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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6378225
(24)【登録日】2018年8月3日
(45)【発行日】2018年8月22日
(54)【発明の名称】熱電併給システム及び地域熱電併給システム
(51)【国際特許分類】
F24H 1/00 20060101AFI20180813BHJP
F24D 10/00 20060101ALI20180813BHJP
F24H 4/02 20060101ALI20180813BHJP
H02J 3/38 20060101ALI20180813BHJP
F16L 55/00 20060101ALI20180813BHJP
H02J 3/32 20060101ALN20180813BHJP
【ＦＩ】
F24H1/00 631A
F24D10/00
F24H4/02 A
H02J3/38 110
H02J3/38 170
H02J3/38 120
H02J3/38 130
H02J3/38 160
F16L55/00 Z
!H02J3/32
【請求項の数】11
【全頁数】34
(21)【出願番号】特願2016-37737(P2016-37737)
(22)【出願日】2016年2月29日
(65)【公開番号】特開2017-155974(P2017-155974A)
(43)【公開日】2017年9月7日
【審査請求日】2017年7月21日
(73)【特許権者】
【識別番号】514030104
【氏名又は名称】三菱日立パワーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】誠真ＩＰ特許業務法人
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 良之
(72)【発明者】
【氏名】加藤 学
(72)【発明者】
【氏名】兵頭 潤
(72)【発明者】
【氏名】金森 由朗
【審査官】
藤原 弘
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００５−３３７６４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０１−１９３５３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１１−１６３４９０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭５６−０３０５４３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６０−１５１４９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０００−０１８４４９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ２４Ｄ １０／００
Ｆ２４Ｈ １／００
Ｆ２４Ｈ ４／０２
Ｆ１６Ｌ １１／１２７
Ｆ１６Ｌ ５５／００
Ｈ０２Ｊ ３／３２
Ｈ０２Ｊ ３／３８
Ｈ０２Ｐ ９／０４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
需要体へ熱媒体及び電力を供給可能な熱電併給システムであって、
前記熱媒体を昇温又は降温するとともに電力を生成する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置と前記需要体とを接続する熱媒体流路と、を備え、
前記熱媒体流路は、前記熱電併給装置で昇温又は降温された熱媒体が流れる熱媒体配管を含み、
前記熱媒体配管の少なくとも一部は、導電性材料からなる導電部で構成されるとともに、前記熱電併給装置で生成された電力が前記導電部を介して前記需要体に供給されるように構成され、
前記需要体には、前記熱媒体配管を接続可能な熱媒体受入口が設けられ、
前記導電部は、前記熱媒体受入口まで延設され、
前記熱電併給システムは、
前記熱媒体配管とは反対側から前記熱媒体受入口に接続されるとともに、前記熱媒体配管によって供給された電力の少なくとも一部を分離可能な分離アダプタであって、分離した電力を電気利用機器へ供給するための電気プラグ、および前記熱媒体配管によって供給された熱媒体を、熱を利用する熱利用機器（１２８）又は熱と電力を併用する熱電併用機器（１１４）へ供給するための熱媒体配管（１３０、１１６）が並んで接続可能に構成された分離アダプタ、を更に備える、
熱電併給システム。
前記熱媒体を昇温又は降温するとともに電力を生成する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置と前記需要体とを接続する熱媒体流路と、を備え、
前記熱媒体流路は、前記熱電併給装置で昇温又は降温された熱媒体が流れる熱媒体配管を含み、
前記熱媒体配管の少なくとも一部は、導電性材料からなる導電部で構成されるとともに、前記熱電併給装置で生成された電力が前記導電部を介して前記需要体に供給されるように構成され、
前記需要体には、前記熱媒体配管を接続可能な熱媒体受入口が設けられ、
前記導電部は、前記熱媒体受入口まで延設され、
前記熱電併給システムは、
前記熱媒体配管とは反対側から前記熱媒体受入口に接続されるとともに、前記熱媒体配管によって供給された電力の少なくとも一部を分離可能な分離アダプタであって、分離した電力を電気利用機器へ供給するための電気プラグ、および前記熱媒体配管によって供給された熱媒体を、熱を利用する熱利用機器（１２８）又は熱と電力を併用する熱電併用機器（１１４）へ供給するための熱媒体配管（１３０、１１６）が並んで接続可能に構成された分離アダプタ、を更に備える、
熱電併給システム。
【請求項2】
需要体へ熱媒体及び電力を供給可能な熱電併給システムであって、
前記熱媒体を昇温又は降温するとともに電力を生成する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置と前記需要体とを接続する熱媒体流路と、を備え、
前記熱媒体流路は、前記熱電併給装置で昇温又は降温された熱媒体が流れる熱媒体配管を含み、
前記熱媒体配管の少なくとも一部は、導電性材料からなる導電部で構成されるとともに、前記熱電併給装置で生成された電力が前記導電部を介して前記需要体に供給されるように構成され、
前記需要体には、前記熱媒体配管を接続可能な熱媒体受入口と、電気コンセントとが設けられ、
前記導電部は、前記熱媒体配管における前記熱媒体受入口との接続部分よりも上流側の位置まで延設され、
前記接続部分は、絶縁性材料で構成され、
前記熱電併給システムは、
前記熱媒体配管の前記導電部と前記電気コンセントとを電気的に接続する送電ラインと、
前記熱媒体配管とは反対側から前記熱媒体受入口に接続される熱媒体受入口接続部と、前記送電ラインとは反対側から前記電気コンセントに接続される電気コンセント接続部とを含む需要体側配管であって、前記熱媒体受入口接続部から供給された熱媒体及び前記電気コンセント接続部から供給された電力を熱と電力を併用する熱電併用機器へ供給可能に構成された導電部を含むとともに、前記電気コンセント接続部から供給された電力を電気利用機器へ供給するための電気プラグが前記導電部に並んで接続されるように構成された需要体側配管と、を更に備える
熱電併給システム。
前記熱媒体を昇温又は降温するとともに電力を生成する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置と前記需要体とを接続する熱媒体流路と、を備え、
前記熱媒体流路は、前記熱電併給装置で昇温又は降温された熱媒体が流れる熱媒体配管を含み、
前記熱媒体配管の少なくとも一部は、導電性材料からなる導電部で構成されるとともに、前記熱電併給装置で生成された電力が前記導電部を介して前記需要体に供給されるように構成され、
前記需要体には、前記熱媒体配管を接続可能な熱媒体受入口と、電気コンセントとが設けられ、
前記導電部は、前記熱媒体配管における前記熱媒体受入口との接続部分よりも上流側の位置まで延設され、
前記接続部分は、絶縁性材料で構成され、
前記熱電併給システムは、
前記熱媒体配管の前記導電部と前記電気コンセントとを電気的に接続する送電ラインと、
前記熱媒体配管とは反対側から前記熱媒体受入口に接続される熱媒体受入口接続部と、前記送電ラインとは反対側から前記電気コンセントに接続される電気コンセント接続部とを含む需要体側配管であって、前記熱媒体受入口接続部から供給された熱媒体及び前記電気コンセント接続部から供給された電力を熱と電力を併用する熱電併用機器へ供給可能に構成された導電部を含むとともに、前記電気コンセント接続部から供給された電力を電気利用機器へ供給するための電気プラグが前記導電部に並んで接続されるように構成された需要体側配管と、を更に備える
熱電併給システム。
【請求項3】
前記熱媒体流路は、前記熱媒体配管の前記導電部の周囲に巻かれた断熱材を含み、
前記断熱材は、絶縁性材料で構成された請求項１又は２に記載の熱電併給システム。
前記断熱材は、絶縁性材料で構成された請求項１又は２に記載の熱電併給システム。
【請求項4】
前記需要体の壁面に取り付けられたコンセントプレートであって、前記熱媒体受入口と、前記電気コンセントとが並設されたコンセントプレートを更に備える請求項１乃至３の何れか１項に記載の熱電併給システム。
【請求項5】
対象地域における複数の需要体へ熱媒体及び電力を供給可能な地域熱電併給システムであって、
前記熱媒体を昇温するとともに電力を生成する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置と前記需要体とを接続する熱媒体流路と、を備え、
前記熱電併給装置は、第１発電装置と、熱媒体を圧縮するよう構成された圧縮機と、前記圧縮機を駆動するよう構成された駆動装置と、を含み、
前記熱媒体流路は、
前記圧縮機の吐出側に接続され、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を流すための第１共用流路と、
前記第１共用流路から分岐した第２、第３共用流路と、
前記第２共用流路に設けられ、前記第２共用流路を流れる前記熱媒体を冷却するよう構成された放熱装置と、
前記放熱装置よりも下流側で前記第２共用流路に接続され、前記第２共用流路を流れる前記熱媒体を前記複数の需要体の各々が備える第１熱交換器に対してそれぞれ供給するための複数の第１供給流路と、
前記第２共用流路又は前記複数の第１供給流路の各々に設けられ、前記放熱装置で冷却された前記熱媒体を減圧するよう構成された少なくとも一つの第１膨張装置と、
前記第３共用流路に接続され、前記第３共用流路を流れる前記熱媒体を前記複数の需要体の各々が備える第２熱交換器に対してそれぞれ供給するための複数の第２供給流路と、
前記複数の需要体から前記熱媒体をそれぞれ回収するための複数の回収流路と、
前記複数の回収流路により回収した前記熱媒体を前記圧縮機に供給するための第４共用流路と、
を備え、
前記第１共用流路、前記第２共用流路、前記第３共用流路、前記第４共用流路、前記第１供給流路、前記第２供給流路、及び前記回収流路の各々は、前記熱電併給装置で昇温された熱媒体が流れる熱媒体配管を含み、
前記第１共用流路、前記第２共用流路、前記第３共用流路、前記第４共用流路、前記第１供給流路、前記第２供給流路、及び前記回収流路のうち少なくとも一つの流路の前記熱媒体配管は、導電性材料からなる導電部によって少なくとも一部を構成され、
前記少なくとも一つの流路の前記熱媒体配管は、前記熱電併給装置で生成された電力が前記導電部を介して前記需要体に供給されるように構成された、
る地域熱電併給システム。
前記熱媒体を昇温するとともに電力を生成する熱電併給装置と、
