JPH03158626A - 熱源設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数の流体加熱器と、被加熱流体を設定目標
温度にすべく必要加熱量が大なるほど流体加熱器の運転
台数を大なるように制御する制御手段が設けられた熱源
設備に関する。

〔従来の技術〕

マンション等の集合住宅においては、各月毎に熱源機を
設けるに較べて、屋上等に一つの熱源設備を設置し、そ
の熱源設備により各戸に対する給湯や暖房を行うように
することで各戸の住居空間の有効利用や安全性の向上を
図ることができる。

上記のような熱源設備においては、最大負荷が大であり
、又、負荷変動も大であると考えられるから複数の流体
加熱器により熱源設備を構成し、負荷の大小に応じて流
体加熱器の運転台数を制御することがある。

従来、各流体加熱器には固定した優先運転順位が設定さ
れ、運転台数増加時には優先運転順位の高い順に運転し
、運転台数減少時には優先運転順位の低い順に運転を停
止するようになっていた。そして、優先運転順位の設定
は、手動にて変更するようになっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、各流体加熱器の運転時間に非常に大
きなバラツキが生じるものであった。

つまり、優先運転順位の設定を固定したままでは、はと
んど常に運転されている流体加熱器がある一方でほとん
ど運転されることのない流体加熱器もある。

従って、各流体加熱器の運転時間を平均化して使用する
に較べて平均故障間隔が短くなり、信頼性が低下する結
果となった。

又、上記の不具合を防止するには、定期的に優先運転順
位の設定の変更作業を行わなければならず、優先運転順
位の管理や変更作業が煩わしいものであった。

本発明の目的は、上記従来欠点を解消する点にある。

〔課題を解決するための手段〕

この目的を達成するため、本発明による熱源設備の第１
の特徴構成は、前記制御手段は、前記複数の流体加熱器
夫々の運転時間を平均化すべく、運転する流体加熱器を
選択するように構成されていることである。

以下に述べる第２乃至第４の特徴構成は、上記第１の特
徴構成を実施する際の好ましい具体構成を特定するもの
である。

第２の特徴構成は、前記制御手段は、前記複数の流体加
熱器に対して設定する優先運転順位を運転経過時間に基
づいて変更することによって、前記複数の流体加熱器夫
々の運転時間を平均化するように構成されていることで
ある。

第３の特徴構成は、前記制御手段は、運転台数増加に対
応して前記複数の流体加熱器に対して設定する運転開始
順位と、運転台数減少に対応して前記複数の流体加熱器
に対して設定する運転停止順位とを、同順位にすること
によって、前記複数の流体加熱器夫々の運転時間を平均
化するように構成されていることである。

第４の特徴構成は、前記制御手段は、前記複数の流体加
熱器に対して設定する優先運転順位を設定周期で変更す
ることによって、前記複数の流体加熱器夫々の運転時間
を平均化するように構成されていることである。

〔作　用〕

第１の特徴構成によれば、複数の流体加熱器夫々の運転
時間を平均化するように、制御手段が運転される流体加
熱器を選択することになる。

各流体加熱器の運転時間を平均化させるために、運転す
る流体加熱器を選択するには以下の手段が挙げられる。

第２の特徴構成では、優先運転順位を、例えば運転経過
時間が１時間になるごとに変更する等、運転経過時間に
基づいて変更する。そして、優先運転順位の高い順に流
体加熱器を運転することにより、流体加熱器の運転時間
を平均化することができる。

又、第３の特徴構成では、運転台数を減少させるときに
先に運転を開始したものから運転を停止させるようにす
ることにより、流体加熱器の運転時間を平均化すること
ができる。

第４の特徴構成では、例えば１日ごとに、あるいは、１
ケ月ごとに優先運転順位を変更する等、優先運転順位を
設定周期で変更することにより、流体加熱器の運転時間
を平均化することができる。

ところで、優先運転順位等の順位を設定する際に、全部
の流体加熱器に通し順位を設定してもよく、又、流体加
熱器をいくつかのグループに分け、グループ間の順位と
グループを構成する流体加熱器間の順位とを設定するよ
うにしてもよい。

