特開 2024-171055 蓄熱システム及び蓄熱方法

(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】P2024171055

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】蓄熱システム及び蓄熱方法

(51)【国際特許分類】

   F28D 20/00 20060101AFI20241204BHJP

   F28F 27/00 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

F28D20/00 A

F28F27/00 511Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023087920

(22)【出願日】2023-05-29

(71)【出願人】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(71)【出願人】

【識別番号】317015294

【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100107582

【弁理士】

【氏名又は名称】関根 毅

(74)【代理人】

【識別番号】100124372

【弁理士】

【氏名又は名称】山ノ井 傑

(74)【代理人】

【識別番号】100125151

【弁理士】

【氏名又は名称】新畠 弘之

(72)【発明者】

【氏名】後藤 功一

(57)【要約】

【課題】放熱運転必要温度以上である放熱運転可能時間の減少を抑制可能な蓄熱システム、及び蓄熱方法を提供する。
【解決手段】本実施形態に係る蓄熱システムは、蓄熱運転時に蓄熱用温度以上の熱媒体を流通させ固体顕熱蓄熱材に蓄熱し、放熱運転時に蓄熱用温度よりも低温の熱媒体を流通させ固体顕熱蓄熱材から放熱させる蓄熱システムであって、蓄熱槽と、配管と、を備える。蓄熱槽は、固体顕熱蓄熱材を有し、１つ以上の蓄熱槽を含む第１群と、第１群と分割された１つ以上の蓄熱槽を含む第２群とを有する。配管は、蓄熱運転時においての、熱媒体を第１群の第１端、内部、第２端の順に流通させた後に第２群の第１端、内部、第２端の順に流通させる流路と、放熱運転時においての、熱媒体を第２群の第１端、内部、第２端の順に流通させた後に第１群の第２端、内部、第１端の順に流通させる流路と、を切替可能である。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄熱運転時に蓄熱用温度以上の熱媒体を流通させ固体顕熱蓄熱材に蓄熱し、放熱運転時に前記蓄熱用温度よりも低温の前記熱媒体を流通させ前記固体顕熱蓄熱材から放熱させる蓄熱システムであって、
前記固体顕熱蓄熱材を有し、１つ以上の蓄熱槽を含む第１群と、前記第１群と分割された１つ以上の蓄熱槽を含む第２群とを有する蓄熱槽と、
前記蓄熱運転時においての、前記熱媒体を前記第１群の第１端、内部、第２端の順に流通させた後に前記第２群の第１端、内部、第２端の順に流通させる流路と、
前記放熱運転時においての、前記熱媒体を前記第２群の前記第１端、前記内部、前記第２端の順に流通させた後に前記第１群の前記第２端、前記内部、前記第１端の順に流通させる流路と、を切替可能な配管と、
を備える、蓄熱システム。

【請求項2】

蓄熱運転時に蓄熱用温度以上の熱媒体を流通させ固体顕熱蓄熱材に蓄熱し、放熱運転時に前記蓄熱用温度よりも低温の前記熱媒体を流通させ前記固体顕熱蓄熱材から放熱させる蓄熱システムであって、
前記固体顕熱蓄熱材を有し、１つ以上の蓄熱槽を含む第３群と、前記第３群と分割された１つ以上の蓄熱槽を含む第４群とを有する蓄熱槽と、
前記蓄熱運転時においての、前記熱媒体を２つ以上に分岐し、分岐したそれぞれの前記熱媒体を前記第３群及び前記第４群それぞれに第１端、内部、第２端の順に流通させる流路と、
前記放熱運転時においての、前記熱媒体を前記第３群の第１端、内部、第２端の順に流通させた後に前記第４群の第２端、内部、第１端の順に流通させる流路と、を切替可能な配管と、
を備える、蓄熱システム。

【請求項3】

前記配管は、
前記蓄熱運転時に、前記熱媒体を前記第１群の第１端、内部、第２群の順に流通させた後に前記第２群をバイパスするように流路の切替が可能である、請求項１に記載の蓄熱システム。

【請求項4】

前記配管は、
前記放熱運転時に、前記熱媒体を前記第２群をバイパスさせた後に前記第１群の第２端、内部、第１端の順に流通させるように流路の切替が可能である、請求項１に記載の蓄熱システム。

【請求項5】

前記配管は、
前記放熱運転時に、前記熱媒体を前記第３群をバイパスさせた後に前記第４群の第２端、内部、第１端の順に流通させるように流路の切替が可能である、請求項２に記載の蓄熱システム。

【請求項6】

前記配管は、
前記第１群の前記第１端に接続される第１配管と、
前記第１群の前記第２端と前記第２群の前記第１端に第１弁を介して接続される第２配管と、
前記第２群の前記第２端に第２弁を介して接続される第３配管と、
一端が、前記第１弁の前記第２群側で第３弁を介して前記第２配管に接続され、他端が前記第２弁の前記第２群よりも遠方側で第４弁を介して第２配管に接続される第４配管と、
一端が、前記第１弁の前記第１群側で第５弁を介して前記第２配管に接続され、他端が前記第２弁の前記第２群で第６弁を介して前記第３配管に接続される第５配管と、
を有する、請求項１に記載の蓄熱システム。

【請求項7】

前記配管は、
前記第４群の前記第１端に接続される第６配管と、
前記第３群の前記第２端に第７弁を介して接続される第７配管と、
一端が前記第３群の前記第１端に第８弁を介して接続され、他端が前記第７弁の遠方側に第９弁を介して接続される第８配管と、
一端が前記第６配管に接続され、他端が前記第８弁の前記第３群側に第１０弁を介して接続される第９配管と、
一端が前記第４群の前記第２端に接続され、他端が前記第７弁の前記第３群側に接続される第１０配管と、
を有する、請求項２に記載の蓄熱システム。

【請求項8】

前記第１群、及び前記第２群の少なくとも一方は、直列、又は並列に流路が接続可能である
複数の蓄熱槽を有する、請求項６に記載の蓄熱システム。

【請求項9】

前記第３群、及び前記第４群の少なくとも一方は、直列、又は並列に流路が接続可能である
複数の蓄熱槽を有する、請求項７に記載の蓄熱システム。

【請求項10】

前記第１群、及び前記第２群の有する蓄熱槽それぞれの第１端、及び第２端に関する温度に基づき、前記第１乃至６弁の少なくともいずれかの開閉制御により、前記流路を切り替える制御を実行可能である制御装置を、更に備える、請求項６に記載の蓄熱システム。

【請求項11】

前記第３群、及び前記第４群の有する蓄熱槽それぞれの第１端、及び第２端に関する温度に基づき、前記第７乃至１０弁の少なくともいずれかの開閉制御により、前記流路を切り替える制御を実行可能である制御装置を、更に備える、請求項７に記載の蓄熱システム。

【請求項12】

固体顕熱蓄熱材を有し、１つ以上の蓄熱槽を含む第１群と、前記第１群と分割された１つ以上の蓄熱槽を含む第２群とを有する蓄熱槽を備える蓄熱システムの蓄熱方法であって、
蓄熱運転時は、蓄熱用温度以上の熱媒体を前記第１群の第１端、内部、第２端の順に流通させた後に前記第２群の第１端、内部、第２端の順に流通させる流路を生成して、前記固体顕熱蓄熱材に蓄熱し、
放熱運転時は、前記蓄熱用温度よりも低温の前記熱媒体を前記第２群の前記第１端、前記内部、前記第２端の順に流通させた後に前記第１群の前記第２端、前記内部、前記第１端の順に流通させる流路を生成して、前記固体顕熱蓄熱材から放熱する、蓄熱システムの蓄熱方法。

