JP2976883B2 - 流体加熱機の台数制御システムにおける起動制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、流体加熱機を複
数台設置し、負荷の状況に応じてこれらの流体加熱機の
運転台数を自動的に制御する台数制御システムに関する
ものである。この発明における流体加熱機とは、温水ボ
イラ，熱媒ボイラ，熱交換器，吸収式冷凍機等のような
流体の加熱を行なう装置を指す。

【０００２】

【従来の技術】流体加熱機、例えば温水ボイラの台数制
御システムは、周知のように、温水ボイラを並列に複数
台設置し、この温水ボイラの運転台数を負荷の状況に応
じて自動的に制御するようにしたものである。この温水
ボイラの台数制御システムは、大容量の温水ボイラを１
台設置するのと比較して、各温水ボイラを高効率で運転
することができるので省エネルギーに顕著な効果がある
とともに、負荷の変動に対して応答性が優れているとい
う長所を有する。しかしながら、前記の台数制御システ
ムにおいては、システムの起動時、戻り温度が負荷の状
況に応じて変化するまでの時間遅れ、あるいは循環流量
の変化、缶内温度の上昇度等の影響により、出湯温度が
設定値に対してオーバーシュート現象を生じたり、逆に
熱量不足で出湯温度が設定値に達するのにかなり長い時
間を要するなどの不具合が生じることがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、温水ボイラ等の流体加熱機の台数制御シ
ステムにおいて、システムの起動時、負荷要求に対する
台数設定を容易かつ適正に行えるようにし、更に、起動
時における負荷応答性を高めることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明は、前述の課題
を解決するためになされたもので、請求項１に記載の発
明は、複数の流体加熱機を並列に設置し、これらの流体
加熱機と負荷とを流体供給経路および流体戻り経路で接
続し、前記流体加熱機の運転台数を前記負荷の状況に応
じて制御する流体加熱機の台数制御システムにおいて、
この台数制御システムの起動時に、前記各流体加熱機の
出口部における流体温度ＴB のうちの最高値ＴB max に
基づいて、下式によって運転許可台数Ｎｏを算出し、こ
の時の流体供給経路における流体温度Ｔｏが、流体供給
経路における流体の設定温度Ｔｏset を含む所定の温度
範囲ΔＴの下限値以上の場合には、この運転許可台数Ｎ
ｏ分だけ前記流体加熱機へ運転許可信号を出力し、前記
流体温度Ｔｏが前記温度範囲ΔＴの下限値以下であり、
かつ運転許可台数Ｎｏが流体加熱器の全台数より少ない
場合には、この運転許可台数Ｎｏより所定台数多い運転
許可台数Ｎｏ’分だけ前記流体加熱機へ運転許可信号を
出力することを特徴としている。 Ｎｏ＝Ｍ×（Ｔｏset −Ｔｉ）／（ＴB max −Ｔｉ） Ｍ ： 流体加熱機１の全台数 Ｔｏset ： 流体供給経路３における流体の設定温度 Ｔｉ ： 流体戻り経路４における流体の戻り温度

【０００５】

【発明の実施の形態】この発明は、温水ボイラ，熱媒ボ
イラ，熱交換器，吸収式冷凍機等の流体加熱機を複数台
設置し、負荷の状況に応じてこれらの流体加熱機の運転
台数を自動的に制御する台数制御システムにおいて実施
される。ここで、前記複数の流体加熱機は、並列に設置
されており、これらの流体加熱機と負荷との間は、流体
供給経路および流体戻り経路で接続してある。

【０００６】台数制御システムは、前記のように負荷の
状況に応じてこれらの流体加熱機の運転台数を自動的に
制御するもので、この発明の台数制御システムにおいて
は、この台数制御システムの起動時に運転許可台数Ｎｏ
を算出する。更に、台数制御システムは、流体供給経路
における流体温度Ｔｏが、流体供給経路における流体の
設定温度Ｔｏset を含む所定の温度範囲ΔＴの下限値と
の比較を行なう。この温度範囲ΔＴは、前記設定温度Ｔ
ｏset を含むように設定したものであるが、この温度範
囲ΔＴの上限値、或は下限値を前記流体の設定温度Ｔｏ
set と一致させ、前記設定温度Ｔｏset の一方側に設定
したものでもよい。この温度範囲ΔＴは、台数制御シス
テムが流体供給経路における流体を前記設定温度Ｔｏse
t に制御するための制御範囲としても利用できるもので
ある。

