(57)【要約】【課題】複数の需要家間のエネルギー融通をより容易に実現することができるエネルギー融通システム及びエネルギー融通方法を提供することである。【解決手段】実施形態のエネルギー融通システムは、複数の需要家間におけるエネルギーの伝送を可能にする伝送路と、各需要家の機器を制御する前記需要家ごとの制御装置とを持つ。前記制御装置は、エネルギー融通処理部と、機器制御部とを持つ。エネルギー融通処理部は、前記伝送路を介して他の需要家との間でエネルギーを融通し合うためのエネルギー融通処理を実行する。機器制御部は、他の需要家との間でのエネルギー融通の結果として利用可能になるエネルギーで前記機器を動作させるための制御処理を実行する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の需要家間におけるエネルギーの伝送を可能にする伝送路と、
各需要家の機器を制御する前記需要家ごとの制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、
前記伝送路を介して他の需要家との間でエネルギーを融通し合うためのエネルギー融通処理を実行するエネルギー融通処理部と、
他の需要家との間でのエネルギー融通の結果として利用可能になるエネルギーで前記機器を動作させるための制御処理を実行する機器制御部と、
を備えるエネルギー融通システム。
【請求項２】
前記エネルギー融通処理部は、前記他の需要家に対してエネルギーの融通を要求するためのエネルギー融通要求を前記他の需要家の制御装置に対して送信可能である、
請求項１に記載のエネルギー融通システム。
【請求項３】
前記エネルギー融通処理部は、他の需要家の制御装置からエネルギー融通要求を受信した場合、前記要求を受諾するか否かを前記他の需要家の制御装置に応答する、
請求項１又は２に記載のエネルギー融通システム。
【請求項４】
前記エネルギー融通処理部は、自装置が送信したエネルギー融通要求を受諾した他の需要家の制御装置又は、受信されたエネルギー融通要求に対して受諾を応答した他の需要家の制御装置との間で、エネルギー融通に関する条件を提示する情報をやり取りすることによって他の需要家との間で融通し合うエネルギー量及びコストを決定する、
請求項３に記載のエネルギー融通システム。
【請求項５】
前記機器制御部は、利用可能となるエネルギー量に基づいて前記機器の運転計画を作成し、
前記エネルギー融通処理部は、作成された前記運転計画で前記機器を制御することが可能となるように他の需要家との間での未来の各時刻におけるエネルギー融通量に関する計画値を定めたエネルギーの融通計画を作成する、
請求項１から４のいずれか一項に記載のエネルギー融通システム。
【請求項６】
前記制御装置は、
他の需要家との間のエネルギー融通に関する情報を、エネルギー融通を行う場合と行わない場合とで比較可能な態様で表示する表示部をさらに備える、
請求項１から５のいずれか一項に記載のエネルギー融通システム。
【請求項７】
前記表示部は、前記機器の運転計画、前記エネルギーの融通計画、他の需要家との間で融通し合う前記エネルギー量及び前記コストの一部又は全部を前記エネルギー融通に関する情報として表示する、
請求項６に記載のエネルギー融通システム。
【請求項８】
前記表示部は、前記運転計画及び前記エネルギーの融通計画に基づいて実際に行われたエネルギー融通の実績に基づいて、他の需要家との間で清算されるべき売買金額を算出して表示する、
請求項７に記載のエネルギー融通システム。
【請求項９】
前記エネルギー融通処理部は、前記エネルギー融通要求を送信するか否かを所定の条件に基づいて判定する、
請求項２から８のいずれか一項に記載のエネルギー融通システム。
【請求項１０】
前記エネルギー融通処理部は、他の需要家の制御装置から受信されたエネルギー融通要求を受諾するか否かを所定の条件に基づいて判定する、
請求項３から９のいずれか一項に記載のエネルギー融通システム。
【請求項１１】
前記エネルギー融通処理部を備える各需要家のビルエネルギー管理システムと、
前記機器制御部を備える各需要家のビル中央監視システムと、
を備え、
前記ビルエネルギー管理システムと前記ビル中央監視システムとが第１のネットワークを介して通信し、
各需要家のビルエネルギー管理システムが第２のネットワークを介して通信する、
請求項１から１０のいずれか一項に記載のエネルギー融通システム。
【請求項１２】
前記表示部は、
前記エネルギー融通要求の送信を指示する入力を受け付ける第１のユーザインタフェースと、他の需要家の制御装置からエネルギー融通要求が受信されたことを報知する第２のユーザインタフェースと、他の需要家の制御装置から受信されたエネルギー融通要求に対する応答を指示する入力を受け付ける第３のユーザインタフェースと、自装置が送信したエネルギー融通要求が他の需要家によって受諾又は拒否されたことを報知する第４のユーザインタフェースとのうちの少なくとも１つのユーザインタフェースを表示する、
請求項１から１１のいずれか一項に記載のエネルギー融通システム。
【請求項１３】
複数の需要家間におけるエネルギーの伝送を可能にする伝送路と、
各需要家の機器を制御する前記需要家ごとの制御装置と、
を備えるエネルギー融通システムが行うエネルギー融通方法であって、
前記制御装置が、前記伝送路を介して他の需要家との間でエネルギーを融通し合うためのエネルギー融通処理を実行するエネルギー融通処理ステップと、
前記制御装置が、他の需要家との間でのエネルギー融通の結果として利用可能になるエネルギーで前記機器を動作させるための制御処理を実行する機器制御ステップと、
を有するエネルギー融通方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、エネルギー融通システム及びエネルギー融通方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、駅やビル、商業施設、マンションなどの地域内の施設において冷暖房や給湯等に利用される冷水や温水、蒸気等の熱媒体（以下「エネルギー」という。）を、地域内の所定のプラントにて集中的に生産して供給する地域冷暖房システムが実用化されている。地域冷暖房システムは、地域内の対象施設に対するエネルギーの供給に加え、需要家側で生産されたエネルギーの余剰分を他の需要家施設に供給すること（以下「エネルギー融通」という。）も可能である。従来の地域冷暖房システムは、熱源設備（エネルギー供給源）を備える中央エネルギー供給源システム（例えばエネルギーセンターなど）が、各施設に対するエネルギー供給を集中制御する構成が一般的であった。
