(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却塔を通過することで冷却された冷却液によって圧縮ガスを冷却する圧縮ガス冷却装置であって、
前記冷却液と前記圧縮ガスとを熱交換する熱交換器と、
前記熱交換器から排出された前記冷却液を、前記冷却塔をバイパスしかつ前記熱交換器をバイパスせずに流すバイパス部と、
前記熱交換器から排出された前記圧縮ガスの温度が予め設定された温度範囲を下回るときに前記バイパス部へ前記冷却液を供給する制御部と
を備え、
前記冷却塔を複数備え、前記冷却塔ごとに前記バイパス部が設けられている
ことを特徴とする圧縮ガス冷却装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記熱交換器から排出された前記圧縮ガスの温度が予め設定された温度範囲を下回るときに、全ての前記バイパス部に対して前記冷却液を供給することを特徴とする請求項１記載の圧縮ガス冷却装置。
【請求項３】
前記圧縮ガスと異なる冷却対象と前記冷却液とを熱交換する第２熱交換器をさらに備えることを特徴とする請求項１または２記載の圧縮ガス冷却装置。
【請求項４】
冷却塔を通過することで冷却された冷却液によって圧縮ガスを冷却する圧縮ガス冷却方法であって、
前記冷却塔が複数備えられ、
冷却後の前記圧縮ガスの温度が予め設定された温度範囲を下回った前記冷却塔をバイパスさせかつ前記圧縮ガスとの熱交換を行う熱交換器をバイパスさせずに前記冷却液を流すことを特徴とする圧縮ガス冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮ガス冷却装置及び圧縮ガス冷却方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ＬＮＧ（Liquefied Natural Gas）設備では、貯蔵タンク等において発生するボイルオフガスを有効利用するため、ボイルオフガスを圧縮機で圧縮し、払出ラインに供給等している。このようにボイルオフガス等を圧縮するとガスの温度が上昇するため、例えば特許文献１に示されているように、冷却装置によって圧縮後のガス（以下、圧縮ガス）を冷却する必要が生じる。このような冷却装置は、冷却液を冷却する冷却塔を備えており、冷却塔を通過させながら冷却液を循環させ、冷却液と圧縮ガスと熱交換させることによって圧縮ガスの冷却を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８４８３９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、例えばボイルオフガスは、ＬＮＧの組成や外気温等によって変動する。このため、圧縮ガスの温度や流量は変動する。したがって、熱交換器に供給する冷却液の温度を常に一定としていると、圧縮ガスが冷却され過ぎる場合がある。熱交換器より下流側の圧縮ガスの配管等は、当然に圧縮ガスの温度がある温度範囲にあることを前提として設計されていることから、設計温度以下の圧縮ガスが供給されると所望の性能が得られない場合も考えられる。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、圧縮ガスを冷却塔で冷却する冷却液によって冷却する場合に、圧縮ガスの温度が設計温度を下回ることを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００７】
第１の発明は、冷却塔を通過することで冷却された冷却液によって圧縮ガスを冷却する圧縮ガス冷却装置であって、上記冷却液と上記圧縮ガスとを熱交換する熱交換器と、上記熱交換器から排出された上記冷却液を、上記冷却塔をバイパスして流すバイパス部と、上記熱交換器から排出された上記圧縮ガスの温度が予め設定された温度範囲を下回るときに上記バイパス部へ上記冷却液を供給する制御部とを備えるという構成を採用する。
【０００８】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記冷却塔を複数備え、上記冷却塔ごとに上記バイパス部が設けられているという構成を採用する。
【０００９】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記制御部が、上記熱交換器から排出された上記圧縮ガスの温度が予め設定された温度範囲を下回るときに、全ての上記バイパス部に対して上記冷却液を供給するという構成を採用する。
【００１０】
第４の発明は、上記第１〜第３いずれかの発明において、上記圧縮ガスと異なる冷却対象と上記冷却液とを熱交換する第２熱交換器をさらに備えるという構成を採用する。
【００１１】
第５の発明は、冷却塔を通過することで冷却された冷却液によって圧縮ガスを冷却する圧縮ガス冷却方法であって、冷却後の上記圧縮ガスの温度が予め設定された温度範囲を下回るときに上記冷却塔をバイパスさせて上記冷却液を流すという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、冷却後の圧縮ガスの温度が予め設定された温度範囲（設計温度）を下回るときに、一部あるいは全部の冷却液が冷却塔をバイパスして流れる。このため、熱交換器に供給される冷却液の温度が上昇し、圧縮ガスの熱交換器における温度低下が抑えられることになる。したがって、本発明によれば、圧縮ガスを冷却塔で冷却する冷却液によって冷却する場合に、圧縮ガスの温度が設計温度を下回ることを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１実施形態における圧縮ガス冷却装置の概略構成を示すフロー図である。
