JP6850403B1

JP6850403B1 - 圧縮機ユニット及び圧縮機ユニット制御用プログラム

Info

Publication number: JP6850403B1
Application number: JP2021000851A
Authority: JP
Inventors: 康平脇田; 浩司新谷
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2021-01-06
Filing date: 2021-01-06
Publication date: 2021-03-31
Anticipated expiration: 2041-01-06
Also published as: NO20211183A1; JP2022106106A; GR20210100621A; KR102355150B1; CN113653629B; CN113653629A; GR1010277B

Abstract

【課題】圧縮機からのガス供給量を需要先のガス要求量に容易に合わせることが可能な圧縮機ユニットを提供する。【解決手段】圧縮機ユニットは、第１往復動圧縮機と、第１往復動圧縮機と並列に接続された第２往復動圧縮機と、制御部と、を備える。第１往復動圧縮機は、第１逆止弁と、第１圧力センサと、第１バイパス流路と、第１バイパス弁と、を含む。第２往復動圧縮機は、第２逆止弁と、第２圧力センサと、第２バイパス流路と、第２バイパス弁と、を含む。制御部は、第１圧力センサの検知圧力が第１設定値になるように第１バイパス弁の開度を制御すると共に、第２圧力センサの検知圧力が第１設定値よりも低い第２設定値になるように第２バイパス弁の開度を制御する開度制御部を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、圧縮機ユニット及び圧縮機ユニット制御用プログラムに関する。

従来、液化天然ガスの運搬船等において、貯蔵タンク内での液化ガスの蒸発によって発生するボイルオフガスを圧縮するために用いられる圧縮機ユニットが知られている。この圧縮機ユニットとしては、多段式の圧縮機が並列に設置されたものがあり、各圧縮機から吐出されたガスがエンジン等の需要先に供給される。

この種の技術が特許文献１〜３に記載されている。特許文献１には、ＬＮＧ船等に搭載された蒸発ガス圧縮機であって、往復動型圧縮機と遠心型圧縮機が並列に設けられたものが記載されている。特許文献２には、ＬＮＧ運搬船の蒸発ガス処理システムにおいて、主圧縮部と、当該主圧縮部の使用不能時に代替的に使用するための予備圧縮部と、を設けることが記載されている。特許文献３には、特許文献２と同様に、ＬＮＧ運搬船においてガス圧縮機を並列に設置し、その一方を予備として運用することが記載されている。

特表２０１８−５１８４１５号公報特表２０１８−５３４２０６号公報特開２０１９−１１７３５号公報

特許文献１の蒸発ガス圧縮機から需要先にガスを供給する場合、並列に設置された各圧縮機のガス処理量（ガス供給量）の合計が需要先のガス要求量を満たす必要がある。ここで、需要先のガス要求量が変動すると、圧縮機からのガス供給量がガス要求量と合わなくなり、その結果、圧縮機の吐出圧力が変動する。具体的には、ガス要求量が増加した場合には吐出圧力が低下し、ガス要求量が低下した場合には吐出圧力が上昇する。

これに対し、吐出圧力が所定の設定圧力に維持されるように各圧縮機を制御することにより、圧縮機からのガス供給量を変動後のガス要求量に合わせることが考えられる。しかし、各圧縮機の吐出圧力の設定値（目標値）を同じとした場合には、吐出側（需要側）の圧力情報に基づいて両方の圧縮機のガス処理量を調整する必要があり、制御が煩雑となる（圧力制御の精度が悪くなる場合もあり、万一圧縮機からのガス供給量を需要先のガス要求量に合わせるのが困難になることもある）。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮機からのガス供給量を需要先のガス要求量に容易に合わせることが可能な圧縮機ユニット及び圧縮機ユニット制御用プログラムを提供することである。

本発明の一局面に係る圧縮機ユニットは、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である。この圧縮機ユニットは、複数の圧縮ステージを有し、前記対象ガスを圧縮して需要先に供給する第１往復動圧縮機と、複数の圧縮ステージを有し、前記対象ガスを圧縮して前記需要先に供給するように前記第１往復動圧縮機と並列に接続された第２往復動圧縮機と、前記第１往復動圧縮機及び前記第２往復動圧縮機の駆動を制御する制御部と、を備える。前記第１往復動圧縮機は、最終の圧縮ステージよりも下流に設けられた第１逆止弁と、前記最終の圧縮ステージと前記第１逆止弁との間に設けられた第１圧力センサと、少なくとも前記最終の圧縮ステージをバイパスする第１バイパス流路と、前記第１バイパス流路に設けられた第１バイパス弁と、を含む。前記第２往復動圧縮機は、最終の圧縮ステージよりも下流に設けられた第２逆止弁と、前記最終の圧縮ステージと前記第２逆止弁との間に設けられた第２圧力センサと、少なくとも前記最終の圧縮ステージをバイパスする第２バイパス流路と、前記第２バイパス流路に設けられた第２バイパス弁と、を含む。前記圧縮機ユニットは、前記第２往復動圧縮機から吐出された対象ガスと、前記第１往復動圧縮機から吐出された対象ガスとが、前記第１逆止弁および前記第２逆止弁よりも下流側の流路にて合流するように構成されている。前記制御部は、前記第１圧力センサの検知圧力が第１設定値になるように前記第１バイパス弁の開度を制御すると共に、前記第２圧力センサの検知圧力が前記第１設定値よりも低い第２設定値になるように前記第２バイパス弁の開度を制御する開度制御部を含む。

