(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮された空気を貯蔵するタンクと、
前記タンクから供給される空気によって駆動する発電機と、
前記圧縮機及び前記発電機を駆動制御する制御装置と、
コンテナと
を備え、
前記コンテナ内に前記圧縮機及び前記発電機のうちの少なくとも一方を収納し、前記コンテナ外に前記タンクを設けており、
前記コンテナ内に前記圧縮機及び前記発電機の両方を収納し、
前記圧縮機で圧縮及び昇温されて前記タンクに供給される空気と蓄熱流体とで熱交換して前記蓄熱流体を加熱する第１熱交換器と、
前記タンクから前記発電機へ供給される空気と前記蓄熱流体とで熱交換して当該空気を加熱する第２熱交換器と、
前記蓄熱流体を貯蔵可能であり、前記第１熱交換器及び前記第２熱交換器と流体的に接続されている蓄熱部と
をさらに備え、
前記圧縮機を収納する前記コンテナ内に前記第１熱交換器を収納し、前記発電機を収納する前記コンテナ内に前記第２熱交換器を収納し、前記圧縮機を収納する前記コンテナ外かつ前記発電機を収納する前記コンテナ外に前記蓄熱部を設けている、コンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項２】
前記コンテナは、
前記圧縮機を収納する第１コンテナと、
前記発電機を収納する第２コンテナと
を備える、請求項１に記載のコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項３】
前記蓄熱部は、
前記第１熱交換器で加熱され、昇温した蓄熱流体を貯蔵し、この貯蔵した蓄熱流体を前記第２熱交換器に供給するよう流体的に接続された第１蓄熱タンクと、
前記第２熱交換器で熱回収され、降温した蓄熱流体を貯蔵し、この貯蔵した蓄熱流体を前記第１熱交換器に供給するよう流体的に接続された第２蓄熱タンクと
を備える、請求項１または請求項２に記載のコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項４】
前記蓄熱部を収納する蓄熱用コンテナをさらに備える、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項５】
前記蓄熱部を収納する蓄熱用コンテナをさらに備え、
前記蓄熱用コンテナは、前記第１蓄熱タンク及び前記第２蓄熱タンクを分けて収納するよう内部に仕切りを備える、請求項３に記載のコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項６】
前記蓄熱部を収納する蓄熱用コンテナをさらに備え、
前記蓄熱用コンテナは、
前記第１蓄熱タンクを収納する第３コンテナと、
前記第２蓄熱タンクを収納する第４コンテナと
を備える、請求項３に記載のコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項７】
前記蓄熱部を収納する前記蓄熱用コンテナは、前記蓄熱用コンテナの内側に断熱材を設けた断熱コンテナである、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載のコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項８】
前記第１熱交換器を前記圧縮機の下方側に重なるように設置し、前記第２熱交換器を前記発電機の下方側に重なるように設置した、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮空気貯蔵発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ：Compressed Air Energy Storage）発電装置は、電力プラントのオフピーク時間中に電気エネルギーを圧縮空気として貯蔵し、高電力需要時間中に貯蔵した圧縮空気により発電機を作動させて電気エネルギーを生成する。
【０００３】
通常のＣＡＥＳ発電装置は、圧縮空気の貯蔵中に圧縮熱を放出するため、エネルギー損失が生じる。これを防止してシステム効率を改善したのが断熱圧縮空気貯蔵（ＡＣＡＥＳ：Adiabatic Compressed Air Energy Storage）発電装置である。ＡＣＡＥＳ発電装置は、圧縮熱を回収及び貯蔵し、圧縮空気の貯蔵中の圧縮熱の放出を防止する。そして、貯蔵した熱を、膨張機を駆動する際の圧縮空気に戻すことでシステム効率を改善している。
【０００４】
このようなＡＣＡＥＳ発電装置が、例えば、特許文献１に開示されている。
【０００５】
特許文献１には、圧縮熱を熱エネルギー貯蔵（ＴＥＳ：Thermal Energy Storage）システムに保存する、ＡＣＡＥＳ発電装置が開示されている。
【０００６】
