下抑制用運転時間帯とする状態で、水質低下抑制用発電出力を設定処理期間における予測電力負荷よりも小さくなるように定めるように構成されている。
又、前記運転制御部５が、設定処理期間における予測電力負荷が発生する全時間帯にわたって、水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定しても、前記設定処理期間内に前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられないと予測されるときは、前記貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられるべく、水質低下抑制用発電出力を発電出力調節範囲の最小出力に設定する状態で、設定処理期間内に水質低下抑制用時間帯を設定するように構成されている。
【手続補正４８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９１】
以下、仮水質低下抑制用発電出力の設定手順について、説明を加える。
予測電力負荷に乗じることにより仮水質低下抑制用発電出力を設定するための抑制出力設定用係数を、上記の参考の第１実施形態と同様に設定する。
そして、抑制出力設定用係数を順次小さくして、予測電力負荷に乗じることにより、仮水質低下抑制用発電出力を段階的に小さく設定する。
運転周期中に貯湯槽２の湯水の全量が入れ替えられるか否かを判別する手順は、上記の参考の第１実施形態において説明したのと同様であるので、その説明を省略する。
【手続補正４９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９３】
前記主制御処理における運転制御部５の制御動作のフローチャートは、上記の参考の第１実施形態において説明した図２に示すフローチャートと同様であるので、その説明を省略する。
尚、この参考の第２実施形態においては、図２に示すフローチャートにおけるステップ＃７では、貯湯槽２の湯水を給水ブロック及び加熱済みブロックにブロック分けしたときに、設定処理期間の間に、貯湯槽２の全体が給水ブロックになると入れ替わり状態になったと判別し、設定処理期間の間、貯湯槽２の全体が給水ブロックにならなかった場合は、入れ替わり状態にならなかったと判別するように構成されている。
参考の第１実施形態と同様に、図２に示すフローチャートにおけるステップ＃８では、延長用の水質低下抑制処理の運転条件として、設定処理期間全体にわたって燃料電池１を停止する条件に設定するように構成されている。
又、図２に示すフローチャートにおけるステップ＃９の燃料電池運転制御においては、設定処理期間の水質低下抑制用運転時間帯では、燃料電池１の発電出力を管理用時間毎に設定されている水質低下抑制用発電出力に調節し、水質低下抑制用運転時間帯の終了時点で設定処理期間の最終時点になっていない場合は、その水質低下抑制用運転時間帯の終了時点から設定処理期間の最終時点まで、燃料電池１を停止するように構成されている。
【手続補正５０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９４】
〔参考の第３実施形態〕
以下、参考の第３実施形態を説明する。
図１において破線にて示すように、この参考の第３実施形態においても、上記の参考の第２実施形態と同様に、前記循環量センサＱｃ及び前記送出量センサＱｓが設けられている。
そして、前記循環量センサＱｃ及び前記送出量センサＱｓが設けられている以外は、コージェネレーションシステムの全体構成は上記の参考の第１実施形態と同様であるので、その全体構成の説明を省略する。
【手続補正５１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９５】
この参考の第３実施形態は、湯水貯留状態判別処理及び水質低下抑制処理の別実施形態を説明するものであり、通常運転処理は上記の第１実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【手続補正５２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９６】
先ず、前記湯水貯留状態判別処理について説明する。
前記運転制御部５が、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記給水路１６から前記貯湯槽２への単位時間当たりの給水量についての時系列的な給水量データ、前記貯湯用循環路１８を通して循環される単位時間当たりの湯水循環量についての時系列的な湯水循環量データ、及び、前記貯湯槽２の容量データに基づいて、前記給水路１６を通して供給されてから前記貯湯槽２に滞留する滞留時間が設定滞留許容時間以上となる湯水が存在すると判別すると、前記水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
