(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱の供給源から供給された熱から機械的動力を取り出す熱機関と、
前記機械的動力から交流電力を生成する発電機と、
前記交流電力から直流電力を生成するコンバータと、
前記コンバータと直流電力線を介して接続され、直流電力から交流電力を生成し、前記交流電力を商用系統へと出力するインバータと、
前記コンバータと前記インバータとを接続する前記直流電力線に接続され、前記コンバータから前記インバータに向かう前記直流電力の一部又は全部を吸収する電力吸収部と、
前記商用系統の電圧低下及び電圧回復を検出して、通常モード及び特定モードを含む複数のモードから１つの運転モードを選択する制御回路と、を備え、
前記制御回路は、
前記通常モードを選択した場合、前記インバータを制御して、前記インバータから出力される前記交流電力を調整し、前記直流電力線における直流電圧を目標電圧に追従させ、
前記特定モードを選択した場合、前記インバータを制御して前記インバータから出力される前記交流電力を調整し、前記直流電力線における直流電圧を目標電圧に追従させ、且つ前記電力吸収部を制御して前記直流電力の一部又は全部を前記電力吸収部に吸収させ、
前記特定モードにおいて、前記インバータから前記商用系統に出力される前記交流電力は、ゼロよりも大きく、かつ前記通常モードにおいて前記インバータから前記商用系統に出力される前記交流電力よりも小さい、熱動力発電装置。
【請求項２】
前記制御回路は、
前記直流電力線において検出される電気的パラメータ又は前記インバータから出力される前記交流電力を伝送する交流電力線において検出される電気的パラメータを用いて前記商用系統の電圧低下及び電圧回復を検出し、
前記電圧低下を検出したときに前記通常モードから前記特定モードに切り替え、または、前記電圧回復を検出したときに前記特定モードから前記通常モードに切り替える、
請求項１に記載の熱動力発電装置。
【請求項３】
前記電気的パラメータは、電圧、直流電圧、電流、電界、又は磁界である、
請求項２に記載の熱動力発電装置。
【請求項４】
前記制御回路は、
前記通常モードから前記特定モードに切り替えられてから制限時間以内に前記電圧回復を検出したとき、前記特定モードから前記通常モードに切り替え、
前記制限時間はゼロよりも大きい、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱動力発電装置。
【請求項５】
前記制御回路は、
前記通常モードから前記特定モードに切り替えられてから制限時間以内に前記電圧回復を検出しなかったとき、前記インバータを制御して前記インバータから出力される前記交流電力をゼロにし、
前記制限時間はゼロよりも大きい、
請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱動力発電装置。
【請求項６】
前記インバータと前記商用系統との接続機構をさらに備え、
前記制御回路は、
前記通常モードから前記特定モードに切り替えてから制限時間以内に前記電圧回復を検出しなかったとき、前記接続機構を制御して前記インバータと前記商用系統との接続を解除し、
前記制限時間はゼロよりも大きい、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱動力発電装置。
【請求項７】
前記特定モードにおいて前記電力吸収部によって吸収される前記直流電力が、前記通常モードにおいて前記電力吸収部によって吸収される前記直流電力よりも大きい、
請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱動力発電装置。
【請求項８】
前記電力吸収部は、
抵抗器と、前記抵抗器に接続された半導体スイッチとを含む、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱動力発電装置。
【請求項９】
前記電力吸収部は、
蓄電要素と、前記蓄電要素に接続され、前記蓄電要素に流入する電流の大きさ及び前記
蓄電要素から流出する電流の大きさを調整する充放電回路とを含む、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の熱動力発電装置。
【請求項１０】
前記電力吸収部は、
前記蓄電要素の蓄電状態を検出する蓄電状態検出部をさらに含む、
請求項９に記載の熱動力発電装置。
【請求項１１】
前記充放電回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータを有する、
請求項９又は１０に記載の熱動力発電装置。
【請求項１２】
前記熱動力発電装置は、
前記蓄電要素に蓄えられた前記直流電力を、前記熱動力発電装置の起動電力として用いる、
請求項９〜１１のいずれか１項に記載の熱動力発電装置。
【請求項１３】
前記熱機関は、
作動流体を圧送するポンプと、熱源からの熱を前記作動流体に与える第１熱交換器と、
膨張機と、前記作動流体から熱を放出させる第２熱交換器と、を有し、前記ポンプ、前記第１熱交換器、前記膨張機、前記第２熱交換器がこの順に接続されたランキンサイクル機関である、
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の熱動力発電装置。
【請求項１４】
前記制御回路は、
前記特定モードを選択した場合、１）前記インバータを制御して前記インバータから出力される前記交流電力を調整し、前記直流電力線における直流電圧を目標電圧に追従させ、２）前記電力吸収部を制御して前記直流電力の一部又は全部を前記電力吸収部に吸収させ、及び３）前記熱機関を制御して前記熱機関に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量を調整する、
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の熱動力発電装置。
【請求項１５】
前記特定モードにおいて前記熱機関に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量が、前記通常モードにおいて前記熱機関に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量よりも小さい、
請求項１４記載の熱動力発電装置。
【請求項１６】
前記特定モードにおいて前記電力吸収部によって吸収される前記直流電力が、前記通常モードにおいて前記電力吸収部によって吸収される前記直流電力よりも大きく、
前記特定モードにおいて前記熱機関に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量が、ゼロよりも大きく、前記通常モードにおいて前記熱機関に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量以下である、
請求項１５に記載の熱動力発電装置。
【請求項１７】
前記熱機関は、
作動流体を圧送するポンプと、熱源からの熱を前記作動流体に与える第１熱交換器と、
膨張機と、前記作動流体から熱を放出させる第２熱交換器と、を有し、前記ポンプ、前記第１熱交換器、前記膨張機、前記第２熱交換器がこの順に接続されたランキンサイクル機関であり、
前記制御回路は、
前記ポンプによって前記膨張機に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量を調整する、
請求項１４に記載の熱動力発電装置。
【請求項１８】
前記熱機関は、
作動流体を圧送するポンプと、熱源からの熱を前記作動流体に与える第１熱交換器と、膨張機と、前記作動流体から熱を放出させる第２熱交換器と、を有し、前記ポンプ、前記第１熱交換器、前記膨張機、前記第２熱交換器がこの順に接続されたランキンサイクル機関であり、
前記ランキンサイクル機関は、前記膨張機をバイパスするバイパス路と、前記バイパス路に設けられたバイパス弁と、をさらに有し、
前記制御回路は、前記ポンプ及び前記バイパス弁によって前記膨張機に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量を調整する、
請求項１４に記載の熱動力発電装置。
【請求項１９】
前記熱機関は膨張機を含む、
請求項１〜１８のいずれか１項に記載の熱動力発電装置。
【請求項２０】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の熱動力発電装置と、
ボイラーと、
を備え、
前記ボイラーは前記熱の供給源であり、前記コンバータと前記インバータとを接続する前記直流電力線から前記直流電力を取得する、
熱動力発電システム。
【請求項２１】
請求項１〜１９のいずれか１項に記載の熱動力発電装置と、
熱源と、
を備え、
前記熱源からの排熱が、前記供給源から供給された熱である、
熱動力発電システム。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、熱動力発電装置及び熱動力発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
分散電源装置を商用系統に連系することが行われている。特許文献１及び非特許文献１には、分散電源装置及び商用系統に関する技術が記載されている。特許文献１には、分散電源装置として熱動力発電装置を用いることが記載されている。
【０００３】
特許文献１の熱動力発電装置では、蒸気発生器において、作動媒体が蒸発する。膨張機は、作動流体から機械的動力を生成する。発電機は、機械的動力から交流電力を生成する。整流器は、交流電力を直流電力に変換する。インバータは、直流電力から所定の周波数の交流電力を生成する。整流器とインバータとは直流電力線によって接続されている。直流電力線における直流電圧は、所定の電圧に維持される。特許文献１には、インバータから商用系統への出力交流電流を調整することによって、直流電力線における直流電圧を所定の電圧に維持することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８８９９５６号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】系統連系規程（ＪＥＡＣ９７０１−２０１２）２０１３年  追補版（その１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の熱動力発電装置は、商用系統において異常が生じた場合に生じ得る問題に適切に対処することができなかった。
