JP2006266579A - 熱源制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 計画的に運転されている熱源について、発電や発熱した電気や熱が無駄とならないようにして、省エネルギーを実現することが可能な熱源制御装置を提供する。
【解決手段】 本発明の熱源制御装置１は、発熱及び発電を行う熱源１６の運転を制御するものであり、運転計画作成手段１３と報知手段１５とを有して、運転計画作成手段１３で作成された運転計画に基づいて熱源１６の運転の制御を行うものである。そして、最低使用電力を超えず熱源１６が停止状態となる場合や、貯留部１７の熱量が熱量貯留限界に達して熱源１６が停止状態となる場合などに報知手段１５によって所定の情報の報知が行われる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱源制御装置に関するものであり、特にコージェネレーションシステムに用いられる熱源制御装置に関するものである。

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。
また、逆に発熱を行いながら発電することができる熱主導型の装置を用いて、電気と熱を有効利用することができる装置もある。

上記の熱は、発電に伴って発生する。したがって、上記の装置では電気と熱が同時に発生し、電力量を多く発電すればこの熱が多くなる。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、電力使用量の変動よりも熱量使用量の変動が大きい。これは、ふろへの給湯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。

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貯留槽などの蓄熱部を設けて、急激に熱エネルギーの使用が増えた時に蓄熱部に貯めた熱を使用することが行われている。また、発電機とは別に、燃焼装置などの補助熱源を設けて、さらに熱エネルギーの使用が増えた時などに、不足した熱量を補うことも行われている。

この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
特許第２５８０５０４号公報

特許文献１には、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い、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、時間毎のエネルギー使用を判定するエネルギー負荷予測装置が記載されている。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な貯熱システムを利用できる。

家庭や小規模な事業所に対応した熱を利用する発電機（熱源）の場合には、使用する熱エネルギーの変動が大きい。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。この場合、蓄熱部に貯まっていた熱エネルギーが用いられるが、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補助熱源により、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、前記補助熱源の使用により、エネルギー効率が低下してしまう。

そのため、使用される熱エネルギーの予測を行い、多量の熱エネルギーを必要とする場合に備えて、前もって蓄熱部に熱エネルギーを貯めるように熱源を計画的に運転することが行われている。しかし、このように運転した場合にも、熱エネルギーの使用が予測通りに行われない場合がある。
また逆に、熱源によって発電された電気が有効に使用されない場合には、エネルギー効率が低下してしまう。

そして、発電された電気が有効に使用されない場合に、熱源の運転を停止することも考えられるが、かかる場合に熱を貯留することができないので、熱を使う場合を優先させたい時には、かえって省エネルギー性を低下させたり、不便となる場合もある。
また、必要に応じて、使用者が熱源の運転を手動で制御することが考えられるが、使用者の指定した熱源の運転の時間帯や運転時間が適当でない場合などには、かえって省エネルギー性を低下させる場合もある。
さらに、熱源は計画的に自動運転されている状態で、このような手動制御を行うと必要以上に熱源を運転してしまうこととなる場合があり、かかる場合に無駄な電気や熱を発生させるおそれがある。

そこで、本発明は、計画的に運転されている熱源について、発電や発熱した電気や熱が無駄とならないようにして、省エネルギーを実現することが可能な熱源制御装置の提供を課題とするものである。

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、発熱及び発電を行う熱源の運転を制御するものであり、熱及び電気の少なくとも一方の使用量を予測して熱源の運転を行う熱源制御装置であって、運転計画作成手段と使用電力確認手段と報知手段とを有し、前記運転計画作成手段は熱源の運転計画を作成するものであって前記運転計画に基づいて熱源の運転の制御を行うものであり、使用電力確認手段は前記熱源で発電した電気が、外部の装置で使用される使用電力を確認することができ、前記使用電力が一定の値である最低使用電力を超えないと熱源は停止状態となると共に、前記報知手段によって所定の情報を報知するものであることを特徴とする熱源制御装置である。
ここで、停止状態となるとは、運転状態である場合には停止するものであり、停止状態である場合には止まったままを意味するものである。また、所定の情報とは、最低使用電力を超えないで熱源が停止状態となっている旨の情報の他、電気の使用を促す情報などがある。

請求項１に記載の熱源制御装置によれば、使用電力を確認することができる使用電力確認手段が設けられて、使用電力が最低使用電力を超えないと熱源は停止状態となると共に、前記報知手段によって所定の情報を報知するものであるので、発電された電気が無駄になることを防止する。また手動制御で運転させるようにしているときに熱源が停止していると、使用者が熱源が故障したなどと間違えるおそれがあるが、そのようなことを防止することができる。

請求項２に記載の発明は、報知手段は、使用電力と最低使用電力との差を報知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。

請求項２に記載の発明によれば、報知手段は、使用電力と最低使用電力との差を報知するものであるので、使用電力が最低使用電力を超えるまでの電力、すなわち、熱源が運転するまでに必要な電力を知ることができ、使用者に電気の使用を促すことができる。

請求項３に記載の発明は、手動制御部を有し、前記手動制御部により、使用者が、熱源を運転状態とする時間帯である手動運転時間帯を設定することができ、運転計画作成手段は、前記手動運転時間帯に熱源を運転するようにして運転計画を作成するものであり、前記使用電力が一定の値である最低使用電力を超えない場合であっても、手動運転時間帯である場合には、熱源は運転状態となることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱源制御装置である。

