▶ コスモエネルギーホールディングス株式会社の特許一覧 ▶ 三菱日立パワーシステムズインダストリー株式会社の特許一覧
特開2023-154926蓄熱式蓄電池、熱電併給システム及び熱電併給システム群
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023154926
(43)【公開日】2023-10-20
(54)【発明の名称】蓄熱式蓄電池、熱電併給システム及び熱電併給システム群
(51)【国際特許分類】
F01K 25/10 20060101AFI20231013BHJP
F25B 1/00 20060101ALI20231013BHJP
F02G 1/043 20060101ALI20231013BHJP
H02J 15/00 20060101ALI20231013BHJP
【ＦＩ】
F01K25/10 M
F25B1/00 399Y
F01K25/10 C
F02G1/043 E
H02J15/00 H
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022064573
(22)【出願日】2022-04-08
(71)【出願人】
【識別番号】515323744
【氏名又は名称】コスモエネルギーホールディングス株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】516047175
【氏名又は名称】三菱重工パワーインダストリー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000785
【氏名又は名称】ＳＳＩＰ弁理士法人
(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
【テーマコード（参考）】
3G081
【Ｆターム（参考）】
3G081BB04
3G081BB07
3G081BC15
3G081BC16
3G081BC21
(57)【要約】
【課題】ヒートポンプサイクル内で貯蔵した互いに温度の異なる熱媒体を利用して発電する新規な方式の電池である蓄熱式蓄電池を提供する。
【解決手段】熱媒体を圧縮するための圧縮機と、圧縮機に接続された第１流路と、第１流路に接続された蓄圧断熱高温貯槽と、蓄圧断熱高温貯槽に接続された第２流路と、第２流路に設けられ、第２流路を流れる熱媒体を減圧するように構成された膨張装置と、第２流路における膨張装置の上流側又は下流側に設けられ、第２流路の熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱低温貯槽と、第２流路の下流側に接続され、膨張装置及び蓄圧断熱低温貯槽の各々を通った熱媒体を圧縮機に供給するように構成された第３流路と、第２流路における膨張タービンの上流側を流れる熱媒体と第３流路を流れる熱媒体の熱を利用して発電するように構成されたバイナリー発電機と、を備える。
【選択図】 図１
【解決手段】熱媒体を圧縮するための圧縮機と、圧縮機に接続された第１流路と、第１流路に接続された蓄圧断熱高温貯槽と、蓄圧断熱高温貯槽に接続された第２流路と、第２流路に設けられ、第２流路を流れる熱媒体を減圧するように構成された膨張装置と、第２流路における膨張装置の上流側又は下流側に設けられ、第２流路の熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱低温貯槽と、第２流路の下流側に接続され、膨張装置及び蓄圧断熱低温貯槽の各々を通った熱媒体を圧縮機に供給するように構成された第３流路と、第２流路における膨張タービンの上流側を流れる熱媒体と第３流路を流れる熱媒体の熱を利用して発電するように構成されたバイナリー発電機と、を備える。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱媒体を圧縮するための圧縮機と、
前記圧縮機に接続され、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を流すための第１流路と、
前記第１流路に接続され、前記第１流路から供給された前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱高温貯槽と、
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽を出た前記熱媒体を流すための第２流路と、
前記第２流路に設けられ、前記第２流路を流れる前記熱媒体を減圧するように構成された膨張装置と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側又は下流側に設けられ、前記第２流路の前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱低温貯槽と、
前記第２流路の下流側に接続され、前記膨張装置及び前記蓄圧断熱低温貯槽の各々を通った前記熱媒体を前記圧縮機に供給するように構成された第３流路と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側を流れる前記熱媒体と前記第３流路を流れる前記熱媒体の熱を利用して発電するように構成されたバイナリー発電機と、
を備える、蓄熱式蓄電池。
前記圧縮機に接続され、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を流すための第１流路と、
前記第１流路に接続され、前記第１流路から供給された前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱高温貯槽と、
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽を出た前記熱媒体を流すための第２流路と、
前記第２流路に設けられ、前記第２流路を流れる前記熱媒体を減圧するように構成された膨張装置と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側又は下流側に設けられ、前記第２流路の前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱低温貯槽と、
前記第２流路の下流側に接続され、前記膨張装置及び前記蓄圧断熱低温貯槽の各々を通った前記熱媒体を前記圧縮機に供給するように構成された第３流路と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側を流れる前記熱媒体と前記第３流路を流れる前記熱媒体の熱を利用して発電するように構成されたバイナリー発電機と、
を備える、蓄熱式蓄電池。
【請求項2】
前記第２流路における前記バイナリー発電機と前記膨張装置との間から分岐し、前記第２流路から供給された前記熱媒体を流すための第１分岐流路と、
前記第１分岐流路に接続し、前記第１分岐流路から供給された前記熱媒体を未利用エネルギーとの熱交換により加熱するように構成された第１熱交換部と、
前記第１熱交換部に接続し、前記第１熱交換部を通過した前記熱媒体を前記第２流路における前記蓄圧断熱高温貯槽と前記バイナリー発電機との間に供給するように構成された第１戻り流路と、
を更に備える、請求項１に記載の蓄熱式蓄電池。
前記第１分岐流路に接続し、前記第１分岐流路から供給された前記熱媒体を未利用エネルギーとの熱交換により加熱するように構成された第１熱交換部と、
前記第１熱交換部に接続し、前記第１熱交換部を通過した前記熱媒体を前記第２流路における前記蓄圧断熱高温貯槽と前記バイナリー発電機との間に供給するように構成された第１戻り流路と、
を更に備える、請求項１に記載の蓄熱式蓄電池。
【請求項3】
前記第３流路における前記バイナリー発電機と前記圧縮機との間から分岐し、前記第３流路から供給された前記熱媒体を流すための第２分岐流路と、
前記第２分岐流路に接続し、前記第２分岐流路から供給された前記熱媒体を未利用エネルギーとの熱交換により冷却するように構成された第２熱交換部と、
前記第２熱交換部に接続し、前記第２熱交換部を通過した前記熱媒体を前記第３流路における前記蓄圧断熱低温貯槽と前記バイナリー発電機との間に供給するように構成された第２戻り流路と、
を更に備える、請求項１に記載の蓄熱式蓄電池。
前記第２分岐流路に接続し、前記第２分岐流路から供給された前記熱媒体を未利用エネルギーとの熱交換により冷却するように構成された第２熱交換部と、
前記第２熱交換部に接続し、前記第２熱交換部を通過した前記熱媒体を前記第３流路における前記蓄圧断熱低温貯槽と前記バイナリー発電機との間に供給するように構成された第２戻り流路と、
を更に備える、請求項１に記載の蓄熱式蓄電池。
【請求項4】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の蓄熱式蓄電池と、
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽から対象サイトの需要体に前記熱媒体を供給するように構成された第４流路と、
を備える、熱電併給システム。
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽から対象サイトの需要体に前記熱媒体を供給するように構成された第４流路と、
を備える、熱電併給システム。
【請求項5】
前記第４流路を介して前記需要体に供給された前記熱媒体を前記需要体から回収するための第５流路を更に備え、
前記第５流路は、前記需要体から回収した前記熱媒体を前記第２流路における前記バイナリー発電機と前記膨張装置との間の位置に供給するように構成された、請求項４に記載の熱電併給システム。
前記第５流路は、前記需要体から回収した前記熱媒体を前記第２流路における前記バイナリー発電機と前記膨張装置との間の位置に供給するように構成された、請求項４に記載の熱電併給システム。
【請求項6】
前記蓄圧断熱低温貯槽に接続された第６流路を更に備え、
前記第６流路は、前記蓄圧断熱低温貯槽から対象サイトの需要体に前記熱媒体を供給するように構成された、請求項４に記載の熱電併給システム。
前記第６流路は、前記蓄圧断熱低温貯槽から対象サイトの需要体に前記熱媒体を供給するように構成された、請求項４に記載の熱電併給システム。
【請求項7】
前記第６流路を介して前記需要体に供給された前記熱媒体を回収するための第７流路を更に備え、
前記第７流路は、前記需要体から回収した前記熱媒体を前記第３流路における前記バイナリー発電機と前記圧縮機との間の位置に供給するように構成された、請求項６に記載の熱電併給システム。
前記第７流路は、前記需要体から回収した前記熱媒体を前記第３流路における前記バイナリー発電機と前記圧縮機との間の位置に供給するように構成された、請求項６に記載の熱電併給システム。
【請求項8】
前記蓄圧断熱低温貯槽は、前記第２流路において前記膨張装置の上流側に設けられた、請求項１に記載の蓄熱式蓄電池。
【請求項9】
前記圧縮機を駆動する電気モータと、
前記蓄圧断熱高温貯槽の熱媒体の残量を検出するための残量センサと、
前記電気モータを制御するモータ制御部と、
を備え、
前記モータ制御部は、前記残量センサによって検出した前記蓄圧断熱高温貯槽の前記熱媒体の残量が閾値以下である場合に、前記電気モータを駆動するように構成された、請求項４に記載の熱電併給システム。
前記蓄圧断熱高温貯槽の熱媒体の残量を検出するための残量センサと、
前記電気モータを制御するモータ制御部と、
を備え、
前記モータ制御部は、前記残量センサによって検出した前記蓄圧断熱高温貯槽の前記熱媒体の残量が閾値以下である場合に、前記電気モータを駆動するように構成された、請求項４に記載の熱電併給システム。
【請求項10】
前記圧縮機を駆動する電気モータと、
前記蓄圧断熱低温貯槽の熱媒体の残量を検出するための残量センサと、
前記電気モータを制御するモータ制御部と、
を備え、
前記モータ制御部は、前記残量センサによって検出した前記蓄圧断熱低温貯槽の前記熱媒体の残量が閾値以下である場合に、前記電気モータを駆動するように構成された、請求項４に記載の熱電併給システム。
前記蓄圧断熱低温貯槽の熱媒体の残量を検出するための残量センサと、
前記電気モータを制御するモータ制御部と、
を備え、
