JPH0783158A

JPH0783158A - リサイクル増圧装置

Info

Publication number: JPH0783158A
Application number: JP25109793A
Authority: JP
Inventors: Sakae Isamori; 森栄伊佐
Original assignee: Endo Katsuhisa
Current assignee: Endo Katsuhisa
Priority date: 1993-09-13
Filing date: 1993-09-13
Publication date: 1995-03-28
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JP3534794B2

Abstract

(57)【要約】【目的】揚水機及びこれを利用した発電システムにおい
て、それに使用する圧搾空気のリサイクル回路を設ける
ことにより、より省エネルギー、高効率なものにする。【構成】還流配管３の空気圧源側を低圧タンク５１に接
続し、該低圧タンク５１から直列に第１増圧圧縮機５
２、中圧タンク５３、第２増圧圧縮機５４、高圧タンク
５５及びレシーバタンク５６を経由して、該レシーバタ
ンク５６から供給配管２に接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、揚水機およびこれを利
用する発電システムに使用されるリサイクル増圧装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】本出願人は、既に、揚水機およびこれを
利用する発電システムの特許出願を提案している（特願
平５−８００５９号）。

【０００３】すなわち、この揚水機は、所定の水圧下に
配置され、圧搾空気の供給および還流配管への送受を切
換えることにより往復運動するピストンを備えたエアシ
リンダと、該エアシリンダのピストンと同軸上にあり連
動して往復運動する水圧ピストンを有する水圧シリンダ
と、該水圧シリンダの途中に設けられて、前記水圧ピス
トンの往復運動時シリンダ室室内の負圧により、所定の
水圧下の水と共に外気をシリンダ室の水中に取り入れる
空気取入れ孔と、水圧ピストンの往復運動によりシリン
ダ室室内の空気の混在した水を所定値まで圧縮して放出
する排出孔とを有するものである。したがって、この揚
水機は、従来の揚水機（ポンプ）のように単に水のみを
一方向に移動せしめるのではなく、水の送出に伴って、
空気の圧縮下後、加圧力を開放する際の膨脹力を発生さ
せ、これを揚水する水の送出と同時に行うことにより、
極めて小さなエネルギーで大きな揚水を可能ならしめる
ものである。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかしながら、既出願
の特願平５−８００５９号の明細書においては、圧搾空
気の増圧装置について、［（揚水機のエアシリンダか
ら）戻された圧搾空気は、図示外第１および第２の増圧
機（図示外）を通じて、前記圧搾パイプ２から再び前記
切換弁１（を介してエアシリンダ）に送られる。］と記
述してはいるが、その構成、作用、特徴等については特
定していなかつた。

【０００５】本発明は、特願平５−８００５９号でのリ
サイクル増圧装置を特定するもので、還流の残圧圧搾空
気を再生して供給圧搾空気にし、省エネルギーを計り、
より高効率の揚水機およびこの揚水機を利用する発電シ
ステムを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明においては、所定の水圧下に配置され、圧搾
空気の供給および還流配管への送受を切換えることによ
り往復運動するピストンを備えたエアシリンダと、該エ
アシリンダのピストンと同軸上にあり連動して往復運動
する水圧ピストンを有する水圧シリンダと、該水圧シリ
ンダの途中に設けられて、前記水圧ピストンの往復運動
時シリンダ室室内の負圧により、所定の水圧下の水と共
に外気をシリンダ室の水中に取り入れる空気取入れ孔
と、水圧ピストンの往復運動によりシリンダ室室内の空
気の混在した水を所定値まで圧縮して放出する排出孔と
を有する揚水機およびこれを利用する発電システムにお
いて、前記還流配管の空気圧源側に、残圧空気を蓄える
低圧タンクと、該低圧タンクから残圧空気を吸い込む第
１増圧圧縮機と、該第１増圧圧縮機の吐出圧搾空気を蓄
え圧力変動を防止する中圧タンクと、該中圧タンクから
の中圧圧搾空気を所定圧力値まで加圧する第２増圧圧縮
機と、該第２増圧圧縮機の吐出圧搾空気を蓄え圧力変動
を防止する高圧タンクと、該高圧タンクの圧搾空気を中
継するレシーバタンクとを直列に接続配置し、該レシー
バタンクを前記供給配管に接続して構成し、前記第１、
第２の増圧圧縮機をそれぞれ段数を選定できる往復動型
圧縮機としたことを特徴とする。前記第１、第２の増圧
圧縮機が２段の往復動型圧縮機であると好適である。