【０００７】前記流体温度Ｔｏが、前記温度範囲ΔＴの
下限値以上の場合には、この運転許可台数Ｎｏ分だけ前
記流体加熱機へ運転許可信号を出力し、各流体加熱機の
運転を行なう。一方、前記流体温度Ｔｏが、前記流体温
度Ｔｏが前記温度範囲ΔＴの下限値以下であり、かつ運
転許可台数Ｎｏが流体加熱器の全台数より少ない場合に
は、この運転許可台数Ｎｏより所定台数多い運転許可台
数Ｎｏ’分だけ前記流体加熱機へ運転許可信号を出力す
る。即ち、前記台数システムの起動時に、流体供給経路
中の流体温度Ｔｏが前記温度範囲ΔＴの下限値以下の場
合には、運転許可台数を多くして前記設定温度Ｔｏset
までの昇温時間を短縮するものである。

【０００８】ここで、運転許可台数Ｎｏより所定台数多
い運転許可台数Ｎｏ’分とする場合には、この上限は流
体加熱器の全台数よりも少ない台数である。また、運転
許可台数Ｎｏを増加する際には、一定の台数（例えば、
１台）を増加させる他、前記流体加熱器の全缶数とこの
運転許可台数Ｎｏの平均値を使用する場合を含む。

【０００９】即ち、この発明は、台数制御システムの起
動時において運転許可台数Ｎｏを算出し、流体供給経路
における流体温度Ｔｏが、前記設定温度Ｔｏset を含む
所定の温度範囲ΔＴの下限値以上であれば、この運転許
可台数Ｎｏ分だけ流体加熱機へ運転許可信号を出力し、
前記流体温度Ｔｏが温度範囲ΔＴの下限値以下であり、
かつ運転許可台数Ｎｏが流体加熱器の全台数より少ない
場合には、この運転許可台数Ｎｏより所定台数多い運転
許可台数Ｎｏ’分だけ前記流体加熱機へ運転許可信号を
出力する構成により、負荷要求に対する台数設定（配
分）を容易かつ適正に行うとともに、負荷応答性を高め
ることができる。

【００１０】更に、この発明は、前述の運転許可台数Ｎ
ｏの算出を、前記各流体加熱機の出口部における流体温
度ＴB のうちの最高値ＴB max に基づいて、下式によっ
て行なうものである。 Ｎｏ＝Ｍ×（Ｔｏset −Ｔｉ）／（ＴB max −Ｔｉ） Ｍ ： 流体加熱機の全台数 Ｔｏset ： 流体供給経路における流体の設定温度 Ｔｉ ： 流体戻り経路における流体の戻り温度 この式から求められた運転許可台数Ｎｏは、流体供給経
路における流体の設定温度Ｔｏset および流体戻り経路
における流体の戻り温度Ｔｉに見合う運転許可台数Ｎｏ
であり、流体供給経路における流体温度が設定温度に近
づくにつれ小さな値となり、効率のよい台数となるよう
になっている。ここで、前記最高値ＴB max は、前記各
流体加熱機の出口部における実際の流体温度をそれぞれ
検出してその中の最高値を用いる他、流体加熱機の出口
部において供給可能な温度の最高値を用いる場合を含
む。この供給可能な温度の最高値とは、流体加熱器によ
って加熱し得る流体の最高温度のことである。

【００１１】

【実施例】以下、この発明に係る流体加熱機の台数制御
システムにおける起動制御方法の好ましい実施例につい
て説明する。ここで、図１は、この発明に係る起動制御
方法の処理手順の一実施例を示すフローチャート図，図
２は、この発明を適用する流体加熱機の台数制御システ
ムの構成例を示す説明図，図３は、この発明に係る起動
制御方法における流体の温度変化を示す説明図である。
まず、この発明を適用する流体加熱機の台数制御システ
ムの構成の一例について図２を参照しながら説明する。
図２において、流体加熱機１を複数台、並列に設置し、
これらの流体加熱機１と負荷２とを流体供給経路３およ
び流体戻り経路４で接続し、前記流体加熱機１の運転台
数を前記負荷２の状況に応じて制御するようにしてい
る。前記流体加熱機１としては、温水ボイラ、熱媒ボイ
ラ、熱交換器、吸収式冷凍機等が適用される。前記流体
戻り経路４には循環ポンプ５が挿入されている。この循
環ポンプ５は、前記流体供給経路３に挿入するようにし
てもよい。前記流体供給経路３には、流体の供給温度Ｔ
ｏを検出するための第１温度検出器６が設けられてい
る。また、前記流体戻り経路４には、流体の戻り温度Ｔ
ｉを検出するための第２温度検出器７が設けられてい
る。これらの温度検出器６，７からの信号に基づいて、
前記流体加熱機１の運転台数を制御装置８により予め設
定した制御手順に従って制御するようにしている。前記
流体加熱機１には予め優先順位がそれぞれ設定されてあ
り、この優先順位に従って各流体加熱機１の運転が制御
される。前記優先順位は、各流体加熱機１の稼動時間が
平均化されるように、適宜、ローテーションを行うよう
にしている。

