(57)【要約】【課題】膨張機に供給される空気温度が熱交換により低下することを防止し、システムの効率の低下を防止できる圧縮空気貯蔵発電装置を提供する。【解決手段】圧縮空気貯蔵発電装置２は、膨張側熱交換部１６に供給される熱媒の温度を測定する膨張側熱媒温度センサ４０と、膨張側熱交換部１６に供給される圧縮空気の温度を測定する膨張側空気温度センサ３８と、膨張側熱交換部１６への熱媒の供給を停止するための膨張側熱媒供給停止部と、膨張側熱媒温度センサ４０で測定した温度が膨張側空気温度センサ３８で測定した温度よりも低い場合、膨張側熱媒供給停止部を制御して膨張側熱交換部１６への熱媒の供給を停止する制御装置４２とを備える。膨張側熱媒供給停止部は、膨張側バイパス流路３２と、バルブ２６ｅ，２６ｆとを備える。【選択図】図１
2017008726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変動する入力電力により駆動される電動機と、
前記電動機と機械的に接続され、空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機と流体的に接続され、前記圧縮機により圧縮された圧縮空気を貯蔵する蓄圧タンクと、
前記蓄圧タンクと流体的に接続され、前記蓄圧タンクから供給される圧縮空気によって駆動される膨張機と、
前記膨張機と機械的に接続された発電機と、
熱媒を貯蔵する熱媒タンクと、
前記熱媒タンクと流体的に接続され、前記熱媒タンクから供給される熱媒と前記膨張機に供給される圧縮空気とで熱交換し、圧縮空気を加熱するための膨張側熱交換部と、
前記膨張側熱交換部に供給される熱媒の温度を測定する膨張側熱媒温度センサと、
前記膨張側熱交換部に供給される圧縮空気の温度を測定する膨張側空気温度センサと、
前記膨張側熱交換部への熱媒の供給を停止するための膨張側熱媒供給停止部と、
前記膨張側熱媒温度センサで測定した温度が前記膨張側空気温度センサで測定した温度よりも低い場合、前記膨張側熱媒供給停止部を制御して前記膨張側熱交換部への熱媒の供給を停止する制御装置と
を備える圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項２】
前記膨張機は、多段型であり、複数の膨張機本体を備え、
前記膨張側熱交換部は、前記膨張機本体のうち、最高圧段の前記膨張機本体から２番目に高圧段である前記膨張機本体に対して供給される圧縮空気と前記熱媒タンクから供給される熱媒とで熱交換して圧縮空気を加熱するインターヒータを備え、
前記膨張側熱媒供給停止部は、前記インターヒータへの熱媒の供給を停止し、
前記膨張側熱媒温度センサは、前記インターヒータに供給される熱媒の温度を測定し、
前記膨張側空気温度センサは、前記インターヒータに供給される圧縮空気の温度を測定する、請求項１に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項３】
前記膨張側熱媒供給停止部は、
前記膨張側熱交換部への熱媒の供給を停止するためのバルブと、
前記膨張側熱交換部を迂回して熱媒を流動させる膨張側バイパス流路と
を備える、請求項１に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項４】
前記制御装置は、
前記膨張側熱媒温度センサで測定した温度が前記膨張側空気温度センサで測定された温度から所定の余裕値を引いた値よりも低い場合、前記膨張側熱媒供給停止部を制御して前記膨張側熱交換部への熱媒の供給を停止する、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項５】
前記熱媒タンクと流体的に接続され、前記圧縮機で圧縮された空気と熱媒とで熱交換し、熱媒を加熱する圧縮側熱交換部と、
前記圧縮側熱交換部に供給される熱媒の温度を測定する圧縮側熱媒温度センサと、
前記圧縮側熱交換部に供給される圧縮空気の温度を測定する圧縮側空気温度センサと、
前記圧縮側熱交換部への熱媒の供給を停止するための圧縮側熱媒供給停止部と
をさらに備え、
前記制御装置は、前記圧縮側熱媒温度センサで測定した温度が前記圧縮側空気温度センサで測定した温度よりも高い場合、前記圧縮側熱媒供給停止部を制御して前記圧縮側熱交換部への熱媒の供給を停止する、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項６】
前記圧縮機は、多段型であり、複数の圧縮機本体を備え、
前記圧縮側熱交換部は、前記圧縮機本体のうち、最高圧段の前記圧縮機本体から前記蓄圧タンクに対して供給される圧縮空気と前記熱媒タンクから供給される熱媒とで熱交換して圧縮空気を冷却するアフタークーラを備え、
前記圧縮側熱媒供給停止部は、前記アフタークーラへの熱媒の供給を停止し、
前記圧縮側熱媒温度センサは、前記アフタークーラに供給される熱媒の温度を測定し、
前記圧縮側空気温度センサは、前記アフタークーラに供給される圧縮空気の温度を測定する、請求項５に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項７】
前記圧縮側熱媒供給停止部は、
前記圧縮側熱交換部への熱媒の供給を停止するためのバルブと、
前記圧縮側熱交換部を迂回して熱媒を流動させる圧縮側バイパス流路と
を備える、請求項５又は請求項６に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。
【請求項８】
前記制御装置は、
前記圧縮側熱媒温度センサで測定した温度が前記圧縮側空気温度センサで測定された温度から所定の余裕値を引いた値よりも低い場合、前記圧縮側熱媒供給停止部を制御して前記圧縮側熱交換部への熱媒の供給を停止する、請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の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】