【０００７】

【作用】上記構成を採用したので、大気圧よりも高いプ
ラス圧で戻ってきた残圧空気を、低圧タンクに蓄え、こ
れを第１増圧圧縮機で吸い込み、圧縮して吐出し、中圧
圧搾空気として中圧タンクに蓄え、これを第２増圧圧縮
機で吸い込み、さらに加圧して所定の圧力の高圧圧搾空
気として高圧タンクに蓄え、高圧タンクよりレシーバタ
ンクを介して再び供給圧搾空気として再生させ、供給配
管に送ることができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図２は、本発明の圧搾空気の増圧回路を適用した
揚水機を示したものである。エアシリンダ４と水圧シリ
ンダ９とを備えた揚水機は、貯水池８内に対称的に２台
並列に図示したが、以降、説明の便宜のため、一方のみ
について説明する。１は空気圧切換弁で、４ポート２位
置電磁切換弁（いわゆる四方弁）を２つ使用している。
２は圧搾空気の供給配管、３は残圧空気の還流配管であ
る。

【０００９】水中に立設された揚水機の中央には、前記
圧搾空気が導入されるエアシリンダ４が設けられ、ピス
トン５により、２つの圧力室６、７が画成されている。
前記エアシリンダ４は略同心状からなる筒状の水圧シリ
ンダ９に囲繞され、前記ピストン５の上下に延びるピス
トンロッドの上端と下端にそれぞれ同心状にピストン５
より大径の水圧ピストン１２、１５が設けられている。
そして、水圧ピストン１２の上下には、上部を貯水池内
に開口した給水口１６に連なるシリンダ室１０と、排水
口２０の吐出弁等が開放するまで密閉されるシリンダ室
１１が設けられ、同じく水圧ピストン１５の上下にも、
下部を貯水池底部に開口した給水口１７に連なるシリン
ダ室１４と、排水口２０の吐出弁等が開放されるまで密
閉されるシリンダ室１３が設けられている。前記水圧ピ
ストン１２、１５には、軸方向に貫通した孔が同心状に
多数設けられ、その中に逆止弁（図示せず）が水の通過
方向を一方向として嵌着されている。すなわち、水圧ピ
ストン１２においては、ピストン上昇中のみ一方向にシ
リンダ室１０の水がシリンダ室１１へ流入するのを許容
し、水圧ピストン１５においては、ピストン下降中のみ
一方向にシリンダ室１４の水がシリンダ室１３へ流入す
るのを許容している。したがって、水圧ピストン１２の
逆止弁と水圧ピストン１５の逆止弁とは方向が逆で対向
している。１８、１９は空気取入れ用の孔であり、該孔
１８、１９は、水圧ピストン１２が水等を排出した直後
に上昇する時、並びに水圧ピストン１５が水等を排出し
た直後に下降する時、シリンダ室１１、１３内の負圧に
より所定水圧下の水と共に外気をシリンダ室１１、１３
に導入するためのものである。

【００１０】しかして、このような構成からなる揚水機
に使用される本発明のリサイクル増圧装置の実施例は、
図１に示すごとく、残圧を有する圧搾空気の還流配管に
直列に接続された低圧タンク５１と、第１増圧圧縮機５
２と、中圧タンク５３と、第２増圧圧縮機５４と、高圧
タンク５５と、レシーバタンク５６からなり、還流空気
を２台の設置形２段往復動型圧縮機で増圧し、圧搾空気
の供給配管２へ接続供給されたものである。すなわち、
還流配管（鋼管）３は、低圧タンク（鋼製）５１の直前
で外気導入配管（鋼製）５７と接続され、合流した配管
は低圧タンク５１の入口側と接続されている。外気導入
配管５７には操作弁５８が取付けられ、還流配管３から
残圧空気のみが供給される時は、閉止可能になってい
る。低圧タンク５１は容積が０．９ｃｍ³で、第１増圧
圧縮機５２に吸込まれる空気量を確保できるようになっ
ている。低圧タンク５１の出口側から第１増圧圧縮機５
２の押し込み機構１００側への配管（鋼管）５９は、一
度立ち上がってから水平に進み、立ち下がって第１増圧
圧縮機５２の押し込み機構１００に接続されている。

