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技術 熱源システム

出願人 大阪瓦斯株式会社
発明者 越智雅人野波成加藤真
出願日 2003年12月9日 (17年0ヶ月経過) 出願番号 2003-410920
公開日 2005年6月30日 (15年5ヶ月経過) 公開番号 2005-172325
状態 特許登録済
技術分野 風呂の制御 貯湯式加熱器の制御
主要キーワード 設定余裕 時刻偏差 設定供給量 積算熱量 重み付け条件 ミキシング温度 時間的前後関係 側限界値
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2005年6月30日)のものです。
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図面 (9)

課題

エネルギー効率の向上を図りながらも、湯張りを適切に行い得る熱源システムを提供する。

解決手段

貯湯タンク4に貯湯する貯湯手段Hと、その貯湯手段Hの運転を制御する運転制御手段とが設けられ、その運転制御手段が、貯湯タンク4の湯水浴槽32に供給する湯張りが実際に行われた実湯張り時刻蓄積した蓄積実湯張り時刻データに基づいて予測湯張り時刻を求めて、その予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に貯湯タンク4の蓄熱量目標蓄熱量となるように貯湯手段Hの運転を制御するように構成された熱源システムであって、運転制御手段が、蓄積実湯張り時刻データに基づいて、予測湯張り時刻の許容範囲を設定して、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が許容範囲外のときは、その予測湯張り時刻を許容範囲に近づけるべく補正するように構成されている。

概要

背景

かかる熱源システムは、例えば一般家庭に設置されるものであり、熱源システムの設置箇所にて実際に湯張りが行われた実湯張り時刻蓄積されて、その蓄積実湯張り時刻データに基づいて予測湯張り時刻が求められ、その予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に貯湯タンクの湯による蓄熱量目標蓄熱量となるように貯湯手段の運転が制御されるようになっている。そして、貯湯タンクに貯湯された湯を用いて浴槽に湯張りができるようになっている。

このような熱源システムにおいて、従来は、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求められた予測湯張り時刻がそのまま用いられて、その予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に貯湯タンクの湯による蓄熱量が目標蓄熱量となるよう貯湯手段の運転が制御されるようになっていた(例えば、特許文献1参照。)。
又、前記特許文献1には、明確には記載されていないが、前記設定余裕時間は一定の値に固定的に設定されていると考えられる。

特開2002−5525号公報

概要

エネルギー効率の向上をりながらも、湯張りを適切に行い得る熱源システムを提供する。貯湯タンク4に貯湯する貯湯手段Hと、その貯湯手段Hの運転を制御する運転制御手段とが設けられ、その運転制御手段が、貯湯タンク4の湯水を浴槽32に供給する湯張りが実際に行われた実湯張り時刻を蓄積した蓄積実湯張り時刻データに基づいて予測湯張り時刻を求めて、その予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に貯湯タンク4の蓄熱量が目標蓄熱量となるように貯湯手段Hの運転を制御するように構成された熱源システムであって、運転制御手段が、蓄積実湯張り時刻データに基づいて、予測湯張り時刻の許容範囲を設定して、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が許容範囲外のときは、その予測湯張り時刻を許容範囲に近づけるべく補正するように構成されている。

目的

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギー効率の向上を図りながらも、湯張りを適切に行い得る熱源システムを提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
5件

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請求項1

貯湯タンク貯湯する貯湯手段と、その貯湯手段の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、その運転制御手段が、前記貯湯タンクの湯水浴槽に供給する湯張りが実際に行われた実湯張り時刻蓄積した蓄積実湯張り時刻データに基づいて予測湯張り時刻を求めて、その予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に前記貯湯タンクの蓄熱量目標蓄熱量となるように前記貯湯手段の運転を制御するように構成された熱源システムであって、前記運転制御手段が、前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて、前記予測湯張り時刻の許容範囲を設定して、前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が前記許容範囲外のときは、その予測湯張り時刻を前記許容範囲に近づけるべく補正するように構成されている熱源システム。

請求項2

前記運転制御手段が、前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて、湯張りが発生する確率が設定確率となる時間範囲を実湯張り時刻の平均値を中央にして求めて、その求めた時間範囲を前記許容範囲として設定するように構成されている請求項1記載の熱源システム。

請求項3

前記運転制御手段が、前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が前記許容範囲外のときは、前記予測湯張り時刻を前記許容範囲における前記予測湯張り時刻に近い方の限界値に補正するように構成されている請求項1又は2記載の熱源システム。

請求項4

貯湯タンクに貯湯する貯湯手段と、その貯湯手段の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、その運転制御手段が、前記貯湯タンクの湯水を浴槽に供給する湯張りが実際に行われた実湯張り時刻を蓄積した蓄積実湯張り時刻データに基づいて予測湯張り時刻を求めて、その予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に前記貯湯タンクの蓄熱量が目標蓄熱量となるように前記貯湯手段の運転を制御するように構成された熱源システムであって、前記運転制御手段が、前記蓄積実湯張り時刻データにおける前記実湯張り時刻の分布範囲、前記予測湯張り時刻を蓄積した蓄積予測湯張り時刻データにおける前記予測湯張り時刻の分布範囲、又は、前記実湯張り時刻と前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻との時刻偏差を蓄積した蓄積時刻偏差データにおける前記時刻偏差の分布範囲に基づいて、前記設定余裕時間を前記分布範囲が狭いほど短く変更設定するように構成されている熱源システム。

請求項5

前記運転制御手段が、前記蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻を設定重み付け条件にて重み付けして、前記予測湯張り時刻を求めるように構成されている請求項1〜4のいずれか1項に記載の熱源システム。

請求項6

前記湯張りを指令する湯張り指令手段が設けられ、前記運転制御手段が、前記湯張り指令手段にて前記湯張りが指令され且つその指令に基づく前記貯湯タンクから前記浴槽への湯水の供給量設定供給量以上になると、前記湯張りが指令されたと判断するように構成されている請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱源システム。

請求項7

前記貯湯手段が、熱電併給装置から発生する熱にて前記貯湯タンクに貯湯するように構成されている請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱源システム。

技術分野

0001

本発明は、貯湯タンク貯湯する貯湯手段と、
その貯湯手段の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、前記貯湯タンクの湯水浴槽に供給する湯張りが実際に行われた実湯張り時刻蓄積した蓄積実湯張り時刻データに基づいて予測湯張り時刻を求めて、その予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に前記貯湯タンクの蓄熱量目標蓄熱量となるように前記貯湯手段の運転を制御するように構成された熱源システムに関する。

背景技術

0002

かかる熱源システムは、例えば一般家庭に設置されるものであり、熱源システムの設置箇所にて実際に湯張りが行われた実湯張り時刻が蓄積されて、その蓄積実湯張り時刻データに基づいて予測湯張り時刻が求められ、その予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に貯湯タンクの湯による蓄熱量が目標蓄熱量となるように貯湯手段の運転が制御されるようになっている。そして、貯湯タンクに貯湯された湯を用いて浴槽に湯張りができるようになっている。

0003

このような熱源システムにおいて、従来は、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求められた予測湯張り時刻がそのまま用いられて、その予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に貯湯タンクの湯による蓄熱量が目標蓄熱量となるよう貯湯手段の運転が制御されるようになっていた(例えば、特許文献1参照。)。
又、前記特許文献1には、明確には記載されていないが、前記設定余裕時間は一定の値に固定的に設定されていると考えられる。

0004

特開2002−5525号公報

発明が解決しようとする課題

0005

ところで、一般に、家庭生活パターンにおいて湯張りは比較的決まった時間帯で行われるものであり、湯張りが行われる時刻は過去の実湯張り時刻と比較的相関が強いものであるが、来客行事等により、生活パターンがその家庭の平均的な通常の生活パターンからずれる場合があり、そのような場合には、湯張りが行われる時刻もその家庭の平均的な通常の湯張り発生時間範囲からずれることになる。
そして、予測湯張り時刻を求めるための蓄積実湯張り時刻データに、前述のように通常の湯張り発生時間範囲からずれたデータが含まれる場合、そのデータに基づいて求められた予測湯張り時間は通常の湯張り発生時間範囲からずれることになる。

