JP6716183B1 - 圧縮機ユニットの制御方法、圧縮機ユニット及び圧縮ステージ - Google Patents

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Abstract

【課題】対象ガスの発生量が少ないときにおいても、圧縮機ユニットの圧縮ステージの負荷を過度に大きくすることなく、対象ガスを需要先に供給する技術を提供することである。
【解決手段】本出願は、船舶内に設置され、前記船舶のＬＮＧ貯槽から吸い込んだボイルオフガスである対象ガスを圧縮する圧縮機ユニットの制御方法を開示する。制御方法は、前記圧縮機ユニットの駆動時において、ＬＮＧ貯槽に接続された貯槽接続流路における対象ガスが所定の低圧状態と判断されるとバイパス弁を開放し、バイパスラインを介して対象ガスを貯槽接続流路に戻す。
【選択図】図１

Description

本発明は、船舶のＬＮＧ貯槽からボイルオフガスである対象ガスを需要先に供給する圧縮機ユニットの制御方法及び圧縮機ユニットに関する。
従来、ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｉｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ：液化天然ガス）から発生したボイルオフガス（以下、「対象ガス」と称される）を昇圧してエンジンや発電機といった需要先に供給する圧縮機ユニットが開発されている（特許文献１〜３を参照）。圧縮機ユニットの圧縮ステージの吐出側の圧力が過度に高くなることを防止するために、圧縮機ユニットは、対象ガスを上流に戻すためのバイパスラインを有している（特許文献１及び２を参照）。一般的に圧縮ステージの吐出側の圧力が所定の閾値を超えたとき、バイパスラインに設けられたバイパス弁が開かれ、高圧の対象ガスが上流に戻る。この結果、圧縮ステージの吐出側での圧力が低下し、圧縮ステージへの負荷が抑制される。
特許第６３７１９３０号公報 特表２０１１−５１７７４９号公報 特開２０１８−１２８０３９号公報
ところで、種々の要因によりＬＮＧが貯留されたＬＮＧ貯槽内での対象ガスの発生量が少なくなることがある。ＬＮＧ貯槽に接続される貯槽接続流路内の対象ガスの圧力が過度に小さくなってしまうと、圧縮機ユニットにおける最初の圧縮ステージの負荷が過度に大きくなる虞がある。このように、上述の従来技術のように、圧縮ステージの吐出側の圧力が過度に高くならないように制御しても、圧縮ステージにおける負荷の増大を抑止することができない場合がある。
本発明は、対象ガスの発生量が少ないときにおいても、圧縮機ユニットの圧縮ステージの負荷を過度に大きくすることなく、対象ガスを需要先に供給する技術を提供することを目的とする。
本発明の一の局面に係る制御方法は、船舶内に設置され、前記船舶のＬＮＧ貯槽で生じたボイルオフガスである対象ガスを圧縮する圧縮機ユニットの制御に利用される。前記圧縮機ユニットは、前記対象ガスを順次昇圧する複数の圧縮ステージと、最初の圧縮ステージを前記ＬＮＧ貯槽に接続する貯槽接続流路に接続された一端部から伸びて前記複数の圧縮ステージの一部を跨ぐバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられたバイパス弁と、備えている。前記バイパスラインの他端部は、互いに隣接する圧縮ステージの間の流路区間に接続されている。前記圧縮機ユニットは、一端部が前記流路区間に接続されるとともに、他端部が前記流路区間よりも下流側に位置して１又は２以上の圧縮ステージを跨ぐ他のバイパスラインと、前記他のバイパスラインに設けられた他のバイパス弁と、さらに備えている。前記制御方法は、前記圧縮機ユニットの駆動時において、前記貯槽接続流路における前記対象ガスが所定の低圧状態になったと判断された場合に、前記バイパス弁を開放し、前記バイパスラインを介して前記対象ガスを前記貯槽接続流路に戻し、前記流路区間における対象ガスの圧力を低下させるとともに、前記貯槽接続流路内の対象ガスの圧力を増大させ、前記流路区間における前記対象ガスが所定の低圧状態になったと判断された場合に、前記他のバイパス弁を開放し、前記他のバイパスラインを介して前記対象ガスを前記流路区間に戻し、前記他のバイパスラインの前記他端部が位置する流路における対象ガスの圧力を低下させるとともに、前記流路区間内の対象ガスの圧力を増大させ、前記流路区間における前記対象ガスが前記所定の低圧状態になったと判断されるときの低圧側閾値は、前記貯槽接続流路における前記対象ガスの前記所定の低圧状態になったと判断されるときの低圧側閾値よりも大きい。