この圧縮機ユニットでは、第１往復動圧縮機の吐出圧力が第１設定値に制御されると共に、第２往復動圧縮機の吐出圧力が第１設定値よりも低い第２設定値に制御される。２つの往復動圧縮機を併用運転しようとする場合、本発明の比較例として、それぞれの最終の圧縮ステージにおける吐出圧力の設定値を同じにする吐出圧制御が考えられる。しかし、このような吐出圧制御では、第１および第２バイパス弁の開度が常に同じになるようにする必要があるため、需要先の圧力変動が生じた場合には変動に追従して両バイパス弁の開度を同じ量だけ変更する必要がある。このため、圧縮機ユニットの吐出圧制御が煩雑となってしまう。これに対して、本発明では、最終の圧縮ステージの吐出圧力の設定値に差が設けられる。これにより、需要先のガス要求量に変動が生じた場合には、両往復動圧縮機から対象ガスが供給される状態から、第１往復動圧縮機のみにより対象ガスが供給される状態に切り替わる。すなわち、上記比較例に係る吐出圧制御を行わずとも、容易に需要先の要求量に見合った量の対象ガスを需要先に供給することができる。

上記圧縮機ユニットにおいて、前記第２設定値は、前記第１設定値の９９％以上１００％未満の値であってもよい。

この構成によれば、第２設定値が第１設定値に対して僅かに小さい値であるため、第１往復動圧縮機からのガス供給量が不足した時に、第１往復動圧縮機の吐出圧力が第２設定値に直ぐに到達する。このため、第１往復動圧縮機からのガス供給量の不足時に第２往復動圧縮機から需要先へのガス供給を速やかに開始することができる。

上記圧縮機ユニットにおいて、前記制御部は、前記需要先から前記対象ガスの要求圧力を受け付ける要求圧力受付部と、前記要求圧力受付部が受け付けた前記要求圧力に基づいて、前記第１設定値及び前記第２設定値を決定する設定値決定部と、をさらに含んでいてもよい。前記設定値決定部は、前記要求圧力の変更に基づいて、前記第１設定値と前記第２設定値との差を維持しつつ前記第１設定値及び前記第２設定値を変更してもよい。

この構成によれば、需要先の要求圧力の変更に応じて第１設定値及び第２設定値を変更する場合に両設定値の差を維持することにより、設定値の変更前と同様に、第１往復動圧縮機からのガス供給量の不足時に第２往復動圧縮機からのガス供給を速やかに開始することが可能になる。

上記圧縮機ユニットにおいて、前記第１往復動圧縮機及び前記第２往復動圧縮機は、同数の前記圧縮ステージを有していてもよい。

上記圧縮機ユニットにおいて、前記制御部は、前記需要先が負荷遮断した場合、前記第１往復動圧縮機から吐出された対象ガスの全量が、前記第１往復動圧縮機の前記最終の圧縮ステージよりも下流側の流路から戻るようにするため、前記第１バイパス弁の開度を強制的に増大させ、前記第２往復動圧縮機から吐出された対象ガスの全量が、前記第２往復動圧縮機の前記最終の圧縮ステージよりも下流側の流路から戻るようにするため、前記第２バイパス弁の開度を強制的に増大させ、前記第１バイパス弁の開度の増大幅は、前記第２バイパス弁よりも大きくしてもよい。

この構成によれば、第１及び第２往復動圧縮機から負荷遮断した状態の需要先に対象ガスが供給されてしまうことを防止することができる。

本発明の他の局面に係る圧縮機ユニット制御用プログラムは、上記圧縮機ユニットの運転を制御するプログラムであって、前記制御部を構成するコンピュータを、前記第１圧力センサの検知圧力が前記第１設定値になるように前記第１バイパス弁の開度を制御すると共に、前記第２圧力センサの検知圧力が前記第２設定値になるように前記第２バイパス弁の開度を制御する開度制御部として機能させるものであり、前記コンピュータの記憶媒体に記憶されたものである。

このプログラムを用いてコンピュータを動作させることにより、通常時は第１往復動圧縮機からのみ需要先に対象ガスが供給されるため、２台の圧縮機から需要先に常時ガスを供給する場合と異なり、圧力制御の精度の悪化を抑制することができる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、圧縮機からのガス供給量を需要先のガス要求量に容易に合わせることが可能な圧縮機ユニット及び圧縮機ユニット制御用プログラムを提供することができる。