0006

しかしながら、従来では、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求められた予測湯張り時刻がそのまま用いられることから、上述のように予測湯張り時刻が通常の湯張り発生時間範囲からずれたときには、予測湯張り時刻とその予測当日に実際に湯張りが行われた予測当日実湯張り時刻とのズレが大きくなる虞があった。
そして、予測当日実湯張り時刻が予測湯張り時刻に対して時間的に後の方にずれた場合は、貯湯タンクに目標蓄熱量又はそれに近い蓄熱量にて貯湯された状態で放置される時間が長くなるので、放熱ロスが大きくなってエネルギー効率が低下することになり、逆に、予測当日実湯張り時刻が予測湯張り時刻に対して時間的に前の方にずれた場合は、実際に湯張りが行われるときには、貯湯タンクに未だ目標蓄熱量にて湯が貯湯されていない状態になって、湯が不足して適切に湯張りを行えない場合が生じ得ることになる。

0007

又、家族構成、家族の職業等の特性により、日々の湯張りが比較的狭い時間範囲内で行われる家庭や、広い時間範囲にばらついて行われる家庭があり、熱源システムが設置される各家庭において、湯張り発生時間範囲の広さが異なるものである。
しかしながら、従来では、設定余裕時間が一定であるため、湯張り発生時間範囲の広さが異なることにより、以下に説明するように、エネルギー効率が低下する問題や、適切に湯張りを行えない場合が生じ得るという問題が発生していた。

0008

例えば、湯張り発生時間範囲が広い場合でも、湯張りが行われるときには確実に貯湯タンクに目標蓄熱量に貯湯できるようにすべく、設定余裕時間を長く設定すると、湯張り発生時間範囲が狭い場合には、貯湯タンクに目標蓄熱量又はそれに近い蓄熱量にて貯湯された状態で放置される時間が長くなるので、エネルギー効率が低下することになる。
一方、湯張り発生時間範囲が狭い場合に、貯湯タンクに目標蓄熱量又はそれに近い蓄熱量にて貯湯された状態で放置される時間が長くなってエネルギー効率が低下するのを抑制するために、設定余裕時間を短く設定すると、湯張り発生時間範囲が広い場合には、湯張り時には未だ貯湯タンクに目標蓄熱量にて湯が貯湯されていない状態になって、湯が不足して適切に湯張りを行うことができなくなる場合が生じ得ることになる。

0009

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、エネルギー効率の向上を図りながらも、湯張りを適切に行い得る熱源システムを提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

本発明の熱源システムは、貯湯タンクに貯湯する貯湯手段と、
その貯湯手段の運転を制御する運転制御手段とが設けられ、
その運転制御手段が、前記貯湯タンクの湯水を浴槽に供給する湯張りが実際に行われた実湯張り時刻を蓄積した蓄積実湯張り時刻データに基づいて予測湯張り時刻を求めて、その予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に前記貯湯タンクの蓄熱量が目標蓄熱量となるように前記貯湯手段の運転を制御するように構成されたものであって、
第1特徴構成は、前記運転制御手段が、前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて、前記予測湯張り時刻の許容範囲を設定して、前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が前記許容範囲外のときは、その予測湯張り時刻を前記許容範囲に近づけるべく補正するように構成されている点を特徴とする。

0011

即ち、運転制御手段は、蓄積実湯張り時刻データに基づいて、予測湯張り時刻の許容範囲を設定し、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が許容範囲内のときは、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻により貯湯手段の運転を制御し、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が許容範囲外のときは、その予測湯張り時刻を前記許容範囲に近づけるべく補正して、その補正予測湯張り時刻により貯湯手段の運転を制御する。

0012

つまり、蓄積実湯張り時刻データは、熱源システムの設置箇所の生活パターンが反映されたものであるので、その蓄積実湯張り時刻データに基づいて、熱源システムの設置箇所において湯張りが行われる確率が高いと予測される時間範囲を求めることができ、その時間範囲を予測湯張り時刻の許容範囲に設定する。
そして、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が許容範囲外のときは、その予測湯張り時刻を許容範囲に近づけるべく補正するので、予測湯張り時刻とその予測当日に実際に湯張りが行われた予測当日実湯張り時刻とのズレを小さくすることが可能になる。
例えば、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が許容範囲よりも時間的に前の方にずれたときは、その予測湯張り時刻をそのまま用いると、貯湯タンクに目標蓄熱量又はそれに近い蓄熱量にて貯湯された状態で放置される時間が長くなる虞があるが、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻を許容範囲に近づけるべく時間的に後の方に補正するので、貯湯タンクに目標蓄熱量又はそれに近い蓄熱量にて貯湯された状態で放置される時間を短くすることが可能になって、エネルギー効率を向上することが可能になる。
又、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が許容範囲よりも時間的に後の方にずれたときは、その予測湯張り時刻をそのまま用いると、湯張り時には未だ貯湯タンクに目標蓄熱量にて湯が貯湯されていない状態に成り得るのであるが、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻を許容範囲に近づけるべく時間的に前の方に補正するので、湯張り時には貯湯タンクに目標蓄熱量にて湯が貯湯されているようにすることが可能になって、適切に湯張りを行うことが可能になる。

0013

従って、エネルギー効率の向上を図りながらも、湯張りを適切に行い得る熱源システムを提供することができるようになった。

0014

第2特徴構成は、上記第1特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて、湯張りが発生する確率が設定確率となる時間範囲を実湯張り時刻の平均値を中央にして求めて、その求めた時間範囲を前記許容範囲として設定するように構成されている点を特徴とする。

0015

即ち、運転制御手段は、蓄積実湯張り時刻データに基づいて、湯張りが発生する確率が設定確率となる時間範囲を実湯張り時刻の平均値を中央にして求めて、その求めた時間範囲を許容範囲として設定する。
つまり、許容範囲を、蓄積実湯張り時刻データに基づいて、実湯張り時刻の平均値を中央にして、湯張りが発生する確率が設定確率となる時間範囲に設定するので、蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻の分布が、正規分布又はそれに近い分布になっているときは勿論のこと、発生頻度の高い実湯張り時刻が実湯張り時刻の分布時間範囲の一方側に偏った分布になっていても、許容範囲を、熱源システムの設置箇所において湯張りが行われる確率が高いと予測される時間範囲に設定することが可能になる。
従って、予測湯張り時刻と予測当日実湯張り時刻とのズレをより小さくする上で好適な手段を得ることができた。

0016

第3特徴構成は、上記第1又は第2特徴構成に加えて、
前記運転制御手段が、前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が前記許容範囲外のときは、前記予測湯張り時刻を前記許容範囲における前記予測湯張り時刻に近い方の限界値に補正するように構成されている点を特徴とする。

0017

即ち、運転制御手段は、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が許容範囲外のときは、予測湯張り時刻を許容範囲における予測湯張り時刻に近い方の限界値に補正する。
つまり、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が許容範囲外のときに、予測湯張り時刻を許容範囲に近づけるべく補正するにしても、許容範囲における予測湯張り時刻に近い方の限界値に補正するようにすると、その限界値は許容範囲を設定するために既に求められたものであるので、予測湯張り時刻を補正するための演算処理が不要になって、制御構成を簡略化することが可能になる。
ちなみに、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻を、許容範囲に近づける状態で許容範囲外の時刻に補正する場合や、許容範囲の限界値よりも許容範囲中央側の時刻に補正する場合が考えられるが、それらの場合は、予測湯張り時刻を補正するための演算処理が必要になり、制御構成が複雑化する。
従って、予測湯張り時刻を補正するための制御構成を簡略化する上で好適な手段を得ることができた。

