JP2002522000A - プレッシャエアで動作するバックアップ用発電装置 - Google Patents

プレッシャエアで動作するバックアップ用発電装置

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JP2002522000A JP2000562988A JP2000562988A JP2002522000A JP 2002522000 A JP2002522000 A JP 2002522000A JP 2000562988 A JP2000562988 A JP 2000562988A JP 2000562988 A JP2000562988 A JP 2000562988A JP 2002522000 A JP2002522000 A JP 2002522000A
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pressure
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ギ ネーグル
シリル ネーグル
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ギ ネーグル
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    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、エンジンコンプレッサを駆動して高圧ストレージタンクにプレッシャエアを高圧で蓄え、あるいはプレッシャエアの働きでエンジンコンプレッサにより駆動されるエンジンオルタネータを装備した、プレッシャエアをエネルギーとして使用する補助パワーユニットに係る。本発明は固定式補助パワーユニット、または移動式補助パワーユニットに適用可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プレッシャエアで動作するバックアップ用発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の発電装置は主に、ガソリン、ディーゼル、またはその他のガスで動作す
る燃焼エンジンにより駆動され、作動時には電力を生成するオルタネータから構
成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のエンジンは、特に騒音、公害を発生し、高価なエネルギーを消費する。
高価なエネルギーは補充する必要がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、特に車両エンジンまたはその他の用途に、プレッシャエアをエネ
ルギーの蓄積として使用したものについて、公開番号ＷＯ９６／２７７３７、Ｗ
Ｏ９７／４８８８４、ＷＯ９８／１２０６２、ＷＯ９８／１５４４０を特許出願
している。
【０００５】 本発明に係る発電装置は、プレッシャエアを使用して発電装置を動作している
ために、発電装置に燃料を供給することに関連する問題を解決している。本発明
に係る発電装置は、プレッシャエアエンジンモードまたはコンプレッサモードの
いずれかで動作する切り替え可能なプレッシャエアエンジンと、発電器、すなわ
ちエンジン発電器として作動することができる切り替え可能な電動モータと、ス
トレージリザーバまたはリザーバと、から構成されている。本エンジン発電器は
前記プレッシャエアエンジンがプレッシャエアエンジンモードでプレッシャエア
エンジンとして動作するとき、前記電動モータは前記プレッシャエアエンジンに
より駆動されて発電器、すなわちエンジン発電器として作動し、前記プレッシャ
エアエンジンがコンプレッサモードでプレッシャエアエンジンコンプレッサとし
て動作するとき、前記電動モータは電動モータモードとなり給電網からエネルギ
ーを受け取り、前記プレッシャエアエンジンコンプレッサを駆動して一つ以上の
高圧プレッシャエアリザーバ、すなわち前記ストレージリザーバまたはリザーバ
、を充填して満杯に保つように作動する。電力の供給が遮断されたとき、前記電
動モータは自動的に発電器モードに切り替わり、前記プレッシャエアエンジンコ
ンプレッサは自動的にプレッシャエアエンジンモードに切り替わり、前記ストレ
ージリザーバまたはリザーバに蓄積されたプレッシャエアをエネルギーとして、
自動的に発電器モードに切り替わった前記電動モータを駆動して、電力を供給す
