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特開2024-175243圧縮空気貯蔵容器と前記圧縮空気貯蔵容器を含む圧縮空気貯蔵装置
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024175243
(43)【公開日】2024-12-18
(54)【発明の名称】圧縮空気貯蔵容器と前記圧縮空気貯蔵容器を含む圧縮空気貯蔵装置
(51)【国際特許分類】
F15B 1/00 20060101AFI20241211BHJP
F02C 1/00 20060101ALI20241211BHJP
【ＦＩ】
F15B1/00 B
F02C1/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】18
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023092861
(22)【出願日】2023-06-06
(71)【出願人】
【識別番号】000222174
【氏名又は名称】東洋エンジニアリング株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087642
【弁理士】
【氏名又は名称】古谷 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100203242
【弁理士】
【氏名又は名称】河戸 春樹
(72)【発明者】
【氏名】家合 克典
(72)【発明者】
【氏名】岡島 聡
【テーマコード（参考）】
3H086
【Ｆターム（参考）】
3H086AA18
3H086AB04
3H086AD01
3H086AD11
3H086AD37
(57)【要約】
【課題】圧縮空気を貯蔵する圧縮空気貯蔵容器１の提供。
【解決手段】筒状容器10が第１のガス空間30を有し、袋状隔離膜20が第２のガス空間31を有している。第１のガスの供給・排出口35から第１のガスが第１のガス空間30内に供給され、第２のガス空間31内の第２のガスが第２のガスの供給・排出口36から排出され、袋状隔離膜20内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間30の容積が増加され、第２のガスの供給・排出口36から第２のガスが第２のガス空間31内に供給され、袋状隔離膜20内の容積が増加されることで第１のガス空間30の容積が減少される。
【選択図】図１
【解決手段】筒状容器10が第１のガス空間30を有し、袋状隔離膜20が第２のガス空間31を有している。第１のガスの供給・排出口35から第１のガスが第１のガス空間30内に供給され、第２のガス空間31内の第２のガスが第２のガスの供給・排出口36から排出され、袋状隔離膜20内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間30の容積が増加され、第２のガスの供給・排出口36から第２のガスが第２のガス空間31内に供給され、袋状隔離膜20内の容積が増加されることで第１のガス空間30の容積が減少される。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
横置きで使用される両端が閉塞された筒状容器と、前記筒状容器の内部に配置された袋状隔離膜を有している圧縮空気貯蔵容器であって、
前記両端が閉塞された筒状容器が、前記筒状容器内の前記袋状隔離膜の外側の空間である第１のガス空間と、前記袋状隔離膜の内部の第２のガス空間を有し、前記第１のガス空間と接続された第１のガスの供給・排出口と、前記第２のガス空間と接続される第２のガスの供給・排出口を有しており、
第１のガスの供給・排出と、第２のガスの排出・供給の操作によって、第２のガス空間の容積が最小容積まで減少されたり、最大容積まで増加されたりするものであり、
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスの供給・排出口から第１のガスが第１のガス空間内に供給され、第２のガス空間内の第２のガスが前記第２のガスの供給・排出口から排出され、前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間の容積が増加され、
前記第２のガスの供給・排出口から第２のガスが供給されて前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が増加され、前記第１のガス空間内の第１のガスが前記第１のガスの供給・排出口から排出されることで第１のガス空間の容積が減少されるものである、圧縮空気貯蔵容器。
前記両端が閉塞された筒状容器が、前記筒状容器内の前記袋状隔離膜の外側の空間である第１のガス空間と、前記袋状隔離膜の内部の第２のガス空間を有し、前記第１のガス空間と接続された第１のガスの供給・排出口と、前記第２のガス空間と接続される第２のガスの供給・排出口を有しており、
第１のガスの供給・排出と、第２のガスの排出・供給の操作によって、第２のガス空間の容積が最小容積まで減少されたり、最大容積まで増加されたりするものであり、
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスの供給・排出口から第１のガスが第１のガス空間内に供給され、第２のガス空間内の第２のガスが前記第２のガスの供給・排出口から排出され、前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間の容積が増加され、
前記第２のガスの供給・排出口から第２のガスが供給されて前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が増加され、前記第１のガス空間内の第１のガスが前記第１のガスの供給・排出口から排出されることで第１のガス空間の容積が減少されるものである、圧縮空気貯蔵容器。
【請求項2】
横置きで使用される両端が閉塞された筒状容器と、前記筒状容器の内部に配置された袋状隔離膜を有している圧縮空気貯蔵容器であって、
前記両端が閉塞された筒状容器が、前記筒状容器内の前記袋状隔離膜の外側の空間である第１のガス空間と、前記袋状隔離膜の内部の第２のガス空間を有し、前記第１のガス空間と接続された第１のガスの供給・排出口と、前記第２のガス空間と接続される第２のガスの供給・排出口を有しており、
第１のガスの供給・排出と、第２のガスの排出・供給の操作によって、第２のガス空間の容積が最小容積まで減少されたり、最大容積まで増加されたりするものであり、
前記袋状隔離膜が、前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部と前記筒状容器の内表面が結合されることで支持されているものであり、
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスの供給・排出口から第１のガスが第１のガス空間内に供給され、第２のガス空間内の第２のガスが前記第２のガスの供給・排出口から排出され、前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間の容積が増加され、
前記第２のガスの供給・排出口から第２のガスが供給されて前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が増加され、前記第１のガス空間内の第１のガスが前記第１のガスの供給・排出口から排出されることで第１のガス空間の容積が減少されるものである、圧縮空気貯蔵容器。
前記両端が閉塞された筒状容器が、前記筒状容器内の前記袋状隔離膜の外側の空間である第１のガス空間と、前記袋状隔離膜の内部の第２のガス空間を有し、前記第１のガス空間と接続された第１のガスの供給・排出口と、前記第２のガス空間と接続される第２のガスの供給・排出口を有しており、
第１のガスの供給・排出と、第２のガスの排出・供給の操作によって、第２のガス空間の容積が最小容積まで減少されたり、最大容積まで増加されたりするものであり、
前記袋状隔離膜が、前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部と前記筒状容器の内表面が結合されることで支持されているものであり、
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスの供給・排出口から第１のガスが第１のガス空間内に供給され、第２のガス空間内の第２のガスが前記第２のガスの供給・排出口から排出され、前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間の容積が増加され、
前記第２のガスの供給・排出口から第２のガスが供給されて前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が増加され、前記第１のガス空間内の第１のガスが前記第１のガスの供給・排出口から排出されることで第１のガス空間の容積が減少されるものである、圧縮空気貯蔵容器。
【請求項3】
前記両端が閉塞された筒状容器が、第１端面と、前記第１端面とは軸方向反対側の第２端面と、前記第１端面と前記第２端面の間の周面を有しているものであり、
前記第１のガスの供給・排出口が、前記筒状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面のうちの前記上側周面に形成され、前記第２のガスの供給・排出口が前記下側周面に形成されているものであり、
前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部が、前記袋状隔離膜が上下に等分割されたときの上側外表面と下側外表面の境界線上に形成された突起部と、前記境界線より上側に形成されている残部の突起部を有しているものであり、
前記境界線より上側の突起部が、前記第２のガスの供給・排出口と前記筒状容器の軸方向位置が近接する位置にあるものである、請求項２記載の圧縮空気貯蔵容器。
前記第１のガスの供給・排出口が、前記筒状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面のうちの前記上側周面に形成され、前記第２のガスの供給・排出口が前記下側周面に形成されているものであり、
前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部が、前記袋状隔離膜が上下に等分割されたときの上側外表面と下側外表面の境界線上に形成された突起部と、前記境界線より上側に形成されている残部の突起部を有しているものであり、
前記境界線より上側の突起部が、前記第２のガスの供給・排出口と前記筒状容器の軸方向位置が近接する位置にあるものである、請求項２記載の圧縮空気貯蔵容器。
【請求項4】
前記両端が閉塞された筒状容器が、第１端面と、前記第１端面とは軸方向反対側の第２端面と、前記第１端面と前記第２端面の間の周面を有しているものであり、
前記第１のガスの供給・排出口が、前記筒状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面のうちの前記上側周面に形成され、前記第２のガスの供給・排出口が前記下側周面に形成されているものであり、
前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部が、前記袋状隔離膜が上下に等分割されたときの上側外表面と下側外表面の境界線上に形成されているものである、請求項２記載の圧縮空気貯蔵容器。
前記第１のガスの供給・排出口が、前記筒状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面のうちの前記上側周面に形成され、前記第２のガスの供給・排出口が前記下側周面に形成されているものであり、
前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部が、前記袋状隔離膜が上下に等分割されたときの上側外表面と下側外表面の境界線上に形成されているものである、請求項２記載の圧縮空気貯蔵容器。
【請求項5】
前記両端が閉塞された筒状容器が、第１端面と、前記第１端面とは軸方向反対側の第２端面と、前記第１端面と前記第２端面の間の周面を有しているものであり、
前記第１のガスの供給・排出口が、前記筒状容器が上下に二分割されたときの上側周面と下側周面のうちの前記上側周面に形成され、前記第２のガスの供給・排出口が前記下側周面に形成されているものであり、
前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部が、前記袋状隔離膜が上下に等分割されたときの上側外表面と下側外表面の境界線より上側に形成されているものである、請求項２記載の圧縮空気貯蔵容器。
前記第１のガスの供給・排出口が、前記筒状容器が上下に二分割されたときの上側周面と下側周面のうちの前記上側周面に形成され、前記第２のガスの供給・排出口が前記下側周面に形成されているものであり、
前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部が、前記袋状隔離膜が上下に等分割されたときの上側外表面と下側外表面の境界線より上側に形成されているものである、請求項２記載の圧縮空気貯蔵容器。
【請求項6】