圧縮機ユニットの概略図である。実施形態１における制御部の機能ブロック図である。第１バイパス弁の開度制御を説明するためのフローチャートである。第２バイパス弁の開度制御を説明するためのフローチャートである。実施形態２における制御部の機能ブロック図である。

（実施形態１）
以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る圧縮機ユニット及び圧縮機ユニット制御用プログラムを詳細に説明する。図１は、圧縮機ユニット１００の概略図である。

圧縮機ユニット１００は、ＬＮＧ（ＬｉｑｕｅｆｉｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓ：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。さらに、圧縮機ユニット１００は、圧縮された対象ガスを需要先５０１（たとえば、エンジン）に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」および「下流」との用語が用いられる。

圧縮機ユニット１００は、対象ガスを圧縮して需要先５０１に供給する第１往復動圧縮機３００と、対象ガスを圧縮して需要先５０１に供給するように第１往復動圧縮機３００と並列に接続された第２往復動圧縮機４００と、第１往復動圧縮機３００および第２往復動圧縮機４００の駆動を制御する制御部４２０とを有している。第１往復動圧縮機３００と第２往復動圧縮機４００とは基本的に同様の構造である。

第１往復動圧縮機３００は、対象ガスが需要先５０１に向けて流れる流路１１０と、対象ガスを順次昇圧する第１圧縮ステージ２０１〜第６圧縮ステージ２０６と、複数のクーラ２８１〜２８５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圧縮ステージ２０１〜第６圧縮ステージ２０６に伝えるクランク機構とを備えている。

第１圧縮ステージ２０１は、流路１１０上において２つ設けられ、第２圧縮ステージ２０２〜第６圧縮ステージ２０６は、流路１１０上においてそれぞれ１つずつ設けられている。

流路１１０は、ＬＮＧ貯槽１０１内で生じたボイルオフガスを需要先５０１に供給できるように、ＬＮＧ貯槽１０１と需要先５０１とを接続している。流路１１０は、貯槽接続流路１１１と、複数のステージ接続流路１１５〜１１９と、需要先供給流路１１４とを含んでいる。

貯槽接続流路１１１は、その上流端がＬＮＧ貯槽１０１に接続され、下流端が圧縮機ユニット１００の第１圧縮ステージ２０１に接続されている。詳細には、貯槽接続流路１１１は、ＬＮＧ貯槽１０１の上部から延設された主管１２１と、主管１２１の下流端において二股に分かれ、２つの第１圧縮ステージ２０１に接続された分岐管１２２，１２３とを有している。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貯槽接続流路１１１に接続されている。

ステージ接続流路１１５〜１１９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それぞれ配管されている。ステージ接続流路１１５は、２つの第１圧縮ステージ２０１から第２圧縮ステージ２０２へ対象ガスを流すように構成されている。すなわち、ステージ接続流路１１５は、第２圧縮ステージ２０２から第１圧縮ステージ２０１に向けて延設された主管１２４と、主管１２４の上流端で二股に分かれ、２つの第１圧縮ステージ２０１に接続された分岐管１２５，１２６とを含んでいる。ステージ接続流路１１６は、第２圧縮ステージ２０２と第３圧縮ステージ２０３とを接続している。ステージ接続流路１１７は、第３圧縮ステージ２０３と第４圧縮ステージ２０４とを接続している。ステージ接続流路１１８は、第４圧縮ステージ２０４と第５圧縮ステージ２０５とを接続している。ステージ接続流路１１９は、第５圧縮ステージ２０５と第６圧縮ステージ２０６とを接続している。

需要先供給流路１１４は、第６圧縮ステージ２０６を需要先５０１に接続する流路である。

クーラ２８１〜２８５は、対象ガスを対象ガスよりも低温の冷却水と熱交換するように構成されている。クーラ２８１は、第２圧縮ステージ２０２から吐出された対象ガスを冷却するようにステージ接続流路１１６に設けられている。クーラ２８２は、第３圧縮ステージ２０３から吐出された対象ガスを冷却するようにステージ接続流路１１７に設けられている。クーラ２８３は、第４圧縮ステージ２０４から吐出された対象ガスを冷却するようにステージ接続流路１１８に設けられている。クーラ２８４は、第５圧縮ステージ２０５から吐出された対象ガスを冷却するようにステージ接続流路１１９に設けられている。クーラ２８５は、第６圧縮ステージ２０６から吐出された対象ガスを冷却するように需要先供給流路１１４に設けられている。

圧縮機ユニット１００（第１往復動圧縮機３００）は、流路１１０内の対象ガスの圧力を調整するためバイパス流路４１１〜４１３，４１４Ａを有している。バイパス流路４１１〜４１３は、ステージ接続流路１１６，１１７，１１９上の分岐部３１１〜３１３から対象ガスを上流側に戻すように構成されている。分岐部３１１〜３１３は、クーラ２８１，２８２，２８４の下流に位置している。

