JPH03185222A

JPH03185222A - 圧縮空気発電装置

Info

Publication number: JPH03185222A
Application number: JP32250489A
Authority: JP
Inventors: Susumu Kono; 進河野; Kazuko Takeshita; 和子竹下; Katsutoshi Fukumoto; 福本　勝利
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1989-12-14
Filing date: 1989-12-14
Publication date: 1991-08-13

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５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１、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の圧縮空気出口配管１１に取付けられた圧力計８、
往復動エンジン入口圧力を設定する設定器１６、圧力計
８の出力信号を設定器１６の設定信号になるよう減圧弁
６の開度を操作する圧力！Ｊ節計９、往復動エンジン３
に燃料を供給する燃料配管１３、燃料配管１３に取付け
られた燃料調整弁７、発電機５に取付けられた回転計１
４、回転計１４の検出信号を制御量とし燃料調整弁７の
弁開度を操作量とする回転数調整計１７を備えている。

１２は往復動エンジン３と膨脂タービン４との間の配管
を示す。

上記の装置において貯気槽ｌに貯蔵された高圧の圧縮空
気は配管１０を介して減圧弁６により減圧された後再生
器２に入り、往復動エンジン３のシリンダ内で吸入圧縮
、内燃、加熱、膨脂の過程を経て往復動エンジン３を回
転、排気された後、配管１２を介して膨脂タービン４に
供給され断熱膨脹して膨脂タービン４を回転する。断熱
膨脹した後、圧縮空気は再生器２に至り、圧縮空気を加
熱した後、配管１５を経て大気に放出される。圧縮空気
が上記のように往復動エンジン３、膨脂タービン４で断
熱膨脹によって回転することにより発電［５を駆動する
。発電機５の回転数は回転計１４により検出され、その
検出値に基づいて、回転数調整計１７により燃料調整弁
７の開度が調整され、発電機５の回転数は常に一定に保
たれる。往復動エンジン３の入口での圧力を一定に保つ
ように圧力調節計９により減圧弁開度を制御していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記従来の装置には、往復動エンジン入口圧力を一定に
制御したとき次のような解決すべき問題点があった。

即ち、往復動エンジンの吸入圧縮空気流量（質量流量）
の算出式は次の（１）式で表わされる。

−ＭＧ＝　　　　Ｎ−Ｖ、　　　　　　　　　（１）−ＲＧ；圧縮空気流量（質量流量）Ｐ：往復動エンジン入口圧力Ｔ；往復動エンジン入口（圧縮空気）温度Ｎ；往復動エ
ンジン回転数Ｍ；空気分子量Ｒ；気体定数 ■、；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Ｐと回転
数Ｎを一定に運転したとき、往復動エンジン入口温度Ｔ
が低いと圧縮空気流量Ｇが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Ｐと
回転数Ｎを一定に運転する場合、起動直後は再生器２の
熱容量不足のため往復動エンジン入口温度Ｔは定格（２
８０°Ｃ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なり、吸入圧縮空気の
質量流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ことが
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
び膨脂タービンと圧縮空気を貯蔵する貯気槽と同貯気槽
と上記往復動エンジンの間の圧縮空気通路に再生器およ
び同再生器のＦＥ縮空気入口側に設けられた減圧弁とを
備えた発電装置において、前記往復動エンジンの入口空
気温度を検出する温度計と、前記発電機の出力に基づい
て圧縮空気２ｉｄｌ設定値を決定する関数発生器と、前
記温度計の検出信号と前記関数発生器からの出力信号と
を入力する乗算器と、同乗算器からの出力信号を入力と
する増「ｐ器と、前記往復動エンジンの入口圧力設定器
と、前記増巾器の出力信号と前記往復動エンジンの入口
圧力設定器との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有する
。

