JP2002256970A - コージェネレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 コージェネレーションシステムのエネルギ効
率を向上させる。 【解決手段】 燃料Ｆを消費して発電する発電手段１を
設け、この発電手段１の発生電力Ｅを電力需要部２に供
給する給電手段３、及び、発電手段１の排熱Ｑを熱需要
部４に供給する給熱手段５を設ける構成において、発電
手段１の発生電力Ｅにより駆動する電力駆動型のヒート
ポンプ３４を設け、この電力駆動型ヒートポンプ３４の
発生温熱又は発生冷熱を熱需要部４に供給する構成にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコージェネレーショ
ンシステムに関し、燃料を消費して発電する発電手段を
設け、この発電手段の発生電力を電力需要部に供給する
給電手段、及び、発電手段の排熱を熱需要部に供給する
給熱手段を設けたシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コージェネレーションシステム
（熱電併給システム）では、熱需要部での排熱需要が減
少したとき、発電手段の排熱のうちの余剰分を蓄熱槽に
蓄熱する、また、熱需要部で発電手段の排熱より吸収式
冷凍機を駆動して冷熱を得る場合では、冷熱需要の減少
時に吸収式冷凍機の発生冷熱のうちの余剰分を蓄熱槽に
蓄熱するようにしたものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
システムでは、熱需要部での排熱需要の減少や冷熱需要
の減少に対しては上記蓄熱により対応して高温排熱の未
利用廃棄を抑止できるものの、熱需要部の排熱需要が大
きい状況（すなわち、排熱需要を賄う上で発電手段を高
出力運転する必要がある状況）での電力需要部における
電力需要の減少に対しては対応できず、未利用電力を生
じる状態になり、この点で発電能力を有効に活用できず
システム全体としてのエネルギ効率が低下する問題があ
った。

【０００４】この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、
合理的なシステム構成により上記の如き問題を効果的に
解消する点にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔１〕請求項１に係る発
明はコージェネレーションシステムに係り、その特徴
は、燃料を消費して発電する発電手段を設け、この発電
手段の発生電力を電力需要部に供給する給電手段、及
び、前記発電手段の排熱を熱需要部に供給する給熱手段
を設ける構成において、前記発電手段の発生電力により
駆動する電力駆動型のヒートポンプを設け、この電力駆
動型ヒートポンプの発生温熱又は発生冷熱を熱需要部に
供給する構成にしてある点にある。

【０００６】つまり、この構成によれば、熱需要部の排
熱需要が大きくその排熱需要を賄う上で発電手段を高出
力運転する必要があるのに対し、電力需要部の電力需要
が小さく発電手段の発生電力に余剰を生じる状況になっ
た際、その余剰電力による上記電力駆動型ヒートポンプ
の駆動運転により、余剰電力をその状況下において熱需
要部で需要がある温熱や冷熱の形にして有効に利用で
き、この点で、先述の如き従来のコージェネレーション
システムに比べ、システム全体としてのエネルギ効率を
効果的に高めることができる。

【０００７】なお、請求項１に係る発明の実施におい
て、電力駆動型ヒートポンプには種々の形式のものを採
用できるが、一般に多用されている電動モータ駆動の蒸
気圧縮式ヒートポンプを用いれば、汎用性の面やコスト
面で有利になる。

【０００８】また、その電力駆動型ヒートポンプは、熱
需要部に供給する温熱の発生運転のみを行なうもの、あ
るいは、熱需要部に供給する冷熱の発生運転のみを行な
うもの（冷凍機）、あるいはまた、それら温熱発生運転
と冷熱発生運転との切り換え実施が可能なもののいずれ
であってもよく、いずれのものを採用するかは熱需要部
の温冷熱需要に応じて決定すればよい。

【０００９】請求項１に係る発明の実施にあたっては、
発電手段の発生電力により駆動する電力駆動型ヒートポ
ンプに加え、発電手段の発生電力により運転する電気ヒ
ータを合わせ装備し、この電気ヒータの発生温熱を熱需
要部における種々の温熱用途に使用するシステム構成に
してもよい。

【００１０】〔２〕請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の実施に好適な実施形態を特定するものであ
り、その特徴は、前記電力駆動型ヒートポンプを、建築
物における地中壁の壁面又は建築物における地中基礎杭
の杭周面を対地伝熱面にした状態で、その温熱発生運転
において地中から採熱させる、又は、その冷熱発生運転
において地中へ放熱させる構成にしてある点にある。

