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公開番号2025074426
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-14
出願番号2023185211
出願日2023-10-30
発明の名称圧縮システム
出願人株式会社IHI回転機械エンジニアリング
代理人個人,個人,個人
主分類F04B 49/035 20060101AFI20250507BHJP(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】直列に接続された複数の圧縮機を備える構成において、ガスの圧縮に使用する圧縮機の数を変更する。
【解決手段】BOG圧縮システム1は、吸入配管L10から供給されたガスを所定の吐出圧力まで圧縮して吐出配管L50に吐出する。BOG圧縮システム1は、4段目圧縮機40と、4段目圧縮機40から第4中間配管L41を介して供給され他ガスを圧縮する5段目圧縮機50と、第4中間配管L41と吐出配管L50とを接続するバイパス配管L60と、バイパス配管L60に設けられたバイパス弁Bと、コントローラ60とを備える。コントローラ60は、BOG圧縮システム1内におけるガスの温度が予め定められた温度閾値未満となった場合、バイパス弁Bを開状態とし、ガスの温度が温度閾値以上となった場合、バイパス弁Bを閉状態とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
吸入配管から供給されたガスを所定の吐出圧力まで圧縮して吐出配管に吐出する圧縮システムであって、
前記吸入配管から供給された前記ガスを圧縮する第１圧縮機と、
前記第１圧縮機から吐出された前記ガスが中間配管を介して供給され、供給された前記ガスを圧縮して前記吐出配管に吐出する第２圧縮機と、
前記中間配管と前記吐出配管とを接続するバイパス配管と、
前記バイパス配管に設けられ、前記バイパス配管内における前記ガスの流通を許容する開状態と前記ガスの流通を制限する閉状態とに切り替え可能なバイパス弁と、
前記バイパス弁の状態を制御するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、当該圧縮システム内における前記ガスの温度が予め定められた温度閾値未満となった場合、前記バイパス弁を前記開状態とし、当該圧縮システム内における前記ガスの温度が前記温度閾値以上となった場合、前記バイパス弁を前記閉状態とする、圧縮システム。
続きを表示（約 2,200 文字）【請求項２】
前記中間配管と前記吐出配管とを接続する循環配管と、
前記中間配管に設けられ、前記中間配管内における前記ガスの流通を許容する開状態と前記ガスの流通を制限する閉状態とに切り替え可能な供給弁と、
前記吐出配管に設けられ、前記吐出配管内における前記ガスの流通を許容する開状態と前記ガスの流通を制限する閉状態とに切り替え可能な吐出弁と、
を更に備え、
前記中間配管上において、前記中間配管と前記循環配管との接続位置は、前記中間配管と前記バイパス配管との接続位置よりも前記第２圧縮機側に位置し、
前記吐出配管上において、前記吐出配管と前記循環配管との接続位置は、前記吐出配管と前記バイパス配管との接続位置よりも前記第２圧縮機側に位置し、
前記供給弁は、前記中間配管において、前記中間配管と前記バイパス配管との接続位置と、前記中間配管と前記循環配管との接続位置と、の間の位置に設けられ、
前記吐出弁は、前記吐出配管において、前記吐出配管と前記循環配管との接続位置と、前記吐出配管と前記バイパス配管との接続位置と、の間の位置に設けられ、
前記コントローラは、前記供給弁及び前記吐出弁の状態を更に制御し、
前記コントローラは、当該圧縮システム内における前記ガスの温度が前記温度閾値未満となった場合、前記供給弁及び前記吐出弁を前記閉状態とし、前記バイパス弁を前記開状態とする、請求項１に記載の圧縮システム。
【請求項３】
前記第２圧縮機は、
ガス吸入弁を介してシリンダに吸い込んだ前記ガスをピストンによって圧縮すると共に、圧縮された前記ガスをガス吐出弁を介して吐き出す圧縮部と、
前記ガス吸入弁を強制的に開放形態に切り替えるアンローダと、
を有し、
前記コントローラは、前記アンローダの動作を更に制御し、
