JP7025876B2 - 熱利用システム - Google Patents

Description

本発明は、複数の住戸間で用いられる熱利用システムの技術に関する。

従来、複数の住戸間で用いられる熱利用システムの技術は公知となっている。例えば、特許文献１に記載の如くである。

特許文献１には、複数の住戸間で燃料電池の発電時に発生する熱（排熱）を融通するシステムが記載されている。特許文献１に記載のシステムにおいては、温水として回収した燃料電池の排熱を、各住戸に設けられた貯湯ユニットに配管を介して供給可能に構成されている。また、燃料電池と各住戸の貯湯ユニットとの間には熱量計が設けられており、当該熱量計の計量データに基づいて各住戸の熱使用量を把握し、熱使用量に基づいて課金可能に構成されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、燃料電池から各住戸への温水（熱）の供給量は管理されていない（各住戸が燃料電池からの温水を制限なく使用できる）ため、住戸間の温水（熱）の供給量のばらつきが大きくなり易い。このため、仮に課金を行わない場合には、住戸間で不公平感が生じることとなる。

特開２０１２－２２５５４３号公報

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、各住戸への熱の供給量を管理することができる熱利用システムを提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、複数の住戸間で用いられる熱利用システムであって、発電時に発生する熱を用いて生成された温水を貯溜する貯湯タンクを有する燃料電池と、各住戸ごとに設けられて、供給される水を沸かして給湯可能な給湯器と、前記給湯器ごとに設けられて、前記給湯器に前記貯湯タンクから前記温水を供給可能な第一状態と、前記給湯器に上水を供給可能であり、かつ、前記貯湯タンクから前記温水を供給不可能な第二状態との切り替えを行う切替装置と、前記貯湯タンクから前記給湯器それぞれに供給される前記温水の流量を検出する水道メーターと、前記水道メーターの検出結果に基づいて前記切替装置を制御する制御部と、を具備し、前記制御部は、前記水道メーターの検出結果に基づいて、前記貯湯タンクから前記給湯器に供給された前記温水の流量の積算値を前記給湯器ごとに取得し、当該積算値の少ない順に前記給湯器に優先順位を設定し、前記優先順位が上位の前記給湯器を優先的に前記第一状態に切り替えるように、前記切替装置を制御し、前記貯湯タンクの貯湯量が第一の閾値以上である場合、前記第二状態の前記給湯器のうち、前記優先順位が最も上位の前記給湯器を前記第一状態に切り替えると共に、前記貯湯タンクの貯湯量が前記第一の閾値よりも大きい第二の閾値以上である場合、その他の前記給湯器を前記第一状態に切り替え可能とするように、前記切替装置を制御する第一切替制御を行うものである。

請求項２においては、前記制御部は、前記貯湯タンクの貯湯量が多いほど、前記第一状態の前記給湯器の数を増加させるように、前記切替装置を制御するものである。

請求項３においては、前記制御部は、前記貯湯タンクの貯湯量が前記第二の閾値未満である場合、前記第一切替制御によって前記第一状態に切り替えられた前記給湯器のうち、前記優先順位が下位の前記給湯器を優先的に前記第二状態に切り替えるように、前記切替装置を制御する第二切替制御を行うものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

請求項１においては、各住戸への熱の供給量を管理することができる。また、貯湯タンクから供給される温水の使用量を、各住戸間で平均化することができる。また、貯湯タンクが満蓄状態になり難くすることができる。これにより、貯湯タンクが満蓄状態となると燃料電池の発電が停止するように当該燃料電池が構成されている場合であっても、発電の停止を抑制することができる。

請求項２においては、貯湯タンクが満蓄状態になり難くすることができる。これにより、貯湯タンクが満蓄状態となると燃料電池の発電が停止するように当該燃料電池が構成されている場合であっても、発電の停止を抑制することができる。

請求項３においては、貯湯タンクの貯湯量が減りすぎるのを防止することができる。

本発明の一実施形態に係る熱利用システムの構成を示したブロック図。 電力供給システムの構成を示したブロック図。 制御装置に関する構成を示したブロック図。 三方弁の切替制御フローを示した図。

