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公開番号2024114490
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-23
出願番号2023020292
出願日2023-02-13
発明の名称蓄熱システム
出願人株式会社東芝,東芝エネルギーシステムズ株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F28F 9/22 20060101AFI20240816BHJP(熱交換一般)
要約【課題】放熱運転可能時間がより多い蓄熱システムを提供する。
【解決手段】一つの実施形態によれば、蓄熱システムは、蓄熱物質を含み、水平方向に流体を流通させ、蓄熱及び放熱を行う第1蓄熱槽を備える。さらに前記蓄熱システムは、前記第1蓄熱槽と直列に接続され、蓄熱物質を含み、鉛直方向に前記流体を流通させ、蓄熱及び放熱を行う第2蓄熱槽とを備える。さらに前記蓄熱システムは、蓄熱運転時には、前記第1蓄熱槽から流出した前記流体が前記第2蓄熱槽に流入し、前記第2蓄熱槽は、前記鉛直方向の上側から下側に前記流体を流通させる。さらに前記蓄熱システムは、放熱運転時には、前記第2蓄熱槽から流出した前記流体が前記第1蓄熱槽に流入し、前記第2蓄熱槽は、前記鉛直方向の下側から上側に前記流体を流通させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
蓄熱物質を含み、水平方向に流体を流通させ、蓄熱及び放熱を行う第１蓄熱槽と、
前記第１蓄熱槽と直列に接続され、蓄熱物質を含み、鉛直方向に前記流体を流通させ、蓄熱及び放熱を行う第２蓄熱槽とを備え、
蓄熱運転時には、前記第１蓄熱槽から流出した前記流体が前記第２蓄熱槽に流入し、前記第２蓄熱槽は、前記鉛直方向の上側から下側に前記流体を流通させ、
放熱運転時には、前記第２蓄熱槽から流出した前記流体が前記第１蓄熱槽に流入し、前記第２蓄熱槽は、前記鉛直方向の下側から上側に前記流体を流通させる、
蓄熱システム。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記蓄熱システムは、前記第１及び第２蓄熱槽を含む複数の蓄熱槽を備え、
前記第２蓄熱槽は、前記複数の蓄熱槽のうち、蓄熱運転時における最下流の蓄熱槽である、請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項３】
前記複数の蓄熱槽は、前記第１及び第２蓄熱槽とは異なる第Ｎ蓄熱槽（Ｎは３以上の整数）を含み、
前記第Ｎ蓄熱槽は、前記第１及び第２蓄熱槽と直列に接続され、蓄熱物質を含み、水平方向に前記流体を流通させ、蓄熱及び放熱を行う、
請求項２に記載の蓄熱システム。
【請求項４】
前記第２蓄熱槽内に含まれる蓄熱物質の容量は、前記第１蓄熱槽内に含まれる蓄熱物質の容量よりも小さい、請求項1に記載の蓄熱システム。
【請求項５】
前記第２蓄熱槽は、下部の側面に、前記流体を流通させる配管を備える、請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項６】
前記第２蓄熱槽は、内部に、蓄熱物質に含まれる岩石の落下を防止する岩石受け部品を備える、請求項５に記載の蓄熱システム。
【請求項７】
前記配管は、前記岩石受け部品が設けられる位置よりも下部に設けられる、請求項６に記載の蓄熱システム。
【請求項８】
前記第１蓄熱槽及び前記第２蓄熱槽の出入り口には、開閉によって前記流体の流通を制御する弁が設けられる、請求項１に記載の蓄熱システム。
【請求項９】
前記蓄熱システムは、前記弁の開閉を制御する制御部を備える、請求項８に記載の蓄熱システム。
【請求項１０】
蓄熱物質を含み、水平方向に流体を流通させ、蓄熱及び放熱を行う複数の第１蓄熱槽であって、前記複数の第１蓄熱槽の各々は、互いに並列に接続された第１から第Ｋ群（Ｋは２以上の整数）のいずれかに含まれる、複数の第１蓄熱槽と、
