JP4673580B2 - 熱源装置 - Google Patents

Description

本発明は、湯水や熱媒体を貯留する貯留手段を備えた熱源装置に関するものである。

従来より、下記特許文献１に開示されている熱源装置のように加熱手段において加熱された湯水や熱媒体を貯留する貯留手段を備えた熱源装置がある。この種の熱源装置では、必要と想定される量の高温の湯水や熱媒体を貯留手段に貯留しておく構成を有する。

特開２００２−１８１３８５号公報

特許文献１に開示されているような貯留手段を備えた熱源装置では、使用中に湯水や熱媒体の湯水や熱媒体が不足するのを防止すべく、高温の湯水や熱媒体が想定される使用量よりも多く貯留されていた。そのため、貯留手段を備えた熱源装置では、実際の使用量を超えて貯留されている余剰の湯水や熱媒体を加熱するのに要する分だけ熱エネルギーが浪費されてしまうという問題があった。

かかる問題に鑑み、本発明は、加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量の経時変化を的確に予測でき、熱エネルギーを有効利用可能な熱源装置の提供を目的とする。

上記した課題を解決すべく提供される本発明に関連する参考例は、系内に湯水または熱媒体を加熱する加熱手段と、当該加熱手段において加熱された湯水または熱媒体を貯留する貯留手段と、前記加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量に相当する熱負荷量の経時変化を予測する予測手段とを有し、当該予測手段による予測に基づいて湯水または熱媒体を加熱して貯留手段に熱エネルギーを貯留する熱源装置であって、所定の単位周期において想定される熱負荷量と時間の関係を示す基準パターンを複数記憶した基準パターン記憶手段と、実際の熱負荷量と時間の関係を検知して負荷パターンを構成する検知手段とを備えており、予測手段は、前記負荷パターンと基準パターン記憶手段に記憶された複数の基準パターンとを照合し、熱負荷量の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択し、当該基準パターンに基づいて以降の熱負荷量の経時変化を予測することを特徴とする熱源装置である。

参考例の熱源装置は、基準パターン記憶手段に記憶されている複数の基準パターンから実際の熱負荷量の経時変化を示す負荷パターンを選択し、熱負荷量の経時変化を予測する予測手段を備えているため、想定される使用形態に合わせて貯留手段に貯留する湯水や熱媒体の温度や貯留量を調整できる。そのため、本参考例によれば、エネルギー効率に優れた熱源装置を提供できる。

請求項１に記載の発明は、系内に湯水または熱媒体を加熱する加熱手段と、当該加熱手段において加熱された湯水または熱媒体を貯留する貯留手段と、前記加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量に相当する熱負荷量の経時変化を予測する予測手段とを有し、当該予測手段による予測に基づいて湯水または熱媒体を加熱して貯留手段に熱エネルギーを貯留する熱源装置であって、前記予測手段は、所定のブロック期間における熱負荷量と時間の関係を複数の類型に分類する分類手段と、複数のブロック期間によって構成される単位周期において想定される熱負荷量の経時変化を分類手段によって各ブロック期間毎に類型化し、各類型を時系列に配列して構成される基準パターンを複数記憶した基準パターン記憶手段と、実際の熱負荷量と時間の関係を分類手段によってブロック期間毎に類型化し、各類型を時系列に配列して負荷パターンを構成する検知手段と、前記負荷パターンと基準パターン記憶手段に記憶された複数の基準パターンとを照合し、類型の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択し、当該基準パターンに基づいて以降のブロック期間における熱負荷量の経時変化を予測する予測手段とを備えていることを特徴とする熱源装置である。

本発明の熱源装置では、基準パターン記憶手段が、所定の単位周期を複数のブロック期間に細分化し、各ブロック期間毎に熱負荷量と時間との関係を類型化して構成された基準パターンを記憶している。即ち、基準パターン記憶手段は、所定の単位期間における熱負荷量の経時変化を、ブロック期間毎に分類された類型の組み合わせとして記憶している。一方、検知手段は、実際の熱負荷量を検知し、その排出量と時間の関係を類型化して負荷パターンを構築していく。本発明の熱源装置は、予測手段が、検知手段によって構築された負荷パターンの類型の経時変化に合致あるいは類似する基準パターンを選択し、この基準パターンに基づいて以降の熱エネルギーの経時変化を予測する構成とされている。そのため、本発明の熱源装置は、以後において系外に排出される熱負荷量の経時変化を的確に予測し、貯留手段に貯留する湯水や熱媒体の温度や貯留量を調整できる。

本発明の熱源装置は、所定の単位周期を複数のブロック期間に細分化し、そのブロック期間毎に熱エネルギーの排出量の経時変化を予測することができる。そのため、本発明の熱源装置によれば、単位周期の中途において、熱負荷量の経時変化が先に想定されていたものから外れた場合であっても、実際の熱負荷量の経時変化と同一または類似する基準パターンを選択して予測を修正することができる。従って、本発明によれば、熱負荷量の経時変化を的確に予測でき、貯留手段に貯留する湯水や熱媒体の温度や貯留量の調整を精度良く行える。

本発明の熱源装置では、基準パターンや負荷パターンを、各ブロック期間の類型の組み合わせによって記憶している。そのため、本発明の熱源装置では、熱負荷量と時間の関係の記憶に要する記憶容量が小さくて済み、負荷パターンの更新や、負荷パターンと基準パターンの照合等の動作により予測手段等にかかる負荷が少ない。

請求項２に記載の発明は、分類手段が、ブロック期間内における加熱負荷あるいは熱エネルギーの排出量が最大となる時の熱負荷量の大きさと、加熱負荷あるいは熱エネルギーの排出量が最大である期間との関係を類型化するものであることを特徴とする請求項１に記載の熱源装置である。

本発明の熱源装置では、分類手段によって分類手段がブロック期間内において熱負荷量の最大となる時期と、その大きさとの関係を類型化する。そのため、本発明のようにして熱負荷量の経時変化を類型化する場合は、熱負荷量の大小の変動と、それぞれの時期を類型化する場合に比べて類型の種類が少なく、負荷パターンの更新や、負荷パターンと基準パターンの照合等の動作により予測手段等にかかる負荷が少ない。

請求項３に記載の発明は、分類手段は、所定の閾値を境界として熱負荷量の大小を判断し、熱負荷量の大小と時間との関係を類型に分類するものであり、前記閾値は、検知手段によって検知された実際の熱負荷量に応じて調整されることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱源装置である。

本発明の熱源装置では、熱負荷量の経時変化を類型化の際に大小の判断基準となる閾値が、検知手段によって検知された実際の熱負荷量に応じて調整される構成となっている。そのため、本発明の熱源装置は、検知手段による類型化の精度が高い。

請求項４に記載の発明は、所定の条件に基づいて単位周期を複数組み合わせた基準周期を想定した場合、基準パターン記憶手段は、基準周期を構成する単位周期毎に基準パターンを記憶したものであり、予測手段は、熱負荷量の発生時の条件に合致する単位周期に相当する基準パターンを選択パターンとして認識し、当該選択パターンと負荷パターンとを照合するものであり、負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと同一または所定の類似範囲内にある場合は、当該選択パターンに基づいて以降の熱負荷量の経時変化を予測し、負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと異なる場合は、他の単位周期に相当する基準パターンを参照し、熱負荷量の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択して代替基準パターンとして認識し、以後の熱負荷量の経時変化を代替基準パターンに基づいて予測する代替予測動作を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱源装置である。