特許文献１に開示されたものを含む従来のＣＡＥＳ発電装置は、圧縮機、発電機、及びタンクなどを全て現地組み立てするため、運搬が煩雑で施工に時間と費用がかかる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特表２０１３−５１２４１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、運搬及び現地施工を容易にするＣＡＥＳ発電装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、空気を圧縮する圧縮機と、圧縮機により圧縮された空気を貯蔵するタンクと、タンクから供給される空気によって駆動する発電機と、圧縮機及び発電機を駆動制御する制御装置と、コンテナとを備え、このコンテナ内に圧縮機及び発電機のうちの少なくとも一方を収納し、このコンテナ外にタンクを設けている、コンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置を提供する。また、コンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置は、コンテナ内に圧縮機及び発電機の両方を収納してもよい。
【００１０】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置によれば、ＣＡＥＳ発電装置に必要な設備をコンテナに収納する事で、運搬及び現地施工を容易にできる。さらに、発電時間によって必要容量が変わる圧縮空気貯蔵タンクをコンテナの外部に分離する事で、必要発電時間の短長による発電装置部分の設計変更が不要となり、同じパッケージを使用できるため経済的である。
【００１１】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置のコンテナは、圧縮機を収納する第１コンテナと、発電機を収納する第２コンテナとを備えることが好ましい。また、第１コンテナ内に第１熱交換器が収納され、第２コンテナ内に第２熱交換器が収納されていてもよい。
【００１２】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置によれば、圧縮機能を有する部分と発電機能を有する部分にコンテナを分割することで、コンテナを小型化できる。この小型化により搬送がさらに容易になるとともに、コンテナを設置するレイアウトの自由度を拡張できる。
【００１３】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置は、圧縮機で圧縮及び昇温されてタンクに供給される空気と蓄熱流体とで熱交換して蓄熱流体を加熱する第１熱交換器と、タンクから発電機へ供給される空気と蓄熱流体とで熱交換して当該空気を加熱する第２熱交換器と、蓄熱流体を貯蔵可能であり、第１熱交換器及び第２熱交換器と流体接続されている蓄熱部とをさらに備え、圧縮機を収納するコンテナ内に第１熱交換器を収納し、発電機を収納するコンテナ内に第２熱交換器を収納し、圧縮機を収納するコンテナ外かつ発電機を収納するコンテナ外に蓄熱部を設けていることが好ましい。
【００１４】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置によれば、ＡＣＡＥＳ発電装置に必要な設備をコンテナに収納する事で、運搬及び現地施工を容易にできる。また、発電時間によって必要容量が変わる蓄熱部をコンテナの外部に分離することで、必要発電時間の短長による発電装置部分の設計変更が不要となり、同じパッケージを使用できるため経済的である。
【００１５】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置の蓄熱部は、第１熱交換器で加熱され、昇温した蓄熱流体を貯蔵し、昇温した蓄熱流体を第２熱交換器に供給するよう流体的に接続された第１蓄熱タンクと、第２熱交換器で熱回収され、降温した蓄熱流体を貯蔵し、降温した蓄熱流体を第１熱交換器に供給するよう流体的に接続された第２蓄熱タンクとを備えることが好ましい。
【００１６】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置によれば、第１蓄熱タンク及び第２蓄熱タンクの２つの蓄熱タンクを備えることで、蓄熱流体を異なる温度で貯蔵でき、第１熱交換器及び第２熱交換器における熱交換効率を向上できる。
【００１７】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置は、蓄熱部を収納する蓄熱用コンテナをさらに備えることが好ましい。
【００１８】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置によれば、蓄熱部を収納する蓄熱用コンテナをさらに備えることで放熱による熱損失を防止できるとともに、運搬及び現地施工が容易になる。
【００１９】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置は、蓄熱部を収納する蓄熱用コンテナをさらに備え、この蓄熱用コンテナは、第１蓄熱タンク及び第２蓄熱タンクを分けて収納するよう内部に仕切りを備えることが好ましい。
