(57)【要約】【課題】使用される熱量の予測を正確に行うことにより、熱系システム全体のエネルギー効率が高く、より省エネルギーを図ることが可能な熱源制御装置を提供する。【解決手段】一定間隔毎に消費熱量Ｑを演算する熱量演算手段１０と、前記消費熱量Ｑに基づき所定の演算を施して過去データＷを算出する過去データ演算手段１１と、過去データ記憶手段１２と、過去データＷに基づいて必要熱量を予測する熱量予測手段１３とを有し、前記熱量予測手段１３で得られた予測に沿って熱源の制御を行う。さらに、演算補正手段１１ａと予測補正手段１３ａとを有し、演算補正手段１１ａ及び予測補正手段１３ａは、過去に演算された消費熱量Ｑと、当該消費熱量Ｑの基準周期だけ前の過去データとの比較結果を基準にして、演算又は予測を補正する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定間隔毎に消費熱量を演算する熱量演算手段と、前記消費熱量に基づき所定の演算を施して過去データを算出する過去データ演算手段と、前記過去データを記憶させる過去データ記憶手段と、所定の期間である基準周期だけ前に対応する過去データに基づいて必要熱量を予測する熱量予測手段とを有し、前記熱量予測手段で得られた予測に沿って熱源の制御を行うことができる熱源制御装置であって、前記熱量予測手段は予測補正手段により予測を補正することができ、前記予測補正手段は、過去に演算された消費熱量と、当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較結果を基準にして予測を補正するものであることを特徴とする熱源制御装置。
【請求項２】
基準周期は一週間であり、前記予測補正手段は、前日に演算された消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較である前日比較結果、及び、演算の対象の消費熱量よりも前々日に演算された消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較である前々日比較結果、を基準にして予測の際に補正するものであることを特徴とする請求項１に記載の熱源制御装置。
【請求項３】
前記予測補正手段は、前記前日比較結果と、前記前々日比較結果とを比較して所定の条件を満たす場合には、予測の補正を行わないものであることを特徴とする請求項２に記載の熱源制御装置。
【請求項４】
一定間隔毎に消費熱量を演算する熱量演算手段と、前記消費熱量に基づき所定の演算を施して過去データを算出する過去データ演算手段と、前記過去データを記憶させる過去データ記憶手段と、所定の期間である基準周期だけ前に対応する過去データに基づいて必要熱量を予測する熱量予測手段とを有し、前記熱量予測手段で得られた予測に沿って熱源の制御を行うことができる熱源制御装置であって、前記過去データ演算手段は演算補正手段により演算の際に補正することができ、前記演算補正手段は、過去に演算された消費熱量と、当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較結果を基準にして演算の際に補正するものであることを特徴とする熱源制御装置。
【請求項５】
基準周期は一週間であり、前記演算補正手段は、演算の対象の消費熱量よりも前日に演算された消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較である前日比較結果、及び、演算の対象の消費熱量よりも前々日に演算された消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較である前々日比較結果、を基準にして演算の際に補正するものであることを特徴とする請求項４に記載の熱源制御装置。
【請求項６】
過去データ記憶手段は、過去データ演算手段によって算出された過去データを基準周期だけ前の過去データと置き換えて更新するものであり、前記前日比較結果と、前記前々日比較結果とを比較して所定の条件を満たす場合には、過去データ記憶手段により過去データの更新を行わないことを特徴とする請求項５に記載の熱源制御装置。
【請求項７】
不在検知手段を有し、前記不在検知手段は前記前日比較結果及び前記前々日比較結果が連続して一定の基準を満たす場合には不在を検知して不在判定となり、不在判定となると過去データ記憶手段による過去データの更新を停止し、さらに、所定の条件を満たす場合には在宅判定して、過去データ記憶手段による過去データの更新を再開することを特徴とする請求項６に記載の熱源制御装置。
【請求項８】
使用し始めから基準周期の期間が経過していない場合、もしくは基準周期前の過去データが記憶されていない場合には、予め設定されている初期値を用いて過去データを算出するものであり、初期値を用いて過去データを算出する場合には、通常の演算よりも消費熱量を大きく反映させて過去データを算出することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の熱源制御装置。
【請求項９】
消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較して、一定値以上の差がある場合には、初期値を用いて過去データを算出する方法と同様の方法で過去データを算出することを特徴とする請求項８に記載の熱源制御装置。
【請求項１０】
風呂を含む熱系システムに使用され、風呂に残留する熱エネルギー量を検知する風呂残留エネルギー検知手段を有し、過去データ演算手段は演算補正手段により演算の際に補正することができ、前記演算補正手段は風呂に残留する熱エネルギー量に応じて補正して算出するものであることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の熱源制御装置。
【請求項１１】
風呂を含む熱系システムに使用され、風呂に残留する熱エネルギー量を検知する風呂残留エネルギー検知手段を有し、熱量予測手段は予測補正手段により予測を補正することができ、前記予測補正手段は、風呂に残留する熱エネルギー量に応じて予測の際に補正するものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の熱源制御装置。
【請求項１２】
風呂を含む熱系システムに使用され、風呂の使用を予約する風呂予約機能を備え、前記熱量予測手段は予測補正手段により予測を補正することができ、前記予測補正手段は、前記風呂予約機能により予約された時刻に所定の熱が得られる様に補正するものであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の熱源制御装置。
【請求項１３】
風呂使用熱量推定手段を有し、前記風呂使用熱量推定手段は、一日の内で最も熱消費量が多い時刻又は風呂が運転されていると予測される時刻周辺の消費熱量を風呂使用熱量として推定するものであり、予測補正手段は、前記風呂使用熱量が発生している時刻付近の必要熱量の予測値を風呂使用熱量に基づいて補正することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の熱源制御装置。
【請求項１４】
風呂を含む熱系システムに使用され、過去の使用実績から当日の必要熱量を予測する熱量予測手段を有し、当該熱量予測手段の予測に沿って熱源を運転する熱源制御装置であって、風呂の使用を予約する風呂予約機能を備え、予約された時刻の近傍に風呂の使用量に相当する必要熱量の予測がある場合、予約された時刻に所定の熱が得られる様に熱源を運転すると共に、予約された時刻の近傍から風呂の使用量に相当する必要熱量を減じた必要熱量の予測によって熱源を運転することを特徴とする熱源制御装置。
【請求項１５】
風呂を含む熱系システムに使用され、過去の使用実績から当日の必要熱量を予測する熱量予測手段を有し、当該熱量予測手段の予測に沿って熱源を運転する熱源制御装置であって、風呂の使用を予約する風呂予約機能を備え、予約された時刻の近傍に風呂の使用量に相当する必要熱量の予測がなく、他の時刻に風呂の使用量に相当する必要熱量の予測がある場合、予約された時刻に所定の熱が得られる様に熱源を運転すると共に、予測された時刻から風呂の使用量に相当する必要熱量を減じた必要熱量予測によって熱源を運転することを特徴とする熱源制御装置。
【請求項１６】
熱及び電力を取り出し可能な熱源と、蓄熱手段を備えた熱系システムを制御する熱源制御装置であって、過去の使用実績から当日の時刻毎の必要熱量を予測する熱量予測手段と、過去の使用実績から当日の時刻ごとの必要電力を予測する必要電力予測手段を有し、蓄熱量、放熱量、熱の使用時期、電力の使用時期から最も適切な熱源の運転パターンを演算することを特徴とする熱源制御装置。
