JP5513590B2 - 始動作動中のプロセスガスの排気を最小限に抑えるコンプレッサ組立体及び方法 - Google Patents
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Description
本特許出願は、2011年11月17日に提出された「始動作動中のプロセスガスの排気を最小限に抑えるコンプレッサ組立体及び方法」と題する仮出願第61/560976号からの優先権を主張し、前記仮出願の内容は、引用することにより本明細書に組み込まれる。
(a)第一冷却剤と外部ヒートシンクとの間で熱交換を行う第一熱交換器と、
(b)第一冷却剤との熱交換によってタンクからの流体の加熱を行う第二熱交換器と、
(c)多段コンプレッサであって、
(c1)第二熱交換器から流体を受け取るように作用可能に配置された第一圧縮段と、
(c2)(i)第一冷却剤との熱交換によって第一圧縮段を離れる流体の少なくとも一部の冷却を行う第三熱交換器、及び(ii)第一冷却剤との熱交換によって第一圧縮段において流体の冷却を行う第一冷却ジャケットの少なくとも一方と、
(c3)第一圧縮段から流体の少なくとも一部を受け取るように作用可能に配置された第二圧縮段と、を備える多段コンプレッサと、
(d)第一熱交換器と、第二熱交換器と、第三熱交換器及び第一冷却ジャケットの少なくとも一方とを通して第一冷却剤を循環させるように作用可能に配置された第一冷却剤ループと、を備える。
(e)タンクから流体を受け取るための第一弁と、
(f)流体が第二熱交換器を通過することなくタンクから流体を選択的に搬送する第一バイパス導管と、をさらに備え、
第一弁が、第二熱交換器と第一バイパス導管へ流体を分配するように作用可能に配置されており、
(g)第一圧縮段へ流入する流体の温度を測定するように作用可能に配置された第一温度センサと、
(h)第一温度センサと信号通信するコントローラであって、コントローラは、第一温度センサによって測定された温度が第一温度基準より低いことを第一温度センサが検出したとき、第一弁によって流体の少なくとも一部を第二熱交換器へ分配させ、第一温度センサによって測定された温度が第一温度基準より高いことを第一温度センサが検出したとき、第一弁によって流体の少なくとも一部を第一バイパス導管へ分配させるように構成される、コントローラと、をさらに備える、様相1または様相2の流体圧縮装置。
第一圧縮段から流体を受け取るための第二弁と、
流体が第三熱交換器を通過することなく第一圧縮段から流体を選択的に搬送するための第二バイパス導管と、
第一圧縮段を離れる流体の温度を測定するように作用可能に配置された第二温度センサと、をさらに備え、
第二弁が、第三熱交換器と第二バイパス導管へ流体を分配するように作用可能に配置され、かつ
コントローラは、第二温度センサと信号通信して、第二温度センサによって測定された温度が第二温度基準より高いことを第二温度センサが検出したとき、第二弁によって流体の少なくとも一部を第三熱交換器へ分配させ、第二温度センサによって測定された温度が第二温度基準より低いことを第二温度センサが検出したとき、第二弁によって流体の少なくとも一部を第二バイパス導管へ分配させるように構成される、様相3〜5のいずれか一つの流体圧縮装置。
第二圧縮段から流体の少なくとも一部を受け取るように作用可能に配置された第三圧縮段と、
(i)第一冷却剤との熱交換によって第二圧縮段を離れる流体の少なくとも一部の冷却を行う第四熱交換器、及び(ii)第一冷却剤との熱交換によって第二圧縮段において流体の冷却を行う第二冷却ジャケットの少なくとも一方、をさらに備え、かつ
第一冷却剤ループが、さらに、第四熱交換器及び第二冷却ジャケットの少なくとも一方を通過して第一冷却剤を循環させるように作用可能に配置される、様相1〜8のいずれか一つの流体圧縮装置。
