JP2015155780A - コージェネ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 商用電力系統に停電が発生して発電部から自立運転による発電電力の供給を受けて駆動される場合に、温水暖房装置の運転作動を確保しつつ電力消費の抑制を図り、他の電力負荷での電力使用を可能とするコージェネ装置を提供する。【解決手段】 低温暖房端末の暖房温調レベルを最大〜最小の間で調節するために、１サイクル当たりの低温水（６０℃）の供給のＯＮ時間ｔｐとＯＦＦ時間ｔｃとの比率を変更して行う。自立運転時には低温暖房端末に対し高温水（８０℃）の供給を行うように変更することで、同じ暖房温調レベルを実現する上で、ＯＦＦ時間ｔｃの比率をより増大することができる。このＯＦＦ時間の増大によりポンプ作動時間を減少して、駆動電力消費を抑制し、その分、凍結予防ヒータ等の駆動に電力使用を振り向ける。【選択図】 図２

Description

本発明は、発電部と、発電部で生じる排熱を回収して蓄熱する貯湯タンクと、貯湯を利用した温水暖房装置とを備えたコージェネ装置に関し、特に、商用電力系統の停電により自立運転に切換えられたときに、本来の運転作動の確保を図りつつも電力消費の削減化を図り得る技術に係る。

特許文献１には、自立運転時の制御として、自立運転時の電力負荷を複数に区分し、電力負荷が過負荷状態にあることを検知した場合には、その過負荷状態が解消されるまで、冷却液ポンプを除き、電流負荷の区分毎に電力供給を段階的に遮断するようにすることが開示されている。

特開２００８−２２３５５９号公報

ところで、発電部で生じる排熱の回収により貯湯タンクに蓄熱し、蓄熱した貯湯を温水暖房装置の熱源として利用するコージェネ装置が知られている。このようなコージェネ装置は、通常時には主として商用電力系統から電力供給を受ける系統連系運転モードにより駆動される一方、商用電力系統に停電が発生したときには発電部から発電電力を受ける自立運転モードにより駆動されるように構成される。ここで、温水暖房装置には、高温水（例えば８０℃の高温水）を熱源として循環供給する浴室乾燥機等の高温暖房端末と、低温水（例えば６０℃の低温水）を熱源として循環供給する床暖房装置等の低温暖房端末との２種類が存在する。但し、両者の機能上の相違に基づき、高温暖房端末は運転継続時間が比較的短時間で終わることが多いものの、低温暖房端末は連続運転されるなど運転継続時間は比較的長時間に及ぶことが多い。このため、特に低温暖房端末の暖房運転のために継続して電力消費が伴うことになる。

しかしながら、商用電力系統に停電が発生して自立運転モードに切換えられると、発電部から供給される発電電力には限りがあり、電力供給不足により、一部の電力負荷の運転作動が行い得ない状況に陥るおそれがある。特に、温水暖房装置の内でも床暖房装置の運転はユーザーにより例えば１日中連続運転される可能性があり、その分の電力消費が常に続く結果、他の重要な電力負荷への電力供給が不足して運転作動不能となる事態が生じることになる。例えば、コージェネ装置を構成する配管の内でも給水等の冷水が通される配管についての凍結予防運転等、間欠的運転作動で目的は達成されるものの、コージェネ装置にとって重要な運転作動が不能となる事態を招くことになる。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、商用電力系統に停電が発生して発電部から自立運転による発電電力の供給を受けて駆動される場合に、温水暖房装置の運転作動を確保しつつ電力消費の抑制を図り、他の電力負荷での電力使用を可能とするコージェネ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、発電部と、この発電部での発電運転に伴い発生する排熱を回収して湯として蓄熱する貯湯タンクと、貯湯タンク内の貯湯を利用して温水供給することにより暖房運転を行う温水暖房装置とを備え、前記温水暖房装置は、第１温度を有する低温水を供給して放熱させる低温暖房端末と、第１温度よりも高温の第２温度を有する高温水を供給して放熱させる高温暖房端末と、これらの温水供給に係る作動制御を実行する暖房運転制御部とを備え、通常時には商用電力系統との系統連系運転により電力供給を受けて駆動される一方、商用電力系統に停電が発生したときには前記発電部からの発電電力の供給を受ける自立運転によって駆動されるように構成されたコージェネ装置を対象にして、次の特定事項を備えることとした。すなわち、前記暖房運転制御部として、前記系統連系運転により駆動される場合、前記低温暖房端末のみが運転作動されるときには、この低温暖房端末に対し原則として前記第１温度を有する低温水を供給する構成とする一方、前記自立運転により駆動される場合、前記低温暖房端末に対し前記第２温度を有する高温水を供給するように変更制御する構成とした（請求項１）。

