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JP2000064813A - 冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムおよびそのシステムを用いた発電方法 - Google Patents

冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムおよびそのシステムを用いた発電方法

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Publication number
JP2000064813A
JP2000064813A JP23880898A JP23880898A JP2000064813A JP 2000064813 A JP2000064813 A JP 2000064813A JP 23880898 A JP23880898 A JP 23880898A JP 23880898 A JP23880898 A JP 23880898A JP 2000064813 A JP2000064813 A JP 2000064813A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power generation
cooling
heat
storage
cold heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP23880898A
Other languages
English (en)
Inventor
Arata Ito
新 伊藤
Tatsuo Miyazawa
竜雄 宮沢
Hideji Hirono
秀治 廣野
Yutaka Takeuchi
豊 武内
Tsuyoshi Iwashita
強 岩下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP23880898A priority Critical patent/JP2000064813A/ja
Priority to CN 99111647 priority patent/CN1207726C/zh
Publication of JP2000064813A publication Critical patent/JP2000064813A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • F25J3/04769—Operation, control and regulation of the process; Instrumentation within the process
    • F25J3/04812—Different modes, i.e. "runs" of operation
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Abstract

(57)【要約】 【課題】夜間や休日などの余剰な電気力や熱エネルギを
用いて低温媒体の形で冷熱を貯蔵しておき、昼間等のピ
ーク電力発生時等に冷熱を利用して復水器等に供給する
冷却水の低温化等を可能とし、それにより発電効率を向
上させることができ、電力需要の変化に対する負荷平準
化が図れるようにする。 【解決手段】原子力発電設備１と、この原子力発電設備
のタービンの中段より抽気した中圧蒸気ガスを熱源とす
る吸収式冷凍手段２と、この吸収式冷凍手段の冷媒との
熱交換によって空気冷却を行う液体空気製造手段３と、
この液体空気製造手段によって製造した液体空気を貯え
る液体空気貯蔵槽４と、この液体空気貯蔵槽に貯えた液
体空気を気化する時に得られる冷熱と液体空気製造手段
で空気を凝固する時に得られる発熱とをそれぞれ保持し
てそれらの各作用時にその保持熱を使用して熱交換を行
う貯蔵冷熱変換手段５と、原子力発電設備の復水器９お
よび吸収式冷凍手段の復液器２４で使用する冷却水を液
体空気貯蔵槽から排出される空気の冷熱との熱交換によ
って冷却する冷却水冷却熱交換手段６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、原子力発電設備等
における夜間電力と昼間電力との平準化を図るため、夜
間や休日などの余剰な電気力や熱エネルギを用いて低温
媒体に冷熱を貯蔵しておき、昼間等のピーク電力発生時
等に冷熱を利用して発電効率を向上させるようにした冷
熱貯蔵型の負荷平準化発電システムおよびそのシステム
を用いた発電方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、家電機器の大型化や冷暖房の普及
などにより、電力需要は産業用、民生用とも増加を続け
ている。最大電力は年々増加しているが、年負荷率につ
いては低下の傾向がある。最大電力の伸びが著しく電力
量の伸びを上回っているため、電力需要はピーク化し、
季節間や昼夜間の需要差が拡大している。例えば昼夜間
の電力需要格差の最大値は５７％に達しているとの統計
もある。ところで、負荷率の向上のため供給サイドにお
いては揚水式発電技術、あるいは超電導、フライホイー
ル、空気圧縮などの電力貯蔵技術が開発されている。但
し、揚水発電の立地は遠隔地となること、立地点に制約
があること、工期が長い等の問題がある。また、超電導
やフライホイール利用の電力貯蔵法は現在開発中である
が、大容量設備への適用は困難である。さらに空気圧縮
利用の電力貯蔵法の場合は、海底や地下空間への貯蔵方
式が検討されているが、規模が非常に大きいものにな
る。
【０００３】そこで、深夜の余剰電力や熱エネルギを利
用して液体空気等を製造し、低温媒体の形で冷熱を貯蔵
しておき、昼間のピーク需要時に液体空気等を加圧して
ガスタービン発電機の燃焼器に供給して対応する提案が
なされている（特開平９−２５０３６０号等）。この方
式では、揚水発電と同程度の約７０％のエネルギ貯蔵効
率が得られると言われている。また、深夜電力で液体空
気を製造して冷熱の形で貯蔵し、昼間のピーク需要時に
低温領域での熱のカスケード利用をして、最終的にガス
タービン発電機の燃焼器に供給して対応する提案もなさ
れている（特開平９−１３９１８号等）。さらに、冷熱
貯蔵として、深夜電力を用いて海水を凍らせて氷の状態
で貯蔵し、解氷冷熱の地域熱供給を行い、負荷平準化と
増水とを同時に行う提案もなされている（特開平９−８
５２３２号等）。なお、別の冷熱貯蔵法として、深夜電
力を用いて低温のアンモニアあるいは炭酸ガスに冷熱を
貯蔵し、昼間のピーク需要時に蒸気タービンの排気を冷
却して対応する提案もなされている（特開平６−２７２
５１７号等）。さらにまた、圧力下で作動する低圧精留
塔、および中圧力下で作動する中圧精留塔を有する複式
精留塔を用いて液体酸素、液体窒素、液体空気等の製造
のエネルギ効率を改良する提案もなされている（特開平
６−２４９５７４号等）。
【０００４】また、タービン駆動用の媒体として、水蒸
気を使用する水蒸気系と、混合媒体を使用する混合媒体
系とを備えた発電プラント（特開平９−２０９７１６号
等）、あるいは複数種類の熱源から有効なエネルギを発
生させる方法（特公平４−２７３６７号等）も提案され
ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで原子力発電プ
ラントは、化石燃料火力発電プラントに比較して建設コ
ストは高いが燃料費が低廉であるという特徴があり、ト
ータルでは発電コストが低い発電プラントである。そし
て、このプラントは定格出力で連続運転を行うのが運用
上有利であり、現在では、昼間の電力のピーク需要に対
しては化石燃料火力発電プラントを起動させて対応して
いる。しかしながら、地球温暖化防止の点から炭酸ガス
の排出量を減少する必要があり、昼間の電力需要のピー
ク対応としての化石燃料火力発電プラントの使用量を低
減することが望ましい。
【０００６】また、上述したように、化石燃料火力発電
プラントでは夜間電力で液体空気を製造して貯蔵し、昼
間のピーク需要時にその空気を加圧して燃焼器に供給す
ることにより、コンプレッサで消費する電力を無くし、
これにより供給電力量を増大する方策も採られている。
しかしながら、原子力発電プラントではコンプレッサ動
力に相当するものがなく、冷熱貯蔵を利用した発電シス
テムはない。但し、液体空気を気化するときの冷熱を利
用して、原子力発電プラントの復水器の冷却、膨張ター
ビンを駆動しての発電を行うことは可能である。この場
合、燃焼の必要がないため、液体空気を液体窒素と液体
酸素とに分離し、液体窒素を冷却用として原子力発電プ
ラントの出力向上を図る一方、液体酸素は別途に化石燃
料火力発電プラントで完全燃焼させることで、窒素酸化
物の排出抑制、ひいては環境保護に貢献することが可能
となる。
【０００７】また、原子力発電プラント等に水・アンモ
ニア混合媒体発電サイクルを復号化させて熱変換効率を
向上させた発電プラントとし、これに水・アンモニア冷
凍サイクルを併設して夜間の電力需要が少ない間に電力
と熱とを用いて冷媒を製造し、液体窒素の製造や氷の製
造を行ってこれらを貯蔵し、昼間のピーク電力需要時に
は液体窒素の気化あるいは氷の解凍で得られる冷熱でタ
ービンの復水器、復液器の冷却や、膨張タービンの駆動
によって発電を行い、原子力プラント等の出力向上を図
ることが可能である。また、海水を凍結させて海水の淡
水化を行い、淡水の供給による冷却等も可能である。
【０００８】さらに、原子力発電プラントの場合、水・
アンモニア吸収式冷凍機を併設して氷を製造し、この氷
を原子炉格納容器のサプレッションプールに貯蔵するこ
とにより、サプレッションプールの容量を削減すること
も可能である。
【０００９】本発明は、以上の知見に基づいてなされた
もので、夜間や休日などの余剰な電気力や熱エネルギを
用いて低温媒体の形で冷熱を貯蔵しておき、昼間等のピ
ーク電力発生時等に冷熱を利用して復水器等に供給する
冷却水の低温化等を可能とし、それにより発電効率を向
上させることができ、電力需要の変化に対する負荷平準
化が図れる冷熱貯蔵型の負荷平準化発電システムおよび
そのシステムを用いた発電方法を提供することを目的と
する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、原
子力発電設備と、この原子力発電設備のタービンの中段
より抽気した中圧蒸気ガスを熱源とする吸収式冷凍手段
と、この吸収式冷凍手段の冷媒との熱交換によって空気
冷却を行う液体空気製造手段と、この液体空気製造手段
によって製造した液体空気を貯える液体空気貯蔵槽と、
この液体空気貯蔵槽に貯えた液体空気を気化する時に得
られる冷熱と前記液体空気製造手段で空気を凝固する時
に得られる発熱とをそれぞれ保持してそれらの各作用時
にその保持熱を使用して熱交換を行う貯蔵冷熱変換手段
と、前記原子力発電設備の復水器および前記吸収式冷凍
手段の復液器で使用する冷却水を前記液体空気貯蔵槽か
ら排出される空気の冷熱との熱交換によって冷却する冷
却水冷却熱交換手段とを備え、電力需要が低下した時に
前記原子力発電設備の余剰電力と熱エネルギとを用いて
前記吸収式冷凍手段および前記液体空気製造手段を稼動
することにより液体空気を製造して前記液体空気貯蔵槽
に貯蔵する一方、電力需要が増大した時に前記液体空気
貯蔵槽から排出されて気化した空気を用いて前記原子力
発電設備の復水器および前記吸収式冷凍手段の復液器へ