【０００７】
本開示にかかる熱動力発電装置は、
熱の供給源から供給された熱から機械的動力を取り出す熱機関と、 
前記機械的動力から交流電力を生成する発電機と、 
前記交流電力から直流電力を生成するコンバータと、 
前記コンバータと直流電力線を介して接続され、直流電力から交流電力を生成し、前記交流電力を商用系統へと出力するインバータと、 
前記コンバータと前記インバータとを接続する前記直流電力線に接続され、前記コンバータから前記インバータに向かう前記直流電力の一部又は全部を吸収する電力吸収部と、
前記商用系統の電圧低下及び電圧回復を検出して、通常モード及び特定モードを含む複数のモードから１つの運転モードを選択する制御回路と、を備え、 
前記制御回路は、 
前記通常モードを選択した場合、前記インバータを制御して、前記インバータから出力される前記交流電力を調整し、前記直流電力線における直流電圧を目標電圧に追従させ、
前記特定モードを選択した場合、前記インバータを制御して前記インバータから出力される前記交流電力を調整し、前記直流電力線における直流電圧を目標電圧に追従させ、且つ前記電力吸収部を制御して前記直流電力の一部又は全部を前記電力吸収部に吸収させ、
前記特定モードにおいて、前記インバータから前記商用系統に出力される前記交流電力は、ゼロよりも大きく、かつ前記通常モードにおいて前記インバータから前記商用系統に出力される前記交流電力よりも小さい、 
ものである。 
【発明の効果】
【０００８】
本開示の熱動力発電装置は、商用系統において異常が生じた場合に生じ得る問題に適切に対処することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】熱動力発電装置の一構成例を示す図である。
【図２】電力吸収部の一構成例を示す図である。
【図３】電力吸収部の一構成例を示す図である。
【図４】電力吸収部の一構成例を示す図である。
【図５】図１の熱動力発電装置が行う制御を説明するためのフローチャートである。
【図６】図１の熱動力発電装置が行う制御を説明するためのタイムチャートである。
【図７】熱動力発電装置の一構成例を示す図である。
【図８】図７の熱動力発電装置が行う制御を説明するためのフローチャートである。
【図９】図７の熱動力発電装置が行う制御を説明するためのタイムチャートである。
【図１０】熱動力発電装置の一構成例を示す図である。
【図１１】図１０の熱動力発電装置が行う制御を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１０の熱動力発電装置が行う制御を説明するためのタイムチャートである。
【図１３】熱動力発電装置の一構成例を示す図である。
【図１４】図１３の熱動力発電装置が行う制御を説明するためのフローチャートである。
【図１５】図１３の熱動力発電装置が行う制御を説明するためのタイムチャートである。
【図１６】図１の熱動力発電装置の変形例が行う制御を説明するためのタイムチャートである。
【図１７】熱動力発電装置の一構成例を示す図である。
【図１８】熱動力発電装置の一構成例を示す図である。
【図１９】熱動力発電装置の一構成例を示す図である。
【図２０】熱動力発電システムの一構成例を示す図である。
【図２１】熱動力発電システムの一構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本開示の基礎となった知見）
商用系統に連系される分散電源装置は、電力を生成し、その電力を商用系統に供給できる。通常時においては、商用系統は、大きな電力を供給又は消費する。商用系統では、瞬時的に電圧が低下すること、及び停電等の系統異常が発生することがある。系統異常が発生した時に分散電源が商用系統への電力供給を継続すると、商用系統に電圧が印加され続けるため、保安上問題となる。商用系統に連系される分散電源装置には、このような場合に備えて、発電を停止して商用系統との接続を解除する系統連系保護機能が与えられていることがある。系統連系保護機能は、上述の保安上の問題を回避し得る。
【００１１】
系統異常は、配電線の異常と送電線の異常に大別できる。配電線の異常は分散電源装置と商用系統との間の連系点の異常である。この異常に対処するには、系統連系保護規定に応じて分散電源装置を停止する必要がある。一方、送電線の異常は上位系統の異常である。この異常の発生に伴い系統連系保護機能が働き多くの分散電源装置が停止すると、電力品質が低下する。分散電源装置の普及が進むと、この問題は顕在化する。電力品質の確保の観点からは、商用系統に連系される分散電源装置に、送電線の異常時においても運転を継続し、送電線（商用系統）の異常が解消された後には速やかに商用系統への電力供給を再開する機能（復帰機能）を与える必要がある。復帰機能を有していれば、電力品質の低下を抑制できる。非特許文献１には、復帰機能に関する事故時運転継続（FRT:Fault Ride Through）要件について記載されている。分散電源装置がＦＲＴ要件を満たすには、商用系統の電圧低下が発生しても所定の時間は運転を継続すること、及び商用系統における電圧回復後１秒以内に分散電源装置の出力電力を電圧低下前の８０％以上まで復帰させることが必要であるとされている。  
【００１２】
従来、商用系統に連系される分散電源装置としては、太陽光発電装置が用いられていた。太陽光発電装置は、発電電力を能動的に制御できる。つまり、太陽光発電装置は、発電電力を急峻に制御することができる。これに対し、従来の熱動力発電装置は、熱源からの熱エネルギーの供給が遮断されても、発電電力を急峻に減少させることができない。また、熱エネルギーの供給が再開されても、発電電力を急峻に増加させることもできない。従って、従来の熱動力発電装置はＦＲＴ要件を満たすことができなかった。
本発明者らは、商用系統に連系される分散電源装置としての熱動力発電装置を実現すべく鋭意検討したところ、以下に説明する各態様の発明を想到するに至った。
【００１３】
本開示の第１態様にかかる熱動力発電装置は、 
熱の供給源から供給された熱から機械的動力を取り出す熱機関と、 
前記機械的動力から交流電力を生成する発電機と、 
前記交流電力から直流電力を生成するコンバータと、 
前記コンバータと直流電力線を介して接続され、直流電力から交流電力を生成し、前記交流電力を商用系統へと出力するインバータと、 
前記コンバータと前記インバータとを接続する前記直流電力線に接続され、前記コンバータから前記インバータに向かう前記直流電力の一部又は全部を吸収する電力吸収部と、
前記商用系統の電圧低下及び電圧回復を検出して、通常モード及び特定モードを含む複数のモードから１つの運転モードを選択する制御回路と、を備え、 
前記制御回路は、 
前記通常モードを選択した場合、前記インバータを制御して、前記インバータから出力される前記交流電力を調整し、前記直流電力線における直流電圧を目標電圧に追従させ、
前記特定モードを選択した場合、前記インバータを制御して前記インバータから出力される前記交流電力を調整し、前記直流電力線における直流電圧を目標電圧に追従させ、且つ前記電力吸収部を制御して前記直流電力の一部又は全部を前記電力吸収部に吸収させ、
前記特定モードにおいて、前記インバータから前記商用系統に出力される前記交流電力は、ゼロよりも大きく、かつ前記通常モードにおいて前記インバータから前記商用系統に出力される前記交流電力よりも小さい、
ものである。
【００１４】
第１態様の熱動力発電装置は、前記コンバータから前記インバータに向かう前記直流電力の一部又は全部を吸収する電力吸収部と、特定モードを備える。そして、特定モードは、前記直流電圧を前記目標電圧に追従させるとともに、前記電力吸収部によって吸収される前記直流電力を調整する。そして、特定モードにおいて、前記インバータから出力される前記交流電力は、ゼロよりも大きく、かつ前記通常モードにおいて前記インバータから出力される前記交流電力よりも小さくすることができる。このように、第１態様の熱動力発電装置によれば、直流電力線の直流電圧を調整しつつ、商用系統の状態に適合した交流出力電力を出力することが可能となり、インバータから出力される交流電力を急峻に増減することができる。
【００１５】
第２態様において、例えば、第１態様にかかる熱動力発電装置の前記制御回路は、前記直流電力線において検出される電気的パラメータ又は前記インバータから出力される前記交流電力を伝送する交流電力線において検出される電気的パラメータを用いて前記商用系統の電圧低下及び電圧回復を検出し、前記電圧低下を検出したときに前記通常モードから前記特定モードに切り替え、または、前記電圧回復を検出したときに前記特定モードから前記通常モードに切り替えてもよい。
【００１６】
第２態様の熱動力発電装置は、前記直流電力線において検出される電気的パラメータ又は前記インバータから出力される前記交流電力を伝送する交流電力線において検出される電気的パラメータを用いて前記商用系統の電圧低下及び電圧回復を検出する。そのため、出力電力を減少させるべきか否かの判定、及び出力電力を回復させるべきか否かの判定を迅速に行うことができる。これにより適切なタイミングで運転モードを切り替えることができる。
【００１７】
第３態様において、例えば、第２態様にかかる熱動力発電装置の前記電気的パラメータは、電圧、直流電圧、電流、電界、又は磁界であってもよい。
【００１８】
第４態様において、例えば、第１態様〜第３態様のいずれか１つにかかる熱動力発電装置の前記制御回路は、前記通常モードから前記特定モードに切り替えられてから制限時間以内に前記電圧回復を検出しなかったとき、前記インバータを制御して前記インバータから出力される前記交流電力をゼロにしてもよい。
【００１９】