前記モータ制御部は、前記残量センサによって検出した前記蓄圧断熱低温貯槽の前記熱媒体の残量が閾値以下である場合に、前記電気モータを駆動するように構成された、請求項４に記載の熱電併給システム。
【請求項11】
前記バイナリー発電機は、作動媒体が循環する循環流路と、前記循環流路にそれぞれ設けられた蒸発器、膨張タービン、発電機及び凝縮器を備え、
前記蒸発器は、前記第２流路を流れる前記熱媒体との熱交換により前記作動媒体を蒸発させるように構成され、
前記凝縮器は、前記第３流路を流れる前記熱媒体との熱交換により前記作動媒体を凝縮させるように構成された、請求項４に記載の熱電併給システム。
前記蒸発器は、前記第２流路を流れる前記熱媒体との熱交換により前記作動媒体を蒸発させるように構成され、
前記凝縮器は、前記第３流路を流れる前記熱媒体との熱交換により前記作動媒体を凝縮させるように構成された、請求項４に記載の熱電併給システム。
【請求項12】
前記バイナリー発電機を複数備え、
前記バイナリー発電機の各々は、作動媒体が循環する循環流路と、前記循環流路にそれぞれ設けられた蒸発器、膨張タービン、発電機及び凝縮器を備え、
前記複数のバイナリー発電機の前記蒸発器は、前記第２流路に直列に配置された、請求項４に記載の熱電併給システム。
前記バイナリー発電機の各々は、作動媒体が循環する循環流路と、前記循環流路にそれぞれ設けられた蒸発器、膨張タービン、発電機及び凝縮器を備え、
前記複数のバイナリー発電機の前記蒸発器は、前記第２流路に直列に配置された、請求項４に記載の熱電併給システム。
【請求項13】
前記バイナリー発電機を複数備え、
前記バイナリー発電機の各々は、作動媒体が循環する循環流路と、前記循環流路にそれぞれ設けられた蒸発器、膨張タービン、発電機及び凝縮器を備え、
前記複数のバイナリー発電機の前記蒸発器は、前記第２流路に並列に配置された、請求項４に記載の熱電併給システム。
前記バイナリー発電機の各々は、作動媒体が循環する循環流路と、前記循環流路にそれぞれ設けられた蒸発器、膨張タービン、発電機及び凝縮器を備え、
前記複数のバイナリー発電機の前記蒸発器は、前記第２流路に並列に配置された、請求項４に記載の熱電併給システム。
【請求項14】
前記複数のバイナリー発電機の前記蒸発器のうち熱交換を行う前記蒸発器の数を調節可能な調節手段を更に備える、請求項１３に記載の熱電併給システム。
【請求項15】
請求項４に記載の熱電併給システムを複数備える熱電併給システム群であって、
前記複数の熱電併給システムは、複数の対象サイトにそれぞれ対応して設けられており、
前記熱電併給システム群は、前記複数の熱電併給システム全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成された統括熱電需給システムを更に備える、熱電併給システム群。
前記複数の熱電併給システムは、複数の対象サイトにそれぞれ対応して設けられており、
前記熱電併給システム群は、前記複数の熱電併給システム全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成された統括熱電需給システムを更に備える、熱電併給システム群。
【請求項16】
前記複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向を学習する機械学習装置を更に備え、
前記統括熱電需給システムは、前記機械学習装置が学習した前記複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向に基づいて、前記複数の熱電併給システム全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成された、請求項１５に記載の熱電併給システム群。
前記統括熱電需給システムは、前記機械学習装置が学習した前記複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向に基づいて、前記複数の熱電併給システム全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成された、請求項１５に記載の熱電併給システム群。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、蓄熱式蓄電池、熱電併給システム及び熱電併給システム群に関する。
【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】
特許文献１には、分散型のエネルギー供給システムの一形態である地域熱電併給システムが記載されている。特許文献１に記載の地域熱電併給システムでは、熱媒体を供給する側に少なくとも圧縮機と放熱装置とを設けるとともに熱媒体を供給される需要体側（対象地域の複数の需要体）に熱交換器を設けて、熱媒体を供給する側と供給される側とで熱媒体の流路を形成し、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している。これにより、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。
【0004】
この構成では、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１６－６１１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本開示は、ヒートポンプサイクル内で貯蔵した互いに温度の異なる熱媒体を利用して発電する新規な方式の電池である蓄熱式蓄電池、並びにこれを備える熱電併給システム及び相互に熱電のやり取りが可能な熱電併給システム群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】
【0007】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る蓄熱式蓄電池は、
熱媒体を圧縮するための圧縮機と、
圧縮機に接続され、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を流すための第１流路と、
前記第１流路に接続され、前記第１流路から供給された前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱高温貯槽と、
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽を出た前記熱媒体を流すための第２流路と、
前記第２流路に設けられ、前記第２流路を流れる前記熱媒体を減圧するように構成された膨張装置と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側又は下流側に設けられ、前記第２流路の前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱低温貯槽と、
前記第２流路の下流側に接続され、前記膨張装置及び前記蓄圧断熱低温貯槽の各々を通った前記熱媒体を前記圧縮機に供給するように構成された第３流路と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側を流れる前記熱媒体と前記第３流路を流れる前記熱媒体の熱を利用して発電するように構成されたバイナリー発電機と、
を備える。
熱媒体を圧縮するための圧縮機と、
圧縮機に接続され、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を流すための第１流路と、
前記第１流路に接続され、前記第１流路から供給された前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱高温貯槽と、
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽を出た前記熱媒体を流すための第２流路と、
前記第２流路に設けられ、前記第２流路を流れる前記熱媒体を減圧するように構成された膨張装置と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側又は下流側に設けられ、前記第２流路の前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱低温貯槽と、
前記第２流路の下流側に接続され、前記膨張装置及び前記蓄圧断熱低温貯槽の各々を通った前記熱媒体を前記圧縮機に供給するように構成された第３流路と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側を流れる前記熱媒体と前記第３流路を流れる前記熱媒体の熱を利用して発電するように構成されたバイナリー発電機と、
を備える。
【0008】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る熱電併給システムは、
上記蓄熱式蓄電池と、
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽から対象サイトの需要体に前記熱媒体を供給するように構成された第４流路と、
を備える。
上記蓄熱式蓄電池と、
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽から対象サイトの需要体に前記熱媒体を供給するように構成された第４流路と、
を備える。
【0009】
上記目的を達成するため、本開示の少なくとも一実施形態に係る熱電併給システム群は、
上記熱電併給システムを複数備える熱電併給システム群であって、
前記複数の熱電併給システムは、複数の対象サイトにそれぞれ対応して設けられており、
前記熱電併給システム群は、前記複数の熱電併給システム全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成された統括熱電需給システムを更に備える。
上記熱電併給システムを複数備える熱電併給システム群であって、
前記複数の熱電併給システムは、複数の対象サイトにそれぞれ対応して設けられており、
前記熱電併給システム群は、前記複数の熱電併給システム全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成された統括熱電需給システムを更に備える。
【発明の効果】
【0010】
本開示によれば、ヒートポンプサイクル内で貯蔵した互いに温度の異なる熱媒体を利用して発電する新規な方式の電池である蓄熱式蓄電池、並びにこれを備える熱電併給システム及び熱電併給システム群が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】一実施形態に係る地域熱電併給システム２（２Ａ）の概略構成を示す模式図である。
【図2】バイナリー発電機２２の概略構成の一例を示す図である。
【図3】地域熱電併給システム群４の概略構成を示す模式図である。
【図4】一実施形態に係る地域熱電併給システム２（２Ｂ）の概略構成を示す模式図である。
【図6】一実施形態に係る地域熱電併給システム２（２Ｃ）の概略構成を示す模式図である。
【図7】地域熱電併給システム２（２Ｂ）の変形例を示す模式図である。
【図8】地域熱電併給システム２（２Ａ～２Ｃ）におけるヒートポンプサイクルの構成の他の一例を示す図である。
【図9】地域熱電併給システム２（２Ａ～２Ｃ）におけるヒートポンプサイクルの構成の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、添付図面を参照して本開示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、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」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、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。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、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。