【請求項１７】
熱及び電力を取り出し可能な熱源と、蓄熱手段を備えた熱系システムを制御する熱源制御装置であって、過去の使用実績から当日の時刻毎の必要熱量を予測する熱量予測手段と、過去の使用実績から当日の時刻ごとの必要電力を予測する必要電力予測手段を有し、現在の電力の使用状況、現在の熱の使用状況、現在の蓄熱状況から現在、熱源を運転した場合の所定期間内のエネルギー消費量と、熱量予測手段と必要電力予測手段に基づいて将来熱源を運転した場合の所定期間内のエネルギー消費量を比較し、所定の条件を満足する場合に熱源を運転することを特徴とする熱源制御装置。
【請求項１８】
ピーク時における消費熱量に満たない発熱量の熱源と、蓄熱手段を備え、所定の時期に蓄熱手段に所定量の熱が蓄熱される様に熱源を運転することを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の熱源制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱源制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、熱源を有する機器の熱を有効利用し、給湯や暖房などに利用することが行われている。そして、大規模な事業所では、発電の際に発生する排熱を熱源として有効利用されている。
近年、家庭や小規模な事業所に対応した排熱の利用可能な発電機が開発されている。そして、発電の際に発生する排熱を熱源として有効利用することにより、省エネルギーとすることができる。
【０００３】
上記の排熱は、発電に伴って発生する。したがって、電気と排熱が同時に発生し、電力量を多く発電すれば排熱が多くなる。しかしながら、必要な電力量と必要な熱エネルギーは必ずしも関連するものでない。
通常、電力量の変動よりも熱エネルギーの変動が大きい。これは、給湯や暖房など一時的に大きなエネルギーを使用する場合があるからである。
【０００４】
このため、貯湯槽を設けて湯によって熱エネルギーを一時的に蓄える蓄熱部を設けて、急激に熱エネルギーの使用が増えた時に使用することが行われている。また、発電機とは別に、燃焼装置などの熱源を設けて、さらに熱エネルギーの使用が増えた時に備えるということが行われていた。
【０００５】
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【特許文献】
特許２５８０５０４号公報
【０００６】
特許文献１には、「エネルギー使用量および使用時刻を測定する使用実績データ測定部と、前記使用実績データ測定部で測定したデータによりエネルギー使用の用途であるエネルギー使用行為の判定と、居住者が起床中、不在中または睡眠中のうちいずれの生活状態であるかの判定を行う行為推定部と、前記行為推定部で判定した結果を記憶する行為リスト記憶部と、前記行為推定部で判定したエネルギー使用行為と使用実績データ測定部の測定結果からエネルギー使用行為毎に、使用開始時刻、使用継続時間および使用量の平均および分散を求め、エネルギー使用行為の発生の規則性を、過去のエネルギー使用行為の発生から、あらかじめ用意した規則とその規則に対する帰属度として抽出する特徴抽出部と、エネルギー使用行為の発生の有無を、過去の行為推定結果と特徴抽出部で抽出されたエネルギー使用行為の発生の規則から、予め決められたルールに基づき判定する行為有無予測部と、行為有無予測部で予測対象行為が有りと判定された場合に、その開始時刻を判定する行為開始時刻予測部と、行為開始時刻予測部の判定結果および特徴抽出部で抽出されたエネルギー使用行為毎のエネルギー使用量に基づいて、時間毎のエネルギー使用を判定する負荷予測部を具備するエネルギー負荷予測装置」である発明が記載されている。そして、特許文献１によれば「多様な居住者の生活パターンに対応できる予測を行うことができ、集合住宅のエネルギー供給設備に有効的な著熱システムを利用できる」発明が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、家庭や小規模な事業所に対応した排熱を利用する発電機の場合には、使用する熱エネルギーの変動が大きいため、特に風呂使用時などの給湯の際には、多量の熱エネルギーを短時間で必要とする。
また、発電によって生じる排熱のエネルギーは比較的小さく、一度に大きな熱エネルギーを供給することができない。そして、蓄熱部に貯まっていた熱エネルギー以上の大きな熱エネルギーが必要となる場合には、発電機とは別に設けられた燃焼装置などの熱源により、熱エネルギーを供給しなければならない。かかる場合には、前記熱源の使用により、エネルギー効率が低下させてしまう。
【０００８】
一方、蓄熱部に常に多くの熱エネルギーを蓄えておけば、大きな熱エネルギーが必要となっても、蓄熱部から必要な熱エネルギーを供給することができる。しかし、熱エネルギーが使用されない状態が継続すると蓄熱部に蓄えられたている加熱された水が放熱し、かえって省エネルギーとはならない。
【０００９】
そして、この問題の解決のため、過去の使用状況から、熱エネルギーの必要量を予測して、最適な運転状態となるようにできれば、より省エネルギーとなって望ましい。
【００１０】
しかし、現実には上記予測は難しいものであった。
例えば、従来技術である特許文献１に記載されている発明では、「エネルギー使用行為毎に、使用開始時刻、使用継続時間および使用量の平均および分散を求めて、エネルギー使用行為の発生の規則性を」予測しているが、一定期間の不在などにより、通常とは異なる状況が発生した場合には、精度の高い予測ができず、省エネルギーとはならないものであった。
すなわち、通常とは異なる状況を含めた状態で平均および分散が求められてしまうので、予測した必要エネルギーと、実際の必要エネルギーとに隔たりがおこってしまう。そして、実際の必要エネルギーと隔たりのある予測を元に運転されてしまう。
【００１１】
そこで、本発明は、熱エネルギーの使用を正確に予測し、熱系システム全体のエネルギー効率が高く、より省エネルギーを図ることが可能となる熱源制御装置の提供を課題とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
そして、上記した目的を達成するための請求項１に記載の発明は、一定間隔毎に消費熱量を演算する熱量演算手段と、前記消費熱量に基づき所定の演算を施して過去データを算出する過去データ演算手段と、前記過去データを記憶させる過去データ記憶手段と、所定の期間である基準周期だけ前に対応する過去データに基づいて必要熱量を予測する熱量予測手段とを有し、前記熱量予測手段で得られた予測に沿って熱源の制御を行うことができる熱源制御装置であって、前記熱量予測手段は予測補正手段により予測を補正することができ、前記予測補正手段は、過去に演算された消費熱量と、当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較結果を基準にして予測を補正するものであることを特徴とする熱源制御装置である。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、一定間隔毎に消費熱量を演算して、過去データを算出・記憶させ、基準周期だけ前の過去データに基づいて必要熱量を予測して熱源の制御を行い、さらに、過去に演算された消費熱量と、当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較結果を基準にして予測を補正するので、基準周期前のデータだけでなく、以前の傾向を踏まえた上で予測が可能となり、より正確な必要熱量の予測が可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、基準周期は一週間であり、前記予測補正手段は、前日に演算された消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較である前日比較結果、及び、演算の対象の消費熱量よりも前々日に演算された消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較である前々日比較結果、を基準にして予測の際に補正するものであることを特徴とする請求項１に記載の熱源制御装置である。
【００１５】
請求項２に記載の発明によれば、前日比較結果及び前々日比較結果を用いて、予測しているので、基準周期前の過去データだけでなく、前日や前々日の傾向を考慮した予測ができる。また、基準周期は一週間であるので、一週間前に対応する過去データに基づいて予測されることとなり、必要熱量の正確な予測が可能となる。
