(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コントローラを有する熱エネルギ緩衝器内に含まれる熱緩衝媒体において熱エネルギを緩衝するための方法であって、
前記熱エネルギ緩衝器と関係する熱エネルギ値を表わす少なくとも１つの信号が、前記コントローラに与えられ、前記熱エネルギ値は、最大の量の加熱エネルギ、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの予め定められる最少量、および前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を含み、前記コントローラは、前記熱緩衝器のヒータを制御し、
前記コントローラは、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を計算し、前記熱エネルギ値は、前記ヒータを用いて、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量から開始して、すべての前記熱緩衝媒体を予め定められる最小温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最小の量の加熱エネルギを含み、前記熱エネルギ値は、さらに、前記ヒータを用いて、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量から開始して、すべての前記熱緩衝媒体を予め定められる最大温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最大の量の加熱エネルギを含み、
前記熱緩衝媒体の体積は１つ以上の異なる部分に細分され、前記熱緩衝媒体の前記体積の前記異なる部分は、ともに、前記熱エネルギ緩衝器にある全熱緩衝媒体を形成し；
前記熱エネルギ緩衝器は、各前記部分に対して、当該部分に含まれる前記熱緩衝媒体の温度を感知するためにそれぞれの温度センサを含み、前記コントローラは、前記熱緩衝媒体の前記１つ以上の異なる部分の温度を感知する１つ以上の前記温度センサによって測定された温度を前記熱緩衝媒体の当該部分の体積で乗算して、前記熱緩衝媒体によって当該少なくとも１つの部分に含まれる部分的な熱エネルギを表わす少なくとも１つの値を得、結果として得られる少なくとも１つの部分的な熱エネルギ値を互いに加算することによって、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を計算し、
前記コントローラは、前記予め定められる最小温度と、前記予め定められる最小温度より低い温度が前記１つ以上の温度センサによって測定される熱緩衝媒体を含む前記１つ以上の部分の前記それぞれの温度センサによって測定される温度との差を、前記熱緩衝媒体を含む前記部分のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を互いに加算することによって、前記最小の量の加熱エネルギを計算し、
前記コントローラは、少なくとも、前記予め定められる最大温度と前記１つ以上の温度センサによって測定される温度との差を前記温度センサに対応する前記部分のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を互いに加算することによって、前記最大の量の加熱エネルギを計算する、方法。
【請求項２】
前記熱エネルギ緩衝器は家庭用温水システムの水加熱ユニットである、請求項１に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項３】
前記熱緩衝媒体は水である、請求項１または請求項２に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項４】
前記コントローラは、さらに、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を、前記熱エネルギ緩衝器に保存される熱エネルギの最大量を表わす値で除算することによって、チャージの状態を計算するか、または前記コントローラは、前記チャージの状態の計算を、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を、前記予め定められる最小温度と最大温度との間の差を乗算した前記熱緩衝媒体の全体積で除算することによって行なう、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項５】
前記コントローラは、前記予め定められる最小温度に関して前記１つ以上の温度センサによって測定された温度を用いる、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項６】
前記コントローラは、さらに、前記予め定められる最小温度より高いかまたはそれに等しい温度が前記それぞれの温度センサによって測定される熱緩衝媒体を含む前記部分を用いることのみによって、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を計算する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項７】
前記熱エネルギ媒体の前記体積を細分する前記１つ以上の異なる部分は、直立方向に沿って互いの上に設けられて、前記部分の積層を形成する、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項８】
前記ヒータは最も下の温度センサより下に位置決めされる、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項９】
異なる前記温度センサを前記コントローラに相互接続するワイヤが、実質的に前記温度センサのそれぞれの位置から、前記熱エネルギ緩衝器の外側に案内される、請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項１０】
コントローラを有する熱エネルギ緩衝器内に含まれる熱緩衝媒体を有する熱エネルギ緩衝システムであって、
前記熱エネルギ緩衝器と関係する熱エネルギ値を表わす少なくとも１つの信号を前記コントローラに与えるための手段を含み、前記熱エネルギ値は、最大の量の加熱エネルギ、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの予め定められる最少量、および前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を含み、前記コントローラは、前記熱緩衝器のヒータを制御するようにされ、
前記コントローラは、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を計算するようにされ、前記コントローラは、前記ヒータを用いて、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量から開始して、すべての前記熱緩衝媒体を予め定められる最小温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最小の量の加熱エネルギと、
前記ヒータを用いて、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量から開始して、すべての前記熱緩衝媒体を予め定められる最大温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最大の量の加熱エネルギとを含む前記熱エネルギ値を計算するようにされ、
前記熱緩衝媒体の体積は１つ以上の異なる部分に細分され、前記熱緩衝媒体の前記体積の前記異なる部分は、ともに、前記熱エネルギ緩衝器にある全熱緩衝媒体を形成し；
前記熱エネルギ緩衝器は、各前記部分に対して、当該部分に含まれる前記熱緩衝媒体の温度を感知するためにそれぞれの温度センサを含み、前記コントローラは、前記熱緩衝媒体の前記１つ以上の異なる部分の温度を感知する１つ以上の前記温度センサによって測定された温度を前記熱緩衝媒体の当該部分の体積で乗算して、前記熱緩衝媒体によって当該少なくとも１つの部分に含まれる部分的な熱エネルギを表わす少なくとも１つの値を得、結果として得られる少なくとも１つの部分的な熱エネルギ値を互いに加算することによって、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を計算するようにされ、
前記コントローラは、前記予め定められる最小温度と、前記予め定められる最小温度より低い温度が前記１つ以上の温度センサによって測定される熱緩衝媒体を含む前記１つ以上の部分の前記それぞれの温度センサによって測定される温度との差を、前記それぞれの温度センサによって前記予め定められる最小温度より低い温度が測定される熱緩衝媒体を含む前記部分のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を互いに加算することによって、前記最小の量の加熱エネルギを計算するようにされ、
