特許 7502229 発電装置および発電方法

(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】

(24)【登録日】2024-06-10

(45)【発行日】2024-06-18

(54)【発明の名称】発電装置および発電方法

(51)【国際特許分類】

   F02C 1/02 20060101AFI20240611BHJP

   F01K 25/04 20060101ALI20240611BHJP

【ＦＩ】

F02C1/02

F01K25/04

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021078735

(22)【出願日】2021-05-06

(65)【公開番号】P2022172673

(43)【公開日】2022-11-17

【審査請求日】2023-10-23

(73)【特許権者】

【識別番号】521362885

【氏名又は名称】コベルコ・コンプレッサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100111039

【弁理士】

【氏名又は名称】前堀 義之

(74)【代理人】

【識別番号】100218132

【弁理士】

【氏名又は名称】近田 暢朗

(72)【発明者】

【氏名】壷井 昇

(72)【発明者】

【氏名】中村 元

【審査官】松浦 久夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０２０１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１８４５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８１６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１１２６５７（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０２Ｃ １／０２

Ｆ０１Ｋ ２５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

空気を圧縮して圧縮空気として吐出する圧縮機と、
前記圧縮機から吐出された前記圧縮空気を冷却する冷却機と、
前記冷却機で生じたドレンが前記圧縮空気とともに流れるドレン流路と、
前記ドレン流路を開閉するドレン弁と、
前記ドレン流路と流体的に接続されて前記ドレンと前記圧縮空気が供給される供給部、前記供給部から供給された前記圧縮空気によって駆動される駆動部、並びに、前記駆動部の駆動に利用された前記圧縮空気および前記ドレンを排出する排出部を有する膨張機と、
前記膨張機の前記駆動部によって駆動される発電機と
を備える、発電装置。

【請求項2】

前記膨張機の前記駆動部は、スクロール式、スクリュ式、またはターボ式の回転機械である、請求項１に記載の発電装置。

【請求項3】

前記膨張機の前記駆動部は、ピストンシリンダ式の往復機械である、請求項１に記載の発電装置。

【請求項4】

前記膨張機の前記駆動部は、内部空間を画定するシリンダと、前記内部空間を第１室と第２室とに仕切るとともに前記シリンダ内を摺動可能に配置されたピストンとを有し、
前記ドレン流路は、前記第１室と前記第２室とに流体的に接続され、
前記ドレン流路には、前記圧縮空気の供給先を前記第１室または前記第２室に切り替えて前記ピストンを往復運動させる切替弁が設けられ、
前記発電機は、前記ピストンと機械的に接続され、前記ピストンの往復運動に伴って駆動される、請求項３に記載の発電装置。

【請求項5】

前記膨張機の前記駆動部は、内部空間を画定するシリンダと、前記内部空間を第１室と第２室とに仕切るとともに前記シリンダ内を摺動可能に配置されたピストンとを有し、
前記ドレン流路は、前記第１室と前記第２室とに流体的に接続され、
前記ドレン流路には、前記圧縮空気の供給先を前記第１室または前記第２室に切り替えて前記ピストンを往復運動させる供給弁が設けられ、
前記発電機は、前記ピストンと機械的に接続され、前記ピストンの往復運動に伴って駆動される、請求項３に記載の発電装置。

【請求項6】

前記膨張機の前記駆動部は、内部空間を画定するシリンダと、前記内部空間を第１室と第２室とに仕切るとともに前記シリンダ内を摺動可能に配置されたピストンとを有し、
前記ドレン流路は、前記第１室に流体的に接続され、
前記第２室には、前記ピストンを前記第１室に向かって付勢する付勢部材が設けられ、
前記ドレン流路には、前記圧縮空気の前記第１室への供給を許容または遮断して前記ピストンを往復運動させる供給弁が設けられ、
前記発電機は、前記ピストンと機械的に接続され、前記ピストンの往復運動に伴って駆動される、請求項３に記載の発電装置。

【請求項7】

前記排出部は、前記第１室からの前記圧縮空気および前記ドレンの排出を許容または遮断する排出弁を有する、請求項４から請求項６のいずれか１項に記載の発電装置。

【請求項8】

前記膨張機は、２つ設けられ、
前記発電機に２つの前記膨張機が機械的に接続され、
２つの前記膨張機の前記ピストンは同期して駆動される、請求項７に記載の発電装置。

【請求項9】

前記圧縮機は、１段目の圧縮を実行する低圧段圧縮機本体と、２段目の圧縮を実行する高圧段圧縮機本体とを有し、
前記冷却機は、前記低圧段圧縮機本体から前記高圧段圧縮機本体に流れる前記圧縮空気を冷却するインタークーラである、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の装置。

