JP3178961B2 - 圧縮空気エネルギー貯蔵方法及びシステム - Google Patents

圧縮空気エネルギー貯蔵方法及びシステム

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮空気エネルギー貯
蔵（ＣＡＥＳ）システム及び方法に関する。ＣＡＥＳシ
ステムにおいて、オフピーク電気エネルギーが、空気を
圧縮するために使用され、圧縮空気は、ＣＡＥＳリザー
バにおいて貯蔵され、その後、電力生成のためにピーク
電気消費期間中使用される。
【０００２】
【従来技術及びその課題】電気システムにおける電力需
要は、一日の内にかなり変化し、日中と夕方時間中ピー
クに達し、夜中最小値になる。発電システムは、ピーク
時の需要を供給することができるように設計されなけれ
ばならず、こうして、オフピーク時間中、電気システム
発生容量のかなりの割合が未使用となる。
【０００３】電気システムの経済性を改善するために、
オフピーク期間中の余分な容量に対してある用途を見い
だすことが、一般に望ましい。一つのそのような用途
は、エネルギー生成容量を増大させるためにピーク消費
時間中使用されるオフピーク時間中のエネルギーの貯蔵
である。
【０００４】ＣＡＥＳシステムとともに、蓄電器におけ
る電気エネルギー貯蔵を含む電気の後の生成のためにエ
ネルギーを貯蔵し、高架リザーバに水をポンピングし、
後にこの水を使用してタービンを駆動し、ピーク時間に
おいて電気を生成する多様な手段がある。ＣＡＥＳシス
テムにおいて、空気は、オフピーク電気を使用して、電
気駆動圧縮器によって圧縮され、圧縮空気リザーバにお
いて貯蔵される。ピーク電気消費期間中、圧縮空気は解
放され、電気を生成するタービンを駆動する。ＣＡＥＳ
システムは、例えば、米国特許第３，６７７，００８
号、第４，２８１，２５６号、第４，３９１，５５２
号、第４，８４９，６４８号、第４，２３７，６２９
号、第４，５９３，２０２号、第４，７６５，１４２
号、第４，９３６，０９８号と第４，８７２，３０７号
から公知である。ＣＡＥＳシステムは、一般に、一つ以
上の電気作動空気圧縮器（通常、直列の低圧圧縮器と高
圧圧縮器）と、圧縮エネルギー蓄積又はリザーバと、し
ばしば地下洞穴と、電力生成のために圧縮空気ヱネルギ
ーをその膨張中使用するために適合された膨張器とを具
備する。
【０００５】現在までに利用可能なＣＡＥＳシステム
は、一般に、システムの効率を高めることをねらったい
ろいろな補助ユニットを設けられた。圧縮中、空気の温
度は上昇し、そしてそのような加熱は、システムの貯蔵
容量を縮小させる。この問題を回避するために、圧縮器
から出る空気の温度を低下させるためにクーラー設計を
設けることが、一般に行われた。さらに、先行ＣＡＥＳ
システムにおいて、いろいろなエネルギーブースターが
導入され、タービンを駆動するために圧縮空気の容量を
増大させることをねらった。そのようなエネルギーブー
スターは、例えば、プレミアム燃料を使用するいろいろ
な加熱器、燃焼器等であった。そのようなブースターの
特定形式は、熱エネルギー貯蔵システムであり、圧縮段
階中生成された熱を蓄積し、後に膨張空気を加熱し、こ
うして、タービンを駆動するための空気の容量を高め
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は新規のＣＡＥＳ
システム及び方法を提供する。本発明により、ＣＡＥＳ
から出る空気の電気生成容量を高めるためにプレミアム
燃料又は圧縮の蓄熱は使用されない。本発明により、二
つの実施態様が設けられる。「冷生成実施態様」として
ここでしばしば参照された一実施態様において、システ
ムのエネルギー生成効率は、冷生成のために膨張器から
出る冷空気の使用によって増大される。この実施態様に
おいて、冷却物質と低級熱源の熱が使用される。「組合
