【手続補正書】
【提出日】令和1年12月2日(2019.12.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導入されたガス状空気を液状空気に転化するための超臨界液化サブシステムと、液状空気をガス状空気に転化するための蒸発膨張サブシステムと、を備える分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システムにおいて、
ガス状空気と液状空気との転化時に冷エネルギーを貯蔵及び／又は放出するための分段蓄冷サブシステムをさらに備える分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項２】
前記分段蓄冷サブシステムは、少なくとも１つの液化コールドボックス、少なくとも１つの深冷蓄冷サイクル、及び少なくとも１つの中冷蓄冷サイクルを含み、
前記深冷蓄冷サイクルは液化コールドボックスに接続され、深冷温度から常温までの冷エネルギーを貯蔵及び／又は放出し、
前記中冷蓄冷サイクルは液化コールドボックスに接続され、深冷温度から中冷温度までの冷エネルギー又は中冷温度から常温までの冷エネルギーを貯蔵及び／又は放出する、請求項１に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項３】
前記液化コールドボックスはそれぞれ、少なくとも１つの深冷サイクル内部流路、少なくとも１つの中冷サイクル内部流路、少なくとも１つの超臨界流路、少なくとも１つの冷エネルギー補償流路、及び少なくとも１つの冷エネルギー回収流路を含み、
前記深冷蓄冷サイクルはそれぞれ、少なくとも１つの深冷貯蔵タンク、少なくとも１つの深冷サイクル送風機、及び少なくとも１つの深冷サイクル外部流路を含み、深冷サイクル外部流路はそれぞれ、少なくとも１つの深冷貯蔵タンク、及び少なくとも１つの深冷サイクル送風機に接続されるとともに、前記液化コールドボックス中の深冷サイクル内部流路に接続されて完全的なサイクル流路を構成し、
前記中冷蓄冷サイクルはそれぞれ、少なくとも１つの中冷貯蔵タンク、少なくとも１つの中冷サイクル送風機、及び少なくとも１つの中冷サイクル外部流路を含み、中冷サイクル外部流路はそれぞれ、少なくとも１つの中冷貯蔵タンク、及び少なくとも１つの中冷サイクル送風機に接続されるとともに、前記液化コールドボックス中の中冷サイクル内部流路に接続されて完全的なサイクル流路を構成する、請求項２に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項４】
前記分段蓄冷サブシステムは少なくとも１つの蒸発コールドボックスをさらに含み、前記蒸発コールドボックスは少なくとも１つの深冷蓄冷サイクル及び少なくとも１つの中冷蓄冷サイクルを液化コールドボックスと共用し、
前記蒸発コールドボックスは、少なくとも１つの深冷サイクル内部流路、少なくとも１つの中冷サイクル内部流路、及び少なくとも１つの超臨界流路を含み、
前記深冷蓄冷サイクルは蒸発コールドボックスに接続され、深冷温度から常温までの冷エネルギーを貯蔵し、
前記中冷蓄冷サイクルは蒸発コールドボックスに接続され、深冷温度から中冷温度までの冷エネルギー又は中冷温度から常温までの冷エネルギーを貯蔵する、請求項３に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項５】
前記分段蓄冷サブシステムは、少なくとも１つのコールドボックス、少なくとも１つの深冷蓄冷サイクル、及び少なくとも１つの中冷蓄冷サイクルを含み、
コールドボックスは、液化コールドボックスまたは蒸発コールドボックスとして使用され、
深冷蓄冷サイクルはコールドボックスに接続され、コールドボックスが液化コールドボックスであるとき、深冷温度から常温までの冷エネルギーを放出し、コールドボックスが蒸発コールドボックスであるとき、深冷温度から常温までの冷エネルギーを貯蔵し、
中冷蓄冷サイクルはコールドボックスに接続され、コールドボックスが液化コールドボックスであるとき、深冷温度から中冷温度までの冷エネルギーを放出する、又は中冷温度から常温までの冷エネルギーを貯蔵し、コールドボックスが蒸発コールドボックスであるとき、深冷温度から中冷温度までの冷エネルギーを貯蔵する、又は中冷温度から常温までの冷エネルギーを放出する、請求項１に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項６】
前記コールドボックスはそれぞれ、少なくとも１つの深冷サイクル内部流路、少なくとも１つの中冷サイクル内部流路、少なくとも１つの超臨界流路、及び少なくとも１つの冷エネルギー回収流路を含み、