前記熱電併給装置と前記需要体とを接続する熱媒体流路と、を備え、
前記熱電併給装置は、第１発電装置と、熱媒体を圧縮するよう構成された圧縮機と、前記圧縮機を駆動するよう構成された駆動装置と、を含み、
前記熱媒体流路は、
前記圧縮機の吐出側に接続され、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を流すための第１共用流路と、
前記第１共用流路から分岐した第２、第３共用流路と、
前記第２共用流路に設けられ、前記第２共用流路を流れる前記熱媒体を冷却するよう構成された放熱装置と、
前記放熱装置よりも下流側で前記第２共用流路に接続され、前記第２共用流路を流れる前記熱媒体を前記複数の需要体の各々が備える第１熱交換器に対してそれぞれ供給するための複数の第１供給流路と、
前記第２共用流路又は前記複数の第１供給流路の各々に設けられ、前記放熱装置で冷却された前記熱媒体を減圧するよう構成された少なくとも一つの第１膨張装置と、
前記第３共用流路に接続され、前記第３共用流路を流れる前記熱媒体を前記複数の需要体の各々が備える第２熱交換器に対してそれぞれ供給するための複数の第２供給流路と、
前記複数の需要体から前記熱媒体をそれぞれ回収するための複数の回収流路と、
前記複数の回収流路により回収した前記熱媒体を前記圧縮機に供給するための第４共用流路と、
を備え、
前記第１共用流路、前記第２共用流路、前記第３共用流路、前記第４共用流路、前記第１供給流路、前記第２供給流路、及び前記回収流路の各々は、前記熱電併給装置で昇温された熱媒体が流れる熱媒体配管を含み、
前記第１共用流路、前記第２共用流路、前記第３共用流路、前記第４共用流路、前記第１供給流路、前記第２供給流路、及び前記回収流路のうち少なくとも一つの流路の前記熱媒体配管は、導電性材料からなる導電部によって少なくとも一部を構成され、
前記少なくとも一つの流路の前記熱媒体配管は、前記熱電併給装置で生成された電力が前記導電部を介して前記需要体に供給されるように構成された、
る地域熱電併給システム。
【請求項6】
前記第３共用流路、前記第４共用流路、前記第２供給流路、及び前記回収流路のうち少なくとも一つの流路の前記熱媒体配管は、前記導電部を含むとともに、前記熱電併給装置で生成された電力が前記導電部を介して前記需要体に供給されるように構成された請求項５に記載の地域熱電併給システム。
【請求項7】
前記第１発電装置は燃料電池であり、
前記駆動装置は、前記燃料電池によって生成される電力によって駆動する電気モーターである請求項５又は６に記載の地域熱電併給システム。
前記駆動装置は、前記燃料電池によって生成される電力によって駆動する電気モーターである請求項５又は６に記載の地域熱電併給システム。
【請求項8】
前記第１発電装置は、再生可能エネルギーを利用して発電を行う再生可能エネルギー型発電装置であり、
前記駆動装置は、前記再生エネルギー型発電装置によって生成される電力によって駆動する電気モーターである請求項５又は６に記載の地域熱電併給システム。
前記駆動装置は、前記再生エネルギー型発電装置によって生成される電力によって駆動する電気モーターである請求項５又は６に記載の地域熱電併給システム。
【請求項9】
前記第１発電装置は、原動機と、前記原動機によって駆動される発電機とを含み、
前記駆動装置は、前記発電機によって生成される電力によって駆動する電気モーターである請求項５又は６に記載の地域熱電併給システム。
前記駆動装置は、前記発電機によって生成される電力によって駆動する電気モーターである請求項５又は６に記載の地域熱電併給システム。
【請求項10】
前記熱電併給装置は、直流の電力を生成するよう構成され、
前記熱媒体配管は、前記熱電併給装置で生成された直流の電力を前記導電部を介して前記需要体に供給するよう構成された請求項１乃至４の何れか１項に記載の熱電併給システム。
前記熱媒体配管は、前記熱電併給装置で生成された直流の電力を前記導電部を介して前記需要体に供給するよう構成された請求項１乃至４の何れか１項に記載の熱電併給システム。
【請求項11】
前記熱電併給装置は、直流の電力を生成するよう構成され、
前記熱媒体配管は、前記熱電併給装置で生成された直流の電力を前記導電部を介して前記需要体に供給するよう構成された請求項５乃至９の何れか１項に記載の地域熱電併給システム。
前記熱媒体配管は、前記熱電併給装置で生成された直流の電力を前記導電部を介して前記需要体に供給するよう構成された請求項５乃至９の何れか１項に記載の地域熱電併給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、需要体へ熱媒体及び電力を供給可能な熱電併給システム及び地域熱電併給システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、我が国では、原子力発電所に代表されるような大規模集中型の発電所から電力を供給するエネルギー供給システムが採用されてきた。これに対し、近年、エネルギーの安定供給や省エネルギー等の観点から、比較的小規模なエネルギー変換機器をエネルギー消費地に近い場所に設置してエネルギー供給を行う分散型のエネルギー供給システムが注目されている。
【0003】
分散型のエネルギー供給システムでは、例えばマイクロガスタービン、ディーゼルエンジンや燃料電池等の比較的小型のエネルギー変換機器から得られる電力と熱を活用することにより、システム全体でのエネルギーの利用効率を高めることが可能である。
【0004】
特許文献１には、エネルギーロスを低減することを目的とした定置型熱電併給システムが記載されている。この定置型熱電併給システムは、エンジンによって得られる動力を交流モーター発電機及びヒートポンプ用圧縮機に分配するよう構成されており、交流モーター発電機に分配する動力及びヒートポンプ用圧縮機に分配する動力を連続的に変化させる動力分配機構を備えている。ヒートポンプは、投入エネルギーに対する冷却又は加熱能力の比を示す成績係数（ＣＯＰ， Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｏｆ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）が１以上の大きな値となるため、一般に省エネルギー効果が高いことが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１２−１３６９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述した特許文献１に記載される熱電併給システムでは、エンジン、動力分配機構、交流モーター発電機及びヒートポンプ用圧縮機からなる熱電併給ユニットが各住宅に設置されており、各住宅における熱電併給用の設備構成が複雑である。このため、各住宅において、熱電併給用の設備の設置スペースや騒音が問題となりやすい。
【0007】
上述の事情に鑑みて、本発明の少なくとも一実施形態は、対象地域における複数の需要体へ熱媒体及び電力を供給可能な地域熱電併給システムにおいて、需要側の設備構成の簡素化と地域全体での最適なエネルギーマネジメントを可能とするとともに、熱媒体及び電力を需要体に送るための設備構成の簡素化を可能とする地域熱電併給システムを提供することを目的とする。
【0008】
また、本発明の少なくとも一実施形態は、需要体へ熱媒体及び電力を供給可能な熱電併給システムにおいて、熱媒体及び電力を需要体に送るための設備構成の簡素化を可能とする熱電併給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る熱電併給システムは、需要体へ熱媒体及び電力を供給可能な熱電併給システムであって、前記熱媒体を昇温又は降温するとともに電力を生成する熱電併給装置と、前記熱電併給装置と前記需要体とを接続する熱媒体流路と、を備え、前記熱媒体流路は、前記熱電併給装置で昇温又は降温された熱媒体が流れる熱媒体配管を含み、前記熱媒体配管の少なくとも一部は、導電性材料からなる導電部で構成されるとともに、前記熱電併給装置で生成された電力が前記導電部を介して前記需要体に供給されるように構成されている。
【0010】
上記（１）に記載の熱電併給システムによれば、熱電併給装置で昇温又は降温された熱媒体が流れる熱媒体配管が導電部を有しており、該熱媒体配管は、熱電併給装置で生成された電力が該導電部を介して需要体に供給されるように構成されている。このため、熱電併給装置で昇温又は降温された熱媒体と電力の両方が該熱媒体配管（熱電併給管）によって需要体に供給される。したがって、熱電併給装置で生成された電力を熱媒体配管を介さずに熱媒体配管とは別に設けた電線等によって需要体に供給する場合と比較して、熱媒体及び電力を需要体に送るための設備構成を簡素化することが可能となる。なお、熱媒体配管の導電部は、熱媒体配管の周方向における全体に存していてもよい（すなわち熱媒体配管自体が導電性材料で構成されていてもよい）し、熱媒体配管の周方向における一部に存していてもよい。熱媒体配管の周方向における全体に存している場合には、導電部の断面積が大きくなる分、導電部の電気抵抗が小さくなり、当該システムの送電損失を小さくすることができる。また、導電性材料には、銅や銅合金等を好適に使用することができる。
【0011】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の熱電併給システムにおいて、前記熱媒体流路は、前記熱媒体配管の前記導電部の周囲に巻かれた断熱材を含み、前記断熱材は、絶縁性材料で構成されている。
【0012】
上記（２）に記載の熱電併給システムによれば、熱媒体配管を流れる熱媒体を断熱材によって保温しつつ、該断熱材によって熱媒体配管の導電部を流れる熱電併給装置からの電力の漏電や感電等の発生も抑制することができるため、簡易な構成で熱媒体の保温と上記漏電や感電等の抑制とを図ることができる。
【0013】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の熱電併給システムにおいて、前記需要体には、前記熱媒体配管を接続可能な熱媒体受入口が設けられ、前記導電部は、前記熱媒体受入口まで延設されている。
【0014】
上記（３）に記載の熱電併給システムによれば、需要体が熱媒体受入口から熱媒体と電力の両方を受け入れることができるため、熱と電気を併用する熱電併用機器（例えばエアコンの室外機や冷蔵庫等）へ熱媒体受入口から熱媒体と電力とを送るためのケーブルを一本化することができる。
【0015】
（４）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の熱電併給システムにおいて、前記需要体には、前記熱媒体配管を接続可能な熱媒体受入口と、電気コンセントとが設けられ、前記導電部は、前記熱媒体配管における前記熱媒体受入口との接続部分よりも上流側の位置まで延設され、前記接続部分は、絶縁性材料で構成され、前記熱媒体配管の前記導電部と前記電気コンセントとを電気的に接続する送電ラインを更に備える。
【0016】
上記（４）に記載の熱電併給システムによれば、需要体は、熱媒体配管から供給された熱媒体を熱媒体受入口から受け入れて熱利用機器で利用することが可能になるとともに、熱媒体配管の導電部を介して供給された電力を電気コンセントから受け入れて電気利用機器で利用することが可能となる。
【0017】
（５）幾つかの実施形態では、上記（３）に記載の熱電併給システムにおいて、前記熱媒体配管とは反対側から前記熱媒体受入口に接続されるとともに、前記熱媒配管によって供給された電力の少なくとも一部を分離可能な分離アダプタを更に備える。
【0018】
上記（５）に記載の熱電併給システムによれば、分離アダプタによって分離した熱媒体配管からの電力を例えば通常の電気プラグを介して電気利用機器へ供給することができる。
