JP7130840B2 - 気体を圧縮する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は気体を圧縮する方法に関する。本発明は、さらに、本発明及び／又はその形態の１つによる方法を実行するための装置に関する。

気体が圧縮されると、圧縮仕事によりその気体の圧力と温度が上昇する。等エントロピー圧縮と仮定すると、理想気体に対する温度上昇は次式に従う。

ここで、Ｔ_０は圧縮前の温度、ｐ_０は圧縮前の圧力、Ｔ（ｐ）は圧縮後の温度、ｐは圧縮後の圧力、κはその気体の等エントロピー指数（断熱指数）である。すなわち、温度上昇は、圧縮前の温度、圧力比、及び、等エントロピー指数に依存する。

気体の圧縮（圧力上昇）は、例えば圧縮空気貯蔵発電所で利用される。この場合、電気エネルギ（電力）により気体が圧縮され、圧縮された気体は圧力容器または地下の圧力空洞を用いて貯蔵される。後に電気エネルギを供給するために、この圧縮された気体は膨張させられて再び電力に変換される。

この場合、その圧縮中に気体に対して行われた圧縮仕事のできるだけ高い割合を貯蔵すると有利である。従来技術では、圧縮空気貯蔵発電所において、気体の温度上昇を生じさせる圧縮仕事の部分は失われる。これは、圧力容器内の気体が、一般的に周囲温度まで冷えるからである。その結果、等エントロピー圧縮仕事の約５０％が熱の形で失われる。したがって、圧縮空気貯蔵発電所の効率は５０％未満に制限される。一般的には、４０％を超える効率は達成困難である。

さらに、より高い効率を有する断熱型の圧縮空気貯蔵発電所が知られている。しかし、これらはまだ商業的に使用されていない。断熱型圧縮空気貯蔵発電所では、気体の圧縮中に発生する熱は、気体の個々の圧縮段階の間に、及び／又は、圧縮後に、圧縮された気体から熱伝達媒体へ伝達される。次に行われる気体の膨張に際して、この熱は再びその気体に伝達される。これにより、大幅な効率向上が可能となる。このコンセプトの主な課題はその経済性にある。それは、ここで用いられる間接的な熱伝達には、大型の熱伝達装置及び大型の蓄熱槽が必要とされるからである。

さらに、液封式リングコンプレッサ（Fluessigkeitsringverdichter）を使用して気体を圧縮することができる。この場合、圧縮される気体は液封式リングコンプレッサのリング液体に直接接触し、その結果、その熱は気体から液体に直接伝達される。ただし、液封式リングコンプレッサの伝熱面積は小さい。その結果、気体の圧縮時に発生する熱のごく一部しか実際にリング液体（伝熱媒体）に伝達されない。

さらに、等エントロピー指数の小さい（κ≒１）気体を用いることが可能かもしれない。これにより、圧縮時に発生する熱を大幅に低減することができる。しかしながら、等エントロピー指数が小さい既知の気体の多くは、高価で、可燃性であり、及び／又は、毒性がある。従って、それらの使用は問題であるか、大いに限定的である。

本発明の課題は、気体が圧縮される際に発生する熱をより良く利用することにある。

この課題は、独立請求項１の特徴を有する方法、及び、独立請求項１５の特徴を有する装置によって解決される。本発明の有利な形態及び展開形態は従属請求項に記載されている。

本発明による気体を圧縮する方法では、気体はその圧縮のために圧縮室に導入される。この場合、この圧縮室は好ましくは密閉されている。さらに、液体が中間容器から、少なくとも部分的に気体が充填された圧縮室内にポンプで圧送される。本発明によれば、この液体の少なくとも一部が散水回路によって圧縮室から散水装置にポンプで圧送され、この散水装置によって圧縮室内でこの液体の散布が行われる。

以下において熱伝達というとき、これは、熱の少なくとも部分的な伝達を意味する。特に、完全な熱伝達は必要ではない。

本発明による方法によれば、気体は圧縮室内で、圧縮室内にポンプで圧送された液体によって圧縮される。これは、液体をポンプ注入することにより、圧縮室内で気体に利用可能な容積が減少するからである。特に、液体は非圧縮性流体を形成するという特徴がある。本発明によれば、この液体は中間容器から取り出される。つまり、中間容器はこの液体を含んでいる。