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」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、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。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、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。
【0013】
（地域熱電併給システムの概略構成）
図１は、一実施形態に係る地域熱電併給システム２（２Ａ）の概略構成を示す模式図である。
図１に示す地域熱電併給システム２は、発電と、対象サイトにおける需要体１００への熱供給とを併行して実行可能に構築されるシステムである。対象サイトの規模は、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１００は、例えば戸建住宅、マンション等の集合住宅、ショッピング施設、工場及び病院等の各種施設のうち少なくとも１種を含む。
図１は、一実施形態に係る地域熱電併給システム２（２Ａ）の概略構成を示す模式図である。
図１に示す地域熱電併給システム２は、発電と、対象サイトにおける需要体１００への熱供給とを併行して実行可能に構築されるシステムである。対象サイトの規模は、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１００は、例えば戸建住宅、マンション等の集合住宅、ショッピング施設、工場及び病院等の各種施設のうち少なくとも１種を含む。
【0014】
図１に示すように、地域熱電併給システム２は、電気モータ５、圧縮機６、第１流路８、蓄圧断熱高温貯槽１０、第２流路１２、膨張タービン１４（膨張装置）、蓄圧断熱低温貯槽１８、第３流路２０及びバイナリー発電機２２、第４流路２４、第５流路２６、第６流路２８、第７流路３０、送電ライン３２～３８及びサイト熱電需給システム５０、温度センサ８２、温度センサ８４及びモータ制御部８６を備える。なお、図１では、熱及び電力の伝達経路がそれぞれ実線及び一点鎖線で記載されている。
【0015】
電気モータ５は、圧縮機６に連結されており、サイト熱電需給システム５０から送電ライン３２を介して供給された電力を用いて圧縮機６を駆動する。サイト熱電需給システム５０から電気モータ５に供給される電力は、系統電力であってもよいし、バイナリー発電機２２から供給された電力であってもよいし、膨張タービン１４に連結された後述の発電機や、送電ライン３６を通じて需要体１００に設置されたＥＶやＮＡＳ電池、太陽光などの各種電気設備から供給された電力であってもよい。サイト熱電需給システム５０から電気モータ５に供給する電力として系統電力を用いる場合は、安価な夜間電力を使用することが望ましい。
【0016】
圧縮機６は、電気モータ５により駆動されることにより、第３流路２０から供給された中温低圧の熱媒体を圧縮して高温高圧の熱媒体を生成するよう構成されている。なお、他の実施形態では、電気モータ５に代えて、風車や水車等によって直接（電力に変換せずに）圧縮機６を駆動してもよい。また、第３流路２０から圧縮機６に供給される熱媒体は、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、本明細書では、相対的な温度として、温度の高い方から順に、高温、中温、低温との表現を使用する。また、相対的な圧力として、圧力の高い方から順に、高圧、中圧、低圧との表現を使用する。
【0017】
第１流路８は、圧縮機６の下流側に接続されており、圧縮機６で圧縮された高温高圧の熱媒体を流すように構成されている。
【0018】
蓄圧断熱高温貯槽１０は、第１流路８の下流側に接続されており、第１流路８から供給された高温高圧の熱媒体を貯蔵するように構成されている。
【0019】
第２流路１２は、蓄圧断熱高温貯槽１０の下流側に接続されており、蓄圧断熱高温貯槽１０を出た熱媒体を、バイナリー発電機２２の高温側（後述する蒸発器９２側）において作動媒体と熱交換させた後、膨張タービン１４及び蓄圧断熱低温貯槽１８に供給するように構成されている。幾つかの実施形態では、需要体１００の温熱・電力の需要や消費量に基づくサイト熱電需給システム５０からの指令に従い、蓄圧断熱高温貯槽１０に貯蔵された高温高圧の熱媒体の一部を後述の第４流路２４によって需要体１００へ供給し、また一部を第２流路１２によってバイナリー発電機２２の高温側に導入し作動媒体と熱交換し、蒸発させた作動媒体の膨張力により発電し、送電ライン３４及び送電ライン３５を介して需要体１００へ電力を供給してもよい。第２流路１２を流れる熱媒体は、バイナリー発電機２２の高温側で放熱して減温する。一実施形態では、バイナリー発電機２２の高温側は第２流路１２を流れる熱媒体の一部を凝縮させる凝縮器として機能する。
【0020】
膨張タービン１４は、第２流路１２におけるバイナリー発電機２２の下流側に設けられており、第２流路１２を流れる中温高圧の熱媒体（バイナリー発電機２２の高温側で仕事をした後の中温高圧の熱媒体）を減圧するように構成されている。図１に示す例では、第２流路１２を流れる中温高圧の熱媒体によって膨張タービン１４が駆動され、膨張タービン１４に接続された不図示の発電機が発電を行う。膨張タービン１４に接続された発電機から得られる電力は、送電ライン３３を介してサイト熱電需給システム５０に送電される。
【0021】
蓄圧断熱低温貯槽１８は、第２流路１２において膨張タービン１４の下流側に設けられており、第２流路１２の低温低圧の熱媒体を貯蔵するように構成されている。
【0022】
第３流路２０は、第２流路１２の下流側に接続されており、膨張タービン１４及び蓄圧断熱低温貯槽１８の各々を通った熱媒体をバイナリー発電機２２の低温側（後述する凝縮器９８）を介して圧縮機６に供給するように構成されている。幾つかの実施形態では、需要体１００の冷熱・電力の需要や消費量に基づくサイト熱電需給システム５０からの指令に従い、蓄圧断熱低温貯槽１８に貯蔵された低温低圧の熱媒体の一部を後述の第６流路２８によって需要体１００へ供給し、また一部を第３流路２０によってバイナリー発電機２２の低温側に導入し、熱交換により凝縮させた作動媒体を、後述する作動媒体循環ポンプ９１を用いバイナリー発電機２２の循環流路９０を循環させることで発電し、送電ライン３４及び送電ライン３５を介して需要体１００へ電力を供給してもよい。
【0023】
バイナリー発電機２２は、第２流路１２における膨張タービン１４の上流側を流れる高温高圧の熱媒体と第３流路２０を流れる低温低圧の熱媒体との温度差を利用して発電するように構成されている。バイナリー発電機２２で発電した電力は送電ライン３４を介してサイト熱電需給システム５０に供給される。第３流路２０を流れる熱媒体は、バイナリー発電機２２の低温側で吸熱して加温する。第３流路２０においてバイナリー発電機２２で仕事をした後の中温低圧の熱媒体は、圧縮機６に戻されて、圧縮機６で再び圧縮されて高温高圧の熱媒体となる。
【0024】
図２は、バイナリー発電機２２の概略構成の一例を示す図である。図２に示すように、バイナリー発電機２２は、循環流路９０、作動媒体循環ポンプ９１、蒸発器９２、膨張タービン９４、発電機９６及び凝縮器９８を備える。循環流路９０には、水の標準沸点よりも低い標準沸点を有する熱媒体である作動媒体（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）が流れており、作動媒体は作動媒体循環ポンプ９１によって圧送されて循環流路９０内を一方向に循環する。循環流路９０には、作動媒体の流れ方向において、作動媒体循環ポンプ９１、蒸発器９２、膨張タービン９４及び凝縮器９８が順に配置されている。蒸発器９２は、第２流路１２を流れる高温高圧の熱媒体との熱交換により作動媒体を蒸発させるよう構成される。また、膨張タービン９４は、蒸発器９２で蒸発した作動媒体により駆動し、該膨張タービン９４に連結された発電機９６を駆動する。凝縮器９８は、膨張タービン９４から排出された作動媒体を、第３流路２０を流れる低温低圧の熱媒体との熱交換により冷却して凝縮させるよう構成される。凝縮器９８で凝縮した作動媒体は、作動媒体循環ポンプ９１によって圧送されて再び蒸発器９２に供給され、循環流路９０を循環する。
【0025】
このように、バイナリー発電機２２は、循環流路９０を流れる作動媒体（作動流体）を、第２流路１２を流れる熱媒体と第３流路２０を流れる熱媒体の各々と熱交換させて、作動媒体の状態変化（蒸発及び凝縮）を利用して発電するように構成された発電機である。すなわち、バイナリー発電機２２は、第２流路１２と第３流路２０とを流れる熱媒体よりも低沸点の作動媒体が、第２流路１２と第３流路２０を流れる熱媒体の各々と熱交換して状態変化することで発電するように構成された発電機である。
【0026】
第４流路２４は、蓄圧断熱高温貯槽１０の下流側に接続されており、蓄圧断熱高温貯槽１０から地域熱電併給システム２の対象サイトの需要体１００に高温高圧の熱媒体を供給（温熱供給）するように構成されている。この温熱は、需要体１００に備えられた貯湯槽へお湯等の形にて改めて熱として蓄えられても良い。
【0027】
第５流路２６は、第４流路２４を介して需要体１００に供給されて需要体１００側で仕事を行うことで温度が下がった中温高圧の熱媒体を需要体１００から回収するように構成されている。第５流路２６は、第２流路１２におけるバイナリー発電機２２と膨張タービン１４との間の位置に接続しており、需要体１００から回収した中温高圧の熱媒体を第２流路１２におけるバイナリー発電機２２と膨張タービン１４との間の位置に供給するように構成されている。
【0028】
第６流路２８は、蓄圧断熱低温貯槽１８の下流側に接続されており、蓄圧断熱低温貯槽１８を出た低温低圧の熱媒体を蓄圧断熱低温貯槽１８から需要体１００に供給（冷熱供給）するように構成されている。なお、より低温の熱媒体を供給する場合には、第６流路２８を膨張タービン１４の下流側に接続し、膨張タービン１４を通過後のより低温となった熱媒体を需要体１００に供給するように構成してもよい。
【0029】
第７流路３０は、第６流路２８を介して需要体１００に供給された低温低圧の熱媒体を需要体１００から回収するように構成されている。第７流路３０は、第３流路２０におけるバイナリー発電機２２と圧縮機６との間の位置に接続しており、需要体１００から回収した低温低圧の熱媒体を第３流路２０におけるバイナリー発電機２２と圧縮機６との間の位置に供給するように構成されている。
【0030】
サイト熱電需給システム５０は、電気モータ５を駆動するための電力を送電ライン３２を介して電気モータ５に直流電力で送電する。サイト熱電需給システム５０は、膨張タービン１４に接続された不図示の発電機で発電した電力を送電ライン３３を介して直流電力で受電し、バイナリー発電機２２で発電した電力を送電ライン３４を介して直流電力で受電する。
【0031】
サイト熱電需給システム５０は、膨張タービン１４に接続された発電機から送電ライン３３を介して受電した直流電力と、バイナリー発電機２２から送電ライン３４を介して受電した直流電力とを、送電ライン３５を介して対象サイトの需要体１００に供給可能に構成されている。サイト熱電需給システム５０は、対象サイトの需要体側で発電した電力（例えば対象サイトに設置された太陽光発電設備、燃料電池、ＮＡＳ電池、対象サイトで使用される電気自動車に設置されたリチウムイオン電池等から出力される電力）を送電ライン３６を介して直流電力で受電可能に構成されている。
【0032】
サイト熱電需給システム５０は、送電ライン３７を介して統括熱電需給システム５２に直流電力を供給可能に構成されており、送電ライン３８を介して統括熱電需給システム５２から直流電力を受電可能に構成されている。
【0033】
統括熱電需給システム５２は、図３に示すように、複数の地域熱電併給システム２全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成されている。統括熱電需給システム５２とサイト熱電需給システム５０とは直流電力を授受可能に構成されており、地域熱電併給システム２間では、直流電力、高温高圧の熱媒体及び低温低圧の熱媒体を授受可能に構成されている。図３において、複数の地域熱電併給システム２は、複数の対象サイトにそれぞれ対応して設けられており、複数の地域熱電併給システム２と、統括熱電需給システム５２とが、地域熱電併給システム群４を構成する。
