JP6371139B2 - 切替方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧縮装置、圧縮装置の態様の切替方法及び圧縮装置の組立方法に関するものである。

近年、特許文献１に開示されるように、圧縮ガスの熱エネルギーを回収して発電を行う技術が提案されている。特許文献１には、圧縮機と、圧縮機から吐出された圧縮ガスと液相作動媒体とを熱交換させる蒸発器と、蒸発器から流出したガスを冷却する冷却器と、蒸発器から流出した気相作動媒体が流入するタービンと、タービンに接続された交流発電機と、タービンから流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した液相作動媒体を蒸発器へ圧送する循環ポンプと、蒸発器、タービン、凝縮器及び循環ポンプを接続する作動媒体流路と、を備える圧縮機のエネルギー回収システムが開示されている。冷却器には、冷却流体供給流路を通じて冷却流体（例えば冷却水）が供給されている。このシステムでは、圧縮ガスが有するエネルギーが蒸発器で回収され、そのエネルギーによって交流発電機での発電が行われている。

特開２０１３−０５７２５６号公報

ところで、特許文献１では、蒸発器および冷却器、すなわち、互いに独立した２つの熱交換器が圧縮ガスの流路上に設けられるため当該流路における流路抵抗が増大し、圧縮ガスの吐出圧が低下してしまう。さらに、圧縮機や冷却器などの機器が１つの収容部内に収容される圧縮装置の場合、収容部内に蒸発器を設置するスペースを確保することが困難である。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、圧縮ガスの流路における流路抵抗の増大を抑えつつ膨張機を駆動する作動媒体が流れる作動媒体流路が取り付けられた熱交換器を圧縮装置に容易に設けることを目的としている。

前記課題を解決するための手段として、本発明は、ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された圧縮ガスの熱を回収する熱交換器と、を備え、前記熱交換器が、圧縮ガスが通過するガス流路と、両端に接続端部を有する第１流路と、両端に接続端部を有する第２流路と、前記第１流路の一方の接続端部及び前記第２流路の一方の接続端部に対して着脱自在に接続可能で前記第１流路と前記第２流路とを連通させる形状を有する第３流路と、を備え、冷却流体が流れる冷却流路に前記第１流路、前記第２流路及び前記第３流路が接続される第１態様と、前記第３流路が取り外された状態において、圧縮ガスの熱を回収して膨張機を駆動する作動媒体が流れる作動媒体流路に前記第１流路が接続され、かつ、前記冷却流路に前記第２流路が接続される第２態様と、の間を切り替え可能である、圧縮装置を提供する。

本発明では、第１流路の一方の接続端部及び第２流路の一方の接続端部に第３流路を接続することにより、第１態様として第１流路及び第２流路に共通の媒体（例えば冷却水）を流すことによって圧縮ガスを冷却することが可能となる。一方、第１流路及び第２流路から第３流路を取り外すことにより、第２態様として第１流路及び第２流路に互いに異なる媒体を流すことによって圧縮ガスを冷却することが可能となる。圧縮装置では、大掛かりな変更を加えることなく、第１態様から第２態様へ容易に切り替えることができる。また、圧縮ガスの流路上に冷却流体が流れる熱交換器、及び、作動媒体が流れる熱交換器を別体として設ける場合に比べて圧縮ガスの流路抵抗の増大を抑えることができ、圧縮ガスの圧力を確保することができる。

この場合において、前記第３流路が、前記ガス流路、前記第１流路及び前記第２流路を収容する前記熱交換器の筐体の外部に位置することが好ましい。

このようにすれば、第３流路を容易に取り外すことができる。

また、本発明は、ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された圧縮ガスの熱を回収する熱交換器と、を備え、前記熱交換器が、圧縮ガスが通過するガス流路と、両端に接続端部を有し、圧縮ガスの熱を回収して膨張機を駆動する作動媒体が流れる作動媒体流路に接続可能である第１流路と、冷却流体が流れる冷却流路に接続される第２流路と、前記第１流路が前記作動媒体流路に接続される前の状態において、前記第１流路の両端の接続端部に対して着脱自在に接続され、前記第１流路を閉塞する閉塞部材と、を備える、圧縮装置を提供する。

