JP2023005480A - Compressed air storage power generation device - Google Patents

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Hajime Nakamura
昌義 松村
Masayoshi Matsumura
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Abstract

To utilize a space on water or in water in a compressed air storage power generation device.SOLUTION: A compressed air storage power generation device includes: a floating body 10 floating on water; a power generation facility 20 generating electric power by utilizing renewable energy; a motor 30 driven by the electric power generated by the power generation facility 20; a compressor 40 compressing the air by being driven by the motor 30; a pressure accumulation portion 50 storing the compressed air discharged from the compressor 40; an expander 60 expanding the compressed air stored in the pressure accumulation portion 50; and a power generator 70 driven by the expander 60. The pressure accumulation portion 50 is mounted on the floating body 10 and at least partially arranged in water. The power generation facility 20 is disposed on a structure floated by buoyancy of the floating body 10.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、圧縮空気貯蔵発電装置に関する。 The present invention relates to a compressed air storage power generation device.

洋上の浮体に風車を設置した風車装置が知られている（例えば特許文献１）。当該風車装置は、蓄電する構成を有しておらず、洋上の風車によって発電した電力をそのまま利用する。 A wind turbine device in which a wind turbine is installed on a floating body on the sea is known (for example, Patent Document 1). The wind turbine device does not have a structure for storing electricity, and uses the electric power generated by the offshore wind turbine as it is.

特開２００５－２６４８６５号公報JP 2005-264865 A

上記風車装置では、発電量が気象条件に依存するため、出力が安定しない。従って、電力需要に応じた適時の電力供給が困難である。 In the wind turbine device described above, since the amount of power generation depends on weather conditions, the output is not stable. Therefore, it is difficult to timely supply electric power according to electric power demand.

また、再生可能エネルギーを利用した発電の出力を安定させるための圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ：compressed air energy storage）発電装置が知られている。ＣＡＥＳ発電装置では、再生可能エネルギーを用いて発電した電力によって圧縮機を駆動し、圧縮機によって作られた圧縮空気をタンクなどの蓄圧部に貯蔵する。そして、必要なときに蓄圧部の圧縮空気を利用することによって、タービン発電機を駆動し、適時の発電を可能とする。 Also known is a compressed air energy storage (CAES) power generator for stabilizing the output of power generation using renewable energy. In a CAES power generator, a compressor is driven by electric power generated using renewable energy, and compressed air produced by the compressor is stored in a pressure accumulator such as a tank. By using the compressed air in the pressure accumulator when necessary, the turbine generator is driven to enable timely power generation.

ＣＡＥＳ発電装置では、蓄圧部が大型化する場合があり、蓄圧部を設置するための大きなスペースの確保が必要である。地上における蓄圧部の設置スペースの確保には大きなコストもかかる。 In the CAES power generator, the pressure accumulator may become large, and it is necessary to secure a large space for installing the pressure accumulator. Securing the installation space for the pressure accumulator on the ground also requires a large cost.

本発明は、圧縮空気貯蔵発電装置において、水上または水中のスペースを利用することを課題とする。 An object of the present invention is to utilize a space above or under water in a compressed air storage power generation device.

本発明は、水に浮かぶ浮体と、再生可能エネルギーを利用して発電する発電設備と、前記発電設備で発電した電力によって駆動される電動機と、前記電動機で駆動されることによって空気を圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された圧縮空気を貯蔵する蓄圧部と、前記蓄圧部で貯蔵した圧縮空気を膨張させる膨張機と、前記膨張機によって駆動される発電機とを備え、前記蓄圧部は、前記浮体に取り付けられ、少なくとも部分的に水中に配置され、前記発電設備は、前記浮体の浮力で浮かぶ構造体に配置されている、圧縮空気貯蔵発電装置を提供する。 The present invention provides a floating body floating on water, a power generation facility that generates power using renewable energy, an electric motor driven by the electric power generated by the power generation facility, and a compressor that compresses air by being driven by the electric motor. a compressor, a pressure accumulator for storing compressed air discharged from the compressor, an expander for expanding the compressed air stored in the pressure accumulator, and a generator driven by the expander, wherein the pressure accumulator provides a compressed air storage power plant attached to said floating body and disposed at least partially submerged in water, wherein said power generation equipment is disposed on a structure that buoyates said floating body.