前記コントローラは、少なくとも、前記予め定められる最大温度と前記１つ以上の温度センサによって測定される温度との差を前記温度センサに対応する前記部分のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を互いに加算することによって、前記最大の量の加熱エネルギを計算するようにされる、システム。
【請求項１１】
前記熱エネルギ緩衝器は家庭用温水システムの水加熱ユニットである、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記熱緩衝媒体は水である、請求項１０または請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記コントローラは、さらに、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を、前記熱エネルギ緩衝器に保存される熱エネルギの最大量を表わす値で除算することによって、チャージの状態を計算するか、または前記コントローラは、前記チャージの状態の計算を、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を、前記予め定められる最小温度と最大温度との間の差を乗算した前記熱緩衝媒体の全体積で除算することによって行なうようにされる、請求項１０〜請求項１２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記コントローラは、前記予め定められる最小温度に関して前記１つ以上の温度センサによって測定された温度を用いるようにされる、請求項１０〜請求項１３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１５】
前記コントローラは、さらに、前記予め定められる最小温度より高いかまたはそれに等しい温度が前記それぞれの温度センサによって測定される熱緩衝媒体を含む前記部分を用いることのみによって、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を計算するようにされる、請求項１０〜請求項１４のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１６】
前記熱エネルギ媒体の前記体積を細分する前記１つ以上の異なる部分は、直立方向に沿って互いの上に設けられて、前記部分の積層を形成する、請求項１０〜請求項１５のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記ヒータは最も下の温度センサより下に位置決めされる、請求項１０〜請求項１６のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１８】
異なる前記温度センサを前記コントローラに相互接続するワイヤが、実質的に前記温度センサのそれぞれの位置から、前記熱エネルギ緩衝器の外側に案内される、請求項１０〜請求項１７のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１９】
処理エンジン上で実行されると、請求項１〜請求項９のいずれか１項に記載の方法を実行する、プログラムにより実行されるコンピュータ。
【請求項２０】
コントローラおよびヒータを有する熱エネルギ緩衝器内に含まれる熱緩衝媒体において熱エネルギを緩衝するための方法であって、
前記熱エネルギ緩衝器と関係する予め定められる値を表わす少なくとも１つの信号が、前記コントローラに与えられ、前記予め定められる値は、
−ユーザによって設定可能な予め定められる最大温度と、
−予め定められる最小温度と、
−ユーザによって設定可能な、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの予め定められる最少量と含み、
前記コントローラは、以下の熱的値、すなわち、
−前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を表わす値と、
−前記ヒータを用いて、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量から開始して、すべての前記熱緩衝媒体を前記予め定められる最小温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最小の量の加熱エネルギと、
−前記ヒータを用いて、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量から開始して、すべての前記熱緩衝媒体を前記予め定められる最大温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最大の量の加熱エネルギとを計算し、
前記熱エネルギ緩衝器にあるエネルギの量が前記熱エネルギ緩衝器にある予め定められる最小のエネルギ以上であるように、前記コントローラは前記熱緩衝器の前記ヒータを前記熱エネルギの値の関数で制御し、
前記熱緩衝媒体の体積は１つ以上の異なる部分に細分され、前記熱緩衝媒体の前記体積の前記異なる部分は、ともに、前記熱エネルギ緩衝器にある全熱緩衝媒体を形成し；前記熱エネルギ緩衝器は、各異なる部分に対して、当該部分に含まれる前記熱緩衝媒体の温度を感知するためにそれぞれの温度センサを含み、
前記コントローラは、前記熱緩衝媒体の前記１つ以上の異なる部分の温度を感知する１つ以上の前記温度センサによって測定された温度を前記熱緩衝媒体の前記少なくとも１つの部分の体積で乗算して、前記熱緩衝媒体によって当該少なくとも１つの部分に含まれる部分的な熱エネルギを表わす少なくとも１つの値を得るようにし、結果として得られる少なくとも１つの部分的な熱エネルギ値を他の各々に加算することによって、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を計算し、前記コントローラは、前記予め定められる最小温度と、前記予め定められる最小温度より低い温度が前記１つ以上の温度センサによって測定される熱緩衝媒体を含む前記１つ以上の異なる部分の前記それぞれの温度センサによって測定される温度との間の差を、前記予め定められる最小温度より低い温度が前記それぞれのセンサによって測定される前記熱緩衝媒体を含む前記異なる部分のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を他の各々に加算することによって、前記最小の量の加熱エネルギを計算し、前記コントローラは、少なくとも、前記予め定められる最大温度と前記１つ以上の温度センサによって測定される温度との差を前記温度センサに対応する前記部分のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を他の各々に加算することによって、前記最大の量の加熱エネルギを計算する、方法。
【請求項２１】
前記熱エネルギ緩衝器は家庭用温水システムの水加熱ユニットである、請求項２０に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項２２】
前記コントローラは、さらに、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を、前記熱エネルギ緩衝器に保存される熱エネルギの最大量を表わす値で除算することによって、チャージの状態を計算するか、または前記コントローラは、前記チャージの状態の計算を、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を、前記予め定められる最小温度と最大温度との間の差を乗算した前記熱緩衝媒体の全体積で除算することによって行なう、請求項２０または請求項２１のいずれか１項に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項２３】
前記コントローラは、前記予め定められる最小温度に関して前記１つ以上の温度センサによって測定された温度を用いる、請求項２０〜請求項２２のいずれか１項に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項２４】
前記コントローラは、さらに、前記予め定められる最小温度より高いかまたはそれに等しい温度が前記それぞれの温度センサによって測定される熱緩衝媒体を含む前記異なる部分を用いることのみによって、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を計算する、請求項２０〜請求項２３のいずれか１項に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項２５】
前記熱エネルギ媒体の前記体積を細分する前記１つ以上の異なる部分は、直立方向に沿って互いの上に設けられて、異なる部分の積層を形成する、請求項２０〜請求項２４のいずれか１項に記載の熱エネルギを緩衝するための方法。