つまり、この参考の第３実施形態では、前記湯水貯留状態判別処理においては、前記貯湯槽２における湯水の貯留状態として、貯湯槽２に貯留される湯水についての滞留時間を判別して、滞留時間が前記設定滞留許容時間以上となる湯水が存在すると、貯湯槽２の湯水の貯留状態が湯水の水質低下を抑制する必要がある状態であると判別して、水質低下抑制タイミングになると判別するように構成されている。
【手続補正５３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９７】
前記運転制御部５により時系列的な給水量データ、時系列的な湯水循環量データ及び貯湯槽２の容量データを管理するデータ管理処理は、上記の第２実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【手続補正５４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９８】
以下、前記滞留時間の管理について説明を加えるが、この参考の第３実施形態においても、上記の参考の第２実施形態と同様に、図３に示す如き時系列的な管理用時間当たりの給水量データ及び時系列的な管理用時間当たりの湯水循環量データが運転制御部５により管理されるとして、説明する。
図５に示すように、図４に示す参考の第２実施形態と同様に、管理用時間の開始時点毎に、貯湯槽２の湯水を管理用時間毎の給水ブロック及び管理用時間毎の加熱済みブロックに分けるブロック分けが行われるが、図５においては、各ブロック内に、各ブロックの給水日時、湯水量をそれぞれ（１／１，１）（１４０）、あるいは、（１／１，１）（１０）の如く示す。又、加熱済みブロックを、「＃」の符合にて示す。
つまり、各ブロック内における左側の（）内に給水日時を、右側の（）内に湯水量を示す。
例えば、１月１日の８：００のブロック分けにおける最下部のブロックの（１／１，１）（１４０）については、左側の（）内の「１／１，１」は、給水日時が１月１日の１時であることを示し、右側の（）内の「１４０」は湯水量が１４０リットルであることを示す。
【手続補正５５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２００
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２００】
１月１日の８時台は、給湯路１７を通しての給湯先での湯水の消費と貯湯用循環路１８を通しての貯湯槽２の湯水の循環とが並行して行われており、上述の参考の第２実施形態と同様に、貯湯槽２の底部に供給された４０リットルの水のうち、貯湯用循環路１８を通して循環された１０リットルを除いた３０リットルを給水循環並行時給水量として、その給水循環並行時給水量の水が貯湯槽２の底部に貯留されることとする。
従って、１月１日の９時台の管理用時間の開始時点では、図５の（ロ）に示すように、給水日時が１月１日の８時であり湯水量が３０リットルの給水ブロック、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が１４０リットルの給水ブロック、及び、給水日時が１月１日の１時であり湯水量が１０リットルの３個の加熱済みブロックの５個のブロックが下方から上方に並ぶ状態でブロック分けされる。
【手続補正５６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０７】
以下、前記水質低下抑制処理について説明する。
尚、この参考の第３実施形態においては、前記設定処理期間は複数回の運転周期にて構成されている。
前記運転制御部５は、上記の参考の第１実施形態と同様に、水質低下抑制処理として、前記循環制御処理、及び、前記水質低下抑制用運転条件を定めてその水質低下抑制用運転条件に基づいて前記燃料電池１を運転する抑制運転処理を実行するように構成され、前記水質低下抑制用運転条件として、前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記設定処理期間内に前記給水路１６からの水に入れ替えられることが予測できる運転条件を定めるように構成されている。
【手続補正５７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０８】
そして、この参考の第３実施形態では、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制用運転条件として、複数の管理用時間を含む運転周期（周期に相当する）が複数連続する設定判別期間における最初の周期において前記燃料電池１を運転しかつ残る周期においては前記燃料電池１を停止すると仮定したときに、最初の周期のうちで、運転しても前記設定判別期間が経過すると前記貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が前記給水路１６からの水に入れ替えられることになる時間帯でかつ運転による運転メリットが高くなる有効時間帯を、少なくとも前記時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて求めて、その求めた有効時間帯を運転時間帯として前記燃料電池１を運転しかつ前記設定判別期間における前記運転時間帯以外の時間帯を停止時間帯として前記燃料電池１を停止する条件を定めるように構成されている。