0018

第4特徴構成は、
前記運転制御手段が、前記蓄積実湯張り時刻データにおける前記実湯張り時刻の分布範囲、前記予測湯張り時刻を蓄積した蓄積予測湯張り時刻データにおける前記予測湯張り時刻の分布範囲、又は、前記実湯張り時刻と前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻との時刻偏差を蓄積した蓄積時刻偏差データにおける前記時刻偏差の分布範囲に基づいて、前記設定余裕時間を前記分布範囲が狭いほど短く変更設定するように構成されている点を特徴とする。

0019

即ち、運転制御手段は、蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻の分布範囲、予測湯張り時刻を蓄積した蓄積予測湯張り時刻データにおける予測湯張り時刻の分布範囲、又は、実湯張り時刻と蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻との時刻偏差を蓄積した蓄積時刻偏差データにおける前記時刻偏差の分布範囲に基づいて、設定余裕時間を前記分布範囲が狭いほど短く変更設定する。

0020

つまり、蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻の分布範囲が狭いということは、熱源システム設置箇所では、日々の湯張りが比較的狭い時間範囲内で行われて、湯張り発生時間範囲が狭いことを反映し、逆に、蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻の分布範囲が広いということは、熱源システム設置箇所では、日々の湯張りが比較的広い時間範囲にばらついて行われて、熱源システム設置箇所における湯張り発生時間範囲が広いことを反映している。
又、蓄積予測湯張り時刻データにおける予測湯張り時刻の分布範囲が狭いということは、熱源システム設置箇所における湯張り発生時間範囲が狭いことを反映し、逆に、蓄積予測湯張り時刻データにおける予測湯張り時刻の分布範囲が広いということは、熱源システム設置箇所における湯張り発生時間範囲が広いことを反映している。
又、熱源システム設置箇所において日々の湯張りが比較的狭い時間範囲内で行われると、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻と予測当日実湯張り時刻とのズレの大きさのばらつきが小さくなり、逆に、熱源システム設置箇所において日々の湯張りが比較的広い時間範囲でばらついて行われると、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻と予測当日実湯張り時刻とのズレの大きさのばらつきが大きくなる。つまり、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻と予測当日実湯張り時刻との時刻偏差を蓄積した蓄積時刻偏差データにおいて、時刻偏差の分布範囲が狭いということは、熱源システム設置箇所における湯張り発生時間範囲が狭いことを反映し、逆に、蓄積時刻偏差データにおいて、時刻偏差の分布範囲が広いということは、熱源システム設置箇所における湯張り発生時間範囲が広いことを反映している。

0021

そして、蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻の分布範囲、蓄積予測湯張り時刻データにおける予測湯張り時刻の分布範囲、又は、蓄積時刻偏差データにおける時刻偏差の分布範囲に基づいて、設定余裕時間を前記分布範囲が狭いほど短く変更設定することから、設定余裕時間を、熱源システム設置箇所における湯張り発生時間範囲の広さに応じた適正な長さに設定することが可能になる。
即ち、湯張り発生時間範囲が狭い場合には、設定余裕時間を短く設定するので、湯張り時には未だ貯湯タンクに目標蓄熱量にて湯が貯湯されていない状態になるのを回避しながらも、貯湯タンクに目標蓄熱量又はそれに近い蓄熱量にて貯湯された状態で放置される時間を極力短くすることが可能になる。
又、湯張り発生時間範囲が広い場合には、設定余裕時間を長く設定するので、湯張りが行われる時刻が広い範囲にばらついても、貯湯タンクに目標蓄熱量又はそれに近い蓄熱量にて貯湯された状態で放置される時間を極力短くしながらも、湯張り時には未だ貯湯タンクに目標蓄熱量にて湯が貯湯されていない状態になるのを回避することが可能になる。
従って、エネルギー効率の向上を図りながらも、湯張りを適切に行い得る熱源システムを提供することができるようになった。

0022

第5特徴構成は、上記第1〜第4特徴構成のいずれかに加えて、
前記運転制御手段が、前記蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻を設定重み付け条件にて重み付けして、前記予測湯張り時刻を求めるように構成されている点を特徴とする。

0023

即ち、運転制御手段は、蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻を設定重み付け条件にて重み付けして予測湯張り時刻を求める。
つまり、蓄積実湯張り時刻データには、曜日季節、予測当日に対する時間間隔(前日、2日前等)等、種々の属性を持った日の実湯張り時刻が含まれており、そして、日の属性が異なると湯張り時刻が異なるのが通常である。
そこで、予測湯張り時刻を求めるに当たって、蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻を夫々の属性に応じた設定重み付け条件にて重み付けして求めることにより、予測湯張り時刻を、予測当日に湯張りが行われる可能性がある時刻に極力近づけるように求めることが可能になる。
従って、予測湯張り時刻と予測当日実湯張り時刻とのズレをより小さくする上で好適な手段を得ることができた。

0024

第6特徴構成は、上記第1〜第5特徴構成のいずれかに加えて、
前記湯張りを指令する湯張り指令手段が設けられ、
前記運転制御手段が、前記湯張り指令手段にて前記湯張りが指令され且つその指令に基づく前記貯湯タンクから前記浴槽への湯水の供給量設定供給量以上になると、前記湯張りが指令されたと判断するように構成されている点を特徴とする。

0025

即ち、運転制御手段は、湯張り指令手段にて湯張りが指令され且つその指令に基づく貯湯タンクから浴槽への湯水の供給量が設定供給量以上になると、湯張りが指令されたと判断する。
つまり、湯張り指令手段は、本来の湯張りの指令だけでなく、湯張り以外の浴槽への湯水の供給、例えば、浴槽の湯が少なくなったときに湯を補充する足し湯を指令するためにも用いられる場合があり、そして、そのような足し湯等の湯張り以外の浴槽への湯水の供給の場合、貯湯タンクから浴槽への湯水の供給量は湯張りの場合に比べて少ないものである。
そこで、湯張り指令手段にて湯張りが指令され且つその指令に基づく貯湯タンクから浴槽への湯水の供給量が設定供給量以上になると、湯張りが指令されたと判断するようにすることにより、湯張り指令手段が湯張り以外の浴槽への湯水供給の指令のための用いられても、それを湯張りの指令と判断しないようにして、蓄積実湯張り時刻データに、本来の湯張り時刻以外のデータが含まれるのを防止することが可能になる。
そして、そのような本来の湯張り時刻以外のデータが含まれていない蓄積実湯張り時刻データに基づいて、予測湯張り時刻を求めることができるので、予測湯張り時刻を熱源システム設置箇所における湯張り発生時間範囲に合わせて、適正に求めることが可能になる。
従って、予測湯張り時刻と予測当日実湯張り時刻とのズレをより小さくする上で好適な手段を得ることができた。

0026

第7特徴構成は、上記第1〜第6特徴構成のいずれかに加えて、
前記貯湯手段が、熱電併給装置から発生する熱にて前記貯湯タンクに貯湯するように構成されている点を特徴とする。

0027

即ち、熱電併給装置から電力と熱が発生され、貯湯手段は、その熱電併給装置から発生する熱にて貯湯タンクに貯湯する。
つまり、熱電併給装置を備えて、その熱電併給装置にて電力を発生するのに伴って発生する熱を利用するようにしたコジェネレーションシステムは、エネルギー効率の高いものである。
従って、コジェネレーションシステムにおいて本発明を実施することにより、エネルギー効率を更に高いものとしながらも、湯張りを適切に行い得るようにすることができた。