本発明の熱源装置では、負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと同一の場合、当該選択パターンに基づいて以降の熱負荷量の経時変化が予測され、この予測に基づいて湯水や熱媒体の加熱が行われる。

また、本発明の熱源装置では、負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと異なる場合であっても他の単位周期に相当する基準パターンを参照し、熱負荷量の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択して代替基準パターンとして採用すると共に、以後の熱負荷量の経時変化を代替基準パターンに基づいて予測する。そのため、予期しない熱負荷量の変動があっても、その変動に対応して湯水や熱媒体を加熱し貯留手段に貯留することができる。

ここで、上記請求項４に記載の熱源装置において、代替予測動作が複数の基準周期にわたって行われる場合は、熱負荷量の経時変化を知る上での指標となる基準パターンと、実際の熱負荷量の経時変化に基づく負荷パターンのズレが、突発的に湯水や熱媒体の使用形態が変わったために起こったものではなく、恒常的なものである可能性が高い。そのため、代替予測動作が複数の基準周期に渡って生じる場合は、基準パターンの校正を行うことが望ましい。

そこで、上記した知見によれば、上記請求項４に記載の発明において、予測手段は、所定の選択単位周期に対する代替予測動作が複数の基準周期に渡って行われることを条件として前記選択単位周期に対応する基準パターンの一部または全部を代替基準パターンに置換する学習動作を行うものであることが望ましい。（請求項５）

本発明の熱源装置では、生活形態の変化のような恒常的な原因により、複数の基準周期に渡って基準パターンが実際の熱負荷量の経時変化に基づく負荷パターンと異なる場合に基準パターンの一部または全部が代替基準パターンに置換され、基準パターンの校正が行われる。一方、本発明の熱源装置では、突発的な原因によって代替予測動作が行われるだけでは基準パターンの校正が行われない。従って、本発明の熱源装置は、使用形態の変化に合わせて基準パターンを的確に校正し、貯留手段に貯留する湯水や熱媒体の温度や貯留量の調整を精度良く行える。

ここで、通常の動作状態において複数の基準周期に渡って代替予測動作が行われる場合は、生活形態の変化等が起こった場合であることが多い。しかし、長期にわたって留守するなどして熱源装置を使用しない場合のように複数の基準周期に渡って使用形態が変化するが、その後は元の使用形態に戻る場合は、学習動作を一時的に行わないことが望ましい。

そこで、かかる知見に基づいて提供される請求項６に記載の発明は、予測手段が、学習動作の可否を設定可能であることを特徴とする請求項５に記載の熱源装置である。

かかる構成によれば、学習動作を行わないことが望ましい場合や、学習動作による基準パターンの校正を望まない場合に学習動作を停止させることができる。

本発明によれば、想定される使用形態に合わせて湯水や熱媒体を介して貯留手段に貯留される熱エネルギー量を的確に調整できる。そのため、本発明によれば、エネルギー効率に優れた熱源装置を提供できる。

続いて、本発明の一実施形態である熱源装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本実施形態の熱源装置を模式的に示した概念図である。図２は、本実施形態の熱源装置が備える制御装置の構成を模式的に示した概念図である。図３は、類型記憶手段に記憶されている負荷類型を示す概念図である。図４は、本実施形態の熱源装置において制御手段によって認識される期間およびデータの関係を模式的に示した概念図である。図５は、本実施形態の熱源装置における制御手段の動作を示すフローチャートである。図６〜図９は、それぞれ制御手段による予測パターン、負荷パターンおよび基準パターンの関係を示す概念図である。図１０は、図１に示す熱源装置の変形例を示す概念図である。

図１において、１は本実施形態の熱源装置である。熱源装置１は、大別して本体部２と、燃焼部３（加熱手段）、消音部５、制御装置３０を備えている。また、本体部２は、大別して燃焼空間部６と貯留部７（貯留手段）とに分かれている。

本体部２は、全体形状が円筒形であり、２重構造となっており、その内部に貯留部７が形成されている。より具体的には、本体部２は、外筒１０と内筒１１とを有し、その内部に熱媒体を貯留できる構造を有する。また、特に本体部２の上半分には、上鏡板１２と下鏡板１３とによって囲まれた大容量の熱媒体室１５が形成されている。

熱媒体室１５には、複数の燃焼ガス通路１６が形成されている。燃焼ガス通路１６は、貯留部７の熱媒体室１５を軸方向に貫通する貫通孔である。また、燃焼部３は、燃料を燃焼するバーナを備えており、燃料噴射ノズル１７が内蔵されている。燃料噴射ノズル１７には、燃料タンク１８から燃料を供給するための燃料流路２０が接続されている。燃料流路２０の中途には、燃料噴射ノズル１７に向けて燃料を圧送する電磁ポンプ２１と、ストレーナ２２とが設けられている。また、燃焼部３は、送風機２３を具備しており、本体部２の下方に位置する燃焼空間部６に接続されている。燃焼空間部６は、燃焼部３の燃焼室として機能する。

一方、本体部２の上部には、消音部５が設けられている。消音部５は、外観が円筒状または直方体状をしており、内部がラビリンス構造となっており、燃焼音を低減させるものである。なお、図１において、消音部５のラビリンス構造は図示せず省略している。

燃焼部３の燃料噴射ノズル１７から噴射された燃料は、燃焼空間部６内において燃焼し、高温の燃焼ガスと火炎とを発生する。燃焼ガスは、熱媒体室１５内の燃焼ガス通路１６を流れ、消音部５で燃焼音を低減された後、外部に排出される。熱媒体室１５内の熱媒体は、燃焼ガス通路１６を流れる高温の燃焼ガスにより加熱され、昇温する。

貯留部７には、熱媒体として湯水やエチレングリコール等を主成分とする不凍液を貯留することができる。貯留部７には、加熱され高温になった熱媒体を熱源装置１の加熱系Ｘの外部にある負荷端末２５に送るための熱媒往路２６と、負荷端末２５において放熱した熱媒体を貯留部７に戻す熱媒復路２７とが接続されている。熱媒往路２６の中途には、電磁ポンプ２４に加えて、貯留部７から流出する湯水や熱媒体の流量Ｑおよび温度ｔを検知するための流量検知手段２８と温度センサ２９とが設けられている。

制御装置３０は、負荷端末２５の使用状況を予測し、必要に応じて燃焼部３を動作させて貯留部７内の湯水や熱媒体を加熱させる制御を行うものである。制御装置３０は、ＣＰＵを中心として構成されるものであり、ＲＡＭ、ＲＯＭ、Ｉ／Ｏポート、および、アナログのセンサ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路、あるいは、生成されたデジタル制御信号をアナログ制御信号に変換するＤ／Ａ変換回路などを備えている。制御手段３０は、系外に流出する高温の湯水や熱媒体の温度を検知する流量検知手段２８や温度センサ２９の検知信号、スイッチの切換信号等を参照し、燃焼部３等の動作を制御するものである。制御手段３０は、制御に用いる各種の判別基準値を予めＲＯＭに格納しており、ＣＰＵで上記した各検知手段の検知信号を随時参照し、所定のプログラムに従って処理を行う。

さらに具体的に説明すると、制御装置３０は、制御周期Ｚを所定の期間（本実施例では４週間）に設定し、制御周期Ｚを４つの期間に分割し、それぞれを基準周期Ｓａ（ａ＝１〜４）として認識する。即ち、制御装置３０は、１週間に相当する期間を各基準周期Ｓ１〜Ｓ４として認識する。制御装置３０は、各基準周期Ｓａをさらに７つの期間に細分化し、それぞれを単位周期Ｎａｎ（ｎ＝１〜７）として認識している。即ち、Ｎａ１〜Ｎａ７は、それぞれ１日に相当する期間であり、本実施形態ではＮａ１〜Ｎａ７がそれぞれ日曜から土曜の各曜日に対応している。

