JP2018178977A - 圧縮空気貯蔵発電装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】熱媒の温度低下を効果的に防止して熱媒の流動状態を安定させる。【解決手段】圧縮機４、蓄圧部６、膨張機８、発電機、第１熱交換器５、第１蓄熱部９、第２熱交換器７、第２蓄熱部１０を備える。第１熱交換器５、第１蓄熱部９、第２熱交換器７及び第２蓄熱部１０の順で熱媒流路３で接続されて熱媒を循環するように流動可能とするメイン流路１１を形成する。熱媒流路３のうち、第２熱交換器７から第２蓄熱部１０に向かう熱媒流路３から分岐して第１蓄熱部９に向かう短縮流路１２を設けることにより、第１蓄熱部９と第２熱交換器７との間で熱媒を循環して流動可能とするサブ流路１３を形成する。短縮流路１２の途中に設けられ、通過する熱媒を加熱する第１加熱手段２２と、メイン流路１１と前記サブ流路１３のいずれか一方に切替可能な切替手段２０，２１とを設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮空気貯蔵発電装置に関する。
風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギーを利用した発電は、気象条件に依存するため、出力が変動し安定しないことがある。このような出力変動に対し、出力を平準化するシステムとして圧縮空気貯蔵（Compressed Air Energy Storage：ＣＡＥＳ）システムが知られている。
例えば特許文献１には、熱エネルギー貯蔵システムを利用したＣＡＥＳ発電装置が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示されたＣＡＥＳ発電装置では、熱媒の温度が低下し、粘性が高まることによる不具合についての対策は何らなされていない。
特開２０１６−１２１６７５号公報
本発明は、熱媒の温度低下を効果的に防止して熱媒の流動状態を安定させることができる圧縮空気貯蔵発電装置を提供することを課題とする。
本発明は、前記課題を解決するための手段として、
空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された圧縮空気を蓄える蓄圧部と、
前記蓄圧部から供給される圧縮空気によって駆動される膨張機と、
前記膨張機と機械的に接続された発電機と、
前記圧縮機から前記蓄圧部に供給される圧縮空気と熱媒との間で熱交換することにより、圧縮空気を冷却し、熱媒を加熱する第１熱交換器と、
前記第１熱交換器で加熱された熱媒を蓄える第１蓄熱部と、
前記蓄圧部から前記膨張機に供給される圧縮空気と、前記第１蓄熱部から供給される熱媒との間で熱交換することにより、圧縮空気を加熱し、熱媒を冷却する第２熱交換器と、
前記第２熱交換器で冷却された熱媒を蓄えて前記第１熱交換器に供給する第２蓄熱部と、
前記第１熱交換器、前記第１蓄熱部、前記第２熱交換器及び前記第２蓄熱部の順で熱媒流路で接続されて熱媒を循環するように流動可能とするメイン流路と、
前記熱媒流路のうち、前記第２熱交換器から前記第２蓄熱部に向かう熱媒流路から分岐して前記第１蓄熱部に向かう短縮流路を有し、前記第１蓄熱部と前記第２熱交換器との間で熱媒を循環して流動可能とするサブ流路と、
前記短縮流路の途中に設けられ、通過する熱媒を加熱する第１加熱手段と、
前記メイン流路と前記サブ流路のいずれか一方に切替可能な切替手段と、
を備える、圧縮空気貯蔵発電装置を提供する。
この構成により、第１蓄熱部での熱媒の温度が低い場合には、切替手段によりサブ流路に切り替えて熱媒を循環させながら加熱手段により熱媒を加熱できる。したがって、熱媒の温度が低くて粘性の高いままで流動することを防止できる。
前記第１蓄熱部内の熱媒の温度を検出する第１温度検出手段と、
前記第１温度検出手段による第１検出温度が前記第１加熱手段で昇温可能な熱媒の予想温度未満である場合、前記切替手段により前記サブ流路に切り替えると共に、前記第１加熱手段により通過する熱媒を加熱する一方、前記検出温度が前記予想温度以上である場合、前記切替手段により前記メイン流路に切り替える制御手段と、