上記の構成によれば、バイパス弁が開放されると、対象ガスの一部は、バイパスラインを通じて貯槽接続流路に戻り、貯槽接続流路内の対象ガスの圧力が上がる。この結果、貯槽接続流路内の圧力の過度な低下が防止され、バイパスラインが跨ぐ圧縮ステージの過剰な負荷が抑制される。
上記の構成において、前記バイパス弁の開度は、予め設定された設定値と前記貯槽接続流路の前記対象ガスの圧力との間の比較結果に基づいて調整される。前記他のバイパス弁の開度は、予め設定された設定値と前記流路区間の前記対象ガスの圧力との間の比較結果に基づいて調整される。
上記の構成によれば、バイパス弁の開度は、予め設定された設定値と貯槽接続流路の対象ガスの圧力との間の比較結果に基づいて調整されるので、バイパスラインを通じて貯槽接続流路に戻る対象ガスの量を調整することができる。
本発明の他の局面に係る制御方法は、前記船舶のＬＮＧ貯槽で生じたボイルオフガスである対象ガスを圧縮する圧縮機ユニットの制御に利用される。前記圧縮機ユニットは、前記対象ガスを順次昇圧する複数の圧縮ステージと、最初の圧縮ステージを前記ＬＮＧ貯槽に接続する貯槽接続流路に接続された一端部から伸びて前記複数の圧縮ステージの全部又は一部を跨ぐバイパスラインと、前記バイパスラインに設けられたバイパス弁と、備えている。前記バイパスラインの他端部は、互いに隣接する圧縮ステージの間の流路区間に接続されている。前記制御方法は、前記圧縮機ユニットの駆動時において、前記貯槽接続流路における前記対象ガスが所定の低圧状態になったと判断された場合に、前記バイパス弁を開放し、前記バイパスラインを介して前記対象ガスを前記貯槽接続流路に戻し、前記低圧状態から脱したと判断された場合に、前記バイパス弁を閉じ、前記流路区間における前記対象ガスが所定の高圧状態となっているか否かを判断し、前記貯槽接続流路内の対象ガスの温度が低下したことにより前記対象ガスが前記高圧状態となった場合に、前記バイパス弁を開放する。
上記の構成によれば、貯槽接続流路よりも下流側の流路における対象ガスの圧力が過度に大きくなることが防止され、バイパスラインが跨ぐ圧縮ステージの過剰な負荷が抑制される。
上記の構成において、前記所定の低圧状態になったと判断された場合の前記バイパス弁の開度は、予め設定された設定値と前記貯槽接続流路の前記対象ガスの圧力との間の比較結果に基づいて調整される。前記所定の高圧状態になったと判断された場合の前記バイパス弁の開度は、予め設定された設定値と前記流路区間の前記対象ガスの圧力との間の比較結果に基づいて調整される。
本発明の他の局面に係る圧縮機ユニットは、上述の制御方法に用いられる。圧縮機ユニットは、前記複数の圧縮ステージと、前記複数の圧縮ステージを駆動する駆動部と、前記バイパスラインと、前記バイパス弁と、前記他のバイパスラインと、前記他のバイパス弁と、前記貯槽接続流路中の対象ガスの圧力を検出する圧力センサと、前記流路区間における対象ガスの圧力を検出する他の圧力センサと、前記圧力センサで取得された圧力値と前記貯槽接続流路における前記対象ガスの前記低圧側閾値とを比較し、前記貯槽接続流路における前記対象ガスが前記低圧状態になったと判断された場合に、前記バイパス弁を開放する制御を行い、前記他の圧力センサで取得された圧力値と前記流路区間における前記対象ガスの前記低圧側閾値とを比較し、前記流路区間における前記対象ガスが所定の低圧状態になったと判断された場合に、前記他のバイパス弁を開放する制御を行う制御部と、を備えている。
本発明の他の局面に係る圧縮機ユニットは、上述の制御方法に用いられる。圧縮機ユニットは、前記複数の圧縮ステージと、前記複数の圧縮ステージを駆動する駆動部と、前記バイパスラインと、前記バイパス弁と、前記貯槽接続流路中の対象ガスの圧力を検出する圧力センサと、前記流路区間における対象ガスの圧力を検出する別の圧力センサと、前記圧力センサで取得された圧力に基づき、前記貯槽接続流路における前記対象ガスが前記低圧状態になったと判断された場合に、前記バイパス弁を開放する制御を行い、前記低圧状態から脱したと判断された場合に、前記バイパス弁を閉じ、前記別の圧力センサで取得された圧力に基づき、前記貯槽接続流路内の対象ガスの温度が低下したことにより前記バイパスラインの前記流路区間における前記対象ガスが所定の高圧状態になった場合に、前記バイパス弁を開放する制御を行う制御部とを備えている。
本発明の他の局面に係る複数の圧縮ステージは、上述の圧縮機ユニットに用いられる。
上述の技術は、対象ガスの発生量が少ないときにおいても、圧縮機ユニットの圧縮ステージの負荷を過度に大きくすることなく、対象ガスを需要先に供給することができる。