【請求項13】

固体顕熱蓄熱材を有し、１つ以上の蓄熱槽を含む第３群と、前記第１群と分割された１つ以上の蓄熱槽を含む第４群とを有する蓄熱槽を備える蓄熱システムの蓄熱方法であって、
蓄熱運転時は、蓄熱用温度以上の熱媒体を２つ以上に分岐し、分岐したそれぞれの前記熱媒体を前記第３群及び前記第４群それぞれに第１端、内部、第２端の順に流通させる流路を生成して、前記固体顕熱蓄熱材に蓄熱し、
放熱運転時は、前記蓄熱用温度よりも低温の前記熱媒体を前記第３群の第１端、内部、第２端の順に流通させた後に前記第４群の第２端、内部、第１端の順に流通させる流路を生成して、前記固体顕熱蓄熱材から放熱する、蓄熱システムの蓄熱方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、蓄熱システム、及び蓄熱方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、太陽光発電や風力発電といった自然エネルギによる発電が増加しており、季節や時間帯によっては、発電量が電力需要より大きくなる地域が発生している。また、季節や時間帯によっては電力需要が大きくなり、発電量が電力需要より小さく電力不足となる時もある。そこで、蓄熱を用いて電力調整を実施する従来技術（特許文献１参照）があり、それについて図１８～２１を用いて説明する。

【0003】

図１８は全体システム構成例を示す図である。電力が余剰である時、復水ポンプ４６、蒸気タービン４７、発電機４７ａ、および第２送風機４１を停止する。そして、弁４９、５０を開き弁５１、５２を閉じて、余剰電力を用いて電気ヒータ３９と第１送風機４０を稼働させる。このとき、第１送風機４０により空気４２を電気ヒータ３９と蓄熱槽３８０の間を循環させる。空気４２は、電気ヒータ３９が発生した熱により加熱され、その熱を蓄熱槽３８０まで輸送し、蓄熱槽３８内の蓄熱物質を加熱する。蓄熱物質は固体顕熱蓄熱材であり、例えば岩石である。これにより蓄熱物質に蓄熱される。

【0004】

電力が余剰でない時、電気ヒータ３９と第１送風機４０を停止し、弁４９、５０を閉じて弁５１、５２を開いて、復水ポンプ４５と第２送風機４１を稼働させる。第２送風機４１により空気４２を蓄熱槽３８０とボイラ４８の間を循環させる。空気４２は、蓄熱槽３８０の蓄熱物質から加熱され、その熱をボイラ４８まで輸送する。ボイラ４８では、復水ポンプ４６により搬入された水４３を、空気４２からの熱により加熱し蒸気４４を製造し、空気４２は温度低下して流出する。このように放熱運転が実施される。蒸気は、蒸気タービン４７内を低温低圧になりながら流通する事で、羽根車である蒸気タービン４７を回転駆動させ、蒸気タービン４７に機械的に接続させた発電機４７ａが発電する。蒸気タービン４７から排出された蒸気は、復水器４６にて冷却水例えば海水により冷却され水４３に変化し、循環する。これにより蓄熱槽３８０内の蓄熱物質に蓄熱されていた熱により、蒸気４４を発生し発電する。このように、電力余剰である時は電力を使い、電力余剰でない時は発電する事で、電力調整が実施される。

【0005】

図１９は、従来の蓄熱槽３８０内の状態を示す図である。詳細説明は後述するが、蓄熱運転時、蓄熱槽３８０内部に流れ方向に急な温度傾斜を示す温度躍層５５を形成し、それが上流側から下流側へ移動していき、蓄熱槽３８０から流出する空気４２の温度が、第２送風機４１の耐熱温度まで上昇する時までで、蓄熱運転は終了する。その時の蓄熱槽３８０の温度分布を図１９（ａ）に示す。蓄熱運転時の空気４２は、左から右へ流れる。蓄熱槽３８０内に描かれている線は温度を表している。さて、蓄熱運転終了から放熱運転開始まで蓄熱槽３８０を長時間放置するのだが、時間経過に伴い温度分布が変化し図１９（ｂ）のようになる。

【0006】

図１９（ｂ）に示すよう、温度は蓄熱物質や蓄熱物質付近の空気の伝熱により平均化され、温度躍層５５はよりなだらかになる。これにより、高温一定部分５３の領域が減る。一方で、放熱運転時の空気４２は右から左へ流れるのだが、この時、よりなだらかになった温度躍層５５が時間の経過に従い右から左へ移動していく。放熱運転は放熱された利用先の利用下限温度５４まで下がった時までしかできないために、高温一定部分５３の領域が減ると、放熱運転可能時間が減ってしまう。

【0007】

上記について、本願と比較しやすいように図２０を用いて説明する。図２０は、（ａ）～（ｅ）の順で、蓄熱槽３８０の内部状態の時系列な変化例を示す図である。従来技術における蓄熱槽３８０を、空気流れ方向に直列に分割する。何分割でもよいが図２０では、蓄熱運転時の空気流れに関して、第１蓄熱槽１と、第２蓄熱槽２の２分割とする。

【0008】

図２０（ａ）、（ｂ）は蓄熱槽３８０の蓄熱運転時であり、空気は左から右へ流れている。高温の空気７は第１蓄熱槽１の第１端３から流入し、内部を流通し、第２端４から流出し、空気８となる。空気８は第２蓄熱槽２の第１端５から流入し、内部を流通し、第２端６から流出し空気９となる。第１蓄熱槽１ａ、第２蓄熱槽２ａの内部に描かれた線は、固定顕熱蓄熱材やその付近の空気の温度を示しており、温度躍層１０が第１蓄熱槽１ａ内に存在しており、第２蓄熱槽２ａ内は全てまだ低温である。蓄熱運転が進むと、温度躍層１０は第２蓄熱槽２ａ内に移動し、第１蓄熱槽１ａ内は全て高温になっている。

【0009】

図２０（ｂ）は第２蓄熱槽２ａの第２端６が高温になる直前であり、この時、蓄熱運転を終了する。蓄熱運転終了から放熱運転開始まで、例えば数時間の長期保管を実施する。図２０（ｃ）のように、急峻だった温度躍層１０は、熱の移動によって温度が平均化していき、よりなだらかになる。

【0010】

図２０（ｄ）、（ｅ）は放熱運転時であり、空気は蓄熱運転時と逆方向に、即ち右から左へ流れており、温度躍槽１０は右から左へ移動していく。図２０（ｄ）では、温度躍層１０は第２蓄熱槽２の内部に存在しており、第１蓄熱槽１内は全てまだ高温である。放熱運転が進むと、温度躍層１０は第１蓄熱槽１ａ内に移動し、第２蓄熱槽２ａ内は全て低温になっている。図２０（ｅ）では、第１蓄熱槽１ａの第１端３が、放熱された利用先の利用下限温度５４（図１９参照）、即ち放熱運転必要温度まで下がる直前であり、この時、放熱運転を終了する。なお、従来技術では、蓄熱システムから放熱した熱を、蒸気タービンの熱源として使用している構成だが、空調などの用途に使用してもよい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】国際公開２０１６／１５０４６１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

図２０（ｅ）に示すように、仮に温度躍層１０が急峻であれば、利用下限温度５４（図１９参照）に達するのが遅くなるが、よりなだらかになっているため、より早く達しており、放熱運転時間がより短くなってしまう。これにより、発電量が減少してしまう。このように、放熱運転必要温度以上である放熱運転可能時間が減るので、放熱運転可能時間をより増やしたいという課題がある。