本発明では、予め、熱交換器内の流路に閉塞部材にて閉塞された部位を設けることにより、作動媒体にて圧縮ガスの熱を回収する際に圧縮装置に大掛かりな変更を加えることなく、容易に作動媒体流路を圧縮装置に取り付けることができる。また、圧縮ガスの流路上に冷却流体が流れる熱交換器、及び、作動媒体が流れる熱交換器を別体として設ける場合に比べて圧縮ガスの流路抵抗の増大を抑えることができ、圧縮ガスの圧力を確保することができる。また、閉塞部材により閉塞されている流路内は、クリーンな状態に維持される。

また、本発明において、前記作動媒体流路と、前記膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収部と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器にて凝縮した作動媒体を前記熱交換器へ作動媒体を送るポンプと、を備え、前記ポンプ、前記熱交換器、前記膨張機及び前記凝縮器が前記作動媒体流路に接続される熱エネルギー回収ユニットをさらに備えることが好ましい。

このようにすれば、作動媒体によるランキンサイクルを利用して熱交換器において圧縮ガスを作動媒体で冷却するとともにそのときに作動媒体が圧縮ガスから受け取った熱エネルギーを動力回収部で回収することが可能となる。

また、本発明において、前記第１流路は、前記熱交換器内において前記第２流路よりも上流側に配置されていることが好ましい。

この態様では、第２流路を流れる冷却流体で圧縮ガスが冷却される前に当該圧縮ガスの有する熱エネルギーが作動媒体により有効に回収されるので、作動媒体が圧縮ガスからより多くのエネルギーを回収することが可能となる。

また、本発明において、前記ガス流路が前記熱交換器の筐体の内部空間であり、前記第１流路及び前記第２流路が、前記内部空間にて蛇行しつつ延びるチューブであることが好ましい。

この態様では、熱交換器がいわゆるシェル＆チューブ式であり、圧縮ガスが筐体の内部空間を通るため、圧縮ガスを配管に通す場合に比べて圧縮ガスに生じる圧力損失を低減することができる。さらに、第１流路及び第２流路が蛇行して延びるチューブであることから、圧縮ガスからの熱回収を効率よく行うことができる。

この場合において、前記第１流路の外面及び前記第２流路の外面には、複数のフィンが形成されていることが好ましい。

このようにすれば、圧縮ガスと第１流路との接触面積及び圧縮ガスと第２流路との接触面積がそれぞれ大きくなるので、圧縮ガスの冷却効率が向上する。

また、本発明は、圧縮装置の態様の切替方法であって、前記第１態様から前記第２態様へと切り替える際に、前記膨張機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器にて凝縮した作動媒体を前記熱交換器へ送るポンプと、前記ポンプ、前記膨張機及び前記凝縮器が接続される前記作動媒体流路と、を有する組立体を準備する準備工程と、前記第１流路及び前記第２流路から前記第３流路を取り外す取外工程と、前記作動媒体流路の両端の接続端部を前記第１流路の両端の接続端部にそれぞれ接続し、かつ、前記冷却流路の両端の接続端部を前記第２流路の両端の接続端部にそれぞれ接続する接続工程と、を備える、切替方法を提供する。

この方法では、第３流路を通じて第１流路及び第２流路を流れる１種類の媒体により圧縮ガスを冷却する第１態様から、第１流路を流れる作動媒体及び第２流路を流れる冷却流体の２種類の媒体により圧縮ガスを冷却しつつ、第１流路で作動媒体が圧縮ガスから受け取った熱エネルギーを熱エネルギー回収ユニットの動力回収部で回収する第２態様に、簡単に切り替えることができる。

この場合において、前記取外工程と前記接続工程との間に前記第１流路内を流れていた冷却流体を除去する除去工程をさらに備えることが好ましい。

このようにすれば、第１態様から第２態様に切り替えられる前に、第１態様において第１流路を流れていた流体が除去されるため、第２態様において第１流路を流れる作動媒体との混合が抑制される。

また、本発明は、圧縮装置の組立方法であって、前記膨張機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器にて凝縮した作動媒体を前記熱交換器へ送るポンプと、前記ポンプ、前記膨張機及び前記凝縮器が接続される前記作動媒体流路と、を有する組立体を準備する第１準備工程と、前記第１流路から前記閉塞部材を取り外す取外工程と、前記作動媒体流路の両端の接続端部を前記第１流路の両端の接続端部にそれぞれ接続し、かつ、前記冷却流路の両端の接続端部を前記第２流路の両端の接続端部にそれぞれ接続する接続工程と、を備える、組立方法を提供する。

