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公開番号2025091975
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2023207560
出願日2023-12-08
発明の名称蓄エネルギー装置
出願人株式会社IHI
代理人弁理士法人青海国際特許事務所
主分類F28D 19/02 20060101AFI20250612BHJP(熱交換一般)
要約【課題】排熱を効率よく利用する。
【解決手段】蓄エネルギー装置は、気体と固体粒子とを熱交換する第1熱交換器と、ブロワを含み第1熱交換器に気体を供給する気体供給部と、気体供給部から第1熱交換器に供給される気体を、電力を消費して加熱する加熱器と、第1熱交換器から排出された固気混合物を固気分離する固気分離器と、固気分離された固体粒子を貯留する高温槽および低温槽と、高温槽内と第1熱交換器内とを連通させる高温粒子供給管と、低温槽から供給された固体粒子と固気分離された気体とを熱交換させる第2熱交換器と、第2熱交換器の収容室内に、固気分離器によって分離された気体を通過させる気体通過部と、低温槽内と第2熱交換器の収容室内とを連通させ、収容室内と第1熱交換器内とを連通させる低温粒子供給管と、を備え、気体供給部は、第2熱交換器によって熱交換された後の気体を第1熱交換器に供給する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
底面または下部に形成された気体供給口から気体が供給され、前記気体供給口より上方から固体粒子が供給され、前記気体と前記固体粒子とを熱交換する第１熱交換器と、
ブロワを含み、前記第１熱交換器に気体を供給する気体供給部と、
前記気体供給部から前記第１熱交換器に供給される気体、および、前記第１熱交換器内の気体のうち、いずれか一方または両方を、電力を消費して加熱する加熱器と、
前記第１熱交換器から排出された固気混合物を固気分離する固気分離器と、
前記固気分離器によって分離された前記固体粒子を貯留する高温槽と、
前記高温槽内と前記第１熱交換器内とを連通させる高温粒子供給管と、
前記固気分離器によって分離され、前記高温槽に貯留された前記固体粒子よりも低温の前記固体粒子を貯留する低温槽と、
前記低温槽から供給された前記固体粒子を収容する、前記低温槽よりも容積が小さい収容室を有し、前記固体粒子と、前記固気分離器によって分離された気体とを熱交換させる第２熱交換器と、
前記第２熱交換器の前記収容室内に、前記固気分離器によって分離された気体を通過させる気体通過部と、
前記低温槽内と前記第２熱交換器の前記収容室内とを連通させる第１粒子供給管と、前記収容室内と前記第１熱交換器内とを連通させる第２粒子供給管とを含む低温粒子供給管と、
を備え、
前記気体供給部は、前記第２熱交換器によって熱交換された後の前記気体を前記第１熱交換器に供給する、蓄エネルギー装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記第２熱交換器の前記収容室の容積は、前記第２熱交換器によって熱交換された後の前記気体の温度が、前記気体供給部の前記ブロワの耐熱温度以下となるように決定される、請求項１に記載の蓄エネルギー装置。
【請求項３】
前記気体通過部は、前記第２熱交換器の前記収容室の底面または下部から、前記固気分離器によって分離された気体を供給することにより、前記収容室内において前記固体粒子の流動層を形成する、請求項１または２に記載の蓄エネルギー装置。
【請求項４】
前記固気分離器によって分離された前記固体粒子と水とを熱交換させて、前記固体粒子を冷却し、前記水を加熱することにより水蒸気を生成する水蒸気生成部をさらに備え、
前記低温槽は、前記水蒸気生成部によって熱交換された後の前記固体粒子を貯留する、請求項１または２に記載の蓄エネルギー装置。
【請求項５】
前記気体供給部、および、前記加熱器を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
複数の運転モードのうちいずれか１の運転モードを実行し、
前記複数の運転モードは、蓄熱モードおよび放熱モードを含み、
前記蓄熱モードでは、