【請求項10】

前記圧縮機は、１段目の圧縮を実行する低圧段圧縮機本体と、２段目の圧縮を実行する高圧段圧縮機本体とを有し、
前記冷却機は、前記高圧段圧縮機本体から吐出された前記圧縮空気を冷却するアフタークーラである、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の装置。

【請求項11】

前記圧縮機から吐出された前記圧縮空気を冷却するアフタークーラをさらに備え、
前記冷却機は、前記アフタークーラで冷却された前記圧縮空気をさらに冷却して除湿するドライヤである、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の装置。

【請求項12】

空気を圧縮して圧縮空気を生成し、
前記圧縮空気を冷却し、
前記圧縮空気の前記冷却の際に生じたドレンの排出に伴って排出される前記圧縮空気を利用して発電する
ことを含む、発電方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電装置および発電方法に関する。

【背景技術】

【0002】

圧縮機から吐出された圧縮空気は高温であるため、冷却された後に供給先に供給される。冷却時に、圧縮空気中の水分が凝縮されて、ドレンとして発生する。ドレンは、供給先に供給されないように、圧縮空気から分離されて、外部に排出される必要がある。

【0003】

特許文献１，２には、圧縮機のドレン排出のための方法および装置が開示されている。当該方法および装置では、ドレン排出回路やドレン配管からドレンを圧縮空気とともに噴出するように外部に排出する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－８４７３６号公報

【文献】特開２０１４－１４５３２５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１，２に記載の圧縮機のドレン排出に関する方法および装置では、ドレンの排出に伴って圧縮空気も外部に排出するため、圧縮空気を無駄にすることになる。

【0006】

本発明は、発電装置および発電方法において、ドレンの排出に伴って圧縮空気を無駄に排出することなく、当該圧縮空気を利用して発電することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１の態様は、空気を圧縮して圧縮空気として吐出する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された前記圧縮空気を冷却する冷却機と、前記冷却機で生じたドレンが前記圧縮空気とともに流れるドレン流路と、前記ドレン流路を開閉するドレン弁と、前記ドレン流路と流体的に接続されて前記ドレンと前記圧縮空気が供給される供給部、前記供給部から供給された前記圧縮空気によって駆動される駆動部、並びに、前記駆動部の駆動に利用された前記圧縮空気および前記ドレンを排出する排出部を有する膨張機と、前記膨張機の前記駆動部によって駆動される発電機とを備える、発電装置を提供する。

【0008】

この構成によれば、圧縮機から吐出された圧縮空気をドライヤにて冷却し、当該冷却に伴って発生したドレンを排出する際、圧縮空気とともに膨張機に供給する。膨張機では、供給部から供給された圧縮空気によって、駆動部が駆動される。結果として、駆動部によって発電機が駆動され、発電できる。また、駆動部にて利用された圧縮空気およびドレンは排出部から排出される。従って、ドレンの排出に伴って圧縮空気を無駄に排出することなく、当該圧縮空気を利用して発電できる。また、膨張機に供給された圧縮空気は、駆動部の駆動に伴って膨張し、排出する際には大気圧程度まで降圧するため、ドレンを噴出させることなく排出でき、従ってドレンを容易に回収できる。

【0009】

前記膨張機の前記駆動部は、スクロール式、スクリュ式、またはターボ式の回転機械であってもよい。

【0010】

この構成によれば、圧縮空気の圧力を回転運動に変換できるため、汎用性の高い回転式の発電機を採用できる。

【0011】

前記膨張機の前記駆動部は、ピストンシリンダ式の往復機械であってもよい。

【0012】

この構成によれば、圧縮空気の圧力を往復運動に変換できるため、汎用性の高い往復式の発電機（例えばレシプロモータ）を採用できる。

【0013】

前記膨張機の前記駆動部は、内部空間を画定するシリンダと、前記内部空間を第１室と第２室とに仕切るとともに前記シリンダ内を摺動可能に配置されたピストンとを有してもよく、前記ドレン流路は、前記第１室と前記第２室とに流体的に接続されてもよく、前記ドレン流路には、前記圧縮空気の供給先を前記第１室または前記第２室に切り替えて前記ピストンを往復運動させる切替弁が設けられてもよく、前記発電機は、前記ピストンと機械的に接続され、前記ピストンの往復運動に伴って駆動されてもよい。

【0014】

この構成によれば、膨張機の構造を具体的に設計できる。特に、切替弁によって第１室と第２室とに対して交互に圧縮空気を供給することによって、ピストンの往復運動を容易に実現できる。

【0015】

前記膨張機の前記駆動部は、内部空間を画定するシリンダと、前記内部空間を第１室と第２室とに仕切るとともに前記シリンダ内を摺動可能に配置されたピストンとを有してもよく、前記ドレン流路は、前記第１室と前記第２室とに流体的に接続されてもよく、前記ドレン流路には、前記圧縮空気の供給先を前記第１室または前記第２室に切り替えて前記ピストンを往復運動させる供給弁が設けられてもよく、前記発電機は、前記ピストンと機械的に接続され、前記ピストンの往復運動に伴って駆動されてもよい。

