(57)【要約】【課題】安定した温水供給および発電が可能で利便性に優れた、温水および電力供給複合システムを提供する。【解決手段】外部熱源１０からの熱を第１媒体に吸熱させる吸熱部１１０と、ランキンサイクル運転の状態において、吸熱部１１０において吸熱した第１媒体の一部の熱を電力に変換する圧縮機兼膨長機１５０と、吸熱部１１０において吸熱した第１媒体の一部の熱により昇温された温水を供給する温水供給部１３０とを備える。ランキンサイクル運転からヒートポンプサイクル運転に切り替えた状態において、圧縮機兼膨長機１５０は、外部から供給された電力を熱に変換して、この熱を第２媒体に吸熱させ、温水供給部１３０は、圧縮機兼膨長機１５０によって第２媒体に吸熱させた熱により昇温された温水を供給する。【選択図】図１
2012127534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部熱源からの熱を第１媒体に吸熱させる吸熱部と、
ランキンサイクル運転の状態において、前記吸熱部において吸熱した前記第１媒体の一部の熱を電力に変換する圧縮機兼膨張機と、
前記吸熱部において吸熱した前記第１媒体の一部の熱により昇温された温水を供給する温水供給部と
を備え、
前記ランキンサイクル運転からヒートポンプサイクル運転に切り替えた状態において、前記圧縮機兼膨張機は、外部から供給された電力を熱に変換して、該熱を第２媒体に吸熱させ、前記温水供給部は、前記圧縮機兼膨張機によって前記第２媒体に吸熱させた熱により昇温された温水を供給する、温水および電力供給複合システム。
【請求項２】
前記圧縮機兼膨張機は、前記第２媒体を選択的に圧縮または膨張させる圧縮膨張部と該圧縮膨張部に接続された発動発電部とを含み、前記ランキンサイクル運転の状態においては、前記第２媒体の圧力により前記圧縮膨張部が膨張機として駆動されることにより前記発動発電部は発電機として機能し、前記ヒートポンプサイクル運転の状態においては、外部から電力が供給されて前記発動発電部が発動機として駆動されることにより前記圧縮膨張部は圧縮機として機能する、請求項１に記載の温水および電力供給複合システム。
【請求項３】
前記吸熱部における熱の吸熱量と、前記温水供給部における温水の供給による熱の消費量との関係に基づいて、前記ランキンサイクル運転と前記ヒートポンプサイクル運転とを切り替える制御部をさらに備えた、請求項１または２に記載の温水および電力供給複合システム。
【請求項４】
前記第１媒体が水であり、
前記第２媒体が作動媒体であり、
前記ランキンサイクル運転の状態においては、前記温水供給部は、前記吸熱部において吸熱した熱により昇温された前記水を供給し、
前記ヒートポンプサイクル運転の状態においては、前記温水供給部は、前記作動媒体に吸熱させた熱により昇温された前記水を供給する、請求項１から３のいずれかに記載の温水および電力供給複合システム。
【請求項５】
単一の作動媒体が前記第１媒体および前記第２媒体として用いられ、
前記温水供給部は、前記作動媒体に吸熱させた熱により昇温された水を供給する、請求項１から３のいずれかに記載の温水および電力供給複合システム。
【請求項６】
前記第１媒体が熱媒体であり、
前記前記第２媒体が作動媒体であり、
前記ランキンサイクル運転の状態においては、前記温水供給部は、前記熱媒体に吸熱させた熱により昇温された水を供給し、
前記ヒートポンプサイクル運転の状態においては、前記温水供給部は、前記熱媒体および前記作動媒体のうちの少なくとも前記作動媒体に吸熱させた熱により昇温された水を供給する、請求項１から３のいずれかに記載の温水および電力供給複合システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記温水供給部における温水の必要供給量を推測し、前記吸熱部における熱の吸熱量が前記必要供給量の温水の供給に必要な熱量以上である場合には、前記ランキンサイクル運転を実行させ、前記吸熱部における熱の吸熱量が前記必要供給量の温水の供給に必要な熱量より少ない場合には、前記ヒートポンプサイクル運転を実行させる、請求項３に記載の温水および電力供給複合システム。
【請求項８】
前記第１媒体が流動する第１媒体系と、
前記第２媒体が流動する第２媒体系とが構成され、
前記第１媒体系においては、前記吸熱部と、前記第１媒体と前記第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部と、前記温水供給部と、前記第１媒体を圧送する第１圧送部と、前記吸熱部を迂回して前記第１媒体を流動させるバイパス部とが接続され、
前記第２媒体系においては、前記圧縮機兼膨張機と、前記圧縮機兼膨張機で圧縮された前記第２媒体の逆流を防止する逆流防止部と、前記第１熱交換部と、前記第２媒体を膨張させる膨張機構と、外気と前記第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部と、前記第２媒体を圧送する第２圧送部とが接続され、
前記ランキンサイクル運転の状態においては、前記第２媒体は、前記第１熱交換部、前記圧縮機兼膨張機、前記第２熱交換部および前記第２圧送部を順に循環し、
前記ヒートポンプサイクル運転の状態においては、前記第２媒体は、前記圧縮機兼膨張機、前記逆流防止部、前記第１熱交換部、前記膨張機構および前記第２熱交換部を順に循環する、請求項４に記載の温水および電力供給複合システム。
【請求項９】
前記第１媒体および前記第２媒体が流動する媒体系と、
水が流動する水系とが構成され、
前記媒体系においては、前記吸熱部と、前記圧縮機兼膨張機と、前記圧縮機兼膨張機で圧縮された前記第２媒体の逆流を防止する逆流防止部と、前記第１媒体および前記第２媒体と前記水との間で熱交換させる第３熱交換部と、前記第１媒体および前記第２媒体を圧送する第１圧送部と、前記第２媒体を膨張させる膨張機構とが接続され、
前記水系においては、前記温水供給部と前記第３熱交換部とが接続され、
前記ランキンサイクル運転の状態においては、前記第１媒体または前記第２媒体は、前記吸熱部、前記圧縮機兼膨張機、前記第３熱交換部および前記第１圧送部を順に循環し、
前記ヒートポンプサイクル運転の状態においては、前記第１媒体または前記第２媒体は、前記圧縮機兼膨張機、前記逆流防止部、前記第３熱交換部、前記膨張機構および前記吸熱部を順に循環する、請求項５に記載の温水および電力供給複合システム。
【請求項１０】
前記第１媒体が流動する第１媒体系と、
前記第２媒体が流動する第２媒体系と、
水が流動する水系とが構成され、
前記第１媒体系においては、前記吸熱部と、前記第１媒体と前記第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部と、前記第１媒体と前記水との間で熱交換させる第３熱交換部と、前記第１媒体を圧送する第１圧送部と、前記吸熱部を迂回して前記第１媒体を流動させるバイパス部とが接続され、
前記第２媒体系においては、前記圧縮機兼膨張機と、前記圧縮機兼膨張機で圧縮された前記第２媒体の逆流を防止する逆流防止部と、前記第１熱交換部と、前記第２媒体を膨張させる膨張機構と、外気と前記第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部と、前記第２媒体を圧送する第２圧送部とが接続され、
前記水系においては、前記温水供給部と前記第３熱交換部とが接続され、
前記ランキンサイクル運転の状態においては、前記第２媒体は、前記第１熱交換部、前記圧縮機兼膨張機、前記第２熱交換部および前記第２圧送部を順に循環し、
前記ヒートポンプサイクル運転の状態においては、前記第２媒体は、前記圧縮機兼膨張機、前記逆流防止部、前記第１熱交換部、前記膨張機構および前記第２熱交換部を順に循環する、請求項６に記載の温水および電力供給複合システム。
【請求項１１】
前記第１媒体が流動する第１媒体系と、
前記第２媒体が流動する第２媒体系と、
水が流動する水系とが構成され、
前記第１媒体系においては、前記吸熱部と、前記第１媒体と前記第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部と、前記温水供給部と、前記第１媒体と前記水との間で熱交換させる第３熱交換部と、前記第１媒体を圧送する第１圧送部と、前記吸熱部を迂回して前記第１媒体を流動させるバイパス部とが接続され、
前記第２媒体系においては、前記圧縮機兼膨張機と、前記圧縮機兼膨張機で圧縮された前記第２媒体の逆流を防止する逆流防止部と、前記第１熱交換部と、前記第２媒体を膨張させる膨張機構と、外気と前記第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部と、前記第２媒体を圧送する第２圧送部と、前記第２媒体と前記水との間で熱交換させる第４熱交換部とが接続され、
前記水系においては、前記温水供給部と前記第３熱交換部とが接続され、さらに前記第４熱交換部が並列に接続され、
前記ランキンサイクル運転の状態においては、前記第２媒体は、前記第１熱交換部、前記圧縮機兼膨張機、前記第４熱交換部および前記第２圧送部を順に循環し、
前記ヒートポンプサイクル運転の状態においては、前記第２媒体は、前記圧縮機兼膨張機、前記逆流防止部、前記第１熱交換部、前記膨張機構および前記第２熱交換部を順に循環する、請求項６に記載の温水および電力供給複合システム。
【請求項１２】
前記第１媒体が流動する第１媒体系と、
前記第２媒体が流動する第２媒体系と、
水が流動する水系とが構成され、
前記第１媒体系においては、前記吸熱部と、前記第１媒体と前記第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部と、前記温水供給部と、前記第１媒体と前記水との間で熱交換させる第３熱交換部と、前記第１媒体を圧送する第１圧送部と、前記吸熱部を迂回して前記第１媒体を流動させるバイパス部とが接続され、