なお、予測に用いる比較結果は、前日と前々日のみに限られるものではなく、さらに、３日前、４日前、及びそれ以前の複数日の比較結果を合わせて用いることもできる。さらに、複数日の比較結果を用いる場合には、連続する日の比較結果を用いてもよく、不連続となる日の比較結果を用いても良い。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、前記予測補正手段は、前記前日比較結果と、前記前々日比較結果とを比較して所定の条件を満たす場合には、予測の補正を行わないものであることを特徴とする請求項２に記載の熱源制御装置である。
【００１７】
請求項３に記載の発明によれば、前記予測補正手段は、前記前日比較結果と、前記前々日比較結果とを比較して所定の条件を満たす場合には、予測の補正を行わないので、通常と異なる使用状況が発生した場合や、何らかの原因で異常な値が出ている場合にも必要熱量の正確な予測が可能である。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、一定間隔毎に消費熱量を演算する熱量演算手段と、前記消費熱量に基づき所定の演算を施して過去データを算出する過去データ演算手段と、前記過去データを記憶させる過去データ記憶手段と、所定の期間である基準周期だけ前に対応する過去データに基づいて必要熱量を予測する熱量予測手段とを有し、前記熱量予測手段で得られた予測に沿って熱源の制御を行うことができる熱源制御装置であって、前記過去データ演算手段は演算補正手段により演算の際に補正することができ、前記演算補正手段は、過去に演算された消費熱量と、当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較結果を基準にして演算の際に補正するものであることを特徴とする熱源制御装置である。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、前記演算補正手段は、過去に演算された消費熱量と、当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較結果を基準にして演算の際に補正するものであるので、基準周期前のデータだけでなく、直前の傾向を踏まえた上で演算が可能となり、過去データが実際の必要熱量により近くなり、より正確な必要熱量の予測が可能となる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、基準周期は一週間であり、前記演算補正手段は、演算の対象の消費熱量よりも前日に演算された消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較である前日比較結果、及び、演算の対象の消費熱量よりも前々日に演算された消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較である前々日比較結果、を基準にして演算の際に補正するものであることを特徴とする請求項４に記載の熱源制御装置である。
【００２１】
請求項５に記載の発明によれば、前日比較結果及び前々日比較結果を用いて演算しているので、基準周期前の過去データだけでなく、前日や前々日の傾向を考慮して過去データの算出ができる。また、基準周期は一週間であるので、一週間前に対応する過去データに基づいて予測されることとなり、必要熱量の正確な予測が可能となる。
なお、演算に用いる比較結果は、前日と前々日のみに限られるものではなく、さらに、３日前、４日前、及びそれ以前の複数日の比較結果を合わせて用いることもできる。さらに、複数日の比較結果を用いる場合には、連続する日の比較結果を用いてもよく、不連続となる日の比較結果を用いても良い。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、過去データ記憶手段は、過去データ演算手段によって算出された過去データを基準周期だけ前の過去データと置き換えて更新するものであり、前記前日比較結果と、前記前々日比較結果とを比較して所定の条件を満たす場合には、過去データ記憶手段により過去データの更新を行わないことを特徴とする請求項５に記載の熱源制御装置である。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、前記前日比較結果と、前記前々日比較結果とを比較して所定の条件を満たす場合には、過去データ記憶手段により過去データの更新を行わないので、通常と異なる使用状況である場合や、何らかの原因で異常な値となり、実情とかけ離れた過去データが算出された場合に、過去データを更新させないようにすることが可能となり、過去データの更新を、更新しても良い場合のみとすることができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、不在検知手段を有し、前記不在検知手段は前記前日比較結果及び前記前々日比較結果が連続して一定の基準を満たす場合には不在を検知して不在判定となり、不在判定となると過去データ記憶手段による過去データの更新を停止し、さらに、所定の条件を満たす場合には在宅判定して、過去データ記憶手段による過去データの更新を再開することを特徴とする請求項６に記載の熱源制御装置である。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、前日比較結果及び前々日比較結果が連続して一定の基準を満たす場合には不在を検知して不在判定となり、不在判定となると過去データ記憶手段による過去データの更新を停止するので、不在となって消費熱量が極端に低下することにより、過去データが通常の消費熱量の値から遠ざかることを防止する。
さらに、不在判定となった場合に、前日及び前々日の過去データとして更新前の過去データを用いることが望ましい。この場合、既に更新されている前日と前々日の過去データＷａを一週間前の過去データＷｂに変更する方法や、或いは更新を保留とし、翌々日以降に不在判定がされないことを確認して過去データＷａの更新を行う方法などにより行われる。
【００２６】
請求項８に記載の発明は、使用し始めから基準周期の期間が経過していない場合、もしくは基準周期前の過去データが記憶されていない場合には、予め設定されている初期値を用いて過去データを算出するものであり、初期値を用いて過去データを算出する場合には、通常の演算よりも消費熱量を大きく反映させて過去データを算出することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の熱源制御装置である。
【００２７】
請求項８に記載の発明によれば、初期値を用いて過去データを算出する場合には、通常の演算よりも消費熱量を大きく反映させて過去データを算出するので、使用し始めから、より早く正確な予測が可能となる。
【００２８】
請求項９に記載の発明は、消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較して、一定値以上の差がある場合には、初期値を用いて過去データを算出する方法と同様の方法で過去データを算出することを特徴とする請求項８に記載の熱源制御装置である。
【００２９】
請求項９に記載の発明によれば、消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較して、一定値以上の差がある場合には、通常の演算よりも消費熱量を大きく反映させて過去データを算出するのでより早く精度良い予測が可能となる。
【００３０】
請求項１０に記載の発明は、風呂を含む熱系システムに使用され、風呂に残留する熱エネルギー量を検知する風呂残留エネルギー検知手段を有し、過去データ演算手段は演算補正手段により演算の際に補正することができ、前記演算補正手段は風呂に残留する熱エネルギー量に応じて補正して算出するものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の熱源制御装置である。
【００３１】
請求項１０に記載の発明によれば、前記演算補正手段は風呂に残留する熱エネルギー量に応じて補正して算出するので、風呂の残り湯を用いて風呂運転される場合に、風呂の残り湯が持っている熱量を考慮して、過去データの算出を行うことができる。したがって、風呂運転を風呂の残り湯を用いても、用いなくても、風呂運転における消費熱量を同様とすることができる。そして、後に、過去データを用いて必要熱量を予測する場合に、正確である。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、風呂を含む熱系システムに使用され、風呂に残留する熱エネルギー量を検知する風呂残留エネルギー検知手段を有し、熱量予測手段は予測補正手段により予測を補正することができ、前記予測補正手段は、風呂に残留する熱エネルギー量に応じて予測の際に補正するものであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の熱源制御装置である。