【0019】
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載の地域熱電併給システムにおいて、前記熱媒体配管とは反対側から前記熱媒体受入口に接続される熱媒体受入口接続部と、前記送電ラインとは反対側から前記電気コンセントに接続される電気コンセント接続部とを含み、前記熱媒体受入口接続部から供給された熱媒体及び前記電気コンセント接続部から供給された電力を熱と電力を併用する熱電併用機器へ供給可能に構成された需要体側配管を更に備える
【0020】
上記（６）に記載の熱電併給システムによれば、上記（４）に記載の地域熱電併給システムにおいて、熱媒体受入口接続部と電気コンセント接続部とを含む需要体側配管を更に備えているため、熱電併用機器（例えばエアコンの室外機や冷蔵庫等）に熱媒体と電力を供給するための熱電併給管として需要体側配管を利用することにより、熱電併用機器へ熱媒体と電力を送るための需要体側の設備構成を簡素化することができる。
【0021】
（７）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（６）の何れか１項に記載の熱電併給システムにおいて、前記需要体の壁面に取り付けられたコンセントプレートであって、前記熱媒体配管を接続可能な熱媒体受入口と、電気コンセントとが並設されたコンセントプレートを更に備える。
【0022】
上記（７）に記載の熱電併給システムによれば、熱媒体受入口と電気コンセントとが一箇所に集約されるため、熱媒体受入口から熱利用機器又は熱電併用機器への熱媒体配管や電気コンセントから電気利用機器への送電ケーブル等の取り回し性を向上することができる。
【0023】
（８）本発明の少なくとも一実施形態に係る地域熱電併給システムは、幾つかの実施形態では、対象地域における複数の需要体へ熱媒体及び電力を供給可能な地域熱電併給システムであって、前記熱媒体を昇温するとともに電力を生成する熱電併給装置と、前記熱電併給装置と前記需要体とを接続する熱媒体流路と、を備え、前記熱電併給装置は、第１発電装置と、熱媒体を圧縮するよう構成された圧縮機と、前記圧縮機を駆動するよう構成された駆動装置と、を含み、前記熱媒体流路は、前記圧縮機の吐出側に接続され、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を流すための第１共用流路と、前記第１共用流路から分岐した第２、第３共用流路と、前記第２共用流路に設けられ、前記第２共用流路を流れる前記熱媒体を冷却するよう構成された放熱装置と、前記放熱装置よりも下流側で前記第２共用流路に接続され、前記第２共用流路を流れる前記熱媒体を前記複数の需要体の各々が備える第１熱交換器に対してそれぞれ供給するための複数の第１供給流路と、前記第２共用流路又は前記複数の第１供給流路の各々に設けられ、前記放熱装置で冷却された前記熱媒体を減圧するよう構成された少なくとも一つの第１膨張装置と、前記第３共用流路に接続され、前記第３共用流路を流れる前記熱媒体を前記複数の需要体の各々が備える第２熱交換器に対してそれぞれ供給するための複数の第２供給流路と、前記複数の需要体から前記熱媒体をそれぞれ回収するための複数の回収流路と、前記複数の回収流路により回収した前記熱媒体を前記圧縮機に供給するための第４共用流路と、を備え、前記第１共用流路、前記第２共用流路、前記第３共用流路、前記第４共用流路、前記第１供給流路、前記第２供給流路、及び前記回収流路の各々は、前記熱電併給装置で昇温された熱媒体が流れる熱媒体配管を含み、前記第１共用流路、前記第２共用流路、前記第３共用流路、前記第４共用流路、前記第１供給流路、前記第２供給流路、及び前記回収流路のうち少なくとも一つの流路の前記熱媒体配管は、導電性材料からなる導電部によって少なくとも一部を構成され、前記少なくとも一つの流路の前記熱媒体配管は、前記熱電併給装置で生成された電力が前記導電部を介して前記需要体に供給されるように構成されている。
【0024】
上記（８）に記載の地域熱電併給システムによれば、圧縮機、放熱装置、第１膨張装置及び第１熱交換器（又は第２熱交換器）が設けられた熱媒体の循環流路によって、対象地域の複数の需要体を対象とした大規模なヒートポンプサイクルを構築することができるため、少ない投入エネルギーで効率的に対象地域の冷暖房及び給湯需要を満たすことができる。また、少なくとも圧縮機と放熱装置とを複数の需要体に対する共用設備として熱媒体の共用流路に設けることにより、これらの設備を各需要体側に設置する場合と比較して、各需要体側の設備構成を簡素化することができる。これにより、各需要体側における熱電併給用の設備の設置スペース及び騒音の問題を軽減又は解消することが可能となる。
【0025】
また、かかる地域熱電併給システムにおいて、第１共用流路、第２共用流路、第３共用流路、第４共用流路、第１供給流路、第２供給流路、及び回収流路のうち少なくとも一つの流路の熱媒体配管は、熱電併給装置で生成された電力が該熱媒体配管の導電部を介して需要体に供給されるように構成されている。このため、熱電併給装置で昇温された熱媒体と電力の両方を該熱媒体配管によって需要体に供給することが可能となる。したがって、熱電併給装置で生成された電力を熱媒体配管を介さずに別に設けた電線等によって需要体に供給する場合と比較して、熱媒体及び電力を需要体に送るための設備構成を簡素化することが可能となる。なお、熱媒体配管の導電部は、熱媒体配管の周方向における全体に存していてもよい（すなわち熱媒体配管自体が導電性材料で構成されていてもよい）し、熱媒体配管の周方向における一部に存していてもよい。熱媒体配管の周方向における全体に存している場合には、導電部の断面積が大きくなる分、導電部の電気抵抗が小さくなり、当該システムの送電損失を小さくすることができる。また、導電性材料には、銅や銅合金等を好適に使用することができる。
【0026】
（９）幾つかの実施形態では、上記（８）に記載の地域熱電併給システムにおいて、前記第３共用流路、前記第４共用流路、前記第２供給流路、及び前記回収流路のうち少なくとも一つの流路の前記熱媒体配管は、前記導電部を含むとともに、前記熱電併給装置で生成された電力が前記導電部を介して前記需要体に供給されるように構成されている。
【0027】
熱電併給装置で生成された電力が導電部を介して需要体に供給される際には、電気抵抗による発熱が生じる。この点、上記（９）に記載の地域熱電併給システムにおける第３共用流路及び第２供給流路には、圧縮機で圧縮されて第２熱交換器（又は第１熱交換器）へ供給される途中のある程度温度及び圧力の高い熱媒体が流れており、これら二つの流路の少なくとも一方の熱媒体配管が上記導電部を有している場合には、上記電気抵抗によって生じた熱を熱媒体の温度低下抑制に利用することができる。したがって、地域熱電併給システム全体でエネルギーを効率的に利用することができる。
【0028】
また、上記（９）に記載の地域熱電併給システムにおける第４共用流路又は回収流路には、需要体で利用されて圧縮機に回収される途中の熱媒体が流れており、これら二つの流路の少なくとも一方の熱媒体配管が上記導電部を有している場合には、上記電気抵抗によって生じた熱を熱媒体の温度低下抑制に利用して圧縮機の効率を向上することができる。したがって、地域熱電併給システム全体でエネルギーを効率的に利用することができる。
【0029】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）に記載の地域熱電併給システムにおいて、前記第１発電装置は燃料電池であり、前記駆動装置は、前記燃料電池によって生成される電力によって駆動する電気モーターである。この場合、燃料電池からの排熱を熱媒体の加熱に別途利用してもよい。
【0030】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）に記載の地域熱電併給システムにおいて、前記第１発電装置は、再生可能エネルギーを利用して発電を行う再生可能エネルギー型発電装置であり、前記駆動装置は、前記再生エネルギー型発電装置によって生成される電力によって駆動する電気モーターである。この場合、再生可能エネルギー型発電装置は、風力、太陽光、太陽熱、波力、潮力等の再生可能エネルギーの少なくとも一つを利用して発電を行うよう構成されている。
【0031】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（８）又は（９）に記載の地域熱電併給システムにおいて、前記第１発電装置は、原動機と、前記原動機によって駆動される発電機とを含み、前記駆動装置は、前記発電機によって生成される電力によって駆動する電気モーターである。
【0032】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（８）乃至（１２）の何れか１項に記載の地域熱電併給システムにおいて、前記熱電併給装置は、直流の電力を生成するよう構成され、前記熱媒体配管は、前記熱電併給装置で生成された直流の電力を前記導電部を介して前記需要体に供給するよう構成されている。
【0033】
多くの家電製品や電気自動車等では、直流電力による給電方式が採用されている。また、需要体に交流電力を供給する場合と比べ、需要体側（家庭側等）で交流電力から直流電力へ変換する必要がないため変換ロスが生じず、地域熱電併給システム全体でエネルギーを効率的に利用し得る。
【発明の効果】
【0034】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、対象地域における複数の需要体へ熱媒体及び電力を供給可能な地域熱電併給システムにおいて、需要側の設備構成の簡素化と地域全体での最適なエネルギーマネジメントを可能とするとともに、熱媒体及び電力を需要体に送るための設備構成を簡素化可能とする地域熱電併給システムを提供することができる。
【0035】
また、本発明の少なくとも一実施形態によれば、需要体へ熱媒体及び電力を供給可能な熱電併給システムにおいて、熱媒体及び電力を需要体に送るための設備構成を簡素化可能とする熱電併給システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0036】
【図1】本発明の一実施形態に係る地域熱電併給システムの全体構成を示す模式図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る地域熱電併給システムの全体構成を示す模式図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る給湯装置の構成を示す模式図である。
【図4A】本発明の一実施形態に係る第１膨張装置の構成を示す模式図である。
【図4B】本発明の一実施形態に係る第１膨張装置の構成を示す模式図である。
【図4C】本発明の一実施形態に係る第１膨張装置の構成を示す模式図である。
【図5】本発明の一実施形態に係るエジェクタの構成を示す模式的な断面図である。
【図6A】本発明の一実施形態に係る第５共用流路及び第２発電装置の構成を示す模式図である。
【図6B】本発明の一実施形態に係る第５共用流路及び第２発電装置の構成を示す模式図である。
【図7A】本発明の一実施形態に係る第１発電装置及び駆動装置の構成を示す模式図である。
【図7B】本発明の一実施形態に係る第１発電装置及び駆動装置の構成を示す模式図である。
【図7C】本発明の一実施形態に係る第１発電装置及び駆動装置の構成を示す模式図である。
【図7D】本発明の一実施形態に係る第１発電装置及び駆動装置の構成を示す模式図である。
【図8A】本発明の一実施形態に係る第４熱交換器の配置を示す模式図である。
【図8B】本発明の一実施形態に係る熱電発電装置の配置を示す模式図である。
【図12】再生可能エネルギー型発電装置の出力予測の時間変化に対する、分配比Ｘ及びＹの時間変化を示す図である。