風力発電や太陽光発電などの再生可能エネルギーを利用した発電は、気象条件に依存するため、出力が安定しないことがある。このため、圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ：compressed air energy storage）発電システム等のエネルギー貯蔵システムを使用して出力を平準化する必要がある。
【０００３】
従来の圧縮空気貯蔵発電装置は、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蓄圧タンクに蓄え、高電力需要時間中に圧縮空気により膨張機を駆動して発電機を作動させて電気エネルギーを生成するのが一般的である。
【０００４】
特許文献１には、このようなＣＡＥＳ発電装置が開示されている。特許文献１のＣＡＥＳ発電装置は、システムの効率を向上させるため、熱交換器を使用して熱媒と空気を熱交換させ、圧縮機で発生する圧縮熱を熱媒に回収し、膨張機で膨張する前の空気に熱を戻している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１３−５０９５３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のＣＡＥＳ発電装置では、熱交換器における熱媒と空気の温度の逆転については考慮されていない。具体的には、膨張側の熱交換器では、熱媒温度が空気温度よりも低い場合に熱交換すると空気温度が低下し、膨張効率が低下する。また圧縮側の熱交換器では、熱媒温度が空気温度よりも高い場合に熱交換すると熱媒温度が低下し、蓄熱温度が低下する。さらに、圧縮機が多段型の場合、下流の圧縮機本体に供給される空気温度が上昇し、下流の圧縮機本体における圧縮効率も低下する。このように、熱交換部における熱媒と空気の温度が逆転した状態で熱交換を継続すると、システムの効率が低下する。
【０００７】
本発明は、膨張機に供給される空気温度が熱交換により低下することを防止し、システムの効率の低下を防止できる圧縮空気貯蔵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】
【０００８】
本発明は、変動する入力電力により駆動される電動機と、前記電動機と機械的に接続され、空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機と流体的に接続され、前記圧縮機により圧縮された圧縮空気を貯蔵する蓄圧タンクと、前記蓄圧タンクと流体的に接続され、前記蓄圧タンクから供給される圧縮空気によって駆動される膨張機と、前記膨張機と機械的に接続された発電機と、熱媒を貯蔵する熱媒タンクと、前記熱媒タンクと流体的に接続され、前記熱媒タンクから供給される熱媒と前記膨張機に供給される圧縮空気とで熱交換し、圧縮空気を加熱するための膨張側熱交換部と、前記膨張側熱交換部に供給される熱媒の温度を測定する膨張側熱媒温度センサと、前記膨張側熱交換部に供給される圧縮空気の温度を測定する膨張側空気温度センサと、前記膨張側熱交換部への熱媒の供給を停止するための膨張側熱媒供給停止部と、前記膨張側熱媒温度センサで測定した温度が前記膨張側空気温度センサで測定した温度よりも低い場合、前記膨張側熱媒供給停止部を制御して前記膨張側熱交換部への熱媒の供給を停止する制御装置とを備える圧縮空気貯蔵発電装置を提供する。
【０００９】
この構成によれば、膨張側熱交換部での熱交換前に熱媒温度と空気温度を測定し、熱媒温度が空気温度よりも低い場合、膨張側熱媒供給停止部により熱交換を停止させるため、膨張機に供給される空気温度が熱交換により低下することを防止できる。膨張側熱交換部において、熱媒温度が空気温度よりも低い状態で熱交換すると、空気温度が低下し、膨張機に温度低下した空気が供給されるため、膨張効率が低下する。従って、これを防止し、システムの効率を維持する。
【００１０】
前記膨張機は、多段型であり、複数の膨張機本体を備え、前記膨張側熱交換部は、前記膨張機本体のうち、最高圧段の前記膨張機本体から２番目に高圧段である前記膨張機本体に対して供給される圧縮空気と前記熱媒タンクから供給される熱媒とで熱交換して圧縮空気を加熱するインターヒータを備え、前記膨張側熱媒供給停止部は、前記インターヒータへの熱媒の供給を停止し、前記膨張側熱媒温度センサは、前記インターヒータに供給される熱媒の温度を測定し、前記膨張側空気温度センサは、前記インターヒータに供給される圧縮空気の温度を測定してもよい。
【００１１】
この構成によれば、多段型の膨張機に対して、２番目に高圧段である膨張機本体に供給される空気温度が低下することを防止できる。具体的には、一定回転数ならば最高圧段の膨張機本体と２番目に高圧段である膨張機本体の間の差圧は一定に維持されるため、蓄圧タンクの空気貯蔵量が低下した場合、最高圧段の膨張機本体の前後の差圧が減少する。従って、最高圧段の膨張機本体における膨張仕事量が減少して膨張吸熱量が減少し、最高圧段の膨張機本体の排気温度は上昇する。上昇した空気温度が熱媒温度を超えた場合でも、膨張側熱交換部での熱交換を継続すると、空気温度が低下し、膨張効率が低下する。このように多段型の場合、蓄圧タンクの空気貯蔵量の低下により、単段型よりも膨張側熱交換部における熱媒と空気の温度逆転が起こり易い。このため、インターヒータにおいて熱交換前に熱媒温度と空気温度を測定し、熱媒温度が空気温度よりも低い場合、膨張側熱媒供給停止部により熱交換を停止させることは有効である。
【００１２】
前記膨張側熱媒供給停止部は、前記膨張側熱交換部への熱媒の供給を停止するためのバルブと、前記膨張側熱交換部を迂回して熱媒を流動させる膨張側バイパス流路とを備えてもよい。
【００１３】
この構成によれば、簡易な構成で膨張側熱媒供給停止部を構成できる。特に、膨張側熱交換部における熱交換停止時にも熱媒が膨張側バイパス流路を流れるため、熱媒の流れを停止することがない。
【００１４】
前記制御装置は、前記膨張側熱媒温度センサで測定した温度が前記膨張側空気温度センサで測定された温度から所定の余裕値を引いた値よりも低い場合、前記膨張側熱媒供給停止部を制御して前記膨張側熱交換部への熱媒の供給を停止してもよい。
【００１５】
