JPH0791710A - 熱源機器水系の制御装置 - Google Patents

熱源機器水系の制御装置

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JPH0791710A
JPH0791710A JP5238638A JP23863893A JPH0791710A JP H0791710 A JPH0791710 A JP H0791710A JP 5238638 A JP5238638 A JP 5238638A JP 23863893 A JP23863893 A JP 23863893A JP H0791710 A JPH0791710 A JP H0791710A
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JP
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heat source
water system
source device
common
water
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JP5238638A
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Inventor
Tomoo Kumamaru
智雄 熊丸
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、熱源機器の起動/停止に要する時間
を短縮し、きめ細かい負荷調整を実現することを目的と
する。 【構成】複数の熱源機器20−1,20−2に対して各
々設けられた熱源機器水系21,22の流量を制御する
ものにおいて、各熱源機器水系21,22の水系入口と
各熱源機器20−1,20−2との間で各熱源機器水系
を合流して1つの水系にする。その共通水系部を分岐弁
25の入側に接続し、分岐弁25の出側に各熱源機器2
0−1,20−2の水系21b,22bを並列接続し
た。また、熱源機器20−1,20−1の起動または停
止に応じて分岐弁25を制御し各熱源機器20−1,2
0−2の分流比を切り替える分流比制御手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複数の熱源機器を備え
た熱源系統において、各熱源機器に対して設けられる各
種の熱源機器水系を制御する熱源機器水系の制御装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】ビル等に備えられる熱源システムは、負
荷調整、故障時のバックアップのために、複数台の熱源
機器を設置している場合が多い。この種の熱源システム
の構成例を図7に示す。この熱源システムは、2台の熱
源機器1、2の各々に対して、冷却水用の水系3、4及
び冷水用の水系5、6を独立に連結している。冷却水の
流量は水系3、4に設けられた冷却水ポンプ7、8によ
り一定流量に制御され、同様に冷水の流量は水系5、6
に設けられた冷水ポンプ9、10により一定流量に制御
される。負荷調整のための台数制御、熱源機器が故障し
た際の運転機切換え制御を運転制御部11が行ってい
る。運転制御部11による台数制御等に対応して各水系
3〜6をポンプ7〜10によりON/0FF制御してい
た。
【0003】ところで、上記した熱源機器は、起動開始
から所定能力に達するまでの立上がり時間が20〜30
分程度であった。また、熱源機器の停止時には、熱源機
器を熱ストレスから保護するために20〜30分程度の
延長運転が必要であった。
【0004】しかし、上述した熱源システムは、各種水
系の流量を0N/0FF制御する機能しか持たないた
め、負荷変動に対して細く対応することができなかっ
た。また、各熱源機器に対して各水系を独立に連結して
いるため、水系ポンプが故障した場合には、該当する熱
源機器を延長運転することなく停止しなければならず、
熱源に対して熱ストレスによる悪影響を与えることとな
る。
【0005】従来の熱源システムにおける負荷調整は、
熱源機器の台数制御と熱源機器内に設けられた圧縮機の
ベーン開度調整とに頼っていたため、中間負荷での成績
