JP2007516406A - 家庭用熱電システム - Google Patents

Abstract

本発明は、家庭用熱電併給（ｄｃｈｐ）ユニットの効率的な運転方法を可能にする家庭用熱電システム、及びｄｃｈｐユニットを有する家屋内の家庭用器具の運転をスケジューリングするエネルギ効率的な方法に関する。ｄｃｈｐユニットは、暖房及び家庭用温水を提供し、かつ家庭で使用するための電気も生成する。ｄｃｈｐユニットと、ｄｃｈｐユニット制御器と、プログラマモジュールと、それらの間の通信を可能にするように連結されたエネルギスケジューラとを備える家庭用熱電システムが提供され、プログラマモジュールは、データ入力を受信して、データ入力から暖房及び／又は温水スケジュールを生成し、ｄｃｈｐユニット制御器は、スケジュールに従ってｄｃｈｐユニットの運転時間を決定して、運転時間をエネルギスケジューラに提供し、次に、運転時間中に家庭用器具を作動させる。

Description

導入部
本発明は、家庭用熱電併給（ｄｃｈｐ）ユニットの効率的な運転方法を可能にする家庭用熱電システム、及びｄｃｈｐユニットを有する住居内の家庭用器具の運転をスケジューリングするエネルギ効率的な方法に関する。

居住空間に温水及びセントラルヒーティングを提供するためのｄｃｈｐユニットの用途が知られている。例えば、本発明者らの国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ０３／００１２００号パンフレットは、スターリングエンジンを備えるこのようなｄｃｈｐユニットを記載している。これらのユニットは、家庭のセントラルヒーティング及び温水の必要性を満たすことに加えて、エネルギ効率的に電気を生成するためにも使用できるので有用である。このように生成された電気は、電気に対する需要があるときに家庭内で使用できるか、あるいは家庭に給電する送電網内に売り戻すことが可能である。したがって、送電網から抽出される正味電気量を低減することができる。ｄｃｈｐユニットの別の利点は、停電の場合に家庭内に電気を供給するために使用できることである。

したがって、ｄｃｈｐユニットは、温水及び／又はセントラルヒーティングを提供するボイラのような家庭で使用される従来の暖房ユニットよりも本質的にエネルギ効率的である。すなわち、家屋内のエネルギ供給及び使用の絶えざる効率向上を常に目指している。これには、消費者の間の柔軟性及び快適さに対する要求が伴う。

本発明は、家屋内の電気使用の改良されたスケジューリング方法を可能にする改良された家庭用熱電システムを提供することによって、エネルギ管理の問題に取り組む。

発明の概要
この背景に対して、及び第１の形態から、本発明は、ｄｃｈｐユニットと、ｄｃｈｐユニット制御器と、プログラマモジュールと、家庭用器具と通信するように構成されたエネルギスケジューラとを備える家庭用熱電システムに依拠する。前記ｄｃｈｐユニット制御器、プログラマモジュール及びエネルギスケジューラはそれらの間の通信を可能にするように連結される。これにより、ｄｃｈｐユニットは、家庭暖房用の熱を生成するように及び／又は家庭用温水を供給するように、及び家庭供給用の電気を生成するように、ｄｃｈｐユニット制御器の命令の下に運転可能である。エネルギスケジューラは、家庭用器具から電力需要情報を受信して、家庭用器具を作動させるように動作可能である。プログラマモジュールは、消費者によって入力されたデータを受信して、このデータから対応する暖房及び／又は温水スケジュールを生成するように動作可能である。次に、ｄｃｈｐユニット制御器は、プログラマモジュールによって提供された暖房及び／又は温水スケジュールに従ってｄｃｈｐユニットの運転時間を決定して、ｄｃｈｐユニットの運転時間をエネルギスケジューラに提供するように動作可能である。次に、エネルギスケジューラは、ｄｃｈｐユニットの運転時間を使用して家庭用器具の運転時間を決定するように動作可能である。

このようにして、家庭用器具がｄｃｈｐユニットの運転と一致して作動されるように、家庭用器具の運転を最適化することができる。このように、家庭用器具に電力を供給するために、ｄｃｈｐユニットの運転によって生産された電気を使用することができる。明らかに、２つ以上の家庭用器具がエネルギスケジューラと協働することが可能である。これは、そのように接続されている場合、送電網から抽出される電気の低減を可能にする。

ｄｃｈｐユニット制御器、プログラマモジュール及びエネルギスケジューラは、異なる方法で構成可能である。それらは、別の場所に位置する別個の物理的実体に対応可能である。代わりに、別個の実体であるが、ｄｃｈｐユニット制御器、プログラマモジュール及びエネルギスケジューラの内の２つ又は３つは、共通の場所に位置してもよい。さらに、ｄｃｈｐユニット制御器、プログラマモジュール及びエネルギスケジューラの内の２つ又は３つは、物理的に分離しなくてもよい。例えば、ｄｃｈｐユニット制御器及びプログラマモジュールは、回路基板又はコンピュータのような共通の装置の異なる機能部分でもよい。回路基板の第１の例は電子装置に対応するが、コンピュータの第２の例はソフトウェア実施に対応する。実際に、ｄｃｈｐユニット制御器、プログラマモジュール及びエネルギスケジューラ（又はそれらの任意の組み合わせ）は、物理的な分離が不可能であるようなものであることがあり、それらは共通の装置の純粋に機能的な部分又はコンピュータプログラムコードの単一のブロックにも対応するに過ぎないかもしれない。

選択的に、家庭用熱電システムは、ｄｃｈｐユニットによって生成された電気を送電網に供給するように適合された送電網への接続部をさらに備える。これにより、送電網への電力の送出が可能であり、この送電網で、１つ又は複数の家庭用器具によって消費されるよりも多くの電力が生成される。

好ましくは、プログラマモジュールは、家庭用熱電システムに関係する情報を表示するように動作可能である。この情報は、暖房又は温水スケジュール、家庭用器具の運転スケジュール、ｄｃｈｐユニットの運転条件及びサービス情報のような家庭用熱電システムの運転に関係する可能性が最も高い。本発明の好ましい実施形態で、他の例について次に説明する。ある情報（例えば、家の現在の温度）は、連続的に表示可能であるが、利用可能な情報の大部分は消費者の要請により優先的に表示される。このようにして、消費者又はサービスエンジニアは、見たいと望む情報を選択することができる。このことは、メニュー案内によるグラフィカルユーザインタフェースを有するプログラマモジュールによって行うことが可能であり、このインタフェースにより、消費者は、プログラマモジュールによって提示された階層メニューを通して、所望の情報に至る経路をナビゲーションできる。

選択的に、家庭用熱電システムは、遠隔位置と通信するように動作可能な通信手段をさらに備える。遠隔位置は、ｄｃｈｐユニット用の燃料供給元又は電気供給元のようなサービス又は製品プロバイダの位置である可能性が最も高い。さらに、プログラマモジュールは、通信手段を介して熱電システムに関する情報をメンテナンスエージェントに送信するように動作可能であり得る。通信手段は、電話網を介して通信するように動作可能であるモデムを備えることが好ましいが、移動網、無線リンク及び衛星リンクのような他のリンクを使用してもよい。

好ましくは、家庭用熱電システムは、プログラマモジュールへの通信を可能にするように連結された第１のサーモスタットユニットをさらに備える。好都合に、サーモスタットユニットは温度を測定して、このように測定された温度を表示するように動作可能であり、消費者による家の所望の温度の設定を可能にする調整手段をさらに備える。調整手段は、回転ダイアル等であり得、選択的に、サーモスタットモジュールは、現在の家の温度及び消費者によって設定された家の温度の両方を表示することが可能である。

第１のサーモスタットユニットと通信する１つ以上の第２のサーモスタットユニットを使用してもよい。これは、大きな家、又は家が複数のフロアから広く構成されている場合に部分的に有益である。好ましくは、第１のサーモスタットユニットのみが温度を測定するように動作可能であり、すべてのサーモスタットユニットが、このように測定された温度を表示するように動作可能であり、かつ消費者による家の温度の設定を可能にするための調整手段をさらに備えることが好ましい。

本発明は、協働する家庭網に使用してもよい。したがって、第２の形態によれば、本発明は、ハブ制御器と、家庭網を接続する電気伝送手段と、家庭網とハブ制御器との間の通信を可能にする通信手段とを備える家庭網に提供する家庭用熱電システムに依拠する。家庭用熱電システムは、ｄｃｈｐユニット、ｄｃｈｐユニット制御器及びプログラマモジュールが設けられた少なくとも１つの家庭を備え、ｄｃｈｐユニット制御器、プログラマモジュール及びハブ制御器はそれらの間の通信を可能にするように連結される。ｄｃｈｐユニットは、家庭暖房用の熱を生成するように及び／又は家庭用温水を供給するように、及び家庭用途用の及び電気伝送手段を介した家庭網内への供給用の電気を生成するように、ｄｃｈｐユニット制御器の命令の下に運転可能である。プログラマモジュールは、消費者によって入力されたデータを受信して、このデータから対応する暖房及び／又は温水スケジュールを生成するように動作可能である。次に、ｄｃｈｐユニット制御器は、プログラマモジュールによって提供された暖房及び／又は温水スケジュールに従ってｄｃｈｐユニットの運転時間を決定するように動作可能である。ｄｃｈｐユニット制御器は、ｄｃｈｐユニットの運転時間をハブ制御器に提供する。

