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技術 熱源装置

出願人 株式会社ノーリツ大阪瓦斯株式会社東邦瓦斯株式会社西部瓦斯株式会社
発明者 橋詰康人藤川泰太田浩志岩田伸富尾剛至八木政彦高木博司吉田哲
出願日 2004年6月2日 (16年6ヶ月経過) 出願番号 2004-164668
公開日 2005年12月15日 (15年0ヶ月経過) 公開番号 2005-344996
状態 特許登録済
技術分野 貯湯式加熱器の制御 中央暖房用等水加熱器
主要キーワード 単位周期毎 最大熱負荷 使用履歴データベース 判別基準値 上鏡板 熱媒体室 閉流路 合致率
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12月15日)のものです。
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図面 (11)

課題

加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量の経時変化を的確に予測でき、熱エネルギーを有効利用可能な熱源装置の提供を目的とする。

解決手段

熱源装置1は、熱負荷量Wの経時変化を制御手段30により予測し、燃焼部3等の動作を制御するものである。制御手段30は、熱負荷Wの推移単位ブロックUanm毎に類型化した負荷類型A〜Mを記憶する類型記憶手段31と、予測の基準となる基準パターンPnを記憶した基準パターン記憶手段36と、実際の熱負荷Wの変動を検知する検知手段33と、検知手段33の検知結果に基づいて負荷パターンTanを形成する負荷変動記憶手段32と、基準パターンPnよび負荷パターンTanに基づいて熱負荷Wの経時変化を予測する予測手段35を有する。

概要

背景

従来より、下記特許文献1に開示されている熱源装置のように加熱手段において加熱された湯水熱媒体貯留する貯留手段を備えた熱源装置がある。この種の熱源装置では、必要と想定される量の高温の湯水や熱媒体を貯留手段に貯留しておく構成を有する。

特開2002−181385号公報

概要

加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量の経時変化を的確に予測でき、熱エネルギーを有効利用可能な熱源装置の提供を目的とする。 熱源装置1は、熱負荷量Wの経時変化を制御手段30により予測し、燃焼部3等の動作を制御するものである。制御手段30は、熱負荷Wの推移単位ブロックUanm毎に類型化した負荷類型A〜Mを記憶する類型記憶手段31と、予測の基準となる基準パターンPnを記憶した基準パターン記憶手段36と、実際の熱負荷Wの変動を検知する検知手段33と、検知手段33の検知結果に基づいて負荷パターンTanを形成する負荷変動記憶手段32と、基準パターンPnよび負荷パターンTanに基づいて熱負荷Wの経時変化を予測する予測手段35を有する。

目的

かかる問題に鑑み、本発明は、加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量の経時変化を的確に予測でき、熱エネルギーを有効利用可能な熱源装置の提供を目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

系内に湯水または熱媒体を加熱する加熱手段と、当該加熱手段において加熱された湯水または熱媒体を貯留する貯留手段と、前記加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量に相当する熱負荷量経時変化予測する予測手段とを有し、当該予測手段による予測に基づいて湯水または熱媒体を加熱して貯留手段に熱エネルギーを貯留する熱源装置であって、所定の単位周期において想定される熱負荷量と時間の関係を示す基準パターンを複数記憶した基準パターン記憶手段と、実際の熱負荷量と時間の関係を検知して負荷パターンを構成する検知手段とを備えており、予測手段は、前記負荷パターンと基準パターン記憶手段に記憶された複数の基準パターンとを照合し、熱負荷量の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択し、当該基準パターンに基づいて以降の熱負荷量の経時変化を予測することを特徴とする熱源装置。

請求項2

系内に湯水または熱媒体を加熱する加熱手段と、当該加熱手段において加熱された湯水または熱媒体を貯留する貯留手段と、前記加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量に相当する熱負荷量の経時変化を予測する予測手段とを有し、当該予測手段による予測に基づいて湯水または熱媒体を加熱して貯留手段に熱エネルギーを貯留する熱源装置であって、前記予測手段は、所定のブロック期間における熱負荷量と時間の関係を複数の類型分類する分類手段と、複数のブロック期間によって構成される単位周期において想定される熱負荷量の経時変化を分類手段によって各ブロック期間毎に類型化し、各類型を時系列に配列して構成される基準パターンを複数記憶した基準パターン記憶手段と、実際の熱負荷量と時間の関係を分類手段によってブロック期間毎に類型化し、各類型を時系列に配列して負荷パターンを構成する検知手段と、前記負荷パターンと基準パターン記憶手段に記憶された複数の基準パターンとを照合し、類型の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択し、当該基準パターンに基づいて以降のブロック期間における熱負荷量の経時変化を予測する予測手段とを備えていることを特徴とする熱源装置。

請求項3

分類手段は、ブロック期間内における加熱負荷あるいは熱エネルギーの排出量が最大となる時の熱負荷量の大きさと、加熱負荷あるいは熱エネルギーの排出量が最大である期間との関係を類型化するものであることを特徴とする請求項2に記載の熱源装置。

請求項4

分類手段は、所定の閾値境界として熱負荷量の大小を判断し、熱負荷量の大小と時間との関係を類型に分類するものであり、前記閾値は、検知手段によって検知された実際の熱負荷量に応じて調整されることを特徴とする請求項2又は3に記載の熱源装置。

請求項5

所定の条件に基づいて単位周期を複数組み合わせた基準周期を想定した場合、基準パターン記憶手段は、基準周期を構成する単位周期毎に基準パターンを記憶したものであり、予測手段は、熱負荷量の発生時の条件に合致する単位周期に相当する基準パターンを選択パターンとして認識し、当該選択パターンと負荷パターンとを照合するものであり、負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと同一または所定の類似範囲内にある場合は、当該選択パターンに基づいて以降の熱負荷量の経時変化を予測し、負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと異なる場合は、他の単位周期に相当する基準パターンを参照し、熱負荷量の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択して代替基準パターンとして認識し、以後の熱負荷量の経時変化を代替基準パターンに基づいて予測する代替予測動作を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の熱源装置。

請求項6

予測手段は、所定の選択単位周期に対する代替予測動作が複数の基準周期に渡って行われることを条件として前記選択単位周期に対応する基準パターンの一部または全部を代替基準パターンに置換する学習動作を行うことを特徴とする請求項5に記載の熱源装置。

請求項7

予測手段は、学習動作の可否を設定可能であることを特徴とする請求項6に記載の熱源装置。

技術分野

0001

本発明は、湯水熱媒体貯留する貯留手段を備えた熱源装置に関するものである。

背景技術

0002

従来より、下記特許文献1に開示されている熱源装置のように加熱手段において加熱された湯水や熱媒体を貯留する貯留手段を備えた熱源装置がある。この種の熱源装置では、必要と想定される量の高温の湯水や熱媒体を貯留手段に貯留しておく構成を有する。

0003

特開2002−181385号公報

発明が解決しようとする課題

0004

特許文献1に開示されているような貯留手段を備えた熱源装置では、使用中に湯水や熱媒体の湯水や熱媒体が不足するのを防止すべく、高温の湯水や熱媒体が想定される使用量よりも多く貯留されていた。そのため、貯留手段を備えた熱源装置では、実際の使用量を超えて貯留されている余剰の湯水や熱媒体を加熱するのに要する分だけ熱エネルギーが浪費されてしまうという問題があった。

