JPS5993185A - 蓄熱貯槽 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明ｌｔ、蓄熱貯槽の創案に係り、例えば過熱蒸気の
過熱分のような高温排熱を、溶融塩等の液体熱媒体で回
収し、その熱エネルギーを再利用するための装置におけ
る熱媒体貯蔵のための貯槽において、烏度変化による熱
疲労の影響を低減せしめ、その占有面１へを小さく−す
ると共に保温性栓よび耐久性を良好、２ｃつしめようと
するものである。

高７．′帛排熱余熱媒体で回収しその熱エネルギーを［
Ｉｆ利用するような場合における解熱熱交換システムと
して従来からグ、１］られているものの１例は・粘１図
と弔２図に示す通りであって、高棉側貯槽１と低温側貯
槽２とを設け、貯槽１には例えば５００℃、貯槽２には
２５０℃の各溶融塩を貯え、これら２基の貯槽１，２を
従続する配管Ｉの途中に熱交換器３を設けて、例えば熱
回収時には過剰蒸気から熱を回収し、再利用時には飽和
蒸気を加熱し、又各貯槽１，２の元弁を設けると共に払
出しノズル側には循環ボ／プが設けられている。即ち蓄
熱を開始する直前は第１図に示すように低温側貯槽２が
満杯状態で高温側貯槽１はプントストック分が残ってい
る程度であり、この状態から蓄熱を開始し、貯槽２から
２５０℃の溶融塩を循環ボノグＰ２で熱交換器３に送り
込むもので、熱交換器３には別の蒸気プラントからの過
剰蒸気がｒ）Ｃ人しているので溶融塩は加熱されて５０
０℃となり貯槽１に貯蔵される。ｈｋ熟熱時は第２図に
示す如くであって、上記と逆に５００℃の溶融塩を循環
ボ／ブＰ１　　に上り熱交換器３に送り込み、該熱交換
器３に別の蒸気グラノドからの低温蒸気がＭｔ、入して
いてグラノドの出力に必要な高温蒸気が発生し、溶懺塩
は放熱して２５０℃程度となり低湿側貯槽２に貯蔵され
る。ところでこのような蓄熱システムとしてｄ、前記し
た第１．２図のように貯槽２基を用いるものの外に第３
，４図に示すように１基の貯槽５を用い、その下部に低
塩熱媒体ＳＬを収容し、その上部に比重の軽い高温熱媒
体ＳＨを貯え、夫々の部分に設けた上記同様の各ノズル
と熱交換器３により前記同様に、第３図のような蓄熱、
第４図のような放熱状態を切換え形成して運転するシス
テムも知られているが、これら従来技術によるものでは
夫々に不利欠点がある。つまり第１，２図の２槽万式の
ものでは貯槽を２基とすることからプラントの建設敷地
が犬なくなり、又その基礎工事、貯槽工事、保温工事等
も２倍近く掛ることとなって不経済であり、四に各貯槽
１，２内液位上部の空間には例えば窒素−’ｊスのよう
な不活性！ｊスを封入することが安全性の面で推奨され
るが２つの貯槽１，２の間に１は前記のように２５０℃
、５００℃の如Ａ温度差があり、前記不活性ガスが低温
部から高温部に移ａ（熱媒体は高温（１ｊｌから低温側
へ移動）すると、該ガスは膨張して貯槽内圧が上昇し、
その反対の場合には貯槽内圧が低下するので貯槽におい
ては強度上例えば調圧用ガスボルダ−を設けるなどの特
別な配慮を必要とし、この点からもコストアンプとなら
ざるを得ない。一方第３，４図の１槽方式にあっては第
１．２図のものより低コストと考えられるが液圧を受け
る側板面が、前記のような２５０〜５０（）℃の温度差
範囲内で上昇（膨張）−Ｆ降（収縮）による熱応力に直
接耐えることが必要で、そのような素拐（耐熱鋼）の入
手が容易でない。