前記第２媒体系においては、前記圧縮機兼膨張機と、前記圧縮機兼膨張機で圧縮された前記第２媒体の逆流を防止する逆流防止部と、前記第１熱交換部と、前記第２媒体を膨張させる膨張機構と、外気と前記第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部と、前記第２媒体を圧送する第２圧送部と、前記第２媒体と前記水との間で熱交換させる第４熱交換部とが接続され、
前記水系においては、前記温水供給部と前記第３熱交換部とが接続され、さらに前記第４熱交換部が直列に接続され、
前記ランキンサイクル運転の状態においては、前記第２媒体は、前記第１熱交換部、前記圧縮機兼膨張機、前記第４熱交換部および前記第２圧送部を順に循環し、
前記ヒートポンプサイクル運転の状態においては、前記第２媒体は、前記圧縮機兼膨張機、前記逆流防止部、前記第１熱交換部、前記膨張機構および前記第２熱交換部を順に循環する、請求項６に記載の温水および電力供給複合システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温水および電力供給複合システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
環境に配慮したクリーンなエネルギー変換システムとして、工場で稼働する装置からの廃熱または太陽熱などを利用するシステムが開発されている。廃熱または太陽熱などの外部の熱源を用いて給湯を行なうと同時に、系内の動力で発電する発電併用給湯システムを開示した先行文献として、特許文献１がある。
【０００３】
特許文献１に記載された発電併用給湯システムにおいては、天候または季節などによって給湯が不安定になることを抑制するために、別系統の熱源である追い焚き器を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１０１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
追い焚き器のような別系統の熱源を設けた場合、システムの部品点数が増大するとともに、燃料の補給の手間が増えて、システムの利便性が低下する。
【０００６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、安定した温水供給および発電が可能で利便性に優れた、温水および電力供給複合システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に基づく温水および電力供給複合システムは、外部熱源からの熱を第１媒体に吸熱させる吸熱部と、ランキンサイクル運転の状態において、吸熱部において吸熱した第１媒体の一部の熱を電力に変換する圧縮機兼膨張機と、吸熱部において吸熱した第１媒体の一部の熱により昇温された温水を供給する温水供給部とを備える。ランキンサイクル運転からヒートポンプサイクル運転に切り替えた状態において、圧縮機兼膨張機は、外部から供給された電力を熱に変換して、この熱を第２媒体に吸熱させ、温水供給部は、圧縮機兼膨張機によって第２媒体に吸熱させた熱により昇温された温水を供給する。
【０００８】
本発明の一形態においては、圧縮機兼膨張機は、第２媒体を選択的に圧縮または膨張させる圧縮膨張部とこの圧縮膨張部に接続された発動発電部とを含み、ランキンサイクル運転の状態においては、第２媒体の圧力により圧縮膨張部は膨張機として駆動されて発動発電部は発電機として機能し、ヒートポンプサイクル運転の状態においては、外部から電力が供給されて発動発電部は発動機として駆動されて圧縮膨張部は圧縮機として機能する。
【０００９】
好ましくは、温水および電力供給複合システムは、吸熱部における熱の吸熱量と、温水供給部における温水の供給による熱の消費量との関係に基づいて、ランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替える制御部をさらに備えた。
【００１０】
本発明の一形態においては、第１媒体が水であり、第２媒体が作動媒体である。ランキンサイクル運転の状態においては、温水供給部は、吸熱部において吸熱した熱により昇温された水を供給する。ヒートポンプサイクル運転の状態においては、温水供給部は、作動媒体に吸熱させた熱により昇温された水を供給する。
【００１１】
本発明の一形態においては、単一の作動媒体が第１媒体および第２媒体として用いられる。温水供給部は、作動媒体に吸熱させた熱により昇温された水を供給する。
【００１２】
本発明の一形態においては、第１媒体が熱媒体であり、第２媒体が作動媒体である。ランキンサイクル運転の状態においては、温水供給部は、熱媒体に吸熱させた熱により昇温された水を供給する。ヒートポンプサイクル運転の状態においては、温水供給部は、熱媒体および作動媒体のうちの少なくとも作動媒体に吸熱させた熱により昇温された水を供給する。
【００１３】
好ましくは、制御部は、温水供給部における温水の必要供給量を推測し、吸熱部における熱の吸熱量が上記必要供給量の温水の供給に必要な熱量以上である場合には、ランキンサイクル運転を実行させ、吸熱部における熱の吸熱量が上記必要供給量の温水の供給に必要な熱量より少ない場合には、ヒートポンプサイクル運転を実行させる。
【００１４】
本発明の一形態においては、第１媒体が流動する第１媒体系と、第２媒体が流動する第２の媒体系とが構成されている。第１媒体系においては、吸熱部と、第１媒体と第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部と、温水供給部と、第１媒体を圧送する第１圧送部と、吸熱部を迂回して第１媒体を流動させるバイパス部とが接続されている。第２の媒体系においては、圧縮機兼膨張機と、圧縮機兼膨張機で圧縮された第２媒体の逆流を防止する逆流防止部と、第１熱交換部と、第２媒体を膨張させる膨張機構と、外気と第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部と、第２媒体を圧送する第２圧送部とが接続されている。ランキンサイクル運転の状態においては、第２媒体は、第１熱交換部、圧縮機兼膨張機、第２熱交換部および第２圧送部を順に循環する。ヒートポンプサイクル運転の状態においては、第２媒体は、圧縮機兼膨張機、逆流防止部、第１熱交換部、膨張機構および第２熱交換部を順に循環する。
【００１５】
本発明の一形態においては、第１媒体および第２媒体が流動する媒体系と、水が流動する水系とが構成されている。媒体系においては、吸熱部と、圧縮機兼膨張機と、圧縮機兼膨張機で圧縮された第２媒体の逆流を防止する逆流防止部と、第１媒体および第２媒体と水との間で熱交換させる第３熱交換部と、第１媒体および第２媒体を圧送する第１圧送部と、第２媒体を膨張させる膨張機構とが接続されている。水系においては、温水供給部と第３熱交換部とが接続されている。ランキンサイクル運転の状態においては、第１媒体または第２媒体は、吸熱部、圧縮機兼膨張機、第３熱交換部および第１圧送部を順に循環する。ヒートポンプサイクル運転の状態においては、第１媒体または第２媒体は、圧縮機兼膨張機、逆流防止部、第３熱交換部、膨張機構および吸熱部を順に循環する。
【００１６】
本発明の一形態においては、第１媒体が流動する第１媒体系と、第２媒体が流動する第２の媒体系と、水が流動する水系とが構成されている。第１媒体系においては、吸熱部と、第１媒体と第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部と、第１媒体と水との間で熱交換させる第３熱交換部と、第１媒体を圧送する第１圧送部と、吸熱部を迂回して第１媒体を流動させるバイパス部とが接続されている。第２の媒体系においては、圧縮機兼膨張機と、圧縮機兼膨張機で圧縮された第２媒体の逆流を防止する逆流防止部と、第１熱交換部と、第２媒体を膨張させる膨張機構と、外気と第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部と、第２媒体を圧送する第２圧送部とが接続されている。水系においては、温水供給部と第３熱交換部とが接続されている。ランキンサイクル運転の状態においては、第２媒体は、第１熱交換部、圧縮機兼膨張機、第２熱交換部および第２圧送部を順に循環する。ヒートポンプサイクル運転の状態においては、第２媒体は、圧縮機兼膨張機、逆流防止部、第１熱交換部、膨張機構および第２熱交換部を順に循環する。
【００１７】
本発明の一形態においては、第１媒体が流動する第１媒体系と、第２媒体が流動する第２の媒体系と、水が流動する水系とが構成されている。第１媒体系においては、吸熱部と、第１媒体と第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部と、温水供給部と、第１媒体と水との間で熱交換させる第３熱交換部と、第１媒体を圧送する第１圧送部と、吸熱部を迂回して第１媒体を流動させるバイパス部とが接続されている。第２の媒体系においては、圧縮機兼膨張機と、圧縮機兼膨張機で圧縮された第２媒体の逆流を防止する逆流防止部と、第１熱交換部と、第２媒体を膨張させる膨張機構と、外気と第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部と、第２媒体を圧送する第２圧送部と、第２媒体と水との間で熱交換させる第４熱交換部とが接続されている。水系においては、温水供給部と第３熱交換部とが接続され、さらに第４熱交換部が並列に接続されている。ランキンサイクル運転の状態においては、第２媒体は、第１熱交換部、圧縮機兼膨張機、第４熱交換部および第２圧送部を順に循環する。ヒートポンプサイクル運転の状態においては、第２媒体は、圧縮機兼膨張機、逆流防止部、第１熱交換部、膨張機構および第２熱交換部を順に循環する。
