WO2015198822A1 - ガス圧縮装置 - Google Patents

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gas
compressor
pressure
auxiliary compressor
suction
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見治 名倉
高木 一
拓郎 姥
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株式会社神戸製鋼所
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    • Y02E60/32Hydrogen storage

Definitions

  • the present invention relates to a gas compression device.
  • Patent Document 1 a gas compression device that compresses a gas such as hydrogen gas is known.
  • a soundproof cover for reducing noise is provided in the gas compression device disclosed in Patent Document 1.
  • This soundproof cover has a structure in which hydrogen gas leaked from the gas compression device does not stay inside the soundproof cover. According to this soundproof cover, it is possible to prevent danger such as explosion of hydrogen gas.
  • Patent Document 1 Since the gas compression device disclosed in Patent Document 1 is based on the premise that gas leaks, there is a problem that the leaked gas is wasted.
  • An object of the present invention is to provide a gas compression device that can use gas without waste.
  • the present invention includes a compressor that compresses gas supplied from a gas supply source through a suction path, and a recovery unit that recovers leaked gas leaked from the compressor, and the recovery unit leaks from the compressor.
  • An auxiliary compressor that compresses the leak gas, and a recovery tank that recovers the leak gas boosted by the auxiliary compressor, and the leak gas recovered in the recovery tank can be sent to the suction passage It is the gas compression apparatus comprised.
  • the gas compression apparatus 10 includes a suction path 14 having an inflow side end 14 a to which a gas supply source 12 can be connected, and a compressor connected to the end of the suction path 14. 16 (hereinafter referred to as “main compressor 16”), a discharge path 18 connected to a discharge portion of the main compressor 16, a recovery portion 20, and a controller (control device) 45.
  • the suction path 14 includes a suction path opening / closing valve V3 and a first sensor unit (pressure detector) 41.
  • a non-illustrated pressure accumulator, dispenser, or the like can be connected to the outflow side end 18a of the discharge passage 18.
  • the gas supply source 12 supplies, for example, hydrogen gas.
  • This gas compression apparatus 10 can be used, for example, in a hydrogen station for filling hydrogen gas into a tank mounted on a fuel cell vehicle.
  • the main compressor 16 is constituted by a reciprocating compressor in which a piston reciprocates in a cylinder. Since the piston slides in the cylinder, gas may leak from the compression chamber defined by the piston in the cylinder (hereinafter, the gas is referred to as “leak gas”).
  • the recovery unit 20 is a system that recovers leak gas from the main compressor 16.
  • the recovery unit 20 includes a recovery path 22, an auxiliary compressor 24 provided in the recovery path 22, a recovery tank 26 provided in the recovery path 22, a valve member V1, a valve member 28, a second sensor unit ( And a third sensor unit (pressure detector) 43.
  • One end portion (upstream end portion in the leak gas flow direction) of the recovery path 22 is connected to a discharge portion for discharging the leak gas of the main compressor 16.
  • the other end (downstream end) of the recovery path 22 is connected to the suction path 14.
  • the auxiliary compressor 24 compresses leak gas.
  • the auxiliary compressor 24 is constituted by a compressor smaller than the main compressor 16, specifically, a reciprocating compressor using a hypocycloid mechanism as an operation mechanism.
  • the hypocycloid mechanism is connected to an outer ring gear (not shown), a planetary gear (not shown) provided with a crankshaft inserted therein and revolved in the outer ring gear, and connected to the planetary gear and disposed in the cylinder.
  • Piston (not shown).
  • the planetary gear rotates in the outer ring gear while meshing with the outer ring gear, whereby the rotation of the crankshaft is converted into the reciprocating motion of the piston.
  • the recovery tank 26 is disposed on the discharge side (that is, the downstream side) of the auxiliary compressor 24 in the recovery path 22 and recovers the leak gas that has been pressurized by the auxiliary compressor 24.
  • the valve member V1 is a check valve and is provided upstream of the auxiliary compressor 24.
  • the valve member V ⁇ b> By providing the valve member V ⁇ b> 1, only the leak gas flow from the main compressor 16 to the auxiliary compressor 24 is allowed, and the backflow of leak gas from the auxiliary compressor 24 to the main compressor 16 is prevented.
  • the valve member 28 is provided on the downstream side of the recovery tank 26. The valve member 28 allows only a leak gas flow from the recovery tank 26 to the suction path 14 and prevents the gas in the suction path 14 from flowing into the recovery tank 26.
  • the suction path opening / closing valve V3 is located on the suction path 14 between the connection position with the recovery tank 26 (that is, the connection position between the downstream end of the recovery path 22 and the suction path 14) and the gas supply source 12.
  • the suction passage opening / closing valve V3 is a normally open opening / closing valve.
  • the first sensor unit 41 is a pressure sensor and is provided on the upstream side of the connection position with the recovery tank 26 in the suction passage 14, and gas supplied from the gas supply source 12 (hereinafter referred to as “supply gas”). Detect pressure.
  • the second sensor unit 42 is a pressure sensor, and is provided in a portion of the recovery path 22 between the suction unit of the auxiliary compressor 24 and the discharge unit of the main compressor 16.
  • the second sensor unit 42 detects the pressure of the leak gas from the main compressor 16.
  • the third sensor unit 43 is a pressure sensor and is connected to the recovery tank 26 and detects the pressure of the gas in the recovery tank 26. Note that the third sensor unit 43 does not need to be directly connected to the recovery tank 26 as long as the pressure in the recovery tank 26 can be detected.
  • the first sensor unit 41, the second sensor unit 42, and the third sensor unit 43 are connected to the controller 45 so as to be able to exchange signals.
  • the controller 45 includes a storage unit, an arithmetic device, and the like, and is configured to perform a predetermined function by executing a program stored in the storage unit.
  • the main compressor 16 When the gas compressor 10 is driven, the main compressor 16 is driven by the controller 45.