係数が大きく低下していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の熱
源システムは、熱源機器の起動/停止に要する時間が長
く、熱源機器の大型化を余儀なくされ、また運転計画を
制限していた。また、重要な施設では各熱源機器をポン
プなどの故障に備えて二重化構造にし、又、きめ細やか
な負荷調整のために速度制御装置を設けなければなら
ず、設備投資が増大する欠点があった。
【0007】本発明は、以上のような実情に鑑みてなさ
れたもので、複数台の熱源機器を効率的に使用して、そ
の能力を十分に発揮させることができ、きめの細かい負
荷調整を実現できると共に、熱源機器の起動/停止に要
する時間を短縮でき、安価で信頼性の高い熱源機器水系
の制御装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次のような手段を講じた。請求項1に対
応する熱源機器水系の制御装置は、複数の熱源機器に対
して各々設けられた熱源機器水系の流量を制御するもの
において、前記各熱源機器水系の水系入口と各熱源機器
との間で各熱源機器水系を合流して1つの水系にする共
通水系部と、前記共通水系部が入側に接続され前記共通
水系部と前記各熱源機器との間の各熱源機器水系が出側
に並列接続された分岐弁と、前記熱源機器の起動または
停止に応じて前記分岐弁を制御し前記各熱源機器の分流
比を切り替える分流比制御手段とを具備する構成とし
た。
【0009】請求項2に対応する熱源機器水系の制御装
置は、請求項1記載の制御装置の構成において、前記各
熱源機器水系を、冷却/熱源水系または冷水/温水水系
のいずれかの水系から構成した。
【0010】請求項3に対応する熱源機器水系の制御装
置は、複数の熱源機器に対して各々設けられた冷却/熱
源水系からなる第1の水系と冷水/温水水系からなる第
2の水系の流量を制御するものにおいて、前記各熱源機
器毎に設けられた第1の水系を各水系入口と各熱源機器
との間で合流して1つの水系にする第1の共通水系部
と、前記第1の共通水系部が入側に接続され前記第1の
共通水系部と前記各熱源機器との間の第1の水系が出側
に並列接続された第1の分岐弁と、前記各熱源機器毎に
設けられた第2の水系を各水系入口と各熱源機器との間
で合流して1つの水系にする第2の共通水系部と、前記
第2の共通水系部が入側に接続され前記第2の共通水系
部と前記各熱源機器との間の第2の水系が出側に並列接
続された第2の分岐弁と、前記各熱源機器の状態信号を
取り込みその状態信号から求められる総合成績係数に応
じて前記第1,第2の分岐弁の弁開度を修正し前記各熱
源機器の負荷分担を調整する負荷分担調整手段とを具備
する構成とした。
【0011】請求項4に対応する熱源機器水系の制御装
置は、請求項3記載の制御装置の構成において、前記負
荷分担調整手段が行った前記第1,第2の分岐弁の弁開
度修正に関するデータの履歴を記憶する制御履歴記録手
段と、前記制御履歴記録手段に記憶された情報から第1
の水系と第2の水系との間の分流比に関するトレンドデ
ータを作成するトレンド作成手段とを具備する構成とし
た。
【0012】
【作用】請求項1に対応する熱源機器水系の制御装置で
は、各熱源機器水系の水系入口と各熱源機器との間で各
熱源機器水系が共通水系部により1つの水系に合流さ
れ、その共通水系部が入側に接続され分岐弁により各熱
源機器への分流比が調整される。分流比を決定する分岐
弁の弁開度は、熱源機器の起動または停止に応じて分流
比制御手段から制御される。従って、熱源機器の起動ま
たは停止の際には、分流比の切り替えにより冷却能力ま
たは加熱能力を熱源機器間で調整し、あるいは冷房能力
または暖房能力を熱源機器間で調整することができ、熱
源機器の起動または停止に要する時間を短縮することが
できる。
【0013】請求項2に対応する熱源機器水系の制御装
置では、熱源機器水系が冷却/熱源水系から構成されて
いれば、上記分岐弁の弁開度制御により冷却能力または
加熱能力を熱源機器間で調整することができる。また熱
源機器水系が冷水/温水水系で構成されていれば、分岐
弁の弁開度制御により冷房能力または暖房能力を熱源機
器間で調整することができる。
【0014】請求項3に対応する熱源機器水系の制御装
置では、各熱源機器に設けられた第1の水系の分流比が
第1の分岐弁により調整され、第2の水系の分流比が第