0005

かかる問題に鑑み、本発明は、加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量の経時変化を的確に予測でき、熱エネルギーを有効利用可能な熱源装置の提供を目的とする。

課題を解決するための手段

0006

上記した課題を解決すべく提供される請求項1に記載の発明は、系内に湯水または熱媒体を加熱する加熱手段と、当該加熱手段において加熱された湯水または熱媒体を貯留する貯留手段と、前記加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量に相当する熱負荷量の経時変化を予測する予測手段とを有し、当該予測手段による予測に基づいて湯水または熱媒体を加熱して貯留手段に熱エネルギーを貯留する熱源装置であって、所定の単位周期において想定される熱負荷量と時間の関係を示す基準パターンを複数記憶した基準パターン記憶手段と、実際の熱負荷量と時間の関係を検知して負荷パターンを構成する検知手段とを備えており、予測手段は、前記負荷パターンと基準パターン記憶手段に記憶された複数の基準パターンとを照合し、熱負荷量の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択し、当該基準パターンに基づいて以降の熱負荷量の経時変化を予測することを特徴とする熱源装置である。

0007

本発明の熱源装置は、基準パターン記憶手段に記憶されている複数の基準パターンから実際の熱負荷量の経時変化を示す負荷パターンを選択し、熱負荷量の経時変化を予測する予測手段を備えているため、想定される使用形態に合わせて貯留手段に貯留する湯水や熱媒体の温度や貯留量を調整できる。そのため、本発明によれば、エネルギー効率に優れた熱源装置を提供できる。

0008

請求項2に記載の発明は、系内に湯水または熱媒体を加熱する加熱手段と、当該加熱手段において加熱された湯水または熱媒体を貯留する貯留手段と、前記加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量に相当する熱負荷量の経時変化を予測する予測手段とを有し、当該予測手段による予測に基づいて湯水または熱媒体を加熱して貯留手段に熱エネルギーを貯留する熱源装置であって、前記予測手段は、所定のブロック期間における熱負荷量と時間の関係を複数の類型分類する分類手段と、複数のブロック期間によって構成される単位周期において想定される熱負荷量の経時変化を分類手段によって各ブロック期間毎に類型化し、各類型を時系列に配列して構成される基準パターンを複数記憶した基準パターン記憶手段と、実際の熱負荷量と時間の関係を分類手段によってブロック期間毎に類型化し、各類型を時系列に配列して負荷パターンを構成する検知手段と、前記負荷パターンと基準パターン記憶手段に記憶された複数の基準パターンとを照合し、類型の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択し、当該基準パターンに基づいて以降のブロック期間における熱負荷量の経時変化を予測する予測手段とを備えていることを特徴とする熱源装置である。

0009

本発明の熱源装置では、基準パターン記憶手段が、所定の単位周期を複数のブロック期間に細分化し、各ブロック期間毎に熱負荷量と時間との関係を類型化して構成された基準パターンを記憶している。即ち、基準パターン記憶手段は、所定の単位期間における熱負荷量の経時変化を、ブロック期間毎に分類された類型の組み合わせとして記憶している。一方、検知手段は、実際の熱負荷量を検知し、その排出量と時間の関係を類型化して負荷パターンを構築していく。本発明の熱源装置は、予測手段が、検知手段によって構築された負荷パターンの類型の経時変化に合致あるいは類似する基準パターンを選択し、この基準パターンに基づいて以降の熱エネルギーの経時変化を予測する構成とされている。そのため、本発明の熱源装置は、以後において系外に排出される熱負荷量の経時変化を的確に予測し、貯留手段に貯留する湯水や熱媒体の温度や貯留量を調整できる。

0010

本発明の熱源装置は、所定の単位周期を複数のブロック期間に細分化し、そのブロック期間毎に熱エネルギーの排出量の経時変化を予測することができる。そのため、本発明の熱源装置によれば、単位周期の中途において、熱負荷量の経時変化が先に想定されていたものから外れた場合であっても、実際の熱負荷量の経時変化と同一または類似する基準パターンを選択して予測を修正することができる。従って、本発明によれば、熱負荷量の経時変化を的確に予測でき、貯留手段に貯留する湯水や熱媒体の温度や貯留量の調整を精度良く行える。

0011

本発明の熱源装置では、基準パターンや負荷パターンを、各ブロック期間の類型の組み合わせによって記憶している。そのため、本発明の熱源装置では、熱負荷量と時間の関係の記憶に要する記憶容量が小さくて済み、負荷パターンの更新や、負荷パターンと基準パターンの照合等の動作により予測手段等にかかる負荷が少ない。

0012

請求項3に記載の発明は、分類手段が、ブロック期間内における加熱負荷あるいは熱エネルギーの排出量が最大となる時の熱負荷量の大きさと、加熱負荷あるいは熱エネルギーの排出量が最大である期間との関係を類型化するものであることを特徴とする請求項2に記載の熱源装置である。

0013

本発明の熱源装置では、分類手段によって分類手段がブロック期間内において熱負荷量の最大となる時期と、その大きさとの関係を類型化する。そのため、本発明のようにして熱負荷量の経時変化を類型化する場合は、熱負荷量の大小の変動と、それぞれの時期を類型化する場合に比べて類型の種類が少なく、負荷パターンの更新や、負荷パターンと基準パターンの照合等の動作により予測手段等にかかる負荷が少ない。

0014

請求項4に記載の発明は、分類手段は、所定の閾値境界として熱負荷量の大小を判断し、熱負荷量の大小と時間との関係を類型に分類するものであり、前記閾値は、検知手段によって検知された実際の熱負荷量に応じて調整されることを特徴とする請求項2又は3に記載の熱源装置である。

0015

本発明の熱源装置では、熱負荷量の経時変化を類型化の際に大小の判断基準となる閾値が、検知手段によって検知された実際の熱負荷量に応じて調整される構成となっている。そのため、本発明の熱源装置は、検知手段による類型化の精度が高い。

0016

請求項5に記載の発明は、所定の条件に基づいて単位周期を複数組み合わせた基準周期を想定した場合、基準パターン記憶手段は、基準周期を構成する単位周期毎に基準パターンを記憶したものであり、予測手段は、熱負荷量の発生時の条件に合致する単位周期に相当する基準パターンを選択パターンとして認識し、当該選択パターンと負荷パターンとを照合するものであり、負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと同一または所定の類似範囲内にある場合は、当該選択パターンに基づいて以降の熱負荷量の経時変化を予測し、負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと異なる場合は、他の単位周期に相当する基準パターンを参照し、熱負荷量の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択して代替基準パターンとして認識し、以後の熱負荷量の経時変化を代替基準パターンに基づいて予測する代替予測動作を行うことを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の熱源装置である。

0017

本発明の熱源装置では、負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと同一の場合、当該選択パターンに基づいて以降の熱負荷量の経時変化が予測され、この予測に基づいて湯水や熱媒体の加熱が行われる。

0018

また、本発明の熱源装置では、負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと異なる場合であっても他の単位周期に相当する基準パターンを参照し、熱負荷量の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択して代替基準パターンとして採用すると共に、以後の熱負荷量の経時変化を代替基準パターンに基づいて予測する。そのため、予期しない熱負荷量の変動があっても、その変動に対応して湯水や熱媒体を加熱し貯留手段に貯留することができる。

