(57)【要約】  複数のガス被供給装置に圧縮ガスを供給するためのシステムは、液体ピストンガス多段圧縮機（１００）をベースとする。システムのガス取入れ口（１０）、中間ガス出口（２０）、および最終ガス出口（３０）で実施されるガス圧力測定により、圧縮機段の各ガス容量を制御することが可能になる。したがって、システムの運転に関して、簡単で信頼性が高い制御が得られ得る。圧縮機段の数を変更することにより、すべてのガス被供給装置へのガス送達に対して任意の圧力要件に対応することが可能になり、圧縮機段のガス容量を変更することにより、ガス被供給装置の可変ガス消費量に容易に適合することが可能になる。【選択図】図１
2019507299.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のガス被供給装置に圧縮ガスを供給するためのシステムであって、
ガス源（１０１）へと連結するためのガス取入れ口（１０）と、
第１のガス被供給装置（１０２）へと連結するための最終ガス出口（３０）と、
前記ガス取入れ口（１０）と前記最終ガス出口（３０）の間で、順序立てられた系統内で直列に連結される少なくとも２つの圧縮機段（１〜４）を備える液体ピストンガス多段圧縮機（１００）であって、それぞれの圧縮機段が、駆動液体が供給される少なくとも１つのシリンダを備え、前記シリンダの中に収容される駆動液体の量を交互に増加および減少させるように構成される液体高圧供給装置も備えて、前記圧縮機段でガスを装填、圧縮および吐出し、前記系統内の第１の圧縮機段以外の、高段圧縮機段と称されるそれぞれの圧縮機段が、前記系統内で前記高段圧縮機段のすぐ前に位置する先行する圧縮機段によって出力されるガスを処理するように、前記先行する圧縮機段を前記高段圧縮機段に連結する中間ガスダクトを介して連結され、その結果、前記ガス取入れ口から流れるガスは、前記圧縮機段のうちの１つによって処理されるたびに圧力が上昇し、前記最終ガス出口で出力されるガスは、前記系統のすべての前記圧縮機段によって連続的に処理されている、液体ピストンガス多段圧縮機（１００）とを備えるシステムにおいて、
前記系統内で連続している２つの圧縮機段（２、３）を連結する前記中間ガスダクトのうちの１つに配置され、調整可能な排出弁（２４）を介して第２のガス被供給装置（１０３）へと連結するように意図される、中間ガス出口（２０）と、
前記ガス取入れ口（１０）でガス圧力を検知するように構成される第１の圧力センサ（１１）と、前記中間ガス出口の中のガス流れ方向に対して前記排出弁（２４）の上流で、前記中間ガス出口（２０）でガス圧力を検知するように構成される第２の圧力センサ（２１）と、前記最終ガス出口（３０）でガス圧力を検知するように構成される第３の圧力センサ（３１）と
をさらに備えること、および
前記系統の第１の圧縮機段（１）の前記液体高圧供給装置が、前記第１の圧力センサ（１１）によって出される第１の測定結果に基づいて前記第１の圧縮機段のガス容量を変更するように構成される第１の調節手段（１３）を備え、
前記システムが、前記第２の圧力センサ（２０）によって出される第２の測定結果に基づいて前記排出弁（２４）を調整するように構成される第２の調節手段をさらに備え、
前記系統内の最終の圧縮機段（４）の前記液体高圧供給システムが、前記第３の圧力センサ（３１）によって出される第３の測定結果に基づいて前記最終の圧縮機段の、別のガス容量を変更するように構成される第３の調節手段（４３）を備えることを特徴とする、システム。
【請求項２】
第１の圧力設定値を受け、前記第１の圧力センサ（１１）から第１の圧力測定結果も受けるために連結され、かつ前記第１の調節手段（１３）に少なくとも１つの第１の運転パラメータ値を送出するために連結される第１の制御装置（１２）であって、前記少なくとも１つの第１の運転パラメータが、前記系統内の前記第１の圧縮機段（１）の前記ガス容量を制御し、前記第１の制御装置により、前記第１の圧力測定結果のうちの１つと前記第１の圧力設定値との間の少なくとも１つの差から推測される、第１の制御装置（１２）と、
第２の圧力設定値を受け、前記第２の圧力センサ（２１）から前記第２の圧力測定結果も受けるために連結され、かつ前記第２の調節手段に第２の運転パラメータ値を送出するために連結される第２の制御装置（２２）であって、前記第２の運転パラメータが、前記排出弁（２４）を使用して、前記中間ガス出口（２０）を通るガス流を制御し、前記第２の制御装置により、前記第２の圧力測定結果のうちの１つと前記第２の圧力設定値との間の少なくとも１つの差から推測される、第２の制御装置（２２）と、
第３の圧力設定値を受け、前記第３の圧力センサ（３１）から前記第３の圧力測定結果も受けるために連結され、かつ前記第３の調節手段（４３）に少なくとも１つの第３の運転パラメータ値を送出するために連結される第３の制御装置（３２）であって、前記少なくとも１つの第３の運転パラメータが、前記系統内の前記最終の圧縮機段（４）の前記ガス容量を制御し、前記第３の制御装置により、前記第３の圧力測定結果のうちの１つと前記第３の圧力設定値との間の少なくとも１つの差から推測される、第３の制御装置（３２）とをさらに備える、
