(57)【要約】【課題】圧縮機ユニットの信頼性を向上する。【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、複数の圧縮ステージの間に設けられ、圧力の変動圧縮機ユニットを抑制するための複数のダンパーと、ピストンとシリンダ部との間をシールする第１シール部と、ピストンロッドの周囲を囲み、シリンダ部内に吸入された対象ガスが前記クランク機構側へと流れることを抑止する第２シール部とを備えている。全ての第１シール部および第２シール部が無給油式である。【選択図】図１
2020172924.tif 000002
【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であって、
対象ガスを順次昇圧する複数の圧縮ステージと、
前記複数の圧縮ステージの間に設けられ、圧力の変動を抑制するための複数のダンパーと、
各圧縮ステージのピストンを駆動するクランク機構と、
を備え、
前記複数の圧縮ステージのうち最初の圧縮ステージから最終の圧縮ステージの１つ前の圧縮ステージまでの圧縮ステージがそれぞれ、
ピストンと、
前記ピストンに接続され、前記クランク機構の動力を前記ピストンに伝えるピストンロッドと、
前記ピストンを収容し、圧縮室を形成するシリンダ部と、
前記ピストンと前記シリンダ部との間をシールする第１シール部と、
前記ピストンロッドの周囲を囲み、前記シリンダ部内に吸入された対象ガスが前記クランク機構側へと流れることを抑止する第２シール部と、
前記第２シール部よりも前記クランク機構側にて前記ピストンロッドの周囲を囲み、前記クランク機構内の潤滑油が前記シリンダ部側へ進入することを抑制するワイパー部と、
前記ワイパー部と前記第２シール部との間にて前記ピストンロッドに取付けられ、前記潤滑油の前記シリンダ部側への進入をさらに抑制するオイルスリンガと、
を備え、
前記最終の１つ前の圧縮ステージ及び前記最終の圧縮ステージは、前記最終の１つ前の圧縮ステージのシリンダ部上に前記最終の圧縮ステージのシリンダ部が設けられたタンデム構造を有し、
前記最終の１つ前の圧縮ステージにおけるピストンと、前記ピストンよりも径が小さい前記最終の圧縮ステージにおけるピストンとが一体に構成され、 
前記最終の圧縮ステージは、ピストンロッド、第２シール部、ワイパー部およびオイルスリンガを有さず、
少なくとも最終の圧縮ステージにおいて、
前記第１シール部が、ピストンの外周部に設けられて前記ピストンとシリンダ部との間をシールするピストンリング群を有しているとともに接触式に構成され、
少なくとも最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、
前記第２シール部が、前記シリンダ部とピストンロッドとの間に配置される複数のケース部、および、前記複数のケース部に保持される複数のリング部を有しているとともに接触式に構成され、
全ての前記第１シール部および前記第２シール部が無給油式である、圧縮機ユニット。
【請求項２】
前記最終の圧縮ステージにおいて、前記ピストンを挟んで前記クランク機構とは反対側の空間のみが圧縮室である、請求項１に記載の圧縮機ユニット。 
【請求項３】
前記最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、前記ピストンを挟んで前記クランク機構とは反対側の空間が非圧縮室とされ、前記ピストンを挟んで前記クランク機構側の空間が圧縮室として用いられる、請求項２に記載の圧縮機ユニット。
【請求項４】
前記最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、前記ピストンを挟んで前記クランク機構とは反対側の空間が圧縮室とされ、前記ピストンを挟んで前記クランク機構側の空間が非圧縮室として用いられる、請求項２に記載の圧縮機ユニット。
【請求項５】
前記少なくとも最終のステージにおいて、前記シリンダ部が、前記ピストンを囲むように冷却流体が流れるシリンダ冷却流路部を備え、
前記シリンダ冷却流路部は、前記シリンダ部に形成された貫通孔を含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の圧縮機ユニット。
【請求項６】
前記少なくとも最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、前記複数のケース部にケース冷却流路が形成され、
前記ケース冷却流路に供給される冷却流体として水または不凍液が用いられる、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧縮機ユニット。
【請求項７】
全ての圧縮ステージにおいて、
前記第１シール部が、ピストンの外周部に設けられて前記ピストンとシリンダ部との間をシールするピストンリング群を有しているとともに接触式であり、
前記最初の圧縮ステージから前記最終の圧縮ステージの１つ前の圧縮ステージまでの前記圧縮ステージにおいて、
前記第２シール部が、前記シリンダ部とピストンロッドとの間に配置される複数のケース部、および、前記複数のケース部に保持される複数のリング部を有しているとともに接触式である、請求項１ないし６のいずれかに記載の圧縮機ユニット。
【請求項８】
前記最終の圧縮ステージの第１シール部、および／または、前記最終の圧縮ステージの１つ前の圧縮ステージの第２シール部のリング材質の主成分がＰＥＥＫまたはＰＩの一方または両方で構成される、または、それらの一方又は両方がＰＴＦＥと混合されている、請求項１ないし７のいずれかに記載の圧縮機ユニット。
【請求項９】
前記クランク機構内において、前記ワイパー部の前後の空間の圧力差が略ゼロである、請求項１ないし８のいずれかに記載の圧縮機ユニット。
【請求項１０】
前記空間の圧力が大気圧と略同じである、請求項９に記載の圧縮機ユニット。
【請求項１１】
圧縮ステージ間を跨いで対象ガスを上流側へと戻すバイパスラインをさらに備える、請求項１ないし１０のいずれかに記載の圧縮機ユニット。
【請求項１２】
圧縮機ユニットの停止方法であって、
請求項１ないし１１のいずれかに記載の前記圧縮機ユニットが、
前記最終の圧縮ステージの吐出側流路に設けられた逆止弁と、
前記逆止弁よりもさらに下流側にて前記吐出側流路に接続される脱圧ラインと、
前記脱圧ラインよりも下流側にて前記吐出側流路に設けられた開閉弁と、
をさらに備え、
前記圧縮機ユニットの停止時において、前記開閉弁を閉じるとともに、前記脱圧ラインを開放することにより前記最終の圧縮ステージのシリンダ部内の圧力を下げる、圧縮機ユニットの停止方法。
【請求項１３】
圧縮機ユニットの停止方法であって、
請求項１ないし１１のいずれかに記載の前記圧縮機ユニットが、
前記最終の圧縮ステージの吐出側流路に設けられた逆止弁と、
前記最終の圧縮ステージと前記逆止弁との間にて前記吐出側流路に接続される脱圧ラインと、
をさらに備え、
前記圧縮機ユニットの停止時において、前記脱圧ラインを開放することにより前記最終の圧縮ステージのシリンダ部内の圧力を下げる、圧縮機ユニットの停止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶のＬＮＧ貯槽からボイルオフガスである対象ガスを需要先に供給する圧縮機ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特表２０１１−５１７７４９号公報に開示されるように、ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｉｆｉｅｄ  Ｎａｔｕｒａｌ  Ｇａｓ：液化天然ガス）から発生したボイルオフガスを昇圧してエンジン等の需要先に供給する圧縮機が開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１２８０３９号公報
【特許文献２】特許第６３７１９３０号公報
【特許文献３】特表２０１１−５１７７４９号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１８／００６６８０２号明細書
【特許文献５】特開２０１７−８９５９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＬＮＧ船内で用いられる圧縮機では、給油式の圧縮機が用いられている（例えば、特開２０１８−１２８０３９号公報の段落００２１、特許第６３７１９３０号公報の段落０１１４）。
【０００５】
通常、当該圧縮機で使用された油は、ボイルオフガスに混在した状態で圧縮機から吐出された後、油分離器にてボイルオフガスから分離回収される。しかし、近年、清浄なボイルオフガスの要求が高まっており、油分離器に加え活性炭フィルターなどを用いてより確実に油を捕捉できるよう工夫がなされている。なお、米国特許出願公開第２０１８／００６６８０２号明細書の段落００２４に開示されるように、コンプレッションシリンダとコンプレッションフレームとの間で油の移動を防止するためオイルスリンガやオイルワイパパッキンが設けられていることもある。
【０００６】
一方、特開２０１７−８９５９５号公報の段落００１９に開示されるように、潤滑油を必要としないラビリンスピストン式往復動圧縮機も開発されている。しかし、一般的にラビリンスシール式はピストンとシリンダとの間が非接触となっていることから、ピストンリングシール式と比べた場合に、圧縮室内のガスが漏れやすいという問題がある。特に、高圧のガスを圧縮する場合に、この問題は顕著となる。
【０００７】
本発明は、圧縮機ユニットの信頼性を向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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ように構成されている。圧縮機ユニットは、対象ガスを順次昇圧する複数の圧縮ステージと、前記複数の圧縮ステージの間に設けられ、圧力の変動を抑制するための複数のダンパーと、各圧縮ステージのピストンを駆動するクランク機構とを備えている。前記複数の圧縮ステージのうち最初の圧縮ステージから最終の圧縮ステージの１つ前の圧縮ステージまでの圧縮ステージがそれぞれ、ピストンと、前記ピストンに接続され、前記クランク機構の動力を前記ピストンに伝えるピストンロッドと、前記ピストンを収容し、圧縮室を形成するシリンダ部と、前記ピストンと前記シリンダ部との間をシールする第１シール部と、前記ピストンロッドの周囲を囲み、前記シリンダ部内に吸入された対象ガスが前記クランク機構側へと流れることを抑止する第２シール部と、前記第２シール部よりも前記クランク機構側にて前記ピストンロッドの周囲を囲み、前記クランク機構内の潤滑油が前記シリンダ部側へ進入することを抑制するワイパー部と、前記ワイパー部と前記第２シール部との間にて前記ピストンロッドに取付けられ、前記潤滑油の前記シリンダ部側への進入をさらに抑制するオイルスリンガとを備えている。前記最終の１つ前の圧縮ステージ及び前記最終の圧縮ステージは、前記最終の１つ前の圧縮ステージのシリンダ部上に前記最終の圧縮ステージのシリンダ部が設けられたタンデム構造を有している。前記最終の１つ前の圧縮ステージにおけるピストンと、前記ピストンよりも径が小さい前記最終の圧縮ステージにおけるピストンとが一体に構成されている。前記最終の圧縮ステージは、ピストンロッド、第２シール部、ワイパー部およびオイルスリンガを有していない。少なくとも最終の圧縮ステージにおいて、前記第１シール部が、ピストンの外周部に設けられて前記ピストンとシリンダ部との間をシールするピストンリング群を有しているとともに接触式に構成されている。少なくとも最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、前記第２シール部が、前記シリンダ部とピストンロッドとの間に配置される複数のケース部、および、前記複数のケース部に保持される複数のリング部を有しているとともに接触式に構成されている。全ての前記第１シール部および前記第２シール部が無給油式である、圧縮機ユニット。 
