CN103673705A - 蓄热系统及具备该蓄热系统的发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种蓄热系统，其能在考虑太阳能热的变动的状态下比以往有效地利用太阳能热。一种蓄热系统（1），其蓄积太阳能热，具备：吸收太阳能热的热介质；与热介质进行热交换的相变化介质（10a6）；贮存相变化介质（10a6），供热介质流通的第一蓄热箱（成层化箱10a～10c），具备多个第一蓄热箱（成层化箱10a～10c），在蓄积太阳能热时，串联地连接第一蓄热箱（成层化箱10a～10c），供热介质流通，在利用所蓄积的太阳能热时，并联地连接第一蓄热箱（成层化箱10a～10c），供热介质流通。

Description

蓄热系统及具备该蓄热系统的发电系统
技术领域
本发明涉及蓄热系统及具备该蓄热系统的发电系统。
背景技术
近年来，对地球资源的枯竭、环境破坏等的对策成为重大的课题。因此，要求构筑利用再生能源的零放射型社会。为了解决这种课题，促进例如风力、太阳光等自然能量、存在于自然界的未利用的能量等的运用。
鉴于这种情况，进行了利用太阳光具有的能量（太阳能；例如太阳能热等）的尝试。具体地说，例如，在专利文献1中记载了利用太阳能热及燃料燃烧的混合发电系统。另外，在专利文献2中记载了包括太阳能热利用蓄热装置及包括该装置的供开水系统。
现有技术文献
专利文献1：日本特表2000-514149号公报
专利文献2：日本特开平8-94190号公报
太阳光照射的时间带限于白天。另外，即使是白天，有时由于云等而遮蔽太阳光。这样，由于时间带等条件，得到的太阳能热量有可能变动。但是，在专利文献1记载的技术中，未考虑这种太阳能热量的变动，无法稳定地利用太阳能热。
另外，在专利文献2记载的技术中，通过在热介质（例如水）中吸收太阳能热，利用太阳能热。但是，这种热介质通常热容量小。因此，在专利文献2记载的技术中，依然未充分地利用太阳能热。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而进行的，其目的在于提供考虑太阳能热量的变动，能比以往有效地利用太阳能热的蓄热系统。
本发明人为了解决上述课题而仔细研究的结果，发现通过在蓄热时与放热时改变蓄热机构的连接形式，能够解决上述课题，从而完成本发明。
本发明的效果如下。
根据本发明，能够提供考虑太阳能热量的变动，能比以往有效地利用太阳能热的蓄热系统。
附图说明
图1是表示第一实施方式的蓄热系统的图。
图2是表示第一实施方式的蓄热系统所具备的成层化箱的内部的图。
图3是表示能量相对于时刻的关系的图表。
图4是表示第一实施方式的蓄热系统的、蓄热时及放热时的热介质的流通方向的图。
图5是表示第一实施方式的、热介质、相变化介质及生成水蒸气的温度变化的图表。
图6是表示第二实施方式的蓄热系统的图。
图7是表示第二实施方式的蓄热系统的、蓄热时及放热时的热介质的流通方向的图。
图8是表示第三实施方式的蓄热系统的、蓄热时及放热时的热介质的流通方向的图。
图9是表示第四实施方式的蓄热系统的图。
图10是表示第四实施方式的、热介质、相变化介质及生成水蒸气的温度变化的图表。
图11是表示第五实施方式的蓄热系统的图。
图12是表示第五实施方式的、热介质、相变化介质及生成水蒸气的温度变化的图表。
图13是表示本实施方式的蓄热系统所具备的成层化箱的改变例的图。
图中：1、2、3、4、5—蓄热系统，100、400、500—发电系统（集成太阳能联合循环发电系统，太阳能热发电系统，双发电系统），10a、10b、10c、10d—成层化箱（第一蓄热箱），10a6—相变化介质，15—成层化箱（第二蓄热箱）。具体实施方式
下面，适当参照附图说明用于实施本实施方式的方式（本实施方式）。另外，在各图中，为了方便说明，在不脱离本发明的主旨的范围内适当扩大或缩小各单元的大小。
[1.第一实施方式]
