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公開番号2024147368
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-16
出願番号2023060334
出願日2023-04-03
発明の名称圧縮空気圧水圧変換装置
出願人個人
代理人
主分類F03B 13/06 20060101AFI20241008BHJP(液体用機械または機関;風力原動機,ばね原動機,重力原動機;他類に属さない機械動力または反動推進力を発生するもの)
要約【課題】
圧縮空気圧を水圧に変換する発電装置例はあるが、空気圧を直接水に印加し、利用後には大気圧に解放される形態である。この場合圧力容器内で水に空気圧を直接印加すると圧縮空気内の気体が水に溶け込むのは周知のことである。
【解決手段】
水車で発泡現象が起こると水車に重大な損傷を起こすことはよく知られた事実である。いわゆるキャビテーション現象であるから騒音・振動・水車の壊食等が装置に致命的なダメージを与える。これを解決する手段としてフリーピストン方式により圧縮空気圧を水に直接与えない方法で効果を得ることが出来る。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
水車に並列に接続された少なくとも一対の圧縮空気圧水圧変換槽を備える圧縮空気圧水圧変換装置であって、
前記圧縮空気圧水圧変換槽は、
フリーピストンを内蔵したシリンダーと、
前記シリンダーの一端を封止する一方の耐圧蓋と、
前記シリンダーの他方を封止する他方の耐圧蓋と、
前記一方の耐圧蓋に接続される圧縮空気圧供給電動弁及び排気電動弁と、
前記他方の耐圧蓋に接続される圧力水供給電動弁及び圧力水返送電動弁と、を備え
ることを特徴とする圧縮空気圧水圧変換装置。
続きを表示（約 77 文字）【請求項２】
前記圧縮空気圧水圧変換槽は、２対４槽を並列接続して連続運転可能であることを特徴とする請求項１記載の圧縮空気圧水圧変換装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
圧縮空気圧を水圧に変換すると効率的にエネルギー変換できることがペットボトルロケットからヒントを得た。
続きを表示（約 1,300 文字）【０００２】
圧縮空気貯蔵発電（CAES)が各国で既に運転中との報告がある。現在カナダ・日本・ドイツ・アメリカ等で新方式を開発中である。
本発明は、圧縮空気を貯蔵エネルギーとして利用する一形態である。圧縮空気と水を接触させずフリーピストンを介在させ間接的に圧力を伝達する圧縮空気圧水圧変換装置を用いて水力発電を効率的に運転する方法を提示するものである。
【背景技術】
【０００３】
電気エネルギーの発生と消費は同期しなければならないので、日変動・季節変動に対応するため最大消費電力の設備を電力会社は運用しなければならない。このため日変動では夜間余剰電力の利用方法として深夜電力割引制度を実施し暖房・給湯の促進を推奨し実施しているが容量的には満足できる量には達していないのが現状である。
【０００４】
近年、再生可能エネルギーである風力発電や太陽光発電の普及はめざましい発展を遂げているが需要と供給のバランスに各電力会社は苦慮している。
このようなことから太陽光発電や風力発電を一時的に停止したり、出力制御を実施し自然エネルギーを有効に利用できない状況となっている。
自然エネルギー発電事業者も独自に蓄電装置を設置し少しでも無駄をなくそうと努力しているが蓄電池が高額なことから容量的に満足な結果が得られていないのが現状である。
【０００５】
そこで余剰電力で圧縮空気を製造貯蔵し電力需要期に圧縮空気エネルギーを発電に利用する方式が徐々に普及しつつある。気体をエネルギー源とする場合蒸気タービンのように高温超高圧の場合は高効率で発電できるが圧縮空気エネルギーをそのまま回転エネルギーとして利用した場合効率が非常に悪い。
【０００６】
（流体のエネルギー）は（流体の密度）と（重力加速度）と（流量）と（有効落差）の積算であるから空気の密度は１立方メートル約１キログラム、水の密度は１立方メートル約１０００キログラムである。空気圧を水圧に変換すると千倍のエネルギーを得ることから圧縮空気圧を水圧に変換する意味がある。
【０００７】
貯蔵圧縮空気エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換できれば、必要なときに必要な容量の発電ができ発電・送電・消費の形態に革新的な進展が見込める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
特許第6512670号
【０００９】
特開2013-227958
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
圧縮空気を直接水面に接触させ水を加圧すると空気成分の一部が水に溶け込み水車を水が通過する際にキャビテーションの発生が起こる。水力発電の水車におけるキャビテーションの発生は装置に重大な問題を起こすことが良く知られている。流体機械の性能劣化・部品破損・機器表面の壊食・振動や騒音等がある。
これらの問題を解決するには、水に直接圧縮空気圧をかけないことである。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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