JP3021864B2 - 蓄熱冷暖房制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、蓄熱冷暖房制御装
置、特に蓄熱冷暖房装置における熱源機器の熱出力を負
荷に対応して適正に蓄熱槽に蓄熱し、これを有効に利用
し得る蓄熱冷暖房制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５に、従来の一例として、特開平２−
１０３３１８号公報に開示された蓄熱冷暖房装置の構成
系統図を示す。図において、２１は、冷凍機やヒートポ
ンプ等の冷／温熱を出力する熱源機器、２２は蓄熱槽、
２３は蓄熱槽２２内の熱交換器チューブ、２４は水，氷
等の蓄熱体である。２５は、熱源機器２１の熱出力であ
る熱媒と負荷からの戻り水との熱交換を行うための熱交
換器、２６は空気調和機などの負荷、２７は、熱源機器
２１と蓄熱槽２２の熱交換チューブ２３とを接続するた
めの配管、２８は、配管２７から分岐し熱媒を熱交換器
２５へ循環させるための配管、２９は、蓄熱槽２２の蓄
熱利用側の配管で、この配管２９は、蓄熱槽２２、負荷
２６、および熱交換器２５を図示のごとく接続してい
る。

【０００３】３０は、配管２７中に設けた熱媒ポンプ、
３１は配管２９中に設けた冷温水ポンプ、３２は熱源機
器２１の熱出力側の配管２７中に設けた３方切替弁、３
３は、蓄熱槽２２の蓄熱利用側の配管２９中に設けた３
方切替弁で、これらは蓄熱の使用量を制御する手段とし
て機能する。３４は、蓄熱槽２２内に配設した温度セン
サ、３５は、蓄熱槽２２の蓄熱の使用量を計測するため
の流量計、３６は蓄熱槽２２の蓄熱利用側配管２９の出
／入口温度差を計画するための差温センサで、これらは
蓄熱の使用量を検出する手段として機能する。３７は、
蓄熱の使用量を制御するための制御装置で、この制御装
置３７は、少なくとも、基準となるべき蓄熱使用パター
ンを予め入力して記憶するための不図示の記憶装置を内
蔵している。

【０００４】次に上記構成における動作について説明す
る。冷凍機やヒートポンプ等の熱源機器２１の熱出力で
ある冷熱あるいは温熱は、熱媒ポンプ３０でその熱出力
の熱媒を熱源機器２１、配管２７、蓄熱槽２２を循環さ
せることにより、蓄熱槽２２の内部に設けられた熱交換
チューブ２３から蓄熱体２４に伝達され、ここで蓄熱さ
れる。これら蓄熱された冷熱あるいは温熱は、冷温水ポ
ンプ３１で、その冷温水を蓄熱槽２２、配管２９、負荷
２６を循環させることにより負荷２６に伝達される。

【０００５】負荷運転に際しては、制御装置３７に記憶
されている蓄熱使用パターンを実際に負荷に使われた熱
量の実測値と比較し、蓄熱使用パターンのその時刻まで
の積分値とその時刻までに使用した蓄熱量とが一致する
ように制御装置３７の指令に従って３方切替弁３３を作
動させてバイパス量を多くして蓄熱の使用量を抑え、熱
源機器２１の負荷を多くする。蓄熱の使用量が少なけれ
ば、３方切替弁３３を作動させてバイパス量を少なくし
て蓄熱の使用を多くし、熱源機器２１の出力を小さくす
るよう構成されていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来例の蓄熱冷暖房装
置は以上のように構成され、その日の負荷の大小に係ら
ず、蓄熱使用パターンに沿って蓄熱を使用するように制
御されるので、負荷が蓄熱量を下回るほど小さい日が連
続する場合には、使い切れなかった残蓄熱量が累積して
しまうため、これを解消するために所定日数ごとに夜間
の蓄熱運転を行わない日を設ける必要があり、その分、
夜間の格安電力を有効に利用できず経済的でない。ま
た、この装置は流量計や差温センサなどを必要とするた
め装置のコストが高くなると共に、例えば既存の蓄熱冷
暖房装置にこの制御方式を適用しようとした場合には工
事が必要となるなどの問題点があった。