の冷却水を冷却することを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平
準化発電システムを提供する。
【００１１】また、請求項２の発明では、請求項１記載
の冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、液体空
気を気化する時に得られる冷熱と、液体空気を製造する
時に得られる発熱との熱交換を行う場合に前記貯蔵冷熱
変換手段で用いる冷媒は、プロパンまたはアンモニアで
あることを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システ
ムを提供する。
【００１２】請求項３の発明では、請求項１記載の冷熱
貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記吸収式冷
凍手段と前記液体空気製造手段との熱交換は、それらの
熱交換部間を循環する冷媒によって行うものとし、前記
冷媒は、潜熱蓄熱粒子を含むものであることを特徴とす
る冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムを提供する。
【００１３】請求項４の発明では、請求項１記載の冷熱
貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記貯蔵冷熱
変換手段と、前記冷却水冷却熱交換手段との間に、気化
した空気を作動流体とする膨張タービン発電設備を設け
たことを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システム
を提供する。
【００１４】請求項５の発明では、請求項１から４まで
のいずれかに記載の冷熱貯蔵型負荷平準化発電システム
において、前記冷却水冷却熱交換手段の冷却水上流側
に、液体空気を気化する時に得られる冷熱を前記貯蔵冷
熱変換手段から供給して氷を製造するとともに製造した
氷を用いて前記冷却水との熱交換を行わせる氷貯蔵冷却
水冷却手段を設けたことを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平
準化発電システムを提供する。
【００１５】請求項６の発明では、請求項５記載の冷熱
貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記氷貯蔵冷
却水冷却手段と前記貯蔵冷熱変換手段との熱交換は、そ
れらの熱交換部間を循環する冷媒によって行うものと
し、前記冷媒は、潜熱蓄熱粒子を含むものであることを
特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムを提供す
る。
【００１６】請求項７の発明では、請求項１から６まで
のいずれかに記載の冷熱貯蔵型負荷平準化発電システム
において、前記吸収式冷凍手段の冷媒との熱交換によっ
て氷を製造するとともに製造した氷を前記原子力発電設
備のサプレッションプールに供給する氷貯蔵非常用炉心
冷却手段を設けたことを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準
化発電システムを提供する。
【００１７】請求項８の発明では、請求項７記載の冷熱
貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記吸収式冷
凍手段と前記氷貯蔵非常用炉心冷却手段との熱交換は、
それらの熱交換部間を循環する冷媒によって行うものと
し、前記冷媒は、潜熱蓄熱粒子を含むものであることを
特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムを提供す
る。
【００１８】請求項９の発明では、請求項１から６まで
のいずれかに記載の冷熱貯蔵型負荷平準化発電システム
において、前記貯蔵冷熱変換手段の冷熱との熱交換によ
って氷を製造するとともに製造した氷を前記原子力発電
設備のサプレッションプールに供給する氷貯蔵非常用炉
心冷却手段を設けたことを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平
準化発電システムを提供する。
【００１９】請求項１０の発明では、請求項９記載の冷
熱貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記貯蔵冷
熱変換手段と前記氷貯蔵非常用炉心冷却手段との熱交換
は、それらの間を循環する冷媒によって行うものとし、
前記冷媒は、潜熱蓄熱粒子を含むものであることを特徴
とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムを提供する。
【００２０】請求項１１の発明では、請求項５から１０
までのいずれかに記載の冷熱貯蔵型負荷平準化発電シス
テムにおいて、前記原子力発電設備の復水器および前記
吸収式冷凍手段の復液器への冷却水を海水とし、かつ前
記冷却水冷却熱交換手段または氷貯蔵非常用炉心冷却手
段に代え、または加えて、海水を凍結後に解凍して淡水
を得る海水凍結淡水化手段と、この海水凍結淡水化手段
で得られた低温の淡水の移送によって前記冷却水の冷却
を行う冷淡水移送冷却手段を設けたことを特徴とする冷
熱貯蔵型負荷平準化発電システムを提供する。
【００２１】請求項１２の発明では、請求項１１記載の
冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記海水
凍結淡水化手段は、スタティック方式、ハーベスト方式
その他の間接方式の製氷手段を適用したものであること
を特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムを提供
する。
【００２２】請求項１３の発明では、請求項１から１２
までのいずれかに記載の冷熱貯蔵型負荷平準化発電シス
テムにおいて、前記液体空気製造手段は、液体空気とと
もに液体酸素および液体窒素を製造する深冷空気分離装
置を有するものとする一方、前記液体空気貯蔵槽に加え
て液体酸素貯蔵槽および液体窒素貯蔵槽を備え、電力需
要が低下した時に余剰電力と熱エネルギとを用いて液体
空気とともに液体酸素および液体窒素を製造して前記各
貯蔵槽にそれぞれ貯蔵し、電力需要が増大した時に前記
液体空気および前記液体窒素を気化して前記原子力発電
設備の復水器および前記吸収式冷凍手段の復液器の冷却
水を冷却するとともに、前記液体酸素は化石燃料火力発
電プラントでの燃焼用その他の用途に用いることを特徴
とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムを提供する。
【００２３】請求項１４の発明では、原子力発電設備
と、この原子力発電設備のタービンの中段より抽気した
中圧蒸気を熱源とする吸収式冷凍手段と、この吸収式冷
凍手段の冷媒との熱交換によって氷を製造するとともに
貯蔵し、その氷と前記原子力発電設備の復水器および前
記吸収式冷凍手段の復液器で使用する冷却水との熱交換
を行わせる氷貯蔵冷却水冷却手段とを備え、電力需要が
低下した時に前記原子力発電設備の余剰電力と熱エネル
ギとを用いて前記吸収式冷凍手段および前記氷貯蔵冷却
水冷却手段を稼動することにより氷の製造および貯蔵を
行う一方、電力需要が増大した時に前記氷貯蔵冷却水冷
却手段に貯蔵した氷を用いて前記原子力発電設備の復水
器および前記吸収式冷凍手段の復液器の冷却水を冷却す
ることを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システム
を提供する。
【００２４】請求項１５の発明では、請求項１４記載の
冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記吸収
式冷凍手段と前記氷貯蔵冷却水冷却手段との間で潜熱媒
体を循環して冷熱を貯蔵する潜熱貯蔵手段を備え、電力
需要が低下した時に余剰電力と熱エネルギとを用いて潜
熱貯蔵手段の潜熱媒体を冷却して冷熱を貯蔵するととも
に、前記潜熱貯蔵手段から冷媒を前記氷貯蔵冷却水冷却
手段に循環させて前記氷貯蔵冷却水冷却手段で氷を製造
および貯蔵し、電力需要が増大した時に前記原子力発電
設備の復水器および前記吸収式冷凍手段の復液器の冷却
水を前記氷貯蔵冷却水冷却手段で冷却することを特徴と
する冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムを提供する。
【００２５】請求項１６の発明では、請求項１５記載の
冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、非常時に
前記潜熱貯蔵手段から前記原子力発電設備のサプレッシ
ョンプールに冷媒を循環させて除熱することを特徴とす
る冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムを提供する。
【００２６】請求項１７の発明では、原子力発電設備
と、この原子力発電設備の低圧タービンの中段より抽気
した蒸気または高圧タービンの排蒸気を熱源とする水・
アンモニア混合媒体サイクル利用の混合媒体発電設備お
よび高濃度アンモニア蒸気利用の冷媒製造手段と、この
冷媒製造手段で製造した冷媒を用いて冷却することによ
り液体空気を製造する液体空気製造手段と、この液体空
気製造手段によって製造した液体空気を貯える液体空気
貯蔵槽と、この液体空気貯蔵槽に貯えた液体空気を気化
する時に得られる冷熱と前記液体空気製造手段で空気を
凝固する時に得られる発熱とをそれぞれ保持してそれら
の各作用時にその保持熱を使用して熱交換を行う貯蔵冷
熱変換手段と、前記原子力発電設備、混合媒体発電設備
および冷媒製造手段で使用する冷却水を前記液体空気貯
蔵槽から排出される空気の冷熱との熱交換によって冷却
する冷却水冷却熱交換手段とを備え、電力需要が低下し
た時に前記原子力発電設備の余剰電力と熱エネルギとを
用いて前記液体空気製造手段を稼動することにより液体
空気を製造して前記液体空気貯蔵槽に貯蔵するととも
に、前記混合媒体発電設備および冷媒製造手段を稼動し
て冷媒を製造し、電力需要が増大した時に前記液体空気
貯蔵槽から排出されて気化した空気を用いて前記原子力
発電設備の復水器および前記混合媒体発電設備の凝縮器
への冷却水を冷却することを特徴とする冷熱貯蔵型負荷
平準化発電システムを提供する。
【００２７】請求項１８の発明では、原子力発電設備
と、この原子力発電設備の低圧タービンの中段より抽気
した蒸気または高圧タービンの排蒸気を熱源とする水・
アンモニア混合媒体サイクル利用の混合媒体発電設備お
よび高濃度アンモニア蒸気利用の冷媒製造手段と、この
冷媒製造手段で製造した冷熱を貯蔵する潜熱貯蔵手段
と、この潜熱貯蔵手段に熱移送回路を介して接続され、
前記混合媒体発電設備の凝縮器への冷却水を氷の状態で
貯蔵して冷却する氷貯蔵冷却水冷却手段とを備え、電力
需要が低下した時に余剰電力および熱エネルギを用いて
前記潜熱貯蔵手段の潜熱蓄熱粒子を冷却するとともに貯
蔵し、かつ前記潜熱貯蔵手段から潜熱蓄熱粒子を前記氷
貯蔵海水冷却手段との間で循環させて氷の製造および貯
蔵を行い、電力需要が増大した時に前記原子力発電設備
の復水器および前記混合媒体発電設備の凝縮器の冷却水
を前記氷貯蔵海水冷却手段によって冷却することを特徴
とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムを提供する。
【００２８】請求項１９の発明では、請求項１から１８
までに記載の原子力発電設備に代えて、ガス冷却高温炉