【００１１】つまり、ヒートポンプの採熱源や放熱源と
しては一般に大気空気（外気）や河川水などが用いられ
るが、地中は大気空気や河川水などに比べ温度的に安定
しており、この点で採熱源や放熱源として優れている。
また、建築物の規模に応じ全体として大きな面積となる
建築物の地中壁の壁面や建築物の地中基礎杭の杭周面を
対地伝熱面とするのであれば、大きな対地伝熱面積を確
保することも容易である。

【００１２】これらのことから、上記構成によれば、前
述の如き余剰電力を利用した電力駆動型ヒートポンプの
運転において、温熱発生運転では高い採熱効率を、ま
た、冷熱発生運転では高い放熱効率を安定的に確保する
ことができて、そのことで、いずれの運転においても高
いヒートポンプ効率（成績係数）を安定的に得ることが
でき、これにより、請求項１記載の発明による余剰電力
の有効利用と相俟って、コージェネレーションシステム
のシステム全体としてのエネルギ効率を一層効果的に高
めることができる。

【００１３】なお、請求項２に係る発明の実施にあたっ
ては、電力駆動型ヒートポンプを、その温熱発生運転に
おいて上記の如き地中からの採熱との切り換えで、ない
しは、地中からの採熱と併行させて、大気空気や河川水
あるいは下水などの別の採熱源からも採熱させるシステ
ム構成にしてもよく、また同様に、電力駆動型ヒートポ
ンプを、その冷熱発生運転において上記の如き地中への
放熱との切り換えで、ないしは、地中への放熱と併行さ
せて、大気空気や河川水あるいは下水などの別の放熱源
へも放熱させるシステム構成にしてもよい。

【００１４】〔３〕請求項３に係る発明は、請求項１又
は２に係る発明の実施に好適な実施形態を特定するもの
であり、その特徴は、前記電力駆動型ヒートポンプの発
生温熱又は発生冷熱を建築物における地中基礎杭又は建
築物における地中壁に蓄熱する構成にしてある点にあ
る。

【００１５】つまり、ヒートポンプの発生温熱や発生冷
熱を蓄熱するには、一般に蓄熱槽を設けるが、この場
合、その蓄熱槽の設置スペースを確保することが必要に
なる。これに対し、上記構成であれば、建築物における
地中基礎杭や地中壁を利用して、それら地中基礎杭や地
中壁に電力駆動型ヒートポンプの発生温熱や発生冷熱を
蓄熱するから、蓄熱槽を設置するための専用設置スペー
スの確保を不要にする、ないしは、蓄熱槽を併用するに
してもその専用設置スペースを効果的に縮減することが
でき、これにより、省スペース化を効果的に達成でき
る。

【００１６】そしてまた、地中は保温性に優れることか
ら、また、建築物の規模に応じ全体として大きな容積と
なる建築物の地中壁や地中基礎杭に蓄熱するのであれ
ば、大きな蓄熱容量を確保することも容易であることか
ら、上記構成によれば、前述の如き余剰電力を利用した
電力駆動型ヒートポンプの運転で得た温熱や冷熱を、放
熱損の少ない状態で大量に蓄熱しておくことができ、こ
れにより、請求項１記載の発明による余剰電力の有効利
用と相俟って、コージェネレーションシステムのシステ
ム全体としてのエネルギ効率も一層効果的に高めること
ができる。

【００１７】なお、蓄熱した温熱や冷熱は、熱需要部に
おける温熱需要や冷熱需要の増大時に使用する。

【００１８】〔４〕請求項４に係る発明は、請求項１〜
３に係る発明の実施に好適な実施形態を特定するもので
あり、その特徴は、前記発電手段の排熱を建築物におけ
る地中基礎杭又は建築物における地中壁に蓄熱する構成
にしてある点にある。

【００１９】つまり、この構成によれば、請求項３に係
る発明と同様、建築物における地中基礎杭や地中壁を利
用して、それら地中基礎杭や地中壁に発電手段の排熱を
蓄熱するから、発電手段の排熱を蓄熱するシステム形態
を採ることにおいて、排熱蓄熱用の蓄熱槽を設置するた
めの専用設置スペースの確保を不要にする、ないしは、
排熱蓄熱用の蓄熱槽を併用するにしてもその専用設置ス
ペースを効果的に縮減することができ、これにより、省
スペース化を効果的に達成できる。

