JP3986982B2

JP3986982B2 - Cogeneration system

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Publication number: JP3986982B2
Application number: JP2003053353A
Authority: JP
Inventors: 武浩清水; 武司坂田; 昌義村上; 良秀中嶋; 宏信藤井; 伸岩田; 雅人越智; 哲也丹羽
Original assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Noritz Corp; Toho Gas Co Ltd
Current assignee: Saibu Gas Co Ltd; Osaka Gas Co Ltd; Noritz Corp; Toho Gas Co Ltd
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2023-02-28
Also published as: JP2004263913A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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る。
【０００２】
【従来の技術】
近年、環境問題や省エネルギー等の観点から、外部から供給された燃料が持つエネルギーを電気エネルギーや熱エネルギー等の複数の形態で回収する、いわゆるコージェネレーションシステムが提供されている。従来技術のコージェネレーションシステムには、例えばガス等の燃料を供給してエンジンを作動させ、このエンジンの動力により発電させて電気エネルギーを回収する一方、エンジンにおいて発生した排熱によって湯水や熱媒体を加熱させて熱エネルギーを回収するものがある。
【０００３】
上記したように、従来技術のコージェネレーションシステムは、システム全体としてのエネルギー回収効率が高く、電気エネルギーや熱エネルギー等の複数の形態で回収される。即ち、コージェネレーションシステムでは、電気エネルギーや熱エネルギー等の複数の形態のエネルギーが同時に発生する。
【０００４】
電気エネルギーや熱エネルギーは、長期にわたって貯留しておくことが困難である。従って、回収されたエネルギーを有効利用するためには、コージェネレーションシステムは、電気エネルギーや熱エネルギーを安定して使用可能な場所に採用されることが望ましい。そのため、従来技術のコージェネレーションシステムの多くは、大規模な事業所や集合住宅、ホテル等のように回収された電気エネルギーや熱エネルギーを上回る大量のエネルギーを安定して消費する場所に採用されている。
【０００５】
近年、コージェネレーションシステムは、家庭や小規模な事業所に対応した地域分散型の熱併給電源として有望視されている。しかし、家庭や小規模な事業所では、電気エネルギーや熱エネルギーの使用状況が日時や季節によって変動するものと想定されるため、エネルギーの使用状況を考慮した運転動作の制御を行わないとエネルギーの回収と使用とのバランスがとれず、燃料から回収されたエネルギーを有効利用できないおそれがある。
【０００６】
かかる課題を解決すべく、近年、地域分散型の熱併給電源として、下記特許文献１に示すように、当該システムの過去の使用状況に基づいて電気エネルギーや熱エネルギーの必要量を予測し、この予測に基づいて運転状態を最適化可能なコージェネレーションシステムが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特許２５８０５０４号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示されている発明のように、システムの過去の使用状況に基づいて電気エネルギーや熱エネルギーの必要量を予測する場合、コージェネレーションシステムに対して運転状況の予測や実際の運転の基準となる時刻設定がなされていないと運転状態を最適化できないおそれがある。また特に、家庭や小規模な事業所等では電気エネルギーや熱エネルギーの使用状況が大きく変動するものと想定される。この様に電気エネルギーや熱エネルギーの使用状況が日時等に基づいて大幅に変動する場合、時刻設定等がなされているか否かは、運転状態の最適化に大きな影響を与える。即ち、過去の使用状況に基づいて電気エネルギーや熱エネルギーの必要量を予測する機能を備えたコージェネレーションシステムでは、日時等のデータがエネルギーの有効利用に大きな影響を与える。
【０００９】
そこで本発明では、エネルギーの有効利用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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、外部から供給された燃料が持つエネルギーを電気エネルギー及び／又は熱エネルギーに変換して回収する一又は複数のエネルギー回収手段を備えたコージェネレーションシステムであって、当該コージェネレーションシステムの作動時刻を検知可能な時刻検知手段と、当該時刻検知手段の検知時刻および前記エネルギー回収手段において回収されたエネルギーの過去の使用状況に基づいて現在又は将来において要求されるエネルギー量を予測する予測手段を具備し、エネルギー回収手段は、予測手段の予想に基づいて作動するものであり、時刻設定手段は、エネルギー回収手段の作動に先立って作動時刻の検知の基準となる時刻データの設定を要求する警告動作を行うものであり、外部から供給されたガスにより作動するガスエンジンを備えており、前記時刻データに基づき、所定の時刻におけるガスエンジンの動作を停止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である。
【００１１】
また、上記請求項１に記載の発明と同様の課題を解決すべく提供される請求項２に記載の発明は、外部から供給された燃料が持つエネルギーを電気エネルギー及び／又は熱エネルギーに変換して回収する一又は複数のエネルギー回収手段を備えたコージェネレーションシステムであって、当該コージェネレーションシステムの作動時刻を検知可能な時刻検知手段と、当該時刻検知手段の検知時刻および前記エネルギー回収手段において回収されたエネルギーの過去の使用状況に基づいて現在又は将来において要求されるエネルギー量を予測する予測手段と、前記コージェネレーションシステムの動作の設定を行う動作設定手段とを具備し、エネルギー回収手段は、予測手段の予想に基づいて作動するものであり、前記動作設定手段は、時刻検知手段による作動時刻の検知の基準となる時刻データを入力可能であり、エネルギー回収手段の作動に先立って前記時刻データの設定を要求する警告動作を行うものであり、外部から供給されたガスにより作動するガスエンジンを備えており、前記時刻データに基づき、所定の時刻におけるガスエンジンの動作を停止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である。
【００１２】
請求項１乃至６に記載の発明において「時刻」および「時刻データ」とは、日付（年・月・日の少なくともいずれか）、曜日、時刻（時・分・秒のいずれか）等のいずれか一つ、あるいはこれらの組み合わせで構成されるものである。
【００１３】
本発明のコージェネレーションシステムは、予測手段によってエネルギー回収手段の過去の使用履歴に基づいて現在又は将来において要求されるエネルギー量を予測可能であり、この予測に基づいてエネルギー回収手段を動作させることにより燃料から回収された電気エネルギーや熱エネルギーを有効利用することができる。本発明のコージェネレーションシステムにおいて、現在又は将来において要求されるエネルギー量を精度よく予測するためには、時刻検知手段によってエネルギー回収手段の作動時刻を可能な限り正確に検知する必要がある。
【００１４】
本発明のコージェネレーションシステムでは、時刻設定手段が、エネルギー回収手段の作動に先立って作動時刻の検知の基準となる時刻データの設定を要求する警告動作を行う。そのため、上記した構成によれば、時刻データが設定されずにエネルギー回収手段が作動することを未然に防止し、コージェネレーションシステムにおいて回収されたエネルギーを有効利用できる。
【００１５】
また、上記請求項２に記載のコージェネレーションシステムにおいて、動作設定手段は、コージェネレーションシステムの動作状況及び／又は動作条件の設定値を表示する表示手段を備えており、当該表示手段は、時刻検知手段に対して作動時刻の検知の基準となる時刻データの設定がなされていない場合に時刻データの設定を要求する設定要求表示を行うことを特徴とするものであってもよい。（請求項３）
【００１６】
かかる構成によれば、表示手段により時刻データの設定を要求する設定要求表示を行うことにより、時刻データの設定がなされていない場合にユーザーに対して明確に警告を行うことができ、時刻データの設定漏れを未然に防止することができる。
【００１７】
また、上記請求項２又は３に記載のコージェネレーションシステムにおいて、エネルギー回収手段の作動に先立って作動時刻の検知の基準となる時刻データの設定を要求する警告動作を行う時刻設定手段を有し、当該時刻設定手段は、作動時刻の検知の基準となる時刻データの設定が完了するまで警告動作を継続させることを特徴とするものであってもよい。（請求項４）
【００１８】
かかる構成によれば、時刻データの設定漏れをユーザーに対して確実に警告できる。
【００１９】
請求項１乃至４のいずれかに記載のコージェネレーションシステムにおいて、エネルギー回収手段は、時刻設定手段への作動時刻の検知の基準となる時刻データの設定が完了するまで起動しないことを特徴とするものとすることも可能である。（請求項５）
【００２０】