【0013】

本発明が解決しようする課題は、放熱運転必要温度以上である放熱運転可能時間の減少を抑制可能な蓄熱システム、及び蓄熱方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本実施形態に係る蓄熱システムは、蓄熱運転時に蓄熱用温度以上の熱媒体を流通させ固体顕熱蓄熱材に蓄熱し、放熱運転時に蓄熱用温度よりも低温の熱媒体を流通させ固体顕熱蓄熱材から放熱させる蓄熱システムであって、蓄熱槽と、配管と、を備える。蓄熱槽は、固体顕熱蓄熱材を有し、１つ以上の蓄熱槽を含む第１群と、第１群と分割された１つ以上の蓄熱槽を含む第２群とを有する。配管は、蓄熱運転時においての、熱媒体を第１群の第１端、内部、第２端の順に流通させた後に第２群の第１端、内部、第２端の順に流通させる流路と、放熱運転時においての、熱媒体を第２群の第１端、内部、第２端の順に流通させた後に第１群の第２端、内部、第１端の順に流通させる流路と、を切替可能である。

【発明の効果】

【0015】

本実施形態によれば、放熱運転必要温度以上である放熱運転可能時間の減少を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】第１実施形態に係る蓄熱システムの構成例を示す図。

【図2】第１実施形態に係る蓄熱槽の構成例を示す図。

【図3】蓄熱運転及び長期保管中の状態を示す図。

【図4】放熱運転時の状態を示す図。

【図5】第２蓄熱槽２に空気７を流通させない例を示す図。

【図6】第２実施形態に係る蓄熱運転及び長期保管中の状態を示す図。

【図7】第２実施形態に係る放熱運転時を示す図。

【図8】第３実施形態に係る蓄熱槽の構成例を示す図。

【図9】第３実施形態に係る蓄熱運転及び保温状態を示す図。

【図10】放熱運転時の時間経過の前側を示す図。

【図11】放熱運転時の時間経過の後側を示す図。

【図12】第４蓄熱槽に空気を流通させない状態を示す図。

【図13】蓄熱槽を直列に接続した複数の蓄熱槽で構成した例を示す図。

【図14】蓄熱槽を直列に接続した複数の蓄熱槽で構成した例を示す図。

【図15】第６実施形態に係る蓄熱システムの動作例を示す図。

【図16】第１１蓄熱槽７０の通風を停止した状態を示す図。

【図17】第７実施形態に係るに係る蓄熱システムの構成例を示す図。

【図18】全体システム構成例を示す図。

【図19】従来の蓄熱槽内の状態を示す図。

【図20】従来の蓄熱槽の内部状態の時系列な変化例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。下記の実施形態は、本発明を限定するものではない。

【0018】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る蓄熱システム１００の構成例を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る蓄熱システム１００は、蓄熱槽３８、電気ヒータ３９、第１送風機４０、第２送風機４１、ポンプ４５、復水ポンプ４６、蒸気タービン４７、発電機４７ａ、ボイラ４８、及び弁４９～５２を備える。なお、従来技術と同じである部分の説明は、同一の番号を付して説明を省略する場合がある。また、これ以降、弁は、開状態を白抜きで、閉状態を黒塗りで図示する。

【0019】

図１に示すように、配管Ｌ１には、ポンプ４５、復水ポンプ４６、蒸気タービン４７、ボイラ４８が構成される。接合部ｎ１、ｎ２間には、配管Ｌ２、Ｌ３が接合される。また、接合部ｎ１と、蓄熱槽３８との間には、配管Ｌ４が接合される。さらにまた、接合部ｎ１と、蓄熱槽３８との間には、配管Ｌ５が接合される。

【0020】

上述のように、電力が余剰である時、復水ポンプ４６、蒸気タービン４７、発電機４７ａ、および第２送風機４１を停止する。そして、弁４９、５０を開き、弁５１、５２を閉じて、余剰電力を用いて電気ヒータ３９と第１送風機４０を稼働させる。このとき、第１送風機４０により空気４２を電気ヒータ３９と蓄熱槽３８ａの間を配管Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５を介して循環させる。空気４２は、電気ヒータ３９が発生した熱により加熱され、その熱を蓄熱槽３８ａまで輸送し、蓄熱槽３８内の蓄熱物質を加熱する。蓄熱物質は固体顕熱蓄熱材であり、例えば岩石である。これにより蓄熱物質に蓄熱される。

【0021】

一方で、電力が余剰でない時、上述のように、電気ヒータ３９と第１送風機４０を停止し、弁４９、５０を閉じて弁５１、５２を開いて、復水ポンプ４５と第２送風機４１を稼働させる。第２送風機４１により空気４２を配管Ｌ２、Ｌ５、Ｌ４を介して蓄熱槽３８とボイラ４８の間を循環させる。空気４２は、蓄熱槽３８の蓄熱物質から加熱され、その熱を配管Ｌ２、Ｌ５を介してボイラ４８まで輸送する。ボイラ４８では、復水ポンプ４６により搬入された水４３を、空気４２からの熱により加熱し蒸気４４を製造し、空気４２は温度低下して流出する。このように放熱運転が実施される。蒸気は、蒸気タービン４７内を低温低圧になりながら流通する事で、羽根車である蒸気タービン４７を回転駆動させ、蒸気タービン４７に機械的に接続させた発電機４７ａが発電する。

【0022】

図２は、第１実施形態に係る蓄熱槽３８の構成例を示す図である。図２に示すように、第１実施形態に係る蓄熱槽３８は、第１蓄熱槽１、第２蓄熱槽２、弁１１～１６、及び配管Ｌ１０～Ｌ１３を有する。弁１１～１６、及び配管Ｌ１０～Ｌ１３は、熱媒体である空気の流路を切替可能に構成する。

【0023】

第１蓄熱槽１と、第２蓄熱槽２との間には、配管Ｌ１０が構成される。図２では、蓄熱槽３８を第１蓄熱槽１と、第２蓄熱槽２との２分割した例で説明するが、これに限定されない。例えば、分割数は、２以上の任意の分割数でもよい。

【0024】

合流部ｎ１０と、合流部ｎ１２との間には、配管Ｌ１２が接合される。また、配管Ｌ１２の端部には弁１１と１２が配置される。同様に、合流部ｎ１１と、合流部ｎ１３との間には、配管Ｌ１３が接合される。また、配管Ｌ１３の端部には弁１３と１４が配置される。さらに、合流部ｎ１０と、合流部ｎ１１との間には、弁１５が配置され、合流部ｎ１２と、合流部ｎ１３との間には、弁１６が配置される。そして、合流部ｎ１３には、配管Ｌ５の一端が接合される。なお、本実施形態に係る第１蓄熱槽１が、第１群に対応し、第２蓄熱槽２が第２群に対応する。

【0025】

図２に示すように、第１実施形態に係る蓄熱槽３８は、配管Ｌ１２、Ｌ１３を有し、配管Ｌ１２の端部には弁１１と１２が配置され、配管Ｌ１３の端部には弁１３と１４が配置される点で、従来技術と相違する。

