(57)【要約】【課題】エネルギーコストを抑えつつ、熱需要の変動に対応することができる供給熱量制御装置、供給熱量制御システム、供給熱量制御方法及びコンピュータプログラムを提供することである。【解決手段】実施形態の供給熱量制御装置は、制御部を持つ。制御部は、再生可能エネルギーを利用する熱源機器にて熱量が加えられる熱媒体の流量を制御する。さらに、制御部は、前記熱媒体を放熱させる冷却設備に流れる前記熱媒体の流量を制御して需要家に供給される熱量を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
再生可能エネルギーを利用する熱源機器にて熱量が加えられる熱媒体の流量を制御する制御部を備え、
前記制御部は、前記熱媒体を放熱させる冷却設備に流れる前記熱媒体の流量を制御して需要家に供給される熱量を制御する供給熱量制御装置。
【請求項２】
前記制御部は、少なくとも前記熱源機器から供給される熱量が加えられる熱媒体が流れる経路と、前記熱媒体が前記冷却設備に流れる経路と、前記熱源機器にて熱量が加えられる熱媒体が前記冷却設備を介さずに流れる経路とが接続される複数の接続口を有する弁の開度を制御することによって前記冷却設備に流れる前記熱媒体の流量を制御して需要家に供給される熱量を制御する、請求項１に記載の供給熱量制御装置。
【請求項３】
再生可能エネルギーを利用する熱源機器にて熱量が加えられる熱媒体を放熱させる冷却設備と、
前記冷却設備に流れる前記熱媒体の流量を制御して需要家に供給される熱量を制御する制御部を備える供給熱量制御装置と、
を備える供給熱量制御システム。
【請求項４】
再生可能エネルギーを利用する熱源機器にて熱量が加えられる熱媒体の流量を制御する制御ステップを有し、
前記制御ステップにおいて、前記熱媒体を放熱させる冷却設備に流れる前記熱媒体の流量を制御して需要家に供給される熱量を制御する供給熱量制御方法。
【請求項５】
再生可能エネルギーを利用する熱源機器にて熱量が加えられる熱媒体の流量を制御する制御ステップをコンピュータに実行させ、
前記制御ステップにおいて、前記熱媒体を放熱させる冷却設備に流れる前記熱媒体の流量を制御して需要家に供給される熱量を制御させるためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、供給熱量制御装置、供給熱量制御システム、供給熱量制御方法及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、バイオマスボイラーによる熱供給設備において、バイオマスボイラーと化石燃料ボイラーとを組み合わせて出力を制御することによって熱需要の変動に対応している。例えば、出力制御性が低いバイオマスボイラーについては定常運転で動作させ、出力可変な化石燃料ボイラーについては出力制御機能を持たせることによって不足分を補うことによって熱需要の変動に対応している。
しかしながら、上記のシステムでは、燃料単価が高い化石燃料が使用されるため、エネルギーコストが高くなってしまう可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−９５３６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、エネルギーコストを抑えつつ、熱需要の変動に対応することができる供給熱量制御装置、供給熱量制御システム、供給熱量制御方法及びコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の供給熱量制御装置は、制御部を持つ。制御部は、再生可能エネルギーを利用する熱源機器にて熱量が加えられる熱媒体の流量を制御する。さらに、制御部は、前記熱媒体を放熱させる冷却設備に流れる前記熱媒体の流量を制御して需要家に供給される熱量を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】実施形態における供給熱量制御システム１００のシステム構成を表すシステム構成図。
【図２】供給熱量の制御概念図。
【図３】実施形態にかかる供給熱量制御装置２０の構成を表す概略ブロック図。
【図４】供給熱量制御装置２０が行う制御処理のフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の供給熱量制御装置、供給熱量制御システム、供給熱量制御方法及びコンピュータプログラムを、図面を参照して説明する。