発電設備、化石燃料燃焼発電設備または廃棄物焼却発電
プラントを備え、これらの発電設備に適用される蒸気タ
ービンの復水器への冷却水を電力需要増大時に冷却する
ことを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムを
提供する。
【００２９】請求項２０の発明では、請求項１から１９
までに記載の冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムを使用
して、昼夜連続的に発電を行い、夜間の電力需要が低下
した時に発電設備の余剰電力と熱エネルギとを用いて冷
熱の貯蔵を行い、昼間の電力需要が増大した時に前記貯
蔵した冷熱を前記発電設備の復水器およびその発電設備
の付帯設備または手段の復液器または凝縮器の冷却水を
冷却することを特徴とする発電方法を提供する。
【００３０】請求項２１の発明では、請求項２０記載の
発電方法において、復水器、復液器または凝縮器の冷却
水として海水を適用することを特徴とする発電方法を提
供する。
【００３１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照して説明する。
【００３２】第１実施形態（図１） 図１は、本発明の第１実施形態を示すシステム構成図で
ある。
【００３３】本実施形態は、液体空気を貯蔵して負荷平
準化を図る原子力発電システムについてのものである。
このシステムは、図１に示すように、大別して原子力発
電設備と、吸収式冷凍手段２と液体空気製造手段３と、
液体空気貯蔵槽４と、貯蔵冷熱変換手段５と、冷却水冷
却熱交換手段としての海水冷却熱交換手段６とを備えて
いる。
【００３４】原子力発電設備１は、例えば軽水型の原子
炉７と、蒸気タービン８と、復水器９と、主循環ポンプ
１０等とを備え、蒸気タービン８には発電機１１が同軸
に結合されている。そして、軽水よりなる冷却材が、原
子炉７において加熱されて飽和状態の蒸気となり、この
蒸気が主蒸気管１２を経由して蒸気タービン８に送られ
る。蒸気タービン８に送られた蒸気は蒸気タービン８を
駆動し、この蒸気タービン８の回転エネルギが発電機１
１において電気エネルギに変換されて発電が行われる。
蒸気タービン８からの排気は、排気管１３を経由して復
水器９内の熱交換部内を流れる冷却水と熱交換を行って
復水となる。この冷却水には例えば復水冷却系配管１４
を介して循環する海水１５が適用される。復水器９にお
いて生成された復水は、主循環ポンプ１０により、給水
系配管１６を介して原子炉７に還流される。
【００３５】吸収式冷凍手段２は、冷媒として水・アン
モニアの混合媒体を使用するもので、原子力発電設備１
の蒸気タービン８の中段より抽気配管１７を介して抽気
した中圧蒸気を熱源として混合媒体を加熱する構成とな
っている。即ち、閉ループ状の配管１８に順次に加熱器
１９、分離器２０、凝縮器２１、膨張弁２２、冷熱器２
３、復液器２４、ポンプ２５、熱交換器２６、および絞
り弁２７等を設けた構成とされている。詳述すると、加
熱器１９の熱交換部が、蒸気タービン８の中段および主
循環ポンプ１０の入口側に結合されている。そして、ポ
ンプ２５を出た混合媒体が熱交換器２６で熱交換を行っ
て加熱器１９に流入して加熱された後、分離器２０に入
り、ここでアンモニア濃度の高い溶液と低い溶液とに分
離される。アンモニア濃度の高い溶液は蒸気状態となっ
て凝縮器２１に入り、ここで蒸気が海水等で冷却され
る。この冷却された溶液は膨張弁２２を介して冷熱器２
３に入り、ここで液体空気製造手段３で圧縮された加熱
空気との熱交換により加熱されて蒸気となる。
【００３６】一方、分離器２０で分離されたアンモニア
濃度の低い混合媒体の溶液は、熱交換器２６で熱交換に
より冷却された後絞り弁２７を経由し、冷熱器２３で蒸
発した蒸気に混合吸収されて復液器２４に入り、ここで
海水等との熱交換により冷却されて復液となる。
【００３７】また、液体空気製造手段３は、大気中の空
気ａを圧縮する圧縮器２８，圧縮空気を冷却するための
第１、第２の熱交換装置２９，３０および液体空気製造
器３１等を空気配管３２に順次に配置して構成されてい
る。第１の熱交換装置２９は、吸収式冷凍手段２の冷熱
器２３に冷媒循環配管３２を介して連結されており、前
述した混合媒体との熱交換によって空気を冷却する構成
とされている。第２の熱交換手段３０は、貯蔵冷熱変換
手段５との間で液体プロパンまたはアンモニアを循環配
管３３によって循環させて、後述する液体空気の気化時
の冷熱の貯蔵分との熱変換を行い、圧縮した空気の冷却
を行うようになっている。液体空気製造器３１は、図示
しない精製装置、膨張タービン等によって構成され、こ
こで製造された液体空気が液体空気貯蔵槽４に移送され
るようになっている。
【００３８】また、貯蔵冷熱変換手段５は、図示しない
蒸発器、熱交換器等によって構成されており、液体空気
貯蔵槽４から液体空気を蒸発器に導き、その蒸発器内で
第２の熱交換装置３１から循環する液体空気プロパンま
たはアンモニア等の冷媒と熱交換を行って、液体空気を
加熱するようになっている。
【００３９】さらに、海水冷却熱交換手段６は、貯蔵冷
熱変換手段５で気化された空気を海水１５に注入して、
その海水を直接冷却する構成となっている。
【００４０】次に作用を説明する。
【００４１】電力需要の少ない夜間等においては、原子
力発電設備１の蒸気タービン８の中段より抽気が行わ
れ、吸収式冷凍手段２の加熱器１９の熱交換部で水・ア
ンモニアの混合媒体と熱交換が行われ、熱交換によって
冷却された蒸気は水となって主循環ポンプ１０の入口側
に還流する。一方、加熱器１９で加熱された水・アンモ
ニアの混合媒体は、分離器２０でアンモニア濃度の高い
蒸気と低い溶液とに分離される。アンモニア濃度の高い
蒸気は、凝縮器２１で海水冷却熱交換手段１５との熱交
換により凝縮し、その凝縮液は膨張弁２２を通って冷熱
器２３に流入する。なお、凝縮液は膨張弁２２を通過す
るときに、断熱膨張によって低温の冷媒となる。そし
て、この冷媒は冷熱器２３において、液体空気製造手段
３の第１の熱交換装置２９との間で循環する液体アンモ
ニアあるいは潜熱蓄熱粒子添加媒体を介して圧縮空気と
の熱交換によりその圧縮空気を冷却し、この熱交換によ
って加熱された冷熱器２３内の冷媒は蒸気となって復液
器２４に流れる。一方、分離器２０において分離された
アンモニア濃度の低い溶液は、熱交換器２６での冷却後
に絞り弁２７を経由してアンモニア濃度の高い冷媒蒸気
と混合し、これにより吸収混合が行われる。この吸収混
合媒体が、復液器２４に流入して、海水冷却熱交換手段
１５との熱交換により凝縮して復液となる。この低温の
復液が、ポンプ２５で加圧され、熱交換器２６でアンモ
ニア濃度の低い溶液との熱交換により加熱された後、加
熱器２６に還流して、前述した蒸気タービン８からの抽
気蒸気によってさらに加熱される。
【００４２】また、液体空気製造手段３においては、圧
縮器２８で大気中の空気ａが取り込まれて圧縮され、こ
の圧縮された空気は第１の熱交換装置２９において吸収
式冷凍手段２の冷熱器２３との間を循環する液体アンモ
ニアあるいは潜熱蓄熱粒子添加媒体によって冷却され、
その後、図示しない精製装置で水および二酸化炭素を除
去されて精製され、さらに図示しない圧縮器で再度高圧
に過圧縮され、その後再び冷却される。その後、さらに
熱交換装置３０において、−１５０℃近くまで冷却さ
れ、液体空気製造器３１の膨張弁で膨張冷却されて液体
空気となる。なお、この場合、第２の熱交換装置３０に
おける冷却には、後述する製造後の液体空気の気化によ
り発生する冷熱を使用する。製造された液体空気は、液
体空気貯蔵槽４に貯蔵される。
【００４３】一方、電力需要が増大する昼間等において
は、原子力発電設備１の蒸気タービン８の中段よりの抽
気を行わず、吸収式冷凍手段２の稼動も停止する。液体
空気貯蔵槽４より液体空気を取り出し、貯蔵冷熱変換手
段５の蒸発器に導く。この蒸発器においては、液体空気
製造手段３の第２の熱交換装置３０に貯蔵されている液
体空気を製造した時に発生した熱貯蔵液体としてのプロ
パンまたはアンモニアを取り出し、これとの熱交換によ
って液体空気を気化させる。冷却された熱貯蔵液体プロ
パンまたはアンモニアは再び貯蔵される。そして、０℃
以上に温度上昇した空気を海水冷却熱交換手段６に導
き、海水１５の中に注入して海水１５の冷却を行う。こ
れにより海水温度近くまで昇温された空気は、排気管３
４を介して大気中に放出する一方、海水冷却熱交換手段
６で冷却された海水１５は、復水冷却系配管１４を介し
て原子力発電設備１の復水器９に供給して、復水器９の
冷却を行う。これにより、蒸気タービン９の出口部の温
度が低下し、蒸気圧が小さくなるため、タービン効率が
向上し、変換電力量が増大してピークの電力需要一部に
対応することができる。なお、冷却された海水１５は、
吸収式冷凍手段２の凝縮器２１および復液器２４にも供
給されるので、吸収式冷凍作用の効率向上も図れるよう
になる。
【００４４】以上の第１実施形態によれば、深夜等の電
力と熱エネルギとを利用して液体空気の製造および貯蔵
を行い、昼間等のピーク電力需要時には、液体空気を気
化して原子力発電設備１の復水器８の冷却用海水温度を
下げることによりタービン効率を向上させて発電量を増
大することができ、原子力発電プラントの負荷平準化に
寄与することができる。
【００４５】なお、本実施形態においては、液体空気製
造手段３の熱交換装置２９と吸収式冷凍手段２の冷熱器
２３との間に、潜熱蓄熱粒子添加媒体を用いた熱移送回
路を形成することにより、液体空気製造手段３と吸収式
冷凍手段２との設置間隔を大きくすることが可能とな
り、これにより両手段２、３の配置設計が容易に行える
ようになる。
【００４６】第２実施形態（図２） 図２は、本発明の第２実施形態を示すシステム構成図で
ある。
【００４７】この図２に示すように、本実施形態のシス
テムは、第１実施形態の構成に加えて、貯蔵冷熱変換手
段５と海水冷却熱交換手段６との間に、気化した空気を
作動流体とする膨張タービン発電設備３５を設けたもの
である。他の構成については第１実施形態と同様である
から、図２の対応部分に図１と同一の符号を付して説明
を省略する。なお、図も一部簡略化して示してある。特
に言及なしい場合には、下記の他の実施形態においても
同様である。
【００４８】膨張タービン発電設備３５は、貯蔵冷熱変
換手段５から海水冷却熱交換手段１４に液体空気を供給
する液体空気供給配管３６の途中に設けられた膨張ター
ビン３７と、この膨張タービン３７に同軸的に結合され
た発電機３８とによって構成されている。
【００４９】そして、貯蔵冷熱変換手段５で気化され図
示しないポンプで高圧になった空気により膨張タービン
３７を駆動し、これに同軸的に結合された発電機３８に
よって発電を行うようになっている。この膨張タービン
３７で膨張された低温の空気は、海水冷却熱交換手段６
に導かれ、海水１５を冷却した後、大気に放出される。
【００５０】このような構成によると、昼間等の電力需
要が多い時に、液体空気貯蔵槽４より導いた液体空気の
気化により冷却された空気を使用して、海水冷却熱交換
手段６で海水１５の冷却を行うことができると同時に、
その液体空気を加圧して加熱および気化することで得ら
れた高圧の空気で膨張タービン３７を駆動して発電を行
うことにより、液体空気の状態で貯蔵していた冷熱エネ
ルギを昼間等のピーク電力需要に対して直接利用するこ
とができる。
【００５１】第３実施形態（図３） 図３は、本発明の第３実施形態を示すシステム構成図で
