JP2023082959A - Compressed air energy storage system - Google Patents

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Abstract

To provide a compressed air storage system capable of improving energy efficiency of a system by reusing heat absorbed in a compression stroke.SOLUTION: A system 100 includes: an air tank 40; a first heat exchanger 30A disposed downstream of a first compressor 10A; a second heat exchanger 30B disposed downstream of a second compressor 10B; a medium source 60 and a medium tank 50 that are connected in parallel with the first and second heat exchangers 30A, 30B; first flow control devices P1, V1 controlling a flow rate of a heating medium flowing to the first heat exchanger 30A; second flow control devices P1, V2 controlling a flow rate of the heating medium flowing to the second heat exchanger 30B; a first thermometer M1 measuring a first temperature of the heating medium flowing from the first heat exchanger 30A; a second thermometer M2 measuring a second temperature of the heating medium flowing from the second heat exchanger 30B; and a control device 90 controlling the first and second flow control devices P1, V1, V2 so that a difference between the first temperature and the second temperature falls within a predetermined range.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、圧縮空気エネルギ貯蔵システムに関する。 The present disclosure relates to compressed air energy storage systems.

従来から、圧縮空気エネルギ貯蔵システム(CAES)が知られている。CAESは、例えば、売電価格が安いまたは電力が余っている時間帯に、圧縮機によって圧縮空気を生成し、圧縮空気を貯蔵する。反対に、CAESは、例えば、電力需要が高い時間帯に、貯蔵された圧縮空気によって膨張機を駆動し、電力を供給する。 Compressed air energy storage systems (CAES) are known in the prior art. CAES, for example, generates compressed air with a compressor and stores the compressed air during a time period when the selling price of electricity is low or there is surplus electricity. Conversely, CAES drives an expander with stored compressed air to supply power, for example, during times of high power demand.

例えば、特許文献1から6の各々は、複数の圧縮機を備えるCAESを開示している。各圧縮機の下流には熱交換器が配置され、圧縮空気が熱交換器によって冷却される。圧縮工程において熱を吸収した熱媒体は、膨張工程において圧縮空気を加熱するのに使用される。このような構成によれば、圧縮工程において吸収された熱を再利用することができ、システムのエネルギ効率を向上することができる。 For example, each of Patent Documents 1 to 6 discloses a CAES with multiple compressors. A heat exchanger is arranged downstream of each compressor, and the compressed air is cooled by the heat exchanger. The heat transfer medium that has absorbed heat in the compression process is used to heat the compressed air in the expansion process. With such a configuration, the heat absorbed in the compression process can be reused, and the energy efficiency of the system can be improved.

特表2013-509530号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-509530 特開2017-160863号公報JP 2017-160863 A 特開2018-182996号公報JP 2018-182996 A 特開2019-173608号公報JP 2019-173608 A 特開2020-84913号公報JP 2020-84913 A 特表2020-528509号公報Japanese Patent Publication No. 2020-528509

圧縮空気エネルギ貯蔵システムでは、エネルギ効率をさらに向上することが望まれている。 Further improvements in energy efficiency are desired in compressed air energy storage systems.

本開示は、エネルギ効率を向上することができる、圧縮空気エネルギ貯蔵システムを提供することを目的とする。 The present disclosure aims to provide a compressed air energy storage system that can improve energy efficiency.

本開示の一態様に係る圧縮空気エネルギ貯蔵システムは、第1圧縮機、および、第1圧縮機の下流に配置される第2圧縮機を少なくとも含む複数の圧縮機と、複数の圧縮機の下流に配置され、圧縮空気を貯留する空気タンクと、第1圧縮機の下流に配置され、第1圧縮機からの圧縮空気を冷却する第1熱交換器と、第2圧縮機の下流に配置され、第2圧縮機からの圧縮空気を冷却する第2熱交換器と、第1熱交換器および第2熱交換器に並列に接続され、第1熱交換器および第2熱交換器の各々に熱媒体を供給する媒体源と、第1熱交換器および第2熱交換器に並列に接続され、第1熱交換器および第2熱交換器の各々から熱媒体を回収する媒体タンクと、媒体源から第1熱交換器へ流れる熱媒体の第1流量を調整する第1流量調整装置と、媒体源から第2熱交換器へ流れる熱媒体の第2流量を調整する第2流量調整装置と、第1熱交換器から媒体タンクへ流れる熱媒体の第1温度を測定する第1温度計と、第2熱交換器から媒体タンクへ流れる熱媒体の第2温度を測定する第2温度計と、第1温度計からの第1温度と、第2温度計からの第2温度との差が所定の範囲内に収まるように、第1流量および第2流量を調整するよう、第1流量調整装置および第2流量調整装置を制御する、制御装置と、を備える。 A compressed air energy storage system according to one aspect of the present disclosure includes a plurality of compressors including at least a first compressor and a second compressor positioned downstream of the first compressor, and a compressor downstream of the plurality of compressors. An air tank that stores compressed air, a first heat exchanger that is arranged downstream of the first compressor and cools the compressed air from the first compressor, and a second compressor that is arranged downstream of the , a second heat exchanger for cooling the compressed air from the second compressor; a medium source that supplies a heat medium; a medium tank that is connected in parallel to the first heat exchanger and the second heat exchanger and recovers the heat medium from each of the first heat exchanger and the second heat exchanger; a first flow regulating device for regulating a first flow rate of heat medium flowing from the source to the first heat exchanger; and a second flow regulating device for regulating a second flow rate of heat medium flowing from the medium source to the second heat exchanger. a first thermometer for measuring a first temperature of the heat medium flowing from the first heat exchanger to the medium tank; and a second thermometer for measuring a second temperature of the heat medium flowing from the second heat exchanger to the medium tank. , a first flow rate adjustment to adjust the first flow rate and the second flow rate such that the difference between the first temperature from the first thermometer and the second temperature from the second thermometer is within a predetermined range; a controller for controlling the device and the second flow regulator.

第1および第2流量調整装置の各々は、バルブまたはポンプの少なくとも一方を含んでもよい。 Each of the first and second flow regulators may include at least one of a valve or a pump.

圧縮空気エネルギ貯蔵システムは、空気タンクに接続される第1膨張機、および、第1膨張機の下流に配置される第2膨張機を少なくとも含む複数の膨張機と、第1膨張機の上流に配置され、第1膨張機への圧縮空気を加熱する第3熱交換器であって、媒体タンクに接続される、第3熱交換器と、第2膨張機の上流に配置され、第2膨張機への圧縮空気を加熱する第4熱交換器であって、第3熱交換器に対して並列に媒体タンクに接続される、第4熱交換器と、媒体タンクから第3熱交換器へ流れる熱媒体の第3流量を調整する第3流量調整装置と、媒体タンクから第4熱交換器へ流れる熱媒体の第4流量を調整する第4流量調整装置と、第3熱交換器から流れる熱媒体の第3温度を測定する第3温度計と、
第4熱交換器から流れる熱媒体の第4温度を測定する第4温度計と、をさらに備えてもよく、制御装置はさらに、第3温度計からの第3温度と、第4温度計からの第4温度との差が所定の範囲内に収まるように、第3流量および第4流量を調整するよう、第3流量調整装置および第4流量調整装置を制御してもよい。
The compressed air energy storage system comprises a plurality of expanders including at least a first expander connected to an air tank and a second expander located downstream of the first expander; a third heat exchanger positioned to heat the compressed air to the first expander, the third heat exchanger being connected to the medium tank; a fourth heat exchanger for heating the compressed air to the machine, the fourth heat exchanger being connected to the medium tank in parallel to the third heat exchanger; and from the medium tank to the third heat exchanger. A third flow rate adjusting device for adjusting a third flow rate of the flowing heat medium; a fourth flow rate adjusting device for adjusting a fourth flow rate of the heat medium flowing from the medium tank to the fourth heat exchanger; a third thermometer that measures a third temperature of the heat medium;
a fourth thermometer for measuring a fourth temperature of the heat medium flowing from the fourth heat exchanger, the controller further comprising: a third temperature from the third thermometer; The third flow rate adjusting device and the fourth flow rate adjusting device may be controlled to adjust the third flow rate and the fourth flow rate so that the difference from the fourth temperature of is within a predetermined range.

