JP6475394B2 - ドライアイスを利用した圧縮機の清浄化方法 - Google Patents
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Description
本発明は、請求項１のプレアンブルに記載の圧縮機の清浄化方法に関する。
慣例から、少なくとも一つの圧縮機段を備え、作動媒体を圧縮するよう機能する圧縮機を清浄化することは既に知られており、慣例に従った清浄化のためには、例えばスプレーノズルを用いて、それを清浄化するために圧縮機の少なくとも一つの圧縮機段内に洗浄液が導入される。これが圧縮動作中に行われるとき、大量の洗浄液もまた圧縮プロセスに入るが、これは、その後、作動媒体から再び分離されなければならない。これは費用が掛かる。さらに、不溶性汚染物を除去することはできない。それを用いることで上記欠点を回避することができる、すなわちそれを用いることで作動媒体からの洗浄液の分離が不要となり、かつ、それを用いること不溶性汚染物でさえも除去することができる、圧縮機を清浄化する方法が必要とされている。
これを起点として、本発明は、圧縮機を清浄化するための新規な方法を創出するという目的に基づく。
この目的は、請求項１に記載の圧縮機の清浄化方法によって解決される。本発明によれば、ドライアイス、すなわち固体ＣＯ２が、圧縮機の少なくとも一つの圧縮機段において、作動媒体のための圧縮動作中に、清浄化すべき各圧縮機段のアセンブリの研磨清浄化のために利用される。
本発明は、圧縮機の各圧縮機段を清浄化するためにドライアイス、すなわち固体ＣＯ２を利用する。ドライアイスの研磨作用により、重度の汚染、さらには不溶性の汚染も確実に除去することができる。続いてドライアイスは昇華するので、別のプロセスによって、圧縮された作動媒体から洗浄液を除去する必要はない。
ドライアイスは、キャリアガスを介して、清浄化される各圧縮機段内に優先的に導入され、ドライアイスは、キャリアガスを介して、清浄化される各圧縮機段へと向けられる。液体ＣＯ２は、各圧縮機段内のプロセス圧力を上回る圧力で、各圧縮機段内に導入することもでき、これは、等エンタルピー膨張によって、各圧縮機段においてドライアイスおよびキャリアガスに変換され、ドライアイスは、研磨清浄化のために、清浄化すべき各圧縮機段のアセンブリへとキャリアガスを介して向けられる。
本発明のさらに有利な展開によれば、内部的にあるいは圧縮機の圧縮動作中に作動媒体から抽出されるドライアイスが各圧縮機段を清浄化するために使用され、かつ、内部的にあるいは圧縮機の圧縮動作中に作動媒体から抽出されるキャリアガスが各圧縮機段を清浄化するために使用される。本発明のこのさらなる展開は、特に圧縮機がＣＯ２を圧縮するために機能する場合に採用される。この場合、ドライアイスと、ドライアイスを清浄化すべき圧縮機段に導入するためのキャリアガスは、内部的に全て抽出することができるので、外部的に得られたドライアイスも外部的に得られたキャリアガスも必要とされない。
本発明の第２の有利な展開によれば、外部的にあるいは作動媒体からではなく圧縮機の圧縮動作の外で得られたドライアイスが少なくとも一つの圧縮機段を清浄化するために使用され、かつ／または、外部的にあるいは作動媒体からではなく圧縮機の圧縮動作の外で得られたキャリアガスが、優先的には外部的に得られたドライアイスおよび圧縮された作動媒体から内部的に抽出されたキャリアガスあるいは代替的に外部的に得られたドライアイスおよび外部的に得られたキャリアガスが、それぞれの圧縮機段を清浄化するために使用される。外部的に得られたドライアイスおよび／または外部的に得られたキャリアガスがそれぞれの圧縮機段の清浄化に使用される本発明のこのさらなる展開によれば、作動媒体の圧力条件に関わらず、圧縮機の各圧縮機段の効果的な清浄化が可能になる。
本発明の好ましいさらなる展開は従属請求項および以下の説明から得られる。本発明の例示的な実施形態について、これに限定されることなく、図面を用いてより詳細に説明する。
図１は、三つの圧縮機段１１，１２および１３を有する圧縮機１０の例示的な実施形態を示しており、圧縮機段１１，１２および１３では作動媒体１４が徐々に圧縮される。各圧縮機段１１，１２，１３の下流には、各上流圧縮機段１１，１２，１３において部分的に圧縮された作動媒体１４を冷却するために冷却器１５，１６，１７が配置されている。
図１において、圧縮機１０の最も前の圧縮機段１１は、作動媒体１４の圧縮動作の間、ドライアイス、すなわち固体ＣＯ２で清浄化されるが、これは、キャリアガスを介して、圧縮機段１１内に導入される。キャリアガスによって、ドライアイスは、それを研磨清浄化するために、清浄化される圧縮機段１１のアセンブリに向けられる。