前記深冷蓄冷サイクルはそれぞれ、少なくとも１つの深冷貯蔵タンク、少なくとも１つの深冷サイクル送風機、及び少なくとも１つの深冷サイクル外部流路を含み、深冷サイクル外部流路はそれぞれ、少なくとも１つの深冷貯蔵タンク、及び少なくとも１つの深冷サイクル送風機に接続されるとともに、前記コールドボックス中の深冷サイクル内部流路に接続されて完全的なサイクル流路を構成し、
前記中冷蓄冷サイクルはそれぞれ、少なくとも１つの中冷貯蔵タンク、少なくとも１つの中冷サイクル送風機、及び少なくとも１つの中冷サイクル外部流路を含み、中冷サイクル外部流路はそれぞれ、少なくとも１つの中冷貯蔵タンク、及び少なくとも１つの中冷サイクル送風機に接続されるとともに、前記コールドボックス中の中冷サイクル内部流路に接続されて完全的なサイクル流路を構成する、請求項５に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項７】
前記中冷蓄冷サイクルの数が１よりも大きい場合、それぞれの中冷蓄冷サイクルにおいて異なる中冷温度間の冷エネルギーを貯蔵する、請求項２に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項８】
前記深冷貯蔵タンク及び中冷貯蔵タンクはいずれも内部に耐低温蓄冷材料が充填される固定式充填ベッド構造であり、サイクル作動媒体は充填された耐低温蓄冷材料の隙間を流れるとともに、冷量を交換し、
前記サイクル作動媒体は、空気、窒素ガス、アルゴンガス及びヘリウムガスのうちの１種又は複数種を混合したものであり、前記耐低温蓄冷材料は、セラミック、石、アルミナ、金属、パッケージされた相変化粒子及び化学反応粒子のうちの１種又は複数種を混合したものである、請求項４に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項９】
前記深冷サイクル送風機及び中冷サイクル送風機はいずれも両方向サイクル送風機であり、送風機の流路が封止され、送風量が調節可能である、請求項４に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項１０】
深冷温度は低温断熱貯蔵タンク内の低温液体温度＋３０Ｋを超えず、中冷温度は深冷温度と常温との間にある、請求項２に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項１１】
前記超臨界液化サブシステムは、モータ、少なくとも１つの多段圧縮機、乾燥浄化装置、割合調節装置、液体膨張装置、気液分離器及び低温断熱貯蔵タンクを含み、
モータは多段圧縮機に軸接続され、多段圧縮機間の接続は、軸接続とガス路接続との両方を含み、乾燥浄化装置は多段圧縮機のガス路上に設けられ、空気中の水蒸気、二酸化炭素、アルカン系成分の含有量を低減させるためのものであり、
モータは、導入されたガス状空気が多段圧縮により超臨界空気を形成するように多段圧縮機を駆動し、多段圧縮機出口の超臨界空気は割合調節装置に入って分流し、分流後の一方の超臨界空気は分段蓄冷サブシステムにおける液化コールドボックスの超臨界流路に入ってから、液体膨張装置により膨張され、気液分離器により分離されて液状空気に形成され、液状空気は気液分離器の液側出口を介して低温断熱貯蔵タンクに入り、
前記蒸発膨張サブシステムは、少なくとも１つの低温ポンプ、多段膨張機及び発電機を含み、低温断熱貯蔵タンクにより送り出された液状空気は低温ポンプ、分段蓄冷サブシステムにおける蒸発コールドボックスの超臨界流路を経過してから超臨界空気に蒸発形成され、蒸発により形成された超臨界空気は再熱器により加熱されてから多段膨張機に入って仕事し、発電機を駆動して発電させ、発電機は多段膨張機に軸接続され、多段膨張機の接続は、軸接続とガス路接続との両方を含む、請求項６に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項１２】
超臨界液化サブシステムの割合調節装置内部には、その分流した２つの回路中の超臨界空気の流量割合を調節するための流量調節機構が設けられる、請求項１１に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項１３】
前記蒸発膨張サブシステムは多段膨張機出口における高温熱エネルギーを回収するための予熱機をさらに備え、前記予熱機は超臨界空気が多段膨張機に入る前の位置に設けられ、かつ多段膨張機出口の排ガスが当該予熱機に入ってガス路回路が形成される、請求項１１に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項１４】
