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公開番号2021032140
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210301
出願番号2019152870
出願日20190823
発明の名称圧縮機ユニット
出願人株式会社神戸製鋼所
代理人個人,個人,個人
主分類F04B 39/00 20060101AFI20210201BHJP(液体用容積形機械;液体または圧縮性流体用ポンプ)
要約【課題】シール部材への負荷を軽減する。
【解決手段】本出願は、船舶内に設置され、前記船舶のLNG貯槽からボイルオフガスである対象ガスを回収して少なくとも一部を需要先に供給する圧縮機ユニットを開示する。圧縮機ユニットは、対象ガスを順次昇圧する往復動式の5段の圧縮ステージと、各圧縮ステージのピストンを駆動するクランク機構と、第4圧縮ステージと第5圧縮ステージとを繋ぐステージ接続流路と、を備えている。第5圧縮ステージは、ピストンによって仕切られたシリンダ部の内部におけるフロント側の空間が圧縮室を形成している一方で、リア側の空間が非圧縮室を形成しているシングルアクティング構造である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
船舶内に設置され、前記船舶のLNG貯槽で生じたボイルオフガスである対象ガスを圧縮する圧縮機ユニットであって、
前記対象ガスを順次昇圧する往復動式の5段の圧縮ステージと、
各圧縮ステージのピストンを駆動するクランク機構と、
第4圧縮ステージと第5圧縮ステージとを繋ぐステージ接続流路と、を備え、
前記第4圧縮ステージは、シリンダ部の内部におけるフロント側の空間及びリア側の空間が圧縮室であるダブルアクティング構造であるとともに前記ステージ接続流路に100barG以上の圧力の前記対象ガスを吐出するように構成され、
前記第5圧縮ステージは、ピストンリングが装着された又はラビリンスシールが形成されたピストンによって仕切られたシリンダ部の内部におけるフロント側の空間が前記対象ガスを圧縮する圧縮室を形成している一方で、リア側の空間が非圧縮室を形成しているシングルアクティング構造であり、
前記第5圧縮ステージは、前記シリンダ部から前記クランク機構側への前記対象ガスの漏出を抑制するシール部材を有し、
前記第5圧縮ステージの前記非圧縮室は、前記ステージ接続流路に開放されている、
圧縮機ユニット。
続きを表示(約 1,900 文字)【請求項2】
前記第5圧縮ステージと前記対象ガスの需要先とを繋ぐ需要先接続流路と、
前記ステージ接続流路又は前記需要先接続流路に吐出された前記対象ガスの少なくとも一部が再液化設備に導かれるように前記ステージ接続流路又は前記需要先接続流路から分岐した再液化ラインを更に備え、
前記第4圧縮ステージ又は前記第5圧縮ステージは、前記再液化設備に供給された前記対象ガスに対して10%以上の前記対象ガスが再液化されるように前記対象ガスを前記ステージ接続流路に吐出するように構成されている、
請求項1に記載の圧縮機ユニット。
【請求項3】
船舶内に設置され、前記船舶のLNG貯槽で生じたボイルオフガスである対象ガスを圧縮する圧縮機ユニットであって、
前記対象ガスを順次昇圧する往復動式の6段の圧縮ステージと、
各圧縮ステージのピストンを駆動するクランク機構と、
第5圧縮ステージと第6圧縮ステージとを繋ぐステージ接続流路と、を備え、
第4圧縮ステージ及び前記第5圧縮ステージは、前記第4圧縮ステージのシリンダ部上に前記第5圧縮ステージのシリンダ部が設けられたタンデム構造であり、
前記第4圧縮ステージの前記シリンダ部におけるリア側の空間は、圧縮室であり、
前記第5圧縮ステージは、前記第5圧縮ステージの圧縮室から前記ステージ接続流路に100barG以上の圧力の前記対象ガスを吐出するように構成され、
第6圧縮ステージは、ピストンリングが装着された又はラビリンスシールが形成されたピストンによって仕切られたシリンダ部の内部におけるフロント側の空間が前記対象ガスを圧縮する圧縮室を形成している一方で、リア側の空間が非圧縮室を形成しているシングルアクティング構造であり、
第6圧縮ステージは、前記シリンダ部から前記クランク機構側への前記対象ガスの漏出を抑制するシール部材を有し、
前記第6圧縮ステージの前記非圧縮室は、前記ステージ接続流路に開放されている、
圧縮機ユニット。
【請求項4】
前記第5圧縮ステージの前記圧縮室は、ピストンリングが装着された又はラビリンスシールが形成されたピストンによって前記第4圧縮ステージの前記シリンダ部のフロント側の空間から仕切られ、
前記第4圧縮ステージの前記圧縮室は、ピストンリングが装着された又はラビリンスシールが形成されたピストンによって前記第4圧縮ステージの前記シリンダ部の前記フロント側の空間から仕切られ、
