(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つ又は２つ以上の圧縮機要素（２）を備えた圧縮機設備（１）の圧縮ガスを冷却する方法であって、前記圧縮ガスの冷却のため、前記方法は、閉ランキン回路（１２）の作動媒体が収容された閉ランキン回路（１２）の形態をしている排熱回収回路（１１）を利用するステップを含み、前記作動媒体は、ポンプ（１３）によって前記ランキン回路（１２）の作動中、前記ランキン回路（１２）内を循環し、前記ランキン回路は、前記圧縮ガスを冷却する冷却器として作用する１つ又は２つ以上の蒸発器（１４）、熱エネルギーを機械エネルギーに変換する膨張機（１５）、冷却回路（２１）によって冷却される凝縮器（１６）を備え、冷却剤が前記凝縮器（１６）内の前記作動媒体を冷却するために前記冷却回路を通って案内される、方法において、前記方法は、直列に配置されていて、前記圧縮ガスのための冷却器として働く少なくとも１つの上述の蒸発器（１４）のための前記圧縮ガスを冷却する追加の冷却器（２０）を用意するステップを含み、前記追加の冷却器（２０）は、前記ランキン回路（１２）の前記作動媒体とは異なる冷却剤を用いる別個の冷却回路（２１）によって冷却され、前記追加の冷却器（２０）は、前記追加の冷却器（２０）の関連の前記冷却回路（２１）の冷却能力が所与の場合、前記ランキン回路がオフに切り換えられたとき、前記圧縮ガスそれ自体での十分な冷却を保証することができるよう当てにされ、
少なくとも１つの追加の冷却器（２０）の冷却のため、前記凝縮器（１６）を冷却するために用いる前記冷却回路（２１）が利用され、
前記凝縮器（１６）及び前記少なくとも１つの追加の冷却器（２０）を冷却するために用いられる共通の前記冷却回路（２１）内において、前記凝縮器（１６）は、前記少なくとも１つの追加の冷却器（２０）から見て上流側に設けられている、方法。
【請求項２】
有機作動媒体が前記ランキン回路（１２）内で用いられる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ランキン回路（１２）中の各蒸発器（１４）について追加の冷却器（２０）が設けられている、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記ランキン回路（１２）中の各蒸発器（１４）について追加の冷却器（２０）が設けられ、該追加の冷却器は、前記圧縮ガスを冷却するために関連の前記蒸発器（１４）から見て下流側に設けられている、請求項１〜３のうちいずれか一に記載の方法。
【請求項５】
圧縮機設備であって、１つ又は２つ以上の圧縮機要素（２）及び前記圧縮機要素（２）によって圧縮されたガスを冷却する冷却手段を備え、前記冷却手段は、ポンプ（１４）を備えた閉「ランキン回路」（１２）として具体化された排熱回収回路（１１）、前記ポンプ（１３）による前記ランキン回路（１２）の作動中、前記ランキン回路（１２）中を循環する作動媒体、前記圧縮ガスを冷却するために冷却されるべき前記圧縮ガスを挿通状態で案内する１つ又は２つ以上の蒸発器（１４）、熱エネルギーを機械エネルギーに変換する膨張機（１５）、及び冷却回路（２１）に連結された凝縮器（１６）によって実現され、冷却剤が前記凝縮器（１６）内の前記作動媒体を冷却するために前記冷却回路を通って案内される、圧縮機設備において、前記圧縮機設備（１）は、冷却されるべき前記圧縮ガスのガス流中に設けられた前記蒸発器（１４）と直列に組み込まれた少なくとも１つの追加の冷却器（２０）を含み、前記少なくとも１つの追加の冷却器（２０）は、前記ランキン回路（１２）の前記作動媒体とは異なる冷却剤を用いる冷却回路（２１）に連結され、前記追加の冷却器（２０）は、前記冷却回路（２１）の冷却能力が所与の場合、前記ランキン回路（１２）がオフに切り換えられたとき、前記冷却回路（２１）の前記圧縮ガスそれ自体での十分な冷却を保証することができるよう当てにされており、
前記少なくとも１つの追加の冷却器（２０）及び前記凝縮器（１６）は、同一の共通の冷却回路（２１）中に組み込まれており、