本实施方式的蓄热系统对太阳能热进行蓄热。并且，本实施方式的蓄热系统适当地位于发电系统。因此，首先，作为具体例子列举作为发电系统的集成太阳能联合循环（Integrated Solar Combined Cycle）发电系统，说明本发明。集成太阳能联合循环发电系统具备涡轮机（燃气轮机）与蒸汽涡轮机，利用这两个涡轮机进行发电。
＜结构＞
如图1所示，第一实施方式的发电系统具备蓄热系统1、应用蓄热系统1的集成太阳能联合循环发电系统100（以下简称为“发电系统100”）。在蓄热系统1与发电系统100之间，在未图示的配管中流动，得到热介质。图1的粗线表示热介质的流动。
具体地说，在发电系统100的太阳能板场200中利用太阳光加热的热介质供给到发电系统100。并且，所供给的热介质具有的热量在发电系统100中被利用。另一方面，在太阳能板场200中被加热的热介质的一部分供给到蓄热系统1。即，在发电系统100中未完全利用的剩余的热在蓄热系统1中蓄热。
另外，在各图中，为了简化而未图示，适当设置运送热介质的送液泵、控制热介质的通流方向的流道控制单元（例如电磁阀、三方阀、四方阀等）等。
另外，这样在蓄热系统1中所蓄的热例如在未照射日照时，在发电系统100中利用。即，详细情况后述，但在蓄热系统1中所蓄的热在汽水分离筒23的太阳能热放热部20中利用（具体为释放），从而使水气化（即，产生水蒸气）。
（蓄热系统1）
蓄热系统1具备多个成层化箱10a、10b、10c（10a～10c）。在本实施方式中，成层化箱10a～10c基本上全部相同。另外，在图1中，使成层化箱10a～10c的内部可视化而表示。另外，成层化箱10a～10d为了内部的温度不会过度下降，具备电动加热器、保温套（均未图示）等。
图2表示放大了成层化箱10a的内部的样式。另外，在图2中，为了使图示简单化，未表示外部配管的连接口10a4。如图2所示，成层化箱10a包括热介质流通的三根导热管10a5、以包围导热管10a5的周围的方式设置的相变化介质10a6。相变化介质10a6固定在成层化箱10a内部。并且，从外部配管的连接口10a1流入的热介质在导热管10a5中流通，之后，通过连接口10a2及连接口10a4（在图2中未图示，参照图1）排出到外部。因此，在成层化箱10a（第一蓄热箱）中，保持相变化介质10a6，热介质在导热管10a5中流通。
在此，对在蓄热系统1中使用的热介质及相变化介质进行说明。热介质如上所述，在太阳能板场200中受光，吸收太阳能热。并且，该热在发电系统100（具体地说，后述的太阳能热释放部20）中被利用。
在本实施方式中使用的热介质是油。本实施方式的油的沸点比水的沸点高，因此与作为热介质使用例如水的场合相比，能够吸收更多的太阳能热。因此，与作为相变化介质使用例如水的场合相比，能够以更低的压力使发电系统100运转。
另一方面，相变化介质在成层化箱10a～10c中接受热介质在太阳能板场200中吸收的热。即，是与热介质进行热交换的介质。相变化介质通过接受热，从固体向液体进行相变化（相转移）。即，例如在成层化箱10a内的导热管10a5中流通时，通过管壁，热介质与相变化介质接触。并且，此时，热介质具有的热移动到相变化介质。
相反地，在液体状态的相变化介质与不具有热的热介质接触的场合，热介质从相变化介质吸热（即与热介质进行热交换），例如从成层化箱10a中排出（放热）。由此，相变化介质从液体变化为固体状态。并且，从成层化箱10a中排出，带热的热介质被送到太阳能热释放部20，利用所具有的热。
在本实施方式中使用的相变化介质是硝酸锂。通过作为相变化介质使用硝酸锂，能够在比较容易控制的温度下使蓄热系统1运转。
在蓄热系统1中，使用相变化介质。因此，与只使用现有的热介质的蓄热及放热的系统比较，能蓄热的热量多。因此，例如能够在十二点左右（参照图3）等太阳光尤其强的时间带大量地蓄热。并且，通过大量地蓄热，即使在夜间等未得到太阳光的时间带，也能够稳定地使用太阳能热。