かかる構成によれば、時刻データが入力されないままエネルギー回収手段が作動することを確実に防止できるため、コージェネレーションシステムにおいて回収されたエネルギーを有効利用できる。
【００２１】
また、請求項１乃至５のいずれかに記載のコージェネレーションシステムにおいて、予測手段は、エネルギー回収手段において回収された電気エネルギー及び／又は熱エネルギーの消費量に関するデータと、時刻検知手段によって検知される電気エネルギー及び／又は熱エネルギーの消費時刻に関するデータとに基づき決定される電気エネルギー及び／又は熱エネルギーの消費履歴に関するデータに基づき、現在あるいは将来における電気エネルギー及び／又は熱エネルギーの消費量を予測し、当該予測に基づいてエネルギー回収手段を作動させることを特徴とするものであってもよい。
【００２２】
本発明のコージェネレーションシステムでは、過去における電気エネルギー及び／又は熱エネルギーの消費量、並びに、これらのエネルギーの使用時刻に基づく消費履歴に関するデータを用い、現在あるいは将来におけるエネルギー回収手段の動作が制御される。そのため、上記した構成によれば、エネルギー消費量の変動が激しい一般家庭や小規模な事業所に設置されても、燃料から回収された電気エネルギーや熱エネルギーを有効利用可能なコージェネレーションシステムを提供できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
続いて、本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムについて図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムの作動原理図である。図２〜６は、本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムにおける湯水の流れを示す作動原理図である。図７は、本実施形態のコージェネレーションシステムが備える制御装置を示すブロック図である。図８〜図１０は、本実施形態のコージェネレーションシステムが備えるコントローラを示す模式図である。
【００２４】
図１において、１は本実施形態のコージェネレーションシステムである。コージェネレーションシステム１は、大別して発電部２と給湯部３とにより構成されており、これらによりコージェネレーション系Ｓを構成している。
【００２５】
発電部２は、外部から供給されたガスにより作動するガスエンジン５と、ガスエンジン５の動力により発電を行いコージェネレーション系Ｓの外部にある電気機器等の電力負荷４に電力を供給する発電装置６とを備えている。また、発電部２には、ガスエンジン５を冷却し、ガスエンジン５において発生した排熱を回収すべく、湯水が流れる冷却回路７が設けられている。冷却回路７の中途には、後述する給湯部３の循環回路１１内を流れる湯水との熱交換を行うための熱交換器８が設けられている。
【００２６】
一方、給湯部３は、外部から供給されたガスにより湯水を加熱可能な給湯装置１０と、内部を湯水が循環する循環回路１１と、循環回路１１に接続された貯留タンク１２と、外部から湯水を供給する給水流路１３と、給湯部３において加熱された湯水を給水する給湯回路１４と、熱負荷３６に接続された負荷循環回路１５とを備えている。給湯装置１０は、従来公知の給湯装置と同様の構造を有するものであり、湯水が循環する循環回路１１の中途に接続されている。循環回路１１は、給湯装置１０に湯水を供給する循環往路１６と、給湯装置１０から流出する湯水が流れる循環復路１７とを具備している。
【００２７】
循環往路１６には、後述する負荷熱交換器２６の下流側に配置された電磁弁３３と、給湯装置１０側に向けて湯水を圧送し、循環回路１１内に湯水を循環させる循環ポンプ１９と流水センサ２３と循環水比例弁２４とが設けられている。循環往路１６の中途、即ち給湯装置１０の上流側には、上記した発電部２において加熱された湯水と熱交換を行う熱交換器８が接続されている。また、熱交換器８の上流側の接続部Ｃには貯留タンク１２の底部側から循環往路１６に湯水を流出させる貯留部排出管２０が接続されている。
【００２８】
循環復路１７は、分岐部Ｄにおいて給湯用に用いられる分岐給湯往路１８および貯留タンク１２に繋がる貯留部給湯管２１とに分岐されている。貯留部給湯管２１は、貯留タンク１２の頂部に接続されており、貯留タンク１２に湯水を流出入させるものである。
【００２９】
循環回路１１に接続された貯留タンク１２は、熱交換器８および給湯装置１０において加熱された湯水を貯留部給湯管２１を介して流入させて貯留すると共に、必要に応じて内部の湯水を循環復路１７側に流出させるものである。また、貯留タンク１２の底部には、給水流路１３を介して外部から供給される湯水を導入する給水配管２２が接続されている。給水配管２１から供給された湯水や、貯留タンク１２内に貯留されている湯水は、貯留タンク１２の底部に接続された貯留部排出管２０を介して循環回路１１に供給される。
【００３０】
循環往路１６の分岐部Ｄにおいて分岐された分岐給湯往路１８は、混合弁２５に接続されている。混合弁２５は、分岐給湯往路１８を介して供給される湯水と、外部から給水流路１３を介して導入される湯水とを給湯温度に基づく所定の混合比で混合するものである。混合弁２５において混合された湯水は、給湯回路１４を介してコージェネレーション系Ｓの外部に排出される。
【００３１】
混合弁２５の下流側に接続されている給湯回路１４は、コージェネレーション系Ｓの外部にある給湯栓３０に湯水を供給するものである。給湯回路１４の中途には、比例弁３１と、水量センサ３２とが設けられている。
【００３２】
負荷循環回路１５は、循環回路１１の中途に設けられた負荷熱交換器２６と、コージェネレーション系Ｓの外部に配置された熱負荷３６との間を接続し、湯水が循環する流路である。負荷循環回路１５は、熱負荷３６側に湯水を流す負荷循環往路２７と、熱負荷３６側から負荷熱交換器２６側に湯水を流す負荷循環復路２８とを備えている。負荷循環復路２８の中途には、負荷循環回路１５内の湯水を循環させる循環ポンプ３５が設けられている。
【００３３】
コージェネレーションシステム１は、コージェネレーション系Ｓの外部に図８に示すようなコントローラ６０を備えている。コントローラ６０は、発電部２および給湯部３の作動を制御する制御装置５０に電気的に接続されたものである。コントローラ６０は、コージェネレーションシステム１の電源の入切を行う電源スイッチ６１や、給湯栓３０における給湯温度、熱負荷の温度設定を行う温度設定スイッチ６２等から構成されるコージェネレーションシステム１の動作等に関する設定を行う操作部６３を備えている。これに加えて、コントローラ６０は、操作部６１によって設定される設定値や、コージェネレーションシステム１の動作状況等を表示する表示部６５を備えている。
【００３４】
コージェネレーションシステム１の制御装置５０は、主として発電部２のガスエンジン５を作動させ、これに伴って発生した排熱から回収された熱により加熱された湯水を使用して給湯や熱負荷３６に湯水を供給する。
さらに詳細に説明すると、図２に示すように制御装置５０は、電力負荷４の使用等に伴ってガスエンジン５を作動させて発電を行う際に、冷却回路７内に湯水を循環させると共に、給湯部３の循環ポンプ１９を作動させ、貯留タンク１２内に貯留あるいは供給された湯水および循環回路１１内の湯水を循環させる。これに伴い、循環回路１１内を流れる湯水は、循環往路１６に接続された熱交換器８においてガスエンジン５において発生した熱エネルギー（排熱）と熱交換を行い加熱される。
【００３５】
循環回路１６内を流れる湯水は、給湯装置１０内を通過して循環復路１７に流入する。循環復路１７内を流れる湯水の一部は負荷熱交換器２６側に流れ、残部は貯留部給湯管２１を介して貯留タンク１２の頂部から流入する。貯留タンク１２の底部側に貯留されている湯水や、外部から貯留タンク１２内に流入した湯水は、貯留部排出管２０を介して循環往路１６内に流入し、負荷熱交換器２６を通過してきた湯水と混合された後、熱交換器８側に戻る。
【００３６】
上記したように、循環回路１１および貯留タンク１２内の湯水は、これらにより形成される閉回路内を循環し、熱交換器８において加熱される。そして、熱交換器８において加熱された湯水は、貯留部給湯管２１を介して順次貯留タンク１２内に流入し、貯留される。そのため、貯留タンク１２内には、貯留タンク１２の底部側から頂部側に向けて徐々に高温になる温度分布を形成して湯水が貯留される。
【００３７】
制御装置５０は、貯留タンク１２内に所定温度以上の湯水が貯留されている状態で給湯要求を確認すると、貯留タンク１２内の湯水を用いて給湯運転を行う。さらに具体的には、給湯栓３０が開栓され、水量センサ３２が水流が検知されると、図３に示すように外部から給湯流路１３を介してコージェネレーション系Ｓ内に湯水が供給される。外部から供給された湯水の一部は、給水配管２２から貯留タンク１２の底部に流入し、残部は混合弁２５に至る。この時、循環ポンプ１９は停止し、循環水比例弁２４は閉止あるいは開度が大幅に絞られている。そのため、貯留タンク１２内に貯留されている高温の湯水は、貯留タンク１２内に流入した湯水によって上方に押し上げられる。
【００３８】
貯留タンク１２内の高温の湯水は、貯留部給湯管２１から流出し、分岐給湯往路１８内に流入する。分岐給湯往路１８内を流れる湯水は、混合弁２５において給水流路１３を介して外部から供給された低温の湯水と所定比で混合され、給湯の設定温度に調整される。混合弁２５において所定の温度に調整された湯水は、給湯回路１４を介して給湯栓３０に供給される。
【００３９】
制御装置５０は、流水回路１１および貯留タンク１２内の湯水が高温である場合や、熱負荷の設定温度が所定の温度以下である場合、給湯装置１０を起動させず、発電部２において発生した熱エネルギー（排熱）によって負荷循環回路１５内を流れる湯水を加熱させる。
