JP6522948B2 - 貯湯式給湯システム - Google Patents

Description

本発明は、貯湯槽に貯えられている湯水の水質が低下したと見なすことができる水質低下条件が満たされると、貯湯槽に貯えられている湯水の水質を向上させるための水質向上運転を行う貯湯式給湯システムに関する。

熱と電気とを併せて発生させる熱電併給装置を運転させるとき、電力需要部での電力需要の時系列的な予測値及び熱需要部での熱需要の時系列的な予測値に基づいて、熱電併給装置から電力需要部に電力を供給し及び熱需要部に熱を供給するための熱電併給装置の時系列的な出力計画値を導出するような運転計画処理が行われることがある。このような運転計画処理に基づいて実際に熱電併給装置の運転が行われると、例えば、熱需要部で熱需要が発生すると予測される時刻に先立って、熱電併給装置の運転が行われ、それにより高温の湯水が貯湯槽に貯えられることになる。

但し、電力需要や熱需要が長期間発生しない場合、運転計画処理によって熱電併給装置が長期間運転されなくなるため、貯湯槽に貯えられている湯水の昇温も行われなくなる。そして、貯湯槽に貯えられている湯水が長期間貯えられるだけの状態になると、湯水の温度が低下し、菌が繁殖し始めるなどの水質の低下が発生する可能性が高くなる。

特許文献１には、貯湯槽の湯水の水質を維持するために水質維持運転を実行する必要がある水質維持運転タイミングであるか否かを判別して、その水質維持運転タイミングになると、即座に、貯湯槽全体の湯水が設定水質維持温度以上である状態を設定水質維持時間の間継続させるような水質維持運転を行うことが記載されている。水質維持運転タイミングになったと判別するのは、貯湯槽の湯水の温度が設定水質維持温度よりも低く且つ貯湯槽の湯水が入れ替わっていない状態が設定期間の間継続したタイミングに設定されている

加えて、特許文献１では、水質維持運転を行うとき、熱電併給装置で発生した熱を利用して貯湯槽に貯える湯水を昇温させると共に、熱電併給装置で発生した電気を電気ヒーターで変換した熱を利用して貯湯槽に貯える湯水を昇温させることが記載されている。つまり、熱電併給装置で発生した熱及び電力は、電力需要部での電力消費及び熱需要部での熱消費に加えて、水質維持運転の実施のためにも消費される。

特開２００５−０６９６６７号公報

上述したような運転計画処理を行った上で熱電併給装置を運転させるような貯湯式給湯システムにおいて、特許文献１に記載のように貯湯槽に貯えられている湯水の水質を向上させるための水質向上運転を行おうとしたとき、水質向上運転を実施するための熱需要及び電力需要が考慮されずに運転計画処理が行われてしまう。
つまり、運転計画処理には、水質維持運転を実施するための熱及び電力が考慮されていないため、最適な熱電併給装置の運転が行われていないと言える。その結果、水質維持運転を実施することで運転メリットが低下することになる。

加えて、特許文献１に記載の貯湯式給湯システムでは、水質低下条件が満たされると、即座に水質向上運転を行って、貯湯槽に貯えている湯水を昇温していた。ところが、水質向上運転が完了した後、貯湯槽で蓄えている熱を利用する熱需要が長期間無い場合もある。その場合、貯湯槽に貯えている湯水からは放熱が発生し、熱が無駄になってしまう。つまり、運転計画処理では想定していない水質向上運転を実施すると、運転メリットが低下する可能性がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、運転メリットが高い状態を確保しつつ、水質向上運転も行うことができる貯湯式給湯システムを提供する点にある。

上記目的を達成するための本発明に係る貯湯式給湯システムの特徴構成は、熱と電気とを併せて発生する熱電併給装置と、給湯用途へと供給される湯水を貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置で発生した熱及び電気のうちの少なくとも前記熱電併給装置で発生した熱を利用して、前記貯湯槽に貯える湯水の温度を調節する水温調節装置と、前記熱電併給装置及び前記水温調節装置の運転制御を行う運転制御装置とを備え、前記運転制御装置が、前記貯湯槽に貯えられている湯水の水質が低下したと見なすことができる水質低下条件が満たされると、前記熱電併給装置及び前記水温調節装置の運転制御を行って、前記貯湯槽に貯えられている湯水の水質を向上させるための水質向上運転を行う貯湯式給湯システムであって、
前記運転制御装置は、電力需要部での電力需要の時系列的な予測値及び熱需要部での熱需要の時系列的な予測値に基づいて、前記電力需要部に電力を供給し及び前記熱需要部に熱を供給するための前記熱電併給装置の時系列的な出力計画値を導出する運転計画処理を行い、前記水質低下条件が満たされると、将来の仮想の実施時期に仮想の動作状態で前記熱電併給装置及び前記水温調節装置を動作させて前記水質向上運転を実施するとの仮定に基づいて、前記運転計画処理によって導出された前記熱電併給装置の出力計画値を変更させたときに予測される運転メリットの値を前記仮想の実施時期及び前記仮想の動作状態を異ならせて複数導出し、当該運転メリットの値が大きいと見なすことができる前記仮想の実施時期及び前記仮想の動作状態を、前記水質向上運転の計画上の実施時期及び計画上の動作状態に決定する決定処理を実施し、
前記運転制御装置は、前記水質低下条件が満たされると、前記熱需要部での熱需要の時系列的な予測値を参照し、現時点から設定期間内での前記熱需要が所定の下限値以上であれば、前記決定処理に従って前記熱電併給装置及び前記水温調節装置を動作させて前記貯湯槽に貯えられている湯水を加熱することで前記水質向上運転を実施し、現時点から前記設定期間内での前記熱需要が前記所定の下限値未満であれば、前記貯湯槽に貯えている湯水を新たに給水される水と入れ替えることで前記水質向上運転を実施する点にある。

上記特徴構成によれば、運転制御装置は、水質低下条件が満たされると、将来の仮想の実施時期に仮想の動作状態で熱電併給装置及び水温調節装置を動作させて水質向上運転を実施するとの仮定に基づいて、運転計画処理によって導出された熱電併給装置の出力計画値を変更させたときに予測される運転メリットの値を上記仮想の実施時期及び上記仮想の動作状態を異ならせて複数導出し、その運転メリットの値が大きいと見なすことができる仮想の実施時期及び仮想の動作状態を、水質向上運転の計画上の実施時期及び計画上の動作状態に決定する決定処理を実施する。つまり、運転制御装置は、余分なエネルギを消費して水質向上運転を行うとしても、運転メリットの値が大きいと見なすことができる実施時期並びに熱電併給装置及び水温調節装置の動作状態でその水質向上運転を実施できる。
加えて、運転制御装置は、現時点から設定期間内での熱需要が所定の下限値以上であるとの予測であれば、熱電併給装置及び水温調節装置を動作させて貯湯槽に貯えられている湯水を加熱することで水質向上運転を実施する。つまり、水質向上運転によって加熱された湯水が、現時点から設定期間内での熱需要によって有効に利用される。
これに対して、運転制御装置は、現時点から設定期間内での熱需要が所定の下限値未満であるとの予測であれば、貯湯槽に貯えている湯水を新たに給水される水と入れ替えることで水質向上運転を実施する。つまり、熱需要として利用されない加熱された湯水が貯湯槽に貯えられるという無駄が発生しないようにできる。
従って、運転メリットが高い状態を確保しつつ、水質向上運転も行うことができる貯湯式給湯システムを提供できる。