前記共通の冷却回路（２１）中において、前記凝縮器（１６）は、前記少なくとも１つの追加の冷却器（２０）から見て上流側に位置している、圧縮機設備。
【請求項６】
前記ランキン回路（１２）は、有機作動媒体が循環する“ＯＲＣ”回路（１２）、すなわち有機ランキン回路である、請求項５記載の圧縮機設備。
【請求項７】
前記ランキン回路（１２）中の各蒸発器（１４）について追加の冷却器（２０）が設けられている、請求項５又は６に記載の圧縮機設備。
【請求項８】
前記ランキン回路（１２）中の各蒸発器（１４）のために追加の冷却器（２０）が設けられ、該追加の冷却器（２０）は、関連の蒸発器（１４）から見て下流側で冷却されるべき前記圧縮ガスのガス流中に設けられている、請求項５〜７のうちいずれか一に記載の圧縮機設備。
【請求項９】
前記１つ又は２つ以上の蒸発器（１４）は、前記追加の冷却器（２０）から見て上流側で冷却されるべき前記圧縮機のガス流中に位置している、請求項５〜８のうちいずれか一に記載の圧縮機設備。
【請求項１０】
前記ランキン回路（１２）は、前記排熱回収回路（１１）の前記ポンプ（１３）の入力と出力を互いに連結するバイパス（２２）を備え、前記ポンプ（１３）の前記入力から前記出力までの前記作動媒体の流れを可能にするが、逆方向の流れを阻止する逆止弁（２３）が組み込まれている、請求項５〜９のうちいずれか一に記載の圧縮機設備。
【請求項１１】
前記ランキン回路（１２）は、前記排熱回収回路（１１）の前記ポンプ（１３）の入力と出力を互いに連結するバイパス（２２）を備え、バイパス弁（２４）が組み込まれている、請求項５〜９のうちいずれか一に記載の圧縮機設備。
【請求項１２】
前記圧縮機設備（１）は、１つの単一圧縮機要素（２）を備えた単段圧縮機（１）と、後置冷却器として働く蒸発器（１４）を備えるランキン回路（１２）と、前記単一の圧縮機要素（２）から来た圧縮ガスを冷却する追加の後置冷却器とを含む、請求項５〜１１のうちいずれか一に記載の圧縮機設備。
【請求項１３】
前記圧縮機設備（１）は、２つ又は３つ以上の圧縮機要素（２）が直列に連結された多段圧縮機と、各対の圧縮機要素（２）相互間において前記圧縮ガスを冷却する蒸発器（１４）及び最後の圧縮機要素（２）から見て下流側で前記圧縮ガスを冷却する蒸発器（１４）を備えたランキン回路（１２）と、直ぐ上流側に位置する圧縮機要素（２）から来た前記圧縮ガスを冷却する追加の冷却器（２０）とを含み、前記追加の冷却器（２０）は、前記凝縮器（１６）の前記冷却回路（２１）中に互いに並列に又は直列の状態で組み込まれている、請求項５〜１２のうちいずれか一に記載の圧縮機設備。
【請求項１４】
前記多段圧縮機の前記蒸発器（１４）は、前記ランキン回路（１２）中に並列に又は直列の状態で組み込まれている、請求項１２又は１３に記載の圧縮機設備。
【請求項１５】
前記蒸発器（１４）が前記ランキン回路（１２）中に並列の状態で組み込まれている場合、前記ランキン回路（１２）中を循環する前記作動媒体の流れを前記ランキン回路（１２）の前記蒸発器（１４）上に分配する手段が設けられている、請求項１４記載の圧縮機設備。
【請求項１６】
前記作動媒体の前記流れを前記蒸発器（１４）上に分配する前記手段は、各蒸発器（１４）の前記入力のところに位置する弁（２７）及び／又は絞り（２８）によって又は前記排熱回収回路（１１）の前記ポンプ（１３）の出力及び前記蒸発器（１４）の前記入力に結合する三方弁（２６）によって形成されている、請求項１５記載の圧縮機設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮機設備、具体的には排熱回収方式の圧縮機設備の圧縮ガスを冷却する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガスの温度が圧縮に起因して高くなること及び圧縮ガスを冷却しなければその後にこれを消費者ネットワークに供給することができず、その目的は、消費者に対する損傷を阻止することにあるということが知られている。