この方法では、作動媒体にて圧縮ガスの熱を回収する際に圧縮装置に大掛かりな変更を加えることなく、容易に作動媒体流路を圧縮装置に取り付けることができる。

この場合において、前記圧縮機と前記熱交換器とを組み立て、前記閉塞部材により前記熱交換器の前記第１流路を閉塞する第２準備工程をさらに備え、前記第１準備工程及び前記第２準備工程を組立施設にて行い、前記取外工程及び前記接続工程を前記圧縮装置の据え付け地にて行うことが好ましい。

熱エネルギー回収ユニットを組立施設内にて行い、熱エネルギー回収ユニットの圧縮機及び熱交換器への取り付けを据え付け地にて行うことにより、熱エネルギー回収ユニットと圧縮機及び熱交換器とが組立施設内にて組み立てられた状態で据え付け地に搬送される場合に比べて搬送作業や搬送コストを低減することが可能となる。

以上のように、本発明によれば、圧縮ガスの流路における流路抵抗の増大を抑えつつ膨張機を駆動する作動媒体が流れる作動媒体流路が取り付けられた熱交換器を圧縮装置に容易に設けることができる。

本発明の第１実施形態の圧縮装置の構成の概略を示す図である。 図１の圧縮装置に対して排熱回収ユニットが接続された状態の図である。 本発明の第２実施形態の圧縮装置の構成の概略を示す図である。

本発明の好ましい実施形態について、以下、図面を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態の圧縮装置について、図１を参照しながら説明する。

図１に示されるように、本圧縮装置は、空気等のガスを圧縮する第１圧縮機１０と、第１熱交換器２０と、第１熱交換器２０から流出した圧縮ガスをさらに圧縮する第２圧縮機１１０と、第２熱交換器１２０と、冷却流路５０と、後述の熱エネルギー回収ユニット４０（図２参照）とを備えている。以下の説明では、第１圧縮機１０、第１熱交換器２０、第２圧縮機１１０及び第２熱交換器１２０をまとめて圧縮装置の「本体部」という。本実施形態では、本体部が１つの収容部（図示省略）内に収容される。

第１熱交換器２０は、シェル＆チューブ式であり、圧縮ガスが通過するガス流路２２と、第１流路２４と、第２流路２６と、第３流路３０と、を備えている。第１熱交換器２０の筐体２９内にガス流路２２、第１流路２４及び第２流路２６が収容される。接続端部３０ａを含む第３流路３０全体は筐体２９の外部に位置する。ガス流路２２は筐体２９に形成された内部空間であり、第１流路２４及び第２流路２６は当該内部空間にて蛇行しつつ延びるチューブである。第１流路２４は一方側の端部に形成された接続端部２４ａと、他方側の端部に形成された接続端部２４ｂと、を有している。第１流路２４の外面には、複数のフィン２５が形成されている。

第２流路２６は一方側の端部に形成された接続端部２６ａと、他方側の端部に形成された接続端部２６ｂと、を有している。第２流路２６の外面には、複数のフィン２７が形成されている。第２流路２６は、ガス流路２２中の圧縮ガスの流れ方向において第１流路２４よりも下流側に配置されている。

第３流路３０は、その接続端部３０ａが第１流路２４の接続端部２４ａ及び第２流路２６の接続端部２６ａに接続され、第１流路２４と第２流路２６とを連通させる。第３流路３０の接続端部３０ａは、第１流路２４の接続端部２４ａ及び第２流路２６の接続端部２６ａに対して着脱自在である。