発明を実施するための最良の形態

0028

本発明に係る熱源システムをコジェネレーションシステムに適応させた例を図面に基づいて説明する。

0029

このコジェネレーションシステムは、図1および図2に示すように、ガスエンジン1によって発電装置2を駆動するように構成された熱電併給装置3と、その熱電併給装置3にて発生する熱を利用しながら、貯湯タンク4への貯湯、浴槽32の湯張りおよび熱消費端末5への熱媒供給を行う貯湯ユニット6と、熱電併給装置3および貯湯ユニット6の運転を制御する運転制御手段としての運転制御部7と、その運転制御部7に各種運転情報を送信するリモコン50などから構成されている。

0030

前記発電装置2の出力側には、系統連系用インバータ8が設けられ、そのインバータ8は、発電装置2の出力電力商用系統9から供給される電力と同じ電圧および同じ周波数にするように構成されている。
前記商用系統9は、例えば、単相3線式100/200Vであり、商業用電力供給ライン10を介して、テレビ冷蔵庫洗濯機などの電力負荷11に電気的に接続されている。
また、インバータ8は、コージェネ供給ライン12を介して商業用電力供給ライン10に電気的に接続され、発電装置2からの発電電力がインバータ8およびコージェネ用供給ライン12を介して電力負荷11に供給するように構成されている。

0031

前記商業用電力供給ライン10には、電力負荷11の負荷電力計測する電力負荷計測手段13が設けられ、この電力負荷計測手段13は、商業用電力供給ライン10を通して流れる電流逆潮流が発生するか否かをも検出するように構成されている。
そして、逆潮流が生じないように、インバータ8により発電装置2から商業用電力供給ライン10に供給される電力が制御され、発電電力の余剰電力は、その余剰電力を熱に代えて回収する電気ヒータ14に供給されるように構成されている。

0032

前記電気ヒータ14は、複数の電気ヒータから構成され、冷却水循環ポンプ17の作動により冷却水循環路15を通流するガスエンジン1の冷却水を加熱するように設けられ、発電装置2の出力側に接続された作動スイッチ16によりON/OFF切り換えられている。
また、作動スイッチ16は、余剰電力の大きさが大きくなるほど、電気ヒータ14の消費電力が大きくなるように、余剰電力の大きさに応じて電気ヒータ14の消費電力を調整するように構成されている。

0033

前記貯湯ユニット6は、温度成層を形成する状態で湯水を貯湯する前記貯湯タンク4、湯水循環路18を通して貯湯タンク4内の湯水を循環させる湯水循環ポンプ19、熱源用循環路20を通して熱源用湯水を循環させる熱源用循環ポンプ21、熱媒循環路22を通して熱媒を熱消費端末5に循環供給させる熱媒循環ポンプ23、湯水循環路18を通流する湯水を加熱させる貯湯用熱交換器24、熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱させる熱源用熱交換器25、熱媒循環路22を通流する熱媒を加熱させる熱媒加熱用熱交換器26、貯湯タンク4内から取り出されて給湯路33を通流する湯水および熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱させる補助加熱手段M、貯湯タンク4内の湯水を浴槽32に供給する湯張り路34に介装した湯張り弁35などを備えて構成されている。

0034

前記貯湯タンク4には、貯湯タンク4における湯による蓄熱量の検出用として、4個の温度センサTを上下方向に間隔を隔てて設けてある。つまり、温度センサTが設定温度以上の温度を検出することにより、その設置位置に湯が貯湯されているとして、検出温度が設定温度以上である温度センサTのうちの最下部の温度センサTの位置に基づいて、貯湯量を検出すると共に、その検出貯湯量と温度センサTの検出温度とに基づいて、貯湯タンク4の蓄熱量を検出するように構成されている。ちなみに、4個の温度センサT全ての検出温度が前記設定温度以上になると、前記貯湯タンク4の貯湯量が満杯であることが検出されることになる。

0035

前記給湯路33は、前記湯水循環路18の一部分及び前記熱源用循環路20の一部を共用して前記貯湯タンク4に接続されて、その給湯路33を通して前記貯湯タンク4内の湯水が給湯栓シャワー等の一般給湯先給湯されるようになっており、前記湯張り路35は、前記給湯路33から分岐させて設けてある。

0036

前記補助加熱手段Mは、前記熱源用循環路20における前記給湯路33との共用部分に設けられた補助加熱用熱交換器29、その補助加熱用熱交換器29を加熱するバーナ28、そのバーナ28に燃焼用空気を供給するファン27を備えて、ファン27を作動させた状態でバーナ28を燃焼させる加熱状態で作動させたり、バーナ28の燃焼を停止させた状態でファン27を作動させる放熱状態にて作動させることができるように構成されている。

0037

前記貯湯用熱交換器24においては、熱電併給装置3にて発生する熱を回収した冷却水循環路15の冷却水を通流させることにより、湯水循環路18を通流する湯水を加熱させるように構成されている。
前記熱源用熱交換器25においては、熱電併給装置3にて発生する熱を回収した冷却水循環路15の冷却水を通流させることにより、熱源用循環路20を通流する熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
また、熱源用循環路20には、熱源用湯水の通流を断続させる熱源用断続弁40が設けられている。

0038

前記冷却水循環路15は、貯湯用熱交換器24側と熱源用熱交換器25側とに分岐され、その分岐箇所に、貯湯用熱交換器24側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器25側に通流させる冷却水の流量との割合を調整する分流弁30が設けられている。
そして、分流弁30は、冷却水循環路15の冷却水の全量を貯湯用熱交換器24側に通流させたり、冷却水循環路15の冷却水の全量を熱源用熱交換器25側に通流させることもできるように構成されている。

0039

前記熱媒加熱用熱交換器26においては、熱源用熱交換器25や補助加熱用熱交換器29にて加熱された熱源用湯水を通流させることにより、熱媒循環路22を通流する熱媒を加熱させるように構成されている。
前記熱消費端末5は、床暖房装置浴室暖房装置などの暖房端末にて構成されている。

0040

また、貯湯タンク4から取り出した湯水を前記浴槽32や前記一般給湯先に給湯するときの給湯熱負荷を計測する給湯負荷計測手段31が設けられている。その給湯負荷計測手段31は、図示を省略するが、通流する湯水の温度を検出する温度センサと、湯水の流量を検出する流量センサとを備えて構成され、温度センサの検出温度と流量センサの検出流量とに基づいて給湯熱負荷を検出することになる。

0041

前記運転制御部7は、コジェネレーションシステムの運転状態において、熱電併給装置3の運転中には冷却水循環ポンプ17を作動させる状態で、熱電併給装置3の運転および冷却水循環ポンプ17の作動状態を制御すると共に、湯水循環ポンプ19、熱源用循環ポンプ21、熱媒循環ポンプ23、湯張り弁35、熱源用断続弁40の作動状態を制御することによって、貯湯タンク4内に湯水を貯湯する貯湯運転や、貯湯タンク4内の湯水を浴槽32に供給する湯張り運転や、熱消費端末5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。
前記リモコン50には、湯張り運転を指令する湯張り指令手段としての湯張りスイッチ50aが設けられている。

0042

次に、運転制御部7による上記の貯湯運転、湯張り運転及び熱媒供給運転の各運転について説明を加える。
前記貯湯運転は、熱電併給装置3の運転中で、分流弁30にて貯湯用熱交換器24側に冷却水が通流するように調整した状態での冷却水循環ポンプ17の作動により、貯湯用熱交換器24において、冷却水循環路15を通流する冷却水にて湯水循環路18を通流する湯水を加熱させることができる状態で行われる。
そして、湯水循環ポンプ19を作動させて、貯湯タンク4の下部から湯水を湯水循環路18に取り出し、その湯水を、貯湯用熱交換器24を通過させて貯湯用設定温度に加熱したのち、貯湯タンク4の上部に戻して、貯湯タンク4内に貯湯用設定温度の湯水を貯湯するようにしている。
つまり、前記貯湯手段Hが、熱電併給装置3、電気ヒータ14、冷却水循環路15、冷却水循環ポンプ17、湯水循環路18、湯水循環ポンプ19及び貯湯用熱交換器24等により構成される。