  • the main compressor 16 compresses the supply gas supplied from the gas supply source 12 through the suction passage 14.
  • the pressurized supply gas is discharged to the discharge path 18.
  • the controller 45 receives the detected pressure value of the leak gas by the second sensor unit 42.
  • the controller 45 performs control to drive the auxiliary compressor 45.
  • the auxiliary compressor 24 is started and the leak gas is compressed (step S11). That is, the leakage gas is compressed by the auxiliary compressor 24.
  • the auxiliary compressor 24 since the drive unit is stopped before the start of the leak gas recovery operation, the consumption and power consumption of parts of the auxiliary compressor 24 can be suppressed.
  • the leak gas boosted by the auxiliary compressor 24 flows into the recovery tank 26 and is stored in the tank 26.
  • the pressure of the leak gas in the recovery tank 26 is larger than the pressure in the suction path 14, the leak gas flows from the recovery tank 26 to the suction path 14. Therefore, the leak gas in the recovery tank 26 is returned to the suction path 14.
  • the pressure of the gas immediately before the suction in the main compressor 16 is substantially the same as the larger one of the pressure of the supply gas in the gas supply source 12 or the pressure of the leak gas in the recovery tank 26. Therefore, the power consumption of the main compressor 16 can be reduced as compared with the case where the leak gas is not returned to the suction passage 14.
  • the controller 45 monitors whether the pressure of the leak gas is excessive. That is, the pressure in the collection tank 26 is detected by the third sensor unit 43, and the controller 45 determines that the pressure P3 in the collection tank 26 detected by the third sensor unit 43 is equal to or higher than the threshold value P3t. Then (step S12), the controller 45 forcibly closes the suction passage opening / closing valve V3 (step S13).
  • the pressure of the gas in the suction passage 14 (more precisely, the portion downstream of the suction passage opening / closing valve V3) becomes smaller than the pressure of the leak gas in the recovery tank 26.
  • the leak gas in the recovery tank 26 can be easily returned to the suction path 14.
  • the controller 45 compares the pressure P2 of the leak gas detected by the second sensor unit 42 with the threshold value P2t (step S14). When the detected pressure P2 is less than the threshold value P2t, the leakage gas compression operation by the auxiliary compressor 24 is stopped (step S15), and the leakage gas recovery operation is terminated. In the auxiliary compressor 24, the drive unit is stopped along with the stop of the compression work. Thereby, consumption of components and power consumption can be suppressed.
  • step S11 If the detected pressure P2 is greater than or equal to the threshold value P2t, the compression work by the auxiliary compressor 24 is continued (step S11). At this time, if the pressure in the recovery tank 26 is higher than the pressure in the suction path 14, the leak gas recovered in the recovery tank 26 is returned to the suction path 14. On the other hand, if the pressure in the recovery tank 26 is lower than the pressure in the suction path 14, the leak gas is stored in the recovery tank 26 without being returned to the suction path 14. As described above, when the pressure P3 in the recovery tank 26 becomes equal to or higher than the threshold value P3t, the suction passage opening / closing valve V3 is forcibly closed (steps S12 and S13).
  • the leak gas pressure P2 is compared with the threshold value P2t (step S14). If the detected pressure P2 is smaller than the threshold value P2t, the auxiliary compressor 24 compresses the leak gas. Stopped (step S15). Thus, in the gas compressor 10, the leak gas recovery operation by the gas compressor 10 is performed until the amount of leak gas flowing out from the main compressor 16 decreases.
  • the recovery unit 20 since the recovery unit 20 returns the leaked gas leaked from the main compressor 16 to the suction side of the main compressor 16, the gas can be used without waste.
  • the gas supply from the gas supply source 12 to the main compressor 16 is temporarily interrupted by closing the suction passage opening / closing valve V3, so that the leakage gas in the recovery tank 26 can be reliably removed. It can be returned to the suction path 14. As a result, the pressure of the leak gas in the recovery tank 26 is prevented from rising excessively. Further, since the auxiliary compressor 24 compresses the leak gas only when the pressure P2 of the leak gas between the auxiliary compressor 24 and the main compressor 16 is equal to or higher than the threshold value P2t, it is compared with the case where the leak gas is always compressed. Power consumption can be reduced.
  • the auxiliary compressor 24 is constituted by a reciprocating compressor using a hypocycloid mechanism as an operation mechanism, the auxiliary compressor 24 can be easily downsized. In particular, in the case of a compressor using a hypocycloid mechanism as an operation mechanism, the driving sound can be reduced.
  • the auxiliary compressor 24 is in a standby state before the start of the leak gas recovery operation, that is, the drive unit is operating without the compression unit substantially compressing the leak gas. May be. As a result, the auxiliary compressor 24 can quickly move to the compression operation.
  • the auxiliary compressor 24 may be returned to the above-described standby state instead of stopping the drive unit. The same applies to the following second embodiment.
  • a buffer tank 29 may be provided at a site on the recovery path 22 between the discharge part of the main compressor 16 and the suction part of the auxiliary compressor 24.
  • the second sensor unit 42 is attached to the buffer tank 29.
  • the buffer tank 29 temporarily stores leak gas from the main compressor 16. By providing the buffer tank 29, it is possible to prevent an abrupt increase in leak gas pressure at a portion on the recovery path 22 between the main compressor 16 and the auxiliary compressor 24. Also in the following second embodiment, a buffer tank 29 may be provided as in FIG.
  • FIG. 4 is a view showing a gas compression apparatus 10a according to the second embodiment.
  • the suction path 14 includes a suction path body 14b and a branch path 30 that branches from the suction path body 14b.
  • One end of the branch path 30 is connected to a portion of the recovery path 22 between the suction portion of the auxiliary compressor 24 and the discharge portion of the main compressor 16.
  • the other end portion of the branch passage 30 is connected between the inflow side end portion 14a of the suction passage main body 14b and the suction passage opening / closing valve V3.
