JP2001248909A - コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 暖房の加熱要求があったときに、熱電併給装
置の連続運転時間が所定時間以上確保できるときにのみ
排熱を利用して暖房を行い、省エネルギー性および経済
性を向上する。 【解決手段】 暖房加熱要求信号に出力されると、貯湯
タンク内の貯湯量を貯湯タンクの全容量から差し引い
て、貯湯タンク内に貯湯可能な湯量を求める。その貯湯
可能湯量を熱電併給装置１で得るために必要な排熱加熱
時間を求め、その排熱加熱時間と、熱電併給装置１の特
性を生かすに足る排熱連続運転時間とを比較し、貯湯可
能湯量を得るために熱電併給装置１を運転したときに、
省エネルギー性および経済性の面から有用かどうかを判
断し、有用であると判断したとき、熱電併給装置１の運
転を許容し、そこで発生する排熱を暖房に利用できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電機とガスエン
ジンとを一体化したものとか燃料電池といった熱電併給
装置で発生する排熱を利用して、温度成層を形成する状
態で貯湯タンク内に湯を貯めるとともに室内暖房や床暖
房などの暖房を行えるように構成したコージェネレーシ
ョンシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば、特開平１０−１８５３１
４号公報に、ガスエンジン発電機からの排熱を排熱回収
器で回収し、回収した排熱を貯湯槽や他の外部負荷（例
えば、床暖房装置）に投入することが開示されているよ
うに、前述したような熱電併給装置で発生する排熱を貯
湯や他用途に利用することが開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、暖房の
場合、一般に、室内温度を測定し、その測定室内温度が
設定温度よりも低くなったときに暖房を開始し、設定温
度を越えたときに暖房を停止するといったように、暖房
加熱要求信号で暖房運転を制御するように構成される。

【０００４】室内温度を設定温度に良好に維持しようと
すると、暖房加熱要求信号のＯＮ／ＯＦＦの時間間隔が
比較的短くならざるを得ず、それに合わせて熱電併給装
置をＯＮ／ＯＦＦすると、熱電併給装置の連続運転時間
が短く、排熱の利用効率が低くなる欠点があった。

【０００５】すなわち、熱電併給装置からの排熱を利用
する場合、熱電併給装置の筐体が大きいため、その運転
開始時から所定の時間までの立ち上がりにおいて、発生
した排熱が筐体や排熱を供給する配管などに吸収され、
利用できる排熱量が少ない。そのような排熱量の少ない
状態での加熱を行うと、排熱利用の目的である本来の省
エネルギー性や経済性が損なわれるのである。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、請求項１に係る発明は、暖房の加熱要
求があったときに、熱電併給装置の連続運転時間が所定
時間以上確保できるときにのみ排熱を利用して暖房を行
い、省エネルギー性および経済性を向上できるようにす
ることを目的とし、また、請求項２に係る発明は、学習
機能や予約設定などによって特定時刻における貯湯タン
ク内への必要貯湯量が予め特定される場合に、そのこと
を考慮して熱電併給装置の連続運転時間が所定時間以上
確保できるときにのみ排熱を利用して暖房を行い、省エ
ネルギー性および経済性を向上できるようにすることを
目的とし、また、請求項３に係る発明は、風呂の追炊き
要求があったときに、追炊きを考慮して熱電併給装置の
連続運転時間が所定時間以上確保できるときにのみ排熱
を利用して追炊きを行い、省エネルギー性および経済性
を向上できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
上述のような目的を達成するために、下部から取り出し
て上部から供給する循環配管を付設して温度成層を形成
する状態で貯湯を行う貯湯タンクと、前記循環配管に設
けられて前記貯湯タンクから取り出した水を加熱する加
熱手段と、前記循環配管に設けられて前記貯湯タンクか
ら水を取り出すとともに加熱後の湯を前記貯湯タンクに
供給する循環ポンプと、前記貯湯タンクと並列に前記循
環配管に接続されて前記加熱手段を経た湯を取り出す循
環用分岐配管と、前記循環用分岐配管に設けられて暖房
加熱要求信号に応答して暖房装置に供給される湯を前記
加熱手段で加熱された湯によって加熱する暖房用熱交換
器とを備えたコージェネレーションシステムにおいて、
前記加熱手段が、少なくとも熱電併給装置の排熱を熱源
とする排熱加熱手段を含み、前記貯湯タンクに設けられ
て前記貯湯タンク内の湯の貯湯量を検出する貯湯量検出
手段と、前記暖房加熱要求信号に応答して前記貯湯タン
クの全容量から前記貯湯量検出手段で算出された湯の貯
湯量を減算して前記貯湯タンクへの貯湯可能湯量を算出
する貯湯可能湯量算出手段と、前記貯湯可能湯量算出手
段で算出された貯湯可能湯量分の加熱量を前記排熱加熱
手段で得るに足る排熱加熱時間を算出する排熱加熱時間
算出手段と、前記排熱加熱時間算出手段で算出された排
熱加熱時間と、前記熱電併給装置の特性を生かすに足る
排熱連続運転時間とを比較して排熱加熱時間が排熱連続
運転時間よりも長いときに排熱加熱信号を出力する比較
手段と、前記比較手段からの排熱加熱信号に応答して前
記排熱加熱手段の運転許可信号を出力し、前記暖房加熱
要求信号が停止しても貯湯可能湯量分の加熱を行った後
に運転許可信号を停止する加熱制御手段とを備えて構成
する。