【０００７】この発明は、上記のような従来例の問題点
を解消するためになされたもので、毎日、蓄熱時間中に
当日の蓄熱開始時刻における残蓄熱量および前日の負荷
を計測、記憶し、参照日の負荷から当日の負荷を予測し
て、これに対応した当日の熱源機器の運転時間を計画す
ることにより、負荷に対応した適正な蓄熱とその利用が
できると共に、蓄熱利用運転時間中に当日の実際の負荷
を計測することにより、これが予測負荷と異なっている
場合には、熱源機器の運転計画を修正して昼間の熱源機
器の追加運転あるいは停止ができ、さらにまた、前日の
負荷の検知等を行う際に基準となる蓄熱基準時間と蓄熱
満杯基準時間に誤差があった場合には、これを自己診断
して自己修復でき、しかも、どのような蓄熱冷暖房装置
に対しても適用でき、夜間の安価な電力を有効に利用で
きるため経済的で安価、かつ信頼性および汎用性の高い
蓄熱冷暖房装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】（１）このため、この発
明においては、熱源機器と、この熱源機器に接続する蓄
熱槽とを備えた蓄熱冷暖房装置において、前記蓄熱槽内
に配設された１個の温度センサと、蓄熱完了を判断する
ための蓄熱基準温度、前記温度センサの位置まで蓄熱す
るのに要する前記熱源機器の運転基準時間（蓄熱基準時
間）Ｘと前記蓄熱槽を満杯まで蓄熱するのに要する前記
熱源機器の運転基準時間（蓄熱満杯基準時間）ＴＷ、お
よび前記熱源機器の運転履歴等を記憶するための記憶手
段と、前記熱源機器運転開始時における残蓄熱量Ｚｓを
演算するための第一の演算手段と、この手段によって検
知され制御装置の記憶部に記憶されている日の残蓄熱量
Ｚｉｓ及びその日の翌日の残蓄熱量Ｚｉｅとその日の前
記熱源機器の運転実績時間Ｙｉとから、当日の負荷相当
時間Ｘａを予測するための予測手段と、この手段によっ
て予測された当日の負荷相当時間Ｘａに対応した前記熱
源機器の運転計画時間を演算するための第二の演算手段
と、この運転時間に対応して予め設定されている前記熱
源機器運転計画時間帯の優先順位に応じてこの熱源機器
の運転および停止を制御するための制御手段と、前記蓄
熱槽の蓄熱満杯を検知するための検知手段とを備えた蓄
熱冷暖房装置であって、当日の予測負荷相当時間が前記
蓄熱槽の蓄熱満杯基準時間と比較して大きい場合には、
当日の負荷に対しては、夜間蓄熱運転時間帯に前記蓄熱
槽を満杯に蓄熱することを目的とした夜間蓄熱運転（１
０［ｈ］）により蓄えられた蓄熱量と、不足分を補う昼
間の前記熱源機器の追加運転（Ｘａ−ＴＷ［ｈ］）によ
り対応する蓄熱満杯基準制御方式と、前記当日の予測負
荷相当時間が前記蓄熱槽の蓄熱満杯基準時間と比較して
小さい場合には当日の空調終了時における残蓄熱量をゼ
ロとすることを目的として当日の負荷に対しては前記残
蓄熱量Ｚｓと不足分を補う夜間の前記熱源機器の蓄熱運
転（Ｘａ−Ｚｓ［ｈ］）とにより対応する残蓄熱量ゼロ
基準制御方式とのそれぞれ目的の異なる２種の制御方式
を切替えて、それぞれの制御方式の弱点を補いながら負
荷に対応する蓄熱量を前記蓄熱槽に蓄熱するよう前記熱
源機器の運転を制御するための制御手段を備えるよう構
成し、 （２）また、前記装置において、前記蓄熱利用時間帯に
前記記憶手段に予め記憶されている放熱基準温度を検知
した時刻と前記熱源機器の運転時間とによって当初予測
された負荷を修正し、実負荷に対応したこの熱源機器の
運転計画時間を再計画するための演算手段を備えるよう
構成し、 （３）また、前記蓄熱利用時間帯の負荷側への供給温度
を検知するための検知手段と、この検知温度が満足な空
気調整を実現できる限界の供給基準温度を維持できなく
なったときには運転計画と無関係に前記熱源機器を強制
的に運転するための運転制御手段と、この強制運転中、
前記検知温度が供給基準温度をある程度維持できたとき
はこの熱源機器の強制運転を停止するための停止手段と
を備えるよう構成し、 （４）また、上記装置において、前記蓄熱利用時間帯に
負荷側への供給温度と前記供給基準温度との差が十分大
きい場合には、当初の運転計画時間中であっても前記熱
源機器を運転せず、この熱源機器側ポンプのみ運転を行
うための運転制御手段を備えるよう構成し、 （５）あるいは前記（１）項の装置において、前記蓄熱
運転開始時刻および蓄熱時間帯中に蓄熱満杯を検知して
も、所定時間または前記温度センサにより蓄熱基準温度
を検知するまでの間前記熱源機器側にポンプのみの運転
を続けるための運転制御手段を備えるよう構成し、 （６）さらにまた、前記蓄熱基準時間Ｘおよび蓄熱満杯
基準時間ＴＷについて、その設定誤差を自己検知するた
めの検知手段と、その設定誤差を自己修復するための修
正手段とを備えるよう構成することにより、前記目的を
達成しようとするものである。