第２圧縮機１１０は、第１熱交換器２０の下流側に配置されている。第２圧縮機１１０の構造は、第１圧縮機のそれと同じである。

第２熱交換器１２０は、第２圧縮機１１０の下流側に配置されている。第２熱交換器１２０の構造は、第１熱交換器２０のそれと同じであるので説明を簡略化する。すなわち、第２熱交換器１２０は、ガス流路１２２、第１流路１２４、第２流路１２６及び第３流路１３０を有している。ガス流路１２２、第１流路１２４、第２流路１２６は筐体１２９内に収容され、第３流路１３０は筐体１２９の外部に位置する。第１流路１２４の外面及び第２流路１２６の外面には複数のフィン１２５，１２７が形成されている。第１流路１２４の接続端部１２４ａ、及び、第２流路１２６の接続端部１２６ａがそれぞれ第３流路１３０の接続端部に着脱自在に接続され、第３流路１３０により第１流路１２４及び第２流路１２６が連通される。

冷却流路５０には圧縮ガスを冷却するための冷却流体が流れる。冷却流体として例えば、水が利用される。冷却流体は水以外の液体であってもよい。冷却流路５０は分岐流路５１を有する。第１熱交換器２０では、第１流路２４の第３流路３０が接続される接続端部２４ａとは反対側の接続端部２４ｂが冷却流路５０の接続端部５０ａに着脱自在に接続される。また、第２流路２６の第３流路３０が接続される接続端部２６ａとは反対側の接続端部２６ｂが冷却流路５０の接続端部５０ａに着脱自在に接続される。これにより、第１熱交換器２０には、冷却流路５０を介して第１流路２４、第２流路２６及び第３流路３０に冷却流体が流れる。

第２熱交換器１２０では、第１流路１２４の第３流路１３０が接続される接続端部１２４ａとは反対側の接続端部１２４ｂが分岐流路５１の接続端部５１ａに着脱自在に接続される。第２流路１２６の第３流路１３０が接続される接続端部１２６ａとは反対側の接続端部１２６ｂが分岐流路５１の接続端部５１ａに着脱自在に接続される。これにより、第２熱交換器１２０には、分岐流路５１を介して第１流路１２４、第２流路１２６及び第３流路１３０に冷却流体が流れる。

以下の説明では、冷却流路５０及び分岐流路５１に第１流路２４，１２４、第２流路２６，１２６及び第３流路３０，１３０が接続される圧縮装置の態様を「第１態様」と呼ぶ。第１態様では、第１熱交換器２０において、第１流路２４及び第２流路２６を流れる冷却流体がガス流路２２を通過する圧縮ガスと熱交換し、圧縮ガスが冷却される。これにより、高温の圧縮ガスが第２圧縮機１１０に流入することによる第２圧縮機１１０の不具合の発生を防止することができる。第２熱交換器１２０においても、第１流路１２４及び第２流路１２６を流れる冷却流体がガス流路１２２を通過する圧縮ガスと熱交換し、圧縮ガスが冷却される。なお、第１熱交換器２０から流出した冷却流体は第２熱交換器１２０から流出した冷却流体と合流する。

次に、図２を参照しながら、熱エネルギー回収ユニット４０について説明する。

熱エネルギー回収ユニット４０は、いわゆるランキンサイクル装置であり、ポンプ４２と、膨張機４４と、動力回収部４５と、凝縮器４６と、作動媒体が循環する循環流路である作動媒体流路４８とを備える。作動媒体流路４８は分岐流路４９を備える。後述するように第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０は、熱エネルギー回収ユニット４０の一部として液状の作動媒体を蒸発する蒸発器としての役割も果たす。本実施形態では、作動媒体としてＲ２４５ｆａ等の水よりも低沸点の有機流体が利用される。

作動媒体流路４８は、膨張機４４、凝縮器４６、ポンプ４２並びに第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０をこの順に接続している。作動媒体流路４８は、第１熱交換器２０の第１流路２４の各接続端部２４ａ，２４ｂに対して着脱自在に接続可能な接続端部４８ａを有している。この接続端部４８ａは、作動媒体流路４８のうち当該作動媒体流路４８とポンプ４２との接続部よりも下流側でかつ当該作動媒体流路４８と膨張機４４との接続部よりも上流側の部位に形成されている。

分岐流路４９は、作動媒体流路４８のうちポンプ４２と膨張機４４との間の部位に対して並列に接続されている。換言すれば、分岐流路４９は、ポンプ４２から流出した液状の作動媒体の一部を分岐させ、作動媒体流路４８のうち膨張機４４の上流側の部位に合流させる。分岐流路４９は、第２熱交換器１２０の第１流路１２４の接続端部１２４ａ，１２４ｂに対して着脱自在に接続可能な接続端部４９ａを有している。