【０００８】ここで、熱電併給装置の特性を生かすに足
る排熱連続運転時間とは、用いる熱電併給装置によって
設定されるものである。すなわち、その筐体の容積に伴
う運転開始からの排熱の温度の立ち上がり状況と、立ち
上がり後の連続運転時間とから、排熱回収効率と発電効
率とを求め、それらから省エネルギー性および経済性の
面から有用となる全体としての連続運転時間が排熱連続
運転時間として設定される。

【０００９】また、請求項２に係る発明は、前述のよう
な目的を達成するために、下部から取り出して上部から
供給する循環配管を付設して温度成層を形成する状態で
貯湯を行う貯湯タンクと、前記循環配管に設けられて前
記貯湯タンクから取り出した水を加熱する加熱手段と、
前記循環配管に設けられて前記貯湯タンクから水を取り
出すとともに加熱後の湯を前記貯湯タンクに供給する循
環ポンプと、前記貯湯タンクと並列に前記循環配管に接
続されて前記加熱手段を経た湯を取り出す循環用分岐配
管と、前記循環用分岐配管に設けられて暖房加熱要求信
号に応答して暖房装置に供給される湯を前記加熱手段で
加熱された湯によって加熱する暖房用熱交換器とを備え
たコージェネレーションシステムにおいて、前記加熱手
段が、少なくとも熱電併給装置の排熱を熱源とする排熱
加熱手段を含み、特定時刻における前記貯湯タンク内へ
の必要貯湯量が予め特定されているものであり、前記貯
湯タンクに設けられて前記貯湯タンク内の湯の貯湯量を
検出する貯湯量検出手段と、前記暖房加熱要求信号に応
答して前記貯湯タンクの全容量から前記貯湯量検出手段
で算出された湯の貯湯量を減算して前記貯湯タンクへの
貯湯可能湯量を算出する貯湯可能湯量算出手段と、前記
貯湯可能湯量算出手段で算出された貯湯可能湯量分の加
熱量を前記排熱加熱手段で得るに足る排熱加熱時間を算
出する排熱加熱時間算出手段と、暖房加熱要求信号に応
答して、その時刻とそれ以降の直近の前記特定時刻との
時間差を算出する時間差算出手段と、前記時間差算出手
段で算出された時間差と、放熱の影響を考慮して設定さ
れた先取り時間とを比較して、時間差が先取り時間より
も小さいときに先取り信号を出力する先取り手段と、前
記先取り信号に応答して、直近の特定時刻における必要
貯湯量を前記排熱加熱手段で得るに足る必要加熱時間を
算出する必要加熱時間算出手段と、前記必要加熱時間算
出手段で算出された必要加熱時間を前記排熱加熱時間算
出手段で算出された排熱加熱時間に加算して許容加熱時
間を算出する許容加熱時間算出手段と、前記許容加熱時
間算出手段で算出された許容加熱時間と排熱連続運転時
間とを比較して許容加熱時間が排熱連続運転時間よりも
長いときに排熱加熱信号を出力する第２の比較手段と、
前記第２の比較手段からの排熱加熱信号に応答して前記
排熱加熱手段の運転許可信号を出力し、前記暖房加熱要
求信号が停止しても貯湯可能湯量に必要貯湯量を加えた
分の加熱を行った後に運転許可信号を停止する第２の加
熱制御手段とを備えて構成する。

【００１０】特定時刻における貯湯タンク内への必要貯
湯量が予め特定されるとは、例えば、学習機能によっ
て、前日とか１週間前の同じ曜日の必要貯湯量の変動パ
ターンによって特定するとか、予約機能などスケジュー
ルタイマで設定した必要貯湯量の変動パターンによって
特定するといったことである。

【００１１】また、放熱の影響を考慮して設定された先
取り時間としては、貯湯タンク内に全容量の貯湯を行っ
た場合に、その時点から貯湯タンクの湯の使用予定があ
る時までの時間で、放熱によるロスを問題にしなくても
済む時までの時間が設定される。