【００１２】さて、以下では、前記流体加熱機の台数制
御システムにこの発明の起動制御方法を適用した例を、
図１を参照しながら説明する。前記の台数制御システム
において、システムの起動時には、前記流体加熱機１の
運転許可台数Ｎｏを算出する（ステップＳ１）。ここ
で、運転許可台数Ｎｏの算出は、前記流体加熱機１の出
口部における流体温度ＴB の最高値ＴB max に基づい
て、下式により制御装置８が行なう。尚、この運転許可
台数Ｎｏは、小数点以下は切り捨てた値を用いる。 Ｎｏ＝Ｍ×（Ｔｏset −Ｔｉ）／（ＴB max −Ｔｉ） Ｍ ： 流体加熱機１の全台数 Ｔｏset ： 流体供給経路３における流体の設定温度 Ｔｉ ： 流体戻り経路４における流体の戻り温度 更に、制御装置８は、流体供給経路３における流体温度
Ｔｏと、流体供給経路３における流体の設定温度Ｔｏse
t を含む所定の温度範囲ΔＴの下限値とを比較する（ス
テップＳ２）。この所定の温度範囲ΔＴは、前記設定温
度Ｔｏset を含むように設定したものであるが、この温
度範囲ΔＴの上限値、或は下限値を前記流体の設定温度
Ｔｏset と一致させ、前記設定温度Ｔｏset の一方側に
設定したものでもよい。この温度範囲ΔＴは、後述する
ように制御装置８が流体供給経路３における流体の温度
を前記設定温度Ｔｏset に制御するための制御範囲とし
て利用する。

【００１３】そして、前記流体温度Ｔｏが、前記温度範
囲ΔＴの下限値以上であれば、この運転許可台数Ｎｏ分
だけ前記流体加熱機１へ運転許可信号を出力し、その運
転許可台数Ｎｏ台の流体加熱機１の運転を可能とする。
運転許可信号を受けたＮｏ台の流体加熱機１からは、前
記の最高値ＴB max まで加熱された流体が流出してお
り、残りのＭ−Ｎｏ台からは流体戻り経路４を通して戻
ってきた流体が戻り温度Ｔｉのまま流体加熱機１より流
出しているので、システム全体の熱バランスに基づいて
上式より運転許可台数Ｎｏを求めることができる。前記
の式から求められた運転許可台数Ｎｏは、流体供給経路
３における流体温度が設定温度Ｔｏset に近づくにつれ
て小さな値となり、効率のよい台数となるようになって
いる。ここで、運転許可信号を受けた流体加熱機１の実
際のＯＮ−ＯＦＦは各流体加熱機１に設定された設定値
に従う。即ち、流体加熱器１内部の流体温度ＴB が設定
温度ＴB set に達したとき流体の加熱を停止し、流体温
度ＴB が前記設定温度ＴB set よりディファレンシャル
値ΔＴB 分だけ下降したとき流体の加熱を開始する。従
って、上述の流体加熱機１の出口部における流体温度Ｔ
B の最高値ＴBmax は、前記設定温度ＴB set に略相当
する。また、前記流体温度ＴB の最高値ＴB maxは、こ
の実施例のように、流体加熱器１が、内部で加熱した流
体を直接供給するものの場合には、前記流体供給経路３
における設定温度Ｔｏset の最大値に略相当するが、流
体加熱器１の内部で加熱した流体を熱交換器を介して熱
のみを供給するものである場合には、前記流体供給経路
３における設定温度Ｔｏset の最大値よりも若干高い値
となる。

【００１４】一方、前記流体温度Ｔｏが、前記温度範囲
ΔＴの下限値以下であり、かつ運転許可台数Ｎｏが流体
加熱器１の全台数より少ない場合には、この運転許可台
数Ｎｏより所定台数多い運転許可台数Ｎｏ’分だけ流体
加熱機１へ運転許可信号を出力する（ステップＳ３）。
即ち、前記台数システムの起動時に、流体供給経路中の
流体温度Ｔｏが前記温度範囲ΔＴの下限値以下の比較的
低温の場合には、流体加熱器１の運転許可台数を多くし
て前記設定温度Ｔｏset までの昇温時間を短縮する。こ
の場合の運転許可台数Ｎｏ’は、前述の場合の運転許可
台数Ｎｏより１台多いものとしてある。これは、前述の
式で求めた運転許可台数Ｎｏがこの実施例のシステムに
おける最適台数であり、この運転許可台数Ｎｏからの増
加分は、起動時の応答性を良くするための増加台数であ
るためと、運転許可信号を受けた流体加熱器１がオーバ
ーシュートを起した場合の影響を勘案して、最少増缶数
の１缶としている。