この構成によれば、蓄圧部が少なくとも部分的に水中に配置されるため、水上または水中のスペースを利用できる。同様に、再生可能エネルギーを利用して発電する発電設備を浮体の浮力で浮かぶ構造体に配置するため、水上または水中のスペースを利用できる。ここで、浮体の浮力で浮かぶ構造体とは、特にその態様を限定されず、浮体と一体であってもよいし（即ち浮体自体であってもよいし）、浮体とは別体であってもよい。 According to this configuration, since the pressure accumulator is at least partially arranged in the water, the space above or under the water can be used. Similarly, since the power generation equipment that generates power using renewable energy is arranged in the structure that floats by the buoyancy of the floating body, the space above or under water can be used. Here, the structure floating by the buoyancy of the floating body is not particularly limited in its aspect, and may be integrated with the floating body (that is, may be the floating body itself), or may be a separate body from the floating body. good too.

前記蓄圧部は、底なしの容器であってもよい。 The pressure accumulator may be a bottomless container.

この構成によれば、蓄圧部に対して下方から水を出入りさせることができる。これにより、蓄圧部に必要な容積が自動的に調整されるため、蓄圧部として大型のタンクを用意する必要がない。 According to this configuration, water can flow in and out of the pressure accumulator from below. As a result, the volume required for the pressure accumulator is automatically adjusted, so there is no need to prepare a large tank as the pressure accumulator.

前記蓄圧部は、全体が水中に配置され、水中に開放された配管が流体的に接続されたタンクであってもよい。 The pressure accumulator may be a tank that is entirely placed underwater and fluidly connected to a pipe that is open to the water.

この構成によれば、タンクを沈める深さを好適に設定することで、蓄圧する圧力を調整でき、圧縮機および膨張機において良好な圧縮効率および膨張効率を発揮できる。また、タンクを水中に沈めることができるので、施工が容易である。 According to this configuration, by suitably setting the depth to which the tank is submerged, the pressure to be accumulated can be adjusted, and good compression efficiency and expansion efficiency can be exhibited in the compressor and the expander. Moreover, since the tank can be submerged in water, construction is easy.

前記配管には、水の出入りに伴って発生する水流によって駆動され、発電する水流発電機が設けられていてもよい。 The pipe may be provided with a water flow generator that is driven by a water flow generated as water flows in and out to generate power.

この構成によれば、発電機だけでなく、水流発電機でも発電するため、発電量を多く確保できる。 According to this configuration, since power is generated not only by the generator but also by the water current generator, a large amount of power generation can be ensured.

前記圧縮機および前記膨張機は、前記構造体の内部または上部に配置されてもよい。 The compressor and expander may be located inside or on top of the structure.

この構成によれば、圧縮空気を流すための配管によって接続することが必要な圧縮機と蓄圧部と膨張機とが構造体に配置されるため、配管の取り回しを浮体（構造体）の近傍で完結させることができる。換言すれば、浮体（構造体）から地上まで配管を延ばす必要がない。圧縮空気を流すための配管は、電線に比べて太く、取り回しが容易ではないため、上記構成は有効である。 According to this configuration, since the compressor, the pressure accumulator, and the expander, which must be connected by piping for flowing compressed air, are arranged in the structure, the piping can be routed in the vicinity of the floating body (structure). can be completed. In other words, there is no need to extend piping from the floating body (structure) to the ground. The above configuration is effective because the piping for flowing compressed air is thicker than electric wires and is not easy to handle.

前記圧縮機および前記膨張機は、圧縮膨張兼用機として一体に構成されてもよい。 The compressor and the expander may be configured integrally as a combined compression/expansion machine.

この構成によれば、圧縮機および膨張機（圧縮膨張兼用機）の設置スペースを減少させることができる。特に、浮体（構造体）の内部または上部に圧縮機および膨張機（圧縮膨張兼用機）を設置する場合、設置スペースが限られるため、上記構成は有効である。 According to this configuration, it is possible to reduce the installation space for the compressor and the expander (combined compressor and expander). In particular, when installing a compressor and an expander (combined compressor and expander) inside or above a floating body (structure), the installation space is limited, so the above configuration is effective.

