WO2016027576A1 - 圧縮装置 - Google Patents

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WO2016027576A1
WO2016027576A1 PCT/JP2015/069400 JP2015069400W WO2016027576A1 WO 2016027576 A1 WO2016027576 A1 WO 2016027576A1 JP 2015069400 W JP2015069400 W JP 2015069400W WO 2016027576 A1 WO2016027576 A1 WO 2016027576A1
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compressor
heat exchanger
working medium
compressed gas
recovery unit
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宏一郎 橋本
和真 西村
足立 成人
裕 成川
治幸 松田
哲也 垣内
昇 壷井
一徳 福原
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株式会社神戸製鋼所
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    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B11/00Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines
    • F25B11/02Compression machines, plants or systems, using turbines, e.g. gas turbines as expanders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/06Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point using expanders

Definitions

  • the present invention relates to a compression device.
  • Patent Document 1 discloses a compressor, an evaporator that exchanges heat between the compressed gas discharged from the compressor and a liquid phase working medium, a cooler that cools the gas flowing out of the evaporator, and an evaporator.
  • the turbine into which the gas phase working medium that has flowed out flows, the AC generator connected to the turbine, the condenser that condenses the working medium that has flowed out of the turbine, and the liquid phase working medium that has flowed out of the condenser are pumped to the evaporator
  • a compressor energy recovery system comprising a circulation pump is disclosed. In this system, the energy of the compressed gas is recovered by an evaporator, and electricity is generated by an AC generator using the energy.
  • Patent Document 1 In the system disclosed in Patent Document 1, it is desired to reduce the pressure loss as much as possible in order to set the pressure of the compressed gas discharged from the compressor to a desired value. However, since the pressure loss on the flow path of the compressed gas increases due to the provision of the evaporator, the power of the compressor must be increased in order to ensure the pressure of the compressed gas. As a result, the thermal energy that is effectively recovered by the energy recovery system is reduced. Note that Patent Document 1 does not mention any means for reducing the pressure loss.
  • An object of the present invention is to provide a compression device that can achieve both effective recovery of thermal energy of compressed gas and reduction of pressure loss of the compressed gas.
  • a compression device includes a compressor that compresses a gas, and a thermal energy recovery unit that recovers thermal energy of the compressed gas discharged from the compressor, and the thermal energy recovery unit includes: A heat exchanger that has an inlet for allowing compressed gas to flow in and heats the working medium by the heat of the compressed gas, an expander that expands the working medium that has flowed out of the heat exchanger, and power connected to the expander A recovery unit; a condenser that condenses the working medium that has flowed out of the expander; and a pump that sends the working medium that has flowed out of the condenser to the heat exchanger, wherein the heat exchanger includes the expander It is arrange
  • the compression device includes a compression device main body 100 and a thermal energy recovery unit 200.
  • the compressor main body 100 includes a first compressor 102 that compresses a gas (for example, air), a first cooler 104, a second compressor 106 that further compresses the compressed gas flowing out from the first cooler 104, A second cooler 108.
  • a gas for example, air
  • a second cooler 108 A second cooler 108.
  • the first compressor 102 is a screw compressor.
  • the first compressor 102 includes a compressor main body portion, a motor portion, and a power transmission portion that transmits the power of the motor portion to the compressor main body.
  • the compressor body includes a screw rotor, a housing that houses the screw rotor, and a discharge unit that discharges the compressed gas.
  • the screw rotor is formed by a rotor shaft that is a rotating shaft and a screw (compressed body) that rotates together with the rotor shaft.
  • the first compressor 102 is arranged in a posture in which the rotor shaft is horizontal.
  • the first compressor 102 is not limited to a screw compressor but may be a compressor having a rotating shaft that drives a compressor, that is, a turbo compressor or a scroll compressor.
  • the second compressor 106 is a screw compressor.
  • the structure of the 2nd compressor 106 is the same as that of the 1st compressor 102, and is provided with a compressor main-body part, a motor part, and the power transmission part which transmits the motive power of a motor part to a compressor main body.
  • One motor unit and a power transmission unit may be shared between the first compressor 102 and the second compressor 106.
  • the second compressor 106 is arranged in a posture in which the rotor shaft of the screw rotor is horizontal and parallel to the rotor shaft of the first compressor 102.
  • the second compressor 106 is not limited to a screw compressor, and may be a turbo compressor or a scroll compressor.