をさらに備えるのが好ましい。
この構成により、予想温度すなわち加熱手段を通過した熱媒の温度を考慮してメイン流路からサブ流路に切り替えることができるので、無駄に加熱手段による加熱が行われることを防止できる。
前記第２蓄熱部内の熱媒の容量を検出する容量検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記容量検出手段による検出容量が設定容量よりも多く、かつ、前記第１検出温度が前記予想温度未満である場合、前記切替手段により前記サブ流路に切り替えると共に、前記第１加熱手段により通過する熱媒を加熱する一方、前記検出容量が設定容量以下又は前記第１検出温度が前記予想温度以上である場合、前記切替手段により前記メイン流路に切り替えるのが好ましい。
この構成により、暖機運転時、第２蓄熱部での熱媒の容量も考慮して、サブ流路又はメイン流路を選択できるので、系全体として適切な状態で熱媒を流動させることが可能となる。
前記第２熱交換器から前記第１加熱手段に至る流路の途中に設けられ、通過する熱媒の流量を検出する流量検出手段と、
前記第２熱交換器から前記第１加熱手段に至る流路の途中に設けられ、通過する熱媒の温度を検出する第２温度検出手段と、
をさらに備え、
前記第１加熱手段で昇温可能な熱媒の予想温度は、前記第１加熱手段での加熱能力と、前記流量検出手段で検出される熱媒流量と、前記第２温度検出手段での第２検出温度とに基づいて算出するのが好ましい。
この構成により、加熱手段の加熱能力、加熱手段を通過する熱媒の流量及び温度を加味して予想温度を算出できるので、サブ流路に切り替えるか否かをより一層適切に判断可能となる。
前記第１熱交換器から前記第１蓄熱部に向かう熱媒を加熱する第２加熱手段と、
前記第２加熱手段から前記第１蓄熱部に向かう熱媒の温度を検出する第３温度検出手段と、
をさらに備え、
前記制御手段は、前記第３温度検出手段での第３検出温度が、前記第１検出温度以上である場合、前記第２加熱手段により通過する熱媒を加熱するのが好ましい。
この構成により、第２加熱手段によって第１熱交換器での熱媒の昇温不足を補うことができ、熱媒が低温となって粘度が高まることを防止可能となる。
前記短縮流路のうち、前記第１加熱手段から前記第１蓄熱部に至る領域に設けられ、通過する熱媒の温度を検出する第４温度検出手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記第４温度検出手段で検出される第４検出温度に基づいて、前記第１加熱手段による加熱能力を調整するのが好ましい。
この構成により、熱媒の昇温状態に応じて第１加熱手段による加熱状態を適切なものとして省電力化を図ることができる。
本発明によれば、サブ流路を設けて第１加熱手段によって熱媒を加熱できるようにしたので、媒の温度が低くて粘性が高いままで流動することにより第２熱交換器で偏流が発生することを防止できる。この結果、発電効率が低下する等の不具合の発生を回避可能となる。
本実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略を示す構成図である。 図１の制御装置による暖機運転処理を示すフローチャートである。 図１の制御装置による低出力発電処理を示すフローチャートである。 図１の制御装置による低出力充電処理を示すフローチャートである。 図１の圧縮空気貯蔵発電装置の熱媒流路を流動させる熱媒の温度と粘度との関係を示すグラフである。
以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。
図１は、本実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置１の概略を示す構成図である。この圧縮空気貯蔵発電装置１は、空気流路２ａ〜２ｄと熱媒流路３ａ〜３ｄとを備える。図中、空気流路２での空気の流れを実線で示し、熱媒流路３での熱媒の流れを点線で示す。
（空気流路）
空気流路２には、空気流れの上流側から圧縮機４、第１熱交換器５、蓄圧部である蓄圧タンク６、第２熱交換器７及び膨張機８がこの順で設けられている。