〔発明の効果〕

いずれの特徴構成においても、複数の流体加熱器間々の
運転時間を平均化することができるので、平均故障間隔
を長（して信頼性の高い熱源設備を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基ついて説明する。

第４図に示すように、熱源機（１）と、その熱源機（１
）からマンション内の各住戸へ給湯及び暖房用の被加熱
流体としての温水を供給する給湯系路と、熱源機（１）
にガスを供給するガス路（２）とが設けられ、熱源設備
が構成されている。

前記給湯系路は、温水を各住戸へ導く往路（３）と、往
路（３）内の温水を熱源機（１）に導く復路（４）と、
各住戸において使用された給湯量（ｑｗ）に対応する水
量を補充供給する給水路（５）とが設けられている。そ
して、後述の循環ポンプ（１４）によって温水を熱源機
（１）、往路（３）、及び、復路（４）を通して循環流
動させるようになっている。

図中（７）は定流量弁であって、無負荷時においても所
定のバイパス流量（ｑｂ）の温水が循環流動されるよう
になっている。又、（Ｍ）は各住戸の給湯使用量を検出
する給湯メータ、（ＣＭ）は同じく暖房使用量を検出す
るカロリーメータである。

尚、詳述はしないが熱源設備の遠隔監視を行う監視セン
ター（１０）が設けられ、熱源機（１）と監視センター
（ｌＯ）とが電話回線を介して接続されるようになって
いる。マンション内の管理人室（Ｒ）には電話回線を接
続するための通信装置（１１）が設けられ、その通信装
置（１１）と熱源機（１）に備えられた後述のシステム
コントローラ（１２）とが遠隔監視用信号線（１３）を
介して接続されている。そして、熱源機（１）の異常や
運転状況を監視センター（１０）に伝達できるようにな
っている。

熱源機（１）の構成について説明を加える。

熱源機（１）には、第１図に示すように１台の親ユニッ
ト（ＭＵ）と３台の子ユニッ）（ＳＵ）が設けられてい
る。

前記各ユニット（ＭＵ）、　（ＳＵ）には夫々、４台の
流体加熱器としての湯沸器（ＷＨ）と、ユニット（ＭＵ
）、　（ＳＵ）内の復路（４）から、湯沸器（Ｗ旧、そ
して往路（３）へと温水を循環させるための２台の循環
ポンプ（１４）とが設けられている。そして、システム
コントローラ（１２）からの指令に基づいて前記湯沸器
（ＷＨ）や前記循環ポンプ（１４）の駆動制御を行うユ
ニットコントローラ（１５）が設けられている。

尚、循環ポンプ（１４）の運転台数は１台又は２台に切
換設定できるようになっている。

又、図中（１６）は逆止弁、（１７）はストレーナであ
る。

さらに、親ユニット（ＭＬＩ’）には、熱源機（１）の
出口側における温水の目標温度を設定する目標温度設定
器（１８）、熱源機（１）の入口側における温水の戻り
温度（Ｔｒ）を測定する温水戻りサーミスタ（１９）、
給水温度（Ｔｖ）を測定する給水温サーミスタ（２０）
、給水と戻り温水との混合温度（Ｔｉ）を測定する混合
サーミスタ（２１）、熱源機（１）の出口側における温
水の往き温度（Ｔｏ）を測定する温水往きサーミスタ（
２２）の夫々が設けられている。

そして、被加熱流体を目標温度設定器（１Ｂ）にて設定
された目標温度（Ｔｓ）にすべく湯沸器（Ｗｔｉ）の運
転台数を制御すると共に、湯沸器（ＷＨ）夫々の運転時
間を平均化すべく、運転する湯沸器（ＷＨ）を選択する
システムコントローラ（１２）が設けられている。