圧縮機ユニットの概略フロー図である。 圧縮機ユニットのバイパス弁に対する制御方法を表す概略的なフローチャートである。 圧縮機ユニットのバイパス弁に対する制御方法を表す概略的なフローチャートである。 圧縮機ユニットの概略フロー図である。
図１は、圧縮機ユニット１００の概略フロー図である。図１を参照して、圧縮機ユニット１００が説明される。
圧縮機ユニット１００は、ＬＮＧ（Ｌｉｑｕｉｆｉｅｄ Ｎａｔｕｒａｌ Ｇａｓ：液化天然ガス）が貯留されたＬＮＧ貯槽１０１を有している船舶（図示せず）内に設置されている。圧縮機ユニット１００は、ＬＮＧ貯槽１０１内で生じたボイルオフガスである対象ガスを吸い込み、吸い込まれた対象ガスを圧縮するように構成されている。詳細には、圧縮機ユニット１００は、対象ガスを約３００ｂａｒＧ（３０ＭＰａＧ）まで昇圧し、昇圧された対象ガスを所定の需要先へ供給するように構成されている。以下の説明において、対象ガスの流れ方向を基準に、「上流」及び「下流」との用語が用いられる。
圧縮機ユニット１００は、往復動型の圧縮機構であり、対象ガスが需要先に向けて流れる流路１１０と、対象ガスを順次昇圧する複数の圧縮ステージ２０１〜２０５と、複数のクーラ２８１〜２８４と、駆動部（図示省略）とを備えている。駆動部は駆動源（モータやエンジンなど）と駆動源の動力を第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５に伝えるクランク機構とを備える。図１では、圧縮機ユニット１００は、図１の二点鎖線の枠線内に示されている構成要素を含む装置として示されている。
流路１１０の上流端は、ＬＮＧ貯槽１０１内で生じたボイルオフガスが流入するようにＬＮＧ貯槽１０１の上部に接続されている。流路１１０の下流端は、需要先に接続されている。流路１１０は、貯槽接続流路１１１と、ステージ接続流路１１３と、需要先接続流路１１４とを含んでいる。
貯槽接続流路１１１は、ＬＮＧ貯槽１０１に接続され、圧縮機ユニット１００の第１圧縮ステージ２０１にボイルオフガスを導く。圧縮機ユニット１００は、２つの第１圧縮ステージ２０１を有しているので、貯槽接続流路１１１は、ＬＮＧ貯槽１０１から延設された主管１１１Ｃと、主管１１１Ｃから分岐した分岐部１１１Ａ，１１１Ｂとを有している。これらの分岐部１１１Ａ，１１１Ｂは、それぞれ第１圧縮ステージ２０１に接続されている。すなわち、２つの第１圧縮ステージ２０１は、互いに並列となるように２つの分岐部１１１Ａ，１１１Ｂに接続されている。なお、圧縮機ユニット１００は、１つの第１圧縮ステージ２０１を有していてもよい。
ステージ接続流路１１３は、１つの圧縮ステージから次段の圧縮ステージへ対象ガスを流すように、第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５の間を接続する複数の流路から構成される。ステージ接続流路１１３の上流側では、第１圧縮ステージ２０１との接続部分が２つに分岐した分岐部１１３Ａ，１１３Ｂとなっている。ステージ接続流路１１３のその他の部分には、第２〜第５圧縮ステージ２０２〜２０５が設けられている。第２〜第５圧縮ステージ２０２〜２０５は、第１圧縮ステージ２０１で圧縮された対象ガスを順次昇圧するように直列に配置されている。
需要先接続流路１１４は、第５圧縮ステージ２０５を需要先に接続する流路である。
クランク機構は、第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５それぞれのピストンロッドに接続されたクロスヘッドを有している。クランク機構は、クランクシャフトの回転をクロスヘッドの往復動に変えることにより、ピストンロッド及びピストンロッドの先端に接続されたピストンを往復動させるように構成されている。
クーラ２８１〜２８４は、第２〜第５圧縮ステージ２０２〜２０５によって圧縮された対象ガスをそれぞれ冷却するために、ステージ接続流路１１３及び需要先接続流路１１４に設けられている。クーラ２８１〜２８４は、対象ガスを対象ガスよりも低温の冷却水と熱交換可能に構成されている。
クーラ２８１は、ステージ接続流路１１３における第２圧縮ステージ２０２と第３圧縮ステージ２０３との間の流路区間に取り付けられている。クーラ２８２は、ステージ接続流路１１３における第３圧縮ステージ２０３と第４圧縮ステージ２０４との間の流路区間に取り付けられている。クーラ２８３は、ステージ接続流路１１３における第４圧縮ステージ２０４と第５圧縮ステージ２０５との間の流路区間に取り付けられている。クーラ２８４は、需要先接続流路１１４に取り付けられている。