【００２０】そしてまた、前述の如く、地中は保温性に
優れることから、また、建築物の規模に応じ全体として
大きな容積となる建築物の地中壁や地中基礎杭に蓄熱す
るのであれば、大きな蓄熱容量を確保することも容易で
あることから、上記構成によれば、発電手段の排熱を放
熱損の少ない状態で大量に蓄熱しておくことができ、こ
れにより、コージェネレーションシステムのシステム全
体としてのエネルギ効率も一層効果的に高めることがで
きる。

【００２１】なお、蓄熱した排熱は熱需要部における排
熱需要の増大時に使用する。

【００２２】〔５〕請求項５に係る発明は、請求項１〜
４のいずれか１項に係る発明の実施に好適な実施形態を
特定するものであり、その特徴は、前記給熱手段により
供給される前記発電手段の排熱を駆動熱源とする熱駆動
型のヒートポンプを設けてある点にある。

【００２３】つまり、この構成では、上記熱駆動型ヒー
トポンプの発生冷熱や発生温熱により熱需要部における
冷熱需要や温熱需要に対応するが、システム中に発電手
段の排熱により駆動する熱駆動型ヒートポンプと発電手
段の発生電力により駆動する前記電力駆動型ヒートポン
プとを備えることにより、両ヒートポンプをもってより
大きな温冷熱需要に対応したり、これら熱駆動型ヒート
ポンプと電力駆動型ヒートポンプとの各々の特性を活か
して、負荷条件が異なる種々の温冷熱需要に対し、それ
らの負荷条件に即した状態で対応するといったことも可
能になり、これらの点で種々の用途に対する対応性及び
機能性に一層優れたコージェネレーションシステムにす
ることができる。

【００２４】また、これら熱駆動型ヒートポンプと電力
駆動型ヒートポンプとのいずれか一方を温熱発生運転す
るのに対し、他方を冷熱発生運転する場合では、冷熱発
生運転するヒートポンプの排温熱を温熱発生運転するヒ
ートポンプの採熱源に利用するようにし、そのことでシ
ステム全体としてのエネルギ効率の一層の向上を図ると
いったことも可能になる。

【００２５】そしてまた、請求項５に係る発明の実施に
おいて、上記熱駆動型ヒートポンプの発生冷熱や発生温
熱を請求項３，４に係る発明と同様に建築物の地中基礎
杭や地中壁に蓄熱するシステム構成にしたり、上記熱駆
動型ヒートポンプを、請求項２に係る発明と同様に建築
物における地中壁の壁面や地中基礎杭の杭周面を対地伝
熱面にした状態で、その冷熱発生運転において地中へ放
熱させる、又は、その温熱発生運転において地中から採
熱させるシステム構成にすれば、その熱駆動型ヒートポ
ンプについても請求項３，４や請求項２に係る発明と同
様の効果を期待することができる。

【００２６】なお、請求項５に係る発明の実施におい
て、熱駆動型ヒートポンプには種々の形式のものを採用
できるが、一般に多用されている蒸気熱源又は温水熱源
の吸収式ヒートポンプを用いれば、汎用性の面やコスト
面で有利になる。

【００２７】また、その熱駆動型ヒートポンプは、温熱
の発生運転のみを行なうもの、あるいは、冷熱の発生運
転のみを行なうもの（冷凍機）、あるいはまた、それら
温熱発生運転と冷熱発生運転との切り換え実施が可能な
もののいずれであってもよく、いずれのものを採用する
かは熱需要部の温冷熱需要に応じて決定すればよい。

【００２８】請求項５に係る発明の実施にあたっては、
給熱手段による供給排熱を駆動熱源とする上記熱駆動型
ヒートポンプに加え、給熱手段による供給排熱を熱源と
する排熱利用ヒータを合わせ装備し、この排熱利用ヒー
タの発生温熱を熱需要部における種々の温熱用途に使用
するシステム構成にしてもよい。