せ実施態様」としてここで参照された発明の別の実施態
様により、冷生成によるＣＡＥＳシステムは、ガスター
ビン機構と組み合わされ、システムによる電気生成効率
を高めるために、圧縮空気リザーバから出る空気を加熱
するガスタービンの排出ガスにおける熱が使用される。
【０００７】発明の一実施態様により、圧縮空気貯蔵リ
ザーバと、大気の圧縮のために適合され、該リザーバに
それを駆動する一つ以上の圧縮器と、該圧縮器に付随
し、圧縮器から出る圧縮空気を冷却するために適合され
た一つ以上のクーラーと、該一つ以上の圧縮器を駆動す
るための電気モーター手段と、発電器手段と、該発電器
手段にリンクされ、該リザーバから出る圧縮空気を膨張
させることにより生成された電力の使用により該発電器
手段を駆動するために適合された一つ以上の膨張器と、
冷生成のために該膨張器から出る冷却された膨張空気を
使用するために適合された該一つ以上の膨張器に付随し
た冷却手段とを具備するＣＡＥＳシステムが提供する。
【０００８】該一実施態様により、一つ以上の電気駆動
圧縮段階により多量の空気を圧縮し、各圧縮段階から出
る空気を冷却し、圧縮空気リザーバに圧縮空気を駆動す
ることと、必要時に、圧縮空気の部分を解放し、膨張空
気から仕事を導出するために適合された一つ以上の膨張
段階においてそれを膨張させ、該仕事は、発電のために
使用され、冷生成のために一つ以上の膨張段階から出る
空気を使用することとを含むＣＡＥＳ方法がまた提供さ
れる。
【０００９】発明の別の実施態様により、圧縮空気貯蔵
リザーバと、大気の圧縮のために適合され、該リザーバ
にそれを駆動する一つ以上の圧縮器と、該圧縮器に付随
し、圧縮器から出る圧縮空気を冷却するために適合され
た一つ以上のクーラーと、該一つ以上の圧縮器を駆動す
るための電気モーター手段と、発電器手段と、該発電器
手段にリンクされ、該リザーバから出る圧縮空気を膨張
させることにより生成された電力の使用により該発電器
手段を駆動するために適合された一つ以上の膨張器と、
該リザーバから出る空気を加熱するための手段とを具備
し、該手段はガスタービンの排出空気から熱を導出する
熱交換器であるＣＡＥＳシステムが提供される。
【００１０】該別の実施態様により、一つ以上の電気駆
動圧縮段階により多量の空気を圧縮し、各圧縮段階から
出る空気を冷却し、圧縮空気リザーバに圧縮空気を駆動
することと、必要時に、圧縮空気の部分を解放し、圧縮
空気を加熱し、膨張空気から仕事を導出するために適合
された一つ以上の膨張段階において圧縮加熱空気を膨張
させ、該仕事は、発電のために使用され、別の多量の空
気を圧縮し、圧縮空気において燃料を燃焼させ、燃焼ガ
スを膨張させ、これにより、機械的仕事を導出し、燃焼
ガスから熱を抽出し、熱は該加熱のために使用されるこ
ととを含むＣＡＥＳ方法がまた提供される。
【００１１】組合せ実施態様によるシステムはまた、冷
生成実施態様における如く、冷却器手段を有する。
【００１２】電気モーター手段と発電器手段は、一般
に、組合せ電気モーター／発電器ユニットであり、二つ
の動作モードを有する。すなわち、主電気システムから
の電気の使用によりモーターとして作用する第１モード
と主システムに供給される電気を生成するために発電器
として役立つ第２動作モードである。
【００１３】幾つかの修正態様を有する発明とその二つ
の実施態様は、添付の図面をしばしば参照して、特定実
施態様の次の説明において以下に示される。
【００１４】発明は、添付の図面をしばしば参照して、
特定の実施態様を参照して以下に示される。
【００１５】
【実施例】次の説明と添付の図面において、発明の幾つ
かの実施態様が記載される。図面において、参照番号
は、種々の実施態様において同一機能を有する構成要素
は、最後の２桁が同一の参照番号を与えられるような方
式で使用されている（例えば、図１の圧縮器１１１は、
それぞれ、図２と図３における圧縮器２１１に類似する