請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１の制御装置（１２）、前記第２の制御装置（２２）、および前記第３の制御装置（３２）のそれぞれが、比例／積分／微分制御装置を備える、
請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の圧力設定値、前記第２の圧力設定値、および前記第３の圧力設定値を出し、前記第１の制御装置（１２）、前記第２の制御装置（２２）、および前記第３の制御装置（３２）に、それぞれ前記第１の圧力設定値、前記第２の圧力設定値、および前記第３の圧力設定値を送出するように構成されるガスハンドリング一体型制御システム（４０）をさらに備える、請求項２または３に記載のシステム。
【請求項５】
前記系統が、前記液体ピストンガス多段圧縮機（１００）の中で、２つから６つの値を含めて、２つから６つの間の圧縮機段（１〜４）を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記液体ピストンガス多段圧縮機（１００）の少なくとも２つの圧縮機段（１、２）が、前記系統内で前記ガス取入れ口（１０）と前記中間ガス出口（２０）の間に位置し、第１のセグメントの圧縮機段と呼ばれ、前記第１のセグメントの圧縮機段のそれぞれの前記液体高圧供給装置が、前記第１の圧力センサ（１１）によって出される前記第１の測定結果に基づいて前記第１のセグメントの圧縮機段の各ガス容量を変更するように構成される各調節手段（１２、２３）を備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記液体ピストンガス多段圧縮機（１００）の少なくとも２つの圧縮機段（３、４）が、前記系統内で前記中間ガス出口（２０）と前記最終ガス出口（３０）の間に位置し、最終のセグメントの圧縮機段と呼ばれ、前記最終のセグメントの圧縮機段のそれぞれの前記液体高圧供給装置が、前記第３の圧力センサ（３１）によって出される前記第３の測定結果に基づいて前記最終のセグメントの圧縮機段の各ガス容量を変更するように構成される各調節手段（３３、４３）を備える、請求項５または６に記載のシステム。
【請求項８】
前記系統内で連続している２つの圧縮機段（１、４）の間、および前記系統の前記最終の圧縮機段（４）と前記最終ガス出口（３０）の間の１つの中間ガスダクトにそれぞれ配置されて、前記中間ガスダクトの中で、または前記最終ガス出口で流れる前記ガスを冷却する中間冷却器装置（６２〜６５）をさらに備える、請求項１から７のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項９】
ガスを燃料とする運搬装置、特にガスを燃料とする船舶に搭載されるように構成され、前記中間ガス出口（２０）と前記最終ガス出口（３０）のうちの１つが、前記運搬装置の推進エンジンの燃料ガス取入れ口にもっぱら連結される、請求項１から８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１０】
前記運搬装置推進エンジンの前記燃料ガス取入れ口にもっぱら連結されているほうではない、前記中間ガス出口（２０）または前記最終ガス出口（３０）が、ガスバーナまたはガス液化システムにもっぱら連結される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記最終ガス出口（３０）が、前記運搬装置推進エンジンの前記燃料ガス取入れ口にもっぱら連結され、したがって、前記運搬装置推進エンジンが、前記第１のガス被供給装置（１０２）の少なくとも一部を形成し、前記最終ガス出口での前記ガス圧力が、１００ｂａｒａ〜４５０ｂａｒａの範囲である、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記ガス取入れ口（１０）と前記ガス源（１０１）への連結部との間のガス経路に配置される事前圧縮機（６０）をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記中間ガス出口（２０）が、前記運搬装置推進エンジンの前記燃料ガス取入れ口にもっぱら連結され、したがって、前記運搬装置推進エンジンが、前記第２のガス被供給装置（１０３）の少なくとも一部を形成し、前記中間ガス出口での前記ガス圧力が、６±１．５ｂａｒａまたは１６±４ｂａｒａの範囲である、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記システムの前記ガス取入れ口（１０）が、前記運搬装置に搭載して配置される少なくとも１つのタンクに収容される液化ガスから発生するボイルオフガスを受けるようにもっぱら連結され、前記タンクが、前記ガス源（１０１）の少なくとも一部を形成する、請求項９から１３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１５】
