(57)【要約】【課題】必要に応じて騒音を抑えつつ省エネルギー性の低下も抑制できる暖房運転を実施可能な熱電併給システムを提供する。【解決手段】熱電併給システムが、熱電併給装置５を低出力モードで動作させながら、貯湯タンク３の上部側に貯えられている湯水を排熱回収用熱交換器６と暖房用熱交換器７とに順に通流させた後で貯湯タンク３の下部側へ湯水を戻す静音蓄熱暖房運転を実行させることができ、静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯を含む予約情報を受付部２１ａが受け付けた場合、受け付けた予約情報に基づいて静音蓄熱暖房運転を実施するために必要な予測静音蓄熱暖房熱負荷を導出して、予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために貯湯タンク３に蓄えておくことが必要な目標静音暖房用蓄熱量を目標蓄熱量に含めて貯湯運転を行い、受付部２１ａが受け付けた静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯に静音蓄熱暖房運転を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジン及び当該エンジンによって駆動される発電機を有する熱電併給装置と、
上部側には高温層を形成し、下部側には低温層を形成した温度成層を形成する状態で湯水を貯える貯湯タンクと、
前記熱電併給装置から回収した熱を前記貯湯タンクに蓄える貯湯運転、及び、前記貯湯タンクに貯えられている湯水を給湯端末に供給する給湯運転、及び、熱を暖房装置で利用させる暖房運転の制御を行う運転制御装置とを備え、
前記運転制御装置は、前記給湯端末で消費されると予測した予測給湯熱負荷を賄うために必要な熱量を含む目標蓄熱量の湯水が前記貯湯タンクに蓄えられるように前記貯湯運転を行う熱電併給システムであって、
前記暖房運転の運転予約に関する予約情報を受け付ける受付部を備え、
前記熱電併給装置は、少なくとも、当該熱電併給装置からの単位時間当たりの排熱量及び騒音が相対的に大きい高出力モード、又は、当該熱電併給装置からの単位時間当たりの排熱量及び騒音が相対的に小さい低出力モードで動作することができ、
前記運転制御装置は、
前記熱電併給装置を前記低出力モードで動作させながら、前記貯湯タンクの上部側に貯えられている湯水を抜き出して、前記熱電併給装置から排出された熱を湯水に回収させる排熱回収用熱交換器と、湯水から熱を取得して前記暖房装置での暖房に利用させる暖房用熱交換器とに順に湯水を通流させた後で、前記貯湯タンクの下部側へ湯水を戻す静音蓄熱暖房運転を前記暖房運転として実行させることができ、
前記静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯を含む前記予約情報を前記受付部が受け付けた場合、受け付けた前記予約情報に基づいて前記静音蓄熱暖房運転を実施するために必要な予測静音蓄熱暖房熱負荷を導出して、前記予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために前記貯湯タンクに蓄えておくことが必要な目標静音暖房用蓄熱量を前記目標蓄熱量に含めて前記貯湯運転を行い、前記受付部が受け付けた前記静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯に前記静音蓄熱暖房運転を行う熱電併給システム。
【請求項２】
前記運転制御装置は、前記受付部が受け付けた前記静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯以外の時間帯に前記暖房運転を行うとき、前記熱電併給装置を動作させながら、前記貯湯タンクを経由させずに前記排熱回収用熱交換器と前記暖房用熱交換器との間で湯水を循環させる循環暖房運転を前記暖房運転として実行させる請求項１に記載の熱電併給システム。
【請求項３】
情報を表示する表示部を備え、
前記運転制御装置は、前記貯湯タンクに貯えられている湯水の熱量のうち、前記静音蓄熱暖房運転で利用できる熱量を示す情報を前記表示部で表示させる請求項１又は２に記載の熱電併給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱と電気とを併せて供給する熱電併給装置を備える熱電併給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジン及びそのエンジンによって駆動される発電機を有する熱電併給装置を運転させることで、熱と電気とを併せて利用できるようにした熱電併給システムがある。このような熱電併給システムを家庭に設置する場合、特に、夜間などには、熱電併給装置で発生する騒音を小さくすることが求められる。
【０００３】
特許文献１には、機器の運転時の騒音を低減させることを目的とした自動静音運転装置が記載されている。具体的には、この自動静音運転装置は、予め設定された時間帯に従って自動的に給湯暖房機の燃焼レベルを低下させることで、その給湯暖房機の騒音を低下させようとしている。このように、通常は、機器の出力を低下させると、その機器からの騒音は低下する。例えば、エンジンなどの内燃機関でも、出力を低下させることでその運転時の騒音を低下させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−３１８０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