【０００３】
この目的のため、一般に、「後置冷却器（アフタークーラ）」が用いられ、この後置冷却器は、水が後置冷却器を通って流れる冷却回路に連結され、或いは、後置冷却器を貫通して送られる周囲空気が用いられる。
【０００４】
互いに直列に連結された２つ又は３つ以上の圧縮機要素を備えている多段圧縮機では、前に位置する圧縮機要素からきてその後に次に位置する下流側の圧縮機要素によって引き込まれる圧縮ガスを冷却する中間冷却器（インタークーラ）もまた用いられる。というのは、圧縮機要素の効率が関連の圧縮機要素の入口のところで圧縮されるべきガスの低い温度によって有利な影響を受けることが知られているからである。
【０００５】
このように、温水又は高温空気として環境に送られる冷却剤の加熱に起因して多量の熱エネルギーが失われる。
【０００６】
この失われた熱エネルギーのうちの何割かを回収し、そしてこれを使用可能なエネルギーに変換するために、有機ランキン回路という名称で知られていて且つ作動媒体が以下の構成要素を次々と通ってランキン回路中で循環することができるようにするためのポンプを備えた閉回路の形態をした排熱回収回路を含むかかる圧縮機設備を提供することが知られており、
圧縮ガスのための冷却器として働き且つ圧縮ガスの圧縮熱による加熱に起因してポンプから来た液体作動媒体を高圧蒸気に変換する１つ又は２つ以上の蒸発器、
ロータ、加熱蒸気によって駆動され、従って発電機等を駆動するために使用できる機械エネルギーへの変換を保証するピストン等を備えたタービン等の形態をしている膨張機、及び
作動媒体が液体から気体への相の変化及び気体から液体への相の戻りを再び行う次のサイクルのためにポンプによって再び圧送可能な液体の状態への作動媒体の上記の凝縮を可能にするよう冷却剤、例えば水又は空気の冷却回路に連結されている１つ又は２つ以上の凝縮器。
【０００７】
このように、圧縮ガスの圧縮熱をタービン等のシャフト上での別の利用可能なエネルギー形態に公知の仕方で変換でき、それと同時に、この排熱回収回路を利用することによって圧縮ガスを冷却することができる。
【０００８】
ランキン排熱回収回路を用いたこの方法の欠点は、圧縮ガスが冷却剤によって直接的には冷却されず、冷却回路と冷却されるべき圧縮ガスとの間に位置するランキン排熱回収回路の介在によって冷却されるということにある。
【０００９】
このことから生じる欠点は、ランキン排熱回収回路が作動媒体等のブレークダウン又は漏れに起因して故障すると、蒸発器は、その冷却作用を圧縮ガスに及ぼすことができず、しかもこの場合、下流側圧縮機要素の入口のところ及び／又は圧縮機設備の出口のところの温度が許容限度を超えて高くなる場合があるということにある。
【００１０】
２つの圧縮機要素を備えた多段圧縮機から来た圧縮ガスを冷却するかかる方法は、例えば、欧州特許第２．５７８．８１７号の図７に示されており、それにより、圧縮ガスのための冷却器として用いられる２つの蒸発器、それぞれ、２つの圧縮機要素相互間の中間冷却器として用いられる１つの蒸発器及び第２の圧縮機要素から見て下流側に位置する後置冷却器として用いられる１つの蒸発器が並列に接続された状態でランキン回路が用いられている。
【００１１】
後置冷却器の次には、ランキン回路の作動媒体とは異なる冷却剤を挿通状態で案内する別個の冷却回路に属する従来型冷却器が設けられ、欧州特許第２．５７８．８１７号明細書の記載によれば、この従来型冷却器は、圧縮機設備の意図した使用に基づく所望の温度まで圧縮ガスを冷却することを意図している。
【００１２】
この圧縮機設備内でランキン回路が故障すると、２つの蒸発器は、冷却器としてのこれらの機能を失い、その結果、第２の圧縮機要素の入力部のところ及び従来型冷却器の出力部のところの圧縮ガスの温度は、圧縮機設備の意図した使用にとって望ましい温度よりも高くなる場合があり、これについて考えられる全ての有害な結果が生じる。
【００１３】