少なくとも１つの蓄熱タンク、少なくとも１つの常温タンク、少なくとも１つの再生器及び少なくとも１つの再熱器を含む蓄熱・熱交換サブシステムをさらに備え、各再生器は互いに独立しており、各再熱器は互いに独立しており、
常温タンクの出口は各再生器の一端に接続され、それぞれの再生器の他端が蓄熱タンクの入口に接続され、
蓄熱タンクの出口は各再熱器の一端に接続され、それぞれの再熱器の他端が常温タンクの入口に接続され、
少なくとも１つの再生器は超臨界液化サブシステムの多段圧縮機の後に同時接続され、
少なくとも１つの再熱器は蒸発膨張サブシステムにおけるガス路の多段膨張機の前に同時接続される、請求項１１に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項１５】
前記蓄熱・熱交換サブシステムは、再熱器の出口と常温タンクの入口との間にあり、再熱器の出口における蓄熱作動媒体の余熱を回収するための余熱利用装置をさらに備える、請求項１４に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項１６】
蓄熱・熱交換サブシステムの余熱利用装置は、熱供給熱交換器または冷凍機群または両者の組み合わせである、請求項１５に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項１７】
低温膨張機群及び混合機を含む冷エネルギー補償サブシステムをさらに備え、超臨界液化サブシステムの割合調節装置により分流された他方の超臨界空気は分段蓄冷サブシステムの液化コールドボックスの冷エネルギー補償流路に入って降温されてから低温膨張機群に入って膨張しさらに降温され、かつ混合機内において気液分離器における気側出口の低温空気と混合し、その後、分段蓄冷サブシステムの液化コールドボックスの冷エネルギー回収流路により冷エネルギーが回収されるとともに、多段圧縮機入口に戻りまたは多段圧縮機の各段圧縮機間の気路に戻る、請求項１４に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項１８】
前記コールドボックスは冷エネルギー補償サブシステムに接続されたとき、少なくとも１つの冷エネルギー補償流路をさらに含み、超臨界液化サブシステムの割合調節装置により分流された他方の超臨界空気は分段蓄冷サブシステムのコールドボックスの冷エネルギー補償流路に入って降温されてから低温膨張機群に入って膨張しさらに降温され、かつ混合機内において気液分離器における気側出口の低温空気と混合し、その後、分段蓄冷サブシステムのコールドボックスの冷エネルギー回収流路により冷エネルギーが回収されるとともに、多段圧縮機入口に戻りまたは多段圧縮機の各段圧縮機間の気路に戻る、請求項１７に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システム。
【請求項１９】
請求項１に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵システムに応用される分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵方法であって、
超臨界液化サブシステムが、導入されたガス状空気を液状空気に転化することと、
蒸発膨張サブシステムが、液状空気をガス状空気に転化することと、
分段蓄冷サブシステムが、ガス状空気と液状空気との転化時に冷エネルギーを貯蔵及び／又は放出することと、
を含む分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵方法。
【請求項２０】
前記超臨界液化サブシステムが、導入されたガス状空気を液状空気に転化することにおいて、具体的に、
モータは、導入された空気が多段圧縮により超臨界空気を形成するように多段圧縮機を駆動し、多段圧縮機出口の超臨界空気は割合調節装置に入って分流し、分流後の一方の超臨界空気は分段蓄冷サブシステムにおける液化コールドボックスの超臨界流路に入ってから、液体膨張装置により膨張され、気液分離器により分離されて液状空気に形成され、液状空気は気液分離器の液側出口を介して低温断熱貯蔵タンクに入り、
前記蒸発膨張サブシステムが、液状空気をガス状空気に転化することにおいて、具体的に、
低温断熱貯蔵タンクにより送り出された液状空気は低温ポンプ、分段蓄冷サブシステムにおける蒸発コールドボックスの超臨界流路を経過してから超臨界空気に蒸発形成され、蒸発により形成された超臨界空気は多段膨張機に入って仕事し、発電機を駆動して発電させ、
蓄熱・熱交換サブシステムが、昇温された蓄熱作動媒体を蓄熱タンクに貯蔵すること、及び降温された蓄熱作動媒体を常温タンクに戻すことにおいて、具体的に、