【０００９】
上記の構成によれば、圧縮機ユニットの信頼性を向上することができる。すなわち、ワイパー部及びオイルスリンガが設けられているので、クランク機構内の潤滑油がシリンダ部内に進入し、対象ガスに混入することが抑制される。しかも、全ての第１シール部及び第２シール部が無給油式であるので、対象ガスに潤滑油が混入することが防止される。これらのシール部を無給油式とするだけでは、これらのシール部に加わる負荷が過大になる。しかしながら、圧力の変動を抑制するための複数のダンパーが、複数の圧縮ステージの間に設けられているので、これらのシール部は、大きな圧力変動に曝されない。これらのシール部は、潤滑油が供給されなくとも、シール機能を発揮する形状を保つことができるので、圧縮機ユニットは、対象ガスを圧縮室に閉じ込め、圧縮室内の対象ガスを信頼性高く圧縮することができる。少なくとも最終の圧縮ステージの第１シール部及び第２シール部は接触式であるので、接触式の第１シール部及び第２シール部を有している圧縮ステージでは、高圧環境下でもシール性が維持され、これらのシール部を通じたガスの漏出が抑制される。
【００１０】
上記の構成に関して、前記最終の圧縮ステージにおいて、前記ピストンを挟んで前記クランク機構とは反対側の空間のみが圧縮室であってもよい。 
【００１１】
上記の構成に関して、前記最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、前記ピストンを挟んで前記クランク機構とは反対側の空間が非圧縮室とされ、前記ピストンを挟んで前記クランク機構側の空間が圧縮室として用いられていてもよい。
【００１２】
上記の構成に関して、前記最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、前記ピストンを挟んで前記クランク機構とは反対側の空間が圧縮室とされ、前記ピストンを挟んで前記クランク機構側の空間が非圧縮室として用いられていてもよい。
【００１３】
上記の構成に関して、圧縮機ユニットは、前記少なくとも最終のステージにおいて、前記シリンダ部が、前記ピストンを囲むように冷却流体が流れるシリンダ冷却流路部を備えていてもよい。前記シリンダ冷却流路部は、前記シリンダ部に形成された貫通孔を含んでいてもよい。
【００１４】
無給油式の場合、給油式と比べてより発熱しやすい環境下での使用となる。上記の構成によれば、シリンダ部を囲む冷却流路部に冷却流体を供給することにより、第１シール部を効率よく冷却することができる。
【００１５】
上記の構成に関して、前記少なくとも最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、前記複数のケース部にケース冷却流路が形成されていてもよい。前記ケース冷却流路に供給される冷却流体として水または不凍液が用いられてもよい。
【００１６】
上記の構成によれば、無給油式の場合、給油式と比べてより発熱しやすい環境下での使用となる。上記の構成によれば、冷却流体をケース冷却流路に流通させることにより、第２シール部を効率よく冷却することができる。
【００１７】
上記の構成に関して、全ての圧縮ステージにおいて、前記第１シール部が、ピストンの外周部に設けられて前記ピストンとシリンダ部との間をシールするピストンリング群を有しているとともに接触式であってもよい。前記最初の圧縮ステージから前記最終の圧縮ステージの１つ前の圧縮ステージまでの前記圧縮ステージにおいて、前記第２シール部が、前記シリンダ部とピストンロッドとの間に配置される複数のケース部、および、前記複数のケース部に保持される複数のリング部を有しているとともに接触式であってもよい。
【００１８】
上記の構成によれば、非接触式のシール（ラビリンスシール）と比べて、シール性をより向上することができる。
【００１９】
上記の構成に関して、前記最終の圧縮ステージの第１シール部、および／または、前記最終の圧縮ステージの１つ前の圧縮ステージの第２シール部のリング材質の主成分がＰＥＥＫまたはＰＩの一方または両方で構成される、または、それらの一方又は両方がＰＴＦＥと混合されていてもよい。
【００２０】
上記の構成によれば、最終の圧縮ステージにおけるピストンリングの耐圧性を向上することができる。
【００２１】
上記の構成に関して、前記クランク機構内において、前記ワイパー部の前後の空間の圧力差が略ゼロであってもよい。
【００２２】
上記の構成によれば、ワイパー部への負荷を減らすことができる。
【００２３】
上記の構成に関して、前記空間の圧力が大気圧と略同じである、請求項９に記載の圧縮機ユニット。
【００２４】
上記の構成によれば、空間の圧力を大気圧よりも高くしようとするとクランクケース内に密閉構造が必要となるが、大気圧であればその構造が不要となり、コスト削減を図ることができる。
【００２５】
上記の構成に関して、圧縮機ユニットは、圧縮ステージ間を跨いで対象ガスを上流側へと戻すバイパスラインをさらに備えていてもよい。
【００２６】
上記の構成によれば、バイパスラインを設けることにより、最適な運転条件で運転することができる。
【００２７】
本発明の他の局面に係る圧縮機ユニットの停止方法は、上述の圧縮機ユニットが、前記最終の圧縮ステージの吐出側流路に設けられた逆止弁と、前記逆止弁よりもさらに下流側にて前記吐出側流路に接続される脱圧ラインと、前記脱圧ラインよりも下流側にて前記吐出側流路に設けられた開閉弁とをさらに備えている場合に、前記圧縮機ユニットの停止時において、前記開閉弁を閉じるとともに、前記脱圧ラインを開放することにより前記最終の圧縮ステージのシリンダ部内の圧力を下げる。
【００２８】
上記の構成によれば、開閉弁を閉じることで脱圧時に需要先からガスが逆流してしまうことを防止することができ、かつ、逆止弁が設けられていることで圧縮機ユニット側にガスが逆流してしまうことも防止することができる。また、脱圧ラインによる解放時に必要に応じて開閉弁を開放することにより、需要先側の脱圧も可能となる。
【００２９】
本発明の他の局面に係る圧縮機ユニットの停止方法は、上述の圧縮機ユニットが、前記最終の圧縮ステージの吐出側流路に設けられた逆止弁と、前記最終の圧縮ステージと前記逆止弁との間にて前記吐出側流路に接続される脱圧ラインとをさらに備えている場合に、前記圧縮機ユニットの停止時において、前記脱圧ラインを開放することにより前記最終の圧縮ステージのシリンダ部内の圧力を下げる。
【００３０】
上記の構成によれば、簡易な構成で脱圧時に需要先からガスが逆流してしまうことを防止することができる。
【発明の効果】
【００３１】
上述の技術は、圧縮機ユニットの信頼性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る圧縮機ユニットの概略フロー図である。
【図２】圧縮機の概略図である。
【図３】圧縮機の第２シール部の概略的な断面図である。
【図４】他の圧縮機ユニットの一部の概略フロー図である。
【図５】他の圧縮機ユニットの一部の概略フロー図である。
【図６】他の圧縮機ユニットの概略フロー図である。
【図７】他の圧縮機ユニットの概略フロー図である。
【図８】他の圧縮機ユニットの概略フロー図である。
【図９】第２シール部の概略的な断面図である。
【図１０】圧縮機のシリンダ部の概略的な平面図である。
【図１１】シリンダ部の概略的な縦断面図である。
【図１２】シリンダ部の概略的な縦断面図である。
【図１３】他のシリンダ部の概略的な平面図である。
【図１４】シリンダ部の概略的な縦断面図である。
【図１５】他のシリンダ部の概略的な平面図である。
【図１６】第２シール部の概略的な断面図である。
【図１７】タンデム構造を有する圧縮ステージの概略図である。
【図１８】タンデム構造を有する圧縮ステージの概略図である。
【図１９】タンデム構造を有する圧縮ステージの概略図である。
【図２０】ダブルアクティングの構造を有する２つの圧縮ステージの概略図である。
【図２１】他の圧縮機ユニットの概略フロー図である。
【図２２】他の圧縮機ユニットの概略フロー図である。
【図２３】横型の圧縮機の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明の実施形態に係る圧縮機ユニット１００の概略フロー図である。図２は、圧縮機ユニット１００を構成する圧縮機５００の概略図である。図１および図２を参照して、圧縮機ユニット１００が説明される。
【００３４】
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回収するように構成されている。圧縮機ユニット１００は、回収された対象ガスを約３００ｂａｒ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。以下の説明において、対象ガスの流れ方向を基準に、「上流」および「下流」との用語が用いられる。
【００３５】
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、対象ガスを上流側に戻すように構成されたバイパスライン４１１と、複数のダンパーと、複数のクーラとを有している（図１を参照）。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（図６乃至図８においても同様である）。圧縮機５００は、複数の圧縮ステージと、複数の圧縮ステージの共通の駆動源として用いられるクランク機構と、クランク機構が収容されたクランクケース３０１と、クランクケース３０１に取り付けられた６つのクロスガイド３０３とを有している（図２を参照）。複数の圧縮ステージは、第１圧縮ステージ２０１、第１圧縮ステージ２０１の次段である第２圧縮ステージ２０２、第２圧縮ステージ２０２の次段である第３圧縮ステージ２０３、第３圧縮ステージ２０３の次段である第４圧縮ステージ２０４および第４圧縮ステージ２０４の次段である第５圧縮ステージ２０５を備える。複数の圧縮ステージにより流路１１０を流れる対象ガスが順次昇圧される。複数のダンパーは、これらの圧縮ステージの上流および下流に設けられ、各圧縮ステージ２０１〜２０５でピストンの往復動に連動して行われる間欠的な吸込及び吐出による対象ガスの圧力の変動を抑制するために設けられている。複数のクーラは、複数の圧縮ステージで圧縮された対象ガスを冷却するために設けられている。