2の分岐弁によって調整される。そして熱源機器の運転
期間中は負荷分担調整手段により総合成績係数に応じて
各熱源機器の負荷分担が調整される。従って、総合成績
係数を高い値に維持するように負荷分担調整を行うこと
ができ、各熱源機器の熱バランスの崩れによる総合成績
係数の低下を防止することができる。
【0015】請求項4に対応する熱源機器水系の制御装
置では、負荷分担調整手段が行った第1,第2の分岐弁
の弁開度修正に関するデータの履歴が制御履歴記録手段
に逐次記憶され、トレンド作成手段が制御履歴記録手段
に記憶された情報から第1の水系と第2の水系との間の
分流比に関するトレンドデータが作成される。このトレ
ンドデータには熱源機器の性能が表れるため、運転中の
熱源機器の性能診断を行うことができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。図
1は、本発明を熱源システムに適用した第1実施例の構
成を示している。本実施例の熱源システムは、一方の熱
源機器20−1に対して冷却水系21a〜21cが設け
られ、他方の熱源機器20−2に対して冷却水系20a
〜22cが設けられている。各冷却水系21、22には
冷却水ポンプ23、24が設けられている。一端部が冷
却水の供給口CDR に接続された2つの水系21a、22
aの他端を1つに連結し、その連結して1つとなった共
通水系を分岐弁25の入側に連結している。この分岐弁
25の出側に、各熱源機器20−1、20−2に接続さ
れた2つの水系21b、22bの端部を連結している。
分岐弁25は、各熱源機器20−1、20−2への分流
比を外部から調整可能になっている。なお、各熱源機器
20−1、20−2には、冷水系26a、26bと27
a、27bを独立に接続している。各冷水系26、27
には冷水ポンプ28、29が設けられている。
【0017】上記熱源機器20−1は、蒸発器31、圧
縮器32、凝縮器33、膨張弁34から構成されてい
る。蒸発器31は冷媒を蒸発させて冷凍作用を行うもの
である。蒸発器31に供給される冷水は、この冷凍作用
によって冷やされて冷水出口CRからビル内の各所へ送ら
れる。圧縮器32は、蒸発器31で蒸発させた冷媒を圧
縮し高温高圧の冷媒ガスを凝縮器33へ送る。凝縮器3
3は、高温の冷媒ガスを、冷却水系21bから与えられ
る冷却水で冷却することにより、液冷媒へ変換する。。
高温の冷媒ガスを冷却するのに使われた冷却水は水系2
1cを通って冷却塔等へ送られる。膨張弁34は、凝縮
器33からの液冷媒を蒸発器31の圧力まで低下させ
る。
【0018】すなわち、この熱源機器20−1は、冷媒
を上述した閉ループで循環させて冷房を行うように構成
されている。また、一方の熱源機器20−2も、同様
に、蒸発器35、圧縮器36、凝縮器37、膨張弁38
から構成されている。
【0019】各熱源機器20−1、20−2、各水系2
1、22、22、27、26からなる熱源系統を制御装
置が制御している。この制御装置40は、各熱源機器2
0−1、20−2に対して起動/停止信号a1、a2を
送出すると共に、そのタイミング信号cを発する運転制
御部41と、タイミング信号cを受けて分岐弁25の分
流比を制御する分流比制御信号b及び弁開度を表す表示
信号dを発生する分流比制御部42と、表示信号dの弁
開度を表示する表示部43とを備えている。
【0020】次に、以上のような構成された本実施例の
動作について、図2に示すタイムチャートに従って説明
する。図2は、分岐弁25における一方の熱源機器20
−1に対する弁開度θ1と、他方の熱源機器20−2に
対する弁開度θ2との相対関係を示している。この分流
比制御部42は、熱源機器20−1、20−2の並列運
転時には、双方の弁開度の合計が200となり、単独運
転時には、一方が100、もう一方が0となるような弁
開度制御指令を発生する。
【0021】熱源機器の起動/停止時には次のような分
流比制御を行う。他方の熱源機器20−2が単独運転さ
れているところに、時刻t1に運転制御部41から停止
中のもう一方の熱源機器20−1に対して運転制御部4
1から起動信号a1が与えられると、それと同時に運転
制御部41から分流比制御部42に対してタイミング信
号cが与えられる。
【0022】分流比制御部42は、一方の熱源機器20