【００２０】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置によれば、蓄熱用コンテナが内部に仕切りを備えることで、第１蓄熱タンク及び第２蓄熱タンクを分けて収納でき、放熱による熱損失を防止できる。
【００２１】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置は、蓄熱部を収納する蓄熱用コンテナをさらに備え、蓄熱用コンテナは、第１蓄熱タンクを収納する第３コンテナと、第２蓄熱タンクを収納する第４コンテナとを備えることが好ましい。
【００２２】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置によれば、蓄熱用コンテナが第３コンテナ及び第４コンテナを備えることで、第１蓄熱タンク及び第２蓄熱タンクを分けて収納でき、放熱による熱損失を防止できる。
【００２３】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置の蓄熱部を収納する蓄熱用コンテナは、蓄熱用コンテナの内側に断熱材を設けた断熱コンテナであることが好ましい。
【００２４】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置によれば、蓄熱用コンテナの内側に断熱材を設けることで、放熱による熱損失を防止できる。
【００２５】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置は、第１熱交換器を圧縮機と下方側で重なるように設置し、第２熱交換器を発電機と下方側で重なるように設置することが好ましい。
【００２６】
このコンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置によれば、コンテナ内の限られた空間を有効利用でき、コンテナサイズの増大を防止できる。また、第１及び第２熱交換器に圧縮機と発電機をそれぞれ重ねて設置することで空気配管（空気供給管）を短縮でき、熱損失や圧力損失を低減できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、ＣＡＥＳ発電装置の圧縮機及び発電機の少なくとも一方をコンテナに収納する事で、運搬及び現地施工を容易にできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】本発明の第１実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置の概略平面図。
【図１Ｂ】本発明の第１実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置の概略正面図。
【図１Ｃ】本発明の第１実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置の概略側面図。
【図２】図１Ａ〜Ｃの各部の接続構成を示す概略構成図。
【図３Ａ】本発明の第２実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置の概略平面図。
【図３Ｂ】本発明の第２実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置の概略正面図。
【図３Ｃ】本発明の第２実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置の概略側面図。
【図４】図３Ａ〜Ｃの各部の接続構成を示す概略構成図。
【図５】図４の蓄熱流体駆動用のポンプをコンテナ外に設置した場合の概略構成図。
【図６Ａ】圧縮機と第１熱交換器のレイアウトを示す側面図。
【図６Ｂ】圧縮機と第１熱交換器のレイアウトを示す正面図。
【図７Ａ】本発明の第３実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置の平面図。
【図７Ｂ】本発明の第３実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置の正面図。
【図７Ｃ】本発明の第３実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置の側面図。
【図８】図７Ａ〜Ｃの各部の接続構成を示す概略構成図。
【図９】本発明の第４実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置の各部の接続構成を示す概略構成図。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置の各部の接続構成を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００３０】
（第１実施形態）