另外，在成层化箱10a～10c中，液体的相变化介质当成为高温时，比重变小，因此向上方移动，当成为低温时，比重变大，因此向下方移动。即，液体的相变化介质在成层化箱10a～10c中，上方的温度高，下方的温度低。因此，在蓄热时，温度高的热介质从成层化箱10a～10c的上方向下方供给。另一方面，在放热时，温度低的热介质从成层化箱10a～10c的下方向上方供给。通过这样控制热介质的流通方向，能够抑制不需要的热交换，能够减少热损失。
如图1所示，成层化箱10a～10c以并列的方式通过配管连接在太阳能板场200上。另外，在本实施方式中，也一并设置用于串联地连接成层化箱10a～10c的配管。具体地说，具备连接成层化箱10a下部的连接口10a4与成层化箱10b上部的连接口10b3的配管、以及连接成层化箱10b下部的连接口10b4与成层化箱10c上部的连接口10c3的配管。在这些配管中流通的热介质的动作将于后述。
（发电系统100）
如图1所示，发电系统100具备发电机105、压缩机111、燃烧机112、涡轮机（燃气轮机）113、发电机130、蒸汽涡轮机131、复水器132、预热器21、蒸汽产生器22、汽水分离筒23、过热器24、太阳能板场200。在发电系统100中，进行两系统的发电。
第一系统的发电主要与发电机105、压缩机111、燃烧机112以及涡轮机113相关。在涡轮机113上连接有发电机105、压缩机111及燃烧机112。即，第一系统的发电是所谓燃气轮机发电。下面，说明各机构的功能，并且说明发电时各机构的动作。
首先，空气进入压缩机111。并且，被吸入的空气在压缩机111中被压缩，温度上升。温度上升的空气供给到燃烧机112。并且，在燃烧机112中，与供给的空气一起燃烧未图示的燃料，成为高温的气体（高温气体）供给到涡轮机113。涡轮机113利用高温气体旋转。此时，供给到涡轮机113的气体绝热膨胀。如上所述，涡轮机113与发电机105连接。因此，通过涡轮机113的旋转力传递到发电机105，进行利用发电机105的发电。
另一方面，通过涡轮机113的高温气体排出到排热回收炉2。并且，排出的高温气体按过热器24、蒸汽产生器22及预热器21的顺序与它们接触且热量被吸走后（将热给予这些各机构）后，作为低温气体排出到外部。这样，进行第一系统的发电（燃气轮机发电）。
接着，说明第二系统的发电。第二系统的发电主要与太阳能热放热部20、预热器21、蒸汽产生器22、汽水分离筒23、过热器24、发电机130、蒸汽涡轮机131及复水器132相关。下面，说明各机构的功能，并说明发电时各机构的动作。
另外，水（液体的水或水蒸气）在由复水器132、预热器21、汽水分离筒23、过热器24及蒸汽涡轮机131构成的流道中循环。为了说明，对从复水器132经过汽水分离筒23返回到复水器132的水的动作进行说明。
复水器132具备冷却管132a。因此，从蒸汽涡轮机131供给的水蒸气被冷却管132a冷却，变化为液体状态的水（即冷凝）。并且，液体状态的水在预热器21中，被从上述涡轮机113排出的气体的热加热（预热）。另外，该加热由在过热器24等被吸热后的气体进行。因此，水不会由于该加热而蒸发。因此，从预热器21排出的水温度高，但为液体状态。
接着，被加热的水供给到蒸汽产生器22及汽水分离筒23。在蒸汽产生器22中，给予从涡轮机113排出的高温气体具有的热量。另外，在太阳能热放热部20（设在汽水分离筒23的液体贮存处）中，释放出太阳能热。因此，供给到蒸汽产生器22及汽水分离筒23的水由来自太阳能热加热部20的太阳能热、从涡轮机113排出的高温气体接受的热加热。这样，通过在水的加热中使用太阳能热，能够产生更多的水蒸气。因此，能够增加发电量。
并且，由水的加热产生的水蒸气由过热器24进一步加热。从燃气轮机113排出的高温气体首先与该过热器24接触。因此，在过热器24中，尤其由于大量的热，水蒸气过热。之后，从过热器24排出的水蒸气（过热空气）供给到蒸汽涡轮机131。并且，该水蒸气使蒸汽涡轮机131旋转。由此，连接在蒸汽涡轮机131上的发电机130进行发电。最后，通过蒸汽涡轮机131的水蒸气返回到上述复水器132。并且，返回的水再次用于发电。这样，进行第二系统的发电（蒸汽涡轮机发电）。