【００１８】
本発明の一形態においては、第１媒体が流動する第１媒体系と、第２媒体が流動する第２の媒体系と、水が流動する水系とが構成されている。第１媒体系においては、吸熱部と、第１媒体と第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部と、温水供給部と、第１媒体と水との間で熱交換させる第３熱交換部と、第１媒体を圧送する第１圧送部と、吸熱部を迂回して第１媒体を流動させるバイパス部とが接続されている。第２の媒体系においては、圧縮機兼膨張機と、圧縮機兼膨張機で圧縮された第２媒体の逆流を防止する逆流防止部と、第１熱交換部と、第２媒体を膨張させる膨張機構と、外気と第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部と、第２媒体を圧送する第２圧送部と、第２媒体と水との間で熱交換させる第４熱交換部とが接続されている。水系においては、温水供給部と第３熱交換部とが接続され、さらに第４熱交換部が直列に接続されている。ランキンサイクル運転の状態においては、第２媒体は、第１熱交換部、圧縮機兼膨張機、第４熱交換部および第２圧送部を順に循環する。ヒートポンプサイクル運転の状態においては、第２媒体は、圧縮機兼膨張機、逆流防止部、第１熱交換部、膨張機構および第２熱交換部を順に循環する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、安定した温水供給および発電が可能で利便性に優れた、温水および電力供給複合システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態１に係る温水および電力供給複合システムの構成を示す系統図である。
【図２】同実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ランキンサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【図３】同実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ヒートポンプサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【図４】本発明の実施形態２に係る温水および電力供給複合システムの構成を示す系統図である。
【図５】同実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ランキンサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【図６】同実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ヒートポンプサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【図７】本発明の実施形態３に係る温水および電力供給複合システムの構成を示す系統図である。
【図８】同実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ランキンサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【図９】同実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ヒートポンプサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【図１０】本発明の実施形態４に係る温水および電力供給複合システムの構成を示す系統図である。
【図１１】同実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ランキンサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【図１２】同実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ヒートポンプサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【図１３】本発明の実施形態５に係る温水および電力供給複合システムの構成を示す系統図である。
【図１４】同実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ランキンサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【図１５】同実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ヒートポンプサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【図１６】本発明の実施形態６に係る制御部の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態１に係る温水および電力供給複合システムについて図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰返さない。
【００２２】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係る温水および電力供給複合システムの構成を示す系統図である。図２は、本実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ランキンサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。図３は、本実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ヒートポンプサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【００２３】
図１に示すように、本実施形態に係る温水および電力供給複合システム１００においては、第１媒体が流動する第１の媒体系１００ａと、第２媒体が流動する第２の媒体系１００ｂとが構成されている。本実施形態の第１媒体は水であり、第２媒体は作動媒体(冷媒)である。作動媒体としては、たとえば、メタノールと水との混合液、または、アセトンと水との混合液などを用いることができる。
【００２４】
第１の媒体系１００ａにおいては、吸熱部１１０と、第１媒体と第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部１２０と、温水供給部１３０と、第１媒体を圧送する第１圧送部１４０と、吸熱部１１０を迂回して第１媒体を流動させるバイパス部１０１とが接続されている。
【００２５】
本実施形態の吸熱部１１０は、太陽熱１０を第１媒体に吸熱させる。ただし、吸熱部１１０は、太陽熱１０の吸熱に限られず、たとえば、工場などで使用する装置から発生する廃熱を吸熱させるものでもよく、外部熱源からの熱を第１媒体に吸熱させるものであればよい。
【００２６】
第１熱交換部１２０は、二重配管構造を有する熱交換器であって、内側の配管を第１媒体が流動し、外側の配管を第２媒体が流動する。ただし、この逆でもよく、内側の配管を第２媒体が流動し、外側の配管を第１媒体が流動するようにしてもよい。内側の配管は、熱伝導性の高い材料で形成されている。第１媒体および第２媒体は、第１熱交換部１２０を流動している間に、温度の高い方から温度の低い方に熱を移動させる。
【００２７】
温水供給部１３０は、吸熱部１１０において吸熱した第１媒体の一部の熱により昇温された温水を供給する。本実施形態においては、第１媒体である水が温水供給部１３０から供給される。温水供給部１３０では、使用された温水と略同等の量の水が補充される。
【００２８】
第１圧送部１４０は、第１媒体に圧力をかけて流動させる機能を有し、たとえばポンプである。バイパス部１０１の一端は、三方弁１９０を介して、吸熱部１１０と第１圧送部１４０との間に接続されている。バイパス部１０１の他端は、三方弁１９１を介して、吸熱部１１０と第１熱交換部１２０との間に接続されている。
【００２９】
第２の媒体系１００ｂにおいては、圧縮機兼膨張機１５０と、圧縮機兼膨張機１５０で圧縮された第２媒体の逆流を防止する逆流防止部１７０と、第１熱交換部１２０と、第２媒体を膨張させる膨張機構１８０と、外気と第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部１６０と、第２媒体を圧送する第２圧送部１４１とが接続されている。
【００３０】
本実施形態の圧縮機兼膨張機１５０は、第２媒体を選択的に圧縮または膨張させる圧縮膨張部１５０ａと、この圧縮膨張部１５０ａに接続された発動発電部１５０ｂとを含む。後述するように、圧縮機兼膨張機は、ランキンサイクル運転の状態においては、第２媒体の圧力により圧縮膨張部が膨張機として駆動されることにより発動発電部は発電機として機能し、ヒートポンプサイクル運転の状態においては、外部から電力が供給されて発動発電部が発動機として駆動されることにより圧縮膨張部は圧縮機として機能する。
【００３１】
逆流防止部１７０は、圧縮された第２媒体の逆流を防止する機能を有し、たとえば、逆止弁である。逆流防止部１７０は、三方弁１９２および三方弁１９３を介して、第１熱交換部１２０と圧縮機兼膨張機１５０との間に接続されている。
【００３２】
膨張機構１８０は、第２媒体を膨張させる機能を有し、たとえば、膨張弁である。膨張機構１８０の一端は、三方弁１９４を介して第１熱交換部１２０と第２圧送部１４１との間に接続されている。膨張機構１８０の他端は、三方弁１９５を介して第２熱交換部１６０と第２圧送部１４１との間に接続されている。