【００４０】
さらに詳細に説明すると、発電部２において発生する熱エネルギーによって負荷循環回路１５内を流れる湯水を加熱可能な場合、制御装置５０は、図４に示すように混合弁２５を分岐給湯往路１８に対して閉止した状態で、循環ポンプ１９，３５を作動させ、湯水を循環させる。循環回路１１および貯留タンク１２内を流れる湯水は、熱交換器８において加熱され、負荷熱交換器２６に流入する。負荷循環回路１５内を循環する湯水は、負荷熱交換器２６において加熱され、熱負荷３６に供給される。
【００４１】
コージェネレーションシステム１では、給湯や熱負荷３６の設定温度が高い場合や、流水回路１１および貯留タンク１２内の湯水が比較的低温である場合のように、ガスエンジン５の作動により発生する熱だけでは循環回路１１や貯留タンク１２内の湯水を所定の温度まで加熱できない場合がある。制御装置５０は、この様な場合に限って給湯装置１０を作動させ、流水回路１１や貯留タンク１２内の湯水の加熱を行う。
【００４２】
さらに具体的には、図５に示すように、給湯の設定温度に対して流水回路１１および貯留タンク１２内の湯水が比較的低温である状態で給湯栓３０が開栓され、水量センサ３２が水流を検知すると、制御装置５０は、給湯装置１０を起動させる。これと同時に、制御装置５０は、電磁弁３３を閉栓し、循環ポンプ１９を起動させる。そのため、外部から供給された湯水や、貯留タンク１２内の湯水は、熱交換器８において冷却回路７内を流れる湯水との熱交換により加熱され、給湯装置１０においてさらに加熱される。給湯装置１０において加熱され高温になった湯水は、分岐給湯往路１８に流入し、混合弁２５に至る。混合弁２５に流入した高温の湯水は、給水流路１３を介して外部から供給された低温の湯水と混合され、給湯回路１４から排出される。
【００４３】
また、制御装置５０は、熱負荷３６において要求される熱エネルギーが、ガスエンジン５において発生する熱だけで賄いきれないと判断した場合に給湯装置１０を起動させる。さらに詳細には、制御装置５０は、熱負荷３６の設定温度に対して流水回路１１および貯留タンク１２内の湯水が比較的低温である場合のように、ガスエンジン５の作動により発生する熱だけで負荷循環回路１５内を流れる湯水を所定の温度まで加熱できない場合に給湯装置１０を起動させる。
【００４４】
給湯装置１０が起動すると、制御装置５０は、図６に示すように混合弁２５を分岐給湯往路１８に対して閉止させた状態で循環ポンプ１９を起動する。そのため、湯水は、循環回路１１や貯留タンク１２内を循環し、熱交換器８および給湯装置１０において加熱された後、負荷熱交換器２６に流入する。負荷循環回路１５内を循環する湯水は、負荷熱交換器２６を通過する高温の湯水との熱交換により加熱される。
【００４５】
制御装置５０は、コージェネレーション系Ｓの外部にある電力負荷４や熱負荷３６の使用状況に応じて発電部２や給湯部４の作動を制御し、電気エネルギーや熱エネルギーを発生させる。
【００４６】
図７に示すように、制御装置５０は、熱消費量演算部５１、電力消費量演算部５２、時刻検知部５３、過去データ記憶部５５、並びに、予測部５６を備えている。熱消費量演算部５１は、給湯部３において消費された熱エネルギー量を所定の演算を施すことにより算出するものである。また、熱消費量演算部５１は、給湯、負荷のいずれにおいてどれだけの熱エネルギーが消費されたかを所定の演算を施すことにより算出する。電力消費量演算部５２は、発電部２において発生し、消費された電気エネルギー量を所定の演算を施すことにより算出するものである。また、時刻検知部５３は、発電部２および給湯部３の作動時刻を示す時刻データを発信するものである。時刻検知部５３は、コージェネレーション系Ｓの外部に配置され、制御装置５０に接続されたコントローラ６０により時刻設定をすることができる。
【００４７】
過去データ記憶部５５は、熱消費量演算部５１および電力消費量演算部５２において演算されたデータ（以下、熱演算データおよび電力演算データと称す）と、時刻検知部５３から発信された時刻データとに基づき決定される電気エネルギーおよび熱エネルギーの消費履歴に関するデータ（以下、履歴データと称する）を記憶する。予測部５６は、過去データ記憶部５５に記憶された履歴データに基づき、所定の演算を行って現在あるいは将来における電気エネルギーおよび熱エネルギーの消費量を予測する。
【００４８】
コージェネレーションシステム１は、予測部５６において演算された予測値に基づき、制御装置５０が発電部２および給湯部３を作動させる。即ち、コージェネレーションシステム１は、ユーザーによる電気エネルギーや熱エネルギーの使用履歴に基づいて発電部２および給湯部３を作動させるため、外部から供給された燃料から回収されたエネルギーを有効利用できる。
【００４９】
上記したように制御装置５０は、時刻検知部５３から発信された時刻データに基づいて履歴データを算出すると共に、現在あるいは将来における電気エネルギーおよび熱エネルギーの消費量を予測して発電部２および給湯部３を作動させる。そのため、ユーザーによりコントローラ６０から時刻検知部５３に対して発電部２や給湯部３の作動時刻の検知の基準となる時刻（本実施形態では、時刻設定時の現在時刻）が設定されていないと、予測部５６によるエネルギーの消費予測や発電部２、給湯部３の動作を的確に制御できない。
【００５０】
そのため、コージェネレーションシステム１は、制御装置５０が時刻検知部５３に時刻データの入力がなされていない場合にコントローラ６０を介してユーザーに時刻データの入力を促進する時刻設定促進動作を行う。以下、時刻設定促進動作について詳細に説明する。
【００５１】
制御装置５０は、コントローラ６０に設けられた電源スイッチ６１がＯＮになると、時刻検知部５３に対して時刻データの入力がなされているか否かを確認する。ここで、時刻検知部５３に対して時刻データの設定がなされている場合、予測部５６は時刻データに基づいてエネルギーの消費予測や発電部２、給湯部３の動作を的確に制御できる。そのため、制御装置５０は、コントローラ６０を給湯や熱負荷３６の設定温度を入力可能な状態にする。この時、コントローラ６０は、図８に示すように表示部６５に現在時刻を表示すると共に、給湯や熱負荷３６の設定温度やコージェネレーションシステム１の動作状況を表示する。
【００５２】
一方、コントローラ６０に設けられた電源スイッチ６１がＯＮになった時に、時刻検知部５３に時刻データが入力されていない場合、過去データ記憶部５５は、発電部２や給湯部３におけるエネルギー消費量に関する履歴データを蓄積できず、コージェネレーションシステム１の動作を最適化できない。そのため、制御装置５０は、電源スイッチ６１がＯＮになった時に時刻検知部５３に時刻データが入力されていないことを検知すると、図９に示すようにコントローラ６０の表示部６５を時刻データの設定表示に切り替え、時刻入力がなされていない旨を文字や記号を用いて示す設定要求表示を行う。
【００５３】
制御装置５０は、時刻検知部５３に時刻データが入力されないまま給湯や熱負荷３６の運転がなされると、図１０に示すように表示部６５に給湯や熱負荷３６の設定温度やコージェネレーションシステム１の動作状況を表示させると共に、本来現在時刻が表示される部分を点滅表示させてユーザーに対して時刻データの入力を促進する。
【００５４】
上記したように、コージェネレーションシステム１において、発電部２や給湯部３において発生するエネルギーを有効利用できるか否かは、制御装置５０の予測部５６によるエネルギーの使用予測に関するデータに大きく依存している。また、コージェネレーションシステム１を地域分散型の熱併給電源として使用する場合は、電気エネルギーや熱エネルギーの使用量の変動が大きいため、予測部５６により演算されるエネルギーの使用予測に関するデータへの依存度が高い。
【００５５】
予測部５６は、時刻検知部５３に入力されるべき時刻データに基づいて、発電部２や給湯部３におけるエネルギーの使用状況を予測する。そのため、予測部５６によるエネルギーの使用予測の予測精度は、時刻検知部５３に入力されるべき時刻データの有無に大きく依存している。本実施形態のコージェネレーションシステム１では、時刻検知部５３に時刻データが入力されていない場合に、ユーザーが直接操作するコントローラ６０の表示部６５をもって時刻データが入力されていない事を警告し、ユーザーに時刻データを入力させる。そのため、上記した構成によれば、時刻データが未入力のままコージェネレーションシステム１が動作することを防止し、発電部２および給湯部３の動作を最適化することができる。
【００５６】
上記実施形態では、時刻検知部５３に時刻データが入力されないまま給湯や熱負荷３６の運転された時に所定の警告動作を行うものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば時刻検知部５３に時刻データが入力されない限り制御装置５０が給湯や熱負荷３６の運転を阻止する構成とすることも可能である。また、本実施形態では、表示部６５の表示をもってユーザーに時刻検知部５３に時刻データが入力されていないことを警告するものであったが、ブザー音や音声を発信する等してユーザーに警告するものであってもよい。
【００５７】
本実施形態のコージェネレーションシステム１は、ユーザーがコントローラ６０を操作して時刻データを入力するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば公知の電波時計や、電波信号等の時刻補正信号を受けて自動的に時刻データを補正する時刻補正手段を設けるなどして時刻データを時刻検知部５３に入力あるいは補正するものであってもよい。かかる構成によれば、ユーザーにより時刻データが入力されない状態でコージェネレーションシステム１が動作することを確実に防止することができる。また、時刻データを補正する構成とすれば、より一層正確に履歴データを算出することができ、コージェネレーションシステム１の総合エネルギー効率をさらに向上させることができる。