圧縮ガスからの熱を回収してこれを機械エネルギーに変換する多数のランキン回路を備えた圧縮機装置が欧州特許第０．３６４．１０６号明細書から知られている。ガスは、夜間に圧縮されて地下タンク内に蓄えられ、そして日中にガスタービンに供給するよう噴射燃料と一緒に使用できるようになっている。この場合、ランキン回路の冷却効果は、熱エネルギーの回収にとって副次的である。確かにこの場合、１つ又は２つ以上のランキン回路が故障した場合、これは、排熱回収に対して有害な影響を及ぼすが、ガスタービンによって発生する電力に対してはむしろ望ましい作用効果をもたらす。というのは、タービンには圧縮ガスが高温で供給されるからで、これは、圧縮ガスの冷却が最重要である本発明とは対照的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】欧州特許第２．５７８．８１７号明細書
【特許文献２】欧州特許第０．３６４．１０６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、上述の且つ／或いは他の欠点のうちの１つ又は２つ以上に対する解決手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的のため、本発明は、１つ又は２つ以上の圧縮機要素を備えた圧縮機設備の圧縮ガスを冷却する方法であって、圧縮ガスの冷却のため、方法は、閉ランキン回路の作動媒体が収容された閉ランキン回路の形態をしている排熱回収回路を利用するステップを含み、作動媒体は、ポンプによってランキン回路の作動中、ランキン回路内を循環し、ランキン回路は、圧縮ガスを冷却する冷却器として作用する１つ又は２つ以上の蒸発器、熱エネルギーを機械エネルギーに変換する膨張機、冷却回路によって冷却される凝縮器を備え、冷却剤が凝縮器内の作動媒体を冷却するために冷却回路を通って案内され、この方法は、直列に配置されていて、圧縮ガスのための冷却器として働く少なくとも１つの上述の蒸発器のための圧縮ガスを冷却する追加の冷却器を用意するステップを含み、追加の冷却器は、ランキン回路の作動媒体とは異なる冷却剤を用いる別個の冷却回路によって冷却され、追加の冷却器は、追加の冷却器の関連の冷却回路の冷却能力が所与の場合、ランキン回路がオフに切り換えられたとき、圧縮ガスそれ自体での十分な冷却を保証することができるよう当てにされることを特徴とする方法に関する。
【００１７】
かくして、冷却回路中の冷却剤は、凝縮器を通ると共に追加の冷却器を通って連続的に案内される。
【００１８】
排熱回収回路が故障しても、凝縮器を通って流れる冷却材の加熱は生じず、冷却材の冷却能力は、追加の冷却器を通って案内される圧縮ガスを冷却するために完全に利用できる。
【００１９】
この場合、圧縮機設備は、排熱回収方式が、排熱回収が行われない従来型圧縮機として作動する。このことは、排熱回収方式が行われない圧縮機の標準型中間冷却器及び後置冷却器を追加の冷却器として使用することができ、かかる従来型圧縮機を排熱回収方式の採用の有無を問わず使用できる本発明の圧縮機設備中に容易に変換できることを意味している。
【００２０】
好ましくは、排熱回収回路は、有機作動媒体が特に、低温の熱について望ましい蒸発特性（温度及び圧力）を備えていることを特徴とするＯＲＣ回路、すなわち「有機ランキンサイクル」である。
【００２１】
作動媒体の沸騰温度（沸点）が低ければ低いほど、低い温度で圧縮ガスから熱を回収するためにＯＲＣをそれだけ一層良好に且つ効率的に使用することができる。代表的には、臨界点の温度が熱源の最大温度に近い作動媒体が選択される。圧力、体積流量、温暖化効果、毒性等もまた重要である。
【００２２】
本発明は、単一の圧縮機要素、蒸発器及び単一の圧縮機から来た圧縮ガスのアフタークーリングのための追加の冷却器を備えた単段圧縮機で利用できる。
【００２３】
本発明は、互いに直列に連結された２つ又は３つ以上の圧縮機要素、蒸発器及び圧縮機要素の各対相互間ですぐ上流側に且つ最後の圧縮機要素から見て下流側に配置されていて圧縮機要素から来た圧縮ガスを冷却する追加の冷却器を備えた多段圧縮機にも利用でき、それにより、追加の冷却器は、凝縮器と直列に凝縮器の冷却回路中に組み込まれる。
