コージェネレーションシステム
【課題】 省エネルギー効果の低減を抑制可能なコージェネレーションシステムを提供する。
【解決手段】 燃料電池システム１は、電力及び熱を発生させる燃料電池ユニット１０と、燃料電池ユニット１０で発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニット２０と、貯湯ユニット２０を制御する制御部３０と、を備え、所定の施設Ｍに電力及び湯を供給する。制御部３０は、施設Ｍの利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻、及び入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得すると共に、使用想定湯量を貯湯ユニット２０の貯湯槽２２に貯めるために必要な貯湯時間を算出する。そして、制御部３０は、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った所定の時刻に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から施設Ｍの浴槽Ｂへ湯を供給する。
【解決手段】 燃料電池システム１は、電力及び熱を発生させる燃料電池ユニット１０と、燃料電池ユニット１０で発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニット２０と、貯湯ユニット２０を制御する制御部３０と、を備え、所定の施設Ｍに電力及び湯を供給する。制御部３０は、施設Ｍの利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻、及び入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得すると共に、使用想定湯量を貯湯ユニット２０の貯湯槽２２に貯めるために必要な貯湯時間を算出する。そして、制御部３０は、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った所定の時刻に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から施設Ｍの浴槽Ｂへ湯を供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の施設に電力及び湯を供給するコージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコージェネレーションシステムとして、電力及び熱を発生させる発電ユニットと、発電ユニットで発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニットと、を備え、貯湯ユニットに貯えられた湯を給湯や暖房機器に用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０６４７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のコージェネレーションシステムでは、例えば貯湯ユニットから電力の配給先の施設の浴槽に湯を供給して湯張りした後に、他の用途で湯を使用しようとすると、貯湯ユニットに予め貯えられた湯量では足りずに、温水ヒータ等を用いて湯を別途生成する必要が生じる。その結果、従来の燃料電池システムでは、省エネルギー効果が低減してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、省エネルギー効果の低減を抑制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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係るコージェネレーションシステムは、所定の施設に電力及び湯を供給するコージェネレーションシステムであって、電力及び熱を発生させる発電ユニットと、発電ユニットで発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニットと、少なくとも貯湯ユニットを制御する制御部と、を備え、制御部は、施設の利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻を示す情報、及び入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得すると共に、使用想定湯量を貯湯ユニットに貯えるために必要な貯湯時間を算出し、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った所定の時刻に、貯湯ユニットから所定の施設の浴槽に湯を供給する、ことを特徴とする。
【０００７】
このコージェネレーションシステムは、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った時刻に、貯湯ユニットから浴槽へ湯を供給して湯張りを行う。このため、実際に湯が使用される入浴予定時刻には、浴槽への湯張りが完了しており、尚且つ貯湯ユニットに十分な湯量が貯えられていることとなる。したがって、入浴時に湯を使用する際に、湯切れが発生し難く、温水ヒータ等で別途生成する湯量が少なくて済む。その結果、省エネルギー効果の低減を抑制することができる。
【０００８】
本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、当該コージェネレーションシステムを省エネモードで運転するか否かの選択を利用者から受け付ける選択受付手段をさらに備え、制御部は、当該コージェネレーションシステムを省エネモードで運転するという選択を選択受付手段が受け付けた場合、入浴想定時刻を示す情報及び使用想定湯量を示す情報を取得すると共に、貯湯時間を算出し、所定の時刻に貯湯ユニットから浴槽に湯を供給する、ことが好ましい。この場合、当該コージェネレーションシステムを省エネモードで運転するか否かを利用者が選択することができる。
【０００９】
また、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、制御部は、入浴想定時刻を示す情報及び使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方を、利用者の過去の入浴実績に基づいて取得することができる。この場合、入浴想定時刻や使用想定湯量を、利用者がその都度設定する必要がない。
【００１０】
或いは、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、入浴想定時刻を示す情報及び使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方の入力を利用者から受け付けて、受け付けた当該情報を制御部へ送信する第１の入力受付手段をさらに備え、制御部は、入浴想定時刻を示す情報及び使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方を、第１の入力受付手段から受信することにより取得することができる。この場合、入浴想定時刻や使用想定湯量を、利用者が所望する通りに設定することができる。
【００１１】
また、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、制御部は、利用者が入浴する際に設定すると想定される想定温度を示す情報をさらに取得し、浴槽に供給された湯が入浴想定時刻に想定温度となるように、想定温度よりも高い温度の湯を貯湯ユニットから浴槽に供給する、ことが好ましい。この場合、入浴想定時刻において追い炊き等の必要が生じ難いため、一層省エネルギー効果の低減を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、制御部は、想定温度を示す情報を、利用者の過去の入浴実績に基づいて取得することができる。この場合、想定温度を、利用者がその都度設定する必要がない。
【００１３】
或いは、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、想定温度を示す情報の入力を利用者から受け付けて、受け付けた当該情報を制御部へ送信する第２の入力受付手段をさらに備え、制御部は、想定温度を示す情報を、第２の入力受付手段から受信することにより取得することができる。この場合、想定温度を、利用者が所望する通りに設定することができる。
【００１４】
また、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、制御部は、浴槽に湯を供給する前に、浴槽の排水栓が閉止されていることの確認を利用者に促すための情報を、利用者に提供する、ことが好ましい。この場合、浴槽の排水栓が閉止されていない状態で、貯湯ユニットから浴槽に湯が供給されることを防止することができる。
【００１５】