これにより、膨張側熱媒供給停止部により熱交換を停止させる際に、所定の温度差を余裕値として設けているため、膨張側熱交換部における圧縮空気の温度低下をより確実に防止できる。例えば、膨張側熱交換部での熱交換前の熱媒温度と空気温度の測定に誤差があった場合や、空気及び熱媒が配管を流れる際に多少の温度変化があった場合でも対応可能である。
【００１６】
前記圧縮空気貯蔵発電装置は、前記熱媒タンクと流体的に接続され、前記圧縮機で圧縮された空気と熱媒とで熱交換し、熱媒を加熱する圧縮側熱交換部と、前記圧縮側熱交換部に供給される熱媒の温度を測定する圧縮側熱媒温度センサと、前記圧縮側熱交換部に供給される圧縮空気の温度を測定する圧縮側空気温度センサと、前記圧縮側熱交換部への熱媒の供給を停止するための圧縮側熱媒供給停止部とをさらに備え、前記制御装置は、前記圧縮側熱媒温度センサで測定した温度が前記圧縮側空気温度センサで測定した温度よりも高い場合、前記圧縮側熱媒供給停止部を制御して前記圧縮側熱交換部への熱媒の供給を停止することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、圧縮側熱交換部での熱交換前に熱媒温度と空気温度を測定し、熱媒温度が空気温度よりも高い場合、圧縮側熱媒供給停止部により熱交換を停止させているため、熱交換により熱媒タンクに貯蔵される熱媒温度が低下することを防止できる。圧縮側熱交換部において、熱媒温度が空気温度よりも高い状態で熱交換すると、熱媒温度が低下し、熱媒タンクに温度低下した熱媒が供給されるため、蓄熱温度が低下し、システムの効率が低下する。従って、これを防止し、システムの効率を維持している。
【００１８】
前記圧縮機は、多段型であり、複数の圧縮機本体を備え、前記圧縮側熱交換部は、前記圧縮機本体のうち、最高圧段の前記圧縮機本体から前記蓄圧タンクに対して供給される圧縮空気と前記熱媒タンクから供給される熱媒とで熱交換して圧縮空気を冷却するアフタークーラを備え、前記圧縮側熱媒供給停止部は、前記アフタークーラへの熱媒の供給を停止し、前記圧縮側熱媒温度センサは、前記アフタークーラに供給される熱媒の温度を測定し、前記圧縮側空気温度センサは、前記アフタークーラに供給される圧縮空気の温度を測定してもよい。
【００１９】
この構成によれば、多段型の圧縮機を使用した場合、熱媒タンクに供給される熱媒温度が低下することを防止できる。具体的には、一定回転数ならば最高圧段である圧縮機本体と２番目に高圧段である圧縮機本体の間の差圧は一定に維持されるため、蓄圧タンクの空気貯蔵量が低下した場合、最高圧段の圧縮機本体の前後の差圧が低下する。従って、最高圧段の圧縮仕事量が減少して圧縮発熱量が減少し、最高圧段の圧縮機本体の吐出温度は低下する。低下した空気温度が熱媒温度を下回った場合でも、圧縮側熱交換部で熱交換を継続すると、熱媒温度が低下し、熱媒タンクでの蓄熱温度が低下する。このように多段型の場合、蓄圧タンクの空気貯蔵量の低下により、単段型よりも圧縮側熱交換部における熱媒と空気の温度逆転が起こり易い。このため、アフタークーラにおいて熱交換前に熱媒温度と空気温度を測定し、熱媒温度が空気温度よりも高い場合、圧縮側熱媒供給停止部により熱交換を停止させることは有効である。
【００２０】
前記圧縮側熱媒供給停止部は、前記圧縮側熱交換部への熱媒の供給を停止するためのバルブと、前記圧縮側熱交換部を迂回して熱媒を流動させる圧縮側バイパス流路とを備えてもよい。
【００２１】
この構成によれば、簡易な構成で圧縮側熱媒供給停止部を構成できる。特に、圧縮側熱交換部における熱交換停止時にも熱媒が圧縮側バイパス流路を流れるため、熱媒の流れを停止することがない。
【００２２】
前記制御装置は、前記圧縮側熱媒温度センサで測定した温度が前記圧縮側空気温度センサで測定された温度から所定の余裕値を引いた値よりも低い場合、前記圧縮側熱媒供給停止部を制御して前記圧縮側熱交換部への熱媒の供給を停止してもよい。
【００２３】
これにより、圧縮側熱媒供給停止部により熱交換を停止させる際に、所定の温度差を余裕値として設けているため、圧縮側熱交換部における熱媒の温度低下をより確実に防止できる。特に、圧縮側熱交換部での熱交換前の熱媒温度と空気温度の測定に誤差があった場合や、空気及び熱媒が配管を流れる際に多少の温度変化があった場合でも対応可能である。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、膨張側熱交換部での熱交換前に熱媒温度と空気温度を測定し、熱媒温度が空気温度よりも低い場合、膨張側熱媒供給停止部により熱交換を停止させているため、膨張機に供給される空気温度が熱交換により低下することを防止できる。従って、システムの効率の低下を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。
【図２】図１の圧縮空気貯蔵発電装置の空気流路における上流から下流への温度変化の一例を示すグラフ。
【図３】余裕値を考慮した圧縮側バイパス流路の切替制御を示すフローチャート。
【図４】余裕値を考慮した膨張側バイパス流路の切替制御を示すフローチャート。
【図５】本発明の第２実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
【００２７】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ：compressed air energy storage）発電装置２の概略構成図を示している。このＣＡＥＳ発電装置２は、図示しない発電設備で再生可能エネルギーを利用して発電する場合に、需要先である図示しない電力系統への出力変動を平準化するとともに、図示しない電力系統における需要電力の変動に合わせた電力を出力する。
【００２８】
図１を参照して、ＣＡＥＳ発電装置２の構成を説明する。
【００２９】
ＣＡＥＳ発電装置２は、空気流路と熱媒流路を備える。空気流路には、主に圧縮機４と、蓄圧タンク６と、膨張機８とが設けられており、これらが空気配管１０ａ，１０ｂにより流体的に接続され、その内部には空気が流れている（実線矢印参照）。熱媒流路には、主に圧縮側熱交換部１２と、熱媒タンク１４と、膨張側熱交換部１６とが設けられており、これらが熱媒配管１８ａ，１８ｂにより流体的に接続され、その内部には熱媒が流れている（破線矢印参照）。
