(57)【要約】【課題】停電から復帰した外部電源に再度連系する際に、負荷端末における動作が強制的に終了されてしまうのを回避可能なコージェネレーションシステムの提供を目的とした。【解決手段】コージェネレーションシステム１は、発電ユニット１０と、貯湯ユニット２０と、電力制御機構部５０とを有する。発電ユニット１０は、外部電源５１が停電状態になると自立発電動作を実施可能である。コージェネレーションシステム１は、発電ユニット１０が自立発電動作を実施している間に外部電源５１が停電から復旧しても、この際に貯湯ユニット２０が負荷端末に対して熱エネルギーを供給する熱供給動作を実施している場合は、この熱供給動作が終了するまで発電ユニット１０が作動継続し、外部電源５１への再連系が遅延される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部電源に繋がる外部電力系統に連系された発電手段と、
当該発電手段の動作に伴って発生する熱エネルギーを回収する熱回収動作、並びに、熱エネルギーを供給する熱供給動作を実施可能な熱回収供給手段と、
外部電源の停電を検知する停電検知手段と、
制御手段と、を有し、
前記発電手段が、前記停電検知手段により外部電源の停電が検知されることを条件として、前記外部電力系統から切り離した状態で発電を実施する自立発電動作を実施可能であり、
前記発電手段による自立発電動作の実施中に停電検知手段により外部電源の停電が解消したことが検知された場合に、停電中に実施されていた熱供給動作の完了後のタイミングまで、前記制御手段が、前記発電手段による自立発電動作を継続させることを特徴とするコージェネレーションシステム。
【請求項２】
制御手段が、停電検知手段により外部電源の停電が解消したことが検知された後、熱回収供給手段による熱供給動作が完了してから所定時間が経過したタイミングまで、発電手段による自立発電動作を継続させることを特徴とする請求項１に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
熱回収供給手段が、熱供給動作として、浴槽に対して湯水を落とし込む落込運転を実施可能であり、
当該落込運転が、所定量の湯水を浴槽に落とし込んだ後に浴槽内の湯水の量を確認する残湯量確認動作を行った後、浴槽内の湯水の量が設定量になるまで湯水を落とし込むものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
自立発電動作の実施中における熱供給動作の実施状態を記憶可能な不揮発性の記憶手段を有し、
停電検知手段により停電が解消したことが検知された後、発電手段が外部電力系統に再度連系された場合に、制御手段が、前記不揮発性の記憶手段に記憶されている熱供給動作の実施状態に基づく動作状態で熱回収供給手段を動作させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
熱回収手段から熱エネルギーの供給を受けて動作可能な負荷端末のうち、自立発電動作中に動作していた負荷端末の動作条件に基づき、停電検知手段により停電の解消が検知され、自立発電を停止した後における負荷端末に対する熱供給動作の継続の可否が決定されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コージェネレーションシステムに関するものであり、特に外部電源が停電から復帰する際の動作に特徴を有するものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、下記特許文献１に開示されているようなコージェネレーションシステムが提供されている。この種のコージェネレーションシステムの多くは、発電機等からなる発電手段と、発電に伴って発生した廃熱を回収し再利用するための熱回収供給手段とを備えた構成とされている。また、従来技術のコージェネレーションシステムには、発電手段が商用電源等の外部電源と電力系統で連系され、外部電源が停電状態になった場合に外部電源に対して独立して発電する自立発電動作を実施可能なものがある。
【特許文献１】特開２００６−２７４８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ここで、上述したように発電手段が外部電源に連系された構成のコージェネレーションシステムの多くは、外部電源と発電手段とで電圧波形の位相が相違する等の理由から、外部電源が停電状態になった後、復旧した場合に、自立発電動作を行っている発電手段の動作を一旦停止させる必要があった。そのため、従来技術のコージェネレーションシステムでは、発電手段の動作停止に伴って熱回収供給手段により熱エネルギーの供給も停止してしまい、当該熱エネルギーの供給を受けて作動中であった負荷端末の動作が強制的に終了してしまうという問題があった。