【請求項２６】
熱エネルギ緩衝システムであって、
コントローラを有する熱エネルギ緩衝器と、
前記熱エネルギ緩衝器内に含まれる熱緩衝媒体と、
前記熱エネルギ緩衝器と関係する予め定められる値を表わす少なくとも１つの信号を前記コントローラに与えるための手段とを含み、前記予め定められる値は、
−ユーザによって設定可能な最大温度と、
−ユーザによって設定可能な、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの予め定められる最少量と、
−予め定められる最小温度とを含み、
前記コントローラは、以下の熱エネルギ値、すなわち、
−前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を表わす値と、
−前記ヒータを用いて、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量から開始して、すべての前記熱緩衝媒体を前記予め定められる最小温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最小の量の加熱エネルギと、
−前記ヒータを用いて、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量から開始して、すべての前記熱緩衝媒体を前記予め定められる最大温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量とを計算するようにされ、
前記熱エネルギ緩衝器にあるエネルギの量が前記熱エネルギ緩衝器にある予め定められる最小のエネルギ以上であるように、前記コントローラは前記熱緩衝器の前記ヒータを前記熱エネルギ値の関数で制御し、
前記熱緩衝媒体の体積は１つ以上の異なる部分に細分され、前記熱緩衝媒体の前記体積の前記異なる部分は、ともに、前記熱エネルギ緩衝器にある全熱緩衝媒体を形成し；
前記熱エネルギ緩衝器は、各異なる部分に対して、当該部分に含まれる前記熱緩衝媒体の温度を感知するためにそれぞれの温度センサを含み、
前記コントローラは、前記熱緩衝媒体の前記１つ以上の異なる部分の温度を感知する１つ以上の前記温度センサによって測定された温度を前記熱緩衝媒体の前記少なくとも１つの部分の体積で乗算して、前記熱緩衝媒体によって前記少なくとも１つの部分に含まれる部分的な熱エネルギを表わす少なくとも１つの値を得るようにし、結果として得られる少なくとも１つの部分的な熱エネルギ値を他の各々に加算することによって、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を計算するようにされ、前記コントローラは、前記予め定められる最小温度と、前記予め定められる最小温度より低い温度が前記１つ以上の温度センサによって測定される熱緩衝媒体を含む前記１つ以上の異なる部分の前記それぞれの温度センサによって測定される温度との間の差を、前記それぞれの温度センサによって前記予め定められる最小温度より低い温度が測定される熱緩衝媒体を含む前記異なる部分のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を他の各々に加算することによって、前記最小の量の加熱エネルギを計算するようにされ、
前記コントローラは、少なくとも、前記予め定められる最大温度と前記１つ以上の温度センサによって測定される温度との間の差を前記温度センサに対応する前記部分のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を他の各々に加算することによって、前記最大の量の加熱エネルギを計算する、システム。
【請求項２７】
前記熱エネルギ緩衝器は家庭用温水システムの水加熱ユニットである、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記コントローラは、さらに、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を、前記熱エネルギ緩衝器に保存される熱エネルギの最大量を表わす値で除算することによって、チャージの状態を計算するか、または前記コントローラは、前記チャージの状態の計算を、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を表わす値を、前記予め定められる最小温度と最大温度との間の差を乗算した前記熱緩衝媒体の全体積で除算することによって行なうようにされる、請求項２６または請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記コントローラは、前記予め定められる最小温度に関して前記１つ以上の温度センサによって測定された温度を用いるようにされる、請求項２６〜請求項２８のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３０】
前記コントローラは、さらに、前記予め定められる最小温度より高いかまたはそれに等しい温度が前記それぞれの温度センサによって測定される熱緩衝媒体を含む前記異なる部分を用いることのみによって、前記熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの前記量を計算するようにされる、請求項２６〜請求項２９のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３１】
前記熱エネルギ媒体の前記体積を細分する前記１つ以上の異なる部分は、直立方向に沿って互いの上に設けられて、異なる部分の積層を形成する、請求項２６〜請求項３０のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３２】
前記ヒータは最も下の温度センサより下に位置決めされる、請求項２６〜請求項３１のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３３】
異なる前記温度センサを前記コントローラに相互接続するワイヤが、実質的に前記温度センサのそれぞれの位置から、前記熱エネルギ緩衝器の外側に案内される、請求項２６〜請求項３２のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項３４】
処理エンジン上で実行されると請求項２０〜請求項２５のいずれか１項に記載の方法のいずれかを実行するコードセグメントを有するコンピュータプログラム。
【請求項３５】
処理エンジン上で実行されると請求項２０〜請求項２５のいずれか１項に記載の方法のいずれかを実行するコードセグメントを有するコンピュータプログラムを記憶する非一時的な信号記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、第１の請求項のプリアンブルに従って熱エネルギを緩衝するための方法に関する。
【０００２】
この発明は、さらに、熱エネルギの緩衝のための熱エネルギ緩衝器システムに関する。
この発明は、さらに、この方法の実行のための、または上記のシステムの実現のためのソフトウェアに関係する。
【背景技術】
【０００３】
熱エネルギを緩衝するための方法および熱エネルギ緩衝器は、当業者に既に公知である。熱エネルギ緩衝器の一例は例えば家庭用温水システムの水加熱ユニットである。そのような熱エネルギ緩衝器は、多くの場合水である、タンクに含まれる熱緩衝媒体、および熱緩衝器のヒータを制御するコントローラを含む。ヒータは例えばタンクの底部に設けられた電気ヒータであり得る。そのような水加熱ユニットにおいては、水は、多くの場合、タンクの底部からタンクに入り、タンクの頂部からタンクを出る。コントローラは熱エネルギ緩衝器と関係する熱エネルギ値を表わす３つの信号を表わす信号を受けるように設けられる。これらの値は純粋に温度を表わし、多くの場合、最小温度、最大温度、および例えばタンクの或る位置に存在するセンサによって測定されるタンクにおける水の温度である。センサによって測定された温度が最小温度を下回る場合、コントローラは、例えば最大温度が得られるまで、ヒータを活性化する。そのような構成においては、最小温度は熱エネルギ緩衝器にあるエネルギの予め定められる最少量を表わす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、そのような方法および対応する水加熱ユニットは、いわゆるスマートグリッドにおいては容易に実施することは可能ではなく、なぜならば、業者は、ヒータの機能を、エネルギ価格、必要とされるエネルギ量、水加熱ユニットのエネルギ消費の柔軟性、再生可能エネルギの利用可能性などの関数で決定するからである。
【０００５】