前記筒状容器の内表面と前記袋状隔離膜の突起部の結合方法が、前記筒状容器周面に設置された取付具と前記袋状隔離膜の突起部が結合具により結合されているものである、請求項２記載の圧縮空気貯蔵容器。
【請求項7】
前記第２のガスの供給・排出口が、前記第２のガスの供給・排出口から内側に突き出された第１筒状接続口を有し、
前記袋状隔離膜が、前記袋状隔離膜から外側に突き出された第２筒状接続口を有しており、
前記第１筒状接続口の外側から前記第２筒状接続口が嵌め込まれ、内側の前記第１筒状接続口と外側の前記第２筒状接続口が、締め付け具などにより密封固定されているものである、請求項１または２記載の圧縮空気貯蔵容器。
前記袋状隔離膜が、前記袋状隔離膜から外側に突き出された第２筒状接続口を有しており、
前記第１筒状接続口の外側から前記第２筒状接続口が嵌め込まれ、内側の前記第１筒状接続口と外側の前記第２筒状接続口が、締め付け具などにより密封固定されているものである、請求項１または２記載の圧縮空気貯蔵容器。
【請求項8】
前記両端が閉塞された筒状容器が、第１端面と、前記第１端面とは軸方向反対側の第２端面と、前記第１端面と前記第２端面の間の周面を有しているものであり、
前記筒状容器の周面が、前記筒状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面を有しているものであり、
前記上側周面の内表面には、前記上側周面の内表面と前記袋状隔離膜の外表面との間隔を計測または検知できるセンサーが配置され、
前記センサーが、前記袋状隔離膜の第２のガス空間の容積が減少され、または前記袋状隔離膜の第２のガス空間の容積が増加されたときの前記上側周面の内表面と、前記袋状隔離膜の前記突起部より上側の外表面との間隔を計測または検知できるものである、請求項１または２記載の圧縮空気貯蔵容器。
前記筒状容器の周面が、前記筒状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面を有しているものであり、
前記上側周面の内表面には、前記上側周面の内表面と前記袋状隔離膜の外表面との間隔を計測または検知できるセンサーが配置され、
前記センサーが、前記袋状隔離膜の第２のガス空間の容積が減少され、または前記袋状隔離膜の第２のガス空間の容積が増加されたときの前記上側周面の内表面と、前記袋状隔離膜の前記突起部より上側の外表面との間隔を計測または検知できるものである、請求項１または２記載の圧縮空気貯蔵容器。
【請求項9】
球体状容器と、前記球体状容器の内部に配置された袋状隔離膜を有している圧縮空気貯蔵容器であって、
前記球体状容器が、前記球体状容器内の前記袋状隔離膜の外側の空間である第１のガス空間と、前記袋状隔離膜の内側の第２のガス空間を有し、前記第１のガス空間と接続された第１のガスの供給・排出口と、前記第２のガス空間と接続された第２のガスの供給・排出口を有しており、
第１のガス供給・排出と、第２のガスの排出・供給の操作によって、第２のガス空間の容積が最小容積まで減少されたり、最大容積まで増加されたりするものであり、
前記第１のガスの供給・排出口から第１のガスが第１のガス空間内に供給され、第２のガス空間内の第２のガスが前記第２のガスの供給・排出口から排出され、前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間の容積が増加され、
前記第２のガスの供給・排出口から第２のガスが供給されて前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が増加され、前記第１のガス空間内の第１のガスが前記第１のガスの供給・排出口から排出されることで第１のガス空間の容積が減少されるものである、圧縮空気貯蔵容器。
前記球体状容器が、前記球体状容器内の前記袋状隔離膜の外側の空間である第１のガス空間と、前記袋状隔離膜の内側の第２のガス空間を有し、前記第１のガス空間と接続された第１のガスの供給・排出口と、前記第２のガス空間と接続された第２のガスの供給・排出口を有しており、
第１のガス供給・排出と、第２のガスの排出・供給の操作によって、第２のガス空間の容積が最小容積まで減少されたり、最大容積まで増加されたりするものであり、
前記第１のガスの供給・排出口から第１のガスが第１のガス空間内に供給され、第２のガス空間内の第２のガスが前記第２のガスの供給・排出口から排出され、前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間の容積が増加され、
前記第２のガスの供給・排出口から第２のガスが供給されて前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が増加され、前記第１のガス空間内の第１のガスが前記第１のガスの供給・排出口から排出されることで第１のガス空間の容積が減少されるものである、圧縮空気貯蔵容器。
【請求項10】
前記袋状隔離膜が、前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部と前記球体状容器の内表面が結合されることで、前記袋状隔離膜が前記球体状容器の内表面に支持されているものであり、
前記球体状容器内の前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部が、前記袋状隔離膜が上下に等分割されたときの上側外表面と下側外表面との境界線上に形成されており、
前記球体状容器の周面が、前記球体状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面を有しているものであり、
前記第１のガスの供給・排出口が前記上側周面に形成されており、前記第２のガスの供給・排出口が前記下側周面に形成されているものである、請求項９記載の圧縮空気貯蔵容器。
前記球体状容器内の前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部が、前記袋状隔離膜が上下に等分割されたときの上側外表面と下側外表面との境界線上に形成されており、
前記球体状容器の周面が、前記球体状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面を有しているものであり、
前記第１のガスの供給・排出口が前記上側周面に形成されており、前記第２のガスの供給・排出口が前記下側周面に形成されているものである、請求項９記載の圧縮空気貯蔵容器。
【請求項11】
前記袋状隔離膜が、前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部と前記球体状容器の内表面が結合されることで、前記袋状隔離膜が前記球体状容器の内表面に支持されているものであり、
前記球体状容器内の前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部が、前記袋状隔離膜が上下に等分割されたときの上側外表面と下側外表面の境界線より上側に形成されており、
前記球体状容器の周面が、前記球体状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面を有しているものであり、
前記第１のガスの供給・排出口が前記上側周面に形成されており、前記第２のガスの供給・排出口が前記下側周面に形成されているものである、請求項９記載の圧縮空気貯蔵容器。
前記球体状容器内の前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部が、前記袋状隔離膜が上下に等分割されたときの上側外表面と下側外表面の境界線より上側に形成されており、
前記球体状容器の周面が、前記球体状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面を有しているものであり、
前記第１のガスの供給・排出口が前記上側周面に形成されており、前記第２のガスの供給・排出口が前記下側周面に形成されているものである、請求項９記載の圧縮空気貯蔵容器。
【請求項12】
前記第２のガスの供給・排出口が、前記第２のガスの供給・排出口から内側に突き出された第１筒状接続口を有し、
前記袋状隔離膜が、前記袋状隔離膜から外側に突き出された第２筒状接続口を有しており、
前記第１筒状接続口の外側から前記第２筒状接続口が嵌め込まれ、内側の前記第１筒状接続口と外側の前記第２筒状接続口が、締め付け具などにより密封固定されているものである、請求項９記載の圧縮空気貯蔵容器。
前記袋状隔離膜が、前記袋状隔離膜から外側に突き出された第２筒状接続口を有しており、
前記第１筒状接続口の外側から前記第２筒状接続口が嵌め込まれ、内側の前記第１筒状接続口と外側の前記第２筒状接続口が、締め付け具などにより密封固定されているものである、請求項９記載の圧縮空気貯蔵容器。
【請求項13】
前記袋状隔離膜が、前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部と前記球体状容器の内表面が結合されることで、前記袋状隔離膜が前記球体状容器の内表面に支持されているものであり、
前記球体状容器の周面が、前記球状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面を有しており、
前記上側周面には、前記上側周面と前記袋状隔離膜の前記突起部より上側の外表面との間隔を計測または検知できるセンサーが配置されており、
前記センサーが、前記袋状隔離膜の第２のガス空間の容積が減少され、または前記袋状隔離膜の第２のガス空間の容積が増加されたときの前記上側周面の内表面と、前記袋状隔離膜の前記突起部より上側の外表面との間隔を計測または検知できるものである、請求項９記載の圧縮空気貯蔵容器。
前記球体状容器の周面が、前記球状容器が上下に等分割されたときの上側周面と下側周面を有しており、
前記上側周面には、前記上側周面と前記袋状隔離膜の前記突起部より上側の外表面との間隔を計測または検知できるセンサーが配置されており、
前記センサーが、前記袋状隔離膜の第２のガス空間の容積が減少され、または前記袋状隔離膜の第２のガス空間の容積が増加されたときの前記上側周面の内表面と、前記袋状隔離膜の前記突起部より上側の外表面との間隔を計測または検知できるものである、請求項９記載の圧縮空気貯蔵容器。
【請求項14】
請求項１、２、９のいずれか１項記載の圧縮空気貯蔵容器を含む圧縮空気貯蔵装置であって、
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスが圧縮空気、前記第２のガスが緩衝ガスであるとき、
前記容器の第１のガスの供給・排出口が、圧縮空気の供給・排出ラインと接続され、前記第２のガスの供給・排出口が、緩衝ガスの排出・供給ライン、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器、冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器と接続されているものであり、
前記第１のガスが緩衝ガス、第２のガスが圧縮空気であるとき、
前記容器の第２のガスの供給・排出口が、圧縮空気の供給・排出ラインと接続され、前記第１のガスの供給・排出口が、緩衝ガスの排出・供給ライン、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器、冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器と接続されているものである、圧縮空気貯蔵装置。
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスが圧縮空気、前記第２のガスが緩衝ガスであるとき、
前記容器の第１のガスの供給・排出口が、圧縮空気の供給・排出ラインと接続され、前記第２のガスの供給・排出口が、緩衝ガスの排出・供給ライン、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器、冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器と接続されているものであり、
前記第１のガスが緩衝ガス、第２のガスが圧縮空気であるとき、
前記容器の第２のガスの供給・排出口が、圧縮空気の供給・排出ラインと接続され、前記第１のガスの供給・排出口が、緩衝ガスの排出・供給ライン、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器、冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器と接続されているものである、圧縮空気貯蔵装置。
【請求項15】
請求項１４記載の圧縮空気貯蔵容器を含む圧縮空気貯蔵装置の使用方法であって、
前記圧縮空気貯蔵容器内の袋状隔離膜の外側空間である第１のガス空間（もしくは内側空間である第２のガス空間）に圧縮空気を供給し、前記圧縮空気貯蔵容器内の第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）に満たされた緩衝ガスを排出する過程と、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）に緩衝ガスを供給し、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）に満たされた圧縮空気を排出する過程を交互に行う使用方法であり、