【００３３】
第２熱交換部１６０は、第２媒体が流動する配管の外側に外気を通流させる構造を有している。外気の方が第２媒体より温度が高い場合は、第２媒体は第２熱交換部１６０を流動している間に、第２媒体は外気から吸熱する。外気の方が第２媒体より温度が低い場合は、第２媒体は第２熱交換部１６０を流動している間に、第２媒体は外気へ放熱する。
【００３４】
第２圧送部１４１は、第２媒体に圧力をかけて流動させる機能を有し、たとえば、ポンプである。
【００３５】
本実施形態に係る温水および電力供給複合システム１００は、第２の媒体系１００ｂをランキンサイクル運転の状態と、ヒートポンプサイクル運転の状態とに切り替えることができる。
【００３６】
ランキンサイクル運転の状態とは、第１の媒体系１００ａの吸熱部１１０において、温水供給部１３０から温水を供給するために必要な熱量以上の熱量を吸熱できた場合に、その余剰の熱を電力に変換するための運転状態である。
【００３７】
ヒートポンプサイクル運転の状態とは、第１の媒体系１００ａの吸熱部１１０において、温水供給部１３０から温水を供給するために必要な熱量より少ない熱量しか吸熱できない場合に、その不足の熱を電力から変換して補うための運転状態である。
【００３８】
以下、本実施形態に係る温水および電力供給複合システム１００において、ランキンサイクル運転の状態およびヒートポンプサイクル運転の状態における、第１媒体および第２媒体の流動経路とそれぞれの流動中の状態とについて説明する。
【００３９】
図２に示すように、ランキンサイクル運転の状態においては、第２の媒体系１００ｂ内を第２媒体は、第１熱交換部１２０、圧縮機兼膨張機１５０、第２熱交換部１６０および第２圧送部１４１を順に循環する。すなわち、図中の矢印２１０，２１１，２１２，２１３で示すように、第２媒体が循環する。
【００４０】
第１の媒体系１００ａにおいては、第１媒体は、吸熱部１１０、第１熱交換部１２０、温水供給部１３０および第１圧送部１４０を順に循環する。すなわち、図中の矢印２００，２０１，２０２，２０３で示すように、第１媒体が循環する。
【００４１】
このようにランキンサイクル運転の状態において第１媒体が循環することにより、吸熱部１１０で第１媒体に吸熱させた熱の一部を第１熱交換部１２０において第２媒体に移した後、第１媒体の残りの熱で昇温された温水を温水供給部１３０で供給することができる。
【００４２】
第１熱交換部１２０において熱交換した第２媒体は、圧縮機兼膨張機１５０に送られて圧縮機兼膨張機１５０の圧縮膨張部１５０ａにより膨張させられる。膨張した第２媒体が圧縮機兼膨張機１５０の発動発電部１５０ｂを駆動させることにより、圧縮機兼膨張機１５０において発電が行なわれる。
【００４３】
圧縮機兼膨張機１５０において仕事をした第２媒体は、第２熱交換部１６０において外気に対して放熱して凝縮する。凝縮した第２媒体は、第２圧送部１４１により第１熱交換部１２０に向けて圧送される。
【００４４】
第１媒体および第２媒体が上記のように流動することにより、吸熱部１１０において吸熱した第１媒体の一部の熱で水を昇温して温水を供給しつつ、吸熱部１１０において吸熱した第１媒体の一部の熱を電力に変換して発電することができる。
【００４５】
一方、ヒートポンプサイクル運転の状態においては、図３に示すように、第２の媒体系１００ｂ内を第２媒体は、圧縮機兼膨張機１５０、逆流防止部１７０、第１熱交換部１２０、膨張機構１８０および第２熱交換部１６０を順に循環する。すなわち、図中の矢印２２０，２２１，２２２，２２３，２２４で示すように、第２媒体が循環する。
【００４６】
第１の媒体系１００ａにおいては、第１媒体は、第１熱交換部１２０、温水供給部１３０、第１圧送部１４０、吸熱部１１０またはバイパス部１０１を順に循環する。すなわち、図中の矢印２３０，２３１，２３２，２３３または２３４，２３５で示すように、第１媒体が循環する。
【００４７】
ヒートポンプサイクル運転の状態では、第２の媒体系１００ｂにおいて、外部から供給された電力により圧縮機兼膨張機１５０の発動発電部１５０ｂを駆動させて、第２媒体を圧縮膨張部１５０ａにより圧縮して高温にする。吸熱させられた第２媒体は、逆流防止部１７０を通過した後、第１熱交換部１２０に送られて、第１媒体に第２媒体の熱の一部を与える。その後、第２媒体は、膨張機構１８０で膨張させられることにより減圧される。減圧された第２媒体は、第２熱交換部１６０で外気から吸熱して蒸発した状態で圧縮機兼膨張機１５０に送られる。
【００４８】
このように第２媒体が循環することにより、圧縮機兼膨張機１５０で第２媒体に吸熱させた熱を第１媒体に移すことができる。第１熱交換部１２０において熱交換された第１媒体の一部は、温水供給部１３０で温水として供給される。第１媒体の残りは、第１圧送部１４０により三方弁１９０に向けて圧送される。
【００４９】
吸熱部１１０における吸熱が可能な場合には、第１媒体は、吸熱部１１０に送られて吸熱させられた後、第１熱交換部１２０に送られる。一方、吸熱部１１０における吸熱が不可能な場合または非効率な場合には、第１媒体は、バイパス部１０１を通過して第１熱交換部１２０に送られる。たとえば、冬季の雨天時などには、バイパス部１０１を通過するように第１媒体が送られる。
【００５０】
このようにヒートポンプサイクル運転の状態において第１媒体が循環することにより、圧縮機兼膨張機１５０で第２媒体に吸熱させた熱により昇温された温水を温水供給部１３０で供給することができる。
【００５１】
本実施形態に係る温水および電力供給複合システム１００においては、後に詳述する制御部が接続されている。制御部は、吸熱部１１０における熱の吸熱量と、温水供給部１３０における温水の供給による熱の消費量との関係に基づいて、ランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替える。ただし、制御部を接続せずに、たとえば、人手によってランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替えるようにしてもよい。
【００５２】
具体的には、制御部は、三方弁１９０，１９１，１９２，１９３，１９４，１９５の接続、および圧縮機兼膨張機１５０の運転を切り替える。
【００５３】
本実施形態の温水および電力供給複合システム１００においては、第２の媒体系１００ｂのランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替えることにより、吸熱部１１０における吸熱の状態に関わらず安定して温水供給部１３０から温水を供給することができる。また、余剰の熱を利用して発電することができる。さらに、温水供給のための熱が不足した場合に、別系統の熱源を利用することなく、運転状態を切り替えるのみで不足した熱を補って温水供給を安定して行なうことができる。その結果、温水および電力供給複合システム１００の部品点数を低減するとともに、システムの利便性を向上することができる。
【００５４】
以下、本発明の実施形態２に係る温水および電力供給複合システムについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、実施形態１に係る温水および電力供給複合システムと同一の構成要素については説明を繰り返さない。
【００５５】
(実施形態２)
図４は、本発明の実施形態２に係る温水および電力供給複合システムの構成を示す系統図である。図５は、本実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ランキンサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。図６は、本実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ヒートポンプサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【００５６】
図４に示すように、本実施形態に係る温水および電力供給複合システム３００においては、第１媒体および第２媒体が流動する媒体系３００ａと、水が流動する水系３００ｃとが構成されている。本実施形態では、単一の作動媒体が第１媒体および第２媒体として用いられる。言い換えると、第１媒体が第２媒体を兼ねている。
【００５７】
媒体系３００ａにおいては、吸熱部３１０と、圧縮機兼膨張機３５０と、圧縮機兼膨張機３５０で圧縮された第２媒体の逆流を防止する逆流防止部３７０と、第１媒体および第２媒体と水との間で熱交換させる第３熱交換部３２１と、第１媒体および第２媒体を圧送する第１圧送部３４０と、第２媒体を膨張させる膨張機構３８０とが接続されている。
【００５８】
逆流防止部３７０は、圧縮機兼膨張機３５０を間に挟むように三方弁３９２，３９３を介して接続されている。膨張機構３８０は、第１圧送部３４０を間に挟むように三方弁３９４，３９５を介して接続されている。なお、媒体系３００ａにおいては、圧縮機兼膨張機３５０に対して作動媒体の流動経路を反転させるための流路３０１が、圧縮機兼膨張機３５０を間に挟むように三方弁３９６，３９７を介して接続されている。
【００５９】
水系３００ｃにおいては、温水供給部３３０と第３熱交換部３２１とが接続されている。第３熱交換部３２１は、二重配管構造を有する熱交換器であって、内側の配管を作動媒体が流動し、外側の配管を水が流動する。ただし、この逆でもよく、内側の配管を水が流動し、外側の配管を作動媒体が流動するようにしてもよい。内側の配管は、熱伝導性の高い材料で形成されている。作動媒体は、第３熱交換部３２１を流動している間に、水を昇温して温水にする。
【００６０】
本実施形態に係る温水および電力供給複合システム３００は、媒体系３００ａをランキンサイクル運転の状態と、ヒートポンプサイクル運転の状態とに切り替えることができる。