【手続補正５８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１２】
この参考の第３実施形態では、通常運転用の複数周期対応型の負荷追従断続運転形態と同様に、水質低下抑制用の複数周期対応型の負荷追従断続運転形態として、運転周期数が２個の２日対応型のものと、運転周期数が３個の３日対応型のものとが含まれる。
そして、水質低下抑制用の２日対応型及び３日対応型夫々の負荷追従断続運転形態について、有効時間帯を求める、即ち、運転周期数が異なる複数の設定判別期間の夫々について、有効時間帯を求めることになる。
【手続補正５９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１３】
水質低下抑制用の２日対応型の負荷追従断続運転形態、即ち、運転周期数が２個の設定判別期間の有効時間帯は、以下のようにして求める。
即ち、上記の参考の第１実施形態において説明した如き、メモリに記憶されている全ての仮運転パターンの夫々について、参考の第１実施形態において説明した如き、通常運転用の１日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を電主出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各管理用時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
そして、全ての仮運転パターンのうち、最初の運転周期における最終の管理用時間の予測貯湯熱量が０よりも大きい仮運転パターンを２日対応型の仮運転パターンとして選択して、参考の第１実施形態において説明した如き、通常運転用の２日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、２日対応型の仮運転パターンの全てについて、最初の運転周期の最終の管理用時間の予測貯湯熱量が２回目の運転周期の予測熱負荷として利用されたとして、２回目の運転周期の複数の管理用時間夫々について、予測貯湯熱量及び予測熱負荷として利用された予測利用熱量を求める。
【手続補正６０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２１４】
更に、参考の第１実施形態において説明した如き、通常運転用の２日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、２日対応型の仮運転パターンの夫々について、夫々について求めた予測エネルギ削減量Ｐに、２回目の運転周期における予測利用熱量（ｋＷｈに変換したもの）の合計を補助加熱器２７の発生熱で補う場合のエネルギ消費量を加えることにより予測エネルギ削減量を求め、その求めた予測エネルギ削減量を２で割って１運転周期（１日）当たりのエネルギ削減量としたものを、２日対応型の仮運転パターンの予測エネルギ削減量とする。
そして、全ての２日対応型の仮運転パターンのうちから、２回目の運転周期内に予測貯湯熱量が０となる管理用時間が存在する仮運転パターンを選択し、その選択した仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の仮運転パターンにおける運転時間帯を、水質低下抑制用の２日対応型の負荷追従断続運転形態における有効時間帯として定め、その予測エネルギ削減量が最大の仮運転パターンの予測エネルギ削減量を、水質低下抑制用の２日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量とする。
【手続補正６１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２２】
つまり、通常運転処理の実行中は、ステップ＃２０の燃料電池運転制御では、ステップ＃１５の通常運転条件設定処理にて設定された通常運転条件に基づいて燃料電池１の運転が制御される。
又、水質低下抑制処理の実行中は、ステップ＃２０の燃料電池運転制御では、ステップ＃１６の抑制用運転条件設定処理にて設定された水質低下抑制用運転条件に基づいて燃料電池１の運転が制御される。又、延長用の水質低下抑制処理の実行中は、ステップ＃２０の燃料電池運転制御では、ステップ＃１９の延長用運転条件設定処理にて設定された運転条件に基づいて燃焼電池１の運転が制御され、この参考の第３実施形態では、燃料電池１が停止される。
【手続補正６２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２４】
