特許 6411221 圧縮流体貯蔵発電装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6411221

(24)【登録日】2018年10月5日

(45)【発行日】2018年10月24日

(54)【発明の名称】圧縮流体貯蔵発電装置

(51)【国際特許分類】

   F02C 6/16 20060101AFI20181015BHJP

   F01K 27/02 20060101ALI20181015BHJP

   H02P 9/04 20060101ALI20181015BHJP

【ＦＩ】

   F02C6/16

   F01K27/02 A

   F01K27/02 B

   H02P9/04 E

【請求項の数】23

【全頁数】31

(21)【出願番号】特願2015-1042(P2015-1042)

(22)【出願日】2015年1月6日

(65)【公開番号】特開2016-48063(P2016-48063A)

(43)【公開日】2016年4月7日

【審査請求日】2017年9月1日

(31)【優先権主張番号】特願2014-172836(P2014-172836)

(32)【優先日】2014年8月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100081422

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 光雄

(74)【代理人】

【識別番号】100101454

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 卓二

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(72)【発明者】

【氏名】松隈 正樹

(72)【発明者】

【氏名】猿田 浩樹

(72)【発明者】

【氏名】坂本 佳直美

【審査官】 北村 亮

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−１６７５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１１５８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５０９５３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１−１７０７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５３６３５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｃ ６／１６

Ｆ０１Ｋ ２７／０２

Ｈ０２Ｐ ９／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

駆動源と、該駆動源により駆動されて作動流体を圧縮する圧縮機本体とを有する圧縮機と、
前記圧縮機本体により圧縮した前記作動流体を貯蔵する蓄圧部と、
前記蓄圧部から供給された前記作動流体により駆動される膨張機と、該膨張機により駆動される発電機本体とを有する発電機と、
前記圧縮機本体から前記蓄圧部に流れる前記作動流体から熱を回収する高温熱回収部と、
前記蓄圧部から前記膨張機に流れる前記作動流体を前記高温熱回収部で回収した熱により加熱する高温加熱部と、
前記圧縮機と前記発電機のうちの少なくとも一方の低温発熱部で発生した熱を低温熱媒体に回収する低温熱回収部と、
前記低温熱回収部で熱回収した低温熱媒体との熱交換により前記作動流体を加熱する低温加熱部と
を備える、圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項2】

前記低温熱媒体は油と水のうちの少なくとも一方である、請求項１に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項3】

前記低温発熱部は摩擦熱発熱部を含む、請求項１または２に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項4】

前記摩擦熱発熱部は軸受摩擦熱発熱部と歯車摩擦熱発熱部のうちの少なくとも一方を含む、請求項３に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項5】

前記駆動源は電動機であり、
前記低温発熱部は前記電動機のケーシングを含み、
前記低温熱回収部は、前記電動機のケーシングに設けられ、前記低温熱媒体が流通される冷却ジャケットを含む、請求項１または２に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項6】

前記駆動源は回転数を制御するインバータを備えた電動機であり、
前記低温発熱部は前記インバータのケーシングを含み、
前記低温熱回収部は前記インバータのケーシングに設けられ、前記低温熱媒体が流通されるヒートシンクを含む、請求項１または２に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項7】

前記低温発熱部は前記圧縮機本体のケーシングを含み、
前記低温熱回収部は、前記圧縮機本体のケーシングに設けられ、前記低温熱媒体が流通される冷却ジャケットを含む、請求項１または２に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項8】

前記低温発熱部は前記発電機本体のケーシングを含み、
前記低温熱回収部は、前記発電機本体のケーシングに設けられ、前記低温熱媒体が流通される冷却ジャケットを含む、請求項１または２に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項9】

前記発電機本体の発電電力を変換するコンバータと、前記変換された発電電力を再変換するインバータとを備え、
前記低温発熱部は前記コンバータのケーシングと前記インバータのケーシングのうちの少なくとも一方を含み、
前記低温熱回収部は前記ケーシングに設けられ、前記低温熱媒体が流通されるヒートシンクを含む、請求項１または２に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項10】

前記低温発熱部は前記膨張機のケーシングを含み、
前記低温熱回収部は前記膨張機のケーシングに設けられ、前記低温熱媒体が流通される冷却ジャケットを含む、請求項１または２に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項11】

前記低温発熱部は前記膨張機の下流側に設けられ、前記膨張機を通過した前記作動流体が流通される発電機側アフタークーラの作動流体流路を含み、
前記低温熱回収部は前記発電機側アフタークーラに設けられ、前記低温熱媒体が流通される低温熱媒体流路を含む、
請求項１または２に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項12】

前記圧縮機本体は低圧段圧縮機本体と高圧段圧縮機本体とを備え、
前記膨張機は高圧段膨張機と低圧段膨張機とを備え、
前記低温加熱部は、
前記低圧段圧縮機本体の上流に設けられ、前記低圧段圧縮機本体に吸い込まれる前記作動流体を前記低温熱媒体との熱交換により加熱する第１低温プレヒータと、
前記蓄圧部と前記高圧段膨張機との間に設けられ、前記作動流体を前記低温熱媒体との熱交換により加熱する第２低温プレヒータと、
前記高圧段膨張機と前記低圧段膨張機との間に設けられ、前記作動流体を前記低温熱媒体との熱交換により加熱する第３低温プレヒータ
のうちの少なくとも１つを備える、請求項１から１１のいずれか１項に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項13】

前記低圧段圧縮機本体と前記高圧段圧縮機本体との間に設けられ、前記作動流体の熱を第１高温熱媒体に回収するインタークーラと、
前記高圧段圧縮機本体と前記蓄圧部との間に設けられ、前記作動流体の熱を第２高温熱媒体に回収するアフタークーラと
を備え、
前記インタークーラで前記作動流体から熱回収した前記第１高温熱媒体を貯蔵する第１高温蓄熱部と、
前記アフタークーラで前記作動流体から熱回収した前記第２高温熱媒体を貯蔵する第２高温蓄熱部と、
前記低温発熱部と前記低温加熱部との間に設けられ、前記低温熱媒体を貯蔵する低温蓄熱部と
を備える、請求項１２に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項14】

前記第１高温蓄熱部と、前記第２高温蓄熱部と、前記低温蓄熱部とを収納する第１コンテナを備える、請求項１３に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項15】

前記高温加熱部から前記第１高温蓄熱部及び前記第２高温蓄熱部へ向かう経路に設けられ、前記高温加熱部で前記作動流体を加熱して降温した前記第１高温熱媒体と前記第２高温熱媒体とを貯留する熱媒戻りタンクと、
前記熱媒戻りタンクを収納する第２コンテナと
を備える、請求項１４に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項16】

前記第１コンテナ及び前記第２コンテナは、内側に断熱材を設けた断熱コンテナである、請求項１５に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項17】

前記第１コンテナ及び前記第２コンテナが単一のコンテナで構成されている、請求項１５又は請求項１６に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項18】

前記単一のコンテナは、前記第１高温蓄熱部と前記第２高温蓄熱部と前記低温蓄熱部と、前記熱媒戻りタンクとを分けて収納するよう、内部に仕切りを備える、請求項１７に記載のコンテナ型圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項19】

前記アフタークーラと前記蓄圧部との間に設けられたサブアフタークーラを備える、請求項１３から請求項１８のいずれか１項に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項20】

前記圧縮機本体は容積型圧縮機本体であり、
前記膨張機は容積型タービンである、請求項１から請求項１９のいずれか１項に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項21】

前記容積型圧縮機本体はオイルフリースクリュ圧縮機本体であり、
前記容積型タービンはオイルフリースクリュタービンである、請求項２０に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項22】

前記圧縮機本体は速度型圧縮機本体であり、
前記膨張機は容積型タービンである、請求項１から１９のいずれか１項に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【請求項23】

前記圧縮機本体は容積型圧縮機本体であり、
前記膨張機は速度型タービンである、請求項１から１９のいずれか１項に記載の圧縮流体貯蔵発電装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮流体貯蔵発電装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、圧縮機の下流に配置した熱交換器によって熱を回収した圧縮ガスを圧縮ガス蓄積装置に蓄積し、該蓄積装置から引き出したガスを、前記回収した熱により加熱して動力発生装置に供給する圧縮エアエネルギー蓄積システムが開示されている。

【0003】

このシステムでは、圧縮機の圧縮ガスの熱が高温用熱交換器と低温用熱交換器とで回収されるが、いずれにおいても同一の圧縮ガスの熱が回収されるのみであり、圧縮ガス以外の熱源からの熱回収は考慮されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２０１３−５３６３５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、圧縮流体貯蔵発電装置において、低温熱源の熱の再利用による発電効率の向上を課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

前記課題を解決するための手段として、本発明の圧縮流体貯蔵発電装置は、駆動源と、該駆動源により駆動されて作動流体を圧縮する圧縮機本体とを有する圧縮機と、前記圧縮機本体により圧縮した前記作動流体を貯蔵する蓄圧部と、前記蓄圧部から供給された前記作動流体により駆動される膨張機と、該膨張機により駆動される発電機本体とを有する発電機と、前記圧縮機本体から前記蓄圧部に流れる前記作動流体から熱を回収する高温熱回収部と、前記蓄圧部から前記膨張機に流れる前記作動流体を前記高温熱回収部で回収した熱により加熱する高温加熱部と、前記圧縮機と前記発電機のうちの少なくとも一方の低温発熱部で発生した熱を低温熱媒体に回収する低温熱回収部と、前記低温熱回収部で熱回収した低温熱媒体との熱交換により前記作動流体を加熱する低温加熱部とを備えるようにした。

【0007】

この構成によれば、高温熱回収部で圧縮機本体から蓄圧部に流れる作動流体から回収した熱により、高温加熱部で蓄圧部から膨張機に流れる作動流体を加熱することができるので、熱効率を向上させることができる。また、圧縮機と発電機のうちの少なくとも一方の低温発熱部から低温熱回収部で回収した熱により、低温加熱部で作動流体を加熱することができるので、熱効率をさらに向上させることができる。したがって、圧縮流体貯蔵発電装置において、低温熱源の熱の再利用による発電効率の向上を実現できる。すなわち、圧縮流体貯蔵発電装置において、発電に利用されずに低温発熱部で廃棄される熱を最小限にとどめ、熱効率を向上させ発電効率を向上させることができる。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、圧縮流体貯蔵発電装置において、圧縮機と発電機のうちの少なくとも一方の低温発熱部から低温熱回収部で回収した熱により、低温加熱部で作動流体を加熱することができるので、低温熱源の熱の再利用による発電効率の向上を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の第１実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置を示す概略図。