第５態様において、例えば、第１態様〜第４態様のいずれか１つにかかる熱動力発電装置は、前記インバータと前記商用系統との接続機構をさらに備え、前記制御回路は、前記通常モードから前記特定モードに切り替えてから制限時間以内に前記電圧回復を検出しなかったとき、前記接続機構を制御して前記インバータと前記商用系統との接続を解除してもよい。
【００２０】
第４態様又は第５態様の熱動力発電装置は、停電時に安全に停止することができる。
【００２１】
第６態様において、例えば、第１態様〜第５態様のいずれか１つにかかる熱動力発電装置の前記特定モードにおいて前記電力吸収部によって吸収される前記直流電力が、前記通常モードにおいて前記電力吸収部によって吸収される前記直流電力よりも大きいこととしてもよい。
【００２２】
第６態様の熱動力発電装置は、特定モードにおいて、通常モードのときよりも小さいものの、ゼロではない交流出力電力を生成する。このことは、特定モードから通常モードへの切り替えを容易とする。
【００２３】
第７態様において、例えば、第１態様〜第６態様のいずれか１つにかかる熱動力発電装置の前記電力吸収部は、抵抗器と、前記抵抗器に接続された半導体スイッチとを含んでもよい。
【００２４】
第７態様の熱動力発電装置では、電力吸収部に吸収される直流電力が精度よく調整され得る。このため、直流電力線における直流電圧を、目標電圧に精度よく追従させることができる。
【００２５】
第８態様において、例えば、第１態様〜第６態様のいずれか１つにかかる熱動力発電装置の前記電力吸収部は、蓄電要素と、前記蓄電要素に接続され、前記蓄電要素に流入する電流の大きさ及び前記蓄電要素から流出する電流の大きさを調整する充放電回路とを含んでもよい。
【００２６】
第８態様の熱動力発電装置によれば、第６態様の熱動力発電装置と同様に、直流電力線における直流電圧を、目標電圧に精度よく追従させることができる。また、蓄電要素に蓄えられた電力は、必要に応じて熱動力発電装置を構成する機器その他に供給され得る。
【００２７】
第９態様において、例えば、第１態様にかかる熱動力発電装置の前記電力吸収部は、前記蓄電要素の蓄電状態を検出する蓄電状態検出部をさらに含んでもよい。
【００２８】
第９態様の熱動力発電装置によれば、蓄電要素の状態を把握できる。このことは、蓄電要素を安全に使用できることを意味する。
【００２９】
第１０態様において、例えば、第８態様又は第９態様にかかる熱動力発電装置の前記充放電回路は、ＤＣ−ＤＣコンバータを有してもよい。
【００３０】
第１０態様の熱動力発電装置は、簡便に構成され得る。
【００３１】
第１１態様において、例えば、第８態様〜第１０態様のいずれか１つにかかる熱動力発電装置の前記熱動力発電装置は、前記蓄電要素に蓄えられた前記直流電力を、前記熱動力発電装置の起動電力として用いてもよい。
【００３２】
第１１態様の熱動力発電装置は、停電等によりインバータが動作しない場合であっても、起動され得る。つまり、第１１態様の熱動力発電装置は、自立運転を行うことができる。
【００３３】
第１２態様において、例えば、第１態様〜第１１態様のいずれか１つにかかる熱動力発電装置の前記熱機関は、作動流体を圧送するポンプと、熱源からの熱を前記作動流体に与える第１熱交換器と、膨張機と、前記作動流体から熱を放出させる第２熱交換器と、を有し、前記ポンプ、前記第１熱交換器、前記膨張機、前記第２熱交換器がこの順に接続されたランキンサイクル機関であってもよい。
【００３４】
第１２態様では、熱機関がランキンサイクル機関である。このことは、熱動力発電装置が、様々な熱源を使用可能な汎用性の高い装置であることを意味する。しかも、このランキンサイクル機関には、ポンプが設けられている。ポンプによれば、膨張機に供給される供給熱を精度よく調整できる。
【００３５】
第１３態様において、例えば、第１態様〜第１２態様のいずれか１つにかかる熱動力発電装置の前記制御回路は、前記特定モードを選択した場合、１）前記インバータを制御して前記インバータから出力される前記交流電力を調整し、前記直流電力線における直流電圧を目標電圧に追従させ、２）前記電力吸収部を制御して前記直流電力の一部又は全部を前記電力吸収部に吸収させ、及び３）前記熱機関を制御して前記熱機関に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量を調整してもよい。
【００３６】
第１４態様において、例えば、第１３態様にかかる熱動力発電装置の前記特定モードにおいて前記熱機関に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量が、前記通常モードにおいて前記熱機関に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量よりも小さくしてもよい。
【００３７】
第１４態様の熱動力発電装置は、特定モードにおいて、通常モードのときよりも小さいものの、ゼロではない交流出力電力を生成する。このことは、特定モードから通常モードへの切り替えを容易とする。
【００３８】
第１５態様において、例えば、第１４態様にかかる熱動力発電装置の前記特定モードにおいて前記電力吸収部によって吸収される前記直流電力が、前記通常モードにおいて前記電力吸収部によって吸収される前記直流電力よりも大きく、前記特定モードにおいて前記熱機関に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量が、ゼロよりも大きく、前記通常モードにおいて前記熱機関に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量以下であってもよい。
【００３９】
第１５態様の熱動力発電装置では、特定モードにおいても、動力取出部に供給される供給熱の量がゼロよりも大きい量に維持される。このことは、特定モードから通常モードへの切り替えを容易とする。
【００４０】
第１６態様において、例えば、第１３態様にかかる熱動力発電装置の前記熱機関は、作動流体を圧送するポンプと、熱源からの熱を前記作動流体に与える第１熱交換器と、膨張機と、前記作動流体から熱を放出させる第２熱交換器と、を有し、前記ポンプ、前記第１熱交換器、前記膨張機、前記第２熱交換器がこの順に接続されたランキンサイクル機関であり、前記制御回路は、前記ポンプによって前記膨張機に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量を調整してもよい。
【００４１】
第１６態様では、熱機関がランキンサイクル機関である。このことは、熱動力発電装置が、様々な熱源を使用可能な汎用性の高い装置であることを意味する。しかも、このランキンサイクル機関には、ポンプが設けられている。ポンプによれば、膨張機に供給される供給熱を精度よく調整できる。
【００４２】
１７態様において、例えば、第１３態様にかかる熱動力発電装置の前記熱機関は、作動流体を圧送するポンプと、熱源からの熱を前記作動流体に与える第１熱交換器と、膨張機と、前記作動流体から熱を放出させる第２熱交換器と、を有し、前記ポンプ、前記第１熱交換器、前記膨張機、前記第２熱交換器がこの順に接続されたランキンサイクル機関であり、前記ランキンサイクル機関は、前記膨張機をバイパスするバイパス路と、前記バイパス路に設けられたバイパス弁と、をさらに有し、前記制御回路は、前記ポンプ及び前記バイパス弁によって前記膨張機に供給される単位時間当たりの前記供給熱の量を調整してもよい。
【００４３】
第１７態様のランキンサイクル機関には、ポンプ及びバイパス弁が設けられている。バイパス弁は、膨張機に供給される供給熱の調整精度及び調整の応答性を向上させる。
【００４４】
第１８態様において、例えば、第１態様〜第１７態様のいずれか１つにかかる熱動力発電装置の前記熱機関は膨張機を含んでもよい。
【００４５】
第１８態様の熱動力発電装置は、簡便に構成され得る。
【００４６】
第１９態様にかかる熱動力発電システムは、第１態様〜第１８態様のいずれか１つにかかる熱動力発電装置と、ボイラーと、を備え、前記ボイラーは前記熱の供給源であり、前記コンバータと前記インバータとを接続する前記直流電力線から前記直流電力を取得するものである。
【００４７】
第１９態様の熱動力発電システムは、第１態様の熱動力発電装置と同様の利点を有する。また、第１９態様の熱動力発電システムは、温水及び電気を供給するＣＨＰ（Combined Heat and Power）として好適に用いられ得る。また、この熱動力発電システムでは、ボイラーは、直流電力線の直流電力によって動作し得る。従って、熱動力発電システムで生成した電力で、自家消費分の電力をまかなうとともに、ボイラーを動作させることに必要な電力をまかなう（温水を確保する）ことができる。
【００４８】
第２０態様にかかる熱動力発電システムは、第１態様〜第１８態様のいずれか１つに記載の熱動力発電装置と、熱源と、を備え、前記熱源からの排熱が、前記供給源から供給された熱であるものである。
【００４９】
第２０態様の熱動力発電システムは、第１態様の熱動力発電装置と同様の利点を有する。また、排熱を利用することは、環境保全の観点から望ましい。
【００５０】
以下、本開示の構成例について、各図面を参照しながら以下に説明する。
【００５１】
［熱動力発電装置の構成例１］
図１に、構成例１の熱動力発電装置１を示す。熱動力発電装置１では、熱機関２０と、発電機３と、コンバータ４と、インバータ５と、電力吸収部６と、制御回路７と、が設けられている。熱動力発電装置１は、商用系統８に電気的に接続される。
【００５２】
熱動力発電装置１の動作の概略は以下のとおりである。熱機関２０は、熱エネルギー源からの熱から機械的動力を生成する。発電機３は、この機械的動力から交流発電電力Ｐgを生成する。コンバータ４は、交流発電電力Ｐgから直流電力Ｐdcを生成する。インバータ５は、直流電力Ｐdcの一部又は全部から交流出力電力Ｐoを生成する。交流出力電力Ｐoは、商用系統８に供給される。
【００５３】
＜熱機関＞
熱機関２０は、動力取出部２４と、供給熱調整部２１とを含んでいる。熱機関２０は、熱エネルギー源と熱的に接続される。
【００５４】