尚、この参考の第３実施形態においては、ステップ＃１８では、貯湯槽２の湯水を給水ブロック及び加熱済みブロックにブロック分けしたときに、貯湯槽２の全体が給水ブロックになると入れ替わり状態になったと判別し、設定処理期間の間、貯湯槽２の全体が給水ブロックにならなかった場合は、入れ替わり状態にならなかったと判別するように構成されている。
又、ステップ＃２０の燃料電池運転制御においては、前記設定判別期間の運転時間帯においては、前記燃料電池１の発電出力を現在要求されている現電力負荷に追従させる現電力負荷追従運転を実行し、前記設定判別期間の停止時間帯においては、前記燃料電池１を停止する。
つまり、前記運転制御５が、前記設定判別期間における前記運転時間帯では、電力負荷に応じた電力を出力するように前記燃料電池１の運転を制御し、且つ、前記設定判別期間における前記停止時間帯では、発電を停止するように前記燃料電池１の運転を制御するように構成されていることになる。
【手続補正６３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２６】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を説明するが、この第１実施形態は、水質低下抑制処理の別実施形態を説明するものであり、コージェネレーションシステムの全体構成、通常運転処理及び湯水貯留状態判別処理は、上記の参考の第１実施形態と同様であるので、それらの説明を省略して、主として、水質低下抑制処理について説明する。
【手続補正６４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２７】
この第１実施形態では、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制処理として、前記貯湯槽２の湯水の循環を停止するように前記湯水循環ポンプ１９を制御する循環停止処理を実行するように構成されている。
そして、この第１実施形態では、前記運転制御部５が、運転周期における一部の時間帯において燃料電池１を停止し且つ残りの時間帯において燃料電池１の発電出力を予測電力負荷に追従させると仮定して、燃料電池１を停止する停止時間帯を、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測熱負荷に基づいて、運転周期中に貯湯槽２の湯水の全量又は略全量が給水路１６からの水に入れ替えられ且つ予測エネルギ削減量が最大となるように定めるように構成されている。
そして、前記運転制御部５は、運転周期における停止時間帯において、発電を停止するように前記燃料電池１の運転を制御しかつ前記貯湯用循環路１８における湯水の循環を停止するように前記湯水循環ポンプ１９の作動を制御する循環停止処理を実行し、運転周期における停止時間帯以外の運転時間帯においては、前記燃料電池１の発電出力を現在要求されている現電力負荷に追従させる現電力負荷追従運転処理、及び、前記貯湯用熱交換器２４にて加熱された湯水の温度が前記目標加熱温度になるように前記貯湯用循環路１８における湯水循環量を調節すべく前記湯水循環ポンプ１９の作動を制御する循環制御処理を実行するように構成されている。
【手続補正６５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２８】
以下、前記停止時間帯を定める手順について、説明を加える。
上記の参考の第１実施形態において説明した如き、通常運転用の１日対応型の負荷追従断続運転形態における予測エネルギ削減量を求める場合と同様に、全ての断続運転用の仮運転パターンの夫々について、各仮運転パターンにて設定されている運転時間帯において発電出力を電主出力に調節する状態で燃料電池１を運転すると仮定して、前記式６〜式８に基づいて予測エネルギ削減量Ｐを求め、更に、最初の運転周期の各管理用時間について、予測熱出力、予測貯湯熱量を求める。
そして、全ての断続運転用の仮運転パターンのうちから、運転周期内に予測貯湯熱量が０となる管理用時間が存在する仮運転パターンを選択し、その選択した仮運転パターンのうち、予測エネルギ削減量が最大の仮運転パターンにおいて定められている停止時間帯を、水質低下抑制処理において燃料電池１を停止する停止時間帯として定める。
【手続補正６６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２９】
〔第２実施形態〕
以下、第２実施形態を説明するが、この第２実施形態は、水質低下抑制処理の別の実施形態を説明するものであって、コージェネレーションシステムの全体構成は参考の第１実施形態と同様であり、そして、燃料電池１の通常運転処理や湯水貯留状態判別処理も参考の第１実施形態と同様である。
従って、重複する説明を省略するために、コージェネレーションシステムの全体構成についての図示及び説明並びに燃料電池１の通常運転処理や湯水貯留状態判別処理についての説明を省略して、主として、水質低下抑制処理について説明し、必要に応じて、コージェネレーションシステムの全体構成や湯水貯留状態判別処理についても追加説明する。
