JP2017194038A - 圧縮性流体供給装置 - Google Patents
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Abstract
Description
特に、船舶のエンジンへ燃料を供給する場合、気象、海流、波や操船に影響されて推進用エンジンの燃料の需要が短時間で変動する。このため、圧縮機の上流側の温度や流量が変動すると、圧縮性流体である燃料の圧力、温度、流量などが非常に不安定になり、圧縮機の上流側や下流側へ悪影響を及ぼすおそれがある。
低圧の圧縮性流体が供給される低圧配管と、
前記低圧配管内の圧縮性流体を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮されることにより昇温した圧縮性流体が送出される高温高圧配管と、
前記高温高圧配管内の昇温した圧縮性流体を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器により冷却された圧縮性流体を前記消費設備へ供給する低温高圧配管と、
前記高温高圧配管から前記低圧配管へ昇温した圧縮性流体を戻すための高温スピルバック配管と、
前記低温高圧配管から前記低圧配管へ冷却された圧縮性流体を戻すための低温スピルバック配管と、
を備えることを特徴とする。
前記高温スピルバック配管の流量を制御する高温スピルバック弁とを備え、
前記高温スピルバック弁の開度は、前記圧力計により計測された圧力に応じて調整されることが好ましい。
前記低温スピルバック配管の流量を制御する低温スピルバック弁とを備え、
前記低温スピルバック弁の開度は、前記第1の温度計により計測された温度に応じて調整されることが好ましい。
前記バイパス配管の流量を制御するバイパス弁と、
前記低温高圧配管内の圧縮性流体の温度を計測する第2の温度計と、
をさらに備え、
前記バイパス弁の開度は、前記第2の温度計により計測された温度に応じて調整されることが好ましい。
低圧の圧縮性流体を圧縮機で圧縮する工程と、
前記圧縮機により圧縮されることにより昇温した圧縮性流体を熱交換器で冷却する工程と、
前記熱交換器により冷却された圧縮性流体を前記消費設備へ供給する工程と、
を有し、
前記圧縮機よりも下流および前記熱交換器よりも上流から高温高圧の圧縮性流体の一部を前記圧縮機の上流へ戻すとともに、
前記熱交換器よりも下流から低温高圧の圧縮性流体の一部を前記圧縮機の上流へ戻すことにより、
前記圧縮機の上流側の圧縮性流体の温度を調整する、ことを特徴とする。
本実施形態の圧縮性流体供給装置は、圧縮性流体である燃料を圧縮し、燃料を消費する内燃機関の燃焼室(圧縮性流体を消費する消費設備)に供給する燃料供給装置10である。図1に示すように、燃料供給装置10は、例えばLNGタンク1から発生するボイルオフガスを圧縮して推進用エンジン2へ搬送するLNG船のボイルオフガス利用システムに燃料供給装置10を用いることができる。
本明細書において、「ボイルオフガス」は、LNGタンク1内において気化した天然ガスであり、LNGタンク1内において気化した天然ガスを圧縮して液化したもの、および、圧縮して超臨界流体となったものを含む。
なお、低圧配管11には、図示しない緩衝タンク(吸入スナッバ)が設けられていることが好ましい。また、低圧配管11には、内部の圧縮性流体の温度を計測する温度計T1が設けられていてもよい。温度計T1は低圧配管11内の圧縮性流体の温度を計測し、計測信号を温度制御部T1Cへ出力する。
圧縮機12は、モータ12a等の動力で回転するクランク軸12bにより駆動され、低圧配管11内の圧縮性流体を圧縮し高温高圧配管13へ送出する。圧縮機12には、例えば、圧縮室内の可動部(プランジャ又はピストン)が直線交番運動をすることによって気体を吸い込み圧縮する、往復圧縮機を用いることができる。
なお、高温高圧配管13には、図示しない緩衝タンク(吐出スナッバ)が設けられていることが好ましい。
低温高圧配管15は、熱交換器14により冷却された圧縮性流体を推進用エンジン2へ送出する。ここで、「低温」とは、熱交換器14により冷却される前の圧縮性流体と比較して低温であるという意味である。
低温高圧配管15には、内部の圧縮性流体の圧力を計測する圧力計Pが設けられていてもよい。圧力計Pは低温高圧配管15内の圧縮性流体の圧力を計測し、計測信号を圧力制御部PCへ出力する。
また、低温高圧配管15には、内部の圧縮性流体の温度を計測する温度計T2が設けられていてもよい。温度計T2は低温高圧配管15内の圧縮性流体の温度を計測し、計測信号を温度制御部T2Cへ出力する。
例えば、高温スピルバック配管16により高温の圧縮性流体が低圧配管11に戻る量が多く、低圧配管11内の圧縮性流体の温度が上昇したときには、低温スピルバック弁V2の開度を大きくすることで、低温高圧配管15内の低温の圧縮性流体が低圧配管11に戻る量を増やし、低圧配管11内の圧縮性流体の温度上昇を抑制することができる。
例えば、低温高圧配管15内の圧縮性流体の温度が下がりすぎた場合には、バイパス弁V3の開度を大きくすることで、熱交換器14によって冷却される前の高温高圧配管13内の高温の圧縮性流体が低温高圧配管15に直接供給される量を増やし、低温高圧配管15内の圧縮性流体の温度低下を抑制することができる。
