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技術 コージェネレーションシステム

出願人 株式会社ノーリツ
発明者 吉高豊多田浩之中野邦彦清水史朗茶谷幸寛井上清晴梅原淳鳴瀬吉成山口大輔
出願日 2012年7月30日 (8年4ヶ月経過) 出願番号 2012-168590
公開日 2014年2月6日 (6年10ヶ月経過) 公開番号 2014-025681
状態 特許登録済
技術分野 貯湯式水加熱器 熱ガス機関 ヒートポンプ、太陽熱、廃熱利用給湯器
主要キーワード 熱エネルギ効率 判断時期 予測時期 運転対象 運転予約 燃焼駆動 運転実績データ スタート直後
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重要な関連分野

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図面 (5)

課題

熱需要に対応して湯水加熱を行なう場合に、発電部からの排熱回収運転および補助熱源機運転のうち、エネルギ効率が高い方の運転を適切に選択し得るコージェネレーションシステムを提供する。

解決手段

発電部10からの排熱回収運転のエネルギ効率予測値η2と、補助熱源機21の運転のエネルギ効率予測値η1とを比較し、値が高い方の運転を選択する制御手段22を備えたコージェネレーションシステムCであって、制御手段22は、所定の時間帯毎における補助熱源機21の過去の運転実績を判断することが可能な補助熱源機運転実績データを作成し、かつ補助熱源機21の運転のエネルギ効率予測値η1については、補助熱源機21が運転される時間帯の過去の運転実績が高い場合には運転実績が低い場合よりも大きな値とする。

概要

背景

この種のコージェネレーションシステムとしては、たとえば特許文献1,2に記載されたものがある。これらの文献に記載されたコージェネレーションシステムは、たとえば発電機を駆動するためのガスエンジンを備えた発電部と、この発電部から排出される高温排ガスから熱回収を行なって湯水加熱を行なうための湯水加熱部と、この湯水加熱部において加熱された湯水貯留するための貯湯タンクと、補助熱源機とを備えている。補助熱源機は、たとえばガス瞬間式湯沸器と同様な構成であり、貯湯タンクに貯留された湯水の熱量または温度が不足する場合に、給湯先に送られる湯水を迅速に加熱することが可能である。このようなコージェネレーションシステムによれば、いわゆる湯切れ状態が生じることを適切に回避することが可能である。

前記したようなコージェネレーションシステムにおいては、熱需要が生じた場合に、エネルギ効率ができる限り高い運転方式熱供給を行なうことが望まれる。しかしながら、従来においては、このような点において、次に述べるような改善すべき余地がある。

まず、特許文献1には、第1および第2の熱需要が同時期に発生した場合に、第1の熱需要に対しては補助熱源機の運転により対応させるとともに、第2の熱需要に対しては貯湯タンク内の湯水を用いる手段が記載されている。ところが、このように補助熱源機の運転を特定の条件下において画一的に選択するだけでは、システム全体でのエネルギ効率を十分に高めることは難しい。

一方、特許文献2には、今後発生する電力需要予測し、エネルギシミュレーションを実行してエネルギ効率を推定することにより、エネルギ効率が高い運転方法を選択する手段が開示されている。ところが、特許文献2においては、発電機を駆動するためのエンジン複数台設けられていることを前提条件とし、複数台のエンジンのうち、何台のエンジンを運転させるかといった点に主眼が置かれているに過ぎない。
コージェネレーションシステムにおいて、貯湯タンクに貯留された湯水では賄うことができない熱需要が予定されている場合、発電部からの排熱回収運転と、補助熱源機の運転とのいずれか一方を選択することとなる。この選択に際しては、各運転を実行した場合のエネルギ効率を予測し、効率が高い方の運転を選択することとなるが、このような判断は、熱需要の発生予定時刻よりも前に行なわれる。発電部からの排熱回収運転は、湯水加熱に比較的長い時間を要し、熱需要の発生予定時期よりも前に必要量の湯水加熱を完了させておく必要があるからである。このようなことから、発電部からの排熱回収運転の開始時期は、エネルギ効率の予測時期と略一致することとなり、発電部からの排熱回収運転のエネルギ効率を予測する際には、この予測を行なう時点における実際の諸条件を考慮し、比較的正確に予測することが可能である。
これに対し、補助熱源機の運転開始時期は、熱需要の発生予定時刻とされるのが通例である。したがって、補助熱源機のエネルギ効率を予測する時点では、補助熱源機の運転に関連する諸条件は明らかではない。補助熱源機は、コールドスタート(補助熱源機の熱交換器が暖まっていない状態での始動)であるか否かによって、エネルギ効率に大きな開きがある。補助熱源機の運転のエネルギ効率を予測するには、コールドスタートであるか否かを考慮することが望ましいが、特許文献2においては、そのような考慮は何らなされて
いない。これでは、補助熱源機の運転のエネルギ効率を予測する際に、その予測値誤差が大きくなってしまい、エネルギ効率が劣る運転方式が選択される虞がある。