  • the branch path 30 is provided with an on-off valve (branch path on-off valve V2).
  • the branch path opening / closing valve V2 is normally closed.
  • the other structure of the gas compression apparatus 10a is the same as that of the gas supply apparatus 10 of 1st Embodiment.
  • the same reference numerals are given to the same components as those in the first embodiment.
  • the operation of the main compressor 16 is the same as that of the first embodiment, and the leak gas recovery operation of the gas supply device 10a in the state where the branch path on-off valve V2 is closed is the same as that of the first embodiment.
  • the pressure of the supply gas supplied from the gas supply source 12 may decrease. Therefore, in the gas compressor 10a, when the gas pressure in the suction passage 14 is less than a preset pressure (threshold value P1t), the auxiliary compressor 24 compresses the gas sucked into the main compressor 16. Use as a compressor.
  • a preset pressure threshold value P1t
  • the controller 45 determines that the pressure of the supply gas detected by the first sensor unit 41 has become less than the threshold value P1t, the controller 45 closes the supply passage opening / closing valve V3 and the branch passage opening / closing valve V2. Is controlled (step S21).
  • the controller 45 performs control to activate the auxiliary compressor 24.
  • the supply gas is sucked into the auxiliary compressor 24 via the branch path 30 and compressed (step S22).
  • the auxiliary compressor 24 may shift from a standby state to a state in which compression work is performed.
  • the pressurized supply gas is returned to the suction path 14 via the recovery tank 26 and sent to the main compressor 16.
  • step S23 the pressure P1 of the supply gas detected by the first sensor unit 41 and the threshold value P1t are compared.
  • the controller 45 maintains a state in which the supply path opening / closing valve V3 is closed and the branch path opening / closing valve V2 is opened. Therefore, the compression work by the auxiliary compressor 24 is continued (steps S21 and S22).
  • step S23 the supply gas pressure P1 and the threshold value P1t are compared again (step S23), and when the pressure P1 becomes equal to or higher than the threshold value P1t, the controller 45 determines that the branch path on-off valve V2 Is closed and the supply passage opening / closing valve V3 is opened (step S24). As a result, the supply gas is supplied from the gas supply source 12 to the main compressor 16 only through the suction passage 14. Further, the compression work by the auxiliary compressor is stopped (step S25), and the pressure increase operation of the supply gas by the gas compression device 10a is completed.
  • the gas compressor 10a when a leak gas is generated during the pressure increase operation of the supply gas, the leak gas is sucked into the auxiliary compressor 24 together with the supply gas.
  • the gas pressurized by the auxiliary compressor 24 is sent to the main compressor 16 through the recovery tank 26.
  • the branch path opening / closing valve V2 is opened.
  • the auxiliary compressor 24 when the pressure P1 of the supply gas from the gas supply source 12 falls below the threshold value P1t, the auxiliary compressor 24 can be used for boosting the supply gas. That is, the auxiliary compressor 24 can be used as a part of the main compressor 16. As a result, the amount of pressure increase in the main compressor 16 is suppressed, and an excessive load on the main compressor 16 is prevented. As a result, the power consumption of the main compressor 16 can also be reduced. Moreover, the upper limit of the compression ratio of the main compressor 16 can be suppressed, and the main compressor 16 can be downsized.
  • the controller 45 may block the branch on-off valve V2. Good. As a result, the leak gas is preferentially sucked into the auxiliary compressor 24. The leak gas boosted by the auxiliary compressor 24 is returned to the suction passage 14 via the recovery tank 26.
  • the auxiliary compressor 24 is configured by a reciprocating compressor using a hypocycloid mechanism as an operation mechanism, but is not limited thereto.
  • the auxiliary compressor 24 may be configured by a reciprocating compressor using a reciprocating motor or a linear motor as a drive source.
  • an on-off valve may be used as the valve member 28 instead of the check valve.
  • the controller 45 performs opening / closing control of the opening / closing valve based on the detection value of the third sensor unit 43 and the detection value of the first sensor unit 41.
  • the valve member 28 may be configured by a check valve and an on-off valve.
  • an on-off valve may be used as the valve member V1 instead of the check valve, and the valve member V1 may be configured by the check valve and the on-off valve.
  • the first sensor unit 41 may be a flow rate sensor that detects the flow rate of the supply gas.
  • the second sensor unit 42 may be a flow rate sensor that detects the flow rate of the leak gas.
  • the auxiliary compressor 24 is not necessarily separate from the main compressor 16, and a part of the main compressor 16 may also function as the auxiliary compressor 24.
  • the comparison between the leak gas pressure P2 and the threshold value P2t may be performed continuously.
  • the comparison between the supply gas pressure P1 and the threshold value P1t may be performed continuously.
  • the gas compressor of the embodiment includes a compressor that compresses gas supplied from a gas supply source through a suction path, and a recovery unit that recovers leaked gas leaked from the compressor.
  • the recovery unit includes an auxiliary compressor that compresses the leaked gas leaked from the compressor, and a recovery tank that recovers the leaked gas boosted by the auxiliary compressor, and the leaked gas recovered in the recovery tank is It is configured to be able to be delivered to the suction path.
  • the leak gas recovery unit since the leak gas recovery unit returns the leak gas leaked from the compressor to the suction side of the compressor, the gas can be used without waste.
  • the gas compression device may further include a control device and a pressure detector that detects a pressure of leak gas between the auxiliary compressor and the compressor.
  • the control device controls the auxiliary compressor so that leak gas is compressed by the auxiliary compressor when the pressure value detected by the first pressure detector is equal to or greater than a threshold value. Also good.
  • the power consumption of the auxiliary compressor can be reduced.
  • the gas compression device may further include a control device and a pressure detector that detects the pressure of the gas of the gas supply source.
  • the suction path may include a branch path connected to the suction side of the auxiliary compressor.