本発明の場合、自立運転により駆動される場合には、前記の変更制御によって電力消費量の削減・電力使用量の抑制が図られて、温水暖房装置以外の電力負荷での電力使用を可能とし得ることになる。すなわち、自立運転により駆動される場合であっても、低温暖房端末に対し系統連系運転により駆動される場合と同様に低温水を供給するようにすると、暖房運転が継続する限り低温水の供給を連続して行う必要が生じる場合があり、その供給のために例えばポンプ作動のために電力使用が継続することとなって、温水暖房装置以外のコージェネ装置における電力負荷での電力使用が制限されてしまうおそれがある。これに対し、低温暖房端末に対し高温水を供給すると、低温暖房端末において同じ暖房効果を得る上で、その供給量を減らす又は供給時間を短縮しても、同じ暖房効果が得られることになる。このため、供給量の減少又は供給時間の短縮により、ポンプ作動のための電力使用を抑制又はカットし得ることになり、その分、他の電力負荷の運転作動のための駆動電力として使用可能となる。なお、「系統連系運転により駆動される場合、前記低温暖房端末のみが運転作動されるときには、この低温暖房端末に対し原則として前記第１温度を有する低温水を供給する」における「原則として」とは、低温暖房端末の運転作動開始初期には、低温暖房端末である床暖房が冷えた状態から運転開始されることを考慮して、急速に昇温させるために前記第１温度の低温水ではなくて、より高温の温水を低温暖房端末に供給し、暖房温度が所定温度に到達した以降の定常状態では前記第１温度の低温水を供給して低温暖房端末による暖房運転を続ける、という運転状況がある点を考慮したものである。

本発明のコージェネ装置の暖房運転制御部として、低温暖房端末における暖房温調レベルに応じて低温暖房端末への供給量を変更制御する構成とすることができる（請求項２）。このように供給量の変更、つまりポンプ作動量の変更によって、駆動電力の使用量の低減化が図られる。

かかる供給量の変更の一形態として、暖房運転制御部として、低温暖房端末への温水供給をＯＮ／ＯＦＦ制御し、かつ、１サイクルタイム当たりのＯＮ時間／ＯＦＦ時間の占める比率を変更制御する構成とすることができる（請求項３）。つまり、１サイクルタイムに占める温水の供給時間を長短変更することで、１サイクルタイム当たりの温水の供給量を変更することが可能となる上に、ＯＦＦ時間には電力消費を完全に遮断することが可能となる。

本発明のコージェネ装置において、温水暖房装置に供給する温水を加熱するための熱源を加熱するために、燃焼加熱式の補助熱源機を備えるようにすることができる（請求項４）。このようにすることにより、低温暖房端末に供給する温水の低温水から高温水への変更が容易かつ確実に行うことが可能となる。

本発明のコージェネ装置において、駆動用の電力供給を受けて凍結予防運転制御を実行する凍結予防運転制御部を備えるようにすることができる（請求項５）。温水暖房装置での電力消費量の削減により、その分の電力により凍結予防運転制御の実行が可能となる。

その際、凍結予防運転制御部として、前記自立運転により駆動される場合、発電部から供給される発電電力の電力消費量が所定値以上となるとき、前記凍結予防運転制御の実行を待機させる構成とすることができる（請求項６）。発電部からの発電電力の消費量が所定値よりも小になれば、凍結予防運転制御を開始すればよく、他の電力負荷等による電力使用に起因して、発電部からの発電電力の消費量が所定値よりも一時的に大になれば、それが解消するまで、凍結予防運転の開始を待機させるようにすることができ、電力不足が生じるおそれがある自立運転時にも確実な制御が可能となる。

以上、説明したように、本発明のコージェネ装置によれば、自立運転により駆動される場合には、暖房運転制御部での変更制御によって電力消費量の削減・電力使用量の抑制を図ることができ、温水暖房装置以外の電力負荷での電力使用を可能とし得ることになる。すなわち、自立運転により駆動される場合であっても、低温暖房端末に対し系統連系運転により駆動される場合と同様に低温水を供給するようにすると、暖房運転が継続する限り低温水の供給を連続して行う必要が生じる場合があり、その供給のために例えばポンプ作動のために電力使用が継続することとなって、温水暖房装置以外のコージェネ装置における電力負荷での電力使用が制限されてしまうおそれがある。これに対し、低温暖房端末に対し高温水を供給すると、低温暖房端末において同じ暖房効果を得る上で、その供給量を減らす又は供給時間を短縮しても、同じ暖房効果が得られることになるため、供給量の減少又は供給時間の短縮により、ポンプ作動のための電力使用を抑制又はカットすることができるようになる。これにより、その分、他の電力負荷の運転作動のための駆動電力として使用することができるようになる。

