JP2006132828A - コージェネレーションシステム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 低いレベルの省エネルギーを実現しようとする通常モードと、高いレベルの省エネルギーを実現しようとする節約モードと、通常モードと節約モードの中間レベルの省エネルギーを実現しようとする合理的モードの3つの省エネモードを備えており、3つの省エネモードから使用者が選択して設定する。選択された省エネモードによって、システムがアドバイスする内容が異なっており、このアドバイスに従ってシステムを運転させることによって、使用者が望むレベルの省エネルギーを実現させることができる。
【選択図】 図2
Description
コージェネレーションシステムには、電力需要の時間的変化に概ね対応するように発電出力が時間的に増減されるようにするために、過去の電力需要と熱需要の実績に基づいてコージェネレーションシステムの運転計画を立案する手段が設けられている。例えば、自宅で過ごす時間が長い家庭のコージェネレーションシステムでは、夏季のエアコン用電力需要に応えるために、夏季の日中にもコージェネレーションシステムを運転する運転計画が立案される。日中に不在となることが多い家庭のコージェネレーションシステムでは、日中にはコージェネレーションシステムを運転しない運転計画が立案される。
コージェネレーションシステムは、電力と熱の双方が有効に活用される場合に、その真価を発揮する。その一方において、物理的制約から最大貯湯量は有限であり、最大貯湯量まで貯湯された後もコージェネレーションシステムの運転を続けると、それ以上には蓄熱できず、発電熱が有効に利用されなくなってしまう。
同様のことが電力需要の時間帯に言える。調理や後片付けのための温水利用に先立って掃除や洗濯を終えるようにすると、掃除や洗濯のための電力需要によって温水が得られ、その温水をその後に利用する関係を得ることができ、コージェネレーションシステムに真価を発揮させることができる。それが逆の時間関係となると、温水利用時には十分に貯湯されていないために加熱器で加熱し、その後に、実際には利用されない温水を貯湯することになりかねない。コージェネレーションシステムを利用する場合、電力需要と温水需要の時間関係がうまく調整されていると、コージェネレーションシステムに真価を発揮させて買電するよりも安価に快適に生活できる一方、電力需要と温水需要の時間関係がうまく調整されていないと、コージェネレーションシステムの真価を発揮することができず、買電した方が安価となってしまうことがある。
特許文献1の技術では、1日単位で見たときに発電に伴う蓄熱量で熱需要を賄い得るか否かを表示するが、それに留まっており、コージェネレーションシステムの真価を発揮させるのに有益な電力需要と温水需要の時間関係を案内するものでない。特許文献1の技術では、例えば夕方に浴槽に湯張りすると、その後もコージェネレーションシステムを高い効率で運転し続けられることを案内しない。あるいは、掃除や洗濯の時刻を早めることによってコージェネレーションシステムの効率が改善されることを案内しない。
省エネルギーにも様々な段階が存在する。少々の不自由があってもできる限りエネルギーの消費量を減少させたいとする強度の省エネルギーもあれば、使用感を損ねない範囲内で合理的にコージェネレーションシステムを運転する弱度の省エネルギーもある。
コージェネレーションシステムの合理的運用方法は、必要とされている省エネルギーのレベルによって相違してくる。
特許文献1のコージェネレーションシステムでは、1日単位で見たときに発電に伴う蓄熱量で熱需要を賄い得るか否かを表示することに留まっており、コージェネレーションシステムの真価を発揮させるのに有益な電力需要と温水需要の時間関係を案内するものではない。必要とされている省エネルギーのレベルに的確なコージェネレーションシステムの運用方法を案内することができない。
本発明は、必要とされている省エネルギーのレベルに合わせて、コージェネレーションシステムの合理的運用方法を案内するコージェネレーションシステムを提供することを目的とする。
本発明によると、過去の運転実績に基づいてコージェネレーションシステムの運転計画が立案される。それに対して、省エネルギーレベルに基づいてコージェネレーションシステムの合理的運用方法を案内する表示が示される。