【０００９】

【作用】以上のような構成を有するこの発明に係る蓄熱
冷暖房制御装置は、（１）当日の予測負荷相当時間が前
記蓄熱槽の蓄熱満杯基準時間と比較して大きい場合に
は、当日の負荷に対しては、夜間蓄熱運転時間帯に蓄熱
槽に満杯に蓄えられた蓄熱量と、不足分を補うための昼
間の熱源機器の追加運転で対応する蓄熱満杯基準制御方
式と、当日の予測負荷相当時間が蓄熱槽の蓄熱満杯基準
時間と比較して小さい場合には当日の負荷に対しては残
蓄熱量と不足分を補う夜間の熱源機器の蓄熱運転とで対
応する残蓄熱量ゼロ基準制御方式との２種類の制御方式
を切替えて、負荷に対応した蓄熱量を蓄熱槽に蓄熱する
よう熱源機器の運転を制御する。

【００１０】（２）また、この冷暖房制御装置は、蓄熱
利用時間帯に前記記憶装置に予め記憶されている放熱基
準温度を検知した時刻において、参照日と当日の熱源機
器の運転時間の履歴を比較して、当日の実際の負荷に予
測負荷の対する大小を判断して、実負荷に対応した運転
計画時間を直すことによって、負荷に合わせた熱源機器
の追加運転あるいは停止を行う。

【００１１】（３）またこの蓄熱冷暖房装置は、蓄熱利
用時間帯中に負荷側への供給温度が供給基準温度を維持
できなくなった時には、運転計画とは無関係に前記熱源
機器を強制的に運転する。また、この強制運転中、前記
検知水温が供給基準温度をある程度維持できたときには
この熱源機器の強制運転を停止して、当初の運転計画通
りに熱源機器を運転することにより、負荷側への供給基
準温度の維持を図る。

【００１２】（４）また、この蓄熱冷暖房装置は、蓄熱
利用時間帯中に負荷側への供給温度と供給基準温度との
差が十分大きい場合には、負荷が当初の予測に反して特
に小さいと判断して、当初の運転計画中であっても熱源
機器を運転せず、熱源機器側のポンプのみの運転を行う
ことにより、蓄熱槽内に温度むらが発生しないようにす
る。

【００１３】（５）また、この蓄熱冷暖房制御装置は、
蓄熱運転開始時刻および蓄熱時間帯に蓄熱満杯を検知し
ても、所定時間または前記温度センサで蓄熱基準温度に
達するまでの間前記熱源機器側のポンプのみの運転を続
けることにより、前記蓄熱槽内に温度むらが存在した場
合にはこれを解消する。

【００１４】（６）さらにまた、この蓄熱冷暖房制御装
置は、初期設定の誤差、あるいは、前記熱源機器の能力
の変化によって、前記蓄熱基準時間Ｘおよび蓄熱満杯基
準時間ＴＷについてある程度以上の誤差が生じた場合、
前日と負荷がほぼ同等であった日について、その日の熱
源機器が運転計画通りに運転されていた場合には供給温
度の履歴により、また、運転計画通りに運転されていな
かった場合には、運転計画時間と実際の運転時間との差
によりＸおよびＴＷの誤差を判断して、これを修正する
よう動作する。

【００１５】

【実施例】以下、この発明を実施例に基づいて説明す
る。図１にこの発明に係る蓄熱冷暖房装置の一実施例の
概要構成図、図２にその制御装置の一実施例の構成／動
作シーケンスフロー図を示す。図１において、蓄熱槽３
には水等の蓄熱材１２が満たされており、冷凍機やヒー
トポンプ等の熱源機器１から１次側ポンプ４および１次
配管１０により温熱または冷熱が供給される。この際、
熱源機器１への供給温度が一定になるよう３方弁６を介
して蓄熱槽３内の低温熱と高温熱とを混合している。ま
た、蓄熱槽３は、２次側ポンプ５および２次配管１１を
介して空調機等の熱負荷機器２と接続されており、この
熱負荷機器２で消費される冷熱または温熱を出力してい
る。また、蓄熱槽３内には温度センサ７が１個配設され
ており、測定された蓄熱材１２の温度は、制御装置１３
内の残蓄熱量計測部１３ａと熱負荷予測部１３ｂ，およ
び放熱による実負荷検知部１３ｆ（共に図２に示す）に
供給されている。熱源機器１の入口配管中には蓄熱満杯
検知センサ８が取付けられており、その出力は制御機器
１３内の蓄熱満杯検出部１３ｃに供給されている。ま
た、熱負荷機器２の入口配管中には供給温度検知センサ
９が取付けられており、その検知温度は制御装置１３の
供給温度（異常）検知部１３ｅに供給されている。ま
た、熱源機器１の蓄熱運転で、温度センサ７の位置まで
蓄熱するのに要する時間Ｘと、蓄熱槽３全体を満杯に蓄
熱するのに要する蓄熱満杯時間ＴＷとが制御装置１３の
記憶部１３ｄ（図２）に記憶されている。