以下では、図１を用いて、第一実施形態に係る熱利用システム１の構成について説明する。なお、以下の説明において「上流側」及び「下流側」とは、水の供給方向に基づいて規定されるものである。

図１に示す熱利用システム１は、複数の住戸間で用いられ、後述する燃料電池１０の発電時に発生する熱（排熱）を各住戸に適宜供給するものである。本実施形態においては、熱利用システム１は、複数の集合住宅Ｈ（集合住宅Ｈ１～ＨＮ）で用いられる。また、熱利用システム１は、各集合住宅Ｈの複数の住戸間で、燃料電池１０の排熱を融通するように構成される。以下では、主として集合住宅Ｈ１のＡ住戸、Ｂ住戸、Ｃ住戸及びＤ住戸に着目して説明を行う。熱利用システム１は、燃料電池１０、給湯器２０、給湯負荷３０、三方弁４０、水道メーター５０及び制御装置６０を具備する。

燃料電池１０は、水素等のガス燃料を用いて発電する装置である。燃料電池１０は、各集合住宅Ｈにつき１台設けられる。集合住宅Ｈ１においては、１台の燃料電池１０がＡ住戸、Ｂ住戸、Ｃ住戸及びＤ住戸で共用される。燃料電池１０は、水道局ＳとＡ住戸（より詳細には、後述するＡ住戸の給湯負荷３０）とをつなぐ供給路Ｌ１の中途部に設けられる。

図２に示すように、燃料電池１０は、当該図２に示す電力供給システムにおいて、発電した電力を各集合住宅Ｈの各住戸に融通可能に設けられている。具体的には、燃料電池１０は、各住戸の電力負荷の上流側で、配電線Ｘから順に分岐する分岐路Ｙ１～ＹＮに接続される。燃料電池１０は、各分岐路Ｙ１～ＹＮにおいて当該燃料電池１０の上流側に設けられたセンサ１０１の検出値（流通する電力値）に基づいて、負荷追従運転を行う。これにより、各住戸の電力負荷の消費電力を賄うことができる。

また、図２に示す電力供給システムは、分岐路Ｙ１～ＹＮよりも上流側で配電線Ｘに接続された太陽光発電部１０２を具備している。これにより、太陽光発電部１０２で発電した電力を、各住戸に融通することができる。また、図２に示す電力供給システムにおいては、スマートメータ１０３及びブレーカ１０４が適宜設けられている。

図１に示すように、燃料電池１０は、発電ユニット１１及び貯湯タンク１２を具備する。

発電ユニット１１は、燃料電池１０の発電部である。発電ユニット１１は、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）や制御部等により構成される。発電ユニット１１は、センサ１０１（図２参照）によって計測された電力量（各住戸の電力負荷の消費電力の合計）に応じて負荷追従運転を行う。

貯湯タンク１２は、発電ユニット１１の発電時に発生する熱（排熱）を、温水として蓄熱するものである。貯湯タンク１２は、発電ユニット１１の下流側に設けられる。貯湯タンク１２は、発電ユニット１１の発電時に発生する熱（排熱）によって加熱された上水（温水）を貯湯する。

このように構成された燃料電池１０は、貯湯タンク１２の貯湯量が最大容量に達すると、つまり、貯湯タンク１２が満蓄状態（これ以上蓄熱ができない状態）となると、発電ユニット１１による発電を停止させる。

給湯器２０は、後述する給湯負荷３０に給湯を行う（湯を供給する）ものである。給湯器２０は、当該給湯器２０に供給される水（上水又は貯湯タンク１２から供給される温水）を沸かして生成した湯を、給湯負荷３０に供給する。給湯器２０は、各住戸（Ａ住戸、Ｂ住戸、Ｃ住戸及びＤ住戸）ごとに設けられる。以下では、Ａ住戸の給湯器２０を給湯器２０ａ、Ｂ住戸の給湯器２０を給湯器２０ｂ、Ｃ住戸の給湯器２０を給湯器２０ｃ、Ｄ住戸の給湯器２０を給湯器２０ｄということもある。

給湯器２０ａは、供給路Ｌ１において、燃料電池１０の下流側に設けられる。これにより、給湯器２０ａは、供給路Ｌ１を介して、貯湯タンク１２内の温水が供給可能に設けられる。