【００３６】
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。
【００３７】
流路１１０は、貯槽接続流路１１１と、ステージ接続流路１１３と、需要先接続流路１１４とを備える。貯槽接続流路１１１は、ＬＮＧ貯槽に接続され、ボイルオフガスを圧縮機ユニット１００に導く。第１圧縮ステージ２０１が２つあるので、分岐部１１１Ａ，１１１Ｂに分岐し、これらの分岐部１１１Ａ，１１１Ｂは、それぞれ第１圧縮ステージ２０１に接続されている。分岐部１１１Ａ，１１１Ｂには、ダンパー２６１，２６２が設けられている。ステージ接続流路１１３は、圧縮ステージ２０１〜２０５の間を接続する。ステージ接続流路１１３では、第１圧縮ステージ２０１との接続部分が２つに分岐した分岐部１１３Ａ，１１３Ｂとなっている。ステージ接続流路１１３のその他の部分には、第２〜第５圧縮ステージ２０２〜２０５、ダンパー２６３〜２６８，２７１，２７２および複数のクーラ２８１〜２８４が設けられている。需要先接続流路１１４は、第５圧縮ステージ２０５と需要先を接続する流路であり、ダンパー２７３およびクーラ２８５が設けられている。
【００３８】
２つの第１圧縮ステージ２０１は、互いに並列となるように２つの分岐部１１２に設けられている。第２〜第５圧縮ステージ２０２〜２０５は、互いに間隔を空けて、ステージ接続流路１１３に直列に設けられている。
【００３９】
クランク機構は、クランクシャフトの回転を複数のクロスヘッドの直線的な往復動に変えるように構成されている。クランクシャフトは、モータ３０２によって駆動される。クロスヘッドは、第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５のピストンロッド２１３との接続部位として用いられている。
【００４０】
クランクケース３０１に形成された貫通孔を通じて、クランクシャフトがモータ３０２に接続されている。クランクケース３０１は、貫通孔の周囲において、クランク機構の潤滑に用いられる潤滑油の漏出を抑制するように構成されているけれども、密閉構造（気密構造）を有していない。したがって、クランクケース３０１の内部空間の圧力は、大気圧に略等しい。
【００４１】
６つのクロスガイド３０３は、水平方向において互いに間隔を空けて配列され、水平方向に対して略直角の方向（より正確には、本実施形態では、重力方向上側）に突出している。クロスガイド３０３の中で、上述のクロスヘッドが往復動する。
【００４２】
各クロスガイド３０３内には、閉塞部３０６が設けられている。閉塞部３０６の中心には、各圧縮ステージ２０１〜２０５内を往復動するピストンとそれぞれ対応するクロスヘッドを接続するピストンロッド２１３を貫通させるための貫通孔が形成されている。
【００４３】
閉塞部３０６より上側のクロスガイド３０３の内部空間には、圧縮機ユニット１００の安全性の向上のために、不活性ガス（たとえば、窒素）が供給されている。不活性ガスの供給圧力は、大気圧と略等しい。したがって、クロスガイド３０３の内部空間の圧力は、クランクケース３０１の内部空間の圧力と同様に、大気圧に略等しい。
【００４４】
第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５は、水平方向に配列されたクロスガイド３０３の位置に合わせて構築されている。モータ３０２側から順に、第１圧縮ステージ２０１、第４圧縮ステージ２０４、第５圧縮ステージ２０５、第２圧縮ステージ２０２、第３圧縮ステージ２０３および第１圧縮ステージ２０１が配列されている。第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５は、図１に示されている配管接続が得られるように流路１１０によって接続されている。なお、図２では、第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５の配置を模式的に示しており、実際には第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５は密接している。さらに、各圧縮ステージ２０１〜２０５の配列順番は、これに限るわけではない。
【００４５】
第１圧縮ステージ２０１は、シリンダ部２１１と、ピストン２１２と、ピストンロッド２１３と、一対の吸込弁２１４と、一対の吐出弁２１５と、シリンダライナ（図示せず）とを有している。
【００４６】
シリンダ部２１１は、クロスガイド３０３と略同軸の筒部２１６と、クランク機構側の筒部２１６の開口端に取り付けられたリアヘッド２１７と、筒部２１６の他方の開口端を閉じているフロントヘッド２１８とを含んでいる。リアヘッド２１７の中心位置には、貫通孔が形成されている。リアヘッド２１７の中心位置には、貫通孔と、貫通孔と略同軸の凹部が形成されている。リアヘッド２１７の凹部は、クランク機構側に開口している。
【００４７】
ピストン２１２は、筒部２１６とリアヘッド２１７とフロントヘッド２１８とによって囲まれたシリンダ部２１１の収容空間に収容されている。シリンダ部２１１内では、ピストン２１２のクランク機構側の端面とリアヘッド２１７との間、および、ピストン２１２のクランク機構とは反対側の端面とフロントヘッド２１８との間に、対象ガスを圧縮するための圧縮室２２１，２２２が形成されている。このように、第１圧縮ステージ２０１は、圧縮室２２１，２２２がピストン２１２の両側に形成されたダブルアクティング構造となっている。
【００４８】
一対の吸込弁２１４は、圧縮室２２１，２２２に対応した位置において形成された吸込口に取り付けられている。これらの吸込弁２１４は、圧縮室２２１，２２２内の対象ガスの圧力が、吸込弁２１４の上流側の圧力と同じまたはそれ以下になると、圧縮室２２１，２２２への対象ガスの流入を許容する。
【００４９】
一対の吐出弁２１５は、圧縮室２２１，２２２に対応した位置において形成された吐出口に取り付けられている。これらの吐出弁２１５は、圧縮室２２１，２２２内の対象ガスの圧力が、吐出弁２１５の下流側の圧力と同じまたはそれ以上になると、圧縮室２２１，２２２からの対象ガスの流出を許容する。
【００５０】
図略のシリンダライナは、シリンダ部２１１の摩耗を抑制するために、シリンダ部２１１の内周面に取付けられた筒状の部材であり、鋳鉄又は合金鋼により形成されている。シリンダライナは後述の第１シール部との接触により摩耗した場合には、取り換え可能となっている。以下の説明では、シリンダライナはシリンダ部２１１の一部として説明する。
【００５１】
ピストンロッド２１３は、クランク機構側におけるピストン２１２の端面とクランク機構のクロスヘッドとに接続されている。ピストンロッド２１３は、リアヘッド２１７を貫通しているとともに、クロスガイド３０３内でクランク機構側に延び、閉塞部３０６の貫通孔に挿通されている。
【００５２】
第１圧縮ステージ２０１は、クランク機構の潤滑に用いられた潤滑油がピストンロッド２１３の外周部を通じて圧縮室２２１，２２２に進入することを防止するために、ワイパー部２３１およびオイルスリンガ２３２を有している。
【００５３】
ワイパー部２３１は、ピストンロッド２１３の周囲を囲む環状のシール部材である。ワイパー部２３１は閉塞部３０６に固定されている。ワイパー部２３１の内周部は、ピストンロッド２１３の外周部に接触している。
【００５４】
オイルスリンガ２３２は環状の板部材である。オイルスリンガ２３２は、ワイパー部２３１とリアヘッド２１７との間にてピストンロッド２１３に固定される。
【００５５】
第１圧縮ステージ２０１は、第１シール部２４１と第２シール部２４２とを有している。第１シール部２４１は、圧縮室２２１，２２２間における対象ガスの流通を防ぐために設けられている。第２シール部２４２は、圧縮室２２１からクロスガイド３０３内への対象ガスの漏出を防ぐために設けられている。
【００５６】
第１シール部２４１は、ピストン２１２の外周部に装着された複数のピストンリング２４３（ピストンリング群）によって構成される。すなわち、第１シール部２４１は、ピストンリング２４３の外周部がシリンダ部２１１（より正確には、図略のシリンダライナ）に接触することにより、ピストン２１２とシリンダ部２１１の内面との間をシールする接触式のシール部材である。また、第１シール部２４１は、ピストンリング２４３に潤滑油が供給されない無給油式（換言すれば、無潤滑式）のシール部材でもある。なお、ピストン２１２とシリンダ部２１１の内面との接触を防止するためのライダーリングは図示していない。
【００５７】
第１圧縮ステージ２０１では、ピストンリング２４３がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）または変性ＰＴＦＥを主成分とする材料を用いて形成される。第２ないし第４圧縮ステージ２０２〜２０４においても同様である。
【００５８】
第２シール部２４２の概略的な断面が、図３に示されている。図２および図３に示されるように、第２シール部２４２はいわゆるロッドパッキンであり、複数のケース部２４４と、複数のリング部２４９と、押さえ部２９４とを含んでいる。ケース部２４４およびリング部２４９は、リアヘッド２１７内に配置されたピストンロッド２１３の周囲を囲んでいる。
【００５９】
複数のケース部２４４はリアヘッド２１７とピストンロッド２１３との間において、凹部に収容されている。
【００６０】
ケース部２４４は、略円形の底部２５１と、底部２５１の外縁から圧縮室２２１側へ突出した周壁部２５２とを含んでいる。底部２５１の略中央には、ピストンロッド２１３が挿通される貫通孔が形成されている。ケース部２４４の内側にはリング部２４９が収容される。
【００６１】
押さえ部２９４は、ケース部２４４よりもクランク機構側に位置する。押さえ部２９４は図略のボルト等によりリアヘッド２１７に固定される。
【００６２】
複数のリング部２４９は、ピストンロッド２１３の軸方向に沿って並ぶ。リング部２４９の内周部は、ピストンロッド２１３の外周部に接触する。すなわち、第２シール部２４２は接触式のシール部材として、ピストンロッド２１３とリアヘッド２１７との間をシールしている。また、第２シール部２４２は、リング部２４９に潤滑油が供給されない無給油式（換言すれば、無潤滑式）のシール部材でもある。
【００６３】
本実施形態では、リング部２４９は、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）または変性ＰＴＦＥを主成分とする材料を用いて形成される。第２ないし第４圧縮ステージ２０２〜２０４においても同様である。
【００６４】
