JP2005078977A - Electric power and hot water supply system utilizing co-generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、コジェネレーション装置と、該装置で生成された電力と温水の双方、又は何れか一方を消費する1ないし複数の負荷機器とからなる電力と温水の需給システムに関し、電力と温水の需給アンバランスを調整してエネルギーの有効利用を図る技術に関する。 The present invention relates to a power supply / warm water supply / demand system comprising a cogeneration device and one or more load devices consuming either or both of the power generated by the device and hot water. The present invention relates to a technique for adjusting energy imbalance and effectively using energy.
近年、燃料電池やマイクロガスタービン等を使用して発電を行なうと同時に、その過程で発生する排熱を利用して温水を生成し、電力と温水を一般家庭等に併給するコジェネレーション装置の開発が進められている。中でも発電部に燃料電池を使用した燃料電池コジェネレーション装置は、水素と酸素との電気化学反応により燃料の持つ化学エネルギーを直接電気エネルギーに変換するため高い発電効率を得ることができる。また、内部に燃焼サイクルを持たないためSOx、NOxの排出が少なく環境への影響が少ない利点もあり、新しい発電システムとして盛んに開発が進められている。 In recent years, cogeneration systems that generate power using fuel cells, micro gas turbines, etc., generate hot water using exhaust heat generated in the process, and supply both electric power and hot water to general households, etc. Is underway. In particular, a fuel cell cogeneration apparatus that uses a fuel cell for the power generation unit can obtain high power generation efficiency because it directly converts the chemical energy of the fuel into electrical energy through an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. Further, since there is no combustion cycle inside, there is an advantage that the emission of SOx and NOx is small and the influence on the environment is small, and a new power generation system is being actively developed.
図7は、燃料電池コジェネレーション装置10の一例である。燃料電池による発電では最初に、外部から供給される天然ガス、LPG、ブタン等の炭化水素系ガスを燃料とし、これを改質器110において水蒸気雰囲気下で加熱して水素リッチな改質ガスを生成する。そして生成した改質ガスを空気等の酸化性ガスと共に燃料電池120に供給し、電気化学反応により直流電力を生成するものである。生成された直流電力は、インバータ130によって商用周波数の交流電力に変換され、商用電力系統20を経由して一般家庭等の電力負荷30に供給される。
FIG. 7 is an example of the fuel
燃料電池120を使うコジェネレーション装置10では、燃料電池120に必要な改質ガスを生成する過程及び、燃料電池で直流発電する過程で排熱が発生するため、この排熱の有効利用を図る。具体的には、発生した排熱を熱交換器140に導いて市水と熱交換させて温水を生成し、一旦、貯湯槽150に貯留した後、一般家庭の温水使用機器40に供給する。
In the
燃料電池コジェネレーション装置10は、このように発電過程での発電損失である排熱のエネルギーを温水として回収して有効利用するため、エネルギー利用効率の非常に高い有効なシステムである。しかしながら、温水として回収される熱量と発電電力との間には一定の相関関係があるのに対して、温水の使用量と、発電した電力の使用量との間には一般に相関はない。例えば、一般家庭での通常の生活を考えた場合、テレビや電気冷蔵庫のごとく電力のみを使用する電化製品もあれば、洗面時等、温水のみを使用する場合もある。更に、電気ポットのように電力と温水を同時に使用するものもある。そして、これらの使用は、基本的には各個人の生活に依存しているためランダムである。
The fuel
このため、電力需要に対して温水の需要が大き過ぎる場合には、貯湯槽150の温水が不足して温水切れや給湯温度の低下といった不具合を生ずる。逆に電力需要が温水需要を大きく上回る場合には、貯湯槽150が温水で満水状態となって排熱を回収できなくなる事態を生ずる。このような事態が生じたのでは、エネルギーの有効利用というコジェネレーション装置のメリットが減殺されてしまう。更に、小型のコジェネレーション装置の場合、発電した電力の余剰分を商用電力系統20に逆潮流させるいわゆる売電は、売電価格と発電単価とのバランス上、必ずしも経済的でないことがあるので逆潮流を避ける必要もある。
本発明は、上述のようなコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムの問題点を解決するためになされたもので、その目的は、コジェネレーション装置の発電電力、温水生成量と、負荷機器(特に複数の負荷機器)の電力消費量、温水使用量との間にアンバランスがある場合において、その需給バランスを調整することによりコジェネレーション装置の生成したエネルギーの有効利用を図ってエネルギーコストを低減させ、併せて負荷機器の使い勝手を改善させるコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムを提供することにある。 The present invention was made to solve the problems of the power and hot water supply and demand system using the cogeneration device as described above, and its purpose is to generate power of the cogeneration device, the amount of hot water generated, and the load. When there is an imbalance between the power consumption of equipment (especially multiple load equipment) and the amount of hot water used, the energy cost is achieved by effectively using the energy generated by the cogeneration system by adjusting the balance between supply and demand It is to provide a supply and demand system for electric power and hot water using a cogeneration device that reduces load and improves usability of load equipment.
前記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、電力と温水を生成して供給するコジェネレーション装置と、商用電力系統を経由して送られてくる前記電力と前記温水の双方又は何れか一方を消費する1ないし複数の負荷機器とにより構成されるコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置と負荷機器は、通信ネットワークを介して情報交換できる通信装置を備え、該通信装置と通信ネットワークを介して互いの電力と温水の需給に関する情報交換を行なうように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention according to
このように通信ネットワークを使用して情報交換できるようにすれば、負荷機器が複数存在する場合においても、コジェネレーション装置との間の必要な情報交換を効率良く、且つ迅速に行なうことができる。 If information can be exchanged using the communication network in this way, necessary information exchange with the cogeneration apparatus can be performed efficiently and promptly even when there are a plurality of load devices.
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は、前記商用電力系統から該コジェネレーション装置と前記負荷機器に向けて供給される受電電力を所定の小さな値に維持しつつ、最大の発電を行なうように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention described in
このような構成によれば、電力の逆潮流を防止しながら電力料金単価の高い買電量を少なく抑えることができ、エネルギーコストを低減できる効果がある。 According to such a configuration, it is possible to reduce the amount of power purchased with a high power unit price while preventing a reverse power flow, and there is an effect that the energy cost can be reduced.
また、請求項3に記載の発明は、請求項2に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記受電電力の測定は、前記商用電力系統と該需給システムとの接続点に設けた電力計で行ない、該電力計は前記通信ネットワークを介して前記コジェネレーション装置に向けて測定した電力値を定期的に、又は要求があった時、又はその双方の時の何れかのタイミングで送信するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention described in claim 3 is a power supply / warm water supply / demand system using the cogeneration device according to
このような構成によれば、請求項1に記載の発明と相まって、コジェネレーション装置が必要とする電力に関する情報を、効率良く収集することができる。
According to such a configuration, coupled with the invention described in
また、請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は供給する温水を一時的に貯留する貯湯槽を備え、該貯湯槽が温水で満水状態となった場合には、その発電電力を所定の小発電電力に減少させ、その状態を所定時間継続してもなお貯湯槽が温水で満水状態であった場合には、発電を停止させるように制御することを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention according to claim 4 is a supply and demand system for electric power and hot water using the cogeneration apparatus according to any one of
このような構成によれば、貯湯槽内が温水で満水状態となった場合に、温水の過熱が防止される。また、コジェネレーション装置より排熱が除去されないことによって各部の温度が上昇し、正常運転ができなくなる事態が回避される効果がある。 According to such a configuration, when the hot water tank is filled with hot water, overheating of the hot water is prevented. In addition, since the exhaust heat is not removed from the cogeneration apparatus, the temperature of each part rises, and there is an effect that a situation where normal operation cannot be performed is avoided.