本発明に係る貯湯式給湯システムの別の特徴構成は、前記運転制御装置は、過去の直近の判定期間内に下限量以上の湯水が前記貯湯槽から前記熱需要部に供給されていないとき、前記水質低下条件が満たされたと判定する点にある。

過去の直近の判定期間内に下限量以上の湯水が貯湯槽から熱需要部に供給されていなければ、貯湯槽に貯えられている湯水の入れ替わりがほとんど無い状態、且つ、運転計画処理によって熱電併給装置が長期間運転されなくなって貯湯槽に貯えられている湯水の昇温も行われていない状態になっていると言える。そして、貯湯槽に貯えられている湯水が昇温されることなく長期間貯えられるだけの状態になると、湯水の温度が低下し、菌が繁殖し始めるなどの水質の低下が発生する可能性が高くなる。
ところが本特徴構成によれば、運転制御装置は、過去の直近の判定期間内に下限量以上の湯水が貯湯槽から熱需要部に供給されていないとき水質低下条件が満たされたと判定して、その後、水質向上運転によって貯湯槽が貯えている湯水の水質を向上させることができる。

本発明に係る貯湯式給湯システムの更に別の特徴構成は、前記水温調節装置は、前記熱電併給装置で発生した熱を前記貯湯槽に貯える湯水で回収することで、前記貯湯槽に貯える湯水の温度を調節する排熱回収部と、前記熱電併給装置で発生した電気を消費して熱を発生し、その熱を利用して前記貯湯槽に貯える湯水の温度を調節する電気ヒーター部とを備える点にある。

上記特徴構成によれば、水温調節装置は上記排熱回収部と上記電気ヒーター部とを備える。つまり、水温調節装置は、熱電併給装置で発生した熱及び電気を有効に利用して、貯湯槽に貯えられる湯水の温度を調節できる。

本発明に係る貯湯式給湯システムの更に別の特徴構成は、前記運転制御装置は、前記水質低下条件が満たされた後は、前記水質向上運転が完了したと判定するまでは、前記貯湯槽内の湯水が給湯部に送出されることを禁止する点にある。

上記特徴構成によれば、貯湯槽に貯えられている、水質が低下している可能性のある湯水が、給湯部から送出されることを防止できる。

貯湯式給湯システムを備えるコージェネレーションシステムの全体構成を示す図である。 水質向上運転決定処理を説明するフローチャートである。 仮想の電力及び熱の推移の例を示す図である。 仮想の電力及び熱の推移の例を示す図である。 仮想の電力及び熱の推移の例を示す図である。 仮想の電力及び熱の推移の例を示す図である。

以下に図面を参照して本発明の実施形態に係る貯湯式給湯システムについて説明する。
図１は、貯湯式給湯システムを備えるコージェネレーションシステムの全体構成を示す図である。
図１に示すように、貯湯式給湯システムは、熱と電気とを併せて発生する熱電併給装置１と、給湯部３ａへと供給される湯水を貯える貯湯槽２と、熱電併給装置１で発生した熱及び電気のうちの少なくとも熱電併給装置１で発生した熱を利用して、貯湯槽２に貯える湯水の温度を調節する水温調節装置Ｃと、熱電併給装置１及び水温調節装置Ｃの運転制御を行う運転制御装置５とを備える。そして、詳細は後述するように、運転制御装置５が、貯湯槽２に貯えられている湯水の水質が低下したと見なすことができる水質低下条件が満たされると、熱電併給装置１及び水温調節装置Ｃの運転制御を行って、貯湯槽２に貯えられている湯水の水質を向上させるための水質向上運転を行う。

熱電併給装置１は、熱と電気とを併せて発生させることのできる装置であれば、どのような構成のものでも構わない。例えば、燃料電池や、エンジンとそのエンジンによって駆動される発電機とを備えてエンジンの排熱と発電機の発電電力とを利用するような装置などを、熱電併給装置１として利用できる。熱電併給装置１の動作は運転制御装置５が制御する。

上記貯湯式給湯システムを備えるコージェネレーションシステムは、熱電併給装置１が発生する熱を冷却水にて回収し、その冷却水を利用して貯湯槽２への貯湯及び暖房部３ｂへの熱媒供給を行う貯湯暖房ユニット４も備えている。

熱電併給装置１の電力の出力側には、系統連系用のインバータ６が設けられる。インバータ６は、熱電併給装置１の発電電力を商用電源７から受電する受電電力と同じ電圧及び同じ周波数に変換して出力する。商用電源７は受電電力供給ライン８を介して、テレビ、冷蔵庫、洗濯機などの電力需要部９に電気的に接続されている。また、インバータ６は、発電電力供給ライン１０を介して受電電力供給ライン８に電気的に接続され、熱電併給装置１の発電電力がインバータ６及び発電電力供給ライン１０を介して電力需要部９に供給される。インバータ６の動作は、運転制御装置５が制御する。

受電電力供給ライン８には、電力需要部９の負荷電力を計測する電力需要計測手段１１が設けられ、この電力需要計測手段１１は、受電電力供給ライン８を通して流れる電流に逆潮流が発生するか否かも検出できる。電力需要計測手段１１の計測結果は運転制御装置５に伝達される。

電気ヒーター部１２は、複数の電気ヒーターから構成されて、冷却水循環ポンプ１５の作動により冷却水循環路１３を通流する熱電併給装置１の冷却水を加熱するように設けられ、インバータ６の出力側に接続された作動スイッチ１４により各別にＯＮ／ＯＦＦが切り換えられるように構成されている。

貯湯暖房ユニット４は、底部に接続された給水路１６を通して水が供給され且つ上部に接続された給湯路１７を通して湯水が送出される貯湯槽２、槽底部から取り出した湯水を槽上部に戻す形態で貯湯用循環路１８を通して貯湯槽２の湯水を循環させる湯水循環ポンプ１９、熱媒循環路２０を通して熱媒を暖房部３ｂに循環供給させる熱媒循環ポンプ２１、貯湯用循環路１８を通流する湯水を加熱する貯湯用熱交換器２２、熱媒循環路２０を通流する熱媒を加熱する熱媒加熱用熱交換器２３、貯湯槽２から送出されて給湯路１７を通流する湯水を加熱する給湯用補助加熱器２４（補助加熱器ＢＵ）、及び、熱媒循環路２０を通流する熱媒を加熱する熱媒用補助加熱器２５（補助加熱器ＢＵ）などを備えて構成されている。以下の説明では、これら給湯用補助加熱器２４及び熱媒用補助加熱器２５を含めて補助加熱器ＢＵと記載することもある。

貯湯用循環路１８は、貯湯槽２の底部と上部との間をつなぎ、それらの間で貯湯槽２内の湯水を流すように接続される。
冷却水循環路１３の途中には、貯湯用熱交換器２２と熱回収用熱交換器３３とが設けられる。熱回収用熱交換器３３は、熱電併給装置１に付随して或いはその内部に設けられており、熱電併給装置１で発生した熱を外部（即ち、冷却水循環路１３を流れる水）に放出するためのものである。つまり、冷却水循環路１３を流れる水は、熱電併給装置１にとっての冷却水として作用する。貯湯用熱交換器２２は、冷却水循環路１３を通流する熱電併給装置１の冷却水と貯湯用循環路１８を通流する湯水とを熱交換させる。その結果、熱電併給装置１で発生した熱が貯湯用循環路１８を通流する湯水に与えられることになる。