0043

前記湯張り運転は、リモコン50の湯張りスイッチ50aがオンされることに基づいて行われ、その湯張り運転は、熱源用断続弁40を閉弁した状態で湯張り弁35を開弁して、貯湯タンク4から取り出した湯水を給湯路33及び湯張り路34を通じて浴槽32に給湯することにより行われ、そして、リモコン50の湯張り水位設定部(図示省略)にて設定された設定湯張り水位にまで、リモコン50の湯張り温度設定部(図示省略)にて設定された設定湯張り温度の湯が浴槽32に湯張りされると、湯張り弁35を閉弁して湯張り運転を終了するようにしている。
尚、湯張り運転の実行中、浴槽32の水位が設定湯張り水位になるまでに、スイッチ50aがオフされると、前記湯張り弁35を閉弁して湯張り運転を終了するようにしている。

0044

ちなみに、湯張り温度及び湯張り水位の調節は周知であるので、詳細な説明及び図示は省略して、以下に簡単に説明する。
前記湯張り路34には、貯湯タンク4からの湯水と給水源からの水とを混合させると共に、その混合比を調節自在なミキシング弁と、そのミキシング弁にて混合された湯水の温度を検出するミキシング温度センサが設けられていて、湯張り温度の調節は、前記ミキシング温度センサの検出温度が前記設定湯張り温度になるように前記ミキシング弁を運転制御部7にて制御することにより行われる。
又、浴槽32の水位を検出する水位センサが設けられ、前記湯張り水位の調節は、前記水位センサの検出情報に基づいて行われる。

0045

前記熱媒供給運転は、熱消費端末5にて熱が要求されていることをリモコン50により指令されると、熱源用断続弁40を開弁させる状態で熱源用循環ポンプ21と熱媒循環ポンプ23とを作動させて、熱源用熱交換器25と補助加熱用熱交換器29との少なくとも一方にて熱源用湯水を加熱させて、その加熱された熱源用湯水を、熱媒加熱用熱交換器26を通過する状態で循環させ、熱媒加熱用熱交換器26において熱源用湯水により加熱される熱媒を熱消費端末5に循環供給するようにしている。

0046

熱源用湯水の加熱について説明を加えると、熱電併給装置3の運転中である場合には、分流弁30にて熱源用熱交換器25側に冷却水が通流するように調整した状態での冷却水循環ポンプ17の作動により、熱源用熱交換器25において熱源用湯水を加熱させるように構成されている。
また、熱電併給装置3からの冷却水だけでは熱消費端末5で要求されている現暖房熱負荷を賄えない場合や、熱電併給装置3の非運転中の場合には、補助加熱手段Mを加熱状態にて作動させることにより、補助加熱用熱交換器29において熱源用湯水を加熱させるように構成されている。

0047

ちなみに、運転制御部7は、熱電併給装置3の運転中に、貯湯運転と熱媒供給運転とを同時に行う場合には、熱消費端末5で要求されている現暖房熱負荷に基づいて、分流弁30にて貯湯用熱交換器24側に通流させる冷却水の流量と熱源用熱交換器25側に通流させる冷却水の流量との割合を調整するように構成されている。

0048

また、運転制御部7は、貯湯タンク4内の貯湯量が満杯でかつ熱消費端末5にて熱が要求されておらず、しかも、熱電併給装置3にて熱を発生している状態であると、熱電併給装置3にて発生する熱を放熱する放熱運転を行うように構成されている。
すなわち、運転制御部7は、放熱運転において、補助加熱手段Mを前記放熱状態で作動させかつ熱源用循環ポンプ21を作動させることにより、熱電併給装置3にて発生する熱を放熱するように構成されている。

0049

次に、運転制御部7により、貯湯タンク4の蓄熱量を調節するための貯湯タンク蓄熱量制御について説明する。
即ち、貯湯タンク蓄熱量制御は、貯湯タンク4の湯水を浴槽32に供給する湯張りが実際に行われた実湯張り時刻を蓄積した蓄積実湯張り時刻データに基づいて予測湯張り時刻を求めて、その予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に貯湯タンク4の蓄熱量が目標蓄熱量となるように貯湯手段Hの運転を制御するようにしている。
そして、本発明では、前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて、前記予測湯張り時刻の許容範囲を設定して、前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻が前記許容範囲外のときは、その予測湯張り時刻を前記許容範囲に近づけるべく補正し、又、前記蓄積実湯張り時刻データにおける前記実湯張り時刻の分布範囲に基づいて、前記設定余裕時間を前記分布範囲が狭いほど短く変更設定するようにしている。

0050

以下、貯湯タンク蓄熱量制御について更に説明を加える。
運転制御部7は、予測湯張り時刻、予測湯張り熱負荷及び設定余裕時間からなる熱電併給装置3を運転するための運転条件を設定する運転条件設定処理を実行して、その運転条件設定処理にて設定した設定運転条件に基づいて、予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に貯湯タンク4の蓄熱量が目標蓄熱量となるように熱電併給装置3を運転する。つまり、運転制御部7により、所謂熱主運転が行われることになる。

0051

そして、その運転条件設定処理では、以下に説明するように、実データ記憶処理、予測湯張り時刻導出処理、予測湯張り熱負荷導出処理、許容範囲設定処理、予測湯張り時刻設定処理、実湯張り時刻分布範囲導出処理、及び、設定余裕時間変更処理を実行して、予測湯張り時刻、予測湯張り熱負荷及び設定余裕時間を設定する。

0052

実データ記憶処理では、コジェネレーションシステムの運転中、湯張り運転を実行する毎に、実湯張り時刻、及び、湯張り運転において浴槽32に湯張りされた湯の熱量である実湯張り熱負荷を検出すると共に、それら実湯張り時刻及び実湯張り熱負荷を記憶する。

0053

この実データ記憶処理について説明を加える。
運転制御手段7は、前記湯張りスイッチ50aがオンされ、且つ、そのオン以降、給湯負荷計測手段31の流量センサの検出情報に基づいて検出される浴槽32への湯水の供給量が設定供給量以上になると、湯張りが指令されたと判断し、そして、湯張りが指令されたと判断すると、湯張りスイッチ50aがオンされた時点の時刻を1分単位で計測して、その計測時刻を実湯張り時刻(湯張りが開始された時刻)として検出し、その検出した実湯張り時刻を曜日と対応付けて記憶する。

0054

ちなみに、シャワーにて湯を消費する場合、通常、その流量は12リットル/分、時間は概ね5分程度であり、シャワーによる湯の消費量は60リットル程度である。
そして、かけ湯にて浴槽32の湯が減少した分を前記湯張りスイッチ50aを操作して補充して足し湯をする場合、その供給量はシャワーによる湯の消費量よりも少ないと考えられる。
又、浴槽32の湯温が低下したときに湯温を上げるために、前記湯張りスイッチ50aを操作して湯を補充して足し湯をするにしても、その供給量もシャワーによる湯の消費量よりも少ないと考えられる。従って、前記設定供給量として例えば60リットルに設定すると、前記湯張りスイッチ50aが足し湯のために操作されても、湯張りが指令されたと誤って判断するのを回避することができるので、実際に湯張りが行われた実湯張り時刻を蓄積して記憶することが可能になる。

0055

そして、その実湯張り時刻の記憶に当たっては、実湯張り時刻検出当日以前の4週間分、即ち、28個の実湯張り時刻を曜日及び時間的前後関係を対応付けた状態で、更新して記憶する。
例えば、図3に示すように、当日が火曜日であれば、当日の実湯張り時刻T(0−tue)、その前日の月曜日の実湯張り時刻T(0−mon)、……………、4週間前の水曜日の実湯張り時刻T(4−wed)の如く、28個の実湯張り時刻を曜日及び時間的前後関係を対応付けた状態で記憶する。

