JPH0322557B2 - - Google Patents
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- JPH0322557B2 JPH0322557B2 JP27838985A JP27838985A JPH0322557B2 JP H0322557 B2 JPH0322557 B2 JP H0322557B2 JP 27838985 A JP27838985 A JP 27838985A JP 27838985 A JP27838985 A JP 27838985A JP H0322557 B2 JPH0322557 B2 JP H0322557B2
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- pressure
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- energy
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- Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)
- Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
開示技術は、民生用、産業用の電力などのエネ
ルギーの使用のオフピーク時にエネルギーを蓄え
ておいて必要時に使用するようにした技術分野に
属する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The disclosed technology belongs to a technical field in which energy is stored during off-peak usage of energy such as electric power for consumer use and industrial use, and is used when necessary. .
而して、この発明は、アンモニヤガスや炭酸ガ
スなどの流体のポリトロープ圧縮、冷却液化など
エンタルピ、膨張、吸熱ガス化のプロセスを辿る
圧縮式ヒートポンプサイクルを用いてのオフピー
ク時に余剰電力などのエネルギーの貯蔵を行うシ
ステムに関する発明であり、特に、電気エネルギ
ー使用におけるオフピーク時に、ピーク時に対す
る設備上の余剰エネルギーをアンモニヤガスなど
の低圧ガスをしてコンプレツサなどにより圧縮高
圧化させて、その後、海水などの実質無人蔵の冷
熱エネルギーを用いて冷却液化し、これを高圧液
化ガスとして貯蔵しておき、エネルギー使用のピ
ーク時には、該高圧液化ガスを膨張弁などを介し
てジユールトムソン効果により低温低圧の液、お
よび、ガスの状態にし、当該プロセスにて発生す
る冷熱エネルギーを冷凍庫などに活用してエネル
ギーの回収を図り、あるいは、ランキンサイクル
と組合わせて、該ランキンサイクルの冷却液化工
程の冷熱エネルギー源として活用し、而して、冷
熱エネルギーを放出し、ガス化した該流体をアン
モニヤガス錯体などのガス吸収媒体に吸収、また
は、吸着させて容量を小さくして貯蔵し、再び、
上記オフピーク時に、該ガス吸収媒体からこれに
吸収、または、吸着された該ガスを低圧で分離し
て再び上記コンプレツサなどに送入し、再び圧縮
高圧化させて反復させるようにしたシステムに係
る発明である。 This invention utilizes a compression heat pump cycle that follows the processes of enthalpy, expansion, and endothermic gasification, such as polytropic compression of fluids such as ammonia gas and carbon dioxide gas, and cooling and liquefaction. This invention relates to a storage system, in particular, during off-peak electrical energy use, surplus energy from equipment compared to peak times is converted into low-pressure gas such as ammonia gas, compressed to high pressure using a compressor, etc., and then stored in seawater, etc. It is cooled and liquefied using practically unmanned cold energy and stored as high-pressure liquefied gas. At peak energy usage, the high-pressure liquefied gas is converted into low-temperature, low-pressure liquid through an expansion valve etc. using the Juur-Thomson effect. , and convert it into a gas state, and use the cold energy generated in the process to recover energy by using a freezer, etc., or combine it with a Rankine cycle to use it as a cold energy source for the cooling liquefaction process of the Rankine cycle. The gasified fluid is absorbed or adsorbed onto a gas absorption medium such as an ammonia gas complex to reduce its capacity and then stored again.
The invention relates to a system in which the gas absorbed or adsorbed by the gas absorbing medium is separated at low pressure during the off-peak period, and is fed again to the compressor, etc., and is compressed again to high pressure and repeated. It is.
周知の如く、民生活動にしろ、産業活動にしろ
エネルギー使用は不可欠であるが、いずれにして
も電力や燃料ガスなどのエネルギーの需要は経時
的に一定ではなく、大きな変動としては季節的な
要素があり、小さな変動としては昼夜などの時間
的要素によるピークとオフピークがある。
As is well known, the use of energy is essential for both civil and industrial activities, but in any case, the demand for energy such as electricity and fuel gas is not constant over time, and major fluctuations are due to seasonal factors. Small fluctuations include peaks and off-peaks due to time factors such as day and night.
さりながら、当然のこととしてエネルギー供給
サイドでは、ピーク時の需要を基準にして設備計
画を立てており、したがつて、オフピーク時には
負荷を低下させたり、稼働停止を行つて供給のバ
ランスを図るようにしているが、必然的に設備上
稼働効率が悪く、又、低負荷運転時には設備のエ
ネルギー効率が劣化し、更に、投資効率が悪いと
いうことを不可避的な前提条件としている。 However, as a matter of course, on the energy supply side, equipment planning is based on demand during peak periods, and therefore it is necessary to reduce the load or stop operations during off-peak periods to balance supply. However, the unavoidable prerequisites are that the operating efficiency of the equipment is inevitably poor, the energy efficiency of the equipment deteriorates during low-load operation, and furthermore, the investment efficiency is poor.
かかるオフピーク時の稼働低下は、社会資本か
ら見て極めてマイナスであるとともに、エネルギ
ー経済から見ても甚だしく無視できないものであ
る。 Such a decline in operation during off-peak hours is extremely negative from the perspective of social capital, and is also extremely unignorable from the perspective of energy economics.