家庭用熱電システムはまた、ハブ制御器と通信するように構成された局所エネルギスケジューラと、当該家庭内の家庭用器具とが設けられた少なくとも１つの他の家庭を備える。局所エネルギスケジューラは、家庭用器具から電力需要情報を受信して、この情報をハブ制御器に送るように動作可能であり、ハブ制御器は、ｄｃｈｐユニットの運転時間を使用して家庭用器具の運転時間を決定するように動作可能である。ハブ制御器は、家庭用器具の運転時間を局所エネルギスケジューラに送り、次に、家庭用器具を当該スケジュールに従って作動させる。このように、本発明の利点は、エネルギ効率のさらなる向上の可能性がある家庭網にわたって享受することができる。

第３の形態から、本発明は、ｄｃｈｐユニットと、ｄｃｈｐユニット制御器と、プログラマモジュールとを備える家庭用熱電システムに依拠する。ｄｃｈｐユニットは、家庭暖房のための及び／又は家庭用温水を供給するための熱を生成するように、及び家庭供給用の及び／又は家庭が接続される送電網への電気を生成するように、ｄｃｈｐユニット制御器の命令の下に運転可能である。プログラマモジュールは、開始時間及び終了時間を有する時間帯と、この時間帯中の家庭用の所望の温度と、及び／又は温水がこの時間帯中に必要であるという確認とに対応する消費者によって入力されたデータを受信するように動作可能であり、プログラマモジュールは、データから対応する暖房及び／又は温水スケジュールを生成するように動作可能である。家庭の温度が所望の温度に達し及び／又は温水が各時間帯の開始時に利用可能であるように、ｄｃｈｐユニット制御器は、プログラマモジュールによって提供された暖房及び／又は温水スケジュールに従ってｄｃｈｐユニットの運転時間を決定するように動作可能である。

これは、開始時間と終了時間を各々が有する時間帯のみの消費者による設定が可能な家庭用暖房及び温水システムの標準運転と対照的である。標準システムは、開始時間にのみ点火し、終了時にスイッチオフする。したがって、温水及び／又は暖房は、消費者によって入力された開始時間後のある時間にのみ利用可能である。この結果、消費者は、家庭が暖められている及び／又は温水が特定の所望の時間に利用可能であることを確実にするために、入力すべき必要なオフセット時間を推測しなければならない。

有利に、消費者は、各々の日を任意の数の時間帯に分割して、関連の温度及び／又は温水需要を入力することが可能である。このことにより、一日中、家庭が最小の温度に維持されることが保証される。同様に、より多様な家庭の温度の達成が可能になる。

ｄｃｈｐユニットは、主バーナ及び補助バーナを備えることが多く、主バーナの動作により電気が生成され、この場合、補助バーナの点火が最小にされるべきであるという規則に従って、ｄｃｈｐユニット制御器がｄｃｈｐユニットの運転時間を決定することが好ましい。このようにして、主バーナの点火が最大にされ、したがって、発電も最大になる（現在の大部分のｄｃｈｐユニットは補助バーナの点火により電気を生成しない）。選択的に、所望の上昇温度が設定されていた時間帯の開始時の前に、主バーナのみが点火される期間があるように、ｄｃｈｐユニット制御器は、ｄｃｈｐユニットの運転時間を決定するように動作可能である。所望の温度に達するにはより多くの時間がかかるが、生成された電気量はこのようにして最大にされる。

時間帯の開始時に家庭が所望の温度に達することを確実にするために、ｄｃｈｐユニット制御器は、家庭の温度を示す情報を受信して、時間帯の開始時に家庭が所望の温度に達するかどうかを予測するように動作可能であり、所望の温度に達していないと予測された場合、補助バーナを点火させ、これによって、時間帯の開始時に家庭が所望の温度に達することを保証するように動作可能である。

最適な予熱期間を使用して開始時間に所望の温度を達成することを確実にする様々な方法を使用することができる。好都合に、ｄｃｈｐユニット制御器は、以前の複数の日々について時間帯の所望の温度に達するために要した時間を記録し、これらの時間を使用して、主バーナのみが点火されるべき期間の長さを決定するように動作可能であり得る。さらに、家庭が時間帯の開始に先行して所望の温度に達することを保証するために補助バーナが点火された場合、ｄｃｈｐユニット制御器は、主バーナのみが点火される引き続く期間の長さを自動的に増すように選択的に動作可能であり得る。

選択的に、時間帯の開始に先行して暖房及び温水の両方が必要である場合、ｄｃｈｐユニットが暖房を提供するために運転される第２の期間の直前に温水を提供するために、ｄｃｈｐユニットが第１の期間の間運転されるという規則に従って、ｄｃｈｐユニット制御器はｄｃｈｐユニットの運転時間を決定する。好ましくは、ｄｃｈｐユニット制御器は、主バーナが期間の間点火したままであるようにｄｃｈｐユニットの運転時間を決定するように動作可能である。このようにして、主バーナは、効率の利益のために両方の期間にわたって点火されたままであり得る。

選択的に、暖房及び／又は温水は、ｄｃｈｐユニット制御器の命令の下にｄｃｈｐユニットによって時間帯の間維持され、この場合、ｄｃｈｐユニット制御器は、点火とアイドリングとの間の主バーナの切り換えに優先して補助バーナが点火とアイドリングとの間に切り換えられるという規則に従って、ｄｃｈｐユニットの運転を決定するように動作可能である。これにより、主バーナの優先的な点火が可能であり、これによって、発電が最大になる。

有利に、ｄｃｈｐ制御器は、家庭温度の変化速度の測定を使用して、補助バーナ及び／又は主バーナの点火速度を制御するように動作可能であり得る。選択的に、家庭用熱電システムは、家庭温度の変化速度の測定をｄｃｈｐユニット制御器に供給するように動作可能であるサーミスタベースの温度計をさらに備える。

好ましくは、主バーナヘッドの温度が監視され、選択的に、ｄｃｈｐユニット制御器は、ｄｃｈｐユニットを制御して略５５０℃の主バーナヘッド温度を維持するように動作可能である。ｄｃｈｐユニット制御器は、主バーナを通した可燃性燃料の流れを変更することによって、主バーナヘッド温度を維持するように動作可能であり得る。好ましい実施形態では、上限を越える主バーナヘッド温度が測定された場合、ｄｃｈｐユニット制御器は主バーナをアイドルに切り換えるように構成可能である。さらに、下限を越えるが、上限未満の主バーナヘッド温度が測定されたとき、ｄｃｈｐユニット制御器は、エンジンバーナをアイドルに設定することなく主バーナヘッドの温度を低減するように構成可能である。

有利に、プログラマモジュールは、開始時間及び終了時間を有する時間帯と、この時間帯中の家庭用の所望の温度と、及び／又は温水がこの時間帯中に必要であるという確認とのうちの少なくとも２組に対応する消費者によって入力されたデータを受信するように動作可能であり、各時間帯は２４時間の期間に及び、消費者は、週の各々の日のためにどの設定を使用すべきかを指示し、ｄｃｈｐユニット制御器は各々の日の適切な設定を実施する。

別の形態によれば、本発明は、ｄｃｈｐユニットと、ｄｃｈｐユニット制御器と、家庭用器具と、エネルギスケジューラとを備える家庭のエネルギスケジューリング方法に依拠し、本方法は、消費者が温水及び／又は暖房需要を選択するステップであって、ｄｃｈｐユニット制御器がｄｃｈｐユニットの運転をスケジューリングして、選択された需要から温水及び／又は暖房スケジュールを生成し、エネルギスケジューラが、ｄｃｈｐユニットの運転と一致するように家庭用器具の運転をスケジューリングするステップを含む。

さらに別の形態によれば、本発明は、ｄｃｈｐユニットと、ｄｃｈｐユニット制御器と、家庭用器具と、エネルギスケジューラとを備える家庭に暖房及び／又は温水を提供する方法に依拠し、本方法は、消費者が、開始時間及び終了時間を有する時間帯と、この時間帯中の家庭用の所望の温度と、及び／又は温水がこの時間帯中に必要であるという確認とを選択するステップを含み、ｄｃｈｐユニット制御器は、ｄｃｈｐユニットの運転をスケジューリングして、家庭の温度が選択された温度に達し及び／又は温水が各時間帯の開始時に利用可能であるように、選択された暖房及び／又は温水需要に従って温水及び／又は暖房スケジュールを生成する。