【0026】

以下の説明において、第１蓄熱槽１と第２蓄熱槽２内に描いた矢印は空気流れ方向を示している。図３は、蓄熱運転及び長期保管中の状態を示す図である。

【0027】

図２及び図３を参照すると、熱媒体である空気の流れ方向、すなわち流路を切替可能に、配管は構成される。上述のように、この配管は配管Ｌ４（第１配管）と、配管Ｌ１０（第２配管）と、配管Ｌ５、及びＬ１１（第３配管）と、配管Ｌ１３（第４配管）と、配管Ｌ１２（第５配管）とを接続して構成される。すなわち、配管Ｌ４は、第１蓄熱槽１の第１端３に接続される。配管Ｌ１０は、第１蓄熱槽１の第２端４と第２蓄熱槽２の第１端５に弁１５（第１弁）を介して接続される。配管Ｌ５、及びＬ１１は、第２蓄熱槽２の第２端６に弁１６（第２弁）を介して接続される。

【0028】

配管Ｌ１３は、一端が、弁１５の第２蓄熱槽２側で弁１３（第３弁）を介して配管Ｌ１０（第２配管）に接続され、他端が弁１６（第２弁）の第２蓄熱槽２よりも遠方側で弁１４（第４弁）を介して配管Ｌ５、及びＬ１１（第３配管）に接続される。配管Ｌ１２は、一端が、弁１５（第１弁）の第１蓄熱槽１側で弁１１（第５弁）を介して配管Ｌ１０（第２配管に接続され、他端が弁１６（第２弁）の第２蓄熱槽２側で弁１２（第６弁）を介して配管Ｌ５、及びＬ１１（第３配管）に接続される。なお、本実施形態では、第１端、及び第２端を端部と称する場合がある。

【0029】

以下に第１実施形態に係る蓄熱システム１００の駆動状態例を説明する。蓄熱システム１００の駆動状態は、弁１１～１６の開閉による流路の切替により変更される。第１蓄熱槽１と第２蓄熱槽２内に描いた矢印は空気の流れ方向を示している。

【0030】

（蓄熱及び保温）
図３（ａ）、（ｂ）は蓄熱槽３８の蓄熱運転時であり、弁１１～１４は開き、弁１５、１６は閉じる。空気７が第１蓄熱槽１に第１端３から流入し、内部を流通し、第２端４から流出し空気８となる。空気８は第２蓄熱槽２に第２端６から流入し、内部を流通し、第１端５から流出し空気９となる。空気は第１蓄熱槽１内では左から右へ、第２蓄熱槽２内では右から左へ流れ、第１蓄熱槽１と第２蓄熱槽２とで流れ方向が逆になる。

【0031】

図３（ａ）では、温度躍層１０は第１蓄熱槽１内に存在しており、空気流れの下流へと移動していく。蓄熱運転が進むと、温度躍層１０は第２蓄熱槽２内に移動し、第１蓄熱槽１内は全て高温になっている。図３（ｂ）では、第２蓄熱槽２の第１端５が高温になる直前であり、この時、蓄熱運転を終了する。なお、図３（ａ）では第２蓄熱槽２に空気７を流通させているが、これに限定されない。例えば、後述する図５（ａ’）のように、第２蓄熱槽２に空気が流通することを停止することも可能である。

【0032】

図３（ｄ）は、長期保管中の状態である。図３（ｄ）に示すように、蓄熱運転終了から放熱運転開始まで、例えば数時間の長期保管を実施する。このように全ての弁１１～１６を閉じる。図３（ｂ）の状態では、急峻だった温度躍層１０は、熱の移動によって温度が平均化していき、よりなだらかになる。

【0033】

（放熱）
図４は、放熱運転時の状態を示す図である。図４（ｄ）～（ｇ）は放熱運転時であり、弁１１～１４を閉じ、弁１５、１６を開いた状態である。

【0034】

図４（ｄ）に示すように、空気１７が第２蓄熱槽２の第２端６から流入し、内部を流通し、第１端５から流出し空気１８となる。空気１８は第１蓄熱槽１の第２端４から流入し、内部を流通し、第１端３から流出し空気１９となる。放熱運転時の空気は、蓄熱運転時と異なり、第１蓄熱槽１と第２蓄熱槽２とで流れ方向は同じである。図４（ｄ）は放熱運転が開始されてしばらく経過した状態である。温度躍層１０の上流側は高温なので、そこで加熱された空気により、第２蓄熱槽２の第１端５付近は加熱される。温度躍層１０が存在していた場所では温度上昇し、温度躍層１０は下流側に移動する。温度躍層１０を通過した空気は、岩石に熱を与えた分、温度低下しながら下流へ流れる。そのため、第１蓄熱槽１の第１端４付近では、より低温の空気が流入するので、冷却されて温度低下し、温度躍層２０が形成される。また、第２蓄熱槽２の第２端６付近には、低温である空気１７が流入するので、急峻な温度躍層２１が形成され、温度躍層２１は下流側へ移動していく。

【0035】

放熱運転が進むと図４（ｅ）のようになる。温度躍層１０と温度躍層２０はどちらも下流側から流れてきた高温空気で加熱され高温になるため、高くなっている。温度躍層２１はより下流側へ進んでいる。このように、図４（ｄ）で形成されていた温度躍層２０、及び温度躍層１０が、高温空気で加熱され消失する。

【0036】

さらに放熱運転が進むと、図４（ｆ）のようになる。温度躍層２１は第２蓄熱槽２から第１蓄熱槽１に移動している。さらに放熱運転が進むと図４（ｇ）のようになる。温度躍層２１は第１蓄熱槽１の第１端３に到達し、その場所が、放熱された利用先の利用下限温度５４即ち放熱運転必要温度まで下がる直前であり、この時、放熱運転を終了する。図４（ｆ）、（ｇ）では第２蓄熱槽２に空気１７を流通させているが、これに限定されない。例えば、後述する図５（ｆ’）、（ｇ‘）のように、第２蓄熱槽２に空気が流通することを停止することも可能である。

【0037】

図５は、第２蓄熱槽２に空気７を流通させない例を示す図である。例えば、図５（ａ’）に示すように、図３（ａ）では第２蓄熱槽２が加熱されていない状態なので、空気の流通を停止させてもよい。この場合、弁１３～１５を閉じ、弁１１、１２、１６を空ける。第２蓄熱槽２に空気が流通することを停止することにより、空気７の圧損を抑制でき、蓄熱運転時の送風機４０の負荷を低減することができる。また、図５（ｆ’）、（ｇ’）に示すように、図４（ｆ）、（ｇ）では第２蓄熱槽２は放熱し終わっている状態なので、空気の流通を停止させてもよい。この場合、弁１３～１５を開け、弁１１、１２、１６を閉じる。これにより、空気１７の圧損を抑制可能となり、放熱運転時の送風機４１の負荷を低減することができる。

【0038】

再び図２０（ｃ）～（ｆ）を参照すると、温度躍層１０は、保温時間の経過によりなだらかとなる。このため、上述のように、従来技術１では、放熱を開始した時点の温度躍層１０の傾きがなだらかになっており、放熱運転必要温度以上である放熱運転可能時間がより短くなる。

【0039】

これに対して、本実施形態では放熱運転終了を決定するのは温度躍層１０ではなく、新たに形成された温度躍層２１である。これにより、例えば図４（ｅ）に示すように、高温一定部分の長さが図２０（ｄ）と同等の長さになったときの、新たに形成された温度躍層２１は、温度躍層１０（図２０（ｄ）参照）よりも急峻となる。よって、従来技術１より放熱運転終了が遅くなり、放熱運転可能時間がより長くできる。なお、蓄熱システム１００から放熱した熱は、実施例１では蒸気タービン４８の熱源として使用しているが、本願の技術としては、蒸気タービン４８の熱源として使用してもよいし、空調などの他の用途に使用してもよい。