第3および第4流量調整装置の各々は、バルブまたはポンプの少なくとも一方を含んでもよい。 Each of the third and fourth flow regulators may include at least one of a valve or a pump.

本開示によれば、エネルギ効率を向上することができる。 According to the present disclosure, energy efficiency can be improved.

図1は、実施形態に係る圧縮空気エネルギ貯蔵システムを示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a compressed air energy storage system according to an embodiment; FIG. 図2は、コンピュータシミュレーションの条件および結果の例を示す表である。FIG. 2 is a table showing an example of computer simulation conditions and results. 図3は、圧縮工程における制御装置の動作を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the control device in the compression process. 図4は、膨張工程における制御装置の動作を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flow chart showing the operation of the control device in the expansion process.

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す具体的な寸法、材料および数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。 Embodiments of the present disclosure will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. Specific dimensions, materials, numerical values, and the like shown in such embodiments are merely examples for facilitating understanding, and do not limit the present disclosure unless otherwise specified. In the present specification and drawings, elements having substantially the same function and configuration are given the same reference numerals to omit redundant description, and elements that are not directly related to the present disclosure are omitted from the drawings. do.

図1は、実施形態に係る圧縮空気エネルギ貯蔵システム100を示す概略図である。図1において、実線の矢印は熱媒体の流れを示し、破線の矢印は空気の流れを示す。本開示において、圧縮空気エネルギ貯蔵システム(CAES)100は、単に「システム」とも称され得る。 FIG. 1 is a schematic diagram of a compressed air energy storage system 100 according to an embodiment. In FIG. 1, the solid line arrows indicate the flow of the heat medium, and the dashed line arrows indicate the air flow. In this disclosure, the compressed air energy storage system (CAES) 100 may also be referred to simply as the "system."

システム100は、圧縮システム101と、膨張システム102と、を備える。具体的には、システム100は、複数の圧縮機10と、複数の膨張機20と、複数の熱交換器30と、空気タンク40と、第1媒体タンク50と、第2媒体タンク(媒体源)60と、制御装置90と、を備える。システム100は、他の構成要素をさらに備えてもよい。 System 100 comprises compression system 101 and expansion system 102 . Specifically, the system 100 includes a plurality of compressors 10, a plurality of expanders 20, a plurality of heat exchangers 30, an air tank 40, a first medium tank 50, a second medium tank (medium source ) 60 and a control device 90 . System 100 may further comprise other components.

システム100は、例えば、売電価格が安いまたは電力が余っている時間帯に、圧縮システム101において、圧縮機10によって圧縮空気を生成し、圧縮空気を空気タンク40に貯蔵する。例えば、これらは、太陽光発電における昼間の時間帯、および、火力発電等の通常の発電における夜間の時間帯を含み得る。圧縮空気を生成および貯蔵する時間帯は、これらに限定されない。 The system 100 generates compressed air with the compressor 10 in the compression system 101 and stores the compressed air in the air tank 40, for example, during a time period when the selling price of electricity is low or there is surplus electricity. For example, these may include daytime hours for solar power generation and nighttime hours for conventional power generation such as thermal power generation. The period of time for generating and storing compressed air is not limited to these.

反対に、システム100は、例えば、電力需要が高い時間帯または非常時に、膨張システム102において、貯蔵された圧縮空気によって膨張機20を駆動し、発電する。圧縮空気を用いて発電する時間帯は、これらに限定されない。このような構成によれば、余剰電力を有効に利用することができる。 Conversely, the system 100 drives the expander 20 with stored compressed air in the expansion system 102 to generate electricity, for example, during periods of high power demand or during emergencies. The period of time during which power is generated using compressed air is not limited to these. According to such a configuration, surplus power can be effectively used.

複数の圧縮機10は、少なくとも第1圧縮機10Aおよび第2圧縮機10Bを含む。他の実施形態では、システム100は、3つ以上の圧縮機10を備えてもよい。各圧縮機10は、電力によって駆動し、吸入した空気を圧縮する。複数の圧縮機10は、直列に接続され、空気を段階的に圧縮する。破線の矢印で示される空気の流れにおいて、第2圧縮機10Bは、第1圧縮機10Aの下流に配置される。例えば、第1圧縮機10Aは、周囲環境の空気を吸入する。本実施形態では、第2圧縮機10Bは、後述する第2熱交換器30Bを介して、空気タンク40に接続される。第2圧縮機10Bによって圧縮された空気は、空気タンク40に貯留される。 The multiple compressors 10 include at least a first compressor 10A and a second compressor 10B. In other embodiments, system 100 may include more than two compressors 10 . Each compressor 10 is driven by electric power and compresses the sucked air. A plurality of compressors 10 are connected in series and compress air in stages. The second compressor 10B is arranged downstream of the first compressor 10A in the air flow indicated by the dashed arrows. For example, the first compressor 10A sucks ambient air. In this embodiment, the second compressor 10B is connected to the air tank 40 via a second heat exchanger 30B, which will be described later. Air compressed by the second compressor 10B is stored in the air tank 40 .

複数の膨張機20は、少なくとも第1膨張機20Aおよび第2膨張機20Bを含む。他の実施形態では、システム100は、3つ以上の膨張機20を備えてもよい。各膨張機20は、空気タンク40からの圧縮空気によって駆動し、電力を生成する。複数の膨張機20は、直列に接続され、空気タンク40からの圧縮空気を段階的に膨張させる。第1膨張機20Aは、後述する第3熱交換器30Cを介して、空気タンク40に接続される。破線の矢印で示される空気の流れにおいて、第2膨張機20Bは、第1膨張機20Aの下流に配置される。第2膨張機20Bによって膨張された空気は、例えば、外部環境に放出されてもよい。 The multiple expanders 20 include at least a first expander 20A and a second expander 20B. In other embodiments, the system 100 may comprise more than two expanders 20. Each expander 20 is driven by compressed air from an air tank 40 to generate electric power. The plurality of expanders 20 are connected in series and expand the compressed air from the air tank 40 step by step. The first expander 20A is connected to the air tank 40 via a third heat exchanger 30C, which will be described later. The second expander 20B is arranged downstream of the first expander 20A in the air flow indicated by the dashed arrows. The air expanded by the second expander 20B may be released to the outside environment, for example.

本実施形態では、複数の熱交換器30は、圧縮システム101の第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30B、ならびに、膨張システム102の第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dを含む。他の実施形態では、圧縮システム101は、圧縮機10の数に応じて、3つ以上の熱交換器30を含んでもよく、膨張システム102は、膨張機20の数に応じて、3つ以上の熱交換器30を含んでもよい。熱交換器30では、例えば、熱媒体としてオイルが使用されてもよい。 In this embodiment, the plurality of heat exchangers 30 are a first heat exchanger 30A and a second heat exchanger 30B of the compression system 101 and a third heat exchanger 30C and a fourth heat exchanger 30D of the expansion system 102. including. In other embodiments, the compression system 101 may include three or more heat exchangers 30, depending on the number of compressors 10, and the expansion system 102 may include three or more, depending on the number of expanders 20. of heat exchangers 30 may be included. In the heat exchanger 30, for example, oil may be used as a heat medium.