これに対処するに、オフピーク時においてもピ
ーク時と同様、あるいは、これに近似した設備稼
働を行つてオフピーク時の余剰エネルギーを蓄え
ておき、ピーク時の所望に取出して使用するよう
なエネルギー貯蔵システムが開発研究されるよう
になつてきた。 To deal with this, an energy storage system is developed that stores surplus energy during off-peak periods by operating equipment in the same way or similar to that during off-peak periods, and then extracts and uses it as desired during peak periods. has started to be researched and developed.
例えば、夜間に余剰電力を利用して水をダムに
汲上げておく揚水ダムや、大容量の地下タンクに
夜間余剰膨張タービンに送入して空気を圧縮して
おき、昼間のピーク時に該圧縮空気で発電を行う
システムやフライホイールの慣性力を利用して余
剰電力でフライホイールを回転させておいたり、
あるいは、超電導によるエネルギー貯蔵システム
が研究されている。
For example, a pumping dam uses surplus electricity to pump up water to a dam at night, or a large-capacity underground tank that compresses air by sending it to a surplus expansion turbine at night, and compresses the air during peak hours during the day. A system that uses air to generate power or uses the flywheel's inertia to rotate the flywheel with surplus electricity,
Alternatively, energy storage systems using superconductivity are being researched.
このうち、揚水ダムや空気圧電力貯蔵などが実
用化されてはいるが、商業化されてるのは揚水ダ
ム方式のみであり、フライホイール方式や超電導
方式は研究段階であり、将来における実用化には
相当の経時的投資と、尚、20年間前後の研究期間
が必要とされて現実の開発には間に合わないもの
である。 Among these, pumped storage dams and pneumatic power storage have been put into practical use, but only the pumped storage dam method has been commercialized, and the flywheel method and superconducting method are still at the research stage and are unlikely to be put into practical use in the future. It requires a considerable investment over time and a research period of around 20 years, which is too late for actual development.
而して、揚水ダムにおいても、圧縮空気エネル
ギー貯蔵にしても、立地条件が大きな支障となる
不具合があり、また、効率も劣るものである。 Both pumping dams and compressed air energy storage have problems due to their location, and are also less efficient.
この発明の目的は、上述従来技術に基づくエネ
ルギー供給施設のオフピーク時の低負荷運転を緩
和し、該エネルギー供給施設の平均容量運転を図
ろうとするものであり、オフピーク時に余剰エネ
ルギーを貯蔵し、ピーク時に用いることができる
ようにし、而も、その効率はオフピーク時にイン
プツトしたエネルギーよりも大量の冷熱エネルギ
ーを回収利用し得るようにし、あるいは、これを
ランキンサイクルと組合わせる場合には、従来の
揚水ポンプなどに比べてより高効率で回転エネル
ギーを回収し得るようにし、その上、小規模設備
で良いためプラントの立地条件の制約がほとんど
なく、低コストで行うことができ、現在段階での
技術レベルを充分に利用することができるように
してエネルギー産業における経済的利用分野に益
する優れた冷熱エネルギー貯蔵システムを提供せ
んとするものである。
The purpose of the present invention is to alleviate the low-load operation during off-peak hours of energy supply facilities based on the above-mentioned conventional technology, and to achieve average capacity operation of the energy supply facilities. The efficiency of the pump is such that it can be used at different times, and its efficiency allows it to recover and use more cold energy than the energy input during off-peak hours, or when combined with the Rankine cycle, it can be used more efficiently than conventional water pumps. It is possible to recover rotational energy with higher efficiency compared to other methods, and in addition, because it requires small-scale equipment, there are almost no restrictions on plant location, and it can be performed at low cost. It is an object of the present invention to provide an excellent cold energy storage system that can be fully utilized and thus benefit economic applications in the energy industry.
上述目的に沿い先述特許請求の範囲を要旨とす
るこの発明の構成は、前述問題点を解決するため
に設計された電力などのエネルギー供給におい
て、オフピーク時には圧縮式ヒートポンプサイク
ルに用いるアンモニヤガスなどの流体を、該オフ
ピーク時の余剰エネルギーをコンプレツサなどの
圧縮機のモータなどに投入することにより、当該
アンモニヤガスなどの流体低圧ガスを圧縮して高
温高圧化した後に、該高温高圧化ガスの温度を実
質無制限利用可能な海水やLNGの放出冷熱など
を用い、冷却液化して高圧液化ガスとして高圧タ
ンクなどに貯蔵しておき、エネルギー需要側のピ
ーク時には、該高温高圧液化ガスを膨張弁などを
介してジユールトムソン効果により低温低圧の
液、および、ガスにし、該低温低圧の液ガス状態
から低圧ガスになる間の冷熱エネルギーを冷凍庫
などの外部施設に活用利用するなどして該高圧液
化ガス貯蔵エネルギーの有効利用を行い、而して
当該プロセスにおいてエンタルピを増大してガス
化した流体を、圧力及び温度操作により昇温昇圧
されたアンモニヤ錯体などのガス吸収媒体に海
水、大気などの冷媒に放熱裡に吸収させ、ガス化
によつて一旦増大した体積を縮少するようにした
後に貯蔵するようにし、オフピーク時にはアンモ
ニアガスなどを吸収した該ガス吸収媒体を膨張弁
により低温低圧状態にした上で、海水、大気、太
陽熱、産業廃熱、スチームなどで加熱して吸収さ
れていたアンモニアガスなどを効率よく分離して
取出し、これを上記コンプレツサなどに導き、再
び高温高圧化させるようにして圧縮式ヒートポン
プサイクルを辿るようにして、オプピーク時のエ
ネルギー貯蔵をピーク時に有効再利用するように
した技術的手段を講じたものである。
In accordance with the above-mentioned object and the gist of the above-mentioned patent claims, the structure of the present invention is designed to solve the above-mentioned problems. By inputting surplus energy during off-peak hours into the motor of a compressor such as a compressor, the fluid low-pressure gas such as ammonia gas is compressed to high temperature and high pressure, and then the temperature of the high temperature and high pressure gas is substantially reduced. Using unlimited available seawater and the cold energy released from LNG, it is cooled and liquefied and stored as high-pressure liquefied gas in high-pressure tanks, etc. During peak energy demand, the high-temperature, high-pressure liquefied gas is pumped through expansion valves, etc. The high-pressure liquefied gas can be stored as energy by converting it into a low-temperature, low-pressure liquid and gas due to the Joel-Thomson effect, and utilizing the cold energy during the transition from the low-temperature, low-pressure liquid-gas state to low-pressure gas to external facilities such as freezers. In this process, the enthalpy is increased and the gasified fluid is transferred to a gas absorbing medium such as an ammonia complex whose temperature and pressure are increased by pressure and temperature manipulation, and to a refrigerant such as seawater or the atmosphere while heat is radiated. The gas absorption medium, which has absorbed ammonia gas, etc., is brought to a low temperature and low pressure state by an expansion valve during off-peak periods, and the gas absorption medium is stored after reducing the volume that has once increased through gasification. Compression heat pumps efficiently separate and extract absorbed ammonia gas, etc. by heating with seawater, the atmosphere, solar heat, industrial waste heat, steam, etc., and guide it to the compressor mentioned above to raise the temperature and pressure again. It takes technical measures to effectively reuse energy stored during peak periods by following the cycle.