【0040】

以上説明したように、本実施形態によれば、放熱時において第２蓄熱槽２の空気の流れを温度躍層１０が生成された端部５と逆側の端部６から送風して、第１蓄熱槽１に熱を供給することとした。これにより、蓄熱時に第２蓄熱槽２において形成された温度躍層１０が消失し、新たに形成された温度躍層２１は、温度躍層１０よりも急峻となるため、利用下限温度５４（図１９参照）に達するのが遅くなり、放熱運転必要温度以上である放熱運転可能時間がより長くなる。

【0041】

（第２実施形態）
第２実施形態に係る蓄熱システム１００は、蓄熱時と放熱時で、第１蓄熱槽１に熱を供給する第２蓄熱槽２の空気の流れを第１実施形態に係る蓄熱システム１００と逆にする点で相違する。以下では第２実施形態に係る蓄熱システム１００と相違する点を説明する。

【0042】

以下に第２実施形態に係る蓄熱システム１００の駆動状態例を説明する。第１蓄熱槽１と第２蓄熱槽２内に描いた矢印は空気の流れ方向を示している。
（蓄熱及び保温）
図６は、第２実施形態に係る蓄熱運転及び長期保管中の状態を示す図である。図６（ａ）、（ｂ）は蓄熱槽３８の蓄熱運転時であり、弁１１～１４は閉じ、弁１５、１６は開いた状態である。空気７が第１蓄熱槽１に第１端３から流入し、内部を流通し、第２端４から流出し空気１８となる。空気１８は第２蓄熱槽２に第１端５から流入し、内部を流通し、第２端６から流出し空気１９となる。第１蓄熱槽１と第２蓄熱槽２とで流れ方向は同じである点で第１実施形態に係る蓄熱システム１００と相違する。

【0043】

図６（ａ）では温度躍層１０は第１蓄熱槽１内に存在しており、空気流れの下流へと移動していく。蓄熱運転が進むと、温度躍層１０は第２蓄熱槽２内に移動し、第１蓄熱槽１内は全て高温になっている。図６（ｂ）では、第２蓄熱槽２の第２端６が高温になる直前であり、この時、蓄熱運転を終了する。図６（ａ）では、第２蓄熱槽２に空気７を流通させているが、これに限定されない。例えば上述の図５（ａ’）と同様に、第２蓄熱槽２が加熱されていない状態の時は、第２蓄熱槽２に空気７を流通させないフローとなるように弁の開閉を設定してもよい。これにより、空気７の圧損を抑制できる。圧損抑制により、蓄熱運転時の送風機４０の負荷を低減することができる。

【0044】

蓄熱運転終了から放熱運転開始まで、例えば数時間の長期保管を実施する。図６（ｃ）に示すように、全ての弁１１～１６を閉じる。これにより、急峻だった温度躍層１０は、熱の移動によって温度が平均化していき、よりなだらかになる。

【0045】

（放熱）
図７は放熱運転時を示す図である。弁１１～１４は開き、弁１５、１６は閉じる。図７（ｄ）に示すように、空気１７が第２蓄熱槽２の第１端５から流入し、内部を流通し、第２端６から流出し空気１８となる。空気１８は第１蓄熱槽１の第２端４から流入し、内部を流通し、第１端３から流出し空気１９となる。放熱運転時の空気は、蓄熱運転時と異なり、空気は第１蓄熱槽１内では右から左へ、第２蓄熱槽２内では左から右へ流れ、第１蓄熱槽１と第２蓄熱槽２とで流れ方向が逆になる。

【0046】

図７（ｄ）は、放熱運転が開始されてしばらく経過した状態である。温度躍層１０の上流側は高温なので、そこで加熱された空気により、第２蓄熱槽２の第１端５付近は加熱される。温度躍層１０が存在していた場所では温度上昇し、温度躍層１０は下流側に移動する。温度躍層１０を通過した空気は、岩石に熱を与えた分、温度低下しながら下流へ流れる。そのため、第１蓄熱槽１の第１端４付近では、より低温の空気が流入するので、冷却されて温度低下し、温度躍層２０が形成される。また、第２蓄熱槽２の第１端５付近には、低温である空気９が流入するので、急峻な温度躍層２１が形成され、温度躍層２１は下流側へ移動していく。

【0047】

さらに放熱運転が進むと、図７（ｅ）のようになる。温度躍層１０と温度躍層２０はどちらも下流側から流れてきた高温空気で加熱され高温になるため、なくなっている。温度躍層２１はより下流側へ進んでいる。

【0048】

さらに放熱運転が進むと、図７（ｆ）のようになる。温度躍層２１は第２蓄熱槽２から第１蓄熱槽１に移動している。さらに放熱運転が進むと図７（ｇ）のようになる。温度躍層２１は第１蓄熱槽１の第１端３に到達し、その場所が、放熱された利用先の利用下限温度５４（図１９参照）、即ち放熱運転必要温度まで下がる直前であり、この時、放熱運転を終了する。図７（ｆ）、（ｇ）では第２蓄熱槽２に空気１７を流通させているが、これに限定されない。例えば図５（ｆ’）、（ｇ’）に示すように、第２蓄熱槽２は放熱し終わっている状態なので空気１７を流通させないでよい。これにより、空気１７の圧損を抑制できる。圧損抑制により、放熱運転時の送風機４１の負荷を低減することができる。

【0049】

第１実施形態に係る蓄熱システム１００と同様に、本実施形態では放熱運転終了を決定するのは温度躍層１０ではなく、新たに形成された温度躍層２１である。これにより、例えば図７（ｅ）に示すように、高温部の長さが図２０（ｄ）と同等の長さになったときの、新たに形成された温度躍層２１は、温度躍層１０（図２０（ｄ）参照）よりも急峻となる。よって、従来技術１より放熱運転終了が遅くなり、放熱運転可能時間がより長くできる。なお、蓄熱システム１００から放熱した熱は、実施例２では蒸気タービン４８の熱源として使用しているが、本願の技術としては、蒸気タービン４８の熱源として使用してもよいし、空調などの他の用途に使用してもよい。

【0050】

以上説明したように、本実施形態によれば、蓄熱時と放熱時の弁１３～１６の開閉状態を第１実施形態に係る蓄熱システム１００と逆にした。これにより、放熱時において第２蓄熱槽２の空気の流れを温度躍層１０が生成された端部６と逆側の端部５から送風して、第１蓄熱槽１に熱を供給することとした。この場合にも、蓄熱時に第２蓄熱槽２において形成された温度躍層１０が消失し、新たに形成された温度躍層２１は、温度躍層１０よりも急峻となるため、利用下限温度５４（図１９参照）に達するのが遅くなり、放熱運転必要温度以上である放熱運転可能時間がより長くなる。

【0051】

（第３実施形態）
第３実施形態に係る蓄熱システム１００は、蓄熱時と放熱時で、第３蓄熱槽２２と第４蓄熱槽２３とを流れに関して並列可能に接続する点で第１、２実施形態に係る蓄熱システム１００と相違する。以下では第１実施形態に係る蓄熱システム１００と相違する点を説明する。

【0052】

図８は、第３実施形態に係る蓄熱槽３８の構成例を示す図である。図８に示すように、第３実施形態に係る蓄熱槽３８は、第３蓄熱槽２２、第４蓄熱槽２３、弁３２～３５、及び配管Ｌ２１～Ｌ２３を有する。図８では、第３蓄熱槽２２と第４蓄熱槽２３との２分割した例で説明するが、これに限定されない。例えば、分割数は、２以上の任意の分割数でよい。

