WO2007072591A1 - 太陽熱発電設備、熱媒体供給設備および温度変動抑制装置 - Google Patents

Description

明 細 書

太陽熱発電設備、熱媒体供給設備および温度変動抑制装置

技術分野

[0001] 本発明は太陽熱発電設備、熱媒体供給設備および温度変動抑制装置に関する。

さらに詳しくは、太陽熱によって加熱した熱媒体により蒸気を発生させ、この蒸気によ つて蒸気タービンを駆動して発電する太陽熱発電設備、太陽熱によって加熱された 熱媒体を供給する熱媒体供給設備、および、上記熱媒体の温度変動を抑制するた めの温度変動抑制装置に関する。

背景技術

[0002] 図 25に示す従来の太陽熱発電設備 101においては、太陽光を集光式集熱装置（ 以下、単に集熱装置と呼ぶ） 102で集めてこれを熱エネルギとして熱媒体に吸収させ 、この熱媒体を熱交換器 103に導き、熱媒体の熱によって蒸気を発生させる。熱交 換器 103で発生した飽和蒸気は過熱器 (スーパーヒータ） 104によって過熱される。 そして、この過熱蒸気によって蒸気タービン 105を駆動して発電している。図中の符 号 106は発電機であり、符号 107は復水器である。

[0003] 太陽光の集光方式は大別して集中式と分散式とがあるが、主として分散式が採用 されている。分散式集熱装置 102としてはパラボリックトラフ（放物線断面の樋)型の 反射板 102aが多用されている。この反射板 102aは X—Y平面上の放物線で示され る断面を有する樋型に形成され、入射してくる太陽光を反射してその焦点に集める。 一方、この焦点位置を通って Z軸に沿って延びる熱吸収パイプ 108内に熱媒体を流 して太陽熱を集熱回収する。この熱媒体は、熱吸収パイプ 108およびこれに接続さ れた熱媒体供給配管 109を通して熱交換器と集熱装置とに循環させる。熱媒体とし ては特殊な作動油が用いられることが多い。熱媒体は、たとえば、太陽熱を吸収して 高温状態 (400° C程度）となり、熱交換器 103において熱を放出して蒸気を発生する ことにより低温状態（300° C程度）となり、再び集熱装置 102に向かう。

[0004] し力 ながら、図 26に示される一日の太陽エネルギ密度の変化からも理解できるよ うに、この太陽熱発電設備は日の出から日の入りまでの時間帯においてのみ稼働が 可能であり、夜間は運転が停止され、翌朝に再起動される。図 26は北部アフリカのあ る地点における一日の太陽エネルギ密度の変化を示している。代表的に 7月の平均 エネルギ密度と 12月の平均エネルギ密度とを示している力 S、他の月の平均エネルギ 密度の変化を示す曲線はほぼこの二本の曲線間に入るであろう。

[0005] このように、集熱装置 102に到達する太陽エネルギの強度は一日のうちでゼロレべ ノレから最大レベルまで変化する。したがって、発電設備 101の容量として、通常は平 均強度レベルでの発電ができるように計画される。そして、太陽エネルギの平均レべ ル以上の過剰エネルギは、大がかりで高価な熱貯蔵設備 110に熱エネルギとして貯 蔵し、 日没が近づくとこの熱を放出して蒸気を発生し、発電を継続できるように計画さ れることが多い。し力 ながら、現実的には設備コストや運転コストの制限から、熱貯 蔵能力は、発電継続時間に換算して約 4〜6時間程度に限られているので、発電を 一日中,継続することはできない。

[0006] この問題を解消するために、上記太陽熱による蒸気タービン発電にガスタービン発 電を組み合わせた太陽熱複合発電方式が提案されている（たとえば、特許文献 1お よび特許文献 2)。これらの複合発電設備は、太陽熱を利用することができない夜間 や曇天の日であっても、ガスタービンによる発電と、排熱回収ボイラの蒸気を利用し た蒸気タービンによる発電とを行おうというものである。こうすることによって昼夜発電 の継続が期待できる。また、太陽熱発電を最大限利用することによって燃料消費を減 らして二酸化炭素の排出量を削減することも期待できる。

[0007] しかし、この複合発電設備の集熱装置においては、特別な熱媒体や熱交換器を用 いずに直接水力 飽和蒸気を発生させて蒸気タービンに供給している。特許文献 1 の発電設備では、飽和蒸気は、これを過熱するために高圧タービン力 排出される 蒸気と混合して力 蒸気タービンに送っている。一方、特許文献 2の発電設備では、 飽和蒸気は、高圧タービンから排出される蒸気と混合した後に排熱回収ボイラの再 熱器によって過熱してから蒸気タービンに送っている。

[0008] ところが、太陽熱発電設備か太陽熱複合発電設備かに拘わらず、避けがたい問題 力 Sある。それは、 日中の地表における日照状態の継時的（経時的）な変動である。集 熱装置における太陽から蒸気やその他の熱媒体への熱伝達はほとんど輻射によるも のである。したがって、地表における日照状態が変動すると、その変動に的確に応答 するように、太陽熱を吸収する蒸気やその他の熱媒体の温度も変動する。その結果 、蒸気タービンに供給される蒸気の条件 (温度、圧力、乾き度等）が変動するので発 電量も変動する。また、激しい蒸気状態の変動があると排熱回収ボイラゃ蒸気タービ ンが損傷する虞もある。

[0009] たとえば特許文献 1および特許文献 2に開示された設備では、集熱装置の熱吸収 パイプ内で発生する蒸気の条件 (温度、圧力、乾き度）が変動し、また、集熱装置か ら蒸気タービンへ送られる間に蒸気の熱ロスが生じる。その結果、特許文献 1の設備 では、高圧タービン力 排出される蒸気と混合した後の蒸気条件が変動する。また、 特許文献 2の設備では、再熱器の入り口側での蒸気条件が変動して排熱回収ボイラ にその影響を及ぼしてしまう。すなわち、 日照条件の変動が大きかったり頻繁である と、集熱装置における発生蒸気の条件も同じように変動して太陽熱複合発電設備全 体の安全運転の継続が困難になる。

[0010] 日照状態の変動は、雲、砂嵐等が原因する。さらに、風によって上記反射板が橈ん だときには上記熱吸収パイプに対して十分な太陽光を集中させることができない。こ のことも熱媒体等の温度変動の原因となる。上記変動は短い周期で生じることがある ため、上記熱貯蔵設備は利用することができず、熱媒体等の温度変動を抑制するこ とができないのが現状である。

特許文献 1：欧州特許出願公開公報 第 0750730号公報

特許文献 2 :欧州特許出願公開公報 第 0526816号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] 本発明は力かる課題を解決するためになされたものであり、たとえば太陽熱発電設 備等において供給される熱媒体が継時的に温度変動を生じたとしても、この変動を 平準化することにより、蒸気発生のために給熱する時点では十分に変動抑制すること ができる熱媒体の温度変動抑制装置を提供することを目的とする。また、熱媒体をそ の温度変動を抑制しつつ熱交換器へ供給することができる熱媒体供給設備を提供 することをも目的とする。さらに、熱媒体を介して太陽熱によって発生した蒸気を安定 した過熱状態で蒸気タービンに供給することができる太陽熱発電設備を提供すること をも目的とする。

課題を解決するための手段

[0012] 上記目的のために本発明の熱媒体の温度変動抑制装置は、

液状熱媒体を熱交換器に供給する熱媒体供給通路に配設された熱媒体の温度変 動抑制装置であって、

熱媒体を混合するための熱媒体混合装置を備えており、

この熱媒体混合装置が、

複数の熱媒体通路を有する熱媒体通路構成部材と、

上記熱媒体供給通路から熱媒体通路構成部材内へ熱媒体が流入するための入口 部材と、

この入口部材とは別に形成された、熱媒体通路構成部材から熱媒体供給通路に熱 媒体が流出するための出口部材とを備えており、

上記入口部材から連続して流入してくる熱媒体が、熱媒体通路構成部材の複数の 熱媒体通路をそれぞれ時間差をもって通過したあと合流して上記出口部材力 流出 することができるように構成されている。

[0013] 熱媒体供給通路を通して時々刻々供給されてくる液状の熱媒体が熱媒体通路構 成部材内に流入し、複数の熱媒体通路それぞれから出てきて合流したときに時間差 混合される。したがって、この熱媒体の温度が変動している場合であっても、時間差 混合されることにより、その温度変動の幅が減少され、且つ、温度変動速度が低下さ せられる。その結果、たとえばこの熱媒体の熱によって発生する蒸気の条件が時間 的に均一となる。なお、上記時間差混合とは、連続的に時間遅れで熱媒体通路構成 部材内へ流入してくる熱媒体が既に流入して滞留している熱媒体と混合することであ る。

[0014] なお、上記入口部材に接続されるのは熱媒体供給通路の上流側に限定されず、出 口部材に接続されるのは熱媒体供給通路の下流側に限定されなレ、。たとえば図 18 に示すごとぐ熱媒体供給通路に、下流側入口配管と出口配管とからなる戻し通路を 設け、この戻し通路に熱媒体通路構成部材を設置する場合、熱媒体供給通路の下 流側を熱媒体通路構成部材の入口部材に接続し、上流側を出口部材に接続したう えで、戻し通路に、熱媒体通路構成部材へ熱媒体を圧送する手段を設けた構成をも 採用すること力できる。

[0015] 上記熱媒体通路構成部材を、その内部に上記熱媒体通路を構成する隔室が複数 個形成された第一容器から構成し、

各隔室に熱媒体用の入口と出口とを形成し、

上記入口部材を、熱媒体供給通路から各隔室の入口に分岐して接続し、 上記出口部材を、各隔室の出口から統合して熱媒体供給通路に接続し、 入口部材の分岐した部分それぞれに、熱媒体の流量を変更することができる流量 調整装置を配設することができる。

[0016] 各隔室に供給する熱媒体の流量を相違させることにより、熱媒体が複数の隔室をそ れぞれ時間差をもって通過することになるので、この熱媒体が後に合流するときに時 間差混合することが可能となり、温度変動が抑制される。

[0017] 上記熱媒体通路構成部材を、その内部に上記熱媒体通路を構成する隔室が複数 個形成された第一容器から構成し、

各隔室に熱媒体用の入口と出口とを形成し、

上記入口部材を、熱媒体供給通路から各隔室の入口に分岐して接続し、 上記出口部材を、各隔室の出口から統合して熱媒体供給通路に接続し、 上記複数の隔室の容積がそれぞれ異なるように構成することができる。

[0018] 各隔室の容積を相違させることにより、熱媒体が複数の隔室をそれぞれ時間差をも つて通過することになるので、この隔室を通過した熱媒体が後に合流するときに時間 差混合することが可能とな、温度変動が抑制される。

[0019] 上記熱媒体通路構成部材に、上記熱媒体通路を構成する第二容器を複数個備え 各第二容器に熱媒体用の入口と出口とを形成し、

上記入口部材を、熱媒体供給通路から各第二容器の入口に分岐して接続し、 上記出口部材を、各第二容器の出口力 統合して熱媒体供給通路に接続し、 入口部材の分岐した部分それぞれに、熱媒体の流量を変更することができる流量 調整装置を配設することができる。

[0020] 上記熱媒体通路構成部材に、上記熱媒体通路を構成する第二容器を複数個備え 各第二容器に熱媒体用の入口と出口とを形成し、

上記入口部材を、熱媒体供給通路から各第二容器の入口に分岐して接続し、 上記出口部材を、各第二容器の出口力 統合して熱媒体供給通路に接続し、 上記複数の第二容器の容積がそれぞれ異なるように構成することができる。