即ち、往復動エンジンの入口圧力設定器の出力する定格
圧力値と、関数発生器、乗算器からの信号とを信号選択
器が比較選択して、小さい方の値、即ち、起動時等には
関数発生器から出力される設定値を選択してそれに応し
た空気流量が流れるように圧力調節弁が減圧弁の開度を
調節する。なお関数発生器は往復動エンジン入口温度に
応じて往復動エンジン入口圧力設定値を演算する。圧力
設定植は（１）式より導かれる次の（２）弐で求める。

従って往復動エンジン入口温度が定格に達していない低
温時では定格温度時よりも小さい圧力設定値が出力され
る。

また、発電機出力に応して往復動エンジンに供給される
圧縮空気流量を増減させるので、発電機出力が小さい時
は圧縮空気の消費量が少なくなる。

〔実施例〕

本発明の第１実施例を第１図により説明する。

なお、従来例の第５図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、１８は発電機５に取付けられた発電出力検
出器、１９は同発電出力検出器１８の出力信号を人力と
する関数発生器、２２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、２０は前記関数発
生器１９の出力信号と前記空気温度計２２の検出信号と
を人力信号とした乗算器（ｙ−Ｇ−Ｔ）、２１は乗算器
２０の出力を入力信号とした増巾器２１の出力信号と往
復動エンジン入口圧力の設定器１６の設定信号を入力と
し最小値を選択する信号選択器である。

次に上記構成の作用について説明する。

貯気槽１に貯蔵された高圧の圧縮空気は配管１０を介し
て減圧弁６により減圧された後、再生器２に入り、往復
動エンジン３のシリンダ内で吸入・圧縮、内燃、加熱、
膨脹の過程を経て往復動エンジン３を回転し、排気され
た後、配管１２を介して膨脹タービン４に供給され、断
熱膨脂し、膨脹タービン４を回転する。そして圧縮空気
は再生器２に至り、圧縮空気を加熱した後配管１５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３、膨脹タービン４を回転することにより、発電機
５を駆動する。発電機５の回転数は回転計１４により検
出され、その検出値に基づいて、回転数調整計１７によ
り燃料調整弁７の開度が調整され、発電機５の回転数は
常に一定に保たれる。

一方、発電機５の発電出力検出器１８の検出値を人力信
号とした関数発生器１９の出力信号を往復動エンジン３
の供給圧縮空気流量の設定値とする。

ここで供給圧縮空気流量設定値は発電機５の出力に応し
て変化させることができ、例えば関数発生器１９の特性
を第２図とすると、発ＴＬ機５の出力が小さい時は圧縮
空気流量即ち供給空気流量の設定値を小さくすることが
できる。

関数発生器１９からの流量設定信号と圧縮空気温度計２
２の検出信号は乗算器２０でかけ合わされ、乗算器２０
からの出力信号を増巾器２１で定数倍にして圧力設定値
とする。

往復動エンジン入口圧力の設定器１６から出力される定
格圧力値と増巾器２１からの圧力設定値とを人力信号と
する信号選択器２３によって小さい方の信号を選択し、
その出力値を圧力調節計９の設定信号とする。

圧力調節計９では設定圧力になるよう減圧弁６の開度を
制御する。このようにして往復動エンジン入口温度が低
温であっても、発電機５の出力に応した供給空気流量が
流れるように圧力設定値が設定されるため、空気ｉｌｌ
が過剰に流れすぎることがない。

また設定器１６の設定信号と増巾器２１からの出力信号
の小さい方の信号を信号選択器２３が選択するので、供
給空気流量も設定流量を越えることがなく、往復動エン
ジン入口圧力も定格圧力以下に制御される。

次に本発明の第２実施例について第３図により説明する
。なお、第１実施例の第１図と同様の構成部品には同符
号を付し、説明を省略する。

図においで２４は貯気槽圧縮空気出口側に取付けられた
圧力計、２５は圧力計２４の出力信月を入力し、圧力調
節計９に比例定数を出力する関数発生器である。

次に上記構成の作用について説明する。

なお、作用の基本的部分、即ち前段については第１実施
例と同様につき、これを省略し、多少の重複を許して本
実施例の特徴的な部分について説明する。

関数発生器１９からの流量設定信号と往復動エンジン入
口空気温度計２２の検出１３号は乗算器２０でかけ合わ
され、乗算器２０からの出力信号を増巾器２１で定数倍
にして圧力設定値とする。