図１は、実施形態における供給熱量制御システム１００のシステム構成を表すシステム構成図である。
供給熱量制御システム１００は、熱源機器１０、供給熱量制御装置２０、三方弁３０、冷却設備４０及び温度計５０−１〜５０−３を備える。なお、以下の説明において温度計５０−１〜５０−３について特に区別しない場合には温度計５０と記載する。
【０００８】
熱源機器１０は、再生可能エネルギーを用いて熱媒体に一定の熱量を加え、一定の熱量が加えられた熱媒体（以下、「供給媒体」という。）を供給する。熱源機器１０は、例えば木質バイオマスボイラー、温泉熱源熱交換器などである。ここで、再生可能エネルギーとは、半永久的に使用可能な資源であり、例えば木質チップ、地中熱、太陽熱及び工場廃熱などである。熱媒体は、例えば水、不凍液、蒸気及び空気などである。供給媒体は、熱媒体が水又は不凍液である場合には温水であり、熱媒体が蒸気又は空気である場合には温風である。熱源機器１０は、一定の出力で一定の流量の供給媒体を供給する。
【０００９】
供給熱量制御装置２０は、需要家６０の需要に応じて、供給媒体の熱量（以下、「供給熱量」という。）を制御する。具体的には、供給熱量制御装置２０は、三方弁３０の開度を制御することによって供給熱量を制御する。
三方弁３０は、開度調整可能な弁である。図１に示されるように、三方弁３０には、熱源機器１０から供給される供給媒体が流れる経路と、三方弁３０から供給媒体が冷却設備４０に流れる経路と、熱源機器１０にて一定の熱量が加えられた熱媒体（供給媒体）が三方弁３０から冷却設備４０を介さずに流れる経路とが接続される。以下の説明では、三方弁３０から供給媒体が冷却設備４０に流れる経路を第１の経路と記載する。また、熱源機器１０にて一定の熱量が加えられた熱媒体（供給媒体）が三方弁３０から冷却設備４０を介さずに流れる経路を第２の経路と記載する。
【００１０】
三方弁３０の開度が変更されることによって熱源機器１０から供給された供給媒体が１又は複数の経路に供給される。例えば、三方弁３０の開度が全開の場合、供給媒体が全て第１の経路（矢印１で示す経路）に流れる。すなわち、供給媒体が全て冷却設備４０に流れる。一方、三方弁３０の開度が全閉の場合、供給媒体が全て第２の経路（矢印２で示す経路）に流れる。すなわち、供給媒体が冷却設備４０に流れない。また、三方弁３０の開度が全開又は全閉以外の場合、開度に応じて供給媒体が第１の経路及び第２の経路それぞれに流れる。
【００１１】
冷却設備４０は、供給媒体を放熱させる装置である。冷却設備４０は、例えばクーリングタワー、ラジエータなどである。
温度計５０は、供給媒体の温度を検出する。例えば、温度計５０−１は、熱源機器１０から出力された供給媒体の温度を検出する。例えば、温度計５０−２は、需要家６０に供給される供給媒体の温度を検出する。例えば、温度計５０−３は、熱源機器１０に供給される供給媒体の温度を検出する。
【００１２】
次に、図１を用いて供給熱量制御システム１００の処理の流れについて説明する。なお、この説明では、三方弁３０の開度が全開又は全閉以外の場合を例に説明する。
熱源機器１０は、一定の出力で供給媒体を出力する。この際に供給される供給媒体の流量をｆ１とする。なお、供給媒体には、熱源機器１０にて一定の熱量が加えられている。流量ｆ１の供給媒体が三方弁３０に流れ込むと、三方弁３０によって流量ｆ１の供給媒体が流量ｆ２の供給媒体と流量ｆ３の供給媒体とに分離される。流量ｆ２の供給媒体は第１の経路に流れる供給媒体を表し、流量ｆ３の供給媒体は第２の経路に流れる供給媒体を表す。
【００１３】
その後、第１の経路に流れた流量ｆ２の供給媒体は、冷却設備４０によって放熱されて熱量が低下する。一方、第２の経路に流れた流量ｆ３の供給媒体は、冷却設備４０を介さないため熱量が変化しない。これら流量ｆ２の供給媒体及び流量ｆ３の供給媒体は、地点３にて合わさる。そのため、熱源機器１０から出力された際に加えられた熱量より低い熱量の供給媒体が需要家６０に供給される。供給熱量制御装置２０は、需要家６０の需要に応じて、三方弁３０の開度を制御して所望の熱量の供給媒体を需要家６０に供給する。このように、供給熱量制御システム１００では、需要家６０の需要に応じて、需要家６０に届ける供給熱量を制御することができる。