【図13】本発明の一実施形態に係る迂回流路及び切り替え装置の配置を示す模式図である。
【図18】熱媒体配管の概略構成を示す図である。
【図19】熱媒体配管の構成例を示す図である。
【図26】本発明の一実施形態に係る第１発電装置及び駆動装置の構成を示す模式図である。
【図27】本発明の一実施形態に係る第１発電装置及び駆動装置の構成を示す模式図である。
【図29】コンセントプレートの変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0037】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」「一致」等の相対的な配置関係を表す表現は、厳密にそのような相対的配置関係を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
また、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【0039】
図１及び図２に示す地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）は、対象地域における複数の需要体２へ熱媒体及び電力を供給可能に構築されるシステムである。地域熱電併給システム１００は、対象地域における複数の建物に対して熱供給を行うよう構成されている。対象地域の規模は、例えば直径３００〜５００ｍ程度の地域であってもよいし、それより広くとも狭くともよい。需要体２は、各建物において熱及び電力を利用する主体であり、例えば住居、テナント、事務所、工場、病院の内の少なくとも一種からなる。
【0040】
住居とは、１世帯が生活するマンションの一部屋や戸建て家屋などを指す。テナントは、商業施設の一区画において一般顧客に対してサービスを提供する店舗などを指す。業種としては、例えば、服飾店、雑貨店、ドラッグストア、酒屋、等々の小売業や、レストラン、カフェ、寿司屋、居酒屋、等々の飲食業などを含む。事務所は、オフィスビルの一部分などにおいて、そこで働く勤務者が一定の目的のために事務を行う場所を指す。なお、図１及び図２においては、説明を平易なものとするために、建物Ａ、建物Ｂに対してそれぞれ１つの需要体が対応するよう記載しているが、マンションやオフィスビル等の大規模な建物であれば、一つの建物に対して複数の需要体が存在することは言うまでもない。
【0041】
幾つかの実施形態に係る地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）は、例えば図１及び図２に示すように、熱媒体を昇温するとともに直流の電力を生成する熱電併給装置１０２と、熱電併給装置１０２と需要体２とを接続する熱媒体流路１０４と、を備えている。熱電併給装置１０２は、第１発電装置４、再生可能エネルギー型発電装置５、圧縮機６、駆動装置８及び蓄電池１１を備えている。熱媒体流路１０４は、蓄圧断熱貯槽１０、放熱装置１２、第１膨張装置１４、第１共用流路１６、第２共用流路１８、第３共用流路２０、第４共用流路２２、複数の第１供給流路２４、複数の第２供給流路２６、複数の第３供給流路２８、複数の回収流路２９等を備えている。第１共用流路１６、第２共用流路１８、第３共用流路２０、第４共用流路２２、第１供給流路２４、第２供給流路２６、第３供給流路２８、及び回収流路２９の各々は、熱電併給装置１０２で昇温された熱媒体が流れる熱媒体配管１０６（図１８参照）を含む。なお、図１及び図２では、熱、電力及び動力の伝達経路がそれぞれ実線、破線及び点線で記載されている。
【0042】
圧縮機６は、駆動装置８によって駆動されて熱媒体を圧縮するよう構成されている。熱媒体は、ヒートポンプサイクルに使用可能な熱媒体であれば特に限定されず、例えばＣＯ２、アンモニア、プロパン、ブタン、代替フロン等を用いることができる。なお、ＣＯ２は、地域熱電併給システム１００における熱媒体として用いる場合、低圧力下でも流動性が失われにくく長距離移送が可能であり、各需要体２に供給しても無害であるというメリットを有する。
【0043】
第１共用流路１６は、圧縮機６の吐出側に接続され、圧縮機６で圧縮された高温高圧の熱媒体を流すよう構成されている。第１共用流路１６には、高温高圧の熱媒体を貯めるための蓄圧断熱貯槽１０が設けられている。第２共用流路１８及び第３共用流路２０は、蓄圧断熱貯槽１０よりも下流側において第１共用流路１６から分岐しており、熱媒体を流すよう構成されている。一実施形態では、蓄圧断熱貯槽１０が満杯である場合には、バルブ４９を開放して第１共用流路１６から地中へ捨熱してもよい。或いは、地中へ捨熱するのではなく、余剰となった熱媒体のエネルギーを利用して、後述する第２発電装置５７で発電してもよい。このように、蓄圧断熱貯槽１０よりも下流側にバルブ４９を設け、蓄圧断熱貯槽１０の満杯時に該バルブ４９を開放することで、蓄圧断熱貯槽１０には常時、圧縮機６で圧縮されたばかりの高温高圧の熱媒体が貯槽される。つまり、蓄圧断熱貯槽１０の断熱性（放熱性）の影響を軽減可能となる。なお、通常は、バルブ４９は閉鎖しており、蓄圧断熱貯槽１０から放出された高温高圧の熱媒体は分配器５２により第２共用流路１８及び第３共用流路２０へ分配される。
【0044】
放熱装置１２は、第２共用流路１８に設けられており、第２共用流路１８を流れる高温高圧の熱媒体を冷却してその一部を凝縮させる凝縮器として構成されている。
【0045】
第１膨張装置１４は、放熱装置１２で冷却された熱媒体を減圧して低温低圧状態（後述する第１熱交換器３４によって蒸発させることが可能な状態）とするよう構成されている。
【0046】
複数の第１供給流路２４は、放熱装置１２よりも下流側で第２共用流路１８に接続され、第２共用流路１８を流れる低温低圧の熱媒体を複数の需要体２の各々が備える第１熱交換器３４（空調装置）に対してそれぞれ供給可能に構成されている。また、第１供給流路２４の各々には第１熱交換器３４への熱媒体の供給量を調節可能なバルブ５４が設けられている。
【0047】
複数の第２供給流路２６は、第３共用流路２０に接続され、第３共用流路２０を流れる高温高圧の熱媒体を複数の需要体２の各々が備える第２熱交換器３６（給湯装置）に対してそれぞれ供給可能に構成されている。第２熱交換器３６は、給湯装置として使用され、例えば図３に示すように、貯湯槽３７に貯められた水を第２供給流路２６から供給された熱媒体により加熱するよう構成されている。給湯装置の用途としては、例えば風呂、洗面台及び厨房設備等が含まれる。
【0048】
複数の第３供給流路２８の各々は、複数の第２供給流路２６の各々から分岐し、第２供給流路２６の各々を流れる高温高圧の熱媒体を複数の需要体２の各々が備える第１熱交換器３４に対してそれぞれ供給可能に構成されている。
【0049】
第２供給流路２６と第３供給流路２８との分岐位置には分配器５６が設けられており、第２供給流路２６を流れる熱媒体は、分配器５６によって第１熱交換器３４及び第２熱交換器３６へ分配可能となっている。したがって、第１熱交換器３４に対して供給する熱媒体をバルブ５４及び分配器５６によって切り替えることにより、第１熱交換器３４を冷房機器として使用するか暖房機器として使用するかを切り替えることができる。例えば、夏期においては、第３供給流路２８から第１熱交換器３４への高温高圧の熱媒体の供給を分配器５６によって止めつつ、バルブ５４を開放して第１供給流路２４から第１熱交換器３４に低温低圧の熱媒体を供給することにより、第１熱交換器３４を冷房機器として使用することができる。また、冬期においては、バルブ５４を閉鎖して第１供給流路２４から第１熱交換器３４への低温低圧の熱媒体の供給を止めつつ、第３供給流路２８から第１熱交換器３４へ分配器５６を介して高温高圧の熱媒体を供給することにより、第１熱交換器３４を暖房機器として使用することができる。
【0050】
複数の回収流路２９は、複数の需要体２から熱媒体をそれぞれ回収するよう構成されている。複数の回収流路２９の各々は、少なくとも第１回収流路３０及び第２回収流路３２を含む。複数の第１回収流路３０の各々は、複数の需要体２の各々が備える第１熱交換器３４に接続し、第１熱交換器３４から熱媒体を回収するよう構成されている。複数の第２回収流路３２の各々は、複数の需要体２の各々が備える第２熱交換器３６に接続し、第２熱交換器３６から熱媒体を回収するよう構成されている。
【0051】
第４共用流路２２は、複数の回収流路２９に接続し、第１回収流路３０又は第２回収流路３２を介して複数の需要体２から回収した熱媒体を圧縮機６に供給するよう構成されている。
【0052】
第１発電装置４は、後述するように発電機又は燃料電池である。再生可能エネルギー型発電装置５は、風力、太陽光、太陽熱、波力、潮力等の再生可能エネルギーの少なくとも一つを利用して発電を行うよう構成されている。第１発電装置４及び再生可能エネルギー型発電装置５で得られた電力は、電力ライン１５を介して複数の需要体２へ供給してもよいし、受・送電設備１７を介して電力系統へ供給して売電を行ってもよい。
【0053】
蓄電池１１は、第１発電装置４、再生可能エネルギー型発電装置５、電力系統のうち少なくとも一つからの電力により充電可能に構成されている。
【0054】
このように、圧縮機６、放熱装置１２、第１膨張装置１４及び第１熱交換器３４（又は第２熱交換器３６）が設けられた熱媒体の循環流路によって、対象地域の複数の需要体２を対象とした大規模なヒートポンプサイクルを構築することができるため、少ない投入エネルギーで効率的に対象地域の冷暖房及び給湯需要を満たすことができる。また、少なくとも圧縮機６と放熱装置１２とを地域熱電併給システム１００における共用設備として熱媒体の共用流路に設けることにより、これらの設備を各需要体２毎に設置する場合と比較して、各需要体２側の設備構成を簡素化することができる。これにより、各需要体２側における熱電併給用の設備の設置スペース及び騒音の問題を軽減又は解消することが可能となる。
【0055】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示す放熱装置１２は、地中に埋設され、第２共用流路１８を流れる熱媒体を地中熱により冷却するよう構成されてもよい。地中の温度は年間を通して比較的安定しているため、特に夏期において、地中熱を利用することにより熱媒体を効率的に冷却することが可能である。
【0056】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示す第１膨張装置１４は、例えば図４Ａに示すように、第２共用流路１８における放熱装置１２の下流側に設けられた第１膨張タービン１４ａと、第１膨張タービン１４ａに連結された発電機１４ｂと、を備えていてもよい。これにより、熱媒体の減圧とともに発電機１４ｂから電力を得ることが可能となり、地域熱電併給システム１００全体の発電量を増加させることができる。また、第１膨張タービン１４ａが地域熱電併給システム１００の共用設備として第２共用流路１８に設けられているため、第１膨張タービン１４ａを需要体２毎に設置する場合と比較して、各需要体２側の設備構成を簡素化することができる。これにより、各需要体２側における熱電併給用の設備の設置スペース及び騒音の問題を軽減又は解消することが可能となる。
【0057】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示す第１膨張装置１４は、例えば図４Ｂに示すように、第２共用流路１８における放熱装置１２の下流側に設けられた膨張弁１４ｃであってもよい。これにより、第１膨張タービン弁１４ｃを需要体２毎に設置する場合と比較して、各需要体２側の設備構成を簡素化することができる。これにより、各需要体２側における熱電併給用の設備の設置スペース及び騒音の問題を軽減又は解消することが可能となる。