さらに、家庭用温水システムの複数の水加熱ユニットが、例えば異なる熱エネルギ緩衝器によって与えられる、例えば摂氏度で表現される熱エネルギ値を用いる単一のコントローラによって制御される場合、異なる水加熱ユニットのエネルギ量を比較可能なように水加熱ユニットを一貫した態様で制御することは、異なる熱エネルギ値が異なるタンクの体積を有する異なる水加熱ユニットに対して判断される、水加熱ユニットにおける水の温度を感知する異なる位置のセンサを有する等の理由により容易ではないことが見出された。
【０００６】
十分な人口の家庭用湯沸し器は、多くのエネルギを消費し、従って、適切に制御される場合には、安定したネットワーク値を維持することに貢献し得るが、これらの湯沸し器の切換を調整することにおいては、それらを夜間にオンに切換えて夜間料金を利用する以外には、ほとんど進歩は得られていない。家庭の家屋敷におけるいかなるネットワーク接続も潜在的なセキュリティ脅威であり、なぜならば、それらは容易にアクセス可能になるからである。この状況を改善する方法は明らかではない。
【０００７】
したがって、この発明の目的は、熱エネルギを緩衝するための代替方法および代替的な熱エネルギ緩衝器システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ある改善を達成するために、この発明の実施例は１つ以上の利点を与えることが可能である：
少なくとも１つの熱エネルギ緩衝器を、熱エネルギ緩衝器の具体的な詳細にかかわらず、コントローラによって、より容易に制御することが可能であり、加熱エネルギの局所的制御のより大きな柔軟性を依然として与える一方で広域ネットワークおよびそれらのセキュリティ脅威へのアクセスを必要としないローカルコントローラを用いることが可能であり、
階層的な市場に基づく制御システムの場合には、需要入札曲線は、好適な制御変数の提供によって効果的に制御され得、
１日当たりの複数の固定時間ブロックに対する可変前日価格に基づくような使用時間（ＴｏＵ）需要応答システムの場合には、エネルギ緩衝器のスケジューリングは、第２のパラメータに比例した計画対象期間で、第１のパラメータの最も安価な割当てに基づき得、および／または
実時間制限が消費および生産の両方に対して家庭レベルにおいて設定される可変接続容量では、エネルギ緩衝器のスケジューリングは、同様に、第２のパラメータに比例した計画対象期間で、第１のパラメータの最も安価な割当てに基づき得る。
【０００９】
このような利点は請求項１〜請求項１６または請求項２７〜請求項３８のいずれかに従って熱エネルギを緩衝するための方法に従って達成することが可能である。
【００１０】
例えば、コントローラは、熱エネルギの量を表わす１つ以上の値を計算する。この発明の好ましい実施例によれば、熱エネルギ値は、ヒータを用いて、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量から開始して、すべての熱緩衝媒体を予め定められる最小温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量（Ｅｍｉｎ）を表わす最小の量の加熱エネルギを含む。予め定められる最小温度は、好ましくは、水が熱エネルギ緩衝器を出る好ましい最小温度である。
【００１１】
この発明の好ましい実施例によれば、熱エネルギ値は、ヒータを用いて、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量から開始して、すべての熱緩衝媒体を予め定められる最大温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最大の量の加熱エネルギ（Ｅｍａｘ）を含む。
【００１２】
このような最小および／または最大の量の加熱エネルギは、この方法またはシステムが、スマートグリッド制御システムにおいて他の装置とともに、より容易に用いられることを可能にすることが見出された。
【００１３】
この発明の好ましい実施例によれば、コントローラは、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を表わす値を、熱エネルギ緩衝器に保存される熱エネルギの最大量を表わす値で除算することによって、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を計算する。その値は、チャージの状態（ＳｏＣ）である。特定の実施例においては、コントローラは、ＳｏＣ、つまり熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量の計算を、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を表わす値を、予め定められる最小温度と最大温度との間の差を乗算した熱緩衝媒体の全体積で除算することによって行なう。
【００１４】
別のそのような値は熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの総量であり、当該値は、各々が、熱緩衝媒体の異なる部分に対して測定された熱エネルギを表わし、かつ、熱緩衝媒体によって熱緩衝媒体の少なくとも１つの部分に含まれる部分的な熱エネルギを表わす少なくとも１つの値を得るように、各々が、当該少なくとも１つの部分のセンサによって測定された温度を熱緩衝媒体の当該少なくとも１つの部分の体積（volume）で乗算することによって計算された値の和である。
【００１５】
そのような計算された熱エネルギ値は、例えば水などの熱緩衝媒体の体積が有する温度を考慮に入れることに次いで、熱緩衝媒体のエネルギ含量のよりよい表現が得られるように、熱緩衝媒体の体積それ自体も考慮に入れる。次いで、そのようなエネルギ含量を用いて熱エネルギ値を表わすことができ、例えば、このように表わされた熱エネルギ値を用いて、完全に異なる熱エネルギ緩衝器を単一のコントローラで成功裡に制御することが可能であることが見出された。
【００１６】
さらに、そのような熱エネルギ緩衝器は例えば欧州特許出願ＥＰ１１１６２７３５．２に記載される方法のようなスマートグリッド制御システムにおいて用いることが可能であることが見出された。
【００１７】
この発明の実施例は１つ以上の有利な技術的解決策を与えることが可能であり：
制御目的に対して用いることが可能である或るエネルギ値を与えるインターフェイスを用いることによって、少なくとも１つの熱エネルギ緩衝器を、熱エネルギ緩衝器の具体的な詳細にかかわらず、コントローラによって、より容易に制御することが可能である。これらの値は、Ｅｍａｘ、Ｅｍｉｎ、チャージの状態（ＳｏＣ）、ならびに任意で例えば湯がユーザの即時の需要を満たすように利用可能であることを保証するように任意の需要応答制御システムによって維持されなければならない最小のＳｏＣであるＳｏＣｍｉｎおよび／もしくはＰつまり緩衝器の電力消費のいずれか、それらの任意の組合せ、またはすべてを含んでもよく；
加熱エネルギの局所的制御のより大きな柔軟性を依然として与える一方で広域ネットワークおよびそれらのセキュリティ脅威へのアクセスを必要としないローカルコントローラを用いることが可能であり、
階層的な市場に基づく制御システムの場合には、需要入札曲線は、Ｅｍｉｎに比例して重み付けされる、ＳｏＣ−ＳｏＣｍｉｎに反比例する傾きまたは優先順位などのような好適な制御変数の提供よって効果的に制御され得、
１日当たりの複数の固定時間ブロックに対する可変前日価格に基づくような使用時間（ＴｏＵ）需要応答システムの場合には、エネルギ緩衝器のスケジューリングは、ＳｏＣ−ＳｏＣｍｉｎのような第２のパラメータに比例する計画対象期間で、ｔｍａｘのような第１のパラメータの最も安価な割当てに基づき得、および／または
実時間制限が消費および生産の両方に対して家庭レベルにおいて設定される可変接続容量（ＶＣＣ）では、エネルギ緩衝器のスケジューリングは、同様に、ＳｏＣ−ＳｏＣｍｉｎのような第２のパラメータに比例した計画対象期間で、第１のパラメータｔｍａｘの最も安価な割当てに基づき得、ｔｍａｘは説明されない。ｔｍａｘは緩衝器を完全にチャージするのに必要とされる時間である。
【００１８】
この発明の好ましい実施例によれば、熱エネルギ緩衝器は家庭用温水システムの水加熱ユニットである。
【００１９】
この発明の好ましい実施例によれば、熱緩衝媒体は水である。
この発明に従うさらなる好ましい実施例によれば、コントローラは、予め定められる最小温度と、予め定められる最小温度より低い温度が１つ以上の温度センサによって測定される熱緩衝媒体を含む１つ以上の部分のそれぞれのセンサによって測定される温度との差を、それぞれのセンサによって予め定められる最小温度より低い温度が測定される熱緩衝媒体を含む部分のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を互いに加算することによって、最小の量の加熱エネルギを計算する。
【００２０】
この発明のさらに好ましい実施例によれば、コントローラは、少なくとも、予め定められる最大温度と１つ以上の温度センサによって測定される温度との差をその温度センサに対応する部分のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を互いに加算することによって、最大の量の加熱エネルギを計算する。