【００６１】
以下、本実施形態に係る温水および電力供給複合システム３００において、ランキンサイクル運転の状態、および、ヒートポンプサイクル運転の状態における、作動媒体の流動経路と流動中の状態とについて説明する。
【００６２】
図５に示すように、ランキンサイクル運転の状態においては、作動媒体は、吸熱部３１０、圧縮機兼膨張機３５０、第３熱交換部３２１および第１圧送部３４０を順に循環する。すなわち、図中の矢印４００，４０１，４０２，４０３で示すように、作動媒体が循環する。
【００６３】
水系３００ｃにおいては、水は、第３熱交換部３２１と温水供給部３３０との間で循環する。すなわち、図中の矢印４１０，４１１で示すように、水が循環する。本実施形態においては、この循環する水の一部が温水供給部３３０から温水として供給される。
【００６４】
このように作動媒体が循環することにより、吸熱部３１０で吸熱させた作動媒体が圧縮機兼膨張機３５０に送られる。作動媒体は、圧縮機兼膨張機３５０に送られて圧縮機兼膨張機３５０の圧縮膨張部３５０ａにより膨張させられる。膨張した作動媒体が圧縮機兼膨張機３５０の発動発電部３５０ｂを駆動させることにより、圧縮機兼膨張機３５０において発電が行なわれる。
【００６５】
圧縮機兼膨張機３５０において仕事をした作動媒体は、第３熱交換部３２１に送られる。第３熱交換部において、作動媒体は残りの熱を水系３００ｃを循環する水に移すことができる。
【００６６】
第３熱交換部３２１において放熱した作動媒体は凝縮して、第１圧送部３４０により吸熱部３１０に向けて圧送される。
【００６７】
作動媒体が上記のように流動することにより、吸熱部３１０において吸熱した作動媒体の一部の熱を電力に変換して発電しつつ、吸熱部１１０において吸熱した一部の熱で水を昇温して温水を供給することができる。
【００６８】
一方、ヒートポンプサイクル運転の状態においては、図６に示すように、作動媒体は、圧縮機兼膨張機３５０、逆流防止部３７０、第３熱交換部３２１、膨張機構３８０および吸熱部３１０を順に循環する。すなわち、図中の矢印４２０，４２１，４２２，４２３，４２４，４２５で示すように、作動媒体が循環する。
【００６９】
水系３００ｃにおいては、水は、第３熱交換部３２１と温水供給部３３０との間で循環する。すなわち、図中の矢印４３０，４３１で示すように、水が循環する。本実施形態においては、この循環する水の一部が温水供給部３３０から温水として供給される。
【００７０】
ヒートポンプサイクル運転の状態では、媒体系３００ａにおいて、外部から供給された電力により圧縮機兼膨張機３５０の発動発電部３５０ｂを駆動させて、作動媒体を圧縮膨張部３５０ａにより圧縮して高温にする。吸熱させられた作動媒体は、逆流防止部３７０を通過した後、第３熱交換部３２１に送られて、水系３００ｃを循環する水に作動媒体の熱の一部を与える。その後、作動媒体は、膨張機構３８０で膨張させられることにより減圧される。減圧された作動媒体は、吸熱部３１０で吸熱して蒸発した状態で圧縮機兼膨張機３５０に送られる。
【００７１】
このように作動媒体が循環することにより、圧縮機兼膨張機３５０で作動媒体に吸熱させた熱を水に移すことができる。昇温された水の一部は、温水供給部３３０で温水として供給される。
【００７２】
本実施形態に係る温水および電力供給複合システム３００においては、後に詳述する制御部が接続されている。制御部は、吸熱部３１０における熱の吸熱量と、温水供給部３３０における温水の供給による熱の消費量との関係に基づいて、ランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替える。ただし、制御部を接続せずに、たとえば、人手によってランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替えるようにしてもよい。
【００７３】
具体的には、制御部は、三方弁３９２，３９３，３９４，３９５，３９６，３９７の接続、および圧縮機兼膨張機３５０の運転を切り替える。
【００７４】
本実施形態の温水および電力供給複合システム３００においては、媒体系３００aのランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替えることにより、吸熱部３１０における吸熱の状態に関わらず安定して温水供給部３３０から温水を供給することができる。また、余剰の熱を利用して発電することができる。さらに、温水供給のための熱が不足した場合に、別系統の熱源を利用することなく、運転状態を切り替えるのみで不足した熱を補って温水供給を安定して行なうことができる。その結果、温水および電力供給複合システム３００の部品点数を低減するとともに、システムの利便性を向上することができる。
【００７５】
以下、本発明の実施形態３に係る温水および電力供給複合システムについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、実施形態１，２に係る温水および電力供給複合システムと同一の構成要素については説明を繰り返さない。
【００７６】
(実施形態３)
図７は、本発明の実施形態３に係る温水および電力供給複合システムの構成を示す系統図である。図８は、本実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ランキンサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。図９は、本実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ヒートポンプサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【００７７】
図７に示すように、本実施形態に係る温水および電力供給複合システム５００においては、第１媒体が流動する第１媒体系５００ａと、第２媒体が流動する第２の媒体系５００ｂと、水が流動する水系５００ｃとが構成されている。本実施形態の第１媒体は熱媒体であり、第２媒体は作動媒体(冷媒)である。熱媒体としては、たとえば、水または油などを用いることができる。
【００７８】
第１媒体系５００ａにおいては、吸熱部５１０と、第１媒体と第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部５２０と、第１媒体と水との間で熱交換させる第３熱交換部５２１と、第１媒体を圧送する第１圧送部５４０と、吸熱部５１０を迂回して第１媒体を流動させるバイパス部５０１とが接続されている。
【００７９】
バイパス部５０１の一端は、三方弁５９０を介して、吸熱部５１０と第１圧送部５４０との間に接続されている。バイパス部５０１の他端は、三方弁５９１を介して、吸熱部５１０と第１熱交換部５２０との間に接続されている。
【００８０】
第２の媒体系５００ｂにおいては、圧縮機兼膨張機５５０と、圧縮機兼膨張機５５０で圧縮された第２媒体の逆流を防止する逆流防止部５７０と、第１熱交換部５２０と、第２媒体を膨張させる膨張機構５８０と、外気と第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部５６０と、第２媒体を圧送する第２圧送部５４１とが接続されている。
【００８１】
逆流防止部５７０は、三方弁５９２および三方弁５９３を介して、第１熱交換部５２０と圧縮機兼膨張機５５０との間に接続されている。膨張機構５８０の一端は、三方弁５９４を介して第１熱交換部５２０と第２圧送部５４１との間に接続されている。膨張機構５８０の他端は、三方弁５９５を介して第２熱交換部５６０と第２圧送部５４１との間に接続されている。
【００８２】
水系５００ｃにおいては、温水供給部５３０と第３熱交換部５２１とが接続されている。
【００８３】
本実施形態に係る温水および電力供給複合システム５００は、第２の媒体系５００ｂをランキンサイクル運転の状態と、ヒートポンプサイクル運転の状態とに切り替えることができる。
【００８４】
以下、本実施形態に係る温水および電力供給複合システム５００において、ランキンサイクル運転の状態およびヒートポンプサイクル運転の状態における、第１媒体および第２媒体の流動経路とそれぞれの流動中の状態とについて説明する。
【００８５】
図８に示すように、ランキンサイクル運転の状態においては、第２の媒体系５００ｂ内を第２媒体は、第１熱交換部５２０、圧縮機兼膨張機５５０、第２熱交換部５６０および第２圧送部５４１を順に循環する。すなわち、図中の矢印６１０，６１１，６１２，６１３で示すように、第２媒体が循環する。
【００８６】
第１媒体系５００ａにおいては、第１媒体は、吸熱部５１０、第１熱交換部５２０、第３熱交換部５２１および第１圧送部５４０を順に循環する。すなわち、図中の矢印６００，６０１，６０２，６０３で示すように、第１媒体が循環する。
【００８７】
水系５００ｃにおいては、水は、第３熱交換部５２１と温水供給部５３０との間で循環する。すなわち、図中の矢印６２０，６２１で示すように、水が循環する。本実施形態においては、この循環する水の一部が温水供給部５３０から温水として供給される。
【００８８】
このようにランキンサイクル運転の状態において第１媒体が循環することにより、吸熱部５１０で吸熱させた第１媒体の熱の一部を第１熱交換部５２０において第２媒体に移した後、第１媒体の残りの熱を第３熱交換部５２１において水に移すことができる。
【００８９】
第１熱交換部５２０において熱交換した第２媒体は、圧縮機兼膨張機５５０に送られて圧縮機兼膨張機５５０の圧縮膨張部５５０ａにより膨張させられる。膨張した第２媒体が圧縮機兼膨張機５５０の発動発電部５５０ｂを駆動させることにより、圧縮機兼膨張機５５０において発電が行なわれる。
【００９０】