冷却水循環路１３の途中に設けられる貯湯用熱交換器２２から熱電併給装置１に戻る戻り流路部分には、熱電併給装置１に戻る冷却水の温度を検出する冷却水戻り温度センサＳｒが設けられている。

貯湯用循環路１８における貯湯用熱交換器２２と貯湯槽２の上部とを接続する部分に、貯湯用循環路１８から分岐させたのち、再び合流させる形態で、熱媒加熱用流路部分１８ｂが設けられ、熱媒加熱用熱交換器２３が、熱媒加熱用流路部分１８ｂを通流する湯水と熱媒循環路２０を通流する熱媒とを熱交換させるように設けられる。更に、貯湯用循環路１８における熱媒加熱用流路部分１８ｂの分岐部分に、湯水を熱媒加熱用流路部分１８ｂに通流させる熱媒加熱状態と湯水を熱媒加熱用流路部分１８ｂに通流させない熱媒非加熱状態とに切り換える加熱切換用三方弁２６が設けられている。

熱電併給装置１の発生熱を回収した冷却水を冷却水循環ポンプ１５により冷却水循環路１３を通して貯湯用熱交換器２２を通過させて循環させ、並びに、貯湯槽２の湯水を湯水循環ポンプ１９により貯湯用循環路１８を通して貯湯用熱交換器２２を通過させて循環させる状態で、加熱切換用三方弁２６を熱媒非加熱状態に切り換えることにより、貯湯用熱交換器２２にて熱電併給装置１の冷却水にて加熱された湯水がそのまま貯湯槽２の上部に供給され、加熱切換用三方弁２６を熱媒加熱状態に切り換えることにより、貯湯用熱交換器２２にて熱電併給装置１の冷却水にて加熱された湯水が熱媒加熱用熱交換器２３において熱媒循環路２０を通流する熱媒を加熱したのち、貯湯槽２の上部に供給されることになって、貯湯槽２に温度成層を形成する状態で湯水が貯留される。

給水路１６と給湯路１７における給湯用補助加熱器２４よりも上流側の箇所とに接続して、貯湯槽２を迂回する形態で、槽迂回給水路２７が設けられ、その槽迂回給水路２７と給湯路１７との接続部分に、給湯路１７における貯湯槽２側の部分と給湯用補助加熱器２４側の部分とを連通する通常給水状態と、槽迂回給水路２７と給湯路１７における給湯用補助加熱器２４側の部分とを連通する槽迂回給水状態とに切り換える給水切換三方弁２８が設けられている。
尚、この給水切換三方弁２８は、給湯路１７における給水切換三方弁２８よりも貯湯槽２側の部分及び槽迂回給水路２７の両方を給湯路１７における給水切換三方弁２８よりも給湯用補助加熱器２４側の部分に連通させた状態で、給湯路１７からの湯水と槽迂回給水路２７からの水との混合比率を調節自在な混合比調節状態にも切り換え可能なように構成されている。

そして、給水切換三方弁２８が通常給水状態に切り換えられた状態では、給湯路１７の先端に設けられた給湯部（例えば、給湯栓）３ａからの出湯が開始されると、貯湯槽２の上部から湯水が給湯路１７に送出されると共に、それに伴って、給水路１６を通して水が貯湯槽２の底部に供給される。これに対して、給水切換三方弁２８が槽迂回給水状態に切り換えられた状態では、給湯部３ａからの出湯が開始されると、槽迂回給水路２７を通して水が給湯路１７に供給されて、貯湯槽２からの湯水の送出が停止されることになる。
つまり、給水切換三方弁２８が、給湯路１７を通しての貯湯槽２の湯水の送出を停止する湯水送出停止状態に切り換え自在な湯水送出停止手段に相当する。

熱媒循環路２０には、熱媒を暖房部３ｂを迂回さて通流させる暖房部迂回路２９が設けられ、更に、熱媒循環路２０と暖房部迂回路２９との接続部には、熱媒を暖房部３ｂに循環させる通常通流状態と、暖房部迂回路２９を通して通流させて暖房部３ｂを迂回させる端末迂回通流状態とに切り換え自在な熱媒循環切換三方弁３０が設けられている。

給湯用補助加熱器２４及び熱媒用補助加熱器２５は同様の構成であり、夫々、湯水又は熱媒を加熱する熱交換器ｈ、その熱交換器ｈを加熱するバーナｂ、そのバーナｂに燃焼用空気を供給するファンｆ、熱交換器ｈに流入する湯水又は熱媒の流入温度を検出する流入温度センサ（図示省略）、熱交換器ｈから流出する湯水又は熱媒の流出温度を検出する流出温度センサ（図示省略）、熱交換器ｈに流入する湯水又は熱媒の流量を検出する流量センサ（図示省略）等を備えて構成され、これら給湯用補助加熱器２４及び熱媒用補助加熱器２５の運転は運転制御装置５により制御される。
尚、給湯用補助加熱器２４の熱交換器ｈは、給湯路１７を通流する湯水を加熱するように設けられ、熱媒用補助加熱器２５の熱交換器ｈは、熱媒循環路２０を通流する熱媒を加熱するように設けられている。

運転制御装置５による給湯用補助加熱器２４及び熱媒用補助加熱器２５夫々の運転制御について簡単に説明すると、流量センサが設定流量以上の流量を検出している状態で、流入温度センサにて検出される流入温度が目標加熱温度未満になるとバーナｂを燃焼させ、且つ、流出温度センサにて検出される流出温度が目標加熱温度になるようにバーナｂの燃焼量を調節し、バーナｂの燃焼中に流量センサの検出流量が設定流量未満になると、バーナｂを消火させる。
給湯用補助加熱器２４における目標加熱温度は、このコージェネレーションシステムが備える例えば浴室リモコンや台所リモコン等の情報入出力装置３４の温度設定部にて設定される目標給湯温度に基づいて設定される。熱媒用補助加熱器２５における目標加熱温度は、予め設定された所定の温度（例えば、６０℃）に設定される。

給水路１６には、その給水路１６を通して貯湯槽２に供給される水の温度を検出する給水温度センサＳｉが設けられ、貯湯用循環路１８における貯湯用熱交換器２２と加熱切換用三方弁２６との間の箇所には、貯湯用熱交換器２２にて加熱された湯水の温度を検出する貯湯温度センサＳｈが設けられている。
又、貯湯槽２には、その上部の湯水の温度を検出する槽上部湯水温度センサＳｔ、貯湯槽２を上下方向に概ね３等分した等分部分の中層部における上端部分の湯水の温度を検出する中間上位湯水温度センサＳｍ、貯湯槽２の中層部における下端部分の湯水の温度を検出する中間下位湯水温度センサＳｎ、及び、貯湯槽２の底部の湯水の温度を検出する槽底部湯水温度センサＳｂが設けられている。