床暖房装置などの暖房装置を運転するとき、熱電併給装置も併せて運転して、熱電併給装置で発生する熱を暖房装置で利用させるようにする。この場合、運転時の騒音を低下させることを目的としてエンジンの出力を低下させると、エンジンからの排熱量も低下し、暖房装置が利用できる熱量が低下してしまうという問題がある。そして、暖房装置での暖房運転を行うために不足する熱量を、燃料を燃焼して熱を発生させる補助熱源装置で賄うといった対応が必要になる。そのため、静音性を重視した場合、補助熱源装置の運転頻度が高くなって、その分だけ熱電併給システムの省エネルギー性が低くなるという問題が発生する。加えて、補助熱源装置を運転することによる騒音が問題になることもある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、必要に応じて騒音を抑えつつ省エネルギー性の低下も抑制できる暖房運転を実施可能な熱電併給システムを提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための本発明に係る熱電併給システムの特徴構成は、エンジン及び当該エンジンによって駆動される発電機を有する熱電併給装置と、上部側には高温層を形成し、下部側には低温層を形成した温度成層を形成する状態で湯水を貯える貯湯タンクと、前記熱電併給装置から回収した熱を前記貯湯タンクに蓄える貯湯運転、及び、前記貯湯タンクに貯えられている湯水を給湯端末に供給する給湯運転、及び、熱を暖房装置で利用させる暖房運転の制御を行う運転制御装置とを備え、前記運転制御装置は、前記給湯端末で消費されると予測した予測給湯熱負荷を賄うために必要な熱量を含む目標蓄熱量の湯水が前記貯湯タンクに蓄えられるように前記貯湯運転を行う熱電併給システムであって、
前記暖房運転の運転予約に関する予約情報を受け付ける受付部を備え、
前記熱電併給装置は、少なくとも、当該熱電併給装置からの単位時間当たりの排熱量及び騒音が相対的に大きい高出力モード、又は、当該熱電併給装置からの単位時間当たりの排熱量及び騒音が相対的に小さい低出力モードで動作することができ、
前記運転制御装置は、
前記熱電併給装置を前記低出力モードで動作させながら、前記貯湯タンクの上部側に貯えられている湯水を抜き出して、前記熱電併給装置から排出された熱を湯水に回収させる排熱回収用熱交換器と、湯水から熱を取得して前記暖房装置での暖房に利用させる暖房用熱交換器とに順に湯水を通流させた後で、前記貯湯タンクの下部側へ湯水を戻す静音蓄熱暖房運転を前記暖房運転として実行させることができ、
前記静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯を含む前記予約情報を前記受付部が受け付けた場合、受け付けた前記予約情報に基づいて前記静音蓄熱暖房運転を実施するために必要な予測静音蓄熱暖房熱負荷を導出して、前記予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために前記貯湯タンクに蓄えておくことが必要な目標静音暖房用蓄熱量を前記目標蓄熱量に含めて前記貯湯運転を行い、前記受付部が受け付けた前記静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯に前記静音蓄熱暖房運転を行う点にある。
【０００８】
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯を含む予約情報を受付部が受け付けた場合、受け付けた予約情報に基づいて静音蓄熱暖房運転を実施するために必要な予測静音蓄熱暖房熱負荷を導出して、その予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために貯湯タンクに蓄えておくことが必要な目標静音暖房用蓄熱量を上記目標蓄熱量に含めて貯湯運転を行う。つまり、貯湯運転によって、予測給湯熱負荷を賄うために必要な熱量とは別に、予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために必要な熱量も貯湯タンクに蓄えられることになる。その結果、貯湯タンクに蓄えられた、予測給湯熱負荷を賄うために必要な熱量  が給湯装置で使用されたとしても、予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために必要な熱量は貯湯タンクに残されるため、熱電併給装置を低出力モードで動作させながら、貯湯タンクに残される熱量を用いて静音蓄熱暖房運転を実施することができる。このとき、熱電併給装置を低出力モードで動作させると、エンジンからの排熱量も低下し、静音蓄熱暖房運転において暖房装置が利用可能となる熱量が低下してしまうが、この静音蓄熱暖房運転では、上述のように貯湯タンクに湯水を循環させながら（即ち、貯湯タンクに蓄えられている熱を利用しながら）暖房運転を行うため、燃料を燃焼して熱を発生させる補助熱源装置から熱の補充を受けるといったことは不要になる。
従って、必要に応じて騒音を抑えつつ省エネルギー性の低下も抑制できる暖房運転を実施可能な熱電併給システムを提供できる。
【０００９】
本発明に係る熱電併給システムの別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記受付部が受け付けた前記静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯以外の時間帯に前記暖房運転を行うとき、前記熱電併給装置を動作させながら、前記貯湯タンクを経由させずに前記排熱回収用熱交換器と前記暖房用熱交換器との間で湯水を循環させる循環暖房運転を前記暖房運転として実行させる点にある。
【００１０】
上記特徴構成によれば、運転制御装置は、受付部が受け付けた静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯以外の時間帯では、貯湯タンクを経由せず（即ち、貯湯タンクに蓄えられている熱を利用せずに）に湯水を循環させながら暖房運転を行う。その結果、上記静音蓄熱暖房運転を実施する場合に行っていた、予め貯湯タンクへ熱を蓄えておくことが不要になる。