本発明による方法によれば、この液体の少なくとも一部は散水回路によって圧縮室から散水装置にポンプで圧送され、散水装置によって圧縮室内で散布され、特に微細粒子状に、例えば液滴の形で噴霧される。これにより有利に、圧縮室内で気体と液体との最大限の伝熱面積が得られる。換言すれば、気体圧縮中の気体と液体との間の特に有利な熱伝達が提供される。この場合、この液体は置換媒体（気体の圧縮）として、且つ、熱伝達媒体として提供される。換言すれば、本発明によれば、同一の液体が、気体を圧縮するための置換媒体として、及び、圧縮中に発生する熱を少なくとも部分的に吸収するための熱伝達媒体として、使用される。散水回路及び散水装置によって特に有利な熱伝達が可能となる。

本発明によれば、このようにして、気体に利用可能な容積を液体によって減少することにより、気体が圧縮される。これにより、圧縮室内部の気体の圧力が上昇する。したがって、この圧縮室は、気体の圧力上昇（圧縮）が可能になる、という意味において密閉されている。

さらに、本発明によれば、この液体は、散水回路によって循環される、すなわち、圧縮室から、特に圧縮室の底部から、散水装置にポンプ圧送され、この散水装置によって再び圧縮室内で散布される。この散布された液体は散水回路によって散水装置に戻される。これにより、液体のための散水回路が形成され、気体の圧縮中に発生した熱は液体に直接接触して少なくとも部分的に液体に伝達される。ここでは、散水装置による液体の微細な噴霧が特に有利である。

したがって、本発明による方法により、有利に熱効率のよい気体の圧縮が可能となり、この場合、この圧縮中に発生する熱は直接の物質的な接触により液体に少なくとも部分的に伝達され、この液体は同時に気体の圧縮のために供給されている。

本発明の別の利点は、使用される液体及び気体の量が原理的に制限されないので、熱伝達のために十分に多量の液体を使用できることである。

本発明及び／又はその形態の１つによる方法を実行するための本発明による装置は、気体を圧縮するための少なくとも１つの圧縮室と、液体を溜めるための中間容器と、この中間容器から圧縮室に液体を圧送するための第１ポンプと、散水装置と第２ポンプとを備えた散水回路とを含み、この第２ポンプによってこの液体の少なくとも一部を圧縮室から散水装置へ圧送可能であり、散水装置に圧送された液体をこの散水装置によって圧縮室内で散布可能、特に噴霧可能であり、特に有利には微細に噴霧可能である。

本発明による装置には、本発明による方法及び／又はその実施形態の１つと同様で同等の利点がある。

本発明の有利な一実施形態によれば、この液体の中間容器から圧縮室への圧送は第１ポンプによって行われ、この液体の圧縮室から散水装置への圧送は第２ポンプによって行われる。

ここで、散水回路は第２ポンプを含む。したがって、第１ポンプは圧縮ポンプとして、第２ポンプは散水回路内の液体の循環ポンプとして、形成され、ないし、設けられている。つまり、この液体は第１ポンプによって中間容器から圧縮室に圧入される。その結果、圧縮室内の液面が上昇し、これにより気体が圧縮室内で圧縮される。言い換えれば、第１ポンプは少なくとも圧縮仕事を行う。この場合、気体が圧縮されると、一般的には熱が発生する。圧縮室に導入された液体は第２ポンプによって、例えば圧縮室の底部から少なくとも部分的に散水回路によって散水装置に圧送される。こうして循環された液体は散水装置によって圧縮室内で散布され、特に噴霧される。したがって、第２ポンプは単に散水装置内の圧力損失に打ち勝つだけでよく、液体を循環させる。