【００１１】低圧タンク５１より必要空気量を吸込むこ
とを主目的にしている第１増圧圧縮機５２は、横形２段
（二重動作形）の往復動型圧縮機で、定格容量：１２ｍ
³／min、吸入圧力：大気圧以上（プラス圧）、吐出圧
力：２２ｍ³／min 、定格回転数：１５００ｒｐｍ、電
動機消費電力：７ｋｗのものを使用している。圧縮機の
容量は、先ず、揚水機のエアシリンダ４及び供給、還流
配管２、３における空気消費量と、余裕率とから空気消
費量を求め、さらに、圧縮機のピストン押し除け量に体
積効率を掛けた吐出空気量を求めて、それらの対比によ
り選定される。本発明の場合は、これらを基に、第１、
第２増圧圧縮機にそれぞれ容量を振分けている。

【００１２】この第１増圧圧縮機５２には、その圧縮機
本体の円盤状のケーシング５２ａに等角度、等間隔に、
６つの押し込み機構（図示外）が設けられている。この
押し込み機構は、低圧タンク５１から送られてくる空気
を吸い込む入口と、円筒状のシリンダ体と、該シリンダ
体内を気密に仕切り、かつ、軸方向に摺動するピストン
と、該ピストンと同軸上の入口側に設けられ、該入口を
閉止可能で、球帯状をなし、その外側面に螺旋状の圧搾
空気通路が形成され、回転しながら空気を吸い込む弁体
を有し、また、前記ピストンは、弁体から吸い込まれた
空気を蓄える第１室と、該ピストンの摺動でその体積を
縮小させ圧力を増大させる第２室を画成する構成からな
るものである。そして、該ピストンの内径面には複数の
逆止弁が設けられ、第１室と第２室の圧力バランスによ
り開閉がコントロールされるようになっている。

【００１３】この増圧圧縮機５２に設けられた押し込み
機構では、低圧タンク５１からの圧搾空気が入口に加わ
ると、弁体が後方に押され、球帯の外周に刻まれた通路
より、第１室に圧搾空気が充満すると共に、弁体および
ピストンを後方に押し込み、第１室の空気が圧縮され、
所定圧となると、ピストンの内径面に設けられた逆止弁
が開放し、第１室の圧搾空気が第２室に流入し、ピスト
ンが更に押され、圧力バランスを保っため逆止弁が閉
じ、さらに続いて、第１室に圧搾空気が流入すると、弁
体およびピストンが後方に押されるので、第２室の空気
が更に昇圧され、所定圧となるとシリンダ体と配管の間
の逆止弁が開放し、圧縮された空気は配管を通って圧縮
機５２の吸入弁へ圧送される。この時、配管に繋がって
いる配管から、圧送の負圧により弁が開いて、配管内の
空気も一緒に圧送され、吸入圧以上の圧力で、前記増圧
圧縮機５２に空気を押し込むというものである。

【００１４】第１増圧圧縮機５２の吐出弁に接続された
配管（鋼管）６０は、立ち上がり部の操作弁６１を介し
て立ち上がり、水平に移行して、立ち下がり、中圧タン
ク（鋼製）５３の入口側に接続されている。中圧タンク
５３は、圧力の急変動をさけるため、一時的に圧搾空気
を蓄えておくのに使用されると共に、第１増圧圧縮機５
２の吐出圧搾空気の脈動を少なくし、間欠的な空気消費
の場合には、空気消費量が多量になる時に、それを補給
し、圧力低下を防ぐ役割を持っている。

【００１５】中圧タンク５３の容積は、第１増圧圧縮機
５２の吐出空気量、揚水機のエアシリンダ４及び供給、
還流配管２、３における空気消費量、中圧タンク５３内
の最高圧力、中圧タンク５３内の許容最低限圧力、エア
シリンダ４の１分間における作動時間等により決定さ
れ、本実施例では、２８ｍ³／minに設定されている。中
圧タンク５３には、タンク５３の底にたまったドレンや
油分等を外部に排出するために、ドレンコック６３が設
けられている。