本発明によれば、圧縮空気貯蔵発電装置において、水上または水中のスペースを利用できる。 According to the present invention, space above or under water can be utilized in a compressed air storage power plant.

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。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the compressed air storage power generation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 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。The schematic block diagram of the compressed air storage power generation apparatus which concerns on 2nd Embodiment. 第３実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。The schematic block diagram of the compressed air storage power generation apparatus which concerns on 3rd Embodiment. 第４実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。The schematic block diagram of the compressed air storage power generation apparatus which concerns on 4th Embodiment. 第５実施形態に係る圧縮空気貯蔵発電装置の概略構成図。The schematic block diagram of the compressed air storage power generation apparatus which concerns on 5th Embodiment.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態におけるＣＡＥＳ発電装置１の概略構成図である。 (First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a CAES power generator 1 according to a first embodiment of the present invention.

圧縮空気貯蔵（ＣＡＥＳ）発電装置１は、海や湖などの水上または水中のスペースを利用するものである。図１では、水面を符号２で示し、水中を符号３で示し、水上を符号４で示している。これは以降の図でも同様である。 A Compressed Air Storage (CAES) power plant 1 utilizes above-water or underwater spaces such as seas and lakes. In FIG. 1, reference numeral 2 indicates the surface of the water, reference numeral 3 indicates the submerged portion, and reference numeral 4 indicates the surface of the water. This also applies to subsequent figures.

ＣＡＥＳ発電装置１は、浮体（構造体）１０と、発電設備２０と、モータ（電動機）３０と、圧縮機４０と、蓄圧部５０と、膨張機６０と、発電機７０とを有している。図１では、図示を明瞭にするため、浮体１０および蓄圧部５０を断面図としてハッチングを付して示している。 The CAES power generator 1 includes a floating body (structure) 10, power generation equipment 20, a motor (electric motor) 30, a compressor 40, a pressure accumulator 50, an expander 60, and a power generator 70. . In FIG. 1, in order to clarify the illustration, the floating body 10 and the pressure accumulator 50 are hatched as a sectional view.

浮体１０は、水に浮かべられている。浮体１０には、後述するようにＣＡＥＳ発電装置１の構成要素を設置しても沈まない程度の浮力が働くように設計されている。浮体１０は、浮力を受けて浮かぶ構造体として一体的に構成されており、ここでは浮体と構造体を区別することなく、ともに符号１０で示し、以降単に構造体１０ともいう。ただし、浮体と構造体は、別体として設けられてもよい。 The floating body 10 is floated on water. The floating body 10 is designed to have a buoyancy to the extent that it does not sink even if the components of the CAES power generator 1 are installed, as will be described later. The floating body 10 is integrally constructed as a structure that floats under buoyancy. Here, both the floating body and the structure are denoted by reference numeral 10 without distinction, and hereinafter also simply referred to as the structure 10 . However, the floating body and structure may be provided as separate bodies.

発電設備２０は、再生可能エネルギーを利用して発電する。本実施形態では、発電設備２０は、風力発電機能を有している。代替的には、発電設備２０は、水温差発電、潮力発電、または太陽光発電などの機能を有していてもよい。 The power generation equipment 20 generates power using renewable energy. In this embodiment, the power generation equipment 20 has a wind power generation function. Alternatively, the power generation facility 20 may have functions such as water temperature difference power generation, tidal power generation, or photovoltaic power generation.

本実施形態では、発電設備２０は、構造体１０の上部に配置されている。また、詳細を図示しないが、発電設備２０は、構造体１０の浮力によって浮かぶ別体の構造体に配置されてもよい。発電設備２０はモータ３０と配線５ａを介して電気的に接続されている。発電設備２０で発電した電力は、配線５ａを介してモータ３０に供給される。 In this embodiment, the power generation equipment 20 is arranged on the upper part of the structure 10 . Moreover, although details are not shown, the power generation equipment 20 may be arranged in a separate structure that floats due to the buoyancy of the structure 10 . The power generation equipment 20 is electrically connected to the motor 30 via the wiring 5a. Electric power generated by the power generation equipment 20 is supplied to the motor 30 via the wiring 5a.

モータ３０は、発電設備２０で発電した電力によって駆動される。モータ３０は、圧縮機４０と機械的に接続されている。 The motor 30 is driven by electric power generated by the power generation equipment 20 . Motor 30 is mechanically connected to compressor 40 .