0056

又、運転制御手段7は、前述のように湯張りが指令されたと判断すると、給湯負荷計測手段31の検出情報に基づいて、湯張りスイッチ50aがオンされて湯張り運転を開始してから、浴槽32の水位が前記設定湯張り水位になって湯張り運転を終了するまでの間に給湯路33を通流する湯水の総熱量を求めて、求めた総熱量を実湯張り熱負荷として曜日と対応付けて記憶する。
そして、その実湯張り熱負荷の記憶に当たっては、実湯張り熱負荷検出当日以前の4週間分、即ち、28個の実湯張り熱負荷を曜日及び時間的前後関係を対応付けた状態で、更新して記憶する。
例えば、図4に示すように、当日が火曜日であれば、当日の実湯張り熱負荷Q(0−tue)、その前日の月曜日の実湯張り熱負荷Q(0−mon)、……………、4週間前の水曜日の実湯張り熱負荷Q(4−wed)の如く、28個の実湯張り熱負荷を曜日及び時間的前後関係を対応付けた状態で記憶する。

0057

予測湯張り時刻導出処理では、実データ記憶処理にて記憶した実湯張り時刻の記憶情報、即ち、実湯張り時刻を蓄積した蓄積実湯張り時刻データに基づいて、実湯張り時刻を設定重み付け条件にて重み付けして予測湯張り時刻を求める。
この予測湯張り時刻導出処理について説明を加えると、下記の式1に示すように、予測日の前日の実湯張り時刻である前日実湯張り時刻Tyと、予測日より前の3週間の予測日と同じ曜日の実湯張り時刻を平均した同曜日平均実湯張り時刻Taとを夫々の重み付け条件にて重み付けして、予測湯張り時刻Tpを求める。

0058

Tp=(1−k)Ty+kTa……………(式1)
但し、tは、重み付け条件設定用係数であり、予めt=0.6に固定的に設定されている。

0059

ちなみに、図3に示すように、予測日が水曜日であれば、前日実湯張り時刻Tyは、予測日前日の火曜日の実湯張り時刻T(0−tue)となり、同曜日平均実湯張り時刻Taは、予測日の前の3週間の水曜日の実湯張り時刻を平均した時刻、即ち、(T(1−wed)+T(2−wed)+T(3−wed))/3となる。

0060

つまり、同曜日平均実湯張り時刻Taを前日実湯張り時刻Tyよりも大きく重み付けした状態で、予測湯張り時刻Tpを求めることになる。

0061

実湯張り時刻を蓄積した蓄積実湯張り時刻データに基づいて予測湯張り時刻を求める場合、実湯張り時刻は1分単位で計測されているので、予測湯張り時刻も1分単位等、短い時間単位で求めることが可能になるので、予測湯張り時刻と予測当日実湯張り時刻とのズレを小さくすることが可能になる。

0062

予測湯張り熱負荷導出処理では、実データ記憶処理にて記憶している実湯張り熱負荷の記憶情報に基づいて、実湯張り熱負荷を設定重み付け条件で重み付けして、予測湯張り熱負荷を求める。
この予測湯張り熱負荷導出処理について説明を加えると、下記の式2に示すように、予測日の前日の実湯張り熱負荷である前日実湯張り熱負荷Qyと、予測日より前の3週間の予測日と同じ曜日の実湯張り熱負荷を平均した同曜日平均実湯張り熱負荷Qaとを夫々の重み付け条件にて重み付けして、予測湯張り熱負荷Qpを求めることになるが、先ず、前日実湯張り熱負荷Qy及び同曜日平均実湯張り熱負荷Qa夫々の重み付け条件を設定するための重み付け条件設定用係数mを下記のように設定する。

0063

Qp=(1−m)Qy+mQa……………(式2)
但し、0≦m≦1である。

0064

即ち、重み付け条件設定用係数mは、湯張り運転が実行された後において、下記のように、その実行された湯張り運転に対応して上記式2により予測湯張り負荷Qpを求めるときに用いた前日実湯張り熱負荷Qyと同曜日平均実湯張り熱負荷Qaとの関係、及び、求めた予測湯張り熱負荷Qpと、給湯負荷計測手段31の検出情報に基づいて求めた実湯張り熱負荷である当日実湯張り熱負荷Qrとの関係に基づいて設定する。

0065

Qy>Qa、且つ、Qr>Qpのときは、mを0.1小さくするように変更設定し、Qy>Qa、且つ、Qr≦Qaのときは、mを0.1大きくするように変更設定する。
又、Qy≦Qa、且つ、Qr>Qpのときは、mを0.1大きくするように変更設定し、Qy≦Qa、且つ、Qr≦Qaのときは、mを0.1小さくするように変更設定する。

0066

つまり、前日実湯張り熱負荷Qyが同曜日平均実湯張り熱負荷Qaよりも大きい場合に、当日実湯張り熱負荷Qrが予測湯張り熱負荷Qpよりも大きくなったときは、翌日の実湯張り熱負荷は更に大きくなる可能性が高いとして、重み付け条件設定用係数mを0.1小さくして、翌日は当日よりも前日実湯張り熱負荷Qyの重み付けを大きくすることにより、予測湯張り熱負荷Qpを実際の湯張り熱負荷に合わせるようにしているのである。
又、前日実湯張り熱負荷Qyが同曜日平均実湯張り熱負荷Qaよりも大きい場合に、当日実湯張り熱負荷Qrが予測湯張り熱負荷Qp以下になったときは、翌日の実湯張り熱負荷は更に小さくなる可能性が高いとして、重み付け条件設定用係数mを0.1大きくして、翌日は当日よりも前日実湯張り熱負荷Qyの重み付けを小さくすることにより、予測湯張り熱負荷Qpを実際の湯張り熱負荷に合わせるようにしているのである。

0067

又、前日実湯張り熱負荷Qyが同曜日平均実湯張り熱負荷Qa以下の場合に、当日実湯張り熱負荷Qrが予測湯張り熱負荷Qpよりも大きくなったときは、翌日の実湯張り熱負荷は更に大きくなる可能性が高いとして、重み付け条件設定用係数mを0.1大きくして、翌日は当日よりも同曜日平均実湯張り熱負荷Qaの重み付けを大きくすることにより、予測湯張り熱負荷Qpを実際の湯張り熱負荷に合わせるようにしているのである。
又、前日実湯張り熱負荷Qyが同曜日平均実湯張り熱負荷Qa以下の場合に、当日実湯張り熱負荷Qrが予測湯張り熱負荷Qp以下になったときは、翌日の実湯張り熱負荷は更に小さくなる可能性が高いとして、重み付け条件設定用係数mを0.1小さくして、翌日は当日よりも同曜日平均実湯張り熱負荷Qaの重み付けを小さくすることにより、予測湯張り熱負荷Qpを実際の湯張り熱負荷に合わせるようにしているのである。

0068

そして、上述のようにして設定した重み付け条件設定用係数mを用いて前日実湯張り熱負荷Qy及び同曜日平均実湯張り熱負荷Qaを夫々の重み付け条件にて重み付けした状態で、上記式2により予測湯張り熱負荷Qpを求める。

0069

許容範囲設定処理では、実湯張り時刻を蓄積した蓄積実湯張り時刻データに基づいて、予測湯張り時刻の許容範囲を設定する。
この許容範囲設定処理について説明を加える。
運転制御部7は、上述したように、実データ記憶処理にて、実湯張り時刻検出当日以前の4週間分の実湯張り時刻を曜日及び時間的前後関係を対応付けた状態で更新して記憶しているが、その実湯張り時刻検出当日以前の4週間よりも前の実湯張り時刻も記憶しており、この許容範囲設定処理では、その実湯張り時刻検出当日以前の4週間よりも前の実湯張り時刻も含めた蓄積実湯張り時刻データを用いる。
そして、運転制御部7は、蓄積実湯張り時刻データに基づいて、湯張りが発生する確率が設定確率となる時間範囲を実湯張り時刻の平均値を中央にして求めて、その求めた時間範囲を前記許容範囲として設定する。