機能を果す）。
【００１６】まず、図１を参照すると、ＣＡＥＳシステ
ムが示され、オフピーク電気は、後の電気と冷温の同時
のオンピーク生成のために圧縮空気の形式においてエネ
ルギーを貯蔵するために使用される。システムは、圧縮
器１１１と１１２、空気ターボ膨張器１１３と１１４、
インタークーラー１１５とアフタークーラー１１６、中
間及び最終冷却器１１７と１１８、オプションの加熱器
１１９、及び圧縮エネルギー貯蔵リザーバ１２３を具備
する。弁１２１と１２２は、最終圧縮器段階１１２と第
１膨張器段階１１３を圧縮空気エネルギー貯蔵リザーバ
１２３にそれぞれ連結する。リザーバは、塩又は岩洞、
帯水層、貯蔵タンク等の如く、技術において公知な種類
である。
【００１７】システムは、さらに、組合せ電気モーター
／発電器ユニット１２４を具備し、クラッチ１２６と１
２７を通して、圧縮器１１１と１１２と膨張器１１３と
１１４にそれぞれリンクされる。
【００１８】図１に示された実施態様は、２つの圧縮器
１１１と１１２を具備し、第１は、低圧圧縮器であり、
そして第２は、高圧圧縮器である。同様に、図１に示さ
れたシステムは、２つの膨張器段階１１３と１１４を具
備する。２段階圧縮又は２段階膨張の代わりに、システ
ムはまた、３つ以上の圧縮又は膨張段階を有すること
が、熟練者には疑いなく認められる。さらに、システム
はまた、並列に連結動作する複数の圧縮器又は膨張器を
具備する。同様に、図１の実施態様における如く、図２
〜図５に示され下記された実施態様は、示されたものと
は異なる数の圧縮及び膨張段階を具備しても良い。
【００１９】発明のシステムにおいて使用された圧縮器
と膨張器は、技術において公知な多様な圧縮器又は膨張
器の任意である。
【００２０】インタークーラー１１５とアフタークーラ
ー１１６は、それぞれ、圧縮器１１１と１１２から出る
圧縮空気を冷却するように設計された熱交換器である。
クーラーは、技術において公知の任意の種類であり、一
般に、それ自体公知な如く、水又は空気が管系、ポン
プ、ファン（図面において不図示）により周囲から設け
られる熱交換に基づく。クーラーは、空気から凝縮水を
抽出する水分離器１２０を有し、この水は消費者に供給
される。
【００２１】冷却器１１７と１１８は、熱交換器であ
り、この場合膨張器から出る空気は、液体、ガス、多様
な物質、材料及び装置等を冷却するために使用される。
【００２２】図１に示された実施態様並びに図２〜図５
に示された他の実施態様によるシステムは、クラッチ
（図１において１２６と１２７）を通して圧縮器（図１
において１１１と１１２）と膨張器（図１において１１
３と１１４）にそれぞれ連結された組合せ電気モーター
／発電器ユニット（図１において１２４）を具備する。
組合せモーター／発電器ユニットを有する代わりに、発
明のシステムはまた、圧縮器を駆動する分離電気モータ
ーと膨張器によって駆動される分離発電器を具備するこ
とが、熟練者には疑いなく理解される。分離電気モータ
ーと発電器を具えるシステムは、空気が圧縮され、電気
及び冷生成のために同時使用されるモードにおいて動作
する。
【００２３】オフピーク期間中、ＣＡＥＳシステムは、
リザーバ１２３に加圧空気を充填するために使用され
る。そのような期間中、クラッチ１２６が係合され、そ
してクラッチ１２７が切られ、弁１２１は開かれ、そし
て弁１２２は閉じられる。モーター／発電器１２４は、
圧縮器１１１と１１２を駆動するために、主要機構から
の電力を使用する。空気入口１２８により入る空気は、
圧縮器１１１と１１２によって圧縮され、そして圧縮空
気は、弁１２１を通ってリザーバ１２３に進入する。圧
縮中、空気は加熱され、その後、加熱空気は、インター
クーラー１１５と１１６によって冷却される。インター
クーラー１１５による冷却は、圧縮器１１２による消費
電力を減少させ、そしてアフタークーラー１１６による
