知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
(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】P2024128167
(43)【公開日】2024-09-24
(54)【発明の名称】冷熱生成システム
(51)【国際特許分類】
F25B 17/08 20060101AFI20240913BHJP
【ＦＩ】
F25B17/08 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023037012
(22)【出願日】2023-03-10
(71)【出願人】
【識別番号】523088372
【氏名又は名称】ＳＣＤＣ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100206184
【弁理士】
【氏名又は名称】幅 敦司
(74)【代理人】
【識別番号】100114834
【弁理士】
【氏名又は名称】幅 慶司
(74)【代理人】
【識別番号】100220870
【弁理士】
【氏名又は名称】中江 貴俊
(72)【発明者】
【氏名】小林 晋
【テーマコード（参考）】
3L093
【Ｆターム（参考）】
3L093AA01
3L093PP04
(57)【要約】
【課題】蒸気タービン駆動の排熱を有効利用することが可能な冷熱生成システムを提供する。
【解決手段】冷熱生成システム１０００Ａが、熱源１０から受熱するランキンサイクル１１０を用いた動力を発生する蒸気タービン装置１００と、前記ランキンサイクル１１０を構成する第１凝縮器１０２が放出する排熱を作動熱源とする吸着冷凍サイクルを用いて冷熱を冷熱負荷５０１に出力するとともに冷凍排熱Ｑ４を放出する吸着冷凍装置７００と、前記ランキンサイクル１１０における第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるよう前記蒸気タービン装置及び前記吸着冷凍装置の熱バランスを制御する熱バランス制御機構３２０，６０１と、を備える。
【選択図】 図２
【解決手段】冷熱生成システム１０００Ａが、熱源１０から受熱するランキンサイクル１１０を用いた動力を発生する蒸気タービン装置１００と、前記ランキンサイクル１１０を構成する第１凝縮器１０２が放出する排熱を作動熱源とする吸着冷凍サイクルを用いて冷熱を冷熱負荷５０１に出力するとともに冷凍排熱Ｑ４を放出する吸着冷凍装置７００と、前記ランキンサイクル１１０における第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるよう前記蒸気タービン装置及び前記吸着冷凍装置の熱バランスを制御する熱バランス制御機構３２０，６０１と、を備える。
【選択図】 図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱源から受熱するランキンサイクルを用いた動力を発生する蒸気タービン装置と、前記ランキンサイクルを構成する第１凝縮器が放出する排熱を作動熱源とする吸着冷凍サイクルを用いて冷熱を冷熱負荷に出力するとともに冷凍排熱を放出する吸着冷凍装置と、前記ランキンサイクルにおける第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるよう前記蒸気タービン装置及び前記吸着冷凍装置の熱バランスを制御する熱バランス制御機構と、を備える、冷熱生成システム。
【請求項2】
前記熱バランス制御機構は、前記熱源からの受熱を取得する受熱量取得装置と、前記冷熱負荷へ出力する冷熱量を取得する冷熱量取得装置と、前記第１熱媒体の凝縮温度に相関する凝縮温度相関物理量を検知する凝縮温度相関物理量センサと、前記熱バランスの制御として、前記受熱量、前記冷熱量、及び前記凝縮温度相関物理量に基づいて、前記第１熱媒体の前記凝縮温度が前記第１所定温度範囲内に維持されるように、前記冷熱負荷への前記冷熱の出力に応じて前記熱源からの受熱量を制御する受熱量制御回路と、を含む、請求項１に記載の冷熱生成システム。
【請求項3】
前記熱バランス制御機構は、前記冷熱負荷へ出力する冷熱量を取得する冷熱量取得装置と、前記第１熱媒体の凝縮温度に相関する凝縮温度相関物理量を検知する凝縮温度相関物理量センサと、前記熱バランスの制御として、前記冷熱量、及び前記凝縮温度相関物理量に基づいて、前記第１熱媒体の前記凝縮温度が前記第１所定温度範囲内に維持されるとともに前記冷熱負荷の冷熱負荷量に応じた前記冷熱が出力されるように、前記吸着冷凍装置の熱ＣＯＰを制御する熱ＣＯＰ制御回路を含む、請求項１に記載の冷熱生成システム。
【請求項4】
前記第１凝縮器は、第２熱媒体が前記第１熱媒体と熱交換して昇温することにより熱を放出する作動熱源であり、
前記吸着冷凍装置は、昇温した前記第２熱媒体が、前記吸着冷凍サイクルを構成する吸着器に収容され且つ冷媒を吸着した吸着体を加熱するように前記第１凝縮器と当該吸着器とを通って当該第２熱媒体を循環させる第２熱媒体循環経路を含み、
前記熱ＣＯＰ制御回路は、前記熱ＣＯＰの制御として、前記第１凝縮器から前記吸着器へ流れる前記第２熱媒体の温度が第２所定温度範囲内に維持されるよう前記第２熱媒体の流量を制御する第２熱媒体流量制御回路を含む、請求項３に記載の冷熱生成システム。
前記吸着冷凍装置は、昇温した前記第２熱媒体が、前記吸着冷凍サイクルを構成する吸着器に収容され且つ冷媒を吸着した吸着体を加熱するように前記第１凝縮器と当該吸着器とを通って当該第２熱媒体を循環させる第２熱媒体循環経路を含み、
前記熱ＣＯＰ制御回路は、前記熱ＣＯＰの制御として、前記第１凝縮器から前記吸着器へ流れる前記第２熱媒体の温度が第２所定温度範囲内に維持されるよう前記第２熱媒体の流量を制御する第２熱媒体流量制御回路を含む、請求項３に記載の冷熱生成システム。
【請求項5】
前記蒸気タービン装置は、前記ランキンサイクルとして、
前記熱源からの熱によって液状の前記第１熱媒体を蒸発させて蒸気状の第１熱媒体を生成する第１蒸発器と、
前記蒸気状の第１熱媒体によって回転動力を生成する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンを回転させた後の蒸気状の第１熱媒体を第２熱媒体との熱交換によって凝縮させて前記液状の第１熱媒体を生成する第１凝縮器と、
前記第１熱媒体を、前記蒸発器、前記蒸気タービン、及び前記第１凝縮器を順に通るように循環させる第１熱媒体循環経路と、を含み、
前記吸着冷凍装置は、前記吸着冷凍サイクルとして、
降温した第３熱媒体で冷却された状態において、蒸気状の冷媒を吸着し、且つ、前記蒸気状の第１熱媒体と熱交換して昇温した前記第２熱媒体によって加熱された状態において、吸着した前記冷媒を蒸気として放出する吸着体を収容する吸着器と、
前記吸着器に収容された前記吸着体から放出された蒸気状の冷媒を前記第３熱媒体との熱交換によって凝縮させて液状の冷媒を生成する第２凝縮器と、
前記液状の冷媒を第４熱媒体との熱交換によって蒸発させて前記蒸気状の冷媒を生成する第２蒸発器と、
前記蒸気状の冷媒と熱交換して昇温した前記第３熱媒体を放熱させて降温させる放熱器と、
前記液状の冷媒と熱交換して降温した前記第４熱媒体の冷熱を前記冷熱負荷に出力する冷熱出力装置と、
前記第２熱媒体を前記第１凝縮器及び前記吸着器を通るように循環させる第２熱媒体循環経路と、
前記第３熱媒体を、前記吸着器、前記第２凝縮器、及び前記放熱器を順に通るように循環させる第３熱媒体循環経路と、
前記第４熱媒体を、前記第２蒸発器及び前記冷熱出力装置を通るように循環させる第４熱媒体循環経路と、
前記冷媒を、前記第２蒸発器、前記吸着器、及び前記第２凝縮器を順に通るように循環させる冷媒循環経路と、
前記吸着体が前記冷媒を吸着する過程において前記吸着器を前記第２蒸発器に接続するとともに前記第３熱媒体循環経路に接続し、且つ前記吸着体が前記冷媒を放出して再生する過程において前記吸着器を前記第２凝縮器に接続するとともに前記第２熱媒体循環経路に接続する吸着再生機構と、を含む、請求項１に記載の冷熱生成システム。
前記熱源からの熱によって液状の前記第１熱媒体を蒸発させて蒸気状の第１熱媒体を生成する第１蒸発器と、
前記蒸気状の第１熱媒体によって回転動力を生成する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンを回転させた後の蒸気状の第１熱媒体を第２熱媒体との熱交換によって凝縮させて前記液状の第１熱媒体を生成する第１凝縮器と、
前記第１熱媒体を、前記蒸発器、前記蒸気タービン、及び前記第１凝縮器を順に通るように循環させる第１熱媒体循環経路と、を含み、
前記吸着冷凍装置は、前記吸着冷凍サイクルとして、
降温した第３熱媒体で冷却された状態において、蒸気状の冷媒を吸着し、且つ、前記蒸気状の第１熱媒体と熱交換して昇温した前記第２熱媒体によって加熱された状態において、吸着した前記冷媒を蒸気として放出する吸着体を収容する吸着器と、
前記吸着器に収容された前記吸着体から放出された蒸気状の冷媒を前記第３熱媒体との熱交換によって凝縮させて液状の冷媒を生成する第２凝縮器と、
前記液状の冷媒を第４熱媒体との熱交換によって蒸発させて前記蒸気状の冷媒を生成する第２蒸発器と、
前記蒸気状の冷媒と熱交換して昇温した前記第３熱媒体を放熱させて降温させる放熱器と、
前記液状の冷媒と熱交換して降温した前記第４熱媒体の冷熱を前記冷熱負荷に出力する冷熱出力装置と、
前記第２熱媒体を前記第１凝縮器及び前記吸着器を通るように循環させる第２熱媒体循環経路と、
前記第３熱媒体を、前記吸着器、前記第２凝縮器、及び前記放熱器を順に通るように循環させる第３熱媒体循環経路と、
前記第４熱媒体を、前記第２蒸発器及び前記冷熱出力装置を通るように循環させる第４熱媒体循環経路と、
前記冷媒を、前記第２蒸発器、前記吸着器、及び前記第２凝縮器を順に通るように循環させる冷媒循環経路と、
前記吸着体が前記冷媒を吸着する過程において前記吸着器を前記第２蒸発器に接続するとともに前記第３熱媒体循環経路に接続し、且つ前記吸着体が前記冷媒を放出して再生する過程において前記吸着器を前記第２凝縮器に接続するとともに前記第２熱媒体循環経路に接続する吸着再生機構と、を含む、請求項１に記載の冷熱生成システム。
【請求項6】
前記熱バランス制御機構は、前記放熱器から前記吸着器へ流れる前記第３熱媒体の温度が第３所定温度範囲内に維持されるよう前記第３熱媒体の流量を制御する第３熱媒体流量制御回路を含む、請求項５に記載の冷熱生成システム。
【請求項7】
前記熱バランス制御機構は、前記冷熱出力装置から前記第２蒸発器へ流れる前記第４熱媒体の温度が第４所定温度範囲内に維持されるよう前記第４熱媒体の流量を制御する第４熱媒体流量制御回路を含む、請求項５又は６に記載の冷熱生成システム。
【請求項8】
前記冷熱生成システムは、下記i)～ix)のいずれかの温度センサ又は流量センサを備え、前記熱バランス制御機構は、下記i)～ix)のいずれかの温度センサ又は流量センサが検知する温度又は流量に基づいて前記熱バランスを制御する熱バランス制御回路を含む、請求項５乃至７のいずれかに記載の冷熱生成システム。
i)前記第１凝縮器から前記第１蒸発器へ流れる前記第１熱媒体の温度を検知する温度センサ、
ii)前記第１蒸発器から前記蒸気タービンへ流れる前記第１熱媒体の温度を検知する温度センサ、
iii)前記第１凝縮器から前記第１蒸発器へ流れる前記第１熱媒体の流量を検知する流量センサ、
iv)前記吸着器から前記第２凝縮器へ流れる前記第２熱媒体の温度を検知する温度センサ、
v)前記第２熱媒体の流量を検知する流量センサ、
vi)前記第２凝縮器から前記放熱器へ流れる前記第３熱媒体の温度を検知する温度センサ、
vii)前記第３熱媒体の流量を検知する流量センサ、
viii)前記第２蒸発器から前記冷熱出力装置へ流れる前記第４熱媒体の温度を検知する温度センサ、
ix)前記第４熱媒体の流量を検知する流量センサ。
i)前記第１凝縮器から前記第１蒸発器へ流れる前記第１熱媒体の温度を検知する温度センサ、
ii)前記第１蒸発器から前記蒸気タービンへ流れる前記第１熱媒体の温度を検知する温度センサ、
iii)前記第１凝縮器から前記第１蒸発器へ流れる前記第１熱媒体の流量を検知する流量センサ、
iv)前記吸着器から前記第２凝縮器へ流れる前記第２熱媒体の温度を検知する温度センサ、
v)前記第２熱媒体の流量を検知する流量センサ、
vi)前記第２凝縮器から前記放熱器へ流れる前記第３熱媒体の温度を検知する温度センサ、
vii)前記第３熱媒体の流量を検知する流量センサ、
viii)前記第２蒸発器から前記冷熱出力装置へ流れる前記第４熱媒体の温度を検知する温度センサ、
ix)前記第４熱媒体の流量を検知する流量センサ。
【請求項9】
前記吸着冷凍装置は、各々が吸着体を収容する３以上の吸着器と、前記吸着冷凍サイクルを構成し、冷媒を、第２蒸発器及び第２凝縮器を通るように循環させる冷媒循環経路と、第２熱媒体を、前記第１凝縮器を通るように循環させる第２熱媒体循環経路と、第３熱媒体を、前記第２凝縮器及び放熱器を通って前記第２凝縮器で得た前記温熱を前記放熱器で放熱するように循環させる第３熱媒体循環経路と、を備え、
前記冷熱生成システムは、吸着動作において各々の前記吸着器が前記第２蒸発器に接続されるとともに前記第３熱媒体循環経路における前記放熱器と前記第２凝縮器との間に介挿されて前記吸着体が冷媒を吸着し、再生動作において各々の前記吸着器が前記第２凝縮器に接続されるとともに前記第２熱媒体循環経路に介挿されて前記吸着体が冷媒を放出して再生する吸着再生動作を、前記３以上の吸着器に対して、順次、実行するよう前記吸着冷凍装置の動作を制御する吸着再生制御機構を備える、請求項１に記載の冷熱生成システム。
前記冷熱生成システムは、吸着動作において各々の前記吸着器が前記第２蒸発器に接続されるとともに前記第３熱媒体循環経路における前記放熱器と前記第２凝縮器との間に介挿されて前記吸着体が冷媒を吸着し、再生動作において各々の前記吸着器が前記第２凝縮器に接続されるとともに前記第２熱媒体循環経路に介挿されて前記吸着体が冷媒を放出して再生する吸着再生動作を、前記３以上の吸着器に対して、順次、実行するよう前記吸着冷凍装置の動作を制御する吸着再生制御機構を備える、請求項１に記載の冷熱生成システム。
【請求項10】
各々の前記吸着器に対する前記吸着動作に要する時間Ｔａ及び前記再生動作に要する時間Ｔｒが、ｎ（ｎは３以上の整数）の吸着器について互いに同じであり、
前記吸着再生制御機構は、前記ｎの吸着器に対する前記吸着再生動作を、当該吸着再生動作に要する時間Ｔｃ（Ｔｃ＝Ｔａ＋Ｔｒ）の１／ｎの時間（Ｔｃ／ｎ）ずつずらして実行するよう前記吸着冷凍装置の動作を制御することが可能である、請求項９に記載の冷熱生成システム。
前記吸着再生制御機構は、前記ｎの吸着器に対する前記吸着再生動作を、当該吸着再生動作に要する時間Ｔｃ（Ｔｃ＝Ｔａ＋Ｔｒ）の１／ｎの時間（Ｔｃ／ｎ）ずつずらして実行するよう前記吸着冷凍装置の動作を制御することが可能である、請求項９に記載の冷熱生成システム。
【請求項11】
前記吸着再生制御機構は、前記吸着動作において、前記吸着体が冷媒を吸着するよう、各々の前記吸着器を、前記第２蒸発器に接続するとともに前記第３熱媒体循環経路における前記放熱器と前記第２凝縮器との間に介挿し、前記再生動作において、前記吸着体が冷媒を放出して再生するよう、各々の前記吸着器を前記第２凝縮器に接続するとともに前記第２熱媒体循環経路に介挿する吸着再生弁システムと、前記吸着再生動作を、前記３以上の吸着器に対して、順次、実行するよう前記吸着再生弁システムの動作を制御する吸着再生制御回路と、を含み、
前記吸着冷凍装置は、複数の吸着冷凍機と、１の前記放熱器と、前記第２蒸発器で得た前記冷熱を前記冷熱負荷に出力する１の冷熱出力装置と、を備え、
各々の前記吸着冷凍機が、前記第２蒸発器、前記３以上の吸着器、前記第２凝縮器、前記冷媒循環経路、前記第２熱媒体循環経路、前記第３熱媒体循環経路、及び前記吸着再生弁システムを備え、
前記複数の吸着冷凍機の各々の前記第３熱媒体循環経路が、１の前記放熱器を通っており、
前記複数の吸着冷凍機の各々の前記第２熱媒体循環経路が、１の前記第１凝縮器を通っているか、又は複数の前記第１凝縮器をそれぞれ通っており、当該複数の前記第１凝縮器が、前記蒸気タービン装置の前記ランキンサイクルにおける前記第１熱媒体の循環経路の複数の分流経路に設けられており、且つ、
前記吸着再生制御回路は、全ての前記吸着冷凍機の前記３以上の吸着器に対して、前記吸着再生動作を、順次、実行するよう全ての前記吸着冷凍機の前記吸着再生弁システムの動作を制御する制御回路である、請求項９に記載の冷熱生成システム。
前記吸着冷凍装置は、複数の吸着冷凍機と、１の前記放熱器と、前記第２蒸発器で得た前記冷熱を前記冷熱負荷に出力する１の冷熱出力装置と、を備え、
各々の前記吸着冷凍機が、前記第２蒸発器、前記３以上の吸着器、前記第２凝縮器、前記冷媒循環経路、前記第２熱媒体循環経路、前記第３熱媒体循環経路、及び前記吸着再生弁システムを備え、
前記複数の吸着冷凍機の各々の前記第３熱媒体循環経路が、１の前記放熱器を通っており、
前記複数の吸着冷凍機の各々の前記第２熱媒体循環経路が、１の前記第１凝縮器を通っているか、又は複数の前記第１凝縮器をそれぞれ通っており、当該複数の前記第１凝縮器が、前記蒸気タービン装置の前記ランキンサイクルにおける前記第１熱媒体の循環経路の複数の分流経路に設けられており、且つ、
前記吸着再生制御回路は、全ての前記吸着冷凍機の前記３以上の吸着器に対して、前記吸着再生動作を、順次、実行するよう全ての前記吸着冷凍機の前記吸着再生弁システムの動作を制御する制御回路である、請求項９に記載の冷熱生成システム。
【請求項12】
各々の前記吸着冷凍機の各々の前記吸着器に対する前記吸着動作に要する時間Ｔａ及び前記再生動作に要する時間Ｔｒが、ｍ（ｍは１以上の整数）の前記吸着冷凍機のｎ（ｎは３以上の整数）の吸着器について互いに同じであり、
前記吸着再生制御回路は、各々の前記吸着冷凍機の前記ｎの吸着器に対する前記吸着再生動作を、前記再生動作に要する時間Ｔｃ（Ｔｃ＝Ｔａ＋Ｔｒ）の１／ｎの時間（Ｔｃ／ｎ）ずつずらして実行し、且つ、ｍ（ｍは１以上の整数）の前記吸着冷凍機の間において、前記吸着再生動作を、前記再生動作に要する時間Ｔｃの１／ｍｎの時間（Ｔｃ／ｍｎ）ずつずらして実行するよう前記ｍの吸着冷凍機の前記吸着再生弁システムの動作を制御することが可能である、請求項１１に記載の冷熱生成システム。
前記吸着再生制御回路は、各々の前記吸着冷凍機の前記ｎの吸着器に対する前記吸着再生動作を、前記再生動作に要する時間Ｔｃ（Ｔｃ＝Ｔａ＋Ｔｒ）の１／ｎの時間（Ｔｃ／ｎ）ずつずらして実行し、且つ、ｍ（ｍは１以上の整数）の前記吸着冷凍機の間において、前記吸着再生動作を、前記再生動作に要する時間Ｔｃの１／ｍｎの時間（Ｔｃ／ｍｎ）ずつずらして実行するよう前記ｍの吸着冷凍機の前記吸着再生弁システムの動作を制御することが可能である、請求項１１に記載の冷熱生成システム。
【請求項13】
複数の前記吸着冷凍装置を含み、
全ての前記吸着冷凍装置が用いる前記吸着冷凍サイクルの作動熱源が、１の前記蒸気タービン装置の１の前記第１凝縮器であるか、又は、１の前記蒸気タービン装置の前記ランキンサイクルにおける前記第１熱媒体の循環経路の複数の分流経路にそれぞれ前記複数の吸着冷凍装置に対応して設けられた複数の前記第１凝縮器である、請求項１乃至１２のいずれかに記載の冷熱生成システム。
全ての前記吸着冷凍装置が用いる前記吸着冷凍サイクルの作動熱源が、１の前記蒸気タービン装置の１の前記第１凝縮器であるか、又は、１の前記蒸気タービン装置の前記ランキンサイクルにおける前記第１熱媒体の循環経路の複数の分流経路にそれぞれ前記複数の吸着冷凍装置に対応して設けられた複数の前記第１凝縮器である、請求項１乃至１２のいずれかに記載の冷熱生成システム。
【請求項14】
前記排熱を前記第１凝縮器から前記吸着冷凍装置の前記吸着冷凍サイクルに運ぶ熱媒体経路に、前記排熱をバックアップするためのバックアップ熱源が設けられている、請求項１乃至１３のいずれかに記載の冷熱生成システム。
【請求項15】
前記吸着冷凍装置が、前記冷凍排熱をする放出するための放熱器を含み、前記放熱器が、冷却塔及び電力式ヒートポンプを含む、請求項１乃至１４のいずれかに記載の冷熱生成システム。
【請求項16】
前記冷熱負荷である情報通信設備を含む、請求項１乃至１５のいずれかに記載の冷熱生成システム。
【請求項17】
前記蒸気タービン装置が、前記ランキンサイクルを用いて発生する動力によって発電する発電機を含み、当該発電機と前記情報通信設備とが、当該発電機が発電する電力の少なくとも一部を当該情報通信設備に供給することが可能なように接続されている、請求項１６に記載の冷熱生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、冷熱生成システムに関する。
【背景技術】
【0002】
我が国における発電所や工場などの廃熱（未利用熱エネルギー）の合計は、日本の年間総発電量に相当する年間一兆ｋＷｈである（非特許文献１参照）。また、この未利用熱エネルギーの大部分を、２００℃以下の廃熱が占める。この廃熱の主たるソースは製鉄業、石油化学産業、紙パルプ産業、セメント産業、その他の素材産業である（非特許文献１参照）。
【0003】
熱は使わなければ冷めて失われ、しかも遠くに移動することができない性質をもつエネルギーである。よって、熱の発生する時間と熱需要のある時間が異なる、あるいは熱源と需要先との距離が離れているなどすると、そのような熱は、結局は需要を満たす有効な熱とはならないためにやむなく廃棄されてしまうという現状がある。
【0004】
一方、電力には常に需要があり、しかも送電網を通じて容易に運ぶことができる。よって、上述の時間や距離のギャップを埋める最上の方法は熱の電力への変換、すなわち発電であるとされる。事実、数百℃を超えるような高温の大きな産業廃熱は、効率よく蒸気タービン発電によって電力変換が可能であり、当然のことながら我が国の産業界は古くから廃熱発電によるエネルギー使用の合理化に取り組んできており、現在はこれ以上改良の余地がないレベルにある。故に、上述の２００℃以下の産業廃熱は既に発電を行った後の廃熱である、あるいは通常の方式で発電に利用できるほどの温度や量でないために未利用熱になっているとみることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0005】
【非特許文献1】産業構造審議会産業技術分科会、「未利用熱エネルギーの革新的活用技術研究開発事前評価報告書」、経済産業省、平成２４年６月
【非特許文献2】（財）省エネルギーセンター、「工場群のエネルギーシステムに関する調査研究」、平成１２年度成果報告書 経済産業省