【0034】
温度センサ８２は、蓄圧断熱高温貯槽１０に設けられており、蓄圧断熱高温貯槽１０に貯蔵された熱媒体の温度を検出可能に構成されている。温度センサ８４は、蓄圧断熱低温貯槽１８に設けられており、蓄圧断熱低温貯槽１８に貯蔵された熱媒体の温度を検出可能に構成されている。
【0035】
モータ制御部８６は、温度センサ８２の出力が閾値以下である場合に、電気モータ５を駆動して圧縮機６を作動させることにより、蓄圧断熱高温貯槽１０に高温高圧の熱媒体を補充するように構成されてもよい。また、蓄圧断熱高温貯槽１０には、蓄圧断熱高温貯槽１０に貯蔵された熱媒体の残量を検出可能な残量センサ（容量センサ）が設けられていてもよい。また、当該残量センサが設けられている場合には、モータ制御部８６は、残量センサによって検出された蓄圧断熱高温貯槽１０の熱媒体の残量が閾値を下回った場合に電気モータ５を駆動して圧縮機６を作動させることにより、蓄圧断熱高温貯槽１０に高温高圧の熱媒体を補充するように構成されていてもよい。
【0036】
また、モータ制御部８６は、温度センサ８４の出力が閾値以上である場合に、電気モータ５を駆動して圧縮機６を作動させることにより、蓄圧断熱高温貯槽１０に高温高圧の熱媒体を補充するとともに蓄圧断熱高温貯槽１０から高温高圧の熱媒体を第２流路１２に放出し、バイナリー発電機２２で発電を行ってもよい。また、蓄圧断熱低温貯槽１８には、蓄圧断熱低温貯槽１８に貯蔵された熱媒体の残量を検出可能な残量センサ（容量センサ）が設けられていてもよい。また、当該残量センサが設けられている場合には、モータ制御部８６は、残量センサによって検出された蓄圧断熱低温貯槽１８の熱媒体の残量が閾値を下回った場合に、電気モータ５を駆動して圧縮機６を作動させることにより、蓄圧断熱高温貯槽１０に高温高圧の熱媒体を補充するとともに蓄圧断熱高温貯槽１０から高温高圧の熱媒体を第２流路１２に放出し、バイナリー発電機２２で発電を行ってもよい。
【0037】
この際、バイナリー発電機２２の高温側で単に放熱するのではなく、蓄圧断熱低温貯槽１８から第３流路２０を介してバイナリー発電機２２に低温低圧の熱媒体を供給することによりバイナリー発電機２２の作動媒体を凝縮した後、蒸発器９２へ圧送し、バイナリー発電機２２で発電を行ってエネルギーを回収する。そして、第２流路１２においてバイナリー発電機２２の高温側で発電に利用された後の中温高圧の熱媒体は、膨張タービン１４に供給されて膨張タービン１４を駆動し、膨張タービン１４に連結された不図示の発電機が行われる。膨張タービン１４を通過して低温低圧となった熱媒体は蓄圧断熱低温貯槽１８に補充される。
【0038】
図１に示した構成によれば、圧縮機６、第１流路８、蓄圧断熱高温貯槽１０、第２流路１２、膨張タービン１４、蓄圧断熱低温貯槽１８、第３流路２０及びバイナリー発電機２２によって構成される熱媒体の循環流路２５によって、ヒートポンプサイクルを構築することができる。ヒートポンプは、ＣＯＰが３（＝３００％）を超えるのが通常であり、効率が９０％程度の燃焼式機器を利用する給湯に比べ、効率は何百％の向上となり極めて効率的である。このため、少ない投入エネルギーで効率的に高温高圧の熱媒体と低温低圧の熱媒体とを生成することができる。
【0039】
また、生成した高温高圧の熱媒体と低温低圧の熱媒体とをそれぞれ蓄圧断熱高温貯槽１０と蓄圧断熱低温貯槽１８に貯蔵することで電力を熱として蓄積し、電力需要に応じて蓄圧断熱高温貯槽１０と蓄圧断熱低温貯槽１８から高温高圧の熱媒体と低温低圧の熱媒体とをバイナリー発電機２２に供給して発電を行うことができるため、ヒートポンプサイクル内で貯蔵した互いに温度の異なる熱媒体を利用して発電する新規な方式の電池である蓄熱式蓄電池３を提供することができる。図１に示す構成では、圧縮機６、第１流路８、蓄圧断熱高温貯槽１０、第２流路１２、膨張タービン１４、蓄圧断熱低温貯槽１８、第３流路２０及びバイナリー発電機２２が蓄熱式蓄電池３を構成する。
【0040】
この蓄熱式蓄電池３によれば、例えば特許文献１に記載される構成（ヒートポンプサイクルを流れる高温高圧の熱媒体で膨張タービンを駆動して膨張タービンに接続された発電機により発電を行う構成）と比較して、ヒートポンプサイクル内の熱媒体を利用して簡素な構成で発電を行うことができる。
【0041】
また、地域熱電併給システム２のヒートポンプサイクルによって生成される熱媒体は、給湯、暖房、冷房、氷温保存等をはじめとした、一般的な生活に十分な温度（例えば－３０℃程度～６０℃程度）で需要体１００に供給可能であることから、地域への熱供給源として活用できる。
特にコンパクトシティやスマートシティなど、インフラが集中する地域では、熱の移動距離に伴う制約を受けずにより効率的な運用が可能となる。
特にコンパクトシティやスマートシティなど、インフラが集中する地域では、熱の移動距離に伴う制約を受けずにより効率的な運用が可能となる。
【0042】
比較的小規模なエネルギー変換機器である圧縮機６やバイナリー発電機２２等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を実現することができ、エネルギーの安定供給や省エネルギー等の観点でもメリットがある。
【0043】
また、一般に、夏は冷熱需要が多く、冬は温熱需要が多い。多量の熱を使う家もあれば、日中は不在で熱をそれほど使わない家もある。環境やライフスタイルほか、多様な因子により熱の需要量に変動が発生するが、その変動の結果、余った熱を大気に放出するのは省エネの観点から望ましくない。電気も熱と同様、需要者単位での変動は大きいが、複数の需要者を纏めて管理することで平準化が可能である。上記地域熱電併給システム２は、このような熱や電気の需要量や再生可能エネルギーの発電量等の変動のバッファーとして、余剰熱／電気を熱状態で蓄え、必要に応じバイナリー発電機２２を用いて電気として取り出すことを可能とするものである。
【0044】
また、例えばＮＡＳ電池やリチウムイオン電池は、蓄電容量を上げるためには、リチウムや硫黄を増やすなどにより高コスト化を招きやすいが、この蓄熱式蓄電池３では、蓄圧断熱高温貯槽１０及び蓄圧断熱低温貯槽１８を新設又は増設することにより蓄電容量を容易に増大することができる。
【0045】
バイナリー発電機２２は、使用材料の多くが金属なので高温環境下や、酸素、水蒸気等により酸化劣化する場合があるが、この酸化劣化を抑制する観点からは、地域熱電併給システム２で使用する熱媒体は代替フロン類が望ましい。
【0046】
また、バイナリー発電機２２において、蓄圧断熱高温貯槽１０に貯蔵された熱媒体が保有する温熱量と、蓄圧断熱低温貯槽１８に貯蔵された熱媒体の保有する冷熱量のどちらが不足しても、バイナリー発電機２２による発電を効率的に行うことができない。
【0047】
この点、上記温度センサ８２及びモータ制御部８６を備える地域熱電併給システム２によれば、蓄圧断熱高温貯槽１０に設けられた温度センサ８２の出力が閾値以下である場合に電気モータ５で圧縮機６を駆動して蓄圧断熱高温貯槽１０に貯蔵された熱媒体が保有する温熱量を補充する（蓄圧断熱高温貯槽１０に貯蔵された熱媒体の温度を上昇させる）ことができるため、バイナリー発電機２２で効率的に発電することができる。
【0048】
また、上記温度センサ８４及びモータ制御部８６を備える地域熱電併給システム２によれば、蓄圧断熱低温貯槽１８に設けられた温度センサ８４の出力が閾値以上である場合に電気モータ５で圧縮機６を駆動して高温高圧の熱媒体を生成し、バイナリー発電機２２で減温後に膨張タービン１４で膨張させて蓄圧断熱低温貯槽１８に貯蔵された熱媒体が保有する冷熱量を補充する（蓄圧断熱低温貯槽１８に貯蔵された熱媒体の温度を低下させる）ことができるため、バイナリー発電機２２で効率的に発電することができる。
【0049】
（機械学習装置）
幾つかの実施形態では、図１に示すように、複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向を学習するように構成された機械学習装置８８を更に備えていてもよい。この場合、統括熱電需給システム５２は、機械学習装置８８が学習した複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向（以下、単に「機械学習装置８８の学習結果」と記載する。）に基づいて、複数の熱電併給システム２全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成される。機械学習装置８８は、コンピュータで構成されており、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）や、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリや外部記憶装置などからなる記憶装置を備えている。また、機械学習装置８８や統括熱電需給システム、および１００需要体の各種設備間においては、データや指示命令信号の授受のために必要な相互通信手段（有線、無線を問わない）を含む。図１に示す例では、機械学習装置８８は、統括熱電需給システム５２に設けられているが、機械学習装置８８はサイト熱電需給システム５０毎に設けられていてもよいし、その他の箇所に設けられていてもよい。
幾つかの実施形態では、図１に示すように、複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向を学習するように構成された機械学習装置８８を更に備えていてもよい。この場合、統括熱電需給システム５２は、機械学習装置８８が学習した複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向（以下、単に「機械学習装置８８の学習結果」と記載する。）に基づいて、複数の熱電併給システム２全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成される。機械学習装置８８は、コンピュータで構成されており、図示しないＣＰＵ（プロセッサ）や、ＲＯＭやＲＡＭといったメモリや外部記憶装置などからなる記憶装置を備えている。また、機械学習装置８８や統括熱電需給システム、および１００需要体の各種設備間においては、データや指示命令信号の授受のために必要な相互通信手段（有線、無線を問わない）を含む。図１に示す例では、機械学習装置８８は、統括熱電需給システム５２に設けられているが、機械学習装置８８はサイト熱電需給システム５０毎に設けられていてもよいし、その他の箇所に設けられていてもよい。
【0050】
統括熱電需給システム５２は、機械学習装置８８の学習結果に基づいて、例えば複数の地域熱電併給システム２に対応する複数の対象サイトのうち特に高温の熱媒体の需要が多いサイトには、圧縮機６での圧縮直後の極高温の熱媒体を第１流路８から抽出して積極的に供給するように熱の需給最適化を行ってもよい。また、統括熱電需給システム５２は、機械学習装置８８の学習結果に基づいて、例えば複数の地域熱電併給システム２に対応する複数の対象サイトのうち特に低温の熱媒体の需要が多いサイト（例えば食品工場が多い地域等）には、膨張タービン１４での膨張直後の極低温の熱媒体を第２流路における膨張タービン１４の下流側から抽出して積極的に供給するように熱の需給最適化を行ってもよい。また、統括熱電需給システム５２は、機械学習装置８８の学習結果に基づいて、例えば複数の地域熱電併給システム２に対応する複数の対象サイトのうちそれほど高温や低温の熱媒体を必要としないサイトには、各サイトで仕事をした後の熱媒体（リターン熱媒体）を供給するように熱の需給最適化を行ってもよい。
【0051】