給湯器２０ｂは、貯湯タンク１２と接続された供給路Ｌ２から分岐点ｐ１において分岐する供給路Ｌ３の中途部に設けられる。給湯器２０ｃは、供給路Ｌ２から分岐点ｐ２（分岐点ｐ１よりも下流側に設けられた分岐点）において分岐する供給路Ｌ４の中途部に設けられる。給湯器２０ｄは、供給路Ｌ２において、分岐点ｐ２よりも下流側に設けられる。これにより、給湯器２０ｂ・２０ｃ・２０ｄは、供給路Ｌ２等を介して、貯湯タンク１２内の温水が供給可能に設けられる。

給湯負荷３０は、水道局Ｓから上水が供給されると共に、給湯器２０から湯が供給されるものである。給湯負荷３０としては、例えば浴槽等が挙げられる。以下では、Ａ住戸の給湯負荷３０を給湯負荷３０ａ、Ｂ住戸の給湯負荷３０を給湯負荷３０ｂ、Ｃ住戸の給湯負荷３０を給湯負荷３０ｃ、Ｄ住戸の給湯負荷３０を給湯負荷３０ｄということもある。給湯負荷３０は、給湯器２０の下流側に設けられる。

具体的には、給湯負荷３０ａは、供給路Ｌ１において、給湯器２０ａの下流側に設けられる（供給路Ｌ１の下流側端部と接続される）。

給湯負荷３０ｂは、供給路Ｌ３において、給湯器２０ｂの下流側に設けられる（供給路Ｌ３の下流側端部と接続される）。また、給湯負荷３０ｂは、水道局Ｓから複数の集合住宅Ｈにかけて延びる供給路Ｌ５を介して、水道局Ｓから上水が供給可能に設けられる。より詳細には、給湯負荷３０ｂは、供給路Ｌ５から分岐点ｐ３において分岐する供給路Ｌ６の下流側端部に接続される。

給湯負荷３０ｃは、供給路Ｌ４において、給湯器２０ｃの下流側に設けられる（供給路Ｌ４の下流側端部に接続される）。また、給湯負荷３０ｃは、供給路Ｌ５を介して、水道局Ｓから上水が供給可能に設けられる。より詳細には、給湯負荷３０ｃは、供給路Ｌ５から分岐点ｐ４（分岐点ｐ３よりも下流側に設けられた分岐点）において分岐する供給路Ｌ７の下流側端部に接続される。

給湯負荷３０ｄは、供給路Ｌ２において、給湯器２０ｄの下流側に設けられる（供給路Ｌ２の下流側端部に接続される）。また、給湯負荷３０ｄは、供給路Ｌ５を介して、水道局Ｓから上水が供給可能に設けられる。より詳細には、給湯負荷３０ｄは、供給路Ｌ５から分岐点ｐ５（分岐点ｐ４よりも下流側に設けられた分岐点）において分岐する供給路Ｌ８の下流側端部に接続される。

三方弁４０は、水の流通方向を切り替えるものである。三方弁４０は、給湯器２０ｂ・２０ｃ・２０ｄに対してそれぞれ設けられる。以下では、給湯器２０ｂに対して設けられる三方弁４０を三方弁４０ｂ、給湯器２０ｃに対して設けられる三方弁４０を三方弁４０ｃ、給湯器２０ｄに対して設けられる三方弁４０を三方弁４０ｄということもある。

三方弁４０ｂは、供給路Ｌ３において、給湯器２０ｂの上流側に設けられる。また、三方弁４０ｂは、供給路Ｌ６から分岐点ｐ６において分岐する供給路Ｌ９と接続されるように設けられる。このように設けられた三方弁４０ｂによって、給湯器２０ｂに、供給路Ｌ５・Ｌ６・Ｌ９を介して上水が供給される状態（貯湯タンク１２からの温水の供給が制限された（不可能な）状態）と、供給路Ｌ２・Ｌ３を介して貯湯タンク１２内の温水が供給される状態（貯湯タンク１２からの温水の供給が許可された（可能な）状態）とを切り替えることができる。

