JP2020529557A - 蒸発ガスの再液化システム及び蒸発ガスの再液化システム内の潤滑油排出方法 - Google Patents
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Abstract
Description
圧縮機200の給油潤滑方式のシリンダーを通過した蒸発ガスには所定の潤滑油が混入し、蒸発ガスに混入した潤滑油は熱交換器100で蒸発ガスよりも先に凝縮または凝固して熱交換器100の流路内に溜まる。そして、時間の経過に応じて熱交換器100の流路に溜まる凝縮または凝固した潤滑油の量が増加するため、所定時間が経過すると熱交換器100の内部の凝縮または凝固した潤滑油を除去する必要があることを本発明の発明者らは発見した。
1)凝縮または凝固した潤滑油を除去するか否かを判断するステップ
2)バイパスバルブ590を開けて、第1バルブ510及び第2バルブ520を閉めるステップ
3)貯蔵タンクTから排出された蒸発ガスがバイパスラインBLを経て圧縮機200で圧縮されるステップ
4)圧縮機200で圧縮された高温の蒸発ガスの一部または全部を熱交換器100に送るステップ
5)熱交換器100を通過した蒸発ガスを気液分離器700に送るステップ
6)気液分離器700に溜まった潤滑油を排出するステップ
7)熱交換器100が正常化したことを確認するステップ
熱交換器100の流路が凝縮または凝固した潤滑油によって塞がると、熱交換器100の冷却効率が低下する。よって、熱交換器100の性能が正常の場合に比べて一定値以下になれば熱交換器100の内部に凝縮または凝固した潤滑油がある程度以上溜まったと推定することができる。例えば、熱交換器100の性能が正常の約50〜90%以下、好ましくは約60〜80%以下、さらに好ましくは約70%以下になると、熱交換器100の内部に凝縮または凝固した潤滑油を除去しなければならないと判断される。
第1)ステップで凝縮または凝固した潤滑油を除去する必要があるか否かを判断して、熱交換器100の内部の凝縮または凝固した潤滑油を除去することを決定すれば、バイパスラインBL上に設置されるバイパスバルブ590を開けて、第1供給ラインL1上に設置される第1バルブ510及び第2供給ラインL2上に設置される第2バルブ520を閉める。
貯蔵タンクTから排出された蒸発ガスはバイパスラインBLを介して熱交換器100を迂回した後、圧縮機200に送られる。圧縮機200に送られた蒸発ガスは圧縮機200で圧縮されて圧力とともに温度が上昇し、圧縮機200で約300barに圧縮された蒸発ガスの温度は約40〜45℃になる。
圧縮機200で圧縮されて温度が上昇した蒸発ガスを熱交換器100に供給し続けると、熱交換器100の冷媒として使用される貯蔵タンクTから排出された低温の蒸発ガスは、熱交換器100に供給されずに、温度が高い蒸発ガスのみが持続的に熱交換器100に供給されるため、圧縮機200で圧縮された蒸発ガスが通過する熱交換器100の高温流路の温度が徐々に上昇する。
熱交換器100の高温流路の温度が上昇しつつ、熱交換器100の内部に溜まっていた凝縮または凝固した潤滑油が融解または粘度が高くなり、蒸発ガスに混入して気液分離器700に送られる。バイパスラインBLを利用して熱交換器100内部の凝縮または凝固した潤滑油を除去する過程では蒸発ガスの再液化が行われないため、気液分離器700には再液化された液化ガスは集まらず、気体状態の蒸発ガスと融解または粘度が低下した潤滑油が溜まることになる。
熱交換器100から排出された融解または粘度が低くなった潤滑油は、気液分離器700の内部に溜まるが、気液分離器700の内部に溜まった潤滑油を処理するために、本実施形態では、従来使用されていた気液分離器700を改良した気液分離器700を使用することができる。
熱交換器100の内部の凝縮または凝固した潤滑油が排出されて熱交換器100が再び正常化したと判断し、気液分離器700の内部の潤滑油を排出する過程もすべて終了すると、第1バルブ510と第2バルブ520は開けて、バイパスバルブ590を閉めた後、さらに蒸発ガスの再液化システムを正常稼動させる。蒸発ガスの再液化システムが正常稼動すると、貯蔵タンクTから排出された蒸発ガスは熱交換器100の冷媒として使用され、熱交換器100の冷媒として使用された蒸発ガスは、圧縮機200による圧縮過程、熱交換器100による冷却過程、及び減圧装置600による減圧過程を経由して、一部または全部が再液化される。
本発明の蒸発ガスの再液化システムが、図2に示すように1つの圧縮機200と1つの減圧装置600を備える場合、減圧装置600の開度率が設定値以上であり、第7バルブ570が開いた状態であり、第2バルブ520が開いた状態であり、気液分離器700の内部の液化ガスの水位が正常である場合に、アラームが活性化する。