【００５８】
上記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、時刻データが時刻検知部５３に入力されているため、この時刻データに基づき、所定の時刻におけるコージェネレーションシステム１の動作を規制することができる。さらに具体的には、コージェネレーションシステム１は、ガスエンジン５や給湯装置６を採用しているため、深夜等の所定の時間に動作させると騒音や振動が発生するおそれがある。そのため、時刻検知部５３に入力されている時刻データに基づき深夜等の所定の時間にガスエンジン５や給湯装置６の動作を停止させ、騒音や振動の発生を抑制することも可能である。
【００５９】
上記実施形態では、ガスエンジン５の排熱により加熱された湯水を貯留する場合の動作や、給湯あるいは熱負荷３６を単独で使用する場合の動作について説明したが、本発明はこれに限定されれるものではなく、例えば給湯と熱負荷３６との同時使用や、給湯運転を行いつつ貯留タンク１２に湯水を貯留する等の動作を行うことも可能である。また、上記実施形態では、ガスエンジン５において発生する熱エネルギーが、給湯や熱負荷３６の使用に要する熱エネルギーに満たない場合に給湯装置６を起動するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば給湯装置６だけを起動させて湯水を加熱あるいは貯留することも可能である。
【００６０】
上記実施形態では、循環回路１１に熱負荷３６を一つ接続した例を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、複数の外部負荷を循環回路１１に対して並列あるいは直列に接続したものであってもよい。また、上記実施形態において熱負荷３６は、循環回路１１に接続された負荷熱交換器２６において熱交換された湯水を使用するものであったが、循環回路１１や貯留タンク１２内の湯水を排出させ利用するものであってもよい。
【００６１】
コージェネレーションシステム１は、本発明を具体化した一例にすぎず、本発明は上記した実施形態に限定されるものではない。さらに具体的には、コージェネレーションシステム１では、発電部２はガスエンジン５により発電するものであったが、発電部２には燃料電池等の公知の発電装置を採用できる。また、給湯装置６は、ガスを燃焼して湯水を加熱するものであったが、灯油を燃焼して湯水を加熱する燃焼装置や電気温水器等、公知の湯水加熱装置を採用することができる。
【００６２】
【発明の効果】
請求項１，２に記載の発明によれば、時刻データが設定されずにエネルギー回収手段が作動することを未然に防止し、コージェネレーションシステムにおいて回収されたエネルギーを有効利用できる。
【００６３】
請求項３に記載の発明によれば、時刻データの設定漏れを未然に防止することができる。
【００６４】
請求項４に記載の発明によれば、時刻データの設定漏れをユーザーに対して確実に警告できる。
【００６５】
請求項５に記載の発明によれば、時刻データが入力されないままエネルギー回収手段が作動することを確実に防止し、コージェネレーションシステムにおいて回収されたエネルギーを有効利用できる。
【００６６】
請求項６に記載の発明によれば、エネルギー消費量の変動が激しい一般家庭や小規模な事業所に設置されても、燃料から回収された電気エネルギーや熱エネルギーを有効利用可能なコージェネレーションシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムの作動原理図である。
【図２】本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムにおける湯水の流れを示す作動原理図である。
【図３】本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムにおける湯水の流れを示す作動原理図である。
【図４】本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムにおける湯水の流れを示す作動原理図である。
【図５】本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムにおける湯水の流れを示す作動原理図である。
【図６】本発明の一実施形態であるコージェネレーションシステムにおける湯水の流れを示す作動原理図である。
【図７】本実施形態のコージェネレーションシステムが備える制御装置を示すブロック図である。
【図８】本実施形態のコージェネレーションシステムが備えるコントローラを示す模式図である。
【図９】本実施形態のコージェネレーションシステムが備えるコントローラを示す模式図である。
【図１０】本実施形態のコージェネレーションシステムが備えるコントローラを示す模式図である。
【符号の説明】
１コージェネレーションシステム
２発電部
３給湯部
４電力負荷
５ガスエンジン
６発電装置
１０給湯装置
３６熱負荷
５０制御装置
５１熱消費量演算部
５２電力消費量演算部
５３時刻検知部
５５記憶部
５６予測部
６０コントローラ
６１電源スイッチ
６３操作部
６５表示部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cogeneration system.
[0002]
[Prior art]
In recent years, from the viewpoint of environmental problems and energy saving, so-called cogeneration systems have been provided that recover the energy of an externally supplied fuel in a plurality of forms such as electric energy and thermal energy. In a conventional cogeneration system, for example, a fuel such as gas is supplied to operate an engine, and electric power is generated by the power of the engine to collect electric energy. On the other hand, hot water or a heat medium is generated by exhaust heat generated in the engine. Some have recovered heat energy by heating.
[0003]
As described above, the conventional cogeneration system has high energy recovery efficiency as a whole system and is recovered in a plurality of forms such as electric energy and thermal energy. That is, in the cogeneration system, a plurality of forms of energy such as electric energy and thermal energy are generated simultaneously.
[0004]
It is difficult to store electrical energy and thermal energy for a long period of time. Therefore, in order to effectively use the recovered energy, it is desirable that the cogeneration system is employed in a place where electric energy and heat energy can be used stably. For this reason, many of the conventional cogeneration systems are used in places that stably consume large amounts of energy exceeding the recovered electrical and thermal energy, such as large-scale offices, apartment buildings, and hotels. Yes.
[0005]
In recent years, cogeneration systems have been viewed as promising as regional-distributed cogeneration power sources for homes and small businesses. However, in households and small business establishments, it is assumed that the usage status of electrical energy and thermal energy will fluctuate depending on the date, time and season. There is a possibility that the energy recovered from the fuel cannot be used effectively because the balance between recovery and use cannot be achieved.