三方弁４０ｃは、供給路Ｌ４において、給湯器２０ｃの上流側に設けられる。また、三方弁４０ｃは、供給路Ｌ７から分岐点ｐ７において分岐する供給路Ｌ１０と接続されるように設けられる。このように設けられた三方弁４０ｃによって、給湯器２０ｃに、供給路Ｌ５・Ｌ７・Ｌ１０を介して上水が供給される状態（貯湯タンク１２からの温水の供給が制限された（不可能な）状態）と、供給路Ｌ２・Ｌ４を介して貯湯タンク１２内の温水が供給される状態（貯湯タンク１２からの温水の供給が許可された（可能な）状態）とを切り替えることができる。

三方弁４０ｄは、供給路Ｌ２において、給湯器２０ｄの上流側（分岐点ｐ２と給湯器２０ｄとの間）に設けられる。また、三方弁４０ｄは、供給路Ｌ８から分岐点ｐ８において分岐する供給路Ｌ１１と接続されるように設けられる。このように設けられた三方弁４０ｄによって、給湯器２０ｄに、供給路Ｌ５・Ｌ８・Ｌ１１を介して上水が供給される状態（貯湯タンク１２からの温水の供給が制限された（不可能な）状態）と、供給路Ｌ２を介して貯湯タンク１２内の温水が供給される状態（貯湯タンク１２からの温水の供給が許可された（可能な）状態）とを切り替えることができる。

水道メーター５０は、当該水道メーター５０が設けられた部分を流通する水（上水又は温水）の流量を計測するものである。水道メーター５０は、第一水道メーター５１、第二水道メーター５２、第三水道メーター５３、第四水道メーター５４、第五水道メーター５５、第六水道メーター５６及び第七水道メーター５７を具備する。

第一水道メーター５１は、供給路Ｌ１において、貯湯タンク１２と給湯器２０ａとの間に設けられる。このように設けられた第一水道メーター５１によって、貯湯タンク１２から給湯器２０ａに供給される水（温水又は上水）の流量を計測することができる。

第二水道メーター５２は、供給路Ｌ６において、分岐点ｐ６の上流側に設けられる。このように設けられた第二水道メーター５２によって、水道局Ｓから給湯器２０ｂ及び給湯負荷３０ｂに供給される上水の流量を計測することができる。

第三水道メーター５３は、供給路Ｌ３において、給湯器２０ｂの上流側（より詳細には、分岐点ｐ１と三方弁４０ｂとの間）に設けられる。このように設けられた第三水道メーター５３によって、貯湯タンク１２から給湯器２０ｂに供給される温水の流量（給湯器２０ｂによる貯湯タンク１２内の温水の使用量）を計測することができる。

第四水道メーター５４は、供給路Ｌ７において、分岐点ｐ７の上流側に設けられる。このように設けられた第四水道メーター５４によって、水道局Ｓから給湯器２０ｃ及び給湯負荷３０ｃに供給される上水の流量を計測することができる。

第五水道メーター５５は、供給路Ｌ４において、給湯器２０ｃの上流側（より詳細には、分岐点ｐ２と三方弁４０ｃとの間）に設けられる。このように設けられた第五水道メーター５５によって、貯湯タンク１２から給湯器２０ｃに供給される温水の流量（給湯器２０ｃによる貯湯タンク１２内の温水の使用量）を計測することができる。

第六水道メーター５６は、供給路Ｌ８において、分岐点ｐ８の上流側に設けられる。このように設けられた第六水道メーター５６によって、水道局Ｓから給湯器２０ｄ及び給湯負荷３０ｄに供給される上水の流量を計測することができる。

第七水道メーター５７は、供給路Ｌ２において、給湯器２０ｄの上流側（より詳細には、分岐点ｐ２と三方弁４０ｄとの間）に設けられる。このように設けられた第七水道メーター５７によって、貯湯タンク１２から給湯器２０ｄに供給される温水の流量（給湯器２０ｄによる貯湯タンク１２内の温水の使用量）を計測することができる。

制御装置６０は、三方弁４０の動作を制御するものである。制御装置６０は、主としてＣＰＵ等の演算処理装置、ＲＡＭやＲＯＭ等の記憶装置等により構成される。図３に示すように、制御装置６０は、各水道メーター５０の検出結果（計測結果）を取得可能に構成される。また、制御装置６０は、各水道メーター５０の検出結果に基づいて、各三方弁４０の動作を制御する。