前記使用方法において、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）を圧縮空気の供給空間として使用し、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）を緩衝ガスの供給空間として使用するとき、
圧縮空気を貯蔵するときは、前記第２のガス空間（または第１のガス空間）内に緩衝ガスが満たされている状態で、圧縮空気の供給ラインから前記第１のガス空間（または前記第２のガス空間）内に圧縮空気の供給を開始する手順１、
前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内に圧縮空気の供給を継続しながら、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内から緩衝ガスを排出し、排出した緩衝ガスを冷却して貯蔵する手順２、
前記第１のガス空間内（もしくは第２のガス空間）内への圧縮空気の供給を停止し、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内からの緩衝ガスの排出を停止するとき、前記袋状隔離膜の前記突起部より上側の外表面と前記容器の内表面との間隔を計測または検知し、前記間隔の変化により前記停止時期を決定する手順３、
圧縮空気を排出して使用するときは、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内に圧縮空気が満たされている状態で、圧縮空気の排出ラインから圧縮空気を排出して、使用対象に供給する手順４、
前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内から圧縮空気を排出し、使用対象への供給を継続しながら、前記液化緩衝ガスの貯蔵容器内に貯蔵された液化緩衝ガスを加熱・気化した後で、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内に供給する手順５、
前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内への緩衝ガスの供給を停止し、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内の圧縮空気の排出と使用対象への供給を停止するとき、前記圧縮空気貯蔵容器内の前記袋状隔離膜の前記突起部より上側の外表面と前記容器の内表面との間隔を計測または検知し、前記間隔の変化により前記停止時期を決定する手順６を有している、圧縮空気貯蔵装置の使用方法。
前記圧縮空気貯蔵容器内の袋状隔離膜の外側空間である第１のガス空間（もしくは内側空間である第２のガス空間）に圧縮空気を供給し、前記圧縮空気貯蔵容器内の第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）に満たされた緩衝ガスを排出する過程と、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）に緩衝ガスを供給し、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）に満たされた圧縮空気を排出する過程を交互に行う使用方法であり、
前記使用方法において、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）を圧縮空気の供給空間として使用し、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）を緩衝ガスの供給空間として使用するとき、
圧縮空気を貯蔵するときは、前記第２のガス空間（または第１のガス空間）内に緩衝ガスが満たされている状態で、圧縮空気の供給ラインから前記第１のガス空間（または前記第２のガス空間）内に圧縮空気の供給を開始する手順１、
前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内に圧縮空気の供給を継続しながら、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内から緩衝ガスを排出し、排出した緩衝ガスを冷却して貯蔵する手順２、
前記第１のガス空間内（もしくは第２のガス空間）内への圧縮空気の供給を停止し、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内からの緩衝ガスの排出を停止するとき、前記袋状隔離膜の前記突起部より上側の外表面と前記容器の内表面との間隔を計測または検知し、前記間隔の変化により前記停止時期を決定する手順３、
圧縮空気を排出して使用するときは、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内に圧縮空気が満たされている状態で、圧縮空気の排出ラインから圧縮空気を排出して、使用対象に供給する手順４、
前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内から圧縮空気を排出し、使用対象への供給を継続しながら、前記液化緩衝ガスの貯蔵容器内に貯蔵された液化緩衝ガスを加熱・気化した後で、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内に供給する手順５、
前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内への緩衝ガスの供給を停止し、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内の圧縮空気の排出と使用対象への供給を停止するとき、前記圧縮空気貯蔵容器内の前記袋状隔離膜の前記突起部より上側の外表面と前記容器の内表面との間隔を計測または検知し、前記間隔の変化により前記停止時期を決定する手順６を有している、圧縮空気貯蔵装置の使用方法。
【請求項16】
請求項１４記載の圧縮空気貯蔵装置とタービン発電機を有する発電装置。
【請求項17】
請求項１４記載の圧縮空気貯蔵装置とタービン発電機を有する発電装置による発電方法であって、
前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電する、発電方法。
前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電する、発電方法。
【請求項18】
請求項１４記載の圧縮空気貯蔵装置とタービン発電機を有する発電装置による発電方法であって、
（ａ）太陽光発電を利用した発電の余剰電力を利用して昼間に圧縮空気を貯蔵し、夜間に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電する方法、
（ｂ）夜間の余剰電力を利用して夜間に圧縮空気を貯蔵し、昼間に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電する方法、
（ｃ）数時間単位で変動する再生可能エネルギー利用発電（但し、太陽光発電は除く）で余剰に発電された際に圧縮空気を貯蔵し，発電量が減少した際に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電量の変動を緩和する発電方法から選ばれるいずれかの発電方法。
（ａ）太陽光発電を利用した発電の余剰電力を利用して昼間に圧縮空気を貯蔵し、夜間に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電する方法、
（ｂ）夜間の余剰電力を利用して夜間に圧縮空気を貯蔵し、昼間に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電する方法、
（ｃ）数時間単位で変動する再生可能エネルギー利用発電（但し、太陽光発電は除く）で余剰に発電された際に圧縮空気を貯蔵し，発電量が減少した際に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電量の変動を緩和する発電方法から選ばれるいずれかの発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、圧縮空気貯蔵容器と前記圧縮空気貯蔵容器を含む圧縮空気貯蔵装置、圧縮空気の使用方法、圧縮空気貯蔵装置を用いた発電装置と発電方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、岩塩採掘後の地下巨大空間に圧縮空気エネルギーを貯蔵利用する技術（Compressed AirEnergy Storage：CAES）が知られており、貯蔵された圧縮空気エネルギーは発電などに利用されている。
【0003】
特許文献１には、空気貯蔵時に発生する熱を空気排出時に再利用する断熱方式CAESと非断熱方式CAESの複合方式（HybridCAES system）が記載されている。
特許文献２には、高深度に位置する多孔性の砂岩層などの地層で二酸化炭素を緩衝ガスとして用い、臨界圧力を超えた二酸化炭素の容積が急減することを利用してより多くの空気を貯蔵する方法が記載されている。
特許文献３には、圧縮空気を液化させて貯蔵容積を減少させることで、小規模の地上設備でもより多くの空気を貯蔵する技術が記載されている。
特許文献２には、高深度に位置する多孔性の砂岩層などの地層で二酸化炭素を緩衝ガスとして用い、臨界圧力を超えた二酸化炭素の容積が急減することを利用してより多くの空気を貯蔵する方法が記載されている。
特許文献３には、圧縮空気を液化させて貯蔵容積を減少させることで、小規模の地上設備でもより多くの空気を貯蔵する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】ＥＰ ３ ２５５ ２６６ Ｂ１
【特許文献2】ＷＯ ２００９／１４６１０１ Ａ２
【特許文献3】ＷＯ ２００７／０９６６５６ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、圧縮空気を貯蔵する容器の容積を小さくできる圧縮空気貯蔵容器、前記圧縮空気貯蔵容器を含む圧縮空気貯蔵装置、前記圧縮空気貯蔵装置の使用方法、前記圧縮空気貯蔵装置を使用する発電装置と発電方法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】
【0006】
本発明は、横置きで使用される両端が閉塞された筒状容器と、前記筒状容器の内部に配置された袋状隔離膜を有している圧縮空気貯蔵容器であって、
前記両端が閉塞された筒状容器が、第１端面と、前記第１端面とは軸方向反対側の第２端面と、前記第１端面と前記第２端面の間の周面を有しているものであり、
前記両端が閉塞された筒状容器が、前記筒状容器内の前記袋状隔離膜の外側の空間である第１のガス空間と、前記袋状隔離膜の内側の空間である第２のガス空間を有し、前記第１のガス空間と接続された第１のガスの供給・排出口と、前記第２のガス空間と接続される第２のガスの供給・排出口を有しており、
第１のガス出し入れと、第２のガスの出し入れの調整によって、第１のガス空間と第２のガス空間の一方の容積が最小容積まで減少されたり、もう一方の容積が最大容積まで増加されたりするものであり、
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスの供給・排出口から第１のガスが第１のガス空間内に供給され、第２のガス空間内の第２のガスが前記第２のガスの供給・排出口から排出され、前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間の容積が増加され、
前記第２のガスの供給・排出口から第２のガスが供給されて前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が増加され、前記第１のガス空間内の第１のガスが前記第１のガスの供給・排出口から排出されることで第１のガス空間の容積が減少されるものである、圧縮空気貯蔵容器を提供する。
前記両端が閉塞された筒状容器が、第１端面と、前記第１端面とは軸方向反対側の第２端面と、前記第１端面と前記第２端面の間の周面を有しているものであり、
前記両端が閉塞された筒状容器が、前記筒状容器内の前記袋状隔離膜の外側の空間である第１のガス空間と、前記袋状隔離膜の内側の空間である第２のガス空間を有し、前記第１のガス空間と接続された第１のガスの供給・排出口と、前記第２のガス空間と接続される第２のガスの供給・排出口を有しており、
第１のガス出し入れと、第２のガスの出し入れの調整によって、第１のガス空間と第２のガス空間の一方の容積が最小容積まで減少されたり、もう一方の容積が最大容積まで増加されたりするものであり、
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスの供給・排出口から第１のガスが第１のガス空間内に供給され、第２のガス空間内の第２のガスが前記第２のガスの供給・排出口から排出され、前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間の容積が増加され、
前記第２のガスの供給・排出口から第２のガスが供給されて前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が増加され、前記第１のガス空間内の第１のガスが前記第１のガスの供給・排出口から排出されることで第１のガス空間の容積が減少されるものである、圧縮空気貯蔵容器を提供する。