本発明１は上記したような実情に鑑み検討を重ねて創案
されたものであって、断熱利を設けた外部貯槽に対し該
外部貯槽と同心状に断熱利を設けた内部貯槽を設け、該
内部貯槽の１ｌｌｌＩＫ３ｉ、Ｆ部に外部貯槽との連通
孔を形成し、しかも前記外部貯槽から熱交換器を介ｊ７
て内部貯槽と・厚通しだ配管を設けることを提案するも
のである１、即ち本発明（Ｃよるものの実施態様を晧附
図面に示すものについて説明Ｃろと、−ルイ崎１０上に
設けられた底部保温材１２のヒに（構成されだ液密目、
つ気密の外部貯槽８ｖよその外部を保温材８ａで被覆さ
れており、該貯４’ＪＹ　８の内部には同心円状に内部
貯槽９を設け、該内部貯槽９の上部には断熱屋根３０が
哨７図に示すように設けられている。父前ｉＣ１内部貯
槽９は温度差をもった熱媒体を区分貯蔵するに足る断熱
性能をもった壁体で形成されているが、その底部近くに
外部貯槽８内に連通′ｒる通孔９ａが形成され、両貯槽
８，９の壁体間隔は建設作業スペースを＋ｔｙつだ適当
な範囲内に凋ばれる。

上記のよう２ｉ−１ｆ９成関係の仔細を示しているθ）
が、第７〜９図であって、外部貯槽８の底板Ｂｂ上に内
部貯槽９を形成する鋼板４１が取付けられ、該側板４１
の内面に断熱月４８をアングル拐やボルト又にｔ締付線
材などの取付金具４９によって固定し、更にその内側に
鋼板のような保護板４３をｆ展設して断熱月４８を液密
に保護せしめ、１所・柄材４８としては例えばケイ酸力
ルンウム等の上網強度の高いものが用いられる２、前記
保鞭板４３は別に第９図に示すように前記したような温
度差２５０℃による伸縮を許容するように上Ｆ方向にそ
って溝状の凹凸部４３ａを形成しておくことにより槽体
円周方向における伸びを吸縮するが、又上ド方向におけ
る伸びは保護板４３０Ｆ側のみを固定し、上側を固定し
ない第７図のような構成とすることにより同様にｒｆ’
ｆ容される。

前記した断熱屋根３０は貯槽８内空間部でのガスの対流
による放熱を防止するための屋根板３１上にロンフラー
ル等の軽吐で使用温度の高い断熱利３２を所要の取付具
３３で固定し、その上面に１．　ｉノ板等による外装板
３４を層着したものとし、又このような断熱屋根３０の
頂部にυよ外部貯槽８との直気を図るためにｊ！ｒ％　
５図に示ｔように通気ノズル３５を設け、その先端に呼
吸弁３６が取付けである。

内ｉ９１％貯漕９貯槽部に断熱屋根３０を支持し目。

つ熱伸縮に対して滑りながら即応するためべ・−ス板４
２を環設し、該ベース板４２に所定のビソヂでアンカー
ボルト４４を設ケ、−万断；鴫屋恨３０は前記屋根板３
１の外側部から１：方に気密性をとってスカート部３７
が取付けられ、核スカ＝−ト部３７は外部貯槽８内の貯
蔵液１ａｉ丁に所定の深さに垂下して液封構造を形成し
、しかも該スカート部３７の中間部内側に前記ベース板
４２に即応して断熱屋根３０自体の荷重を支持する支持
部３８を設け、該支持部３８の長孔においてアンカーボ
ルト４４がりへ伸縮を許容するように連結されている。

−に記した外部貯槽８の底部側面には第５図に示すよう
に低湿側熱ｌＩ￥体を導入するノズル１６と払い出しノ
ズル１７とが設けられ、払い出しノズル１７は熱媒体液
面ａから所定の深さに開１］シたヴ上り配管１７Ｂが設
けられ、又これらのノズル１６．１７にｒａ、を元弁１
８が夫々設けられている。更に払い出しノズル１７には
配管１９、循環ポンプ１５を介１７て熱交換器２０に連
結されている。又該熱交換器２０からの配管２４は内部
貯槽９に通ずる受入れノズル２１と払い出；７ノズル２
２に連結され、これらのノズル２１．２２は内部貯槽９
内に１本の管体２２ｂとして導入されて該貯槽９内液面
ａより所定深さに達する立Ｊ二り配管２２ａとされてい
る。これらのノズル２１．２２には元弁２３が取付けら
れ、又循環ポンプ１５＾を有することは前記ノズル１６
゜１Ｔの場合と同じである。