【００１１】
本発明に係る熱電併給システムの更に別の特徴構成は、情報を表示する表示部を備え、前記運転制御装置は、前記貯湯タンクに貯えられている湯水の熱量のうち、前記静音蓄熱暖房運転で利用できる熱量を示す情報を前記表示部で表示させる点にある。
【００１２】
上記特徴構成によれば、受付部で受け付けられた静音蓄熱暖房運転の予約情報を入力した使用者は、表示部で、静音蓄熱暖房運転で利用できる熱量を確認することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】熱電併給システムの構成を示す図である。
【図２】貯湯運転を説明する図である。
【図３】熱電併給システムで行われる給湯運転を説明する図である。
【図４】熱電併給システムで行われる循環暖房運転を説明する図である。
【図５】熱電併給システムで行われる静音循環暖房運転を説明する図である。
【図６】熱電併給システムで行われる静音蓄熱暖房運転を説明する図である。
【図７】静音蓄熱暖房運転が行われた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】表示部の画面例を示す図である。
【図９】静音循環暖房運転が行われた場合のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る熱電併給システムについて説明する。
図１は、熱電併給システムの構成を示す図である。図示するように、熱電併給システムは、熱電併給装置５と、貯湯タンク３と、運転制御装置２０とを備える。
【００１５】
運転制御装置２０は、記憶装置２２、及び、情報入出力装置２１との間で情報のやり取りを行う。記憶装置２２は、熱電併給システムで取り扱われる種々の情報を記憶する。情報入出力装置２１は、情報の入力を受け付ける受付部２１ａと、熱電併給システムで取り扱われる種々の情報を使用者などに向けて表示する表示部２１ｂとを有する。そして、運転制御装置２０は、熱電併給装置５の動作や、後述する各種のポンプ及び弁などの動作や、熱電併給システムが備える各装置の動作の制御を行う。
【００１６】
熱電併給装置５は、エンジン５ａ及び当該エンジン５ａによって駆動される発電機５ｂを有する。図示は省略するが、熱電併給装置５の発電出力側には例えばインバータ等が設けられ、そのインバータは、熱電併給装置５の発電出力を商用電力系統から供給される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。そして、インバータから出力される電力は、様々な電力負荷装置に供給される。熱電併給装置５の動作は運転制御装置２０が制御する。本実施形態では、熱電併給装置５は、その熱電併給装置５からの単位時間当たりの排熱量及び騒音が相対的に大きい高出力モード、又は、その熱電併給装置５からの単位時間当たりの排熱量及び騒音が相対的に小さい低出力モードで動作することができる。
【００１７】
また、本実施形態の熱電併給装置５は、その出力電力を消費するための余剰電力回収ヒーター５ｃを有する。この余剰電力回収ヒーター５ｃは、熱電併給システムから商用電力系統への逆潮流が発生しないように、熱電併給装置５の余剰電力を熱電併給システム内で消費するための装置である。そして、余剰電力回収ヒーター５ｃが電力を消費することで発生した熱は、熱電併給装置５から排出される熱の一部として、後述する冷却水循環路Ｌ１を流れる冷却水によって回収される。余剰電力回収用ヒーターの動作（消費電力）は運転制御装置２０が制御する。
【００１８】
熱電併給装置５と排熱回収用熱交換器６との間には、冷却水循環路Ｌ１を介して冷却水が循環する。冷却水循環路Ｌ１の途中には、ポンプＰ２が設けられている。運転制御装置２０は、熱電併給装置５を運転させている間、熱電併給装置５と排熱回収用熱交換器６との間を冷却水が循環するようにポンプＰ２の動作を制御する。例えば、運転制御装置２０は、熱電併給装置５へと流入する冷却水の温度が設定温度になるようにポンプの動作（即ち、単位時間当たりの冷却水の流量）を制御する。このように、冷却水は、熱電併給装置５を冷却する役割と、熱電併給装置５から排熱を回収する役割とを担っている。
【００１９】
貯湯タンク３は、上部側には高温層を形成し、下部側には低温層を形成した温度成層を形成する状態で湯水を貯える。貯湯タンク３の内部には、上方側から下方側に向かって、温度センサＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が設けられている。貯湯タンク３の内部では、温度成層を形成する形態で湯水が貯えられているので、最も上方に設けられている温度センサＴ１は最も高温側の湯水の温度を計測し、最も下方に設けられている温度センサＴ４は最も低温側の湯水の温度を計測する。そして、運転制御装置２０は、貯湯タンク３内で各温度センサＴ１〜Ｔ４が設けられている位置についての情報を有していることから、各温度センサＴ１〜Ｔ４の検出結果に基づいて、貯湯タンク３の内部にどれだけの熱量が蓄えられているのかを導出できる。
【００２０】
本実施形態の熱電併給システムは、貯湯タンク３に貯えられている湯水が通流し得る流路として、熱回収路Ｌ２と、熱供給路Ｌ３と、給湯路Ｌ４と、風呂循環路Ｌ６と、下部接続路Ｌ８と、上部接続路Ｌ９とを有する。また、熱電併給システムは、水を補給する給水路Ｌ５を有する。更に、熱電併給システムは、暖房用熱媒が循環する暖房循環路Ｌ７も有する。
【００２１】
上部接続路Ｌ９は、貯湯タンク３の上部に接続される流路である。この上部接続路Ｌ９を通って、貯湯タンク３に貯えられている湯水を外部へと供給すること、及び、貯湯タンク３の内部へ湯水を供給することができる。