動力取出部２４は、動力取出部２４に供給された供給熱から機械的動力を取り出す。つまり、動力取出部２４は、熱エネルギーを運動エネルギーに変換する。動力取出部２４は、例えば、膨張機、エンジンであってもよい。
【００５５】
供給熱調整部２１は、動力取出部２４に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈs（以下、単に供給熱量Ｈsと称することがある）を調整する。つまり、供給熱調整部２１は、動力取出部２４によって変換される熱エネルギーの量を調整する。供給熱調整部２１は、制御回路からの指令に基づいて動作する。
【００５６】
＜発電機及びコンバータ＞
発電機３は、熱機関２０の動力取出部２４に連結されている。発電機３のロータは、動力取出部２４によって回転させられる。つまり、発電機３は、動力取出部２４によって取り出された機械的動力から、交流発電電力Ｐgを生成する。つまり、発電機３は、動力取出部２４で生成された運動エネルギーを、電気エネルギーに変換する。
【００５７】
コンバータ４は、交流電力線１２を介して発電機３に電気的に接続されている。コンバータ４は、発電機３で生成された交流発電電力Ｐgから、直流電力Ｐdcを生成する。直流電力Ｐdcは、直流電力線１３によってインバータ５へと伝送される。コンバータ４は、直流電力線１３を介してインバータ５に電気的に接続されている。
【００５８】
本構成例では、制御回路が、発電機３用の回転数指令を作成する。その回転数指令が、コンバータ４に与えられる。コンバータ４は、回転数指令を用いて発電機３の回転数を調整する。結果として、交流発電電力Ｐg及び直流電力Ｐdcが調整される。
【００５９】
＜インバータ＞
インバータ５には、コンバータ４で生成された直流電力Ｐdcの一部又は全部が入力される。本構成例では、インバータ５に、直流電力Ｐdcから電力吸収部６による吸収分を差し引いた直流電力が入力される。インバータ５は、入力された直流電力から交流出力電力Ｐoを生成する。交流出力電力Ｐoは、交流電力線１４を介して商用系統８に供給される。交流出力電力Ｐoの周波数は、商用系統８に適合するように設定される。インバータ５の出力電圧も、商用系統８に適合するように設定される。交流出力電力Ｐo及び出力電圧に応じた電流が、商用系統８に流れ込む。
【００６０】
＜電力吸収部＞
電力吸収部６は、直流電力線１３及び分岐電力線１５を介して、コンバータ４及びインバータ５に電気的に接続されている。分岐電力線１５は、直流電力線１３から分岐している。コンバータ４からインバータ５に向かう直流電力Ｐdcの一部又は全部（直流電力Ｐb）は、電力吸収部６に吸収される。図２〜図４に、電力吸収部６の例を示す。
【００６１】
図２に示す電力吸収部６（６ａ）は、抵抗器６０と、半導体スイッチ６１とを含んでいる。抵抗器６０は、直流電力Ｐbを消費する。半導体スイッチ６１は、ＯＮ／ＯＦＦ動作によって、電力吸収部６ａに吸収され、抵抗器６０で消費される直流電力Ｐbの大きさを調整する。
【００６２】
図３に示す電力吸収部６（６ｂ）は、蓄電要素６２と、充放電回路６３とを含んでいる。充放電回路６３は、蓄電要素６２に電気的に接続されている。充放電回路６３は、蓄電要素６２に流入する電流の大きさ及び蓄電要素６２から流出する電流の大きさを調整する。このように調整された電流に応じた直流電力Ｐbが、電力吸収部６ｂに吸収されて蓄電要素６２に充電されたり、蓄電要素６２から放電されて電力吸収部６ｂから放出されたりする。蓄電要素６２の具体例は、リチウムイオン電池等の二次電池、又は電気二重層キャパシタである。充放電回路６３の具体例は、ＤＣ−ＤＣコンバータを有する。
【００６３】
図４に示す電力吸収部６（６ｃ）は、蓄電要素６２及び充放電回路６３に加え、蓄電状態検出部６４を含んでいる。蓄電状態検出部６４は、蓄電要素６２の蓄電状態を検出する。本構成例では、蓄電要素６２の充放電が許可されるときの蓄電要素６２の電圧範囲が予め設定されている。蓄電状態検出部６４によって蓄電要素６２の電圧がこの電圧範囲にあることが検出されたときは、蓄電要素６２の充放電が許可される。蓄電状態検出部６４によって蓄電要素６２の電圧がこの電圧範囲の上限よりも高いことが検出されたときは蓄電要素６２の充電を禁止し、この電圧範囲の下限よりも低いことが検出されたときは放電が禁止される。蓄電状態検出部６４によれば、電力吸収部６の信頼性を高めることができる。蓄電状態検出部６４の別例は、温度、電池残量（ＳＯＣ）又は蓄電要素の形状（膨らみ、圧力等）を検出できるように構成される。温度、電池残量又は蓄電要素の形状が所定範囲にあることが検出されたときは蓄電要素６２の充放電が許可され、所定範囲にないことが検出されたときは蓄電要素６２の充電、及び／又は放電が禁止される。
【００６４】
電力吸収部６ｂ，６ｃの蓄電要素６２に蓄えられた直流電力Ｐbを、熱動力発電装置１の起動電力として用いる構成も採用され得る。この構成における蓄電要素６２は、停電時に使用可能な非常電源として機能する。従って、熱動力発電装置１は、停電等によりインバータ５が動作しない場合であっても起動され得る。つまり、熱動力発電装置１は、自立運転を行うことができる。
【００６５】
＜制御回路＞
制御回路７は、熱動力発電装置１の運転モードを選択する。運転モードは、複数のモードから選択される。複数のモードには、通常モード及び特定モードが含まれる。
【００６６】
制御回路７は、商用系統８における電圧（系統電圧）に基づいて、運転モードを選択する。具体的には、制御回路７は、直流電力線１３又は交流出力電力Ｐoを伝送する交流電力線１４で検出される電気的パラメータによって、商用系統８の電圧低下（電圧振幅の低下）のタイミング及び電圧回復（電圧振幅の回復）のタイミングを検出する。制御回路７は、商用系統８の電圧低下を検出したときに、運転モードを通常モードから特定モードに切り替える。制御回路７は、商用系統８の電圧回復を検出したときに、運転モードを特定モードから通常モードに切り替える。本構成例の電気的パラメータｐａ11は、商用系統８の電圧そのものである。電気的パラメータｐａ11は、交流電力線１４の連系点１１で取得される。
【００６７】
また、本構成例では、運転モードが通常モードから特定モードに切り替えられてから制限時間以内に制御回路７が商用系統８の電圧回復を検出しなかったとき、熱動力発電装置１は、インバータ５から出力される交流出力電力Ｐoをゼロにする、及び／又は、熱動力発電装置１は、商用系統８との接続を解除する。このとき、熱動力発電装置１はまた、動力取出部２４に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsを低下させ、発電機３で生成される交流発電電力Ｐg及びコンバータ４で生成される直流電力Ｐdcをゼロにする。
【００６８】
熱動力発電装置１は、通常モードにおいて、インバータ５からの交流出力電力Ｐoを調整することができる。この調整によって、直流電力線１３における直流電圧Ｖdcを、目標電圧に追従させることができる。具体的には、直流電圧Ｖdcが目標電圧よりも高い場合には交流出力電力Ｐoを増加させ、直流電圧Ｖdcが目標電圧よりも低い場合には交流出力電力Ｐoを減少させることができる。なお、「交流出力電力Ｐoを調整する」は、インバータ５からの出力電流を調整することを含む概念である。
【００６９】
本構成例では、目標電圧は、実質的に時間変化しない一定の電圧である。このような目標電圧に直流電圧Ｖdcを追従させることは、仕様の範囲内で熱機関２０を運転することを可能にする。例えば、動力取出部２４が膨張機である場合には、膨張機の回転数が、過度に上昇又は低下することなく仕様の範囲に維持される。ただし、目標電圧は、時間変化するものであってもよい。商用系統８における電圧に応じて、目標電圧を設定することもできる。この場合には、商用系統８における電圧が高ければ目標電圧を高くし、商用系統８における電圧が低ければ目標電圧を低くすることができる。これによりインバータ５の電力変換効率を向上させることができる。
【００７０】
また、熱動力発電装置１は、通常モードにおいて、動力取出部２４に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsを調整することによって、交流発電電力Ｐg及び直流電力Ｐdcを調整することができる。本構成例では、供給熱調整部２１が供給熱量Ｈsの調整を担う。
【００７１】
熱動力発電装置１は、電力吸収部６に吸収される直流電力Ｐbを調整することができる。熱動力発電装置１は、動力取出部２４に供給される供給熱量Ｈsを調整することができる。特定モードにおいては、これらの調整の一方又は両方を通じて、直流電力線１３における直流電圧Ｖdcが目標電圧に追従する。具体的には、直流電圧Ｖdcが目標電圧よりも高い場合には、直流電力Ｐbを増加させ、直流電圧Ｖdcが目標電圧よりも低い場合には直流電力Ｐbを減少させることができる。また、直流電圧Ｖdcが目標電圧よりも高い場合には動力取出部２４に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsを減少させ、直流電圧Ｖdcが目標電圧よりも低い場合には供給熱量Ｈsを増加させることができる。なお、「直流電力Ｐbを調整する」とは、電力吸収部６に流入する電流を調整することを含む概念である。
【００７２】
具体的には、本構成例では、特定モードにおいてインバータ５から出力される交流出力電力Ｐoは、ゼロよりも大きく、通常モードにおいてインバータ５から出力される交流出力電力Ｐoよりも小さい。特定モードにおいて電力吸収部６によって吸収される直流電力Ｐbは、通常モードにおいて電力吸収部６によって吸収される直流電力Ｐbよりも大きい、及び／又は、特定モードにおいて動力取出部２４に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsは、通常モードにおいて動力取出部２４に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsよりも小さい。
【００７３】