[0006]
In order to solve such a problem, as shown in the following Patent Document 1, as a regional distributed heat co-supply power source, the required amount of electrical energy and thermal energy is predicted based on the past usage status of the system, and this Cogeneration systems that can optimize the operating state based on predictions have been proposed.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 2580504
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
As in the invention disclosed in Patent Document 1, when the required amount of electric energy or thermal energy is predicted based on the past use status of the system, the operation status prediction or actual operation If the reference time is not set, the operating state may not be optimized. In particular, it is assumed that the usage status of electric energy and thermal energy will fluctuate greatly in homes and small businesses. In this way, when the usage status of electrical energy or thermal energy varies greatly based on the date and time, whether or not the time is set has a great influence on the optimization of the operating state. That is, in a cogeneration system having a function of predicting the required amount of electric energy and thermal energy based on past usage conditions, data such as date and time has a great influence on the effective use of energy.
[0009]
Therefore, an object of the present invention is to provide a cogeneration system that can effectively use energy.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a cogeneration system including one or a plurality of energy recovery means for converting the energy of fuel supplied from the outside into electric energy and / or heat energy and recovering the energy. The time detection means capable of detecting the operation time of the cogeneration system, and the amount of energy required in the present or future based on the detection time of the time detection means and the past use status of the energy recovered by the energy recovery means Predicting means for predicting is provided, the energy recovery means is operated based on the prediction of the prediction means, and the time setting means is a time data serving as a reference for detecting the operation time prior to the operation of the energy recovery means. Perform warning action requesting settings A gas engine that operates with gas supplied from the outside, and stops the operation of the gas engine at a predetermined time based on the time data It is a cogeneration system characterized by this.
[0011]
The invention according to claim 2, which is provided to solve the same problem as the invention according to claim 1, converts the energy of the fuel supplied from the outside into electric energy and / or thermal energy. A cogeneration system provided with one or more energy recovery means for recovering and collecting the time detection means capable of detecting the operation time of the cogeneration system, the detection time of the time detection means and the energy recovery means Prediction means for predicting the amount of energy required at present or in the future based on the past usage status of the generated energy, operation setting means for setting the operation of the cogeneration system, energy recovery means, The operation setting means operates based on the prediction of the prediction means. It is capable of inputting time data serving as a reference for detection of the actuation time by means performs a warning operation for requesting the setting of the time data prior to the operation of the energy recovery means A gas engine that operates with gas supplied from the outside, and stops the operation of the gas engine at a predetermined time based on the time data It is a cogeneration system characterized by this.
[0012]
In the inventions according to claims 1 to 6, “time” and “time data” are any of date (at least one of year, month, day), day of week, time (any of hour, minute, second), etc. Or one or a combination thereof.
[0013]
The cogeneration system of the present invention can predict the amount of energy required at present or in the future based on the past use history of the energy recovery means by the prediction means, and operates the energy recovery means based on this prediction. Electric energy and thermal energy recovered from fuel can be used effectively. In the cogeneration system of the present invention, in order to accurately predict the amount of energy required at present or in the future, it is necessary to detect the operation time of the energy recovery means as accurately as possible by the time detection means.
[0014]
In the cogeneration system of the present invention, the time setting means performs a warning operation for requesting setting of time data serving as a reference for detecting the operation time prior to the operation of the energy recovery means. Therefore, according to the configuration described above, it is possible to prevent the energy recovery means from operating without setting time data, and to effectively use the energy recovered in the cogeneration system.
[0015]
Further, in the cogeneration system according to claim 2, the operation setting means includes a display means for displaying a setting value of the operation state and / or operation condition of the cogeneration system, and the display means includes time detection. A setting request display for requesting setting of time data may be performed when time data serving as a reference for detecting the operation time is not set for the means. (Claim 3)
[0016]
According to such a configuration, by performing the setting request display for requesting the setting of the time data by the display means, it is possible to clearly warn the user when the time data is not set, and the time data Setting omission can be prevented in advance.
[0017]
In addition, the above claims 2 or 3 In the cogeneration system described in Prior to the operation of the energy recovery means, there is a time setting means for performing a warning operation for requesting setting of time data serving as a reference for detection of the operation time, The time setting means may be characterized in that the warning operation is continued until the setting of time data serving as a reference for detecting the operation time is completed. (Claim 4)
[0018]
According to such a configuration, it is possible to reliably warn the user of the time data setting omission.
[0019]
5. The cogeneration system according to claim 1, wherein the energy recovery means does not start until setting of time data serving as a reference for detecting the operation time in the time setting means is completed. It is also possible. (Claim 5)
[0020]
According to such a configuration, it is possible to reliably prevent the energy recovery means from operating without inputting time data, so that the energy recovered in the cogeneration system can be effectively used.
[0021]
Further, in the cogeneration system according to any one of claims 1 to 5, the predicting means is detected by data relating to consumption of electric energy and / or thermal energy recovered by the energy recovery means and time detection means. Predict current and / or future consumption of electrical energy and / or thermal energy based on data on consumption history of electrical energy and / or thermal energy determined based on data on consumption time of electrical energy and / or thermal energy The energy recovery means may be operated based on the prediction.
[0022]
In the cogeneration system of the present invention, the current or future operation of the energy recovery means is controlled using data on the consumption of electrical energy and / or heat energy in the past and the consumption history based on the use time of these energy. The Therefore, according to the above configuration, a cogeneration system that can effectively use electrical energy and thermal energy recovered from fuel even when installed in ordinary households or small-scale offices where energy consumption fluctuates rapidly is provided. it can.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a cogeneration system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an operation principle diagram of a cogeneration system according to an embodiment of the present invention. 2 to 6 are operation principle diagrams showing the flow of hot water in the cogeneration system according to the embodiment of the present invention. FIG. 7 is a block diagram showing a control device provided in the cogeneration system of the present embodiment. 8 to 10 are schematic diagrams illustrating a controller included in the cogeneration system according to the present embodiment.
[0024]
In FIG. 1, 1 is the cogeneration system of this embodiment. The cogeneration system 1 is roughly divided into a power generation unit 2 and a hot water supply unit 3, and a cogeneration system S is configured by these.
[0025]
The power generation unit 2 includes a gas engine 5 that operates using gas supplied from the outside, and a power generation device that generates power using the power of the gas engine 5 and supplies power to an electric load 4 such as an electrical device outside the cogeneration system S. 6 is provided. In addition, the power generation unit 2 is provided with a cooling circuit 7 through which hot water flows so as to cool the gas engine 5 and recover exhaust heat generated in the gas engine 5. In the middle of the cooling circuit 7, a heat exchanger 8 is provided for exchanging heat with hot water flowing in the circulation circuit 11 of the hot water supply unit 3 described later.
[0026]
On the other hand, the hot water supply unit 3 includes a hot water supply device 10 capable of heating hot water with gas supplied from outside, a circulation circuit 11 in which hot water circulates inside, a storage tank 12 connected to the circulation circuit 11, and hot water from outside. A hot water supply circuit 14 for supplying hot water heated in the hot water supply section 3, and a load circulation circuit 15 connected to a thermal load 36. The hot water supply apparatus 10 has the same structure as a conventionally known hot water supply apparatus, and is connected to the middle of the circulation circuit 11 through which hot water circulates. The circulation circuit 11 includes a circulation outward path 16 for supplying hot water to the hot water supply apparatus 10 and a circulation return path 17 for flowing hot water flowing out of the hot water supply apparatus 10.
[0027]
An electromagnetic valve 33 disposed downstream of a load heat exchanger 26, which will be described later, and a circulation pump 19 for pumping hot water toward the hot water supply device 10 and circulating hot water in the circulation circuit 11 are provided in the circulation outward path 16. A running water sensor 23 and a circulating water proportional valve 24 are provided. A heat exchanger 8 that exchanges heat with the hot water heated in the power generation unit 2 is connected in the middle of the circulation path 16, that is, upstream of the hot water supply device 10. In addition, a storage section discharge pipe 20 through which hot water flows out from the bottom side of the storage tank 12 to the circulation forward path 16 is connected to the connection section C on the upstream side of the heat exchanger 8.