本発明の有利な展開では、気体は圧力閾値に達した後に圧縮室から導出され、この気体は圧縮ガスタンクによって貯蔵される。

つまり、圧縮された気体は、或る圧力閾値で特徴付けられた規定の圧力に達すると圧縮室から導出され、圧縮ガスタンクで貯蔵される。この場合、圧縮中に発生した熱は、少なくとも部分的に、特にはほとんど完全に、液体に伝達されていた。

したがって、気体が導出された後で、液体を第２ポンプによって中間容器内に戻すことは有利である。

つまり、気体の圧縮と導出の後、液体は第２ポンプによって中間容器に戻される。これに代えて又はこれに加えて、圧縮室と中間容器の高低差よって、液体を中間容器に戻すことができる。しかし、これには時間がかかりすぎる可能性がある。したがって、散水回路に含まれている第２ポンプによって、液体を中間容器内に戻すのが有利である。この目的のために、散水回路内でバルブを切り替えることができる。圧縮室から中間容器への液体の帰還中に、好適に、気体に関して圧縮室への気体補給が開放されると、圧縮室内の液体の液面低下によって新たな気体が圧縮室に吸入される。その結果、元の初期状態に戻り、気体を再び圧縮することができる。

こうして、中間容器内の液体の温度が或る閾値を超えるまで、新たな量の気体について気体の圧縮を複数回繰り返すと有利である。

この場合、一般的には、例えば水のような液体の比熱容量は、例えば空気のような気体の比熱容量よりも著しく高いので、中間容器は特に有利である。結果として、一般的には、気体の圧縮には１回の圧縮（１回の行程）で十分であるが、この場合には液体の温度上昇は僅かである。従って、十分な又は有利な温度の熱（圧縮熱）を蓄えるためには、通常は複数回の行程が必要である。ここでは、少なくとも９０℃の液体温度が有利である。つまり、この温度閾値は例えば９０℃に規定される。約１０の行程の後、すなわち、気体の圧縮と液体の中間容器への戻しを１０回行った後で、少なくとも９０℃の温度に達することができることが分かった。この場合、新しい行程ごとに新しい気体、すなわち、新しい量の気体が圧縮室に導入される。この行程の回数は、使用する気体と液体、つまり物質の組合せ、に依存する。

本発明の有利な一実施形態によれば、この液体は、その温度閾値に到達した後で中間容器から蓄熱槽にポンプで圧送され、この蓄熱槽に、気体の圧縮によって吸収した液体の熱が少なくとも部分的に蓄えられる。

この場合、蓄熱槽の蓄熱媒体としてこの液体を直接に使用し、それにより液体及びその熱をこの蓄熱槽で貯蔵することが特に有利である。

本発明の有利な一展開形態において、この液体は蓄熱槽の後で第３ポンプによって保管容器に圧送され、この保管容器によって液体の中間貯蔵が行われる。

言い換えると、好適に、その熱が少なくとも部分的に、特に大部分が、特には完全に、蓄熱槽によって蓄えられた液体が保管容器に圧送され、保管容器によって中間貯蔵される。この場合、この保管容器は、気体の繰り返し圧縮および液体の中間容器へのポンプ返送が蓄熱槽による蓄熱から切り離されるように設けられている。気体の繰り返し圧縮は、その気体の新しい気体量の再圧縮、を意味する。すなわち、同一ではない気体量が繰り返し圧縮される。つまり、同種の気体であるが同一ではない気体が再度圧縮される。しかし、同一の気体の繰り返し圧縮を行うこともできる。

本発明の有利な一実施形態によれば、保管容器内の液体の少なくとも一部は、第２ポンプによって、及び／又は、第３ポンプによって、保管容器から散水回路を介して散水装置に圧送される。

換言すれば、保管容器に返送され保管された液体が好適に散水回路に供給される。こうして好適に、蓄熱槽の後で液体が有し得る残留熱は失われず、散水装置を介して圧縮室内でこの液体に再び供給される。すなわち、この熱は液体の循環回路内に保持される。これは、圧縮時に発生する熱を蓄える点で、本方法の効率を有利に改善する。保管容器と散水回路との連結はバルブ、特に三方弁によって行うことができる。