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述の理由で、上記２００℃以下の産業廃熱の利用技術も電力変換に偏重しており、水に替えて有機溶媒を作動流体としたオーガニックランキンサイクル（バイナリー発電）、ゼーベック効果を利用した熱電変換その他の技術が鋭意開発されている。しかしながら、そもそも利用可能な熱落差が小さいことから自明であるが、これらの方式の発電効率の理論上限は低く、現実には種々の損失によってこの理論上限には届かず（オーガニックランキンサイクルで５％程度、熱電変換で１％以下）、費用対効果の点から広く普及するには至っていない。すなわち、従来、未利用熱の大部分を占める蒸気タービン発電の排熱（廃熱）を有効利用することができなかった。なお、この課題は、蒸気タービンの回転動力を他の装置の駆動に利用する形態にも共通する課題である。
【0007】
本開示は上記のような課題を解決するためになされたもので、蒸気タービン駆動の排熱を有効利用することが可能な冷熱生成システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記目的を達成するために、本開示のある形態（aspect）に係る、冷熱生成システムは、熱源から受熱するランキンサイクルを用いた動力を発生する蒸気タービン装置と、前記ランキンサイクルを構成する第１凝縮器が放出する排熱を作動熱源とする吸着冷凍サイクルを用いて冷熱を冷熱負荷に出力するとともに冷凍排熱を放出する吸着冷凍装置と、前記ランキンサイクルにおける第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるよう前記蒸気タービン装置及び前記吸着冷凍装置の熱バランスを制御する熱バランス制御機構と、を備える。
【0009】
また、本開示の他の形態（aspect）に係る、冷熱生成システムは、熱源から受熱するランキンサイクルを用いた動力を発生する蒸気タービン装置と、前記ランキンサイクルを構成する第１凝縮器が放出する排熱を作動熱源とする吸着冷凍サイクルを用いて冷熱を冷熱負荷に出力するとともに冷凍排熱を放出する吸着冷凍装置と、を備え、前記吸着冷凍装置は、各々が吸着体を収容する３以上の吸着器と、前記吸着冷凍サイクルを構成し、冷媒を、第２蒸発器及び第２凝縮器を通るように循環させる冷媒循環経路と、第２熱媒体を、前記第１凝縮器を通るように循環させる第２熱媒体循環経路と、第３熱媒体を、前記第２凝縮器及び放熱器を通って前記第２凝縮器で得た前記温熱を前記放熱器で放熱するように循環させる第３熱媒体循環経路と、を備え、前記冷熱生成システムは、吸着動作において各々の前記吸着器が前記第２蒸発器に接続されるとともに前記第３熱媒体循環経路における前記放熱器と前記第２凝縮器との間に介挿されて前記吸着体が冷媒を吸着し、再生動作において各々の前記吸着器が前記第２凝縮器に接続されるとともに前記第２熱媒体循環経路に介挿されて前記吸着体が冷媒を放出して再生する吸着再生動作を、前記３以上の吸着器に対して、順次、実行するよう前記吸着冷凍装置の動作を制御する吸着再生制御機構を備える。
【開示の効果】
【0010】
本開示は、蒸気タービン駆動の排熱を有効利用することが可能な冷熱生成システムを提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
（本開示の契機となった知見）
＜熱式冷凍機＞
本発明者は、蒸気タービン発電の排熱の有効利用について、熱を動力として冷熱を発生する熱式冷凍機に着目した。通常の電力式冷凍機が、電力式圧縮機を用いて冷媒を圧縮輸送して動作する機械圧縮方式であるのに対し、熱式冷凍機は熱によって冷媒を圧縮輸送して動作する熱圧縮方式である。熱式冷凍機の中でも吸着冷凍機は、熱源として５５℃又は８５℃の温水を供給することによって作動可能であることが知られている。
＜熱式冷凍機＞
本発明者は、蒸気タービン発電の排熱の有効利用について、熱を動力として冷熱を発生する熱式冷凍機に着目した。通常の電力式冷凍機が、電力式圧縮機を用いて冷媒を圧縮輸送して動作する機械圧縮方式であるのに対し、熱式冷凍機は熱によって冷媒を圧縮輸送して動作する熱圧縮方式である。熱式冷凍機の中でも吸着冷凍機は、熱源として５５℃又は８５℃の温水を供給することによって作動可能であることが知られている。
【0013】
具体的には、日本国特許第４，５６５，５３９号には、吸着材としてシリカゲルを用いた単効用吸着冷凍機の供給温水温度及び熱ＣＯＰが、それぞれ、８５℃程度及び０．６程度であることが開示されている。また、日本国特許公開公報２００２－３７２３３２にはシリカゲルに対して狭い相対蒸気圧範囲で吸着平衡状態が大きく変化する合成ゼオライトの組成・化学構造が開示され、この特性が吸着冷凍機の吸着材に好適であることが述べられている。そして日本国特許第４，６６９，９１４号には、上記合成ゼオライトを用いた、５５℃の温水で再生可能な吸着材およびこれを用いた吸着冷凍機の設計情報が開示されており、さらに、日本国特許第５，８５０，０５１号には、この冷凍機の熱ＣＯＰが０．６程度であることがデータを付して開示されている。また、日本国特許公開公報２０１８－１２８２４２には、吸着冷凍機も吸収冷凍機と同様に二重効用化が可能であり、その駆動温水温度が８５℃程度で理論熱ＣＯＰが１．０程度になることが、冷凍機の具体的な構成とともに開示されている。
【0014】
＜発電効率に代わる冷熱変換効率＞
発電効率と冷熱変換効率を単純に比較することは出来ないが、１００℃以下の廃熱を用いた吸着冷凍機の熱ＣＯＰが０．６～１．０であることは、同じ温度において発電効率２０％の発電を行い、電力式冷凍機を用いて電力ＣＯＰ３から５で冷熱変換した数値に匹敵する。このように、産業排熱の中でも最もボリュームの多い１００℃以下の未利用熱を、効率的に冷熱に変換する技術自体は公知である。
発電効率と冷熱変換効率を単純に比較することは出来ないが、１００℃以下の廃熱を用いた吸着冷凍機の熱ＣＯＰが０．６～１．０であることは、同じ温度において発電効率２０％の発電を行い、電力式冷凍機を用いて電力ＣＯＰ３から５で冷熱変換した数値に匹敵する。このように、産業排熱の中でも最もボリュームの多い１００℃以下の未利用熱を、効率的に冷熱に変換する技術自体は公知である。
【0015】
ここで、熱ＣＯＰ（熱成績係数）は、（式１）で定義される。
（式１）：熱ＣＯＰ＝冷凍機の冷熱出力（ｋＷ）／冷凍機の消費熱量（ｋＷ)
また、電力ＣＯＰ（電力成績係数）は、（式２）で定義される。
（式２）：電力ＣＯＰ＝冷凍機の冷熱出力（ｋＷ）／冷凍機の消費電力（ｋＷ）
（式１）：熱ＣＯＰ＝冷凍機の冷熱出力（ｋＷ）／冷凍機の消費熱量（ｋＷ)
また、電力ＣＯＰ（電力成績係数）は、（式２）で定義される。
（式２）：電力ＣＯＰ＝冷凍機の冷熱出力（ｋＷ）／冷凍機の消費電力（ｋＷ）
【0016】
＜理想的な熱負荷＞
ところで、蒸気タービン発電の排熱を、電力へ変換する代わりに冷熱へ変換することによって、有効利用するためには、電力と同様に、熱の発生と熱需要との時間ギャップ及び熱源と需要先との距離ギャップを埋めることが必要である。
ところで、蒸気タービン発電の排熱を、電力へ変換する代わりに冷熱へ変換することによって、有効利用するためには、電力と同様に、熱の発生と熱需要との時間ギャップ及び熱源と需要先との距離ギャップを埋めることが必要である。
【0017】
そこで、本発明者は、そのような事例として、熱式冷凍機によって未利用熱を冷熱に変換して情報通信設備であるデータセンタ（以下ＤＣという）を冷却する事例に着目した。
【0018】
まず、情報通信産業に不可欠の設備であるＤＣのエネルギー使用実態について述べる。ＤＣの電力利用効率の指標として（式３）で定義されるＰＵＥ値が常用される。
【0019】
（式３）：ＰＵＥ＝ＤＣの消費電力（ｋＷ）／コンピュータの消費電力（ｋＷ）
すなわち、消費電力１０００ｋＷのコンピュータを運用してＤＣの消費電力が２０００ｋＷであった場合にＰＵＥは２．０であり、この値が１に近いほど電力利用効率の優れたＤＣである。我が国の平均的なＤＣのＰＵＥは２０２０年現在で１．５程度であり、コンピュータ消費電力の半分ほどの付帯電力が必要である。この付帯電力の最大のものはコンピュータの冷却電力である。
すなわち、消費電力１０００ｋＷのコンピュータを運用してＤＣの消費電力が２０００ｋＷであった場合にＰＵＥは２．０であり、この値が１に近いほど電力利用効率の優れたＤＣである。我が国の平均的なＤＣのＰＵＥは２０２０年現在で１．５程度であり、コンピュータ消費電力の半分ほどの付帯電力が必要である。この付帯電力の最大のものはコンピュータの冷却電力である。
【0020】
コンピュータは、投入した電力は情報（計算解）として出力されるものの、外部に対する物理的な仕事は行わないため、エネルギー的には投入電力がすべて熱に変換されるという特徴がある。よって、常時１０００ｋＷの電力を消費するコンピュータは、常時１０００ｋＷの冷却を行わなければ熱バランスせず、連続的に運転することができない。電源その他の損失を無視し、上記のＰＵＥ１．５の付帯電力がすべて冷却電力によるものと単純化して計算したとき、冷房電力５００ｋＷをもって１０００ｋＷの冷却を行っているわけであるから、(式２)に定義される冷凍機の電力ＣＯＰは２．０となる。そして、この程度が我が国においてコンピュータを空冷した場合の実効的な冷却所用電力と考えられる。
【0021】
よって、ＤＣに排熱を排出する設備を導入し、この排熱を利用して、電力式冷凍機で行っていた電力ＣＯＰ＝２．０の冷却を、吸着冷凍機で行う電力ＣＯＰ＝３～５の冷却に置き換えることにより、エネルギーの合理化を行うことができる。また、情報通信には常に需要があるためにＤＣには常に冷熱需要があって熱の発生と熱需要との時間ギャップは存在せず、かつ情報は通信回線を通じて容易に運ぶことができるために熱源と需要先との距離ギャップも存在しない。従って、吸着冷凍機によってＤＣを冷却する、温熱から冷熱への変換は、電力変換に次いで優れた未利用熱利用法と考えられる。また、この未利用熱利用方法において、ＤＣは、理想的な熱負荷であると言える。
【0022】
そこで、本発明者は、蒸気タービン発電の排熱を吸着冷凍機によって冷熱に変換してＤＣを冷却する冷熱生成システムを想到した。
【0023】
＜蒸気タービンの排熱利用の第１の課題＞
しかしながら、この冷熱生成システムには、以下のような第１の課題が存在する。
しかしながら、この冷熱生成システムには、以下のような第１の課題が存在する。
【0024】
ガスタービンであるか蒸気タービンであるかを問わず、タービンの膨張比は（式４）によって定義される数値である。
【0025】
（式４）：タービン膨張比＝タービン入口圧力／タービン出口圧力
ガスタービンは圧縮タービンと膨張タービンとを同軸接続し、膨張タービンで得られる回転力を圧縮タービンの空気圧縮仕事に用い、この高温高圧の圧縮空気に燃料を吹き込んで爆発させ、この燃焼ガスを膨張タービンで膨張して回転力を得る装置である。そして圧縮タービンの空気圧縮仕事を減らして効率を高めるために、膨張タービンから排出される廃燃焼ガスと圧縮タービンの吸込空気とを熱交換する予熱熱交換器を備え、廃燃焼ガスによって吸込空気を予熱（加熱圧縮）してエネルギー回生を行うのが一般的である。
よって（式４）で定義される膨張比はタービン入口の燃焼ガス圧力と予熱熱交換器に入る前の廃燃焼ガス圧力との比であり、さらに予熱燃焼器を出た後の廃燃焼ガスは通常大気圧である。故に、この後段にどのような熱回収構成をもつ被駆動装置を接続しようとも、圧力損失が著しく高くない限りは被駆動装置が膨張比に与える影響は軽微である。
ガスタービンは圧縮タービンと膨張タービンとを同軸接続し、膨張タービンで得られる回転力を圧縮タービンの空気圧縮仕事に用い、この高温高圧の圧縮空気に燃料を吹き込んで爆発させ、この燃焼ガスを膨張タービンで膨張して回転力を得る装置である。そして圧縮タービンの空気圧縮仕事を減らして効率を高めるために、膨張タービンから排出される廃燃焼ガスと圧縮タービンの吸込空気とを熱交換する予熱熱交換器を備え、廃燃焼ガスによって吸込空気を予熱（加熱圧縮）してエネルギー回生を行うのが一般的である。
よって（式４）で定義される膨張比はタービン入口の燃焼ガス圧力と予熱熱交換器に入る前の廃燃焼ガス圧力との比であり、さらに予熱燃焼器を出た後の廃燃焼ガスは通常大気圧である。故に、この後段にどのような熱回収構成をもつ被駆動装置を接続しようとも、圧力損失が著しく高くない限りは被駆動装置が膨張比に与える影響は軽微である。
【0026】
一方、蒸気タービンの大多数を占める復水タービンは、タービン出口圧力（タービン背圧）を低下させて膨張比を高めるために、タービン出口蒸気を冷却して凝縮（復水）するという動作原理に基づいた装置である。つまり、タービン背圧と一対一の関係にある凝縮温度（復水温度）が低ければ低いほど膨張比が高まり、効率が高まる。
【0027】
一般的なプラント設計において、水冷凝縮器を用いたときの凝縮温度は３２℃（タービン背圧０．０５気圧）、空冷凝縮器を用いたときの凝縮温度は６５℃（同０．３気圧）とされる。故に、例えばタービン入り口蒸気が３００℃飽和蒸気の場合（蒸気圧力６５気圧）、水冷凝縮器を用いた場合の膨張比は１３００（６５/０．０５）、空冷凝縮器を用いた場合には２１６（６５/０．３）となる。このように、蒸気タービンの場合は凝縮温度により大きく膨張比が変わり、効率が変わる。
【0028】
このことは、蒸気タービンの発電排熱の有効利用を考えた場合に、排熱で駆動される被駆動装置の作動温度によって蒸気タービンの効率が影響を受けるということになる。これが蒸気タービンの排熱利用の特殊性であり、当該特殊性に起因する、上記冷熱生成システムの課題である。
【0029】
＜第１の知見＞
この課題を解決するためには、蒸気タービンの凝縮温度が所定の温度範囲に維持されるように蒸気タービン装置及び吸着冷凍機を熱バランスさせればよい。この場合、廃熱を利用する事業という観点から冷熱需要を賄うことを優先し、冷熱負荷への冷熱出力を、冷熱需要を満たすように維持する必要がある。この制約条件下における蒸気タービン装置及び吸着冷凍機の熱バランスは、蒸気タービン装置の熱源からの受熱量を調整することが可能であれば、そうすることによって実現できる。もし、それが不可能であれば、吸着冷凍機の熱ＣＯＰを制御することによって、それを実現できる。その結果、蒸気タービン駆動の排熱を有効利用することが可能な冷熱生成システムを提供できる。
この課題を解決するためには、蒸気タービンの凝縮温度が所定の温度範囲に維持されるように蒸気タービン装置及び吸着冷凍機を熱バランスさせればよい。この場合、廃熱を利用する事業という観点から冷熱需要を賄うことを優先し、冷熱負荷への冷熱出力を、冷熱需要を満たすように維持する必要がある。この制約条件下における蒸気タービン装置及び吸着冷凍機の熱バランスは、蒸気タービン装置の熱源からの受熱量を調整することが可能であれば、そうすることによって実現できる。もし、それが不可能であれば、吸着冷凍機の熱ＣＯＰを制御することによって、それを実現できる。その結果、蒸気タービン駆動の排熱を有効利用することが可能な冷熱生成システムを提供できる。
【0030】
これが第１の知見である。
【0031】
＜第２の知見＞
第１の知見から、蒸気タービン装置の熱源からの受熱量又は吸着冷凍機の熱ＣＯＰを、広範に調整することもできる。そうすると、熱負荷の冷熱需要量が広範に変動しても、当該熱負荷の冷熱需要量の広範な変動に応じて吸着冷凍機の熱ＣＯＰを広範に調整することによって、蒸気タービンの凝縮温度が所定の温度範囲に維持されるように蒸気タービン装置及び吸着冷凍機を熱バランスさせることができる。そうであるならば、冷熱負荷として、一定の冷熱需要が見込めるＤＣ以外に、冷熱需要が広範に変動する一般の冷熱負荷を対象にすることができる。つまり、第２の知見による冷熱生成システムによれば、冷熱負荷は特に限定されない。
第１の知見から、蒸気タービン装置の熱源からの受熱量又は吸着冷凍機の熱ＣＯＰを、広範に調整することもできる。そうすると、熱負荷の冷熱需要量が広範に変動しても、当該熱負荷の冷熱需要量の広範な変動に応じて吸着冷凍機の熱ＣＯＰを広範に調整することによって、蒸気タービンの凝縮温度が所定の温度範囲に維持されるように蒸気タービン装置及び吸着冷凍機を熱バランスさせることができる。そうであるならば、冷熱負荷として、一定の冷熱需要が見込めるＤＣ以外に、冷熱需要が広範に変動する一般の冷熱負荷を対象にすることができる。つまり、第２の知見による冷熱生成システムによれば、冷熱負荷は特に限定されない。
【0032】
＜蒸気タービンの排熱利用の第２の課題＞
本発明者は、上記第１の課題を検討する過程で、蒸気タービンの排熱利用に吸着冷凍装置を用いる場合に、さらなる第２の課題が存在することに気が付いた。
本発明者は、上記第１の課題を検討する過程で、蒸気タービンの排熱利用に吸着冷凍装置を用いる場合に、さらなる第２の課題が存在することに気が付いた。
【0033】
すなわち、蒸気タービンの排熱利用に吸着冷凍装置が用いられる場合、蒸気タービンの凝縮器の排熱が温水（加熱用熱媒体）として吸着冷凍装置に投入される。一方、吸着冷凍装置は、一般に、一対の吸着器を備え、吸着再生制御機構が、当該一対の吸着器の吸着再生動作を、一方の吸着器が吸着動作を行う間に他方の吸着器が再生動作を行うように、制御する。
【0034】
この場合、一方の吸着器が再生動作にあるとき、再生動作の初期においては直前の吸着動作においてその吸着体が冷却水（冷却用熱媒体）によって冷却されていることから、吸着冷凍装置に投入された温水は、冷却水の温度（一例として３０℃）に近い温度まで熱消費されて排出される。その後、当該一方の吸着体が温水によって加熱されるに従って当該温水の排出温度が上昇し、当該吸着体が完全に再生された時点では熱消費がほとんどないことから、温水は、投入された温度（一例として５５℃）に近い状態で排出される。その後、上記一方の吸着器が吸着動作に切り替わると、他方の吸着器が再生動作に切り替わり、その吸着体が再生動作にあるとき、上記一方の吸着器の吸着体と同じことが起こる。従って、吸着冷凍装置に一定温度の温水を投入しても、温水の排出温度は一定とはならず、とりわけ各吸着器における吸着動作と再生動作との切り替わりのタイミングで急激且つ大きな温度変化が発生する。この温水の急激且つ大きな温度変化は、蒸気タービンの背圧に圧力ショックを引き起こし、当該圧力ショックによってタービンブレードがダメージを受ける可能性がある。
【0035】
＜第３の知見＞
本発明者は、第３の知見として、この第２の課題を解決するためには、吸着冷凍装置が３以上の吸着器を備え、吸着再生制御機構が、吸着再生動作を、３以上の吸着器に対して、順次、実行するよう吸着冷凍装置の動作を制御すれば良いことを見出した。
本発明者は、第３の知見として、この第２の課題を解決するためには、吸着冷凍装置が３以上の吸着器を備え、吸着再生制御機構が、吸着再生動作を、３以上の吸着器に対して、順次、実行するよう吸着冷凍装置の動作を制御すれば良いことを見出した。
【0036】
この場合、少なくとも２つの吸着器の吸着再生動作がずれて部分的に重なるので、その分、温水の排出温度が平準化され、蒸気タービンの背圧の圧力ショックが抑制される。その結果、タービンブレードがダメージを受ける可能性が低減される。
【0037】
＜第４の知見＞
上述の日本国特許第４，６６９，９１４号には、特定のゼオライト系吸着材が至適な動作条件下においては５５℃で再生可能であると記載されている。
上述の通り特開２００２－３７２３３２にはこの特定の合成ゼオライトが狭い相対蒸気圧（吸着冷凍機においては、吸着動作においては吸着器蒸気分圧に対する蒸発器蒸気分圧の相対比、再生動作においては凝縮器蒸気分圧に対する吸着器蒸気分圧の相対比となる）の範囲で大きく平衡状態が変化することが開示されている。さらに上述の日本国特許第４，６６９，９１４号には、この特定のゼオライト系吸着材が至適な動作条件下においては５５℃で再生可能であると記載されている。
上述の日本国特許第４，６６９，９１４号には、特定のゼオライト系吸着材が至適な動作条件下においては５５℃で再生可能であると記載されている。
上述の通り特開２００２－３７２３３２にはこの特定の合成ゼオライトが狭い相対蒸気圧（吸着冷凍機においては、吸着動作においては吸着器蒸気分圧に対する蒸発器蒸気分圧の相対比、再生動作においては凝縮器蒸気分圧に対する吸着器蒸気分圧の相対比となる）の範囲で大きく平衡状態が変化することが開示されている。さらに上述の日本国特許第４，６６９，９１４号には、この特定のゼオライト系吸着材が至適な動作条件下においては５５℃で再生可能であると記載されている。
【0038】
これら特許文献の記述の実用的な価値を検証するため、本発明者は、冷却水の温度及び冷水の温度が、それぞれ、季節変動も勘案した通常の温度であるという条件下で、再生温度を４０℃～６５℃まで変化させ、その間にゼオライト系吸着材の吸着能力が０％～１００％まで変化することを実験的に確認した。そして、それ故に、吸着冷凍機に投入する温水の温度制御により冷凍機効率を制御可能であること、これが冷熱生成システムの熱バランスの主たる調整機構となること、そして温水の温度がこの範囲にある場合に、合理的に復水器を設計することによって復水温度（凝縮温度）を７０℃以下に抑えることが可能であるという第４の知見を得た。
【0039】
なお、本開示の上記第１乃至第４の知見は、蒸気タービンによって他の装置を駆動する動力を発生する形態にも適用することができる。
【0040】
（本開示の内容）
本開示は、以上の第１乃至第４の知見に基づいて想到されたものである。
本開示は、以上の第１乃至第４の知見に基づいて想到されたものである。
【0041】
本開示のある形態（aspect）に係る冷熱生成システムは、熱源から受熱するランキンサイクルを用いた動力を発生する蒸気タービン装置と、前記ランキンサイクルを構成する第１凝縮器が放出する排熱を作動熱源とする吸着冷凍サイクルを用いて冷熱を冷熱負荷に出力するとともに冷凍排熱を放出する吸着冷凍装置と、前記ランキンサイクルにおける第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるよう前記蒸気タービン装置及び前記吸着冷凍装置の熱バランスを制御する熱バランス制御機構と、を備える。
【0042】
この構成によれば、熱バランス制御機構が、ランキンサイクルにおける第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように蒸気タービン装置及び吸着冷凍装置の熱バランスを制御するので、蒸気タービンの出口圧力（タービン背圧）を第１熱媒体の凝縮温度の第１所定温度範囲に対応する範囲に維持することができ、ひいては、蒸気タービンの圧縮比を一定の範囲内に維持できる。その結果、蒸気タービンの効率の低下を防止しつつ、蒸気タービン駆動の排熱を冷熱負荷への冷熱生成に利用することができ、ひいては、蒸気タービン駆動の排熱を有効利用することが可能な冷熱生成システムを提供できる。
【0043】