【００１２】また、請求項３に係る発明は、前述のよう
な目的を達成するために、下部から取り出して上部から
供給する循環配管を付設して温度成層を形成する状態で
貯湯を行う貯湯タンクと、前記循環配管に設けられて前
記貯湯タンクから取り出した水を加熱する加熱手段と、
前記循環配管に設けられて前記貯湯タンクから水を取り
出すとともに加熱後の湯を前記貯湯タンクに供給する循
環ポンプと、前記貯湯タンクと並列に前記循環配管に接
続されて前記加熱手段を経た湯を取り出す循環用分岐配
管と、前記循環用分岐配管に設けられて暖房加熱要求信
号に応答して暖房装置に供給される湯を前記加熱手段で
加熱された湯によって加熱する暖房用熱交換器とを備え
たコージェネレーションシステムにおいて、前記加熱手
段が、少なくとも熱電併給装置の排熱を熱源とする排熱
加熱手段を含み、前記貯湯タンクに設けられて前記貯湯
タンク内の湯の貯湯量を検出する貯湯量検出手段と、前
記暖房加熱要求信号に応答して前記貯湯タンクの全容量
から前記貯湯量検出手段で算出された湯の貯湯量を減算
して前記貯湯タンクへの貯湯可能湯量を算出する貯湯可
能湯量算出手段と、前記貯湯可能湯量算出手段で算出さ
れた貯湯可能湯量分の加熱量を前記排熱加熱手段で得る
に足る排熱加熱時間を算出する排熱加熱時間算出手段
と、前記循環用分岐配管に設けられて追焚き信号に応答
して浴槽内の湯を循環させて加熱する追焚き用熱交換器
と、前記浴槽内の湯の温度を測定する浴槽温度センサ
と、前記浴槽内の湯の量を測定する湯量センサと、前記
浴槽内の湯の沸かし上げ温度を設定する沸かし上げ温度
設定手段と、前記追焚き信号に応答して、前記浴槽温度
センサで測定される前記浴槽内の湯の温度と、前記沸か
し上げ温度設定手段で設定された沸かし上げ温度と、前
記湯量センサで測定される前記浴槽内の湯量とに基づい
て前記排熱加熱手段で加熱した場合に沸かし上げ温度に
達するのに必要な追い焚き量を得る沸かし上げ時間を算
出する沸かし上げ時間算出手段と、前記沸かし上げ時間
算出手段で算出された沸かし上げ時間を前記排熱加熱時
間算出手段で算出された排熱加熱時間に加算して追焚き
・貯湯加熱時間を算出する追焚き・貯湯加熱時間算出手
段と、前記追焚き・貯湯加熱時間算出手段で算出された
追焚き・貯湯加熱時間と排熱連続運転時間とを比較して
追焚き・貯湯加熱時間が排熱連続運転時間よりも長いと
きに排熱加熱信号を出力する第３の比較手段と、前記第
３の比較手段からの排熱加熱信号に応答して前記排熱加
熱手段の運転許可信号を出力し、前記暖房加熱要求信号
が停止しても貯湯可能湯量に追い焚き量を加えた分の加
熱を行った後に運転許可信号を停止する第３の加熱制御
手段とを備えて構成する。

【００１３】

【作用】請求項１に係る発明のコージェネレーションシ
ステムの構成によれば、暖房加熱要求信号が出力される
と、貯湯タンク内に実際に貯められている湯量、すなわ
ち貯湯量を貯湯タンクの全容量から差し引いて、貯湯タ
ンク内に貯湯可能な湯量を求める。その貯湯可能湯量を
排熱加熱手段で得るために必要な排熱加熱時間を求め、
その排熱加熱時間と、熱電併給装置の特性を生かすに足
る排熱連続運転時間とを比較し、貯湯可能湯量を得るた
めに排熱加熱手段を運転したときに、省エネルギー性お
よび経済性の面から有用かどうかを判断し、有用である
と判断したとき、排熱加熱手段の運転許可信号を出力し
て排熱加熱手段の運転を許容し、省エネルギー性および
経済性の面での有用性を確保した状態で排熱を暖房に利
用することができる。

【００１４】また、請求項２に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの構成によれば、学習機能や予約機能
などによって、浴槽への湯張りや、食器の洗浄や乾燥な
どのための湯が必要であるなど、特定時刻における貯湯
タンク内への必要貯湯量が予め特定されているときに、
暖房加熱要求信号に基づき、その時点から、放熱が問題
とならない先取り時間内に必要貯湯量を得ることが判っ
ている場合、その必要貯湯量を排熱加熱手段で得るため
に必要な加熱時間を求め、その必要加熱時間に貯湯可能
湯量を排熱加熱手段で得るために必要な排熱加熱時間を
加え、得られた許容加熱時間と、熱電併給装置の特性を
生かすに足る排熱連続運転時間とを比較し、排熱加熱手
段を運転したときに、省エネルギー性および経済性の面
から有用かどうかを判断し、有用であると判断したと
き、排熱加熱手段の運転許可信号を出力して排熱加熱手
段の運転を許容し、省エネルギー性および経済性の面で
の有用性を確保した状態で排熱を暖房に利用することが
できる。

【００１５】また、請求項３に係る発明のコージェネレ
ーションシステムの構成によれば、追焚き信号が出力さ
れると、その時点で必要な追焚き量を排熱加熱手段で得
るために必要な沸かし上げ時間を求め、その沸かし上げ
時間に貯湯可能湯量を排熱加熱手段で得るために必要な
排熱加熱時間を加え、得られた追焚き・貯湯加熱時間
と、熱電併給装置の特性を生かすに足る排熱連続運転時
間とを比較し、排熱加熱手段を運転したときに、省エネ
ルギー性および経済性の面から有用かどうかを判断し、
有用であると判断したとき、排熱加熱手段の運転許可信
号を出力して排熱加熱手段の運転を許容し、省エネルギ
ー性および経済性の面での有用性を確保した状態で排熱
を追焚きに利用することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例を図面に基
づいて詳細に説明する。図１は、本発明に係るコージェ
ネレーションシステムの実施例を示す概略構成図であ
り、ガスエンジンによって発電機を駆動するように構成
した熱電併給装置１と貯湯給湯器２とが、ジャケット冷
却水の循環配管３と第１の熱交換器４とを介して接続さ
れ、貯湯、給湯および暖房に熱電併給装置１からの排熱
を利用できるように構成されている。このジャケット冷
却水の循環配管３と第１の熱交換器４とによって熱電併
給装置１からの排熱を利用する構成をして排熱加熱手段
と称する（後述する図２、図３および図４それぞれで
は、便宜上排熱加熱手段の図番として熱電併給装置１と
同じにして示す）。