  • the first cooler 104 cools the compressed gas discharged from the first compressor 102 and passing through a first heat exchanger 202 described later and before flowing into the second compressor 106.
  • the second cooler 108 cools the compressed gas that has been discharged from the second compressor 106 and passed through a second heat exchanger 204 described later and before being supplied to the outside.
  • FIG. 1 the illustration of the flow path of the compressed gas between the first cooler 104 and the second compressor 106 and the illustration of the flow path of the compressed gas between the second cooler 108 and the outside are omitted. ing. The same applies to FIGS. 4 and 6 below.
  • These coolers 104 and 108 are disposed below the first compressor 102 and the second compressor 106, respectively.
  • the compression device main body 100 is disposed on a substantially rectangular first base plate 130.
  • the first cooler 104 and the second cooler 108 are directly mounted on the upper surface of the first base plate 130, and the first compressor 102 and the second compressor 106 are connected to the coolers 104 and 108. It is arranged at an upper position, that is, a position spaced upward from the upper surface of the first base plate 130.
  • the first base plate 130 in addition to an aspect in which each device is directly placed on the upper surface of the first base plate 130, includes an aspect that is spaced upward from the upper surface of the first base plate 130. Expressed as “place”. The same applies to the second base plate 230 described later.
  • the compression apparatus main body 100 is covered with a first cover 140 in a state of being disposed on the first base plate 130.
  • a part of the first cover 140 is shown in a broken state.
  • the thermal energy recovery unit 200 is a so-called binary system using an organic Rankine cycle, and includes a first heat exchanger 202, a second heat exchanger 204, an oil separator 206, an emergency shut-off valve 208, and an expander 210.
  • a power generator 212 connected to the expander 210, a condenser 214, a receiver 216, a pump 222, and a circulation channel 224.
  • the circulation flow path 224 connects the first heat exchanger 202 and the second heat exchanger 204, the oil separator 206, the emergency shut-off valve 208, the expander 210, the condenser 214, the receiver 216, and the pump 222 in this order.
  • a working medium (an organic fluid having a lower boiling point than water such as R245fa) circulates in the circulation channel 224.
  • the circulation channel 224 has a branch channel 226.
  • the branch channel 226 branches from a portion of the circulation channel 224 between the pump 222 and the first heat exchanger 202 and is connected to the second heat exchanger 204.
  • the first heat exchanger 202 and the second heat exchanger 204 are arranged in parallel with each other.
  • the first heat exchanger 202 has an inflow port 202a through which the compressed gas compressed by the first compressor 102 flows.
  • the working medium is heated by the heat of the compressed gas flowing in from the inlet 202a. In other words, the compressed gas is cooled by the working medium.
  • the first heat exchanger 202 is a so-called fin tube heat exchanger.
  • a plate heat exchanger may be used as the first heat exchanger 202. The same applies to the second heat exchanger 204.
  • the second heat exchanger 204 has an inlet 204a through which the compressed gas compressed by the second compressor 106 flows.
  • the working medium is heated by the heat of the compressed gas flowing from the inflow port 204a. In other words, the compressed gas is cooled by the working medium.
  • the oil separator 206 is provided on the downstream side of the first heat exchanger 202 and the second heat exchanger 204, and separates the oil contained in the working medium flowing out from both the heat exchangers 202 and 204.
  • the oil is used for lubrication of various parts of the expander 210 and the pump 222.
  • the expander 210 is provided on the downstream side of the oil separator 206.
  • a positive displacement screw expander is used as the expander 210.
  • the expander 210 includes a casing having a rotor chamber formed therein, and a pair of male and female screw rotors rotatably supported in the rotor chamber. The screw rotor rotates as the gas phase working medium flowing into the rotor chamber expands.
  • the expander 210 is not limited to a screw expander, and a centrifugal type or a scroll type may be used.
  • the generator 212 is connected to the expander 210.
  • the generator 212 has a rotating shaft connected to at least one of the pair of screw rotors of the expander 210.
  • the generator 212 generates electric power when the rotating shaft rotates with the rotation of the screw rotor.
  • the condenser 214 is provided on the downstream side of the expander 210, and condenses (liquefies) the working medium by cooling the working medium with a cooling fluid (cooling water or the like) supplied from the outside.