【０００４】
また、上述した従来技術のコージェネレーションシステムでは、自立発電動作を停止させるために数十秒程度の時間を要する。また、自立発電の停止後、外部電源から電力供給を受けてコージェネレーションシステムが再起動し、初期動作が完了するまでの間にさらに数十秒の時間を要する。そのため、熱回収供給手段により熱供給動作を行っている際に自立発電動作を停止すると、再起動が完了するまで正常な熱供給動作を行うことができないという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は、停電から復帰した外部電源に再度連系する際に、負荷端末における動作が強制的に終了されてしまうのを回避可能なコージェネレーションシステムの提供を目的とした。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記した課題を解決すべく提供される本発明のコージェネレーションシステムは、外部電源に繋がる外部電力系統に連系された発電手段と、当該発電手段の動作に伴って発生する熱エネルギーを回収する熱回収動作、並びに、熱エネルギーを供給する熱供給動作を実施可能な熱回収供給手段と、外部電源の停電を検知する停電検知手段と、制御手段と、を有し、前記発電手段が、前記停電検知手段により外部電源の停電が検知されることを条件として、前記外部電力系統から切り離した状態で発電を実施する自立発電動作を実施可能であり、前記発電手段による自立発電動作の実施中に停電検知手段により外部電源の停電が解消したことが検知された場合に、停電中に実施されていた熱供給動作の完了後のタイミングまで、前記制御手段が、前記発電手段による自立発電動作を継続させることを特徴としている（請求項１）。
【０００７】
本発明のコージェネレーションシステムでは、発電手段により自立発電動作を実施している最中に停電検知手段により外部電源の停電が解消したことが検知されたとしても、停電中に実施されていた熱供給動作が完了するまで、発電手段による自立発電動作が継続される。そのため、本発明のコージェネレーションシステムでは、停電から復帰した外部電源に対して再度連系する際に、負荷端末への熱供給動作が強制的に終了されてしまうといった不具合を回避することができる。
【０００８】
ここで、上述したコージェネレーションシステムにおいて熱供給動作を行う場合、熱供給動作が例えば給湯動作のようなものであれば、仮に熱供給動作が一旦完了したとしても、直ちに熱供給動作が再開されるような場合がある。このような場合は、熱供給動作の再開が想定されないタイミングまで自立発電動作を継続させることが望ましい。
【０００９】
かかる知見に基づけば、上述した本発明のコージェネレーションシステムは、制御手段が、停電検知手段により外部電源の停電が解消したことが検知された後、熱回収供給手段による熱供給動作が完了してから所定時間が経過するまで、発電手段による自立発電動作を継続させるものであることが望ましい（請求項２）。
【００１０】
かかる構成とした場合、給湯動作のような熱供給動作が一旦終了しても間を置かずに再開される可能性があるようなものであっても、一連の熱供給動作が完了するまで発電手段による自立発電動作を継続することとなる。そのため、本発明のコージェネレーションシステムによれば、例えば給湯動作のように熱供給動作の開始と終了が所定の期間内に繰り返されるような場合であっても、停電から復帰した外部電源に対して再度連系する際に、負荷端末への熱供給動作が強制的に終了されてしまうといった不具合を回避することができる。
【００１１】
上述した本発明のコージェネレーションシステムは、熱回収供給手段が、熱供給動作として、浴槽に対して湯水を落とし込む落込運転を実施可能であり、当該落込運転が、所定量の湯水を浴槽に落とし込んだ後に浴槽内の湯水の量を確認する残湯量確認動作を行った後、浴槽内の湯水の量が設定量になるまで湯水を落とし込むものである場合において好適である（請求項３）。
【００１２】
上述したように、残湯量確認動作を行って残湯量を確認してから浴槽内に設定量まで湯水を落とし込む方法で落込運転を行う場合において、残湯量確認動作の途中で落込運転が停止されると、落込運転の再開に伴って残湯量確認動作が再度実施されることとなる。この場合、落込運転再開時に実施された残湯量確認動作によって浴槽に湯水を落とし込むことによって、浴槽内の湯水の量が落込運転で浴槽に落とし込みたい湯水の量（設定量）を越えてしまう可能性がある。しかし、本発明のコージェネレーションシステムでは、熱供給動作として落込運転が行われている場合は、外部電源が停電から復帰した場合であっても、落込運転が完了するまで外部電源系統への連系が行われず、落込運転が中断されることにより残湯量確認動作が再度実施されてしまうといった不都合が生じない。そのため、本発明のコージェネレーションシステムでは、落込運転により浴槽に対して必要以上に湯水が落とし込まれてしまうのを防止することができる。