【００１４】
次に、図２を用いて供給熱量制御システム１００の供給熱量の制御について具体的に説明する。なお、図２では、説明の簡略化のため熱源機器１０、供給熱量制御装置２０（図２では、不図示）、冷却設備４０及び需要家６０を用いて説明する。
図２は、供給熱量の制御概念図である。
図２（Ａ）は需要家６０の熱需要が所定の基準より大きい場合の例であり、図２（Ｂ）は需要家６０の熱需要が所定の基準より小さい場合の例である。なお、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）どちらの場合も熱源機器１０から供給される供給媒体の流量は同じである。
【００１５】
需要家６０の熱需要が所定の基準より大きい場合には供給熱量が大きくなるように三方弁３０の開度が調整される。具体的には、供給熱量制御装置２０が、第１の経路に流れる供給媒体の流量ｆ２が第２の経路に流れる供給媒体の流量ｆ３よりも小さくなるように三方弁３０の開度を制御する。この制御によって、図２（Ａ）に示されるように冷却設備４０によって放熱される熱量が小さくなり供給熱量が大きくなる。
【００１６】
一方、需要家６０の熱需要が所定の基準より小さい場合には供給熱量が小さくなるように三方弁３０の開度が調整される。具体的には、供給熱量制御装置２０が、三方弁３０から第１の経路に流れる供給媒体の流量ｆ２が第２の経路に流れる供給媒体の流量ｆ３よりも大きくなるように三方弁３０の開度を制御する。この制御によって、図２（Ｂ）に示されるように冷却設備４０によって放熱される熱量が大きくなり供給熱量が小さくなる。
【００１７】
以上のように、供給熱量制御システム１００では、熱源機器１０から一定の出力及び一定の流量で供給媒体が供給されていたとしても出力を制御せずに需要家６０の需要に応じて熱量を制御することができる。
以下、上記制御を行う供給熱量制御装置２０の詳細について説明する。
【００１８】
図３は、実施形態にかかる供給熱量制御装置２０の構成を表す概略ブロック図である。
供給熱量制御装置２０は、バスで接続されたＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリや補助記憶装置などを備え、供給熱量制御プログラムを実行する。供給熱量制御プログラムの実行によって、供給熱量制御装置２０は、取得部２０１、需要家情報記憶部２０２、弁制御部２０３（制御部）を備える装置として機能する。なお、供給熱量制御装置２０の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。また、供給熱量制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。また、供給熱量制御プログラムは、電気通信回線を介して送受信されてもよい。
【００１９】
取得部２０１は、各種情報を取得する。例えば、取得部２０１は、各温度計５０から供給媒体の温度に関する情報を取得する。例えば、取得部２０１は、熱源機器１０の供給媒体の出力に関する情報を取得する。なお、取得部２０１は、三方弁３０に供給される供給媒体の流量に関する情報を不図示の流量計から取得してもよい。
需要家情報記憶部２０２は、磁気ハードディスク装置や半導体記憶装置などの記憶装置を用いて構成される。需要家情報記憶部２０２は、需要家６０毎の熱需要に関する情報を記憶している。熱需要に関する情報とは、需要家６０が要求している供給熱量の情報である。
【００２０】
弁制御部２０３は、取得部２０１によって取得された情報と、需要家情報記憶部２０２に記憶されている情報とに基づいて三方弁３０の開度を制御する。以下、弁制御部２０３の具体的な処理について図１を用いて説明する。
三方弁３０に流れ込む供給媒体の流量ｆ１、第１の経路に流れる供給媒体の流量ｆ２及び第２の経路に流れる供給媒体の流量ｆ３にはｆ１＝ｆ２＋ｆ３の関係が成り立つ。ここで、三方弁３０の開度をα（α＝０〜１）とすると、流量ｆ２及び流量ｆ３は以下の式１のように表すことができる。
【００２１】
【数１】
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【００２２】
また、冷却設備４０での放熱量が供給媒体の流量に定数Ｃで比例するものとすると、放熱量は式２のように表される。
【００２３】
【数２】