【００１７】貯湯給湯器２には、貯湯タンク５と、補助
熱源機６と、補給水タンク７とが備えられている。貯湯
タンク５の下部から上部にわたって、循環ポンプ８を介
装した循環配管９が設けられ、この循環配管９に第１の
熱交換器４と補助熱源機６とが直列に設けられている。

【００１８】以上の構成により、貯湯タンク５の下部か
ら水を取り出し、熱電併給装置１からの排熱によって加
熱し、その加熱後の湯を貯湯タンク５の上部から供給
し、温度成層を形成する状態で貯湯を行うようになって
いる。

【００１９】循環配管９には流量センサ１０と流量制御
弁１１とが設けられている。補助熱源機６は、加熱能力
が高い専用熱源として都市ガスにより燃焼加熱するよう
に構成され、熱電併給装置１からの排熱による加熱を行
わないときに、または併用して、補助熱源機６による加
熱を行い、貯湯、給湯および暖房用の湯を得るように構
成されている。前述排熱加熱手段と補助熱源機６とによ
って、貯湯タンク５から取り出した水を加熱する加熱手
段が構成されている。

【００２０】循環配管９には、第１の熱交換器４および
補助熱源機６と並列に出力用循環配管１３が接続され、
その出力用循環配管１３に暖房用熱交換器１４と追い焚
き用熱交換器１５が設けられている。

【００２１】暖房用熱交換器１４には、補給水タンク７
に接続される状態で第１のポンプ付き配管１６が接続さ
れ、第１のポンプ付き配管１６に取り出しヘッダー１７
および戻りヘッダー１８を介して図示していない床暖房
機や室内暖房機などの暖房装置や浴室乾燥機などが接続
されている。

【００２２】追い焚き用熱交換器１５には、第２のポン
プ付き配管１９を介して浴槽２０が接続され、追い焚き
を行うように構成されている。第２のポンプ付き配管１
９には、浴槽２０内に貯められている実際の湯の量を測
定する湯量センサとしての圧力センサ２１ａと浴槽２０
内の湯の温度を測定する浴槽温度センサ２１ｂとが設け
られている。

【００２３】循環配管９および出力用循環配管１３と並
列に、貯湯タンク５に給湯管２２が接続され、給湯管２
２に分配弁２２ａ、流量制御弁２２ｂ、流量センサ２２
ｃおよび開閉弁２２ｄが設けられるとともに、その給湯
管２２が第２のポンプ付き配管１９に接続されている。
これにより、貯湯タンク５から給湯管２２および第２の
ポンプ付き配管１９を介して浴槽２０内に所望温度の湯
を供給できるように、すなわち、湯張りを行えるように
構成されている。

【００２４】給湯管２２の途中箇所には、シャワーに接
続されるシャワー配管２２ｅが接続されている。分配弁
２２ａには、給水管２３が接続され、湯量と給水量との
分配比を調節することにより湯張り時の湯温度を調節で
きるようになっている。

【００２５】貯湯タンク５に上下方向に間隔を隔てて５
個の温度センサ２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ，２４
ｅが設けられ、例えば、80℃などの設定温度を感知した
温度センサの位置によって貯湯タンク５内の湯の貯湯量
を検出する貯湯量検出手段２５（図２参照）が構成され
ている。

【００２６】浴室（図示せず）の側壁に取り付けられた
タッチパネルに、追焚きを行うときに沸かし上げ温度を
設定する沸かし上げ温度設定手段２６（図４参照）が設
けられている。また、タッチパネルには、追焚きスイッ
チ部が設けられ、この追焚きスイッチ部に対する操作で
追焚き信号を出力するようになっている。

【００２７】図２の第１実施例のブロック図に示すよう
に、貯湯量検出手段２５がマイクロコンピュータ２７に
接続され、そのマイクロコンピュータ２７に排熱加熱手
段としての熱電併給装置１が接続されている。

【００２８】マイクロコンピュータ２７には、貯湯可能
湯量算出手段２８、排熱加熱時間算出手段２９、比較手
段３０、加熱制御手段３１が備えられている。

【００２９】前述した暖房装置では、室内温度を測定す
る室内サーモスタットが設けられ、設定温度との比較に
よりＯＮ／ＯＦＦされ、設定温度よりも低くなったとき
に暖房加熱要求信号を出力するようになっている。

【００３０】貯湯可能湯量算出手段２８は、暖房加熱要
求信号に応答して貯湯タンク５の全容量から貯湯量検出
手段２５で算出された湯の貯湯量を減算して貯湯タンク
５への貯湯可能湯量を算出するようになっている。