【００２４】
本発明の多段圧縮機の実用的な実施形態によれば、単一の凝縮器及び２つの連続して位置する圧縮機要素相互間の中間冷却器として又は最後の圧縮機要素から見て下流側に位置する後置冷却器として働く多数の蒸発器を備えたたった１つのＯＲＣが用いられる。
【００２５】
本発明はまた、圧縮機設備であって、１つ又は２つ以上の圧縮機要素及び圧縮機要素によって圧縮されたガスを冷却する冷却手段を備え、冷却手段は、ポンプを備えた閉「ランキン回路」として具体化された排熱回収回路、ポンプによるランキン回路の作動中、ランキン回路中を循環する作動媒体、圧縮ガスを冷却するために冷却されるべき圧縮ガスを挿通状態で案内する１つ又は２つ以上の蒸発器、熱エネルギーを機械エネルギーに変換する膨張機、及び冷却回路に連結された凝縮器によって実現され、冷却剤が凝縮器内の作動媒体を冷却するために冷却回路を通って案内される、圧縮機設備において、圧縮機設備は、冷却されるべき圧縮ガスのガス流中に設けられた蒸発器と直列に組み込まれた少なくとも１つの追加の冷却器を含み、少なくとも１つの追加の冷却器は、ランキン回路の作動媒体とは異なる冷却剤を用いる冷却回路に連結され、追加の冷却器は、冷却回路の冷却能力が所与の場合、ランキン回路がオフに切り換えられたとき、冷却回路の圧縮ガスそれ自体での十分な冷却を保証することができるよう当てにされることを特徴とする圧縮機設備に関する。
【００２６】
本発明の特徴を良好に示す意図で、添付の図面を参照して、熱回収が行われる状態でガスを圧縮する本発明の圧縮機設備の２、３の好ましい実施形態を例示として以下に説明するが、これは、性質上本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の圧縮機設備を概略的に示す図である。
【図２】各々、図１の圧縮機設備の異なる変形例を示す図である。
【図３】各々、図１の圧縮機設備の異なる変形例を示す図である。
【図４】各々、図１の圧縮機設備の異なる変形例を示す図である。
【図５】本発明の圧縮機設備の考えられる変形例を示す図である。
【図６】本発明の圧縮機設備の考えられる変形例を示す図である。
【図７】本発明の圧縮機設備の考えられる変形例を示す図である。
【図８】本発明の圧縮機設備の考えられる変形例を示す図である。
【図９】本発明の圧縮機設備の考えられる変形例を示す図である。
【図１０】本発明の圧縮機設備の考えられる変形例を示す図である。
【図１１】本発明の圧縮機設備の考えられる変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
この場合、図１に示されている圧縮機設備１は、モータ等の形態をした駆動装置３を備えている１つの圧縮機要素２を含む単段圧縮機を備えている。
【００２９】
圧縮機要素２は、入口４及び出口５を備え、この場合、入口４は、入口弁７が設けられている吸引管６に結合すると共に吸引フィルタ８に結合しており、他方、出口５は、消費者ネットワーク１０を連結することができる圧縮ガス用の圧力管９に結合している。
【００３０】
圧縮機設備１は、閉回路１２の形態をした排熱回収回路１１をさらに備え、この閉回路内では、「有機ランキンサイクル（Organic Rankine Cycle）」（これを略してＯＲＣという）に従って作動媒体がポンプ１３によって循環し、ポンプ１３は、作動媒体を蒸発器１４、膨張機１５、凝縮器１６中に次々に圧送し、かくしてポンプ１３に戻している。
【００３１】
上述の膨張機１５は、これにより熱エネルギーを例えば機械エネルギーに変換することができるよう構成されており、その理由は、膨張機１５が電気エネルギーを消費者１９に供給するための負荷、例えば発電機１８に結合された出シャフト１７を備えたタービンの形態に構成されているからである。
【００３２】
蒸発器１４は、圧縮要素２から来た圧縮ガスを冷却するための追加の冷却器２０と直列関係をなして冷却器として上述の圧力管９内に組み込まれている。具体的に説明すると、蒸発器１４の一次部分は、追加の冷却器２０の一次部分２０′に直列に接続されている。