流体が第四熱交換器を通過することなく第二圧縮段から第三圧縮段へ流体を選択的に搬送する第三バイパス導管と、
第二圧縮段から流体を受け取るための第三弁と、
第二圧縮段を離れる流体の温度を測定するように作用可能に配置された第三温度センサと、をさらに備え、
コントローラは、さらに第三温度センサと信号通信して、コントローラは、第三温度センサによって測定された温度が第三温度基準より高いことを第三温度センサが検出したとき、第三弁によって流体の少なくとも一部を第四熱交換器へ分配させ、第三温度センサによって測定された温度が第三温度基準より低いことを第三温度センサが検出したとき、第三弁によって流体の少なくとも一部を第三バイパス導管へ分配させるように構成される、様相9の流体圧縮装置。
第二冷却剤と第二外部ヒートシンクとの間の熱交換を行う第五熱交換器をさらに備え、 多段コンプレッサが、第二冷却剤との熱交換によって第一圧縮段を離れる流体の少なくとも一部の冷却を行う第六熱交換器をさらに備え、
第五熱交換器及び第六熱交換器を通過して第二冷却剤を循環させるように作用可能に配置された第二冷却剤ループをさらに備える、様相1〜12のいずれか一つの流体圧縮装置。
第一圧縮段を通過した流体が第二圧縮段を迂回できるようにしてこれを第三圧縮段へ供給するように作用可能に配置された第一圧力バイパスをさらに備える、様相9〜14のいずれか一つの流体圧縮装置。
方法が、
(a)第一熱交換器と、第二熱交換器と、第三熱交換器及び第一冷却ジャケットの少なくとも一方とを通して第一冷却剤を循環させるステップと、
(b)第一冷却剤と熱交換することによって第一冷却剤を冷却するために流体の少なくとも一部を第二熱交換器へ送ることによって流体を加熱するステップと、
(c)多段コンプレッサの第一圧縮段14においてステップ(b)からの流体を圧縮するステップと、
(d)多段コンプレッサの第二圧縮段16において第一圧縮段からの流体の少なくとも一部をさらに圧縮するステップと、を含み、
第一冷却剤が外部ヒートシンクと熱交換するために第一熱交換器へ循環させられ、かつ
(i)流体が、ステップ(c)において第一冷却ジャケットを通過して流れる第一冷却剤との熱交換によって冷却され、及び/又は(ii)ステップ(c)の後でかつステップ(d)前に流体の少なくとも一部が第三熱交換器へ送られて、第三熱交換器において第一冷却剤との熱交換によって冷却される、方法。
多段コンプレッサの第三圧縮段において第二圧縮段からの流体の少なくとも一部をさらに圧縮するステップをさらに含み、
(i)流体がステップ(d)において第二冷却ジャケットを通過して流れる第一冷却剤との熱交換によって冷却され、及び/又は(ii)流体の少なくとも一部がステップ(d)後に第四熱交換器へ送られて、第四熱交換器において第一冷却剤との熱交換によって冷却され、第一冷却剤が第四熱交換器を通過して循環させられる、様相16または17の方法。
第一圧縮段へ流入する前に流体の温度を測定するステップと、
第一圧縮段へ流入する前の流体の測定温度が第一温度基準より低いときより多くの流体を加熱し、第一圧縮段へ流入する前の流体の測定温度が第一温度基準より高いときより少ない流体を加熱するように、第二熱交換器へ送られる流体の量を調節するステップと、をさらに含む、様相16〜18のいずれか一つの方法。
第一圧縮段を通過した後に流体の温度を測定するステップと、
第一圧縮段を通過した後の流体の測定温度が第二温度基準より高いときより多くの流体を冷却し、第一圧縮段を通過した後の流体の測定温度が第二温度基準より低いときより少ない流体を冷却するように、第三熱交換器へ送られる流体の量を調節するステップと、をさらに含む、様相16〜19のいずれか一つの方法。
第二圧縮段を通過した後に流体の温度を測定するステップと、
