特開 2023-136851 蓄熱式熱交換器、蓄熱式熱交換システム、発電システム及び蓄熱式熱交換システムの運転方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023136851

(43)【公開日】2023-09-29

(54)【発明の名称】蓄熱式熱交換器、蓄熱式熱交換システム、発電システム及び蓄熱式熱交換システムの運転方法

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/02 20060101AFI20230922BHJP

   F01K 27/02 20060101ALI20230922BHJP

【ＦＩ】

F28D20/02 D

F01K27/02 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022042775

(22)【出願日】2022-03-17

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）令和２年度、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「カーボンリサイクル・次世代火力発電等技術開発／次世代火力発電基盤技術開発／石炭火力の負荷変動対応技術開発／石炭火力発電システムの運用性向上技術開発」委託研究、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(71)【出願人】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山名 崇裕

(72)【発明者】

【氏名】川水 努

(72)【発明者】

【氏名】山本 健次郎

(72)【発明者】

【氏名】山内 康弘

(72)【発明者】

【氏名】森 康

(72)【発明者】

【氏名】高縄 直樹

(72)【発明者】

【氏名】金崎 成剛

(72)【発明者】

【氏名】川口 健一

(72)【発明者】

【氏名】當房 誠

【テーマコード（参考）】

3G081

【Ｆターム（参考）】

3G081BA02

3G081BB10

3G081BC11

3G081BC17

3G081BC21

3G081BC30

(57)【要約】

【課題】メンテナンスの頻度を低減できる。
【解決手段】少なくとも１本の放熱用伝熱管と、放熱用伝熱管の周囲に配置され、放熱用伝熱管と熱交換可能であり、金属系潜熱蓄熱材が充填された蓄熱部と、蓄熱部と他の部材との境界面に配置された保護層と、蓄熱部の周囲に配置され、蓄熱部を保持する保持容器と、蓄熱部と熱交換可能であり、蓄熱部を加熱する加熱部と、を備える。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１本の放熱用伝熱管と、
前記放熱用伝熱管の周囲に配置され、前記放熱用伝熱管と熱交換可能であり、金属系潜熱蓄熱材が充填された蓄熱部と、
前記蓄熱部と他の部材との境界面に配置された保護層と、
前記蓄熱部の周囲に配置され、前記蓄熱部を保持する保持容器と、
前記蓄熱部と熱交換可能であり、前記蓄熱部を加熱する加熱部と、を備える蓄熱式熱交換器。

【請求項2】

前記加熱部は、電気が供給されて発熱するヒータである請求項１に記載の蓄熱式熱交換器。

【請求項3】

前記加熱部は、加熱された熱媒が通過する配管である請求項１に記載の蓄熱式熱交換器。

【請求項4】

前記加熱部は、加熱された熱媒が通過する配管であり、前記放熱用伝熱管の少なくとも１本と同一の管路である請求項３に記載の蓄熱式熱交換器。

【請求項5】

請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の複数の蓄熱式熱交換器と、
前記蓄熱式熱交換器を並列に保持する保持機構と、を備え、
前記蓄熱式熱交換器は、前記保持容器から水平方向に突出し、鉛直方向下側の面が、前記保持機構と接する支持梁を備える蓄熱式熱交換システム。

【請求項6】

前記蓄熱式熱交換器は、前記保持機構に対して着脱可能であり、
前記支持梁に前記蓄熱式熱交換器を搬送する機器との連結部を備える請求項５に記載の蓄熱式熱交換システム。

【請求項7】

複数の前記蓄熱式熱交換器を収納する収納区画と、
複数の前記蓄熱式熱交換器の前記放熱用伝熱管と接続する放熱ヘッダと、を備える請求項５または請求項６に記載の蓄熱式熱交換システム。

【請求項8】

請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の蓄熱式熱交換システムと、
前記蓄熱式熱交換器の前記放熱用伝熱管が供給されるタービンと、
前記タービンに接続される発電機と、
前記加熱部に熱を供給する熱源と、を備える発電システム。

【請求項9】

前記熱源が、ボイラを有する発電機から供給される請求項８に記載の発電システム。

【請求項10】

請求項７に記載の蓄熱式熱交換システムの運転方法であって、
前記収納区画を複数備え、
複数の前記収納区画からメンテナンスする対象の区画を特定し、対象の区画以外を稼働させつつ、対象の区画のメンテナンスを行う蓄熱式熱交換システムの運転方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、蓄熱式熱交換器、蓄熱式熱交換システム、発電システム及び蓄熱式熱交換システムの運転方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