「低温流れの温度差」が設定値以上の状態で所定時間以上持続する条件、「高温流れの温度差」が設定値以上の状態で所定時間以上持続する条件、及び「高温流路の圧力差」が設定値以上の状態で所定時間以上持続する条件のいずれかを満たすと、アラームが鳴って、凝縮または凝固した潤滑油を除去する時点を知らせるように構成することができる。
貯蔵タンクT内の液化ガスの量が少なく、発生する蒸発ガスの量が少ない場合や、船舶の速度が速く、船舶の推進のためにエンジンに供給される蒸発ガスの量が多い場合など、貯蔵タンクTの内部圧力が低い場合には、圧縮機200が要求する圧縮機200の上流における吸引圧力条件を満たさない場合がある。
Claims (46)
- 蒸発ガスを圧縮機で圧縮し、圧縮された蒸発ガスを圧縮する前の蒸発ガスと熱交換器で熱交換により冷却し、熱交換により冷却された流体を減圧装置で減圧し、蒸発ガスを再液化するシステム内の潤滑油排出方法において、
前記圧縮機は、給油式シリンダーを少なくとも1つ以上備え、
前記熱交換器で冷媒として使用される蒸発ガスの前記熱交換器の上流における温度と、前記圧縮機で圧縮された後に前記熱交換器で冷却された蒸発ガスの温度との差(以下、「低温流れの温度差」という)が第1設定値以上の状態で所定時間以上持続する条件;
前記熱交換器で冷媒として使用された蒸発ガスの温度と、前記圧縮機で圧縮された後に前記熱交換器に送られる蒸発ガスの温度との差(以下、「高温の流れの温度差」という。)が第1設定値以上の状態で所定時間以上持続する条件;及び
前記圧縮機で圧縮された後に前記熱交換器に送られる蒸発ガスの前記熱交換器の上流の圧力と、前記熱交換器で冷却された蒸発ガスの前記熱交換器の下流の圧力との差(以下、「高温流路の圧力差」という。)が第2設定値以上の状態で所定時間以上持続する条件;
のいずれかを満たしたら、「凝縮または凝固した潤滑油の排出時点」であると判断する、潤滑油排出方法。 - 蒸発ガスを圧縮機で圧縮し、圧縮された蒸発ガスを圧縮する前の蒸発ガスと熱交換器で熱交換により冷却し、熱交換により冷却された流体を減圧装置で減圧し、蒸発ガスを再液化するシステム内の潤滑油排出方法において、
前記圧縮機は、給油式シリンダーを少なくとも1つ以上備え、
前記熱交換器で冷媒として使用される蒸発ガスの前記熱交換器の上流における温度と前記圧縮機で圧縮された後に前記熱交換器で冷却された蒸発ガスの温度との差(以下、「低温流れの温度差」という。);前記熱交換器で冷媒として使用された蒸発ガスの温度と前記圧縮機で圧縮された後に前記熱交換器に送られる蒸発ガスの温度との差(以下、「高温の流れの温度差」という。);のいずれか小さい値が第1設定値以上の状態で所定時間以上持続するか、
前記圧縮機で圧縮された後に前記熱交換器に送られる蒸発ガスの前記熱交換器上流における圧力と、前記熱交換器によって冷却された蒸発ガスの前記熱交換器の下流における圧力との差(以下、「高温流路の圧力差」という。)が第2設定値以上の状態で所定時間以上持続したら、「凝縮または凝固した潤滑油の排出時点」であると判断する、潤滑油排出方法。 - アラームが鳴って、前記「凝縮または凝固した潤滑油の排出時点」を知らせる、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記熱交換器の性能が、正常の60〜80%以下になったら、前記「凝縮または凝固した潤滑油の排出時点」であると判断する、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記第1設定値は35℃であることを特徴とする、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記第2設定値は、正常の2倍であることを特徴とする、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記第2の設定値は2bar(200kPa)であることを特徴とする、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記所定時間は、1時間であることを特徴とする、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記「低温流れの温度差」は、前記熱交換器の低温流路の上流に設けられる第1温度センサと、前記熱交換器の高温流路の下流に設置される第4温度センサとにより検知することを特徴とする、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記「高温の流れの温度差」は、前記熱交換器の低温流路の下流に設けられる第2温度センサと、前記熱交換器の高温流路上流に設けられる第3の温度センサとにより検知することを特徴とする、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記「高温流路の圧力差」は、