【手続補正６７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３０】
この第２実施形態においては、前記運転制御部５が、前記水質低下抑制処理として、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記燃料電池１の運転中で且つ前記湯水循環ポンプ１９の作動中の場合には、燃料電池１の運転を停止させる運転停止条件が満たされるまで待機して、つまり、熱電併給装置の運転及び湯水循環手段の作動を継続して、運転停止条件が満たされて燃料電池１の運転及び湯水循環ポンプ１９の作動を停止すると、貯湯槽２内の湯水の全量が前述した設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、燃料電池１の運転及び湯水循環ポンプ１９の作動を停止する待機式湯水入替処理を実行するように構成されている。
尚、前記水質低下抑制タイミングになったときに、前記燃料電池１の運転停止中で且つ前記湯水循環ポンプ１９の作動停止中の場合には、貯湯槽２内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、燃料電池１の運転を停止し及び湯水循環ポンプ１９の作動を停止することを継続することになる。
【手続補正６８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３７】
また、この第２実施形態においては、運転制御部５が、前記水質低下抑制タイミングになったときに、燃料電池１の運転中で且つ湯水循環ポンプ１９の作動中であることにより前記運転停止条件が満たされるまで待機する場合において、その待機時間が待機許容時間（例えば、２４時間）以上になると、燃料電池１の運転及び湯水循環ポンプ１９の作動を強制的に停止して、貯湯槽２内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別されるまで、燃料電池１の運転及び湯水循環ポンプ１９の作動を停止する強制停止式湯水入替処理を実行するように構成されている。
【手続補正６９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２３８】
さらに、この第２実施形態においては、運転制御部５が、前記水質低下抑制タイミングになったときに、燃料電池１の運転中で且つ湯水循環ポンプ１９の作動中であることにより前記運転停止条件が満たされるまで待機する場合において、その待機中に、貯湯槽２内の湯水の全量が前記設定低温範囲内の温度であることが判別される場合、及び、前記貯湯槽内の湯水の全量が前記設定高温範囲内の温度であることが判別される場合には、終了条件が満たされたとして、前記待機式湯水入替処理の実行を中止するように構成されている。
【手続補正７０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２４０】
次に、この第２実施形態における運転制御部５の制御作動について、図７のフローチャートに基づいて説明する。
先ず、燃料電池運転処理を設定時間継続しているか否か、つまり、燃料電池１が設定時間連続運転しているか否かを判別し（＃３１）、継続（連続）している場合には、燃料電池１を一旦停止させるために燃料電池停止処理を実行する（＃３２）。そして、燃料電池停止処理を実行した後は、後述する＃４２の処理に移行する。
【手続補正７１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２４７】
〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
【手続補正７２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２４９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５１
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２５２】
（イ）  前記水質低下抑制処理として、前記貯湯槽２の湯水の循環を停止するように前記湯水循環ポンプ１９を制御する循環停止処理を実行する場合、その循環停止処理の具体的な形態としては、上記の第１実施形態の形態に限定されるものではない。
例えば、湯水入れ替わり検出手段３３により入れ替わり状態が検出されるまで、燃料電池１を停止するように構成しても良い。
あるいは、前記冷却水循環路１３に、前記貯湯用熱交換器２４を迂回して通流させるバイパス路を設けると共に、冷却水を貯湯用熱交換器２４を通過させて循環させる排熱回収状態と、冷却水をバイパス路を通過させて循環させるバイパス状態とに流路を切り換え自在な流路切換手段を設けて、前記循環停止処理において、前記燃料電池１を運転する状態で、前記流路切換手段を前記バイパス状態に切り換えかつ前記ラジエータ２９を作動させ、且つ、前記貯湯用循環路１８における湯水の循環を停止するように前記湯水循環ポンプ１９の作動を制御するように構成しても良い。