熱伝導率が高く高速に熱出し入れを可能とし、火力プラントで得られる４００～６５０℃級の高温の水蒸気を利用可能とするため、金属系潜熱蓄熱材の使用が検討されている(特許文献１)。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１４－５１３２６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、水和物系や有機物系の潜熱蓄熱材と異なり、金属系潜熱蓄熱材には侵食性があり、適切な侵食防止用保護層を設ける必要がある。この保護層は使用するにつれて消費されるため、定期的に保護層の再塗布等のメンテナンスが必要となる。金属系潜熱蓄熱材を現地施工の大型タンクに格納する一体型の場合、保護層の品質が保証できる現地での組立、プラント内でのメンテナンスを行うことが困難となる。そのため前述した格納容器は、品質保証やメンテナンスの観点から工場内で組立てることが好ましいが、その場合は容器の輸送や現地での配置方法に課題があり、金属系潜熱蓄熱材利用の蓄熱式熱交換器の実用化の障壁となっている。

【0005】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、侵食防止保護層の品質保証、輸送、プラント内でのメンテナンスを実施可能とする適切なサイズのモジュール構造とした金属系潜熱蓄熱材利用の蓄熱式熱交換器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を達成するための本開示の蓄熱式熱交換器は、少なくとも１本の放熱用伝熱管と、前記放熱用伝熱管の周囲に配置され、前記放熱用伝熱管と熱交換可能であり、金属系潜熱蓄熱材が充填された蓄熱部と、前記蓄熱部と他の部材との境界面に配置された保護層と、前記蓄熱部の周囲に配置され、前記蓄熱部を保持する保持容器と、前記蓄熱部と熱交換可能であり、前記蓄熱部を加熱する加熱部と、を備える。

【0007】

また、本開示の蓄熱式熱交換システムは、上記に記載の複数の蓄熱式熱交換器と、前記蓄熱式熱交換器を並列に保持する保持機構と、を備え、前記蓄熱式熱交換器は、前記保持容器から水平方向に突出し、鉛直方向上側または下側、または両方の面が、前記保持機構と接する支持梁を備える。

【0008】

また、本開示の発電システムは、上記に記載の蓄熱式熱交換システムと、前記蓄熱式熱交換器の前記放熱用伝熱管から高温の水蒸気が供給されるタービンと、前記タービンに接続される発電機と、前記加熱部に熱を供給する熱源と、を備える。

【0009】

また、本開示の蓄熱式熱交換システムの運転方法は、上記に記載の蓄熱式熱交換システムの運転方法であって、前記収納区画を複数備え、複数の前記収納区画からメンテナンスする対象の区画を特定し、対象の区画以外を稼働させつつ、対象の区画のメンテナンスを行う。

【発明の効果】

【0010】

本開示によれば、一体型と比較して、侵食防止用保護層の品質保証及び、メンテナンスをプラント内で実施することが容易となる。またメンテナンス時は、対象のモジュールをあらかじめメンテナンスを済ませたモジュールと交換するだけで済むため、メンテナンスに伴うプラント稼働率の低下を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】図１は、本実施形態の蓄熱式熱交換器を備える発電システムを表す概略構成図である。

【図2】図２は、蓄熱式熱交器の概略構成を表す側面図である。

【図3】図３は、蓄熱式熱交器の概略構成を表す断面図である。

【図4】図４は、他の実施形態の蓄熱式熱交換器を備える発電システムを表す概略構成図である。

【図5】図５は、他の実施形態の蓄熱式熱交換器を備える発電システムを表す概略構成図である。

【図6】図６は、蓄熱式熱交換システムを備える発電システムを表す概略構成図である。

【図7】図７は、蓄熱式熱交換システムの概略構成を表す模式図である。

【図8】図８は、蓄熱式熱交換システムの１つの区画の概略構成を表す側面図である。

【図9】図９は、蓄熱式熱交換システムの１つの区画の概略構成を表す上面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0013】