【００１６】中圧タンク５３の出口側から第２増圧圧縮
機５４の押し込み機構側への配管（鋼管）６２は、一度
立ち上がって、水平に進み、再び立ち下がって第２増圧
圧縮機５４の押し込み機構に接続されている。この第２
増圧圧縮機５４の押し込み機構も、前述した第１増圧圧
縮機５２の押し込み機構と同様の構造になっている。第
２増圧圧縮機５４は、中圧圧搾空気を所定の圧力値まで
加圧することを目的にしている。この第２増圧圧縮機５
４も横形２段（二重動作形）の往復動型圧縮機で、定格
容量：２０馬力、吸入圧力：２２ｍ³／min、吐出圧力：
１２ｋｇ／ｃｍ²、定格回転数：１８００ｒｐｍ、電動
機消費電力：２０ｋｗのものを使用している。この圧縮
機の容量は第１増圧圧縮機５２と振り分けられて選定さ
れる。第２増圧圧縮機５４の吐出弁に接続された配管
（鋼管）６４は、立ち上がり部の操作弁６５を介して立
ち上がり、水平に移行して、立ち下がり、高圧タンク
（鋼製）５５の入口側に接続されている。なお、操作弁
６１、６５の他に、中圧タンク５３から第１増圧圧縮機
５２への逆流および高圧タンク５５から第２増圧圧縮機
５４への逆流防止のため配管６０、６４に逆止弁を設け
てもよいが、一般に圧縮機の吐出弁がその代用をはた
す。

【００１７】高圧タンク５５も、圧力の急変動をさける
ため、一時的に圧搾空気を蓄えておくのに使用されると
共に、第２増圧圧縮機５４の吐出圧搾空気の脈動を少な
くし、間欠的な空気消費の場合には、空気消費量が多量
になる時に、それを補給し、圧力低下を防止する。高圧
タンク５５の容積も、中圧タンク５３の容積の所で述べ
たようにして決定され、本実施例では、６．２５ｍ³に
設定されている。高圧タンク５５にも、タンク５５の底
にたまったドレンや油分等を外部に排出するために、ド
レンコック６６が設けられている。

【００１８】高圧タンク５５の出口側からレシーバタン
ク５６の入口側への配管（鋼管）６７は、真っ直ぐ水平
に接続される。レシーバタンク５６は中継のためのタン
クで、レシーバタンク５６の出口側からの配管（鋼管）
６８は、圧搾空気の供給配管（鋼管）２に接続されてい
る。

【００１９】次に、本実施例に係るリサイクル増圧装置
を使用した揚水機の動作を、空気の流れを中心に説明す
る。空気圧切換弁１は、供給配管２から、約１２ｋｇ／
ｃｍ²Ｇ内外の圧搾空気を、エアシリンダ４の一方側圧
力室６に送り、空気圧ピストン５を移動させる。一方、
前記エアシリンダ４の他方側圧力室７の空気は、前記空
気圧ピストン５によって押し出されて、約５〜７ｋｇ／
ｃｍ²Ｇ程度の残圧を有して、前記切換弁１に戻り、還
流配管３を通って、低圧タンク５１に戻る。戻された約
５〜６ｋｇ／ｃｍ²Ｇの残圧を有する圧搾空気は、低圧
タンク５１から第１増圧圧縮機５２で、約８ｋｇ／ｃｍ
²Ｇに増圧され、さらに、中圧タンク５３、第２増圧圧
縮機５４で、約１２ｋｇ／ｃｍ²Ｇに増圧され、前記高
圧タンク５５に蓄えられ、前記レシーバタンク５６を通
って、前記供給配管２を介して、再び前記切換弁１に送
られる。切換弁１では、所定の時間間隔で空気の流通を
切換えられ、前記エアシリンダ４の他方側圧力室７に約
１２ｋｇ／ｃｍ²Ｇの圧搾空気を送り込み、前記空気圧
ピストン５をエアシリンダ４の一方側６に移動させる。
これによって、該エアシリンダ４の一方側圧力室６の空
気は、空気圧ピストン５によって押し出され、約５〜６
ｋｇ／ｃｍ²Ｇの残圧を残して、前記還流配管３から低
圧タンク５１に戻る。このようにして、前記空気圧ピス
トン５は往復動を繰り返す。