前記第4圧縮ステージの前記シリンダ部の前記フロント側の前記空間は、前記第4圧縮ステージと前記第5圧縮ステージとを繋ぐ他のステージ接続流路に開放された状態の非圧縮室である、
請求項3に記載の圧縮機ユニット。
【請求項5】
前記第6圧縮ステージと前記対象ガスの需要先とを繋ぐ需要先接続流路と、
前記ステージ接続流路又は前記需要先接続流路に吐出された前記対象ガスの少なくとも一部が再液化設備に導かれるように前記ステージ接続流路又は前記需要先接続流路から分岐した再液化ラインを更に備え、
前記第5圧縮ステージ又は前記第6圧縮ステージは、前記再液化設備に供給された前記対象ガスに対して10%以上の前記対象ガスが再液化されるように前記対象ガスを前記ステージ接続流路に吐出するように構成されている、
請求項3又は4に記載の圧縮機ユニット。
【請求項6】
全ての圧縮ステージが無給油式である、
請求項1乃至5のいずれかに記載の圧縮機ユニット。
【請求項7】
前記第5圧縮ステージと前記第6圧縮ステージとを繋ぐ前記ステージ接続流路上に設けられた逆止弁と、
前記第5圧縮ステージと前記第6圧縮ステージとを繋ぐ前記ステージ接続流路上において前記逆止弁の上流側に配置されたオイルフィルタと、を更に備え、
前記第6圧縮ステージは給油式であり、且つ、他の圧縮ステージは無給油式であり、
前記再液化ラインは、前記逆止弁及び前記オイルフィルタよりも上流側において前記ステージ接続流路から分岐している、
請求項5に記載の圧縮機ユニット。
【請求項8】
前記再液化ラインよりも下流側に位置し、前記第5圧縮ステージと前記第6圧縮ステージとを繋ぐ前記ステージ接続流路を前記圧縮機ユニットの停止時において閉じる開閉弁を更に備えている、
請求項7に記載の圧縮機ユニット。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、船舶のLNG貯槽で発生したボイルオフガスである対象ガスを圧縮する圧縮機ユニットに関する。
続きを表示(約 5,600 文字)【背景技術】
【0002】
LNG(Liquified Natural Gas:液化天然ガス)から発生したボイルオフガスを順次昇圧する様々な圧縮機ユニットが開発されている(特許文献1乃至4を参照)。たとえば、特許文献1乃至4の圧縮機ユニットは、5段の圧縮ステージを有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018−118721号公報
特表2011−517749号公報
特許第6371930号公報
特開2018−128039号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
対象ガスの圧力は、後段の圧縮ステージほど高くなる。したがって、最終段の圧縮ステージに用いられるシール部材には大きな負荷が加わる。
【0005】
本発明は、シール部材への負荷を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一の局面に係る圧縮機ユニットは、船舶内に設置され、前記船舶のLNG貯槽で生じたボイルオフガスである対象ガスを圧縮するように構成されている。圧縮機ユニットは、前記対象ガスを順次昇圧するピストン式の5段の圧縮ステージと、各圧縮ステージのピストンを駆動するクランク機構と、第4圧縮ステージと第5圧縮ステージとを繋ぐステージ接続流路と、を備えている。前記第4圧縮ステージは、シリンダ部の内部におけるフロント側の空間及びリア側の空間が圧縮室であるダブルアクティング構造であるとともに前記ステージ接続流路に100barG以上の圧力の前記対象ガスを吐出するように構成されている。前記第5圧縮ステージは、ピストンリングが装着された又はラビリンスシールが形成されたピストンによって仕切られたシリンダ部の内部におけるフロント側の空間が前記対象ガスを圧縮する圧縮室を形成している一方で、リア側の空間が非圧縮室を形成しているシングルアクティング構造である。前記第5圧縮ステージは、前記シリンダ部から前記クランク機構側への前記対象ガスの漏出を抑制するシール部材を有している。前記第5圧縮ステージの前記非圧縮室は、前記ステージ接続流路に開放されている。
【0007】
上記の構成によれば、第5圧縮ステージのリア側の空間は、非圧縮室であるので、シール部材への負荷が軽減される。
【0008】
上記の構成に関して、圧縮機ユニットは、前記第5圧縮ステージと前記対象ガスの需要先とを繋ぐ需要先接続流路と、前記ステージ接続流路又は前記需要先接続流路に吐出された前記対象ガスの少なくとも一部が再液化設備に導かれるように前記ステージ接続流路又は前記需要先接続流路から分岐した再液化ラインを更に備えていてもよい。前記第4圧縮ステージ又は前記第5圧縮ステージは、前記再液化設備に供給された前記対象ガスに対して10%以上の前記対象ガスが再液化されるように前記対象ガスを前記ステージ接続流路に吐出するように構成されていてもよい。