請求項３に記載の発明によれば、手動制御部を有し、前記手動制御部により、使用者が手動運転時間帯を設定することができるので、使用者が手動操作により電気を使用する予定の時間に熱源を運転させることにより、熱源で発電した電気をかかる時間帯で使用することができる。また、前記使用電力が一定の値である最低使用電力を超えない場合であっても、手動運転時間帯である場合には、熱源は運転状態となるので、電気の使用ができない場合でも熱の貯留を優先させることが可能となる。

請求項４に記載の発明は、発熱及び発電を行う熱源の運転を制御するものであり、熱及び電気の少なくとも一方の使用量を予測して熱源の運転を行う熱源制御装置であって、運転計画作成手段と貯留熱量検知手段と報知手段とを有し、前記運転計画作成手段は熱源の運転計画を作成するものであって前記運転計画に基づいて熱源の運転の制御を行うものであり、貯留熱量検知手段は前記熱源の熱を貯留する貯留部で貯留された熱量を検知することができ、前記貯留部で貯留することの可能な最大熱量である熱量貯留限界に達すると熱源は停止状態となると共に、前記報知手段によって所定の情報を報知するものであることを特徴とする熱源制御装置である。
ここで、所定の情報とは、貯留部に貯留される熱量が限界に達した旨の情報の他、熱の使用を促す情報などがある。

請求項４に記載の熱源制御装置によれば、熱源の熱を貯留する貯留部で貯留された熱量を検知することができる貯留熱量検知手段が設けられ、貯留部で熱量貯留限界に達すると熱源は停止状態となると共に、前記報知手段によって所定の情報を報知するものであるので、熱の使用を促し、また、貯留部で熱量貯留限界に達して熱源が停止状態となっている場合にも、使用者は熱源が故障などと間違えることがない。

請求項５に記載の発明は、貯留限界予測手段を有し、前記貯留限界予測手段は、貯留部で貯留されている熱量が、熱源の運転により熱量貯留限界に達するかどうかを予測するものであり、熱量貯留限界に達すると予測した場合には、報知手段によって所定の情報を報知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。
ここで、所定の情報とは、上記したように、貯留部に貯留される熱量が限界に達する旨の情報の他、熱の使用を促す情報などがある。

請求項５に記載の発明によれば、貯留部で貯留されている熱量が、熱源の運転により熱量貯留限界に達するかどうかを予測する貯留限界予測手段を有し、熱量貯留限界に達すると予測した場合には、報知手段によって所定の情報を報知するものであるので、熱量貯留限界に達する前に、使用者に運転状態の変更や熱の使用を促すことにより、発生した熱が無駄となることを防止することができる。

請求項６に記載の発明は、手動制御部を有し、前記手動制御部により、使用者が、熱源を運転状態とする時間帯である手動運転時間帯、及び、熱源を停止状態とする時間帯である手動停止時間帯の少なくとも一方を設定することができ、運転計画作成手段は、前記手動運転時間帯に熱源を運転するようにし、前記手動停止時間帯に熱源を停止するようにして運転計画を作成するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱源制御装置である。

請求項６に記載の発明によれば、前記手動制御部により、手動運転時間帯及び手動停止時間帯の少なくとも一方を設定することができ、前記手動運転時間帯に熱源を運転するようにし、前記手動停止時間帯に熱源を停止するようにして運転計画を作成するので、手動制御部による手動入力操作が行われない場合には自動的に運転され、手動入力操作が行われた場合に、手動運転時間帯及び手動停止時間帯について入力された結果を反映するように運転されるので、使用者は手動運転したいときに入力すれば良く、操作性がよい。

請求項７に記載の発明は、運転計画作成手段は、運転計画が作成された後に、使用者が手動運転時間帯又は手動停止時間帯を設定すると、運転計画を再度作成し、再度作成された運転計画に基づいて熱源を運転するものであることを特徴とする請求項３又は６に記載の熱源制御装置である。

請求項７に記載の発明によれば、手動運転時間帯又は手動停止時間帯を設定すると、運転計画を再度作成し、再度作成された運転計画に基づいて熱源を運転するので、手動入力操作が行われた後には、新しい運転計画に基づいて熱源が運転されて手動入力操作の内容がすぐに反映される。

再度作成される運転計画は、既に作成されている運転計画に修正を加えて作成するものであって、設定された手動運転時間帯又は手動停止時間帯だけを修正して作成することができる（請求項８）。

再度作成される運転計画は、既に作成されている運転計画に修正を加えて作成するものであり、設定された手動運転時間帯及び手動停止時間帯を修正し、さらに、手動運転時間帯及び手動停止時間帯以外の時間帯を修正して、修正前後で熱源の総運転時間の差が所定の範囲以内とするようにすることができる（請求項９）。

さらに、再度作成される運転計画は、設定された手動運転時間帯を運転状態とし、設定された手動停止時間帯を停止状態とした上で、他の時間帯について新たに算出して作成することができる（請求項１０）。

本発明の熱源制御装置では、計画的に運転されている熱源について、より省エネルギーを実現することができる。

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模式図である。図３は、本発明の第１の実施形態における熱系システムの具体例を示した模式図である。図４は、一日の各時間における熱量に関するデータの例を時系列に示したグラフである。図５は、一日の各時間における電力量に関するデータの例を時系列に示したグラフである。図６、図７は表示部を示した正面図である。図８は本発明の第１の実施形態における熱源制御装置の制御内容を示したフローチャートである。図９は、一日の各時間における電力量に関するデータの例を時系列に示したグラフである。図１０は、一日の各時間における熱量に関するデータの例を時系列に示したグラフである。