圧縮機兼膨張機５５０において仕事をした第２媒体は、第２熱交換部５６０において外気に対して放熱して凝縮する。凝縮した第２媒体は、第２圧送部５４１により第１熱交換部５２０に向けて圧送される。
【００９１】
第１媒体が上記のように流動することにより、吸熱部５１０において吸熱した第１媒体の一部の熱を電力に変換して発電しつつ、吸熱部５１０において吸熱した第１媒体の一部の熱で水を昇温して温水を供給することができる。
【００９２】
一方、ヒートポンプサイクル運転の状態においては、図９に示すように、第２の媒体系５００ｂ内を第２媒体は、圧縮機兼膨張機５５０、逆流防止部５７０、第１熱交換部５２０、膨張機構５８０および第２熱交換部５６０を順に循環する。すなわち、図中の矢印６３０，６３１，６３２，６３３，６３４で示すように、第２媒体が循環する。
【００９３】
第１媒体系５００ａにおいては、第１媒体は、第１熱交換部５２０、第３熱交換部５２１、第１圧送部５４０、吸熱部５１０またはバイパス部５０１を順に循環する。すなわち、図中の矢印６４０，６４１，６４２，６４３または６４４で示すように、第１媒体が循環する。
【００９４】
ヒートポンプサイクル運転の状態では、第２の媒体系５００ｂにおいて、外部から供給された電力により圧縮機兼膨張機５５０の発動発電部５５０ｂを駆動させて、第２媒体を圧縮膨張部５５０ａにより圧縮して高温にする。吸熱させられた第２媒体は、逆流防止部５７０を通過した後、第１熱交換部５２０に送られて、第１媒体に第２媒体の熱の一部を与える。その後、第２媒体は、膨張機構５８０で膨張させられることにより減圧される。減圧された第２媒体は、第２熱交換部５６０で外気から吸熱して蒸発した状態で圧縮機兼膨張機５５０に送られる。
【００９５】
このように第２媒体が循環することにより、圧縮機兼膨張機５５０で第２媒体に吸熱させた熱を第１媒体に移すことができる。第１熱交換部５２０において熱交換された第１媒体は、第３熱交換部５２１において水に熱を移す。水と熱交換した第１媒体は、第１圧送部５４０により三方弁５９０に向けて圧送される。
【００９６】
吸熱部５１０における吸熱が可能な場合には、第１媒体は、吸熱部５１０に送られて吸熱させられた後、第１熱交換部５２０に送られる。一方、吸熱部５１０における吸熱が不可能な場合または非効率な場合には、第１媒体は、バイパス部５０１を通過して第１熱交換部５２０に送られる。第３熱交換部５２１において、吸熱させられて昇温した水の一部は、温水供給部５３０から供給される。
【００９７】
このようにヒートポンプサイクル運転の状態において第１媒体が循環することにより、吸熱部５１０で第１媒体に吸熱させた熱、および、圧縮機兼膨張機５５０で第２媒体に吸熱させた熱のうちの少なくとも第２媒体に吸熱させた熱により昇温された温水を温水供給部５３０で供給することができる。
【００９８】
本実施形態に係る温水および電力供給複合システム５００においては、後に詳述する制御部が接続されている。制御部は、吸熱部５１０における熱の吸熱量と、温水供給部５３０における温水の供給による熱の消費量との関係に基づいて、ランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替える。ただし、制御部を接続せずに、たとえば、人手によってランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替えるようにしてもよい。
【００９９】
具体的には、制御部は、三方弁５９０,５９１,５９２，５９３，５９４，５９５の接続、および圧縮機兼膨張機５５０の運転を切り替える。
【０１００】
本実施形態の温水および電力供給複合システム５００においては、第２の媒体系５００ｂのランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替えることにより、吸熱部５１０における吸熱の状態に関わらず安定して温水供給部５３０から温水を供給することができる。また、余剰の熱を利用して発電することができる。さらに、温水供給のための熱が不足した場合に、別系統の熱源を利用することなく、運転状態を切り替えるのみで不足した熱を補って温水供給を安定して行なうことができる。その結果、温水および電力供給複合システム５００の部品点数を低減するとともに、システムの利便性を向上することができる。
【０１０１】
以下、本発明の実施形態４に係る温水および電力供給複合システムについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、実施形態１〜３に係る温水および電力供給複合システムと同一の構成要素については説明を繰り返さない。
【０１０２】
(実施形態４)
図１０は、本発明の実施形態４に係る温水および電力供給複合システムの構成を示す系統図である。図１１は、本実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ランキンサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。図１２は、本実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ヒートポンプサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【０１０３】
図１０に示すように、本実施形態に係る温水および電力供給複合システム７００においては、第１媒体が流動する第１媒体系７００ａと、第２媒体が流動する第２の媒体系７００ｂと、水が流動する水系７００ｃとが構成されている。本実施形態の第１媒体は熱媒体であり、第２媒体は作動媒体(冷媒)である。
【０１０４】
第１媒体系７００ａにおいては、吸熱部７１０と、第１媒体と第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部７２０と、第１媒体と水との間で熱交換させる第３熱交換部７２１と、第１媒体を圧送する第１圧送部７４０と、吸熱部７１０を迂回して第１媒体を流動させるバイパス部７０１とが接続されている。
【０１０５】
バイパス部７０１の一端は、三方弁７９０を介して、吸熱部７１０と第１圧送部７４０との間に接続されている。バイパス部７０１の他端は、三方弁７９１を介して、吸熱部７１０と第１熱交換部７２０との間に接続されている。
【０１０６】
第２の媒体系７００ｂにおいては、圧縮機兼膨張機７５０と、圧縮機兼膨張機７５０で圧縮された第２媒体の逆流を防止する逆流防止部７７０と、第１熱交換部７２０と、第２媒体を膨張させる膨張機構７８０と、外気と第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部７６０と、第２媒体を圧送する第２圧送部７４１と、第２媒体と水系７００ｃを循環する水との間で熱交換する第４熱交換部７２２とが接続されている。
【０１０７】
第４熱交換部７２２は、二重配管構造を有する熱交換器であって、内側の配管を第２媒体が流動し、外側の配管を水が流動する。ただし、この逆でもよく、内側の配管を水が流動し、外側の配管を第２媒体が流動するようにしてもよい。内側の配管は、熱伝導性の高い材料で形成されている。第２媒体および水は、第４熱交換部７２２を流動している間に、温度の高い方から温度の低い方に熱を移動させる。
【０１０８】
逆流防止部７７０は、三方弁７９２および三方弁７９３を介して、第１熱交換部７２０と圧縮機兼膨張機７５０との間に接続されている。膨張機構７８０の一端は、三方弁７９４を介して第１熱交換部７２０と第２圧送部７４１との間に接続されている。膨張機構７８０の他端は、第２熱交換部７６０の一端と接続されている。第２熱交換部７６０の他端は、三方弁７９５を介して圧縮機兼膨張機７５０と第４熱交換部７２２との間に接続されている。
【０１０９】
水系７００ｃにおいては、温水供給部７３０と第３熱交換部７２１とが接続され、さらに第４熱交換部７２２が並列に接続されている。具体的には、第４熱交換部７２２の一端が、温水供給部７３０と第３熱交換部７２１と間の流路の一方に接続され、第４熱交換部７２２の他端が、温水供給部７３０と第３熱交換部７２１と間の流路の他方に接続されている。
【０１１０】
本実施形態に係る温水および電力供給複合システム７００は、第２の媒体系７００ｂをランキンサイクル運転の状態と、ヒートポンプサイクル運転の状態とに切り替えることができる。
【０１１１】
以下、本実施形態に係る温水および電力供給複合システム７００において、ランキンサイクル運転の状態およびヒートポンプサイクル運転の状態における、第１媒体および第２媒体の流動経路とそれぞれの流動中の状態とについて説明する。
【０１１２】
図１１に示すように、ランキンサイクル運転の状態においては、第２の媒体系７００ｂ内を第２媒体は、第１熱交換部７２０、圧縮機兼膨張機７５０、第４熱交換部７２２および第２圧送部７４１を順に循環する。すなわち、図中の矢印８１０，８１１，８１２，８１３で示すように、第２媒体が循環する。
【０１１３】
第１媒体系７００ａにおいては、第１媒体は、吸熱部７１０、第１熱交換部７２０、第３熱交換部７２１および第１圧送部７４０を順に循環する。すなわち、図中の矢印８００，８０１，８０２，８０３で示すように、第１媒体が循環する。
【０１１４】
水系７００ｃにおいては、水は、第３熱交換部７２１と温水供給部７３０との間で循環する。すなわち、図中の矢印８２０，８２１で示すように、水が循環する。また、水は、第４熱交換部７２２と温水供給部７３０との間で循環する。すなわち、図中の矢印８２３，８２４で示すように、水が循環する。本実施形態においては、この循環する水の一部が温水供給部７３０から温水として供給される。
【０１１５】