制御装置３０は、各単位周期Ｎａｎに相当する期間を８つの期間に分割し、それぞれを単位ブロックＵａｎｍ（ｍ＝１〜８）として認識している。即ち、制御装置３０は、各単位周期Ｎａｎを３時間毎に区分し、それぞれを単位ブロックＵａｎｍとして認識している。

制御装置３０は、熱源装置１の系外に排出される熱エネルギーを熱負荷量Ｗを貯留部７から負荷端末２５に向けて供給される湯水や熱媒体の流量Ｑに対して、負荷端末２５に供給される湯水や熱媒体の温度ｔｓと基準温度ｔｏとの差である（ｔｓ−ｔｏ）を乗じた値（Ｗ＝Ｑ×（ｔｓ−ｔｏ））として導出する。ここで、基準温度ｔｏは、負荷端末２５に対して湯水や熱媒体を供給することによって貯留部７に供給される湯水や熱媒体の温度や、所定の温度とすることができる。

制御装置３０は、図２のように類型記憶手段３１と、基準パターン記憶手段３６と、検知手段３３と、負荷変動記憶手段３２と、予測手段３５とを具備している。類型記憶手段３１は、上記した単位ブロックＵａｎｍ中における熱負荷量Ｗの変動パターンを想定して類型に分類し、負荷類型として記憶している。さらに具体的には、本実施形態において、制御手段３０は、各単位ブロックＵａｎｍの期間中において熱負荷量Ｗが最大になる期間と、そのときの熱負荷量Ｗの大きさの関係を類型化し、１３の類型として記憶している。

即ち、類型記憶手段３１は、図３に示すように、単位ブロックＵａｎｍを時間帯によって初期、中期、終期に分割すると共に、各時間帯における熱負荷量Ｗを無負荷、小負荷、中負荷、大負荷の４段階に大別し、熱負荷量Ｗが最大となる時間帯とその時の熱負荷量Ｗの大きさを分類し、負荷類型Ａ〜Ｍとして記憶している。

上記した負荷類型のうち、負荷類型Ａは、単位ブロックＵ全域に渡って熱負荷量Ｗが無負荷な状態であり、負荷類型Ｂは単位ブロックＵ全域に渡って熱負荷量Ｗが小負荷である状態、負荷類型Ｃは単位ブロックＵ全域にわたって熱負荷量Ｗが中負荷、負荷類型Ｄは単位ブロックＵ全域にわたって熱負荷量Ｗが大負荷な状態を指す。

負荷類型Ｅは初期において熱負荷量Ｗが最大となり、その際の熱負荷量Ｗ（最大熱負荷量Ｗｍａｘ）が小負荷である状態を指す。負荷類型Ｅに分類される場合は、図３に示すように、初期において小負荷の最大熱負荷量Ｗｍａｘが発生し、その後無負荷になる状態に加えて、初期において小負荷であり、中期、終期のいずれか一方または双方において最大熱負荷量Ｗｍａｘよりも小さな熱負荷量Ｗがある場合を含む。

同様に、負荷類型Ｆは初期において中負荷程度の最大熱負荷量Ｗｍａｘがある状態、負荷類型Ｇは初期において大負荷程度の最大熱負荷量Ｗｍａｘがある状態を指す。負荷類型Ｈは、中期に小負荷相当の最大熱負荷量Ｗｍａｘがある状態、負荷類型Ｉは中期に中負荷相当の最大熱負荷量Ｗｍａｘがある状態、負荷類型Ｊは中期に大負荷相当の最大熱負荷量Ｗｍａｘがある状態を指す。負荷類型Ｋは終期に小負荷相当の最大熱負荷量Ｗｍａｘがある状態、負荷類型Ｌは終期に中負荷相当の最大熱負荷量Ｗｍａｘがある状態、負荷類型Ｍは終期に大負荷相当の最大熱負荷量Ｗｍａｘがある状態を指す。負荷類型Ｆ〜Ｍについても、上記負荷類型Ｅの場合と同様に、熱負荷量Ｗが最大となる場合の熱負荷量Ｗの大きさとその期間を分類したものであり、そのたの期間において最大熱負荷量Ｗｍａｘよりも小さな熱負荷量Ｗが発生している場合についても、それぞれ負荷類型Ｆ〜Ｍに含まれる。

検知手段３３は、各単位ブロックＵａｎｍ中における燃焼部３の熱負荷量Ｗの変動を流量Ｑに対して負荷端末２５に供給される湯水や熱媒体の温度ｔｓと基準温度ｔｏとの差である（ｔｓ−ｔｏ）を乗じた値（Ｗ＝Ｑ×（ｔｓ−ｔｏ））として絶対的に把握すると共に、経時的にいかなる挙動を示したかを相対的に把握する。これにより、検知手段３３は、各単位ブロックＵａｎｍにおける熱負荷量Ｗの変動が上記した負荷類型Ａ〜Ｍのいずれに相当するかを判断する。

負荷変動記憶手段３２は、各単位周期Ｎａｎ中における熱負荷量Ｗの経時変化を、検知手段３３によって検知された各単位ブロックＵａｎｍの負荷類型を組み合わせて形成される負荷パターンＴａｎ（ａ＝１〜４，ｎ＝１〜７）として順次更新し、記憶していく。さらに具体的には、例えば基準周期Ｓ４に区分される１週間のうちの日曜日（単位周期Ｎ４１）において、各単位ブロックＵ４１ｍ（ｍ＝１〜８）における熱負荷量Ｗが図４に示すように変動する場合、負荷変動記憶手段３２は、各単位ブロックＵ４１ｍが完了する毎に負荷パターンＴａｎを更新していく。さらに詳細には、例えば図３のように熱負荷量Ｗが変動する場合、単位ブロックＵ４１１では熱負荷量Ｗが無負荷であるため、検知手段３３は単位ブロックＵ４１１の負荷類型をＡ型であると判断する。負荷変動記憶手段３２は、検知手段３３で導出された負荷類型Ａに基づいて負荷パターンＴ４１＝Ａとする。

図３に示す例では、単位ブロックＵ４１２の後期において中負荷の熱負荷量Ｗが発生しているため、検知手段３３は単位ブロックＵ４１２の負荷類型をＬ型と判断する。これに伴って、負荷変動記憶手段３２は、負荷パターンＴ４１を更新し、ＡＬとして認識する。負荷変動記憶手段３２は、以後の単位ブロックＵ３〜Ｕ８についても、上記した単位ブロックＵ４１１，Ｕ４１２の場合と同様にして負荷パターンＴ４１を更新していく。これにより、例えば図３に示すように熱負荷量Ｗが推移する場合、負荷変動記憶手段３２は、負荷パターンＴ４１をＡＬＦＩＭＧＤＡとして認識する。負荷変動記憶手段３２は、制御周期Ｚ（本実施形態では４週間）に渡って負荷パターンＴａｎを順次更新すると共に記憶し、熱源装置１の使用履歴データベースを構築している。

