JP7036702B2 - 圧縮装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボイルオフガスを圧縮する圧縮装置に関するものである。

従来、例えば特許文献１に開示されているように、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液化ガスを貯蔵する貯蔵タンク内で発生するボイルオフガスを圧縮する圧縮装置が知られている。圧縮装置は、複数段の圧縮機を有する。複数段の圧縮機で圧縮されたボイルオフガスは例えばエンジンに燃料として供給される。ボイルオフガスは、エンジン負荷等のガス需要に関係なく発生するため、圧縮装置には再液化ラインが設けられている。再液化ラインには熱交換器等が設けられていて、再液化ラインでは、圧縮されたボイルオフガスの一部を、熱交換器による冷却及び膨張弁による膨張を経て再液化する。

特表２０１１－５１７７４９号公報

圧縮されたボイルオフガスを船舶等のエンジンに供給する場合、非常に高圧になるようにボイルオフガスを圧縮する必要がある。その場合、給油式の圧縮機の方が、無給油式の圧縮機と比べて圧縮室からのボイルオフガスの漏れ量を抑制することができるので、シール性の観点から好ましい。しかしながら、給油式の圧縮機が用いられると、圧縮機から吐出されたボイルオフガスに含まれる潤滑油が再液化ラインに流入して、再液化ラインの管内に付着してしまうことがあるという問題がある。

そこで、本発明は、前記従来技術を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮装置のシール性を確保しつつ、再液化ラインへの油の付着を防止することにある。

前記の目的を達成するため、本発明は、ボイルオフガスを吸引して圧縮する往復動式の圧縮機構で構成された無給油式の前段圧縮部と、前記前段圧縮部で圧縮されたボイルオフガスを圧縮する後段圧縮部と、前記後段圧縮部で圧縮されたボイルオフガスの少なくとも一部を再液化する再液化ラインと、を備え、前記後段圧縮部は、往復動式の複数段の圧縮機構を有し、前記複数段の圧縮機構のうちの最前段の圧縮機構は、ピストンと、先端に前記ピストンが設けられたピストンロッドと、前記ピストンロッドを囲み前記ピストンロッドの周りをシールするロッドパッキンとを有し、前記ピストンロッドと前記ロッドパッキンとの間に給油されるロッド潤滑圧縮機構であり、前記ロッド潤滑圧縮機構の後段の圧縮機構は、無給油式の圧縮機構によって構成されている圧縮装置である。

本発明では、ボイルオフガスを吸引して圧縮する前段圧縮部が無給油式の圧縮機構によって構成されているため、低温のボイルオフガスを圧縮する場合であっても油が固化するという事態を回避することができる。また、前段圧縮部では、ボイルオフガスを非常に高圧に圧縮する設計とはなっていないため、無給油式としても前段圧縮部の寿命に大きな影響を与えることはない。後段圧縮部においては、ピストンとピストンロッドとを有しピストンロッドとロッドパッキンとの間に給油されるロッド潤滑圧縮機構が含まれている。したがって、圧縮されたガスがピストンロッドとロッドパッキンとの間を通して漏れ出ることを防止すること、すなわち、シール性を確保することができる。さらに、ロッド潤滑圧縮機構では、ピストンとシリンダとの間には給油されない。このため、ロッド潤滑圧縮機構で圧縮されたガスに油が混入することを抑制することができる。したがって、後段圧縮部で圧縮されたボイルオフガスの一部が再液化ラインに導入されるとしても、再液化ラインに油が付着することを防止することができる。

しかも、後段圧縮部のうち、最前段の圧縮機構におけるピストンロッドの摺動部に給油される一方で、それよりも後段の圧縮機構は無給油式となっている。このため、後段圧縮部のうちの最前段の圧縮機構のピストンロッドの摺動部に供給された油が、その後段側に漏れ出ることがあったとしても、そこから油が再液化ラインに流入することは抑制することができる。

前記複数段の圧縮機構は、４段の圧縮機構であってもよい。

この態様では、後段圧縮部のうち、最前段の圧縮機構におけるピストンロッドの摺動部に給油される一方で、それよりも後段の３段の圧縮機構は無給油式となっている。このため、後段圧縮部のうちの最前段の圧縮機構のピストンロッドの摺動部に供給された油が、その後段側に漏れ出ることがあったとしても、そこから油が再液化ラインに流入することは抑制することができる。

前記圧縮装置は、前記再液化ラインの分岐部分よりも下流に配置され、前記後段圧縮部によって圧縮されたボイルオフガスをさらに圧縮する往復動式の圧縮機構で構成された下流圧縮部を備えてもよい。この場合、前記下流圧縮部は、給油式の圧縮機構によって構成されていてもよい。