前記熱バランス制御機構は、前記熱源からの受熱を取得する受熱量取得装置と、前記冷熱負荷へ出力する冷熱量を取得する冷熱量取得装置と、前記第１熱媒体の凝縮温度に相関する凝縮温度相関物理量を検知する凝縮温度相関物理量センサと、前記熱バランスの制御として、前記受熱量、前記冷熱量、及び前記凝縮温度相関物理量に基づいて、前記第１熱媒体の前記凝縮温度が前記第１所定温度範囲内に維持されるように、前記冷熱負荷への前記冷熱の出力に応じて前記熱源からの受熱量を制御する受熱量制御回路と、を含んでもよい。
【0044】
この構成によれば、受熱量制御回路が、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように、冷熱負荷への冷熱の出力に応じて熱源からの受熱量を制御するので、冷熱負荷の冷熱負荷量が変動しても、熱源からの受熱量を制御することによって、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように、蒸気タービン装置及び吸着冷凍装置を熱バランスさせることができる。
【0045】
前記熱バランス制御機構は、前記冷熱負荷へ出力する冷熱量を取得する冷熱量取得装置と、前記第１熱媒体の凝縮温度に相関する凝縮温度相関物理量を検知する凝縮温度相関物理量センサと、前記熱バランスの制御として、前記冷熱量、及び前記凝縮温度相関物理量に基づいて、前記第１熱媒体の前記凝縮温度が前記第１所定温度範囲内に維持されるとともに前記冷熱負荷の冷熱負荷量に応じた前記冷熱が出力されるように、前記吸着冷凍装置の熱ＣＯＰを制御する熱ＣＯＰ制御回路を含んでもよい。
【0046】
この構成によれば、熱ＣＯＰ制御回路が、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるとともに冷熱負荷の冷熱負荷量に応じた冷熱が出力されるように、吸着冷凍装置の熱ＣＯＰを制御するので、冷熱負荷の冷熱負荷量が変動しても、吸着冷凍装置の熱ＣＯＰを制御することによって、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように、蒸気タービン装置及び吸着冷凍装置を熱バランスさせることができる。
【0047】
前記第１凝縮器は、第２熱媒体が前記第１熱媒体と熱交換して昇温することにより熱を放出する作動熱源であり、前記吸着冷凍装置は、昇温した前記第２熱媒体が、前記吸着冷凍サイクルを構成する吸着器に収容され且つ冷媒を吸着した吸着体を加熱するように前記第１凝縮器と当該吸着器とを通って当該第２熱媒体を循環させる第２熱媒体循環経路を含み、前記熱ＣＯＰ制御回路は、前記熱ＣＯＰの制御として、前記第１凝縮器から前記吸着器へ流れる前記第２熱媒体の温度が第２所定温度範囲内に維持されるよう前記第２熱媒体の流量を制御する第２熱媒体流量制御回路を含んでもよい。
【0048】
ここで、吸着冷凍機の熱ＣＯＰは、当該吸着冷凍機への第２熱媒体の供給温度を下げることにより所望の値に減少することが可能である。第２熱媒体の供給温度を下げると、再生動作が不完全化し、吸着冷凍機に供給した熱が冷凍出力に十分に変換されなくなる。第２熱媒体の供給温度の低下は、（式５）から判るように、熱輸送量に対して流体流量を増加させて、温度差を低下させることによって可能となる。「温度差」は、運ぶ熱を受け取る前後の熱媒体の温度差である。「流体流量」は、単位時間当たりの流体の流量である。以下では、単位時間当たりの流量（flow rate）を単に「流量」と記載し、特に注意を喚起する場合には、「流量（単位時間当たりの流量）」と記載する。
【0049】
（式５）：熱輸送量（ｋＪ／ｍｉｎ）＝流体比熱（ｋＪ／ｋｇ・Ｋ）×流体流量（ｋＪ／ｍｉｎ）×温度差（Ｋ）
つまり、第１凝縮器（二次側）を通流する第２熱媒体の流量を増やすと、第１熱媒から受け取る熱による第２熱媒体の温度上昇（温度差（Ｋ））が小さくなり、それによって、熱輸送量である凝縮排熱を第１凝縮器から充分に除去しながらも、吸着冷凍機に供給する第２熱媒体の温度を低下させることが可能になる。
つまり、第１凝縮器（二次側）を通流する第２熱媒体の流量を増やすと、第１熱媒から受け取る熱による第２熱媒体の温度上昇（温度差（Ｋ））が小さくなり、それによって、熱輸送量である凝縮排熱を第１凝縮器から充分に除去しながらも、吸着冷凍機に供給する第２熱媒体の温度を低下させることが可能になる。
【0050】
また、第２所定温度範囲は、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるような温度範囲に設定される。そのような第２所定温度範囲は、シミュレーション、実験、計算等によって求めることができる。
【0051】
上記構成によれば、第２熱媒体流量制御回路が、第１凝縮器から吸着器へ流れる第２熱媒体の温度が第２所定温度範囲内に維持されるよう第２熱媒体の流量を制御するので、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように吸着冷凍機の熱ＣＯＰが適宜調整される。
【0052】
前記蒸気タービン装置は、前記ランキンサイクルとして、前記熱源からの熱によって液状の前記第１熱媒体を蒸発させて蒸気状の第１熱媒体を生成する第１蒸発器と、前記蒸気状の第１熱媒体によって回転動力を生成する蒸気タービンと、前記蒸気タービンを回転させた後の蒸気状の第１熱媒体を第２熱媒体との熱交換によって凝縮させて前記液状の第１熱媒体を生成する第１凝縮器と、前記第１熱媒体を、前記蒸発器、前記蒸気タービン、及び前記第１凝縮器を順に通るように循環させる第１熱媒体循環経路と、を含み、前記吸着冷凍装置は、前記吸着冷凍サイクルとして、降温した第３熱媒体で冷却された状態において、蒸気状の冷媒を吸着し、且つ、前記蒸気状の第１熱媒体と熱交換して昇温した前記第２熱媒体によって加熱された状態において、吸着した前記冷媒を蒸気として放出する吸着体を収容する吸着器と、前記吸着器に収容された前記吸着体から放出された蒸気状の冷媒を前記第３熱媒体との熱交換によって凝縮させて液状の冷媒を生成する第２凝縮器と、前記液状の冷媒を第４熱媒体との熱交換によって蒸発させて前記蒸気状の冷媒を生成する第２蒸発器と、前記蒸気状の冷媒と熱交換して昇温した前記第３熱媒体を放熱させて降温させる放熱器と、前記液状の冷媒と熱交換して降温した前記第４熱媒体の冷熱を前記冷熱負荷に出力する冷熱出力装置と、前記第２熱媒体を前記第１凝縮器及び前記吸着器を通るように循環させる第２熱媒体循環経路と、前記第３熱媒体を、前記吸着器、前記第２凝縮器、及び前記放熱器を順に通るように循環させる第３熱媒体循環経路と、前記第４熱媒体を、前記第２蒸発器及び前記冷熱出力装置を通るように循環させる第４熱媒体循環経路と、前記冷媒を、前記第２蒸発器、前記吸着器、及び前記第２凝縮器を順に通るように循環させる冷媒循環経路と、前記吸着体が前記冷媒を吸着する過程において前記吸着器を前記第２蒸発器に接続するとともに前記第３熱媒体循環経路に接続し、且つ前記吸着体が前記冷媒を放出して再生する過程において前記吸着器を前記第２凝縮器に接続するとともに前記第２熱媒体循環経路に接続する吸着再生機構と、を含んでもよい。
【0053】
この構成によれば、蒸気タービン駆動の効率の低下を防止しつつ、蒸気タービン駆動の排熱を冷熱負荷へ供給する冷熱の生成に利用することができる冷熱生成システムを、具体的に実現することができる。
【0054】
前記熱バランス制御機構は、前記放熱器から前記吸着器へ流れる前記第３熱媒体の温度が第３所定温度範囲内に維持されるよう前記第３熱媒体の流量を制御する第３熱媒体流量制御回路を含んでもよい。また、前記熱バランス制御機構は、前記冷熱出力装置から前記第２蒸発器へ流れる前記第４熱媒体の温度が第４所定温度範囲内に維持されるよう前記第４熱媒体の流量を制御する第４熱媒体流量制御回路を含んでもよい。
【0055】
ここで、冷熱負荷に安定して冷熱を出力するためには、冷熱負荷の発熱が安定して冷凍装置に汲み上げられることが必要であり、そのためには動力として第１凝縮器から投入された熱と汲み上げられた熱とが安定して吸着冷凍装置の外に排出されることが必要である。また、その際に行われる熱交換は下記の（式６）で表される。（式６）の「温度差」は互いに熱交換するもの同士の温度差を意味する。
【0056】
（式６）：熱交換量（ｋＪ）＝熱伝達係数（ＫＪ／ｍ２・Ｋ）×熱交換面積（ｍ２）×
温度差（Ｋ）
温度差（Ｋ）
【0057】
（式６）から明らかなように、冷熱負荷の発熱を吸収して吸着冷凍装置に戻される第４熱媒体は、第２蒸発器における冷媒の蒸発温度に対してある程度の温度差がないと、限られた蒸発器の熱交換面積で冷熱負荷の発熱を吸収しきれない。同様に、冷凍排熱を放熱器で廃棄して吸着冷凍装置に戻される第３熱媒体は、十分に低くないと吸着体が温度低下しないために吸着動作が不完全となり、さらに第２凝縮器内の圧力が十分に低下しないために吸着体から第２凝縮器への冷媒蒸気の移動が妨げられて再生動作も不完全となるため、吸着冷凍装置が冷凍能力を十分に発揮しない。つまり、戻り第４熱媒体の温度と戻り第３熱媒体の温度が所定の範囲で安定していることは、吸着冷凍装置のヒートポンプ動作の暗黙の前提条件である。そして、これらの温度を所定の範囲に保つことも、基本的には熱媒体の流量制御によってできることが（式５）から明らかである。
【0058】
また、第３所定温度範囲は、吸着器の吸着及び再生動作が十分に行われるような温度範囲に設定される。また、第４所定温度範囲は、第２蒸発器で冷熱負荷の発熱の吸収が十分行われるような温度範囲に設定される。そのような第３所定温度範囲及び第４所定温度範囲は、シミュレーション、実験、計算等によって求めることができる。
【0059】
上記構成によれば、第３熱媒体流量制御回路が、放熱器から吸着器へ流れる第３熱媒体の温度が第３所定温度範囲内に維持されるよう第３熱媒体の流量を制御するので、吸着器の吸着及び再生動作が十分に行われる。また、第４熱媒体流量制御回路が、冷熱出力装置から第２蒸発器へ流れる第４熱媒体の温度が第４所定温度範囲内に維持されるよう第４熱媒体の流量を制御するので、第２蒸発器で冷熱負荷の発熱の吸収が十分行われる。その結果、吸着冷凍装置のヒートポンプ動作が安定して行われ、ひいては、吸着冷凍装置が、冷熱生成システムの熱バランスを適切に保ちながら十分に冷凍能力を発揮する。
【0060】
前記冷熱生成システムは、下記i)～ix)のいずれかの温度センサ又は流量センサを備え、前記熱バランス制御機構は、下記i)～ix)のいずれかの温度センサ又は流量センサが検知する温度又は流量に基づいて前記熱バランスを制御する熱バランス制御回路を含んでもよい。i)前記第１凝縮器から前記第１蒸発器へ流れる前記第１熱媒体の温度を検知する温度センサ、ii)前記第１蒸発器から前記蒸気タービンへ流れる前記第１熱媒体の温度を検知する温度センサ、iii)前記第１凝縮器から前記第１蒸発器へ流れる前記第１熱媒体の流量を検知する流量センサ、iv)前記吸着器から前記第２凝縮器へ流れる前記第２熱媒体の温度を検知する温度センサ、v)前記第２熱媒体の流量を検知する流量センサ、vi)前記第２凝縮器から前記放熱器へ流れる前記第３熱媒体の温度を検知する温度センサ、vii)前記第３熱媒体の流量を検知する流量センサ、viii)前記第２蒸発器から前記冷熱出力装置へ流れる前記第４熱媒体の温度を検知する温度センサ、ix)前記第４熱媒体の流量を検知する流量センサ。
【0061】
ここで、（式５）から明らかなように、流体のあるデバイスへの流入時と流出時とにおける温度差と流体の循環流量とから熱輸送量を簡単に求めることができる。また、蒸気温度と比エンタルピーとの関係は蒸気表（Steam Table）にまとめられた物性値であり熱バランス制御回路が記憶することができる。
【0062】
従って、上記構成によれば、熱バランス制御回路が、熱源からの受熱、蒸気タービンへの供給熱、吸着冷凍装置への供給熱、冷凍排熱、及び冷熱負荷の発熱を、記憶情報と測定情報とから直接的に演算して求めることが可能である。さらに、熱バランス制御回路は、例えば吸着冷凍装置の第２熱媒体の供給温度、第３熱媒体の供給温度、及び第４熱媒体の供給温度と、吸着冷凍装置の効率との関係等の実験値又は理論値を記憶することが可能であり、また外気温と放熱器性能との関係、蒸気温度と発電効率との関係などの実験値又は理論値を記憶することが可能である。また、上記受熱、各供給熱、冷凍排熱、及び冷熱負荷の発熱の目標熱量に対して、各々の熱媒体の狙い温度及び流量を瞬時に計算して各々のアクチュエーターの動作量を精緻かつ迅速に制御し、冷熱生成システムの熱バランスをいかなる時にも保ちながら、かつ冷熱生成システムの補器動力を削減する等の高級な制御も可能となる。
【0063】
前記吸着冷凍装置は、各々が吸着体を収容する３以上の吸着器と、前記吸着冷凍サイクルを構成し、冷媒を、第２蒸発器及び第２凝縮器を通るように循環させる冷媒循環経路と、第２熱媒体を、前記第１凝縮器を通るように循環させる第２熱媒体循環経路と、第３熱媒体を、前記第２凝縮器及び放熱器を通って前記第２凝縮器で得た前記温熱を前記放熱器で放熱するように循環させる第３熱媒体循環経路と、を備え、前記冷熱生成システムは、吸着動作において各々の前記吸着器が前記第２蒸発器に接続されるとともに前記第３熱媒体循環経路における前記放熱器と前記第２凝縮器との間に介挿されて前記吸着体が冷媒を吸着し、再生動作において各々の前記吸着器が前記第２凝縮器に接続されるとともに前記第２熱媒体循環経路に介挿されて前記吸着体が冷媒を放出して再生する吸着再生動作を、前記３以上の吸着器に対して、順次、実行するよう前記吸着冷凍装置の動作を制御する吸着再生制御機構を備えてもよい。
【0064】
ここで、吸着冷凍装置は、一般に、一対の吸着器を備え、吸着再生制御機構が、当該一対の吸着器の吸着再生動作を、一方の吸着器が吸着動作を行う間に他方の吸着器が再生動作を行うように、制御する。この場合、吸着冷凍装置に一定温度の第２熱媒体を投入しても、第２熱媒体の排出温度は一定とはならず、とりわけ各吸着器における吸着動作と再生動作との切り替わりのタイミングで急激且つ大きな温度変化が発生する。この第２熱媒体の急激且つ大きな温度変化は、蒸気タービンの背圧に圧力ショックを引き起こし、当該圧力ショックによってタービンブレードがダメージを受ける可能性がある。
【0065】
しかし、上記構成によれば、吸着冷凍装置が、各々が吸着体を収容する３以上の吸着器を備え、吸着再生制御機構が、吸着動作において各々の吸着器が第２蒸発器に接続されるとともに第３熱媒体循環経路における放熱器と第２凝縮器との間に介挿されて吸着体が冷媒を吸着し、再生動作において各々の吸着器が第２凝縮器に接続されるとともに第２熱媒体循環経路に介挿されて吸着体が冷媒を放出して再生する吸着再生動作を、３以上の吸着器に対して、順次、実行するよう吸着冷凍装置の動作を制御するので、少なくとも２つの吸着器の吸着再生動作がずれて部分的に重なるので、その分、第２熱媒体の排出温度が平準化され、蒸気タービンの背圧の圧力ショックが抑制される。その結果、タービンブレードがダメージを受ける可能性が低減される。
【0066】
各々の前記吸着器に対する前記吸着動作に要する時間Ｔａ及び前記再生動作に要する時間Ｔｒが、ｎ（ｎは３以上の整数）の吸着器について互いに同じであり、前記吸着再生制御機構は、前記ｎの吸着器に対する前記吸着再生動作を、当該吸着再生動作に要する時間Ｔｃ（Ｔｃ＝Ｔａ＋Ｔｒ）の１／ｎの時間（Ｔｃ／ｎ）ずつずらして実行するよう前記吸着冷凍装置の動作を制御することが可能であってもよい。
【0067】
この構成によれば、ｎの吸着器に対する吸着再生動作が、当該吸着再生動作に要する時間Ｔｃの１／ｎの時間（Ｔｃ／ｎ）ずつずらして行われるので、第２熱媒体の排出温度が、ずらした時間（Ｔｃ／ｎ）内では変動するものの時間軸に対して均等に平準化される。また、吸着動作に要する時間Ｔａと再生動作に要する時間Ｔｒとが同じであるので、第２熱媒体の排出温度が、ずらした時間（Ｔｃ／ｎ）内においても、変動するものの時間軸に対して均等に平準化される。その結果、蒸気タービンの背圧の圧力ショックが、好適に抑制される。
【0068】
前記吸着再生制御機構は、前記吸着動作において、前記吸着体が冷媒を吸着するよう、各々の前記吸着器を、前記第２蒸発器に接続するとともに前記第３熱媒体循環経路における前記放熱器と前記第２凝縮器との間に介挿し、前記再生動作において、前記吸着体が冷媒を放出して再生するよう、各々の前記吸着器を前記第２凝縮器に接続するとともに前記第２熱媒体循環経路に介挿する吸着再生弁システムと、前記吸着再生動作を、前記３以上の吸着器に対して、順次、実行するよう前記吸着再生弁システムの動作を制御する吸着再生制御回路と、を含み、前記吸着冷凍装置は、複数の吸着冷凍機と、１の前記放熱器と、前記第２蒸発器で得た前記冷熱を前記冷熱負荷に出力する１の冷熱出力装置と、を備え、各々の前記吸着冷凍機が、前記第２蒸発器、前記３以上の吸着器、前記第２凝縮器、前記冷媒循環経路、前記第２熱媒体循環経路、前記第３熱媒体循環経路、及び前記吸着再生弁システムを備え、前記複数の吸着冷凍機の各々の前記第３熱媒体循環経路が、１の前記放熱器を通っており、前記複数の吸着冷凍機の各々の前記第２熱媒体循環経路が、１の前記第１凝縮器を通っているか、又は複数の前記第１凝縮器をそれぞれ通っており、当該複数の前記第１凝縮器が、前記蒸気タービン装置の前記ランキンサイクルにおける前記第１熱媒体の循環経路の複数の分流経路に設けられており、且つ、前記吸着再生制御回路は、全ての前記吸着冷凍機の前記３以上の吸着器に対して、前記吸着再生動作を、順次、実行するよう全ての前記吸着冷凍機の前記吸着再生弁システムの動作を制御する制御回路であってもよい。
【0069】
この構成によれば、蒸気タービンの背圧の圧力ショックが、より好適に抑制され、タービンブレードがダメージを受ける可能性がより低減される。また、大規模な熱源及び冷熱負荷に対応することができる。
【0070】
各々の前記吸着冷凍機の各々の前記吸着器に対する前記吸着動作に要する時間Ｔａ及び前記再生動作に要する時間Ｔｒが、ｍ（ｍは１以上の整数）の前記吸着冷凍機のｎ（ｎは３以上の整数）の吸着器について互いに同じであり、前記吸着再生制御回路は、各々の前記吸着冷凍機の前記ｎの吸着器に対する前記吸着再生動作を、前記再生動作に要する時間Ｔｃ（Ｔｃ＝Ｔａ＋Ｔｒ）の１／ｎの時間（Ｔｃ／ｎ）ずつずらして実行し、且つ、ｍ（ｍは１以上の整数）の前記吸着冷凍機の間において、前記吸着再生動作を、当該吸着再生動作に要する時間Ｔｃの１／ｍｎの時間（Ｔｃ／ｍｎ）ずつずらして実行するよう前記ｍの吸着冷凍機の前記吸着再生弁システムの動作を制御することが可能であってもよい。
【0071】
この構成によれば、大規模な熱源及び冷熱負荷に対応することが可能で、且つ、第２熱媒体の排出温度が、より時間軸に対して均等に平準化され、蒸気タービンの背圧の圧力ショックが、より好適に抑制され、タービンブレードがダメージを受ける可能性がより好適に低減される。
【0072】
複数の前記吸着冷凍装置を含み、全ての前記吸着冷凍装置が用いる前記吸着冷凍サイクルの作動熱源が、１の前記蒸気タービン装置の１の前記第１凝縮器であるか、又は、１の前記蒸気タービン装置の前記ランキンサイクルにおける前記第１熱媒体の循環経路の複数の分流経路にそれぞれ前記複数の吸着冷凍装置に対応して設けられた複数の前記第１凝縮器であってもよい。
【0073】
この構成によれば、より大規模な熱源及び冷熱負荷に対応することが可能で、且つ、タービンブレードがダメージを受ける可能性がより好適に低減される冷熱生成システムを提供できる。
【0074】
前記排熱を前記第１凝縮器から前記吸着冷凍装置の前記吸着冷凍サイクルに運ぶ熱媒体経路に、前記排熱をバックアップするためのバックアップ熱源が設けられていてもよい。
【0075】
この構成によれば、蒸気タービン装置が運転を停止した場合においても、バックアップ熱源を作動熱源として吸着冷凍装置を作動させることができる。
【0076】
前記吸着冷凍装置が、前記冷凍排熱をする放出するための放熱器を含み、前記放熱器が、冷却塔及び電力式ヒートポンプを含んでいてもよい。
【0077】
この構成によれば、基本的に冷却塔によって十分な排熱能力を得ることでき、且つ、温度及び湿度によって変動する冷却塔の排熱能力を、電力式ヒートポンプによって補助することによって、安定して冷凍排熱を放出することができる。
【0078】
前記冷熱生成システムが、前記冷熱負荷である情報通信設備を含んでいてもよい。
【0079】
この構成によれば、常に冷熱需要がある理想的な熱負荷を冷熱生成システム内に確保することができる。
【0080】
前記蒸気タービン装置が、前記ランキンサイクルを用いて発生する動力によって発電する発電機を含み、当該発電機と前記情報通信設備とが、当該発電機が発電する電力の少なくとも一部を当該情報通信設備に供給することが可能なように接続されていてもよい。
【0081】
この構成によれば、熱源の廃熱利用施設である蒸気タービン装置の発電電力を売電する場合における逆潮流を低減することができる。
【0082】
以下、本開示の具体的な実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。また、以下の図は、本開示を説明するための図であるので、本開示に無関係な要素が省略される場合、誇張等のために寸法が正確でない場合、簡略化される場合、複数の図において互いに対応する要素の形態が一致しない場合等がある。
【0083】
また、本願の明細書及び請求の範囲において、表現を簡単にするために、物（部材、装置等）の数を単純に数で表す。
【0084】
また、本開示は、以下の実施形態に限定されない。
【0085】
（実施形態１）
図１は、本開示の実施形態１に係る冷熱生成システムのハードウェアの概要の一例を示す図である。図２は、図１の冷熱生成システムの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。なお、図２では、図１の蒸気タービン装置の全容を簡略化して示しており、また、図１の吸着冷凍機２００を簡略化して示している。
図１は、本開示の実施形態１に係る冷熱生成システムのハードウェアの概要の一例を示す図である。図２は、図１の冷熱生成システムの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。なお、図２では、図１の蒸気タービン装置の全容を簡略化して示しており、また、図１の吸着冷凍機２００を簡略化して示している。
【0086】
＜冷熱生成システム１０００Ａの構成の概要＞
図１を参照すると、実施形態１に係る冷熱生成システム１０００Ａは、蒸気タービン装置１００と、吸着冷凍装置７００と、制御装置３００と、を含む。吸着冷凍装置７００は、吸着冷凍機２００と、放熱器４００と、冷熱出力装置５００と、を含む。
図１を参照すると、実施形態１に係る冷熱生成システム１０００Ａは、蒸気タービン装置１００と、吸着冷凍装置７００と、制御装置３００と、を含む。吸着冷凍装置７００は、吸着冷凍機２００と、放熱器４００と、冷熱出力装置５００と、を含む。