作動媒体流路４８及び分岐流路４９の第１流路２４，１２４への接続は図１の第３流路３０，１３０が取り外された状態で行われる。

ポンプ４２は、液状の作動媒体を所定の圧力まで加圧して第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０へと送り出す。ポンプ４２としては、インペラをロータとして備える遠心ポンプや、ロータが一対のギアからなるギアポンプ等が用いられる。

膨張機４４は、作動媒体流路４８において第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０よりも下流に位置する。膨張機４４として容積式のスクリュー膨張機が用いられている。この膨張機４４は、内部にロータ室が形成されたケーシングと、ロータ室内に回転自在に支持された雌雄一対のスクリュロータとを有している。ロータ室に流入した気相の作動媒体が膨張することにより前記スクリュロータが回転される。なお、膨張機４４としてはスクリュー膨張機に限らず、遠心式のものやスクロールタイプのものが用いられてもよい。

動力回収部４５は、膨張機４４に接続されている。本実施形態では、動力回収部４５として発電機が用いられている。この動力回収部４５は、膨張機４４の一対のスクリュロータのうちの一方に接続された回転軸を有している。動力回収部４５は、前記回転軸が前記スクリュロータの回転に伴って回転することにより電力を発生させる。

凝縮器４６は、作動媒体流路４８のうち膨張機４４の下流側の部位（作動媒体流路４８における膨張機４４とポンプ４２との間の部位）に設けられている。凝縮器４６は、作動媒体を冷却流体（冷却水等）で冷却することにより凝縮（液化）させる。本実施形態では、凝縮器４６において作動媒体と熱交換する流体として第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０にて使用される冷却流体が用いられる。凝縮器４６と第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０との間にて冷却流体を共有することにより、圧縮装置を小型化することができる。

以上に説明した熱エネルギー回収ユニット４０が駆動される際には、蒸発器として機能する第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０にて作動媒体が圧縮ガスの熱を回収して蒸発し、膨張機４４に流入して膨張することにより、膨張機４４及び動力回収部４５が駆動される。膨張機４４から吐出された作動媒体は凝縮器４６にて凝縮され、凝縮した液状の作動媒体はポンプ４２により再び第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０へと送出される。このように、作動媒体が作動媒体流路４８内を循環することにより、動力回収部４５にて電力が生成される。

第１熱交換器２０では、第１流路２４に作動媒体流路４８が接続される場合、冷却流路５０の接続端部５０ａが第２流路２６の接続端部２６ａ，２６ｂに接続される。第２熱交換器１２０においても、第１流路１２４に作動媒体流路４８の分岐流路４９が接続される場合、冷却流路５０の分岐流路５１の接続端部５１ａは、第２熱交換器１２０の第２流路１２６の接続端部１２６ａ，１２６ｂに接続される。以下の説明では、第３流路３０，１３０が取り外された状態において、作動媒体流路４８及びその分岐流路４９に第１流路２４，１２４が接続され、かつ、冷却流路５０及びその分岐流路５１に第２流路２６，１２６が接続される圧縮装置の態様を「第２態様」と呼ぶ。

続いて、圧縮装置が第１態様から第２態様に切り替える際の流れについて説明する。まず、図２に示す膨張機４４、凝縮器４６及びポンプ４２が作動媒体流路４８に接続され、膨張機４４に動力回収部４５が接続される（準備工程）。以下、第１及び第２熱交換器２０，１２０に接続される前の膨張機４４、動力回収部４５、凝縮器４６、ポンプ４２及び作動媒体流路４８を纏めて「組立体」という。組立体が準備されると、図１に示す第１熱交換器２０から冷却流路５０が取り外されるとともに、第２熱交換器１２０から分岐流路５１が取り外される。そして、第１熱交換器２０の第３流路３０及び第２熱交換器１２０の第３流路１３０が取り外される（取外工程）。第１熱交換器２０では第３流路３０が筐体２９の外部に位置するため、取り外しが容易に行われる。第２熱交換器１２０においても同様である。