0019

ここで、上記請求項5に記載の熱源装置において、代替予測動作が複数の基準周期にわたって行われる場合は、熱負荷量の経時変化を知る上での指標となる基準パターンと、実際の熱負荷量の経時変化に基づく負荷パターンのズレが、突発的に湯水や熱媒体の使用形態が変わったために起こったものではなく、恒常的なものである可能性が高い。そのため、代替予測動作が複数の基準周期に渡って生じる場合は、基準パターンの校正を行うことが望ましい。

0020

そこで、上記した知見によれば、上記請求項5に記載の発明において、予測手段は、所定の選択単位周期に対する代替予測動作が複数の基準周期に渡って行われることを条件として前記選択単位周期に対応する基準パターンの一部または全部を代替基準パターンに置換する学習動作を行うものであることが望ましい。(請求項6)

0021

本発明の熱源装置では、生活形態の変化のような恒常的な原因により、複数の基準周期に渡って基準パターンが実際の熱負荷量の経時変化に基づく負荷パターンと異なる場合に基準パターンの一部または全部が代替基準パターンに置換され、基準パターンの校正が行われる。一方、本発明の熱源装置では、突発的な原因によって代替予測動作が行われるだけでは基準パターンの校正が行われない。従って、本発明の熱源装置は、使用形態の変化に合わせて基準パターンを的確に校正し、貯留手段に貯留する湯水や熱媒体の温度や貯留量の調整を精度良く行える。

0022

ここで、通常の動作状態において複数の基準周期に渡って代替予測動作が行われる場合は、生活形態の変化等が起こった場合であることが多い。しかし、長期にわたって留守するなどして熱源装置を使用しない場合のように複数の基準周期に渡って使用形態が変化するが、その後は元の使用形態に戻る場合は、学習動作を一時的に行わないことが望ましい。

0023

そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項7に記載の発明は、予測手段が、学習動作の可否を設定可能であることを特徴とする請求項6に記載の熱源装置である。

0024

かかる構成によれば、学習動作を行わないことが望ましい場合や、学習動作による基準パターンの校正を望まない場合に学習動作を停止させることができる。

発明の効果

0025

本発明によれば、想定される使用形態に合わせて湯水や熱媒体を介して貯留手段に貯留される熱エネルギー量を的確に調整できる。そのため、本発明によれば、エネルギー効率に優れた熱源装置を提供できる。

発明を実施するための最良の形態

0026

続いて、本発明の一実施形態である熱源装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本実施形態の熱源装置を模式的に示した概念図である。図2は、本実施形態の熱源装置が備える制御装置の構成を模式的に示した概念図である。図3は、類型記憶手段に記憶されている負荷類型を示す概念図である。図4は、本実施形態の熱源装置において制御手段によって認識される期間およびデータの関係を模式的に示した概念図である。図5は、本実施形態の熱源装置における制御手段の動作を示すフローチャートである。図6図9は、それぞれ制御手段による予測パターン、負荷パターンおよび基準パターンの関係を示す概念図である。図10は、図1に示す熱源装置の変形例を示す概念図である。

0027

図1において、1は本実施形態の熱源装置である。熱源装置1は、大別して本体部2と、燃焼部3(加熱手段)、消音部5、制御装置30を備えている。また、本体部2は、大別して燃焼空間部6と貯留部7(貯留手段)とに分かれている。

0028

本体部2は、全体形状円筒形であり、2重構造となっており、その内部に貯留部7が形成されている。より具体的には、本体部2は、外筒10と内筒11とを有し、その内部に熱媒体を貯留できる構造を有する。また、特に本体部2の上半分には、上鏡板12と下鏡板13とによって囲まれた大容量の熱媒体室15が形成されている。

0029

熱媒体室15には、複数の燃焼ガス通路16が形成されている。燃焼ガス通路16は、貯留部7の熱媒体室15を軸方向に貫通する貫通孔である。また、燃焼部3は、燃料燃焼するバーナを備えており、燃料噴射ノズル17が内蔵されている。燃料噴射ノズル17には、燃料タンク18から燃料を供給するための燃料流路20が接続されている。燃料流路20の中途には、燃料噴射ノズル17に向けて燃料を圧送する電磁ポンプ21と、ストレーナ22とが設けられている。また、燃焼部3は、送風機23を具備しており、本体部2の下方に位置する燃焼空間部6に接続されている。燃焼空間部6は、燃焼部3の燃焼室として機能する。

0030

一方、本体部2の上部には、消音部5が設けられている。消音部5は、外観円筒状または直方体状をしており、内部がラビリンス構造となっており、燃焼音を低減させるものである。なお、図1において、消音部5のラビリンス構造は図示せず省略している。

0031

燃焼部3の燃料噴射ノズル17から噴射された燃料は、燃焼空間部6内において燃焼し、高温の燃焼ガス火炎とを発生する。燃焼ガスは、熱媒体室15内の燃焼ガス通路16を流れ、消音部5で燃焼音を低減された後、外部に排出される。熱媒体室15内の熱媒体は、燃焼ガス通路16を流れる高温の燃焼ガスにより加熱され、昇温する。

0032

貯留部7には、熱媒体として湯水やエチレングリコール等を主成分とする不凍液を貯留することができる。貯留部7には、加熱され高温になった熱媒体を熱源装置1の加熱系Xの外部にある負荷端末25に送るための熱媒往路26と、負荷端末25において放熱した熱媒体を貯留部7に戻す熱媒復路27とが接続されている。熱媒往路26の中途には、電磁ポンプ24に加えて、貯留部7から流出する湯水や熱媒体の流量Qおよび温度tを検知するための流量検知手段28と温度センサ29とが設けられている。

0033

制御装置30は、負荷端末25の使用状況を予測し、必要に応じて燃焼部3を動作させて貯留部7内の湯水や熱媒体を加熱させる制御を行うものである。制御装置30は、CPUを中心として構成されるものであり、RAM、ROM、I/Oポート、および、アナログセンサ信号デジタル信号に変換するA/D変換回路、あるいは、生成されたデジタル制御信号アナログ制御信号に変換するD/A変換回路などを備えている。制御手段30は、系外に流出する高温の湯水や熱媒体の温度を検知する流量検知手段28や温度センサ29の検知信号、スイッチの切換信号等を参照し、燃焼部3等の動作を制御するものである。制御手段30は、制御に用いる各種の判別基準値を予めROMに格納しており、CPUで上記した各検知手段の検知信号を随時参照し、所定のプログラムに従って処理を行う。

0034

さらに具体的に説明すると、制御装置30は、制御周期Zを所定の期間(本実施例では4週間)に設定し、制御周期Zを4つの期間に分割し、それぞれを基準周期Sa(a=1〜4)として認識する。即ち、制御装置30は、1週間に相当する期間を各基準周期S1〜S4として認識する。制御装置30は、各基準周期Saをさらに7つの期間に細分化し、それぞれを単位周期Nan(n=1〜7)として認識している。即ち、Na1〜Na7は、それぞれ1日に相当する期間であり、本実施形態ではNa1〜Na7がそれぞれ日曜から土曜の各曜日に対応している。

0035

制御装置30は、各単位周期Nanに相当する期間を8つの期間に分割し、それぞれを単位ブロックUanm(m=1〜8)として認識している。即ち、制御装置30は、各単位周期Nanを3時間毎区分し、それぞれを単位ブロックUanmとして認識している。