各段再生器内において圧縮熱を吸収して昇温した蓄熱作動媒体を蓄熱タンク内に貯蔵し、
各段再熱器内の高温蓄熱作動媒体は超臨界空気と熱交換して降温され、各段再熱器液側出口の蓄熱作動媒体は余熱利用装置により蓄熱作動媒体の熱エネルギーをさらに吸収するとともに常温付近の冷エネルギーを放出し、降温後の蓄熱作動媒体を常温タンク内に戻す、請求項１９に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵方法。
【請求項２１】
分段蓄冷サブシステムが、ガス状空気と液状空気との転化時に冷エネルギーを貯蔵及び／又は放出することにおいて、具体的に、
サイクル送風機はサイクル作動媒体を駆動し、深冷貯蔵タンク及び中冷貯蔵タンク内の冷エネルギーを液化コールドボックスの深冷サイクル内部流路及び中冷サイクル内部流路にそれぞれ導入し、超臨界流路内の超臨界空気の液化のために冷エネルギーを提供し、
サイクル送風機はサイクル作動媒体を駆動し、深冷貯蔵タンク及び中冷貯蔵タンク内の冷エネルギーを蒸発コールドボックスの深冷サイクル内部流路及び中冷サイクル内部流路にそれぞれ導入し、超臨界流路内の超臨界空気の蒸発のために熱エネルギーを提供して冷エネルギーを貯蔵する、請求項１９に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵方法。
【請求項２２】
冷エネルギー補償サブシステムが冷エネルギーを自主的に補償することをさらに含み、
冷エネルギー補償サブシステムが冷エネルギーを自主的に補償することにおいて、具体的に、分段蓄冷サブシステムが、少なくとも１つの液化コールドボックス及び少なくとも１つの蒸発コールドボックスを含むとき、超臨界液化サブシステムの割合調節装置により分流された他方の超臨界空気は分段蓄冷サブシステムの液化コールドボックスの冷エネルギー補償流路に入って降温されてから低温膨張機群に入って膨張しさらに降温され、かつ混合機内において気液分離器における気側出口の低温空気と混合し、その後、分段蓄冷サブシステムの液化コールドボックスの冷エネルギー回収流路により冷エネルギーが回収されるとともに、多段圧縮機入口に戻りまたは多段圧縮機の各段圧縮機間の気路に戻り、あるいは、
分段蓄冷サブシステムは、液化及び蒸発に同時使用される少なくとも１つのコールドボックスを含むとき、コールドボックスが冷エネルギー補償サブシステムに接続され、少なくとも１つの冷エネルギー補償流路及び少なくとも１つの冷エネルギー回収流路をさらに含み、超臨界液化サブシステムの割合調節装置により分流された他方の超臨界空気は分段蓄冷サブシステムのコールドボックスの冷エネルギー補償流路に入って降温されてから低温膨張機群に入って膨張しさらに降温され、かつ混合機内において気液分離器における気側出口の低温空気と混合し、その後、分段蓄冷サブシステムのコールドボックスの冷エネルギー回収流路により冷エネルギーが回収されるとともに、多段圧縮機入口に戻りまたは多段圧縮機の各段圧縮機間の気路に戻る、請求項１９に記載の分段蓄冷式超臨界圧縮空気エネルギー貯蔵方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
２．サイクル送風機４０５及び４０６はサイクル作動媒体を駆動し、深冷貯蔵タンク４０１及び中冷貯蔵タンク４０２内の冷エネルギーを液化コールドボックス４０３の深冷サイクル内部流路４０３１及び中冷サイクル内部流路４０３２にそれぞれ導入し、超臨界流路４０３３内の超臨界空気の液化のために冷量を提供する。深冷サイクル外部流路４０５１は深冷貯蔵タンク４０１及び深冷サイクル送風機４０５に接続されるとともに、液化コールドボックス４０３中の深冷サイクル内部流路４０３１に接続されて完全的なサイクル流路を構成する。中冷サイクル外部流路４０６１は中冷貯蔵タンク４０２及び中冷サイクル送風機４０６に接続されるとともに、液化コールドボックス４０３中の中冷サイクル内部流路４０３２に接続されて完全的なサイクル流路を構成する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８９】
４．超臨界空気は液化されてから液体膨張装置１０５により膨張されて常圧に近い気液混合流体になるとともに、気液分離器１０６に入り、分離された低温ガスと冷エネルギー補償流路４０３４の出口における膨張降温後の低温ガスとは混合機１０９内において混合し、混合後の常圧に近い低温ガスは液化コールドボックスの冷エネルギー回収流路４０３５に導入され、冷エネルギーを回収して冷エネルギーの不足を補償する。気液分離器１０６内における分離された液状空気は収集されかつ低温断熱貯蔵タンク１０７内に貯蔵され、エネルギーの貯蔵を完成する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９０】