冷却は、圧縮空気の密度を増大させ、このため、リザー
バ１２３の貯蔵容量を増大させる。ピーク電力消費の期
間中、リザーバ１２３に貯蔵された圧縮空気は、電力と
冷の組合せ生成のために使用される。この動作モードに
おいて、弁１２１は閉じられ、弁１２２は開かれ、クラ
ッチ１２７は係合され、そしてクラッチ１２６は切られ
る。こうして、膨張器１１３と１１４において膨張する
空気は、モーター／発電器１２４を駆動し、電気を主要
機構に供給する。膨張中、膨張空気は、低温まで冷却さ
れ、そしてこの空気は、冷却器１１７と１１８における
冷生成のために役立つ。消費された空気は、その後、排
出管１２９を通ってシステムを出る。高い冷需要と一致
するピーク電力需要中、例えば、暑い夏の日中、冷却器
１１７と１１８において生成された冷は、周囲機構にお
ける冷却のために直接に使用される。
【００２４】生成された冷が使用されない場合で、高い
冷需要と一致しないピーク電力消費の時に、例えば、冬
期の夕方に、システムの容量は、組合せ電気及び冷生成
からより多くの電気生成に移行される。そのような動作
モードにおいて、最終冷却器１１８は、負荷がなく、そ
してオプションの空気加熱器１１９は、膨張器１１３と
１１４のパワー出力を増大させるために使用される。さ
らに、熱交換器１１７はまた、逆の動作モードにおい
て、すなわち、膨張器１１４に進入する前に膨張器１１
３から出る空気を加熱するために使用される。加熱器１
１９と交換器１１７における加熱は、周囲空気又は水、
太陽エネルギー、産業工場からの熱水又は蒸気の使用、
廃熱源、他の低級熱源、等によって達成される。
【００２５】２つの他の動作モードにおいて、クラッチ
１２６と１２７は係合され、弁１２１と１２２が開か
れ、これにより、圧縮器と膨張器は、同時動作する。圧
縮器流量率が膨張器における空気流量率よりも大きい一
方のモードにおいて、システムは、主要機構からの電力
を消費し、そしてＣＡＥＳリザーバを充填する冷及び圧
縮空気を同時に生成する。圧縮器流量率が膨張器におけ
る空気流量率よりも小さい他方のモードにおいて、シス
テムは、同様に動作するが、空気をリザーバに供給する
代わりに、冷及び電気エネルギー生成のために空気を消
費する。
【００２６】図２を参照すると、図１に示された実施態
様の修正態様である発明の実施態様が示される。図２の
実施態様によるシステムは、主に、分離クーラー１１５
と１１６と冷却器１１７と１１８を有する代わりに、同
一熱交換器２４１と２４２が両機能を行うために使用さ
れることにおいて、図１のものとは異なる。
【００２７】図２の実施態様の圧縮モードにおいて、弁
２３１、２３２、２３３と２２１は開かれるが、弁２２
２、２３４、２３６、２３７と２３８は閉じられる。ク
ラッチ２２６は係合され、そしてクラッチ２２７は切ら
れる。モーター／発電器２２４に設けられた電力は、圧
縮器２１１と２１２を駆動し、これにより、入口２２８
により入る空気は、圧縮器２１１と２１２を通過し、そ
して圧縮空気は、弁２２１を通ってリザーバ２２３に進
入する。熱交換器２４１と２４２は、図１におけるイン
タークーラーとアフタークーラー１１５と１１６と同様
に、それぞれ、膨張器２１１と２１２から出る空気を冷
却するために使用される。
【００２８】膨張動作モードにおいて、弁２３１、２３
２、２３３と２２１は、閉じられ、そして弁２２２、２
３４、２３６、２３７と２３８は開かれる。さらに、ク
ラッチ２２７は、係合され、そしてクラッチ２２６は切
られる。こうして、リザーバ２２３に貯蔵された空気
は、弁２２２、膨張器２１３、熱交換器２４２、膨張器
２１４、熱交換器２４１とを通って流れ、それから、排
出口２２９を通って出る。この動作モードにおいて、熱
交換器２４１と２４２は、図１に示された実施態様にお
ける冷却器１１７と１１８と同様に、冷却器として役立
つ。膨張モード中、冷は、熱交換器２４１と２４２にお