さらに、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、制御部は、貯湯ユニットから浴槽に湯が供給されているとき、その旨を利用者に報知したり、貯湯ユニットから浴槽への湯の供給が完了したとき、その旨を利用者に報知したりすることが好ましい。この場合、貯湯ユニットから浴槽に湯が供給されていることや、貯湯ユニットから浴槽への湯の供給が完了したことを、利用者が認識することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、省エネルギー効果の低減を抑制可能なコージェネレーションシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るコージェネレーションシステムの第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示される燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。
【図３】図１に示される制御部で用いられる重み係数を示す図表である。
【図４】貯湯槽の蓄熱量の時間変化を示すグラフである。
【図５】本発明に係るコージェネレーションシステムの第２実施形態を示す構成図である。
【図６】図５に示される燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。
【図７】図５に示される燃料電池システムの他の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るコージェネレーションシステムの好適な実施形態としての燃料電池システムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］
【００１９】
図１に示されるように、燃料電池システム１は、電力及び熱を発生させる燃料電池ユニット（発電ユニット）１０と、燃料電池ユニット１０で発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニット２０と、貯湯ユニット２０を制御する制御部３０と、を備えている。このような燃料電池システム１は、所定の施設Ｍに電力及び湯を供給する。
【００２０】
燃料電池ユニット１０は、改質装置１２と燃料電池スタック１４とを有している。改質装置１２は、改質触媒を有する改質器（不図示）と、改質触媒を加熱する加熱装置（例えばバーナ等）（不図示）とを有しており、加熱装置により加熱された改質触媒で原燃料及び水を改質して改質ガスを生成する。そして、改質装置１１は、生成した改質ガスを燃料電池スタック１４へ供給する。
【００２１】
なお、原燃料は、脱硫装置（不図示）において硫黄分が除去された後に、改質装置１２に導入される。原燃料としては、天然ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）、都市ガス等の炭化水素系気体燃料や、灯油等の炭化水素系液体燃料が気化されたものを用いることができる。
【００２２】
燃料電池スタック１４は、例えばＰＥＦＣ（Polymer Electrolyte Fuel Cell）と称されるセルが、複数層積層されたものである。各セルは、高分子膜である電解質が燃料極と酸化剤極との間に配置されて構成されている。燃料電池スタック１４においては、燃料極側には改質装置１２によって生成された改質ガスが導入され、酸化剤極側には酸素含有ガス（例えば空気や純酸素等）が導入される。
【００２３】
このように燃料電池スタック１４は、改質ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行い、得られた電力を、パワーコンディショナー（不図示）等を介して施設Ｍへ供給する。なお、燃料電池スタック１４の燃料極側に導入された改質ガスのオフガスは、改質装置１２のバーナに供給されて再利用される。
【００２４】
貯湯ユニット２０は貯湯槽２２を有している。貯湯槽２２には、燃料電池ユニット１０で発生した熱を回収するための水が貯えられている。貯湯槽２２は、その容量が、例えば１３７Ｌのものや２００Ｌのものとすることができる。貯湯槽２２には、貯湯槽２２に貯えられた水を循環させるための循環ライン２４と、貯湯槽２２の底部から貯湯槽２２内に水（例えば水道水）を導入するための水導入ライン２５とが接続されている。循環ライン２４は、一端が貯湯槽２２の底部に接続されており、他端が貯湯槽２２の頂部に接続されている。
【００２５】
循環ライン２４には、改質装置１２及び燃料電池スタック１４等で発生する熱と循環ライン２４を流通する水との熱交換により、当該水を加熱するための熱交換部２６が設けられている。したがって、貯湯槽２２の底部から排出された水は、循環ライン２４を流通する際に熱交換部２６により温められ、湯として貯湯槽２２の頂部へ導入される。貯湯槽２２の頂部に導入された湯は、水導入ライン２５により貯湯槽２２の底部に新たな水が導入されることにより、この水に押し出されるようにして貯湯槽２２の頂部から導出される。このとき水導入ライン２５から貯湯槽２２に導入される水は、熱交換部２６により温められた湯よりも温度が低い。
【００２６】
その結果、貯湯槽２２の頂部（上部）には温度の比較的高い湯が貯えられ、貯湯槽２２の低部（下部）には温度の比較的低い水が貯えられることとなる。なお、貯湯槽２２に貯えられた全ての水が、熱交換部２６により昇温され得る最高の温度（例えば６５℃）となると、それ以上蓄熱できない所謂満蓄の状態となる。
【００２７】
制御部３０は、施設Ｍの利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻を示す情報、及びその入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得する。また、制御部３０は、使用想定湯量を貯えるために必要な貯湯時間を算出する。そして、制御部３０は、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った所定の時刻に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を強制的に供給して湯張りを行う。
【００２８】
このように、制御部３０が、入浴想定時刻、及び使用想定湯量を示す情報を取得すると共に貯湯時間を算出し、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った所定の時刻に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を強制的に供給して湯張りを行うモードを省エネモードとする。
【００２９】
なお、制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート等を有するコンピュータシステムとして構成されており、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより、上記のような貯湯ユニット２０の制御処理を行う。
【００３０】
次に、図２を参照して、燃料電池システム１の制御方法について説明する。図２に示されるように、まず、制御部３０は、施設Ｍの利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻を示す情報を取得する（ステップＳ１）。
【００３１】
入浴想定時刻を示す情報は、施設Ｍの利用者の過去の入浴実績に基づいて（所謂学習機能によって）取得することができる。この場合、制御部３０は、施設Ｍの利用者が過去に入浴した時刻を示すデータに対して所定の重み係数を乗じたデータに基づいて、当該入浴想定時刻を算出する。
【００３２】
重み係数は、例えば、図３の表に示されるように設定することができる。図３に示されるように、当該制御を実施する日（実施日）の１日前に利用者が入浴した時刻を示すデータに対する重み係数は「８」であり、実施日の２日前に利用者が入浴した時刻を示すデータに対する重み係数は「６」である。このように、重み係数は、実施日に近くなるにつれて大きくなる。これは、実施日により近い日の利用者の一日のスケジュールのほうが、実施日における利用者の一日のスケジュールに近似している場合が多いので、実施日に近い日のデータがより正確なデータであると考えられるためである。
【００３３】
一方で、実施日の７日前に利用者が入浴した時刻を示すデータに対する重み係数は「１０」と大きい値となっている。これは、利用者の一日のスケジュールが曜日毎に概ね決定する場合が多いため、実施日と同じ曜日である７日前のデータがより正確なデータであると考えられるためである。同様にして、１４日前及び２１日前についての重み係数も、比較的大きな値となっている。このように重み係数を設定することにより、利用者の希望に則した入浴想定時刻を得ることができる。
【００３４】
続いて、制御部３０は、入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得する（ステップＳ２）。使用想定湯量は、例えば、シャワーで使用される湯量や、追加の湯張りに使用される湯量や、入浴とは異なる用途（炊事等）で使用される湯量を含む。
【００３５】
続いて、制御部３０は、利用者が入浴する際に設定すると想定される想定温度を示す情報を取得する（ステップＳ３）。これらのステップＳ１〜Ｓ３は、どのような順序で実行されてもよい。
【００３６】
続いて、制御部３０は、ステップＳ３で取得した使用想定湯量を貯湯槽２２に貯えるために必要な貯湯時間を算出する（ステップＳ４）。貯湯時間は、例えば次のようにして算出することができる。
【００３７】