圧縮機４０は、モータ３０によって駆動される。圧縮機４０は、吸気口４１から外部の空気を吸気し、内部で圧縮し、吐出口４２から圧縮空気を吐出する。圧縮機４０の吐出口４２は、配管６ａを介して蓄圧部５０と流体的に接続されている。圧縮機４０の種類は、特に限定されないが、スクリュ式であってもよい。 Compressor 40 is driven by motor 30 . The compressor 40 takes in outside air through an intake port 41 , compresses it inside, and discharges the compressed air through a discharge port 42 . A discharge port 42 of the compressor 40 is fluidly connected to the pressure accumulator 50 via a pipe 6a. Although the type of compressor 40 is not particularly limited, it may be a screw type.

蓄圧部５０は、圧縮機４０から吐出された圧縮空気を貯蔵する。蓄圧部５０は、構造体１０に取り付けられている。本実施形態では、蓄圧部５０は、部分的に水中３に配置されている。換言すれば、蓄圧部５０は、部分的に水上４に露出している。本実施形態では、蓄圧部５０は、底なしの容器である。従って、蓄圧部５０の内部は、空気層Ｓ１と水層Ｓ２に分かれている。蓄圧部５０は、膨張機６０の給気口６１と配管６ｂを介して流体的に接続されている。 The pressure accumulator 50 stores compressed air discharged from the compressor 40 . The pressure accumulator 50 is attached to the structure 10 . In this embodiment, the pressure accumulator 50 is partially arranged in the water 3 . In other words, the pressure accumulator 50 is partially exposed above the water 4 . In this embodiment, the pressure accumulator 50 is a bottomless container. Therefore, the inside of the pressure accumulator 50 is divided into an air layer S1 and a water layer S2. The pressure accumulator 50 is fluidly connected to the air supply port 61 of the expander 60 via the pipe 6b.

膨張機６０は、給気口６１から圧縮空気を給気され、内部で膨張させ、排気口６２から外部へ排気する。膨張機６０の種類は、特に限定されないが、スクリュ式であってもよい。膨張機６０は、発電機７０と機械的に接続されている。 The expander 60 is supplied with compressed air through an air supply port 61 , expands it internally, and exhausts it to the outside through an exhaust port 62 . The type of expander 60 is not particularly limited, but may be a screw type. The expander 60 is mechanically connected with the generator 70 .

発電機７０は、膨張機６０によって駆動されることによって発電する。発電機７０は、配線５ｂを図示しない電力系統に電気的に接続されている。発電機７０で発電した電力は、配線５ｂおよび電力系統を介して供給先に供給される。 Generator 70 is driven by expander 60 to generate power. The generator 70 is electrically connected to a power system (not shown) through the wiring 5b. The electric power generated by the generator 70 is supplied to the supply destination via the wiring 5b and the electric power system.

本実施形態では、モータ３０および圧縮機４０と、膨張機６０および発電機７０とが、構造体１０の上部に配置されている。従って、モータ３０および圧縮機４０と、膨張機６０および発電機７０とは、水上４に配置されている。 In this embodiment, the motor 30 , the compressor 40 , the expander 60 and the generator 70 are arranged above the structure 10 . Accordingly, motor 30 and compressor 40 , expander 60 and generator 70 are arranged above water 4 .

本実施形態のＣＡＥＳ発電装置１の作用効果について説明する。 The effect of the CAES power generator 1 of this embodiment will be described.