重量で８０％を上回るメタンからなるガスを処理するように構成される、請求項９から１４のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１６】
推進エンジンと、複数のガス被供給装置に圧縮ガスを供給するための少なくとも１つのシステムとを備え、前記システムが、請求項１から１５のいずれか一項によるものであり、前記システムの前記中間ガス出口（２０）と前記最終ガス出口（３０）のうちの一方が、前記運搬装置推進エンジンの燃料ガス取入れ口に連結される、ガスを燃料とする運搬装置。
【請求項１７】
複数のガス被供給装置に圧縮ガスを供給するための２つの別々のシステムを備え、それぞれのシステムが、請求項１から１５のいずれか一項によるものであり、それぞれのシステムの前記中間ガス出口（２０）と前記最終ガス出口（３０）のうちの一方が、前記運搬装置推進エンジンの前記燃料ガス取入れ口に連結されて、前記推進エンジンへの燃料ガス供給に冗長性を与える、請求項１６に記載のガスを燃料とする運搬装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のガス被供給装置に圧縮ガスを供給するためのシステムに関する。本発明は、このようなシステムを備える、ガスを燃料とする運搬装置にも関する。
【背景技術】
【０００２】
液体ピストンをベースとする、ガス圧縮機とも称される圧縮ガスを供給するためのシステムは、よく知られている。このようなシステムは、
−  ガス源へと連結するためのガス取入れ口と、
−  ガス被供給装置へと連結するための最終ガス出口と、
−  ガス取入れ口と最終ガス出口の間で、順序立てられた系統内で直列に連結される少なくとも２つの圧縮機段を備える、液体ピストンガス多段圧縮機とを備えてもよい。
【０００３】
それぞれの圧縮機段は、駆動液体が供給される少なくとも１つのシリンダを備え、シリンダの中に収容される駆動液体の量を交互に増加および減少させるように構成される液体高圧供給装置も備えて、その圧縮機段でガスを装填、圧縮、および吐出する。系統内の第１の圧縮機段以外の、高段圧縮機段と称されるそれぞれの圧縮機段は、系統内でその高段圧縮機段のすぐ前に位置する先行する圧縮機段によって出力されるガスを処理するように、先行する圧縮機段を高段圧縮機段に連結する中間ガスダクトを介して連結される。このように、ガス取入れ口から流れるガスは、圧縮機段のうちの１つによって処理されるたびに圧力が上昇し、最終ガス出口で出力されるガスは、系統のすべての圧縮機段によって連続的に処理されている。このようなガス圧縮機の利点は、Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ、第４９巻、第１２号、１９５７年１２月、１９４９〜５４ページから転載の、Ｄｏｎａｌｄ  Ｈ．Ｎｅｗｈａｌｌ著、Ｈａｒｗｏｏｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｃｏ．，Ｉｎｃ．、Ｗａｌｐｏｌｅ、Ｍａｓｓ、「Ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ  Ｄｒｉｖｅｎ  Ｐｕｍｐｓ」と題する著作において説明されている。
【０００４】
一般に、ガス圧縮機は、ガス燃料エンジンまたはハイブリッド燃料エンジン、およびガス液化システムも含めて、多くの技術分野で非常に多くの用途をもつ。特に、ガス燃料エンジンまたはハイブリッド燃料エンジン、およびガス液化システム向けのこれらの用途は、具体的にはＥＰ２９１３５０９およびＥＰ２９１３５１０によって教示されるように、ガスを燃料とする船舶、たとえば液化天然ガス運搬船に搭載されて実施される場合がある。これまでに挙げたこうした用途を別にすれば、ガス圧縮機は、いわゆる往復動ポンプの技術に属する。この後者の技術は、カムシャフト（またはクランク）を介して、回転するモータによって駆動される固体ピストンをベースとしている。しかし、このような固体ピストンガス圧縮機には、上に挙げた従来技術の著作「Ｈｙｄｒａｕｌｉｃａｌｌｙ  Ｄｒｉｖｅｎ  Ｐｕｍｐｓ」に列挙されているものを含む欠点があり、それにより、高価で、圧縮機の運転時間のロスをもたらすオーバーホールの必要が生じる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この状況から始まって、本発明の一目的は、少なくとも２つの別々のガス被供給装置に圧縮ガスを送達するための異なる圧力値で、これらの装置に圧縮ガスを供給することができるシステムを提供することにある。次いで、追加的な一目的は、実質的にシステム設計を修正することなしに、装置のガス圧力要件に応じて容易に適合され得るシステムを提供することである。
【０００６】
