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公開番号2025063773
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-16
出願番号2023173232
出願日2023-10-04
発明の名称圧縮空気エネルギ貯蔵装置
出願人株式会社日立産機システム
代理人青稜弁理士法人
主分類F02C 6/16 20060101AFI20250409BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】電力需給調整を行うことができる技術を提供する。
【解決手段】圧縮空気エネルギ貯蔵装置100は、圧縮空気を生成する空気圧縮機6,7と、圧縮空気と蓄熱媒体との熱交換を行う熱交換器24,25と、熱交換器24,25で熱交換した圧縮空気を貯蔵する蓄圧タンク8と、熱交換器24,25で熱交換した蓄熱媒体を貯蔵する蓄熱タンク21と、蓄熱媒体との熱交換により水を加熱して低圧蒸気を生成する熱交換器32と、低圧蒸気を圧縮して高温蒸気を生成する蒸気圧縮機41と、電力を生成する発電機12,13と、圧縮空気または高温蒸気により発電機12,13を駆動する膨張機10,11とを備え、圧縮空気、高温蒸気および電力のいずれか1つ又は複数を供給する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
圧縮空気を生成する空気圧縮機と、
前記圧縮空気と蓄熱媒体との熱交換を行う第１熱交換器と、
前記第１熱交換器で熱交換した前記圧縮空気を貯蔵する蓄圧タンクと、
前記第１熱交換器で熱交換した前記蓄熱媒体を貯蔵する蓄熱タンクと、
前記蓄熱媒体との熱交換により水を加熱して低圧蒸気を生成する低圧蒸気生成装置と、
前記低圧蒸気を圧縮して高温蒸気を生成する蒸気圧縮機と、
電力を生成する発電機と、
前記圧縮空気または前記高温蒸気により前記発電機を駆動する膨張機と、を備え、
前記圧縮空気、前記高温蒸気および前記電力のいずれか１つ又は複数を供給する圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
請求項１に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記圧縮空気または前記高温蒸気が通る配管を開閉する複数のバルブをさらに備え、
前記圧縮空気、前記高温蒸気、及び前記電力の需要に応じて、前記空気圧縮機の運転、前記蒸気圧縮機の運転、および前記複数のバルブの各々の開閉を制御する制御装置をさらに備える圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項３】
請求項２に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記高温蒸気または前記蓄熱媒体により前記圧縮空気を加熱する加熱手段をさらに備え、
前記膨張機は、前記加熱手段により加熱された前記圧縮空気により前記発電機を駆動する圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項４】
請求項３に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記加熱手段は、前記高温蒸気との熱交換により前記圧縮空気を加熱する圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項５】
請求項３に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記加熱手段は、前記高温蒸気を混合することにより前記圧縮空気を加熱する圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項６】
請求項３に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記加熱手段は、前記蓄熱媒体との熱交換により前記圧縮空気を加熱する圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項７】
請求項２に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記低圧蒸気生成装置は、前記蓄熱媒体との熱交換により前記水を加熱して前記低圧蒸気を生成する圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項８】
請求項２に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
冷媒を圧縮して加熱する冷媒圧縮機と、
前記冷媒を減圧する膨張弁と、をさらに備え、
前記低圧蒸気生成装置は、前記冷媒との熱交換により前記水を加熱して前記低圧蒸気を生成する圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項９】
請求項８に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
前記蓄熱媒体との熱交換により前記冷媒を加熱する第２熱交換器をさらに備える圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵装置において、
他の機器からの温水との熱交換により前記冷媒を加熱する吸熱器をさらに備える圧縮空気エネルギ貯蔵装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気エネルギ貯蔵装置に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
風力発電や太陽光発電等の再生可能エネルギ発電は、気象条件に依存するため、発電量が変動し安定しないことがある。このような変動に対し、発電出力を平準化するシステムとして圧縮空気エネルギ貯蔵（ＣｏｍｐｒｅｓｓｅｄＡｉｒＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅ：ＣＡＥＳ）システムが知られている。
【０００３】
このＣＡＥＳシステムを利用した圧縮空気エネルギ貯蔵装置（ＣＡＥＳ装置）は、例えば、太陽光発電装置で発電する場合、日中の余剰電力が発生する時間帯に圧縮機を運転して電気エネルギを圧縮空気として蓄圧タンクに貯蔵し、電力が必要な時に圧縮空気により膨張機を駆動して発電機を動作させることにより、電気エネルギを生成して出力を平準化する。
【０００４】
こうしたＣＡＥＳ装置において、例えば特許文献１には、電力変動の周期に応じて大きさの異なるタンクに圧縮空気を貯蔵する圧縮空気エネルギ貯蔵装置が開示されている。
【０００５】
一方で、工場での動力源として一般的に用いられる空圧システム（空気圧縮機）やボイラ等の機器は、電力や化石燃料等のエネルギ使用割合が大きく、排熱でのエネルギ損失が大きく、また、二酸化炭素排出量が大きい。
【０００６】
他の機器の排熱をボイラで利用する装置として、例えば特許文献２には、船舶の原動機の排熱を利用してボイラ水を加熱し、蒸気を船内の加熱源として利用する装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特許第６３６８５７７号公報
特開２０１５－１７７７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１，２では、空気圧縮機とボイラを組み合わせることにより、電力需給調整を行うことは開示されていない。
【０００９】
そこで、本発明は、電力需給調整を行うことができる技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、代表的な本発明の圧縮空気エネルギ貯蔵装置の一つは、圧縮空気を生成する空気圧縮機と、圧縮空気と蓄熱媒体との熱交換を行う第１熱交換器と、第１熱交換器で熱交換した圧縮空気を貯蔵する蓄圧タンクと、第１熱交換器で熱交換した蓄熱媒体を貯蔵する蓄熱タンクと、蓄熱媒体との熱交換により水を加熱して低圧蒸気を生成する低圧蒸気生成装置と、低圧蒸気を圧縮して高温蒸気を生成する蒸気圧縮機と、電力を生成する発電機と、圧縮空気または高温蒸気により発電機を駆動する膨張機と、を備え、圧縮空気、高温蒸気および電力のいずれか１つ又は複数を供給する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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