【0087】
蒸気タービン装置１００は、第１蒸発器１０１において熱伝達構造を介して熱源１０と接続され、第１凝縮器１０２において、第２熱媒体循環経路２１１を介して吸着冷凍機２００と接続されている。吸着冷凍機２００は、後述する吸着器２０２において、第２熱媒体循環経路２１１を介して蒸気タービン装置１００の第１凝縮器１０２と接続され、吸着器２０２及び第２凝縮器２０４において、第３熱媒体循環経路２１２を介して放熱器４００と接続され、第２蒸発器２０１において、第４熱媒体循環経路２１４を介して冷熱出力装置５００と接続されている。放熱器４００は、冷却体４０１に放熱する。冷熱出力装置５００は、冷熱負荷５０１に冷熱を出力する。制御装置３００は、後述する制御系統を介して、冷熱生成システム１０００Ａの動作を制御する。
【0088】
＜冷熱生成システム１０００Ａの動作の概要＞
図１及び図２を参照すると、冷熱生成システムの１０００Ａは、制御装置３００の制御によって、概略、以下のように動作する。なお、以下では、冷熱生成システム１０００Ａに入力される又は冷熱生成システム１０００Ａから出力される熱をＱ１～Ｑ５の記号を用いて特定する。Ｑ１～Ｑ５の「熱量」を（Ｑ１）～（Ｑ５）記号を用いて特定する。
図１及び図２を参照すると、冷熱生成システムの１０００Ａは、制御装置３００の制御によって、概略、以下のように動作する。なお、以下では、冷熱生成システム１０００Ａに入力される又は冷熱生成システム１０００Ａから出力される熱をＱ１～Ｑ５の記号を用いて特定する。Ｑ１～Ｑ５の「熱量」を（Ｑ１）～（Ｑ５）記号を用いて特定する。
【0089】
蒸気タービン装置１００は、第１蒸発器１０１において熱源１０から蒸発器入力熱Ｑ１を受熱し、この蒸発器入力熱Ｑ１のうちのタービン入力熱Ｑ２を蒸気タービン１０３Ａに入力して動力を生成する。そして、蒸気タービン装置１００は、蒸気タービン１０３Ａの動力生成に利用されなかった凝縮排熱Ｑ３を第１凝縮器１０２において第２熱媒体循環経路２１１に排出する。吸着冷凍機２００は、第２熱媒体循環経路２１１に排出された凝縮排熱Ｑ３を作動熱源として、吸着器２０２に冷媒の吸着再生動作を行わせることによって、第２蒸発器２０１において、第４熱媒体循環経路２１４及び冷熱出力装置５００を介して冷熱負荷５０１から冷熱出力としての冷熱負荷５０１の発熱体発熱Ｑ５を汲み上げるとともに、吸着器２０２及び第２凝縮器２０４において、第３熱媒体循環経路２１２及び放熱器４００を介して冷凍排熱Ｑ４を冷却体４０１に放出する。
【0090】
以下、上述した冷熱生成システム１０００Ａの構成要素を、ハードウェアの構成及び制御系統の構成の順に説明する。
【0091】
≪ハードウェアの構成≫
＜蒸気タービン装置１００＞
図２を参照すると、蒸気タービン装置１００は、ランキンサイクル１１０を含む。ランキンサイクル１１０は、第１蒸発器１０１と、蒸気タービン１０３Ａと、第１凝縮器１０２と、第１熱媒体タンク１０５と、第１熱媒体循環経路１０６と、を含む。
＜蒸気タービン装置１００＞
図２を参照すると、蒸気タービン装置１００は、ランキンサイクル１１０を含む。ランキンサイクル１１０は、第１蒸発器１０１と、蒸気タービン１０３Ａと、第１凝縮器１０２と、第１熱媒体タンク１０５と、第１熱媒体循環経路１０６と、を含む。
【0092】
｛第１蒸発器１０１｝
第１蒸発器１０１は、熱源１０から受熱する蒸発器入力熱Ｑ１によって液状の第１熱媒体を蒸発させて蒸気状の第１熱媒体を生成する。以下では、蒸発器入力熱Ｑ１の熱量を「受熱量（Ｑ１）」と記載する場合がある。第１蒸発器１０１は熱媒体を蒸発させることができれば特に限定されず、第１蒸発器１０１として公知の熱媒体蒸発器を用いることができる。第１蒸発器１０１として、例えば、ボイラーが挙げられる。
第１蒸発器１０１は、熱源１０から受熱する蒸発器入力熱Ｑ１によって液状の第１熱媒体を蒸発させて蒸気状の第１熱媒体を生成する。以下では、蒸発器入力熱Ｑ１の熱量を「受熱量（Ｑ１）」と記載する場合がある。第１蒸発器１０１は熱媒体を蒸発させることができれば特に限定されず、第１蒸発器１０１として公知の熱媒体蒸発器を用いることができる。第１蒸発器１０１として、例えば、ボイラーが挙げられる。
【0093】
[熱源１０]
熱源１０は特に限定されない。熱源１０として、地熱利用施設、太陽熱利用施設、工場、ごみ焼却施設（清掃工場）等が例示される。工場として、化学プラント、製鉄所、製紙工場、一般の工場等が例示される。熱源１０は、発熱量又は排熱量を、後述する受熱量データとして、受熱量取得部３４０に送信する。また、熱源１０は、発熱量制御部１１を有し、冷熱生成システム１０００Ａの制御装置３００の受熱量制御回路３２０からの発熱量制御指令を受信し、それに基づいて、発熱量又は排熱量を制御する。なお、熱源１０からの排熱量を調整する機構として、熱源１０から第１蒸発器１０１へ排熱を輸送する熱媒体の流路に、熱媒体の流量を調整する機構（例えば流量調整弁）を設けてもよい。
熱源１０は特に限定されない。熱源１０として、地熱利用施設、太陽熱利用施設、工場、ごみ焼却施設（清掃工場）等が例示される。工場として、化学プラント、製鉄所、製紙工場、一般の工場等が例示される。熱源１０は、発熱量又は排熱量を、後述する受熱量データとして、受熱量取得部３４０に送信する。また、熱源１０は、発熱量制御部１１を有し、冷熱生成システム１０００Ａの制御装置３００の受熱量制御回路３２０からの発熱量制御指令を受信し、それに基づいて、発熱量又は排熱量を制御する。なお、熱源１０からの排熱量を調整する機構として、熱源１０から第１蒸発器１０１へ排熱を輸送する熱媒体の流路に、熱媒体の流量を調整する機構（例えば流量調整弁）を設けてもよい。
【0094】
[第１熱媒体]
第１熱媒体は、通常のランキンサイクル１１０においては純水であり、まれに低温熱源での動作を目的としてペンタン、ヘキサン等の有機溶媒が用いられる（オーガニックランキンサイクル）。本開示は、通常のランキンサイクル１１０及びオーガニックランキンサイクルの双方に適用可能である。
第１熱媒体は、通常のランキンサイクル１１０においては純水であり、まれに低温熱源での動作を目的としてペンタン、ヘキサン等の有機溶媒が用いられる（オーガニックランキンサイクル）。本開示は、通常のランキンサイクル１１０及びオーガニックランキンサイクルの双方に適用可能である。
【0095】
｛蒸気タービン１０３Ａ｝
蒸気タービン１０３Ａは、蒸気状の第１熱媒体によって回転動力を生成する。蒸気タービン１０３Ａは、特に限定されず、蒸気タービン１０３Ａとして、公知の蒸気タービンを用いることができる。蒸気タービン１０３Ａは、回転軸が動力装置１０３Ｂと連結されていて、回転動力によって動力装置１０３Ｂを駆動する。蒸気タービン１０３Ａと動力装置１０３Ｂとが蒸気タービンユニット１０３を構成する。動力装置１０３Ｂは、動力によって仕事をする装置であり、例えば、発電機、工作機等が挙げられる。動力装置１０３Ｂは、ここでは、発電機で構成される。以下では、この動力装置としての発電機を「発電機１０３Ｂ」と表記する。
蒸気タービン１０３Ａは、蒸気状の第１熱媒体によって回転動力を生成する。蒸気タービン１０３Ａは、特に限定されず、蒸気タービン１０３Ａとして、公知の蒸気タービンを用いることができる。蒸気タービン１０３Ａは、回転軸が動力装置１０３Ｂと連結されていて、回転動力によって動力装置１０３Ｂを駆動する。蒸気タービン１０３Ａと動力装置１０３Ｂとが蒸気タービンユニット１０３を構成する。動力装置１０３Ｂは、動力によって仕事をする装置であり、例えば、発電機、工作機等が挙げられる。動力装置１０３Ｂは、ここでは、発電機で構成される。以下では、この動力装置としての発電機を「発電機１０３Ｂ」と表記する。
【0096】
｛第１凝縮器１０２｝
第１凝縮器１０２は、蒸気タービン１０３Ａを回転させた後の蒸気状の第１熱媒体を第２熱媒体との熱交換によって凝縮させて液状の第１熱媒体を生成する。第１凝縮器１０２は熱交換器で構成され、一次側流路を第１熱媒体が流れ、二次側流路を第２熱媒体が流れる。第１凝縮器１０２として、公知の凝縮器を用いることができる。
第１凝縮器１０２は、蒸気タービン１０３Ａを回転させた後の蒸気状の第１熱媒体を第２熱媒体との熱交換によって凝縮させて液状の第１熱媒体を生成する。第１凝縮器１０２は熱交換器で構成され、一次側流路を第１熱媒体が流れ、二次側流路を第２熱媒体が流れる。第１凝縮器１０２として、公知の凝縮器を用いることができる。
【0097】
｛第１熱媒体タンク１０５｝
第１熱媒体タンク１０５は、第１凝縮器１０２で生成された液状の第１熱媒体を一時的に貯留する。第１熱媒体タンク１０５は、特に限定されず、第１熱媒体タンク１０５として、公知の熱媒体タンクを用いることができる。
第１熱媒体タンク１０５は、第１凝縮器１０２で生成された液状の第１熱媒体を一時的に貯留する。第１熱媒体タンク１０５は、特に限定されず、第１熱媒体タンク１０５として、公知の熱媒体タンクを用いることができる。
【0098】
｛第１熱媒体循環経路１０６｝
第１熱媒体循環経路１０６は、第１熱媒体循環流路と第１熱媒体ポンプ１０４とを含む。第１熱媒体循環流路は、第１蒸発器１０１の出口から延出して、蒸気タービン１０３Ａ、第１凝縮器１０２の一次側流路、及び第１熱媒体タンク１０５を経由して第１蒸発器１０１の入口に戻るように形成された閉流路である。第１熱媒体ポンプ１０４は、第１熱媒体循環流路における第１熱媒体タンク１０５と第１蒸発器１０１との間に設けられている。第１熱媒体ポンプ１０４は、液状の第１熱媒体を第１蒸発器１０１に向けて圧送することによって、当該第１熱媒体を、第１熱媒体循環流路を通って循環させる。第１熱媒体ポンプ１０４は、流体を、流量を制御しながら圧送できるものであれば、特に限定されず、第１熱媒体ポンプ１０４として、公知の流体ポンプを用いることができる。
第１熱媒体循環経路１０６は、第１熱媒体循環流路と第１熱媒体ポンプ１０４とを含む。第１熱媒体循環流路は、第１蒸発器１０１の出口から延出して、蒸気タービン１０３Ａ、第１凝縮器１０２の一次側流路、及び第１熱媒体タンク１０５を経由して第１蒸発器１０１の入口に戻るように形成された閉流路である。第１熱媒体ポンプ１０４は、第１熱媒体循環流路における第１熱媒体タンク１０５と第１蒸発器１０１との間に設けられている。第１熱媒体ポンプ１０４は、液状の第１熱媒体を第１蒸発器１０１に向けて圧送することによって、当該第１熱媒体を、第１熱媒体循環流路を通って循環させる。第１熱媒体ポンプ１０４は、流体を、流量を制御しながら圧送できるものであれば、特に限定されず、第１熱媒体ポンプ１０４として、公知の流体ポンプを用いることができる。
【0099】
＜第２熱媒体循環経路＞
第２熱媒体循環経路２１１は、第２熱媒体循環流路と第２熱媒体ポンプ２２１とを含む。第２熱媒体循環流路は、第１凝縮器１０２の二次側流路の出口から延出して、吸着冷凍機２００の互い並列に配置された第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂを経由して第１凝縮器１０２の二次側流路の入口に戻るように形成された閉流路である。第２熱媒体ポンプ２２１は、第２熱媒体循環流路における、互いに並列配置された第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂと第１凝縮器１０２の入口との間に設けられている。第２熱媒体ポンプ２２１は、第２熱媒体を第１凝縮器１０２の二次側流路の入口に向けて圧送することによって、当該第２熱媒体を、第２熱媒体循環流路を通って循環させる。第２熱媒体ポンプ２２１は、流体を、流量を制御しながら圧送できるものであれば、特に限定されず、第２熱媒体ポンプ２２１として、公知の流体ポンプを用いることができる。
第２熱媒体循環経路２１１は、第２熱媒体循環流路と第２熱媒体ポンプ２２１とを含む。第２熱媒体循環流路は、第１凝縮器１０２の二次側流路の出口から延出して、吸着冷凍機２００の互い並列に配置された第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂを経由して第１凝縮器１０２の二次側流路の入口に戻るように形成された閉流路である。第２熱媒体ポンプ２２１は、第２熱媒体循環流路における、互いに並列配置された第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂと第１凝縮器１０２の入口との間に設けられている。第２熱媒体ポンプ２２１は、第２熱媒体を第１凝縮器１０２の二次側流路の入口に向けて圧送することによって、当該第２熱媒体を、第２熱媒体循環流路を通って循環させる。第２熱媒体ポンプ２２１は、流体を、流量を制御しながら圧送できるものであれば、特に限定されず、第２熱媒体ポンプ２２１として、公知の流体ポンプを用いることができる。
【0100】
吸着冷凍機２００の動作原理上、吸着動作および再生動作のタイミングで、第２熱媒体と第３熱媒体とが不可避的に若干量混ざり合う。従って、第２熱媒体は、第３熱媒体と物質的に同じであることが必要であり、後述する理由により、第３熱媒体は水、従って第２熱媒体も水である。
【0101】
＜吸着冷凍機＞
吸着冷凍機２００は、吸着冷凍サイクル２１０を含む。吸着冷凍サイクル２１０は、第２蒸発器２０１と、第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂと、第２凝縮器２０４と、冷媒循環経路２１３と、吸着再生弁システム２０９と、を含む。
吸着冷凍機２００は、吸着冷凍サイクル２１０を含む。吸着冷凍サイクル２１０は、第２蒸発器２０１と、第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂと、第２凝縮器２０４と、冷媒循環経路２１３と、吸着再生弁システム２０９と、を含む。
【0102】
｛第２蒸発器２０１｝
第２蒸発器２０１は、液状の冷媒を第４熱媒体との熱交換によって蒸発させて蒸気状の冷媒を生成する。冷媒は低温用の熱媒体であれば、特に限定されない。冷媒としては、純水が用いられる。第２蒸発器２０１は、冷媒を蒸発させることができれば特に限定されず、第２蒸発器２０１として公知の冷媒蒸発器を用いることができる。
第２蒸発器２０１は、液状の冷媒を第４熱媒体との熱交換によって蒸発させて蒸気状の冷媒を生成する。冷媒は低温用の熱媒体であれば、特に限定されない。冷媒としては、純水が用いられる。第２蒸発器２０１は、冷媒を蒸発させることができれば特に限定されず、第２蒸発器２０１として公知の冷媒蒸発器を用いることができる。
【0103】
｛吸着器２０２｝
第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂは、共に、冷媒入口、冷媒出口、加熱冷却媒体入口、及び加熱冷却媒体出口を有する密閉状の容器であり、それぞれ、吸着体２０３Ａ，２０３Ｂを収容する。以下（他の実施形態も含む）では、複数（ここでは２）の吸着器２０２Ａ，２０２Ｂを総称する場合には、吸着器２０２と表記する。また、複数（ここでは２）の吸着体２０３Ａ，２０３Ｂを総称する場合には、吸着体２０３と表記する。また、第ｉ吸着器の吸着体を第ｉ吸着体と呼ぶ場合がある。ｉは１以上の整数である。吸着冷凍機の原理上、吸着器２０２の数は特に限定されず、１であってもよい。しかしながら、通常、吸着器２０２の数は２である。これにより、第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂのうちの一方が吸着動作及び再生動作を行う間に他方が再生動作及び吸着動作を行うことができ、冷媒を連続して圧縮することにより連続的な冷凍出力を得られるためである。
第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂは、共に、冷媒入口、冷媒出口、加熱冷却媒体入口、及び加熱冷却媒体出口を有する密閉状の容器であり、それぞれ、吸着体２０３Ａ，２０３Ｂを収容する。以下（他の実施形態も含む）では、複数（ここでは２）の吸着器２０２Ａ，２０２Ｂを総称する場合には、吸着器２０２と表記する。また、複数（ここでは２）の吸着体２０３Ａ，２０３Ｂを総称する場合には、吸着体２０３と表記する。また、第ｉ吸着器の吸着体を第ｉ吸着体と呼ぶ場合がある。ｉは１以上の整数である。吸着冷凍機の原理上、吸着器２０２の数は特に限定されず、１であってもよい。しかしながら、通常、吸着器２０２の数は２である。これにより、第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂのうちの一方が吸着動作及び再生動作を行う間に他方が再生動作及び吸着動作を行うことができ、冷媒を連続して圧縮することにより連続的な冷凍出力を得られるためである。
【0104】
吸着体２０３は、例えば、シリカゲル、ゼオライト等の材料で構成される。特に、ゼオライトは、以下の理由によって吸着体２０３を構成する材料として好ましい。
【0105】
[ゼオライト]
第４の知見で述べたように、日本国特許第４，６６９，９１４号には、特定のゼオライト系吸着材が至適な動作条件下においては５５℃で再生可能であると記載されている。本発明者は、冷却水（第３熱媒体）の温度及び冷水（第４熱媒体）の温度が、それぞれ、季節変動も勘案した通常の温度であるという条件下で、再生温度が４０℃～６５℃まで変化する間にゼオライト系吸着材の吸着能力が０％～１００％まで変化することを実験的に確認した。そして、それ故に、吸着冷凍機に投入する温水（第２熱媒体）の温度のコントロールが冷熱生成システムの熱バランスの主たる調整機構となること、そして温水（第２熱媒体）の温度がこの範囲にある場合に、合理的に復水器（第１凝縮器）を設計することによって復水温度（第１熱媒体の凝縮温度）を７０℃以下に抑えることが可能であるという知見を得た。従って、吸着体２０３をゼオライト等の材料で構成することが好ましい。
第４の知見で述べたように、日本国特許第４，６６９，９１４号には、特定のゼオライト系吸着材が至適な動作条件下においては５５℃で再生可能であると記載されている。本発明者は、冷却水（第３熱媒体）の温度及び冷水（第４熱媒体）の温度が、それぞれ、季節変動も勘案した通常の温度であるという条件下で、再生温度が４０℃～６５℃まで変化する間にゼオライト系吸着材の吸着能力が０％～１００％まで変化することを実験的に確認した。そして、それ故に、吸着冷凍機に投入する温水（第２熱媒体）の温度のコントロールが冷熱生成システムの熱バランスの主たる調整機構となること、そして温水（第２熱媒体）の温度がこの範囲にある場合に、合理的に復水器（第１凝縮器）を設計することによって復水温度（第１熱媒体の凝縮温度）を７０℃以下に抑えることが可能であるという知見を得た。従って、吸着体２０３をゼオライト等の材料で構成することが好ましい。
【0106】
[吸着体２０３]
吸着体２０３は、降温した第３熱媒体で冷却された状態において、蒸気状の冷媒を吸着し、且つ、蒸気状の第１熱媒体と熱交換して昇温した第２熱媒体によって加熱された状態において、吸着した冷媒を蒸気（気体）として放出する（離脱させる）。
吸着体２０３は、降温した第３熱媒体で冷却された状態において、蒸気状の冷媒を吸着し、且つ、蒸気状の第１熱媒体と熱交換して昇温した第２熱媒体によって加熱された状態において、吸着した冷媒を蒸気（気体）として放出する（離脱させる）。
【0107】
｛第２凝縮器２０４｝
第２凝縮器２０４は、吸着体２０３から放出された蒸気状の冷媒を第３熱媒体との熱交換によって凝縮させて液状の冷媒を生成する。第２凝縮器２０４は熱交換器で構成され、一次側流路を冷媒が流れ、二次側流路を第３熱媒体が流れる。第２凝縮器２０４として、公知の冷媒凝縮器を用いることができる。
第２凝縮器２０４は、吸着体２０３から放出された蒸気状の冷媒を第３熱媒体との熱交換によって凝縮させて液状の冷媒を生成する。第２凝縮器２０４は熱交換器で構成され、一次側流路を冷媒が流れ、二次側流路を第３熱媒体が流れる。第２凝縮器２０４として、公知の冷媒凝縮器を用いることができる。
【0108】
｛冷媒循環経路２１３｝
冷媒循環経路２１３は、冷媒循環流路と冷媒ポンプ２２３とを含む。冷媒循環流路は、第２蒸発器２０１の出口から延出して、吸着器２０２、及び第２凝縮器２０４の一次側流路を経由して第２蒸発器２０１の入口に戻るように形成された閉流路である。冷媒ポンプ２２３は、冷媒循環流路における第２凝縮器２０４と第２蒸発器２０１との間に設けられている。冷媒ポンプ２２３は、液状の冷媒を第２蒸発器２０１の入口に向けて圧送することによって、当該冷媒を、冷媒循環流路を通って循環させる。冷媒ポンプ２２３は、流体を、流量を制御しながら圧送できるものであれば、特に限定されず、冷媒ポンプ２２３として公知の流体ポンプを用いることができる。
冷媒循環経路２１３は、冷媒循環流路と冷媒ポンプ２２３とを含む。冷媒循環流路は、第２蒸発器２０１の出口から延出して、吸着器２０２、及び第２凝縮器２０４の一次側流路を経由して第２蒸発器２０１の入口に戻るように形成された閉流路である。冷媒ポンプ２２３は、冷媒循環流路における第２凝縮器２０４と第２蒸発器２０１との間に設けられている。冷媒ポンプ２２３は、液状の冷媒を第２蒸発器２０１の入口に向けて圧送することによって、当該冷媒を、冷媒循環流路を通って循環させる。冷媒ポンプ２２３は、流体を、流量を制御しながら圧送できるものであれば、特に限定されず、冷媒ポンプ２２３として公知の流体ポンプを用いることができる。
【0109】
｛吸着再生弁システム２０９｝
吸着再生弁システム２０９は、運転制御回路３３０とともに吸着再生制御機構を構成し、運転制御回路３３０の制御により、吸着動作において、吸着体２０３Ａ，２０３Ｂが冷媒を吸着するよう、各々の吸着器２０２Ａ，２０２Ｂを、第２蒸発器２０１に接続するとともに第３熱媒体循環経路２１２における放熱器４００と第２凝縮器２０４との間に介挿し、再生動作において、吸着体２０３Ａ，２０３Ｂが冷媒を放出して再生するよう、各々の吸着器２０２Ａ，２０２Ｂを第２凝縮器２０４に接続するとともに第２熱媒体循環経路２１１に介挿する。
吸着再生弁システム２０９は、運転制御回路３３０とともに吸着再生制御機構を構成し、運転制御回路３３０の制御により、吸着動作において、吸着体２０３Ａ，２０３Ｂが冷媒を吸着するよう、各々の吸着器２０２Ａ，２０２Ｂを、第２蒸発器２０１に接続するとともに第３熱媒体循環経路２１２における放熱器４００と第２凝縮器２０４との間に介挿し、再生動作において、吸着体２０３Ａ，２０３Ｂが冷媒を放出して再生するよう、各々の吸着器２０２Ａ，２０２Ｂを第２凝縮器２０４に接続するとともに第２熱媒体循環経路２１１に介挿する。
【0110】
具体的には、吸着再生弁システム２０９は、第１及び第２入口側冷媒開閉弁２０５Ａ，２０５Ｂと、第１及び第２出口側冷媒開閉弁２０６Ａ，２０６Ｂと、第１及び第２入口側熱媒体切替弁２０７Ａ，２０７Ｂと、第１及び第２出口側熱媒体切替弁２０８Ａ，２０８Ｂと、を含む。