圧縮機４は、図示しないモータで駆動されることにより、空気流路２ａを介して吸気口より空気を吸気し、この空気を内部で圧縮して吐出口から圧縮空気として吐出する。このとき、圧縮空気が昇温する。なお、圧縮機４には、例えば、スクリュ式、スクロール式、ターボ式、レシプロ式等、種々のタイプのものを使用できる。
第１熱交換器５は、空気流路２ｂを介して供給される圧縮機４で圧縮した圧縮空気を、後述する第２蓄熱タンク１０からの熱媒との熱交換によって冷却する。圧縮空気の冷却により、第１蓄熱タンク９に貯蔵可能な圧縮空気の密度を高め、貯蔵中の放熱による熱エネルギーの損失を抑制する。
蓄圧タンク６は、圧縮空気をエネルギーとして貯蔵する。蓄圧タンク６は、空気流路２ｃを介して膨張機８の給気口に接続されている。蓄圧タンク６から送出された圧縮空気は空気流路２ｃを介して膨張機８に供給される。
第２熱交換器７は、蓄圧タンク６から送出された圧縮空気を、後述する第１蓄熱タンク９からの熱媒によって加熱する。圧縮空気の加熱により、膨張機８での膨張がスムーズに行われ、発電機による発電を適切なものとできる。
膨張機８は、図示しないモータで駆動されることにより、給気口から圧縮空気が給気され、給気された圧縮空気により図示しない発電機を駆動する。また、膨張機８で膨張された空気は、排気口から空気流路２ｄを介して排気される。なお、膨張機８には、例えば、スクリュ式、スクロール式、ターボ式、レシプロ式等、種々のタイプのものを使用できる。
（熱媒流路）
熱媒流路３には、第１熱交換器５、第１蓄圧部である第１蓄熱タンク９、第２熱交換器７、第２蓄圧部である第２蓄熱タンク１０が、環状に流動する熱媒の流動方向に対してこの順で設けられ、メイン流路１１を構成している。また、第２熱交換器７と第２蓄熱タンク１０とを接続する熱媒流路３ｄには短縮流路１２が接続されて分岐し、第１蓄熱タンク９に至っている。これにより、第１蓄熱タンク９と第２熱交換器７との間で熱媒が循環するサブ流路１３が形成されている。なお、使用可能な熱媒としては、例えば、鉱物油系、グリコール系等の種々のものが挙げられる。
第１熱交換器５は、第２蓄熱タンク１０から熱媒流路３ａを介して供給された熱媒に、圧縮機４で圧縮した圧縮空気から吸熱させる。吸熱されて高温となった熱媒は熱媒流路３ｂを介して第１蓄熱タンク９へと流動する。
第１蓄熱タンク９及び第２蓄熱タンク１０は断熱構造を有している。第１蓄熱タンク９には、第１熱交換器５によって圧縮空気から吸熱して高温となった熱媒が蓄えられる。第１蓄熱タンク９には第１温度検出センサ１４が設けられている。第１温度検出センサ１４は、第１蓄熱タンク９に蓄えられる熱媒の温度（第１検出温度）を検出し、後述する制御装置２６に出力する。第２蓄熱タンク１０は、第２熱交換器７によって圧縮空気に放熱して低温となった熱媒が蓄えられる。第２蓄熱タンク１０には水位検出センサ１５が設けられている。水位検出センサ１５は、蓄えられる熱媒の水位を検出し、検出水位を後述する制御装置２６に出力する。
第２熱交換器７は、第２ポンプ１７の駆動によって第１蓄熱タンク９から供給された熱媒から、膨張機８へと供給する圧縮空気に放熱させる。放熱されて低温となった熱媒は、第２蓄熱タンク１０へと流動する。
第２蓄熱タンク１０と第１熱交換器５とを接続する熱媒流路３ａには第１ポンプ１６が設けられている。第１ポンプ１６の駆動により、第２蓄熱タンク１０から第１熱交換器５を介して第１蓄熱タンク９に至る熱媒の流れが形成される。
第１蓄熱タンク９と第２熱交換器７とを接続する熱媒流路３ｃには第２ポンプ１７が設けられている。第２ポンプ１７の駆動により、第１蓄熱タンク９から第２熱交換器７を介して第２蓄熱タンク１０に至る熱媒の流れ、又は、短縮流路１２を流動する第１蓄熱タンク９と第２熱交換器７との間で循環する熱媒の流れが形成される。
第２熱交換器７と第２蓄熱タンク１０とを接続する熱媒流路３ｄ（短縮流路１２の分岐位置よりも熱媒流れの上流側の第１領域３ｄ１）には第２温度検出センサ１８が設けられている。第２温度検出センサ１８で検出される熱媒の温度は第３検出温度として後述する制御装置２６に出力される。