請求項２のコージェネ装置によれば、暖房運転制御部として、低温暖房端末における暖房温調レベルに応じて低温暖房端末への供給量を変更制御する構成とすることにより、例えばポンプ作動量の変更による駆動電力の使用量の低減化を図ることができる。

請求項３のコージェネ装置によれば、暖房運転制御部として、低温暖房端末への温水供給をＯＮ／ＯＦＦ制御し、かつ、１サイクルタイム当たりのＯＮ時間／ＯＦＦ時間の占める比率を変更制御する構成とすることにより、１サイクルタイムに占める温水の供給時間を長短変更することができ、１サイクルタイム当たりの温水の供給量を変更することができる上に、ＯＦＦ時間には電力消費を完全に遮断することができるようになる。

請求項４のコージェネ装置によれば、温水暖房装置に供給する温水を加熱するための熱源を加熱するために、燃焼加熱式の補助熱源機を備えるようにすることにより、低温暖房端末に供給する温水の低温水から高温水への変更を容易かつ確実に行うことができる。

請求項５のコージェネ装置によれば、駆動用の電力供給を受けて凍結予防運転制御を実行する凍結予防運転制御部を備えるようにすることにより、温水暖房装置での電力消費量の削減に基づき、その分の電力により凍結予防運転制御を実行することができるようになる。

請求項６のコージェネ装置によれば、凍結予防運転制御部として、自立運転により駆動される場合、発電部から供給される発電電力の電力消費量が所定値以上となるとき、凍結予防運転制御の実行を待機させる構成とすることにより、発電部からの発電電力の消費量が所定値よりも小になれば、凍結予防運転制御を開始すればよく、他の電力負荷等による電力使用に起因して、発電部からの発電電力の消費量が所定値よりも一時的に大になれば、それが解消するまで、凍結予防運転の開始を待機させるようにすることができる。これにより、電力不足が生じるおそれがある自立運転時にも確実な制御を行うことができる。

本発明の実施形態に係るコージェネ装置の模式図である。 温水暖房装置の内の床暖房端末に温水供給するための熱動弁の各種条件下におけるＯＮ−ＯＦＦ状況を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るコージェネ装置の模式図である。同図中の符号２は発電部、３は貯湯タンク、４は外部から水道水等を貯湯タンク３等に給水するための給水回路、５は貯湯タンク３からの貯湯又は補助熱源機６で補助加熱後の湯を用いて給湯栓７等に給湯する給湯回路、８は補助熱源機６で補助加熱後の湯又は貯湯タンク３からの貯湯を熱源として外部熱負荷に対し循環供給する外部熱負荷回路、９は外部熱負荷回路８から循環供給される熱源により熱交換加熱された温水を循環供給する温水暖房装置としての温水暖房回路、１０は浴槽１０２内の湯水を外部熱負荷回路８から循環供給される熱源により追い焚き加熱する追い焚き回路、１１は前記発電部２からの排熱を回収することで貯湯タンク３の湯水を加熱する排熱回収回路、１２は貯湯タンク３の底部から湯水を前記補助熱源機６に導くための底部導出路、１３は貯湯タンク３の頂部から湯水を前記補助熱源機６に導くための頂部導出路、１４はこのコージェネ装置の作動制御を行うコントローラである。

発電部２は、本実施形態では燃料電池（例えばＳＯＦＣ；固体酸化物型燃料電池）２１を用いた例を説明するが、これに限らず、発電作動が可能であり、その発電作動に伴い発生する排熱を熱源として貯湯タンク３内の湯水を加熱して排熱回収を行い得るものであればよく、例えばエンジン冷却水からの排熱回収が可能で発電可能なガスエンジンを発電部として用いることができる。燃料電池２１は、図示省略のガス供給系から供給されるガスを燃料として発電するようになっており、燃料電池２１から発生する排熱が排熱回収用熱交換器２２に熱源として供給される一方、排熱回収回路１１により供給される貯湯タンク３の底部３１からの湯水が熱交換加熱対象として前記排熱回収用熱交換器２２に供給されるようになっている。

すなわち、排熱回収回路１１は、上流端が貯湯タンク３の底部３１に接続されて下流端が排熱回収用熱交換器２２の被加熱側入口に接続された導出路１１１と、上流端が前記熱交換器２２の被加熱側出口に接続されて下流端が貯湯タンク３の頂部に接続された導入路１１２と、排熱回収ポンプ１１３とを備えたものである。そして、コントローラ１４の排熱回収運転制御部による排熱回収運転制御が開始されると、循環ポンプ１１３が作動され、これにより、貯湯タンク３の底部３１から導出路１１１を通して取り出された湯水が、排熱回収用熱交換器２２において燃料電池２１からの排熱により熱交換加熱され、熱交換加熱後の湯水が導入路１１２を通して貯湯タンク３の頂部に戻されて、貯湯タンク３内で温度成層を形成しつつ所定温度（例えば６５℃以上）の湯として蓄熱されることになる。