【0111】
第１及び第２入口側冷媒開閉弁２０５Ａ，２０５Ｂは、共に、開閉弁で構成され、それぞれ、冷媒循環流路における第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂの冷媒入口と第２蒸発器２０１との間に介挿されている。
【0112】
第１及び第２出口側冷媒開閉弁２０６Ａ，２０６Ｂは、共に、開閉弁で構成され、それぞれ、冷媒循環流路における第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂの冷媒出口と第２凝縮器２０４との間に介挿されている。
【0113】
第１及び第２入口側熱媒体切替弁２０７Ａ，２０７Ｂは、共に、三方弁で構成され、各々の第１ポートが、それぞれ、第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂの加熱冷却熱媒体入口と接続され、各々の第２ポートが、それぞれ、後述する第２熱媒体循環流路を介して第１凝縮器１０２の二次側流路の出口と接続され、各々の第３ポートが、それぞれ、後述する第３熱媒体循環流路を介して放熱器の出口と接続されている。
【0114】
第１及び第２出口側熱媒体切替弁２０８Ａ，２０８Ｂは、共に、三方弁で構成され、各々の第１ポートが、それぞれ、第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂの加熱冷却熱媒体出口と接続され、各々の第２ポートが、それぞれ、後述する第２熱媒体循環流路を介して第１凝縮器１０２の二次側流路の入口と接続され、各々の第３ポートが、それぞれ、後述する第３熱媒体循環流路を介して第２凝縮器２０４の入口と接続されている。
【0115】
＜放熱器４００＞
放熱器４００は、第２凝縮器２０４で蒸気状の冷媒と熱交換して昇温した第３熱媒体を冷却体４０１との熱交換によって放熱させて降温させる。
放熱器４００は、第２凝縮器２０４で蒸気状の冷媒と熱交換して昇温した第３熱媒体を冷却体４０１との熱交換によって放熱させて降温させる。
【0116】
放熱器４００は、熱媒体を冷却体４０１と熱交換させることができるものであれば、特に限定されない。放熱器４００として、冷却塔（開放式熱交換器）、電力式ヒートポンプ、密閉式熱交換器等が例示される。冷却体４０１は、熱媒体を冷却できるものであれば、特に限定されない。冷却体４０１として、空気（大気）、水等が例示される。
【0117】
＜第３熱媒体循環経路＞
第３熱媒体循環経路２１２は、第３熱媒体循環流路と第３熱媒体ポンプ２２２とを含む。第３熱媒体循環流路は、放熱器４００の出口から延出して、吸着冷凍機２００の互い並列に配置された第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂ、及び第２凝縮器２０４の二次側流路を経由して放熱器４００の入口に戻るように形成された閉流路である。第３熱媒体ポンプ２２２は、第３熱媒体循環流路における、放熱器４００の出口と、互いに並列配置された第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂとの間に設けられている。第３熱媒体ポンプ２２２は、第３熱媒体を第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂに向けて圧送することによって、当該第３熱媒体を、第３熱媒体循環流路を通って循環させる。第３熱媒体ポンプ２２２は、流体を、流量を制御しながら圧送できるものであれば、特に限定されず、第３熱媒体ポンプ２２２として、公知の流体ポンプを用いることができる。
第３熱媒体循環経路２１２は、第３熱媒体循環流路と第３熱媒体ポンプ２２２とを含む。第３熱媒体循環流路は、放熱器４００の出口から延出して、吸着冷凍機２００の互い並列に配置された第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂ、及び第２凝縮器２０４の二次側流路を経由して放熱器４００の入口に戻るように形成された閉流路である。第３熱媒体ポンプ２２２は、第３熱媒体循環流路における、放熱器４００の出口と、互いに並列配置された第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂとの間に設けられている。第３熱媒体ポンプ２２２は、第３熱媒体を第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂに向けて圧送することによって、当該第３熱媒体を、第３熱媒体循環流路を通って循環させる。第３熱媒体ポンプ２２２は、流体を、流量を制御しながら圧送できるものであれば、特に限定されず、第３熱媒体ポンプ２２２として、公知の流体ポンプを用いることができる。
【0118】
第３熱媒体は水である。第３熱媒体が水であり、放熱器４００が冷却塔（開放式熱交換器）であり、且つ、冷却体４０１が空気（大気）であり、第３熱媒体の気化潜熱を用いて大気に放熱冷却を行う系が一般的であり、また好ましいからである。
【0119】
＜冷熱出力装置５００＞
冷熱出力装置５００は、液状の冷媒と熱交換して降温した第４熱媒体の冷熱を冷熱負荷５０１に出力する。冷熱出力装置５００は、後述する冷熱量データを冷熱量取得部３５０に送信してもよい。
冷熱出力装置５００は、液状の冷媒と熱交換して降温した第４熱媒体の冷熱を冷熱負荷５０１に出力する。冷熱出力装置５００は、後述する冷熱量データを冷熱量取得部３５０に送信してもよい。
【0120】
冷熱出力装置５００は、冷熱負荷５０１の発熱体と熱交換できるものであれば、特に限定されない。冷熱出力装置５００は、一般的な例として熱交換器が挙げられ、具体例として、空調設備（規模の大小を問わない）の室内機が挙げられる。冷熱負荷５０１として、ＤＣ、食品工場、一般の工場等が例示される。
冷熱負荷５０１は、後述する冷熱量データを冷熱量取得部３５０に送信してもよい。
冷熱負荷５０１は、後述する冷熱量データを冷熱量取得部３５０に送信してもよい。
【0121】
＜第４熱媒体循環経路＞
第４熱媒体循環経路２１４は、第４熱媒体循環流路と第４熱媒体ポンプ２２４とを含む。第４熱媒体循環流路は、第２蒸発器２０１の二次側流路の出口から延出して、冷熱出力装置５００を経由して第２蒸発器２０１の二次側流路の入り口に戻るように形成された閉流路である。第４熱媒体ポンプ２２４は、第４熱媒体循環流路における冷熱出力装置５００と第２蒸発器２０１の入口との間に設けられている。第４熱媒体ポンプ２２４は、第４熱媒体を第２蒸発器２０１の二次側流路の入口に向けて圧送することによって、当該第４熱媒体を、第４熱媒体循環流路を通って循環させる。第４熱媒体ポンプ２２４は、流体を、流量を制御しながら圧送できるものであれば、特に限定されず、第４熱媒体ポンプ２２４として、公知の流体ポンプを用いることができる。
第４熱媒体循環経路２１４は、第４熱媒体循環流路と第４熱媒体ポンプ２２４とを含む。第４熱媒体循環流路は、第２蒸発器２０１の二次側流路の出口から延出して、冷熱出力装置５００を経由して第２蒸発器２０１の二次側流路の入り口に戻るように形成された閉流路である。第４熱媒体ポンプ２２４は、第４熱媒体循環流路における冷熱出力装置５００と第２蒸発器２０１の入口との間に設けられている。第４熱媒体ポンプ２２４は、第４熱媒体を第２蒸発器２０１の二次側流路の入口に向けて圧送することによって、当該第４熱媒体を、第４熱媒体循環流路を通って循環させる。第４熱媒体ポンプ２２４は、流体を、流量を制御しながら圧送できるものであれば、特に限定されず、第４熱媒体ポンプ２２４として、公知の流体ポンプを用いることができる。
【0122】
第４熱媒体として、水、不凍液が例示される。第４熱媒体が水である場合、第２蒸発器２０１内で冷却されて凍結する可能性があるが、不凍液にはその可能性が無いので、第４熱媒体は不凍液であることが好ましい。
【0123】
＜制御装置３００＞
制御装置３００は、冷熱生成システム１０００Ａの適所に配置されている。制御装置３００は、コンピュータ及び各制御要素との通信を行うための通信器を含む。このコンピュータがプロセッサＰｒ及びメモリＭｅを含む。制御装置３００は、冷熱生成システム１０００Ａの動作を制御する。制御装置３００は、集中制御を行う単独の制御装置で構成されてもよく、分散制御を行う複数の制御装置で構成されてもよい。制御装置３００の詳しい構成及び動作は、以下に述べる。
制御装置３００は、冷熱生成システム１０００Ａの適所に配置されている。制御装置３００は、コンピュータ及び各制御要素との通信を行うための通信器を含む。このコンピュータがプロセッサＰｒ及びメモリＭｅを含む。制御装置３００は、冷熱生成システム１０００Ａの動作を制御する。制御装置３００は、集中制御を行う単独の制御装置で構成されてもよく、分散制御を行う複数の制御装置で構成されてもよい。制御装置３００の詳しい構成及び動作は、以下に述べる。
【0124】
≪制御系統の構成≫
図２を参照すると、冷熱生成システム１０００Ａの制御系統は、制御装置３００と、第１熱媒体温度センサ６０１と、を含む。
図２を参照すると、冷熱生成システム１０００Ａの制御系統は、制御装置３００と、第１熱媒体温度センサ６０１と、を含む。
【0125】
＜制御装置３００＞
制御装置３００は、システム制御回路３１０と、受熱量取得部３４０と、冷熱量取得部３５０と、を含む。システム制御回路３１０、受熱量制御回路３２０と運転制御回路３３０とを含む。システム制御回路３１０、受熱量取得部３４０、及び冷熱量取得部３５０は、それぞれ、通信部と処理部とを含み、処理部で処理される又は処理されたデータを通信部によって受信又は送信する。
制御装置３００は、システム制御回路３１０と、受熱量取得部３４０と、冷熱量取得部３５０と、を含む。システム制御回路３１０、受熱量制御回路３２０と運転制御回路３３０とを含む。システム制御回路３１０、受熱量取得部３４０、及び冷熱量取得部３５０は、それぞれ、通信部と処理部とを含み、処理部で処理される又は処理されたデータを通信部によって受信又は送信する。
【0126】
システム制御回路３１０、受熱量取得部３４０、及び冷熱量取得部３５０の処理部は、メモリＭｅに格納された専用の制御プログラムをプロセッサＰｒが読みだして実行することによって実現される機能ブロック（機能モジュール）である。
【0127】
プロセッサＰｒ及びメモリＭｅを含むコンピュータとして、例えば、マイクロコントローラ、ＭＰＵ、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）等が挙げられる。
【0128】
本明細書で開示する制御を行う要素の機能は、開示された機能を実行するよう構成された又はプログラムされた汎用プロセッサ、専用プロセッサ、集積回路、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuits）、従来の回路、及び/又は、それらの組み合わせ、を含む回路または処理回路を使用して実行できる。プロセッサＰｒは、トランジスタやその他の回路を含むため、処理回路または回路と見なされる。本開示において、「回路」、「ユニット」、又は「部」は、列挙された機能を実行するハードウェアであるか、または、列挙された機能を実行するようにプログラムされたハードウェアである。ハードウェアは、本明細書に開示されているハードウェアであってもよいし、あるいは、列挙された機能を実行するようにプログラムまたは構成されているその他の既知のハードウェアであってもよい。ハードウェアが回路の一種と考えられるプロセッサＰｒである場合、「回路」、「ユニット」又は「部」はハードウェアとソフトウェアの組み合わせであり、ソフトウェアはハードウェア及び／又はプロセッサＰｒの構成に使用される。
【0129】
｛受熱量制御回路３２０｝
受熱量制御回路３２０は、第１熱媒体温度センサ６０１が検知する第１熱媒体の凝縮温度と、受熱量取得部３４０が取得する受熱量データと、冷熱量取得部３５０が取得する冷熱量データと、に基づいて、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように、冷熱負荷５０１への冷熱の出力に応じて熱源１０からの受熱量（Ｑ１）を制御する。受熱量制御回路３２０は、熱源１０の発熱量制御部１１に発熱量制御指令を送信し、発熱量制御部１１が受信した発熱量制御指令に基づいて、熱源１０の発熱量（Ｑ１）又は排熱量（Ｑ１）を制御する。
受熱量制御回路３２０は、第１熱媒体温度センサ６０１が検知する第１熱媒体の凝縮温度と、受熱量取得部３４０が取得する受熱量データと、冷熱量取得部３５０が取得する冷熱量データと、に基づいて、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように、冷熱負荷５０１への冷熱の出力に応じて熱源１０からの受熱量（Ｑ１）を制御する。受熱量制御回路３２０は、熱源１０の発熱量制御部１１に発熱量制御指令を送信し、発熱量制御部１１が受信した発熱量制御指令に基づいて、熱源１０の発熱量（Ｑ１）又は排熱量（Ｑ１）を制御する。
【0130】
第１所定温度範囲は、蒸気タービン装置１００の蒸気タービン１０３Ａの効率の許容範囲等を考慮して決定される。第１所定温度範囲は、例えば、２０℃以上７０℃以下とされる。第１熱媒体の凝縮温度が７０℃以下であれば、蒸気タービン１０３Ａの効率の低下を許容限度内に抑制することができる。また、第１熱媒体の凝縮温度が７０℃以下であれば、好ましい第２熱媒体の温度範囲（４０℃～６５℃）を勘案して必要な温度差を設定し、第１凝縮器１０２を合理的な伝熱面積の範囲に設計できる。一方、第１所定温度範囲の下限温度は、冷却体４０１の温度によって律せられる。その理由は以下の通りである。吸着再生動作において、吸着体２０３は、第２熱媒体によって加熱され、第３熱媒体によって冷却されるので、第２熱媒体の温度は、第３熱媒体の温度より高い。そして、吸着冷凍サイクルにおいて、第３熱媒体は冷却体４０１によって冷却されるので、第３熱媒体の温度は冷却体４０１の温度より高い。それ故、第２熱媒体の温度を低く設計するためには、冷却体４０１の温度を低く設計する必要があるからである。
【0131】
実用的な冷却体４０１の下限温度は、地下水の１０℃程度である。従って、第１所定温度範囲が２０℃以上であれば、実用上無理なく、蒸気タービン１０３Ａの効率を良好に維持することができる。受熱量制御回路３２０は、この第１所定温度範囲を予め記憶部に記憶する。
【0132】
受熱量制御回路３２０は、熱バランス制御回路の実施形態１における態様の一例である。熱バランス制御回路は、第１熱媒体温度センサ６０１、受熱量取得部３４０、及び冷熱量取得部３５０とともに熱バランス制御機構を構成し、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるよう蒸気タービン装置１００及び吸着冷凍装置７００の熱バランスを制御する。
【0133】
｛運転制御回路３３０｝
運転制御回路３３０は、冷熱生成システム１０００Ａの熱バランス以外の動作を制御する。運転制御回路３３０は、特に吸着再生弁システム２０９の動作を制御する。従って、運転制御回路３３０と吸着再生弁システム２０９とが吸着再生制御機構を構成する。
運転制御回路３３０は、冷熱生成システム１０００Ａの熱バランス以外の動作を制御する。運転制御回路３３０は、特に吸着再生弁システム２０９の動作を制御する。従って、運転制御回路３３０と吸着再生弁システム２０９とが吸着再生制御機構を構成する。
【0134】
｛受熱量取得部３４０｝
受熱量取得部３４０においては、受熱通信部が、熱源１０から受熱量データを受信し、受熱量処理部が受信した受熱量データを、一時保存等、適宜処理する。
受熱量取得部３４０においては、受熱通信部が、熱源１０から受熱量データを受信し、受熱量処理部が受信した受熱量データを、一時保存等、適宜処理する。
【0135】
受熱量データは、熱源１０から排出されて蒸気タービン装置１００の第１蒸発器１０１が受け取る蒸発器入力熱Ｑ１の量を示すデータである。具体的には、例えば、熱源１０がごみ焼却施設である場合、受熱量データとして、ごみの投入量が挙げられる。熱源１０が工場である場合、受熱量データとして、当該工場の排熱を運ぶ熱媒体（例えば温水）の流量が挙げられる。受熱量取得部３４０は、これらの受熱量データをそのまま「受熱量（Ｑ１）」として用いても良く、あるいは、これらの受熱量データを熱量に変換して「受熱量（Ｑ１）」としてもよい。
【0136】
｛冷熱量取得部３５０｝
冷熱量取得部３５０においては、冷熱通信部が、冷熱負荷５０１又は冷熱出力装置５００から冷熱量データを受信し、冷熱量処理部が受信した冷熱量データを、一時保存等、適宜処理する。
冷熱量取得部３５０においては、冷熱通信部が、冷熱負荷５０１又は冷熱出力装置５００から冷熱量データを受信し、冷熱量処理部が受信した冷熱量データを、一時保存等、適宜処理する。
【0137】
冷熱量データは、冷熱負荷５０１の発熱体が、冷熱出力装置５００から供給される冷熱と交換で放出する発熱体発熱Ｑ５の熱量を示すデータである。換言すると、冷熱量データは、冷熱出力装置５００が冷熱負荷５０１から汲み上げた発熱体発熱Ｑ５の熱量を示すデータである。従って、以下では、「発熱体発熱Ｑ５の熱量」を「冷熱量（Ｑ５）」と呼ぶ場合がある。具体的には、例えば、冷熱負荷５０１がＤＣある場合、冷熱量データとして、ＤＣの消費電力が挙げられる。例えば、冷熱負荷５０１が工場である場合、冷熱量データとして、当該工場の冷熱出力装置５００としての空調設備の消費電力が挙げられる。例えば、冷熱負荷５０１が食品工場であり、冷熱出力装置５００が当該食品工場の大規模な冷凍設備である場合、冷熱量データとして、当該冷凍設備の冷媒の流量が挙げられる。冷熱量取得部３５０は、これらの冷熱量データをそのまま「冷熱量（Ｑ５）」として用いても良く、あるいは、これらの冷熱量データを熱量（負の熱量）に変換して「冷熱量（Ｑ５）」としてもよい。
【0138】
｛第１熱媒体温度センサ６０１｝
第１熱媒体温度センサ６０１は、実施形態１における凝縮温度相関物理量センサの態様の一例である。第１熱媒体温度センサ６０１は、蒸気タービン装置１００の第１熱媒体の凝縮温度を検知する。具体的には、第１熱媒体温度センサ６０１は、第１熱媒体流路における蒸気タービン１０３Ａと第１凝縮器１０２との間に設けられている。第１熱媒体温度センサ６０１は、温度センサであれば特に限定されない。第１熱媒体温度センサ６０１として、測温抵抗体、熱電対、赤外線センサ等の放射温度計等が例示される。
第１熱媒体温度センサ６０１は、実施形態１における凝縮温度相関物理量センサの態様の一例である。第１熱媒体温度センサ６０１は、蒸気タービン装置１００の第１熱媒体の凝縮温度を検知する。具体的には、第１熱媒体温度センサ６０１は、第１熱媒体流路における蒸気タービン１０３Ａと第１凝縮器１０２との間に設けられている。第１熱媒体温度センサ６０１は、温度センサであれば特に限定されない。第１熱媒体温度センサ６０１として、測温抵抗体、熱電対、赤外線センサ等の放射温度計等が例示される。
【0139】
≪冷熱生成システム１０００Ａの動作≫
＜一般的な動作＞
まず、冷熱生成システム１０００Ａの一般的な動作を説明する。この動作は、運転制御回路３３０が冷熱生成システム１０００Ａの制御要素（特に、第１乃至第４熱媒体ポンプ１０４，２２１，２２２，２２４及び吸着再生弁システム２０９）を制御することによって遂行される。
＜一般的な動作＞
まず、冷熱生成システム１０００Ａの一般的な動作を説明する。この動作は、運転制御回路３３０が冷熱生成システム１０００Ａの制御要素（特に、第１乃至第４熱媒体ポンプ１０４，２２１，２２２，２２４及び吸着再生弁システム２０９）を制御することによって遂行される。
【0140】
図１及び図２を参照すると、蒸気タービン装置１００において、第１蒸発器１０１が熱源１０から受熱した蒸発器入力熱Ｑ１によって第１熱媒体を蒸発させる。第１熱媒体循環経路１０６が、この蒸気状の第１熱媒体によってタービン入力熱Ｑ２を蒸気タービン１０３Ａに運ぶ。蒸気タービン１０３Ａが、発電機１０３Ｂを回転させて、発電機１０３Ｂに電力Ｅ１を生成させる。第１熱媒体循環経路１０６が、蒸気タービン１０３Ａから排出された蒸気状の第１熱媒体を第１凝縮器１０２に運ぶ。第１凝縮器１０２が、この蒸気状の第１熱媒体を凝縮させる。第１熱媒体循環経路１０６が、この凝縮された液状の第１熱媒体を、第１熱媒体タンク１０５及び第１熱媒体ポンプ１０４を通って、第１蒸発器１０１に戻す。
【0141】
一方、吸着冷凍装置７００において、冷熱出力装置５００が冷熱を冷熱負荷５０１に出力し、その際に冷熱の出力と交換に冷熱負荷５０１から発熱体発熱Ｑ５を受け取る。第４熱媒体循環経路２１４がこの発熱体発熱Ｑ５を第４熱媒体によって第２蒸発器２０１に運ぶ。第２蒸発器２０１は、発熱体発熱Ｑ５によって冷媒を蒸発させる。
【0142】
また、放熱器４００が、第３熱媒体を、冷却体４０１と熱交換させることによって冷凍排熱Ｑ４を放熱し、それによって、第３熱媒体を降温させる。第３熱媒体循環経路２１２が、この降温した第３熱媒体を第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂに運ぶ。
【0143】
さらに、第１凝縮器１０２が、第１熱媒体を凝縮させるために当該第１熱媒体を第２熱媒体と熱交換させることによって、蒸気タービン１０３Ａの駆動動作に利用されなかった凝縮排熱Ｑ３を排出する。第２熱媒体循環経路２１１が、この凝縮排熱Ｑ３を第２熱媒体によって第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂに運ぶ。
【0144】
ここで、吸着再生弁システム２０９が、第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂに「吸着動作」及び「再生動作」を行わせる。「吸着動作」は、吸着器２０２内の吸着体２０３が、第２蒸発器２０１から冷媒を蒸気として吸着し、それによって、第２蒸発器２０１から当該蒸気の気化潜熱が奪われて冷凍出力が生成される動作である。「再生動作」は、吸着器２０２内の吸着体２０３が、吸着動作で吸着した冷媒を蒸気として放出し、それによって、吸着体２０３の吸着機能が再生される動作である。
【0145】
吸着再生弁システム２０９は、例えば、第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂの吸着再生動作のサイクルタイム（以下、単に「吸着再生動作サイクルタイム」と呼ぶ）の前半サイクルにおいて、第１入口側冷媒開閉弁２０５Ａを開放するとともに第１出口側冷媒開閉弁２０６Ａを閉止して第１吸着器２０２Ａを第２蒸発器２０１に接続し、且つ、第１吸着器２０２Ａの入口の接続先を第１入口側熱媒体切替弁２０７Ａによって第３熱媒体循環経路２１２に切り替えるとともに第１吸着器２０２Ａの出口の接続先を第１出口側熱媒体切替弁２０８Ａによって第３熱媒体循環経路２１２に切り替え、それによって、第１吸着器２０２Ａを第３熱媒体循環経路２１２における放熱器４００と第２凝縮器２０４との間に介挿する。これにより、第１吸着器２０２Ａの吸着体２０３Ａが、第３熱媒体によって冷却されて、第２蒸発器２０１から蒸気状の冷媒を吸着する。