また熱媒流路３ｄの第１領域３ｄ１には第１流量検出センサ１９が設けられ、分岐位置から下流側の第２領域３ｄ２には第１開閉バルブ２０が設けられている。第１流量検出センサ１９で検出される、第２熱交換器７を通過後の熱媒の流量は、検出流量として後述する制御装置２６に出力される。第１開閉バルブ２０は熱媒流路３ｄの第２領域３ｄ２を開閉するためのものである。
短縮流路１２には、前記第１開閉バルブ２０とで切替手段を構成する第２開閉バルブ２１と、第１加熱手段の一例である第１電気ヒータ２２とが設けられている。第２開閉バルブ２１は、短縮流路１２を開閉するためのものである。第１電気ヒータ２２は、暖機運転時、第１蓄熱タンク９に蓄える熱媒の温度が低下したままで流動することを防止するためのものである。第１電気ヒータ２２による加熱能力、すなわち通過する熱媒に供給可能な単位時間当たりの熱量は、制御装置２６の記憶部に予め記憶されている。なお、第１電気ヒータ２２の加熱能力は可変としてもよく、その場合は変化させた加熱能力が随時、記憶部で更新されるようにすればよい。
第１熱交換器５と第１蓄熱タンク９とを接続する熱媒流路３ｄには、第２加熱手段の一例である第２電気ヒータ２３のほか、通過する熱媒の温度を検出する第３温度検出センサ２４と、流量を検出する第２流量検出センサ２５とが設けられている。第２電気ヒータ２３により、通過する熱媒を加熱して、第１蓄熱タンク９に蓄えられている熱媒よりも温度の低い熱媒が供給されることを防止する。
（制御方法）
次に、前記構成からなるＣＡＥＳ発電装置１の動作を説明する。ここでは、制御手段である制御装置２６による制御内容を中心に説明する。具体的には、暖機運転で実行する、第１蓄熱タンク９に蓄えられた熱媒の温度を上昇させる暖機運転処理と、第１電気ヒータ２２による加熱を抑制する低出力発電処理と、第２電気ヒータ２３による加熱を抑制する低出力充電処理とに分けて説明する。
なお、熱媒は温度の違いによって粘度が変化し、例えば、図５のグラフに示すように、所定温度（例えば、５０℃）以下となることにより粘度が急激に大きくなるという性質がある。そして、熱媒の粘度が大きくなって流動状態が悪化すると、第２熱交換器７での熱交換性能が低下する。この結果、膨張機８に給気させる圧縮空気の温度を十分に上昇させることができず、発電性能が悪化する。また、発電出力が小さい場合、圧縮空気の流量が減少するが、その場合でも熱媒との熱交換が適切に行われるように定格流量を確保しなければならず、いわゆる熱媒ロスが発生する。そこで、このような不具合の発生を防止すべく、以下の処理を実行している。
（暖機運転処理）
図２に示すように、暖機運転処理（ステップＳ１）ではまず、第２蓄熱タンク１０に設けた水位検出センサ１５での検出水位を読み込む（ステップＳ１−１）。そして、検出水位に基づいて第２蓄熱タンク１０内に蓄えられている熱媒の容量を算出し、この算出容量ｖが予め設定した設定容量Ｖｓ以上であるか否かを判断する（ステップＳ１−２）。
算出容量が設定容量未満である場合（ステップＳ１−２：ＮＯ）、第１開閉バルブ２０を閉鎖すると共に、第２開閉バルブ２１を開放する（ステップＳ１−３）。そして、第２ポンプ１７を駆動し（ステップＳ１−４）、熱媒を第１蓄熱タンク９から第２熱交換器７を介してそのまま第２蓄熱タンク１０へと流動させる。これにより、第２蓄熱タンク１０での熱媒不足を解消する。
算出容量ｖが設定容量Ｖｓ以上である場合（ステップＳ１−２：ＹＥＳ）、第１温度検出センサ１４で検出される第１蓄熱タンク９内の熱媒の温度である第１検出温度ｔ１を読み込む（ステップＳ１−５）。そして、第１検出温度ｔ１が予想温度Ｔｐ未満であるか否かを判断する（ステップＳ１−６）。ここでは、第１電気ヒータ２２を通過した後に得られると予想される熱媒の温度を予想温度Ｔｐを、第２温度検出センサ１８で検出される熱媒の第２検出温度と、第１流量検出センサ１９で検出される熱媒の検出流量と、第１電気ヒータ２２の加熱能力とに基づいて算出ている。すなわち、第１電気ヒータ２２で単位時間当たりに供給可能な熱量と、通過する熱媒の流量とから熱媒を何度昇温できるのかが算出される。そして、通過前の熱媒の温度に昇温する温度を加算することにより、予想温度Ｔｐが求められる。また予想温度Ｔｐとしては、少なくとも熱媒の粘度が急激に大きくなる臨界温度（ここでは、５０℃）よりも高い値とするのが好ましい。そして、第１電気ヒータ２２の加熱能力は、通過する熱媒量が最大値であり、かつ、最低温度であっても、第１電気ヒータ２２を通過後の熱媒が臨界温度を超すことができるものとするのが好適である。