  • the receiver 216 is provided on the downstream side of the condenser 214 and stores the liquid-phase working medium that has flowed out of the condenser 214. As shown in FIGS. 1 and 2, the receiver 216 is substantially H-shaped in plan view. Specifically, the receiver 216 includes a first cylinder part 218 and a second cylinder part 220 arranged in a horizontal plane, and a communication cylinder part 219 that allows the first cylinder part 218 and the second cylinder part 220 to communicate with each other. Have. The receiver 216 may be substantially U-shaped in a plan view by connecting the communicating cylinder part 219 to the axial ends of both the cylinder parts 218 and 220.
  • the first cylinder part 218 is provided with an inlet 216 a for allowing the liquid-phase working medium flowing out of the condenser 214 to flow into the first cylinder part 218.
  • the first cylinder part 218 is provided with an outlet 216 b for allowing a liquid-phase working medium to flow out from the first cylinder part 218.
  • the second cylinder part 220 is provided with a liquid level sensor 221 that detects the liquid level of the working medium. Since the liquid level sensor 221 and the working medium inflow port 216a are separated from each other via the communication tube portion 219, the working medium that has flowed into the first tube portion 218 through the inflow port 216a is in the first tube portion 218. Variation in the detected value of the liquid level sensor 221 due to the fluctuation of the liquid level that occurs when the liquid level collides is suppressed.
  • the pump 222 is provided downstream of the receiver 216 (a part of the circulation channel 224 that is downstream of the receiver 216 and upstream of the connection between the circulation channel 224 and the branch channel 226).
  • the pump 222 pressurizes the liquid-phase working medium to a predetermined pressure and sends it to the first heat exchanger 202 and the second heat exchanger 204.
  • the pump 222 has a suction port 222a through which a liquid-phase working medium flows and an oil supply port 222b through which oil flows.
  • An oil supply passage 223 (see FIG. 2) for supplying oil separated from the working medium by the oil separator 206 to the pump 222 is connected to the oil supply port 222b.
  • a centrifugal pump having an impeller as a rotor, a gear pump having a rotor composed of a pair of gears, a screw pump, a trochoid pump, or the like is used as the pump 222.
  • the thermal energy recovery unit 200 is disposed on a rectangular second base plate 230.
  • FIG. 1 shows a state in which the first base plate 130 and the second base plate 230 are separated from each other. However, as shown in FIG. 3, these are actually in contact with each other.
  • the first heat exchanger 202 is disposed at one of the two opposing corners located at a portion of the second base plate 230 facing the first base plate 130 (the upper right corner in FIG. 1). .
  • the first heat exchanger 202 is arranged such that its inlet 202 a faces the compressed gas discharge port 102 a of the first compressor 102.
  • the discharge port 102a of the first compressor 102 is an opening located at the tip of a flow path portion extending downstream from a compression space that houses a screw (compressed body). The same applies to the discharge port 106a of the second compressor 106.
  • the opening direction of the inlet 202a of the first heat exchanger 202 (direction perpendicular to the plane including the opening) is substantially parallel to the direction in which the rotor shaft of the first compressor 102 extends.
  • the first heat exchanger 202 is disposed at a position spaced upward from the upper surface of the second base plate 230 by a mounting table (not shown).
  • the second heat exchanger 204 is disposed on the other of the two opposing corners of the second base plate 230 (the lower right corner in FIG. 1). In plan view, the second heat exchanger 204 is arranged such that its inlet 204 a faces the compressed gas discharge port 106 a of the second compressor 106.
  • the opening direction of the inflow port 204a of the second heat exchanger 204 (direction perpendicular to the plane including the opening) is substantially parallel to the direction in which the rotor shaft of the second compressor 106 extends.
  • the second heat exchanger 204 is disposed at a position spaced upward from the upper surface of the second base plate 230 by the mounting table 205.
  • the oil separator 206 is disposed between the two opposing corners of the second base plate 230. As shown in FIG. 2, the oil separator 206 is arranged at a position spaced upward from the upper surface of the second base plate 230 by the mounting table 207.
  • the expander 210 is disposed at a corner (lower left corner in FIG. 1) different from the two opposing corners among the four corners of the second base plate 230. As shown in FIG. 2, the expander 210 is arranged at a position spaced upward from the upper surface of the second base plate 230 by the mounting table 213. The condenser 214 is disposed at a position adjacent to the expander 210.