つまり、前記システムコントローラ（１２）を利用して
制御手段（１００）を構成しているのである。

尚、図中（２３）、　（２４）は圧力計、（２５）は圧
力スイッチである。

前記湯沸器（ＷＨ）について簡単に説明を加えると、第
３図に示すように、バーナ（２６）と、水加熱用熱交換
器（２７）と、前記バーナ（２６）へのガス供給を断続
するガス電磁弁（２８）、　（２９）と、前記バーナ（
２６）へのガス供給量を調節するガス比例弁（３０）と
、前記バーナ（２６）へ燃焼用空気を供給するファン（
３１）と、前記熱交換器（２７）の出湯温を検出する湯
温サーミスタ（３２）と、前記熱交換器（２７）への給
水量を検出する水量センサ（３３）と、点火プラグ（３
４）と、点火を確認するだめのフレームロッド（３５）
等が備えられている。

そして、システムコントローラ（１２）からの設定目標
温度（Ｔｓ）や水量センサ（３３）等の検出情報に基づ
いて、前記比例弁（３０）の開度や前記ファン（３Ｉ）
の回転数を調節して、湯沸器（ＷＨ）の加熱量を比例制
御するバーナコントローラ（３６）が設けられている。

尚、各ユニット（ＭＵ）、　（ＳＵ）、各湯沸器（ＷＨ
）及び循環ポンプ（１４）の運転状況を評価する故障点
数が記憶されるようになっており、その故障点数が所定
値に達したユニッ）　（ＭＵ）、　（ＳＵ）、湯沸器（
Ｗ旧あるいは循環ポンプ（Ｉ４）の運転は禁止されるよ
うになっている。

次に、システムコントローラ（１２）の制御動作につい
て説明する。

以下の説明においては、予め設定された最小ユニット数
のみの運転を行う場合（以下、ベース運転という）と、
前記最小ユニット数より大なるユニット数の運転を行う
場合（以下、ユニット台数制御運転という）とに分けて
説明する。

ベース運転としてｌ乃至３台のユニット運転を切換設定
できるようになっているが、ここではｌユニット運転が
設定されている場合について述べる。

先ず、湯沸器（ＷＨ）夫々の運転時間を平均化する方法
について説明する。

前記ユニット（ＭＵ）、　（ＳＯ）には夫々優先運転順
位が設定され、又、各湯沸器（ＷＨ）夫々にそのユニッ
ト内における優先運転順位が設定されている。

ベース運転においては、優先運転順位の最も高いユニッ
ト（ＭＵ）、　（ＳＵ）のみが運転される。そして、必
要加熱量が０から徐々に増加した場合の湯沸器（ＷＨ）
の運転台数は０台→１台→２台→４台の順に増加し、優
先運転順位の高い順に運転が開始されるようになってい
る。

ベース運転では必要加熱量をまかなえない場合には、ユ
ニット台数制御運転に移行する。つまり、優先運転順位
の高い順に必要な台数のユニット（ＭＵ）、　（ＳＵ）
の運転をするようになっている。このとき運転されるユ
ニット（ＭＬＩ）、　（ＳＯ）の湯沸器（ＷＨ）は４台
全部運転される。従って、必要加熱量が増加した場合の
ユニット台数制御運転における湯沸器（ＷＨ）の運転台
数は８台−１−１２台→１６台の順に増加することにな
る。

ベース運転とユニット台数制御運転のいずれにおいても
、優先運転順位を運転経過時間に基づいて変更すること
により、前記ユニッ）　（ＭＵ）。

（ＳＵ）夫々の運転時間を平均化し、ひいては湯沸器（
Ｗ旧来々の運転時間を平均化するようになっている。

第２図（−イ）に基づいて運転ユニットの変更の手順に
ついて説明する。

運転ユニットは、基本的には第２設定時間（例えば１時
間）経過で変更されるようになっている。

先ず、熱源設備の運転開始後あるいは運転ユニットを実
際に変更した後、タイマのカウントを開始する。次に、
第１設定時間（例えば３０分）経過すると優先運転順位
の設定を変更する。つまり、最上位の順位のものを最下
位の順位とし、その他の順位のものを夫々一つずつ順位
を上げるのである。さらに、第２設定時間経過すると、
変更設定された優先運転順位に基づいて、運転ユニット
の変更を行うのである。そして、タイマーのカウント値
をリセットして上述と同様の処理を繰り返すのである。

但し、第１設定時間経過後、第２設定時間軽過するまで
に運転ユニット台数の減少があった場合には、運転ユニ
ット中で変更設定した優先運転順位が最も低いものの運
転を停止させる。