本発明の別の目的は、幅広い消費範囲にわたってガス被供給装置によるガス消費に耐えることができ、簡単で信頼性が高い、このようなシステムのための運転制御機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記その他の目的のうちの少なくとも１つに対応するために、本発明の第１の態様は、上述のように、ガス源へと連結するためのガス取入れ口と、第１のガス被供給装置へと連結するための最終ガス出口と、液体ピストンガス多段圧縮機とを備える、複数のガス被供給装置に圧縮ガスを供給するためのシステムを提案する。本発明によれば、システムは、
−  系統内で連続している２つの圧縮機段を連結する中間ガスダクトのうちの１つに配置される中間ガス出口であって、調整可能な排出弁を介して第２のガス被供給装置へと連結するように意図される、中間ガス出口と、
−  ガス取入れ口でガス圧力を検知するように構成される第１の圧力センサと、中間ガス出口の中のガス流れ方向に対して排出弁の上流で、中間ガス出口でガス圧力を検知するように構成される第２の圧力センサと、最終ガス出口でガス圧力を検知するように構成される第３の圧力センサとをさらに備える。
【０００８】
本発明の追加的な特徴によれば、系統の第１の圧縮機段の液体高圧供給装置は、第１の圧力センサによって出される第１の測定結果に基づいて、第１の圧縮機段のガス容量を変更するように構成される、第１の調節手段を備える。
【０００９】
本発明の別の特徴によれば、第２の調節手段は、第２の圧力センサによって出される第２の測定結果に基づいて、排出弁を調整するように構成される。
本発明のさらに別の特徴によれば、系統内の最終の圧縮機段の液体高圧供給システムは、第３の圧力センサによって出される第３の測定結果に基づいて、最終の圧縮機段の、別のガス容量を変更するように構成される、第３の調節手段を備える。
【００１０】
本発明のシステムは、液体ピストンをベースとするガス圧縮機を実施するので、系統内の圧縮機段の数を変更することにより、ガス被供給装置へのガス送達に関する幅広い圧力要件に対応することが可能になる。具体的には、圧縮機段は、複数の圧縮機段、またはすべての圧縮機段の液体高圧供給システムに並列に連結される、１つの同じ高圧駆動液体源を共有してもよい。このようにして、圧縮機段数の修正は、最小限のコストで実施され得る。
【００１１】
液体ピストンをベースとするガス圧縮機を実施することにより、圧縮機段のガス容量を容易に調整することによって、装置の幅広いガス消費量に対応することも可能になる。
往復動ポンプの欠点は、液体ピストンガス圧縮機を実施することによって避けられる。
【００１２】
また、本発明は、圧力測定に基づいたシステムの運転制御機構を提供する。このような制御は、手頃なコストで広く入手可能なセンサを使用して、単純で、信頼性が高いやり方で実施され得る。
【００１３】
本発明のいくつかの実装形態では、系統は、液体ピストンガス多段圧縮機の中で、２つから６つの値を含めて、２つから６つの間の圧縮機段を備えてもよい。このような構成では、液体ピストンガス多段圧縮機の少なくとも２つの圧縮機段は、系統内でガス取入れ口と中間ガス出口の間に位置することができ、第１のセグメントの圧縮機段と称され得る。そして、これらの第１のセグメントの圧縮機段のそれぞれの液体高圧供給装置は、第１の圧力センサによって出される第１の測定結果に基づいて第１のセグメントの圧縮機段のそれぞれのガス容量を変更するように構成される、それぞれの調節手段を備えてもよい。
【００１４】
同様に、液体ピストンガス多段圧縮機の少なくとも２つの圧縮機段は、系統内で中間ガス出口と最終ガス出口の間に位置することができ、最終のセグメントの圧縮機段と称され得る。次いで、これらの最終のセグメントの圧縮機段のそれぞれの液体高圧供給装置は、第３の圧力センサによって出される第３の測定結果に基づいて最終のセグメントの圧縮機段のそれぞれのガス容量を変更するように構成される、それぞれの調節手段を備えてもよい。
【００１５】
本発明のシステムは、ガスを燃料とする船舶などの、ガスを燃料とする運搬装置に搭載されるように構成されてもよい。その場合には、中間ガス出口と最終ガス出口のうちの一方は、運搬装置の推進エンジンの燃料ガス取入れ口にもっぱら連結され得る。他方のガス出口は、ガスバーナまたはガス液化システムにもっぱら連結され得る。
【００１６】
運搬装置に搭載されるこのような用途においては、システムのガス取入れ口は、運搬装置に搭載して配置される少なくとも１つのタンクに収容される液化ガスから発生するボイルオフガスを受けるようにもっぱら連結されてもよい。したがって、このタンクは、ガス源の少なくとも一部を形成する。
【００１７】
本発明の第２の態様は、推進エンジンと、複数のガス被供給装置に圧縮ガスを供給するための少なくとも１つのシステムとを備える、ガスを燃料とする運搬装置を提案し、上記システムは、第１の発明の態様によるものである。システムの中間ガス出口と最終ガス出口のうちの一方は、運搬装置推進エンジンの燃料ガス取入れ口に連結されてもよい。このようなガスを燃料とする運搬装置は、ガスを燃料とする船舶でもよく、ガスを燃料とするトラックでもよく、ガスを燃料とする鉄道運搬装置などでもよい。