基準パターン記憶手段３６は、単位周期Ｎａｎにおいて、時間の経過と共に単位ブロックＵａｎｍの負荷類型がいかなる変動パターンで変動するかを基準パターンＰｎ（ｎ＝１〜７）として記憶している。即ち、基準パターン記憶手段３６は、熱負荷量Ｗの変動のモデルパターンである基準パターンＰｎを各単位周期Ｎａｎ毎、即ち各曜日毎に記憶している。

基準パターン記憶手段３６は、初期値として一般的な使用形態における熱負荷量Ｗの変動を予測し、この熱負荷量Ｗの変動に基づいて基準パターンＰｎを例えばＰ１＝ＡＬＦＡＭＧＤＡのように負荷類型を示す記号の羅列として記憶している。基準パターン記憶手段３６は、負荷変動記憶手段３２において導出された各負荷パターンＴａｎによって構築された使用履歴データベースに基づいて、基準パターンＰｎを更新し、最適化する。即ち、基準パターン記憶手段３６は、使用履歴データベースを参照し、熱源装置１の使用形態（熱負荷量Ｗ）の変化が突発的なものであるか、恒常的なものであるかを判断し、適宜変更する。さらに具体的には、基準パターン記憶手段３６は、例えば日曜日の熱負荷の変動のモデルパターンである基準パターンＰ１がＡＬＦ「Ａ」ＭＧＤＡであるにもかかわらず、制御周期Ｚ中の日曜日における熱負荷量Ｗの変動を示す負荷パターンＴ１１，Ｔ２１，Ｔ３１がいずれもＡＬＦ「Ｉ」ＭＧＤＡである場合、基準パターンＰ１をＡＬＦ「Ｉ」ＭＧＤＡに更新する。

予測手段３５は、検知手段３３の検知結果に基づいて更新される実際の負荷パターンＴａｎと、基準パターン記憶手段３６に記憶されている基準パターンＰｎとを各単位ブロックＵａｎｍの完了毎に照合し、次の単位ブロックＵａ（ｎ＋１）ｍにおける負荷変動を予測する。以下、予測手段３５による負荷変動の予測について図５に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明では、制御周期Ｚ中における基準周期Ｓａの期間（本実施形態では週）を特定するためのパラメータをａ値、基準周期Ｓａ中における単位周期Ｎａｎの期間（本実施形態では曜日）を特定するパラメータをｎ値、単位周期Ｎａｎ中の単位ブロックＵａｎｍに相当する期間を特定するパラメータをｍ値で示す。また、ａ値、ｎ値、ｍ値をカウントするカウンター（図示せず）は、初期状態においてリセットされ、ゼロとされているものとする。

予測手段３５は、ステップ１において制御装置３０に設けられているカウンター（図示せず）のａ値を１加算すると共に、ステップ２においてｎ値を１加算する。その後、予測手段３５は、ステップ３において基準パターン記憶手段３６に記憶されている基準パターンＰｎを読み出す。予測手段３５は、ステップ１において読み出された基準パターンＰｎを単位周期Ｎａｎに相当する日の熱負荷量Ｗの変動を予測した予測パターンＦａｎ（選択パターン）として記憶する。

予測手段３５は、ステップ４においてカウンターのｍ値を１加算する。予測手段３５は、ステップ５において予測パターンＦａｎに基づき、これから始まるｍ番目の単位ブロックＵａｎｍの負荷類型を予測する。この予測に基づき、制御装置３０は、燃焼部３等の作動制御を行い、単位ブロックＵａｎｍにおいて使用されると想定される量の湯水や熱媒体を貯留部７に貯留する。

制御装置３０は、ステップ６において単位ブロックＵａｎｍにおいて熱源装置１の系外に排出される湯水や熱媒体の流量Ｑと温度ｔの関係から実際に排出された熱負荷量Ｗの経時変化を確認する。ステップ７において単位ブロックＵａｎｍが完了したことが確認されると、ステップ８において熱負荷量Ｗの推移からこの単位ブロックＵａｎｍがどの負荷類型に相当するものであるかを確認する。その後、ステップ９において、負荷変動記憶手段３２は、ステップ７において確認された負荷類型に応じて負荷パターンＴａｎを更新する。さらに具体的には、例えば図３のように熱負荷量Ｗが変動する場合、負荷変動記憶手段３２は、単位ブロックＵ４１１の完了時に負荷パターンＴ４１を「Ａ」として認識し、その後単位ブロックＵ４１２，Ｕ４１３の順に進行するのに伴って負荷パターンＴ４１を「ＡＬ」に、負荷パターンＴ４１を「ＡＬＦ」に更新する。即ち、直近の単位ブロックＵａｎｍにおける負荷類型に相当する符号を先の単位ブロックＵａｎ（ｍ−１）において更新された負荷パターンＴａｎの末尾に追加し、一連の文字列からなる負荷パターンＴａｎを形成する。

ステップ９において負荷パターンＴａｎの更新が完了すると、予測手段３５は、ステップ１０において上記した予測パターンＦａｎと負荷パターンＴａｎとを照合する。ここで、負荷パターンＴａｎの推移が予測パターンＦａｎの推移と合致する場合は、単位周期Ｎｎにおける熱負荷量Ｗが予測通りに推移しているため、予測パターンＦａｎの補正を行う必要はない。一方、ステップ１０において負荷パターンＴａｎの推移が予測パターンＦａｎの推移と合致しない場合は、熱負荷量Ｗの推移が予測パターンＦａｎから外れており、貯留部７における高温の湯水や熱媒体の貯留量の過不足が生じる可能性が高い。そこで、制御装置３０は、制御フローをステップ１１以降に進め、予測パターンＦａｎを最適化する。

制御フローがステップ１１に進行すると、予測手段３５は、基準パターン記憶手段３６に記憶されている全ての基準パターンＰ１〜Ｐ７を参照し、上記した負荷パターンＴａｎと同様に推移しているものを検索する。さらに具体的には、例えば図６（ａ）のように予測パターンＦａｎがＡＬＦ「Ａ」ＭＧＤＡであるにもかかわらず、負荷パターンＴａｎがＡＬＦ「Ｉ」のように推移する場合、予測手段３５は、基準パターン記憶手段３６に記憶されている基準パターンＰ１〜Ｐ７に負荷類型がＡＬＦＩの順で推移するものがないかを検索する。ここで、例えば基準パターンＰ１〜Ｐ７の中に負荷類型が「ＡＬＦＩ」ＪＧＢＡの順で推移する基準パターンＰｘ（ｘ＝１〜ｎ）がある場合、予測手段３５は、予測パターンＦａｎの先頭から４番目の負荷類型「Ａ」以降を基準パターンＰｘの負荷類型Ｉ以降の負荷類型に置換する。即ち、予測手段３５は、ステップ１２において予測パターンＦａｎをＡＬＦ「ＡＭＧＤＡ」からＡＬＦ「ＩＪＧＢＡ」に置換する。予測手段３５は、以下の制御フローにおいて、ここで類型の一部が置換されて形成された予測パターンＦａｎ（代替基準パターン）に基づいて熱負荷量Ｗの経時変化の予測（代替予測動作）を行う。