この態様では、下流圧縮部が設けられることにより、ボイルオフガスをさらに高圧に圧縮することができる。しかも、下流圧縮部が給油式の圧縮機構によって構成されることにより、高圧に設計される下流圧縮部の寿命が短くなることを防止することができる。また、下流圧縮部は、再液化ラインの分岐部分よりも下流に配置されるため、給油式の圧縮機構によって構成されているとしても、再液化ラインへの油の流入を防止することができる。

前記ピストンロッドと前記ロッドパッキンとの間に供給される油は、ポリ－α－オレフィン系潤滑油であってもよい。

ポリ－α－オレフィン系潤滑油は、往復動圧縮機において一般に使用される鉱物油系潤滑油に比べて、蒸気圧が格段に小さい。このため、ポリ－α－オレフィン系潤滑油が用いられる構成では、鉱物油系潤滑油が使用される圧縮装置に比べて、後段圧縮部から吐出されたボイルオフガスに含まれる蒸気状の油分の量を大幅に低減することが可能になる。よって、再液化ライン内における油分の析出を抑制することができる。

前記ロッド潤滑圧縮機構と前記再液化ラインの分岐部分との間には、コアレッサ又は活性炭からなる油除去器が配置されていてもよい。

この態様では、ロッド潤滑圧縮機構から油が漏れ出ることがあったとしても、コアレッサ又は活性炭からなる油除去器によって油が除去されるため、再液化ラインに油が入り込む可能性をより低減することができる。

前記ロッドパッキンは、前記ピストンロッドの軸方向に並ぶ複数のリング要素を有してもよい。この場合、前記複数のリング要素のうち、ピストンと反対側に位置するリング要素に給油されてもよい。

この態様では、給油されるリング要素に対してピストン側にもリング要素が配置されている。このため、ピストンと反対側に配置されたリング要素に供給された油が、ピストン側に流れてしまうことを抑制することができる。したがって、ロッド潤滑圧縮機構から吐出されたボイルオフガスに油が混入することを抑制することができる。

前記給油されるリング要素と、そのピストン側に位置するリング要素との間にスペーサまたは間隙が設けられていてもよい。

この態様では、ピストンと反対側に配置されたリング要素に供給された油がピストン側のリング要素に流れることを抑制することができる。したがって、ロッド潤滑圧縮機構から吐出されたボイルオフガスに油が混入することを抑制することができる。

以上説明したように、本発明によれば、ボイルオフガスを圧縮する圧縮装置のシール性を確保しつつ、再液化ラインへの油の付着を防止することができる。

本発明の実施形態に係る圧縮装置の全体構成を概略的に示す図である。 前記圧縮装置に設けられたロッド潤滑圧縮機構の構成を示す図である。 前記ロッド潤滑圧縮機構に設けられたロッドパッキンの構成を説明するための図である。 ロッドパッキンの変形例の構成を説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態に係る圧縮装置１０は、タンク１２に貯蔵された液化ガスから生ずるボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮して、所定のガス利用機器１４，１６に圧縮ガスを供給するものである。圧縮装置１０は、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の液化ガスを運搬する船舶に設置される。

タンク１２には、液化天然ガスが約－１６０℃の温度状態で貯蔵される。タンク１２内では、外部からの熱の侵入によって液化ガスの一部が蒸発することにより、ボイルオフガスが発生する。なお、タンク１２は、液化天然ガスを貯蔵するものに限定されず、例えば液化石油ガスなどの他種類の液化ガスを貯蔵するものであってもよい。

圧縮装置１０は、単段の圧縮機構によって構成された前段圧縮部２１と、複数段の圧縮機構２３ａ～２３ｄによって構成された後段圧縮部２３と、単段の圧縮機構によって構成された下流圧縮部２５と、を備えている。前段圧縮部２１、後段圧縮部２３の各圧縮機構２３ａ～２３ｄ及び下流圧縮部２５は後述するように共通のクランクシャフト４５（図２参照）によって駆動される単一の圧縮装置によって構成されている。

圧縮装置１０は、ボイルオフガスが流れるガスライン２７と、ガスライン２７から分岐した再液化ライン２９と、を備えている。ガスライン２７には、吸入ライン２７ａと、第１接続ライン２７ｂと、第２接続ライン２７ｃと、第３接続ライン２７ｄと、第１供給ライン２７ｅと、第２供給ライン２７ｆと、が含まれている。吸入ライン２７ａは、タンク１２と前段圧縮部２１の吸入部とを接続する。第１接続ライン２７ｂは、前段圧縮部２１と後段圧縮部２３とを接続する。第２接続ライン２７ｃは、後段圧縮部２３を構成する圧縮機構同士を接続する。第３接続ライン２７ｄは、後段圧縮部２３と下流圧縮部２５とを接続する。第１供給ライン２７ｅは、下流圧縮部２５の吐出部に繋がっている。第２供給ライン２７ｆは、第２接続ライン２７ｃから分岐している。

