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公開番号2025011689
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023113946
出願日2023-07-11
発明の名称蓄熱槽
出願人東芝エネルギーシステムズ株式会社,中部電力株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類F28D 20/00 20060101AFI20250117BHJP(熱交換一般)
要約【課題】天井空気領域、底部空気領域及び側部空気領域の素通り空気の流量を減らし、蓄熱効率及び放熱効率の低下を抑制する事ができる蓄熱槽を提案する事を課題とする。
【解決手段】一つの実施形態によれば、蓄熱槽は、蓄熱運転時に流体から蓄熱材に蓄熱し、放熱運転時に前記蓄熱材から流体に放熱させる蓄熱槽であり、前記蓄熱材を内蔵する蓄熱材内蔵槽を備える。さらに前記蓄熱槽は、前記蓄熱材内蔵槽内の隙間流路の抵抗となる1つまたは複数の隙間流路抵抗物を備える。さらに前記蓄熱槽は、前記蓄熱材の上部に設置される蓋部を備える。さらに、前記隙間流路抵抗物は、蓄熱運転時または放熱運転時に前記蓄熱材内蔵槽内部の隙間を通過する流体の流路を変更する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
蓄熱運転時に流体から蓄熱材に蓄熱し、放熱運転時に前記蓄熱材から流体に放熱させる蓄熱槽であり、
前記蓄熱材を内蔵する蓄熱材内蔵槽と、
前記蓄熱材内蔵槽内部の隙間流路の抵抗となる１つまたは複数の隙間流路抵抗物と、
前記蓄熱材の上部に設置される蓋部とを備え、
前記隙間流路抵抗物は、蓄熱運転時または放熱運転時に前記蓄熱材内蔵槽内部の隙間を通過する流体の流路を変更する、
蓄熱槽。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記蓋部の上部に設置される外蓋をさらに備え、
前記蓋部は、固定を伴わずに前記蓄熱材の上部に設置され、自重によって前記蓄熱材を押さえつける、
請求項１に記載の蓄熱槽。
【請求項３】
前記１つまたは複数の隙間流路抵抗物は、
可撓性を有し鉛直方向下側に延伸する第１板状部材、可撓性を有し鉛直方向下側に延伸する複数の棒状部材または可撓性を有さず鉛直方向下側に延伸する第２板状部材を含み、
前記蓋部と、前記蓄熱材との間に設けられ、前記蓄熱材内蔵槽上部の隙間を通過する前記流体の流路を変更する、
請求項１または２に記載の蓄熱槽。
【請求項４】
前記隙間流路抵抗物は、前記蓋部に取り付けられる、請求項３に記載の蓄熱槽。
【請求項５】
前記１つまたは複数の隙間流路抵抗物は、
ウール状部材を含み、
前記蓋部と、前記蓄熱材との間に設けられ、前記蓄熱材内蔵槽上部の隙間を通過する前記流体の流路を変更する、
請求項１または２に記載の蓄熱槽。
【請求項６】
前記１つまたは複数の隙間流路抵抗物は、
ウール状部材を含み、
底部と、前記蓄熱材との間に設けられ、または、側部と、前記蓄熱材との間に設けられ、前記蓄熱材内蔵槽の前記底部または前記側部の隙間を通過する空気の流路を変更する、
請求項１に記載の蓄熱槽。
【請求項７】
前記１つまたは複数の隙間流路抵抗物は、
柔軟性部材を含み、
前記蓋部と、前記蓄熱材との間に設けられ、前記蓄熱材内蔵槽上部の隙間を通過する前記流体の流路を変更する、
請求項１または２に記載の蓄熱槽。
【請求項８】
前記１つまたは複数の隙間流路抵抗物は、
鉛直方向下側に延伸するフラップ状部材を含み、
前記蓋部に取り付けられ、前記蓋部を閉じた際に前記蓄熱材に接触した場合回動し、回動方向に応じて前記蓄熱材内蔵槽上部の隙間を通過する前記流体の流路を変更する、
請求項１または２に記載の蓄熱槽。
【請求項９】
前記隙間流路抵抗物は、
鉛直方向下側に延伸する波板状部材を含み、
前記蓋部に取り付けられ、前記蓄熱材内蔵槽上部の隙間を通過する前記流体の流路を変更する、
請求項１または２に記載の蓄熱槽。
【請求項１０】
蓄熱運転時に流体から蓄熱材に蓄熱し、放熱運転時に前記蓄熱材から流体に放熱させる蓄熱槽であり、
前記蓄熱材を内蔵する蓄熱材内蔵槽と、
前記蓄熱材の上に設置される可撓性のあるシート状部材と、
前記シート状部材の上に設置される重石部材と、