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に示されるように、消費熱量確認手段１０、基準値更新手段１１、基準値記憶手段１２、運転計画作成手段１３、手動制御手段１３ａ、使用電力確認手段１４、電力比較手段１４ａ、貯留熱量検知手段１４ｂ、貯留限界予測手段１４ｃ及び報知手段１５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、熱源１６は熱源制御装置１によって制御しながら運転されている。

熱源制御装置１は、使用者が使用する熱量をあらかじめ予測し、その予測を元にして熱源１６を運転するものである。具体的には、基準値記憶手段１２に記憶された基準予測値Ｗに基づいて、運転計画作成手段１３によって運転計画が作成されて熱源１６の運転が行われる。そして、基準値記憶手段１２に記憶されている基準予測値Ｗは、消費熱量確認手段１０で確認された消費熱量Ｑ等を用いて更新される。

消費熱量確認手段１０は、一定間隔毎に関連する物理量を測定することにより、熱源１６で発生した熱を用いる所定の装置である熱エネルギー使用装置１８（給湯装置１９、風呂装置２０、暖房装置２１）で消費される消費熱量Ｑを確認することができるものである。

基準値更新手段１１は、基準予測値Ｗや消費熱量Ｑの実績値などに基づき、基準予測値Ｗを更新するかどうかを判断して、更新する場合には基準予測値Ｗを算出して、基準値記憶手段１２に記録されている基準予測値Ｗを更新するものである。そして、基準予測値Ｗは後述するように、運転計画を作成するために用いられるものである。
本実施形態では、基準予測値Ｗは基準周期だけ前の基準予測値Ｗを繰り返し用いられ、必要に応じて更新される。ここで、基準周期は任意であるが本発明の実施形態では１週間である。

なお、この基準周期は複数の期間を構成要素とするものであり、本実施形態ではこの期間は１日であり、基準周期に７つの期間を持っている。そして、この期間は複数の単位期間からなる。この単位期間は１時間であり、１つの期間に２４個の単位期間を有している。
さらに、基準予測値Ｗは１日で２４個のデータを有し、各時間毎にデータが設けられている。そして、消費熱量確認手段１０によって確認される消費熱量Ｑは、基準予測値Ｗの単位期間に対応しており、１時間毎に消費される熱量を確認することができる。

そして、基準予測値Ｗは、曜日毎に、各時間の２４個のデータを持ち、合計１６８個のデータが基準値記憶手段１２により記録されている。言い換えると、基準予測値Ｗは単位期間ごとにデータを持っている。
基準予測値Ｗは、一定の条件を満たす場合には、曜日及び時間が対応する消費熱量Ｑの値に基準予測値Ｗを更新してもよい。かかる場合には、基準予測値Ｗを過去の同じ曜日の同時間の消費熱量Ｑに近い値とすることができる。なお、熱系システム８の使用し始めは、基準周期だけ前の基準予測値Ｗの代わりに初期値Ｓが用いられる。
なお、一日の基準となる時間は、午前０時でなくてもよく、午前３時など別の時間を基準とすることができる。

運転計画作成手段１３は、基準値記憶手段１２で記憶されている基準予測値Ｗに基づいて運転計画を作成するものである。運転計画は、運転計画を作成する曜日の基準予測値Ｗを用いて行われる。運転計画を作成する場合、基準予測値Ｗをそのまま用いても良いが、一定の条件で基準予測値Ｗを補正して算出された計画熱量値Ｔｙを用いて運転計画を作成することもできる。そして、この運転計画に基づいて熱源１６の制御が行われ、熱源１６は、一定の時間帯が運転状態となる。

この運転計画には運転時間帯と停止時間帯とを有し、原則的には運転時間帯に熱源１６を運転するように制御される。そして、図４、５に示されるように、熱源１６によって発生した熱を、そのまま若しくは一旦貯留部１７に貯留して、各時間の計画熱量値Ｔｙ（基準予測値Ｗ）の熱量を供給できるように作成される。また、貯留部１７に貯留する熱量は、貯留部１７で貯留することの可能な最大熱量である熱量貯留限界を超えないように作成される。
図４における熱量貯留予定曲線Ｈは、計画通りに熱源１６が運転され、予測通りに熱量が消費された場合の貯留部１７に貯留される熱量である。そして、この熱量貯留予定曲線Ｈの最大値は熱量貯留限界よりも小さいので、予定通りに熱源１６が運転され、予測通りに熱が消費された場合には、貯留部１７で貯留される熱は、貯留部１７で貯留可能な範囲となる。

そして、計画熱量値Ｔｙ（基準予測値Ｗ）は過去の実績により更新されているので、実際に使用される熱量に近い値となっている。また、運転計画通りに熱源１６が運転されて、熱が予測通りに使用されると、貯留部１７に貯留される熱量は熱量貯留予定曲線Ｈとほぼ等しくなる。

なお、後述するように、手動制御手段１３ａによって手動入力操作がされた場合には、再度運転計画が作成されるが、詳しくは後述する。

また、熱源１６の運転によって発電が行われる。そして、熱源１６によって発電された電気は、図１に示すように、外部の装置である電力負荷２２によって使用される。
図５は、熱源１６によって発電した電力と、電力負荷２２によって使用された使用電力Ｅを示したものである。使用電力Ｅが発電量よりも大きい場合には、発電された電気が全て消費され、使用電力Ｅが発電量よりも小さい場合には、使用電力Ｅの分だけ発電された電気が消費される。なお、使用電力Ｅが発電量よりも小さく、発電された電力が余る場合にはヒータ等を用いて貯留部１７に熱として貯められる。

手動制御手段１３ａは、使用者の操作によって熱源１６の運転を制御するものであり、入力部４９を有している。そして、熱源制御装置１では、使用者が入力部４９によって入力した結果を反映するように熱源１６の運転が行われる。具体的には、上記のように作成された運転計画にかかわらず、熱源１６を手動で運転状態とし、または、熱源１６を手動で停止状態とすることができる。