【００３３】
請求項１１に記載の発明によれば、風呂に残留する熱エネルギー量を検知して、予測補正手段により、風呂に残留する熱エネルギー量に応じて予測の際に補正するので、風呂の残り湯を用いて風呂運転を行った場合にも、必要熱量の正確な予測が可能となる。
【００３４】
請求項１２に記載の発明は、風呂を含む熱系システムに使用され、風呂の使用を予約する風呂予約機能を備え、前記熱量予測手段は予測補正手段により予測を補正することができ、前記予測補正手段は、前記風呂予約機能により予約された時刻に所定の熱が得られる様に補正するものであることを特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の熱源制御装置である。
【００３５】
請求項１２に記載の発明によれば、前記予測補正手段は、前記風呂予約機能により予約された時刻に所定の熱が得られる様に補正するので、風呂運転の時刻が正確に判断できるので、必要熱量の正確な予測が可能となる。
【００３６】
請求項１３に記載の発明は、風呂使用熱量推定手段を有し、前記風呂使用熱量推定手段は、一日の内で最も熱消費量が多い時刻又は風呂が運転されていると予測される時刻周辺の消費熱量を風呂使用熱量として推定するものであり、予測補正手段は、前記風呂使用熱量が発生している時刻付近の必要熱量の予測値を風呂使用熱量に基づいて補正することを特徴とする請求項１１又は１２に記載の熱源制御装置である。
【００３７】
請求項１３に記載の発明は、一日の内で最も熱消費量が多い時刻周辺又は風呂が運転されていると予測される時刻周辺の消費熱量を風呂使用熱量として推定する風呂使用熱量推定手段を有し、予測補正手段は、前記風呂予約機能により予約された時刻に所定の熱が得られる様に補正し、さらに、前記風呂使用熱量が発生している時刻付近の必要熱量の予測値を風呂使用熱量に基づいて補正するものである。したがって、風呂運転が予約され、正確に風呂運転の時間がわかる場合には、予約された時刻に所定の熱が得られる様に補正して、さらに、推定された風呂使用熱量によっても補正するので、極めて正確に必要熱量を予測することができる。
【００３８】
請求項１４に記載の発明は、風呂を含む熱系システムに使用され、過去の使用実績から当日の必要熱量を予測する熱量予測手段を有し、当該熱量予測手段の予測に沿って熱源を運転する熱源制御装置であって、風呂の使用を予約する風呂予約機能を備え、予約された時刻の近傍に風呂の使用量に相当する必要熱量の予測がある場合、予約された時刻に所定の熱が得られる様に熱源を運転すると共に、予約された時刻の近傍から風呂の使用量に相当する必要熱量を減じた必要熱量の予測によって熱源を運転することを特徴とする熱源制御装置である。
【００３９】
請求項１４に記載の発明によれば、予約された時刻の近傍に風呂の使用量に相当する必要熱量の予測がある場合、予約された時刻に所定の熱が得られる様に熱源を運転すると共に、予約された時刻の近傍から風呂の使用量に相当する必要熱量を減じた必要熱量の予測によって熱源を運転するので、予約された時刻に風呂の使用量に相当する必要熱量を加えて、風呂の使用量に相当する必要熱量を減じることにより、正確に熱量予測することができる。
【００４０】
請求項１５に記載の発明は、風呂を含む熱系システムに使用され、過去の使用実績から当日の必要熱量を予測する熱量予測手段を有し、当該熱量予測手段の予測に沿って熱源を運転する熱源制御装置であって、風呂の使用を予約する風呂予約機能を備え、予約された時刻の近傍に風呂の使用量に相当する必要熱量の予測がなく、他の時刻に風呂の使用量に相当する必要熱量の予測がある場合、予約された時刻に所定の熱が得られる様に熱源を運転すると共に、予測された時刻から風呂の使用量に相当する必要熱量を減じた必要熱量予測によって熱源を運転することを特徴とする熱源制御装置である。
【００４１】
請求項１５に記載の発明によれば、他の時刻に風呂の使用量に相当する必要熱量予測がある場合、予約された時刻に所定の熱が得られる様に熱源を運転すると共に、予測された時刻から風呂の使用量に相当する必要熱量を減じた必要熱量予測によって熱源を運転するので、予約された時刻に風呂の使用量に相当する必要熱量を加えて、風呂の使用量に相当する必要熱量を減じることにより、正確に熱量予測することができる。
【００４２】
請求項１６に記載の発明は、熱及び電力を取り出し可能な熱源と、蓄熱手段を備えた熱系システムを制御する熱源制御装置であって、過去の使用実績から当日の時刻毎の必要熱量を予測する熱量予測手段と、過去の使用実績から当日の時刻ごとの必要電力を予測する必要電力予測手段を有し、蓄熱量、放熱量、熱の使用時期、電力の使用時期から最も適切な熱源の運転パターンを演算することを特徴とする熱源制御装置である。
【００４３】
請求項１６に記載の発明によれば、必要電力予測手段を有し、蓄熱量、放熱量、熱の使用時期、電力の使用時期から最も適切な熱源の運転パターンを演算することができるので、より省エネルギーとすることができる。
【００４４】
請求項１７に記載の発明は、熱及び電力を取り出し可能な熱源と、蓄熱手段を備えた熱系システムを制御する熱源制御装置であって、過去の使用実績から当日の時刻毎の必要熱量を予測する熱量予測手段と、過去の使用実績から当日の時刻ごとの必要電力を予測する必要電力予測手段を有し、現在の電力の使用状況、現在の熱の使用状況、現在の蓄熱状況から現在、熱源を運転した場合の所定期間内のエネルギー消費量と、熱量予測手段と必要電力予測手段に基づいて将来熱源を運転した場合の所定期間内のエネルギー消費量を比較し、所定の条件を満足する場合に熱源を運転することを特徴とする熱源制御装置である。
【００４５】
請求項１７に記載の発明によれば、現在の電力の使用状況、現在の熱の使用状況、現在の蓄熱状況から現在、熱源を運転した場合の所定期間内のエネルギー消費量と、熱量予測手段と必要電力予測手段に基づいて将来熱源を運転した場合の所定期間内のエネルギー消費量を比較し、所定の条件を満足する場合に熱源を運転するので、将来の状況を見越して熱源の運転が可能となり、より省エネルギーとすることができる。
【００４６】
請求項１８に記載の発明は、ピーク時における消費熱量に満たない発熱量の熱源と、蓄熱手段を備え、所定の時期に蓄熱手段に所定量の熱が蓄熱される様に熱源を運転することを特徴とする請求項１〜１７のいずれかに記載の熱源制御装置である。
【００４７】
請求項１８に記載の発明によれば、蓄熱手段を備え、所定の時期に蓄熱手段に所定量の熱が蓄熱される様に熱源を運転することができるので、ピーク時における消費熱量に満たない比較的小さな発熱量の熱源をもつ熱系システムに適用可能である。
【００４８】
【発明の実施の形態】
以下さらに本発明の具体的実施例について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態における熱系システムを示したブロック図である。図２は、本発明の第１の実施形態における熱系システムを示したブロック図である。図３は、過去データの算出方法、及び、不在判定を行う方法を示したフローチャートを示す図である。図４は、不在判定を行う方法を示したフローチャートを示す図である。図５は、必要熱量予測値Ｔｙを算出方法を示したフローチャートを示す図である。図６〜図８は、本発明の第２〜第４の実施形態における熱系システムを示したブロック図である。図９は、一日の各時間における過去データＷを時系列に示したグラフである。図１０は、一週間毎の過去データ及び消費熱量を熱系システムの使用し始めから時系列に示したグラフである。図１１は、毎日の比較結果Ｈを示したグラフである。図１２〜図１４は、一日の各時間における必要熱量予測値Ｔｙ及び補正後の必要熱量予測値Ｔｙ’を時系列に示したグラフである。
【００４９】
本発明の第１の実施形態における熱源制御装置１は、図１に示されており、熱量演算手段１０と、過去データ演算手段１１と、演算補正手段１１ａと、過去データ記憶手段１２と、熱量予測手段１３と、予測補正手段１３ａ、過去データ比較手段１４とを有している。
そして、熱源制御装置１は、熱系システム８に設けられる制御装置であり、熱系システム８には、熱源１６、貯留部１７、熱エネルギー使用装置１８が設けられている。