[0021] 以上の複数個の第二容器は、一体に結束してもよぐ独立分離した状態であっても よい。

[0022] 上記熱媒体通路構成部材を、その内部に上記熱媒体通路を構成する貫通孔が多 数形成された多孔板を備えた第三容器力 構成し、

上記入口部材および出口部材を第三容器に配設し、

上記多孔板を、第三容器の内部を入口部材側の空間と出口部材側の空間とに仕 切るように配置することができる。

[0023] 入口部材力 第三容器内に供給される熱媒体は、入口部材カ の距離が異なる多 数の貫通孔を通過して出口部材側の空間へ流れる。したがって、同時に流入した熱 媒体であっても出口部材側の空間に到達する時間が異なる部分に分けられる。そし て、これらの部分がが出口部材側の空間内で再度一体にされるので、熱媒体の時間 差混合がなされる。

[0024] 上記多孔板は間隔をおいて複数枚配設してもよい。

[0025] 上記多孔板において、第三容器の内部へ向かう上記入口部材の熱媒体流路中心 軸と交差する多孔板の部分、および、その近傍、を除いた範囲に上記貫通孔を形成 するのが好ましレ、。第三容器に流入した熱媒体の滞留時間を延長させうるからである

[0026] 上記第一容器または第二容器を備えた温度変動抑制装置において、熱媒体用の 出口を、入口の中心軸の延長線から外れた位置に形成するのが好ましい。第一容器 または第二容器に流入した熱媒体の滞留時間を延長させうるからである。

[0027] 上記第一容器または第二容器を備えた温度変動抑制装置において、熱媒体用の 入口に、上記熱媒体通路構成部材の通路内への熱媒体の流入角度を変更するよう に構成された熱媒体流入装置を設置するのが好ましレ、。第一容器または第二容器 の内部で熱媒体の時間差混合が効果的になされるように熱媒体の流入方向の調節 をすることができるからである。

[0028] 上記第三容器を備えた温度変動抑制装置において、入口部材、および、第三容器 内における入口部材近傍のうちの一方に、上記第三容器内への熱媒体の流入角度 が変更されうるように構成された熱媒体流入装置を設置するのが好ましい。第三容器 の内部で熱媒体の時間差混合が効果的になされるように熱媒体の流入方向の調節 をすることができるからである。

[0029] 上記熱媒体流入装置を備えた温度変動抑制装置にぉレ、て、熱媒体流入装置を、 その傾斜角度を外部から変更しうるように揺動可能に装着された少なくとも一枚のル ーバを有する可変ルーバ力 構成することができる。

[0030] 上記第三容器を備えた温度変動抑制装置において、入口部材を複数個配設し、こ の入口部材のうち熱媒体を第三容器内へ流入させる入口部材を選択して切り換えう るように構成することができる。かかる構成により、効果的な熱媒体の混合がなされる 入口部材を選択することができる。

[0031] かかる温度変動抑制装置にぉレ、て、出口部材を複数個形成し、上記入口部材の 切り換えに同期して熱媒体を第三容器外へ流出させる出口部材を選択して切り換え うるように構成すること力できる。

[0032] 上記第三容器を備えた温度変動抑制装置にぉレ、て、入口部材を複数個形成し、 各入口部材に流量調整装置を設置し、各入口部材を流通する熱媒体の流量を変更 しうるように構成すること力 Sできる。力、かる構成によれば、たとえば、熱媒体を流入させ る入口を周期的に切り換えることによって第三容器内での熱媒体の時間差混合を促 進すること力 Sできる。

[0033] 上記熱媒体混合装置内に熱媒体を撹拌するための撹拌装置を設置することができ る。撹拌装置としてはスクリュープロペラ等の種々の回転体や強制噴流装置等が採 用されうる。

[0034] 上記入口部材に接続されてレ、る熱媒体供給通路、および、入口部材のうちの一方 に、熱媒体の入口温度を計測するための入口温度計測装置を設置し、 上記出口部材に接続されている熱媒体供給通路、および、出口部材のうちの一方 に、熱媒体の出口温度を計測するための出口温度計測装置を設置することができる

[0035] かかる温度変動抑制装置にぉレ、て、上記入口温度計測装置および出口温度計測 装置の計測値に基づいて、熱媒体通路構成部材へ流入する熱媒体の温度変動と、 熱媒体通路構成部材力 流出する熱媒体の温度変動とを対比し、この対比結果に 基づレ、て、熱媒体通路構成部材内への熱媒体の流入量を変化させるように制御する 制御装置を含んでなる請求項 17記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[0036] また、上記入口温度計測装置および出口温度計測装置の計測値に基づレ、て、熱 媒体通路構成部材へ流入する熱媒体の温度変動と、熱媒体通路構成部材から流出 する熱媒体の温度変動とを対比し、この対比結果に基づいて、熱媒体通路構成部材 内への熱媒体の流入方向を変化させるように制御する制御装置を配設することがで きる。

[0037] 本発明の熱媒体供給設備は、

太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、

この加熱設備から供給された熱媒体によって給水を加熱する熱交換器と、 上記加熱設備から熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給通路と、

この熱媒体供給通路に配設された、熱媒体の温度変動を抑制するための温度変 動抑制装置とを備えており、

この温度変動抑制装置が前述したうちのいずれか一の温度変動抑制装置から構 成されている。

[0038] かかる熱媒体供給設備には、上記熱媒体の温度変動抑制装置における、

熱媒体混合装置の出口部材と熱媒体供給通路とを接続する出口通路と、 熱媒体混合装置の入口部材と、熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点 より上流側の部位と、を接続する上流側入口通路と、

この上流側入口通路に配設された、熱媒体を熱媒体混合装置に向けて圧送する 熱媒体圧送装置とを備えてることができる。 [0039] または、熱媒体混合装置の出口部材と熱媒体供給通路とを接続する出口通路と、 熱媒体混合装置の入口部材と、熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点 より下流側の部位と、を接続する下流側入口通路と、

この下流側入口通路に設置された、熱媒体を熱媒体混合装置に向けて圧送する 熱媒体圧送装置とを備えることができる。

[0040] または、熱媒体混合装置の出口部材と熱媒体供給通路とを接続する出口通路と、 熱媒体混合装置の入口部材と、熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点 より上流側の部位と、を接続する上流側入口通路と、

熱媒体混合装置の入口部材と、熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点 より下流側の部位と、を接続する下流側入口通路と、

上流側および下流側の各入口通路に配設された、熱媒体を熱媒体混合装置に向 けて圧送する熱媒体圧送装置とを備えることができる。

[0041] または、熱媒体混合装置の出口部材と熱媒体供給通路とを接続する出口通路と、 熱媒体混合装置の入口部材と、熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点 より上流側の部位と、を接続する上流側入口通路と、

熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点より下流側の部位と、熱媒体供 給通路における上記上流側入口通路の接続点より上流側の部位と、を接続する戻し 通路と、

上記上流側入口通路に設置された、熱媒体を熱媒体混合装置に向けて圧送する 熱媒体圧送装置と、

上記戻し通路に設置された、熱媒体を上流側熱媒体供給通路に向けて圧送する 熱媒体圧送装置とを備えることができる。

[0042] または、上記温度変動抑制装置の熱媒体混合装置に二種の入口部材を形成し、 熱媒体混合装置の出口部材に下流側の熱媒体供給通路を接続し、熱媒体混合装 置の一方の入口部材に上流側の熱媒体供給通路を接続し、

熱媒体混合装置の他方の入口部材と、下流側の熱媒体供給通路と、を接続する戻 し通路と、

この戻し通路に設置された、熱媒体を熱媒体混合装置に向けて圧送する熱媒体圧 送装置とを備えることができる。

[0043] または、上記温度変動抑制装置の熱媒体混合装置の出口部材に下流側の熱媒体 供給通路を接続し、熱媒体混合装置の入口部材に上流側の熱媒体供給通路を接 糸 し、

熱媒体混合装置より上流側の熱媒体供給通路と、熱媒体混合装置より下流側の熱 媒体供給通路と、を接続する戻し通路と、

この戻し通路に設置された、熱媒体を熱媒体供給通路の下流側から上流側に向け て圧送する熱媒体圧送装置とを備えることができる。

[0044] または、上記加熱設備に、集光された太陽光によって熱媒体を加熱する集熱装置 が設置された、複数の集熱ゾーンを設け、

一の集熱ゾーンからの液状熱媒体が上記温度変動抑制装置における熱媒体通路 構成部材の一の熱媒体通路に供給されるように、複数の集熱ゾーンそれぞれと複数 の熱媒体通路それぞれとを複数の熱媒体供給通路によって接続することができる。

[0045] 本発明の他の熱媒体供給設備は、

太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、

この加熱設備からの上記熱媒体によって給水を加熱する熱交換器と、 上記加熱設備から熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給通路と、 この熱媒体供給通路に配設された、熱媒体の温度変動を抑制するための温度変 動抑制装置とを備えており、

この温度変動抑制装置が、上記熱媒体供給通路から分岐して再度熱媒体供給通 路に接続された分岐通路と、この分岐通路通路に設置された、熱媒体を熱媒体供給 通路の下流側から上流側に向けて圧送する熱媒体圧送装置とを有している。

[0046] 本発明のさらに他の熱媒体供給設備は、

太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、

この加熱設備からの上記熱媒体によって給水を加熱する熱交換器と、 上記加熱設備から熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給通路と、 この熱媒体供給通路に配設された、熱媒体の温度変動を抑制するための温度変 動抑制装置とを備えており、 この温度変動抑制装置が、上記熱媒体供給通路から分岐して再度熱媒体供給通 路に接続された分岐通路と、この分岐通路通路に設置された、熱媒体を熱媒体供給 通路の上流側から下流側に向けて圧送する熱媒体圧送装置とを有している。。

[0047] 本発明のさらに他の熱媒体供給設備は、

太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、

この加熱設備からの上記熱媒体によって給水を加熱する熱交換器と、 上記加熱設備と熱交換器との間を熱媒体を循環させる熱媒体供給通路と、 この熱媒体供給通路に配設された、熱媒体の温度変動を抑制するための温度変 動抑制装置とを備えており、

この温度変動抑制装置が、上記熱媒体供給通路における熱交換器の入口側と出 口側とを接続するバイパス通路と、このバイパス通路に設置された、熱媒体を熱交換 器の出口側から入口側に向けて圧送する熱媒体圧送装置とを有している。

[0048] 本発明の太陽熱発電設備は、

蒸気タービンと、

この蒸気タービンに供給される蒸気を発生させるために、水を加熱する熱媒体を供 給するための熱媒体供給設備とを備えており、

この熱媒体供給設備が、請求項 20〜30のうちのいずれか一の項に記載の熱媒体 供給設備であり、この熱媒体供給設備における熱交換器において発生した蒸気が蒸 気タービンに供給されるように構成されてレ、る。

[0049] 上記太陽熱発電設備は、ガスタービンと、ガスタービンの排熱を利用した排熱回収 ボイラとをさらに備え、この排熱回収ボイラにおいて発生した蒸気が上記蒸気タービ ンに供給されるように構成された太陽熱複合発電設備とすることができる。

発明の効果

[0050] 本発明によれば、太陽熱発電設備におけるような温度変動しつつ熱交換器へ供給 される液状の熱媒体に対し、簡単な構成によって時間差混合することにより、その温 度変動を抑制、緩和すること力 Sできる。すなわち、温度変動の幅を小さくすることはも とより、あた力もローパスフィルタのように、短周期や中周期の温度変動を消滅させて 長周期の変動のみを残存させることができる。 図面の簡単な説明

