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公開番号2025076691
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-16
出願番号2023188454
出願日2023-11-02
発明の名称気体圧縮装置
出願人株式会社日立製作所
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類F25B 40/06 20060101AFI20250509BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】本発明は、圧縮機で昇圧した高圧気体の利用側への供給量を減少させることなく排熱回収部と圧縮機とを接続する配管内における気体の凝縮を防止することができる気体圧縮装置を提供する。
【解決手段】本発明の蒸気圧縮装置A1(気体圧縮装置)は、水を蒸発させて水蒸気を生成するとともに水蒸気と水とを分離する第二気液分離器3(気液分離部)と、温水により加熱した水を第二気液分離器3(気液分離部)に供給する排熱回収熱交換器4(熱回収部)と、第二気液分離器3(気液分離部)から供給される水蒸気を圧縮する圧縮機1と、排熱回収熱交換器4(熱回収部)に供給する温水と第二気液分離器3(気液分離部)から圧縮機1へと供給される水蒸気との熱交換により当該水蒸気を加熱する過熱器5と、を備え、温水が過熱器5と排熱回収熱交換器4の順に流れることを特徴とする。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
液体を蒸発させて気体を生成するとともに気体と液体とを分離する気液分離部と、
熱媒体により加熱した液体を前記気液分離部に供給する熱回収部と、
前記気液分離部から供給される前記気体を圧縮する圧縮機と、
前記熱回収部に供給する前記熱媒体と前記気液分離部から前記圧縮機へと供給される前記気体との熱交換により当該気体を加熱する過熱器と、
を備え、
前記熱媒体が前記過熱器と前記熱回収部の順に流れることを特徴とする気体圧縮装置。
続きを表示（約 830 文字）【請求項２】
前記熱回収部は、前記過熱器から供給される熱媒体と、前記気液分離部から供給される液体との熱交換により当該液体を加熱する熱交換器であることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮装置。
【請求項３】
前記過熱器における熱交換の伝熱面積は、前記熱回収部における熱交換の伝熱面積よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載の気体圧縮装置。
【請求項４】
前記熱媒体を前記過熱器に供給する第一配管と、
前記過熱器から前記熱回収部へと熱媒体を供給する第二配管と、
前記第一配管と前記第二配管とを接続する第三配管と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮装置。
【請求項５】
前記気液分離部から前記過熱器を介して前記圧縮機に供給される前記気体の前記過熱器の入口側における第１温度を検出する第１温度検出手段と、
前記気体の前記過熱器の出口側における第２温度を検出する第２温度検出手段と、
前記過熱器を流れる前記熱媒体の流量を調整する熱媒体流調弁と、
前記第１温度検出手段で検出された第１温度と、前記第２温度検出手段で検出された第２温度との差が、予め設定された所定の温度差となるように前記熱媒体流調弁の開度を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする請求項４に記載の気体圧縮装置。
【請求項６】
前記過熱器は、前記気液分離部よりも鉛直方向の上方に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の気体圧縮装置。
【請求項７】
前記気液分離部から前記過熱器へと前記気体を流通させる配管は、前記過熱器から前記圧縮機へと前記気体を流通させる配管よりも短いことを特徴とする請求項６に記載の気体圧縮装置。
【請求項８】
前記過熱器は、前記気液分離部に隣接して配置されていることを特徴とする請求項７に記載の気体圧縮装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体圧縮装置に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
一般に、１００℃以下の低温排熱を駆動熱源として排熱回収部で生成した低圧蒸気を圧縮機にて１００℃を超える高温まで昇温・昇圧することがある。そして、このような排熱回収部と圧縮機とを接続する配管内においては、低圧蒸気（約７０℃）と外気温度（例えば２０℃）との温度差によって放熱が生じると、低圧蒸気の一部が凝縮してドレンとなる。不測に圧縮機に流入するドレンは、圧縮機による安定した高圧蒸気の供給を阻害する。
従来、低圧蒸気を圧縮機へと送り込む排熱回収部の上部に過熱器を設け、圧縮機で昇圧した高圧蒸気の一部を過熱器に流入させるヒートポンプシステムが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このシステムは、排熱回収部で発生した飽和状態の低圧蒸気を過熱器にて過熱蒸気とする。このようなシステムによれば、排熱回収部と圧縮機とを接続する配管内を過熱蒸気が流通するので配管内でのドレンの発生を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００９－１０３４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の従来のシステムは、飽和状態の低圧蒸気から過熱蒸気を生成する熱源として、圧縮機で昇圧した高圧蒸気の一部を利用する。そのため、このシステムは、圧縮機で昇圧した高圧蒸気の利用側への供給量が減少する。
【０００５】
本発明の課題は、圧縮機で昇圧した高圧気体の利用側への供給量を減少させることなく排熱回収部と圧縮機とを接続する配管内における気体の凝縮を防止することができる気体圧縮装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の気体圧縮装置は、液体を蒸発させて気体を生成するとともに気体と液体とを分離する気液分離部と、熱媒体により加熱した液体を前記気液分離部に供給する熱回収部と、前記気液分離部から供給される前記気体を圧縮する圧縮機と、前記熱回収部に供給する前記熱媒体と前記気液分離部から前記圧縮機へと供給される前記気体との熱交換により当該気体を加熱する過熱器と、を備え、前記熱媒体が前記過熱器と前記熱回収部の順に流れることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の気体圧縮装置によれば、圧縮機で昇圧した高圧気体の利用側への供給量を減少させることなく排熱回収部と圧縮機とを接続する配管内における気体の凝縮を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の第１実施形態に係る蒸気圧縮装置（気体圧縮装置）の構成を示すサイクル系統図である。
本発明の第２実施形態に係る蒸気圧縮装置（気体圧縮装置）の構成を示すサイクル系統図である。
図２の蒸気圧縮装置（気体圧縮装置）を構成する制御部が実行する手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に本発明の気体圧縮装置を実施するための形態（実施形態）について適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
なお、ここでは本発明について、低圧の水蒸気（以下、低圧蒸気と称する）を圧縮機にて高圧の水蒸気（以下、高圧蒸気と称する）に昇圧して利用側に供給する蒸気圧縮装置を例にとって説明する。
【００１０】
本実施形態の蒸気圧縮装置は、工場等の蒸気利用施設から排出される温水に伴う低温排熱を回収するとともに、回収した熱をこの蒸気利用施設に供給する高圧蒸気の生成時に再び使用するものを想定している。ただし、低圧蒸気から生成した高圧蒸気の利用側は工場等の蒸気利用施設に限定されるものではない。また、排熱の供給源についても工場等の蒸気利用施設に限定するものではない。
また、本発明の気体圧縮装置は、後記するように、圧縮対象を水蒸気に限定するものではなく、フロン、低炭素数の炭化水素ガスなどの気液変換可能な他の気体の圧縮にも適応することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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