JPS62138656A - Cold and hot energy storage system - Google Patents

Cold and hot energy storage system

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JPS62138656A
JPS62138656A JP27838985A JP27838985A JPS62138656A JP S62138656 A JPS62138656 A JP S62138656A JP 27838985 A JP27838985 A JP 27838985A JP 27838985 A JP27838985 A JP 27838985A JP S62138656 A JPS62138656 A JP S62138656A
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Japan
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gas
pressure
temperature
low
energy
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JP27838985A
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Japanese (ja)
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冨田 勉
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Kawasaki Heavy Industries Ltd
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Publication date
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  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 開示技術は、民生用、産業用の電力などのエネルギーの
使用のオフピーク時にエネルギーを蓄えておいて必要時
に使用するようにした技術分野に属する。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The disclosed technology belongs to a technical field in which energy is stored during off-peak usage of energy such as electric power for consumer use and industrial use, and is used when necessary. .

而して、この発明は、アンモニヤガスや炭酸ガスなどの
流体のポリトロープ圧縮、冷却液化などエンクルピ、膨
張、吸熱ガス化のプロセスを辿る圧縮式ヒートポンプサ
イクルを用いてのオフピーク時に余剰電力などのエネル
ギーの貯蔵を行うシステムに関する発明であり、特に、
電気エネルギー使用におけろオフピーク時に、ピーク時
に対する設備上の余剰エネルギーをアンモニヤガスなど
の低圧ガスをしてコンプレッサなどにより圧t@高圧化
させて、その後、海水などの実質無人蔵の冷熱エネルギ
ーを用いて冷却液化し、これを高圧液化ガスとして貯蔵
しておき、エネルギー使用のピーク時には、該高圧液化
ガスを膨張弁などを介してジュールトムソン効果により
低温低圧の液、および、ガスの状態にし、当該プロセス
にて発生する冷熱エネルギーを冷凍庫などに活用してエ
ネルギーの回収を図り、あるいは、ランキンサイクルと
組合わせて、該ランキンサイクルの冷却液化工程の冷熱
エネルギー源として活用し、而して、冷熱エネルギーを
放出し、ガス化した該流体をアンモニヤガス錯体などの
ガス吸収媒体に吸収、または、吸着させて容量を小さく
して貯蔵し、再び、上記オフピーク時に、該ガス吸収媒
体からこれに吸収、または、吸着された該ガスを低圧で
分離して再び上記コンプレッサなどに送入し、再び圧縮
高圧化させて反復させるようにしたシステムに係る発明
である。
This invention utilizes a compression heat pump cycle that follows the processes of polytropic compression, cooling, liquefaction, expansion, and endothermic gasification of fluids such as ammonia gas and carbon dioxide. This invention relates to a storage system, and in particular,
During off-peak electrical energy use, surplus energy from equipment compared to peak times is converted into low-pressure gas such as ammonia gas, raised to high pressure by a compressor, etc., and then used as cold energy from practically unmanned stores such as seawater. The high-pressure liquefied gas is cooled and liquefied using the Joule-Thomson effect, and stored as a high-pressure liquefied gas during peak energy use. The cold energy generated in this process can be used in a freezer or the like to recover energy, or in combination with the Rankine cycle, it can be used as a cold energy source for the cooling liquefaction process of the Rankine cycle, and the cold energy can be The energy is released and the gasified fluid is absorbed or adsorbed onto a gas absorption medium such as an ammonia gas complex to reduce the capacity and stored, and again absorbed from the gas absorption medium into this at the off-peak time. Alternatively, the invention relates to a system in which the adsorbed gas is separated at low pressure, fed again to the above-mentioned compressor, etc., and compressed again to high pressure and repeated.

〔従来技術〕[Prior art]

周知の如く、民生活動にしろ、産業活動にしろエネルギ
ー使用は不可欠であるが、いずれにしても電力や燃料ガ
スなどのエネルギーの需要は経時的に一定ではなく、大
きな変動としては季節的な要素があり、小さな変動とし
ては昼夜などの時間的要素によるピークとオフピークが
ある。
As is well known, the use of energy is essential for both civil and industrial activities, but in any case, the demand for energy such as electricity and fuel gas is not constant over time, and major fluctuations are due to seasonal factors. Small fluctuations include peaks and off-peaks due to time factors such as day and night.

さりながら、当然のこととしてエネルギー供給サイドで
は、ピーク時の需要を基準にして設備計画を立てており
、したがって、オフピーク時には負荷を低下させたり、
稼働停止を行って供給のバランスを図るようにしている
が、必然的に設備上稼働効率が悪く、又、低負荷運転時
には設備のエネルギー効率が劣化し、更に、投資効率が
悪いということを不可避的な前提条件としている。
However, as a matter of course, on the energy supply side, equipment planning is based on demand during peak periods, so it is necessary to reduce the load during off-peak periods,
Although we are trying to balance the supply by suspending operations, it is inevitable that the operating efficiency of the equipment will be poor, and the energy efficiency of the equipment will deteriorate during low-load operation, and furthermore, it will inevitably lead to poor investment efficiency. This is a prerequisite.

かかるオフピーク時の稼働低下は、社会資本から見て極
めてマイナスであるとともに、エネルギー経済から見て
も甚だしく無視できないものである。
Such a decline in operation during off-peak hours is extremely negative from the perspective of social capital, and is also extremely unignorable from the perspective of energy economics.