前段圧縮部２１は、タンク１２で生じたボイルオフガスを圧縮する。前段圧縮部２１は、往復動式の圧縮機構であって無給油式の圧縮機構によって構成されている。圧縮機構は、後述するクランクシャフト４５が回転することによって動作してガスを圧縮する図略のピストンを有する。なお、前段圧縮部２１は、本実施形態では、単段の圧縮機構によって構成されているが、これに代え、複数段の圧縮機構によって構成されていてもよい。

後段圧縮部２３は、ガスライン２７における前段圧縮部２１の下流側に位置する。後段圧縮部２３は、前段圧縮部２１で圧縮されたボイルオフガスをさらに圧縮する。後段圧縮部２３の各圧縮機構２３ａ～２３ｄは、後述するクランクシャフト４５が回転することによって動作してガスを圧縮する図略のピストンを有する。図例では、後段圧縮部２３が４段の圧縮機構２３ａ～２３ｄを有する構成を示しているが、これに限られない。例えば、後段圧縮部２３は、１段の圧縮機構を有してもよく、２段又は３段の圧縮機構を有してもよく、或いは、５段以上の圧縮機構を有していてもよい。

後段圧縮部２３には、ロッド潤滑圧縮機構３１が含まれている。本実施形態では、４段の圧縮機構２３ａ～２３ｄのうち、最前段の圧縮機構２３ａがロッド潤滑圧縮機構３１として構成されている。ロッド潤滑圧縮機構３１の具体的に構成については後述する。４段の圧縮機構２３ａ～２３ｄのうち、最前段以外（後段の３つ）の圧縮機構２３ｂ～２３ｄは、往復動式の圧縮機構で、かつ無給油式の圧縮機構によって構成されている。すなわち、無給油式の圧縮機構では、シリンダ（図示省略）とピストン（図示省略）との摺動部に潤滑油が供給されない構成となっている。なお、後段圧縮部２３が単段の圧縮機構によって構成される場合には、後段圧縮部２３は、ロッド潤滑圧縮機構３１によって構成されることになる。

第２接続ライン２７ｃにおけるロッド潤滑圧縮機構３１の吐出側の部位には、コアレッサ又は活性炭からなる油除去器３３が配置されている。

第２供給ライン２７ｆは、第２接続ライン２７ｃにおける油除去器３３のすぐ下流側に接続されている。すなわち、第２供給ライン２７ｆは、第２接続ライン２７ｃにおいて、油除去器３３と後段圧縮部２３における２段目の圧縮機構２３ｂとの間の部位から分岐している。第２供給ライン２７ｆは、ガス利用機器である発電用エンジン（発電機）１４に接続されている。

下流圧縮部２５は、ガスライン２７における後段圧縮機２３の下流側に配置されている。下流圧縮部２５は、後段圧縮機２３で圧縮されたボイルオフガスをさらに圧縮する。下流圧縮部２５は、往復動式の圧縮機構によって構成されている。また、下流圧縮部２５は、給油式の圧縮機構によって構成されている。すなわち、下流圧縮部２５においては、潤滑油がシリンダ（図示省略）とピストン（図示省略）との摺動部に供給される構成となっている。

下流圧縮部２５から吐出されたボイルオフガスは、第１供給ライン２７ｅを通して、ガス利用機器である推進用エンジン１６に供給される。なお、下流圧縮部２５は、本実施形態では、単段の圧縮機構によって構成されているが、これに代え、複数段の圧縮機構によって構成されていてもよい。

再液化ライン２９は、後段圧縮部２３と下流圧縮部２５とを接続する第３接続ライン２７ｄから分岐している。再液化ライン２９は、後段圧縮部２３で圧縮されたガスの少なくとも一部を再液化する。後段圧縮部２３で圧縮されたガスのうち、どの程度の割合のガスが再液化ラインに流入するかについては、例えば推進用エンジン１６の負荷（ガス需要）に応じて決まる。再液化ライン２９には、熱交換器３５が設けられており、再液化ライン２９を流れるガスは、熱交換器３５で冷却されて凝縮し、図略の膨張弁によって膨張する。凝縮及び膨張した液化ガスは、タンク１２に戻される。