前記導入路１１２の途中位置には三方切換弁１１４が介装される一方、この三方切換弁１１４に対し導入路１１２の途中位置から貯湯タンク３をバイパスするように分岐したバイパス路１１５が接続されている。三方切換弁１１４は、排熱回収運転のときには貯湯タンク３の取出口３１と排熱回収用熱交換器２２とを連通させた排熱回収切換状態に維持される。図１中の符号１１６は熱交換加熱前の湯水温度を検出するための熱交換器入口温度センサであり、符号１１７は熱交換加熱後の湯水温度を検出するための熱交換器出口温度センサである。

貯湯タンク３は密閉式に構成され、貯湯タンク３の上下方向の所定の各位置には、上下方向各位置での内部の貯湯温度を検出するための貯湯温度センサ３２，３３，３４，３５，３６が設置されている。

給水回路４は、主給水路４１の上流端が外部の上水道等に接続され、下流端が逆止弁を介して貯湯タンク３の底部３２に接続され、貯湯タンク３内の湯水が頂部から消費されれば、その消費された分だけ給水圧に基づいて貯湯タンク３に給水し得るようにされている。又、主給水路４１の下流側は前記底部導出路１２にも合流するように接続されている。さらに、主給水路４１の上流側から分岐した混水用給水路４４が給湯路５の後述の第１混合弁５４に対し給水可能に接続されている。又、主給水路４１の上流側から分岐した分岐給水路４５が後述の暖房膨脹タンク９４に対し補給可能に接続されている。図１の符号４６は減圧弁であり、符号４７は給水温度を検出する給水温度センサである。

給湯回路５は、その主給湯路５１の上流端５２に供給される２種類の湯のいずれかを給湯栓７に対し給湯するようになっている。すなわち、補助熱源機（例えば瞬間加熱式の給湯器）６による補助加熱後にタンク水比例弁６６を経て主給湯路５１の上流端５２に供給される湯と、頂部接続路５３を通して貯湯タンク３の頂部から取り出されて主給湯路５１の上流端５２に供給される湯との２種類のいずれかを給湯し得るようになっている。そして、主給湯路５１の下流側には混合弁５４が介装され、前記分岐給水路４４からの水と混合されて所定温度に温調可能となっている。さらに、主給湯路５１の下流端側から分岐した注湯路５５を通して、後述の浴槽１０２に対し湯張りのための湯が供給可能とされている。

補助熱源機６は、その入水側に底部導出路１２あるいは頂部導出路１３からの湯水が供給され、補助加熱後に前記の主給湯路５１に対し給湯したり、外部熱負荷回路８に熱源として出湯したりし得るようになっている。すなわち、底部導出路１２は、上流端１２１が貯湯タンク３の底部３２、主給水路４１の下流側、及び、外部熱負荷８の熱源供給路８１の下流端とそれぞれ連通接続され、下流端が三方切換弁６１を介して補助熱源機６の入水側に接続されている。三方切換弁６１と補助熱源機との間には、加熱用循環ポンプ６２、流量センサ６３及び補助熱源機入口温度センサ６４が介装されている。図１中の符号６５は補助加熱後の湯水温度を検出する補助熱源機出口温度センサである。又、頂部導出路１３は、その上流端が頂部接続路５３の途中から分岐され、下流端が前記三方切換弁６１に接続され、貯湯タンク３の頂部から取り出した湯水を三方切換弁６１を経て補助熱源機６の入水側に供給し得るようになっている。

外部熱負荷回路８は、熱源供給路８１の下流側が２方向に分岐され、一方が暖房回路９に循環供給される温水を熱交換加熱するための熱交換器８２を通り、他方が追い焚き回路１０に循環供給される浴槽水を熱交換加熱により追い焚き加熱するための熱交換器８３を通り、それぞれ開閉電磁弁８４，８５を経た後に前記の底部導出路１２の上流端１２１に接続されている。つまり、補助熱源機６により加熱した所定温度の湯水を熱源として熱交換器８２及び／又は８３に供給し、熱交換加熱後に底部導出路１２を通して補助熱源機６で再度熱交換加熱した上で熱交換器８２及び／又は８３に供給する、というように熱交換加熱用の熱源を循環供給し得るようになっている。