ある。
【００５２】この図３に示すように、本実施形態のシス
テムは、第２実施形態の構成に加えて、海水冷却熱交換
手段６の海水１５の流れの上流側に、液体空気を気化す
る時に得られる冷熱を貯蔵冷熱変換手段５より循環させ
て氷を製造するとともに製造した氷を用いて海水１５と
の熱交換を行わせる氷貯蔵冷却水冷却手段としての氷貯
蔵海水冷却手段３９を設けたものである。この氷貯蔵海
水冷却手段３９は海水凍結のための過冷却装置を有する
もので、この過冷却装置と貯蔵冷熱変換手段５との間に
冷熱を循環させる熱回路４０が設置されている。この熱
回路４０は、例えば貯蔵冷熱変換手段５で気化された空
気を冷媒として、氷貯蔵海水冷却手段３９内の過冷却装
置に循環させるようになっている。そして、この装置で
加熱された高圧空気が次に膨張タービン３７に導かれ、
これにより膨張タービン発電設備３５が稼動するように
なっている。氷貯蔵海水冷却手段３９では、過冷却装置
で海水１５の一部が空気との熱交換により過冷却状態と
され、過冷却を解除されて凍結し、氷として貯蔵される
ようにしてある。
【００５３】このような構成によると、昼間等の電力需
要が多い時には、貯蔵冷熱変換手段５で気化された空気
を、熱回路４０を介して氷貯蔵海水冷却手段３９内の過
冷却装置に流動させ、その過冷却装置で加熱された高圧
空気を膨張タービン３７に導き、これを駆動して同軸に
結合された発電機３８で発電を行う。この場合、氷貯蔵
海水冷却手段３９内の過冷却装置で海水１５の一部が過
冷却状態にされ、過冷却を解除されて凍結貯蔵され、こ
の貯蔵された氷が海水１５に溶けて一体となり、海水冷
却熱交換手段６を経て、復水器１９等に導かれる。
【００５４】本実施形態によれば、夜間等の余剰電力と
熱エネルギとを利用して製造および貯蔵した液体空気を
昼間等のピーク電力需要が発生する時に気化させて、氷
貯蔵海水冷却手段３９で氷の製造および貯蔵を行い、そ
の氷で海水１５を冷却することで、発電効率を向上する
ことができる。
【００５５】なお、氷貯蔵海水冷却手段３９と貯蔵冷熱
変換手段５との熱交換は、それらの熱交換部間を循環す
る空気以外の冷媒によって行うものとしてもよい。その
場合に熱回路４０内で循環する冷媒は、潜熱蓄熱粒子を
含むものとすることが望ましい。この場合には、貯蔵冷
熱変換手段５で潜熱蓄熱粒子が気化した空気で冷却さ
れ、氷貯蔵海水冷却手段３９の過冷却装置で潜熱蓄熱粒
子が加熱される熱循環回路が形成される。このような潜
熱蓄熱粒子添加媒体を用いた熱移送回路を形成すること
により、貯蔵冷熱変換手段５と氷貯蔵海水冷却手段３９
との設置間隔を大きくすることが可能となり、これらの
システムの配置設計を容易にすることができる。
【００５６】第４実施形態（図４） 図４は、本発明の第４実施形態を示すシステム構成図で
ある。
【００５７】この図４に示すように、本実施形態のシス
テムは、第１実施形態の構成に加えて、吸収式冷凍手段
２の冷媒との熱交換によって氷を製造するとともに製造
した氷を原子力発電設備のサプレッションプール４１に
供給する氷貯蔵非常用炉心冷却手段４２を設けたもので
ある。
【００５８】即ち、吸収式冷凍手段２の冷熱器２３と液
体空気製造手段３の第１の熱交換装置２９とは、冷媒循
環配管３２を介して連結されており、この冷媒循環配管
３２にはアンモニアあるいは潜熱蓄熱粒子混相媒体から
なる冷媒が循環するようになっている。この冷媒は、吸
収式冷凍手段２の冷熱器２３で熱交換によって冷却さ
れ、液体空気製造手段３の第１の熱交換装置２９に還流
する。
【００５９】そこで、本実施形態では、冷媒循環配管３
２から分岐する配管によって冷熱を取出す熱移送回路４
３を設け、この熱移送回路４３の先端に氷貯蔵非常用炉
心冷却手段４２を接続し、冷熱器２３で冷却された冷媒
を循環させるようにしてある。氷貯蔵非常用炉心冷却手
段４２は、過冷却装置およびポンプ等を有する構成とさ
れており、サプレッションプール４１にプール水循環用
の過冷却炉心冷却水移送回路４４を介して接続され、熱
移送回路４３の冷媒との熱交換によってプール水を冷却
するようになっている。他の構成は第１実施形態と同様
である。
【００６０】このような構成において、夜間等の余剰電
力と熱エネルギとを利用して海水冷却を行えることは前
記の通りであるが、本実施形態ではこれに加え、吸収式
冷凍手段２の冷熱器２３で冷却されたアンモニアあるい
は潜熱蓄熱粒子混相媒体等の冷媒を氷貯蔵非常用炉心冷
却手段４２に送って過冷却発生装置でプール水との熱交
換を行い、これによりプール水を過冷却状態としてサプ
レッションプール４１に還流させ、そこで過冷却状態の
解除により氷を生成することができる。そして、常時一
定量の氷をサプレッションプール４１に貯蔵することが
できる。
【００６１】本実施形態によれば、原子力発電設備１の
サプレッションプール４１のプール水を一部、氷の状態
で貯蔵することにより、必要なサプレッションプール４
１の容量を減少することができ、原子炉建屋の大きさを
縮小することができ、これにより原子力発電設備の建設
費削減が図れるようになる。
【００６２】また、潜熱貯蔵粒子混相媒体を熱移送回路
４３で循環する冷媒として適用し、吸収式冷凍手段２か
ら氷貯蔵非常用炉心冷却手段４２への熱移送を行うよう
にすれば、吸収式冷凍手段２から氷貯蔵非常用炉心冷却
手段４２までの移送距離を大きくすることが可能とな
り、これらのシステムの配置設計の容易化が図れる。
【００６３】第５実施形態（図５） 図５は、本発明の第５実施形態を示すシステム構成図で
ある。
【００６４】この図５に示すように、本実施形態のシス
テムも、氷を製造してサプレッションプール４１に供給
する氷貯蔵非常用炉心冷却手段４２を備えたものである
が、氷貯蔵非常用炉心冷却手段４２は、第３実施形態で
適用した海水冷却用の貯蔵冷熱変換手段５の熱回路４０
から冷熱を導入し、この冷熱との熱交換によって氷を製
造する構成としてある。
【００６５】即ち、本実施形態では熱回路４０に循環す
る冷媒をアンモニアまたは潜熱貯蔵粒子混相媒体とし、
この熱回路４０の分岐配管として熱移送回路４５を設
け、この熱移送回路４５を介して低温の冷媒を氷貯蔵非
常用炉心冷却手段４２に循環させるようになっている。
そして、この氷貯蔵非常用炉心冷却手段４２に、第４実
施形態と同様の過冷却炉心冷却移送回路４４を介してサ
プレッションプール４１が接続され、前記同様に氷が生
成され、常時一定量の氷がサプレッションプール４１に
貯蔵されるようになっている。
【００６６】本実施形態によれば、第４実施形態と同様
に、プール水の一部を氷の状態で貯蔵することにより、
必要なサプレッションプール４１の容量を減少すること
ができ、原子炉建屋の大きさを縮小できるのは勿論であ
るが、貯蔵冷熱変換手段５から氷貯蔵非常用炉心冷却手
段４２に冷媒を循環させる熱移送回路４５を設置するこ
とにより、液体空気貯蔵槽４に貯蔵された液体空気の冷
熱を非常用電源としても利用できるため、原子力発電設
備１の安全系の信頼性を向上することができるととも
に、原子力発電設備１に固有の安全系設備を削減するこ
とが可能となり、原子力発電設備１の建設費の削減を図
れるようになる。
【００６７】なお、本実施形態において、貯蔵冷熱変換
手段５から氷貯蔵非常用炉心冷却手段４２に熱移送をす
る熱移送回路４５の冷媒として、潜熱貯蔵粒子混相媒体
を適用した場合には、貯蔵冷熱変換手段５から氷貯蔵非
常用炉心冷却手段４２までの移送距離を大きくすること
が可能となり、これら各手段５，４２の配置設計が容易
化できる。
【００６８】第６実施形態（図６〜図８） 図６は、本発明の第６実施形態を示すシステム構成図で
あり、図７および図８は、図６に示したシステムの一つ
の要部についての異なる例をそれぞれ示す説明図であ
る。
【００６９】図６に示すように、本実施形態のシステム
は、原子力発電設備１の復水器９および吸収式冷凍手段
２の復液器２４への冷却水としての海水１５を冷却する
ために設置した前記各実施形態の氷蓄熱海水冷却手段６
に加えて、海水を凍結後に解凍して淡水を得る海水凍結
淡水化手段４６と、この海水凍結淡水化手段４６で得ら
れた低温の淡水の移送によって海水１５の冷却を行う冷
淡水移送冷却手段４７とを設けたものである。
【００７０】海水凍結淡水化手段４６は、前述した貯蔵
冷熱変換手段５から気化した液体空気（あるいは気化し
た液体空気と熱交換したアンモニアあるいは潜熱貯蔵粒
子混相媒体）を導入するとともに、海水導入管４８を介
して海水を導入し、後述するスタティック方式（図７）
またはハーベスト方式（図８）等の間接方式の製氷手段
を適用して製氷を行うとともに、この製造された氷を解
氷して得られる冷淡水を熱交換用媒体として使用できる
ようにするものである。冷淡水移送冷却手段４７は、海
水凍結淡水化手段４６から冷淡水循環配管４９を介して
冷淡水の供給を受け、復水器９等の冷却用海水１５との
熱交換を行って、その海水１５を冷却する構成となって
いる。
【００７１】図７は、スタティック方式による間接方式
の海水凍結淡水化手段４６の構成、およびそれと冷淡水
移送冷却手段４７との接続構成を詳細に示している。
【００７２】この海水凍結淡水化手段４６は、貯蔵冷熱
変換手段５からの冷媒配管である熱回路４０から冷熱を
受け、製氷用熱回路５０内の冷媒を冷却する受熱用熱交
換器５１と、製氷用熱回路５０の先端側に設けられた複
数の製氷コイル５２およびそれらを囲む製氷槽５３とを
有する。なお、製氷用熱回路５０は閉ループ状で、冷媒
循環ポンプ５０ａを有するとともに、複数の製氷コイル
５２毎に並列に接続されて各コイル入出部毎に開閉用の
バルブ５０ｂを有している。
【００７３】そして、各製氷槽５３に前述した海水導入
管４８が接続されており、この海水導入管４８のポンプ
４８ａによって導かれた海水が連続的に製氷槽５３に供
給されるとともに、受熱用熱交換器５１で冷却された冷
媒が各製氷コイル５２に循環して、その表面に海水を凍
結させるようになっている。また、各製氷槽５３には排
水管５４が接続され、非凍結分の供給海水を廃液として
排出するとともに、排出途中に設けられた給排水熱交換
器５５で給水側海水との熱交換を行って給水を予冷する
ようになっている。
【００７４】さらに、製氷槽５３には、製氷コイル５２
の表面で凍結した氷の後の融解時に生じる淡水を排出す
るための淡水排出管５６が接続されており、この淡水排
出管５６を介して淡水貯蔵槽５７側に淡水を排出できる
ようになっている。なお、淡水排出管５６は海水導入管
４８に凍結管部５８を介して連結され、これらに設けた
バルブ５９ａ，５９ｂ，５９ｃによって流路を切り換え
ることにより、淡水貯蔵槽５７に貯蔵している淡水を海
水導入管４８を介して製氷槽５３に戻すことができるよ
うになっている。この戻される淡水は後述するように、
製氷槽５３内の氷の融解前に、氷の表面に流動接触させ
て塩分を除去するために使用される。
【００７５】さらにまた、製氷槽５３には、氷の融解に
より生じる冷淡水を循環させて冷熱を取出す閉ループ状
配管からなる熱回路６０が接続されている。この熱回路
６０は、冷淡水循環用ポンプ６１と、各製氷槽５３への
冷淡水出入口毎に設けられた開閉用のバルブ６２とを有
し、各製氷槽５３から冷淡水を選択的に取出して循環さ
せることができるようになっている。そして、この熱回
路６０に、前記の復水冷却系配管１４に設けられた冷淡
水移送冷却手段４７が接続され、この冷淡水移送冷却手
段４７内で復水器等の冷却用の海水１５が冷淡水との熱
交換によって冷却できるようになっている。なお、熱回