本発明をより容易に理解し得るために、次に、一例としてのみ、添付図を参照する。

詳細な説明
ｄｃｈｐユニット１２、ｄｃｈｐ制御器１４、プログラマモジュール１６、サーモスタットユニット１８、エネルギスケジューラ２０、家庭用器具２２及びモデム２４を含む家庭用エネルギスケジューリングシステム１０が、図１に示されている。ｄｃｈｐユニット１２は、熱及び温水を家庭に供給するためのバーナと、電気を生産するためのスターリングエンジンとを備える。ｄｃｈｐ制御器１４は、ｄｃｈｐユニット１２に対し直接制御を行使し、ｄｃｈｐユニット１２の運転に関係する情報を送り、一方、エネルギスケジューラ２０は家庭用器具２２に対し同様の機能を果たす。具体的に、エネルギスケジューラ２０は、接続された家庭用器具２２から電力需要に関する情報を送って、ｄｃｈｐユニット１２から発電のスケジュールに応じて、接続された家庭用器具２２を作動させる。プログラマモジュール１６は、ｄｃｈｐ制御器１４及びエネルギスケジューラ２０の両方に連結され、エネルギスケジューリングシステム１０に関係する情報を表示することによって、及び消費者からのプログラミング入力を受け入れることによって、消費者用の中央インタフェースとして機能する。さらに、温度は、サーモスタットユニット１８を使用して消費者が設定してもよい。

ｄｃｈｐ制御器１４は、ｄｃｈｐユニット１２内に配置され、プログラマモジュール１６と通信する。プログラマモジュール１６は、時間帯の間に家庭が暖房されるべきいくつかの時間帯及び温度と、同様に温水が利用可能であるべき時間帯とに対応する消費者によって設定された運転スケジュールを送る。ｄｃｈｐ制御器１４は、これらの運転スケジュールに合うように、ｄｃｈｐユニット１２の運転計画を決定する。代わりに、プログラマモジュール１６が、ｄｃｈｐユニット１２用の運転スケジュールを決定してもよい。この場合、ｄｃｈｐ制御器１４は、プログラマモジュール１６によって提供された信号を、ｄｃｈｐユニット１２（すなわち通信マネージャに有効に）に命令するために適切な信号に変換するための手段に対応してもよい。

エネルギスケジューラ２０は、洗濯機、回転式乾燥機及び皿洗い機のような選択された家庭用器具２２に連結される。エネルギスケジューラはまた、モデム２４に連結され、これによって、サービスプロバイダとの通信が可能である。サービスプロバイダは、可燃ガス供給のコスト及び送電網から入出される電気のコスト及び価値のような情報を提供することが可能である。モデム２４を介して受信された情報を使用して、接続された家庭用器具２２からの電力需要及びｄｃｈｐユニット１２からの予想電力供給に関し保持された情報に加えて、エネルギスケジューラ２０は、接続された家庭用器具２２の運転をスケジュールすることが可能である。

家庭用エネルギスケジューリングシステム１０の各要素について、以下により詳細に説明する。

Ｄｃｈｐユニット
家庭を暖房し、家庭に温水を供給するために使用可能なｄｃｈｐユニット１２が図２に示されている。さらに、ｄｃｈｐユニット１２を使用して、家庭内で消費されるか、あるいは家庭に給電する送電網内にフィードバックすることが可能な電気を生成してもよい。

ｄｃｈｐユニット１２は、スターリングエンジン２６の周りに配置される。エンジン２６は、線形フリーピストンスターリングエンジンであることが好ましく、その運転は関連技術で周知である。ｄｃｈｐユニット１２に使用するために、エンジンの電気出力は、最高１６アンペアの単相の出力であるべきである。

スターリングエンジン２６は、エンジンバーナ２８からの熱出力によって駆動される。このバーナ２８には、弁３４の制御の下に、空気供給３２と混合される可燃ガス供給部３０によって燃料が供給される。混合流は、ファン３６によって、エンジンバーナ２８に送られる。これにより、スターリングエンジン２６が駆動されて、線形交流発電機から電気出力３８が生成される。熱は、本質的に熱交換器である冷却器４０でスターリングエンジンから抽出され、この熱交換器を通してライン４４に沿ってポンプ４２により水がポンプされる。つぎに、冷却器４０を通過する水は、熱交換器４６で、スターリングエンジン２６のヘッドを加熱したエンジンバーナ２８からの排気ガスによってさらに加熱される。

水をさらに加熱するため、及びスターリングエンジン２６が作動されていないときに、ある程度の独立性を提供するためにも、補助バーナ４８が設けられ、熱交換器４６で水を加熱する。補助バーナ４８には、バルブ５２の制御の下に、空気供給５０と混合される可燃性ガス供給３０によって燃料が供給される。混合流は、ファン３６によって補助バーナ４８に送られる。ファン３６は、ダイバータ弁５３を通して混合器弁３４と５２に空気を送り、各混合器への正確な空気流を保証する。代替設計では、別個のファンを使用して、２つのガス／空気混合器弁３４、５２に空気を送る。これにより、ダイバータ弁が不要となるが、単一のファン設計と比較して、重量、コスト及び効率の点で不利である。認識されるように、補助バーナはスターリングエンジン２６を駆動しないので、補助バーナの動作によって電気は生成されない。

エンジンバーナ２８及び補助バーナ４８からの排気ガスは、熱を熱交換器４６に引き渡した後に送気管５４に沿って出る。このようにして、スターリングエンジン２６は電気出力３８及び熱出力５６を生産し、熱出力は、例えば、家庭用温水需要を提供するか、セントラルヒーティングシステムに供給するか、又は組み合わせ構成（「コンビ」ボイラ）のそれらの両方に使用してもよい。

ｄｃｈｐシステム１２は、最大４ｋｗの電力（正味）を供給し、家庭網内に電力を直接供給するので、送電網からの給電と結合するように設計されている。

Ｄｃｈｐ制御器
ｄｃｈｐ制御器１４は、ｄｃｈｐユニット１２内に配置され、関連のディスプレイが、ｄｃｈｐユニット１２の現在の運転に関する情報を表示するためにｄｃｈｐユニット１２に設けられ、この情報は、プログラマモジュール１６で見るために利用可能である。ｄｃｈｐ制御器１４は、データの直接入力のための手段を有せず、代わりに、プログラマモジュール１６から情報を受信する。

本実施形態のｄｃｈｐ制御器１４の目的は、必要なすべての安全機能を実施しつつ、運転コストを最小にするようにｄｃｈｐユニット１２の運転を自動化することである。ｄｃｈｐ制御器１４は、２４時間毎に、必要な温度スケジュールに関する情報をプログラマモジュール１６から受信する。ｄｃｈｐ制御器１４は、これらのスケジュールを２４時間の運転計画に変換し、この計画により、ｄｃｈｐユニット１２のエンジンバーナ２８及び補助バーナ４８は、可能な限り経済的に動作することができる。

ｄｃｈｐユニット１２は、セントラルヒーティング又は温水に対する需要がある場合にのみ運転される。運転時、エンジン２６は電気を生成して、送電網からの供給と組み合わせて家庭回路に供給する。ｄｃｈｐ制御器１４は、それによって構成された運転計画による次の２４時間の発電スケジュールについて、プログラマモジュール１６を介してエネルギスケジューラ２０に知らせる。

ｄｃｈｐ制御器１４は、エンジンバーナ２８及び補助バーナ４８の両方を始動し、停止させ、弁３４と５２、及びファン３６を使用して、暖房需要に比例してそれらの動作を調整する。熱需要に対する応答は、エンジンバーナ２８及び補助バーナ４８を通した質量流量を調整することにより、ガス質量流の制御を通して行われる。この速度は、主水回路の熱慣性及び回路の輸送遅延を考慮する適応アルゴリズムによって決定され、熱需要及び対応する質量流の計算が可能である。これらの質量流は、図６に示したマップのような局所的に記憶されたマップに従って対応するファン速度及び混合器弁角度に変換される。この運転方法のさらなる詳細は、本発明者らの同時係属中の特許出願、ＧＢ０３０５５６６．２号明細書に確認することができる。熱需要の大きさに応じて、一方又は両方のバーナ２８と４８が作動される。

ｄｃｈｐ制御器１４はまた、送電網への交流発電機の接続及び切断を管理する。ｄｃｈｐユニット１２は、目標のエンジンヘッド温度に達したときに送電網に接続され、エンジンヘッド温度が下限未満に下がったとき、あるいはエンジンによって生成された電気が下限未満に低下したときに切断される。主電源が、周波数及び電圧について設定された限度外を越えた場合、同様に切断が行われる。

プログラマモジュール
プログラマモジュール１６は、消費者との主インタフェースを表し、本実施形態によれば、ｄｃｈｐユニット１２から物理的に分離されるが、互いに近接して配置してもよい（例えば、共に台所又はユーティリティルーム内に）。以下に説明するように、他の配置が可能である。

プログラマモジュール１６は、情報及び指示を消費者に表示するためのディスプレイ、及び消費者による情報の入力を可能にするためのボタンとダイアルを備える。ボタン及びダイアルの機能性は柔軟であり、ディスプレイに提示される情報と関連して作動される。消費者は、プログラマモジュール１６を使用して、スケジューリング情報を入力する。例えば、プログラマモジュール１６を介して変更可能な機能は、暖房のオン・オフ、異なる暖房スケジュールの選択（例えば、消費者が家にいる日の「在宅」及び消費者が働いている日の「仕事」、あるいは「経済」と「急速」モードの間）、日付と時間の設定、及び統計情報の閲覧を含む。この統計情報は、今までの生産電気量、絶対量又は現在の需要の部分又は割合として現在生産されている電気、値をゼロにするためのリセット機能（自動車の走行距離計のトリップメータと同様）、合計エネルギを定量化できるように最後のリセットの日付、及び保証期間及びサービススケジュールに対する比較を可能にするための設置日及び／又は運転時間を含む。