統括熱電需給システム５２は、機械学習装置８８の学習結果に基づいて、例えば複数の地域熱電併給システム２に対応する複数の対象サイトの各々において、サイト内の人口の過疎化や過密化に合わせて、バイナリー発電機２２の発電量、膨張タービン１４に接続された不図示の発電機の発電量、電気モータ５の駆動、蓄圧断熱高温貯槽１０及び蓄圧断熱低温貯槽１８の各々の蓄熱量並びに蓄熱のタイミングを制御して電力及び熱の供給不足や供給過多を回避してもよい。また、統括熱電需給システム５２は、例えば複数の地域熱電併給システム２に対応する複数の対象サイトの各々において、サイト内の人の年齢構成や就労状況などのライフスタイルによる電力及び熱の需要の変動量（例えば自宅におけるエネルギー使用時間や使用量）についての機械学習装置８８の学習結果に基づいて、バイナリー発電機２２の発電量、膨張タービン１４に接続された不図示の発電機の発電量、電気モータ５の駆動、蓄圧断熱高温貯槽１０及び蓄圧断熱低温貯槽１８の各々の蓄熱量並びに蓄熱のタイミングを制御して電力及び熱の供給不足や供給過多を回避してもよい。
【0052】
図４は、一実施形態に係る地域熱電併給システム２（２Ｂ）の概略構成を示す模式図である。図４に示す地域熱電併給システム２（２Ｂ）において、図１に示した地域熱電併給システム２（２Ａ）の各構成と共通の符号は、特記しない限り図１に示した地域熱電併給システム２（２Ａ）の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。
【0053】
【0054】
第１分岐流路６０は、第２流路１２におけるバイナリー発電機２２と膨張タービン１４との間から分岐し、第２流路１２から供給された熱媒体を地中熱熱交換装置６２の第１熱交換部７０あるいは第２熱交換部７２に流すように構成されている。
【0055】
第１熱交換部７０は、第１分岐流路６０に接続し、第１分岐流路６０から供給された高温高圧の熱媒体を未利用エネルギーとしての地中熱との熱交換により加熱するように構成されている。なお、第１熱交換部７０は、地中熱に代えて、工場排熱やごみ焼却場の排熱等の未利用エネルギーとの熱交換により熱媒体を加熱するように構成されていてもよい。
【0056】
第１戻り流路６４は、第１熱交換部７０に接続し、第１熱交換部７０を通過した高温高圧の熱媒体を第２流路１２における蓄圧断熱高温貯槽１０とバイナリー発電機２２との間に供給するように構成されている。
【0057】
このように、地域熱電併給システム２（２Ｂ）では、第２流路１２の一部、第１分岐流路６０、第１熱交換部７０及び第１戻り流路６４によって循環流路７４（図５の２か所の太線部のうち上側の太線部と第１熱交換部７０とからなる循環流路）を構成可能となっている。
【0058】
第２分岐流路６６は、第３流路２０におけるバイナリー発電機２２と圧縮機６との間から分岐し、第３流路２０から供給された低温低圧の熱媒体を地中熱熱交換装置６２の第１熱交換部７０あるいは第２熱交換部７２に流すように構成されている。
【0059】
第２熱交換部７２は、第２分岐流路６６に接続し、第２分岐流路６６から供給された低温低圧の熱媒体を未利用エネルギーとしての地中熱との熱交換により冷却するように構成されている。なお、第２熱交換部７２は、地中熱に代えて、河川、海水、下水又は雪氷熱等の未利用エネルギーとの熱交換により熱媒体を冷却するように構成されていてもよい。
【0060】
第２戻り流路６８は、第２熱交換部７２に接続し、第２熱交換部７２を通過した低温低圧の熱媒体を第３流路２０における蓄圧断熱低温貯槽１８とバイナリー発電機２２との間に供給するように構成されている。
【0061】
このように、地域熱電併給システム２（２Ｂ）では、第３流路２０の一部、第２分岐流路６６、第２熱交換部７２及び第２戻り流路６８によって循環流路７６（図５の２か所の太線部のうち下側の太線部と第２熱交換部７２とからなる循環流路）を構成可能となっている。
【0062】
バイナリー発電機２２において、第２流路１２を流れる熱媒体が保有する温熱量と、第３流路２０を流れる熱媒体の保有する冷熱量のどちらが不足しても、バイナリー発電機２２による発電を効率的に行うことができない。この点、上記地域熱電併給システム２（２Ｂ）の蓄熱式蓄電池によれば、第２流路１２におけるバイナリー発電機２２と膨張タービン１４との間を流れる熱媒体を第１分岐流路６０を介して第１熱交換部７０に供給し、第１熱交換部７０で地中熱との熱交換により加熱してから第１戻り流路６４で第２流路１２における蓄圧断熱高温貯槽１０とバイナリー発電機２２との間に供給することができる。このため、第２流路１２を流れる熱媒体が保有する温熱量が第３流路２０を流れる熱媒体の保有する冷熱量に対して不足している場合（温媒不足の場合）に、第２流路１２を流れる熱媒体の温熱量を地中熱を利用して補充し、バイナリー発電機２２で効率的に発電することができる。
【0063】
また、第３流路２０を流れる熱媒体を第２分岐流路６６を介して第２熱交換部７２に供給し、第２熱交換部７２で地中熱との熱交換により冷却してから第２戻り流路６８で第３流路２０における蓄圧断熱低温貯槽１８とバイナリー発電機２２との間に供給することができる。このため、第３流路２０を流れる熱媒体が保有する冷熱量が第２流路１２を流れる熱媒体の保有する温熱量に対して不足している場合（冷媒不足の場合）に、第３流路２０を流れる熱媒体の冷熱量を未利用エネルギーを利用して補充し、バイナリー発電機２２で効率的に発電することができる。
【0064】
なお、図４及び図５に示す構成では、圧縮機６、第１流路８、蓄圧断熱高温貯槽１０、第２流路１２、膨張タービン１４、蓄圧断熱低温貯槽１８、第３流路２０及びバイナリー発電機２２、第１分岐流路６０、第１熱交換部７０、第１戻り流路６４、第２分岐流路６６、第２熱交換部７２及び第２戻り流路６８が蓄熱式蓄電池３を構成する。
【0065】
図６は、一実施形態に係る地域熱電併給システム２（２Ｃ）の概略構成を示す模式図である。図６に示す地域熱電併給システム２（２Ｃ）において、上述した地域熱電併給システム２（２Ａ）及び地域熱電併給システム２（２Ｂ）の各構成と共通の符号は、特記しない限り上述した地域熱電併給システム２（２Ａ）及び地域熱電併給システム２（２Ｂ）の各構成と同様の構成を示すものとし、説明を省略する。
【0066】
図６に示す地域熱電併給システム２（２Ｃ）は、温度調整流路７８，８０を備える点が図４に示す地域熱電併給システム２（２Ｂ）と異なる。温度調整流路７８は第２熱交換部７２に、温度調整流路８０は第１熱交換部７０にそれぞれ接続されているのが基本である。ただし、システムを効率的に稼働させるため、切替バルブなどを設置し、温度調整流路７８を第１熱交換部７０に、温度調整流路８０を第２熱交換部７２に接続してもよい。ただし、第１分岐流路６０から供給された熱媒体と第２分岐流路６６から供給された熱媒体とが地中熱交換装置６２内で混ざらないように各流路が切り替えられる。第１分岐流路６０が第１熱交換部７０に対する熱媒体の入口側の流路となる場合に温度調整流路７８が第１熱交換部７０に対する熱媒体の出口側の流路となり、第２分岐流路６６が第２熱交換部７２に対する熱媒体の入口側の流路となる場合に温度調整流路８０が第２熱交換部７２に対する熱媒体の出口側の流路となる。第１分岐流路６０が第２熱交換部７２に対する熱媒体の入口側の流路となる場合に温度調整流路７８が第２熱交換部７２に対する熱媒体の出口側の流路となり、第２分岐流路６６が第１熱交換部７０に対する熱媒体の入口側の流路となる場合に温度調整流路８０が第１熱交換部７０に対する熱媒体の出口側の流路となる。
【0067】
温度調整流路７８は、第２流路１２を流れる高温高圧の熱媒体の温度調整が必要な時に使用される。具体的には、バイナリー発電機２２にて十分に温度が下がらない場合などに使用される。
温度調整流路８０は、第３流路２０を流れる低温高圧の熱媒体の温度調整が必要な時に使用される。具体的には、バイナリー発電機２２にて十分に温度が上がらない場合などに使用される。
温度調整流路８０は、第３流路２０を流れる低温高圧の熱媒体の温度調整が必要な時に使用される。具体的には、バイナリー発電機２２にて十分に温度が上がらない場合などに使用される。
【0068】
なお、図６に示す構成では、圧縮機６、第１流路８、蓄圧断熱高温貯槽１０、第２流路１２、膨張タービン１４、蓄圧断熱低温貯槽１８、第３流路２０及びバイナリー発電機２２、第１分岐流路６０、第１熱交換部７０、第１戻り流路６４、第２分岐流路６６、第２熱交換部７２及び第２戻り流路６８及び温度調整流路７８，８０が蓄熱式蓄電池３を構成する。
【0069】
本開示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。
【0070】
例えば上述の地域熱電併給システム２（２Ａ～２Ｃ）の各々において、膨張タービン１４の代わりに膨張弁等の他の膨張装置（減圧弁等の蒸発器）を設けてもよい。
【0071】
また、上述した実施形態では、バイナリー発電機２２で発電した電力及び膨張タービン１４に連結された発電機で発電した電力が対象サイトの需要体１００へ供給される場合等を例示したが、バイナリー発電機２２で発電した電力及び膨張タービン１４に連結された発電機で発電した電力を例えば電気モータ５の駆動に利用してもよいし、統括熱電需給システム５２を介して電力会社に売電してもよい。
【0072】
また、例えば上述の地域熱電併給システム２（２Ａ～２Ｃ）の各々において、第１流路８、第２流路１２、第３流路２０等の各流路に熱媒体を貯蔵するためのバッファタンクを必要に応じて設置してもよい。また、このバッファタンクにバッファタンクの熱媒体の残量を検出するための残量センサ（容量センサ）を設けてもよい。
【0073】
また、上述した幾つかの実施形態では、送電ライン３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８が設けられていたが、各送電ラインは地域熱電併給システム２に必須の構成ではない。例えば、バイナリー発電機２２で発電した電力で水を電気分解して水素を製造し、水素を需要体１００に輸送して需要体１００側で燃料電池により発電してもよい。
【0074】
また、例えば上述の地域熱電併給システム２（２Ａ～２Ｃ）の各々において、蓄圧断熱低温貯槽１８は、第２流路１２における膨張タービン１４の下流側に設けられていたが、蓄圧断熱低温貯槽１８は、第２流路１２における膨張タービン１４の上流側に設けられていてもよい。この場合、上述した地域熱電併給システム２（２Ａ～２Ｃ）の各々において、膨張タービン１４の位置と蓄圧断熱低温貯槽１８の位置とを入れ替えればよい（例えば図７参照）。これにより、膨張タービン１４で気化する前の液体の熱媒体を蓄圧断熱低温貯槽１８に貯蔵することができる。このため、膨張タービン１４で気化した後の気体の熱媒体を蓄圧断熱低温貯槽１８に貯蔵する場合と比較して、蓄圧断熱低温貯槽１８を小型化することができる。
【0075】
また、幾つかの実施形態では、上述した熱電併給システム２（２Ａ～２Ｃ）の各々は、例えば図８及び図９に示すように、上述のバイナリー発電機２２を複数備えていてもよい。バイナリー発電機２２の各々の構成は、図２を用いて説明した構成と同一であり、再度の説明を省略するとともに図を簡略化して示している。
【0076】
図８に示す例では、熱電併給システム２は、複数のバイナリー発電機２２ａ～２２ｃを備えており、バイナリー発電機２２ａの蒸発器９２ａと、バイナリー発電機２２ｂの蒸発器９２ｂと、バイナリー発電機２２ｃの蒸発器９２ｃとは、第２流路１２に第２流路１２の流れ方向に沿って直列に並んでいる。第２流路１２の流れ方向において、蒸発器９２ｂは蒸発器９２ａよりも下流側に位置し、蒸発器９２ｃは蒸発器９２ｂよりも下流側に位置する。
【0077】
図８に示す例では、第２流路１２は、蓄圧断熱高温貯槽１０と膨張タービン１４とを接続する熱交換用流路１０２、第１バイパス流路１０４、第２バイパス流路１０６及び第３バイパス流路１０８を含む。
【0078】
蒸発器９２ａと、蒸発器９２ｂと、蒸発器９２ｃとは、熱交換用流路１０２に熱交換用流路１０２の流れ方向に沿って直列に並んでいる。熱交換用流路１０２の流れ方向において、蒸発器９２ｂは蒸発器９２ａよりも下流側に位置し、蒸発器９２ｃは蒸発器９２ｂよりも下流側に位置する。
【0079】
第１バイパス流路１０４は、熱交換用流路１０２における蒸発器９２ａの上流側の位置Ｐ１と蒸発器９２ｃの下流側の位置Ｐ２とを接続する。第１バイパス流路１０４を通る熱媒体は、蒸発器９２ａ，９２ｂ，９２ｃを全て迂回して膨張タービン１４に供給される。
【0080】