図１Ａ〜Ｃ及び図２は、本発明の第１実施形態に係るコンテナ型の圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ：compressed air energy storage）発電装置２を示す。コンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２は、ＣＡＥＳ発電設備をコンテナ４内に収納したものである。コンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２は、変動電力の平滑化やピークカット、又は蓄電等に使用される。
【００３１】
図１Ａ〜Ｃ及び図２を参照して、本実施形態のコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２について説明する。
【００３２】
コンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２は、ＣＡＥＳ発電設備及びコンテナ４を備える。ＣＡＥＳ発電設備には、３台の圧縮機５ａ〜５ｃ、タンク８、３台の発電機９ａ〜９ｃ、及び制御装置１２が含まれる。本実施形態のコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２では、１つのコンテナ４内に圧縮機５ａ〜５ｃ、発電機９ａ〜９ｃ、及び制御装置１２が配置されており、コンテナ４外にタンク８が配置されている。圧縮機５ａ〜５ｃ、発電機９ａ〜９ｃ、及びタンク８は、空気供給管１４（図２参照）を介して接続されている。本実施形態では、コンテナ４内には図１Ａ及び図１Ｂにおいて左側から順に圧縮機５ａ〜５ｃ、発電機９ａ〜９ｃ、及び制御装置１２が概ね一列に並べて配置されている。
【００３３】
圧縮機５ａ〜５ｃは、圧縮機本体部６ａ〜６ｃと、圧縮機本体部６ａ〜６ｃに機械的に接続されたモータ１６ａ〜１６ｃを備える。モータ１６ａ〜１６ｃは、図示しない電力源から電力を供給されて駆動される。モータ１６ａ〜１６ｃが駆動されると、圧縮機本体部６ａ〜６ｃは周囲の空気を吸引して圧縮する。圧縮機５ａ〜５ｃは、タンク８と空気供給管１４を介して接続されており、圧縮機５ａ〜５ｃで圧縮された空気は空気供給管１４を通じてタンク８に供給される。
【００３４】
圧縮機５ａ〜５ｃとタンク８との間の空気供給管１４には弁１８ａ〜１８ｃが設けられている。弁１８ａ〜１８ｃは、各圧縮機５ａ〜５ｃに対して１つずつ設けられており、いずれの圧縮機５ａ〜５ｃからタンク８に圧縮空気を供給するかを変更できる。また、弁１８ａ〜１８ｃによって、使用する圧縮機５ａ〜５ｃの台数を調整し、タンク８に供給する圧縮空気の量を調整してもよい。
【００３５】
タンク８は、圧縮機５ａ〜５ｃで圧縮された空気を貯蔵する。使用するタンク８のサイズや数は、図１Ｃより、本実施形態では同じサイズのタンク８が１２基設けられているが、必要な電力及び発電時間等に応じて変更でき、そのサイズや数は限定されない。タンク８は、発電機９ａ〜９ｃと空気供給管１４を介して接続されており、空気供給管１４を通じてタンク８に貯蔵された圧縮空気は発電機９ａ〜９ｃに供給される。
【００３６】
発電機９ａ〜９ｃは、発電機本体部１０ａ〜１０ｃ機械的に接続された膨張機２０ａ〜２０ｃを備える。膨張機２０ａ〜２０ｃは、タンク８から供給される圧縮空気により駆動される。膨張機２０ａ〜２０ｃが駆動されると、発電機９ａ〜９ｃはそれぞれ発電を行う。発電機９ａ〜９ｃは、図示しない外部の系統に接続されており、発電した電力を供給できる。
【００３７】
タンク８と発電機９ａ〜９ｃとの間の空気供給管１４には弁１８ｄ〜１８ｆが設けられている。本実施形態では、弁１８ｄ〜１８ｆは各発電機９ａ〜９ｃに対して１つずつ設けられている。従って、タンク８からいずれの発電機９ａ〜９ｃに圧縮空気を供給するかを変更できる。このように、弁１８ｄ〜１８ｆによって、使用する発電機９ａ〜９ｃの数を調整し、発電する電力量を調整してもよい。
【００３８】
空気供給管１４のコンテナ４の内外の配管について説明する。空気供給管１４は、コンテナ４外のタンク８と、コンテナ４内の圧縮機５ａ〜５ｃ及び発電機９ａ〜９ｃを接続している。例えば、一点鎖線４Ａで示すように、空気供給管１４をコンテナ４内で合流させた後、コンテナ４外へ取り出す構成とした場合、コンテナ４外の配管は少なくできるがコンテナ４内の余剰スペースを圧迫する。これに代えて、二点鎖線４Ｂで示すように、空気供給管１４をコンテナ４外へ取り出した後、コンテナ４外で合流させる構成とした場合、コンテナ４外の配管は多いがコンテナ４内に余剰スペースを確保できる。従って、空気供給管１４の配管の処理やコンテナ４内の余剰スペースの必要性を考慮して構成を変更してもよい。
【００３９】