发电系统100所具备的太阳能板场200具备多个聚光器201。聚光器201具有半圆筒形状。聚光器201内部为镜面。热介质流通的配管设在聚光器201的半圆筒的内部。太阳光在聚光器201的内表面被反射后，向热介质流通的配管照射。由此，加热在配管中流通的热介质。并且，被加热的热介质供给到太阳能热放热部20。
（作用及效果）
接着，对蓄热系统1的、被热介质吸收的太阳光的蓄热及放热进行说明。另外，蓄热系统1的热介质的流道切换等控制通过未图示的CPU（CentralProcessing Unit）控制上述送液泵、流道切换机构等进行。另外，进行该控制的程序预先存储在未图示的ROM（Read Only Memory）或HDD（Hard DiskDrive）等中。
如图3所示，电力需要在一天之中变化，但如果与太阳光的变化比较，则比较一定。即，太阳能只在太阳升起的时间带得到。即，夜间（从18点左右到早上6点左右）无法从太阳得到太阳能。另外，即使在白天（从6点左右到18点左右），由云等遮蔽太阳光，得到的太阳能热能量有时会减少（13点左右及16点左右）。另外，还具有例如12点左右等、尤其得到大量的太阳能热能量的时间带。
因此，期望考虑这种太阳能热能量的较大的变动，相对于需要端稳定地供给太阳能热能量。鉴于这一点，研究了本发明。具体地说，在本实施方式中，在白天的太阳光照射的时间充分地蓄积太阳能热。并且，在夜间或遮蔽太阳光时，利用预先蓄积的热（放热）。通过这样控制，能够稳定地向需要端供给太阳能热能量。并且，为了进行这种控制，设有成层化箱10a～10c，在蓄热及放热时以不同的形式连接它们。
图4（a）表示蓄热时的成层化箱10a～10c的连接形式，图4（b）表示放热时的成层化箱10a～10c的连接形式。即，如图4所示，在太阳能热的蓄热时，串联地连接成层化箱10a～10c，热介质流通，在利用蓄热的太阳能热时，并联地连接成层化箱10a～10c，热介质流通。
因此，在白天等得到太阳光时，在太阳能板场200中，在热介质中吸收太阳能热。并且，吸收了热的热介质供给到太阳光放热部20及蓄热系统1。此时（即蓄热时），成层化箱10a～10c如图4（a）所示并联地连接。另外，在太阳光放热部20中放热，成为低温的热介质返回到太阳能板场200。
另一方面，在夜间等未得到太阳光时，即使在太阳能板场200中，在热介质中也不吸收太阳能热。因此，在蓄热系统1中，在上述蓄热时所蓄的热在太阳能热放热部20中放热。此时（即放热时），成层化箱10a～10c如图4（b）那样串联地连接。这样，在蓄热时及放热时，成层化箱的连接形式（串联或并联）不同。
为了蓄积大量的热，在串联地连接成层化箱10a～10c的场合，为了热介质通过全部的成层化箱10a～10c，需要较长时间。因此，在短时间无法蓄积大量的热。具体地说，优选例如在12点～13点左右的太阳光较强的时间带使尽量多的热介质循环，在太阳能板场200中吸收太阳能热。但是，当为了使尽量多的热介质循环时而仅增加热介质的流速时，过度的负荷施加在送液泵上，在配管及导热管内产生未预期的空穴气泡。
因此，在蓄热时，并联地连接成层化箱10a～10c。由此，即使是与串联的场合的流速相同的流速，也能够使更多的热介质（在图3的例子中为3倍量）循环。由此，能够在有限的太阳光照射时间有效地吸收大量热。
另一方面，在放热时，当向成层化箱10a～10c供给温度低的热介质时，热量从成层化箱10a～10c内的相变化介质移动到流通的热介质。由此，从液体的相变化介质吸热，相变化介质开始凝固。
该凝固是尤其在导热管附近的相变化介质产生的现象。如上所述，热介质与相变化介质通过配管进行热交换。因此，热量主要从位于配管附近的相变化介质相对于流通的热介质移动。由此，从配管附近的相变化介质开始凝固。
当相变化介质在配管附近凝固时，热传导率有可能下降。即，在配管附近具有较多固体的相变化介质。因此，难以进行位于其外部的依然液体的相变化介质与热介质之间的热交换。另外，液体的相变化介质的对流也难以产生，热传导率有时进一步下降。因此，在放热时，考虑使热介质的流速下降。但是，热传导率具有与速度的1/2倍成比例地下降的倾向。因此，在成层化箱10a～10c内的导热管中，热传导率下降。因此，优选将热介质的流速维持为某种程度。