本発明の有利な一展開形態において、気体は圧縮室から導出された後、圧縮ガスタンクによって貯蔵される前に、第１熱交換器に供給され、導出された気体の熱の少なくとも一部はこの第１熱交換器によって散水回路内で液体に伝達される。

有利には、こうして、圧縮中に液体に伝達されなかった気体の残留熱は、圧縮された後、圧縮ガスタンクによる貯蔵前に気体から取り出され、散水回路内または圧縮室内で液体に伝達される。このように、この残留熱が液体に伝達されるので、この方法の効率は大幅に向上する。

本発明の有利な一実施形態によれば、圧縮ガスタンクで貯蔵された気体は、その膨張のために膨張タービンに供給される。

換言すれば、加圧下で貯蔵された気体が膨張タービンによって膨張され、その結果、例えば、膨張タービンに連結された発電機によって電力が生成されるか、または供給される。この場合、圧縮ガスタンクがあるので、気体の圧縮、及び、第１及び／又は第２のポンプへの給電とは無関係に、電力を供給することができる。

本発明の有利な一展開形態では、膨張によって冷却された気体は、冷媒を冷却するために冷熱回路の第２熱交換器に供給される。

膨張タービンによって膨張された気体は、一般的には、低温、特に０℃より低い温度を有する。これにより、好適に冷熱を供給することができ、この冷熱を第２熱交換器によって、冷熱回路内を循環する冷媒に伝達することができる。

この冷媒の冷熱を冷熱回路の蓄冷槽に蓄えると特に有利である。

冷媒に伝達された冷熱は好適に蓄冷槽によって貯蔵される。言い換えると、蓄熱槽によって提供可能な熱の他に、好適に、冷熱も提供されるか、又は提供可能である。その結果、好適に、この冷熱を後の時点のために供給することができ、特に、気体の圧縮とは時間的に切り離すことができる。

本発明の有利な一実施形態によれば、第１及び第２ポンプは電気エネルギを圧縮気体の形態で貯蔵するために使用され、さらに、この貯蔵された電気エネルギは少なくとも部分的に膨張タービンに連結された発電機によって再び供給される。

つまり、本方法は電力を貯蔵するために使用される。この場合、電気エネルギが第１及び第２ポンプに供給され、気体が圧縮され、熱が蓄えられ、圧縮された気体は圧縮ガスタンクに貯蔵される。後の時点で電力が必要になると、圧縮ガスタンクに貯蔵された気体は膨張タービンに供給され、膨張タービンに連結された発電機によって電力が発生される。この場合、特に有利なことに、この結果、膨張した気体を冷却することができ、次いで蓄冷槽に蓄えるために使用することができる。同様に、圧縮中に発生した熱は蓄熱槽によって貯蔵され、その結果、複数のポンプに供給された電気エネルギは、熱、冷熱、及び／又は、電気エネルギの形態で貯蔵され、または供給される。言い換えれば、本発明による気体の圧縮は、本発明及び／又はその形態の１つによる電気エネルギを貯蔵するための有利な方法、並びに、熱、及び／又は、冷熱を供給するための有利な方法を提供する。

本発明及び／又はその形態の１つによる方法によって運転される装置は、従って、電力貯蔵装置、蓄熱器、及び／又は、蓄冷器として使用することができ、すなわち、電力貯蔵装置、蓄熱器、及び／又は、蓄冷器として構成されている。

本発明の更なる利点、特徴及び詳細を後述する実施例、及び、図面に基づいて説明する。

本発明の第１の実施形態 本発明による方法のフローチャート 図中の同様の、等価の、又は、同等の作用要素には同一の参照符号が付されている。

図１は本発明の一実施形態による装置１の模式図を示しており、この装置は、本発明及び／又はその実施形態の一つによる方法を実行するのに適して設けられ、又は、構成されている。

装置１は、例えば密閉された圧力容器として形成された圧縮室２を備える。さらに、装置１は、液体１００を溜めるために形成された、又は、この液体を含む中間容器４（第１容器）を備える。さらに、装置１は、散水回路２４、散水装置４２、第１ポンプ３１及び第２ポンプ３２、中間容器１０（第２容器）、並びに、圧縮ガスタンク６を備える。