【図2】第１実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置の低温熱媒体系統を示す図。

【図3】第１実施形態に係る圧縮機と高温熱回収部とを含むユニットの斜視図。

【図4】インタークーラとアフタークーラとが一体化されたクーラの斜視図。

【図5】カバーを外したインタークーラとアフタークーラの側面図。

【図6】プレヒータとインターヒータとが一体化されたヒータの斜視図。

【図7】第１実施形態に係る発電機と高温加熱部とを含むユニットの斜視図。

【図8】ヒートシンク構造が設けられたインバータまたはコンバータのケーシングの模式図。

【図9】電動機または発電機本体のケーシングの冷却ジャケットを示す平面図。

【図10】圧縮機本体またはエアタービンのケーシングの冷却ジャケットを示す断面図。

【図11】本発明の第２実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置を示す概略図。

【図12】第２実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置の低温熱媒体系統を示す図。

【図13】第３実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置を示す概略図。

【図14】第３実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置の低温熱媒体系統を示す図。

【図15A】第４実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置の蓄熱タンク群を示す平面図。

【図15B】第４実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置の蓄熱タンク群を示す正面図。

【図16】第４実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置の蓄熱タンク群の変形例を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。

【0011】

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置１０を示す。図２は第１実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置１０の低温熱媒体系統を示す。圧縮流体貯蔵発電装置１０は、圧縮機１１での作動流体圧縮時に作動流体である空気を圧縮し、圧縮した空気を蓄圧タンク（蓄圧部）１２にて貯蔵し、発電機１３での発電時に蓄圧タンク１２で貯蔵した圧縮空気を発電機１３に供給して発電する発電装置である。圧縮流体貯蔵発電装置１０では、圧縮機本体２２，２４から蓄圧タンク１２に流れる空気から高温熱回収部（インタークーラ２３，アフタークーラ２５）で熱が回収され、この回収された熱によって蓄圧タンク１２から膨張機２８，３２に流れる空気が高温加熱部（プレヒータ２７，インターヒータ３１）で加熱される。また、圧縮機１１と発電機１３のそれぞれの低温熱回収部で低温熱媒体に回収された電力ロス等の熱である低温発熱部からの熱によって、圧縮流体貯蔵発電装置１０を流れる作動流体が低温加熱部（吸気プレヒータ２１，ロス回収熱プレヒータ２６，ロス回収熱インターヒータ２９）で加熱される。これらにより、圧縮作動流体の熱と、圧縮作動流体以外の低温熱源からの熱とを回収して熱効率を向上させ発電効率を向上させる。

【0012】

圧縮流体貯蔵発電装置１０は、空気系統２０と、第１高温熱媒体系統４０と、第２高温熱媒体系統５０と、低温熱媒体系統６０とを備えている。

【0013】

（空気系統）
図１を参照すると、空気系統２０には、空気の流れに沿って、吸気プレヒータ（第１低温プレヒータ）２１、低圧段圧縮機本体２２、インタークーラ２３、高圧段圧縮機本体２４、アフタークーラ２５、蓄圧タンク１２、ロス回収熱プレヒータ（第２低温プレヒータ）２６、プレヒータ２７、高圧段膨張機２８、ロス回収熱インターヒータ（第３低温プレヒータ）２９、インターヒータ３１、低圧段膨張機３２、及びアフタークーラ（発電機側アフタークーラ）３６が順に配置されている。

【0014】

吸気プレヒータ２１は、低圧段圧縮機本体２２の上流に設けられている。吸気プレヒータ２１は、外部から低圧段圧縮機本体２２に吸い込まれる空気と、圧縮機１１、及び発電機１３の低温熱回収部で電力ロス等の熱が回収された低温熱媒体系統６０の低温熱媒体（油循環流路７０ａ，８０ａから流入した油）とを熱交換させる熱交換器である。吸気プレヒータ２１は低温加熱部を構成する。

【0015】

本実施形態では、低圧段圧縮機本体２２は容積型のスクリュ圧縮機本体である。低圧段圧縮機本体２２は、制御装置（図示せず）の制御によって電動機（駆動源）３４により駆動され、吸気プレヒータ２１で加熱された空気を吸入して圧縮する。図３に示すユニットの低圧段圧縮機本体２２は、圧縮機１１の構成要素である。圧縮機１１は、低圧段圧縮機本体２２の回転数を制御するインバータ（図示せず）を備えた電動機３４を備えている。

【0016】

インタークーラ２３は、図１、図３乃至図５に示すように、空気系統２０の空気入口２３ａから導入され空気出口２３ｂから導出される圧縮空気と、第１高温熱媒体系統４０の熱媒体入口２３ｃから導入され熱媒体出口２３ｄから導出される第１高温熱媒体（油）とを熱交換させる熱交換器である。インタークーラ２３は、高温熱回収部を構成する。

【0017】

図１を参照すると、本実施形態では、高圧段圧縮機本体２４は、容積型のスクリュ圧縮機本体である。高圧段圧縮機本体２４は、制御装置（図示せず）の制御によって電動機３４により駆動され、インタークーラ２３で冷却された圧縮空気を吸入して圧縮する。図３に示すユニットの高圧段圧縮機本体２４は、圧縮機１１の構成要素である。空気系統２０の高圧段圧縮機本体２４の吐出側には、吐出された圧縮空気の温度Ｔを検出する圧縮空気温度センサ３７が設けられている。

【0018】

図１、図３及び図４に示すように、アフタークーラ２５は、空気系統２０の空気入口２５ａから導入され空気出口２５ｂから導出される圧縮空気と、第２高温熱媒体（油）とを熱交換させる熱交換器である。第２高温熱媒体（油）は、後述する熱媒供給ポンプ４１と三方弁４６との間の第１高温熱媒体系統４０から分岐する第２高温熱媒体系統５０の熱媒体入口２５ｃから導入される。第２高温熱媒体（油）は、熱媒体出口２５ｄから導出される。アフタークーラ２５の第２高温熱媒体（油）の温度は第１高温熱媒体（油）の温度よりも高温である。アフタークーラ２５は、高温熱回収部を構成する。

【0019】

図１を参照すると、蓄圧タンク１２は、圧縮機１１での作動流体圧縮時に低圧段圧縮機本体２２と高圧段圧縮機本体２４とで圧縮した空気を貯蔵する。すなわち、蓄圧タンク１２では、低圧段圧縮機本体２２と高圧段圧縮機本体２４とで圧縮した空気によって蓄圧される。また、発電機１３での発電時に蓄圧タンク１２で貯蔵した圧縮空気を発電機１３に供給する。蓄圧タンク１２の入口（図示せず）及び出口（図示せず）には、それぞれ入口弁（図示せず）、及び出口弁（図示せず）が設けられている。圧縮機１１での作動流体圧縮時、制御装置（図示せず）によって、蓄圧タンク１２の入口弁（図示せず）が開弁される。また、発電機１３での発電時、蓄圧タンク１２の出口弁（図示せず）が開弁される。なお、作動流体圧縮時と発電時を除いては、蓄圧タンク１２の入口弁（図示せず）、及び出口弁（図示せず）は共に閉弁される。

【0020】

ロス回収熱プレヒータ２６は、空気系統２０の空気入口から導入され空気出口から導出される圧縮空気と、低温熱媒体系統６０の熱媒体入口（（図１中のＡ２で示した接続部）から導入され熱媒体出口（（図１中のＢ２で示した接続部）から導出される低温熱媒体（油）とを熱交換させる熱交換器である。ロス回収熱プレヒータ２６は低温加熱部を構成する。

【0021】

図１、図６及び図７に示すように、プレヒータ２７は、空気系統２０の空気入口２７ａから導入され空気出口２７ｂから導出される圧縮空気と、第１高温熱媒体系統４０の第１高温熱媒体（油）とを熱交換させる熱交換器である。第１高温熱媒体（油）は、第１高温熱媒体系統４０の熱媒体入口２７ｃから導入される。第１高温熱媒体（油）は、第１高温熱媒体系統４０の熱媒体出口２７ｄから導出される。プレヒータ２７は、高温加熱部を構成する。

【0022】

図１及び図７を参照すると、本実施形態では、高圧段膨張機２８は容積型のスクリュタービンである。高圧段膨張機２８は、蓄圧タンク１２から供給された圧縮空気により駆動される。高圧段膨張機２８が駆動されることにより、発電機本体３５が駆動される。高圧段膨張機２８は、発電機１３の構成要素である。

【0023】

図１を参照すると、ロス回収熱インターヒータ２９は、空気系統２０の空気入口から導入され空気出口から導出される圧縮空気と、低温熱媒体系統６０の熱媒体入口（図１中のＡ３で示した接続部）から導入され熱媒体出口（図１中のＢ３で示した接続部）から導出される低温熱媒体とを熱交換させる熱交換器である。ロス回収熱インターヒータ２９は低温加熱部を構成する。

【0024】

図１、図６、及び図７に示すように、インターヒータ３１は、空気系統２０の空気入口３１ａから導入され空気出口３１ｂから導出される圧縮空気と、第２高温熱媒体系統５０の熱媒体入口３１ｃから導入され熱媒体出口３１ｄから導出される第２高温熱媒体（油）とを熱交換させる熱交換器である。インターヒータ３１では、アフタークーラ２５で回収された熱が、第２高温熱媒体（油）を介して、ロス回収熱インターヒータ２９で加熱された後の圧縮空気に移動され、圧縮空気がさらに加熱される。インターヒータ３１は、高温加熱部を構成する。

【0025】

図１及び図７を参照すると、本実施形態では、低圧段膨張機３２は容積型のスクリュタービンである。低圧段膨張機３２は、蓄圧タンク１２から供給された圧縮空気により駆動される。低圧段膨張機３２が駆動されることにより、発電機本体３５が駆動される。低圧段膨張機３２は、発電機１３を構成する。

【0026】

アフタークーラ３６は、低圧段膨張機３２の下流に設けられている。アフタークーラ３６は、低圧段膨張機３２から流入する空気と、低温熱媒体系統６０の入口であるＢ点（図１参照）から点Ａ４を通って流入する低温熱媒体とを熱交換させる熱交換器である。アフタークーラ３６内部の空気系統（作動流体流路）２０は、低温発熱部を構成する。アフタークーラ３６内部の低温熱媒体系統（低温熱媒体流路）６０は、低温熱回収部を構成する。

【0027】

（第１高温熱媒体系統）
図１を参照すると、第１高温熱媒体系統４０には、第１高温熱媒体（油）の流れに沿って、熱媒供給ポンプ４１、三方弁４６、インタークーラ２３、第１熱媒タンク（第１高温蓄熱部）４２、プレヒータ２７、第１熱媒回収ポンプ４３、熱媒戻りタンク４４、及び第１熱交換器４５が配置されている。第１熱交換器４５を通過した第１高温熱媒体（油）は熱媒供給ポンプ４１に戻され、第１高温熱媒体系統４０を循環する。

【0028】

熱媒供給ポンプ４１は、第１熱交換器４５から送流された第１高温熱媒体（油）を送流する。熱媒供給ポンプ４１は、圧縮機１１での作動流体圧縮時に作動する。熱媒供給ポンプ４１の回転数は、制御装置（図示せず）によって、電動機入力電力に比例させて制御される。

【0029】

三方弁４６は、熱媒供給ポンプ４１からインタークーラ２３へ通じる流路と、熱媒供給ポンプ４１からインタークーラ２３をバイパスして第１熱媒タンク４２へ通じる流路とを切換可能に配置されている。三方弁４６と、インタークーラ２３と第１熱媒タンク４２との間の第１高温熱媒体系統４０とを接続する流路は、バイパス流路４７である。三方弁４６の連通は、圧縮空気温度センサ３７の検出値に応じて切り換えられるようになっている。すなわち、三方弁４６は、高圧段圧縮機本体２４の吐出温度の許容設定値Ｔｄ℃を一定に制御するように、流路を切り替える。