概要

熱需要に対応して湯水加熱を行なう場合に、発電部からの排熱回収運転および補助熱源機の運転のうち、エネルギ効率が高い方の運転を適切に選択し得るコージェネレーションシステムを提供する。発電部10からの排熱回収運転のエネルギ効率予測値η2と、補助熱源機21の運転のエネルギ効率予測値η1とを比較し、値が高い方の運転を選択する制御手段22を備えたコージェネレーションシステムCであって、制御手段22は、所定の時間帯毎における補助熱源機21の過去の運転実績を判断することが可能な補助熱源機運転実績データを作成し、かつ補助熱源機21の運転のエネルギ効率予測値η1については、補助熱源機21が運転される時間帯の過去の運転実績が高い場合には運転実績が低い場合よりも大きな値とする。

目的

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、熱需要に対応して湯水加熱を行なう場合に、発電部からの排熱回収運転および補助熱源機の運転のうち、エネルギ効率が高い方の運転を適切に選択し、熱需要に対して的確に対応することが可能なコージェネレーションシステムを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

発電部からの排熱回収運転時において湯水加熱を行なうための湯水加熱部と、この湯水加熱部において加熱された湯水貯留し、かつこの湯水を所定の出湯口または熱負荷に供給可能に設けられた貯湯タンクと、バーナおよび熱交換器を有し、かつ前記所定の出湯口または熱負荷に供給される湯水をその途中で加熱可能な補助熱源機と、熱需要に対応して湯水加熱を行なう場合に、前記発電部からの排熱回収運転のエネルギ効率予測値と前記補助熱源機の運転のエネルギ効率予測値とを比較して、エネルギ効率予測値が高い方の運転を選択し、かつこの選択した運転を実行させる制御手段と、を備えている、コージェネレーションシステムであって、前記制御手段は、所定の時間帯毎における前記補助熱源機の過去の運転実績を判断することが可能な補助熱源機運転実績データを作成し、かつ、前記補助熱源機の運転のエネルギ効率予測値については、前記補助熱源機運転実績データに基づいて決定し、前記補助熱源機が運転される時間帯の過去の運転実績が高い場合には運転実績が低い場合よりも、前記補助熱源機の運転のエネルギ効率予測値を大きくするように構成されていることを特徴とする、コージェネレーションシステム。

請求項2

請求項1に記載のコージェネレーションシステムであって、前記制御手段は、熱需要が生じる予定時刻よりも前の所定時間以内に前記補助熱源機が運転されている場合には、そうでない場合よりも前記補助熱源機のエネルギ効率予測値を大きくするように構成されている、コージェネレーションシステム。

請求項3

請求項1または2に記載のコージェネレーションシステムであって、前記制御手段は、熱需要に対応して湯水加熱を行なう場合において、前記補助熱源機が運転される時間帯の過去の運転実績が所定以上に高い場合には、前記補助熱源機の運転を選択するように構成されている、コージェネレーションシステム。