バイパス流路４１１は、第１圧縮ステージ２０１および第２圧縮ステージ２０２をバイパスしつつ、貯槽接続流路１１１の主管１２１に接続されている。バイパス流路４１２は、第３圧縮ステージ２０３をバイパスしつつ、分岐部３１１の下流側且つ第３圧縮ステージ２０３の上流側の接続部３１５でステージ接続流路１１６に接続されている。バイパス流路４１３は、第４圧縮ステージ２０４および第５圧縮ステージ２０５をバイパスしつつ、分岐部３１２の下流側且つ第４圧縮ステージ２０４の上流側でステージ接続流路１１７に接続されている。バイパス流路４１４Ａ（第１バイパス流路）は、クーラ２８５の下流側において需要先供給流路１１４に設けられた分岐部３１４から対象ガスを上流側に戻すように構成されている。バイパス流路４１４Ａは、第６圧縮ステージ２０６（最終の圧縮ステージ）をバイパスしつつ、分岐部３１３の下流側且つ第６圧縮ステージ２０６の上流側でステージ接続流路１１９に接続されている。

バイパス流路４１１〜４１３，４１４Ａには、バイパス弁４２１Ａ，４２２Ａ，４２３Ａ，４２４Ａがそれぞれ取り付けられている。バイパス流路４１４Ａに設けられたバイパス弁４２４Ａは、第１バイパス弁に相当する。

バイパス流路４１１〜４１３，４１４Ａに対応して、圧力センサ４３１〜４３３，４３４Ａが流路１１０に配置されている。圧力センサ４３１は、第２圧縮ステージ２０２からの吐出圧力を検出するように、クーラ２８１の下流側且つ分岐部３１１の上流側においてステージ接続流路１１６に取り付けられている。圧力センサ４３２は、第３圧縮ステージ２０３からの吐出圧力を検出するように、クーラ２８２の下流側且つ分岐部３１２の上流側においてステージ接続流路１１７に取り付けられている。圧力センサ４３３は、第５圧縮ステージ２０５からの吐出圧力を検出するように、クーラ２８４の下流側且つ分岐部３１３の上流側においてステージ接続流路１１９に取り付けられている。圧力センサ４３４Ａ（第１圧力センサ）は、第６圧縮ステージ２０６からの吐出圧力を検出し、かつ、需要先供給圧力を制御するため、クーラ２８５の下流側且つ分岐部３１４の下流側において需要先供給流路１１４に取り付けられている。

流路１１０のうち第６圧縮ステージ２０６よりも下流には、第１逆止弁４５１が設けられている。具体的には、第１逆止弁４５１は、需要先供給流路１１４のうち分岐部３１４よりも下流に設けられており、需要先５０１側から第６圧縮ステージ２０６側への対象ガスの逆流および第２往復動圧縮機４００からの逆流を阻止する。以下の説明では、需要先供給流路１１４のうち第１逆止弁４５１よりも第１往復動圧縮機３００側の部位を「第１圧縮機側流路部１１４Ａ」といい、後述する第２逆止弁４５２よりも第２往復動圧縮機４００側の部位を「第２圧縮機側流路部１１４Ｂ」という。第１圧縮機側流路部１１４Ａおよび第２圧縮機側流路部１１４Ｂを除く部位を「需要側流路部１１４Ｃ」という。圧力センサ４３４Ａは、第１圧縮機側流路部１１４Ａにおいて、分岐部３１４と第１逆止弁４５１との間に設けられている。

図１に示すように、第２往復動圧縮機４００の流路１１０の上流端は、第１往復動圧縮機３００の貯槽接続流路１１１の主管１２１に接続されている。また、需要側流路部１１４Ｃにおいて第２往復動圧縮機４００から吐出された対象ガスと、第１往復動圧縮機３００から吐出された対象ガスとが合流点１３にて合流する。

第２往復動圧縮機４００の構成は第１往復動圧縮機３００と同様である（圧縮ステージも同数）。図１では、第２往復動圧縮機４００と第１往復動圧縮機３００との間で対応する構成には基本的に同一の符号を付している。すなわち、第２往復動圧縮機４００は、第１ないし第６圧縮ステージ２０１〜２０６を備える。第１圧縮ステージ２０１と第２圧縮ステージ２０２との間、第３圧縮ステージ２０３の間、および、第４圧縮ステージ２０４と第５圧縮ステージ２０５との間をそれぞれバイパスするバイパス流路４１１〜４１３が設けられる。これらのバイパス流路４１１〜４１３にはそれぞれ、バイパス弁４１１Ｂ，４１２Ｂ，４１３Ｂが取り付けられている。さらに、第６圧縮ステージ２０６の間をバイパスする第２バイパス流路４１４Ｂが設けられる。第２バイパス流路４１４Ｂには第２バイパス弁４２４Ｂが取り付けられている。