【0007】
本発明は、横置きで使用される両端が閉塞された筒状容器と、前記筒状容器の内部に配置された袋状隔離膜を有している圧縮空気貯蔵容器であって、
前記両端が閉塞された筒状容器が、第１端面と、前記第１端面とは軸方向反対側の第２端面と、前記第１端面と前記第２端面の間の周面を有しているものであり、
前記両端が閉塞された筒状容器が、前記筒状容器内の前記袋状隔離膜の外側の空間である第１のガス空間と、前記袋状隔離膜の内側の空間である第２のガス空間を有し、前記第１のガス空間と接続された第１のガスの供給・排出口と、前記第２のガス空間と接続される第２のガスの供給・排出口を有しており、
第１のガス出し入れと、第２のガスの出し入れの調整によって、第１のガス空間と第２のガス空間の一方の容積が最小容積まで減少されたり、もう一方の容積が最大容積まで増加されたりするものであり、
前記袋状隔離膜が、前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部と前記筒状容器の内表面が結合されることで支持されているものであり、
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスの供給・排出口から第１のガスが第１のガス空間内に供給され、第２のガス空間内の第２のガスが前記第２のガスの供給・排出口から排出され、前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間の容積が増加され、
前記第２のガスの供給・排出口から第２のガスが供給されて前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が増加され、前記第１のガス空間内の第１のガスが前記第１のガスの供給・排出口から排出されることで第１のガス空間の容積が減少されるものである、圧縮空気貯蔵容器を提供する。
前記両端が閉塞された筒状容器が、第１端面と、前記第１端面とは軸方向反対側の第２端面と、前記第１端面と前記第２端面の間の周面を有しているものであり、
前記両端が閉塞された筒状容器が、前記筒状容器内の前記袋状隔離膜の外側の空間である第１のガス空間と、前記袋状隔離膜の内側の空間である第２のガス空間を有し、前記第１のガス空間と接続された第１のガスの供給・排出口と、前記第２のガス空間と接続される第２のガスの供給・排出口を有しており、
第１のガス出し入れと、第２のガスの出し入れの調整によって、第１のガス空間と第２のガス空間の一方の容積が最小容積まで減少されたり、もう一方の容積が最大容積まで増加されたりするものであり、
前記袋状隔離膜が、前記袋状隔離膜の外表面に形成された突起部と前記筒状容器の内表面が結合されることで支持されているものであり、
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスの供給・排出口から第１のガスが第１のガス空間内に供給され、第２のガス空間内の第２のガスが前記第２のガスの供給・排出口から排出され、前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が減少されることで第１のガス空間の容積が増加され、
前記第２のガスの供給・排出口から第２のガスが供給されて前記袋状隔離膜内の第２のガス空間の容積が増加され、前記第１のガス空間内の第１のガスが前記第１のガスの供給・排出口から排出されることで第１のガス空間の容積が減少されるものである、圧縮空気貯蔵容器を提供する。
【0008】
また本発明は、上記の圧縮空気貯蔵容器を含む圧縮空気貯蔵装置であって、
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスが圧縮空気、前記第２のガスが緩衝ガスであるとき、
前記容器の第１のガスの供給・排出口が、圧縮空気の供給・排出ラインと接続され、前記第２のガスの供給・排出口が、緩衝ガスの排出・供給ライン、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器、冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器と接続されているものであり、
前記第１のガスが緩衝ガス、第２のガスが圧縮空気であるとき、
前記容器の第２のガスの供給・排出口が、圧縮空気の供給・排出ラインと接続され、前記第１のガスの供給・排出口が、緩衝ガスの排出・供給ライン、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器、冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器と接続されているものである、圧縮空気貯蔵装置を提供する。
前記圧縮空気貯蔵容器が、
前記第１のガスが圧縮空気、前記第２のガスが緩衝ガスであるとき、
前記容器の第１のガスの供給・排出口が、圧縮空気の供給・排出ラインと接続され、前記第２のガスの供給・排出口が、緩衝ガスの排出・供給ライン、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器、冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器と接続されているものであり、
前記第１のガスが緩衝ガス、第２のガスが圧縮空気であるとき、
前記容器の第２のガスの供給・排出口が、圧縮空気の供給・排出ラインと接続され、前記第１のガスの供給・排出口が、緩衝ガスの排出・供給ライン、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器、冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器と接続されているものである、圧縮空気貯蔵装置を提供する。
【0009】
また本発明は、上記の圧縮空気貯蔵容器を含む圧縮空気貯蔵装置の使用方法であって、
前記圧縮空気貯蔵容器内の袋状隔離膜の外側空間である第１のガス空間（もしくは内側空間である第２のガス空間）に圧縮空気を供給し、前記圧縮空気貯蔵容器内の第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）に満たされた緩衝ガスを排出する過程と、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）に緩衝ガスを供給し、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）に満たされた圧縮空気を排出する過程を交互に行う使用方法であり、
前記使用方法において、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）を圧縮空気の供給空間として使用し、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）を緩衝ガスの供給空間として使用するとき、
圧縮空気を貯蔵するときは、前記第２のガス空間（または第１のガス空間）内に緩衝ガスが満たされている状態で、圧縮空気の供給ラインから前記第１のガス空間（または前記第２のガス空間）内に圧縮空気の供給を開始する手順１、
前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内に圧縮空気の供給を継続しながら、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内から緩衝ガスを排出し、排出した緩衝ガスを冷却して貯蔵する手順２、
前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内への圧縮空気の供給を停止し、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内からの緩衝ガスの排出を停止するとき、前記袋状隔離膜の前記突起部を除いた外表面と前記容器の内表面との間隔を計測し、前記間隔の変化により前記停止時期を決定する手順３、
圧縮空気を排出して使用するときは、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内に圧縮空気が満たされている状態で、圧縮空気の排出ラインから圧縮空気を排出して、使用対象に供給する手順４、
前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内から圧縮空気を排出し、使用対象への供給を継続しながら、前記液化緩衝ガスの貯蔵容器内に貯蔵された液化緩衝ガスを加熱・気化した後で、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内に供給する手順５、
前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内への緩衝ガスの供給を停止し、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内の圧縮空気の排出と使用対象への供給を停止するとき、前記圧縮空気貯蔵容器内の前記袋状隔離膜の前記突起部を除いた外表面と前記容器の内表面との間隔を計測し、前記間隔の変化により前記停止時期を決定する手順６を有している、圧縮空気貯蔵装置の使用方法を提供する。
前記圧縮空気貯蔵容器内の袋状隔離膜の外側空間である第１のガス空間（もしくは内側空間である第２のガス空間）に圧縮空気を供給し、前記圧縮空気貯蔵容器内の第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）に満たされた緩衝ガスを排出する過程と、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）に緩衝ガスを供給し、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）に満たされた圧縮空気を排出する過程を交互に行う使用方法であり、
前記使用方法において、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）を圧縮空気の供給空間として使用し、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）を緩衝ガスの供給空間として使用するとき、
圧縮空気を貯蔵するときは、前記第２のガス空間（または第１のガス空間）内に緩衝ガスが満たされている状態で、圧縮空気の供給ラインから前記第１のガス空間（または前記第２のガス空間）内に圧縮空気の供給を開始する手順１、
前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内に圧縮空気の供給を継続しながら、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内から緩衝ガスを排出し、排出した緩衝ガスを冷却して貯蔵する手順２、
前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内への圧縮空気の供給を停止し、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内からの緩衝ガスの排出を停止するとき、前記袋状隔離膜の前記突起部を除いた外表面と前記容器の内表面との間隔を計測し、前記間隔の変化により前記停止時期を決定する手順３、
圧縮空気を排出して使用するときは、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内に圧縮空気が満たされている状態で、圧縮空気の排出ラインから圧縮空気を排出して、使用対象に供給する手順４、
前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内から圧縮空気を排出し、使用対象への供給を継続しながら、前記液化緩衝ガスの貯蔵容器内に貯蔵された液化緩衝ガスを加熱・気化した後で、前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内に供給する手順５、
前記第２のガス空間（もしくは第１のガス空間）内への緩衝ガスの供給を停止し、前記第１のガス空間（もしくは第２のガス空間）内の圧縮空気の排出と使用対象への供給を停止するとき、前記圧縮空気貯蔵容器内の前記袋状隔離膜の前記突起部を除いた外表面と前記容器の内表面との間隔を計測し、前記間隔の変化により前記停止時期を決定する手順６を有している、圧縮空気貯蔵装置の使用方法を提供する。
【0010】
本発明は上記の圧縮空気貯蔵装置とタービン発電機を有する発電装置と発電方法を提供する。
【発明の効果】
【0011】
本発明の圧縮空気貯蔵装置は、袋状隔離膜を使用して緩衝ガスを利用する圧縮空気貯蔵容器を含んでいるため、貯蔵できる圧縮空気量に対し、使用できる圧縮空気量を増加させることができる。すなわち、袋状隔離膜を介して緩衝ガスで圧縮空気貯蔵容器内の圧縮空気を押し出すことで，圧縮空気の排出圧力を低下させずに圧縮空気貯蔵容器内の圧縮空気をほぼ全量排出することができる。その結果，後段の膨張機で回収できる電力量が多くなる。
また、袋状隔離膜で緩衝ガスと圧縮空気が常に隔離されているため、緩衝ガスに空気が混入し難く、緩衝ガス純度の経時変化がほとんどない。その結果、緩衝ガスに期待される効果が長期にわたり安定的に持続する。