0036

制御装置30は、熱源装置1の系外に排出される熱エネルギーを熱負荷量Wを貯留部7から負荷端末25に向けて供給される湯水や熱媒体の流量Qに対して、負荷端末25に供給される湯水や熱媒体の温度tsと基準温度toとの差である(ts−to)を乗じた値(W=Q×(ts−to))として導出する。ここで、基準温度toは、負荷端末25に対して湯水や熱媒体を供給することによって貯留部7に供給される湯水や熱媒体の温度や、所定の温度とすることができる。

0037

制御装置30は、図2のように類型記憶手段31と、基準パターン記憶手段36と、検知手段33と、負荷変動記憶手段32と、予測手段35とを具備している。類型記憶手段31は、上記した単位ブロックUanm中における熱負荷量Wの変動パターンを想定して類型に分類し、負荷類型として記憶している。さらに具体的には、本実施形態において、制御手段30は、各単位ブロックUanmの期間中において熱負荷量Wが最大になる期間と、そのときの熱負荷量Wの大きさの関係を類型化し、13の類型として記憶している。

0038

即ち、類型記憶手段31は、図3に示すように、単位ブロックUanmを時間帯によって初期中期終期に分割すると共に、各時間帯における熱負荷量Wを無負荷、小負荷、中負荷、大負荷の4段階に大別し、熱負荷量Wが最大となる時間帯とその時の熱負荷量Wの大きさを分類し、負荷類型A〜Mとして記憶している。

0039

上記した負荷類型のうち、負荷類型Aは、単位ブロックU全域に渡って熱負荷量Wが無負荷な状態であり、負荷類型Bは単位ブロックU全域に渡って熱負荷量Wが小負荷である状態、負荷類型Cは単位ブロックU全域にわたって熱負荷量Wが中負荷、負荷類型Dは単位ブロックU全域にわたって熱負荷量Wが大負荷な状態を指す。

0040

負荷類型Eは初期において熱負荷量Wが最大となり、その際の熱負荷量W(最大熱負荷量Wmax)が小負荷である状態を指す。負荷類型Eに分類される場合は、図3に示すように、初期において小負荷の最大熱負荷量Wmaxが発生し、その後無負荷になる状態に加えて、初期において小負荷であり、中期、終期のいずれか一方または双方において最大熱負荷量Wmaxよりも小さな熱負荷量Wがある場合を含む。

0041

同様に、負荷類型Fは初期において中負荷程度の最大熱負荷量Wmaxがある状態、負荷類型Gは初期において大負荷程度の最大熱負荷量Wmaxがある状態を指す。負荷類型Hは、中期に小負荷相当の最大熱負荷量Wmaxがある状態、負荷類型Iは中期に中負荷相当の最大熱負荷量Wmaxがある状態、負荷類型Jは中期に大負荷相当の最大熱負荷量Wmaxがある状態を指す。負荷類型Kは終期に小負荷相当の最大熱負荷量Wmaxがある状態、負荷類型Lは終期に中負荷相当の最大熱負荷量Wmaxがある状態、負荷類型Mは終期に大負荷相当の最大熱負荷量Wmaxがある状態を指す。負荷類型F〜Mについても、上記負荷類型Eの場合と同様に、熱負荷量Wが最大となる場合の熱負荷量Wの大きさとその期間を分類したものであり、そのたの期間において最大熱負荷量Wmaxよりも小さな熱負荷量Wが発生している場合についても、それぞれ負荷類型F〜Mに含まれる。

0042

検知手段33は、各単位ブロックUanm中における燃焼部3の熱負荷量Wの変動を流量Qに対して負荷端末25に供給される湯水や熱媒体の温度tsと基準温度toとの差である(ts−to)を乗じた値(W=Q×(ts−to))として絶対的に把握すると共に、経時的にいかなる挙動を示したかを相対的に把握する。これにより、検知手段33は、各単位ブロックUanmにおける熱負荷量Wの変動が上記した負荷類型A〜Mのいずれに相当するかを判断する。

0043

負荷変動記憶手段32は、各単位周期Nan中における熱負荷量Wの経時変化を、検知手段33によって検知された各単位ブロックUanmの負荷類型を組み合わせて形成される負荷パターンTan(a=1〜4,n=1〜7)として順次更新し、記憶していく。さらに具体的には、例えば基準周期S4に区分される1週間のうちの日曜日(単位周期N41)において、各単位ブロックU41m(m=1〜8)における熱負荷量Wが図4に示すように変動する場合、負荷変動記憶手段32は、各単位ブロックU41mが完了する毎に負荷パターンTanを更新していく。さらに詳細には、例えば図3のように熱負荷量Wが変動する場合、単位ブロックU411では熱負荷量Wが無負荷であるため、検知手段33は単位ブロックU411の負荷類型をA型であると判断する。負荷変動記憶手段32は、検知手段33で導出された負荷類型Aに基づいて負荷パターンT41=Aとする。

0044

図3に示す例では、単位ブロックU412の後期において中負荷の熱負荷量Wが発生しているため、検知手段33は単位ブロックU412の負荷類型をL型と判断する。これに伴って、負荷変動記憶手段32は、負荷パターンT41を更新し、ALとして認識する。負荷変動記憶手段32は、以後の単位ブロックU3〜U8についても、上記した単位ブロックU411,U412の場合と同様にして負荷パターンT41を更新していく。これにより、例えば図3に示すように熱負荷量Wが推移する場合、負荷変動記憶手段32は、負荷パターンT41をALFIMGDAとして認識する。負荷変動記憶手段32は、制御周期Z(本実施形態では4週間)に渡って負荷パターンTanを順次更新すると共に記憶し、熱源装置1の使用履歴データベースを構築している。

0045

基準パターン記憶手段36は、単位周期Nanにおいて、時間の経過と共に単位ブロックUanmの負荷類型がいかなる変動パターンで変動するかを基準パターンPn(n=1〜7)として記憶している。即ち、基準パターン記憶手段36は、熱負荷量Wの変動のモデルパターンである基準パターンPnを各単位周期Nan毎、即ち各曜日毎に記憶している。

0046

基準パターン記憶手段36は、初期値として一般的な使用形態における熱負荷量Wの変動を予測し、この熱負荷量Wの変動に基づいて基準パターンPnを例えばP1=ALFAMGDAのように負荷類型を示す記号の羅列として記憶している。基準パターン記憶手段36は、負荷変動記憶手段32において導出された各負荷パターンTanによって構築された使用履歴データベースに基づいて、基準パターンPnを更新し、最適化する。即ち、基準パターン記憶手段36は、使用履歴データベースを参照し、熱源装置1の使用形態(熱負荷量W)の変化が突発的なものであるか、恒常的なものであるかを判断し、適宜変更する。さらに具体的には、基準パターン記憶手段36は、例えば日曜日の熱負荷の変動のモデルパターンである基準パターンP1がALF「A」MGDAであるにもかかわらず、制御周期Z中の日曜日における熱負荷量Wの変動を示す負荷パターンT11,T21,T31がいずれもALF「I」MGDAである場合、基準パターンP1をALF「I」MGDAに更新する。