温水暖房回路９は、暖房循環路９１内の暖房用熱源としての熱媒（温水）を熱交換器８２で熱交換加熱し、所定温度に加熱した温水を高温暖房端末（例えば浴室乾燥機）９２や、低温暖房端末（例えば床暖房）９３に対し循環供給するようになっている。そして、高温暖房端末９２や低温暖房端末９３で放熱された後、暖房膨脹タンク９４及び暖房ポンプ９５を経て熱交換器８２に戻されて再加熱されることになる。図１中の符号９６は熱交換器８２で熱交換加熱された温水温度を検出する暖房往き温度センサであり、符号９７は暖房膨脹タンク９４底部に設けられる暖房戻り温度センサであり、符号９８は低温暖房端末９３に暖房熱源として低温水の供給／遮断を切換えるために開（ＯＮ）／閉（ＯＦＦ）させる熱動弁であり、符号９９は熱交換器８２からの熱交換加熱後の温水を高温暖房端末９２をバイパスさせて直接に暖房膨脹タンク９４に供給するバイパス路である。

追い焚き回路１０は、追い焚きポンプ１０１を作動させることにより浴槽１０２内の湯水を追い焚き循環路１０３を通して熱交換器８３との間で循環させ、この熱交換器８３での熱交換加熱により追い焚きするようになっている。追い焚き循環路１０３には主給湯路５１から分岐された注湯路５５が接続されており、混合弁５４で温調された後の湯水を注湯路５５を介して浴槽１０２に供給することで湯張りが可能となっている。

又、図１中の符号１５，１５，…はそれぞれ凍結予防ヒータであり、これら凍結予防ヒータ１５，１５，…は他の配管等と比べ低温になり易い給水路４１等の各所に設置され、後述の系統連系運転モード下であれば、コントローラ１４の凍結予防運転制御により、環境温度等の検出温度が所定温度以下になる等の条件成立時に、所定タイミング毎に所定時間（例えば５０秒間）だけ間欠的にＯＮ（通電）されることになる。

以上のコージェネ装置は、通常時には主として商用電力系統から電力供給を受ける系統連系運転モードにより駆動される一方、商用電力系統に停電が発生したときには発電部２から発電電力を受ける自立運転モードにより駆動されるように構成されている。又、コージェネ装置は、リモコン１４１からの入力設定信号や操作信号の出力や、種々の温度センサ等からの検出信号の出力を受けて、コントローラ１４により作動制御されるようになっている。コントローラ１４は、そのような作動制御のために、排熱回収運転制御部、給湯運転制御部、外部熱負荷運転制御部、暖房運転制御部、湯張りや追い焚きのための風呂運転制御部、及び、凍結予防運転制御部を含む、系統連系運転モード下で運転制御を行うための通常時運転制御部と、商用電力系統に停電発生時に自立運転モードに切り替わったときに前記の各種運転制御に対し電力消費削減のための変更を加えて運転制御させる自立運転制御部とを備えている。

以下、主として本実施形態の特徴的な制御部分である暖房運転制御及び凍結予防運転制御について、通常時運転制御部による場合と、自立運転制御部による場合とに分けて詳細に説明する。まず、通常時運転制御部による場合の暖房運転制御について説明すると、低温暖房端末（床暖房）９３の運転作動がユーザーによりＯＮされると、加熱用循環ポンプ６２及び暖房ポンプ９５がＯＮされるとともに、補助熱源機６の燃焼制御が開始される。これにより、補助熱源機６により補助加熱された湯水（熱源）が熱交換器８２に循環供給され、これにより、暖房循環路９１を通して供給された温水が熱交換加熱される。熱交換加熱後の温水はバイパス路９９を通して暖房膨脹タンク９４に入り、この後、一部が低温暖房端末９３に対し供給された後に暖房膨脹タンク９４に再び戻される一方、他部が熱交換器８２に供給されて熱交換加熱された後に暖房膨脹タンク９４に再び入れられる。この際に、暖房戻り温度センサ９７による温度検出に基づき、低温暖房端末９３に供給される床暖房用の熱源（低温水）の温度（第１温度；例えば６０℃）になるように制御される。以上が高温暖房端末９２の運転作動がＯＦＦされ、低温暖房端末９３の運転作動のみがＯＮされて、低温暖房端末９３に１種類の熱源温度の低温水だけが供給されるという１温度（低温）供給の場合である。そして、ユーザーが低温暖房端末９３に設定した暖房温調レベルに応じた熱動弁９８のＯＮ・ＯＦＦ制御を行い、暖房温度が設定された暖房温調レベルになるように制御される。例えば図２に示すように、暖房温調レベルが最大（ＭＡＸ）に設定されていれば、ＯＦＦ時間をゼロにして熱動弁９８を連続してＯＮにする。この場合、熱動弁９８がＯＮ状態である限り、加熱用循環ポンプ６１や暖房ポンプ９５は連続して作動され、これに伴い連続して電力が消費されることになる。暖房温調レベルが最小（ＭＩＮ）に設定されていれば、その暖房温調レベルの暖房温度になるように所定のＯＮ時間ｔｐだけ熱動弁９８を開にして低温水を低温暖房端末９３に供給する一方、所定のＯＦＦ時間ｔｃだけ熱動弁９８を閉にして低温水の供給を遮断するように切換える。これを一定の１サイクルタイム（１サイクルタイム＝ｔｐ＋ｔｃ；例えば１サイクルタイム＝２０分間）毎に繰り返す。つまり、間欠的に低温水を低温暖房端末９３に供給することにより、所定の暖房温調レベルになるようにしている。なお、以上の説明は低温暖房端末９３のみが運転作動されたときの定常状態における制御であり、特に低温暖房端末９３の運転作動開始初期には、低温暖房端末である床暖房が冷えた状態から運転開始されることを考慮して、次のような制御を行うことがある。すなわち、低温暖房端末である床暖房を冷えた状態から急速に昇温させるために、運転作動開始初期のみ、前記第１温度の低温水ではなくて、より高温の温水を低温暖房端末に供給し、暖房温度が所定温度に到達した以降の定常状態では前記第１温度の低温水を供給する前述の暖房運転制御を続ける。