熱交換器２０には熱針を受［ムいするための蒸気配管２
Ｔが通せしめられ、貯槽８内空間部には不活性ガスの如
をカバーガスヲ封入するための吸入（ｉｌｌ安全ｆＰ２
５と貯槽８自体の安全：ｆｆ−２６のｖｌｌへが配設さ
れていること（は図示の１由りである。

上記したような本発明によるものの操法について謂、明
すると、第５図に示すように内部呼・Ｉ′″Ｖ’Ｊ　９
の上部に分ける高温側熱媒体ＳＨのデソトストソク分を
残し、それよりＦ方および外部貯槽８内に低温側熱媒体
ｓ　ｒ、が満たされ７ｈ状態で、［）１■記ノズル１７
の元弁を開披すると共に循環ポンプ１５を起動させると
蓄熱が開始される３、即ち配管１９から熱交ｌｌｔ器２
０に低１品ｌ１ｌｌｌ熱媒体Ｓ　Ｌが送り込捷れ、該熱
交換器２０に蒸気配管２７で供給されている蒸気フラ／
１・からの過刺蒸気によって熱交換され、高温となった
熱媒体は配管２４によって内部貯槽９の上部に吐出され
Ｋ　ＩＴＡ側熱媒体Ｓ　Ｈと１−て貯蔵される。、この
ように低高側熱媒体ＳＬの上部に高温１１１１１熱〃Ｍ
休Ｓ　Ｈを貯蔵でへるのは前１己し７たように内熱媒体
の比重差によるもので、！シ″！１媒体は高温となるに
従って比重が軽くなり、従って高温側熱媒体ＳＨと低温
ｆｌｔｌｌ熱媒体ＳＬとの境界には所定厚さの温度差を
もった層が形成されるだけで、高温側熱媒体Ｓ　Ｈが上
記にある限り対流なども起り帷く、熱伝達も少ない。解
熱がこのようにして連続し７て行われ高温側熱媒体Ｓ　
Ｈ刊が増加し、低温側熱媒体５ＬＩＩが減少することに
なる。このと点内部佇槽９の液面は溶融塩の温度変化に
よる体積の膨張収縮によりｌＱ％１％、度変Ｎｉ１）す
るが、貯槽８内における液面深さは殆んど変化せず、所
定の蓄熱が行われる。

これらの関係についてこのような蓄熱「１的に用いられ
る熱媒体の湯度変化に伴う密度変化の什器１を示してい
るのが第１０図であって、２００℃で密度が１．９５で
あろ熱媒体は２５０１：では１．９程度であり、５００
℃に訃いては密度が１．７２であるから２５０℃の低温
側熱媒体Ｓｒ、が５００℃の高温側熱媒体となることに
よりその比重が１０９イ程度小さいものとなり、このよ
うに比重の小さい高温側ｆ・／１媒体ＳＨは低１１爪（
ｌｌｌＩ熱媒体ＳＬの上部にあるならばそれがＩＪ（幅
側熱媒体層内に沈下進入する可能性は旨無状態であり、
対流などの尾生す、（）可＋１Ｈ性はない。即ち高１晶
１１１す熱媒体Ｓ　Ｈと低温側熱々１４体ＳＬとの間に
は第５図又は第６図に示すような略整然とした境界層が
形成され、この、＋ｒｔ界層が内部貯槽９内においてそ
のまま７Ａ［、降して蓄熱が行われ、放熱時においては
Ｔｌすることとな２）ものである。

上古１２のようにして蓄熱されたものの放熱は第６図に
示すように行われる。１即ちノズル２２と１６の元弁を
夫々開放し、循環ポンプ１５ｎを起動して管路２４から
高温１１１す熱媒体ＳＨを？、・八女換器２０に送り込
む。熱交換器２０にはそれに連結された蒸気シラ〉トで
不足している高温蒸気を発生させるために必要な低温蒸
気が配−７￥２７から送り込まれて熱交換され、これに
よって放熱し低温化しブζ熱媒体は配管１９、ノ（ル１
６から外部貯槽８の低幅側熱が、（休ＳＬ　ｉｌ’ｆ中
に吐出貯蔵される。