考虑这些情况，在蓄热系统1放热时，串联地连接成层化箱10a～10c。通过这样，能够不使流速下降地延长热介质与全部的相变化介质的接触时间（热交换时间）。由此，即使由于上述凝固现象，热传导率下降，也能够对热介质充分地给予热。并且，能够抑制发电系统100的发电效率的减少。
图5表示将蓄热系统1应用到发电系统100的场合的、热介质（蓄热时及放热时）、相变化介质、生成水蒸气的温度变化的样式。在图5所示的图表中，横轴是授受的热量，纵轴是温度。另外，作为相变化介质使用硝酸锂。
如图5所示，在蓄热时，将400℃的热介质供给到成层化箱10a～10c。并且，在供给到成层化箱10a～10c后，热介质具有的热开始供给到相变化介质。因此，热介质的温度逐渐下降，在排出时下降到320℃。另一方面，在成层化箱10a～10c内，开始向固体的相变化介质供热，温度逐渐上升（在相变化介质的图表的纸面右方向前进）。此时，温度在途中以350℃一定，此时产生相变化介质的相变化。并且，在相变化结束，相变化介质完全成为液体后，温度再次上升。
在放热时，如图5所示，向成层化箱供给300℃的热介质。并且，在供给到成层化箱10a～10c后，开始将相变化介质具有的热量供给到热介质。因此，热介质的温度逐渐上升，在排出时，上升到350℃。另一方面，在成层化箱10a～10c内，开始从液体的相变化介质吸热，热介质的温度逐渐下降（在相变化介质的图表的纸面左方向前进）。此时，温度在中途以350℃为一定，此时，产生相变化介质的相变化。并且，在相变化结束，相变化介质成为完全的固体后，温度再次下降。
并且，在蓄热时，使用在太阳能板场200中吸收的太阳能热而生成水蒸气。另外，在放热时，使用从蓄热系统1排出的热介质具有的热产生水蒸气。具体地说，如图5所示，供给的水（图5中虚线的图表）温度上升，变化为水蒸气，成为270℃～300℃的水蒸气。
通过为这种结构的蓄热系统1，在发电系统100中，能够考虑太阳能热量的变动，比以往有效地利用太阳能热。
[2.第二实施方式]
接着，参照图6及图7说明第二实施方式的蓄热系统（蓄热系统2）。在图6及图7中，对与第一实施方式相同的部件标注相同的符号，并且省略其详细的说明。另外，应用图6所示的蓄热系统2的发电系统300具有与上述发电系统100相同的结构。
在蓄热系统2中，除了成层化箱10a～10c，还具备不含有相变化介质的成层化箱15。即，成层化箱15（第二蓄热箱）贮藏吸收了太阳能热的热介质其本身。成层化箱15相对于太阳能板场200并联地连接。同样地，成层化箱即使相对于成层化箱10a～10c也并联地连接。另外，成层化箱15与成层化箱10a～10c相同，为了内部的温度不会过度地下降而具备电动加热器、保温套（均未图示）等。
在上述蓄热系统1中，在相变化介质与热介质之间进行热交换。因此，从使应答性更好的观点出发，在蓄热系统2中，设有贮存热介质的成层化箱15。即，在蓄热系统2上具备原样贮存吸收了太阳能热的热介质的成层化箱15。
说明蓄热系统2的运转方法。在白天的时间带中，如图7（a）所示，成层化箱10a～10c、15并联地连接，分别蓄热。但是，成层化箱15如上所示是只贮存热介质的箱。因此，高温的热介质一边循环，一边以规定量贮存在成层化箱15中。
蓄热时，由于云等，有时无法快速地得到充分的太阳光。在这种场合，如图7（b）所示，停止向成层化箱10a～10c、15供给热介质，取而代之，将贮存在成层化箱15中的热介质向外部释放。即，在未快速地得到充分的太阳光的场合，将贮存在成层化箱15中的热介质供给到太阳能热放热部20。向成层化箱15供给高温的热介质，因此能够将温度几乎不会下降的高温的热介质供给到太阳能热放热部20。通过这样，能够使应答性更好。即，在由于云等而得不到充分的太阳光时，能够防止冷却发电系统300。由此，能够抑制由气象变化引起的发电量下降。