第１熱交換器２０の第１流路２４内及び第２熱交換器１２０の第１流路１２４内に乾燥した温風を吹き込むことにより、各第１流路２４，１２４内を乾燥させ、冷却流体が除去される（除去工程）。

次に、図２に示すように、第１熱交換器２０の第１流路２４の接続端部２４ａ，２４ｂに作動媒体流路４８の接続端部４８ａを接続するとともに、第２熱交換器１２０の第１流路１２４の接続端部１２４ａ，１２４ｂに分岐流路４９の接続端部４９ａを接続する。さらに、第１熱交換器２０の第２流路２６の接続端部２６ａ，２６ｂに冷却流路５０の接続端部５０ａを接続するとともに、第２熱交換器１２０の第２流路１２６の接続端部１２６ａ，１２６ｂに分岐流路５１の接続端部５１ａを接続する（接続工程）。

以上の流れにより、本体部への熱エネルギー回収ユニット４０の取り付けが完了し、圧縮装置の態様が第１態様から第２態様となる。第２態様では、各ガス流路２２，１２２を通る圧縮ガスは、第１流路２４，１２４を流れる作動媒体によって冷却された後、第２流路２６，１２６を流れる冷却流体によって冷却される。よって、第２態様では、作動媒体及び冷却流体によって圧縮ガスを効果的に冷却することができ、かつ、作動媒体を介して圧縮ガスの有する熱エネルギーを動力回収部４５において有効に回収することができる。なお、冷却流体は圧縮ガスの冷却の前に凝縮器４６にて作動媒体の凝縮に利用されることから、作動媒体を十分に冷却することができ、発電効率を向上することができる。

以上説明したように、本実施形態の圧縮装置では、第３流路３０，１３０を取り外すことにより、本体部に熱エネルギー回収ユニット４０を容易に取り付けることができる。特に、１つの収容部内に本体部が収容される場合であっても、熱エネルギー回収ユニット４０の取付作業が煩雑となることが防止される。また、圧縮装置では、第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０において冷却流体が流れる流路の一部を作動媒体の流路に利用することから、作動媒体と圧縮ガスとの熱交換のために第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０とは別に新たな熱交換器を設ける必要がなく、圧縮ガスが流れる流路上における流路抵抗の増大を防止することができる。圧縮装置の製造コストも抑えることができる。

第１熱交換器２０では、圧縮ガスが流れるガス流路２２が第１熱交換器２０の筐体２９の内部空間であることから、圧縮ガスに生じる流路抵抗をより低減させることができる。第２熱交換器１２０においても同様である。

さらに、本実施形態では、各第３流路３０，１３０を取り外した後、作動媒体流路４８及び分岐流路４９を接続する前に各第１流路２４，１２４内を乾燥させる。よって、第１態様において第１流路２４，１２４を流れていた冷却流体と第２態様において第１流路２４，１２４を流れる作動媒体との混合が抑制される。なお、冷却流体を除去することができるのであれば、必ずしも乾燥させる必要はなく、例えば、第１流路２４，１２４に作動媒体や膨張機４４内の機器の潤滑に利用する潤滑油などの流体を流し込み、冷却流体が押し流されてもよい。

上記実施形態では、作動媒体流路４８は、第２流路２６よりも圧縮ガスの流れ方向における上流側に配置された第１熱交換器２０の第１流路２４に対して着脱自在に接続可能となっている。同様に、分岐流路４９は、第２熱交換器１２０の第１流路１２４に対して着脱自在に接続可能となっている。よって、第２態様では、第２流路２６，１２６を流れる冷却流体で圧縮ガスが冷却される前に当該圧縮ガスの有する熱エネルギーが作動媒体により有効に回収されるので、作動媒体が圧縮ガスからより多くのエネルギーを回収することが可能となる。

上記実施形態では、第１流路２４，１２４の外面及び第２流路２６，１２６の外面には、複数のフィン２５，２７，１２５，１２７が形成されている。よって、圧縮ガスと第１流路２４，１２４との接触面積及び圧縮ガスと第２流路２６，１２６との接触面積がそれぞれ大きくなるので、熱交換の効率が向上する。

第１実施形態では、組立体の準備工程が、第３流路３０，１３０の取外工程及び冷却流体の除去工程の後に行われてもよく、並行して行われてもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態の圧縮装置について、図３を参照しながら説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明を行い、第１実施形態と同じ構造、作用及び効果の説明は省略する。