これに対処するに、オフピーク時においてもピーク時と
同様、あるいは、これに近似した設備稼働を行ってオフ
ピーク時の余剰エネルギーを蓄えておき、ピーク時に所
望に取出して使用するようなエネルギー貯蔵システムが
開発研究されるようになってきた。
To deal with this, an energy storage system is proposed that stores surplus energy during off-peak periods by operating equipment in the same way or similar to that during off-peak periods, and then extracts and uses it as desired during peak periods. It has started to be researched and developed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

例えば、夜間に余剰電力を利用して水をダムに汲上げて
おく揚水ダムや、大容凰の地下タンクに夜間余剰膨張タ
ービンに送入して空気を圧縮しておき、昼間のピーク時
に該圧縮空気で発電を行うシステムやフライホイールの
慣性力を利用して余剰電力で7ライホイールを回転させ
ておいたり、あるいは、超電導によるエネルギー貯蔵シ
ステムが研究されている。
For example, a pumping dam uses surplus electricity to pump water up to a dam at night, or a large underground tank is used to compress air by sending it to a surplus expansion turbine at night, which can be used during peak hours during the day. Research is underway into systems that generate electricity using compressed air, systems that use the flywheel's inertia to keep the seven-wheeler rotating with surplus electricity, and energy storage systems that use superconductivity.

乙のうち、揚水ダムや空気圧電力貯蔵などが実用化され
てはいるが、商業化されてるのは揚水ダム方式のみであ
り、フライホイール方式や超電導方式は研究段階であり
、将来における実用化には相当の経時的投資と、尚、2
0年間前後の研究期間が必要とされて現実の開発1こは
間に合わないものてある。
Of these, pumped storage dams and pneumatic power storage have been put into practical use, but only the pumped storage dam method has been commercialized, and the flywheel method and superconducting method are still at the research stage and are unlikely to be put into practical use in the future. is a considerable investment over time, and 2
A research period of about 0 years is required, and actual development may not be completed in time.

而して、揚水ダムにおいても、圧縮空気エネルギー貯蔵
にしても、立地条件が大きな支障となる不具合があり、
また、効率も劣るものである。
However, both in pumped storage dams and compressed air energy storage, there are problems caused by locational conditions.
Moreover, the efficiency is also inferior.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

この発明の目的ζよ、上述従来技術に基づくエネルギー
供給施設のオフピーク時の低負荷運転を緩和し、該エネ
ルギー供給施設の平均容量運転を図ろうとするものであ
り、オフピーク時に余剰エネルギーを貯蔵し、ピーク時
に用いろことができろようにし、而も、その効率はオフ
ピーク時にイシブットしたエネルギーよりも大量の冷熱
エネルギーを回収利用し得るようにし、あるいは、これ
をランキンサイクルと組合わせる場合には、従来の揚水
ポンプなどに比べてより高効率で回転エネルギーを回収
し得ろようにし、その上、小規模設備で良いためプラン
トの立地条件の制約がほとんどなく、低コストで行うこ
とができ、現在段階での技術レベルを充分に利用するこ
とができるようにしてエネルギー産業における経済的利
用分野に益する浸れた冷熱エネルギー貯蔵システムを提
供せんとするものである。
The purpose of the present invention is to alleviate the low-load operation during off-peak hours of the energy supply facility based on the above-mentioned conventional technology, and to aim at average capacity operation of the energy supply facility, by storing surplus energy during off-peak hours, The efficiency is such that a large amount of cold energy can be recovered and used during peak hours, and the efficiency is such that a large amount of cold energy can be recovered and used compared to the energy used during off-peak hours. It is possible to recover rotational energy with higher efficiency than other water pumps, etc., and in addition, since it requires small-scale equipment, there are almost no restrictions on plant location, and it can be performed at low cost. The object of the present invention is to provide an immersed cold energy storage system which will be able to take full advantage of the state of the art technology and which will benefit economic applications in the energy industry.

〔問題点を解決するための手段・作用〕上述目的に沿い
先述特許請求の範囲を要旨とするこの発明の構成は、前
述問題点を解決するために設計された電力などのエネル
ギー供給において、オフピーク時には圧縮式と−1、ポ
ンプサイクルに用いるアンモニヤガスなどの流体を、該
オフピーク時の余剰エネルギーをコンプレッサなどの圧
縮機のモータなどに投入することにより、当該アンモニ
ヤガスなどの流体低圧ガスを圧縮して高温高圧化した後
に、該高温高圧化ガスの温度を実質無制限利用可能な海
水やLNGの放出冷熱などを用い、冷却液化して高圧液
化ガスとして高圧タンクなどに貯蔵しておき、エネルギ
ー需要側のピーク時には、該高温高圧液化ガスを膨張弁
などを介してジュールトムソン効果により低温低圧の液
、および、ガスにし、該低温低圧の液ガス状態から低圧
ガスになる間の冷熱エネルギーを冷凍庫などの外部施設
に活用利用するなどして該高圧液化ガス貯蔵エネルギー
の有効利用を行い、而して当該プロセスにおいてエンタ
ルピを増大してガス化した流体を、圧力及び温度操作に
より昇温昇圧されたアンモニヤ錯体などのガス吸収媒体
に海水、大気などの冷媒に放熱裡に吸収させ、ガス化に
よって一旦増大した体積を縮少するようにした後に貯蔵
するようにし、オフピーク時にはアンモニアガスなどを
吸収した該ガス吸収媒体を膨張弁により低温低圧状態に
した上で、海水、大気、太陽熱、産業廃熱。
[Means/effects for solving the problem] In accordance with the above-mentioned object, the structure of the present invention, which is summarized in the claims described above, is designed to solve the above-mentioned problem. Sometimes it is a compression type, which compresses the low-pressure gas such as ammonia gas used in the pump cycle by inputting surplus energy during off-peak times to the motor of a compressor such as a compressor. After raising the temperature of the high-temperature and high-pressure gas to high temperature and high pressure, the temperature of the high-temperature and high-pressure gas is cooled and liquefied using practically unlimited available seawater or the cold energy released from LNG, and stored as high-pressure liquefied gas in high-pressure tanks, etc., and the energy demand side At its peak, the high-temperature, high-pressure liquefied gas is converted into a low-temperature, low-pressure liquid and gas through an expansion valve or the like by the Joule-Thomson effect, and the cooling energy during the transition from the low-temperature, low-pressure liquid gas state to the low-pressure gas is transferred to a freezer, etc. The energy stored in the high-pressure liquefied gas is effectively utilized by utilizing it in an external facility, and the fluid gasified by increasing the enthalpy in the process is heated and pressurized by pressure and temperature manipulation to produce an ammonia complex. A refrigerant such as seawater or air is used to absorb heat in a gas absorbing medium such as seawater or the atmosphere, and the volume that has once increased through gasification is reduced before being stored. During off-peak periods, the gas that has absorbed ammonia gas, etc. The medium is brought to a low-temperature, low-pressure state using an expansion valve, and then seawater, air, solar heat, and industrial waste heat are used.