第二圧縮段を通過した後の流体の測定温度が第三温度基準より高いときより多くの流体を冷却し、第二圧縮段を通過した後の流体の測定温度が第三温度基準より低いときより少ない流体を冷却するように、第四熱交換器へ送られる流体の量を調節するステップと、をさらに含み、
第一冷却剤が第四熱交換器も通過して循環させられる、様相16〜20のいずれか一つの方法。
第二冷却剤を第五熱交換器及び第六熱交換を通過して循環させるステップをさらに含み、
第二冷却剤が第二外部ヒートシンクと熱交換するために第五熱交換器へ循環させられ、かつ
ステップ(c)後でかつステップ(d)前に、流体が第六熱交換器へ送られ、第六熱交換器148において第二冷却剤との熱交換によって冷却される、様相16〜21のいずれか一つの方法。
(a)様相1〜15のいずれか一つの流体圧縮装置を用意するステップと、
(b)第一熱交換器と、第二熱交換器と、第三熱交換器及び第一冷却ジャケットの少なくとも一方とを通して第一冷却剤を循環させるステップと、
(c)第一冷却剤と熱交換することによって第一冷却剤を冷却するために流体の少なくとも一部を第二熱交換器へ送ることによって流体を加熱するステップと、
(d)多段コンプレッサの第一圧縮段14においてステップ(c)からの流体を圧縮するステップと、
(e)多段コンプレッサの第二圧縮段において第一圧縮段からの流体の少なくとも一部をさらに圧縮するステップと、を含み、
第一冷却剤が外部ヒートシンクと熱交換するために第一熱交換器へ循環させられ、かつ
(i)流体がステップ(d)において第一冷却ジャケットを通過して流れる第一冷却剤との熱交換によって冷却され、及び/又は(ii)ステップ(d)後でかつステップ(e)前に流体の少なくとも一部が第三熱交換器へ送られて、第三熱交換器において第一冷却剤との熱交換によって冷却される。
多段コンプレッサであって、多段コンプレッサが、
第一圧縮段と、
第一圧縮段からの流体を受け取るための弁と、
第一圧縮段を離れる流体の冷却を選択的に行う熱交換器と、
流体が熱交換器を通過することなく第一圧縮段から流体を選択的に搬送するバイパス導管と、
バイパス導管から流体の少なくとも一部及び熱交換器から流体の少なくとも一部を受け取るための第二圧縮段と、
第一圧縮段を離れる流体の温度を測定するように作用可能に配置された温度センサと、を備え、
弁が、熱交換器とバイパス導管へ流体を分配するように作用可能に配置される、多段コンプレッサと、
温度センサと信号通信するコントローラであって、コントローラは、温度センサによって測定された温度が温度基準より高いことを温度センサが検出したとき、弁によって流体の少なくとも一部を熱交換器へ分配させ、温度センサによって測定された温度が温度基準より低いことを温度センサが検出したとき、弁によって流体の少なくとも一部をバイパス導管へ分配させるように構成される、コントローラと、を備える。
(a)多段コンプレッサの第一圧縮段へ流体を送るステップと、
(b)第一圧縮段を通過した後、流体の温度を測定するステップと、
(c)ステップ(a)の実施の後でかつステップ(d)の実施の前に、温度が温度基準より高いとき流体を冷却するために流体の少なくとも一部が熱交換器を通過するように導き、温度が温度基準より低いとき熱交換器を迂回させるステップと、
(d)ステップ(c)からの流体の少なくとも一部を多段コンプレッサの第二圧縮段へ送るステップと、を含む。
13 多段コンプレッサ
14 第一圧縮段
16 第二圧縮段
18 第三圧縮段
38 弁
40 熱交換器
44 温度センサ
42 バイパス導管
46 弁
47 温度センサ
48 熱交換器
50 バイパス導管
54 温度センサ
56 弁
58 バイパス導管
60 熱交換器
76 コントローラ
80 閉鎖冷却剤ループ
Claims (20)
- 流体を圧縮するための流体圧縮装置であって、
(a)第一冷却剤と外部ヒートシンクとの間で熱交換を行う第一熱交換器と、