通过这样构成的蓄热系统2，在发电系统300中，能够考虑太阳能热量的变动，比以往有效地利用太阳能热。并且，即使产生急剧的天气的变化，也能够稳定地将太阳能热供给到发电系统300。
[3.第三实施方式]
接着，参照图8说明第三实施方式的蓄热系统（蓄热系统3）。在图8中，对与在上述各实施方式中说明的部件相同的部件标注相同的符号，并省略其详细的说明。
在蓄热系统3中，如图8（a）所示，并联地连接四个成层化箱10a～10d与一个成层化箱15。另外，成层化箱10d与上述成层化箱10a～10c相同。并且，在蓄热时，与上述各实施方式相同，热介质在成层化箱10a～10d中流通，进行蓄热。
但是，在蓄热后，在使用成层化箱10a～10d进行放热前，进行规定的控制。即，进行利用成层化箱15的热介质的排出（利用太阳能热），并且进行成层化箱10a～10d内的相变化介质的温度均匀化。
在蓄热时的日照量少的场合，成层化箱10a～10d内的相变化介质（液体）的温度有时不均匀。即，没有能够均匀地升温的日照量，有时在箱内的相变化介质的温度产生不均。在这种场合，与上述场合相同，温度高的液体的相变化介质向上方移动，温度低的液体的相变化介质向下方移动。另外，如上所述，在蓄热时，温度高的热介质从上方供给，因此热有时未充分地传递到下方的相变化介质。
因此，在本实施方式中，在从成层化箱15的放热中，消除在这种相同成层化箱内的温度不均。并且，在消除各成层化箱10a～10d内的温度不均后，串联地连接这些成层化箱而进行放热。
图8（b）～（d）表示消除温度不均的具体的方法。在图8（b）中，A表示相变化介质的温度最高的部分，以下，温度按照B、C及D的顺序变低。即，D为相变化介质的温度最低的部分。另外，这些温度坡度通常不具有明确的温度边界点。但是，在图8中，为了使说明简单化，视为四级的温度坡度（阶段）而说明。
在该状态下，首先，连接成层化箱10a、10b。另外，连接成层化箱10c、10d。并且，如图8（c）所示，当使热介质在成层化箱10a、10b间循环时，成层化箱10a的温度在整体上变高，成层化箱10b的温度在整体上变低。同样地，当使热介质在成层化箱10c、10d间循环时，成层化箱10c的温度在整体上变高，成层化箱10d的温度在整体上变低。
这种现象通过成为排出成层化箱10a～10d的热介质的外部配管连接口附近的相变化介质的温度，排出热介质进行。即，例如如图8（c）所示，在排出在成层化箱10a中流通的热介质时，外部配管连接口附近的相变化介质的温度是C及D。因此，温度D的热介质首先供给到成层化箱10b。其结果，成层化箱10b内的相变化介质的温度与供给到成层化箱10b的热介质的温度D相同。接着，温度C的热介质供给到成层化箱10b。其结果，成层化箱10b内的相变化介质的温度与供给到成层化箱10b的热介质的温度C相同。在其他成层化箱中也相同。
接着，连接成层化箱10a、10c。另外，连接成层化箱10b、10d。并且，如图8（d）所示，当使热介质在成层化箱10a、10c间循环时，成层化箱10a的温度在A处均匀，成层化箱10c的温度在C处均匀。同样地，在使热介质在成层化箱10b、10d间循环时，成层化箱10b的温度在B处均匀，成层化箱10d的温度在D处均匀。
并且，在这样使各成层化箱10a～10d内的相变化介质的温度均匀后，停止利用成层化箱15进行的放热，开始利用成层化箱10a～10d进行的放热。此时，串联地连接成层化箱10a～10d，热介质从成层化箱10d的下部流入，接着，以成层化箱10c、成层化箱10d的顺序流通，最终从成层化箱10a的上部排出。
通过这样，在放热时，在热介质在各成层化箱10a～10d中流通时，热介质能够在相变化介质的温度逐渐上升的方向上流通。即，如上所述，通过使热介质在成层化箱10a～10d间循环，能够控制成层化箱10a～10d内的相变化介质的温度。具体地说，热介质首先流入的成层化箱10d的温度最低，接着，按照成层化箱10c、成层化箱10b的顺序上升，最终也能够使排出热介质的成层化箱10a内的温度最高。通过这样，能够抑制不需要的热交换，能够减少热损失。