次に、この発明の実施例を図面に従つて説明す
るば以下の通りである。
Next, embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1,2図に示す実施例において、Aはこの発
明の要旨を成す冷熱エネルギー貯蔵システムであ
り、第1図に示すように、配管系によりクローズ
ドにされており、該クローズドシステムは第2図
に示す横軸エンタルピ−i、縦軸圧力Pの周知の
圧縮式ヒートポンプサイクルイ,ロ,ハ,ニ,ホ
を作動流体が辿るようにされており、その作動流
体のガスは、当該実施例においてはアンモニヤ
(NH3)を用いており、上述した如く、例えば、
電力などのエネルギーのオフピーク時において、
後述するようにガス放出器においてガス吸収媒体
から低温低圧状態で分離されたアンモニヤガス(イ)
は、所定のクリーナー1を通つてオフピーク時の
余剰エネルギーが投入されて稼働するコンプレツ
サ2により圧縮高圧化されて昇温され、高温高圧
ガス(ロ)になる。 In the embodiment shown in FIGS. 1 and 2, A is a cold energy storage system that is the gist of the present invention, and as shown in FIG. 1, it is closed by a piping system, and the closed system is as shown in FIG. The working fluid follows the well-known compression heat pump cycles A, B, C, D, and H with enthalpy i on the horizontal axis and pressure P on the vertical axis, and the gas of the working fluid is uses ammonia (NH 3 ), and as mentioned above, for example,
During off-peak energy such as electricity,
As described later, ammonia gas (a) is separated from the gas absorbing medium in a low temperature and low pressure state in a gas discharger.
The gas passes through a predetermined cleaner 1 and is compressed and pressurized to a high temperature by a compressor 2 in which excess energy during off-peak hours is input and operated, and becomes a high-temperature, high-pressure gas (b).
この時、コンプレツサ2に供給されるアンモニ
ヤガスは、例えば、10℃であり、圧力は1Kg/cm2
Gのガスであり、コンプレツサ2により高温高圧
化された状態では、150℃強で圧力は15Kg/cm2G
のガスとされている。 At this time, the ammonia gas supplied to the compressor 2 is, for example, 10°C and the pressure is 1Kg/cm 2
G gas, and when heated to high temperature and pressure by compressor 2, the pressure is 15Kg/cm 2 G at over 150℃.
gas.
尚、当該態様においては、コンプレツサ2を1
段に示しているが、条件による設計で、例えば、
コンプレツサ2の出力圧力が1段では低い場合
は、インタークーラーやプレクーラーなど適宜の
手段を併用して複段のコンプレツサを通過させて
も良い。 In addition, in this embodiment, the compressor 2 is
As shown in the figure below, the design depends on the conditions, for example,
If the output pressure of the compressor 2 is low in one stage, the air may be passed through a multi-stage compressor using appropriate means such as an intercooler or a pre-cooler.
而して、このように得られた高温高圧ガスのア
ンモニヤガスは、ついで、実質的に無制限に利用
し得る海水や大気などを用いてコンデンサ(熱交
換器)3により冷却して液化する。 The high-temperature, high-pressure ammonia gas thus obtained is then cooled and liquefied in a condenser (heat exchanger) 3 using seawater, the atmosphere, etc., which can be used virtually without limit.
而して、当該コンデンサ3による冷却により液
化したガスは、35℃であり、圧力は15Kg/cm2Gの
液(ハ)となつている。 The gas liquefied by cooling by the condenser 3 is a liquid (c) at a temperature of 35° C. and a pressure of 15 kg/cm 2 G.
そして、このように高圧液化したアンモニヤガ
スを貯蔵タンク4に高圧貯蔵の態様で貯蔵する。 The ammonia gas thus liquefied under high pressure is stored in the storage tank 4 in a high-pressure manner.