【0058】
幾つかの実施形態では、図１に示す地域熱電併給システム１００ａにおいて、第１膨張装置１４の位置を変更してもよい。例えば、図４Ｃに示すように、第１膨張装置１４としての膨張弁１４ｃを第１供給流路２４における第１熱交換器３４の上流側に設けてもよい。ただし、需要側の設備構成の簡素化の観点からは、第１膨張装置１４の位置は、図１及び図２に示すように第２共用流路１８における放熱装置１２の下流側に設けた方が望ましい。
【0059】
幾つかの実施形態では、例えば図１に示すように、地域熱電併給システム１００ａは、第４共用流路２２に設けられた第２膨張タービン３８と、第２膨張タービン３８に連結された発電機４０とを備えていてもよい。これにより、第１熱交換器３４及び第２熱交換器３６から回収された熱媒体に残存する圧力エネルギーを利用して電力を得ることが可能となる。したがって、地域熱電併給システム１００ａ全体の発電量を増加させることができる。
【0060】
幾つかの実施形態では、例えば図１に示すように、地域熱電併給システム１００ａは、第１回収流路３０と第２回収流路３２との合流部に設けられた逆流防止用のエジェクタ４２を備えていてもよい。エジェクタ４２は、例えば図５に示すように、第２回収流路３２に接続されるノズル４４と、第１回収流路３０に接続される吸込部４６と、第３回収流路４１に接続されるディフューザ４８とを含む。エジェクタ４２は、ノズル４４から流入する高圧の熱媒体Ｊを駆動流体として吸込部４６から低圧の熱媒体Ｋを吸い込むことにより、該熱媒体Ｊ及びＫを混合可能に構成されている。したがって、第１熱交換器３４を冷房機器として使用すると同時に第２熱交換器３６を給湯装置として使用する場合（第１供給流路２４から第１熱交換器３４に低温低圧の熱媒体を供給するとともに第２供給流路２６から第２熱交換器３６に高温高圧の熱媒体を供給する場合）であっても、第２回収流路３２から第１回収流路３０への逆流を抑制することができる。
【0061】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示す地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）は、例えば図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第５共用流路５０及び第２発電装置５７を備えていてもよい。第５共用流路５０は、第１共用流路１６（図１及び図２参照）における蓄圧断熱貯槽１０の下流側から分岐して設けられ、第１共用流路１６を流れる熱媒体の一部を第４共用流路２２に供給可能に構成される。第２発電装置５７は、第５共用流路５０を流れる熱媒体のエネルギーを利用して発電を行うよう構成される。
【0062】
一実施形態では、図６Ａに示すように、第２発電装置５７は、蒸発器５８、膨張タービン５９、発電機６１及び凝縮器６３を備えるバイナリー発電装置であってもよい。この場合、蒸発器５８は、水の標準沸点よりも低い標準沸点を有する熱媒体（例えばノルマルペンタン、イソペンタン、アンモニア又は代替フロン等）を第５共用流路５０を流れる熱媒体との熱交換により蒸発させるよう構成される。また、膨張タービン５９は、蒸発器５８で蒸発した熱媒体により駆動し、該膨張タービン５９に連結された発電機６１を駆動する。凝縮器６３は、膨張タービン５９から排出された熱媒体を地中熱により冷却して凝縮させるよう構成される。
【0063】
一実施形態では、図６Ｂに示すように、第２発電装置５７は、第５共用流路５０を流れる熱媒体を利用して駆動するよう構成されたスターリングエンジン６５（または膨張タービン）と、それに連結された発電機６１と、を備えていてもよい。
【0064】
図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第５共用流路５０及び第２発電装置５７を設けることにより、地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）の発電量を増加させることができる。また、蓄圧断熱貯槽１０に貯めた高温高圧の熱媒体を利用して発電を行うことができるため、停電等が発生をした場合であっても、一定期間電力を確保することができる。
【0065】
幾つかの実施形態では、例えば図２に示すように、地域熱電併給システム１００ｂは、第６共用流路５５を備えていてもよい。第６共用流路５５は、第２共用流路１８における放熱装置１２と第１膨張装置１４との間に接続され、複数の需要体２の各々における少なくとも第２熱交換器３６から第２回収流路３２及び第３回収流路４１を介して回収した熱媒体を第１膨張装置１４に供給するよう構成されている。これにより、第２熱交換器３６から回収した比較的温度及び圧力の高い熱媒体を再利用することができる。例えば、回収した熱媒体を第１膨張装置１４で減圧してから第１供給流路２４を介して第１熱交換器３４に供給することもできるし、図４Ａを用いて上述したように第１膨張装置１４が第１膨張タービン１４ａと第１膨張タービン１４ａに連結された発電機１４ｂとを含む場合には、回収した熱媒体を利用して第１膨張タービン１４ａを回転させて、発電機１４ｂから電力を得ることも可能である。
【0066】
幾つかの実施形態では、例えば図２に示すように、地域熱電併給システム１００ｂにおける第４共用流路２２は、第１供給流路２４を介して第１熱交換器３４に供給された熱媒体を回収して圧縮機６に供給するための第１流路部２２ａと、第１膨張装置１４の下流側で第２共用流路１８に接続され、第１膨張装置１４で減圧された熱媒体を圧縮機６に供給するための第２流路部２２ｂと、を備えていてもよい。
【0067】
図２に示す地域熱電併給システム１００ｂにおいて、第１熱交換器３４を冷房機器として使用する場合（第１供給流路２４を介して第１熱交換器３４へ低温低圧の熱媒体を供給する場合）には、第２共用流路１８に設けられた切換弁５３によって矢印ｐ方向へ熱媒体が流れるよう流路調節が行われる。この場合、第１熱交換器３４に供給された熱媒体はすでに第１膨張装置１４で減圧されているため、第１回収流路３０から回収される熱媒体のエネルギーをそれ以上利用することは困難である。したがって、第１熱交換器３４を冷房機器として使用する場合には、第１回収流路３０から回収される熱媒体が、第６共用流路５５へ流れずに第４回収流路４７を介して第４共用流路２２の第１流路部２２ａへ流れて圧縮機６へ供給されるように、切換弁５１によって矢印ｑ方向へ熱媒体が流れるよう流路調節が行われる。
【0068】
一方、第１熱交換器３４を暖房機器として使用する場合（第３供給流路２８を介して第１熱交換器３４へ高温高圧の熱媒体を供給する場合）には、第１膨張装置１４を通った熱媒体が第１供給流路２４へ流れずに第４共用流路２２の第２流路部２２ｂへ流れるように（矢印ｒ方向へ熱媒体が流れるように）、切換弁５３による流路調節が行われる。この場合、第１回収流路３０から回収される熱媒体は比較的温度も圧力も高いため、そのエネルギーを再利用することができる。例えば、図２に示す地域熱電併給システム１００ｂにおける第１膨張装置１４を、図４Ａを用いて上述したように第１膨張タービン１４ａと第１膨張タービン１４ａに連結された発電機１４ｂとを含むよう構成すれば、第１熱交換器３４を暖房機器として使用した場合に第１回収流路３０から回収される熱媒体の残存エネルギーを利用して電力を得ることができる。この場合、第１回収流路３０から回収される熱媒体が、第１流路部２２ａへ流れずに第３回収流路４１及び第６共用流路５５を介して第１膨張装置１４の第１膨張タービン１４ａに流れるように、切換弁５１によって矢印ｓ方向へ熱媒体が流れるよう流路調節が行われる。なお、図２に示すように、第２流路部２２ｂに、該第２流路部２２ｂを流れる熱媒体を地中熱により昇温するよう構成された第３熱交換器３９を設けてもよい。このように、第１流路部２２ａと第２流路部２２ｂのうち、流れる熱媒体の温度が比較的低い第２流路部２２ｂに第３熱交換器３９を設けることにより、第２流路部２２ｂの熱媒体が地中熱によって昇温され、地域熱電併給システム１００ｂのＣＯＰを効果的に上げることができる。
【0069】
幾つかの実施形態では、例えば図２８に示すように、地域熱電併給システム１００ｂの第６共用流路５５は、流路切替装置１４４と、流路切替装置１４４から延設され第２共用流路１８における放熱装置１２と膨張装置１４との間に接続する第１戻し流路１４６と、流路切替装置１４４から延設され第２共用流路１８における分配器５２と放熱装置１２との間に接続する第２戻し流路１４８とを備えていてもよい。
【0070】
かかる構成では、第１熱交換器３４を冷房機器として使用する場合に、第６共用流路５５を流れる熱媒体が第２戻し流路１４８を介して第２共用流路１８における分配器５２と放熱装置１２との間に戻るように、流路切替装置１４４の流路切替が行われる。これにより、第６共用流路５５から第２共用流路１８へ流入した熱媒体が放熱装置１２を通過するため、第１戻し流路１４６を通過させる場合よりも、第１熱交換器３４へ供給する熱媒体の温度を低くしやすくなる。
【0071】
また、第１熱交換器３４を暖房機器として使用する場合に、第６共用流路５５を流れる熱媒体が第１戻し流路１４６を介して第２共用流路１８における放熱装置１２と膨張装置１４との間に戻るように、流路切替装置１４４の流路切替が行われる。これにより、温度（及び圧力）が高い熱媒体を第１膨張装置１４に供給できるため、回収できるエネルギー量を増大させることができる。
【0072】
このように、図２８に示す構成によれば、冷房効果やエネルギー回収の観点で優れたシステムを提供することができる。
【0073】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示す駆動装置８は、例えば図７Ａに示すように、原動機６０と、原動機６０によって得られる動力を圧縮機６及び第１発電装置４に分配する動力分配装置６２とを含んでもよい。この場合、第１発電装置４は、後述するように発電機又は電気モーターとして作動する。原動機６０としては、例えばマイクロガスタービンやディーゼルエンジン等の種々の原動機を利用することができる。
【0074】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示す第１発電装置４は、例えば図７Ｂ〜図７Ｄに示すように燃料電池であってもよい。この場合、駆動装置８は、図７Ｂに示すように、燃料電池によって得られる電力によって駆動する電気モーターであってもよいし、図７Ｃ又は図７Ｄに示すように、燃料電池の排ガスのエネルギーを利用して駆動するよう構成され圧縮機６に連結されたタービンであってもよい。図７Ｃに示す駆動装置８は、燃料電池の排ガス自体によって駆動するタービンであり、排ガスに含まれる未燃分を図示しない燃焼器で燃焼し駆動するガスタービンであってもよい。また、図７Ｄに示す駆動装置８は、燃料電池の排ガスを利用して蒸気を生成する排熱回収ボイラ８ａと該蒸気によって駆動する蒸気タービン８ｂとから構成される。なお、燃料電池としては、例えば固体酸化物形燃料電池（ＳＯＦＣ， Ｓｏｌｉｄ Ｏｘｉｄｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）、溶融炭酸塩形燃料電池（ＭＣＦＣ, Ｍｏｌｔｅｎ Ｃａｒｂｏｎａｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）、りん酸形燃料電池（ＰＡＦＣ, Ｐｈｏｓｐｈｏｒｉｃ Ａｃｉｄ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）、固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ Ｆｕｅｌ Ｃｅｌｌ）等の種々の燃料電池を利用することができる。