このように構成される熱利用システム１において、貯湯タンク１２と接続される供給路Ｌ２は、供給路Ｌ５から分岐点ｐ９（分岐点ｐ３よりも上流側に設けられた分岐点）において分岐する供給路Ｌ１２と接続される。これにより、貯湯タンク１２内の温水は、供給路Ｌ１２を介して供給される上水と混合される。貯湯タンク１２内の温水は、一定温度（３０～３５℃）となるように上水と混合され、当該一定温度とされた温水が各給湯器２０に供給される。

このように一定温度の温水が各給湯器２０に供給されるので、水道メーター５０（第三水道メーター５３、第五水道メーター５５及び第七水道メーター５７）によって温水の流量を計測することで、各給湯器２０の熱使用量を算出（推定）することができる。

以下では、図４を参照して、制御装置６０による三方弁４０の切替制御について説明する。なお、各三方弁４０は、図４に示す切替制御の前においては、各給湯器２０が、水道局Ｓから上水が供給可能であって、かつ、貯湯タンク１２からの温水の供給が制限された（供給不可能な）状態（以下、「初期状態」という）となるように切り替えられているものとする。

ステップＳ１０において、制御装置６０は、現在の時刻が０時であるか否かを確認する。制御装置６０は、現在の時刻が０時であると判定した場合（ステップＳ１０で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１２に移行する。一方、制御装置６０は、現在の時刻が０時でないと判定した場合（ステップＳ１０で「ＮＯ」）、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１２において、制御装置６０は、各住戸の熱使用量の積算値を取得する。より詳細には、制御装置６０は、Ｂ住戸、Ｃ住戸及びＤ住戸の熱使用量の積算値を取得する。制御装置６０は、第三水道メーター５３、第五水道メーター５５及び第七水道メーター５７によって計測された温水の流量のデータに基づいて、各給湯器２０の熱使用量の積算値（各給湯器２０の使用開始時から現在までの積算値）を取得する。制御装置６０は、当該ステップＳ１２の処理を行った後、ステップＳ１４に移行する。

ステップＳ１４において、制御装置６０は、ステップＳ１２で取得した熱使用量の積算値の少ない順に、各給湯器２０に対して優先順位を設定する。具体的には、制御装置６０は、熱使用量の積算値が最も少ない給湯器２０に対して、優先順位を第１位に設定する。そして、制御装置６０は、熱使用量の積算値が２番目に少ない給湯器２０に対して優先順位を第２位に設定し、３番目に少ない給湯器２０に対して優先順位を第３位に設定し、４番目に少ない給湯器２０に対して優先順位を第４位に設定する。制御装置６０は、当該ステップＳ１４の処理を行った後、ステップＳ１６に移行する。

なお、本実施形態においては、Ａ住戸の給湯器２０ａは、設置の制約等によって、貯湯タンク１２から温水が常に供給可能な状態とされている。このため、熱使用量の積算値の取得（ステップＳ１２）、及び優先順位の設定（ステップＳ１４）においては、Ａ住戸の給湯器２０ａは対象から除外されている。

ステップＳ１６において、制御装置６０は、優先順位第１位の給湯器２０の（上流側に設けられた）三方弁４０を切り替える。具体的には、制御装置６０は、優先順位第１位の給湯器２０が初期状態から切替状態となるように、当該給湯器２０の三方弁４０を切り替える。なお、「切替状態」とは、給湯器２０に、貯湯タンク１２から温水の供給が許可された（可能な）状態のことをいう。

優先順位第１位の給湯器２０が切替状態となるように当該給湯器２０の三方弁４０を切り替えることにより、当該優先順位第１位の給湯器２０は、貯湯タンク１２から供給される温水を沸かして給湯することが可能となる。これにより、優先順位第１位の給湯器２０は、上水を沸かして給湯するのに要する時間よりも給湯時間を短縮することができ、ひいては給湯に要するガス燃料の使用量を低減することができる。制御装置６０は、当該ステップＳ１６の処理を行った後、ステップＳ１８に移行する。