圧縮システム101では、熱交換器30は、空気の流れにおいて、各圧縮機10の下流に配置され、各圧縮機10によって圧縮された空気を冷却する。具体的には、第1熱交換器30Aは、第1圧縮機10Aの下流に配置され、第2熱交換器30Bは、第2圧縮機10Bの下流に配置される。より具体的には、第1熱交換器30Aは、第1圧縮機10Aと第2圧縮機10Bとの間に配置され、第2熱交換器30Bは、第2圧縮機10Bと空気タンク40との間に配置される。 In compression system 101 , heat exchanger 30 is positioned downstream of each compressor 10 in the air flow to cool the air compressed by each compressor 10 . Specifically, the first heat exchanger 30A is arranged downstream of the first compressor 10A, and the second heat exchanger 30B is arranged downstream of the second compressor 10B. More specifically, the first heat exchanger 30A is arranged between the first compressor 10A and the second compressor 10B, and the second heat exchanger 30B is arranged between the second compressor 10B and the air tank 40. is placed between

実線の矢印で示されるように、第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30Bは、第2媒体タンク60に並列に接続される。本実施形態では、第2媒体タンク60からの配管L1が分岐され、分岐された配管L2,L3が、それぞれ第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30Bに接続される。他の実施形態では、配管L1に代えて、配管L2,L3の各々が、第2媒体タンク60から直接的に延びていてもよい。第2媒体タンク60は、膨張システム102で冷却された熱媒体を、第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30Bの各々に供給する。 As indicated by solid line arrows, the first heat exchanger 30A and the second heat exchanger 30B are connected in parallel to the second medium tank 60 . In this embodiment, the pipe L1 from the second medium tank 60 is branched, and the branched pipes L2 and L3 are connected to the first heat exchanger 30A and the second heat exchanger 30B, respectively. In another embodiment, each of the pipes L2 and L3 may extend directly from the second medium tank 60 instead of the pipe L1. The second medium tank 60 supplies the heat medium cooled by the expansion system 102 to each of the first heat exchanger 30A and the second heat exchanger 30B.

配管L1には、ポンプP1が設けられる。また、配管L2,L3には、それぞれバルブV1,V2が設けられる。ポンプP1およびバルブV1,V2は、制御装置90と有線または無線で通信可能に接続されており、制御装置90によって制御される。制御装置90は、ポンプP1の出力を制御することによって、第2媒体タンク60から配管L1に供給される熱媒体の流量を調整する。また、制御装置90は、バルブV1,V2の開度を調整することによって、それぞれ配管L2,L3を流れる熱媒体の流量を調整する。 A pump P1 is provided in the pipe L1. Further, valves V1 and V2 are provided on the pipes L2 and L3, respectively. Pump P1 and valves V1 and V2 are communicably connected to controller 90 by wire or wirelessly, and controlled by controller 90 . The control device 90 adjusts the flow rate of the heat medium supplied from the second medium tank 60 to the pipe L1 by controlling the output of the pump P1. The controller 90 also adjusts the flow rates of the heat medium flowing through the pipes L2 and L3 by adjusting the opening degrees of the valves V1 and V2.

制御装置90は、ポンプP1の出力およびバルブV1の開度を調整することによって、第2媒体タンク60から第1熱交換器30Aへ流れる熱媒体の第1流量を調整する。したがって、本実施形態では、ポンプP1およびバルブV1が、第1流量調整装置として機能する。 The control device 90 adjusts the first flow rate of the heat medium flowing from the second medium tank 60 to the first heat exchanger 30A by adjusting the output of the pump P1 and the opening of the valve V1. Therefore, in this embodiment, the pump P1 and the valve V1 function as a first flow control device.

制御装置90は、ポンプP1の出力およびバルブV2の開度を調整することによって、第2媒体タンク60から第2熱交換器30Bへ流れる熱媒体の第2流量を調整する。したがって、本実施形態では、ポンプP1およびバルブV2が、第2流量調整装置として機能する。 The control device 90 adjusts the second flow rate of the heat medium flowing from the second medium tank 60 to the second heat exchanger 30B by adjusting the output of the pump P1 and the degree of opening of the valve V2. Therefore, in this embodiment, the pump P1 and the valve V2 function as a second flow control device.

第1流量調整装置および第2流量調整装置は、上記の構成に限定されない。例えば、他の実施形態では、第1流量調整装置および第2流量調整装置は、追加の構成要素をさらに含んでもよい。例えば、他の実施形態では、第1流量調整装置および第2流量調整装置の各々が、別個の独立したポンプを含んでもよい。 The first flow rate adjusting device and the second flow rate adjusting device are not limited to the configurations described above. For example, in other embodiments, the first flow regulator and the second flow regulator may further include additional components. For example, in other embodiments, each of the first flow regulator and the second flow regulator may include separate and independent pumps.

実線の矢印で示されるように、第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30Bは、第1媒体タンク50に並列に接続される。本実施形態では、第1熱交換器30Aから延びる配管L4および第2熱交換器30Bから延びる配管L5が、第1媒体タンク50に接続される配管L6へと合流する。他の実施形態では、配管L6に代えて、配管L4,L5の各々が、第1媒体タンク50に直接的に接続されてもよい。第1媒体タンク50は、圧縮システム101で加熱された熱媒体を貯留する。 As indicated by solid line arrows, the first heat exchanger 30A and the second heat exchanger 30B are connected in parallel to the first medium tank 50 . In this embodiment, the pipe L4 extending from the first heat exchanger 30A and the pipe L5 extending from the second heat exchanger 30B merge into the pipe L6 connected to the first medium tank 50 . In another embodiment, each of the pipes L4 and L5 may be directly connected to the first medium tank 50 instead of the pipe L6. The first medium tank 50 stores the heat medium heated by the compression system 101 .

配管L4,L5には、それぞれ第1温度計M1および第2温度計M2が設けられる。第1温度計M1は、第1熱交換器30Aから第1媒体タンク50へ流れる熱媒体の第1温度を測定する。第2温度計M2は、第2熱交換器30Bから第1媒体タンク50へ流れる熱媒体の第2温度を測定する。第1温度計M1および第2温度計M2は、制御装置90と有線または無線で通信可能に接続されており、測定データを制御装置90に送信する。 A first thermometer M1 and a second thermometer M2 are provided on the pipes L4 and L5, respectively. A first thermometer M1 measures a first temperature of the heat medium flowing from the first heat exchanger 30A to the first medium tank 50 . A second thermometer M2 measures a second temperature of the heat medium flowing from the second heat exchanger 30B to the first medium tank 50 . The first thermometer M<b>1 and the second thermometer M<b>2 are communicably connected to the control device 90 by wire or wirelessly, and transmit measurement data to the control device 90 .

膨張システム102では、熱交換器30は、空気の流れにおいて、各膨張機20の上流に配置され、各膨張機20に供給される圧縮空気を加熱する。具体的には、第3熱交換器30Cは、第1膨張機20Aの上流に配置され、第4熱交換器30Dは、第2膨張機20Bの上流に配置される。より具体的には、第3熱交換器30Cは、空気タンク40と第1膨張機20Aとの間に配置され、第2熱交換器30Bは、第1膨張機20Aと第2膨張機20Bとの間に配置される。各膨張機20に供給される圧縮空気を加熱することによって、膨張機20における発電効率を向上することができる。 In expansion system 102 , heat exchanger 30 is positioned upstream of each expander 20 in the airflow to heat the compressed air supplied to each expander 20 . Specifically, the third heat exchanger 30C is arranged upstream of the first expander 20A, and the fourth heat exchanger 30D is arranged upstream of the second expander 20B. More specifically, the third heat exchanger 30C is arranged between the air tank 40 and the first expander 20A, and the second heat exchanger 30B is arranged between the first expander 20A and the second expander 20B. is placed between By heating the compressed air supplied to each expander 20, power generation efficiency in the expander 20 can be improved.

実線の矢印で示されるように、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dは、第1媒体タンク50に並列に接続される。本実施形態では、第1媒体タンク50からの配管L7が分岐され、分岐された配管L8,L9が、それぞれ第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dに接続される。他の実施形態では、配管L7に代えて、配管L8,L9の各々が、第1媒体タンク50から直接的に延びていてもよい。第1媒体タンク50は、圧縮システム101で加熱された熱媒体を、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dの各々に供給する。 As indicated by solid line arrows, the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D are connected in parallel to the first medium tank 50 . In this embodiment, the pipe L7 from the first medium tank 50 is branched, and the branched pipes L8 and L9 are connected to the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D, respectively. In another embodiment, each of the pipes L8 and L9 may extend directly from the first medium tank 50 instead of the pipe L7. The first medium tank 50 supplies the heat medium heated by the compression system 101 to each of the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D.