【００２９】〔６〕請求項６に係る発明は、請求項１〜
５のいずれか１項に係る発明の実施に好適な実施形態を
特定するものであり、その特徴は、前記発電手段を、ガ
スタービンによる発電機の駆動で発電する構成にしてあ
る点にある。

【００３０】つまり、この構成では、給熱手段は発電手
段の排熱としてガスータービンの排ガス保有熱を熱需要
部に供給（具体的には、タービン排ガスの保有熱を種々
の用途のヒータの熱源や熱駆動型ヒートポンプの駆動熱
源に使用）するものとなるが、ガスタービンの排ガス温
度は一般のガスエンジンなどに比べ高温であることか
ら、この構成によれば、その高温を活かして種々の熱需
要に対する対応性を高く確保することができ、このこと
と請求項１〜５に係る発明の効果とが相俟って一層優れ
たコージェネレーションシステムになる。

【００３１】

【発明の実施の形態】図１はガスタービン・コージェネ
レーションシステムのシステム構成を示し、このシステ
ムは、燃料Ｆを消費して発電する発電手段１と、この発
電手段１の発生電力Ｅを電力需要部２に供給する給電手
段３と、発電手段１の高温排熱Ｑを熱需要部４に供給す
る給熱手段５とを備えている。

【００３２】発電手段１は、ガスタービン６と、このガ
スタービン６の出力軸に対し空気圧縮機７とともに軸連
結した発電機８と、再生器９を備え、ガスタービン６に
よる空気圧縮機７の駆動で吸気路１０から燃焼用空気Ａ
を吸入して、その吸入した燃焼用空気Ａを送気路１１を
通じガスタービン６の燃焼器１２に加圧供給し、この燃
焼器１２において燃料路１３からの供給燃料Ｆを燃焼さ
せることでガスタービン６を継続運転する。そして、こ
のガスタービン６による発電機８の駆動で発電手段１と
しての電力出力Ｅを得る。

【００３３】また再生器９において、排ガス路１４に送
出されるガスタービン６の排ガスＨ（高温の燃焼排ガ
ス）により送気路１１の燃焼用空気Ａを予熱すること
で、所要のタービン作動温度を得るのに要する燃料量を
低減して、ガスタービン６の燃料消費量を節減する。

【００３４】１５は再生器バイパス弁であり、この再生
器バイパス弁１５により、再生器９を通じて燃焼器１２
に送る燃焼用空気Ａと、バイパス路１６を通じ再生器９
を迂回させて燃焼器１２に送る燃焼用空気Ａとの流量比
を調整し、この流量比調整により、再生器９での燃焼用
空気Ａへの熱回収量を調整して、再生器９から送出され
るタービン排ガスＨの保有熱量を調整（主には排ガス温
度を調整）することで、コージェネレーションシステム
としての基本的な熱電比調整（すなわち、発電手段１の
発電量と種々の熱用途に回収利用する発電手段１からの
排熱量との比の調整）を行なう。

【００３５】給熱手段５は、再生器９よりも下流側で排
ガス路１４に介装した排熱回収用の熱交換器１７、及
び、この排熱回収用の熱交換器１７と排熱蓄熱手段１８
との間で熱媒Ｌ１を循環させる排熱回収用の循環路１９
を備え、再生器９から送出されるタービン排ガスＨを排
熱回収用熱交換器１７において排熱回収用循環路１９の
循環熱媒Ｌ１と熱交換させることで、タービン排ガスＨ
の高温保有熱（すなわち、熱需要部４に供給すべき発電
手段１の排熱Ｑ）を熱媒Ｌ１側に回収して、その回収熱
を排熱蓄熱手段１８に蓄熱し、この蓄熱した回収熱を熱
需要部４の温熱消費装置に供給する。

【００３６】熱需要部４の温熱消費装置としては、貯湯
槽２０のヒータ２０ａ、及び、熱駆動型ヒートポンプと
しての吸収式冷凍機２１を設けてあり、貯湯槽２０につ
いては、そのヒータ２０ａに対し熱源として循環させる
熱媒Ｌ２を中継熱交換器２２において排熱蓄熱手段１８
における高温熱媒Ｌ１（すなわち、タービン排ガスＨを
もって加熱した熱媒）により加熱することで、ヒータ２
０ａを貯湯槽２０の貯留水Ｌ３に対し加熱作用させて、
その貯留水Ｌ３を所定温度の温水にし、この温水Ｌ３を
給湯や暖房などの種々の温熱用途Ｘに供する。