運転制御装置５は、槽上部、中間上位、中間下位及び槽底部の各湯水温度センサＳｔ，Ｓｍ，Ｓｎ，Ｓｂ並びに給水温度センサＳｉ夫々の検出温度に基づいて、貯湯槽２の貯湯熱量を演算するように構成され、以下、その貯湯熱量の演算方法について、説明する。
槽上部湯水温度センサＳｔ、中間上位湯水温度センサＳｍ、中間下位湯水温度センサＳｎ、槽底部湯水温度センサＳｂ夫々にて検出される貯湯槽２の湯水の温度を、夫々、Ｔｔ、Ｔｍ、Ｔｎ、Ｔｂとし、給水温度センサＳｉにて検出される給水温度をＴｉとし、上層部、中層部、下層部夫々の容量をＶ（リットル）とする。
又、上層部における重み係数をＡ１とし、中層部における重み係数をＡ２とし、下層部における重み係数をＡ３とすると、貯湯熱量（ｋｃａｌ）は、下記の（式１）にて演算することができる。尚、この実施形態では、熱量の単位をｋｃａｌにて示す場合があるが、１ｋＷｈ＝８６０ｋｃａｌの関係に基づいて８６０に設定される係数αにて各値を除することにより、ｋＷｈの単位として求めることができる。

貯湯熱量＝（Ａ１×Ｔｔ＋（１−Ａ１）×Ｔｍ−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ２×Ｔｍ＋（１−Ａ２）×Ｔｎ−Ｔｉ）×Ｖ
＋（Ａ３×Ｔｎ＋（１−Ａ３）×Ｔｂ−Ｔｉ）×Ｖ……………（式１）

重み係数Ａ１、Ａ２、Ａ３は、貯湯槽２の各層における過去の温度分布データを考慮した経験値である。ここで、Ａ１、Ａ２、Ａ３としては、例えば、Ａ１＝Ａ２＝０．２、Ａ３＝０．５である。Ａ１＝Ａ２＝０．２とは、上層部においては温度Ｔｍの影響が温度Ｔｔの影響よりも大きいことを示す。これは、上層部の８割の部分は温度Ｔｍに近く、２割の部分は温度Ｔｔに近いことを示す。これは、中層部においても同様である。下層部においては、温度ＴｎとＴｂの影響が同じであることを示す。

給湯路１７における給湯用補助加熱器２４よりも下流側の箇所には、給湯部３ａに湯水を給湯するときの給湯熱需要を計測する給湯熱需要計測手段３１が設けられる。暖房部３ｂには、暖房熱需要を計測する暖房熱需要計測手段３２も設けられている。給湯熱需要計測手段３１が計測した給湯熱需要及び暖房熱需要計測手段３２が計測した暖房熱需要は、運転制御装置５に伝達された後で記憶装置Ｍに記憶される。これら給湯熱需要計測手段３１及び暖房熱需要計測手段３２は、通流する湯水や熱媒の温度を検出する負荷検出用温度センサ（図示省略）、湯水や熱媒の流量を検出する負荷検出用流量センサ（図示省略）及び給水温度センサＳｉを備えて構成され、運転制御装置５により負荷検出用温度センサの検出温度、負荷検出用流量センサの検出流量及び給水温度センサＳｉの検出温度に基づいて熱負荷を検出するように構成されている。

運転制御装置５は、熱電併給装置１の運転中には冷却水循環ポンプ１５を作動させる状態で、熱電併給装置１の運転を制御し、並びに、湯水循環ポンプ１９、熱媒循環ポンプ２１及び加熱切換用三方弁２６夫々の作動を制御することによって、貯湯槽２内に湯水を貯湯する貯湯運転や、暖房部３ｂに熱媒を供給する熱媒供給運転を行うように構成されている。又、この第１実施形態においては、運転制御装置５は、後述する水質向上処理としての湯水送出停止状態加熱処理を実行しているときは給水切換三方弁２８を迂回給水状態に切り換え、その湯水送出停止状態加熱処理を実行していないときは、給水切換三方弁２８を通常給水状態に切り換えるように構成されている。

運転制御装置５は、暖房部３ｂ用の運転指令部（図示省略）から運転の指令がされない状態では、貯湯運転を行い、その貯湯運転では、加熱切換用三方弁２６を熱媒非加熱状態に切り換えた状態で、貯湯温度センサＳｈの検出温度が予め設定された目標貯湯温度（例えば６０℃）になるように湯水循環量を調節すべく、湯水循環ポンプ１９の作動を制御するように構成されている。

加えて、運転制御装置５は、暖房部３ｂ用の運転指令部から運転が指令されると、熱媒供給運転を行い、その熱媒供給運転では、加熱切換用三方弁２６を熱媒加熱状態に切り換えた状態で、熱媒循環ポンプ２１を予め設定された設定回転速度で作動させ、並びに、貯湯温度センサＳｈの検出温度が目標貯湯温度になるように湯水循環量を調節すべく、湯水循環ポンプ１９の作動を制御するように構成されている。尚、運転制御装置５は、この熱媒供給運転を実行する間は、熱媒循環切換三方弁３０を通常通流状態に切り換えるように構成されている。
更に、運転制御装置５は、熱媒供給運転の実行中に運転指令部から運転の停止が指令されると、加熱切換用三方弁２６を熱媒非加熱状態に切り換え、熱媒循環ポンプ２１を停止させることにより、熱媒供給運転から貯湯運転に切り換えるように構成されている。

次に、運転制御装置５による熱電併給装置１の動作制御について説明する。
運転制御装置５は、電力需要部９での電力需要の時系列的な予測値を、過去の電力需要部９での時系列的な電力需要データを参照して導出する。例えば、受電電力供給ライン８に設けられる電力需要計測手段１１が、電力需要部９での実際の電力需要データを計測し、そのデータを記憶装置Ｍに記憶させておく。そして、運転制御装置５は、記憶装置Ｍに記憶されている過去の電力需要部９での時系列的な電力需要データを参照して、電力需要部９での電力需要の時系列的な予測値を導出する。
運転制御装置５は、熱需要部３での熱需要の時系列的な予測値を、記憶装置Ｍに記憶されている過去の熱需要部３での時系列的な熱需要データを参照して導出する。

そして、運転制御装置５は、電力需要部９での電力需要の時系列的な予測値及び熱需要部３での熱需要の時系列的な予測値に基づいて、熱電併給装置１から電力需要部９に電力を供給し及び熱需要部３に熱を供給するための熱電併給装置１の時系列的な出力計画値を導出する運転計画処理を行う。例えば、運転制御装置５は、午前０時などの設定タイミングになると、熱電併給装置１の発電出力の時系列的な計画値を２４時間後までの１時間毎に導出し、その計画値を記憶装置Ｍに記憶させる。この運転計画処理において、運転制御装置５は、熱電併給装置１を運転する場合、及び、商用電源７から電力を購入する場合、他の補助加熱器ＢＵから熱供給を受ける場合などに生じる一次エネルギ消費量及びコスト及び環境負荷量（例えば、ＣＯ₂排出量）を考慮して、電力需要の時系列的な予測値及び熱需要の時系列的な予測値を賄う際に生じる一次エネルギ消費量及びコスト及び環境負荷量（例えば、ＣＯ₂排出量）の少なくとも何れか一つが小さくなる（好ましくは、最小になる）ように熱電併給装置１の時系列的な出力計画値を導出する。