【００１５】上述の構成においての流体温度Ｔｏの変化
を図３を参照しながら説明する。システム起動後は、前
述の式によって運転許可台数Ｎｏが求められ、運転許可
信号を受けた流体加熱機１は、流体加熱機１に設定され
た設定値に従って運転を行ない、流体温度は、時間の経
過とともに上昇していく。ここで、運転許可台数を式に
よって算出される台数Ｎｏのままとすると、この台数
は、流体供給経路３における流体温度が設定温度Ｔｏse
t に近づくにつれて少なくなるため、図３に二点鎖線で
示すように、途中から温度の上昇が緩慢になる。そこ
で、流体温度Ｔｏが、前記温度範囲ΔＴの下限値以下で
あり、かつ運転許可台数Ｎｏが流体加熱器１の全台数よ
り少ない場合には、この運転許可台数Ｎｏより所定台数
多い運転許可台数Ｎｏ’分だけ流体加熱機１へ運転許可
信号を出力することにより、図３に実線で示すように、
温度の上昇を維持でき、目的とする設定温度Ｔｏset ま
で短時間で到達する。

【００１６】従って、上述の構成によれば、システムの
起動時、負荷要求に対する台数設定（配分）を容易かつ
適正に行うことができ、戻り温度が負荷の状況に応じて
変化するまでの時間遅れ、あるいは循環流量の変化、缶
内温度の上昇度等の影響を最小限に抑えることができ
る。更に、流体温度Ｔｏが前記温度範囲ΔＴの下限値以
下の場合には、流体加熱器１の運転許可台数を多くして
システムの起動時に負荷に対する応答性を高めることが
できる。従って、供給温度が設定値に対してオーバーシ
ュート現象を生じたり、逆に熱量不足で供給温度が設定
値に達するのにかなり長い時間を要するなどの不具合を
確実に防止することができる。

【００１７】システム起動後、熱量の供給が定常状態に
なれば、例えば、次のようにして流体加熱機１の運転台
数を制御する。即ち、流体供給経路３における流体の供
給温度Ｔｏに基づいて、この供給温度Ｔｏが予め設定し
た範囲内にあるとき現在の運転許可台数Ｎｏを維持し、
前記供給温度Ｔｏが予め設定した範囲を下回るとき運転
許可台数Ｎｏを１台増やし、前記供給温度Ｔｏが予め設
定した範囲を越えるとき運転許可台数Ｎｏを１台減らす
ように制御する。これらの運転許可台数Ｎｏの増減の判
定は所定の時間毎（例えば１０秒毎）に行う。また、こ
のときの予め設定した範囲とは、例えば、前述の温度範
囲ΔＴとする。この温度範囲ΔＴは、前述したように、
流体供給経路３における流体の設定温度Ｔｏset を前記
温度範囲ΔＴに含むように設定したものである。例え
ば、前記設定温度Ｔｏset の上下に均等に範囲を設定す
るならば、その範囲の上限温度をＴｏset ＋ΔＴ／２，
下限温度をＴｏset −ΔＴ／２とすればよく、前記設定
温度Ｔｏset を上限値として範囲を設定するならば、そ
の範囲の下限値はＴｏset −ΔＴ／２である。そして、
この温度範囲ΔＴ内に供給温度Ｔｏの値があるときは、
現在の運転許可台数を維持することにより、流体加熱機
１の無駄な発停を防止して、供給温度Ｔｏの安定化を図
ることができる。

【００１８】尚、上述の運転許可台数Ｎｏは、予め設定
した時間（例えば２分間）だけ維持するように制御する
こともできるが、その他、流体の戻り温度Ｔｉの変化に
応じて適宜、増減するように制御することもできる。即
ち、所定の時間（例えば１０秒）毎に、前記の式に従い
運転許可台数Ｎｏを更新し、その更新値を用いるように
することもできる。