前記シート状部材及び前記重石部材の上部に設置される蓋部とを備え、
前記シート状部材は、蓄熱運転時または放熱運転時に前記蓄熱材内蔵槽上部の隙間に流体が流出する事を抑制する、
蓄熱槽。
（【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、蓄熱槽に関する。
続きを表示（約 1,900 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、発電量を超え電力不足となる時がある。そこで、蓄熱を用いて電力を調整する第１の従来技術について、図２９を用いて説明する。
【０００３】
電力が余剰である場合、蓄熱発電システム１００は、復水ポンプ８、蒸気タービン１０及び第２の送風機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の送風機３とを稼働させる。蓄熱システム１００は、第１の送風機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。蓄熱発電システム１００では、このように蓄熱運転が実施される。
【０００４】
電力が余剰でない場合、蓄熱発電システム１００は、電気ヒータ２と第１の送風機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の送風機４を稼働させる。蓄熱発電システム１００は、第２の送風機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。蓄熱発電システム１００では、このように放熱運転が実施される。
【０００５】
放熱運転では、蓄熱発電システム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。蓄熱システム１００は、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６に変化する。これにより、蓄熱発電システム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。
【０００６】
上述の通り、蓄熱発電システム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。蓄熱発電システム１００は、蓄熱槽１から放熱した熱を、蒸気タービン１０の熱源として使用している構成だが、蓄熱槽１から放熱した熱は、空調などの用途に使用してもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２０２１－１５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
第２の従来技術として、蓄熱槽１の断面を図３０に示す。蓄熱物質は固体顕熱蓄熱材１６であり、例えば岩石である。蓄熱槽１は、蓄熱材内蔵槽２４及び蓋部１７とを備えており、蓄熱槽１に固体顕熱蓄熱材１６（以下、単に蓄熱材とも呼ぶ）である岩石を充填する際に、蓋部１７を閉じる。
【０００９】
蓄熱槽１は、蓋部１７を閉じると、蓋部１７の下面と岩石の上部とが、１面にわたって接する事はないため、蓄熱材内蔵槽２４の上部に隙間が生じる。蓄熱材内蔵槽２４上部の隙間を天井空気領域２２と呼ぶ。また、蓄熱槽１は、充分な時間が経過すると、振動または表面崩れによって岩石が下方にずれたり、蓄熱材の繰り返しの温度上下に伴う膨張収縮などによって、岩石は詰まりがよくなる。これによって、岩石の位置は全体的に低くなり、天井空気領域２２が広がっていく。
【００１０】
蓄熱運転時に、空気５は、蓄熱槽１に流入し、岩石の隙間の領域を通って、蓄熱槽１から流出する。ここで、天井空気領域２２は、岩石の隙間よりも通風抵抗が充分に小さいため、空気５が流入する際、天井空気領域２２を素通りする素通り空気２３の流量は大きい。例えば、素通り空気２３は、蓄熱運転時に岩石の加熱に寄与しないため、この領域が大きいと蓄熱効率を低下させてしまう。また、放熱運転時も同様に、天井空気領域２２を素通りする素通り空気２３の流量は大きく、素通り空気２３は、放熱運転時に岩石から加熱されないため、放熱効率を低下させてしまう。
（【００１１】以降は省略されています）

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