【００１３】
また、上述した本発明のコージェネレーションシステムは、自立発電動作の実施中における熱供給動作の実施状態を記憶可能な不揮発性の記憶手段を有し、停電検知手段により停電が解消したことが検知された後、発電手段が外部電力系統に再度連系された場合に、制御手段が、前記不揮発性の記憶手段に記憶されている熱供給動作の実施状態に基づく動作状態で熱回収供給手段を動作させる構成とすることも可能である（請求項４）。
【００１４】
かかる構成によれば、発電手段が停電から復帰して外部電力系統に再連系された後に、再連系前と同様の実施状態で熱供給動作を実施することができる。
【００１５】
上述した本発明のコージェネレーションシステムは、熱回収手段から熱エネルギーの供給を受けて動作可能な負荷端末のうち、自立発電動作中に動作していた負荷端末の動作条件に基づき、停電検知手段により停電の解消が検知され、自立発電を停止した後における負荷端末に対する熱供給動作の継続の可否が決定されるものであってもよい（請求項５）。
【００１６】
かかる構成によれば、自立発電動作中に動作していた負荷端末の動作条件に応じ、外部電源の停電解消後において適切な態様で負荷端末に対する熱供給動作を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、停電に伴って発電手段が自立発電動作を実施している間に停電から復帰した場合であっても、自立発電動作の実施中から実施されていた熱回収供給手段が熱供給動作を継続可能な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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
続いて、本発明の一実施形態に係るコージェネレーションシステム１について、図面を参照しつつ詳細に説明する。コージェネレーションシステム１は、発電ユニット１０（発電手段）と、貯湯ユニット２０（熱回収供給手段）とを主要部とし、両者の間に湯水や熱媒体が循環可能な循環流路３０が設けられた構成とされている。
【００１９】
発電ユニット１０は、ガスエンジン１１や、発電機１２、インバータ１３を備えた構成とされている。ガスエンジン１１は、外部に設けられた図示しないガス供給源からガスの供給を受けて作動可能であり、作動により発生した動力を発電機１２に対して伝達可能とされている。また、発電機１２は、ガスエンジン１１から伝達された動力により発電可能とされている。インバータ１３は、発電機１２において発生した直流電力を交流電力に変換するためのものである。
【００２０】
ガスエンジン１１には、冷却用の湯水や熱媒体等の液体が流れる循環流路３０が接続されている。循環流路３０は、中途に液体を循環させるためのポンプ３１が接続されており、ガスエンジン１１を通過した液体が貯湯ユニット２０を通ってガスエンジン１１に戻るように設置されている。コージェネレーションシステム１は、ガスエンジン１１の動作中あるいはガスエンジン１１が高温であると想定される場合にポンプ３１が動作し、循環流路３０内を流れる液体によってガスエンジン１１を冷却することができる。また、ポンプ３１を作動させることにより、ガスエンジン１１の冷却時に液体を介して回収された熱エネルギーを貯湯ユニット２０側に供給することができる。
【００２１】
貯湯ユニット２０は、ガスエンジン１１で発電に伴って発生した熱エネルギーを循環流路３０内を流れる液体との熱交換により回収する熱回収動作を行うことができる。また、貯湯ユニット２０は、これに対して配管接続された暖房端末や浴槽等の熱負荷に対して熱エネルギーを供給する熱供給動作も実施可能とされている。
【００２２】
さらに具体的に説明すると、貯湯ユニット２０は、貯湯タンク２１と、熱交換器２２，２３，２４と、熱源機２６とを主要部として構成されており、これらを配管接続して形成された内部流路系統２７を備えている。貯湯タンク２１は、湯水を貯留するためのタンクであり、湯水を介して熱エネルギーを貯留することができる。貯湯タンク２１には、内部流路系統２７を構成する回収側循環流路２７ａが貯湯タンク２１の頂部と底部とを繋ぐように配管接続されている。また、貯湯タンク２１の底部側には、外部から湯水を補充するための補水流路２８が接続されている。
【００２３】
回収側循環流路２７ａの中途であって、貯湯タンク２１の底部側に繋がる部分にはポンプ２９が設けられており、貯湯タンク２１の頂部側に繋がる部分には弁３２が設けられている。また、回収側循環流路２７ａの中途には、従来公知の給湯器などによって構成された熱源機２６が設けられている。熱源機２６は、必要に応じて補助的に作動し、回収側循環流路２７ａを流れる湯水が適温となるように加熱することができる。