一方、ステップ１１において基準パターンＰ１〜Ｐ７の中に負荷類型が「ＡＬＦＩ」の順に推移する基準パターンＰｘに相当するものがない場合、予測手段３５は、「ＬＦＩ」の順に負荷類型が推移する基準パターンＰｙがないかを検索する。ここで、例えば図６（ｂ）のように基準パターンＰ１〜Ｐ７の中に負荷類型がＢ「ＬＦＩ」ＡＢＤＡと変動する基準パターンＰｙがある場合、予測手段３５は、ステップ１２において予測パターンＦａｎ（ＡＬＦ「Ａ」ＭＧＤＡ）の４番目の負荷類型「Ａ」以降の５つの負荷類型「ＡＭＧＤＡ」を、基準パターンＰｙの負荷類型「Ｉ」以降の５つの負荷類型「ＩＡＢＤＡ」に置換する。これにより、以降の制御フローにおいて採用される予測パターンＦａｎは、ＡＬＦ「ＩＡＢＤＡ」に変更される。基準パターンＰ１〜Ｐ７の中に「ＬＦＩ」の順で負荷類型が推移する基準パターンがない場合は、上記した場合と同様に「ＦＩ」の順で負荷類型が推移するものや負荷類型「Ｉ」を途中に含むものが検索され、予測パターンＦａｎの書き換えが行われる。予測パターンＦａｎの書き換えが完了すると、制御フローがステップ１３に移行する。

また、ステップ１１において基準パターンＰ１〜Ｐ７の中に負荷類型が「ＡＬＦＩ」の順に推移する基準パターンＰｘに相当するものが複数ある場合は、元の予測パターンＦａｎの類型の並び方に最も近いものを基準として予測パターンＦａｎの書き換えが行われる。

さらに具体的に説明すると、例えば、元の予測パターンＦａｎがＡＬＦ「Ａ」ＭＧＤＡであり、実際の負荷パターンＴａｎがＡＬＦ「Ｉ」と推移した場合、予測手段３５は、基準パターン記憶手段３６に記憶されている基準パターンＰ１〜Ｐ７から負荷類型が「ＡＬＦＩ」の順で推移するものがないかを検索する。ここで、例えば図７のように負荷類型が「ＡＬＦＩ」ＪＧＢＡの順で推移する基準パターンＰ１と、負荷類型が「ＡＬＦＩ」ＭＧＣＡの順で推移する基準パターンＰ２と、負荷類型が「ＡＬＦＩ」ＣＡＢＤの順で推移する基準パターンＰ３とがある場合、制御手段３５は、元の予測パターンＦａｎと基準パターンＰ１，Ｐ２，Ｐ３とを比較し、両者の合致具合を確認し、合致率が一番高いものに基づいて予測パターンＦａｎを更新する。上記した例では、基準パターンＰ１は、先頭から４番目の負荷類型「Ｉ」に加えて、５番目の負荷類型「Ｊ」、７番目の負荷類型「Ｂ」の３つが異なる。基準パターンＰ２は、先頭から４番目の負荷類型「Ｉ」と、７番目の負荷類型「Ｃ」が異なる。また、基準パターンＰ３は、先頭から４番目から８番目の負荷類型に相当する「ＩＣＡＢＤ」の５つが異なる。そのため、この場合は負荷類型の経時変化の合致率が一番高い基準パターンＰ２に基づき、予測パターンＦａｎがＡＬＦ「Ｉ」ＭＧＤＡに更新される。

また、図８のように上記した基準パターンＰ１〜Ｐ３に加えて負荷類型が「ＡＬＦＩ」ＭＧＦＡの順で推移する基準パターンＰ４，５が存在する場合、この基準パターンＰ４，５は、先頭から４番目の負荷類型「Ｉ」と、７番目の負荷類型「Ｆ」の２つが異なる。そのため、基準パターンＰ４，５の負荷類型の推移の合致率は、上記した基準パターンＰ２と同一であり、共に７５％（６／８）である。この場合、負荷類型が「ＡＬＦＩ」ＭＧＣＡの順で推移するパターンは単一（基準パターンＰ２）であるが、「ＡＬＦＩ」ＭＧＦＡの順で推移するパターンは２つ（基準パターンＰ４，５）ある。即ち、基準パターン記憶手段３６には、「ＡＬＦＩ」ＭＧＣＡの順で推移する基準パターンＰｎ（ｎ＝２）よりも「ＡＬＦＩ」ＭＧＦＡの順で推移する基準パターンＰｎ（ｎ＝４，５）の方が多く記憶されている。そのため、熱源装置１は、基準周期Ｓａ（１週間）のうちで基準パターンＰ２に基づいて動作する日数（単位周期数）より、基準パターンＰｎ（ｎ＝４，５）に基づいて動作する日数の方が多い。そこで、上記したような場合は、予測手段３５は、基準パターン記憶手段３６に記憶されている基準パターンＰｎ（ｎ＝１〜７）のデータベースのうちで出現率の高い基準パターンＰｎに基づいて予測パターンＦａｎを更新する。さらに具体的には、上記した例では、予測パターンＦａｎが、基準パターンＰ４，５に基づき、ＡＬＦ「Ｉ」ＭＧＤＡに更新される。

一方、図９のように上記した基準パターンＰ１〜Ｐ４に加えて負荷類型がＢ「ＡＬＦＩ」ＭＧＣの順で推移する基準パターンＰ６，７が存在する場合がある。この場合、基準パターンＰ６，７についても実際の負荷パターンＴａｎと同様に「ＡＬＦＩ」の順で負荷類型が推移する。そのため、基準パターンＰ４，５に加えて基準パターンＰ６，７も更新の基準の候補パターンとなる。

上記した基準パターン６，７は、それぞれ一番先頭の負荷類型「Ｂ」および８番目の負荷類型「Ｃ」の２箇所で元の予測パターンＦａｎ（ＡＬＦＡＭＧＤＡ）と負荷類型の推移の様子が異なる。そのため、基準パターンＰ６，７と予測パターンＦａｎのパターン合致率は７５％（６／８）であり、上記した基準パターンＰ４，５と予測パターンＦａｎのパターン合致率と同率である。また、基準パターン記憶手段３６に記憶されている基準パターンＰｎのデータベースにおける基準パターンＰ６，７に相当する「ＢＡＬＦＩＭＧＣ」の組み合わせの出現率は、約２８．６％（２／７）であり、基準パターン４，５の出現率と同率である。従って、上記したような基準パターンＰ６，７がある場合は、更新の候補となる基準パターンＰｎが２種類となる。

上記したように、予測パターンＦａｎの更新の候補となる基準パターンＰ４，５および基準パターン６，７は、パターン合致率および出現率の観点からすると同一の条件にある。そこで、このように、負荷類型の推移の合致率および出現率が同一である場合、制御手段３０は、更新の基準となる基準パターンＰｎをさらに絞り込むべく、置換される側である元の予測パターンＦａｎのうち、基準パターンＰｎによって更新される部分がどの時間帯の単位ブロックＵａｎｍであるかを確認する。

さらに具体的には、上記した例では、制御装置３０は、予測パターンＦａｎの先頭から４番目の負荷類型「Ａ」以後の「ＡＭＧＤＡ」が更新の対象となることを確認する。その後、制御装置３０は、基準パターンＰ４，５および基準パターンＰ６，７のうち置換の候補となる部分の負荷類型が現れる時間帯を確認し、この時間帯が元の予測パターンＦａｎにおける更新の対象となっている負荷類型「Ａ」以後に相当する時間帯と同一あるいは類似する基準パターンＰｎに基づいて予測パターンＦａｎを更新する。

さらに詳細に説明すると、上記した基準パターンＰ４，５（ＡＬＦＩＭＧＦＡ）において置換の候補となる負荷類型の推移が現れるのは、先頭から４番目に現れる負荷類型「Ｉ」以降に相当する時間帯である。そのため、基準パターンＰ４，５の負荷類型「Ｉ」以降に相当する時間帯は、元の予測パターンＦａｎにおける更新の対象となっている負荷類型「Ａ」以後に相当する時間帯と同一である。