【0016】

この構成によれば、膨張機の構造を具体的に設計できる。特に、供給弁によって第１室と第２室とに対して交互に圧縮空気を供給することによって、ピストンの往復運動を容易に実現できる。

【0017】

前記膨張機の前記駆動部は、内部空間を画定するシリンダと、前記内部空間を第１室と第２室とに仕切るとともに前記シリンダ内を摺動可能に配置されたピストンとを有してもよく、前記ドレン流路は、前記第１室に流体的に接続されてもよく、前記第２室には、前記ピストンを前記第１室に向かって付勢する付勢部材が設けられてもよく、前記ドレン流路には、前記圧縮空気の前記第１室への供給を許容または遮断して前記ピストンを往復運動させる供給弁が設けられてもよく、前記発電機は、前記ピストンと機械的に接続され、前記ピストンの往復運動に伴って駆動されてもよい。

【0018】

この構成によれば、膨張機の構造を具体的に設計できる。特に、付勢部材によってピストンを付勢することによって、圧縮空気の供給先を第１室に限ることができる。従って、ドレン流路の経路を単純化しつつ、ピストンの往復運動を容易に実現できる。

【0019】

前記排出部は、前記第１室からの前記圧縮空気および前記ドレンの排出を許容または遮断する排出弁を有してもよい。

【0020】

この構成によれば、排出弁を開くことによってドレンを排出できるとともに、第１室の圧力を低下させることができる。従って、ピストンの往復運動を容易に実現できる。

【0021】

前記膨張機は、２つ設けられてもよく、前記発電機に２つの前記膨張機が機械的に接続されてもよく、２つの前記膨張機の前記ピストンは同期して駆動されてもよい。

【0022】

この構成によれば、２つの膨張機を同期させて発電機を駆動するため、発電機の可動子を安定して往復移動させることを容易に実現できる。

【0023】

前記圧縮機は、１段目の圧縮を実行する低圧段圧縮機本体と、２段目の圧縮を実行する高圧段圧縮機本体とを有してもよく、前記冷却機は、前記低圧段圧縮機本体から前記高圧段圧縮機本体に流れる前記圧縮空気を冷却するインタークーラであってもよい。

【0024】

この構成によれば、インタークーラにて発生するドレンを排出できるとともに発電することもできる。

【0025】

前記圧縮機は、１段目の圧縮を実行する低圧段圧縮機本体と、２段目の圧縮を実行する高圧段圧縮機本体とを有してもよく、前記冷却機は、前記高圧段圧縮機本体から吐出された前記圧縮空気を冷却するアフタークーラであってもよい。

【0026】

この構成によれば、アフタークーラにて発生するドレンを排出できるとともに発電することもできる。

【0027】

前記圧縮機から吐出された前記圧縮空気を冷却するアフタークーラをさらに備え、前記冷却機は、前記アフタークーラで冷却された前記圧縮空気をさらに冷却して除湿するドライヤであってもよい。

【0028】

この構成によれば、ドライヤにて発生するドレンを排出できるとともに発電することもできる。

【0029】

本発明の第２の態様は、空気を圧縮して圧縮空気を生成し、前記圧縮空気を冷却し、前記圧縮空気の前記冷却の際に生じたドレンの排出に伴って排出される前記圧縮空気を利用して発電することを含む、発電方法を提供する。

【0030】

この方法によれば、ドレンの排出に伴って圧縮空気を無駄に排出することなく、当該圧縮空気を利用して発電できる。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、発電装置および発電方法において、ドレンの排出に伴って圧縮空気を無駄に排出することなく、当該圧縮空気を利用して発電できる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の第１実施形態に係る発電装置の概略構成図。

【図2】発電装置の膨張機および発電機を示す部分断面図。

【図3】図２の膨張機および発電機の第１変形例を示す部分断面図。

【図4】図２の膨張機および発電機の第２変形例を示す部分断面図。

【図5】図２の膨張機および発電機の第３変形例を示す部分断面図。

【図6】図２の膨張機および発電機の第４変形例を示す部分断面図。

【図7】本発明の第２実施形態に係る発電装置の概略構成図。

【図8】第２実施形態の変形例に係る発電装置の概略構成図。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態に係る発電装置および発電方法を説明する。

【0034】

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る発電装置１の概略構成図を示している。

【0035】

発電装置１は、圧縮機１０と、油分離回収器２０と、アフタークーラ３０と、ドライヤ（冷却機）４０と、膨張機５０と、発電機６０と、制御装置７０とを有している。

【0036】

本実施形態では、圧縮機１０は、油冷式スクリュ圧縮機である。圧縮機１０は、空気配管５ａを通じて吸気口１０ａから外気を吸気し、内部のスクリュで空気を圧縮し、吐出口１０ｂから圧縮空気を吐出する。圧縮機１０から吐出された圧縮空気は、油分離回収器２０とアフタークーラ３０とドライヤ４０とを通る空気流路５を流れ、図示しない供給先に供給される。空気流路５は、空気配管５ａ～５ｅによって構成されている。