また、請求項5に記載の発明は、請求項1ないし3の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は現在の発電電力の値、貯湯槽から供給される温水の現在の給湯温度、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報の内の少なくとも一つを含む情報を定期的に、又は要求があった時、又はその双方の時の何れかのタイミングで前記負荷機器に送信し、該情報を受け取った負荷機器はその内容を操作盤に表示して操作者に知らせるように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention according to claim 5 is a supply and demand system for electric power and hot water using the cogeneration apparatus according to any one of
このような構成によれば、負荷機器の操作者がそれらの情報に基づいて負荷機器の運転の仕方を調整することができるため、エネルギーの有効利用、エネルギーコスト低減に資することができる。 According to such a configuration, since the operator of the load device can adjust the operation method of the load device based on the information, it can contribute to effective use of energy and reduction of energy cost.
また、請求項6に記載の発明は、請求項1ないし3の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、操作者により前記負荷機器に運転開始の指示がされた場合には、該負荷機器は、自己の識別番号と運転動作を開始したい旨の情報を前記コジェネレーション装置に送信し、該情報を受け取ったコジェネレーション装置は、受け取った情報と、現在の発電電力と、現在の給湯温度と、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報と、前記識別番号に対応して予め前記コジェネレーション装置内に記憶されていた該負荷機器の消費電力及び温水使用量とに基づいて該負荷機器の運転動作を許可するか待機させるかの指示を決定して該負荷機器に送信し、該指示を受け取った負荷機器は、指示内容が許可であった場合には直ちに運転動作を開始し、指示内容が待機であった場合には運転動作を開始せずに待機状態に入り、前記コジェネレーション装置より運転動作を許可する旨の指示の送信を待って運転動作を開始するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention according to
このような構成によれば、負荷機器が運転動作を開始した後に、給湯温度が低下する不具合が回避され、使い勝手が改善される。また、コジェネレーション装置の発電電力が不足して単価の高い買電電力を多く使用しなければならない事態が回避されるため、エネルギーコストを低減できる効果がある。 According to such a configuration, after the load device starts a driving operation, a problem that the hot water supply temperature decreases is avoided, and usability is improved. Moreover, since the situation where the generated power of the cogeneration apparatus is insufficient and a large amount of purchased electric power with a high unit price must be avoided, energy costs can be reduced.
また、請求項7に記載の発明は、請求項1ないし3の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、操作者により前記負荷機器に運転開始の指示がされた場合には、該負荷機器は、自己の識別番号と運転動作を開始したい旨の情報、及び自己の消費電力と温水使用量の情報を前記コジェネレーション装置に送信し、それらの情報を受け取ったコジェネレーション装置は、受け取った情報と、現在の発電電力と、現在の給湯温度と、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報とに基づいて該負荷機器の運転動作を許可するか待機させるかの指示を決定して該負荷機器に送信し、該指示を受け取った負荷機器は、指示内容が許可であった場合には直ちに運転動作を開始し、指示内容が待機であった場合には運転動作を開始せずに待機状態に入り、前記コジェネレーション装置より運転動作を許可する旨の指示の送信を待って運転動作を開始するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention according to claim 7 is a supply and demand system for electric power and hot water using the cogeneration apparatus according to any one of
このような構成によれば、負荷機器が運転動作を開始した後に、給湯温度が低下する不具合が回避され、使い勝手が改善される。また、コジェネレーション装置の発電電力が不足して単価の高い買電電力を多く使用しなければならない事態が回避されるため、エネルギーコストを低減できる効果がある。 According to such a configuration, after the load device starts a driving operation, a problem that the hot water supply temperature decreases is avoided, and usability is improved. Moreover, since the situation where the generated power of the cogeneration apparatus is insufficient and a large amount of purchased electric power with a high unit price must be avoided, energy costs can be reduced.
また、請求項8に記載の発明は、請求項1ないし3の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器には運転開始から終了までを複数の工程に分割して各工程毎に「待機有り」、「待機なし」を選択する手段が設けられており、操作者により運転開始の指示がされた場合には、該負荷機器は工程順に運転を進め、次の工程が「待機あり」が選択された工程であった場合には、該工程の運転動作を開始する前に、自己の識別番号と運転動作を開始したい旨の情報と、該「待機あり」が選択された工程についての消費電力及び温水使用量の情報を前記コジェネレーション装置に送信し、それらの情報を受け取ったコジェネレーション装置は、受け取った情報と、現在の発電電力と、現在の給湯温度と、貯湯槽が温水で満水状態か否かの情報とに基づいて該「待機あり」の工程の運転動作を許可するか待機させるかの指示を決定して該負荷機器に送信し、該指示を受け取っ負荷機器は、指示内容が許可であった場合には実行中の工程の終了後に直ちに「待機あり」の工程の運転動作に入り、指示内容が待機であった場合には、実行中の工程の終了後は「待機あり」の工程の運転動作を開始せずに待機状態に入り、前記コジェネレーション装置より運転動作を許可する旨の指示の送信を待って「待機あり」の工程の運転動作を開始するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention according to claim 8 is a power and hot water supply and demand system using the cogeneration apparatus according to any one of
このような構成によれば、負荷機器の運転動作の許可、待機を工程毎に判断して決定するため、コジェネレーション装置の生成したエネルギーを有効利用でき、エネルギーコストも低減することができる効果がある。 According to such a configuration, since the permission and standby of the operation of the load device are determined and determined for each process, the energy generated by the cogeneration device can be effectively used, and the energy cost can be reduced. is there.
また、請求項9に記載の発明は、請求項6ないし8の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は前記コジェネレーション装置からの前記指示に従って待機状態に入った場合には、その旨を表示、音、音声の何れか、もしくはそれらの組み合わせで操作者に知らせるように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention described in
こきような構成によれば、負荷機器の操作者は、負荷機器が待機状態に入ったことを容易に知ることができ、使い勝手が向上する。 According to this configuration, the operator of the load device can easily know that the load device has entered the standby state, and usability is improved.
また、請求項10に記載の発明は、請求項6ないし8の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は、操作者により運転動作開始時刻を指定した上で運転開始の指示がされた場合には、前記自己の識別番号と運転動作を開始したい旨を含む情報の最初の送信を、該指定された運転動作開始時刻に行なうことを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention described in
このように負荷機器の運転開始の時刻を予約できるようにすれば、負荷機器の使い勝手が改善される効果がある。 If the time for starting the operation of the load device can be reserved in this way, there is an effect that the usability of the load device is improved.
また、請求項11に記載の発明は、請求項6ないし8の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は、操作者により最初に運転動作を開始するまでの待ち時間を指定した上で運転開始の指示がされた場合には、前記自己の識別番号と運転動作を開始したい旨を含む情報の最初の送信を、該指定された待ち時間を経過した後に行なうことを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。 An eleventh aspect of the present invention is an electric power and hot water supply / demand system using the cogeneration apparatus according to any one of the sixth to eighth aspects, wherein the load device is first operated by an operator. When the start of operation is instructed after specifying the waiting time until starting the operation, the first transmission of information including the self identification number and the fact that the user wants to start the driving operation is sent to the specified waiting time. It is a supply and demand system of electric power and hot water using a cogeneration device, which is performed after elapse of time.
このように負荷機器の運転開始の時刻を希望時間だけ遅らせることができれば、負荷機器の使い勝手が改善される効果がある。 Thus, if the operation start time of the load device can be delayed by a desired time, the usability of the load device is improved.