＜発電システム＞
図１は、本実施形態の蓄熱式熱交換システムを備える発電システムを表す概略構成図である。図１に示すように、本実施形態の発電システム１０は、蓄熱式熱交換器１３と、タービン１４と、発電機１５と、加熱モジュール２４と、を備える。本実施形態の加熱モジュール２４は、蓄熱式熱交換器１３の電気ヒータに電力を供給する電源である。

【0014】

蓄熱式熱交換器１３は、加熱モジュール２４から供給されたエネルギーで熱を蓄積する。蓄熱式熱交換器１３は、蓄積した熱で水・水蒸気を加熱し、放熱回路２０でタービン１４に供給する。蓄熱式熱交換器１３については、後述する。

【0015】

タービン１４は、放熱回路２０で供給される加熱された水蒸気が供給され、水蒸気が通過する力により回転する。タービン１４は例えば、回転部に配置された動翼と固定部に配置された静翼が回転軸方向に交互に配置され、動翼と静翼が配置された空間を水蒸気が通過することで、回転方向に回転させる力を動翼に加えることで、回転部を回転させる。なお、タービン１４の構造は特に限定されない。発電機１５は、タービン１４の回転と連結し、タービン１４と共に回転することで、発電する。

【0016】

放熱回路２０は、蓄熱式熱交換器１３とタービン１４と熱媒処理部２２とを接続する管路であり、蓄熱式熱交換器１３とタービン１４と熱媒処理部２２との順番で水（水蒸気）を循環させる。本実施形態の放熱回路２０は、放熱媒体として、水（水蒸気）を用いたが、水と同様に種々の気体、液体等、種々の流体を用いることができるが、蓄熱式熱交換器１３で液体から気体に相変化する媒体とすることが好ましい。これにより、タービン１４での発電効率を高くすることができる。放熱回路２０は、経路３２で熱媒処理部２２から水を供給し、蓄熱式熱交換器１３で水が加熱され生成された水蒸気をタービン１４に供給する。蓄熱式熱交換器１３で加熱された水蒸気は、タービン１４を回転させる。放熱回路２０は、経路３２でタービン１４を通過した水蒸気を、熱媒処理部２２に供給する。これにより、放熱回路２０は、水（水蒸気）を循環させる。

【0017】

熱媒処理部２２は、放熱回路２０に配置され、タービン１４を通過した熱媒を蓄熱式熱交換器１３に供給できる状態に処理する。本実施形態の熱媒処理部２２は、タービン１４を通過した熱媒を液体に戻す復水器と、熱媒の循環を制御するポンプとを備える。また、熱媒処理部２２は、復水器を通過した水を加熱する給水加熱器を備えていてもよい。熱媒処理部２２は、水（水蒸気）の循環を制御する。

【0018】

加熱モジュール２４は、蓄熱式熱交換器１３に電力を供給し、蓄熱式熱交換器１３を加熱する。加熱モジュール２４は、電力源として種々の電力を用いることができるが、系統電源で生じる余剰電力を蓄熱式熱交換器１３に供給することが好ましい。

【0019】

以下、図２及び図３を用いて、蓄熱式熱交換器１３について説明する。図２は、蓄熱式熱交器の概略構成を表す斜視図である。図３は、蓄熱式熱交器の概略構成を表す水平断面図である。なお、図２及び図３では、１モジュールの蓄熱式熱交換器１３を示すが、発電システム１０は、複数モジュールの蓄熱式熱交換器１３を備えていてもよい。

【0020】

蓄熱式熱交換器１３は、供給された熱を蓄積させる蓄熱材が充填された構造物であり、本実施形態では、円柱状の構造物である。なお、外形形状はこれに限定されない。蓄熱式熱交換器１３は、蓄熱部１００と、保持容器１０２と、放熱用伝熱管１０４と、加熱用ヒータ１０６と、保護層１０８、１１０、１１２と、を備える。なお、本実施形態では加熱モジュール２４として加熱用ヒータ１０６を採用したが、特にこれに限定するものではなく、加熱用伝熱管を用いても良い。本熱交換器形状は、侵食防止保護層の品質保証、プラント内でのメンテナンスが実施可能である。

【0021】

蓄熱部１００は、金属で形成され、加熱されることで液相になり、放熱することで固相になる潜熱蓄熱材（ＰＣＭ：Phase Change Material）、つまり金属系潜熱蓄熱材である。蓄熱部１００は、例えば、アルミニウムに他の金属を混ぜたもの、アルミニウムベースの金属を用いることができる。