また、燃料供給装置10と推進用エンジン2との間に、推進用エンジン2側から燃料供給装置10への燃料の逆流を防ぐ逆止弁CV2を設けてもよい。また、燃料供給装置10と推進用エンジン2との間に、1又は複数の圧縮機を設けてもよい。
圧縮機C1〜C4には、例えば無給油式の圧縮機を用いることができる。具体的には、圧縮室内の可動部(プランジャ又はピストン)が直線交番運動をすることによって気体を吸い込み圧縮する、往復圧縮機を用いることができる。圧縮機C1〜C4は燃料供給装置10の圧縮機12と同一のモータ12aの動力で回転するクランク軸12bにより連動して駆動させてもよい。
圧縮機C1〜C4および圧縮機12において、それぞれ同程度の圧縮率で圧縮されることで、LNGタンク1から供給されるボイルオフガスは圧縮率の5乗まで圧縮される。例えば、圧縮機C1〜C4および圧縮機12のそれぞれにおいて約3.15倍に圧縮することで、ボイルオフガスは3.15の5乗の310倍まで圧縮される。例えば、圧縮機C1の入口側におけるボイルオフガスの圧力が0.1MPaであれば、圧縮機C1の出口側の圧力は約0.32MPa、圧縮機C2の出口側の圧力は約0.99MPa、圧縮機C3の出口側の圧力は約3.13MPa、圧縮機C4の出口側の圧力は約9.85MPa、圧縮機12の出口側の圧力は約31.0MPaである。
なお、圧縮機C3、C4にそれぞれスピルバック配管33、34を独立させて設ける代わりに、圧縮機C4により圧縮されたボイルオフガスを圧縮機C4の出口側から圧縮機C3の入口側に戻すスピルバック配管を設けてもよい。
また、上記説明における温度、圧力は一例であり、本発明はこれに限られるものではない。
2 推進用エンジン
3 主軸
4 プロペラ
10 燃料供給装置
11 低圧配管
12 圧縮機
12a モータ
12b クランク軸
13 高温高圧配管
14 熱交換器
15 低温高圧配管
16 高温スピルバック配管
17 低温スピルバック配管
18 バイパス配管
21、22、23、24、25 配管
31、32、33、34 スピルバック配管
C1、C2、C3、C4 圧縮機
CV1 第1の逆止弁
CV2 第2の逆止弁
P 圧力計
PC 圧力制御部
T1 第1の温度計
T1C 温度制御部
T2 第2の温度計
T2C 温度制御部
V1 高温スピルバック弁
V2 低温スピルバック弁
V3 バイパス弁
V4、V5、V6、V7 スピルバック弁
Claims (7)
- 圧縮性流体を消費する消費設備へ供給する圧縮性流体供給装置であって、
低圧の圧縮性流体が供給される低圧配管と、
前記低圧配管内の圧縮性流体を圧縮する圧縮機と、
前記圧縮機により圧縮されることにより昇温した圧縮性流体が送出される高温高圧配管と、
前記高温高圧配管内の昇温した圧縮性流体を冷却する熱交換器と、
前記熱交換器により冷却された圧縮性流体を前記消費設備へ供給する低温高圧配管と、
前記高温高圧配管から前記低圧配管へ昇温した圧縮性流体を戻すための高温スピルバック配管と、
前記低温高圧配管から前記低圧配管へ冷却された圧縮性流体を戻すための低温スピルバック配管と、
を備える、圧縮性流体供給装置。 - 前記低温高圧配管内の圧縮性流体の圧力を計測する圧力計と、
前記高温スピルバック配管の流量を制御する高温スピルバック弁とを備え、
前記高温スピルバック弁の開度は、前記圧力計により計測された圧力に応じて調整される、請求項1に記載の圧縮性流体供給装置。 - 前記低圧配管内の圧縮性流体の温度を計測する第1の温度計と、
前記低温スピルバック配管の流量を制御する低温スピルバック弁とを備え、
前記低温スピルバック弁の開度は、前記第1の温度計により計測された温度に応じて調整される、請求項1又は2に記載の圧縮性流体供給装置。 - 前記熱交換器を通さずに前記高温高圧配管内の圧縮性流体を前記低温高圧配管へ供給するバイパス配管と、
前記バイパス配管の流量を制御するバイパス弁と、
前記低温高圧配管内の圧縮性流体の温度を計測する第2の温度計と、
をさらに備え、
前記バイパス弁の開度は、前記第2の温度計により計測された温度に応じて調整される、請求項1〜3のいずれか一項に記載の圧縮性流体供給装置。 - 前記低圧配管の前記低温スピルバック配管との接続部および前記高温スピルバック配管との接続部よりも上流側に、第1の逆止弁を備える、請求項1〜4のいずれか一項に記載の圧縮性流体供給装置。
- 前記低温高圧配管の前記低温スピルバック配管との接続部よりも下流側に、第2の逆止弁を備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の圧縮性流体供給装置。
- 圧縮性流体を消費する消費設備へ供給する圧縮性流体の供給方法であって、
低圧の圧縮性流体を圧縮機で圧縮する工程と、
前記圧縮機により圧縮されることにより昇温した圧縮性流体を熱交換器で冷却する工程と、
前記熱交換器により冷却された圧縮性流体を前記消費設備へ供給する工程と、
を有し、
前記圧縮機よりも下流および前記熱交換器よりも上流から高温高圧の圧縮性流体の一部を前記圧縮機の上流へ戻すとともに、
前記熱交換器よりも下流から低温高圧の圧縮性流体の一部を前記圧縮機の上流へ戻すことにより、
前記圧縮機の上流側の圧縮性流体の温度を調整する、ことを特徴とする圧縮性流体の供給方法。
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