【００２４】
熱交換器２２（以下、必要に応じて廃熱熱交換器２２とも称す）の一次側には、上述した循環流路３０が接続され、二次側には回収側循環流路２７ａが接続されている。そのため、発電ユニット１０の作動中にポンプ２８，３１を作動させると、循環流路３０を流れる液体との熱交換により回収側循環流路２７ａを流れる湯水が加熱される。これにより、貯湯ユニット２０内に順次熱エネルギーが貯留されていく。
【００２５】
一方、内部流路系統２７は、上述した回収側循環流路２７ａに加え、供給側循環流路２７ｂを有する。供給側循環流路２７ｂは、回収側循環流路２７ａに対して接続されており、貯湯タンク２１内に貯留されている湯水を循環させることが可能とされている。供給側循環流路２７ｂの一端側は、上述した回収側循環流路２７ａの中途であって、熱源機２６と弁３２との間の位置に接続されている。また、供給側循環流路２７ｂの他端側は、回収側循環流路２７ａの中途であって、貯湯タンク２１の底部側の位置に接続されている。
【００２６】
供給側循環流路２７ｂの中途には、熱交換器２３，２４が並列に設けられている。熱交換器２３（以下、追焚熱交換器２３とも称す）は、一次側に供給側循環流路２７ｂが接続されており、二次側に図示しない浴槽との間をつなぐ追焚流路３５が接続されている。また、熱交換器２３に対して湯水の流れ方向下流側には、弁３３が設けられており、この弁３３を開くことにより供給側循環流路２７ｂを流れる湯水を熱交換器２３に供給することができる。熱交換器２３は、追焚流路３５を介して浴槽（図示せず）との間で循環する湯水を、供給側循環流路２７ｂを流れる湯水との熱交換により加熱することができる。
【００２７】
また、熱交換器２４（以下、暖房熱交換器２４とも称す）は、供給側循環流路２７ｂにおいて熱交換器２３に対して湯水の流れ方向上流側の位置と、弁３３に対して湯水の流れ方向下流側の位置とをバイパスするように設けられた部分（バイパス流路４０とも称す）に設けられており、前記した熱交換器２３と並列に配されている。熱交換器２４の一次側には、バイパス流路４０が接続されており、二次側には図示しない暖房端末や浴室乾燥装置などの負荷端末との間をつなぐ暖房流路３６が接続されている。また、熱交換器２４に対して湯水の流れ方向下流側には、弁３４が設けられており、この弁３４を開くことにより供給側循環流路２７ｂを流れる湯水を熱交換器２４に供給することができる。熱交換器２４は、暖房流路３６を介して暖房端末（図示せず）や浴室乾燥装置（図示せず）などとの間で循環する湯水や熱媒体を、ポンプ２９の作動に伴って供給側循環流路２７ｂを流れる湯水との熱交換により加熱することができる。
【００２８】
また、回収側循環流路２７ａの中途であって、弁３２と貯湯タンク２１の頂部側との間の位置には、給湯流路３７が接続されている。給湯流路３７は、図示しない給湯栓（負荷端末）や図示しないシャワー（負荷端末）において使用したり、図示しない浴槽（負荷端末）に対して落とし込むために使用する湯水を、貯湯タンク２１側から供給するための流路である。給湯流路３７の中途には混合弁３８が設けられている。混合弁３８には、補水流路２８の中途で分岐された分岐補水流路３９が接続されている。そのため、貯湯ユニット２０は、給湯栓などに対して供給すべき温度に応じて混合弁３８の開度調整を行うことにより、貯湯タンク２１側から供給されてきた高温の湯水と、分岐補水流路３９を介して供給されてきた低温の湯水とを混合し、適温に調整された湯水を供給することができる。
【００２９】
コージェネレーションシステム１は、追焚流路３５や暖房流路３６、給湯流路３７を介して貯湯ユニット２０で加熱した湯水や熱媒体を供給あるいは循環させることにより様々な形態で貯湯タンク２１に貯留されている熱エネルギー、又は、熱源機２６で生成された熱エネルギーの供給（熱供給動作）を行うことができる。具体的には、追焚流路３５を介してこれに接続された浴槽との間で湯水を循環させることにより、浴槽内の湯水を追い焚きする追焚運転を実施することができる。また、暖房流路３６を介してこれに接続された暖房端末や浴室乾燥装置などとの間で湯水や熱媒体を循環させることで、暖房運転や、浴室乾燥運転を行うことができる。さらに、給湯流路３７を介し、貯湯ユニット２０の貯湯タンク２１内に貯留されている湯水や熱源機２６で加熱された湯水を給湯栓やシャワーに向けて供給することで、給湯運転を行うことができる。
【００３０】
また、本実施形態のコージェネレーションシステム１は、給湯流路３７を浴槽に接続することにより、貯湯タンク２１内に貯留されている湯水を浴槽に対して落とし込む落込運転を実施することができる。落込運転は、所定量の湯水を浴槽に落とし込んだ後、追焚流路３５に介挿された図示しない追焚用循環ポンプを作動させて水流を検知し、その後追焚用循環ポンプを停止させ、さらに図示しない水位検知手段によって浴槽内の水位を検知することによって浴槽内の湯水の量を確認する残湯量確認動作を行い、その後、浴槽内の湯水の量がユーザーによって設定された設定量になるまで湯水を落とし込むことによって実施される。
