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公開番号2025083977
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-02
出願番号2023197690
出願日2023-11-21
発明の名称発電システム
出願人個人
代理人個人
主分類F01K 27/02 20060101AFI20250526BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】圧縮空気の熱を有効利用することの可能な発電システムを提供する。
【解決手段】複数の圧縮タンク12,13と、複数の圧縮タンク12,13から吐出される水の運動エネルギで発電を行ない、かつ、発電に利用された水を排出する発電装置76と、を有する発電システム10であって、圧縮機14から吐出される圧縮空気の熱を水に伝達させて水蒸気を発生させる熱交換器と、熱交換器で発生した水蒸気を利用して発電を行なう発電装置100と、を有する、発電システム10を構成した。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
互いに並列に配置され、かつ、貯められている水を圧縮空気により加圧して吐出する複数の圧縮タンクと、
前記複数の圧縮タンクから吐出される水の運動エネルギで発電を行ない、かつ、発電に利用された前記水を排出する第１発電装置と、
を有する発電システムであって、
前記複数の圧縮タンクへ供給する水を貯える貯水ピットと、
前記複数の圧縮タンクのうち、第１圧縮タンクから吐出される水を前記第１発電装置へ供給する第１通水路と、
前記貯水ピットに蓄えられている水を、前記複数の圧縮タンクのうち、前記第１発電装置で発電が行われている場合に前記第１発電装置へ水を供給していない第２圧縮タンクへ供給する第２通水路と、
空気を吸入して圧縮空気を吐出する圧縮機と、
前記第２圧縮タンク内の空気を前記圧縮機へ送る第１通気路と、
前記圧縮機から吐出される圧縮空気を前記第１圧縮タンクへ送る第２通気路と、
前記第２圧縮タンクから吐出される水を前記第１発電装置へ供給する第３通水路と、
前記第１通水路を開閉する第１バルブと、
前記第３通水路を開閉する第２バルブと、
前記第１圧縮タンクから前記第１発電装置へ供給可能な水の残量を判断する判断部と、
前記第１圧縮タンクから吐出される水を前記第１通水路を介して前記第１発電装置へ供給することにより、前記第１発電装置で発電を行なわせる第１制御部と、
前記第１圧縮タンクから吐出される水が前記第１発電装置へ供給されて前記第１発電装置で発電が行なわれている場合に、前記第１圧縮タンクから前記第１発電装置へ供給可能な水の残量が所定量まで低下すると、前記第１バルブを制御して前記第１通水路を閉じ、かつ、前記第２バルブを制御して前記第２通水路を開く第２制御部と、
前記貯水ピットから出た水が通る第４通水路と、
前記圧縮機から吐出される圧縮空気の熱を前記第４通水路を通る水に伝達させて水蒸気を発生させる熱交換器と、
前記熱交換器で発生した水蒸気を利用して発電を行なう第２発電装置と、
を有する、発電システム。
続きを表示（約 450 文字）【請求項２】
請求項１記載の発電システムであって、
前記第２発電装置は、
前記熱交換器で発生した水蒸気の運動エネルギで回転される蒸気機関と、
前記蒸気機関の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、
を備えている、発電システム。
【請求項３】
請求項１記載の発電システムであって、
前記第２発電装置は、
前記熱交換器で発生した水蒸気が供給され、かつ、前記貯水ピットから供給される水を貯める貯水タンクと、
前記貯水タンク内から排出される水の運動エネルギで回転される水車と、
前記水車の回転エネルギを電気エネルギに変換する発電機と、
を備えている、発電システム。
【請求項４】
請求項１記載の発電システムであって、
前記貯水ピットの水を吸い込んで前記第４通水路へ吐出するポンプと、
前記ポンプの駆動及び停止を制御するポンプ制御部と、
を備えている、発電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、水の運動エネルギを利用して、発電機で電気エネルギに変換する発電システムに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
水の運動エネルギを利用して、発電機で電気エネルギに変換する発電システムの一例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載された発電装置は、圧縮空気が封入されたボンベと、水が貯留される第１貯水タンク及び第２貯水タンクと、発電用のタービンと、第１貯水タンクの水をタービンの入口へ供給するパイプと、第２貯水タンクからタービンへ供給された水を第１貯水タンクへ供給するパイプと、第２貯水タンクの水をタービンの入口へ供給するパイプと、第１貯水タンクからタービンへ供給された水を第２貯水タンクへ供給するパイプと、を備えている。特許文献１に記載された発電装置は、切替弁を切り替えることで、ボンベ内の圧縮空気を第１貯水タンクまたは第２貯水タンクへ供給することにより、第１貯水タンク内の水、及び第２貯水タンク内の水をそれぞれ加圧して噴出させて、その水でタービンを回して発電する発電装置である。
【０００３】