0070

具体的に説明すると、蓄積実湯張り時刻データでは、実湯張り時刻が例えば図5に示すように度数分布しており、実湯張り時刻のデータ数が増加すると、図5に示すように正規分布又正規分布に近い分布になる。ちなみに、図5において、(イ)は実湯張り時刻の分布範囲が標準的なものを例示し、(ロ)は実湯張り時刻の分布範囲が狭いものを例示し、(ハ)は実湯張り時刻の分布範囲が広いものを例示している。

0071

そして、前記設定確率として例えば80%に設定すると、図5に示す如き実湯張り時刻の分布において、実湯張り時刻の平均値Aを求め、その平均値Aを中央にして、全度数の80%を占める範囲、即ち80%信頼区間の両側の限界値(以下、時間的に前のものを前側限界値Lb、時間的に後のものを後側限界値Laと称する)を求めて、それら前側限界値Lbと後側限界値Laとの間の時間範囲を前記許容範囲に設定することになる。

0072

予測湯張り時刻設定処理では、予測湯張り時刻導出処理にて導出した予測湯張り時刻が許容範囲設定処理にて設定した許容範囲内のときは、予測湯張り時刻導出処理にて導出した予測湯張り時刻を運転用として設定し、前記許容範囲外のときは、予測湯張り時刻導出処理にて導出した予測湯張り時刻を許容範囲に近づけるべく補正する予測湯張り時刻補正処理を実行して、その予測湯張り時刻補正処理にて補正した予測湯張り時刻を運転用として設定する。

0073

予測湯張り時刻補正処理について説明を加えると、その予測湯張り時刻補正処理では、予測湯張り時刻導出処理にて導出した予測湯張り時刻を、それが前記許容範囲から時間的に前側に外れたときは前側限界値Lbにするように、前記許容範囲から時間的に後側に外れたときは後側限界値Laにするように夫々補正する。つまり、予測湯張り時刻を、前記許容範囲における予測湯張り時刻導出処理にて導出した予測湯張り時刻に近い方の限界値に補正することになる。

0074

実湯張り時刻分布範囲導出処理では、上述の許容範囲設定処理にて用いたのと同様の蓄積実湯張り時刻データに基づいて、実湯張り時刻の分布範囲を求める。
つまり、図5に示す如き実湯張り時刻の分布において、実湯張り時刻が分布している時間間隔Wを実湯張り時刻の分布範囲Wとして求めることになる。

0075

設定余裕時間変更処理では、上述の実湯張り時刻分布範囲導出処理にて求めた実湯張り時刻分布範囲Wが狭いほど、設定余裕時間Tsを短く変更設定する。
例えば、以下のように、実湯張り時刻分布範囲Wに応じて、その実湯張り時刻分布範囲Wが短いほど設定余裕時間Tsを短く変更設定する。

0076

W≦2時間10分 :Ts=30分
2時間10分<W≦2時間30分:Ts=40分
2時間30分<W≦2時間50分:Ts=50分
2時間50分<W≦3時間10分:Ts=60分
3時間10分<W≦3時間30分:Ts=70分
3時間30分<W≦3時間50分:Ts=80分
W>3時間50分 :Ts=90分

0077

貯湯タンク4に目標蓄熱量にて貯湯した状態で放置する時間が長くなるほど放熱損失が大きくなり、その放置時間が90分以上になると、放熱損失が大きくなり過ぎて省エネ性が十分に得られなくなると考えられることから、設定余裕時間Tsの上限を90分に設定した。
又、設定余裕時間Tsを30分よりも短く設定すると、実際に湯張りが指令される時刻のバラツキにより、湯張りが指令されたときに、貯湯タンク4に目標蓄熱量にて湯が貯留されていない事態が起こり得ると考えられることから、設定余裕時間Tsの下限を30分に設定した。

0078

以下、運転条件設定処理について、図6に示すフローチャートに基づいて説明する。
実湯張り時刻及び実湯張り熱負荷を記憶する実データ記憶処理、実湯張り時刻を設定重み付け条件にて重み付けして予測湯張り時刻を求める予測湯張り時刻導出処理、実湯張り熱負荷を設定重み付け条件で重み付けして予測湯張り熱負荷を求める予測湯張り熱負荷導出処理を順次実行し、その予測湯張り熱負荷導出処理にて求めた予測湯張り熱負荷を運転用として設定する(ステップ#1〜#3)。

0079

続いて、予測湯張り時刻の許容範囲を設定する許容範囲設定処理、予測湯張り時刻設定処理を順次実行して、運転用の予測湯張り時刻を設定する(ステップ#4〜#6)。
つまり、この予測湯張り時刻設定処理では、予測湯張り時刻導出処理にて導出した予測湯張り時刻が許容範囲設定処理にて設定した許容範囲内か否かを判断して、許容範囲内のときは、予測湯張り時刻導出処理にて導出した予測湯張り時刻を運転用として設定し、許容範囲外のときは、予測湯張り時刻補正処理を実行して、予測湯張り時刻導出処理にて導出した予測湯張り時刻を前記許容範囲における予測湯張り時刻導出処理にて導出した予測湯張り時刻に近い方の限界値に補正し、その補正した予測湯張り時刻を運転用として設定する(ステップ#5、#6)。

0080

続いて、実湯張り時刻の分布範囲を求める実湯張り時刻分布範囲導出処理、実湯張り時刻分布範囲導出処理にて求めた実湯張り時刻分布範囲Wが狭いほど設定余裕時間Tsを短く変更設定する設定余裕時間変更処理を順次実行して、その設定余裕時間変更処理にて変更設定した設定余裕時間Tsを運転用として設定する。

0081

次に、図7に基づいて、運転条件設定処理にて設定した運転条件に基づいて熱電併給装置3の運転を制御する制御動作について説明を加える。
運転制御部7は、電力負荷計測手段13の計測情報に基づいて、曜日の属性に対応させた状態で、予測電力負荷データを1日分の電力負荷の時系列データとして求める。この予測電力負荷データは、周知の種々の方法を用いて求めることが可能である。ちなみに、予測電力負荷データを求めるための周知の方法の例を簡単に説明すると、例えば、予測日と同曜日の過去の所定日数の実電力負荷データを平均して求めることができる。あるいは、上述の予測湯張り時刻導出処理と同様の方法、即ち、予測日の前日の実電力負荷データと、予測日より前の3週間の予測日と同じ曜日の実電力負荷データを平均した実電力負荷データとを夫々の重み付け条件にて重み付けして求めることができる。
ちなみに、図7の(イ)に、予測電力負荷デーを示している。

0082

又、図7の(ロ)に示すように、運転条件設定処理にて設定した予測湯張り時刻Tpに、同じく運転条件設定処理にて設定した予測湯張り熱負荷Qpが発生するとして、当日の予測湯張り熱負荷データを設定する。
又、目標蓄熱量として、運転条件設定処理にて設定した予測湯張り熱負荷Qpに設定熱負荷Qsを加えた熱量に設定する。尚、設定熱負荷Qsは、湯張り以外の一般給湯用の熱負荷と暖房用の熱負荷の両方に対応して設定した暖房時設定熱負荷Qsと、一般給湯用の熱負荷のみに対応して設定した非暖房時設定熱負荷Qsとがある。そして、運転制御部7は、気温の計測情報に基づいて、暖房のための熱媒供給運転が実行されるか否か予測して、熱媒供給運転が実行されると予測したときは、暖房時設定熱負荷Qsを用い、熱媒供給運転が実行されないと予測したときは非暖房時設定熱負荷Qsを用いる。