【００３１】
上述したように、コージェネレーションシステム１は、内部流路系統２７を流れる湯水を介して貯湯タンク２１に熱エネルギーを貯留する運転（熱回収動作）や、貯湯タンク２１に貯留されている熱エネルギーを貯湯ユニット２０に接続された暖房端末等の負荷端末に対して供給する運転（熱供給動作）を実施することができる。これらに加えて、本実施形態のコージェネレーションシステム１では、貯湯タンク２１に貯留されている高温の湯水を強制的に浴槽等に払い出す運転（以下、強制払出運転とも称す）や、貯湯タンク２１内に貯留されている高温の湯水を利用して強制的に暖房運転を実施する運転（強制暖房運転とも称す）も実施することができる。
【００３２】
さらに具体的に説明すると、コージェネレーションシステム１は、貯湯タンク２１内に貯留されている湯水の大半が所定温度以上の高温となった状態では、熱エネルギーを殆ど貯湯タンク２１内に貯留することができない。また、このような状態になると、内部流路系統２７や循環流路３０を介して発電ユニット１０との間で湯水を循環させても、発電ユニット１０で発生した廃熱を十分冷却することができない。従って、このような状況下では、発電ユニット１０による発電が制限されることとなる。そこで、貯湯タンク２１内に貯留されている湯水の大半が所定温度以上の高温となっているにもかかわらず、発電ユニット１０を作動させ、発電を行う必要がある場合は、貯湯ユニット２０に貯留可能な熱エネルギーの容量（以下、蓄熱容量とも称す）を確保すべく、上述した強制払出運転が実施され、高温の湯水が貯湯ユニット２０から払い出される。また、同様の状況下において、貯湯ユニット２０に対して暖房端末や浴室乾燥装置が接続されている場合には、発電ユニット１０による発電を継続するために必要とされる蓄熱容量を確保すべく、上述した暖房運転が強制的に実施される。
【００３３】
図１に示すように、コージェネレーションシステム１は、電力制御機構部５０を有し、これを介して発電ユニット１０が商用電源等からなる外部電源５１に繋がる外部電力系統に連系されている。図２に示すように、電力制御機構部５０は、分電盤５２や、制御部５３、系統連系切替部５４、上流側電圧検出部５５、下流側電圧検出部５６、蓄電池６０を備えている。分電盤５２は、ブレーカー５７を備えており、これを操作することにより外部電源５１との接続および解列を行うことができる。制御部５３は、上述した発電ユニット１０の起動制御を行うことができるものである。制御部５３は、貯湯ユニット２０側に別途設けられた貯湯側制御部６５と相互に通信可能とされており、貯湯側制御部６５との連携によりコージェネレーションシステム１の動作制御を実施可能とされている。
【００３４】
制御部５３は、記憶手段５８や、履歴記憶手段６１、運転状況検知手段６２、タイマ６３を備えている。記憶手段５８は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）やフラッシュメモリのような不揮発性のメモリによって構成されており、電力の供給が途絶えても記憶情報を保持可能とされている。また、履歴記憶手段６１は、記憶手段５８と同様に不揮発性のメモリに限定されず、揮発性のＲＡＭ（Random Access Memory）など、適宜のメモリによって構成することができる。
【００３５】
運転状況検知手段６２は、外部電源５１が停電中における給湯運転の実績の有無といったような貯湯ユニット２０の運転状況を検知し、これを記憶手段５８および履歴記憶手段６１に記憶させることができる。記憶手段５８に記憶されている情報は、外部電源５１が停電から復帰後、発電ユニット１０を外部電源系統に連系させる前における貯湯ユニット２０の動作状態を確認するために使用される。また、履歴記憶手段６１に記憶されている情報は、外部電源５１が停電から復帰後、発電ユニット１０を外部電源系統に連系させるまでの期間、すなわち発電ユニット１０が自立発電動作を行っている期間において貯湯ユニット２０の動作状態を把握するために使用される。タイマ６３は、発電ユニット１０が自立発電動作を行っている最中において実施された給湯運転が終了した時点からの経過時間を計時する機能を有する。
【００３６】
系統連系切替部５４は、発電ユニット１０と外部電力系統との接続および解列を切り替えるためのものであり、分電盤５２よりも上流側、すなわち外部電源５１側に配置されている。上流側電圧検出部５５は、系統連系切替部５４よりもさらに上流側（外部電源５１側）に位置しており、外部電源５１から印加されている電圧を検出する機能を有する。そのため、上流側電圧検出部５５は、外部電源５１が停電状態にあるか否かを検知することができる。下流側電圧検出部５６は、分電盤５２よりも下流側、すなわち発電ユニット１０側にあり、電圧の印加状態を検知可能とされている。