請求項4

請求項1ないし3のいずれかに記載のコージェネレーションシステムであって、前記補助熱源機運転実績データは、前記補助熱源機により加熱された湯水量、前記補助熱源機による湯水加熱の熱量、前記補助熱源機が燃焼を開始してから前記補助熱源機のバーナおよび熱交換器を囲む缶体の温度が所定温度に達する迄の所要時間、または前記補助熱源機の運転時間のデータを用いて、前記補助熱源機の運転実績を示すものである、コージェネレーションシステム。

技術分野

0001

本発明は、コージェネレーションシステムに関し、さらに詳しくは、湯水を迅速に加熱することが可能な補助熱源機バックアップ熱源機)を備えたタイプのコージェネレーションシステムに関する。

背景技術

0002

この種のコージェネレーションシステムとしては、たとえば特許文献1,2に記載されたものがある。これらの文献に記載されたコージェネレーションシステムは、たとえば発電機を駆動するためのガスエンジンを備えた発電部と、この発電部から排出される高温排ガスから熱回収を行なって湯水加熱を行なうための湯水加熱部と、この湯水加熱部において加熱された湯水を貯留するための貯湯タンクと、補助熱源機とを備えている。補助熱源機は、たとえばガス瞬間式湯沸器と同様な構成であり、貯湯タンクに貯留された湯水の熱量または温度が不足する場合に、給湯先に送られる湯水を迅速に加熱することが可能である。このようなコージェネレーションシステムによれば、いわゆる湯切れ状態が生じることを適切に回避することが可能である。

0003

前記したようなコージェネレーションシステムにおいては、熱需要が生じた場合に、エネルギ効率ができる限り高い運転方式熱供給を行なうことが望まれる。しかしながら、従来においては、このような点において、次に述べるような改善すべき余地がある。

0004

まず、特許文献1には、第1および第2の熱需要が同時期に発生した場合に、第1の熱需要に対しては補助熱源機の運転により対応させるとともに、第2の熱需要に対しては貯湯タンク内の湯水を用いる手段が記載されている。ところが、このように補助熱源機の運転を特定の条件下において画一的に選択するだけでは、システム全体でのエネルギ効率を十分に高めることは難しい。

0005

一方、特許文献2には、今後発生する電力需要予測し、エネルギシミュレーションを実行してエネルギ効率を推定することにより、エネルギ効率が高い運転方法を選択する手段が開示されている。ところが、特許文献2においては、発電機を駆動するためのエンジン複数台設けられていることを前提条件とし、複数台のエンジンのうち、何台のエンジンを運転させるかといった点に主眼が置かれているに過ぎない。
コージェネレーションシステムにおいて、貯湯タンクに貯留された湯水では賄うことができない熱需要が予定されている場合、発電部からの排熱回収運転と、補助熱源機の運転とのいずれか一方を選択することとなる。この選択に際しては、各運転を実行した場合のエネルギ効率を予測し、効率が高い方の運転を選択することとなるが、このような判断は、熱需要の発生予定時刻よりも前に行なわれる。発電部からの排熱回収運転は、湯水加熱に比較的長い時間を要し、熱需要の発生予定時期よりも前に必要量の湯水加熱を完了させておく必要があるからである。このようなことから、発電部からの排熱回収運転の開始時期は、エネルギ効率の予測時期と略一致することとなり、発電部からの排熱回収運転のエネルギ効率を予測する際には、この予測を行なう時点における実際の諸条件を考慮し、比較的正確に予測することが可能である。
これに対し、補助熱源機の運転開始時期は、熱需要の発生予定時刻とされるのが通例である。したがって、補助熱源機のエネルギ効率を予測する時点では、補助熱源機の運転に関連する諸条件は明らかではない。補助熱源機は、コールドスタート(補助熱源機の熱交換器が暖まっていない状態での始動)であるか否かによって、エネルギ効率に大きな開きがある。補助熱源機の運転のエネルギ効率を予測するには、コールドスタートであるか否かを考慮することが望ましいが、特許文献2においては、そのような考慮は何らなされて
いない。これでは、補助熱源機の運転のエネルギ効率を予測する際に、その予測値誤差が大きくなってしまい、エネルギ効率が劣る運転方式が選択される虞がある。