往復動エンジン入口圧力の設定器１６から出力される定
格圧ノコ値（耐圧が耐圧に多少余裕を見込んだ値）と増
１１１器２１からの圧力設定値とを人力信号とする信号
選択器２３によって小さい方の信号を選択し、その出力
値を圧力調節計９の設定信号とする。

圧力調節計９では設定圧力になるよう減圧弁６の開度を
制御する。このようにして往復動エンジン入口温度が低
温であっても、発電機５の出力に応した供給空気流量が
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。

また設定器１６の設定信号と増巾器２１からの出力信号
とのうち小さい方の信号を信号選択器２３が選択するの
で、供給空気流量も設定流量を越えることなく、又、圧
力調節計９の比例定数も、圧力計２４の入力による関数
発生器２５の特性を第４図のごとく設定することにより
、供給空気流の上流側圧力が高いときはプロセスゲイン
が高いので比例定数を小さくし、上流側圧力が低いとき
はプロセスゲインが低いので比例定数を大きくすること
ができ常時最適な制御性能を保つことができ、下流側圧
力は耐圧以下に安定に運転できることとなる。

以上の通り、第１、第２実施例によれば、起動時、まだ
定格温度に達しない圧縮空気が定格値のまま往復動エン
ジン３に流入して圧縮空気の過剰消費となるのを防ぐよ
う発電機の出力及び圧縮空気温度に見合った最適流量値
に空気流量が制御されるので空気の効率的使用が遠戚さ
れる。この結果、空気貯蔵に要する動力も低減するとい
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、往復動エンジンへの供給圧縮空気流量を、発電機
出力に応じて制御することによって、発電機出力が小さ
い時に上記の空気流量を少なくすることができ、貯蔵さ
れた有限量の圧縮空気を有効に使用することができる。

また往復動エンジン入口温度に応して往復動エンジン入
口圧力を設定するので、往復動入口空気温度が低温時に
おいて空気流量が過剰に流れすぎることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例に係る圧縮空気発電装置の
模式的構成図、第２図は第１実施例の発電機出力に対す
る圧縮空気流量の設定値の一例を示す線図、第３図は本
発明の第２実施例に係る圧縮空気発電装置の模式的構成
図、第４図は第２実施例の圧力計の出力に対する関数発
生器の出力線図、第５図は従来の圧縮空気発電装置の模
式的構成図である。ｌ・・・貯気槽、　　　　２・・・再生器、３・・・往
復動エンジン、４・・・膨脂タービン、５・・・発電機
、　　　　６・・・減圧弁、７・・・燃料調整弁、　　
８・・・圧力計、９・・・圧力調節計、　　１４・・・
回転計、１６・・・設定器、１８・・・発電電力検出器、２０・・・乗算器、２２・・・圧縮空気温度計、２４・・・圧力計、１７・・・回転数調整計、１９・・・関数発生器、２１・・・増巾器、２３・・・信号選択器、２５・・・関数発生器。

Claims

【特許請求の範囲】

　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圧縮空気を貯蔵す
る貯気槽と同貯気槽と上記往復動エンジンの間の圧縮空
気通路に再生器および同再生器の圧縮空気入口側に設け
られた減圧弁とを備えた発電装置において、前記往復動
エンジンの入口空気温度を検出する温度計と、前記発電
機の出力に基づいて圧縮空気流量設定値を決定する関数
発生器と、前記温度計の検出信号と前記関数発生器から
の出力信号とを入力する乗算器と、同乗算器からの出力
信号を入力とする増巾器と、前記往復動エンジンの入口
圧力設定器と、前記増巾器の出力信号と前記往復動エン
ジンの入口圧力設定器との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。