−1の起動時であるt1〜t2の期間、一方の熱源機器
20−1の弁開度θ1を70にし、他方の熱源機器20
−2の弁開度θ2を130へ上げる。そして、時刻t2
となったところで、双方の弁開度θ1、θ2を100に
する。これにより、立上げるべき熱源機器20−1へ与
える冷却水量が減らされるので、立上げの負荷が少なく
なり、立上げ時間を短縮することができる。
【0023】また、並列運転の状態で時刻t3に、一方
の熱源機器20−1に対して停止信号a1が送出される
と、分流比制御部42はt3からt4の期間、停止側と
なる一方の熱源機器20−1の弁開度θ1を100から
130へ上げ、他方の熱源機器20−2の弁開度θ2を
100から70へ下げる。そして時刻t4となったとこ
ろで、一方の熱源機器20−1の弁開度θ1を0として
運転を停止させ、他方の熱源機器20−2の弁開度θ2
を100へ戻す。これにより、停止すべき熱源機器20
−1に対して与えられる冷却水量が増加するため、熱ス
トレスは早く吸収され、立上げ時間を下げることができ
る。
【0024】なお、他方の熱源機器20−2側は、運転
中に弁開度θ2が70〜130まで変動させられるが、
熱源機器に標準装備される圧縮器のベーン制御により調
整することができるので、運転に支障は与えられない。
【0025】このように本実施例によれば、各熱源機器
20−1、20−2に対して冷却水を供給する冷却水系
の1部を1つに結合し、その共通水系に分岐弁25を設
け、分岐弁25の弁開度を分流比制御部42から起動/
停止に応じて分流比を制御するように構成したので、熱
源機器の起動および停止の所要時間を短縮することがで
きる。従って、負荷変動に対しても起動/停止時の所要
時間を短縮できた分、きめ細い負荷調整が可能になる。
【0026】また、本実施例によれば、一方の冷却水ポ
ンプが故障しても他方の冷却水ポンプでバックアップす
ることができる。従来の独立した水系であれば、一方の
冷却水ポンプ23と他方の熱源機器20−2が同時に故
障した場合にはシステムダウンとなるが、本実施例では
他方の冷却水ポンプ24と一方の熱源機器20−1の組
合わせにより、運転を続行することができる。
【0027】また、本実施例によれば、一方の熱源機器
20−1により冷房を行い、他方の熱源機器20−2に
より暖房を行っている場合には、冷却水出口CDR で前者
は温度上昇し、後者は温度低下するので、混合すれば冷
却水入口CDS の温度近くとなり、冷却塔の負担が軽くな
り、付近の環境への影響を少なくなるという利点があ
る。
【0028】なお、上記第1実施例では、各熱源機器の
冷却水系21,22を分岐弁25に対して並列に接続し
たが、冷却水系21、22に代えて冷水系26、27を
同様に構成してもよい。この場合、分流比の制御は上記
同様に行う。
【0029】次に、本発明の第2実施例について説明す
る。図3は、第2実施例に係る熱源システムの構成を示
している。なお、図1に示すシステムと同一部分には同
一符号を付している。
【0030】本実施例の熱源システムは、各熱源機器2
0−1、20−2に対する冷却水系21、22が分岐弁
25により分流制御可能に並列構成され、さらに冷水系
44、45が分岐弁46により分流制御可能に並列構成
されている。一方の熱源機器20−1に対する冷水系4
4に冷水ポンプ47が設けられ、他方の熱源機器20−
2に対する冷水系45に冷水ポンプ48が設けられてい
る。一端が冷水入口csに接続された冷水系44aと4
5aとの端部が1 つに連結され、その連結した共通水系
を分岐弁46の入側に連結している。また、分岐弁46
の出側に、各熱源機器20−1、20−2に接続された
水系44a、45bを並列に連結している。
【0031】以上のような熱源系統を制御装置50が制
御する。制御装置50は、運転制御部41と、負荷分担
調整部51と、分流比制御部52と、表示部43とを備
えている。負荷分担調整部51は、各凝縮器33、37
での熱凝縮量e1、e2、各圧縮器32、36へ供給さ
れる入力電力f1、f2、各蒸発器31、35での冷房
熱量g1、g2を取込んで、各熱源機器20−1、20
−の熱バランスがとれるように分流比制御すると共に熱
源機器間の負荷分担率を決める。
【0032】次に、以上のように構成された本実施例の
動作を図4を参照して説明する。図4は、各分岐弁2