先行技術

0006

特開2003−227656号公報
特開平8−86243号公報

発明が解決しようとする課題

0007

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであって、熱需要に対応して湯水加熱を行なう場合に、発電部からの排熱回収運転および補助熱源機の運転のうち、エネルギ効率が高い方の運転を適切に選択し、熱需要に対して的確に対応することが可能なコージェネレーションシステムを提供することを、その課題としている。

課題を解決するための手段

0008

上記の課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

0009

本発明により提供されるコージェネレーションシステムは、発電部からの排熱回収運転時において湯水加熱を行なうための湯水加熱部と、この湯水加熱部において加熱された湯水を貯留し、かつこの湯水を所定の出湯口または熱負荷に供給可能に設けられた貯湯タンクと、バーナおよび熱交換器を有し、かつ前記所定の出湯口または熱負荷に供給される湯水をその途中で加熱可能な補助熱源機と、熱需要に対応して湯水加熱を行なう場合に、前記発電部からの排熱回収運転のエネルギ効率予測値と前記補助熱源機の運転のエネルギ効率予測値とを比較して、エネルギ効率予測値が高い方の運転を選択し、かつこの選択した運転を実行させる制御手段と、を備えている、コージェネレーションシステムであって、前記制御手段は、所定の時間帯毎における前記補助熱源機の過去の運転実績を判断することが可能な補助熱源機運転実績データを作成し、かつ、前記補助熱源機の運転のエネルギ効率予測値については、前記補助熱源機運転実績データに基づいて決定し、前記補助熱源機が運転される時間帯の過去の運転実績が高い場合には運転実績が低い場合よりも、前記補助熱源機の運転のエネルギ効率予測値を大きくするように構成されていることを特徴としている。

0010

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、バーナおよび熱交換器を有する補助熱源機は、コールドスタート後の所定期間はエネルギ効率が悪い反面、その後の定常運転時になるとエネルギ効率が高くなる。これに対し、本発明では、補助熱源機運転実績データが制御手段によって作成されており、過去の運転実績が高い時間帯に補助熱源機を運転させる場合にはそのエネルギ効率予測値を大きくする。補助熱源機の過去の運転実績が高い時間帯に、補助熱源機を運転させた場合、この補助熱源機がコールドスタートになる確率は低く、補助熱源機が高いエネルギ効率で運転される可能性が高い。本発明では、補助熱源機の運転のエネルギ効率予測値を決定する場合には、前記したような事情を考慮しているために、その予測値は実情に近い値となる。その結果、本発明によれば、補助熱源機の運転と発電部からの排熱回収運転とのいずれか一方の運転を選択する場合に、実際のエネルギ効率が高い方の運転を適切に選択し得る可能性が高くなり、従来技術と比較して、コージェネレーションシステムを効率良く稼働させ得る点で優れたものとなる。

0011

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、熱需要が生じる予定時刻よりも前の所定時間以内に前記補助熱源機が運転されている場合には、そうでない場合よりも前記補助熱源機のエネルギ効率予測値を大きくするように構成されている。

0012

このような構成によれば、熱需要が生じる予定時刻の間近に補助熱源機が運転されている事情があり、予定時刻において補助熱源機がコールドスタートになる可能性が低い場合には、補助熱源機のエネルギ効率予測値が大きくされる。このように補助熱源機の実際の状況を考慮して補助熱源機のエネルギ効率予測値を補正すれば、その値をより正確なものとすることができる。

0013

本発明において、好ましくは、前記制御手段は、熱需要に対応して湯水加熱を行なう場合において、前記補助熱源機が運転される時間帯の過去の運転実績が所定以上に高い場合には、前記補助熱源機の運転を選択するように構成されている。

0014

このような構成によれば、補助熱源機の運転実績が所定以上に高く、補助熱源機がコールドスタートになる可能性がかなり低い時間帯の場合には、補助熱源機の運転が選択される。したがって、補助熱源機をエネルギ効率が高い状態で運転させることができる。また、前記した選択がなされる場合には、エネルギ効率の予測処理を省略することもできる。