使用者が案内に従って運用すると、コージェネレーションシステムの真価を発揮させる側に運用を改善することが可能となる。このとき、使用者が希望する省エネルギーレベルが勘案される。例えば、快適性を損ねない範囲内での省エネルギーを希望しており、一時的に最大蓄熱量となる場合には、浴槽への湯張り時間を早めることによってそれ以上には蓄熱できない事態が発生することを防止する運用が案内される。強度の省エネルギーを希望している場合には、蓄熱量が最大蓄熱量に至る時刻以前の電力消費を抑えることによってコージェネレーションシステムの効率が改善されることを案内する。強度の省エネルギーを希望しており、一日の終了時に蓄熱量がゼロとなる場合には、シャワー等の際の温水使用量を減少させる運用が案内される。
運転計画立案手段は、コージェネレーションシステムの過去の運転実績に基づいて運転計画を立案する。浴槽への湯張り量は最大蓄熱量に対して相当な量となり、浴槽湯張り運転の実施時刻によって蓄熱量の変化パターンは大きく変化する。前記したように、一時的に最大蓄熱量となる場合には、浴槽への湯張り時刻を早める案内がなされる。その案内に従って使用者は浴槽湯張り時刻を予約することができる。予約手段によって予約された湯張り運転の予約時刻が実績時刻から相違する場合には、その予約時刻に基づいて運転計画を修正することが好ましい。修正することによって、より合理的な運転計画に修正することができる。
例えば、実績に基づいた運転計画によると夕方に最大蓄熱量となってそれ以上には蓄熱不能となることがある。その場合、最初の案内時には、「最大蓄熱量となるよりも以前の時刻に浴槽湯張り運転の時刻を予約する」ように案内する。その案内に応じて使用者が浴槽湯張り運転の時刻を予約すると、最大蓄熱量となってそれ以上には発電熱を蓄熱することができなくなる事態の発生を防止することができる。運転計画立案手段はそれに応じて運転計画を修正する。これによって夕方以降も発電熱を蓄熱することが可能なる。この結果、コージェネレーションシステムの発電量が増大する。コージェネレーションシステムの発電量が増大した結果、熱需要以上に蓄熱される場合には、例えば「電気で暖房しているのに代えて温水で暖房する」運用を再度案内する。この結果、電力需要と熱需要のバランスがコージェネレーションシステムに適したバランスに改善され、コージェネレーションシステムの真価がますます発揮される運用に改善される。
(形態1) 省エネルギーの3段階を有しており、それぞれのレベルに応じて運用方法を案内する。
(形態2) その3つのレベルは、
(1)使用感を損ねない範囲で省エネルギーを実現する通常モード(弱い省エネルギーレベル)と、
(2)使用感を多少は犠牲にしても省エネルギーを実現する節約モード(強い省エネルギーレベル)と、
(3)両者の中間のレベルの省エネルギーを実現する合理的モード(中間の省エネルギーレベル)である。
(形態3) システムの運用方法を下記の場合に分けて案内する;
(1)システムの運転終了時には蓄熱量が余るが、一時的には蓄熱量が不足する場合。
(2)システムの運転終了時に蓄熱量が余るのみならず、途中で最大蓄熱量になってそれ以上には蓄熱できなくなる場合。
(3)システムの運転終了時に蓄熱量が余るが、(1)(2)には該当しない場合。
(4)システムの運転終了時に蓄熱量が不足する場合。
本実施例のコージェネレーションシステムは、図1に示すように、発電ユニット110と給湯システム10等を備えている。
発電ユニット110は、改質器112、燃料電池114、熱交換器116、118、熱媒放熱器120、熱媒三方弁122、それらを接続する経路等を備えている。
改質器112には、バーナ131が設けられている。バーナ131が作動して熱を発生すると、改質器112は炭化水素系のガスから水素ガスを生成する。バーナ131で燃焼した高温の燃焼ガスは燃焼ガス経路126に導かれる。燃焼ガス経路126は、改質器112から熱交換器116を通過して外部に開放されている。熱交換器116には、循環経路128も通過している。燃焼ガス経路126は、バーナ131で発生した高温の燃焼ガスを熱交換器116に導き、循環経路128を流れる水を加熱し、熱交換によって温度が低下した燃焼ガスを外部に排出する。
循環経路128は、循環復路128aと、循環往路128bから構成されており、給湯システム10と接続されている。循環経路128が給湯システム10にどのように接続されているのかについては、後で詳細に説明する。循環経路128は温水を流通させる。循環経路128を流れる温水は、熱交換器116を通過することによって燃焼ガス経路126を流れる燃焼ガスによって加熱され、温度が上昇する。
