JPH03115704A - 圧縮空気発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は貯蔵された圧縮空気により駆動される圧縮空気
発電装置に関する。

〔従来の技術〕

第２図に従来の圧縮空気発電装置の一例を示す。

この装置は発電機５に直結された往復動エンジン３と膨
脹タービン４、圧縮空気を貯蔵する貯気槽ｌ、貯気槽１
から放出した圧縮空気を再加熱する再生器２、再生器２
の圧縮空気入口に連通ずる配管１０に取付けられた減圧
弁６、再生器２の圧縮空気出口の配管１１に取付けられ
た圧力計８、圧力調節計９、往復動エンジン３に供給す
る燃料の噴射量を調整する燃料弁７を備えている。

上記の装置において貯気槽１に貯蔵された高圧の圧縮空
気は配管ｌＯを介して減圧弁６により残圧された後、再
生器２に入り、膨脹タービン４からの排ガスによって加
熱された後、往復動エンジンシリンダ３内で燃料と共に
吸入、圧縮、内燃、加熱、膨脹の過程を経て排気され、
配管１２を介して膨脹タービン４に供給され、膨脹ター
ビン４を駆動しながら断熱膨脹する。断熱膨脹した後、
圧縮空気は再生器２に至り、貯気槽１からの圧縮空気を
加熱した後、配管を経て大気に放出される。圧縮空気が
上記のように断熱膨脹して往復動エンジン３、膨脹ター
ビン４を駆動することにより、それらに直結された発電
機５が駆動される。なお、圧力調節計９は往復動エンジ
ン３の入口での圧力を一定に保つよう減圧弁６の開度を
制御する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の圧縮空気発電装置には解決すべき次の課題が
あった。

即ち、前記従来の装置では、往復動エンジン入口圧力を
一定に制御したとき、往復動エンジンの吸入圧縮空気流
ｆ（質量流量）の算出式は次の（１）式で表わされる。

−Ｍ Ｇ＝　　　　　　Ｎ　　・　■ −Ｒ （１） Ｇ；圧縮空気流量（質量流量） Ｐ；往復動エンジン入口圧力 ′ｒ；往復動エンジン入口温度 Ｎ；往復動エンジン回転数 Ｍ：空気分子量 Ｒ；気体定数 ■よ；往復動エンジン容積（一定） （１）式で示すように往復動エンジン入口圧力と回転数
を一定に運転したとき、往復動エンジン入口圧縮空気温
度が定格温度より低いと圧縮空気流量が定格ｉｔより増
加することになる。

前記のような従来の装置で往復動エンジン入口圧力と回
転数を一定に運転する場合、起動直後は再生器の熱容量
不足のため、往復動エンジン入口空気温度は定格（２８
０度位）に達しておらず常温に近い温度の空気が往復動
エンジンに流入することにより、吸入圧縮空気の質量？
ＪＬ量が過剰に流れることになり、貯気槽に貯蔵した圧
縮空気が余分に使用され、圧縮空気が不足するという問
題があった。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記課題の解決手段として、発電機にそれぞれ
連結され圧縮空気により駆動される往復動エンジンおよ
び膨脹タービンと、前記圧縮空気を貯蔵する貯気槽と、
同貯気槽と前記往復動エンジンの間の圧縮空気流路に設
けられた圧縮空気を加熱する再生器と、同再生器の圧縮
空気入口側に設けられた減圧弁と、前記往復動エンジン
の入口圧縮空気温度を検出する温度計と、前記往復動エ
ンジンへの圧縮空気供給流量設定器と、前記温度計の検
出信号と、前記圧縮空気供給流量設定器からの出力信号
とを入力とする乗算器と、同乗算器からの出力信号を入
力する増巾器と、前記往復動エンジンの入口圧力を設定
する圧力設定器と、前記増巾器の出力信号と前記圧力設
定器の出力信号のうち最小値を選択する信号選択器と、
前記往復動エンジンの入口圧力を検出する圧力計と、同
圧力計の検出信号を制御量とし、前記信号選択器の出力
信号を目標値とし、前記減圧弁の開度を操作する圧力調
節計とを具備してなることを特徴とする圧縮空気発電装
置を提供しようとするものである。

〔作用］ 本発明は上記のように構成されるので次の作用を存する
。

即ち、圧縮空気温度計で検知した温度により往復動エン
ジン流入空気流量が一定に流れるように往復動エンジン
入口空気温度に応じた往復動エンジン入口圧力設定値を
演算する。圧縮設定値は前記（１）式より次の（２）式
を導くことによって求まる。

圧力設定器によりこの値を出力する。一方、圧縮空気温
度計からの信号と、流量の設定器からの信号とを乗じた
値を増巾器を介して乗算器から出力し、この出力信号と
上記圧力設定器からの信号とのうち、小さい方の値を信
号選択器から出力し、この信号を目標値として減圧弁の
開度を調節する。

この結果、たとえば往復動エンジンの入口空気温度が定
格に達していない低温時では、空気流量は定格流ｌ！ｔ
２ｉ！すれるよう定格温度時よりも小さい圧力設定値が
出力される。往復動エンジン入口温度の上昇にともなっ
て圧力設定値も大きくなる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図により説明する。なお、従来
と同様の構成部品には同符号を付し、説明を省略する。