【００３７】
ここで、上流側電圧検出部５５において電圧が検知されているにもかかわらず下流側電圧検出部５６において電圧が検知されていない場合は、分電盤５２に設けられたブレーカー５７がオフ状態とされているだけで、外部電源５１がオフ状態になっていないものと想定される。そのため、この場合は、コージェネレーションシステム１の発電ユニット１０が外部電源５１に対して独立的に発電する自立発電動作を行う必要がない。従って、この場合は、制御部５３は、発電ユニット１０を起動させない。
【００３８】
一方、上流側電圧検出部５５において電圧が検知されない場合は、外部電源５１が停電状態にあるものと想定される。そのため、この場合は、電力の需要をまかなうべく、発電ユニット１０を作動させ、自立発電動作を行う必要がある。従って、この場合は、制御部５３は、蓄電池６０に蓄電されていた電力により自動的に発電ユニット１０を起動させ、電力の需要をまかなう。
【００３９】
コージェネレーションシステム１は、上述したようにして発電ユニット１０に自立発電動作を実施させている間も、内部流路系統２７や循環流路３０を介して発電ユニット１０との間で湯水を循環させ、湯水を介して発電ユニット１０において発生した廃熱（熱エネルギー）を貯湯タンク２１に貯留する熱回収動作を行う。また、コージェネレーションシステム１は、自立発電動作中においても、負荷端末に対して熱エネルギーを供給する熱供給動作、具体的には追焚運転や、暖房運転、浴室乾燥運転、給湯運転、落込運転を実施することができる。さらに、コージェネレーションシステム１は、自立発電動作中において貯湯タンク２１内に貯留されている湯水の大半が所定温度以上の高温となった状態になった場合は、強制払出運転を実施することで自立発電動作を継続させる。
【００４０】
コージェネレーションシステム１は、上流側電圧検出部５５により外部電源５１が停電から復旧したことが検知された場合に、自立発電動作を終了し、外部電力系統に連系するが、自立発電動作の終了から外部電力系統への連系に至る一連の動作に特徴を有する。以下、外部電源５１が停電から復旧し、外部電力系統に連係するまでの一連の動作について、図３〜図６に示すフローチャートを参照しつつ詳細に説明する。
【００４１】
コージェネレーションシステム１が連系されている外部電源５１において停電が発生したことが電力制御機構部５０の制御部５３において確認された場合であって、自立発電中である場合（ステップ１−１においてＹＥＳの場合）は、制御フローがステップ１−２に移行し、外部電源５１が停電から復帰したか否かが確認される。ここで、外部電源５１が未だ停電中である場合（ステップ１−２でＮＯの場合）は、制御フローがステップ１−１に戻される。一方、ステップ１−２において停電から復帰したことが確認された場合は、制御フローがステップ１−３に移行し、停電中における貯湯ユニット２０の運転履歴が履歴記憶手段６１に記憶されているデータに基づいて確認される。
【００４２】
ここで、停電中に貯湯ユニット２０が運転を行っていなかった場合、あるいは、現時点でも行っていない場合は、外部電源５１との接続のために一旦コージェネレーションシステム１の動作を停止させても、何ら支障がない。そのため、ステップ１−３で貯湯ユニット２０が運転を行っていないことが確認された場合は、制御フローがステップ１−４に移行し、一旦コージェネレーションシステム１が動作を一旦停止させた状態で外部電源５１と接続される。
【００４３】
一方、ステップ１−３において停電中に貯湯ユニット２０が運転を行ったことが確認された場合、外部電源５１との接続のためにコージェネレーションシステム１を一旦停止させると、追焚運転や、暖房運転、浴室乾燥運転、給湯運転、落込運転などの熱供給動作や、強制払出運転や強制暖房運転が中止されてしまい、不都合を招来する可能性がある。そこで、この場合は、制御フローがステップ１−５に進められ、図４〜図６に示す外部電源接続遅延動作がそれぞれ並行して実行される。
【００４４】