したがつて、この実施例では、該貯蔵タンク4
でのエネルギー貯蔵態様は上述の如く、常温高圧
貯蔵であるために、時間、日数、月数、年数など
に影響されない経時的安定貯蔵が行われ得るもの
であるが、流体の種類によつては高温高圧貯蔵、
あるいは、低温高圧貯蔵の態様もあり、所定の断
熱を施した高圧タンクを必要とする。勿論、当該
貯蔵はオフピーク時において行われるものであ
る。 Therefore, in this embodiment, the storage tank 4
As mentioned above, the energy storage mode is room temperature and high pressure storage, so stable storage over time can be achieved without being affected by time, days, months, years, etc. However, depending on the type of fluid, high temperature and high pressure storage,
Alternatively, there is also a mode of low-temperature and high-pressure storage, which requires a high-pressure tank with specified insulation. Of course, the storage is done during off-peak hours.
而して、電力使用ピーク時には該貯蔵タンク4
に貯蔵されていた液化ガスのアンモニヤガス(ハ)
は、膨張弁5を介して膨張され、低温低圧の液、
または、液とガスの混合相のアンモニヤガス(ニ)と
なり、該低温低圧の液、または、液とガスが全量
低圧ガス(ホ)に気化するまでの冷熱エネルギーが冷
熱回収利用装置6に供給され、該冷熱回収利用装
置6において、例えば、冷凍庫などの作動流体ガ
スと熱交換して該冷凍庫などに冷熱エネルギーを
供給し、上記貯蔵タンク4に貯蔵されていたオフ
ピーク時の余剰エネルギーが初めて有効利用さ
れ、したがつて、結果的に余剰エネルギーの投入
の有効再利用が行われる。 Therefore, during peak power usage, the storage tank 4
Ammonia gas (c), a liquefied gas stored in
is expanded through the expansion valve 5 to form a low temperature and low pressure liquid,
Alternatively, it becomes ammonia gas (d) in a mixed phase of liquid and gas, and the cold energy is supplied to the cold heat recovery and utilization device 6 until the entire amount of the low-temperature, low-pressure liquid or liquid and gas is vaporized into low-pressure gas (e). In the cold energy recovery and utilization device 6, for example, the cold energy is supplied to the freezer by exchanging heat with the working fluid gas of the freezer, etc., and the surplus energy during off-peak hours stored in the storage tank 4 is effectively used for the first time. This results in effective reuse of surplus energy input.
而して、該膨張弁5によつて低温低圧化された
アンモニヤガス(ニ)は、−9℃で、圧力は2Kg/cm2
Gの液及びガスであり、冷熱回収利用装置6にお
いて冷熱エネルギーを供給したアンモニヤガス(ホ)
は0℃〜10℃に昇温し、圧力は2Kg/cm2Gの低圧
アンモニアガスとなつている。したがつて、エン
タルピ的には第2図のニからホに至る間のエンタ
ルピ変化量に相当する−9℃から0℃〜10℃の温
度の冷熱エネルギーが冷凍庫などに有効利用して
回収されたことになる。 The ammonia gas (d), which has been made low-temperature and low-pressure by the expansion valve 5, has a temperature of -9°C and a pressure of 2 kg/cm 2 .
Ammonia gas (E), which is the liquid and gas of G, and which supplied cold energy in the cold energy recovery and utilization device 6.
The temperature is raised to 0°C to 10°C, and the pressure is low-pressure ammonia gas of 2Kg/cm 2 G. Therefore, in terms of enthalpy, the cold energy from -9°C to 0°C to 10°C, which corresponds to the enthalpy change from D to E in Figure 2, was recovered by being effectively used in freezers, etc. It turns out.
尚、該冷熱回収利用装置6での冷熱エネルギー
の回収は、上述のように、冷凍庫などに直接活用
したり、熱電発電素子の低温側に投入して適宜電
気や仕事などのエネルギーの形で取出すことは可
能である。 As mentioned above, the cold energy recovered by the cold heat recovery and utilization device 6 can be used directly in a freezer or the like, or it can be put into the low-temperature side of a thermoelectric power generation element and taken out in the form of energy such as electricity or work as appropriate. It is possible.
したがつて、エネルギー貯蔵態様として貯蔵タ
ンク4に貯蔵された液化アンモニヤガスは、該冷
熱回収利用設備6を通過した後、0℃〜10℃の低
圧のガス体に戻つており、したがつて、液化状態
からガス化状態のアンモニヤガスの体積が当該実
施例のアンモニヤの場合、300〜400倍と増大して
おり、作動流体として取り扱うには不適当であ
る。したがつて、これに対処するに、この発明に
おいては冷熱回収利用設備6からの低圧アンモニ
ヤガス(ホ)を、ガス吸収媒体に吸収液化させるなど
して、その体積を縮少して貯蔵化が可能にするよ
うにされている。 Therefore, the liquefied ammonia gas stored in the storage tank 4 as an energy storage mode returns to a low-pressure gas body of 0°C to 10°C after passing through the cold heat recovery and utilization equipment 6. In the case of the ammonia of this example, the volume of ammonia gas from the liquefied state to the gasified state is increased by 300 to 400 times, making it unsuitable for handling as a working fluid. Therefore, to deal with this, in the present invention, the low-pressure ammonia gas (e) from the cold heat recovery and utilization equipment 6 is absorbed into a gas absorption medium and liquefied, thereby reducing its volume and making it possible to store it. It is made to be.