【００２０】このようにして、圧搾された空気は、以上
の循環経路で、空気経路を循環し、圧力によって、前記
ピストン５を移動させる。この場合、この圧搾空気の空
気圧は、最初は、１２ｋｇ／ｃｍ²Ｇ程度のものが、前
記空気ピストン５の往復に消費され、５〜６ｋｇ／ｃｍ
²Ｇ程度の残圧を有する圧搾空気として還流される。本
実施例に係るリサイクル増圧装置は、従来、大気中に放
出していた５〜６ｋｇ／ｃｍ²Ｇの残圧を有する圧搾空
気を高圧に再生して、揚水に際して省エネルギー効果を
高めようとするものである。

【００２１】ここで、本発明のリサイクル増圧装置の作
用を更に詳しく説明する。還流配管３から戻る約５〜６
ｋｇ／ｃｍ²Ｇ程度の残圧を有する圧搾空気は、その圧
力下で低圧タンク５１に蓄えられる。そこで、吸込み用
の第１増圧圧縮機５２の運転により、低圧タンク５１に
蓄えられた空気は、配管５９を通って第１増圧圧縮機５
２の押し込み機構１００を介して吸入弁に吸引され、圧
縮機５２で圧縮されて約８ｋｇ／ｃｍ²Ｇに増圧され
る。

【００２２】第１増圧圧縮機５２で約８ｋｇ／ｃｍ²Ｇ
に増圧された空気は、第１増圧圧縮機５２の吐出弁より
吐出され、配管６０を操作弁６１を介して圧送され、中
圧タンク５３に所定の約８ｋｇ／ｃｍ²Ｇ内外の圧力で
蓄えられる。この中圧タンク５３は圧力の急変動を防止
し、第１増圧圧縮機５２の吐出圧搾空気の脈動を少なく
する。中圧タンク５３に蓄えられた所定圧力の圧搾空気
は、配管６２を通って第２増圧圧縮機５４の押し込み機
構を介して吸入弁に吸引され、さらに約１２ｋｇ／ｃｍ
²Ｇに増圧される。

【００２３】前記押し込み機構では、第１増圧圧縮機で
述べたと同様の作用で、第２増圧圧縮機５４の本体に圧
搾空気を圧送する。ここで２段往復動型圧縮機を２台直
列に使用したことは、圧搾空気の圧力を上げるのに１段
往復動型圧縮機で圧力の最終所定値まであげるのは仕事
量が多くなり効率が悪いためである。すなわち、段数を
増やしてやれば１段増圧終了後中間冷却器で冷却され
て、外気温度まで下がるので、その状態から２段目の増
圧をすると仕事量が少なくなって効率が向上する。しか
し、段数を多くしている容量の大きな往復動型圧縮機を
１台採用するようにするとイニシャルコストが多くかか
るから２段の往復動型圧縮機を２台直列に配置してい
る。なお、実際には第１増圧圧縮機５２でプラス圧から
８ｋｇ／ｃｍ²Ｇぐらい迄、第２増圧圧縮機５４で８ｋ
ｇ／ｃｍ²Ｇから１２ｋｇ／ｃｍ²Ｇぐらい迄加圧され
る。

【００２４】第２増圧圧縮機５４で２段圧縮された空気
は、第２増圧圧縮機５４の吐出弁より吐出され、配管６
４を操作弁６５を介して圧送され、高圧タンク５５に所
定の圧力で蓄えられる。高圧タンク５５も圧力の急変動
を防止し、第２増圧圧縮機５４の吐出圧搾空気の脈動を
少なくする。高圧タンク５５に蓄えられた所定圧力の圧
搾空気は、配管６７を通って中継のレシーバタンク５６
へ送られ、レシーバタンク５６より配管６８を通って圧
搾空気の供給配管２に送られる。