【００２１】
そのような計算された最小および／または最大熱エネルギ値は、例えば水などの熱緩衝媒体の体積が有する温度を考慮に入れることに次いで、熱緩衝媒体の体積それ自体も考慮に入れる。そのようなエネルギ含量を容易に用いて熱エネルギ値を表わすことができ、例えば、このように表わされた熱エネルギ値を用いて、完全に異なる熱エネルギ緩衝器を単一のコントローラで成功裡に制御することが可能であることが見出された。例えば、そのような熱エネルギ緩衝器は欧州特許出願ＥＰ１１１６２７３５．２に記載される方法において用いることが可能であることが見出された。
【００２２】
この発明のさらなる好ましい実施例によれば、コントローラは、予め定められる最小温度に関して１つ以上の温度センサによって測定される温度を用いる。そのような実施例は、特に先の実施例との組合せにおいて、予め定められる最大温度および熱緩衝媒体の全体積の乗算によって規定され、予め定められる最小温度に関する、熱エネルギ緩衝器にあり得るエネルギの最大総量に対する、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を計算することを可能にする。
【００２３】
この発明の好ましい実施例によれば、コントローラは、さらに、予め定められる最小温度より高いかまたはそれに等しい温度がそれぞれのセンサによって測定される熱緩衝媒体を含む部分を用いることのみによって、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を計算する。そのような実施例によれば、コントローラによって計算される熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量は例えば０から１の範囲であり、他のパラメータから独立して解釈することが可能であり、したがって、より容易にスマートグリッドネットワークに組入れることが可能である、熱エネルギ緩衝器のチャージの状態の表示を、コントローラによって与えることが可能である。必要とされる場合には、チャージの状態の表示はそれに１００を乗算することによって百分率として表わすことが可能である。
【００２４】
この発明の好ましい実施例によれば、熱エネルギ媒体の体積を細分する１つ以上の部分が直立方向に沿って互いの上に設けられて、部分の積層を形成する。熱緩衝媒体の体積のそのような細分は、結果として、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量の十分な表現をもたらすことが見出された。実際、例えば家庭用温水システムの水加熱ユニットのような、そのような熱緩衝器においては、熱緩衝媒体の温度の垂直分布が存在し、それは、そのような部分の積層によって相対的に十分に近似され得る。
【００２５】
この発明の好ましい実施例によると、ヒータは最も下の温度センサより下に位置決めされる。そのような位置決めは熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギのよりよい表現を可能にすることがわかった。
【００２６】
この発明の好ましい実施例によれば、異なる温度センサをコントローラに相互接続するワイヤが、実質的に温度センサのそれぞれの位置から、熱エネルギ緩衝器の外側に案内される。温度センサをコントローラに相互接続する異なるワイヤのそのような相互接続は、例えば、外部への熱橋または冷橋を形成し、それに沿って熱エネルギ緩衝器を出る熱に関する増大した危険性を有するような場合に、異なる温度センサから来る、十分な熱伝導特性を有する材料から形成されることが多い異なるワイヤが、熱エネルギ緩衝器内に組付けられ、熱エネルギ緩衝器を実質的にその同じ位置から出る場合にあるように、同じ位置から熱エネルギ緩衝器を出るワイヤの近くの温度センサが、これらのワイヤに沿った熱の漏洩によって異常に影響されて、温度センサによる測温の望まれない外乱を生じさせることを防ぐ。
【００２７】
この発明は、さらに、この発明に従う方法を実行するために提供される熱エネルギ緩衝器システムに関し、請求項１７〜請求項２４または請求項３９〜請求項４９のいずれかに記載の熱エネルギ緩衝器およびコントローラを含む。
【００２８】
この発明は、さらに、処理エンジン上で実行されると、この発明に従う方法のいずれかを実行するか、またはこの発明の実施例のいずれかに従うシステムを実現する、コードセグメントを有するコンピュータプログラム製品を提供する。
【００２９】
この発明は、さらに、コンピュータプログラム製品を保存するための非一時的な信号記憶媒体を提供する。記憶媒体は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭのような光ディスク、磁気テープ、磁気ディスク、ソリッドステートメモリなどであり得る。
【００３０】
この発明は、さらに、熱エネルギ緩衝器の熱エネルギを緩衝するためのコントローラを提供し、このコントローラは、この発明に従う方法を実行するかまたはこの発明に従うシステムを実現するようにされる。コントローラはマイクロコントローラとして実現することが可能であり、マイクロプロセッサのようなプロセッサまたはＦＰＧＡおよび１つ以上のメモリを含んでもよい。プロセッサはこの発明のソフトウェアのうちの任意のものを実行するようにされることが可能である。
【００３１】
以下の詳細な説明では、この発明およびそれが特定の実施例でどのように実施されてもよいかの完全な理解を与えるために、多数の具体的な詳細が述べられる。しかしながら、この発明はこれらの具体的な詳細なしに実施されてもよいことが理解されるであろう。他の点では、この発明を不明瞭にしないよう、周知の方法、手順、および技術は詳細には記載されていない。
【００３２】
特定の実施例に関し、或る図面を参照してこの発明を説明するが、この発明はそれらに限定はされず、特許請求の範囲によってのみ限定される。記載される図面は、概略的なものに過ぎず、限定的なものではない。図面では、例示目的のために、要素によってはそのサイズが誇張され、したがって縮尺通りには描かれていない場合がある。寸法および相対寸法は、この発明の現実の実現化に必ずしも対応していない。
【００３３】
さらに、明細書および特許請求の範囲における第１、第２、第３などの用語は、同様の要素を区別するために使用されており、必ずしも発生順、時系列順を説明するために使用されてはいない。これらの用語は適切な状況下で相互交換可能であり、この発明の実施例は、ここに記載または例示される以外の順序で動作可能である。
【００３４】
さらに、明細書および特許請求の範囲における頂部、底部、上、下などの用語は、説明目的のために使用されており、必ずしも相対位置を説明するために使用されてはいない。そのように使用される用語は適切な状況下で相互交換可能であること、およびここに記載されるこの発明の実施例は、ここに記載または例示される以外の向きで動作可能であることが理解されるべきである。
【００３５】
特許請求の範囲において使用される「〜を含む」という用語は、その後に列挙される手段に制限されるよう解釈されるべきではなく、それは他の要素またはステップを排除しない。それは、言及されるような述べられた特徴、整数（integers）、ステップ、または構成要素の存在を特定するとして解釈される必要があるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップもしくは構成要素、もしくはそれらの群の存在または追加を排除しない。したがって、「手段Ａと手段Ｂとを含む装置」という表現の範囲は、構成要素Ａおよび構成要素Ｂのみからなる装置に限定されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】この発明に従う熱エネルギ緩衝器システムの概観を示す。
【図２ａ】最初は熱エネルギ緩衝器１０に含まれるすべてのヒータ水を用い、続いて、最初に約１５℃で加熱ユニットに入った、新しく追加された水を加熱した後の、時間の関数における、この例では水加熱ユニット１８である熱エネルギ緩衝器１０の高さ方向に沿って異なるセンサによって感知された温度のシミュレーションを示す。
【図２ｂ】チャージの状態２８、Ｅｍａｘ２９およびＥｍｉｎ３０のような異なる熱エネルギ値を示す。
【図３ａ】図２ａに示されるものと異なるシミュレーションの結果を示す。
【図３ｂ】図２ｂに示されるものと異なるシミュレーションの結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
熱エネルギシステム１はこの発明に従う方法を実行することに対して提供され、この発明に従う方法を実行するために提供される熱エネルギ緩衝器１０およびコントローラ３を含む。
【００３８】