  • the control device supplies the gas from the gas supply source to the auxiliary compressor through the branch path and supplies the gas to the auxiliary compressor. You may perform control which an auxiliary compressor compresses.
  • the gas pressure of the gas supply source when the gas pressure of the gas supply source is reduced, the gas is introduced into the auxiliary compressor, and the gas is compressed by the auxiliary compressor. If the compressed gas is higher than the gas pressure in the suction passage, it is returned to the suction passage. That is, the auxiliary compressor can be used for boosting the gas supplied from the gas supply source. Therefore, even when the pressure of the gas from the gas supply source is reduced, an excessive load on the compressor can be prevented. Further, the power consumption of the compressor can be reduced.
  • the gas compression device includes a control device, a pressure detector for detecting the pressure of the recovery tank, and a suction path provided between the connection part of the recovery tank and the gas supply source in the suction path. And an on-off valve.
  • the control device may perform control to close the suction path opening / closing valve when the pressure value detected by the pressure detector is equal to or greater than a threshold value.
  • the gas supply from the gas supply source is temporarily shut off by closing the suction passage opening / closing valve, so that the leak gas in the recovery tank can be reliably returned to the suction passage. This prevents the pressure in the recovery tank from rising excessively.
  • the gas compressor may further include a buffer tank that temporarily stores leak gas between the compressor and the suction portion of the auxiliary compressor. In this aspect, even if a gas leak occurs from the compressor, it is possible to prevent a steep pressure increase between the compressor and the auxiliary compressor.
  • the auxiliary compressor may be any one of a reciprocating compressor using a hypocycloid mechanism as an operating mechanism, a reciprocating compressor using a reciprocating motor or a linear motor as a driving source.
  • the auxiliary compressor when these compressors are used, the auxiliary compressor can be reduced in size.
  • the driving sound in the case of a compressor using a hypocycloid mechanism as an operation mechanism, the driving sound can be reduced.
  • the method for operating the gas compressor wherein the auxiliary compressor is operated when a pressure value of a leak gas between the auxiliary compressor and the compressor becomes a threshold value or more. Compress leak gas.
  • the operation method of the gas compression apparatus is the gas of the gas supply source.
  • the auxiliary compressor may compress the gas supplied from the branch path and return it to the suction path.