低温暖房端末９３に加えて、ユーザーにより高温暖房端末９２の運転作動もＯＮされて低温暖房端末９３と高温暖房端末９２とが同時に暖房運転に入ると、熱交換器８２での熱交換加熱後に暖房循環路９１に出湯される温水温度が、高温暖房端末９２用の熱源（高温水）の温度（第２温度；例えば８０℃）になるように、暖房往き温度センサ９６の検出温度に基づき制御される。この高温水がまず高温暖房端末９２に供給され、放熱後に降温した温水が暖房膨脹タンク９４に戻され、以後、前述の場合と同様に、暖房膨脹タンク９４内の温水の一部が低温暖房端末９３に供給され、他部が熱交換器８２で再度熱交換加熱されることになる。この場合、高温暖房端末９２には高温水が供給され、低温暖房端末９３にはその高温水よりも低温の温水が供給されるというように、２温度（低温・高温）供給となり、低温暖房端末９３に供給される低温水の温度は前記の１温度（低温）供給の場合の６０℃よりも高くなる。このため、例えば暖房温調レベルが最大の場合であっても、熱動弁９８を連続ＯＮに維持するのではなくて、１サイクルタイム毎に所定時間だけＯＦＦにして間欠的にＯＮを繰り返すことで、同じ暖房温調レベルになるようにする。つまり、同じ暖房温調レベルを実現する上で、低温暖房端末９３及び高温暖房端末９２が同時運転状態になる２温度（低温・高温）供給の場合には、１サイクルタイム毎のＯＮ時間ｔｐをより短縮する制御モードに切換えられることになり、これをＯＮ時間短縮モードと呼ぶ。なお、床暖房による暖房度合を所定の暖房温調レベルにするための、１サイクルタイムあたりの熱動弁ＯＦＦ時間の比率（ＯＦＦデューティー比）は、演算手法を用いる他に、例えば床暖房を施した実験室での試験により定め、低温水や高温水の組み合わせに基づきテーブル値としてコントローラ１４に予め記憶登録し、このテーブル値から読み出して熱動弁９８のＯＮ／ＯＦＦ制御を行えばよい。

次に、商用電力系統に停電が発生し、電力供給が発電部２からのものに切換えられて、コントローラ１４による各種制御が自立運転モードに切換えられると、前述の暖房運転制御が次ぎのように変更されることになる。すなわち、低温暖房端末９３の運転作動のみがＯＮされた場合であっても、供給する熱源を前記の低温水ではなくて高温暖房端末９２用の高温水（８０℃）を供給するように熱交換器８２に対する熱源供給を変更し、かつ、暖房運転制御における熱動弁９８のＯＮ／ＯＦＦ制御に用いるＯＦＦデューティー比として前記ＯＮ時間短縮モードによるＯＦＦデューティー比を用いるように変更する。これにより、１温度（低温）供給の場合であると、例えば暖房温調レベルが最大であると連続運転状態になって加熱用循環ポンプ６２や暖房ポンプ９５を連続運転させる必要があり、不足する電力供給の内でもこれらのポンプ作動にかなりの電力消費が継続されることになってしまうところ、前記の如き制御に変更することにより、ＯＦＦ時間を生じさせることができ、そのＯＦＦ時間の間は他の電力負荷に電力使用させることができるようになる。