配管L7には、ポンプP2が設けられる。また、配管L8,L9には、それぞれバルブV3,V4が設けられる。ポンプP2およびバルブV3,V4は、制御装置90と有線または無線で通信可能に接続されており、制御装置90によって制御される。制御装置90は、ポンプP2の出力を制御することによって、第1媒体タンク50から配管L7に供給される熱媒体の流量を調整する。また、制御装置90は、バルブV3,V4の開度を調整することによって、それぞれ配管L8,L9を流れる熱媒体の流量を調整する。 A pump P2 is provided in the pipe L7. Further, valves V3 and V4 are provided on the pipes L8 and L9, respectively. Pump P2 and valves V3 and V4 are communicably connected to controller 90 by wire or wirelessly, and controlled by controller 90 . The control device 90 adjusts the flow rate of the heat medium supplied from the first medium tank 50 to the pipe L7 by controlling the output of the pump P2. The controller 90 also adjusts the flow rates of the heat medium flowing through the pipes L8 and L9 by adjusting the opening degrees of the valves V3 and V4.

制御装置90は、ポンプP2の出力およびバルブV3の開度を調整することによって、第1媒体タンク50から第3熱交換器30Cへ流れる熱媒体の第3流量を調整する。したがって、本実施形態では、ポンプP2およびバルブV3が、第3流量調整装置として機能する。 The control device 90 adjusts the third flow rate of the heat medium flowing from the first medium tank 50 to the third heat exchanger 30C by adjusting the output of the pump P2 and the opening of the valve V3. Therefore, in this embodiment, the pump P2 and the valve V3 function as a third flow control device.

制御装置90は、ポンプP2の出力およびバルブV4の開度を調整することによって、第1媒体タンク50から第4熱交換器30Dへ流れる熱媒体の第4流量を調整する。したがって、本実施形態では、ポンプP2およびバルブV4が、第4流量調整装置として機能する。 The control device 90 adjusts the fourth flow rate of the heat medium flowing from the first medium tank 50 to the fourth heat exchanger 30D by adjusting the output of the pump P2 and the opening of the valve V4. Therefore, in this embodiment, the pump P2 and the valve V4 function as a fourth flow control device.

第3流量調整装置および第4流量調整装置は、上記の構成に限定されない。例えば、他の実施形態では、第3流量調整装置および第4流量調整装置は、追加の構成要素をさらに含んでもよい。例えば、他の実施形態では、第3流量調整装置および第4流量調整装置の各々が、別個の独立したポンプを含んでもよい。 The third flow rate adjusting device and the fourth flow rate adjusting device are not limited to the configurations described above. For example, in other embodiments, the third flow regulator and the fourth flow regulator may further include additional components. For example, in other embodiments, each of the third flow regulator and the fourth flow regulator may include separate and independent pumps.

実線の矢印で示されるように、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dは、第2媒体タンク60に並列に接続される。本実施形態では、第3熱交換器30Cから延びる配管L10および第4熱交換器30Dから延びる配管L11が、第2媒体タンク60に接続される配管L12へと合流する。他の実施形態では、配管L12に代えて、配管L10,L11の各々が、第2媒体タンク60に直接的に接続されてもよい。第2媒体タンク60は、膨張システム102で冷却された熱媒体を貯留する。 As indicated by solid line arrows, the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D are connected in parallel to the second medium tank 60 . In the present embodiment, a pipe L10 extending from the third heat exchanger 30C and a pipe L11 extending from the fourth heat exchanger 30D merge into a pipe L12 connected to the second medium tank 60. In another embodiment, each of the pipes L10 and L11 may be directly connected to the second medium tank 60 instead of the pipe L12. The second medium tank 60 stores the heat medium cooled by the expansion system 102 .

配管L10,L11には、それぞれ第3温度計M3および第4温度計M4が設けられる。第3温度計M3は、第3熱交換器30Cから第2媒体タンク60へ流れる熱媒体の第3温度を測定する。第4温度計M4は、第4熱交換器30Dから第2媒体タンク60へ流れる熱媒体の第4温度を測定する。第3温度計M3および第4温度計M4は、制御装置90と有線または無線で通信可能に接続されており、測定データを制御装置90に送信する。 A third thermometer M3 and a fourth thermometer M4 are provided on the pipes L10 and L11, respectively. A third thermometer M3 measures a third temperature of the heat medium flowing from the third heat exchanger 30C to the second medium tank 60 . A fourth thermometer M4 measures a fourth temperature of the heat medium flowing from the fourth heat exchanger 30D to the second medium tank 60. FIG. The third thermometer M3 and the fourth thermometer M4 are communicably connected to the control device 90 by wire or wirelessly, and transmit measurement data to the control device 90 .

制御装置90は、システム100の全体または一部を制御する。制御装置90は、例えば、プロセッサ90a、記憶装置90bおよびコネクタ90c等の構成要素を含み、これらの構成要素はバスを介して互いに接続される。例えば、プロセッサ90aは、CPU(Central Processing Unit)等を含む。例えば、記憶装置90bは、ハードディスク、プログラム等が格納されるROM、および、ワークエリアとしてのRAM等を含む。制御装置90は、コネクタ90cを介してシステム100の各構成要素と通信する。例えば、制御装置90は、液晶ディスプレイまたはタッチパネル等の表示装置、および、キーボード、ボタンまたはタッチパネル等の入力装置等、他の構成要素を更に含んでもよい。例えば、以下に示される制御装置90の動作は、記憶装置90bに記憶されるプログラムをプロセッサ90aに実行することによって、実現されてもよい。 Controller 90 controls all or part of system 100 . The control device 90 includes components such as a processor 90a, a storage device 90b and a connector 90c, and these components are connected to each other via a bus. For example, the processor 90a includes a CPU (Central Processing Unit) and the like. For example, the storage device 90b includes a hard disk, a ROM storing programs and the like, and a RAM as a work area. Controller 90 communicates with each component of system 100 via connector 90c. For example, the control device 90 may further include other components such as a display device such as a liquid crystal display or touch panel, and an input device such as a keyboard, buttons or touch panel. For example, the operations of controller 90 described below may be implemented by having processor 90a execute a program stored in storage device 90b.

本発明者は、上記のような圧縮システム101および膨張システム102の各々において、複数の熱交換器30の出口温度が、互いに等しくまたはほぼ等しくなるように、これらの熱交換器30に供給される熱媒体の流量を調整することによって、システム100のエネルギ効率を向上できることを見出した。 The inventors have found that in each of the compression system 101 and expansion system 102 as described above, a plurality of heat exchangers 30 are supplied such that the outlet temperatures of these heat exchangers 30 are equal or approximately equal to each other. It has been found that the energy efficiency of the system 100 can be improved by adjusting the flow rate of the heat transfer medium.

図2は、コンピュータシミュレーションの条件および結果の例を示す表である。具体的には、本発明者は、図2に示される条件を用いて、図1に示されるシステム100のコンピュータシミュレーションを実施した。このシミュレーションでは、膨張システム102において条件を変えた。 FIG. 2 is a table showing an example of computer simulation conditions and results. Specifically, the inventors performed a computer simulation of the system 100 shown in FIG. 1 using the conditions shown in FIG. Conditions were varied in the expansion system 102 in this simulation.

比較例では、第1媒体タンク50から配管L8および配管L9に同じ割合(50%)で熱媒体が供給されるように、ポンプP2およびバルブV3,V4を制御した。すなわち、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dに対して、同じ流量で熱媒体を供給した。 In the comparative example, the pump P2 and the valves V3 and V4 were controlled so that the heat medium was supplied from the first medium tank 50 to the pipes L8 and L9 at the same rate (50%). That is, the heat medium was supplied at the same flow rate to the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D.