圧縮機ユニット１００は、貯槽接続流路１１１、ステージ接続流路１１３及び需要先接続流路１１４内の対象ガスの圧力を調整するための制御を行うように構成されている。圧力制御に用いられる制御関連部位が、以下に説明される。
圧縮機ユニット１００は、バイパスライン４１１〜４１３と、バイパス弁４２１〜４２３と、圧力センサ４３１〜４３４と、制御部４１４とを有している。
バイパスライン４１１は、第１圧縮ステージ２０１及び第２圧縮ステージ２０２を跨ぐように、貯槽接続流路１１１とステージ接続流路１１３とに接続されている。バイパスライン４１１の一端部は、貯槽接続流路１１１の主管１１１Ｃに接続されている。バイパスライン４１１の他端部は、クーラ２８１と第３圧縮ステージ２０３との間においてステージ接続流路１１３に接続されている。
バイパスライン４１２は、第３圧縮ステージ２０３を跨ぐように構成されている。バイパスライン４１２の一端部は、ステージ接続流路１１３におけるクーラ２８１と第３圧縮ステージ２０３との間の流路区間（すなわち、バイパスライン４１１の他端部が接続された流路区間）に接続されている。バイパスライン４１２の他端部は、ステージ接続流路１１３におけるクーラ２８２と第４圧縮ステージ２０４との間の流路区間に接続されている。
バイパスライン４１３は、第４圧縮ステージ２０４及び第５圧縮ステージ２０５を跨ぐように構成されている。バイパスライン４１３の一端部は、ステージ接続流路１１３においてクーラ２８２と第４圧縮ステージ２０４との間の流路区間に接続されている。バイパスライン４１３の他端部は、クーラ２８４の下流側で需要先接続流路１１４に接続されている。
バイパス弁４２１〜４２３は、バイパスライン４１１〜４１３にそれぞれ取り付けられている。バイパス弁４２１〜４２３は、制御部４１４に電気的に接続されている。バイパス弁４２１〜４２３は、制御部４１４の制御下で開度を調整可能に構成されている。
圧力センサ４３１は、貯槽接続流路１１１の主管１１１Ｃに取り付けられている。圧力センサ４３１は、貯槽接続流路１１１内の対象ガスの圧力（すなわち、ＬＮＧ貯槽１０１内で発生した対象ガスの圧力）を検出するとともに検出された圧力（以下、「検出圧力」という。）を表す検出信号を生成するように構成されている。
圧力センサ４３２は、ステージ接続流路１１３においてクーラ２８１と第３圧縮ステージ２０３との間の流路区間に取り付けられている。圧力センサ４３２は、クーラ２８１と第３圧縮ステージ２０３との間の流路区間内の対象ガスの圧力を検出するとともに検出圧力を表す検出信号を生成するように構成されている。圧力センサ４３２によって取得された検出圧力は、第３圧縮ステージ２０３に吸い込まれる対象ガスの圧力を表している。
圧力センサ４３３は、ステージ接続流路１１３においてクーラ２８２と第４圧縮ステージ２０４との間の流路区間に取り付けられている。圧力センサ４３３は、クーラ２８２と第４圧縮ステージ２０４との間の流路区間内の対象ガスの圧力を検出するとともに検出圧力を表す検出信号を生成するように構成されている。圧力センサ４３３によって取得された検出圧力は、第４圧縮ステージ２０４に吸い込まれる対象ガスの圧力を表している。
圧力センサ４３４は、需要先接続流路１１４に取り付けられている。圧力センサ４３４は、需要先接続流路１１４内の対象ガスの圧力を検出するとともに検出圧力を表す検出信号を生成するように構成されている。
制御部４１４は、バイパス弁４２１〜４２３及び圧力センサ４３１〜４３４に電気的に接続されている。制御部４１４は、圧力センサ４３１〜４３４から検出信号を受信し、受信した検出信号に基づきバイパス弁４２１〜４２３の開度を決定するように構成されている。なお、制御部４１４は、ソフトウェアとして構築されてもよく、専用回路で構築されてもよい。
圧縮機ユニット１００の動作及び対象ガスの流れが、図１ないし図３を参照して以下に説明される。図２及び図３は、バイパス弁４２１に対する制御方法を表す概略的なフローチャートである。図２は、貯槽接続流路１１１中の所定の低圧状態を解消するための制御方法を表している。図３は、第２圧縮ステージ２０２と第３圧縮ステージ２０３との間のステージ接続流路１１３での所定の高圧状態を解消するための制御方法を表している。