また、請求項12に記載の発明は、請求項6ないし8の何れかに記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記負荷機器は、前記自己の識別番号と運転動作を開始したい旨を含む情報を前記コジェネレーション装置に送信した後、所定時間経過してもコジェネレーション装置より何の指示も送信されて来なかった場合には、待機状態を止めて運転動作に入ることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention according to
このような構成によれば、所定時間内に返信が届かない場合には、自動的に運転開始動作に移るので、何かの不具合によりコジェネレーション装置からの返信が届かない場合、負荷機器の運転動作が長時間、開始されないといった事態を回避できる効果がある。 According to such a configuration, if a reply is not received within a predetermined time, the operation automatically starts, so if the reply from the cogeneration device does not arrive due to some trouble, There is an effect that it is possible to avoid a situation in which the operation is not started for a long time.
また、請求項13に記載の発明は、請求項1に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記通信ネットワークを介して情報交換する通信装置は、無線により通信ネットワークと接続するように構成されていることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention described in claim 13 is a power and hot water supply / demand system using the cogeneration device according to
このように無線を使用して通信ネットワーク経由で情報交換できるようにすれば、負荷機器が複数ある場合に、配線費用を安くできる上、情報交換の効率も改善される。 If information can be exchanged via a communication network using wireless communication in this way, the wiring cost can be reduced and the efficiency of information exchange can be improved when there are a plurality of load devices.
また、請求項14に記載の発明は、請求項1に記載のコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムであって、前記コジェネレーション装置は、発電部に燃料電池を使用していることを特徴とするコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システムである。
The invention described in claim 14 is a supply and demand system for electric power and hot water using the cogeneration apparatus according to
請求項1に記載の発明に燃料電池を使用したコジェネレーション装置を採用すれば、燃料電池コジェネレーション装置の発生するエネルギーを効率良く利用することができる。
If a cogeneration apparatus using a fuel cell is employed in the invention described in
本発明によれば、コジェネレーション装置の発電電力、温水生成量と、負荷機器(特に複数の負荷機器)の電力消費量、温水使用量との間にアンバランスがある場合においても、その需給バランスをとることによりコジェネレーション装置の生成したエネルギーの有効利用を図ってエネルギーコストを低減せることができ、併せて負荷機器の使い勝手を改善することができる。 According to the present invention, even when there is an imbalance between the generated power of the cogeneration device, the amount of hot water generated, the power consumption of the load equipment (particularly a plurality of load equipment), and the amount of hot water used, the supply and demand balance By taking this, it is possible to reduce the energy cost by effectively using the energy generated by the cogeneration apparatus, and to improve the usability of the load device.
以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。図1は、本実施形態の
コジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム(以下、単にエネルギー需給システムという。)1の全体の構成を示したブロック図である。
エネルギー需給システム1は、発電部に燃料電池を採用したコジェネレーション装置2と、負荷機器3とにより構成される。なお、負荷機器3は、図には1式しか記載してないが、通常は複数並列に接続される。負荷機器3は、コジェネレーション装置2で発電された電力と生成された温水を消費する機器であり、例えば一般家庭の家電製品、暖房器具等である。負荷機器3は電力と温水の双方を消費する機器である必要はなく、何れか一方のみを消費する機器であってもよい。しかし、その場合には複数設置した負荷機器の中に電力を消費する機器、温水を消費する機器が含まれているものとする。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an overall configuration of an electric power and hot water supply / demand system (hereinafter simply referred to as an energy supply / demand system) 1 using the cogeneration apparatus of the present embodiment.
The energy supply and
負荷機器3が使用する温水は、コジェネレーション装置2内の後述する貯湯槽25より配管により供給される。負荷機器3が消費する電力は、コジェネレーション装置2の発電した電力が、商用電力系統4を経由して供給される。負荷機器3が消費する電力の内、コジェネレーション装置2の発電電力Pacでは不足する分は、商用電力系統4からの買電で賄われる。商用電力系統4とエネルギー需給システム1との相互接続部には電力計6が接続されており、その買電力の値Prを計測する。
Hot water used by the load device 3 is supplied by piping from a
このような、エネルギー需給システム1において、コジェネレーション装置2が発電した電力と生成した温水の持つエネルギーを有効に利用するためには、コジェネレーション装置2が、負荷機器3の現在の消費電力、温水使用量、少し先の時間帯におけるそれらの量についての情報を的確に収集し、それらの情報に基づいてその発電量、温水生成量を調整することが重要である。この場合、コジェネレーション装置2側の制約により、負荷機器3側の要求を完全には満たせない場合がある。その場合には、コジェネレーション装置2が負荷機器3に対して消費電力、温水使用量を減らすように要求を伝達しなければならない必要が生ずる。
In such an energy supply and
本実施形態では、このコジェネレーション装置2と負荷機器3との間の上記のような情報の伝達を、通信ネットワーク5を利用した通信で行なう。通信ネットワーク5としては、広域対応のインターネット、Bluetooth規格に基づく狭域無線通信ネットワークなどを利用する。そのために、コジェネレーション装置2と負荷機器3は、こうした通信ネットワーク5を介して情報交換を行なうことのできる通信装置26、31を備える。
In the present embodiment, the transmission of information as described above between the
コジェネレーション装置2と負荷機器3とは、接近して設置されるとは限らない。また、負荷機器3は、通常は複数設置される。従って、通信ネットワーク5、特に無線を使用した通信ネットワーク5を利用して必要な情報交換を行なうことは、情報交換の迅速化、配線費用の削減に効果がある。
電力計6の計測する買電力の値Prは、コジェネレーション装置2にとって重要な情報である。従って、この買電力の値Prも、電力計6に通信装置を内蔵したものを使用することによって、通信ネットワーク5を介してコジェネレーション装置2に伝達されるようにしている。
The
The purchased power value Pr measured by the
負荷機器3に設けられる通信装置31は、負荷制御回路32により制御される。負荷制御回路32は、この他に負荷機器3内に設けられている図示しない電力消費機器、温水使用機器の制御も行なう。また、負荷機器3への情報入力、操作者への情報出力のための操作盤33が設けられており、その制御も負荷制御回路32により行なわれる。
The
次に燃料電池を発電部に採用している本実施形態のコジェネレーション装置2について説明する。コジェネレーション装置2は、燃料電池21、改質器22、インバータ23、熱交換器24、貯湯槽25、熱回収水循環ポンプ29、通信装置26、制御回路27、操作盤28を備えて構成される。
Next, a description will be given of the
改質器22には燃料ガスとして天然ガス、LPG、ブタン、メタノール、灯油などの炭化水素系ガスが供給され、水蒸気雰囲気下で加熱して水素リッチな改質ガスが生成される。生成された改質ガスは燃料電池21に供給される。燃料電池21には、酸素源としての空気も供給される。
燃料電池21では、改質ガス中の水素と酸素とが触媒の助けをかりて電気化学反応を起こし、直流電力Pdcが生成される。生成された直流電力Pdcは、インバータ23により、電圧と周波数が商用電力系統4のそれと等しい交流の発電電力Pacに変換され、商用電力系統4に系統連系して供給され、同系統を経由して負荷機器3に供給される。
A hydrocarbon gas such as natural gas, LPG, butane, methanol, kerosene or the like is supplied to the