【0037】

圧縮機１０は油冷式であるため、吐出する圧縮空気には油が含まれる。圧縮機１０は、空気配管５ｂを通じて油分離回収器２０と流体的に接続されている。

【0038】

油分離回収器２０は、圧縮機１０から吐出された圧縮空気から油を分離して回収する。油分離回収器２０は、セパレータ２１と、油タンク２２とを有している。セパレータ２１は、圧縮空気から油を分離するフィルタを有している。油タンク２２は、セパレータ２１にて圧縮空気から分離された油を一時的に貯留する部分である。油タンク２２は、油流路６を通じて圧縮機１０と流体的に接続されている。油流路６は、油配管６ａによって構成されている。油タンク２２に貯留された油は、油配管６ａを通じて圧縮機１０に供給され、潤滑に使用される。また、油分離回収器２０は、空気配管５ｃを通じてアフタークーラ３０と流体的に接続されている。

【0039】

アフタークーラ３０は、セパレータ２１にて油を分離された圧縮空気を冷却する。アフタークーラ３０の冷却機構は、公知の機構を採用し得る。アフタークーラ３０は、空気配管５ｄを通じてドライヤ４０と流体的に接続されている。

【0040】

ドライヤ４０は、アフタークーラ３０で冷却された圧縮空気をさらに冷却して除湿する。ドライヤ４０は、冷却部４１と、ドレンタンク４２とを有している。冷却部４１は、圧縮空気を冷却する部分であり、公知の冷却機構が採用され得る。ドレンタンク４２は、冷却部４１の冷却によって析出した空気中の水分（以降ドレンともいう。）を一時的に貯留する部分である。ドライヤ４０で冷却および除湿された圧縮空気は、空気配管５ｅを通じて図示しない工場などの供給先に供給される。

【0041】

ドレンタンク４２は、ドレン流路７を通じて膨張機５０の供給部５１と流体的に接続されている。ドレン流路７では、大気圧より高い圧力の圧縮空気とドレンが流れる。ドレン流路７には、ドレン弁７１が設けられている。ドレン弁７１は電磁弁であり、その開閉は制御装置７０によって制御されている。ドレン弁７１は、通常閉じられているが、一定間隔（例えば１０分に一回）で開かれる。これにより、ドレンタンク４２から一定間隔でドレンが排出され、ドレンがドレンタンク４２から溢れる前に排出される。代替的には、ドレンタンク４２に貯留されたドレンの量を計測し、ドレンの量が一定以上となった場合にドレン弁７１を開いてドレンを排出してもよい。例えば、ドレンタンク４２に液位センサや重量センサを設置し、ドレンタンク４２に貯留されたドレンの液面の高さや重量を計測してもよい。

【0042】

膨張機５０は、ドレン流路７を通じて供給された圧縮空気によって駆動される。膨張機５０は、ドレン流路７と流体的に接続された供給部５１と、圧縮空気によって駆動される駆動部５２と、膨張後の空気およびドレンを排出する排出部５３とを有している。

【0043】

図２は、発電装置１の膨張機５０および発電機６０を示す部分断面図である。

【0044】

図１，２を合わせて参照して、本実施形態では、駆動部５２は、ピストンシリンダ式の往復機械である。駆動部５２は、内部空間Ｒを画定するシリンダ５２ａと、内部空間Ｒに配置されたピストン５２ｂとを有している。ピストン５２ｂは、内部空間Ｒを第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とに仕切るとともにシリンダ５２ａ内を摺動可能に配置されている。例えば、シリンダ５２ａは、円筒状の筐体である。例えば、ピストン５２ｂは、シリンダ５２ａの内径と概略同じの大きさの外径を有する円板である。ピストン５２ｂには、シリンダ５２ａを貫通して発電機６０まで延びる軸部材５２ｃが取り付けられている。

【0045】

本実施形態では、ドレン流路７は、ドレンタンク４２から延びるドレン配管７ａと、当該ドレン配管７ａから分岐したドレン配管７ｂ，７ｃとによって構成されている。ドレン配管７ａには、ドレン弁７１が設けられている。ドレン流路７における分岐点には三方弁（切替弁）７２が設けられている。三方弁７２により、ドレンタンク４２から圧縮空気およびドレンを第１室Ｒ１または第２室Ｒ２のいずれに供給するかを切り替えることができる。三方弁７２の開閉（流路切替）は、制御装置７０によって制御されている。