[0028]
The circulation return path 17 is branched into a branch hot water supply forward path 18 used for hot water supply in the branch portion D and a storage section hot water supply pipe 21 connected to the storage tank 12. The reservoir hot water supply pipe 21 is connected to the top of the reservoir tank 12 and allows hot water to flow into and out of the reservoir tank 12.
[0029]
The storage tank 12 connected to the circulation circuit 11 stores hot water heated in the heat exchanger 8 and the hot water supply apparatus 10 through the storage hot water supply pipe 21 and circulates the internal hot water as necessary. It flows out to the return path 17 side. In addition, a water supply pipe 22 for introducing hot water supplied from the outside through a water supply flow path 13 is connected to the bottom of the storage tank 12. Hot water supplied from the water supply pipe 21 and hot water stored in the storage tank 12 are supplied to the circulation circuit 11 via a storage section discharge pipe 20 connected to the bottom of the storage tank 12.
[0030]
A branch hot-water supply path 18 branched at the branch portion D of the circulation path 16 is connected to a mixing valve 25. The mixing valve 25 mixes hot water supplied via the branch hot water supply outward path 18 and hot water introduced from the outside via the water supply flow path 13 at a predetermined mixing ratio based on the hot water supply temperature. Hot water mixed in the mixing valve 25 is discharged to the outside of the cogeneration system S via the hot water supply circuit 14.
[0031]
The hot water supply circuit 14 connected to the downstream side of the mixing valve 25 supplies hot water to the hot water tap 30 outside the cogeneration system S. In the middle of the hot water supply circuit 14, a proportional valve 31 and a water amount sensor 32 are provided.
[0032]
The load circulation circuit 15 is a flow path that connects between a load heat exchanger 26 provided in the middle of the circulation circuit 11 and a heat load 36 disposed outside the cogeneration system S, and circulates hot water. . The load circulation circuit 15 includes a load circulation forward path 27 for flowing hot water to the heat load 36 side, and a load circulation return path 28 for flowing hot water from the heat load 36 side to the load heat exchanger 26 side. A circulation pump 35 for circulating hot water in the load circulation circuit 15 is provided in the middle of the load circulation return path 28.
[0033]
The cogeneration system 1 includes a controller 60 as shown in FIG. 8 outside the cogeneration system S. The controller 60 is electrically connected to a control device 50 that controls the operation of the power generation unit 2 and the hot water supply unit 3. The controller 60 operates the cogeneration system 1 including a power switch 61 for turning on / off the power of the cogeneration system 1, a hot water supply temperature in the hot water tap 30, a temperature setting switch 62 for setting the temperature of the heat load, and the like. Is provided with an operation unit 63 for performing settings related to In addition to this, the controller 60 includes a display unit 65 that displays a set value set by the operation unit 61, an operation state of the cogeneration system 1, and the like.
[0034]
The control device 50 of the cogeneration system 1 mainly operates the gas engine 5 of the power generation unit 2 and uses hot water heated by the heat recovered from the exhaust heat generated thereby to supply hot water or a thermal load 36. Supply hot water.
More specifically, as shown in FIG. 2, the control device 50 circulates hot and cold water in the cooling circuit 7 when the gas engine 5 is operated to generate power with the use of the power load 4 and the like, The circulation pump 19 of the hot water supply unit 3 is operated to circulate hot water stored or supplied in the storage tank 12 and hot water in the circulation circuit 11. Accordingly, hot water flowing in the circulation circuit 11 is heated by exchanging heat with heat energy (exhaust heat) generated in the gas engine 5 in the heat exchanger 8 connected to the circulation outward path 16.
[0035]
Hot water flowing through the circulation circuit 16 passes through the hot water supply device 10 and flows into the circulation return path 17. A part of the hot water flowing in the circulation return path 17 flows to the load heat exchanger 26 side, and the remaining part flows from the top of the storage tank 12 through the storage part hot water supply pipe 21. Hot water stored on the bottom side of the storage tank 12 and hot water flowing into the storage tank 12 from the outside flows into the circulation forward path 16 through the storage section discharge pipe 20 and passes through the load heat exchanger 26. After being mixed with hot water, the heat exchanger 8 is returned to.
[0036]
As described above, the hot water in the circulation circuit 11 and the storage tank 12 circulates in the closed circuit formed by these, and is heated in the heat exchanger 8. And the hot water heated in the heat exchanger 8 flows into the storage tank 12 sequentially via the storage part hot water supply pipe 21, and is stored. Therefore, hot water is stored in the storage tank 12 by forming a temperature distribution that gradually increases in temperature from the bottom side to the top side of the storage tank 12.
[0037]
When the controller 50 confirms a hot water supply request in a state where hot water of a predetermined temperature or more is stored in the storage tank 12, the controller 50 performs a hot water supply operation using the hot water in the storage tank 12. More specifically, when the hot-water tap 30 is opened and the water flow sensor 32 detects a water flow, hot water is supplied into the cogeneration system S from the outside via the hot-water supply channel 13 as shown in FIG. The Part of the hot water supplied from the outside flows into the bottom of the storage tank 12 from the water supply pipe 22, and the remainder reaches the mixing valve 25. At this time, the circulating pump 19 is stopped, and the circulating water proportional valve 24 is closed or the opening degree is greatly reduced. Therefore, the hot hot water stored in the storage tank 12 is pushed upward by the hot water flowing into the storage tank 12.
[0038]
Hot hot water in the storage tank 12 flows out of the storage section hot water supply pipe 21 and flows into the branch hot water supply forward path 18. Hot water flowing through the branch hot water supply path 18 is mixed at a predetermined ratio with low temperature hot water supplied from the outside via the water supply flow path 13 in the mixing valve 25 and adjusted to a set temperature of the hot water supply. Hot water adjusted to a predetermined temperature in the mixing valve 25 is supplied to the hot water tap 30 via the hot water supply circuit 14.
[0039]
When the hot water in the flowing water circuit 11 and the storage tank 12 is at a high temperature or when the set temperature of the heat load is equal to or lower than a predetermined temperature, the control device 50 does not start the hot water supply device 10 and is generated in the power generation unit 2 Hot water flowing in the load circulation circuit 15 is heated by heat energy (exhaust heat).
[0040]
More specifically, when the hot water flowing in the load circulation circuit 15 can be heated by the heat energy generated in the power generation unit 2, the control device 50 connects the mixing valve 25 to the branch hot water supply path 18 as shown in FIG. In the closed state, the circulation pumps 19 and 35 are operated to circulate hot water. Hot water flowing in the circulation circuit 11 and the storage tank 12 is heated in the heat exchanger 8 and flows into the load heat exchanger 26. Hot water circulating in the load circulation circuit 15 is heated in the load heat exchanger 26 and supplied to the heat load 36.
[0041]
In the cogeneration system 1, only the heat generated by the operation of the gas engine 5, such as when the set temperature of the hot water supply or heat load 36 is high, or when the hot water in the flowing water circuit 11 and the storage tank 12 is relatively low, is used. Then, the hot water in the circulation circuit 11 and the storage tank 12 may not be heated to a predetermined temperature. Only in such a case, the control device 50 operates the hot water supply device 10 to heat the hot water in the flowing water circuit 11 and the storage tank 12.
[0042]
More specifically, as shown in FIG. 5, the hot water tap 30 is opened while the hot water in the flowing water circuit 11 and the storage tank 12 is relatively low with respect to the set temperature of the hot water supply, and the water amount sensor 32 is When the water flow is detected, the control device 50 activates the hot water supply device 10. At the same time, the control device 50 closes the electromagnetic valve 33 and activates the circulation pump 19. Therefore, the hot water supplied from the outside and the hot water in the storage tank 12 are heated by heat exchange with the hot water flowing in the cooling circuit 7 in the heat exchanger 8 and further heated in the hot water supply device 10. Hot water heated to a high temperature in the hot water supply apparatus 10 flows into the branch hot water supply forward path 18 and reaches the mixing valve 25. The hot hot water flowing into the mixing valve 25 is mixed with the low temperature hot water supplied from the outside via the water supply passage 13 and discharged from the hot water supply circuit 14.
[0043]
Control device 50 activates hot water supply device 10 when it is determined that the heat energy required in heat load 36 cannot be covered only by the heat generated in gas engine 5. More specifically, the control device 50 uses only the heat generated by the operation of the gas engine 5 as in the case where the hot water in the flowing water circuit 11 and the storage tank 12 is relatively low with respect to the set temperature of the heat load 36. When hot water flowing through the load circulation circuit 15 cannot be heated to a predetermined temperature, the hot water supply device 10 is started.