図１の例示的な実施形態では、内部的に抽出されたドライアイスおよび内部的に抽出されたキャリアガスが、圧縮機段１１を清浄化するために使用される。ここで、図１の圧縮機１０は、ＣＯ２の形態の作動媒体を圧縮するために機能し、最も後方または最後の圧縮機段１３の下流には超臨界圧縮されたＣＯ２が存在する。この超臨界的に圧縮されたＣＯ２は冷却器１７で冷却され、冷却器１７の下流にはＣＯ２が存在するが、これは液体であるが超臨界でもよい。作動媒体１４からは、その中に膨張バルブ１９が配置された再循環ライン１８を介して一部が導かれる。膨張バルブ１９では、それをさらに冷却するためにＣＯ２の膨張が行われる。適切であれば、固体ＣＯ２、すなわちドライアイスおよびガス状ＣＯ２、すなわちキャリアガスへと液体ＣＯ２を変換するために、膨張バルブ１９の領域内で、あるいは代替的に圧縮機段１１の領域において膨張バルブ１９の下流でのみ、ＣＯ２はある程度まで等エンタルピー的に既に膨張させられる。したがって、冷却および膨張によってそれから一方ではガス状ＣＯ２を内部的に抽出されたキャリアガスとして、そして他方では固体ＣＯ２を内部的に抽出されたドライアイスとして得るために、そして圧縮機段１１を清浄化するべくそれを利用するために、圧縮された作動媒体１４から、一部が分岐させられる。
図１の例示的な実施形態のさらなる展開を図２に示すが、図２の例示的な実施形態では、再循環ライン１８へと分岐させられた液体ＣＯ２が二つの部分流１８ａ，１８ｂへと分割される。部品流１８ａは、内部的に抽出されたドライアイスおよび内部的に抽出されたキャリアガスを提供するために、冷却および膨張によって固体ＣＯ２およびガス状ＣＯ２へと変換される。第２の部分流１８ｂは、固体ＣＯ２およびガス状ＣＯ２への変換前に、膨張バルブ１９の上流に配置された冷却器２１を使用して、この第２の部分流１８ｂを介して第１の部分流１８ａをさらに冷却するために、その膨張および冷却のために、さらなる膨張バルブ２０を介して導かれる。これにより、図１と比較して、内部的に抽出されたドライアイスの形成を改善することができる。図２に従って第１の部分流１８ａを冷却するために利用される第２の部分流１８ｂは、第１の圧縮機段１１の上流で、作動媒体１４内へと再循環させられるかまたはそれと混合させられる。
既に説明したように、図１および図２の例示的な実施形態は、特に、作動媒体としてのＣＯ２を圧縮する圧縮機と共に使用される。
図１および図２においては、内部的にあるいは圧縮機の圧縮動作中に、より高いかあるいは高圧側の圧縮機段において圧縮された作動媒体から抽出されたドライアイス、および内部的にあるいは圧縮機の圧縮動作中に、より高いかあるいは高圧側の圧縮機段において圧縮された作動媒体から抽出されたキャリアガスが、より低いかあるいは低圧側の圧縮機段を清浄化するために、各場合において利用される。圧縮機の圧縮機段におけるプロセス圧力に依存して、内部的にあるいは図１および図２のバージョンでは圧縮機の圧縮動作中に抽出されるドライアイスを用いて、圧縮機段の一部量のみを清浄化することができる。
図３ないし図５は、やはり三つの圧縮機段１１，１２，１３と、圧縮機段１１ないし１３の下流に接続された冷却器１５ないし１７とを備えた圧縮機１０の実施例に関して本発明のさらなる形態を示している。図３および図５のバージョンに関して、全ての圧縮機段は、外部的に得られたドライアイスで清浄化することができる。
図３は本発明の一形態を示しており、ここでは、圧縮機段１１，１２，１３のそれぞれのアセンブリがドライアイスを用いて磨耗清浄化され、ドライアイスは各圧縮機段内１１，１２，１３にキャリアガスを介して導入される。図３においては、圧縮機によって圧縮された作動媒体から抽出されたキャリアガスではなく、外部的にあるいは圧縮機の圧縮動作の外で得られたキャリアガスが、そして外部的にあるいは圧縮機の圧縮動作の外で得られると共に圧縮機によって圧縮された作動媒体から抽出されないドライアイスが利用される。したがって、図３においては、その中にバルブ２４，２５，２６および２７がそれぞれ統合されるライン２２，２３，２４は、各場合に、清浄化される圧縮機段１１，１２，１３のそれぞれにつながる。バルブ２５，２６，２７の開ポジションに依存して、外部的に使用可能に維持されたドライアイスは、外部的に使用可能に維持されたキャリアガスによって、それぞれのライン２２，２３，２４を介して、清浄化されるそれぞれの圧縮機段１１，１２，１３の方向に導くことができる。キャリアガスとして、例えば圧縮された作動媒体１４に対応するガスを採取することができる（ただし必ずしもそうである必要はない）。