第１検出温度ｔ１が予想温度Ｔｐ未満である場合（ステップＳ１−６：ＹＥＳ）、そのまま発電処理又は充電処理を実行すると、低温で粘性の高い熱媒が第２熱交換器７に供給されることになり、前述のような問題が発生する恐れがある。そこで、第１開閉バルブ２０を開放すると共に、第２開閉バルブ２１を閉鎖する（ステップＳ１−７）。また、第１電気ヒータ２２への通電を開始する（ステップＳ１−８）。これにより、第１蓄熱タンク９から吐出されて第２熱交換器７を通過した熱媒は、短縮流路１２を流動して第１電気ヒータ２２によって加熱される。そして、ここで加熱した熱媒により第１蓄熱タンク９内の熱媒温度を上昇させることができる。したがって、熱媒の粘性が大きくなって第２熱交換器７で偏流となる等の不具合を発生させることがなくなる。
一方、第１検出温度ｔ１が予想温度Ｔｐ以上である場合（ステップＳ１−６：ＮＯ）、第１蓄熱タンク９内の熱媒温度が高く、そのまま第２熱交換器７へと供給しても問題が発生しないと考えられるため、第１開閉バルブ２０を閉鎖すると共に、第２開閉バルブ２１を開放する（ステップＳ１−３）。そして、第２ポンプ１７を駆動し（ステップＳ１−４）、熱媒を第１蓄熱タンク９から第２熱交換器７を介してそのまま第２蓄熱タンク１０へと流動させる。
このように、前記暖機運転処理によれば、第１蓄熱タンク９内の熱媒の温度が低下してしまっている場合に、熱媒をサブ流路１３で循環させながら、第１電気ヒータ２２で加熱するようにしているので、熱媒が低温のままで第２熱交換器７に供給されることがない。したがって、熱媒の粘性が高いままとなって第２熱交換器７で偏流を発生させることを防止できる。但し、第２蓄熱タンク１０に蓄えられる熱媒の容量が不十分である場合には、系全体としての熱媒の流動状態を考慮して、サブ流路１３での熱媒の流動をすることなく、第２蓄熱タンク１０内への熱媒の供給を優先する。
（低出力発電処理）
低出力発電処理は、要求される発電出力が小さい場合に行う処理である。つまり、熱媒温度が低くて熱媒の粘性が高い場合、第２熱交換器７で偏流が発生してしまわないように定格流量を確保する必要があるが、以下のようにしてこの問題を解消する。
図３に示すように、低出力発電処理（ステップＳ２）では、第１温度検出センサ１４で検出される第１蓄熱タンク９内の熱媒の温度である第１検出温度ｔ１を読み込む（ステップＳ２−１）。そして、第１検出温度ｔ１が前記予想温度Ｔｐ未満であるか否かを判断する（ステップＳ２−２）。
第１検出温度ｔ１が予想温度Ｔｐ未満である場合（ステップＳ２−２：ＹＥＳ）、第１開閉バルブ２０を開放すると共に、第２開閉バルブ２１を閉鎖する（ステップＳ２−３）。また、第１電気ヒータ２２への通電を開始する（ステップＳ２−４）。そして、第２ポンプ１７を駆動する（ステップＳ２−５）。これにより、熱媒は、第１蓄熱タンク９から第２熱交換器７を通過した後、短縮流路１２を流動して第１電気ヒータ２２によって加熱される。加熱された熱媒により第１蓄熱タンク９内の熱媒を昇温できる。したがって、熱媒の粘性が大きくなって第２熱交換器７で偏流となる等の不具合を発生させることがなくなる。
一方、第１検出温度ｔ１が予想温度Ｔｐ以上である場合（ステップＳ２−２：ＮＯ）、第１蓄熱タンク９内の熱媒温度が高く、そのまま第２熱交換器７へと供給しても問題が発生しないと考えられるため、第１開閉バルブ２０を閉鎖すると共に、第２開閉バルブ２１を開放する（ステップＳ２−６）。そして、第２ポンプ１７を駆動し（ステップＳ２−５）、熱媒を第１蓄熱タンク９から第２熱交換器７を介してそのまま第２蓄熱タンク１０へと流動させる。