0015

本発明において、好ましくは、前記補助熱源機運転実績データは、前記補助熱源機により加熱された湯水量、前記補助熱源機による湯水加熱の熱量、前記補助熱源機が燃焼を開始してから前記補助熱源機のバーナおよび熱交換器を囲む缶体の温度が所定温度に達する迄の所要時間、または前記補助熱源機の運転時間のデータを用いて、前記補助熱源機の運転実績を示すものである。

0016

このような構成によれば、補助熱源機運転実績データが補助熱源機の実際の運転実績を的確に反映したものとなり、コールドスタートを避けて補助熱源機を運転させる上で好ましいものとなる。

0017

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

図面の簡単な説明

0018

本発明に係るコージェネレーションシステムの一例を示す概略説明図である。
補助熱源機運転実績データの一例を模式的に示す図である。
図1に示すコージェネレーションシステムが具備する制御部の動作処理手順の一例を示すフローチャートである。
図1に示すコージェネレーションシステムが具備する制御部で実行される処理の一部を理解するための説明図である。

実施例

0019

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

0020

図1に示すコージェネレーションシステムCは、発電ユニットU1と、給湯ユニットU2とを具備している。

0021

発電ユニットU1は、発電部10、冷却回路11、および制御部13を備えている。発電部10は、たとえばガスエンジン10aを利用して発電機10bを回転させる方式である。後述するように、これに代えて、発電部10を燃料電池方式とすることもできる。冷却回路11は、ポンプP1の駆動により湯水を一定の経路循環させる。冷却回路11を循環する湯水は、ガスエンジン10aの排ガスから熱回収を行なって発電部10を冷却(水冷)する役割を果たすとともに、熱回収により高温に加熱された湯水は、給湯ユニット
U2の湯水加熱部23に送られる。湯水加熱部23は、液−液熱交換器を用いて構成されており、貯湯タンク20から送られてくる湯水を加熱する役割を果たす。制御部13は、発電ユニットU1の各部の動作制御データ処理を実行する。この制御部13は、たとえばマイクロコンピュータを用いて構成されている(この点は、後述の制御部22も同様)。

0022

給湯ユニットU2は、先栓30への湯水供給一般給湯)、浴槽31への湯張り動作、熱負荷32,33への熱供給などを実行するためのユニットであり、貯湯タンク20、補助熱源機21、制御部22、および後述する各種の機器を有している。補助熱源機21は、たとえばガス瞬間式湯沸器の構成と同様であり、バーナ21aおよび熱交換器21bが缶体21c内に収容され、熱交換器21bに供給された湯水をバーナ21aによって迅速に加熱できるように構成されたものである。

0023

貯湯タンク20への加熱湯水の貯留は、基本的には、発電ユニットU1の運転時においてポンプP2を駆動することにより実行される。この場合、貯湯タンク20の湯水は、下部配管部50a、およびポンプP2を有する配管部50bを通過して湯水加熱部23に送られて加熱される。この湯水はその後に補助熱源機21、開閉弁V1、および上部配管部50cを通過して貯湯タンク20内の上部に流入する。したがって、貯湯タンク20内には、その上部側から高温の湯水が順次蓄積されていく。この湯水流通過程においては、補助熱源機21に湯水が供給されるために、湯水加熱部23における湯水加熱温度が不足する場合には、補助熱源機21を利用してさらに高温に加熱させた湯水を貯湯タンク20に貯留させることが可能である。貯湯タンク20には、複数の温度センサSaが取り付けられており、貯湯タンク20内の湯水温度分布、およびこれに基づく貯湯タンク20内の蓄熱量を制御部22において判断可能である。

0024

貯湯タンク20の下部配管部50aには、三方弁V2を介して入水管51が接続されており、この入水管51の入水口51aに供給された水道水などの水が貯湯タンク20内の下部に流入可能である。一方、貯湯タンク20の上部には、出湯口52aを有する出湯管52が接続されており、先栓30が開状態にされると、貯湯タンク20内への入水圧によって貯湯タンク20内の湯水は出湯管52に流出し、出湯口52aから先栓30に供給される。