【００３１】排熱加熱時間算出手段２９は、貯湯可能湯
量算出手段２８で算出された貯湯可能湯量分の加熱量を
排熱加熱手段としての熱電併給装置１で得るに足る排熱
加熱時間を算出するようになっている。

【００３２】比較手段３０は、排熱加熱時間算出手段２
９で算出された排熱加熱時間と、熱電併給装置１の特性
を生かすに足る排熱連続運転時間とを比較して排熱加熱
時間が排熱連続運転時間よりも長いときに排熱加熱信号
を出力するようになっている。

【００３３】上記排熱連続運転時間は、用いる熱電併給
装置１に応じてその熱電併給装置１の特性を生かすに足
るように設定されるものである。すなわち、熱電併給装
置１を構成する筐体の容積に伴う運転開始からの排熱の
温度の立ち上がり状況と、立ち上がり後の連続運転時間
とから、排熱回収効率と発電効率とを求め、それらから
省エネルギー性および経済性の面から有用となる全体と
しての連続運転時間が排熱連続運転時間として設定され
る。

【００３４】加熱制御手段３１は、比較手段３０からの
排熱加熱信号に応答して排熱加熱手段としての熱電併給
装置１の運転許可信号を出力し、暖房加熱要求信号が停
止しても貯湯可能湯量分の加熱を行った後に運転許可信
号を停止するようになっている。

【００３５】これにより、熱電併給装置１の特性を生か
すに足る排熱連続運転時間が確保できるときに、その熱
電併給装置１からの排熱を暖房に利用でき、熱エネルギ
ー性および経済性を向上できる。

【００３６】なお、上述した運転許可信号に応答しての
運転動作としては、次の２形態のいずれかが採用され
る。このことは、以下の実施例でも同じである。 運転許可信号に応答して熱電併給装置１および循環ポ
ンプ８を運転する。 運転許可信号に応答して、電力負荷が予め定められた
設定値よりも大きいかどうか判断し、電力負荷が設定値
よりも大きければ、熱電併給装置１および循環ポンプ８
を運転し、電力負荷が設定値よりも小さければ、熱電併
給装置１で発電される電力が消費されずに捨てられるこ
ととなって無駄になるため、運転許可信号を受けても、
熱電併給装置１および循環ポンプ８を運転しないように
して経済性の向上を図る。

【００３７】図３は、第２実施例を示すブロック図であ
る。例えば、学習機能によって、前日とか１週間前の同
じ曜日の必要貯湯量の変動パターンとか、予約機能など
スケジュールタイマで設定した必要貯湯量の変動パター
ンなどによって特定される、特定時刻における貯湯タン
ク内への必要貯湯量がメモリ３２に記憶されるようにな
っており、このメモリ３２と時計３３とがマイクロコン
ピュータ２７に接続され、マイクロコンピュータ２７に
排熱加熱手段としての熱電併給装置１が接続されてい
る。

【００３８】マイクロコンピュータ２７には、排熱加熱
時間算出手段２９、時間差算出手段３４、先取り手段３
５、必要加熱時間算出手段３６、許容加熱時間算出手段
３７、第２の比較手段３８、第２の加熱制御手段３９が
備えられている。

【００３９】排熱加熱時間算出手段２９は第１実施例と
同じであり、貯湯可能湯量算出手段２８で算出された貯
湯可能湯量分の加熱量を排熱加熱手段としての熱電併給
装置１で得るに足る排熱加熱時間を算出するようになっ
ている。

【００４０】時間差算出手段３４は、暖房加熱要求信号
に応答して、時計３３から入力されるとの時点の時刻
と、メモリ３２から入力されるそれ以降の貯湯タンク５
内への必要貯湯量が予め特定されている直近の特定時刻
との時間差を算出するようになっている。

【００４１】先取り手段３５は、時間差算出手段３４で
算出された時間差と、放熱の影響を考慮して設定された
先取り時間とを比較して、時間差が先取り時間よりも小
さいときに先取り信号を出力するようになっている。

【００４２】放熱の影響を考慮して設定された先取り時
間としては、貯湯タンク５内に全容量の貯湯を行った場
合に、その時点から貯湯タンク５の湯の使用予定がある
時までの時間で、放熱によるロスを問題にしなくても済
む時までの時間（例えば、１０分間など）が設定され
る。

【００４３】必要加熱時間算出手段３６は、前記先取り
信号に応答して、直近の特定時刻における必要貯湯量を
排熱加熱手段としての熱電併給装置１で得るに足る必要
加熱時間を算出するようになっている。

【００４４】許容加熱時間算出手段３７は、必要加熱時
間算出手段３６で算出された必要加熱時間を排熱加熱時
間算出手段２９で算出された排熱加熱時間に加算して許
容加熱時間を算出するようになっている。

【００４５】第２の比較手段３８は、許容加熱時間算出
手段３７で算出された許容加熱時間と排熱連続運転時間
とを比較して許容加熱時間が排熱連続運転時間よりも長
いときに排熱加熱信号を出力するようになっている。

【００４６】第２の加熱制御手段３９は、第２の比較手
段３８からの排熱加熱信号に応答して排熱加熱手段とし
ての熱電併給装置１の運転許可信号を出力し、暖房加熱
要求信号が停止しても貯湯可能湯量に必要貯湯量を加え
た分の加熱を行った後に運転許可信号を停止するように
なっている。