特許文献１に記載された発電装置では、ボンベから各貯水タンクへの圧縮空気の圧送ルートを切替自在なルート切替弁が設けられ、ボンベから供給される圧縮空気が、第１貯水タンクの上部の空気流入口へ供給される。すると、第１貯水タンクから噴出された水がタービンに供給され、タービンで発電が行なわれる。第１貯水タンクからタービンへ供給された水は、タービンから排出されて第２貯水タンクのタービン流入口へ供給される。このため、第２貯水タンクの水量が増加する。第２貯水タンクのタービン流入口へ水が供給される際に、第２貯水タンク内の空気が空気抜き弁から排出される。
【０００４】
第１貯水タンクの水量が減少すると、切替弁が切り替えられて、ボンベから供給される圧縮空気が、第２貯水タンクの上部の空気流入口へ供給される。すると、第２貯水タンクから噴出された水がタービンに供給され、タービンで発電が行なわれる。第２貯水タンクからタービンへ供給された水は、タービンから排出されて第１貯水タンクのタービン流入口へ供給される。このため、第１貯水タンクの水量が増加する。第１貯水タンクのタービン流入口へ水が供給される際に、第１貯水タンク内の空気が空気抜き弁から排出される。このように、特許文献１に記載された発電装置では、ボンベの圧縮空気を第１貯水タンク及び第２貯水タンクへ交互に供給し、第１貯水タンク及び第２貯水タンクから排出される水により、タービンで発電を行なう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第６５１２６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本願発明者は、特許文献１に記載されている発電装置では、圧縮空気の熱を有効利用するという点について、未だ改善の余地がある、という課題を認識した。
【０００７】
本開示の目的は、圧縮空気の熱を有効利用して発電を行なうことが可能な発電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示は、互いに並列に配置され、かつ、貯められている水を圧縮空気により加圧して吐出する複数の圧縮タンクと、前記複数の圧縮タンクから吐出される水の運動エネルギで発電を行ない、かつ、発電に利用された前記水を排出する第１発電装置と、を有する発電システムであって、前記複数の圧縮タンクへ供給する水を貯える貯水ピットと、前記複数の圧縮タンクのうち、第１圧縮タンクから吐出される水を前記第１発電装置へ供給する第１通水路と、前記貯水ピットに蓄えられている水を、前記複数の圧縮タンクのうち、前記第１発電装置で発電が行われている場合に前記第１発電装置へ水を供給していない第２圧縮タンクへ供給する第２通水路と、空気を吸入して圧縮空気を吐出する圧縮機と、前記第２圧縮タンク内の空気を前記圧縮機へ送る第１通気路と、前記圧縮機から吐出される圧縮空気を前記第１圧縮タンクへ送る第２通気路と、前記第２圧縮タンクから吐出される水を前記第１発電装置へ供給する第３通水路と、前記第１通水路を開閉する第１バルブと、前記第３通水路を開閉する第２バルブと、前記第１圧縮タンクから前記第１発電装置へ供給可能な水の残量を判断する判断部と、前記第１圧縮タンクから吐出される水を前記第１通水路を介して前記第１発電装置へ供給することにより、前記第１発電装置で発電を行なわせる第１制御部と、前記第１圧縮タンクから吐出される水が前記第１発電装置へ供給されて前記第１発電装置で発電が行なわれている場合に、前記第１圧縮タンクから前記第１発電装置へ供給可能な水の残量が所定量まで低下すると、前記第１バルブを制御して前記第１通水路を閉じ、かつ、前記第２バルブを制御して前記第２通水路を開く第２制御部と、前記貯水ピットから出た水が通る第４通水路と、前記圧縮機から吐出される圧縮空気の熱を前記第４通水路を通る水に伝達させて水蒸気を発生させる熱交換器と、前記熱交換器で発生した水蒸気を利用して発電を行なう第２発電装置と、を有する発電システムである。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の発電システムによれば、第１圧縮タンク内の空気を吸い込んだ圧縮機から圧縮空気が吐出され、圧縮空気を第２圧縮タンクへ供給できる。また、圧縮空気の熱を有効利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
発電システムの第１実施形態を示し、第１工程に対応する概念図である。
発電システムが有する発電装置の構成を示す概念図である。
発電システムが有する発電装置の他の例を示す概念図である。
発電システムの制御系統を示すブロック図である。
発電システムの第１実施形態を示し、第２工程及び第３工程に対応する概念図である。
発電システムの第１実施形態を示し、第４工程に対応する概念図である。
発電システムの第１実施形態を示し、第５工程に対応する概念図である。
発電システムで行われる制御例を包括して示すフローチャートである。
発電システムの第２実施形態を示し、第１１工程に対応する概念図である。
発電システムの第２実施形態を示し、第１２工程に対応する概念図である。
発電システムの第２実施形態を示し、第１３工程に対応する概念図である。
発電システムの第２実施形態を示し、第１４工程に対応する概念図である。
発電システムの第２実施形態を示し、第１５工程に対応する概念図である。
発電システムの第３実施形態を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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