【0075】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示す第１発電装置４は、例えば図２６に示すように、再生可能エネルギーを利用して発電を行う再生可能エネルギー型発電装置であってもよい。この場合、該再生可能エネルギー型発電装置は、風力、太陽光、太陽熱、波力、潮力等の再生可能エネルギーの少なくとも一つを利用して発電を行うよう構成される。また、この場合の駆動装置８は、図２０に示すように、該再生エネルギー型発電装置によって生成される電力によって駆動する電気モーターであってもよい。
【0076】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示す第１発電装置４は、例えば図２７に示すように、原動機１４０と、該原動機によって駆動される発電機１４２とを含んでいてもよい。この場合、駆動装置８は、該発電機によって生成される電力によって駆動する電気モーターであってもよい。
【0077】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示す地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）において、図８Ａに示すように、上述した原動機６０又は燃料電池の排熱を利用して第４共用流路２２を流れる熱媒体を昇温するよう構成された第４熱交換器６４を更に備えていてもよい。これにより、該システム１００（１００ａ，１００ｂ）のＣＯＰを上げるとともに、地域熱電併給システム１００全体におけるエネルギーの利用効率を高めることができる。
【0078】
幾つかの実施形態では、図１及び図２に示す地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）において、図８Ｂに示すように、原動機６０又は燃料電池の排熱の温度と第４共用流路２２を流れる熱媒体の温度との温度差を利用して熱電発電を行うよう構成された熱電発電装置６６を更に備えていてもよい。熱電発電装置６６としては、例えばペルチェ素子等の熱電素子を用いることができる。これにより、地域熱電併給システム１００全体における発電量を増加させ、エネルギーの利用効率を高めることができる。
【0079】
図９Ａ及び図９Ｂは、図７Ａに示した動力分配装置６２の構成例としての無段変速機を示す模式図である。図９Ａは、第１発電装置４の回転数よりも圧縮機６の回転数が大きい状態を示しており、図９Ｂは、第１発電装置４の回転数よりも圧縮機６の回転数が小さい状態を示している。
【0080】
図９Ａ及び図９Ｂに示すように、動力分配装置６２は、プーリー６７〜７４、ベルト７５，７６及びクラッチ７７を備えている。第１発電装置４を発電機として使用する場合にはクラッチ７７が接続され、第１発電装置４を後述するように電気モーターとして使用する場合にはクラッチ７７が切り離される。プーリー６７〜７０は軸方向位置が固定されている。プーリー７１は軸方向における可動範囲Ａを有し、プーリー７２及び７３からなるプーリー対は軸方向における可動範囲Ｂを有し、プーリー７４は軸方向における可動範囲Ｃを有する。図９Ａ及び図９Ｂにおいて、プーリー７１〜７４が各可動範囲を軸方向に移動することにより、ベルト７５，７６を支持する各プーリーのプーリー径が変化し、原動機６０から第１発電装置４及び圧縮機６への動力の分配比が調節される。
【0081】
なお、図９Ａ及び図９Ｂでは、プーリー６７〜７０とプーリー７１〜７４をそれぞれ直列に配置した構成を例示したが、図１０に示すように、それぞれ並列に配置してもよい。この場合も同様に、プーリー７１〜７４がそれぞれ可動範囲Ｄ〜Ｇにおいて軸方向に移動することにより、ベルト７５，７６を支持するプーリーのプーリー径が変化し、原動機６０から第１発電装置４及び圧縮機６への動力の分配比が調節される。
【0082】
幾つかの実施形態では、図１又は図２に示す地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）は、例えば図１１に示すように、動力分配装置６２から第１発電装置４及び圧縮機６への動力の分配比Ｘ，Ｙを決定するための情報を取得する情報取得部７９と、動力分配装置６２を制御する動力分配装置制御部７８と、第１発電装置４を制御する第１発電装置制御部８０と、原動機を制御する原動機制御部９８とを備えていてもよい。情報取得部７９、動力分配装置制御部７８、第１発電装置制御部８０及び原動機制御部９８は、中央処理装置（ＣＰＵ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリメモリ（ＲＯＭ）、およびＩ／Ｏインターフェイスなどからなるマイクロコンピュータとして構成されている。
【0083】
一実施形態では、図１１に示すように、情報取得部７９は、過去の実測データ（例えば時間別、日別、季節別等の熱と電力の少なくとも一方の使用量データ）と天気予報情報の少なくとも一方に基づいて予測した熱需要予測情報と電力需要予測情報の少なくとも一方を取得する需要予測情報取得部８２を備えていてもよい。この場合、動力分配装置制御部７８は、需要予測情報取得部８２によって取得された熱需要予測情報と電力需要予測情報の少なくとも一方に基づいて、圧縮機６及び第１発電装置４への動力の分配比Ｘ，Ｙを調節するよう動力分配装置６２を制御可能に構成される。また、原動機制御部９８は、需要予測情報取得部８２によって取得された熱需要予測情報と電力需要予測情報の少なくとも一方に基づいて、原動機６０の出力を調整するよう原動機６０を制御可能に構成される。なお、ここでの熱需要予測情報は、冷房需要、暖房需要及び給湯需要についての予測情報が含まれる。例えば、夏期は冷房需要が大きく、冬期は暖房需要が大きいため、夏期と冬期にはＸ＝０．２５、Ｙ＝０．７５とし、春期と秋期にはＸ＝０．７５、Ｙ＝０．２５に設定してもよい。これにより、動力の分配比Ｘ，Ｙ及び原動機の出力を、過去の傾向や天気予報を考慮した最適な分配比及び出力に調節することができる。
【0084】
一実施形態では、図１１に示すように、情報取得部７９は、再生可能エネルギー型発電装置５の出力予測情報を取得する出力予測情報取得部８４を備えていてもよい。この場合、動力分配装置制御部７８は、例えば図１２に示すように、出力予測情報取得部８４によって取得された出力予測情報における出力予測が小さいほど、第１発電装置４への動力の分配比Ｘを大きくするよう動力分配装置６２を制御可能に構成される。これにより、動力の分配比Ｘ，Ｙを、再生可能エネルギー型発電装置５の出力を考慮した最適な分配比に調節することができる。
【0085】
一実施形態では、図１１に示すように、情報取得部７９は、電気料金情報を取得する電気料金情報取得部８６と、原動機６０で使用する燃料価格情報を取得する燃料価格情報取得部８８とを備えていてもよい。この場合、図１１に示す第１発電装置制御部８０は、燃料価格情報取得部８８によって取得した燃料価格が電気料金情報取得部８６によって取得した電気料金と比較して割高である場合に、蓄電池１１又は電力系統からの電力によって第１発電装置４を電気モーターとして駆動するよう構成される。また、動力分配装置６２は、第１発電装置４が電気モーターとして駆動された場合には、図９を用いて説明したようにクラッチ７７を切り離すことにより、電気モーターからの動力を圧縮機６に伝達する。これにより、地域熱電併給システム１００の運転コストを低減することができる。
【0086】
一実施形態では、図１１に示すように、情報取得部７９は、蓄電池１１に蓄電されている電気の残量情報を取得する第１残量情報取得部９０と、蓄圧断熱貯槽１０に蓄熱されている熱の残量情報を取得する第２残量情報取得部９２と、を備えていてもよい。この場合、動力分配装置制御部７８は、蓄電池１１の残量と蓄圧断熱貯槽１０の残量の何れか一方が基準蓄電量又は基準蓄熱量に対して不足している場合に、蓄電池１１と蓄圧断熱貯槽１０のうち残量が不足している方へのエネルギー充填を優先するように圧縮機６及び第１発電装置４への動力の分配比Ｘ，Ｙを調節する。また、動力分配装置制御部７８は、蓄電池１１の残量と蓄圧断熱貯槽１０の残量の両方が基準蓄電量と基準蓄熱量に対してそれぞれ不足している場合に、蓄電池１１と蓄圧断熱貯槽１０のうち残量の不足レベルが大きい方へのエネルギー充填を優先するように圧縮機６及び第１発電装置４への動力の分配比Ｘ，Ｙを調節する。これにより、蓄電池１１と蓄圧断熱貯槽１０の残量がそれぞれ一定レベル以上に維持されるため、非常時（例えば系統電力が停電し、原動機６０が故障するような状況）においても、蓄電池１１及び蓄圧断熱貯槽１０に貯めた電気及び熱によって一定期間は安定した熱電併給を行うことができる。
【0087】
一実施形態では、図１又は図２に示す地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）において、停電時において原動機６０が故障中である場合に、再生可能エネルギー型発電装置５によって蓄電池１１を充電してもよい。再生可能エネルギー型発電装置５によって蓄電池１１を充電しても、蓄電池１１の電気の残量が基準蓄電量に満たない場合には、蓄圧断熱貯槽１０から熱媒体を放出して、図６に示した第２発電装置５７に熱媒体を供給して発電を行い、得られた電力により蓄電池１１を充電し、基準蓄電量に対する不足分を補ってもよい。これにより、速やかに効率的に蓄電池１１を充電し、電気を確保することができる。
【0088】
一実施形態では、図１に示す地域熱電併給システム１００ａの第４共用流路２２は、図１３に示すように、複数の需要体２から回収した熱媒体を第２膨張タービン３８を迂回して圧縮機６に供給するための迂回流路９４と、複数の需要体２から回収した熱媒が迂回流路９４を通るか第２膨張タービン３８を通るかを切り替える切り替え装置９６と、を備えていてもよい。この場合、切り替え装置９６は、通常時には熱媒体に残存する圧力エネルギーを利用して発電を行うため、熱媒体が第２膨張タービン３８を通るように、停電時において原動機６０が故障中である場合には圧縮機６に圧力を保持したままの熱媒体を供給するため、熱媒体が迂回流路９４を通るように上記切り替えを行う。また、停電時において原動機６０が故障中である場合には、第１発電装置制御部８０（図１１参照）は、再生可能エネルギー型発電装置５と蓄電池１１の少なくとも一方からの電力によって第１発電装置４を電気モーターとして駆動する。動力分配装置６２（図１１参照）は、第１発電装置４が電気モーターとして駆動された場合に、上述したように電気モーターからの動力を圧縮機６に伝達する。これにより、停電時において原動機６０が故障中である場合であっても、圧縮機６を駆動して高温高圧の熱媒体を確保することができ、圧縮機６の駆動に要する動力を低減することができる。
【0089】
以上に説明した地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）における熱媒体の流れの典型例を図１４〜図１７を用いて説明する。図１４は、地域熱電併給システム１００ａにおいて第１熱交換器３４を冷房機器として使用する場合の熱媒体の流れを示す図である。
図１４に示す地域熱電併給システム１００ａにおいて、まず、圧縮機６で圧縮された高温高圧の熱媒体が第１共用流路１６を通って蓄圧断熱貯槽１０に供給される。蓄圧断熱貯槽１０から放出された高温高圧の熱媒体は分配器５２により第２共用流路１８及び第３共用流路２０へ分配される。
【0090】
第２共用流路１８へ分配された熱媒体は、放熱装置１２によって冷却されてその一部が凝縮する。放熱装置１２によって冷却された熱媒体は、第１膨張装置１４へ供給され減圧されて低温低圧の熱媒体となり、複数の第１供給流路２４へ流入する。
【0091】
第１供給流路２４へ流入した熱媒体は、各需要体２が有する第１熱交換器３４へ供給されて冷房のために使用される。
【0092】