風力を利用して発電設備２０が発電すると、電力需要がある場合には、供給先（図示されないグリッド）へ電力を供給する。一方電力需要が無く、蓄電する場合には、発電した電力はモータ３０に供給される。モータ３０によって圧縮機４０が駆動されると、圧縮機４０から蓄圧部５０に圧縮空気が供給される。これにより、蓄圧部５０の下方から水が流出し、蓄圧部５０の内部の水位が低下する。また、蓄圧部５０から膨張機６０に圧縮空気が供給されると、膨張機６０が発電機７０を駆動する。発電機７０で発電した電力は、図示しない供給先に供給される。このとき、蓄圧部５０の圧縮空気量の低下に伴って蓄圧部５０には下方から水が流入し、蓄圧部５０の内部の水位が上昇する。 When the power generation equipment 20 generates power using wind power, the power is supplied to a supply destination (a grid not shown) if there is a power demand. On the other hand, when there is no power demand and the power is stored, the generated power is supplied to the motor 30 . When the compressor 40 is driven by the motor 30 , compressed air is supplied from the compressor 40 to the pressure accumulator 50 . As a result, water flows out from below the pressure accumulator 50, and the water level inside the pressure accumulator 50 is lowered. Further, when compressed air is supplied from the pressure accumulator 50 to the expander 60 , the expander 60 drives the generator 70 . Electric power generated by the generator 70 is supplied to a supply destination (not shown). At this time, water flows into the pressure accumulator 50 from below as the amount of compressed air in the pressure accumulator 50 decreases, and the water level inside the pressure accumulator 50 rises.

このように、本実施形態では、蓄圧部５０の内部の圧縮空気量の増減に伴って、蓄圧部５０の内部の水位が上下するようになっている。これにより、蓄圧部５０に必要な容積が自動的に調整されるため、蓄圧部５０として大型のタンクを用意する必要がない。 Thus, in the present embodiment, the water level inside the pressure accumulator 50 rises and falls as the amount of compressed air inside the pressure accumulator 50 increases and decreases. As a result, the volume required for the pressure accumulator 50 is automatically adjusted, so there is no need to prepare a large tank as the pressure accumulator 50 .

また、蓄圧部５０が少なくとも部分的に水中３に配置されるため、水中３のスペースを利用できる。同様に、再生可能エネルギーを利用して発電する発電設備２０を水に浮かぶ構造体１０の上部に配置するため、水上４のスペースを利用できる。なお、本実施形態では、発電設備２０が風力を利用して発電するため、構造体１０の上部に配置されるが、発電設備２０の発電態様によっては、外部に露出される必要がない場合もある。そのような発電態様（例えば昼夜の温度差を利用して発電する態様）の発電設備２０の場合、構造体１０の内部に配置してもよい。 Further, since the pressure accumulator 50 is at least partially arranged in the water 3, the space in the water 3 can be used. Similarly, since the power generation equipment 20 that generates power using renewable energy is arranged above the structure 10 floating on water, the space above the water 4 can be used. In this embodiment, since the power generation equipment 20 generates power using wind power, it is arranged above the structure 10, but depending on the power generation mode of the power generation equipment 20, it may not be necessary to be exposed to the outside. be. In the case of the power generation equipment 20 in such a mode of power generation (for example, a mode of generating power using the temperature difference between day and night), the power generation equipment 20 may be arranged inside the structure 10 .

また、圧縮空気を流すための配管６ａ，６ｂによって接続することが必要な圧縮機４０と蓄圧部５０と膨張機６０とが構造体１０に取り付けられるため、配管６ａ，６ｂの取り回しを構造体１０の近傍で完結させることができる。換言すれば、水に浮かぶ構造体１０から地上まで配管６ａ，６ｂを延ばす必要がない。圧縮空気を流すための配管６ａ，６ｂは、電線（配線）５ａ，５ｂに比べて太く、取り回しが容易ではないため、本実施形態の構成は有効である。 In addition, since the compressor 40, the pressure accumulator 50, and the expander 60, which must be connected by the pipes 6a and 6b for flowing compressed air, are attached to the structure 10, the pipes 6a and 6b are routed to the structure 10. can be completed in the vicinity of In other words, there is no need to extend the pipes 6a and 6b from the structure 10 floating on water to the ground. The configuration of the present embodiment is effective because the pipes 6a and 6b for flowing compressed air are thicker than the wires (wiring) 5a and 5b and are not easy to handle.

（第２実施形態）
図２に示す第２実施形態のＣＡＥＳ発電装置１は、圧縮膨張兼用機８０を有している。これに関する構成以外は、第１実施形態と実質的に同じである。従って、第１実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。図２では、図示を明瞭にするため、構造体１０および蓄圧部５０を断面図としてハッチングを付して示している。 (Second embodiment)
The CAES power generator 1 of the second embodiment shown in FIG. 2 has a combined compressor/expander 80 . The configuration other than this is substantially the same as the first embodiment. Therefore, the description of the parts shown in the first embodiment may be omitted. In FIG. 2, for clarity of illustration, the structure 10 and the pressure accumulator 50 are hatched as a sectional view.