[4.第四实施方式]
接着，参照图9及图10说明第四实施方式的蓄热系统（蓄热系统4）。在图9中，对与在上述各实施方式中说明的部件相同的部件标注相同的符号，并省略其详细的说明。
蓄热系统4适用于作为发电系统的太阳能热发电系统400（以下适当称为“发电系统400”）。并且，发电系统400具备太阳能热预热器31、太阳能热蒸汽产生器32、发电机105、蒸汽涡轮机131及复水器132。并且，太阳能热预热器31、太阳能热蒸汽产生器32、蒸汽涡轮机131、复水器132设在水（液体水或水蒸气）循环的流道的中途。
在发电系统400中，水在太阳能热预热器31及太阳能热蒸汽产生器32中使用太阳能热而蒸发。因此，由于在蓄热时一并进行的发电系统400的水的蒸发，使用更多的太阳能热。因此，蓄积的热量减少。因此，如图10所示，放热开始时的热介质的温度与图5相比变低。
但是，由于放热开始时的热介质的温度与相变化介质的温度的温度差变大，因此能够使热交换效率上升。因此，能够更有效地向太阳能热预热器31及太阳能热蒸汽产生器32供给太阳能热。由此，能够更有效地产生水蒸气。因此，能有效地进行发电。另外，图10的图表基本上与上述图5的图表相同，因此省略其详细的说明。
[5.第五实施方式]
接着，参照图11及图12说明第五实施方式的蓄热系统（蓄热系统5）。在图11中，对与在上述各实施方式中说明的部件相同的部件标注相同的符号，并省略其详细的说明。
蓄热系统5适用于作为发电系统的双发电系统500（以下适当称为“发电系统500”）。在排热发电系统500中，在太阳能热预热器31中作为热源使用温排水。即，在太阳能热预热器31中，使用排热进行低沸点介质成分的蒸发。另外，在第四实施方式中，水循环，但在第五实施方式中，低沸点介质成分（沸点低的成分；例如氟利昂、氨、煤气等）循环。
温排水的温度最大是100℃左右。并且，温排水及低沸点成分的比热任一个都不依据温度变化，大致一定。因此，通过使用温排水，能够产生沸点比水低的低沸点介质成分的蒸汽。尤其与上述各实施方式相比，如图12所示，蓄热时及放热时的温度在整体上变低，因此具有对蓄热系统5的耐热性几乎没有要求的优点。
另外，图12的图表基本上与上述图5及图10的图表相同，因此省略其详细的说明。但是，温排水具有的热给予低沸点介质液体，低沸点介质（沸点80℃以下）的液体变化为低沸点介质的蒸汽。
[6.改变例]
以上，参照附图说明了本实施方式，但本实施方式能在不脱离本发明的主旨的范围内任意地改变而实施。
例如，作为成层化箱，可以使用图13所示的成层化箱10e。在成层化箱10e中填充由外壳（未图示）覆盖的粒状的相变化介质10a7。即，覆盖相变化介质10a7，将被覆盖的相变化介质10a7收放在成层化箱10e中。另外，即使相变化介质10a7为液体状态，利用外壳，也不会泄露到外部。热介质在该粒状的相变化介质10a7的间隙中流通。通过这样构成相变化介质，能够更降低上述热传导效率下降的可能性。另外，由于热介质在相变化介质10a7的周围自由地流通，因此在流入的热介质的温度变化并成层化时，成层化箱内的成层化介质的温度坡度更明确。因此，参照图8容易消除上述温度不均。
在各实施方式中，具有相变化介质的成层化箱的个数未限定于图示的个数，可以是两个，也可以是四个以上。尤其上述成层化箱之间的热介质的循环未限定于四个的例子，可以是两个、三个或五个以上。即，成层化箱的个数可以是偶数个，也可以是奇数个。在具备奇数个成层化箱的场合，只要适当改变循环的成层化箱的组合，使热介质在成层化箱之间循环即可。但是，从控制容易，在短时间内进行循环的观点来看，优选成层化箱的个数是2n个（其中，n是1以上的整数）。
在蓄热系统运转时，可以不使用所具备的全部的成层化箱地运转，即，具备在通常时不使用的备用成层化箱，例如在任一个成层化箱产生故障等紧急情况时，可以使用备用成层化箱。
在上述各实施方式中，成层化箱10a～10d全部为相同的样式，但成层化箱的样式不需要全部相同，可以一部分不同。具体地说，例如能够使用组合图2所示的成层化箱与图13所示的成层化箱而使用。