本発明のさらなる形態が図４に示されており、図４のバージョンでは、ドライアイスは、外部的にまたは圧縮機の圧縮動作の外で得られ、圧縮機によって圧縮された作動媒体からは抽出されないが、内部的にまたは圧縮機の圧縮動作中に圧縮された作動媒体から抽出されるキャリアガスが清浄化のために圧縮機段１１に導かれる。内部的に抽出されたキャリアガスを供給するために、一部が、再循環ライン１８を介して、圧縮された作動媒体１４から分岐させられ、そして膨張バルブ１９内で膨張させられる。
内部的に抽出されるキャリアガスを供給するこの膨張させられた作動媒体は、図４において、外部的にあるいは圧縮機の圧縮動作の外で得られると共にライン２８に統合されたバルブ２９の開ポジションに依存してライン２８を介して提供される圧縮機内で圧縮された作動媒体から抽出されないドライアイスと混合させられる。内部的に抽出されたキャリアガスは、外部的に供給されるドライアイスと混合され、続いて、圧縮機段１１の清浄化のために導かれる。
本発明のさらなる形態が図５に示されている。図５において、各圧縮機段１１，１２，１３が再び清浄化される。この目的のために必要とされるキャリアガスは、再循環ライン３０，３１，３２を介して、圧縮されるべきそれぞれの作動媒体から分岐され、それぞれの再循環ライン３０，３１，３２にそれぞれ割り当てられた膨張バルブ３３，３４および３５の領域でのその膨張によって抽出される。したがって、圧縮機段１１で必要とされるキャリアガスは冷却器１５の下流で分岐させられ、再循環ライン３０に割り当てられた再循環ライン３０および膨張バルブ３３を介して導かれる。圧縮機段１２の領域において必要とされるキャリアガスは、圧縮機段１２の下流に接続された冷却器１６の下流の再循環ライン３１の領域において分岐させられ、そして膨張バルブ３４の領域においてキャリアガスへと変換される。圧縮機段１３を清浄化するために必要なキャリアガスは、圧縮機段１３の下流に接続された冷却器１７の下流の再循環ライン２２を介して分岐させられ、そしてこの再循環ライン３２に割り当てられた膨張バルブ３５の領域においてキャリアガスへと変換される。したがって、各圧縮段１１，１２，１３の領域では、各膨張バルブ３３，３４および３５それぞれの領域での、清浄化される各圧縮機段１１において部分的に圧縮された作動媒体の膨張によって抽出される、内部的に抽出されたキャリアガスが利用される。各キャリアガスは、ライン３６，３７，３８およびこれらのライン３６，３７，３８に割り当てられたバルブ３９，４０，４１を介して各圧縮機段１１，１２，１３の方向に導くことができる、外部的に供給されるドライアイスと混合される。各ドライアイスは、各キャリアガスと混合され、次いで、各圧縮機段１１，１２，１３を清浄化するためにそれらに導かれる。
したがって、本発明によれば、ドライアイス、固体ＣＯ２が、圧縮機１０の圧縮機段を清浄化するために使用されるが、これは、キャリアガスを介して、各圧縮機段内に優先的に導入される。ドライアイスは、内部的に抽出されるドライアイスでも、外部的に供給されるドライアイスでもよい。同様に、キャリアガスは、内部的に抽出されるキャリアガスでも、外部的に供給されるキャリアガスでもよい。
ＣＯ２を圧縮するために機能する圧縮機の場合、高圧から低圧への液体ＣＯ２の等エンタルピー膨張により、キャリアガスおよびドライアイスの両方を抽出することができる。抽出された固体ＣＯ２の割合、すなわち抽出されたドライアイスの割合は、この場合、液体ＣＯ２の圧力および温度に依存し、液体ＣＯ２を膨張させる前にそれを冷却することによって、抽出可能なドライアイスの割合を増大させることができる（図２の上側バージョン参照）。
ドライアイスの固体粒子はキャリアガスによって引きずられ、高速で、清浄化される各圧縮機段のアセンブリ上へと方向付けられる。このプロセスにおいて、ドライアイスの固体粒子は、各圧縮機段のアセンブリの領域の汚染物に衝突し、研磨作用によってこれを分離させる。さらなるプロセス処理作業の間、ドライアイスは蒸発または昇華するので、洗浄媒体を分離する必要はない。
本発明は、例えばラジアル圧縮機およびアキシャル圧縮機のような全てのタイプの圧縮機に用いることができる。本発明によれば、特に有利かつ効果的な圧縮機の清浄化が可能である。
１０ 圧縮機
１１ 圧縮機段
１２ 圧縮機段
１３ 圧縮機段
１４ 作動媒体
１５ クーラー
１６ クーラー
１７ クーラー
１８ 再循環ライン
１８ａ 部分流
１８ｂ 部分流
１９ 膨張バルブ
２０ 膨張バルブ
２１ クーラー
２２ ライン
２３ ライン
２４ ライン
２５ バルブ