  • the gas compressor further includes a suction passage opening / closing valve provided between the connection position of the recovery tank and the gas supply source in the suction passage, the operation of the gas compressor is performed.
  • the suction path on-off valve may be closed when leaking gas from the recovery tank to the suction path.
  • the gas supplied from the gas supply source can be used without waste.

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Abstract

 ガス圧縮装置(10)は、圧縮機(16)と、回収部(20)とを備えている。回収部(20)は、回収路(22)と、回収路(22)に設けられた補助圧縮機(24)と、回収路(22)に設けられた回収タンク(26)とを備えている。メイン圧縮機(16)からリークガスが発生した場合、補助圧縮機(24)が駆動されてリークガスが圧縮される。補助圧縮機(24)にて昇圧されたリークガスが回収タンク(26)に流入して貯留される。回収タンク(26)のガスは吸入路(14)へと送出される。

Description

ガス圧縮装置
 本発明は、ガス圧縮装置に関する。
 従来、下記特許文献1に開示されているように、水素ガス等のガスを圧縮するガス圧縮装置が知られている。特許文献1に開示されたガス圧縮装置では、騒音低減のための防音カバーが設けられている。この防音カバーは、ガス圧縮装置から漏れ出た水素ガスが防音カバー内部に滞留しない構造となっている。この防音カバーによれば、水素ガスの爆発等の危険を未然に防止できる。
 特許文献1に開示されたガス圧縮装置は、ガスが漏れることを前提としているため、漏れ出たガスが無駄になるという問題がある。
特開2011-132876号公報
 本発明の目的は、ガスを無駄なく利用できるガス圧縮装置を提供することである。
 本発明は、ガス供給源から吸入路を通して供給されたガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から漏出したリークガスを回収する回収部と、を備え、前記回収部が、前記圧縮機から漏出するリークガスを圧縮する補助圧縮機と、前記補助圧縮機にて昇圧されたリークガスを回収する回収タンクと、を備え、前記回収タンク内に回収されたリークガスが前記吸入路へ送出されることが可能に構成されているガス圧縮装置である。
本発明の第1実施形態に係るガス圧縮装置の構成を概略的に示す図である。 前記ガス圧縮装置によるリークガスの回収動作を説明するためのフロー図である。 他の例に係るガス圧縮装置の構成を概略的に示す図である。 第2実施形態に係るガス圧縮装置の構成を概略的に示す図である。 ガス供給源からの供給ガスの昇圧動作を説明するためのフロー図である。
 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、本実施形態に係るガス圧縮装置10は、ガス供給源12を接続可能な流入側端部14aを有する吸入路14と、吸入路14の端部に接続された圧縮機16(以下、「メイン圧縮機16」という。)と、メイン圧縮機16の吐出部に接続された吐出路18と、回収部20と、コントローラ(制御装置)45とを備えている。吸入路14は吸入路開閉弁V3と第1センサ部(圧力検出器)41とを備える。吐出路18の流出側端部18aには、図外の蓄圧器やディスペンサ等を接続可能となっている。ガス供給源12は、例えば水素ガスを供給するものである。このガス圧縮装置10は、例えば燃料電池車に搭載されたタンクに水素ガスを充填するための水素ステーションで使用することができる。
 メイン圧縮機16は、シリンダ内をピストンが往復動する往復動圧縮機によって構成されている。ピストンはシリンダ内を摺動するため、シリンダ内においてピストンによって区画された圧縮室からガスが漏れ出ることがある(以下、当該ガスを「リークガス」という。)。回収部20はメイン圧縮機16からのリークガスを回収するシステムである。
 回収部20は、回収路22と、回収路22に設けられた補助圧縮機24と、回収路22に設けられた回収タンク26と、弁部材V1と、弁部材28と、第2センサ部(圧力検出器)42と、第3センサ部(圧力検出器)43とを備えている。回収路22の一方の端部(リークガスの流れ方向における上流側の端部)は、メイン圧縮機16のリークガスを排出する排出部に接続される。回収路22の他方の端部(下流側の端部)は、吸入路14に接続される。
 補助圧縮機24はリークガスを圧縮する。本実施形態では、補助圧縮機24はメイン圧縮機16よりも小型の圧縮機、具体的には、ハイポサイクロイド機構を動作機構として用いた往復動圧縮機によって構成されている。ハイポサイクロイド機構は、外輪歯車(図示省略)と、クランク軸が挿通されるとともに外輪歯車内を公転可能に設けられた遊星歯車(図示省略)と、遊星歯車に接続されるとともにシリンダ内に配設されたピストン(図示省略)とを備えている。そして、遊星歯車が外輪歯車と噛み合いながら当該外輪歯車内を回転することにより、クランク軸の回転がピストンの往復運動に変換される。
 回収タンク26は、回収路22における補助圧縮機24の吐出側(すなわち、下流側)に配置され、補助圧縮機24にて昇圧されたリークガスを回収する。
 弁部材V1は逆止弁であり、補助圧縮機24よりも上流側に設けられる。弁部材V1が設けられることにより、メイン圧縮機16から補助圧縮機24へのリークガスの流れのみが許容され、補助圧縮機24からメイン圧縮機16へのリークガスの逆流が防止される。弁部材28は回収タンク26よりも下流側に設けられている。弁部材28により、回収タンク26から吸入路14へのリークガスの流れのみが許容され、吸入路14内のガスの回収タンク26への流入が防止される。
 吸入路開閉弁V3は、吸入路14上において、回収タンク26との接続位置(すなわち、回収路22の下流端と吸入路14との接続位置)とガス供給源12との間に位置する。吸入路開閉弁V3は、ノーマルオープンの開閉弁である。
 第1センサ部41は圧力センサであり、吸入路14における回収タンク26との接続位置よりも上流側に設けられ、ガス供給源12から供給されるガス(以下、「供給ガス」という。)の圧力を検出する。第2センサ部42は、圧力センサであり、回収路22において補助圧縮機24の吸入部とメイン圧縮機16の排出部との間の部位に設けられる。第2センサ部42は、メイン圧縮機16からのリークガスの圧力を検出する。第3センサ部43は圧力センサであり、回収タンク26に接続され、回収タンク26内のガスの圧力を検出する。なお、第3センサ部43は回収タンク26内の圧力を検出することができるのであれば、回収タンク26に直接的に接続される必要はない。