[0044]
When the hot water supply apparatus 10 is activated, the control apparatus 50 activates the circulation pump 19 in a state where the mixing valve 25 is closed with respect to the branch hot water supply path 18 as shown in FIG. Therefore, the hot water circulates in the circulation circuit 11 and the storage tank 12, is heated in the heat exchanger 8 and the hot water supply device 10, and then flows into the load heat exchanger 26. The hot water circulating in the load circulation circuit 15 is heated by heat exchange with hot hot water passing through the load heat exchanger 26.
[0045]
The control device 50 controls the operation of the power generation unit 2 and the hot water supply unit 4 according to the usage status of the power load 4 and the heat load 36 outside the cogeneration system S, and generates electric energy and heat energy.
[0046]
As shown in FIG. 7, the control device 50 includes a heat consumption calculation unit 51, a power consumption calculation unit 52, a time detection unit 53, a past data storage unit 55, and a prediction unit 56. The heat consumption calculation unit 51 calculates the amount of heat energy consumed in the hot water supply unit 3 by performing a predetermined calculation. Moreover, the heat consumption calculating part 51 calculates how much heat energy was consumed in either hot water supply or load by performing a predetermined calculation. The power consumption calculation unit 52 calculates the amount of electric energy generated and consumed in the power generation unit 2 by performing a predetermined calculation. The time detection unit 53 transmits time data indicating the operation times of the power generation unit 2 and the hot water supply unit 3. The time detection unit 53 is arranged outside the cogeneration system S and can set the time by the controller 60 connected to the control device 50.
[0047]
The past data storage unit 55 includes data calculated by the heat consumption calculation unit 51 and the power consumption calculation unit 52 (hereinafter referred to as heat calculation data and power calculation data) and time data transmitted from the time detection unit 53. The data relating to the consumption history of electric energy and heat energy determined based on (hereinafter referred to as history data) is stored. The prediction unit 56 performs a predetermined calculation based on the history data stored in the past data storage unit 55 to predict the current or future consumption of electric energy and thermal energy.
[0048]
In the cogeneration system 1, the control device 50 operates the power generation unit 2 and the hot water supply unit 3 based on the predicted value calculated by the prediction unit 56. That is, since the cogeneration system 1 operates the power generation unit 2 and the hot water supply unit 3 based on the use history of electric energy and thermal energy by the user, the energy recovered from the fuel supplied from the outside can be effectively used.
[0049]
As described above, the control device 50 calculates history data based on the time data transmitted from the time detection unit 53 and predicts the current or future consumption of electric energy and thermal energy to generate the power generation unit 2 and the hot water supply. Actuate part 3. Therefore, the time (in the present embodiment, the current time at the time setting) is not set by the user from the controller 60 to the time detection unit 53 as a reference for detecting the operation time of the power generation unit 2 or the hot water supply unit 3. The energy consumption prediction by the prediction unit 56 and the operations of the power generation unit 2 and the hot water supply unit 3 cannot be accurately controlled.
[0050]
Therefore, the cogeneration system 1 performs a time setting promoting operation for prompting the user to input time data via the controller 60 when the control device 50 does not input time data to the time detecting unit 53. Hereinafter, the time setting promotion operation will be described in detail.
[0051]
When the power switch 61 provided in the controller 60 is turned on, the control device 50 confirms whether or not time data is input to the time detection unit 53. Here, when time data is set for the time detection unit 53, the prediction unit 56 can accurately control the energy consumption prediction and the operations of the power generation unit 2 and the hot water supply unit 3 based on the time data. Therefore, the control apparatus 50 makes the controller 60 into the state which can input the preset temperature of hot water supply or the heat load 36. FIG. At this time, the controller 60 displays the current time on the display unit 65 as shown in FIG. 8, and also displays the set temperature of the hot water supply and the thermal load 36 and the operating status of the cogeneration system 1.
[0052]
On the other hand, when the time data is not input to the time detection unit 53 when the power switch 61 provided in the controller 60 is turned on, the past data storage unit 55 stores the energy consumption in the power generation unit 2 and the hot water supply unit 3. History data cannot be accumulated, and the operation of the cogeneration system 1 cannot be optimized. Therefore, when the control device 50 detects that time data is not input to the time detection unit 53 when the power switch 61 is turned on, the control device 50 sets the time data on the display unit 65 of the controller 60 as shown in FIG. Switching to the display, a setting request display is performed using characters and symbols to indicate that the time has not been input.
[0053]
When the hot water supply or the heat load 36 is operated without inputting time data to the time detection unit 53, the control device 50 displays the set temperature of the hot water supply or heat load 36 on the display unit 65 or a cogeneration system as shown in FIG. In addition to displaying the operation status of 1, the part where the current time is originally displayed is blinked to prompt the user to input time data.
[0054]
As described above, in the cogeneration system 1, whether or not the energy generated in the power generation unit 2 and the hot water supply unit 3 can be used effectively depends largely on the data related to the energy use prediction by the prediction unit 56 of the control device 50. Yes. In addition, when the cogeneration system 1 is used as a regional distributed co-generation power supply, the amount of electric energy or heat energy used varies greatly, so that it depends on the data related to the energy usage prediction calculated by the prediction unit 56. High degree.
[0055]
The prediction unit 56 predicts the energy usage status in the power generation unit 2 and the hot water supply unit 3 based on the time data to be input to the time detection unit 53. Therefore, the prediction accuracy of the energy use prediction by the prediction unit 56 greatly depends on the presence or absence of time data to be input to the time detection unit 53. In the cogeneration system 1 of the present embodiment, when time data is not input to the time detection unit 53, the user is warned that the time data is not input with the display unit 65 of the controller 60 that is directly operated by the user. To input time data. Therefore, according to the configuration described above, it is possible to prevent the cogeneration system 1 from operating without inputting time data, and to optimize the operations of the power generation unit 2 and the hot water supply unit 3.
[0056]
In the above embodiment, a predetermined warning operation is performed when the hot water supply or the thermal load 36 is operated without inputting time data to the time detection unit 53, but the present invention is not limited to this. For example, as long as time data is not input to the time detection unit 53, the control device 50 may be configured to prevent hot water supply or the operation of the heat load 36. In the present embodiment, the display unit 65 displays a warning to the user that time data is not input to the time detection unit 53. However, the user is warned by sending a buzzer sound or a voice. You may do.
[0057]
In the cogeneration system 1 of the present embodiment, the user operates the controller 60 to input time data. However, the present invention is not limited to this. For example, a known radio clock or radio signal For example, a time correction unit that automatically corrects the time data in response to a time correction signal such as the above may be provided to input or correct the time data to the time detection unit 53. According to such a configuration, it is possible to reliably prevent the cogeneration system 1 from operating in a state where time data is not input by the user. Moreover, if it is set as the structure which correct | amends time data, historical data can be calculated much more correctly and the total energy efficiency of the cogeneration system 1 can further be improved.
[0058]
As described above, in the cogeneration system 1 according to the present embodiment, since time data is input to the time detection unit 53, the operation of the cogeneration system 1 at a predetermined time can be regulated based on the time data. . More specifically, since the cogeneration system 1 employs the gas engine 5 and the hot water supply device 6, noise and vibration may occur when operated at a predetermined time such as midnight. Therefore, it is possible to stop the operation of the gas engine 5 and the hot water supply device 6 at a predetermined time such as midnight based on the time data input to the time detection unit 53 to suppress the generation of noise and vibration.
[0059]
In the above embodiment, the operation in the case of storing hot water heated by the exhaust heat of the gas engine 5 and the operation in the case of using the hot water supply or the heat load 36 alone have been described, but the present invention is limited to this. For example, it is also possible to perform operations such as simultaneous use of hot water supply and the thermal load 36 or storing hot water in the storage tank 12 while performing a hot water supply operation. Moreover, in the said embodiment, when the heat energy which generate | occur | produces in the gas engine 5 is less than the heat energy required for the hot water supply or use of the heat load 36, the hot water supply apparatus 6 was started, but this invention is this For example, it is also possible to activate or store hot water by activating only the hot water supply device 6.