そして、運転ユニットの変更が終わったものとしてタイ
マーをリセットするのである。

ところで、運転ユニットの変更を行うときには下記の処
理を行う。

（１）ベース運転の場合 （ｉ）設定時間（例えば２４秒）の間、運転ユツトの４
台全部の湯沸器（Ｗ旧の設定目標温度を本来の目標温度
（Ｔｓ　）より５℃高く設定した状態で運転する。

（ｉ）そのユニットの運転を停止し、停止ユニット中最
高位の優先運転順位のユニットの運転を開始する。

（１ｉｉ）その運転ユニットの４台全部の湯沸器（ＷＨ
）を設定時間（例えば１２秒）の間設定目標温度（Ｔｓ
）に基ついて運転する。

（ｉｖ）その後は本来の台数の湯沸器（Ｗｌ＋）を設定
目標温度（Ｔｓ）に基づいて運転する。

（２）ユニット台数制御運転の場合 （ｉ）運転ユニットを本来の設定目標温度（Ｔｓ　）よ
り５°Ｃ高い温度を目標温度として設定時間（例えば１
２秒）運転する。

（Ｈ）運転ユニット中最低位の優先運転順位のものの運
転を停止し、停止ユニット中最高位の優先運転順位のも
のの運転を開始する。

（市）その後は、設定目標温度（Ｔｓ）に基づいて運転
する。

又、各ユニット（Ｍｔｌ）、　（ＳＯ）における湯沸器
（ＷＨ）の優先運転順位もユニット（ＭＵ）、　（ＳＵ
）の優先運転順位を変更するときに変更されるようにな
っており、湯沸器（ＷＨ）夫々の運転時間を平均化でき
るようになっている。

次に、必要加熱量に応じて湯沸器（Ｗ旧の運転台数を制
御する手順について第２図（０）、（ハ）を参照しなが
ら説明する。

ベース運転の場合、第２図（ロ）に示すように設定目標
温度（Ｔｓ）と混合温度（Ｔｉ）との差（以下、第１偏
差（Ｔｘ）という）又は設定目標温度（Ｔｓ）と往き温
度（Ｔｏ　）との差（以下、第２偏差（Ｔｚ）という）
に基づ°いで湯沸器（Ｗ旧の台数を制御するようになっ
ている。

先づ、運転中の湯沸器（Ｗｌ（）の台数をチエツクする
。

（ｉ）運転台数が０台のときは、以下の条件が成立する
場合に優先運転順位の最も高い湯沸器（ＷＨ）の運転を
開始する。

第２偏差（Ｔｚ）≧５　（ｄｅｇ）が１２秒間継続又は 第１偏差（Ｔｘ　）≧２．５（ｄｅｇ）（ｉｉ）運転台
数が１台のときは、以下の条件が成立する場合に運転台
数を２台に変更する。

第２偏差（ＴＺ）≧５．５（ｄｅｇ）が１２秒間継続又
は 第１偏差（Ｔｘ）≧５　（ｄｅｇ） 一方、以下の条件が成立する場合に運転台数を０台に変
更する。

第２偏差（Ｔｚ）≦−３，５（ｄｅｇ）が１２秒間継続
又は 第１偏差（ＴＸ　）≦５０／ｑｂ　−２，５（ｄｅｇ）
（ｉｉ）運転台数か２台のときは、以下の条件が成立す
る場合に運転台数を４台に変更する。

第２偏差（Ｔｚ）≧６　（ｄｅｇ）が１２秒間継続又は 第１偏差（Ｔｘ）≧１０（ｄｅｇ） 一方、以下の条件が成立する場合に運転台数を１台に変
更する。

第２偏差（Ｔｚ）≦−４（ｄｅｇ）が１２秒間継続又は 第１偏差（Ｔｘ　）≦ｔｏｏ／ｑｂ　−２，５（ｄｅｇ
）（ｉｖ）運転台数が４台のときは、以下の条件が成立
する場合に運転台数を２台に変更する。

第２偏差（Ｔｚ）≦−５（ｄｅｇ）が１２秒間継続又は 第１偏差（Ｔｘ）≦２００／ｑｂ　−２，５（ｄｅｇ）
一方、上記条件が成立しない場合には、ユニット台数制
御に移行する。