0047

予測手段35は、検知手段33の検知結果に基づいて更新される実際の負荷パターンTanと、基準パターン記憶手段36に記憶されている基準パターンPnとを各単位ブロックUanmの完了毎に照合し、次の単位ブロックUa(n+1)mにおける負荷変動を予測する。以下、予測手段35による負荷変動の予測について図5に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、制御周期Z中における基準周期Saの期間(本実施形態では週)を特定するためのパラメータをa値、基準周期Sa中における単位周期Nanの期間(本実施形態では曜日)を特定するパラメータをn値、単位周期Nan中の単位ブロックUanmに相当する期間を特定するパラメータをm値で示す。また、a値、n値、m値をカウントするカウンター(図示せず)は、初期状態においてリセットされ、ゼロとされているものとする。

0048

予測手段35は、ステップ1において制御装置30に設けられているカウンター(図示せず)のa値を1加算すると共に、ステップ2においてn値を1加算する。その後、予測手段35は、ステップ3において基準パターン記憶手段36に記憶されている基準パターンPnを読み出す。予測手段35は、ステップ1において読み出された基準パターンPnを単位周期Nanに相当する日の熱負荷量Wの変動を予測した予測パターンFan(選択パターン)として記憶する。

0049

予測手段35は、ステップ4においてカウンターのm値を1加算する。予測手段35は、ステップ5において予測パターンFanに基づき、これから始まるm番目の単位ブロックUanmの負荷類型を予測する。この予測に基づき、制御装置30は、燃焼部3等の作動制御を行い、単位ブロックUanmにおいて使用されると想定される量の湯水や熱媒体を貯留部7に貯留する。

0050

制御装置30は、ステップ6において単位ブロックUanmにおいて熱源装置1の系外に排出される湯水や熱媒体の流量Qと温度tの関係から実際に排出された熱負荷量Wの経時変化を確認する。ステップ7において単位ブロックUanmが完了したことが確認されると、ステップ8において熱負荷量Wの推移からこの単位ブロックUanmがどの負荷類型に相当するものであるかを確認する。その後、ステップ9において、負荷変動記憶手段32は、ステップ7において確認された負荷類型に応じて負荷パターンTanを更新する。さらに具体的には、例えば図3のように熱負荷量Wが変動する場合、負荷変動記憶手段32は、単位ブロックU411の完了時に負荷パターンT41を「A」として認識し、その後単位ブロックU412,U413の順に進行するのに伴って負荷パターンT41を「AL」に、負荷パターンT41を「ALF」に更新する。即ち、直近の単位ブロックUanmにおける負荷類型に相当する符号を先の単位ブロックUan(m−1)において更新された負荷パターンTanの末尾に追加し、一連文字列からなる負荷パターンTanを形成する。

0051

ステップ9において負荷パターンTanの更新が完了すると、予測手段35は、ステップ10において上記した予測パターンFanと負荷パターンTanとを照合する。ここで、負荷パターンTanの推移が予測パターンFanの推移と合致する場合は、単位周期Nnにおける熱負荷量Wが予測通りに推移しているため、予測パターンFanの補正を行う必要はない。一方、ステップ10において負荷パターンTanの推移が予測パターンFanの推移と合致しない場合は、熱負荷量Wの推移が予測パターンFanから外れており、貯留部7における高温の湯水や熱媒体の貯留量の過不足が生じる可能性が高い。そこで、制御装置30は、制御フローをステップ11以降に進め、予測パターンFanを最適化する。

0052

制御フローがステップ11に進行すると、予測手段35は、基準パターン記憶手段36に記憶されている全ての基準パターンP1〜P7を参照し、上記した負荷パターンTanと同様に推移しているものを検索する。さらに具体的には、例えば図6(a)のように予測パターンFanがALF「A」MGDAであるにもかかわらず、負荷パターンTanがALF「I」のように推移する場合、予測手段35は、基準パターン記憶手段36に記憶されている基準パターンP1〜P7に負荷類型がALFIの順で推移するものがないかを検索する。ここで、例えば基準パターンP1〜P7の中に負荷類型が「ALFI」JGBAの順で推移する基準パターンPx(x=1〜n)がある場合、予測手段35は、予測パターンFanの先頭から4番目の負荷類型「A」以降を基準パターンPxの負荷類型I以降の負荷類型に置換する。即ち、予測手段35は、ステップ12において予測パターンFanをALF「AMGDA」からALF「IJGBA」に置換する。予測手段35は、以下の制御フローにおいて、ここで類型の一部が置換されて形成された予測パターンFan(代替基準パターン)に基づいて熱負荷量Wの経時変化の予測(代替予測動作)を行う。

0053

一方、ステップ11において基準パターンP1〜P7の中に負荷類型が「ALFI」の順に推移する基準パターンPxに相当するものがない場合、予測手段35は、「LFI」の順に負荷類型が推移する基準パターンPyがないかを検索する。ここで、例えば図6(b)のように基準パターンP1〜P7の中に負荷類型がB「LFI」ABDAと変動する基準パターンPyがある場合、予測手段35は、ステップ12において予測パターンFan(ALF「A」MGDA)の4番目の負荷類型「A」以降の5つの負荷類型「AMGDA」を、基準パターンPyの負荷類型「I」以降の5つの負荷類型「IABDA」に置換する。これにより、以降の制御フローにおいて採用される予測パターンFanは、ALF「IABDA」に変更される。基準パターンP1〜P7の中に「LFI」の順で負荷類型が推移する基準パターンがない場合は、上記した場合と同様に「FI」の順で負荷類型が推移するものや負荷類型「I」を途中に含むものが検索され、予測パターンFanの書き換えが行われる。予測パターンFanの書き換えが完了すると、制御フローがステップ13に移行する。

0054

また、ステップ11において基準パターンP1〜P7の中に負荷類型が「ALFI」の順に推移する基準パターンPxに相当するものが複数ある場合は、元の予測パターンFanの類型の並び方に最も近いものを基準として予測パターンFanの書き換えが行われる。

0055

さらに具体的に説明すると、例えば、元の予測パターンFanがALF「A」MGDAであり、実際の負荷パターンTanがALF「I」と推移した場合、予測手段35は、基準パターン記憶手段36に記憶されている基準パターンP1〜P7から負荷類型が「ALFI」の順で推移するものがないかを検索する。ここで、例えば図7のように負荷類型が「ALFI」JGBAの順で推移する基準パターンP1と、負荷類型が「ALFI」MGCAの順で推移する基準パターンP2と、負荷類型が「ALFI」CABDの順で推移する基準パターンP3とがある場合、制御手段35は、元の予測パターンFanと基準パターンP1,P2,P3とを比較し、両者の合致具合を確認し、合致率が一番高いものに基づいて予測パターンFanを更新する。上記した例では、基準パターンP1は、先頭から4番目の負荷類型「I」に加えて、5番目の負荷類型「J」、7番目の負荷類型「B」の3つが異なる。基準パターンP2は、先頭から4番目の負荷類型「I」と、7番目の負荷類型「C」が異なる。また、基準パターンP3は、先頭から4番目から8番目の負荷類型に相当する「ICABD」の5つが異なる。そのため、この場合は負荷類型の経時変化の合致率が一番高い基準パターンP2に基づき、予測パターンFanがALF「I」MGDAに更新される。