【００４７】この第２実施例によれば、暖房加熱要求信
号が出力された時点で排熱連続運転時間が確保できない
ようなときでも、その直後などに貯湯タンク５内の湯が
使用されることが判っている場合には、その分を考慮す
ることにより排熱連続運転時間が確保でき、熱電併給装
置１からの排熱を暖房に利用でき、熱エネルギー性およ
び経済性を向上できる。

【００４８】図４は、第３実施例を示すブロック図であ
る。前記湯量センサ（圧力センサ）２１ａと浴槽温度セ
ンサ２１ｂと沸かし上げ温度設定手段２５ととがマイク
ロコンピュータ２７に接続され、マイクロコンピュータ
２７に排熱加熱手段としての熱電併給装置１が接続され
ている。

【００４９】マイクロコンピュータ２７には、排熱加熱
時間算出手段２９、沸かし上げ時間算出手段４０、追焚
き貯湯・加熱時間算出手段４１、第３の比較手段４２、
第３の加熱制御手段４３が備えられている。

【００５０】排熱加熱時間算出手段２９は第１実施例と
同じであり、貯湯可能湯量算出手段２８で算出された貯
湯可能湯量分の加熱量を排熱加熱手段としての熱電併給
装置１で得るに足る排熱加熱時間を算出するようになっ
ている。

【００５１】沸かし上げ時間算出手段４０は、追焚き信
号に応答して、浴槽温度センサ２１ｂで測定される浴槽
２０内の湯の温度と、沸かし上げ温度設定手段２６で設
定された沸かし上げ温度と、湯量センサ（圧力センサ）
２１ａで測定される浴槽２０内の湯量とに基づいて排熱
加熱手段としての熱電併給装置１で加熱した場合に沸か
し上げ温度に達するのに必要な追い焚き量を得る沸かし
上げ時間を算出するようになっている。

【００５２】追焚き・貯湯加熱時間算出手段４１は、沸
かし上げ時間算出手段４０で算出された沸かし上げ時間
を排熱加熱時間算出手段２９で算出された排熱加熱時間
に加算して追焚き・貯湯加熱時間を算出するようになっ
ている。

【００５３】第３の比較手段４２は、追焚き・貯湯加熱
時間算出手段４１で算出された追焚き・貯湯加熱時間と
排熱連続運転時間とを比較して追焚き・貯湯加熱時間が
排熱連続運転時間よりも長いときに排熱加熱信号を出力
するようになっている。

【００５４】第３の加熱制御手段４３は、第３の比較手
段４２からの排熱加熱信号に応答して排熱加熱手段とし
ての熱電併給装置１の運転許可信号を出力し、暖房加熱
要求信号が停止しても貯湯可能湯量に追い焚き量を加え
た分の加熱を行った後に運転許可信号を停止するように
なっている。

【００５５】この第３実施例によれば、熱電併給装置１
の特性を生かすに足る排熱連続運転時間が確保できると
きに、その熱電併給装置１からの排熱を追焚きに利用で
き、熱エネルギー性および経済性を向上できる。

【００５６】本発明としては、前述第１実施例、第２実
施例および第３実施例のすべてを備えてコージェネレー
ションシステムを構成するものでも良い。

【００５７】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１に係る発明のコージェネレーションシステムによれ
ば、暖房の加熱要求があったときに、そのことだけで排
熱加熱手段を運転すると室内サーモスタットがＯＦＦに
なって短時間で排熱加熱手段の運転が停止され、熱電併
給装置の特性を生かすに足る排熱連続運転時間を確保で
きないが、そのときに、排熱連続運転時間以上の加熱時
間を必要とするだけの貯湯可能湯量が貯湯タンク内にあ
る場合に、排熱加熱手段の運転を許容し、排熱を利用し
て暖房を行うことができるから、省エネルギー性および
経済性を向上できる。

【００５８】また、請求項２に係る発明のコージェネレ
ーションシステムによれば、学習機能や予約機能などに
よって、浴槽への湯張りや、食器の洗浄や乾燥などのた
めの湯が必要であるなど、特定時刻における貯湯タンク
内への必要貯湯量が予め特定されているときに、その特
定時刻が直近で放熱ロスの問題を生じず、かつ、必要貯
湯量を排熱加熱手段で得るために必要な加熱時間に貯湯
可能湯量を排熱加熱手段で得るために必要な排熱加熱時
間を加算した許容加熱時間が排熱連続運転時間以上であ
る場合に、排熱加熱手段の運転を許容し、排熱を利用し
て暖房を行うことができるから、貯湯タンク内の貯湯可
能湯量だけでは排熱連続運転時間以上の加熱時間を確保
できない場合でも、暖房に排熱を利用でき、省エネルギ
ー性および経済性を一層向上できる