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【００２４】
ここで、熱源機器１０の出力をＷとすると、需要家６０への供給熱量は以下の式３のように表される。
【００２５】
【数３】
2016099048.tif 000005
【００２６】
式３の熱源機器１０の出力Ｗ、定数Ｃ及び流量ｆ１は一定の値であるため、需要家６０への供給熱量は三方弁３０の開度αの一次関数で表される。弁制御部２０３は、需要家６０の需要に応じた供給熱量となる開度αを算出し、算出した開度となるように三方弁３０の開度を制御する。
【００２７】
図４は、供給熱量制御装置２０が行う制御処理のフローチャートである。
取得部２０１は、各種情報を取得する（ステップＳ１０１）。弁制御部２０３は、ステップＳ１０１で取得した情報と、需要家情報記憶部２０２に記憶されている情報とに基づいて三方弁３０の開度を算出する（ステップＳ１０２）。弁制御部２０３は、算出した開度となるように三方弁３０の開度を制御する（ステップＳ１０３）。
【００２８】
以上のように構成された供給熱量制御システム１００によれば、供給熱量制御装置２０が三方弁３０の開度を調節することによって冷却設備４０に流れ込む供給媒体の流量が調節される。供給媒体は、冷却設備４０に流れ込むと放熱されるため熱量が低下する。供給熱量制御システム１００では、上述したように冷却設備４０に流す供給媒体の流量を調節することによって供給熱量を制御する。したがって、需要家６０の需要に応じて熱需要に対応することができる。さらに、供給媒体には化石燃料ではなく再生可能エネルギーが用いられている。これにより、エネルギーコストを抑えることができる。そのため、エネルギーコストを抑えつつ、熱需要の変動に対応することが可能になる。
【００２９】
また、供給熱量制御システム１００では、三方弁３０の開度を調整するだけで需要家６０の需要に応じて熱需要に対応することができる。したがって、熱源機器１０の出力を需要家６０毎に制御する必要がない。そのため、不要な処理による供給熱量制御システム１００全体の処理能力を低下させてしまうおそれを軽減させることが可能になる。
【００３０】
以下、供給熱量制御装置２０の変形例について説明する。
再生可能エネルギーは、上述した資源であれば廃棄物を含んでいても含んでいなくてもよい。
実施形態では、熱源機器１０から供給された供給媒体の流量を分離する弁として三方弁３０を例に説明したが、これに限定される必要はない。例えば、熱源機器１０から供給された供給媒体の流量を分離する弁は、接続口が３つ以上ある弁であればどのような弁でもよい。接続口が３つ以上ある弁の具体例として、４方弁や５方弁などがある。
また、三方弁３０を用いず供給媒体を全量冷却設備４０に流し、冷却設備４０のファン等の回転数を制御することにより放熱量を制御する方法であってもよい。
冷却設備４０により放熱される供給媒体の熱は供給媒体の燃料となる木材などを乾燥させるために活用されてもよい。このように活用される場合、供給熱量制御システム１００には、木材などを乾燥させるための乾燥室と冷却設備４０とを接続するダクトが設けられる。そして、供給熱量制御システム１００では、冷却設備４０により放熱された熱を、ダクトを介して乾燥室に流す。これにより、放熱される熱を再利用することが可能になる。
【００３１】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、再生可能エネルギーを利用する熱源機器にて供給媒体の流量を制御する制御部を持ち、制御部が供給媒体を放熱させる冷却設備に流れる供給媒体の流量を制御して需要家に供給される熱量を制御することにより、エネルギーコストを抑えつつ、熱需要の変動に対応することができる。
【００３２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３３】
１０…熱源機器，２０…供給熱量制御装置，３０…三方弁，４０…冷却設備，５０（５０−１〜５０−３）…温度計，６０…需要家，２０１…取得部，２０２…需要家情報記憶部，２０３…弁制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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