【００３０】
まず、図１を参照して空気流路について説明する。空気流路では、吸い込まれた空気は、圧縮機４で圧縮され、蓄圧タンク６に貯蔵され、必要に応じて膨張機８に供給され、発電機２０ａ，２０ｂの発電に使用される。
【００３１】
本実施形態の圧縮機４は、低圧段圧縮機本体４ａ及び高圧段圧縮機本体４ｂを有する２段型のスクリュ式である。スクリュ式の圧縮機４を使用することで、変動する入力に速やかに追従でき、発電出力も速やかに変更できる。低圧段圧縮機本体４ａ及び高圧段圧縮機本体４ｂは、それぞれモータ２４ａ，２４ｂを備える。モータ２４ａ，２４ｂは、低圧段圧縮機本体４ａ及び高圧段圧縮機本体４ｂの内部のスクリュに機械的に接続されている。図示しない発電設備からの再生可能エネルギーにより発電された入力電力がモータ２４ａ，２４ｂに供給されると、この電力によりモータ２４ａ，２４ｂが駆動され、スクリュが回転して低圧段圧縮機本体４ａ及び高圧段圧縮機本体４ｂが作動する。モータ２４ａ，２４ｂにより作動されると、空気配管１０ａを通じて低圧段圧縮機本体４ａが吸気口４ｃより空気を吸気し、圧縮して吐出口４ｄより吐出し、空気配管１０ａを通じて高圧段圧縮機本体４ｂに圧縮空気を圧送する。高圧段圧縮機本体４ｂは、空気配管１０ａを通じて吸気口４ｅより空気を吸気し、圧縮して吐出口４ｆより吐出し、空気配管１０ａを通じて蓄圧タンク６に圧縮空気を圧送する。また、圧縮機４は２段型に限定されず３段型以上であってもよく、複数台設置されてもよい。圧縮機４の種類は特に限定されず、例えばターボ式、スクロール式、及びレシプロ式等であってもよい。
【００３２】
圧縮機４から蓄圧タンク６に延びる空気配管１０ａには、バルブ２６ａが設けられており、必要に応じてバルブ２６ａを開閉し、蓄圧タンク６への圧縮空気の供給を許容又は遮断できる。
【００３３】
蓄圧タンク６は、圧縮機４から圧送された圧縮空気を貯蔵する。従って、蓄圧タンク６には、圧縮空気としてエネルギーを蓄積できる。蓄圧圧力は必要蓄電量や設置スペース、法規制などとの兼ね合いから決定される。蓄圧タンク６は、空気配管１０ｂを通じて膨張側熱交換部１６を介して膨張機８と流体的に接続されている。蓄圧タンク６で貯蔵された圧縮空気は、膨張機８に供給される。
【００３４】
蓄圧タンク６から膨張機８に延びる空気配管１０ｂには、バルブ２６ｂが設けられており、必要に応じてバルブ２６ｂを開閉し、膨張機８への圧縮空気の供給を許容又は遮断できる。
【００３５】
膨張機８は、低圧段膨張機本体８ａ及び高圧段膨張機本体８ｂを有する２段型のスクリュ式である。スクリュ式の膨張機８を使用することで、圧縮機４と同様に変動する入力に速やかに追従でき、発電出力も速やかに変更できる。低圧段膨張機本体８ａ及び高圧段膨張機本体８ｂは、発電機２０ａ，２０ｂを備える。発電機２０ａ，２０ｂは、低圧段膨張機本体８ａ及び高圧段膨張機本体８ｂの内部のスクリュと機械的に接続されている。高圧段膨張機本体８ｂは、給気口８ｃにおいて空気配管１０ｂを通じて蓄圧タンク６と流体的に接続され、給気口８ｃから圧縮空気を供給される。高圧段膨張機本体８ｂは、供給された圧縮空気により作動し、発電機２０ｂを駆動する。高圧段膨張機本体８ｂは、排気口８ｄから空気配管１０ｂを通じて圧縮空気を低圧段膨張機本体８ａの給気口８ｅに供給する。低圧段膨張機本体８ａは、同様に供給された圧縮空気により作動し、発電機２０ａを駆動する。低圧段膨張機本体８ａは排気口８ｆから空気配管１０ｂを通じて外部に膨張した空気を排気する。発電機２０ａ，２０ｂで発電した電力は、図示しない外部の電力系統に供給される。また、膨張機８は２段型に限定されず３段型以上であってもよく、複数台設置されてもよい。膨張機８の種類は特に限定されず、例えばターボ式やスクロール式等であってもよい。
【００３６】
次に、図１を参照して熱媒流路について説明する。熱媒流路では、熱媒により、圧縮機４で発生した熱を圧縮側熱交換部１２で熱媒に回収し、熱媒タンク１４で昇温した熱媒を貯蔵し、膨張側熱交換部１６において膨張機８で膨張する前の圧縮空気に熱を戻している。熱媒流路を構成する熱媒配管１８ａ，１８ｂには、ポンプ２８ａ，２８ｂが設置されており、熱媒はポンプ２８ａ，２８ｂによりそれぞれの熱媒配管１８ａ，１８ｂ内で循環している。熱媒の種類は特に限定されておらず、例えば鉱物油やグリコール系の熱媒を使用してもよい。
【００３７】
圧縮側熱交換部１２は、インタークーラ１２ａと、アフタークーラ１２ｂとを備える。インタークーラ１２ａ及びアフタークーラ１２ｂは、圧縮機４で発生した熱を熱媒に回収している。従って、インタークーラ１２ａ及びアフタークーラ１２ｂでは、圧縮空気の温度は低下し、熱媒の温度は上昇する。
【００３８】
インタークーラ１２ａは、空気流路において低圧段圧縮機本体４ａから高圧段圧縮機本体４ｂに延びる空気配管１０ａに設けられている。また、熱媒流路において膨張側熱交換部１６（インターヒータ１２ａ）の下流に設けられている。従って、インタークーラ１２ａは、低圧段圧縮機本体４ａで圧縮後の昇温した圧縮空気と、膨張側熱交換部１６（インターヒータ１２ａ）で熱交換して降温した熱媒とで熱交換し、低圧段圧縮機本体４ａで発生した圧縮熱を熱媒に回収している。ここで昇温した熱媒は、熱媒配管１８ｂを通じて第２熱媒タンク１４ｂに供給される。
【００３９】
アフタークーラ１２ｂは、空気流路において高圧段圧縮機本体４ｂから蓄圧タンク６に延びる空気配管１０ａに設けられている。また、熱媒流路において膨張側熱交換部１６（プレヒータ１６ａ）の下流に設けられている。従って、アフタークーラ１２ｂは、高圧段圧縮機本体４ｂで圧縮後の圧縮空気と、膨張側熱交換部１６（プレヒータ１６ａ）で熱交換して降温した熱媒とで熱交換し、低圧段圧縮機本体４ａ及び高圧段圧縮機本体４ｂで発生した圧縮熱を熱媒に回収している。ここで昇温した熱媒は、熱媒配管１８ａを通じて第１熱媒タンク１４ａに供給される。
【００４０】