【0046】

供給部５１は、２つの流入口５１ａ，５１ｂを含んでいる。流入口５１ａは第１室Ｒ１への入口であり、流入口５１ｂは第２室Ｒ２への入口である。ドレン配管７ｂは流入口５１ａを介して第１室Ｒ１に接続され、ドレン配管７ｃは流入口５１ｂを介して第２室Ｒ２に接続されている。

【0047】

排出部５３は、２つの流出口５３ａ，５３ｂを含んでいる。流出口５３ａは第１室Ｒ１からの出口であり、流出口５３ｂは第２室Ｒ２からの出口である。排出部５３（流出口５３ａ，５３ｂ）には、排出流路８が流体的に接続されている。排出流路８は外部に開放されており、排出流路８を通じて膨張機５０で膨張した空気およびドレンが外部に排出される。排出流路８は、流出口５３ａから延びる排出配管８ａと、流出口５３ｂから延びる排出配管８ｂと、これらが合流して延びる排出配管８ｃとによって構成されている。排出流路８における合流点には、三方弁７３が設けられている。三方弁７３により、第１室Ｒ１または第２室Ｒ２のいずれから圧縮空気およびドレンを排出するかを切り替えることができる。三方弁７３の開閉（流路切替）は、制御装置７０によって制御されている。

【0048】

制御装置７０は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)、ＲＡＭ（Random Access Memory）、およびＲＯＭ（Read Only Memory）等のハードウェアと、それらに実装されたソフトウェアとにより構成されている。本実施形態では、制御装置７０は、コンピュータなどの情報処理装置で構成される。制御装置７０は、発電装置１全体の動作を制御し、特に発電およびドレン排出に伴う制御を実行する。

【0049】

まず、制御装置７０は、三方弁７２を切り替えて圧縮空気およびドレンの第１室Ｒ１への流入を許容するとともに第２室Ｒ２への流入を遮断する。同時に、制御装置７０は、三方弁７３を切り替えて圧縮空気およびドレンの第１室Ｒ１からの流出を遮断するとともに第２室Ｒ２からの流出を許容する。これにより、第１室Ｒ１が拡大するとともに第２室Ｒ２が縮小し、即ちピストン５２ｂが図２において左へと移動する。このとき、膨張後の空気およびドレンが第２室Ｒ２から排出される。

【0050】

次に、制御装置７０は、三方弁７２を切り替えて圧縮空気およびドレンの第１室Ｒ１への流入を遮断するとともに第２室Ｒ２への流入を許容する。同時に、制御装置７０は、三方弁７３を切り替えて圧縮空気およびドレンの第１室Ｒ１からの流出を許容するとともに第２室Ｒ２からの流出を遮断する。これにより、第１室Ｒ１が縮小するとともに第２室Ｒ２が拡大し、即ちピストン５２ｂが図２において右へと移動する。このとき、膨張後の空気およびドレンが第１室Ｒ１から排出される。

【0051】

上記ピストン５２ｂの移動を繰り返してピストン５２ｂを往復運動させることができる。ピストン５２ｂは、発電機６０に機械的に接続されている。

【0052】

本実施形態では、発電機６０は、往復式であり、例えばレシプロモータである。発電機６０は、可動子６１と、固定子６２と、コイル６３とを有している。可動子６１は、ピストン５２ｂと軸部材５２ｃを介して機械的に接続され、ピストン５２ｂの往復運動と同期して往復運動する。固定子６２は、可動子６１の周囲に配置され、コイル６３が取り付けられている。固定子６２に対して可動子６１が往復運動することにより、コイル６３に電力が生成され、即ち発電する。

【0053】

本実施形態によれば、圧縮機１０から吐出された圧縮空気をドライヤ４０にて冷却し、当該冷却に伴って発生したドレンを排出する際、圧縮空気とともに膨張機５０に供給する。膨張機５０では、供給部５１から供給された圧縮空気によって、駆動部５２が駆動される。結果として、駆動部５２によって発電機６０が駆動され、発電できる。また、駆動部５２にて利用された圧縮空気およびドレンは排出部５３から排出される。従って、ドレンの排出に伴って圧縮空気を無駄に排出することなく、当該圧縮空気を利用して発電できる。また、膨張機５０に供給された圧縮空気は、駆動部５２の駆動に伴って膨張し、排出する際には大気圧程度まで降圧するため、ドレンを噴出させることなく排出でき、従ってドレンを容易に回収できる。

【0054】

また、本実施形態によれば、圧縮空気の圧力を往復運動に変換できるため、汎用性の高い往復式の発電機（例えばレシプロモータ）を採用できる。

【0055】

また、本実施形態によれば、三方弁７２，７３によって第１室Ｒ１と第２室Ｒ２とに対して交互に圧縮空気を供給することによって、ピストンの往復運動を容易に実現できる。

【0056】

図３は、図２の膨張機５０および発電機６０の第１変形例を示す部分断面図である。

【0057】

本変形例では、上記実施形態における三方弁７２の代わりに供給弁７４ａ，７４ｂを使用する。供給弁７４ａはドレン配管７ｂに設けられ、供給弁７４ｂはドレン配管７ｃに設けられている。供給弁７４ａ，７４ｂの開閉は、制御装置７０によって制御されている。