【００３３】
凝縮器１６は、上述の追加の冷却器２０と一緒になって、別個の冷却回路２１内に直列に組み込まれており、ランキン回路１２の作動媒体とは異なる冷却剤、例えば水又は異なる冷却剤が例えば図示されていないポンプ等によって別個の冷却回路２１を通って案内される。具体的に説明すると、凝縮器１６の二次部分１６″は、追加の冷却器２０の二次部分２０″に直列に接続されている。
【００３４】
排熱回収回路１１及び冷却回路２１は、好ましくは、蒸発器１４内の（この場合、蒸発器１４の二次部分内の）作動媒体の流れ方向と追加の冷却器２０内の（具体的には、追加の冷却器２０の二次部分２０″内の）冷却剤の流れ方向がこれらを通って（この場合、蒸発器１４の一次部分及び追加の冷却器２０の一次部分２０′を通って）流れる圧縮ガスの流れ方向とは逆であるように構成され、それにより、一方の媒体から他方の媒体への効率的な熱伝達が保証されている。
【００３５】
類似的に、作動媒体と冷却媒体は、凝縮器１６を通って互いに逆の方向に案内される。確かに、図示の実施例では、作動媒体は、凝縮器１６の一部分１６′を通って第１の方向に案内され、冷却剤は、凝縮器１６の二次部分１６″を通って作動媒体の上述の第１の方向とは逆の第２の方向に案内される。
【００３６】
本発明の圧縮機設備１の作用は、極めて簡単であり、次の通りである。
【００３７】
圧縮機要素２を駆動すると、ガス、例えば空気が入口４を経て吸い込まれ、そして圧力管９を介して圧力下で消費者ネットワーク１０に供給される。
【００３８】
圧縮ガスは、圧縮機要素２を高い出口温度で出、このことは、圧縮ガスを冷却しなければその後にこれを消費者ネットワーク１０に供給することができないことを意味しており、その目的は、この消費者ネットワーク１０の消費者に対する損傷を阻止することにある。
【００３９】
圧縮ガスは、追加の冷却器２０内で部分的に冷却されると共に蒸発器１４内で部分的に冷却され、追加の冷却器２０と蒸発器１４は、少なくとも排熱回収回路１１のポンプ１３が作動媒体を回路１２内で循環させる限り、圧力管９内に互いに直列に組み込まれている。追加の冷却器２０は、好ましくは、蒸発器１４から見て下流側で圧力管９内に組み込まれている。
【００４０】
ポンプ１３は、作動媒体を液体の状態で蒸発器１４を通って圧送し、作動媒体は、蒸発器１４内で、蒸発器１４を通って流れている圧縮ガスによって加熱される。
【００４１】
作動媒体は、ある特定の圧力では、作動媒体の沸騰温度（沸点）が圧縮ガスの出口温度よりも低いように選択され、その結果、作動媒体は、蒸発器１４内で蒸発することができ、そしてこの作動媒体は、ポンプ１３によって実現された増大した圧力で蒸気として蒸発器１４を出、それにより蒸気は、膨張機１５内での膨張を生じ、その結果、膨張機が駆動され、それにより発電機１８又は別の有用な負荷もまた駆動されるようになっている。
【００４２】
適当な有機作動媒体の一例は、１，１，１，３，３‐ペンタフルオロプロパンである。
【００４３】
次に、膨張後の作動媒体は、蒸気の形態で凝縮器１６を通って流れ、ここで、作動媒体は、冷却剤の低温に接触し、それにより、作動媒体が凝縮して次のサイクルのためにポンプ１３によって液体として圧送されることができるようになる。
【００４４】
追加の冷却器２０は、冷却回路２１の有効冷却容量に基づいて、例えば排熱回収回路１１が欠陥等に起因して故障したときに蒸発器１４の冷却作用なしで圧縮ガスを十分に冷却することができるよう当てにされ、次に、冷却剤は、凝縮器１６内での温度の上昇なしで追加の冷却器２０を通って案内される。
【００４５】
このことは、追加の冷却器２０が排熱回収なしで従来の動作が可能であるよう寸法決めされていること及び追加の冷却器２０の冷却容量がこの場合、排熱回収が行われるが、圧縮機設備１が排熱回収回路１１の故障時に作動を続行することができるという顕著な利点を備えた状態で作動可能であるように大きめに寸法決めされていることを意味している。
【００４６】