【0053】

第３蓄熱槽２２の第１端側の合流部ｎ２０は、配管Ｌ４が接合される。また、合流部ｎ２０と、第４蓄熱槽２３の第１端側の合流部ｎ２１との間には、配管Ｌ２０が接合される。さらにまた、合流部ｎ２０と第３蓄熱槽２２の第１端との間、合流部ｎ２２と第３蓄熱槽２２の第２端との間には、配管Ｌ２１が接合される。また、合流部ｎ２１と第４蓄熱槽２３の第１端との間、第４蓄熱槽２３の第２端と合流部ｎ２２との間には、配管Ｌ２２が接合される。また、合流部ｎ２１と、合流部ｎ２３との間には、配管Ｌ２３が接合され、合流部ｎ２３には、配管Ｌ５が接合される。

【0054】

弁３２は、配管Ｌ２０に配置され、弁３３は、配管Ｌ２の合流部ｎ２２とｎ２３との間に配置される。また、弁３４は、配管Ｌ２３の合流部ｎ２１側に配置され、弁３５は、配管Ｌ２３の合流部ｎ２３側に配置される。

【0055】

以下に第３実施形態に係る蓄熱システム１００の駆動状態例を説明する。蓄熱システム１００の駆動状態は、弁３２～３５の開閉による流路の切替により変更される。図９は、蓄熱運転及び保温状態を示す図である。なお、本実施形態に係る第３蓄熱槽２２が第４群に対応し、第４蓄熱槽２３が第３群に対応する。

【0056】

図８及び図９を参照すると熱媒体である空気の流れ方向、すなわち流路を切替可能に、配管は構成される。上述のように、この配管は配管Ｌ４（第６配管）と、配管Ｌ２２、及びＬ５（第７配管）と、配管Ｌ２３（第８配管）と、配管Ｌ２０（第９配管）と、配管Ｌ２１（第１０配管）とを接続して構成される。すなわち、配管Ｌ４は、第３蓄熱槽２２の第１端２８に接続される。配管Ｌ２２、及びＬ５は、第４蓄熱槽２３の第２端３１に弁３３（第７弁）を介して接続される。

【0057】

配管Ｌ２３は、一端が第４蓄熱槽２３の第１端２９に弁３４（第８弁）を介して接続され、他端が弁３３（第７弁）の遠方側の配管Ｌ２２、及びＬ５（第７配管）に弁３５（第９弁）を介して接続される。配管Ｌ２０は、一端が配管Ｌ４（第６配管）に接続され、他端が弁３４（第８弁）の第４蓄熱槽２３側に弁３２（第１０弁）を介して接続される。配管Ｌ２１は、一端が第３蓄熱槽２２の第２端３０に接続され接続され、他端が弁３３（第７弁）の第４蓄熱槽２３側に接続される。すなわち、第３実施形態に係る蓄熱システム１００では、蓄熱槽３８を第３蓄熱槽２２と第４蓄熱槽２３に分け、蓄熱運転と放熱運転で空気流れに関する流路を切り替える。第３蓄熱槽２２と第４蓄熱槽２３の内部に描いた矢印は空気流れ方向を示している。

【0058】

（蓄熱及び保温）
図９（ａ）、（ｂ）は蓄熱運転時であり、弁３２、３３は開き、弁３４、３５は閉じる。空気７が空気２４と空気２５に分岐する。図９（ａ）に示すように、空気２４が第３蓄熱槽２２に第１端２８から流入し、内部を流通し、第２端３０から流出し空気２６となる。空気２５は第４蓄熱槽２３に第１端２９から流入し、内部を流通し、第２端３１から流出し空気２７となる。空気２６と空気２７は合流し空気９となる。第３蓄熱槽２２と第４蓄熱槽２３は流れに関して並列である。図９（ａ）では温度躍層３６は第３蓄熱槽２２内と第４蓄熱槽２３内に存在しており、それぞれ空気流れの下流へと移動していく。蓄熱運転が進むと図９（ｂ）のようになる。図９（ｂ）は第３蓄熱槽２２の第２端３０と第４蓄熱槽２３の第２端３１がそれぞれ高温になる直前であり、この時、蓄熱運転を終了する。

【0059】

蓄熱運転終了から放熱運転開始まで、例えば数時間の長期保管を実施する。図９（ｃ）のように全ての弁を閉じる。図９（ｃ）のように、急峻だった温度躍層３６は、熱の移動によって温度が平均化していき、よりなだらかになる。

【0060】

（放熱）
図１０は放熱運転時の時間経過の前側を示す図であり、図１１は放熱運転時の時間経過の後側を示す図である。放熱運転時では、弁３２、３３は閉じ、弁３４、３５は開く状態にする。図１０（ｄ）に示すよう、空気１７が第４蓄熱槽２３の第１端２９から流入し、内部を流通し、第２端３１から流出し空気１８となる。空気１８は第３蓄熱槽２２の第１端３０から流入し、内部を流通し、第２端２８から流出し空気１９となる。放熱運転時は蓄熱運転時と異なり、第３蓄熱槽２２と第４蓄熱槽２３は流れに関して直列である。

【0061】

図１０（ｄ）は放熱運転が開始されてしばらく経過した状態である。温度躍層３６の上流側は高温なので、そこで加熱された空気により、第４蓄熱槽２３の第１端３１と第３蓄熱槽２２の第１端３０付近は加熱される。温度躍層３６が存在していた場所では温度上昇し、温度躍層３６は下流側に移動する。

【0062】

第３蓄熱槽２２の温度躍層３７は、第１実施形態、及び第２実施形態における温度躍層２０に相当する。第４蓄熱槽２３の温度躍層３６を通過した空気は、岩石に熱を与えた分、温度低下しながら下流へ流れる。そのため、第３蓄熱槽２２の第２端３０付近では、岩石より空気が高温であれば温度上昇し、低温であれば温度低下する、温度躍層３７はよりなだらかになる。また、第４蓄熱槽２３の第１端２９付近には、低温である空気１７が流入するので、急峻な温度躍層２１が形成され、温度躍層２１は下流側へ移動していく。

【0063】

放熱運転が進むと図１０（ｅ）のようになる。温度躍層３６と温度躍層３７はどちらも下流側から流れてきた高温空気で加熱され高温になるため、なくなっている。温度躍層２１はより下流側へ進んでいる。さらに放熱運転が進むと図１０（ｆ）のようになる。温度躍層２１は第４蓄熱槽２３から第３蓄熱槽２２へ移動している。さらに放熱運転が進むと図１０（ｇ）のようになる。温度躍層２１は第４蓄熱槽２３の第１端２８に到達し、その場所が、放熱された利用先の利用下限温度５４即ち放熱運転必要温度まで下がる直前であり、この時、放熱運転を終了する。

【0064】

図１１（ｆ）、（ｇ）では第４蓄熱槽２３に空気１７を流通させているが、これに限定されない。図１２は、４蓄熱槽２３に空気１７を流通させない状態を示す図である。例えば、図１２（ｆ’）、（ｇ’）に示すように、弁３２、３４、３５、を閉じ、弁３３を開けた状態にしてもよい。このように、第４蓄熱槽２３は放熱し終わっている状態なので流通を停止できる。これにより、流通させると空気１７の圧損を抑制し、送風機４１の負荷を抑制できる。