なお、再液化ライン２９は、第３接続ライン２７ｄに接続される構成に限られない。再液化ライン２９は、例えば、後段圧縮部２３における３段目の圧縮機構２３ｃと４段目の圧縮機構２３ｄとを接続する第２接続ライン２７ｃに接続されていてもよい。また、再液化ライン２９は、後段圧縮部２３における２段目の圧縮機構２３ｂと３段目の圧縮機構２３ｃとを接続する第２接続ライン２７ｃに接続されていてもよい。

ガスライン２７には、複数のバイパスラインが設けられている。バイパスラインには、前段バイパスライン３７と、第１後段バイパスライン３８と、第２後段バイパスライン３９と、下流バイパスライン４０と、が含まれている。前段バイパスライン３７は、前段圧縮部２１をバイパスする。第１後段バイパスライン３８は、後段圧縮部２３のうちの前二段の圧縮機構２３ａ，２３ｂをバイパスする。第２後段バイパスライン３９は、後段圧縮部２３のうちの後二段の圧縮機構２３ｃ，２３ｄをバイパスする。下流バイパスライン４０は、下流圧縮部２５をバイパスする。

前段バイパスライン３７の一端は、吸入ライン２７ａに接続され、前段バイパスライン３７の他端は、第１接続ライン２７ｂに接続されている。前段バイパスライン３７には、開度調整可能な調整弁３７ａが設けられている。調整弁３７ａが開放されると、前段圧縮部２１から吐出されたガスの一部は、前段圧縮部２１の吸入側に戻される。これにより、前段圧縮部２１の吐出側における圧力を調整することができる。

第１後段バイパスライン３８の一端は、第１接続ライン２７ｂに接続されている。第１後段バイパスライン３８の他端は、第２接続ライン２７ｃにおいて、後段圧縮部２３の２段目及び３段目の圧縮機構２３ｂ，２３ｃを接続する部分に接続されている。第１後段バイパスライン３８には、開度調整可能な調整弁３８ａが設けられている。調整弁３８ａが開放されると、２段目の圧縮機構２３ｂから吐出されたガスの一部は、１段目の圧縮機構２３ａの吸入側に戻される。これにより、後段圧縮部２３における２段目の圧縮機構２３ｂの吐出側の圧力を調整することができる。

第２後段バイパスライン３９の一端は、第２接続ライン２７ｃにおいて、後段圧縮部２３の２段目及び３段目の圧縮機構２３ｂ，２３ｃを接続する部分に接続されている。第２後段バイパスライン３９の他端は、第３接続ライン２７ｄに接続されている。第２後段バイパスライン３９には、開度調整可能な調整弁３９ａが設けられている。調整弁３９ａが開放されると、４段目の圧縮機構２３ｄから吐出されたガスの一部は、３段目の圧縮機構２３ｃの吸入側に戻される。これにより、後段圧縮部２３における４段目の圧縮機構２３ｄの吐出側の圧力を調整することができる。

下流バイパスライン４０の一端は、第３接続ライン２７ｄに接続され、下流バイパスライン４０の他端は、第１供給ライン２７ｅに接続されている。下流バイパスライン４０には、開度調整可能な調整弁４０ａが設けられている。調整弁４０ａが開放されると、下流圧縮部２５から吐出されたガスの一部は、下流圧縮部２５の吸入側に戻される。これにより、下流圧縮部２５の吐出側における圧力を調整することができる。

ここで、図２を参照しつつ、ロッド潤滑圧縮機構３１の構成について説明する。ロッド潤滑圧縮機構３１は、ボイルオフガスを圧縮する往復動式の圧縮機構によって構成されており、ボイルオフガスを圧縮する部位である加圧部３１ａと、クランクシャフト４５が回転することによって動作する作動部３１ｂとを有する。なお、ロッド潤滑圧縮機構３１と同様に、図１の後段圧縮部２３の他の圧縮機構もボイルオフガスを圧縮する部位である加圧部と、クランクシャフト４５が回転することによって動作する作動部とを有する。前段圧縮部２１を構成する圧縮機構及び下流圧縮部２５を構成する圧縮機構についても同様である。

クランクシャフト４５は、シャフトケース５０に収容されている。クランクシャフト４５は、図略の駆動源によって駆動され、軸回りに回転する。クランクシャフト４５は、前段圧縮部２１、後段圧縮部２３及び下流圧縮部２５の全ての圧縮機構に共通に用いられていているため、クランクシャフト４５が回転すると各圧縮機構の作動部（図示省略）が作動する。各圧縮機構では、作動部の作動によって加圧部においてガスが圧縮される。したがって、クランクシャフト４５が回転することによって、前段圧縮部２１、後段圧縮部２３及び下流圧縮部２５の全てにおいてガスが圧縮される。なお、クランクシャフト４５は、一部の圧縮機構のみに用いられて、他の圧縮機構に用いられる他のクランクシャフト（図示省略）が更に設けられていてもよい。