まず、気体供給系１０１によって気体が圧縮室２に導入される。これは、バルブ７１によって行うことができ、制御することができる。第１ポンプ３１によって、液体１００が中間容器４から圧縮室２に導入される、すなわち、ポンプで圧送される。第１ポンプ３１を用いて液体１００を中間容器４から圧縮室２内に圧送することによって、導入された気体に利用可能な容積が減少する。この意味で、導入された液体１００は、導入された気体に対する置換媒体である。つまり、圧縮室２内に液体１００を圧送することにより、導入された気体が圧縮され、その結果、気体の圧力が上昇する。

一般的には、気体が圧縮されるとその温度が上昇する。つまり、第１ポンプ３１によって行われた圧縮仕事は熱および圧縮、すなわち、気体の圧力上昇に変換される。気体の圧縮中に発生する熱が完全には失われないようにするために、本発明によれば、散水回路２４及び散水装置４２が設けられている。散水装置４２を用いた圧縮室２内の液体１００の散水、すなわち、散布、特に微細な噴霧により、圧縮室２内で気体と液体１００との伝熱面積が拡大する。伝熱面積の拡大によって、気体から液体１００への熱伝達が著しく改善される。

第２ポンプ３２によって、液体１００は圧縮室２内に循環され、圧縮室２内で散水装置４２によって再び散布され、特に微細粒子状に噴霧される。この場合、散水回路２４は液体１００を圧縮室２の底部から取り出し、この液体を第２ポンプ３２を用いて圧縮室２の天井付近に配置された散水装置４２に送り込む。そこから、液体１００は圧縮室２内で散布され、特に微細粒子状に噴霧される。その際に発生した液滴は気体に対する伝熱面積が拡大しているので、気体から液体１００への熱伝熱が向上する。散水装置４２への液体１００の導入は、第４バルブ７４によって制御することができる。ここで、散水回路２４は第４バルブ７４を備えている。さらに、散水回路２４は第３バルブ７３を有し、この第３バルブの気体圧縮（圧縮工程）中の位置すなわち調節位置はＡＡである。

圧縮室２内で気体の規定の圧力閾値に達すると、気体は第５バルブ７５によって圧縮室２から導出され、圧縮ガスタンク６に供給される。圧縮ガスタンク６によって、圧縮気体は後の使用のために貯蔵又は一時的に貯蔵することができる。

この気体の新しい気体量に対して圧縮を繰り返すには、液体１００を再び圧縮室２から導出させるのが適切である。この目的のために、第３バルブ７３はＡＢ位置に切り換えられる。これにより、第２ポンプ３２を用いて、液体１００を圧縮室２から、特に圧縮室２の底部から、中間容器４に送り戻すことが可能となる。これに代えて又はこれに加えて、圧縮室２内の液体１００は、例えば高低差に基づき、重力で中間容器４に逆流することができよう。しかしながら、これは一般的には時間がかかりすぎるので、ポンプ３２によって液体１００を圧送して中間容器４に戻すのが有利である。

液体１００を中間容器４に戻すポンプ吐出中に、気体供給系１０１の第１バルブ７１が開くと、圧縮室２内の液面低下により、この気体の新たな気体量が再び圧縮室２内に吸入される。つまり、こうして、初期状態（気体が圧縮室２内にあり、液体１００は中間容器４内にあるが圧縮室２内にはない）を復元することができる。これで、第１ポンプ３１によって中間容器４から圧縮室２内に液体１００を圧送することにより、新たな気体量を再び圧縮することができる。

一般的には、液体１００の有利な高温のためには、複数回の圧縮、ないし、複数回の繰り返し、即ち、行程が必要である。これは、例えば水のような液体の比熱容量が、例えば空気のような気体の比熱容量よりも著しく大きいからである。これは、１回の圧縮（１回の行程）により気体から大部分の熱が奪われるが、液体１００の温度は僅かしか上昇しないということにつながっている。十分に高い温度、例えば９０℃を超える温度に達するためには、通常は、物質の組む合わせによるが、約１０回の行程、即ち、圧縮が必要である。