即ち、一般に、該ガス化状態のガス状流体に対
するガス吸収媒体としてアンモニヤに対してはア
ンモニヤ錯体、プロパン、ブタン、フレオン、炭
酸ガスなどに対しては、水系ガス吸収媒体(水和
物、水酸化物)や炭酸カリウムなどの液状、また
は、スラリー状のものがある。 That is, in general, as a gas absorption medium for the gaseous fluid in the gasified state, an ammonia complex is used for ammonia, and an aqueous gas absorption medium (hydrate, hydroxide, etc.) is used for propane, butane, freon, carbon dioxide, etc. There are liquid and slurry forms such as potassium carbonate and potassium carbonate.
上記の低圧アンモニヤガス(ホ)は、ガス吸収媒体
を納めたガス吸収槽7に供給され、当該ガス吸収
槽7へは、次述ガス吸収媒体貯蔵設備13の液体
アンモニヤ錯体(チオシアン酸アンモニウムな
ど)などのガス吸収媒体が圧力、温度操作により
昇圧、昇温せられた液が送入され、該吸収槽7の
内部において、該ガス吸収媒体のシヤワーに対
し、低圧アンモニアが吸収されるようにする。 The above-mentioned low-pressure ammonia gas (e) is supplied to a gas absorption tank 7 containing a gas absorption medium, and to the gas absorption tank 7, a liquid ammonia complex (such as ammonium thiocyanate) in the gas absorption medium storage facility 13 described below is supplied. A liquid whose pressure and temperature have been raised through pressure and temperature manipulation is fed into the absorption tank 7, and low-pressure ammonia is absorbed by the shower of the gas absorption medium inside the absorption tank 7. .
当該液体アンモニア錯体は、ほぼ一定温度、一
定圧力下において冷熱源に対する放熱を行いなが
ら、低圧アンモニアガスを吸収して、液体状態と
するが、温度操作によつて予め昇温してあるた
め、放熱対象の冷却源は比較的温度の高いもので
もよく、海水や空気などにすることができる。ま
た、圧力操作によつて予め圧力を高めにしてある
ため、低圧の場合よりアンモニアガスの吸収量は
多くなり、比較的少量の液体アンモニア錯体のガ
ス吸収媒体で、所定量の低圧アンモニアガス(ホ)を
吸収し液化し得る。この際、低圧アンモニアガス
(ホ)と液体アンモニア錯体の圧力レベルを調和させ
るために、冷熱回収利用装置6とガス吸収槽7の
中間にコンプレツサ2aを介在させてもよい。 The liquid ammonia complex absorbs low-pressure ammonia gas and becomes a liquid state while dissipating heat to a cold heat source at an almost constant temperature and constant pressure. The target cooling source may have a relatively high temperature, such as seawater or air. In addition, since the pressure is raised in advance by pressure manipulation, the amount of ammonia gas absorbed is greater than in the case of low pressure. ) can be absorbed and liquefied. At this time, low pressure ammonia gas
In order to harmonize the pressure levels of (e) and the liquid ammonia complex, a compressor 2a may be interposed between the cold heat recovery and utilization device 6 and the gas absorption tank 7.
したがつて、該ガス吸収槽7でガス吸収媒体に
吸収されて体積が縮少されたアンモニアガスは貯
蔵や配管輸送に有利な形態に変えられたことにな
る。 Therefore, the ammonia gas whose volume has been reduced by being absorbed by the gas absorption medium in the gas absorption tank 7 has been changed into a form that is advantageous for storage and pipe transportation.
そして、該ガス吸収槽7でガス吸収媒体に吸収
されたアンモニアガスは、ポンプ8を介して熱交
換器16に送出され、後述する如く、ガス吸収媒
体貯蔵設備13からガス吸収槽7へ送給されるガ
ス吸収媒体と熱交換してこれを昇温し、自らは冷
却され、そののち、ガス吸収媒体貯蔵設備9に送
給されて貯蔵体として貯蔵され、次のオフピーク
時に備えることになる。 The ammonia gas absorbed by the gas absorption medium in the gas absorption tank 7 is sent to the heat exchanger 16 via the pump 8, and is sent from the gas absorption medium storage facility 13 to the gas absorption tank 7 as described later. The gas absorbing medium exchanges heat with the gas absorbing medium to raise its temperature, is cooled down, and is then sent to the gas absorbing medium storage facility 9 to be stored as a storage body in preparation for the next off-peak period.
このようにして、予め貯えた余剰エネルギーを
電力使用ピーク時に冷熱エネルギーとして回収し
た状態から、電力使用が次のオフピークに移行す
ると、該ガス吸収媒体貯蔵設備9に貯蔵されてい
たアンモニアを吸収したガス吸収媒体は、適宜ポ
ンプなどによりガス放出槽11に供給されるが、
その際に、ガス放出槽11の手前で膨張弁10に
より低圧にされ吸収していたアンモニアガスを一
部放出するとともに、低温化し、該低温化したガ
ス吸収媒体はガス吸収槽11の内部で外部熱源に
より加熱されてアンモニアガス(イ)を放出する。 In this way, from the state in which the surplus energy stored in advance is recovered as cold energy during peak power usage, when power usage shifts to the next off-peak, the gas that has absorbed the ammonia stored in the gas absorption medium storage equipment 9 The absorption medium is appropriately supplied to the gas release tank 11 by a pump or the like.
At this time, the pressure is made low by the expansion valve 10 before the gas release tank 11 to partially release the absorbed ammonia gas and lower the temperature. It is heated by a heat source and releases ammonia gas (a).