[図 1]図 1は、本発明の一実施形態である太陽熱複合発電設備の概略を示す配管図 である。

[図 2]図 2は、本発明の他の実施形態である太陽熱複合発電設備の概略を示す配管 図である。

[図 3]図 3は、本発明のさらに他の実施形態である太陽熱複合発電設備の概略を示 す配管図である。

[図 4]図 4は、本発明のさらに他の実施形態である太陽熱複合発電設備の概略を示 す配管図である。

[図 5]図 5 (a)は図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体の温度変動 抑制装置としての熱媒体混合装置の一例を示す、当該装置の中心軸に沿った面に よって切った縦断面であり、図 5 (b)は図 5 (a)の V— V線断面図である。

[図 6]図 6 (a)は図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体の温度変動 抑制装置としての熱媒体混合装置の他の例を示す、当該装置の中心軸に沿った面 によって切った縦断面であり、図 6 (b)は図 6 (a)の VI— VI線断面図である。

[図 7]図 7は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体混合装置のさ らに他の例を示す縦断面図である。

[図 8]図 8は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体混合装置のさ らに他の例を示す縦断面図である。

[図 9]図 9 (a)は図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体混合装置の さらに他の例を示す正面図であり、図 9 (b)は図 9 (a)の IX— IX線断面図である。

[図 10]図 10は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体混合装置 のさらに他の例を示す一部切り欠き斜視図である。

[図 11]図 11は、図 10の熱媒体混合装置の中心軸に沿った面によって切った縦断面 である。

[図 12]図 12 (a)は図 1の太陽熱複合発電設備にぉレ、て設置されうる熱媒体混合装置 のさらに他の例を示す、当該装置の中心軸に沿った面によって切った縦断面であり、 図 12 (b)は図 12 (a)の XII— XII線断面図である。 [図 13]図 13は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体混合装置 のさらに他の例を示す縦断面図である。

[図 14]図 14は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体混合装置 のさらに他の例を示す縦断面図である。

[図 15]図 15は、図 14の熱媒体混合装置に使用される熱媒体流入装置の一例を示 す一部切り欠き斜視図である。

[図 16]図 16は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体混合装置 のさらに他の例を示す横断面図である。

[図 17]図 17は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体の温度変 動抑制装置の一実施形態を示す配管図である。

[図 18]図 18は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体の温度変 動抑制装置の他の実施形態を示す配管図である。

[図 19]図 19は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体の温度変 動抑制装置のさらに他の実施形態を示す配管図である。

[図 20]図 20は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体の温度変 動抑制装置のさらに他の実施形態を示す配管図である。

[図 21]図 21は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体の温度変 動抑制装置のさらに他の実施形態を示す配管図である。

[図 22]図 22は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体の温度変 動抑制装置のさらに他の実施形態を示す配管図である。

[図 23]図 23は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体の温度変 動抑制装置のさらに他の実施形態を示す配管図である。

[図 24]図 24は、図 1の太陽熱複合発電設備において設置されうる熱媒体の温度変 動抑制装置のさらに他の実施形態を示す配管図である。

[図 25]図 25は、従来の太陽熱発電設備の一例を概略的に示す配管図である。

[図 26]図 26は、一日の太陽エネルギ密度の時間的変化の一例を示すグラフである。 符号の説明

1 · · · ·発電設備 2" ··蒸気タービン

3·· "ガスタービン

4·· ·· (集光式)集熱装置

5·· ··熱吸収パイプ

6·· ··熱媒体供給配管

7·· ··熱交換器

8·· ··集熱ゾーン

9·· ··戻し管

10·· ··熱媒体混合装置

11·· ··熱媒体供給設備

12·· "発電機

13·· -'排熱回収ボイラ

14·· ··復水器

15·· ··給水ポンプ

16·· ··給水管

17·· ··給水加熱器

18·· • ·脱

19·· "ポンプ

20·· ··第一蒸気供給管

21·· ··第二蒸気供給管

22·· ··煙突

23·· ··熱媒体供給設備

24·· ··熱媒体混合装置

25·· ··熱媒体供給設備

26·· ··熱媒体供給設備

27·· ··熱貯蔵装置

28·· ..バイパス管

29·· ··熱媒体通路構成部材 30·· *'隔室 (熱媒体通路）

31·· ··タンク

32·· ··円筒状隔壁

33·· ··入口孔

34·· ··出口孔

35·· "配管

36·· ··流量調整弁

37·· ··熱媒体混合装置

38·· ''隔室 (熱媒体通路）

39·· ··熱媒体通路構成部材

40·· ··熱媒体混合装置

41·· ··熱媒体通路構成部材

42·· ··水平隔壁

43·· *'隔室 (熱媒体通路）

44·· "配管

45·· ··熱媒体混合装置

46·· ··容器（隔室）

47·· ··熱媒体通路構成部材

48·· ··熱媒体混合装置

49·· ··熱媒体通路構成部材

50·· ··熱媒体混合装置

51·· ··タンク

52·· ··多孔板

53·· ··無孔領域

54·· ··熱媒体混合装置

55·· ··傾斜管

56·· ··熱媒体混合装置

57·· ··熱媒体流入装置 58·—ハウジング

59· • ··可変ノレーノく

60· …配管

61· …配管

62· ···流量調整弁

63· ···出口配管

64· ···上流側入口配管

65· "'ポンプ

66· ···下流側入口配管

67· ···戻し配管

68· ···戻し配管

69· ···戻し配管

70· ···制御装置

80· • · .流里 ΪΪ周整开

81· ···温度計測装置

82· …排ガス配管

91、 92····入口部材

93· ···出口部材

発明を実施するための最良の形態

[0053] 添付の図面を参照しながら本発明の太陽熱複合発電設備、熱媒体供給設備およ び温度変動抑制装置の実施形態を説明する。

[0054] 図 1には、太陽熱を利用して発生させた蒸気を一部利用して蒸気タービン 2を駆動 して発電する蒸気タービン発電と、天然ガス等の燃料ガスを燃焼させてガスタービン 3を駆動することにより発電するガスタービン発電とを組み合わせた太陽熱複合発電 設備 1が示されている。この発電設備 1では、集熱装置 4としてパラボリックトラフ型の 反射板 4aを用いている。この反射板 4aは X— Y平面上の放物線で示される断面を有 する樋型に形成され、入射してくる太陽光を反射してその焦点に集める。

[0055] この反射板 4aの焦点位置を通って Z軸に沿って熱吸収パイプ 5を延設し、この熱吸 収パイプ 5内に液状の熱媒体を流す。熱吸収パイプ 5に接続された熱媒体供給配管 6は熱媒体を熱交換器 7と集熱装置 4とに循環させる。この熱交換器 7は蒸発器として の作用を奏する。熱媒体は集熱装置 4において太陽熱を吸収し、熱交換器 7におい て蒸気を発生させるために水に熱供給し、再び集熱装置 4に向かう。

[0056] この発電設備 1では、集熱装置 4が設置された複数の集熱ゾーン 8a、 8b、 8c、 8d が形成されている。これは、広大な集熱装置の設置区域 (たとえば発電量 30MW級 の設備では、通常、約 1400m X 700m程度の広さがある。）の全面積が一様に平坦 にされていなくても、同区域を分割して集熱装置を効果的に配置するためである。ま たは、熱媒体の供給配管のループ長が長すぎて配管の圧損が過大にならないように 分割するためである。さらには、熱吸収パイプ 5や集熱装置 4が正常に作動しなくなつ た場合でも、その装置を点検修理するために熱媒体の供給を全面停止させる必要が ないようにするためである。

[0057] 複数の集熱ゾーン 8a、 8b、 8c、 8dそれぞれから延設された熱媒体供給配管 6a、 6 b、 6c、 6dは統合されて熱交換器 7に続される。この統合された後の熱媒体供給配管 6には後述する熱媒体混合装置 10が設置されている。熱交換器 7の出口力 各集熱 ゾーンに戻し管 9が接続されている。この戻し管 9も含めて熱媒体供給配管 6と呼ぶ。 熱媒体供給配管 6には熱媒体を循環させるための循環ポンプ 9Pが設置されている。 図 1では一台のポンプ 9Pが示されている力 S、熱媒体供給配管 6が長大である場合に は配管の圧損を分担するために必要に応じて複数台のポンプを用いる場合がある。 以上の集熱装置 4、熱媒体供給配管 6、熱交換器 7および熱媒体混合装置 10が熱 媒体供給設備 11を構成してレ、る。

[0058] 一方、発電は前述のとおり蒸気タービン 2およびガスタービン 3によって行われる。

両者 2、 3にはそれぞれ発電機 12が連結されている。また、この発電設備 1には排熱 回収ボイラ 13が設置されている。ガスタービン 3の駆動に使用された燃焼ガス (排ガ ス）は、排ガス配管 82を通って排熱回収ボイラ 13に供給され、給水を加熱して蒸気 を発生させた後、排ガス配管 82を通って煙突 22から大気放散される。蒸気タービン 2は、熱交換器 7および排熱回収ボイラ 13において発生した蒸気によって駆動される [0059] 蒸気タービン 2を駆動した蒸気は復水器 14において復水した後、給水ポンプ 15に よって給水管 16内を圧送される。すなわち、まず給水加熱器 17によって過熱され、 続いて脱気器 18によって脱気される。その後分岐して、ポンプ 19a、 19bによって排 熱回収ボイラ 13および熱交換器 7に送られる。熱交換器 7および排熱回収ボイラ 13 において発生した蒸気は合流されて第一蒸気供給管 20を通して蒸気タービン 2に送 られる。排熱回収ボイラ 13への給水と熱交換器 7への給水との流量配分は、設備の 建設計画時に決められた発生蒸気量に基づき、実際の要求発電量と太陽熱の回収 量とに従って調整される。

[0060] 上記排熱回収ボイラ 13はェコノマイザ（予熱器） 13a、エバポレータ（蒸発器） 13b およびスーパーヒータ（過熱器） 13cを備えている。上記熱交換器 7において発生し た蒸気は飽和状態である。したがって、この飽和蒸気を蒸気タービン 2に供給する前 に過熱蒸気にしておく必要がある。この目的のために、熱交換器 7の蒸気出口力、ら排 熱回収ボイラ 13のスーパーヒータ 13cの入口側に第二蒸気供給管 21を接続し、熱 交換器 7からの飽和蒸気をこのスーパーヒータ 13cによって過熱するようにしている。

[0061] この第二蒸気供給管 21には流量調整弁 80を設置しておくのが好ましい。この流量 調整弁 80は、 日中の雲によって遮光されることによる集熱量の急減、砂嵐の風圧に よって集熱装置 4が撓むことによる集熱効率の急低下、および、 日没による太陽熱回 収の急減によっても、排熱回収ボイラ 13への蒸気供給量が急変しないように制御さ れる。また、この流量調整弁 80は、 日の出とともに増加し始める発生蒸気量が排熱回 収ボイラ 13の運転に支障を与えることのないように制御される。さらに、とくに日没後 には第二蒸気供給管 21内の蒸気がなくなるので第二蒸気供給管 21を閉じるように 制御される。

[0062] この第二蒸気供給管 21を通して熱交換器 7からの飽和蒸気がスーパーヒータ 13c の入口側で、排熱回収ボイラ 13のエバポレータ 13bにおレ、て発生した蒸気と混合さ れてスーパーヒータ 13cへ送られる。スーパーヒータ 13cは、熱交換器 7からの飽和 蒸気とエバポレータ 13bからの飽和蒸気とを合わせた全量を所定の過熱温度までカロ 熱することができる性能 (伝熱面積)を有するように設計製造されてレ、るので、排熱回 収ボイラ 13は安定した性状の過熱蒸気を蒸気タービン 2に供給することができる。 [0063] 太陽熱複合発電設備 1では、 日照状態等の気象条件の変化により、上記集熱ゾー ン 8から供給される熱媒体は継時的にその温度が変動するものである。しかし、この 熱媒体が熱交換器 7に至ったときにはその温度が十分に均一化されている（安定し ている)ように、熱媒体供給配管 6には熱媒体の温度変動を抑制する上記熱媒体混 合装置 10が設置されている。この熱媒体混合装置 10には、熱媒体供給配管 6の上 流側と接続する熱媒体用の入口部材 91と、この入口部材 91とは別に、熱媒体供給 配管 6の下流側と接続する熱媒体用の出口部材 93とがそれぞれ形成されている。ま た、後述するように、熱媒体混合装置 10には複数の熱媒体通路が形成されている。