熱媒循環経路124は、燃料電池114、熱交換器118、リザーブタンク125、熱媒ポンプ127、熱媒三方弁122を通って燃料電池114に戻る循環経路を形成している。熱媒循環経路124の燃料電池114の下流側には、熱媒温度センサ117が装着されている。熱媒温度センサ117は、熱媒循環経路124を流れる熱媒の温度を検出する。熱媒温度センサ117の検出信号は、給湯システム10に装着されているコントローラ21に出力される。
熱媒三方弁122は、1つの入口122aと、2つの出口122b,122cを備えている。熱媒三方弁122は、入口122aと出口122bを連通させるか、入口122aと出口122cを連通させるかを切換える。
熱媒三方弁122の出口122bと、熱媒循環経路124の熱媒三方弁122の出口122cの下流側とを接続する冷却経路129が設けられている。熱媒循環経路124と冷却経路129は熱媒としての純水を流通させる。冷却経路129の途中には熱媒放熱器120が装着されている。熱媒放熱器120に隣接して熱媒冷却ファン119が設けられている。熱媒冷却ファン119を運転すると、空気が熱媒放熱器120に吹付けられ、冷却経路129を流れる熱媒が冷却される。
改質器112、燃料電池114、バーナ131、熱媒三方弁122、熱媒ポンプ127、熱媒冷却ファン119は、コントローラ21によって制御される。
熱媒温度センサ117が検出した熱媒温度が高くなりすぎると、発電熱の回収が不十分となってしまうため、発電熱の放熱を行なう。熱媒三方弁122の入口122aと出口122bが連通され、同時に熱媒冷却ファン119が運転される。熱媒三方弁122の入口122aと出口122bが連通されると、熱媒は冷却経路129に流入し、熱媒放熱器120を通過する。熱媒は、熱媒放熱器120を通過することによって冷却される。熱媒放熱器120は、熱媒冷却ファン119から空気が吹付けられることにより、高い効率で熱を放熱する。熱媒の温度が低下すると、熱媒三方弁122の入口122aと出口122cが再び連通される。このような熱媒三方弁122の切換えが繰返されることにより、熱媒の温度は、所定範囲内に維持される。
貯湯槽20の底部には、貯湯槽20に水道水を給水する給水経路26が接続されている。給水経路26の入口26aの近傍には、減圧弁28が装着されている。給水経路26の減圧弁28の下流側とミキシングユニット24の給水入口24aは、ミキシングユニット給水経路30によって接続されている。減圧弁28は、貯湯槽20とミキシングユニット24への給水圧力を調整する。貯湯槽20内の温水が減少したり、ミキシングユニット24の給水入口24aが開いたりすると、減圧弁28の下流側圧力が低下する。減圧弁28は、下流側圧力が低下すると開き、その圧力を所定の調圧値に維持しようとする。このため、貯湯槽20内の温水が減少したり、ミキシングユニット24の給水入口24aが開いたりすると、それらに水道水が給水される。
貯湯槽20には、調圧値に調圧された水が貯められる。貯湯槽20は、調圧値に耐えられる耐圧容器で形成されている。貯湯槽20の上部には出口部20aが設けられており、さらにその上にリリーフ弁31が装着されている。リリーフ弁31の開弁圧力は、減圧弁28の調圧値よりも僅かに大きく設定されている。減圧弁28の調圧が不能になった場合には、リリーフ弁31が開き、貯湯槽20内の圧力が耐圧々力を超えるのを防止する。リリーフ弁31には、圧力開放経路32の一端32aが接続されている。圧力開放経路32の他端32bは貯湯槽20の外部に開放されている。
貯湯槽20の底部と、圧力開放経路32の他端32b近傍を接続する排水経路33が設けられている。排水経路33の途中には排水弁34が装着されている。排水弁34は手動で開閉することができる。排水弁34を開くと、貯湯槽20内の水が排水経路33と開放経路32を通って外部に排水される。