スチームなどで加熱して吸収されていたアンモニアガス
などを効率よく分離して取出し、これを上記コンプレッ
サなどに導き、再び高;晶高圧化させるようにして圧縮
式と−1、ポンプサイクルを辿るようにして、オフピー
ク時のエネルギー貯蔵をピーク時に有効再利用するよう
にした技術的手段を講じたものである。
The ammonia gas etc. that had been absorbed by heating with steam etc. is efficiently separated and taken out, and this is led to the above-mentioned compressor etc., and the pressure is raised again to high crystallization, thereby following the compression type, -1, and pump cycle. It takes technical measures to effectively reuse energy stored during off-peak times during peak times.

〔実施例−構成〕[Example - Configuration]

次に、この発明の実施例を図面に従って説明するば以下
の通りである。
Next, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1,2図に示す実施例において、Aはこの発明の要旨
を成す冷熱エネルギー貯蔵システムであり、第1図に示
すように、配管系によりクローズドにされており、該ク
ローズドシステムは第2図に示す横軸エンタルピーl、
縦軸圧力Pの周知の圧縮式ヒートポンプサイクル(イ)
、(ロ)、(ハ)、(ニ)。
In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, A is a cold energy storage system that is the gist of the present invention, and as shown in FIG. 1, it is closed by a piping system, and the closed system is as shown in FIG. The horizontal axis enthalpy l shown in
Well-known compression heat pump cycle with vertical axis pressure P (A)
, (b), (c), (d).

(杓を作動流体が辿るようにされており、その作!l1
lJ流体のガスは、当該実施例においてはアンモニヤ(
NH:+ )を用いており、上述した如く、例えば、電
力などのエネルギーのオフピーク時において、後述する
ようにガス放出器に8いてガス吸収媒体から低温低圧状
態で分離されたアンモニヤガス(0は、所定のクリーナ
ー1を通ってオフピーク時の余剰エネルギーが投入され
て稼働するコンプレッサ2により圧縮高圧化されて昇温
され、高温高圧ガス(ロ)になる。
(The working fluid is made to follow the ladle, and the work!l1
The gas of the lJ fluid is ammonia (
As mentioned above, for example, during off-peak energy such as electric power, ammonia gas (0 is The surplus energy during off-peak hours is input through a predetermined cleaner 1, and the compressor 2 operates to compress and pressurize the gas to a high temperature and raise the temperature, resulting in a high-temperature, high-pressure gas (b).

この時、コンゴし・ツサ2に供給されるアンモニヤガス
は、例えば、10℃であり、圧力は1 kg /cot
Gのガスであり、コンプレッサ2により高温高圧化され
た状態では、150℃強で圧力は15kg/cmGのガ
スとされている。
At this time, the ammonia gas supplied to the Congo tank 2 is at a temperature of, for example, 10°C and a pressure of 1 kg/cot.
It is a G gas, and when it is heated to high temperature and pressure by the compressor 2, it is a gas at a temperature of over 150° C. and a pressure of 15 kg/cmG.

尚、当該態様においては、コンプレッサ2を1段に示し
ているが、条件による設計で、例丸ば、コンプレッサ2
の出力圧力が1段では低い場合は、インタークーラーや
プレクーラーなど適宜の手段をOf用(7て複膜のコン
プレッサを通過させても良い。
In this embodiment, the compressor 2 is shown in one stage, but due to the design depending on the conditions, for example, the compressor 2
If the output pressure is low in one stage, an appropriate means such as an intercooler or pre-cooler may be used (7) to pass through a double membrane compressor.

而して、このように得られた高温高圧ガスのアンモニヤ
ガスは、ついで、実質的に無制限に利用し得る海水や大
気などを用いてコンデンサ(熱交換器)3により冷却し
て液化する。
The high-temperature, high-pressure ammonia gas thus obtained is then cooled and liquefied in a condenser (heat exchanger) 3 using seawater, the atmosphere, etc., which can be used virtually without limit.