制御装置１２は、制御盤２２、インバータ２４、リアクトル２６、及びコンバータ２８を含む。これらにより、コンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２の各部は電気的に接続可能である。ただし、出力の方式によってはコンバータ２８を省略してもよい。制御装置１２はまた、圧縮機５ａ〜５ｃ、発電機９ａ〜９ｃ、及び弁１８ａ〜１８ｆに電気的に接続されており、それぞれの動作を制御している。例えば、制御装置１２は変動電力の平滑化制御を行う。この場合、図示しない電力源からの変動電力が所定の値より大きいときは弁１８ａ〜１８ｃを開いて圧縮機５ａ〜５ｃを駆動し、タンク８に圧縮空気を貯蔵して蓄電する。また、図示しない電力源からの変動電力が所定の値より小さいときは弁１８ａ〜１８ｃを開き、タンク８からの圧縮空気により発電機９ａ〜９ｃを駆動して発電する。ここで使用される所定の値は、過去の電力需要データに基づいて必要な電力値を決定してもよい。このようにして、制御装置１２は、圧縮機５ａ〜５ｃ、発電機９ａ〜９ｃ、及び弁１８ａ〜１８ｆを駆動制御し、変動電力を平滑化できる。制御装置１２は変動電力の平滑化制御だけでなく、先に記載のようにピークカットに使用されてもよい。
【００４０】
本実施形態のコンテナ４は、多種類の一般貨物輸送に使用される長さが４０フィートのコンテナである。ただし、コンテナ４の種類やサイズはこれに限定されず、例えば長さが２０フィートのコンテナなど、他に通常よく使用されるコンテナを使用してもよい。
【００４１】
このコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２によれば、ＣＡＥＳ発電設備をコンテナ４内に収納する事で、運搬及び現地施工を容易にできる。さらに、発電時間によって必要容量が変わるタンク８をコンテナ４外に配置する事で、必要発電時間の短長によるＣＡＥＳ発電設備部分の設計変更が不要となり、同じパッケージ（圧縮機５ａ〜５ｃ、発電機９ａ〜９ｃ、及び制御装置１２）を使用できるため経済的である。また、コンテナ型であるため、複数台並べて使用でき、増設による大容量化が容易である。さらに、屋外への設置も可能である。また、コンテナ４としてサイドオープンコンテナを使用してメンテナンスを容易にしてもよい。
【００４２】
本実施形態では、圧縮機５ａ〜５ｃ及び発電機９ａ〜９ｃの両方をコンテナ４内に配置しているが、いずれか一方のみをコンテナ４内に配置してもよい。制御装置１２もまた、コンテナ４外に配置してもよい。
【００４３】
（第２実施形態）
図３Ａ〜Ｃ及び図４は、本発明の第２実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２を示す。本実施形態のコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２は、第１熱交換器３０ａ〜３０ｃ、第２熱交換器３２ａ〜３２ｃ、及び第１蓄熱タンク３３ａ及び第２蓄熱タンク３３ｂに関する部分以外の構成は図１Ａ〜Ｃ及び図２の第１実施形態と同様である。従って、図１Ａ〜Ｃ及び図２に示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
【００４４】
図３Ａ〜Ｃ及び図４を参照して、第２実施形態のコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２は、コンテナ内に第１熱交換器３０ａ〜３０ｃ及び第２熱交換器３２ａ〜３２ｃを備え、コンテナ４外に蓄熱タンク３３ａ，３３ｂを備える。第１熱交換器３０ａ〜３０ｃ、第２熱交換器３２ａ〜３２ｃ、及び蓄熱タンク３３ａ，３３ｂは、蓄熱流体供給管３４（図４参照）を介して接続されている。本実施形態では、コンテナ４内には図３Ａ及び図３Ｂにおいて左側から順に第１熱交換器３０ａ〜３０ｃ（圧縮機５ａ〜５ｃ）、第２熱交換器３２ａ〜３２ｃ（発電機９ａ〜９ｃ）、及び制御装置１２が概ね一列に並べて配置されている。
【００４５】
蓄熱流体供給管３４の内部には蓄熱流体が流れている。蓄熱流体供給管３４には蓄熱流体を流動させるためのポンプ３６ａ〜３６ｆが設けられている。蓄熱流体は、ポンプ３６ａ〜３６ｆからの圧力によって、第１熱交換器３０ａ〜３０ｃと第２熱交換器３２ａ〜３２ｃと蓄熱タンク３３ａ，３３ｂとの間を循環流動する。
【００４６】
第１熱交換器３０ａ〜３０ｃは、各圧縮機５ａ〜５ｃに対して１つずつ設けられている。第１熱交換器３０ａ〜３０ｃは、圧縮機５ａ〜５ｃとタンク８の間の空気供給管１４を流れる空気と、蓄熱流体供給管３４を流れる蓄熱流体との間で熱交換する。具体的には、圧縮機５ａ〜５ｃにより圧縮され、その際に圧縮熱を付加された空気から熱回収し、この熱で蓄熱流体を加熱する。加熱された蓄熱流体は、蓄熱流体供給管３４を通じて第１蓄熱タンク３３ａに供給される。
【００４７】
第１蓄熱タンク３３ａは、第１熱交換器３０ａ〜３０ｃで加熱され、昇温した蓄熱流体を貯蔵する。第１蓄熱タンク３３ａは、貯蔵している昇温した蓄熱流体の熱を外部に放出しないように、断熱部材から形成されていることが好ましい。第１蓄熱タンク３３ａで貯蔵されている昇温した蓄熱流体は蓄熱流体供給管３４を通じて第２熱交換器３２ａ〜３２ｃに供給される。
【００４８】