第２〜第４圧縮ステージ２０２〜２０４は、ピストン２１２の直径およびシリンダ部２１１の内径が第１圧縮ステージ２０１よりも小さい点を除いて、第１圧縮ステージ２０１とほぼ共通している。すなわち、第２〜第４圧縮ステージ２０２〜２０４では、それぞれの第１シール部２４１および第２シール部２４２が接触式かつ無給油式である。また、第２〜第４圧縮ステージ２０２〜２０４はダブルアクティング構造である。
【００６５】
第５圧縮ステージ２０５では、第１〜第４圧縮ステージ２０１〜２０４よりもピストン２１２の直径およびシリンダ部２１１の内径が小さい。第５圧縮ステージ２０５のシリンダ部２１１内では、第１圧縮ステージ２０１と同様に、ピストン２１２を挟んでクランク機構とは反対側の空間に圧縮室２２２が形成されている。
【００６６】
一方、ピストン２１２を挟んでクランク機構側の空間には、吸込弁が取り付けられる位置に当該吸込弁を介在させることなく管部材１１９が接続されている。管部材１１９は、第５圧縮ステージ２０５の吸込側においてステージ接続流路１１３に接続されている。その結果、シリンダ部２１１のピストン２１２を挟んでクランク機構側の空間は、ステージ接続流路１１３と常に連通した状態となる。すなわち、当該空間は対象ガスを圧縮するために用いられない非圧縮室２２３となっている。このように、第５圧縮ステージ２０５は、他の圧縮ステージ２０１〜２０４とは異なり、ピストン２１２の一方側の空間のみが圧縮室２２２とされるシングルアクティング構造である。
【００６７】
第５圧縮ステージ２０５では、第２〜第５圧縮ステージ２０２〜２０５の中で最も高い圧力を受けるので、そのシリンダ部２１１は鍛造材によって形成されている。
【００６８】
第５圧縮ステージ２０５は、第１シール部２４１および第２シール部２４２を有する。第５圧縮ステージ２０５の第１シール部２４１は、第１圧縮ステージ２０１と同様に複数のピストンリング２４３（ピストンリング群）によって構成された接触式のシール部材であり、ピストン２１２とシリンダ部２１１の内面との間をシールする。また、第１シール部２４１は無給油式（すなわち、ピストンリングに潤滑油が供給されない構造）でもある。ピストンリング２４３は、ポリイミド（ＰＩ）およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のうち少なくとも一方を主成分とする、または、これの一方若しくは両方とＰＴＦＥ若しくは変性ＰＴＦＥとを混合したものを主成分とする材料を用いて形成されている。このような主成分の材料を用いることにより、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のみを主成分とするピストンリングよりも大きな曲げ強さ（ヤング率）を有する。代替的に、ピストンリング２４３は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のみを主成分とするピストンリングよりも大きな曲げ強さ（ヤング率）を有している他のエンジニアリングプラスチック（たとえば、ポリアミド（ＰＡ））を主成分とする材料を用いて形成されてもよい。更に代替的に、ピストンリング２４３は、炭素繊維を成型することによって形成されてもよい。これらの代替的な材料も、ポリイミド（ＰＩ）およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のうち少なくとも一方を主成分とする、または、これの一方若しくは両方とＰＴＦＥ若しくは変性ＰＴＦＥとを混合したものを主成分とする材料を用いて形成されたピストンリング２４３と同様に、高いシール性能および高い耐久性能を有する。後述のリング部２４９についても同様である。
【００６９】
第５圧縮ステージ２０５の第２シール部２４２は、第１圧縮ステージ２０１と同様にリング部２４９の内周部が、ピストンロッド２１３の外周部に接触する接触式のシール部材である。第２シール部２４２は無給油式（すなわち、リング部２４９に潤滑油が供給されない構造）でもある。
【００７０】
リング部２４９は、ピストンリング２４３と同様に、ポリイミド（ＰＩ）およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のうち少なくとも一方を主成分とする材料を用いて形成されている。代替的に、リング部２４９は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）よりも大きな曲げ強さ（ヤング率）を有している他のエンジニアリングプラスチック（たとえば、ポリアミド（ＰＡ））を主成分とする材料を用いて形成されてもよい。更に代替的に、リング部２４９は、炭素繊維を成型することによって形成されてもよい。これらの代替的な材料も、ポリイミド（ＰＩ）およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のうち少なくとも一方を主成分とする材料を用いて形成されたリング部２４９と同様に、高いシール性能および高い耐久性能を有する。
【００７１】
第５圧縮ステージ２０５では、第２シール部２４２のケース部２４４およびリング部２４９の組の数が第１圧縮ステージ２０１よりも多い。これにより、第５圧縮ステージ２０５における第２シール部２４２の軸方向の長さは、第１圧縮ステージ２０１よりも長くなり、第２シール部２４２の一部はリアヘッド２１７からクランク機構側に突出している。第５圧縮ステージ２０５では、第２シール部２４２のシール領域が第１圧縮ステージ２０１よりも大きいことから、より高圧の対象ガスをシールすることが可能となる。第５圧縮ステージ２０５の他の構造は、第１圧縮ステージ２０１と同様である。
【００７２】
第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５では、力の不釣り合いを低減するためピストン２１２及びピストンロッド２１３の重量と対応するクロスヘッドの重量の合計は略等しくされる。なお、ウェイトを追加することによりクロスヘッドの重量が調整されてもよい。
【００７３】
複数のダンパーはそれぞれ流路１１０上に設けられた耐圧容器である。これらのダンパーの容積は、流入する対象ガスの圧力変動を低減するのに十分な大きさに設定されている。ダンパー２６１，２６２は２つの分岐部１１１Ａ，１１１Ｂにそれぞれ設けられており、第１圧縮ステージ２０１に近接する。２つの第１圧縮ステージ２０１の吸込圧力の変動を抑制する。
【００７４】
分岐部１１３Ａ，１１３Ｂの下流端に、別の１つのダンパー２６３が設けられている。ダンパー２６３には、２つの第１圧縮ステージ２０１で圧縮された対象ガスが流入する。ダンパー２６３は第１圧縮ステージ２０１に近接し、第１圧縮ステージ２０１の吐出圧力の変動を抑制する。また、ダンパー２６３は２つに分けられていてもよい。
【００７５】
ダンパー２６３の下流側には、さらに別のダンパー２６４が設けられている。ダンパー２６４は第２圧縮ステージ２０２に近接し、第２圧縮ステージ２０２の吸込圧力の変動を抑制する。このように、ステージ接続流路１１３における第１圧縮ステージ２０１と第２圧縮ステージ２０２との間の流路区間には、２つのダンパー２６３，２６４が設けられる。ダンパー２６３，２６４間の距離（ステージ接続流路１１３に沿った距離である。以下同様。）は、第１圧縮ステージ２０１とダンパー２６３との間の距離、および、第２圧縮ステージ２０２とダンパー２６４との間の距離よりも大きい。以下に説明する他の圧縮ステージ間においても、この距離の関係と同様の関係となるように２つのダンパーが配置される。
【００７６】
第２圧縮ステージ２０２と第３圧縮ステージ２０３との間の流路区間には、ダンパー２６５，２６６が設けられている。ダンパー２６５は第２圧縮ステージ２０２に近接し、第２圧縮ステージ２０２の吐出圧力の変動が抑制される。ダンパー２６６は第３圧縮ステージ２０３に近接し、第３圧縮ステージ２０３の吸込圧力の変動が抑制される。
【００７７】
第３圧縮ステージ２０３と第４圧縮ステージ２０４との間の流路区間には、第３圧縮ステージ２０３および第４圧縮ステージ２０４にそれぞれ近接するダンパー２６７，２６８が設けられる。ダンパー２６７，２６８により第３圧縮ステージ２０３の吐出圧力と第４圧縮ステージ２０４の吸込圧力の変動が抑制される。第４圧縮ステージ２０４と第５圧縮ステージ２０５との間の流路区間には、これらの圧縮ステージ２０４，２０５にそれぞれ近接するダンパー２７１，２７２が設けられ、第４圧縮ステージ２０４の吐出圧力と第５圧縮ステージ２０５の吸込圧力の変動が抑制される。
【００７８】
需要先接続流路１１４には、第５圧縮ステージ２０５に近接して残りの１つのダンパー２７３が配置されている。ダンパー２７３は、第５圧縮ステージ２０５の吐出圧力の変動を抑制する。
【００７９】
複数のクーラは、ステージ接続流路１１３および需要先接続流路１１４に設けられている。具体的には、クーラ２８１は、ダンパー２６３，２６４の間の流路区間に配置されている。別のクーラ２８２は、ダンパー２６５，２６６の間の流路区間に配置されている。さらに別のクーラ２８３は、ダンパー２６７，２６８の間の流路区間に配置されている。さらに別のクーラ２８４は、ダンパー２７１，２７２の間の流路区間に配置されている。残りのクーラ２８５は、需要先接続流路１１４においてダンパー２７３の下流側に配置されている。クーラ２８１〜２８５は、第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５によって圧縮された対象ガスをそれぞれ冷却するために設けられている。
【００８０】
圧縮機ユニット１００は、需要先へ供給される対象ガスの圧力や流量を調整するための制御や圧縮機５００の停止時において流路１１０を脱圧するための制御を行うように構成されている。これらの制御に用いられる制御関連部位が以下に説明される。
【００８１】
需要先へ供給される対象ガスの圧力や流量を調整するために、圧縮機ユニット１００は、バイパスライン４１１と、制御弁４１２と、圧力センサ４１３と、制御部４１４とを有している。バイパスライン４１１は、ステージ接続流路１１３においてクーラ２８４と第５圧縮ステージ２０５の吸込側のダンパー２７２との間から分岐し、貯槽接続流路１１１に接続されている。すなわち、バイパスライン４１１は、第１〜第４圧縮ステージ２０１〜２０４およびダンパー２６１〜２６８，２７１を跨いで、第１圧縮ステージ２０１の上流側に対象ガスを戻すように構成されている。制御弁４１２は、バイパスライン４１１に設けられている。圧力センサ４１３は、クーラ２８４とダンパー２７２との間に取り付けられ、第５圧縮ステージ２０５の吸込側における対象ガスの圧力を検出する。
【００８２】
圧力センサ４１３および制御弁４１２には、制御部４１４に電気的に接続されている。制御部４１４は、圧力センサ４１３で取得された圧力に基づいて制御弁４１２の開度を制御する。なお、制御部４１４はソフトウェアとして構築されてもよく、専用回路で構築されてもよい。
【００８３】