また、運転制御装置５は、上記運転計画処理で導出された出力計画値で熱電併給装置１を運転させた場合に得られる運転メリットも導出できる。ここで、運転メリットとは、電力需要部９での電力需要及び熱需要部３での熱需要を熱電併給装置１を運転させることで供給した場合に得られるメリット（例えば、一次エネルギ消費量を少なくできるというメリット、コストを少なくできるというメリット、環境負荷量（ＣＯ₂排出量等）を少なくできるというメリットなど）である。つまり、運転メリットは、電力需要部９での電力需要及び熱需要部３での熱需要の全てを外部の商用電源７からの買電及び他の補助加熱器ＢＵから供給される熱で賄ったときの一次エネルギ消費量、コスト、環境負荷量から、電力需要部９での電力需要及び熱需要部３での熱需要の少なくとも一部を熱電併給装置１の出力を用いて賄ったときの一次エネルギ消費量、コスト、環境負荷量を減算することで導出できる。尚、運転メリットは、消費一次エネルギー削減量又はエネルギーコスト削減量又は排出二酸化炭素削減量、或いは、それらの内の何れか二つ又は三つの一次結合である。

次に、水質向上運転の実施時期、その実施時期での熱電併給装置１及び水温調節装置Ｃの動作状態の決定手法について説明する。
本実施形態では、運転制御装置５は、水質低下条件が満たされると、将来の仮想の実施時期に仮想の動作状態で熱電併給装置１及び水温調節装置Ｃを動作させて水質向上運転を実施するとの仮定に基づいて、運転計画処理によって導出された熱電併給装置１の出力計画値を変更させたときに予測される運転メリットの値を仮想の実施時期及び仮想の動作状態を異ならせて複数導出し、当該運転メリットの値が大きいと見なすことができる仮想の実施時期及び仮想の動作状態を、水質向上運転の計画上の実施時期及び計画上の動作状態に決定する水質向上運転決定処理を実施する。

水温調節装置Ｃは、排熱回収部Ｃ１（Ｃ）と電熱変換部Ｃ２（Ｃ）とを備え、熱電併給装置１で発生した熱及び電気のうちの少なくとも熱電併給装置１で発生した熱を利用して、貯湯槽２に貯える湯水の温度を調節する。

排熱回収部Ｃ１は、熱電併給装置１で発生した熱を貯湯槽２に貯える湯水で回収することで、貯湯槽２に貯える湯水の温度を調節する。本実施形態では、排熱回収部Ｃ１は、冷却水循環ポンプ１５、湯水循環ポンプ１９、熱回収用熱交換器３３、貯湯用熱交換器２２などを用いて実現される。つまり、運転制御装置５が、冷却水循環ポンプ１５及び湯水循環ポンプ１９の動作を制御することで、貯湯用熱交換器２２で加熱された後の、貯湯温度センサＳｈで測定される湯水の温度を調節できる。

電熱変換部Ｃ２は、熱電併給装置１で発生した電気を消費して熱を発生する電気ヒーター部１２を有し、その電気ヒーター部１２で発生した熱を利用して貯湯槽２に貯える湯水の温度を調節する。本実施形態では、電熱変換部Ｃ２は、電気ヒーター部１２、作動スイッチ１４、冷却水循環ポンプ１５、湯水循環ポンプ１９、貯湯用熱交換器２２などを用いて実現される。つまり、運転制御装置５が、作動スイッチ１４及び冷却水循環ポンプ１５及び湯水循環ポンプ１９の動作を制御することで、貯湯用熱交換器２２で加熱された後の、貯湯温度センサＳｈで測定される湯水の温度を調節できる。

図２は、運転制御装置５が実施する水質向上運転決定処理を説明するフローチャートである。尚、以下の例では、熱需要部３での熱需要が、給湯部３ａでの給湯熱需要である例を想定しているが、暖房部３ｂでの暖房熱需要或いはそれらの合計熱需要に関しても同様である。

工程＃１０において運転制御装置５は、水質低下条件が満たされたか否かを判定する。具体的には、電力需要や熱需要が長期間発生しない場合、運転計画処理によって熱電併給装置１が長期間運転されなくなるため、貯湯槽２に貯えられている湯水の入れ替えは長期間行われず、又は、貯湯槽２に貯えられている湯水の昇温も長期間行われなくなる。そして、貯湯槽２に貯えられている湯水が長期間貯えられるだけの状態になると、湯水の温度が低下し、菌が繁殖し始めるなどの水質の低下が発生する可能性が高くなる。従って、運転制御装置５は、貯湯槽２から熱需要部３への出湯が無い期間の計時や貯湯槽２からの出湯量の計量などを継続的に行って、それらの積算値を記憶している。そして、運転制御装置５は、過去の直近の判定期間内に下限量以上の湯水が貯湯槽２から熱需要部３に供給されていないとき、水質低下条件が満たされたと判定する。例えば、水質低下条件として、設定時間内に全く出湯がないこと（例えば１００時間以上出湯がゼロの状態が継続する）、設定時間内である量の出湯量がないこと（例えば１９６時間で２００リットル以上の出湯量がない）等を挙げることができる。

そして、運転制御装置５は、水質低下条件が満たされたと判定した場合（工程＃１０において「Ｙｅｓ」と判定した場合）、工程＃１１に移行して、現時点から設定期間内（例えば２４時間以内）での熱需要の予測量が所定の下限予測量以上であるか否かを判定する。そして、運転制御装置５は、現時点から設定期間内での熱需要の予測量が所定の下限予測量以上であると判定した場合には工程＃１２に移行する。

工程＃１２において運転制御装置５は、図３〜図６を参照して後述するように、将来の仮想の実施時期に仮想の動作状態で熱電併給装置１及び水温調節装置Ｃを動作させて水質向上運転を実施するとの仮定に基づいて、運転計画処理によって導出された熱電併給装置１の出力計画値を変更させたときに予測される運転メリットの値を仮想の実施時期及び仮想の動作状態を異ならせて複数導出する。その後、工程＃１３において運転制御装置５は、当該運転メリットの値が大きいと見なすことができる仮想の実施時期及び仮想の動作状態を、水質向上運転の計画上の実施時期及び計画上の動作状態に決定する。そして、運転制御装置５は、この水質向上運転決定処理に従って熱電併給装置１及び水温調節装置Ｃを動作させて貯湯槽２に貯えられている湯水を加熱することで水質向上運転を実施する。そして、運転制御装置５は、水質低下条件が満たされたか否かの判定経過（即ち、貯湯槽２から熱需要部３への出湯が無い連続期間の積算値や貯湯槽２からの出湯量の積算値など）をリセットし、再度、水質低下条件が満たされたか否かの判定を最初から開始する。以上のような運転が行われることで、水質向上運転によって加熱された湯水が、現時点から設定期間内での熱需要によって有効に利用されることになる。