実施例では、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dの出口温度が互いに等しくなるように、第1媒体タンク50から配管L8,L9へ流れる熱媒体の割合を調整するよう、ポンプP2およびバルブV3,V4を制御した。すなわち、第3温度計M3および第4温度計M4の温度が互いに等しくなるように、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dに供給される熱媒体の流量を調整した。このときに配管L8へ流れる熱媒体の割合は45.5%であり、配管L9へ流れる熱媒体の割合は54.5%であった。他の条件については、熱媒体の初期温度が極僅かだけ異なるものの、図2に示されない条件を含めて、比較例および実施例は概ね同じである。熱媒体の初期温度は、第1媒体タンク50に貯留される熱媒体の温度を示す。空気の初期温度は、空気タンク40に貯留される圧縮空気の温度を示す。空気の一段目入力温度は、第3熱交換器30Cによって加熱された後に、第1膨張機20Aへと流れる圧縮空気の温度を示す。空気の一段目出力温度は、第1膨張機20Aから流れる圧縮空気の温度を示す。空気の二段目入力温度は、第4熱交換器30Dによって加熱された後に、第2膨張機20Bへと流れる圧縮空気の温度を示す。出力は、第1膨張機20Aおよび第2膨張機20Bで生成された合計の電力を示す。 In the embodiment, the pump P2 adjusts the ratio of the heat medium flowing from the first medium tank 50 to the pipes L8 and L9 so that the outlet temperatures of the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D are equal to each other. and valves V3 and V4. That is, the flow rate of the heat medium supplied to the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D was adjusted so that the temperatures of the third thermometer M3 and the fourth thermometer M4 were equal to each other. At this time, the ratio of the heat medium flowing to the pipe L8 was 45.5%, and the ratio of the heat medium flowing to the pipe L9 was 54.5%. Other conditions, including the conditions not shown in FIG. 2, are generally the same in the comparative example and the example, although the initial temperature of the heat medium is slightly different. The initial temperature of the heat medium indicates the temperature of the heat medium stored in the first medium tank 50 . The initial air temperature indicates the temperature of the compressed air stored in the air tank 40 . The first-stage input temperature of air indicates the temperature of the compressed air that flows to the first expander 20A after being heated by the third heat exchanger 30C. The first stage output temperature of air indicates the temperature of the compressed air flowing from the first expander 20A. The second-stage input temperature of air indicates the temperature of the compressed air that flows to the second expander 20B after being heated by the fourth heat exchanger 30D. Output indicates the total power generated by the first expander 20A and the second expander 20B.

比較例では、第3温度計M3および第4温度計M4の温度が、それぞれ122.8℃および119.5℃であった一方で、実施例では、これらは互いに同じであった、何故ならば、第3温度計M3および第4温度計M4の温度が互いに等しくなるように、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dに供給される熱媒体の流量を調整したからである。 In the comparative example, the temperatures of the third thermometer M3 and the fourth thermometer M4 were 122.8° C. and 119.5° C. respectively, whereas in the example they were the same as each other because , the flow rates of the heat medium supplied to the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D are adjusted so that the temperatures of the third thermometer M3 and the fourth thermometer M4 are equal to each other.

図2に示されるように、実施例の出力は、比較例の出力よりも0.7%高い。したがって、第3温度計M3および第4温度計M4の温度が互いに等しくなるように、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dに供給される熱媒体の流量を調整することによって、システム100のエネルギ効率を向上することができることがわかる。空気の一段目入力温度および一段目出力温度の比較からわかるように、圧縮空気は、第1膨張機20Aで膨張された後に冷却される。実施例では、第3温度計M3および第4温度計M4の温度が互いに等しくなるように、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dに供給される熱媒体の流量を調整することによって、第4熱交換器30Dに供給される熱媒体が相対的に増加する。したがって、比較例および実施例の空気の二段目入力温度の比較からわかるように、実施例では、第1膨張機20Aで冷却された圧縮空気を、第4熱交換器30Dにおいてより効率的に再加熱することができ、これが、エネルギ効率の向上に繋がると推測される。 As shown in FIG. 2, the output of the example is 0.7% higher than the output of the comparative example. Therefore, by adjusting the flow rate of the heat medium supplied to the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D, the system It can be seen that the energy efficiency of 100 can be improved. As can be seen from the comparison of the first-stage input temperature and the first-stage output temperature of air, the compressed air is cooled after being expanded by the first expander 20A. In the embodiment, by adjusting the flow rate of the heat medium supplied to the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D so that the temperatures of the third thermometer M3 and the fourth thermometer M4 are equal to each other , the heat medium supplied to the fourth heat exchanger 30D relatively increases. Therefore, as can be seen from the comparison of the second stage input temperature of the air in the comparative example and the example, in the example, the compressed air cooled by the first expander 20A is more efficiently cooled in the fourth heat exchanger 30D. It can be reheated, which is presumed to lead to improved energy efficiency.

図2の実施例では、膨張システム102のみにおいて条件を変えた。しかしながら、理論的に、同じことが圧縮システム101にも当てはまる。したがって、第1温度計M1および第2温度計M2の温度が互いに等しくなるように、第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30Bに供給される熱媒体の流量を調整することによって、同様に出力を0.7%増加させることができる。したがって、システム100全体では、出力を1.4%増加させることができる。 In the example of FIG. 2, the conditions were varied only in the expansion system 102 . In theory, however, the same applies to compression system 101 . Therefore, by adjusting the flow rate of the heat medium supplied to the first heat exchanger 30A and the second heat exchanger 30B so that the temperatures of the first thermometer M1 and the second thermometer M2 are equal to each other, the same can increase the output by 0.7%. Therefore, the overall system 100 can increase power output by 1.4%.

また、図2の実施例では、膨張システム102において、第3温度計M3および第4温度計M4の温度が互いに等しくなるように、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dに供給される熱媒体の流量を調整した。しかしながら、第3温度計M3および第4温度計M4の温度は完全に互いに等しくなくてもよく、第3温度計M3および第4温度計M4の温度の差が所定の範囲内に収まるように、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dに供給される熱媒体の流量を調整してもよい。同様に、圧縮システム101において、第1温度計M1および第2温度計M2の温度は完全に互いに等しくなくてもよく、第1温度計M1および第2温度計M2の温度の差が所定の範囲内に収まるように、第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30Bに供給される熱媒体の流量を調整してもよい。例えば、「所定の範囲」とは、許容誤差であることができ、例えば5℃であってもよく、より大きな効果を得るためには1℃であってもよい。 Also, in the embodiment of FIG. 2, in the expansion system 102, heat is supplied to the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D such that the temperatures of the third thermometer M3 and the fourth thermometer M4 are equal to each other. The flow rate of the heat transfer medium was adjusted. However, the temperatures of the third thermometer M3 and the fourth thermometer M4 may not be exactly equal to each other, and the temperature difference between the third thermometer M3 and the fourth thermometer M4 is within a predetermined range. You may adjust the flow volume of the heat medium supplied to the 3rd heat exchanger 30C and the 4th heat exchanger 30D. Similarly, in the compression system 101, the temperatures of the first thermometer M1 and the second thermometer M2 may not be exactly equal to each other, and the difference between the temperatures of the first thermometer M1 and the second thermometer M2 is within a predetermined range. You may adjust the flow volume of the heat medium supplied to the 1st heat exchanger 30A and the 2nd heat exchanger 30B so that it may be settled in. For example, the "predetermined range" can be a tolerance, for example 5°C, or 1°C for greater effect.

上記のような新たな知見に基づいて、制御装置90は、圧縮システム101において、第1温度計M1からの第1温度と、第2温度計M2からの第2温度との差が所定の範囲内に収まるように、第1圧縮機10Aへの熱媒体の第1流量および第2圧縮機10Bへの熱媒体の第2流量を調整するよう、ポンプP1の出力およびバルブV1,V2の開度を制御する。具体的には、制御装置90は、第1温度計M1からの第1温度と第2温度計M2からの第2温度とが互いに等しくなるように、ポンプP1の出力およびバルブV1,V2の開度を制御する。 Based on the new knowledge as described above, the control device 90 determines that, in the compression system 101, the difference between the first temperature from the first thermometer M1 and the second temperature from the second thermometer M2 is within a predetermined range. In order to adjust the first flow rate of the heat medium to the first compressor 10A and the second flow rate of the heat medium to the second compressor 10B, the output of the pump P1 and the opening degrees of the valves V1 and V2 to control. Specifically, the controller 90 controls the output of the pump P1 and the opening of the valves V1 and V2 so that the first temperature from the first thermometer M1 and the second temperature from the second thermometer M2 are equal to each other. control the degree.