【０００３】
しかしながら、このような地域冷暖房システムの実現には中央エネルギー供給源システムが必要となり、設置場所の確保や建築、システムを運用するオペレータの確保、維持管理コストなど多くの費用が必要になる。そして、中央エネルギー供給源システムの設置費用をはじめとするこれらの諸費用をエネルギーの供給を受ける各需要家（例えばビルのオーナーなど）で相互負担する場合、各需要家の費用分担等を調整することが困難となるケースも多い。さらに、新たな需要家が地域冷暖房に参加する場合や一部の需要家が地域冷暖房から離脱する場合にも同様の調整が必要となり、運用を煩雑にする要因となっている。このような背景から、従来型の地域冷暖房システムの導入又は運用、維持管理には高いコストが必要になり、事業的にうまくいかないケースが生じている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４２６５０６６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１４８７６号公報
【特許文献３】特開２０１５−１２６６９３号公報
【特許文献４】特開２０１５−１８６３９７号公報
【特許文献５】特開２０１５−１９２５４１号公報
【特許文献６】特許第３５９４５６６号公報
【特許文献７】特許第５８２２９４８号公報
【特許文献８】特開２０１５−７７０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、複数の需要家間のエネルギー融通をより容易に実現することができるエネルギー融通システム及びエネルギー融通方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のエネルギー融通システムは、複数の需要家間におけるエネルギーの伝送を可能にする伝送路と、各需要家の機器を制御する前記需要家ごとの制御装置とを持つ。前記制御装置は、エネルギー融通処理部と、機器制御部とを持つ。エネルギー融通処理部は、前記伝送路を介して他の需要家との間でエネルギーを融通し合うためのエネルギー融通処理を実行する。機器制御部は、他の需要家との間でのエネルギー融通の結果として利用可能になるエネルギーで前記機器を動作させるための制御処理を実行する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態のエネルギー融通システム１００のシステム構成の具体例を示す概略図。
【図２】第１の実施形態におけるエネルギーの伝送路３００の具体例を示す図。
【図３】第１の実施形態のエネルギー融通システム１００の機能構成の具体例を示す図。
【図４】第１の実施形態のＢＥＭＳ２２０の第１の動作例を示すフローチャート。
【図５】第１の実施形態におけるＢＥＭＳ２２０がユーザに提供するＵＩの具体例を示す図。
【図６】第１の実施形態のＢＥＭＳ２２０の第２の動作例を示すフローチャート。
【図７】第１の実施形態のＢＥＭＳ２２０によるエネルギー融通処理の流れを示すフローチャート。
【図８】エネルギー融通限界コスト及びエネルギー融通量の算出方法の具体例を示す図。
【図９】第１の実施形態のＢＥＭＳ２２０による自ビル制御処理の流れを示すフローチャート。
【図１０】第２の実施形態のエネルギー融通システム１００ａの機能構成の具体例を示す図。
【図１１】第２の実施形態における他ビルから提示された融通条件に合意するか否かを判定する方法の一例を示す図。
【図１２】第２の実施形態における各需要家設備間を接続するエネルギーの伝送路の接続構成の変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態のエネルギー融通システム及びエネルギー融通方法を、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態のエネルギー融通システム１００のシステム構成の具体例を示す概略図である。エネルギー融通システム１００は、複数の需要家ごとのビル制御システム２００と、各需要家のビル間でのエネルギー又はエネルギー源となる資源の伝送を可能にする伝送路３００と、各ビル制御システム２００間の通信を可能にするＷＡＮ（Wide Area Network）４００と、を備える。例えば、ビル制御システム２００は、ＢＡＳ２１０（Building Automation System：ビル中央監視システム）及びＢＥＭＳ２２０（Building Energy Management System：ビルエネルギー管理システム）（制御装置の一例）で構成される。ＢＡＳ２１０及びＢＥＭＳ２２０はビル内部のＬＡＮ（Local Area Network）５００（図示せず）（第１のネットワーク）を介して互いに通信可能であり、ＢＥＭＳ２２０はＷＡＮ４００（第２のネットワーク）を介して他のビル制御システム２００のＢＥＭＳ２２０と互いに通信可能である。図１には、複数のビル制御システム２００の例として、ビル制御システム２００−１〜２００−５が示されている。各ビル制御システムｎ（ｎ＝１，２，…，５）は、ＢＡＳ２１０−ｎ及びＢＥＭＳ２２０−ｎを備える。
【００１０】
なお、伝送路３００を介して伝送されるエネルギーは伝送可能でればどのようなエネルギーであってもよい。例えば、伝送対象のエネルギーが電力である場合、伝送路３００は送電線として構成されてもよい。また、例えば、伝送対象のエネルギーが熱である場合、伝送路３００は水や空気等の熱媒体を伝送するための輸送管として構成されてもよい。また、このような輸送管を介して、石油や天然ガス等のエネルギー源となる資源が伝送されてもよい。また、上記のビル制御システム２００は、各需要家が互いにエネルギーを融通し合う手段となる制御システムの一例として示したものである。各需要家の制御システムは、各需要家の設備において何らかのエネルギーを必要とする機器を制御し、他の需要家の制御システムと通信可能な制御システムであれば、ＢＡＳやＢＥＭＳ等のビル管理を用途とするシステムに限定されず、他のどのような制御システムで構成されてもよい。