[0064] 熱媒体混合装置 10は熱交換器 7とおよそ同サイズに製作することができる。すなわ ち、たとえば発電量 30MW級の設備における集熱装置に対して、一例として、直径 が約 2m、長さが約 10mのサイズの熱媒体混合装置を二台程度設置すればよい。も ちろん、実際に使用する熱媒体の性状や現実の温度変動状況に応じて、さらに台数 を増加したり大型化したりすることも可能である。時々刻々と温度変動しつつ流入して くる熱媒体がこの熱媒体混合装置 10の内部で時間差混合される。すなわち、同時に 熱媒体混合装置 10に流入した熱媒体は、複数の異なる熱媒体通路を通って比較的 早く出口部材 93から流出する部分力も遅くまで熱媒体混合装置 10の通路内に滞留 する部分まで分布している。一方、入口部材 91からは連続して新たな熱媒体が流入 してくるので、過去に流入した熱媒体と新たに流入した熱媒体とが絶えず混合される ので、熱媒体の継時的な温度の不均一、すなわち温度変動が均一化される。ここで はこのことを時間差混合と呼ぶ。熱媒体が時間差混合されることにより、その温度変 動幅は縮小され、変動速度が低下させられる。この時間差混合という作用を発揮する ことによって熱媒体混合装置が熱媒体の温度変動抑制装置として機能する。熱媒体 混合装置 10を含めた温度変動抑制装置の構成の詳細については後述する。この熱 媒体混合装置 10より上流側および下流側の熱媒体供給配管 6それぞれに、連続し て熱媒体の温度を計測する温度計測装置 81を設置するのが好ましい。この温度計 測装置により、上流側および下流側の熱媒体供給配管 6における温度変動を検出す ること力 Sできる。そして、制御装置 70には、温度計測装置 81から上流側および下流 側それぞれの熱媒体の温度変動を示す信号が入力されるので、これらを対比するこ とによって熱媒体混合装置 10による温度変動の抑制効果の程度を監視することがで きる。

[0065] 図 2に示す発電設備 1の熱媒体供給設備 23では、前述の熱媒体混合装置 10に加 えて、各集熱ゾーン 8a、 8b、 8c、 8dにおける熱媒体供給酉己管 6a、 6b、 6c、 6dそれ ぞれに、相互に独立した熱媒体混合装置 24a、 24b, 24c, 24dが設置されている。 したがって、集熱ゾーンごとに、熱媒体の温度変動を抑制することができる。そして、 各集熱ゾーン 8a、 8b、 8c、 8dから温度変動が抑制された熱媒体を集めた上で、さら に熱媒体混合装置 10において全体的に混合させることにより、温度を平準化、均一 化する。発電装置は図 1のものと同じであるからその説明を省略する。

[0066] 図 3に示す発電設備 1の熱媒体供給設備 25では、前述の熱媒体混合装置 10に対 して、各集熱ゾーン 8a、 8b、 8c、 8dにおける熱媒体供給酉己管 6a、 6b、 6c、 6dカ統 合されずに単独で直接接続されている。この構成によれば、図 1の熱媒体供給設備 1 1とは異なり、広大な設置区域に照射する太陽光の一部が雲に遮光されて、ある集 熱ゾーンの一部分における太陽熱の強度が局部的に急低下し、雲に遮光されてい ない他の部分の太陽熱強度との間で不均一が生じた場合でも、この不均一の結果に よる熱媒体の温度変動を、この集熱ゾーンの出口側において緩和することができる。 また、この熱媒体供給設備 25における熱媒体供給配管 6a、 6b、 6c、 6dそれぞれに 、図 2に示す熱媒体混合装置 24a、 24b, 24c, 24dを設置してもよい。

[0067] 図 4に示す発電設備 1の熱媒体供給設備 26は、図 1の熱媒体供給設備 11に対し て熱貯蔵装置 27を新たに設置したものである。この熱貯蔵装置 27は、外界との間に 高い断熱処理を施すことによって熱エネルギの逸散を抑制し、且つ、溶融塩等の蓄 熱媒体を利用した高い蓄熱機能を有することにより、熱媒体の熱エネルギを貯蔵しう る特殊な容器から構成されたものである。

[0068] この熱貯蔵装置 27は、前述の熱媒体混合装置 10の上流側から、熱媒体混合装置 10および熱交換器 7をバイパスするように戻し管 9に接続されたバイパス管 28に設置 されている。このバイパス管 28に設置された循環ポンプ 28Pによって熱媒体が集熱 装置 4と熱貯蔵装置 27とに循環させられる。このように循環させられる熱媒体が回収 する太陽熱の量は態様の昇天位置によって変化し、夜間ではゼロとなる。一方、太陽 熱発電設備の発電力は、回収される太陽熱の平均レベルに対応するように計画され るのが一般的である。そして、回収太陽熱が最大レベル近傍となる時間帯において、 平均レベルを超える回収太陽熱を熱貯蔵装置 27に蓄える。このため、回収太陽熱が 所定の平均レベルを超えた時点で、熱媒体の一部を熱貯蔵装置 27に導き、その熱 エネルギをこの装置 27内の蓄熱媒体に貯蔵する。このバイパス管 28および熱貯蔵 装置 27は、図 2の熱媒体供給設備 23または図 3の熱媒体供給設備 25に設置しても よい。

[0069] 以下、図 5〜図 16を参照しながら、熱媒体の温度変動抑制装置として機能する熱 媒体混合装置の詳細を説明する。以下の熱媒体混合装置は、その内部で十分に熱 媒体の時間差混合がなされるように種々の工夫が施されている。すなわち、熱媒体 混合装置は、そこに流入した熱媒体の一部が内部に長時間滞留し、十分に混合され ることにより、効果的な時間差混合がなされるように構成されている。概説すれば、熱 媒体混合装置は、その内部に流入した熱媒体が、そこに形成された複数の熱媒体 通路をそれぞれ異なる時間をかけて通過し、各熱媒体通路を通過した熱媒体が混合 されることにより、時間差混合が達成されるように構成されている。

[0070] 図 5に示す熱媒体混合装置 10では、複数の異なる熱媒体通路を構成する熱媒体 通路構成部材として、内部に複数の熱媒体通路としての隔室 30が形成されたタンク 31を採用している。この実施形態では、円筒状のタンク 31内の床面上に上端が開放 された複数個の円筒状隔壁 32が間隔をおいて同心状に配設されており、タンク周壁 と円筒状隔壁 32との間の空間、および、円筒状隔壁 32同士の間の空間がそれぞれ 熱媒体通路 30を構成している。円筒状隔壁 32の上端の高さはタンク 31の天井の高 さより低くされており、タンク 31の天井と各円筒状隔壁 32の上端との間の空間によつ て各隔室 (熱媒体通路） 30が連通されている。タンク 31の底部における各隔室 30に 対応する位置にはそれぞれ熱媒体の入口孔 33が形成されており、タンク 31の天井 には、下流側の熱媒体供給配管 6と接続される一つの熱媒体出口孔 34が形成され ている。

[0071] 入口部材 91は、上流側の熱媒体供給配管 6から分岐して上記入口孔 33それぞれ に接続される配管 35、および、この配管 35に設置された、流入熱媒体量を調節する 流量調整弁 36を備えている。しかし、図 3を参照しつつ説明したように、集熱ゾーン 8 の設置数と同数の隔室 30を配設し、一の集熱ゾーン 8から一の隔室 30に対して独立 して熱媒体供給配管を接続してもよい。この接続態様は、以下に説明する種々の熱 媒体混合装置に対しても適用できる。

[0072] 出口部材 93は、上記出口孔 34と、各円筒状隔壁 32の上端より上方のタンク 31の 部分とから構成されていると言える。すなわち、出口部材 93は、出口孔 34を含む、タ ンク 31の天井と各円筒状隔壁 32の上端との間の空間を区画するタンクの部分である 。各熱媒体通路 30に分かれて通って来る熱媒体は、この出口部材 93において合流 し、ここで混合される。図 5の熱媒体通路構成部材は四つの熱媒体通路 30a、 30b、 30c、 30dを有している力 この個数には限定されず、二個以上であればよいが、熱 媒体の効果的な時間差混合を実現するという観点からは多いほどよい。

[0073] 各熱媒体通路 30への入口部材 91の接続は本実施形態のごとくタンク 31の底に限 定されなレ、が、入口部材 91から出口部材 93に至る熱媒体通路 30の長さが長い方が 好ましいので、熱媒体通路 30の上端が開放されて出口部材 93に連通される場合は 図示のごとくタンク 31の底に入口部材 91を接続するのがよい。

[0074] 本実施形態では、全ての隔室 30の容積をほぼ同一にしている。そのうえで、上記 流量調整弁 36の開度を調整して、各隔室 30に流入する熱媒体流量を相違させてい る。その結果、各隔室 30に同時に流入した熱媒体が出口部材 93に至るまでの時間 が隔室 30a、 30b、 30c、 30dによって異なることになる。その結果、各隔室から流出 して合流した熱媒体は時間差混合がなされて温度変動が抑制される。以下、このこと について説明する

たとえば、入口部材 91を通る総熱媒体流量を Vとし、同一容積 Wを有する第一から 第 nまでの n個の熱媒体通路へ流入する熱媒体流量の比が 1 : 2 : 3 : · · ·ηとなるように 流量弁を調節すると、ある時刻に第一の熱媒体通路に流入した熱媒体量 ν/{η· (η + 1) /2}は時間 t =W-n- (n+ l) /2Vが経過した後に第一熱媒体通路から流出

1

する。第一熱媒体通路と同時刻に第二熱媒体通路に流入した熱媒体量 2VZ{n' (η + 1) /2}は時間 t =W-n- (n

2 + l) /4V= l/2 X t が経過した後に第二熱媒体

1

通路から流出する。第 n熱媒体通路に同時刻に流入した熱媒体量 η·ν/{η· (η+ 1 ) /2 }は 1/n X t後に第 n熱媒体通路から流出する。

1

[0075] このように同時に全熱媒体通路に流入した熱媒体、すなわちほぼ同一温度である 熱媒体が異なる時間後に各熱媒体通路から流出し、出口部材 93において合流する ことによって混合される。その結果、熱媒体混合装置 10に流入した熱媒体は効果的 に時間差混合がなされ、当該熱媒体の温度変動が抑制される。各熱媒体通路から 時間差をもって流出した熱媒体を、合流後に一層混合するために、出口部材 93 (た とえばタンク 31内における熱媒体通路 30より上方の部分）に混合器や撹拌装置を設 置してもよい。撹拌装置としてはスクリュープロペラ等の回転体や強制噴流装置等が 採用されうる。回転体を駆動する電動モータ等はタンクや熱媒体通路の外部に設置 しておくのが好ましい。また、上記回転体等に代えて、熱媒体の流れの態様を変化さ せるような構造部材を固設してもよい。たとえば、流路の内壁面に固定翼を取り付け る等してもよレ、。

[0076] 上記実施形態では各熱媒体通路に流入する熱媒体流量を整数比としているが、か 力る構成に限定されることはなぐ任意の流量比を選択することができる。また、必要 に応じて一部の複数熱媒体通路に同一流量の熱媒体を流入させてもよい。