具体的には、制御フローがステップ１−５に移行すると、図４のステップ２−１に示すように外部電源５１の停電中における給湯運転の実行履歴の有無が履歴記憶手段６１に記憶されているデータに基づいて確認される。ここで、給湯運転が実行されていない場合は、仮にコージェネレーションシステム１を一旦停止させても給湯運転を実施する上での不都合は招来しない。そこで、この場合は図４に示す制御フローが終了する。一方、ステップ２−１で給湯運転が実行されたことが確認された場合は、制御フローがステップ２−２に移行し、給湯運転の終了から所定時間が経過したか否かが確認される。すなわち、ステップ２−２において給湯運転が未だ継続している場合は、ステップ２−２で制御フローが待機状態になる。また、給湯運転の場合は、仮に終了しても直ちに再開される場合がある。そのため、かかる事態を想定し、ステップ２−２において給湯運転が終了した時点から計時を開始するタイマ６３により計測された経過時間が、予め設定されている給湯運転が再開される可能性の高いと想定される期間に達するまで制御フローがステップ２−２で待機状態とされる。その後、給湯運転の終了から所定時間が経過したことが確認された場合は、給湯運転が実施される蓋然性が低く、コージェネレーションシステム１の動作が一旦停止しても給湯運転の実施上の不都合は招来しない。そこで、この場合は図４に示す制御フローが終了し、制御フローが図３に示すステップ１−６に進む。
【００４５】
また、制御フローがステップ１−５に移行すると、上述した図４の制御フローと並行して、図５の制御フローによる動作も開始される。図５に示す制御フローでは、先ずステップ３−１において追焚運転や、落込運転、強制払出運転が実施中であるか否かが確認される。ここで、これらの運転が全て実施されていない場合は、コージェネレーションシステム１の動作を一旦停止させても追焚運転や、落込運転、強制払出運転の実施について不都合は招来しない。そこで、この場合は図５に示す制御フローが終了する。一方、ステップ３−１において追焚運転や、落込運転、強制払出運転が実施中である場合は、制御フローがステップ３−２に移行し、これらの運転が終了するまで待機状態とされる。ステップ３−２において追焚運転や、落込運転、強制払出運転が完了したことが確認された場合は、図５に示す一連の制御フローが完了し、制御フローが図３のステップ１−６に進む。
【００４６】
さらに、図３のステップ１−５では、上述した図４や図５に示す制御フローと並行して、図６に示す制御フローによる動作も実行される。具体的には、制御フローが図６のステップ４−１に移行すると、貯湯ユニット２０が暖房運転中であるか否かが確認される。ここで、ステップ４−１において暖房運転が実施されていない場合は、仮に外部電源５１との連系のためにコージェネレーションシステム１の動作が一旦停止しても、暖房運転の観点からは何ら支障がない。そのため、ステップ４−１で暖房運転が実施されていない場合は、図６に示す一連の制御フローが完了する。
【００４７】
一方、ステップ４−１において暖房運転中であることが確認された場合は、これが上述した強制暖房運転によるものであるのか、ユーザーが意図的に実施しているものであるのかが確認される。ここで、強制暖房運転による暖房運転が実行されている場合は、外部電源５１の復旧により発電ユニット１０における発電を継続させる必要がなく、貯湯ユニット２０から強制的に高温の湯水を排出して蓄熱容量を確保する必要もない。そこで、この場合は、ステップ４−３において暖房運転が停止され、図６に示す一連の制御フローが完了する。一方、ステップ４−２において現在実施されている暖房運転が強制暖房運転によるものでないことが確認された場合は、制御フローがステップ４−４に進められ、暖房運転が実施されていることや、暖房運転の実施条件を示す情報が制御部５３に設けられた不揮発性の記憶手段５８に記憶され、その後ステップ４−５において暖房運転が一旦停止される。これにより、図６に示す一連の制御フローが完了する。
【００４８】
上記したようにして図４〜図６に示す外部電源接続遅延動作が実行された後、制御フローは図３に示すステップ１−６に移行する。ステップ１−６において、全ての外部電源接続遅延動作が完了したことが確認されると、制御フローがステップ１−７に移行し、発電ユニット１０による自己発電動作が停止され、外部電源５１に繋がる外部電源系統に連系される。その後、図６の制御部５３の記憶手段５８に暖房運転の実施状態が記録されている場合は、この記憶情報に基づき、ステップ１−８において外部電源５１と再連系される以前と同様の動作状態で暖房運転が再開される。これにより、図３に示す一連の制御フローが完了する。
【００４９】
上記したように、コージェネレーションシステム１では、発電ユニット１０により自立発電動作を実施している最中に外部電源５１の停電が解消したとしても、停電中に実施されていた追焚運転や、暖房運転、浴室乾燥運転、給湯運転、落込運転などの熱供給動作が完了するまで発電ユニット１０による自立発電動作が継続される。そのため、コージェネレーションシステム１では、停電から復帰した外部電源５１に対して再度連系するにあたり、自立発電を一旦停止することによって熱供給動作が強制的に終了されてしまうといった不具合を回避することができる。
【００５０】