本実施形態では、第１熱交換器２０は、第３流路３０ではなく閉塞部材３２を備えている。なお、第１熱交換器２０が、ガス流路２２、第１流路２４及び第２流路２６を備えていることは、第１実施形態と同じである。第２熱交換器１２０は、第１熱交換器２０と同様に、ガス流路１２２、第１流路１２４、第２流路１２６及び閉塞部材１３２を備えている。

第１熱交換器２０では、第１流路２４の両端の接続端部２４ａ，２４ｂに閉塞部材３２が着脱自在に接続され、第１流路２４が閉塞される。同様に、第２熱交換器１２０においても、第１流路１２４の両端の接続端部１２４ａ，１２４ｂに閉塞部材１３２が着脱自在に接続され、第１流路１２４が閉塞される。以下、第１流路２４，１２４に閉塞部材３２，１３２が取り付けられる圧縮装置の態様を「第３態様」という。

次に、圧縮装置の本体部と熱エネルギー回収ユニット４０との組み立ての流れについて説明する。まず、工場等の組立施設内にて本体部である第１圧縮機１０、第１熱交換器２０、第２圧縮機１１０及び第２熱交換器１２０が組み立てられ、第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０の第１流路２４，１２４に閉塞部材３２，１３２が取り付けられて上述の第３態様とされる（第２準備工程）。また、図２と同様に、膨張機４４、凝縮器４６、ポンプ４２、作動媒体流路４８及び動力回収部４５の組立体が準備される（第１準備工程）。第１準備工程及び第２準備工程は同時に行われてもよく、一方が他方に先行していてもよい。また、必ずしも、第１準備工程と第２準備工程とが同じ組立施設内にて行われる必要はない。

第１準備工程と第２準備工程が完了すると、本体部及び組立体が圧縮装置の据え付け地に搬送される。

据え付け地にて、図３に示す本体部の第１熱交換器２０から閉塞部材３２が取り外されるとともに、第２熱交換器１２０から閉塞部材１３２が取り外される（取外工程）。そして、図２と同様に、第１熱交換器２０の第１流路２４の両端の接続端部２４ａ，２４ｂに作動媒体流路４８の接続端部４８ａが接続される。第２熱交換器１２０の第１流路１２４の両端の接続端部１２４ａ，１２４ｂに作動媒体流路４８の分岐流路４９の接続端部４９ａが接続される。また、第１熱交換器２０の第２流路２６の両端の接続端部２６ａ，２６ｂには、冷却流路５０の接続端部５０ａが接続され、第２熱交換器１２０の第２流路１２６の両端の接続端部１２６ａ，１２６ｂには、冷却流路５０の分岐流路５１の接続端部５１ａが接続される（接続工程）。なお、凝縮器４６も冷却流路５０に接続される。

以上の流れにより、圧縮装置の組み立てが完了する。

第２実施形態では、第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０から閉塞部材３２，１３２を取り外することにより本体部に熱エネルギー回収ユニット４０を容易に取り付けることができる。熱エネルギー回収ユニット４０及び本体部が組立施設にて組み立てられた後、据え付け地にて一体とされることから、これらの部材が一体とされた状態で据え付け地に搬送される場合に比べて搬送作業の負荷や搬送コストを低減することが可能となる。圧縮装置の組み立ての自由度も向上する。

第１実施形態と同様に、作動媒体と圧縮ガスとの熱交換のための専用の熱交換器を設ける場合に比べて、圧縮ガスが流れる流路上における流路抵抗の増大を防止することができる。

第１流路２４，１２４が作動媒体流路４８に接続される前の状態において、閉塞部材３２，１３２が第１流路２４，１２４に接続されることにより、第１流路２４，１２４がクリーンな状態に維持される。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態の熱エネルギー回収ユニット４０では、第１熱交換器２０または第２熱交換器１２０の一方のみを圧縮ガスからの熱を回収する蒸発器として利用してもよい。熱エネルギー回収ユニット４０を用いて圧縮ガスから熱を回収する手法は、単段式の圧縮装置に適用されてもよく、３以上の圧縮機を有する圧縮装置に適用されてもよい。