圧縮機ユニット１００が駆動されると、第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５では、対象ガスの吸込及び吐出が繰り返される。第２〜第５圧縮ステージ２０２〜２０５から吐出された対象ガスは、クーラ２８１〜２８４を通過することにより冷却される。第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５による圧縮処理及びクーラ２８１〜２８４による冷却処理の後、対象ガスは需要先に供給される。この間、流路１１０内の対象ガスの圧力は、圧力センサ４３１〜４３４によって取得されている。通常、第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５のそれぞれの吸込圧力および吐出圧力が正常範囲内である場合は、バイパス弁４２１〜４２３は閉じられている。しかし、上記吸込圧力および吐出圧力が正常範囲から脱した場合には、制御部４１４は、圧力センサ４３１〜４３１の検出圧力に基づいてバイパス弁４２１〜４２３を制御し、流路１１０内の対象ガスの圧力を調整する。
まず、バイパス弁４２１の開度制御について説明する。圧縮機ユニット１００が駆動されている間、種々の要因によりＬＮＧ貯槽１０１内での対象ガスの発生量が減少することがある。これにより、貯槽接続流路１１１内の対象ガスの圧力が低下する。そこで、図２に示すように、貯槽接続流路１１１の低圧状態を解消するためのバイパス弁４２１が制御される。
圧縮機ユニット１００が駆動されている間、圧力センサ４３１は貯槽接続流路１１１中の対象ガスの圧力を検出する。制御部４１４は、圧力センサ４３１で取得された圧力を所定の低圧側閾値と比較する（ステップＳ１１０）。貯槽接続流路１１１内の対象ガスの圧力が当該低圧側閾値を下回っている、すなわち、対象ガスが低圧状態であると判断されると、制御部４１４はバイパス弁４２１を開放する（ステップＳ１２０）。なお、圧力センサ４３１の検出圧力が低圧側閾値を下回っていなければ、バイパス弁４２１は閉じられた状態が維持される。低圧側閾値は、例えば、約０ｂａｒＧ（０ＭＰａＧ）とされる。なお、低圧の対象ガスが吸入されても第１圧縮ステージ２０１の負荷が許容される場合は、低圧側閾値は０ｂａｒＧ未満の値とされてもよい。
バイパス弁４２１が開放されることにより、第１圧縮ステージ２０１及び第２圧縮ステージ２０２によって圧縮された高圧の対象ガスは、バイパスライン４１１を通じて貯槽接続流路１１１に流入する。その結果、第２圧縮ステージ２０２及び第３圧縮ステージ２０３の間の流路区間における対象ガスの圧力が低下するとともに、貯槽接続流路１１１内の対象ガスの圧力が増大する。
制御部４１４は、バイパス弁４２１が開放された後も連続的又は断続的に圧力センサ４３１の検出圧力を低圧側閾値と比較する（ステップＳ１３０）。圧力センサ４３１の検出圧力が低圧側閾値未満であれば、バイパス弁４２１の開放状態が維持される（ステップＳ１２０）。ステップＳ１２０，Ｓ１３０の処理ループは、圧力センサ４３１の検出圧力が低圧側閾値以上になるまで継続され、圧力センサ４３１の検出圧力が低圧側閾値以上になるとバイパス弁４２１が閉じられる（ステップＳ１４０）。
ここで、バイパス弁４２１が開放されている間（ステップＳ１２０）、バイパス弁４２１の開度は、低圧側閾値と圧力センサ４３１の検出圧力との比較に基づいて逐次調整されている。具体的には、制御部４１４では、検出圧力と低圧側閾値との差の大きさに応じてバイパス弁４２１の開度が大きくされる。これにより、貯槽接続流路１１１の圧力が過度に低い場合には、バイパスライン４１１を通じて貯槽接続流路１１１に戻る対象ガスの量が多くなり、貯槽接続流路１１１内の圧力を速やかに回復させることができる。また、貯槽接続流路１１１の圧力が低圧側閾値に近づくと開度が小さくされ、不必要に対象ガスが貯槽接続流路１１１に戻ってしまうことが防止される。
次に、第２圧縮ステージ２０２と第３圧縮ステージ２０３との間のステージ接続流路１１３における対象ガスが高圧状態となった場合の制御について図３を用いて説明する。圧縮機ユニット１００では、例えば、貯槽接続流路１１１内の対象ガスの温度が低下したときに圧縮機ユニット１００の処理量が過大となることがある。
圧縮機ユニット１００が駆動されている間、圧力センサ４３２は、第２圧縮ステージ２０２と第３圧縮ステージ２０３との間の流路区間における対象ガスの圧力を検出している。制御部４１４は、圧力センサ４３２で取得された圧力を所定の高圧側閾値と比較する（ステップＳ２１０）。対象ガスの圧力が高圧側閾値より大きい、すなわち、対象ガスが高圧状態であると判断されると、制御部４１４はバイパス弁４２１を開放する（ステップＳ２２０）。なお、圧力センサ４３２の検出圧力が高圧側閾値以下であれば、バイパス弁４２１は閉じられた状態が維持されている。高圧側閾値は、例えば、１１ｂａｒＧに設定される。