【0030】

図１、図３、及び図４に示すように、上述のインタークーラ２３では、第１高温熱媒体系統４０の熱媒体入口２３ｃから導入され熱媒体出口２３ｄから導出される第１高温熱媒体（油）が、空気系統２０の圧縮空気との熱交換により加熱される。

【0031】

図１を参照すると、第１熱媒タンク４２は、インタークーラ２３で加熱された第１高温熱媒体（油）を貯蔵する。すなわち、第１熱媒タンク４２は、インタークーラ２３で回収した熱を蓄熱する。

【0032】

上述のプレヒータ２７では、インタークーラ２３で回収された熱が第１高温熱媒体（油）を介して圧縮空気に移動されるため、第１高温熱媒体（油）は冷却される。

【0033】

第１熱媒回収ポンプ４３は、プレヒータ２７からの第１高温熱媒体（油）を熱媒戻りタンク４４へ送流する。第１熱媒回収ポンプ４３は、制御装置（図示せず）によって、発電機１３での発電時に作動する。第１熱媒回収ポンプ４３の回転数は、制御装置（図示せず）によって、発電機出力電力に比例させて制御される。

【0034】

熱媒戻りタンク４４は、第１熱媒回収ポンプ４３により送流された第１高温熱媒体（油）を貯蔵する。

【0035】

図１及び図３に示すように、第１熱交換器４５は、外部から供給される冷却水が流れる冷却水流路と、第１高温熱媒体系統４０の第１高温熱媒体（油）とを熱交換させる熱交換器である。第１熱交換器４５では、冷却水との熱交換により、第１高温熱媒体（油）が冷却され、熱媒供給ポンプ４１へ流れる第１高温熱媒体（油）の温度が一定に維持されている。

【0036】

（第２高温熱媒体系統）
図１を参照すると、第２高温熱媒体系統５０には、第２高温熱媒体（油）の流れに沿って、熱媒供給ポンプ４１、アフタークーラ２５、第２熱媒タンク（第２高温蓄熱部）５１、インターヒータ（高温加熱部）３１、第２熱媒回収ポンプ５２、熱媒戻りタンク４４、第１熱交換器４５が配置されている。第１熱交換器４５を通過した第２高温熱媒体（油）は熱媒供給ポンプ４１に戻され、第２高温熱媒体系統５０を循環する。本実施形態では、第２高温熱媒体系統５０の熱媒供給ポンプ４１、熱媒戻りタンク４４、及び第１熱交換器４５は、第１高温熱媒体系統４０の熱媒供給ポンプ４１、熱媒戻りタンク４４、及び第１熱交換器４５と共通である。すなわち、第２高温熱媒体系統５０は、熱媒供給ポンプ４１と三方弁４６との間の第１高温熱媒体系統４０から分岐し、第１熱媒回収ポンプ４３と熱媒戻りタンク４４との間の第１高温熱媒体系統４０に合流する。

【0037】

熱媒供給ポンプ４１は、第１高温熱媒体系統４０の熱媒供給ポンプ４１と共通である。

【0038】

上述のアフタークーラ２５では、第２高温熱媒体系統５０の第２高温熱媒体（油）が、空気系統２０の圧縮空気との熱交換により加熱される。

【0039】

第２熱媒タンク５１は、アフタークーラ２５で加熱された第２高温熱媒体（油）を貯蔵する。すなわち、第２熱媒タンク５１は、アフタークーラ２５で回収した熱を蓄熱する。

【0040】

上述のインターヒータ３１では、アフタークーラ２５で回収された熱が第２高温熱媒体（油）を介して圧縮空気に移動されるため、第２高温熱媒体（油）は冷却される。

【0041】

第２熱媒回収ポンプ５２は、インターヒータ３１からの第２高温熱媒体（油）を熱媒戻りタンク４４へ送流する。第２熱媒回収ポンプ５２は、制御装置（図示せず）によって、発電機１３での発電時に作動する。第２熱媒回収ポンプ５２の回転数は、制御装置（図示せず）によって、発電機出力電力に比例させて制御される。

【0042】

熱媒戻りタンク４４は、第１高温熱媒体系統４０の熱媒戻りタンク４４と共通である。

【0043】

第１熱交換器４５は、第１高温熱媒体系統４０の第１熱交換器４５と共通である。

【0044】

（低温熱媒体系統）
図１及び図２を参照すると、低温熱媒体系統６０は、圧縮機側低温熱媒体系統７０と発電機側低温熱媒体系統８０とを備えている。本実施形態では、低温熱媒体系統６０は、低温熱回収部と低温加熱部２１，２６，２９との間で低温熱媒体（油）を循環させる油循環流路７０ａ，８０ａである。ここで、低温熱回収部は、後述する低温発熱部７２Ａ，７２Ｂ，７３，７４，７５Ａ，７５Ｂ，８１Ａ，８１Ｂ，８２，８３，８４，８５Ａ，８５Ｂが配置されている範囲とオイルポンプ７７，８７が配置されている範囲の油循環流路７０ａ，８０ａ、及びアフタークーラ３６である。低温熱媒体系統６０は、後述する第２熱交換器７１の上流から分岐し、後述する三方弁７８の下流で合流するバイパス流路１０４が設けられている。バイパス流路１０４には弁１０５が設けられている。弁１０５は、後述するタービン潤滑油タンク８６の油面センサ１０８が検出した油面に応じて開閉が制御されるようになっている。

【0045】

図２に示すように、圧縮機側低温熱媒体系統７０では、低温熱媒体（油）の流れに沿って、第２熱交換器７１、低圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ａ、高圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ｂ、インバータ発熱部７３、電動機発熱部７４、高圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ａ、及び低圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ｂ、圧縮機潤滑油タンク（低温蓄熱部）７６、オイルポンプ７７、及び三方弁７８が順に配置されている。本実施形態では、圧縮機側低温熱媒体系統７０の第２熱交換器７１、及び三方弁７８は、発電機側低温熱媒体系統８０の第２熱交換器７１、及び三方弁７８と共通である。すなわち、発電機側低温熱媒体系統８０は、第２熱交換器７１と低圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ａとの間の圧縮機側低温熱媒体系統７０から分岐し、三方弁７８で圧縮機側低温熱媒体系統７０と合流する。

【0046】

低温熱媒体系統６０は、三方弁７８の下流側の流路が３つに分岐している。各流路の端部は図１に示したＡ１〜Ａ３である。Ａ１〜Ａ３には、それぞれ、弁１０２、１１１、１１２が設けられている。また、図１及び図２に示すように、低温熱媒体系統６０には、上流側のＢとアフタークーラ３６の熱媒体入口Ａ４との間を接続し、アフタークーラ３６の熱媒体出口Ｂ４とタービン潤滑油タンク８６のＢ４とを接続する流路１０６が設けられている。圧縮機側低温熱媒体系統７０は、低温加熱部２１，２６，２９，３６の熱媒体入口（図１のＡ１〜Ａ４）と接続されている。

【0047】

三方弁７８と吸気プレヒータ２１との間には、弁１０２が設けられている。弁１０２は、作動流体圧縮時（作動流体圧縮時かつ発電時を含む）、かつ低温熱媒体による回収熱量が余剰である時に開弁する。

【0048】

図１に示すように、低温熱媒体系統６０は、後述する第２熱交換器７１の上流側の流路が３つに分岐している。各流路の端部はＢ１〜Ｂ３である。低温熱媒体系統７０は、低温加熱部２１，２６，２９の熱媒体出口（図１のＢ１〜Ｂ３）と接続されている。

【0049】

図２に示すように、第２熱交換器７１は、外部から供給される冷却水が流れる冷却水流路と、低温加熱部２１，２６，２９からの圧縮機側低温熱媒体系統７０であり、かつ発電機側低温熱媒体系統８０の低温熱媒体（油）とが内部で熱交換する熱交換器である。第２熱交換器７１では、冷却水との熱交換により、低温熱媒体（油）が冷却され、低温発熱部７２Ａ，７２Ｂ，７３，７４，７５Ａ，７５Ｂへ流れる低温熱媒体（油）の温度が一定（本実施形態では４０℃）に維持されている。

【0050】

低圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ａは、低温発熱部を構成する。低圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ａは、電動機３４と圧縮機本体２２の軸受、歯車（圧縮機本体増速ギヤ）のそれぞれで発生する摩擦により発熱する部分である。摩擦により発生した熱はメカニカルロスである。低圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ａの外面は低温熱回収部を構成する。

【0051】

高圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ｂは、低温発熱部を構成する。高圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ｂは、電動機３４と圧縮機本体２４の軸受、歯車（圧縮機本体増速ギヤ）のそれぞれで発生する摩擦により発熱する部分である。摩擦により発生した熱はメカニカルロスである。高圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ｂの外面は低温熱回収部を構成する。

【0052】

インバータ発熱部７３は、低温発熱部を構成する。図８に示すように、インバータ発熱部７３は、電動機３４の回転数を制御するＩＧＢＴ素子を有するインバータのケーシング７３ａに設けられたヒートシンクである。インバータのケーシング７３ａのヒートシンクは、低温熱媒体が流通される低温熱媒体系統７０の油循環流路７０ａに隣接するように配置されている。ヒートシンクにおいて、インバータのケーシング７３ａの内部から移動してきた熱と油循環流路７０ａの低温熱媒体（油）とが熱交換する。ヒートシンクは低温熱回収部を構成する。

【0053】

電動機発熱部７４は、低温発熱部を構成する。図９に示すように、電動機発熱部７４は、電動機３４のケーシング３４ａに設けられた冷却ジャケット３４ｂである。電動機３４のケーシング３４ａの冷却ジャケット３４ｂは、内部を油循環流路７０ａの低温熱媒体（油）が流通するように配置されている。冷却ジャケット３４ｂにおいて、電動機３４のケーシング３４ａの内部から移動してきた熱と油循環流路７０ａの低温熱媒体（油）とが熱交換する。冷却ジャケット３４ｂは、低温熱回収部を構成する。

【0054】

高圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ａは、低温発熱部を構成する。図１０に示すように、高圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ａは、高圧段圧縮機本体２４のケーシング２４ａに設けられた冷却ジャケット２４ｂである。高圧段圧縮機本体２４のケーシング２４ａの冷却ジャケット２４ｂは、内部を油循環流路７０ａの低温熱媒体（油）が流通するように配置されている。冷却ジャケット２４ｂにおいて、高圧段圧縮機本体２４のケーシング２４ａの内部から移動してきた熱と油循環流路７０ａの低温熱媒体（油）とが熱交換する。冷却ジャケット２４ｂは、低温熱回収部を構成する。