In the
制御回路27は、発電電力Pacの値が目標値に一致するように発電電力を制御する。発電電力Pacの制御は、改質器22への燃料ガス供給量の調整、燃料電池21への改質ガス供給量の調整、インバータ23の出力電流の調整等によって行なわれる。発電電力Pacの目標値は、燃料電池21の発電能力、買電力の値Pr、貯湯槽25内が温水で満水状態であるか否か等を考慮して決定される。その決定ロジックは後述する。
The
改質器22における反応は吸熱反応であり、反応を促進させるための触媒の温度を700℃前後に維持する必要からバーナによる加熱が行なわれる。従って、その際に排熱が発生する。また、燃料電池21においても、水素ガスと酸素ガスとが電気化学反応を起こす際に排熱が発生する。
これらの排熱は、熱交換器24に導かれ、貯湯槽25より熱回収水循環ポンプ29により送り込まれた低温の熱回収循環水と熱交換し、これを温水に変える。温水となった熱回収循環水は貯湯槽25に戻される。このようにして排熱の持つ熱エネルギーが温水として回収される。
The reaction in the
The exhaust heat is guided to the heat exchanger 24, exchanges heat with the low-temperature heat recovery circulating water sent from the hot
熱回収循環水の循環量は、熱回収水循環ポンプ29の吐出水量を、制御回路27により制御することによって行なわれる。制御回路27は、貯湯槽25内の最上部の温水の温度を温度検出器T1で検出し、その温度が操作盤28から設定された給湯温度に等しくなるように比例積分制御により熱回収水循環ポンプ29の吐出水量を制御する。従って、貯湯槽25に戻る温水温度は、排熱が十分に発生しており、熱回収水循環ポンプ29がその最低と最高の吐出水量の範囲内で動作している限りにおいては給湯温度に等しくなる。その量は、給湯温度が一定の場合においては、発生する排熱量にほぼ比例した量となる。なお、貯湯槽25内の最下部近くにも温度検出器T2が取り付けられており、最下部付近の温水温度を検出して制御回路27に送る。
The circulation amount of the heat recovery circulating water is performed by controlling the discharge water amount of the heat recovery
熱交換器24にて生成された温水は、貯湯槽25内に一時的に貯留される。温水は貯湯槽25の上部より注入される。熱交換器24に供給される熱回収循環水は、貯湯槽25の底面または底面に近い下部より取り出される。従って、温水は比重の関係で貯湯槽25内の上部から蓄積され始め、量が増すに従って温水層の厚さが増していく。給湯される温水は、貯湯槽25の上部より出て負荷機器3に供給される。給湯により減少した水量は、貯湯槽25の底面または底面に近い下部より市水を供給することで補充されるようになっており、貯湯槽25内は常に満水の状態に保たれる。
The hot water generated in the heat exchanger 24 is temporarily stored in the
次に、コジェネレーション装置2の発電電力Pacついて説明する。発電電力Pacは、前述したように制御回路27によって、その目標値に一致するように制御される。発電電力目標値は、燃料電池21の発電能力、買電力の値Pr、貯湯槽25内が温水で満水状態であるか否か等を考慮して決定する。
コジェネレーション装置2の発電電力Pacが、負荷機器3の消費電力を上回る場合には、余剰分を商用電力系統4に逆潮流させるいわゆる売電も可能であるが、売電は、売電価格と発電のための燃料費等とのバランス上、必ずしも経済的でないことがある。従って、本実施形態では、電力の逆潮流が生じないように、しかも、買電量が少なくなるように発電電力Pacの目標値を決定する。
Next, the generated power Pac of the
When the generated power Pac of the
これに加え、貯湯槽25内が温水で満水状態であるか否かも考慮する必要がある。コジェネレーション装置2内で発生した排熱は、熱交換器24で熱回収循環水に与えられて温水の熱エネルギーとなり、貯湯槽25に蓄えられる。そして、給湯により負荷機器3に運ばれていく。ところが、負荷機器3で使用される温水の量が少ないと、貯湯槽25内の温水の量が増加を続け、遂には貯湯槽25内が給湯温度の温水で満水状態となる。
In addition to this, it is necessary to consider whether or not the inside of the
貯湯槽25内が温水で満水となると、熱交換器24に供給される熱回収循環水の温度が上昇するため、熱交換器24で除去される排熱量が減少する。すると、燃料電池21や改質器22の温度が上昇しすぎて正常な運転ができなくなる。従って、貯湯槽25内が温水で満水となった場合には、発電電力Pacを減少させて発生する排熱の量を減少させる必要がある。貯湯槽25内が温水で満水状態になったか否かは、貯湯槽25内の最下部に取り付けた温度検出器T2が検出した温度で判定する。
When the
このような条件を考慮に入れた発電電力Pacの目標値の決定ロジックを、図2に示した制御フローを参照して説明する。最初のステップS1では、貯湯槽25内が温水で満水か否かを判定する。温水で満水か否かは温度検出器T2で検出した温度が給湯温度に殆ど等しいか否かで判定する。給湯温度に殆ど等しければ温水で満水と判断できる。
温水で満水と判定された場合には、ステップS2に移行する。温水で満水の場合は、前述した理由により発電量を減少させる必要がある。そこでステップS2では、発電電力Pacの目標値を所定の小さな発電量Pacminに設定変更する。発電量Pacminはコジェネレーション装置2が運転を継続することができる最低の発電電力である。
The logic for determining the target value of the generated power Pac in consideration of such conditions will be described with reference to the control flow shown in FIG. In the first step S1, it is determined whether or not the
If it is determined that the hot water is full, the process proceeds to step S2. When the water is full with warm water, it is necessary to reduce the amount of power generation for the reasons described above. Therefore, in step S2, the setting value of the generated power Pac is changed to a predetermined small power generation amount Pacmin. The power generation amount Pacmin is the lowest generated power that the
そして、ステップS3でその状態を所定の時間Δt1だけ維持する。続くステップS4で、再び貯湯槽25内が温水で満水か否かを判定する。温水で満水と判定された場合にはステップS5に移り、コジェネレーション装置2の発電を停止し、排熱の発生量を速やかにゼロにする。このようにステップS2、S5によって発電電力Pacを減少させることによって、コジェネレーション装置2内の各部の温度上昇、貯湯槽25内の温水の過熱を防止する。
In step S3, the state is maintained for a predetermined time Δt1. In subsequent step S4, it is determined again whether the
ステップS1、S4にて、温水で満水と判定されなかった場合には、ステップS6に移る。ステップS6では電力計6で測定している買電力Prの値が、所定の買電力目標値Prmin未満であるか否かを判定する。この買電力目標値Prminは、電力逆潮流が生じないよう、また買電力値が過剰にならないように考慮して決めた目標値である。
If it is not determined in steps S1 and S4 that the hot water is full, the process proceeds to step S6. In step S6, it is determined whether or not the value of the purchased power Pr measured by the
買電力Prが買電力目標値Prminより少ない場合は、電力逆潮流が生ずる可能性があるので、ステップS7にて発電電力Pacの目標値を所定の値ΔPだけ減少させる。発電電力Pacを減少させれば、買電力Prの値が増えるからである。買電力Prが買電力目標値Prminより大きい場合は、ステップS8にて発電電力Pacの目標値を所定の値ΔPだけ増加させ、買電力Prの値を減少させる操作を行なう。このように発電電力目標値を修正することにより、買電力Prの値はその買電力目標値Prminに近づく方向に変化させることができ、買電力の値を低い値に維持することができる。
ステップS7、S8にて発電電力目標値の修正を行なった後は、ステップS9にてその状態を所定の時間Δt2だけ維持し、最初のステップS1に戻る。
If the purchased power Pr is less than the purchased power target value Prmin, a reverse power flow may occur, so the target value of the generated power Pac is decreased by a predetermined value ΔP in step S7. This is because if the generated power Pac is decreased, the value of the purchased power Pr is increased. If the purchased power Pr is larger than the purchased power target value Prmin, the target value of the generated power Pac is increased by a predetermined value ΔP and the value of the purchased power Pr is decreased in step S8. By correcting the generated power target value in this way, the value of the purchased power Pr can be changed in a direction approaching the purchased power target value Prmin, and the purchased power value can be maintained at a low value.