前記熱交換器の高温流路の上流に設けられる第1圧力センサと、前記熱交換器の高温流路の下流に設けられる第2圧力センサとにより検知することを特徴とする、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記「高温流路の圧力差」は、前記熱交換器の高温流路の上流及び下流の圧力差を測定する差圧センサにより検知することを特徴とする、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記圧縮機は150〜350barで蒸発ガスを圧縮することを特徴とする、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記圧縮機は80〜250barで蒸発ガスを圧縮することを特徴とする、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 前記熱交換器は、マイクロチャンネル型の流路を備えることを特徴とする、請求項1または2に記載の潤滑油排出方法。
- 蒸発ガス自体を冷媒として使用して蒸発ガスを再液化するシステム内の潤滑油排出方法において、
装置の温度差及び圧力差のいずれかを指標にして、「凝縮または凝固した潤滑油の排出時点」を検知し、
前記「凝縮または凝固した潤滑油の排出時点」をアラームで知らせることを特徴とする、潤滑油排出方法。 - 前記装置は、マイクロチャンネル型の流路を備える熱交換交換器であることを特徴とする、請求項16に記載の潤滑油排出方法。
- 前記熱交換器はPCHEであることを特徴とする、請求項15または17に記載の潤滑油排出方法。
- 蒸発ガス自体を冷媒として使用して蒸発ガスを再液化するシステム内の潤滑油排出方法において、
気液分離器内に溜まった潤滑油を潤滑油排出ラインによって前記気液分離器から排出し、
前記潤滑油排出ラインは、蒸発ガスの再液化時に再液化された液化ガスを前記気液分離器から排出する第5供給ラインと別に設けられることを特徴とする、潤滑油排出方法。 - 前記気液分離器の内部に窒素を供給して前記気液分離器からオイル排出速度を高めることを特徴とする、請求項19に記載の潤滑油排出方法。
- 蒸発ガスの再液化時に、熱交換器で蒸発ガス自体を冷媒として使用して圧縮された蒸発ガスを冷却し、
潤滑油の排出時に、前記熱交換器に前記圧縮された蒸発ガスが供給される高温流路を介して窒素が前記気液分離器の内部に供給されることを特徴とする、請求項20に記載の潤滑油の排出方法。 - 前記気液分離器の内部に供給される窒素の圧力は5〜7barであることを特徴とする、請求項20または21に記載の潤滑油排出方法。
- 蒸発ガスの再液化時に、前記気液分離器で分離された液化ガスは前記第5供給ラインを介して貯蔵タンクに供給され、
前記第5供給ライン上に流体の流量と開閉とを調節する第8バルブが設置され、
潤滑油を排出させる間に前記第8バルブは閉めることを特徴とする、請求項19〜21のいずれか1つに記載の潤滑油排出方法。 - 潤滑油を排出する間もエンジンを運転することを特徴とする、請求項19〜21のいずれか1つに記載の潤滑油排出方法。
- 潤滑油排出時に、熱交換器の低温流路に供給される蒸発ガスを前記熱交換器から迂回させた後、圧縮して前記熱交換器の高温流路に送ることを特徴とする、請求項19〜21のいずれか1つに記載の潤滑油排出方法。
- 蒸発ガスを圧縮する圧縮機;
前記圧縮機で圧縮された蒸発ガスを前記圧縮機で圧縮する前の蒸発ガスを冷媒に熱交換により冷却する熱交換器;
前記熱交換器の下流に設置され、前記熱交換器で冷却された流体を減圧する減圧装置;及び
前記減圧装置の下流に設置されて再液化された液化ガスと気体状態で残っている蒸発ガスを分離する気液分離器;を備え、
前記圧縮機は給油式シリンダーを少なくとも1つ以上備え、
前記気液分離器には、前記気液分離器の内部に溜まった潤滑油を排出する潤滑油排出ラインが連結する、蒸発ガスの再液化システム。 - 前記潤滑油排出ラインは、前記気液分離器の下端部に連結されることを特徴とする、請求項26に記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記気液分離器で分離された液化ガスは第5供給ラインを介して前記気液分離器から排出され、