【0055】

低圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ｂは、低温発熱部を構成する。図１０に示すように、低圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ｂは、低圧段圧縮機本体２２のケーシング２２ａに設けられた冷却ジャケット２２ｂである。低圧段圧縮機本体２２のケーシング２２ａの冷却ジャケット２２ｂは、内部を油循環流路７０ａの低温熱媒体（油）が流通するように配置されている。冷却ジャケット２２ｂにおいて、低圧段圧縮機本体２２のケーシング２２ａの内部から移動してきた熱と油循環流路７０ａの低温熱媒体（油）とが熱交換する。冷却ジャケット２２ｂは、低温熱回収部を構成する。

【0056】

圧縮機潤滑油タンク７６は、圧縮機側低温熱媒体系統７０の各低温発熱部で熱を回収した後の低温熱媒体（油）を貯蔵する。すなわち、圧縮機潤滑油タンク７６は、圧縮機側低温熱媒体系統７０の各低温発熱部７２Ａ，７２Ｂ，７３，７４，７５Ａ，７５Ｂで回収した熱を蓄熱する。本実施形態では、圧縮機潤滑油タンク７６で蓄熱される低温熱媒体（油）の温度は７５℃である。

【0057】

圧縮機潤滑油タンク７６とタービン潤滑油タンク８６との間には連通路７９が設けられている。連通路７９には、圧縮機潤滑油タンク７６からタービン潤滑油タンク８６への流れのみを許容する逆止弁７９ａが設けられている。

【0058】

オイルポンプ７７は、電動機３４への入力電力、油温に基づいて、制御装置（図示せず）によって回転数が制御される。オイルポンプ７７は、圧縮機１１での作動流体圧縮時に作動し、圧縮機潤滑油タンク７６からの低温熱媒体（油）を三方弁７８を通して、低温加熱部２１，２６，２９へ送流する。オイルポンプ７７は、作動流体圧縮終了後、一定時間経過後に停止する。

【0059】

三方弁７８は、圧縮機側低温熱媒体系統７０と、発電機側低温熱媒体系統８０の一方または両方と、低温加熱部２１，２６，２９側への流路とを連通させる弁である。三方弁７８は、作動流体圧縮時に圧縮機側低温熱媒体系統７０側の弁と前記流路側への弁とが開弁し、発電時に発電機側低温熱媒体系統８０側の弁と前記流路側への弁とが開弁する。

【0060】

図２に示すように、発電機側低温熱媒体系統８０では、低温熱媒体の流れに沿って、第２熱交換器７１、高圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ａ、低圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ｂ、コンバータ発熱部８２、インバータ発熱部８３、発電機本体発熱部８４、高圧段タービンケーシング発熱部８５Ａ、低圧段タービンケーシング発熱部８５Ｂ、タービン潤滑油タンク８６、オイルポンプ８７、及び三方弁７８が順に配置されている。

【0061】

第２熱交換器７１は、上述したように、圧縮機側低温熱媒体系統７０の第２熱交換器７１と共通である。

【0062】

高圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ａは、低温発熱部を構成する。高圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ａは、発電機本体３５と膨張機２８の軸受、歯車のそれぞれで発生する摩擦により発熱する部分である。摩擦により発生した熱はメカニカルロスである。高圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ａの外面は低温熱回収部を構成する。

【0063】

低圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ｂは、低温発熱部を構成する。低圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ｂは、発電機本体３５と膨張機３２の軸受、歯車のそれぞれで発生する摩擦により発熱する部分である。摩擦により発生した熱はメカニカルロスである。低圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ｂの外面は低温熱回収部を構成する。

【0064】

コンバータ発熱部８２は、低温発熱部を構成する。図８に示すように、コンバータ発熱部８２は、発電機本体３５のコンバータのケーシング８２ａに設けられたヒートシンクである。コンバータのケーシング８２ａのヒートシンクは、低温熱媒体が流通される油循環流路８０ａに隣接するように配置されている。ヒートシンクにおいて、コンバータのケーシング８２ａの内部から移動してきた熱と油循環流路８０ａの低温熱媒体（油）とが熱交換する。ヒートシンクは低温熱回収部を構成する。

【0065】

インバータ発熱部８３は、低温発熱部を構成する。図８に示すように、インバータ発熱部８３は、コンバータで変換された発電電力を再変換するインバータのケーシング８３ａに設けられたヒートシンクである。インバータのケーシング８３ａのヒートシンクは、低温熱媒体が流通される油循環流路７０ａに隣接するように配置されている。ヒートシンクにおいて、インバータのケーシング８３ａの内部から移動してきた熱と油循環流路７０ａの低温熱媒体（油）とが熱交換する。ヒートシンクは低温熱回収部を構成する。

【0066】

発電機本体発熱部８４は、低温発熱部を構成する。図９に示すように、発電機本体発熱部８４は、発電機本体３５のケーシング３５ａに設けられた冷却ジャケット３５ｂである。発電機本体３５のケーシング３５ａの冷却ジャケット３５ｂは、内部を油循環流路８０ａの低温熱媒体（油）が流通するように配置されている。冷却ジャケット３５ｂにおいて、発電機本体３５のケーシング３５ａの内部から移動してきた熱と油循環流路８０ａの低温熱媒体（油）とが熱交換する。冷却ジャケット３５ｂは、低温熱回収部を構成する。

【0067】

高圧段タービンケーシング発熱部８５Ａは、低温発熱部を構成する。図１０に示すように、高圧段タービンケーシング発熱部８５Ａは、高圧段膨張機２８のケーシング２８ａに設けられた冷却ジャケット２８ｂである。高圧段膨張機２８のケーシング２８ａの冷却ジャケット２８ｂは、内部を油循環流路８０ａの低温熱媒体（油）が流通するように配置されている。冷却ジャケット２８ｂにおいて、高圧段膨張機２８のケーシング２８ａの内部から移動してきた熱と油循環流路８０ａの低温熱媒体（油）とが熱交換する。冷却ジャケット２８ｂは、低温熱回収部を構成する。

【0068】

低圧段タービンケーシング発熱部８５Ｂは、低温発熱部を構成する。図１０に示すように、低圧段タービンケーシング発熱部８５Ｂは、低圧段膨張機３２のケーシング３２ａに設けられた冷却ジャケット３２ｂである。低圧段膨張機３２のケーシング３２ａの冷却ジャケット３２ｂは、内部を油循環流路８０ａの低温熱媒体（油）が流通するように配置されている。冷却ジャケット３２ｂにおいて、低圧段膨張機３２のケーシング３２ａの内部から移動してきた熱と油循環流路８０ａの低温熱媒体（油）とが熱交換する。冷却ジャケット３２ｂは、低温熱回収部を構成する。

【0069】

タービン潤滑油タンク８６は、発電機側低温熱媒体系統８０の各低温発熱部で熱を回収した後の低温熱媒体（油）を貯蔵する。すなわち、タービン潤滑油タンク８６は、発電機側低温熱媒体系統８０の各低温発熱部８１Ａ，８１Ｂ，８２，８３，８４，８５Ａ，８５Ｂで回収した熱を蓄熱する。本実施形態では、タービン潤滑油タンク８６で蓄熱される低温熱媒体（油）の温度は８１℃である。タービン潤滑油タンク８６には、アフタークーラ３６の熱媒体出口からＢ４を通って低温熱媒体が流入する流路が設けられている。タービン潤滑油タンク８６には、油面を検出する油面センサ１０８が設けられている。油面センサ１０８により、タービン潤滑油タンク８６の油面が予め決められた下限に到達したことが検出されると、制御装置（図示せず）はバイパス流路１０４の弁１０５を開弁する。

【0070】

オイルポンプ８７は、発電機１３の発電電力、油温に基づいて、制御装置（図示せず）によって回転数が制御される。オイルポンプ８７は、発電機１３での発電時に作動し、タービン潤滑油タンク８６からの低温熱媒体（油）を三方弁７８を通して、低温加熱部２１，２６，２９へ送流する。オイルポンプ８７は、発電終了後、一定時間経過後に停止する。

【0071】

三方弁７８は、上述したように、圧縮機側低温熱媒体系統７０の三方弁７８と共通である。

【0072】

以上の構成からなる圧縮流体貯蔵発電装置１０の動作について説明する。

【0073】

図１を参照すると、作動流体圧縮時、制御装置（図示せず）の油温または入力電力による制御により、電動機３４が作動して、低圧段圧縮機本体２２、及び高圧段圧縮機本体２４を駆動される。蓄圧タンク１２の入口弁（図示せず）が開弁する。熱媒供給ポンプ４１が作動し、圧縮機側低温熱媒体系統７０のオイルポンプ７７が作動する。三方弁７８は、圧縮機側低温熱媒体系統７０が連通するように開弁する。

【0074】

低圧段圧縮機本体２２の駆動により、低圧段圧縮機本体２２は外部から吸気プレヒータ２１を通して空気を吸い込む。その際、吸気プレヒータ２１において、油循環流路７０ａからオイルポンプ７７によって送られた圧縮機潤滑油タンク７６からの低温熱媒体（油）との熱交換によって空気が加熱される（圧縮空気温度：７０℃）。低圧段圧縮機本体２２に吸い込まれた空気は低圧段圧縮機本体２２で圧縮され、インタークーラ２３の空気入口２３ａに送られる（圧縮空気温度：１７６〜２１０℃）。

【0075】

インタークーラ２３の空気入口２３ａから流入した圧縮空気は、インタークーラ２３の内部で、熱媒供給ポンプ４１によって送られた第１高温熱媒体（油）と熱交換して冷却され（圧縮空気温度：１１５℃）、空気出口２３ｂから流出して、高圧段圧縮機本体２４に送られる。なお、熱媒供給ポンプ４１によってインタークーラ２３に送られる第１高温熱媒体（油）は、第１熱交換器４５を通過する際、冷却水流路の冷却水と熱交換して冷却されている。インタークーラ２３で圧縮空気から熱回収した第１高温熱媒体（油）は、加熱され（１６５℃〜２００℃）、第１熱媒タンク４２に貯蔵され蓄熱される。

【0076】

高圧段圧縮機本体２４では、インタークーラ２３からの圧縮空気が圧縮され、低圧段圧縮機本体２２の吐出側の圧縮空気よりもさらに高温高圧となって吐出される（圧縮空気温度、圧力：２５０℃，０．６ＭＰａ）。高圧段圧縮機本体２４から吐出された圧縮空気は、アフタークーラ２５に送られる。

【0077】

アフタークーラ２５の空気入口２５ａから流入した圧縮空気は、アフタークーラ２５の内部で、熱媒供給ポンプ４１によって送られた第２高温熱媒体系統５０の第２高温熱媒体（油）と熱交換して冷却され（圧縮空気温度：９０℃）、空気出口２５ｂから流出して蓄圧タンク１２に送られる。蓄圧タンク１２では、作動流体圧縮時に圧縮機１１で圧縮された圧縮空気が供給される。圧縮流体貯蔵発電装置１０では、作動流体圧縮終了後、発電までの間、蓄圧タンク１２の入口弁（図示せず）、及び出口弁（図示せず）は閉弁され、圧縮空気が貯蔵され蓄圧される。アフタークーラ２５で圧縮空気から熱回収した第２高温熱媒体（油）は、２４０℃まで加熱され、第２熱媒タンク５１に貯蔵され蓄熱される。電動機３４は停止して、低圧段圧縮機本体２２、及び高圧段圧縮機本体２４は停止する。蓄圧タンク１２の入口弁（図示せず）は閉弁する。熱媒供給ポンプ４１は停止し、圧縮機側低温熱媒体系統７０のオイルポンプ７７は一定時間経過後、停止する。蓄圧タンク１２の圧縮空気は、放熱により大気温度３０℃まで冷却される。