而して、当該コンデンサ3による冷却により液化したガ
スは、35℃であり、圧力は15kg/cn?Gのl夜
(ハ)となっている。
The temperature of the gas liquefied by cooling by the condenser 3 is 35° C., and the pressure is 15 kg/cn? It is night (ha) of G.

そして、このように高圧液化したアンモニヤガスを貯蔵
タンク4に高圧貯蔵の態様で貯蔵ずろ。
The ammonia gas thus liquefied at high pressure is stored in a storage tank 4 in a high-pressure storage manner.

したがって、この実施例では、該貯蔵タンク4でのエネ
ルギー貯蔵態様は上述の如く、常温高圧貯蔵であるため
に、時間2日数2月数2年数などに影響されない経時的
安定貯蔵が行われ得るものであるが、流体の種類によっ
ては高温高圧貯蔵、あるいは、低〆品高圧貯蔵の態様も
あり、所定の断熱を施した高圧タンクを必要とする。勿
論、当該貯蔵はオフピーク時において行われるものであ
る。
Therefore, in this embodiment, since the energy storage mode in the storage tank 4 is room temperature and high pressure storage as described above, stable storage over time can be performed without being affected by time, 2 days, 2 months, 2 years, etc. However, depending on the type of fluid, there are modes of high-temperature, high-pressure storage, or low-quality, high-pressure storage, which requires a high-pressure tank with specified insulation. Of course, the storage is done during off-peak hours.

而して、電力使用ピーク時には該貯蔵タンク4に貯蔵さ
れていた液化ガスのアンモニヤガス(月は、膨張弁5を
介してPle張され、低温低圧の液、または、液とガス
の混合相のアンモニヤガス(ニ)となり、該低温低圧の
液、または、液とガスが全量低圧ガス(利に気化するま
での冷熱エネルギーが冷熱回収利用装置6に供給され、
該冷熱回収利用装置6において、例えば、冷凍庫などの
作動流体ガスと熱交換して該冷凍庫などに冷熱エネルギ
ーを供給し、上記貯蔵タンク4に貯蔵されていたオフピ
ーク時の余剰エネルギーが初めて有効利用され、したが
って、結果的に余剰エネルギーの投入の有効[4利用が
行われる。
During peak power usage, the liquefied ammonia gas stored in the storage tank 4 is inflated with Ple via the expansion valve 5, and the liquid at low temperature and low pressure or the mixed phase of liquid and gas is used. It becomes ammonia gas (d), and the cold energy until the entire amount of the low-temperature, low-pressure liquid or liquid and gas is vaporized is supplied to the cold heat recovery and utilization device 6,
In the cold energy recovery and utilization device 6, for example, the surplus energy during off-peak hours stored in the storage tank 4 is effectively used for the first time by exchanging heat with the working fluid gas of a freezer or the like to supply cold energy to the freezer or the like. , Therefore, as a result, effective [4] utilization of surplus energy input is performed.

而して、該膨張弁5によって低温低圧化されたアンモニ
ヤガス(ニ)は、−9℃で、圧力は2kg/。lGの液
及びガスであり、冷熱回収利用装置6において冷熱エネ
ルギーを供給したアンモニヤガス(利はO℃〜10℃に
昇温し、圧力は2kg/cTjGの低圧アンモニアガス
となっている。したがって、エンクルビ的には第2図の
(ニ)から(ホ)に至る間のエンクルピ変化量に相当す
る一9℃からO℃〜10℃の温度の冷熱エネルギーが冷
凍庫などに有効利用して回収されたことになる。
The ammonia gas (d), which has been reduced in temperature and pressure by the expansion valve 5, has a temperature of -9°C and a pressure of 2 kg/. The ammonia gas (the temperature is raised to 0°C to 10°C, and the pressure is 2 kg/cTjG, which is low-pressure ammonia gas) that supplied cold energy in the cold energy recovery and utilization device 6. In terms of Enkurubi, the cold energy at temperatures ranging from -9°C to 0°C to 10°C, which corresponds to the amount of change in Enkurubi from (d) to (e) in Figure 2, was recovered by being effectively used in freezers, etc. It turns out.

尚、該冷熱回収利用装置6での冷熱エネルギーの回収は
、上述のように、冷凍庫などに直接活用したり、熱電発
電素子の低温側に投入して適宜電気や仕事などのエネル
ギーの形で取出すことは可能である。
As mentioned above, the cold energy recovered by the cold heat recovery and utilization device 6 can be used directly in a freezer or the like, or it can be put into the low-temperature side of a thermoelectric power generation element and taken out in the form of energy such as electricity or work as appropriate. It is possible.

したがって、エネルギー貯#It態様として貯蔵タンク
4に貯蔵された液化アンモニヤガスは、該冷熱回収利用
設備6を通過した後、0℃〜10℃の低圧のガス体に戻
っており、したがって、液化状態からガス化状態のアン
モニヤガスの体積が当該実施例のアンモニヤの場合、3
00〜400倍と増大しており、作動流体として取り扱
うには不適当である。
Therefore, the liquefied ammonia gas stored in the storage tank 4 as an energy storage mode returns to a low-pressure gas body of 0°C to 10°C after passing through the cold heat recovery and utilization equipment 6, and is therefore in a liquefied state. If the volume of ammonia gas in the gasified state is the ammonia of the example, 3
00 to 400 times, making it unsuitable for handling as a working fluid.