さらに、第２往復動圧縮機４００は、第６圧縮ステージ２０６よりも下流に設けられた第２逆止弁４５２と、第２圧力センサ４３４Ｂと、を含む。第２逆止弁４５２は、需要先供給流路１１４のうち分岐部３１４よりも下流に設けられており、第１往復動圧縮機３００側からの対象ガスの逆流を阻止する。第２圧力センサ４３４Ｂは第６圧縮ステージ２０６と第２逆止弁４５２との間、すなわち第２圧縮機側流路部１１４Ｂに設けられる。

圧縮機ユニット１００では、第１往復動圧縮機３００および第２往復動圧縮機４００が基本的に同じ構造とされるため、それぞれに使用される部品の共通化を図ることができる。

図２に示すように、制御部４２０は、検知圧力受付部４６１と、判定部４６３と、開度制御部４６４と、記憶部４６６とを含む。

検知圧力受付部４６１は、第１圧力センサ４３４Ａの検知圧力及び第２圧力センサ４３４Ｂの検知圧力のデータをそれぞれ受け付ける。

第２往復動圧縮機４００の第６圧縮ステージ２０６における吐出圧力の設定値（以下、「第２設定値」と呼ぶ。）は、第１往復動圧縮機３００の第６圧縮ステージ２０６における吐出圧力の設定値（以下、「第１設定値」と呼ぶ。）より低い値である。第１設定値は、需要先５０１の要求圧力と同じに設定されている。本実施形態では、第２設定値は第１設定値の９９％以上１００％未満の値とされる。以下の説明では、第１設定値を３０ＭＰａ、第２設定値を２９．９ＭＰａとして説明する。なお、第２設定値は、２９．７ＭＰａ以上３０ＭＰａ未満の他の値とされてもよい。

判定部４６３は、第１圧力センサ４３４Ａによる検知圧力を第１設定値と比較してそれらの大小関係を判定すると共に、第２圧力センサ４３４Ｂによる検知圧力を第２設定値と比較してそれらの大小関係を判定する。判定部４６３は、各判定結果の情報を開度制御部４６４に出力する。

開度制御部４６４は、第１圧力センサ４３４Ａの検知圧力が第１設定値になるように第１バイパス弁４２４Ａの開度を制御すると共に、第２圧力センサ４３４Ｂの検知圧力が第２設定値になるように第２バイパス弁４２４Ｂの開度を制御する。開度制御部４６４は、判定部４６３から出力された判定結果の情報に基づき、第１バイパス弁４２４Ａ及び第２バイパス弁４２４Ｂに開度変更信号（開度増加信号又は開度減少信号）を送信する。この制御内容については後に詳述する。

記憶部４６６には、圧縮機ユニット１００の運転を制御するプログラムが格納されている。この圧縮機ユニット制御用プログラムは、制御部４２０を構成するコンピュータを、検知圧力受付部４６１、判定部４６３及び開度制御部４６４として機能させるものである。すなわち、コンピュータ（ＣＰＵ：ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）が記憶部４６６に格納されたプログラムを読み出して実行することにより、検知圧力受付部４６１、判定部４６３及び開度制御部４６４の各機能が得られる。記憶部４６６は、各種メモリ等の記憶媒体により構成されており、当該記憶媒体に圧縮機ユニット制御用プログラムが記憶されている。

制御部４２０は、上述と同様の機能構成により、第１往復動圧縮機３００の圧力センサ４３１の検知圧力に基づいてバイパス弁４２１Ａの開度を制御することもできる。同様に、制御部４２０は圧力センサ４３２，４３３の検知圧力に基づいてバイパス弁４２２Ａ，４２３Ａの開度をそれぞれ制御することができる。第２往復動圧縮機４００のバイパス弁４２１Ｂ〜４２３Ｂの制御についても同様である。

なお、制御部４２０は、各バイパス弁４２１Ａ〜４２４Ａ，４２１Ｂ〜４２４Ｂに対応して設けられ、検知圧力受付部４６１、判定部４６３、開度制御部４６４および記憶部４６６に相当する機能を有するコントローラにより構成されてもよい。

以下、開度制御部４６４による第１バイパス弁４２４Ａ及び第２バイパス弁４２４Ｂの開度制御を、図３及び図４のフローチャートに基づいて説明する。図３は、第１バイパス弁４２４Ａの開度制御を説明するためのフローチャートであり、図４は、第２バイパス弁４２４Ｂの開度制御を説明するためのフローチャートである。

まず、第１バイパス弁４２４Ａの開度制御を、図３に基づいて説明する。はじめに、第１圧力センサ４３４Ａが第１圧縮機側流路部１１４Ａの吐出圧力を検知し、その検知圧力のデータを検知圧力受付部４６１に送信する（ステップＳ１０）。次に、判定部４６３が、第１圧力センサ４３４Ａの検知圧力（以下、第１検知圧力とも称する）と第１設定値とを比較し、当該第１検知圧力が第１設定値よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ２０）。