【００１８】
概して、本発明によるシステムによって処理されるガスは、メタン、エタン、プロパン、ブタン、および石油ガスを含めたこれらの混合物でもよい。また、このガスは、メタノール、エタノール、またはジメチルエーテルでもよい。これらのすべてのガスは、エンジン、たとえば運搬装置推進エンジンの燃料として使用されてもよい。ガスを燃料とする運搬装置は、液化ガス運搬装置、特に液化天然ガス運搬装置でもよい。
【００１９】
しかし、本発明によるシステムによって処理されるガスは、具体的には燃料電池装置に適した水素流を供給するための水素であってもよい。
本発明の上記その他の特徴は、次に、添付の図を参照して説明されることになり、これらの図は、本発明の、好ましいが非限定的な実施形態に関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の考えられる一実装形態を示す図である。
【図２】本発明の考えられる一実装形態を示す図である。
【図３】本発明の考えられる一実装形態を示す図である。
【図４】本発明の考えられる一実装形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
これらの図のうちの別の図に示されている同じ参照番号は、同一の機能をもつ要素である、同一の要素を指す。
本発明は、ここで複数の実施形態例に関して詳細に説明されるが、特許請求の範囲に記載の範囲に対するいかなる限定も誘発することはない。具体的には、天然ガスの処理、および液化天然ガス運搬船への応用が説明されることになるが、同一の実装形態の特徴またはガスが適合される実装形態の特徴と共に、他のガスおよび他の用途も、特許請求の範囲に含まれる。
【００２２】
図１を参照すると、以下の参照番号は、ここで列挙される意味をもつ。
１０１  ガス源
１０２  第１のガス被供給装置
１０３  第２のガス被供給装置
１００  液体ピストンガス多段圧縮機
１〜４  液体ピストンガス多段圧縮機の４つの圧縮機段（４という数は、もっぱら例示を目的としたものである）
１０  システムのガス取入れ口
２０  システムの中間ガス出口
３０  システムの最終ガス出口
１１、２１、３１  ガス圧力センサ
１２、２２、３２  制御装置
１３、２３、３３、４３  各圧縮機段専用の調節手段
２４  排出弁
４０  ガスハンドリング一体型制御システム
５３  高圧駆動液体源
６０  任意選択の事前圧縮機
６１  任意選択のガス冷却器
６２〜６５  中間冷却器
ガス源１０１は、ボイルオフガスを発生させる液化天然ガスを収容する１つのタンクまたは複数のタンクを備えてもよい（図にはタンクが１つだけ示されている）。このようなガスタンクは、たとえば液化天然ガス運搬船に搭載して配置され得る。このような場合、本発明によるシステムによって処理されるガスは、ボイルオフガスでもよいが、天然ガスの気化された液体でもよく、ボイルオフガスと天然ガスの気化された液体の組合せでもよい。本発明のシステムによって処理されるこのガスは、重量で８０％を上回るメタンからなっていてもよい。
【００２３】
ガス取入れ口１０は、液化天然ガスから発生するボイルオフガス、または天然ガスの気化された液体を受けるために連結され得る。
液体ピストンガス多段圧縮機１００は、４つの圧縮機段１〜４を備え、これらは系統内で直列に連結され、その結果、ガス取入れ口１０から発生するガスを処理する圧縮機段１を除き、各圧縮機段は、系統内のすぐ前の圧縮機段によって出力されるガスを処理する。示されている例では、圧縮機段１は、系統内の第１の段であり、圧縮機段４は、系統内の最終の段である。圧縮機段４は、最終ガス出口３０から圧縮ガスを出力する。圧縮機段１〜４のそれぞれは、可変量の駆動液体を入れるために連結されるそれぞれの封止シリンダを備え、シリンダに収容される駆動液体の量を変える液体高圧供給装置も備える。このような液体ピストン圧縮機段の構造はよく知られているので、ここではその構造について繰り返す必要はない。各シリンダの中で駆動液体の液位が繰り返し増加および減少するように変動することにより、当該の圧縮機段のシリンダから出ていく圧縮ガスの流れが生み出されることのみが示される。この圧縮ガス流は、具体的にはシリンダの中の駆動液体の液位変動の大きさに依存し、シリンダの中の駆動液体のこの液位変動の頻度にも依存する。本明細書の枠組みでは、「圧縮機段のうちの１つの容量」というフレーズは、時間単位当たりにその圧縮機段によって出力される圧縮ガスの平均量、たとえば平均重量を示す。この容量は、具体的にはシリンダの中の駆動液体の液位変動の大きさおよび頻度に由来してもたらされる。各圧縮機段の液体高圧供給装置は、高圧駆動液体源とそれぞれの調節手段とを備える。高圧駆動液体源は、参照番号５３によれば、有利には圧縮機段１〜４間で共有することができ、調節手段は、圧縮機段１向けには１３、圧縮機段２向けには２３、圧縮機段３向けには３３、圧縮機段４向けには４３と番号が付けられている。これらの調節手段は、もっぱら説明を目的としたものであり、図１では弁として表現されているが、これらの調節手段は、当業者からよく知られているように、複雑な構造を有する。圧縮機段ごとの個別の出力ガス圧力と取入れガス圧力の比は、２から１５の間でもよい。