手動制御手段１３ａの入力部４９は、図６に示すような表示部５０とボタン部５１とが設けられている。表示部５０は手動制御に関する情報を表示することができ、使用者は表示部５０を見ながらボタン部５１を押して、熱源１６の運転をどのように行うかを入力することができる。
表示部５０は、発電予約表示モードを表示することができるが、さらに、このような手動制御に関する情報だけでなく、他の情報も表示することができる。

表示部５０を発電予約表示モードを表示すると、表示部５０には運転計画作成手段１３によって作成されたその日の運転計画が表示される。具体的には、熱源１６の運転予定時間に対応する時間帯について、運転表示部５０ａが点灯状態となっている。
そして、運転計画では熱源１６は停止状態の時間帯であるが、この時間帯に手動入力で熱源１６を運転させたい場合には、表示部５０に表示された「進む」又は「戻る」に対応するボタン５１ａ、５１ｂを押し、運転表示部５０ａや設定時間表示部５０ｂに表示される時間帯を目的の時間帯まで移動させる。さらに、「入・切」に対応するボタン５１ｅを押して、運転表示部５０ａを消灯状態から点灯状態に変えて行われる。そうして、熱源１６の運転を手動で運転状態としたい時間帯（手動運転時間帯）の設定が行われる。

この操作を繰り返し、熱源１６を運転状態とする全ての時間帯について行い、熱源１６を手動で運転状態としたい時間帯の全ての運転表示部５０ａを点灯状態とする。なお、ボタン５１ｅを複数回押すことによって、運転表示部５０ａの当該時間帯が点灯状態と消灯状態とを交互に繰り返すようにして、誤って入力した場合には、再度ボタン５１ｅを押して修正することができるようにしてもよい。

また、運転計画では熱源１６は運転状態の時間帯であるが、この時間帯に手動入力で熱源１６を停止させたい場合には、上記した方法と同様に、表示部５０に表示された「進む」又は「戻る」に対応するボタン５１ａ、５１ｂを押し、運転表示部５０ａや設定時間表示部５０ｂに表示される時間帯を目的の時間帯まで移動させる。さらに、「入・切」に対応するボタン５１ｅを押して、運転表示部５０ａを消灯状態から点灯状態に変えて行われる。そうして、熱源１６の運転を手動で停止状態としたい時間帯（手動停止時間帯）の設定が行われる。

そして、表示部５０の「確定する」に対応するボタン５１ｄを押して操作が終了する。操作の途中で、入力を中止し、元の状態に戻したい場合には、「取り消す」に対応するボタン５１ｃを押す。
また、運転計画では熱源１６が運転状態の時間帯であっても、手動運転時間帯の設定を行うことができるようにしてもよく、運転計画では熱源１６が停止状態の時間帯であっても、手動停止時間帯の設定を行うようにしてもよい。この場合には、「入・切」に対応するボタン５１ｅを複数回数押すことにより設定可能とすることができる。
なお、表示部５０をタッチパネルとして、上記したボタン部５１の代わりに、表示部５０に触れることにより入力作業を行うようにしてもよい。

このように、入力部４９を操作することにより、熱源１６を運転状態とする時間帯（手動運転時間帯）と、熱源１６を運転しない状態とする時間帯（手動停止時間帯）とを手動で設定することができる。そして、この設定が行われると、既に運転計画が作成されていた場合でも、入力部４９の操作によって再度作成される。この再度作成される運転計画は、手動運転時間帯には熱源１６が運転状態に、手動停止時間帯には熱源１６が停止状態になるように作成される。

このような、手動制御手段１３ａによって、使用者が熱源１６の運転を制御する場合の例としては、普段とは違う電気や熱の使用を行う場合が考えられる。
そして、手動制御手段１３ａによって手動で熱源１６を運転状態とすることによって、所定の時間帯に貯留部１７に確実に貯留することができ、所定の時間帯に熱源１６で発電された電気を使用することができ、また熱を貯めることができる。また、手動制御手段１３ａによって手動で熱源１６を運転停止状態とすることによって、使用されない電気や熱を、発電や発熱することを防ぐことができる。

図１に示すように、熱源１６には、熱源１６によって発電された電力を使用する外部に設けられた装置の電力負荷２２が接続されている。この電力負荷２２によって使用される使用電力Ｅは、使用電力確認手段１４によって確認することができる。

また、電力比較手段１４ａは、使用電力確認手段１４で確認された使用電力Ｅと熱源１６で発電された発電量を比較することができものである。
そして、熱源制御装置１では、電力比較手段１４ａによって比較した結果、使用電力確認手段１４にされた使用電力Ｅが最低使用電力Ｅ０よりも小さい場合には、使用電力不足停止モードとなって、熱源１６を停止させるように制御が行われる。すなわち、運転計画作成手段１３で作成された運転計画では熱源１６を運転させることとなっている場合であっても、使用電力不足停止モードとなると熱源１６を停止させるように制御される。

このように使用電力不足停止モードとなると熱源１６が停止するので、熱源１６で発生した電力が有効利用されないことを防ぎ、エネルギー効率を向上させることができる。
但し、使用電力不足停止モードとなっていても、上記した手動運転時間帯の場合には熱源１６を運転するように制御される。熱源制御装置１では、このように制御されるので、使用者が熱を優先的に使用したい場合には、手動入力で手動運転時間帯として、熱源１６を運転させることができる。