バイパス弁４２１が開放されることにより、第１圧縮ステージ２０１及び第２圧縮ステージ２０２によって圧縮された高圧の対象ガスは、バイパスライン４１１を通じて貯槽接続流路１１１に流入する。その結果、第２圧縮ステージ２０２及び第３圧縮ステージ２０３の間の流路区間における対象ガスの圧力が低下するとともに、貯槽接続流路１１１内の対象ガスの圧力が増大する。
制御部４１４は、バイパス弁４２１が開放された後も連続的又は断続的に圧力センサ４３２の検出圧力を高圧側閾値と比較する（ステップＳ２３０）。圧力センサ４３２の検出圧力が高圧側閾値よりも大きければ、バイパス弁４２１は開放された状態が維持される（ステップＳ２２０）。ステップＳ２２０，Ｓ２３０の処理ループは、圧力センサ４３２の検出圧力が高圧側閾値以下になるまで継続され、圧力センサ４３２の検出圧力が高圧側閾値以下になるとバイパス弁４２１が閉じられる（ステップＳ１４０）。
ここで、バイパス弁４２１が開放されている間（ステップＳ２２０）、バイパス弁４２１の開度は、高圧側閾値と圧力センサ４３２の検出圧力との比較に基づいて逐次調整されている。具体的には、制御部４１４では、検出圧力と高圧側閾値との差の大きさに応じてバイパス弁４２１の開度が大きくされる。これにより、第２圧縮ステージ２０２及び第３圧縮ステージ２０３の間の流路区間における対象ガスの圧力が過度に高い場合には、バイパスライン４１１を通じて貯槽接続流路１１１に戻る対象ガスの量が多くなり、当該流路区間内の圧力を速やかに低下させることができる。また、当該流路区間内の圧力が高圧側閾値に近づくと開度が小さくされて、不必要に対象ガスが貯槽接続流路１１１に戻ってしまうことが防止される。
以上に説明したように、圧縮機ユニット１００では、バイパスライン４１１の両側の端部における対象ガスの圧力が圧力センサ４３１，４３２によって取得される。低圧側の流路（貯槽接続流路１１１）に位置するバイパスライン４１１の端部において対象ガスが低圧状態となった場合、および、高圧側の流路（第２，３圧縮ステージ２０２，２０３の間の流路区間）に位置する端部において対象ガスが高圧状態となった場合に、バイパス弁４２１の開度が制御される。
次に、バイパス弁４２２，４２３の開度制御について説明する。バイパス弁４２２，４２３の開度制御に関してもバイパス弁４２１と同様の制御が行われる。バイパス弁４２２に対する開度制御に関して、制御部４１４は、バイパスライン４１２が跨ぐ第３圧縮ステージ２０３の吸込側及び吐出側の圧力（圧力センサ４３２，４３３の検出圧力）を取得する。圧力センサ４３２の検出圧力が所定の低圧側閾値を下回っている、すなわち、対象ガスが低圧状態となっている場合、または、圧力センサ４３３の検出圧力が所定の高圧側閾値を上回っている、すなわち、対象ガスが高圧状態となっている場合には、制御部４１４はバイパス弁４２２を開放する。なお、バイパス弁４２２に対して設定される低圧側閾値および高圧側閾値はそれぞれ、バイパス弁４２１に対して設定される低圧側閾値および高圧側閾値よりも大きい。
バイパス弁４２３に対する開度制御に関して、制御部４１４は、バイパスライン４１３が跨ぐ第４圧縮ステージ２０４の吸込側の圧力及び第５圧縮ステージ２０５の吐出側の圧力（圧力センサ４３３，４３４の検出圧力）を取得する。圧力センサ４３３の検出圧力が所定の低圧側閾値を下回っているか、圧力センサ４３４の検出圧力が所定の高圧側閾値を上回っている場合には、制御部４１４はバイパス弁４２３を開放する。なお、バイパス弁４２３に対して設定される低圧側閾値および高圧側閾値はそれぞれ、バイパス弁４２２に対して設定される低圧側閾値および高圧側閾値よりも大きい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、貯槽接続流路１１１内の対象ガスが低圧状態となっても、バイパス弁４２１が開放されることにより第１，２圧縮ステージ２０１，２０２への過剰な負荷が防止される。さらに、第２，第３圧縮ステージ２０２，２０３の間の流路区間内における対象ガスが低圧状態となっても、バイパス弁４２２の開放により第３圧縮ステージ２０３への過剰な負荷が抑制される。同様に、第３，第４圧縮ステージ２０３，２０４の間の流路区間の対象ガスが低圧状態となっても、バイパス弁４２３の開放により第４，第５圧縮ステージ２０４，２０５への過剰な負荷が防止される。
また、第２，３圧縮ステージ２０２，２０３の間の流路区間において対象ガスが高圧状態となると、バイパス弁４２１が開放される。これにより、第１，２圧縮ステージ２０１，２への過剰な負荷が抑制される。同様に、第３，第４圧縮ステージ２０３，２０４の間の流路区間内において対象ガスが高圧状態となってもバイパス弁４２２の開放により第３圧縮ステージ２０３への過剰な負荷が抑制される。第５圧縮ステージ２０５の需要先接続流路１１４内において対象ガスが高圧状態となっても、バイパス弁４２３の開放により第４，第５圧縮ステージ２０４，２０５への過剰な負荷が抑制される。