圧縮機ユニット１００は脱圧制御のために、脱圧ライン４１５と、２つの開閉弁４１６，４１７と、逆止弁４１８とを有している。逆止弁４１８は、最終の圧縮ステージである第５圧縮ステージ２０５の吐出側流路（すなわち、需要先接続流路１１４）に設けられる。開閉弁４１６は、逆止弁４１８よりも下流側に設けられている。開閉弁４１６の開度は、制御部４１４からの指令信号の受信に応じて制御される。脱圧ライン４１５は、逆止弁４１８の下流側且つ開閉弁４１６の上流側において、需要先接続流路１１４から分岐している。脱圧ライン４１５の先端は、大気開放されていてもよいし、脱圧ライン４１５を通じて圧縮機ユニット１００から放出された対象ガスを燃焼するフレア設備に接続されていてもよい。開閉弁４１７は、脱圧ライン４１５に設けられている。開閉弁４１７の開度は、制御部４１４からの指令信号の受信に応じて制御される。圧縮機ユニット１００の駆動時には、通常、開閉弁４１７は閉じられている。
【００８４】
圧縮機ユニット１００の動作および対象ガスの流れが以下に説明される。
【００８５】
モータ３０２が作動すると、クランク機構のクロスヘッドが直線的に往復動する。クロスヘッドの動力は、第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５のピストンロッド２１３を介して、第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５のピストン２１２に伝達される。この結果、これらのピストン２１２も直線的に往復動する。
【００８６】
このとき、各圧縮ステージ２０１〜２０５では、クランク機構に用いられた潤滑油がピストンロッド２１３の外周部を伝ってシリンダ部２１１に移動しようとする。しかし、ワイパー部２３１の内周部は、ピストンロッド２１３の外周部に接触しているので、クランクケース３０１から流出しようとした潤滑油の多くは、ワイパー部２３１によって掻き取られる。これにより、シリンダ部２１１への潤滑油の進入が抑制される。
【００８７】
さらに、ピストンロッド２１３のワイパー部２３１よりもシリンダ部２１１側には、オイルスリンガ２３２が設けられている。これにより、ごく微量の潤滑油がワイパー部２３１を超えたとしてもオイルスリンガ２３２により潤滑油の進入が阻止される。
【００８８】
第１〜第４圧縮ステージ２０１〜２０４では、ピストン２１２の往復動に伴って２つの圧縮室２２１，２２２での対象ガスの吸込および吐出が交互に繰り替えされる。第５圧縮ステージ２０５では１つの圧縮室２２２での対象ガスの吸込および吐出が行なわれる。各圧縮ステージ２０１〜２０５から吐出された対象ガスはクーラ２８１〜２８５を通過することにより冷却される。
【００８９】
圧縮機５００が作動している間、圧力センサ４１３は、第５圧縮ステージ２０５の吸込圧力を検出している。検出された圧力は制御部４１４へと出力される。制御部４１４は、取得された圧力に基づき、第５圧縮ステージ２０５の吸込圧力が略一定となるように制御弁４１２の開度を制御する。第５圧縮ステージ２０５では、第１〜第４圧縮ステージ２０１〜２０４で昇圧された１００ｂａｒ〜１５０ｂａｒ程度の対象ガスが、さらに３００ｂａｒ程度まで昇圧されることから、第１シール部２４１の摩耗が進行しやすく、処理量低下による圧力変動が生じやすい。これに対して、圧縮機ユニット１００では、バイパスライン４１１を用いて第５圧縮ステージ２０５の吸込圧力が略一定となるように制御されるため安定した運転を継続することができる。
【００９０】
圧縮機５００の停止時には、圧縮機ユニット１００に対する脱圧処理を要求する外部信号が制御部４１４に入力される。外部信号は、作業者の操作に応じて生成されてもよいし、圧縮機ユニット１００の状態を監視しているセンサが圧縮機ユニット１００の異常を検出したときに生成されてもよい。制御部４１４は、圧縮機ユニット１００の下流側にある設備の外部信号の受信に応じて、開閉弁４１６を閉じるための指令信号および開閉弁４１７を開くための指令信号を生成する。これらの指令信号は、開閉弁４１６，４１７へそれぞれ出力される。開閉弁４１６は、指令信号に応じて閉じる一方で、開閉弁４１７は、指令信号に応じて開く。
【００９１】
開閉弁４１７が開放されることにより、第５圧縮ステージ２０５内の対象ガスは脱圧ライン４１５を介して排出される。第５圧縮ステージ２０５と脱圧ライン４１５との間に逆止弁４１８が設けられることにより、脱圧ライン４１５から第５圧縮ステージ２０５への逆流が防止される。さらに、開閉弁４１６が閉じられているため需要先から対象ガスが逆流することも防止される。脱圧ライン４１５に流入した対象ガスは大気中に放出されたり、フレア設備で燃焼されたりする。なお、圧縮機ユニット１００では、第１〜第４圧縮ステージ２０１〜２０４内の対象ガスも脱圧ライン４１５により脱圧されてもよい。また、第１〜第４圧縮ステージ２０１〜２０４に別の脱圧ラインが設けられてもよい。
【００９２】
以上、本実施形態に係る圧縮機ユニット１００について説明したが、従来、船舶内にてボイルオフガスをエンジン等の需要先に供給する圧縮機では、特開２０１８−１２８０３９号公報に示されるように、給油式の圧縮機が用いられ、当該圧縮機から吐出されたボイルオフガスに含まれる潤滑油はセパレータ等により回収されていた。これに対し、圧縮機５００では、全ての圧縮ステージ２０１〜２０５において第１および第２シール部２４１，２４２を無給油式とすることにより、そもそも対象ガス中に油が混入してしまうことが防止される。さらに、ワイパー部２３１およびオイルスリンガ２３２によってクランク機構の潤滑に用いられた潤滑油がシリンダ部２１１へ進入することが防止され、より確実に対象ガスを清浄に保つことができる。
【００９３】
さらに、第１および第２シール部２４１，２４２が接触式とされることから、シール性を向上することができる。特に、最終の圧縮ステージである第５圧縮ステージ２０５では、１００ｂａｒ〜１５０ｂａｒの対象ガスを３００ｂａｒまで昇圧する高圧環境下となることから、第１および第２シール部２４１，２４２が接触式であることが好ましい。
【００９４】
このように、圧縮機５００では、第１及び第２シール部２４１，２４２に無給油式かつ接触式のシール部材を用いることで信頼性を向上することができる。
【００９５】
圧縮機５００では、最も高圧の環境下で駆動される第５圧縮ステージ２０５はシングルアクティング構造とすることで、第２シール部２４２の負荷を軽減し、かつ、他の圧縮ステージ２０１〜２０４はダブルアクティング構造とすることで対象ガスの処理量を確保することができる。
【００９６】
第５圧縮ステージ２０５では、圧縮室２２２と第２シール部２４２との間に非圧縮室２２３が設けられるため、第２シール部２４２の負荷をより低減することができる。並列に配置された２つの第１圧縮ステージ２０１によって対象ガスを圧縮することにより、対象ガスの処理量をより確保することができる。
【００９７】
圧縮機５００では、従来技術とは異なり、シール部への給油は不要とされるので、給油のための付帯設備が必要とされない。その結果、給油式の圧縮機に比べて、圧縮機ユニット１００内のレイアウトを簡素化することができる。
【００９８】
ワイパー部２３１が取り付けられたクランクケース３０１の内圧は、大気圧に略等しい。ワイパー部２３１よりピストン２１２側の空間（すなわち、クロスガイド３０３の内部空間）には、大気圧に略等しい圧力の不活性ガスが供給されている。したがって、ワイパー部２３１の前後の圧力差は略ゼロである。これにより、圧力差に起因するワイパー部２３１の変形を抑制することができ、ワイパー部２３１のシール性能を長期間に亘って発揮することができる。加えて、第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５の全てにおいて、ワイパー部２３１の周囲における圧力差が略ゼロであるので、第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５のワイパー部２３１は、共通の部材を用いて形成され得る。
【００９９】
第５圧縮ステージ２０５では、第１シール部２４１および第２シール部２４２に用いられるピストンリング２４３およびリング部２４９は、ポリイミド（ＰＩ）およびポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）のうち少なくとも一方を主成分とする、または、これの一方若しくは両方とＰＴＦＥ若しくは変性ＰＴＦＥとを混合したものを主成分とする材料を用いて形成されている。これらの材料は、ＰＴＦＥのみをを主成分とする材料に比べて硬質であるので、高圧環境下であっても、第１シール部２４１および第２シール部２４２は変形しにくく、長期間に亘って優れたシール性能を有することができる。
【０１００】
ダンパー２６１〜２６８，２７１〜２７３がそれぞれ、第１〜〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５の吸込側および吐出側の近傍に設けられることにより、対象ガスの圧力変動が効果的に抑制される。これにより、圧力変動に起因する圧縮機ユニット１００の振動が抑制される。
【０１０１】
ステージ接続流路１１３におけるバイパスライン４１１の上流端（バイパスライン４１１内の流れ方向における上流側の端部）の接続位置は、ダンパー２７１，２７２の間である。これにより、バイパスライン４１１の上流端の接続位置が、第４圧縮ステージ２０４とダンパー２７１との間である場合や、第５圧縮ステージ２０５とダンパー２７２との間である場合に比べて、第４圧縮ステージ２０４の吐出圧力や第５圧縮ステージ２０５の吸込圧力の変動の影響をバイパスライン４１１に受けにくくなる。
【０１０２】
また、貯槽接続流路１１１におけるバイパスライン４１１の下流端（バイパスライン４１１内の流れ方向における下流側の端部）の接続位置は、第１圧縮ステージ２０１の吸込側のダンパー２６１，２６２よりも上流側である。バイパスライン４１１の下流端の接続位置が、第１圧縮ステージ２０１とダンパー２６１との間に位置する場合に比べて、第１圧縮ステージ２０１の吸込圧力の変動の影響をバイパスライン４１１に受けにくくなる。
【０１０３】
図１に示す圧縮機ユニット１００では、脱圧制御は制御部４１４とは別の制御部により行われてもよい。脱圧処理の他の手法として、需要先の圧力を下げるため開閉弁４１６が開放された状態が維持されてもよい。なお、流路１１０からの脱圧ライン４１５の分岐部の上流において、逆止弁４１８が設けられているので、需要先から圧縮機ユニット１００に向かう対象ガスの流れが防止される。
【０１０４】
図４はバイパスラインの他の例を示す図である。ステージ接続流路１１３におけるバイパスライン４１１の上流端は、第４圧縮ステージ２０４の吐出側のダンパー２７１とクーラ２８４との間において流路１１０から分岐してもよい。
【０１０５】
図５はバイパスラインのさらに他の例を示す図である。バイパスライン４１１の上流端は、第４圧縮ステージ２０４の吐出側のダンパー２７１に直接接続されていてもよい。