貯留熱量検知手段１４ｂは、貯留部１７の熱量を検知することができるものであり、貯留部１７で貯留できる最大の熱量である熱量貯留限界に達したかどうかを確認することができる。
そして、給湯などによる熱の使用が小さい状態で熱源１６の運転が継続すると、貯留部１７に貯められている熱量が増加するが、本発明の熱源制御装置１では、貯留部１７の熱量が熱量貯留限界に達すると強制的に熱源１６が停止する。このようになる場合の例としては、消費される熱量が計画熱量値Ｔｙ（基準予測値Ｗ）よりも実際の消費熱量が小さい場合や、手動制御手段１３ａにより手動運転時間帯を入力したにもかかわらず消費熱量が小さい場合などである。

このような状態が継続すると貯留部１７の熱量が熱量貯留限界に達し、熱源１６は強制的に停止状態となる。そうなると、使用者は、手動運転時間帯を入力したにもかかわらず熱源１６が停止した状態となって、熱源１６が故障したものと間違えるおそれがある。
そこで、後述する報知手段１５によって、手動運転時間帯に貯留部１７が熱量貯留限界に達して、熱源１６が強制的に停止状態となった場合には、「タンクがいっぱいになりました」などの、この旨や関連する情報など所定の情報を報知する。そして、手動入力操作を行って運転の予約を行っている場合に、上記の理由で熱源１６が停止するが、報知手段１５による報知によって、使用者が熱源１６が故障したと間違えないようにすることができる。

なお、使用電力不足停止モードとするかどうかの最低使用電力Ｅ０は、固定された値を用いても良く、条件によって変化する値を用いることができる。また、最低使用電力Ｅ０についても学習機能を設け、より省エネルギーとなるように最低使用電力Ｅ０を変更させることもできる。

貯留限界予測手段１４ｃは、運転計画と、貯留部１７に貯められている熱量と、今後の計画熱量値Ｔｙ（基準予測値Ｗ）とによって、将来、熱量貯留限界を超えるかどうかを予測するものである。そして、熱量貯留限界を超えると予測した場合には、後述する報知手段１５によって、この予測結果などの所定の情報を報知する。特に、手動制御手段１３ａによって手動運転時間帯が入力されている場合には、熱源１６の運転時間が長くなりやすく、熱量貯留限界を超えるという予測が発生しやすい。
そして、この予測結果を報知手段１５によって報知することよって、使用者の熱量の使用を促し、また、手動制御手段１３ａの再入力を行うことによって、熱源１６による無駄な熱の発生を防止することができる。

報知手段１５は、熱源制御装置１に関する所定の情報を、表示や音声を発することなどにより使用者に報知するものである。
この報知は、上記したように、熱量貯留限界を超えると予測した場合、熱量貯留限界に達した場合、使用電力不足停止モードとなった場合に行うことができるものである。

熱量貯留限界を超えると予測した場合に行われる報知の内容としては、「タンクがいっぱいになります」、「お湯を使ってください」、「お湯が余るかもしれません」などのようなものを、文字情報や音声情報として、報知することができる。

熱量貯留限界に達した場合に行われる報知の内容としては、「タンクがいっぱいになりました」、「お湯を使ってください」などのようなものを、文字情報や音声情報として、報知することができる。

使用電力不足停止モードとなった場合に行われる報知の内容としては、図７（ａ）に示されるように、表示部５０に「電気を利用してください」などのようなものを、文字情報や音声情報として報知することができる。また、図７（ｂ）に示されるように、使用電力不足停止モードとなった場合に、点灯する点灯部５３を設けても良い。

また、使用電力不足停止モードの場合に使用電力Ｅとの差である不足電力の値を表示して、使用電力不足停止モードから脱するために、電力をどれくらい使用すればよいかを報知することができる。例えば、図７（ｃ）に示されるように点灯部５４を複数設けて、不足電力の電力量に応じて点灯部５４を点灯させ、おおよその不足電力の電力量を表示することができる。さらに、「あと３００Ｗでお得な電力が使えます」などと具体的な値を報知することもできる。

このように、使用電力不足で使用電力不足停止モードとなり熱源１６が運転されないと、エネルギー効率が低下して省エネルギーとなりにくいが、本発明の熱源制御装置１では、かかる場合に使用者に電気の使用を促して、熱源１６の運転停止を解除するようにできるので、省エネルギーを実現することができる。

なお、報知手段１５は、上記した情報以外にも、現在の時点で熱源１６が運転しているかどうかの情報、現在の時点で熱源１６の発電量と使用電力確認手段１４で確認された使用電力Ｅとの比較結果がどうなっているかの情報、熱源１６の運転の開始予定時期や終了予定時期がいつであるかの情報、使用電力不足停止モードによって熱源１６が停止しているかどうかの情報、上記の使用電力不足停止モードの場合に使用電力Ｅと最低使用電力Ｅ０との差である不足電力の値、熱源１６の運転開始から運転終了までの間における、熱源１６の総発電量と電力負荷２２による総使用電力と比較した結果、等を報知してこれらの情報を使用者に伝達することができる。

そして、報知手段１５による報知の方法は、使用者に報知することができればどのような方法でも良いが、情報を文字や図形などにして、これをディスプレイなどを用いて表示して情報を伝達する方法や、情報を音声化して音声によって情報を伝達する方法などを用いることができる。

熱源制御装置１の制御を、図８を用いて説明する。
まず、運転計画作成手段１３によって運転計画を作成され（ＳＴＥＰ１）、熱源１６はその運転計画に従って運転される。この運転計画は、計画熱量値Ｔｙ（基準予測値Ｗ）に基づいて作成される。