したがって、これに対処するに、この発明においては冷
熱回収利用設備6からの低圧アンモニヤガス(杓を、ガ
ス吸収媒体に吸収液化させるなどして、その体積を縮少
して貯蔵化が可能にするようにされている。
Therefore, in order to deal with this, in the present invention, the low-pressure ammonia gas (ladle) from the cold heat recovery and utilization equipment 6 is absorbed into a gas absorption medium and liquefied, thereby reducing its volume and making it possible to store it. It is being done.

即ら、−mに、該ガス化状態のガス状流体に対するガス
吸収媒体としてアンモニヤに対してはアンモニヤガス、
−7”ロパン、ブタン、フレオン、炭酸ガスなどに対し
ては、水系ガス吸収媒体(水和物、水酸化物)や炭酸カ
リウムなどの液状、または、スラリー状のものがある。
That is, -m is ammonia gas for ammonia as a gas absorption medium for the gaseous fluid in the gasified state;
-7'' For lopane, butane, freon, carbon dioxide, etc., there are liquid or slurry forms such as water-based gas absorption media (hydrates, hydroxides) and potassium carbonate.

上記の低圧アンモニヤガス(杓は、ガス吸収媒体を納め
たガス吸収槽7に供給され、当、該ガス吸収槽7へは、
次述ガス吸収媒体貯蔵設備13の液体アンモニヤ錯体(
チオシアン酸アンモニウムなど)などのガス吸収媒体が
圧力、温度操作により昇圧。
The above-mentioned low-pressure ammonia gas (ladle) is supplied to the gas absorption tank 7 containing the gas absorption medium, and to the gas absorption tank 7,
Liquid ammonia complex (
Gas absorption media such as ammonium thiocyanate) are pressurized by pressure and temperature manipulation.

昇〆晶せられた液が送入され、該吸収槽7の内部におい
て、該ガス吸収媒体のシャワーに対し、低圧アンモニア
が吸収されるようにする。
The crystallized liquid is fed into the absorption tank 7 so that low-pressure ammonia is absorbed in the shower of the gas absorption medium.

当該液体アンモニア錯体は、はぼ一定温度、一定圧力下
において冷熱源に対する放熱を行いながら、低圧アンモ
ニアガスを吸収して、液体状態とするが、温度操作によ
って予め界ン品しであるため、放熱対象の冷却源は比較
的温度の高いものでもよ(、海水や空気などにすること
ができる。また、圧力操作によって予め圧力を高めにし
であるため、低圧の場合よりアンモニアガスの吸収量は
多くなり、比較的少量の液体アンモニア錯体のガス吸収
媒体で、所定量の低圧アンモニアガス(ホ)を吸収し液
化し得る。この際、低圧アンモニアガス(ネ)と液体ア
ンモニア錯体の圧力レベルを調和させるために、冷熱回
収利用装置6とガス吸収槽7の中間にコンプレッサ2a
を介在させてもよい。
The liquid ammonia complex absorbs low-pressure ammonia gas and becomes a liquid state while dissipating heat to a cold heat source at a constant temperature and constant pressure. The target cooling source can be something with a relatively high temperature (such as seawater or air).Also, since the pressure is increased in advance by pressure manipulation, the amount of ammonia gas absorbed is greater than in the case of low pressure. Therefore, a relatively small amount of liquid ammonia complex gas absorption medium can absorb and liquefy a predetermined amount of low-pressure ammonia gas (e).At this time, the pressure levels of the low-pressure ammonia gas (e) and the liquid ammonia complex are harmonized. Therefore, a compressor 2a is installed between the cold heat recovery and utilization device 6 and the gas absorption tank 7.
may be interposed.

したがって、該ガス吸収槽7でガス吸収媒体に吸収され
て体積が縮少されたアンモニアガスは貯蔵や配管輸送に
有利な形態に変えられたことになる。
Therefore, the ammonia gas whose volume has been reduced by being absorbed by the gas absorption medium in the gas absorption tank 7 has been changed into a form that is advantageous for storage and pipe transportation.

そして、該ガス吸収槽7でガス吸収媒体に吸収されたア
ンモニアガスは、ポンプ8を介して熱交換器16に送出
され、後述する如く、ガス吸収媒体貯蔵設Wi13から
ガス吸収槽7へ送給されるガス吸収媒体と熱交換してこ
れを昇温し、自らは冷却され、そののち、ガス吸収媒体
貯蔵設備9に送給されて貯蔵体として貯蔵され、次のオ
フピーク時に備えることになる。
The ammonia gas absorbed by the gas absorption medium in the gas absorption tank 7 is sent to the heat exchanger 16 via the pump 8, and is sent to the gas absorption tank 7 from the gas absorption medium storage facility Wi13 as described later. The gas absorbing medium exchanges heat with the gas absorbing medium to raise its temperature, is cooled down, and is then sent to the gas absorbing medium storage facility 9 to be stored as a storage body in preparation for the next off-peak period.

このようにして、予め貯えた余剰エネルギーを電力使用
ピーク時に冷熱エネルギーとして回収した状態から、電
力使用が次のオフピークに移行すると、該ガス吸収媒体
貯蔵設備9に貯蔵されていたアンモニアを吸収したガス
吸収媒体は、適宜ポンプなどによりガス放出槽11に供
給されるが、その際に、ガス放出槽11の手前で膨張弁
10により低圧にされ吸収()ていたアンモニアガスを
一部放出するとともに、低温化し、該低温化したガス吸
収媒体はガス吸収槽11の内部で外部熱源により加熱さ
れてアンモニアガス(イ)を放出する。
In this way, from the state in which the surplus energy stored in advance is recovered as cold energy during peak power usage, when power usage shifts to the next off-peak, the gas that has absorbed the ammonia stored in the gas absorption medium storage equipment 9 The absorption medium is appropriately supplied to the gas release tank 11 using a pump or the like, but at this time, the pressure is reduced to a low level by the expansion valve 10 before the gas release tank 11, and a part of the ammonia gas that has been absorbed is released. The temperature is lowered, and the lowered gas absorption medium is heated by an external heat source inside the gas absorption tank 11 to release ammonia gas (a).