0056

また、図8のように上記した基準パターンP1〜P3に加えて負荷類型が「ALFI」MGFAの順で推移する基準パターンP4,5が存在する場合、この基準パターンP4,5は、先頭から4番目の負荷類型「I」と、7番目の負荷類型「F」の2つが異なる。そのため、基準パターンP4,5の負荷類型の推移の合致率は、上記した基準パターンP2と同一であり、共に75%(6/8)である。この場合、負荷類型が「ALFI」MGCAの順で推移するパターンは単一(基準パターンP2)であるが、「ALFI」MGFAの順で推移するパターンは2つ(基準パターンP4,5)ある。即ち、基準パターン記憶手段36には、「ALFI」MGCAの順で推移する基準パターンPn(n=2)よりも「ALFI」MGFAの順で推移する基準パターンPn(n=4,5)の方が多く記憶されている。そのため、熱源装置1は、基準周期Sa(1週間)のうちで基準パターンP2に基づいて動作する日数(単位周期数)より、基準パターンPn(n=4,5)に基づいて動作する日数の方が多い。そこで、上記したような場合は、予測手段35は、基準パターン記憶手段36に記憶されている基準パターンPn(n=1〜7)のデータベースのうちで出現率の高い基準パターンPnに基づいて予測パターンFanを更新する。さらに具体的には、上記した例では、予測パターンFanが、基準パターンP4,5に基づき、ALF「I」MGDAに更新される。

0057

一方、図9のように上記した基準パターンP1〜P4に加えて負荷類型がB「ALFI」MGCの順で推移する基準パターンP6,7が存在する場合がある。この場合、基準パターンP6,7についても実際の負荷パターンTanと同様に「ALFI」の順で負荷類型が推移する。そのため、基準パターンP4,5に加えて基準パターンP6,7も更新の基準の候補パターンとなる。

0058

上記した基準パターン6,7は、それぞれ一番先頭の負荷類型「B」および8番目の負荷類型「C」の2箇所で元の予測パターンFan(ALFAMGDA)と負荷類型の推移の様子が異なる。そのため、基準パターンP6,7と予測パターンFanのパターン合致率は75%(6/8)であり、上記した基準パターンP4,5と予測パターンFanのパターン合致率と同率である。また、基準パターン記憶手段36に記憶されている基準パターンPnのデータベースにおける基準パターンP6,7に相当する「BALFIMGC」の組み合わせの出現率は、約28.6%(2/7)であり、基準パターン4,5の出現率と同率である。従って、上記したような基準パターンP6,7がある場合は、更新の候補となる基準パターンPnが2種類となる。

0059

上記したように、予測パターンFanの更新の候補となる基準パターンP4,5および基準パターン6,7は、パターン合致率および出現率の観点からすると同一の条件にある。そこで、このように、負荷類型の推移の合致率および出現率が同一である場合、制御手段30は、更新の基準となる基準パターンPnをさらに絞り込むべく、置換される側である元の予測パターンFanのうち、基準パターンPnによって更新される部分がどの時間帯の単位ブロックUanmであるかを確認する。

0060

さらに具体的には、上記した例では、制御装置30は、予測パターンFanの先頭から4番目の負荷類型「A」以後の「AMGDA」が更新の対象となることを確認する。その後、制御装置30は、基準パターンP4,5および基準パターンP6,7のうち置換の候補となる部分の負荷類型が現れる時間帯を確認し、この時間帯が元の予測パターンFanにおける更新の対象となっている負荷類型「A」以後に相当する時間帯と同一あるいは類似する基準パターンPnに基づいて予測パターンFanを更新する。

0061

さらに詳細に説明すると、上記した基準パターンP4,5(ALFIMGFA)において置換の候補となる負荷類型の推移が現れるのは、先頭から4番目に現れる負荷類型「I」以降に相当する時間帯である。そのため、基準パターンP4,5の負荷類型「I」以降に相当する時間帯は、元の予測パターンFanにおける更新の対象となっている負荷類型「A」以後に相当する時間帯と同一である。

0062

一方、基準パターン6,7(BALFIMGC)において置換の候補となる負荷類型が現れるのは、先頭から5番目に現れる負荷類型「I」以降に相当する時間帯である。そのため、基準パターンP6,7の負荷類型「I」以降に相当する時間帯は、元の予測パターンFanにおいて更新の対象となっている負荷類型「A」以後に相当する時間帯よりも遅い時間帯に相当する。従って、制御装置30は、元の予測パターンFanにおける更新の対象となっている負荷類型「A」以後に相当する時間帯と同一である基準パターンP4,5に基づいて元の予測パターンFanを更新する。

0063

ここで話を制御フローに戻すと、制御装置30は、上記したようにして制御フローがステップ10あるいはステップ12からステップ13に移行することを条件としてm値のカウント数が8に達しており、単位周期Nanが完了しているかを確認する。ここで、m値のカウント数が8未満である場合、制御装置30は、制御フローをステップ4に戻し、燃焼部3等の作動制御を行う。一方、ステップ13においてm値が8に達している場合は、単位周期Nanに相当する期間(1日)が完了した状態である。ここで、制御装置30は、ステップ14においてm値のカウント数をリセットし、ステップ15以降において基準パターンPnの維持あるいは更新を行う。

0064

さらに具体的に説明すると、制御装置30は、ステップ15において今回の単位周期Nanの完了時に負荷変動記憶手段32に記憶されている負荷パターンTanと、基準変動記憶手段33に記憶されている基準周期Nan用の基準パターンPnとを比較する。ここで、負荷パターンTanと基準パターンPnとが同一である場合は、基準パターンPnを変更することなく維持し、制御フローをステップ18に進める。

0065

一方、ステップ15において、負荷パターンTanと基準パターンPnとが異なる場合は、ステップ16において負荷パターンTanと同一曜日における過去の負荷パターンT(a−3)n,T(a−2)n,T(a−1)nを参照する。ここで、負荷パターンTanおよび過去の負荷パターンT(a−3)n,T(a−2)n,T(a−1)nが同一である場合は、熱負荷量Wの推移が4週にわたって同一である。そのため、制御装置30は、ステップ17において基準パターンPnを負荷パターンTanに更新し、制御フローをステップ18に進める。

0066

上記したようにして制御フローがステップ18に進行すると、制御装置30は、n値のカウント数が7に達しているかを確認する。ここで、n値が7に達していない場合は、基準周期Saで定められる期間(1週間)の中途であるため、制御装置30は、制御フローをステップ2に戻し、熱源装置1の作動制御を継続する。一方、ステップ18においてn値が7に達している場合は、基準周期Saに相当する期間が完了している。そのため、制御装置30は、ステップ19においてn値のカウント数をリセットし、制御フローをステップ20に進める。

0067

制御装置30は、ステップ20においてa値のカウント数が4に達しているか、即ち制御周期Zに相当する期間(4週間)が完了しているかを確認する。ここで、a値が4未満である場合は制御フローをそのままステップ1に戻し、a値が4に達している場合は、ステップ21においてa値のカウント数をリセットしてから制御フローをステップ1に戻し、一連の制御フローを完了する。

0068

上記したように、本実施形態の熱源装置1は、負荷変動記憶手段32や基準パターン記憶手段36が、単位周期Nanを複数の単位ブロックUanmに細分化すると共に、各単位ブロックUanm毎に熱負荷量Wと時間との関係を類型化した負荷類型A〜Mを割り当て、基準パターンPnや負荷パターンTanを構築している。またさらに、負荷類型A〜Mは、単位ブロックUanm内において熱負荷量Wが最大となる時期と、その大きさの関係を類型化したものであるため、熱負荷量Wの大小の変動と、それぞれの時期を類型化する場合に比べて類型の種類が少ない。そのため、熱源装置1では、熱負荷量Wと時間の関係の記憶に要する記憶容量が小さくて済み、負荷パターンTanの更新や、負荷パターンTanと基準パターンPnの照合等の動作により制御装置30にかかる負荷が少ない。