【００２２】
下部接続路Ｌ８は、貯湯タンク３の下部に接続される流路である。この下部接続路Ｌ８を通って、貯湯タンク３に貯えられている湯水を外部へと供給すること、及び、貯湯タンク３の内部へ湯水を供給することができる。
【００２３】
上部接続路Ｌ９及び下部接続路Ｌ８には、熱回収路Ｌ２が接続されている。熱回収路Ｌ２は、単一の流れを構成する共通部分（熱回収路Ｌ２）と、並行した複数の流れを構成する分岐部分（熱回収路Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ、Ｌ２ｃ、Ｌ２ｄ）とで構成される。具体的には、上部接続路Ｌ９の途中の分岐部１０には熱回収路Ｌ２ａが接続され、下部接続路Ｌ８の端部の合流部１５には熱回収路Ｌ２ｂが接続される。これら熱回収路Ｌ２ａと熱回収路Ｌ２ｂとは三方弁Ｖ１の部分で接続される。熱回収路Ｌ２ａの途中には逆止弁Ｖ７を設けている。共通部分としての熱回収路Ｌ２の途中には三方弁Ｖ１とポンプＰ１と排熱回収用熱交換器６と温度センサＴ５と切替弁Ｖ２が設けられている。切替弁Ｖ２において、共通部分としての熱回収路Ｌ２は熱回収路Ｌ２ｃと熱回収路Ｌ２ｄとに分岐される。熱回収路Ｌ２ｄの途中には、燃料を燃焼して発生させる熱を湯水に回収させる補助熱源装置４が設けられている。そして、熱回収路Ｌ２ｃと熱回収路Ｌ２ｄとは合流部１１で合流して、共通部分としての熱回収路Ｌ２になる。合流部１１で合流した共通部分としての熱回収路Ｌ２は、上部接続路Ｌ９の端部の合流部１９に接続される。
【００２４】
熱供給路Ｌ３は、上述した熱回収路Ｌ２における合流部１１と合流部１９との間の分岐部１２と、上述した下部接続路Ｌ８及び熱回収路Ｌ２ｂの端部である合流部１５とに接続され、それら分岐部１２と合流部１５との間で湯水を流すことができる。熱供給路Ｌ３は、単一の流れを構成する共通部分（熱供給路Ｌ３）と、並行した複数の流れを構成する分岐部分（熱供給路Ｌ３ａ、Ｌ３ｂ）とで構成される。具体的には、熱回収路Ｌ２の途中の分岐部１２に接続される共通部分としての熱供給路Ｌ３は、分岐部１３で熱供給路Ｌ３ａと熱供給路Ｌ３ｂとに分岐される。熱供給路Ｌ３ａの途中には暖房用熱交換器７が設けられる。熱供給路Ｌ３ｂの途中には風呂用熱交換器８が設けられる。そして、熱供給路Ｌ３ａと熱供給路Ｌ３ｂとは合流部１４で合流して、共通部分としての熱供給路Ｌ３になる。合流部１４で合流した共通部分としての熱供給路Ｌ３は、下部接続路Ｌ８及び熱回収路Ｌ２ｂの端部である合流部１５に接続される。
【００２５】
給湯路Ｌ４は、上述した熱回収路Ｌ２及び上部接続路Ｌ９の端部である合流部１９に接続される。つまり、給湯路Ｌ４には、貯湯タンク３から上部接続路Ｌ９を介して供給される湯水、又は、熱回収路Ｌ２を介して供給される湯水が給湯路Ｌ４に流れることになる。給湯路Ｌ４は、単一の流れを構成する共通部分（給湯路Ｌ４）と、並行した複数の流れを構成する分岐部分（給湯路Ｌ４ａ、Ｌ４ｂ）とで構成される。具体的には、熱回収路Ｌ２及び上部接続路Ｌ９の端部である合流部１９に接続される共通部分としての給湯路Ｌ４は、分岐部１７で給湯路Ｌ４ａと給湯路Ｌ４ｂとに分岐される。給湯路Ｌ４ａは、給湯端末２としての浴槽２ｂに接続される風呂循環路Ｌ６の途中の合流部１８に接続される。給湯路Ｌ４ａの途中には逆止弁Ｖ１３を設けている。給湯路Ｌ４ｂは、給湯端末２としてのカラン２ａに接続される。
【００２６】
給水路Ｌ５は、上水を熱電併給システムへと供給する流路である。給水路Ｌ５は、単一の流れを構成する共通部分（給水路Ｌ５）と、並行した複数の流れを構成する部分（給水路Ｌ５ａ、Ｌ５ｂ）とで構成される。具体的には、共通部分としての給水路Ｌ５は、分岐部１６で給水路Ｌ５ａと給水路Ｌ５ｂとに分岐される。給水路Ｌ５ａは、給湯路Ｌ４の途中に設けられる混合弁Ｖ４に接続される。給水路Ｌ５ａの途中には逆止弁Ｖ８を設けている。給水路Ｌ５ｂは、下部接続路Ｌ８の途中に設けられる切替弁Ｖ６に接続される。給水路Ｌ５ｂの途中には逆止弁Ｖ９を設けている。
【００２７】
風呂循環路Ｌ６は、湯水が、ポンプＰ３と風呂用熱交換器８と浴槽２ｂとを順に循環する流路である。尚、浴槽２ｂの水栓が開けられている場合、湯水は水栓から排出されるため、浴槽２ｂからポンプＰ３及び風呂用熱交換器８に湯水は帰還しない。風呂用熱交換器８では、風呂循環路Ｌ６を流れる湯水と、熱供給路Ｌ３ｂを流れる湯水との熱交換が行われる。
【００２８】
暖房循環路Ｌ７は、暖房用熱媒がポンプＰ４と暖房用熱交換器７と暖房装置１とを順に循環する経路である。暖房用熱交換器７では、暖房循環路Ｌ７を流れる暖房用熱媒と、熱供給路Ｌ３ａを流れる湯水との熱交換が行われる。
【００２９】
〔貯湯運転〕
図２は、熱電併給システムで行われる貯湯運転を説明する図である。図２中で太線で示すのは、冷却水及び湯水が流れる経路である。
図示するように、運転制御装置２０は、貯湯タンク３の下部側に貯えられている湯水を、熱電併給装置５から排出された熱を当該湯水に回収させる排熱回収用熱交換器６に通流させた後で、貯湯タンク３の上部側へ帰還させる貯湯運転を行わせることができる。具体的には、運転制御装置２０は、給湯端末２で消費されると予測した予測給湯熱負荷を賄うために必要な熱量を含む目標蓄熱量の湯水が貯湯タンク３に蓄えられるように、熱電併給装置５から回収した熱を貯湯タンク３に蓄える貯湯運転を行う。
【００３０】