[0077] 図 5の熱媒体混合装置 10では複数の熱媒体通路が同一容積を有し、各熱媒体通 路に流入する熱媒体流量を相違させているが、以下に説明するように、複数の熱媒 体通路の容積を相違させ、流入熱媒体流量を同一としてもよい。

[0078] 図 6に示す熱媒体混合装置 37は互いに異なる容積を有する複数の隔室 38a、 38b 、 38c、 38dが形成された熱媒体通路構成部材 39を有している。この熱媒体通路構 成部材 39は、図 5の熱媒体通路構成部材と同様に、床面上に上端が開放された複 数個の円筒状隔壁 32が間隔をおいて同心状に配設されたタンク 31を有し、タンク 3 1の周壁と円筒状隔壁 32との間の空間、および、円筒状隔壁 32同士の間の空間が それぞれ熱媒体通路 38を構成している。後述するように最内の円筒状隔壁 32aの内 側は合流した熱媒体が流出する経路の一部となっている。全円筒状隔壁 32の上端 はタンク 31の天井から下方に間隔をおいた位置となっている。

[0079] しかしながら、円筒状隔壁 32同士の間隔が図 5のものとは異なり、隔室 38a、 38b、 38c、 38dの容積比が 1 : 2 : 3 : 4となるように構成されている。そして、入口部材 91は 、上流側の熱媒体供給配管 6から分岐して上記タンク 31の入口孔 33それぞれに接 続される配管 35を有している力 上記流量調整弁 36は備えていなレ、。そして、全て の熱媒体通路（隔室） 38にほぼ同一流量の熱媒体が流入するようにされている。

[0080] タンク 31の出口孔 34はタンク 31の底の中央であって最内の円筒状隔壁 32aの内 側に対応する位置に形成されている。この最内の円筒状隔壁 32aの内側の空間が 出口部材 93の一部を構成している。そして各隔室 38a、 38b、 38c、 38dに流入した 熱媒体はタンク 31内の全隔室 38より上部の空間および最内の円筒状隔壁 32aの内 側を通って出口孔 34から下流側の熱媒体供給配管 6に流出する。したがって、出口 部材 93は、各隔室 38より上方のタンク 31の部分と、最内の円筒状隔壁 32aの内側と 、出口孔 34とから構成されていると言える。すなわち、出口部材 93は、出口孔 34を 含む、タンク 31の天井と各円筒状隔壁 32の上端との間の空間を区画するタンクの部 分と、最内の円筒状隔壁 32aとである。

[0081] 各熱媒体通路 38に分かれて通って来る熱媒体は、この出口部材 93において合流 し、ここで混合される。本熱媒体混合装置 37に対しても、その出口部材 93 (たとえば タンク 31内における隔室 38より上方の部分、または、最内の円筒状隔壁 32aの内側 )に混合器または撹拌装置を設置してもよい。

[0082] この熱媒体混合装置 37においても、そこから流出する熱媒体は時間差混合がなさ れて温度変動が抑制される。以下、このことを説明する。

[0083] たとえば、入口部材 91を通る総熱媒体流量を Vとし、第一から第 nまでの n個の熱 媒体通路の容積比が 1 : 2 : 3 : · · ·ηであるとする。ある時刻に容積 Wを有する第一の 熱媒体通路に流入した熱媒体量 v=V/nは、時間 = lW/vが経過した後に第一

1

熱媒体通路から流出する。第一熱媒体通路と同時刻に容積 2Wを有する第二熱媒 体通路に流入した同一熱媒体量 v=V/nは時間 t = 2W/v = 2t が経過した後に

2 1

第二熱媒体通路から流出する。容積 nWを有する第 n熱媒体通路に同時刻に流入し た熱媒体量 v=VZnは nt後に第 n熱媒体通路から流出する。

1

[0084] このように同時に全熱媒体通路に流入した熱媒体、すなわちほぼ同一温度値を有 する熱媒体、が異なる時間後に各熱媒体通路から流出し、出口部材 93において合 流して混合される。その結果、熱媒体混合装置 37に流入した熱媒体は効果的に時 間差混合がなされ、当該熱媒体の温度変動が抑制される。

[0085] 上記実施形態では熱媒体通路の容積比を整数比としているが、かかる構成に限定 されず、任意の容積比を選択することができる。また、必要に応じて一部の複数の熱 媒体通路を同一の容積としてもよい。この実施形態では最内の円筒状隔壁 32aの内 側が熱媒体が流出する流出経路となっているが、力かる構成に限定されない。最外 の隔室（第 n通路）または中間の隔室を流出経路と設定してもよい。

[0086] 前述したタンク 31は円筒形状に限定されることはなレ、。円筒状の他に多角筒状や 球状等、種々の形状のものを採用することができる。また、タンク 31内に隔室を形成 する円筒状隔壁 32は同心状に配置されているが、力、かる構成に限定されず、偏心 酉己置してもよレ、。さらに、各熱媒体通路の断面形状は熱媒体の流れ方向に沿って一 様である必要はない。拡大した縮小していてもよぐ通路が湾曲したり蛇行していても よい。熱媒体通路構成部材、入口部材および出口部材は図 5および図 6の構成に限 定されず、様々な好適な構成を採用することができる。

[0087] たとえば、図 7に示す熱媒体混合装置 40における熱媒体通路構成部材 41は、タン ク 31の内部を上下に間隔をおいた複数枚の水平隔壁 42で仕切ることによって複数 の熱媒体通路（隔室) 43が形成されたものである。水平隔壁 42同士は等間隔に配置 され、全ての隔室 43はほぼ同一容積となる。各隔室 43の一端には入口孔 33が形成 され、他端には出口孔 34が形成されている。入口孔 33と出口孔 34とは対向しておら ず、入口孔 33の中心軸から外れた位置に出口孔 34が形成されている。これは、入 ロ孔 33から隔室 43に流入した熱媒体の一部がきわめて短時間に出口孔から流出 することを阻止して、隔室 43内に熱媒体をできるだけ長時間滞留させるためである。 図示してレヽなレ、が、出口孔 34を入口孔 33の中心軸から外れた位置に形成すること は、図 7の熱媒体通路構成部材 41に限定されず、他の図面に示す隔室ゃタンクにも 適用することができる。

[0088] 隔室 43は水平隔壁 42によって区画されている力 S、かかる構成に限定されず、たと えば鉛直方向に延びる隔壁によって区画してもよぐ上下左右に碁盤の目状や蜂の 巣状に区画されていてもよい。また、柑橘類の実の断面のごとく放射状に区画されて いてもよい。 [0089] 入口部材 91は図 5に示すものと同じであり、上流側の熱媒体供給配管 6から分岐し て複数の上記入口孔 33それぞれに接続される配管 35、および、この配管 35に設置 された流量調整弁 36を備えている。この流量調整弁 36の開度を調節することによつ て各隔室 43に流入する熱媒体流量を相違させている。なお、図 3に示すように、各集 熱ゾーンにおける各熱媒体供給配管を統合せずに単独で直接熱媒体通路構成部 材 41の各隔室 43に接続してもよい。

[0090] 出口部材 93は複数の上記出口孔 34に接続され、統合して下流側の熱媒体供給 配管 6に接続される配管 44から構成されている。時間差をもって隔室 43から流出し た熱媒体は統合した配管部分 44において混合し始める。したがって、熱媒体の混合 を促進するために、出口部材 93 (たとえば統合した配管部分）に混合器または撹拌 装置を設置してもよい。この熱媒体通路構成部材 41においても、図 5の熱媒体混合 装置 10について説明したと同様に、流入した熱媒体が効果的に時間差混合がなさ れ、当該熱媒体の温度変動が抑制される。

[0091] 図 7に示すような、上下に複数段の隔室を備えた形状の熱媒体混合装置 40であつ ても、たとえば各隔室に流入させる熱媒体流量をほぼ同一とし、隔室の容積を相互 に相違させてもよい。この場合は入口部材に流量調整弁を設置することは特に必要 ではない。力かる熱媒体混合装置 40であっても、図 6の熱媒体混合装置 37につい て説明したと同様に、流入した熱媒体が効果的に時間差混合がなされ、当該熱媒体 の温度変動が抑制される。

[0092] 熱媒体通路構成部材としては、図 5〜図 7に示すような一つのタンクの内部に複数 個の隔室が形成された熱媒体通路構成部材 29、 39、 41に限定されず、独立した複 数個の容器力 構成されたものでもよい。

[0093] 図 8には、上記したような独立した複数個の容器 46から構成された熱媒体通路構 成部材 47を有する熱媒体混合装置 45が示されている。各容器 46が隔室 (熱媒体通 路）を構成しており、いずれもほぼ同一の容積を有している。各容器 46の下端 (上端 でも側面でもよい）には入口孔 33が形成されており、上端（下端でも側面でもよい）に は熱媒体の出口孔 34が形成されている。

[0094] 入口部材 91は図 5や図 7に示すものと同じであり、上流側の熱媒体供給配管 6から 分岐して複数の上記入口孔 33それぞれに接続される配管 35、および、この配管 35 の分岐した部分それぞれに設置された流量調整弁 36を備えてレ、る。この流量調整 弁 36の開度を調節することによって各隔室 46に流入する熱媒体流量を相違させて いる。出口部材 93は図 7に示すものと同じであり、複数の上記出口孔 34に接続され 、統合して下流側の熱媒体供給配管 6に接続される配管 44から構成されている。時 間差をもって隔室 46から流出した熱媒体は統合した配管部分 44において混合し始 める。したがって、熱媒体の混合を促進するために、出口部材 93 (たとえば統合した 配管部分）に混合器または撹拌装置を設置してもよい。この熱媒体混合装置 45にお いても、図 5の熱媒体混合装置 10について説明したと同様に、流入した熱媒体が効 果的に時間差混合がなされ、当該熱媒体の温度変動が抑制される。また、各熱媒体 通路を独立した一つの容器力 構成するため、隔室を仕切る隔壁の設置作業等を 省略することができるので製造が容易となる。

[0095] 図 8に示すような、独立した複数の容器 46を熱媒体通路として有する熱媒体混合 装置であっても、たとえば各容器に流入させる熱媒体流量をほぼ同一とし、各容器の 容積を相互に相違させてもよい。その場合は入口部材に流量調整弁を設置すること は特に必要ではない。力かる熱媒体混合装置であっても、図 6の熱媒体混合装置 37 について説明したと同様に、流入した熱媒体の効果的な時間差混合がなされ、当該 熱媒体の温度変動が抑制される。前述した容器 46の形状には限定されない、円筒 状、多角筒状、球状等、種々の形状のものを採用することができる。各熱媒体通路を 独立した一つの容器から構成するため、容易に容器の容積を相違させることができる 。各容器を、たとえば異なる直径のパイプ状部材ゃ長さの異なるパイプ状部材等から 形成すること力 Sできる。

[0096] 図 9に示す熱媒体混合装置 48は、その熱媒体通路構成部材 49が図 8に示す容器 46を一体に結束することにより構成されたものである。複数の容器 46がコンパクトに 結束されていることを除いては図 8に示す熱媒体混合装置 45とほぼ同一の構成であ るので、図 8と同一部材には同一符号を付記して詳細な説明を省略する。この熱媒 体混合装置 48は、設置スペースを節約することができる。