循環ポンプ40が作動すると、貯湯槽20の底部から温水が吸出される。貯湯槽20から吸出された温水は、循環往路128bを流れてから発電ユニット110の熱交換器118、116を通過することによって加熱されて温度が上昇する。温度が上昇した温水は、循環復路128aを流れて貯湯槽20の上部に戻される。このように、貯湯槽20の底部から吸出された温水が、発電ユニット110の熱交換器118、116によって加熱されてさらに高温になり、貯湯槽20の上部に戻される循環が行われることにより、貯湯槽20に高温の温水が貯えられる。貯湯槽20内の温度が低い状態から、貯湯槽20に発電ユニット110からの高温の温水が戻されると、貯湯槽20の上部に高温の温水が戻されることから、冷水層の上部に高温層が積層した状態(以下、「温度成層」と言う)が形成される。高温層よりも深い部分の水の温度は急激に低下する。発電中に、貯湯槽20の底部から低温の温水が吸出され、上部に高温の温水が戻され続けると、高温層は低温層と交じり合うことなく、低温層の厚さ(深さ)は次第に小さくなり、高温層の厚さ(深さ)は次第に大きくなる。貯湯槽20にフルに蓄熱された状態では、貯湯槽20の全体に高温の温水が貯まった状態になる。温度成層が形成されることにより、貯湯槽20にフルに蓄熱が行われていなくても、貯湯槽20の最上部に設けられている出口部20aからは、高温の温水が送り出される。一方、貯湯槽20の温水が利用されると、貯湯槽20の上部の高温の温水が吸出され、底部から水道水が入水すると、高温層の厚さ(深さ)は次第に小さくなり、低温層の厚さ(深さ)は次第に大きくなる。貯湯槽20内の温水を使い切ると、貯湯槽20内は水道水で満たされた状態となる。
コントローラ21とミキシングユニット24を組合せて用いることによって、混合水サーミスタ54で計測される混合水の温度は、コントローラ21が指令する温度に調整される。
コントローラ21は、ハイカットサーミスタ55によって温水が前記所定値を大きくオーバーしたことが検出された場合(すなわち、混合水サーミスタ54、あるいはミキシングユニット24が故障した可能性が高い場合)に、温水入口24cを閉じる。温水入口24cが閉じると、前記所定値を大きくオーバーした温度の温水が、給湯器22に供給されてしまうのが防止される。
ミキシングユニット24の混合水出口24bと給湯器22のバーナ熱交換器52(後述する)は、温水経路51によって接続されている。温水経路51には、第2流量センサ47が装着されている。第2流量センサ47の検出信号は、コントローラ21に出力される。
バーナ熱交換器52の下流側と給湯栓64は給湯栓経路63によって接続されている。給湯栓64は、浴室、洗面所、台所等に配置されている(図1では、これら複数の給湯栓64を1つで代表している)。給湯栓経路63には給湯サーミスタ65が装着されている。給湯サーミスタ65はバーナ熱交換器52から流出する温水の温度を検出する。給湯サーミスタ65の検出信号はコントローラ21に出力される。
シスターン61内には水位電極66が装着されている。水位電極66は、棒状のハイレベルスイッチ66aとローレベルスイッチ66bを有している。ハイレベルスイッチ66aの下端はシスターン61のハイレベル水位に位置している。ローレベルスイッチ66bの下端はシスターン61のローレベル水位に位置している。ハイレベルスイッチ66aとローレベルスイッチ66bは、水に触れていると検出信号をコントローラ21に出力する。コントローラ21は、水位電極66からの検出信号によって、シスターン61の水位がハイレベル水位を超えているか、ハイレベル水位とローレベル水位の間にあるか、ローレベル水位よりも低いかを判別する。シスターン61として適正なのは、水位がハイレベルとローレベルの間に位置している状態である。コントローラ21は、水位電極66からの水位検出信号に基づいて補給水弁59を開閉制御し、シスターン61の水位を適正範囲に維持する。
ガス燃焼式のバーナ57はバーナ熱交換器60を加熱する。バーナ熱交換器60の下流とシスターン61は高温水経路73によって接続されている。高温水経路73には、上流側から順に、暖房高温サーミスタ74、暖房端末熱動弁75、暖房端末機76が装着されている。
暖房高温サーミスタ74は、高温水経路73を流れる温水の温度を検出する。暖房高温サーミスタ74の検出信号はコントローラ21に出力される。