  • the receiver 216 is arranged below the condenser 214 as shown in FIG. Specifically, the inlet 216a of the receiver 216 is disposed below the outlet 214b of the condenser 214 (an opening for allowing the liquid working medium to flow out) in the direction of gravity. Thereby, the working medium that has flowed out of the condenser 214 can be efficiently stored in the receiver 216.
  • the inflow port 216a of the receiver 216 may be disposed at a position overlapping the outflow port 214b in the gravity direction as long as the inflow port 216a is disposed below the outflow port 214b of the condenser 214 in the gravity direction.
  • the receiver 216 is placed on the mount 217 so as to be spaced apart from the upper surface of the second base plate 230.
  • the pump 222 is disposed on the side of the receiver 216. As shown in FIG. 2, the suction port 222a of the pump 222 is disposed at the same height as the outlet 216b of the receiver 216 in the direction of gravity. Therefore, since the suction port 222a of the pump 222 is filled with the liquid working medium, the inflow of gas to the pump 222 is suppressed. In addition, since a portion of the receiver 216 located below the suction port 222a of the pump 222 in the gravity direction (a portion where it is difficult to suck the working medium by the pump 222) is reduced, the working medium stored in the receiver 216 is reduced. The total amount can be reduced.
  • the pump 222 is disposed at a position spaced upward from the second base plate 230 by a mounting table (not shown) and with its oil supply port 222 b facing downward.
  • the path 223 is connected to the oil supply port 222b in a state of being disposed below the pump 222.
  • the thermal energy recovery unit 200 is covered with a second cover 240 shown in FIG. 3 in a state of being disposed on the second base plate 230.
  • a state in which a part of the second cover 240 is broken is shown.
  • the compression device is provided with a base plate fixing member 330 that fixes the relative positions of the first base plate 130 and the second base plate 230.
  • the base plate fixing member 330 includes a flat plate-like fixing plate and fasteners such as bolts that can fasten the fixing plate to both base plates 130 and 230.
  • the first base plate 130 and the second base plate 230 are fixed by the base plate fixing member 330 in advance. The displacement of the inlets 202a and 204a of the heat exchangers 202 and 204 with respect to the discharge ports 102a and 106a of the compressors 102 and 106 is suppressed.
  • the first cover 140 and the second cover 240 are fixed by the cover fixing member 340 in a state where their relative positions are determined.
  • the cover fixing member 340 includes a flat plate-like fixing plate and a fastener such as a bolt that can fasten the fixing plate to the covers 140 and 240.
  • a flexible hose 300 having flexibility is used for at least a part of the pipe connecting the inlet 104a of the cooler 104.
  • the flexible hose 300 can be bent in a direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • gas is compressed by the first compressor 102.
  • the compressed gas flows into the first heat exchanger 202 through the discharge port 102a of the first compressor 102, the flexible hose 300, and the inlet 202a of the first heat exchanger 202.
  • the compressed gas exchanges heat with the working medium in the first heat exchanger 202 (after heating the working medium), and then the outlet 202b of the first heat exchanger 202, the flexible hose 300, and the first cooler. It flows into the inside of the first cooler 104 through the inlet 104 a of 104.
  • the compressed gas cooled by the first cooler 104 is further compressed by the second compressor 106. Also in the second compressor 106, the gas temperature rises.
  • the compressed gas flows into the second heat exchanger 204 through the discharge port 106a of the second compressor 106, the flexible hose 300, and the inlet 204a of the second heat exchanger 204.
  • the compressed gas exchanges heat with the working medium in the second heat exchanger 204 (after heating the working medium), and then the outlet 204b of the second heat exchanger 204, the flexible hose 300, and the second cooler. It flows into the inside of the second cooler 108 through the inlet 108 a of 108.
  • the compressed gas cooled by the second cooler 108 is supplied to the outside.
  • the expander 210 is driven and electric power is generated in the generator 212.
  • the generated power is, for example, a motor for driving the first compressor 102 and the second compressor 106, a controller in the compressor main body 100, various control devices such as a solenoid valve, a pump for supplying oil to gears, etc. To be supplied.
  • the generated electric power is consumed in the compressor as regenerative electric power.
  • a part of the electric power may be used as a power source for the devices (such as the pump 222 and the control device) of the thermal energy recovery unit 200 itself.
  • the working medium that has flowed out of the expander 210 is condensed by the condenser 214 and flows into the receiver 216 located below the condenser 214.