[0097] 図 10および図 11に示す熱媒体混合装置 50は、タンク 51の内部に多数の貫通孔 5 2aを有する多孔板 52が配設されたものである。図 10は熱媒体混合装置 50の一部 切り欠き斜視図であり図 11は縦断面図である。タンク 51の周壁には入口孔 33および 出口孔 34が形成され、入口孔 33には上流側の熱媒体供給配管 6が接続され、出口 孔 34には下流側の熱媒体供給配管 6が接続されている。上記多孔板 52はタンク 51 の内部の空間を入口孔 33側の空間と出口孔 34側の空間とに区切るように鉛直方向 に配置されている。本実施形態では、入口孔 33と出口孔 34とがタンク 51の周壁にお ける対向する位置に形成され、多孔板 52が入口孔 33と出口孔 34とを結ぶ仮想直線 に直交するように鉛直に配置されているが、かかる構成に限定されない。

[0098] この熱媒体混合装置 50においては、入口孔 33およびこの入口孔 33に熱媒体供 給配管 6を接続するタンク 51の部分が入口部材を構成することになり、出口孔 34お よびこの出口孔 34に熱媒体供給配管 6を接続するタンク 51の部分が出口部材を構 成することになる。

[0099] 多孔板 52のうち、入口孔 33の中心から熱媒体供給配管 6の入口孔 33に接続され てレ、る部分の中心軸の方向に延びる仮想直線 L (以下、入口孔 33の中心軸と呼ぶ） と交差する点の周辺には貫通孔は形成されていない。これを無孔領域 53 (図中に二 点鎖線で囲んで示す）と呼ぶ。この無孔領域 53は、入口孔 33から流入した熱媒体の 一部がきわめて短時間に出口孔 34に至ることを阻止して、タンク 51内に熱媒体をで きるだけ長時間滞留させるために形成している。入口孔 33からタンク 51内に流入し た熱媒体の多くは無孔領域に衝突してから各貫通孔 52aを通過するので、熱媒体の タンク内滞留時間が長くなる。無孔領域 53は、図 10の実施形態では一例として入口 孔 33および出口孔 34の形状とほぼ同じ範囲としている力 それ以上の範囲であって あよい。

[0100] このタンク 51および多孔板 52が熱媒体通路構成部材を構成している。すなわち、 多孔板 52の多数の貫通孔 52aがそれそれ熱媒体通路を構成している。入口孔 33か らタンク 51内に流入した熱媒体が多孔板 52の貫通孔 52aを通過して出口孔 34に至 る場合、異なる貫通孔 52aを通ればその流線の方向や長さが異なってくる。熱媒体 の時間差混合の観点から、これは異なる熱媒体通路であるとレ、える。

[0101] この熱媒体混合装置 50においては、熱媒体は多孔板 52より入口孔側の空間で時 間差混合がなされ、多孔板の貫通孔 52aを通過して出口孔側の空間においてもさら に時間差混合がなされる。したがって、熱媒体の温度変動の抑制が効果的になされ る。

[0102] なお、この多孔板 52は図 5〜図 9に示す熱媒体通路構成部材 29、 39、 41、 47、 4 9における隔室 30、 38、 43および容器 46の内部に設置してもよい。そうすれば、各 熱媒体通路内においても熱媒体の時間差混合が可能となる。

[0103] 図 12に示す熱媒体混合装置 54は、タンク 51の内部に間隔をおいて二枚（三枚以 上でつてもよレ、）の多孔板 52がほぼ平行に配設されたものである。したがって、タンク 51の内部は多孔板 52に区切られた三つの空間が形成される。図 10の熱媒体混合 装置 50に比べると、本熱媒体混合装置 54では二枚の多孔板 52の間の空間によつ てさらなる時間差混合がなされるので、一層効果的に熱媒体の温度変動を抑制する こと力 Sできる。なお、出口孔 34側の多孔板に無孔領域 53を形成してもよい。

[0104] 図 13には、図 10および図 11の熱媒体混合装置 50と同じ、多孔板 52を内蔵した熱 媒体通路構成部材としてのタンク 51が示されている。しかし、このタンク 51の入口孔 33と熱媒体供給配管 6との間には、熱媒体供給配管 6に連続して水平力 上方に傾 斜した傾斜管 55が介装されている。水平線からの傾斜角度 αは限定されなレ、。こう することにより、タンク 51内への熱媒体の流入方向が出口孔 34の位置から外れるよう にしている。この傾斜管 55を熱媒体供給配管 6およびタンク 51に着脱可能とすること により、異なる傾斜角度を持つ傾斜管に取り替え可能にすることができる。この傾斜 管 55の使用は、無孔領域 53を形成しなレ、（全面に均一に貫通孔 52aが形成された） 多孔板を使用する場合であっても、熱媒体のタンク 51内への流入方向を出口孔 34 の位置から遠ざけることができるので好ましい。

[0105] この傾斜管 55は、多孔板 52を内蔵した熱媒体混合装置にのみ設置されるもので はない。たとえば、図 5〜図 9に示す入口部材を構成する配管 35に接続することによ つて、熱媒体通路の入口孔 33の中心軸の延長線上から出口孔 34が外れるようにし てもよレ、。この場合、傾斜管 55の方向および入口孔の中心軸からの傾斜角度はその 熱媒体通路に合わせて好適なものを選択すればよい。

[0106] 図 14には他の熱媒体混合装置 56が示されている。この熱媒体混合装置 56は、図 10および図 1 1の熱媒体混合装置 50と同じ、多孔板 52を内蔵した熱媒体通路構成 部材としてのタンク 51を備えている。しかし、このタンク 51の入口孔 33と熱媒体供給 配管 6との間には、熱媒体の流入方向を変更するための熱媒体流入装置 57が配設 されている。上記熱媒体混合装置 50はもともとその内部に流入した熱媒体を時間差 混合する機能を発揮するが、熱媒体流入装置 57によって熱媒体流れの態様を変更 することを可能とし、均一混合効果をより一層向上させることができる。

[0107] 図 15も合わせて参照すれば明らかなように、この熱媒体流入装置 57は、タンク 51 の入口孔 33と熱媒体供給配管 6との間に配設されたハウジング 58と、このハウジング 58の内部に上下に間隔をおいて収容された複数枚の可変ルーバ 59を有している。 各可変ルーバ 59はほぼ水平に配置され、その回動軸 59aがハウジング 58の外部に 突出されている。この回動軸 59aの突出した部分を、電動モータ、油圧モータ、空圧 シリンダ、油圧シリンダ等の公知の手段によって回動させてルーバ 59を上下方向に 揺動させることができる。ルーバ 59を上下方向に揺動させると、それに応じて熱媒体 の流入方向を変更することができる。設置するルーバの枚数は限定せず、一枚でも 複数枚でもよい。

[0108] また、図 15に示すように、ハウジング 58の外部に突出した回動軸 59aには傾斜方 向指示器 59bが設置されており、熱媒体流入装置 57の外部力 ルーバ 59の傾斜方 向、ひいては熱媒体の流入方向を表示することができる。また、このルーバ 59の傾斜 方向については、図示しない検出器によって検出して制御装置 70 (図 1〜図 4)にそ の検出信号を送信し、この検出信号に基づいて図示しない遠隔表示装置に表示さ せるようにしてもよレ、。また、ハウジング 58に透視窓を形成して、外からルーバ 59の 傾斜方向を確認し得るようにしてもよい。

[0109] 前述したように、熱媒体混合装置より上流側および下流側の熱媒体供給配管 6そ れぞれに温度計測装置を設置することにより、各計測結果を比較することによって熱 媒体混合装置の温度変動抑制効果を監視することができる。その場合、たとえば、温 度計測装置から制御装置 70に上記温度計測結果を送信するようにしておけばよい。 そうすれば、この制御装置 70により、温度変動抑制レベルの設定値と検出値との偏 差を算出し、この偏差を埋めるように (均一な時間差混合効果が最大となるように)熱 媒体流入装置 57の熱媒体流入角度 (ルーバ 59の傾斜角度）を制御することができる 。また、上記制御装置 70によってルーバ 59の傾斜角度を変化させつつこの温度計 測装置によって連続的に熱媒体温度を計測してデータを蓄積すれば、時間差混合 にとつて最適のルーバ 59の傾斜角度を知ることができる。この熱媒体流入装置 57は 、前述した熱媒体混合装置および後述する熱媒体混合装置のレ、ずれにも適用する こと力 Sできる。

[0110] 図 14の熱媒体流入装置 57は、タンク外に設置したハウジング 58の内部に可変ル ーバ 59を収容している力 力かる構成に限定されなレ、。たとえば、ハウジングは設け ずに、タンク内における入口に近接した位置に、タンク外部から揺動駆動しうるように 可変ルーバ 59を設置してもよレ、。

[0111] 図 16に示すタンク 51の周壁（タンクの底部でもよレ、）には二個（三個以上であって もよレ、）の入口孔 33および二個の出口孔 34 (三個以上であってもよレ、）が形成されて いる。各入口孔 33と熱媒体供給配管 6とを接続する入口部材として、熱媒体供給配 管 6から各入口孔 33に向けて分岐する分岐管 60aを有する配管 60、および、上記分 岐管 60aに設置された流量調整弁ほたは止め弁） 62が配設されている。また、各出 口孔 34と熱媒体供給配管 6とを接続する出口部材として、各出口孔 33から熱媒体供 給配管 6と統合して接続された分岐管 61aを有する配管 61、および、上記分岐管 61 aに設置された流量調整弁 62が配設されている。なお、出口孔 34は一個のみ形成し 、入口孔 33を複数個形成してもよい。

[0112] 前述した制御装置 70は、入口側の流量調整弁 62を適宜選択して開閉したり流量 調節をすることにより、タンク 51内への熱媒体の流入位置を変化させたり、熱媒体流 入位置における熱媒体流量を変化させることができる。このようにして制御装置 70は タンク 51内の熱媒体流の態様を最適化するように制御する。この最適の態様は多く の操業データに基づいて作成されたデータセットを基準にして、類似の操業状況 (熱 媒体温度、熱媒体流量、タンク内滞留時間等）に最も適したデータセットを適用する こと力 Sできる。たとえば、制御装置 70により、温度変動抑制レベルの設定値と前述し た両温度計測装置の検出値に基づく実測変動抑制レベルとの偏差を算出し、この偏 差を埋めるように (均一な時間差混合効果が最大となるように)流量調節および熱媒 体の流入位置変更を行う。この流量調節については、図 5、図 7〜図 9に示される熱 媒体混合装置のように、流入する熱媒体の流量を調節することのできる熱媒体混合 装置であればいずれにも適用することができる。

[0113] また、上記制御装置 70により、図 16に示す出口側の流量弁 62を入口側の流量調 整弁 62の操作と同期して操作すれば、入口側の流量調整弁 62のみの制御に比べ て、熱媒体の時間差混合にとって一層好ましい熱媒体流の態様を実現することが可 能となる。なお、分岐した入口側の第三容器第三容器配管 60と前述した傾斜管 55 や熱媒体流入装置 57とを組み合わせることもできる。

[0114] 以上説明した傾斜管 55および熱媒体流入装置 57をそれぞれ熱媒体混合装置に 組み合わせたものもここで言う熱媒体温度変動抑制装置に含まれるものである。また 、前述の各種熱媒体混合装置において、熱媒体の圧力損失を補償するための昇圧 装置や吸引装置を設置してもよい。

[0115] 図 17〜図 22には、熱媒体供給設備 11において、前述した各種の熱媒体混合装 置 (以下、図 11に示す熱媒体混合装置 50で代表させる）を熱媒体供給配管 6に接 続する際の各種の配管の態様が例示されている。しかし、配管はこれら図面に示した 範囲には限定されない。

[0116] 図 17には、熱媒体供給配管 6に対していわば並列に設置された熱媒体混合装置 5 0が示されている。換言すれば、熱媒体供給配管 6に付設されたバイパス配管に設 置された熱媒体混合装置 50が示されている。すなわち、タンク 51の入口部材 91と熱 媒体供給配管 6とを連通する上流側入口配管 64と、出口部材 93と熱媒体供給配管 63とを連通する出口配管 63とが備えられている。上流側入口配管 64は熱媒体供給 配管 6の出口配管 63との接続部より上流側に接続されている。上流側入口配管 64と 出口配管 63とが上記バイパス配管を構成してレ、る。