【００２５】次に、水路系統について説明する。貯水池
８は、深さ約７ｍである。前記エアシリンダ４の空気圧
ピストン５は、水圧シリンダ９内の水圧ピストン１２、
１５に連動し、前記圧搾空気が前記エアシリンダ４の一
方側圧力室６に送り込まれることによって、ピストン５
が、押しさげられると、同時に水圧ピストン１２、１５
も押しさげられる。水圧ピストン１２、１５は、直径１
００ｍｍφの逆止弁を、１８個を二重にして合計３６個
持ち、これを同心状にならべた構造からなるものであ
り、二重構造とするのは、反対側の水圧ピストン１５が
上昇するとき、この反作用によつて、シリンダ室１１内
の水をシリンダ室１０側に逃がさないようにするための
ものである。

【００２６】水圧ピストン１２が移動することによっ
て、シリンダ室１１の水は、排水口２０から揚水パイプ
２１を通って排出され、また、シリンダ室１０内の水
は、合計３６個の逆止弁（図示外）を通って、シリンダ
室１１に移動する。いま、水圧ピストン１２が下がる
と、シリンダ室１１内の水は、水圧ピストン１２に押さ
れて、排水口２０から揚水パイプ２１に排水される。こ
の時、一方では、同じピストン５に連動する水圧ピスト
ン１５も同時に押し下げられ、シリンダ室１４内の水を
逆止弁を介してシリンダ室１３内に送り込む。

【００２７】ピストン５および水圧ピストン１２が下死
点に達した次の瞬間、前記空気経路が切り替わり、ピス
トン５は上昇を始める。これに伴って、水圧ピストン１
２、１５も上昇を始め、シリンダ室１０内の水を逆止弁
を介してシリンダ室１１に移動すると共に、前記水圧ピ
ストン１２が、上昇を始めた時、シリンダ室１１内は、
瞬間的に真空状態となり、この状態で、なお、水圧ピス
トン１２、１５が上昇を続けるから、貯水池８の水を吸
引すると共に、このシリンダの途中に設けられた空気取
入れ口１８を前記水圧ピストン１２が経過すると、この
空気取入れ口１８から、空気がシリンダ室１１内に入り
込む。すなわち、シリンダ室１１内は、最初は、水で充
満されているが、途中から流入する空気が混在した状態
となる。

【００２８】次に、水圧ピストン１２が上死点に達し、
次の瞬間、水圧ピストン１２が下降を始めると、シリン
ダ室１１内の水と空気の混合は、下方に押されるが、特
に、シリンダ室１１内の空気は圧縮される。水と混在し
た形で水圧ピストン１２が押し下げられると、内部の空
気は、さらに、圧縮され、圧力が所定の値を越えると、
吐出弁等が開放されて、排水口２０にもうけられた水と
共に排水口２０から外部に放出される。この時、圧縮さ
れた空気は、加圧状態から開放されて膨脹するととも
に、水を混在した状態で水を排水口２０から、揚水パイ
プ２１を介して外部の給水タンク２２まで押し上げる。

【００２９】一方、シリンダ室１０、１１の他方側のシ
リンダ室１３、１４でも同じ工程が繰り返され、水圧ピ
ストン１５は、押し下げられて、給水口１７から入り込
んだシリンダ室１４の水をシリンダ室１３に移動させ
る。この時、該水圧シリンダ１５がシリンダ室１３、１
４の途中の所定位置を経過すると、負圧が生じて外部の
空気を空気取入れ口１９からシリンダ室１３に取り込
み、水圧ピストン１５が、上昇するに従い、該空気が圧
縮されて、所定圧力になると、吐出弁等の開放によりこ
の圧力が開放されて、空気の混在した水を排水口２０か
ら外部の給水タンク２２まで、水を押し上げる。

【００３０】本実施例の水路系においては、シリンダ室
１０、１１、１３、１４および水圧ピストン１２、１５
の直径を１４００ｍｍ、水圧ピストン１２、１５のスト
ロークを２５０ｍｍとした。また、これらのシリンダ室
１０、１１および１３、１４の中間に、排水口２０を設
け、この排水口２０には、直径３００ｍｍφのものを使
用した。さらに、空気取入れ口１８、１９は、５インチ
のパイプのものを使用し、かつ、その取付け位置は、そ
れぞれの水圧ピストンのストロークの中点、すなわち、
１２．５ｃｍの位置にそれぞれ設けた。