 第1センサ部41、第2センサ部42及び第3センサ部43は、コントローラ45と信号を授受可能に接続されている。コントローラ45は、記憶部、演算装置等を有し、記憶部に記憶されたプログラムを実行することによって所定の機能を発揮するように構成されている。
 ガス圧縮装置10の駆動時には、コントローラ45によりメイン圧縮機16が駆動される。メイン圧縮機16はガス供給源12から吸入路14を通して供給された供給ガスを圧縮する。昇圧された供給ガスは吐出路18へと吐出される。
 メイン圧縮機16によるガス圧縮が行われているときには、リークガスの回収動作を行うための制御が行われる。すなわち、メイン圧縮機16の駆動中はリークガスが発生することがあるため、リークガスの圧力が予め設定された圧力(閾値P2t)以上のときには、補助圧縮機24を駆動することによって回収タンク26にリークガスを回収する。そして、回収タンク26内の圧力が予め設定された圧力(閾値P3t)以上になると、吸入路開閉弁V3を閉じることによって回収タンク26内のリークガスを強制的に吸入路14に戻す。以下、メイン圧縮機16からリークガスが発生した場合のガス圧縮装置10によるリークガス回収動作について図2を参照しつつ、具体的に説明する。
 メイン圧縮機16の駆動中に実行されるリークガスを回収するための制御では、まず、コントローラ45において、第2センサ部42のよるリークガスの圧力検出値が受信される。第2センサ部42にて検出されたリークガスの圧力P2が閾値P2t以上となったと判断されると、コントローラ45は、補助圧縮機45を駆動する制御を行う。これにより補助圧縮機24が起動されて、リークガスが圧縮される(ステップS11)。すなわち、補助圧縮機24によるリークガスの圧縮作業が行われる。補助圧縮機24では、リークガス回収動作の開始前に駆動部が停止されているので、補助圧縮機24の部品の消耗や消費動力が抑えられる。
 補助圧縮機24にて昇圧されたリークガスは、回収タンク26に流入して該タンク26内に貯留される。回収タンク26内のリークガスの圧力が吸入路14内の圧力よりも大きいときには、回収タンク26から吸入路14へとリークガスが流れる。したがって、回収タンク26内のリークガスは吸入路14に戻されることとなる。メイン圧縮機16における吸入直前のガスの圧力は、ガス供給源12における供給ガスの圧力、または、回収タンク26内のリークガスの圧力のうち大きいものと略同じになる。したがって、リークガスが吸入路14に戻されない場合に比べ、メイン圧縮機16の消費動力を低減することができる。
 ところで、回収タンク26内のリークガスの圧力が吸入路14内の圧力よりも小さい場合には、回収タンク26にリークガスが貯留され続けることになる。この場合、圧力が増大してしまう。このため、ガス圧縮装置10では、コントローラ45において、リークガスの圧力が過大になっていないか監視をしている。すなわち、第3センサ部43によって回収タンク26内の圧力が検出されており、コントローラ45において、第3センサ部43にて検出された回収タンク26内の圧力P3が閾値P3t以上となったと判断されると(ステップS12)、コントローラ45は、吸入路開閉弁V3を強制的に閉塞する(ステップS13)。これにより、吸入路14(より正確には吸入路開閉弁V3よりも下流側の部位)のガスの圧力が、回収タンク26内のリークガスの圧力よりも小さくなる。この結果、回収タンク26内のリークガスを吸入路14へと容易に戻すことができる。
 補助圧縮機24によるリークガスの圧縮が開始されてから一定時間が経過すると、コントローラ45は、第2センサ部42にて検知されたリークガスの圧力P2と閾値P2tとを比較する(ステップS14)。検知された圧力P2が閾値P2t未満である場合には補助圧縮機24によるリークガスの圧縮作業が停止され(ステップS15)、リークガス回収動作が終了する。補助圧縮機24では、圧縮作業の停止に伴い、駆動部が停止される。これにより、部品の消耗や消費動力を抑えることができる。
 検知された圧力P2が閾値P2t以上である場合には、補助圧縮機24による圧縮作業が継続される(ステップS11)。このとき、回収タンク内26の圧力が吸入路14内の圧力よりも高ければ、回収タンク26にて回収されたリークガスは吸入路14へと戻される。一方、回収タンク内26の圧力が吸入路14内の圧力よりも低ければ、リークガスは吸入路14に戻されることなく、回収タンク26内に貯留される。上述のように回収タンク26内の圧力P3が閾値P3t以上となった場合には、吸入路開閉弁V3が強制的に閉塞される(ステップS12、S13)。そして、さらに一定時間が経過した後、リークガスの圧力P2と閾値P2tとが比較され(ステップS14)、検知された圧力P2が閾値P2tよりも小さい場合には補助圧縮機24によるリークガスの圧縮作業が停止される(ステップS15)。このように、ガス圧縮装置10では、メイン圧縮機16から流出したリークガスの量が減少するまでガス圧縮装置10によるリークガス回収動作が行われる。
 以上説明したように、第1実施形態では、回収部20が、メイン圧縮機16から漏出したリークガスをメイン圧縮機16の吸入側に戻すため、ガスを無駄なく利用することができる。
 また、ガス圧縮装置10では、吸入路開閉弁V3を閉塞することにより、ガス供給源12からメイン圧縮機16へのガス供給が一時的に遮断されるため、回収タンク26内のリークガスを確実に吸入路14へと戻すことができる。その結果、回収タンク26内のリークガスの圧力が過度に上昇してしまうことが防止される。また、補助圧縮機24とメイン圧縮機16との間のリークガスの圧力P2が閾値P2t以上となった場合にのみ補助圧縮機24がリークガスを圧縮することから、リークガスが常時圧縮される場合に比べて消費動力を低減することができる。
 また、補助圧縮機24がハイポサイクロイド機構を動作機構として用いた往復動圧縮機によって構成されているので、補助圧縮機24を容易に小型化することができる。特に、ハイポサイクロイド機構を動作機構として用いた圧縮機の場合には、駆動音を小さくすることができる。
 なお、第1実施形態において、補助圧縮機24がリークガス回収動作の開始前に、予めスタンバイ状態、すなわち、圧縮部がリークガスを実質的に圧縮することなく駆動部が作動している状態とされていてもよい。これにより、補助圧縮機24が圧縮動作に速やかに移ることができる。また、圧縮作業の停止時(ステップS15)において、補助圧縮機24は、駆動部が停止されるのではなく上述のスタンバイ状態に戻されてもよい。以下の第2実施形態においても同様である。