第１検知圧力が第１設定値よりも大きい場合には（ステップＳ２０のＹＥＳ）、開度制御部４６４がその判定結果の情報を判定部４６３から受け取り、第１バイパス弁４２４Ａの開度を増加させる（ステップＳ３０）。これにより、分岐部３１４から第１バイパス流路４１４Ａに流入する対象ガスの流量が増加するため、第１検知圧力が次第に低下する。一方、第１検知圧力が第１設定値以下である場合には（ステップＳ２０のＮＯ）、開度制御部４６４が第１バイパス弁４２４Ａの開度を増加させず、ステップＳ４０に進む。

ステップＳ４０では、判定部４６３が、第１検知圧力と第１設定値とを比較し、第１検知圧力が第１設定値未満であるか否かを判定する。第１検知圧力が第１設定値未満である場合には（ステップＳ４０のＹＥＳ）、開度制御部４６４がその判定結果の情報を判定部４６３から受け取り、第１バイパス弁４２４Ａの開度を減少させる（ステップＳ５０）。これにより、分岐部３１４から第１バイパス流路４１４Ａに流入する対象ガスの流量が減少するため、第１検知圧力が次第に上昇する。一方、第１検知圧力が第１設定値と同じである場合には（ステップＳ４０のＮＯ）、開度制御部４６４が第１バイパス弁４２４Ａの開度を増減させず、ステップＳ１０に戻る。以上のステップＳ１０〜Ｓ５０を繰り返すことにより、第１圧縮機側流路部１１４Ａにおいて、第１検知圧力が第１設定値（例えば３０ＭＰａ）になるように制御される。

図４は、第２バイパス弁４２４Ｂの開度制御のフローを示している。この制御フローは、第１圧力センサ４３４Ａに代えて第２圧力センサ４３４Ｂが用いられ、第１設定値に代えて第２設定値が用いられ、第１バイパス弁４２４Ａに代えて第２バイパス弁４２４Ｂの開度が制御される以外は図３の制御フローと同じであるため、詳細な説明は省略する。図４中のステップＳ１１〜Ｓ５１を繰り返すことにより、第２圧縮機側流路部１１４Ｂにおいて、第２圧力センサ４３４Ｂの検知圧力が第２設定値（例えば２９．９ＭＰａ）になるように制御される。

以上に説明したように、第２往復動圧縮機４００では、第２圧縮機側流路部１１４Ｂの対象ガスの圧力が第２設定値となるよう制御される一方、第１往復動圧縮機３００では、第１圧縮機側流路部１１４Ａの対象ガスの圧力が第１設定値となるように制御される。

圧縮機ユニット１００では、需要側流路部１１４Ｃにおける対象ガスの圧力と比べて、第１圧縮機側流路部１１４Ａおよび第２圧縮機側流路部１１４Ｂの対象ガスの圧力が高い場合は、両圧縮機３００，４００のそれぞれから対象ガスが需要先５０１に供給される。

上述のように第１往復動圧縮機３００の吐出圧力の第１設定値は、第２往復動圧縮機４００の吐出圧力の第２設定値よりも大きい。このため、第１往復動圧縮機３００の第１バイパス弁４２４Ａの開度は、第２往復動圧縮機４００の第２バイパス弁４２４Ｂの開度よりも小さくされる。その結果、第１往復動圧縮機３００から需要先５０１に供給される対象ガスの量は、第２往復動圧縮機４００よりも多くなる。

一方、需要先５０１からのガス要求量が減少した場合、対象ガスの消費量が減ることとなるため需要側流路部１１４Ｃにおける圧力が増加する。そして、当該圧力が第２設定値を超えると、第２往復動圧縮機４００は第２逆止弁４５２よりも下流側に対象ガスを送らなくなる。したがって、第１往復動圧縮機３００のみにより需要先５０１に対象ガスが供給される状態となる。

このように、第２設定値を第１設定値よりも低くすることにより、需要先５０１のガス要求量に変動が生じた場合に両圧縮機３００，４００の流量バランスを都度調整するような制御を行わずとも、需要先５０１の要求量に見合った量の対象ガスを需要先５０１に供給することができる。

ところで、需要先５０１の機器がトリップなどにより負荷遮断することがある。この場合、制御部４２０は、両圧縮機３００，４００が吐出した対象ガスの全量が需要側流路部１１４Ｃに流れないようにするため、全ての圧縮ステージ２０１〜２０６のバイパス弁４２１Ａ〜４２４Ａ，４２１Ｂ〜４２４Ｂの開度を強制的に増大させる。ここで、第１往復動圧縮機３００から吐出される対象ガスの量は、第２往復動圧縮機４００よりも多いことから、第１往復動圧縮機３００におけるバイパス弁４２１Ａ〜４２４Ａの開度の増大幅は、第２往復動圧縮機４００のバイパス弁４２１Ｂ〜４２４Ｂよりも大きい。これにより、両圧縮機３００，４００から負荷遮断した状態の需要先５０１に対象ガスが供給されてしまうことを防止することができる。なお、バイパス弁４２１Ａ〜４２４Ａ，４２１Ｂ〜４２４Ｂの開度の増大幅に関して、バイパス弁毎の特性を考慮した補正が行われてもよい。