次に、ユニット台数制御運転について説明する。

ユニット台数の増減は、ｌユニット当りの熱量（ｈ）や
ｌユニット当りの流ｆｆ１（ｑ）及び第２偏差（Ｔｚ）
に基づいて行われるようになっている。

ところで、本熱源設備の運転モードには、給湯モード、
暖房モード、及び、給湯・暖房モードの３つのモードが
あり、モードによって１ユニット当りの熱量（ｈ）及び
ｌユニ・ント当りの流量（ｑ）の計算方法が異なってい
る。

以下、モード別に簡単に説明を加える。

（１）給湯モード 給湯モードにおける総流ｆｆ１（ｑｔ）は、ノくイノマ
ス流ｆｆ１（ｑｂ）と給ｉｆｋｆｆｉ（ｑｗ）の和であ
る。ｌユニ・ソト当りの流量（ｑ）は、総流量（ｑｔ）
と運転ユニ・ソト台数（ｎ）の商として求められる。つ
まりとなる。ここで総流量（ｑｔ）とバイノ々ス流量（
ｑｂ）の比（ｒ）を導入すると とすることができる。ここで ｗ−Ｔｙ Ｔｗ＝Ｔｓ−Ｔｖ Ｔｙ　＝　Ｔｓ　−Ｔｒ である。又、１ユニット当りの熱量（ｈ）は、第１偏差
（Ｔｘ）と、１ユニット当りの流量（ｑ）との積で求め
られる。つまり ｈ＝ｑ−Ｔｘ−・ｑｂ−Ｔｘ となる。

（２）暖房モード 上述と同様に ｒ゛ ｑ＝　　　・ｑｂ ｒ。

ｈ＝ｑ−ＴＸ−・ｑｂ拳Ｔｘ で求めることができる。ここで Ｔｈ及びＴｂは設定定数である。

（３）給湯・暖房モード 上述と同様に （ｉｉ）第２偏差（Ｔｚ）≧５　＋０．５・ｎ（ｄｅｇ
）が１２秒間継続 且つ で求めることができる。

従って、各モードにおけるｌユニット当りの流量（ｑ）
及びｌユニット当りの熱量（ｈ）を求めることかできる
。

次に、これらの検出情報に基づいて運転ユニット台数（
ｎ）を制御する手順について第２図（ハ）を参照しなが
ら説明する。

次の３通りの条件のいずれかが成立する場合に運転ユニ
ット台数を１台増加させる。

（ｉ）ｌユニット当りの熱量（ｈ） ≧１．３５０（Ｋｃａｌ／ｍ１ｎ） 且つ ≧　　　　　　　　　　　　ＸＺＺ　　［７ｍ１ｎ）（
ｉｉ）ｌユニット当りの流量（ｑ） ≧５０　（１７ｍ１ｎ）：　１ポンプ時≧６０　（１７
ｍ１ｎ）：　２ポンプ時且つ 上記の条件のいずれも成立しなかった場合、ベース運転
であるか否かチエツクする。ここではｌユニット運転で
あればベース運転である。

ベース運転であれば、ベース運転制御に移行する。

ベース運転でない場合は、以下の３通りの条件が成立す
るか否かチエツクし、いずれかの条件が成立する場合に
は運転ユニット台数を１台減少させる。

■）ｌユニット当りの熱量（ｈ） ≦１６７　（Ｋｃａｌ／ｍ１ｎ） （ｉｉ）１ユニット当りの流量（ｑ） ≦１５　　（１２／＋ｒ＋１ｎ） （ｉｉ）第２偏差（Ｔｚ　）≦−４＋０．５　・ｎ　（
ｄｅｇ）が１２秒間継続 これらの動作が制御インターバルごとに繰り返し行われ
るのである。