(b)前記第一冷却剤との熱交換によってタンクからの流体の加熱を行う第二熱交換器と、
(c)多段コンプレッサであって、
(c1)前記第二熱交換器から前記流体を受け取るように作用可能に配置された第一圧縮段と、
(c2)(i)前記第一冷却剤との熱交換によって、前記第一圧縮段を離れる前記流体の少なくとも一部の冷却を行う第三熱交換器、及び(ii)前記第一冷却剤との熱交換によって前記第一圧縮段において前記流体の冷却を行う第一冷却ジャケットの少なくとも一方と、
(c3)前記第一圧縮段から前記流体の少なくとも一部を受け取るように作用可能に配置された第二圧縮段と、を備える多段コンプレッサと、
(d)前記第一熱交換器と、前記第二熱交換器と、前記第三熱交換器及び前記第一冷却ジャケットの少なくとも一方とを通して前記第一冷却剤を循環させるように作用可能に配置された第一冷却剤ループと、を備える流体圧縮装置。 - (e)前記タンクから前記流体を受け取るための第一弁と、
(f)前記流体が前記第二熱交換器を通過することなく前記タンクから前記流体を選択的に搬送する第一バイパス導管と、をさらに備え、
前記第一弁が、前記第二熱交換器と前記第一バイパス導管へ前記流体を分配するように作用可能に配置されており、
(g)前記第一圧縮段へ流入する前記流体の温度を測定するように作用可能に配置された第一温度センサと、
(h)前記第一温度センサと信号通信するコントローラであって、該コントローラは、前記第一温度センサによって測定された温度が第一温度基準より低いことを前記第一温度センサが検出したとき、前記第一弁によって前記流体の少なくとも一部を前記第二熱交換器へ分配させ、前記第一温度センサによって測定された温度が前記第一温度基準より高いことを前記第一温度センサが検出したとき、前記第一弁によって前記流体の少なくとも一部を前記第一バイパス導管へ分配させるように構成される、コントローラと、
をさらに備える、請求項1に記載の流体圧縮装置。 - 前記コントローラは、前記第一温度センサによって測定された温度が前記第一温度基準より低いことを前記第一温度センサが検出したとき、前記第一弁によって前記流体全部を前記第二熱交換器へ誘導させ、前記第一温度センサによって測定された温度が前記第一温度基準より高いことを前記第一温度センサが検出したとき、前記第一弁によって前記流体全部を前記第一バイパス導管へ分配させるように構成される、請求項2に記載の流体圧縮装置。
- 前記第一温度基準が第一設定値温度である、請求項2に記載の流体圧縮装置。
- 前記第一圧縮段から前記流体を受け取るための第二弁と、
前記流体が前記第三熱交換器を通過することなく前記第一圧縮段から前記流体を選択的に搬送するための第二バイパス導管と、
前記第一圧縮段を離れる前記流体の温度を測定するように作用可能に配置された第二温度センサと、をさらに備える請求項2に記載の流体圧縮装置であって、
前記第二弁は、前記第三熱交換器と前記第二バイパス導管へ前記流体を分配するように作用可能に配置され、かつ
前記コントローラは、前記第二温度センサと信号通信して、前記第二温度センサによって測定された温度が第二温度基準より高いことを前記第二温度センサが検出したとき、前記第二弁によって前記流体の少なくとも一部を前記第三熱交換器へ分配させ、前記第二温度センサによって測定された温度が前記第二温度基準より低いことを前記第二温度センサが検出したとき、前記第二弁によって前記流体の少なくとも一部を前記第二バイパス導管へ分配させるように構成される、請求項2に記載の流体圧縮装置。 - 前記コントローラは、前記第二温度センサによって測定された温度が前記第二温度基準より高いことを前記第二温度センサが検出したとき、前記第二弁によって前記流体全部を前記第三熱交換器へ誘導させ、前記第二温度センサによって測定された温度が前記第二温度基準より低いことを前記第二温度センサが検出したとき、前記第二弁によって前記流体全部を前記第二バイパス導管へ誘導させるように構成される、請求項5に記載の流体圧縮装置。