0069

なお、上記した熱源装置1は、熱負荷量Wが最大となる時期と、その大きさの関係を類型化した負荷類型A〜Mを採用して負荷パターンTanや基準パターンPnを構築するものであったが、本発明はこれに限定されず、熱負荷量Wの大小の変動と、それぞれの時期を類型化した負荷類型を採用してもよい。かかる構成によれば、上記した熱源装置1の場合に比べて記憶容量が増大したり、照合動作等によって制御装置30にかかる負荷が増大するが、熱負荷量Wの経時変化をより一層詳細に予測することができる。

0070

本実施形態の熱源装置1は、負荷類型A〜Mの組み合わせによって構築される負荷パターンTanとその動作日に相当する基準パターンPn(予測パターンFan)とを照合し、両者の推移が一致している場合は引き続き予測パターンFanに基づいて以後の単位ブロックUanmにおける熱負荷量Wの推移を予測する。一方、ある単位ブロックUanmが完了した時点で、負荷パターンTanが予測パターンFanと不一致である場合は、単位ブロックUanmの推移が不一致となる直前と同一の挙動を示す基準パターンPxを選択し、この基準パターンPxによって予測パターンFanが補正される。そのため、熱源装置1は、単位周期Nanの中途において、熱負荷量Wの経時変化が想定されているパターン、即ち予測パターンFanから外れる場合であっても、的確に予測を修正し、貯留部7に貯留する湯水や熱媒体の温度や貯留量を調整できる。

0071

上記した熱源装置1では、複数の基準周期Saに渡って所定の曜日に相当する単位周期Nanの負荷パターンTanが基準パターン記憶手段36に記憶されている基準パターンPnと異なる場合、m値が8の時点、即ち各単位周期Nanの終了時における負荷パターンTanが4週にわたって同一であることを条件として負荷パターンTanに基づいて基準パターンPnが校正される。即ち、熱源装置1では、突発的な熱負荷量Wの変動の場合は、熱負荷量Wの経時変化の予測の指標となる予測パターンFanを一時的に補正すると共に、恒常的な熱負荷量Wの変動である場合は予測パターンFanの基礎となる基準パターンPn自体が校正される。そのため、熱源装置1は、使用形態の変化に合わせて基準パターンPnが的確に校正され、貯留部7に貯留される湯水や熱媒体の温度や貯留量を精度良く調整できる。

0072

なお、制御装置30では、上記したように所定の期間(上記実施形態では4週間)に渡って基準パターンPnを補正した予測パターンFanに基づいて熱負荷量Wの経時変化を予測されている場合に基準パターンPnの校正を行うものであるが、長期に渡って留守にするなどして一時的に使用形態が変化するものの、その後に元の使用形態に戻ることが想定される場合は、基準パターンPnの校正が行われないことが望ましい。かかる事態を鑑み、制御装置30は、基準パターンPnの校正の可否を設定可能な構成とすることも可能である。

0073

上記実施形態では、予め用意されている予測パターンFanに対して実際の負荷パターンTanが異なる挙動を示した際に行われる予測パターンFanの更新動作において、図9に示すように元の予測パターンFanの更新の候補としてパターン合致率および基準パターン記憶手段36に格納されているデータベース中における出現率が同一である基準パターンP4,5および基準パターンP6,7が存在する場合に、更新の基準となる基準パターンPnをいずれか一方に絞り込むべく、更新の際に置換される部分の負荷類型に相当する時間帯と、基準パターンP4,5および基準パターンP6,7のうち置換の候補となる部分の負荷類型が現れる時間帯との差異を比較する例を例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば上記したようにパターン合致率および出現率が同一である場合に、候補としてあがっている各基準パターンPn(P4,5,6,7)によって置換したと仮定した場合に、置換された予測パターンFanにより動作を行った場合の負荷の大小を推定し、これに基づいて更新の基準となる基準パターンPnを絞り込んでもよい。この場合、例えば負荷の小さい基準パターンPnを優先する構成とすればエネルギーの浪費を最小限に抑制でき、逆に負荷の大きい基準パターンPnを優先する構成とすれば貯留部7に貯留される湯水が不足することを確実に防止できる。

0074

上記実施形態において熱源装置1は、図1に示すように本体部2に対して燃焼部3が接続され、所定温度に加熱された湯水や熱媒体を貯留部7に所定量だけ貯留するものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、例えば図10に示す熱源装置50のように、加熱手段51と貯留手段52とを循環配管53によって繋いで加熱系Xを形成し、貯留手段52に貯留される湯水や熱媒体の加熱を上記実施形態において採用されていた制御装置30によって行うものであってもよい。

0075

さらに詳細に説明すると、熱源装置50は、湯水や熱媒体(以下、単に熱媒体と称す)を貯留手段52の底部側に接続された循環配管53を介して加熱手段51に供給して加熱し、循環配管53を介して貯留手段52の頂部側に戻すものである。熱源装置50は、貯留手段52が常に熱媒体で満杯状態とされており、底部に接続された流入管55から熱媒体を供給することにより、内部に貯留された高温の熱媒体を頂部に接続された流出管56を介して系外に排出する構成となっている。

0076

貯留手段52には、内部に貯留されている熱媒体の温度を直接的あるいは間接的に検知する温度センサ57(温度検知手段)が上下方向に4つ設置されている。温度センサ57は、貯留手段52に貯留されている熱媒体の温度を所定容量毎に検知可能な位置に設置されており、熱媒体の温度を検知する温度検知手段として機能すると共に、貯留手段52内に貯留されている所定の温度の熱媒体の容量を検知する容量検知手段として機能する。

0077

循環配管53は、貯留手段52の頂部と底部とを繋ぐ閉流路であり、中途に循環ポンプ58および加熱手段51が直列に接続されている。循環ポンプ58は、貯留手段52の底部側から熱媒体を吸い出し、頂部側に押し戻すものである。また、加熱手段51は、例えばヒートポンプ等のような熱源装置で発生する熱や燃料電池エンジン等の他の装置において発生した排熱を利用して循環配管53内を流れる熱媒体を熱交換加熱するものである。

0078

加熱手段51において加熱され高温になった熱媒体は、頂部側から貯留手段52内に入る。貯留手段52の頂部側から高温の熱媒体Hが流入すると、この熱媒体Hは、貯留手段52内に残留している低温の熱媒体Lの上に層状に貯留される。さらに具体的には、加熱手段51および循環ポンプ58が起動し、貯留手段52内の熱媒体の加熱動作を開始すると、貯留手段52の底部側にある低温の熱媒体Lが順次吸い出され、加熱手段51で熱交換加熱されて高温の熱媒体Hとなる。熱媒体Hは、貯留手段52の頂部側から内部に貯留されている熱媒体を掻き乱さない程度の流速で戻される。

0079

貯留手段52に流入した熱媒体は、図6のように貯留手段52の上下方向に温度毎にほぼ層状に貯留され、温度成層を形成する。さらに具体的には、熱媒体Hと熱媒体Lとの温度差所定値の温度差F(例えば水の場合は20℃程度)以上であると、この熱媒体H,Lは、ごく僅かな混合層Mを挟んで上下方向に層状に蓄積される。これにより、貯留手段52内には、貯留手段52の下方から上方に向けて高温になる温度成層が形成される。