【００３７】また、吸収式冷凍機２１については、排熱
蓄熱手段１８における高温熱媒Ｌ１を熱源とする発生器
２１ａでの濃吸収液の加熱により濃吸収液から冷媒蒸気
を発生させる駆動形態の運転を行なって、その蒸発器２
１ｂにおいて冷熱蓄熱手段２３との間での循環熱媒Ｌ４
を冷却し、この熱媒冷却により吸収式冷凍機２１の発生
冷熱を冷熱蓄熱手段２３に蓄熱して、その冷熱蓄熱手段
２３における低温熱媒Ｌ４を冷房などの種々の冷熱用途
Ｙに供する。

【００３８】排熱蓄熱手段１８及び冷熱蓄熱手段２３は
夫々、同図１及び図２，図３に示す如く、本システムを
設置する建築物Ｋの地中基礎杭２４を利用して構成して
あり、排熱蓄熱手段１８については、多数の地中基礎杭
２４のうち一部の区画Ｚａにおける複数本の基礎杭２４
ａを排熱蓄熱用として、この区画Ｚａ中の基礎杭２４ａ
の内部に、循環路１９を通じて排熱回収用熱交換器１７
との間で循環させる熱媒Ｌ１を貯留することで、タービ
ン排ガスＨからの高温回収熱を区画Ｚａ中の各基礎杭２
４ａに蓄熱し、そして、この区画Ｚａ中の基礎杭２４ａ
における高温の貯留熱媒Ｌ１を循環路２５を通じて中継
熱交換器２２や吸収式冷凍機２１の発生器２１ａに循環
供給することで、その蓄熱した高温回収熱を取り出す構
成にしてある。

【００３９】なお、１９′は中継熱交換器２２や吸収式
冷凍機２１の発生器２１ａと排熱回収用熱交換器１７と
の間で熱媒Ｌ１を直接に短絡循環させるための短絡循環
路、ｖｓはこの短絡循環状態を現出する為の三方弁であ
る。

【００４０】また同様に、冷熱蓄熱手段２３について
は、多数の地中基礎杭２４のうち他の一部区画Ｚｂにお
ける複数本の基礎杭２４ｂを冷熱蓄熱用として、この区
画Ｚｂ中の基礎杭２４ｂの内部に、循環路２６を通じて
吸収式冷凍機２１の蒸発器２１ｂとの間で循環させる熱
媒Ｌ４を貯留することで、吸収式冷凍機２１の発生冷熱
を区画Ｚｂ中の各基礎杭２４ｂに蓄熱し、そして、この
区画Ｚｂ中の基礎杭２４ｂにおける低温の貯留熱媒Ｌ４
を循環路２７を通じて冷熱用途Ｙ側に循環供給すること
で、その蓄熱した冷熱を取り出す構成にしてある。

【００４１】なお、２８は吸収冷凍機２１の冷却水Ｌ５
を大気空気と熱交換させて吸収式冷凍機２１の排温熱を
大気中に放熱するクーリングタワー、Ｐは各熱媒用のポ
ンプである。

【００４２】一方、給電手段３は、発電機８の発生電力
Ｅを所定周波数に調整する周波数制御器３０、及び、こ
の周波数調整した電力Ｅを電力需要部２の各電力消費機
器に分配する配電器３１を備えており、また、発電機８
の発生電力Ｅが不足の場合には、その不足分を系統連系
器３２による商用電源３３からの受電により賄うように
してある。

【００４３】そして、本システムでは、熱駆動型ヒート
ポンプである前記の吸収式冷凍機２１に加え、電力駆動
型ヒートポンプとして蒸気圧縮式ヒートポンプ３４を付
加装備し、この蒸気圧縮式ヒートポンプ３４（具体的に
は、その圧縮機駆動モータ３４ａ）を配電器３１により
分配する発電機８の発生電力Ｅをもって駆動するように
してある。