熱エネルギーを最大まで回収する際の最善の結果は、追加の冷却器２０が蒸発器１４から見て下流側で圧力管９内に配置されると共に凝縮器１６が追加の冷却器２０から見て上流側で冷却回路２１内に設けられた場合に達成され、ただし、他の構成例が排除されることはない。
【００４７】
図示の実施例では、凝縮器１６と追加の冷却器２０は、共通冷却回路２１内に互いに直列関係をなして組み込まれており、ただし、これは、厳密にいって必要であるというわけではなく、２つの別々の冷却回路もまた提供できる。
【００４８】
図２の圧縮機設備１は、ＯＲＣ回路１２がポンプ１３の入力部と出力部を互いに連結するバイパス２２を備えているという点で図１の圧縮機設備とは異なっており、この場合、ポンプ１３の入力部から出力部への作動媒体の流れを可能にするが、逆方向の流れを阻止する逆止弁２３が組み込まれている。
【００４９】
このバイパス２２は、ポンプ１３が作動停止時に入力部と出力部との間の漏れを生じさせない場合に作動媒体の自然な循環を可能にするようポンプ１３の作動停止の場合に用いられる。
【００５０】
図３は、図２の圧縮機設備と同一の圧縮機設備を示しており、違いは、逆止弁２３に代えてランキンサイクルの制御のために制御可能であり又は違ったやり方で制御可能なバイパス弁２４が用いられていることにある。バイパス弁２４が制御可能に作られる場合、この目的のため、バイパス弁は、図示されていない制御ユニット又は「コントローラ」に電気接続部によるか制御信号を制御ユニットからバイパス弁２４に送ることができる別の接続形態によるかのいずれかによって接続される。
【００５１】
図４は、本発明の圧縮機設備１の変形例を示しており、この場合、図１の実施形態に関し、液体冷却剤を用いる冷却回路２１に代えてファン等によって凝縮液１６及び追加の冷却器２０に次々に吹き付けられる周囲空気又は別の冷却用ガスによる冷却が行われる冷却回路２１が用いられており、この目的のため、凝縮器１６及び追加の冷却器２０は、作動媒体及び圧縮ガスをそれぞれ挿通状態で案内する一次部分及び冷却剤を挿通案内する二次部分を備えた熱交換器に代えてラジエータとして構成されている。
【００５２】
図５は、多段圧縮機１を含む本発明の圧縮機設備１を示しており、この場合、２つの圧縮機要素２が低圧段の圧縮機要素２ａについてそして高圧段の圧縮機要素２ｂについてそれぞれ直列に接続され、この場合、圧縮機要素２は、共通駆動装置３によって一緒に駆動されると共に中間圧力管９ａによって互いに連結されている。
【００５３】
この場合、ＯＲＣ回路１２は、一方において圧縮機要素２ａから来た圧縮ガスから熱を抽出すると共に他方において圧縮機要素２ｂから来た圧縮ガスから熱を抽出することができる２つの蒸発器１４を含み、一方の蒸発器１４ａは、中間圧力管９ａ内に組み込まれ、他方の蒸発器１４ｂは、消費者ネットワーク１０に通じる圧力管９ｂ内に組み込まれている。
【００５４】
各蒸発器１４ａ，１４ｂから見て上流側に追加の冷却器２０、それぞれ冷却機２０ａ及び冷却機２０ｂが、それぞれこの追加の冷却器２０ａ，２０ｂを通って案内されるガスを冷却するために関連の蒸発器１４ａ，１４ｂと直列関係をなして圧力管９ａ，９ｂ内に組み込まれている。
【００５５】
蒸発器１４ａ，１４ｂは、互いに並列に冷却回路２１内に組み込まれており、三方弁２６がポンプ１３から来た作動媒体の流れを両方の蒸発器１４ａ，１４ｂ上に分配するために蒸発器１４ａ，１４ｂの並列入力部のところで回路内に設けられており、これは、圧縮機要素２ａ，２ｂの圧力比に依存すると共に／或いは蒸発器１４ａ，１４ｂの出口のところの作動媒体の温度に依存する圧縮機要素２ａ，２ｂの出口５のところの圧縮ガスの温度に依存している。
【００５６】
この場合、追加の冷却機２０ａ，２０ｂは、並列関係をなして互いに接続されると共に蒸発器１６と一緒に直列に冷却回路２１内に組み込まれており、これら追加の冷却機は、ＯＲＣ回路１２が故障したときにこれら追加の冷却器が圧縮ガスの十分な冷却を保証することができるよう寸法決めされている。
【００５７】