【００１１】
図２は、第１の実施形態におけるエネルギーの伝送路３００の具体例を示す図である。図２は、空調設備を制御対象とした場合における伝送路３００の一例として、各需要家の設備間での熱融通を可能にする熱融通配管３０１〜３０４を示す。この場合、例えば各需要家（Ａ，Ｂ，Ｃ及びＤ）の施設には熱源機３１０、空調機（ＡＨＵ：Air Handling Unit）３２０及び熱交換器（ＨＥＸ：Heat Exchanger）３３０が備えられる。熱源機３１０は何らかの方法で熱を発生させる機能を有し、発生させた熱を空調機３２０及び熱交換器３３０に供給する。空調機３２０は、熱源機３１０から供給される熱を利用して施設内の空調を実現する。熱交換器３３０は、他の需要家の施設との間での熱交換を実現する。熱交換器３３０は、熱源機３１０から供給される熱を他の需要家の施設の熱交換器３３０に供給するとともに、他の需要家の施設の熱交換器３３０から供給される熱を取り込んで熱源機３１０に供給する。この場合、熱源機３１０は、他の需要家の施設から供給された熱を空調機３２０に供給することも可能である。
【００１２】
例えば、図２の構成では熱融通配管３０１〜３０４を介して、需要家Ａから需要家Ｂ、需要家Ｂから需要家Ｄ、需要家Ｃから需要家Ａ、需要家Ｄから需要家Ｃに対する熱供給がそれぞれ行われる。
【００１３】
図３は、第１の実施形態のエネルギー融通システム１００の機能構成の具体例を示す図である。ＢＥＭＳ２２０は、第１通信部２２１、第２通信部２２２、入力部２２３、表示部２２４、エネルギー融通処理部２２５及び機器制御部２３０を備える。第１通信部２２１は、自装置をＷＡＮ４００に接続する通信インタフェースを備えて構成される。第２通信部２２２は、自装置をＬＡＮ５００に接続する通信インタフェースを備えて構成される。ＢＥＭＳ２２０は、第１通信部２２１を介して他ビルのＢＥＭＳ２２０と通信し、第２通信部２２２を介して自ビルのＢＡＳ２１０と通信する。
【００１４】
入力部２２３は、マウスやキーボード、タッチパネル等の入力装置を用いて構成される。又は、入力部２２３は、これらの入力装置を自装置に接続するインタフェースとして構成されてもよい。入力部２２３は、自システムに対する情報の入力を受け付け、入力情報を機器制御部２３０に出力する。
【００１５】
表示部２２４は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を備えて構成される。又は、表示部２２４は、これらの表示装置を自装置に接続するインタフェースを備えて構成されてもよい。表示部２２４は、他の需要家との間のエネルギー融通に関する情報を、エネルギー融通を行う場合と行わない場合とで比較可能な態様で上記表示装置に表示させる。
【００１６】
エネルギー融通処理部２２５は、他ビルとの間でエネルギーを融通し合うためのエネルギー融通処理を実行する。エネルギー融通処理の詳細は後述する。
【００１７】
機器制御部２３０は、他ビルとの間でのエネルギー融通の結果として利用可能になるエネルギーで自システムに対応する需要家機器を動作させるための自ビル制御処理を実行する。具体的には、機器制御部２３０は、エネルギー需要予測部２３１、運転計画作成部２３２及び負荷配分最適化部２３３を備える。エネルギー需要予測部２３１は、需要家機器によるエネルギー需要を予測する。運転計画作成部２３２は、エネルギー融通の結果として利用可能になるエネルギーで需要家機器を運転するための運転計画を作成する。負荷配分最適化部２３３は、各需要家機器に対する負荷配分を決定する。機器制御部２３０は、このように作成又は決定された運転計画及び負荷配分をＢＡＳ２１０に通知する。
【００１８】
なお実際には、負荷配分は必ずしも運転計画から独立して決定されるものではなく、運転計画作成の一環として決定されるのが一般的である。その意味では、運転計画作成部２３２は、負荷配分最適化部２３３を包含するように示されるのがより適切であるが、ここでは簡単のため、運転計画作成部２３２と負荷配分最適化部２３３とをそれぞれ別々の機能部として表現している。
【００１９】
ＢＡＳ２１０は、通信部２１１及び実時間制御部２１２を備える。通信部２１１は、自装置をＬＡＮ５００に接続する通信インタフェースを備えて構成される。ＢＡＳ２１０は、通信部２１１を介して自ビルのＢＥＭＳ２２０と通信する。実時間制御部２１２は、ＢＥＭＳ２２０から通知される運転計画及び負荷配分に基づいて、需要家機器を実時間制御する。
【００２０】
図４は、第１の実施形態のＢＥＭＳ２２０の第１の動作例を示すフローチャートである。第１の動作例は、自ビルのＢＥＭＳ２２０から他ビルのＢＥＭＳ２２０に対してエネルギー融通を要求する場合の動作例である。まず、エネルギー融通処理部２２５は、自システムに対しエネルギー融通の実行が指示されているか否かを判定する。例えば、エネルギー融通処理部２２５には、エネルギー融通の実行指示の有無を示す融通モードが予め設定される。融通モードはＯＮ又はＯＦＦのいずれかの値をとり、融通モードの値はユーザ（例えば需要家やビル管理者）の入力又は所定の条件に基づいてＯＮ又はいずれかの値に予め設定される。ここでは簡単のため、融通モードがユーザの入力によって設定されると仮定する。この場合、融通モードは、例えば入力部２２３を介してエネルギー融通処理部２２５に設定される。エネルギー融通処理部２２５は、融通モードがＯＮであるか否かを判定する（ステップＳ１０１）。例えば、ここでは、融通モードは次の図５に示されるユーザインタフェース（以下「ＵＩ」という。）を介したユーザの入力によって設定される。
【００２１】