本実施形態では、第１実施形態における圧縮機４０（図１参照）および膨張機６０（図１参照）が、圧縮膨張兼用機８０として一体に構成されている。圧縮膨張兼用機８０は、スクリュ式であってもよい。また、第１実施形態におけるモータ３０（図１参照）および発電機７０（図１参照）が、電動発電兼用機８１として一体に構成されている。 In this embodiment, the compressor 40 (see FIG. 1) and the expander 60 (see FIG. 1) in the first embodiment are integrated as a compressor/expander 80. As shown in FIG. The compressor/expansion machine 80 may be of a screw type. Further, the motor 30 (see FIG. 1) and the generator 70 (see FIG. 1) in the first embodiment are integrally configured as a combined motor-generator 81. As shown in FIG.

本実施形態によれば、第１実施形態における圧縮機４０（図１参照）および膨張機６０（図１参照）の設置スペースを減少させることができる。特に、構造体１０の上部では設置スペースが限られるため、本実施形態の構成は有効である。 According to this embodiment, the installation space for the compressor 40 (see FIG. 1) and the expander 60 (see FIG. 1) in the first embodiment can be reduced. In particular, the configuration of this embodiment is effective because the installation space is limited above the structure 10 .

（第３実施形態）
図３に示す第３実施形態のＣＡＥＳ発電装置１では、蓄圧部５０および構造体１０が支持部材１１で接続されている。これに関する構成以外は、第１実施形態と実質的に同じである。従って、第１実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。図３では、図示を明瞭にするため、蓄圧部５０を断面図としてハッチングを付して示している。 (Third embodiment)
In the CAES power generator 1 of the third embodiment shown in FIG. The configuration other than this is substantially the same as the first embodiment. Therefore, the description of the parts shown in the first embodiment may be omitted. In FIG. 3, the pressure accumulator 50 is hatched as a sectional view for clarity of illustration.

本実施形態では、蓄圧部５０が支持部材１１を介して構造体１０に取り付けられている。蓄圧部５０は、深さＤだけ水中３に沈められている。ここで、深さＤは、水面２から蓄圧部５０の内部の上面までの距離を示す。深さＤが大きいと水圧が高くなるため、深さＤを大きくするほど蓄圧部５０に貯蔵する圧縮空気の圧力を高くすることができる。 In this embodiment, the pressure accumulator 50 is attached to the structure 10 via the support member 11 . The pressure accumulator 50 is submerged in the water 3 by a depth D. Here, the depth D indicates the distance from the water surface 2 to the upper surface inside the pressure accumulator 50 . Since the water pressure increases as the depth D increases, the pressure of the compressed air stored in the pressure accumulator 50 can be increased as the depth D increases.

深さＤは、圧縮機４０および膨張機６０に応じて変更され得る。一般に、圧縮機４０および膨張機６０では、圧縮効率および膨張効率を良好にする運転圧力が設定されている。従って、当該運転圧力に合わせて深さＤを設定することで、圧縮機４０および膨張機６０において、良好な圧縮効率および膨張効率が発揮される。例えば、蓄圧部５０に貯蔵する圧縮空気の圧力を４～７［Ｂａｒ］に設定する場合、深さＤは４０［ｍ］以下に設定され得る。 Depth D may vary depending on compressor 40 and expander 60 . In general, compressor 40 and expander 60 are set to operating pressures that improve compression efficiency and expansion efficiency. Therefore, by setting the depth D according to the operating pressure, the compressor 40 and the expander 60 exhibit good compression efficiency and expansion efficiency. For example, when the pressure of the compressed air stored in the pressure accumulator 50 is set to 4 to 7 [Bar], the depth D can be set to 40 [m] or less.

本実施形態によれば、蓄圧部５０を配置する深さＤを好適に設定することで、圧縮機４０および膨張機６０において良好な圧縮効率および膨張効率を発揮できる。 According to this embodiment, by appropriately setting the depth D at which the pressure accumulator 50 is arranged, the compressor 40 and the expander 60 can exhibit good compression efficiency and expansion efficiency.