このようにランキンサイクル運転の状態において第１媒体が循環することにより、吸熱部７１０で吸熱させた第１媒体の熱の一部を第１熱交換部７２０において第２媒体に移した後、第１媒体の残りの熱を第３熱交換部７２１において水に移すことができる。
【０１１６】
第１熱交換部７２０において熱交換した第２媒体は、圧縮機兼膨張機７５０に送られて圧縮機兼膨張機７５０の圧縮膨張部７５０ａにより膨張させられる。膨張した第２媒体が圧縮機兼膨張機７５０の発動発電部７５０ｂを駆動させることにより、圧縮機兼膨張機７５０において発電が行なわれる。
【０１１７】
圧縮機兼膨張機７５０において仕事をした第２媒体は、第４熱交換部７２２において水系７００ｃを循環する水に対して放熱して凝縮する。凝縮した第２媒体は、第２圧送部７４１により第１熱交換部７２０に向けて圧送される。
【０１１８】
第１媒体が上記のように流動することにより、吸熱部７１０において吸熱した第１媒体の一部の熱を電力に変換して発電しつつ、吸熱部７１０において吸熱した第１媒体の一部の熱で水を昇温して温水を供給することができる。
【０１１９】
また、第２媒体が第４熱交換部７２２において凝縮する際に放熱される熱をで水を昇温して温水を供給することができる。
【０１２０】
一方、ヒートポンプサイクル運転の状態においては、図１２に示すように、第２の媒体系７００ｂ内を第２媒体は、圧縮機兼膨張機７５０、逆流防止部７７０、第１熱交換部７２０、膨張機構７８０および第２熱交換部７６０を順に循環する。すなわち、図中の矢印８３０，８３１，８３２，８３３，８３４で示すように、第２媒体が循環する。
【０１２１】
第１媒体系７００ａにおいては、第１媒体は、第１熱交換部７２０、第３熱交換部７２１、第１圧送部７４０、吸熱部７１０またはバイパス部７０１を順に循環する。すなわち、図中の矢印８４０，８４１，８４２，８４３または８４４で示すように、第１媒体が循環する。
【０１２２】
ヒートポンプサイクル運転の状態では、第２の媒体系７００ｂにおいて、外部から供給された電力により圧縮機兼膨張機７５０の発動発電部７５０ｂを駆動させて、第２媒体を圧縮膨張部７５０ａにより圧縮して高温にする。吸熱させられた第２媒体は、逆流防止部７７０を通過した後、第１熱交換部７２０に送られて、第１媒体に第２媒体の熱の一部を与える。その後、第２媒体は、膨張機構７８０で膨張させられることにより減圧される。減圧された第２媒体は、第２熱交換部７６０で外気から吸熱して蒸発した状態で圧縮機兼膨張機７５０に送られる。
【０１２３】
このように第２媒体が循環することにより、圧縮機兼膨張機７５０で第２媒体に吸熱させた熱を第１媒体に移すことができる。第１熱交換部７２０において熱交換された第１媒体は、第３熱交換部７２１において水に熱を移す。水と熱交換した第１媒体は、第１圧送部７４０により三方弁７９０に向けて圧送される。
【０１２４】
吸熱部７１０における吸熱が可能な場合には、第１媒体は、吸熱部７１０に送られて吸熱させられた後、第１熱交換部７２０に送られる。一方、吸熱部７１０における吸熱が不可能な場合または非効率な場合には、第１媒体は、バイパス部７０１を通過して第１熱交換部７２０に送られる。第３熱交換部７２１において吸熱させられて昇温した水の一部は、温水供給部７３０から供給される。
【０１２５】
このようにヒートポンプサイクル運転の状態において第１媒体が循環することにより、圧縮機兼膨張機７５０で第２媒体に吸熱させた熱により昇温された温水を温水供給部７３０で供給することができる。
【０１２６】
本実施形態に係る温水および電力供給複合システム７００においては、後に詳述する制御部が接続されている。制御部は、吸熱部７１０における熱の吸熱量と、温水供給部７３０における温水の供給による熱の消費量との関係に基づいて、ランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替える。ただし、制御部を接続せずに、たとえば、人手によってランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替えるようにしてもよい。
【０１２７】
具体的には、制御部は、三方弁７９０,７９１,７９２，７９３，７９４，７９５の接続、および圧縮機兼膨張機７５０の運転を切り替える。
【０１２８】
本実施形態の温水および電力供給複合システム７００においては、第２の媒体系７００ｂのランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替えることにより、吸熱部７１０における吸熱の状態に関わらず安定して温水供給部７３０から温水を供給することができる。また、余剰の熱を利用して発電することができる。さらに、温水供給のための熱が不足した場合に、別系統の熱源を利用することなく、運転状態を切り替えるのみで不足した熱を補って温水供給を安定して行なうことができる。その結果、温水および電力供給複合システム７００の部品点数を低減するとともに、システムの利便性を向上することができる。
【０１２９】
以下、本発明の実施形態５に係る温水および電力供給複合システムについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、実施形態１〜４に係る温水および電力供給複合システムと同一の構成要素については説明を繰り返さない。
【０１３０】
(実施形態５)
図１３は、本発明の実施形態５に係る温水および電力供給複合システムの構成を示す系統図である。図１４は、本実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ランキンサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。図１５は、本実施形態に係る温水および電力供給複合システムにおいて、ヒートポンプサイクル運転の状態での媒体の流れを示す図である。
【０１３１】
図１３に示すように、本実施形態に係る温水および電力供給複合システム９００においては、第１媒体が流動する第１媒体系９００ａと、第２媒体が流動する第２の媒体系９００ｂと、水が流動する水系９００ｃとが構成されている。本実施形態の第１媒体は熱媒体であり、第２媒体は作動媒体(冷媒)である。
【０１３２】
第１媒体系９００ａにおいては、吸熱部９１０と、第１媒体と第２媒体との間で熱交換させる第１熱交換部９２０と、第１媒体と水との間で熱交換させる第３熱交換部９２１と、第１媒体を圧送する第１圧送部９４０と、吸熱部９１０を迂回して第１媒体を流動させるバイパス部９０１とが接続されている。
【０１３３】
バイパス部９０１の一端は、三方弁９９０を介して、吸熱部９１０と第１圧送部９４０との間に接続されている。バイパス部９０１の他端は、三方弁９９１を介して、吸熱部９１０と第１熱交換部９２０との間に接続されている。
【０１３４】
第２の媒体系９００ｂにおいては、圧縮機兼膨張機９５０と、圧縮機兼膨張機９５０で圧縮された第２媒体の逆流を防止する逆流防止部９７０と、第１熱交換部９２０と、第２媒体を膨張させる膨張機構９８０と、外気と第２媒体との間で熱交換させる第２熱交換部９６０と、第２媒体を圧送する第２圧送部９４１と、第２媒体と水系９００ｃを循環する水との間で熱交換する第４熱交換部９２２とが接続されている。
【０１３５】
逆流防止部９７０は、三方弁９９２および三方弁９９３を介して、第１熱交換部９２０と圧縮機兼膨張機９５０との間に接続されている。膨張機構９８０の一端は、三方弁９９４を介して第１熱交換部９２０と第２圧送部９４１との間に接続されている。膨張機構９８０の他端は、第２熱交換部９６０の一端と接続されている。第２熱交換部９６０の他端は、三方弁９９５を介して圧縮機兼膨張機９５０と第４熱交換部９２２との間に接続されている。
【０１３６】
水系９００ｃにおいては、温水供給部９３０と第３熱交換部９２１とが接続され、さらに第４熱交換部９２２が直列に接続されている。具体的には、第４熱交換部９２２の両端が、温水供給部９３０と第３熱交換部９２１と間の流路の一方に接続されている。
【０１３７】
本実施形態に係る温水および電力供給複合システム９００は、第２の媒体系９００ｂをランキンサイクル運転の状態と、ヒートポンプサイクル運転の状態とに切り替えることができる。
【０１３８】
以下、本実施形態に係る温水および電力供給複合システム９００において、ランキンサイクル運転の状態およびヒートポンプサイクル運転の状態における、第１媒体および第２媒体の流動経路とそれぞれの流動中の状態とについて説明する。
【０１３９】
図１４に示すように、ランキンサイクル運転の状態においては、第２の媒体系９００ｂ内を第２媒体は、第１熱交換部９２０、圧縮機兼膨張機９５０、第４熱交換部９２２および第２圧送部９４１を順に循環する。すなわち、図中の矢印１０１０，１０１１，１０１２，１０１３で示すように、第２媒体が循環する。
【０１４０】
第１媒体系９００ａにおいては、第１媒体は、吸熱部９１０、第１熱交換部９２０、第３熱交換部９２１および第１圧送部９４０を順に循環する。すなわち、図中の矢印１０００，１００１，１００２，１００３で示すように、第１媒体が循環する。
【０１４１】
水系９００ｃにおいては、水は、第３熱交換部９２１、第４熱交換部９２２および温水供給部９３０を順に循環する。すなわち、図中の矢印１０２０，１０２１，１０２２，１０２３で示すように、水が循環する。本実施形態においては、この循環する水の一部が温水供給部９３０から温水として供給される。
【０１４２】
このようにランキンサイクル運転の状態において第１媒体が循環することにより、吸熱部９１０で吸熱させた第１媒体の熱の一部を第１熱交換部９２０において第２媒体に移した後、第１媒体の残りの熱を第３熱交換部９２１において水に移すことができる。
【０１４３】
第１熱交換部９２０において熱交換した第２媒体は、圧縮機兼膨張機９５０に送られて圧縮機兼膨張機９５０の圧縮膨張部９５０ａにより膨張させられる。膨張した第２媒体が圧縮機兼膨張機９５０の発動発電部９５０ｂを駆動させることにより、圧縮機兼膨張機９５０において発電が行なわれる。