同様に、制御装置90は、膨張システム102において、第3温度計M3からの第3温度と、第4温度計M4からの第4温度との差が所定の範囲内に収まるように、第1膨張機20Aへの熱媒体の第3流量および第2膨張機20Bへの熱媒体の第4流量を調整するよう、ポンプP2の出力およびバルブV3,V4の開度を制御する。具体的には、制御装置90は、第3温度計M3からの第3温度と第4温度計M4からの第4温度とが互いに等しくなるように、ポンプP2の出力およびバルブV3,V4の開度を制御する。 Similarly, the control device 90 controls the expansion system 102 so that the difference between the third temperature from the third thermometer M3 and the fourth temperature from the fourth thermometer M4 is within a predetermined range. The output of the pump P2 and the opening degrees of the valves V3 and V4 are controlled so as to adjust the third flow rate of the heat medium to the expander 20A and the fourth flow rate of the heat medium to the second expander 20B. Specifically, the controller 90 controls the output of the pump P2 and the opening of the valves V3 and V4 so that the third temperature from the third thermometer M3 and the fourth temperature from the fourth thermometer M4 are equal to each other. control the degree.

続いて、システム100の動作について説明する。 Next, the operation of system 100 will be described.

図3は、圧縮システム101における制御装置90の動作を示すフローチャートである。例えば、図3に示される動作は、圧縮システム101の稼働中に、所定のインターバル、例えば、百~数百ミリ秒、一~数秒、十~数十秒、または、一~数分で繰り返されてもよい。 FIG. 3 is a flow chart showing the operation of the control device 90 in the compression system 101. As shown in FIG. For example, the operations shown in FIG. 3 are repeated at predetermined intervals, such as hundreds to hundreds of milliseconds, one to several seconds, ten to several tens of seconds, or one to several minutes, while the compression system 101 is in operation. may

プロセッサ90aは、第1温度計M1から、第1熱交換器30Aから第1媒体タンク50へ流れる熱媒体の第1温度を取得する(ステップS100)。 The processor 90a acquires the first temperature of the heat medium flowing from the first heat exchanger 30A to the first medium tank 50 from the first thermometer M1 (step S100).

続いて、プロセッサ90aは、第2温度計M2から、第2熱交換器30Bから第1媒体タンク50へ流れる熱媒体の第2温度を取得する(ステップS102)。 Subsequently, the processor 90a acquires the second temperature of the heat medium flowing from the second heat exchanger 30B to the first medium tank 50 from the second thermometer M2 (step S102).

続いて、プロセッサ90aは、第1温度および第2温度の差を算出する(ステップS104)。 Subsequently, the processor 90a calculates the difference between the first temperature and the second temperature (step S104).

続いて、プロセッサ90aは、ステップS104で算出される差が所定の範囲内であるか否かを判定する(ステップS106)。 Subsequently, the processor 90a determines whether the difference calculated in step S104 is within a predetermined range (step S106).

ステップS106において、差が所定の範囲内である場合(YES)、プロセッサ90aは、一連の動作を終了する。 In step S106, if the difference is within the predetermined range (YES), the processor 90a terminates the series of operations.

ステップS106において、差が所定の範囲内でない場合(NO)、プロセッサ90aは、差が所定の範囲内に収まるように、第1熱交換器30Aへの熱媒体の第1流量および第2熱交換器30Bへの熱媒体の第2流量を調整し(ステップS108)、一連の動作を終了する。具体的には、プロセッサ90aは、ポンプP1の出力またはバルブV1,V2の開度の少なくとも1つを変更する。 In step S106, if the difference is not within the predetermined range (NO), the processor 90a controls the first flow rate of the heat medium to the first heat exchanger 30A and the second heat exchange rate so that the difference is within the predetermined range. The second flow rate of the heat medium to the vessel 30B is adjusted (step S108), and the series of operations is completed. Specifically, the processor 90a changes at least one of the output of the pump P1 and the opening of the valves V1 and V2.

図4は、膨張システム102における制御装置90の動作を示すフローチャートである。例えば、図4に示される動作は、膨張システム102の稼働中に、所定のインターバル、例えば、百~数百ミリ秒、一~数秒、十~数十秒、または、一~数分で繰り返されてもよい。 FIG. 4 is a flow chart illustrating the operation of controller 90 in inflation system 102 . For example, the operations shown in FIG. 4 are repeated at predetermined intervals, such as hundreds to hundreds of milliseconds, seconds to seconds, seconds to tens of seconds, or minutes to minutes, during operation of the inflation system 102. may

プロセッサ90aは、第3温度計M3から、第3熱交換器30Cから第2媒体タンク60へ流れる熱媒体の第3温度を取得する(ステップS200)。 The processor 90a acquires the third temperature of the heat medium flowing from the third heat exchanger 30C to the second medium tank 60 from the third thermometer M3 (step S200).

続いて、プロセッサ90aは、第4温度計M4から、第4熱交換器30Dから第2媒体タンク60へ流れる熱媒体の第4温度を取得する(ステップS202)。 Subsequently, the processor 90a acquires the fourth temperature of the heat medium flowing from the fourth heat exchanger 30D to the second medium tank 60 from the fourth thermometer M4 (step S202).

続いて、プロセッサ90aは、第3温度および第4温度の差を算出する(ステップS204)。 Subsequently, the processor 90a calculates the difference between the third temperature and the fourth temperature (step S204).

続いて、プロセッサ90aは、ステップS204で算出される差が所定の範囲内であるか否かを判定する(ステップS206)。 Subsequently, the processor 90a determines whether the difference calculated in step S204 is within a predetermined range (step S206).

ステップS206において、差が所定の範囲内である場合(YES)、プロセッサ90aは、一連の動作を終了する。 In step S206, if the difference is within the predetermined range (YES), the processor 90a terminates the series of operations.

ステップS206において、差が所定の範囲内でない場合(NO)、プロセッサ90aは、差が所定の範囲内に収まるように、第3熱交換器30Cへの熱媒体の第3流量および第4熱交換器30Dへの熱媒体の第4流量を調整し(ステップS208)、一連の動作を終了する。具体的には、プロセッサ90aは、ポンプP2の出力またはバルブV3,V4の開度の少なくとも1つを変更する。 In step S206, if the difference is not within the predetermined range (NO), the processor 90a controls the third flow rate of the heat medium to the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchange rate so that the difference is within the predetermined range. The fourth flow rate of the heat medium to the vessel 30D is adjusted (step S208), and the series of operations is completed. Specifically, processor 90a changes at least one of the output of pump P2 and the opening of valves V3 and V4.

以上のようなシステム100は、第1圧縮機10A、および、第1圧縮機10Aの下流に配置される第2圧縮機10Bを少なくとも含む複数の圧縮機10と、複数の圧縮機10の下流に配置され、圧縮空気を貯留する空気タンク40と、第1圧縮機10Aの下流に配置され、第1圧縮機10Aからの圧縮空気を冷却する第1熱交換器30Aと、第2圧縮機10Bの下流に配置され、第2圧縮機10Bからの圧縮空気を冷却する第2熱交換器30Bと、第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30Bに並列に接続され、第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30Bの各々に熱媒体を供給する第2媒体タンク60と、第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30Bに並列に接続され、第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30Bの各々から熱媒体を回収する第1媒体タンク50と、第2媒体タンク60から第1熱交換器30Aへ流れる熱媒体の第1流量を調整する第1流量調整装置P1,V1と、第2媒体タンク60から第2熱交換器30Bへ流れる熱媒体の第2流量を調整する第2流量調整装置P1,V2と、第1熱交換器30Aから第1媒体タンク50へ流れる熱媒体の第1温度を測定する第1温度計M1と、第2熱交換器30Bから第1媒体タンク50へ流れる熱媒体の第2温度を測定する第2温度計M2と、第1温度計M1からの第1温度と、第2温度計M2からの第2温度との差が所定の範囲内に収まるように、第1流量および第2流量を調整するよう、第1および第2流量調整装置P1,V1,V2を制御する、制御装置90と、を備える。上記のように、本発明者は、圧縮システム101および膨張システム102の各々において、複数の熱交換器30の出口温度が、互いに等しくまたはほぼ等しくなるように、これらの熱交換器30に供給される熱媒体の流量を調整することによって、システム100のエネルギ効率を向上することができることを見出した。したがって、上記の構成によれば、第1熱交換器30Aおよび第2熱交換器30Bの出口温度を、互いに等しくまたはほぼ等しくすることができ、システム100のエネルギ効率を向上することができる。 The system 100 as described above includes a plurality of compressors 10 including at least a first compressor 10A and a second compressor 10B arranged downstream of the first compressor 10A, and a plurality of compressors 10 downstream of the compressors 10. An air tank 40 arranged to store compressed air, a first heat exchanger 30A arranged downstream of the first compressor 10A and cooling the compressed air from the first compressor 10A, and the second compressor 10B A second heat exchanger 30B arranged downstream to cool the compressed air from the second compressor 10B, and connected in parallel to the first heat exchanger 30A and the second heat exchanger 30B, the first heat exchanger 30A and the second heat exchanger 30B, and the first heat exchanger 30A and the second heat exchanger 30B. A first medium tank 50 for recovering the heat medium from each of the heat exchangers 30B, and first flow control devices P1 and V1 for adjusting a first flow rate of the heat medium flowing from the second medium tank 60 to the first heat exchanger 30A. and second flow rate adjusting devices P1 and V2 for adjusting the second flow rate of the heat medium flowing from the second medium tank 60 to the second heat exchanger 30B, and the heat flowing from the first heat exchanger 30A to the first medium tank 50 A first thermometer M1 for measuring a first temperature of the medium, a second thermometer M2 for measuring a second temperature of the heat medium flowing from the second heat exchanger 30B to the first medium tank 50, and a first thermometer M1 The first and second flow regulators adjust the first flow rate and the second flow rate such that the difference between the first temperature from the second thermometer M2 and the second temperature from the second thermometer M2 is within a predetermined range. and a control device 90 that controls P1, V1 and V2. As noted above, the inventors have found that in each of the compression system 101 and the expansion system 102, the heat exchangers 30 are supplied with the same or nearly equal outlet temperatures to each other. It has been found that the energy efficiency of the system 100 can be improved by adjusting the flow rate of the heat transfer medium. Therefore, according to the above configuration, the outlet temperatures of the first heat exchanger 30A and the second heat exchanger 30B can be made equal or approximately equal, and the energy efficiency of the system 100 can be improved.