【0146】
また、吸着再生弁システム２０９は、吸着再生動作サイクルタイムの前半サイクルにおいて、第２入口側冷媒開閉弁２０５Ｂを閉止するとともに第２出口側冷媒開閉弁２０６Ｂを開放して第２吸着器２０２Ｂを第２凝縮器２０４に接続し、且つ、第２吸着器２０２Ｂの入口の接続先を第２入口側熱媒体切替弁２０７Ｂによって第２熱媒体循環経路２１１に切り替えるとともに第２吸着器２０２Ｂの出口の接続先を第２出口側熱媒体切替弁２０８Ｂによって第２熱媒体循環経路２１１に切り替え、それによって、第２吸着器２０２Ｂを第２熱媒体循環経路２１１に介挿する。これにより、第２吸着器２０２Ｂの吸着体２０３Ｂが、第２熱媒体によって加熱されて、吸着していた冷媒を放出する。
【0147】
その後、吸着再生弁システム２０９は、吸着再生動作サイクルタイムの後半サイクルにおいて、第１入口側冷媒開閉弁２０５Ａを閉止するとともに第１出口側冷媒開閉弁２０６Ａを開放して第１吸着器２０２Ａを第２凝縮器２０４に接続し、且つ、第１吸着器２０２Ａの入口の接続先を第１入口側熱媒体切替弁２０７Ａによって第３熱媒体循環経路２１２に切り替えるとともに第１吸着器２０２Ａの出口の接続先を第１出口側熱媒体切替弁２０８Ａによって第２熱媒体循環経路２１１に切り替え、それによって、第１吸着器２０２Ａを第２熱媒体循環経路２１１に介挿する。これにより、第１吸着器２０２Ａの吸着体２０３Ａが、第２熱媒体によって加熱されて、吸着していた冷媒を放出する。
【0148】
また、吸着再生弁システム２０９は、吸着再生動作サイクルタイムの後半サイクルにおいて、第２入口側冷媒開閉弁２０５Ｂを開放するとともに第２出口側冷媒開閉弁２０６Ｂを閉止して第２吸着器２０２Ｂを第２蒸発器２０１に接続し、且つ、第２吸着器２０２Ｂの入口の接続先を第２入口側熱媒体切替弁２０７Ｂによって第３熱媒体循環経路２１２に切り替えるとともに第２吸着器２０２Ｂの出口の接続先を第２出口側熱媒体切替弁２０８Ｂによって第３熱媒体循環経路２１２に切り替え、それによって、第２吸着器２０２Ｂを第３熱媒体循環経路２１２における放熱器４００と第２凝縮器２０４との間に介挿する。これにより、第２吸着器２０２Ｂの吸着体２０３Ｂが、第３熱媒体によって冷却されて、第２蒸発器２０１からの蒸気状の冷媒を吸着する。
【0149】
第２凝縮器２０４は、第１吸着器２０２Ａの吸着体２０３Ａ又は第２吸着器２０２Ｂの吸着体２０３Ｂから放出された蒸気状の冷媒を第３熱媒体と熱交換させ、それによって、冷媒を凝縮させる。冷媒循環経路２１３が、この凝縮された液状の冷媒を冷媒ポンプ２２３によって第２蒸発器２０１に送る。
【0150】
また、第３熱媒体循環経路２１２は、第３熱媒体が、第１吸着器２０２Ａの吸着体２０３Ａ又は第２吸着器２０２Ｂの吸着体２０３Ｂを冷却するとともに第２凝縮器２０４において冷媒と熱交換することによって得た熱を、当該第３熱媒体によって放熱器４００に運ぶ。放熱器４００は、この運ばれた熱を冷凍排熱Ｑ４として、冷却体４０１に放熱する。
【0151】
このようにして、吸着冷凍機２００は、第２熱媒体循環経路２１１に排出された凝縮排熱Ｑ３を作動熱源として、吸着器２０２に冷媒の吸着再生動作を行わせることによって、第２蒸発器２０１において、第４熱媒体循環経路２１４及び冷熱出力装置５００を介して冷熱負荷５０１から冷熱出力としての冷熱負荷５０１の発熱体発熱Ｑ５を汲み上げるとともに、吸着器２０２及び第２凝縮器２０４において、第３熱媒体循環経路２１２及び放熱器４００を介して冷凍排熱Ｑ４を冷却体４０１に放出する。
【0152】
＜熱バランス制御＞
次に、熱バランス制御を説明する。この熱バランス制御は、熱バランス制御回路の実施形態１における態様の一例である受熱量制御回路３２０によって遂行される。
次に、熱バランス制御を説明する。この熱バランス制御は、熱バランス制御回路の実施形態１における態様の一例である受熱量制御回路３２０によって遂行される。
【0153】
｛熱バランスの原理｝
図２を参照すると、第１熱媒体循環経路１０６は、ランキンサイクル回路であって、熱源１０から蒸発器入力熱Ｑ１を受熱し、蒸発器入力熱Ｑ１のうちのタービン入力熱Ｑ２を蒸気タービン１０３Ａに入力し、蒸気タービン１０３Ａの動力生成に利用されなかった凝縮排熱Ｑ３を第１凝縮器１０２から排出する。
図２を参照すると、第１熱媒体循環経路１０６は、ランキンサイクル回路であって、熱源１０から蒸発器入力熱Ｑ１を受熱し、蒸発器入力熱Ｑ１のうちのタービン入力熱Ｑ２を蒸気タービン１０３Ａに入力し、蒸気タービン１０３Ａの動力生成に利用されなかった凝縮排熱Ｑ３を第１凝縮器１０２から排出する。
【0154】
第２熱媒体循環経路２１１は、吸着冷凍装置７００の再生動作に用いる加熱用の第２熱媒体を循環させる回路である。第２熱媒体は、第１凝縮器１０２で凝縮排熱Ｑ３により加熱されて吸着冷凍装置７００に供給され、吸着冷凍装置７００で熱消費された後、第１凝縮器１０２に戻る。
【0155】
第３熱媒体循環経路２１２は、吸着冷凍装置７００の吸着動作に用いる冷却用の第３熱媒体を循環させる回路である。第３熱媒体は、吸着冷凍装置７００で加熱された後、放熱器４００でこの加熱熱を冷凍排熱Ｑ４として放熱する。
【0156】
第４熱媒体循環経路２１４は、吸着冷凍装置７００の冷熱を運ぶ第４熱媒体を循環させる回路である。第４熱媒体は、第２蒸発器２０１で生成される冷熱を、冷熱出力装置５００において冷熱負荷５０１に出力するとともに、その際に冷熱との交換で冷熱負荷５０１の発熱体発熱Ｑ５を受け取り、これを運んで第２蒸発器２０１に戻る。
【0157】
冷熱生成システム１０００Ａは、この４種類の熱媒体循環経路１０６，２１１，２１２，２１４による熱移動によって、プライマリーサイクルの蒸気タービン１０３Ａが第１蒸発器１０１からのタービン入力熱Ｑ２を動力として動力装置（ここでは発電機）１０３Ｂを駆動し、且つ第１凝縮器１０２が凝縮排熱Ｑ３を排出するという一連のランキンサイクル動作を行い、またセカンダリーサイクルの吸着冷凍装置７００が、第１凝縮器１０２からの凝縮排熱Ｑ３を作動熱源として冷凍出力を発生し、この冷凍出力で冷熱負荷５０１の発熱体発熱Ｑ５を汲み上げて、冷凍排熱Ｑ４を系外に廃棄するという一連のヒートポンプ動作を行うことができる。
【0158】
このような冷熱生成システム１０００Ａの総合利用効率をε１、動力装置１０３Ｂのエネルギー効率（ここではタービン発電機の発電効率）をε２、吸着冷凍装置７００の熱ＣＯＰをε３とし、この冷熱生成システム１０００Ａが熱バランスしているとき、蒸発器入力熱Ｑ１、タービン入力熱Ｑ２、凝縮排熱Ｑ３、冷凍排熱Ｑ４、及び発熱体発熱Ｑ５には以下の関係式が成り立つ。ここに（式１０）はヒートポンプ動作のエネルギー保存則である。なお、以下の数式においては、正確には、Ｑ１～Ｑ５は、それぞれ、蒸発器入力熱Ｑ１、タービン入力熱Ｑ２、凝縮排熱Ｑ３、冷凍排熱Ｑ４、及び発熱体発熱Ｑ５の熱量を表す。
【0159】
（式７）： Ｑ１×ε１＝Ｑ２
【0160】
（式８）： Ｑ２×（１－ε２）＝Ｑ３
【0161】
（式９）： Ｑ３×ε３＝Ｑ５
【0162】
（式１０）： Ｑ３＋Ｑ５＝Ｑ４
これらをまとめると、
これらをまとめると、
【0163】
（式１１）： Ｑ１×ε１×（１－ε２）×ε３＝Ｑ５
【0164】
（式１２）： Ｑ１×ε１×（１－ε２）×（１＋ε３）＝Ｑ４
ここに、ε１は通常のコージェネレーション設備では０．８（８０％）程度、ε２は地熱発電や清掃工場では１０％程度であって（１－ε２）は０．９（９０％）程度、ε３は冷凍機が最適に動作されている場合に０．６（６０％）程度である。(式１１)から、これらの効率（ε1～ε３）が大きく変わらない限り、熱源１０からの蒸発器入力熱Ｑ１の熱量に応じて発熱体発熱Ｑ５の熱量を変動させるか、逆に、発熱体発熱Ｑ５の熱量に応じて蒸発器入力熱Ｑ１の熱量を変動させるかしないと、熱バランスが保たれないことが判る。
ここに、ε１は通常のコージェネレーション設備では０．８（８０％）程度、ε２は地熱発電や清掃工場では１０％程度であって（１－ε２）は０．９（９０％）程度、ε３は冷凍機が最適に動作されている場合に０．６（６０％）程度である。(式１１)から、これらの効率（ε1～ε３）が大きく変わらない限り、熱源１０からの蒸発器入力熱Ｑ１の熱量に応じて発熱体発熱Ｑ５の熱量を変動させるか、逆に、発熱体発熱Ｑ５の熱量に応じて蒸発器入力熱Ｑ１の熱量を変動させるかしないと、熱バランスが保たれないことが判る。
【0165】
凝縮温度（タービン背圧）は熱バランス状態のバロメータとなる。すなわち、吸着冷凍装置７００が最適に動作されていてε３が通常範囲にある前提において、発熱体発熱Ｑ５が蒸発器入力熱Ｑ１に対して過少である場合には、吸着冷凍装置７００は発熱体発熱Ｑ５と釣り合う冷凍仕事しか行わないために吸着冷凍装置７００の消費熱量も相応に減少し、本来除去しなければならない凝縮排熱Ｑ３を除去できなくなるので、凝縮温度（タービン背圧）が上昇する。逆に発熱体発熱Ｑ５が蒸発器入力熱Ｑ１に対して過大である場合には、吸着冷凍装置７００への投入熱量に対して過剰な冷却仕事を負荷するので、吸着冷凍装置７００の吸着体２０３Ａ，２０３Ｂが充分な温度まで上がらなくなり、結果的に第１凝縮器１０２に向かう第２熱媒体の温度が低下して凝縮温度（タービン背圧）の低下をもたらす。
【0166】
そこで、本実施形態１では、第１凝縮器１０２における第１熱媒体の凝縮温度が所定の適切な範囲（ここでは第１所定温度範囲）に収まるように、発熱体発熱Ｑ５の熱量に対して蒸発器入力熱Ｑ１の熱量を制御する。なお、廃熱を利用する事業という観点から冷熱需要を賄うことを優先し、冷熱負荷５０１への冷熱出力を、冷熱需要を満たすように維持する必要があることから、本実施形態１では、蒸発器入力熱Ｑ１の熱量に対して発熱体発熱Ｑ５の熱量を制御することによって、冷熱生成システム１０００Ａの熱バランスを適切に保つことを想定していない。
【0167】
｛熱バランス制御｝
次に、熱バランス制御を説明する。
次に、熱バランス制御を説明する。
【0168】
熱バランス制御は、受熱量制御回路３２０によって、以下のように遂行される。
【0169】
受熱量取得部３４０が、熱源１０から受熱量データを取得し、当該受熱量データから受熱量（Ｑ１）を得る。また、冷熱量取得部３５０が、冷熱出力装置５００又は冷熱負荷５０１から冷熱量データを取得し、当該冷熱量データから冷熱量（Ｑ５）を得る。
【0170】
受熱量制御回路３２０は、受熱量取得部３４０から受熱量を取得するとともに冷熱量取得部３５０から冷熱量（Ｑ５）を取得する。また、受熱量制御回路３２０は、第１熱媒体温度センサ６０１から第１熱媒体の凝縮温度を取得する。そして、受熱量制御回路３２０は、取得した受熱量（Ｑ１）及び冷熱量（Ｑ５）に基づいて、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるような発熱制御指令を生成し、それを、熱源１０の発熱量制御部１１に送信する。
【0171】
すると、熱源１０の発熱量制御部１１が受信した発熱量制御指令に基づいて、熱源１０の発熱量又は排熱量を制御する。
【0172】
かくして、冷熱生成システム１０００Ａの熱バランスが、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように制御される。
【0173】
（変形例）
図５は、本開示の実施形態１の変形例に係る冷熱生成システム１０００Ｂのハードウェアの概要の一例を示す図である。
図５は、本開示の実施形態１の変形例に係る冷熱生成システム１０００Ｂのハードウェアの概要の一例を示す図である。
【0174】
図５を参照すると、本変形例では、凝縮温度相関物理量センサとして、蒸気タービン１０３Ａの背圧を検知するタービン背圧センサ６１０が用いられる。これ以外は、上述の実施形態１の基本構成と同じである。タービン背圧センサ６１０は、第１熱媒体流路における蒸気タービン１０３Ａと第１凝縮器１０２との間に設けられる。タービン背圧センサ６１０として、例えば、拡散型半導体センサ、金属薄膜型センサ等挙げられる。蒸気タービン１０３Ａの背圧は、第１熱媒体の凝縮温度と一対一で対応する。そこで、本変形例では、受熱量制御回路３２０が、タービン背圧センサ６１０に検知されたタービン背圧が第１熱媒体の凝縮温度の第１所定温度範囲に対応するタービン背圧の所定圧力範囲に維持されるように、冷熱量（Ｑ５）に応じて受熱量（Ｑ１）を制御する。これにより、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲に維持されるように、冷熱量（Ｑ５）に応じて受熱量（Ｑ１）が制御され、ひいては、冷熱生成システム１０００Ａの熱バランスが、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように制御される。
【0175】
以上に説明したように、実施形態１によれば、熱バランス制御機構（受熱量制御回路３２０及び凝縮温度相関物理量センサ（第１熱媒体温度センサ６０１又はタービン背圧センサ６１０））が、ランキンサイクルにおける第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように蒸気タービン装置１００及び吸着冷凍装置７００の熱バランスを制御するので、蒸気タービン１０３Ａの出口圧力（タービン背圧）を第１熱媒体の凝縮温度の第１所定温度範囲に対応する範囲に維持することができ、ひいては、蒸気タービン１０３Ａの圧縮比を一定の範囲内に維持できる。その結果、蒸気タービン１０３Ａの効率の低下を防止しつつ、蒸気タービン駆動の排熱を冷熱負荷５０１への冷熱生成に利用することができ、ひいては、蒸気タービン駆動の排熱を有効利用することが可能な冷熱生成システム１０００Ａ、１０００Ｂを提供できる。
【0176】
また、実施形態１によれば、受熱量制御回路３２０が、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように、冷熱負荷５０１への冷熱の出力に応じて熱源１０からの受熱量（Ｑ１）を制御するので、冷熱負荷５０１の冷熱負荷量が変動しても、熱源１０からの受熱量（Ｑ１）を制御することによって、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように、蒸気タービン装置１００及び吸着冷凍装置７００を熱バランスさせることができる。
【0177】
（実施形態２）
図６は、本開示の実施形態２に係る冷熱生成システム１０００Ｃの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。実施形態２の冷熱生成システム１０００Ｃでは、熱バランス制御機構が、熱バランスの制御として、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるとともに冷熱負荷５０１の冷熱負荷量に応じた冷熱が出力されるように、吸着冷凍装置７００の熱ＣＯＰを制御する。実施形態２は、この点で実施形態１（変形例を含む）と相違し、これ以外の点は、実施形態１（変形例を含む）と同様である。以下、この相違点を詳しく説明する。
図６は、本開示の実施形態２に係る冷熱生成システム１０００Ｃの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。実施形態２の冷熱生成システム１０００Ｃでは、熱バランス制御機構が、熱バランスの制御として、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるとともに冷熱負荷５０１の冷熱負荷量に応じた冷熱が出力されるように、吸着冷凍装置７００の熱ＣＯＰを制御する。実施形態２は、この点で実施形態１（変形例を含む）と相違し、これ以外の点は、実施形態１（変形例を含む）と同様である。以下、この相違点を詳しく説明する。
【0178】
＜構成＞
図６を参照すると、実施形態２では、熱バランス制御機構が、実施形態１の受熱量制御回路３２０に代えて、熱ＣＯＰ制御回路３２１を含み、さらに、第２熱媒体温度センサ６０２を含む。また、制御装置３００が、受熱量取得部３４０を含まない。また、熱ＣＯＰ制御回路３２１は第２熱媒体流量制御回路３２５を含む。
図６を参照すると、実施形態２では、熱バランス制御機構が、実施形態１の受熱量制御回路３２０に代えて、熱ＣＯＰ制御回路３２１を含み、さらに、第２熱媒体温度センサ６０２を含む。また、制御装置３００が、受熱量取得部３４０を含まない。また、熱ＣＯＰ制御回路３２１は第２熱媒体流量制御回路３２５を含む。
【0179】
第２熱媒体温度センサ６０２は、第２熱媒体循環経路２１１における第１凝縮器１０２の出口と吸着冷凍機２００の第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂとの間に設けられている。第２熱媒体温度センサ６０２は、第１凝縮器１０２から吸着冷凍機２００に供給される第２熱媒体の供給温度を検知する。第２熱媒体温度センサ６０２として、第１熱媒体温度センサ６０１と同様に公知の温度センサを用いることができる。
【0180】
＜熱ＣＯＰ制御の原理＞
実施形態１で説明したように、冷熱生成システム１０００Ｃでは、蒸発器入力熱Ｑ１、タービン入力熱Ｑ２、凝縮排熱Ｑ３、冷凍排熱Ｑ４、及び発熱体発熱Ｑ５が熱バランスする。従って、第２乃至第４熱媒体の温度は、吸着冷凍装置７００の運転条件に応じて冷熱生成システム１０００Ｃが熱バランスするように定まる。
実施形態１で説明したように、冷熱生成システム１０００Ｃでは、蒸発器入力熱Ｑ１、タービン入力熱Ｑ２、凝縮排熱Ｑ３、冷凍排熱Ｑ４、及び発熱体発熱Ｑ５が熱バランスする。従って、第２乃至第４熱媒体の温度は、吸着冷凍装置７００の運転条件に応じて冷熱生成システム１０００Ｃが熱バランスするように定まる。
【0181】
一方、上述の第４の知見によれば、吸着冷凍機２００に投入する第２熱媒体の温度（以下、第２熱媒体の供給温度という）Ｔ２のコントロールが冷熱生成システム１０００Ｃの熱バランスの主たる調整機構となり、第２熱媒体の供給温度Ｔ２がこの範囲（以下、第２所定温度範囲という）にある場合に、合理的に第１凝縮器１０２を設計することによって第１熱媒体の凝縮温度を７０℃以下に抑えることが可能である。
【0182】
また、（式５）を用いて上述したように、吸着冷凍装置７００（吸着冷凍機２００）の熱ＣＯＰは、当該吸着冷凍機２００への第２熱媒体の供給温度を下げることにより所望の値に減少することが可能であり、この第２熱媒体の供給温度の低下は、第２熱媒体循環経路２１１を通流する第２熱媒体の流量（単位時間当たりの流量）を減少させることによって実行できる。
【0183】
そこで、実施形態２では、熱ＣＯＰ制御回路３２１が、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるとともに冷熱負荷５０１の冷熱負荷量に応じた冷熱が出力されるように、吸着冷凍装置７００の熱ＣＯＰを制御する。この熱ＣＯＰ制御の際に、第２熱媒体流量制御回路３２５が、第２熱媒体循環経路２１１を通流する第２熱媒体の流量を、第２熱媒体の供給温度が第２所定温度範囲内に維持されるように制御する。ここで、第２所定温度範囲は、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるような温度範囲に設定される。そのような第２所定温度範囲は、シミュレーション、実験、計算等によって求めることができる。熱ＣＯＰ制御回路３２１は、予め、第１及び第２所定温度範囲を記憶部に記憶する。
【0184】
＜動作＞
熱ＣＯＰ制御回路３２１は、冷熱量取得部３５０から冷熱量（Ｑ５）を取得するとともに第２熱媒体温度センサ６０２から第２熱媒体の供給温度を取得する。そして、第２熱媒体流量制御回路３２５を含む熱ＣＯＰ制御回路３２１が、冷熱量（Ｑ５）に応じて、第２熱媒体の供給温度が第２所定温度範囲内に維持されるように第２熱媒体ポンプ２２１の動作量Ｐ２を制御する。これにより、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるとともに冷熱負荷５０１の冷熱負荷量に応じた冷熱が出力されるように、吸着冷凍装置７００の熱ＣＯＰが制御される。しかしながら、第２所定温度範囲は、冷熱量（Ｑ５）に対して受熱量（Ｑ１）が熱バランスしていることを前提として設定されているので、冷熱量（Ｑ５）及び受熱量（Ｑ１）の一方又は双方の変動によってその熱バランスが崩れた場合、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲から外れる。そのような場合、熱ＣＯＰ制御回路３２１は、第１熱媒体温度センサ６０１が検知する第１熱媒体の凝縮温度に基づいて、当該第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内になるように第２熱媒体ポンプ２２１の動作量Ｐ２を制御する。
熱ＣＯＰ制御回路３２１は、冷熱量取得部３５０から冷熱量（Ｑ５）を取得するとともに第２熱媒体温度センサ６０２から第２熱媒体の供給温度を取得する。そして、第２熱媒体流量制御回路３２５を含む熱ＣＯＰ制御回路３２１が、冷熱量（Ｑ５）に応じて、第２熱媒体の供給温度が第２所定温度範囲内に維持されるように第２熱媒体ポンプ２２１の動作量Ｐ２を制御する。これにより、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるとともに冷熱負荷５０１の冷熱負荷量に応じた冷熱が出力されるように、吸着冷凍装置７００の熱ＣＯＰが制御される。しかしながら、第２所定温度範囲は、冷熱量（Ｑ５）に対して受熱量（Ｑ１）が熱バランスしていることを前提として設定されているので、冷熱量（Ｑ５）及び受熱量（Ｑ１）の一方又は双方の変動によってその熱バランスが崩れた場合、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲から外れる。そのような場合、熱ＣＯＰ制御回路３２１は、第１熱媒体温度センサ６０１が検知する第１熱媒体の凝縮温度に基づいて、当該第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内になるように第２熱媒体ポンプ２２１の動作量Ｐ２を制御する。
【0185】
以上に説明したように、実施形態２によれば、熱ＣＯＰ制御回路３２１が、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるとともに冷熱負荷５０１の冷熱負荷量に応じた冷熱が出力されるように、吸着冷凍装置７００の熱ＣＯＰを制御するので、冷熱負荷量が変動しても、吸着冷凍装置７００の熱ＣＯＰを制御することによって、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように、蒸気タービン装置１００及び吸着冷凍装置７００を熱バランスさせることができる。