以上、本発明の実施形態１について説明したが、２つの往復動圧縮機３００，４００を併用運転しようとする場合、実施形態１に対する比較例として、それぞれの最終の圧縮ステージにおける吐出圧力の設定値を同じにする吐出圧制御が考えられる。しかし、このような吐出圧制御では、第１および第２バイパス弁４２４Ａ，４２４Ｂの開度が常に同じになるようにする必要があるため、需要先５０１の圧力変動が生じた場合には変動に追従して両バイパス弁の開度を同じ量だけ変更する必要がある。このため、圧縮機ユニット１００の吐出圧制御が煩雑となってしまう。

これに対して、本実施形態に係る圧縮機ユニット１００では、第６圧縮ステージ、すなわち、最終の圧縮ステージの吐出圧力の設定値に差が設けられる。これにより、需要先５０１のガス要求量に変動が生じた場合には、両圧縮機３００，４００から対象ガスが供給される状態から、第１往復動圧縮機３００のみにより対象ガスが供給される状態に切り替わる。すなわち、上記比較例に係る吐出圧制御を行わずとも、容易に需要先５０１の要求量に見合った量の対象ガスを需要先５０１に供給することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る圧縮機ユニット及び圧縮機ユニット制御用プログラムを、図５に基づいて説明する。なお、実施形態２は基本的に上記実施形態１と同様であるため、上記実施形態１と異なる点についてのみ説明する。

図５に示すように、実施形態２における制御部４２０は、設定値決定部４６２と要求圧力受付部４６５とをさらに含む。要求圧力受付部４６５は、需要先５０１から対象ガスの要求圧力のデータを受け付ける。設定値決定部４６２は、要求圧力受付部４６５が受け付けた対象ガスの要求圧力に基づいて、第１設定値及び第２設定値をそれぞれ決定する。例えば、需要先５０１の要求圧力が３０ＭＰａである場合には、設定値決定部４６２は、第１設定値を当該要求圧力と同じ３０ＭＰａに設定すると共に、第２設定値を２９．７ＭＰａ以上３０ＭＰａ未満の値に設定する。

設定値決定部４６２は、需要先５０１からの要求圧力の変更に基づいて、第１設定値と第２設定値との差を維持しつつ当該第１設定値及び当該第２設定値をそれぞれ変更する。例えば、要求圧力が３０ＭＰａから２５ＭＰａに変更されると、変更後の要求圧力のデータが需要先５０１から要求圧力受付部４６５に入力される。この入力データに基づき、設定値決定部４６２は、第１設定値を３０ＭＰａから２５ＭＰａに変更すると共に、第２設定値を２４．７５ＭＰａ以上２５ＭＰａ未満の値に変更する。

実施形態２に係る圧縮機ユニット制御用プログラムは、制御部４２０を構成するコンピュータを、設定値決定部４６２及び要求圧力受付部４６５としても機能させるものである。すなわち、ＣＰＵが記憶部４６６に格納された当該プログラムを読み出して実行することにより、設定値決定部４６２及び要求圧力受付部４６５の各機能も得られる。

以上の通り、実施形態２では、需要先５０１の要求圧力の変更に応じて第１設定値及び第２設定値を変更する場合に、両設定値の差が維持される。この場合であっても、需要先５０１のガス要求量に容易に応えられる圧縮機の運転を実現することが可能になる。

（実施形態３）
次に、実施形態３に係る圧縮機ユニット１００について説明する。第２往復動圧縮機４００の第２設定値は、第１往復動圧縮機３００の第１設定値の９３％（２８ＭＰａ）以上９９％（２９．７ＭＰａ）未満とすることが可能である。この場合、圧縮機ユニット１００の運転時には、通常、第２往復動圧縮機４００から需要先５０１に対象ガスは供給されず、第１往復動圧縮機３００からのみ需要先５０１に対象ガスが供給される。

一方、需要先５０１からのガス要求量が増加し、増加後のガス要求量が第１往復動圧縮機３００の最大ガス処理量（最大ガス供給量）を上回ると、第１バイパス弁４２４Ａを全閉にしても需要先５０１へのガス供給量が不足する状態となる。その結果、需要側流路部１１４Ｃにおいて対象ガスの量が減少し、圧力が次第に低下する。

そして、需要側流路部１１４Ｃの圧力が第２設定値まで低下すると、第２往復動圧縮機４００により圧縮された対象ガスが合流点１３から需要側流路部１１４Ｃに流入し、需要先５０１に供給される。このようにして、第１往復動圧縮機３００によるガス処理量の不足分を第２往復動圧縮機４００のガス処理量によって補うことが可能であり、増加後の需要先５０１からのガス要求量を満たすことができる。

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。したがって、以下の態様も本発明の範囲に含まれる。

上記実施形態では、バイパス機構（バイパス流路及びバイパス弁）のみを用いて対象ガスの圧力を制御する場合を説明したが、これに限定されない。対象ガスの処理量や圧力の制御としては、バイパス機構を用いた制御に加えて、例えばアンローダ制御等の既知の制御をさらに組み合わせてもよい。