【0022】

保持容器１０２は、蓄熱部１００を保持する容器である。保持容器１０２は、蓄熱部１００の運転温度よりも高い温度の融点の材料で形成されている。保持容器１０２は、例えば、ステンレス鋼で形成される。保持容器１０２は、断熱材等で蓄熱部１００の周囲を覆うことが好ましい。保持容器１０２は、鉛直方向上側の端部近傍に水平方向に突出した支持梁１２０を備える。支持梁１２０は、鉛直方向下側の面が、蓄熱式熱交換器１３を支持する保持機構６０の水平支持体６４と接する。なお、本実施形態では、保持容器１０２を上方から吊り下げる場合で説明するが、保持容器１０２は、下面を支持しても、側面を支持してもよい。支持梁１２０は、保持機構６０との接触面となり、位置決め部材となる。また、支持梁１２０は、後述する作業クレーンでの移動時に用いる吊棒１３０との連結部も備える。

【0023】

放熱用伝熱管１０４は、放熱回路２０と接続する配管であり、蓄熱部１００に挿入される。放熱用伝熱管１０４は、両端が放熱回路２０と接続し、放熱回路２０を流れる熱媒が通過する。本実施形態の放熱用伝熱管１０４は、蓄熱部１００に１本挿入されている。なお、放熱用伝熱管１０４の配置本数は、１本に限定されず、複数本配置してもよい。

【0024】

加熱用ヒータ１０６は、加熱モジュール２４と接続され、加熱モジュール２４から供給される電力で発電する。また、加熱ヒータの代わりに加熱用伝熱管を用いる場合、加熱ヒータ１０６の部分が加熱用伝熱管となり、加熱回路１８と接続する配管であり、蓄熱部１００に挿入される。加熱用伝熱管は、両端が加熱回路１８と接続し、加熱回路１８を流れる熱媒が通過する。本実施形態の加熱用ヒータ１０６は、蓄熱部１００に複数本挿入されている。

【0025】

保護層１０８、１１０、１１２は、蓄熱部１００と他の部材との境界面に配置される。保護層１０８は、蓄熱部１００と保持容器１０２との境界に配置される。保護層１１０は、蓄熱部１００と放熱用伝熱管１０４との境界に配置される。保護層１１２は、蓄熱部１００と加熱用伝ヒータ１０６との境界に配置される。蓄熱部１００は、保護層１０８、１１０、１１２で外表面の全面が覆われている。保護層１０８、１１０、１１２は、蓄熱部１００の金属系潜熱蓄熱材に対する防食性が高い材料で形成される。保護層１０８、１１０、１１２は、金属系潜熱蓄熱材が他の部材を侵食することを抑制する。保護層としては、金属系潜熱蓄熱材の侵食性を防ぐことが可能な材料であれば特に限定されないが、例えばジルコニウム酸化物を例示することができる。

【0026】

また、蓄熱式熱交換器１３は、蓄熱部１００に金属系潜熱蓄熱材を用い、かつ、蓄熱部１００の周囲に保護層１０８、１１０、１１２を設けることで、蓄熱部１００の使用可能温度を高く、例えば４００℃から６５０℃とすることができ、より多くの熱を蓄積することができ、かつ、蓄熱部１００が他の部材を腐食させることを抑制できる。これにより、より長い時間使用することができ、メンテナンス頻度を低減することができる。

【0027】

また、蓄熱式熱交換器１３の蓄熱部１００を加熱する加熱部として、電気ヒータを用いることで、電力源として太陽電池を用いることもできる。また、電力で加熱する場合も余剰電力が発生している場合に、蓄熱を行い、電力需要が大きいときに放熱して発電することで、電力系統を安定化させることができる。

【0028】

本実施形態の加熱モジュール２４は、電力を供給して、蓄熱式熱交換器１３を加熱したが、熱源はこれに限定されない。加熱モジュール２４は、燃料を燃焼して熱を発生させる加熱炉や、太陽光を集光して対象物を加熱し、対象物の熱で加熱媒体を加熱する太陽熱集約機器、原子炉等、熱媒を加熱する種々の熱源を用いることができる。