より具体的には、特定モードにおいて電力吸収部６によって吸収される直流電力Ｐbは、通常モードにおいて電力吸収部６によって吸収される直流電力Ｐbよりも大きい。特定モードにおいて動力取出部２４に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsは、ゼロよりも大きく、通常モードにおいて動力取出部２４に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈs以下である。さらに具体的には、特定モードにおいて動力取出部２４に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsは、通常モードにおいて動力取出部２４に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsと同じである。
【００７４】
制御回路は、制御機能を有するものであればよく、演算処理部（図示せず）と、制御プログラムを記憶する記憶部（図示せず）とを備える。演算処理部としては、ＭＰＵ、ＣＰＵが例示される。記憶部としては、メモリーが例示される。制御回路は、集中制御を行う単独の制御回路で構成されていてもよく、互いに協働して分散制御を行う複数の制御回路で構成されていてもよい（他の実施形態およびその変形例の制御回路においても同様）。
【００７５】
（熱動力発電装置が行う制御）
以下、熱動力発電装置１が行う制御の例を、図５を用いて説明する。図５のフローチャートは、運転モードが通常モードに設定されている状態から始まる。
【００７６】
ステップＳ１０１では、連系点１１において商用系統８の電圧の実効値Ｖrms（以下、単に電圧Ｖrmsと称することがある）取得する。
【００７７】
ステップＳ１０２では、電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1よりも小さいか否かを判定する。電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1よりも小さいと判定されると、ステップＳ１０３に進む。電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1以上と判定されると、ステップＳ１０１に戻る。つまり、運転モードが通常モードに維持される。
【００７８】
ステップＳ１０３では、通常モードから特定モードに運転モードを切り替える。
【００７９】
ステップＳ１０４では、経過時間ｔeをゼロにセットする。経過時間ｔeは、運転モードが通常モードから特定モードに切り替えられてからの経過時間である。
【００８０】
ステップＳ１０５では、経過時間ｔeが制限時間ｔe1以下か否かを判定する。経過時間ｔeが制限時間ｔe1以下と判定されると、ステップＳ１０６に進む。経過時間ｔeが制限時間ｔe1よりも大きいと判定されると、交流出力電力Ｐoをゼロにして（ステップＳ１０９）、熱動力発電装置１の運転を停止する。
【００８１】
ステップＳ１０６では、連系点１１において電圧Ｖrmsを取得する。
【００８２】
ステップＳ１０７では、電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1以上か否かを判定する。電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1以上と判定されると、特定モードから通常モードに運転モードが切り替えられ（ステップＳ１０８）、ステップＳ１０１に戻る。電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1よりも小さいと判定されると、ステップＳ１０５に戻る。つまり、運転モードが特定モードに維持される。
【００８３】
本構成例では、ステップＳ１０１及びＳ１０６において商用系統８の電圧の実効値Ｖrmsを取得し、ステップＳ１０２及びＳ１０７において電圧Ｖrmsと閾値電圧Ｖrms1とを比較している。しかし、ステップＳ１０１及びＳ１０６において商用系統８の電圧の振幅を取得し、ステップＳ１０２及びＳ１０７においてその振幅と別の閾値とを比較してもよい。要するに、これらのステップは、商用系統８の電圧低下のタイミング及び電圧回復のタイミングを検出できるものであればよい。また、ステップＳ１０２及びＳ１０７を、電圧Ｖrmsの定常値からの変動量と閾値とを比較するステップと考えることもできる。
【００８４】
（電圧低下から制限時間以内に電圧回復が検出される場合の制御）
図５で示したように、熱動力発電装置１では、通常モードに設定されていた運転モードが、特定モードに一旦切り替えられ（ステップＳ１０３）、その後通常モードに切り替えられる（ステップＳ１０８）場合がある。この場合のタイムチャートを、図６（ａ）に示す。
【００８５】
図６（ａ）の上段では、商用系統８の電圧の実効値Ｖrmsが実線で表されている。電圧Ｖrmsは、初めは、定格電圧Ｖrms0に維持されている。電圧Ｖrmsは、時刻ｔ0で、閾値電圧Ｖrms1未満に低下している。このため、時刻ｔ0において、通常モードから特定モードに運転モードが切り替えられている（図５のステップＳ１０２，Ｓ１０３）。次に、時刻ｔ1で、電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1以上にまで回復している。時刻ｔ1は、時刻ｔ0から制限時間ｔe1経過した時刻ｔ2以前の時刻である。このため、時刻ｔ1において、特定モードから通常モードに運転モードが切り替えられている（ステップＳ１０５〜Ｓ１０８）。
【００８６】
図６（ａ）の下段における太線は、コンバータ４から出力される直流電力Ｐdcを表す。網掛部は、インバータ５から出力される交流出力電力（回生電力）Ｐoを表す。太線と網掛部で囲まれた白抜部は、電力吸収部６が吸収する直流電力Ｐbを表す。
【００８７】
時刻ｔ0まで（通常モード）は、直流電圧Ｖdcが目標電圧に追従するように、インバータ５からの交流出力電力Ｐo（インバータ５からの出力電流）の大きさが調整されている。
【００８８】
時刻ｔ0から時刻ｔ1まで（特定モード）は、熱動力発電装置１は、インバータ５を用いて、インバータ５からの出力電流を、時刻ｔ0における出力電流（＞０Ａ）に維持する。具体的には、そのような出力電流が得られるように、インバータ５に電流指令が与えられる。これに伴い、直流電圧Ｖdcの調整が、インバータ５以外によって行われることとなる。この例では、直流電圧Ｖdcが目標電圧に追従するように、電力吸収部６が吸収する直流電力Ｐbの大きさが調整されている。
【００８９】
時刻ｔ1において、運転モードが通常モードに戻り、直流電圧Ｖdcを目標電圧に追従させるための、交流出力電力Ｐoの調整が再開される。ただし、この例では、直流電力Ｐbを急激に減少させることはしない。その代わりに、熱動力発電装置１は、直流電力Ｐbを時間αかけてゼロにする。このようにすることで、熱動力発電装置１を構成する機器の損傷を防止できる。また、このようにすることで、熱動力発電装置１に接続される系統連系機器（交流系統内負荷等）の損傷を防止できる。時刻ｔ1＋α以降においては、時刻ｔ0以前と同様に、熱動力発電装置１が動作する。
【００９０】
（電圧低下から制限時間以内に電圧回復が検出されない場合の制御）
また、図５で示したように、熱動力発電装置１では、通常モードに設定されていた運転モードが特定モードに切り替えられ（ステップＳ１０３）、その後、交流出力電力Ｐoをゼロにして（ステップＳ１０９）、熱動力発電装置１の運転を停止する場合がある。この場合のタイムチャートを、図６（ｂ）に示す。
【００９１】
図６（ｂ）の例では、商用系統８の電圧の実効値Ｖrmsは、初めは、定格電圧Ｖrms0に維持されている。電圧Ｖrmsは、時刻ｔ0で、閾値電圧Ｖrms1未満に低下している。このため、時刻ｔ0において、通常モードから特定モードに運転モードが切り替えられている（図５のステップＳ１０２，Ｓ１０３）。この例では、電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1未満の状態が、時刻ｔ0から時刻ｔ2まで維持されている。つまり、時刻ｔ0から制限時間ｔe1経過するまでの間に電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1以上にまで回復していない。このため、時刻ｔ2において、交流出力電力Ｐoをゼロにして、熱動力発電装置１の運転を停止している（ステップＳ１０５〜Ｓ１０７，Ｓ１０９）。
【００９２】
図６（ｂ）の例では、時刻ｔ0まで（通常モード）は、熱動力発電装置１は、図６（ａ）の場合と同様に、インバータ５を動作させる。
【００９３】
時刻ｔ0から時刻ｔ2まで（特定モード）は、熱動力発電装置１は、図６（ａ）の時刻ｔ0から時刻ｔ1までと同様に、インバータ５及び電力吸収部６を動作させる。
【００９４】
時刻ｔ2から時刻ｔ3までの期間おいても、熱動力発電装置１は、直流電圧Ｖdcが目標電圧に追従するように、直流電力Ｐbを調整する。熱動力発電装置１は、時刻ｔ2において交流出力電力Ｐoをゼロにする。熱動力発電装置１は、時刻ｔ2から、直流電力Ｐdcを減少させる。直流電力Ｐdcは、時刻ｔ2から時間β（＞０秒）経過後の時刻ｔ3にはゼロになり、熱動力発電装置１を停止する。
【００９５】
図６（ａ）及び（ｂ）を用いて説明したように、商用系統８の電圧の実効値Ｖrmsの低下後制限時間ｔe1以内に電圧Ｖrmsが回復した場合には、熱動力発電装置１は、通常モードでの運転を再開する。つまり、電圧Ｖrmsが一時的に低下するに過ぎない場合には、商用系統８への電力供給が速やかに再開される。一方、制限時間ｔe1以内に電圧Ｖrmsが回復しなかった場合には、熱動力発電装置１は、交流出力電力Ｐoをゼロにし、自身と商用系統８との接続を解除するとともに、直流電力Ｐdcをゼロにする。このため、交流出力電力Ｐoが熱動力発電装置１から出力されることが防止されるともに、余剰の直流電力Ｐdcが熱動力発電装置１内部の機器を破損することが防止される。
【００９６】
図６（ａ）及び（ｂ）の例では、動力取出部２４に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈs、発電機３から出力される交流発電電力Ｐg、及びコンバータ４から出力される直流電力Ｐdcが、特定モードにおいても通常モードのときと同じに維持されている。また、交流出力電力Ｐoは、通常モードのときよりも小さいながらもゼロよりも大きな電力に維持されている。これらの特徴は、電圧Ｖrmsの回復時に交流発電電力Ｐgを速やかに回復させることに寄与する。