【００５０】
熱量演算手段１０は、一定間隔毎に関連する物理量を測定して、消費熱量を演算するものである。具体的には、後述するように、熱系システム８に導入される水温Ｔ１と、熱エネルギー使用装置１８で使用される湯水の温度Ｔ２及びその量Ｖを用い、これらの結果を演算して算出されている。本実施形態では演算の間隔は１時間毎であり、したがって１日で２４回測定される。
【００５１】
過去データ演算手段１１は、消費熱量Ｑに基づき所定の演算を施して過去データＷを算出するものである。そして、過去データＷは後述するように、必要熱量の予測に用いられるデータである。また、過去データＷの算出の際には、基準周期だけ前の過去データＷを参照して算出される。ここで、基準周期は所定の期間であるが本発明の実施形態では１週間である。したがって、算出される過去データＷは、測定された物理量と１週間前の過去の過去データＷを元に行われるので、過去の同じ曜日の過去データＷを参考にしながら算出される。なお、熱系システム８を使用し始めは、基準周期だけ前の過去データＷの代わりに初期値Ｓが用いられる。
過去データ演算手段１１による演算は、後述するように演算補正手段１１ａにより補正される。
【００５２】
過去データ記憶手段１２は、前記過去データＷを記憶させるものである。そして、過去データＷを記憶させる際には、基準周期だけ前の過去データＷと置き換えて更新するものである。したがって、過去データＷは、基準周期である一週間分の最新の過去データＷが記憶されることとなる。
【００５３】
熱量予測手段１３は、過去データ記憶手段１２で記憶されている基準周期だけ前の前記過去データＷに基づいて必要熱量を予測する。したがって、一週間前の過去データＷを元に行われる。
また、熱量予測手段１３による予測の際に、予測補正手段１３ａによって、補正される。具体的には、必要熱量を予測する時点より前に測定された前の消費熱量Ｑ等を用いて行われる。
【００５４】
前記、演算補正手段１１ａ及び予測補正手段１３ａを行う際には、過去データ比較手段１４が用いられる。過去データ比較手段１４は、熱量演算手段１０で算出された消費熱量Ｑと基準周期だけ前の過去データＷと比較するものである。この比較は、消費熱量Ｑと過去データＷとの差や比率として表しても良いが、これらの組み合わせなどを用いることができ、さらに、他の係数などを加えて比較しても良い。
【００５５】
熱源制御装置１は熱源１６と制御可能に接続されている。
熱源１６は、外部から制御が可能である発電機であり、発電の際に発生する排熱を冷却水により冷却し、前記冷却水を熱エネルギーとして取り出すことのできる装置である。そして、排熱によって加熱を直接供給し、又は熱交換機などを介して、貯留部１７及び熱エネルギー使用装置１８の水を加熱する。
熱源（発電機）１６によって、発電された電力は、テレビや冷蔵庫等の電力負荷２２によって消費される。
【００５６】
貯留部１７は具体的には保温機能を有するタンクであり、前記したように熱源１６の排熱によって貯留部１７内部の水が加熱される。
熱エネルギー使用装置１８は、熱源１６の排熱によって加熱された水や、貯留部１７から供給される加熱された水を用いて加熱等を行うものであり、具体的には、給湯装置１９、風呂装置２０、暖房装置２１である。給湯装置１９は、湯を供給する装置であり、さらに具体的には、給湯栓やシャワー等である。風呂装置２０は、浴槽が設けられ、浴槽内の水を循環して追い焚きすることができ、また、高温の水を浴槽に供給することが可能である。暖房装置２１は、室温より高い水を循環路によって循環させ、室内で熱交換を行って暖房を行うものである。
【００５７】
そして、熱源１６、貯留部１７及び熱エネルギー使用装置１８は、配管２４で接続されており、熱源１６で発生した熱エネルギーを貯留部１７で一時的に貯留し、また、熱エネルギー使用装置１８で使用することができ、図２に示されるように、矢印で示す方向に水が流れるように配管２４が接続され、熱エネルギーの移動が可能である。なお、この配管２４は中途部で熱交換器などを介している構成でもよく、直接つながる流路を持つものでなくても構わない。
【００５８】
また、図２に示されるように、熱系システム８には、導入される水温Ｔ１を測定する給水サーミスタ１０ａと、熱エネルギー使用装置１８で使用される湯水の温度Ｔ２及びその量Ｖを測定する出湯サーミスタ１０ｂ及び出湯流量センサ１０ｃが設けられている。そして、前記した熱量演算手段１０は、これらの検出データに基づいて演算して算出されている。
【００５９】
次に、熱源制御装置１を有する熱系システム８を用い、熱源制御装置１による制御について説明する。
【００６０】
熱系システム８の発電機能を有する熱源１６が作動すると、発電しながら発熱し、冷却水によって排熱を回収する。
また、給水サーミスタ１０ａ、出湯サーミスタ１０ｂ及び出湯流量センサ１０ｃにより上記した導入される水温Ｔ１、熱エネルギー使用装置１８で使用される湯水の温度Ｔ２及びその量Ｖを１時間毎に測定していく。
そして、熱量演算手段１０により、消費熱量Ｑを算出する。消費熱量Ｑは所定の物理量から演算された推定される消費熱量であり、具体的には、熱系システム８に導入される水温Ｔ１、熱エネルギー使用装置１８で使用される湯水の温度Ｔ２及びその量Ｖにより求められるものであり、熱系システム８で消費されたと考えられる熱量である。本実施形態では、式１により求められる。
【００６１】
Ｑ  ＝  （  Ｔ２  −  Ｔ１  ）  ×  Ｖ  ・・・・（式１）
【００６２】
そして、図３に示されるように、過去データ演算手段１１によって、過去データＷが算出される。過去データＷを求める際には、一週間前の過去データＷを基にして、算出されるため、一週間前の過去データをＷｂ、求める過去データをＷａと記載して説明する。具体的には、式２により過去データＷａを算出する（ＳＴＥＰ３）。なお、本実施形態では、αを０．２５としている。
【００６３】
Ｗａ  ＝  Ｑ  ×  α  ＋  Ｗｂ  ×  （１−α）・・・・（式２）
【００６４】
ただし、設置から一週間以内では一週間前の過去データＷｂがないので、代わりにあらかじめ設定されている初期値Ｓが用いられる（ＳＴＥＰ１）。このとき、過去データＷａを算出する際には以下の式３が用いられる（ＳＴＥＰ５）。
【００６５】
Ｗａ  ＝  Ｑ  ×  β  ＋  Ｓ  ×  （１−β）  ・・・・（式３）
【００６６】
上記の式において、α及びβは０以上１以下である。また、αよりもβが大きく、設置の後できるだけ早い段階で過去データＷを消費熱量Ｑに近づけるようになっている。
また、消費熱量Ｑと過去データＷｂを比較して、差が大きい場合には設置から一週間経過後であっても、βを用いても構わない（ＳＴＥＰ２）。そして、過去データＷａを算出する際には以下の式４が用いられる（ＳＴＥＰ４）。
【００６７】
Ｗａ  ＝  Ｑ  ×  β  ＋  Ｗｂ  ×  （１−β）・・・・（式４）
【００６８】
そして、過去データＷａは過去データ記憶手段１２によって記憶される（ＳＴＥＰ１０）。この記憶は一週間前の過去データＷｂと置き換えて更新される。
ただし、以下に示すように不在検知手段によって不在判定となる場合には更新されず、その他の場合に更新される（ＳＴＥＰ６〜９）。
具体的に説明すると、まず、過去データ比較手段１４により、前日の消費熱量Ｑ１と当該消費熱量の基準周期前（１週間前）の過去データＷｂ１との比較結果Ｈ１、及び、前々日の消費熱量Ｑ２と当該消費熱量の基準周期前過去データＷｂ２との比較結果Ｈ２とを算出する（ＳＴＥＰ６、ＳＴＥＰ７）。具体的には式５、式６に示す通りである。
【００６９】
Ｈ１  ＝  Ｑ１  ／  Ｗｂ１  ・・・・（式５）
【００７０】
Ｈ２  ＝  Ｑ２  ／  Ｗｂ２  ・・・・（式６）
【００７１】
そして、比較結果Ｈ１と比較結果Ｈ２とを確認する。その結果、「Ｈ１及びＨ２が所定の値より小さい」を満たさない場合には、不在判定とされる。
【００７２】
このように、消費熱量Ｑと過去データＷｂとの差が前日、前々日と連続して大きい場合には不在判定がされ、演算補正手段１１ａによって、求められる過去データＷａは一週間前の過去データＷｂを採用されるよう処理され、過去データＷの更新は行われない。また、そうでない場合には過去データＷの更新が行われる（ＳＴＥＰ９）。
【００７３】
そして、不在と認定された場合、過去データ記憶手段１２による過去データＷの更新を停止され、所定の検出手段により在宅確認するまで通常運転に戻らない。
この不在検知手段による不在判定は、上記のように自動で行われるものであるが、ユーザによって行う手動でも可能であり、本実施形態では図４に示されるように制御が行われている。