図５は、ＢＥＭＳ２２０がユーザに提供するＵＩの具体例を示す図である。図５の画面例１０は、画面表示として提供されるＵＩの一例である。例えば画面例１０は、選択入力部１１、融通リクエスト部１２、グラフ表示部１３及び数値表示部１４の各表示領域を備える。選択入力部１１（第１のユーザインタフェース）は、各種選択入力の受け付け及び入力状態を表示する領域である。融通リクエスト部１２（第２のユーザインタフェース、第３のユーザインタフェース、第４のユーザインタフェース）は、他ビルのＢＥＭＳ２２０との間で送受信される融通リクエストに関する入力の受け付け及び融通リクエストに関する情報の表示領域である。融通リクエスト（エネルギー融通要求）は、他ビルに対してエネルギーの融通を要求するメッセージである。グラフ表示部１３は、エネルギー融通に関する各種の情報がグラフ表示される領域である。数値表示部１４は、エネルギー融通に関する各種の情報が数値表示される領域である。各表示領域の詳細については、後述のステップにて説明するが、ステップＳ１０１においては、例えばユーザが選択入力部１１の“融通モードのＯＮ／ＯＦＦ”部に配置された“ＯＮ（融通許可）”又は“ＯＦＦ（融通不可）”のいずれかのボタンを押下することにより融通モードが設定される。
【００２２】
例えば、グラフ表示部１３には自ビルにおけるエネルギー需要の予測結果と、自ビルの熱源機３１０の運転計画とが表示される。グラフ表示部１３に表示されるエネルギー需要予測及び運転計画は、エネルギー需要予測部２３１及び運転計画作成部２３２によって所定のタイミングで更新される。ユーザは、画面例１０に表示された自ビルのエネルギー需要予測と、自ビルの熱源機の運転計画とを確認し、他ビルに対してエネルギー融通を要求するか否かを判断する。エネルギー融通を要求すると判断した場合、ユーザは融通エネルギーの選択ボタンを押下し、エネルギー融通を行う対象のエネルギーを選択する。
【００２３】
図４の説明に戻る。ステップＳ１０１において、融通モードが“ＯＮ”に設定されている場合（ステップＳ１０１−ＹＥＳ）、エネルギー融通処理部２２５は他ビルに対して融通リクエストを送信する（ステップＳ１０２）。エネルギー融通処理部２２５は、予め定められた所定のタイミングで融通リクエストを送信してもよいし、ユーザインタフェースを介して融通リクエストの送信指示が入力されたことを契機として融通リクエストを送信してもよい。この場合、融通リクエストの送信指示は、例えば画面例１０の融通リクエスト部１２における“融通リクエスト（送信）”部に配置された“リクエスト送信”ボタンが押下されることにより入力される。
【００２４】
エネルギー融通処理部２２５は、融通リクエストを送信した他ビルの１つ以上から受諾応答が得られたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。送信した融通リクエストに対して１つ以上の他ビルから受諾応答が得られた場合（ステップＳ１０３−ＹＥＳ）、エネルギー融通処理部２２５はエネルギー融通処理を実行する（ステップＳ１０４）。エネルギー融通処理部２２５は、エネルギー融通の結果として利用可能になるエネルギーに基づいて自ビル制御処理を実行する（ステップＳ１０５）。
【００２５】
一方、ステップＳ１０１において、融通モードが“ＯＮ”に設定されていない場合（ステップＳ１０１−ＮＯ）、又はステップＳ１０３において、送信した融通リクエストに対して他ビルのいずれからも受諾応答が得られなかった場合（ステップＳ１０３−ＮＯ）、エネルギー融通処理部２２５は、ステップＳ１０５に進み自ビル制御処理を実行する。エネルギー融通処理部２２５は、自ビル制御処理の実行によって決定された運用計画及び負荷配分をＢＡＳ２１０に通知する。ＢＡＳ２１０の実時間制御部２１２は、ＢＥＭＳ２２０から通知された運用計画及び負荷配分に基づいて機器を制御する。
【００２６】
なお、ステップＳ１０３において、送信した融通リクエストに対して１つ以上の他ビルから受諾応答が受信された場合、表示部２２４はユーザインタフェースを介して、受諾応答が受信されたことを報知してもよい。例えば、表示部２２４は、画面例１０の“融通リクエスト（送信）”部に配置された“受諾状況”の表示を色や色の変化によって強調することにより受諾応答が受信されたことを報知してもよい。
【００２７】
図６は、第１の実施形態のＢＥＭＳ２２０の第２の動作例を示すフローチャートである。第２の動作例は、自ビルのＢＥＭＳ２２０が他ビルのＢＥＭＳ２２０から融通リクエストを受ける場合の動作例である。まず、エネルギー融通処理部２２５は、自システムに対する融通リクエストが受信されたか否かを判定する（ステップＳ２０１）。自システムに対する融通リクエストが受信されていない場合（ステップＳ２０１−ＮＯ）、エネルギー融通処理部２２５はステップＳ１０５に進み自ビル制御処理を実行する。
【００２８】
一方、自システムに対する融通リクエストが受信された場合（ステップＳ２０１−ＹＥＳ）、エネルギー融通処理部２２５は、受信された融通リクエストを受諾するか否かを判定する（ステップＳ２０２）。受信された融通リクエストを受諾するか否かは、ユーザによる受諾指示の入力に基づいて判定されてもよいし、予め定められた所定の判定基準に基づいて判定されてもよい。
【００２９】
受信された融通リクエストを受諾しないと判定した場合（ステップＳ２０２−ＮＯ）、エネルギー融通処理部２２５は、融通リクエストの送信元に対して要求されたエネルギー融通を拒否することを応答し（ステップＳ２０３）、自ビル制御処理を実行する。一方、受信された融通リクエストを受諾すると判定した場合（ステップＳ２０２−ＹＥＳ）、エネルギー融通処理部２２５は、融通リクエストの送信元に対して要求されたエネルギー融通を受諾することを応答し（ステップＳ２０４）、エネルギー融通処理及び自ビル制御処理を実行する。
【００３０】
なお、ステップＳ２０１において、自システムに対する融通リクエストが受信された場合、表示部２２４はユーザインタフェースを介して、融通リクエストが受信されたことを報知してもよい。例えば、表示部２２４は、画面例１０の“融通リクエスト（受信）”部に配置された“受信状況”の表示を色や色の変化によって強調することにより融通リクエストが受信されたことを報知してもよい。
【００３１】
図７は、第１の実施形態のＢＥＭＳ２２０によるエネルギー融通処理の流れを示すフローチャートである。まず、エネルギー融通処理部２２５は、エネルギー融通限界コスト及びエネルギー融通量を算出する（ステップＳ１０４１）。エネルギー融通限界コストは自ビルにて必要なエネルギーの全てを自ビルの熱源機で賄う場合に必要なコストであり、エネルギー融通量は他ビルに対して融通可能又は他ビルからの融通が必要なエネルギー量である。エネルギー融通限界コスト及びエネルギー融通量は、例えば、次の図８のように算出することができる。