【０１０６】
図６はバイパスラインのさらに他の例を示す図である。図６では、２つのバイパスライン４２１，４２２を用いて、需要先へ供給される対象ガスの圧力や流量が制御される。圧縮機ユニット１００Ａの他の構成は圧縮機ユニット１００と同様である。
【０１０７】
ステージ接続流路１１３におけるバイパスライン４２１の上流端（バイパスライン４１１内の流れ方向における上流側の端部）の接続位置は、第５圧縮ステージ２０５の吸込側のダンパー２７２とクーラ２８４との間である。また、ステージ接続流路１１３におけるバイパスライン４１１の下流端（バイパスライン４１１内の流れ方向における下流側の端部）の接続位置は、第３圧縮ステージ２０３の吸込側のダンパー２６６とクーラ２８２との間である。バイパスライン４２１と第５圧縮ステージ２０５の吸込側のダンパー２７２との間には圧力センサ４１３が設けられる。
【０１０８】
ステージ接続流路１１３におけるバイパスライン４２２の上流端の接続位置は、第３圧縮ステージ２０３の吸込側のダンパー２６６とクーラ２８２との間である。また、貯槽接続流路１１１におけるバイパスライン４１１の下流端の接続位置は、第１圧縮ステージ２０１の吸込側のダンパー２６１，２６２よりも上流側である。バイパスライン４２２と第２圧縮ステージ２０２の吐出側のダンパー２６５との間には圧力センサ４１９が設けられる。
【０１０９】
制御弁４２３は、バイパスライン４２１に取り付けられている。制御弁４２４は、バイパスライン４２２に取り付けられている。
【０１１０】
制御部４１４では、圧力センサ４１３から取得された圧力に基づいて第５圧縮ステージ２０５の吸込圧力が略一定となるように制御弁４２３の開度が制御される。また、圧力センサ４１９から取得された検出値に基づいて第３圧縮ステージ２０３の吸込圧力が略一定となるように制御弁４２４の開度が制御される。
【０１１１】
図６に示す圧縮機ユニット１００Ａでは、第１圧縮ステージ２０１の吸込側と第５圧縮ステージ２０５の吐出側との間で非常に大きな圧力差（約３００ｂａｒ）が生じているが、２つのバイパスライン４２１，４２２を用いることにより２段階で圧力を制御することができ、圧力の変動をより効果的に抑制することが可能となる。
【０１１２】
以上に説明したように、圧縮機ユニット１００，１００Ａでは、第１圧縮ステージ２０１〜第５圧縮ステージの全ての第１シール部２４１および第２シール部２４２が無給式であることから、バイパスライン４１１を流れる対象ガスに潤滑油は混入する虞がないため、バイパスラインの上流端および下流端の接続位置、並びに、バイパスラインの数を任意に設定することができる。
【０１１３】
上述の実施形態に関して、対象ガスは、単一の需要先に供給されている。しかしながら、対象ガスは、複数の需要先に供給されてもよい。３つの需要先に対象ガスを供給するように構成された圧縮機ユニット１００Ｂが、図７に示されている。図１および図７を参照して、圧縮機ユニット１００Ｂが説明される。
【０１１４】
図７に示す第５圧縮ステージ２０５の吐出側の流路（需要先接続流路１１４）に「需要先１」が繋がる。需要先１は船舶のエンジンである。ステージ接続流路１１３における第４圧縮ステージ２０４と第５圧縮ステージ２０５との間の流路区間から伸びる供給管４３１に「需要先２」が繋がる。需要先２は対象ガスを再液化する液化装置である。液化装置は、再液化された対象ガスがＬＮＧ貯槽１０１に戻るようにＬＮＧ貯槽１０１に図略の管部材を用いて接続される。ステージ接続流路１１３における第２圧縮ステージ２０２と第３圧縮ステージ２０３との間の流路区間から伸びる供給管４３２に「需要先３」が繋がる。需要先３は船舶に搭載された発電機である。
【０１１５】
ＬＮＧ貯槽１０１から需要先１へ供給される対象ガスの処理に用いられる構造は、図１を参照して説明された圧縮機ユニット１００と同一である。
【０１１６】
圧縮機ユニット１００Ｂは、圧縮機ユニット１００のバイパスライン４１１に代えて、バイパスライン４３３，４３４，４３５を有している。
【０１１７】
バイパスライン４３３は第５圧縮ステージ２０５およびその前後のダンパー２７２，２７３を跨ぐ。バイパスライン４３４は第３および第４圧縮ステージ２０３，２０４、並びに、それらの前後のダンパー２６６〜２６８，２７１を跨ぐ。バイパスライン４３５は第１および第２圧縮ステージ２０１，２０２、並びに、ダンパー２６１〜２６５を跨ぐ。
【０１１８】
制御弁４３６，４３７，４３８はそれぞれバイパスライン４３３，４３４，４３５に取り付けられている。制御弁４３６，４３７，４３８は制御部４１４に接続されている。
【０１１９】
制御部４１４により、圧力センサ４１３の検出値に基づいて第５圧縮ステージ２０５の吐出圧力が一定となるように制御弁４３６の開度が制御される。同様に、圧力センサ４４１の検出値に基づき第５圧縮ステージ２０５の吸込圧力が一定となるように制御弁４３７の開度が制御がされる。圧力センサ４４２の検出値に基づき第３圧縮ステージ２０３の吸込圧力が一定となるように制御弁４３８の開度が制御される。
【０１２０】
圧縮機ユニット１００Ｂは、３つの需要先１〜３に流入する対象ガスの圧力を調整可能とするために、３つのバイパスライン４３３，４３４，４３５、および、これらに設けられた制御弁４３６，４３７，４３８を有することにより、需要先に適した流量および／又は圧力を得ることができる。
【０１２１】
図８は圧縮機ユニットの他の例を示す図である。圧縮機ユニット１００Ｃでは、ステージ接続流路１１３における各圧縮ステージ２０１〜２０５の間の流路区間の脈動を無視できる場合は、ダンパーは１つであってもよい。これにより圧縮機ユニット１００Ｃを廉価に製造可能である。
【０１２２】
図９は第５圧縮ステージ２０５の第２シール部２４２の他の例を示す図である。押さえ部２９４には、シール部２４９等を冷却するための冷却流体が供給される貫通孔２９５が形成されている。本実施形態では、冷却流体は水である。冷却流体は不凍液でもよい。貫通孔２９５は、ピストンロッド２１３が挿通された貫通孔から半径方向にずれた位置に形成されている。
【０１２３】
最も上側のケース部２４４を除いて、ケース部２４４には、冷却流体が流れるケース冷却流路２９０が形成されている。
【０１２４】
ケース冷却流路２９０は、圧縮室２２１側に向いたケース部２４４の面に形成された環状溝２９１と、環状溝２９１に繋がるように軸方向にケース部２４４を貫通した貫通孔２９２とを含んでいる。半径方向における貫通孔２９２の形成位置は、押さえ部２９４の貫通孔２９５の形成位置に対応している。
【０１２５】
最も下側のケース部２４４の環状溝２９１は排出路（図９で破線にて示す。）に連通している。
【０１２６】
冷却流体は押さえ部２９４の貫通孔２９５に供給されると、環状溝２９１に流入してケース部２４４を冷却し、排出路を通じて排出される。これにより、リング部２４９とピストンロッド２１３との間に生じた摩擦熱が除去される。その結果、第２シール部２４２は潤滑油が供給されなくとも、長期間に亘って優れたシール性能を維持することができる。
【０１２７】
この第２シール部２４２の構造は、第１ないし第４圧縮ステージ２０１〜２０４に適用されてもよい。なお、図９の第２シール部２４２では、最も上側のケース部２４４に環状溝２９１が形成されてもよい。
【０１２８】
図１０ないし図１２は第５圧縮ステージ２０５のシリンダ部２１１の他の例を示す図である。図１０は、シリンダ部２１１の概略的な平面図である。図１１は、図１０のＡ−Ａ線に沿うシリンダ部２１１の概略的な断面図である。図１２は、シリンダ部２１１の軸上でＡ−Ａ線に直交するＢ−Ｂ線に沿うシリンダ部２１１の概略的な断面図である。図２、図１０〜図１２を参照して、シリンダ部２１１が説明される。
【０１２９】
シリンダ部２１１は、フロントヘッド２１８と、ピストン２１２が収容された筒部２１６と、筒部２１６の外側面に取り付けられた２つのジャケット５２６と、図３と同様のリアヘッド２１７を有する。図１０に示すように、筒部２１６は、平面視において略矩形状の平面形状を有している。フロントヘッド２１８および筒部２１６の周面は、一対の第１面５２３（図１０の左右の面）と、第１面５２３に略直交する一対の第２面５２４（図１０の上下の面）とを含んでいる。
【０１３０】
筒部２１６には、一対の第１面５２３を貫通する複数の第１貫通孔５４１および複数の第２貫通孔５４２が形成されている。第１貫通孔５４１および第２貫通孔５４２の両端は、一対の第１面５２３において開口している。第１貫通孔５４１は、ピストン２１２が収容された収容空間と一方の（図１０の上側の）第２面５２４との間を通過している。第２貫通孔５４２は、ピストン２１２を挟んで第１貫通孔５４１とは反対側の位置し、ピストン２１２が収容された収容空間と一方の（図１０の下側の）第２面５２４との間を通過している。
【０１３１】
図１１に示すように、複数の第１貫通孔５４１および複数の第２貫通孔５４２の存在領域は、第１シール部２４１（すなわち、複数のピストンリング２４３）の存在領域の一部と径方向において重なる。
【０１３２】
図１０に示すように、シリンダ部２１１は一対の第１面５２３に固定された一対のジャケット５２６を有している。これらのジャケット５２６それぞれは、対応する第１面５２３から離間した位置に配置された底壁部５２７と、底壁部５２７の外周縁から対応する第１面５２３に向けて突出した周壁部５２８とを有している。周壁部５２８の先端縁面は、対応する第１面５２３に当接している。周壁部５２８および第１面５２３の当接部位は、シール材料によってシールされている。
【０１３３】
シリンダ部２１１では、第１面５２３、周壁部５２８および底壁部５２７によって囲まれた流路５２９が形成される。流路５２９は第１貫通孔５４１および第２貫通孔５４２と連通する。
【０１３４】
圧縮機５００では、流路５２９、複数の第１貫通孔５４１および複数の第２貫通孔５４２により第１シール部２４１（およびピストン２１２）を周方向に囲むシリンダ冷却流路部５４０が形成される。一対のジャケット５２６のうち一方には、流路５２９へ冷却流体を供給するための供給路（図示せず）が形成されている。他方のジャケット５２６には、第１シール部２４１の冷却後の冷却流体を排出するための排出路（図示せず）が形成されている。圧縮機５００の駆動時には、冷却流体は供給路を通じて一方のジャケット５２６の流路５２９に供給され、第１貫通孔５４１および第２貫通孔５４２を通過した後、他方のジャケット５２６の流路５２９に流入して排出路より排出される。
【０１３５】
シリンダ冷却流路部５４０が第１シール部２４１を全周に亘って冷却することにより第１シール部２４１において発生した熱を効率よく除去することができる。その結果、第１シール部２４１は、潤滑油が供給されなくとも、長期間に亘って優れたシール性能を維持することができる。
【０１３６】
上記の構成によれば、筒部２１６に直接的に第１貫通孔５４１および第２貫通孔５４２を設けることで、ピストン２１２に近い位置に冷却流体を流すことができ、冷却効率をより向上することができる。