このように、前記低出力発電処理でも、前記暖機運転処理と同様、第１蓄熱タンク９内の熱媒の温度が低い場合に第１電気ヒータ２２により、通過する熱媒を加熱して粘度を低下させることができる。
（低出力充電処理）
低出力充電処理は、風力発電等の発電装置からの入力電力が小さく、圧縮機４を駆動するモータを十分に回転させることができない場合の処理である。熱媒温度が低くて熱媒の粘性が高い場合、圧縮機４の駆動が低出力になると、第１熱交換器５で偏流が発生する恐れがあるため、以下の低出力充電処理を実行する。
図４に示すように、低出力充電処理（ステップＳ３）では、第１温度検出センサ１４により第１蓄熱タンク９内の熱媒の温度（第１検出温度ｔ１）を読み込む（ステップＳ３−１）。また、第３温度検出センサ２４で検出される第１蓄熱タンク９に供給される熱媒の温度である第３検出温度ｔ３を読み込む（ステップＳ３−２）。そして、第３検出温度ｔ３が第１検出温度ｔ１以上であるか否かを判断する（ステップＳ３−３）。
第３検出温度ｔ３が第１検出温度ｔ１以上である場合（ステップＳ３−３：ＹＥＳ）、第１蓄熱タンク９に蓄えられている熱媒よりも温度の高い熱媒を供給することができるので、第２電気ヒータ２３への通電は停止状態（ＯＦＦ）とする（ステップＳ３−４）。これにより、無駄な電力消費を抑制できる。
一方、第３検出温度ｔ３が第１検出温度ｔ１未満である場合（ステップＳ３−３：ＮＯ）、第１熱交換器５からの熱媒をそのまま第１熱媒タンクに供給すれば、第１熱媒タンク内の熱媒を冷やすことになってしまうため、第２電気ヒータ２３への通電を開始（ＯＮ）する（ステップＳ３−５）。これにより、第１熱媒タンク内の熱媒の温度が低下して第２熱交換器７に粘度の高い状態で循環することを防止可能となる。
なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
前記実施形態では、第１電気ヒータ２２及び第２電気ヒータ２３による加熱能力を一定としたが、可変としてもよい。
例えば、短縮流路１２のうち、第１電気ヒータ２２から第１蓄熱タンク９に至る領域に新たに第４温度検出センサ（図示せず）を設け、ここで検出される第４検出温度に基づいて第１電気ヒータ２２の加熱能力を変化させてもよい。すなわち、第２ポンプ１７の駆動によりサブ流路１３で熱媒を循環させることにより、第１電気ヒータ２２で熱媒が加熱されて徐々に温度を上昇させる。このため、第１蓄熱タンク９に供給する熱媒の温度が必要以上に高くなる。そこで、第４検出温度の上昇に応じて第１電気ヒータ２２の加熱能力を徐々に低下させる。これにより、第１電気ヒータ２２での無駄な電力消費を抑えることができる。
また、第３温度検出センサ２４によって検出される第３検出温度に基づいて第２電気ヒータ２３の加熱能力を変化させてもよい。すなわち、第２電気ヒータ２３により通過する熱媒を加熱することにより、この熱媒の温度が上昇してくれば、その温度上昇に応じて第２電気ヒータ２３の加熱能力を徐々に低下させる。これにより、第２電気ヒータ２３での無駄な消費電力を抑えることができる。
１…圧縮空気貯蔵発電装置
２…空気流路
３…熱媒流路
４…圧縮機
５…第１熱交換器
６…蓄圧タンク
７…第２熱交換器
８…膨張機
９…第１蓄熱タンク
１０…第２蓄熱タンク
１１…メイン流路
１２…短縮流路
１３…サブ流路
１４…第１温度検出センサ
１５…水位検出センサ
１６…第１ポンプ
１７…第２ポンプ
１８…第２温度検出センサ
１９…第１流量検出センサ
２０…第１開閉バルブ
２１…第２開閉バルブ
２２…第１電気ヒータ
２３…第２電気ヒータ
２４…第３温度検出センサ
２５…第２流量検出センサ
２６…制御装置

Claims (6)

  1. 空気を圧縮する圧縮機と、
    前記圧縮機により圧縮された圧縮空気を蓄える蓄圧部と、
    前記蓄圧部から供給される圧縮空気によって駆動される膨張機と、
    前記膨張機と機械的に接続された発電機と、
    前記圧縮機から前記蓄圧部に供給される圧縮空気と熱媒との間で熱交換することにより、圧縮空気を冷却し、熱媒を加熱する第１熱交換器と、
    前記第１熱交換器で加熱された熱媒を蓄える第１蓄熱部と、