【００１６】つぎに、以上の構成における制御を図１，
２を参照して２２：００から２２：００までを１日とし
た夏季冷房時の事例について説明する。この場合の夜間
蓄熱運転時間帯は２２：００〜８：００（１０時間）、
昼間蓄熱利用時間帯は８：００〜２２：００（１４時
間）とする。まず、２２：００より蓄熱機器１を運転し
て蓄熱を始め、温度センサ７で蓄熱基準温度（例えば７
℃）を検知した時点で、熱源機器１運転開始からの経過
時間Ｗと蓄熱基準時間Ｘとから当日の蓄熱開始時刻にお
ける残蓄熱量Ｚｓを、Ｚｓ＝Ｘ−Ｗの計算により求め
る。同様にして制御装置１３の記憶部１３ｄに記憶され
ている参照日の残蓄熱量Ｚｉｓと参照日の翌日の残蓄熱
量Ｚｉｅと参照日の熱源機器の運転実績時間Ｙｉとよ
り、当日の負荷相当時間ＸａをＸａ＝（Ｙｉ＋Ｚｉｓ−
Ｚｉｅ）×Ｐ〔ｈ〕と予測する。ここに、Ｐは当日運転
モードなどによって決められている係数である。

【００１７】つぎに、Ｘａと蓄熱満杯基準時間ＴＷとを
比較する。このとき、Ｘａの方が大きい場合は、当日の
負荷に対しては、夜間蓄熱運転時間帯で蓄熱槽３に満杯
に蓄えられた蓄熱量と、不足分を補う昼間の熱源機器１
の追加運転とで対応する（“蓄熱満杯基準制御”方
式）。夜間蓄熱運転時間帯は蓄熱満杯を目指して熱源機
器１を運転させるため運転計画時間を１０時間として熱
源機器１の蓄熱運転を継続する。蓄熱利用時間帯の熱源
機器１の運転計画時間は、当日の負荷相当時間Ｘａに不
足する分だけとし、当日の蓄熱開始時刻２２：００にお
ける残蓄熱量の正負と夜間蓄熱運転中に蓄熱槽３が満杯
になったか否かを考慮して当日の空調終了時刻における
残蓄熱量が負にならないように、例えば８：００の時点
で蓄熱槽３が満杯になっている場合にはＸａ−ＴＷ
〔ｈ〕と運転計画して熱源機器１の運転時間帯優先順位
に応じて運転する。

【００１８】一方、前記比較においてＸａの方が小さい
場合は、当日の負荷に対しては、残蓄熱量Ｚｓと、不足
分を補う夜間の熱源機器１の蓄熱運転とで対応する
（“残蓄熱量ゼロ基準制御”方式）。夜間蓄熱時間帯の
熱源機器１の運転時間は必要蓄熱量だけを蓄熱するよう
に運転時間を計画する（例えばＸａ−Ｚｓ〔ｈ〕）。蓄
熱利用時間帯の熱源機器１の運転計画時間は基本的には
０〔ｈ〕であるが、蓄熱槽３が熱源機器１容量に対して
大きすぎる場合（例えばＴＷ＞１０〔ｈ〕）などには、
夜間の蓄熱運転だけでは不足する分を補うように運転計
画（例えばＸａ−Ｚｓ−１０〔ｈ〕）して当日の空調終
了時における残蓄熱量ゼロを目指した運転を行う。

【００１９】以上のように蓄熱満杯基準制御と残熱量ゼ
ロ基準制御とのそれぞれ目的の異なる２種類の制御方式
（モード）を切替えることにより、当日の負荷の増加お
よび蓄熱槽３内の温度むらによる残蓄熱量検知誤差には
強いが放熱ロスの大きい蓄熱満杯基準制御方式と、当日
の負荷の増加および蓄熱槽３内の温度むらによる残蓄熱
量検知誤差には弱いが放熱ロスの小さい残蓄熱量ゼロ基
準制御方式とのそれぞれの弱点を補いながら、負荷に応
じた蓄熱とその利用を行うことができる。さらに、本実
施例によれば、蓄熱槽３内の温度センサ７は一個のみで
よいため安価で工事も簡単な上に、どのような蓄熱槽３
と熱源機器１との組合せ装置に対しても有効であるため
汎用性が高く、既設の蓄熱冷暖房装置を制御するために
最適である。