【００７４】
まず、不在時にユーザによって、不在設定を行っている場合には、ＳＴＥＰ２１でＮｏ判定となり、ＳＴＥＰ２３で不在設定が解除されるまで、ＳＴＥＰ２３から移動しない。不在設定がされていない場合には、ＳＴＥＰ２１からＳＴＥＰ２４に移動し、前記したように不在検知手段により不在検知が行われる。
【００７５】
そして、不在判定とされない場合には、既に説明したように過去データＷが更新される（ＳＴＥＰ２６）。また、不在判定がされた場合には、不在判定期間分の過去に遡る間、すなわち、前日、前々日の過去データＷについても一週間前の過去データＷｂとされる。具体的には、一度更新した後に、前日と前々日の過去データＷａを一週間前の過去データＷｂに変更する（ＳＴＥＰ２５）。なお、過去データＷの更新を不在判定期間経過後、すなわち、不在判定がされないことを確認した後に、過去データＷａの更新を行ってもよい。
【００７６】
したがって、不在時に過去データＷａの更新がされないので、長期不在の際に消費熱量Ｑが低下しても、後述する必要熱量予測値Ｔｙが低下することがなく、その後の制御をすぐに長期不在前の状態とすることができる。
【００７７】
さらに、次のような、条件を用いて演算を用いることもできる。
すなわち、消費熱量Ｑと過去データＷの差が大きい時には、本日の消費熱量は異常値として、更新しない。
ただし、前日比較結果Ｈ１、前々日比較結果Ｈ２、当日比較結果Ｈの全てが同様な傾向であれば正常値と見なして、過去データＷを更新する。なお、この場合には、３日連続で、同様な傾向とならないと、先の２日の過去データＷは更新されないが、このただし書きの条件を満たした段階で、先の２日の過去データＷは更新するようしておく。
このような構成とすることにより、例えば使用する人が変わるなどして、熱系システム８の使用する使用条件が変動した場合、正確な予測が可能な、過去データＷを記憶し、更新していくことができる。
【００７８】
次に、記録されている過去データＷａを用いて、熱量予測手段１３により、過去データＷなどを用いて必要熱量の予測を行う方法について説明する。なお、熱量予測手段１３による予測を行う間隔は、特に限られるものでないが、消費熱量Ｑを測定するタイミングに合わせて１時間毎でも良く、また、一日毎にまとめておこなってもよく、基準周期の期間より短ければよい。
【００７９】
必要熱量の予測は、図５に示されており、一週間前の過去データＷｂに基づいて行われる。さらに、予測補正手段１３ａを用いて予測を補正する。具体的には、前日比較結果Ｈ１及び前々日比較結果Ｈ２を考慮して、必要熱量の予測を補正する。前日比較結果Ｈ１及び前々日比較結果Ｈ２は、過去データ比較手段１４によって算出される。
ＳＴＥＰ４０、ＳＴＥＰ４１に示すように、前日比較結果Ｈ１は「必要熱量を予測する前日の消費熱量Ｑ１と、対応する一週間前の過去データＷｂ１の比」であり、前々日比較結果Ｈ２は「必要熱量を予測する前々日の結果熱量Ｑ２と、対応する一週間前の過去データＷｂ２の比」である。なお、これらの値は、前日（前々日）における、一日の消費熱量Ｑの合計と一日の過去データＷｂの合計を用いても良く、必要熱量の予測の対象となる時刻における前日（前々日）の消費熱量Ｑ１と過去データＷｂ１を用いても良く、比較ができる値であればよい。
【００８０】
具体的な算出方法は、消費熱量Ｑ１、Ｑ２と過去データＷｂ１、Ｗｂ２を求め、式７、式８により算出される。
【００８１】
Ｈ１  ＝  Ｑ１  ／  Ｗｂ１・・・・（式７）
【００８２】
Ｈ２  ＝  Ｑ２  ／  Ｗｂ２・・・・（式８）
【００８３】
そして、前日比較結果Ｈ１と前々日比較結果Ｈ２との関係を確認する（ＳＴＥＰ４２〜ＳＴＥＰ４４）。その結果、「Ｈ１＞１  かつ  Ｈ２＜１」、「Ｈ１＜１  かつ  Ｈ２＞１」及び「Ｈ１／Ｈ２、又は、Ｈ２／Ｈ１が所定の値より大きい」のいずれかの場合には、予測補正値Ｇは無条件に１とし（ＳＴＥＰ４６）、その他の場合は、式９により、予測補正値Ｇを算出する（ＳＴＥＰ４５）。
【００８４】
Ｇ  ＝  （  Ｈ１  ＋  Ｈ２  ）  ×  ０．５・・・・（式９）
【００８５】
さらに、予測補正値Ｇと過去データＷｂにより、必要熱量予測値Ｔｙが算出される。具体的には式１０により算出される（ＳＴＥＰ４７）。
【００８６】
Ｔｙ  ＝  Ｇ  ×  Ｗｂ・・・・（式１０）
【００８７】
本実施形態では、上記のように構成されているので、必要熱量の予測がより正確となる。すなわち、予測補正値Ｇを過去データＷｂに乗じることにより、必要熱量予測値Ｔｙを算出しているので、前日、前々日の傾向を踏まえた上で予測することができる。また、予測補正値Ｇを、「Ｈ１＞１  かつ  Ｈ２＜１」、「Ｈ１＜１  かつ  Ｈ２＞１」、「Ｈ１／Ｈ２、又は、Ｈ２／Ｈ１が所定の値より大きい」のいずれかの場合には、予測補正値Ｇは無条件に１としているので、一時的に大きい変動や誤差範囲の変動などを無視しながら、過去データＷｂを必要熱量予測値Ｔｙとすることができ、一時的な要因などを排除することができる。
【００８８】
そして、必要熱量予測値Ｔｙを連続的に算出して、熱源１６の出力状態が最適な状態となるように制御を行う。
【００８９】
次に、第２、３の実施形態について説明する。
熱系システム８に風呂装置２０が設けられた場合には、特有の問題が発生する場合がある。すなわち、風呂装置２０を作動すると大きな熱量を必要とするが、熱系システム８を使用する使用者が、毎日、同時刻に風呂装置２０を作動するとは限らず、また、前日の残り湯を用いて追い焚きなどをする場合がある。
そして、この変動は、前記した必要熱量の予測を大きくかえる。したがって、この問題を解決することにより、さらに、省エネルギーとすることができる。
【００９０】
第２の実施形態における熱源制御装置２は、熱系システム８に風呂装置２０が設けられた場合に用いられるものであり、風呂残留エネルギーに関連する物理量を測定して、風呂に残留する熱エネルギー量を検知する風呂残留エネルギー検知手段５１と風呂使用熱量推定手段５２を有しており、上記した第１の実施形態の熱源制御装置１と比較して過去データ演算手段１１及び熱量予測手段１３における必要熱量予測値Ｔｙの算出方法の一部を変更したものである。
【００９１】
熱源制御装置２を図６を用いて説明すると、風呂装置２０には、浴槽２０ａ内の水の温度Ｔ３及び水量Ｌを測定することができる浴槽サーミスタ１０ｄ及び水量センサ１０ｅが設けられ、風呂残留エネルギー検知手段５１によって、熱エネルギー量を演算する。そして、給水サーミスタ１０ａ、出湯サーミスタ１０ｂ及び出湯流量センサ１０ｃと同様に、１時間毎に測定される。
【００９２】
そして、風呂残留エネルギーＥ１を式１１により算出する。
【００９３】
Ｅ１  ＝  （Ｔ３  −  Ｔ１  ）  ×  Ｌ・・・・（式１１）
【００９４】
さらに、熱量予測手段１３により必要熱量予測値Ｔｙを算出する際に、この風呂残留エネルギーＥ１を元に補正を行う。具体的には、風呂残留エネルギーＥ１だけ、熱源１６による発生熱量を少なくするように補正が行われる。
また、その必要熱量予測値Ｔｙを少なくする補正が行われる時刻及びその熱量については、風呂使用熱量推定手段５２により判断される。そして、風呂使用熱量推定手段によって、過去の過去データＷを確認して一日の内で最も熱消費量が多い時刻、又は、過去の運転状況から風呂が運転されていると予測される時刻を判断する。そして、かかる時刻における必要熱量予測値Ｔｙを補正する。
【００９５】
そして、熱源制御装置２における過去データ演算手段１１は、各物理量から消費熱量Ｑ’を算出する際に、風呂残留エネルギーＥ１を考慮して行われるものである。具体的には、式１２により行われる。なお、Ｑは上記したように、測定結果より算出された消費熱量である。
【００９６】
Ｑ’  ＝  Ｑ  −  Ｅ１・・・・（式１２）
【００９７】
熱源制御装置２では、風呂残留エネルギー検知手段５１と風呂使用熱量推定手段５２を有しており、風呂に残留する熱エネルギー量を検知することができる。そして、予測補正手段１３ａにより、風呂に残留する熱エネルギー量に応じて予測の際に補正するので、風呂の残り湯を用いて風呂運転を行った場合にも、必要熱量の正確な予測が可能となる。
【００９８】
また、第３の実施形態における熱源制御装置３は、第２の実施形態における熱源制御装置２と同様に、熱系システム８に風呂装置２０が設けられた場合に用いられるものであり、風呂装置２０には風呂運転予約機能が設けられている。上記した第１の実施形態の熱源制御装置１と比較して熱量予測手段１３における必要熱量予測値Ｔｙの算出方法の一部を変更したものである。
【００９９】