【0065】

従来技術１（図２０参照）では放熱運転終了を決定する温度躍層１０がなだらかになっており、利用下限温度５４（図１９参照）に達するのがより早くなる。これに対して本実施形態に係る温度躍層２１は冷風を受けることにより、より急峻となる。これにより、利用下限温度５４（図１９参照）に達するのが遅くなり、放熱運転必要温度以上である放熱運転可能時間がより長くなる。なお、蓄熱システムから放熱した熱は、蒸気タービンの熱源として使用してもよいし、空調などの用途に使用してもよい。

【0066】

第１実施形態に係る蓄熱システム１００と同様に、本実施系値では放熱運転終了を決定するのは温度躍層１０ではなく、新たに形成された温度躍層２１である。これにより、例えば図１０（ｅ）に示すように、高温部の長さが図２０（ｄ）と同等の長さになったときの、新たに形成された温度躍層２１は、温度躍層１０（図２０（ｄ）参照）よりも急峻となる。よって、従来技術１より放熱運転終了が遅くなり、放熱運転可能時間がより長くできる。なお、第１、２実施形態と同様に、蓄熱システム１００から放熱した熱は、蒸気タービン４８の熱源として使用してもよいし、空調などの他の用途に使用してもよい。

【0067】

以上説明したように、本実施形態によれば、蓄熱時に、第３蓄熱槽２２と第４蓄熱槽２３は空気７の流れに関して並列とし、放熱時に、第３蓄熱槽２２と第４蓄熱槽２３温度躍層３６の生成された端部３０、３１側を接続し、空気１７の流れに関して直列として、端部３１側と反対の端部２９側から空気を送風することとした。これにより、第１、２実施形態に係る蓄熱システム１００と同様に、蓄熱時に第３蓄熱槽２２と第４蓄熱槽２において形成された温度躍層３６が消失し、新たに形成された温度躍層２１は、温度躍層３６よりも急峻となるため、利用下限温度５４（図１９参照）に達するのが遅くなり、放熱運転必要温度以上である放熱運転可能時間がより長くなる。

【0068】

（第４実施形態）
第４実施形態に係る蓄熱システム１００は、第１蓄熱槽１を直列に接続した第５蓄熱槽５６と第６蓄熱槽５７との２つの蓄熱槽で構成し、第２蓄熱槽２を直列に接続した第７蓄熱槽５８と第８蓄熱槽５９との２つの蓄熱槽で構成した点で第１実施形態に係る蓄熱システム１００と相違する。以下では第１実施形態に係る蓄熱システム１００と相違する点を説明する。

【0069】

図１３は、第１蓄熱槽１、及び第２蓄熱槽２のそれぞれを直列に接続した複数の蓄熱槽で構成した例を示す図である。すなわち、第１蓄熱槽１を直列に接続した第５蓄熱槽５６と第６蓄熱槽５７との２つの蓄熱槽で構成し、第２蓄熱槽２を直列に接続した第７蓄熱槽５８と第８蓄熱槽５９との２つの蓄熱槽で構成する。なお、第１蓄熱槽１、及び第２蓄熱槽２のいずれか一方のみを複数の蓄熱槽で構成してもよい。２つでなく３つ以上の蓄熱槽で構成してもよい。或いは、第５蓄熱槽５６と第６蓄熱槽５７とを空気流れに関して並列に構成してもよい。同様に、第７蓄熱槽５８と第８蓄熱槽５９とを空気流れに関して並列に構成してもよい。

【0070】

図１３（ａ）は、蓄熱時の動作例であり、第１実施形態に係る蓄熱システム１００と同様に挙動する。図１３（ｂ）は、放熱時の動作例であり、第１実施形態に係る蓄熱システム１００と同様に挙動する。即ち、第５蓄熱槽５６と第６蓄熱槽５７とを合わせて、第１実施形態における第１蓄熱槽１と同様に動作する。同様に、第７蓄熱槽５８と第８蓄熱槽５９を合わせて、第１実施形態における第２蓄熱槽２と同様に動作する。これにより、第１実施形態に係る蓄熱システム１００と同様に、放熱運転可能時間がより長くなるという効果がある。

【0071】

（第５実施形態）
第５実施形態に係る蓄熱システム１００は、第１蓄熱槽１を直列に接続した第５蓄熱槽５６と第６蓄熱槽５７との２つの蓄熱槽で構成し、第２蓄熱槽２を直列に接続した第７蓄熱槽５８と第８蓄熱槽５９との２つの蓄熱槽で構成した点で第２実施形態に係る蓄熱システム１００と相違する。以下では第２実施形態に係る蓄熱システム１００と相違する点を説明する。

【0072】

図１４は、第１蓄熱槽１、及び第２蓄熱槽２のそれぞれを直列に接続した複数の蓄熱槽で構成した例を示す図である。すなわち、第１蓄熱槽１を直列に接続した第５蓄熱槽５６と第６蓄熱槽５７との２つの蓄熱槽で構成し、第２蓄熱槽２を直列に接続した第７蓄熱槽５８と第８蓄熱槽５９との２つの蓄熱槽で構成する。なお、第１蓄熱槽１、及び第２蓄熱槽２のいずれか一方のみを複数の蓄熱槽で構成してもよい。２つでなく３つ以上の蓄熱槽に置き換えてもよい。或いは、第５蓄熱槽５６と第６蓄熱槽５７とを空気流れに関して並列に構成してもよい。同様に、第７蓄熱槽５８と第８蓄熱槽５９とを空気流れに関して並列に構成してもよい。

【0073】

図１４（ａ）は、蓄熱時の動作例であり、第２実施形態に係る蓄熱システム１００と同様に挙動する。図１４（ｂ）は、放熱時の動作例であり、第２実施形態に係る蓄熱システム１００と同様に挙動する。即ち、第５蓄熱槽５６と第６蓄熱槽５７とを合わせて、第２実施形態における第１蓄熱槽１と同様に動作する。同様に、第７蓄熱槽５８と第８蓄熱槽５９を合わせて、第２実施形態における第２蓄熱槽２と同様に動作する。これにより、第２実施形態に係る蓄熱システム１００と同様に、放熱運転可能時間がより長くなるという効果がある。

【0074】

（第６実施形態）
第６実施形態に係る蓄熱システム１００は、第３蓄熱槽２２を空気流れに関して複数の並列な蓄熱で構成した点で第３実施形態に係る蓄熱システム１００と相違する。以下では第３実施形態に係る蓄熱システム１００と相違する点を説明する。

【0075】

図１５は、第６実施形態に係る蓄熱システム１００の動作例を示す図である。図１５（ａ）は、蓄熱時の動作例を示す図である。図１５（ｂ）は、放熱時の動作例を示す図である。図１５に示すように、蓄熱槽３８を、第９蓄熱槽６８と第１０蓄熱槽６９と第１１蓄熱槽７０に分け、蓄熱運転と放熱運転で空気流れに関する接続を切り替える。第９蓄熱槽６８と第１０蓄熱槽６９と第１１蓄熱槽７０の内部に描いた矢印は空気流れ方向を示している。例えば第９蓄熱槽６８と第１０蓄熱槽６９とが、第３蓄熱槽２２に対応し、第１１蓄熱槽７０が第４蓄熱槽２３に対応する。