第１熱媒タンク１４ａ及び第２熱媒タンク１４ｂは、本発明の熱媒タンク１４を構成している。第１熱媒タンク１４ａ及び第２熱媒タンク１４ｂは、貯蔵している熱媒の熱を外部に放出しないように断熱されていることが好ましい。また、本実施形態の熱媒タンク１４は、第１熱媒タンク１４ａ及び第２熱媒タンク１４ｂの２つのタンクを備えるが、熱媒タンク１４の構成はこれに限定されず、１つ又は３つ以上のタンクを備えてもよい。第１熱媒タンク１４ａ及び第２熱媒タンク１４ｂに貯蔵された熱媒は、熱媒配管１８ａ，１８ｂを通じてそれぞれ膨張側熱交換部１６（プレヒータ１６ａ、インターヒータ１６ｂ）に供給される。
【００４１】
膨張側熱交換部１６は、プレヒータ１６ａと、インターヒータ１６ｂとを備える。プレヒータ１６ａ及びインターヒータ１６ｂは、膨張機８に供給される圧縮空気を熱媒により加熱している。従って、プレヒータ１６ａ及びインターヒータ１６ｂでは、圧縮空気の温度は上昇し、熱媒の温度は低下する。
【００４２】
プレヒータ１６ａは、空気流路において蓄圧タンク６から高圧段膨張機本体８ｂに延びる空気配管１０ｂに設けられている。また、熱媒流路において第１熱媒タンク１４ａの下流に設けられている。従って、プレヒータ１６ａは、蓄圧タンク６から高圧段膨張機本体８ｂに供給される圧縮空気と、第１熱媒タンク１４ａから供給される熱媒とで熱交換し、高圧段膨張機本体８ｂに供給される圧縮空気を加熱している。ここで降温した熱媒は、熱媒配管１８ａを通じて圧縮側熱交換部１２（アフタークーラ１２ｂ）に供給される。
【００４３】
インターヒータ１６ｂは、空気流路において高圧段膨張機本体８ｂから低圧段膨張機本体８ａに延びる空気配管１０ｂに設けられている。また、熱媒流路において第２熱媒タンク１４ｂの下流に設けられている。従って、インターヒータ１６ｂは、高圧段圧縮機本体４ｂで膨張後に低圧段膨張機本体８ａに供給される空気と、第２熱媒タンク１４ｂから供給される熱媒とで熱交換し、低圧段膨張機本体８ａに供給される空気を加熱している。ここで降温した熱媒は、熱媒配管１８ｂを通じて圧縮側熱交換部１２（インタークーラ１２ａ）に供給される。
【００４４】
このように、熱媒は、熱媒配管１８ａ，１８ｂを通じて、圧縮側熱交換部１２、熱媒タンク１４、及び膨張側熱交換部１６の間で循環している。また、第１熱媒タンク１４ａと第２熱媒タンク１４ｂを分けて設けていることで温度別に熱媒を貯蔵できる。従って、膨張側熱交換部１６において、高温と低温で貯蔵された熱媒で２段型の膨張機８に流入する圧縮空気を効率的に加熱可能であり、充放電効率を高く維持できる。
【００４５】
本実施形態では、アフタークーラ１２ｂと、第１熱媒タンク１４ａと、プレヒータ１６ａとを熱媒配管１８ａで流体的に接続し、インタークーラ１２ａと、第２熱媒タンク１４ｂと、インターヒータ１６ｂとを熱媒配管１８ｂで流体的に接続している。しかし、接続構成はこれに限定されず、例えば、アフタークーラ１２ｂと、第１熱媒タンク１４ａと、インターヒータ１６ｂとが流体的に接続され、インタークーラ１２ａと、第２熱媒タンク１４ｂと、プレヒータ１６ａとが流体的に接続される構成であってもよい。
【００４６】
アフタークーラ１２ｂ上流の熱媒配管１８ａにおいて、アフタークーラ１２ｂを迂回して熱媒を流動させる圧縮側バイパス流路３０が設けられている。この圧縮側バイパス流路３０にはバルブ２６ｃが設けられており、通常時、バルブ２６ｃは閉じられ、圧縮側バイパス流路３０に熱媒は流れない。これに加えて、アフタークーラ１２ｂ上流の熱媒配管１８ａには、アフタークーラ１２ｂへの熱媒の供給を停止するためのバルブ２６ｄが設けられており、後述するように所定の場合には、バルブ２６ｃが開かれ、バルブ２６ｄが閉じられ、アフタークーラ１２ｂへの熱媒の供給を停止し、圧縮側バイパス流路３０を熱媒が流れる。ここで、本実施形態の圧縮側バイパス流路３０及びバルブ２６ｃ，２６ｄが本発明の圧縮側熱媒供給停止部を構成している。
【００４７】
インターヒータ１６ｂ上流の熱媒配管１８ｂにおいて、インターヒータ１６ｂを迂回して熱媒を流動させる膨張側バイパス流路３２が設けられている。この膨張側バイパス流路３２にはバルブ２６ｅが設けられており、通常時、バルブ２６ｅは閉じられ、膨張側バイパス流路３２に熱媒は流れない。これに加えて、インターヒータ１６ｂ上流の熱媒配管１８ｂには、インターヒータ１６ｂへの熱媒の供給を停止するためのバルブ２６ｆが設けられており、後述するように所定の場合には、バルブ２６ｅが開かれ、バルブ２６ｆが閉じられ、インターヒータ１６ｂへの熱媒の供給を停止し、膨張側バイパス流路３２を熱媒が流れる。ここで、本実施形態の膨張側バイパス流路３２及びバルブ２６ｅ，２６ｆが本発明の膨張側熱媒供給停止部を構成している。
【００４８】
図２は、ＣＡＥＳ発電装置２の空気流路における上流から下流への温度変化の一例を示すグラフである。縦軸は空気温度、横軸は空気流路の対応する点Ｐ１から点Ｐ１０（図１参照）を示している。
【００４９】
図１及び図２を参照して、点Ｐ１から点Ｐ２では、低圧段圧縮機本体４ａで圧縮され、圧縮熱により温度Ｔ１から温度Ｔ２に上昇する。点Ｐ２から点Ｐ３では、インタークーラ１２ａで冷却され、温度Ｔ２から温度Ｔ３に低下する。点Ｐ３から点Ｐ４では、高圧段圧縮機本体４ｂで圧縮され、圧縮熱により、温度Ｔ３から温度Ｔ４に上昇する。点Ｐ４から点Ｐ５では、アフタークーラ１２ｂで冷却され、温度Ｔ４から温度Ｔ５に低下する。点Ｐ５から点Ｐ６では、蓄圧タンク６を介するのみで、温度Ｔ５から温度Ｔ６への温度変化は生じない場合を想定している。このためには、例えば外気と断熱した蓄圧タンク６を使用すればよい。ただし、保温のため蓄圧タンク６全体を断熱化することは非常に不経済である。従って、蓄圧タンク６流入前に空気温度Ｔ５を低下させ、可能な限り大気温度に近づけ、断熱構成を回避することが好ましい。点Ｐ６から点Ｐ７では、プレヒータ１６ａで加熱され、温度Ｔ６から温度Ｔ７に上昇する。点Ｐ７から点Ｐ８では、高圧段膨張機本体８ｂで膨張され、膨張吸熱により、温度Ｔ７から温度Ｔ８に低下する。点Ｐ８から点Ｐ９では、インターヒータ１６ｂで加熱され、温度Ｔ８から温度Ｔ９に上昇する。点Ｐ９から点Ｐ１０では、低圧段膨張機本体８ａで膨張され、膨張吸熱により、温度Ｔ９から温度Ｔ１０に低下する。