これに対して、運転制御装置５は、工程＃１１において現時点から設定期間内（例えば２４時間以内）での熱需要の予測量が所定の下限予測量未満であると判定した場合には工程＃１４に移行する。そして、工程＃１４において運転制御装置５は、貯湯槽２に貯えている湯水を新たに給水される水と入れ替えることで水質向上運転を実施する。そして、運転制御装置５は、水質低下条件が満たされたか否かの判定経過（即ち、貯湯槽２から熱需要部３への出湯が無い連続期間の積算値や貯湯槽２からの出湯量の積算値など）をリセットし、再度、水質低下条件が満たされたか否かの判定を最初から開始する。以上のような運転が行われることで、熱需要として利用されない湯水が貯湯槽に貯えられるという無駄が発生しないようにできる。ここで、即座に水の入れ替えを開始してもよいし、熱電併給装置１の動作予定がない時期（電力需要の無い時期）に水の入れ替えを行うことでもよい。

加えて、本実施形態では、運転制御装置５は、水質低下条件が満たされた後は、水質向上運転が完了したと判定するまでは、貯湯槽２内の湯水が給湯部３ａに送出されることを禁止する。その結果、貯湯槽２に貯えられている、水質が低下している可能性のある湯水が、給湯部３ａから送出されることを防止できる。
具体的には、運転制御装置５は、上記水質低下条件が満たされたと判定した場合、槽迂回給水路２７を介して供給される水のみが給水切換三方弁２８から下流側に流れるように給水切換三方弁２８の切替状態を固定し、その切替状態のまま維持させる。その結果、給水切換三方弁２８の下流側には、貯湯槽２に貯えられている湯水が送出されないようになる。この場合、槽迂回給水路２７を介して供給される水は、給湯用補助加熱器２４によって加熱された後、給湯部３ａに送出されることになる。その後、運転制御装置５は、水質向上運転が完了したと判定すると、上述した給水切換三方弁２８の切替状態の固定を解除する。つまり、貯湯槽２に貯えられている湯水が、給水切換三方弁２８の下流側に流れ、給湯部３ａに送出されることが許容される。

以下に、図３〜図６を参照して、工程＃１２及び工程＃１３で行われる処理の例を説明する。これら図３〜図６は、仮想の電力及び熱の推移の例を示す図であり、（１）電力需要部９での予測電力需要（Ｗ）、（２）熱電併給装置１の電気出力（Ｗ）、（３）商用電源７からの購入電力（Ｗ）、（４）電気ヒーター部１２で消費される余剰電力（Ｗ）、（５）熱需要部３での予測熱需要（kcal）、（６）貯湯槽２での蓄熱量（kcal）、（７）補助加熱器ＢＵが出力する補助熱量（kcal）のそれぞれの推移を示す。

何れの例でも、時刻４時に水質向上運転の実施が決定、即ち、図２に示した工程＃１０において水質低下条件が満たされたと判定されたものとする。また、図３〜図６の何れの例でも、電力需要部９での電力需要の時系列的な予測値及び熱需要部３での熱需要の時系列的な予測値は同じであり、水質向上運転の実施時期とその実施時期での熱電併給装置１及び水温調節装置Ｃの動作状態とがそれぞれ異なっている。更に、何れの例でも、貯湯槽２に蓄えられている貯湯熱量が７５００ｋｃａｌになった時点を、水質向上運転が完了した時点としている。

図３〜図６では、１時間毎の電力量及び熱量を、１時間の平均値として各正時にプロットし、それらを折れ線グラフでつないでいる。例えば、図３において、時刻９時から時刻１０時の間の１時間での電気出力の平均値は７００Ｗであるので、その７００Ｗの値を時刻１０時での電気出力としてプロットしている。また、時刻１０時から時刻１１時の間の１時間での電気出力の平均値は０Ｗであるので、その０Ｗの値を時刻１１時での電気出力としてプロットしている。つまり、時刻１０時から時刻１１時かけての折れ線グラフは、電気出力が徐々に減少することを示しているのではない。

〔運転例１〕
図３に示した運転例１において、水質向上運転の仮想の実施時期は、時刻４時から時刻１１時の間である。つまり、時刻１１時の時点で、貯湯槽２に蓄えられている貯湯熱量が７５００ｋｃａｌになっている。
そして、水質向上運転のための熱電併給装置１の仮想の動作状態は、時刻４時から時刻１０時の間、７００Ｗの一定の電気出力で運転させる状態である。ここで、貯湯槽２の湯水は熱電併給装置１の冷却水でもあるため、熱電併給装置１が運転するに際し、貯湯槽２の湯水の温度に上限が設定されているため、水質向上運転に要する熱量すべてを熱電併給装置１の運転で賄うことはできない。そのため、貯湯槽２に蓄えられている貯湯熱量が7500kcalになる直前１時間前に熱電併給装置１の運転を停止して、その１時間は購入電力を電気ヒーター部１２で消費して熱を発生させる運転を想定している。水質向上運転のための水温調節装置Ｃのうちの排熱回収部Ｃ１の仮想の動作状態は、時刻４時から時刻１０時の間、熱電併給装置１で発生した全ての熱を貯湯槽２に貯える湯水で回収する状態である。水質向上運転のための水温調節装置Ｃのうちの電熱変換部Ｃ２の仮想の動作状態は、時刻４時から時刻１０時の間は７００Ｗの電力を電気ヒーター部１２で消費して熱に変換させ、時刻１０時から時刻１１時の間は６００Ｗの購入電力を電気ヒーター部１２で消費して熱に変換させる状態である。

〔運転例２〕
図４に示した運転例２において、水質向上運転の仮想の実施時期は、時刻１７時から時刻２４時の間である。この例も、時刻２４時の時点で、貯湯槽２に蓄えられている貯湯熱量が７５００ｋｃａｌになっている。
そして、水質向上運転のための熱電併給装置１の仮想の動作状態は、時刻１７時から時刻２３時の間、７００Ｗの一定の電気出力で運転させる状態である。水質向上運転のための水温調節装置Ｃのうちの排熱回収部Ｃ１の仮想の動作状態は、時刻１７時から時刻２３時の間、熱電併給装置１で発生した全ての熱を貯湯槽２に貯える湯水で回収する状態である。水質向上運転のための水温調節装置Ｃのうちの電熱変換部Ｃ２の仮想の動作状態は、時刻１７時から時刻２３時の間は７００Ｗの電力を電気ヒーター部１２で消費して熱に変換させ、時刻２３時から時刻２４時の間は６００Wの購入電力を電気ヒーター部１２で消費して熱に変換させる状態である。

〔運転例３〕
図５に示した運転例３において、水質向上運転の仮想の実施時期は、時刻４時から時刻１３時の間である。この例も、時刻１３時の時点で、貯湯槽２に蓄えられている貯湯熱量が７５００ｋｃａｌになっている。
そして、水質向上運転のための熱電併給装置１の仮想の動作状態は、時刻４時から時刻１２時の間、７００Ｗの一定の電気出力で運転させる状態である。水質向上運転のための水温調節装置Ｃのうちの排熱回収部Ｃ１の仮想の動作状態は、時刻４時から時刻１２時の間、熱電併給装置１で発生した全ての熱を貯湯槽２に貯える湯水で回収する状態である。水質向上運転のための水温調節装置Ｃのうちの電熱変換部Ｃ２の仮想の動作状態は、時刻４時から時刻１２時の間は、予測電気負荷を熱電併給装置１の電気出力で賄い、余剰の電力を電気ヒーター部１２で消費して熱に変換させ、時刻１２時から時刻１３時の間は６００Wの購入電力を電気ヒーター部１２で消費して熱に変換させる状態である。