【0076】

図１５（ａ）に示すように、蓄熱時は、弁３２、３３は開き、弁３４、３５は閉じる。空気７が空気２４と空気６５と空気２５に分岐する。空気２４が第９蓄熱槽６８に第１端２８から流入し、内部を流通し、第２端３０から流出し空気２６となる。空気６５は第１０蓄熱槽６３に第１端３２から流入し、内部を流通し、第２端６４から流出し空気６０ となる。空気２５は第４蓄熱槽２３に第１端２９から流入し、内部を流通し、第２端３１から流出し空気２７となる。空気２６と空気６０と空気２７は合流し空気９となる。第９蓄熱槽６８と第１０蓄熱槽６９と第１１蓄熱槽７０は流れに関して並列である。図１５（ａ）では温度躍層３６（図９参照）は第９蓄熱槽６８と第１０蓄熱槽６９と第１１蓄熱槽７０それぞれの内部に存在しており、それぞれ空気流れの下流へと移動していく。蓄熱運転が進み、第９蓄熱槽６８の第２端３０と第１０蓄熱槽６９の第２端６４と第１１蓄熱槽７０の第２端３１がそれぞれ高温になる直前となった時、蓄熱運転を終了する。蓄熱運転終了から放熱運転開始まで、例えば数時間の長期保管を実施する。全ての弁を閉じ、急峻だった温度躍層３６は、熱の移動によって温度が平均化していき、よりなだらかになる。

【0077】

図１５（ｂ）に示すように、放熱運転時には、弁３２、３３は閉じ、弁３４、３５は開く。空気１７が第１１蓄熱槽７０の第１端２９から流入し、内部を流通し、第２端３１から流出し空気１８となる。空気１８は第９蓄熱槽６８の第１端６４と第１０蓄熱槽６９の第１端３０から流入し、それぞれの内部を流通し、第９蓄熱槽６８の第２端２８と第１０蓄熱槽６９の第２端６３から流出し空気１９となる。放熱運転時は蓄熱運転時と異なり、第９蓄熱槽６８と第１０蓄熱槽６９とは流れに関して並列で、並列になっている第９蓄熱槽６８と第１０蓄熱槽６９の組合せと第１１蓄熱槽７０が直列である。放熱運転が進むと第３実施形態に係る蓄熱システム１００と同様になる。すなわち、温度躍層３６と温度躍層３７はどちらも下流側から流れてきた高温空気で加熱され高温になるため、なくなり、温度躍層２１はより下流側へ進む（図１０参照）。図１５（ｂ）では第４蓄熱槽２３に空気１７を流通させているが、これに限定されない。

【0078】

図１６は、第１１蓄熱槽７０の通風を停止した状態を示す図である。例えば図１６に示すように、第１１蓄熱槽７０が放熱し終わった状態の時は、第１１蓄熱槽７０の通風を停止してもよい。これにより、空気１７の圧損を抑制し、放熱運転時の送風機の負荷を抑制できる。

【0079】

さらに放熱運転が進むと、温度躍層２１は第１１蓄熱槽７０から、第９蓄熱槽６８と第１０蓄熱槽６９へ移動し、さらに放熱運転が進むと、温度躍層２１は第９蓄熱槽６８の第１端２８と第１０蓄熱槽６９の第１端６３に到達し、その場所が、放熱された利用先の利用下限温度５４即ち放熱運転必要温度まで下がる直前であり、この時、放熱運転を終了する（図１０、１２参照）。第３実施形態に係る蓄熱システム１００と同様に、放熱運転可能時間がより長くなるという効果がある。

【0080】

なお、本実施形態では、蓄熱槽３８を３つに分割し、蓄熱運転時は３つを並列に、放熱運転時は２つを並列にし、並列にした１組と１つを直列にしているが、蓄熱槽３８を４以上の任意の数に分割してもよい。蓄熱運転時に、全て直列にする必要はなく、例えば第９蓄熱槽６８と第１０蓄熱槽６９を放熱運転時と同様に並列にしてもよい。また、放熱運転時に、並列になっている第９蓄熱槽６８と第１０蓄熱槽６９の組合せの部分が、３個以上の並列の組合せに入れ替わってもよいし、第１１蓄熱層７０が、複数の蓄熱槽の並列の組合せに入れ替わってもよい。また、第９蓄熱槽６８、第１０蓄熱槽６９、第１１蓄熱層７０がそれぞれ、複数の蓄熱槽の直列したものや並列にしたものに入れ替てもよい。また、第１～５実施形態と同様に、蓄熱システムから放熱した熱は、蒸気タービンの熱源として使用してもよいし、空調などの用途に使用してもよい。

【0081】

（第７実施形態）
第７実施形態に係る蓄熱システム１００は、蓄熱槽３８の弁１１～１６、３２～３５、の開閉を自動制御可能である点で第１乃至第６実施形態に係る蓄熱システム１００と相違する。

【0082】

図１７は、第７実施形態に係るに係る蓄熱システム１００の構成例を示す図である。図１７に示すように、第１実施形態の変形例１に係る蓄熱システム１００は、制御装置５００と、温度測定計５０２とを、さらに有する。温度測定計５０２はまとめて表示している。温度測定計５０２は、蓄熱槽３８内における各蓄熱槽の入出力端部の温度を測定する。制御装置５００は、温度測定計５０２の測定結果に応じて、例えば図３乃至７、図１３、１４のように、弁１１～１６の開閉を制御する。同様に、制御装置５００は、温度測定計５０２の測定結果に応じて、例えば図９乃至１２、図１５、１６のように、弁３２～３５の開閉を制御する。

【0083】

温度測定計５０２からの温度データを用いないで、経験的に把握しているタイムスケジュールで、弁の開閉を操作する事もできるが、温度データを用いた操作がより適切な運転ができる。また、温度計測計からの温度データを用いて、弁の開閉を手動操作する事もできるが、自動制御による操作がより確実で迅速で効率的であり、かつ省力化できる。さらに、弁１１～１６、弁３２～３５の開閉だけでなく、蓄熱運転時の送風機４０、４１の発停や放熱運転時の送風機４０、４１の発停についても、温度測定計５０２からの温度データを用いた自動制御を実施してもよい。同様に、弁４９～５２の開閉についても、温度測定計５０２からの温度データを用いた自動制御を実施してもよい。

【0084】

このように、本実施形態に係る蓄熱システム１００では、各蓄熱槽の入出力端部の測定温度を用いることにより、より効率的に、自動制御が可能となる。

【符号の説明】

【0085】

１：第１蓄熱槽、１ａ：第１蓄熱槽、２：第２蓄熱槽、２ａ：第２蓄熱槽、３：第１蓄熱槽の第１端、４：第１蓄熱槽の第２端、５：第２蓄熱槽の第１端、６：第２蓄熱槽の第２端、７～９：空気、１０：温度躍層、１１～１６：弁、１７～１９：空気、２０：温度躍層、２１：温度躍層、２２：第３蓄熱槽、２３：第４蓄熱槽、２４～２７：空気、２８：第３蓄熱槽の第１端、２９：第４蓄熱槽の第１端、３０：第３蓄熱槽の第２端、３１：第４蓄熱槽の第２端、３２～３５：弁、３６：温度躍層、３７：温度躍層、３８：蓄熱槽、３９：電気ヒータ、４０：第１送風機、４１：第２送風機、４２：空気、４３：水、４４：上記、４５：ポンプ、４６：復水器、４７：蒸気タービン、４８：ボイラ、４９～５２：弁、５３：高温一定部分、５４：利用下限温度、５５：温度躍層、５６：第５蓄熱槽、５７：第６蓄熱槽、５８：第７蓄熱槽、５９：第８蓄熱槽、６０：第９蓄熱槽、６１：第１０蓄熱槽、６２：第１１蓄熱槽、６３：槽端、６４：槽端、６５：空気、６６：空気、１００：蓄熱システム、３８０：蓄熱槽、５００：制御装置、５０２：温度測定計。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】