前記コントローラは、当該圧縮システム内における前記ガスの温度が前記温度閾値未満となった場合、前記アンローダによって前記ガス吸入弁を強制的に前記開放形態とした後、前記供給弁及び前記吐出弁を前記閉状態とし、前記バイパス弁を前記開状態とする、請求項２に記載の圧縮システム。
【請求項４】
前記中間配管、前記第２圧縮機、前記吐出配管、及び前記循環配管によって形成される前記ガスの循環経路内のガス圧を調整する均圧弁を更に備え、
前記コントローラは、前記均圧弁の状態を更に制御し、
前記コントローラは、前記供給弁及び前記吐出弁が前記閉状態となり、前記バイパス弁が前記開状態となった後、前記均圧弁を制御することによって前記循環経路内の前記ガス圧を調整する、請求項３に記載の圧縮システム。
【請求項５】
前記循環配管に設けられ、前記循環配管内における前記ガスの流通を許容する開状態と前記ガスの流通を制限する閉状態とに切り替え可能な循環弁を更に備え、
前記コントローラは、前記循環弁の状態を更に制御し、
前記コントローラは、当該圧縮システム内における前記ガスの温度が前記温度閾値以上となった場合、前記供給弁及び前記吐出弁を前記開状態とし、前記バイパス弁及び前記循環弁を前記閉状態とする、請求項２に記載の圧縮システム。
【請求項６】
前記コントローラは、当該圧縮システム内における前記ガスの温度が前記温度閾値以上となった場合、前記供給弁、前記吐出弁、及び前記循環弁を前記開状態として前記ガスによって前記第２圧縮機内を昇圧させた後、前記バイパス弁及び前記循環弁を前記閉状態とする、請求項５に記載の圧縮システム。
【請求項７】
前記第２圧縮機は、
ガス吸入弁を介してシリンダに吸い込んだ前記ガスをピストンによって圧縮すると共に、圧縮された前記ガスをガス吐出弁を介して吐き出す圧縮部と、
前記ガス吸入弁を強制的に開放形態に切り替えるアンローダと、
を有し、
前記コントローラは、前記アンローダの動作を更に制御し、
前記コントローラは、
当該圧縮システム内における前記ガスの温度が前記温度閾値以上となった場合、前記アンローダによって前記ガス吸入弁を強制的に前記開放形態とし、その後に前記供給弁、前記吐出弁、及び前記循環弁を前記開状態として前記ガスによって前記第２圧縮機内を昇圧し、その後に前記バイパス弁及び前記循環弁を前記閉状態とし、その後に前記アンローダによって前記ガス吸入弁を強制的に前記開放形態とする制御を解除する、
または、当該圧縮システム内における前記ガスの温度が前記温度閾値以上となった場合、前記供給弁、前記吐出弁、及び前記循環弁を前記開状態として前記ガスによって前記第２圧縮機内を昇圧し、その後に前記アンローダによって前記ガス吸入弁を強制的に前記開放形態とし、その後に前記バイパス弁及び前記循環弁を前記閉状態とし、その後に前記アンローダによって前記ガス吸入弁を強制的に前記開放形態とする制御を解除する、請求項６に記載の圧縮システム。
【請求項８】
当該圧縮システム内における前記ガスの温度とは、前記第１圧縮機から吐出された前記ガスの温度である、請求項１～７のいずれか一項に記載の圧縮システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、ガスを圧縮する圧縮システムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
液化されたガスは、貯蔵又は輸送のためにタンクに収容される。一般に、ガスの液化温度は大気温度よりも低い。そのため、タンクに収容された液化ガスは、タンクへの入熱によって、タンク内で気化する。このガスは、いわゆるボイルオフガス（BOG：Boil Off Gas）と呼ばれている。このガス（ＢＯＧ）は、タンクの内部圧力を高める。そこで、気化ガスを圧縮することによって、タンクの内部圧力を所定値に収める。
【０００３】
特許文献１は、気化ガスを圧縮するシステムを開示する。このシステムは、低温液化ガスを貯蔵するタンクの内部圧力を制御する。このシステムは、圧縮機を用いて、ガスを所望の圧力まで圧縮する。また、ガスを圧縮すると気化ガスの温度が高くなる。このため、このようなシステムでは、複数の圧縮機を直列に接続し、各圧縮機における圧縮比を抑えて温度上昇を抑制しつつ、ガスを所望の圧力まで圧縮する。これにより、吐出される気化ガスの温度の上昇が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００８－２３２３５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した複数の圧縮機が直列に接続されたシステムにおいて、例えば、吸入するガスの温度が低い場合がある。この場合、複数の圧縮機の全てを用いなくても、一部の圧縮機のみで機器の損傷を招かない温度でガスを圧縮し得る。これにも関わらず、すべての圧縮機を作動させることは、圧縮機の寿命等の観点から改善が求められる。