[0060]
In the above embodiment, an example in which one thermal load 36 is connected to the circulation circuit 11 is illustrated, but the present invention is not limited to this, and a plurality of external loads are connected in parallel or in series to the circulation circuit 11. It may be connected. Moreover, in the said embodiment, although the heat load 36 uses the hot water which was heat-exchanged in the load heat exchanger 26 connected to the circulation circuit 11, the hot water in the circulation circuit 11 and the storage tank 12 is discharged | emitted. It may be used.
[0061]
The cogeneration system 1 is merely an example embodying the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiment. More specifically, in the cogeneration system 1, the power generation unit 2 generates power with the gas engine 5, but a known power generation device such as a fuel cell can be employed for the power generation unit 2. Moreover, although the hot water supply apparatus 6 burns gas and heats hot water, a known hot water heating apparatus such as a combustion apparatus or an electric water heater that burns kerosene to heat hot water can be employed. .
[0062]
【The invention's effect】
According to the first and second aspects of the present invention, it is possible to prevent the energy recovery means from operating without setting time data, and to effectively use the energy recovered in the cogeneration system.
[0063]
According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent omission of time data setting.
[0064]
According to the fourth aspect of the invention, it is possible to reliably warn the user that the time data is not set correctly.
[0065]
According to the fifth aspect of the present invention, it is possible to reliably prevent the energy recovery means from operating without inputting time data, and to effectively use the energy recovered in the cogeneration system.
[0066]
According to the invention described in claim 6, even when installed in a general household or a small-scale office where the energy consumption fluctuates significantly, a cogeneration system that can effectively use electric energy and heat energy recovered from fuel Can provide.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an operation principle diagram of a cogeneration system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an operation principle diagram showing a flow of hot water in a cogeneration system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an operation principle diagram showing the flow of hot water in the cogeneration system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an operation principle diagram showing the flow of hot water in the cogeneration system according to one embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an operation principle diagram showing the flow of hot water in the cogeneration system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an operation principle diagram showing the flow of hot water in the cogeneration system according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a block diagram showing a control device provided in the cogeneration system of the present embodiment.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a controller provided in the cogeneration system of the present embodiment.
FIG. 9 is a schematic diagram showing a controller provided in the cogeneration system of the present embodiment.
FIG. 10 is a schematic diagram showing a controller provided in the cogeneration system of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
1 Cogeneration system
2 power generation department
3 Hot water supply section
4 Power load
5 Gas engine
6 Power generator
10 Water heater
36 Heat load
50 Control device
51 Heat consumption calculator
52 Power consumption calculator
53 Time detector
55 Memory unit
56 Predictor
60 controller
61 Power switch
63 Operation unit
65 Display

Claims

外部から供給された燃料が持つエネルギーを電気エネルギー及び／又は熱エネルギーに変換して回収する一又は複数のエネルギー回収手段を備えたコージェネレーションシステムであって、当該コージェネレーションシステムの作動時刻を検知可能な時刻検知手段と、当該時刻検知手段の検知時刻および前記エネルギー回収手段において回収されたエネルギーの過去の使用状況に基づいて現在又は将来において要求されるエネルギー量を予測する予測手段を具備し、エネルギー回収手段は、予測手段の予想に基づいて作動するものであり、時刻設定手段は、エネルギー回収手段の作動に先立って作動時刻の検知の基準となる時刻データの設定を要求する警告動作を行うものであり、
外部から供給されたガスにより作動するガスエンジンを備えており、前記時刻データに基づき、所定の時刻におけるガスエンジンの動作を停止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。A cogeneration system equipped with one or more energy recovery means that converts the energy of fuel supplied from outside into electrical energy and / or thermal energy and recovers it, and can detect the operation time of the cogeneration system A time detection means, and a prediction means for predicting the amount of energy required at present or in the future based on the detection time of the time detection means and the past use status of the energy recovered by the energy recovery means. recovery means is adapted to operate based on the expected prediction means, time setting means performs a warning operation for requesting the setting of the time data serving as a reference for detection of the operating time prior to the operation of the energy recovery means And
A cogeneration system comprising a gas engine that is operated by gas supplied from the outside, and stops the operation of the gas engine at a predetermined time based on the time data .

外部から供給された燃料が持つエネルギーを電気エネルギー及び／又は熱エネルギーに変換して回収する一又は複数のエネルギー回収手段を備えたコージェネレーションシステムであって、当該コージェネレーションシステムの作動時刻を検知可能な時刻検知手段と、当該時刻検知手段の検知時刻および前記エネルギー回収手段において回収されたエネルギーの過去の使用状況に基づいて現在又は将来において要求されるエネルギー量を予測する予測手段と、前記コージェネレーションシステムの動作の設定を行う動作設定手段とを具備し、エネルギー回収手段は、予測手段の予想に基づいて作動するものであり、前記動作設定手段は、時刻検知手段による作動時刻の検知の基準となる時刻データを入力可能であり、エネルギー回収手段の作動に先立って前記時刻データの設定を要求する警告動作を行うものであり、
外部から供給されたガスにより作動するガスエンジンを備えており、前記時刻データに基づき、所定の時刻におけるガスエンジンの動作を停止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。A cogeneration system equipped with one or more energy recovery means that converts the energy of fuel supplied from outside into electrical energy and / or thermal energy and recovers it, and can detect the operation time of the cogeneration system A time detecting means, a predicting means for predicting an amount of energy required in the present or future based on a detection time of the time detecting means and a past use situation of energy recovered in the energy recovery means, and the cogeneration Operation setting means for setting the operation of the system, the energy recovery means is operated based on the prediction of the prediction means, the operation setting means, the reference of the detection of the operation time by the time detection means, Time data can be input, and And performs a warning operation for requesting the setting of the time data prior to,
A cogeneration system comprising a gas engine that is operated by gas supplied from the outside, and stops the operation of the gas engine at a predetermined time based on the time data .

動作設定手段は、コージェネレーションシステムの動作状況及び／又は動作条件の設定値を表示する表示手段を備えており、当該表示手段は、時刻検知手段に対して作動時刻の検知の基準となる時刻データの設定がなされていない場合に時刻データの設定を要求する設定要求表示を行うことを特徴とする請求項２に記載のコージェネレーションシステム。 The operation setting means includes display means for displaying the operation status of the cogeneration system and / or setting values of the operation conditions, and the display means is time data that serves as a reference for detecting the operation time with respect to the time detection means. 3. The cogeneration system according to claim 2, wherein a setting request display for requesting setting of time data is performed when no setting is made.

エネルギー回収手段の作動に先立って作動時刻の検知の基準となる時刻データの設定を要求する警告動作を行う時刻設定手段を有し、当該時刻設定手段は、作動時刻の検知の基準となる時刻データの設定が完了するまで警告動作を継続させることを特徴とする請求項２又は３に記載のコージェネレーションシステム。 Prior to the operation of the energy recovery means, there is a time setting means for performing a warning operation for requesting setting of time data serving as a reference for detecting the operation time, and the time setting means is time data serving as a reference for detecting the operation time 4. The cogeneration system according to claim 2 or 3 , wherein the warning operation is continued until the setting is completed.

エネルギー回収手段は、時刻設定手段への作動時刻の検知の基準となる時刻データの設定が完了するまで起動しないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。 The cogeneration system according to any one of claims 1 to 4, wherein the energy recovery means does not start until setting of time data serving as a reference for detecting the operation time in the time setting means is completed.

予測手段は、エネルギー回収手段において回収された電気エネルギー及び／又は熱エネルギーの消費量に関するデータと、時刻検知手段によって検知される電気エネルギー及び／又は熱エネルギーの消費時刻に関するデータとに基づき決定される電気エネルギー及び／又は熱エネルギーの消費履歴に関するデータに基づき、現在あるいは将来における電気エネルギー及び／又は熱エネルギーの消費量を予測し、当該予測に基づいてエネルギー回収手段を作動させることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のコージェネレーションシステム。 The prediction means is determined based on the data related to the consumption amount of electric energy and / or thermal energy recovered by the energy recovery means and the data related to the consumption time of electric energy and / or thermal energy detected by the time detection means. A current or future consumption amount of electric energy and / or thermal energy is predicted based on data on consumption history of electric energy and / or thermal energy, and the energy recovery means is operated based on the prediction. Item 6. The cogeneration system according to any one of Items 1 to 5.