【００４４】この蒸気圧縮式ヒートポンプ３４は、対液
熱交換器３５、対空気熱交換器３６、負荷側熱交換器３
７、圧縮機、膨張弁を主要構成装置として形成したヒー
トポンプ回路（図示省略）を備えるとともに、フィンチ
ューブ式の対空気熱交換器３６に対し大気空気ＯＡを採
放熱源として通風するファン３５ａを備えており、対液
熱交換器３５については採放熱用熱交換器３８との間で
循環路３９を通じて熱媒Ｌ６を循環させ、負荷側熱交換
器３７については温冷熱蓄熱手段４０との間で循環路４
１を通じて熱媒Ｌ７を循環させるようにしてある。

【００４５】また、この蒸気圧縮式ヒートポンプ３４は
回路切換弁による冷媒経路の切り換えで温熱発生運転と
冷熱発生運転を選択的に実施する構成にしてあり、温熱
発生運転では、対液熱交換器３５と対空気熱交換器３６
との両方を冷媒蒸発器として機能させ、かつ、負荷側熱
交換器３７を冷媒凝縮器として機能させる２採熱源モー
ド用の冷媒経路、又は、対液熱交換器３５と対空気熱交
換器３６とのいずれか選択した一方を休止させた状態で
他方を冷媒蒸発器として機能させ、かつ、負荷側熱交換
器３７を冷媒凝縮器として機能させる１採熱源モード用
の冷媒経路にする。

【００４６】すなわち、この温熱発生運転では、上記２
採熱源モード用の冷媒経路又は１採熱源モード用の冷媒
経路を選択することで、熱媒Ｌ６を介しての採放熱用熱
交換器３８での採熱と対空気熱交換器３６での大気空気
ＯＡからの採熱との両方、又は、いずれか一方を行ない
ながら、冷媒凝縮器としての負荷側熱交換器３７におい
て温冷熱蓄熱手段４０との間での循環熱媒Ｌ７を加熱
し、この熱媒加熱により蒸気圧縮式ヒートポンプ３４の
発生温熱を温冷熱蓄熱手段４０に蓄熱して、その温冷熱
蓄熱手段４０における高温熱媒Ｌ７を貯湯槽２０からの
取り出し温水Ｌ３とともに熱需要部４における暖房など
の種々の温熱用途Ｘに供する。

【００４７】これに対し、冷熱発生運転では逆に、対液
熱交換器３５と対空気熱交換器３６との両方を冷媒凝縮
器として機能させ、かつ、負荷側熱交換器３７を冷媒蒸
発器として機能させる２放熱源モード用の冷媒経路、又
は、対液熱交換器３５と対空気熱交換器３６とのいずれ
か選択した一方を休止させた状態で他方を冷媒凝縮器と
して機能させ、かつ、負荷側熱交換器３７を冷媒蒸発器
として機能させる１放熱源モード用の冷媒経路にする。

【００４８】すなわち、この冷熱発生運転では、上記２
放熱源モード用の冷媒経路又は１放熱源モード用の冷媒
経路を選択することで、熱媒Ｌ６を介しての採放熱用熱
交換器３８での放熱と対空気熱交換器３６での大気空気
ＯＡへの放熱との両方、又は、いずれか一方を行ないな
がら、冷媒蒸発器としての負荷側熱交換器３７において
温冷熱蓄熱手段４０との間での循環熱媒Ｌ７を冷却し、
この熱媒冷却により蒸気圧縮式ヒートポンプ３４の発生
冷熱を温冷熱蓄熱手段４０に蓄熱して、その温冷熱蓄熱
手段４０における低温熱媒Ｌ７を冷熱蓄熱手段２３から
の取り出し低温熱媒Ｌ４とともに熱需要部４における冷
房などの種々の冷熱用途Ｙに供する。

【００４９】採放熱用熱交換器３８は、同図１，図２，
図３に示す如く、対液熱交換器３５との間での循環熱媒
Ｌ６を管内通過させる伝熱管３８ａを縦姿勢の長尺Ｕ字
管状にして、その多数を分散させて建築物Ｋの地中壁４
２に埋め込んだ構成にしてあり、これにより、蒸気圧縮
式ヒートポンプ３４の温熱発生運転のうち対液熱交換器
３５を冷媒蒸発器として機能させて採放熱用熱交換器３
８を採熱機能させる場合では、地中壁４２の壁面を対地
伝熱面に利用した状態で、対液熱交換器３５との間での
循環熱媒Ｌ６を、伝熱管３８ａの管壁及び地中壁４２の
構成材を介し対地熱交換させて、地中Ｇから採熱する。