【0078】

一方、圧縮機１１の圧縮機側低温熱媒体系統７０において、オイルポンプ７７の作動、及び弁１０２の開弁により、圧縮機潤滑油タンク（低温蓄熱部）７６から低温熱媒体が送流され、三方弁７８を通って、吸気プレヒータ２１へと流れる。低温熱媒体は、弁１１１，１１２の閉弁により、ロス回収熱プレヒータ（第２低温プレヒータ）２６と、回収熱インターヒータ（第３低温プレヒータ）２９には流れない。この状態では、低温熱媒体に余剰の熱回収があるため、弁１０２が開弁される。吸気プレヒータ２１では、低圧段圧縮機本体２２へ吸い込まれる空気が圧縮機側低温熱媒体系統７０の低温熱媒体と熱交換する。これにより、空気が加熱され、低温熱媒体が冷却される。

【0079】

その後、吸気プレヒータ２１で冷却された油循環流路７０ａの低温熱媒体（油）は、Ｂ１、Ｂを通って第２熱交換器７１に流入し、冷却水流路の冷却水と熱交換して第２熱交換器７１で冷却される。その後、低温熱媒体（油）は、第２熱交換器７１を通過し、低圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ａと、高圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ｂで、回転によって発生した摩擦熱を有する軸受、歯車から熱を回収する。低圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ａと、高圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ｂで軸受、歯車から熱を回収した低温熱媒体（油）は、図８に示すインバータ発熱部７３であるヒートシンクを通過する際、インバータのケーシング７３ａと熱交換する。その後、低温熱媒体（油）は、電動機発熱部７４で、図９に示す電動機３４のケーシング３４ａの冷却ジャケット３４ｂに流入し、冷却ジャケット３４ｂを介して電動機３４のケーシング３４ａから熱回収する。その後、低温熱媒体（油）は、高圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ａ、及び低圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ｂである圧縮機本体２２，２４のケーシング２２ａ，２４ａの冷却ジャケット２２ｂ，２４ｂに流入し、冷却ジャケット２２ｂ，２４ｂを介して圧縮機本体２２，２４のケーシング２２ａ，２４ａから熱回収する。圧縮機本体２２，２４のケーシング２２ａ，２４ａから熱回収した低温熱媒体（油）は、圧縮機潤滑油タンク７６に流入し貯蔵される。すなわち、圧縮機潤滑油タンク７６に低温熱媒体（油）を貯蔵することにより低温熱媒体（油）の熱が蓄熱される。低温熱媒体（油）は、圧縮機側低温熱媒体系統７０で循環し、作動流体圧縮後、オイルポンプ７７を一定時間経過後、停止させ、低温熱媒体の循環を終了する。

【0080】

発電時、制御装置（図示せず）の系統へ送電する発電電力に応じた回転数制御により、蓄圧タンク１２の出口側の弁（図示せず）が開弁され、蓄圧タンク１２から発電機１３に圧縮空気が供給される（圧縮空気温度：３０℃）。第１熱媒回収ポンプ４３が作動し、第２熱媒回収ポンプ５２が作動する。発電機側低温熱媒体系統８０のオイルポンプ８７が作動する。三方弁７８は、発電機側低温熱媒体系統８０が連通するように開弁する。

【0081】

蓄圧タンク１２の出口弁（図示せず）の開弁により蓄圧タンク１２から流れる圧縮空気は、ロス回収熱プレヒータ２６に送られる。ロス回収熱プレヒータ２６では、圧縮空気は、発電機側低温熱媒体系統８０の油循環流路８０ａからオイルポンプ８７によって送られたタービン潤滑油タンク８６からの低温熱媒体（油）との熱交換によって加熱される。一方、低温熱媒体（油）は冷却され、発電機側低温熱媒体系統８０の低温発熱部に流れる。ロス回収熱プレヒータ２６で加熱された圧縮空気は、プレヒータ２７に送られる（圧縮空気温度：７０℃）。

【0082】

プレヒータ２７では、圧縮空気は、第１熱媒回収ポンプ４３の作動により流動する第１高温熱媒体系統４０の第１高温熱媒体（油）と熱交換して加熱される（圧縮空気温度：１５５℃）。一方、第１高温熱媒体（油）は冷却され、熱媒戻りタンク４４に流れる。プレヒータ２７で加熱された圧縮空気は、高圧段膨張機２８に送られる。

【0083】

プレヒータ２７から送られた圧縮空気によって、高圧段膨張機２８は駆動され発電機本体３５が駆動される。この発電機本体３５の駆動によって、発電機１３において発電され、発電電力が図示しない系統に送電される。高圧段膨張機２８を通過した圧縮空気は、ロス回収熱インターヒータ２９に送られる（圧縮空気温度、圧力：２５℃，０．２ＭＰａ）。

【0084】

ロス回収熱インターヒータ２９では、圧縮空気は、発電機側低温熱媒体系統８０の油循環流路８０ａからオイルポンプ８７によって送られたタービン潤滑油タンク８６からの低温熱媒体（油）との熱交換によって加熱される。一方、低温熱媒体（油）は冷却され、Ｂ３、Ｂを通って発電機側低温熱媒体系統８０の低温発熱部に流れる。ロス回収熱インターヒータ２９で加熱された圧縮空気は、インターヒータ３１に送られる（圧縮空気温度：７１℃）。

【0085】

インターヒータ３１では、圧縮空気は、第２熱媒回収ポンプ５２の作動により流動する第２高温熱媒体系統５０の第２高温熱媒体（油）と熱交換して加熱される。一方、第２高温熱媒体（油）は冷却され（油温度：８０℃）、熱媒戻りタンク４４に流れる。インターヒータ３１で加熱された圧縮空気は、低圧段膨張機３２に送られる（圧縮空気温度：２３０℃）。

【0086】

インターヒータ３１から送られた圧縮空気によって、低圧段膨張機３２は駆動され発電機本体３５が駆動される。この発電機本体３５の駆動によって、発電機１３において発電され、発電電力が図示しない系統に送電される。低圧段膨張機３２を通過した圧縮空気は、アフタークーラ３６へ流れる。

【0087】

アフタークーラ３６では、圧縮空気は、ＢからＡ４を通って流入する低温熱媒体（油）と熱交換して冷却され、４５℃程度の温度で大気に放出される。一方、低温熱媒体（油）は、圧縮空気と熱交換して加熱される。加熱された８０℃程度の低温熱媒体（油）は、Ｂ４を通ってタービン潤滑油タンク８６へ戻る（図１、２参照）。

【0088】

一方、発電機１３の発電機側低温熱媒体系統８０において、オイルポンプ８７の作動、及び弁１１１，１１２の開弁により、タービン潤滑油タンク（低温蓄熱部）８６から低温熱媒体が送流され、三方弁７８を通って、ロス回収熱プレヒータ（第２低温プレヒータ）２６と、回収熱インターヒータ（第３低温プレヒータ）２９へと流れる。ロス回収熱プレヒータ２６、回収熱インターヒータ２９のいずれにおいても、圧縮空気が加熱され、低温熱媒体が冷却される。なお、弁１０２は閉弁され、低温熱媒体は吸気プレヒータ（第１低温プレヒータ）２１へ送られない。

【0089】

その後、ロス回収熱プレヒータ２６と、回収熱インターヒータ２９で冷却された油循環流路８０ａの低温熱媒体（油）は、Ｂ２、Ｂ３を通って第２熱交換器７１に流入し、冷却水流路の冷却水と熱交換して第２熱交換器７１で冷却される。その後、低温熱媒体（油）は、第２熱交換器７１を通過し、高圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ａと、低圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ｂで、回転によって発生した摩擦熱を有する軸受、歯車から熱を回収する。高圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ａと、低圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ｂで軸受、歯車から熱を回収した低温熱媒体（油）は、図８に示すコンバータ発熱部８２であるヒートシンク、インバータ発熱部８３であるヒートシンクを通過する際、コンバータ発熱部８２のケーシング８２ａ、及びインバータ発熱部８３のケーシング８３ａと熱交換する。

【0090】

その後、低温熱媒体（油）は、発電機本体発熱部８４で、図９に示す発電機本体３５のケーシング３５ａの冷却ジャケット３５ｂに流入し、冷却ジャケット３５ｂを介して発電機本体３５のケーシング３５ａから熱回収する。その後、低温熱媒体（油）は、高圧段タービンケーシング発熱部８５Ａ、及び低圧段タービンケーシング発熱部８５Ｂである膨張機２８，３２のケーシング２８ａ，３２ａの冷却ジャケット２８ｂ，３２ｂに流入し、冷却ジャケット２８ｂ，３２ｂを介して膨張機２８，３２のケーシング２８ａ，３２ａから熱回収する。膨張機２８，３２のケーシング２８ａ，３２ａから熱回収した低温熱媒体（油）は、タービン潤滑油タンク８６に流入し貯蔵される。すなわち、タービン潤滑油タンク８６に低温熱媒体（油）を貯蔵することにより低温熱回収部で回収した低温熱媒体（油）の熱が蓄熱される。低温熱媒体（油）は、発電機側低温熱媒体系統８０で循環し、発電後、オイルポンプ８７を一定時間経過後、停止させ、低温熱媒体の循環を終了する。

【0091】

上記では、作動流体圧縮時の動作、及び発電時の動作のそれぞれについて説明したが、作動流体圧縮の動作、及び発電の動作を同時に実行することも可能である。

【0092】

作動流体圧縮のみの実行、発電のみの実行、作動流体圧縮及び発電の実行、及び作動流体圧縮及び発電の停止のいずれの場合においても、油面センサ１０８により、タービン潤滑油タンク８６の油面が予め決められた下限に到達したことが検出されると、制御装置（図示せず）はバイパス流路１０４の弁１０５を開弁する。

【0093】

本発明によれば、インタークーラ２３、及びアフタークーラ２５において蓄圧タンク１２に流れる圧縮空気から回収した熱により、プレヒータ２７、及びインターヒータ３１において蓄圧タンク１２から膨張機２８，３２に流れる圧縮空気を加熱することができるので、熱効率を向上させることができる。また、圧縮機１１と発電機１３のうちの少なくとも一方の低温発熱部３６，７２Ａ，７２Ｂ，７３，７４，７５Ａ，７５Ｂ，７７，８１Ａ，８１Ｂ，８２，８３，８４，８５Ａ，８５Ｂ，８７から低温熱回収部で回収した熱により、吸気プレヒータ２１と、ロス回収熱プレヒータ２６と、ロス回収熱インターヒータ２９とで圧縮空気を加熱することができるので、熱効率をさらに向上させることができる。したがって、圧縮流体貯蔵発電装置１０において、低温熱源の熱の再利用による発電効率の向上を実現できる。すなわち、圧縮流体貯蔵発電装置１０において、発電に利用されずに低温発熱部３６，７２Ａ，７２Ｂ，７３，７４，７５Ａ，７５Ｂ，７７，８１Ａ，８１Ｂ，８２，８３，８４，８５Ａ，８５Ｂ，８７で廃棄される熱を最小限にとどめ、熱効率を向上させ発電効率を向上させることができる。