After correcting the generated power target value in steps S7 and S8, the state is maintained for a predetermined time Δt2 in step S9, and the process returns to the first step S1.
このように図2に示した発電電力Pacの目標値決定ロジックに従って制御すれば、貯湯槽25内が温水で満水の場合には、温水の過熱が防止され、コジェネレーション装置2の過熱も同時に防止される。また、貯湯槽25内が温水で満水でない場合には、買電力Prの値が常に買電力目標値Prminに近づく方向に修正され、買電力の量が小さい値の目標値近くに維持される上、電力逆潮流の発生も防止される。これらはコジェネレーション装置2の生成するエネルギーの有効利用、エネルギーコスト低減の効果をもたらす。
2 is controlled in accordance with the target value determination logic of the generated power Pac shown in FIG. 2, when the
次に、本実施形態のエネルギー需給システム1におけるコジェネレーション装置2と、負荷機器3とが、通信ネットワーク5を介して必要な情報を交換しながら、電力と温水の需給バランスを取り、全体としてエネルギーの有効利用を図ってエネルギーコストを低減させ、併せて負荷機器3の使い勝手の改善も図る運転方法について説明する。
Next, the
図1のエネルギー需給システムにおける負荷機器3の数は1個の場合もあるが、通常は複数個設置される。そして、それら複数の負荷機器3が全て運転状態に入ったときの電力消費量と温水使用量の総和は、コジェネレーション装置2の設備能力を上回るのが普通である。コジェネレーション装置2の設備能力は、負荷機器3の平均稼働率を考慮して決定されているのが普通だからである。
The number of load devices 3 in the energy supply and demand system in FIG. 1 may be one, but usually a plurality of load devices 3 are installed. And the sum of the power consumption and the amount of hot water used when all these load devices 3 are in the operating state usually exceeds the facility capacity of the
従って、たまたま複数の負荷機器3の運転が重なった場合には、コジェネレーション装置2の温水が不足して、所定温度の温水を給湯できない事態が生ずる。また、消費電力が最大発電電力を超えてしまう事態も生ずる。発電電力の不足は、商用電力系統4からの買電で補うことも可能ではあるが、買電の単価は、コジェネレーション装置2で発電された電力の単価より高いので、その買電電力量は極力、少なくする必要がある。
Therefore, when the operation of the plurality of load devices 3 happens to overlap, there is a situation where the hot water in the
このような温水不足、発電電力不足といった不具合事態を緩和する一つの方法は、負荷機器3が必要とする電力と温水の需要量を、支障のない範囲で平準化することである。本実施形態では、そのために次に説明するような複数の手段を講ずる。 One method for alleviating such troubles such as shortage of hot water and shortage of generated power is to level the demand for electric power and hot water required by the load device 3 within a range that does not hinder. In the present embodiment, a plurality of means as described below are taken for this purpose.
第1の手段(請求項5の発明の実施形態)は、コジェネレーション装置2の運転状態に関する情報を、負荷機器3の操作盤33に表示して、負荷機器3の操作者に知らせる実施形態である。知らせる情報は、操作者が負荷機器3を今すぐに運転開始可能か、あるいは暫く後に開始した方がよいのかを判断する助けとなる情報である。そのような情報としては、コジェネレーション装置2の現在の発電電力Pac、現在の給湯温度(温度検出器T1の検出温度)、貯湯槽25が温水で満水であるか、あるいは温水不足状態であるか等がある。ここで、温水不足は、貯湯槽25の温度検出器T1の検出温度で判定できる。
The first means (embodiment of the invention of claim 5) is an embodiment in which information relating to the operating state of the
コジェネレーション装置2の制御回路27は、これらの情報を通信装置26、通信ネットワーク5を介して負荷機器3の通信装置31に送信する。負荷機器3側では、負荷制御回路32が通信装置31の受け取った情報を、操作盤33に表示して操作者に知らせる。コジェネレーション装置2からの送信は、定期的に行なってもよいし、負荷機器3から要求された時に行なってもよい。また、これら双方のタイミングで行なってもよい。
The
こうした情報が負荷機器3の操作者に知らされれば、操作者は、給湯温度が低下している場合には温水を使用する負荷機器3の使用を止めたり、運転開始を遅らせたりして、低い温度の給湯を受ける事態を回避できる。逆に貯湯槽25が温水で満水のためコジェネレーション装置2が発電を停止している時には、電力を消費する負荷機器3の使用を控えて高価な買電を減少させ、エネルギーコストの低減を図ることができる。
If such information is informed to the operator of the load device 3, the operator can stop using the load device 3 that uses hot water when the hot water supply temperature is lowered, or delay the start of operation. The situation of receiving low-temperature hot water supply can be avoided. Conversely, when the hot
なお、負荷機器3の操作盤33には、上記のようなコジェネレーション装置2の運転状態に関する生の数値データを表示する代わりに、その数値データから判断した負荷機器3の推奨運転方法を文字で表示するようにしてもよい。例えば、貯湯槽25が温水で満水状態の場合には温水を大量に使用する負荷機器3を使用してよい旨、温水で満水状態のために発電電力Pacを絞ったり発電停止している状態では、電力消費が少なく温水使用量の多い負荷機器の運転を推奨する旨、貯湯量が少ない時には温水使用負荷機器の運転を暫く待って欲しい旨、等を文字で表示するとよい。
Instead of displaying the raw numerical data related to the operation state of the
このように、コジェネレーション装置2の運転状態に関する情報を生の数値データで、あるいは文字によるガイダンスで、随時、負荷機器3の操作盤33に表示して負荷機器3の操作者に知らせるようにする。そして、操作者がその情報に基づいて負荷機器3の運転の仕方を調整することで、全体としてのエネルギーの有効利用とエネルギーコストの低減を図ることが可能になる。
As described above, information on the operation state of the
第2の手段(請求項6の発明の実施形態)は、第1の手段よりも更に積極的に、コジェネレーション装置2が自己の運転状態と、運転を開始しようとする負荷機器3の負荷条件を考慮して、その負荷機器3に運転動作開始を許可するか、許可せずに暫く待機させるかを判断して指示し、負荷機器3がその指示に従って動作する実施形態である。この第2の手段は、前記第1の手段に追加して実施するとよい。
The second means (the embodiment of the invention of claim 6) is more aggressive than the first means, in which the
この手段の実施のために、負荷機器3の負荷制御回路32及びコジェネレーション装置2の制御回路27が、追加して実行する制御ロジックを図3の制御フローを参照して説明する。まず負荷機器3の操作者が、操作盤33を操作して運転開始を指示する。運転開始指示を受けて、負荷制御回路32は、ステップA1において、負荷機器3の識別番号と運転動作を開始したい旨を通信装置31、通信ネットワーク5を介してコジェネレーション装置2に送信する。
In order to implement this means, the control logic additionally executed by the
コジェネレーション装置2側では、ステップB1にて負荷機器3から送られる情報を待ち受ける。負荷機器3から送られた情報を受信した場合には、ステップB2に移り、制御回路27は、受け取った情報中の識別番号を参照して負荷機器3の消費電力、温水使用量を読み出す。この負荷機器の識別番号に対応した消費電力、温水使用量は、予め制御回路27の図示しない内部メモリに記憶させておく。
On the
続くステップB3では、情報を送信してきた負荷機器3が、温水を必要とする負荷機器であるか否かを、識別番号に対応して読み出した温水使用量から判定する。必要でない場合は、貯湯槽25内の温水の状況は判断する必要がないので直ちにステップB6以降の電力条件の判定に移る。温水を必要とする場合はステップB4に移り、貯湯槽25内が温水で満水状態であるか否かを判定する。
In subsequent step B3, it is determined from the amount of hot water used corresponding to the identification number whether or not the load device 3 that has transmitted the information is a load device that requires hot water. If it is not necessary, it is not necessary to determine the state of the hot water in the hot
満水状態の場合は、給湯可能であるのでステップB6に移る。温水で満水状態でない場合にはステップB5に移り、給湯温度、即ち、温度検出器T1の検出温度が低下していないか否か判定する。給湯できる温度であれば、ステップB6に移る。温度が低下していた場合は、負荷機器3に給湯温度の温水を供給できないのでステップB10に移り、負荷機器3に対して、運転動作を開始しないで待機するように、ネットワーク5を介して指示を送信する。