ステップＳ１８において、制御装置６０は、貯湯タンク１２の残量が規定値Ａ以上であるか否かを判定する。ここで、貯湯タンク１２の残量とは、貯湯タンク１２の最大容量に対する現在の貯湯量の割合を示すものである。また、規定値Ａは、任意の値に設定される閾値であって、例えば６０％に設定することができる。制御装置６０は、貯湯タンク１２の残量が規定値Ａ以上であると判定した場合（ステップＳ１８で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２０に移行する。一方、制御装置６０は、貯湯タンク１２の残量が規定値Ａ以上でないと判定した場合（ステップＳ１８で「ＮＯ」）、処理を先に進めない。

ステップＳ２０において、制御装置６０は、優先順位第２位の給湯器２０が初期状態から切替状態となるように、当該給湯器２０の三方弁４０を切り替える。これにより、優先順位第１位の給湯器２０に加えて、優先順位第２位の給湯器２０が、貯湯タンク１２から供給される温水を沸かして給湯可能となる。

これにより、貯湯タンク１２の貯湯量が最大容量に達するのを抑制することができる。つまり、貯湯タンク１２が満蓄状態（これ以上蓄熱ができない状態）となるのを抑制することができる。制御装置６０は、当該ステップＳ２０の処理を行った後、ステップＳ２２に移行する。

ステップＳ２２において、制御装置６０は、貯湯タンク１２の残量が規定値Ｂ以上であるか否かを判定する。ここで、規定値Ｂは、ステップＳ１８の判定に用いた規定値Ａよりも大きな値に設定される任意の閾値であって、例えば８０％に設定することができる。制御装置６０は、貯湯タンク１２の残量が規定値Ｂ以上であると判定した場合（ステップＳ２２で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２４に移行する。一方、制御装置６０は、貯湯タンク１２の残量が規定値Ｂ以上でないと判定した場合（ステップＳ２２で「ＮＯ」）、処理を先に進めない。

ステップＳ２４において、制御装置６０は、優先順位第３位以下で、かつ、使用中の給湯器２０が初期状態から切替状態となるように、当該給湯器２０の三方弁４０を切り替える。制御装置６０は、ステップＳ１４で設定した優先順位、及び給湯器２０の運転状況を確認して、この処理を行う。これにより、優先順位第１位の給湯器２０及び優先順位第２位の給湯器２０に加えて、優先順位第３位以下の使用中の給湯器２０が、貯湯タンク１２から供給される温水を沸かして給湯可能となる。

これにより、貯湯タンク１２が満蓄状態（これ以上蓄熱ができない状態）となるのを抑制することができる。制御装置６０は、当該ステップＳ２４の処理を行った後、ステップＳ２６に移行する。

ステップＳ２６において、制御装置６０は、貯湯タンク１２の残量が規定値Ｂ未満であるか否かを判定する。制御装置６０は、貯湯タンク１２の残量が規定値Ｂ未満であると判定した場合（ステップＳ２６で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２８に移行する。一方、制御装置６０は、貯湯タンク１２の残量が規定値Ｂ未満でないと判定した場合（ステップＳ２６で「ＮＯ」）、処理を先に進めない。

ステップＳ２８において、制御装置６０は、切替状態に切り替えた給湯器２０のうち、優先順位第１位以外の給湯器２０が初期状態に戻るように、当該給湯器２０の三方弁４０を切り替える。

これにより、優先順位第１位以外の給湯器２０は、貯湯タンク１２内の温水を用いた給湯が制限される。このため、貯湯タンク１２の残量が減りすぎるのが抑制される。制御装置６０は、当該ステップＳ２８の処理を行った後、三方弁４０の切替制御を終了する。

以上のように、本実施形態に係る熱利用システム１においては、給湯器２０の熱使用量を用いて、貯湯タンク１２から給湯器２０への温水の供給を制御する。具体的には、給湯器２０の熱使用量の積算値の少ない順に優先順位を設定し、優先順位が上位の給湯器２０を優先的に貯湯タンク１２内の温水を使用可能とする。これにより、Ａ住戸（給湯器２０ａ）だけでなく、他の住戸（給湯器２０ｂ・２０ｃ・２０ｄ）においても、貯湯タンク１２内の温水を給湯に用いることができ、さらには、貯湯タンク１２から供給される温水の使用量を、各住戸間で平均化することができる。したがって、各住戸の不公平感を低減することができる。