図４のフローチャートに示すように、コージェネレーションシステム１では、外部電源５１の停電が解消した後、給湯動作が一旦完了していても、完了後、所定時間が経過するまで、発電ユニット１０による自立発電動作を継続させ、外部電源５１への再連系を遅延することとしている。そのため、コージェネレーションシステム１では、停電解消後においても一連の給湯動作が中断されることなく継続実施することができる。
【００５１】
上述したように、本実施形態のコージェネレーションシステム１では、落込運転の初期段階において、浴槽内の残湯量を確認するために一旦所定量の湯水を浴槽に落とし込む残湯量確認動作を行い、その後、残湯量が確認されてから浴槽内に設定量まで湯水を落とし込む方法で落込運転を行うこととしているが、落込運転の途中で外部電源５１が停電から復旧しても発電ユニット１０の発電を直ちに停止させず、落込運転が完了するまでこれが継続される。そのため、コージェネレーションシステム１では、落込運転が中断されることにより残湯量確認動作が再度実施されてしまうことがなく、浴槽に対して必要以上に湯水が落とし込まれてしまうのを防止することができる。
【００５２】
また、上述した本実施形態のコージェネレーションシステム１は、電力制御機構部５０の制御部５３に設けられた記憶手段５８が不揮発性のメモリによって構成されており、これに発電ユニット１０が自立発電動作を実施している間における暖房運転の実施状況を記憶しておくことができる。また、発電ユニット１０が外部電力系統に再度連系された場合には、記憶手段５８に記憶されている暖房運転の実施状況に関するデータに基づき、暖房運転がユーザーの意図によるものであるのか、強制暖房運転によるものであるのかを確認し、ユーザーの意図で暖房運転を実施していたことを条件として、暖房運転を再開することができる。そのため、コージェネレーションシステム１では、発電ユニット１０が停電から復帰して外部電力系統に再連系された後に、最適な状態で暖房運転を再開させることができる。
【００５３】
なお、上記実施形態では、記憶手段５８に暖房運転の実施態様を記憶する構成を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、自立発電動作中において実施されている他の運転の実施態様についても暖房運転と同様に記憶し、この記憶データに基づいて発電ユニット１０が外部電力系統に再連系された後における動作を制御することとしてもよい。また逆に、コージェネレーションシステム１は、上記した記憶手段５８を省略した構成としてもよい。かかる構成とした場合は、上述したように発電ユニット１０が外部電力系統に再連系される前後で同様の実施態様で暖房運転等を実施させるといった制御を行うことができないが、記憶手段５８を設けない分だけ装置構成の簡略化や制御の簡略化に資することができる。
【００５４】
上述したコージェネレーションシステム１が備える発電ユニット１０や貯湯ユニット２０の構成は、本発明の一実施形態を示したものに過ぎず、装置構成については上述したものと相違してもよい。すなわち、発電ユニット１０は、外部電源５１に繋がる外部電力系統に連系され、発電可能なものであればよく、例えば燃料電池などによって構成することが可能である。また、貯湯ユニット２０は、発電ユニット１０において発生する熱エネルギーを回収する熱回収動作と、熱エネルギーを負荷端末などに供給する熱供給動作とを実施可能なものであればよく、これを構成する配管系統や、動作が上述したものと相違していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係るコージェネレーションシステムを示す作動原理図である。
【図２】電力制御機構部の構成、並びに、当該電力制御機構部と外部電源との関係を示すブロック図である。
【図３】図１に示すコージェネレーションシステムの動作を示すフローチャートである。
【図４】図１に示すコージェネレーションシステムにおいて実施される外部電源接続遅延動作を示すフローチャートである。
【図５】図１に示すコージェネレーションシステムにおいて実施される外部電源接続遅延動作を示すフローチャートである。
【図６】図１に示すコージェネレーションシステムにおいて実施される外部電源接続遅延動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５６】
１    コージェネレーションシステム
１０    発電ユニット（発電手段）
２０    貯湯ユニット（熱回収供給手段）
５３    制御部（制御手段）
５５    上流側電圧検出部（停電検知手段）
５６    下流側電圧検出部
５８    記憶手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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