第２バイパス流路１０６は、熱交換用流路１０２における蒸発器９２ｂの上流側の位置Ｐ３と蒸発器９２ｃの下流側の位置Ｐ４とを接続する。第２バイパス流路１０６を通る熱媒体は、蒸発器９２ｂ及び蒸発器９２ｃを迂回して膨張タービン１４に供給される。
【0081】
第３バイパス流路１０８は、熱交換用流路１０２における蒸発器９２ｃの上流側の位置Ｐ５と蒸発器９２ｃの下流側の位置Ｐ６とを接続する。第３バイパス流路１０８を通る熱媒体は、蒸発器９２ｃを迂回して膨張タービン１４に供給される。
【0082】
第１バイパス流路１０４にはバルブ１１０が設けられる。熱交換用流路１０２における第１バイパス流路１０４との接続位置Ｐ１と蒸発器９２ａとの間にはバルブ１１２が設けられる。熱交換用流路１０２における第２バイパス流路１０６との接続位置Ｐ３と蒸発器９２ｂとの間にはバルブ１１４が設けられる。熱交換用流路１０２における第３バイパス流路１０８との接続位置Ｐ５と蒸発器９２ｃとの間にはバルブ１１６が設けられる。バルブ１１０，１１２，１１４，１１６の各々は、例えば流量調整弁等であってもよいし、オンオフ弁であってもよい。バルブ１１０，１１２，１１４，１１６は、複数の蒸発器９２ａ～９２ｃのうち循環流路９０を流れる作動媒体と熱交換を行う蒸発器９２の数を調節可能な調節手段１１８として機能する。
【0083】
また、バイナリー発電機２２ａの凝縮器９８ａと、バイナリー発電機２２ｂの凝縮器９８ｂと、バイナリー発電機２２ｃの凝縮器９８ｃとは、第３流路２０に第３流路２０の流れ方向に沿って直列に並んでいる。第３流路２０の流れ方向において、凝縮器９８ｂは凝縮器９８ｃよりも下流側に位置し、凝縮器９８ａは凝縮器９８ｂよりも下流側に位置する。
【0084】
図８に示す構成によれば、複数のバイナリー発電機２２ａ～２２ｃの蒸発器９２ａ～９２ｃが第２流路１２に直列に配置されており、複数の蒸発器９２ａ～９２ｃのうち熱交換を行う蒸発器の数を調節可能な調節手段１１８が設けられている。このため、第２流路１２を流れる熱媒体の流量が一定であっても、複数の蒸発器９２ａ～９２ｃで吸収する熱量の総量を調節手段１１８によって調節することができる。また、複数の蒸発器９２ａ～９２ｃで吸収する熱量の総量を調節手段１１８によって調節することにより、蓄圧断熱低温貯槽１８の熱媒体の温度を調節することができる。また、複数のバイナリー発電機２２ａ～２２ｃの何れかが故障しても、故障の対象をメンテナンスしながら運転を続行することができる。
【0085】
図９に示す例では、熱電併給システム２は、複数のバイナリー発電機２２ａ～２２ｃを備えており、バイナリー発電機２２ａの蒸発器９２ａと、バイナリー発電機２２ｂの蒸発器９２ｂと、バイナリー発電機２２ｃの蒸発器９２ｃとは、第２流路１２に並列に配置されている。
【0086】
図９に示す例では、第２流路１２は、複数の熱交換用流路１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃとバイパス流路１２２とを含み、複数の熱交換用流路１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃの各々とバイパス流路１２２とは並列に接続されている。蒸発器９２ａは熱交換用流路１２０ａに設けられ、蒸発器９２ｂは熱交換用流路１２０ｂに設けられ、蒸発器９２ｃは熱交換用流路１２０ｃに設けられる。バイパス流路１２２を流れる熱媒体は、蒸発器９２ａ～９２ｃの全てを迂回して膨張タービン１４に供給される。
【0087】
バイパス流路１２２にはバルブ１２４が設けられ、熱交換用流路１２０ａにはバルブ１２６が設けられ、熱交換用流路１２０ｂにおける蒸発器９２ｂの上流側にはバルブ１２８が設けられ、熱交換用流路１２０ｃにおける蒸発器９２ｃの上流側にはバルブ１３０が設けられる。バルブ１２４，１２６，１２８，１３０の各々は、例えば流量調整弁等であってもよいし、オンオフ弁であってもよい。バルブ１２４，１２６，１２８，１３０は、複数の蒸発器９２ａ～９２ｃのうち循環流路９０を流れる作動媒体と熱交換を行う蒸発器９２の数を調節可能な調節手段１３３として機能する。
【0088】
また、バイナリー発電機２２ａの凝縮器９８ａと、バイナリー発電機２２ｂの凝縮器９８ｂと、バイナリー発電機２２ｃの凝縮器９８ｃとは、第３流路１２に並列に配置されている。
【0089】
図９に示す例では、第３流路２０は、複数の熱交換用流路１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃとバイパス流路１３４とを含み、複数の熱交換用流路１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃの各々とバイパス流路１３４とは並列に接続されている。凝縮器９８ａは熱交換用流路１３２ａに設けられ、凝縮器９８ｂは熱交換用流路１３２ｂに設けられ、凝縮器９８ｃは熱交換用流路１３２ｃに設けられる。バイパス流路１３４を流れる熱媒体は、凝縮器９８ａ～９８ｃの全てを迂回して圧縮機６に供給される。
【0090】
熱交換用流路１３２ａにおける凝縮器９８ａの上流側にはバルブ１３８が設けられ、熱交換用流路１３２ｂにおける凝縮器９８ｂの上流側にはバルブ１４０が設けられ、熱交換用流路１３２ｃにおける凝縮器９８ｃの上流側にはバルブ１４２が設けられる。バルブ１３８，１４０，１４２の各々は、例えば流量調整弁等であってもよいし、オンオフ弁であってもよい。バルブ１３８，１４０，１４２は、複数の凝縮器９８ａ～９８ｃのうち循環流路９０を流れる作動媒体と熱交換を行う凝縮器９８の数を調節可能な調節手段１４４として機能する。
【0091】
図９に示す構成によれば、複数のバイナリー発電機２２ａ～２２ｃの蒸発器９２ａ～９２ｃが第２流路１２に並列に配置されており、複数の蒸発器９２ａ～９２ｃのうち熱交換を行う蒸発器の数を調節可能な調節手段１３３が設けられている。このため、第２流路１２を流れる熱媒体の流量を調節することにより、複数の蒸発器９２ａ～９２ｃで吸収する熱量の総量を調節することができる。また、複数の蒸発器９２ａ～９２ｃで吸収する熱量の総量を調節手段１１８によって調節することにより、複数のバイナリー発電機２２ａ～２２ｃの発電量の総量を変化させることができる。また、複数の蒸発器９２ａ～９２ｃのうち熱交換を行う蒸発器９２の数が１つ以上であれば、膨張タービン１４に供給される熱媒体の温度は基本的には変わらない。また、複数のバイナリー発電機２２ａ～２２ｃの何れかが故障しても、故障の対象をメンテナンスしながら運転を続行することができる。
【0092】
上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。
【0093】
（１）本開示の一実施形態に係る蓄熱式蓄電池（例えば上述の蓄熱式蓄電池３）は、
熱媒体を圧縮するための圧縮機（例えば上述の圧縮機６）と、
前記圧縮機に接続され、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を流すための第１流路（例えば上述の第１流路８）と、
前記第１流路に接続され、前記第１流路から供給された前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱高温貯槽（例えば上述の蓄圧断熱高温貯槽１０）と、
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽を出た前記熱媒体を流すための第２流路（例えば上述の第２流路１２）と、
前記第２流路に設けられ、前記第２流路を流れる前記熱媒体を減圧するように構成された膨張装置（例えば上述の膨張タービン１４）と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側又は下流側に設けられ、前記第２流路の前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱低温貯槽（例えば上述の蓄圧断熱低温貯槽１８）と、
前記第２流路の下流側に接続され、前記膨張装置及び前記蓄圧断熱低温貯槽の各々を通った前記熱媒体を前記圧縮機に供給するように構成された第３流路（例えば上述の第３流路２０）と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側を流れる前記熱媒体と前記第３流路を流れる前記熱媒体の熱を利用して発電するように構成されたバイナリー発電機（例えば上述のバイナリー発電機２２）と、
を備える。
熱媒体を圧縮するための圧縮機（例えば上述の圧縮機６）と、
前記圧縮機に接続され、前記圧縮機で圧縮された前記熱媒体を流すための第１流路（例えば上述の第１流路８）と、
前記第１流路に接続され、前記第１流路から供給された前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱高温貯槽（例えば上述の蓄圧断熱高温貯槽１０）と、
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽を出た前記熱媒体を流すための第２流路（例えば上述の第２流路１２）と、
前記第２流路に設けられ、前記第２流路を流れる前記熱媒体を減圧するように構成された膨張装置（例えば上述の膨張タービン１４）と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側又は下流側に設けられ、前記第２流路の前記熱媒体を貯蔵するための蓄圧断熱低温貯槽（例えば上述の蓄圧断熱低温貯槽１８）と、
前記第２流路の下流側に接続され、前記膨張装置及び前記蓄圧断熱低温貯槽の各々を通った前記熱媒体を前記圧縮機に供給するように構成された第３流路（例えば上述の第３流路２０）と、
前記第２流路における前記膨張装置の上流側を流れる前記熱媒体と前記第３流路を流れる前記熱媒体の熱を利用して発電するように構成されたバイナリー発電機（例えば上述のバイナリー発電機２２）と、
を備える。
【0094】
上記（１）に記載の蓄熱式蓄電池によれば、圧縮機で圧縮されて高温高圧状態となった熱媒体は、第１流路を介して蓄圧断熱高温貯槽に送られて貯蔵される。
蓄圧断熱高温貯槽を出た高温高圧の熱媒体は、第２流路を通ってバイナリー発電機に供給され、バイナリー発電機で放熱して膨張装置に供給される。膨張装置に供給された熱媒体は膨張装置で減圧されて低温低圧の熱媒体となる。膨張装置及び蓄圧断熱低温貯槽の各々を通った低温低圧の熱媒体は、第３流路を介してバイナリー発電機に供給され、バイナリー発電機に冷熱を供給してから圧縮機に戻される。
このように、圧縮機、第１流路、蓄圧断熱高温貯槽、膨張装置、蓄圧断熱低温貯槽、第３流路及びバイナリー発電機が設けられた熱媒体の循環流路によって、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高温高圧の熱媒体と低温低圧の熱媒体とを生成することができる。
また、生成した高温高圧の熱媒体と低温低圧の熱媒体とをそれぞれ蓄圧断熱高温貯槽と蓄圧断熱低温貯槽に貯蔵することで電力を蓄積し、電力需要に応じて蓄圧断熱高温貯槽と蓄圧断熱低温貯槽から高温高圧の熱媒体と低温低圧の熱媒体とバイナリー発電機に供給して発電を行うことができるため、ヒートポンプサイクル内で貯蔵した互いに温度の異なる熱媒体を利用して発電する新規な方式の電池である蓄熱式蓄電池を提供することができる。
この蓄熱式蓄電池によれば、例えば特許文献１に記載される構成（ヒートポンプサイクルを流れる高温高圧の熱媒体で膨張タービンを駆動して膨張タービンに接続された発電機により発電を行う構成）と比較して、ヒートポンプサイクル内の熱媒体を利用して簡素な構成で発電を行うことができる。
蓄圧断熱高温貯槽を出た高温高圧の熱媒体は、第２流路を通ってバイナリー発電機に供給され、バイナリー発電機で放熱して膨張装置に供給される。膨張装置に供給された熱媒体は膨張装置で減圧されて低温低圧の熱媒体となる。膨張装置及び蓄圧断熱低温貯槽の各々を通った低温低圧の熱媒体は、第３流路を介してバイナリー発電機に供給され、バイナリー発電機に冷熱を供給してから圧縮機に戻される。
このように、圧縮機、第１流路、蓄圧断熱高温貯槽、膨張装置、蓄圧断熱低温貯槽、第３流路及びバイナリー発電機が設けられた熱媒体の循環流路によって、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高温高圧の熱媒体と低温低圧の熱媒体とを生成することができる。