即ち、燃料電池スタック１４の発電量が１８９２Ｗであり、発電量の約半分である９４５Ｗが廃熱回収可能であるとすると、一分間に約０．５４１７Ｌの４０℃の湯が貯められる。したがって、例えば、想定温度が４０℃で使用想定湯量が１３７Ｌであったとすると、約２５２．９分、即ち約４．２時間で貯湯槽２２に使用想定湯量が貯まることとなるから、貯湯時間はおよそ４．２時間となる。
【００３８】
続いて、制御部３０は、現在の時刻が、貯湯槽２２から浴槽Ｂへ給湯を開始する時刻（給湯開始時刻）か否かの判定を行う（ステップＳ５）。給湯開始時刻は、ステップＳ２で取得した入浴想定時刻から、ステップＳ４で算出した貯湯時間だけ少なくとも遡った所定の時刻である。具体的には、例えば入浴想定時刻が２１時であり、貯湯時間が４時間であった場合には、給湯開始時刻は、２１時から４時間遡った１７時とすることができる。
【００３９】
ステップＳ５の判定の結果、現在の時刻が給湯開始時刻でない場合には、所定の時間間隔をもってステップＳ５の判定を繰り返す。一方、ステップＳ５の判定の結果、現在の時刻が概ね給湯開始時刻であった場合、制御部３０は、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を強制的に供給して湯張りを行う（ステップＳ６）。このとき、浴槽Ｂへ供給された湯が入浴想定時刻に概ね想定温度となるように（即ち、入浴想定時刻までの間に冷める分を予め見越して）、想定温度よりも高い温度の湯を浴槽Ｂへ供給する。
【００４０】
次に、図４を参照して貯湯槽２２及び従来の燃料電池システムの貯湯層（以下、貯湯層Ａと称する）における蓄熱量の変化について説明する。ここで、貯湯槽２２及び貯湯槽Ａの容量は１３７Ｌである。図４に示されるように、燃料電池システム１及び従来の燃料電池システムの運転が開始されると、貯湯槽２２及び貯湯槽Ａの蓄熱量（貯えられた湯の量）は、徐々に上昇していく。そして、時刻Ｔ１において、施設Ｍで熱需要（湯の需要）が発生すると、貯湯槽２２及び貯湯槽Ａの蓄熱量は一旦減少する。
【００４１】
その後、施設Ｍでの熱需要がなくなると、貯湯槽２２及び貯湯槽Ａの蓄熱量は再び上昇する。そして、燃料電池システム１では、給湯開始時刻である時刻Ｔ２において、貯湯槽２２から施設Ｍの浴槽Ｂへの湯の供給が行われ、貯湯槽２２の蓄熱量は減少する。一方、従来の燃料電池システムでは、この時刻Ｔ２に湯の供給が行われないので、貯湯槽Ａの蓄熱量はそのまま上昇する。
【００４２】
その後、時刻Ｔ３において、貯湯層Ａはそれ以上蓄熱できない満蓄の状態となる。その後、入浴想定時刻である時刻Ｔ４において、施設Ｍの利用者が入浴を開始することにより、施設Ｍで大きな熱需要が発生し、貯湯槽２２及び貯湯槽Ａの蓄熱量は急激に減少する。
【００４３】
このとき、比較例の燃料電池システムでは、浴槽Ｂの湯張りのための湯と、それ以外の目的で使用される湯とに相当する熱量が必要となるので、貯湯槽Ａの蓄熱量は、時刻Ｔ５においてゼロとなっている（貯湯槽Ａの湯切れが発生している）。
【００４４】
これに対して、燃料電池システム１では、浴槽Ｂの湯張りが既に完了しているので、貯湯槽２２の蓄熱量の減少が、湯張り以外の目的で使用される湯の熱量の分だけで済むうえに、時刻Ｔ２からＴ４の間に十分な熱量が貯湯槽２２に蓄えられているため、貯湯槽２２の蓄熱量はゼロになっていない（貯湯槽２２の湯切れが発生していない）。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システム１は、制御部３０が、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った給湯開始時刻に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を供給して湯張りを行う。このため、実際に湯が使用される入浴予定時刻には、浴槽Ｂへの湯張りが完了しており、尚且つ貯湯ユニット２０の貯湯槽２２に十分な湯量が貯えられていることとなる。したがって、施設Ｍの利用者が入浴時に湯を使用する際に、貯湯槽２２の湯切れが発生し難く、温水ヒータ（不図示）等により別途生成する湯量が少なくて済む。その結果、省エネルギー効果の低減を抑制することができる。
【００４６】
また、燃料電池システム１においては、入浴開始時刻から貯湯時間だけ遡った給湯開始時刻に、制御部３０が貯湯槽２２の湯を強制的に浴槽Ｂに供給すると共に冷水を貯湯槽２２へ供給することで、貯湯槽２２の蓄熱量が下がる。このため、燃料電池システム１によれば、従来の燃料電池システムに比べて少ない容量の貯湯槽２２であっても、満蓄となる頻度を低く抑えることができる。その結果、省エネルギー効果が向上されることに加えて、貯湯槽２２の小型化が可能となる。
【００４７】
さらに、燃料電池システム１においては、制御部３０が、浴槽Ｂに供給された湯が入浴想定時刻に想定温度となるように想定温度よりも高い温度の湯を浴槽Ｂへ供給するので、給湯開始時刻から入浴予定時刻までの間に浴槽Ｂの湯の温度が下がっても、追い炊き等の必要がなく、したがって一層省エネルギー効果の低減を抑制することができる。
【００４８】
なお、制御部３０は、使用想定湯量や想定温度を示す情報についても、入浴想定時刻を示す情報と同様にして、施設Ｍの利用者の過去の入浴実績に基づいて取得することができる。
［第２実施形態］
【００４９】
図５に示されるように、燃料電池システム１Ａは、第１実施形態に係る燃料電池システム１に対して、施設Ｍの利用者が使用可能なリモコン（選択受付手段、第１の入力受付手段、第２の入力受付手段）４０をさらに備える点で異なっている。
【００５０】
リモコン４０は、燃料電池システム１Ａを省エネモードで運転するか否かの選択を、施設Ｍの利用者から受け付けて、その選択の結果を示す情報を制御部３０へ送信する。また、リモコン４０は、必要に応じて、入浴想定時刻を示す情報や使用想定湯量を示す情報や想定温度を示す情報の入力を施設Ｍの利用者から受け付けて、受け付けた当該情報を制御部３０へ送信する。
【００５１】
次に、図６を参照して、燃料電池システム１Ａの制御方法について説明する。図６に示されるように、まず、リモコン４０は、燃料電池システム１Ａを省エネモードで運転するか否かの選択を施設Ｍの利用者から受け付け、その選択の結果を示す情報を制御部３０へ送信する（ステップＳ１１）。
【００５２】
続いて、制御部３０は、リモコン４０から送信される情報に基づいて、施設Ｍの利用者が省エネモードでの燃料電池システム１Ａの運転を選択したか否かの判定を行う（ステップＳ１２）。
【００５３】
ステップＳ１２の判定の結果、施設Ｍの利用者が省エネモードでの燃料電池システム１Ａの運転を選択した場合、制御部３０は、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていることの確認を施設Ｍの利用者に促すための情報を、リモコン４０を介して施設Ｍの利用者に提供する（ステップＳ１３）。
【００５４】
この情報の提供は、例えば、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていることの確認を施設Ｍの利用者に促すためのメッセージをリモコン４０の表示画面に表示させることにより行われてもよいし、当該メッセージを示す音声をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよいし、所定の電子音や音楽をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよい。
【００５５】
続いて、制御部３０は、ステップＳ１と同様に、施設Ｍの利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻を示す情報を取得する（ステップＳ１４）。続いて、入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得し（ステップＳ１５）、利用者が入浴する際に設定すると想定される想定温度を示す情報を取得する（ステップＳ１６）。これらのステップＳ１４〜Ｓ１６は、どのような順序で実行されてもよい。
【００５６】
続いて、制御部３０は、ステップＳ４と同様に、ステップＳ１５で取得した使用想定湯量を貯湯槽２２に貯えるために必要な貯湯時間を算出する（ステップＳ１７）。
【００５７】
続いて、制御部３０は、ステップＳ５と同様に、現在の時刻が給湯開始時刻か否かの判定を行う（ステップＳ１８）。この判定の結果、現在の時刻が給湯開始時刻でない場合には、所定の時間間隔をもってこの判定を繰り返す。
【００５８】
一方、ステップＳ１８の判定の結果、現在の時刻が概ね給湯開始時刻であった場合、制御部３０は、ステップＳ６と同様に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を強制的に供給して、湯張りを行う（ステップＳ１９）。
【００５９】
このとき、制御部３０は、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへの湯の供給が行われている旨を、リモコン４０を介して施設Ｍの利用者に報知する（ステップＳ２０）。この報知は、貯湯ユニット２０から浴槽Ｂへの温水の供給が行われていることを示すメッセージ（例えば「強制給湯中」等）をリモコン４０の表示画面に表示させることにより行われてもよいし、当該メッセージを示す音声をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよいし、所定の電子音や音楽をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよい。