【００９７】
定格電圧Ｖrms0は、例えば２００Ｖである。閾値電圧Ｖrms1（＜Ｖrms0）は、例えば１６０Ｖである。制限時間ｔe1は、例えば０．３秒である。時間αは、機器の損傷を防止するとともにＦＲＴ要件（後述）を具備し得る値に設定され得る。αは、例えば０．１〜１秒以内にできる。時間βは、例えば１秒である。これらの数値は、装置の安全性又は規定を考慮して設定される。
【００９８】
熱動力発電装置１は、分散型電源装置として好適に用いられ得る。その理由は、以下のとおりである。本構成例の熱動力発電装置１は、制御回路７を用いて、商用系統８の電圧に応じた運転モードの切り替えを行うことができる。そして、熱動力発電装置１では、運転モードが切り替えられても、直流電力線１３における直流電圧を目標電圧に追従させる機能が喪失されることがない。
【００９９】
さらに、図６（ａ）及び（ｂ）の例では、供給熱量Ｈs、交流発電電力Ｐg及び直流電力Ｐdcが、特定モードにおいても通常モードのときと同じレベルに維持される。また、交流出力電力Ｐoは、通常モードのときよりも小さいながらもゼロよりも大きな電力に維持される。これらの特徴は、商用系統８の電圧回復時に交流出力電力Ｐoを速やかに回復させることに寄与する。つまり、これらの特徴は、熱動力発電装置１がＦＲＴ要件を具備することを容易にする。
【０１００】
［熱動力発電装置の構成例２］
以下、構成例２の熱動力発電装置について説明する。なお、構成例２では、構成例１と同様の部分については、同一符号を付し、説明を省略する。
【０１０１】
図７に示す熱動力発電装置１０１は、制御回路７に代えて、制御回路７０を備えている。
【０１０２】
制御回路７０は、電気的パラメータｐａ10を用いる。電気的パラメータｐａ10は、直流電圧Ｖdcである。電気的パラメータｐａ10は、直流電力線１３の接続点１０で取得される。直流電圧Ｖdcには、商用系統８の電圧の変動が反映される。従って、直流電圧Ｖdcを用いて、商用系統８の電圧の変動を把握することができる。
【０１０３】
［熱動力発電装置が行う制御］
以下、熱動力発電装置１０１が行う制御の例を、図８を用いて説明する。
【０１０４】
ステップＳ２０１では、接続点１０において直流電圧Ｖdcを取得する。
【０１０５】
ステップＳ２０２では、直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc1よりも大きいか否かを判定する。直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc1よりも大きいと判定されると、ステップＳ１０３に進む。直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc1以下と判定されると、ステップＳ２０１に戻る。つまり、運転モードが通常モードに維持される。
【０１０６】
ステップＳ２０６では、接続点１０において直流電圧Ｖdcを取得する。
【０１０７】
ステップＳ２０７では、直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc2よりも小さいか否かを判定する。直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc2よりも小さいと判定されると、特定モードから通常モードに運転モードが切り替えられ（ステップＳ１０８）、ステップＳ２０１に戻る。直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc2以上と判定されると、ステップＳ１０５に戻る。つまり、運転モードが特定モードに維持される。
【０１０８】
（電圧低下から制限時間以内に電圧回復が検出される場合の制御）
図８で示したように、熱動力発電装置１０１では、通常モードに設定されていた運転モードが、特定モードに一旦切り替えられ（ステップＳ１０３）、その後通常モードに切り替えられる（ステップＳ１０８）場合がある。この場合のタイムチャートを、図９（ａ）に示す。
【０１０９】
図９（ａ）の中段では、直流電圧Ｖdcが実線で表されている。直流電圧Ｖdcは、初めは、目標電圧Ｖdc0に維持されている。直流電圧Ｖdcは、時刻ｔ0で、閾値電圧Ｖdc1よりも大きくなっている。このため、時刻ｔ0において、通常モードから特定モードに運転モードが切り替えられている（図８のステップＳ２０２，Ｓ１０３）。次に、時刻ｔ1で、直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc2よりも小さくなっている。時刻ｔ1は、時刻ｔ0から制限時間ｔe1経過した時刻ｔ2以前である。このため、時刻ｔ1において、特定モードから通常モードに運転モードが切り替えられている（ステップＳ１０５，Ｓ２０６，Ｓ２０７，Ｓ１０８）。
【０１１０】
（電圧低下から制限時間以内に電圧回復が検出されない場合の制御）
また、図８で示したように、熱動力発電装置１０１では、通常モードに設定されていた運転モードが、特定モードに切り替えられ（ステップＳ１０３）、その後、交流出力電力Ｐoをゼロにして（ステップＳ１０９）、熱動力発電装置１０１の運転を停止する場合がある。この場合のタイムチャートを、図９（ｂ）に示す。
【０１１１】
図９（ｂ）の例では、直流電圧Ｖdcは、初めは、目標電圧Ｖdc0に維持されている。直流電圧Ｖdcは、時刻ｔ0で、閾値電圧Ｖdc1よりも大きくなっている。このため、時刻ｔ0において、通常モードから特定モードに運転モードが切り替えられている（図８のステップＳ２０２，Ｓ１０３）。この例では、直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc2以上である状態が、時刻ｔ0から時刻ｔ2まで維持されている。このため、時刻ｔ2において、交流出力電力Ｐoをゼロにして、熱動力発電装置１０１の運転を停止している（ステップＳ１０５，Ｓ１０９，Ｓ２０６，Ｓ２０７）。
【０１１２】
図９（ａ）及び（ｂ）の例によれば、図６（ａ）及び（ｂ）の例と同様の効果が得られる。
【０１１３】
Ｖdc0は、例えば３５０Ｖである。Ｖdc1は、例えば３７０Ｖである。Ｖdc2は、例えば３３０Ｖである。Ｖdc1＞Ｖdc0＞Ｖdc2である。これらの数値は、装置の安全性又は規定を考慮して設定される。
【０１１４】
［熱動力発電装置の構成例３］
以下、構成例３の熱動力発電装置について説明する。なお、構成例３では、構成例２と同様の部分については、同一符号を付し、説明を省略する。
【０１１５】
図１０に示す熱動力発電装置２０１は、制御回路７０に代えて、制御回路７１を備えている。
【０１１６】
制御回路７１は、構成例１で説明した電気的パラメータｐａ11（商用系統８の電圧）と、構成例２で説明した電気的パラメータｐａ10（直流電圧Ｖdc）とを用いて、商用系統８の電圧低下のタイミング及び電圧回復のタイミングを検出する。
【０１１７】
［熱動力発電装置が行う制御］
以下、熱動力発電装置２０１が行う制御の例を、図１１を用いて説明する。
【０１１８】
ステップＳ３０６では、連系点１１において商用系統８の電圧の実効値Ｖrmsを取得する。また、接続点１０において、直流電圧Ｖdcを取得する。
【０１１９】
ステップＳ３０７では、電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1以上か否か、及び、直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc2よりも小さいか否かを判定する。電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1以上である、又は、直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc2よりも小さいと判定されると、特定モードから通常モードに運転モードが切り替えられ（ステップＳ１０８）、ステップＳ２０１に戻る。電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1よりも小さい、且つ、直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc2以上であると判定されると、ステップＳ１０５に戻る。つまり、運転モードが特定モードに維持される。
【０１２０】
（電圧低下から制限時間以内に電圧回復が検出される場合の制御）
図１１で示したように、熱動力発電装置２０１では、通常モードに設定されていた運転モードが、特定モードに一旦切り替えられ（ステップＳ１０３）、その後通常モードに切り替えられる（ステップＳ１０８）場合がある。この場合のタイムチャートを、図１２（ａ）に示す。
【０１２１】
直流電圧Ｖdcは、初めは、目標電圧Ｖdc0に維持されている。直流電圧Ｖdcは、時刻ｔ0で、閾値電圧Ｖdc1よりも大きくなっている。このため、時刻ｔ0において、通常モードから特定モードに運転モードが切り替えられている（図１１のステップＳ２０２，Ｓ１０３）。次に、時刻ｔ1で、電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1以上にまで回復している。時刻ｔ1は、時刻ｔ0から制限時間ｔe1経過した時刻ｔ2以前の時刻である。このため、時刻ｔ1において、特定モードから通常モードに運転モードが切り替えられている（ステップＳ１０５，Ｓ３０６，Ｓ３０７，Ｓ１０８）。
【０１２２】
（電圧低下から制限時間以内に電圧回復が検出されない場合の制御）
また、図１１で示したように、熱動力発電装置２０１では、通常モードに設定されていた運転モードが、特定モードに切り替えられ（ステップＳ１０３）、その後、交流出力電力Ｐoをゼロにして（ステップＳ１０９）、熱動力発電装置２０１の運転を停止する場合がある。この場合のタイムチャートを、図１２（ｂ）に示す。
【０１２３】