【０１４４】
圧縮機兼膨張機９５０において仕事をした第２媒体は、第４熱交換部９２２において水系９００ｃを循環する水に対して放熱して凝縮する。凝縮した第２媒体は、第２圧送部９４１により第１熱交換部９２０に向けて圧送される。
【０１４５】
第１媒体が上記のように流動することにより、吸熱部９１０において吸熱した第１媒体の一部の熱を電力に変換して発電しつつ、吸熱部９１０において吸熱した第１媒体の一部の熱で水を昇温して温水を供給することができる。
【０１４６】
また、第２媒体が第４熱交換部９２２において凝縮する際に放熱される熱をで水を昇温して温水を供給することができる。
【０１４７】
一方、ヒートポンプサイクル運転の状態においては、図１５に示すように、第２の媒体系９００ｂ内を第２媒体は、圧縮機兼膨張機９５０、逆流防止部９７０、第１熱交換部９２０、膨張機構９８０および第２熱交換部９６０を順に循環する。すなわち、図中の矢印１０３０，１０３１，１０３２，１０３３，１０３４で示すように、第２媒体が循環する。
【０１４８】
第１媒体系９００ａにおいては、第１媒体は、第１熱交換部９２０、第３熱交換部９２１、第１圧送部９４０、吸熱部９１０またはバイパス部９０１を順に循環する。すなわち、図中の矢印１０４０，１０４１，１０４２，１０４３または１０４４で示すように、第１媒体が循環する。
【０１４９】
ヒートポンプサイクル運転の状態では、第２の媒体系９００ｂにおいて、外部から供給された電力により圧縮機兼膨張機９５０の発動発電部９５０ｂを駆動させて、第２媒体を圧縮膨張部９５０ａにより圧縮して高温にする。吸熱させられた第２媒体は、逆流防止部９７０を通過した後、第１熱交換部９２０に送られて、第１媒体に第２媒体の熱の一部を与える。その後、第２媒体は、膨張機構９８０で膨張させられることにより減圧される。減圧された第２媒体は、第２熱交換部９６０で外気から吸熱して蒸発した状態で圧縮機兼膨張機９５０に送られる。
【０１５０】
このように第２媒体が循環することにより、圧縮機兼膨張機９５０で第２媒体に吸熱させた熱を第１媒体に移すことができる。第１熱交換部９２０において熱交換された第１媒体は、第３熱交換部９２１において水に熱を移す。水と熱交換した第１媒体は、第１圧送部９４０により三方弁９９０に向けて圧送される。
【０１５１】
吸熱部９１０における吸熱が可能な場合には、第１媒体は、吸熱部９１０に送られて吸熱させられた後、第１熱交換部９２０に送られる。一方、吸熱部９１０における吸熱が不可能な場合または非効率な場合には、第１媒体は、バイパス部９０１を通過して第１熱交換部９２０に送られる。
【０１５２】
第３熱交換部９２１において吸熱させられて昇温した水は、第４熱交換部９２２においてさらに吸熱させられる。第４熱交換部９２２において吸熱させられて昇温した水の一部は、温水供給部９３０から供給される。
【０１５３】
このようにヒートポンプサイクル運転の状態において第１媒体が循環することにより、圧縮機兼膨張機９５０で第２媒体に吸熱させた熱により昇温された温水を温水供給部９３０で供給することができる。
【０１５４】
本実施形態に係る温水および電力供給複合システム９００においては、後に詳述する制御部が接続されている。制御部は、吸熱部９１０における熱の吸熱量と、温水供給部９３０における温水の供給による熱の消費量との関係に基づいて、ランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替える。ただし、制御部を接続せずに、たとえば、人手によってランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替えるようにしてもよい。
【０１５５】
具体的には、制御部は、三方弁９９０,９９１,９９２，９９３，９９４，９９５の接続、および圧縮機兼膨張機９５０の運転を切り替える。
【０１５６】
本実施形態の温水および電力供給複合システム９００においては、第２の媒体系９００ｂのランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替えることにより、吸熱部９１０における吸熱の状態に関わらず安定して温水供給部９３０から温水を供給することができる。また、余剰の熱を利用して発電することができる。さらに、温水供給のための熱が不足した場合に、別系統の熱源を利用することなく、運転状態を切り替えるのみで不足した熱を補って温水供給を安定して行なうことができる。その結果、温水および電力供給複合システム９００の部品点数を低減するとともに、システムの利便性を向上することができる。
【０１５７】
以下、本発明の実施形態６に係る温水および電力供給複合システムについて図面を参照して説明する。なお、以下の説明においては、実施形態１〜５に係る温水および電力供給複合システムの構成要素については説明を繰り返さない。
【０１５８】
(実施形態６)
本実施形態は、実施形態１〜５のいずれかの温水および電力供給複合システムにおける制御部の一形態に係るものである。
【０１５９】
図１６は、本発明の実施形態６に係る制御部の構成を示す模式図である。図１６に示すように、制御部１１００は、温水および電力供給複合システム１００，３００，５００，７００，９００の各構成に配置された検知装置に接続されている。
【０１６０】
制御部は、中央演算処理装置などの処理部１１１０と、半導体メモリおよびハードディスクなどの記憶装置を含む記録部１１２０と、ディスプレイおよびキーパッドなどを含む表示入力部１１３０とを有している。
【０１６１】
温水および電力供給複合システムの各構成に配置された検知装置は、各構成の運転状況をモニタリングしている。たとえば、吸熱部における吸熱量、および、温水供給部における温水供給量と供給される温水の水温などシステムの現状の運転状況をモニタリングする。検知装置は、その運転状況モニタの結果を処理部１１１０に送信する。処理部１１１０は、図中の１１３２で示すように、運転状況モニタの結果を表示入力部１１３０に表示させるともに、図中の矢印１１２２で示すように、運転状況モニタの結果を運転履歴として記録部１１２０に書き込む。
【０１６２】
記録部１１２０には、システムの過去の運転履歴が記録されている。たとえば、システムの各構成毎の運転時間、系を循環している冷媒または水の温度、温水供給部における温水供給量などが、季節および時間などの環境的なファクターとリンクして記録されている。
【０１６３】
システムの使用者は、表示入力部１１３０で現在の運転状況を確認しつつ、図中の矢印１１３１で示すようにシステムの各構成の運転設定を入力する。入力された運転設定は、処理部１１１０からシステムの各構成に制御出力として送られる。
【０１６４】
一度設定された運転設定は、記録部１１２０に運転パターンとして記録される。そのため、過去に同様の運転状況があった場合には、表示入力部１１３０から入力するのではなく、記録部１１２０に記録されている運転パターンが読み出されて、図中の矢印１１２１で示すように処理部１１１０に送られる。処理部１１１０に送られた運転パターンは、システムの各構成に制御出力として送られる。
【０１６５】
上記のように構成された制御部１１００は、温水供給部における温水の必要供給量を推測し、吸熱部における熱の吸熱量が必要供給量の温水の供給に必要な熱量以上である場合には、ランキンサイクル運転を実行させ、吸熱部における熱の吸熱量が必要供給量の温水の供給に必要な熱量より少ない場合には、ヒートポンプサイクル運転を実行させる。
【０１６６】
すなわち、季節および時間などによって吸熱部から得られる熱量の変化を予測して、ランキンサイクル運転とヒートポンプサイクル運転とを切り替えることにより、温水の供給と発電とを安定して行なうことができ、かつ、吸熱した熱量を無駄にすることなく有効に使用することができる。
【０１６７】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【０１６８】
１０  太陽熱、１００，３００，５００，７００，９００  電力供給複合システム、１００ａ  第１の媒体系、１００ｂ，５００ｂ，７００ｂ，９００ｂ  第２の媒体系、１０１，５０１，７０１，９０１  バイパス部、１１０，３１０，５１０，７１０，９１０  吸熱部、１２０，５２０，７２０，９２０  第１熱交換部、１３０，３３０，５３０，７３０，９３０  温水供給部、１４０，３４０，５４０，７４０，９４０  第１圧送部、１４１，５４１，７４１，９４１  第２圧送部、１５０，３５０，５５０，７５０，９５０  圧縮機兼膨張機、１５０ａ，３５０ａ，５５０ａ，７５０ａ，９５０ａ  圧縮膨張部、１５０ｂ，３５０ｂ，５５０ｂ，７５０ｂ，９５０ｂ  発動発電部、１６０，５６０，７６０，９６０  第２熱交換部、１７０，３７０，５７０，７７０，９７０  逆流防止部、１８０，３８０，５８０，７８０，９８０  膨張機構、１９０，１９１，１９２，１９３，１９４，３９２，３９３，３９４，３９５，３９６，３９７，５９０，５９１，５９２，５９３，５９４，５９５，７９０，７９１，７９２，７９３，７９４，７９５，９９０，９９１，９９２，９９３，９９４，９９５  三方弁、３００a，  媒体系、３００ｃ，５００ｃ，７００ｃ，９００ｃ  水系、３０１  流路、３２０，３２１，５２１，７２１，９２１  第３熱交換部、５００ａ，７００ａ，９００ａ  第１媒体系、７２２，９２２  第４熱交換部、１１００  制御部、１１１０  処理部、１１２０  記録部、１１３０  表示入力部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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