暖房端末熱動弁75は、膨張エレメントと、膨張エレメントと機械的に連結された開閉弁を内蔵している。暖房端末機76の操作スイッチ76aがオンにされると、暖房端末熱動弁75の膨張エレメントに通電が行われる。通電された膨張エレメントは高温になって膨張する。膨張した膨張エレメントは開閉弁を駆動し、これによって暖房端末熱動弁75が開かれる。また、操作スイッチ76aがオンにされると、コントローラ21は、暖房ポンプ69を作動させる。このように、操作スイッチ76aがオンにされたことによって、暖房端末熱動弁75が開かれるとともに、暖房ポンプ69が作動すると、シスターン61から温水が吸出される。コントローラ21は、暖房低温サーミスタ72と暖房高温サーミスタ74が検出した温水温度に基づいて、バーナ57を制御し、バーナ熱交換器60から流出する温水の温度を所定範囲に維持する。暖房端末機76の電動ファンは、操作スイッチ76aがオンにされると回転し、熱交換器76bに空気を吹付ける。熱交換器76bに吹付けられた空気は、熱交換器76bを介して温水と熱交換を行って暖められる。暖められた空気は暖房端末機76から吹出し、部屋を暖房する。熱交換器76bで空気と熱交換を行なうことによって、温水の温度は低下する。温度が低下した温水は高温水経路73を流れてシスターン61に戻る。
浴槽79には吸出口79aと供給口79bが設けられている。吸出口79aと供給口79bは風呂循環経路80によって接続されている。風呂循環経路80は追焚き熱交換器58を通過している。上述したように、追焚き経路77も追焚き熱交換器58を通過している。このため、追焚き熱交換器58では、風呂循環経路80と追焚き経路77との間で熱交換が行われる。風呂循環経路80の追焚き熱交換器58の上流側には、風呂水位センサ81、風呂循環ポンプ82、風呂水流スイッチ84が装着されている。風呂循環ポンプ82はコントローラ21によって制御される。風呂水位センサ81、風呂水流スイッチ84は、コントローラ21に検出信号を出力する。風呂水位センサ81は水圧を検出する。コントローラ21は、風呂水位センサ81が検出した水圧から、浴槽79に張られている湯の水位を推定する。風呂水流スイッチ84は風呂循環経路80を水が流れるとオンになる。
風呂循環経路80の風呂水位センサ81の上流側には、浴槽79から吸出された温水の温度を検出する風呂サーミスタ85が装着されている。風呂サーミスタ85の検出信号はコントローラ21に出力される。
浴槽79に湯を張るときには、注湯弁27が開かれる。注湯弁27が開かれると、温水が給湯栓経路63から湯張り経路25を経て風呂循環経路80に流入する。風呂循環経路80に流入した温水は、吸出口79aと供給口79bから浴槽79に供給され、浴槽79に湯張りされる。このときには、風呂循環ポンプ82は駆動されず、湯張り経路25に加わっている水圧によって浴槽79への湯張り運転が行われる。
シスターン出水経路68と三方弁86のCポート86cは、低温水経路70によって接続されている。低温水経路70の途中には、低温サーミスタ94、床暖房熱動弁90、床暖房機91が設けられている。低温サーミスタ94は、低温水経路70を流れる温水の温度を検出する。低温サーミスタ94の検出信号はコントローラ21に出力される。床暖房熱動弁90はコントローラ21によって制御される。床暖房機91は、低温水経路70を流れる温水によって床を暖める。
高温水経路73の暖房端末熱動弁75の上流側と、低温水経路70の床暖房機91の下流側とは、バイパス経路92によって接続されている。バイパス経路92の途中にはバイパス熱動弁93が装着されている。バイパス熱動弁93はコントローラ21によって開閉制御される。
床暖房を行なう場合には、床暖房熱動弁90が開かれ、温水が床暖房機91に導かれる。導かれた温水は、床暖房機91を暖める。床暖房を行なわない場合には、床暖房熱動弁90が閉じられる。
低温水戻り経路87が設けられており、三方弁86のBポート86bと、高温水経路73の暖房端末機76の下流側とを接続している。低温水戻り経路87には、低温戻りサーミスタ89が装着されている。低温戻りサーミスタ89は、低温水戻り経路87を流れる温水の温度を検出する。低温戻りサーミスタ89の検出信号はコントローラ21に出力される。
三方弁86のAポート86aと、低温水戻り経路87の途中とを接続する貯湯槽経路88が設けられている。貯湯槽経路88には、貯湯槽20の上部を通過する熱交換部88aが形成されている。
本実施例のコージェネレーションシステムは、3種用意されている省エネルギーレベルの中から、使用者のライフスタイルや好みに合わせて、省エネルギーレベルを選択できるようになっている。使用者はリモコン23を用いて省エネルギーレベルを入力する。