If the water is full, the hot water can be supplied, and the process proceeds to step B6. If the hot water is not full, the process proceeds to step B5, where it is determined whether or not the hot water supply temperature, that is, the detected temperature of the temperature detector T1 has decreased. If it is the temperature which can supply hot water, it will move to step B6. If the temperature has dropped, the hot water at the hot water supply temperature cannot be supplied to the load device 3, so the process proceeds to Step
ステップB6が実行されるのは、温水供給の条件が満足されている場合である。ステップB6〜B8は、負荷機器3に電力を供給可能か否かを判定するステップである。まず、ステップB6では、負荷機器3が電力を必要とする負荷機器であるか否かを、識別番号に対応して読み出した消費電力から判定する。必要としない負荷である場合には、負荷機器3が必要とする電力消費量、温水使用量の条件を、コジェネレーション装置2が同時に満足させられる運転状態にあることになるのでステップB9に移り、運転動作開始を許可する旨の指示を負荷機器3に送信する。
Step B6 is executed when the hot water supply condition is satisfied. Steps B <b> 6 to B <b> 8 are steps for determining whether power can be supplied to the load device 3. First, in step B6, whether or not the load device 3 is a load device that requires power is determined from the power consumption read in correspondence with the identification number. If it is a load that is not necessary, the
ステップB6にて、電力を必要とする負荷機器と判定された場合にはステップB7に移る。そして、コジェネレーション装置2の現在の発電電力Pacが、図2の制御フローで説明したように、貯湯槽25内が温水で満水状態であるために発電電力Pacが低減されている状態、即ち、その目標値が前記小さな発電量Pacminにされている、あるいは発電停止状態にあるかを判定する。
If it is determined in step B6 that the load device requires electric power, the process proceeds to step B7. Then, as described in the control flow of FIG. 2, the current generated power Pac of the
発電電力Pacを低減中の場合は、負荷機器3に対して電力を供給できないので、ステップB10に移り、待機指示を負荷機器3に送信する。低減中でない場合には、ステップB8に移る。
ステップB8では、電力を供給できる状態ではあるが、負荷機器3が必要とするだけの電力供給が可能であるか否かを判定する。即ち、コジェネレーション装置2が、負荷機器3が必要とする電力を追加して発電できる余力があるか否かを判定する。この発電余力は、コジェネレーション装置2が発電可能な最大電力と現在の発電電力Pacの差である。従って、その差が負荷機器3の必要とする消費電力以上であるか否か判定する。必要とする消費電力以上である場合には負荷機器3に電力供給可能であるので、ステップB9に移り、運転動作開始を許可する指示を負荷機器3に送信する。
When the generated power Pac is being reduced, power cannot be supplied to the load device 3, so the process proceeds to step B <b> 10 and a standby instruction is transmitted to the load device 3. If it is not decreasing, the process proceeds to step B8.
In step B8, it is determined whether or not it is possible to supply only the power required by the load device 3 although it is in a state where power can be supplied. That is, the
必要とする消費電力に満たない場合は、電力供給できないので、ステップB10に移り、運転動作を開始しないで待機するように指示を送信する。なお、この場合に待機の指示を送信するのは、商用電力系統4からの買電力Prの値を、前述した小さい値の買電力目標値Prminに常に維持することを前提とした判断である。従って、買電力Prの値に制限を設けないのであれば、買電量を増やして負荷機器3に電力供給することは可能であるので、待機とせずに運転動作開始を許可する指示を送信してもよい。 If the required power consumption is not reached, the power cannot be supplied, so the process proceeds to step B10 and an instruction is sent to stand by without starting the driving operation. In this case, the standby instruction is transmitted based on the premise that the value of the purchased power Pr from the commercial power system 4 is always maintained at the small value of the purchased power target value Prmin. Therefore, if there is no restriction on the value of the purchased power Pr, it is possible to increase the amount of power purchased and supply power to the load device 3, so send an instruction to permit the start of driving operation without waiting. Also good.
このように、ステップA1にて負荷機器3側から、識別番号と運転開始の情報をコジェネレーション装置2に送信すると、コジェネレーション装置2側は、運転動作開始を許可するか待機させるかを判断して、その結果を負荷機器3側に返信する。負荷機器3側はステップA2で、その返信が届くのを待つ。
返信を受信したならば、ステップA3にて、指示内容が許可であるか待機であるかを判定する。許可であった場合には、ステップA4に移り、直ちに運転動作を開始する。待機であった場合は、ステップA5に移って所定時間Δt3が経過するのを待つ。Δt3時間経過後、ステップA1に移り、再び識別番号と運転開始の情報をコジェネレーション装置2に送信して指示を待つ。待機の指示を受けた場合には、Δt3時間間隔で繰り返し問い合わせを行ない、最終的に許可の指示を受けた段階でステップA4に移り、運転動作を開始する。
As described above, when the identification number and the operation start information are transmitted from the load device 3 side to the
If a reply is received, it is determined in step A3 whether the content of the instruction is permission or standby. If it is permitted, the process proceeds to step A4, and the driving operation is started immediately. If it is standby, the process proceeds to step A5 and waits for a predetermined time Δt3 to elapse. After Δt3 time elapses, the process proceeds to step A1, and the identification number and the operation start information are transmitted to the
このように、コジェネレーション装置2が、運転を開始しようとする負荷機器3の負荷条件をコジェネレーション装置2の現在の運転状態に照らして判断し、運転動作を直ちに許可するか一時待機させるかを決定する。このようにすれば、負荷機器3が運転動作を開始した後に、給湯温度が低下したり、コジェネレーション装置2の発電電力Pacが不足して単価の高い買電電力を多く使用しなければならないといった事態が回避され、エネルギー利用効率の向上、エネルギーコストの低減が図られる。同時に、負荷機器3の使い勝手も改善される。
In this way, the
なお、ステップA5で待機中の場合には、負荷機器3の操作盤33よりその旨を文字、記号、表示ランプ等による表示や、音や音声で操作者に知らせると良い。
第3の手段(請求項7の発明の実施形態)は、前記第2の手段の実施形態に若干の修正を加えた実施形態である。第2の手段では、負荷機器3の消費電力、温水使用量を、予め制御回路27の図示しない内部メモリに記憶させておいたが、本実施形態では、負荷機器3に運転開始の指示がされた後、その識別番号と運転動作を開始したい旨の情報をコジェネレーション装置2に送信する際に、負荷機器3の消費電力、温水使用量も同時に送信する。
When waiting in step A5, it is preferable to inform the operator of the fact from the
The third means (embodiment of the invention of claim 7) is an embodiment obtained by slightly modifying the embodiment of the second means. In the second means, the power consumption of the load device 3 and the amount of hot water used are stored in advance in an internal memory (not shown) of the
このようにすれば、コジェネレーション装置2側にて、接続されている全ての負荷機器についての消費電力、温水使用量を予め記憶しておく必要がなくなる。従って、負荷機器を後で増設したとしても、コジェネレーション装置2の制御回路27のソフトウェアを修正する必要がなくなる。