ちなみに、前記循環停止処理を実行する間は、燃料電池１を最小出力にて運転する等、現在要求されている現電力負荷よりも小さい発電出力にて運転するようにして、ラジエータ２９にて放熱して無駄にする熱量を少なくするのが好ましい。
【手続補正７７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正７９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２５５】
（ロ）  湯水入れ替わり検出手段３３の具体構成は、上記の参考の第１実施形態において例示した構成、即ち、槽上部湯水温度センサＳｔにて構成する場合に限定されるものではない。例えば、槽上部、中間上位、中間下位及び槽底部の複数の湯水温度センサＳｔ，Ｓｍ，Ｓｎ，Ｓｂにて構成しても良い。この場合、複数の湯水温度センサＳｔ，Ｓｍ，Ｓｎ，Ｓｂの全てが設定低温範囲内の温度を検出する状態が、入れ替わり状態を検出することに相当する。
【手続補正８０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２５７】
（ハ）  上記の実施形態においては、給湯路１７を貯湯用循環路１８を介して貯湯槽２の上部に接続する場合について例示したが、給湯路１７を直接貯湯槽２の上部に接続しても良い。又、上記の実施形態においては、給水路１６を貯湯用循環路１８を介して貯湯槽２の底部に接続する場合について例示したが、給水路１６を直接貯湯槽２の底部に接続しても良い。
【手続補正８２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２５８】
（ニ）  強制連続運転形態及び強制断続運転形態における設定増大出力の設定手順としては、上記の実施形態において例示した手順に限定されるものではない。
例えば、予測電力負荷に対して設定増大率大きい電力に設定する手順、発電出力調節範囲における最大出力に設定する手順、あるいは、複数段階の仮設定増大出力を総当りして、上記の式６〜式８により求める予測エネルギ削減量が最大の仮設定増大出力を設定増大出力に設定する手順でも良い。
又、抑制連続運転形態及び抑制断続運転形態における設定抑制出力の設定手順としては、上記の実施形態において例示した手順に限定されるものではない。
例えば、予測電力負荷に対して設定減少率小さい電力に設定する手順、発電出力調節範囲における最小出力に設定する手順、あるいは、複数段階の仮設定抑制出力を総当りして、上記の式６〜式８により求める予測エネルギ削減量が最大の仮設定抑制出力を設定抑制出力に設定する手順でも良い。
【手続補正８３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２５９】
（ホ）  上記の実施形態では、通常運転状態において、複数種の運転形態のうち予測エネルギ削減量が最大の運転形態を燃料電池１の運転形態に定めて、その定めた運転形態にて燃料電池１を運転するように構成する場合について例示したが、燃料電池１の運転形態として、複数種の運転形態のうち予測エネルギ削減量が最大の運転形態に定める場合に限定されるものではなく、複数種の運転形態のうち予測エネルギ削減量が２番目又は３番目に大きい運転形態等、予測エネルギ削減量が大きい運転形態に定めるように構成しても良い。
又、予め設定した運転形態、例えば、現電力負荷追従運転にて燃料電池１を運転するように構成しても良い。
【手続補正８４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２６０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２６０】
（ヘ）  運転周期の具体的な設定例は、上記の参考の第１〜３実施形態及び第１実施形態の各実施形態において例示した１日に限定されるものではない。
又、管理用時間は、上記の参考の第１〜３実施形態及び第１実施形態において例示した１時間に限定されるものではなく、１時間よりも短く設定しても良く、１時間よりも長く設定しても良い。
そして、時系列的な給水量データや時系列的な湯水循環量データは、上述のように設定した管理用時間毎に管理することになる。
例えば、上記の参考の第２及び第３の各実施形態において、管理用時間の開始時点毎に、貯湯槽２内の湯水を管理用時間毎の給水ブロック及び管理用時間毎の加熱済みブロックにてブロック分けするに当たって、管理用時間毎の給水ブロックや管理用時間毎の加熱済みブロックの各ブロックの湯水の容量の最小値は、管理用時間が短くなるほど少なくなり、例えば、管理用時間を３分間に設定すると、各ブロックの湯水の容量の最小値は例えば０．５リットル程度になる。
ところで、貯湯用循環路１８を通しての貯湯槽２の湯水の循環は、１日中継続して行われる、あるいは、数時間以上にわたって継続して行われる等、長時間にわたって継続して行われるものであるが、給水路１６を通しての貯湯槽２への給水は、１分間、数分間等の短い実行時間で断続して行われるものである。