路６０には別の熱交換器６３が接続され、この熱交換器
６３では、淡水排出管５６内を流れる淡水との熱交換が
行われるようになっている。
【００７６】このような構成において、例えば夜間等の
電力需要が少い時に、製氷槽５３で製氷を行う。この場
合には、製氷用として導入される海水は、熱交換器５５
で予冷されて製氷槽５３に供給され、製氷コイル５２の
内部を流れる冷媒と熱交換を行い、製氷コイル５２の表
面に凍結する。製氷コイル５２の表面に一定厚さの氷層
が形成されると、熱回路５０の冷媒循環を停止し、製氷
層５３内の海水を熱交換器５５を経由して排出する。こ
の製氷作用を各製氷槽５３について順次に行う。
【００７７】そして、例えば昼間の電力需要の多い時
に、製氷コイル５２の表面に氷が付着した状態で淡水を
淡水貯蔵槽５７から製氷槽５３に注入して、まず氷の表
面等に付着した塩分を洗い流し、熱交換器５５を経由し
て廃液として排出する。塩分の洗い流しが終了すると、
各製氷槽５３から氷の融解による冷淡水を熱回路６０に
より冷淡水移送手段４７に循環させて、復水器冷却用の
海水１５の冷却を行わせて発電設備の効率向上を図る。
海水冷却後の淡水は、熱交換器６２で熱交換を行った
後、淡水貯蔵槽５７に導かれる。
【００７８】図８は、異なる間接方式の例として、ハー
ベスト方式による海水凍結淡水化手段４６（４６ａ）を
詳細に示している。
【００７９】この海水凍結淡水化手段４６ａでは、製氷
槽５３内に製氷パネル６４を備え、この製氷パネル６４
で製氷を行う構成とされている。即ち、海水が熱交換器
５５で予冷されて製氷槽５３の製氷パネル６４の上部に
供給され、製氷パネル６４の外部を流下しながら製氷パ
ネル６４内を流れる冷媒と熱交換を行い、凍結する。廃
液は、熱交換器５５で熱交換を行って排出される。製氷
パネル６４の表面に一定厚さの氷層が形成されると熱回
路５０の冷媒循環と海水供給を停止し、順次別の製氷槽
５３で製氷作業を行う。解氷による冷熱の取出し利用
は、図７の場合と略同様である。
【００８０】本実施形態では以上のように、貯蔵冷熱変
換手段５で液体空気を気化する時に発生する冷熱と熱交
換したアンモニアあるいは潜熱貯蔵粒子混相媒体を冷却
し、その冷熱を海水凍結淡水化手段４６に移送して海水
から淡水氷を製造して貯蔵しておき、昼間等のピーク電
力需要の発生する時に海水凍結淡水化手段４６に貯蔵し
ておいた氷に淡水を吹き付けて冷淡水を製造し、この淡
水を冷淡水移送冷却手段４７に循環させて原子力発電設
備１の復水器９および吸収式冷凍手段２の復液器２４冷
却用の海水１５を冷却するものである。
【００８１】したがって、本実施形態によれば、前述し
た第３実施形態の効果に加えて、昼間等のピーク電力需
要が発生する時に、貯蔵した氷で原子力発電設備１の復
水器９の冷却用海水１５を冷却して、タービン出口圧力
を下げことにより、タービンの出力効率を向上すると同
時に、淡水を製造できる等の効果が奏される。
【００８２】第７実施形態（図９） 図９は、本発明の第７実施形態を示すシステム構成図で
ある。
【００８３】この図９に示すように、本実施形態のシス
テムは、第６実施形態の構成に加えて、海水凍結淡水化
手段４６から原子力発電設備１のサプレッションプール
４６に冷却用の冷媒を循環させる冷淡水移送冷却手段と
しての熱移送回路６５を設けたものである。
【００８４】即ち、海水凍結淡水化手段４６に貯蔵され
た淡水の氷を解凍した冷淡水を冷媒として熱移送回路６
５によって原子力発電設備１のサプレッションプール４
１に循環させ、その冷熱によって非常用炉心冷却水であ
るプール水を冷却するようにしてある。
【００８５】このような構成によれば、非常用炉心冷却
が必要なった時に、海水凍結淡水化手段４６に貯蔵され
ている氷を淡水接触等により解凍させて冷淡水を製造
し、この冷淡水を原子力発電設備１のサプレッションプ
ール４１に循環させることで、サプレッションプール４
１の非常用炉心冷却水温度を低下させることができる。
【００８６】したがって、本実施形態によれば、第６実
施形態の効果に加えて、原子力発電設備１のサプレッシ
ョンプール４１の非常用炉心冷却水温度を低下させるこ
とにより、原子力発電設備１の安全性向上が図れるよう
になる。また、貯蔵された液体空気を気化させることで
海水凍結淡水化手段４６で氷の製造が行え、同時に、膨
張タービン３７での発電が行えるため、電源喪失対応の
安全系を提供することも可能となる。
【００８７】第８実施形態（図１０および図１１） 図１０は、本発明の第８実施形態を示すシステム構成図
であり、図１１は、図１０の要部を詳細に示す説明図で
ある。
【００８８】図１０に示すように、本実施形態のシステ
ムにおいては、液体空気製造手段３が第１実施形態の液
体空気製造器３１に代えて、液体空気とともに液体酸素
および液体窒素を製造する深冷空気分離装置６６を有す
るものとする一方、液体空気貯蔵槽４に加えて液体酸素
貯蔵槽６７および液体窒素貯蔵槽６８を備えた構成とな
っている。
【００８９】そして、電力需要が低下した時に余剰電力
と熱エネルギとを用いて液体空気とともに液体酸素およ
び液体窒素を製造して各貯蔵槽６７，６８にそれぞれ貯
蔵し、電力需要が増大した時に液体空気および液体窒素
を気化して原子力発電設備１の復水器９および吸収式冷
凍手段２の復液器２４の冷却水を冷却するとともに、液
体酸素は図示しない化石燃料火力発電プラントでの燃焼
用その他の用途に用いるようにしている。なお、液体空
気製造手段３は、第１実施形態と同様に、吸収式冷凍手
段２との熱交換を行うための第１の熱交換装置２９、貯
蔵冷熱変換用の第２の熱交換装置３０等を備えている。
【００９０】図１１は、液体空気製造手段３を構成する
第１，第２の熱交換装置２９，３０および深冷空気分離
装置６６とともに、貯蔵冷熱変換手段５、液体空気貯蔵
槽４、液体酸素貯蔵槽６７および液体窒素貯蔵槽６８等
の構成を詳細に示している。
【００９１】まず、第１の熱交換装置２９は前段冷却器
６９、精製装置７０および後段冷却器７１等を有する構
成とされている。前段冷却器６９では、圧縮機２８で圧
縮された大気中の空気ａが、吸収式冷凍手段２の冷媒に
より冷却される。この冷却された空気は、精製装置７０
で二酸化炭素を除去されて精製された後、モータ７２で
駆動される圧縮機７３で高圧に圧縮されて後段冷却器７
１に導かれる。後段冷却器７１では、導かれた空気が、
吸収式冷凍手段２の冷熱器２３との間で循環する第１実
施形態で述べた冷媒を介して熱交換されてさらに冷却さ
れた後、第２の熱交換装置３０に送られる。
【００９２】第２の熱交換装置３０は、第１の熱交換装
置３０から送られた空気を冷却するための直列配置の一
対の熱交換器７４，７５と、このうち上流側の熱交換器
７４から排出された空気の一部を抽気して導入する膨張
タービン７６と、各熱交換器７４，７５での交換熱量を
貯蔵する熱貯蔵槽７７，７８とを有する構成となってい
る。そして、各熱交換器７４，７５では、貯蔵冷熱変換
手段５からの冷熱により空気が酸素気化温度以下まで冷
却される。両熱交換器７４，７５を経た冷却空気は、後
述する深冷空気分離装置６６の低圧清留塔に導かれ、ま
た膨張タービン７６を経た空気は同様に中圧精留塔に導
かれる。熱貯蔵槽７６，７７では、熱交換によって空気
から放出された熱量が貯蔵され、この熱量は後の液体空
気の気化用熱源とされる。
【００９３】次に深冷空気分離装置６６は、第２の熱交
換装置３０から導かれた冷却空気を酸素および窒素に分
離するための低圧精留塔７９および中圧精留塔８０を有
する複式精留塔８１と、この複式精留塔８１の上下流側
に接続された過冷却器８２、複数の膨張弁８３，８４，
８５，８６，８７と、気液分離器８８，８９とを備えた
構成とされている。そして、第２の熱交換装置３０の両
熱交換器７４，７５を経た冷却空気の一部は膨張弁８３
を介して中圧精留塔８０に導入されるとともに、その冷
却空気の他の一部および膨張タービン７６を経た冷却空
気は過冷却器８０と別の膨張弁８４とを経て低圧精留塔
７９に導入される。
【００９４】低圧精留塔７９内では、冷却空気から酸素
が分離されて塔底部に液体酸素９０として貯留され、残
留空気（不純窒素）は塔頂部側に分離される。塔底部の
液体酸素は過冷却器８２に送られて過冷却された後、膨
張弁８５で膨張し、その後液体酸素貯蔵槽６７に貯蔵さ
れる。
【００９５】中圧精留塔８０内では窒素と酸素とが分離
され、塔底部に貯留した液体酸素９０は過冷却器８２お
よび膨張弁８４を経て低圧精留塔７９に導入され、その
塔底部の液体酸素９０と合流して、前記同様に取出され
て液体酸素貯蔵槽６７に導かれる。一方、中圧精留塔８
０内で分離された窒素は気体の手段で塔頂部側から取出
され、過冷却器８２で過冷却され、さらに膨張弁８６で
大気圧に膨張された後、気液分離器８８に導かれ、ここ
で分離された液相部が液体窒素貯蔵相６８に液体窒素９
１として貯蔵される。
【００９６】また、低圧精留塔７９で分離された気体状
態の空気（不純窒素）は膨張弁８７で膨張された後、別
の気液分離器８９に導かれて気液分離される。そして、
液相部は液体空気貯蔵槽４に液体空気９２として貯蔵さ
れる一方、気相部は前記の気液分離器８８で分離された
気相部と合流して、気体空気・窒素９３として放出され
る。
【００９７】ここで液体空気貯蔵槽４に貯蔵された液体
空気９２が、電力需要増大時に貯蔵冷熱変換手段５に供
給され、前述した第２熱交換手段３０の気化作用を受け
るものである。即ち、貯蔵冷熱変換手段５は、液体空気
９３を圧送するための加圧ポンプ９４および蒸発器９５
等を有し、この蒸発器９５に送られた液体空気９２に熱
貯蔵槽７７，７８からの貯蔵熱量が熱交換器７４，７５
を介して与えられ、これにより液体空気９２が気化され
て、復水ポンプ等の冷却用海水を冷却するための海水冷
却熱交換手段６へ供給される。なお、この液体空気９２
の気化により発生する冷熱は、熱貯蔵槽７７，７８に冷
熱として貯えられ、夜間等の電力需要が減少した時の液
体空気製造の際には、この貯えられた冷熱が逆に空気冷
却用として利用されるものである。
【００９８】以上の第８実施形態によれば、前述した第
１実施形態と同様の作用効果、即ち、深冷空気分離装置
６６を用いて液体空気９２を製造することで、原子力発
電設備１の復水器９および吸収式冷凍手段２の復液器２
４の冷却水を冷却してタービン効率等を向上できること
に加え、液体空気９２と同時に、液体酸素９０および液
体窒素９１が製造でき、この液体酸素９０を他の化石燃
料燃焼式発電設備に利用したり、また液体窒素９１を商
品化する等、種々の利点が得られる。
【００９９】第９実施形態（図１２） 図１２は本発明の第９実施形態を示すシステム構成図で
ある。
【０１００】この図１２に示すように、本実施形態のシ
ステムは、原子力発電設備１と、この原子力発電設備１
の蒸気タービン８の中段より抽気した中圧蒸気を熱源と
する吸収式冷凍手段２と、この吸収式冷凍手段２の冷媒
との熱交換によって氷を製造するとともに貯蔵し、その
氷と原子力発電設備１の復水器９および吸収式冷凍手段
２の復液器２４で使用する海水１５との熱交換を行わせ
る氷貯蔵海水冷却手段３９とを備えた構成となってい
る。
【０１０１】即ち、本実施形態では液体空気製造手段３
がなく、吸収式冷凍手段２の冷熱器２３で発生した冷熱
を熱移送回路９６により氷貯蔵海水冷却手段３９に直接
供給し、海水１５の一部を冷凍して氷を製造し、これに
より海水を冷却するようにしてある。なお、図１２にお
いては吸収式冷凍手段２を簡略的に示してあるが図１で
示した第１実施形態のものと同様である。また、氷貯蔵
海水冷却手段３９および熱移送回路９６内で循環する冷