【００３２】
図８は、エネルギー融通限界コスト及びエネルギー融通量の算出方法の具体例を示す図である。一般に、熱源機は、台数（制御）運転や運転台数制御などと呼ばれる方法で運用される場合が多い。台数運転は、各熱源機の出力を個別に調整するのではなく、各熱源機を定格出力で動作する稼働状態と非稼働状態とのいずれかの状態に制御する運用方法である。このような台数運転では、熱需要に見合う台数の熱源器が複数の熱源機の効率の良いものから順に選択されて使用される。そのため、Ｎ（Ｎは１以上の整数）台の熱源機のエネルギー効率の順位が一意に決定される場合、このＮ台の熱源機の状態（稼働状態又は非稼働状態）の組み合わせのパターン（以下「運転モード」という。）はＮ通り存在することになる。このＮ台の熱源機を備えるビルにおける熱源機の運転モードと、各運転モードで供給可能なエネルギー量との関係は例えば図８（Ａ）のように表される。
【００３３】
図８（Ａ）に示されるグラフの横軸は運転モードを表し、縦軸は各運転モードで供給可能なエネルギー量を表す。台数運転では各熱源機器が定格出力で動作する稼働状態と非稼働状態とのいずれかの状態に制御されるため、供給可能なエネルギー量は図８（Ａ）のような階段状の曲線となる。また、図中の破線で示されるエネルギー量ＥＢはＮ台の熱源機に対する熱需要量を表し、運転モードｎ（すなわちｎ（ｎ＝１，２，…，Ｎ）台の熱源機が稼働する状態）は供給可能なエネルギー量と熱需要量とが釣り合う運転モード（以下「需給バランス点」という。）を表している。すなわち、図８（Ａ）において、エネルギー供給量を示す曲線と、熱需要量ＥＢを示す破線との差（図中の矢印２１及び２２）が自ビルにおけるエネルギーの不足量又は余剰量を表す。矢印２１はエネルギーの不足量を表し、この場合、不足分のエネルギーを他ビルから調達する必要がある。また、矢印２２はエネルギーの余剰量を表し、この場合、余剰分のエネルギーを他ビルに融通することが可能である。
【００３４】
なお、熱源機のエネルギー効率は、機種の違いや経年劣化の度合いに応じて異なり、各熱源機で一様でないことが多い。そのため、各運転モードで供給可能なエネルギー量は、熱源機の機種や劣化の度合いに応じて異なる。具体的には、台数運転では効率の良い熱源機から順に選択される（すなわち低い運転モードに対応する）ことから、エネルギー供給量の増加は運転モードが高くなるほど小さくなる傾向にある。図８（Ａ）では、簡単のため、運転モードの増加に対する供給エネルギーの増加量を熱源機によらず一定としている。
【００３５】
図８（Ａ）に示されるエネルギー供給量と運転モードとの関係は、換言すれば、ある運転モードと、その運転モードにおいて必要となるエネルギー融通量との関係であると考えることができる。一方、エネルギー融通においては、自ビルのエネルギーコストよりも安い買価でエネルギーを購入できることが望ましく、自ビルのエネルギーコストよりも高い売価でエネルギーを販売できることが望ましい。そのため、融通量エネルギー限界コストがすなわち、他ビルとの間でエネルギー融通を行う場合の条件と考えることができる。図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示されるエネルギー融通量と運転モードとの関係を、融通量エネルギー限界コストと運転モードとの関係として表した図である。図８（Ｂ）に示されるグラフの横軸は運転モードを表し、縦軸は各運転モードでのエネルギー融通限界コストを表す。エネルギー融通限界コストはエネルギー供給量に自ビルのエネルギー単価を乗算することによって得られる。
【００３６】
図８（Ｂ）において破線で示されるエネルギー融通限界コストＶＢは、図８（Ａ）における熱需要量ＥＢに対応している。すなわちＶＢは、熱需要量ＥＢに対して過不足なくエネルギーを供給するために必要な運転モードでのエネルギーコストを表す。つまり、ｎより低い運転モードでは、エネルギー融通限界コストよりも安い買価でエネルギーを購入できた場合に経済的メリットが得られ、ｎより高い運転モードではエネルギー融通限界コストよりも高い売価でエネルギーを売却できた場合に経済的メリットが得られることになる。
【００３７】
図８（Ａ）及び図８（Ｂ）から、エネルギー供給量及びエネルギー融通限界コストは、ともに運転モードの増加に対して階段状に増加する関係性にあることが分かる。そのため、エネルギーの過不足量（エネルギー供給量から得られる）とエネルギー融通限界コストとの関係性も、図８（Ｃ）のように図８（Ａ）及び図８（Ｂ）と同様の階段状の曲線で表される。すなわち、図８（Ｃ）に示される関係性によって、需要家は自ビルにて過剰に生産されたエネルギーを販売する場合の売価の下限又は自ビルにて不足するエネルギーを購入する場合の買価の上限を把握することができる。ユーザは、エネルギー過不足量とエネルギー融通限界コストとの関係性をはじめ、ＢＥＭＳ２２０から取得可能な自ビル及び他ビルの種々の情報を考慮してエネルギー融通限界コスト及びエネルギー融通量の合意値を決定する。
【００３８】
なお、この合意値の決定プロセスにおいて、エネルギー融通処理部２２５は、エネルギー融通を行う場合と行わない場合との経済効果を予測し、予測結果をユーザに提示するように構成されてもよい。例えば、この予測結果は図５のグラフ表示部１３に示されるような“経済性予測評価”のグラフとして表示されることによってユーザに提示される。
【００３９】
図７の説明に戻る。続いて、エネルギー融通処理部２２５は、エネルギー融通の相手となる他ビル群との間で決定されたエネルギー融通限界コスト及びエネルギー融通量の合意値を取得する（ステップＳ１０４２）。エネルギー融通処理部２２５は、取得されたエネルギー融通限界コスト及びエネルギー融通量の合意値を機器制御部２３０に通知する（ステップＳ１０４３）。そして、エネルギー融通処理部２２５は、通知した合意値に基づいて機器制御部２３０により作成される運転計画が実行可能となるようなエネルギーの融通計画を作成する。具体的には、エネルギーの融通計画は、未来の各時刻におけるエネルギー融通量に関する計画値を定めたものである。
【００４０】