蓄熱物質を含み、鉛直方向に前記流体を流通させ、蓄熱及び放熱を行う複数の第２蓄熱槽であって、前記複数の第２蓄熱槽の各々は、前記第１から第Ｋ群のいずれかに含まれ、同じ群の第１蓄熱槽と直列に接続されている、複数の第２蓄熱槽とを備え、
蓄熱運転時には、各群内で前記第１蓄熱槽から流出した前記流体が前記第２蓄熱槽に流入し、前記第２蓄熱槽は、前記鉛直方向の上側から下側に前記流体を流通させ、
放熱運転時には、各群内で前記第２蓄熱槽から流出した前記流体が前記第１蓄熱槽に流入し、前記第２蓄熱槽は、前記鉛直方向の下側から上側に前記流体を流通させる、
蓄熱システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、蓄熱システムに関する。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電や風力発電といった自然エネルギによる発電が増加しており、季節や時間帯によっては、発電量が電力需要より大きくなる地域が発生している。また、季節や時間帯によっては電力需要が大きくなり、発電量が電力需要を満たさず、電力不足となる場合もある。
【０００３】
蓄熱システムは、余剰電力を用いて蓄熱槽内の蓄熱物質に蓄熱する。また、蓄熱システムを用いた発電システムとして、電力不足時に、蓄熱された熱を用いて蒸気を発生し、蒸気タービンを回転させ発電機により発電を行うものがある。
【０００４】
図５は、第１従来技術の蓄熱システムにおける全体構成図である。
【０００５】
第１従来技術における蓄熱システム１００は、蓄熱槽１、電気ヒータ２、第１送風機３、第２送風機４、復水ポンプ８、ボイラ９、蒸気タービン１０、復水器１１及び複数の弁１２～１５を備える。図５はさらに、蓄熱システム１００内を循環する空気５、水６及び蒸気７を示す。図５に示す蓄熱槽１は、その長手方向が水平方向に平行となり、その短手方向が鉛直方向に平行となるように配置されている。
【０００６】
電力が余剰である場合、蓄熱システム１００は、復水ポンプ８、蒸気タービン１０及び第２送風機４を停止し、弁１２及び１３を開き、弁１４及び１５を閉じて、余剰電力を用いて電気ヒータ２と第１送風機３とを稼働させる。蓄熱システム１００は、第１送風機３により、空気５を電気ヒータ２と蓄熱槽１の間を循環させる。空気５は、電気ヒータ２が発生した熱により加熱され、その熱を蓄熱槽１まで輸送し、蓄熱槽１内の蓄熱物質を加熱する。蓄熱システム１００では、このように蓄熱運転が実施される。
【０００７】
電力が余剰でない場合、蓄熱システム１００は、電気ヒータ２と第１送風機３を停止し、弁１２及び１３を閉じ、弁１４及び１５を開いて、復水ポンプ８と第２送風機４を稼働させる。蓄熱システム１００は、第２送風機４により空気５を蓄熱槽１とボイラ９との間で循環させる。空気５は、蓄熱槽１の蓄熱物質によって加熱され、その熱をボイラ９まで輸送する。ボイラ９は、復水ポンプ８によって搬入された水６を、空気５からの熱により加熱し、蒸気７を製造し、空気５は温度低下して流出する。蓄熱システム１００では、このように放熱運転が実施される。
【０００８】
放熱運転では、蓄熱システム１００によって製造された蒸気７は、蒸気タービン１０内を低温低圧になりながら流通する事で、羽根車である蒸気タービン１０を回転駆動させる。蒸気タービン１０に機械的に接続された発電機（不図示）を発電する。蒸気タービン１０から排出された蒸気７は、復水器１１によって海水などの冷却水により冷却され、水に変化する。これにより、蓄熱システム１００は、蓄熱槽１内の蓄熱物質に蓄熱されていた熱により、蒸気７を発生し発電する。
【０００９】
上述の通り、蓄熱システム１００は、電力が余剰となっている時は、電力を使って蓄熱運転を行い、電力が不足している時は、放熱運転によって発電する事で電力調整を行っている。
【００１０】
図６は、第１従来技術の蓄熱システムにおける蓄熱槽の模式図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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