【0058】

排出流路８は、流出口５３ａから延びる排出配管８ｄと、流出口５３ｂから延びる排出配管８ｅとによって構成されている。排出配管８ｄ，８ｅは、上記実施形態とは異なり合流していない。排出配管８ｄには排出弁７５ａが設けられ、排出配管８ｅには排出弁７５ｂが設けられている。排出弁７５ａ，７５ｂの開閉は、制御装置７０によって制御されている。ピストン５２ｂの往復運動と、それに伴う発電機６０の発電については上記実施形態と実質的に同じである。

【0059】

図４は、図２の膨張機５０および発電機６０の第２変形例を示す部分断面図である。

【0060】

本変形例では、ドレンタンク４２（図１参照）からの圧縮空気の供給先が第１室Ｒ１のみとなっている。ドレン流路７はドレン配管７ｄによって構成され、排出流路８は排出配管８ｆによって構成されている。本変形例では、第２室Ｒ２には、流入口は設けられていない。本変形例では、ピストン５２ｂが第１室Ｒ１側に移動したときに流出口５３ｃは第２室Ｒ２に位置する。これに限らず、ピストン５２ｂが第１室Ｒ１側に移動したときにピストンで流出口５３ｃが塞がれるように（第２室Ｒ２に位置しないように）設けてもよい。その場合、ピストン５２ｂが第１室Ｒ１側に移動したときのピストンの位置が流出口５３ｃを塞ぐ位置に規制されるように、第１室Ｒ１において図示しない規制部（後述の規制部５２ｅと同様のもの）を設けてもよい。

【0061】

ドレン配管７ｄは、流入口５１ａを介して第１室Ｒ１に接続されている。排出部５３は、流出口５３ｃを含んでいる。排出配管８ｆは、流出口５３ｃから延びている。ドレン配管７ｄにはドレン弁７１および供給弁７４ｃが設けられている。供給弁７４ｃの開閉は、制御装置７０によって制御されている。なお、排出配管８ｆには、ピストンを往復運動させるために開閉する排出弁は設けられていない。

【0062】

第２室Ｒ２には、コイルばね（付勢部材）５２ｄが配置されている。図示の例では、コイルばね５２ｄは、軸部材５２ｃに巻き付けられている。コイルばね５２ｄは、圧縮ばねであり、ピストン５２ｂを第１室Ｒ１に向かって付勢している。また、第２室Ｒ２において、ピストン５２ｂの移動を規制する規制部５２ｅが設けられている。詳細には、規制部５２ｅは、コイルばね５２ｄが一定以上縮んだ場合にピストン５２ｂに当接し、第２室Ｒ２が一定以上縮小しないように設けられている。流出口５３ｃは、第２室Ｒ２が一定以上縮小した状態で（図４の実線で示すピストン５２ｂ参照）、第１室Ｒ１から空気およびドレンを排出できるように規制部５２ｅに隣接して設けられている。換言すれば、流出口５３ｃは、第２室Ｒ２が一定以上拡大した状態（図４の破線で示すピストン５２ｂ参照）では、第１室Ｒ１から空気およびドレンを排出できない位置に配置されている。

【0063】

発電およびドレン排出の際には、制御装置７０は、供給弁７４ｃを開いて圧縮空気およびドレンを第１室Ｒ１に供給する。第１室Ｒ１の圧力が上昇し、ピストン５２ｂがコイルばね５２ｄの付勢力に抗して（図４において左へ）移動し、第１室Ｒ１が拡大するともに第２室Ｒ２が縮小する。第２室Ｒ２が一定以上縮小すると、排出配管８ｆが流出口５３ｃを介して第１室Ｒ１と連通し、第１室Ｒ１から空気およびドレンが排出される。当該排出に伴い、第１室Ｒ１の圧力が低下し、ピストン５２ｂがコイルばね５２ｄの付勢力に従って（図４において右へ）移動し、第１室Ｒ１が縮小するともに第２室Ｒ２が拡大する。このような動作を繰り返すことによりピストン５２ｂが往復運動する。なお、圧縮空気の供給先を第２室Ｒ２のみとした場合は、コイルばね５２ｄは、第１室Ｒ１に配置されてもよい。