0083

そして、運転制御部7は、熱電併給装置3を定格運転したときの定格出力電力及び定格出力熱量と、予測電力負荷データとに基づいて、図7の(ハ)に示すように、予測湯張り時刻Tpよりも設定余裕時間Ts前に、貯湯タンク4に目標蓄熱量(Qp+Qs)にて貯湯することができるように、運転開始時刻Tkを求める。そして、運転制御部7は、運転開始時刻Tkになると熱電併給装置3の運転を定格にて開始すると共に、前記貯湯運転を開始し、以降、熱電併給装置3の定格運転及び貯湯運転を継続して、貯湯タンク4の蓄熱量が目標蓄熱量に達した後、予め設定された設定余裕運転時間が経過すると、熱電併給装置3を停止させると共に貯湯運転を終了する。

0084

運転制御部7が運転開始時刻Tkを求める方法について説明を加える。
定格出力電力と予測電力負荷データとに基づいて、余剰電力を求めると共に、その余剰電力が電気ヒータ14にて消費されることにより熱として回収される余剰電力回収熱量を求める。
そして、定格出力熱量と余剰電力回収熱量とを、予測湯張り時刻Tpよりも設定余裕時間Ts前の時刻から時間をさかのぼる方向に積算して、その積算熱量が目標蓄熱量となる時刻を運転開始時刻Tkとして設定する。

0085

〔別実施形態〕
次に別実施形態を説明する。
(イ) 上記の実施形態においては、運転制御部7を、蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻の分布範囲に基づいて、設定余裕時間を前記分布範囲が狭いほど短く変更設定するように構成する場合について例示したが、予測湯張り時刻を蓄積した蓄積予測湯張り時刻データにおける予測湯張り時刻の分布範囲に基づいて、設定余裕時間を前記分布範囲が狭いほど短く変更設定するように構成しても良い。
この場合は、予測湯張り時刻を予測する度に、予測湯張り時刻を蓄積するように記憶して、その記憶情報に基づいて、予測湯張り時刻の分布範囲を求めることになる。
つまり、予測湯張り時刻は、図5に示す如き実湯張り時刻の分布と略同様に分布することになり、そのような分布において、予測湯張り時刻が分布している時間間隔Wを予測湯張り時刻の分布範囲Wとして求めることになる。
そして、以下のように、予測湯張り時刻分布範囲Wに応じて、その予測湯張り時刻分布範囲Wが短いほど設定余裕時間Tsを短く変更設定する。

0086

W≦2時間10分 :Ts=30分
2時間10分<W≦2時間30分:Ts=40分
2時間30分<W≦2時間50分:Ts=50分
2時間50分<W≦3時間10分:Ts=60分
3時間10分<W≦3時間30分:Ts=70分
3時間30分<W≦3時間50分:Ts=80分
W>3時間50分 :Ts=90分

0087

あるいは、運転制御部7を、前記実湯張り時刻と前記蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻との時刻偏差を蓄積した蓄積時刻偏差データにおける時刻偏差の分布範囲に基づいて、設定余裕時間を前記分布範囲が狭いほど短く変更設定するように構成しても良い。
この場合は、予測湯張り時刻を予測する度に、その予測湯張り時刻と、予測当日の実湯張り時刻との時刻偏差を求めると共に、その時刻偏差を蓄積するように記憶して、その記憶情報に基づいて、時刻偏差の分布範囲を求めることになる。
つまり、時刻偏差は、図8に示すように分布することになり、そのような分布において、時刻偏差が分布している時間間隔Wを時刻偏差の分布範囲Wとして求めることになる。ちなみに、図7において、実線は、時刻偏差の分布範囲が標準的なものを例示し、一点鎖線は、時刻偏差の分布範囲が狭いものを例示し、破線は、時刻偏差の分布範囲が広いものを例示している。
そして、以下のように、時刻偏差分布範囲Wに応じて、その時刻偏差分布範囲Wが短いほど設定余裕時間Tsを短く変更設定する。

0088

W≦30分 :Ts=30分
30分<W≦40分:Ts=40分
40分<W≦50分:Ts=50分
50分<W≦60分:Ts=60分
60分<W≦70分:Ts=70分
70分<W≦80分:Ts=80分
W>80分 :Ts=90分

0089

(ロ)蓄積実湯張り時刻データに基づく予測湯張り時刻の許容範囲の設定方法は、上記の実施形態において例示した方法に限定されるものではない。
例えば、蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻の分布範囲の中央値を中央にして、湯張りが発生する確率が設定確率となる時間範囲を求めて、その求めた時間範囲を許容範囲として設定しても良い。
あるいは、蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻の分布範囲において、その分布範囲両端夫々における所定の範囲を除いて、湯張りが発生する確率が設定確率となる時間範囲を求めて、その求めた時間範囲を許容範囲として設定しても良い。

0090

(ハ)蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻の補正方法は、上記の実施形態において例示した方法に限定されるものではない。
例えば、蓄積実湯張り時刻データに基づいて求めた予測湯張り時刻を、許容範囲に近づける状態で許容範囲外の時刻に補正したり、許容範囲の限界値よりも許容範囲中央側の時刻に補正してもよい。

0091

(ニ) 上記の実施形態においては、予測湯張り熱負荷を求める毎に、重み付け条件設定用係数mを変更設定して、前日実湯張り熱負荷Qy及び同曜日平均実湯張り熱負荷Qa夫々の重み付け条件を変更したが、求めた予測湯張り熱負荷Qpと当日実湯張り熱負荷Qrとの偏差設定値内のときは、重み付け条件設定用係数mを変更設定しないようにして、前日実湯張り熱負荷Qy及び同曜日平均実湯張り熱負荷Qa夫々の重み付け条件を変更しないように構成しても良い。

0092

(ホ) 上記の実施形態においては、熱電併給装置3を定格電力を出力するように運転する定格運転を行う場合について例示したが、予測電力負荷データに応じて出力電力を調節する負荷追従運転を行うように構成しても良い。この場合は、予測湯張り時刻よりも設定余裕時間前に貯湯タンク4に目標蓄熱量にて貯湯することができるように余剰電力を発生させるべく、予測電力負荷データに必要な電力を上乗せした電力を出力するように熱電併給装置3を運転することになる。

0093

(ヘ) 上記の実施形態においては、貯湯タンク4の蓄熱量が目標蓄熱量に達した後、設定余裕運転時間が経過すると、熱電併給装置3を停止させるようにしたが、貯湯タンク4の蓄熱量が目標蓄熱量に達すると熱電併給装置3を停止させるようにしても良い。

0094

(ト) 上記の実施形態においては、貯湯手段Hを熱電併給装置3から発生する熱を熱源とするように構成する場合について例示したが、ガスバーナや電気ヒータ等の専用の熱源を備えて構成したり、ガスエンジンやガソリンエンジン等によりコンプレッサを駆動するようにしたエンジン駆動式のヒートポンプ装置から発生する熱を熱源とするように構成することが可能である。エンジン駆動式のヒートポンプ装置から発生する熱を熱源とする場合は、ヒートポンプそのものから発生する熱や、エンジンの冷却水にて回収される排熱を熱源とすることになる。
又、貯湯手段Hを熱電併給装置から発生する熱を熱源とするように構成する場合、熱電併給装置の具体例として、ガスエンジンやガソリンエンジン等により発電機を駆動するように構成した回転式の発電装置以外に、燃料電池を適用することが可能である。

図面の簡単な説明

0095

コジェネレーションシステムの全体構成を示すブロック図
コジェネレーションシステムの制御構成を示すブロック図
実湯張り時刻データの記憶形態を説明する図
実湯張り熱負荷データの記憶形態を説明する図
蓄積実湯張り時刻データにおける実湯張り時刻の分布を説明する図
運転条件設定処理のフローチャートを示す図
予測電力負荷データ、予測湯張り熱負荷データ及び予測蓄熱量を示す図
蓄積時刻偏差データにおける時刻偏差の分布を説明する図

符号の説明

0096

3熱電併給装置
4貯湯タンク
7運転制御手段
32浴槽
50a湯張り指令手段
H貯湯手段

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