一方、基準パターン６，７（ＢＡＬＦＩＭＧＣ）において置換の候補となる負荷類型が現れるのは、先頭から５番目に現れる負荷類型「Ｉ」以降に相当する時間帯である。そのため、基準パターンＰ６，７の負荷類型「Ｉ」以降に相当する時間帯は、元の予測パターンＦａｎにおいて更新の対象となっている負荷類型「Ａ」以後に相当する時間帯よりも遅い時間帯に相当する。従って、制御装置３０は、元の予測パターンＦａｎにおける更新の対象となっている負荷類型「Ａ」以後に相当する時間帯と同一である基準パターンＰ４，５に基づいて元の予測パターンＦａｎを更新する。

ここで話を制御フローに戻すと、制御装置３０は、上記したようにして制御フローがステップ１０あるいはステップ１２からステップ１３に移行することを条件としてｍ値のカウント数が８に達しており、単位周期Ｎａｎが完了しているかを確認する。ここで、ｍ値のカウント数が８未満である場合、制御装置３０は、制御フローをステップ４に戻し、燃焼部３等の作動制御を行う。一方、ステップ１３においてｍ値が８に達している場合は、単位周期Ｎａｎに相当する期間（１日）が完了した状態である。ここで、制御装置３０は、ステップ１４においてｍ値のカウント数をリセットし、ステップ１５以降において基準パターンＰｎの維持あるいは更新を行う。

さらに具体的に説明すると、制御装置３０は、ステップ１５において今回の単位周期Ｎａｎの完了時に負荷変動記憶手段３２に記憶されている負荷パターンＴａｎと、基準変動記憶手段３３に記憶されている基準周期Ｎａｎ用の基準パターンＰｎとを比較する。ここで、負荷パターンＴａｎと基準パターンＰｎとが同一である場合は、基準パターンＰｎを変更することなく維持し、制御フローをステップ１８に進める。

一方、ステップ１５において、負荷パターンＴａｎと基準パターンＰｎとが異なる場合は、ステップ１６において負荷パターンＴａｎと同一曜日における過去の負荷パターンＴ（ａ−３）ｎ，Ｔ（ａ−２）ｎ，Ｔ（ａ−１）ｎを参照する。ここで、負荷パターンＴａｎおよび過去の負荷パターンＴ（ａ−３）ｎ，Ｔ（ａ−２）ｎ，Ｔ（ａ−１）ｎが同一である場合は、熱負荷量Ｗの推移が４週にわたって同一である。そのため、制御装置３０は、ステップ１７において基準パターンＰｎを負荷パターンＴａｎに更新し、制御フローをステップ１８に進める。

上記したようにして制御フローがステップ１８に進行すると、制御装置３０は、ｎ値のカウント数が７に達しているかを確認する。ここで、ｎ値が７に達していない場合は、基準周期Ｓａで定められる期間（１週間）の中途であるため、制御装置３０は、制御フローをステップ２に戻し、熱源装置１の作動制御を継続する。一方、ステップ１８においてｎ値が７に達している場合は、基準周期Ｓａに相当する期間が完了している。そのため、制御装置３０は、ステップ１９においてｎ値のカウント数をリセットし、制御フローをステップ２０に進める。

制御装置３０は、ステップ２０においてａ値のカウント数が４に達しているか、即ち制御周期Ｚに相当する期間（４週間）が完了しているかを確認する。ここで、ａ値が４未満である場合は制御フローをそのままステップ１に戻し、ａ値が４に達している場合は、ステップ２１においてａ値のカウント数をリセットしてから制御フローをステップ１に戻し、一連の制御フローを完了する。

上記したように、本実施形態の熱源装置１は、負荷変動記憶手段３２や基準パターン記憶手段３６が、単位周期Ｎａｎを複数の単位ブロックＵａｎｍに細分化すると共に、各単位ブロックＵａｎｍ毎に熱負荷量Ｗと時間との関係を類型化した負荷類型Ａ〜Ｍを割り当て、基準パターンＰｎや負荷パターンＴａｎを構築している。またさらに、負荷類型Ａ〜Ｍは、単位ブロックＵａｎｍ内において熱負荷量Ｗが最大となる時期と、その大きさの関係を類型化したものであるため、熱負荷量Ｗの大小の変動と、それぞれの時期を類型化する場合に比べて類型の種類が少ない。そのため、熱源装置１では、熱負荷量Ｗと時間の関係の記憶に要する記憶容量が小さくて済み、負荷パターンＴａｎの更新や、負荷パターンＴａｎと基準パターンＰｎの照合等の動作により制御装置３０にかかる負荷が少ない。

なお、上記した熱源装置１は、熱負荷量Ｗが最大となる時期と、その大きさの関係を類型化した負荷類型Ａ〜Ｍを採用して負荷パターンＴａｎや基準パターンＰｎを構築するものであったが、本発明はこれに限定されず、熱負荷量Ｗの大小の変動と、それぞれの時期を類型化した負荷類型を採用してもよい。かかる構成によれば、上記した熱源装置１の場合に比べて記憶容量が増大したり、照合動作等によって制御装置３０にかかる負荷が増大するが、熱負荷量Ｗの経時変化をより一層詳細に予測することができる。

本実施形態の熱源装置１は、負荷類型Ａ〜Ｍの組み合わせによって構築される負荷パターンＴａｎとその動作日に相当する基準パターンＰｎ（予測パターンＦａｎ）とを照合し、両者の推移が一致している場合は引き続き予測パターンＦａｎに基づいて以後の単位ブロックＵａｎｍにおける熱負荷量Ｗの推移を予測する。一方、ある単位ブロックＵａｎｍが完了した時点で、負荷パターンＴａｎが予測パターンＦａｎと不一致である場合は、単位ブロックＵａｎｍの推移が不一致となる直前と同一の挙動を示す基準パターンＰｘを選択し、この基準パターンＰｘによって予測パターンＦａｎが補正される。そのため、熱源装置１は、単位周期Ｎａｎの中途において、熱負荷量Ｗの経時変化が想定されているパターン、即ち予測パターンＦａｎから外れる場合であっても、的確に予測を修正し、貯留部７に貯留する湯水や熱媒体の温度や貯留量を調整できる。

上記した熱源装置１では、複数の基準周期Ｓａに渡って所定の曜日に相当する単位周期Ｎａｎの負荷パターンＴａｎが基準パターン記憶手段３６に記憶されている基準パターンＰｎと異なる場合、ｍ値が８の時点、即ち各単位周期Ｎａｎの終了時における負荷パターンＴａｎが４週にわたって同一であることを条件として負荷パターンＴａｎに基づいて基準パターンＰｎが校正される。即ち、熱源装置１では、突発的な熱負荷量Ｗの変動の場合は、熱負荷量Ｗの経時変化の予測の指標となる予測パターンＦａｎを一時的に補正すると共に、恒常的な熱負荷量Ｗの変動である場合は予測パターンＦａｎの基礎となる基準パターンＰｎ自体が校正される。そのため、熱源装置１は、使用形態の変化に合わせて基準パターンＰｎが的確に校正され、貯留部７に貯留される湯水や熱媒体の温度や貯留量を精度良く調整できる。