一方、第３共用流路２０へ分配された高温高圧の熱媒体は、複数の第２供給流路２６へ流入する。第２供給流路２６に流入した熱媒体は、分配器５６を介して第２熱交換器３６へ供給されて給湯のために使用される。
【0093】
第１熱交換器３４及び第２熱交換器３６から第１回収流路３０及び第２回収流路３２を介して回収した熱媒体は、エジェクタ４２によって合流した後、第３回収流路４１を介して第４共用流路２２に流入する。
【0094】
第４共用流路２２に流入した熱媒体は、第４共用流路２２に設けられた第２膨張タービン３８を駆動し、これにより第２膨張タービン３８に連結された発電機４０から電力が得られる。
【0095】
第２膨張タービン３８から排出された熱媒体は、第４共用流路２２を通って圧縮機６に供給され、再び圧縮されて上述の流れを繰り返す。
【0096】
図１５は、地域熱電併給システム１００ａにおいて第１熱交換器３４を暖房機器として使用する場合の熱媒体の流れを示す図である。図１５に示す地域熱電併給システム１００ａにおいて、まず、圧縮機６で圧縮された高温高圧の熱媒体が第１共用流路１６を通って蓄圧断熱貯槽１０に供給される。蓄圧断熱貯槽１０から放出された高温高圧の熱媒体は分配器５２を介して第３共用流路２０へのみ供給される（第２共用流路１８へは分配されない）。
【0097】
第３共用流路２０へ供給された高温高圧の熱媒体は、複数の第２供給流路２６へ流入する。第２供給流路２６に流入した熱媒体は分配器５６を介して第１熱交換器３４と第２熱交換器３６とに分配される。すなわち、第２供給流路２６を流れる熱媒体は、第３供給流路２８を介して第１熱交換器３４へ供給されて暖房のために使用されるか、第２熱交換器３６へ供給されて給湯のために使用される。
【0098】
第１熱交換器３４及び第２熱交換器３６から第１回収流路３０及び第２回収流路３２を介して回収した熱媒体は、エジェクタ４２によって合流した後、第３回収流路４１を介して第４共用流路２２に流入する。
【0099】
第４共用流路２２に流入した熱媒体は、第４共用流路２２に設けられた第２膨張タービン３８を駆動し、これにより第２膨張タービン３８に連結された発電機４０から電力が得られる。
【0100】
第２膨張タービン３８から排出された熱媒体は、第４共用流路２２を通って圧縮機６に供給され、再び圧縮されて上述の流れを繰り返す。
【0101】
一実施形態では、上記地域熱電併給システム１００ａにおいて、例えば図３０及び図３１に示すように、バルブ５４よりも上流側で第１供給流路２４から分岐し、低温状態を維持する必要のある冷蔵庫等の常時冷却機器１５０（熱電併用機器）に接続され、年間を通じて低温の熱媒体と電力を供給する低温熱媒体供給流路１５２を設けても良い。かかる構成では、第１熱交換器３４を冷房機器として使用する場合（図３０参照）においても、第１熱交換器３４を暖房機器として使用する場合（図３１参照）においても、蓄圧断熱貯槽１０から放出された高温高圧の熱媒体を分配器５２を介して第２共用流路１８に分配することで、常時冷却機器１５０へ低温の熱媒体を供給することができる。
【0102】
図１６は、地域熱電併給システム１００ｂにおいて第１熱交換器３４を冷房機器として使用する場合の熱媒体の流れを示す図である。図１６に示す地域熱電併給システム１００ｂにおいて、まず、圧縮機６で圧縮された高温高圧の熱媒体が第１共用流路１６を通って蓄圧断熱貯槽１０に供給される。蓄圧断熱貯槽１０から放出された高温高圧の熱媒体は分配器５２により第２共用流路１８及び第３共用流路２０へ分配される。
【0103】
第２共用流路１８へ分配された熱媒体は、放熱装置１２によって冷却されてその一部が凝縮する。放熱装置１２によって冷却された熱媒体は、第１膨張装置１４へ供給され減圧されて低温低圧の熱媒体となり、複数の第１供給流路２４へ流入する。
【0104】
第１供給流路２４へ流入した熱媒体は、各需要体２が有する第１熱交換器３４へ供給されて冷房のために使用される。
【0105】
第１熱交換器３４から第１回収流路３０を介して回収した熱媒体は、第４回収流路４７を介して第４共用流路２２の第１流路部２２ａに流入する。第１流路部２２ａに流入した熱媒体は、そのまま圧縮機６へ供給され、再び圧縮されて上述の流れを繰り返す。
【0106】
一方、第３共用流路２０へ分配された高温高圧の熱媒体は、複数の第２供給流路２６へ流入する。第２供給流路２６に流入した熱媒体は、分配器５６を介して第２熱交換器３６へ供給されて給湯のために使用される。
【0107】
第２熱交換器３６から第２回収流路３２を介して回収した熱媒体は、第３回収流路４１を介して第６共用流路５５に流入する。
【0108】
第６共用流路５５に流入した熱媒体は、第２共用流路１８における放熱装置１２と第１膨張装置１４との間で第２共用流路１８を流れる熱媒体と合流し、第１膨張装置１４で減圧されて上述したように冷房のために使用される。
【0109】
図１７は、地域熱電併給システム１００ｂにおいて第１熱交換器３４を暖房機器として使用する場合の熱媒体の流れを示す図である。図１７に示す地域熱電併給システム１００ｂにおいて、まず、圧縮機６で圧縮された高温高圧の熱媒体が第１共用流路１６を通って蓄圧断熱貯槽１０に供給される。蓄圧断熱貯槽１０から放出された高温高圧の熱媒体は分配器５２を介して第３共用流路２０へのみ供給される（第２共用流路１８へは分配されない）。
【0110】
第３共用流路２０へ流入した高温高圧の熱媒体は、複数の第２供給流路２６へ流入する。第２供給流路２６に流入した熱媒体は分配器５６を介して第１熱交換器３４と第２熱交換器３６とに分配される。すなわち、第２供給流路２６を流れる熱媒体は、第３供給流路２８を介して第１熱交換器３４へ供給されて暖房のために使用されるか、第２熱交換器３６へ供給されて給湯のために使用される。
【0111】
第１熱交換器３４及び第２熱交換器３６から第１回収流路３０及び第２回収流路３２を介して回収した熱媒体は、第３回収流路４１を介して第６共用流路５５に流入する。
【0112】
第６共用流路５５に流入した熱媒体は、第２共用流路１８における放熱装置１２と第１膨張装置１４との間で第２共用流路１８へ流入し、第１膨張装置１４で減圧された後、第４共用流路２２の第２流路部２２ｂへ流入する。第２流路部２２ｂに流入した熱媒体は、第３熱交換器３９で例えば地中熱を利用して昇温されてから圧縮機６へ供給され、再び圧縮されて上述の流れを繰り返す。
【0113】
一実施形態では、上記地域熱電併給システム１００ｂにおいて、例えば図３２及び図３３に示すように、バルブ５４よりも上流側で第１供給流路２４から分岐し、低温状態を維持する必要のある冷蔵庫等の常時冷却機器１５０（熱電併用機器）に接続され、年間を通じて低温の熱媒体と電力を供給する低温熱媒体供給流路１５２を設けても良い。かかる構成では、第１熱交換器３４を冷房機器として使用する場合（図３２参照）においても、第１熱交換器３４を暖房機器として使用する場合（図３３参照）においても、蓄圧断熱貯槽１０から放出された高温高圧の熱媒体を分配器５２を介して第２共用流路１８に分配することで、常時冷却機器１５０へ低温の熱媒体を供給することができる。なお、図３２及び図３３に示す形態では、切換弁５３は、第２流路部２２ｂにおける第２共用流路１８との接続位置より下流側かつ第３熱交換器３９より上流側の位置に設けられている。かかる構成では、第２共用流路１８のうち第１膨張装置１４より下流側の部分には、常時、低温低圧の熱媒体が供給される。また、切換弁５３を開放すれば第２流路部２２ｂにも熱媒体を供給することができる。
【0114】
なお、図１及び図２に示した地域熱電併給システム１００では、第１発電装置４、圧縮機６、駆動装置８等の共用設備は１つずつ設けているが、これらの共用設備の数はこれに限らない。すなわち、対象地域の熱需要量や電力需要量に応じて適切な数を設ければよい。例えば第１発電装置４や第２発電装置５７を多数設けて地域熱電併給システム１００における発電設備の設備容量を増加させることで、系統電力への依存度の低い分散型のエネルギーシステムを構築することができる。
【0115】
幾つかの実施形態では、図１、図２及び図１９に示すように、地域熱電併給システム１００（１００ａ、１００ｂ）において、第１共用流路１６、第２共用流路１８、第３共用流路２０、第４共用流路２２、第１供給流路２４、第２供給流路２６及び回収流路２９、のうち少なくとも一つの流路の熱媒体配管１０６（１０６Ａ）は、導電性材料で構成された導電部１０８（図示する形態では導電性材料で構成された管体）を含む。また、該導電部１０８を含む上記熱媒体配管１０６（１０６Ａ）は、熱電併給装置１０２で生成された電力（図示する形態では第１発電装置４又は再生可能エネルギー型発電装置５で生成された電力）が該導電部１０８を介して需要体２に供給されるように構成されている。
【0116】
かかる構成によれば、熱電併給装置１０２で昇温された熱媒体及び生成された電力の両方を該熱媒体配管１０６（１０６Ａ）によって需要体２に供給することが可能となる。したがって、熱電併給装置１０２で生成された電力を熱媒体配管を介さずに別に設けた電線等によって需要体２に供給する場合と比較して、熱媒体及び電力を需要体に送るための設備構成を簡素化することが可能となる。
【0117】
幾つかの実施形態では、図１、図２及び図１９に示すように、第３共用流路２０、第４共用流路２２、第２供給流路２６、及び回収流路２９のうち少なくとも一つの流路の熱媒体配管１０６（１０６Ａ）は、導電性材料で構成された導電部１０８（図示する形態では導電性材料で構成された管体）を含む。図示する例示的な形態では、第１共用流路１６、第３共用流路２０、第４共用流路２２、第２供給流路２６、及び回収流路２９の熱媒体配管１０６（１０６Ａ）は、導電性材料で構成された導電部１０８を含む。また、該導電部１０８を含む上記熱媒体配管１０６（１０６Ａ）は、熱電併給装置１０２で生成された電力が該導電部１０８を介して需要体２に供給されるように構成されている。
【0118】
熱電併給装置１０２で生成された電力が導電部１０８を介して需要体２に供給される際には、電気抵抗による発熱が生じる。この点、地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）における第３共用流路２０及び第２供給流路２６には、圧縮機６で圧縮されて第２熱交換器３６（又は第１熱交換器３４）へ供給される途中のある程度温度及び圧力の高い熱媒体が流れており、これら二つの流路２０，２６の少なくとも一方の熱媒体配管１０６（１０６Ａ）が上記導電部１０８を有している場合には、上記電気抵抗によって生じた熱を熱媒体の温度低下抑制に利用することができる。したがって、地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）全体でエネルギーを効率的に利用することができる。
【0119】
また、上記地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）における第４共用流路２２又は回収流路２９には、需要体２で利用されて圧縮機６に回収される途中の熱媒体が流れており、これら二つの流路２２，２９の少なくとも一方の熱媒体配管１０６（１０６Ａ）が上記導電部１０８を有している場合には、上記電気抵抗によって生じた熱を熱媒体の温度低下抑制に利用して圧縮機６の効率を向上することができる。したがって、地域熱電併給システム１００（１００ａ，１００ｂ）全体でエネルギーを効率的に利用することができる。
【0120】
幾つかの実施形態では、図１、図２及び図１９に示すように、地域熱電併給システム１００の熱媒体流路１０４は、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）の上記導電部１０８の周囲に巻かれた断熱材１１０を含み、断熱材１１０は絶縁性材料で構成されている。図示する例示的な形態では、第１共用流路１６、第３共用流路２０、第４共用流路２２、第２供給流路２６、及び回収流路２９の各々は、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）の上記導電部１０８の周囲に巻かれた断熱材１１０を含み、断熱材１１０は絶縁性材料で構成されている。