図９は、第１の実施形態のＢＥＭＳ２２０による自ビル制御処理の流れを示すフローチャートである。自ビル制御処理においては、まずエネルギー需要予測部２３１が、自ビルにおけるエネルギー需要を予測する（ステップＳ１０５１）。ここで、エネルギー需要はどのような方法で予測されてもよい。例えば、エネルギー需要予測部２３１は、自ビルのエネルギー需要を過去のエネルギー消費量の実績に基づいて予測してもよいし、所定の予測モデルを用いて予測してもよい。エネルギー需要予測部２３１は、エネルギー需要の予測結果を運転計画作成部２３２に通知する。なお、エネルギー需要予測部２３１は、エネルギー需要の予測結果を表示部２２４に通知することによってユーザに提供してもよい。例えば、この予測結果は図５のグラフ表示部１３に示されるような“需要予測グラフ”として表示される。
【００４１】
運転計画作成部２３２は、他ビルとの間のエネルギー融通量を考慮した熱源機３１０の運転計画を作成する（ステップＳ１０５２）。具体的には、運転計画作成部２３２は、自ビルと他ビルとの間で計画されたエネルギー融通の結果として利用可能になるエネルギー量に基づいて、自ビルのエネルギー需要が満たされるように熱源機３１０を稼働させる運転計画を作成する。例えば、運転計画作成部２３２は、各熱源機の運転コストの総和が最小となる最適化問題を解くことにより、経済最適な運転計画を求めることができる。この運転計画の作成により、エネルギー需要量を満たすために必要な熱源機３１０の運転台数等が決定される。この運転計画の作成処理において、他ビルとの間にエネルギー融通の実施計画が存在しない場合には、自ビルの熱源機３１０で供給可能なエネルギー量に基づいて運転計画が作成される。運転計画作成部２３２は、作成した運転計画を負荷配分最適化部２３３及びＢＡＳ２１０に通知する。
【００４２】
負荷配分最適化部２３３は、運転計画作成部２３２によって決定された運転計画に基づいて、自ビルが備える複数の熱源機３１０に対する負荷配分計画を作成する（ステップＳ１０５３）。この負荷配分計画の作成により、決定された運転台数の熱源機３１０の選択や、選択された熱源機３１０の運転方法等（例えば定格運転させるか又は部分負荷運転させるかなど）が決定される。負荷配分最適化部２３３は、このように作成した負荷配分計画をＢＡＳ２１０に通知する。
【００４３】
ＢＡＳ２１０の実時間制御部２１２は、ＢＥＭＳ２２０から通知された運転計画及び負荷配分計画に基づいて自ビルの熱源機３１０を実時間制御する（ステップＳ１０５４）とともに、実時間制御によって熱源機３１０が実際に稼働した実績をＢＥＭＳ２２０に通知する。
【００４４】
ＢＥＭＳ２２０の表示部２２４は、他ビルとの間で決定されたエネルギー融通量の合意値と、ＢＡＳ２１０から通知された実時間制御の実績とに基づいて、実行されたエネルギー融通の効果に関する情報を生成して表示装置に表示させる。例えば、表示部２２４は、実際に行われたエネルギー融通の結果に基づいて他ビルとの間で清算されるべきエネルギーの売買額を算出するとともに、エネルギー融通を行わなかった場合のエネルギーコストを算出する（ステップＳ１０５５）。表示部２２４は、算出したエネルギーの売買額とエネルギー融通を行わなかった場合のエネルギーコストとを比較可能な態様で表示させる。
【００４５】
このように構成された第１の実施形態のエネルギー融通システム１００は、複数の需要家施設（例えばビル）の制御システム（例えばＢＥＭＳやＢＡＳ）のそれぞれが、他の需要家施設との間で自律的にエネルギー融通を行う機能を有する。そのため、第１の実施形態のエネルギー融通システム１００には、需要家間のエネルギー融通を取りまとめる中央システムを必要としない。そのため、複数の需要家間のエネルギー融通をより容易に実現することができる。
【００４６】
（第２の実施形態）
図１０は、第２の実施形態のエネルギー融通システム１００ａの機能構成の具体例を示す図である。第２の実施形態のエネルギー融通システム１００ａは、ＢＥＭＳ２２０に代えてＢＥＭＳ２２０ａを備える。ＢＥＭＳ２２０ａは、第１の実施形態におけるＢＥＭＳ２２０が主にユーザの意思決定や操作に基づいてエネルギー融通を実行したのに対して、そのようなユーザの意思決定や操作を支援する機能を有する。具体的には、ＢＥＭＳ２２０ａは、エネルギー融通処理部２２５に代えてエネルギー融通処理部２２５ａを備える。エネルギー融通処理部２２５ａは、合意値の決定プロセスにおいて、他ビルから提示されたエネルギー融通限界コスト及びエネルギー融通量（以下「融通条件」という。）に合意するか否かを判定する。
【００４７】
図１１は、他ビルから提示された融通条件に合意するか否かを判定する方法の一例を示す図である。例えば、エネルギー融通処理部２２５ａは、自ビルの融通条件と他ビルの融通条件とを比較し、過不足分のエネルギーを販売又は購入することによって経済的メリットが得られるか否かを判定する。
【００４８】
図１１（Ａ）は、不足分のエネルギーを他ビルから購入する場合、又は過剰分のエネルギーを他ビルに販売しない場合に経済的メリットが得られる場合の例である。符号３１で示される破線は他ビルのエネルギー融通曲線を示し、符号３２で示される実線は自ビルのエネルギー融通曲線を示す。この場合、エネルギー供給が過剰である場合には他ビルより自ビルのエネルギー融通限界コストが高く、過剰分のエネルギーを自ビルでの生産コストより低いコストで販売することになる。一方で、エネルギー供給が不足している場合には他ビルより自ビルのエネルギー融通限界コストが高く、不足分のエネルギーを自ビルで生産するコストより低いコストでエネルギーを購入することができる。従って自ビルの融通条件と他ビルの融通条件とを比較した結果が図１１（Ａ）のような結果となる場合、エネルギー融通処理部２２５ａはエネルギーが不足している場合に他ビルの融通条件に合意することを決定する。
【００４９】