【００２０】なお、蓄熱槽３内の温度センサ７は、蓄熱
基準時間Ｘ＝３〜５〔ｈ〕程度を目安とするとよい。従
って、蓄熱槽３容量が小さく蓄熱満杯基準時間ＴＷが３
〜５〔ｈ〕であるような蓄熱槽３の場合は、温度センサ
７は最も夏季高温側（冬季低温側）の位置に配設する。

【００２１】また、本実施例においては、蓄熱満杯検知
センサ８は熱源機器１の人工配管中に配設されている
が、これを蓄熱槽３内の夏季高温側の位置に配設しても
よい。したがって蓄熱槽３が小さく蓄熱満杯基準時間Ｔ
Ｗが例えば３〜５〔ｈ〕であるような場合は、温度セン
サ７も蓄熱槽３の夏季高温側に設置されているため、こ
れを蓄熱満杯検知センサ８と共用することも可能であ
る。

【００２２】つぎに、当日の予測負荷を修正して実負荷
に対応した熱源機器１の運転時間を計画し直す方法につ
いて説明する。８：００より蓄熱利用を開始し、温度セ
ンサ７で放熱基準温度（例えば１２℃）を検知するまで
の時間をＳｉ〔ｈ〕、その間の熱源機器の運転時間ｔｉ
〔ｈ〕、温度センサ７の位置まで蓄熱されてからの熱源
機器１の夜間蓄熱運転時間をｙｉｍ〔ｈ〕とすると、当
日の負荷はつぎのように修正できる； （修正後の当日の負荷Ｘａ^* ）〔ｈ〕 ＝（修正前の当日予測負荷Ｘａ）×（参照日のＳｉ／当日のＳｉ） ×｛当日の（ｙｉｍ＋ｔｉ）／参照日の（ｙｉｍ＋ｔｉ）｝ したがって、温度センサ７で放熱基準温度を検知した時
点で上記計算式により当日の予測負荷を修正し、前記ア
ルゴリズムで設定されている昼間の蓄熱利用運転時間帯
中の熱源機器１運転計画時間に（Ｘａ^* −Ｘａ）×ｋ１
〔ｈ〕を加えて運転計画時間を修正する。ただし、ｋ１
は定数であり、通常はｋ１＝１である。

【００２３】なお、本実施例では、前記昼間の熱源機器
１の運転計画時間の修正は蓄熱満杯基準制御モードが選
択された日のみ行うが、残蓄熱量ゼロ基準制御モードが
選択された日についても同様に運転計画の修正を行って
も差支えないことはもちろんである。また、Ｘａ^* −Ｘ
ａの大きさに応じて運転計画時間の修正に不感帯を設け
てもよい。

【００２４】以上のように、当日の負荷を修正して熱源
機器の運転計画時間を修正することができるため、負荷
の大きさに対応した蓄熱とその利用ができる。また、本
実施例においては、放熱基準温度は温度センサ７で検知
するようにしたが、蓄熱槽３内に温度センサ７よりも夏
季高温側の適当な位置に新たに放熱温度検知センサを配
設して、放熱基準温度を検知するようにしてもよい。さ
らにまた、前記蓄熱満杯検知センサ８が蓄熱槽３内の夏
季高温側に配設されている場合は、これで放熱基準温度
を検知するようにしても差支えない。

【００２５】つぎに、熱負荷機器２側への供給温度によ
る熱源機器１の運転方法について説明する。蓄熱利用時
間帯中に負荷２側への供給温度検知センサ９における検
知温度が、負荷２側への供給基準温度（例えば９℃）を
０〜数℃（例えば１℃）超過してしまったような場合に
は、供給水温が維持できなくなったと判断して、熱源機
器１を運転計画時間とは無関係に強制的に運転して負荷
側供給水温の維持を図る。その後、供給温度検知センサ
９における検知温度が供給基準温度に対して０〜数℃
（例えば０℃）の余裕を持つようになってか、あるい
は、空調運転が終了した時点で熱源機器１の強制運転を
終了する。以上のように、負荷側供給温度を直接検知し
て熱源機器１が運転されるので、常に安定的に供給基準
温度を維持することができる。

