(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、該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おける貯槽内の圧力制御方法であって、前記貯槽から熱水を払い出すに際しては、払い出した熱水から発生する蒸気の一部を加圧して貯槽内に戻すように循環させることにより、貯槽内の内圧を所定圧に維持することを特徴とする岩盤内熱水貯蔵施設における圧力制御方法。
【請求項２】
請求項１記載の岩盤内熱水貯蔵施設における圧力制御方法であって、前記貯槽に熱水を貯蔵するに際しては、蒸気を加圧して貯槽内の熱水中に加圧注入するとともに、貯槽内から蒸気を抽出し加圧して貯槽に戻すように循環させることにより、貯槽内の内圧を所定の設定圧とするように圧力制御を行うことを特徴とする岩盤内熱水貯蔵施設における圧力制御方法。
【請求項３】
岩盤内に設けた貯槽に熱水を貯蔵し、該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、蒸気を貯槽内の熱水中に加圧注入するコンプレッサーと、貯槽内の蒸気を前記コンプレッサーにより加圧して貯槽内に戻す第１の循環経路と、貯槽から熱水を取り出して蒸気を発生させる蒸気発生器と、該蒸気発生器からの蒸気の一部を前記コンプレッサーにより加圧して貯槽に戻す第２の循環経路とを備え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おける貯槽内の圧力制御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４〜図５はそのような貯蔵施設の概要と熱水の貯蔵操作、払い出し操作の一例を示すものである。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、図４（ａ）に示すように発電所や焼却施設等からの低圧の蒸気Ｓをコンプレッサー２により加圧して蒸気供給管３により貯槽１内の熱水４中に加圧注入することによって、（ｂ）に示すように貯槽１内に多量の熱水４を貯蔵しておくものである。その場合の熱水４の貯蔵温度は２００〜３００゜Ｃ程度、貯蔵圧力は４〜２０ＭＰａ程度であり、貯槽１内の上部は熱水４と平衡状態の高温高圧の蒸気が充満する蒸気溜まり５となる。
【０００４】
そのような高温高圧の熱水４を貯槽１から払い出すには、図５（ａ）に示すように熱水４を熱水払い出し管６により汲み上げて蒸気発生器７により蒸気Ｓを発生させ、その蒸気Ｓにより発電用ガスタービンを駆動して発電を行うこととする。（ｂ）に示すように熱水４を払い出した後における貯槽１内の温度は１００〜２００゜Ｃ程度、内圧は２ＭＰａ程度となって、熱水４を満水状態で貯蔵しているときに比べて低下する。
【０００５】
図６〜図７は他の例を示す。これは蒸気供給管３と蒸気払い出し管８を有し、図６に示すように蒸気Ｓをコンプレッサー２により加圧して蒸気供給管３から貯槽１内の熱水４中に加圧注入し、図７に示すように蒸気溜まり５から蒸気払い出し管８により蒸気Ｓを直接払い出すようにしたものである。この場合も貯槽１内の温度や圧力条件は図４〜図５に示した上記の場合と同等である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような高温高圧の熱水４を岩盤Ｇ内の貯槽１に貯蔵する場合には、貯槽周囲の岩盤Ｇには大きな熱応力が発生することになる。しかも、上記のように熱水４を満水状態で貯蔵しているときと、熱水４を払い出して蒸気が充満している状態では貯槽１内の圧力や温度に大きな変動があることから、周辺の岩盤Ｇに生じる熱応力も常に大きく変動するものとなり、そのままでは岩盤Ｇが早期に疲労してしまってその安定性を長期にわたって確保することは極めて困難であり、その対策がこの種の施設を実現するために不可欠である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、請求項１の発明は、岩盤内に設けた貯槽に熱水を貯蔵し、該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おける貯槽内の圧力制御方法であって、前記貯槽から熱水を払い出すに際しては、払い出した熱水から発生する蒸気の一部を加圧して貯槽内に戻すように循環させることにより、貯槽内の内圧を所定圧に維持することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明の岩盤内熱水貯蔵施設における圧力制御方法であって、前記貯槽に熱水を貯蔵するに際しては、蒸気を加圧して貯槽内の熱水中に加圧注入するとともに、貯槽内から蒸気を抽出し加圧して貯槽に戻すように循環させることにより、貯槽内の内圧を所定の設定圧とするように圧力制御を行うことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、岩盤内に設けた貯槽に熱水を貯蔵し、該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、蒸気を貯槽内の熱水中に加圧注入するコンプレッサーと、貯槽内の蒸気を前記コンプレッサーにより加圧して貯槽内に戻す第１の循環経路と、貯槽から熱水を取り出して蒸気を発生させる蒸気発生器と、該蒸気発生器からの蒸気の一部を前記コンプレッサーにより加圧して貯槽に戻す第２の循環経路とを備えてなることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１〜図２は本発明の実施形態である圧力制御方法の原理を示すものである。本実施形態の圧力制御方法は、図１に示すように、貯槽１へ熱水４を貯蔵するに際し、低圧の蒸気Ｓをコンプレッサー２により加圧して蒸気供給管３を通して貯槽１内の熱水４中に加圧注入するのであるが、その際には貯槽１の上部の蒸気溜まり５から蒸気抽出管９を通して蒸気を抽出してコンプレッサー２に導き、貯槽１に加圧注入するべき蒸気Ｓとともにそのコンプレッサー２によって加圧して貯槽１に戻すように循環させることとする。このような貯蔵操作により貯蔵終了後における貯槽１内の圧力を所定の設定圧となるように適正に制御することができる。