液体１００が規定の有利な高温、例えば９０℃を超える温度、に達すると、液体１００は、第６バルブ７６を開くことによって中間容器４から蓄熱槽８に導かれる。気体２の圧縮を通じて液体１００が吸収した熱は、蓄熱槽８によって少なくとも部分的に貯蔵されるか、又は、少なくとも部分的に一時的に貯蔵される。この場合、液体１００は蓄熱槽８の蓄熱媒体として直接使用することができる。これに代えて又はこれに加えて、液体１００の熱は少なくとも部分的に蓄熱槽８の蓄熱媒体に伝達することができる。液体１００が蓄熱槽８内の蓄熱媒体として直接使用される場合、この液体を、例えば第７バルブ７７によって、及び、第３ポンプ３３によって、第３熱交換器５３に供給することができ、この場合には、圧縮時に発生し液体１００によって貯蔵された熱は、熱消費者のために少なくとも部分的に供給される。

第３熱交換器５３の後、液体１００は第３ポンプ３３によって保管容器１０に圧送される。保管容器１０を用いて、液体１００は再利用のために散水回路２４内に戻され保持される。例えば、この液体は第２バルブ７２によって散水回路２４に再導入される。その結果、蓄熱槽８の後で、又は、第３の熱交換器５３の後で、未だ残っている液体１００の残留熱は、好適に、散水回路２４内で再び少なくとも部分的に使用され、この散水回路に少なくとも部分的に再び供給される。

圧縮された気体は、第５バルブ７５によって圧縮室２から導出され、圧縮ガスタンク６に供給される。圧縮室２と圧縮ガスタンク６との間には第１熱交換器５１が設けられている。第１熱交換器５１によって、導出された気体の残留熱を散水回路２４に戻すことができる。この場合、この戻しは第９バルブ７９によって制御することができる。換言すれば、気体の残留熱は、第１熱交換器５１によって散水回路２４内で液体１００に戻され伝達される。この目的のために、散水回路２４内の液体１００を第９バルブ７９を介して第１熱交換器５１に供給することができる。こうして、好適に、圧縮された気体の残留熱の少なくとも部分的な帰還が行われる。

圧縮ガスタンク６によって貯蔵された圧縮気体は、第８バルブ７８によって、例えば発電機が連結された膨張タービン１２、特に圧縮空気タービン、に供給することができる。膨張タービン１２により圧縮気体は圧縮ガスタンク６から膨張される。膨張タービン１２及び発電機を用いて、気体の膨張仕事によって電気エネルギ、すなわち、電力を発生させ、供給することができる。気体が膨張した後、この気体は一般的には、例えば０℃より低い低温を有する。気体のこの低温は、冷熱を供給するために使用することができる。従って、本発明の図示の実施形態では、第２熱交換器５２が設けられており、これは冷熱回路１４と熱的に結合されている。冷熱回路１４は蓄冷槽１６と第４ポンプ３４とを有し、この第４ポンプ３４は冷熱回路１４内で冷媒を循環させるために設けられている。膨張した気体は第２熱交換器５２に供給され、膨張した気体の冷熱は第２熱交換器５２によって、冷熱回路１４内を循環する冷媒に伝達される。伝達された冷熱は蓄冷槽１６によって貯蔵される。

言い換えれば、本発明の図示の実施形態によって、電力、熱、及び／又は、冷熱を貯蔵、及び／又は、供給することができる。この場合、装置１は、ポンプ３１、３２に最初に供給される電気エネルギに関して、特に５０％を超える高い効率を有する。この電気エネルギの大部分は圧縮室２内の気体に対して圧縮仕事を行う第１ポンプ３１に関係している。第２ポンプ３２を作動させるためにも電気エネルギが使用されるが、第２ポンプ３２は散水装置４２に関する圧力損失を補償しさえすればよい。換言すれば、第２ポンプ３２は液体１００を循環させるだけでよい。