【００２６】なお、本実施例においては、前記強制運転
は当日の負荷が特異的に増加したことによるものと判断
して、この運転時間は熱源機器１の運転実績時間に含め
ず履歴だけを残すこととするが、もちろん運転実績時間
に含めても差支えないことはもちろんである。また、本
実施例においては、負荷側供給温度検知センサ９は熱負
荷機器２の入口配管中に配設されているが、これを蓄熱
槽３内の最も夏季低温側（冬季高温側）の位置に配設し
ても差支えない。

【００２７】つぎに、蓄熱槽３内に温度むらを生じさせ
ないようにする熱源機器１の運転方法について説明す
る。蓄熱利用時間帯中に負荷側へ供給温度検知センサ９
における検知温度が、負荷側への供給基準温度（例えば
９℃）に対して十分な余裕（例えば５℃以上）を持って
蓄熱利用運転が行われている場合には、当初の予測負荷
に対して立てられた熱源機器１の運転計画時間帯であっ
ても熱源機器１を運転しない。このようなことは、負荷
が予測に反して特に小さい場合に起こり得る。以上のよ
うに、負荷が特に小さい場合には昼間の熱源機器１の運
転を抑えることができるため、蓄熱槽３の両端部分の温
度だけが下がってしまうという蓄熱槽３内に温度むらを
生ずる要因を生ずることがなく、残蓄熱量の計算や当日
の予測負荷の計算における槽内温度むらの影響を小さく
することができる。

【００２８】つぎに、蓄熱槽３内の温度むらの影響によ
る蓄熱満杯の誤検知を回避する方法について説明する。
蓄熱運転開始時刻２２：００または蓄熱運転時間帯（２
２：００〜８：００）において、蓄熱満杯検知センサ８
で蓄熱基準温度を検知することにより蓄熱満杯を検知し
た際、蓄熱槽３内の温度センサ７の検知温度が蓄熱基準
温度に達していない場合には、蓄熱槽３内に温度むらが
存在するものと判断して、一定時間または温度センサ７
で蓄熱基準温度を検知するまでの間熱源機器１を停止し
たまま１次側ポンプ４のみを運転する。この間に、熱源
機器１の入口温度が復帰条件を満たしたら熱源機器１に
よる蓄熱運転を再開する。以上のように熱源機器１は運
転されるので、蓄熱満杯検知センサ８が蓄熱満杯を検知
しても、温度センサ７の温度とを参照して本当の蓄熱満
杯か蓄熱槽内の温度むらによる誤検知かを判断して、万
が一後者の場合であっても温度むらを解消して安定な運
転を継続することができる。

【００２９】つぎに、蓄熱基準時間ＸおよびＴＷの設定
誤差の検知方法およびこれらの誤差の修正方法について
説明する。図３は供給温度の傾向と後述する誤差係数ｋ
との関係を示す図である。まず、前日の負荷相当時間Ｘ
ａ１〔ｈ〕と前々日の負荷相当時間Ｘａ２〔ｈ〕とを比
較して、その差がある範囲内（例えば１〔ｈ〕）にある
ときのみ以下の手順で修正する；前日の熱源機器１の運
転実績時間と運転計画時間との差がある範囲内（例えば
３０分）にある場合は運転計画通りに運転されたと判断
する。このとき、前々日の蓄熱利用運転終了時刻におけ
る負荷側供給温度ＴＳｓ〔℃〕と前日の蓄熱利用運転終
了時刻における負荷側供給温度ＴＳｅ〔℃〕とを参照し
て、ＴＳｅが供給基準温度付近（例えば供給基準温度±
１℃、これを“供給基準温度範囲”と定義する）にある
場合は、Ｘの設定誤差はないと判断して誤差係数ｋ＝０
とし、ＴＳｅが供給基準温度範囲内にない場合は、ＴＳ
ｓとＴＳｅとを比較してその変化の傾向が供給基準温度
範囲に収束しようとしていることが認められる場合には
Ｘの設定誤差はないと判断してｋ＝０とし（図３
（ａ））、そのような傾向が認められず供給温度を超過
している場合は、Ｘの設定値が過大であると判断してｋ
＝−１（図３（ｂ））、また供給基準温度を十分維持し
ている場合は、Ｘの設定値が過小と判断してｋ＝１（図
３（ｃ））とする。