作動部３１ｂは、クランクシャフト４５によって駆動されて作動する部分である。作動部３１ｂは、クロスヘッド４６と、クランクシャフト４５の回転運動をクロスヘッド４６の往復直線運動に変換するコネクティングロッド４７と、クロスヘッド４６に連結されたピストンロッド４８と、を備えている。

クロスヘッド４６は、シャフトケース５０に連結された筒状のロッドケース５２内に配置されている。ピストンロッド４８は、ロッドケース５２内から後述のシリンダ５５内まで延びている。クロスヘッド４６は、クランクシャフト４５の回転によって、ロッドケース５２の内周面に沿って往復移動する。クランクシャフト４５の回転によって、ピストンロッド４８もロッドケース５２の軸心方向に沿って往復移動する。

加圧部３１ａは、シリンダ５５と、第１シリンダヘッド５６と、第２シリンダヘッド５７と、ピストン５８と、を備えている。

ピストンロッド４８は、クロスヘッド４６に連結されている。ピストン５８は、ピストンロッド４８の一端（先端）に結合されていて、シリンダ５５内に収容されている。ピストンロッド３８の外径はピストン５８の外径よりも小さい。ピストン５８は、第１シリンダヘッド５６と第２シリンダヘッド５７との間の配置されている。ピストン５８は、シリンダ５５の内周面に摺接しながら、ピストンロッド４８と一体的に往復直線運動を行う。すなわち、ピストン５８は作動部３１ｂの作動によって往復動する。ピストン５８と第２シリンダヘッド５７との間の空間は、圧縮室６０として機能し、ピストン５８と第１シリンダヘッド５６との間の空間も、圧縮室６１として機能する。すなわち、この圧縮機構はダブルアクティングタイプの圧縮機構によって構成されている。ピストン５８の外周面には複数のピストンリング５９が設けられている。なお、ロッド潤滑圧縮機構３１は、ダブルアクティングタイプの圧縮機構ではなく、シングルアクティングタイプの圧縮機構によって構成されていてもよい。

シリンダ５５は、その中心軸が、ロッドケース５２の中心軸と一致するように、ロッドケース５２に連結されている。

シリンダ５５には、吸入管５５ａと吐出管５５ｂとが接続されている。吸入管５５ａは、第１接続ライン２７ｂを構成する配管であり、前段圧縮部２１から吐出されたボイルオフガスが流れる。吸入管５５ａを流れるボイルオフガスは、図略の連通路を通して圧縮室６０及び圧縮室６１に導入される。吐出管５５ｂは、第２接続ライン２７ｃにおいて、後段圧縮部２３の１段目の圧縮機構２３ａと２段目の圧縮機構２３ｂとを接続する部分を構成する配管である。圧縮室６０及び圧縮室６１で圧縮されたボイルオフガスは、図略の連通路を通して吐出管５５ｂに吐出される。吐出管５５ｂを流れるボイルオフガスは、後段圧縮機２３における２段目の圧縮機構２３ｂに導入される。

第１シリンダヘッド５６は、ピストン５８に対してクランクシャフト４５側に配置されている。第１シリンダヘッド５６にはフランジ部５６ａが設けられており、このフランジ部５６ａは、ロッドケース５２とシリンダ５５との間に挟持されている。これにより、シリンダ５５の軸方向の一端の開口（クランクシャフト４５側の開口）が塞がれている。

第２シリンダヘッド５７は、ピストン５８に対してクランクシャフト４５とは反対側に配置されている。第２シリンダヘッド５７にはフランジ部５７ａが設けられており、このフランジ部５７ａは、シリンダ５５の端面に接合されている。これにより、シリンダ５５の軸方向の他端の開口（クランクシャフト４５とは反対側の開口）が塞がれている。

第１シリンダヘッド５６には、ピストンロッド４８が貫通する貫通孔５６ｂが形成されている。また、第１シリンダヘッド５６には、貫通孔５６ｂの内周面から凹む凹部５６ｃが形成されており、この凹部５６ｃには、ロッドパッキン６２が収容されている。ロッドパッキン６２がピストンロッド４８の一部を全周に亘って囲んでいる。ロッドパッキン６２は、ピストンロッド４８の周りをシールするため、すなわち、ボイルオフガスが、第１シリンダヘッド５６とピストンロッド４８との間を通して、シリンダ５５内からロッドケース５２側に漏れるのを防止するために設けられている。