【0064】

ピストン５２ｂの往復運動に伴う発電機６０の発電については上記実施形態と実質的に同じである。

【0065】

本変形例によれば、コイルばね５２ｄによってピストン５２ｂを付勢することによって、圧縮空気の供給先を第１室Ｒ１に限ることができる。従って、ドレン流路７の経路を単純化しつつ、ピストン５２ｂの往復運動を容易に実現できる。また、本変形例によれば、往復運動するピストン５２ｂが流出口５３ｃを開閉するように設けられているので、排出流路８における排出弁を省略できる。また、規制部５２ｅを設けることにより往復式の発電機のストロークに対して可動子が無駄に移動しないように規制することができる。特に、ピストンの往復運動おける両側を規制するように規制部を設けることで一層無駄な移動をなくすことができる。

【0066】

図５は、図２の膨張機５０および発電機６０の第３変形例を示す部分断面図である。

【0067】

本変形例では、上記図４に示す第２変形例に対して膨張機５０が追加的に設けられている。即ち、本変形例では、２つの膨張機５０，５０が設けられ、発電機６０に対して２つの膨張機５０，５０が機械的に接続されている。当該２つの膨張機５０，５０のそれぞれは、上記図４に示す第２変形例と実質的に同じ構造を有している。

【0068】

本変形例では、ドレン流路７は、ドレンタンク４２から延びるドレン配管７ｅと、当該ドレン配管７ｅから分岐したドレン配管７ｆ，７ｇとによって構成されている。ドレン配管７ｆ，７ｇには、供給弁７４ｃがそれぞれ設けられている。

【0069】

供給弁７４ｃ，７４ｃは、同期して開閉する。これにより、ドレンタンク４２から膨張機５０，５０の第１室Ｒ１，Ｒ１に対して圧縮空気およびドレンを同時に供給できる。従って、ピストン５２ｂ，５２ｂを同期して往復運動させることができる。ピストン５２ｂ，５２ｂの往復運動に伴う発電機６０の発電については前述と同じである。

【0070】

本変形例によれば、往復動式の発電機６０を挟むように設けられた２つの膨張機５０，５０を同期させて発電機６０を駆動するため、発電機６０の可動子を安定して往復移動させることを容易に実現できる。

【0071】

図６は、図２の膨張機５０および発電機６０の第４変形例を示す部分断面図である。

【0072】

本変形例は、上記図４に示す空気およびドレンの排出構造が異なる以外、第２変形例と実質的に同じである。

【0073】

本変形例では、排出部５３は、流出口５３ｄを含んでいる。また、排出流路８は、排出配管８ｇによって構成されている。排出配管８ｇは、流出口５３ｄから延びている。排出配管８ｇには、排出弁７５ｃが設けられている。排出弁７５ｃの開閉は、制御装置７０によって制御されている。

【0074】

本変形例では、上記図４に示す第２変形例に対して往復運動するピストン５２ｂが流出口５３ｄを開閉するように設けられていない。流出口５３ｄは、第１室Ｒ１の拡大または縮小によらずに排出弁７５ｃ開くことによって第１室Ｒ１から空気およびドレンを排出する。当該排出に伴い、第１室Ｒ１の圧力が低下し、ピストン５２ｂがコイルばね５２ｄの付勢力に従って（図６において右へ）移動し、第１室Ｒ１が縮小するともに第２室Ｒ２が拡大する。また、第１室Ｒ１の拡大動作（第２室Ｒ２の縮小動作）については第２変形例と同じである。従って、このような動作を繰り返すことによりピストン５２ｂが往復運動する。なお、圧縮空気の供給先を第２室Ｒ２のみとした場合は、コイルばね５２ｄは、第１室Ｒ１に配置されてもよい。

【0075】

（第２実施形態）
図７に示す本実施形態の発電装置１は、圧縮機１０の構造およびドレン排出元が第１実施形態とは異なる。本実施形態では、アフタークーラ３０からドレンを排出する。なお、本実施形態では、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。

【0076】

また、本実施形態では、圧縮機１０は、第１実施形態と異なり、２段型の無給油式スクリュ圧縮機である。圧縮機１０は、１段目の圧縮を実行する低圧段圧縮機本体１１と、２段目の圧縮を実行する高圧段圧縮機本体１２とを有している。

【0077】

低圧段圧縮機本体１１は、空気を、空気配管５ｆを通じて吸気口１１ａから吸気し、内部のスクリュで圧縮し、吐出口１１ｂから吐出する。低圧段圧縮機本体１１から吐出された圧縮空気は、インタークーラ３５と高圧段圧縮機本体１２とアフタークーラ３０とを通る空気流路５を流れ、図示しない供給先に供給される。空気流路５は、空気配管５ｆ～５ｊによって構成されている。低圧段圧縮機本体１１は、空気配管５ｇを通じてインタークーラ３５と流体的に接続されている。

【0078】

インタークーラ３５は、低圧段圧縮機本体１１から吐出された圧縮空気を冷却する。インタークーラ３５の冷却機構は、公知の機構を採用し得る。インタークーラ３５は、空気配管５ｈを通じて高圧段圧縮機本体１２の吸気口１２ａに流体的に接続されている。