さらに、プログラマモジュール１６は、ｄｃｈｐ制御器１４、エネルギスケジューラ２０、及びサーモスタットユニット１８と情報を交換するハブとして機能する。いくつかの考えられる実施形態において、エネルギスケジューラ２０は、エネルギスケジューリングシステム１０に含まれず、この場合、プログラマモジュール１６はモデム２４と直接接続し、これによって、診断データをサービスプロバイダ又はメンテナンスセンタに送信することができる。

エネルギスケジューリングシステム１０が不正確に機能している場合、プログラマモジュール１６は、エラー及び警告を表示することが可能である。いくつかのエラーは、ｄｃｈｐユニット１２又はエネルギスケジューリングシステム１０の消費者によるリセットの実行を必要とするかもしれず、このことは、プログラマモジュール１６を使用して実行される。

サーモスタットユニット
温度はプログラマモジュール１６で設定可能であるが、１つ以上のサーモスタットユニット１８を設けて、家庭の周りの他の位置における温度設定が可能である。サーモスタットユニット１８は、ディスプレイ及び回転式ダイアルを備え、消費者は、所望の温度が表示されるまでダイアルを回転することによって、暖めるべき家庭の温度を設定することが可能である。用意されるサーモスタットユニット１８の数は、一般に、家の大きさに左右され、温度設定を調整するために家の周りをあまりにも遠く移動する必要を回避するため、追加のサーモスタットユニット１８が便利目的で設けられる。このことは、家が複数のフロアから構成されるか、あるいはプログラマモジュール１６がほとんど使用されない家の部分（例えばユーティリティルーム）に配置される場合、特に有益であり得、この場合、サーモスタットユニット１８は、リビングルーム又は寝室のような頻繁に使用される部屋、あるいは廊下又は踊り場のような主通路に配置可能である。

多数のサーモスタットユニット１８が取り付けられる場合、１つのユニットはマスタ１８ａとして機能し、他のユニットは二次ユニット１８ｂとなる。すべてのサーモスタットユニット１８を温度設定のために使用できるが、マスタユニット１８ａのみが温度読取を行う。サーモスタットユニット１８は、マスタユニット１８ａがプログラマモジュール１６に接続され、二次ユニット１８ｂがマスタユニット１８ａに接続されるように、階層的にネットワークで結ばれる。さらに、サーモスタットユニット１８は、システムエラーメッセージをそれらのディスプレイに示して、消費者がすべての故障を可能な限り迅速に認識することを保証し得る。

エネルギスケジューラ
エネルギスケジューラ２０は、エネルギスケジューリングシステム１０を介して作動されるべき家庭内のプログラマモジュール１６と他の電気器具２２との間のリンクを提供する。簡明さのため、エネルギスケジューラ２０は、消費者と直接のインタフェースを有せず、代わりに、消費者が単一のインタフェースのみを有するようにプログラマモジュール１６を通して通信する。したがって、プログラマモジュール１６は、家庭全体のエネルギ状態及び消費予測を提示することが可能である。

任意の時点に利用可能な電気に関する情報及び次の２４時間に利用可能な電気の予測（ｄｃｈｐユニット１２の運転計画から得られる）は、エネルギスケジューラ２０に送られる。次に、エネルギスケジューラ２０は、この電気を使用し、必要な場合、そのメモリに記憶された局所的なスケジューリングアルゴリズムに従って送電網から追加の電気を輸入するために、最も経済的な方法を決定することができる。

診断データは、プログラマモジュール１６を介してｄｃｈｐ制御器１４からエネルギスケジューラ２０に送信される。これらのデータは、通常の更新部分として、エネルギスケジューラ２０が接続されるモデム２４を通してサービスプロバイダに送信される。次に、同一のサービスプロバイダ又は他の１つ以上のサービスプロバイダが、エネルギスケジューリングアルゴリズムに使用するために最新の料金情報（電気の輸入／輸出及びガス供給に関する）をエネルギスケジューラ２０に送信する。オンラインの料金情報が利用可能でない場合、代わりに、消費者が周期的に更新可能な記憶された料金データが使用される。このように、サービスプロバイダリンク（又はモデム）を利用できない場合でも、エネルギスケジューリングシステム１０の利点を得ることが可能である。

家庭用器具
原則として、任意の種類の家庭用器具２２をエネルギスケジューラ２０に接続することが可能である。しかし、家庭用器具２２はオンデマンドサービス（例えばテレビ）を提供するので、エネルギスケジューリングに、すべての家庭用器具２２が適切とは限らない。洗濯機、回転式乾燥機及び皿洗い機のような器具２２は、それらの動作タイミングに関しある柔軟性で動作可能であり、エネルギスケジューラ２０に接続するのに著しく適切である。

モデム
標準モデム２４が使用され、これにより、電話線、無線リンク、広帯域ネットワーク等のようなデータリンクを通して、エネルギスケジューラと、サービスプロバイダ、メンテナンスセンタ又は他の同様の位置に配置された遠隔のコンピュータサーバとの通信が可能である。

消費者プログラミング
英連合王国のセントラルヒーティング／温水制御器の大部分は、２つの「オン」サイクルに対応する消費者によって設定された時間帯に従って動作し、このサイクル時間中に、サーモスタットを使用して設定された温度に家庭が加熱される。家庭の暖房は、家庭が設定温度に達する前に遅れがあるように、各「オン」サイクルの開始時にのみ始まる。「オン」サイクルの終了時、暖房がスイッチオフし、周囲温度がどうであろうとも家庭の温度は低下する。この運転方法は、特に便利ではないが、この理由は、例えば、朝に起きたとき、あるいは仕事から家に帰ったとき、大部分の消費者が、ある設定時間にある設定温度を達成することを必要とするからであり、「オン」サイクルの間の温度に対する制御がないからである。さらに、この方法は、暖房時間及び達成温度に相当の影響を及ぼす外側状態を考慮しない。

本実施形態は、消費者が任意の数の時間帯５８に日を分割して、各時間帯５８の家庭の温度６０を選択する代わりの運転方法を使用する。したがって、家庭の温度が常に制御される。実施例が図３と図４に示されている。図３は、消費者が２４時間の内のある限定された期間にのみ在宅している「仕事」日に対応する。低減温度（１５℃）は、家に誰もいない一夜の期間について設定され、中間の温度（２０℃）はランチタイム及び早い晩について設定され、高温（２３℃）は朝及び遅い夜について設定される。図４は、家庭が一日中、中間温度（２０℃）に維持される「在宅」日に対応する。

さらに、消費者によって設定された時間帯５８の開始時間は、時間帯の温度６０に達するべき時間に実施される。したがって、暖房システムは、その開始時間に、選択されたより高い温度に達することを保証するために、開始時間に先行して運転を始めるか、あるいは選択されたより低い温度に家庭の温度が低下することを可能にするために、開始時間に先行してスイッチオフする。これは、家庭の温度を示す図３と図４の線６２によって示されている。

選択された時間に選択された温度に合致するために暖房が開始されるか又は終了される時間は、室内空気温度、外気温度、ｄｃｈｐユニット１２の暖房電力、家の大きさ及び家の断熱品質に関し計算される。この情報は、以下により詳細に説明するように、選択されたより高い温度に家庭を暖房する最も経済的な方法を決定するために、ｄｃｈｐ制御器１４によって使用される。

上述の「仕事」及び「在宅」プログラムに加えて、任意の数の他のプログラムを設定して、消費者に最大の快適さを提供することができる。例えば、低減温度に家庭を維持する「休日」プログラムの使用が可能である。したがって、消費者が休暇で家を離れるとき、消費者は、室内用植物及び他の繊細な品目のために、迅速かつ好都合に、所望の最低気温に家を一時的に維持するスケジュールにプログラムを切り換えることが可能である。このことは、ｄｃｈｐユニット１２以内の水温が、水の氷結を防止するために閾値レベル（例えば約５℃）未満に低下したときの補助バーナの点火のように、すべての霜からの保護に加えることが可能である。ｄｃｈｐユニット１２内に配置された温度センサは、ｄｃｈｐユニット１２が暖房システム内の最低温度の箇所であるという前提を利用する。これは、ｄｃｈｐユニット１２がガレージ又はユーティリティルームに一般に配置される場合に多く当てはまる。しかし、温度センサは、上記の前提が当てはまらない場合（例えば、屋根裏に配置する場合）、遠くに配置できるであろう。

サービス
さらに、消費者用のインタフェースの提供に加えて、プログラマモジュール１６はまた、家庭を訪問するサービスエンジニア用のインタフェースを提供する（メンテナンス中又はシステムの設置中）。このようにして、従来の暖房器具に利用可能であるよりも詳細な次のような情報をサービスエンジニアに提示することが可能である。
・設置中及び次のものを更新するためのシステム情報
・プログラム／集積回路のバージョン
・エラー履歴、例えば最後の１０のエラーコードのログ
・地域原語（英語、フランス語、ドイツ語等）設定のための地理的位置、温度フォーマット（℃、°Ｆ）及び日付フォーマット（３１／１２／０３、１２／３１／０３）
・次の温度読取
・室内温度／外気温度
・サーモスタット温度
・流れ／戻り温度
・バランス／エンジンヘッド温度
・次の調整を可能にするｄｃｈｐユニット１２の構造
・エンジン２６の始動／停止
・予熱のオン／オフ
・補助予備始動時間の調整のリセット
・補助予備始動時間の調整。

