(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
岩盤内に設けた貯槽に熱水を貯蔵し、その貯槽から熱水を払い出して発電等に利用する岩盤内熱水貯蔵施設に適用する熱水置換方法であって、蒸気を熱水に置換するに十分な長さを有する置換用トンネルを貯槽の下方に設け、地表より置換用トンネルに加圧供給した蒸気をその置換用トンネル内において熱水に置換して貯槽に供給することを特徴とする熱水置換方法。
【請求項２】
岩盤内に設けた貯槽に熱水を貯蔵し、その貯槽から熱水を払い出して発電等に利用する岩盤内熱水貯蔵施設であって、地表より加圧供給した蒸気を熱水に置換して貯槽に供給するための置換用トンネルを貯槽の下方に設けてその基端側に蒸気供給管を接続するとともに、置換用トンネルを基端側から先端側に向かって先上がり勾配としてその先端部を貯槽の底部に接続してなることを特徴とする岩盤内熱水貯蔵施設。
【請求項３】
請求項２記載の岩盤内熱水貯蔵施設であって、複数基の貯槽を並設し、各貯槽の底部どうしを熱水連通管にて連通せしめるとともに頂部どうしを蒸気連通管にて連通せしめ、それら貯槽の少なくともいずれか１基の底部に置換用トンネルを接続してなることを特徴とする岩盤内熱水貯蔵施設。
【請求項４】
請求項３記載の岩盤内熱水貯蔵施設であって、並設された複数基の貯槽の下方に、基端どうしを接続しかつ先端側をそれぞれ先上がり勾配とした対の置換用トンネルを設け、それら置換用トンネルの基端部どうしの接続部に両者に共通の蒸気供給管を接続するとともに、各置換用トンネルの先端部を両外側に位置する２基の貯槽に対して接続してなることを特徴とする岩盤内熱水貯蔵施設。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、岩盤内に設けた貯槽に熱水を貯蔵して発電等に利用する岩盤内熱水貯蔵施設に適用する熱水置換方法および岩盤内熱水貯蔵施設に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、岩盤内に設けた貯槽に高温高圧の熱水を貯蔵するというエネルギー貯蔵施設の検討が進められつつある。これは、火力発電所における低負荷時の余剰エネルギーや、廃棄物・ゴミ焼却施設等からの廃熱エネルギーを熱水の形態で岩盤内の貯槽に貯蔵し、高負荷時に貯槽から熱水や蒸気を取り出して発電等に利用しようというものである。
【０００３】
図２はそのような貯蔵施設の概要と熱水貯蔵操作を示すものである。これは、岩盤Ｇ内に設けたサイロ状あるいはトンネル状の貯槽１に対し、発電所や焼却施設等からの蒸気Ｓを（ａ）に示すように蒸気供給管２を通して貯槽１内の熱水Ｗ中に加圧供給して熱平衡をとりつつ蒸気Ｓを熱水Ｗに置換することにより、（ｂ）に示すように貯槽１内に多量の熱水Ｗを貯蔵しておくものである。その場合の熱水Ｗの貯蔵温度は２００〜３００゜Ｃ程度、貯蔵圧力は２〜２０ＭＰａ程度であり、貯槽１内の頂部は熱水Ｗと平衡状態の高温高圧の蒸気Ｓが充満する蒸気溜まりとなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような貯蔵施設にあっては、蒸気Ｓから熱水Ｗへの置換が有効になされず、ときに（ｃ）に示すように多量の蒸気Ｓが熱水Ｗに置換されることなく蒸気Ｓのままで貯蔵されてしまうことも想定され、そのような場合には熱水貯蔵効率が低下して施設全体の運用に支障を来す懸念がある。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、蒸気を確実に熱水に置換し得て熱水貯蔵効率を確保することのできる熱水置換方法と岩盤内熱水貯蔵施設を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、岩盤内に設けた貯槽に熱水を貯蔵し、その貯槽から熱水を払い出して発電等に利用する岩盤内熱水貯蔵施設に適用する熱水置換方法であって、蒸気を熱水に置換するに十分な長さを有する置換用トンネルを貯槽の下方に設け、地表より置換用トンネルに加圧供給した蒸気をその置換用トンネル内において熱水に置換して貯槽に供給することを特徴とする。