【0121】
かかる構成によれば、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）を流れる熱媒体を断熱材１１０によって保温しつつ、該断熱材１１０によって熱媒体配管１０６（１０６Ａ）の導電部１０８を流れる熱電併給装置１０２からの電力の漏電や感電等の発生も抑制することができるため、簡易な構成で熱媒体の保温と上記漏電や感電等の抑制とを図ることができる。
【0122】
幾つかの実施形態では、図１、図２、図２０〜２３に示すように、需要体２の各々には、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）を接続可能な熱媒体受入口１１２が設けられ、導電部１０８は、熱媒体受入口１１２まで延設されていてもよい。図示する形態では、需要体２の各々には、例えば第２供給流路２６の熱媒体配管１０６（１０６Ａ）を接続可能な熱媒体受入口１１２が設けられ、第２供給流路２６の熱媒体配管１０６（１０６Ａ）の導電部１０８は、熱媒体受入口１１２まで延設されていてもよい。
【0123】
かかる構成によれば、需要体２が熱媒体受入口１１２から熱媒体と電力の両方を受け入れることができる。このため、例えば図２０及び図２１に示すように、導電性材料で構成された導電部１１７（図示する形態では導電性材料で構成された管体）を有する導電性配管１１６によって、熱媒体受入口１１２から受け入れた熱媒体及び電力を、熱と電気を併用する熱電併用機器１１４（例えばエアコンの室外機や冷蔵庫等）へ供給することが可能となる。すなわち、熱媒体受入口１１２から熱媒体と電力とを供給するためのケーブル類を一本化することが可能となる。なお、導電性の熱媒体配管１１６の周囲には、図１９に示した上述の熱媒体配管１０６（１０６Ａ）と同様に、絶縁性の断熱材が巻かれていてもよい。
【0124】
一実施形態では、例えば図２１に示すように、需要体２には、熱媒体受入口１１２とは別に、熱電併給装置１０２から通常の電線１１９を介して供給された電力を電気利用機器１２０に供給するための電気コンセント１２２が設けられていてもよい。この場合、電気コンセント１２２に通常の電気プラグ１２４を差し込んで、熱電併給装置１０２からの電力を電気利用機器１２０へ供給することが可能となる。
【0125】
幾つかの実施形態では、図２２及び図２３に示すように、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）とは反対側から熱媒体受入口１１２に接続されるとともに、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）によって供給された電力の少なくとも一部を分離可能な分離アダプタ１２６を更に備えていてもよい。
【0126】
かかる構成によれば、分離アダプタ１２６によって分離した熱媒体配管１０６（１０６Ａ）からの電力を例えば通常の電気プラグ１２４を介して電気利用機器１２０へ供給することができる。また、この場合、分離アダプタ１２６には、電気プラグ１２４とは別に、図２２に示すように熱利用機器１２８に熱媒体のみを供給するための熱媒体配管１３０が接続されてもよい。また、分離アダプタ１２６には、図２３に示すように、熱及び電力を併用する熱電併用機器１１４へ熱媒体及び電力を供給するための熱媒体配管１１６が接続されてもよい。図２３に示す形態では、導電性配管１１６は、導電性材料で構成された導電部１１７（図示する形態では導電性材料で構成された導電性の管体）を含むとともに、熱電併用機器１１４へ該導電部１１７を介して電力を供給するよう構成される。
【0127】
幾つかの実施形態では、図１、図２、図２４及び図２５に示すように、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）の導電部１０８は、該熱媒体配管１０６（１０６Ａ）における熱媒体受入口１１２との接続部分１０９よりも上流側の位置Ｐまで延設され、接続部分１０９は、絶縁性材料で構成されていてもよい。図示する形態では、例えば第２供給流路２６の熱媒体配管１０６（１０６Ａ）の導電部１０８が、該熱媒体配管１０６（１０６Ａ）における熱媒体受入口１１２との接続部分１０９よりも上流側の位置Ｐまで延設され、接続部分１０９は、絶縁性材料で構成されていてもよい。この場合、該熱媒体配管１０６（１０６Ａ）の導電部１０８と電気コンセント１２２とを電気的に接続する送電ライン１３２が更に設けられていてもよい。これにより、図２４及び図２５に示すように、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）を流れる熱媒体を熱媒体受入口１１２に供給し、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）の導電部１０８を流れる電力を通常の電気コンセントに供給することができる。
【0128】
図２４に示す形態では、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）から熱媒体受入口１１２を介して供給された熱媒体は、熱媒体受入口１１２に接続された熱媒体配管１３０を介して熱利用機器１２８に供給され、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）の導電部１０８から送電ライン１３２及び電気コンセント１２２を介して供給された電力は、電気コンセント１２２に接続された電気プラグ１２４を介して電気利用機器１２０に供給される。
【0129】
図２５に示す形態では、需要体２には、熱媒体配管１０６（１０６Ａ）とは反対側から熱媒体受入口１１２に接続される熱媒体受入口接続部１３４と、送電ライン１３２とは反対側から電気コンセント１２２に接続される電気コンセント接続部１３６とを含む需要体側配管１３８が設けられている。需要体側配管１３８は、熱媒体受入口接続部１３４から供給された熱媒体を、熱と電力を併用する熱電併用機器１１４へ供給するように構成されている。また、需要体側配管１３８は、導電性材料で構成された導電部１３９（図示する形態では導電性材料で構成された管体）を含み、電気コンセント接続部１３６から供給された電力の少なくとも一部を導電部１３９を介して熱電併用機器１１４へ供給可能に構成されている。
【0130】
幾つかの実施形態では、例えば図２０〜図２５に示すように、熱媒体受入口１１２は、需要体２の壁面に取り付けられたコンセントプレート１１８に設けられてもよい。また、コンセントプレート１１８には、図２０、図２２及び図２３に示すように、熱媒体受入口１１２のみが設けられていてもよいし、図２１、図２４及び図２５に示すように、熱媒体受入口１１２と電気コンセント１２２とが並設されていてもよい。
【0131】
図２１、図２４、図２５に示す形態によれば、熱媒体受入口１１２と電気コンセント１２２とが一箇所に集約されるため、熱媒体受入口１１２から熱利用機器１２８又は熱電併用機器１１４への熱媒体配管や電気コンセント１２２から電気利用機器１２０への送電ケーブル等の取り回し性を向上することができる。
【0132】
本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、上述した実施形態に変形を加えた形態や、これらの形態を適宜組み合わせた形態も含む。
【0133】
図１及び図２に示した形態では、電力の生成を第１発電装置４によって行うとともに熱媒体の昇温を圧縮機６によって行うよう構成された熱電併給装置１０２を例示したが、熱電併給装置１０２の構成はこれに限らず、熱電併給のための一般的な構成を適用可能である。例えば、エンジン、タービン、又は燃料電池等の方式により電力を生成し、その際に生じる廃熱を利用して熱媒体を昇温するよう構成された熱電併給装置を利用することができる。また、
【0134】
また、図１及び図２に示した形態では、対象地域の複数の需要体２を対象とした地域熱電併給システム１００を例示したが、一つの需要体を対象とした熱電併給システムにも適用可能である。例えば工場等に設置された自家発電用の熱電併給装置によって生成された電力及び昇温された熱媒体を当該工場内で使用する場合は、当該工場が需要体に相当する。
【0135】
なお、図２０〜図２５に示した形態では、コンセントプレート１１８に熱媒体受入口１１２のみ設ける形態を例示したが、図２９に示すように、熱電併用機器１１４（例えば図２０、図２１、図２３、図２５）又は熱利用機器１２８（例えば図２２及び図２４）で使用した熱媒体を回収するための熱媒体回収口１５０を熱媒体受入口１１２とともに一つのコンセントプレート１１８に並設してもよい。
【0136】
また、上述した各実施形態では、熱電併給装置１０２は、圧縮機６で圧縮した高温高圧の熱媒体を熱媒体配管１０６に直接供給し、熱媒体配管１０６から熱媒体を圧縮機６に直接回収するように構成されていた。しかしながら、本発明はかかる形態に限定されず、熱電併給装置は、例えば、需要体から熱媒体配管によって回収した低温低圧の熱媒体を、圧縮機で圧縮された他の高温高圧の熱媒体と熱交換器を介して熱交換させることにより昇温するように構成されてもよい。この場合、熱電併給装置は、需要体から熱媒体配管によって回収した低温低圧の熱媒体と、圧縮機で圧縮された他の高温高圧の熱媒体との熱交換を行うため熱交換器を含む。
【符号の説明】
【0137】
２ 需要体４ 第１発電装置
５ 再生可能エネルギー型発電装置
６ 圧縮機
８ 駆動装置
１０ 蓄圧断熱貯槽
１１ 蓄電池
１２ 放熱装置
１４ 第１膨張装置
１４ａ 第１膨張タービン
１４ｂ 発電機
１４ｃ 膨張弁
１５ 電力ライン
１６ 第１共用流路
１７ 高圧受変電設備
１８ 第２共用流路
２０ 第３共用流路
２２ 第４共用流路
２２ａ 第１流路部
２２ｂ 第２流路部
２４ 第１供給流路
２６ 第２供給流路
２８ 第３供給流路
２９ 回収流路
３０ 第１回収流路
３２ 第２回収流路
３４ 第１熱交換器
３６ 第２熱交換器
３７ 貯湯槽
３８ 第２膨張タービン
３９ 第３熱交換器
４０ 発電機
４１ 第３回収流路
４２ エジェクタ
４４ ノズル
４６ 吸込部
４７ 第４回収流路
４８ ディフューザ
４９ バルブ
５０ 第５共用流路
５１ 切換弁
５２ 分配器
５３ 切換弁
５４ バルブ
５５ 第６共用流路
５６ 分配器
５７ 第２発電装置
５８ 蒸発器
５９ 膨張タービン
６０ 原動機
６１ 発電機
６２ 動力分配装置
６３ 凝縮器
６４ 第４熱交換器
６５ スターリングエンジン
６６ 熱電発電装置
６７〜７４ プーリー
７５，７６ ベルト
７７ クラッチ
７８ 動力分配装置制御部
７９ 情報取得部
８０ 第１発電装置制御部
８２ 需要予測情報取得部
８４ 出力予測情報取得部
８６ 電気料金情報取得部
８８ 燃料価格情報取得部
９０ 第１残量情報取得部
９２ 第２残量情報取得部
９４ 迂回流路
９６ 切り替え装置
９８ 原動機制御部
１００ 地域熱電併給システム
１０２ 熱電併給装置
１０４ 熱媒体流路
１０６，１１６，１３０ 熱媒体配管
１０８，１１７，１３９ 導電部
１０９ 接続部分
１１０ 断熱材
１１２ 熱媒体受入口
１１４ 熱電併用機器
１１８ コンセントプレート
１１９ 電線
１２０ 電気利用機器
１２２ 電気コンセント
１２４ 電気プラグ
１２６ 分離アダプタ
１２８ 熱利用機器
１３２ 送電ライン
１３４ 熱媒体受入口接続部
１３６ 電気コンセント接続部
１３８ 需要体側配管
１４０ 原動機
１４２ 発電機
１４４ 流路切替装置
１４６ 第１戻し流路
１４８ 第２戻し流路
１５０ 常時冷却機器
１５２ 低温熱媒体供給流路