【００５０】また、蒸気圧縮式ヒートポンプ３４の冷熱
発生運転のうち対液熱交換器３５を冷媒凝縮器として機
能させて採放熱用熱交換器３８を放熱機能させる場合で
は、同様に、地中壁４２の壁面を対地伝熱面に利用した
状態で、対液熱交換器３５との間での循環熱媒Ｌ６を対
地熱交換させて、地中Ｇへ放熱する。

【００５１】温冷熱蓄熱手段４０は、排熱蓄熱手段１８
及び冷熱蓄熱手段２３と同様、図１，図２，図３に示す
如く、本システムを設置する建築物Ｋの地中基礎杭２４
を利用して構成してあり、多数の地中基礎杭２４のうち
さらに他の一部区画Ｚｃにおける複数本の基礎杭２４ｃ
を温冷熱蓄熱用として、この区画Ｚｃ中の基礎杭２４ｃ
の内部に、循環路４１を通じて蒸気圧縮式ヒートポンプ
３４の負荷側熱交換器３７との間で循環させる熱媒Ｌ７
を貯留することで、蒸気圧縮式ヒートポンプ３４の発生
温熱又は発生冷熱を区画Ｚｃ中の各基礎杭２４ｃに蓄熱
し、そして、この区画Ｚｃ中の基礎杭２４ｃにおける高
温又は低温の貯留熱媒Ｌ７を循環路４３を通じて温熱用
途Ｘ側や冷熱用途Ｙ側に循環供給することで、その蓄熱
した温熱又は冷熱を取り出す構成にしてある。

【００５２】なお、ｖは蒸気圧縮式ヒートポンプ３４の
温熱発生運転時と冷熱発生運転時とで、地中基礎杭２４
ｃにおいて良好な温度成層蓄熱状態を形成するように、
熱媒Ｌ７の流れ経路を切り換える切換弁であり、図中破
線の矢印は冷熱発生運転時における熱媒Ｌ７の流れ経路
を示す。

【００５３】〔別実施形態〕次に本発明の別実施形態を
列記する。

【００５４】上述の実施形態では、発電手段１の発生電
力Ｅにより駆動する電力駆動型ヒートポンプ３４（蒸気
圧縮式ヒートポンプ）を、建築物Ｋにおける地中壁４２
の壁面を対地伝熱面にした状態で、その温熱発生運転に
おいて地中Ｇから採熱させ、また、その冷熱発生運転に
おいて地中Ｇへ放熱させる例を示したが、この電力駆動
型ヒートポンプ３４を、建築物Ｋにおける地中基礎杭２
４の杭周面を対地伝熱面にした状態、あるいは、地中基
礎杭２４の杭周面と地中壁４２の壁面との両方を対地伝
熱面にした状態で、その温熱発生運転において地中Ｇか
ら採熱させ、また、その冷熱発生運転において地中Ｇへ
放熱させるようにしてもよい。

【００５５】発電手段１の発生電力Ｅにより駆動する電
力駆動型ヒートポンプ３４を、その温熱発生運転におい
て上記の如き地中Ｇからの採熱との切り換えで、ないし
は、地中Ｇからの採熱と併行させて別の採熱源からも採
熱させる場合、また、その電力駆動型ヒートポンプ３４
を、その冷熱発生運転において上記の如き地中Ｇへの放
熱との切り換えで、ないしは、地中Ｇへの放熱と併行さ
せて別の放熱源へも放熱させる場合、それら別の採放熱
源には大気空気ＯＡに限らず、下水、湧水、河川水な
ど、種々のものを使用できる。

【００５６】前述の実施形態では、発電手段１の高温排
熱、発電手段１の発生電力Ｅにより駆動する電力駆動型
ヒートポンプ３４の発生温熱や発生冷熱、給熱手段５に
より供給される排熱を駆動熱源とする熱駆動型ヒートポ
ンプ２１（吸収式冷凍機）の発生冷熱（及び、温熱発生
運転を可能にした場合にはその発生温熱）を、建築物Ｋ
における地中基礎杭２４に蓄熱する例を示したが、これ
ら排熱や発生温冷熱を建築物Ｋにおける地中壁４２、あ
るいは、地中壁４２と地中基礎杭２４との両方に蓄熱す
るようにしてもよい。