【００２４】
液体ピストンに基づくこのような圧縮機おいて有利なことには、各シリンダの中の駆動液体と圧縮するガスとの間に直接的な接触が存在せず、駆動液体の蒸気、またはこの駆動液体によって生じる蒸気で圧縮ガスが汚染されるのが避けられる。具体的には、文書ＵＳ２０１２／０１３４８５１は、駆動液体と圧縮されるガスとの間にダミー固体ピストンを配置することを提案する。圧縮機段の運転サイクル中、ダミーピストンは、シリンダの中の駆動液体の上部にとどまり、駆動液体の液位の交互になる変動によって上下に動く。別々のシリンダの中のダミーピストンは、固体ベースの相互連結を伴わずに互いに独立している。固定量の追加的な液体がさらに提供されて、ダミーピストンとシリンダの内側表面との間の周辺封止を生み出す。この量の追加的な液体は、駆動液体の瞬間的な液位にかかわらず、ダミーピストンと共に動くことにより、ダミーピストンの周辺表面とシリンダの内側表面との間に有され続ける。この追加的な液体は、汚染する蒸気を生み出さないように選択され、その結果、圧縮されるガスは、それに溶けることはなく、それとのいかなる化学反応も引き起こさない。この目的のために、イオン性タイプの液体、またはガス封止および潤滑の機能を生み出すことができる任意の他の液体が実施されてきた。
【００２５】
ガスは、事前圧縮機６０を備えることができ任意選択でガス冷却器６１も備えることができる専用の経路を通って、ガス源１０１からガス取入れ口１０へと案内される。事前圧縮機６０は、回転式のものでもよく、ボイルオフガスまたは気化されたガスの圧力を４〜７ｂａｒａまで増加させるように構成される（ｂａｒで表される絶対圧の場合はｂａｒａ）。
【００２６】
中間冷却器６２〜６５も、系統内で連続している２つの圧縮機段の間、および最終の圧縮機段４と最終ガス出口３０の間の１つの中間ガスダクトにそれぞれ提供されてもよい。各中間冷却器は、当該中間ガスダクトの中で、または最終ガス出口３０の中で流れるガスを冷却する。
【００２７】
第１のガス被供給装置１０２は、最終ガス出口３０に連結されて、最終の圧縮機段４から出力される圧縮ガスを供給される。本発明が、液化天然ガス運搬船に搭載されて実施されるとき、第１のガス被供給装置１０２は、天然ガスだけが供給される船舶推進エンジンを備えてもよく、液体燃料と天然ガスの両方が供給されるハイブリッド燃料エンジンを備えてもよい。この後者の場合には、船舶推進エンジンへの天然ガス供給のみが、本明細書に関係する。したがって、最終ガス出口３０は、船舶推進エンジンの燃料ガス取入れ口にもっぱら連結されてもよい。このエンジンのいくつかのタイプにおいては、最終ガス出口３０で必要とされるガス圧力は、１００ｂａｒａ〜４５０ｂａｒａの範囲、特に３００ｂａｒａ〜４００ｂａｒａの間の範囲である場合がある。最終ガス出口３０でのこのような圧力範囲を目指して、事前圧縮機６０の実施が好ましい、または必要である場合がある。
【００２８】
第２のガス被供給装置１０３は、中間ガス出口２０に連結されて、そこから圧縮ガスを受ける。示されている例では、中間ガス出口２０は、圧縮機段２と圧縮機段３の間のガスダクトに位置するが、第２のガス被供給装置１０３の取入れ口で必要とされるガス圧力値に応じて、圧縮機段１〜４のうちの任意の２つの連続する圧縮機段の中間に存在してもよい。図１の第１の発明実装形態では、第２のガス被供給装置１０３は、たとえば余分なボイルオフガスを除くために、バーナを備えてもよい。
【００２９】
図２は、やはり液化天然ガス運搬船に搭載されるように構成されるが、図１の実装形態の代替策である、本発明の第２の実装形態を示す。この第２の実装形態では、第２のガス被供給装置１０３は、中間ガス出口２０から発生する圧縮天然ガスの一部を液化天然ガスに変えるように構成されるガス液化システムでもよい。このように生み出される液化天然ガスは、ガス源１０１のタンクに流し戻されてもよい。
【００３０】
より一般的には、第２のガス被供給装置１０３は、補助エンジン、発電機などを含めて、圧縮ガスが供給される任意の他の装置でもよい。
図３は、図２の本発明の実装形態の、考えられる変形形態を示し、ここでは、事前圧縮機６０は、多段回転式ガス事前圧縮機、たとえばそれぞれ６０−１〜６０−４と番号が付けられている事前圧縮機段を有する４段ガス事前圧縮機である。熱交換器６２は、中間ガス出口２０から発生する圧縮ガスを、ガス液化システム１０３へと伝達する前に冷却するために実施されてもよい。したがって、中間ガス出口２０から発生する圧縮ガスに由来する熱は、事前圧縮機段６０−１と事前圧縮機段６０−２の間で、入ってくるガスによって吸収される。ガス液化システムの液化収率は、このように増加され得る。図３では液体ピストンガス多段圧縮機のすべての内部構成要素は示されていない、または番号が付けられていないが、図３では、液体ピストンガス多段圧縮機１００は、図１を参照して説明されたものと類似した内部構造を有してもよい。