〔運転例４〕
図６に示した運転例４において、水質向上運転の仮想の実施時期は、時刻４時から時刻２１時の間である。この例も、時刻２１時の時点で、貯湯槽２に蓄えられている貯湯熱量が７５００ｋｃａｌになっている。
そして、水質向上運転のための熱電併給装置１の仮想の動作状態は、時刻４時から時刻２０時の間、５００Ｗの一定の電気出力で運転させる状態である。水質向上運転のための水温調節装置Ｃのうちの排熱回収部Ｃ１の仮想の動作状態は、時刻４時から時刻２０時の間、熱電併給装置１で発生した全ての熱を貯湯槽２に貯える湯水で回収する状態である。水質向上運転のための水温調節装置Ｃのうちの電熱変換部Ｃ２の仮想の動作状態は、時刻４時から時刻２０時の間は、予測電気負荷を熱電併給装置１の電気出力で賄い、余剰の電力を電気ヒーター部１２で消費して熱に変換させ、時刻２０時から時刻２１時の間は６００Wの購入電力を電気ヒーター部１２で消費して熱に変換させる状態である。

表１には、一次エネルギ消費量の削減量を上記運転メリットとして採用して、運転例１〜運転例４の場合の一次エネルギ消費量と基準一次エネルギ消費量とを比較した結果を示す。

列１には、負荷の購入電力一次エネルギ消費量(kcal)を示す。この購入電力一次エネルギ消費量(kcal)は、熱電併給装置１を７００Ｗの一定の電気出力で運転させたとしても、更に電力需要部９での電力需要を賄うために商用電源７から購入する必要のある電力の一次エネルギ消費量である。
運転例１及び運転例２では、熱電併給装置１を７００Ｗの一定の電気出力で運転させ、その電気出力を電熱変換部Ｃ２で優先して消費させているため、電力需要部９での電力需要を賄うための購入電力が大きくなっている。それに対して、運転例３では、熱電併給装置１を７００Ｗの一定の電気出力で運転させるのは同様であるが、その電気出力の一部だけを電熱変換部Ｃ２で消費させているため、電力需要部９での電力需要を賄うための購入電力が相対的に小さくなっている。また、運転例４では、熱電併給装置１を５００Ｗの一定の電気出力で運転させているために熱電併給装置１の運転期間が相対的に長くなっており、その分だけ電力需要部９に対して熱電併給装置１から電力を供給できる期間が長くなっている、即ち、購入電力が小さくなっている。

列２には、合計の購入電力一次エネルギ消費量（kcal）を示す。この合計の購入電力一次エネルギ消費量（kcal）は、列１に示した「負荷の購入電力一次エネルギ消費量」に対して、熱電併給装置１が発電していない時間帯の待機電力と熱電併給装置１の起動及び停止に要する電力との一次エネルギ消費量を加えた値である。

列３には、熱電併給装置１の一次エネルギ消費量(kcal)を示す。熱電併給装置１の一次エネルギ消費量(kcal)は、運転例１〜運転例３では、熱電併給装置１を７００Ｗの一定の電気出力で運転させるのに要する一次エネルギ消費量と熱電併給装置１の起動及び停止に要する一次エネルギ消費量との和であり、運転例４では、熱電併給装置１を５５０Ｗの一定の電気出力で運転させるのに要する一次エネルギ消費量と熱電併給装置１の起動及び停止に要する一次エネルギ消費量との和である。この例では、熱電併給装置１は燃料電池であり、その燃料電池の発電運転時に供給する燃料ガスとしての水素を生成するのに要する炭化水素ガスの量、及び、その燃料電池の起動及び停止を行う過程で消費される炭化水素ガスの量を一次エネルギ消費量に換算している。

列４には、補助加熱器ＢＵの一次エネルギ消費量(kcal)を示す。この補助加熱器の一次エネルギ消費量(kcal)は、熱電併給装置１を運転させて熱を発生させたとしても、更に熱需要部３での熱需要を賄うために補助加熱器ＢＵから熱を発生させるのに要するガス量を換算した値である。運転例１及び運転例２では補助加熱器ＢＵを運転させているが、運転例３及び運転例４では補助加熱器ＢＵを運転させていないため一次エネルギ消費量はゼロとなっている。

列５には、合計一次エネルギ消費量(kcal)を示す。この合計一次エネルギ消費量(kcal)は、「列２」及び「列３」及び「列４」の各一次エネルギ消費量の和である。従って、列５に示す合計一次エネルギ消費量が小さいほど、運転メリットの値が大きいと言える。言い換えると、列５に示す合計一次エネルギ消費量が小さいほど、熱電併給装置１を運転させて水質向上運転を行ったときの一次エネルギ消費量の削減量（即ち、運転メリット）の低下度合いが小さいと言える。

列６には、省エネルギ量(kcal)を示す。この省エネルギ量(kcal)は、運転例１の「列５」を基準値とし、運転例２〜４の夫々の合計一次エネルギ消費量からその基準値を減算して得た値である。つまり、運転例２〜４の水質向上運転を行うために熱電併給装置１を運転させたとき、どれだけの一次エネルギ消費量を削減できたのかを示す。つまり、列６の値が大きいほど、運転メリットの値は大きいと言える。

列７には、省エネルギ率（％）を示す。この省エネルギ率は、運転例２〜４の夫々の水質向上運転を行った場合、運転例１の水質向上運転を行った場合に比べて、どの程度の省エネルギを達成できるのかを示す値である。つまり、列７の値が大きいほど、運転メリットの値は大きいと言える。

従って、将来の仮想の実施時期及び動作状態を示す運転例１〜運転例４の比較でいうと、運転制御装置５は、熱電併給装置１を運転させた場合の一次エネルギ消費量の削減量（即ち、運転メリット値）が最も大きい（即ち、列５の合計一次エネルギ消費量が最も小さく、列６の省エネルギ量が最も大きく、列７の省エネルギ率が最も大きい）と見なすことができる運転例４の仮想の実施時期及び仮想の動作状態を、水質向上運転の計画上の実施時期及び計画上の動作状態に決定する。尚、運転制御装置５は、運転メリットの値が最も大きい運転例を選択するのではなく、運転メリットの値が二番目に大きい運転例など、運転メリットの値が相対的に大きい運転例を選択することでもよい。

本実施形態では、水質向上運転の実施期間とその実施期間での熱電併給装置１及び水温調節装置Ｃの動作状態とを異ならせた４つの運転例１〜運転例４を示したが、実際には運転制御装置５は、有り得る全ての実施期間及び動作状態の運転例で予測される運転メリットの値を導出し、その運転メリットの値が大きい（好ましくは、運転メリットの値が最も大きい）と見なすことができる仮想の実施時期及び仮想の動作状態を、水質向上運転の計画上の実施時期及び計画上の動作状態に決定する水質向上運転決定処理を実施する。

以上のように、水質向上運転を実施することが必要になったとき、運転制御装置５が、水質向上運転を実施するのに適した時期及びその実施時期での好ましい熱電併給装置１及び水温調節装置Ｃの動作状態を決定することで、余分なエネルギを消費して水質向上運転を行うとしても、運転メリットの値を大きくしながら、水質向上運転を実施できる。