反サイクル方策
ｄｃｈｐユニット１２が完全に温められたとき、エンジンバーナ２８の点火速度が最小に維持されることを確実にしつつ、家庭内の安定した温度を維持するように作動されるべきである。このことは、補助バーナ４８の点火時間を調整することによって達成される。この調整は、必要なすべての熱需要について熱交換器４６内の温度を可能な限り低く保持し、これによって、復水効率を最大にする効果を有する。これにより、ｄｃｈｐユニット回路の最終段階の水温の低減のため平均暖房効率が高められ、したがって、経済的に有益である。

エンジン２６のオン／オフサイクルを最小にするために、通常運転中に別の方策を使用してもよい。これらの方策は、ある時にエンジンバーナ出力未満の需要を生じ、他の時にエンジンバーナ出力よりも大きな需要を生じるシステム負荷の変動効果を緩和することを目的とする。先制的な対策がとられない場合、一方又は両方のバーナ２８と４８の非効率なサイクルをもたらすであろう。バーナ２８と４８の頻繁なサイクルは、非効率であることに加え、バーナの寿命を相当低減する。

エンジンバーナ２８及び補助バーナ４８がいかに使用されるかに応じて領域を画定するために、流れ温度設定点の周りにガードバンドが設定されている。これらは図５に示されている。

熱需要信号が現れると、エンジン２６が始動される。エンジンヘッド温度が５００℃に達すると、タイマが開始される。８分後に、流れ温度がｃｈｓｐ−δｅｎｇ＿ｎｅｇ未満である場合、補助バーナ４８が点火される（ここで、ｃｈｓｐはセントラルヒーティング設定点温度であり、δｅｎｇ＿ｎｅｇは本実施形態では５℃であるように設定されている）。流れ温度が再びｃｈｓｐ−δｅｎｇ＿ｎｅｇ未満に低下したとき、タイマが再始動され、補助バーナ４８が上述のようにかつ図５に示したように制御される。図５では、δｓｕｐ＿ｐｏｓは本実施形態では５℃であるように設定され、δｅｎｇ＿ｐｏｓは１０℃であるように設定されている。

したがって、補助バーナ４８の制御は、ｋ型の熱電対によって測定されるようなエンジンヘッドの温度に基づいている。安全性の理由で、加熱装置の最高ヘッド温度（図５の「最高温度」）は、６００℃であるように規定され、この温度を越えた場合、エンジンバーナ２８がシャットダウンされ、交流発電機を止めることによってエンジン２６が停止される。エンジンバーナ２８の動作はまた、ピーク及びアイアン温度に関して調整される。ピーク温度は、器具冷却回路で最高温度であり、８５℃を越えるべきでない。アイアン温度は、交流発電機内の磁石の温度であり、磁石の強度及び／又は磁石の寿命の損失を回避するために、上限を越えるべきでない。

システムのウォームアップ
前述のように、家庭用エネルギスケジューリングシステム１０は、設定時間に家庭が設定温度に達することを保証すべくｄｃｈｐユニット１２が運転されるように、消費者によってプログラミングされる。消費者は、家庭のこの暖房が必要とされるのと同時に、温水の利用が可能であることを求めることが多い。家庭を暖房し、かつ温水を供給するためにｄｃｈｐユニット１２が運転される方法は、ｄｃｈｐ制御器１４によって正確に決定される。

エンジンバーナ２８及び補助バーナ４８の両方を共に点火する（必要ならば）６８の短い期間の前に、ｄｃｈｐユニット１２が初期の予熱期間６４と６６を有することが、可能な限り急速に温水とセントラルヒーティング設定温度とを供給することを試みるよりも、全体的により効率的であることが判明している。

家の構造からの損失が低い（近代的な大部分の家に当てはまるように）場合、エンジンバーナ２８のみを使用して家の温度を上昇させることによって、暖房需要に見合うようにｄｃｈｐユニット１２を使用することが有益である。

このようにして、補助バーナ４８は、エンジンバーナ２８のみから供給できるよりも熱負荷が大きい予熱期間６４と６６の間にのみ使用される。予熱期間６４と６６は、ｄｃｈｐユニット１２によって生産された電気の利点が、家の構造を介した熱損失のコストよりも大きい期間の間のみ使用される。例えば、エネルギスケジューラ２０は、洗濯機が動作するように設定されることを指示していたと思われ、したがって、ｄｃｈｐユニット１２によって生産された電気を使用して、温水予熱６４及びセントラルヒーティング予熱６６の間に洗濯機を作動させることができる。

Ｑ_ｍａｘを越えるとセントラルヒーティング予熱６６を利用することが経済的ではない当該Ｑ_ｍａｘを家からの閾値熱損失とすると、Ｑ_ｍａｘは、電気料金とガソリン価格との比率（モデム２４を介して供給される）と、家庭の推定電力需要（エネルギスケジューラ２０によって送られる）とによって決定できる。家からの熱損失は、外壁の熱伝達係数（Ｕ、建物仕様毎のＵ値）、壁部の合計表面積（Ａ）、室内温度及び外気温度（Ｔ_ｉｎ、Ｔ_ｏｕｔ）の関数であり、したがって、セントラルヒーティング予熱６６の動作が経済的であるためには、
ＵｘＡｘ（Ｔ_ｉｎ−Ｔ_ｏｕｔ）＜Ｑ_ｍａｘ
積ＵｘＡは、ｄｃｈｐ制御器１４によって、様々な外部温度Ｔ_ｏｕｔについて様々な入熱に対するＴ_ｉｎの履歴応答を学習することにより決定することができる。

Ｔ_ｉｎ及びＴ_ｏｕｔは、ｄｃｈｐ制御器１４の読取を供給するセンサを介して測定可能である。Ｔ_ｉｎは、マスタサーモスタットユニット１８ａから決定して、プログラマモジュール１６を介してｄｃｈｐ制御器に送ることができる。Ｔ_ｏｕｔは、ｄｃｈｐユニットの燃焼空気入口又はその近くのサーモスタット（図示せず）から決定することが可能であるが、経済ベースから、器具内部の入口空気流に配置された温度センサ（例えばパック温度センサ）を使用することが好ましい。ｄｃｈｐユニット１２が運転されていないとき、短期間の間空気吸入ファンを作動させて、外部温度Ｔ_ｏｕｔのサンプリングを可能にすることが必要である。

家からの大きな構造損失が、エンジンバーナ予熱期間６４と６６の使用が経済的でないことを示す場合（すなわち、家が熱の供給と同一の速度で又はそれよりも大きな速度で熱を失う場合）、あるいは予熱期間の間に生成された電力からの利点がない場合、ｄｃｈｐユニットは、温水及び／又はセントラルヒーティング設定点温度が、設定時間に又はその前に達成されることを確実にするために、予設定の予熱期間で運転される。この期間は、例えば、セントラルヒーティングのみ必要とされる場合に３０分であり、あるいはセントラルヒーティング及び温水の両方が必要とされる場合に６０分である。

図７は、設定時間に温水を供給するためにまた家を暖房するために、ｄｃｈｐユニット１２がどのように運転されるかを示している。最初に６４で、設定時間に先行して温水を提供するために、エンジンバーナ２８が点火される。次に、６６で、スケジュールに先行してセントラルヒーティングを提供するために、エンジンバーナ２８が使用される。

理想的には、エンジンバーナ２８のみを使用してセントラルヒーティング予熱６６が提供されるが、この運転期間には、設定時間に先行して家の温度を設定温度に上昇させるために、フル出力でエンジンバーナ２８及び補助バーナ４８の両方を作動させる期間６８が続くことがある。図８に示したように、ｄｃｈｐ制御器１４が、特定の時間（ｔ_ＣＨ）に必要な温度を達成するには、エンジンバーナ２８のみによって提供される部屋暖房の速度が不十分であることを検出した場合、セントラルヒーティング予熱期間６６の最後の部分の間、補助バーナ４８が点火される。したがって、エンジンバーナ２８のみの点火では、容認可能な時間に家の温度を上昇させるには不十分である場合、予熱期間６４と６６の間に補助バーナ４８のみが使用される。

エンジンバーナ２８及び補助バーナ４８の両方をフル出力で作動させることが可能な短い期間６８は、セントラルヒーティング予熱期間６６と連続するようにスケジューリングされ、この結果、エンジンバーナ２８は全体にわたってオンのままである（その間の非効率なバーナ冷却はない）。

温水スケジューリング
設定時間に先行して温水を提供することは、同時に温水と暖房に対する需要がある場合、及び温水と暖房が独立して提供される場合（例えば、非組み合わせ暖房システムで）、あるいは温水と暖房を同時に提供することが、エンジンバーナ２８のみで供給できるよりも多くの熱力を必要とする場合、使用可能な選択である。明らかに、温水及びセントラルヒーティング需要が一致しない場合、６４の温水予熱を含む必要はない。