  • the liquid-phase working medium flowing out from the receiver 216 flows into the pump 222 and is sent to the first heat exchanger 202 and the second heat exchanger 204 through the circulation flow path 224 and the branch flow path 226 by the pump 222. .
  • the working medium circulates in the circulation flow path 224 and the branch flow path 226, so that the generator 212 continues to generate power while the compressor main body 100 is driven.
  • the first heat exchanger 202 is disposed at a position closer to the first compressor 102 than the expander 210. Therefore, the first heat exchange from the first compressor 102 is performed. The distance to the vessel 202 is shortened. And since the inflow port 202a of the 1st heat exchanger 202 has faced the 1st compressor 102 side, it is controlling that the piping which connects the 1st compressor 102 and the 1st heat exchanger 202 is bent too much. Is done. The same applies to the second heat exchanger 204 side. Therefore, it is possible to achieve both effective recovery of the thermal energy of the compressed gas by the thermal energy recovery unit 200 and reduction of the pressure loss generated in the compressed gas discharged from the compressors 102 and 106.
  • the opening direction of the inflow port 202a of the first heat exchanger 202 is disposed at the opposite corner in a posture that is substantially parallel to the rotor shaft of the first compressor 102. Therefore, bending of the pipe connecting the first compressor 102 and the first heat exchanger 202 is further reduced, so that the pressure loss generated in the compressed gas is further reduced. The same applies to the second heat exchanger 204 side.
  • the thermal energy recovery unit 200 can be assembled on the second base plate 230 before the assembly with the compression device body, that is, can be unitized. As a result, the assembling work of the compression device can be easily performed. The same applies to FIG. 4 below.
  • the thermal energy recovery unit 200 is provided on a base plate different from the base plate on which the compression device main body 100 is provided, the compression device main body 100 and the thermal energy recovery unit 200 are necessarily manufactured integrally in a factory or the like. There is no need. For this reason, the operation
  • the expander 210 is disposed at the corner of the second base plate 230, for example, by providing a work door on the side surface of the second cover 240, the expander 210 can be easily accessed from the outside of the second base plate 230. Can be accessed. Therefore, operations such as maintenance of the expander 210 can be easily performed. Furthermore, the height of the expander 210 can be ensured by mounting the expander 210 on the mounting table 213. As a result, it is easy to lift the expander 210 with a crane, and the work of carrying the expander 210 into and out of the thermal energy recovery unit 200 is facilitated.
  • the pump 222 is disposed so as to be spaced upward from the second base plate 230 and the oil supply port 222b faces downward, and the oil supply passage 223 is disposed below the pump 222 in the state where the oil supply port 222b is disposed. It is connected to the. Therefore, the size of the thermal energy recovery unit 200 in the horizontal direction can be suppressed.
  • the piping connecting the compression apparatus main body 100 and the thermal energy recovery unit 200 includes a flexible hose 300. Accordingly, the inlets 202a, 204a of the first and second heat exchangers 202, 204 and the inlets 202a, 204a of the first and second compressors 102, 106 are absorbed while absorbing the misalignment between the inlets 202a, 204a of the first and second compressors 102, 106. And the discharge ports 102a and 106a can be reliably connected. The same is true between the first and second heat exchangers 202 and 204 and the first and second coolers 104 and 108.
  • FIG. 4 is a diagram showing another example of the compression device.
  • the heat exchangers 202 and 204 are omitted from the second base plate 230.
  • a part of the circulation flow path 224 where the first heat exchanger 202 is connected is connected to the first cooler 104, and a part where the second heat exchanger 204 is connected is the second.
  • cooler 108 Connected to cooler 108.
  • a flow path through which the working medium flows and a flow path through which a cooling fluid (not shown) flows are formed, and the compressed gas is cooled by the working medium and the cooling fluid.
  • the coolers 104 and 108 also serve as the heat exchangers 202 and 204 of the thermal energy recovery unit 200.
  • the compressed gas inlet 104a of the first cooler 104 is disposed so as to face the compressed gas discharge port 102a of the first compressor 102.
  • the compressed gas inflow port 108 a of the second cooler 108 is disposed in a posture facing the compressed gas discharge port 106 a of the second compressor 106 in the gravity direction.
  • the other structure of the compression apparatus is the same as that of FIG.