また、システム100では、第1および第2流量調整装置は、バルブV1,V2およびポンプP1を含む。しかしながら、第1および第2流量調整装置の各々は、バルブまたはポンプの少なくとも一方を含む、さまざまな構成によって実現されてもよい。また、他の実施形態では、第1および第2流量調整装置の各々は、さらに他の構成によって実現されてもよい。 Also in system 100, the first and second flow regulators include valves V1, V2 and pump P1. However, each of the first and second flow regulators may be implemented by various configurations, including at least one of valves and pumps. Also, in other embodiments, each of the first and second flow control devices may be realized by still other configurations.

また、システム100は、空気タンク40に接続される第1膨張機20A、および、第1膨張機20Aの下流に配置される第2膨張機20Bを少なくとも含む複数の膨張機20と、第1膨張機20Aの上流に配置され、第1膨張機20Aへの圧縮空気を加熱する第3熱交換器30Cであって、第1媒体タンク50に接続される、第3熱交換器30Cと、第2膨張機20Bの上流に配置され、第2膨張機20Bへの圧縮空気を加熱する第4熱交換器30Dであって、第3熱交換器30Cに対して並列に第1媒体タンク50に接続される、第4熱交換器30Dと、第1媒体タンク50から第3熱交換器30Cへ流れる熱媒体の第3流量を調整する第3流量調整装置P2,V3と、第1媒体タンク50から第4熱交換器30Dへ流れる熱媒体の第4流量を調整する第4流量調整装置P2,V4と、第3熱交換器30Cから流れる熱媒体の第3温度を測定する第3温度計M3と、第4熱交換器30Dから流れる熱媒体の第4温度を測定する第4温度計M4と、をさらに備え、制御装置90はさらに、第3温度計M3からの第3温度と、第4温度計M4からの第4温度との差が所定の範囲内に収まるように、第3流量および第4流量を調整するよう、第3および第4流量調整装置P2,V3,V4を制御する。上記のように、膨張システム102において、複数の熱交換器30の出口温度が、互いに等しくまたはほぼ等しくなるように、これらの熱交換器30に供給される熱媒体の流量を調整することによって、システム100のエネルギ効率を向上することができる。したがって、上記の構成によれば、第3熱交換器30Cおよび第4熱交換器30Dの出口温度を、互いに等しくまたはほぼ等しくすることができ、システム100のエネルギ効率を向上することができる。 Further, the system 100 includes a plurality of expanders 20 including at least a first expander 20A connected to the air tank 40 and a second expander 20B arranged downstream of the first expander 20A; a third heat exchanger 30C arranged upstream of the machine 20A and heating the compressed air to the first expander 20A, the third heat exchanger 30C being connected to the first medium tank 50; A fourth heat exchanger 30D that is arranged upstream of the expander 20B and heats the compressed air to the second expander 20B, and is connected to the first medium tank 50 in parallel with the third heat exchanger 30C. a fourth heat exchanger 30D; third flow rate adjusting devices P2 and V3 for adjusting a third flow rate of the heat medium flowing from the first medium tank 50 to the third heat exchanger 30C; Fourth flow rate adjusting devices P2 and V4 for adjusting a fourth flow rate of the heat medium flowing to the heat exchanger 30D, a third thermometer M3 for measuring a third temperature of the heat medium flowing from the third heat exchanger 30C, and a fourth thermometer M4 for measuring a fourth temperature of the heat medium flowing from the fourth heat exchanger 30D. The third and fourth flow control devices P2, V3, V4 are controlled to adjust the third flow rate and the fourth flow rate so that the difference from the fourth temperature from M4 is within a predetermined range. As described above, in the expansion system 102, by adjusting the flow rate of the heat medium supplied to the heat exchangers 30 so that the outlet temperatures of the heat exchangers 30 are equal or substantially equal to each other, The energy efficiency of system 100 can be improved. Therefore, according to the above configuration, the outlet temperatures of the third heat exchanger 30C and the fourth heat exchanger 30D can be made equal or approximately equal, and the energy efficiency of the system 100 can be improved.

また、システム100では、第3および第4流量調整装置は、バルブV3,V4およびポンプP2を含む。しかしながら、第3および第4流量調整装置の各々は、バルブまたはポンプの少なくとも一方を含む、さまざまな構成によって実現されてもよい。また、他の実施形態では、第3および第4流量調整装置の各々は、さらに他の構成によって実現されてもよい。 Also in system 100, the third and fourth flow regulators include valves V3, V4 and pump P2. However, each of the third and fourth flow regulators may be implemented by various configurations, including at least one of valves and pumps. Also, in other embodiments, each of the third and fourth flow regulators may be realized by still other configurations.

以上、添付図面を参照しながら実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the embodiments have been described above with reference to the accompanying drawings, the present disclosure is not limited to the above embodiments. It is clear that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope of the claims, and it is understood that these also belong to the technical scope of the present disclosure. be done.

例えば、上記の実施形態では、システム100は、圧縮機10および膨張機20の双方を別個に備える。他の実施形態では、例えば、システム100は、圧縮機10のみを備えてもよく、空気タンク40から逆向きに圧縮空気を流し、かつ、第1媒体タンク50から第2媒体タンク60に向けて逆向きに熱媒体を流すことによって、圧縮システム101を膨張システム102として使用してもよい。この場合、システム100は、膨張機20および熱交換器30C,30Dを備えなくてもよい。同様に、例えば、システム100は、膨張機20のみを備えてもよく、第2膨張機20Bから逆向きに空気を吸入し、かつ、第2媒体タンク60から第1媒体タンク50に向けて逆向きに熱媒体を流すことによって、膨張システム102を圧縮システム101として使用してもよい。この場合、システム100は、圧縮機10および熱交換器30A,30Bを備えなくてもよい。 For example, in the above embodiment, system 100 includes both compressor 10 and expander 20 separately. In other embodiments, for example, the system 100 may include only the compressor 10 and flow compressed air in a reverse direction from the air tank 40 and from the first medium tank 50 to the second medium tank 60. Compression system 101 may be used as expansion system 102 by counterflowing the heat transfer medium. In this case, system 100 may not include expander 20 and heat exchangers 30C and 30D. Similarly, for example, the system 100 may include only the expander 20 and draws air in a reverse direction from the second expander 20B and reverses from the second medium tank 60 to the first medium tank 50. Expansion system 102 may be used as compression system 101 by directing heat transfer medium flow. In this case, system 100 may not include compressor 10 and heat exchangers 30A and 30B.