前記気体供給部を制御して前記第１熱交換器に前記気体を供給し、前記加熱器に電力を供給して前記気体を加熱し、前記低温槽に貯留された前記固体粒子を前記第２熱交換器の前記収容室へ供給し、前記第２熱交換器の前記収容室から前記第１熱交換器へ固体粒子を供給して、前記第１熱交換器において前記気体で前記固体粒子を加熱し、前記固気分離器によって分離された前記固体粒子を前記高温槽に供給し、前記固気分離器によって分離された前記気体を前記第２熱交換器の前記収容室に供給し、
前記放熱モードでは、
前記高温槽から前記第１熱交換器に前記固体粒子を供給し、前記加熱器を停止して、前記気体供給部を制御して前記第１熱交換器に前記気体を供給し、前記第１熱交換器において前記固体粒子で前記気体を加熱し、前記固気分離器によって分離された前記固体粒子を前記水蒸気生成部に供給し、前記水蒸気生成部から前記低温槽に前記固体粒子を供給する、請求項４に記載の蓄エネルギー装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、蓄エネルギー装置に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
発電された電力量（以下、「発電電力量」という。）と、消費される電力量（以下、「需要電力量」という。）とは、必ずしも一致しない。このため、発電電力量が需要電力量を上回る電力余剰が生じたり、発電電力量が需要電力量を下回る電力不足が生じたりする場合がある。特に、風力発電や太陽光発電といった再生可能エネルギーを利用した発電では、発電電力量の調整が難しいため、余剰する電力量や、不足する電力量が多い。
【０００３】
そこで、電力余剰が生じた場合に、余剰の電力を消費して固体粒子を加熱し、固体粒子に熱を蓄積しておき、電力不足が生じた場合に、固体粒子に蓄積された熱を電力に変換する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
国際公開第２０１９／０９７９３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の技術において、排熱を効率よく利用する技術の開発が希求されている。
【０００６】
本開示は、このような課題に鑑み、排熱を効率よく利用することが可能な蓄エネルギー装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本開示の一態様に係る蓄エネルギー装置は、底面または下部に形成された気体供給口から気体が供給され、気体供給口より上方から固体粒子が供給され、気体と固体粒子とを熱交換する第１熱交換器と、ブロワを含み、第１熱交換器に気体を供給する気体供給部と、気体供給部から第１熱交換器に供給される気体、および、第１熱交換器内の気体のうち、いずれか一方または両方を、電力を消費して加熱する加熱器と、第１熱交換器から排出された固気混合物を固気分離する固気分離器と、固気分離器によって分離された固体粒子を貯留する高温槽と、高温槽内と第１熱交換器内とを連通させる高温粒子供給管と、固気分離器によって分離され、高温槽に貯留された固体粒子よりも低温の固体粒子を貯留する低温槽と、低温槽から供給された固体粒子を収容する、低温槽よりも容積が小さい収容室を有し、固体粒子と、固気分離器によって分離された気体とを熱交換させる第２熱交換器と、第２熱交換器の収容室内に、固気分離器によって分離された気体を通過させる気体通過部と、低温槽内と第２熱交換器の収容室内とを連通させる第１粒子供給管と、収容室内と第１熱交換器内とを連通させる第２粒子供給管とを含む低温粒子供給管と、を備え、気体供給部は、第２熱交換器によって熱交換された後の気体を第１熱交換器に供給する。
【０００８】
また、第２熱交換器の収容室の容積は、第２熱交換器によって熱交換された後の気体の温度が、気体供給部のブロワの耐熱温度以下となるように決定されてもよい。
【０００９】
また、気体通過部は、第２熱交換器の収容室の底面または下部から、固気分離器によって分離された気体を供給することにより、収容室内において固体粒子の流動層を形成してもよい。
【００１０】
また、蓄エネルギー装置は、固気分離器によって分離された固体粒子と水とを熱交換させて、固体粒子を冷却し、水を加熱することにより水蒸気を生成する水蒸気生成部をさらに備え、低温槽は、水蒸気生成部によって熱交換された後の固体粒子を貯留してもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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