【0009】
上記の構成によれば、対象ガスは、効率的に再液化される。
【0010】
本発明の他の局面に係る圧縮機ユニットは、船舶内に設置され、前記船舶のLNG貯槽で生じたボイルオフガスである対象ガスを圧縮するように構成されている。圧縮機ユニットは、前記対象ガスを順次昇圧するピストン式の6段の圧縮ステージと、各圧縮ステージのピストンを駆動するクランク機構と、第5圧縮ステージと第6圧縮ステージとを繋ぐステージ接続流路と、を備えている。第4圧縮ステージ及び前記第5圧縮ステージは、前記第4圧縮ステージのシリンダ部上に前記第5圧縮ステージのシリンダ部が設けられたタンデム構造である。前記第4圧縮ステージの前記シリンダ部におけるリア側の空間は、圧縮室である。前記第5圧縮ステージは、前記第5圧縮ステージの圧縮室から前記ステージ接続流路に100barG以上の圧力の前記対象ガスを吐出するように構成されている。第6圧縮ステージは、ピストンリングが装着された又はラビリンスシールが形成されたピストンによって仕切られたシリンダ部の内部におけるフロント側の空間が前記対象ガスを圧縮する圧縮室を形成している一方で、リア側の空間が非圧縮室を形成しているシングルアクティング構造である。第6圧縮ステージは、前記シリンダ部から前記クランク機構側への前記対象ガスの漏出を抑制するシール部材を有している。前記第6圧縮ステージの前記非圧縮室は、前記ステージ接続流路に開放されている。
【0011】
上記の構成によれば、第6圧縮ステージのリア側の空間は、非圧縮室であるので、シール部材への負荷が軽減される。
【0012】
上記の構成に関して、前記第5圧縮ステージの前記圧縮室は、ピストンリングが装着された又はラビリンスシールが形成されたピストンによって前記第4圧縮ステージの前記シリンダ部のフロント側の空間から仕切られていてもよい。前記第4圧縮ステージの前記圧縮室は、ピストンリングが装着された又はラビリンスシールが形成されたピストンによって前記第4圧縮ステージの前記シリンダ部の前記フロント側の空間から仕切られていてもよい。前記第4圧縮ステージの前記シリンダ部の前記フロント側の前記空間は、前記第4圧縮ステージと前記第5圧縮ステージとを繋ぐ他のステージ接続流路に開放された状態の非圧縮室であってもよい。
【0013】
上記の構成によれば、第4圧縮ステージにおけるフロント側の空間が、ステージ接続流路に接続されることにより、非圧縮室とされる。当該フロント側の空間が、第4圧縮ステージと第3圧縮ステージとを接続するステージ接続流路に接続されることにより非圧縮室とされる場合と比べて、第5圧縮ステージにおけるピストンの前後の圧力差を小さくすることができ、第5圧縮ステージのピストンに設けられたピストンリングの負荷を低減することができる。
【0014】
上記の構成に関して、圧縮機ユニットは、前記第6圧縮ステージと前記対象ガスの需要先とを繋ぐ需要先接続流路と、前記ステージ接続流路又は前記需要先接続流路に吐出された前記対象ガスの少なくとも一部が再液化設備に導かれるように前記ステージ接続流路又は前記需要先接続流路から分岐した再液化ラインを更に備えていてもよい。前記第5圧縮ステージ又は前記第6圧縮ステージは、前記再液化設備に供給された前記対象ガスに対して10%以上の前記対象ガスが再液化されるように前記対象ガスを前記ステージ接続流路に吐出するように構成されていてもよい。
【0015】
上記の構成によれば、対象ガスは、効率的に再液化される。
【0016】
上記の構成に関して、全ての圧縮ステージが無給油式であってもよい。
【0017】
上記の構成によれば、再液化ラインへの油の混入を考慮することなく再液化ラインを設けることができる。
【0018】
上記の構成に関して、圧縮機ユニットは、前記第5圧縮ステージと前記第6圧縮ステージとを繋ぐ前記ステージ接続流路上に設けられた逆止弁と、前記第5圧縮ステージと前記第6圧縮ステージとを繋ぐ前記ステージ接続流路上において前記逆止弁の上流側に配置されたオイルフィルタと、を更に備えていてもよい。前記第6圧縮ステージは給油式であり、且つ、他の圧縮ステージは無給油式であってもよい。前記再液化ラインは、前記逆止弁及び前記オイルフィルタよりも上流側において前記ステージ接続流路から分岐していてもよい。
【0019】
上記の構成によれば、第6圧縮ステージは、給油式であるけれども、ステージ接続流路に逆止弁が設けられているので、油がステージ接続流路に逆流し再液化ラインに流入しにくくなっている。たとえ、油が逆止弁を通過したとしても、オイルフィルタが逆止弁を通過した油を捉えるので、再液化ラインへの油の流入が防止される。
【0020】
上記の構成に関して、圧縮機ユニットは、前記再液化ラインよりも下流側に位置し、前記第5圧縮ステージと前記第6圧縮ステージとを繋ぐ前記ステージ接続流路を前記圧縮機ユニットの停止時において閉じる開閉弁を更に備えていてもよい。