る。
【０００６】 動作モードの切り替えは、電気機械的装置、電子装置、またはその他の装置に
より制御される。
【０００７】 一つの好ましい実施の形態として、本発明に係るバックアップ発電装置は、フ
ランス国特許出願９７／００８５１において本発明者が開示した周囲から熱エネ
ルギーを回収するシステムから構成される。フランス国特許出願９７／００８５
１に開示された周囲から熱エネルギーを回収するシステムは、ストレージリザー
バに超高圧、例えば２００バールで、常温、例えば２０℃で蓄積されているプレ
ッシャエアが、機械的方法、電気的方法、油圧的方法またはその他の周知の方法
を使用して動力を回収することができる仕事を発生する、容積が変化するシステ
ム、すなわち可容システム、例えばシリンダ内を摺動するピストンにより、最終
用途に必要な圧力に近い圧力に減圧されてから、最終用途であるエンジンコンプ
レッサに例えば３０バール以下の圧力で送られることを特徴としている。この仕
事を伴う減圧工程はプレッシャエアを結果的に動作圧力に近い圧力まで減圧する
とともにプレッシャエアの温度を超低温、例えばマイナス１００℃にまで冷却す
る。動作圧力まで減圧されて超低温になったプレッシャエアは熱交換器に送られ
、周囲の空気と熱を交換し、周囲温度に近い温度まで再び加熱され、圧力および
／または体積を増加し、大気からから熱エネルギーを回収する。
【０００８】 もう一つの好ましい実施の形態として、本発明に係る方法で動作するエンジン
は、フランス国特許出願９８／００８７７において本発明者が開示した加熱シス
テムから構成される。フランス国特許出願９８／００８７７に開示された加熱シ
ステムにおいて本発明者は、エンジンの燃焼および／または膨張室に送り込まれ
る前に、ストレージリザーバから直接、またはエア−エア熱交換器を介して送ら
れてきたプレッシャエアを、燃焼室に送られる前にヒータを通過させ、そこで圧
力および／または体積を増加させてから燃焼および／または膨張室に送り込むこ
とにより、出力を一層向上させ、使用可能なエネルギーの量を増加させることを
可能にする方法を提案している。
【０００９】 本バックアップ発電装置を都市ガスが供給されている建物で使用する場合、ヒ
ータには前記都市ガスを供給することが好ましい。
【００１０】 本発明に係るバックアップ発電装置は、ビルまたはその他の民間住宅に設置す
ることができる。さらに、本バックアップ発電装置を電力を動力とする移動装置
に取り付けた場合は、戸外に出かける前にリザーバを充填すればよい。
【００１１】 本発明のその他の目的、利点および特徴は、添付の図面を参照して説明されて
いる複数の実施の形態の記載を読むことにより明らかになるが、これに限定され
るものではない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図は、本発明に係る発電装置の動作のブロックダイアグラムを表しており、電
動モータ発電器１は電気ケーブル２により給電網から電力を受け取り、電気ケー
ブル３により給電網に電力を供給する。電動モータ発電器１はコンプレッサモー
ドではトランスミッション４を駆動してパイプ７を介してエンジンコンプレッサ
５により高圧ストレージリザーバ６を充填し、プレッシャエアエンジンモードで
はストレージリザーバ６から、エアの圧力をエンジンコンプレッサの動作圧力と
ほぼ等しい圧力まで減圧し、エアの温度を大幅に下げることができる容積が変化
する装置により、仕事を伴って減圧されたプレッシャエアを受け取ったプレッシ
ャエアエンジン５によりトランスミッション４を介して駆動される。リザーバ６
に蓄積された高圧プレッシャエアの仕事を伴う減圧は、トランスミッション２１
Ａによりエンジンクランクシャフト１８に連結したクランクシャフト１８Ｃに直
接連結されたコネクティングロッド５３と作業ピストン５４とから構成されるア
センブリにより実行される。ピストン５４はブラインドシリンダ５５内を摺動し
、作業室３５の動作を決定する。すなわち、電動バルブ３８により開閉が制御さ
れる高圧エア吸気ダクト３７と、パイプ４２により最終用途圧力がほぼ一定の緩
衝部４３に連結したエア−エア熱交換器またはラジエタ４１に連結する排気ダク
ト３９のどちらを開くかが決定される。動作時に作業ピストン５４が上死点に位
置すると、電動バルブ３８は開いてから再び閉じ、超高圧のプレッシャエアの塊
が作業室内に吸い込まれる。吸い込まれた超高圧のプレッシャエアの塊はシリン