0080

貯留手段52の頂部側に接続された流出管56には、貯留手段52から排出される熱媒体Hの流量を検知する流量センサ60が配されている。

0081

制御手段30は、上記した熱源装置1の場合と同様に加熱手段51や循環ポンプ58の動作を制御し、貯留手段52内に高温の熱媒体Hの貯留量、即ち貯留手段52に熱媒体を介して貯留されている熱エネルギー量を調整する。

0082

制御手段30は、4週間を制御周期Zとして認識し、制御周期Zを構成する各週を基準周期Sa(a=1〜4)として認識している。また、制御手段30は、基準周期Saを構成する各日を単位周期Nan(a=1〜4,n=1〜7)として認識すると共に、単位周期Nanをさらに3時間毎に細分化し、それぞれを単位ブロックUanm(a=1〜4,n=1〜7,m=1〜8)として認識している。

0083

制御手段30の基準パターン記憶手段36は、各単位周期Nanのn値(n=1〜7)毎に対応して7種類の基準パターンPnを記憶している。即ち、基準パターン記憶手段36は、各曜日に対応する基準パターンPnを記憶している。

0084

検知手段33は、流量センサ60が検知する流量Qと、温度センサ57の検知温度Tとを乗じて得られる熱負荷量Wに基づいて各単位ブロックUanmにおける熱負荷量Wの変動が上記した負荷類型A〜Mのいずれに相当するかを判断する。

0085

負荷変動記憶手段32は、各単位周期Nan中における実際の熱負荷量Wの経時変化を、検知手段33によって検知された各単位ブロックUanmの負荷類型を組み合わせて形成される負荷パターンTan(a=1〜4,n=1〜7)として順次記憶していく。

0086

基準パターン記憶手段36は、熱負荷量Wの変動のモデルパターンとして機能する基準パターンPnを各単位周期Nan毎、即ち各曜日毎に記憶している。基準パターンPnは、熱負荷量Wの変動を単位ブロックUanm毎に予測し、負荷類型を示す記号の羅列として記憶している。基準パターンPnは、初期値として一般的な使用形態を想定したものに設定されているが、負荷変動記憶手段32において導出された各負荷パターンTanによって構築された使用履歴データベースに基づいて適宜変更される。

0087

予測手段35は、上記した熱源装置1の場合と同様に、図5に示すフローチャートに則って先の単位ブロックUanmにおいて更新された負荷パターンTanに基づいて次の単位ブロックUan(m+1)における負荷変動を予測する。制御手段30は、予測手段35による予測に基づいて加熱手段51および循環ポンプ58を動作させ、予測される使用量に見合った量の熱媒体Hを貯留手段52内に貯留する。

0088

本実施形態の熱源装置50は、上記した熱源装置1と同様に制御装置30によって熱媒体を介して系外に放出される熱エネルギー量を予測し、これに備えて必要な分だけ高温の熱媒体Hを貯留することができる。そのため、熱源装置50は、熱エネルギーを有効利用に適しており、例えば加熱手段51自身、あるいは加熱手段51の一部として燃料電池やエンジンの排熱を利用して熱媒体の加熱を行う熱交換手段を採用したコージェネレーションシステム等に好適に使用できる。

0089

本実施形態の熱源装置50は、上記した制御装置30を採用しているため、熱負荷量Wの経時変化を的確に予測できると共に、制御装置30の記憶容量が小さくて済み、制御装置30にかかる負荷が少ない。そのため、本実施形態の熱源装置50は、例えば上記したようなコージェネレーションシステムのように、システム全体として様々な制御を行わなければならない装置類に採用された場合であっても、当該システムの制御の大きな負荷を与えることなく的確に動作できる。

0090

上記各実施形態では、単位周期Nanを8区画の単位ブロックUanmに分割し、それぞれの単位ブロックUanmに負荷類型A〜Mのいずれかを割り当てて基準パターンPnや負荷パターンTanを形成するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、単位ブロックUanmに相当する期間を調整し、単位周期Nanの分割数増減させてもよい。

0091

また、上記実施形態では、単位周期Nanを単位ブロックUanmに細分化し、そのそれぞれにおける熱負荷量Wの推移を負荷類型A〜Mの組み合わせにより構成される基準パターンPnや負荷パターンTanとして認識するものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、例えば単位周期Nanを単位ブロックUanmに細分化せず、単位周期Nan全体における熱負荷量Wの推移を一つの基準パターンPnや負荷パターンTanとして認識し、これらに基づいて熱負荷量Wの推移を予測する構成としてもよい。

0092

上記実施形態では、制御周期Zを4週間、単位周期Saを1週間、単位周期Nanを1日、単位ブロックUanmを3時間に設定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの期間は、上記した設定期間よりも長く設定されても、短く設定されてもよい。

図面の簡単な説明

0093

本発明の一実施形態の熱源装置を模式的に示した概念図である。
図1に示す熱源装置が備える制御装置の構成を模式的に示した概念図である。
類型記憶手段に記憶されている負荷類型を示す概念図である。
図1に示す熱源装置において制御手段によって認識される期間およびデータの関係を模式的に示した概念図である。
図1に示す熱源装置における制御手段の動作を示すフローチャートである。
制御手段による予測パターン、負荷パターンおよび基準パターンの関係を示す概念図である。
制御手段による予測パターン、負荷パターンおよび基準パターンの関係を示す概念図である。
制御手段による予測パターン、負荷パターンおよび基準パターンの関係を示す概念図である。
制御手段による予測パターン、負荷パターンおよび基準パターンの関係を示す概念図である。
図1に示す熱源装置の変形例を示す概念図である。

符号の説明

0094

1,50熱源装置
3燃焼部(加熱手段)
7貯留部(貯留手段)
30制御装置(予測手段)
31類型記憶手段
32負荷変動記憶手段
33 検知手段
35 予測手段
36基準パターン記憶手段
51 加熱手段
52 貯留手段
H加熱系
W熱負荷量
Z制御周期
Sa基準周期
Nan単位周期
Uanm単位ブロック(ブロック期間)
Pn 基準パターン
Tan負荷パターン
Fan予測パターン(選択パターン、代替基準パターン)

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    【課題】 COおよびNOxの排出量が低減されたガス燃焼装置および真空式温水機を提供する。【解決手段】 ガス燃焼装置10は、有底円筒状の第1燃焼室11と、第1燃焼室の開口部と連通するより大きい円筒状... 詳細

  • 株式会社長府製作所の「 給湯機」が 公開されました。( 2019/11/14)

    【課題】必要とされる部材を減少させ、中和器を要さない給湯機を提供する。【解決手段】燃焼室11内で発生した燃焼ガスが、1次熱交換器12及び2次熱交換器13にそれぞれ設けられた第1、第2の管部14、15内... 詳細

  • 株式会社コロナの「 1缶3回路式給湯装置」が 公開されました。( 2019/06/13)

    【課題】暖房運転単独実施時に給湯運転が開始されても給湯温度がアンダーシュートするの防止できる1缶3回路式給湯装置を提供する。【解決手段】バーナ部2と、バーナ部2の燃焼で内方の熱媒体が加熱される暖房用熱... 詳細

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