【００５７】建築物Ｋの地中基礎杭２４や地中壁４２を
上記の如く対地伝熱手段や蓄熱手段として利用するにあ
たり、その建築物Ｋはビル、橋梁、タワー、競技場な
ど、どのようなものであってもよく、また、熱需要部４
における温冷熱需要（すなわち温冷熱用途）も、冷房、
暖房、給湯、融雪、凍結防止、物品の加熱や冷却など、
どのようなものであってもよい。

【００５８】建築物Ｋの地中基礎杭２４や地中壁４２を
対地伝熱手段や蓄熱手段として利用する場合、その対地
伝熱のための具体的構造や、その蓄熱及び蓄熱した熱の
取り出しのための具体的構造は前述の実施形態で示した
構造に限らず、種々の構成変更が可能である。

【００５９】発電手段１は、発電機８の駆動をガスター
ビン６により行なうものに必ずしも限定されるものでは
なく、燃料Ｆを消費して発電するものであれば、発電機
８をエンジンにより駆動するものや、燃料電池により電
力発生するものであってもよい。

【００６０】発電手段１の発生電力Ｅにより駆動する電
力駆動型ヒートポンプ３４は、発電手段１の発生電力か
ら給電手段３による電力需要部２への供給電力を差し引
いた余剰電力のみによる駆動に限らず、熱需要部４の熱
需要状況などによっては、電力需要部２における電力消
費機器の一部ないし全部よりも優先させた状態で発電手
段１の発生電力Ｅによる駆動を適時実施するようにして
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガスタービン・コージェネレーションシステム
のシステム構成図

【図２】対地伝熱手段及び蓄熱手段を示す建築物の概略
側面図

【図３】対地伝熱手段及び蓄熱手段を示す建築物地下部
の概略平面図

【符号の説明】

１ 発電手段 ２ 電力需要部 ３ 給電手段 ４ 熱需要部 ５ 給熱手段 ６ ガスタービン ８ 発電機 ２１ 熱駆動型ヒートポンプ ２４ 地中基礎杭 ３４ 電力駆動型のヒートポンプ ４２ 地中壁 Ｅ 発生電力 Ｆ 燃料 Ｇ 地中 Ｋ 建築物 Ｑ 排熱

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２５Ｂ 27/02 Ｆ２５Ｂ 27/02 Ｋ 30/06 30/06 Ｔ Ｆ２８Ｄ 20/00 Ｆ２８Ｄ 20/00 Ａ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燃料を消費して発電する発電手段を設
   け、この発電手段の発生電力を電力需要部に供給する給
   電手段、及び、前記発電手段の排熱を熱需要部に供給す
   る給熱手段を設けてあるコージェネレーションシステム
   であって、 前記発電手段の発生電力により駆動する電力駆動型のヒ
   ートポンプを設け、 この電力駆動型ヒートポンプの発生温熱又は発生冷熱を
   熱需要部に供給する構成にしてあるコージェネレーショ
   ンシステム。
2. 【請求項２】 前記電力駆動型ヒートポンプを、建築物
   における地中壁の壁面又は建築物における地中基礎杭の
   杭周面を対地伝熱面にした状態で、その温熱発生運転に
   おいて地中から採熱させる、又は、その冷熱発生運転に
   おいて地中へ放熱させる構成にしてある請求項１記載の
   コージェネレーションシステム。
3. 【請求項３】 前記電力駆動型ヒートポンプの発生温熱
   又は発生冷熱を建築物における地中基礎杭又は建築物に
   おける地中壁に蓄熱する構成にしてある請求項１又は２
   記載のコージェネレーションシステム。
4. 【請求項４】 前記発電手段の排熱を建築物における地
   中基礎杭又は建築物における地中壁に蓄熱する構成にし
   てある請求項１〜３のいずれか１項に記載のコージェネ
   レーションシステム。
5. 【請求項５】 前記給熱手段により供給される前記発電
   手段の排熱を駆動熱源とする熱駆動型のヒートポンプを
   設けてある請求項１〜４のいずれか１項に記載のコージ
   ェネレーションシステム。
6. 【請求項６】 前記発電手段を、ガスタービンによる発
   電機の駆動で発電する構成にしてある請求項１〜５のい
   ずれか１項に記載のコージェネレーションシステム。