図１は、熱エネルギ緩衝器１０およびコントローラ３は、この例では家庭用システム、より具体的には家庭用温水システム、さらに具体的には家庭用温水システムの水加熱ユニット１８である単一の装置に組入れられることを示す。例えば、そのような構成は、例えば送電網などとの接触を適合させる必要なく、より古い水加熱ユニットを、コントローラをともなう新しい水加熱ユニット１８によって置換することを可能にする。しかしながら、これはこの発明にとって重要ではなく、例えば、いくつかの熱エネルギ緩衝器１０が単一のコントローラ３に接続される場合、コントローラ３および熱エネルギ緩衝器１０は物理的に異なる装置でもあり得、必要なコントローラ３の数の低減を可能にする。
【００３９】
熱エネルギ緩衝器１０は、好ましくは液体の熱緩衝媒体である熱緩衝媒体２を含む。熱緩衝媒体２は、それに熱エネルギを保存することを可能にする当業者に公知の任意の媒体であり得るが、好ましくは、水であり、なぜならば、水は、十分な蓄熱特性を有することが知られており、安全で、広く利用可能であるからである。さらに、しかしそれに限定はされないが、そのような場合においては、熱エネルギ緩衝器を用いて家庭に温水を提供して、それを家庭用温水システムの水加熱ユニット１８にすることも可能である。しかしながら、これはこの発明にとって重要ではなく、熱エネルギ緩衝器１０を、ヒートポンプとの組合せで用いて、ヒートポンプによって回収された熱を熱エネルギ緩衝器１０に一時的に保存することが可能であるようにすることも可能である。
【００４０】
しかしながら、さらに、例えば十分な蓄熱特性を有するゲルのような他の緩衝媒体も考えられ得る。
【００４１】
コントローラ３は熱緩衝器１０のヒータ４を制御するように設けられる。図１に示されるヒータ４は電気ヒータであり、熱エネルギ緩衝器１０内のタンクの底部に位置している。しかしながら、そのような構成はこの発明にとって重要ではない。例えば、電気ではなく、例えば、気体、ガソリン、ディーゼル燃料などを用いるヒータ４を設けることが考えられ得る。さらに、ヒータ４の位置はこの発明にとって重要でなく、底部、中間部付近、頂部付近などになり得る。しかしながら、ヒータ４を底部付近に設けることによって、ヒータ４によって加熱されたときの熱緩衝媒体２の自然な熱対流は、例えば以下により詳細に説明される図２ａにおいて示されるように、熱緩衝媒体２が均質に加熱されることを可能にすることがわかった。
【００４２】
図１に示される熱エネルギ緩衝器１０は入口５および出口６を含む。入口５は、熱緩衝媒体２が熱エネルギ緩衝器に底部から入るように位置決めされ、出口６は、熱緩衝媒体２が熱エネルギ緩衝器１０を頂部から出るように位置決めされる。これは、結果として、加熱された熱緩衝媒体２が、対流により頂部に上昇し、出口６の近くになる。ヒータ４は好ましくは底部付近にあるので、入口５を通って底部付近に入る冷たい熱緩衝媒体２は、ヒータ４によって加熱され、その後、出口６が位置する頂部に上昇する。そのような構成は、熱緩衝媒体２の均質な加熱をさらに改善することが見出された。
【００４３】
入口５および出口６の構成そのものは、この発明にとって重要ではない。それらは、ここでは、それぞれ、熱エネルギ緩衝器１０に底部から入るパイプおよび頂部から出るパイプとして示されるが、これはこの発明にとって重要ではない。例えば、入口パイプ５は、例えば、熱緩衝媒体２が熱エネルギ緩衝器１０の底部付近で入口５を出るように、熱エネルギ緩衝器の頂部で熱エネルギ緩衝器に入り、熱エネルギ緩衝器１０を通って下降してもよい。
【００４４】
好ましくは、入口５および出口６は、熱エネルギ緩衝器１０、好ましくはそれに設けられるタンクが熱緩衝媒体で実質的に常に、好ましくは常に満たされるように、構成される。好ましくは、これは、熱緩衝媒体２が出口６を通って熱エネルギ緩衝器１０から引かれると、熱エネルギ緩衝器２、好ましくはそのタンクが熱緩衝媒体２で再び満たされて、タンクが実質的に満たされたまま、好ましくは満たされたままになるまで、新たな熱緩衝媒体２が入口５を通って熱エネルギ緩衝器に導かれるように、入口５および出口６を構成することによって得られる。
【００４５】
熱緩衝媒体２の体積、およびしたがってそれが含まれる熱エネルギ緩衝器のタンクは、少なくとも１つの部分２１、および好適には多くの部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７において細分される。好ましくは、少なくとも２つの部分、より好ましくは例えば少なくとも３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つなどのような、さらにより多い部分が設けられる。部分の数は限定されず、当業者によって決定することが可能である。図１において見られるように、熱エネルギ媒体の体積を細分する部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、直立方向に沿って互いの上に設けられて、部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の積層を形成する。
【００４６】
図１において見られるように、熱緩衝媒体２の体積の部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、ともに、熱エネルギ緩衝器１０にある全熱緩衝媒体２を形成し、熱エネルギ緩衝器１０は、各部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７に対して、対応する部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７に含まれる熱緩衝媒体２の温度を感知するための、多くの、それぞれの１つ以上の温度センサ１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７を含む。部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の好ましい積層との組合せにおいては、そのような構成は、温度が実質的に高さ方向においてのみ変動する際に、熱緩衝媒体２の温度プロファイルを感知する、改善された態様を可能にすることがわかった。部分に関して、温度センサの数は限定されず、当業者によって決定することが可能である。
【００４７】
部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、図１にはそのように示されるが、部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７は、物理的にではなく、単に仮想的に熱緩衝媒体２の体積を細分することが理解される。
【００４８】
好ましくは、センサ１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７は、これらのセンサの各々の位置が、熱緩衝媒体２の全体積を細分する対応する部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の各々の位置に対応するように、熱エネルギ緩衝器１０に沿って置かれる。それに加えて、好ましくは、温度センサは、等距離で熱エネルギ緩衝器１０の高さに沿って、または熱エネルギ緩衝器１０に含まれ熱緩衝媒体２を含むタンク１８の高さに沿って分布される。
【００４９】
コントローラ３は、熱エネルギ緩衝器と関係する少なくとも１つの熱的値を表わす少なくとも１つの信号を与えられ、少なくとも１つの熱エネルギ値は、熱エネルギ緩衝器にあるエネルギの予め定められる最少量、および熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を含む。
【００５０】
熱エネルギ緩衝器の熱エネルギを緩衝するためのコントローラ３は、この発明に従う方法を実行するかまたはこの発明に従うシステムを実現するようにされる。コントローラはマイクロコントローラとして実現することが可能であり、マイクロプロセッサのようなプロセッサまたはＦＰＧＡおよび１つ以上のメモリを含んでもよい。プロセッサはこの発明のソフトウェアのうちの任意のものを実行するようにされることが可能である。
【００５１】
エネルギの予め定められる最少量は、好ましくは、ユーザによって、コントローラに接続されるインターフェイスを介して設定されることが可能である。インターフェイスは、例えば、熱エネルギ緩衝器１０上に、画面の形式で、恐らくはボタンが画面に追加される状態で、設けられて、熱エネルギ緩衝器１０の情報を反映することが可能である。しかしながら、これはこの発明にとって重要ではなく、インターフェイスは、さらに、例えばコンピュータネットワーク７を介して、コントローラ３に接続されるコンピュータ８であってもよい。コンピュータネットワーク７は例えばＬＡＮまたはインターネットであってもよく、物理的なワイヤまたは例えばＷＩＦＩのようなワイヤレスネットワークであってもよい。コントローラ３は、例えばサーバアプリケーション、例えばウェブサーバアプリケーションを設けられて、コンピュータ８が例えばウェブサイトにログインして例えば熱エネルギ値の予め定められる値を設定することを可能にする。
【００５２】