【０００６】
そこで、本開示は、直列に接続された複数の圧縮機を備える構成において、ガスの圧縮に使用する圧縮機の数を変更可能な圧縮システムについて説明する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様は、吸入配管から供給されたガスを所定の吐出圧力まで圧縮して吐出配管に吐出する圧縮システムであって、吸入配管から供給されたガスを圧縮する第１圧縮機と、第１圧縮機から吐出されたガスが中間配管を介して供給され、供給されたガスを圧縮して吐出配管に吐出する第２圧縮機と、中間配管と吐出配管とを接続するバイパス配管と、バイパス配管に設けられ、バイパス配管内におけるガスの流通を許容する開状態とガスの流通を制限する閉状態とに切り替え可能なバイパス弁と、バイパス弁の状態を制御するコントローラと、を備え、コントローラは、当該圧縮システム内におけるガスの温度が予め定められた温度閾値未満となった場合、バイパス弁を開状態とし、当該圧縮システム内におけるガスの温度が温度閾値以上となった場合、バイパス弁を閉状態とする。
【０００８】
この圧縮システムにおいてコントローラは、ガスの温度に基づいて、バイパス配管に設けられたバイパス弁の状態を制御する。ここではコントローラは、ガスの温度が温度閾値未満となった場合、バイパス弁を開状態とする。つまり、この場合には、バイパス配管におけるガスの流通が許容される。これにより、圧縮システムは、第２圧縮機を用いずに、第１圧縮機を用いてガスを圧縮することができる。また、コントローラは、ガスの温度が温度閾値以上となった場合、バイパス弁を閉状態とする。つまり、この場合には、バイパス配管におけるガスの流通が制限される。これにより、圧縮システムは、第１圧縮機及び第２圧縮機を用いて、各圧縮機における圧縮比を抑えて温度上昇を抑制しつつ、ガスを圧縮することができる。このように、圧縮システムは、直列に接続された複数の圧縮機を備える構成において、ガスの温度に基づいて、ガスの圧縮に使用する圧縮機の数を変更することができる。
【０００９】
ここで、圧縮システム内におけるガスの「温度」と「圧力」とには、周知のように強い相関関係がある。このため、ガスの「温度」は、ガスの「圧力」を用いて表すことができる。本開示において、圧縮システムがガスの「温度」に基づいて各種の制御を行うこととは、圧縮システムがガスの「圧力」に基づいて各種の制御を行うことと同じ意味である。つまり、本開示において、ガスの「温度」は、ガスの「圧力」を用いて表されてもよい。本開示において、ガスの「温度」には、ガスの「圧力」の意味が含まれる。ガスの温度が圧力を用いて表される場合、圧縮システムは、温度閾値を圧力を用いて表した圧力閾値を用いて、各種の制御を行う。また、本開示において、ガスの「圧力」には、ガスの「圧縮比」の意味が含まれている。
【００１０】
上記の圧縮システムは、中間配管と吐出配管とを接続する循環配管と、中間配管に設けられ、中間配管内におけるガスの流通を許容する開状態とガスの流通を制限する閉状態とに切り替え可能な供給弁と、吐出配管に設けられ、吐出配管内におけるガスの流通を許容する開状態とガスの流通を制限する閉状態とに切り替え可能な吐出弁と、を更に備え、中間配管上において、中間配管と循環配管との接続位置は、中間配管とバイパス配管との接続位置よりも第２圧縮機側に位置し、吐出配管上において、吐出配管と循環配管との接続位置は、吐出配管とバイパス配管との接続位置よりも第２圧縮機側に位置し、供給弁は、中間配管において、中間配管とバイパス配管との接続位置と、中間配管と循環配管との接続位置と、の間の位置に設けられ、吐出弁は、吐出配管において、吐出配管と循環配管との接続位置と、吐出配管とバイパス配管との接続位置と、の間の位置に設けられ、コントローラは、供給弁及び吐出弁の状態を更に制御し、コントローラは、当該圧縮システム内におけるガスの温度が温度閾値未満となった場合、供給弁及び吐出弁を閉状態とし、バイパス弁を開状態としてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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