ガス吸収媒体が膨張弁11による圧力操作で予
め低温化しているために、加熱用外部熱源は比較
的低温のものでもよく、例えば、安価な海水、大
気、太陽熱、工場廃熱など選択の幅が広くなる。 Since the gas absorption medium is previously lowered to a low temperature by pressure operation by the expansion valve 11, the external heat source for heating may be a relatively low temperature source, and there is a wide range of choices, such as inexpensive seawater, air, solar heat, factory waste heat, etc. It becomes wider.
発生したアンモニアガス(イ)はねクリーナ1を通
り再び前記のコンプレツサ2に供給され、第2図
に示すような圧縮式ヒートポンプサイクルイ,
ロ,ハ,ニ,ホを辿ることになる。 The generated ammonia gas (a) passes through the splash cleaner 1 and is again supplied to the compressor 2, which generates a compression heat pump cycle as shown in FIG.
You will follow B, H, D, and H.
しかして、該ガス放出槽11において分離され
たアンモニア錯体などのガス吸収媒体は、ポンプ
12を介してガス分離後の吸収媒体貯蔵設備13
に貯蔵され、次の電力ピーク時の冷熱回収時に備
えるが、次の冷熱回収時には該ガス吸収媒体を圧
力操作としてポンプ14で所定圧まで昇圧し、温
度操作として熱交換器16に供給し、所定温まで
昇温した上で、ガス吸収槽7に再度シヤワー状に
して送給し、前述の如く、低圧アンモニアガス(ホ)
を吸収する。 Thus, the gas absorption medium such as ammonia complex separated in the gas release tank 11 is transferred to the absorption medium storage facility 13 after gas separation via the pump 12.
The gas absorbing medium is stored in the storage area and prepared for cold heat recovery during the next power peak period, but at the time of the next cold heat recovery, the pressure of the gas absorption medium is increased to a predetermined pressure by the pump 14 as a pressure control, and the gas is supplied to the heat exchanger 16 as a temperature control. After raising the temperature to the same temperature, the gas is fed into the gas absorption tank 7 again in the form of a shower, and as mentioned above, low pressure ammonia gas (Ho) is fed into the gas absorption tank 7.
absorb.
この場合において、熱交換器16を設ける代わ
りにガス吸収媒体貯蔵設備9、または、13のい
ずれかに熱交換用チユーブを内蔵しておき、往路
復路いずれかのガス吸収媒体と貯蔵中のガス吸収
媒体との熱交換を行わせてもよい。 In this case, instead of providing the heat exchanger 16, a heat exchange tube is built into either the gas absorbing medium storage equipment 9 or 13, and the gas absorbing medium on either the outbound or return trip and the gas being stored are Heat exchange with a medium may also be performed.
又、上記ガス放出槽11の加熱設備について
は、上記ガス吸収槽7の吸熱装置と配管15によ
り連通接続させることにより、若干の改質を行つ
た上で相殺して設備における使用エネルギーの経
済化を図ることができる。したがつて、上述実施
例において図示しない発電所などの稼働率はトー
タルエネルギーとしては均一に有効に稼働するこ
とができることになる。 Furthermore, by connecting the heating equipment of the gas discharge tank 11 with the endothermic device of the gas absorption tank 7 through the piping 15, the energy used in the equipment can be economized by performing some reforming and offsetting the equipment. can be achieved. Therefore, in the above-described embodiment, the operating rate of the power plant (not shown), etc. can be uniformly and effectively operated in terms of total energy.
上記実施例では、冷熱回収利用装置6からの低
圧アンモニヤガスの体積の縮少には、液化アンモ
ニヤ錯体をガス吸収媒体として用い、これを加圧
の状態でガス吸収媒体貯蔵設備9に貯蔵するよう
にしたが、第3図に示すように、ガス吸収媒体貯
蔵設備9を省略し、ガス吸収槽7に該ガス吸収媒
体貯蔵設備9の機能を兼用させ、また、上記ガス
放出槽11に上記吸収媒体貯蔵設備13の機能を
兼用させることもある。 In the above embodiment, in order to reduce the volume of the low-pressure ammonia gas from the cold heat recovery and utilization device 6, a liquefied ammonia complex is used as a gas absorption medium, and this is stored in a pressurized state in the gas absorption medium storage facility 9. As shown in FIG. The function of the medium storage facility 13 may also be used.
尚第1,3図に示すように、上記熱交換器16
とガス吸収槽7との間に、更に、海水または大気
などによる熱交換器16aを加設し、ガス吸収槽
7でシヤワーするガス吸収媒体を加温するように
してもよい。また、冷熱回収利用装置6と上記ガ
ス吸収槽7との間の管路に、仮想線で示すように
コンプレツサ2aを配設し、冷熱回収利用装置6
からの低圧アンモニヤガスを圧縮し、該低圧アン
モニヤガスの体積を圧縮させた状態でガス吸収槽
7に送り込み、ガス吸収媒体への吸収効率の向上
を計るようにすることもできる。 As shown in FIGS. 1 and 3, the heat exchanger 16
A heat exchanger 16a using seawater or the atmosphere may be further provided between the gas absorbing tank 7 and the gas absorbing tank 7 to heat the gas absorbing medium showered in the gas absorbing tank 7. In addition, a compressor 2a is disposed in the conduit between the cold heat recovery and utilization device 6 and the gas absorption tank 7, as shown by the imaginary line, and the cold heat recovery and utilization device 6
It is also possible to compress the low-pressure ammonia gas from the tank and send the compressed volume of the low-pressure ammonia gas to the gas absorption tank 7 in order to improve the efficiency of absorption into the gas absorption medium.