いて生成され、図１の実施態様における如く使用され
る。
【００２９】生成された冷の使用がない場合に、又はピ
ーク冷要求条件と一致しないピーク電力消費期間におい
て、熱交換器２１９と２４２は、システムの電力生成能
力を高めるＣＡＥＳ２２３から出る膨張空気を加熱する
ために使用される。この動作モードにおける加熱は、図
１の実施態様における対応する動作モードと同様に達成
される。
【００３０】図３を参照すると、組合せ実施態様による
システムが示される。図１と図２の実施態様における対
応する構成要素と同様な機能を有する構成要素の説明の
ために、読者は、これらの前実施態様の説明を参照され
たい。
【００３１】図３のＣＡＥＳシステムは、次の如く３つ
のサブシステムを具備する。
【００３２】（ａ） 圧縮器３１１と３１２、膨張器３
１３、モーター／発電器ユニット３２４、クーラー３１
５と３１６、圧縮空気リザーバ３２３、及び関連構成要
素とを具備する圧縮空気サブシステム。
【００３３】（ｂ） 主熱交換器３４７。
【００３４】（ｃ） ガスタービンサブシステム３４
８。
【００３５】ガスタービンサブシステムは、ガス膨張器
３５１、燃焼器３５２、ガスタービン圧縮器３５３、及
び膨張器と圧縮器と共通シャフトにおける発電器３５４
を具備する。膨張器、圧縮器、燃焼器と発電器は、技術
において公知な各種の装置である。
【００３６】膨張器３５１の排出口３５６は、熱交換器
３４７に連結され、排出口３５７に連結される。弁３５
９を据付けたバイパス３５８は、圧縮空気サブシステム
が使用されない時に、出口３５６から直接に排出口３５
７にガスを迂回させることができる。
【００３７】熱交換器３４７において、膨張器３５１か
ら出る排出ガスからの熱は、リザーバ３２３から出る膨
張空気に伝達され、これにより、膨張空気は加熱され、
一般に、４０〜７０バールの圧力と３５０〜５００℃の
温度に達する空気パラメータが、達成される。
【００３８】組合せ実施態様によるシステムの利点の一
つは、ＣＡＥＳサブシステムが使用できない時に、全シ
ステムは、ガスタービンサブシステムの使用により、電
気を主要機構に供給するために使用されることにある。
【００３９】図３に示された実施態様のシステムは、３
つの動作モードを有する。第１動作モードにおいて、リ
ザーバは、圧縮空気を充填され、図１と図２の実施態様
における対応する動作モードに本質的に類似する。
【００４０】第２動作モードにおいて、ピーク電気消費
期間中使用され、圧縮空気は、膨張器３１３を通って放
出され、電気を生成するためにモーター／発電器ユニッ
ト３２４を駆動する。同時に、ガスタービンサブシステ
ムはまた、電気生成のために使用される。ガスタービン
サブシステムにおいて、大気は、圧縮器３５３において
圧縮され、そして燃焼機３５２に供給された燃料を用い
て、圧縮空気は加熱され、高温ガスは、こうして、膨張
器３５１を駆動し、これにより、発電器３５４は、膨張
器３５１、圧縮器３５３と発電器３５４の共通シャフト
を通って電気を生成するために駆動される。それから、
発電器３５４によって生成された電気は、主要電力機構
に供給される。
【００４１】膨張器３５１から出る熱排出ガスは、熱交
換器３４７を通過し、リザーバ３２３から解放された圧
縮ガスを加熱する。加熱空気は、その後、膨張器３１３
において膨張し、仕事を生成し、電力を主要機構に供給
するモーター／発電ユニット３２４を駆動する。
【００４２】通常、膨張器３１３を通過した後の空気の
温度は低い。例えば、５０バールの初期空気圧力と４０
０℃の温度に対して、最終空気温度は、約−２４℃であ
る。一般に、空気温度及び圧力初期値の適正な選択によ
り、環境温度よりも低い温度が達せられる。こうして、
膨張器３１３から出る排出空気は、膨張器（不図示）に
付随した冷却器の使用により、図１と図２の実施態様に
示されたと同様にして冷生成のために使用される。