【0186】
また、第２熱媒体流量制御回路３２５が、熱ＣＯＰの制御において、第１凝縮器１０２から吸着器２０２へ流れる第２熱媒体の供給温度が第２所定温度範囲内に維持されるよう第２熱媒体の流量を制御するので、第１熱媒体の凝縮温度が第１所定温度範囲内に維持されるように吸着冷凍機２００の熱ＣＯＰが好適に調整される。
【0187】
（実施形態３）
図７は、本開示の実施形態３に係る冷熱生成システム１０００Ｄの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。
図７は、本開示の実施形態３に係る冷熱生成システム１０００Ｄの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【0188】
図７を参照すると、実施形態３の冷熱生成システム１０００Ｄは、実施形態２の冷熱生成システム１０００Ｃと較べると、熱バランス制御機構が、さらなる制御回路群及び温度センサ群を含む。具体的には、熱ＣＯＰ制御回路３２１が、第３及び第４熱媒体流量制御回路３２６，３２７含み、上記温度センサ群が、第１及び第２熱媒体温度センサ６０１，６０２の他に、第３及び第４熱媒体温度センサ６０３，６０４を含む。実施形態３は、これらの点で実施形態２と相違し、これ以外の点は、実施形態２と同様である。以下、この相違点を詳しく説明する。
【0189】
＜構成＞
第３熱媒体温度センサ６０３は、第３熱媒体循環経路２１２における放熱器４００と第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂとの間に設けられている。第３熱媒体温度センサ６０３は、放熱器４００からへ第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂへ流れる第３熱媒体の温度を検知する。
第３熱媒体温度センサ６０３は、第３熱媒体循環経路２１２における放熱器４００と第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂとの間に設けられている。第３熱媒体温度センサ６０３は、放熱器４００からへ第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂへ流れる第３熱媒体の温度を検知する。
【0190】
第４熱媒体温度センサ６０４は、第４熱媒体循環経路２１４における冷熱出力装置５００と第２蒸発器２０１の入口との間に設けられている。第４熱媒体温度センサ６０４は、冷熱出力装置５００から第２蒸発器２０１へ流れる第４熱媒体の温度を検知する。
【0191】
第３熱媒体流量制御回路３２６は、放熱器４００から吸着器２０２へ流れる第３熱媒体の温度が第３所定温度範囲内に維持されるよう第３熱媒体の流量を制御する。第３所定温度範囲は、吸着器２０２の吸着及び再生動作が十分に行われるような温度範囲に設定される。この第３所定温度範囲は、シミュレーション、実験、計算等によって決定される。
【0192】
第４熱媒体流量制御回路３２７は、冷熱出力装置５００から第２蒸発器２０１へ流れる第４熱媒体の温度が第４所定温度範囲内に維持されるよう第４熱媒体の流量を制御する。第４所定温度範囲は、第２蒸発器２０１で冷熱負荷５０１の発熱Ｑ５の吸収が十分行われるような温度範囲に設定される。第４所定温度範囲は、シミュレーション、実験、計算等によって決定される。
【0193】
＜動作＞
第２熱媒体流量制御回路３２５を含むＣＯＰ制御回路３２１が、実施形態２の熱ＣＯＰ制御を行う。この熱ＣＯＰ制御において、第３熱媒体流量制御回路３２６が、第３熱媒体温度センサ６０３が検知する第３熱媒体の温度に基づいて、第３熱媒体の温度が第３所定温度範囲に維持されるように第３熱媒体ポンプ２２２の動作量を制御する。これにより、吸着器２０２の吸着及び再生動作が十分に行われる。また、第４熱媒体流量制御回路３２７が、第４熱媒体温度センサ６０４が検知する第４熱媒体の温度に基づいて、第４熱媒体の温度が第４所定温度範囲に維持されるように第４熱媒体ポンプ２２４の動作量を制御する。これにより、第２蒸発器２０１で冷熱負荷５０１の発熱Ｑ５の吸収が十分行われる。
第２熱媒体流量制御回路３２５を含むＣＯＰ制御回路３２１が、実施形態２の熱ＣＯＰ制御を行う。この熱ＣＯＰ制御において、第３熱媒体流量制御回路３２６が、第３熱媒体温度センサ６０３が検知する第３熱媒体の温度に基づいて、第３熱媒体の温度が第３所定温度範囲に維持されるように第３熱媒体ポンプ２２２の動作量を制御する。これにより、吸着器２０２の吸着及び再生動作が十分に行われる。また、第４熱媒体流量制御回路３２７が、第４熱媒体温度センサ６０４が検知する第４熱媒体の温度に基づいて、第４熱媒体の温度が第４所定温度範囲に維持されるように第４熱媒体ポンプ２２４の動作量を制御する。これにより、第２蒸発器２０１で冷熱負荷５０１の発熱Ｑ５の吸収が十分行われる。
【0194】
従って、本実施形態３によれば、吸着冷凍装置７００のヒートポンプ動作が安定して行われ、ひいては、吸着冷凍装置７００が、冷熱生成システム１０００Ｄの熱バランスを適切に保ちながら十分に冷凍能力を発揮する。
【0195】
（実施形態４）
図８は、本開示の実施形態４に係る冷熱生成システム１０００Ｅの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。
図８は、本開示の実施形態４に係る冷熱生成システム１０００Ｅの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【0196】
図８を参照すると、実施形態４の冷熱生成システム１０００Ｅは、実施形態３の冷熱生成システム１０００Ｄに較べて、熱バランス制御機構が、さらなる制御回路及び温度センサ群と流量センサ群とを含み、熱バランス制御回路３２３が、より高級な熱バランス制御を行う。実施形態４は、これらの点で実施形態３と相違し、これ以外の点は、実施形態３と同様である。以下、この相違点を詳しく説明する。
【0197】
＜構成＞
まず、冷熱生成システム１０００Ｅの構成を説明する。
まず、冷熱生成システム１０００Ｅの構成を説明する。
【0198】
実施形態４では、上記温度センサ群が、３の第１熱媒体温度センサ６０１ａ～６０１ｃと、２の第２熱媒体温度センサ６０２ａ，６０２ｂと、２の第３熱媒体温度センサ６０３ａ，６０３ｂと、２の第４熱媒体温度センサ６０４ａ，６０４ｂと、を含む。また、上記流量センサ群が、第１乃至第４熱媒体流量センサ６１１～６１４を含む。
【0199】
第１熱媒体温度センサ６０１ａは、第１熱媒体循環経路１０６における第１蒸発器１０１の出口と蒸気タービン１０３Ａとの間に設けられ、第１蒸発器１０１から蒸気タービン１０３Ａへ流れる第１熱媒体の温度を検知する。
【0200】
第１熱媒体温度センサ６０１ｂは、実施形態３の第１熱媒体温度センサ６０１で構成され、第１蒸発器１０１から蒸気タービン１０３Ａへ流れる第１熱媒体の凝縮温度Ｔ１を検知する。
【0201】
第１熱媒体温度センサ６０１ｃは、第１熱媒体循環経路１０６における第１熱媒体タンク１０５と第１蒸発器１０１の入口との間に設けられ、第１凝縮器１０２から第１蒸発器１０１へ流れる第１熱媒体の温度を検知する。
【0202】
第２熱媒体温度センサ６０２ａは、実施形態３の第２熱媒体温度センサ６０２で構成され、第１凝縮器１０２から吸着冷凍機２００の第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂへ流れる第２熱媒体の供給温度Ｔ２を検知する。
【0203】
第２熱媒体温度センサ６０２ｂは、第２熱媒体循環経路２１１における吸着冷凍機２００の第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂと第１凝縮器１０２との間に設けられ、第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂから第１凝縮器１０２へ流れる第２熱媒体の温度を検知する。
【0204】
第３熱媒体温度センサ６０３ａは、第３熱媒体循環経路２１２における吸着冷凍機２００の第２凝縮器２０４と放熱器４００との間に設けられ、第２凝縮器２０４から放熱器４００へ流れる第３熱媒体の温度を検知する。
【0205】
第３熱媒体温度センサ６０３ｂは、実施形態３の第３熱媒体温度センサ６０３で構成され、放熱器４００から吸着冷凍機２００の第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂへ流れる第３熱媒体の供給温度Ｔ３を検知する。
【0206】
第４熱媒体温度センサ６０４ａは、第４熱媒体循環経路２１４における吸着冷凍機２００の第２蒸発器２０１と冷熱出力装置５００との間に設けられ、第２蒸発器２０１から冷熱出力装置５００へ流れる第４熱媒体の温度を検知する。
【0207】
第４熱媒体温度センサ６０４ｂは、実施形態３の第４熱媒体温度センサ６０４で構成され、冷熱出力装置５００から吸着冷凍機２００の第２蒸発器２０１へ流れる第４熱媒体の供給温度Ｔ４を検知する。
【0208】
第１熱媒体流量センサ６１１は、第１熱媒体循環経路１０６における第１熱媒体タンク１０５と第１蒸発器１０１との間に設けられ、第１凝縮器１０２から第１蒸発器１０１へ流れる第１熱媒体の流量を検知する。
【0209】
第２熱媒体流量センサ６１２は、第２熱媒体循環経路２１１の適所に設けられ、第２熱媒体の流量を検知する。
【0210】
第３熱媒体流量センサ６１３は、第３熱媒体循環経路２１２の適所に設けられ、第３熱媒体の流量を検知する。
【0211】
第４熱媒体流量センサ６１４は、第４熱媒体循環経路２１４の適所に設けられ、第４熱媒体の流量を検知する。
【0212】
第１乃至第４熱媒体温度センサ６０１ａ～６０１ｃ，６０２ａ，６０２ｂ，６０３ａ，６０３ｂ，６０４ａ，６０４ｂは、既述のように、公知の温度センサで構成することができる。第１乃至第４熱媒体流量センサ６１１～６１４として、例えば、公知の流量計を用いることができる。
【0213】
また、制御装置３００が、実施形態１の受熱量取得部３４０を含み、熱バランス制御回路３２３が実施形態１の受熱量制御回路３２０及び実施形態３の熱ＣＯＰ制御回路３２１の機能を備える。
【0214】
ここで、（式５）から明らかなように、流体のあるデバイスへの流入時と流出時とにおける温度差と流体の循環流量とから熱輸送量を簡単に求めることができる。また、蒸気温度と比エンタルピーとの関係は蒸気表（Steam Table）にまとめられた物性値であり、熱バランス制御回路３２３が記憶することができる。
【0215】
そこで、熱バランス制御回路３２３は、熱源１０からの受熱（Ｑ１）、蒸気タービン１０３Ａへの供給熱（Ｑ２）、吸着冷凍装置７００への供給熱（Ｑ３）、冷凍排熱（Ｑ４）、及び冷熱負荷５０１の発熱（Ｑ５）を、上記（式５）及び蒸気表等の記憶情報と、第１乃至第４熱媒体温度センサ６０１ａ～６０１ｃ，６０２ａ，６０２ｂ，６０３ａ，６０３ｂ，６０４ａ，６０４ｂによる検知データと、第１乃至第４熱媒体流量センサ６１１～６１４の検知データと、から直接的に演算して求める。さらに、熱バランス制御回路３２３は、例えば、吸着冷凍装置７００の第２熱媒体の供給温度Ｔ２、第３熱媒体の供給温度Ｔ３、及び第４熱媒体の供給温度Ｔ４と、吸着冷凍装置７００の効率との関係等の実験値又は理論値を予め記憶しており、また、外気温と放熱器４００の性能との関係、蒸気温度と発電効率との関係等の実験値又は理論値を予め記憶している。また、上記受熱（Ｑ１）、各供給熱（Ｑ２，Ｑ３）、冷凍排熱（Ｑ４）、及び発熱（Ｑ５）の目標熱量に対して、第１乃至第４熱媒体の各々の狙い温度Ｔ１～Ｔ４及び流量を瞬時に計算して、第１乃至第４熱媒体にそれぞれ対応する第１乃至第４熱媒体ポンプ１０４，２２１,２２２，２２４の動作量Ｐ１～Ｐ４を精緻かつ迅速に制御する。
【0216】
＜動作＞
次に、以上のように構成された冷熱生成システム１０００Ｅの基本的な動作を、図９を参照しながら説明する。
次に、以上のように構成された冷熱生成システム１０００Ｅの基本的な動作を、図９を参照しながら説明する。
【0217】
【0218】
図８及び図９を参照すると、熱バランス制御回路３２３は、まず、受熱量（Ｑ１）を変動させる余地があるか否か判定する（ステップＳ１）。具体的には、熱バランス制御回路３２３は、受熱量（Ｑ１）が冷熱量（Ｑ５）を上回る場合、受熱量（Ｑ１）を変動させる余地があると判定し（ステップＳでＹＥＳ）、ステップＳ２に進み、そうでない場合、受熱量（Ｑ１）を変動させる余地がないと判定し（ステップＳ１でＮＯ）、ステップＳ１０に進む。
【0219】
ステップ２において、熱バランス制御回路３２３は、第３熱媒体の供給温度Ｔ３が適正か否か判定する。具体的には、熱バランス制御回路３２３は、第３熱媒体の供給温度Ｔ３が第３所定温度範囲内にある場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ４に進み、第３熱媒体の供給温度Ｔ３が第３所定温度範囲内にない場合（ステップＳ２でＮＯ）、第３熱媒体の供給温度Ｔ３が第３所定温度範囲内になるまで第３熱媒体ポンプ２２２の動作量Ｐ３を制御する（ステップＳ３，ステップＳ２でＹＥＳ）。
【0220】
ステップＳ４において、熱バランス制御回路３２３は、第４熱媒体の供給温度Ｔ４が適正か否か判定する。具体的には、熱バランス制御回路３２３は、第４熱媒体の供給温度Ｔ４が第４所定温度範囲内にある場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、ステップＳ６に進み、第４熱媒体の供給温度Ｔ４が第４所定温度範囲内にない場合（ステップＳ４でＮＯ）、第４熱媒体の供給温度Ｔ４が第４所定温度範囲内になるまで第４熱媒体ポンプ２２４の動作量Ｐ４を制御する（ステップＳ５，ステップＳ４でＹＥＳ）。
【0221】
ステップＳ６において、熱バランス制御回路３２３は、第２熱媒体の供給温度Ｔ２が適正か否か判定する。具体的には、熱バランス制御回路３２３は、第２熱媒体の供給温度Ｔ２が第２所定温度範囲内にある場合（ステップＳ２でＹＥＳ）、ステップＳ８に進み、第２熱媒体の供給温度Ｔ２が第２所定温度範囲内にない場合（ステップ６でＮＯ）、第２熱媒体の供給温度Ｔ２が第２所定温度範囲内になるまで第２熱媒体ポンプ２２１の動作量Ｐ２を制御する（ステップＳ７，ステップＳ６でＹＥＳ）。
【0222】
ステップＳ８において、熱バランス制御回路３２３は、第１熱媒体の凝縮温度Ｔ１が適正か否か判定する。具体的には、熱バランス制御回路３２３は、第１熱媒体の凝縮温度Ｔ１が第１所定温度範囲内にある場合（ステップＳ８でＹＥＳ）、ステップＳ１に戻り、第１熱媒体の凝縮温度Ｔ１が第１所定温度範囲内にない場合（ステップＳ８でＮＯ）、第１熱媒体の凝縮温度Ｔ１が第１所定温度範囲内になるまで受熱量（Ｑ１）、すなわち、熱源１０の発熱量又は排熱量を制御する（ステップＳ９，ステップＳ８でＹＥＳ）。
【0223】
一方、ステップＳ１０において、熱バランス制御回路３２３は、第３熱媒体の供給温度Ｔ３が適正か否か判定する。具体的には、熱バランス制御回路３２３は、第３熱媒体の供給温度Ｔ３が第３所定温度範囲内にある場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、ステップＳ１２に進み、第３熱媒体の供給温度Ｔ３が第３所定温度範囲内にない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、第３熱媒体の供給温度Ｔ３が第３所定温度範囲内になるまで第３熱媒体ポンプ２２２の動作量Ｐ３を制御する（ステップＳ１１，ステップＳ１０でＹＥＳ）。
【0224】
ステップＳ１２において、熱バランス制御回路３２３は、第４熱媒体の供給温度Ｔ４が適正か否か判定する。具体的には、熱バランス制御回路３２３は、第４熱媒体の供給温度Ｔ４が第４所定温度範囲内にある場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、ステップＳ１４に進み、第４熱媒体の供給温度Ｔ４が第４所定温度範囲内にない場合（ステップＳ１２でＮＯ）、第４熱媒体の供給温度Ｔ４が第４所定温度範囲内になるまで第４熱媒体ポンプ２２４の動作量Ｐ４を制御する（ステップＳ１３，ステップＳ１２でＹＥＳ）。
【0225】
ステップＳ１４において、熱バランス制御回路３２３は、第１熱媒体の凝縮温度Ｔ１が適正か否か判定する。具体的には、熱バランス制御回路３２３は、第１熱媒体の凝縮温度Ｔ１が第１所定温度範囲内にある場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、ステップＳ１に戻り、第１熱媒体の凝縮温度Ｔ１が第１所定温度範囲内にない場合（ステップＳ１４でＮＯ）、第１熱媒体の凝縮温度Ｔ１が第１所定温度範囲内になるまで第２熱媒体ポンプ２２１の動作量Ｐ２を制御する（ステップＳ１５，ステップＳ１４でＹＥＳ）。
【0226】
なお、熱バランス制御回路３２３は、この基本的な制御に加えて、上述のように、第１乃至第４熱媒体にそれぞれ対応する第１乃至第４熱媒体ポンプ１０４，２２１,２２２，２２４の動作量Ｐ１～Ｐ４を精緻かつ迅速に制御してもよい。
【0227】
以上に説明したように、実施形態４によれば、冷熱生成システム１０００Ｅの熱バランスをいかなる時にも保ちながら、冷熱生成システム１０００Ｅの補器動力を削減する等の高級な制御を行うことができる。
【0228】
（実施形態５）
図１０は、本開示の実施形態５に係る冷熱生成システム１０００Ｆの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。
図１０は、本開示の実施形態５に係る冷熱生成システム１０００Ｆの制御系統の構成の一例を示す機能ブロック図である。
【0229】
図１０を参照すると、実施形態５の冷熱生成システム１０００Ｆは、実施形態４の冷熱生成システム１０００Ｅと較べると以下の点で相違する。すなわち、放熱器４００が、冷却塔４０１ａと電力式ヒートポンプ４０１ｂとで構成されている。また、第２熱媒体循環経路２１１における第１凝縮器１０２の出口から第２熱媒体温度センサ６０２aの温度計測位置までの間にバックアップ熱源２１６が設けられている。バックアップ熱源２１６として、例えば、重油炊き又はガス炊きの温水ボイラーが挙げられる。また、冷熱負荷がＤＣ５０１Ａであり、このＤＣ５０１Ａに、無停電電源装置５０３及びバックアップ発電機５０４を含む情報通信設備用電力設備が付加されている。実施形態５の冷熱生成システム１０００Ｆは、これ以外の点は、実施形態４の冷熱生成システム１０００Ｅと同様である。
【0230】
具体的には、冷却塔４０１ａ及び電力式ヒートポンプ４０１ｂは、第３熱媒体循環経路２１２において互いに直列に設けられている。
【0231】
ＤＣ５０１Ａは通信回線５０２に接続されている。ＤＣ５０１Ａ、無停電電源装置５０３、バックアップ発電機５０４、及び電力式ヒートポンプ４０１ｂが、蒸気タービン１０３Ａに連結された発電機１０３Ｂに、互いに並列に接続されていて、これらが発電機１０３Ｂを電源とするマイクログリッドを構成している。そして、このマイクログリッドが、商用電力網５０５に接続されている。冷熱生成システム１０００Ｆは、このマイクログリッドを含む。
【0232】
このような実施形態５によれば、以下の効果が得られる。
【0233】
ＤＣ５０１Ａという常に冷熱需要がある理想的な熱負荷を冷熱生成システム内に確保することができる。また、蒸気タービンユニット１０３から得られた電力Ｅ１を、ＤＣ５０１Ａのコンピュータサーバ又は制御補器の動力として使うことができる。とりわけ情報通信設備に関しては電力供給源を多様化することは冗長性の確保の面からも推奨される。また、一般にごみ発電では発電量が少ない、あるいは不安定であるとの理由で売電価格が安いことが多いが、冷熱生成システム１０００Ｆは、内部に常に発電能力以上の電力消費があって商用電力の供給を受けるので、この売電価格に関する問題を解消できる。
【0234】
また、放熱器４００が、冷却塔４０１ａと電力式ヒートポンプ４０１ｂとで構成されているので、以下のメリットが得られる。すなわち、通常、放熱器４００には冷却塔が用いられる。しかしながら、冷却塔は温度及び湿度によって排熱能力が変動し、夏季の最も暑い時間帯には排熱能力が不十分になる恐れがあり、この場合に吸着冷凍装置７００の吸着動作が不十分となって冷却能力を喪失する恐れがある。しかし、本実施形態５では、補助的に電力式ヒートポンプ４０１ｂを併用して、戻り第３熱媒体の温度が一定値を超えないように第３熱媒体を冷却できるので、ＤＣ５０１Ａを安定稼働させることができる。
【0235】
また、第２熱媒体循環経路２１１の、第２熱媒体が第１凝縮器１０２から流出して第２熱媒体温度センサ６０２aで温度計測されるまでの区間にバックアップ熱源２１６が設けられているため、故障、事故その他の理由で蒸気タービン装置１００のランキンサイクル１１０が停止した場合にも第２熱媒体を適切な温度まで加熱することにより冷却能力を維持し、ＤＣ５０１Ａを安定稼働させることができる。
【0236】
（実施形態６）
本開示の実施形態６は、上述の第３の知見に基づく実施形態である。図１１は、実施形態６に係る冷熱生成システム２０００Ａのハードウェアの概要の一例を示す図である。
本開示の実施形態６は、上述の第３の知見に基づく実施形態である。図１１は、実施形態６に係る冷熱生成システム２０００Ａのハードウェアの概要の一例を示す図である。
【0237】
図１１を参照すると、実施形態６の冷熱生成システム２０００Ａは、実施形態１の冷熱生成システム１０００Ａと較べると、吸着器２０２の数及び吸着再生弁システム２０９の構成要素の数と、制御装置３００の構成とが、実施形態１の冷熱生成システム１０００Ａと相違し、これら以外の点は、実施形態１の冷熱生成システム１０００Ａと同様である。以下、これらの相違点を詳しく説明する。
【0238】
＜構成＞
実施形態６では、吸着冷凍機２００が、第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄを含む。また、吸着再生弁システム２０９が、第１乃至第４入口側冷媒開閉弁２０５Ａ～２０５Ｄと、第１乃至第４出口側冷媒開閉弁２０６Ａ～２０６Ｄと、第１乃至第４入口側熱媒体切替弁２０７Ａ～２０７Ｄと、第１乃至第４出口側熱媒体切替弁２０８Ａ～２０８Ｄと、を含む。なお、吸着器２０２の数及びこれに対応する吸着再生弁システム２０９の要素の数は、ここでは、４であるが、３以上であればよい。