凍等については、図３に示した第３実施形態のものと同
様である。
【０１０２】そして、本実施形態では、電力需要が低下
した時に前記原子力発電設備１の余剰電力と熱エネルギ
とを用いて吸収式冷凍手段２および氷貯蔵海水冷却手段
３９を稼動することにより氷の製造および貯蔵を行う一
方、電力需要が増大した時に氷貯蔵海水冷却手段３９に
貯蔵した氷を用いて原子力発電設備１の復水器９および
吸収式冷凍手段２の復液器２４の冷却用海水１５を冷却
する。
【０１０３】本実施形態によれば、前記各実施形態と同
様に、夜間等の余剰電力と熱エネルギとを用いて吸収式
冷凍手段２で冷熱を製造し、この冷熱によって氷を製造
および貯蔵し、昼間の電力需要が多い時に氷を溶かして
海水１５を冷却し、冷却された海水１５で復水器９等の
冷却を行うことにより、蒸気タービン８の出力効率を向
上させて発生電力の増大が図れるものであり、この場合
に液体空気製造手段のない簡便な構成とすることができ
る等の利点が得られる。
【０１０４】第１０実施形態（図１３） 図１３は本発明の第１３実施形態を示すシステム構成図
である。
【０１０５】この図１３に示すように、本実施形態のシ
ステムは第９実施形態を変形したもので、吸収式冷凍手
段２の冷熱器２３と氷貯蔵海水冷却手段３９との間で潜
熱媒体９７ａを循環して冷熱を貯蔵する潜熱貯蔵手段９
７を備えている。そして、電力需要が低下した時に余剰
電力と熱エネルギとを用いて潜熱貯蔵手段９７に冷熱を
貯蔵するとともに、潜熱貯蔵手段９７から冷媒を氷貯蔵
海水冷却手段３９に熱移送回路９６を介して循環させて
氷貯蔵海水冷却手段３９で氷を製造および貯蔵し、電力
需要が増大した時に原子力発電設備１の復水器９および
吸収式冷凍手段２の復液器２４の冷却用海水１５を氷貯
蔵海水冷却手段３９で冷却するようにしてある。
【０１０６】また、本実施形態のシステムにおいては熱
移送回路９６から分岐回路９８を引出して、非常時に潜
熱貯蔵手段９７から原子力発電設備１のサプレッション
プール４１に冷媒を循環させて除熱することができるよ
うにしてある。
【０１０７】なお、本実施形態において、潜熱貯蔵手段
９７で使用する潜熱媒体９７ａ、熱移送回路９６および
分岐回路９８で循環させる冷媒としては、アンモニアあ
るいは潜熱蓄熱粒子混相媒体が適用できる。
【０１０８】本実施形態によれば、潜熱貯蔵手段９７で
の蓄熱を利用して海水１５の氷を製造および貯蔵するこ
とで前記第９実施形態と同様に、原子力発電設備１の復
水器９の等の冷却を行うことにより、蒸気タービン８の
出力効率を向上させ、発生電力を増大させることができ
るとともに、非常用炉心冷却系を作動させる事態が発生
した場合においても、潜熱貯蔵手段９７の冷熱を取出し
てサプレッションプール４１の炉心冷却水を冷却するこ
とにより原子炉の安全性を高めることができる。
【０１０９】第１１実施形態（図１４〜図１６） 本実施形態のシステムは、第１実施形態の吸収式冷凍シ
ステム２に代えて、混合媒体サイクル利用の混合媒体発
電設備および冷媒製造手段を設置したものである。
【０１１０】図１４は本実施形態のシステム全体を示す
構成図であり、図１５は要部を詳細に示す説明図であ
り、図１６は図１５の変形例を示す説明図である。
【０１１１】図１４に示すように、本実施形態では、概
略的に、原子力発電設備１と、この原子力発電設備１の
蒸気タービン８のの排蒸気を熱源とする水・アンモニア
混合媒体サイクル利用の混合媒体発電設備９９および高
濃度アンモニア蒸気利用の冷媒製造手段１００と、この
冷媒製造手段１００で製造した冷媒を用いて冷却するこ
とにより液体空気を製造する液体空気製造手段３と、こ
の液体空気製造手段３によって製造した液体空気を貯え
る液体空気貯蔵槽４と、この液体空気貯蔵槽４に貯えた
液体空気を気化する時に得られる冷熱と液体空気製造手
段３で空気を凝固する時に得られる発熱とをそれぞれ保
持してそれらの各作用時にその保持熱を使用して熱交換
を行う貯蔵冷熱変換手段５と、原子力発電設備１、混合
媒体発電設備９９および冷媒製造手段１００で使用する
海水を液体空気貯蔵槽４から排出される空気の冷熱との
熱交換によって冷却する冷却水冷却熱交換手段としての
海水冷却熱交換手段６を備えている。そして、電力需要
が低下した時に原子力発電設備１の余剰電力と熱エネル
ギとを用いて液体空気製造手段３を稼動することにより
液体空気を製造して液体空気貯蔵槽４に貯蔵するととも
に、混合媒体発電設備９９および冷媒製造手段１００を
稼動して冷媒を製造し、電力需要が増大した時に液体空
気貯蔵槽４から排出されて気化した空気を用い原子力発
電設備１の復水器および混合媒体発電設備９９の凝縮器
への冷却用の海水を冷却するようになっている。
【０１１２】即ち、原子力発電設備１は、原子炉７、蒸
気タービン８、主循環ポンプ１０等で構成されており、
蒸気タービン８に発電機１１が同軸的に結合されてい
る。そして、原子炉７で生成された飽和蒸気が蒸気ター
ビン８を駆動して発電を行い、蒸気タービン８の排気
は、混合媒体発電設備９９の混合媒体サイクル部で復水
とされ、主循環ポンプ１０で加圧されて循環するように
なっている。
【０１１３】混合媒体発電設備９９は、原子力発電設備
１の蒸気タービン８の排気で熱移送され、高濃度のアン
モニア蒸気を生成する混合媒体サイクル部１０１と、こ
こで生成されたアンモニア蒸気によって駆動される混合
媒体タービン１０２と、この混合媒体タービン１０２に
同軸的に結合された発電機１０３とを有する。また、混
合媒体サイクル部１０１で生成されたアンモニア蒸気は
冷媒製造手段１００に移送され、後述する冷却あるいは
加熱等に使用された後、混合媒体サイクル部１０１に回
帰する構成となっている。
【０１１４】冷媒製造手段１００では、高濃度のアンモ
ニア蒸気を用いて冷媒が製造され、この冷媒が液体空気
製造手段３の第１の熱交換装置２９に熱移送回路３２を
介して循環することで液体空気製造用の冷熱が送られる
ようになっている。
【０１１５】図１５は、混合媒体発電設備９９、冷媒製
造手段１００等の構成を詳細に示したものである。
【０１１６】この図１５に示すように、混合媒体サイク
ル部１０１は、原子力発電設備１の蒸気タービン８から
の排気蒸気によって水・アンモニア混合媒体を加熱する
混合媒体加熱器１０４と、この混合媒体加熱器１０４で
蒸発したアンモニア濃度の高い混合媒体を混合媒体ター
ビン１０２の駆動後に復液させる低圧復液器１０５と、
この低圧復液器１０５で復液となった混合媒体を混合媒
体加熱器１０４に還流させるための中圧ポンプ１０６お
よび高圧ポンプ１０７と、両ポンプ１０６，１０７間に
設けられた中圧分離器１０８および中圧復液器１０９
と、複数の絞り弁１１０，１１１，１１２，１１３とを
備えている。
【０１１７】そして、混合媒体タービン１０２の排気が
低圧復液器１０５に流入して低圧復液が流れる熱交換部
１１４で冷却された後、中圧分離器１０８で分離された
低濃度アンモニア液の混合媒体の減圧されたものと吸収
・混合され、さらに海水が流れる熱交換部１１５で冷却
されて低圧復液となる。低圧復液は中圧ポンプ１０６で
加圧された後に分流され、一方は低圧復液器１０５の熱
交換部１１４としての配管で熱交換を行って中圧分離器
１０８に導かれ、他方は中圧復液器１０９に導かれる。
中圧分離器１０８に流入した復液は、蒸気と液とに分留
され、液は絞り弁１１２を経由して低圧復液器７１に戻
され、蒸気は中圧復液器１０９に導かれる。中圧復液器
１０９では、中圧分離器１０９で分離された蒸気と低圧
復液の分流とが混合した状態で流入し、海水が流れる熱
交換部１１６で冷却され、中圧復液となる。中圧復液は
高圧ポンプ１０７により、絞り弁１１３を経て混合媒体
加熱器１０４に還流する。
【０１１８】一方、冷媒製造手段１００は、凝縮器１１
７、膨張弁１１８、蒸発器１１９等によって構成されて
いる。そして、混合媒体加熱器１０４で蒸発した高濃度
のアンモニア蒸気が混合媒体タービン１０２の上流側で
分流されて凝縮器１１７に導かれ、海水が流れる熱交換
部１２０で冷却されて凝縮液が生成される。この凝縮液
は膨張弁１１８で断熱膨張された後、蒸発器１１９に導
かれる。蒸発器１１９では、冷却を行う対象物によって
加熱された冷媒が流れる熱交換部１２１で加熱されて蒸
気となる。ここで発生した蒸気は、混合媒体タービン１
０２からの排気と合流して低圧復液器１０５に導かれ
る。
【０１１９】このような構成において、夜間の電力需要
の少ない時には混合媒体加熱器１０４で水・アンモニア
混合媒体が加熱され、蒸発したアンモニア濃度の高い混
合媒体は分流されて混合媒体タービン１０２と冷媒製造
手段１００に導かれる。混合媒体タービン１０２を駆動
して低温、低圧になった混合媒体の排気は、低圧復液器
１０５に導かれて低圧復液となる。この低圧復液は、ア
ンモニア濃度の低い混合媒体をつくために中圧分離器１
０８に導かれるものと、中圧復液器１０９に導かれるも
のに分離される。中圧復液器１０９で生成された中圧復
液は、高圧ポンプ１０７で加圧されて混合媒体加熱器１
０４に還流する。
【０１２０】一方、冷媒製造手段１００に導かれた混合
媒体蒸気は、凝縮器１１７において海水で冷却されて液
となり、膨張弁１１８で冷媒となって蒸発器１１９に導
かれる。蒸発器１１９で蒸気となった冷媒は液体空気製
造システム３の第１の熱交換装置２９との間を循環する
熱移送媒体で加熱されて蒸発する。この生成された蒸気
は、混合媒体タービン１０２からの排気と合流して前記
と同様の処理が行われる。
【０１２１】一方、昼間の電力需要が多い時には、混合
媒体加熱器１０４で生成されたアンモニア濃度の高い混
合媒体蒸気を冷媒製造手段１００に導くことなく、全て
混合媒体タービン６４に導いて混合媒体タービン１０２
の駆動により発電を行う。また、貯蔵冷熱変換手段５で
気化された空気を海水冷却熱交換手段６に導き海水１５
に注入してこれを冷却し、混合媒体発電設備９９の低圧
復液器１０５に導き熱交換を行う。この場合、海水１５
が低温になっているため、混合媒体タービン１０２の出
口部温度が低くなり、タービン効率を向上させることが
でき、発電量を増大させることでピーク電力需要に寄与
することができる。
【０１２２】したがって、本実施形態によれば、第１実
施形態の効果に加えて、混合媒体発電設備９９でも発電
を行うことにより、熱効率を蒸気タービン発電の場合に
比べて向上することができるとともに、貯蔵氷を使用し
て冷却した海水１５を低圧復液器１０５に供給すること
により、混合媒体タービン１０２の出口圧力を低下さ
せ、混合媒体発電設備９９の効率を向上することがで
き、発電量増大が図れるという効果が奏される。
【０１２３】図１６は、本実施形態の変形例を示してい
る。
【０１２４】即ち、前記の図１５に示したシステムに対
し、本例では、混合媒体加熱器１０４で蒸発した混合媒
体を分離する高圧分離器１２２を備えている。また、低
圧復液器１０５は吸収器１２３と凝縮器１２４とを有す
る構成とし、この低圧復液器１０５からの復液の還流経
路に熱交換器１２５を設けてある。そして、混合媒体タ
ービン１０２からの排気とともに、中圧分離器１０８で
分離された冷媒液を熱交換器１２５で冷却した後に吸収
器１２２に導くようにしてある。なお、中圧分離器１０
８には、高圧分離器１２２で分離された液冷媒が流入す
るようになっている。さらに、冷媒製造手段１００は凝
縮器１２６および膨張弁１２７を有する構成とし、中圧
分離器１０８で分離した蒸気は、凝縮器１２６および膨
張弁１２７を介して冷媒製造手段１００の蒸発器１２１
に導かれるルートと、途中で分離して混合媒体タービン