  • the coolers 104 and 108 are arranged closer to the first compressor 102 and the second compressor 106 than the expander 210, and the compressed gas of the coolers 104 and 108 Since the inflow ports 104a and 108a face the first and second compressors 102 and 106, the pressure loss generated in the compressed gas can be reduced. Furthermore, when the working medium exchanges heat with the compressed gas in the coolers 104 and 108, that is, the coolers 104 and 108 also serve as the heat exchangers 202 and 204 of the thermal energy recovery unit 200, Pressure loss can be further reduced.
  • FIG. 5 is a diagram showing still another example of the compression device.
  • the first heat exchanger 202 and the second heat exchanger 204 are arranged in series on the circulation flow path 224, and the working medium flowing out from the first heat exchanger 202 is the second heat exchanger 204. Flow into.
  • the working medium heated by the first heat exchanger 202 and the second heat exchanger 204 flows into the expander 210 via the oil separator 206 and the emergency shut-off valve 208, and the expander 210 and the generator 212 are driven.
  • the other structure of the compression apparatus is the same as that of FIG. In the compression apparatus shown in FIG.
  • the first and second heat exchangers 202 and 204 in the parallel structure are connected. There is no need to adjust the distribution amount of the working medium. Also in the compression device of FIG. 4, the coolers 104 and 108 may be connected in series on the circulation channel 224 of the working medium.
  • FIG. 6 is a diagram showing still another example of the compression device.
  • the compression apparatus main body 100 includes a first bypass passage 81, a first valve member 82, a second bypass passage 83, and a second valve member 84 on the compressed gas passage.
  • Other structures are the same as those in FIG.
  • the first bypass channel 81 includes a channel portion between the discharge port 102a of the first compressor 102 and the inlet 202a of the first heat exchanger 202, and the outlet 202b and the first cooling of the first heat exchanger 202.
  • the flow path portion between the inlets 104a of the vessel 104 is connected.
  • the first valve member 82 includes two valves 82a and 82b.
  • the valve 82 a is provided in the first bypass flow path 81.
  • the valve 82a is normally closed.
  • the valve 82 b is a portion downstream of the connection portion between the flow path and the first bypass flow path 81 among the flow paths between the discharge port 102 a of the first compressor 102 and the inlet 202 a of the first heat exchanger 202.
  • the valve 82b is normally open. During the driving of the compression device, the flow of the compressed gas to the first heat exchanger 202 is allowed by the first valve member 82 and the flow to the first bypass flow path 81 is
  • the second bypass channel 83 includes a channel portion between the discharge port 106a of the second compressor 106 and the inlet 204a of the second heat exchanger 204, the outlet 204b of the second heat exchanger 204, and the second cooling.
  • the flow path portion between the inlets 108a of the vessel 108 is connected.
  • the second valve member 84 includes two valves 84a and 84b.
  • the valve 84 a is provided in the second bypass channel 83.
  • the valve 84a is normally closed.
  • the valve 84b is a part of the flow path between the discharge port 106a of the second compressor 106 and the inlet 204a of the second heat exchanger 204 that is downstream of the connection portion between the flow path and the second bypass flow path 83.
  • Located in. The valve 84b is normally open. During the driving of the compression device, the flow of the compressed gas to the second heat exchanger 204 is allowed by the second valve member 84 and the flow to the second bypass flow path 83 is restricted.
  • the flow of the compressed gas discharged from the first compressor 102 to the first heat exchanger 202 is restricted by switching the first valve member 82. Then, the compressed gas flows into the first cooler 104 located on the downstream side of the first heat exchanger 202 through the first bypass flow path 81. Similarly, the second valve member 84 is also switched, the flow of the compressed gas discharged from the second compressor 106 to the second heat exchanger 204 is restricted, and the compressed gas passes through the second bypass passage 83. It flows into the second cooler 108 located on the downstream side of the second heat exchanger 204. Power generation is stopped by stopping the supply of compressed gas to the first heat exchanger 202 and the second heat exchanger 204.
  • whether or not an abnormality has occurred in the thermal energy recovery unit 200 depends on the pressure or temperature of the working medium flowing into the expander 210, the rotation speed of the expander 210 or the generator 212, and the power output from the generator 212. Is determined based on at least one of the following frequency and the temperature in the generator 212. Furthermore, when the liquid level in the receiver 216 is less than the set value, a signal indicating a failure of an electronic device such as an inverter or converter attached to the generator 212 is detected by the control unit of the compression device, and Even when an emergency stop is instructed by the operator, it is determined that an abnormality has occurred.