また、貯湯タンク１２の貯湯量（残量）が所定の閾値以上である場合には、順に給湯器２０を切替状態に切り替えていくので、貯湯タンク１２の貯湯量が多いほど、切替状態の給湯器２０の数が増加することとなる。したがって、貯湯タンク１２内の温水の使用量を増加させることができ、ひいては、貯湯タンク１２が満蓄状態になり難くすることができる。これにより、燃料電池１０（発電ユニット１１）を常時発電させることができる。

以上の如く、本実施形態に係る熱利用システム１は、複数の住戸間で用いられる熱利用システム１であって、発電時に発生する熱を用いて生成された温水を貯溜する貯湯タンク１２を有する燃料電池１０と、各住戸ごとに設けられて、供給される水を沸かして給湯可能な給湯器２０と、前記給湯器２０ごとに設けられて、前記給湯器２０に前記貯湯タンク１２から前記温水を供給可能な切替状態（第一状態）と、前記給湯器２０に上水を供給可能であり、かつ、前記貯湯タンク１２から前記温水を供給不可能な初期状態（第二状態）との切り替えを行う三方弁４０（切替装置）と、前記貯湯タンク１２から前記給湯器２０それぞれに供給される前記温水の流量を検出する水道メーター５０と、前記水道メーター５０の検出結果に基づいて前記三方弁４０を制御する制御装置６０（制御部）と、を具備するものである。
このように構成することにより、各住戸への熱の供給量を管理することができる。具体的には、各住戸への熱の供給量（各住戸の給湯器２０の貯湯タンク１２内の温水使用量）を適宜設定（制限）することができる。

また、前記制御装置６０は、前記水道メーター５０の検出結果に基づいて、前記貯湯タンク１２から前記給湯器２０に供給された前記温水の流量の積算値を前記給湯器２０ごとに取得し、当該積算値の少ない順に前記給湯器２０に優先順位を設定し、前記優先順位が上位の前記給湯器２０を優先的に前記切替状態に切り替えるように、前記三方弁４０を制御するものである。
このように構成することにより、貯湯タンク１２から供給される温水の使用量を、各住戸間で平均化することができる。

また、前記制御装置６０は、前記貯湯タンク１２の貯湯量が多いほど、前記切替状態の前記給湯器２０の数を増加させるように、前記三方弁４０を制御するものである。
このように構成することにより、貯湯タンク１２が満蓄状態になり難くすることができる。これにより、貯湯タンク１２が満蓄状態となると燃料電池１０の発電が停止するように当該燃料電池１０が構成されている場合であっても、発電の停止を抑制することができる。

また、前記制御装置６０は、前記貯湯タンク１２の貯湯量が規定値Ａ（第一の閾値）以上である場合、前記初期状態の前記給湯器２０のうち、前記優先順位が上位の前記給湯器２０を優先的に前記切替状態に切り替えるように、前記切替装置を制御する第一切替制御（ステップＳ２０）を行うものである。
このように構成することにより、貯湯タンク１２が満蓄状態になり難くすることができる。これにより、貯湯タンク１２が満蓄状態となると燃料電池１０の発電が停止するように当該燃料電池１０が構成されている場合であっても、発電の停止を抑制することができる。

また、前記制御装置６０は、前記貯湯タンク１２の貯湯量が規定値Ｂ（第二の閾値）未満である場合、前記第一切替制御によって前記切替状態に切り替えられた前記給湯器２０のうち、前記優先順位が下位の前記給湯器２０を優先的に前記初期状態に切り替えるように、前記三方弁４０を制御する第二切替制御（ステップＳ２８）を行うものである。
このように構成することにより、貯湯タンク１２の貯湯量が減りすぎるのを防止することができる。

なお、本実施形態に係る三方弁４０は、切替装置の実施の一形態である。
また、本実施形態に係る制御装置６０は、制御部の実施の一形態である。

以上、本発明の一実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、熱利用システム１は、集合住宅に設けられるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、住宅街区やオフィス等に設けられるものであってもよい。