【0029】

図４は、他の実施形態の蓄熱式熱交換器を備える発電システムを表す概略構成図である。図４は、熱媒を用いて蓄熱式熱交換器１３を加熱するシステムの一例である。図４に示す発電システム１０ａは、蓄熱式熱交換器１３と、タービン１４と、発電機１５と、加熱モジュール１６と、加熱回路１８と、放熱回路２０と、熱媒処理部２２と、を備える。発電システム１０ａのタービン１４と、発電機１５と、放熱回路２０と、熱媒処理部２２とは、発電システム１０の各部と同様なので、説明を省略する。本実施形態の蓄熱式熱交換器１３は、加熱用ヒータ１０６に代えて、加熱用伝熱管が配置される。加熱用伝熱管は、加熱用ヒータ１０６と同様の位置に配置される。

【0030】

加熱モジュール１６は、蓄熱式熱交換器１３を加熱する熱源である。本実施形態の加熱モジュール１６は、加熱回路１８を循環する熱媒（加熱媒体）を加熱する。加熱モジュール１６は、燃料を燃焼して熱を発生させる加熱炉や、太陽光を集光して対象物を加熱し、対象物の熱で加熱媒体を加熱する太陽熱集約機器、原子炉等、熱媒を加熱する種々の熱源を用いることができる。

【0031】

加熱回路１８は、蓄熱式熱交換器１３と加熱モジュール１６とを接続する管路であり、蓄熱式熱交換システム１２と加熱モジュール１６との間で熱媒（加熱媒体）を循環させる。加熱媒体としては、管路を移動する種々の媒体を用いることができ、気体、液体のいずれでもよい。加熱回路１８は、加熱モジュール１６で加熱された熱媒を蓄熱式熱交換器１３の加熱用伝熱管に供給し、蓄熱式熱交換器１３で熱が吸収された熱媒を加熱モジュール１６に送ることで、熱媒を循環させる。

【0032】

発電システム１０ａは、加熱モジュール１６で熱を生成し、加熱媒体を加熱回路１８の経路３０で循環させることで、蓄熱式熱交換器１３に供給する。蓄熱式熱交換器１３は、通過する加熱媒体で蓄熱部１００が加熱される。蓄熱部１００は、供給された熱を蓄積する。蓄熱部１００は、温度を所定以上に加熱されると液相となる。また、蓄熱式熱交換器１３の加熱用伝熱管を通過した加熱媒体は、加熱回路１８を通過して、加熱モジュール１６に戻る。つまり経路３０で循環する。また、発電システム１０ａは、発電システム１０と同様の経路、つまり、放熱回路２０の経路３２で水（水蒸気）を循環させる。

【0033】

このように、蓄熱式熱交換器１３に加熱用伝熱管を設け、加熱用伝熱管内に高温の熱媒を流通させることでも、蓄熱することができる。この場合も、加熱用伝熱管と蓄熱部１００の境界に保護層１１０を設けることで、蓄熱式熱交換器１３に加熱用ヒータ１０６を用いる場合と同様の効果を得ることができる。

【0034】

図５は、他の実施形態の蓄熱式熱交換器を備える発電システムを表す概略構成図である。図５は、熱媒を用いて蓄熱式熱交換器１３を加熱するシステムの一例である。図５に示す発電システム１０ｂは、蓄熱式熱交換器１３と、タービン１４と、発電機１５と、加熱モジュール１６と、加熱回路１８と、放熱回路２０と、熱媒処理部２２と、を備える。発電システム１０ｂは、加熱回路１８の構成以外、発電システム１０ａと同様である。

【0035】

加熱回路１８は、加熱モジュール１６と、蓄熱式熱交換器１３とを接続し、加熱モジュール１６で加熱された熱媒を蓄熱式熱交換器１３に供給する。加熱回路１８は、蓄熱式熱交換器１３を通過した熱媒を外部に排出する。

【0036】

発電システム１０ｂのように、蓄熱式熱交換器１３を加熱する熱源を、蓄熱式熱交換器１３内を通過する熱媒とし、熱媒を循環させない構成とすることもできる。また、本実施形態の発電システム１０ｂは、燃焼炉、焼却炉の排ガスを熱媒として利用することができる。