5、46の開度のタイムチャートを示している。本実施
例では、他方の熱源機器20−2の単独運転の状態で時
刻t1に一方の熱源機器20−1に起動信号a1が出力
されると、一方の熱源機器の弁開度を60にし、他方の
熱源機器20−2の弁開度を140にする。そして一方
の熱源機器の弁開度を60から100にt1からt2の
間に徐々に大きくし、他方の熱源機器20−2の弁開度
を140から100へ徐々に小さくする。
【0033】また、時刻t3において一方の熱源機器2
0−1に対して停止信号a1が出力されると、一方の熱
源機器20−1の弁開度を140に上げ、他方の熱源機
器20−2の弁開度を60に下げる。そして、一方の熱
源機器20ー1の弁開度を時刻t3から時刻t4にかけ
て徐々に小さくし、時刻t4になったところで弁開度を
0にして運転を停止する。その一方で、他方の熱源機器
20の弁開度を徐々に100に近づける。このような分
流比制御により前記第1実施例と同様に、起動停止時に
要する時間を短縮することができる。
【0034】また、図4のタイムチャートにおいて、時
刻t2から時刻t3は運転中であるが、この区間は負荷
分担調整部51により熱源機器の総合成績係数を最大に
するように分岐弁の分流比を変えて熱源機器間での負荷
調整を実施する。
【0035】図5は、負荷分担調整部51の処理フロー
を示している。熱源機器の成績係数(cop)は、(冷
房熱量g/入力電力f)で表され、熱バランスは凝縮熱
量e/(入力電力f+冷房熱量g)で表せる。従って、
負荷分担調整部51へ入力する信号e,f,gから、各
熱源機器の成績係数および熱バランスを判断することが
できる。
【0036】負荷分担調整部51は、入力信号e,f,
gから各熱源機器20−1、20−2の熱バランスを判
断し、熱バランスが崩れていれば、各熱源機器20の冷
却水側の分岐弁25の分岐弁開度を熱バランスを保持す
る方向に修正する。
【0037】並列運転の場合には、さらに冷水側の分岐
弁46の分岐弁開度を総合成績を上げる方向に修正し、
負荷分担を修正する。なお、熱バランスの崩れた熱源機
器の分岐弁開度を調整した場合には、他方の熱源機器の
弁開度は合計で200となるように調整されるのは、上
述した通りである。この調整を所定のサイクルで繰り返
す。
【0038】このように、本実施例によれば、前記第1
実施例と同様に起動/停止時の所要時間を短縮でき、し
かも各熱源機器の熱バランスを保持するように分岐弁開
度を調整し、かつ熱源機器の総合成績係数を最大にする
ように分岐弁の分流比を変化させるようにしたので、最
良の条件での運転を実現できる。
【0039】次に、本発明の第3実施例について説明す
る。本実施例は、図3に示すシステムの制御装置50
に、さらに同図に破線で示す制御履歴記録部53を設
け、並列運転中の分流比制御指令b1,b2の長期トレ
ンドのグラフを作成するように構成したものである。
【0040】本実施例では、分流比制御部52から出力
される分流比制御指令b1,b2を熱源機器単位で制御
履歴記録部53に順次記録する。そして、不図示のトレ
ンド作成部が制御履歴記録部53からデータを取り出し
て、各熱源機器単位で、図6に示すように、冷却水系の
弁開度と冷水系の弁開度の各長期トレンドを比較表示す
る。
【0041】この2つの長期トレンドを比較することに
より、熱源機器の性能を診断することができる。すなわ
ち、時刻T1から時刻T2までは、冷水側の弁開度のみ
が絞られているので、この期間は負荷分担の修正とみな
すことができる。時刻T2から時刻T3までは冷却水側
の弁開度のみが広げられているので、熱バランスの修正
とみなすことができる。そして、時刻T3からT4まで
は、冷水側の弁開度が絞られ、冷却水側の弁開度が広げ
られているので、熱源機器の性能低下と判断できる。
【0042】このように本実施例によれば、熱源機器の
冷却水系と冷水系の弁開度の長期トレンドを比較表示す
るようにしたので、熱源機器を運転した状態で熱源機器
の性能低下を把握することができ、適正な保全時期を知
ることができる。
【0043】なお、上記実施例では、熱源機器の冷房時
の並列制御について説明したが、暖房時にも同様の制御
内容により対応することができる。この場合は、冷却水
を熱源水に替え、冷水を温水に替え、熱源水系を蒸発器