また、圧縮式ヒートポンプサイクルにおける作
動流体としては、上述実施例のアンモニヤガスの
みならず、炭酸ガス、プロパンガスなど種々の流
体が採用可能である。更に、この発明のシステム
は、必ずしもエネルギー供給施設に設ける必要は
なく、エネルギー消費施設の側に分散して設けて
もよい。 Furthermore, as the working fluid in the compression heat pump cycle, not only the ammonia gas used in the above-mentioned embodiments but also various fluids such as carbon dioxide gas and propane gas can be employed. Further, the system of the present invention does not necessarily need to be installed at an energy supply facility, but may be installed in a distributed manner at an energy consumption facility.
次に、第4,5図に示す実施例について説明す
る。上記第1,3図に示した実施例は、ガス吸収
槽7において、冷熱回収利用装置6を経たガスを
吸収したガス吸収媒体を、ポンプ8によつてガス
吸収媒体貯蔵設備9に給送貯蔵するラインの途中
で、該ガス吸収媒体と、吸収媒体貯蔵設備13か
らガス吸収槽7に給送されるガス吸収媒体との間
で熱交換させるための熱交換器16を設けたもの
であるが、第4,5図で示す実施例は、この熱交
換器16を設置することなく、上記吸収媒体貯蔵
設備13内のガス吸収媒体を昇圧ポンプ14によ
つて昇圧高温化したガス吸収媒体を上記ガス吸収
槽7に給送するライン途中に、海水、大気、ある
いは、設備周辺に存在する熱媒による熱交換器1
7を設けたもので、ガス吸収槽7からガス吸収媒
体貯蔵設備9に至るガス吸収媒体を冷却、即ち、
温度降下させずに高圧状態で貯蔵しうるようにし
たものであり、また、ガス吸収槽7からガス吸収
媒体貯蔵設備9に至るライン途中に冷却設計によ
つては熱交換器18を設けるようにしたものであ
り、その他の構成は上記第1,3図の実施例と同
様であるため、詳細な説明は省略する。 Next, the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 will be described. In the embodiment shown in FIGS. 1 and 3 above, in the gas absorption tank 7, the gas absorption medium that has absorbed the gas that has passed through the cold heat recovery and utilization device 6 is fed and stored by the pump 8 to the gas absorption medium storage facility 9. A heat exchanger 16 is provided in the middle of the line to exchange heat between the gas absorption medium and the gas absorption medium fed from the absorption medium storage facility 13 to the gas absorption tank 7. In the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, the gas absorption medium in the absorption medium storage facility 13 is pressurized and heated to a high temperature by the boost pump 14 without installing this heat exchanger 16. A heat exchanger 1 using seawater, the atmosphere, or a heat medium existing around the equipment is installed in the line feeding the gas absorption tank 7.
7 is provided to cool the gas absorption medium from the gas absorption tank 7 to the gas absorption medium storage facility 9, that is,
It is designed so that it can be stored in a high pressure state without lowering the temperature, and depending on the cooling design, a heat exchanger 18 may be installed in the line from the gas absorption tank 7 to the gas absorption medium storage equipment 9. Since the other configurations are the same as those of the embodiments shown in FIGS. 1 and 3, detailed explanation will be omitted.
上述のように、本発明の構成によれば、次のよ
うな効果が得られる。
As described above, according to the configuration of the present invention, the following effects can be obtained.
(a) 基本的に民生用、産業用を問わず、設備運用
にはピーク時、オフピーク時の負荷変動を伴う
が、常にエネルギーを供給しなければならない
発電所などのエネルギー供給施設においてはエ
ネルギー使用者の負荷ピークに対応すべく、そ
の稼働能力をピーク時を対象に設計するため、
オフピーク時の稼働率が低下し、著しい無駄が
生じる。これに対して本発明によるシステムで
はオフピーク時において余剰エネルギーを圧縮
式ヒートポンプサイクルを辿る流体に供給して
エネルギー貯蔵システムを行い、これをピーク
時に冷熱エネルギーとして回収し有効利用する
ため、システムの設置場所の如何を問わず、電
力需要などの平準化に寄与することが可能とな
る。(a) Basically, the operation of equipment, whether for civil or industrial use, involves load fluctuations during peak and off-peak times, but energy use is required in energy supply facilities such as power plants that must constantly supply energy. In order to respond to the peak load of workers, their operating capacity is designed for peak hours.
Off-peak availability is reduced, resulting in significant waste. On the other hand, in the system according to the present invention, excess energy is supplied to the fluid flowing through the compression heat pump cycle during off-peak hours to create an energy storage system, and this is recovered as cold energy during peak hours for effective use. Regardless of the circumstances, it will be possible to contribute to the leveling of power demand, etc.
(b) 冷熱回収利用装置で冷熱エネルギーが回収利
用されたガスは、ガス吸収槽内において昇圧昇
温したガス吸収媒体に効率よく吸収せしめられ
るとともに、容易に入手しうる海水や大気など
の冷媒により冷却し得られ、本質的にはガス状
である流体を液体状態で小体積で貯蔵しうる経
済的効果がある。(b) The gas whose cold energy is recovered and utilized by the cold energy recovery and utilization device is efficiently absorbed by the gas absorption medium whose pressure and temperature are raised in the gas absorption tank, and is also absorbed by easily available refrigerants such as seawater and air. There is an economic advantage to storing a cooled, essentially gaseous fluid in a liquid state in a small volume.