【００５９】また、請求項３に係る発明のコージェネレ
ーションシステムによれば、追焚き信号が出力されて風
呂の追炊き要求があったときに、その時点で必要な追焚
き量を排熱加熱手段で得るために必要な沸かし上げ時間
を求め、その沸かし上げ時間に貯湯可能湯量を排熱加熱
手段で得るために必要な排熱加熱時間を加えた追焚き・
貯湯加熱時間が、熱電併給装置の特性を生かすに足る排
熱連続運転時間以上である場合に、排熱加熱手段の運転
を許容し、排熱を利用して追炊きを行うことができるか
ら、貯湯タンク内の貯湯可能湯量だけでは排熱連続運転
時間以上の加熱時間を確保できない場合でも、追焚きに
排熱を利用でき、省エネルギー性および経済性を一層向
上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るコージェネレーションシステムの
概略構成図である。

【図２】第１実施例を示すブロック図である。

【図３】第２実施例を示すブロック図である。

【図４】第２実施例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１…熱電併給装置 ４…第１の熱交換器 ５…貯湯タンク ８…循環ポンプ ９…循環配管 ２０…浴槽 ２１…湯量センサとしての圧力センサ ２５…貯湯量検出手段 ２６…沸かし上げ温度設定手段 ２８…貯湯可能湯量算出手段 ２９…排熱加熱時間算出手段 ３０…比較手段 ３１…加熱制御手段 ３４…時間差算出手段 ３５…先取り手段 ３６…必要加熱時間算出手段 ３７…許容加熱時間算出手段 ３８…第２の比較手段 ３９…第２の加熱制御手段 ４０…沸かし上げ時間算出手段 ４１…追焚き貯湯・加熱時間算出手段 ４２…第３の比較手段 ４３…第３の加熱制御手段

フロントページの続き (72)発明者 岩田 伸 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 滝本 桂嗣 大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪 瓦斯株式会社内 (72)発明者 吉田 豊 大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会 社ハーマン内 (72)発明者 末平 道久 大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会 社ハーマン内 (72)発明者 藤川 英明 大阪市港区南市岡１丁目１番52号 株式会 社ハーマン内 Ｆターム(参考） 3L024 CC05 DD03 DD27 GG06 HH52 HH54 HH60 3L025 AA37 3L070 AA09 BB06 BB16 DD07 DE09 DF15 DG01 DG05