運転制御装置２０は、給湯路Ｌ４の途中に設けられる流量計９及び温度センサＴ６の検出結果を取得して記憶装置２２に記憶させることで、給湯端末２での過去の給湯熱負荷データ（例えば、１時間毎の給湯熱負荷データ等）を知ることができる。そして、運転制御装置２０は、記憶装置２２に記憶されている給湯端末２での過去の給湯熱負荷データに基づいて、将来に給湯端末２で消費される予測給湯熱負荷データを予測することができる。例えば、時刻０時から時刻２４時までの２４時間（１日）を一つの運転対象期間とする場合、運転制御装置２０は、午前０時になる毎に次の運転対象期間において給湯端末２で消費されると予測される１時間毎の予測給湯熱負荷データを導出する。そして、運転制御装置２０は、その予測給湯熱負荷を賄うために必要な熱量を含む目標蓄熱量の湯水が貯湯タンク３に蓄えられるように、貯湯運転を行う。
【００３１】
運転制御装置２０は、貯湯運転を行うとき、上述した高出力モード又は低出力モードで熱電併給装置５を運転させる。加えて、運転制御装置２０は、ポンプＰ２を動作させて冷却水循環路Ｌ１に冷却水を循環させることで排熱回収用熱交換器６に冷却水を供給し、ポンプＰ１を動作させて熱回収路Ｌ２に湯水を循環させることで排熱回収用熱交換器６に湯水を供給する。その結果、排熱回収用熱交換器６では、熱電併給装置５からの排熱が、熱回収路Ｌ２を流れる湯水に渡されることになる。このとき、湯水は、下部接続路Ｌ８の途中に設けられている切替弁Ｖ６を通って貯湯タンク３から合流部１５へと流れる。また、湯水は、熱回収路Ｌ２ａ及び熱回収路Ｌ２ｂを介して、ポンプＰ１が設けられている熱回収路Ｌ２に流入する。運転制御装置２０は、切替弁Ｖ２を、湯水が熱回収路Ｌ２ｃを流れるように切り替え、比例弁Ｖ３を開放することで、湯水は、ポンプＰ１が設けられている熱回収路Ｌ２から上部接続路Ｌ９を介して貯湯タンク３へと流入する。例えば、運転制御装置２０は、排熱回収用熱交換器６の下流側に設けられている温度センサＴ５で検出される湯水の温度が設定貯湯温度（例えば、７０℃等）になるように、ポンプＰ１の動作を制御する。また、運転制御装置２０は、熱供給路Ｌ３ａの途中に設けられている電磁弁Ｖ１０を閉止し、熱供給路Ｌ３ｂの途中に設けられている電磁弁Ｖ１１を閉止し、給湯路Ｌ４の途中に設けている比例弁Ｖ５を閉止している。
【００３２】
〔給湯運転〕
図３は、熱電併給システムで行われる給湯運転を説明する図である。図３中で太線で示すのは、湯水が流れ得る経路である。
運転制御装置２０は、貯湯タンク３の上部側に貯えられている湯水を、給湯端末２へ供給する給湯運転を行わせることができる。本実施形態では、給湯端末２として、カラン２ａと浴槽２ｂとを例示している。
【００３３】
台所や浴室などに設けられているリモコン装置の湯張りスイッチ（例えば、本実施形態の情報入出力装置２１の受付部２１ａ）によって、給湯端末２としての浴槽２ｂへの給湯（湯張り）が指令されると、運転制御装置２０はポンプを動作させることで、風呂循環路Ｌ６を介して湯水を浴槽２ｂへと供給する。風呂循環路Ｌ６へ流れ込む湯水は、貯湯タンク３から、上部接続路Ｌ９と給湯路Ｌ４と通って供給される湯水である。また、給湯路Ｌ４の途中に設けられている温度センサＴ６で検出される湯水の温度が上記リモコン装置で設定されている湯張りの設定温度となるように、混合弁Ｖ４において、給水路Ｌ５ｂから供給される水と、給湯路Ｌ４から供給される湯水とが混合される。また、貯湯タンク３には、水が、給水路Ｌ５，Ｌ５ｂ及び下部接続路Ｌ８を経由して補充される。このとき、運転制御装置２０は、給湯路Ｌ４の途中に設けている比例弁Ｖ５を開放し、給湯路Ｌ４ａの途中に設けている電磁弁Ｖ１２を開放している。
【００３４】
或いは、給湯端末２としてのカラン２ａが開栓されると、貯湯タンク３内に貯えられている湯水が、上部接続路Ｌ９から給湯路Ｌ４，Ｌ４ｂを経由してカラン２ａに供給される。給湯路Ｌ４の途中には温度センサＴ６が設けられており、ここでの湯水の温度が設定温度になるように、混合弁Ｖ４において、給水路Ｌ５ｂから供給される水と、給湯路Ｌ４から供給される湯水とが混合される。貯湯タンク３には、水が、給水路Ｌ５，Ｌ５ｂ及び下部接続路Ｌ８を経由して補充される。尚、浴槽２ｂへの給湯が不要であれば、運転制御装置２０は、給湯路Ｌ４ａの途中に設けている電磁弁Ｖ１２を閉止する。
【００３５】
〔循環暖房運転〕
図４は、熱電併給システムで行われる循環暖房運転を説明する図である。図４中で太線で示すのは、冷却水及び湯水及び熱媒が流れ得る経路である。
運転制御装置２０は、熱電併給装置５を動作させながら、貯湯タンク３を経由させずに排熱回収用熱交換器６と暖房用熱交換器７との間で湯水を循環させる循環暖房運転を行わせることができる。
具体的には、運転制御装置２０は、例えば床暖房装置などの暖房装置１の運転開始が指令されると、ポンプＰ４を動作させて暖房循環路Ｌ７に熱媒を循環させることで、暖房用熱交換器７にもその熱媒を流す。また、運転制御装置２０は、熱電併給装置５を動作させ、その排熱が排熱回収用熱交換器６で、熱回収路Ｌ２を流れる湯水に渡されるように、ポンプＰ１及びポンプＰ２を動作させる。このとき、運転制御装置２０は、排熱回収用熱交換器６で熱電併給装置５から排出された熱を回収した湯水を、切替弁Ｖ２と合流部１１と分岐部１２と分岐部１３と暖房用熱交換器７と三方弁Ｖ１とを通って循環させる。その結果、暖房用熱交換器７で、暖房循環路Ｌ７に流れる熱媒に対して、熱供給路Ｌ３ｂを流れる湯水から熱が渡される。尚、運転制御装置２０は、排熱熱量より暖房負荷の熱量が小さいときは排熱が余るので、比例弁Ｖ３の開度調節を行って貯湯への分配量を調節して、余った熱は貯湯タンク３に蓄える。
【００３６】
〔静音循環暖房運転〕
図５は、熱電併給システムで行われる静音循環暖房運転を説明する図である。図５中で太線で示すのは、冷却水及び湯水及び熱媒が流れ得る経路である。
運転制御装置２０は、熱電併給装置５を低出力モードで動作させ且つ補助熱源装置４を動作させながら、貯湯タンク３を経由させずに排熱回収用熱交換器６と補助熱源装置４と暖房用熱交換器７との間で湯水を循環させる静音循環暖房運転を行わせることができる。この静音循環暖房運転は、熱電併給装置５を低出力モードで運転させることで熱電併給システムからの騒音を抑制する運転モードである。