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
上述の実施形態では、ＬＮＧ貯槽１０１内での対象ガスの発生量が減ると、圧力センサ４３１の検出圧力が低下するので、圧力センサ４３１，４３２の検出圧力の差が大きくなる。そこで、図２のステップＳ１１０では、代替的に、圧力センサ４３１の検出圧力と圧力センサ４３２の検出圧力との差を算出し、算出された差の大きさが、所定の圧力差上限値を上回っているか否かに基づいて低圧状態が判断されてもよい。貯槽接続流路１１１内の対象ガスが低圧状態であると判断されると、図２のステップＳ１２０が実行され、バイパス弁４２１が開放される。
上記実施形態では、対象ガスが低圧状態を脱したか否かを判断する際に（ステップＳ１２０）、低圧側閾値よりも大きな値を判断値として用いてもよい。また、対象ガスが高圧状態を脱したか否かを判断する際に（ステップＳ２２０）、高圧側閾値よりも小さな値が判断値として用いられてもよい。
上記実施形態では、バイパス弁４２１の開度調整が、圧力センサ４３１（または圧力センサ４３２）の検出圧力と低圧側閾値（または高圧側閾値）との比に基づいて行われてもよい。バイパス弁４２２，４２３についても同様である。また、精緻な開度制御が必要とされない場合には、バイパス弁４２１〜４２３は全閉と全開の２値制御とされてもよい。バイパス弁４２２，４２３についても同様である。
本実施形態では、図４に示すように、バイパスライン４１１が第１〜第５圧縮ステージ２０１〜２０５を跨ぐように流路１１０（すなわち、貯槽接続流路１１１及び需要先接続流路１１４）に接続されていてもよい。また、各圧縮ステージ２０１〜２０５にバイパスラインが設けられていてもよい。このように、バイパスラインは適宜変更されてよい。
上述の実施形態に関して、圧縮ステージは５未満（たとえば、３段）であってもよいし、５を超える圧縮ステージ（たとえば、６段）が用いられてもよい。
上記実施形態に係るバイパス弁の制御手法は、スクリュ式やターボ式の他の圧縮機に適用されてもよい。この場合、圧縮機ユニットでは、クランク機構に代えてギア機構を用いて動力が圧縮ステージに伝達されてもよい。駆動源から直接動力が圧縮ステージに伝達されてもよい。
上述の実施形態の技術は、船舶に搭載された圧縮機ユニットに利用可能である。
１００・・・・・・・・・・・・・・・圧縮機ユニット
１０１・・・・・・・・・・・・・・・ＬＮＧ貯槽
１１０・・・・・・・・・・・・・・・流路
１１１・・・・・・・・・・・・・・・貯槽接続流路
２０１〜２０５・・・・・・・・・・・第１〜第５圧縮ステージ（複数の圧縮ステージ）
４１１〜４１３・・・・・・・・・・・バイパスライン
４１４・・・・・・・・・・・・・・・制御部
４２１〜４２３・・・・・・・・・・・バイパス弁

Claims (7)

  1. 船舶内に設置され、前記船舶のＬＮＧ貯槽で生じたボイルオフガスである対象ガスを圧縮する圧縮機ユニットの制御方法であって、
    前記圧縮機ユニットが、
    前記対象ガスを順次昇圧する複数の圧縮ステージと、
    最初の圧縮ステージを前記ＬＮＧ貯槽に接続する貯槽接続流路に接続された一端部から伸びて前記複数の圧縮ステージの一部を跨ぐバイパスラインと、
    前記バイパスラインに設けられたバイパス弁と、
    を備え、
    前記バイパスラインの他端部が、互いに隣接する圧縮ステージの間の流路区間に接続され、
    前記圧縮機ユニットが、
    一端部が前記流路区間に接続されるとともに、他端部が前記流路区間よりも下流側に位置して１又は２以上の圧縮ステージを跨ぐ他のバイパスラインと、
    前記他のバイパスラインに設けられた他のバイパス弁と、
    をさらに備え、
    前記制御方法は、
    前記圧縮機ユニットの駆動時において、前記貯槽接続流路における前記対象ガスが所定の低圧状態になったと判断された場合に、前記バイパス弁を開放し、前記バイパスラインを介して前記対象ガスを前記貯槽接続流路に戻し、前記流路区間における対象ガスの圧力を低下させるとともに、前記貯槽接続流路内の対象ガスの圧力を増大させ、
    前記流路区間における前記対象ガスが所定の低圧状態になったと判断された場合に、前記他のバイパス弁を開放し、前記他のバイパスラインを介して前記対象ガスを前記流路区間に戻し、前記他のバイパスラインの前記他端部が位置する流路における対象ガスの圧力を低下させるとともに、前記流路区間内の対象ガスの圧力を増大させ、