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、貯湯式給湯システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。
例えば、上記実施形態では、燃料を燃焼して熱を発生するタイプの補助加熱器ＢＵを例示したが、ジュール熱を発生する電気式の補助加熱器を採用してもよい。その場合、電気式の補助加熱器は電力需要部９を構成する装置群の一つになる。

＜２＞
上記実施形態では、幾つかの具体的な数値を例示しながら水質向上運転決定処理について説明したが、それらの数値は例示目的で記載したものであり実際の数値と異なる場合もある。例えば、上記実施形態では、貯湯槽２に蓄えられている貯湯熱量が７５００ｋｃａｌになった時点を水質向上運転が完了した時点として例示したが、貯湯槽２に蓄えられている貯湯熱量がどのような値になった時点を水質向上運転が完了した時点とするのかは適宜変更可能である。

他にも、運転例１〜運転例４で例示した予測電力需要の値が別の値であったとしても、水質向上運転決定処理は同様に行うことができる。
以下の表２に示すのは、予測電力需要が上述した運転例１〜運転例４の１．５倍であるときの例である。具体的には、運転例５は、運転例３の変更例であり、運転例３で示した予測電力需要が各時間帯で１．５倍になったときの例である。また、運転例６は、運転例４の変更例であり、運転例４で示した予測電力需要が各時間帯で１．５倍になったときの例である。運転例５と運転例６を比較すると、運転例６の方がより省エネルギ量が大きい。従って、熱電併給装置１が電力需要に対して寄与する割合が大きいほど省エネルギ量も増加することがわかる。
この場合、運転制御装置５は、一次エネルギ消費量の削減量（即ち、運転メリット）の値が最も大きい（即ち、最も合計一次エネルギ消費量が小さく及び最も省エネルギ量が大きく及び最も省エネルギ率が大きい）と見なすことができる運転例６の仮想の実施時期及び仮想の動作状態を、水質向上運転の計画上の実施時期及び計画上の動作状態に決定する。

＜３＞
上記実施形態において、熱電併給装置１の動作状態や水温調節装置Ｃの動作状態に制約を設けてもよい。例えば、熱電併給装置１を一定出力（例えば、７００Ｗ、５００Ｗなど）で運転させるという制約を設けた上で、運転制御装置５が熱電併給装置１の実際の動作状態又は上記仮想の動作状態を決定してもよい。或いは、電気ヒーター部１２（電熱変換部Ｃ２）で消費する電力に制約を設けた上で、運転制御装置５が水温調節装置Ｃの実際の動作状態又は上記仮想の動作状態を決定してもよい。

＜４＞
上記実施形態では、貯湯槽２に蓄えられている貯湯熱量が７５００ｋｃａｌになった時点を、水質向上運転が完了した時点としているが、他の基準で水質向上運転が完了したと判定してもよい。例えば、槽底部湯水温度センサＳｂが検出する貯湯槽２の底部の湯水の温度が所定の完了判定温度（例えば、７５℃など）以上になったときに、運転制御装置５が、水質向上運転が完了したと判定するような改変を行ってもよい。

＜５＞
上記実施形態で例示した図３〜図６では、「（５）熱需要部３での予測熱需要（kcal）」が生じる前に水質向上運転が完了する場合の例を示しているが、「（５）熱需要部３での予測熱需要（kcal）」が生じている途中に水質向上運転が行われる場合もある。

＜６＞
上記実施形態では、水質低下条件として、過去の直近の判定期間内に下限量以上の湯水が貯湯槽２から熱需要部３に供給されていないことを例示したが、その条件は適宜変更可能である。例えば、貯湯槽２に貯えられている湯水の温度を参照して、水質の低下が発生したか否か（即ち、水質低下条件が満たされたか否か）を判定してもよい。

本発明は、運転メリットが高い状態を確保しつつ、水質向上運転も行うことができる貯湯式給湯システムに利用できる。

１ 熱電併給装置
２ 貯湯槽
３ 熱需要部
３ａ 給湯部
３ｂ 暖房部
５ 運転制御装置
７ 商用電源
９ 電力需要部
１２ 電気ヒーター部
Ｃ 水温調節装置
Ｃ１（Ｃ） 排熱回収部
Ｃ２（Ｃ） 電熱変換部

Claims (4)

1. 熱と電気とを併せて発生する熱電併給装置と、給湯用途へと供給される湯水を貯える貯湯槽と、前記熱電併給装置で発生した熱及び電気のうちの少なくとも前記熱電併給装置で発生した熱を利用して、前記貯湯槽に貯える湯水の温度を調節する水温調節装置と、前記熱電併給装置及び前記水温調節装置の運転制御を行う運転制御装置とを備え、前記運転制御装置が、前記貯湯槽に貯えられている湯水の水質が低下したと見なすことができる水質低下条件が満たされると、前記熱電併給装置及び前記水温調節装置の運転制御を行って、前記貯湯槽に貯えられている湯水の水質を向上させるための水質向上運転を行う貯湯式給湯システムであって、
   前記運転制御装置は、
   電力需要部での電力需要の時系列的な予測値及び熱需要部での熱需要の時系列的な予測値に基づいて、前記電力需要部に電力を供給し及び前記熱需要部に熱を供給するための前記熱電併給装置の時系列的な出力計画値を導出する運転計画処理を行い、
   前記水質低下条件が満たされると、将来の仮想の実施時期に仮想の動作状態で前記熱電併給装置及び前記水温調節装置を動作させて前記水質向上運転を実施するとの仮定に基づいて、前記運転計画処理によって導出された前記熱電併給装置の出力計画値を変更させたときに予測される運転メリットの値を前記仮想の実施時期及び前記仮想の動作状態を異ならせて複数導出し、当該運転メリットの値が大きいと見なすことができる前記仮想の実施時期及び前記仮想の動作状態を、前記水質向上運転の計画上の実施時期及び計画上の動作状態に決定する決定処理を実施し、
   前記運転制御装置は、前記水質低下条件が満たされると、前記熱需要部での熱需要の時系列的な予測値を参照し、
   現時点から設定期間内での前記熱需要が所定の下限値以上であれば、前記決定処理に従って前記熱電併給装置及び前記水温調節装置を動作させて前記貯湯槽に貯えられている湯水を加熱することで前記水質向上運転を実施し、
   現時点から前記設定期間内での前記熱需要が前記所定の下限値未満であれば、前記貯湯槽に貯えている湯水を新たに給水される水と入れ替えることで前記水質向上運転を実施する貯湯式給湯システム。
2. 前記運転制御装置は、過去の直近の判定期間内に下限量以上の湯水が前記貯湯槽から前記熱需要部に供給されていないとき、前記水質低下条件が満たされたと判定する請求項１に記載の貯湯式給湯システム。
3. 前記水温調節装置は、前記熱電併給装置で発生した熱を前記貯湯槽に貯える湯水で回収することで、前記貯湯槽に貯える湯水の温度を調節する排熱回収部と、前記熱電併給装置で発生した電気を消費して熱を発生し、その熱を利用して前記貯湯槽に貯える湯水の温度を調節する電気ヒーター部とを備える請求項１又は２に記載の貯湯式給湯システム。
4. 前記運転制御装置は、前記水質低下条件が満たされた後は、前記水質向上運転が完了したと判定するまでは、前記貯湯槽内の湯水が給湯部に送出されることを禁止する請求項１〜３の何れか一項に記載の貯湯式給湯システム。

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