第２熱交換器３２ａ〜３２ｃは、各発電機９ａ〜９ｃに対して１つずつ設けられている。第２熱交換器３２ａ〜３２ｃは、蓄熱流体供給管３４を流れる昇温した蓄熱流体と、タンク８と発電機９ａ〜９ｃの間の空気供給管１４を流れる圧縮空気との間で熱交換する。具体的には、昇温した蓄熱流体から熱回収し、この熱で圧縮空気を加熱する。加熱され、昇温した圧縮空気は、空気供給管１４を通じて発電機９ａ〜９ｃに供給される。第２熱交換器３２ａ〜３２ｃで熱回収され降温した蓄熱流体は、蓄熱流体供給管３４を通じて第２蓄熱タンク３３ｂに供給される。
【００４９】
第２蓄熱タンク３３ｂは、第２熱交換器３２ａ〜３２ｃで熱回収され、降温した蓄熱流体を貯蔵する。第２蓄熱タンク３３ｂは、貯蔵している蓄熱流体の熱を外部に放出しないように、断熱部材から形成されていることが好ましい。第２蓄熱タンク３３ｂで貯蔵されている蓄熱流体は蓄熱流体供給管３４を通じて第１熱交換器３０ａ〜３０ｃに供給される。
【００５０】
このように、蓄熱流体は、第１熱交換器３０ａ〜３０ｃで加熱され、第１蓄熱タンク３３ａで貯蔵され、第２熱交換器３２ａ〜３２ｃで冷却され、第２蓄熱タンク３３ｂで貯蔵され、第１熱交換器３０ａ〜３０ｃへと戻り加熱され、これを繰り返す。
【００５１】
蓄熱流体供給管３４のコンテナ４の内外の配管については空気供給管１４と同様である。蓄熱流体供給管３４は、コンテナ４外の蓄熱タンク３３ａ，３３ｂと、コンテナ４内の第１熱交換器３０ａ〜３０ｃ及び第２熱交換器３２ａ〜３２ｃを接続している。例えば、一点鎖線４Ａで示すように、蓄熱流体供給管３４をコンテナ４内で合流させた後、コンテナ４外へ取り出す構成とした場合、コンテナ４外の配管は少なくできるがコンテナ４内の余剰スペースを圧迫する。これに代えて、二点鎖線４Ｂで示すように、蓄熱流体供給管３４をコンテナ４外へ取り出した後、コンテナ４外で合流させる構成とした場合、コンテナ４外の配管は多いがコンテナ４内に余剰スペースを確保しやすい。従って、蓄熱流体供給管３４の配管の処理やコンテナ４内の余剰スペースの必要性を考慮して構成を変更してもよい。
【００５２】
本実施形態では、図４のようにポンプ３６ａ〜３６ｆがコンテナ４内に設けられている。このようにすることで、運搬及び施工が容易になる。しかし、ポンプ３６ａ〜３６ｆは必ずしもコンテナ４内に限らず、図５のようにコンテナ４外に設けられていてもよい。このようにすれば、コンテナ４内に余剰スペースを確保しやすい。また、本実施形態では、蓄熱流体供給管３４が合流して一本になっている位置にポンプを設けるようにすれば、ポンプ台数を減らすことができる。
【００５３】
本実施形態のコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２によると、発電時間によって必要容量が変わる蓄熱タンク３３ａ，３３ｂをコンテナ４外に配置することで、必要発電時間の短長によるＣＡＥＳ発電設備の設計変更を不要にできる。従って、同じパッケージを使用でき、経済的である。
【００５４】
第１熱交換器３０ａ〜３０ｃのレイアウトについて説明する。図６Ａ，Ｂは、第１熱交換器３０ａ〜３０ｃと圧縮機５ａ〜５ｃのレイアウトを示す正面図及び側面図である。本実施形態で使用する圧縮機５ａ〜５ｃは、２段型であり、低圧段圧縮部３８と高圧段圧縮部４０を有する。第１熱交換器３０ａ〜３０ｃは、圧縮空気に対して、低圧段圧縮部３８による１段階目の圧縮熱を熱回収して冷却するインタークーラ及び高圧段圧縮部４０による２段階目の圧縮熱を熱回収して冷却するアフタークーラとしての役割を果たす。ただし、圧縮機５ａ〜５ｃは２段型に限らず、３段型以上であってもよいし、又は単段型であってもよい。
【００５５】
第２熱交換器３２ａ〜３２ｃのレイアウトについては、第１熱交換器３０ａ〜３０ｃと同様である。即ち、図６Ａ，Ｂにおいて、第１熱交換器３０ａ〜３０ｃを第２熱交換器３２ａ〜３２ｃに置換し、圧縮機５ａ〜５ｃを発電機９ａ〜９ｃに置換したものと同様である。ただし、第２熱交換器３２ａ〜３２ｃは、第１熱交換器３０ａ〜３０ｃとは異なり圧縮空気に対してヒータの役割を果たす。即ち、高圧段圧縮部４０による１段階目の膨張前に熱供給するプレヒータ及び低圧段膨張部３８による２段階目の膨張前に熱供給するインターヒータとしての役割を果たす。
【００５６】
第１熱交換器３０ａ〜３０ｃ（第２熱交換器３２ａ〜３２ｃ）は、図６Ａ，Ｂに示すように、圧縮機５ａ〜５ｃ（発電機９ａ〜９ｃ）と重なるようにその下方側に配置されている。従って、このように重ねて配置することで、コンテナ４内の設置面積を大きく占有せずに空間を有効利用できる。また、圧縮機５ａ〜５ｃと第１熱交換器３０ａ〜３０ｃ又は発電機９ａ〜９ｃと第２熱交換器３２ａ〜３２ｃを重ねて近接配置していることでこれらを接続する空気供給管１４の長さを短縮できるため、内部を流れる圧縮空気の圧力損失及び熱損失を低減できる。
【００５７】
ＣＡＥＳ発電設備をコンテナ４内に収容する場合、圧縮機５ａ〜５ｃ（又は発電機９ａ〜９ｃ）などが発熱するため、コンテナ４内の温度が上昇し、制御装置１２などの電子機器が高熱に晒されるおそれがある。しかし、ＡＣＡＥＳ発電設備を使用して熱回収を行う場合、コンテナ４内の温度上昇を抑制できるため、制御装置１２などの電子機器を熱によるダメージから守ることができる。さらに言えば、特願２０１４−１７２８３６号で本願出願人が提案している発生する熱を全て回収する全熱回収型のＡＣＡＥＳ発電設備を使用すれば、コンテナ４内における放熱が殆ど存在しないため、換気扇や空調設備が不要であり、空気の出入りが可能な通気口を設けるだけでよい。