ガス吸収媒体が膨張弁11による圧力操作で予め低温化
しているために、加熱用外部熱源は比較的低温のもので
もよく、例丸ば、安価な海水、大気。
Since the gas absorption medium is previously lowered to a lower temperature by the pressure operation by the expansion valve 11, the external heat source for heating may be a relatively low temperature one, such as inexpensive seawater or the atmosphere.

太陽熱、工場廃熱など選択の幅が広くなる。There is a wider range of options to choose from, including solar heat and factory waste heat.

発生したアンモニアガス(イ)はねクリーナ1を通り再
び前記のコンプレッサ2に供給され、第2図に示すよう
な圧縮式ヒートポンプサイクル(イ)。
The generated ammonia gas (A) passes through the splash cleaner 1 and is again supplied to the compressor 2, forming a compression heat pump cycle (A) as shown in FIG.

(σ)、(ハ)、(ニ)i#)を辿ることになる。(σ), (c), (d)i#).

しかして、該ガス放出槽11にisいて分離されたアン
モニア錯体などのガス吸収媒体は、ポンプ12を介して
ガス分離後の吸収媒体貯蔵設備13に貯蔵され、次の電
力ピーク時の冷熱回収時に備えるが、次の冷熱回収時に
は該ガス吸収媒体を圧力操作としてポンプ14で所定圧
まで昇圧し、温度操作として熱交換器1Gに供給し、所
定温まで昇温した上で、ガス吸収槽7に再度シャワー状
にして送給し、前述の如く、低圧アンモニアガス(ネ)
を吸収する。
The gas absorption medium such as ammonia complex separated in the gas release tank 11 is stored in the absorption medium storage facility 13 after gas separation via the pump 12, and is used for cold heat recovery during the next power peak. However, during the next cold recovery, the gas absorption medium is pressurized to a predetermined pressure using the pump 14, and is supplied to the heat exchanger 1G as a temperature control, heated to a predetermined temperature, and then transferred to the gas absorption tank 7. Feed again in the form of a shower, and as mentioned above, low pressure ammonia gas (N)
absorb.

この場合において、熱交換器16を設ける代わりにガス
吸収媒体貯蔵設備9、または、13のいずれかに熱交換
用チューブを内蔵しておき、往路復路いずれかのガス吸
収媒体と貯蔵中のガス吸収媒体との熱交換を行わせても
よい。
In this case, instead of providing the heat exchanger 16, a heat exchange tube is built into either the gas absorption medium storage equipment 9 or 13, and the gas absorption medium on either the outbound or return trip and the gas absorption Heat exchange with a medium may also be performed.

又、上記ガス放出槽11の加熱設備について(よ、上記
ガス吸収槽7の吸熱装置と配管15により連通接続させ
ることにより、若干の改質を行った上で相殺して設備に
おける使用エネルギーの経済化を図ることができる。し
たがって、上述実施例において図示しない発電所などの
稼働率はトータルエネルギーとしては均一に有効に稼働
することができることになる。
Regarding the heating equipment for the gas discharge tank 11 (by connecting it with the endothermic device of the gas absorption tank 7 through the piping 15, the energy used in the equipment can be made more economical by performing some reforming and offsetting the heating equipment). Therefore, in the above-described embodiment, the operating rate of the power plant (not shown), etc. can be uniformly and effectively operated in terms of total energy.

上記実施例では、冷熱回収利用装置6からの低圧アンモ
ニヤガスの体積の縮少には、液化アンモニヤ錯体をガス
吸収媒体として用い、これを加圧の状態でガス吸収媒体
貯蔵設備9に貯蔵するようにしたが、第3図に示すよう
に、ガス吸収媒体貯蔵設備9を省略し、ガス吸収槽7に
該ガス吸収媒体貯蔵設備9の機能を兼用させ、また、上
記ガス放出槽11に上記吸収媒体貯蔵設備13の機能を
兼用させることもある。
In the above embodiment, in order to reduce the volume of the low-pressure ammonia gas from the cold heat recovery and utilization device 6, a liquefied ammonia complex is used as a gas absorption medium, and this is stored in a pressurized state in the gas absorption medium storage facility 9. As shown in FIG. The function of the medium storage facility 13 may also be used.

尚第1,3図に示すように、上記熱交換器16とガス吸
収槽7との間に、更に、海水または大気などによる熱交
換器16aを加設し、ガス吸収槽7でシャワーするガス
吸収媒体を加温するようにしてもよい。また、冷熱回収
利用装置6と上記ガス吸収槽7どの間の管路に、仮想線
で示すようにコンプレッサ2aを配設し、冷熱回収利用
装置6からの低圧アンモニヤガスを圧縮し、該低圧アン
モニヤガスの体積を圧縮させた状態でガス吸収槽7に送
り込み、ガス吸収媒体への吸収効率の向上を計るように
することもできる。
As shown in FIGS. 1 and 3, a heat exchanger 16a using seawater or atmospheric air is further installed between the heat exchanger 16 and the gas absorption tank 7, and the gas showered in the gas absorption tank 7 is The absorption medium may also be heated. In addition, a compressor 2a is disposed in the pipe line between the cold heat recovery and utilization device 6 and the gas absorption tank 7, as shown by the imaginary line, and compresses the low pressure ammonia gas from the cold heat recovery and utilization device 6. It is also possible to feed the gas into the gas absorption tank 7 in a compressed volume in order to improve the efficiency of absorption into the gas absorption medium.