なお、制御装置３０では、上記したように所定の期間（上記実施形態では４週間）に渡って基準パターンＰｎを補正した予測パターンＦａｎに基づいて熱負荷量Ｗの経時変化を予測されている場合に基準パターンＰｎの校正を行うものであるが、長期に渡って留守にするなどして一時的に使用形態が変化するものの、その後に元の使用形態に戻ることが想定される場合は、基準パターンＰｎの校正が行われないことが望ましい。かかる事態を鑑み、制御装置３０は、基準パターンＰｎの校正の可否を設定可能な構成とすることも可能である。

上記実施形態では、予め用意されている予測パターンＦａｎに対して実際の負荷パターンＴａｎが異なる挙動を示した際に行われる予測パターンＦａｎの更新動作において、図９に示すように元の予測パターンＦａｎの更新の候補としてパターン合致率および基準パターン記憶手段３６に格納されているデータベース中における出現率が同一である基準パターンＰ４，５および基準パターンＰ６，７が存在する場合に、更新の基準となる基準パターンＰｎをいずれか一方に絞り込むべく、更新の際に置換される部分の負荷類型に相当する時間帯と、基準パターンＰ４，５および基準パターンＰ６，７のうち置換の候補となる部分の負荷類型が現れる時間帯との差異を比較する例を例示した。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば上記したようにパターン合致率および出現率が同一である場合に、候補としてあがっている各基準パターンＰｎ（Ｐ４，５，６，７）によって置換したと仮定した場合に、置換された予測パターンＦａｎにより動作を行った場合の負荷の大小を推定し、これに基づいて更新の基準となる基準パターンＰｎを絞り込んでもよい。この場合、例えば負荷の小さい基準パターンＰｎを優先する構成とすればエネルギーの浪費を最小限に抑制でき、逆に負荷の大きい基準パターンＰｎを優先する構成とすれば貯留部７に貯留される湯水が不足することを確実に防止できる。

上記実施形態において熱源装置１は、図１に示すように本体部２に対して燃焼部３が接続され、所定温度に加熱された湯水や熱媒体を貯留部７に所定量だけ貯留するものであったが、本発明はこれに限定されるものではない。さらに具体的には、例えば図１０に示す熱源装置５０のように、加熱手段５１と貯留手段５２とを循環配管５３によって繋いで加熱系Ｘを形成し、貯留手段５２に貯留される湯水や熱媒体の加熱を上記実施形態において採用されていた制御装置３０によって行うものであってもよい。

さらに詳細に説明すると、熱源装置５０は、湯水や熱媒体（以下、単に熱媒体と称す）を貯留手段５２の底部側に接続された循環配管５３を介して加熱手段５１に供給して加熱し、循環配管５３を介して貯留手段５２の頂部側に戻すものである。熱源装置５０は、貯留手段５２が常に熱媒体で満杯状態とされており、底部に接続された流入管５５から熱媒体を供給することにより、内部に貯留された高温の熱媒体を頂部に接続された流出管５６を介して系外に排出する構成となっている。

貯留手段５２には、内部に貯留されている熱媒体の温度を直接的あるいは間接的に検知する温度センサ５７（温度検知手段）が上下方向に４つ設置されている。温度センサ５７は、貯留手段５２に貯留されている熱媒体の温度を所定容量毎に検知可能な位置に設置されており、熱媒体の温度を検知する温度検知手段として機能すると共に、貯留手段５２内に貯留されている所定の温度の熱媒体の容量を検知する容量検知手段として機能する。

循環配管５３は、貯留手段５２の頂部と底部とを繋ぐ閉流路であり、中途に循環ポンプ５８および加熱手段５１が直列に接続されている。循環ポンプ５８は、貯留手段５２の底部側から熱媒体を吸い出し、頂部側に押し戻すものである。また、加熱手段５１は、例えばヒートポンプ等のような熱源装置で発生する熱や燃料電池、エンジン等の他の装置において発生した排熱を利用して循環配管５３内を流れる熱媒体を熱交換加熱するものである。

加熱手段５１において加熱され高温になった熱媒体は、頂部側から貯留手段５２内に入る。貯留手段５２の頂部側から高温の熱媒体Ｈが流入すると、この熱媒体Ｈは、貯留手段５２内に残留している低温の熱媒体Ｌの上に層状に貯留される。さらに具体的には、加熱手段５１および循環ポンプ５８が起動し、貯留手段５２内の熱媒体の加熱動作を開始すると、貯留手段５２の底部側にある低温の熱媒体Ｌが順次吸い出され、加熱手段５１で熱交換加熱されて高温の熱媒体Ｈとなる。熱媒体Ｈは、貯留手段５２の頂部側から内部に貯留されている熱媒体を掻き乱さない程度の流速で戻される。

貯留手段５２に流入した熱媒体は、図６のように貯留手段５２の上下方向に温度毎にほぼ層状に貯留され、温度成層を形成する。さらに具体的には、熱媒体Ｈと熱媒体Ｌとの温度差が所定値の温度差Ｆ（例えば水の場合は２０℃程度）以上であると、この熱媒体Ｈ，Ｌは、ごく僅かな混合層Ｍを挟んで上下方向に層状に蓄積される。これにより、貯留手段５２内には、貯留手段５２の下方から上方に向けて高温になる温度成層が形成される。

貯留手段５２の頂部側に接続された流出管５６には、貯留手段５２から排出される熱媒体Ｈの流量を検知する流量センサ６０が配されている。

制御手段３０は、上記した熱源装置１の場合と同様に加熱手段５１や循環ポンプ５８の動作を制御し、貯留手段５２内に高温の熱媒体Ｈの貯留量、即ち貯留手段５２に熱媒体を介して貯留されている熱エネルギー量を調整する。

制御手段３０は、４週間を制御周期Ｚとして認識し、制御周期Ｚを構成する各週を基準周期Ｓａ（ａ＝１〜４）として認識している。また、制御手段３０は、基準周期Ｓａを構成する各日を単位周期Ｎａｎ（ａ＝１〜４，ｎ＝１〜７）として認識すると共に、単位周期Ｎａｎをさらに３時間毎に細分化し、それぞれを単位ブロックＵａｎｍ（ａ＝１〜４，ｎ＝１〜７，ｍ＝１〜８）として認識している。

制御手段３０の基準パターン記憶手段３６は、各単位周期Ｎａｎのｎ値（ｎ＝１〜７）毎に対応して７種類の基準パターンＰｎを記憶している。即ち、基準パターン記憶手段３６は、各曜日に対応する基準パターンＰｎを記憶している。

検知手段３３は、流量センサ６０が検知する流量Ｑと、温度センサ５７の検知温度Ｔとを乗じて得られる熱負荷量Ｗに基づいて各単位ブロックＵａｎｍにおける熱負荷量Ｗの変動が上記した負荷類型Ａ〜Ｍのいずれに相当するかを判断する。

負荷変動記憶手段３２は、各単位周期Ｎａｎ中における実際の熱負荷量Ｗの経時変化を、検知手段３３によって検知された各単位ブロックＵａｎｍの負荷類型を組み合わせて形成される負荷パターンＴａｎ（ａ＝１〜４，ｎ＝１〜７）として順次記憶していく。

基準パターン記憶手段３６は、熱負荷量Ｗの変動のモデルパターンとして機能する基準パターンＰｎを各単位周期Ｎａｎ毎、即ち各曜日毎に記憶している。基準パターンＰｎは、熱負荷量Ｗの変動を単位ブロックＵａｎｍ毎に予測し、負荷類型を示す記号の羅列として記憶している。基準パターンＰｎは、初期値として一般的な使用形態を想定したものに設定されているが、負荷変動記憶手段３２において導出された各負荷パターンＴａｎによって構築された使用履歴データベースに基づいて適宜変更される。