【００３７】
具体的には、運転制御装置２０は、例えば床暖房装置などの暖房装置１の運転開始の指令を静音モードの指令と共に受付部２１ａによって受け付けると、ポンプＰ４を動作させて暖房循環路Ｌ７に熱媒を循環させることで、暖房用熱交換器７にもその熱媒を流す。また、運転制御装置２０は、熱電併給装置５を低出力モードで動作させることで、その排熱が排熱回収用熱交換器６で、熱回収路Ｌ２を流れる湯水に渡されるように、ポンプＰ１及びポンプＰ２を動作させる。加えて、運転制御装置２０は、補助熱源装置４を動作させる。このとき、運転制御装置２０は、排熱回収用熱交換器６で熱電併給装置５から排出された熱を回収し、且つ、補助熱源装置４によって加熱された湯水を、合流部１１と分岐部１２と分岐部１３と暖房用熱交換器７と三方弁Ｖ１とを通って循環させる。その結果、暖房用熱交換器７で、暖房循環路Ｌ７に流れる熱媒に対して、熱供給路Ｌ３ｂを流れる湯水から熱が渡される。
【００３８】
〔静音蓄熱暖房運転〕
図６は、熱電併給システムで行われる静音蓄熱暖房運転を説明する図である。図６中で太線で示すのは、冷却水及び湯水及び熱媒が流れ得る経路である。
運転制御装置２０は、熱電併給装置５を低出力モードで動作させながら、貯湯タンク３の上部側に貯えられている湯水を抜き出して、熱電併給装置５から排出された熱を湯水に回収させる排熱回収用熱交換器６と、湯水から熱を取得して暖房装置１での暖房に利用させる暖房用熱交換器７とに順に湯水を通流させた後で、貯湯タンク３の下部側へ湯水を戻す静音蓄熱暖房運転を行わせることができる。この静音蓄熱暖房運転は、熱電併給装置５を低出力モードで運転させることで熱電併給システムからの騒音を抑制し、加えて補助熱源装置４を動作させないことで省エネルギーにもなる運転モードである。
【００３９】
具体的には、運転制御装置２０は、静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯を含む予約情報を受付部２１ａが受け付けた場合、受け付けた予約情報に基づいて静音蓄熱暖房運転を実施するために必要な予測静音蓄熱暖房熱負荷を導出して、予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために貯湯タンク３に蓄えておくことが必要な目標静音暖房用蓄熱量を目標蓄熱量に含めて貯湯運転を行う。運転制御装置２０は、この貯湯運転を行うとき、熱電併給装置５を高出力モードで動作させると、熱電併給装置５から回収できる熱量が多くなるので好ましい。
【００４０】
そして、運転制御装置２０は、受付部２１ａが受け付けた静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯に静音蓄熱暖房運転を行う。例えば、運転制御装置２０は、静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯の開始時刻になると、ポンプＰ４を動作させて暖房循環路Ｌ７に熱媒を循環させることで、暖房用熱交換器７にもその熱媒を流す。また、運転制御装置２０は、熱電併給装置５を低出力モードで動作させることで、その排熱が排熱回収用熱交換器６で、熱回収路Ｌ２を流れる湯水に渡されるように、ポンプＰ１及びポンプＰ２を動作させる。このとき、運転制御装置２０は、排熱回収用熱交換器６で熱電併給装置５から排出された熱を回収した湯水を、切替弁Ｖ２と合流部１１と分岐部１２と分岐部１３と暖房用熱交換器７と合流部１５と貯湯タンク３と分岐部１０と三方弁Ｖ１とを通って循環させる。その結果、暖房用熱交換器７で、暖房循環路Ｌ７に流れる熱媒に対して、熱供給路Ｌ３ｂを流れる湯水から熱が渡される。
【００４１】
次に、静音蓄熱暖房運転について具体的に説明する。
図７は、静音蓄熱暖房運転が行われた場合のシミュレーション結果を示す図である。この例では、情報入出力装置２１の受付部２１ａによって、使用者から時刻２１時から時刻２４時の間の静音蓄熱暖房運転の予約を受け付けている。図７（ａ）には熱電併給装置５の発電電力の時間的変化を示し、図７（ｂ）には貯湯タンク３での蓄熱量の時間的変化を示し、図７（ｃ）には給湯端末２での給湯負荷の時間的変化を示し、図７（ｄ）には補助熱源装置４でのガス消費量の時間的変化を示し、図７（ｅ）には暖房装置１での暖房負荷を示す。
【００４２】
図７に示す例では、給湯端末２での給湯負荷は、時刻３時頃から時刻６時頃の間、及び、時刻１８時頃から時刻２０時頃の間に発生している。また、暖房装置１での暖房負荷は、時刻５時頃から時刻７時頃の間、及び、時刻１６時頃から時刻２０時頃の間、及び、時刻２１時頃から時刻２４時頃の間に発生している。但し、時刻５時頃から時刻７時頃の間、及び、時刻１６時３０分頃から時刻２０時頃の間の暖房運転は、循環暖房運転である。時刻１６時頃から時刻１６時３０分頃、及び、時刻２１時頃から時刻２４時頃の間の暖房運転は、静音蓄熱暖房運転である。
【００４３】
時刻５時頃から時刻７時頃の間に暖房負荷が発生したとき、熱電併給装置５が発電電力を１０００Ｗにした状態で運転され、その排熱を利用した循環暖房運転が行われていることが分かる。
【００４４】
時刻１２時頃から貯湯運転が開始されることで、貯湯タンク３での蓄熱量が増加し始めている。上述したように、運転制御装置２０は、記憶装置２２に記憶されている給湯端末２での過去の給湯熱負荷データに基づいて、時刻１８時頃から時刻２０時頃の間に給湯端末２で消費される予測給湯熱負荷データを予測しており、その予測給湯熱負荷を賄うために必要な熱量を含む目標蓄熱量の湯水が貯湯タンク３に蓄えられるように、時刻１２時頃から貯湯運転を開始している。
【００４５】