ダ内で膨張し、ピストン５４を下死点まで押し戻して仕事を発生し、クランクシ
ャフト１８Ｃをコネクティングロッド５３を介して駆動し、エンジンコンプレッ
サのクランクシャフト１８をトランスミッション２１Ａを介して駆動する。ピス
トン５４の上り行程時、電動排気バルブ４０は開き、ほぼ動作圧力にまで減圧さ
れた作業室内の超低温のプレッシャエアはエア−エア交換器またはラジエタ４１
に排気される（矢印Ｆの方向）。排気されたエアは周囲温度に近い温度まで加熱
されて、体積が増加し、大気から膨大な量のエネルギーを回収して緩衝部４３に
入る。
【００１３】 エア−エア熱交換器４１と緩衝部４３の間のパイプ４２にはバーナー５７か
ら構成される熱ヒータ５６が取り付けられており、エア−エア熱交換器４１から
送られてくるプレッシャエア（矢印Ｆの方向）は熱交換器コイル５８を通過する
と温度が著しく増加し、従って圧力および／または体積もまた著しく増加する。
【００１４】 モードの切り替え、エンジン発電器およびエンジンコンプレッサのタイプ、ス
トレージリザーバの設計、および容積については当然のことながら、上記の本発
明の原則を変更することなく、周知または未知の方法を採用することができる。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年７月１３日（２０００．７．１３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】 上述のエンジンは、特に騒音、公害を発生し、高価なエネルギーを消費する。
高価なエネルギーは補充する必要がある。プレッシャエアをエネルギーの蓄積と
して使用したシステムについては、米国特許５２９６７９９に記載されているが
、エアコンプレッサ、プレッシャエアエンジン、オルタネータ、電動モータなど
多くの部品が係っており複雑である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】
【発明の実施の形態】 図は、本発明に係る発電装置の動作のブロックダイアグラムを表しており、電
動モータ発電器１は電気ケーブル２により給電網から電力を受け取り、電気ケー
ブル３により給電網に電力を供給する。電動モータ発電器１はコンプレッサモー
ドではトランスミッション４を駆動してパイプ７を介してエンジンコンプレッサ
５により高圧ストレージリザーバ６を充填し、プレッシャエアエンジンモードで
はストレージリザーバ６から、エアの圧力をエンジンコンプレッサの動作圧力と
ほぼ等しい圧力まで減圧し、エアの温度を大幅に下げることができる容積が変化
する装置により、仕事を伴って減圧されたプレッシャエアを受け取ったプレッシ
ャエアエンジン５によりトランスミッション４を介して駆動される。リザーバ６
に蓄積された高圧プレッシャエアの仕事を伴う減圧は、トランスミッション２１
Ａによりエンジンクランクシャフト１８に連結したクランクシャフト１８Ｃに直
接連結されたコネクティングロッド５３と作業ピストン５４とから構成されるア
センブリにより実行される。ピストン５４はブラインドシリンダ５５内を摺動し
、作業室３５の動作を決定する。すなわち、電動バルブ３８により開閉が制御さ
れる高圧エア吸気ダクト３７と、パイプ４２により最終用途圧力がほぼ一定の緩
衝部４３に連結したエア−エア熱交換器またはラジエタ４１に連結する排気ダク
ト３９のどちらを開くかが決定される。緩衝部４３には断熱部４３Ａが取り付け
られている。動作時に作業ピストン５４が上死点に位置すると、電動バルブ３８
は開いてから再び閉じ、超高圧のプレッシャエアの塊が作業室内に吸い込まれる
。吸い込まれた超高圧のプレッシャエアの塊はシリンダ内で膨張し、ピストン５
４を下死点まで押し戻して仕事を発生し、クランクシャフト１８Ｃをコネクティ
ングロッド５３を介して駆動し、エンジンコンプレッサのクランクシャフト１８
をトランスミッション２１Ａを介して駆動する。ピストン５４の上り行程時、電
動排気バルブ４０は開き、ほぼ動作圧力にまで減圧された作業室内の超低温のプ
レッシャエアはエア−エア交換器またはラジエタ４１に排気される（矢印Ｆの方
向）。排気されたエアは周囲温度に近い温度まで加熱されて、体積が増加し、大