【００６０】
一方、ステップＳ１２の判定の結果、施設Ｍの利用者が省エネモードでの燃料電池システム１Ａの運転を選択しなかった場合、処理を終了する。
【００６１】
次に、図７を参照して、燃料電池システム１Ａの他の制御方法について説明する。図７に示されるように、まず、リモコン４０は、施設Ｍの利用者から入浴想定時刻を示す情報の入力を受け付け、受け付けた情報を制御部３０へ送信する（ステップＳ３１）。つまり、施設Ｍの利用者が入浴したい時刻をリモコン４０に入力することにより、入力された情報が制御部３０へ送信されて入浴の予約が行われる。
【００６２】
続いて、制御部３０は、ステップＳ１３と同様に、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていることの確認を施設Ｍの利用者に促すための情報を、リモコン４０を介して施設Ｍの利用者に提供する（ステップＳ３２）。
【００６３】
続いて、制御部３０は、リモコン４０からの情報を受信することにより、入浴想定時刻を示す情報を取得する（即ち、入浴想定時刻を示す情報を利用者の入力により取得する）（ステップＳ３３）。続いて、使用想定湯量を示す情報を取得し（ステップＳ３４）、想定温度を示す情報を取得する（ステップＳ３５）。
【００６４】
ここで、制御部３０は、使用想定湯量及び想定温度を示す情報を、学習機能によって取得してもよいし、施設Ｍの利用者からの入力を受け付けたリモコン４０から受信することにより取得してもよい。
【００６５】
続いて、制御部３０は、ステップＳ１７と同様にして貯湯時間を算出し（ステップＳ３６）、ステップＳ１８と同様に現在の時刻が給湯開始時刻か否かの判定を行う（ステップＳ３７）。この判定の結果、現在の時刻が給湯開始時刻でない場合には、所定の時間間隔をもってこの判定を繰り返す。
【００６６】
一方、ステップＳ３７の判定の結果、現在の時刻が概ね給湯開始時刻であった場合、制御部３０は、ステップＳ１９と同様に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を強制的に供給して湯張りを行う（ステップＳ３８）。このとき、制御部３０は、ステップＳ２０と同様に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへの湯の供給が行われている旨を、リモコン４０を介して施設Ｍの利用者に報知する（ステップＳ３９）。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システム１Ａによれば、施設Ｍの利用者が、リモコン４０を介して、燃料電池システム１Ａを省エネモードで運転するか否かを選択することができる。或いは、本実施形態に係る燃料電池システム１Ａによれば、施設Ｍの利用者が、リモコン４０を介して入浴の予約を行うことができる。
【００６８】
また、燃料電池システム１Ａによれば、省エネモードでの運転が選択された場合、及び、入浴の予約が行われた場合、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていることの確認が施設Ｍの利用者に促されるので、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていない状態で貯湯ユニット２０から浴槽Ｂに湯が供給されることを防止することができる。
【００６９】
なお、燃料電池システム１Ａは、貯湯ユニット２０から浴槽Ｂへの湯の供給が完了したときに（湯張りが完了したときに）、その旨を施設Ｍの利用者に報知してもよい。この報知は、浴槽Ｂの湯張りが完了したことを示すメッセージをリモコン４０の表示画面に表示させることにより行われてもよいし、当該メッセージを示す音声をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよいし、所定の電子音や音楽をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよい。
【００７０】
また、燃料電池システム１Ａにおいては、リモコン４０は、例えば、制御部３０との間で無線通信可能な任意の多機能端末とすることができる。
【００７１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した各実施形態において、燃料電池としてＰＥＦＣを用いるものとしたが、これに限らず、例えばＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel Cells）を用いることもできる。
【００７２】
また、制御部３０は、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から施設Ｍの浴槽Ｂへ湯を供給する前の任意のタイミングで、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていることの確認を施設Ｍの利用者に促すための情報を施設Ｍの利用者に提供することができる。
【００７３】
また、制御部３０は、入浴想定時刻を示す情報、使用想定湯量を示す情報及び想定温度を示す情報のうちの少なくとも一つを、利用者の過去の入浴実績に基づいて取得する態様とすることができる。或いは、制御部３０は、入浴想定時刻を示す情報、使用想定湯量を示す情報及び想定温度を示す情報のうちの少なくとも一つを、リモコン４０から受信することにより取得する態様とすることができる。
【００７４】
また、本発明は、燃料電池システムに限らず、貯湯槽を有するコージェネレーションシステム全般に適用することができる。
【００７５】
さらに、図２，６，７における「開始」及び「終了」は、それぞれ、各図に示された一連の処理の開始及び終了を示しており、燃料電池システム１及び燃料電池システム１Ａの起動及び停止を示すものではない。
【符号の説明】
【００７６】
１，１Ａ…燃料電池システム、１０…燃料電池ユニット、２０…貯湯ユニット、３０…制御部、４０…リモコン。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の施設に電力及び湯を供給するコージェネレーションシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のコージェネレーションシステムとして、電力及び熱を発生させる発電ユニットと、発電ユニットで発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニットと、を備え、貯湯ユニットに貯えられた湯を給湯や暖房機器に用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−０６４７５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような従来のコージェネレーションシステムでは、例えば貯湯ユニットから電力の配給先の施設の浴槽に湯を供給して湯張りした後に、他の用途で湯を使用しようとすると、貯湯ユニットに予め貯えられた湯量では足りずに、温水ヒータ等を用いて湯を別途生成する必要が生じる。その結果、従来の燃料電池システムでは、省エネルギー効果が低減してしまう。
【０００５】
そこで、本発明は、省エネルギー効果の低減を抑制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課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係るコージェネレーションシステムは、所定の施設に電力及び湯を供給するコージェネレーションシステムであって、電力及び熱を発生させる発電ユニットと、発電ユニットで発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニットと、少なくとも貯湯ユニットを制御する制御部と、を備え、制御部は、施設の利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻を示す情報、及び入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得すると共に、使用想定湯量を貯湯ユニットに貯えるために必要な貯湯時間を算出し、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った所定の時刻に、貯湯ユニットから所定の施設の浴槽に湯を供給する、ことを特徴とする。
【０００７】
このコージェネレーションシステムは、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った時刻に、貯湯ユニットから浴槽へ湯を供給して湯張りを行う。このため、実際に湯が使用される入浴予定時刻には、浴槽への湯張りが完了しており、尚且つ貯湯ユニットに十分な湯量が貯えられていることとなる。したがって、入浴時に湯を使用する際に、湯切れが発生し難く、温水ヒータ等で別途生成する湯量が少なくて済む。その結果、省エネルギー効果の低減を抑制することができる。
【０００８】