加えて、運転制御装置２０は、上述したように、静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯を含む予約情報を受付部２１ａが受け付けた場合、受け付けた予約情報に基づいて静音蓄熱暖房運転を実施するために必要な予測静音蓄熱暖房熱負荷を導出して、予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために貯湯タンク３に蓄えておくことが必要な目標静音暖房用蓄熱量を目標蓄熱量に含めて貯湯運転を行う。図７に示すシミュレーション例では、情報入出力装置２１の受付部２１ａによって、使用者から時刻２１時から時刻２４時の間の静音蓄熱暖房運転の予約を受け付けている。また、受付部２１ａは、暖房運転の設定温度についても暖房運転の運転予約に関する予約情報の一部として受け付ける。その結果、運転制御装置２０は、時刻２１時から時刻２４時の間にその設定温度で静音蓄熱暖房運転を行うために必要な予測静音蓄熱暖房熱負荷を導出でき、その予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために貯湯タンク３に蓄えておくことが必要な目標静音暖房用蓄熱量を導出できる。そして、運転制御装置２０は、導出した目標静音暖房用蓄熱量を、貯湯タンク３に蓄えておくべき目標蓄熱量に含めて貯湯運転を行う。
【００４６】
時刻１６時頃から静音蓄熱暖房運転が開始されると、貯湯タンク３に貯えられている熱量が暖房に利用されて減少し始める。時刻１６時３０分頃から循環暖房運転が開始されると、熱電併給装置５から回収する熱はその循環暖房運転のために利用され、貯湯タンク３への蓄熱が行われなくなる。そして、時刻１８時頃から時刻２０時頃の間に給湯熱負荷が発生すると、貯湯タンク３に貯えられている熱量が減少する。但し、貯湯タンク３に蓄えられていた熱量で時刻１８時頃から時刻２０時頃の間の予測給湯負荷を賄っても貯湯タンク３にはまだ熱量は残されており、その後の、静音蓄熱暖房運転で利用される。
そして、時刻２１時頃から時刻２４時頃に貯湯タンク３の蓄熱量を消費して静音蓄熱暖房運転が行われると、貯湯タンク３に蓄えられている熱量が更に減少する。但し、本例では、補助熱源装置４を運転させない静音蓄熱暖房運転が行われているため、ガス消費量が発生することはない。加えて、補助熱源装置４を運転させないため、その騒音も発生しない。
【００４７】
図８は、表示部２１ｂの画面例を示す図である。図８（ａ）〜図８（ｄ）に示すように、運転制御装置２０は、運転状態画像２４と、蓄熱量インジケータ画像２３とを表示部２１ｂに表示させる。尚、図８では、運転状態画像２４において静音蓄熱暖房運転のことを「静音ＥＣＯ」と表示している。また、静音蓄熱暖房運転が予約状態にある間は、運転状態画像２４において時計の標章を表示し、実際に静音蓄熱暖房運転が開始された後は、運転状態画像２４において時計の標章を表示しないようにしている。
【００４８】
先ず、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、運転制御装置２０は、情報入出力装置２１の受付部２１ａによって、使用者から時刻２１時から時刻２４時の間の静音蓄熱暖房運転の予約を受け付けると、静音蓄熱暖房運転の予約が行われていることを示す運転状態画像２４を点灯させる。ここでは、運転状態画像２４に時計の標章を併せて表示させることで、予約が行われていることが示している。
加えて、運転制御装置２０は、貯湯タンク３に貯えられている湯水の熱量のうち、静音蓄熱暖房運転で利用できる熱量を示す情報として、蓄熱量インジケータ画像２３を表示部２１ｂに表示させることができる。図８（ａ）に示す時点では、貯湯タンク３に貯えられている湯水の熱量のうち、静音蓄熱暖房運転で利用できる熱量がゼロであるため、蓄熱量インジケータ画像２３は全て消灯している。その後、貯湯タンク３に貯えられている湯水の熱量のうち、静音蓄熱暖房運転で利用できる熱量が増加すると、その利用できる熱量に応じて蓄熱量インジケータ画像２３の点灯数が増加する。そして、最終的には、図８（ｂ）に示すように全ての蓄熱量インジケータ画像２３が点灯して、静音蓄熱暖房運転で利用できる熱量が、目標静音暖房用蓄熱量の１００％に到達したことが示される。
【００４９】
その後、静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯の開始時刻（時刻２１時）になると図７に示した静音蓄熱暖房運転が開始される。図８（ｃ）に示すように、運転制御装置２０は、時計の標章を描かない運転状態画像２４を表示させることで、静音蓄熱暖房運転の予約中ではなく、実際に静音蓄熱暖房運転が運転中であることを明示する。また、運転制御装置２０は、点灯している蓄熱量インジケータ画像２３の数を減少させることで、貯湯タンク３の蓄熱量が減少していることを明示する。
【００５０】
図８（ｄ）に示すように、運転制御装置２０は、静音蓄熱暖房運転で利用できる蓄熱量がゼロになると、運転状態画像２４を消灯させ、蓄熱量インジケータ画像２３を全て消灯させる。運転制御装置２０は、貯湯タンク３に蓄えられている熱量のうち、静音蓄熱暖房運転で利用できる熱量がゼロになると、運転モードを、静音蓄熱暖房運転から静音循環暖房運転に切り替える。
【００５１】
次に、静音循環暖房運転について具体的に説明する。
図９は、静音循環暖房運転が行われた場合のシミュレーション結果を示す図である。
この例では、情報入出力装置２１の受付部２１ａは上記静音蓄熱暖房運転の予約を受け付けていないが、時刻２１時から時刻２４時の間に図５に示した静音循環暖房運転が行われている。図９（ａ）には熱電併給装置５の発電電力の時間的変化を示し、図９（ｂ）には貯湯タンク３での蓄熱量の時間的変化を示し、図９（ｃ）には給湯端末２での給湯負荷の時間的変化を示し、図９（ｄ）には補助熱源装置４でのガス消費量の時間的変化を示し、図９（ｅ）には暖房装置１での暖房負荷を示す。