手動制御手段１３ａによる入力が使用者によって行われた場合（ＳＴＥＰ２）、運転計画は再度作成される（ＳＴＥＰ３）。この運転計画は、手動運転時間帯には熱源１６が運転され、手動停止時間帯には熱源１６が停止されるように運転計画が作成される。

この再度作成される運転計画は、既に作成されている運転計画に修正を加えて作成してもよく、新たに作成することもできる。既に作成されている運転計画に修正を加えて作成する場合には、手動運転時間帯や手動停止時間帯だけを、手動制御手段１３ａで入力された内容に合わせるように修正することもできる。

また、この修正によって、熱源１６の運転時間の増減による必要熱量の過不足が生じることを防止するため、手動制御手段１３ａで入力された内容に合わせるように修正するだけでなく、手動運転時間帯及び手動停止時間帯以外の時間の運転計画を修正するようにしてもよい。具体的には、手動運転時間帯や手動停止時間帯以外の時間帯についても修正し、修正前後において、熱源１６の総運転時間を同じとなるようにすることもできる。このように運転計画を作成することにより、発熱量の過不足を防止することができる。また、この修正前後での熱源の総運転時間の差は所定の範囲以内であれば同じでなくても良く、その差の例としては３０％以内、好ましくは２０％以内とすることができる。

また、既に作成されている運転計画を用いることなく、再度作成される運転計画を新たに作成する場合には、手動運転時間帯に熱源１６を運転状態とし、手動停止時間帯に熱源を停止状態とした上で、他の時間帯について、省エネルギー性が高まるように新たに運転計画を作成することができる。

運転計画を作成する場合には、貯留部１７に貯留されている熱量を考慮して作成される。例えば、既に、貯留部１７に熱量が貯留されており、この熱量で後に使用される熱量をまかなうことができるときには、原則的には熱源１６を運転しないように運転計画が作成される。

図８のＳＴＥＰ４で、運転計画が運転時間帯か停止時間帯がどうかを確認し、停止時間帯の時には、ＳＴＥＰ５に進み、熱源１６は運転停止状態となる。そして、ＳＴＥＰ２に戻り、運転計画が熱源１６の運転状態となるまで待つ。そして、運転計画の運転時間帯となるとＳＴＥＰ６に進み、貯留熱量検知手段１４ｂによって、貯留部１７の熱量が貯留限界となっているかどうかの判定を行う。

貯留部１７の熱量が貯留限界である場合には、「タンクがいっぱいになりました」などの貯留限界の際に行う報知をし（ＳＴＥＰ７）、熱源１６は停止状態となる（ＳＴＥＰ８）。そして、貯留部１７が貯留限界でない場合にはＳＴＥＰ９に進み、貯留限界予測手段１４ｃによって、貯留部１７の熱量が貯留限界となるかどうかの予測を行う。
貯留部１７が貯留限界となるかどうかの予測は、運転計画と、貯留部１７に貯められている熱量と、今後の計画熱量値Ｔｙ（基準予測値Ｗ）とによって行われる。そして、この状態で熱源１６が運転されると熱量の貯留限界に達すると予測した場合には、「タンクがいっぱいになります」などの上記したような報知が行われる（ＳＴＥＰ１０）。

さらに、貯留限界予測手段１４ｃによって、後に貯留部１７が貯留限界となるかどうかの予測を行った後、ＳＴＥＰ１１に進み、使用電力Ｅが最低使用電力Ｅ０よりも小さく、使用電力不足停止モードであるかどうかを判断する。そして、使用電力Ｅが最低使用電力Ｅよりも大きく使用電力停止モードでない場合には、熱源１６が運転する（ＳＴＥＰ１２）。

また、使用電力Ｅが最低使用電力Ｅ０よりも小さく使用電力停止モードである場合には、かかるモードの際に行う告知（例えば「電気を使用してください」など）を行う（ＳＴＥＰ１３）。さらに、ＳＴＥＰ１４に進み、手動制御手段１３ａによって入力されて手動運転時間帯であるかどうかを判断する（ＳＴＥＰ１４）。そして、手動運転時間帯である場合には、ＳＴＥＰ１２に進んで熱源１６が運転する。
手動運転時間帯でない場合には、ＳＴＥＰ１５に進んで熱源１６が停止する。

このように、熱源１６は、運転計画における運転時間帯の時であり、貯留部１７が熱量貯留限界を超えておらず、使用電力不足停止モードでない、という全ての条件を満たした場合には熱源１６が運転される。また、使用電力不足停止モードであっても手動運転時間帯である場合、運転計画における運転時間帯の時であって熱量貯留限界を超えていない場合には熱源１６が運転される。そして、その他の場合は熱源１６が停止状態となる。
また、使用者が入力した時間帯（手動運転時間帯及び手動停止時間帯）の熱源１６の運転は、貯留部１７の熱量貯留限界を越えない限り、使用者が入力したとおりに運転状態・停止状態となる。

そして、熱源１６の停止原因などの所定の情報を報知手段１５によって報知するので、使用者はその報知された内容を知ることによって、熱源１６によって発電や発熱した電気や発熱した熱を有効利用し、また、無駄な電気や熱の発電・発熱を防ぐことができる。特に、手動制御手段１３ａを用いて手動制御を行う場合には、必要以上に熱源１６を運転したり、必要な分の熱源１６の運転ができないおそれがあるが、本発明の熱源制御装置１では電気や熱を有効利用して、電気や熱の無駄を防止することができる。

このような熱源制御装置１は、熱源１６と接続されて熱源１６を制御し、熱源１６によって発電、発熱した、電気、熱を所定の装置で使用することができるものであるが、具体的な構成の例としては、以下のようなものである。