【００３１】本実施例においては、このような空気ピス
トン５を有するエアシリンダ４と、これに連動する二組
の水圧ピストン１２、１５を有する水圧シリンダ９から
なるものを並列に配置して構成したが、これは、空気ピ
ストン５の運動に伴って、これに連動する一組の水圧ピ
ストンが上下して水を取入れ、空気を取入れて、この空
気の圧縮力を利用して揚水するもので有ってもよいし、
また、並列に配置するものに限らず、単独のもの、三
組、四組を並列にするものなどであってもよい。並列に
配置するものや、二組の水圧ピストンを有するものの方
が、弁調整は複雑になるが、空気の圧縮の回数が増える
ので、揚水に際して平滑した運転が可能となる。

【００３２】なお、本発明のリサイクル増圧装置の実施
例で２段の往復動型圧縮機を２台直列に使用したが、１
段と２段、１段と３段、１段と４段等であつてもよい。
この本発明のリサイクル増圧装置を備えた揚水機は、前
述の特願平５−８００５９号明細書に記載された発電シ
ステムに利用しても良いものである。

【００３３】図３は、このような揚水機を利用して発電
をする概略を示したものである。このような発電システ
ムにおいては、蓄圧（高圧）タンク３２、増圧圧縮機７
２、７４からの加圧された圧搾空気を蓄え、増圧圧縮機
７２、７４には、自家発電が開始されるまでは、商用電
源で運転され、自家発電後は、商用電源から自家電源に
切換えて使用されるよう構成される。なお、３３は、エ
アレシーバ（中継タンク）であり、前記蓄圧タンク３２
からの圧搾空気を切換弁３４、３４´に送る。なお、７
１は低圧タンク、７３は中圧タンクであり、共に圧搾空
気を蓄えるものである。

【００３４】本実施例に係る発電システムでは、４ポー
ト２位置の回転式切換弁を使用し、この切換弁３４の動
力として０．７５ＫｗのＫＳ型電動機を使用した。この
切換弁３４、３４´では、還流配管７６からの残圧空気
は、増圧回路７７に流れるように構成され、該増圧回路
７７で、低圧タンク７１、第１増圧圧縮機７２、中圧タ
ンク７３、第２増圧圧縮機７４を通ることにより増圧さ
れて前記蓄圧（高圧）タンク３２に圧入されるように構
成される。本実施例では、この回転式切換弁を２個３
４、３４´使用し、それぞれ圧搾空気の送受を切換える
ように構成される。圧搾空気は、前記切換弁３４で送受
が切換えられて、順次、揚水機３５、３５´、３６、３
６´内のエアシリンダ内のピストンを往復運動させる。
このエアシリンダ内のピストンの運動に連動して揚水機
シリンダ内の水圧ピストンが往復し、内部の水を吸引さ
れた空気と一緒に給水タンク３７に揚水する。給水タン
ク３７では、一旦、揚水された水を蓄えた後、これを放
水し、その落差により、水車３８を回し、これによって
発電機３９を運転し、所定の発電量を得るようにしてい
る。

【００３５】以上のように構成された揚水機は、所定の
水圧下に配置し、この水圧下で水と共に空気を一緒に吸
い込んで、水と空気を一緒に圧縮し、しかる後、この空
気への加圧を開放し、その膨脹力を利用して、水と空気
の混合を所定の高さまで容易に揚水することができ、本
実施例に係るリサイクル増圧装置に使用と相待って、極
めて、高効率な発電を行うことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した如く、本発明は、揚水機お
よびこれを利用する発電システムにおいて、還流配管の
空気圧源側に、残圧空気を蓄える低圧タンクと、該低圧
タンクから残圧空気を吸い込む第１増圧圧縮機と、該第
１増圧圧縮機の吐出圧搾空気を蓄え圧力変動を防止する
中圧タンクと、該中圧タンクからの中圧圧搾空気を所定
圧力値まで加圧する第２増圧圧縮機と、該第２増圧圧縮
機の吐出圧搾空気を蓄え圧力変動を防止する高圧タンク
と、該高圧タンクの圧搾空気を中継するレシーバタンク
とを直列に接続配置し、該レシーバタンクを前記供給配
管に接続して構成し、前記第１、第２の増圧圧縮機をそ
れぞれ段数を選定できる往復動型圧縮機としたことを特
徴とする。