この場合、圧力管の一方、９ａ又は９ｂ内に単一の蒸発器１４だけを用いることができるということが明らかであり、追加の冷却器２０は、この圧力管９ａ又は９ｂ内に蒸発器１４を備え、蒸発器１４が設けられていない他方の圧力管内には、従来型中間冷却器又は後置冷却器２０だけが設けられ、この場合、追加の冷却器２０は、凝縮器１６と直列関係をなして冷却回路２１内に組み込まれ、従来型冷却器２０もまた、この冷却回路２１内に又は別個の回路内に直列に接続可能である。
【００５８】
図６は、三方弁が同一の機能を備えた２つの別々の弁２７で置き換えられた変形例を示し、図７では、三方弁に代えて、弁２７及び絞り２８が利用されている。
【００５９】
図８は、例えば図５の圧縮機を示しているが、この場合、冷却回路２１は、空冷に基づいている。
【００６０】
図９は、図８の構成と同一の構成を示しているが、冷却器２０ａ，２０ｂは、配設場所が変わっている。
【００６１】
図１０及び図１１の各々は、図５の変形例を示しており、この場合、蒸発器２０ａ，２０ｂは、並列ではなく、排熱回収回路１１内に互いに直列に接続されており、従って、この場合、排熱回収回路１１内で循環する作動媒体の流れを蒸発器１４ａ，１４ｂ上に分配するための手段、例えば三方弁２６とその類似手段のいずれも必要としない。
【００６２】
図１０では、作動媒体は、最初に、低圧圧縮機要素２ａの蒸発器１４ａを通り、次に、高圧圧縮機要素２ｂの蒸発器１４ｂを通が、これは、正確に言えば、図１の逆である。
【００６３】
明らかなこととして、例えば図５〜図１１の場合の多段圧縮機において消費者ネットワーク１０に供給される圧縮ガスの最大温度に関して制限がない場合、追加の後置冷却器２０ｂを省くことができ、その理由は、後置冷却器１４ｂの冷却器機能が排熱回収回路１１の故障に起因して損なわれた場合、追加の後置冷却器２０ｂの出力部のところの温度上昇が制限されないからである。
【００６４】
以上を要約すると、本発明は、排熱回収方式によりガスを圧縮する圧縮機設備であって、この圧縮機設備１は、１つ又は２つ以上の圧縮機要素２及び圧縮ガスからの圧縮熱の回収のための排熱回収回路１１を備え、排熱回収回路１１は、閉回路として具体化され、この閉回路は、作動媒体が１つ又は２つ以上の蒸発器１４を介して「ランキンサイクル」に従って閉回路内を循環することができるようにするポンプ１３を備え、蒸発器１４は、この蒸発器を通って案内される上流側の圧縮機要素２から来た圧縮ガスのための冷却器として働き、作動媒体は、圧縮ガスによって加熱され、閉回路は、熱エネルギーを機械エネルギーに変換する膨張機１５と、冷却回路２１に連結された凝縮器１６とをさらに備え、冷却回路２１は、凝縮器１６内の作動媒体を冷却する冷却剤を含む、圧縮機設備において、圧縮機設備１は、２つの連続して位置する圧縮機要素２相互間の中間冷却器として働く各蒸発器１４について且つ／或いは蒸発器１４を通って案内されるガスを冷却する関連の蒸発器１４に直列に連結された後置冷却器として働く蒸発器１４について追加の冷却器２０を有し、各追加の冷却器２０は、凝縮器１６の冷却回路２１に組み込まれ、１つ又は２つ以上の追加の冷却器２０は、冷却回路２１の冷却能力が所与の場合、排熱回収回路１１がオフに切り換えられたとき、１つ又は２つ以上の追加の冷却器２０自体で十分な冷却能力を保証することができるよう当てにされることを特徴とする圧縮機設備に関する。
【００６５】
本発明は、実施例として説明すると共に図示した実施形態にはなんら限定されず、排熱回収方式でガスを圧縮する本発明の圧縮機を本発明の範囲から逸脱することなく、あらゆる種類の形態及び寸法で実現でき、応用により、３つ以上の圧縮段を備えた圧縮機にも利用できる。
【図１】
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【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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