【００５８】
（第３実施形態）
図７Ａ〜Ｃ及び図８は、本発明の第３実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２を示す。本実施形態のコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２は、コンテナ４（第１コンテナ４ａ及び第２コンテナ４ｂ）に関する部分以外の構成は図３Ａ〜Ｃ及び図４の第２実施形態と同様である。従って、図３Ａ〜Ｃ及び図４に示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
【００５９】
図７Ａ〜Ｃ及び図８を参照して、本実施形態のコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２は、第１コンテナ４ａ及び第２コンテナ４ｂを備える。第１コンテナ４ａ及び第２コンテナ４ｂは、多種類の一般貨物輸送に使用される長さが２０フィートのコンテナである。第１コンテナ４ａ及び第２コンテナ４ｂのサイズに関しては、これに限定されず、例えば長さが４０フィートのコンテナなど、他に通常よく使用されるコンテナを使用してもよい。
【００６０】
第１コンテナ４ａ内には、圧縮機能に関する設備が収納されている。圧縮機能に関する設備には、圧縮機５ａ〜５ｃ、第１熱交換器３０ａ〜３０ｃ、及びこれらを制御する制御装置１２ａが含まれている。
【００６１】
第２コンテナ４ｂ内には、発電機能に関する設備が収納されている。発電機能に関する設備には、発電機９ａ〜９ｃ、第２熱交換器３２ａ〜３２ｃ、及びこれらを制御する制御装置１２ｂが含まれている。
【００６２】
空気供給管１４及び蓄熱流体供給管３４の第１コンテナ４ａ及び第２コンテナ４ｂの内外の配管については、第２実施形態と同様である。即ち、空気供給管１４は、第１コンテナ４ａ及び第２コンテナ４ｂ内で合流してもよいし（図８の一点鎖線４Ａ参照）、第１コンテナ４ａ及び第２コンテナ４ｂ外で合流してもよい（図８の二点鎖線４Ｂ参照）。蓄熱流体供給管３４もまた同様である。ポンプ３６ａ〜３６ｆについても、図８では第１コンテナ４ａ及び第２コンテナ４ｂ内に配置されているが、第１コンテナ４ａ及び第２コンテナ４ｂ外に配置されてもよいことは第２実施形態と同様である（図４及び図５参照）。
【００６３】
このコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２によれば、圧縮機能を有する第１コンテナ４ａと発電機能を有する第２コンテナ４ｂを備えることで、各コンテナ４ａ，４ｂを小型化できる。この小型化により搬送がさらに容易になるとともに、各コンテナ４ａ，４ｂを設置するレイアウトの自由度を拡張できる。
【００６４】
（第４実施形態）
図９は、本発明の第４実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２を示す。本実施形態のコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２は、蓄熱用コンテナ４１に関する部分以外の構成は図５の第２実施形態と同様である。従って図５に示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
【００６５】
図９を参照して、本実施形態のコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２は、蓄熱用コンテナ４１を備える。蓄熱用コンテナ４１は、第１蓄熱タンク３３ａ及び第２蓄熱タンク３３ｂを収納している。本実施形態においても、図５のコンテナ４Ａ，４Ｂのように、蓄熱流体供給管３４の配管に応じてそのサイズ及び構成を変更してもよい。例えば、二点鎖線４１Ｂで示すように、蓄熱流体供給管３４を蓄熱用コンテナ４１内で合流させた後、蓄熱用コンテナ４１外へ取り出してもよいし、一点鎖線４１Ａで示すように、蓄熱流体供給管３４を蓄熱コンテナ４１外へ取り出した後、蓄熱用コンテナ４１外で合流させてもよい。従って、蓄熱流体供給管３４の配管の処理や蓄熱用コンテナ４１内の余剰スペースの必要性を考慮してサイズ及び構成を変更してもよい。
【００６６】
蓄熱用コンテナ４１は、内側に断熱材を設けた断熱コンテナ（サーマルコンテナともいう。）であり、第１蓄熱タンク３３ａ及び第２蓄熱タンク３３ｂを分けて収納するよう内部に仕切り４２を備える。第１蓄熱タンク３３ａ及び第２蓄熱タンク３３ｂは、内部に貯蔵する蓄熱流体の温度がそれぞれ異なっているため、仕切り４２を設けることで空間を分けることができ、放熱による熱損失を防止できる。仕切り４２も断熱材により構成することでさらに熱損失を防止できる。
【００６７】