0025

浴槽31への湯張り動作は、出湯管52に分岐接続された配管部53の開閉弁V3を開状態とすることにより実行可能である。開閉弁V3を開状態とすると、貯湯タンク20から出湯管52および配管部53に流出した湯水が、浴槽31に接続された湯水循環回路56に供給され、浴槽31に落とし込まれる。熱負荷32,33は、それぞれ浴槽31の風呂追い焚き用の熱交換器、および温水床暖房などの暖房端末34用の熱交換器である。これらの熱負荷32,33への湯水供給は、ポンプP2を運転させて、貯湯タンク20の湯水を配管部54および三方弁V4,V5を経由させて配管部55に送り込むことにより可能である。その際、補助熱源機21を経由させることにより、湯水加熱が可能である。熱負荷32に湯水が供給される際には、湯水循環回路56に設けられたポンプP3が運転され、このことにより浴槽31の湯水が熱負荷32に循環供給されて加熱される。熱負荷33に湯水が供給される際には、ポンプP4が運転され、暖房端末34に接続された循環回路57の湯水が熱負荷33に循環供給されて加熱される。

0026

制御部22は、給湯ユニットU2の各部の動作制御やデータ処理を実行し、発電ユニットU1の制御部13との間でデータ通信が可能である。制御部22は、本発明でいう制御手段の一例に相当する。ただし、図3を参照して後述する動作処理のうち、一部のデータ処理、たとえば発電部10からの排熱回収運転のエネルギ効率予測などについては、制御部13に実行させることができる。したがって、制御部22,13が協働して本発明が意
図する動作処理が実行される場合、これらの制御部22,13が本発明でいう制御手段に相当することとなる。制御部22には、少なくとも1つのリモコン4が通信接続されている。リモコン4は、データ用の表示部40、および複数の操作スイッチ41を有しており、これらの操作スイッチ41を操作することによって、たとえば浴槽31への湯張りや、暖房端末34の運転開始などについてのタイマ予約が可能である。

0027

制御部22は、たとえば図2に模式的に示すような補助熱源機運転実績データD1の作成処理を実行するように構成されている。補助熱源機運転実績データD1は、1日を1時間毎の計24の時間帯に区分し、各時間帯における補助熱源機21の過去の運転実績を示すものである。運転実績を具体的に示すデータとしては、たとえば補助熱源機21により加熱された湯水量のデータが用いられている。このデータは、補助熱源機21のバーナ21aの燃焼駆動時において、補助熱源機21用の入水配管側に設けられた流量センサSbから出力される信号に基づいて作成される。ただし、補助熱源機21の運転実績を示すデータは、前記したデータに限定されず、後述するような他のデータを用いることも可能である。補助熱源機運転実績データD1は、たとえば直近の1週間の実績を示すものである。このデータは、たとえば毎日所定の時刻(たとえば、午前時)に更新される。

0028

たとえば、浴槽31への湯張り予約や暖房端末34の運転予約などの熱需要が予定されている場合、制御部22は、貯湯タンク20の湯水熱量によって対応できるか否かを判断する。対応できないと判断した場合には、補助熱源機21の運転と、発電部10からの排熱回収運転との一方が選択される。この選択に際しては、前記2種類の運転のそれぞれのエネルギ効率予測値η1,η2を算出し、その値の高い方の運転が選択される。本実施形態では、補助熱源機21の運転のエネルギ効率予測値η1の算出に際し、図2に示した補助熱源機運転実績データD1を利用するが、その詳細については後述する。

0029

次に、前記したコージェネレーションシステムCの作用について説明する。併せて、制御部22の動作処理手順の一例について説明する。既述したように、制御部22の制御動作の一部を制御部13に実行させることも可能であるが、以降においては、これを区別することなく説明する。