図１２（ｂ）の例では、直流電圧Ｖdcは、初めは、目標電圧Ｖdc0に維持されている。直流電圧Ｖdcは、時刻ｔ0で、閾値電圧Ｖdc1よりも大きくなっている。このため、時刻ｔ0において、通常モードから特定モードに運転モードが切り替えられている（図１１のステップＳ２０２，Ｓ１０３）。この例では、電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1未満であり、且つ、直流電圧Ｖdcが閾値電圧Ｖdc2以上である状態が、時刻ｔ0から時刻ｔ2まで維持されている。つまり、時刻ｔ0から制限時間ｔe1経過するまでの間に電圧Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms1以上にまで回復していないという判断がなされる。このため、時刻ｔ2において、交流出力電力Ｐoをゼロにして、熱動力発電装置２０１の運転を停止している（ステップＳ１０５，Ｓ１０９，Ｓ３０６，Ｓ３０７）。
【０１２４】
商用系統８の電圧が回復しても、直流電圧Ｖdcの変動が小幅に留まったり、直流電圧Ｖdcがほとんど変動しなかったりする場合があり得る。このような場合であっても、熱動力発電装置２０１は、電圧Ｖrmsに基づいて、通常モードでの運転を再開できる。
【０１２５】
［熱動力発電装置の構成例４］
以下、構成例４の熱動力発電装置について説明する。なお、構成例４では、構成例１と同様の部分については、同一符号を付し、説明を省略する。
【０１２６】
図１３に示す熱動力発電装置３０１は、制御回路７に代えて、制御回路７２を備えている。
【０１２７】
制御回路７２は、電気的パラメータｐａ11を用いる。電気的パラメータｐａ11は、商用系統８の電圧である。電気的パラメータｐａ11は、交流電力線１４の連系点１１で取得される。
【０１２８】
（熱動力発電装置が行う制御）
具体的に、制御回路７２は、商用系統８の電圧の周波数（系統周波数Ｆac）を取得する。制御回路７２は、系統周波数Ｆacを用いて、商用系統８の周波数上昇のタイミング及び周波数低下（回復）のタイミングを検出する。商用系統８の周波数上昇のタイミングは、商用系統８の電圧降下のタイミングに対応する。商用系統８の周波数低下（回復）のタイミングは、商用系統８の電圧上昇（回復）のタイミングに対応する。以下、熱動力発電装置３０１が行う制御について、図１４を用いて説明する。
【０１２９】
ステップＳ４０１では、連系点１１において系統周波数Ｆacを取得する。
【０１３０】
ステップＳ４０２では、系統周波数Ｆacが閾値周波数Ｆac1よりも大きいか否かを判定する。系統周波数Ｆacが閾値周波数Ｆac1よりも大きいと判定されると、ステップＳ１０３に進む。系統周波数Ｆacが閾値周波数Ｆac1以下と判定されると、ステップＳ４０１に戻る。つまり、運転モードが通常モードに維持される。
【０１３１】
ステップＳ４０６では、連系点１１において系統周波数Ｆacを取得する。
【０１３２】
ステップＳ４０７では、系統周波数Ｆacが閾値周波数Ｆac1以下か否かを判定する。系統周波数Ｆacが閾値周波数Ｆac1以下と判定されると、特定モードから通常モードに運転モードが切り替えられ（ステップＳ１０８）、ステップＳ４０１に戻る。系統周波数Ｆacが閾値周波数Ｆac1よりも大きいと判定されると、ステップＳ１０５に戻る。つまり、運転モードが特定モードに維持される。
【０１３３】
（周波数上昇から制限時間以内に周波数回復が検出される場合の制御）
図１４で示したように、熱動力発電装置３０１では、通常モードに設定されていた運転モードが、特定モードに一旦切り替えられ（ステップＳ１０３）、その後通常モードに切り替えられる（ステップＳ１０８）場合がある。この場合のタイムチャートを、図１５（ａ）に示す。
【０１３４】
図１５（ａ）の上段では、系統周波数Ｆacが実線で表されている。系統周波数Ｆacは、初めは、定格周波数Ｆac0に維持されている。系統周波数Ｆacは、時刻ｔ0で、閾値周波数Ｆac1よりも大きくなっている。このため、時刻ｔ0において、通常モードから特定モードに運転モードが切り替えられている（図１４のステップＳ４０２，Ｓ１０３）。次に、時刻ｔ1で、系統周波数Ｆacが閾値周波数Ｆac1以下となっている。時刻ｔ1は、時刻ｔ0から制限時間ｔe1経過した時刻ｔ2以前の時刻である。このため、時刻ｔ1において、特定モードから通常モードに運転モードが切り替えられている（ステップＳ１０５，Ｓ４０６，Ｓ４０７，Ｓ１０８）。
【０１３５】
（周波数上昇から制限時間以内に周波数回復が検出されない場合の制御）
また、図１４で示したように、熱動力発電装置３０１では、通常モードに設定されていた運転モードが、特定モードに切り替えられ（ステップＳ１０３）、その後、交流出力電力Ｐoをゼロにして（ステップＳ１０９）、熱動力発電装置３０１の運転を停止する場合がある。この場合のタイムチャートを、図１５（ｂ）に示す。
【０１３６】
図１５（ｂ）の例では、系統周波数Ｆacは、初めは、定格周波数Ｆac0に維持されている。系統周波数Ｆacは、時刻ｔ0で、閾値周波数Ｆac1よりも大きくなっている。このため、時刻ｔ0において、通常モードから特定モードに運転モードが切り替えられている（図１４のステップＳ４０２，Ｓ１０３）。この例では、系統周波数Ｆacが閾値周波数Ｆac1よりも大きい状態が、時刻ｔ0から時刻ｔ2まで維持されている。つまり、時刻ｔ0から制限時間ｔe1経過するまでの間に系統周波数Ｆacが閾値周波数Ｆac1以下に戻っていない。このため、時刻ｔ2において、交流出力電力Ｐoをゼロにして熱動力発電装置３０１の運転を停止している（ステップＳ１０５，Ｓ１０９，Ｓ４０６，Ｓ４０７）。
【０１３７】
図１５（ａ）及び（ｂ）の例によれば、図１の例と同様の効果が得られる。
【０１３８】
Ｆac0は、例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚである。Ｆac1は、例えばＦac0よりも０．８Ｈｚ又は１．０Ｈｚ高い周波数である。この例の制限時間ｔe1は、０．５秒又は０．６秒にすることができる。これらの数値は、装置の安全性又は規定を考慮して設定される。
【０１３９】
［熱動力発電装置のその他の構成例］
商用系統８の電圧が大幅に変動した場合に、制限時間ｔe1の経過を待たずに、熱動力発電装置１の運転を停止することもできる。この技術を図１及び図６の例に付加した構成例について、図１６のタイムチャートを用いて説明する。
【０１４０】
図１６に示す例では、商用系統８の電圧の実効値Ｖrmsが閾値電圧Ｖrms2（＜Ｖrms1）未満に低下したときに、交流出力電力Ｐoをゼロにして熱動力発電装置１の運転を停止する。また、位相跳躍により商用系統８の電圧の位相が大幅に変動したときにも、交流出力電力Ｐoをゼロにして熱動力発電装置１の運転を停止する。本構成例では、連系点１１の電圧の位相変化φの絶対値が閾値位相変化φ1よりも大きくなったときに、商用系統８の電圧の位相が大幅に変動したと判断する。位相変化φは、インバータ５によって検出される。具体的には、位相変化φは、以下のようにして特定される。すなわち、連係点１１における電圧波形が電圧ゼロ点を正から負、又は負から正に横切る時間間隔を計測する。これにより、電圧波形の一周期の時間ｔnが特定される。系統異常が全く発生していない時における一周期の時間をｔ0としたとき、ｔn＜ｔ0／２のときの位相変化φはφ＝ｔn／ｔ0×３６０ｄｅｇとなり、ｔn≧ｔ0／２のときの位相変化φはφ＝（ｔn／ｔ0×３６０）−３６０ｄｅｇとなる。系統異常が全く発生していないときの位相変化φはφ＝０ｄｅｇとなる。
【０１４１】
図１６（ａ）の例では、電圧Ｖrmsは、初めは、定格電圧Ｖrms0に維持されている。位相変化φは、基準位相変化φ0に維持されている。ここで、基準位相変化φ0は系統異常が全く発生していないときの位相変化であり、φ0＝０ｄｅｇである。電圧Ｖrmsは、時刻ｔ0で閾値電圧Ｖrms1未満に低下しているものの、閾値電圧Ｖrms2（＜Ｖrms1）未満に低下しているわけではない。位相変化φは、時刻ｔ0において、大きくなっているものの、閾値位相変化φ1よりも大きくなっているわけではない。従って、時刻ｔ0において、熱動力発電装置１の運転は停止されず、図６（ａ）に示す例と同様に特定モードに切り替わる。
【０１４２】
図１６（ｂ）の例では、電圧Ｖrmsは、初めは、定格電圧Ｖrms0に維持されている。位相変化φは、基準位相変化φ0に維持されている。電圧Ｖrmsは、時刻ｔ0で閾値電圧Ｖrms1未満に低下しているものの、閾値電圧Ｖrms2未満に低下しているわけではない。一方、時刻ｔ0における位相変化φは、閾値位相変化φ1よりも大きくなっている。従って、時刻ｔ0において、熱動力発電装置１の運転を停止している。
【０１４３】
図１６（ｃ）の例では、電圧Ｖrmsは、初めは、定格電圧Ｖrms0に維持されている。位相変化φは、基準位相変化φ0に維持されている。位相変化φは、時刻ｔ0で大きくなっているものの、閾値位相変化φ1よりも大きくなっているわけではない。一方、電圧Ｖrmsは、時刻ｔ0で閾値電圧Ｖrms2未満に低下している。従って、時刻ｔ0において、熱動力発電装置１の運転を停止している。
【０１４４】
図１６で説明した制御は、熱動力発電装置の高い安全性の確保に適している。なお、図１６の例では、φ1＝４１ｄｅｇである。また、Ｖrms2＝Ｖrms0×０．５２である。
【０１４５】
その他の構成を採用することも考えられる。例えば、電気的パラメータは、電圧（電圧Ｖrms、直流電圧Ｖdc）に限定されない。具体的に、電気的パラメータは、電流、電界、磁界等であってもよい。運転モードの切り替え及び運転停止の判断に際して、電気的パラメータの瞬時値（図６、図９、図１２、図１５、図１６）を用いることができる。電気的パラメータが閾値を跨いだ後又は閾値に達した後の経過時間（図６、図９、図１２、図１５）を用いることもできる。電気的パラメータの変動量（図６、図９、図１２、図１５、図１６）を用いることもできる。説明は省略するが、電気的パラメータの時間変化率を用いることも考えられる。また、電気的パラメータの振幅（ピーク値）、平均値又は実効値（図６、図９、図１２）、電気的パラメータの位相（図１６）及び電気的パラメータの周波数（図１５）を用いることもできる。
【０１４６】
［熱機関の構成例１］