本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、当該コージェネレーションシステムを省エネモードで運転するか否かの選択を利用者から受け付ける選択受付手段をさらに備え、制御部は、当該コージェネレーションシステムを省エネモードで運転するという選択を選択受付手段が受け付けた場合、入浴想定時刻を示す情報及び使用想定湯量を示す情報を取得すると共に、貯湯時間を算出し、所定の時刻に貯湯ユニットから浴槽に湯を供給する、ことが好ましい。この場合、当該コージェネレーションシステムを省エネモードで運転するか否かを利用者が選択することができる。
【０００９】
また、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、制御部は、入浴想定時刻を示す情報及び使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方を、利用者の過去の入浴実績に基づいて取得することができる。この場合、入浴想定時刻や使用想定湯量を、利用者がその都度設定する必要がない。
【００１０】
或いは、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、入浴想定時刻を示す情報及び使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方の入力を利用者から受け付けて、受け付けた当該情報を制御部へ送信する第１の入力受付手段をさらに備え、制御部は、入浴想定時刻を示す情報及び使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方を、第１の入力受付手段から受信することにより取得することができる。この場合、入浴想定時刻や使用想定湯量を、利用者が所望する通りに設定することができる。
【００１１】
また、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、制御部は、利用者が入浴する際に設定すると想定される想定温度を示す情報をさらに取得し、浴槽に供給された湯が入浴想定時刻に想定温度となるように、想定温度よりも高い温度の湯を貯湯ユニットから浴槽に供給する、ことが好ましい。この場合、入浴想定時刻において追い炊き等の必要が生じ難いため、一層省エネルギー効果の低減を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、制御部は、想定温度を示す情報を、利用者の過去の入浴実績に基づいて取得することができる。この場合、想定温度を、利用者がその都度設定する必要がない。
【００１３】
或いは、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、想定温度を示す情報の入力を利用者から受け付けて、受け付けた当該情報を制御部へ送信する第２の入力受付手段をさらに備え、制御部は、想定温度を示す情報を、第２の入力受付手段から受信することにより取得することができる。この場合、想定温度を、利用者が所望する通りに設定することができる。
【００１４】
また、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、制御部は、浴槽に湯を供給する前に、浴槽の排水栓が閉止されていることの確認を利用者に促すための情報を、利用者に提供する、ことが好ましい。この場合、浴槽の排水栓が閉止されていない状態で、貯湯ユニットから浴槽に湯が供給されることを防止することができる。
【００１５】
さらに、本発明に係るコージェネレーションシステムにおいては、制御部は、貯湯ユニットから浴槽に湯が供給されているとき、その旨を利用者に報知したり、貯湯ユニットから浴槽への湯の供給が完了したとき、その旨を利用者に報知したりすることが好ましい。この場合、貯湯ユニットから浴槽に湯が供給されていることや、貯湯ユニットから浴槽への湯の供給が完了したことを、利用者が認識することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、省エネルギー効果の低減を抑制可能なコージェネレーションシステムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るコージェネレーションシステムの第１実施形態を示す構成図である。
【図２】図１に示される燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。
【図３】図１に示される制御部で用いられる重み係数を示す図表である。
【図４】貯湯槽の蓄熱量の時間変化を示すグラフである。
【図５】本発明に係るコージェネレーションシステムの第２実施形態を示す構成図である。
【図６】図５に示される燃料電池システムの制御方法を示すフローチャートである。
【図７】図５に示される燃料電池システムの他の制御方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係るコージェネレーションシステムの好適な実施形態としての燃料電池システムについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
［第１実施形態］
【００１９】
図１に示されるように、燃料電池システム１は、電力及び熱を発生させる燃料電池ユニット（発電ユニット）１０と、燃料電池ユニット１０で発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニット２０と、貯湯ユニット２０を制御する制御部３０と、を備えている。このような燃料電池システム１は、所定の施設Ｍに電力及び湯を供給する。
【００２０】
燃料電池ユニット１０は、改質装置１２と燃料電池スタック１４とを有している。改質装置１２は、改質触媒を有する改質器（不図示）と、改質触媒を加熱する加熱装置（例えばバーナ等）（不図示）とを有しており、加熱装置により加熱された改質触媒で原燃料及び水を改質して改質ガスを生成する。そして、改質装置１１は、生成した改質ガスを燃料電池スタック１４へ供給する。
【００２１】
なお、原燃料は、脱硫装置（不図示）において硫黄分が除去された後に、改質装置１２に導入される。原燃料としては、天然ガス、ＬＰＧ（液化石油ガス）、都市ガス等の炭化水素系気体燃料や、灯油等の炭化水素系液体燃料が気化されたものを用いることができる。
【００２２】
燃料電池スタック１４は、例えばＰＥＦＣ（Polymer Electrolyte Fuel Cell）と称されるセルが、複数層積層されたものである。各セルは、高分子膜である電解質が燃料極と酸化剤極との間に配置されて構成されている。燃料電池スタック１４においては、燃料極側には改質装置１２によって生成された改質ガスが導入され、酸化剤極側には酸素含有ガス（例えば空気や純酸素等）が導入される。
【００２３】
このように燃料電池スタック１４は、改質ガスと酸素含有ガスとを用いて発電を行い、得られた電力を、パワーコンディショナー（不図示）等を介して施設Ｍへ供給する。なお、燃料電池スタック１４の燃料極側に導入された改質ガスのオフガスは、改質装置１２のバーナに供給されて再利用される。
【００２４】
貯湯ユニット２０は貯湯槽２２を有している。貯湯槽２２には、燃料電池ユニット１０で発生した熱を回収するための水が貯えられている。貯湯槽２２は、その容量が、例えば１３７Ｌのものや２００Ｌのものとすることができる。貯湯槽２２には、貯湯槽２２に貯えられた水を循環させるための循環ライン２４と、貯湯槽２２の底部から貯湯槽２２内に水（例えば水道水）を導入するための水導入ライン２５とが接続されている。循環ライン２４は、一端が貯湯槽２２の底部に接続されており、他端が貯湯槽２２の頂部に接続されている。
【００２５】
循環ライン２４には、改質装置１２及び燃料電池スタック１４等で発生する熱と循環ライン２４を流通する水との熱交換により、当該水を加熱するための熱交換部２６が設けられている。したがって、貯湯槽２２の底部から排出された水は、循環ライン２４を流通する際に熱交換部２６により温められ、湯として貯湯槽２２の頂部へ導入される。貯湯槽２２の頂部に導入された湯は、水導入ライン２５により貯湯槽２２の底部に新たな水が導入されることにより、この水に押し出されるようにして貯湯槽２２の頂部から導出される。このとき水導入ライン２５から貯湯槽２２に導入される水は、熱交換部２６により温められた湯よりも温度が低い。
【００２６】
その結果、貯湯槽２２の頂部（上部）には温度の比較的高い湯が貯えられ、貯湯槽２２の低部（下部）には温度の比較的低い水が貯えられることとなる。なお、貯湯槽２２に貯えられた全ての水が、熱交換部２６により昇温され得る最高の温度（例えば６５℃）となると、それ以上蓄熱できない所謂満蓄の状態となる。
【００２７】
制御部３０は、施設Ｍの利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻を示す情報、及びその入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得する。また、制御部３０は、使用想定湯量を貯えるために必要な貯湯時間を算出する。そして、制御部３０は、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った所定の時刻に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を強制的に供給して湯張りを行う。
【００２８】