本開示は、エネルギ効率を向上することができ、それによって、持続可能な開発目標(SDGs)の目標7「手ごろで信頼でき、持続可能かつ近代的なエネルギへのアクセスを確保する」および目標13「気候変動とその影響に立ち向かうため、緊急対策を取る」に貢献することができる。 The present disclosure can improve energy efficiency, thereby achieving Sustainable Development Goals (SDGs) Goal 7 "Ensure access to affordable, reliable, sustainable and modern energy" and Goal 13. We can contribute to “taking urgent action to combat climate change and its impacts”.

10 圧縮機
10A 第1圧縮機
10B 第2圧縮機
20 膨張機
20A 第1膨張機
20B 第2膨張機
30A 第1熱交換器
30B 第2熱交換器
30C 第3熱交換器
30D 第4熱交換器
40 空気タンク
50 第1媒体タンク(媒体タンク)
60 第2媒体タンク(媒体源)
90 制御装置
100 圧縮空気エネルギ貯蔵システム
M1 第1温度計
M2 第2温度計
M3 第3温度計
M4 第4温度計
P1 ポンプ(第1流量調整装置、第2流量調整装置)
P2 ポンプ(第3流量調整装置、第4流量調整装置)
V1 バルブ(第1流量調整装置)
V2 バルブ(第2流量調整装置)
V3 バルブ(第3流量調整装置)
V4 バルブ(第4流量調整装置)
10 compressor 10A first compressor 10B second compressor 20 expander 20A first expander 20B second expander 30A first heat exchanger 30B second heat exchanger 30C third heat exchanger 30D fourth heat exchanger 40 air tank 50 first medium tank (medium tank)
60 second medium tank (medium source)
90 Control device 100 Compressed air energy storage system M1 First thermometer M2 Second thermometer M3 Third thermometer M4 Fourth thermometer P1 Pump (first flow rate regulator, second flow rate regulator)
P2 pump (third flow rate regulator, fourth flow rate regulator)
V1 valve (first flow control device)
V2 valve (second flow control device)
V3 valve (third flow control device)
V4 valve (fourth flow control device)

Claims (4)

第1圧縮機、および、前記第1圧縮機の下流に配置される第2圧縮機を少なくとも含む複数の圧縮機と、
前記複数の圧縮機の下流に配置され、圧縮空気を貯留する空気タンクと、
前記第1圧縮機の下流に配置され、前記第1圧縮機からの圧縮空気を冷却する第1熱交換器と、
前記第2圧縮機の下流に配置され、前記第2圧縮機からの圧縮空気を冷却する第2熱交換器と、
前記第1熱交換器および前記第2熱交換器に並列に接続され、前記第1熱交換器および前記第2熱交換器の各々に熱媒体を供給する媒体源と、
前記第1熱交換器および前記第2熱交換器に並列に接続され、前記第1熱交換器および前記第2熱交換器の各々から前記熱媒体を回収する媒体タンクと、
前記媒体源から前記第1熱交換器へ流れる前記熱媒体の第1流量を調整する第1流量調整装置と、
前記媒体源から前記第2熱交換器へ流れる前記熱媒体の第2流量を調整する第2流量調整装置と、
前記第1熱交換器から前記媒体タンクへ流れる前記熱媒体の第1温度を測定する第1温度計と、
前記第2熱交換器から前記媒体タンクへ流れる前記熱媒体の第2温度を測定する第2温度計と、
前記第1温度計からの第1温度と、前記第2温度計からの第2温度との差が所定の範囲内に収まるように、前記第1流量および前記第2流量を調整するよう、前記第1流量調整装置および前記第2流量調整装置を制御する、制御装置と、
を備える、圧縮空気エネルギ貯蔵システム。
a plurality of compressors including at least a first compressor and a second compressor arranged downstream of the first compressor;
an air tank arranged downstream of the plurality of compressors and storing compressed air;
a first heat exchanger arranged downstream of the first compressor for cooling compressed air from the first compressor;
a second heat exchanger arranged downstream of the second compressor for cooling compressed air from the second compressor;
a medium source connected in parallel to the first heat exchanger and the second heat exchanger and supplying a heat medium to each of the first heat exchanger and the second heat exchanger;
a medium tank connected in parallel to the first heat exchanger and the second heat exchanger and recovering the heat medium from each of the first heat exchanger and the second heat exchanger;
a first flow rate adjusting device that adjusts a first flow rate of the heat medium flowing from the medium source to the first heat exchanger;
a second flow rate adjusting device that adjusts a second flow rate of the heat medium flowing from the medium source to the second heat exchanger;
a first thermometer that measures a first temperature of the heat medium flowing from the first heat exchanger to the medium tank;
a second thermometer that measures a second temperature of the heat medium flowing from the second heat exchanger to the medium tank;
The first flow rate and the second flow rate are adjusted such that the difference between the first temperature from the first thermometer and the second temperature from the second thermometer falls within a predetermined range. a control device that controls the first flow rate regulator and the second flow rate regulator;
A compressed air energy storage system comprising:
前記第1流量調整装置および前記第2流量調整装置の各々は、バルブまたはポンプの少なくとも一方を含む、請求項1に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵システム。 2. The compressed air energy storage system of claim 1, wherein each of said first flow regulator and said second flow regulator includes at least one of a valve or a pump. 前記空気タンクに接続される第1膨張機、および、前記第1膨張機の下流に配置される第2膨張機を少なくとも含む複数の膨張機と、
前記第1膨張機の上流に配置され、前記第1膨張機への圧縮空気を加熱する第3熱交換器であって、前記媒体タンクに接続される、第3熱交換器と、
前記第2膨張機の上流に配置され、前記第2膨張機への圧縮空気を加熱する第4熱交換器であって、前記第3熱交換器に対して並列に前記媒体タンクに接続される、第4熱交換器と、
前記媒体タンクから前記第3熱交換器へ流れる前記熱媒体の第3流量を調整する第3流量調整装置と、
前記媒体タンクから前記第4熱交換器へ流れる前記熱媒体の第4流量を調整する第4流量調整装置と、
前記第3熱交換器から流れる前記熱媒体の第3温度を測定する第3温度計と、
前記第4熱交換器から流れる前記熱媒体の第4温度を測定する第4温度計と、
をさらに備え、
前記制御装置はさらに、
前記第3温度計からの第3温度と、前記第4温度計からの第4温度との差が所定の範囲内に収まるように、前記第3流量および前記第4流量を調整するよう、前記第3流量調整装置および前記第4流量調整装置を制御する、
請求項1または2に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵システム。
a plurality of expanders including at least a first expander connected to the air tank and a second expander arranged downstream of the first expander;
a third heat exchanger arranged upstream of the first expander for heating compressed air to the first expander, the third heat exchanger connected to the medium tank;
A fourth heat exchanger arranged upstream of the second expander for heating compressed air to the second expander, the fourth heat exchanger being connected to the medium tank in parallel with the third heat exchanger , a fourth heat exchanger;
a third flow rate adjusting device that adjusts a third flow rate of the heat medium flowing from the medium tank to the third heat exchanger;
a fourth flow rate adjusting device that adjusts a fourth flow rate of the heat medium flowing from the medium tank to the fourth heat exchanger;
a third thermometer that measures a third temperature of the heat medium flowing from the third heat exchanger;
a fourth thermometer that measures a fourth temperature of the heat medium flowing from the fourth heat exchanger;
further comprising
The control device further
The third flow rate and the fourth flow rate are adjusted such that the difference between the third temperature from the third thermometer and the fourth temperature from the fourth thermometer falls within a predetermined range. controlling the third flow regulator and the fourth flow regulator;
Compressed air energy storage system according to claim 1 or 2.
前記第3流量調整装置および前記第4流量調整装置の各々は、バルブまたはポンプの少なくとも一方を含む、請求項3に記載の圧縮空気エネルギ貯蔵システム。 4. The compressed air energy storage system of claim 3, wherein each of said third flow regulator and said fourth flow regulator includes at least one of a valve or a pump.
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