また、生成した高温高圧の熱媒体と低温低圧の熱媒体とをそれぞれ蓄圧断熱高温貯槽と蓄圧断熱低温貯槽に貯蔵することで電力を蓄積し、電力需要に応じて蓄圧断熱高温貯槽と蓄圧断熱低温貯槽から高温高圧の熱媒体と低温低圧の熱媒体とバイナリー発電機に供給して発電を行うことができるため、ヒートポンプサイクル内で貯蔵した互いに温度の異なる熱媒体を利用して発電する新規な方式の電池である蓄熱式蓄電池を提供することができる。
この蓄熱式蓄電池によれば、例えば特許文献１に記載される構成（ヒートポンプサイクルを流れる高温高圧の熱媒体で膨張タービンを駆動して膨張タービンに接続された発電機により発電を行う構成）と比較して、ヒートポンプサイクル内の熱媒体を利用して簡素な構成で発電を行うことができる。
【0095】
（２）幾つかの実施形態では、上記（１）に記載の蓄熱式蓄電池において、
前記第２流路における前記バイナリー発電機と前記膨張装置との間から分岐し、前記第２流路から供給された前記熱媒体を流すための第１分岐流路（例えば上述の第１分岐流路６０）と、
前記第１分岐流路に接続し、前記第１分岐流路から供給された前記熱媒体を未利用エネルギーとの熱交換により加熱するように構成された第１熱交換部（例えば上述の第１熱交換部７０）と、
前記第１熱交換部に接続し、前記第１熱交換部を通過した前記熱媒体を前記第２流路における前記蓄圧断熱高温貯槽と前記バイナリー発電機との間に供給するように構成された第１戻り流路（例えば上述の第１戻り流路６４）と、
を更に備える。
前記第２流路における前記バイナリー発電機と前記膨張装置との間から分岐し、前記第２流路から供給された前記熱媒体を流すための第１分岐流路（例えば上述の第１分岐流路６０）と、
前記第１分岐流路に接続し、前記第１分岐流路から供給された前記熱媒体を未利用エネルギーとの熱交換により加熱するように構成された第１熱交換部（例えば上述の第１熱交換部７０）と、
前記第１熱交換部に接続し、前記第１熱交換部を通過した前記熱媒体を前記第２流路における前記蓄圧断熱高温貯槽と前記バイナリー発電機との間に供給するように構成された第１戻り流路（例えば上述の第１戻り流路６４）と、
を更に備える。
【0096】
バイナリー発電機において、第２流路を流れる熱媒体が保有する温熱量と、第３流路を流れる熱媒体の保有する冷熱量のどちらが不足しても、バイナリー発電機による発電を効率的に行うことができない。この点、上記（２）に記載の蓄熱式蓄電池によれば、第２流路を流れる熱媒体を第１分岐流路を介して第１熱交換部に供給し、第１熱交換部で未利用エネルギーとの熱交換により加熱してから第１戻り流路で第２流路における蓄圧断熱高温貯槽とバイナリー発電機との間に供給することができる。このため、第２流路を流れる熱媒体が保有する温熱量が第３流路を流れる熱媒体の保有する冷熱量に対して不足している場合（温媒不足の場合）に、第２流路を流れる熱媒体の温熱量を未利用エネルギー等を利用して補充し、バイナリー発電機で効率的に発電することができる。
【0097】
（３）幾つかの実施形態では、上記（１）又は（２）に記載の蓄熱式蓄電池において、
前記第３流路における前記バイナリー発電機と前記圧縮機との間から分岐し、前記第３流路から供給された前記熱媒体を流すための第２分岐流路（例えば上述の第２分岐流路６６）と、
前記第２分岐流路に接続し、前記第２分岐流路から供給された前記熱媒体を未利用エネルギーとの熱交換により冷却するように構成された第２熱交換部（例えば上述の第２熱交換部７２）と、
前記第２熱交換部に接続し、前記第２熱交換部を通過した前記熱媒体を前記第３流路における前記蓄圧断熱低温貯槽と前記バイナリー発電機との間に供給するように構成された第２戻り流路（例えば上述の第２戻り流路６８）と、
を更に備える。
前記第３流路における前記バイナリー発電機と前記圧縮機との間から分岐し、前記第３流路から供給された前記熱媒体を流すための第２分岐流路（例えば上述の第２分岐流路６６）と、
前記第２分岐流路に接続し、前記第２分岐流路から供給された前記熱媒体を未利用エネルギーとの熱交換により冷却するように構成された第２熱交換部（例えば上述の第２熱交換部７２）と、
前記第２熱交換部に接続し、前記第２熱交換部を通過した前記熱媒体を前記第３流路における前記蓄圧断熱低温貯槽と前記バイナリー発電機との間に供給するように構成された第２戻り流路（例えば上述の第２戻り流路６８）と、
を更に備える。
【0098】
バイナリー発電機において、第２流路を流れる熱媒体が保有する温熱量と、第３流路を流れる熱媒体の保有する冷熱量のどちらが不足しても、バイナリー発電機による発電を効率的に行うことができない。この点、上記（３）に記載の蓄熱式蓄電池によれば、第３流路を流れる熱媒体を第２分岐流路を介して第２熱交換部に供給し、第２熱交換部で未利用エネルギーとの熱交換により冷却してから第２戻り流路で第３流路における蓄圧断熱低温貯槽とバイナリー発電機との間に供給することができる。このため、第３流路を流れる熱媒体が保有する冷熱量が第２流路を流れる熱媒体の保有する温熱量に対して不足している場合（冷媒不足の場合）に、第３流路を流れる熱媒体の冷熱量を未利用エネルギー等を利用して補充し、バイナリー発電機で効率的に発電することができる。
【0099】
（４）本開示の一実施形態に係る熱電併給システムは、
上記（１）乃至（３）の何れかに記載の蓄熱式蓄電池と、
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽から対象サイトの需要体（例えば上述の需要体１００）に前記熱媒体を供給するように構成された第４流路（例えば上述の第４流路２４）と、
を備える。
上記（１）乃至（３）の何れかに記載の蓄熱式蓄電池と、
前記蓄圧断熱高温貯槽に接続され、前記蓄圧断熱高温貯槽から対象サイトの需要体（例えば上述の需要体１００）に前記熱媒体を供給するように構成された第４流路（例えば上述の第４流路２４）と、
を備える。
【0100】
上記（４）に記載の熱電併給システムによれば、上記蓄熱式蓄電池で蓄圧断熱高温貯槽に貯蔵された熱媒体を用いて需要体の温熱需要（例えば暖房需要や給湯需要）を満たすことができる。
【0101】
（５）幾つかの実施形態では、上記（４）に記載の熱電併給システムにおいて、
前記第４流路を介して前記需要体に供給された前記熱媒体を前記需要体から回収するための第５流路（例えば上述の第５流路２６）を更に備え、
前記第５流路は、前記需要体から回収した前記熱媒体を前記第２流路における前記バイナリー発電機と前記膨張装置との間の位置に供給するように構成される。
前記第４流路を介して前記需要体に供給された前記熱媒体を前記需要体から回収するための第５流路（例えば上述の第５流路２６）を更に備え、
前記第５流路は、前記需要体から回収した前記熱媒体を前記第２流路における前記バイナリー発電機と前記膨張装置との間の位置に供給するように構成される。
【0102】
上記（５）に記載の熱電併給システムによれば、第１流路、蓄圧断熱高温貯槽、第４流路、第５流路、膨張装置、蓄圧断熱低温貯槽及び第３流路が設けられた熱媒体の循環流路によって、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高温高圧の熱媒体を需要体に供給することができる。
【0103】
（６）幾つかの実施形態では、上記（４）又は（５）に記載の熱電併給システムにおいて、
前記蓄圧断熱低温貯槽に接続された第６流路（例えば上述の第６流路２８）を更に備え、
前記第６流路は、前記蓄圧断熱低温貯槽から対象サイトの需要体に前記熱媒体を供給するように構成される。
前記蓄圧断熱低温貯槽に接続された第６流路（例えば上述の第６流路２８）を更に備え、
前記第６流路は、前記蓄圧断熱低温貯槽から対象サイトの需要体に前記熱媒体を供給するように構成される。
【0104】
上記（６）に記載の熱電併給システムによれば、上記蓄熱式蓄電池で蓄圧断熱低温貯槽に貯蔵された熱媒体を用いて需要体の冷熱需要（例えば冷房需要）を満たすことができる。
【0105】
（７）幾つかの実施形態では、上記（６）に記載の熱電併給システムにおいて、
前記第６流路を介して前記需要体に供給された前記熱媒体を回収するための第７流路（例えば上述の第７流路３０）を更に備え、
前記第７流路は、前記需要体から回収した前記熱媒体を前記第３流路における前記バイナリー発電機と前記圧縮機との間の位置に供給するように構成される。
前記第６流路を介して前記需要体に供給された前記熱媒体を回収するための第７流路（例えば上述の第７流路３０）を更に備え、
前記第７流路は、前記需要体から回収した前記熱媒体を前記第３流路における前記バイナリー発電機と前記圧縮機との間の位置に供給するように構成される。
【0106】
上記（７）に記載の熱電併給システムによれば、第１流路、蓄圧断熱高温貯槽、第２流路、膨張装置、蓄圧断熱低温貯槽、第６流路及び第７流路が設けられた熱媒体の循環流路によって、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低温低圧の熱媒体を需要体に供給することができる。
【0107】
（８）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、
前記蓄圧断熱低温貯槽は、前記第２流路において前記膨張装置の上流側に設けられる。
前記蓄圧断熱低温貯槽は、前記第２流路において前記膨張装置の上流側に設けられる。
【0108】
上記（８）に記載の熱電併給システムによれば、膨張装置で気化する前の液体の熱媒体を蓄圧断熱低温貯槽に貯蔵することができる。このため、膨張装置で気化した後の気体の熱媒体を蓄圧断熱低温貯槽に貯蔵する場合と比較して、蓄圧断熱低温貯槽を小型化することができる。
【0109】
（９）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（８）の何れかに記載の熱電併給システムにおいて、
前記圧縮機を駆動する電気モータ（例えば上述の電気モータ５）と、
前記蓄圧断熱高温貯槽の熱媒体の残量を検出するための残量センサ（例えば上述の残量センサ）と、
前記電気モータを制御するモータ制御部（例えば上述のモータ制御部８６）と、
を備え、
前記モータ制御部は、前記残量センサによって検出した前記蓄圧断熱高温貯槽の前記熱媒体の残量が閾値以下である場合に、前記電気モータを駆動するように構成される。
前記圧縮機を駆動する電気モータ（例えば上述の電気モータ５）と、
前記蓄圧断熱高温貯槽の熱媒体の残量を検出するための残量センサ（例えば上述の残量センサ）と、
前記電気モータを制御するモータ制御部（例えば上述のモータ制御部８６）と、
を備え、
前記モータ制御部は、前記残量センサによって検出した前記蓄圧断熱高温貯槽の前記熱媒体の残量が閾値以下である場合に、前記電気モータを駆動するように構成される。
【0110】
バイナリー発電機において、蓄圧断熱高温貯槽に貯蔵された熱媒体が保有する温熱量と、蓄圧断熱低温貯槽に貯蔵された熱媒体の保有する冷熱量のどちらが不足しても、バイナリー発電機による発電を効率的に行うことができない。この点、上記（９）に記載の蓄熱式蓄電池によれば、残量センサによって検出した蓄圧断熱高温貯槽の熱媒体の残量が閾値以下である場合に電気モータで圧縮機を駆動して蓄圧断熱高温貯槽に貯蔵された熱媒体が保有する温熱量を補充することができるため、バイナリー発電機で効率的に発電することができる。
【0111】
（１０）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（９）の何れかに記載の熱電併給システムにおいて、
前記圧縮機を駆動する電気モータ（例えば上述の電気モータ５）と、
前記蓄圧断熱低温貯槽の熱媒体の残量を検出するための残量センサ（例えば上述の残量センサ）と、
前記電気モータを制御するモータ制御部（例えば上述のモータ制御部８６）と、
を備え、
前記モータ制御部は、残量センサによって検出した蓄圧断熱低温貯槽の熱媒体の残量が閾値以下である場合に、前記電気モータを駆動するように構成される。
前記圧縮機を駆動する電気モータ（例えば上述の電気モータ５）と、
前記蓄圧断熱低温貯槽の熱媒体の残量を検出するための残量センサ（例えば上述の残量センサ）と、