気から膨大な量のエネルギーを回収して緩衝部４３に入る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，Ｇ Ｅ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ， ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，Ｍ Ｎ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ， ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，Ｚ Ａ，ＺＷ Ｆターム(参考） 5G015 GA15 GA17 JA64 KA12 5H590 AA06 AA30 CA30 CC40 CE02 EA10 FA01 FA05 HA15

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プレッシャエアエンジンモードまたはコンプレッサモードのいずれかで動作す
    る切り替え可能なプレッシャエアエンジン（１）と、発電器、すなわちエンジン
    発電器として作動することができる切り替え可能な電動モータ（５）と、ストレ
    ージリザーバまたはリザーバ（６）と、から構成されるバックアップ発電装置に
    おいて、前記プレッシャエアエンジンがプレッシャエアエンジンモードでプレッ
    シャエアエンジンとして動作するとき、前記電動モータは前記プレッシャエアエ
    ンジンにより駆動されて発電器、すなわちエンジン発電器として作動し、前記プ
    レッシャエアエンジンがコンプレッサモードでプレッシャエアエンジンコンプレ
    ッサとして動作するとき、前記電動モータは電動モータモードとなり給電網から
    エネルギーを受け取り、前記プレッシャエアエンジンコンプレッサを駆動し、一
    つ以上の高圧プレッシャエアリザーバ、すなわち前記ストレージリザーバまたは
    リザーバ、を充填して満杯に保つように作動し、電力の供給が遮断されたとき、
    前記電動モータは自動的に発電器モードに切り替わり、前記プレッシャエアエン
    ジンコンプレッサは自動的にプレッシャエアエンジンモードに切り替わり、前記
    ストレージリザーバまたはリザーバに蓄積されたプレッシャエアをエネルギーと
    して、自動的に発電器モードに切り替わった前記電動モータを駆動して、バック
    アップの電力を供給することを特徴とする蓄積したプレッシャエアにより動作す
    るバックアップ発電装置。
  2. 【請求項２】 高圧ストレージリザーバ（６）に蓄積されているプレッシャエアは、前記プレ
    ッシャエアエンジンコンプレッサに送られる前に、仕事を発生して減圧され、温
    度を下げてから熱交換器（４１）に送られて周囲のエアにより再び加熱されて温
    度および／または体積を増加し、周囲の熱エネルギーを吸収することを特徴とす
    る請求項１記載のバックアップ発電装置。
  3. 【請求項３】 高圧ストレージリザーバに蓄積されているプレッシャエアは、前記プレッシャ
    エアエンジンコンプレッサに送られる前に、直接、またはエア−エア熱交換器を
    通過してから熱ヒータ（５６）を介してさらに圧力および／または体積を増加す
    ることを特徴とする請求項１記載のバックアップ発電装置。
  4. 【請求項４】 前記熱ヒータが都市ガスをエネルギーとして使用することを特徴とする請求項
    ３記載のバックアップ発電装置。
  5. 【請求項５】 ストレージリザーバおよび関連部品を含む全発電装置が車両に搭載されており
    、戸外で使用することが可能であることを特徴とする請求項１から請求項４のい
    ずれかに記載のバックアップ発電装置。
JP2000562988A 1998-07-27 1999-07-27 プレッシャエアで動作するバックアップ用発電装置 Pending JP2002522000A (ja)

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FR9809799A FR2781619B1 (fr) 1998-07-27 1998-07-27 Groupe electrogene de secours a air comprime
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CA (1) CA2338158A1 (ja)
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