コントローラ３は熱エネルギ緩衝器にある全熱エネルギの量を表わす値を計算するように設けられるが、それは、熱緩衝媒体２のそれぞれの部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７に対応する各センサ１１、１２、１３、１４、１５、１６または１７によって測定された温度を熱緩衝媒体２の対応する部分の体積で乗算して、熱緩衝媒体２の対応する部分に含まれる部分的な熱エネルギを表わす値を得、結果として得られる部分的な熱エネルギ値を互いに加算することによって行なわれる。
【００５３】
図１に示されるコントローラ３は、ヒータ４を送電網に電力線１９および２０を介して直接相互接続する。しかしながら、これはこの発明にとって重要ではなく、コントローラ３は、ヒータ４の送電網に対する接続／遮断を切換える分離したスイッチを制御することも考えられる。もちろん、送電網の代りに、ヒータ４のタイプに依って、例えばディーゼル燃料、気体などのような、異なる熱源を用いることが可能である。
【００５４】
好ましくは、コントローラ３は、さらに、熱エネルギ値の一部であってもよい、予め定められる最小温度より高いかまたはそれに等しい温度がそれぞれのセンサによって測定される熱緩衝媒体２を含む部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７を用いることのみによって、熱エネルギ緩衝器１０にある熱エネルギの量を計算する。例えば、新たな熱緩衝媒体２が熱エネルギ緩衝器１０の底部から熱エネルギ緩衝器１０に入った場合、底部における温度センサは、予め定められる最小温度より低いかもしれない温度を、これらの部分が熱エネルギ緩衝器１０にある熱エネルギを計算するときに考慮に入れられないように、記録することになる。
【００５５】
好ましくは、コントローラ３は、予め定められる最小温度に関して、温度センサ１１、１２、１３、１４、１５、１７によって測定された温度を用いる。これは、好ましくは、予め定められる最小温度で、測定された温度を減算することによって行われる。
【００５６】
好ましくは、熱エネルギ値は、さらに、予め定められる最大温度を含み、それは、好ましくは、ユーザによって、例えば所望の快適さのレベルのようなユーザの選好に従って設定することが可能である。好ましくは、予め定められる最大温度は、好ましくは液体または半液体である熱緩衝媒体が、熱エネルギ緩衝器の好ましいタンクの内側の圧力が上昇し始めて爆発が生じる危険性が増大するような場合のように沸騰し始めないように、決定される。
【００５７】
好ましくは、コントローラ３は、さらに、熱エネルギ緩衝器１０にある熱エネルギの量を表わす値を、熱エネルギ緩衝器に保存される熱エネルギの最大量を表わす値で除算することによって、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を計算する。その値は、チャージの状態（ＳｏＣ）である。特定の実施例においては、コントローラはＳｏＣを計算する、つまり、特定の実施例においては、コントローラは、ＳＯＣ、つまり熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量の計算を、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を表わす値を、予め定められる最小温度と最大温度との間の差を乗算した熱緩衝媒体２の全体積で除算することによって行なう。
【００５８】
好ましくは、熱エネルギ値は、ヒータ４を用いて、熱エネルギ緩衝器１０にある熱エネルギの量から開始して、すべての熱緩衝媒体２を予め定められる最小温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最小の量の加熱エネルギを含む。
【００５９】
より好ましくは、コントローラ３は、予め定められる最小温度と、予め定められる最小温度より低い温度がそれぞれの温度センサ１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７によって測定される熱緩衝媒体を含む部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の温度を感知する温度センサによって測定される温度との差を、それぞれのセンサ１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７によって予め定められる最小温度より低い温度が測定される熱緩衝媒体２を含む部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を互いに加算することによって、最小の量の加熱エネルギを計算する。これは、例えば、熱緩衝媒体が４１８６Ｊ／（ｋｇ  Ｋ）の熱容量を有する水である場合、数理的には以下のように表わされ：
【００６０】
【数１】
0006014125.tif 000002
【００６１】
‐Ｔｍｉｎは予め規定された最小温度であり、
‐ｎは、部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の数＋１であり、
‐Ｔjは、それぞれの温度センサ１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７によって測定された温度であり、
‐Ｖjは、それぞれの部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の体積である。
【００６２】
好ましくは、熱エネルギ値は、ヒータを用いて、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量から開始して、すべての熱緩衝媒体を最大温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最大の量の加熱エネルギを含む。
【００６３】
より好ましくは、コントローラ３は、少なくとも、予め定められる最大温度と、少なくとも１つの温度センサ１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７によって測定される温度との差を温度センサ１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７に対応する部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を互いに加算することによって、最大の量の加熱エネルギを計算する。これは、例えば、熱緩衝媒体が４１８６Ｊ／（ｋｇ  Ｋ）の熱容量を有する水である場合、数理的には以下のように表わされ：
【００６４】
【数２】
0006014125.tif 000003
【００６５】
上記に加えて、
‐Ｔｍａｘは予め規定された最大温度であり、
‐ｎは、部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の数＋１であり、
‐Ｔｉは、それぞれの温度センサ１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７によって測定された温度であり、
‐Ｖｉは、それぞれの部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の体積である。
【００６６】
そのような場合に熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を計算する好ましい態様は、数理的には以下のように表わすことが可能であり：
【００６７】
【数３】
0006014125.tif 000004
【００６８】
‐Ｔｍｉｎは予め規定された最小温度であり、
‐Ｔｍａｘは予め規定された最大温度であり、
‐ｎは、部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の数＋１であり、
‐Ｔjは、それぞれの温度センサ１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７によって測定された温度であり、
‐ＶjまたはＶjは、それぞれの部分２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７の体積であり、
‐ＳｏＣはチャージの状態を表わし、熱エネルギ緩衝器にあるエネルギ量を、最小の量の加熱エネルギに関して熱エネルギ緩衝器にあるエネルギの最大量に関して百分率で表わす。
【００６９】
示された式においては、チャージの状態は百分率として計算されるが、これはこの発明にとって重要ではなく、チャージの状態は、１００による乗算の省略によって０と１との間の値として計算することも可能である。任意で、例えば、ＳｏＣｍｉｎを計算し、制御変数として用いることが可能である。ＳｏＣｍｉｎは、湯がユーザの即時の需要を満たすように利用可能であることを保証するために任意の需要応答制御システムによって維持されなければならない最小のＳｏＣである。