【０１３７】
図１３は第５圧縮ステージ２０５に係るシリンダ冷却流路部５４０の他の例を示す概略的な平面図である。図１４は、シリンダ部２１１の概略的な縦断面図である。シリンダ冷却流路部５４０は、ジャケット５２６を用いることなく形成されてもよい。
【０１３８】
図１３に示すように、シリンダ冷却流路部５４０は、複数の第１貫通孔５４１、複数の第２貫通孔５４２、複数の第３貫通孔５４３、複数の第４貫通孔５４４、および、複数の軸方向流路部５３２を備える。複数の第１貫通孔５４１は一対の第１面５２３を貫通するように形成される。複数の第２貫通孔５４２は、ピストン２１２を挟んで第１貫通孔５４１とは反対側に位置し、一対の第１面５２３を貫通する。複数の第３貫通孔５４３は一対の第２面５２４を貫通するように形成される。複数の第４貫通孔５４４は、ピストン２１２を挟んで第３貫通孔５４３とは反対側に位置し、一対の第２面５２４を貫通する。第１ないし第４貫通孔５４１〜５４４の開口は封止部材５３３により塞がれている。シリンダ冷却流路部５４０では、１組の第１ないし第４貫通孔５４１〜５４４により第１シール部２４１（およびピストン２１２）を囲む流路が形成される。図１４に示すように、当該流路は軸方向流路部５３２により、軸方向における別の流路と相互に連通されている。冷却流体は、図略の供給路よりシリンダ冷却流路部全体を流れ、図略の排出路より排出される。軸方向流路部５３２の一端若しくは両端は、シリンダ部２１１の上面又は下面を貫通し、シールされている。
【０１３９】
シリンダ部２１１は、ジャケット５２６を有していないので、ジャケット５２６の分だけ、図１０を参照して説明されたシリンダ部２１１よりも小型化される。
【０１４０】
図１０〜図１４に示されるシリンダ冷却流路部５４０は、ピストン２１２を囲むように環状に連続した流路で構成されている。しかしながら、必ずしも、環状に連続した流路でピストン２１２を囲む必要はなく、独立した複数の流路でピストン２１２を囲んでもよい。すなわち、略矩形状のシリンダ部の４つの外側面（第１面５２３および第２面５２４に相当する面）それぞれに対応する独立の流路が形成されてもよい。例えば、図１５に示すように、シリンダ冷却流路部５４０は、２つのジャケット５２６により形成された２つの流路５２９と、２つの流路５２９とは独立した複数の第１貫通孔５４１および複数の第２貫通孔５４２により形成されてもよい。
【０１４１】
図１０〜図１５を参照して説明されたシリンダ部２１１の構造は、第５圧縮ステージ２０５以外の圧縮ステージ２０１〜２０４に適用されてもよい。また、シリンダ部２１１では、第１シール部２４１を十分冷却することができるのであれば、第１〜第４貫通孔５４１〜５４４の数は１でもよい。
【０１４２】
図１６は第５圧縮ステージ２０５のシリンダ部２１１の他の構造を示す図である。シリンダ部２１１では、リアヘッド２１７が省略し、第２シール部２４２が筒部２１６の開口端を塞いでもよい（すなわち、リアヘッド２１７の役割を兼ねてもよい）。他の圧縮ステージ２０１〜２０４のシリンダ部２１１も図１６と同様の構造が採用されてよい。
【０１４３】
図１７は圧縮機５００の他の例を示す図である。圧縮機５００では、第５圧縮ステージ２０５Ｅ（最終の圧縮ステージ）および第４圧縮ステージ２０４Ｅ（１つ前の圧縮ステージ）がタンデム構造とされてもよい。
【０１４４】
第４圧縮ステージ２０４Ｅは、第５圧縮ステージ２０５Ｅよりもクランク機構側に形成されている。第４圧縮ステージ２０４Ｅのシリンダ部２１１は、ピストンロッド２１３の軸方向に延びる筒部５１１と、クランク機構とは反対側において筒部５１１の開口端を閉じる上部５１２とを有している。上部５１２には、筒部５１１と略同軸の貫通孔が形成されている。クランク機構側の筒部５１１の開口端は、リアヘッド２１７によって閉じられている。リアヘッド２１７には、第２シール部２４２が固定されている。
【０１４５】
第４圧縮ステージ２０４Ｅのピストン５１３はピストンロッド２１３に接続されている。ピストン５１３の外周部には、複数のピストンリング２４３が装着され、これらのピストンリング２４３は、第４圧縮ステージ２０４Ｅの第１シール部２４１を形成している。
【０１４６】
シリンダ部２１１内においてピストン５１３を挟んでクランク機構とは反対側の空間は、第４圧縮ステージ２０４Ｅの圧縮室２２４ａとして用いられる。ピストン５１３を挟んでクランク機構側の空間は非圧縮室２２４ｂであり、非圧縮室２２４ｂには、第４圧縮ステージ２０４Ｅの吸込側の流路に開放されるように配管が接続される。なお、非圧縮室は吐出側に接続されてもよい。
【０１４７】
第５圧縮ステージ２０５Ｅのシリンダ部２１１は、筒部５１４とフロントヘッド５１５とを有している。筒部５１４は、第４圧縮ステージ２０４Ｅの上部５１２に設けられる。第５圧縮ステージ２０５Ｅの筒部５１４の内径は、第４圧縮ステージ２０４Ｅの筒部５１１の内径よりも小さい。
【０１４８】
第５圧縮ステージ２０５Ｅのピストン５１６は、第４圧縮ステージ２０４のピストン５１３と一体的に形成される。第５圧縮ステージ２０５Ｅのピストン５１６の直径は、第４圧縮ステージ２０４Ｅのピストン５１３の直径よりも小さい。ピストン５１６の外周部には、複数のピストンリング２４３が装着され、これらのピストンリング２４３は、第５圧縮ステージ２０５Ｅの第１シール部２４１を形成している。
【０１４９】
シリンダ部２１１内においてピストン５１６を挟んでクランク機構とは反対側の空間は、第５圧縮ステージ２０５Ｅの圧縮室２２５として用いられる。
【０１５０】
第４圧縮ステージ２０４Ｅおよび第５圧縮ステージ２０５Ｅがタンデム構造であるため、第２シール部２４２は、第４圧縮ステージ２０４Ｅおよび第５圧縮ステージ２０５Ｅに共通して用いられる。第４圧縮ステージ２０４Ｅのピストン５１３と第２シール部２４２との間の空間が非圧縮室２２４ｂとされるため、第２シール部２４２に加わる負荷が軽減される。
【０１５１】
図１８は第４および第５圧縮ステージ２０４Ｅ，２０５Ｅのタンデム構造の他の例を示す図である。第４圧縮ステージ２０４Ｅでは、ピストン５１３を挟んでクランク機構とは反対側の空間が非圧縮室２２４ｂとされ、ピストン５１３を挟んでクランク機構側の空間が圧縮室２２４ｃとして用いられる。また、図１９に示すように、第４圧縮ステージ２０４Ｅでは、ピストン５１３の両側の空間が圧縮室２２４ｄ，２２４ｅとされてもよい。
【０１５２】
図２０は圧縮機５００のさらに他の例を示す図である。第４圧縮ステージ２０４および第５圧縮ステージ２０５が１つのシリンダ部２１１により実現されてもよい。シリンダ部２１１では、ピストン２１２の前方および後方に吸込弁２１４および吐出弁２１５がそれぞれ設けられる。シリンダ部２１１内においてピストン２１２を挟んでクランク機構とは反対側の空間は、図１の第３圧縮ステージ２０３の吐出側の流路に接続されており、第４圧縮ステージ２０４の圧縮室２２４ｆとして機能する。
【０１５３】
また、シリンダ部２１１内においてピストン２１２を挟んでクランク機構側の空間は、圧縮室２２４ｆに接続されており、第５圧縮ステージ２０５の圧縮室２２５ａとして機能する。圧縮室２２４ｆ，２２５ａを繋ぐ流路上には、２つのダンパー２７１，２７２および当該ダンパー２７１，２７２の間に位置するクーラ２８４が設けられる。
【０１５４】
圧縮機５００では、第４圧縮ステージ２０４の圧縮室２２４ｆで対象ガスが圧縮されて吐出されると同時に第５圧縮ステージ２０５の圧縮室２２５ａに対象ガスが吸い込まれる。第４圧縮ステージ２０４の圧縮室２２４ｆで対象ガスが吸い込まれると同時に第５圧縮ステージ２０５の圧縮室２２５ａで対象ガスが圧縮されて吐出される。図２０に示す構成では、部品数が削減される。
【０１５５】
図２１は圧縮機ユニット１００のさらに他の例を示す図である。図２１に示すように、図１の開閉弁４１６は省略されてもよい。この場合、需要先接続流路１１４において、脱圧ライン４１５は逆止弁４１８よりも上流側に位置する。脱圧処理の際には、需要先内の対象ガスの逆流（圧縮機ユニット１００に向かう対象ガスの流れ）が逆止弁４１８によって防止される。図２１に示されている脱圧構造は、開閉弁４１６が設けられていない分だけ、図１を参照して説明された脱圧構造よりも簡素化されている。
【０１５６】
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１５７】
上述の第５圧縮ステージ２０５では、第１シール部２４１の主たるシール機能がピストンリング２４３とシリンダ部２１１との接触によって実現されるのであれば、一部にラビリンス等の非接触式シール構造を有するものが用いられてもよい。第２シール部２４２についても同様である。第１ないし第４圧縮ステージ２０１〜２０４の第１シール部２４１および第２シール部２４２においても同様である。また、確実にシール機能を果たすことができるのであれば、第５圧縮ステージ２０５を除く圧縮ステージ２０１〜２０４の全て又は一部において、第１および第２シール部２４１，２４２が非接触式のみのシール構造（たとえば、ラビリンスシール）とされてもよい。
【０１５８】
第１ないし第４圧縮ステージ２０１〜２０４のピストンリング２４３は、第５圧縮ステージ２０５のピストンリング２４３と同じ材料のものが用いられてもよい。第２シール部２４２のリング部２４９においても同様である。
【０１５９】
図２に示す第５圧縮ステージ２０５では、フロントヘッド２１８とピストン２１２との間の空間を圧縮室２２２として利用しているが、リアヘッド２１７とピストン２１２との間の空間が、第５圧縮ステージ２０５の圧縮室として利用されてもよい。
【０１６０】
上述の実施形態に関して、圧縮機ユニット１００は、図２２に示すように単一の第１圧縮ステージ２０１を有していてもよい。
【０１６１】
図１を参照して説明された２つの第１圧縮ステージ２０１を並列に接続する構造は、第２〜第５圧縮ステージ２０２〜２０５に適用されてもよい。
【０１６２】
上述の実施形態に関して、バイパスラインに代えて、無段階の容量調整機構が最終の圧縮ステージに設けられてもよい。容量調整機構は、吸込弁アンローダ方式であってもよいし、クリアランスポケット方式であってもよいし、スピードコントロール方式であってもよい。容量調整機構は、圧力センサ４１３の検出圧力が所定の制御目標範囲に収まるように、制御部４１４によって制御される。
【０１６３】
上述の実施形態に関して、圧縮機ユニット１００，１００Ａでは、最終の圧縮ステージが吐出すべき圧力に応じて圧縮ステージの数は３、４または６のいずれかに設定されてもよい。
【０１６４】
上述の実施形態に関して、圧縮機５００と同様の構造は、ピストン２１２が水平方向に往復動する横型の圧縮機に適用されてもよい（図２３を参照）。
【産業上の利用可能性】
【０１６５】
上述の実施形態の技術は、船舶に搭載された圧縮機ユニットに好適に利用される。
【符号の説明】
【０１６６】
１００，１００Ａ〜１００Ｃ・・・・・圧縮機ユニット
１０１・・・・・・・・・・・・・・・ＬＮＧ貯槽
２０１・・・・・・・・・・・・・・・第１圧縮ステージ