0030

まず、補助熱源機運転実績データD1については、午前零時などの所定時刻になる都度、最新データ内容に更新される処理が実行される(S1:YES,S2)。制御部22は、熱需要の発生予定状況を監視しており、たとえば浴槽31への湯張りのタイマ予約などが設定されている場合であって、この湯張りに対して貯湯タンク20の湯水熱量では不足を生じる可能性がある場合には、湯水加熱の運転方式として、補助熱源機21の運転と発電部10からの排熱回収運転とのいずれを選択すべきかの判断を行なう。発電部10からの排熱回収運転を選択して実行する場合において、湯水加熱を完了する迄の所要時間がたとえば2時間である場合、前記した判断は、熱需要の発生予定時刻の2時間前、またはそれ以上に前の時期に行なわれる。

0031

補助熱源機21の運転と発電部10からの排熱回収運転とのいずれを選択すべきかの判断に際しては、まず補助熱源機運転実績データD1のうち、熱需要の発生予定時刻に対応する時間帯における運転実績のデータを参照する(S3:YES,S4)。その結果、前記の運転実績がかなり高く、所定以上である場合には、制御部22は補助熱源機21の運転を選択する(S5:YES,S6)。過去の運転実績がかなり高い時間帯においては、補助熱源機21がコールドスタートとなる可能性が相当に低いと考えることが可能であり、後述するエネルギ効率予測値η1,η2の算出処理およびその比較を行なうまでもなく、補助熱源機21を高いエネルギ効率で運転させ得るからである。このような処理によれば、エネルギ効率予測値η1,η2の算出処理を省略し、簡易かつ迅速な判断が可能となる。ちなみに、補助熱源機21の実際のエネルギ効率の一例を挙げると、コールドスター
ト直後は30%であって、その後は徐々に増加し、定常運転時には86%(ただし、熱負荷33を利用した暖房運転については76%)となる。
なお、熱需要の発生予定時刻が、たとえば19時50分であって、補助熱源機21がその後に20時を超えて、20時30分程度まで運転されるような場合がある。このような場合であっても、補助熱源機運転実績データD1のうち、熱需要の発生予定時刻が属する19時〜20時までの時間帯の運転実績データを参照すればよい。補助熱源機21のエネルギ効率は、既述したように、運転開始時がコールドスタートであるか否かによって大きく左右され、運転開始時の条件を重要視すべきだからである。

0032

補助熱源機21の運転が選択された場合、その後に熱需要の発生時刻到来すると、補助熱源機21の運転が開始され、給湯動作が開始される(S7:YES,S8)。このことにより、たとえば浴槽31への湯張り、あるいは熱負荷33への湯水供給を適切に行ない、いわゆる湯切れ状態が発生しないようにすることができる。前記した給湯動作が終了した場合、制御部22は、補助熱源機21の先程実行された運転実績を示すデータを記憶する(S9:YES,S10)。このデータは、ステップS2のデータ更新に利用される。

0033

前記とは異なり、ステップS5において、補助熱源機21の過去の運転実績が所定以上ではないと判断された場合には、補助熱源機21の運転のエネルギ効率予測値η1、および発電部10からの排熱回収運転のエネルギ効率予測値η2が算出され、かつこれらが比較される(S5:NO,S11〜S13)。

0034

エネルギ効率予測値η1の算出に際しては、やはり補助熱源機運転実績データD1が参照される。このデータD1に基づき、熱需要の発生時刻に対応する時間帯における補助熱源機21の過去の運転実績が高いほど、エネルギ効率予測値η1が大きくされ、運転実績が低いほどエネルギ効率予測値η1が小さくされる。補助熱源機21の実エネルギ効率が、コールドスタート直後は30%、定常運転時は86%である場合、前記したエネルギ効率予測値η1は、30〜86%の範囲を逸脱することはなく、この範囲内の値として求められる。

0035

エネルギ効率予測値η1の算出に際しては、補助熱源機21の実際の運転状況も考慮される。すなわち、制御部22は、補助熱源機21の運転状況を把握しており、図4に示すように、熱需要が発生する予定時刻t2よりも前の所定時間(たとえば、10分)内の時刻t0に、補助熱源機21が実際に運転されている場合には、そうでない場合よりもエネルギ効率予測値η1を大きくする。熱需要の発生予定時刻t2のたとえば10分程度前に補助熱源機21が運転されている場合には、その後の熱需要の発生予定時刻t2において補助熱源機21がコールドスタートとなる可能性はかなり低いと考えられるからである。なお、前記したような処理は、熱需要量が比較的少なく、補助熱源機21と発電部10とのいずれを運転させるかの判断時期t1が、熱需要の発生予定時刻t2に対して比較的間近である場合に行なうことができる。