【００５０】
圧縮側では、充電後（蓄圧後）あるいは充電途中（蓄圧途中）の状態から放電行程（発電行程）に移行した場合、時間の経過と共に蓄圧タンク６内の圧力は低下する。ここでは蓄圧タンク６に圧縮空気を貯蔵する蓄圧のことを充電と称し、蓄圧タンクの圧縮空気を使用して発電機で発電することを放電と称している。２段型スクリュ圧縮機４の場合、蓄圧タンク６内の圧力が低下しても、一定回転数ならば点Ｐ２（又は点Ｐ２に等しい圧力を有する点Ｐ３）における中間圧力がほぼ一定で維持される。このため、高圧段圧縮機本体４ｂの前後における差圧、即ち点Ｐ４の圧力と点Ｐ３の圧力の差は時間と共に小さくなり、それに伴って高圧段圧縮機本体４ｂの吐出温度Ｔ４は低下する（図２の温度Ｔ４から温度Ｔ４ａに低下する）。そしてアフタークーラ１２ｂの空気入口温度Ｔ４がアフタークーラ１２ｂの熱媒入口温度Ｔ１１に限りなく近づくか下回ると空気を冷却できなくなる。あるいは逆に空気の方が加熱されてしまうこととなり、空気の温度が上昇し、熱媒の温度が低下する。
【００５１】
これを防止するために、図１に示すようにアフタークーラ１２ｂの熱媒流路に圧縮側バイパス流路３０を設けている。また、高圧段圧縮機本体４ｂの吐出温度Ｔ４を圧縮側空気温度センサ３４により常時監視し、及びアフタークーラ１２ｂの熱媒入口Ｔ１１を圧縮側熱媒温度センサ３６により常時監視している。後述するように、それらの温度の大小及び温度差からバルブ２６ｃ，２６ｄの開閉を切り替え、アフタークーラ１２ｂへの熱媒の供給を停止し、圧縮側バイパス流路３０に熱媒を流し、熱交換を停止させている。従って、本来、熱交換により温度Ｔ４ａから温度Ｔ５ａまで上昇していたはずのインターヒータ１６ｂの熱媒出口温度が温度Ｔ５ｂ（＝Ｔ４ａ）に維持できることとなり、空気と熱媒の温度が逆転しても熱媒温度の低下及び空気温度の上昇を防止できる。
【００５２】
膨張側では、充電後（蓄圧後）あるいは充電途中（蓄圧途中）の状態から放電行程（発電行程）に移行した場合、時間の経過と共に蓄圧タンク６内の圧力は低下し、同時に点Ｐ７における高圧段膨張機本体８ｂの給気圧力も低下する。２段型スクリュ膨張機８の場合、蓄圧タンク６内の圧力が低下しても、一定回転数ならば点Ｐ８（又は点Ｐ８に等しい圧力を有する点Ｐ９）における中間圧力がほぼ一定で維持されるため、高圧段膨張機本体８ｂの前後における差圧、即ち点Ｐ７の圧力と点Ｐ８の圧力の差は時間と共に小さくなり、それに伴って高圧段膨張機本体８ｂの排気温度Ｔ８は上昇する（図２の温度Ｔ８から温度Ｔ８ａ）。そして、インターヒータ１６ｂの空気入口温度Ｔ８がインターヒータ１６ｂの熱媒入口温度Ｔ１２に限りなく近づくか上回ると空気を加熱できなくなる。あるいは逆に空気の方が冷却されてしまうこととなり、放電効率が低下する。
【００５３】
これを防止するために、図１に示すようにインターヒータ１６ｂの熱媒流路に膨張側バイパス流路３２を設けている。また、高圧段膨張機本体８ｂの排気温度Ｔ９を膨張側空気温度センサ３８により常時監視し、インターヒータ１６ｂの熱媒入口温度Ｔ１２を膨張側熱媒温度センサ４０により常時監視している。そして、それらの温度の大小及び温度差からバルブ２６ｅ，２６ｆの開閉を切り替え、インターヒータ１６ｂへの熱媒の供給を停止し、膨張側バイパス流路３２に熱媒を流し、熱交換を停止させている。従って、本来、温度Ｔ８ａから温度Ｔ９ａまで低下していたインターヒータ１６ｂの熱媒出口温度が温度Ｔ９ｂ（＝Ｔ８ａ）を維持できることとなり、空気と熱媒の温度が逆転しても熱媒温度の上昇及び空気温度の低下を防止できる。
【００５４】
また、ＣＡＥＳ発電装置２は、制御装置４２を備える。制御装置４２は、シーケンサ等を含むハードウェアと、それに実装されたソフトウェアにより構築されている。圧縮側空気温度センサ３４、圧縮側熱媒温度センサ３６、膨張側空気温度センサ３８、及び膨張側熱媒温度センサ４０は、制御装置４２に検出した圧力を出力する。制御装置４２は、これらの検出した温度に基づいてバルブ２６ｃ〜２６ｆの開閉を制御する。
【００５５】
圧縮側では、制御装置４２は、圧縮側熱媒温度センサ３６で測定した温度Ｔ４が圧縮側空気温度センサ３４で測定した温度Ｔ１１よりも低い場合、バルブ２６ｃを開き、バルブ２６ｄを閉じるように制御して、圧縮側バイパス流路３０に熱媒を流し、アフタークーラ１２ｂへの熱媒の供給を停止する。
【００５６】
従って、熱交換により熱媒タンク１４に貯蔵される熱媒温度が低下することを防止できる。圧縮側熱交換部１２において、熱媒温度が空気温度よりも高い状態で熱交換すると、熱媒温度が低下し、熱媒タンク１４に温度低下した熱媒が供給されるため、蓄熱温度が低下し、システムの効率が低下する。従って、これを防止し、システムの効率を維持している。
【００５７】
また、最高圧段である高圧段圧縮機本体４ｂと２番目に高圧段である低圧段圧縮機本体４ａの間の差圧は一定に維持されるため、蓄圧タンク６の空気貯蔵量が低下した場合、最高圧段の高圧段圧縮機本体４ｂの前後の差圧が低下する。従って、最高圧段の圧縮仕事量が減少して圧縮発熱量が減少し、最高圧段の高圧段圧縮機本体４ｂの吐出温度は低下する。低下した空気温度が熱媒温度を下回った場合でも、圧縮側熱交換部１２で熱交換を継続すると、熱媒温度が低下し、熱媒タンク１４での蓄熱温度が低下する。このように多段型の場合、蓄圧タンクの空気貯蔵量の低下により、単段型よりも圧縮側熱交換部１２における熱媒と空気の温度逆転が起こり易い。このため、アフタークーラ１２ｂにおいて熱交換前に熱媒温度と空気温度を測定し、熱媒温度が空気温度よりも高い場合、上述のように熱交換を停止させることは有効である。
【００５８】
また、本実施形態では、圧縮側バイパス流路３０及びバルブ２６ｄ，２６ｆにより、簡易な構成で本発明の圧縮側熱媒供給停止部を構成している。さらにこれにより、圧縮側熱交換部１２における熱交換停止時にも熱媒が圧縮側バイパス流路３０を流れるため、熱媒の流れを停止することがない。従って、ポンプ２８ａ，２８ｂを停止することなく、運転を継続できる。
【００５９】