【００３０】また、前日が計画通りに運転されなかった
場合は、運転計画時間より運転実績時間の方が長いとき
はＸの設定値が過大と判断してｋ＝−１とし、運転計画
時間より運転実績時間の方が短いときはＸは設定値が過
小と判断してｋ＝１とする。上記の判定を数日分行った
後、ｋの平均値ｋｂを求め、図４に両係数値の関係を示
すようにこのｋｂの絶対値がある範囲（例えば０．４以
下）内にある場合はＫ＝０、すなわち、不感帯とし、そ
れ以外の場合には、Ｋ＝ｋｂとして、 （修正後のＸ）＝（修正前のＸ）＋Ｋ×ＸＢ（例えばＸＢ＝４０〔分〕） のように修正する。以上のように、運転計画時間と運転
実績時間および負荷側供給水温によりＸの設定誤差があ
っても、制御装置が自己検知して自己修復することがで
きるため、信頼性の高い蓄熱冷暖房装置を提供すること
ができる。

【００３１】なお、本実施例においては、ｋｂからＫを
演算する際にＫ＝０の不感帯を設定したが、不感帯を設
定せずに、すべてのｋｂに対して例えばＫ＝ｋｂとして
もよい。また、本実施例においては、ＴＷの誤差の検知
および修正は行わないが、上記の方法によりＸを修正す
る際、同様に、 （修正後のＴＷ）＝（修正前のＴＷ）＋Ｋ×ＴＷＢ のように修正しても差支えない。ここで、ＴＷＢは温度
センサ７の位置までの蓄熱材の量に対する蓄熱槽全体の
蓄熱材の量の比を目安とすればよい。

【００３２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、それぞれ目的の異なる２種類の制御方式を、予測さ
れる当日の負荷の大小によって切替え、負荷に対応した
蓄熱を行うため、放熱ロスも少なく、従来のように残蓄
熱を累積してしまうことがない。そのため夜間の安価な
電力を有効に利用できるため、年間を通じて経済的な蓄
熱冷暖房装置の運用が可能となる。また、本発明によれ
ば、蓄熱槽内に最低限、温度センサが１個あればよく、
コストも安く工事も簡単な上に、いかなる熱源機器と蓄
熱槽との組合せに対しても有効であり、特に既設の蓄熱
冷暖房装置を制御するのに最適である。

【００３３】また、本発明によれば、蓄熱利用運転中に
当日の実負荷を計測して熱源機器の運転計画時間を修正
するようにしたため、実負荷の大きさに対応した蓄熱と
その利用が可能である。また、負荷側供給温度を直接検
知して熱源機器の運転を制御するようにしたため、常に
安定的に供給温度を維持することができる。さらにま
た、本発明によれば、負荷側への供給温度を検知するこ
とにより、特に小さい実負荷を検知して熱源機器の運転
を抑制するため、蓄熱槽内に温度むらを生じないように
することができ、常に安定した蓄熱とその利用ができ
る。また、蓄熱槽内の温度センサの検知温度を参照し
て、蓄熱満杯検知時における蓄熱槽内温度むらの有無を
判断し、熱源機器側ポンプのみを運転することにより、
この温度むらを解消することができ、安定な運転を継続
することができる。

【００３４】さらにまた、本発明によれば、熱源機器の
運転計画時間と運転実績時間および負荷側供給温度によ
って、蓄熱基準時間Ｘの設定誤差の有無を制御装置が自
己検知し、これを自己修復することができるため、必要
蓄熱量の蓄熱を精度よく行うことができ、信頼性の高い
蓄熱冷暖房制御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る蓄熱冷暖房装置の一実施例の概
要構成図である。

【図２】図１の制御装置の一実施例の構成／動作シーケ
ンスフロー図である。

【図３】図２における供給温度の傾向と係数ｋの関係を
示す図である。

【図４】係数ｋｂと係数Ｋとの関係を示す図である。

【図５】蓄熱冷暖房装置の一従来例の構成系統図であ
る。

【符号の説明】

１ 熱源機器 ２ 熱負荷機器 ３ 蓄熱槽 ４ １次側ポンプ ５ ２次側ポンプ ６ ３方弁 ７ 温度センサ ８ 蓄熱満杯検知センサ ９ 供給温度検知センサ １０ １次側配管 １１ ２次側配管 １２ 蓄熱材 １３ 制御装置 １３ａ 残蓄熱量計測部 １３ｂ 熱負荷予測部 １３ｃ 蓄熱満杯検知部 １３ｄ 記憶部 １３ｅ 供給温度異常検知部１３ｆ 実負荷検知部 Ｘ 蓄熱基準時間Ｘａ 当日の負荷相当時間 ＴＷ 蓄熱満杯時間Ｚｓ 残蓄熱量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−91633（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−181728（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−38855（ＪＰ，Ａ) 特公 昭47−46501（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24F 5/00 102 Z