0036

一方、エネルギ効率予測値η2については、発電ユニットU1の現在の状況を考慮して算出される。発電部10からの排熱回収運転が選択された場合には、その後直ちに発電部10を運転させるからである。発電部10からの排熱回収運転の熱エネルギ効率は、たとえばスタート直後は36%、定常運転時には56%である。電気エネルギを加えた全エネルギ効率は、それらの値よりもさらに高くなる。エネルギ効率予測値η2については、熱エネルギ効率と全エネルギ効率とのいずれを選択してもよい。たとえば、電気エネルギの需要が少ない場合には、エネルギ効率予測値η2として、熱エネルギ効率の値を使用し、そうでない場合には全エネルギ効率の値を使用するといった変更を行なってもよい。また、ユーザがリモコン4を操作することによって、いずれか一方を選択できるようにしても
よい。

0037

制御部22は、エネルギ効率予測値η1,η2を比較した結果、η1≧η2の場合には、補助熱源機21の運転を選択する(S13:NO,S6)。そうでない場合には、発電部10からの排熱回収運転を選択し、かつこの排熱回収運転を開始させ、所定の湯水加熱および貯湯タンク20への貯留が完了した時点で終了させる(S13:YES,S14〜S16)。

0038

前記した動作処理によれば、補助熱源機21の過去の運転実績を考慮してエネルギ効率予測値η1を求めており、運転実績が高い時間帯であって、コールドスタートになる可能性が低い場合にはエネルギ効率予測値η1が高くされ、そうでない場合には低くされている。したがって、エネルギ効率予測値η1を実情に沿った値とすることができる。その結果、補助熱源機21の運転と発電部10からの排熱回収運転とのいずれか一方の運転を選択する場合に、実際のエネルギ効率が高い方の運転を適切に選択し得る可能性が高くなり、コージェネレーションシステムCを効率良く稼働させるのに好適である。

0039

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。本発明に係るコージェネレーションシステムの各部の具体的な構成は、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

0040

図3のフローチャートでは、ステップS5の処理を行なったが、これに代えて、ステップS5の処理を行なうことなく、ステップS4からステップS11へ直接的に遷移させ、必ずステップS13によって運転対象を判断する制御構成としてもよい。
本発明でいう補助熱源機運転実績データは、所定の時間帯毎における補助熱源機の過去の運転実績を判断することが可能な内容であればよい。したがって、補助熱源機21の運転実績を1時間単位で示すものに限らず、1時間以上の単位、あるいは1時間未満の単位で示すものでもよい。また、補助熱源機21の運転実績を示すデータは、補助熱源機21により加熱された湯水量のデータに限らない。たとえば、補助熱源機21による湯水加熱の熱量(補助熱源機21への入水温度出湯温度との差と、補助熱源機21への入水量との積として求めることができる)のデータ、補助熱源機21が燃焼を開始してから補助熱源機21の缶体21cの温度が所定温度に達する迄の所要時間のデータ、または補助熱源機21の運転時間(累積時間)のデータを用いることもできる。もちろん、これら以外のデータを用いることもできる。

0041

発電部は、エンジンを用いて発電機を回転させるものに限らず、たとえば燃料電池を用いたものとすることもできる。補助熱源機としては、ガスバーナに代えて、たとえばオイルバーナを備えたものとすることもできる。

0042

Cコージェネレーションシステム
D1補助熱源機運転実績データ
U1発電ユニット
U2給湯ユニット
10発電部
20貯湯タンク
21 補助熱源機
21aバーナ(補助熱源機の)
21b熱交換器(補助熱源機の)
21c缶体(補助熱源機の)
22 制御部(制御手段)
23湯水加熱部
32,33熱負荷
52a 出湯口

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