膨張側では、制御装置４２は、膨張側熱媒温度センサ４０で測定した温度Ｔ８が膨張側空気温度センサ３８で測定した温度Ｔ１２よりも低い場合、バルブ２６ｅを開き、バルブ２６ｆを閉じるように制御して、膨張側バイパス流路３２に熱媒を流し、インターヒータ１６ｂへの熱媒の供給を停止する。
【００６０】
従って、膨張側熱交換部１６において、熱媒温度が空気温度よりも低い状態で熱交換すると、空気温度が低下し、膨張機８に温度低下した空気が供給されるため、膨張効率が低下する。従って、これを防止し、システムの効率を維持している。
【００６１】
また、多段型の膨張機８に対して、２番目に高圧段である低圧段膨張機本体８ａに供給される空気温度が低下することを防止できる。具体的には、最高圧段の高圧段膨張機本体８ｂと２番目に高圧段である低圧段膨張機本体８ａの間の差圧は一定に維持されるため、蓄圧タンク６の空気貯蔵量が低下した場合、最高圧段の高圧段膨張機本体８ｂの前後の差圧が減少する。従って、最高圧段の高圧段膨張機本体８ｂにおける膨張仕事量が減少して膨張吸熱量が減少し、最高圧段の高圧段膨張機本体８ｂの排気温度は上昇する。上昇した空気温度が熱媒温度を超えた場合でも、膨張側熱交換部１６での熱交換を継続すると、空気温度が低下し、膨張効率が低下する。このように多段型の場合、蓄圧タンク６の空気貯蔵量の低下により、単段型よりも膨張側熱交換部１６における熱媒と空気の温度逆転が起こり易い。このため、インターヒータ１６ｂにおいて熱交換前に熱媒温度と空気温度を測定し、熱媒温度が空気温度よりも低い場合、上述のように熱交換を停止させることは有効である。
【００６２】
また、本実施形態では、膨張側バイパス流路３２及びバルブ２６ｅ，２６ｆにより、簡易な構成で本発明の膨張側熱媒供給停止部を構成している。さらにこれにより、膨張側熱交換部１６における熱交換停止時にも熱媒が膨張側バイパス流路３２を流れるため、熱媒の流れを停止することがない。従って、ポンプ２８ａ，２８ｂを停止することなく、運転を継続できる。
【００６３】
本実施形態では、温度センサ３４，３６，３８，４０で検出した温度に基づいて熱交換の実行又は停止を制御しているが、制御の方法はこれに限らない。上述のように蓄圧タンク６の空気貯蔵量によってアフタークーラ１２ｂ及びインターヒータ１６ｂに供給される空気の温度は上昇及び低下する。従って、例えば、蓄圧タンク６の内部の圧力を検出するための圧力センサを設置し、この圧力値に基づいて空気の温度を推定し、熱交換の実行又は停止を制御してもよい。
【００６４】
本実施形態の制御方法以外に他の制御方法を採用してもよい。例えば、圧縮側又は膨張側において、熱媒と空気の温度の比較の際に余裕値を導入してもよい。
【００６５】
具体的に圧縮側では、制御装置４２は、圧縮側熱媒温度センサ３６で測定した温度Ｔ４（Ｔ４ａ）が、圧縮側空気温度センサ３４で測定した温度Ｔ１１から所定の余裕値Ｔｄ１を引いた値よりも低い場合、バルブ２６ｃ，２６ｄを制御して圧縮側バイパス流路３０に熱媒を流し、アフタークーラ１２ｂへの熱媒の供給を停止する。
【００６６】
図３は、このときの制御を示すフローチャートである。運転開始後、圧縮側熱媒温度センサ３６で測定した温度Ｔ４が、圧縮側空気温度センサ３４で測定した温度Ｔ１１よりも所定の余裕値Ｔｄ１を引いた値よりも低い場合、バルブ２６ｃを開き、バルブ２６ｄを閉じる。このとき、圧縮側バイパス流路３０に熱媒が流れ、アフタークーラ１２ｂへの熱媒の供給が停止される。また、これ以外の場合、バルブ２６ｃを閉じ、バルブ２６ｄを開く。このとき、圧縮側バイパス流路３０に熱媒が流れず、アフタークーラ１２ｂへ熱媒が供給がされ、熱交換が行われる。
【００６７】
これにより、熱交換を停止させる際に、所定の温度差Ｔｄ１を余裕値として設けているため、圧縮側熱交換部１２における熱媒の温度低下をより確実に防止できる。特に、圧縮側熱交換部１２での熱交換前の熱媒温度と空気温度の測定に誤差があった場合や、空気及び熱媒が配管を流れる際に多少の温度変化があった場合でも対応可能である。この余裕値に対応する所定の温度差は、熱交換部１２，１６の性能やシステム運用などから個別に決定される。
【００６８】
膨張側では、制御装置４２は、膨張側熱媒温度センサ４０で測定した温度Ｔ８が膨張側空気温度センサ３８で測定した温度Ｔ１２に所定の余裕値Ｔｄ２を加算した値よりも高い場合、バルブ２６ｅ，２６ｆを制御して膨張側バイパス流路３２に熱媒を流し、インターヒータ１６ｂへの熱媒の供給を停止してもよい。この余裕値に対応する所定の温度差Ｔｄ２は、熱交換部１２，１６の性能やシステム運用などから個別に決定される。
【００６９】
図４は、このときの制御を示すフローチャートである。運転開始後、膨張側熱媒温度センサ３６で測定した温度Ｔ８（Ｔ８ａ）が、膨張側空気温度センサ３８で測定した温度Ｔ１２に所定の余裕値Ｔｄ２を加算した値よりも高い場合、バルブ２６ｅを開き、バルブ２６ｆを閉じる。このとき、膨張側バイパス流路３２に熱媒が流れ、インターヒータ１６ｂへの熱媒の供給が停止される。また、これ以外の場合、バルブ２６ｅを閉じ、バルブ２６ｆを開く。このとき、膨張側バイパス流路３２に熱媒が流れず、インターヒータ１６ｂへ熱媒が供給がされ、熱交換が行われる。
【００７０】
これにより、熱交換を停止させる際に、所定の温度差Ｔｄ２を余裕値として設けているため、膨張側熱交換部１６における圧縮空気の温度低下をより確実に防止できる。圧縮側熱交換部１２と同様に、膨張側熱交換部１６での熱交換前の熱媒温度と空気温度の測定に誤差があった場合や、空気及び熱媒が配管を流れる際に多少の温度変化があった場合でも対応可能である。
【００７１】
本実施形態の制御方法による圧縮側熱交換部１２（アフタークーラ１２ｂ）及び膨張側熱交換部１６（インターヒータ１６ｂ）における制御装置４２による上述の熱交換の停止は、それぞれ独立して行われる。
【００７２】
（第２実施形態）
図５は、第２実施形態のＣＡＥＳ発電装置２の概略構成図を示している。本実施形態のＣＡＥＳ発電装置２は、圧縮機４及び膨張機８が共に３段型であることに関する以外は図１の第１実施形態と実質的に同様である。従って、図１に示した構成と同様の部分については説明を省略する場合がある。