本実施例のコージェネレーションシステムは、コージェネレーションシステムを合理的に運用する方法を案内して使用者にするアドバイス機能を備えている。合理的運用方法がリモコン23に表示される。表示された運用方法に従って使用者がコージェネレーションシステムを運用すると、コージェネレーションシステムの真価が発揮され、効果的に省エネルギーを実現することができる。
以上を図2を用いて説明する。
ステップS12では使用者によって省エネモードが選択されたか否かが判別される。省エネモードには、「通常モード」と「節約モード」と「合理的モード」の3つが用意されている。それぞれの省エネモードについては後述する。省エネモードが選択されていれば(ステップS12でYESであれば)、ステップS14に進む。省エネモードが選択されていなければ(ステップS12でNOであれば)、ステップS28に進み、立案した運転計画に従ってシステムを運転し、処理を終了する。
ステップS14では、通常モードが選択されたか否かが判別される。通常モードが選択されていれば(ステップS14でYESであれば)、ステップS16に進み、図3を用いて後述する通常モードでのアドバイスが行なわれる。ステップS14で通常モードが選択されていなければ(NOであれば)、節約モードが選択されたか否かが判別される。節約モードが選択されていれば(ステップS18でYESであれば)、ステップS20に進み、図4を用いて後述する節約モードでのアドバイスが行なわれる。ステップS18で節約モードが選択されていなければ(NOであれば)、合理的モードが選択されていることとなり、ステップS22に進み、図5を用いて後述する合理的モードでのアドバイスが行なわれる。
これらのアドバイスはコントローラ21のリモコン23の液晶表示器に表示される。
ステップS42で、立案した運転計画による運転中に一度も蓄熱量がマイナスとならなければ(NOであれば)、運転終了時点まで、熱需要量に対して蓄熱量が常時充足していることを示している。この場合はステップS44に進み、立案した運転計画による運転中に一時的に蓄熱量が最大蓄熱量に達するか否かが判別される。運転中に蓄熱量が最大蓄熱量に達すると、それ以後は蓄熱できなくなる。このため、発電ユニット110の熱媒冷却ファン119を駆動して熱媒放熱機120から発電熱を放熱する必要がある。しかし、発電熱を放熱することはエネルギー効率の低下につながるため、回避すべきである。運転中に「一時的」に蓄熱量が最大蓄熱許量に達する(ステップS44でYESとなる)場合には、ステップS52に進んで電力消費を遅らせることを推奨する表示を行ない、使用者に電力消費のタイミングを遅らせることを促す。このアドバイスに従って運用することによって、電力消費量のピークを均し、一時的に蓄熱量が最大蓄熱量に達する事態の発生を防止することができる。
ステップS44で、立案した運転計画による運転中に蓄熱量が最大蓄熱量に達することがなければ(NOであれば)、運転中の蓄熱量が常時プラスであり、熱需要量に対して蓄熱量が常時充足していることを示している。コージェネレーションシステムでは、蓄熱量を使い切ることによって最高の熱効率を得ることができる。蓄熱が余るのであれば、ステップS46に進んで、熱消費を許可する表示を行ない、使用者に熱消費を促す。使用者はこの案内に従って、例えば電気式の暖房器を利用する代わりに温水で暖房するといった運用をすることができる。この案内に従って熱需要を増加させる運用に改善することによって、熱需要を増加させて電力需要を減少させることができ、熱需要量に対する蓄熱量の過剰現象を緩和または解消することができる。
以上のように、通常モードでは、使用感を損ねない範囲で、コージェネレーションシステムの真価が発揮される電力需要と温水需要の時間関係に誘導する案内が表示される。使用感を損ねることなく省エネルギーを実現することができる。
ステップS60で、立案した運転計画による運転終了時の蓄熱量がプラスとなる場合(YESとなる場合)、運転終了時点では熱需要量に対して蓄熱量が充足していることを示している。この場合はステップS62に進み、立案した運転計画による運転中に「一時的」に蓄熱量がマイナスとなるか否かが判別される。運転中に一時的に蓄熱量がマイナスとなる(ステップS62でYESとなる)ということは、電力需要に比して熱需要が速すぎるのであり、その後に電力消費が進んで発電量が増加し、結果的には蓄熱量が増加してプラスに転じることを示している(ステップS60ではYESとなっている)。従って、ステップS70に進んで熱消費を遅らせることを推奨する表示を行ない、使用者に熱消費のタイミングの遅延を促す。このアドバイスに従って運用することによって、一時的に蓄熱量がマイナスとなることを緩和または解消することができる。