【０００７】
請求項２の発明は、岩盤内に設けた貯槽に熱水を貯蔵し、その貯槽から熱水を払い出して発電等に利用する岩盤内熱水貯蔵施設であって、地表より加圧供給した蒸気を熱水に置換して貯槽に供給するための置換用トンネルを貯槽の下方に設けてその基端側に蒸気供給管を接続するとともに、置換用トンネルを基端側から先端側に向かって先上がり勾配としてその先端部を貯槽の底部に接続してなることを特徴とする。
【０００８】
請求項３の発明は、請求項２の発明の岩盤内熱水貯蔵施設において、複数基の貯槽を並設し、各貯槽の底部どうしを熱水連通管にて連通せしめるとともに頂部どうしを蒸気連通管にて連通せしめ、それら貯槽の少なくともいずれか１基の底部に置換用トンネルを接続してなることを特徴とする。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３の発明の岩盤内熱水貯蔵施設において、並設された複数基の貯槽の下方に、基端どうしを接続しかつ先端側をそれぞれ先上がり勾配とした対の置換用トンネルを設け、それら置換用トンネルの基端部どうしの接続部に両者に共通の蒸気供給管を接続するとともに、各置換用トンネルの先端部を両外側に位置する２基の貯槽に対して接続してなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施形態である岩盤内熱水貯蔵施設の概要を示すものである。これは、岩盤内にサイロ状ないしトンネル状の貯槽１を複数基（図示例では４基）並設して、各貯槽１の底部どうしを熱水連通管３にて連通せしめるとともに、頂部どうしを蒸気連通管４にて連通せしめ、かつ、それら一連の貯槽１の下方に対の置換用トンネル５を設けたものである。
【００１１】
対の置換用トンネル５は基端どうしが接続されているとともに、それらの先端側はそれぞれ先上がり勾配とされていて、これら対の置換用トンネル５は全体として中間部が最深部とされた形態の１本のトンネルを構成しており、その最深部つまり双方の置換用トンネル５の接続部に対して地表から蒸気供給管２が接続され、各置換用トンネル５の先端部がそれぞれ両外側に位置する貯槽１の底部に対して連絡立坑６を介して接続されている。
【００１２】
本実施形態の貯蔵施設にあっては、貯槽１の下方に設けた置換用トンネル５は常に熱水Ｗにより水没状態にあり、その置換用トンネル５に蒸気供給管２から加圧供給された蒸気Ｗは、先上がり勾配に沿って先端側に向かって流れる間に置換用トンネル５内において熱水Ｗと十分に接触して確実に熱水に置換され、その熱水Ｗは置換用トンネル５の先端部から連絡立坑６を通って両外側に位置する貯槽１内に流入し、熱水連通管３を通って隣接する他の貯槽１にまで流入する。それに伴い、各貯槽１内の蒸気溜まりにある蒸気Ｓは蒸気連通管４を通って流出入して各貯槽１内の圧力条件は自ずと均一になる。
【００１３】
したがって本実施形態の貯蔵施設では、貯槽１の下方に設けた置換用トンネル５を介して蒸気Ｓを貯槽１に供給する構成から、置換用トンネル５の長さ（蒸気供給管２の接続位置から連絡立坑６までの距離）を適正に設定することで蒸気Ｓを確実に熱水Ｗに置換して貯槽１に貯蔵させることができる。特に、置換用トンネル５を両外側の貯槽１に対して接続し、内側の貯槽１に対しては外側の貯槽１から熱水連通管３を通して熱水Ｗを供給するようにしているの、全ての貯槽１に対して置換用トンネル５を直接的に接続する場合に比較して置換用トンネル５の所要総延長を短く設定することが可能である。