前記電気モータを制御するモータ制御部（例えば上述のモータ制御部８６）と、
を備え、
前記モータ制御部は、残量センサによって検出した蓄圧断熱低温貯槽の熱媒体の残量が閾値以下である場合に、前記電気モータを駆動するように構成される。
【0112】
バイナリー発電機において、蓄圧断熱高温貯槽に貯蔵された熱媒体が保有する温熱量と、蓄圧断熱低温貯槽に貯蔵された熱媒体の保有する冷熱量のどちらが不足しても、バイナリー発電機による発電を効率的に行うことができない。この点、上記（１０）に記載の蓄熱式蓄電池によれば、残量センサによって検出した蓄圧断熱低温貯槽の熱媒体の残量が閾値以下である場合に電気モータで圧縮機を駆動して蓄圧断熱低温貯槽に貯蔵された熱媒体が保有する冷熱量を補充することができるため、バイナリー発電機で効率的に発電することができる。
【0113】
（１１）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１０）の何れかに記載の熱電併給システムにおいて、
前記バイナリー発電機は、作動媒体が循環する循環流路（例えば上述の循環流路９０）と、前記循環流路にそれぞれ設けられた蒸発器（例えば上述の蒸発器９２）、膨張タービン（例えば上述の膨張タービン９４）、発電機（例えば上述の発電機９６）及び凝縮器（例えば上述の凝縮器９８）を備え、
前記蒸発器は、前記第２流路を流れる前記熱媒体との熱交換により前記作動媒体を蒸発させるように構成され、
前記凝縮器は、前記第３流路を流れる前記熱媒体との熱交換により前記作動媒体を凝縮させるように構成される。
前記バイナリー発電機は、作動媒体が循環する循環流路（例えば上述の循環流路９０）と、前記循環流路にそれぞれ設けられた蒸発器（例えば上述の蒸発器９２）、膨張タービン（例えば上述の膨張タービン９４）、発電機（例えば上述の発電機９６）及び凝縮器（例えば上述の凝縮器９８）を備え、
前記蒸発器は、前記第２流路を流れる前記熱媒体との熱交換により前記作動媒体を蒸発させるように構成され、
前記凝縮器は、前記第３流路を流れる前記熱媒体との熱交換により前記作動媒体を凝縮させるように構成される。
【0114】
上記（１１）に記載の熱電併給システムによれば、第２流路を流れる熱媒体と第３流路を流れる熱媒体との温度差を利用してバイナリー発電機により効率的に発電することができる。
【0115】
（１２）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れかに記載の熱電併給システムにおいて、
前記バイナリー発電機を複数備え（例えば上述の複数のバイナリー発電機２２ａ～２２ｃ）、
前記バイナリー発電機の各々は、作動媒体が循環する循環流路（例えば上述の循環流路９０）と、前記循環流路にそれぞれ設けられた蒸発器（例えば上述の蒸発器９２）、膨張タービン（例えば上述の膨張タービン９４）、発電機（例えば上述の発電機９６）及び凝縮器（例えば上述の凝縮器９８）を備え、
前記複数のバイナリー発電機の前記蒸発器は、前記第２流路に直列に配置される。
前記バイナリー発電機を複数備え（例えば上述の複数のバイナリー発電機２２ａ～２２ｃ）、
前記バイナリー発電機の各々は、作動媒体が循環する循環流路（例えば上述の循環流路９０）と、前記循環流路にそれぞれ設けられた蒸発器（例えば上述の蒸発器９２）、膨張タービン（例えば上述の膨張タービン９４）、発電機（例えば上述の発電機９６）及び凝縮器（例えば上述の凝縮器９８）を備え、
前記複数のバイナリー発電機の前記蒸発器は、前記第２流路に直列に配置される。
【0116】
上記（１２）に記載の熱電併給システムによれば、第２流路を流れる熱媒体の流量が一定であっても、複数のバイナリー発電機の蒸発器で吸収する熱量の総量を調節することにより、蓄圧断熱低温貯槽の熱媒体の温度を調節することができる。また、複数のバイナリー発電機の何れかが故障しても、故障の対象をメンテナンスしながら運転を続行することができる。
【0117】
（１３）幾つかの実施形態では、上記（１）乃至（１１）の何れかに記載の熱電併給システムにおいて、
前記バイナリー発電機を複数備え（例えば上述の複数のバイナリー発電機２２ａ～２２ｃ）、
前記バイナリー発電機の各々は、作動媒体が循環する循環流路（例えば上述の循環流路９０）と、前記循環流路にそれぞれ設けられた蒸発器（例えば上述の蒸発器９２）、膨張タービン（例えば上述の膨張タービン９４）、発電機（例えば上述の発電機９６）及び凝縮器（例えば上述の凝縮器９８）を備え、
前記複数のバイナリー発電機の前記蒸発器は、前記第２流路に並列に配置される。
前記バイナリー発電機を複数備え（例えば上述の複数のバイナリー発電機２２ａ～２２ｃ）、
前記バイナリー発電機の各々は、作動媒体が循環する循環流路（例えば上述の循環流路９０）と、前記循環流路にそれぞれ設けられた蒸発器（例えば上述の蒸発器９２）、膨張タービン（例えば上述の膨張タービン９４）、発電機（例えば上述の発電機９６）及び凝縮器（例えば上述の凝縮器９８）を備え、
前記複数のバイナリー発電機の前記蒸発器は、前記第２流路に並列に配置される。
【0118】
上記（１３）に記載の熱電併給システムによれば、第２流路を流れる熱媒体の流量を調節することにより、複数のバイナリー発電機の発電量の総量を変化させることができる。また、複数の蒸発器のうち熱交換を行う蒸発器の数が１つ以上であれば、膨張タービンに供給される熱媒体の温度は基本的には変わらない。また、複数のバイナリー発電機の何れかが故障しても、故障の対象をメンテナンスしながら運転を続行することができる。
【0119】
（１４）幾つかの実施形態では、上記（１２）又は（１３）に記載の熱電併給システムにおいて、
前記複数のバイナリー発電機の前記蒸発器のうち熱交換を行う前記蒸発器の数を調節可能な調節手段（例えば上述の調節手段１１８，１３３，１４４）を更に備える。
前記複数のバイナリー発電機の前記蒸発器のうち熱交換を行う前記蒸発器の数を調節可能な調節手段（例えば上述の調節手段１１８，１３３，１４４）を更に備える。
【0120】
上記（１４）に記載の熱電併給システムによれば、複数の蒸発器で吸収する熱量の総量を調節手段によって調節することにより、複数のバイナリー発電機の発電量の総量を変化させることができる。
【0121】
（１５）本開示の一実施形態に係る熱電併給システム群は、
上記（１）乃至（１４）の何れかに記載の熱電併給システムを複数備える熱電併給システム群（例えば上述の地域熱電併給システム群４）であって、
前記複数の熱電併給システムは、複数の対象サイトにそれぞれ対応して設けられており、
前記熱電併給システム群は、前記複数の熱電併給システム全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成された統括熱電需給システム（例えば上述の統括熱電需給システム５２）を更に備える。
上記（１）乃至（１４）の何れかに記載の熱電併給システムを複数備える熱電併給システム群（例えば上述の地域熱電併給システム群４）であって、
前記複数の熱電併給システムは、複数の対象サイトにそれぞれ対応して設けられており、
前記熱電併給システム群は、前記複数の熱電併給システム全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成された統括熱電需給システム（例えば上述の統括熱電需給システム５２）を更に備える。
【0122】
上記（１５）に記載の熱電併給システムによれば、統括熱電需給システムによって複数の熱電併給システム全体における電力と熱の需給最適化を行うことで、電力及び熱の負荷を平準化し、少ない投入エネルギーで効率的に電力需要と熱需要を満たすことができる。
【0123】
（１６）幾つかの実施形態では、上記（１５）に記載の熱電併給システム群において、
前記複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向を学習する機械学習装置（例えば上述の機械学習装置８８）を更に備え、
前記統括熱電需給システムは、前記機械学習装置が学習した前記複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向および電力市場価格等に基づいて、前記複数の熱電併給システム全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成される。
前記複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向を学習する機械学習装置（例えば上述の機械学習装置８８）を更に備え、
前記統括熱電需給システムは、前記機械学習装置が学習した前記複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向および電力市場価格等に基づいて、前記複数の熱電併給システム全体における電力と熱の需給最適化を行うように構成される。
【0124】
上記（１６）に記載の熱電併給システム群によれば、複数の対象サイトの各々における電力及び熱の需給傾向を学習して前記複数の熱電併給システム全体で電力と熱の需給最適化を行うことで、電力及び熱の負荷を平準化し、少ない投入エネルギーで効率的に電力需要と熱需要を満たすことができる。
【符号の説明】
【0125】
２ 地域熱電併給システム
３ 蓄熱式蓄電池
４ 地域熱電併給システム群
５ 電気モータ
６ 圧縮機
８ 第１流路
１０ 蓄圧断熱高温貯槽
１２ 第２流路
１４ 膨張装置
１８ 蓄圧断熱低温貯槽
２０ 第３流路
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ バイナリー発電機
２４ 第４流路
２６ 第５流路
２５ 循環流路
２８ 第６流路
３０ 第７流路
３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８ 送電ライン
５０ サイト熱電需給システム
５２ 統括熱電需給システム
６０ 第１分岐流路
６２ 地中熱熱交換装置
６４ 第１戻り流路
６６ 第２分岐流路
６８ 第２戻り流路
７０ 第１熱交換部
７２ 第２熱交換部
７４，７６ 循環流路
７８，８０ 温度調整流路
８２，８４ 温度センサ
８６ モータ制御部
８８ 機械学習装置
９２，９２ａ，９２ｂ，９２ｃ 蒸発器
９６ 発電機
９８，９８ａ，９８ｂ，９８ｃ 凝縮器
１００ 需要体
１０２，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ 熱交換用流路
１０４ 第１バイパス流路
１０６ 第２バイパス流路
１０８ 第３バイパス流路
１１０，１１２，１１４，１１６，１２４，１２６，１２８，１３０，１３８，１４０，１４２ バルブ
１１８，１３３，１４４ 調節手段
１２２，１３４ バイパス流路
３ 蓄熱式蓄電池
４ 地域熱電併給システム群
５ 電気モータ
６ 圧縮機
８ 第１流路
１０ 蓄圧断熱高温貯槽
１２ 第２流路
１４ 膨張装置
１８ 蓄圧断熱低温貯槽
２０ 第３流路
２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ バイナリー発電機
２４ 第４流路
２６ 第５流路
２５ 循環流路
２８ 第６流路
３０ 第７流路
３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８ 送電ライン
５０ サイト熱電需給システム
５２ 統括熱電需給システム
６０ 第１分岐流路
６２ 地中熱熱交換装置
６４ 第１戻り流路
６６ 第２分岐流路
６８ 第２戻り流路
７０ 第１熱交換部
７２ 第２熱交換部
７４，７６ 循環流路
７８，８０ 温度調整流路
８２，８４ 温度センサ
８６ モータ制御部
８８ 機械学習装置
９２，９２ａ，９２ｂ，９２ｃ 蒸発器
９６ 発電機
９８，９８ａ，９８ｂ，９８ｃ 凝縮器
１００ 需要体
１０２，１２０ａ，１２０ｂ，１２０ｃ，１３２ａ，１３２ｂ，１３２ｃ 熱交換用流路
１０４ 第１バイパス流路
１０６ 第２バイパス流路
１０８ 第３バイパス流路
１１０，１１２，１１４，１１６，１２４，１２６，１２８，１３０，１３８，１４０，１４２ バルブ
１１８，１３３，１４４ 調節手段
１２２，１３４ バイパス流路
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】