本発明の本質的な利点は、散水装置４２と、液体１００の特に微細な噴霧による散布とによって、圧縮される気体から液体１００への特に効果的な熱伝達を可能にすることにある。本発明によれば、液体１００は少なくとも２つの技術的機能を果たす。この液体は、一方では、圧縮室２内の気体を圧縮するために使用され、他方、圧縮中に発生する熱を吸収し、場合によっては蓄積するために使用される。本発明によれば、少なくともこれら２つの技術的機能がシナジー効果を有して組み合わされて、気体と液体１００との間の最も効果的な熱伝達を伴う気体圧縮が可能となる。

液体１００は好適には水であり、この水は他の構成成分、及び／又は、不純物を含むことが可能である。この気体は好適には空気である。

図２は、本発明による方法の模式的なフローチャートを示す。ここでは、図１に示す要素を参照されたい。

気体を圧縮するための本発明による方法の第１ステップＳ１では、気体がその圧縮のために圧縮室２に導入される。

これは、気体供給系１０１の第１バルブ７１を介して行うことができる。

本発明による方法の第２ステップＳ２では、液体１００が中間容器４から、少なくとも部分的に気体が充填された圧縮室２にポンプで圧送される。

液体１００の圧送は、好ましくは第１ポンプ３１によって行われる。

本発明による方法の第３ステップＳ３では、液体１００の少なくとも一部が散水回路２４によって圧縮室２から散水装置４２に圧送される。

これは、特に好ましくは第２ポンプ３２によって行われる。

本発明による方法の第４ステップＳ４では、液体１００が散水装置４２によって圧縮室２内部で散布され、特に微細に噴霧される。

本発明の一実施形態によれば、第５ステップＳ５（図示せず）において、圧力閾値に達した後に気体を圧縮室２から導出し、圧縮ガスタンク６で貯蔵することができる。

この場合、気体の導出は第５バルブ７５によって行うことができる。

本発明の一展開形態では、第６ステップＳ６（図示せず）において、気体が導出された後で、液体１００が第２ポンプ３２によって圧送され、中間容器４に戻される。

この場合、第３バルブ７３は元の位置ＡＡから位置ＡＢに切り換えられる。その結果、液体１００は第２ポンプ３２によって圧送され、圧縮室２から中間容器４に戻される。

本発明のさらなる一実施形態によれば、第７ステップＳ７において、液体１００が中間容器４にポンプで戻されている間に、この気体の新たな気体量が気体供給系１０１によって圧縮室２内に吸入される、すなわち、導入される。

こうして、第１ステップＳ１による初期状態が復元される。つまり、ステップＳ１からステップＳ６を繰り返すことができる。これにより、新しい気体の圧縮（次の行程）が行われる。したがって、中間容器４内の液体１００の温度が閾値を超えるまで、ステップＳ１からステップＳ６を１回または複数回繰り返すことができる。この閾値は好ましくは９０℃を超える。

本発明を好ましい実施例によって詳細に図示、説明してきたが、本発明は開示された実施例によって制限されるものではなく、また、当業者は、本発明の保護の範囲から逸脱することなく、本発明から他の変形例を導くことができる。

１ 装置
２ 圧縮室
４ 中間容器
６ 圧縮ガスタンク
８ 蓄熱槽
１０ 保管容器
１２ 膨張タービン
１４ 冷熱回路
１６ 蓄冷槽
２４ 散水回路
３１ 第１ポンプ
３２ 第２ポンプ
３３ 第３ポンプ
３４ 第４ポンプ
４２ 散水装置
５１ 第１熱交換器
５２ 第２熱交換器
５３ 第３熱交換器
７１ 第１バルブ
７２ 第２バルブ
７３ 第３バルブ
７４ 第４バルブ
７５ 第５バルブ
７６ 第６バルブ
７７ 第７バルブ
７８ 第８バルブ
７９ 第９バルブ
１００ 液体
１０１ 気体供給系
Ｓ１ 第１ステップ
Ｓ２ 第２ステップ
Ｓ３ 第３ステップ
Ｓ４ 第４ステップ
Ｓ５ 第５ステップ
Ｓ６ 第６ステップ
Ｓ７ 第７ステップ

Claims (15)