【0094】

上記構成によれば、変動電力の充電・変動必要電力の送電に対応できる。すなわち、再生可能エネルギーである太陽光発電・風力発電の変動発電電力の平滑化が可能となる。

【0095】

圧縮機側低温熱媒体系統７０、及び発電機側低温熱媒体系統８０と、吸気プレヒータ２１、ロス回収熱プレヒータ２６、ロス回収熱インターヒータ２９との間で油を循環させる油循環流路７０ａ，８０ａを備えている。そのため、圧縮機１１の発熱部７２Ａ，７２Ｂ，７３，７４，７５Ａ，７５Ｂ，７７の熱、及び発電機１３の発熱部３６，８１Ａ，８１Ｂ，８２，８３，８４，８５Ａ，８５Ｂ，８７の熱を油循環流路７０ａ，８０ａの油を介して確実に回収できる。また、電気ロス・放熱ロス・メカニカルロスの回収熱により、発電行程で大気温近くまで温度低下した圧縮空気をより高温例えば７０℃程度まで上昇させることができ、圧縮空気の保有エンタルピーを高めることが可能になり、蓄積圧縮熱のみで再加熱するＡ―ＣＡＥＳより加熱熱量を多くすることが可能となってより多いエアータービン膨張仕事を得ることができ、より高い充放電効率を得ることができる。

【0096】

低温熱回収部の低温発熱部は圧縮機本体、膨張機２８，３２、電動機３４、発電機本体３５の回転部分で摩擦熱を発生させる摩擦熱発熱部（軸受摩擦熱発熱部、歯車摩擦熱発熱部）である。低温熱回収部７２Ａ，７２Ｂ，７３，７４，７５Ａ，７５Ｂ，７７，８１Ａ，８１Ｂ，８２，８３，８４，８５Ａ，８５Ｂ，８７を設けることで、圧縮機本体２２，２４、膨張機２８，３２、電動機３４、発電機本体３５から摩擦熱として大気に放出される廃熱を回収でき、熱効率を向上させることができる。

【0097】

駆動源は回転数を制御するインバータを備えた電動機３４である。発熱部は電動機３４の熱の発生部分である電動機発熱部７４、及びインバータの熱の発生部分であるインバータ発熱部７３を有する。そのため、電動機３４のケーシング３４ａ、及びインバータのケーシング７３ａから大気に放出される廃熱を回収でき、熱効率を向上させることができる。

【0098】

低温熱媒体（油）は、圧縮機本体２２，２４のケーシング２２ａ，２４ａの冷却ジャケット２２ｂ，２４ｂに流入することにより、冷却ジャケット２２ｂ，２４ｂを介して圧縮機本体２２，２４のケーシング２２ａ，２４ａから熱回収することができる。

【0099】

低温熱媒体（油）は、発電機本体３５のケーシング３５ａの冷却ジャケット３５ｂに流入することにより、冷却ジャケット３５ｂを介して発電機本体３５のケーシング３５ａから熱回収することができる。

【0100】

発電機本体３５の発電電力を変換するコンバータと、コンバータで変換した変換電力を再変換するインバータとを備える。また、低温発熱部は、発電機本体３５の熱の発生部分である発電機本体発熱部８４、コンバータの熱の発生部分であるコンバータ発熱部８２、及びインバータの熱の発生部分であるインバータ発熱部８３を有する。そのため、発電機本体３５、コンバータ、及びインバータから大気に放出される廃熱を回収でき、熱効率を向上させることができる。

【0101】

低温熱媒体（油）は、膨張機２８，３２のケーシング２８ａ，３２ａの冷却ジャケット２８ｂ，３２ｂに流入することにより、冷却ジャケット２８ｂ，３２ｂを介して膨張機２８，３２のケーシング２８ａ，３２ａから熱回収することができる。

【0102】

インバータ発熱部７３はインバータのケーシング７３ａであり、圧縮機側低温熱媒体系統７０はインバータのケーシング７３ａに設けられたヒートシンクを有する。これにより、インバータのケーシング７３ａの熱をヒートシンクを通じて回収でき、熱効率を向上させることができる。

【0103】

コンバータ発熱部８２はコンバータのケーシング８２ａであり、インバータ発熱部８３はインバータのケーシング８３ａであり、発電機側低温熱媒体系統８０はコンバータのケーシング８２ａと、インバータのケーシング８３ａのそれぞれに設けられたヒートシンクを有する。そのため、コンバータと、インバータのケーシング８２ａ，８３ａの熱をヒートシンクを通じて回収でき、熱効率を向上させることができる。

【0104】

圧縮機本体２２，２４は低圧段圧縮機本体２２と高圧段圧縮機本体２４とを備え、膨張機２８，３２は高圧段膨張機２８と低圧段膨張機３２とを備えている。低温加熱部は、第１低温プレヒータ２１と、第２低温プレヒータ２６と、第３低温プレヒータ２９のうちの少なくとも１つを備えている。この構成によれば、高圧段膨張機２８、及び低圧段膨張機３２の駆動力を増加させることができる。これにより発電効率を向上させることができる。

【0105】

第１熱媒タンク４２と第２熱媒タンク５１と低温蓄熱部７６，８６とを備えているので、加熱源として、３つの異なる温度の熱媒体を使い分けることができる。これにより、発電効率を高めることができる。

【0106】

発電機ロス、発電機用インバータロス、コンバータロスを潤滑油冷却構造として熱回収し、潤滑油ポンプの消費電力を潤滑油温度上昇として発生電力ロスを全て熱回収し空気タービンへの給気を再加熱することができる。

【0107】

電気ロスの占める充放電効率への影響は２０％を超え、熱回収することで充放電効率を大きく向上させることが出来る。メカニカルロスは機種により５〜１０％充放電効率に影響を与える。放熱ロスは５％程度充放電効率に影響を与える。これらの低温度熱ロスを回収し、タービン給気前加熱に利用できると最大３０％程度充放電効率を改善できる。

【0108】

なお、本発明では、液体である潤滑油または冷却水を低温熱媒体として使用しているので、ケーシング２２ａ，２４ａ，３５ａ全体の温度差を小さくできる。したがって、圧縮機本体２２，２４と、発電機本体３５のケーシング３５ａの内部で温度差が生じてケーシング２２ａ，２４ａ，３５ａが変形することを回避できる。

【0109】

熱回収する発熱部によって、発熱温度が異なり、潤滑油で蓄熱する場合は８０℃程度を限度となる。また低圧段空気圧縮機２２は吸気を加熱しない限り、１６０℃程度の温度帯となる。高圧段吐出温度はインタークーラ冷却度合の調整により２５０℃程度まで高められる。温度帯により、３種の蓄熱タンク４２，５１，７６（８６）とすることにより空気タービン発電の給気加熱、中間排気加熱の必要温度条件に応じて、加熱源を使い分けることにより、発電効率を向上させることができる。

【0110】

（第２実施形態）
図１１は、本発明の第２実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置１０を示す。図１２は本発明の第２実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置１０の低温熱媒体系統６０を示す。冷却水を低温熱媒体として用いる低温熱回収部と低温熱媒体系統６０を除く他の構成は第１実施形態と実質的に同一である。

【0111】

低温熱媒体系統６０は、冷却水で低温発熱部の熱を回収する冷却水系統６０ａと、潤滑油で低温発熱部の熱を回収する潤滑油系統６０ｄとを有する。

【0112】

冷却水系統６０ａは、低温熱回収部と低温加熱部２１，２６，２９，３６とを通る冷却水の水循環流路であり、中間部分で圧縮機１１側に分岐し三方弁９７に接続される圧縮機側冷却水系統６０ｂと、発電機１３側に分岐し三方弁９７に接続される発電機側冷却水系統６０ｃとを備える。

【0113】

圧縮機側冷却水系統６０ｂには、第２熱交換器７１、第３熱交換器（油水熱交換器）９１、インバータ発熱部７３、電動機発熱部７４、高圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ａ、低圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ｂ、温水タンク９２，水ポンプ９３、三方弁９７が順に配置されている。圧縮機側冷却水系統６０ｂの低温発熱部は、インバータ発熱部７３、電動機発熱部７４、高圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ａ、低圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ｂ、水ポンプ９３である。本実施形態のインバータ発熱部７３、電動機発熱部７４、高圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ａ、及び低圧段圧縮機本体ケーシング発熱部７５Ｂは第１実施形態のものと同一である。

【0114】

第２熱交換器７１は、第１実施形態の第２熱交換器７１と同一である。

【0115】

第３熱交換器（油水熱交換器）９１は、冷却水系統６０ａの冷却水と潤滑油系統６０ｄの潤滑油とを熱交換させる熱交換器である。

【0116】

温水タンク９２は、第１実施形態の圧縮機潤滑油タンク７６に対応する。

【0117】

水ポンプ９３は、第１実施形態のオイルポンプ７７に対応する。

【0118】

三方弁９７は、第１実施形態の三方弁７８と同一である。

【0119】

発電機側冷却水系統６０ｃは、第２熱交換器７１、第３熱交換器（油水熱交換器）９１、コンバータ発熱部８２、インバータ発熱部８３、発電機本体発熱部８４、高圧段タービンケーシング発熱部８５Ａ、低圧段タービンケーシング発熱部８５Ｂ、温水タンク９４，水ポンプ９５、三方弁９７が順に配置されている。発電機側冷却水系統６０ｃの低温発熱部は、コンバータ発熱部８２、インバータ発熱部８３、発電機本体発熱部８４、高圧段タービンケーシング発熱部８５Ａ、低圧段タービンケーシング発熱部８５Ｂである。本実施形態のコンバータ発熱部８２、インバータ発熱部８３、発電機本体発熱部８４、高圧段タービンケーシング発熱部８５Ａ、低圧段タービンケーシング発熱部８５Ｂは第１実施形態のものと同一である。

【0120】

第２熱交換器７１は、圧縮機側冷却水系統６０ｂの第２熱交換器７１と共通である。

【0121】

第３熱交換器（油水熱交換器）９１は、圧縮機側冷却水系統６０ｂの第３熱交換器（油水熱交換器）９１と共通である。

【0122】

温水タンク９４は、第１実施形態のタービン潤滑油タンク８６に対応する。

【0123】

水ポンプ９５は、第１実施形態のオイルポンプ８７に対応する。

【0124】

潤滑油系統６０ｄは油循環流路であり、潤滑油系統６０ｄの低温発熱部７２Ａ，７２Ｂ，８１Ａ，８１Ｂ，９８，９９を通って油を循環させる流路である。潤滑油系統６０ｄは、圧縮機側潤滑油系統６０ｅと発電機側潤滑油系統６０ｆとを備えている。圧縮機側潤滑油系統６０ｅと発電機側潤滑油系統６０ｆのそれぞれは、第３熱交換器（油水熱交換器）９１の流路入口と流路出口に接続されている。すなわち、潤滑油系統６０ｄの油は、圧縮機側潤滑油系統６０ｅと発電機側潤滑油系統６０ｆのそれぞれで循環する。