また、袋状隔離膜で緩衝ガスと圧縮空気が常に隔離されているため、緩衝ガスに空気が混入し難く、緩衝ガス純度の経時変化がほとんどない。その結果、緩衝ガスに期待される効果が長期にわたり安定的に持続する。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【発明を実施するための形態】
【0013】
（圧縮空気貯蔵容器）
本発明の圧縮空気貯蔵容器１の一実施形態を図１～図５により説明する。
以下においては、圧縮空気貯蔵容器１の容器として筒状容器を使用した実施形態により説明するが、筒状容器に代えて球体状容器を使用することもできる。
なお、球体状容器を含む圧縮空気貯蔵容器における球体状容器は、容器形状と、容器内部の膜が最大容積になったときの外形が筒状容器と異なり球形になるだけであり、他の構造および機能は筒状容器と同じである。
圧縮空気貯蔵容器１は、両端が閉塞された筒状容器１０（以下、単に「筒状容器１０」という）と、筒状容器１０の内部に配置されている袋状隔離膜２０を有している。
筒状容器１０内側で袋状隔離膜２０の外側の空間３０が第１のガス空間、袋状隔離膜２０の内側の空間３１が第２のガス空間であり、空気と緩衝ガスのいずれか比重の小さい（軽い）側が第１のガス空間、比重の大きい（重い）側が第２のガス空間に供給される形態が望ましい。緩衝ガスが二酸化炭素の場合には、二酸化炭素が空気よりも比重が大きいため、緩衝ガス（二酸化炭素）は第２のガス空間３１に供給されることが好ましい。
以下においては、第１のガス空間３０が圧縮空気の供給空間であり、第２のガス空間３１が緩衝ガスの供給空間である実施形態として説明する。
本発明の圧縮空気貯蔵容器１の一実施形態を図１～図５により説明する。
以下においては、圧縮空気貯蔵容器１の容器として筒状容器を使用した実施形態により説明するが、筒状容器に代えて球体状容器を使用することもできる。
なお、球体状容器を含む圧縮空気貯蔵容器における球体状容器は、容器形状と、容器内部の膜が最大容積になったときの外形が筒状容器と異なり球形になるだけであり、他の構造および機能は筒状容器と同じである。
圧縮空気貯蔵容器１は、両端が閉塞された筒状容器１０（以下、単に「筒状容器１０」という）と、筒状容器１０の内部に配置されている袋状隔離膜２０を有している。
筒状容器１０内側で袋状隔離膜２０の外側の空間３０が第１のガス空間、袋状隔離膜２０の内側の空間３１が第２のガス空間であり、空気と緩衝ガスのいずれか比重の小さい（軽い）側が第１のガス空間、比重の大きい（重い）側が第２のガス空間に供給される形態が望ましい。緩衝ガスが二酸化炭素の場合には、二酸化炭素が空気よりも比重が大きいため、緩衝ガス（二酸化炭素）は第２のガス空間３１に供給されることが好ましい。
以下においては、第１のガス空間３０が圧縮空気の供給空間であり、第２のガス空間３１が緩衝ガスの供給空間である実施形態として説明する。
【0014】
筒状容器１０は圧力容器となるものであり、強固で耐圧性のある炭素鋼，ステンレスなどの金属製のものが好ましい。
筒状容器１０の輪切り断面形状は円形が好ましい。
筒状容器１０の寸法は、必要な圧縮空気貯蔵量や設置場所などの条件により適宜設定することができ、直径が０．８～２．０ｍ、長さが２０～４０ｍのものを使用することが望ましいが、前記寸法範囲よりも大きなもの、または前記寸法範囲よりも小さなものも使用することができる。
筒状容器１０の輪切り断面形状は円形が好ましい。
筒状容器１０の寸法は、必要な圧縮空気貯蔵量や設置場所などの条件により適宜設定することができ、直径が０．８～２．０ｍ、長さが２０～４０ｍのものを使用することが望ましいが、前記寸法範囲よりも大きなもの、または前記寸法範囲よりも小さなものも使用することができる。
【0015】
筒状容器１０は、設置面（床面、地面など）に対して横置きで設置されるものである。
筒状容器１０は、第１端面１１と、第１端面１１とは軸方向反対側の第２端面１２と、第１端面１１と第２端面１２の間の周面１３を有している。
周面１３は、筒状容器１０の中心軸Ｘを通る水平面を境に上下に二分割された上側周面１４と下側周面１５を有している。
上側周面１４と下側周面１５は同じ面積のものであり、上側周面１４と下側周面１５の境界部１６（図１では、中心軸Ｘと重複して示されている）と中心軸Ｘは同一水平面上に位置している。
第１端面１１と第２端面１２は、耐圧性を高める観点から、いずれも半球状または半楕円体状のものが好ましい。
筒状容器１０は、第１端面１１と、第１端面１１とは軸方向反対側の第２端面１２と、第１端面１１と第２端面１２の間の周面１３を有している。
周面１３は、筒状容器１０の中心軸Ｘを通る水平面を境に上下に二分割された上側周面１４と下側周面１５を有している。
上側周面１４と下側周面１５は同じ面積のものであり、上側周面１４と下側周面１５の境界部１６（図１では、中心軸Ｘと重複して示されている）と中心軸Ｘは同一水平面上に位置している。
第１端面１１と第２端面１２は、耐圧性を高める観点から、いずれも半球状または半楕円体状のものが好ましい。
【0016】
袋状隔離膜２０は、第１のガス出し入れと第２のガスの出し入れの調整によって、第１のガス空間３０と第２のガス空間３１の一方の容積が最小容積まで減少されたり、もう一方の容積が最大容積まで増加されたりするものである。
図１および図７（ａ）は、第２のガス空間３１の容積が最大容積まで増加され、第１のガス空間３０が最小容量まで減少された形態であり、図７（ｂ）は第２のガス空間３１の容積が最小容積まで減少され、第１のガス空間３０が最大容量まで増加された形態である。
ここで第２のガス空間３１の最大容積とは、図１および図７（ａ）に示すとおり、袋状隔離膜２０の元々の内容積であり、袋状隔離膜２０自体がゴム風船のように膨張することで内容積が増加されるものではない。なお、これに代えて、袋状隔離膜２０自体がゴム風船のように膨張することで内容積が増加されるものであってもよい。
また第２のガス空間３１の最小容積とは、図７（ｂ）に示すとおり、第１のガス空間３０に第１のガスが供給されると同時に、第２のガス空間３１から第２のガスが排出されたことによって、袋状隔離膜２０が最大限凹んだ状態のときの内容積であり、袋状隔離膜２０自体がゴム風船のように収縮することで内容積が減少されるものではない。なお、これに代えて、袋状隔離膜２０自体がゴム風船のように収縮することで内容積が増加されるものであってもよい。
袋状隔離膜２０は、図１～図３に示すように、第１端面２０ａ１と、第１端面２０ａ１とは軸方向反対側の第２端面２０ａ２と、第１端面２０ａ１と第２端面２０ａ２の間の周面２０ａ３からなる。
袋状隔離膜２０は、第２のガス空間３１の容積変化の繰返しに十分耐え、かつ、第１のガスと第２のガスの透過性が十分小さいもので、単位面積当たりの質量が５００ｇ／ｍ２以上のものを使用することが望ましく、合成樹脂からなる膜（複合膜を含む）、ゴム引き布およびこれらの組み合わせから選ばれる複合材料からなるものが好ましい。
合成樹脂からなる膜（複合膜を含む）は、ポリエステル膜、ポリエステル膜と他の膜素材との複合膜、ポリ塩化ビニルが外表面にコーティングされたポリエステル膜などを挙げることができる。
ゴム引き布は、布にゴムを貼り合わせたシートであり、布とゴムの特性を併せ持った複合材料である。例えば、織布または不織布の繊維の片面または両面にカレンダーロールで圧延したゴムを貼り合わせて製造する複合シート、ゴムを繊維でサンドイッチする複合シートなどを挙げることができる。
図１および図７（ａ）は、第２のガス空間３１の容積が最大容積まで増加され、第１のガス空間３０が最小容量まで減少された形態であり、図７（ｂ）は第２のガス空間３１の容積が最小容積まで減少され、第１のガス空間３０が最大容量まで増加された形態である。
ここで第２のガス空間３１の最大容積とは、図１および図７（ａ）に示すとおり、袋状隔離膜２０の元々の内容積であり、袋状隔離膜２０自体がゴム風船のように膨張することで内容積が増加されるものではない。なお、これに代えて、袋状隔離膜２０自体がゴム風船のように膨張することで内容積が増加されるものであってもよい。
また第２のガス空間３１の最小容積とは、図７（ｂ）に示すとおり、第１のガス空間３０に第１のガスが供給されると同時に、第２のガス空間３１から第２のガスが排出されたことによって、袋状隔離膜２０が最大限凹んだ状態のときの内容積であり、袋状隔離膜２０自体がゴム風船のように収縮することで内容積が減少されるものではない。なお、これに代えて、袋状隔離膜２０自体がゴム風船のように収縮することで内容積が増加されるものであってもよい。
袋状隔離膜２０は、図１～図３に示すように、第１端面２０ａ１と、第１端面２０ａ１とは軸方向反対側の第２端面２０ａ２と、第１端面２０ａ１と第２端面２０ａ２の間の周面２０ａ３からなる。
袋状隔離膜２０は、第２のガス空間３１の容積変化の繰返しに十分耐え、かつ、第１のガスと第２のガスの透過性が十分小さいもので、単位面積当たりの質量が５００ｇ／ｍ２以上のものを使用することが望ましく、合成樹脂からなる膜（複合膜を含む）、ゴム引き布およびこれらの組み合わせから選ばれる複合材料からなるものが好ましい。
合成樹脂からなる膜（複合膜を含む）は、ポリエステル膜、ポリエステル膜と他の膜素材との複合膜、ポリ塩化ビニルが外表面にコーティングされたポリエステル膜などを挙げることができる。
ゴム引き布は、布にゴムを貼り合わせたシートであり、布とゴムの特性を併せ持った複合材料である。例えば、織布または不織布の繊維の片面または両面にカレンダーロールで圧延したゴムを貼り合わせて製造する複合シート、ゴムを繊維でサンドイッチする複合シートなどを挙げることができる。
【0017】
筒状容器１０は、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０と接続された第１のガスの供給・排出口３５と、緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１と接続された第２のガスの供給・排出口３６を有している。
図１では、第１のガスの供給・排出口３５は、上側周面１４の第１端面１１側に形成されており、第２のガスの供給・排出口３６は、下側周面１５の第２端面１２側に形成されているが、それぞれの形成位置は容器の寸法や袋状隔離膜の形状などに応じて変更することができる。例えば、第１のガスの供給・排出口３５は第１端面１１に形成することができ、第２のガスの供給・排出口３６は第２端面１２に形成することができるほか、第１のガスの供給・排出口３５と第２のガスの供給・排出口３６のいずれか一方のみを第１端面１１または第２端面１２に形成することができる。
第１のガスの供給・排出口３５と第２のガスの供給・排出口３６の配置は、互いに対向する配置ではなく、図１のように一方が第１端面側でもう一方が第２端面側となるように距離をとった斜向かいの配置が望ましい。
図１では、第１のガスの供給・排出口３５は、上側周面１４の第１端面１１側に形成されており、第２のガスの供給・排出口３６は、下側周面１５の第２端面１２側に形成されているが、それぞれの形成位置は容器の寸法や袋状隔離膜の形状などに応じて変更することができる。例えば、第１のガスの供給・排出口３５は第１端面１１に形成することができ、第２のガスの供給・排出口３６は第２端面１２に形成することができるほか、第１のガスの供給・排出口３５と第２のガスの供給・排出口３６のいずれか一方のみを第１端面１１または第２端面１２に形成することができる。
第１のガスの供給・排出口３５と第２のガスの供給・排出口３６の配置は、互いに対向する配置ではなく、図１のように一方が第１端面側でもう一方が第２端面側となるように距離をとった斜向かいの配置が望ましい。
【0018】
筒状容器１０と袋状隔離膜２０は、筒状容器１０の内部形状と袋状隔離膜２０内の第２のガス空間３１が最大容積まで増加したときの外部形状が一致する形態を含んでいるが、一致していない形態であってもよい。
筒状容器１０の内容積と第２のガス空間３１の最大容積は、できるだけ近似していることが好ましく、筒状容器１０の内容積を１００％とすると、第２のガス空間３１の最大容積は９０％以上１００％未満であることが好ましく、上限はできるだけ１００％に近いことがより好ましい。
筒状容器１０の内容積と上記の第２のガス空間３１の最大容積ができるだけ近い方が、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内の圧縮空気貯蔵量に対する排出量の比率をより１００％に近付けることができる。
筒状容器１０の内容積と第２のガス空間３１の最大容積は、できるだけ近似していることが好ましく、筒状容器１０の内容積を１００％とすると、第２のガス空間３１の最大容積は９０％以上１００％未満であることが好ましく、上限はできるだけ１００％に近いことがより好ましい。
筒状容器１０の内容積と上記の第２のガス空間３１の最大容積ができるだけ近い方が、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内の圧縮空気貯蔵量に対する排出量の比率をより１００％に近付けることができる。
【0019】
袋状隔離膜２０は、外表面２０ａにおいて、袋状隔離膜が上下に等分割された時の境界線（図１の袋状隔離膜２０の中心軸Ｘ’を通る水平面と外表面２０ａとの交線。図１では、中心軸Ｘ’と中心軸Ｘは一致している。）近傍に図２（ａ）に示すような連続して環状に形成された鍔様の突起部（環状突起部）２１、または図２（ｂ）に示すような独立した複数の突起部（独立突起部）２２、または両者を組合せた突起部（複合突起部）が形成されている実施形態にすることができる。