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱源機器と、この熱源機器に接続する蓄
   熱槽とを備えた蓄熱冷暖房装置において、前記蓄熱槽内
   に配設された１個の温度センサと、蓄熱完了を判断する
   ための蓄熱基準温度、前記温度センサの位置まで蓄熱す
   るのに要する前記熱源機器の運転基準時間（蓄熱基準時
   間）Ｘと前記蓄熱槽を満杯まで蓄熱するのに要する前記
   熱源機器の運転基準時間（蓄熱満杯基準時間）ＴＷ、お
   よび前記熱源機器の運転履歴等を記憶するための記憶手
   段と、前記熱源機器運転開始時における残蓄熱量Ｚｓを
   演算するための第一の演算手段と、この手段によって検
   知され制御装置の記憶部に記憶されている日の残蓄熱量
   Ｚｉｓ及びその日の翌日の残蓄熱量Ｚｉｅとその日の前
   記熱源機器の運転実績時間Ｙｉとから、当日の負荷相当
   時間Ｘａを予測するための予測手段と、この手段によっ
   て予測された当日の負荷相当時間Ｘａに対応した前記熱
   源機器の運転計画時間を演算するための第二の演算手段
   と、この運転時間に対応して予め設定されている前記熱
   源機器運転計画時間帯の優先順位に応じてこの熱源機器
   の運転および停止を制御するための制御手段と、前記蓄
   熱槽の蓄熱満杯を検知するための検知手段とを備えた蓄
   熱冷暖房装置であって、当日の予測負荷相当時間が前記
   蓄熱槽の蓄熱満杯基準時間と比較して大きい場合には、
   当日の負荷に対しては、夜間蓄熱運転時間帯に前記蓄熱
   槽を満杯に蓄熱することを目的とした夜間蓄熱運転（１
   ０［ｈ］）により蓄えられた蓄熱量と、不足分を補う昼
   間の前記熱源機器の追加運転（Ｘａ−ＴＷ［ｈ］）によ
   り対応する蓄熱満杯基準制御方式と、前記当日の予測負
   荷相当時間が前記蓄熱槽の蓄熱満杯基準時間と比較して
   小さい場合には当日の空調終了時における残蓄熱量をゼ
   ロとすることを目的として当日の負荷に対しては前記残
   蓄熱量Ｚｓと不足分を補う夜間の前記熱源機器の蓄熱運
   転（Ｘａ−Ｚｓ［ｈ］）とにより対応する残蓄熱量ゼロ
   基準制御方式とのそれぞれ目的の異なる２種の制御方式
   を切替えて、それぞれの制御方式の弱点を補いながら負
   荷に対応する蓄熱量を前記蓄熱槽に蓄熱するよう前記熱
   源機器の運転を制御するための制御手段を備えたことを
   特徴とする蓄熱冷暖房制御装置。
2. 【請求項２】 前記蓄熱利用時間帯に前記記憶手段に予
   め記憶されている放熱基準温度を検知した時刻と前記熱
   源機器の運転時間とによって当初予測された負荷を修正
   し、実負荷に対応したこの熱源機器の運転計画時間を再
   計画するための演算手段を備えたことを特徴とする請求
   項１記載の蓄熱冷暖房制御装置。
3. 【請求項３】 前記蓄熱利用時間帯の負荷側への供給温
   度を検知するたもの検知手段と、この検知温度が満足な
   空気調整を実現できる限界の供給基準温度を維持できな
   くなったときには運転計画と無関係に前記熱源機器を強
   制的に運転するための運転制御手段と、この強制運転
   中、前記検知温度が供給基準温度をある程度維持できた
   ときはこの熱源機器の強制運転を停止するための停止手
   段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の蓄熱冷暖
   房制御装置。
4. 【請求項４】 前記蓄熱利用時間帯に負荷側への供給温
   度と前記供給基準温度との差が充分大きい場合には、当
   初の運転計画時間中であっても前記熱源機器を運転せ
   ず、この熱源機器側ポンプのみ運転を行うための運転制
   御手段を備えたことを特徴とする請求項３記載の蓄熱冷
   暖房制御装置。
5. 【請求項５】 前記蓄熱運転開始時刻および蓄熱時間帯
   中に蓄熱満杯を検知しても、所定時間または前記温度セ
   ンサにより蓄熱基準温度を検知するまでの間前記熱源機
   器側にポンプのみの運転を続けるための運転制御手段を
   備えたことを特徴とする請求項１記載の蓄熱冷暖房制御
   装置。
6. 【請求項６】 前記蓄熱基準時間Ｘおよび蓄熱満杯基準
   時間ＴＷについて、その設定誤差を自己検知するための
   検知手段と、その設定誤差を自己修復するための修正手
   段とを備えたことを特徴とする請求項１記載の蓄熱冷暖
   房制御装置。