に接続し、温水系を凝縮器に接続する。本発明は上記実
施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内で種々変形実施可能である。
【0044】
【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば、複
数台の熱源機器を効率的に使用して、その能力を十分に
発揮させることができ、きめの細かい負荷調整を実現で
きると共に、熱源機器の起動/停止に要する時間を短縮
でき、安価で信頼性の高い熱源機器の水系の制御装置を
提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る熱源システムの構成
図である。
【図2】図1に示す熱源システムにおける分岐弁の弁開
度調整動作を表すタイムチャートである。
【図3】本発明の第2実施例に係る熱源システムの構成
図である。
【図4】図3に示す熱源システムにおける分岐弁の弁開
度調整動作を表すタイムチャートである。
【図5】図3に示す熱源システムにおける負荷分担調整
部の動作を表すフローチャートである。
【図6】本発明の第3実施例に係る熱源システムにて作
成する長期トレンドクラフを示す図である。
【図7】従来より在る熱源システムの構成図である。
【符号の説明】
20…熱源機器、21,22…冷却水系、23,24…
冷却水ポンプ、25,46…分岐弁、26,27…冷水
系、28,29…冷水ポンプ、40…制御装置、41…
運転制御部、42,52…分流比制御部、43…表示
部、51…負荷分担調整部、53…制御履歴記録部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の熱源機器に対して各々設けられた
    熱源機器水系の流量を制御する熱源機器水系の制御装置
    において、 前記各熱源機器水系の水系入口と各熱源機器との間で各
    熱源機器水系を合流して1つの水系にする共通水系部
    と、前記共通水系部が入側に接続され前記共通水系部と
    前記各熱源機器との間の各熱源機器水系が出側に並列接
    続された分岐弁と、前記熱源機器の起動または停止に応
    じて前記分岐弁を制御し前記各熱源機器の分流比を切り
    替える分流比制御手段とを具備したことを特徴とする熱
    源機器水系の制御装置。
  2. 【請求項2】 前記各熱源機器水系は、冷却/熱源水系
    または冷水/温水水系のいずれかの水系からなることを
    特徴とする請求項1記載の熱源機器水系の制御装置。
  3. 【請求項3】 複数の熱源機器に対して各々設けられた
    冷却/熱源水系からなる第1の水系と冷水/温水水系か
    らなる第2の水系の流量を制御する熱源機器水系の制御
    装置において、 前記各熱源機器毎に設けられた第1の水系を各水系入口
    と各熱源機器との間で合流して1つの水系にする第1の
    共通水系部と、前記第1の共通水系部が入側に接続され
    前記第1の共通水系部と前記各熱源機器との間の第1の
    水系が出側に並列接続された第1の分岐弁と、前記各熱
    源機器毎に設けられた第2の水系を各水系入口と各熱源
    機器との間で合流して1つの水系にする第2の共通水系
    部と、前記第2の共通水系部が入側に接続され前記第2
    の共通水系部と前記各熱源機器との間の第2の水系が出
    側に並列接続された第2の分岐弁と、前記各熱源機器の
    状態信号を取り込みその状態信号から求められる総合成
    績係数に応じて前記第1,第2の分岐弁の弁開度を修正
    し前記各熱源機器の負荷分担を調整する負荷分担調整手
    段とを具備したことを特徴とする熱源機器水系の制御装
    置。
  4. 【請求項4】 前記負荷分担調整手段が行った前記第
    1,第2の分岐弁の弁開度修正に関するデータの履歴を
    記憶する制御履歴記録手段と、前記制御履歴記録手段に
    記憶された情報から第1の水系と第2の水系との間の分
    流比に関するトレンドデータを作成するトレンド作成手
    段とを具備したことを特徴とする請求項3記載の熱源機
    器水系の制御装置。
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