２０２・・・・・・・・・・・・・・・第２圧縮ステージ
２０３・・・・・・・・・・・・・・・第３圧縮ステージ
２０４，２０４Ｅ・・・・・・・・・・第４圧縮ステージ
２０５，２０５Ｅ・・・・・・・・・・第５圧縮ステージ
２１１・・・・・・・・・・・・・・・シリンダ部
２１２，５１３，５１６・・・・・・・ピストン
２１３・・・・・・・・・・・・・・・ピストンロッド
２２１，２２２・・・・・・・・・・・圧縮室
２３１・・・・・・・・・・・・・・・ワイパー部
２３２・・・・・・・・・・・・・・・オイルスリンガ
２４１・・・・・・・・・・・・・・・第１シール部
２４２・・・・・・・・・・・・・・・第２シール部
２４９・・・・・・・・・・・・・・・リング部
２６１〜２６８・・・・・・・・・・・ダンパー
２７１〜２７３・・・・・・・・・・・ダンパー
２９０・・・・・・・・・・・・・・・ケース冷却流路
２９１・・・・・・・・・・・・・・・環状溝（ケース冷却流路）
２９２・・・・・・・・・・・・・・・貫通孔（ケース冷却流路）
３０３・・・・・・・・・・・・・・・クロスガイド
４１１・・・・・・・・・・・・・・・バイパスライン
４１５・・・・・・・・・・・・・・・脱圧ライン
４１６・・・・・・・・・・・・・・・開閉弁
４１８・・・・・・・・・・・・・・・逆止弁
５４０・・・・・・・・・・・・・・・シリンダ冷却流路部
【図１】
2020172924.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2020172924.tif 000020
【図１９】
2020172924.tif 000021
【図２０】
2020172924.tif 000022
【図２１】
2020172924.tif 000023
【図２２】
2020172924.tif 000024
【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月23日(2019.12.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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であって、
対象ガスを順次昇圧する複数の圧縮ステージと、
前記複数の圧縮ステージの間に設けられ、圧力の変動を抑制するための複数のダンパーと、
各圧縮ステージのピストンを駆動するクランク機構と、
を備え、
前記複数の圧縮ステージのうち最初の圧縮ステージから最終の圧縮ステージの１つ前の圧縮ステージまでの圧縮ステージがそれぞれ、
ピストンと、
前記ピストンに接続され、前記クランク機構の動力を前記ピストンに伝えるピストンロッドと、
前記ピストンを収容し、圧縮室を形成するシリンダ部と、
前記ピストンと前記シリンダ部との間をシールする第１シール部と、
前記ピストンロッドの周囲を囲み、前記シリンダ部内に吸入された対象ガスが前記クランク機構側へと流れることを抑止する第２シール部と、
前記第２シール部よりも前記クランク機構側にて前記ピストンロッドの周囲を囲み、前記クランク機構内の潤滑油が前記シリンダ部側へ進入することを抑制するワイパー部と、
前記ワイパー部と前記第２シール部との間にて前記ピストンロッドに取付けられ、前記潤滑油の前記シリンダ部側への進入をさらに抑制するオイルスリンガと、
を備え、
前記最終の１つ前の圧縮ステージ及び前記最終の圧縮ステージは、前記最終の１つ前の圧縮ステージのシリンダ部上に前記最終の圧縮ステージのシリンダ部が設けられたタンデム構造を有し、
前記最終の１つ前の圧縮ステージにおけるピストンと、前記ピストンよりも径が小さい前記最終の圧縮ステージにおけるピストンとが一体に構成され、
前記最終の圧縮ステージは、ピストンロッド、第２シール部、ワイパー部およびオイルスリンガを最終の１つ前の圧縮ステージと共有し、
少なくとも最終の圧縮ステージにおいて、
前記第１シール部が、ピストンの外周部に設けられて前記ピストンとシリンダ部との間をシールするピストンリング群を有しているとともに接触式に構成され、
少なくとも最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、
前記第２シール部が、前記シリンダ部とピストンロッドとの間に配置される複数のケース部、および、前記複数のケース部に保持される複数のリング部を有しているとともに接触式に構成され、
全ての前記第１シール部および前記第２シール部が無給油式である、圧縮機ユニット。
【請求項２】
前記最終の圧縮ステージにおいて、前記ピストンを挟んで前記クランク機構とは反対側の空間のみが圧縮室である、請求項１に記載の圧縮機ユニット。 
【請求項３】
前記最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、前記ピストンを挟んで前記クランク機構とは反対側の空間が非圧縮室とされ、前記ピストンを挟んで前記クランク機構側の空間が圧縮室として用いられる、請求項２に記載の圧縮機ユニット。
【請求項４】
前記最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、前記ピストンを挟んで前記クランク機構とは反対側の空間が圧縮室とされ、前記ピストンを挟んで前記クランク機構側の空間が非圧縮室として用いられる、請求項２に記載の圧縮機ユニット。
【請求項５】
前記少なくとも最終のステージにおいて、前記シリンダ部が、前記ピストンを囲むように冷却流体が流れるシリンダ冷却流路部を備え、
前記シリンダ冷却流路部は、前記シリンダ部に形成された貫通孔を含む、請求項１ないし４のいずれか１項に記載の圧縮機ユニット。
【請求項６】
前記少なくとも最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、前記複数のケース部にケース冷却流路が形成され、
前記ケース冷却流路に供給される冷却流体として水または不凍液が用いられる、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の圧縮機ユニット。
【請求項７】
全ての圧縮ステージにおいて、
前記第１シール部が、ピストンの外周部に設けられて前記ピストンとシリンダ部との間をシールするピストンリング群を有しているとともに接触式であり、
前記最初の圧縮ステージから前記最終の圧縮ステージの１つ前の圧縮ステージまでの前記圧縮ステージにおいて、
前記第２シール部が、前記シリンダ部とピストンロッドとの間に配置される複数のケース部、および、前記複数のケース部に保持される複数のリング部を有しているとともに接触式である、請求項１ないし６のいずれかに記載の圧縮機ユニット。
【請求項８】
前記最終の圧縮ステージの第１シール部、および／または、前記最終の圧縮ステージの１つ前の圧縮ステージの第２シール部のリング材質の主成分がＰＥＥＫまたはＰＩの一方または両方で構成される、または、それらの一方又は両方がＰＴＦＥと混合されている、請求項１ないし７のいずれかに記載の圧縮機ユニット。
【請求項９】
前記クランク機構内において、前記ワイパー部の前後の空間の圧力差が略ゼロである、請求項１ないし８のいずれかに記載の圧縮機ユニット。
【請求項１０】
前記空間の圧力が大気圧と略同じである、請求項９に記載の圧縮機ユニット。
【請求項１１】
圧縮ステージ間を跨いで対象ガスを上流側へと戻すバイパスラインをさらに備える、請求項１ないし１０のいずれかに記載の圧縮機ユニット。
【請求項１２】
圧縮機ユニットの停止方法であって、
請求項１ないし１１のいずれかに記載の前記圧縮機ユニットが、
前記最終の圧縮ステージの吐出側流路に設けられた逆止弁と、
前記逆止弁よりもさらに下流側にて前記吐出側流路に接続される脱圧ラインと、
前記脱圧ラインよりも下流側にて前記吐出側流路に設けられた開閉弁と、
をさらに備え、
前記圧縮機ユニットの停止時において、前記開閉弁を閉じるとともに、前記脱圧ラインを開放することにより前記最終の圧縮ステージのシリンダ部内の圧力を下げる、圧縮機ユニットの停止方法。
【請求項１３】
圧縮機ユニットの停止方法であって、
請求項１ないし１１のいずれかに記載の前記圧縮機ユニットが、
前記最終の圧縮ステージの吐出側流路に設けられた逆止弁と、
前記最終の圧縮ステージと前記逆止弁との間にて前記吐出側流路に接続される脱圧ラインと、
をさらに備え、
前記圧縮機ユニットの停止時において、前記脱圧ラインを開放することにより前記最終の圧縮ステージのシリンダ部内の圧力を下げる、圧縮機ユニットの停止方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
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ように構成されている。圧縮機ユニットは、対象ガスを順次昇圧する複数の圧縮ステージと、前記複数の圧縮ステージの間に設けられ、圧力の変動を抑制するための複数のダンパーと、各圧縮ステージのピストンを駆動するクランク機構とを備えている。前記複数の圧縮ステージのうち最初の圧縮ステージから最終の圧縮ステージの１つ前の圧縮ステージまでの圧縮ステージがそれぞれ、ピストンと、前記ピストンに接続され、前記クランク機構の動力を前記ピストンに伝えるピストンロッドと、前記ピストンを収容し、圧縮室を形成するシリンダ部と、前記ピストンと前記シリンダ部との間をシールする第１シール部と、前記ピストンロッドの周囲を囲み、前記シリンダ部内に吸入された対象ガスが前記クランク機構側へと流れることを抑止する第２シール部と、前記第２シール部よりも前記クランク機構側にて前記ピストンロッドの周囲を囲み、前記クランク機構内の潤滑油が前記シリンダ部側へ進入することを抑制するワイパー部と、前記ワイパー部と前記第２シール部との間にて前記ピストンロッドに取付けられ、前記潤滑油の前記シリンダ部側への進入をさらに抑制するオイルスリンガとを備えている。前記最終の１つ前の圧縮ステージ及び前記最終の圧縮ステージは、前記最終の１つ前の圧縮ステージのシリンダ部上に前記最終の圧縮ステージのシリンダ部が設けられたタンデム構造を有している。前記最終の１つ前の圧縮ステージにおけるピストンと、前記ピストンよりも径が小さい前記最終の圧縮ステージにおけるピストンとが一体に構成されている。前記最終の圧縮ステージは、ピストンロッド、第２シール部、ワイパー部およびオイルスリンガを最終の１つ前の圧縮ステージと共有している。少なくとも最終の圧縮ステージにおいて、前記第１シール部が、ピストンの外周部に設けられて前記ピストンとシリンダ部との間をシールするピストンリング群を有しているとともに接触式に構成されている。少なくとも最終の１つ前の圧縮ステージにおいて、前記第２シール部が、前記シリンダ部とピストンロッドとの間に配置される複数のケース部、および、前記複数のケース部に保持される複数のリング部を有しているとともに接触式に構成されている。全ての前記第１シール部および前記第２シール部が無給油式である、圧縮機ユニット。