一方、図１１（Ｂ）は、不足分のエネルギーを他ビルから購入しない場合、又は過剰分のエネルギーを他ビルに販売する場合に経済的メリットが得られる場合の例である。符号３３で示される破線は他ビルのエネルギー融通曲線を示し、符号３４で示される実線は自ビルのエネルギー融通曲線を示す。この場合、エネルギー供給が過剰である場合には自ビルより他ビルのエネルギー融通限界コストが高く、過剰分のエネルギーを自ビルで生産するコストより高い価格で販売することができる。一方で、エネルギー供給が不足している場合には自ビルより他ビルのエネルギー融通限界コストが高く、不足分のエネルギーを自ビルでの生産コストより高い価格でエネルギーを購入することになる。従って自ビルの融通条件と他ビルの融通条件とを比較した結果が図１１（Ｂ）のような結果となる場合、エネルギー融通処理部２２５ａはエネルギー供給が過剰である場合に他ビルの融通条件に合意することを決定する。そして、エネルギー融通処理部２２５ａは、決定したエネルギー融通限界コスト及びエネルギー融通量の合意値を機器制御部２３０に通知する。
【００５０】
このように構成された第２の実施形態のエネルギー融通システム１００ａでは、ＢＥＭＳ２２０ａが他ビルの融通条件に合意するか否かを判定することができる。そのため、エネルギー融通システム１００ａにおけるエネルギー融通の運用を自動化することが可能となり、運用コストを削減することができる。
【００５１】
以下、上記実施形態のエネルギー融通システムの変形例について説明する。
【００５２】
融通条件の合意プロセスには、分散型の最適化アルゴリズムが用いられてもよい。分散型の最適化アルゴリズムとは分散型の最適化問題を解くためのアルゴリズムであり、分散型の最適化問題とは制約条件及び評価関数の一部の情報のみを知るエージェント（例えば各需要家のＢＥＭＳ）がネットワーク上の情報交換を通じて、状態変数を最適解に収束させる問題である。このような分散型の最適化アルゴリズムは、従来から種々のものが提案されているが実施形態のエネルギー融通システムにはどのような最適化アルゴリズムが適用されてもよい。このような最適化アルゴリズムの一例としては、双対分解法や合意制御法などの手法が挙げられる（例えば参考文献『マルチエージェントシステムの制御』（システム制御工学シリーズ、コロナ社）、「第５章：分散最適化」等を参照）。例えば、分散型の最適化アルゴリズムは、融通条件の合意プロセスに対して以下のように適用することができる。
【００５３】
ここでは、Ｉ（Ｉは１以上の整数）の需要家が互いに分散型最適化アルゴリズムに基づいてエネルギー融通量を最適化する計算方法の一例について説明する。ここで、第ｉ（ｉ＝１，２，…，Ｉ）番目の需要家に関して、現時点から２４時間先までの運転計画Ｘｉ、需要予測値Ｙｉ及びエネルギー融通量Ｚｉを以下の式（１）〜式（３）で定義する。
【００５４】
【数１】
2018049333.tif 000003
【００５５】
式（１）において、ｘｉ（ｈ）（ｈ＝１，２，…，２４）は現時点からｈ時間先の運転計画を表す。同様に式（２）において、ｙｉ（ｈ）は現時点からｈ時間先の需要予測値を表し、ｚｉ（ｈ）は運転計画ｘｉ（ｈ）及び需要予測値ｙｉ（ｈ）によって定まる現時点からｈ時間先のエネルギー融通量を表す。ここで、正の値のエネルギー融通量は他から融通を受けるエネルギー量を表し、負の値のエネルギー融通量は他へ融通するエネルギー量を表すものと定義する。
【００５６】
ここで、エネルギー融通に関するエネルギー単価（以下「エネルギー融通価格」という。）をλとし、エネルギー融通しない場合の運転コストが運転計画Ｘｉ及び需要予測値Ｙｉの関数としてｆｉ（Ｘｉ，Ｙｉ）で表されるとき、エネルギー融通を行う場合における第ｉ番目の需要家の運転コストＦｉは次の式（４）で表される。
【００５７】
【数２】
2018049333.tif 000004
【００５８】
一方で、複数の需要家間でのエネルギー融通において、系全体での運用上の制約条件は次の式（５）で表される。
【００５９】
【数３】
2018049333.tif 000005
【００６０】
ここで、Ｚは全需要家のエネルギー融通量Ｚｉ（ｉ＝１，２，…，Ｉ）を示し、Ｇ（Ｚ）は各需要家のエネルギー融通量Ｚｉの総和を表す。式（５）はすなわち、各時間ｈでエネルギーの需要と供給がバランスすることが制約条件であることを意味している。なお、以下の説明では、Ｚと同様に、全需要家の運転計画ｘｉを次の式（７）で表す。
【００６１】
【数４】
2018049333.tif 000006
【００６２】
このとき、系全体の運転コストをＦ（Ｘ）とした場合に、運転コストＦ（Ｘ）を全需要家の運転計画Ｘに関して最小化することを目的とする最適化問題は以下の式（９）のように表される。
【００６３】
【数５】
2018049333.tif 000007
【００６４】
一方、系全体の運転コストをＨ（λ）とした場合に、式（９）に示される最適化問題の相対問題として、運転コストＨ（λ）をエネルギー融通価格λに関して最大化することを目的とする最適化問題を式（１１）のように定義する。
【００６５】
【数６】
2018049333.tif 000008
【００６６】
このように、双対問題を定義することによって、制約有りの最適化問題を制約無しの最適化問題に変換することができる。また、式（１０）の右辺は、個々の需要家ごとに式（４）の形に分解することができる。すなわち、このような双対問題を定義することによって系全体の最適化問題を、個々の需要家ごとの最適化問題に帰着させることができる。この性質を利用することで、式（１１）が示す相対問題は以下の逐次的な計算手順で解くことができる。
【００６７】
［Ｓｔｅｐ  ０］
λの初期値をλ（０）とする。
【００６８】
［Ｓｔｅｐ  ｋ（ｋは奇数）］（奇数ステップ）
個々の需要家（ｉ＝１，２，…，Ｉ）ごとに、与えられたエネルギー融通価格λ（ｋ）に対して式（４）の運転コストＦｉ（Ｘｉ，Ｙｉ，Ｚｉ，λ（ｋ））を最小化することを目的とする最適化問題を解く。この最適化問題は、下記の式（１２）のように表される。式（１２）の最適化問題を解くことにより、各需要家のそれぞれにおいて運転コストＦｉを最小化する運転計画Ｘｉ及びエネルギー融通量Ｚｉが算出される。
【００６９】
【数７】
2018049333.tif 000009
【００７０】
［Ｓｔｅｐ  ｋ（ｋは偶数）］（偶数ステップ）
直前の奇数ステップにおいて算出された需要家ごとのエネルギー融通量Ｚｉに基づいて、系全体でのエネルギー融通量Ｚを算出する。ここで、制約条件が式（５）で表されることから、Ｚは理想的にはゼロとなるはずであるが、実際にはゼロとならないのが一般的である。そこで、運転コストＨ（λ（ｋ））が次の式（１３）を満たすようにλ（ｋ）を調整する。