２６ バルブ
２７ バルブ
２８ ライン
２９ バルブ
３０ 再循環ライン
３１ 再循環ライン
３２ 再循環ライン
３３ 膨張バルブ
３４ 膨張バルブ
３５ 膨張バルブ
３６ ライン
３７ ライン
３８ ライン
３９ バルブ
４０ バルブ
４１ バルブ
１１ 圧縮機段
１２ 圧縮機段
１３ 圧縮機段
１４ 作動媒体
１５ クーラー
１６ クーラー
１７ クーラー
１８ 再循環ライン
１８ａ 部分流
１８ｂ 部分流
１９ 膨張バルブ
２０ 膨張バルブ
２１ クーラー
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２３ ライン
２４ ライン
２５ バルブ
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２７ バルブ
２８ ライン
２９ バルブ
３０ 再循環ライン
３１ 再循環ライン
３２ 再循環ライン
３３ 膨張バルブ
３４ 膨張バルブ
３５ 膨張バルブ
３６ ライン
３７ ライン
３８ ライン
３９ バルブ
４０ バルブ
４１ バルブ
Claims (7)
- 圧縮機（１０）を清浄化するための方法であって、前記圧縮機（１０）は少なくとも一つの圧縮機段（１１，１２，１３）を備えると共に作動媒体（１４）を圧縮するために機能し、前記圧縮機（１０）の少なくとも一つの圧縮機段（１１，１２，１３）において、前記作動媒体（１４）のための圧縮動作中に、ドライアイス、すなわち固体ＣＯ２が、清浄化される各圧縮機段（１１，１２，１３）のアセンブリの研磨清浄化のために利用され、液体ＣＯ ２ が前記各圧縮機段（１１，１２，１３）内に導入され、前記液体ＣＯ ２ は、等エンタルピー膨張によってドライアイスおよびキャリアガスに変換され、前記ドライアイスは、前記キャリアガスを介して、その研磨清浄化のために、清浄化される前記各圧縮機段（１１，１２，１３）のアセンブリへと方向付けられることを特徴とする方法。
- 少なくとも一つの圧縮機段（１１，１２，１３）を清浄化するために、内部的にあるいは前記圧縮機の圧縮動作中に抽出されるドライアイスと、内部的にあるいは前記圧縮機の圧縮動作中に抽出されるキャリアガスとが、前記各圧縮機段（１１，１２，１３）を清浄化するために使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 前記圧縮機（１０）がＣＯ２を圧縮する役割を果たし、高圧側圧縮機段の下流で、超臨界圧縮されたＣＯ２が最初に液化され、続いて個体ＣＯ２およびガス状ＣＯ２へと変換され、このプロセスで取り出されたガス状ＣＯ２はキャリアガスとして使用され、かつ、前記プロセスで取り出された固体ＣＯ２は低圧側圧縮機段を清浄化するためのドライアイスとして使用されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
- 液体ＣＯ２は二つの部分流へと分割され、第１の部分流（１８ａ）は固体ＣＯ２およびガス状ＣＯ２へと変換され、かつ、第２の部分流（１８ｂ）は、固体ＣＯ２およびガス状ＣＯ２への変換前に前記第１の部分流をさらに冷却するために、膨張によって冷却されることを特徴とする請求項３に記載の方法。
- 少なくとも一つの圧縮機段（１１，１２，１３）を清浄化するために、外部的にあるいは前記圧縮機の圧縮動作の外で得られるドライアイスおよび／または外部的にあるいは前記圧縮機の圧縮動作の外で得られるキャリアガスが、前記各圧縮機段（１１，１２，１３）を清浄化するために使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
- 少なくとも一つの圧縮機段（１１，１２，１３）を清浄化するために、外部的にあるいは前記圧縮機の圧縮動作の外で得られるドライアイスと、外部的にあるいは前記圧縮機の圧縮動作の外で得られるキャリアガスとが、前記各圧縮機段（１１，１２，１３）を清浄化するために使用されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
- 少なくとも一つの圧縮機段（１１，１２，１３）を清浄化するために、外部的にあるいは前記圧縮機の圧縮動作の外で得られるドライアイスと、内部的にあるいは前記圧縮機の圧縮動作中に圧縮された作動媒体から抽出されるキャリアガスとが、前記各圧縮機段（１１，１２，１３）を清浄化するために使用されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
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