【００７３】
圧縮機４は、３段型であり、１段目圧縮機本体４ｇと、２段目圧縮機本体４ａと、３段目圧縮機本体４ｂとを備える。これらの圧縮機本体４ｇ，４ａ，４ｂにより、空気は順に圧縮され、最高圧段の３段目圧縮機本体４ｂで圧縮された後、蓄圧タンク６に貯蔵される。
【００７４】
膨張機８は、３段型であり、１段目膨張機本体８ｂと、２段目膨張機本体８ａと、３段目膨張機本体８ｇとを備える。これらの膨張機本体８ｂ，８ａ，８ｇにより、空気は順に膨張され、最低圧段の３段目膨張機本体８ｇで膨張された後、外部に排気される。
【００７５】
圧縮側熱交換部１２は、第１インタークーラ１２ｃと、第２インタークーラ１２ａと、アフタークーラ１２ｂとを備える。これらのクーラ１２ａ〜１２ｃは、空気流路において１段目圧縮機本体４ｇ、２段目圧縮機本体４ａ、及び３段目圧縮機本体４ｂの下流にそれぞれ設けられている。そして、第１実施形態と同様に、個々の圧縮機本体４ｇ，４ａ，４ｂから発生する圧縮熱を熱交換により空気から熱媒に回収している。回収された熱媒は、熱媒配管１８ａ〜１８ｃを通じてそれぞれ第１から第３熱媒タンク１４ａ〜１４ｃに供給され、貯蔵される。ここで、第１から第３熱媒タンク１４ａ〜１４ｃは、本発明の熱媒タンク１４を構成している。
【００７６】
膨張側熱交換部１６は、プレヒータ１６ａと、第１インターヒータ１６ｂと、第２インターヒータ１６ｃとを備える。これらのヒータ１６ａ〜１６ｃは、空気流路において１段目膨張機本体８ｂ、２段目膨張機本体８ａ、及び３段目膨張機本体８ｇの上流にそれぞれ設けられている。そして、第１実施形態と同様に、熱交換により第１から第３熱媒タンク１４ａ〜１４ｃから供給される熱媒の熱を個々の膨張機本体８ａ，８ｂ，８ｇに供給される空気に付与している。熱交換して降温した熱媒は、熱媒配管１８ａ〜１８ｃを通じて圧縮側熱交換部１２に供給され、熱媒流路内を循環している。ここで、本実施形態の第１インターヒータ１６ｂが、本発明のインターヒータを構成している。
【００７７】
ここで、３段型の圧縮機４では、１段目圧縮機本体４ｇと２段目圧縮機本体４ａの間の中間圧力、及び、２段目圧縮機本体４ａと３段目圧縮機本体４ｂの間の中間圧力が、ほぼ一定に維持されている。同様に、３段型の膨張機８では、１段目膨張機本体８ｂと２段目膨張機本体８ａの間の中間圧力、及び、２段目膨張機本体８ａと３段目膨張機本体８ｇの間の中間圧力が、ほぼ一定に維持されている。従って、蓄圧タンク６内の圧力低下に伴い、最高圧段の３段目圧縮機本体４ｂからの吐出温度は上昇し、最高圧段である１段目膨張機本体８ｂからの排気温度は低下する。
【００７８】
第１実施形態と同様に、アフタークーラ１２ｂ及び第１インターヒータ１６ｂでの熱媒と空気の温度逆転を防止するために、これらに対して圧縮側バイパス流路３０及びバルブ２６ｃ，２６ｄと、膨張側バイパス流路３２及びバルブ２６ｅ，２６ｆが設けられている。また、アフタークーラ１２ｂに供給される空気温度及び熱媒温度は、圧縮側空気温度センサ３４及び圧縮側熱媒温度センサ３６によって測定され、これらの測定値に基づいて第１実施形態と同様に制御装置４２により圧縮側バイパス流路３０及びバルブ２６ｃ，２６ｄが制御されている。同様に、第１インターヒータ１６ｂに供給される空気温度及び熱媒温度は、膨張側空気温度センサ３８及び膨張側熱媒温度センサ４０によって測定され、これらの測定値に基づいて第１実施形態と同様に制御装置４２により膨張側バイパス流路３２及びバルブ２６ｅ，２６ｆが制御されている。
【００７９】
このように、３段型の圧縮機４及び膨張機８の場合でも、本発明は適用可能であり、熱交換によるシステムの充放電効率の低下を防止できる。従って、同様に４段以上の多段型の場合でもシステムの充放電効率を維持するために本発明は有効である。
【００８０】
全実施形態を通じて、本発明の「変動する入力電力」は再生可能エネルギーに限定されることなく、工場設備の需要電力を平滑化したりピークカットをしたりするものであってもよい。
【符号の説明】
【００８１】
２  圧縮空気貯蔵発電装置（ＣＡＥＳ発電装置）
４  圧縮機
４ａ  低圧段圧縮機本体（２段目圧縮機本体）
４ｂ  高圧段圧縮機本体（３段目圧縮機本体）
４ｃ，４ｅ  吸気口
４ｄ，４ｆ  吐出口
４ｇ  １段目圧縮機本体
６  蓄圧タンク
８  膨張機
８ａ  低圧段膨張機本体（２段目膨張機本体）
８ｂ  高圧段膨張機本体（１段目膨張機本体）
８ｃ，８ｅ  給気口
８ｄ，８ｆ  排気口
８ｇ  ３段目膨張機本体
１０ａ，１０ｂ  空気配管
１２  圧縮側熱交換部
１２ａ  インタークーラ（第２インタークーラ）
１２ｂ  アフタークーラ
１２ｃ  第１インタークーラ
１４  熱媒タンク
１４ａ  第１熱媒タンク（熱媒タンク）
１４ｂ  第２熱媒タンク（熱媒タンク）
１４ｃ  第３熱媒タンク（熱媒タンク）
１６  膨張側熱交換部
１６ａ  プレヒータ
１６ｂ  インターヒータ（第１インターヒータ）
１６ｃ  第２インターヒータ
１８ａ，１８ｂ，１８ｃ  熱媒配管
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  発電機
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ  モータ（電動機）
２６ａ，２６ｂ  バルブ
２６ｃ，２６ｄ  バルブ（圧縮側熱媒供給停止部）
２６ｅ，２６ｆ  バルブ（膨張側熱媒供給停止部）
２８ａ，２８ｂ，２８ｃ  ポンプ
３０  圧縮側バイパス流路（圧縮側熱媒供給停止部）
３２  膨張側バイパス流路（膨張側熱媒供給停止部）
３４  圧縮側空気温度センサ
３６  圧縮側熱媒温度センサ
３８  膨張側空気温度センサ
４０  膨張側熱媒温度センサ
４２  制御装置
【図１】
2017008726.tif 000003
【図２】
2017008726.tif 000004
【図３】
2017008726.tif 000005
【図４】
2017008726.tif 000006
【図５】
2017008726.tif 000007