【００４３】第３動作モードにおいて、圧縮空気サブシ
ステムは活動せず、弁３５９が開かれ、これにより、膨
張器３５１から出る排出ガスは、バイパス３５８を通っ
て流れる。このモードにおいて、ガスタービンのみが電
力を生成する。
【００４４】図３に示された実施態様の修正態様である
図４を参照する。図４の実施態様は、本質的に、図３の
実施態様に類似するが、それぞれ、空気管路４６１又は
４６２と４６３において据付けた弁４６６、４６７と４
６８を具備し、さらに、膨張器４１３の排出管路と圧縮
器４５３の空気吸入管路に据付けた流体抵抗ユニット４
７１と４７２を具備する。弁４６６と４６７は、共に、
熱交換器４４７を通ってリザーバ４２３から出る空気の
流れを制御する。弁４６６が閉じられる時、リザーバ４
２３から出るすべての圧縮空気は、熱交換器４４７を通
過し、膨張器４１３に供給された空気の温度を最高まで
上昇させる。しかし、図１と図２の実施態様におけると
同様にして冷を生成することが望まれる場合に、空気が
過度に加熱されず、こうして、膨張空気は管路４６１を
通って流され、熱交換器４４７を迂回することが一般に
望まれる。本質的に、弁システム４６６と４６７は、膨
張器４１３に進入する空気の温度と、このため、膨張器
４１３から出る排出空気の温度を制御する。
【００４５】流体抵抗ユニット４７１のために、弁シス
テム４６８が開である時、膨張器４１３から出る排出空
気の一部は、管路４６３を通って流れ、そしてガスター
ビン圧縮器４５３に進入する空気と混合する。結果的
に、ガスタービンは、ガスタービンパワー出力及び効率
を増大させる高密度の冷空気を供給される。弁４６８に
よる管路４６３における空気流の正確な制御により、ガ
スタービン圧縮器４５３に進入する空気の温度は、正確
に制御される。
【００４６】図５を参照すると、図４に非常に類似する
発明の実施態様が示される。図５の実施態様は、膨張器
４１３から直接にガスタービン圧縮器４５３に排出空気
を送り込む代わりに、この排出空気は、熱交換器５７３
を通過され、ガスタービン圧縮器５５３に進入する空気
を冷却するというように、図４の実施態様とは異なる。
この実施態様は、例えば、リザーバが帯水層にある場合
の如く、リザーバにおいて酸素消耗がある場合に有益で
ある。
【００４７】熟練者には疑いなく明らかな如く、上記の
本文と添付の図面において具体的に記載された実施態様
は、例示であり、限定するものと解釈されてはならな
い。
【００４８】本発明の主な特徴及び態様は以下のとおり
である。
【００４９】 １．大気の第１の部分を圧縮する電気的
に駆動される空気圧縮器と、該空気圧縮器から出る圧縮
された空気を冷却する冷却手段と、圧縮され、冷却され
た後に、空気の第１の部分を貯蔵する圧縮空気リザーバ
と、モータ発電器ユニットと協働して、該リザーバから
出る圧縮された空気を膨張させるように作動可能であ
り、これによって、該モータ発電器ユニットを駆動し
て、圧縮空気を膨張することによって電気を生成する空
気膨張器を備えた圧縮空気サブシステム、 大気の第２の
部分を圧縮するガスタービン圧縮器と、ガスタービン圧
縮器に直列に接続され、大気の第２の部分において燃料
を燃焼させるように配置され、高温の圧縮された燃焼ガ
スを生成する燃焼器と、燃焼ガスを膨張させるガス膨張
器と、該ガスタービン圧縮器及び該ガス膨張器に共通軸
に設置され、高温のガスを膨張させることによって駆動
されて、電気を生成する発電器とを備えたガスタービン
サブシステム、 一方の側において、該空気膨張器を該圧
縮空気リザーバに接続し、他方の側において、該ガス膨
張器の排気出口及びシステムの排気ガス出口を相互連結
し、熱を、該ガス膨張器の排気ガスから該圧縮空気リザ
ーバから出る圧縮空気に移送するように作動して、該空
気膨張器に入る前に圧縮空気を加熱する熱交換機とを具
備することを特徴とする圧縮エネルギ貯蔵システム。