【００１４】
以上のことから、本実施形態の貯蔵施設では、図２（ｃ）に示したように多量の蒸気Ｓが熱水Ｗに置換されることなくそのまま貯蔵されてしまうようなことを回避でき、熱水貯蔵効率を確保し得て施設を安定かつ効率的に運用することができる。
【００１５】
なお、本発明は、蒸気Ｓを確実に熱水Ｗに置換して貯槽１に供給するために、貯槽１の下方に十分な長さの置換用トンネル５を設けてその基端側に蒸気供給管２を接続するとともに、置換用トンネル５を基端側から先端側に向かって先上がり勾配としてその先端部を貯槽１の底部に接続する限りにおいて、その構成は上記実施形態に限定されることなく適宜の変更が可能である。たとえば貯槽１の設置数は４基とすることに限らず１基とすることも含めて適宜増減して良いし、置換用トンネル５の形態も上記のように対の置換用トンネル５の基端どうしを接続した状態で設けることに限ることなく、蒸気Ｓを熱水Ｗに置換するに十分な距離を確保する限りにおいて任意であるし、各貯槽１に対して置換用トンネル５を接続するようにしても勿論良い。
【００１６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、蒸気を熱水に置換するに十分な長さを有する置換用トンネルを貯槽の下方に設け、地表より置換用トンネルに加圧供給した蒸気をその置換用トンネル内において熱水に置換して貯槽に供給するので、蒸気を確実かつ安定に熱水に置換することができる。
【００１７】
請求項２の発明は、地表より加圧供給した蒸気を熱水に置換して貯槽に供給するための置換用トンネルを貯槽の下方に設けて、その基端側に蒸気供給管を接続するとともに基端側から先端側に向かって先上がり勾配としてその先端部を貯槽底部に接続したから、蒸気供給管から置換用トンネルに供給された蒸気は先上がり勾配に沿って先端側に向かって流れる間に置換用トンネル内において熱水と十分に接触して確実に熱水に置換され、したがって多量の蒸気が熱水に置換されることなくそのまま貯蔵されてしまうようなことを回避でき、熱水貯蔵効率を確保し得て施設を安定かつ効率的に運用することができる。
【００１８】
請求項３の発明は、複数基の貯槽を並設し、各貯槽の底部どうしを熱水連通管にて連通せしめるとともに頂部どうしを蒸気連通管にて連通せしめ、それら貯槽の少なくともいずれか１基の底部に置換用トンネルを接続したから、置換用トンネルおよび熱水連通管を通して全ての貯槽に熱水を供給して効率的に貯蔵することができ、また熱水連通管および蒸気連通管によって各貯槽内の圧力条件を自ずと均一にすることができる。
【００１９】
請求項４の発明は、基端どうしを接続しかつ先端側をそれぞれ先上がり勾配とした対の置換用トンネルを設け、それら置換用トンネルの基端部どうしの接続部に両者に共通の蒸気供給管を接続するとともに、各置換用トンネルの先端部を両外側に位置する２基の貯槽に対して接続したから、単一の蒸気供給管からの蒸気を双方の置換用トンネルに振り分けて各置換用トンネル内において熱水に置換しそれらの先端から両外側の貯槽に供給することができるし、置換用トンネルの所要総延長を短く設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態である岩盤内熱水貯蔵施設の概要を示す図である。
【図２】  従来の岩盤内熱水貯蔵施設の概要とその熱水貯蔵操作を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ  岩盤
Ｓ  蒸気
Ｗ  熱水
１  貯槽
２  蒸気供給管
３  熱水連通管
４  蒸気連通管
５  置換用トンネル
６  連絡立坑
【図１】
0004521625.tif 000002
【図２】
0004521625.tif 000003