【００３１】
本発明によれば、ガス取入れ口１０には、圧力センサ１１（図１または図２）が提供される。圧力センサ１１は、ガス取入れ口１０を通って流れるガスに関係する第１の圧力測定結果を出力する。次いで、圧縮機段１の容量は、これらの第１の圧力測定結果に基づいて、調節手段１３を使用して変更される。場合によっては、調節手段１３は、このように制御されて、ガス取入れ口１０でのガス圧力を第１の所望の値の近くに保つことができる。好ましくは、かつ圧縮機段１と圧縮機段２の運転の整合性を改善するために、圧縮機段２の容量も、第１の圧力測定結果に基づいて、調節手段２３を使用して変更され得る。
【００３２】
やはり本発明によれば、中間ガス出口２０には、調整可能な排出弁２４が提供され、第２のガス被供給装置１０３には、排出弁２４を通してガスが供給される。中間ガス出口２０には、排出弁２４と圧縮機段２のガス出力部との間に連結される圧力センサ２１も提供される。圧力センサ２１は、中間ガス出口２０を通って流れるガスに関係する第２の圧力測定結果を出力する。次いで、排出弁２４は、これらの第２の圧力測定結果に基づいて、適当な調節手段（図示せず）を使用して変更される。場合によっては、排出弁２４は、このように制御されて、中間ガス出口２０でのガス圧力を第２の所望の値の近くに保つことができる。
【００３３】
やはり本発明によれば、最終ガス出口３０には、圧力センサ３１が提供される。圧力センサ３１は、最終ガス出口３０を通って流れるガスに関係する第３の圧力測定結果を出力する。次いで、圧縮機段４の容量は、これらの第３の圧力測定結果に基づいて、調節手段４３を使用して変更される。場合によっては、調節手段４３は、このように制御されて、最終ガス出口３０でのガス圧力を第３の所望の値の近くに保つことができる。好ましくは、かつ圧縮機段３と圧縮機段４の運転の整合性を改善するために、圧縮機段３の容量も、第３の圧力測定結果に基づいて、調節手段３３を使用して変更され得る。
【００３４】
考えられるある信号処理設計によれば、１２と番号が付けられている第１の制御装置は、第１の圧力設定値を受け、圧力センサ１１から第１の圧力測定結果も受けるために連結され得る。第１の制御装置１２は、さらに、調節手段１３に少なくとも１つの第１の運転パラメータ値を送出するために連結されてもよい。第１の運転パラメータは、圧縮機段１のシリンダの中の駆動液体の液位の変動頻度、その変動の大きさ、またはこれらの頻度と大きさの組合せでもよい。したがって、この第１の運転パラメータが、圧縮機段１のガス容量を制御する。第１の運転パラメータは、第１の制御装置１２により、第１の圧力測定結果のうちの１つと第１の圧力設定値との間の少なくとも１つの差から推測される。たとえば、ガス取入れ口１０に現在存在しているガス圧力が、第１の圧力設定値を下回るとき、圧縮機段１の容量は、低減され得る。反対に、ガス取入れ口１０でのガス圧力が、第１の圧力設定値を上回るとき、圧縮機段１の容量は、増加され得る。場合によっては、第１の制御装置１２は、調節手段２３へと少なくとも１つの追加的な運転パラメータ値も送出して、圧縮機段１のガス容量と整合するやり方で、圧縮機段２のガス容量を同時に制御することができる。
【００３５】
２２と番号が付けられている第２の制御装置は、第２の圧力設定値を受け、圧力センサ２１から第２の圧力測定結果も受けるために連結され得る。この第２の制御装置２２は、さらに、排出弁２４の調節手段に第２の運転パラメータ値を送出するために連結されてもよい。第２の運転パラメータは、排出弁２４によって生み出される可変開口値でもよい。したがって、この第２の運転パラメータが、排出弁２４を使用して、中間ガス出口２０を通るガス流を制御する。第２の運転パラメータは、第２の制御装置２２により、第２の圧力測定結果のうちの１つと第２の圧力設定値との間の少なくとも１つの差から推測される。たとえば、中間ガス出口２０に現在存在しているガス圧力が、第２の圧力設定値を下回るとき、排出弁２４の開口は、減じられ得る。反対に、中間ガス出口２０でのガス圧力が、第２の圧力設定値を上回るとき、排出弁２４の開口は、増加され得る。
【００３６】
３２と番号が付けられている第３の制御装置は、第３の圧力設定値を受け、圧力センサ３１から第３の圧力測定結果も受けるために連結され得る。第３の制御装置３２は、さらに、調節手段４３に少なくとも１つの第３の運転パラメータ値を送出するために連結されてもよい。第３の運転パラメータは、圧縮機段４のシリンダの中の駆動液体の液位の変動頻度、その変動の大きさ、またはこれらの頻度と大きさの組合せでもよい。したがって、この第３の運転パラメータが、圧縮機段４のガス容量を制御する。第３の運転パラメータは、第３の制御装置３２により、第３の圧力測定結果のうちの１つと第３の圧力設定値との間の少なくとも１つの差から推測される。たとえば、最終ガス出口３０に現在存在しているガス圧力が、第３の圧力設定値を下回るとき、圧縮機段４の容量は、増加され得る。反対に、最終ガス出口３０でのガス圧力が、第３の圧力設定値を上回るとき、圧縮機段４の容量は、低減され得る。場合によっては、第３の制御装置３２は、調節手段３３へと少なくとも１つの追加的な運転パラメータ値も送出して、圧縮機段４のガス容量と整合するやり方で、圧縮機段３のガス容量を同時に制御することもできる。