[0117] この上流側入口配管 64には熱媒体をタンク 51に送り込む熱媒体圧送装置としての ポンプ 65が設置されている。したがって、供給される熱媒体の一部は上流側入口配 管 64を通ってタンク 51に流入し、タンク 51内で熱媒体が時間差混合し、同量の熱媒 体が上記出口配管 63を通ってタンク 51から熱媒体供給配管 6に戻る。熱媒体供給 配管 6に戻ったタンク 51からの熱媒体は、熱媒体供給配管 6を流れている熱媒体と 時間差混合される。上流側入口配管 64は出口配管 63より熱媒体供給配管 6の上流 側に接続されているので、圧力損失を考慮した配管設計によって上記ポンプ 65を省 略することもできる。これは、後述する図 19に示す上流側入口配管 64についても同 様である。

[0118] 図 18にも熱媒体供給配管 6に対して並列に設置された熱媒体混合装置 50が示さ れている。図示のごとぐタンク 51の入口部材 91および出口部材 93と熱媒体供給配 管 6との間にはそれぞれ、入口配管 66および出口配管 63が接続されている。しかし 、この入口配管 66は、熱媒体供給配管 6と出口配管 63との接続部より下流側に接続 されている。したがって、この入口配管 66を下流側入口配管 66と呼ぶ。この下流側 入口配管 66には熱媒体をタンク 51に送り込むポンプ 65が設置されてレ、る。

[0119] 力、かる構成によれば、下流側入口配管 66が熱媒体供給配管 6における出口配管 6 3との接続部より下流側に接続されていても、熱媒体はポンプ 65により下流側入口配 管 66を通してタンク 51内へ送り込まれ、時間差混合して出口部材 93から出口配管 6 3へと流出する。そして、出口配管 63から熱媒体供給配管 6に戻った熱媒体は、再度 、熱媒体供給配管 6を流れている熱媒体と時間差混合される。つまり、温度変動が抑 制された熱媒体の一部が循環するので効果的な時間差混合がなされる。そして、上 記下流側入口配管 66の長さを長くするほど、タンク 51内でより長時間に渡る時間差 混合が実現される。

[0120] 図 19にも熱媒体供給配管 6に対して並列に設置された熱媒体混合装置 50が示さ れている。図示のごとぐタンク 51と熱媒体供給配管 6との間には、出口配管 63とポ ンプ 65を備えた上流側入口配管 64とが接続されている。すなわち、タンク 51の入口 部材 91には上流側入口配管 64が接続され、出口部材 93には出口配管 63が接続さ れている。し力し、このタンク 51にはさらなる入口部材 92が形成されており、この入口 部材 92に下流側入口配管 66が接続されてレ、る。下流側入口配管 66は熱媒体供給 配管 6における出口配管 63との接続部より下流側に接続されている。この下流側入 口配管 66には熱媒体をタンク 51に送り込むポンプ 65が設置されてレ、る。図示のごと ぐ上流側入口配管 64および下流側入口配管 66のタンク 51への接続位置 (入口部 材 91、 92)は互いに近接している。 [0121] この構成によれば、タンク 51には熱媒体供給配管 6の上流側から上流側入口配管 64を通して熱媒体の一部が圧送され、同時に熱媒体供給配管 6の下流側から下流 側入口配管 66を通して熱媒体の一部が圧送され、時間差混合して出口部材 93から 出口配管 63へと流出する。つまり、温度変動が抑制された熱媒体の一部が循環する ので、タンク 51内で長時間に渡る時間差混合が実現される。下流側入口配管 66の 長さを長くするほど、時間差混合される熱媒体の滞留時間が長くなり、一層好ましい 時間差混合が実現される。

[0122] 図 20に示す熱媒体混合装置 50のタンク 51は一つの出口部材 93と二種類の入口 部材 91、 92とを有している。一方の入口部材 91には上流側熱媒体供給配管 6が接 続され、出口部材 93には下流側熱媒体供給配管 6が接続され、さらに、他方の入口 部材 92には下流側熱媒体供給配管 6に接続された戻し配管 67が接続されている。 二つの入口部材 91、 92は近接して形成されている。戻し配管 67には熱媒体をタン ク 51に送り込むためのポンプ 65が設置されている。

[0123] 力かる構成によれば、タンク 51で温度変動が抑制された熱媒体の一部は再度タン ク 51へ戻されて再度時間差混合するので、一層好ましい時間差混合が実現される。 戻し配管 67の長さを長くするほど時間差混合される熱媒体の滞留時間が長くなる。

[0124] 図 21には、図 17に示すのと同じぐ熱媒体供給配管 6に接続された上流側入口配 管 64および出口配管 63からなるバイパス配管に設置された熱媒体混合装置 50が 示されている。上流側入口配管 64には熱媒体をタンク 51に送り込むポンプ 65が設 置されている。この熱媒体供給配管 6にはさらに、熱媒体混合装置 50をバイパスして その下流側から上流側に熱媒体を戻す戻し配管 68が配管されている。この戻し配管 68には熱媒体を上流側へ圧送するポンプ 65が設置されている。

[0125] この構成によれば、熱媒体供給配管 6における熱媒体混合装置 50の下流側からそ の上流側へ戻し配管 68を通して熱媒体の一部が圧送され、時間差混合して熱媒体 混合装置 50へ流入する。さらに熱媒体混合装置 50内で時間差混合される。つまり、 温度変動が抑制された熱媒体の一部が循環するので、タンク 51内で長時間に渡る 時間差混合が実現される。戻し配管 68の長さを長くするほど、時間差混合される熱 媒体の滞留時間が長くなり、一層好ましい時間差混合が実現される。 [0126] 図 22に示す熱媒体混合装置 50のタンク 51には、その入口部材 91に上流側熱媒 体供給配管 6が接続され、出口部材 93に下流側熱媒体供給配管 6が接続されてい る。さらに、熱媒体供給配管 6における熱媒体混合装置 50をバイパスしてその下流 側から上流側に熱媒体を戻す戻し配管 68が配管されている。この戻し配管 68には 熱媒体を上流側へ圧送するポンプ 65が設置されている。

[0127] この構成によっても、温度変動が抑制された熱媒体の一部が熱媒体混合装置 50に 循環するので、タンク 51内で長時間に渡る時間差混合が実現される。戻し配管 68の 長さを長くするほど、時間差混合される熱媒体の滞留時間が長くなり、一層好ましい 時間差混合が実現される。

[0128] 図 23に示す熱媒体の温度変動抑制装置は熱媒体混合装置を備えておらず、配管 の工夫によって熱媒体の時間差混合を行うものである。すなわち、この温度変動抑 制装置は図 22に示す温度変動抑制装置から熱媒体混合装置 50を削除したもので ある。具体的には、熱媒体供給配管 6における下流側から上流側に熱媒体を戻す戻 し配管 68が配管され、この戻し配管 68にポンプ 65が設置されたものである。この構 成によっても、熱媒体の一部が熱媒体供給配管 6を循環するので、熱媒体の時間差 混合が実現される。

[0129] また、この戻し配管 68におけるポンプ 65を、その圧送方向が上流から下流に向くよ うに付け代えて設置してもよい。すなわち、上記戻し配管 68は流体を戻すための戻 し配管ではなぐ熱媒体の一部を熱交換器 7に向けて急速に圧送させるための配管 となる。この構成によれば、この一部急速圧送配管の下流側の熱媒体供給配管 6と の接続部において、熱媒体の時間差混合が実現される。

[0130] 図 24に示す熱媒体の温度変動抑制装置も熱媒体混合装置を備えておらず、配管 の工夫によって熱媒体の時間差混合を行うものである。この熱媒体供給配管 6には、 熱交換器 7をバイパスしてその下流側 (戻し管 9)から上流側に熱媒体を戻す戻し配 管 69が配管されている。この戻し配管 69には熱媒体を上流側へ圧送するポンプ 65 が設置されている。

[0131] この構成によれば、熱媒体供給配管 6における熱交換器 7の下流側からその上流 側へ戻し配管 69を通して熱媒体の一部が圧送され、時間差混合して再度熱交換器 7へ供給される。この熱媒体供給設備の始動時を除いて常時時間差混合された熱媒 体が熱交換器 7へ供給されることになる。

[0132] 以上説明した熱媒体の温度変動抑制装置（図 5〜図 24)の入口側および/または 出口側に、熱媒体供給配管 6を通ってくる熱媒体が一時滞留するための滞留槽を設 置しておいてもよい。比較的大容量の滞留槽に熱媒体を一時的に滞留させることに より、そこでも熱媒体の時間差混合がなされる。そして、この滞留槽に公知の技術に よって高い熱容量を付与しておくことにより、熱媒体の温度変動が一層抑制されるの で好ましい。さらに、入口側滞留槽から熱媒体を温度変動抑制装置に送るため、およ び、出口側滞留槽力 熱媒体を熱交換器に送るためにポンプ等の圧送装置を設置 するのが好ましい。

[0133] また、上記各種の温度変動抑制装置（図 5〜図 24)をそれぞれ単一で設置すること はもとより、複数基を直列または並列に並べて設置してもよい。

[0134] 以上説明した実施形態では、ガスタービンおよび蒸気タービンを用いた複合発電 設備を例にとっているが、とくに複合発電設備に限定されることはない。前述した熱 媒体混合装置、熱媒体供給設備は、ガスタービンを用いない蒸気タービン発電にも 適用すること力 Sできる。さらには、これらの発電設備以外でも、熱媒体の温度変動を 避けることができない設備に対しても適用することができる。

[0135] また、前述した実施形態は一例を示しており、本発明の要旨を損なわない範囲での 種々の変更は可能であり、本発明は前述した実施形態に限定されるものではない。 産業上の利用可能性

[0136] 本発明によれば、太陽熱発電設備におけるような温度変動しつつ熱交換器へ供給 される液状の熱媒体に対し、簡単な構成によって時間差混合することにより、その温 度変動を抑制、緩和すること力できる。したがって、その温度変動を避け得ない熱媒 体を使用して発電等を行う設備にとって有用である。

Claims

請求の範囲

[1] 液状熱媒体を熱交換器に供給する熱媒体供給通路に配設された熱媒体の温度変 動抑制装置であって、

熱媒体を混合するための熱媒体混合装置を備えており、

該熱媒体混合装置が、

複数の熱媒体通路を有する熱媒体通路構成部材と、

上記熱媒体供給通路から熱媒体通路構成部材内へ熱媒体が流入するための入口 部材と、

該入口部材とは別に形成された、熱媒体通路構成部材から熱媒体供給通路に熱 媒体が流出するための出口部材とを備えており、

上記入口部材から連続して流入してくる熱媒体が、熱媒体通路構成部材の複数の 熱媒体通路をそれぞれ時間差をもって通過したあと合流して上記出口部材力 流出 することができるように構成されてなる熱媒体の温度変動抑制装置。

[2] 上記熱媒体通路構成部材が、その内部に上記熱媒体通路を構成する隔室が複数 個形成された第一容器から構成されており、

各隔室が熱媒体用の入口と出口とを有しており、

上記入口部材が、熱媒体供給通路から各隔室の入口に分岐して接続されており、 上記出口部材が、各隔室の出口から統合して熱媒体供給通路に接続されており、 入口部材の分岐した部分それぞれに、熱媒体の流量を変更することができる流量 調整装置が配設されてなる請求項 1記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[3] 上記熱媒体通路構成部材が、その内部に上記熱媒体通路を構成する隔室が複数 個形成された第一容器から構成されており、