図２（ａ）および図２（ｂ）に示す形態では、突起部（環状突起部）２１および突起部（独立突起部）２２は、第１端面２０ａ１、第２端面２０ａ２および周面２０ａ３の外面に形成されているが、第１のガスと第２のガスの供給・排出に伴う袋状隔離膜の望ましい動きが阻害されない限り、いずれかの外面上の突起部の全部もしくは一部を省略してもよい。
環状突起部２１（または複数の独立突起部２２）と筒状容器１０の内表面１０ａが結合されることで、袋状隔離膜２０が筒状容器１０の内表面１０ａに支持されている。
ここで支持されているとは、袋状隔離膜２０内の第２のガス空間３１の容積が第１のガスと第２のガスの供給・排出に伴い最大化（図７（ａ）の状態）と最小化（図７（ｂ）の状態）を繰り返す容積変化の過程において、袋状隔離膜２０の突起部２１もしくは２２より上の部分２０ｂ２のみが、ばたつきや捩れなどのない単純で安定した上下動（Ｘに直交するＹ軸方向の移動）となることを実現し、かつ、袋状隔離膜２０が第１のガスの供給・排出口３５や第２のガスの供給・排出口３６を塞ぐなどの有害な動きをするのを防止するように、筒状容器１０の内表面１０ａに袋状隔離膜２０が固定されている形態を意味する。
図２（ａ）および図２（ｂ）に示す形態では、突起部（環状突起部）２１および突起部（独立突起部）２２は、第１端面２０ａ１、第２端面２０ａ２および周面２０ａ３の外面に形成されているが、第１のガスと第２のガスの供給・排出に伴う袋状隔離膜の望ましい動きが阻害されない限り、いずれかの外面上の突起部の全部もしくは一部を省略してもよい。
環状突起部２１（または複数の独立突起部２２）と筒状容器１０の内表面１０ａが結合されることで、袋状隔離膜２０が筒状容器１０の内表面１０ａに支持されている。
ここで支持されているとは、袋状隔離膜２０内の第２のガス空間３１の容積が第１のガスと第２のガスの供給・排出に伴い最大化（図７（ａ）の状態）と最小化（図７（ｂ）の状態）を繰り返す容積変化の過程において、袋状隔離膜２０の突起部２１もしくは２２より上の部分２０ｂ２のみが、ばたつきや捩れなどのない単純で安定した上下動（Ｘに直交するＹ軸方向の移動）となることを実現し、かつ、袋状隔離膜２０が第１のガスの供給・排出口３５や第２のガスの供給・排出口３６を塞ぐなどの有害な動きをするのを防止するように、筒状容器１０の内表面１０ａに袋状隔離膜２０が固定されている形態を意味する。
【0020】
環状突起部２１（または複数の独立突起部２２）は、袋状隔離膜２０の外表面２０ａ上において、袋状隔離膜が上下に等分割された時の境界線（図１の中心軸Ｘ’を通る水平面と外表面２０ａとの交線）上に形成されている形態が、袋状隔離膜２０内の第２のガス空間３１の容積を無駄なく利用できるため好ましい。
環状突起部２１（または複数の独立突起部２２）は、図３（ａ）に示すとおり、一部（範囲ａ１とａ５）が袋状隔離膜外表面２０ａの上記境界線上に形成されている。
環状突起部２１（または複数の独立突起部２２）の内、その軸方向における位置（Ｘ座標）が第２のガスの供給・排出口３６の近傍にある残部は、範囲ａ２～範囲ａ４のように形成されている形態が好ましい。
範囲ａ３は、上記境界線よりも上側に形成されている。これにより、袋状隔離膜２０内の第２のガス空間３１の容積が最小化（図７（ｂ）の状態）したとき、袋状隔離膜２０の突起部より上側の部分２０ｂ２が第２のガスの供給・排出口３６を塞ぐことがない。範囲ａ２とａ４は、範囲ａ１と範囲ａ３および範囲ａ３とａ５を斜めに繋ぐように形成されている。なお、範囲ａ２またはａ４には突起部を形成しない実施形態も含まれる。
また、環状突起部２１（または独立突起部２２）は、図３（ｂ）の形態では、一部（範囲ｂ１とｂ３）が袋状隔離膜外表面２０ａの上記境界線上に形成され、環状突起部２１（または独立突起部２２）の内、その軸方向における位置（Ｘ座標）が第２のガスの供給・排出口３６の近傍にある残部は、範囲ｂ２のように上記境界線よりも上側に直線状に形成されている形態が好ましい。
環状突起部２１（または複数の独立突起部２２）は、図３（ａ）に示すとおり、一部（範囲ａ１とａ５）が袋状隔離膜外表面２０ａの上記境界線上に形成されている。
環状突起部２１（または複数の独立突起部２２）の内、その軸方向における位置（Ｘ座標）が第２のガスの供給・排出口３６の近傍にある残部は、範囲ａ２～範囲ａ４のように形成されている形態が好ましい。
範囲ａ３は、上記境界線よりも上側に形成されている。これにより、袋状隔離膜２０内の第２のガス空間３１の容積が最小化（図７（ｂ）の状態）したとき、袋状隔離膜２０の突起部より上側の部分２０ｂ２が第２のガスの供給・排出口３６を塞ぐことがない。範囲ａ２とａ４は、範囲ａ１と範囲ａ３および範囲ａ３とａ５を斜めに繋ぐように形成されている。なお、範囲ａ２またはａ４には突起部を形成しない実施形態も含まれる。
また、環状突起部２１（または独立突起部２２）は、図３（ｂ）の形態では、一部（範囲ｂ１とｂ３）が袋状隔離膜外表面２０ａの上記境界線上に形成され、環状突起部２１（または独立突起部２２）の内、その軸方向における位置（Ｘ座標）が第２のガスの供給・排出口３６の近傍にある残部は、範囲ｂ２のように上記境界線よりも上側に直線状に形成されている形態が好ましい。
【0021】
筒状容器に代えて球体状容器を使用した形態では、袋状隔離膜も同じく球体状となる。その外表面に形成された突起部は、球体袋状隔離膜が上下に等分割されたときの上側外表面と下側外表面の境界線上に形成されている形態、または上記境界線より上側に形成されている形態にすることができる。
【0022】
筒状容器１０の内表面１０ａと袋状隔離膜２０の突起部２１、２２の結合方法は、袋状隔離膜２０が筒状容器１０の内表面１０ａで支持できる方法で、かつ、袋状隔離膜２０が動く際に固定具等が袋状隔離膜２０に接触して損傷を与えることがなければ特に制限されるものではなく、例えば、図４（ａ）～（ｃ）に示す結合方法を挙げることができる。ただし、固定具による膜の損傷を防止するための保護方法（角部の処理や保護具の装着方法など）は図示していない。
図４（ａ）に示す実施形態では、袋状隔離膜２０の環状突起部２１（または独立突起部２２）と筒状容器１０の内表面１０ａから内側に突き出された突起片２５ａが、それぞれに穿孔された孔同士に樹脂や金属製のピン２６が貫通して差し込まれることで一体化されている。
図４（ｂ）に示す実施形態では、袋状隔離膜２０の環状突起部２１（または独立突起部２２）と筒状容器１０の内表面１０ａから内側に突き出されたピンやボルトなどの棒状突起２５ｂが、環状突起部２１（または独立突起部２２）に穿孔された孔に棒状突起２５ｂが貫通して差し込まれ、固定板２７ｂを介して止め輪やナット２７ａで挟み込まれることで一体化されている。
図４（ｃ）に示す実施形態では、袋状隔離膜２０の環状突起部２１（または独立突起部２２）と筒状容器１０の内表面１０ａから内側に突き出された突起片２５ｃが、それぞれに穿孔された孔同士に繊維紐や金属製のリング２８が貫通して通されることで一体化されている。
図４（ａ）に示す実施形態では、袋状隔離膜２０の環状突起部２１（または独立突起部２２）と筒状容器１０の内表面１０ａから内側に突き出された突起片２５ａが、それぞれに穿孔された孔同士に樹脂や金属製のピン２６が貫通して差し込まれることで一体化されている。
図４（ｂ）に示す実施形態では、袋状隔離膜２０の環状突起部２１（または独立突起部２２）と筒状容器１０の内表面１０ａから内側に突き出されたピンやボルトなどの棒状突起２５ｂが、環状突起部２１（または独立突起部２２）に穿孔された孔に棒状突起２５ｂが貫通して差し込まれ、固定板２７ｂを介して止め輪やナット２７ａで挟み込まれることで一体化されている。
図４（ｃ）に示す実施形態では、袋状隔離膜２０の環状突起部２１（または独立突起部２２）と筒状容器１０の内表面１０ａから内側に突き出された突起片２５ｃが、それぞれに穿孔された孔同士に繊維紐や金属製のリング２８が貫通して通されることで一体化されている。
【0023】
筒状容器１０の上側周面１４の内表面には、上側周面１４の内表面と袋状隔離膜２０の外表面２０ａとの間隔を計測あるいは検知できるセンサーが配置されている形態にすることができる。センサーは複数を配置することができる。
前記センサーは、上側周面１４の内表面と、袋状隔離膜２０の外表面（環状突起部２１または独立突起部２２がない外表面）２０ａとの間隔を計測できるものである。これにより、袋状隔離膜２０内の第２のガス空間３１の内容積が最小容積まで減少（図７（ｂ））する直前の状態と、最大容積まで増加（図７（ａ））する直前の状態を検知することができる。
前記センサーは、上側周面１４の内表面と、袋状隔離膜２０の外表面（環状突起部２１または独立突起部２２がない外表面）２０ａとの間隔を計測できるものである。これにより、袋状隔離膜２０内の第２のガス空間３１の内容積が最小容積まで減少（図７（ｂ））する直前の状態と、最大容積まで増加（図７（ａ））する直前の状態を検知することができる。
【0024】
筒状容器に代えて球体状容器を使用した形態では、球体状容器の周面が上下に二分割された場合の上側周面の内面と、袋状隔離膜の突起部より上の外表面との間隔を計測できるセンサーを配置することができる。
【0025】
第２のガスの供給・排出口３６は、袋状隔離膜２０の内部と接続されていることで、袋状隔離膜２０内に緩衝ガス供給したり、袋状隔離膜２０内の緩衝ガスを排出したりするものである。
第２のガスの供給・排出口３６と袋状隔離膜２０の接続形態は、十分な気密性を有し、前記の緩衝ガスの供給機能と排出機能を発揮できる形態であれば特に制限されるものではないが、例えば図５に示す実施形態にすることができる。
第２のガスの供給・排出口３６は、筒状容器１０の内側に突き出された第１筒状接続口３７を有している。
袋状隔離膜２０は、袋状隔離膜２０から外側に突き出された第２筒状接続口２４を有している。
図５に示す実施形態は、第１筒状接続口３７の外側から第２筒状接続口２４が嵌め込まれ、内側の第１筒状接続口３７と外側の第２筒状接続口２４の両方が、第２筒状接続口２４の外側から環状の締め付け具３８により締め付けられることで固定されている。
環状の締め付け具３８は、例えば、樹脂や金属製の締め付けバンド、繊維ロープなどを使用することができる。
第２のガスの供給・排出口３６と袋状隔離膜２０の接続形態は、十分な気密性を有し、前記の緩衝ガスの供給機能と排出機能を発揮できる形態であれば特に制限されるものではないが、例えば図５に示す実施形態にすることができる。
第２のガスの供給・排出口３６は、筒状容器１０の内側に突き出された第１筒状接続口３７を有している。
袋状隔離膜２０は、袋状隔離膜２０から外側に突き出された第２筒状接続口２４を有している。
図５に示す実施形態は、第１筒状接続口３７の外側から第２筒状接続口２４が嵌め込まれ、内側の第１筒状接続口３７と外側の第２筒状接続口２４の両方が、第２筒状接続口２４の外側から環状の締め付け具３８により締め付けられることで固定されている。
環状の締め付け具３８は、例えば、樹脂や金属製の締め付けバンド、繊維ロープなどを使用することができる。
【0026】
（圧縮空気貯蔵装置）
図６により圧縮空気貯蔵装置５０（発電装置５４は含まない）を説明する。
但し、図６に示す圧縮空気貯蔵装置５０の実施形態では圧縮機６０を含んでいるが、圧縮機６０は必須ではなく、圧縮機６０がない実施形態にすることもできる。
圧縮空気貯蔵装置５０は、上記した圧縮空気貯蔵容器１を含むものであり、圧縮空気貯蔵容器１は１本でも、複数本（例えば５０～１００本）を並列に接続して使用してもよい。
圧縮空気貯蔵容器の筒状容器１０は、第１のガスの供給・排出口３５が三方弁５５を介して圧縮空気の供給ライン５１と圧縮空気の排出ライン５３と接続されている。
図６により圧縮空気貯蔵装置５０（発電装置５４は含まない）を説明する。
但し、図６に示す圧縮空気貯蔵装置５０の実施形態では圧縮機６０を含んでいるが、圧縮機６０は必須ではなく、圧縮機６０がない実施形態にすることもできる。
圧縮空気貯蔵装置５０は、上記した圧縮空気貯蔵容器１を含むものであり、圧縮空気貯蔵容器１は１本でも、複数本（例えば５０～１００本）を並列に接続して使用してもよい。
圧縮空気貯蔵容器の筒状容器１０は、第１のガスの供給・排出口３５が三方弁５５を介して圧縮空気の供給ライン５１と圧縮空気の排出ライン５３と接続されている。
【0027】
圧縮空気の供給ライン５１は、圧縮空気の供給装置５２に接続されている。圧縮空気の供給装置５２は、圧縮機（単体圧縮機に限らず低圧圧縮機と高圧圧縮機など複数機の組合せを含む）、ＴＥＳ（Thermal Energy Storage）と呼ばれる温水，熱媒油などの液体状媒体、セラミックス、小石、レンガなどの固体状媒体などの熱媒体を含む蓄熱器、熱交換器などを含む公知のものである。
圧縮空気の排出ライン５３は、圧縮空気エネルギーの使用対象５４に接続されている。圧縮空気エネルギーの使用対象５４は、例えば、タービン発電機である。
圧縮空気の排出ライン５３は、圧縮空気エネルギーの使用対象５４に接続されている。圧縮空気エネルギーの使用対象５４は、例えば、タービン発電機である。
【0028】
圧縮空気貯蔵容器１の筒状容器１０は、第２のガスの供給・排出口３６が、三方弁等の切り替え弁５６を介して、緩衝ガスの排出ライン６５、緩衝ガスの圧縮機６０、緩衝ガスの排出ライン６５、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器６１、緩衝ガスの排出ライン６５、冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器６２の順に接続されている。
冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器６２は、緩衝ガスの供給ライン６６、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器６１、緩衝ガスの供給ライン６６、三方弁５６、圧縮空気貯蔵容器１の筒状容器１０の第２のガスの供給・排出口３６と接続されている。
冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器６２は、緩衝ガスの供給ライン６６、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器６１、緩衝ガスの供給ライン６６、三方弁５６、圧縮空気貯蔵容器１の筒状容器１０の第２のガスの供給・排出口３６と接続されている。
【0029】
圧縮空気貯蔵容器１は圧縮空気貯蔵装置としての使用時において、地上に設置されている形態、一部が地下に設置され、残部が地上に位置している形態および全部が地下に設置されている形態から選ばれるいずれかの形態で設置されるが、これらの設置形態の中でも地上に設置されている形態と一部が地下に設置されている形態がより好ましい。
圧縮空気貯蔵容器１を多数（例えば１００本）使用するときは、地上に設置されている形態、一部が地下に設置されている形態、必要に応じて他の設置形態を混在させることもできる。
圧縮空気貯蔵容器１を多数（例えば１００本）使用するときは、地上に設置されている形態、一部が地下に設置されている形態、必要に応じて他の設置形態を混在させることもできる。
【0030】
（圧縮空気貯蔵装置の使用方法）
本発明の圧縮空気貯蔵装置５０の使用方法を図６、図７（ａ）、（ｂ）により説明する。圧縮空気貯蔵装置５０の使用方法は、圧縮空気貯蔵装置５０を使用した圧縮空気の貯蔵方法と圧縮空気の使用方法である。
手順（操作）１において、圧縮空気貯蔵容器１内に圧縮空気を貯蔵するときは、圧縮空気貯蔵容器１内の緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内に緩衝ガス（好ましくは二酸化炭素ガス）が満たされている状態で、圧縮空気の供給ライン５１、ライン４１、圧縮空気供給口３５から圧縮空気貯蔵容器１内の圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内に圧縮空気の供給を開始することになる。
図７（ａ）の状態では、緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１に緩衝ガス（二酸化炭素ガス）が最大限満たされているため、筒状容器１０の内表面１０ａと袋状隔離膜２０の外表面２０ａの間の第１のガス空間３０の容積は最小となっている。
本発明の圧縮空気貯蔵装置５０の使用方法を図６、図７（ａ）、（ｂ）により説明する。圧縮空気貯蔵装置５０の使用方法は、圧縮空気貯蔵装置５０を使用した圧縮空気の貯蔵方法と圧縮空気の使用方法である。
手順（操作）１において、圧縮空気貯蔵容器１内に圧縮空気を貯蔵するときは、圧縮空気貯蔵容器１内の緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内に緩衝ガス（好ましくは二酸化炭素ガス）が満たされている状態で、圧縮空気の供給ライン５１、ライン４１、圧縮空気供給口３５から圧縮空気貯蔵容器１内の圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内に圧縮空気の供給を開始することになる。
図７（ａ）の状態では、緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１に緩衝ガス（二酸化炭素ガス）が最大限満たされているため、筒状容器１０の内表面１０ａと袋状隔離膜２０の外表面２０ａの間の第１のガス空間３０の容積は最小となっている。
【0031】
手順（操作）２において、まず圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内に圧縮空気の供給を開始する。
その後、圧縮空気貯蔵容器１内の圧力が所定の値まで上昇すると、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内への圧縮空気の供給を継続しながら、緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内から、緩衝ガスの排出口３６、ライン４２、緩衝ガスの排出ライン６５より緩衝ガスを排出する。排出した緩衝ガスは、緩衝ガスの圧縮機６０、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器６１を経て、液化緩衝ガスとして貯蔵容器６２に貯蔵する。
図７（ｂ）に示すとおり、緩衝ガスが排出されるため緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１の容積が減少して行き、逆に圧縮空気が供給される圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０の容積が増加して行く。
その後、圧縮空気貯蔵容器１内の圧力が所定の値まで上昇すると、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内への圧縮空気の供給を継続しながら、緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内から、緩衝ガスの排出口３６、ライン４２、緩衝ガスの排出ライン６５より緩衝ガスを排出する。排出した緩衝ガスは、緩衝ガスの圧縮機６０、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器６１を経て、液化緩衝ガスとして貯蔵容器６２に貯蔵する。
図７（ｂ）に示すとおり、緩衝ガスが排出されるため緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１の容積が減少して行き、逆に圧縮空気が供給される圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０の容積が増加して行く。
【0032】
手順（操作）３において、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内に供給された圧縮空気量が所定の量に達すると、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内への圧縮空気の供給を停止し、緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内からの緩衝ガスの排出を停止する（図７（ｂ））。
このとき、筒状容器１０の上側周面１４の内表面と袋状隔離膜２０の外表面２０ａとの間隔を計測できるセンサーより前記間隔を計測することによって、圧縮空気の供給および緩衝ガスの排出の停止時期を決定することができる。
また、圧縮空気の供給・排出ライン４１または緩衝ガスの供給・排出ライン４２に流量計を取り付けておき、排出した圧縮空気量（圧縮空気流量（kg/sec）の時間積分）もしくは供給した緩衝ガス量（緩衝ガス流量（kg/sec）の時間積分）が所定値に達したときを前記停止時期とすることもできる。
このようにして停止時期を決定することで、過剰な空気の供給と過剰な緩衝ガスの排出が防止されるため、袋状隔離膜２０の動きを所定の範囲内に制御することができ、袋状隔離膜２０の過剰な伸長などによる損傷を防止することができる。
このとき、筒状容器１０の上側周面１４の内表面と袋状隔離膜２０の外表面２０ａとの間隔を計測できるセンサーより前記間隔を計測することによって、圧縮空気の供給および緩衝ガスの排出の停止時期を決定することができる。
また、圧縮空気の供給・排出ライン４１または緩衝ガスの供給・排出ライン４２に流量計を取り付けておき、排出した圧縮空気量（圧縮空気流量（kg/sec）の時間積分）もしくは供給した緩衝ガス量（緩衝ガス流量（kg/sec）の時間積分）が所定値に達したときを前記停止時期とすることもできる。
このようにして停止時期を決定することで、過剰な空気の供給と過剰な緩衝ガスの排出が防止されるため、袋状隔離膜２０の動きを所定の範囲内に制御することができ、袋状隔離膜２０の過剰な伸長などによる損傷を防止することができる。
【0033】
手順（操作）４において、圧縮空気を排出して使用するときは、圧縮空気貯蔵容器１内の圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内に圧縮空気が満たされている状態（図７（ｂ））で、圧縮空気の排出ライン５３から圧縮空気を排出して、使用対象（例えば、タービン発電機）５４に供給する。
手順（操作）５において、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内から圧縮空気を排出し、圧縮空気貯蔵容器１内の圧力が所定の値まで低下すると、圧縮空気の使用対象５４への供給を継続しながら、緩衝ガスが袋状隔離膜２０の緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内に供給され、圧縮空気貯蔵容器１内の圧力を所定の値に維持する。このときに袋状隔離膜２０の緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内に供給される緩衝ガスは、貯蔵容器６２内に貯蔵された液化緩衝ガスが、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器６１で加熱されて気化されたものである。
手順（操作）５において、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内から圧縮空気を排出し、圧縮空気貯蔵容器１内の圧力が所定の値まで低下すると、圧縮空気の使用対象５４への供給を継続しながら、緩衝ガスが袋状隔離膜２０の緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内に供給され、圧縮空気貯蔵容器１内の圧力を所定の値に維持する。このときに袋状隔離膜２０の緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内に供給される緩衝ガスは、貯蔵容器６２内に貯蔵された液化緩衝ガスが、緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器６１で加熱されて気化されたものである。
【0034】
手順（操作）６において、圧縮空気貯蔵容器１内の圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内から使用対象５４への圧縮空気排出量が所定の量に達すると、緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内への緩衝ガスの供給を停止し、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内の圧縮空気の排出を停止する。
このとき、筒状容器１０の上側周面１４の内表面と袋状隔離膜２０の外表面２０ａとの間隔を計測できるセンサーにより前記間隔を計測することによって、圧縮空気の排出および緩衝ガスの供給の停止時期を決定することができる。
また、圧縮空気の供給・排出ライン４１または緩衝ガスの供給・排出ライン４２に流量計を取り付けておき、排出した圧縮空気量（圧縮空気流量（kg/sec）の時間積分）もしくは供給した緩衝ガス量（緩衝ガス流量（kg/sec）の時間積分）が所定値に達したときを前記停止時期とすることもできる。
このようにして停止時期を決定することで、過剰な緩衝ガスの供給と過剰な圧縮空気の排出が防止されるため、袋状隔離膜２０の動きを所定の範囲内に制御することができ、袋状隔離膜２０の過剰な伸長などによる損傷を防止することができる。
以上の手順（操作）１～６を繰り返して実施する。
なお、実用時においては、圧縮空気貯蔵容器１を多数本（例えば１００本）使用するため、それぞれの圧縮空気貯蔵容器１からの圧縮空気の排出開始時間を調整することで、使用対象（一台のタービン発電機）に対しては、１００本分の圧縮空気を連続して供給することができるほか、複数台のタービン発電機に対して圧縮空気を連続して供給することもできる。
このとき、筒状容器１０の上側周面１４の内表面と袋状隔離膜２０の外表面２０ａとの間隔を計測できるセンサーにより前記間隔を計測することによって、圧縮空気の排出および緩衝ガスの供給の停止時期を決定することができる。
また、圧縮空気の供給・排出ライン４１または緩衝ガスの供給・排出ライン４２に流量計を取り付けておき、排出した圧縮空気量（圧縮空気流量（kg/sec）の時間積分）もしくは供給した緩衝ガス量（緩衝ガス流量（kg/sec）の時間積分）が所定値に達したときを前記停止時期とすることもできる。
このようにして停止時期を決定することで、過剰な緩衝ガスの供給と過剰な圧縮空気の排出が防止されるため、袋状隔離膜２０の動きを所定の範囲内に制御することができ、袋状隔離膜２０の過剰な伸長などによる損傷を防止することができる。