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１６は、燃料電池やガスエンジンなどが用いられている。
また、熱源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。

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、図１に示すように、給湯装置１９、風呂装置２０、暖房装置２１である。給湯装置１９は、熱源１６で発生した熱を用いてできた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。

図２に示すように、熱源１６、貯留部１７及び熱エネルギー使用装置１８は、配管２４で接続されている。そして、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る。
また、図２の矢印で示す方向に水が流れるように配管２４が接続されて、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。

さらに、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、前記した消費熱量確認手段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。

熱系システム８の具体的な装置を、図３に示す。
熱系システム８では、貯留部１７である貯湯タンク１７ａと、熱源１６である加熱器１６ａが配管２４によって循環路６１を形成している。また、貯湯タンク１７ａには、配管２４である給水路６２と給湯路６３が接続されており、給水路６２から供給される水が貯湯タンク１７ａ内で加熱されて給湯路６３を通じて湯が排出される。

そして、熱系システム８には、流量センサ６４や温度センサ６５が設けられている。熱系システム８の流量センサ６４は、給湯される湯水の量Ｖを確認することができ、温度センサ６５は導入される水温Ｔ１や、給湯される湯水の温度Ｔ２、貯湯タンク１７ａ、１７ｂ内の温度を確認することができ、上記した消費熱量確認手段１０として用いられる。

貯湯タンク１７ａには、湯として熱量を蓄えることができる。そして、この熱量は、温度センサ６５などによって確認することができる。
熱系システム８の貯湯タンク１７ａでは、貯湯タンク１７ａ内の高温の湯の部分の容積とその部分の温度や、全体の湯の温度により熱量を確認することができる。

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。
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、上記の水温Ｔ１、Ｔ２や量Ｖなどから算出される消費熱量確認手段１０により消費熱量Ｑが算出される。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により求めることができるものであり、熱系システム８で消費されたと考えられる熱量である。

そして、熱源１６の運転は、運転計画作成手段１３によって作成された運転計画により運転される。この運転計画は、基準予測値Ｗに基づいて作成される。なお、基準予測値Ｗは、基準値更新手段１１により一定の条件で更新される。

運転計画作成手段１３によって運転計画を作成するが、基準予測値Ｗを基準として、前日の消費熱量Ｑの実績値等を用いて各時間の計画熱量値Ｔｙを算出して行われる。運転計画は、各時間の計画熱量値Ｔｙの消費熱量を供給することができるように、計画的に熱源１６を作動させ、その熱を貯留部１７に蓄えておく。

このようにして、各時間の計画熱量値Ｔｙの熱量を供給できるように運転計画が作成されて熱源１６が運転されるので、使用者が使用実績に基づいて学習した熱量に基づいた予測により自動的に熱源１６が運転され、使用者は、熱源１６によって効率的に発電・発熱した電気や熱（湯）を用いることができる。

また、使用者は、手動制御手段１３ａを用いて手動で入力し、希望する時間に熱源１６を運転させたり停止させたりすることができる。使用者が手動入力操作を行った場合、運転計画は再度作成されて、再作成された運転計画によって熱源１６の運転が制御される。このとき、使用者が入力した時間帯の熱源１６の運転は、貯留部１７の熱量貯留限界を越えない限り、入力したとおりに運転されることになる。
そのため、手動制御手段１３ａで手動運転時間帯を設定したとき、熱源１６の発熱量が必要以上となって、貯留部１７の熱量が熱量貯留限界に達する場合があるが、熱量貯留限界に達するかどうかを予測して、熱量貯留限界に達する場合には報知手段１５により報知して、あらかじめ使用者に知らせることができるので、熱の消費を促したり、無駄な発熱を防止したりすることができる。

図９は、手動制御手段１３ａで手動運転時間帯を設定した場合の電気量を示すグラフであり、使用者は１０時から１３時までを手動運転時間帯を設定し、１４時から１７時までを手動停止時間帯を設定している。そして、手動制御手段１３ａによって再作成する前の運転計画は、９時から１４時までが停止状態で１４時から２４時までが運転状態となっていたが、再作成された運転計画は、９時から１０時まで、及び、１３時から１７時までが停止状態で１０時から１３時、及び１７時から２４時までが運転状態となっている。

そして、当日の電気の使用が、１４時から１７時までは少なくなっているが、かかる時間帯は熱源１６が運転されておらず、発電された電気が無駄となることがない。また、１０時から１３時に発電された電気を有効利用することができる。
このように、通常とは異なる電気や熱の使用が行われると使用者が判断した場合には、使用者の電気や熱の使用に合わせて熱源１６を運転させることにより、電気や熱を無駄なく発生させて使用することができる。

図１０は、上記した例とは別の場合の、手動制御手段１３ａで手動運転時間帯を設定した場合の熱量を示すグラフであり、使用者は１２時から１６時までを手動運転時間帯を設定している。そして、再作成された運転計画と、計画熱量値Ｔｙとによって、貯留部１７に貯留される熱量が熱量貯留限界に達するかを貯留限界予測手段１４ｃにより予測すると、１４時頃には熱量貯留予定曲線Ｈが熱量貯留限界値を越え、貯留部１７に貯留される熱量が熱量貯留限界に達することが予測される。そして、この場合には、報知手段１５によって、「タンクがいっぱいになります」などの報知が行われる。
そして、使用者は熱量の貯めすぎを知ることとなるので、手動運転時間帯の設定を解除したり、より多くのお湯を使用したりして、貯留部１７に貯留される熱量が熱量貯留限界に達することを未然に防ぐことができる。