【図２】本発明の第２実施形態における圧縮ガス冷却装置の概略構成を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係る圧縮ガス冷却装置及び圧縮ガス冷却方法の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、本実施形態の圧縮ガス冷却装置１の概略構成を示すフロー図である。この図に示すように、本実施形態の圧縮ガス冷却装置１は、ＬＮＧ設備に設置されており、ボイルオフガスを圧縮する圧縮設備１００に併設されている。なお、本発明の圧縮ガス冷却装置は、ＬＮＧ設備以外の圧縮ガスを扱う設備に設置することが可能である。
【００１６】
先に圧縮設備１００について説明する。圧縮設備１００は、ＬＮＧの貯蔵タンク等に接続される圧縮機１０１と、圧縮機１０１の下流に設置される逆止弁１０２と、圧縮された圧縮ガスを圧縮機１０１の上流側に返流する返流部１０３とを備えている。圧縮機１０１は、例えばレシプロ型の２段式圧縮機であり、ボイルオフガスを所定の圧力まで昇圧する。逆止弁１０２は、ボイルオフガスの供給先（例えば不図示の払出ライン）から圧縮機１０１に向けて圧縮ガス等が逆流することを防止するための弁である。
【００１７】
返流部１０３は、圧縮機１０１から吐出された圧縮ガスの一部を圧縮機１０１の上流側に返流することによって、圧縮機１０１に常にサージングが生じない流量の流体が供給されるようにするものである。この返流部１０３は、図１に示すように、圧縮ガスを圧縮機１０１の上流側に案内する返流流路１０４と、この返流流路１０４の途中部位に設置される流量調整弁１０５とを備えている。
【００１８】
続いて、本実施形態の圧縮ガス冷却装置１について説明する。本実施形態の圧縮ガス冷却装置１は、図１に示すように、アフタークーラ２（熱交換器）と、冷却塔３と、液槽４と、バイパス部５と、循環ポンプ６と、第１温度計７と、第２温度計８と、制御部９とを備えている。
【００１９】
アフタークーラ２は、圧縮設備１００の圧縮機１０１の下流側に設置されている。このアフタークーラ２は、循環ポンプ６によって圧送される冷却液と圧縮機１０１から吐出される圧縮ガスとを熱交換することによって、圧縮ガスを冷却する。
【００２０】
冷却塔３は、アフタークーラ２の下流側に設置されている。この冷却塔３は、天井側から供給された冷却液を下方に向けて散布することによって大気との熱交換により冷却するものである。このような冷却塔３は、アフタークーラ２において圧縮ガスと熱交換されることによって昇温した冷却液を冷却する。本実施形態においては、この冷却塔３が、アフタークーラ２に対して並列して複数（３つ）設けられている。液槽４は、各冷却塔３の下部に設けられており、冷却塔３によって冷却された冷却液を一時的貯留する。なお、この液槽４には、バイパス部５を通過した冷却液も供給される。
【００２１】
バイパス部５は、バイパス流路５ａと、制御弁５ｂとを備えている。バイパス流路５ａは、冷却塔３の上流側と液槽４とを接続する配管であり、冷却塔３をバイパスする流路を形成するものである。制御弁５ｂは、バイパス流路５ａの途中部位に設置されており、バイパス流路５ａを流される冷却液の流量を調整する。なお、図１では省略されているが、制御弁５ｂの開閉に応じて、冷却塔３への冷却液の供給の有無あるいは流量を調整するための弁も設けられている。このようなバイパス部５は、制御部９の制御の下、冷却塔３をバイパスして冷却液を流す。
【００２２】
また、本実施形態においては、各冷却塔３に対してバイパス部５が設けられている。本実施形態では、図１に示すように３つの冷却塔３が設置されていることから、バイパス部５も３つ設けられている。
【００２３】
なお、バイパス部５が備える制御弁５ｂは、単にバイパス流路５ａの開閉のみを行う遮断弁とすることも可能である。このため、既設の圧縮ガス冷却装置の冷却塔に対して、メンテナンス用のバイパス流路とこのバイパス流路の開閉を行う遮断弁が設けられている場合には、これらのバイパス流路及び遮断弁をバイパス部５として用いることも可能である。このような場合には、バイパス部５のために新たな流路や弁を設置する必要がなくなり、極めて低コストにて圧縮ガス冷却装置１を形成することが可能となる。
【００２４】
循環ポンプ６は、液槽４とアフタークーラ２との間に設置されており、液槽４に貯留された冷却液をアフタークーラ２に圧送する。なお、本実施形態においては、循環ポンプ６、アフタークーラ２、冷却塔３、液槽４、循環ポンプ６の順に繋がる循環流路が形成されており、循環ポンプ６によって、この循環流路を冷却液が流れるように構成されている。
【００２５】
第１温度計７は、アフタークーラ２から排出された圧縮ガスの流路に設けられている。この第１温度計７は、アフタークーラ２によって冷却された圧縮ガスの温度を測定し、その測定結果を出力する。第２温度計８は、アフタークーラ２の上流側に設置されており、アフタークーラ２に供給される冷却液の温度を測定し、その測定結果を出力する。
【００２６】