- 前記第二温度基準が第二設定値温度である、請求項5に記載の流体圧縮装置。
- 前記多段コンプレッサが、
前記第二圧縮段から前記流体の少なくとも一部を受け取るように作用可能に配置された第三圧縮段と、
(i)前記第一冷却剤との熱交換によって前記第二圧縮段を離れる前記流体の少なくとも一部の冷却を行う第四熱交換器、及び(ii)前記第一冷却剤との熱交換によって前記第二圧縮段において前記流体の冷却を行う第二冷却ジャケット、の少なくとも一方と、をさらに備え、
前記第一冷却剤ループが、さらに、前記第四熱交換器及び前記第二冷却ジャケットの少なくとも一方を通過して前記第一冷却剤を循環させるように作用可能に配置される、請求項1に記載の流体圧縮装置。 - 前記多段コンプレッサが、
前記流体が前記第四熱交換器を通過することなく前記第二圧縮段から前記第三圧縮段へ前記流体を選択的に搬送する第三バイパス導管と、
前記第二圧縮段から前記流体を受け取るための第三弁と、
前記第二圧縮段を離れる前記流体の温度を測定するように作用可能に配置された第三温度センサと、をさらに備え、
前記コントローラはさらに前記第三温度センサと信号通信しており、及び前記コントローラは、前記第三温度センサによって測定された温度が第三温度基準より高いことを前記第三温度センサが検出したとき、前記第三弁によって前記流体の少なくとも一部を前記第四熱交換器へ分配させ、前記第三温度センサによって測定された温度が前記第三温度基準より低いことを前記第三温度センサが検出したとき、前記第三弁によって前記流体の少なくとも一部を前記第三バイパス導管へ分配させるように構成される、請求項8に記載の流体圧縮装置。 - 前記コントローラは、前記第三温度センサによって測定された温度が前記第三温度基準より低いことを前記第三温度センサが検出したとき、前記第三弁によって前記流体全部を前記第四熱交換器へ誘導させ、前記第三温度センサによって測定された温度が前記第三温度基準より高いことを前記第三温度センサが検出したとき、前記第三弁によって前記流体全部を前記第三バイパス導管へ分配させるように構成される、請求項9に記載の流体圧縮装置。
- 前記第三温度基準が第三設定値温度である、請求項10に記載の流体圧縮装置。
- 第二冷却剤と第二外部ヒートシンクとの間の熱交換を行う第五熱交換器をさらに備え、
前記多段コンプレッサが、前記第二冷却剤との熱交換によって前記第一圧縮段を離れる前記流体の少なくとも一部の冷却を行う第六熱交換器をさらに備え、
前記第五熱交換器及び前記第六熱交換器を通過して前記第二冷却剤を循環させるように作用可能に配置された第二冷却剤ループをさらに備える、請求項1に記載の流体圧縮装置。 - 前記第一圧縮段を通過した前記流体の一部が前記第二圧縮段を迂回できるように作用可能に配置された第一圧力バイパスをさらに備える、請求項8に記載の流体圧縮装置。
- 低温貯蔵容器から供給された流体を圧縮する方法であって、
該方法が、
(a)第一熱交換器と、第二熱交換器と、第三熱交換器及び第一冷却ジャケットの少なくとも一方とを通して第一冷却剤を循環させるステップと、
(b)前記第一冷却剤と熱交換することによって前記第一冷却剤を冷却するために前記流体の少なくとも一部を前記第二熱交換器へ送ることによって前記流体を加熱するステップと、
(c)多段コンプレッサの第一圧縮段においてステップ(b)からの前記流体を圧縮するステップと、
(d)前記多段コンプレッサの第二圧縮段(16)において前記第一圧縮段からの前記流体の少なくとも一部をさらに圧縮するステップと、を含み、
前記第一冷却剤が外部ヒートシンクと熱交換するために前記第一熱交換器へ循環させられ、かつ