温水予熱期間６４を使用することにより、補助バーナ４８からエンジンバーナ２８への暖房負荷の伝達が可能であり、したがって、ｄｃｈｐユニット１２からの電力生産を増大し、したがって、全体的な運転効率を高める。温水シリンダの大部分は非常によく絶縁されているので、エンジンバーナ２８を点火して、６４で温水予熱を開始する適切な点を推定するとき、損失は無視し得る。エンジンバーナ２８の点火時間を決定するための重要な基準は、エンジンバーナ２８のオン／オフサイクルを回避するために、セントラルヒーティング予熱６６の開始がスケジューリングされる直前に、温水が適切な温度に達するべきことである。明らかに、ある温度に達するために必要な時間は、暖房の前の水の温度及び達成すべき最終温度に左右される。この時間は、サーミスタによって提供される温水シリンダ内の水の温度読取を使用して、ｄｃｈｐ制御器１４によって容易に決定される。

適応予測
ｄｃｈｐ制御器１４は、必要な予熱時間を予想する際の精度を高めるために、ｄｃｈｐユニット１２の進行中の履歴から学習するように構成される。ｄｃｈｐ制御器１４は、必要な室温を達成するために必要な時間を監視して、以前の１０の暖房期間からの時間を記憶する。エンジンバーナ２８のみを使用した不十分な部屋暖房速度のため、補助バーナ４８が予熱期間６８の間に点火していた場合、このことは、将来の予測に使用するために予め記録される暖房の増大に反映される。現在の暖房期間の予熱期間６４と６６の長さは、これらの記憶された値から（加重平均として）計算される。

上記の「経済」運転モードは経済的に有益であるが、家の温度が可能な限り迅速に上昇することを消費者が望む場合がある。この要件を満たすために、プログラマモジュール１６は、消費者が経済モードと「急速」モードとの間で切り換えることを可能にし、この場合、エンジンバーナ２８及び補助バーナ４８の両方をフル出力で点火することによって、暖房及び温水が可能な限り短時間に提供される。家の温度が上昇すると、エンジンバーナ２８の動作を保って設定温度を維持しつつ、補助バーナ４８を調整することができる。

バーナ制御
室温をそのスケジュールレベルＴ_ｃｈに維持するために、この分野で一般的な簡単なバイメタリックストリップ設計の１つと対照的に、サーミスタベースの検出器が使用される。これにより、設定温度に達したときの簡単なオン／オフトグルと対照的に、温度変化速度の測定が可能である。室温のより高い変化速度のためにより大きく、室温の変化速度が小さい場合により小さく点火速度を調整することによって、エンジンバーナ点火速度（エンジンバーナ２８への混合気の質量流）を最適化して、最高のエンジン動作（経済的に望ましい）を可能にすることができる。このように温度変化に反応することによって、エンジンバーナ２８のみによって満たすことができるよりも高い暖房速度が必要である場合、補助バーナ４８のみが点火される。

通常状態下のスターリングエンジン２６の最も効率的な運転のため、エンジンヘッド温度は、可能な限り長くその最適温度（５５０℃）に維持されるべきである。予設定の室温Ｔ_ｃｈを越えた場合、より低い発電効率及び出力をもたらすヘッド温度の低下が必要かもしれない。このことは、室温が予設定のレベルＴ_ｃｈに回復されるまで、消費者の快適さを維持するために許容される。このことが達成された場合、すなわち、最大の発電効率を付与するために、最適化された加熱器のヘッド温度が維持される場合、通常のエンジンバーナ制御が再開される。通常運転の期間中にこの状態を満たすことを確実にするために、次のエンジンバーナ制御手順が使用される。

エンジンバーナ２８を通したガス流は、２つの軸、すなわち、エンジンヘッド温度（δＴ_ｈｈ）及びヘッド温度誤差（εＴ_ｈｈ）の変化速度を使用して制御される。前者の値は、次式から簡単に確認可能である。
δＴ_ｈｈ＝Ｔ_{ｈｈ，ｐｒｅｖｉｏｕｓ}−Ｔ_{ｈｈ，ｃｕｒｒｅｎｔ}
ここで、Ｔ_{ｈｈ，ｐｒｅｖｉｏｕｓ}は以前のヘッド温度であり、Ｔ_{ｈｈ，ｃｕｒｒｅｎｔ}は現在のヘッド温度である。後者の値は、次式から簡単に確認可能である。
εＴ_ｈｈ＝Ｔ_{ｈｈ，ｓｅｔ}−Ｔ_{ｈｈ，ｃｕｒｒｅｎｔ}
ここで、Ｔ_{ｈｈ，ｓｅｔ}はヘッドの設定温度である。両方の軸の傾斜は、プログラマモジュールを使用して設定できる２つの変数、すなわちＲ_{ｓｌｏｐｅ}及びＥ_{ｓｌｏｐｅ}によって制御される。制御出力（Ｃ_ｏｕｔ）は、次式から計算される。
Ｃ_ｏｕｔ＝（εＴ_ｈｈ＊Ｅ_{ｓｌｏｐｅ}）＋（δＴ_ｈｈ＊Ｒ_{ｓｌｏｐｅ}）。

この制御出力は、エンジンバーナ質量流の最大値と最小値の間の差の割合（Ｃ_{ｏｕｔ（％）}）に変換され、以前の質量流出力に加算され、すなわち、
Ｍ_{ｏｕｔ，ｃｕｒｒｅｎｔ}＝Ｍ_{ｏｕｔ，ｐｒｅｖｉｏｕｓ}＋Ｃ_{ｏｕｔ（％）}
ここで、Ｍ_{ｏｕｔ，ｃｕｒｒｅｎｔ}は、計算されたバーナ質量流量であり、Ｍ_{ｏｕｔ，ｐｒｅｖｉｏｕｓ}は、以前のバーナ質量流量である。新しい出力値の範囲は、最小及び最大の流動設定を越えないことを確実にするように点検される。

流れ温度及び流れ温度誤差の変化速度に対応する２つの軸に始まり、対応する制御手順が補助バーナ４８のために使用される。

電力スケジューリング
上述のように、エネルギスケジューラ２０は、モデム２４を通して、輸入された電気の現行価格、輸出された電気の値及びサービスプロバイダから輸入されたガスの価格に関する情報を受信する。この情報は、ｄｃｈｐユニット１２が電気を生成すべきかどうか、あるいは送電網から簡単に電気を取得することが経済的であるかどうかを決定するために使用される。さらに、エネルギスケジューラ２０は、それに接続される家庭用器具２２を作動させるために最も経済的な時間を決定する。このように、エネルギスケジューラ２０は、これらの家庭用器具２２を作動させて、それらの作動状態を監視する。この情報は、要求次第、プログラマモジュール１６を介して消費者に送られる。

ホームオートメーションにおける最近の進歩は、家庭用器具２２の遠隔制御を可能にする。例えば、大規模な配線を必要とすることなくエネルギスケジューラ２０と通信し得るように、低コストの受信機をＷｉＦｉネットワーク等の各々の器具２２に取り付けてもよい。各々の家庭用器具２２には、通信を可能にするために、唯一のインターネットアドレスを割り当てることが可能である。このような装置は、ＥＰ−Ａ−１，２１７，４７５号明細書に記載されている。

ネットワークベースのエネルギスケジューリング
本発明者らの国際特許出願ＰＣＴ／ＧＢ０３／００１２００号パンフレットは、「ハブ」制御器を介して動作する複数の家庭の局所的な協働ネットワークを記載している。このようにして、ネットワーク内に接続された任意の家庭からの電気需要は、ネットワーク内に設置された任意のｄｃｈｐユニット１２から満たすことができる。

エネルギスケジューラ２０をハブ制御器と関連付けることにより、全体的なネットワークエネルギコストを最小にするために、接続された家庭内の器具の動作とｄｃｈｐユニット１２の運転との協調が可能である。このことは、一般に、暖房需要を満たすように最適にｄｃｈｐユニット１２を運転すること、及び全体的なネットワークの電力需要を円滑にするように、家庭用器具２２をスケジューリングすることを表す。このようにして、送電網からのより高価な電気入力を最小にすることが可能である。すなわち、エネルギスケジューラ２０は、送電網からの電気購入が経済的であると決定した場合、送電網から電気を購入することが可能である。

変更
当業者に明白であるように、本発明の範囲から逸脱することなく、上記の実施形態に変更を行うことができる。

例えば、上記の実施形態は、ｄｃｈｐユニット制御器１４及びプログラマモジュール１６が物理的に分離されるが、それらの間の通信が可能である構成について説明している。上述のように、このことが適用される必要はない。図９と図１０は、物理的に分離されたｄｃｈｐユニット制御器１４及びプログラマモジュール１６が、それらの組み合わせ機能性を提供する単一の主制御システム７０で置き換えられる２つの実施形態を示している。このように、主制御システム７０は、消費者入力を受信し、そこから暖房及び温水スケジュールを導き、ｄｃｈｐユニット１２の運転時間も決定する。

主制御システム７０は、単一の制御ボードに実装される。２つの別個の回路領域は、前述した機能をｄｃｈｐユニット制御器１４によって実行されるものとして取り扱う。第１の領域は暖房制御部７２であり、第２の領域はエンジン管理システム７４である。データバス７６は、２つの領域７２と７４の間にデータフローを提供するために、２つの領域を連結する。