また、本実施形態においては、制御装置６０は、貯湯タンク１２の残量が規定値Ｂ以上である場合、優先順位第３位以下で使用中の給湯器２０を全て切替状態に切り替えるものとしたが（ステップＳ２２、Ｓ２４）、例えば優先順位第３位の給湯器２０のみを切替状態に切り替えるものとしてもよい。そして、貯湯タンク１２の残量が規定値Ｂよりも大きな値に設定された規定値Ｃ以上である場合、優先順位第４位の給湯器２０を切替状態に切り替えるものとしてもよい。このように、優先順位が高い順に、段階的に給湯器２０を切替状態に切り替えるものとすることができる。

また、本実施形態においては、制御装置６０は、貯湯タンク１２の残量が規定値Ｂ未満である場合、切替状態に切り替えた給湯器２０のうち、優先順位第１位以外の給湯器２０を全て初期状態に戻すものとしたが（ステップＳ２６、Ｓ２８）、例えば貯湯タンク１２の残量が規定値Ｂ未満である場合、優先順位第３位以下の給湯器２０のみを切替状態に切り替えるものとしてもよい。そして、貯湯タンク１２の残量が規定値Ａ未満である場合、優先順位第２位の給湯器２０を切替状態に切り替えるものとしてもよい。このように、優先順位が低い順に、段階的に給湯器２０を初期状態に戻すものものとすることができる。

また、本実施形態においては、給湯器２０ａは、常に貯湯タンク１２から温水が供給可能であるものとしたが、他の給湯器２０ｂ・２０ｃ・２０ｄと同様に、三方弁４０を設けて、初期状態と切替状態とを切替可能に構成されるものとしてもよい。この場合、熱使用量の積算値の取得（ステップＳ１２）、及び優先順位の設定（ステップＳ１４）において、給湯器２０ａも対象に含めてもよい。

１ 熱利用システム
１０ 燃料電池
１２ 貯湯タンク
２０ 給湯器
４０ 三方弁
５０ 水道メーター
６０ 制御装置

Claims (3)

1. 複数の住戸間で用いられる熱利用システムであって、
   発電時に発生する熱を用いて生成された温水を貯溜する貯湯タンクを有する燃料電池と、
   各住戸ごとに設けられて、供給される水を沸かして給湯可能な給湯器と、
   前記給湯器ごとに設けられて、前記給湯器に前記貯湯タンクから前記温水を供給可能な第一状態と、前記給湯器に上水を供給可能であり、かつ、前記貯湯タンクから前記温水を供給不可能な第二状態との切り替えを行う切替装置と、
   前記貯湯タンクから前記給湯器それぞれに供給される前記温水の流量を検出する水道メーターと、
   前記水道メーターの検出結果に基づいて前記切替装置を制御する制御部と、
   を具備し、
   前記制御部は、
   前記水道メーターの検出結果に基づいて、前記貯湯タンクから前記給湯器に供給された前記温水の流量の積算値を前記給湯器ごとに取得し、当該積算値の少ない順に前記給湯器に優先順位を設定し、
   前記優先順位が上位の前記給湯器を優先的に前記第一状態に切り替えるように、前記切替装置を制御し、
   前記貯湯タンクの貯湯量が第一の閾値以上である場合、前記第二状態の前記給湯器のうち、前記優先順位が最も上位の前記給湯器を前記第一状態に切り替えると共に、前記貯湯タンクの貯湯量が前記第一の閾値よりも大きい第二の閾値以上である場合、その他の前記給湯器を前記第一状態に切り替え可能とするように、前記切替装置を制御する第一切替制御を行う、
   熱利用システム。
2. 前記制御部は、
   前記貯湯タンクの貯湯量が多いほど、前記第一状態の前記給湯器の数を増加させるように、前記切替装置を制御する、
   請求項１に記載の熱利用システム。
3. 前記制御部は、
   前記貯湯タンクの貯湯量が前記第二の閾値未満である場合、前記第一切替制御によって前記第一状態に切り替えられた前記給湯器のうち、前記優先順位が下位の前記給湯器を優先的に前記第二状態に切り替えるように、前記切替装置を制御する第二切替制御を行う、
   請求項１又は請求項２に記載の熱利用システム。

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