上記実施形態では、第１往復動圧縮機３００及び第２往復動圧縮機４００がいずれも６段の圧縮ステージを有する場合を説明したが、圧縮ステージの数は５段以下でもよいし、７段以上でもよい。また第１往復動圧縮機３００及び第２往復動圧縮機４００の圧縮ステージの段数が互いに異なっていてもよい。

需要先５０１はエンジンに限定されず、発電機等の他の船舶用設備でもよい。

１００圧縮機ユニット
１０１ＬＮＧ貯槽
２０１第１圧縮ステージ
２０２第２圧縮ステージ
２０３第３圧縮ステージ
２０４第４圧縮ステージ
２０５第５圧縮ステージ
２０６第６圧縮ステージ
３００第１往復動圧縮機
４００第２往復動圧縮機
４１４Ａ第１バイパス流路
４１４Ｂ第２バイパス流路
４２０制御部
４２４Ａ第１バイパス弁
４２４Ｂ第２バイパス弁
４３４Ａ第１圧力センサ
４３４Ｂ第２圧力センサ
４５１第１逆止弁
４５２第２逆止弁
４６２設定値決定部
４６４開度制御部
４６５要求圧力受付部
５０１需要先

Claims

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であって、
複数の圧縮ステージを有し、前記対象ガスを圧縮して需要先に供給する第１往復動圧縮機と、
複数の圧縮ステージを有し、前記対象ガスを圧縮して前記需要先に供給するように前記第１往復動圧縮機と並列に接続された第２往復動圧縮機と、
前記第１往復動圧縮機及び前記第２往復動圧縮機の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記第１往復動圧縮機は、
最終の圧縮ステージよりも下流に設けられた第１逆止弁と、
前記最終の圧縮ステージと前記第１逆止弁との間に設けられた第１圧力センサと、
少なくとも前記最終の圧縮ステージをバイパスする第１バイパス流路と、
前記第１バイパス流路に設けられた第１バイパス弁と、を含み、
前記第２往復動圧縮機は、
最終の圧縮ステージよりも下流に設けられた第２逆止弁と、
前記最終の圧縮ステージと前記第２逆止弁との間に設けられた第２圧力センサと、
少なくとも前記最終の圧縮ステージをバイパスする第２バイパス流路と、
前記第２バイパス流路に設けられた第２バイパス弁と、を含み、
前記第２往復動圧縮機から吐出された対象ガスと、前記第１往復動圧縮機から吐出された対象ガスとが、前記第１逆止弁および前記第２逆止弁よりも下流側の流路にて合流するように構成され、
前記制御部は、前記第１圧力センサの検知圧力が第１設定値になるように前記第１バイパス弁の開度を制御すると共に、前記第２圧力センサの検知圧力が前記第１設定値よりも低い第２設定値になるように前記第２バイパス弁の開度を制御する開度制御部を含む、圧縮機ユニット。
前記第２設定値は、前記第１設定値の９９％以上１００％未満の値である、請求項１に記載の圧縮機ユニット。
前記制御部は、
前記需要先から前記対象ガスの要求圧力を受け付ける要求圧力受付部と、
前記要求圧力受付部が受け付けた前記要求圧力に基づいて、前記第１設定値及び前記第２設定値を決定する設定値決定部と、をさらに含み、
前記設定値決定部は、前記要求圧力の変更に基づいて、前記第１設定値と前記第２設定値との差を維持しつつ前記第１設定値及び前記第２設定値を変更する、請求項１又は２に記載の圧縮機ユニット。
前記第１往復動圧縮機及び前記第２往復動圧縮機は、同数の前記圧縮ステージを有している、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機ユニット。
前記制御部は、前記需要先が負荷遮断した場合、
前記第１往復動圧縮機から吐出された対象ガスの全量が、前記第１往復動圧縮機の前記最終の圧縮ステージよりも下流側の流路から戻るようにするため、前記第１バイパス弁の開度を強制的に増大させ、
前記第２往復動圧縮機から吐出された対象ガスの全量が、前記第２往復動圧縮機の前記最終の圧縮ステージよりも下流側の流路から戻るようにするため、前記第２バイパス弁の開度を強制的に増大させ、
前記第１バイパス弁の開度の増大幅は、前記第２バイパス弁よりも大きくする、請求項１ないし４のいずれかに記載の圧縮機ユニット。
請求項１に記載の圧縮機ユニットの運転を制御するプログラムであって、
前記制御部を構成するコンピュータを、前記第１圧力センサの検知圧力が前記第１設定値になるように前記第１バイパス弁の開度を制御すると共に、前記第２圧力センサの検知圧力が前記第２設定値になるように前記第２バイパス弁の開度を制御する開度制御部として機能させるものであり、前記コンピュータの記憶媒体に記憶された、圧縮機ユニット制御用プログラム。