制御部９は、バイパス部５の制御弁５ｂ、第１温度計７及び第２温度計８と電気的に接続されており、第１温度計７から入力される圧縮ガスの温度に基づいて、バイパス部５の制御弁５ｂの開度を調整する。ここで、本実施形態において制御部９は、冷却された圧縮ガスが流れる流路の設計温度（予め設定された温度範囲）を記憶しており、第１温度計７から入力されある圧縮ガスの温度が当該設計温度を下回った場合に、バイパス部５の制御弁５ｂを開放する。つまり、制御部９は、アフタークーラ２から排出された圧縮ガスの温度が設計温度を下回るときにバイパス部５へ冷却液を供給する。
【００２７】
また、本実施形態において制御部９は、第１温度計７から入力される圧縮ガスの温度が設計温度を下回った場合には、３つのバイパス部５の制御弁５ｂを全て全開とする。これによって、全ての冷却液が冷却塔３を通過せずに、バイパス流路５ａを通じて液槽４に供給される。なお、制御部９は、第２温度計８から入力される冷却液の温度に基づいて冷却液の温度を管理している。
【００２８】
このような構成を採用する本願発明の圧縮ガス冷却装置１の動作（圧縮ガス冷却方法）では、アフタークーラ２から排出された圧縮ガスの温度が設計温度を下回っていない場合には、制御部９によってバイパス部５の制御弁５ｂが閉鎖あるいは微開とされる。これによって、冷却液が冷却塔３に供給されて冷却され、その後循環ポンプ６で圧送されることでアフタークーラ２に供給される。
【００２９】
一方、アフタークーラ２から排出された圧縮ガスの温度が設計温度を下回っている場合には、制御部９によってバイパス部５の制御弁５ｂが全開とされる。これによって、冷却液が冷却塔３をバイパスし、その後循環ポンプ６で圧送されることでアフタークーラ２に供給される。
【００３０】
このような本実施形態の圧縮ガス冷却装置１及び圧縮ガス冷却方法によれば、アフタークーラ２での冷却後の圧縮ガスの温度が予め設定された温度範囲（設計温度）を下回るときに、冷却液が冷却塔をバイパスして流れる。このため、アフタークーラ２に供給される冷却液の温度が上昇し、圧縮ガスのアフタークーラ２における温度低下が抑えられることになる。したがって、本実施形態の圧縮ガス冷却装置１及び圧縮ガス冷却方法によれば、圧縮ガスを冷却塔３で冷却する冷却液によって冷却する場合に、圧縮ガスの温度が設計温度を下回ることを防止することが可能となる。
【００３１】
また、本実施形態の圧縮ガス冷却装置１においては、冷却塔３を複数備え、冷却塔３ごとにバイパス部５が設けられている。このため、例えば、冷却塔３ごとに冷却液をバイパスさせるか否かを選択することができ、冷却液の温度をより細かく制御することが可能となる。
【００３２】
また、本実施形態の圧縮ガス冷却装置１においては、制御部９が、アフタークーラ２から排出された圧縮ガスの温度が予め設定された温度範囲を下回るときに、全てのバイパス部５に対して冷却液を供給する。このため、冷却塔３を通過する冷却液がなくなり、これによって冷却液を短時間で昇温することが可能となる。したがって、圧縮ガスの温度が設計温度を下回る時間を短縮することが可能となる。
【００３３】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態の説明において、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００３４】
図２は、本実施形態の圧縮ガス冷却装置１Ａの概略構成を示すフロー図である。この図に示すように、本実施形態の圧縮ガス冷却装置１Ａは、圧縮機１０１で用いられる潤滑油と冷却液とを熱交換することによって潤滑油を冷却する熱交換器１０（第２熱交換器）と、この熱交換器１０に冷却液を供給すると共に熱交換器１０から冷却液を回収するための供給回収部１１とを備えている。なお、供給回収部１１は、冷却液が流れる循環流路と熱交換器１０を繋ぐ流路１１ａと、この流路１１ａに設けられる制御弁１１ｂとを備えている。
【００３５】
このような構成を採用する本実施形態の圧縮ガス冷却装置１Ａによれば、冷却液をアフタークーラ２における圧縮ガスの冷却以外にも用いることができる。つまり、本実施形態の圧縮ガス冷却装置１Ａによれば、圧縮ガス以外の冷却対象である潤滑油の冷却を行うことが可能となる。
【００３６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３７】
例えば、上記実施形態においては、冷却塔３を３つ備える構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、冷却塔３の数は任意に変更可能である。
【００３８】
また、上記実施形態においては、３つの冷却塔３が使用可能な構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、いずれかの冷却塔３をメンテナンスしている構成であっても適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１……圧縮ガス冷却装置、１Ａ……圧縮ガス冷却装置、２……アフタークーラ（熱交換器）、３……冷却塔、４……液槽、５……バイパス部、５ａ……バイパス流路、５ｂ……制御弁、６……循環ポンプ、７……第１温度計、８……第２温度計、９……制御部、１０……熱交換器（第２熱交換器）、１１……供給回収部、１１ａ……流路、１１ｂ……制御弁、１００……圧縮設備、１０１……圧縮機、１０２……逆止弁、１０３……返流部、１０４……返流流路、１０５……流量調整弁
【図１】
0006459240.tif 000002
【図２】
0006459240.tif 000003