ステップS62で、立案した運転計画による運転中に蓄熱量がマイナスとならなければ(NOであれば)、運転終了時点まで、熱需要量に対して蓄熱量が常時充足していることを示している。この場合はステップS64に進み、立案した運転計画による運転中に一時的に蓄熱量が最大蓄熱量に達するか否かが判別される。運転中に蓄熱量が最大蓄熱量に達すると、それ以後は蓄熱できなくなる。運転中に「一時的」に蓄熱量が最大蓄熱量に達する(ステップS64でYESとなる)場合には、ステップS72に進んで使用者に熱消費のタイミングを早めることを促す。このアドバイスに従って運用することによって、運転中に蓄熱量が最大蓄熱量に達する事態の発生を防止することができる。
ステップS64で、立案した運転計画による運転中に蓄熱量が最大蓄熱量に達することがなければ(NOであれば)、運転中の蓄熱量が常時プラスであり、熱需要量に対して蓄熱量は常時充足していることを示している。蓄熱が余るということは、発電量が過剰であると捉えることができる。過剰な分の発電量を減らすことによって、熱効率を向上させることができる。従って、ステップS66に進んで、電力消費の節約を推奨する表示を行ない、使用者に電力消費の節約を促す。このアドバイスに従って運用することによって、発電量を減少させ、運転終了時に蓄熱を余らせてしまうことを緩和または解消することができる。
以上のように、節約モードでは、熱消費や電力消費を抑制することによって省エネルギーを実現する運転を行なうためのアドバイスがなされる。通常モードに比べて多少使用感は悪くなるが、より高いレベルの省エネルギーを実現することができる。
ステップS80で、立案した運転計画による運転終了時の蓄熱量がプラスとなる場合(YESとなる場合)、運転終了時点では熱需要量に対して蓄熱量が充足していることを示している。この場合にはステップS82に進み、立案した運転計画による運転中に「一時的」に蓄熱量がマイナスとなるか否かが判別される。運転中に一時的に蓄熱量がマイナスとなる(ステップS82でYESとなる)ということは、電力需要のタイミングが遅く、熱需要のタイミングが速いことを示している。ただし、その後に後電力消費が進み、発電量が増加して蓄熱量が増加し、最終的にはプラスに転じることを示している(ステップS80ではYESとなっている)。従って、ステップS90に進み、電力消費を早めて熱消費を遅らせることを推奨する表示を行ない、使用者に電力消費のタイミングの前倒しを促すとともに、熱消費のタイミングを遅らせることをも促す。このアドバイスに従って運用することによって、電力消費量と熱消費量のピークを均し、一時的に蓄熱量がマイナスとなることを緩和または解消することができる。
ステップS82で、立案した運転計画による運転中に蓄熱量がマイナスとならなければ(NOであれば)、運転終了時点まで、熱需要量に対して蓄熱量は常時充足していることを示している。この場合にはステップS84に進み、立案した運転計画による運転中に蓄熱量が最大蓄熱量に達するか否かが判別される。運転中に蓄熱量が最大蓄熱量に達する(ステップS84でYESとなる)ときにはステップS92に進む。ステップS92では、風呂の湯張りを早めることを推奨する表示を行ない、使用者に湯張り運転の開始タイミングの前倒しを促す。湯張り運転は熱消費量が多く、1日の熱消費量の推移に与える影響は大きい。蓄熱量が最大蓄熱量に達する前に湯張り運転を開始させれば、蓄熱量が最大蓄熱量に達することがなくなる。このアドバイスに従って運用することによって、効果的に蓄熱量を減少させ、蓄熱量が最大蓄熱量に達することを回避することができる。
ステップS84で、立案した運転計画による運転中に蓄熱量が最大蓄熱量に達することがなければ(NOであれば)、運転中の蓄熱量が常時プラスであり、熱需要量に対して蓄熱量は常時充足していることを示している。運転終了時に蓄熱量を余らせてしまうことを解消するため、通常モードでは熱消費を促し、節約モードでは電力消費の節約を促す。合理的モードでは、これらの両方を行なう。即ち、ステップS86に進み、電力に代えて熱を利用する方法を教示する表示を行なう。例えば、電力を利用するエアコンによる暖房に代えて温水を利用する床暖房を推奨する案内を表示する。このアドバイスに従って運用を改善することによって、電力消費量を減少させて発電量を減少させ、蓄熱量の増加を抑制するのと同時に、熱消費量を増加させて蓄熱量を減少させることができる。熱需要量に対する蓄熱量の不足を合理的に緩和または解消することができる。