【００７１】
【数８】
2018049333.tif 000010
【００７２】
この場合、λ（ｋ）が調整によって無限大に発散しないようにする必要がある。例えば次の式（１４）によってλ（ｋ）を調整することができる。
【００７３】
【数９】
2018049333.tif 000011
【００７４】
式（１４）において、Δλ０は予め定められた固定値である。また、Ｇ（Ｚ）は式（１３）から、関数Ｈ(λ)のλに対する勾配を意味する偏微分係数になる。以上の繰り返し計算により、λは適切なエネルギー融通価格に収束する。結果として、制約条件に従ってＧ（Ｚ）＝ΣＺｉがゼロに収束する。このような収束の結果、各需要家について、相互のエネルギー融通がバランスした状態で、運転コストＦｉ＝ｆｉ（Ｘｉ，Ｙｉ）＋λＺｉを最小にする運転計画Ｘｉが得られる。
【００７５】
このような最適化の手順において、奇数ステップは各需要家側のＢＥＭＳで個別に独立して実行することが可能である。また、偶数ステップは、Ｉの需要家のうち、最初にエネルギー融通を要求した１つの需要家のＢＥＭＳのみで実行されればよい。そのため、全体として、融通条件の合意プロセスを分散処理によって実現することができる。
【００７６】
図１２は、各需要家設備間を接続する伝送路の接続構成の変形例を示す図である。図１２に示されるように、各需要家設備を接続する伝送路の構成は図１や図２に示した態様に限定されない。例えば図１２（Ａ）のように地域冷暖房事業者設備の伝送路を共用する構成であってもよいし、図１２（Ｂ）及び図１２（Ｃ）のように各ビル間を直列に接続する構成であってもよい。また、図１２（Ｄ）のように各ビル間を循環して接続する構成であってもよい。
【００７７】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、他の需要家との間でエネルギーを融通し合うためのエネルギー融通処理を実行するエネルギー融通処理部と、他の需要家との間でのエネルギー融通の結果として利用可能になるエネルギーで機器を動作させるための制御処理を実行する機器制御部と、を持つことにより、複数の需要家間のエネルギー融通をより容易に実現することができる。
【００７８】
具体的には、ＣＥＭＳ（Community Energy Management System）やＡＥＭＳ（Area Energy Management System）等の中央管理システムを必要とせず、各需要家施設に既設のＥＭＳ（例えばＢＥＭＳなど）を用いて需要家間のエネルギー融通を実現することができる。そのため、中央管理システムの導入及び運用に係る種々のコストを削減することができる。また、中央管理システムの導入が不要であることから複数の需要家による共同投資も不要となり、需要家間の調整コストも削減することができる。
【００７９】
また、実施形態のエネルギー融通システムが備える各機能は、制御システム（ＢＡＳやＢＥＭＳなど）のメーカや機種ごとの仕様に依存するものではなく、どのような制御システムにも汎用的に実装可能なものである。そのため、各需要家は既存の設備をリニューアル又はリプレースする必要がなく、既存資産を有効活用してエネルギー融通を実現することができる。さらに、実施形態のエネルギー融通システムでは、新たな需要家が増加した場合や一部の需要家が離脱した場合であっても、システム全体の変更を必要としないためシステムの拡張や縮退をより柔軟に行うことが可能となる。
【００８０】
また、実施形態のエネルギー融通システムは、１対１のエネルギー融通に限らず複数の需要家間でエネルギーを融通し合うことが可能である。従来は、市場取引と同様に、地域内のエネルギー市場を管理する市場管理者を必要としたが、実施形態のエネルギー融通システムは、個々の需要家がそれぞれ自律的に複数の他の需要家とエネルギーを取引することができるため、市場管理者を必要とせず、従来と同等の市場メカニズムを実現することができる。このような市場メカニズムが働くことにより、地域内のエネルギー需給が経済的に最適化することができる。
【００８１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８２】
１００，１００ａ…エネルギー融通システム、２００，２００−１〜２００−５…ビル制御システム、２１０…ＢＡＳ（Building Automation System）、２１１…通信部、２１２…実時間制御部、２２０…ＢＥＭＳ（Building Energy Management System）、２２１…第１通信部、２２２…第２通信部、２２３…入力部、２２４…表示部、２２５，２２５ａ…エネルギー融通処理部、２３０…機器制御部、２３１…エネルギー需要予測部、２３２…運転計画作成部、２３３…負荷配分最適化部、３００…伝送路、３０１〜３０４…熱融通配管、３１０…熱源機、３２０…空調機（ＡＨＵ：Air Handling Unit）、３３０…熱交換器（ＨＥＸ：Heat Exchanger）、４００…ＷＡＮ（Wide Area Network）、５００…ＬＡＮ（Local Area Network）、１０…画面例、１１…選択入力部、１２…融通リクエスト部、１３…グラフ表示部、１４…数値表示部、２１…エネルギーの不足量を表す矢印、２２…エネルギーの余剰量を表す矢印、３１，３３…他ビルのエネルギー融通曲線、３２，３４…自ビルのエネルギー融通曲線
【図１】
2018049333.tif 000012
【図２】
2018049333.tif 000013
【図３】
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【図４】
2018049333.tif 000015
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2018049333.tif 000019
【図９】
2018049333.tif 000020
【図１０】
2018049333.tif 000021
【図１１】
2018049333.tif 000022
【図１２】
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