 ガス圧縮装置10において、図3に示すように、メイン圧縮機16の排出部と補助圧縮機24の吸入部との間における回収路22上の部位にバッファタンク29が設けられてもよい。第2センサ部42はバッファタンク29に取り付けられる。バッファタンク29には、メイン圧縮機16からのリークガスが一時的に貯留される。バッファタンク29が設けられることにより、メイン圧縮機16と補助圧縮機24との間の回収路22上の部位におけるリークガスの急峻な圧力上昇を防止することができる。以下の第2実施形態においても図3と同様にバッファタンク29が設けられてもよい。
 図4は第2実施形態に係るガス圧縮装置10aを示す図である。吸入路14は、吸入路本体14bと、吸入路本体14bから分岐する分岐路30と、を備える。分岐路30の一端部は、回収路22における補助圧縮機24の吸入部とメイン圧縮機16の排出部との間の部位に接続されている。分岐路30の他端部は、吸入路本体14bにおける流入側端部14aと吸入路開閉弁V3との間に接続されている。分岐路30には開閉弁(分岐路開閉弁V2)が設けられる。分岐路開閉弁V2はノーマルクローズである。ガス圧縮装置10aの他の構造は第1実施形態のガス供給装置10と同様である。以下の説明では、第1実施形態と同様の構成には同符号を付している。また、メイン圧縮機16の動作は第1実施形態と同様であり、分岐路開閉弁V2が閉塞された状態でのガス供給装置10aのリークガス回収動作も第1実施形態と同様である。
 ガス圧縮装置10aでは、ガス供給源12から供給される供給ガスの圧力が低下してしまう場合がある。このため、ガス圧縮装置10aでは、吸入路14内のガス圧力が予め設定された圧力(閾値P1t)未満のときに、補助圧縮機24をメイン圧縮機16に吸入されるガスを圧縮するための圧縮機として利用する。以下、ガス圧縮装置10aによる供給ガスの昇圧動作について図5を参照しつつ説明する。
 まず、コントローラ45において、第1センサ部41にて検出された供給ガスの圧力が閾値P1t未満となったと判断されると、コントローラ45は、供給路開閉弁V3を閉塞するとともに分岐路開閉弁V2を開放する制御を行う(ステップS21)。次に、コントローラ45は、補助圧縮機24を起動する制御を行う。これにより、供給ガスは分岐路30を介して補助圧縮機24に吸入されて圧縮される(ステップS22)。補助圧縮機24は予めスタンバイ状態とされた状態から圧縮作業を行う状態に移行してもよい。昇圧された供給ガスは回収タンク26を介して吸入路14に戻され、メイン圧縮機16に送出される。
 補助圧縮機24による圧縮作業の開始から一定時間が経過した後、第1センサ部41にて検知された供給ガスの圧力P1と閾値P1tとが比較される(ステップS23)。検知された圧力P1が閾値P1t未満である場合には、コントローラ45は、供給路開閉弁V3が閉塞され、かつ、分岐路開閉弁V2が開放された状態を維持する。したがって、補助圧縮機24による圧縮作業が継続される(ステップS21、S22)。
 そして、さらに一定時間が経過した後、供給ガスの圧力P1と閾値P1tとが再度比較され(ステップS23)、圧力P1が閾値P1t以上となった場合には、コントローラ45は、分岐路開閉弁V2を閉塞するとともに、供給路開閉弁V3を開放する(ステップS24)。これにより、吸込路14のみを介してガス供給源12からメイン圧縮機16に供給ガスが供給される。また、補助圧縮機による圧縮作業が停止され(ステップS25)、ガス圧縮装置10aによる供給ガスの昇圧動作が終了する。
 ガス圧縮装置10aでは、供給ガスの昇圧動作の途上にて、リークガスが発生した場合には、供給ガスと共にリークガスが補助圧縮機24に吸入される。補助圧縮機24によって昇圧されたガスは、回収タンク26を介してメイン圧縮機16へと送出される。このように、ガス供給装置10aでは、分岐路開閉弁V2が開放された状態であっても、リークガスを回収することができる。
 第2実施形態では、ガス供給源12の供給ガスの圧力P1が閾値P1tを下回った場合に、補助圧縮機24を供給ガスの昇圧に利用することができる。すなわち、補助圧縮機24をメイン圧縮機16の一部として利用することができる。その結果、メイン圧縮機16での昇圧幅が抑えられ、メイン圧縮機16への過度の負荷が防止される。この結果、メイン圧縮機16の消費動力も低減することができる。また、メイン圧縮機16の圧縮比の上限を抑えることができ、メイン圧縮機16の小型化を図ることができる。
 第2実施形態において、供給ガスの昇圧動作の途上にて多量のリークガスが発生してリークガスの圧力P2が閾値P2t以上となった場合には、コントローラ45が分岐路開閉弁V2を閉塞してもよい。これにより、リークガスが優先的に補助圧縮機24に吸入されることになる。補助圧縮機24にて昇圧されたリークガスは回収タンク26を介して吸入路14へと戻される。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。例えば、上記実施形態では、補助圧縮機24が、ハイポサイクロイド機構を動作機構として用いた往復動圧縮機によって構成されているが、これに限られない。例えば、補助圧縮機24は、レシプロモータ又はリニアモータを駆動源とする往復動圧縮機によって構成されていてもよい。
 上記実施形態では、弁部材28として、逆止弁に代えて開閉弁が用いられてもよい。この場合、コントローラ45は、第3センサ部43の検出値、第1センサ部41の検出値に基づいて開閉弁の開閉制御を行うことになる。また、逆止弁及び開閉弁により弁部材28が構成されてもよい。同様に、弁部材V1として逆止弁に代えて開閉弁が用いられてもよく、逆止弁及び開閉弁により弁部材V1が構成されてもよい。第1センサ部41は供給ガスの流量を検出する流量センサとされてもよい。第2センサ部42はリークガスの流量を検出する流量センサとされてもよい。
 補助圧縮機24は必ずしもメイン圧縮機16と別体である必要はなく、メイン圧縮機16の一部が補助圧縮機24の機能を兼ねてもよい。
 上記第1実施形態では、リークガスの圧力P2と閾値P2tとの比較が連続的に行われてもよい。上記第2実施形態では、供給ガスの圧力P1と閾値P1tとの比較が連続的に行われてもよい。
 ここで、前記実施形態について概説する。
 (1)前記実施形態のガス圧縮装置は、ガス供給源から吸入路を通して供給されたガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から漏出したリークガスを回収する回収部と、を備える。前記回収部が、前記圧縮機から漏出するリークガスを圧縮する補助圧縮機と、前記補助圧縮機にて昇圧されたリークガスを回収する回収タンクと、を備え、前記回収タンク内に回収されたリークガスが前記吸入路へ送出されることが可能に構成されている。
 前記ガス圧縮装置では、リークガスの回収部が、圧縮機から漏れ出たリークガスを圧縮機の吸入側に戻すため、ガスを無駄なく利用することができる。