【0021】
上記の構成によれば、ステージ接続流路に開閉弁が設けられているので、圧縮機ユニットの停止時において、再液化ラインへ油が流入することが防止される。
【発明の効果】
【0022】
上述の圧縮機ユニットは、最終段の圧縮ステージのシール部材への負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
圧縮機ユニットの概略図である。
圧縮機ユニットを構成している圧縮機の概略図である。
圧縮機ユニットの一部の概略図である。
圧縮機ユニットのシール部材の概略的な断面図である。
圧縮機ユニットの概略図である。
対象ガスの圧力と再液化率との間の関係を表すシミュレーションの結果のグラフである。
圧縮機ユニットの概略図である。
圧縮機ユニットの概略図である。
圧縮機ユニットの概略図である。
圧縮機ユニットの概略図である。
圧縮機ユニットの圧縮ステージの概略的な断面図である。
圧縮機ユニットの圧縮ステージの概略的な断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
(第1の実施形態)
図1は、圧縮機ユニット100の概略図である。図2は、圧縮機ユニット100を構成している圧縮機500の概略図である。図1及び図2を参照して、圧縮機ユニット100が説明される。
【0025】
圧縮機ユニット100は、LNG(Liquified Natural Gas:液化天然ガス)が貯留されたLNG貯槽101を有している船舶(図示せず)内に設置されている。圧縮機ユニット100は、LNG貯槽101内で生じたボイルオフガスである対象ガスを圧縮するように構成されている。LNG貯槽101で生じたボイルオフガスの圧力は1bar〜1.5bar(絶対圧)程度である。なお、以下の説明では、圧力をゲージ圧で示す場合には「barG」としている。圧縮機ユニット100は、対象ガスを300barG以上350barG以下の圧力まで昇圧し、昇圧された対象ガスを所定の需要先(たとえば、船舶のエンジン)へ供給するように構成されている。
【0026】
圧縮機ユニット100は、対象ガスが需要先に向けて流れる流路110と、圧縮機500と、複数のクーラ281〜285とを有している。図1では、圧縮機ユニット100は、図1の二点鎖線の枠線内に示されている構成要素を含む装置として示されている。
【0027】
圧縮機500は、図2に示すように、往復動式の第1〜第5圧縮ステージ201〜205と、クランク機構と、クランクケース301と、6つのクロスガイド303とを有している。圧縮機500は、2つの第1圧縮ステージ201を有している。第2圧縮ステージ202は、第1圧縮ステージ201の次段の圧縮ステージである。第3圧縮ステージ203は、第2圧縮ステージ202の次段の圧縮ステージである。第4圧縮ステージ204は、第3圧縮ステージ203の次段の圧縮ステージである。第5圧縮ステージ205は、最終段の圧縮ステージである。第1〜第5圧縮ステージ201〜205は、対象ガスを順次昇圧するように流路110に設けられている。各圧縮ステージ201〜205の圧縮比は2〜3.5となるように設計されている。クランク機構は、第1〜第5圧縮ステージ201〜205の共通の駆動源として用いられる。クランク機構は、クランクケース301に収容されている。クロスガイド303は、クランクケース301に取り付けられている(図2を参照)。
【0028】
流路110の上流端は、LNG貯槽101内で生じたボイルオフガスが流入するようにLNG貯槽101の上部に接続されている。流路110の下流端は、需要先に接続されている。
【0029】
流路110は、貯槽接続流路111と、ステージ接続流路271〜274と、需要先接続流路114と、再液化ライン106とを含んでいる。貯槽接続流路111は、LNG貯槽101に接続され、ボイルオフガスを圧縮機ユニット100に導く。貯槽接続流路111は、LNG貯槽101から図5に示す再液化設備300を経由して延設された主管111Cと、図1に示すように主管111Cから2つに分岐した分岐部111A,111Bとを含んでいる。分岐部111A,111Bは、2つの第1圧縮ステージ201にそれぞれ接続されている。
【0030】
ステージ接続流路271は、第1圧縮ステージ201と第2圧縮ステージ202との間を接続している。ステージ接続流路271は、第2圧縮ステージ202に接続された主管113Cと主管113Cから2つの第1圧縮ステージ201に向けて2つに分岐した分岐部113A,113Bとを有している。これらの分岐部113A,113Bは、第1圧縮ステージ201にそれぞれ接続されている。
(【0031】以降は省略されています)

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