また、圧縮式ヒートポンプサイクルにおける作動流体と
しては、上述実施例のアンモニヤガスのみならず、羨酸
ガス、プロパンガスなど種々の流体が採用可能である。
Furthermore, as the working fluid in the compression heat pump cycle, not only the ammonia gas used in the above-mentioned embodiments but also various fluids such as envy gas and propane gas can be used.

更に、この発明のシステムは、必ずしもエネルギー供給
施設に設けろ必要はなく、エネルギー消費施設の側に分
散して設けてもよい。
Furthermore, the system of the present invention does not necessarily need to be installed at an energy supply facility, but may be installed in a distributed manner at an energy consuming facility.

次に、第4,5図に示す実施例について説明する。上記
第1,3図に示した実施例は、ガス吸収槽7において、
冷熱回収利用装置6を経たガスを吸収したガス吸収媒体
を、ポンプ8によってガス吸収媒体貯蔵設備9に給送貯
蔵するラインの途中で、該ガス吸収媒体と、吸収媒体貯
蔵設備13からガス吸収槽7に給送されるガス吸収媒体
との間で熱交換させるための熱交換器16を設けたもの
であるが、第4,5図で示す実施例は、この熱交換器1
Gを設置することなく、上記吸収媒体貯蔵設備13内の
ガス吸収媒体を昇圧ポンプ14によって昇圧高温化した
ガス吸収媒体を上記ガス吸収槽7に給送するライン途中
に、海水、大気、あるいは、設備周辺に存在する熱媒に
よる熱交換器17を設けたもので、ガス吸収槽7からガ
ス吸収媒体貯蔵膜WI9に至るガス吸収媒体を冷却、即
ち、温度降下させずに高圧状態で貯蔵しうるようにした
ものであり、また、ガス吸収槽7からガス吸収媒体貯蔵
設備9に至るライン途中に冷却設計によっては熱交換器
18を設けるようにしたものであり、その他の構成は上
記第1,3図の実施例と同様であるため、詳細な説明は
省略する。
Next, the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 will be described. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 3 above, in the gas absorption tank 7,
In the middle of the line in which the gas absorption medium that has absorbed the gas that has passed through the cold heat recovery and utilization device 6 is fed and stored by the pump 8 to the gas absorption medium storage facility 9, the gas absorption medium and the gas absorption medium are transferred from the absorption medium storage facility 13 to the gas absorption tank. 7 is provided with a heat exchanger 16 for exchanging heat with the gas absorption medium fed to the gas absorbing medium 7. In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, this heat exchanger 1
Seawater, air, or A heat exchanger 17 using a heat medium existing around the equipment is provided, and the gas absorption medium from the gas absorption tank 7 to the gas absorption medium storage film WI9 can be cooled, that is, stored in a high pressure state without decreasing the temperature. Depending on the cooling design, a heat exchanger 18 may be provided in the line from the gas absorption tank 7 to the gas absorption medium storage facility 9, and the other configurations are the same as those in the first and second sections. Since this embodiment is similar to the embodiment shown in FIG. 3, detailed explanation will be omitted.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上述のように、本発明の構成によれば、次のような効果
が得られる。
As described above, according to the configuration of the present invention, the following effects can be obtained.

(a)  基本的に民生用、産業用を問わず、設備運用
にはピーク時、オフピーク時の負荷変動を伴うが、常に
エネルギーを供給しなければならない発電所などのエネ
ルギー供給施設においてはエネルギー使用者の負荷ピー
クに対応すべく、その稼働能力をピーク時を対象に設計
するため、オフピーク時の稼働率が低下し、著しい無駄
が生じる。これに対(7て本発明によるシステムで(よ
オフピーク時において余剰エネルギーを圧縮式ヒートポ
ンプサイクルを辿る流体に供給してエネルギー貯蔵シス
テムを行い、これをピーク時に冷熱エネルギーとして回
収し有効利用するため、システムの設置場所の如何を問
わず、電力需要などの平準化に寄与することが可能とな
る。
(a) Basically, the operation of equipment, whether for civil or industrial use, involves load fluctuations during peak and off-peak times, but energy use is required in energy supply facilities such as power plants that must constantly supply energy. In order to cope with the peak load of workers, their operating capacity is designed for peak hours, resulting in lower operating rates during off-peak hours and significant waste. In contrast, in the system according to the present invention (7), surplus energy is supplied to the fluid flowing through the compression heat pump cycle during off-peak hours to perform an energy storage system, and this is recovered and effectively used as cold energy during peak hours. Regardless of where the system is installed, it will be possible to contribute to the leveling of power demand, etc.