【００５０】 ２．該ガス膨張器の該排気出口とシステ
ムの該排気ガス出口とを連結し、ガスを該ガス膨張器の
該出口からシステムの該排気出口に直接送り、該空気膨
張器が使用されていないときに、該ガスタービンの独立
した作動を可能にする弁に連結されたガスバイパスライ
ンを具備する上記１のシステム。
【００５１】 ３．該熱交換器と協働する空気バイパス
ラインを具備し、該空気バイパスラインが、該熱交換器
を介する圧縮空気の流れを制御して、該空気膨張器に入
る空気の温度を制御して、該空気膨張器の排気温度を大
気温度より低く維持する上記１のシステム。
【００５２】 ４．該熱交換器と直列に配置され、該熱
交換器を介する圧縮空気の流れを制御する制御手段を具
備する上記１のシステム。
【００５３】 ５．該熱膨張器の排気空気の該ガスター
ビン圧縮器の入り口の空気を冷却して、該ガスタービン
に入る空気の濃度、該ガスタービンの出力、及び効率を
制御する手段を具備する上記１のシステム。
【００５４】 ６．該冷却手段が、流制御装置に接続さ
れたラインを具備し、該流制御手段が、該空気膨張器の
排気空気を該ガスタービン圧縮器の入口ダクトに移送
し、該膨張器の排気空気と該ガスタービンの入口空気と
の混合を制御する上記１のシステム。
【００５５】 ７．該空気膨張器の排気空気及び該ガス
タービン圧縮器の入口空気が供給される熱交換器を具備
し、該熱交換器が、熱を該入口空気から排気空気に移送
して、該ガスタービン圧縮器の入口空気を冷却する上記
１のシステム。
【００５６】 ８．任意の数のステージにおいて大気の
第１の部分を圧縮すること、 空気圧縮のステージの各々
の後、大気の第１の部分を冷却すること、 圧縮され、冷
却された後、第１の部分の空気を貯蔵すること、 大気の
第２の部分を圧縮すること、 燃料を圧縮された大気の第
２の部分内で燃焼せしめて、高温の圧縮された燃焼ガス
を生成すること、 燃焼ガスを膨張せしめて、仕事を導出
すること、 膨張せしめた後に、該燃焼ガスから熱を引出
すこと、 貯蔵された圧縮空気の一部を移動せしめて、燃
焼ガスから引出された熱によって移動せしめた部分を加
熱し、 高温の圧縮空気の上記部分を膨張させて、仕事を
導出することを含むことを特徴とする圧縮された空気エ
ネルギの貯蔵方法。
【００５７】 ９．膨張の後の空気の温度を大気温度よ
り低い温度に維持するように、加熱され圧縮された空気
の上記一部の温度を制御する工程を含む上記８の方法。
【００５８】 １０．加熱され圧縮された空気の上記一
部の膨張によって生成された空気が、圧縮前に、空気の
第２の部分を冷却する上記８の方法。
【００５９】 １１．加熱され圧縮された空気の上記一
部の膨張によって生成された空気が、圧縮前に、空気の
第２の部分を冷却する上記９の方法。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の冷生成の実施態様によるＣＡＥＳシステ
ムのブロック図である。
【図２】図１の実施態様の修正態様を示す。
【図３】発明の組合せ実施態様によるＣＡＥＳシステム
のブロック図である。
【図４】図３の実施態様の修正態様を示す。
【図５】図３の実施態様の修正態様を示す。
【符号の説明】
１１１ 圧縮器 １１２ 圧縮器 １１３ 膨張器 １１４ 膨張器 １１５ インタークーラー １１６ アフタークーラー １１７ 冷却器 １１８ 冷却器 １２３ リザーバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シムシヨン・ブロクマン イスラエル・ハイフア33723ハハシユモ ナイムストリート３ (56)参考文献 特開 