このように、制御部３０が、入浴想定時刻、及び使用想定湯量を示す情報を取得すると共に貯湯時間を算出し、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った所定の時刻に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を強制的に供給して湯張りを行うモードを省エネモードとする。
【００２９】
なお、制御部３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及び入出力ポート等を有するコンピュータシステムとして構成されており、ＣＰＵが所定のプログラムを実行することにより、上記のような貯湯ユニット２０の制御処理を行う。
【００３０】
次に、図２を参照して、燃料電池システム１の制御方法について説明する。図２に示されるように、まず、制御部３０は、施設Ｍの利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻を示す情報を取得する（ステップＳ１）。
【００３１】
入浴想定時刻を示す情報は、施設Ｍの利用者の過去の入浴実績に基づいて（所謂学習機能によって）取得することができる。この場合、制御部３０は、施設Ｍの利用者が過去に入浴した時刻を示すデータに対して所定の重み係数を乗じたデータに基づいて、当該入浴想定時刻を算出する。
【００３２】
重み係数は、例えば、図３の表に示されるように設定することができる。図３に示されるように、当該制御を実施する日（実施日）の１日前に利用者が入浴した時刻を示すデータに対する重み係数は「８」であり、実施日の２日前に利用者が入浴した時刻を示すデータに対する重み係数は「６」である。このように、重み係数は、実施日に近くなるにつれて大きくなる。これは、実施日により近い日の利用者の一日のスケジュールのほうが、実施日における利用者の一日のスケジュールに近似している場合が多いので、実施日に近い日のデータがより正確なデータであると考えられるためである。
【００３３】
一方で、実施日の７日前に利用者が入浴した時刻を示すデータに対する重み係数は「１０」と大きい値となっている。これは、利用者の一日のスケジュールが曜日毎に概ね決定する場合が多いため、実施日と同じ曜日である７日前のデータがより正確なデータであると考えられるためである。同様にして、１４日前及び２１日前についての重み係数も、比較的大きな値となっている。このように重み係数を設定することにより、利用者の希望に則した入浴想定時刻を得ることができる。
【００３４】
続いて、制御部３０は、入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得する（ステップＳ２）。使用想定湯量は、例えば、シャワーで使用される湯量や、追加の湯張りに使用される湯量や、入浴とは異なる用途（炊事等）で使用される湯量を含む。
【００３５】
続いて、制御部３０は、利用者が入浴する際に設定すると想定される想定温度を示す情報を取得する（ステップＳ３）。これらのステップＳ１〜Ｓ３は、どのような順序で実行されてもよい。
【００３６】
続いて、制御部３０は、ステップＳ３で取得した使用想定湯量を貯湯槽２２に貯えるために必要な貯湯時間を算出する（ステップＳ４）。貯湯時間は、例えば次のようにして算出することができる。
【００３７】
即ち、燃料電池スタック１４の発電量が１８９２Ｗであり、発電量の約半分である９４５Ｗが廃熱回収可能であるとすると、一分間に約０．５４１７Ｌの４０℃の湯が貯められる。したがって、例えば、想定温度が４０℃で使用想定湯量が１３７Ｌであったとすると、約２５２．９分、即ち約４．２時間で貯湯槽２２に使用想定湯量が貯まることとなるから、貯湯時間はおよそ４．２時間となる。
【００３８】
続いて、制御部３０は、現在の時刻が、貯湯槽２２から浴槽Ｂへ給湯を開始する時刻（給湯開始時刻）か否かの判定を行う（ステップＳ５）。給湯開始時刻は、ステップＳ２で取得した入浴想定時刻から、ステップＳ４で算出した貯湯時間だけ少なくとも遡った所定の時刻である。具体的には、例えば入浴想定時刻が２１時であり、貯湯時間が４時間であった場合には、給湯開始時刻は、２１時から４時間遡った１７時とすることができる。
【００３９】
ステップＳ５の判定の結果、現在の時刻が給湯開始時刻でない場合には、所定の時間間隔をもってステップＳ５の判定を繰り返す。一方、ステップＳ５の判定の結果、現在の時刻が概ね給湯開始時刻であった場合、制御部３０は、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を強制的に供給して湯張りを行う（ステップＳ６）。このとき、浴槽Ｂへ供給された湯が入浴想定時刻に概ね想定温度となるように（即ち、入浴想定時刻までの間に冷める分を予め見越して）、想定温度よりも高い温度の湯を浴槽Ｂへ供給する。
【００４０】
次に、図４を参照して貯湯槽２２及び従来の燃料電池システムの貯湯層（以下、貯湯層Ａと称する）における蓄熱量の変化について説明する。ここで、貯湯槽２２及び貯湯槽Ａの容量は１３７Ｌである。図４に示されるように、燃料電池システム１及び従来の燃料電池システムの運転が開始されると、貯湯槽２２及び貯湯槽Ａの蓄熱量（貯えられた湯の量）は、徐々に上昇していく。そして、時刻Ｔ１において、施設Ｍで熱需要（湯の需要）が発生すると、貯湯槽２２及び貯湯槽Ａの蓄熱量は一旦減少する。
【００４１】
その後、施設Ｍでの熱需要がなくなると、貯湯槽２２及び貯湯槽Ａの蓄熱量は再び上昇する。そして、燃料電池システム１では、給湯開始時刻である時刻Ｔ２において、貯湯槽２２から施設Ｍの浴槽Ｂへの湯の供給が行われ、貯湯槽２２の蓄熱量は減少する。一方、従来の燃料電池システムでは、この時刻Ｔ２に湯の供給が行われないので、貯湯槽Ａの蓄熱量はそのまま上昇する。
【００４２】
その後、時刻Ｔ３において、貯湯層Ａはそれ以上蓄熱できない満蓄の状態となる。その後、入浴想定時刻である時刻Ｔ４において、施設Ｍの利用者が入浴を開始することにより、施設Ｍで大きな熱需要が発生し、貯湯槽２２及び貯湯槽Ａの蓄熱量は急激に減少する。
【００４３】
このとき、比較例の燃料電池システムでは、浴槽Ｂの湯張りのための湯と、それ以外の目的で使用される湯とに相当する熱量が必要となるので、貯湯槽Ａの蓄熱量は、時刻Ｔ５においてゼロとなっている（貯湯槽Ａの湯切れが発生している）。
【００４４】
これに対して、燃料電池システム１では、浴槽Ｂの湯張りが既に完了しているので、貯湯槽２２の蓄熱量の減少が、湯張り以外の目的で使用される湯の熱量の分だけで済むうえに、時刻Ｔ２からＴ４の間に十分な熱量が貯湯槽２２に蓄えられているため、貯湯槽２２の蓄熱量はゼロになっていない（貯湯槽２２の湯切れが発生していない）。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システム１は、制御部３０が、入浴想定時刻から少なくとも貯湯時間だけ遡った給湯開始時刻に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を供給して湯張りを行う。このため、実際に湯が使用される入浴予定時刻には、浴槽Ｂへの湯張りが完了しており、尚且つ貯湯ユニット２０の貯湯槽２２に十分な湯量が貯えられていることとなる。したがって、施設Ｍの利用者が入浴時に湯を使用する際に、貯湯槽２２の湯切れが発生し難く、温水ヒータ（不図示）等により別途生成する湯量が少なくて済む。その結果、省エネルギー効果の低減を抑制することができる。
【００４６】
また、燃料電池システム１においては、入浴開始時刻から貯湯時間だけ遡った給湯開始時刻に、制御部３０が貯湯槽２２の湯を強制的に浴槽Ｂに供給すると共に冷水を貯湯槽２２へ供給することで、貯湯槽２２の蓄熱量が下がる。このため、燃料電池システム１によれば、従来の燃料電池システムに比べて少ない容量の貯湯槽２２であっても、満蓄となる頻度を低く抑えることができる。その結果、省エネルギー効果が向上されることに加えて、貯湯槽２２の小型化が可能となる。
【００４７】
さらに、燃料電池システム１においては、制御部３０が、浴槽Ｂに供給された湯が入浴想定時刻に想定温度となるように想定温度よりも高い温度の湯を浴槽Ｂへ供給するので、給湯開始時刻から入浴予定時刻までの間に浴槽Ｂの湯の温度が下がっても、追い炊き等の必要がなく、したがって一層省エネルギー効果の低減を抑制することができる。
【００４８】
なお、制御部３０は、使用想定湯量や想定温度を示す情報についても、入浴想定時刻を示す情報と同様にして、施設Ｍの利用者の過去の入浴実績に基づいて取得することができる。
［第２実施形態］
【００４９】
図５に示されるように、燃料電池システム１Ａは、第１実施形態に係る燃料電池システム１に対して、施設Ｍの利用者が使用可能なリモコン（選択受付手段、第１の入力受付手段、第２の入力受付手段）４０をさらに備える点で異なっている。
【００５０】
リモコン４０は、燃料電池システム１Ａを省エネモードで運転するか否かの選択を、施設Ｍの利用者から受け付けて、その選択の結果を示す情報を制御部３０へ送信する。また、リモコン４０は、必要に応じて、入浴想定時刻を示す情報や使用想定湯量を示す情報や想定温度を示す情報の入力を施設Ｍの利用者から受け付けて、受け付けた当該情報を制御部３０へ送信する。
【００５１】
次に、図６を参照して、燃料電池システム１Ａの制御方法について説明する。図６に示されるように、まず、リモコン４０は、燃料電池システム１Ａを省エネモードで運転するか否かの選択を施設Ｍの利用者から受け付け、その選択の結果を示す情報を制御部３０へ送信する（ステップＳ１１）。