１０２の中段に導かれるルートとに分かれるようにして
ある。
【０１２５】このような構成においては、混合媒体加熱
器１０４で蒸気タービン８の排気と熱交換が行われ、混
合媒体は高圧分離器１２１でアンモニア濃度の高い蒸気
と、低い液に分離される。蒸気は、混合媒体タービン１
０２に導かれ、混合媒体タービン１０２を駆動して発電
を行い、その排気は低圧復液器１０５の吸収器１２３に
導かれる。この吸収器１２３で、タービン排気と中圧分
離器１０８で分離された液で熱交換をして減圧したもの
との混合および吸収が行われ、凝縮器１２４において、
海水が流れる熱交換部１２８で熱交換が行われ、凝縮に
より低圧復液が生成される。低圧復液は、高圧ポンプ１
０７で加圧され、熱交換器１２５の熱交換部１２９で中
圧分離器１０８の分離液との熱交換の後、混合媒体加熱
器１０４に還流するものと、減圧弁１３０での減圧後に
中圧分離器１０８への流入するものとに分流される。高
圧分離器１２１で分離した液は、別の減圧弁１３１で減
圧されて中圧分離器１０８に流入する。この中圧分離器
１０８で分離した蒸気は、混合媒体タービン１０２の中
圧段に導かれる一方、分離した液は、熱交換器１２５の
熱交換部１２９で冷却された後、絞り弁１３２を経由し
て吸収器１２３に導かれる。
【０１２６】また、冷媒製造システム１００では、高圧
分離器１２１で分離されたアンモニア濃度の高い蒸気が
凝縮器１１７に導かれ、海水が流れる熱交換部１２０で
凝縮されて液となり、膨張弁１１８で冷媒となって蒸発
器１１９に導かれる。この蒸発器１１９には、中圧分離
器１０８で分離されたアンモニア濃度の高い蒸気が凝縮
器１２６を介して導かれる。この際、凝縮器１２６では
蒸気が海水の流れる熱交換部１３３で凝縮されて液とな
り、膨張弁１２７で冷媒となって蒸発器１１９に流入す
る。蒸発器１１９では、冷却を行う対象物で加熱された
冷媒が流れる熱交換部１２１で熱交換が行われ、蒸気が
生成される。生成した蒸気は吸収器１２３に導かれる。
【０１２７】このような構成によっても、前記同様の効
果が奏される。
【０１２８】第１２実施形態（図１７） 本実施形態は、第１１実施形態における液体空気製造手
段３を削除し、これに代えて図１３で示した潜熱貯蔵手
段９７を設置し、かつ海水冷却熱交換手段３９を氷貯蔵
海水冷却手段３９に変更したものである。そして、潜熱
貯蔵手段９７と冷媒製造手段１００および氷貯蔵海水冷
却手段３９との間を、アンモニアあるいは潜熱蓄熱粒子
混相媒体の熱移送回路９６，１３４で接続してある。
【０１２９】このような構成によれば、夜間の電力需要
の少ない時には冷媒製造手段１００で冷媒を製造し、潜
熱貯蔵手段９７にアンモニアあるいは潜熱蓄熱粒子混相
媒体で冷熱を移送して貯蔵し、潜熱貯蔵手段９７に貯蔵
された冷熱をアンモニアあるいは潜熱蓄熱粒子混相媒体
で氷貯蔵海水冷却手段３９に移送し、過冷却装置を用い
て海水１５により氷を生成して貯蔵を行うことができ
る。
【０１３０】そして、昼間の電力需要が多い時には、氷
貯蔵海水冷却手段３９に貯蔵された氷を溶かして海水１
５と混合して海水１５の温度を下げ、混合媒体発電設備
９９の復液器の冷却を行う。低温の海水１５で復液器の
冷却を行うことにより、混合媒体タービン１０２の出口
背圧を下げることができ、この混合媒体タービン１０２
の効率を向上することができ、発電量増大ひいては昼間
の電力需要増大に対処することができる。
【０１３１】以上の各実施形態では、原子炉を熱源とし
た発電プラントを適用したが、本発明の適用範囲はこれ
に限られるものではなく、ガス冷却高温炉発電設備、化
石燃料燃焼発電プラント、廃棄物発電プラント等でガス
タービン、水蒸気タービンの温度カスケードを形成する
場合の水蒸気タービンの復水器に対して広く適用するこ
とができる。
【０１３２】
【発明の効果】以上で詳述したように、本発明によれ
ば、夜間や休日などの余剰な電気力や熱エネルギを用い
て低温媒体の形で冷熱を貯蔵しておき、昼間等のピーク
電力発生時等に冷熱を利用して復水器等に供給する冷却
水の低温化等を可能とし、それにより発電効率を向上さ
せることができ、電力需要の変化に対する負荷平準化が
図れる冷熱貯蔵型の負荷平準化発電システムおよびその
システムを用いた発電方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示すシステム構成図。
【図２】本発明の第２実施形態を示すシステム構成図。
【図３】本発明の第３実施形態を示すシステム構成図。
【図４】本発明の第４実施形態を示すシステム構成図。
【図５】本発明の第５実施形態を示すシステム構成図。
【図６】本発明の第６実施形態を示すシステム構成図。
【図７】図６に示したシステムの要部についての一例を
示す説明図。
【図８】図６に示したシステムの要部についての異なる
例を示す説明図。
【図９】本発明の第７実施形態を示すシステム構成図。
【図１０】本発明の第８実施形態を示すシステム構成
図。
【図１１】図１０の要部を詳細に示す説明図。
【図１２】本発明の第９実施形態を示すシステム構成
図。
【図１３】本発明の第１０実施形態を示すシステム構成
図。
【図１４】本発明の第１１実施形態のシステム全体を示
す構成図。
【図１５】図１４の要部を詳細に示す説明図。
【図１６】図１５の変形例を示す説明図。
【図１７】本発明の第１２実施形態を示すシステム構成
図。
【符号の説明】
１ 原子力発電設備 ２ 吸収式冷凍手段 ３ 液体空気製造手段 ４ 液体空気貯蔵槽 ５ 貯蔵冷熱変換手段 ６ 海水冷却熱交換手段（冷却水冷却熱交換手段） ７ 原子炉 ８ 蒸気タービン ９ 復水器 １０ 主循環ポンプ １１ 発電機 １２ 主蒸気管 １３ 排気管 １４ 復水冷却系配管 １５ 海水（冷却水） １６ 給水系配管 １７ 抽気配管 １８ 閉ループ状の配管 １９ 加熱器 ２０ 分離器 ２１ 凝縮器 ２２ 膨張弁 ２３ 冷熱器 ２４ 復液器 ２５ ポンプ ２６ 熱交換機 ２７ 絞り弁 ２８ 圧縮機 ２９ （第１の）熱交換装置 ３０ （第２の）熱交換装置 ３１ 液体空気製造器 ３２ 冷媒循環配管 ３３ 循環配管 ３４ 排気管 ３５ 膨張タービン発電設備 ３６ 液体空気供給配管 ３７ 膨張タービン ３８ 発電機 ３９ 氷貯蔵海水冷却手段（氷貯蔵冷却水冷却手段） ４０ 熱回路 ４１ サプレッションプール ４２ 氷貯蔵非常用炉心冷却手段 ４３ 熱移送回路 ４４ 過冷却炉心冷却水移送回路 ４５ 熱移送回路 ４６，４６ａ 海水凍結淡水化手段 ４７ 冷淡水移送冷却手段 ４８ 海水導入管 ４８ａ ポンプ ４９ 冷淡水循環配管 ５０ 製氷用熱回路 ５０ａ 冷媒循環ポンプ ５０ｂ バルブ ５１ 受熱用熱交換器 ５２ 製氷コイル ５３ 製氷槽 ５４ 排水管 ５５ 給排水熱交換器 ５６ 淡水排出管 ５７ 淡水貯蔵槽 ５８ 凍結管部 ５９ａ，５９ｂ，５９ｃ バルブ ６０ 熱回路 ６１ 冷淡水循環用ポンプ ６２ バルブ ６３ 熱交換器 ６４ 製氷パネル ６５ 熱移送回路 ６６ 深冷空気分離装置 ６７ 液体酸素貯蔵槽 ６８ 液体窒素貯蔵槽 ６９ 前段冷却器 ７０ 精製装置 ７１ 後段冷却器 ７２ モータ ７３ 圧縮機 ７４，７５ 熱交換器 ７６ 膨張タービン ７７，７８ 熱貯蔵槽 ７９ 低圧精留塔 ８０ 中圧精留塔 ８１ 複式精留塔 ８２ 過冷却器 ８３，８４，８５，８６，８７ 膨張弁 ８８，８９ 気液分離器 ９０ 液体酸素 ９１ 液体窒素 ９２ 液体空気 ９３ 気体空気・窒素 ９４ 加圧ポンプ ９５ 蒸発器 ９６ 熱移送回路 ９７ 潜熱貯蔵手段 ９８ 分岐回路 ９９ 混合媒体発電設備 １００ 冷媒製造手段 １０１ 混合媒体サイクル部 １０２ 混合媒体タービン １０３ 発電機 １０４ 混合媒体加熱器 １０５ 低圧復液器 １０６ 中圧ポンプ １０７ 高圧ポンプ １０８ 中圧分離器 １０９ 中圧復液器 １１０，１１１，１１２，１１３ 絞り弁 １１４ 熱交換部 １１５ 熱交換部 １１６ 熱交換部 １１７ 凝縮器 １１８ 膨張弁 １１９ 蒸発器 １２０，１２１ 熱交換部 １２２ 高圧分離器 １２３ 吸収器 １２４ 凝縮器 １２５ 熱交換器 １２６ 凝縮器 １２７ 膨張弁 １２８，１２９ 熱交換部 １３０ 減圧弁 １３１ 減圧弁 １３２ 絞り弁 １３３ 熱交換部 １３４ 熱移送回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｋ 25/10 Ｆ０１Ｋ 25/10 Ｗ Ｆ Ｒ Ｆ２５Ｂ 27/02 Ｆ２５Ｂ 27/02 Ｋ Ｆ２５Ｊ 5/00 Ｆ２５Ｊ 5/00 Ｆ２８Ｄ 20/02 Ｇ２１Ｄ 5/12 Ｇ２１Ｄ 5/12 9/00 9/00 Ｆ２８Ｄ 20/00 Ｃ (72)発明者 廣野 秀治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 武内 豊 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 岩下 強 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 3G081 BA02 BB00 BC04 BD10 DA07 DA27 4D047 AA08 BA08 CA06 CA16 EA04

Claims (21)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 原子力発電設備と、この原子力発電設備
    のタービンの中段より抽気した中圧蒸気ガスを熱源とす
    る吸収式冷凍手段と、この吸収式冷凍手段の冷媒との熱
    交換によって空気冷却を行う液体空気製造手段と、この
    液体空気製造手段によって製造した液体空気を貯える液
    体空気貯蔵槽と、この液体空気貯蔵槽に貯えた液体空気
    を気化する時に得られる冷熱と前記液体空気製造手段で
    空気を凝固する時に得られる発熱とをそれぞれ保持して
    それらの各作用時にその保持熱を使用して熱交換を行う
    貯蔵冷熱変換手段と、前記原子力発電設備の復水器およ
    び前記吸収式冷凍手段の復液器で使用する冷却水を前記
    液体空気貯蔵槽から排出される空気の冷熱との熱交換に
    よって冷却する冷却水冷却熱交換手段とを備え、電力需
    要が低下した時に前記原子力発電設備の余剰電力と熱エ
    ネルギとを用いて前記吸収式冷凍手段および前記液体空
    気製造手段を稼動することにより液体空気を製造して前
    記液体空気貯蔵槽に貯蔵する一方、電力需要が増大した
    時に前記液体空気貯蔵槽から排出されて気化した空気を
    用いて前記原子力発電設備の復水器および前記吸収式冷
    凍手段の復液器への冷却水を冷却することを特徴とする
    冷熱貯蔵型負荷平準化発電システム。
  2. 【請求項２】 請求項１記載の冷熱貯蔵型負荷平準化発
    電システムにおいて、液体空気を気化する時に得られる
    冷熱と、液体空気を製造する時に得られる発熱との熱交
    換を行う場合に前記貯蔵冷熱変換手段で用いる冷媒は、
    プロパンまたはアンモニアであることを特徴とする冷熱
    貯蔵型負荷平準化発電システム。
  3. 【請求項３】 請求項１記載の冷熱貯蔵型負荷平準化発
    電システムにおいて、前記吸収式冷凍手段と前記液体空
    気製造手段との熱交換は、それらの熱交換部間を循環す
    る冷媒によって行うものとし、前記冷媒は、潜熱蓄熱粒
    子を含むものであることを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平