【0079】

高圧段圧縮機本体１２は、圧縮空気を、吸気口１２ａから吸気し、内部のスクリュでさらに圧縮し、吐出口１２ｂから吐出する。高圧段圧縮機本体１２は、空気配管５ｉを通じてアフタークーラ３０と流体的に接続されている。

【0080】

アフタークーラ３０は、高圧段圧縮機本体１２から吐出された圧縮空気を冷却および除湿する。アフタークーラ３０は、冷却部３１と、ドレンタンク３２とを有している。冷却部３１は、圧縮空気を冷却する部分であり、公知の機構を採用し得る。ドレンタンク３２は、冷却部３１の冷却によって析出したドレンを一時的に貯留する部分である。アフタークーラ３０で冷却および除湿された圧縮空気は、空気配管５ｊを通じて図示しない供給先に供給される。

【0081】

ドレンタンク３２は、ドレン流路７を通じて膨張機５０の供給部５１と流体的に接続されている。ドレン流路７には、ドレン弁７１が設けられている。ドレン弁７１は電磁弁であり、その開閉は制御装置７０によって制御されている。ドレン弁７１は、通常閉じられているが、一定間隔（例えば１０分に１回）で開かれる。これにより、ドレンがドレンタンク３２から溢れる前に排出される。

【0082】

膨張機５０および発電機６０は、ドレン流路７から供給された圧縮空気を利用して発電する。発電およびドレン排出に伴う構造は、上記実施形態と実質的に同じである。

【0083】

本実施形態によれば、アフタークーラ３０にて発生するドレンを排出できるとともに発電することもできる。

【0084】

図８は、図７の変形例に係る発電装置１の概略構成図である。

【0085】

本変形例では、ドレン排出元がインタークーラ３５である。

【0086】

インタークーラ３５は、冷却部３６と、ドレンタンク３７とを有している。冷却部３６、圧縮空気を冷却する部分であり、公知の機構を採用し得る。ドレンタンク３７は、冷却部３６の冷却によって析出したドレンを一時的に貯留する部分である。

【0087】

ドレンタンク３７は、ドレン流路７を通じて膨張機５０の供給部５１と流体的に接続されている。ドレン流路７には、ドレン弁７１が設けられている。ドレン弁７１は電磁弁であり、その開閉は制御装置７０によって制御されている。ドレン弁７１は、通常閉じられているが、一定間隔（例えば１０分に１回）で開かれる。これにより、ドレンがドレンタンク３７から溢れる前に排出される。

【0088】

膨張機５０および発電機６０は、ドレン流路７から供給された圧縮空気を利用して発電する。発電およびドレン排出に伴う構造は、上記実施形態と実質的に同じである。

【0089】

本変形例によれば、インタークーラ３５にて発生するドレンを排出できるとともに発電することもできる。

【0090】

以上より、本発明の具体的な実施形態およびその変形例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、個々の実施形態や変形例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。

【0091】

また、詳細を図示しないが、膨張機５０の駆動部５２は、スクロール式、スクリュ式、またはターボ式の回転機械であってもよい。この場合、圧縮空気の圧力を回転運動に変換できるため、汎用性の高い回転式の発電機（例えばタービン発電機）を採用できる。

【符号の説明】

【0092】

１ 発電装置
５ 空気流路
５ａ～５ｊ 空気配管
６ 油流路
６ａ 油配管
７ ドレン流路
７ａ～７ｇ ドレン配管
８ 排出流路
８ａ～８ｇ 排出配管
１０ 圧縮機
１０ａ 吸気口
１０ｂ 吐出口
１１ 低圧段圧縮機本体
１１ａ 吸気口
１１ｂ 吐出口
１２ 高圧段圧縮機本体
１２ａ 吸気口
１２ｂ 吐出口
２０ 油分離回収器
２１ セパレータ
２２ 油タンク
３０ アフタークーラ（冷却機）
３１ 冷却部
３２ ドレンタンク
３５ インタークーラ（冷却機）
３６ 冷却部
３７ ドレンタンク
４０ ドライヤ（冷却機）
４１ 冷却部
４２ ドレンタンク
５０ 膨張機
５１ 供給部
５１ａ～５１ｂ 流入口
５２ 駆動部
５２ａ シリンダ
５２ｂ ピストン
５２ｃ 軸部材
５２ｄ コイルばね（付勢部材）
５２ｅ 規制部
５３ 排出部
５３ａ～５３ｄ 流出口
６０ 発電機
６１ 可動子
６２ 固定子
６３ コイル
７０ 制御装置
７１ ドレン弁
７２ 三方弁（切替弁）
７３ 三方弁
７４ａ～７４ｂ 供給弁
７５ａ～７５ｃ 排出弁
Ｒ 内部空間
Ｒ１ 第１室
Ｒ２ 第２室

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】