【0037】

上記実施形態では、１モジュールの蓄熱式熱交換器１３を用いた発電システムとしたが、複数のモジュールを用いた発電システムとすることもできる。

【0038】

以下、蓄熱式熱交換器１３が複数のモジュールで構成される場合について説明する。まず、図６を用いて、複数のモジュールの蓄熱式熱交換器１３を有する蓄熱式熱交換システム１２の概略構成について説明する。図６は、蓄熱式熱交換システムの概略構成を表す模式図である。図６に示すように、本実施形態の発電システム１０ｃは、蓄熱式熱交換システム１２と、タービン１４と、発電機１５と、加熱モジュール１６と、加熱回路１８と、放熱回路２０と、熱媒処理部２２と、を備える。発電システム１０ｃは、蓄熱式熱交換システム１２が、複数のモジュールの蓄熱式熱交換器１３を有する以外は、発電システム１０と同様の構成である。加熱モジュール１６と、加熱回路１８と、放熱回路２０と、は、複数のモジュールの蓄熱式熱交換器１３に対応する配管構成等が異なるが、発電システム１０の各部と機能は同様である。

【0039】

以下、蓄熱式熱交換システム１２について説明する。図７を用いて、蓄熱式熱交換システム１２の概略構成について説明する。図７は、蓄熱式熱交換システムの概略構成を表す模式図である。複数のモジュールの蓄熱式熱交器を有する蓄熱式熱交換システム１２は、図７に示すように、複数の区画４０と、作業クレーン４２と、メンテナンス部４４と、を備える。なお、蓄熱式熱交換システム１２は、メンテナンス部４４が、隣接してない、つまり遠隔地にあってもよい。複数の区画４０は、同一の敷地内に隣接して配置される。区画４０には、それぞれ多数の蓄熱式熱交換器１３が配置される。区画４０については後述する。

【0040】

作業クレーン４２は、複数の区画４０とメンテナンス部４４との鉛直方向上側の領域で、複数の区画４０とメンテナンス部４４との間で移動可能な作業機械である。作業クレーン４２は、蓄熱式熱交換器１３を吊るして移動可能であり、区画４０への蓄熱式熱交換器５０の配置や、蓄熱式熱交換器１３の移動を行う。

【0041】

メンテナンス部４４は、蓄熱式熱交換器１３の点検、補修等を行う。また、メンテナンス部４４は、交換するための蓄熱式熱交換器１３も備えている。メンテナンス部４４は、作業クレーン４２で搬送された蓄熱式熱交換器１３を点検、補修する。蓄熱式熱交換システム１２は、メンテナンス部４４に備えている蓄熱式熱交換器５０や、メンテナンスした蓄熱式熱交換器１３を、作業クレーン４２を用いて、区画４０の装填可能な位置に供給する。

【0042】

次に、図８及び図９を用いて区画４０について説明する。図８は、蓄熱式熱交換システムの１つの区画の概略構成を表す側面図である。図９は、蓄熱式熱交換システムの１つの区画の概略構成を表す上面図である。

【0043】

区画４０は、上述したように複数の蓄熱式熱交換器１３が配置される。区画４０は、複数の蓄熱式熱交換器１３と、保持機構６０と、断熱材６２と、配線７０と、放熱媒体供給部８０と、放熱媒体排出部８２と、を備える。

【0044】

保持機構６０は、複数の蓄熱式熱交換器１３を保持する。保持機構６０は、鉄骨等の柱と梁とを組み合わせた構造物であり、蓄熱式熱交換器１３を配置する領域が空間となっている。保持機構６０は、水平支持体６４を有する。水平支持体６４は、複数の蓄熱式熱交換器１３の本体部分が通過可能で、蓄熱式熱交換器１３の支持梁よりも径が小さい穴が形成されている。水平支持体６４は、蓄熱式熱交換器１３の支持梁と接触し、蓄熱式熱交換器１３を支持する。

【0045】

断熱材６２は、保持機構６０の外壁となる面に配置され、複数の蓄熱式熱交換器１３が配置される空間を覆う。断熱材６２は、複数の蓄熱式熱交換器１３が配置される空間と外側の領域との間での熱交換を抑制し、複数の蓄熱式熱交換器１３で保持された熱の放熱を抑制する。なお、断熱材に関しては本実施例で示した施工方法以外の方法として、蓄熱式熱交換器１３に直接、施工する方法などを用いることができる。