熱源制御装置３を図７を用いて説明すると、熱系システム８には、風呂の運転を予約操作を行うことができる予約操作部３０が設けられており、使用者が風呂の運転を予約する場合には予約操作部３０に時間などの条件を含む所定の入力を行う。そして、予約操作部３０の入力がされると、伝達部５５により、熱源制御装置３に情報が伝達される。また、風呂運転に必要なエネルギーである風呂運転エネルギーＥ２が所定の条件により算出される。
【０１００】
さらに、熱量予測手段１３により必要熱量予測値Ｔｙを算出する際に、この風呂運転エネルギーＥ２を元に補正を行う。なお、風呂運転に必要なエネルギーである風呂運転エネルギーＥ２は、予め設定され、又は、所定の条件により算出されている。
具体的には、風呂運転エネルギーＥ２だけ、風呂運転予約時間近傍の必要熱量予測値Ｔｙを増加させ、熱源１６による発生熱量を多くなるようにする。また、第２の実施形態における熱源制御装置２と同様に、風呂使用熱量推定手段５２を設けて、風呂使用熱量推定手段５２により判断された時刻における必要熱量予測値Ｔｙを減少させるように補正する。具体的には、式１３により行われる。
【０１０１】
Ｔｙ’  ＝  Ｔｙ  −  Ｅ２・・・・（式１３）
【０１０２】
熱源制御装置３では、風呂運転の時刻が風呂予約機能により正確に判断できるので、風呂予約機能により予約された時刻に所定の熱が得られる様に予測補正手段１３ａにより補正するので、必要熱量の正確な予測が可能となる。
【０１０３】
次に、第４の実施形態について説明する。
上記した第１〜３の実施形態では、必要熱量を予測して熱系システム８の熱源１６の発生熱量を制御するものであり、熱源１６は発電機であるため、必要熱量の発生と、使用する電力量とのバランスが悪い使用状況となる場合には、省エネルギーとなりにくい。
そこで、第４の実施形態における熱源制御装置４では、上記問題を解決すべく、必要電力予測手段４０を設け、必要電力予測手段４０により予測される必要電力予測と、前記した熱量予測手段１３による必要熱量の予測結果から、熱源１６が最適な運転状態となるように熱源１６の運転を制御している。
【０１０４】
熱源制御装置４は、図８に示されており、必要電力予測手段４０と熱量予測手段１３を有している。そして、熱源制御装置４が設置されている場所での電力量を測定できる電力計４２を有し、電気器具４４によって、電気が消費されている。一定の時間毎に電力量を測定して、必要電力予測手段４０により、前記した熱量予測手段１３による必要熱量の予測と同様に、過去の使用実績等から必要電力予測を行う。
そして、熱源制御装置４により、貯留部１７における蓄熱量、貯留部１７から放出される放熱量、貯留部１７で蓄熱している熱の使用時期、電力の使用時期から最も適切な熱源の運転パターンを演算する。
【０１０５】
さらに、上記演算の代わりに、現在の貯留部１７における蓄熱状況から現在、熱源１６を運転した場合の所定期間内のエネルギー消費量と、熱量予測手段１３と必要電力予測手段４０に基づいて将来熱源を運転した場合の所定期間内のエネルギー消費量を比較して、所定の条件を満足する場合に熱源１６を運転する制御方式を採用することができる。
【０１０６】
具体的には、一定の期間の必要熱量を熱源１６によって発生させる場合における熱源１６の運転を、それに伴い熱源１６の運転による発電電力量と、当該一定の期間付近の電力消費量の予測より決める。
例えば、熱源１６の運転をする期間の内、後の時間帯に電力消費量が多い場合は、熱エネルギーの放熱が少ないので、できるだけ後から運転するのがよく、前の時間帯に電力消費量が多い場合は、後の時間帯に必要のない発電を防ぐため、熱源１６を前もって運転するのがよい。
【０１０７】
上記した本発明では熱源１６はどのようなものでも用いることができる。そして、効率的に熱を発生させることができように制御が可能であるので、所定の時期に貯留部などの蓄熱手段に所定量の熱が蓄熱される様に熱源を運転することによって、熱エネルギーの供給ができるので、熱源１６の発熱量がピーク時における消費熱量に満たない場合に、特に効果がある。
【０１０８】
また、必要熱量予測値Ｔｙに基づいて、熱源１６を作動させる場合には、前もって運転して、貯留部１７で熱エネルギーを貯めておくことができる。さらに、この運転は、予め又は直前にまとめて運転しても良く、何回かに分けて分割して運転して行っても良い。
【０１０９】
【実施例】
次に、上記の熱系システム８を使用した場合の使用状況について説明する。
【０１１０】
図９は、ある曜日についての各時間における過去データＷを時系列に示したグラフである。上記したように、過去データＷは各時刻における過去の消費熱量Ｑを基準にして算出されているので、過去データＷは過去の消費熱量Ｑを示すものとなっている。
算出方法は、上記したように、一週間前の消費熱量Ｑ、過去データＷｂ及びαから算出されるが、熱系システム８を使用し始めの一週間は、過去データＷが存在しないので、初期値Ｓが用いられる。このとき、図１０に示されるように初期値Ｓと消費熱量Ｑがかけ離れている場合には、精度良く予測するまで回数が必要であるが、図３に示すように、一定の場合にはαの代わりにβが用いられる。そのため、より早く精度良い予測が可能となる。
【０１１１】
また、演算補正手段１１ａ及び予測補正手段１３ａを行う際には、過去データ比較手段１４により算出された比較結果Ｈが用いられる。比較結果Ｈは、消費熱量Ｑと一週間前の過去データＷとの比であり、消費熱量Ｑが相対的に大きいと、１より大きくなる。
【０１１２】
図１１は、毎日の比較結果Ｈをグラフ化したものである。
ここでＤ１において熱量予測をする場合、Ｄ１の日の前日の比較結果Ｈ１と前々日の比較結果Ｈ２（図１１におけるＸ１）は、「Ｈ１＞１」かつ「Ｈ２＜１」を満たす。この状態は、過去データＷとの関係が、相対的に消費熱量Ｑが大きかったものが、小さくなる状態である。そして、この場合には、予測補正値Ｇを１として、予測のふらつきなどを低減し、より精度の高い予測を行うことができる。
【０１１３】
また、Ｄ２において熱量予測をする場合、Ｄ２の日の前日の比較結果Ｈ１は、極めて大きく（図１１におけるＸ２）、一時的に多くの消費熱量Ｑが大きくなったものと思われる。
かかる場合には、予測補正値Ｇが無条件に１となり、より精度の高い予測を行うことができる。なお、Ｄ３において熱量予測をする場合も同様である。
【０１１４】
また、Ｄ６においては、Ｄ６の日の前日（Ｄ５）の比較結果Ｈ１及び前々日（Ｄ４）の比較結果Ｈ２が、極端に小さい（図１１におけるＸ３）。そして、上記したように、不在判定がされ、過去データＷは更新されない。
【０１１５】
さらに、風呂残留エネルギー検知手段５１と風呂使用熱量推定手段５２を有して、風呂残留エネルギーＥ１が算出されている場合には、風呂残留エネルギーＥ１分だけ少なくするようにして必要熱量予測値Ｔｙが予測される。
図１２は、風呂残留エネルギーＥ１を有しない場合の必要熱量予測値Ｔｙと、風呂残留エネルギーＥ１を有する場合の必要熱量予測値Ｔｙ’を示したものである。そして、図１２に示されるように、必要熱量予測値Ｔｙと比べて、風呂残留エネルギーＥ１分だけ少なくなるように（図１２のＡ１）、必要熱量予測値Ｔｙ’が算出される。
【０１１６】
風呂装置２０に風呂運転予約機能が設けられている場合には、その予約時刻に応じて、必要熱量予測値Ｔｙを予測することができる。
図１３は、風呂予約時間が１７時である場合を示したものである。また、この実施例での通常の風呂運転時間は、風呂使用熱量推定手段５２により１９〜２１時と推定されている。
そして、必要熱量予測値Ｔｙの予測値を、必要熱量予測値Ｔｙ’に示されるように補正する。この補正は、図１３に示されるように、風呂運転予約時間近傍の必要熱量予測値Ｔｙ’を増加させ、風呂使用熱量推定手段５２により判断された時刻における必要熱量予測値Ｔｙ’を減少させるものである。なお、補正前後でのトータルの熱量は変更はなく、図１３におけるＡ２とＡ３は同じである。
【０１１７】
また、風呂使用熱量推定手段５２により判断された風呂運転時刻と、風呂予約時間が近くても、さらに正確に必要熱量を予測するように、補正を行う。
図１４は、風呂予約時間が２１時である場合を示したものである。この実施例での通常の風呂運転時間は、風呂使用熱量推定手段５２により１９〜２１時と推定されているが、図１４に示されるように、２１時付近の必要熱量を特に多くなるように補正する。
【０１１８】
【発明の効果】
本発明の熱源制御装置は、熱エネルギーの使用を正確に予測し、熱系システム全体のエネルギー効率が高く、より省エネルギーを図ることが可能となる。
【０１１９】