【００７０】
コントローラ３は上に記載されるようなチャージの状態を計算するように設けることが可能であるが、チャージの状態はコントローラ３によって以下の数式でも計算することが可能であり：
【００７１】
【数４】
0006014125.tif 000005
【００７２】
Ｖｔは熱緩衝媒体の全体積を表わし、他の符号は上に記載されるように定義される。
もちろん、反対に、先の方法を用いてチャージの状態を計算し、以下の数式のいずれか１つを用いてＥｍａｘおよびＥｍｉｎを計算することが考えられ得る：
【００７３】
【数５】
0006014125.tif 000006
【００７４】
これらの熱エネルギ値を用いて、予め定められるエネルギ値は、ユーザによって、例えば「快適さ」状態に対応するような、ユーザの選好に従って設定することが可能であり、例えば、Ｔｍｉｎに対しては３５℃〜５０℃、好ましくは４０℃であり、Ｔｍａｘに対しては６０℃〜９０℃、好ましくは７０℃であり、熱エネルギ緩衝器にあるエネルギの予め定められる最少量に対しては５％〜５０％、好ましくは２０％である。
【００７５】
コントローラ３は、熱エネルギ緩衝器１０にある熱エネルギの量が熱エネルギ緩衝器１０にあるエネルギの予め定められる最少量より大きいかまたはそれと等しいように、熱緩衝器１０のヒータ４を熱エネルギ値の関数で制御するように設けられる。
【００７６】
好ましくは、異なる温度センサ１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７をコントローラに相互接続するワイヤ１９が、実質的に温度センサ１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７のそれぞれの位置から、熱エネルギ緩衝器１０の外側に案内され、続いてコントローラ３に接続され、それは図１に概略的に示される。
【００７７】
好ましくは、ヒータ４は、図１に示されるように、最も下の温度センサ１７より下に位置決めされる。
【００７８】
図２ａは、最初は熱エネルギ緩衝器１０に含まれるすべてのヒータ水を用い、続いて、新しく追加された水を加熱した後の、時間の関数における、この例では水加熱ユニット１８である熱エネルギ緩衝器１０の高さ方向に沿って異なるセンサによって感知された温度のシミュレーションを示す。
【００７９】
図２ｂは、チャージの状態２８（％、スケールが右側に示される）、Ｅｍａｘ２９（ｋＷｈ）およびＥｍｉｎ３０（ｋＷｈ）のような異なる熱エネルギ値を示す。
【００８０】
図３ａは、最初は熱エネルギ緩衝器１０に含まれるすべてのヒータ水を用い、続いて、新しく追加された水を加熱した後の、時間の関数における、この例では水加熱ユニット１８である熱エネルギ緩衝器１０の高さ方向に沿って異なるセンサによって感知された温度のシミュレーションを示す。しかしながら、このシミュレーションにおいては、ヒータ４は最も下の温度センサより下に位置しておらず、歪んだ温度プロファイルが測定され、それに、チャージの状態２８、Ｅｍａｘ２９、Ｅｍｉｎ３０のような図３ｂに示される異なる熱エネルギ値の表現および測定されたエネルギを歪ませることが観察され得る。
【００８１】
この発明は、この発明の方法の任意のものを実行するためのコントローラを含む。特に、コントローラは、マイクロプロセッサ、またはプログラムを実行することが可能であるＦＰＧＡのような、処理エンジンを有してもよい。このプログラムは、処理エンジン上で実行されると、熱エネルギ緩衝器と関係する少なくとも１つの熱エネルギ値を表わす少なくとも１つの信号を受取り、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの予め定められる最少量および熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を含む少なくとも１つの熱エネルギ値を計算するようにされる、コードセグメントを有するソフトウェアを含んでもよい。
【００８２】
ソフトウェアは、信号を与えて、熱緩衝器のヒータを熱エネルギ値の関数で制御して、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量が熱エネルギ緩衝器にあるエネルギの予め定められる最少量より大きいかまたはそれと等しいようにしてもよい。
【００８３】
ソフトウェアは、さらに、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を表わす値を計算するようにされてもよく、それによって、熱エネルギ値は、ヒータを用いて、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量から開始して、すべての熱緩衝媒体を予め定められる最小温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最小の量の加熱エネルギを含み、熱エネルギ値は、さらに、ヒータを用いて、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量から開始して、すべての熱緩衝媒体を予め定められる最大温度に加熱するのに必要とされるエネルギ量を表わす最大の量の加熱エネルギを含む。
【００８４】
ソフトウェアは、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を表わす値を、熱エネルギ緩衝器に保存される熱エネルギの最大量を表わす値で除算することによって、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を含む熱エネルギ値を計算するようにされてもよい。その値は、チャージの状態（ＳｏＣ）である。特定の実施例においては、コントローラは、ＳｏＣ、つまり熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量の計算を、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を表わす値を、予め定められる最小温度と最大温度との間の差を乗算した熱緩衝媒体の全体積で除算することによって行なう。
【００８５】
ソフトウェアとの使用については、熱緩衝媒体の体積は、１つ以上の異なる部分で細分することが可能であり、熱緩衝媒体の体積の異なる部分は、ともに、熱エネルギ緩衝器にある全熱緩衝媒体を形成し；熱エネルギ緩衝器は、各部分に対して、その部分に含まれる熱緩衝媒体の温度を感知するためにそれぞれの温度センサを含むことが可能である。ソフトウェアは、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を表わす値を計算するようにされ得るが、それは、熱緩衝媒体の１つ以上の異なる部分の温度を感知する１つ以上のセンサによって測定された温度を熱緩衝媒体の当該部分の体積で乗算し、熱緩衝媒体によって少なくとも１つの部分に含まれる部分的な熱エネルギを表わす少なくとも１つの値を得、結果として得られる少なくとも１つの部分的な熱エネルギ値を互いに加算することによって行なわれる。
【００８６】
ソフトウェアは、予め定められる最小温度と、予め定められる最小温度より低い温度が１つ以上の温度センサによって測定される熱緩衝媒体を含む１つ以上の部分のそれぞれのセンサによって測定される温度との差を、それぞれのセンサによって予め定められる最小温度より低い温度が測定される熱緩衝媒体を含む部分のそれぞれの体積で乗算し、結果として得られる値を互いに加算することによって、最小の量の加熱エネルギを計算するようにされてもよい。
【００８７】
ソフトウェアは、少なくとも、予め定められる最大温度と１つ以上の温度センサによって測定される温度との差をその温度センサに対応する部分のそれぞれの体積で乗算（し、結果として得られる値を互いに加算することによって、最大の量の加熱エネルギを計算するようにされ得る。
【００８８】
ソフトウェアは、予め定められる最小温度より高いかまたはそれに等しい温度がそれぞれのセンサによって測定される熱緩衝媒体を含む部分を用いることのみによって、熱エネルギ緩衝器にある熱エネルギの量を計算するようにされ得る。
【００８９】
ソフトウェアは、コントローラにおいて目標処理エンジンに対してコンパイルされてもよい。代替的に、ソフトウェアはＪａｖａ（登録商標）のような解釈用言語に書込まれてもよく、コントローラは、プロセッサを、インタプリタが仮想マシンとして構成された状態で含んでもよい。
【００９０】
ソフトウェアは、光ディスク（例えばＤＶＤ−ＲＯＭまたはＣＤ−ＲＯＭ）、磁気テープ、磁気ディスク（ディスケット、ハードドライブ）、ソリッドステートメモリ（ＲＡＭ、ＵＳＢメモリスティック、ソリッドステートドライブ）のような非一時的な信号記憶媒体に実行可能な形式で供給されてもよい。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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