そこで、管理用時間を短く設定するほど、時系列的な給水量データを実際の貯湯槽２への給水形態に適応した状態で管理することができるので、水質低下抑制処理をより一層的確に実行することができる。
【手続補正８５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２６１】
（ト）  運転メリットとしては、上記の実施形態において例示した予測エネルギ削減量等の省エネルギ性に限定されるものではなく、例えば、予測エネルギコスト削減額等の経済性や、予測二酸化炭素削減量等の環境性を用いても良い。
ちなみに、予測エネルギコスト削減額は、燃料電池１を運転させない場合のエネルギコストから、燃料電池１を運転したときのエネルギコストを減じて求めることができる。
前記燃料電池１を運転させない場合のエネルギコストは、予測電力負荷の全てを商用電源７から買電するときのコストと、予測熱負荷の全てを補助加熱器２７で賄うときのエネルギコスト（燃料コスト）の和として求められる。
一方、燃料電池１を運転したときのエネルギコストは、予測電力負荷及び予測熱負荷を燃料電池１の予測発電電力及び予測発生熱で補う場合の燃料電池１のエネルギコスト（燃料コスト）と、予測電力負荷から予測発電電力を差し引いた分に相当する不足電力負荷を商用電源７から買電するときのコストと、予測熱負荷から予測利用熱量を差し引いた分に相当する不足熱負荷を補助加熱器２７の発生熱で補う場合のエネルギコスト（燃料コスト）との和として求められる。
【手続補正８６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２６３】
（チ）  上記の実施形態においては、熱消費端末３を設けた場合について例示して、熱負荷を給湯熱負荷と端末熱負荷とを合わせたものとしたが、熱消費端末３を設けない場合は、熱負荷を給湯熱負荷のみとすることになる。又、燃料電池１から発生する熱を回収した冷却水の温度に比べて、熱消費端末３において必要とされる熱媒の温度が高い場合は、熱消費端末３が設けられていても、熱負荷を給湯熱負荷のみとする。
【手続補正８７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２６４】
（リ）  熱電併給装置として、上記の各実施形態では燃料電池１を適用したが、これ以外に、例えば、ガスエンジンにより発電機を駆動するように構成したもの等、種々のものを適用することができる。
【手続補正８８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２６５】
（ヌ）  上記の各実施形態においては、運転制御手段５が、熱電併給装置としての燃料電池１を運転するための通常運転条件として、時系列的な予測電力負荷及び時系列的な予測給湯負荷を賄うように燃料電池１を運転する条件を定める場合を例示したが、通常運転条件としては、種々の条件を定めることができる。
例えば、運転制御手段５が、通常運転条件として、燃料電池１の出力を現在の電力負荷に追従させる条件、いわゆる、電主運転条件を一律に定めるように構成してもよい。そして、この場合、運転制御手段５が、水質低下抑制用運転条件として、燃料電池１の出力を現在の電力負荷よりも低い出力に調整する条件を定めるように構成してもよい。尚、現在の電力負荷よりも低い出力とは、現在の電力負荷から設定量を減算した出力や、現在の電力負荷の半分や４分の１等、現在の電力負荷の設定数分の１の出力とすることができ、さらには、出力調整範囲における最低出力としてもよい。
【手続補正８９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２６６】
（ル）  上記の実施形態においては、運転制御手段５が、循環制御処理において、貯湯温度センサＳｈの検出温度が予め設定された目標加熱温度（例えば６０°Ｃ）になるように湯水循環量を調節すべく、湯水循環ポンプ１９の作動を制御する場合を例示したが、目標加熱温度の設定は種々変更できるものである。例えば、目標加熱温度として、その下限温度（例えば６０°Ｃ）と上限温度（例えば７５°Ｃ）とを定め、加熱された湯水の温度が下限温度よりも低くなると、循環量を減少させて、加熱された湯水の温度が下限温度以上になるようにし、そして、熱された湯水の温度が上限温度よりも高くなると、循環量を増加させて、加熱された湯水の温度が上限温度以下になるようにしても良い。
尚、上記実施形態においては、燃料電池１の冷却水循環路１３における冷却水循環量の調整についてはその説明を省略したが、一般には、燃料電池１に戻る冷却水の入口温度及び燃料電池１から排出される冷却水の出口温度が計測されて、入口温度や出口温度が適正温度に近づくように冷却水循環量を調整すべく、冷却水循環ポンプ１５の作動が制御されることになるが、冷却水循環量の制御構成も種々変更できるものである。