特に、請求項１に記載の発明によれば、一定間隔毎に消費熱量を演算して、過去データを算出・記憶させ、基準周期だけ前の過去データに基づいて必要熱量を予測して熱源の制御を行い、さらに、過去に演算された消費熱量と、当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較結果を基準にして予測を補正するので、基準周期前のデータだけでなく、直前の傾向を踏まえた上で予測が可能となり、より正確な必要熱量の予測が可能となる。
【０１２０】
特に、請求項２に記載の発明によれば、前日比較結果及び前々日比較結果を用いて予測しているので、基準周期前の過去データだけでなく、前日や前々日の傾向を考慮した予測ができる。また、基準周期は一週間であるので、一週間前に対応する過去データに基づいて予測されることとなり、必要熱量の正確な予測が可能となる。
【０１２１】
特に、請求項３に記載の発明によれば、前記予測補正手段は、前記前日比較結果と、前記前々日比較結果とを比較して所定の条件を満たす場合には、予測の補正を行わないので、通常と異なる使用状況が発生した場合や、何らかの原因で異常な値が出ている場合にも必要熱量の正確な予測が可能である。
【０１２２】
特に、請求項４に記載の発明によれば、前記演算補正手段は、過去に演算された消費熱量と、当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較結果を基準にして演算の際に補正するものであるので、基準周期前のデータだけでなく、直前の傾向を踏まえた上で演算が可能となり、過去データが実際の必要熱量により近くなり、より正確な必要熱量の予測が可能となる。
【０１２３】
特に、請求項５に記載の発明によれば、前日比較結果及び前々日比較結果を用いて、演算しているので、基準周期前の過去データだけでなく、前日や前々日の傾向を考慮して過去データの算出ができる。また、基準周期は一週間であるので、一週間前に対応する過去データに基づいて予測されることとなり、必要熱量の正確な予測が可能となる。
【０１２４】
特に、請求項６に記載の発明によれば、前記前日比較結果と、前記前々日比較結果とを比較して所定の条件を満たす場合には、過去データ記憶手段により過去データの更新を行わないので、通常と異なる使用状況である場合や、何らかの原因で異常な値となり、実情とかけ離れた過去データが算出された場合に、過去データを更新させないようにすることが可能となり、過去データの更新を、更新しても良い場合のみとすることができる。
【０１２５】
特に、請求項７に記載の発明によれば、前日比較結果及び前々日比較結果が連続して一定の基準を満たす場合には不在を検知して不在判定となり、不在判定となると過去データ記憶手段による過去データの更新を停止するので、不在となって消費熱量が極端に低下することにより、過去データが通常の消費熱量の値から遠ざかることを防止する。
【０１２６】
特に、請求項８に記載の発明によれば、初期値を用いて過去データを算出する場合には、通常の演算よりも消費熱量を大きく反映させて過去データを算出するので、使用し始めから、より早く正確な予測が可能となる。
【０１２７】
特に、請求項９に記載の発明によれば、消費熱量と当該消費熱量の基準周期だけ前の過去データとの比較して、一定値以上の差がある場合には、通常の演算よりも消費熱量を大きく反映させて過去データを算出するのでより早く精度良い予測が可能となる。
【０１２８】
特に、請求項１０に記載の発明によれば、前記演算補正手段は風呂に残留する熱エネルギー量に応じて補正して算出するので、風呂の残り湯を用いて風呂運転される場合に、風呂の残り湯が持っている熱量を考慮して、過去データの算出を行うことができる。したがって、風呂運転を風呂の残り湯を用いても、用いなくても、風呂運転における消費熱量を同様とすることができる。そして、後に、過去データを用いて必要熱量を予測する場合に、正確である。
【０１２９】
特に、請求項１１に記載の発明によれば、風呂に残留する熱エネルギー量を検知して、予測補正手段により、風呂に残留する熱エネルギー量に応じて予測の際に補正するので、風呂の残り湯を用いて風呂運転を行った場合にも、必要熱量の正確な予測が可能となる。
【０１３０】
特に、請求項１２に記載の発明によれば、前記予測補正手段は、前記風呂予約機能により予約された時刻に所定の熱が得られる様に補正するので、風呂運転の時刻が正確に判断できるので、必要熱量の正確な予測が可能となる。
【０１３１】
特に、請求項１３に記載の発明によれば、風呂運転が予約され、正確に風呂運転の時間がわかる場合には、予約された時刻に所定の熱が得られる様に補正して、さらに、推定された風呂使用熱量によっても補正するので、極めて正確に必要熱量を予測することができる。
【０１３２】
特に、請求項１４に記載の発明によれば、予約された時刻の近傍に風呂の使用量に相当する必要熱量の予測がある場合、予約された時刻に所定の熱が得られる様に熱源を運転すると共に、予約された時刻の近傍から風呂の使用量に相当する必要熱量を減じた必要熱量の予測によって熱源を運転するので、予約された時刻に風呂の使用量に相当する必要熱量を加えて、風呂の使用量に相当する必要熱量を減じることにより、正確に熱量予測することができる。
【０１３３】
特に、請求項１５に記載の発明によれば、他の時刻に風呂の使用量に相当する必要熱量予測がある場合、予約された時刻に所定の熱が得られる様に熱源を運転すると共に、予測された時刻から風呂の使用量に相当する必要熱量を減じた必要熱量予測によって熱源を運転するので、予約された時刻に風呂の使用量に相当する必要熱量を加えて、風呂の使用量に相当する必要熱量を減じることにより、正確に熱量予測することができる。
【０１３４】
特に、請求項１６に記載の発明によれば、必要電力予測手段を有し、蓄熱量、放熱量、熱の使用時期、電力の使用時期から最も適切な熱源の運転パターンを演算することができるので、より省エネルギーとすることができる。
【０１３５】
特に、請求項１７に記載の発明によれば、現在の電力の使用状況、現在の熱の使用状況、現在の蓄熱状況から現在、熱源を運転した場合の所定期間内のエネルギー消費量と、熱量予測手段と必要電力予測手段に基づいて将来熱源を運転した場合の所定期間内のエネルギー消費量を比較し、所定の条件を満足する場合に熱源を運転するので、将来の状況を見越して熱源の運転が可能となり、より省エネルギーとすることができる。
【０１３６】
特に、請求項１８に記載の発明によれば、蓄熱手段を備え、所定の時期に蓄熱手段に所定量の熱が蓄熱される様に熱源を運転することができるので、ピーク時における消費熱量に満たない比較的小さな発熱量の熱源をもつ熱系システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態における熱系システムを示したブロック図である。
【図２】本発明の第１の実施形態における熱系システムを示したブロック図である。
【図３】過去データの算出方法、及び、不在判定を行う方法を示したフローチャートを示す図である。
【図４】不在判定を行う方法を示したフローチャートを示す図である。
【図５】必要熱量予測値Ｔｙを算出方法を示したフローチャートを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態における熱系システムを示したブロック図である。
【図７】本発明の第３の実施形態における熱系システムを示したブロック図である。
【図８】本発明の第４の実施形態における熱系システムを示したブロック図である。
【図９】一日の各時間における過去データＷを時系列に示したグラフである。
【図１０】一週間毎の過去データ及び消費熱量を熱系システムの使用し始めから時系列に示したグラフである。
【図１１】毎日の比較結果Ｈを示したグラフである。
【図１２】一日の各時間における必要熱量予測値Ｔｙ及び補正後の必要熱量予測値Ｔｙ’を時系列に示したグラフである。
【図１３】一日の各時間における必要熱量予測値Ｔｙ及び補正後の必要熱量予測値Ｔｙ’を時系列に示したグラフである。
【図１４】一日の各時間における必要熱量予測値Ｔｙ及び補正後の必要熱量予測値Ｔｙ’を時系列に示したグラフである。
【符号の説明】
１，２，３，４  熱源制御装置
８      熱系システム
１０  熱量演算手段
１１  過去データ演算手段
１１ａ  演算補正手段
１２  過去データ記憶手段
１３  熱量予測手段
１３ａ  予測補正手段
１６  熱源
１７  貯留部
２０  風呂装置
４０  必要電力予測手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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