実施形態６では、吸着冷凍機２００が、第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄを含む。また、吸着再生弁システム２０９が、第１乃至第４入口側冷媒開閉弁２０５Ａ～２０５Ｄと、第１乃至第４出口側冷媒開閉弁２０６Ａ～２０６Ｄと、第１乃至第４入口側熱媒体切替弁２０７Ａ～２０７Ｄと、第１乃至第４出口側熱媒体切替弁２０８Ａ～２０８Ｄと、を含む。なお、吸着器２０２の数及びこれに対応する吸着再生弁システム２０９の要素の数は、ここでは、４であるが、３以上であればよい。
【0239】
第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄは、それぞれ、吸着再生弁システム２０９を介して、第２熱媒体循環流路、第３熱媒体循環流路、及び冷媒循環流路に、互いに並列に介挿されるようにして接続されている。これらの接続態様は、実施形態１と同様であるので、その詳細な説明を省略する。
【0240】
制御装置３００は、熱バランス制御回路３２３、吸着再生制御回路３２４、及び運転制御回路３３０を含む。吸着再生制御回路３２４は、吸着再生弁システム２０９の動作を制御する。吸着再生弁システム２０９及び吸着再生制御回路３２４が吸着再生制御機構を構成する。制御装置３００及び熱バランス制御回路３２３は、協働して、実施形態１の受熱量取得部３４０、冷熱量取得部３５０、及び受熱量制御回路３２０の機能、又は実施形態３の冷熱量取得部３５０及び熱ＣＯＰ制御回路３２１の機能を発揮する。なお、例えば、熱源１０からの蒸発器入力熱Ｑ１及び冷熱負荷５０１の発熱体発熱Ｑ５が安定しているような用途においては、熱バランス制御回路３２３を省略してもよい。
【0241】
＜動作＞
吸着再生制御機構は、吸着動作において第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄがそれぞれ第２蒸発器２０１に接続されるとともに第３熱媒体循環経路２１２における放熱器４００と第２凝縮器２０４との間に介挿されて各々の吸着体２０３Ａ～２０３Ｄが冷媒を吸着し、再生動作において第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄが第２凝縮器２０４に接続されるとともに第２熱媒体循環経路２１１に介挿されて各々の吸着体２０３Ａ～２０３Ｄが冷媒を放出して再生する吸着再生動作を、第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄに対して、順次、実行するよう吸着冷凍装置７００の動作を制御する。
吸着再生制御機構は、吸着動作において第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄがそれぞれ第２蒸発器２０１に接続されるとともに第３熱媒体循環経路２１２における放熱器４００と第２凝縮器２０４との間に介挿されて各々の吸着体２０３Ａ～２０３Ｄが冷媒を吸着し、再生動作において第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄが第２凝縮器２０４に接続されるとともに第２熱媒体循環経路２１１に介挿されて各々の吸着体２０３Ａ～２０３Ｄが冷媒を放出して再生する吸着再生動作を、第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄに対して、順次、実行するよう吸着冷凍装置７００の動作を制御する。
【0242】
第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄの吸着再生動作は、実施形態１で詳述した第１及び第２吸着器２０２Ａ，２０２Ｂの吸着再生動作と同様であるので、その詳しい説明を省略し、補足が必要な動作のみを以下に述べる。
【0243】
冷熱生成システム２０００Ａでは、各々の吸着器に対する吸着動作に要する時間Ｔａ及び再生動作に要する時間Ｔｒが、ｎ（ｎは３以上の整数）の吸着器について互いに同じであり、吸着再生制御機構は、ｎの吸着器に対する吸着再生動作を、当該吸着再生動作に要する時間（以下、吸着再生動作のサイクルタイムという）Ｔｃ（Ｔｃ＝Ｔａ＋Ｔｒ）の１／ｎの時間（Ｔｃ／ｎ）ずつずらして実行するよう吸着冷凍装置７００の動作を制御する。このｎの吸着器に関する吸着再生動作のサイクルタイム間の「時間ずれ」を、以下では「位相ずれ」と呼ぶ。
【0244】
ここでは、第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄのｎ＝４の吸着器に関して、例えば、Ｔａが１８０秒に設定され、Ｔｒが１８０秒に設定され、Ｔｃが３６０秒に設定され、且つ、第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄの吸着再生動作のサイクルタイム間の位相ずれが、Ｔｃ／ｎ＝９０秒に設定されている。
【0245】
従って、吸着再生制御機構は、第１乃至第４吸着器２０２Ａ～２０２Ｄに対する吸着再生動作のサイクルタイム３６０秒の吸着再生動作を、９０秒ずつ位相をずらして実行するよう吸着冷凍装置７００の動作を制御する。
【0246】
＜効果＞
以上のように構成された冷熱生成システム２０００Ａの効果を、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は、吸着器が２の場合における各吸着体の温度変化及び第２熱媒体の排出温度変化の一例を示すグラフである。図１３は、図１１の冷熱生成システム２０００Ａにおける各吸着体の温度変化及び第２熱媒体の排出温度変化の一例を示すグラフである。図１２及び図１３において、縦軸は吸着体の温度（℃）を示し、横軸は吸着再生動作の経過時間（秒）を示す。また、図１２において、太い実線は第１吸着体２０３Ａの温度を示し、破線は第２吸着体２０３Ｂの温度を示し、細い実線は、吸着冷凍機２００からの排出される第２熱媒体の温度（以下、第２熱媒体の排出温度という）を示す。図１３において、太い実線は第１吸着体２０３Ａの温度を示し、破線は第２吸着体２０３Ｂの温度を示し、点線は第３吸着体２０３Ｃの温度を示し、一点鎖線は第４吸着体２０３Ｄの温度を示し、細い実線は、第２熱媒体の排出温度を示す。
以上のように構成された冷熱生成システム２０００Ａの効果を、図１２及び図１３を参照しながら説明する。図１２は、吸着器が２の場合における各吸着体の温度変化及び第２熱媒体の排出温度変化の一例を示すグラフである。図１３は、図１１の冷熱生成システム２０００Ａにおける各吸着体の温度変化及び第２熱媒体の排出温度変化の一例を示すグラフである。図１２及び図１３において、縦軸は吸着体の温度（℃）を示し、横軸は吸着再生動作の経過時間（秒）を示す。また、図１２において、太い実線は第１吸着体２０３Ａの温度を示し、破線は第２吸着体２０３Ｂの温度を示し、細い実線は、吸着冷凍機２００からの排出される第２熱媒体の温度（以下、第２熱媒体の排出温度という）を示す。図１３において、太い実線は第１吸着体２０３Ａの温度を示し、破線は第２吸着体２０３Ｂの温度を示し、点線は第３吸着体２０３Ｃの温度を示し、一点鎖線は第４吸着体２０３Ｄの温度を示し、細い実線は、第２熱媒体の排出温度を示す。
【0247】
吸着器が２つの場合、例えば、吸着再生動作のサイクルタイムが３６０秒であり、サイクルタイム間の位相ずれが１８０秒である。
【0248】
図１２を参照すると、吸着器２０２の数が２の場合、一方の吸着器（例えば第１吸着器２０２Ａ）が再生動作にあるとき、再生動作の初期においては直前の吸着動作においてその吸着体２０３Ａが第３熱媒体によって冷却されていることから、吸着冷凍機２００に投入された第２熱媒体は、放熱して降温した第３熱媒体の温度（一例として３０℃）に近い温度まで熱消費されて排出される。その後、当該一方の吸着体２０３Ａが第２熱媒体によって加熱されるに従って第２熱媒体の排出温度が上昇し、当該吸着体２０３Ａが完全に再生された時点では熱消費がほとんどないことから、第２熱媒体は、投入された温度（一例として５５℃）に近い状態で排出される。その後、上記一方の吸着器２０２Ａが吸着動作に切り替わると、他方の吸着器（例えば第２吸着器２０２Ｂ）が再生動作に切り替わり、その吸着体２０３Ｂが再生動作にあるとき、上記一方の吸着器２０２Ａの吸着体２０３Ａと同じことが起こる。従って、吸着冷凍機２００に一定温度の第２熱媒体を投入しても、第２熱媒体の排出温度は一定とはならず、とりわけ各吸着器２０２Ａ，２０２Ｂにおける吸着動作と再生動作との切り替わりのタイミングで急激且つ大きな温度変化が発生する。この第２熱媒体の急激且つ大きな温度変化は、蒸気タービン１０３Ａの背圧に圧力ショックを引き起こし、当該圧力ショックによってタービンブレードがダメージを受ける可能性がある。
【0249】
これに対し、吸着器２０２の数が４の場合、図１３を参照すると、常に２の吸着器２０２は、第３熱媒体が通流され吸着動作中であり、常に残りの２の吸着器は第２熱媒体が通流され再生動作中となる。しかし、再生動作にある２の吸着体２０３は再生動作の位相がずれているために互いに温度が異なり、これらから排出されて混合されたのちに吸着冷凍機２００から排出される第２熱媒体の温度は、両者の平均温度程度となる。よって、図１２に示された温度ショックが緩和され、第２熱媒体の排出温度が平準化される。その結果、蒸気タービン１０３Ａのタービンブレードがダメージを受ける可能性が低減される。
【0250】
（実施形態７）
図１４は、本開示の実施形態７に係る冷熱生成システム２０００Ｂのハードウェアの概要の一例を示す図である。
図１４は、本開示の実施形態７に係る冷熱生成システム２０００Ｂのハードウェアの概要の一例を示す図である。
【0251】
図１４を参照すると、実施形態７の冷熱生成システム２０００Ｂは、実施形態６の冷熱生成システム２０００Ａと較べると、吸着器２０２の数及び吸着再生弁システム２０９の構成要素の数が、実施形態６の冷熱生成システム２０００Ａと相違し、これら以外の点は、実施形態６の冷熱生成システム２０００Ａと同様である。
【0252】
具体的には、実施形態６の冷熱生成システム２０００Ａにおける吸着器２０２の数及び吸着再生弁システム２０９の構成要素の数が４であるのに対し、実施形態７の冷熱生成システム２０００Ｂにおける吸着器２０２の数及び吸着再生弁システム２０９の構成要素の数が６である。
【0253】
図１５は、図１４の冷熱生成システム２０００Ｂにおける各吸着体の温度変化及び第２熱媒体の排出温度変化の一例を示すグラフである。図１５において、縦軸は吸着体の温度（℃）を示し、横軸は吸着再生動作の経過時間（秒）を示す。また、太い実線は第１吸着体２０３Ａの温度を示し、長めの破線は第２吸着体２０３Ｂの温度を示し、短めの破線は第３吸着体２０３Ｃの温度を示し、一点鎖線は第４吸着体２０３Ｄの温度を示し、二点鎖線は第５吸着体２０３Ｅの温度を示し、点線は第６吸着体２０３Ｆの温度を示し、細い実線は、第２熱媒体の排出温度を示す。
【0254】
本実施形態７によれば、吸着器２０２の数及び吸着再生弁システム２０９の構成要素の数が６であって、実施形態６より多いので、図１５に示すように、第２熱媒体の排出温度がより平準化され、蒸気タービン１０３Ａのタービンブレードがダメージを受ける可能性がより低減される。
【0255】
（実施形態８）
図１６は、本開示の実施形態８に係る冷熱生成システム２０００Ｃのハードウェアの概要の一例を示す図である。
図１６は、本開示の実施形態８に係る冷熱生成システム２０００Ｃのハードウェアの概要の一例を示す図である。
【0256】
図１６を参照すると、実施形態の冷熱生成システム２０００Ｃは、吸着冷凍装置７００が、複数の吸着冷凍機２００を点で、実施形態７の冷熱生成システム２０００Ｂと主に相違し、それ例外の点は、実施形態７の冷熱生成システム２０００Ｂと同様である。以下、この相違点を説明する。
【0257】
冷熱生成システム２０００Ｃは、吸着冷凍装置７００が、複数（ここでは３）の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃと、１の放熱器４００と、１の冷熱出力装置５００と、を含む。
【0258】
複数の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃは、それぞれ、実施形態７の吸着冷凍機２００で構成されている。以下では、複数の吸着冷凍機の各々を「第ｊ冷凍機」と呼ぶ場合がある。ｊは１以上の整数である。
【0259】
複数の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの各々の第３熱媒体循環経路２１２が、１の放熱器４００を通っている。複数の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの各々の第３熱媒体循環経路２１２は、互いに合流して放熱器４００を通っていても良く、別々に放熱器４００を通っていてもよい。
【0260】
また、複数の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの各々の第２熱媒体循環経路２１１が第１凝縮器１０２を通っている。複数の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの各々の第２熱媒体循環経路２１１は、互いに合流して第１凝縮器１０２を通っていても良く、別々に第１凝縮器１０２を通っていてもよい。
【0261】
さらに、複数の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの各々の第４熱媒体循環経路２１４が、１の冷熱負荷５０１を通っている。複数の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの各々の第４熱媒体循環経路２１４は、互いに合流して冷熱負荷５０１を通っていても良く、別々に冷熱負荷５０１を通っていてもよい。
【0262】
制御装置３００の吸着再生制御回路３２４（図１１参照）は、全ての吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの６の吸着器２０２Ａ～２０２Ｆ（図１４参照）に対して、吸着再生動作を、順次、実行するよう全ての吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの吸着再生弁システム２０９（図１４参照）の動作を制御する。
【0263】
本実施形態８では、各々の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの各々の吸着器２０２Ａ～２０２Ｆに対する吸着動作に要する時間Ｔａ及び再生動作に要する時間Ｔｒが、ｍ（ｍは１以上の整数：ここでは３）の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃのｎ（ｎは３以上の整数：ここでは６）の吸着器２０２Ａ～２０２Ｆについて互いに同じである。
【0264】
吸着再生制御回路３２４は、各々の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃのｎの吸着器２０２Ａ～２０２Ｆに対する吸着再生動作を、再生動作に要する時間Ｔｃ（Ｔｃ＝Ｔａ＋Ｔｒ）の１／ｎの時間（Ｔｃ／ｎ）ずつずらして実行し、且つ、ｍの吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの間において、吸着再生動作を、再生動作のサイクルタイムＴｃの１／ｍｎの時間（Ｔｃ／ｍｎ：位相ずれ）ずつずらして実行するようｍの吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの吸着再生弁システム２０９（図１４参照）の動作を制御する。こでは、例えば、再生動作のサイクルタイムＴｃの位相ずれが、Ｔｃ／ｍｎ＝３６０／（３×６）＝２０（秒）である。
【0265】
【0266】
図１７において、縦軸は吸着体の温度（℃）を示し、横軸は吸着再生動作の経過時間（秒）を示す。また、長めの破線は第１冷凍機（吸着冷凍機２００Ａ）の第２熱媒体の排出温度を示し、短めの破線は第２冷凍機（吸着冷凍機２００Ｂ）の第２熱媒体の排出温度を示し、一点鎖線は第３冷凍機（吸着冷凍機２００Ｃ）の第２熱媒体の排出温度を示し、薄い実線は第２熱媒体の戻り温度を示す。第２熱媒体の戻り温度は、各吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃから第１凝縮器１０２の入口へ流れる第２熱媒体の温度である。
【0267】
このような実施形態８によれば、図１７に示されるように、蒸気タービン１０３Ａ（図１０参照）の背圧の圧力ショックが、より好適に抑制され、タービンブレードがダメージを受ける可能性がより低減される。また、大規模な熱源１０（図１０参照）及び冷熱負荷５０１に対応することができる。
【0268】
（実施形態９）
図１８は、本開示の実施形態９に係る冷熱生成システム２０００Ｄのハードウェアの概要の一例を示す図である。
図１８は、本開示の実施形態９に係る冷熱生成システム２０００Ｄのハードウェアの概要の一例を示す図である。
【0269】
図１８を参照すると、実施形態の冷熱生成システム２０００Ｄでは、複数（ここでは３）の第１凝縮器１０２Ａ～１０２Ｃが、蒸気タービン装置１００のランキンサイクル１１０（図２参照）における第１熱媒体の循環経路１０６の複数（ここでは３）の分流経路１０６Ａ～１０６Ｃに設けられており、複数（ここでは３）の吸着冷凍機２００Ａ～２００Ｃの第２熱媒体循環経路２１１（図１４参照）が、それぞれ、第１熱媒体の循環経路１０６の複数の分流経路１０６Ａ～１０６Ｃを通っている。実施形態のこれ以外の点は、実施形態８と同様である。
【0270】
このような実施形態９によれば、実施形態８と同様に、蒸気タービン１０３Ａ（図１０参照）の背圧の圧力ショックが、より好適に抑制され、タービンブレードがダメージを受ける可能性がより低減される。また、大規模な熱源１０（図１０参照）及び冷熱負荷５０１に対応することができる。
【0271】
【0272】
図１１又は図１４を参照すると、実施形態１０の冷熱生成システムは、複数の吸着冷凍装置７００を含み、全ての吸着冷凍装置７００が用いる吸着冷凍サイクルの作動熱源が、１の蒸気タービン装置１００の１の第１凝縮器１０２であるか、又は、１の蒸気タービン装置１００のランキンサイクルにおける第１熱媒体の循環経路１０６の複数の分流経路にそれぞれ複数の吸着冷凍装置７００に対応して設けられた複数の第１凝縮器１０２である。
【0273】
このような実施形態１０によれば、より大規模な熱源１０（図１０参照）及び冷熱負荷５０１に対応することが可能で、且つ、タービンブレードがダメージを受ける可能性がより低減される。
【0274】
（その他の実施形態）
実施形態１～４，６～１０のいずれかにおいて、実施形態５のバックアップ熱源２１６を設けてもよい。
実施形態１～４，６～１０のいずれかにおいて、実施形態５のバックアップ熱源２１６を設けてもよい。
【0275】
上記説明から、当業者にとっては、多くの改良や他の実施形態が明らかである。従って、上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきである。
【産業上の利用可能性】
【0276】
本開示は、蒸気タービン駆動の排熱を有効利用することが可能な冷熱生成システムとして有用である。
【符号の説明】
【0277】
１０ 熱源
１１ 発熱量制御部
１００ 蒸気タービン装置
１０１ 第１蒸発器
１０２ 第凝縮器
１０３ 蒸気タービンユニット
１０３A 蒸気タービン
１０４ 第１熱媒体ポンプ
１０５ 第１熱媒体タンク
１０６第１熱媒体循環経路
１１０ ランキンサイクル
２００ 吸着冷凍機
２０１ 第２蒸発器
２０２ 吸着器
２０３ 吸着体
２０４ 第２凝縮器
２０５Ａ～２０５Ｆ 第１乃至第６入口側冷媒開閉弁
２０６Ａ～２０６Ｆ 第１乃至第６出口側冷媒開閉弁
２０７Ａ～２０７Ｆ 第１乃至第６入口側熱媒体切替弁
２０８Ａ～２０８Ｆ 第１乃至第６出口側熱媒体切替弁
２０９ 吸着再生弁システム
２１０ 吸着冷凍サイクル
２１１ 第２熱媒体循環経路
２１２ 第３熱媒体循環経路
２１３ 冷媒循環経路
２１４ 第４熱媒体循環経路
２１６ バックアップ熱源
２２１ 第２熱媒体ポンプ
２２２ 第３熱媒体ポンプ
２２３ 冷媒体ポンプ
２２４ 第４熱媒体ポンプ
３００ 制御装置
３１０ システム制御回路
３２０ 受熱量制御回路
３２１ 熱ＣＯＰ制御回路
３２３ 熱バランス制御回路
３２４ 吸着再生制御回路
３２５～３２７ 第２乃至第４熱媒体流量制御回路
３３０ 運転制御回路
３４０ 受熱量取得部
３５０ 冷熱量取得部
４００ 放熱器
４０１ 冷却体
５００ 冷熱出力装置
６０１、６０１ａ～６０１ｃ 第１熱媒体温度センサ
６０２、６０２ａ，６０２ｂ 第２熱媒体温度センサ
６０３ａ，６０３ｂ 第３熱媒体温度センサ
６０４ａ，６０４ｂ 第４熱媒体温度センサ
６１０ タービン背圧センサ
６１１～６１４ 第１乃至第４熱媒体流量センサ
７００ 吸着冷凍機
１０００Ａ～１０００Ｆ，２０００Ａ～２０００Ｄ 冷熱生成システム
Ｍｅ メモリ
Ｐｒ プロセッサ
１１ 発熱量制御部
１００ 蒸気タービン装置
１０１ 第１蒸発器
１０２ 第凝縮器
１０３ 蒸気タービンユニット
１０３A 蒸気タービン
１０４ 第１熱媒体ポンプ
１０５ 第１熱媒体タンク
１０６第１熱媒体循環経路
１１０ ランキンサイクル
２００ 吸着冷凍機
２０１ 第２蒸発器
２０２ 吸着器
２０３ 吸着体
２０４ 第２凝縮器
２０５Ａ～２０５Ｆ 第１乃至第６入口側冷媒開閉弁
２０６Ａ～２０６Ｆ 第１乃至第６出口側冷媒開閉弁
２０７Ａ～２０７Ｆ 第１乃至第６入口側熱媒体切替弁
２０８Ａ～２０８Ｆ 第１乃至第６出口側熱媒体切替弁
２０９ 吸着再生弁システム
２１０ 吸着冷凍サイクル
２１１ 第２熱媒体循環経路
２１２ 第３熱媒体循環経路
２１３ 冷媒循環経路
２１４ 第４熱媒体循環経路
２１６ バックアップ熱源
２２１ 第２熱媒体ポンプ
２２２ 第３熱媒体ポンプ
２２３ 冷媒体ポンプ
２２４ 第４熱媒体ポンプ
３００ 制御装置
３１０ システム制御回路
３２０ 受熱量制御回路
３２１ 熱ＣＯＰ制御回路
３２３ 熱バランス制御回路
３２４ 吸着再生制御回路
３２５～３２７ 第２乃至第４熱媒体流量制御回路
３３０ 運転制御回路
３４０ 受熱量取得部
３５０ 冷熱量取得部
４００ 放熱器
４０１ 冷却体
５００ 冷熱出力装置
６０１、６０１ａ～６０１ｃ 第１熱媒体温度センサ
６０２、６０２ａ，６０２ｂ 第２熱媒体温度センサ
６０３ａ，６０３ｂ 第３熱媒体温度センサ
６０４ａ，６０４ｂ 第４熱媒体温度センサ
６１０ タービン背圧センサ
６１１～６１４ 第１乃至第４熱媒体流量センサ
７００ 吸着冷凍機
１０００Ａ～１０００Ｆ，２０００Ａ～２０００Ｄ 冷熱生成システム
Ｍｅ メモリ
Ｐｒ プロセッサ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】