ロッドパッキン６２は、第１シリンダヘッド５６の凹部５６ｃ内に配置されている。ロッドパッキン６２は、図３に示すように、ピストンロッド４８の軸方向に並ぶ複数のリング要素６３と、これらリング要素６３を押さえる押え部６４と、を有する。押え部６４は、ピストンロッド４８が貫通する貫通孔が形成された円板状であって、リング要素６３よりも大径の円板状に形成されている。複数のリング要素６３は、第１シリンダヘッド５６に固定された押え部６４と、第１シリンダヘッド５６との間に保持されている。

各リング要素６３は何れも同じ構成である。リング要素６３は、凹部６３ｃが形成されたハウジング６３ａと、凹部６３ｃ内の空間に配置されたリング状のシール部材６３ｂと、を有する。ハウジング６３ａは、中央に貫通孔６３ｄが形成された円板状に形成されている。そして、ハウジング６３ａには、貫通孔６３ｄと同心状の凹部６３ｃが、ハウジング６３ａの一方の主面（ピストン５８とは反対側を向いた主面）から軸方向に凹むように形成されている。すなわち、ハウジング６３ａには、ピストンロッド４８の軸方向（すなわち、ピストンロッド４８が延びる方向）に直交するとともに凹部６３ｃの軸方向端面を形成する底面と、底面の外周に繋がりピストンロッド４８の軸方向に平行で凹部６３ｃの外周面を形成する周面と、が形成されている。

シール部材６３ｂは、ピストンロッド４８の軸方向に並んでおり、ピストンロッド４８を囲むように配置されている。シール部材６３ｂは、高圧のガスによってピストンロッド４８の外周面に密着するように変形する。なお、シール部材６３ｂは、高圧のガスの圧力がかからない状態でも、ピストンロッド４８の外周面に密着する大きさに形成されていてもよい。

シール部材６３ｂは、図例では各リング要素６３にそれぞれ３つずつ設けられているが、これに限られるものではない。例えば、各リング要素６３に１つのシール部材６３ｂが設けられる構成でもよい。各リング要素６３に複数のシール部材６３ｂが配置されることにより、シール性をより向上することができ、高圧の圧縮機構により好適なものとなる。

ロッドパッキン６２には、ポリ－α－オレフィン（ｐｏｌｙ－α－ｏｒｅｆｉｎ；ＰＡＯ）系潤滑油が供給される。潤滑油は、注油システム６６（図２）から供給され、複数のリング要素６３のうちピストン５８から最も離れたリング要素６３に供給される。リング要素６３のハウジング６３ａには流路６７が形成されていて、この流路６７を通してピストンロッド４８の外周面上に油を供給することができる。また、複数のリング要素６３のうちピストン５８から最も離れたリング要素６３から第１シリンダヘッド５６に渡って、潤滑油を外部に排出させるベントライン６９が形成されている。ベントライン６９には、潤滑油をシリンダ５５の外部に導く図外の流路が接続している。

なお、ロッド潤滑圧縮機構３１にはロッドパッキン６２に潤滑油が供給されるが、シリンダ５５とピストンリング５９との摺動部には潤滑油は供給されない。

なお、潤滑油が供給されるリング要素６３は、ピストン５８から最も離れたリング要素６３に限られない。給油されるリング要素６３は、ピストン５８に最も近いリング要素６３以外のリング要素６３、つまりピストン５８と反対側に位置するリング要素６３であれば良い。言い換えると、潤滑油が供給されるリング要素６３よりもピストン５８側に他のリング要素６３が存在していればよい。そうすれば、供給された潤滑油がピストン側に流れてしまうことを抑制することができる。また、３つ以上のリング要素６３が設けられている場合には、ピストン５８から最も離れたリング要素６３に給油されれば、ピストン５８側への油の流れをより効果的に防止することができる。

ポリ－α－オレフィン系潤滑油は、往復動圧縮機において一般に使用される鉱物油系潤滑油に比べて、分子量分布が狭く、蒸気圧が格段に小さいものである。つまり、ポリ－α－オレフィン系潤滑油は、鉱物油系潤滑油に比べて蒸気成分が格段に少ない。ロッド潤滑圧縮機構３１から吐出されるボイルオフガスには、当該圧縮部３１で使用される潤滑油が混入し得る。しかし、蒸気成分が少ないポリ－α－オレフィン系潤滑油を使用することにより、圧縮部３１から吐出されたボイルオフガスに含まれる蒸気状の油分の量を大幅に低減することができる。

ポリ－α－オレフィン系潤滑油は、ポリ－α－オレフィン又はその水素化物からなる基油と、種々の添加剤と、を含む。ポリ－α－オレフィンは、末端（α位）に二重結合を有する直鎖状のα－オレフィンを原料として重合することにより得られるオリゴマー又はポリマーである。ポリ－α－オレフィンは、高い粘度指数及び低い流動点を特徴とする合成潤滑油である。