この場合の負荷機器3の負荷制御回路32とコジェネレーション装置2の制御回路27の制御フローを図4に示す。図3の制御フローと異なる点は、ステップA1において負荷機器3の消費電力、温水使用量も同時に送信する点と、図3のステップB2の処理が無くなった点のみであるので、説明を省略する。
In this way, on the
FIG. 4 shows a control flow of the
なおこの場合も、ステップA5で待機中の場合には、負荷機器3の操作盤33よりその旨を文字、記号、表示ランプ等による表示や、音や音声で操作者に知らせると良い。
第4の手段(請求項8の発明の実施形態)は、前記第3の手段に更に改良を加えた実施形態で、運転動作開始か待機かの判断を、運転開始時に1回のみ行なうのではなく、負荷機器3の運転動作を複数の工程に分割し、工程毎に許可か待機かをコジェネレーション装置2側で判断する実施形態である。
In this case as well, when waiting in step A5, it is preferable to notify the operator of the fact from the
The fourth means (embodiment of the invention of claim 8) is an embodiment in which the third means is further improved, and the determination of whether to start operation or standby is not performed only once at the start of operation. Rather, the operation of the load device 3 is divided into a plurality of processes, and the
本実施形態では、負荷機器3の運転動作を複数の工程に分割する。例えば、負荷機器3が全自動洗濯機の場合には、注水工程、洗濯工程、すすぎ工程、脱水工程、乾燥工程等に分割する。そして、各工程毎に許可か待機かの問い合わせを行なうか否かを選択するための「待機あり」、「待機なし」の選択スイッチを設ける。これらに必要な表示器、選択スイッチ等は負荷機器3の操作盤33に取り付ける。
In the present embodiment, the operation of the load device 3 is divided into a plurality of steps. For example, when the load device 3 is a fully automatic washing machine, it is divided into a water injection process, a washing process, a rinsing process, a dehydration process, a drying process, and the like. Then, selection switches for “with standby” and “without standby” are provided for selecting whether to make an inquiry about permission or standby for each process. Indicators, selection switches, and the like necessary for these are attached to the
負荷機器3の操作者は、負荷機器3に運転開始指示をする前に、各工程毎に前記「待機あり」、「待機なし」の選択スイッチを操作して設定を行い、その上で運転開始指示を行なう。運転開始指示がなされた後の、負荷機器3側とコジェネレーション装置2側の制御ロジックを図5に示す。コジェネレーション装置2側の制御ロジックは、図4と同じであり、負荷機器3側の制御ロジックのみが異なる。
The operator of the load device 3 sets the operation by operating the selection switches of “with standby” and “without standby” for each process before instructing the load device 3 to start operation. Give instructions. FIG. 5 shows control logic on the load device 3 side and the
運転開始の指示がされると、まずステップC1で次の工程(この場合は最初の工程)が「待機あり」が選択された工程かどうか判定する。「待機あり」が選択されていない場合はステップC5に移り、その工程の運転動作を実行する。ステップC6でその工程を終了させた後は、再びステップC1に戻り、次の工程が「待機あり」の工程か否かの判定を行なう。このような動作をステップC1にて「待機あり」と判断されるまで継続する。 When an instruction to start operation is given, it is first determined in step C1 whether or not the next process (in this case, the first process) is a process in which “waiting” is selected. When “with standby” is not selected, the process proceeds to step C5, and the operation of the process is executed. After the process is terminated in step C6, the process returns to step C1 again to determine whether or not the next process is a “waiting” process. Such an operation is continued until it is determined in step C1 that there is “waiting”.
ステップC1にて次工程が「待機あり」と判定された場合にはステップC2に移り、負荷機器3の識別番号と次工程の消費電力、温水使用量をコジェネレーション装置2に送信する。コジェネレーション装置2の制御回路27は、前記第3の手段の場合と同様にして、負荷機器3の次工程の運転動作を許可するか待機させるかを判断し、その結果を負荷機器3に送信する。
If it is determined in step C1 that the next process is “waiting”, the process proceeds to step C2, and the identification number of the load device 3, the power consumption of the next process, and the amount of hot water used are transmitted to the
負荷機器3では、送信された指示内容をステップC4で判定し、許可であった場合にはステップC5に移り、次工程の運転動作を開始する。そしてステップC6でその工程を終了させた後にステップC1に戻り次工程の判断に移る。送信されたきた指示が待機であった場合には、ステップC7に移る。ステップC7で所定の短い時間Δt3だけ待機した後、ステップC2に戻り、再度識別番号と次工程の消費電力、温水使用量を送信し、許可か待機かの判断を仰ぐ。 In the load device 3, the transmitted instruction content is determined in step C <b> 4, and if it is permitted, the process proceeds to step C <b> 5 and the operation operation of the next process is started. Then, after the process is completed in step C6, the process returns to step C1 and proceeds to the determination of the next process. If the transmitted instruction is standby, the process proceeds to step C7. After waiting for a predetermined short time Δt3 in step C7, the process returns to step C2, and again transmits the identification number, the power consumption of the next process, and the amount of hot water used, and asks whether to permit or wait.
このような動作を許可の指示を受信するまで繰り返し、許可の指示を受信した段階でステップC5に移り次工程の運転動作を実行する。
このように本第4の手段の実施形態では、負荷機器3の運転動作の許可、待機を工程毎に判断するため、前記第3の手段の場合よりも、よりきめ細かくエネルギー利用効率の向上、エネルギーコストの低減が図られる。また、負荷機器3の使い勝手も一層改善される。
Such an operation is repeated until a permission instruction is received, and when the permission instruction is received, the process proceeds to step C5 to execute the operation of the next process.
Thus, in the embodiment of the fourth means, since the permission and standby of the operation of the load device 3 are determined for each process, the energy utilization efficiency is improved more finely than in the case of the third means. Cost can be reduced. In addition, the usability of the load device 3 is further improved.
なお、本実施形態においては、各工程毎に「待機あり」、「待機なし」を選択できるような選択スイッチを設けたが、そのような選択スイッチを設けずに、全ての工程についてコジェネレーション装置2側に許可、待機の指示を問い合わせるようにしてもよい。
またこの場合も、ステップC7で待機中の場合には、負荷機器3の操作盤33よりその旨を文字、記号、表示ランプ等による表示や、音や音声で操作者に知らせると良い。
In the present embodiment, a selection switch that can select “with standby” or “without standby” is provided for each process, but the cogeneration apparatus is provided for all processes without providing such a selection switch. You may be made to inquire permission and standby instructions on the second side.