    準化発電システム。
  4. 【請求項４】 請求項１記載の冷熱貯蔵型負荷平準化発
    電システムにおいて、前記貯蔵冷熱変換手段と、前記冷
    却水冷却熱交換手段との間に、気化した空気を作動流体
    とする膨張タービン発電設備を設けたことを特徴とする
    冷熱貯蔵型負荷平準化発電システム。
  5. 【請求項５】 請求項１から４までのいずれかに記載の
    冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記冷却
    水冷却熱交換手段の冷却水上流側に、液体空気を気化す
    る時に得られる冷熱を前記貯蔵冷熱変換手段から供給し
    て氷を製造するとともに製造した氷を用いて前記冷却水
    との熱交換を行わせる氷貯蔵冷却水冷却手段を設けたこ
    とを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システム。
  6. 【請求項６】 請求項５記載の冷熱貯蔵型負荷平準化発
    電システムにおいて、前記氷貯蔵冷却水冷却手段と前記
    貯蔵冷熱変換手段との熱交換は、それらの熱交換部間を
    循環する冷媒によって行うものとし、前記冷媒は、潜熱
    蓄熱粒子を含むものであることを特徴とする冷熱貯蔵型
    負荷平準化発電システム。
  7. 【請求項７】 請求項１から６までのいずれかに記載の
    冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記吸収
    式冷凍手段の冷媒との熱交換によって氷を製造するとと
    もに製造した氷を前記原子力発電設備のサプレッション
    プールに供給する氷貯蔵非常用炉心冷却手段を設けたこ
    とを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システム。
  8. 【請求項８】 請求項７記載の冷熱貯蔵型負荷平準化発
    電システムにおいて、前記吸収式冷凍手段と前記氷貯蔵
    非常用炉心冷却手段との熱交換は、それらの熱交換部間
    を循環する冷媒によって行うものとし、前記冷媒は、潜
    熱蓄熱粒子を含むものであることを特徴とする冷熱貯蔵
    型負荷平準化発電システム。
  9. 【請求項９】 請求項１から６までのいずれかに記載の
    冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記貯蔵
    冷熱変換手段の冷熱との熱交換によって氷を製造すると
    ともに製造した氷を前記原子力発電設備のサプレッショ
    ンプールに供給する氷貯蔵非常用炉心冷却手段を設けた
    ことを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システム。
  10. 【請求項１０】 請求項９記載の冷熱貯蔵型負荷平準化
    発電システムにおいて、前記貯蔵冷熱変換手段と前記氷
    貯蔵非常用炉心冷却手段との熱交換は、それらの間を循
    環する冷媒によって行うものとし、前記冷媒は、潜熱蓄
    熱粒子を含むものであることを特徴とする冷熱貯蔵型負
    荷平準化発電システム。
  11. 【請求項１１】 請求項５から１０までのいずれかに記
    載の冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記
    原子力発電設備の復水器および前記吸収式冷凍手段の復
    液器への冷却水を海水とし、かつ前記冷却水冷却熱交換
    手段または氷貯蔵非常用炉心冷却手段に代え、または加
    えて、海水を凍結後に解凍して淡水を得る海水凍結淡水
    化手段と、この海水凍結淡水化手段で得られた低温の淡
    水の移送によって前記冷却水の冷却を行う冷淡水移送冷
    却手段を設けたことを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化
    発電システム。
  12. 【請求項１２】 請求項１１記載の冷熱貯蔵型負荷平準
    化発電システムにおいて、前記海水凍結淡水化手段は、
    スタティック方式、ハーベスト方式その他の間接方式の
    製氷手段を適用したものであることを特徴とする冷熱貯
    蔵型負荷平準化発電システム。
  13. 【請求項１３】 請求項１から１２までのいずれかに記
    載の冷熱貯蔵型負荷平準化発電システムにおいて、前記
    液体空気製造手段は、液体空気とともに液体酸素および
    液体窒素を製造する深冷空気分離装置を有するものとす
    る一方、前記液体空気貯蔵槽に加えて液体酸素貯蔵槽お
    よび液体窒素貯蔵槽を備え、電力需要が低下した時に余
    剰電力と熱エネルギとを用いて液体空気とともに液体酸
    素および液体窒素を製造して前記各貯蔵槽にそれぞれ貯
    蔵し、電力需要が増大した時に前記液体空気および前記
    液体窒素を気化して前記原子力発電設備の復水器および
    前記吸収式冷凍手段の復液器の冷却水を冷却するととも
    に、前記液体酸素は化石燃料火力発電プラントでの燃焼
    用その他の用途に用いることを特徴とする冷熱貯蔵型負
    荷平準化発電システム。
  14. 【請求項１４】 原子力発電設備と、この原子力発電設
    備のタービンの中段より抽気した中圧蒸気を熱源とする
    吸収式冷凍手段と、この吸収式冷凍手段の冷媒との熱交
    換によって氷を製造するとともに貯蔵し、その氷と前記
    原子力発電設備の復水器および前記吸収式冷凍手段の復
    液器で使用する冷却水との熱交換を行わせる氷貯蔵冷却
    水冷却手段とを備え、電力需要が低下した時に前記原子
    力発電設備の余剰電力と熱エネルギとを用いて前記吸収
    式冷凍手段および前記氷貯蔵冷却水冷却手段を稼動する
    ことにより氷の製造および貯蔵を行う一方、電力需要が
    増大した時に前記氷貯蔵冷却水冷却手段に貯蔵した氷を
    用いて前記原子力発電設備の復水器および前記吸収式冷
    凍手段の復液器の冷却水を冷却することを特徴とする冷
    熱貯蔵型負荷平準化発電システム。
  15. 【請求項１５】 請求項１４記載の冷熱貯蔵型負荷平準
    化発電システムにおいて、前記吸収式冷凍手段と前記氷
    貯蔵冷却水冷却手段との間で潜熱媒体を循環して冷熱を
    貯蔵する潜熱貯蔵手段を備え、電力需要が低下した時に
    余剰電力と熱エネルギとを用いて潜熱貯蔵手段の潜熱媒
    体を冷却して冷熱を貯蔵するとともに、前記潜熱貯蔵手
    段から冷媒を前記氷貯蔵冷却水冷却手段に循環させて前
    記氷貯蔵冷却水冷却手段で氷を製造および貯蔵し、電力
    需要が増大した時に前記原子力発電設備の復水器および
    前記吸収式冷凍手段の復液器の冷却水を前記氷貯蔵冷却
    水冷却手段で冷却することを特徴とする冷熱貯蔵型負荷
    平準化発電システム。
  16. 【請求項１６】 請求項１５記載の冷熱貯蔵型負荷平準
    化発電システムにおいて、非常時に前記潜熱貯蔵手段か
    ら前記原子力発電設備のサプレッションプールに冷媒を
    循環させて除熱することを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平
    準化発電システム。
  17. 【請求項１７】 原子力発電設備と、この原子力発電設
    備の低圧タービンの中段より抽気した蒸気または高圧タ
    ービンの排蒸気を熱源とする水・アンモニア混合媒体サ
    イクル利用の混合媒体発電設備および高濃度アンモニア
    蒸気利用の冷媒製造手段と、この冷媒製造手段で製造し
    た冷媒を用いて冷却することにより液体空気を製造する
    液体空気製造手段と、この液体空気製造手段によって製
    造した液体空気を貯える液体空気貯蔵槽と、この液体空
    気貯蔵槽に貯えた液体空気を気化する時に得られる冷熱
    と前記液体空気製造手段で空気を凝固する時に得られる
    発熱とをそれぞれ保持してそれらの各作用時にその保持
    熱を使用して熱交換を行う貯蔵冷熱変換手段と、前記原
    子力発電設備、混合媒体発電設備および冷媒製造手段で
    使用する冷却水を前記液体空気貯蔵槽から排出される空
    気の冷熱との熱交換によって冷却する冷却水冷却熱交換
    手段とを備え、電力需要が低下した時に前記原子力発電
    設備の余剰電力と熱エネルギとを用いて前記液体空気製
    造手段を稼動することにより液体空気を製造して前記液
    体空気貯蔵槽に貯蔵するとともに、前記混合媒体発電設
    備および冷媒製造手段を稼動して冷媒を製造し、電力需
    要が増大した時に前記液体空気貯蔵槽から排出されて気
    化した空気を用いて前記原子力発電設備の復水器および
    前記混合媒体発電設備の凝縮器への冷却水を冷却するこ
    とを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平準化発電システム。
  18. 【請求項１８】 原子力発電設備と、この原子力発電設
    備の低圧タービンの中段より抽気した蒸気または高圧タ
    ービンの排蒸気を熱源とする水・アンモニア混合媒体サ
    イクル利用の混合媒体発電設備および高濃度アンモニア
    蒸気利用の冷媒製造手段と、この冷媒製造手段で製造し
    た冷熱を貯蔵する潜熱貯蔵手段と、この潜熱貯蔵手段に
    熱移送回路を介して接続され、前記混合媒体発電設備の
    凝縮器への冷却水を氷の状態で貯蔵して冷却する氷貯蔵
    冷却水冷却手段とを備え、電力需要が低下した時に余剰
    電力および熱エネルギを用いて前記潜熱貯蔵手段の潜熱
    蓄熱粒子を冷却するとともに貯蔵し、かつ前記潜熱貯蔵
    手段から潜熱蓄熱粒子を前記氷貯蔵海水冷却手段との間
    で循環させて氷の製造および貯蔵を行い、電力需要が増
    大した時に前記原子力発電設備の復水器および前記混合
    媒体発電設備の凝縮器の冷却水を前記氷貯蔵海水冷却手
    段によって冷却することを特徴とする冷熱貯蔵型負荷平
    準化発電システム。
  19. 【請求項１９】 請求項１から１８までに記載の原子力
    発電設備に代えて、ガス冷却高温炉発電設備、化石燃料
    燃焼発電設備または廃棄物焼却発電プラントを備え、こ
    れらの発電設備に適用される蒸気タービンの復水器への
    冷却水を電力需要増大時に冷却することを特徴とする冷
    熱貯蔵型負荷平準化発電システム。
  20. 【請求項２０】 請求項１から１９までに記載の冷熱貯
    蔵型負荷平準化発電システムを使用して、昼夜連続的に
    発電を行い、夜間の電力需要が低下した時に発電設備の
    余剰電力と熱エネルギとを用いて冷熱の貯蔵を行い、昼
    間の電力需要が増大した時に前記貯蔵した冷熱を前記発
    電設備の復水器およびその発電設備の付帯設備または手
    段の復液器または凝縮器の冷却水を冷却することを特徴
    とする発電方法。
  21. 【請求項２１】 請求項２０記載の発電方法において、
    復水器、復液器または凝縮器の冷却水として海水を適用
    することを特徴とする発電方法。
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