前記の変更制御では、ＯＮ時間短縮モードによるＯＦＦデューティー比を用いるように変更しているが、さらにそれ以上のＯＦＦ時間を増大し得るように変更制御することができる。すなわち、低温暖房端末９３の運転作動のみがＯＮされた場合であっても、供給する熱源を前記の低温水（６０℃）ではなくて高温暖房端末９２用の高温水（８０℃）を供給するようにすると、熱交換器８２から出湯された高温水（８０℃）は高温暖房端末９２に供給されることなく、バイパス路９９を通して暖房膨脹タンク９４に入り、そして、低温暖房端末９３に供給されることになるため、高温暖房端末９２での放熱を経ない分、前記のＯＮ時間短縮モードの２温度（低温・高温）供給の場合に高温暖房端末９２での放熱を経た上で低温暖房端末９３に供給される温水温度（例えば７２℃）よりも、低温暖房端末９３に供給される温水温度が高温になる（例えば７６℃）。このため、例えば暖房温調レベルが最大に設定されたとしても、通常時運転制御部によるＯＮ時間短縮モード（２温度（低温・高温）供給の場合；図２参照）よりも、ＯＦＦ時間ｔｃを長く（ＯＦＦデューティー比をより大きく）することができるようになる（１温度（高温）供給の場合；図２の最下段参照）。これにより、電力使用の抑制量（電力消費の削減量）を、さらに大きくすることができる。そして、加熱用循環ポンプ６２や暖房ポンプ９５が連続運転されると、凍結予防ヒータ１５，１５，…が通電不能になるところ、前記のＯＦＦ時間の間に凍結予防ヒータ１５，１５，…に対し確実に電力供給して凍結予防運転を実行させることができるようになる。

なお、以上の実施形態では、熱動弁９８のＯＮ／ＯＦＦ制御によって、暖房温調レベルに応じて低温暖房端末９３に対する温水供給量（放熱のための熱供給量）を変更しているが、これに限らず、例えば暖房ポンプ９５の回転数を高低変更させることにより温水供給量を変更制御するようにすることができる。この場合、暖房ポンプ９５の回転数をより低い側に変更すれば、暖房ポンプ９５の駆動のための電力消費量も低減させることができ、これにより、前記の凍結予防ヒータ１５，１５．…の通電も可能とし得る。又、前記の自立運転時の変更制御により電力使用量の抑制（電力消費量の削減）の結果、発電部２からの発電電力の消費量が所定の判定値よりも小になれば、前記の凍結予防ヒータ１５，１５．…の通電による凍結予防運転制御を開始すればよく、他の電力負荷等による電力使用に起因して、発電部２からの発電電力の消費量が所定の判定値よりも一時的に大になれば、それが解消するまで、凍結予防運転の開始を待機させるようにすることができる。

２ 発電部
３ 貯湯タンク
６ 補助熱源機
９ 温水暖房回路（温水暖房装置）
１４ コントローラ（暖房運転制御部、凍結予防運転制御部）
９２ 高温暖房端末
９３ 低温暖房端末

前記導入路１１２の途中位置には三方切換弁１１４が介装される一方、この三方切換弁１１４に対し導出路１１１の途中位置から貯湯タンク３をバイパスするように分岐したバイパス路１１５が接続されている。三方切換弁１１４は、排熱回収運転のときには貯湯タンク３の取出口３１と排熱回収用熱交換器２２とを連通させた排熱回収切換状態に維持される。図１中の符号１１６は熱交換加熱前の湯水温度を検出するための熱交換器入口温度センサであり、符号１１７は熱交換加熱後の湯水温度を検出するための熱交換器出口温度センサである。