前記潤滑油排出ラインは前記第5供給ラインとは別に設けられることを特徴とする、請求項26に記載の蒸発ガスの再液化システム。 - 前記第5供給ラインの端部は、前記潤滑油排出ラインが連結した前記気液分離器の下端部よりも前記気液分離器内で高く位置することを特徴とする、請求項28に記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記第5供給ラインの端部は、前記気液分離器内に溜まった潤滑油の量が最大になったときの潤滑油の水位よりも前記気液分離器内で高く位置することを特徴とする、請求項28に記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 蒸発ガスを前記熱交換器から迂回させて前記圧縮機に供給するバイパスラインをさらに備えることを特徴とする、請求項26〜30のいずれか1つに記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記圧縮下流に設置されて、蒸発ガスに混入したオイルを分離するオイル分離機をさらに備えることを特徴とする、請求項26〜30のいずれか1つに記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記圧縮下流に設置されて、蒸発ガスに混入したオイルを分離する第1オイルフィルタをさらに備えることを特徴とする、請求項32に記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記第1オイルフィルタは気体状態または霧状の潤滑油を分離することを特徴とする、請求項33に記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記減圧装置と前記気液分離器との間;
前記気液分離器で分離された液化ガスが排出される第5供給ライン上;及び
前記気液分離器で分離された気体状態の蒸発ガスが排出される第6供給ライン上;のいずれか1か所以上に設置される第2オイルフィルタをさらに備え、
前記第2オイルフィルタは極低温用であることを特徴とする、請求項26〜30のいずれか1つに記載の蒸発ガスの再液化システム。 - 前記第2オイルフィルタは、固体状態の潤滑油を分離することを特徴とする、請求項35に記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記気液分離器で分離された気体状態の蒸発ガスは、前記熱交換器で冷媒として使用される蒸発ガスと合流して、前記熱交換器で冷媒として使用されことを特徴とする、請求項26〜30のいずれか1つに記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 蒸発ガスを圧縮する圧縮機、前記圧縮機で圧縮された蒸発ガスを前記圧縮機で圧縮する前の蒸発ガスを冷媒として使用して熱交換により冷却する熱交換器、及び前記熱交換器で冷却された流体を減圧する減圧装置を備える蒸発ガスの再液化システムにおいて、
前記熱交換器の上流及び下流のいずれか1か所以上に設けられ、前記熱交換器が潤滑油によって塞がったか否かを検知する検知手段;及び
前記検知手段によって検知された前記熱交換器が、潤滑油によって塞がったことを知らせるアラーム;を備える、蒸発ガスの再液化システム。 - 前記検知手段として、温度センサおよび圧力センサのいずれか1つ以上を備えることを特徴とする、請求項38に記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記検知手段として、
前記熱交換器の低温流路の上流に設置される第1温度センサ;
前記熱交換器の低温流路の下流に設置される第2温度センサ;
前記熱交換器の高温流路の上流に設置される第3温度センサ;
前記熱交換器の高温流路の下流に設置される第4温度センサ;
前記熱交換器の高温流路の上流に設置される第1圧力センサ;及び
前記熱交換器の高温流路の下流に設置される第2圧力センサ;
のいずれか1以上を備えることを特徴とする、請求項39に記載の蒸発ガスの再液化システム。 - 前記熱交換器が潤滑油によって塞がったか否かを判断する判断手段をさらに備える、請求項38〜40にいずれか1つに記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記判断手段は制御装置であり、
前記制御装置は前記検知手段が検知した値により前記熱交換器が潤滑油によって塞がったか否かを判断する、請求項41に記載の蒸発ガスの再液化システム。 - 前記圧縮機は150〜350barで蒸発ガスを圧縮することを特徴とする、請求項26〜30及び38〜40のいずれか1つに記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記圧縮機は80〜250barで蒸発ガスを圧縮することを特徴とする請求項26〜30及び38〜40のいずれか1つに記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記熱交換器は、マイクロチャンネル型の流路を備えることを特徴とする請求項26〜30及び38〜40のいずれか1つに記載の蒸発ガスの再液化システム。
- 前記熱交換器はPCHEであることを特徴とする請求項45に記載の蒸発ガスの再液化システム。
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