平３−54327（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−10706（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−10705（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−26053（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−45622（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−100932（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−139036（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−147533（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−136233（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4765142（ＵＳ，Ａ) 米国特許4593202（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F02C 1/04 F02C 6/00 F02C 6/16 ＷＰＩ／Ｌ（ＱＵＥＳＴＥＬ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 大気の第１の部分を圧縮する電気的に駆
    動される空気圧縮器と、該空気圧縮器から出る圧縮され
    た空気を冷却する冷却手段と、圧縮され、冷却された後
    に、空気の第１の部分を貯蔵する圧縮空気リザーバと、
    モータ発電器ユニットと協働して、該リザーバから出る
    圧縮された空気を膨張させるように作動可能であり、こ
    れによって、該モータ発電器ユニットを駆動して、圧縮
    空気を膨張することによって電気を生成する空気膨張器
    を備えた圧縮空気サブシステム、 大気の第２の部分を圧縮するガスタービン圧縮器と、ガ
    スタービン圧縮器に直列に接続され、大気の第２の部分
    において燃料を燃焼させるように配置され、高温の圧縮
    された燃焼ガスを生成する燃焼器と、燃焼ガスを膨張さ
    せるガス膨張器と、該ガスタービン圧縮器及び該ガス膨
    張器に共通軸に設置され、高温のガスを膨張させること
    によって駆動されて、電気を生成する発電器とを備えた
    ガスタービンサブシステム、及び 一方の側において、該
    空気膨張器を該圧縮空気リザーバに接続し、他方の側に
    おいて、該ガス膨張器の排気出口及びシステムの排気ガ
    ス出口を相互連結し、熱を、該ガス膨張器の排気ガスか
    ら該圧縮空気リザーバから出る圧縮空気に移送するよう
    に作動して、該空気膨張器に入る前に圧縮空気を加熱す
    る熱交換機とを具備することを特徴とする圧縮エネルギ
    貯蔵システム。
  2. 【請求項２】 任意の数のステージにおいて大気の第１
    の部分を圧縮すること、 空気圧縮のステージの各々の後、大気の第１の部分を冷
    却すること、 圧縮され、冷却された後、第１の部分の空気を貯蔵する
    こと、 大気の第２の部分を圧縮すること、 燃料を圧縮された大気の第２の部分内で燃焼せしめて、
    高温の圧縮された燃焼ガスを生成すること、 燃焼ガスを膨張せしめて、仕事を導出すること、 膨張せしめた後に、該燃焼ガスから熱を引出すこと、 貯蔵された圧縮空気の一部を移動せしめて、燃焼ガスか
    ら引出された熱によっ て移動せしめた部分を加熱するこ
    と、及び 高温の圧縮空気の上記部分を膨張させて、仕事
    を導出することを含むことを特徴とする圧縮された空気
    エネルギの貯蔵方法。
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