エンジン管理システム７４は、可能な限り最も効率的なスターリングエンジン２６の運転を担当する。特に、エンジン管理システム７４は、次のことを担当する。
・エンジン／送電網接続／切断
・送電網不安定性からの保護（又はＥＮＳ、主電源検出システムのドイツの機能損失（German active loss of mains detection system））
・送電網の独立機能性（ＧＩＭ）
・電力監視（エンジン安定性点検を含む）
・エンジンヘッド温度制御アルゴリズム（暖房調整用の暖房制御部７２への需要の送り）
・安全機能。

暖房制御部７２は、エンジンバーナ２８及び補助バーナ４８のようなｄｃｈｐユニット１２の暖房要素を管理する。特に、暖房制御部７２は、次のことを担当する。
・安全機能
・ガス系統制御（ファン速度、空気分割弁位置、補充弁及びエンジンガス弁、１対のバーナ制御アルゴリズム）
・暖房システム診断（誤り処理を含む）
・計時装置（スケジューリング用のオンボードクロック）
無線通信（ハンドヘルドユーザインタフェース７８、サーモスタット１８、サービス装置８０、モデム２４等）。

主制御システム７０は、異なる方法で消費者と通信することができ、２つの異なる装置が図９と図１０に示されている。

図９は、ハンドヘルドユーザインタフェース７８を有する簡単な制御器８２を示している。この選択は、ｄｃｈｐユニット１２が遠隔位置にある設備用である。ｄｃｈｐユニット１２のケーシングのパネルとして配置された簡単な制御器は、基本的なオンボードユーザ設定を可能にし、一方、通常の詳細なユーザインタフェースは、バッテリによって作動されるハンドヘルド装置７８によって提供される。これは、ユーザ設定を受け入れて、主制御システム７０にこの情報を通信するダムターミナルであり、ここに「知性」のすべてが配置される。

ハンドヘルドユーザインタフェース７８は、任意に、室温がサンプリングされる位置を選択する柔軟性を消費者に提供する（個人的な空間の温度を維持する機能を付与する）サーモスタット１８を含んでもよい。このように、ハンドヘルドユーザインタフェース７８は、主サーモスタットユニット１８ａの位置をとる。家は、無線リンクを介して又は配線を介して主制御システム７０と通信可能な他の二次サーモスタットユニット１８ｂを含んでもよい。

図１０は、図９の簡単なユーザインタフェース８２とハンドヘルドユーザインタフェース７８との組み合わせよりもむしろ高機能制御器８４を使用する実施形態を示している。高機能制御器８２の配置は、ｄｃｈｐユニット１２が台所のような中心位置にある設備により適している。高機能制御器８２は、ｄｃｈｐユニット１２のケーシングに装着され、詳細なユーザ設定の範囲全体にわたる調整を可能にする。このような実施形態は、少なくとも１つの追加のルームサーモスタットユニット１８（無線リンク又は組込ハードウェアを介して通信）を必要とする。必要に応じて、他の二次サーモスタットユニット１８ｂを取り付けてもよい。

図９と図１０の実施形態の他の特徴は、図１の特徴とは異なる。図９と図１０の実施形態において、モデム２４との通信インタフェースを提供するのは、主制御システム７０である。必要な場合、主制御システム７０は、情報をエネルギスケジューラ２０に送ることが可能である。当然、主制御システム７０は、スターリングエンジン２６の動作時間をエネルギスケジューラ２０に直接送ることが可能な中央インタフェースを提供する（図１の実施形態に採用された、ｄｃｈｐユニット制御器１４からプログラマモジュール１６からエネルギスケジューラ２０への通信チェーンと比較して）。

図９と図１０はまた、サービスエンジニアによるサービス訪問中に使用可能な主制御システム７０に接続されたサービスラップトップ８０を示している。代わりに、いくつかのサービス機能（特に診断）は、モデム２４を介してサービスラップトップ８０又は他の種類のコンピュータを主制御システム７０に接続することによって、遠隔制御により実行可能である。

家庭用エネルギスケジューリングシステムのブロック図である。 ｄｃｈｐユニットの単純化した図面である。 「仕事」日に対応する２４時間の期間の暖房スケジュールの図面である。 「在宅」日に対応する２４時間の期間の暖房スケジュールの図面である。 エンジンバーナ及び補助バーナがセントラルヒーティングの設定点（ｃｈｓｐ）の周りの温度で作動される方法を示した表である。 バーナ出力をファン速度及び混合器弁角度に関係付けるマップである。 図１のｄｃｈｐユニットの始動順序の相対タイミング図である。 図７の始動順序の間の家庭温度のグラフ図である。

Claims (41)