以下、主として本実施形態の特徴的な制御部分である暖房運転制御及び凍結予防運転制御について、通常時運転制御部による場合と、自立運転制御部による場合とに分けて詳細に説明する。まず、通常時運転制御部による場合の暖房運転制御について説明すると、低温暖房端末（床暖房）９３の運転作動がユーザーによりＯＮされると、加熱用循環ポンプ６２及び暖房ポンプ９５がＯＮされるとともに、補助熱源機６の燃焼制御が開始される。これにより、補助熱源機６により補助加熱された湯水（熱源）が熱交換器８２に循環供給され、これにより、暖房循環路９１を通して供給された温水が熱交換加熱される。熱交換加熱後の温水はバイパス路９９を通して暖房膨脹タンク９４に入り、この後、一部が低温暖房端末９３に対し供給された後に暖房膨脹タンク９４に再び戻される一方、他部が熱交換器８２に供給されて熱交換加熱された後に暖房膨脹タンク９４に再び入れられる。この際に、暖房戻り温度センサ９７による温度検出に基づき、低温暖房端末９３に供給される床暖房用の熱源（低温水）の温度（第１温度；例えば６０℃）になるように制御される。以上が高温暖房端末９２の運転作動がＯＦＦされ、低温暖房端末９３の運転作動のみがＯＮされて、低温暖房端末９３に１種類の熱源温度の低温水だけが供給されるという１温度（低温）供給の場合である。そして、ユーザーが低温暖房端末９３に設定した暖房温調レベルに応じた熱動弁９８のＯＮ・ＯＦＦ制御を行い、暖房温度が設定された暖房温調レベルになるように制御される。例えば図２に示すように、暖房温調レベルが最大（ＭＡＸ）に設定されていれば、ＯＦＦ時間をゼロにして熱動弁９８を連続してＯＮにする。この場合、熱動弁９８がＯＮ状態である限り、加熱用循環ポンプ６２や暖房ポンプ９５は連続して作動され、これに伴い連続して電力が消費されることになる。暖房温調レベルが最小（ＭＩＮ）に設定されていれば、その暖房温調レベルの暖房温度になるように所定のＯＮ時間ｔｐだけ熱動弁９８を開にして低温水を低温暖房端末９３に供給する一方、所定のＯＦＦ時間ｔｃだけ熱動弁９８を閉にして低温水の供給を遮断するように切換える。これを一定の１サイクルタイム（１サイクルタイム＝ｔｐ＋ｔｃ；例えば１サイクルタイム＝２０分間）毎に繰り返す。つまり、間欠的に低温水を低温暖房端末９３に供給することにより、所定の暖房温調レベルになるようにしている。なお、以上の説明は低温暖房端末９３のみが運転作動されたときの定常状態における制御であり、特に低温暖房端末９３の運転作動開始初期には、低温暖房端末である床暖房が冷えた状態から運転開始されることを考慮して、次のような制御を行うことがある。すなわち、低温暖房端末である床暖房を冷えた状態から急速に昇温させるために、運転作動開始初期のみ、前記第１温度の低温水ではなくて、より高温の温水を低温暖房端末に供給し、暖房温度が所定温度に到達した以降の定常状態では前記第１温度の低温水を供給する前述の暖房運転制御を続ける。

Claims (6)

1. 発電部と、この発電部での発電運転に伴い発生する排熱を回収して湯として蓄熱する貯湯タンクと、貯湯タンク内の貯湯を利用して温水供給することにより暖房運転を行う温水暖房装置とを備え、前記温水暖房装置は、第１温度を有する低温水を供給して放熱させる低温暖房端末と、第１温度よりも高温の第２温度を有する高温水を供給して放熱させる高温暖房端末と、これらの温水供給に係る作動制御を実行する暖房運転制御部とを備え、通常時には商用電力系統との系統連系運転により電力供給を受けて駆動される一方、商用電力系統に停電が発生したときには前記発電部からの発電電力の供給を受ける自立運転によって駆動されるように構成されたコージェネ装置において、
   前記暖房運転制御部は、前記系統連系運転により駆動される場合、前記低温暖房端末のみが運転作動されるときには、この低温暖房端末に対し原則として前記第１温度を有する低温水を供給するように構成される一方、前記自立運転により駆動される場合、前記低温暖房端末に対し前記第２温度を有する高温水を供給するように変更制御するように構成されている、
   ことを特徴とするコージェネ装置。
2. 請求項１に記載のコージェネ装置であって、
   前記暖房運転制御部は、前記低温暖房端末における暖房温調レベルに応じて前記低温暖房端末への供給量を変更制御するように構成されている、コージェネ装置。
3. 請求項２に記載のコージェネ装置であって、
   前記暖房運転制御部は、前記低温暖房端末への温水供給をＯＮ／ＯＦＦ制御し、かつ、１サイクルタイム当たりのＯＮ時間／ＯＦＦ時間の占める比率を変更制御するように構成されている、コージェネ装置。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載のコージェネ装置であって、
   前記温水暖房装置に供給する温水を加熱するための熱源を加熱するために、燃焼加熱式の補助熱源機を備えている、コージェネ装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載のコージェネ装置であって、
   駆動用の電力供給を受けて凍結予防運転制御を実行する凍結予防運転制御部を備えている、コージェネ装置。
6. 請求項５に記載のコージェネ装置であって、
   前記凍結予防運転制御部は、前記自立運転により駆動される場合、発電部から供給される発電電力の電力消費量が所定値以上となるとき、前記凍結予防運転制御の実行を待機させるように構成されている、コージェネ装置。

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