以上の手順（操作）１～６を繰り返して実施する。
なお、実用時においては、圧縮空気貯蔵容器１を多数本（例えば１００本）使用するため、それぞれの圧縮空気貯蔵容器１からの圧縮空気の排出開始時間を調整することで、使用対象（一台のタービン発電機）に対しては、１００本分の圧縮空気を連続して供給することができるほか、複数台のタービン発電機に対して圧縮空気を連続して供給することもできる。
【0035】
本発明の圧縮空気の貯蔵方法と圧縮空気の使用方法は、緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１への緩衝ガスの供給および排出と、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０への圧縮空気の排出および供給を相互に関連づけて実施するため、圧縮空気貯蔵時には筒状容器１０の内容積に近い容量の空気を貯蔵することができ、圧縮空気使用時には貯蔵した圧縮空気のほぼ全量を、圧力を高く維持したまま排出することができる。
このため、従来型の単純な圧縮空気貯蔵容器（隔離膜も緩衝ガスも利用しない単なる容器）に比べ、圧縮空気貯蔵容器の容積当たりに使用できる圧縮空気量をほぼ倍増させることができる。このことは、従来型の単純な圧縮空気貯蔵容器を使う場合より、圧縮空気貯蔵容器の大きさや数を大幅に縮減できることを意味する。
このため、従来型の単純な圧縮空気貯蔵容器（隔離膜も緩衝ガスも利用しない単なる容器）に比べ、圧縮空気貯蔵容器の容積当たりに使用できる圧縮空気量をほぼ倍増させることができる。このことは、従来型の単純な圧縮空気貯蔵容器を使う場合より、圧縮空気貯蔵容器の大きさや数を大幅に縮減できることを意味する。
【0036】
（発電装置と発電方法）
本発明の発電装置は、上記の圧縮空気貯蔵装置５０とタービン発電機を含む発電装置５４を有するものである。
本発明の発電方法は、圧縮空気貯蔵装置５０に貯蔵された圧縮空気を発電装置５４のタービン発電機に供給してタービンを回転させることで発電する方法である。
本発明の発電方法は、上記した手順１～６を連続的に繰り返すことにより連続的に発電することもできるが、次の実施形態（ａ）、（ｂ）または（ｃ）のように実施することが好ましい。
（ａ）太陽光発電を利用した発電の余剰電力を利用して昼間に圧縮空気を貯蔵し、夜間に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電する方法。
（ｂ）夜間の余剰電力を利用して夜間に圧縮空気を貯蔵し、昼間に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電する方法。
（ｃ）数時間単位で変動する再生可能エネルギー利用発電（但し、太陽光発電は除く）で余剰に発電された際に圧縮空気を貯蔵し，発電量が減少した際に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電量の変動を緩和する発電方法から選ばれるいずれかの発電方法。（ｃ）の方法における数時間単位で変動する再生可能エネルギー利用発電は、例えば天候などで変動する風力発電である。
上記（ａ），（ｂ）または（ｃ）を実施する場合は、手順１～６を実施することで貯蔵された圧縮空気が消費されるため、２回目の手順１～６は（ａ）または（ｂ）では翌日，（ｃ）では次の余剰電力貯蔵時になる。
本発明の発電装置は、上記の圧縮空気貯蔵装置５０とタービン発電機を含む発電装置５４を有するものである。
本発明の発電方法は、圧縮空気貯蔵装置５０に貯蔵された圧縮空気を発電装置５４のタービン発電機に供給してタービンを回転させることで発電する方法である。
本発明の発電方法は、上記した手順１～６を連続的に繰り返すことにより連続的に発電することもできるが、次の実施形態（ａ）、（ｂ）または（ｃ）のように実施することが好ましい。
（ａ）太陽光発電を利用した発電の余剰電力を利用して昼間に圧縮空気を貯蔵し、夜間に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電する方法。
（ｂ）夜間の余剰電力を利用して夜間に圧縮空気を貯蔵し、昼間に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電する方法。
（ｃ）数時間単位で変動する再生可能エネルギー利用発電（但し、太陽光発電は除く）で余剰に発電された際に圧縮空気を貯蔵し，発電量が減少した際に前記圧縮空気貯蔵装置に貯蔵された圧縮空気をタービン発電機に供給することで発電量の変動を緩和する発電方法から選ばれるいずれかの発電方法。（ｃ）の方法における数時間単位で変動する再生可能エネルギー利用発電は、例えば天候などで変動する風力発電である。
上記（ａ），（ｂ）または（ｃ）を実施する場合は、手順１～６を実施することで貯蔵された圧縮空気が消費されるため、２回目の手順１～６は（ａ）または（ｂ）では翌日，（ｃ）では次の余剰電力貯蔵時になる。
【実施例0037】
実施例１
図１に示す圧縮空気貯蔵容器１（図６に示す圧縮空気貯蔵装置５０）を使用して、圧縮空気の貯蔵と、圧縮空気の排出による使用を実施した（図６、図７（ａ）、（ｂ））。
圧縮空気貯蔵容器１は、直径２ｍ、長さ２０ｍの炭鋼製の筒状容器１０の１本を試験用として使用した。袋状隔離膜２０は、図１および図７（ａ）の形態のときの外形が筒状容器１０の内部形状と相似で、筒状容器１０の内部寸法に近似した寸法のものを使用した。
図１に示す圧縮空気貯蔵容器１（図６に示す圧縮空気貯蔵装置５０）を使用して、圧縮空気の貯蔵と、圧縮空気の排出による使用を実施した（図６、図７（ａ）、（ｂ））。
圧縮空気貯蔵容器１は、直径２ｍ、長さ２０ｍの炭鋼製の筒状容器１０の１本を試験用として使用した。袋状隔離膜２０は、図１および図７（ａ）の形態のときの外形が筒状容器１０の内部形状と相似で、筒状容器１０の内部寸法に近似した寸法のものを使用した。
【0038】
手順１（図７（ａ））において、筒状容器１０内の緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内に緩衝ガス（二酸化炭素ガス）が満たされている状態で、圧縮空気の供給ライン５１、圧縮空気供給・排出口３５から筒状容器１内の圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内に圧縮空気の供給を開始した。
【0039】
手順２において、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内に圧縮空気の供給を継続しながら、緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内から、緩衝ガスの供給・排出口３６、緩衝ガスの排出ライン６５より緩衝ガスを排出し、冷却して液化させた後で貯蔵タンク６２に貯蔵した。
この手順２により緩衝ガスが排出されるため緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１の容積が減少して行き、圧縮空気が供給されるため圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０の容積が増加して行った。
この手順２により緩衝ガスが排出されるため緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１の容積が減少して行き、圧縮空気が供給されるため圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０の容積が増加して行った。
【0040】
手順３において、圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内への圧縮空気の供給を停止し、緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内からの緩衝ガスの排出を停止するとき、筒状容器１０の上側周面１４の内表面と袋状隔離膜２０の外表面２０ａとの間隔を計測できるセンサー（例えば、レーダー式マイクロ波レベル計や超音波レベル計、接触式センサー）により前記間隔を計測または検知することによって、圧縮空気の供給および緩衝ガスの排出の停止時期を決定した。
また、図７（ｂ）のときの圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０の容積は、筒状容器１０の内容積の９５％程度であった。
また、図７（ｂ）のときの圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０の容積は、筒状容器１０の内容積の９５％程度であった。
【0041】
手順４、５において、圧縮空気を排出して使用するときは、筒状容器１０内の圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内に圧縮空気が満たされている状態で、圧縮空気の排出ライン５３から圧縮空気を排出して、使用対象（タービン発電機）５４に供給した。
筒状容器１０内の圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内から圧縮空気を排出し、使用対象５４への供給を継続しながら、液化緩衝ガスの貯蔵容器６２内に貯蔵された緩衝ガスを加温して気化させた後で、袋状隔離膜２０内の緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内に供給した。
筒状容器１０内の圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内から圧縮空気を排出し、使用対象５４への供給を継続しながら、液化緩衝ガスの貯蔵容器６２内に貯蔵された緩衝ガスを加温して気化させた後で、袋状隔離膜２０内の緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１内に供給した。
【0042】
手順６において、袋状隔離膜２０内の緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）３１への緩衝ガスの供給を停止し、筒状容器１０内の圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）３０内の圧縮空気の排出と使用対象への供給を停止するとき、筒状容器１０の上側周面１４の内表面と袋状隔離膜２０の外表面２０ａとの間隔を計測できるセンサー（例えば、レーダー式マイクロ波レベル計や超音波レベル計、接触式センサー）により前記間隔を計測または検知することによって、圧縮空気の供給および緩衝ガスの排出の停止時期を決定した。
以上の手順１～６を実施したが、上記のようにして停止時期を決定することで過剰な空気の貯蔵と過剰な緩衝ガスの排出を防止できるため、袋状隔離膜２０内の第２のガス空間３１の容積の増加および減少が想定範囲を超えることがない。このため、実用時において多数回の繰り返し実施をした場合であっても、袋状隔離膜２０は長期間に渡りその機能を維持するものと考えられる。
以上の手順１～６を実施したが、上記のようにして停止時期を決定することで過剰な空気の貯蔵と過剰な緩衝ガスの排出を防止できるため、袋状隔離膜２０内の第２のガス空間３１の容積の増加および減少が想定範囲を超えることがない。このため、実用時において多数回の繰り返し実施をした場合であっても、袋状隔離膜２０は長期間に渡りその機能を維持するものと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【0043】
本発明の圧縮空気貯蔵容器は、それを含む圧縮空気貯蔵装置とすることによって、圧縮空気エネルギーを貯蔵利用する発電方法の発電コストを大幅に低減できる。これにより、我が国のように大量の圧縮空気が貯蔵できる地下空間がほとんどない地域でも、圧縮空気エネルギー貯蔵技術を利用した発電方法が現実的なコストで実現可能となる。
【符号の説明】
【0044】
１ 圧縮空気貯蔵容器
１０ 筒状容器
１４ 上側周面
１５ 下側周面
２０ 袋状隔離膜
２１ 環状突起部
２２ 独立突起部
３０ 圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）
３１ 緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）
３５ 第１のガスの供給・排出口
３６ 第２のガスの供給・排出口
５０ 圧縮空気貯蔵装置
５２ 圧縮空気の供給装置
５４ 発電装置
６０ 緩衝ガスの圧縮機
６１ 緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器
６２ 冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器
１０ 筒状容器
１４ 上側周面
１５ 下側周面
２０ 袋状隔離膜
２１ 環状突起部
２２ 独立突起部
３０ 圧縮空気の供給空間（第１のガス空間）
３１ 緩衝ガスの供給空間（第２のガス空間）
３５ 第１のガスの供給・排出口
３６ 第２のガスの供給・排出口
５０ 圧縮空気貯蔵装置
５２ 圧縮空気の供給装置
５４ 発電装置
６０ 緩衝ガスの圧縮機
６１ 緩衝ガスの冷却・加熱を行う熱交換器
６２ 冷却後の液化緩衝ガスの貯蔵容器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