（第４実施形態）
図４に示す第４実施形態のＣＡＥＳ発電装置１は、蓄圧部５０と水流発電機７０とに関して第１実施形態と異なる。これらに関する構成以外は、第１実施形態と実質的に同じである。従って、第１実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。 (Fourth embodiment)
The CAES power generator 1 of the fourth embodiment shown in FIG. 4 differs from that of the first embodiment with respect to the pressure accumulator 50 and the water current generator 70 . The configuration other than these is substantially the same as the first embodiment. Therefore, the description of the parts shown in the first embodiment may be omitted.

本実施形態では、蓄圧部５０がタンク５１～５４によって構成されている。タンク５１～５４は、水中３に配置され、水上４には露出していない。 In this embodiment, the pressure accumulator 50 is composed of tanks 51-54. The tanks 51-54 are arranged in the water 3 and are not exposed above the water 4.

タンク５１～５４には、水中３に開放された配管６ｃが流体的に接続されている。タンク５１～５４の内部の圧縮空気の増減に伴って、配管６ｃを介してタンク５１～５４に水が出入りする。 The tanks 51 to 54 are fluidly connected to a pipe 6c open to the water 3. As shown in FIG. As the amount of compressed air inside the tanks 51-54 increases and decreases, water flows in and out of the tanks 51-54 through the pipe 6c.

配管６ｃには、水流発電機９０が設けられている。水流発電機９０は、タンク５１～５４に対する水の出入りに伴って発生する水流によって駆動され、発電する。水流発電機９０は、配線６ｃを介して図示しない電力系統に電気的に接続されている。水流発電機９０で発電した電力は、配線５ｃおよび電力系統を介して供給先に供給される。なお、水流発電機９０の構造は、特に限定されず、公知のものを使用できる。 A water current generator 90 is provided in the pipe 6c. The water flow generator 90 is driven by the water flow generated as the water flows in and out of the tanks 51-54, and generates power. The water flow generator 90 is electrically connected to an electric power system (not shown) via wiring 6c. The electric power generated by the water current generator 90 is supplied to the supply destination via the wiring 5c and the electric power system. The structure of the water current generator 90 is not particularly limited, and a known structure can be used.

本実施形態によれば、発電機７０だけでなく、水流発電機９０でも発電するため、発電量を多く確保できる。また、タンク５１～５４を沈める深さＤを第３実施形態と同様に好適に設定することで、圧縮機４０および膨張機６０において良好な圧縮効率および膨張効率を発揮できる。また、タンク５１～５４からなる蓄圧部５０を水中３に沈めることができるので、施工が容易である。 According to the present embodiment, power is generated not only by the generator 70 but also by the water current generator 90, so a large amount of power generation can be secured. Also, by appropriately setting the depth D to which the tanks 51 to 54 are submerged, as in the third embodiment, the compressor 40 and the expander 60 can exhibit good compression efficiency and expansion efficiency. Further, since the pressure accumulator 50 composed of the tanks 51 to 54 can be submerged in the water 3, construction is easy.

（第５実施形態）
図５に示す第５実施形態のＣＡＥＳ発電装置１では、モータ３０、圧縮機４０、膨張機６０、および発電機７０が、構造体１０内に配置されている。これに関する構成以外は、第１実施形態と実質的に同じである。従って、第１実施形態にて示した部分については説明を省略する場合がある。図５では、図示を明瞭にするため、構造体１０および蓄圧部５０を断面図としてハッチングを付して示している。 (Fifth embodiment)
In the CAES power generator 1 of the fifth embodiment shown in FIG. 5, the motor 30, the compressor 40, the expander 60, and the generator 70 are arranged inside the structure 10. As shown in FIG. The configuration other than this is substantially the same as the first embodiment. Therefore, the description of the parts shown in the first embodiment may be omitted. In FIG. 5, for clarity of illustration, the structure 10 and the pressure accumulator 50 are hatched as a sectional view.

本実施形態では、構造体１０の内部に収容空間７が画定されている。収容空間７には水が流入しないようにされている。収容空間７には、モータ３０、圧縮機４０、膨張機６０、および発電機７０が、収容されている。 In this embodiment, an accommodation space 7 is defined inside the structure 10 . Water is prevented from flowing into the housing space 7. - 特許庁The accommodation space 7 accommodates a motor 30 , a compressor 40 , an expander 60 , and a generator 70 .