第１実施形態では、第３流路３０，１３０がそれぞれ第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０の内部に配置されてもよい。

上記実施形態では、膨張機４４がカップリングを介して第１圧縮機１０や第２圧縮機１１０に直接接続されてもよい。すなわち、第１圧縮機１０又は第２圧縮機１１０が動力回収部４５とされてもよい。上記実施形態では、冷却流体が圧縮ガスの熱を回収した後に凝縮器４６に流入してもよい。凝縮器４６では、第１及び第２熱交換器２０，１２０とは異なる経路を流れる冷却流体が利用されてもよい。第１熱交換器２０及び第２熱交換器１２０においても、互いに異なる経路を流れる冷却流体が利用されてよい。

１０ 第１圧縮機
２０ 第１熱交換器
２２ ガス流路
２４ 第１流路
２４ａ，２４ｂ 接続端部
２５ フィン
２６ 第２流路
２６ａ，２６ｂ 接続端部
２７ フィン
３０ 第３流路
３２ 閉塞部材
４０ 熱エネルギー回収ユニット
４２ ポンプ
４４ 膨張機
４５ 動力回収部（発電機）
４６ 凝縮器
４８ 作動媒体流路
４８ａ 接続端部
４９ 分岐流路
４９ａ 接続端部
５０ 冷却流路
５０ａ 接続端部
５１ 分岐流路
５１ａ 接続端部
１１０ 第２圧縮機
１２０ 第２熱交換器
１２２ ガス流路
１２４ 第１流路
１２４ａ，１２４ｂ 接続端部
１２６ 第２流路
１２６ａ，１２６ｂ 接続端部
１３０ 第３流路

Claims (6)

1. 圧縮装置の態様の切替方法であって、
   前記圧縮装置は、
   ガスを圧縮する圧縮機と、
   前記圧縮機から吐出された圧縮ガスの熱を回収する熱交換器と、
   を備え、
   前記熱交換器が、
   圧縮ガスが通過するガス流路と、
   両端に接続端部を有する第１流路と、
   両端に接続端部を有する第２流路と、
   前記第１流路の一方の接続端部及び前記第２流路の一方の接続端部に対して着脱自在に接続可能で前記第１流路と前記第２流路とを連通させる形状を有する第３流路と、
   を備え、
   冷却流体が流れる冷却流路に前記第１流路、前記第２流路及び前記第３流路が接続される第１態様と、
   前記第３流路が取り外された状態において、圧縮ガスの熱を回収して膨張機を駆動する作動媒体が流れる作動媒体流路に前記第１流路が接続され、かつ、前記冷却流路に前記第２流路が接続される第２態様と、
   の間を切り替え可能であり、
   前記第１態様から前記第２態様へと切り替える際に、
   前記膨張機と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器にて凝縮した作動媒体を前記熱交換器へ送るポンプと、前記ポンプ、前記膨張機及び前記凝縮器が接続される前記作動媒体流路と、を有する組立体を準備する準備工程と、
   前記第１流路及び前記第２流路から前記第３流路を取り外す取外工程と、
   前記作動媒体流路の両端の接続端部を前記第１流路の両端の接続端部にそれぞれ接続し、かつ、前記冷却流路の両端の接続端部を前記第２流路の両端の接続端部にそれぞれ接続する接続工程と、を備える、切替方法。
2. 請求項１に記載の切替方法において、
   前記取外工程と前記接続工程との間に前記第１流路内を流れていた冷却流体を除去する除去工程をさらに備える、切替方法。
3. 請求項１又は２に記載の切替方法において、
   前記第３流路が、前記ガス流路、前記第１流路及び前記第２流路を収容する前記熱交換器の筐体の外部に位置する、切替方法。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の切替方法において、
   前記第１流路は、前記熱交換器内において前記第２流路よりも上流側に配置されている、切替方法。
5. 請求項１ないし４のいずれかに記載の切替方法において、
   前記ガス流路が前記熱交換器の筐体の内部空間であり、
   前記第１流路及び前記第２流路が、前記内部空間にて蛇行しつつ延びるチューブである、切替方法。
6. 請求項５に記載の切替方法において、
   前記第１流路の外面及び前記第２流路の外面には、複数のフィンが形成されている、切替方法。
   

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