(c) ガスを吸収した低温高圧ガス吸収媒体は、オ
フピーク時に膨張弁を経てガス放出槽を膨張低
温化されて給送されることから、このガス放出
槽内のガス吸収媒体は、容易に入手しうる海水
や大気などの熱媒により有効に加熱され、ガス
吸収媒体に吸収されたガスは、安価な熱媒によ
り容易にガス放出が行われなど経済的効果は大
きい。(c) The low-temperature, high-pressure gas absorption medium that has absorbed gas is expanded and cooled and sent to the gas release tank via an expansion valve during off-peak hours, so the gas absorption medium in this gas release tank is easily available. Gas that is effectively heated by a heating medium such as seawater or the atmosphere and absorbed by a gas absorption medium can be easily released using an inexpensive heating medium, resulting in great economic effects.
第1図は実施例の概略システム図、第2図は圧
縮式ヒートポンプサイクルのグラフ図、第3図は
第1図実施例からガス吸収媒体貯蔵設備を省略し
た概略システム図、第4図は別実施例の概略シス
テム図、第5図は第4図の実施例からガス吸収媒
体貯蔵設備を省略した概略システム図である。
A……冷熱エネルギー貯蔵システム、2……コ
ンプレツサ、3……コンデンサ、4……貯蔵タン
ク、5……膨張弁、6……冷熱回収利用装置、7
……ガス吸収槽、8……ポンプ、9……ガス吸収
媒体貯蔵設備、10……膨張弁、11……ガス放
出槽、12……ポンプ、13……吸収媒体貯蔵設
備、14……昇圧ポンプ、16,16a,17…
…熱交換器。
Figure 1 is a schematic system diagram of the embodiment, Figure 2 is a graph of the compression heat pump cycle, Figure 3 is a schematic system diagram from the embodiment in Figure 1 with the gas absorption medium storage equipment omitted, and Figure 4 is a separate diagram. Schematic system diagram of the embodiment. FIG. 5 is a schematic system diagram of the embodiment shown in FIG. 4, with the gas absorption medium storage equipment omitted. A... Cold energy storage system, 2... Compressor, 3... Condenser, 4... Storage tank, 5... Expansion valve, 6... Cold energy recovery and utilization device, 7
... Gas absorption tank, 8 ... Pump, 9 ... Gas absorption medium storage equipment, 10 ... Expansion valve, 11 ... Gas release tank, 12 ... Pump, 13 ... Absorption medium storage equipment, 14 ... Pressure increase Pump, 16, 16a, 17...
…Heat exchanger.
Claims (1)
エネルギー貯蔵システムにおいて、 (b) オフピーク時の余剰電力などを利用して得ら
れる回転エネルギーにより、低圧ガスを圧縮し
てガスを高温高圧化したのち、該高温高圧化ガ
スを冷却して低温の液状で貯蔵し、 (c) ピーク時に、該低温高圧液化ガスを膨張弁を
経て低温低圧化し、これにより得られる冷熱エ
ネルギーを活用してエネルギー回収を行い、 (d) 該冷熱エネルギーの回収利用によりエンタル
ピを増大したガスを、圧力及び温度操作により
昇温昇圧されたガス吸収媒体(化学蓄熱材な
ど)に海水、大気などの入手容易な冷媒で熱を
除去するようにして吸収したのちこのガス吸収
媒体を高圧状態で貯蔵せしめ、 (e) オフピーク時に、該高圧状態のガス吸収媒体
を膨張弁を経て低温低圧化状態でガス放出器に
導き、該ガス放出器において、海水、大気、太
陽熱などの入手容易な熱媒によつて加熱して吸
収ガスの放出を行い、この低圧ガスを再び圧縮
高圧化させるサイクルを反復して行うようにし
たことを特徴とする冷熱エネルギー貯蔵システ
ム。[Claims] 1. (a) In an energy storage system that utilizes a compression heat pump cycle, (b) Using rotational energy obtained from surplus electricity during off-peak hours, low-pressure gas is compressed and the gas is heated to a high temperature. After increasing the pressure, the high-temperature, high-pressure gas is cooled and stored in a low-temperature liquid state, and (c) at peak times, the low-temperature, high-pressure liquefied gas is reduced to a low temperature and low pressure through an expansion valve, and the resulting cold energy is utilized. (d) The gas whose enthalpy has been increased by recovering and using the cold energy is transferred to a gas absorbing medium (chemical heat storage material, etc.) whose temperature and pressure have been increased by pressure and temperature manipulation, and to easily available sources such as seawater and the atmosphere. (e) during off-peak hours, the high-pressure gas-absorbing medium is passed through an expansion valve to a gas discharger in a low-temperature, low-pressure state; The absorbing gas is heated in the gas emitting device using an easily available heat medium such as seawater, air, or solar heat, and the absorbed gas is released, and this low-pressure gas is compressed and pressurized again.The cycle is repeated. A cold energy storage system characterized by:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27838985A JPS62138656A (en) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | Cold and hot energy storage system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27838985A JPS62138656A (en) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | Cold and hot energy storage system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62138656A JPS62138656A (en) | 1987-06-22 |
| JPH0322557B2 true JPH0322557B2 (en) | 1991-03-27 |
Family
ID=17596661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27838985A Granted JPS62138656A (en) | 1985-12-10 | 1985-12-10 | Cold and hot energy storage system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62138656A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114017947B (en) * | 2020-07-17 | 2023-08-22 | 香港城市大学 | A multifunctional absorption energy storage type solar hybrid heat pump and its operation method |
-
1985
- 1985-12-10 JP JP27838985A patent/JPS62138656A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62138656A (en) | 1987-06-22 |
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