【００３７】
第１の制御装置１２、第２の制御装置２２、および第３の制御装置３２は、比例／積分／微分制御装置をそれぞれ備えてもよい。
第１の圧力設定値、第２の圧力設定値、および第３の圧力設定値は、ガスハンドリング一体型制御システム４０によって出され、場合によっては専用の伝送路を通じて、このガスハンドリング一体型制御システム４０により、それぞれ第１の制御装置１２、第２の制御装置２２、および第３の制御装置３２へと送られてもよい。
【００３８】
ガス圧縮機のいくつかの用途では、特定された機能、連続運転を確実にするために不可欠なシステムに関して、または安全上の理由で、冗長性が要求される場合がある。これは、船舶への天然ガス供給、具体的には船舶推進エンジンへの燃料ガスの供給に関して当てはまる場合がある。したがって、液化天然ガス運搬船は、複数のガス被供給装置に圧縮ガスを供給するための２つの別々のシステムを備え、各システムが本発明を実施してもよい。具体的には、それぞれのシステムの中間ガス出口と最終ガス出口のうちの一方が、船舶推進エンジンの燃料ガス取入れ口に連結されて、推進エンジンへの燃料ガス供給に冗長性を与えてもよい。図４は、船舶向けのこうした冗長な機器を示す。液体ピストンガス多段圧縮機１００’と液体ピストンガス多段圧縮機１００”はどちらも、ガス源１０１から並列にダクト連結される。これらの圧縮機は、同一のものでもそうでなくてもよいが、それぞれが、図１および図２を参照して液体ピストンガス多段圧縮機１００に関して先に説明された構成要素および構成からなる（図４では、これらの構成要素のすべてが再び示され、または番号が付けられているわけではない）。システム１００’とシステム１００”の両方の最終ガス出口３０は、推進エンジン１０２の燃料ガス取入れ口に連結され、システム１００’とシステム１００”両方の中間ガス出口２０は、それらの各排出弁２４を通してガス液化システム１０３のガス取入れ口に連結され得る。完全な冗長性を目指して、別々の事前圧縮機６０’、６０”および別々のガス冷却器６１’、６１”が、ガス源１０１とシステム１００’およびシステム１００”のそれぞれのガス取入れ口１０との間の経路に設けられてもよい。
【００３９】
液化天然ガス運搬船に搭載される本発明の実装形態において、船舶推進エンジンの燃料ガス取入れ口は、液体ピストンガス多段圧縮機１００の最終ガス出口３０に連結されなくてもよい。エンジンの取入れ口で必要とされるガス圧力次第であるが、別法として、液体ピストンガス多段圧縮機１００の中間ガス出口２０が、船舶推進エンジンの燃料ガス取入れ口にもっぱら連結されてもよい。実際、液体ピストンガス多段圧縮機１００の中間ガス出口２０に存在する６±１．５ｂａｒａまたは１６±４ｂａｒａの範囲のガス圧力値が、船舶推進エンジンに燃料ガスを供給するのに適切である場合がある。このような場合、船舶推進エンジンは、第２のガス被供給装置１０３（図１）の少なくとも一部を形成する。そして、液体ピストンガス多段圧縮機１００の最終ガス出口３０は、第１のガス被供給装置１０２として機能する任意の他のガス被供給装置に、より高い圧力でガスを供給することに特化され得る。たとえば、約４０ｂａｒａの圧縮ガスが、液体ピストンガス多段圧縮機１００の最終ガス出口３０からガス液化システムに供給されてもよい。
【００４０】
本発明は、図を参照して上に提供される説明に関して、いくつかの実装形態の詳細を適合しながら再現され得ることが理解されなければならない。具体的には、本発明は、液体ピストンガス多段圧縮機の中に、１より多い、いかなる圧縮機段の数も実施することができ、圧縮機段の系統に沿って、中間ガス出口のいかなる位置も実施することができる。また、ガス圧力に関して挙げられている数値は、もっぱら説明を目的として示されている。
【００４１】
また場合によっては、複数の中間ガス出口が液体ピストンガス多段圧縮機の圧縮機段の系統に沿って異なる中間ガスダクトに設けられて、すべて互いに異なるそれぞれのガス圧力要件を有する、３つ以上のガス被供給装置にガスを供給してもよい。そして、それぞれの中間ガス出口には、本明細書において先に述べられたように、他の排出弁とは別々に、この排出弁の調整のために各排出弁および圧力センサが設けられてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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