【００５２】
続いて、制御部３０は、リモコン４０から送信される情報に基づいて、施設Ｍの利用者が省エネモードでの燃料電池システム１Ａの運転を選択したか否かの判定を行う（ステップＳ１２）。
【００５３】
ステップＳ１２の判定の結果、施設Ｍの利用者が省エネモードでの燃料電池システム１Ａの運転を選択した場合、制御部３０は、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていることの確認を施設Ｍの利用者に促すための情報を、リモコン４０を介して施設Ｍの利用者に提供する（ステップＳ１３）。
【００５４】
この情報の提供は、例えば、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていることの確認を施設Ｍの利用者に促すためのメッセージをリモコン４０の表示画面に表示させることにより行われてもよいし、当該メッセージを示す音声をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよいし、所定の電子音や音楽をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよい。
【００５５】
続いて、制御部３０は、ステップＳ１と同様に、施設Ｍの利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻を示す情報を取得する（ステップＳ１４）。続いて、入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得し（ステップＳ１５）、利用者が入浴する際に設定すると想定される想定温度を示す情報を取得する（ステップＳ１６）。これらのステップＳ１４〜Ｓ１６は、どのような順序で実行されてもよい。
【００５６】
続いて、制御部３０は、ステップＳ４と同様に、ステップＳ１５で取得した使用想定湯量を貯湯槽２２に貯えるために必要な貯湯時間を算出する（ステップＳ１７）。
【００５７】
続いて、制御部３０は、ステップＳ５と同様に、現在の時刻が給湯開始時刻か否かの判定を行う（ステップＳ１８）。この判定の結果、現在の時刻が給湯開始時刻でない場合には、所定の時間間隔をもってこの判定を繰り返す。
【００５８】
一方、ステップＳ１８の判定の結果、現在の時刻が概ね給湯開始時刻であった場合、制御部３０は、ステップＳ６と同様に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を強制的に供給して、湯張りを行う（ステップＳ１９）。
【００５９】
このとき、制御部３０は、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへの湯の供給が行われている旨を、リモコン４０を介して施設Ｍの利用者に報知する（ステップＳ２０）。この報知は、貯湯ユニット２０から浴槽Ｂへの温水の供給が行われていることを示すメッセージ（例えば「強制給湯中」等）をリモコン４０の表示画面に表示させることにより行われてもよいし、当該メッセージを示す音声をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよいし、所定の電子音や音楽をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよい。
【００６０】
一方、ステップＳ１２の判定の結果、施設Ｍの利用者が省エネモードでの燃料電池システム１Ａの運転を選択しなかった場合、処理を終了する。
【００６１】
次に、図７を参照して、燃料電池システム１Ａの他の制御方法について説明する。図７に示されるように、まず、リモコン４０は、施設Ｍの利用者から入浴想定時刻を示す情報の入力を受け付け、受け付けた情報を制御部３０へ送信する（ステップＳ３１）。つまり、施設Ｍの利用者が入浴したい時刻をリモコン４０に入力することにより、入力された情報が制御部３０へ送信されて入浴の予約が行われる。
【００６２】
続いて、制御部３０は、ステップＳ１３と同様に、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていることの確認を施設Ｍの利用者に促すための情報を、リモコン４０を介して施設Ｍの利用者に提供する（ステップＳ３２）。
【００６３】
続いて、制御部３０は、リモコン４０からの情報を受信することにより、入浴想定時刻を示す情報を取得する（即ち、入浴想定時刻を示す情報を利用者の入力により取得する）（ステップＳ３３）。続いて、使用想定湯量を示す情報を取得し（ステップＳ３４）、想定温度を示す情報を取得する（ステップＳ３５）。
【００６４】
ここで、制御部３０は、使用想定湯量及び想定温度を示す情報を、学習機能によって取得してもよいし、施設Ｍの利用者からの入力を受け付けたリモコン４０から受信することにより取得してもよい。
【００６５】
続いて、制御部３０は、ステップＳ１７と同様にして貯湯時間を算出し（ステップＳ３６）、ステップＳ１８と同様に現在の時刻が給湯開始時刻か否かの判定を行う（ステップＳ３７）。この判定の結果、現在の時刻が給湯開始時刻でない場合には、所定の時間間隔をもってこの判定を繰り返す。
【００６６】
一方、ステップＳ３７の判定の結果、現在の時刻が概ね給湯開始時刻であった場合、制御部３０は、ステップＳ１９と同様に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへ湯を強制的に供給して湯張りを行う（ステップＳ３８）。このとき、制御部３０は、ステップＳ２０と同様に、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から浴槽Ｂへの湯の供給が行われている旨を、リモコン４０を介して施設Ｍの利用者に報知する（ステップＳ３９）。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態に係る燃料電池システム１Ａによれば、施設Ｍの利用者が、リモコン４０を介して、燃料電池システム１Ａを省エネモードで運転するか否かを選択することができる。或いは、本実施形態に係る燃料電池システム１Ａによれば、施設Ｍの利用者が、リモコン４０を介して入浴の予約を行うことができる。
【００６８】
また、燃料電池システム１Ａによれば、省エネモードでの運転が選択された場合、及び、入浴の予約が行われた場合、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていることの確認が施設Ｍの利用者に促されるので、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていない状態で貯湯ユニット２０から浴槽Ｂに湯が供給されることを防止することができる。
【００６９】
なお、燃料電池システム１Ａは、貯湯ユニット２０から浴槽Ｂへの湯の供給が完了したときに（湯張りが完了したときに）、その旨を施設Ｍの利用者に報知してもよい。この報知は、浴槽Ｂの湯張りが完了したことを示すメッセージをリモコン４０の表示画面に表示させることにより行われてもよいし、当該メッセージを示す音声をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよいし、所定の電子音や音楽をリモコン４０のスピーカから流すことにより行われてもよい。
【００７０】
また、燃料電池システム１Ａにおいては、リモコン４０は、例えば、制御部３０との間で無線通信可能な任意の多機能端末とすることができる。
【００７１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した各実施形態に限定されるものではない。例えば、上述した各実施形態において、燃料電池としてＰＥＦＣを用いるものとしたが、これに限らず、例えばＳＯＦＣ（Solid Oxide Fuel Cells）を用いることもできる。
【００７２】
また、制御部３０は、貯湯ユニット２０の貯湯槽２２から施設Ｍの浴槽Ｂへ湯を供給する前の任意のタイミングで、浴槽Ｂの排水栓が閉止されていることの確認を施設Ｍの利用者に促すための情報を施設Ｍの利用者に提供することができる。
【００７３】
また、制御部３０は、入浴想定時刻を示す情報、使用想定湯量を示す情報及び想定温度を示す情報のうちの少なくとも一つを、利用者の過去の入浴実績に基づいて取得する態様とすることができる。或いは、制御部３０は、入浴想定時刻を示す情報、使用想定湯量を示す情報及び想定温度を示す情報のうちの少なくとも一つを、リモコン４０から受信することにより取得する態様とすることができる。
【００７４】
また、本発明は、燃料電池システムに限らず、貯湯槽を有するコージェネレーションシステム全般に適用することができる。
【００７５】
さらに、図２，６，７における「開始」及び「終了」は、それぞれ、各図に示された一連の処理の開始及び終了を示しており、燃料電池システム１及び燃料電池システム１Ａの起動及び停止を示すものではない。
【符号の説明】
【００７６】
１，１Ａ…燃料電池システム、１０…燃料電池ユニット、２０…貯湯ユニット、３０…制御部、４０…リモコン。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の施設に電力及び湯を供給するコージェネレーションシステムであって、