    前記流路区間における前記対象ガスが前記所定の低圧状態になったと判断されるときの低圧側閾値は、前記貯槽接続流路における前記対象ガスの前記所定の低圧状態になったと判断されるときの低圧側閾値よりも大きい、
    圧縮機ユニットの制御方法。
  2. 前記バイパス弁の開度は、予め設定された設定値と前記貯槽接続流路の前記対象ガスの圧力との間の比較結果に基づいて調整され、
    前記他のバイパス弁の開度は、予め設定された設定値と前記流路区間の前記対象ガスの圧力との間の比較結果に基づいて調整される、請求項１に記載の制御方法。
  3. 船舶内に設置され、前記船舶のＬＮＧ貯槽で生じたボイルオフガスである対象ガスを圧縮する圧縮機ユニットの制御方法であって、
    前記圧縮機ユニットが、
    前記対象ガスを順次昇圧する複数の圧縮ステージと、
    最初の圧縮ステージを前記ＬＮＧ貯槽に接続する貯槽接続流路に接続された一端部から伸びて前記複数の圧縮ステージの一部を跨ぐバイパスラインと、
    前記バイパスラインに設けられたバイパス弁と、
    を備え、
    前記バイパスラインの他端部が、互いに隣接する圧縮ステージの間の流路区間に接続され、
    前記制御方法は、
    前記圧縮機ユニットの駆動時において、前記貯槽接続流路における前記対象ガスが所定の低圧状態になったと判断された場合に、前記バイパス弁を開放し、前記バイパスラインを介して前記対象ガスを前記貯槽接続流路に戻し、
    前記低圧状態から脱したと判断された場合に、前記バイパス弁を閉じ、
    前記流路区間における前記対象ガスが所定の高圧状態となっているか否かを判断し、前記貯槽接続流路内の対象ガスの温度が低下したことにより前記対象ガスが前記高圧状態となった場合に、前記バイパス弁を開放する、圧縮機ユニットの制御方法。
  4. 前記所定の低圧状態になったと判断された場合の前記バイパス弁の開度は、予め設定された設定値と前記貯槽接続流路の前記対象ガスの圧力との間の比較結果に基づいて調整され、
    前記所定の高圧状態になったと判断された場合の前記バイパス弁の開度は、予め設定された設定値と前記流路区間の前記対象ガスの圧力との間の比較結果に基づいて調整される、請求項３に記載の制御方法。
  5. 請求項１または２に記載の制御方法に用いられる圧縮機ユニットであって、
    前記複数の圧縮ステージと、
    前記複数の圧縮ステージを駆動する駆動部と、
    前記バイパスラインと、
    前記バイパス弁と、
    前記他のバイパスラインと、
    前記他のバイパス弁と、
    前記貯槽接続流路中の対象ガスの圧力を検出する圧力センサと、
    前記流路区間における対象ガスの圧力を検出する他の圧力センサと、
    前記圧力センサで取得された圧力値と前記貯槽接続流路における前記対象ガスの前記低圧側閾値とを比較し、前記貯槽接続流路における前記対象ガスが前記低圧状態になったと判断された場合に、前記バイパス弁を開放する制御を行い、
    前記他の圧力センサで取得された圧力値と前記流路区間における前記対象ガスの前記低圧側閾値とを比較し、前記流路区間における前記対象ガスが所定の低圧状態になったと判断された場合に、前記他のバイパス弁を開放する制御を行う制御部と、を備えている、圧縮機ユニット。
  6. 請求項３または４に記載の制御方法に用いられる圧縮機ユニットであって、
    前記複数の圧縮ステージと、
    前記複数の圧縮ステージを駆動する駆動部と、
    前記バイパスラインと、
    前記バイパス弁と、
    前記貯槽接続流路中の対象ガスの圧力を検出する圧力センサと、
    前記流路区間における対象ガスの圧力を検出する別の圧力センサと、
    前記圧力センサで取得された圧力に基づき、前記貯槽接続流路における前記対象ガスが前記低圧状態になったと判断された場合に、前記バイパス弁を開放する制御を行い、前記低圧状態から脱したと判断された場合に、前記バイパス弁を閉じ、前記別の圧力センサで取得された圧力に基づき、前記貯槽接続流路内の対象ガスの温度が低下したことにより前記バイパスラインの前記流路区間における前記対象ガスが所定の高圧状態になった場合に、前記バイパス弁を開放する制御を行う制御部と、を備えている、圧縮機ユニット。
  7. 請求項５または６に記載の圧縮機ユニットに用いられる前記複数の圧縮ステージ。
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