また、本実施形態では、ポンプ３６ａ〜３６ｆが蓄熱用コンテナ４１内に設けられている。このようにすることで、運搬及び施工が容易になる。しかし、ポンプ３６ａ〜３６ｆは必ずしも蓄熱用コンテナ４１内に限らず、図４のようにコンテナ４内に設けられていてもよいし、コンテナ４，４１の外部に配置されてもよい。好ましくは、より施行を容易にするためにいずれかのコンテナ４，４１内に配置するのがよい。
【００６８】
（第５実施形態）
図１０は、本発明の第５実施形態に係るコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２を示す。本実施形態のコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２は、蓄熱用コンテナ４１（第３コンテナ４１ａ及び第４コンテナ４１ｂ）に関する部分以外の構成は図９の第４実施形態と同様である。従って、図９に示した構成と同様の部分については同様の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
図１０を参照して、本実施形態のコンテナ型ＣＡＥＳ発電装置２は、蓄熱用コンテナ４１を備える。蓄熱用コンテナ４１は、第３コンテナ４１ａ及び第４コンテナ４１ｂを備える。第３コンテナ４１ａは、第１蓄熱タンク３３ａを収納している。第４コンテナ４１ｂは、第２蓄熱タンク３３ｂを収納している。蓄熱流体供給管３４の第３コンテナ４１ａ及び第４コンテナ４１ｂの内外の配管については、第４実施形態と同様である。即ち、蓄熱流体供給管３４は、第３コンテナ４１ａ及び第４コンテナ４１ｂ内で合流してもよいし（図１０の二点鎖線４１Ｂ参照）、第３コンテナ４１ａ及び第４コンテナ４１ｂ外で合流してもよい（図１０の一点鎖線４１Ａ参照）。ポンプ３６ａ〜３６ｆについても、図１０では蓄熱用コンテナ４１内に配置されているが、蓄熱用コンテナ４１外に配置されてもよいことは第２実施形態と同様である。
【００７０】
第３コンテナ４１ａ及び第４コンテナ４１ｂは、内側に断熱材を設けた断熱コンテナである。第１蓄熱タンク３３ａ及び第２蓄熱タンク３３ｂは、内部に貯蔵する蓄熱流体の温度がそれぞれ異なっているため、第３コンテナ４１ａ及び第４コンテナ４１ｂのように空間を分けることで、放熱による熱損失を防止できる。また、第１蓄熱タンク３３ａを収納する第３コンテナ４１ａと第２蓄熱タンク３３ｂを収納する第４コンテナ４１ｂを備えることで、各コンテナ４１ａ，４１ｂを小型化できる。この小型化により搬送がさらに容易になるとともに、各コンテナ４１ａ，４１ｂを設置するレイアウトの自由度を拡張できる。
【００７１】
ここで記載した各実施形態では、圧縮機５ａ〜５ｃと発電機９ａ〜９ｃの台数が等しいものを説明した。しかし、圧縮機５ａ〜５ｃと発電機９ａ〜９ｃの台数・容量は揃える必要はなく、圧縮機５ａ〜５ｃ側を小さく（又は少なく）して発電機９ａ〜９ｃ側を大きく（又は多く）することも可能であるし、その反対も可能である。特に第３実施形態では、圧縮機能を有する第１コンテナ４ａの数と発電機能を有する第２コンテナ４ｂの数を変えて使用してもよい。
【００７２】
また、本実施形態では、タンク８をコンテナ外部に隣接して設置したものを例示した。しかし、タンクはこの態様に限定されず、地下に埋設したものであってもよく、また、坑道、地下空洞をタンクとして利用してもよい。
【符号の説明】
【００７３】
２  コンテナ型圧縮空気貯蔵発電装置（コンテナ型ＣＡＥＳ発電装置）
４，４Ａ，４Ｂ  コンテナ
４ａ  第１コンテナ
４ｂ  第２コンテナ
５ａ，５ｂ，５ｃ  圧縮機
６ａ，６ｂ，６ｃ  圧縮機本体部
８  タンク
９ａ，９ｂ，９ｃ  発電機
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  発電機本体部
１２，１２ａ，１２ｂ  制御装置
１４  空気供給管
１６ａ，１６ｂ，１６ｃ  モータ
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ  弁
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  膨張機
２２  制御盤
２４  インバータ
２６  リアクトル
２８  コンバータ
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  第１熱交換器
３２ａ，３２ｂ，３２ｃ  第２熱交換器
３３ａ  第１蓄熱タンク
３３ｂ  第２蓄熱タンク
３４  蓄熱流体供給管
３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄ，３６ｅ，３６ｆ  ポンプ
３８  低圧段圧縮部
４０  高圧段圧縮部
４１  蓄熱用コンテナ
４１ａ  第３コンテナ
４１ｂ  第４コンテナ
４２  仕切り
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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