【００５２】
図９に示す例では、給湯端末２での給湯負荷は、時刻３時頃から時刻６時頃の間、及び、時刻１８時頃から時刻２０時頃の間に発生している。また、暖房装置１での暖房負荷は、時刻５時頃から時刻７時頃の間、及び、時刻１６時３０分頃から時刻２０時頃の間、及び、時刻２１時頃から時刻２４時頃の間に発生している。時刻１６時頃から時刻１６時３０分頃の間の暖房運転は、静音蓄熱暖房運転である。時刻２１時頃から時刻２４時頃の間の暖房運転は、静音循環暖房運転である。
【００５３】
時刻１２時頃から貯湯運転が開始されることで、貯湯タンク３での蓄熱量が増加し始めている。上述したように、運転制御装置２０は、記憶装置２２に記憶されている給湯端末２での過去の給湯熱負荷データに基づいて、時刻１８時頃から時刻２０時頃の間に給湯端末２で消費される予測給湯熱負荷データを予測しており、その予測給湯熱負荷を賄うために必要な熱量を含む目標蓄熱量の湯水が貯湯タンク３に蓄えられるように、時刻１２時頃から時刻１４時前の間で貯湯運転を行っている。
【００５４】
運転制御装置２０は、時刻１６時頃から暖房装置１の運転が開始されると、時刻１６時頃から時刻１６時３０分頃の間は静音蓄熱暖房運転を行い、その結果、貯湯タンク３に貯えられている熱量が暖房に利用されて減少し始める。その後、運転制御装置２０は、時刻１６時３０分頃から循環暖房運転を開始させるべく熱電併給装置５の運転を開始して、その排熱を暖房装置１での暖房運転に利用させる。そして、時刻１８時頃から時刻２０時頃の間に給湯熱負荷が発生すると、貯湯タンク３に貯えられている熱量が減少して、ほぼゼロになる。つまり、貯湯運転によって貯湯タンク３に貯えられていた蓄熱量は、時刻１８時頃から時刻２０時頃の間の予測給湯負荷を賄うための熱量によってほぼ使い切られた状態となる。
【００５５】
その後、時刻２１時になって、運転制御装置２０は、情報入出力装置２１の受付部２１ａが使用者から静音循環暖房運転の開始指令を受け付けると、熱電併給装置５を低出力モードで動作させ且つ補助熱源装置４を動作させながら静音循環暖房運転を行う。尚、静音循環暖房運転では、補助熱源装置４を運転させるため、補助熱源装置４でのガス消費量が時刻２１時から時刻２４時の間に発生している。
【００５６】
以上のように、運転制御装置２０は、静音蓄熱暖房運転の予約運転時間帯を含む予約情報を受付部２１ａが受け付けた場合、受け付けた予約情報に基づいて静音蓄熱暖房運転を実施するために必要な予測静音蓄熱暖房熱負荷を導出して、その予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために貯湯タンク３に蓄えておくことが必要な目標静音暖房用蓄熱量を上記目標蓄熱量に含めて貯湯運転を行う。つまり、貯湯運転によって、予測給湯熱負荷を賄うために必要な熱量とは別に、予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために必要な熱量も貯湯タンク３に蓄えられることになる。その結果、貯湯タンク３に蓄えられた熱量が給湯装置で使用されたとしても、予測静音蓄熱暖房熱負荷を賄うために必要な熱量は貯湯タンク３に残されるため、熱電併給装置５を低出力モードで動作させながら、貯湯タンク３に残される熱量を用いて静音蓄熱暖房運転を実施することができる。このとき、熱電併給装置５を低出力モードで動作させると、エンジン５ａからの排熱量も低下し、静音蓄熱暖房運転において暖房装置１が利用可能となる熱量が低下してしまうが、この静音蓄熱暖房運転では、上述のように貯湯タンク３に湯水を循環させながら（即ち、貯湯タンク３に蓄えられている熱を利用しながら）暖房運転を行うため、燃料を燃焼して熱を発生させる補助熱源装置４から熱の補充を受けるといったことは不要になる。
【００５７】
＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、熱電併給システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、熱電併給装置５を高出力モード又は低出力モードの何れかで動作させる例を説明したが、熱電併給装置５を高出力モード及び低出力モードの間の別の出力で動作させてもよい。
【００５８】
＜２＞
上記実施形態では、本発明の熱電併給システムの構成を説明するための具体的な動作例（発電電力、蓄熱量、給湯負荷、ガス消費量、暖房負荷）を図７及び図９に示したが、それらの動作例は単に例示目的で記載したものであり、本発明に係る熱電併給システムがそれらの動作例に限定されることはない。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、必要に応じて騒音を抑えつつ省エネルギー性の低下も抑制できる暖房運転を実施可能な熱電併給システムに利用できる。
【符号の説明】
【００６０】
１  暖房装置
２  給湯端末
２ａ  浴槽
２ｂ  カラン
３  貯湯タンク
４  補助熱源装置
５  熱電併給装置
５ａ  エンジン
５ｂ  発電機
６  排熱回収用熱交換器
７  暖房用熱交換器
２０  運転制御装置
２１  情報入出力装置
２１ａ  受付部
２１ｂ  表示部
２２  運転状態画像
２３  蓄熱量インジケータ画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016169899.tif 000009
【図８】
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【図９】
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