(i)前記流体が、ステップ(c)において前記第一冷却ジャケットを通過して流れる前記第一冷却剤との熱交換によって冷却され、及び/又は(ii)ステップ(c)の後でかつステップ(d)前に前記流体の少なくとも一部が前記第三熱交換器へ送られて、前記第三熱交換器において前記第一冷却剤との熱交換によって冷却される、方法。 - 前記多段コンプレッサの第三圧縮段において前記第二圧縮段からの前記流体の少なくとも一部をさらに圧縮するステップをさらに含み、
(i)前記流体がステップ(d)において第二冷却ジャケットを通過して流れる前記第一冷却剤との熱交換によって冷却され、及び/又は(ii)前記流体の少なくとも一部がステップ(d)後に第四熱交換器へ送られて、前記第四熱交換器において前記第一冷却剤との熱交換によって冷却され、前記第一冷却剤が前記第四熱交換器を通過して循環させられる、請求項14に記載の方法。 - 前記第一圧縮段へ流入する前に前記流体の温度を測定するステップと、
前記第一圧縮段へ流入する前の前記流体の測定温度が第一温度基準より低いときより多くの流体を加熱し、前記第一圧縮段へ流入する前の前記流体の測定温度が前記第一温度基準より高いときより少ない流体を加熱するように、前記第二熱交換器へ送られる前記流体の量を調節するステップと、をさらに含む請求項14に記載の方法。 - 前記第一圧縮段を通過した後に前記流体の温度を測定するステップと、
前記第一圧縮段を通過した後の前記流体の測定温度が第二温度基準より高いときより多くの流体を冷却し、前記第一圧縮段を通過した後の前記流体の測定温度が前記第二温度基準より低いときより少ない流体を冷却するように、前記第三熱交換器(48)へ送られる前記流体の量を調節するステップと、をさらに含む請求項14に記載の方法。 - 前記第二圧縮段を通過した後に前記流体の温度を測定するステップと、
前記第二圧縮段を通過した後の前記流体の測定温度が第三温度基準より高いときより多くの流体を冷却し、前記第二圧縮段を通過した後の前記流体の測定温度が前記第三温度基準より低いときより少ない流体を冷却するように、第四熱交換器へ送られる前記流体の量を調節するステップと、をさらに含み、
前記第一冷却剤が前記第四熱交換器も通過して循環させられる、請求項14に記載の方法。 - 第五熱交換器及び第六熱交換通過して第二冷却剤を循環させるステップをさらに含み、
前記第二冷却剤が第二外部ヒートシンクと熱交換するために前記第五熱交換器へ循環させられ、かつ
ステップ(c)後でかつステップ(d)前に、前記流体が前記第六熱交換器へ送られて、前記第六熱交換器において前記第二冷却剤との熱交換によって冷却される、請求項14に記載の方法。 - 流体を圧縮する方法であって、該方法が、
(a)請求項1に記載の流体圧縮装置を用意するステップと、
(b)前記第一熱交換器と、前記第二熱交換器と、前記第三熱交換器及び前記第一冷却ジャケットの少なくとも一方とを通して前記第一冷却剤を循環させるステップと、
(c)前記第一冷却剤と熱交換することによって前記第一冷却剤を冷却するために前記流体の少なくとも一部を前記第二熱交換器へ送ることによって前記流体を加熱するステップと、
(d)前記多段コンプレッサの前記第一圧縮段においてステップ(c)からの前記流体を圧縮するステップと、
(e)前記多段コンプレッサの前記第二圧縮段において前記第一圧縮段からの前記流体の少なくとも一部をさらに圧縮するステップと、を含み、
前記第一冷却剤が前記外部ヒートシンクと熱交換するために前記第一熱交換器へ循環させられ、かつ
(i)前記流体がステップ(d)において前記第一冷却ジャケットを通過して流れる前記第一冷却剤との熱交換によって冷却され、及び/又は(ii)ステップ(d)後でかつステップ(e)前に前記流体の少なくとも一部が前記第三熱交換器へ送られて、第三熱交換器において前記第一冷却剤との熱交換によって冷却される、方法。
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