(b)  冷熱回収利用装置で冷熱エネルギーが回収利
用されたガスは、ガス吸収槽内において昇圧昇温したガ
ス吸収媒体に効率よく吸収せしめられるとともに、容易
に入手しうろ海水や大気などの冷媒により)5却し得ら
れ、本質的にはガス状である流体を液体状態で小体積で
貯蔵しつる経済的効果がある。
(b) The gas whose cold energy is recovered and used by the cold energy recovery and utilization device is efficiently absorbed by the gas absorption medium whose pressure and temperature are raised in the gas absorption tank, and is also absorbed by easily available refrigerants such as seawater and the atmosphere. ) There is an economic advantage to storing essentially gaseous fluids in a liquid state in small volumes.

(e)  ガスを吸収した低温高圧ガス吸収媒体は、オ
フピーク時に膨張弁を経てガス放出槽に膨張低ンW化さ
れて給送されることから、このガス放出−内のガス吸収
媒体は、容易に入手しうる海水や大気などの熱媒により
有効に加熱され、ガス吸収媒体に吸収されたガスは、安
価な熱媒により容易にガス放出が行われなど経済的効果
は大きい。
(e) The low-temperature, high-pressure gas absorption medium that has absorbed the gas is expanded and sent to the gas release tank via the expansion valve during off-peak hours, so the gas absorption medium in the gas release tank is easily The gas is effectively heated by a heat medium such as seawater or the atmosphere that is available in the world, and the gas absorbed by the gas absorption medium is easily released using an inexpensive heat medium, resulting in great economic effects.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は実施例の概略システム図、第2図ば圧縮式ビー
トポンプサイクルのグラフ図、第3図は第1図実施例か
らガス吸収媒体貯蔵設備を省略した概略システム図、第
4図は別実流側の概略システム図、第5図は第4図の実
施例からガス吸収媒体貯蔵設備を省略(7た概略システ
ム図である。 A・・−冷熱エネルギー貯蔵システム、2 コンプレッ
サ、3・コンデンサ、4・貯蔵タンク、5膨張弁、6・
冷熱回収利用装置、7・ガス吸収槽。 8・ポンプ、9 ガス吸収媒体貯蔵設備、 10−膨張
弁、 II・ガス放出槽、12・ポンプ、13  吸収
媒体貯蔵設備、14・・昇圧ポンプ、 Hi、 10a
、 17  熱交換器。
Fig. 1 is a schematic system diagram of the embodiment, Fig. 2 is a graph of the compression type beat pump cycle, Fig. 3 is a schematic system diagram from the embodiment shown in Fig. 1 with the gas absorption medium storage equipment omitted, and Fig. 4 is a schematic diagram of the embodiment. Another schematic system diagram on the actual flow side, FIG. 5, is a schematic system diagram in which the gas absorption medium storage equipment is omitted from the embodiment shown in FIG. 4. Capacitor, 4. Storage tank, 5. Expansion valve, 6.
Cold heat recovery and utilization equipment, 7. Gas absorption tank. 8-pump, 9-gas absorption medium storage equipment, 10-expansion valve, II-gas release tank, 12-pump, 13-absorption medium storage equipment, 14-boosting pump, Hi, 10a
, 17 Heat exchanger.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (a)圧縮式ヒートポンプサイクルを活用したエネルギ
ー貯蔵システムにおいて、 (b)オフピーク時の余剰電力などを利用して得られる
回転エネルギーにより、低圧ガスを圧縮してガスを高温
高圧化したのち、該高温高圧化ガスを冷却して低温の液
状で貯蔵し、 (c)ピーク時に、該低温高圧液化ガスを膨張弁を経て
低温低圧化し、これにより得られる冷熱エネルギーを活
用してエネルギー回収を行い、(d)該冷熱エネルギー
の回収利用によりエンタルピを増大したガスを、圧力及
び温度操作により昇温昇圧されたガス吸収媒体(化学蓄
熱材など)に海水、大気などの入手容易な冷媒で熱を除
去するようにして吸収したのちこのガス吸収媒体を高圧
状態で貯蔵せしめ、 (e)オフピーク時に、該高圧状態のガス吸収媒体を膨
張弁を経て低温低圧化状態でガス放出器に導き、該ガス
放出器において、海水、大気、太陽熱などの入手容易な
熱媒によって加熱して吸収ガスの放出を行い、この低圧
ガスを再び圧縮高圧化させるサイクルを反復して行うよ
うにしたことを特徴とする冷熱エネルギー貯蔵システム
[Claims] (a) In an energy storage system utilizing a compression heat pump cycle, (b) Using rotational energy obtained from off-peak surplus electricity, low-pressure gas is compressed to produce gas at high temperature and high pressure. (c) At peak times, the low-temperature, high-pressure liquefied gas is reduced to low temperature and pressure through an expansion valve, and the resulting cold energy is utilized. Energy is recovered, and (d) the gas whose enthalpy has been increased by recovering and using the cold energy is transferred to a gas absorbing medium (chemical heat storage material, etc.) whose temperature and pressure have been increased by pressure and temperature manipulation, and is then transferred to easily available sources such as seawater and air. After removing and absorbing heat with a refrigerant, this gas absorption medium is stored in a high pressure state, and (e) during off-peak hours, the high pressure gas absorption medium is passed through an expansion valve to a gas discharger in a low temperature and low pressure state. The absorbing gas is heated in the gas emitting device by an easily available heating medium such as seawater, the atmosphere, or solar heat, and the absorbed gas is released, and this low-pressure gas is compressed and pressurized again.The cycle is repeated. A cold energy storage system featuring:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Cited By (2)

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CN114017947A (en) * 2020-07-17 2022-02-08 香港城市大学 Multifunctional absorption type energy storage type solar hybrid power heat pump and operation method
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