【００１９】また、この実施例において、起動時に流体
温度Ｔｏと流体の戻り温度Ｔｉとの差を監視し、この差
が一定以上になるまでは一定の台数分の運転許可信号を
流体加熱器１に出力するように構成してもよい。即ち、
このシステムにおいて、冷態起動時のように流体温度Ｔ
ｏが極めて低く前記戻り温度Ｔｉとの差があまり無い場
合には、無条件に一定の台数分（例えば全台数）の運転
許可信号を流体加熱器１に出力するように構成し、短時
間で流体温度を上昇させるようにしてもよい。尚、この
制御は、起動直後の僅かな間だけにとどめ、後は上述の
制御を行なうことにより、オーバーシュート等の不具合
を防止する。また、起動時の流体温度Ｔｏと流体の戻り
温度Ｔｉとの差が一定以上となった場合、或は、起動時
において流体温度Ｔｏが一定以上の値の場合には、前述
の通りに、前記の最高値ＴB max に基づいた制御を行な
う。

【００２０】上述の流体供給経路３における流体の供給
温度Ｔｏは、第１温度検出器６で測定した値を用いても
よいが、その他に、各流体加熱機１の出口部における流
体の出口温度の平均値Ｔｏ’を用いるようにしてもよ
い。

【００２１】

【発明の効果】この発明は、以上のような構成であり、
台数制御システムの起動時に運転許可台数Ｎｏを算出
し、このときの流体供給経路における流体温度Ｔｏが、
前記設定温度Ｔｏset を含む所定の温度範囲ΔＴの下限
値以下であり、かつ運転許可台数Ｎｏが流体加熱器の全
台数より少ない場合には、この運転許可台数Ｎｏより所
定台数多い運転許可台数Ｎｏ’分だけ前記流体加熱機へ
運転許可信号を出力する構成により、設定温度Ｔｏset
までの到達時間を短縮し、負荷応答性を高めることがで
きる。

【００２２】更に、各流体加熱機の出口部における流体
温度ＴB の最高値ＴB max に基づいて、所定の式より流
体供給経路における流体の設定温度Ｔｏset および流体
戻り経路における流体の戻り温度Ｔｉに見合う運転許可
台数Ｎｏを算出し、この運転許可台数Ｎｏ分だけ前記流
体加熱機へ運転許可信号を出力するものであるため、負
荷要求に対する台数設定（配分）を容易かつ適正に行う
ことができる。

【００２３】従って、この発明によれば、流体供給経路
における流体温度の変動や、戻り温度が負荷の状況に応
じて変化するまでの時間遅れ、あるいは循環流量の変
化、缶内温度の上昇度等の影響を最小限に抑えることが
でき、供給温度が設定値に対してオーバーシュート現象
を生じたり、逆に熱量不足で供給温度が設定値に達する
のにかなり長い時間を要するなどの不具合を確実に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る起動制御方法の処理手順の一実
施例を示すフローチャート図である。

【図２】この発明を適用する流体加熱機の台数制御シス
テムの構成例を示す説明図である。

【図３】この発明に係る起動制御方法における流体の温
度変化を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 流体加熱機 ２ 負荷 ３ 流体供給経路 ４ 流体戻り経路 ５ 循環ポンプ ６ 第１温度検出器 ７ 第２温度検出器 ８ 制御装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の流体加熱機１を並列に設置し、こ
   れらの流体加熱機１と負荷２とを流体供給経路３および
   流体戻り経路４で接続し、前記流体加熱機１の運転台数
   を前記負荷２の状況に応じて制御する流体加熱機の台数
   制御システムにおいて、この台数制御システムの起動時
   に、前記各流体加熱機１の出口部における流体温度ＴB
   のうちの最高値ＴB max に基づいて、下式によって運転
   許可台数Ｎｏを算出し、この時の流体供給経路３におけ
   る流体温度Ｔｏが、流体供給経路３における流体の設定
   温度Ｔｏset を含む所定の温度範囲ΔＴの下限値以上の
   場合には、この運転許可台数Ｎｏ分だけ前記流体加熱機
   １へ運転許可信号を出力し、前記流体温度Ｔｏが前記温
   度範囲ΔＴの下限値以下であり、かつ運転許可台数Ｎｏ
   が流体加熱器１の全台数より少ない場合には、この運転
   許可台数Ｎｏより所定台数多い運転許可台数Ｎｏ’分だ
   け前記流体加熱機１へ運転許可信号を出力することを特
   徴とする流体加熱機の台数制御システムにおける起動制
   御方法。Ｎｏ＝Ｍ×（Ｔｏset −Ｔｉ）／（ＴB max −Ｔｉ） Ｍ ： 流体加熱機１の全台数 Ｔｏset ： 流体供給経路３における流体の設定温度 Ｔｉ ： 流体戻り経路４における流体の戻り温度