【0046】

配線７０は、加熱モジュール２４と複数の蓄熱式熱交換器１３とを接続する。配線７０は、加熱モジュール２４から供給される電力を複数の蓄熱式熱交換器１３に送る。

【0047】

放熱媒体供給部８０は、放熱回路２０の端部と、複数の蓄熱式熱交換器１３とを接続する。放熱媒体供給部８０は、複数の蓄熱式熱交換器１３に対するヘッダとなり、放熱回路２０から供給される加熱媒体を複数の蓄熱式熱交換器１３に供給する。放熱媒体排出部８２は、放熱回路２０の端部と、複数の蓄熱式熱交換器１３とを接続する。放熱媒体排出部８２は、複数の蓄熱式熱交換器１３に対するヘッダとなり、複数の蓄熱式熱交換器１３を通過した放熱媒体を放熱回路２０に排出する。

【0048】

また、蓄熱式熱交換器１３は、支持梁１２０を設け、吊り下げられる構造とすることで、搬送を簡単にすることができる。なお、本実施形態では、保持容器１０２を上方から吊り下げる場合で説明するが、保持容器１０２は、下面を支持しても、側面を支持してもよい。支持梁１２０は、保持機構６０との接触面となり、位置決め部材となる。また、支持梁１２０は、作業クレーンでの移動時に用いる吊棒１３０との連結部も備える。蓄熱式熱交換器１３は、吊棒１３０を介して吊り下げられることで、移動される。

【0049】

蓄熱式熱交換システム１２は、複数の区画４０を設ける構造とすることで、１つの区画４０の蓄熱式熱交換器１３をメンテナンスしている場合でも、他の区画での蓄熱、放熱を行うことができる。これにより、運転効率を高くすることができる。また、本実施形態のように、蓄熱式熱交換器１３を軸方向（長手方向）が鉛直方向となる向きで、水平方向に並列して配置することで、蓄熱式熱交換器１３の取り出し、装着を簡単に行うことができる。

【0050】

本実施形態の区画４０では、保持機構６０に蓄熱式熱交換器１３を鉛直方向に１段で水平方向に行列配置したが、配置方法は特に限定されない。水平方向に千鳥配置してもよい。保持機構６０に蓄熱式熱交換器１３を鉛直方向に２段で配置してもよい。また、蓄熱式熱交換器１３の軸方向が鉛直方向となる向きに限定されず、鉛直方向に対して傾斜した向きや水平方向に配置してもよい。

【0051】

また、発電システム１０は、ボイラを用いた発電設備と併設して設置してもよい。この場合、タービン１４は、ボイラを用いた発電設備のタービンを用いることができる。発電システム１０は、ボイラを用いた発電設備のボイラの排熱や、ボイラを用いた発電設備で発電した余剰電力を、蓄熱式熱交換器の加熱源（熱源）として用いることができる。また、発電する必要があるが蓄熱式熱交換器で発電できない場合にはボイラで発電することもできる。

【0052】

また、発電システム１０は、蓄熱式熱交換器の加熱と放熱に熱媒を用いる場合、同じ伝熱管に加熱媒体と放熱媒体が流れる構造としてもよい。例えば、蓄熱式熱交換システム１２の配管と加熱回路１８と放熱回路２０とが接続する三方弁を設け、三方弁を切り替えることで、蓄熱式熱交換システム１２の蓄熱と放熱を切り替えるようにしてもよい。

【0053】

また、本実施形態の蓄熱式熱交換器１３は、蓄積した熱を放出して発電する場合として説明したが、発電以外の用途の熱源としても用いてもよい。例えば、蓄熱式熱交換器１３で蓄熱した熱を、暖房や、蒸気発生源のエネルギーとしてもよい。

【符号の説明】

【0054】

１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ 発電システム
１２ 蓄熱式熱交換システム
１３ 蓄熱式熱交換器
１４ タービン
１６、２４ 加熱モジュール
１８ 加熱回路
２０ 放熱回路
２２ 熱媒処理部
３０、３２ 経路
４０ 区画
４２ 作業クレーン
４４ メンテナンス部
５０ 蓄熱式熱交換器
６０ 保持機構
６２ 断熱材
６４ 水平支持体
７０ 配線
８０ 放熱媒体供給部
８２ 放熱媒体排出部
１００ 蓄熱部
１０２ 保持容器
１０４ 放熱用伝熱管
１０６ 加熱用ヒータ
１０８、１１０、１１２ 保護層
１２０ 支持梁
１３０ 吊棒

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】