ポリ－α－オレフィンの重合に使用されるモノマーとしては、例えば、炭素数が３～２０個のα－オレフィンを用いることが可能であり、炭素数が８～１２個のα－オレフィンを用いることが好ましい。具体的には、α－オレフィンとして、プロピレン、１－ブテン、１－ペンテン、１－ヘキセン、１－オクテン、１－ノネン、１－デセン、１－ドデセン、１－トリデセン、１－テトラデセン、１－ペンタデセン、１－ヘキサデセン、１－ヘプタデセン、１－オクタデセン、１－ナノデセン及び１－エイコセンなどを挙げることができる。特に、粘度指数、低温流動性及び低蒸発量のバランスの観点から、１－オクテン、１－デセン及び１－ドデセンからなる群より選択されるα－オレフィンが好ましく、１－デセンがより好ましい。

なお、図３に示されたロッドパッキン６２では、各リング要素６３が互いに隙間無く並んだ構成であるがこれに限られない。例えば、図４に示すように、給油されるリング要素６３と、そのリング要素６３のピストン５８側に位置するリング要素６３との間にスペーサ６８が設けられていてもよい。この場合、リング要素６３間のスペーサ６８の存在により、リング要素６３同士が互いに離間し、潤滑油がピストン５８側に流れ出ることを抑制することができる。スペーサ６８は、例えば、ハウジング６３ａと同じ形状の部材によって構成することができる。この場合、ロッド４８の外周面において、給油されるリング要素６３と、そのリング要素６３のピストン５８側に位置するリング要素６３との間に、リンク要素６３と接触しない部分が存在している。この場合、ベントライン６９はリング要素６３ではなくスペーサ６８に形成されてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、ボイルオフガスを吸引して圧縮する前段圧縮部２１が無給油式の圧縮機構によって構成されるため、低温のボイルオフガスを圧縮する場合であっても油が固化するという事態を回避することができる。また、前段圧縮部２１では、ボイルオフガスを非常に高圧に圧縮する設計とはなっていないため、無給油式としても前段圧縮部２１の寿命に大きな影響を与えることはない。後段圧縮部２３においては、ピストン５８とピストンロッド４８とを有し、ピストンロッド４８とロッドパッキン６２との間に給油されるロッド潤滑圧縮機構３１が含まれている。したがって、圧縮されたガスがピストンロッド４８とロッドパッキン６２との間を通してクランクシャフト４５側に漏れ出ることを防止すること、すなわち、シール性を確保することができる。さらに、ロッド潤滑圧縮機構３１では、ピストン５８とシリンダ５５との間には給油されない。このため、ロッド潤滑圧縮機構３１で圧縮されたガスに油が混入することを抑制することができる。したがって、後段圧縮部２３で圧縮されたボイルオフガスの一部が再液化ライン２９に導入されるとしても、再液化ライン２９に油が付着することを防止することができる。

また、本実施形態では、後段圧縮部２３を構成する複数段の圧縮機構２３ａ～２３ｄのうちの最前段の圧縮機構２３ａがロッド潤滑圧縮機構３１として構成されている。このため、後段圧縮部２３のうち、最前段の圧縮機構２３ａにおけるピストンロッド４８の摺動部に給油される一方で、それよりも後段の圧縮機構２３ｂ～２３ｄは無給油式となっている。このため、後段圧縮部２３のうちの最前段の圧縮機構２３ａのピストンロッド４８の摺動部に供給された油が、その後段側の圧縮機構２３ｂ～２３ｄに漏れ出ることがあったとしても、そこから油が再液化ライン２９に流入することは抑制することができる。

また、本実施形態では、下流圧縮部２５が設けられることにより、ボイルオフガスをさらに高圧に圧縮することができる。しかも、下流圧縮部２５が給油式の圧縮機構によって構成されることにより、高圧に設計される下流圧縮部２５の寿命が短くなることを防止することができる。また、下流圧縮部２５は、再液化ライン２９の分岐部分よりも下流に配置されるため、給油式の圧縮機構によって構成されているとしても、再液化ライン２９への油の流入を防止することができる。

また、本実施形態では、ピストンロッド４８とロッドパッキン６２との間に供給される油がポリ－α－オレフィン系潤滑油である。ポリ－α－オレフィン系潤滑油は、往復動圧縮機において一般に使用される鉱物油系潤滑油に比べて、蒸気圧が格段に小さい。このため、ポリ－α－オレフィン系潤滑油が用いられる構成では、鉱物油系潤滑油が使用される圧縮装置に比べて、後段圧縮部２３から吐出されたボイルオフガスに含まれる蒸気状の油分の量を大幅に低減することが可能になる。よって、再液化ライン２９内における油分の析出を抑制することができる。