図において、】３は往復動エンジン３の入口の配管１１
に取付けられた圧縮空気温度計、１４は配管１１を流れ
る圧縮空気流量を設定する設定器、１５は前記圧縮空気
温度計１３の出力信号と流■設定器の設定信号とを入力
信号とした乗算器、１６は乗算器１５の出力信号を入力
信号とした増ｌｊ器、１７は空気の圧力設定器、１日は
増巾器１Ｇの出力信号と圧力設定器】７からの設定信号
とを入力とし、最小値を選択し、圧力調節計９の設定値
として出力する信号選択器である。

その他の構成は第２図の従来例と同様である。

次に上記構成の作用について説明する。

貯気槽１に貯蔵された圧縮空気は、配管１０を介し、減
圧弁６により減圧された後、再生器２に入り、膨脹ター
ビン４の排気により加熱された後、配管１１を介して往
復動エンジン３に供給され、吸入、圧縮、内燃、加熱、
膨脹の過程を経て往復動エンジン３を駆動した後、排気
され、配管１２を介して膨脹タービン４に供給され、断
熱膨張し、膨脹タービン４を駆動する。断熱膨張した後
、圧縮空気は再生器２に至り、再縮空気を加熱した後、
配管を経て大気に放出される。圧縮空気が上記の様に往
復動エンジン、膨脹タービンで断熱膨張することにより
エンジン、タービンは回転し発電機を駆動する。

この過程において、往復動エンジン３の入口の圧力は圧
力計８により検出され、その検出値に基ずいて、圧力調
節計９により減圧弁６の開度が調節され、往復動エンジ
ン３の入口圧力は定格圧力に保たれる。その際、往復動
エンジン３の圧縮空気温度計１３の検出値と往復動エン
ジン流入空気流量の設定器１４の空気流量設定信号を入
力信号とし、再入力信号を乗じた乗算器１５の出力信号
を増巾器１６で定格倍（定数−Ｒ／Ｍ−Ｎ・Ｖ、）にし
、その増巾１ｉｉ１６の出力信号と圧力設定器１７から
の出力である設定信号のうち、小さい方を信号選択器１
８で選択し、これを往復動エンジン入口圧力の目標値と
し、減圧弁６の開度をｉＪＲ節して往復動エンジン入口
圧力を制御するに こで圧力設定器１７の設定値は定格圧力に設定されてい
る。

増巾器１６からの出力信号である圧力設定値は往復動エ
ンジン入口温度に応じて変化させることができる。した
がって往復動エンジン入口温度が低温であっても、定格
空気流量が流れるように圧力設定値が設定されるため、
空気流量が過剰に流れすぎることがない。

圧力設定器１７の設定信号と増巾器１６の出力信号の小
さい方の信号を選択することで往復動エンジン流入空気
流量も定格流量を越えることなく、また往復動エンジン
入口圧力も定格圧力以下に制御ｎされる。

以上の通り、本実施例によれば稼動の立上り時、供給圧
縮空気の温度が低ければ、即ち、空気の比重が比較的に
高ければ−それに応じて減圧弁を絞るるのを防止できる
という利点がある。

［発明の効果〕 本発明は上記のように構成されるので次の効果を有する
。

即ち、往復動エンジン入口圧力を往復動エンジン入口温
度に応じて制御するため往復動エンジン入口温度が低い
場合でも空気流量が過剰に流れることがなく、貯蔵され
た有ｉｎの圧縮空気を有効に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る圧縮空気発電装置の模
式的構成図、第２図は従来の圧縮空気発電装置の模式的
構成図である６ １・−・貯気槽、　　　　　２・・・再生器、３・・・
往復動エンジン、 ５・・・発電機、 ７・・・燃料弁、 ９・・・圧力調節計 １４・・・設定器、 １６・・・増巾器、 １８・・・信号選択器。 ４・・・膨脂タービン、 ６・・・減圧弁、 ８・・・圧力計、 １３・・・圧縮空気温度計、 １５・・・乗算器、 方 １７・・・圧締設定器、

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　発電機にそれぞれ連結され圧縮空気により駆動される
   往復動エンジンおよび膨脹タービンと、前記圧縮空気を
   貯蔵する貯気槽と、同貯気槽と前記往復動エンジンの間
   の圧縮空気流路に設けられた圧縮空気を加熱する再生器
   と、同再生器の圧縮空気入口側に設けられた減圧弁と、
   前記往復動エンジンの入口圧縮空気温度を検出する温度
   計と、前記往復動エンジンへの圧縮空気供給流量設定器
   と、前記温度計の検出信号と、前記圧縮空気供給流量設
   定器からの出力信号とを入力とする乗算器と、同乗算器
   からの出力信号を入力する増巾器と、前記往復動エンジ
   ンの入口圧力を設定する圧力設定器と、前記増巾器の出
   力信号と前記圧力設定器の出力信号のうち最小値を選択
   する信号選択器と、前記往復動エンジンの入口圧力を検
   出する圧力計と、同圧力計の検出信号を制御量とし、前
   記信号選択器の出力信号を目標値とし、前記減圧弁の開
   度を操作する圧力調節計とを具備してなることを特徴と
   する圧縮空気発電装置。