【0125】

圧縮機側潤滑油系統６０ｅでは、第３熱交換器（油水熱交換器）９１、低圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ａ、高圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ｂ、オイルポンプ９８が順に配置されている。本実施形態の低圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ａ、高圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部７２Ｂは第１実施形態のものと同一である。第３熱交換器（油水熱交換器）９１は、冷却水系統６０ａの第３熱交換器（油水熱交換器）９１と共通である。オイルポンプ９８は、圧縮機１１での作動流体圧縮時に作動し、圧縮機側潤滑油系統６０ｅの油を循環させる。

【0126】

発電機側潤滑油系統６０ｆでは、第３熱交換器（油水熱交換器）９１、低圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ｂ、高圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ａ、オイルポンプ９９が順に配置されている。本実施形態の低圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ｂ、高圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ａは第１実施形態のものと同一である。第３熱交換器（油水熱交換器）９１は、冷却水系統６０ａの第３熱交換器（油水熱交換器）９１と共通である。オイルポンプ９９は、発電機１３での発電時に作動し、発電機側潤滑油系統６０ｆの油を循環させる。

【0127】

圧縮機１１での作動流体圧縮時、制御装置（図示せず）によって、電動機入力電力に比例させて制御される。電動機入力電力に応じた回転数制御により、圧縮機側潤滑油系統６０ｅのオイルポンプ９８が作動する。これにより、圧縮機側潤滑油系統６０ｅでは、潤滑油の循環によって低温発熱部７２Ａ，７２Ｂから熱が回収される。また、オイルポンプ９８の熱が潤滑油によって回収される。

【0128】

一方、低温熱媒体系統６０の水循環流路６０ａでは、弁１０２が開弁され、冷却水が吸気プレヒータ２１から流入し、第２熱交換器７１で冷却水流路の冷却水と熱交換して冷却される。第２熱交換器７１を通過した冷却水は、第３熱交換器９１で、潤滑油系統６０ｅで既に熱が回収された潤滑油と熱交換し加熱される。その際、潤滑油系統６０ｅの油は冷却され、第３熱交換器９１から流出する。第３熱交換器９１では、油循環流路６０ｅの油を介して油系統低温熱回収部７２Ａ，７２Ｂ，９８で回収した熱を水循環流路６０ａの水に移動させて回収する。

【0129】

第３熱交換器９１を通過した水は、圧縮機側冷却水系統６０ｂの低温熱回収部を通過して熱を回収し、温水タンク（低温蓄熱部）９２で蓄熱される。温水タンク９２の水は、水ポンプ９３の作動により、三方弁９７を通過し、吸気プレヒータ２１に送られる。なお、発電機２８、３２で発電を行っていないので、弁１１１，１１２の閉弁により、低温熱媒体はロス回収熱プレヒータ２６、ロス回収熱インターヒータ２９に送られない。この状態では、低温熱媒体に余剰の熱回収があるため、上述したように、弁１０２が開弁され、低温熱媒体は吸気プレヒータ（第１低温プレヒータ）２１へ送られる。吸気プレヒータ２１では、低圧段圧縮機本体２２へ吸い込まれる空気が圧縮機側低温熱媒体系統７０の低温熱媒体と熱交換する。これにより、空気が加熱され、低温熱媒体が冷却される。

【0130】

発電機１３での発電時、低温熱媒体系統６０の潤滑油系統６０ｄでは、潤滑油によって低圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ｂと高圧段タービン摩擦熱発熱部８１Ａとから熱が回収される。また、オイルポンプ９９の熱が潤滑油によって回収される。

【0131】

一方、低温熱媒体系統６０の水循環流路６０ａでは、弁１１１，１１２の開弁により、冷却水がロス回収熱プレヒータ２６、ロス回収熱インターヒータ２９から流入し、第２熱交換器７１で冷却水流路の冷却水と熱交換して冷却される。第２熱交換器７１を通過した冷却水は、第３熱交換器９１で、潤滑油系統６０ｆで既に熱が回収された潤滑油と熱交換し加熱される。その際、潤滑油系統６０ｆの油は冷却され、第３熱交換器９１から流出する。第３熱交換器９１では、潤滑油系統６０ｆの油を介して油系統低温熱回収部８１Ａ，８２Ｂ，９９で回収した熱を水循環流路６０ａの水に移動させて回収する。

【0132】

第３熱交換器９１を通過した水は、発電機１３側の水循環流路６０ａ（発電機側冷却水系統６０ｃ）の低温熱回収部８２，８３，８４，８５Ａ，８５Ｂを通過して熱を回収し、温水タンク（低温蓄熱部）９４で蓄熱される。温水タンク９４の水は、水ポンプ９５の作動により、三方弁９７を通過し、ロス回収熱プレヒータ２６、ロス回収熱インターヒータ２９に送られ、ロス回収熱プレヒータ２６、ロス回収熱インターヒータ２９で圧縮空気と熱交換して冷却され、低温熱媒体系統６０の低温熱回収部側へ送られる。なお、弁１０２は閉弁され、低温熱媒体（水）は吸気プレヒータ（第１低温プレヒータ）２１へ送られない。

【0133】

上記では、作動流体圧縮時の動作、及び発電時の動作のそれぞれについて説明したが、作動流体圧縮の動作、及び発電の動作を同時に実行することも可能である。

【0134】

作動流体圧縮のみの実行、発電のみの実行、作動流体圧縮及び発電の実行、及び作動流体圧縮及び発電の停止のいずれの場合においても、油面センサ１０８により、タービン潤滑油タンク８６の油面が予め決められた下限に到達したことが検出されると、制御装置（図示せず）はバイパス流路１０４の弁１０５を開弁する。

【0135】

本発明によれば、圧縮機１１と、発電機１３の低温発熱部３６，７２Ａ，７２Ｂ，７３，７４，７５Ａ，７５Ｂ，８１Ａ，８１Ｂ，８２，８３，８４，８５Ａ，８５Ｂ，９３，９５，９８，９９の熱を、潤滑油系統６０ｄの油と、水循環流路６０ａの冷却水を介して確実に回収できる。これにより、熱効率を向上させることができる。したがって、圧縮流体貯蔵発電装置１０において、低温熱源の熱の再利用による発電効率の向上を実現できる。すなわち、圧縮流体貯蔵発電装置１０において、発電に利用されずに低温発熱部３６，７２Ａ，７２Ｂ，７３，７４，７５Ａ，７５Ｂ，８１Ａ，８１Ｂ，８２，８３，８４，８５Ａ，８５Ｂ，９３，９５，９８，９９で廃棄される熱を最小限にとどめ、熱効率を向上させ発電効率を向上させることができる。

【0136】

（第３実施形態）
図１３は本発明の第３実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置１０を示す。図１４は本発明の第３実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置１０の低温熱媒体系統６０を示す。なお、図１３においては、低温熱媒体系統６０の記載を省略している。

【0137】

本実施形態における構成は、空気系統２０のアフタークーラ２５と蓄圧タンク１２との間にサブアフタークーラ８８を設けるとともに、低温熱媒体系統６０から分岐し、低温熱媒体系統６０に合流する低温熱回収流路１０１を設けた点を除いて、第１実施形態の構成と同一である。低温熱回収流路１０１の一端は、低温熱媒体系統６０の圧縮機側低温熱媒体系統７０と発電機側低温熱媒体系統８０の分岐部分に接続され、他端は、圧縮機側低温熱媒体系統７０の圧縮機潤滑油タンク７６に接続されている。図１３のＣで示した接続部と、図１４のＣで示した接続部とが接続され、図１３のＤで示した接続部と、図１４のＤで示した接続部とが接続される。）

【0138】

サブアフタークーラ８８は、空気系統２０の圧縮空気と、低温熱回収流路１０１の低温熱媒体とを熱交換させる熱交換器である。

【0139】

作動流体圧縮時、空気系統２０では、第１実施形態と同様に、圧縮空気が流れている。一方、低温熱媒体系統６０では、第２熱交換器７１を通過した低温熱媒体が、圧縮機側低温熱媒体系統７０と発電機側低温熱媒体系統８０と低温熱回収流路１０１とに流れる。

【0140】

低温熱回収流路１０１を流れる低温熱媒体はサブアフタークーラ８８の熱媒体入口から流入し、熱媒体出口から流出する。サブアフタークーラ８８では、流入した熱媒体が、空気系統２０の圧縮空気との熱交換により加熱される。サブアフタークーラ８８で加熱された低温熱媒体は、低温熱回収流路１０１を通って、圧縮機潤滑油タンク７６に流れて貯蔵される。すなわち、圧縮機潤滑油タンク７６に低温熱媒体（油）を貯蔵することにより低温熱媒体（油）の熱が蓄熱される。空気系統２０の圧縮空気は、前記熱交換により、大気温度に近い温度まで冷却され、蓄圧タンク（蓄圧部）１２に流れる。

【0141】

この構成によれば、蓄圧タンク１２への投入する圧縮空気の温度を大気温度に近付け、蓄圧タンク１２での放熱ロスを低減するとともに、残存圧縮熱を低温熱媒体（油）へ回収することができる。

【0142】

本発明によれば、蓄圧タンク１２で貯蔵する圧縮空気をさらに冷却できる。これにより、蓄圧タンク１２から圧縮空気の熱が放熱することを回避できる。また、圧縮空気の圧力低下を抑制できる。蓄圧タンク１２において、圧縮空気の温度低下に伴うドレンの発生量を減少させることができる。

【0143】

（第４実施形態）
図１５Ａ及び図１５Ｂは本発明の第４実施形態に係る圧縮流体貯蔵発電装置１０の蓄熱タンク群を示す。図１５Ａは平面図、図１５Ｂは正面図である。

【0144】

本実施形態の圧縮流体貯蔵発電装置１０は、例えば長さが２０フィートであるコンテナ１２０を備える。コンテナ１２０に蓄熱タンク群、熱交換器群、及びポンプ群が収納されている。この点を除いて本実施形態の構成は、第１実施形態（図１から図１０参照）と実質的に同一である。

【0145】

蓄熱タンク群とは、第１熱媒タンク４２、第２熱媒タンク５１、圧縮機潤滑油タンク７６、タービン潤滑油タンク８６、及び熱媒戻りタンク４４を含む。コンテナ１２０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。）であることが好ましい。

【0146】

熱交換器群は、第１熱交換器４５及び第２熱交換器７１を含む。なお、第１熱交換器４５は、図１５Ｂの第２熱媒回収ポンプ５２よりも奥に位置しているため、図１５Ａ，図１５Ｂには示されていない。

【0147】

ポンプ群は、第１熱媒回収ポンプ４３、第２熱媒回収ポンプ５２、熱媒供給ポンプ４１、オイルポンプ７７，８７を含む。なお、第１熱媒回収ポンプ４３は、図１５Ｂの第２熱媒回収ポンプ５２よりも奥に位置しているため、図１５Ａ，図１５Ｂには示されていない。