図１に示す熱機関２０として、図１７に示すような熱機関３０を用いることができる。以下、図１７に示す熱動力発電装置４０１について説明する。なお、図１と同様の部分については、同一符号を付し、説明を省略する。
【０１４７】
熱機関３０は、ランキンサイクル機関である。このことは、熱動力発電装置４０１が、様々な熱源を使用可能な汎用性の高い装置であることを意味する。熱機関３０では、ポンプ３２と、第１熱交換器３６と、膨張機３５と、第２熱交換器３７と、を有している。これらのコンポーネントは、この順に接続されている。ポンプ３２は、作動流体を圧送する。ポンプ３２は、供給熱調整部２１に対応する。第１熱交換器３６は、ポンプ３２に結合されている。第１熱交換器３６は、熱エネルギー源８０からの熱を用いて、作動流体を加熱する。膨張機３５は、第１熱交換器３６に結合されている。膨張機３５は、動力取出部２４に対応する。第２熱交換器３７は、膨張機３５に結合されている。第２熱交換器３７は、作動流体から熱を冷却手段９０に放出させることで、作動流体を冷却する。
【０１４８】
ポンプ３２は、ポンプ駆動部（図示せず）を有している。ポンプ駆動部は、第１熱交換器３６に圧送する作動流体の流量を調整する。この調整により、膨張機３５に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsが調整される。本構成例では、制御回路からポンプ駆動部に指令が与えられることにより、供給熱量Ｈsが電気的に調整される。このため、供給熱量Ｈsは、精度よく調整される。
【０１４９】
膨張機３５において、作動流体は、断熱膨張する。これにより、駆動力が発生する。この駆動力によって、発電機３が動作する。これにより、交流発電電力Ｐgが生成される。つまり、膨張機３５は、発電機３と協働して、作動流体の熱エネルギーを、電気エネルギーに変換する。交流発電電力Ｐgの大きさは、膨張機３５に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsによって調整できる。
【０１５０】
第２熱交換器３７には、膨張機３５で膨張した作動流体が流入する。第２熱交換器３７において、作動流体は、冷却凝縮される。その後、作動流体は、ポンプ３２に吸引される。
【０１５１】
［熱機関の構成例２］
熱機関３０に代えて、図１８に示す熱機関４０を用いることもできる。以下、図１８に示す熱動力発電装置５０１について説明する。なお、熱動力発電装置４０１と同様の部分については、同一符号を付し、説明を省略する。
【０１５２】
熱機関４０は、熱機関３０に、バイパス路４２及びバイパス弁４３を追加したものである。ポンプ３２及びバイパス弁４３は、供給熱調整部２１に対応する。バイパス路４２は、膨張機３５をバイパスしている。バイパス弁４３は、バイパス路４２に設けられている。バイパス弁４３の開度は、制御回路からバイパス弁４３に指令が与えられることによって制御される。
【０１５３】
本構成例では、膨張機３５に流入する作動流体の流量の調整を、ポンプ３２のみならずバイパス弁４３を用いて行う。つまり、ポンプ３２とともにバイパス弁４３によって、膨張機３５に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsが調整される。バイパス弁４３は、膨張機３５に供給される単位時間当たりの供給熱の量Ｈsの調整の精度及び調整の応答性を向上させる。これにより、熱動力発電装置５０１の高い安全性が確保される。この特徴は、熱機関４０における熱容量が大きい場合に、特に有利である。
【０１５４】
［熱機関の構成例３］
熱機関３０に代えて、図１９に示す熱機関５０を用いることもできる。以下、図１９に示す熱動力発電装置６０１について説明する。なお、熱動力発電装置４０１と同様の部分については、同一符号を付し、説明を省略する。
【０１５５】
熱機関５０は、スターリングエンジンである。熱機関５０では、ピストン運動が行われる。熱機関５０は、供給熱調整部５１と動力取出部５４とを有している。
【０１５６】
供給熱調整部５１は、作動流体の加熱及び冷却を行う。作動流体は、加熱されると膨張する。作動流体は、冷却されると圧縮される。作動流体が膨張及び圧縮を繰り返すと、動力取出部５４でピストン運動が行われる。こうして、動力取出部５４から機械的動力が取り出される。本構成例では、制御回路から供給熱調整部５１に指令が与えられることにより、動力取出部５４におけるピストン運動が制御される。
【０１５７】
動力取出部５４は、ピストン運動を回転運動に変換する機構を有していてもよい。このような機構としては、クランク機構が挙げられる。このような機構は、動力取出部５４と発電機３との接続を容易にする。
【０１５８】
［熱機関の他の構成例］
また、熱機関として、ガスエンジン、ガスタービン、蒸気タービン等を使用することもできる。これらも、熱エネルギーを運動エネルギーに変換できる。
【０１５９】
［熱動力発電システムの構成例１］
図２０に、熱動力発電装置４０１と、ボイラー８１と、冷却手段９１を含む熱動力発電システム７００を示す。
【０１６０】
熱動力発電システム７００は、ボイラー８１の燃焼熱を利用して発電を行うことができる。ボイラー８１は、図１７に示す熱エネルギー源８０に対応する。ボイラー８１は、燃料を燃焼させることにより、燃焼熱を生成する。第１熱交換器３６は、燃焼熱を用いて、作動流体を加熱する。これにより、作動流体が高温高圧の状態となる。その後、作動流体は膨張機３５に流入する。要するに、ボイラー８１が生成する燃焼熱から、膨張機３５に供給される供給熱が得られる。なお、ボイラー８１の燃焼熱は、水等の媒体を介して作動流体に与えられてもよく、直接的に作動流体に与えられてもよい。
【０１６１】
冷却手段９１は、図１７に示す冷却手段９０に対応する。冷却手段９１は、水冷式の冷却手段である。冷却手段９１は、冷却水を有している。この冷却水は、第２熱交換器３７を流れる作動流体から熱を奪う。これにより、冷却水が加熱され、温水となる。すなわち、熱動力発電システム７００は、温水及び電気を供給するＣＨＰとして好適に用いられ得る。ただし、冷却手段９１に代えて、空冷式の冷却手段を用いることもできる。
【０１６２】
熱動力発電システム７００では、ボイラー８１の動作電力が、直流電力線１３における接続点１０から得られるように構成されている。この構成によれば、ボイラー８１は、接続点１０から得た直流電力を用いて動作し得る。すなわち、熱動力発電システム７００で生成した電力で、自家消費分の電力をまかなうとともに、ボイラー８１を動作させることに必要な電力をまかなう（温水を確保する）ことができる。
【０１６３】
［熱動力発電システムの構成例２］
ボイラ８１に代えて、図２１に示す排熱源（熱源）８２を用いることもできる。以下、図２１に示す熱動力発電システム８００について説明する。
【０１６４】
熱動力発電システム８００は、排熱源８２の排熱を利用して発電を行うことができる。排熱源８２は、図１７に示す熱エネルギー源８０に対応する。排熱源８２は、排熱を生成する。第１熱交換器３６は、排熱を用いて、作動流体を加熱する。これにより、作動流体が高温高圧の状態となる。その後、作動流体は膨張機３５に流入する。要するに、排熱源８２が生成する排熱から、膨張機３５に供給される供給熱が得られる。なお、排熱源８２の排熱は、水等の媒体を介して作動流体に与えられてもよく、直接的に作動流体に与えられてもよい。
【０１６５】
未利用の排熱を利用することは、環境保全の観点から望ましい。排熱源８２は、工場、エンジン、燃料電池等である。
【０１６６】
以上、構成例に基づき、本開示に係る熱動力発電装置及び熱動力発電システムについて説明したが、本開示の構成は、上記構成例のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記構成例は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の技術的範囲は、上記構成例の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
【符号の説明】
【０１６７】
１，１０１，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１  熱動力発電装置
３  発電機
４  コンバータ
５  インバータ
６  電力吸収部
７，７０，７１，７２  制御回路
８  商用系統
１０  接続点
１１  連系点１２  交流電力線
１３  直流電力線
１４  交流電力線
１５  分岐電力線
２０，３０，４０，５０  熱機関
２１，５１  供給熱調整部
２４，５４  動力取出部
３２  ポンプ
３５  膨張機
３６  第１熱交換器
３７  第２熱交換器
６０  抵抗器
６１  半導体スイッチ
６２  蓄電要素
６３  充放電回路
６４  蓄電状態検出部
８０  熱エネルギー源
８１  ボイラー
８２  排熱源
９０，９１  冷却手段
７００，８００  熱動力発電システム
【図１】
0006587225.tif 000002
【図２】
0006587225.tif 000003
【図３】
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【図４】
0006587225.tif 000005
【図５】
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【図６】
0006587225.tif 000007
【図７】
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【図８】
0006587225.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006587225.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006587225.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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