電力及び熱を発生させる発電ユニットと、
前記発電ユニットで発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニットと、
少なくとも前記貯湯ユニットを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記施設の利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻を示す情報、及び入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得すると共に、前記使用想定湯量を前記貯湯ユニットに貯えるために必要な貯湯時間を算出し、前記入浴想定時刻から少なくとも前記貯湯時間だけ遡った所定の時刻に、前記貯湯ユニットから前記所定の施設の浴槽に湯を供給する、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】
当該コージェネレーションシステムを省エネモードで運転するか否かの選択を前記利用者から受け付ける選択受付手段をさらに備え、
前記制御部は、当該コージェネレーションシステムを省エネモードで運転するという選択を前記選択受付手段が受け付けた場合、前記入浴想定時刻を示す情報及び前記使用想定湯量を示す情報を取得すると共に、前記貯湯時間を算出し、前記所定の時刻に前記貯湯ユニットから前記浴槽に湯を供給する、ことを特徴とする請求項１記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記制御部は、前記入浴想定時刻を示す情報及び前記使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方を、前記利用者の過去の入浴実績に基づいて取得する、ことを特徴とする請求項１又は２記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記入浴想定時刻を示す情報及び前記使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方の入力を前記利用者から受け付けて、受け付けた当該情報を前記制御部へ送信する第１の入力受付手段をさらに備え、
前記制御部は、前記入浴想定時刻を示す情報及び前記使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方を、前記第１の入力受付手段から受信することにより取得する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記制御部は、前記利用者が入浴する際に設定すると想定される想定温度を示す情報をさらに取得し、前記浴槽に供給された湯が前記入浴想定時刻に前記想定温度となるように、前記想定温度よりも高い温度の湯を前記貯湯ユニットから前記浴槽に供給する、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記制御部は、前記想定温度を示す情報を、前記利用者の過去の入浴実績に基づいて取得する、ことを特徴とする請求項５に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記想定温度を示す情報の入力を前記利用者から受け付けて、受け付けた当該情報を前記制御部へ送信する第２の入力受付手段をさらに備え、
前記制御部は、前記想定温度を示す情報を、前記第２の入力受付手段から受信することにより取得する、ことを特徴とする請求項５に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項８】
前記制御部は、前記浴槽に湯を供給する前に、前記浴槽の排水栓が閉止されていることの確認を前記利用者に促すための情報を、前記利用者に提供する、ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項記載のコージェネレーションシステム。
【請求項９】
前記制御部は、前記貯湯ユニットから前記浴槽に湯が供給されているとき、その旨を前記利用者に報知する、ことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記貯湯ユニットから前記浴槽への湯の供給が完了したとき、その旨を前記利用者に報知する、ことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１】
所定の施設に電力及び湯を供給するコージェネレーションシステムであって、
電力及び熱を発生させる発電ユニットと、
前記発電ユニットで発生した熱により温められた湯を貯える貯湯ユニットと、
少なくとも前記貯湯ユニットを制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記施設の利用者が入浴すると想定される入浴想定時刻を示す情報、及び入浴時に使用されると想定される使用想定湯量を示す情報を取得すると共に、前記使用想定湯量を前記貯湯ユニットに貯えるために必要な貯湯時間を算出し、前記入浴想定時刻から少なくとも前記貯湯時間だけ遡った所定の時刻に、前記貯湯ユニットから前記所定の施設の浴槽に湯を供給する、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】
当該コージェネレーションシステムを省エネモードで運転するか否かの選択を前記利用者から受け付ける選択受付手段をさらに備え、
前記制御部は、当該コージェネレーションシステムを省エネモードで運転するという選択を前記選択受付手段が受け付けた場合、前記入浴想定時刻を示す情報及び前記使用想定湯量を示す情報を取得すると共に、前記貯湯時間を算出し、前記所定の時刻に前記貯湯ユニットから前記浴槽に湯を供給する、ことを特徴とする請求項１記載のコージェネレーションシステム。
【請求項３】
前記制御部は、前記入浴想定時刻を示す情報及び前記使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方を、前記利用者の過去の入浴実績に基づいて取得する、ことを特徴とする請求項１又は２記載のコージェネレーションシステム。
【請求項４】
前記入浴想定時刻を示す情報及び前記使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方の入力を前記利用者から受け付けて、受け付けた当該情報を前記制御部へ送信する第１の入力受付手段をさらに備え、
前記制御部は、前記入浴想定時刻を示す情報及び前記使用想定湯量を示す情報の少なくとも一方を、前記第１の入力受付手段から受信することにより取得する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項５】
前記制御部は、前記利用者が入浴する際に設定すると想定される想定温度を示す情報をさらに取得し、前記浴槽に供給された湯が前記入浴想定時刻に前記想定温度となるように、前記想定温度よりも高い温度の湯を前記貯湯ユニットから前記浴槽に供給する、ことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項記載のコージェネレーションシステム。
【請求項６】
前記制御部は、前記想定温度を示す情報を、前記利用者の過去の入浴実績に基づいて取得する、ことを特徴とする請求項５に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項７】
前記想定温度を示す情報の入力を前記利用者から受け付けて、受け付けた当該情報を前記制御部へ送信する第２の入力受付手段をさらに備え、
前記制御部は、前記想定温度を示す情報を、前記第２の入力受付手段から受信することにより取得する、ことを特徴とする請求項５に記載のコージェネレーションシステム。
【請求項８】
前記制御部は、前記浴槽に湯を供給する前に、前記浴槽の排水栓が閉止されていることの確認を前記利用者に促すための情報を、前記利用者に提供する、ことを特徴とする請求項１〜７の何れか一項記載のコージェネレーションシステム。
【請求項９】
前記制御部は、前記貯湯ユニットから前記浴槽に湯が供給されているとき、その旨を前記利用者に報知する、ことを特徴とする請求項１〜８の何れか一項記載のコージェネレーションシステム。
【請求項１０】
前記制御部は、前記貯湯ユニットから前記浴槽への湯の供給が完了したとき、その旨を前記利用者に報知する、ことを特徴とする請求項１〜９の何れか一項記載のコージェネレーションシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−１８９２２７（Ｐ２０１２−１８９２２７Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０４３５（Ｐ２０１１−５０４３５）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（３０８０１３２５２）株式会社ＥＮＥＯＳセルテック (67)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（３０８０１３２５２）株式会社ＥＮＥＯＳセルテック (67)
【Ｆターム（参考）】
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