【００３７】したがって、第１、第２の増圧圧縮機とし
てそれぞれ段数のある往復動型圧縮機とすることがで
き、またそれを２台直列に設けたので、１台の１段の往
復動型圧縮機を使用するのと比べて、仕事量が少なくて
すみ、かつ、２台直列に配置したため、段数を少ないも
のにできるため、段数の多い大容量の往復動型圧縮機に
比してイニシャルコストも低減できる。そして、まだ残
圧（プラス圧）のある圧搾空気を所定値（５ｋｇ／ｃｍ
2 ）に加圧できるので、外気導入のようなゼロから加圧
するのに比し、省エネルギーであり、無駄がなく、更に
揚水機、およびこれを利用する発電システムをより高効
率なものにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る圧搾空気の増圧装置の実施例の斜
視図。

【図２】本発明に係る圧搾空気の増圧装置を揚水機に適
用した実施例を示す図。

【図３】本発明に係る圧搾空気の増圧装置を揚水機を利
用した発電システムに適用した概要図。

【符号の説明】

１・・・切換弁、２・・・供給配管、３・・・還流配管、４・・・エアシリンダ、５・・・ピストン、６、７・・・圧力室、８・・・貯水池、９・・・水圧シリンダ、１０、１１・・・シリンダ室、１２・・・水圧ピストン、１３、１４・・・シリンダ室、１５・・・水圧ピストン、１６、１７・・・給水口、１８、１９・・・空気取入れ口、２０・・・排水口、２１・・・揚水パイプ、２２・・・給水タンク、３２・・・タンク、３４・・・切換弁、３５・・・揚水機、３７・・・給水タンク、３８・・・水車、３９・・・発電機、５１・・・低圧タンク、５２・・・圧縮機、５２・・・第１増圧圧縮機、５２ａ・・・ケーシング、５３・・・タンク、５３・・・中圧タンク、５４・・・第２増圧圧縮機、５５・・・高圧タンク、５６・・・レシーバタンク、５７・・・外気導入配管、５８・・・操作弁、５９、６０・・・配管、６１・・・操作弁、６２・・・配管、６３・・・ドレンコック、６４・・・配管、６５・・・操作弁、６６・・・ドレンコック、６７、６８・・・配管、７１・・・低圧タンク、７２・・・第１増圧圧縮機、７３・・・中圧タンク、７４・・・第２増圧圧縮機、７６・・・還流配管、７７・・・増圧回路、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の水圧下に配置され、圧搾空気の供給
および還流配管への送受を切換えることにより往復運動
するピストンを備えたエアシリンダと、該エアシリンダ
のピストンと同軸上にあり連動して往復運動する水圧ピ
ストンを有する水圧シリンダと、該水圧シリンダの途中
に設けられて、前記水圧ピストンの往復運動時シリンダ
室室内の負圧により、所定の水圧下の水と共に外気をシ
リンダ室の水中に取り入れる空気取入れ孔と、水圧ピス
トンの往復運動によりシリンダ室室内の空気の混在した
水を所定値まで圧縮して放出する排出孔とを有する揚水
機およびこれを利用する発電システムにおいて、前記還
流配管の空気圧源側に、残圧空気を蓄える低圧タンク
と、該低圧タンクから残圧空気を吸い込む第１増圧圧縮
機と、該第１増圧圧縮機の吐出圧搾空気を蓄え圧力変動
を防止する中圧タンクと、該中圧タンクからの中圧圧搾
空気を所定圧力値まで加圧する第２増圧圧縮機と、該第
２増圧圧縮機の吐出圧搾空気を蓄え圧力変動を防止する
高圧タンクと、該高圧タンクの圧搾空気を中継するレシ
ーバタンクとを直列に接続配置し、該レシーバタンクを
前記供給配管に接続して構成し、前記第１、第２の増圧
圧縮機をそれぞれ段数を選定できる往復動型圧縮機とし
たことを特徴とするリサイクル増圧装置。
【請求項２】前記第１、第２の増圧圧縮機が２段の往復
動型圧縮機である請求項１記載のリサイクル増圧装置。