また、本実施形態では、ガスライン２７におけるロッド潤滑圧縮機構３１と再液化ライン２９の分岐部分との間に油除去器３３が配置されている。このため、ロッド潤滑圧縮機構３１から油が漏れ出ることがあったとしても、コアレッサ又は活性炭からなる油除去器３３によって油が除去されるため、再液化ライン２９に油が入り込む可能性をより低減することができる。

また、本実施形態では、給油されるリング要素６３のピストン５８側に別のリング要素６３が配置されている。このため、ピストン５８と反対側に配置されたリング要素６３に供給された油が、ピストン５８側に流れてしまうことを抑制することができる。したがって、ロッド潤滑圧縮機構３１から吐出されたボイルオフガスに油が混入することを抑制することができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変更、改良等が可能である。例えば、ロッドパッキン６２が複数のリング要素６３を有する構成としたが、これに限られない。例えば、ロッドパッキン６２は、１つのリング要素６３で構成されていてもよい。

前記実施形態では、ガスライン２７におけるロッド潤滑圧縮機構３１と再液化ライン２９の分岐部分との間に油除去器３３が配置されているが、油除去器３３を省略することも可能である。図３において、流路６７の開口部（油を流路６７外に吐き出す部位）は、凹部６３ｃの外周面に設けられてもよい。

前記実施形態では、ロッドパッキン６２に供給される潤滑油がポリ－α－オレフィン系潤滑油である例について説明したがこれに限られない。一般に使用される鉱物油系潤滑油が使用されても良い。

前記実施形態では、下流圧縮部２５が設けられているが、下流圧縮部２５を省略してもよい。図４の構成において、スペーサ６８が省略されるとともに、スペーサ６８が設けられていた部分が間隙とされてもよい。

２１ 前段圧縮部
２３ 後段圧縮部
２３ａ １段目の圧縮機構
２３ｂ ２段目の圧縮機構
２３ｃ ３段目の圧縮機構
２３ｄ ４段目の圧縮機構
２５ 下流圧縮部
２９ 再液化ライン
３１ ロッド潤滑圧縮機構
３３ 油除去器
３５ 熱交換器
４８ ピストンロッド
６２ ロッドパッキン
６３ リング要素
６８ スペーサ

Claims (7)

1. ボイルオフガスを吸引して圧縮する往復動式の圧縮機構で構成された無給油式の前段圧縮部と、
   前記前段圧縮部で圧縮されたボイルオフガスを圧縮する後段圧縮部と、
   前記後段圧縮部で圧縮されたボイルオフガスの少なくとも一部を再液化する再液化ラインと、を備え、
   前記後段圧縮部は、往復動式の複数段の圧縮機構を有し、
   前記複数段の圧縮機構のうちの最前段の圧縮機構は、ピストンと、先端に前記ピストンが設けられたピストンロッドと、前記ピストンロッドを囲み前記ピストンロッドの周りをシールするロッドパッキンとを有し、前記ピストンロッドと前記ロッドパッキンとの間に給油されるロッド潤滑圧縮機構であり、
   前記ロッド潤滑圧縮機構の後段の圧縮機構は、無給油式の圧縮機構によって構成されている
   圧縮装置。
2. 前記複数段の圧縮機構は、４段の圧縮機構である
   請求項１に記載の圧縮装置。
3. 前記再液化ラインの分岐部分よりも下流に配置され、前記後段圧縮部によって圧縮されたボイルオフガスをさらに圧縮する往復動式の圧縮機構で構成された下流圧縮部を備え、
   前記下流圧縮部は、給油式の圧縮機構によって構成されている
   請求項１又は２に記載の圧縮装置。
4. 前記ピストンロッドと前記ロッドパッキンとの間に供給される油は、ポリ－α－オレフィン系潤滑油である
   請求項１から３の何れか１項に記載の圧縮装置。
5. 前記ロッド潤滑圧縮機構と前記再液化ラインの分岐部分との間には、コアレッサ又は活性炭からなる油除去器が配置されている
   請求項１から４の何れか１項に記載の圧縮装置。
6. 前記ロッドパッキンは、前記ピストンロッドの軸方向に並ぶ複数のリング要素を有し、
   前記複数のリング要素のうち、ピストンと反対側に位置するリング要素に給油される
   請求項１から５の何れか１項に記載の圧縮装置。
7. 前記給油されるリング要素と、そのピストン側に位置するリング要素との間にスペーサまたは間隙が設けられている
   請求項６に記載の圧縮装置。

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