以上のように、合理的モードの省エネルギーレベルは、通常モードの省エネルギーレベルと、節約モードの省エネルギーレベルとの中間である。使い勝手を著しく損なうことなく、効果的に省エネルギーを実現することができる。
ステップS92で案内されることにより、湯張り運転を早めることによってシステムの効率的利用が可能となることを使用者が知ると、予約されることが多くなる。ステップS24で、湯張り運転が予約されたことが判別されると(YESとなると)、ステップS26に進み、予約された湯張り運転の開始時刻と、運転計画立案時の湯張り運転の開始時刻(この場合は湯張り運転の開始時刻の実績時刻)との間に大きなずれがあるか否かが判別される。予約時刻と実績時刻との間に、許容できない大きなずれがあれば(ステップS26でNOであれば)、運転計画を修正する必要がある。従って、ステップS30に進んでステップS10で立案した運転計画を修正し、ステップS14に戻る。ステップS14〜ステップS22の処理を再度行ない、修正した運転計画によるときに運用改善を案内する。このときも、使用者が選択した省エネルギーレベルに基いて案内する。コントローラ21のリモコン23の液晶表示器に表示されていた案内表示が修正され、新しい案内に表示されなおす。運転計画の修正後のステップS24では、既に湯張り運転が予約されているため(YESであるため)、ステップS26に進む。さらにステップS26では、YESであるため、処理を終了する。
ステップS26で予約時刻と運転計画立案時に想定した時刻との間に大きなずれがなければ(YESであれば)、アドバイスを修正する必要はない。ステップS28に進み、立案した運転計画に従ってシステムを運転し、処理を終了する。
本実施例は、低いレベルの省エネルギーを実現する通常モードと、高いレベルの省エネルギーを実現する節約モードと、通常モードと節約モードの中間レベルの省エネルギーを実現する合理的モードの3つの省エネモードを備えている。使用者は、ライフスタイルと好みによってこれらのモードから選択して設定することができる。選択された省エネモードによって、システムがアドバイスする内容が異なっており、このアドバイスに従ってシステムを運用することによって、使用者が望むレベルの省エネルギーを実現させることが可能となる。使用者の省エネルギーに対する意識を徹底し、使用者の省エネルギー意識を一貫してシステムの運転に反映させることができる。
例えば、本実施例では、3つの省エネモードを備えているが、省エネモードの数やアドバイス内容については特に限定されない。使用者が望むレベルの省エネルギーを実現できるようなアドバイスを行なうことが可能であればよい。
また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
20:貯湯槽
21:コントローラ
22:給湯器
23:リモコン
110:発電ユニット
Claims (3)
- 運転計画に従って発電し、発電に伴って発生した熱で水を加熱し、加熱した温水を貯湯しておき、貯湯しておいた温水を必要時に給湯し、貯湯しておいた温水が不足すれば水を加熱して給湯するコージェネレーションシステムであり、
コージェネレーションシステムの運転実績を蓄積記憶している記憶手段と、
その記憶手段が蓄積記憶している運転実績に基づいてコージェネレーションシステムの運転計画を立案する立案手段と、
省エネルギーレベルを入力する入力手段と、
前記立案手段によって立案した運転計画と前記入力手段によって入力した省エネルギーレベルに基づいてコージェネレーションシステムの運用方法を案内する案内手段、
を備えていることを特徴とするコージェネレーションシステム。 - 浴槽湯張り運転の時刻を予約する手段と、
その予約手段によって予約した浴槽湯張り運転の予約時刻に基づいて運転計画を修正する手段、
が付加されている請求項1のコージェネレーションシステム。 - 修正した運転計画に基づいてコージェネレーションシステムの運用方法を再度案内する再案内手段、
が付加されている請求項2のコージェネレーションシステム。
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