５．エネルギー放出段階において、液状空気は低温ポンプ３０１により圧力が向上されてから蒸発コールドボックス４０４に導入され、深冷貯蔵タンク４０１'及び中冷貯蔵タンク４０２'内のサイクル作動媒体はサイクル送風機４０５'及び４０６'により駆動され、蒸発コールドボックスの深冷サイクル内部流路４０４１及び中冷サイクル内部流路４０４２にそれぞれ導入され、サイクル作動媒体は蒸発コールドボックス内において蒸発流路４０４３内の液状空気の蒸発による放出冷量を吸収してから深冷貯蔵タンク４０１'及び中冷貯蔵タンク４０２'内にそれぞれ導入され、冷エネルギーの回収及び貯蔵を完成する。蒸発コールドボックス４０４と液化コールドボックス４０３とは、深冷蓄冷サイクル及び中冷蓄冷サイクルを共用する。深冷貯蔵タンク４０１と深冷貯蔵タンク４０１'とは実際に同一の深冷貯蔵タンクであり、中冷貯蔵タンク４０２と中冷貯蔵タンク４０２'とは実際に同一の中冷貯蔵タンクである。深冷サイクル送風機４０５と深冷サイクル送風機４０５'とは実際に同一の深冷サイクル送風機であり、中冷サイクル送風機４０６と中冷サイクル送風機４０６'とは実際に同一の中冷サイクル送風機であり、深冷サイクル外部流路４０５１と深冷サイクル外部流路４０５１'とは実際に同一の深冷サイクル外部流路であり、中冷サイクル外部流路４０６１と中冷サイクル外部流路４０６１'とは実際に同一の中冷サイクル外部流路である。蒸発コールドボックスは、深冷サイクル内部流路４０４１、中冷サイクル内部流路４０４２及び超臨界流路４０３３を含む。深冷蓄冷サイクル中の深冷サイクル外部流路４０５１'は深冷貯蔵タンク４０１'及び深冷サイクル送風機４０５'に接続されるとともに、蒸発コールドボックス４０４中の深冷サイクル内部流路４０４１に接続されて完全的なサイクル流路を構成する。中冷蓄冷サイクル中の中冷サイクル外部流路４０６１'は、中冷貯蔵タンク４０２'及び中冷サイクル送風機４０６'に接続されるとともに、蒸発コールドボックス４０４中の中冷サイクル内部流路４０４２に接続されて完全的なサイクル流路を構成する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９５】
エネルギー貯蔵段階において、液化コールドボックスの冷エネルギー補償流路４０３４内の超臨界流体は一部の冷エネルギーを吸収して降温してから２段の低温膨張機群１０８により低温断熱貯蔵タンク１０７内の圧力に近いように膨張され、かつ気液分離器内で分離された低温ガスと混合機１０９内において混合してから冷エネルギー回収流路４０３５に導入され、冷エネルギー回収流路４０３５は終段圧縮機１０３の入口に接続され、初段圧縮機１０１により圧縮された圧縮空気と混合してから終段圧縮機１０３に導入されて超臨界空気に圧縮される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９８】
１００  モータ
１０１  初段圧縮機
１０２  乾燥浄化装置
１０３  終段圧縮機
１０４  割合調節装置
１０５  液体膨張装置
１０６  気液分離器
１０７  低温断熱貯蔵タンク
１０８  低温膨張機群
１０９  混合機
２０１  蓄熱タンク
２０２  常温タンク
２０３  初段再生器
２０４  終段再生器
２０５  初段再熱器
２０６  終段再熱器
２０７  余熱利用装置
３０１  低温ポンプ
３０２  予熱器
３０３  初段膨張機
３０４  終段膨張機
３０５  発電機
４０１，４０１'  深冷貯蔵タンク
４０２，４０２'  中冷貯蔵タンク
４０２１，４０２１'  下中冷貯蔵タンク
４０２２，４０２２'  上中冷貯蔵タンク
４０３  液化コールドボックス
４０３１  液化コールドボックス深冷サイクル内部流路
４０３２  液化コールドボックス中冷サイクル内部流路
４０３３  液化コールドボックス超臨界流路
４０３４  液化コールドボックス冷エネルギー補償流路
４０３５  液化コールドボックス冷エネルギー回収流路
４０４  蒸発コールドボックス
４０４１  蒸発コールドボックス深冷サイクル内部流路
４０４２  蒸発コールドボックス中冷サイクル内部流路
４０４３  蒸発コールドボックス蒸発流路
４０５，４０５'  深冷サイクル送風機
４０５１，４０５１'  深冷サイクル外部流路
４０６，４０６'  中冷サイクル送風機
４０６１，４０６１'  中冷サイクル外部流路
４０７  液化蒸発両用コールドボックス
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2020528509.tif 000001