1. ｄｃｈｐユニットと、ｄｃｈｐユニット制御器と、プログラマモジュールと、家庭用器具と通信するように構成されたエネルギスケジューラとを備える家庭用熱電システムであって、
   前記ｄｃｈｐユニット制御器、前記プログラマモジュール及び前記エネルギスケジューラがそれらの間の通信を可能にするように連結され、
   前記ｄｃｈｐユニットが、住居の暖房用の熱を生成するように及び／又は住居用温水を供給するように、及び住居供給用の電気を生成するように、前記ｄｃｈｐユニット制御器の命令の下に運転可能であり、
   前記エネルギスケジューラが、前記家庭用器具から電力需要情報を受信して、前記家庭用器具を作動させるように動作可能であり、
   前記プログラマモジュールが、消費者によって入力されたデータを受信して、該データから対応する暖房及び／又は温水スケジュールを生成するように動作可能であり、
   前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記プログラマモジュールによって提供された前記暖房及び／又は温水スケジュールに従って前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を決定して、前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を前記エネルギスケジューラに提供するように動作可能であり、
   前記エネルギスケジューラが、前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を受信して、前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を使用して家庭用器具の運転時間を決定するように動作可能である、
   家庭用熱電システム。
2. 前記ｄｃｈｐユニットによって生成された電気を送電網に供給するように動作可能である前記送電網への接続部をさらに備える、請求項１に記載の家庭用熱電システム。
3. 前記プログラマモジュールが、前記家庭用熱電システムに関係する情報を表示するように動作可能である、請求項１又は２に記載の家庭用熱電システム。
4. １つ以上の遠隔位置と情報を交換するように動作可能な通信手段をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
5. 前記通信手段が、電話網を介して通信するように動作可能であるモデムを備える、請求項４に記載の熱電システム。
6. 前記プログラマモジュールが、前記通信手段を介してサービス又は製品プロバイダから情報を受信するように動作可能である、請求項４又は５に記載の熱電システム。
7. 前記プログラマモジュールが、前記通信手段を介して熱電システムに関する情報をメンテナンスエージェントに送信するように動作可能である、請求項４〜６のいずれか１項に記載の熱電システム。
8. 前記プログラマモジュールへの通信を可能にするように連結された第１のサーモスタットユニットをさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
9. 前記第１のサーモスタットユニットが温度を測定して、このように測定された温度を表示するように動作可能であり、消費者による住居の所望の温度の設定を可能にするように動作可能である調整手段をさらに備える、請求項８に記載の家庭用熱電システム。
10. 前記第１のサーモスタットユニットと通信する１つ以上の第２のサーモスタットユニットをさらに備える、請求項９に記載の家庭用熱電システム。
11. 前記第１のサーモスタットユニットのみが温度を測定するように動作可能であり、すべてのサーモスタットユニットが、このように測定された温度を表示するように動作可能であり、消費者による前記住居の温度の設定を可能にするための調整手段をさらに備える、請求項１０に記載の家庭用熱電システム。
12. 前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記ｄｃｈｐユニットのエンジンを制御するように動作可能な第１の部分を有し、前記ｄｃｈｐユニットの１つ以上の加熱要素を制御するように動作可能な第２の部分を有する、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
13. 消費者によって入力されたデータを受信して、このような情報を前記プログラマモジュールに送るように動作可能なハンドヘルド装置をさらに備える、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
14. 前記ハンドヘルド装置がサーモスタットを含む、請求項１３に記載の家庭用熱電システム。
15. 家庭網に熱と電気を供給する家庭用熱電システムであって、
    ハブ制御器と、
    家庭網を接続する電気伝送手段と、
    前記家庭網と前記ハブ制御器との間の通信を可能にする通信手段と、
    ｄｃｈｐユニット、ｄｃｈｐユニット制御器及びプログラマモジュールが設けられ、前記ｄｃｈｐユニット制御器、前記プログラマモジュール及び前記ハブ制御器がそれらの間の通信を可能にするように連結され、前記ｄｃｈｐユニットが、住居暖房用の熱を生成するように及び／又は前記住居用温水を供給するように、並びに住居用の及び前記電気伝送手段を介した家庭網内への供給用の電気を生成するように、前記ｄｃｈｐユニット制御器の命令の下に運転可能であり、前記プログラマモジュールが、消費者によって入力されたデータを受信して、該データから対応する暖房及び／又は温水スケジュールを生成するように動作可能であり、前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記プログラマモジュールによって提供された前記暖房及び／又は温水スケジュールに従って前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を決定して、前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を前記ハブ制御器に提供するように動作可能である、少なくとも１つの住居と、
    前記ハブ制御器と通信するように構成された局所エネルギスケジューラと、住居内の家庭用器具とが設けられ、前記家庭用器具から電力需要情報を受信して、前記ハブ制御器に前記情報を送るように動作可能であって、前記ハブ制御器が、前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を使用して前記家庭用器具の運転時間を決定し、前記家庭用器具の運転時間を前記局所エネルギスケジューラに送り、次に、前記家庭用器具を前記スケジュールに従って作動させるように動作可能である少なくとも１つの他の住居と、を備える家庭用熱電システム。
16. 前記プログラマモジュールが、消費者によって入力された開始時間及び終了時間を有する時間帯に対応するデータと、該時間帯中の住居内の所望の温度と、及び／又は温水が前記時間帯中に必要であるという確認とを受信するように動作可能であり、前記プログラマモジュールが、前記データに対応する暖房及び／又は温水スケジュールを生成するように動作可能であり、
    前記住居の温度が所望の温度に達し及び／又は温水が各時間帯の開始時に利用可能であるように、前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記プログラマモジュールによって提供された前記暖房及び／又は温水スケジュールに従って前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を決定するように動作可能である、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
17. ｄｃｈｐユニットと、ｄｃｈｐユニット制御器と、プログラマモジュールとを備える家庭用熱電システムであって、
    前記ｄｃｈｐユニットが、住居の暖房のための及び／又は家庭用温水を供給するための熱を生成するように、及び住居供給用の及び／又は前記家庭が接続される送電網への電気を生成するように、前記ｄｃｈｐユニット制御器の命令の下に運転可能であり、
    前記プログラマモジュールが、消費者によって入力された開始時間及び終了時間を有する時間帯に対応するデータと、該時間帯中の前記住居の所望の温度と、及び／又は温水が前記時間帯中に必要であるという確認とを受信するように動作可能であり、前記プログラマモジュールが、前記データから対応する暖房及び／又は温水スケジュールを生成するように動作可能であり、
    前記住居の温度が所望の温度に達し及び／又は温水が各時間帯の開始時に利用可能であるように、前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記プログラマモジュールによって提供された前記暖房及び／又は温水スケジュールに従って前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を決定するように動作可能である、家庭用熱電システム。
18. 前記ｄｃｈｐユニットが、主バーナと補助バーナとをさらに備え、前記主バーナの動作により電気が生成され、前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記補助バーナの点火が最小にされるべきであるという規則に従って前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を決定する、請求項１６又は１７に記載の家庭用熱電システム。
19. 所望の上昇温度が設定されていた時間帯の開始時の前に、前記主バーナのみが点火される期間があるように、前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を決定するように動作可能である、請求項１８に記載の家庭用熱電システム。
20. 前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記住居の温度を示す情報を受信して、時間帯の開始時に前記住居が所望の温度に達するかどうかを予測するように動作可能であり、所望の温度に達していないと予測された場合、補助バーナを点火させ、これによって、時間帯の開始時に前記住居が所望の温度に達することを保証するように動作可能である、請求項１９に記載の家庭用熱電システム。
21. 前記ｄｃｈｐユニット制御器が、以前の複数の日々について時間帯の所望の温度に達するために要した時間を記録し、これらの時間を使用して、前記主バーナのみが点火されるべき期間の長さを決定するように動作可能である、請求項２０に記載の家庭用熱電システム。
22. 前記住居が前記時間帯の開始に先行して所望の温度に達することを保証するために前記補助バーナが点火された場合、前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記主バーナのみが点火される引き続く期間の長さを自動的に増すように動作可能である、請求項２１に記載の家庭用熱電システム。
23. 時間帯の開始時間に先行して暖房及び温水の両方が必要である場合、前記ｄｃｈｐユニットが暖房を提供するために運転される第２の期間の直前に温水を提供するために、前記ｄｃｈｐユニットが第１の期間の間運転されるという規則に従って、前記ｄｃｈｐユニット制御器が前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を決定する、請求項１８〜２２のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
24. 前記主バーナが期間の間点火したままであるように、前記ｄｃｈｐユニット制御器が前記ｄｃｈｐユニットの運転時間を決定するように動作可能である、請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
25. 暖房及び／又は温水が、前記ｄｃｈｐユニット制御器の命令の下に前記ｄｃｈｐユニットによって時間帯の間維持され、この場合、前記ｄｃｈｐユニット制御器が、点火とアイドリングとの間の前記主バーナの切り換えに優先して前記補助バーナが点火とアイドリングとの間に切り換えられるという規則に従って、前記ｄｃｈｐユニットの運転を決定するように動作可能である、請求項１８〜２４のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
26. 前記ｄｃｈｐ制御器が、前記住居の温度の変化速度の測定を使用して、前記補助バーナ及び／又は前記主バーナの点火速度を制御するように動作可能である、請求項１８〜２５のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
27. 前記住居の温度の変化速度の測定を前記ｄｃｈｐユニット制御器に供給するように動作可能であるサーミスタベースの温度計をさらに備える、請求項２６に記載の家庭用熱電システム。
28. 前記主バーナヘッドの温度が監視される、請求項２５〜２７のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
29. 前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記ｄｃｈｐユニットを制御して略５５０℃の主バーナヘッド温度を維持するように動作可能である、請求項２８に記載の家庭用熱電システム。
30. 前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記主バーナを通した可燃性燃料の流れを変更することによって、前記主バーナヘッド温度を維持するように動作可能である、請求項２９に記載の家庭用熱電システム。
31. 上限を越える主バーナヘッド温度が測定された場合、前記ｄｃｈｐユニット制御器が前記主バーナをアイドルに切り換えるように構成される、請求項２７〜３０のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
32. 下限を越えるが、上限未満の主バーナヘッド温度が測定されたとき、前記ｄｃｈｐユニット制御器が、前記エンジンバーナをアイドルに設定することなく前記主バーナヘッドの温度を低減するように構成される、請求項３１に記載の家庭用熱電システム。
33. 前記プログラマモジュールが、開始時間及び終了時間を有する時間帯と、該時間帯中の前記住居の所望の温度と、及び／又は温水が前記時間帯中に必要であるという確認とのうちの少なくとも２組に対応する消費者によって入力されたデータを受信するように動作可能であり、各時間帯が２４時間の期間に、及び、前記消費者が、週の各々の日のためにどの設定を使用すべきかを指示し、前記ｄｃｈｐユニット制御器が各々の日の適切な設定を実施する、請求項１６〜３２のいずれか１項に記載の家庭用熱電システム。
34. 主バーナと制御器とを備える住居の暖房用の家庭用熱電併給ユニットであって、前記制御器が、前記住居の温度の変化速度の測定を示す受信信号を参照して前記主バーナの点火速度を制御するように動作可能である家庭用熱電併給ユニット。
35. 補助バーナをさらに備え、前記制御器が、前記住居の温度の変化速度を示す受信信号を参照して前記主バーナ又は前記補助バーナの点火速度を制御するように動作可能である、請求項３４に記載の家庭用熱電併給ユニット。
36. 主バーナと制御器とを備える家庭用熱電併給ユニットであって、使用時に前記主バーナヘッドの温度が測定され、前記制御器が前記主バーナの燃焼速度を制御して略一定の温度を維持するように動作可能である家庭用熱電併給ユニット。
37. 主バーナと補助バーナとを有するスターリングエンジンを備え、前記主バーナ及び前記補助バーナの両方が暖房及び／又は温水を提供するために使用時に点火される、請求項３６に記載の家庭用熱電併給ユニット。
38. 前記制御器が、略５５０℃の主バーナヘッド温度を維持するように動作可能である、請求項３６又は３７に記載の家庭用熱電併給ユニット。
39. 前記制御器が、前記主バーナを通した可燃性燃料の流れを変更することによって、前記主バーナヘッド温度を維持するように動作可能である、請求項３６〜３８のいずれか１項に記載の家庭用熱電併給ユニット。
40. ｄｃｈｐユニットと、ｄｃｈｐユニット制御器と、家庭用器具と、エネルギスケジューラとを備える住居のエネルギスケジューリング方法であって、
    消費者が温水及び／又は暖房需要を選択するステップを含み、
    前記ｄｃｈｐユニット制御器が前記ｄｃｈｐユニットの運転をスケジューリングして、前記選択された需要から温水及び／又は暖房スケジュールを生成し、
    前記エネルギスケジューラが、前記ｄｃｈｐユニットの運転と一致するように前記家庭用器具の運転をスケジューリングする、
    エネルギスケジューリング方法。
41. ｄｃｈｐユニットと、ｄｃｈｐユニット制御器と、家庭用器具と、エネルギスケジューラとを備える住居に暖房及び／又は温水を供給する方法であって、
    消費者が、開始時間及び終了時間を有する時間帯と、該時間帯中の前記住居の所望の温度と、及び／又は温水が前記時間帯中に必要であるという確認とを選択するステップを含み、
    前記ｄｃｈｐユニット制御器が前記ｄｃｈｐユニットの運転をスケジューリングして、前記住居の温度が選択された温度に達し及び／又は温水が各時間帯の開始時に利用可能であるように、選択された前記暖房及び／又は温水需要に従って温水及び／又は暖房スケジュールを生成する、方法。

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