【００１１】
そして、そのように貯蔵した熱水４を貯槽１から払い出すに際しては、図２に示すように、熱水払い出し管６により熱水４を汲み上げて蒸気発生器７により蒸気Ｓを発生させるのであるが、蒸気発生器７により蒸気化した蒸気Ｓの一部（たとえば１／１０程度）をコンプレッサー２に導き、コンプレッサー２により加圧して蒸気供給管１０を通して蒸気溜まり５に戻すように循環させることとする。そのような払い出し操作により、払い出し終了後における貯槽１内の圧力を所定圧に維持するように適正に維持することができる。
【００１２】
既に述べたように、従来における払い出し操作は貯槽１から熱水４あるいは蒸気Ｓを単に払い出すのみであったが、上記のように払い出し時に蒸気の一部を加圧して貯槽１に戻すように循環させる操作を行うことにより、本実施形態の制御方法では払い出し終了後における貯蔵圧力を従来の場合よりも高く維持することが可能である。そして、払い出し終了時点での貯蔵圧力を十分に高く維持することにより、熱水４を満水状態で貯蔵しているときの圧力（貯蔵操作時に制御されて維持された設定圧）と、払い出し後の圧力（払い出し操作時に制御されて維持された所定圧）との圧力差を可及的に小さくすることができ、そのようにすることにより貯蔵時と払い出し時における岩盤Ｇの熱応力の差を低減させることができ、その結果、熱および熱応力による岩盤の疲労を抑制でき、以て、岩盤Ｇの長期にわたる安定性向上に寄与し得る。
【００１３】
なお、上記のような制御を行うためには、図１および図２では原理的に示した蒸気供給管３、熱水払い出し管６、蒸気抽出管９、蒸気供給管１０を独立に備えることでも良いが、たとえば図３に示すような構成も好適に採用可能である。これは、蒸気供給管３と熱水払い出し管６を兼用し、かつ蒸気抽出管９と蒸気供給１０を兼用し、要所に設けたバルブの切替操作により（ａ）に示すような貯蔵操作と、（ｂ）に示すような払い出し操作を行うようにしたもので、黒塗りで示したバルブを閉じ、白抜きで示したバルブを開くことで、蒸気Ｓや熱水４を矢印方向に通して上記のような貯蔵操作と払い出し操作を行い得るものである。この場合、（ａ）に示しているように蒸気溜まり５からコンプレッサー２を経て貯槽１に戻るような経路が第１の循環経路Ｒ１を構成し、（ｂ）に示すように蒸気発生器７からコンプレッサー２を経て蒸気溜まり５に戻る経路が第２の循環経路Ｒ２を構成することになる。
【００１４】
【発明の効果】
請求項１の発明の岩盤内熱水貯蔵施設における貯槽内の圧力制御方法は、貯槽から熱水を払い出すに際しては、払い出した熱水から発生する蒸気の一部を加圧して貯槽内に戻すように循環させることにより、貯蔵圧力を常に高く維持することが可能であって、満水状態で貯蔵しているときと払い出し後における貯蔵圧力差を小さくすることができ、それにより周辺岩盤に生じる熱応力の変動を軽減でき、以て周辺岩盤の疲労を抑制してその安定性向上を図ることができる。
【００１５】
請求項２の発明の岩盤内熱水貯蔵施設における圧力制御方法は、貯槽に熱水を貯蔵するに際しては、蒸気を加圧して貯槽内の熱水中に加圧注入するとともに、貯槽内から蒸気を抽出し加圧して貯槽に戻すように循環させることによって、貯蔵操作時においても貯槽内を所定の設定圧とするための適正な圧力制御を行い得る。
【００１６】
請求項３の発明の岩盤内熱水貯蔵施設は、蒸気を貯槽内の熱水中に加圧注入するコンプレッサーと、貯槽内の蒸気を前記コンプレッサーにより加圧して貯槽内に戻す第１の循環経路と、貯槽から熱水を取り出して蒸気を発生させる蒸気発生器と、該蒸気発生器からの蒸気の一部を前記コンプレッサーにより加圧して貯槽に戻す第２の循環経路とを備えるようにしたので、上記の圧力制御方法を合理的に実施することができる。
【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における圧力制御方法の原理を示すもので、熱水の貯蔵操作を示す図である。
【図２】  同、払い出し操作を示す図である。
【図３】  本発明の岩盤内熱水貯蔵施設の実施形態を示す概略構成図である。
【図４】  従来の岩盤内熱水貯蔵施設における熱水の貯蔵操作を示す図である。
【図５】  同、払い出し操作を示す図である。
【図６】  従来の他の岩盤内熱水貯蔵施設における熱水の貯蔵操作を示す図である。
【図７】  同、払い出し操作を示す図である。
【符号の説明】
Ｇ  周辺岩盤
Ｓ  蒸気
１  貯槽
２  コンプレッサー
３  蒸気供給管
４  熱水
５  蒸気溜まり
６  熱水払い出し管
７  蒸気発生器
９  蒸気抽出管
１０  蒸気供給管
Ｒ１  第１の循環経路
Ｒ２  第２の循環経路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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