【0148】

コンテナ１２０に収容することにより、蓄熱タンク群における放熱による熱損失を防止し、発電効率の低下を防止できる。また、コンテナ型であることで運搬及び現地施工が容易であり、蓄熱タンク群がコンテナ１２０内に収容されているためこれらが風雨にさらされることが無くなり屋外での設置が可能である。また、断熱コンテナであれば、より確実に放熱を防止できる。

【0149】

本実施形態では、第１熱交換器４５、第１熱媒回収ポンプ４３、第２熱媒回収ポンプ５２、熱媒供給ポンプ４１、第２熱交換器７１、オイルポンプ７７、及びオイルポンプ８７は、蓄熱タンク群と共通のコンテナ１２０内に収納されている。しかし、これらの熱交換器群及びポンプ群は、必ずしも蓄熱タンク群と同じコンテナ１２０に収納されている必要はない。即ち、コンテナ１２０とは別のコンテナに収納されてもよいし、外部に配置されてもよい。好ましくは、運搬及び現地施工が容易となるため、コンテナ１２０内に配置されている方がよい。

【0150】

蓄熱タンク群についての熱媒体を流動させる配管及び接続構成は第１実施形態と同様である。

【0151】

また、図１６に示すように、本実施形態のコンテナ１２０は、第１熱媒タンク４２と第２熱媒タンク５１と圧縮機潤滑油タンク７６とタービン潤滑油タンク８６と、熱媒戻りタンク４４とを分けて収納するよう内部に仕切り１２１を備えることが好ましい。第１熱媒タンク４２と第２熱媒タンク５１と圧縮機潤滑油タンク７６とタービン潤滑油タンク８６と、熱媒戻りタンク４４とでは、内部に貯蔵する熱媒体の温度が異なっている。具体的には前者の温度が高く、後者の温度が低い。従って、これらの間に仕切り１２１を設けることで空間を分けることができ、特に前者の放熱による熱損失を防止できる。また、仕切り１２１を断熱材により構成することでさらに熱損失を防止することもできる。なお、コンテナ１２０は、第１熱媒タンク４２と第２熱媒タンク５１と圧縮機潤滑油タンク７６とタービン潤滑油タンク８６とを収納する第１コンテナ１２２と、熱媒戻りタンク４４を収納する第２コンテナ１２３とを備えてもよい。

【0152】

なお、本発明は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、以下に例示するように、変更が可能である。

【0153】

以上の実施形態では、圧縮機本体２２，２４が容積型のスクリュ圧縮機本体であり、かつ膨張機２８，３２が容積型のスクリュ膨張機である構成を説明したが、これに限定されない。例えば、圧縮機本体２２，２４が容積型のスクリュ圧縮機本体であり、かつ膨張機２８，３２が速度型の膨張機であってもよいし、圧縮機本体２２，２４が速度型の圧縮機本体であり、かつ膨張機２８，３２が容積型のスクリュ膨張機であってもよい。

【0154】

容積型圧縮機本体２２，２４がオイルフリースクリュ空気圧縮機本体であり、容積型タービン２８，３２がオイルフリースクリュタービンであってもよい。この構成によれば、油冷スクリュ空気圧縮機本体の吐出温度と比較して、オイルフリースクリュ空気圧縮機本体２２，２４の吐出温度を大幅に上昇させることができるとともに、膨張機２８，３２へ供給する作動流体の加熱温度を大幅に上昇させることができる。作動流体中に油分が混入する可能性を排除できるので、蓄圧部１２の内部で油分が劣化する可能性を排除できる。すなわち、蓄圧部１２の内部で油分の酸化反応が生じることによる自然発火の危険性を排除できる。

【0155】

圧縮機１１側の低温熱媒体系統６０と発電機１３側の低温熱媒体系統６０とを別々に設けてもよい。また、圧縮機１１側の低温熱回収部と発電機１３側の低温熱回収部の一方のみを設けてもよい。

【0156】

低温発熱部は低温熱回収部に少なくとも１つ含まれていればよい。

【0157】

上記実施形態では、低圧段膨張機３２からの圧縮空気をそのまま大気に放出せずにアフタークーラ３６で熱回収した後、大気に放出するようにしたが、低圧段膨張機３２からの圧縮空気の熱回収は、これに限らない。ロス回収熱プレヒータ２６で低温熱媒体の替わりに低圧段膨張機３２からの圧縮空気を用いることによって、蓄圧タンク１２から膨張機２８に流れる空気と圧縮空気との熱交換によって圧縮空気の熱が回収された後、放気サイレンサを介して放出してもよい。また、アフタークーラ３６とロス回収熱プレヒータ２６の両方で低圧段膨張機からの圧縮空気の熱回収を行なってもよい。

【0158】

上記実施形態では、空気圧縮機１１も空気発電機１３も二段式を採用しているが、一段式を採用してもよい。

【0159】

第１高温熱媒タンク４２と第２高温熱媒タンク５１と低温熱媒タンク７６（９２），８６（９４）のうち、２種のタンクを１つのタンクで共用してもよい。

【0160】

蓄圧タンク１２は、鋼製タンクや、坑道を利用したタンクや、水中に沈めた袋体のタンクであってもよい。また、鋼製タンクは地下に埋設したものであってもよい。

【0161】

上記実施形態では、空気圧縮機と空気発電機とはそれぞれ一台である例を示したが、複数台並列に接続したものであってもよい。入力される電力量、出力される電力量（ｋＷ)に応じて台数を選択すればよい。

【0162】

低温熱媒体は、水であってもよい。

【0163】

本発明においては、低温熱媒体系統６０は、前記３つの低温加熱部２１，２６，２９の少なくとも１つと接続されていればよく、前記３つの低温加熱部２１，２６，２９全てと接続されていなくてもよい。

【0164】

上記実施形態では、低温蓄熱部として圧縮機潤滑油タンク７６とタービン潤滑油タンク８６をコンテナ１２０に収納するものを例示したが、コンテナ１２０に収納する低温蓄熱部は、これに限らない。コンテナ１２０に収納する低温蓄熱部は温水タンク９２，９４であってもよい。

【0165】

上記実施形態では、同じ空間内に高温蓄熱部と低温蓄熱部を収納する第１コンテナを例示したが、第１コンテナは、これに限らない。第１コンテナは、高温蓄熱部を収納する空間と低温蓄熱部を収納する空間とに分ける仕切りを備えてもよく、高温蓄熱部および低温蓄熱部を複数に分けて収納するような複数のコンテナからなるものであってもよい。

【符号の説明】

【0166】

１０ 圧縮流体貯蔵発電装置
１１ 圧縮機
１２ 蓄圧タンク（蓄圧部）
１３ 発電機
２０ 空気系統
２１ 吸気プレヒータ（第１低温プレヒータ）（低温加熱部）
２２ 低圧段圧縮機本体
２２ａ ケーシング
２２ｂ 冷却ジャケット（低温熱回収部）
２３ インタークーラ（高温熱回収部）
２３ａ 空気入口
２３ｂ 空気出口
２３ｃ 熱媒体入口
２３ｄ 熱媒体出口
２４ 高圧段圧縮機本体
２４ａ ケーシング
２４ｂ 冷却ジャケット（低温熱回収部）
２５ アフタークーラ（高温熱回収部）
２５ａ 空気入口
２５ｂ 空気出口
２５ｃ 熱媒体入口
２５ｄ 熱媒体出口
２６ ロス回収熱プレヒータ（第２低温プレヒータ）（低温加熱部）
２７ プレヒータ（高温加熱部）
２７ａ 空気入口
２７ｂ 空気出口
２７ｃ 熱媒体入口
２７ｄ 熱媒体出口
２８ 高圧段膨張機
２８ａ ケーシング
２８ｂ 冷却ジャケット（低温熱回収部）
２９ ロス回収熱インターヒータ（第３低温プレヒータ）（低温加熱部）
３１ インターヒータ（高温加熱部）
３１ａ 空気入口
３１ｂ 空気出口
３１ｃ 熱媒体入口
３１ｄ 熱媒体出口
３２ 低圧段膨張機
３２ａ ケーシング
３２ｂ 冷却ジャケット（低温熱回収部）
３４ 電動機（駆動源）
３４ａ 電動機のケーシング
３４ｂ 冷却ジャケット（低温熱回収部）
３５ 発電機本体
３５ａ ケーシング
３５ｂ 冷却ジャケット（低温熱回収部）
３６ 発電機側アフタークーラ（低温発熱部）,（低温熱回収部）
３７ 圧縮空気温度センサ
４０ 第１高温熱媒体系統
４１ 熱媒供給ポンプ
４２ 第１熱媒タンク（第１高温蓄熱部）
４３ 第１熱媒回収ポンプ
４４ 熱媒戻りタンク
４５ 第１熱交換器
４６ 三方弁
４７ バイパス流路
５０ 第２高温熱媒体系統
５１ 第２熱媒タンク（第２高温蓄熱部）
５２ 第２熱媒回収ポンプ
６０ 低温熱媒体系統
６０ａ 冷却水系統
６０ｂ 圧縮機側冷却水系統
６０ｃ 発電機側冷却水系統
６０ｄ 潤滑油系統
６０ｅ 圧縮機側潤滑油系統
６０ｆ 発電機側潤滑油系統
７０ 圧縮機側低温熱媒体系統
７０ａ 油循環流路
７１ 第２熱交換器
７２Ａ 低圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
７２Ｂ 高圧段圧縮機本体摩擦熱発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
７３ インバータ発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
７３ａ インバータのケーシング
７４ 電動機発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
７５Ａ 高圧段圧縮機本体ケーシング発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
７５Ｂ 低圧段圧縮機本体ケーシング発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
７６ 圧縮機潤滑油タンク（低温蓄熱部）
７７ オイルポンプ（低温発熱部）（低温熱回収部）
７８ 三方弁
７９ 連通路
７９ａ 逆止弁
８０ 発電機側低温熱媒体系統
８０ａ 油循環流路
８１Ａ 高圧段タービン摩擦熱発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
８１Ｂ 低圧段タービン摩擦熱発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
８２ コンバータ発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
８２ａ コンバータのケーシング
８３ インバータ発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
８３ａ インバータのケーシング
８４ 発電機本体発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
８５Ａ 高圧段タービンケーシング発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
８５Ｂ 低圧段タービンケーシング発熱部（低温発熱部）（低温熱回収部）
８６ タービン潤滑油タンク（低温蓄熱部）
８７ オイルポンプ（低温発熱部）（低温熱回収部）
８８ サブアフタークーラ
９１ 第３熱交換器（油水熱交換器）
９２ 温水タンク（低温蓄熱部）
９３ 水ポンプ
９４ 温水タンク（低温蓄熱部）
９５ 水ポンプ
９６ 連通路
９６ａ 逆止弁
９７ 三方弁
９８ オイルポンプ（低温発熱部）
９９ オイルポンプ（低温発熱部）
１０１ 低温熱回収流路
１０２ 弁
１０４ バイパス流路
１０５ 弁
１０６ 流路
１０８ 油面センサ
１１１ 弁
１１２ 弁
１２０ コンテナ
１２１ 仕切り
１２２ 第１コンテナ
１２３ 第２コンテナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15A】

【図15B】

【図16】