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 下部から取り出して上部から供給する循
   環配管を付設して温度成層を形成する状態で貯湯を行う
   貯湯タンクと、 前記循環配管に設けられて前記貯湯タンクから取り出し
   た水を加熱する加熱手段と、 前記循環配管に設けられて前記貯湯タンクから水を取り
   出すとともに加熱後の湯を前記貯湯タンクに供給する循
   環ポンプと、 前記貯湯タンクと並列に前記循環配管に接続されて前記
   加熱手段を経た湯を取り出す循環用分岐配管と、 前記循環用分岐配管に設けられて暖房加熱要求信号に応
   答して暖房装置に供給される湯を前記加熱手段で加熱さ
   れた湯によって加熱する暖房用熱交換器とを備えたコー
   ジェネレーションシステムにおいて、 前記加熱手段が、少なくとも熱電併給装置の排熱を熱源
   とする排熱加熱手段を含み、 前記貯湯タンクに設けられて前記貯湯タンク内の湯の貯
   湯量を検出する貯湯量検出手段と、 前記暖房加熱要求信号に応答して前記貯湯タンクの全容
   量から前記貯湯量検出手段で算出された湯の貯湯量を減
   算して前記貯湯タンクへの貯湯可能湯量を算出する貯湯
   可能湯量算出手段と、 前記貯湯可能湯量算出手段で算出された貯湯可能湯量分
   の加熱量を前記排熱加熱手段で得るに足る排熱加熱時間
   を算出する排熱加熱時間算出手段と、 前記排熱加熱時間算出手段で算出された排熱加熱時間
   と、前記熱電併給装置の特性を生かすに足る排熱連続運
   転時間とを比較して排熱加熱時間が排熱連続運転時間よ
   りも長いときに排熱加熱信号を出力する比較手段と、 前記比較手段からの排熱加熱信号に応答して前記排熱加
   熱手段の運転許可信号を出力し、前記暖房加熱要求信号
   が停止しても貯湯可能湯量分の加熱を行った後に運転許
   可信号を停止する加熱制御手段とを備えたことを特徴と
   するコージェネレーションシステム。
2. 【請求項２】 下部から取り出して上部から供給する循
   環配管を付設して温度成層を形成する状態で貯湯を行う
   貯湯タンクと、 前記循環配管に設けられて前記貯湯タンクから取り出し
   た水を加熱する加熱手段と、 前記循環配管に設けられて前記貯湯タンクから水を取り
   出すとともに加熱後の湯を前記貯湯タンクに供給する循
   環ポンプと、 前記貯湯タンクと並列に前記循環配管に接続されて前記
   加熱手段を経た湯を取り出す循環用分岐配管と、 前記循環用分岐配管に設けられて暖房加熱要求信号に応
   答して暖房装置に供給される湯を前記加熱手段で加熱さ
   れた湯によって加熱する暖房用熱交換器とを備えたコー
   ジェネレーションシステムにおいて、 前記加熱手段が、少なくとも熱電併給装置の排熱を熱源
   とする排熱加熱手段を含み、 特定時刻における前記貯湯タンク内への必要貯湯量が予
   め特定されているものであり、 前記貯湯タンクに設けられて前記貯湯タンク内の湯の貯
   湯量を検出する貯湯量検出手段と、 前記暖房加熱要求信号に応答して前記貯湯タンクの全容
   量から前記貯湯量検出手段で算出された湯の貯湯量を減
   算して前記貯湯タンクへの貯湯可能湯量を算出する貯湯
   可能湯量算出手段と、 前記貯湯可能湯量算出手段で算出された貯湯可能湯量分
   の加熱量を前記排熱加熱手段で得るに足る排熱加熱時間
   を算出する排熱加熱時間算出手段と、 暖房加熱要求信号に応答して、その時刻とそれ以降の直
   近の前記特定時刻との時間差を算出する時間差算出手段
   と、 前記時間差算出手段で算出された時間差と、放熱の影響
   を考慮して設定された先取り時間とを比較して、時間差
   が先取り時間よりも小さいときに先取り信号を出力する
   先取り手段と、 前記先取り信号に応答して、直近の特定時刻における必
   要貯湯量を前記排熱加熱手段で得るに足る必要加熱時間
   を算出する必要加熱時間算出手段と、 前記必要加熱時間算出手段で算出された必要加熱時間を
   前記排熱加熱時間算出手段で算出された排熱加熱時間に
   加算して許容加熱時間を算出する許容加熱時間算出手段
   と、 前記許容加熱時間算出手段で算出された許容加熱時間と
   排熱連続運転時間とを比較して許容加熱時間が排熱連続
   運転時間よりも長いときに排熱加熱信号を出力する第２
   の比較手段と、 前記第２の比較手段からの排熱加熱信号に応答して前記
   排熱加熱手段の運転許可信号を出力し、前記暖房加熱要
   求信号が停止しても貯湯可能湯量に必要貯湯量を加えた
   分の加熱を行った後に運転許可信号を停止する第２の加
   熱制御手段とを備えたことを特徴とするコージェネレー
   ションシステム。
3. 【請求項３】 下部から取り出して上部から供給する循
   環配管を付設して温度成層を形成する状態で貯湯を行う
   貯湯タンクと、 前記循環配管に設けられて前記貯湯タンクから取り出し
   た水を加熱する加熱手段と、 前記循環配管に設けられて前記貯湯タンクから水を取り
   出すとともに加熱後の湯を前記貯湯タンクに供給する循
   環ポンプと、 前記貯湯タンクと並列に前記循環配管に接続されて前記
   加熱手段を経た湯を取り出す循環用分岐配管と、 前記循環用分岐配管に設けられて暖房加熱要求信号に応
   答して暖房装置に供給される湯を前記加熱手段で加熱さ
   れた湯によって加熱する暖房用熱交換器とを備えたコー
   ジェネレーションシステムにおいて、 前記加熱手段が、少なくとも熱電併給装置の排熱を熱源
   とする排熱加熱手段を含み、 前記貯湯タンクに設けられて前記貯湯タンク内の湯の貯
   湯量を検出する貯湯量検出手段と、 前記暖房加熱要求信号に応答して前記貯湯タンクの全容
   量から前記貯湯量検出手段で算出された湯の貯湯量を減
   算して前記貯湯タンクへの貯湯可能湯量を算出する貯湯
   可能湯量算出手段と、 前記貯湯可能湯量算出手段で算出された貯湯可能湯量分
   の加熱量を前記排熱加熱手段で得るに足る排熱加熱時間
   を算出する排熱加熱時間算出手段と、 前記循環用分岐配管に設けられて追焚き信号に応答して
   浴槽内の湯を循環させて加熱する追焚き用熱交換器と、 前記浴槽内の湯の温度を測定する浴槽温度センサと、 前記浴槽内の湯の量を測定する湯量センサと、 前記浴槽内の湯の沸かし上げ温度を設定する沸かし上げ
   温度設定手段と、 前記追焚き信号に応答して、前記浴槽温度センサで測定
   される前記浴槽内の湯の温度と、前記沸かし上げ温度設
   定手段で設定された沸かし上げ温度と、前記湯量センサ
   で測定される前記浴槽内の湯量とに基づいて前記排熱加
   熱手段で加熱した場合に沸かし上げ温度に達するのに必
   要な追い焚き量を得る沸かし上げ時間を算出する沸かし
   上げ時間算出手段と、 前記沸かし上げ時間算出手段で算出された沸かし上げ時
   間を前記排熱加熱時間算出手段で算出された排熱加熱時
   間に加算して追焚き・貯湯加熱時間を算出する追焚き・
   貯湯加熱時間算出手段と、 前記追焚き・貯湯加熱時間算出手段で算出された追焚き
   ・貯湯加熱時間と排熱連続運転時間とを比較して追焚き
   ・貯湯加熱時間が排熱連続運転時間よりも長いときに排
   熱加熱信号を出力する第３の比較手段と、 前記第３の比較手段からの排熱加熱信号に応答して前記
   排熱加熱手段の運転許可信号を出力し、前記暖房加熱要
   求信号が停止しても貯湯可能湯量に追い焚き量を加えた
   分の加熱を行った後に運転許可信号を停止する第３の加
   熱制御手段とを備えたことを特徴とするコージェネレー
   ションシステム。