予測手段３５は、上記した熱源装置１の場合と同様に、図５に示すフローチャートに則って先の単位ブロックＵａｎｍにおいて更新された負荷パターンＴａｎに基づいて次の単位ブロックＵａｎ（ｍ＋１）における負荷変動を予測する。制御手段３０は、予測手段３５による予測に基づいて加熱手段５１および循環ポンプ５８を動作させ、予測される使用量に見合った量の熱媒体Ｈを貯留手段５２内に貯留する。

本実施形態の熱源装置５０は、上記した熱源装置１と同様に制御装置３０によって熱媒体を介して系外に放出される熱エネルギー量を予測し、これに備えて必要な分だけ高温の熱媒体Ｈを貯留することができる。そのため、熱源装置５０は、熱エネルギーを有効利用に適しており、例えば加熱手段５１自身、あるいは加熱手段５１の一部として燃料電池やエンジンの排熱を利用して熱媒体の加熱を行う熱交換手段を採用したコージェネレーションシステム等に好適に使用できる。

本実施形態の熱源装置５０は、上記した制御装置３０を採用しているため、熱負荷量Ｗの経時変化を的確に予測できると共に、制御装置３０の記憶容量が小さくて済み、制御装置３０にかかる負荷が少ない。そのため、本実施形態の熱源装置５０は、例えば上記したようなコージェネレーションシステムのように、システム全体として様々な制御を行わなければならない装置類に採用された場合であっても、当該システムの制御の大きな負荷を与えることなく的確に動作できる。

上記各実施形態では、単位周期Ｎａｎを８区画の単位ブロックＵａｎｍに分割し、それぞれの単位ブロックＵａｎｍに負荷類型Ａ〜Ｍのいずれかを割り当てて基準パターンＰｎや負荷パターンＴａｎを形成するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、単位ブロックＵａｎｍに相当する期間を調整し、単位周期Ｎａｎの分割数を増減させてもよい。

また、上記実施形態では、単位周期Ｎａｎを単位ブロックＵａｎｍに細分化し、そのそれぞれにおける熱負荷量Ｗの推移を負荷類型Ａ〜Ｍの組み合わせにより構成される基準パターンＰｎや負荷パターンＴａｎとして認識するものであったが、例えば単位周期Ｎａｎを単位ブロックＵａｎｍに細分化せず、単位周期Ｎａｎ全体における熱負荷量Ｗの推移を一つの基準パターンＰｎや負荷パターンＴａｎとして認識し、これらに基づいて熱負荷量Ｗの推移を予測する構成としてもよい。

上記実施形態では、制御周期Ｚを４週間、単位周期Ｓａを１週間、単位周期Ｎａｎを１日、単位ブロックＵａｎｍを３時間に設定しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、これらの期間は、上記した設定期間よりも長く設定されても、短く設定されてもよい。

本発明の一実施形態の熱源装置を模式的に示した概念図である。 図１に示す熱源装置が備える制御装置の構成を模式的に示した概念図である。 類型記憶手段に記憶されている負荷類型を示す概念図である。 図１に示す熱源装置において制御手段によって認識される期間およびデータの関係を模式的に示した概念図である。 図１に示す熱源装置における制御手段の動作を示すフローチャートである。 制御手段による予測パターン、負荷パターンおよび基準パターンの関係を示す概念図である。 制御手段による予測パターン、負荷パターンおよび基準パターンの関係を示す概念図である。 制御手段による予測パターン、負荷パターンおよび基準パターンの関係を示す概念図である。 制御手段による予測パターン、負荷パターンおよび基準パターンの関係を示す概念図である。 図１に示す熱源装置の変形例を示す概念図である。

１，５０ 熱源装置
３ 燃焼部（加熱手段）
７ 貯留部（貯留手段）
３０ 制御装置（予測手段）
３１ 類型記憶手段
３２ 負荷変動記憶手段
３３ 検知手段
３５ 予測手段
３６ 基準パターン記憶手段
５１ 加熱手段
５２ 貯留手段
Ｈ 加熱系
Ｗ 熱負荷量
Ｚ 制御周期
Ｓａ 基準周期
Ｎａｎ 単位周期
Ｕａｎｍ 単位ブロック（ブロック期間）
Ｐｎ 基準パターン
Ｔａｎ 負荷パターン
Ｆａｎ 予測パターン（選択パターン、代替基準パターン）

Claims (6)

1. 系内に湯水または熱媒体を加熱する加熱手段と、当該加熱手段において加熱された湯水または熱媒体を貯留する貯留手段と、前記加熱手段の負荷あるいは系外に排出される熱エネルギーの排出量に相当する熱負荷量の経時変化を予測する予測手段とを有し、当該予測手段による予測に基づいて湯水または熱媒体を加熱して貯留手段に熱エネルギーを貯留する熱源装置であって、
   前記予測手段は、所定のブロック期間における熱負荷量と時間の関係を複数の類型に分類する分類手段と、
   複数のブロック期間によって構成される単位周期において想定される熱負荷量の経時変化を分類手段によって各ブロック期間毎に類型化し、各類型を時系列に配列して構成される基準パターンを複数記憶した基準パターン記憶手段と、
   実際の熱負荷量と時間の関係を分類手段によってブロック期間毎に類型化し、各類型を時系列に配列して負荷パターンを構成する検知手段と、
   前記負荷パターンと基準パターン記憶手段に記憶された複数の基準パターンとを照合し、類型の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択し、当該基準パターンに基づいて以降のブロック期間における熱負荷量の経時変化を予測する予測手段とを備えていることを特徴とする熱源装置。
2. 分類手段は、ブロック期間内における加熱負荷あるいは熱エネルギーの排出量が最大となる時の熱負荷量の大きさと、加熱負荷あるいは熱エネルギーの排出量が最大である期間との関係を類型化するものであることを特徴とする請求項１に記載の熱源装置。
3. 分類手段は、所定の閾値を境界として熱負荷量の大小を判断し、熱負荷量の大小と時間との関係を類型に分類するものであり、前記閾値は、検知手段によって検知された実際の熱負荷量に応じて調整されることを特徴とする請求項１又は２に記載の熱源装置。
4. 所定の条件に基づいて単位周期を複数組み合わせた基準周期を想定した場合、
   基準パターン記憶手段は、基準周期を構成する単位周期毎に基準パターンを記憶したものであり、
   予測手段は、熱負荷量の発生時の条件に合致する単位周期に相当する基準パターンを選択パターンとして認識し、当該選択パターンと負荷パターンとを照合するものであり、
   負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと同一または所定の類似範囲内にある場合は、当該選択パターンに基づいて以降の熱負荷量の経時変化を予測し、
   負荷パターンによって示される熱負荷量の経時変化が選択パターンと異なる場合は、他の単位周期に相当する基準パターンを参照し、熱負荷量の経時変化が同一又は類似する基準パターンを選択して代替基準パターンとして認識し、以後の熱負荷量の経時変化を代替基準パターンに基づいて予測する代替予測動作を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の熱源装置。
5. 予測手段は、所定の選択単位周期に対する代替予測動作が複数の基準周期に渡って行われることを条件として前記選択単位周期に対応する基準パターンの一部または全部を代替基準パターンに置換する学習動作を行うことを特徴とする請求項４に記載の熱源装置。
6. 予測手段は、学習動作の可否を設定可能であることを特徴とする請求項５に記載の熱源装置。

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