Also in this case, when waiting in step C7, it is preferable to notify the operator of the fact through the
第5の手段(請求項10、11の発明の実施形態)は、前記第2〜4の手段の実施形態における負荷機器3の使い勝手を更に改善した実施形態である。本実施形態では、運転開始時期を運転開始を指示した瞬間とするのではなく、運転開始の指示を出すタイミングを遅らせる。
運転開始の指示を遅らせる方法には2つあり、第1の方法は、運転開始指示を出す時刻を設定して予約しておく方法である。第2の方法は、運転開始指示を出すまでの待ち時間を設定して予約しておく方法である。この第2の方法の場合には、負荷機器3の負荷制御回路32は、現在時刻を基に運転開始指示を出す時刻を計算するので、その後の処理は第1の方法の場合の処理と同じになる。
The fifth means (embodiments of the inventions of
There are two methods for delaying the operation start instruction. The first method is a method of setting and reserving the time for issuing the operation start instruction. The second method is a method of making a reservation by setting a waiting time until an operation start instruction is issued. In the case of the second method, the
負荷機器3の負荷制御回路32は、指定された運転開始時刻になったか否かをその内部時計によりチェックを繰り返し、指定された運転開始時刻になった時点で運転開始の指示を出す。この実施形態は、前記第2、第3、第4の手段と組み合わせて実施可能である。第2の手段と組み合わせる場合には、運転開始時刻になった場合に、負荷機器3は図3の制御フローのステップA1の実行に移る。第3の手段の場合には図4のステップA1、第4の手段の場合には図5のステップC1の実行にそれぞれ移る。このように負荷機器3の運転開始の時刻を予約できるようにすれば、負荷機器3の使い勝手が更に改善される。
The
第6の手段(請求項12の発明の実施形態)は、前記第2〜4の手段の実施形態における負荷機器3の使い勝手を更に改善した実施形態である。前記第2〜4の手段の実施形態では、負荷機器3がコジェネレーション装置2側に識別番号、運転動作を開始したい旨、消費電力、温水使用量の情報を送信し、それに対するコジェネレーション装置2側からの運転開始動作の許可、待機の指示を待って次の動作をした。
A sixth means (an embodiment of the invention of claim 12) is an embodiment in which the usability of the load device 3 in the second to fourth embodiments is further improved. In the second to fourth embodiments, the load device 3 transmits to the
この場合、コジェネレーション装置2側から許可又は待機の指示が必ず返信されてくればよいが、何らかの不具合でそれらの指示が全く返信されて来ない場合も起こり得る。その場合、負荷機器3がいつまでも返信待ちをしていたのでは、運転動作が停止してしまって具合が悪い。本実施形態では、このような場合にはコジェネレーション装置2側からの返信を待たずに運転動作を開始するようにする。
In this case, it is only necessary to return a permission or standby instruction from the
具体的には、コジェネレーション装置2側に識別番号等の情報を送信した後、一定時間内に許可、待機の指示を受け取らなかった場合には、許可と見なして運転動作を開始する。本実施形態を前記第3の手段の実施形態に追加して行なう場合の、負荷機器3側の制御ロジックを図6の制御フローで説明する。なお、この図6の制御フローには、前記第5の手段の実施形態も含まれているので併せて説明する。また、コジェネレーション装置2側の制御フローは、図3、図4、図5と同じであるのでその制御フロー図及び説明は省略する。
Specifically, after transmitting information such as an identification number to the
負荷機器3の操作者は、運転開始時刻又は現時刻から運転開始を遅らせる時間を設定して負荷機器3をスタートさせる。最初のステップD1で、負荷機器3の負荷制御回路32は運転開始時刻を計算する。運転開始時刻が設定されている場合には、その時刻がそのまま運転開始時刻であり、運転開始を遅らせる待ち時間が設定されている場合には、現在時刻にその待ち時間を足して運転開始時刻を求める。
The operator of the load device 3 starts the load device 3 by setting a time for delaying the start of operation from the operation start time or the current time. In the first step D1, the
ステップD2では、計算した運転開始時刻になったか否かを内部時計に照らして判定する。予約された運転開始時刻になった時点でステップD3に移り、コジェネレーション装置2側に識別番号、運転動作を開始したい旨と消費電力、温水使用量を送信する。その後、ステップD4にて、タイマTを設けてその内容をクリアし、計時を開始する。
ステップD5では、コジェネレーション装置2からの返信の有無をチェックし、返信が届いている場合には、ステップD7に移る。そして、返信内容が許可であった場合にはステップD8にて運転動作を開始し、待機であった場合にはステップD9にてΔt3時間待機した後、再び識別番号等を送信してコジェネレーション装置2からの返信による指示を待つ。
In step D2, it is determined according to the internal clock whether or not the calculated operation start time has come. When the reserved operation start time is reached, the process proceeds to step D3, and the identification number, the desire to start the operation, the power consumption, and the amount of hot water used are transmitted to the
In step D5, the presence or absence of a reply from the
ステップD5にて返信が届いていなかった場合には、ステップD6に移る。ステップD6では、先に設けたタイマTが所定時間を計時したか、即ち、識別番号等を送信してから所定時間が経過しているか否かを判定する。所定時間経過していない場合には、ステップD5に戻り、返信が届くのを待つが、所定時間経過している場合にはステップD8に移る。このように、コジェネレーション装置2から所定時間経過しても返信が届かない場合は、それ以上、返信を待つことをしないで運転開始動作に移る。
If no reply has been received in step D5, the process proceeds to step D6. In step D6, it is determined whether the previously provided timer T has counted a predetermined time, that is, whether a predetermined time has elapsed since the identification number or the like was transmitted. If the predetermined time has not elapsed, the process returns to step D5 and waits for a reply to arrive, but if the predetermined time has elapsed, the process proceeds to step D8. As described above, when no reply is received from the
このように本実施形態では、所定時間内に返信が届かない場合には、自動的に運転開始動作に移るので、何かの不具合によりコジェネレーション装置2からの返信が届かない場合、負荷機器3の運転動作が開始されないといった事態を回避できる効果がある。
As described above, in this embodiment, when a reply is not received within a predetermined time, the operation automatically starts, so when a reply from the
図面中、1はコジェネレーション装置を利用した電力と温水の需給システム、2はコジェネレーション装置、3は負荷機器、4は商用電力系統、5は通信ネットワーク、6は電力計、21は燃料電池、22は改質器、23はインバータ、24は熱交換器、25は貯湯槽、26は通信装置、27は制御回路、28は操作盤、29は熱回収水循環ポンプ、31は通信装置、32は負荷制御回路、33は操作盤、Pacは発電電力、Prは受電電力を示す。
In the drawings, 1 is a supply and demand system for electric power and hot water using a cogeneration device, 2 is a cogeneration device, 3 is a load device, 4 is a commercial power system, 5 is a communication network, 6 is a power meter, 21 is a fuel cell, 22 is a reformer, 23 is an inverter, 24 is a heat exchanger, 25 is a hot water tank, 26 is a communication device, 27 is a control circuit, 28 is an operation panel, 29 is a heat recovery water circulation pump, 31 is a communication device, 32 is A load control circuit, 33 is an operation panel, Pac is generated power, and Pr is received power.
Claims (14)
A power and hot water supply / demand system using the cogeneration apparatus according to claim 1, wherein the cogeneration apparatus uses a fuel cell in a power generation unit. And hot water supply and demand system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003309153A JP2005078977A (en) | 2003-09-01 | 2003-09-01 | Electric power and hot water supply system utilizing co-generation device |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP2003309153A JP2005078977A (en) | 2003-09-01 | 2003-09-01 | Electric power and hot water supply system utilizing co-generation device |
Publications (1)
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010040350A (en) * | 2008-08-06 | 2010-02-18 | Toshiba Corp | Fuel cell cogeneration system |
| JP2010067511A (en) * | 2008-09-11 | 2010-03-25 | Toshiba Corp | Fuel cell system |
| JP2018027011A (en) * | 2013-07-26 | 2018-02-15 | 京セラ株式会社 | Power management apparatus, power management system, and power management method |
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2003
- 2003-09-01 JP JP2003309153A patent/JP2005078977A/en active Pending
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| US10698433B2 (en) | 2013-07-26 | 2020-06-30 | Kyocera Corporation | Power management apparatus, power management system, and method for power management |
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