    前記蓄圧部から前記膨張機に供給される圧縮空気と、前記第１蓄熱部から供給される熱媒との間で熱交換することにより、圧縮空気を加熱し、熱媒を冷却する第２熱交換器と、
    前記第２熱交換器で冷却された熱媒を蓄えて前記第１熱交換器に供給する第２蓄熱部と、
    前記第１熱交換器、前記第１蓄熱部、前記第２熱交換器及び前記第２蓄熱部の順で熱媒流路で接続されて熱媒を循環するように流動可能とするメイン流路と、
    前記熱媒流路のうち、前記第２熱交換器から前記第２蓄熱部に向かう熱媒流路から分岐して前記第１蓄熱部に向かう短縮流路を有し、前記第１蓄熱部と前記第２熱交換器との間で熱媒を循環して流動可能とするサブ流路と、
    前記短縮流路の途中に設けられ、通過する熱媒を加熱する第１加熱手段と、
    前記メイン流路と前記サブ流路のいずれか一方に切替可能な切替手段と、
    を備える、圧縮空気貯蔵発電装置。
  2. 前記第１蓄熱部内の熱媒の温度を検出する第１温度検出手段と、
    前記第１温度検出手段による第１検出温度が前記第１加熱手段で昇温可能な熱媒の予想温度未満である場合、前記切替手段により前記サブ流路に切り替えると共に、前記第１加熱手段により通過する熱媒を加熱する一方、前記検出温度が前記予想温度以上である場合、前記切替手段により前記メイン流路に切り替える制御手段と、
    をさらに備える、請求項１に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
  3. 前記第２蓄熱部内の熱媒の容量を検出する容量検出手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記容量検出手段による検出容量が設定容量よりも多く、かつ、前記第１検出温度が前記予想温度未満である場合、前記切替手段により前記サブ流路に切り替えると共に、前記第１加熱手段により通過する熱媒を加熱する一方、前記検出容量が設定容量以下又は前記第１検出温度が前記予想温度以上である場合、前記切替手段により前記メイン流路に切り替える、請求項２に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
  4. 前記第２熱交換器から前記第１加熱手段に至る流路の途中に設けられ、通過する熱媒の流量を検出する流量検出手段と、
    前記第２熱交換器から前記第１加熱手段に至る流路の途中に設けられ、通過する熱媒の温度を検出する第２温度検出手段と、
    をさらに備え、
    前記第１加熱手段で昇温可能な熱媒の予想温度は、前記第１加熱手段での加熱能力と、前記流量検出手段で検出される熱媒流量と、前記第２温度検出手段での第２検出温度とに基づいて算出する、請求項２又は３に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
  5. 前記第１熱交換器から前記第１蓄熱部に向かう熱媒を加熱する第２加熱手段と、
    前記第２加熱手段から前記第１蓄熱部に向かう熱媒の温度を検出する第３温度検出手段と、
    をさらに備え、
    前記制御手段は、前記第３温度検出手段での第３検出温度が、前記第１検出温度以上である場合、前記第２加熱手段により通過する熱媒を加熱する、請求項２から４のいずれか１項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
  6. 前記短縮流路のうち、前記第１加熱手段から前記第１蓄熱部に至る領域に設けられ、通過する熱媒の温度を検出する第４温度検出手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記第４温度検出手段で検出される第４検出温度に基づいて、前記第１加熱手段による加熱能力を調整する、請求項２から５のいずれか１項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
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