各隔室が熱媒体用の入口と出口とを有しており、

上記入口部材が、熱媒体供給通路から各隔室の入口に分岐して接続されており、 上記出口部材が、各隔室の出口から統合して熱媒体供給通路に接続されており、 上記複数の隔室の容積がそれぞれ異なるように構成されてなる請求項 1記載の熱 媒体の温度変動抑制装置。

[4] 上記熱媒体通路構成部材が、上記熱媒体通路を構成する第二容器を複数個備え ており、

各第二容器が熱媒体用の入口と出口とを有しており、

上記入口部材が、熱媒体供給通路から各第二容器の入口に分岐して接続されて おり、

上記出口部材が、各第二容器の出口から統合して熱媒体供給通路に接続されて おり、

入口部材の分岐した部分それぞれに、熱媒体の流量を変更することができる流量 調整装置が配設されてなる請求項 1記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[5] 上記熱媒体通路構成部材が、上記熱媒体通路を構成する第二容器を複数個備え ており、

各第二容器が熱媒体用の入口と出口とを有しており、

上記入口部材が、熱媒体供給通路から各第二容器の入口に分岐して接続されて おり、

上記出口部材が、各第二容器の出口から統合して熱媒体供給通路に接続されて おり、

上記複数の第二容器の容積がそれぞれ異なるように構成されてなる請求項 1記載 の熱媒体の温度変動抑制装置。

[6] 上記熱媒体通路構成部材が、その内部に上記熱媒体通路を構成する貫通孔が多 数形成された多孔板を備えた第三容器力 構成されており、

上記入口部材および出口部材が第三容器に配設されており、

上記多孔板が、第三容器の内部を、入口部材側の空間と出口部材側の空間とに 仕切るように配置されてなる請求項 1記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[7] 上記多孔板が間隔をおいて複数枚配設されてなる請求項 6記載の熱媒体の温度 変動抑制装置。

[8] 上記多孔板において、第三容器の内部へ向かう上記入口部材の熱媒体流路中心 軸と交差する多孔板の部分およびその近傍を除いた範囲に上記貫通孔が形成され ている請求項 6記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[9] 上記熱媒体用の出口が、入口の中心軸の延長線から外れた位置に形成されてな る請求項 2〜5のうちいずれか一の項に記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[10] 上記熱媒体用の入口に設置された熱媒体流入装置を含んでおり、

該熱媒体流入装置が、上記熱媒体通路構成部材の通路内への熱媒体の流入角 度を変更するように構成されてなる請求項 2〜5のうちいずれか一の項に記載の熱媒 体の温度変動抑制装置。

[11] 上記入口部材、および、第三容器内における入口部材近傍のうち、一方に設置さ れた熱媒体流入装置を含んでおり、

該熱媒体流入装置が、上記第三容器内への熱媒体の流入角度を変更するように 構成されてなる請求項 6記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[12] 上記熱媒体流入装置が可変ルーバを有しており、該可変ルーバが、その傾斜角度 を外部から変更しうるように揺動可能に装着された少なくとも一枚のルーバである請 求項 10または 11記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[13] 上記入口部材が複数個配設されており、該入口部材のうち、熱媒体を第三容器内 へ流入させる入口部材を選択して切り換えうるように構成されてなる請求項 6記載の 熱媒体の温度変動抑制装置。

[14] 上記出口部材が複数個形成されており、上記入口部材の切り換えに同期して熱媒 体を第三容器外へ流出させる出口部材を選択して切り換えうるように構成されてなる 請求項 13記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[15] 上記入口部材が複数個形成されており、各入口部材に流量調整装置が設置され ており、各入口部材を流通する熱媒体の流量を変更しうるように構成されてなる請求 項 6記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[16] 上記熱媒体混合装置内に熱媒体を撹拌するための撹拌装置が設置されてなる請 求項 1記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[17] 上記入口部材に接続されてレ、る熱媒体供給通路、および、入口部材のうちの一方 に設置された、熱媒体の入口温度を計測するための入口温度計測装置と、 上記出口部材に接続されている熱媒体供給通路、および、出口部材のうちの一方 に設置された、熱媒体の出口温度を計測するための出口温度計測装置と、 を含んでなる請求項 1記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[18] 上記入口温度計測装置および出口温度計測装置の計測値に基づいて、熱媒体通 路構成部材へ流入する熱媒体の温度変動と、熱媒体通路構成部材から流出する熱 媒体の温度変動とを対比し、この対比結果に基づいて、熱媒体通路構成部材内へ の熱媒体の流入量を変化させるように制御する制御装置を含んでなる請求項 17記 載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[19] 上記入口温度計測装置および出口温度計測装置の計測値に基づいて、熱媒体通 路構成部材へ流入する熱媒体の温度変動と、熱媒体通路構成部材から流出する熱 媒体の温度変動とを対比し、この対比結果に基づいて、熱媒体通路構成部材内へ の熱媒体の流入方向を変化させるように制御する制御装置を含んでなる請求項 17 記載の熱媒体の温度変動抑制装置。

[20] 太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、

該加熱設備から供給された熱媒体によって給水を加熱する熱交換器と、 上記加熱設備から熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給通路と、 該熱媒体供給通路に配設された、熱媒体の温度変動を抑制するための温度変動 抑制装置とを備えており、

該温度変動抑制装置が請求項 1〜： 19のうちのいずれか一の項に記載の熱媒体の 温度変動抑制装置である熱媒体供給設備。

[21] 上記熱媒体の温度変動抑制装置における、

熱媒体混合装置の出口部材と熱媒体供給通路とを接続する出口通路と、 熱媒体混合装置の入口部材と、熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点 より上流側の部位と、を接続する上流側入口通路と、

該上流側入口通路に配設された、熱媒体を熱媒体混合装置に向けて圧送する熱 媒体圧送装置とをさらに備えてなる請求項 20記載の熱媒体供給設備。

[22] 上記熱媒体の温度変動抑制装置における、

熱媒体混合装置の出口部材と熱媒体供給通路とを接続する出口通路と、 熱媒体混合装置の入口部材と、熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点 より下流側の部位と、を接続する下流側入口通路と、

該下流側入口通路に設置された、熱媒体を熱媒体混合装置に向けて圧送する熱 媒体圧送装置とをさらに備えてなる請求項 20記載の熱媒体供給設備。

[23] 上記熱媒体の温度変動抑制装置における、

熱媒体混合装置の出口部材と熱媒体供給通路とを接続する出口通路と、 熱媒体混合装置の入口部材と、熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点 より上流側の部位と、を接続する上流側入口通路と、

熱媒体混合装置の入口部材と、熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点 より下流側の部位と、を接続する下流側入口通路と、

上流側および下流側の各入口通路に配設された、熱媒体を熱媒体混合装置に向 けて圧送する熱媒体圧送装置とをさらに備えてなる請求項 20記載の熱媒体供給設 備。

[24] 上記熱媒体の温度変動抑制装置における、

熱媒体混合装置の出口部材と熱媒体供給通路とを接続する出口通路と、 熱媒体混合装置の入口部材と、熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点 より上流側の部位と、を接続する上流側入口通路と、

熱媒体供給通路における上記出口通路の接続点より下流側の部位と、熱媒体供 給通路における上記上流側入口通路の接続点より上流側の部位と、を接続する戻し 通路と、

上記上流側入口通路に設置された、熱媒体を熱媒体混合装置に向けて圧送する 熱媒体圧送装置と、

上記戻し通路に設置された、熱媒体を上流側熱媒体供給通路に向けて圧送する 熱媒体圧送装置とをさらに含んでなる請求項 20記載の熱媒体供給設備。

[25] 上記熱媒体の温度変動抑制装置における、熱媒体混合装置が二種の入口部材を 有しており、熱媒体混合装置の出口部材に下流側の熱媒体供給通路が接続されて おり、熱媒体混合装置の一方の入口部材に上流側の熱媒体供給通路が接続されて おり、

熱媒体混合装置の他方の入口部材と、下流側の熱媒体供給通路と、を接続する戻 し通路と、

該戻し通路に設置された、熱媒体を熱媒体混合装置に向けて圧送する熱媒体圧 送装置とをさらに含んでなる請求項 20記載の熱媒体供給設備。

[26] 上記熱媒体の温度変動抑制装置における、熱媒体混合装置の出口部材に下流側 の熱媒体供給通路が接続されており、熱媒体混合装置の入口部材に上流側の熱媒 体供給通路が接続されており、

熱媒体混合装置より上流側の熱媒体供給通路と、熱媒体混合装置より下流側の熱 媒体供給通路と、を接続する戻し通路と、

該戻し通路に設置された、熱媒体を熱媒体供給通路の下流側から上流側に向け て圧送する熱媒体圧送装置とをさらに含んでなる請求項 20記載の熱媒体供給設備

[27] 上記加熱設備に、集光された太陽光によって熱媒体を加熱する集熱装置が設置さ れた、複数の集熱ゾーンが設けられており、

一の集熱ゾーンからの液状熱媒体が上記温度変動抑制装置における熱媒体通路 構成部材の一の熱媒体通路に供給されるように、複数の集熱ゾーンそれぞれと複数 の熱媒体通路それぞれとが複数の熱媒体供給通路によって接続されてなる請求項 2

0記載の熱媒体供給設備。

[28] 太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、

該加熱設備からの上記熱媒体によって給水を加熱する熱交換器と、

上記加熱設備から熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給通路と、

該熱媒体供給通路に配設された、熱媒体の温度変動を抑制するための温度変動 抑制装置とを備えており、

該温度変動抑制装置が、上記熱媒体供給通路から分岐して再度熱媒体供給通路 に接続された分岐通路と、該分岐通路通路に設置された、熱媒体を熱媒体供給通 路の下流側から上流側に向けて圧送する熱媒体圧送装置とを有してなる熱媒体供 給設備。

[29] 太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、

該加熱設備からの上記熱媒体によって給水を加熱する熱交換器と、

上記加熱設備から熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給通路と、

該熱媒体供給通路に配設された、熱媒体の温度変動を抑制するための温度変動 抑制装置とを備えており、

該温度変動抑制装置が、上記熱媒体供給通路から分岐して再度熱媒体供給通路 に接続された分岐通路と、該分岐通路通路に設置された、熱媒体を熱媒体供給通 路の上流側から下流側に向けて圧送する熱媒体圧送装置とを有してなる熱媒体供 給設備。

[30] 太陽光によって液状熱媒体を加熱する加熱設備と、

該加熱設備からの上記熱媒体によって給水を加熱する熱交換器と、

上記加熱設備と熱交換器との間を熱媒体を循環させる熱媒体供給通路と、 該熱媒体供給通路に配設された、熱媒体の温度変動を抑制するための温度変動 抑制装置とを備えており、

該温度変動抑制装置が、上記熱媒体供給通路における熱交換器の入口側と出口 側とを接続するバイパス通路と、該バイパス通路に設置された、熱媒体を熱交換器の 出口側から入口側に向けて圧送する熱媒体圧送装置とを有してなる熱媒体供給設 備。

[31] 蒸気タービンと、

該蒸気タービンに供給される蒸気を発生させるために、水を加熱する熱媒体を供 給するための熱媒体供給設備とを備えており、

該熱媒体供給設備が、請求項 20〜30のうちのいずれか一の項に記載の熱媒体供 給設備であり、該熱媒体供給設備における熱交換器において発生した蒸気が蒸気 タービンに供給されるように構成されてなる太陽熱発電設備。

[32] ガスタービンと、

ガスタービンの排熱を利用した排熱回収ボイラとをさらに備えており、

該排熱回収ボイラにおいて発生した蒸気が上記蒸気タービンに供給されるように構 成されてなる請求項 31記載の太陽熱発電設備。