なお上記したような＃：熟熱時低温側熱媒体ＳＬの外部
貯槽８内上１１１へに立上りパイプ１７ｇから吐出きせ
るのは内部貯槽９に断熱層が形成されていでも高温側熱
媒体ＳＨから多少の放熱は避は得ないので外部貯槽８内
で低１′１情側熱媒体ＳＬの上部に比較的高幅な熱媒体
が集積する傾向があり、この」二うな高温化しようとす
る外部貯槽８内の低温１ｉ１１１熱媒体の傾向を防止す
るためである。

上記したような本発明によるともは貯槽が１基で足りる
σ）で２基配設することによる不利を適切に回避で餐、
外部貯槽８内の低温側熱媒体は断熱的機能を有−ｒるこ
ととなるので断熱壁の保温ｆトが好ましく、又外部貯ｔ
ｌ’￥　８の断熱層は低１’？Ａ　１１（’Ｉ熱媒体の
温度を対称としたものでよいこととなるので何れからし
ても断熱施工を有利化し得るものでＪ）す、史に外部貯
槽８の１ｌｌｌｌ板によって熱媒体の液圧を支持し、熱
的応力は内部貯槽９の１１ｑ造でｘ−、ｌ応でへるので
４’Ｒ造的に安全で＋ｎけ次作の高い１表棺を構成ぜし
め、経済的に機能の優れた蓄熱貯槽を提供し得るもので
あるから１栗的にその効果の犬＾い発明である。

なお前記したような本発明の実施態様によるものでは断
熱屋根が熱応力に対して適切に滑りながら逃げられるの
で安全で耐久性が高く、又この断熱屋根の端部に形成さ
れたスカート部によって液封を形成して好ましい気密性
、保温性を保持しながら無理のないシールを形成せしめ
、更に低温側熱媒体の払い出しノズルを外部貯槽８と内
部貯槽９との間における低温側熱媒体液層上部まで延ば
して吐出するようにしたので該部分の上部における温度
上昇を適切に回避して貯槽の性能を長期的に保持させる
などの作用効果を有している。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の技術的内容を示すものであって、第１図
は従来の２槽式蓄熱貯槽についての蓄熱時の状態を示す
説明図、第２図はその放熱時の説明図、第３図ｔよ従来
の１槽式蓄Ｉｌ？槽の蓄熱状態を示した鋭１明（ツ１、
第４図はその放熱状態を示した説明図、第５図は本発明
による蓄熱貯槽の蓄熱開始状態を示した断面的説明図、
２１５６図はその蓄熱完了状態（放熱開始状態）の説明
図、第７図ＣＦその各槽壁ないし屋根部分についての仔
細を示した断面図、第８図はその屋根部分における伸縮
作動関係についての部分的な説、四回、第９図は内部貯
槽壁一部についての横断平面図、ｍ１０図は熱媒体につ
いての温度変化に伴う密度変化を示した図表である。 然してこれらの図面において、８は外部貯槽、８ａはそ
の保温材、９は内部貯槽、９ａは通孔、１０は基礎、１
２は低部保温材、１５は循環ポツプ、１６は導入ノズル
、１７は払い出しノズル、１７ａは立上り配管、２０は
熱交換器、２１け受入れノズル、２２１／よ払い出し７
ノズル、２２＆は立−辷り配管、２Ｔは蒸気配管、３０
は断熱屋根、３１け屋根板、３２は断熱材、３４は外装
板、３５Ｆｉ通気ノズル、３Ｔはスカート部、３８にｔ
荷重支持部、４１１よ内部貯槽を形成する側板、４３は
保＋４板、４３ｇはその凹凸部、４８は断熱材、Ｓ　Ｔ
（は高幅１則熱媒体、Ｓ　ｒ、は低γ品４＋！ＩＩ熱媒
体を示すものである。 特許用１）１０入　　　日本川管株式会社発　明　者　
　鳥谷部　　弐 同　　　　　　　　　　　尾　　−ヒ　　明　　Ｅ第　
　ｌ　　圓 第 暖く（ 苓−− Ｊ／　　” でか 一■−二 嶋 〜４５□ コ ＝下＝ｒ 牛　７０　国 １度（’Ｃ〕

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １す１熱拐を添設した外部貯槽に対して該外部貯槽と同
   心状に断熱材を附設した内部貯槽を設け、を身内部貯槽
   の側壁下部に前記外部貯槽との連通孔を形成し、しかも
   前記外部貯槽から熱交換器を介して内部貯槽に導通（７
   た配管を設けたことをｌ特徴とする蓄熱貯槽。