参照图8说明的在成层化箱之间的热介质的循环只要根据所具备的成层化箱的个数适当设定即可。另外，在图8中，为了方便说明，为四级温度坡度。但也能够为三级以下的温度坡度，或五级以上的温度坡度。因此，只要与这种温度坡度的阶段对应地适当设定循环次数即可。
在图示的例子中，成层化箱一个一个地具备，但可以例如为由多个成层化箱构成的成层化箱组，在蓄热时并联地连接该成层化组，在放热时串联地连接该成层化箱组。即使这样也能得到与本发明相同的效果。
热介质及相变化介质的具体的种类未限于上述示例物。因此，能作为热介质除了上述水以外，作为相变化介质除了上述硝酸锂以外任意地使用。在使用这些成分以外的场合，例如图5等所示的图表的数值变化，但即使这种场合，也能同样使用本实施方式。
图5、图9及图12所示的图表的数值及图表的形状是一个例子，根据运转条件变化。因此，例如只要根据发电系统及蓄热系统的设置场所、运转时期等，决定各图表的数值及形状即可。该决定例如通过试运转等进行。
本实施方式的蓄热系统如上所述尤其适于发电系统。但是，发电系统的结构未限定于图示的例子，只要是利用热介质吸收的热进行发电的发电系统，则可以是任一种发电系统。具体地说，只要使用热介质吸收的太阳能热加热液体介质（例如水、低沸点介质成分等），利用产生的气体介质（例如水蒸气、低沸点介质成分的蒸汽等）进行发电，则可以是任一种发电系统。另外，本实施方式的蓄热系统除了发电系统以外，能适用于能利用太阳能热的任意的系统。具体地说，例如能够将蓄热系统所蓄积的热应用于供开水系统等。
成层化箱的配置也不限于图示的方式，例如可以以热介质在与图示的方向垂直的方向（纸面左右方向）上流通的方式配置成层化箱。
成层化箱彼此的连接形式也未限定于图示的例子，只要在蓄热时并联地连接成层化箱，在放热时串联地连接成层化箱，热介质流通，则可以是任意的连接方式。另外，热介质的流通方向也未限定于图示的例子，可以在与图示的方向相反的方向上流通。另外，热介质的流速也能任意地设定，只要根据配管及导热管的粗细、成层化箱的容积等各条件适当设定即可。
作为连接在蓄热系统上的、吸收太阳能热的单元，未限定于图示的太阳能板场。因此，只要能够在热介质中吸收太阳能热，则可以使用任意机构。
如上所述，蓄热系统的运转根据预先存储的规定的程序，由CPU进行控制。此时，可以例如在夏天等太阳光强的时期长时间吸收太阳能热，在冬天等太阳光弱的时期短时间吸收太阳能热，根据时期而为不同的吸收时间。另外，在太阳能热的变动的检测中能够使用任意的单元，例如能够使用日照传感器等。

Claims (9)

1.一种蓄热系统，其蓄积太阳能热，该蓄热系统的特征在于，
具备：吸收太阳能热的热介质；
与热介质进行热交换的相变化介质；以及
贮存上述相变化介质，并供热介质流通的多个第一蓄热箱，
在蓄积太阳能热时，串联地连接上述第一蓄热箱，供热介质流通，
在利用所蓄积的太阳能热时，并联地连接上述第一蓄热箱，供热介质流通。
2.根据权利要求1所述的蓄热系统，其特征在于，
具备第二蓄热箱，其贮存吸收了太阳能热的热介质。
3.根据权利要求2所述的蓄热系统，其特征在于，
上述第二蓄热箱与上述第一蓄热箱并联地连接，供热介质流通。
4.根据权利要求1所述的蓄热系统，其特征在于，
使热介质在上述多个第一蓄热箱间循环。
5.根据权利要求1所述的蓄热系统，其特征在于，
上述第一蓄热箱具备2n个，其中，n是1以上的整数。
6.根据权利要求1所述的蓄热系统，其特征在于，
上述相变化介质被覆盖，被覆盖的上述相变化介质收放在上述第一蓄热箱中。
7.一种发电系统，其特征在于，
具备权利要求1所述的蓄热系统。
8.根据权利要求7所述的发电系统，其特征在于，
该发电系统是集成太阳能联合循环发电系统、太阳能热发电系统及双发电系统中的任一个。
9.根据权利要求8所述的发电系统，其特征在于，
使用热介质吸收的太阳能热加热液体介质，利用产生的气体介质进行发电。
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