ところで、ユニット台数制御の制御インターバルは第２
図（ニ）に基づいて変更されるようになっている。

すなわち、直前の制御インターバルにおいて、ユニット
台数の増減があったか否かチエツクする。

ユニット台数の変更かあった場合には、カウンタ値（Ｃ
）に１ずつ加算する。そして、そのカウンタ値（Ｃ）か
６になればハンチング係数（Ｋ）に１加算する。このと
きの制御インターバル（Ｔ）は、 Ｔ＝８Ｘ２Ｋ　（秒） となる。但しハンチング係数の最大値は５である。

ユニット台数の変更がなかった場合にはカウンタ値（Ｃ
）をリセットし、ハンチング係数（Ｋ）を１にする。こ
のときの制御インターバル（Ｔ）は２秒である。

つまり、ユニット台数の変更があったときは、しだいに
制御インターバルを長くすることにより頻繁にユニット
台数か変更されるのを回避して制御が不安定になるのを
防止するようになっている。

〔別実施例〕

上記実施例では、各湯沸器（Ｗ）Ｉ）の運転時間の平均
化を図るために、各ユニット（ＭＵ）、　（Ｓ［Ｊ）や
湯沸器（Ｗｌｌ）に対して設定する優先運転順位を運転
経過時間に基ついて変更するようにしていたか、その他
種々の手段を用いてもよい。例えば、運転台数増加に対
応して複数の湯沸器（ＷＨ）に対して設定する運転開始
順位と運転台数減少に対して設定する運転停止順位とを
同順位とすることによって、運転時間の平均化を図るよ
うにしてもよい。つまりこの場合、先に運転開始された
ものほど先に運転が停止される結果、運転時間の平均化
が図られる。又、複数の湯沸器（ＷＨ）に対して設定す
る優先運転順位を、１日ごとあるいは１力月ごと等の設
定周期で変更することによって、運転時間の平均化を図
るようにしてもよい。さらに、湯沸器（Ｗｌ（）の運転
開始要求や運転停止要求が生じるごとに、運転開始すべ
き湯沸器（ＷＨ）や運転停止すべき湯沸器（ＷＨ）をラ
ンダムに選択させることにより、運転時間の平均化を図
るようにしてもよい。

上記実施例では、ベース運転において１台のユニッ）　
（ＭＵ）、　（ＳＵ）を運転する場合を示したが、複数
のユニット（ＭＵ）、　（ＳＵ）を運転するようにして
もよい。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする為
に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構造
に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明に係る熱源設備の実施例を示し、第１図は
熱源機の構成図、第２図（イ）、　（ｏ）、　（ハ）。 （ニ）は制御作動のフローチャート、第３図は湯沸器の
構成図、第４図は熱源設備の概略構成図である。 （１００）・・・・・・制御手段、（ＷＨ）・・・・・
・流体加熱器、（Ｔｓ　）・・・・・・目標温度。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の流体加熱器（ＷＨ）と、被加熱流体を設定目
   標温度（Ｔｓ）にすべく必要加熱量が大なるほど流体加
   熱器（ＷＨ）の運転台数を大なるように制御する制御手
   段（１００）が設けられた熱源設備であって、 前記制御手段（１００）は、前記複数の流体加熱器（Ｗ
   Ｈ）夫々の運転時間を平均化すべく、運転する流体加熱
   器（ＷＨ）を選択するように構成されている熱源設備。 ２、前記制御手段（１００）は、前記複数の流体加熱器
   （ＷＨ）に対して設定する優先運転順位を運転経過時間
   に基づいて変更することによって、前記複数の流体加熱
   器（ＷＨ）夫々の運転時間を平均化するように構成され
   ている請求項１記載の熱源設備。 ３、前記制御手段（１００）は、運転台数増加に対応し
   て前記複数の流体加熱器（ＷＨ）に対して設定する運転
   開始順位と、運転台数減少に対応して前記複数の流体加
   熱器（ＷＨ）に対して設定する運転停止順位とを、同順
   位にすることによって、前記複数の流体加熱器（ＷＨ）
   夫々の運転時間を平均化するように構成されている請求
   項１記載の熱源設備。４、前記制御手段（１００）は、
   前記複数の流体加熱器（ＷＨ）に対して設定する優先運
   転順位を設定周期で変更することによって、前記複数の
   流体加熱器（ＷＨ）夫々の運転時間を平均化するように
   構成されている請求項１記載の熱源設備。