 (2)前記ガス圧縮装置は、制御装置と、前記補助圧縮機と前記圧縮機との間のリークガスの圧力を検出する圧力検出器と、をさらに備えてもよい。この場合、前記制御装置は、前記第1の圧力検出器によって検出された圧力値が閾値以上となった場合に、前記補助圧縮機によってリークガスが圧縮されるように前記補助圧縮機を制御してもよい。この態様では、補助圧縮機の消費動力を低減することができる。
 (3)前記ガス圧縮装置は、制御装置と、前記ガス供給源のガスの圧力を検出する圧力検出器と、をさらに備えてもよい。この場合、前記吸入路が、前記補助圧縮機の吸入側に接続される分岐路を備えてもよい。この場合、前記制御装置は、前記圧力検出器によって検出された圧力値が閾値未満となった場合に、前記ガス供給源のガスが前記分岐路を通して前記補助圧縮機に供給され且つ当該ガスを前記補助圧縮機が圧縮する制御を行ってもよい。
 この態様では、ガス供給源のガスの圧力が低下した場合に、当該ガスが補助圧縮機に導入されるようにし、且つ補助圧縮機によって当該ガスを圧縮する。圧縮されたガスは、吸入路内のガス圧力よりも高ければ、吸入路に戻される。すなわち、補助圧縮機をガス供給源から供給されるガスの昇圧に利用することができる。したがって、ガス供給源からのガスの圧力が低下した場合であっても、圧縮機への過度の負荷を防止することができる。また、圧縮機の消費動力も低減することができる。
 (4)前記ガス圧縮装置は、制御装置と、前記回収タンクの圧力を検出する圧力検出器と、前記吸入路において、前記回収タンクの接続部位と前記ガス供給源との間に設けられる吸入路開閉弁と、をさらに備えてもよい。この場合、前記制御装置は、前記圧力検出器によって検出された圧力値が閾値以上となった場合に、前記吸入路開閉弁を閉塞する制御を行ってもよい。
 この態様では、吸入路開閉弁を閉塞することによってガス供給源からのガスの供給を一時的に遮断することにより、回収タンク内のリークガスを確実に吸入路へと戻すことができる。これにより、回収タンク内の圧力が過度に上昇してしまうことが防止される。
 (5)前記ガス圧縮装置は、前記圧縮機と、前記補助圧縮機の吸入部との間に、リークガスを一時的に貯留するバッファタンクをさらに備えてもよい。この態様では、圧縮機からガスリークが生じても圧縮機と補助圧縮機との間の急峻な圧力上昇を防止することができる。
 (6)前記補助圧縮機が、ハイポサイクロイド機構を動作機構として用いた往復動圧縮機、レシプロモータ又はリニアモータを駆動源とする往復動圧縮機の何れかの圧縮機であってもよい。
 この態様では、これらの圧縮機で構成される場合には、補助圧縮機を小型化することができる。特に、ハイポサイクロイド機構を動作機構として用いた圧縮機の場合には、駆動音を小さくすることができる。
 (7)前記実施形態では、前記ガス圧縮装置を運転する方法であって、前記補助圧縮機と前記圧縮機との間のリークガスの圧力値が閾値以上となった場合に、前記補助圧縮機がリークガスの圧縮を行う。
 (8)前記ガス圧縮装置において、前記吸入路が、前記補助圧縮機の吸入側に接続される分岐路を備えている場合には、前記ガス圧縮装置の運転方法は、前記ガス供給源のガスの圧力値が閾値未満となった場合に、前記補助圧縮機が前記分岐路から供給されるガスを圧縮し、前記吸入路へ戻してもよい。
 (9)前記ガス圧縮装置が、前記吸入路において、前記回収タンクの接続位置と前記ガス供給源との間に設けられる吸入路開閉弁をさらに備えている場合には、前記ガス圧縮装置の運転方法は、リークガスを前記回収タンクから前記吸入路へ送出する際に、前記吸入路開閉弁を閉塞してもよい。
 以上説明したように、前記実施形態によれば、ガス供給源から供給されたガスを無駄なく利用することができる。

Claims (9)

  1.  ガス供給源から吸入路を通して供給されたガスを圧縮する圧縮機と、
     前記圧縮機から漏出したリークガスを回収する回収部と、
    を備え、
     前記回収部が、
     前記圧縮機から漏出するリークガスを圧縮する補助圧縮機と、
     前記補助圧縮機にて昇圧されたリークガスを回収する回収タンクと、
    を備え、
     前記回収タンク内に回収されたリークガスが前記吸入路へ送出されることが可能に構成されているガス圧縮装置。
  2.  制御装置と、
     前記補助圧縮機と前記圧縮機との間のリークガスの圧力を検出する圧力検出器と、をさらに備え、
     前記制御装置は、前記圧力検出器によって検出された圧力値が閾値以上となった場合に、前記補助圧縮機によってリークガスが圧縮されるように前記補助圧縮機を制御する請求項1に記載のガス圧縮装置。
  3.  制御装置と、
     前記ガス供給源のガスの圧力を検出する圧力検出器と、をさらに備え、
     前記吸入路が、前記補助圧縮機の吸入側に接続される分岐路を備え、
     前記制御装置は、前記圧力検出器によって検出された圧力値が閾値未満となった場合に、前記ガス供給源のガスが前記分岐路を通して前記補助圧縮機に供給され且つ当該ガスを前記補助圧縮機が圧縮する制御を行う請求項1に記載のガス圧縮装置。
  4.  制御装置と、
     前記回収タンクの圧力を検出する圧力検出器と、
     前記吸入路において、前記回収タンクの接続部位と前記ガス供給源との間に設けられる吸入路開閉弁と、
    をさらに備え、
     前記制御装置は、前記圧力検出器によって検出された圧力値が閾値以上となった場合に、前記吸入路開閉弁を閉塞する制御を行う請求項1に記載のガス圧縮装置。
  5.  前記圧縮機と、前記補助圧縮機の吸入部との間に、リークガスを一時的に貯留するバッファタンクをさらに備える請求項1に記載のガス圧縮装置。
  6.  前記補助圧縮機が、ハイポサイクロイド機構を動作機構として用いた往復動圧縮機、レシプロモータ又はリニアモータを駆動源とする往復動圧縮機の何れかの圧縮機である請求項1に記載のガス圧縮装置。
  7.  請求項1に記載のガス圧縮装置を運転する方法であって、
     前記補助圧縮機と前記圧縮機との間のリークガスの圧力値が閾値以上となった場合に、前記補助圧縮機がリークガスの圧縮を行う。
  8.  請求項1に記載のガス圧縮装置を運転する方法であって、
     前記吸入路が、前記補助圧縮機の吸入側に接続される分岐路を備え、
     前記ガス供給源のガスの圧力値が閾値未満となった場合に、前記補助圧縮機が前記分岐路から供給されるガスを圧縮し、前記吸入路へ戻す。
  9.  請求項1に記載のガス圧縮装置を運転する方法であって、
     前記ガス圧縮装置は、前記吸入路において、前記回収タンクの接続位置と前記ガス供給源との間に設けられる吸入路開閉弁をさらに備え、
     リークガスを前記回収タンクから前記吸入路へ送出する際に、前記吸入路開閉弁を閉塞する。
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