また、このような報知を行った場合でも、運転計画通りに熱源１６の運転が行われると、貯留部１７に貯留される熱量が熱量貯留限界に達することとなる。かかる場合には、上記したように熱源１６が停止状態となる。使用者は、手動運転時間帯を設定している時間帯に熱源１６が停止するので、熱源１６が故障したものと間違えるおそれがあるが、本実施形態の熱源制御装置１では、このような場合に報知手段１５によって「タンクがいっぱいになりました」などと報知するので、そのようなおそれはない。

さらに、熱源制御装置１の報知手段１５による報知を行わないようにする報知阻止手段を設けることができる。報知阻止手段は、ディップスイッチなどであって、報知可能状態及び報知阻止状態を切り換えることができる。そして、報知が不要な使用者が熱源制御装置１を用いる場合には、報知阻止手段によって報知が行われないようにすることができる。

このように、本発明の実施形態における熱源制御装置１では、計画的に運転されている熱源１６について、より省エネルギーを実現することができる。

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。 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模式図である。 本発明の第１の実施形態における熱系システムの具体例を示した模式図である。 一日の各時間における熱量に関するデータの例を時系列に示したグラフである。 一日の各時間における電力量に関するデータの例を時系列に示したグラフである。 表示部を示した正面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は表示部を示した正面図である。 本発明の第１の実施形態における熱源制御装置の制御内容を示したフローチャートである。 一日の各時間における電力量に関するデータの例を時系列に示したグラフである。 一日の各時間における熱量に関するデータの例を時系列に示したグラフである。

符号の説明

１ 熱源制御装置
１３ 運転計画作成手段
１３ａ 手動制御手段
１４ 使用電力確認手段
１４ａ 電力比較手段
１４ｂ 貯留熱量検知手段
１４ｃ 貯留限界予測手段
１５ 報知手段
１６ 熱源
Ｅ 使用電力
Ｅ０ 最低使用電力

Claims (10)

1. 発熱及び発電を行う熱源の運転を制御するものであり、熱及び電気の少なくとも一方の使用量を予測して熱源の運転を行う熱源制御装置であって、
   運転計画作成手段と使用電力確認手段と報知手段とを有し、前記運転計画作成手段は熱源の運転計画を作成するものであって前記運転計画に基づいて熱源の運転の制御を行うものであり、使用電力確認手段は前記熱源で発電した電気が、外部の装置で使用される使用電力を確認することができ、前記使用電力が一定の値である最低使用電力を超えないと熱源は停止状態となると共に、前記報知手段によって所定の情報を報知するものであることを特徴とする熱源制御装置。
2. 報知手段は、使用電力と最低使用電力との差を報知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。
3. 手動制御部を有し、前記手動制御部により、使用者が、熱源を運転状態とする時間帯である手動運転時間帯を設定することができ、運転計画作成手段は、前記手動運転時間帯に熱源を運転するようにして運転計画を作成するものであり、
   前記使用電力が一定の値である最低使用電力を超えない場合であっても、手動運転時間帯である場合には、熱源は運転状態となることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱源制御装置。
4. 発熱及び発電を行う熱源の運転を制御するものであり、熱及び電気の少なくとも一方の使用量を予測して熱源の運転を行う熱源制御装置であって、
   運転計画作成手段と貯留熱量検知手段と報知手段とを有し、前記運転計画作成手段は熱源の運転計画を作成するものであって前記運転計画に基づいて熱源の運転の制御を行うものであり、貯留熱量検知手段は前記熱源の熱を貯留する貯留部で貯留された熱量を検知することができ、前記貯留部で貯留することの可能な最大熱量である熱量貯留限界に達すると熱源は停止状態となると共に、前記報知手段によって所定の情報を報知するものであることを特徴とする熱源制御装置。
5. 貯留限界予測手段を有し、前記貯留限界予測手段は、貯留部で貯留されている熱量が、熱源の運転により熱量貯留限界に達するかどうかを予測するものであり、熱量貯留限界に達すると予測した場合には、報知手段によって所定の情報を報知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。
6. 手動制御部を有し、前記手動制御部により、使用者が、熱源を運転状態とする時間帯である手動運転時間帯、及び、熱源を停止状態とする時間帯である手動停止時間帯の少なくとも一方を設定することができ、運転計画作成手段は、前記手動運転時間帯に熱源を運転するようにし、前記手動停止時間帯に熱源を停止するようにして運転計画を作成するものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の熱源制御装置。
7. 運転計画作成手段は、運転計画が作成された後に、使用者が手動運転時間帯又は手動停止時間帯を設定すると、運転計画を再度作成し、再度作成された運転計画に基づいて熱源を運転するものであることを特徴とする請求項３又は６に記載の熱源制御装置。
8. 再度作成される運転計画は、既に作成されている運転計画に修正を加えて作成するものであり、設定された手動運転時間帯又は手動停止時間帯だけを修正して作成されるものであることを特徴とする請求項７に記載の熱源制御装置。
9. 再度作成される運転計画は、既に作成されている運転計画に修正を加えて作成するものであり、設定された手動運転時間帯及び手動停止時間帯を修正し、さらに、手動運転時間帯及び手動停止時間帯以外の時間帯を修正して、修正前後で熱源の総運転時間の差が所定の範囲以内とするようにするものであることを特徴とする請求項７に記載の熱源制御装置。
10. 再度作成される運転計画は、設定された手動運転時間帯を運転状態とし、設定された手動停止時間帯を停止状態とした上で、他の時間帯について新たに算出して作成されるものであることを特徴とする請求項７に記載の熱源制御装置。

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