本実施形態によれば、モータ３０、圧縮機４０、膨張機６０、および発電機７０を水から保護できる。また、構造体１０の上部のスペースに発電設備２０を大きく配置できる。 According to this embodiment, the motor 30, the compressor 40, the expander 60, and the generator 70 can be protected from water. Also, the power generation equipment 20 can be arranged in a large space above the structure 10 .

以上より、本発明の具体的な実施形態について説明したが、本発明は上記形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。例えば、個々の実施形態の内容を適宜組み合わせたものを、この発明の一実施形態としてもよい。 As described above, specific embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, an embodiment of the present invention may be an appropriate combination of the contents of individual embodiments.

１ 圧縮空気貯蔵発電装置（ＣＡＥＳ発電装置）
２ 水面
３ 水中
４ 水上
５ａ，５ｂ，５ｃ 配線
６ａ，６ａ，６ｃ 配管
７ 収容空間
１０ 浮体（構造体）
１１ 支持部材
２０ 発電設備
３０ モータ（電動機）
４０ 圧縮機
４１ 吸気口
４２ 吐出口
５０ 蓄圧部
５１～５４ タンク
６０ 膨張機
６１ 給気口
６２ 排気口
７０ 発電機
８０ 圧縮膨張兼用機
８１ 電動発電兼用機
９０ 水流発電機 1 Compressed air storage power generator (CAES power generator)
2 water surface 3 underwater 4 water surface 5a, 5b, 5c wiring 6a, 6a, 6c piping 7 accommodation space 10 floating body (structure)
11 support member 20 power generation equipment 30 motor (electric motor)
40 Compressor 41 Intake port 42 Discharge port 50 Accumulator 51-54 Tank 60 Expander 61 Air supply port 62 Exhaust port 70 Generator 80 Combined compressor/expander 81 Combined motor/generator 90 Water current generator

Claims (6)

水に浮かぶ浮体と、
再生可能エネルギーを利用して発電する発電設備と、
前記発電設備で発電した電力によって駆動される電動機と、
前記電動機で駆動されることによって空気を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された圧縮空気を貯蔵する蓄圧部と、
前記蓄圧部で貯蔵した圧縮空気を膨張させる膨張機と、
前記膨張機によって駆動される発電機と
を備え、
前記蓄圧部は、前記浮体に取り付けられ、少なくとも部分的に水中に配置され、
前記発電設備は、前記浮体の浮力で浮かぶ構造体に配置されている、圧縮空気貯蔵発電装置。 a floating body floating in water,
A power generation facility that generates power using renewable energy;
an electric motor driven by electric power generated by the power generation equipment;
a compressor that compresses air by being driven by the electric motor;
a pressure accumulator that stores compressed air discharged from the compressor;
an expander that expands the compressed air stored in the pressure accumulator;
a generator driven by the expander;
the pressure accumulator is attached to the floating body and is at least partially submerged in water;
The power generation equipment is a compressed air storage power generation device arranged in a structure floating by the buoyancy of the floating body. 前記蓄圧部は、底なしの容器である、請求項１に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。 The compressed air storage power generator according to claim 1, wherein the pressure accumulator is a bottomless container. 前記蓄圧部は、全体が水中に配置され、水中に開放された配管が流体的に接続されたタンクである、請求項１に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。 2. The compressed air storage power generator according to claim 1, wherein the pressure accumulator is a tank that is entirely placed underwater and fluidly connected to a pipe that opens underwater. 前記配管には、水の出入りに伴って発生する水流によって駆動され、発電する水流発電機が設けられている、請求項３に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。 4. The compressed air storage power generator according to claim 3, wherein the pipe is provided with a water current generator that is driven by a water flow generated as water flows in and out to generate power. 前記圧縮機および前記膨張機は、前記構造体に配置されている、請求項１から請求項４の何れか１項に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。 The compressed air storage power generator according to any one of claims 1 to 4, wherein said compressor and said expander are arranged in said structure. 前記圧縮機および前記膨張機は、圧縮膨張兼用機として一体に構成されている、請求項５に記載の圧縮空気貯蔵発電装置。 6. The compressed air storage power generator according to claim 5, wherein said compressor and said expander are integrally configured as a compressor/expander.
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