1. 気体を圧縮する方法であって、
   前記気体がその圧縮のために圧縮室（２）に導入され、
   液体（１００）が中間容器（４）から、少なくとも部分的に前記気体が充填された前記圧縮室（２）にポンプで圧送され、
   前記液体（１００）の少なくとも一部が散水回路（２４）によって前記圧縮室（２）から散水装置（４２）にポンプで圧送され、
   前記散水装置（４２）によって前記圧縮室（２）内で前記液体（１００）の散布が行われる、気体を圧縮する方法。
2. 前記液体（１００）の前記中間容器（４）から前記圧縮室（２）への圧送が第１ポンプ（３１）により行われ、
   前記液体（１００）の前記圧縮室（２）から前記散水装置（４２）への圧送が前記散水回路（２４）の第２ポンプ（３２）により行われる、請求項１に記載の方法。
3. 前記気体が、圧力閾値に達した後に前記圧縮室（２）から導出され、
   この導出された気体が圧縮ガスタンク（６）によって貯蔵される、請求項２に記載の方法。
4. 前記液体（１００）が、前記気体が導出された後で前記第２ポンプ（３２）によって前記中間容器（４）内に戻される、請求項３に記載の方法。
5. 前記中間容器（４）内の前記液体（１００）の温度が閾値を超えるまで、請求項１～４によるステップが１回または複数回繰り返される、請求項４に記載の方法。
6. 前記閾値が９０℃超である、請求項５に記載の方法。
7. 前記液体（１００）が、その温度閾値に達した後で前記中間容器（４）から蓄熱槽（８）にポンプで圧送され、
   前記蓄熱槽（８）に、前記気体の圧縮により吸収した前記液体（１００）の熱が少なくとも部分的に蓄えられる、請求項５または６に記載の方法。
8. 前記液体（１００）が前記蓄熱槽（８）の後で第３ポンプ（３３）によって保管容器（１０）に圧送され、
   前記保管容器（１０）によって前記液体（１００）の中間貯蔵が行われる、請求項７に記載の方法。
9. 前記保管容器（１０）内の前記液体（１００）の少なくとも一部が、前記第２ポンプ（３２）、及び／又は、前記第３ポンプ（３３）によって、前記保管容器（１０）から前記散水回路（２４）を介して前記散水装置（４２）に圧送される、請求項８に記載の方法。
10. 前記気体が、前記圧縮室（２）から導出された後、前記圧縮ガスタンク（６）によって貯蔵される前に、第１熱交換器（５１）に供給され、
    前記導出された気体の熱の少なくとも一部が前記第１熱交換器（５１）により前記散水回路（２４）内で前記液体（１００）に伝達される、請求項３～９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記圧縮ガスタンク（６）によって貯蔵された前記気体が、その膨張のために膨張タービン（１２）に送られる、請求項３～１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 前記膨張によって冷却された気体が、冷媒を冷却するために冷熱回路（１４）の第２熱交換器（５２）に供給される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記冷媒の冷熱が前記冷熱回路（１４）の蓄冷槽（１６）に蓄えられる、請求項１２に記載の方法。
14. 電気エネルギを圧縮気体の形態で貯蔵するために前記第１及び第２ポンプ（３１、３２）が使用され、
    この貯蔵された電気エネルギが少なくとも部分的に前記膨張タービン（６）に連結された発電機によって再び供給される、請求項１１～１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 請求項１～１４のいずれか１項に記載の方法を実行するための装置（１）であって、
    気体を圧縮するための圧縮室（２）と、
    液体（１００）を溜めるための中間容器（４）と、
    前記中間容器（４）から前記圧縮室（２）に前記液体を圧送するための第１ポンプ（３１）と、
    散水装置（４２）を備えた散水回路（２４）と、
    第２ポンプ（３２）と、
    を備えた装置において、
    前記第２ポンプ（３２）により前記液体（１００）の少なくとも一部を前記圧縮室（２）から前記散水装置（４２）に圧送することができ、
    前記散水装置（４２）に圧送された前記液体（１００）が前記圧縮室（２）内で散布可能である、装置。

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