  • the thermal energy recovery unit 200 can be quickly stopped when an abnormality occurs in the thermal energy recovery unit 200.
  • the equipment can be inspected. Further, the driving of the compression apparatus main body 100 can be continued even when the driving of the thermal energy recovery unit 200 is stopped.
  • FIG. 7 is a diagram showing another example of the thermal energy recovery unit 200.
  • the expander 210 and the generator 212 are arranged at the approximate center in the width direction (vertical direction in FIG. 7) of the second base plate 230.
  • the width direction is a direction orthogonal to the direction in which the thermal energy recovery unit 200 and the compression apparatus main body 100 of FIG. 1 are arranged in a horizontal plane.
  • a condenser 214, a receiver 216, and a pump 222 are arranged on both sides in the width direction of the expander 210 and the generator 212.
  • Other structures are the same as those in FIG.
  • the expander 210 is placed on the mounting table 213, so that the height of the expander 210 is secured, and the thermal energy recovery unit 200 is lifted by a crane. It is possible to carry in and out easily.
  • FIG. 8 is a diagram showing another example of the receiver 216.
  • the working medium outlet 216 b is provided in the second cylindrical portion 220.
  • the liquid level sensor 221 is provided on the opposite side of the second cylindrical portion 220 from the outlet 216b. Even in this case, fluctuations in the detection value of the liquid level sensor 221 due to the fluctuation of the liquid level caused by the working medium flowing into the first cylindrical portion 218 are suppressed.
  • the receiver 216 may be arranged such that the first cylinder part 218 and the second cylinder part 220 are arranged vertically along a plane orthogonal to the horizontal plane.
  • an inflow port 216 a is provided in the upper part of the first tube part 218, and an outflow port 216 b is provided in the lower part of the second tube part 220.
  • the liquid level sensor 221 is provided in the second cylindrical portion 220.
  • the liquid working medium is stored in the second cylindrical portion 220 located below, and the outflow port 216b is provided in the second cylindrical portion 220, so that the outflow of gas from the outflow port 216b is suppressed. Is done.
  • a concave portion 130 a is provided in a portion of the first base plate 130 where the first base plate 130 and the second base plate 230 face each other, and the concave portion 130 a is provided in the second base plate 230.
  • the convex part 230a of the shape which fits may be provided.
  • the inlet 202 a of the first heat exchanger 202 faces the compressor main body of the first compressor 102 in a plan view, that is, the opening of the first compressor 102 in the opening direction of the inlet 202 a. If the compressor main body exists, the inflow port 202a does not necessarily have to face the discharge port 102a of the first compressor 102. Even in this case, excessive bending of the pipe connecting the first compressor 102 and the first heat exchanger 202 is suppressed, and pressure loss generated in the compressed gas is reduced. The same applies to the second heat exchanger 204 and the compressor main body of the second compressor 106.
  • the compressed gas inlet 104a of the first cooler 104 faces the first compressor 102 in the direction of gravity, that is, the first compressor 102 exists in the opening direction of the inlet 104a. If present, the inflow port 104 a does not necessarily have to face the discharge port 102 a of the first compressor 102. Excessive bending of the pipe connecting the first compressor 102 and the first cooler 104 is suppressed. The same applies between the second cooler 108 and the second compressor 106.
  • the suction port 222a of the pump 222 may be disposed below the outflow port 216b of the receiver 216 in the gravity direction.
  • the outflow port 216b is arranged at the same height as the suction port 222a of the pump 222 or above the suction port 222a in the direction of gravity, whereby the inflow of gas to the pump 222 is suppressed.
  • the oil supply port 222b may be provided on the side of the pump 222. Further, grease may be used to lubricate various parts of the pump 222, and in this case, the oil supply passage 223 is omitted.
  • the compression device main body 100 and the thermal energy recovery unit 200 may be connected by a steel pipe having no flexibility instead of the flexible hose 300. .
  • the receiver 216 may be omitted when a portion for storing the liquid-phase working medium is provided inside the condenser 214.
  • the oil separator 206 is omitted. It's okay.
  • an oil-free type expander when oil is used for lubricating a bearing or the like, an oil supply system having an oil pump, an oil tank, a cooler, and the like is separately provided.
  • the heat exchanger may be omitted from the second base plate 230. It can.
  • the expander 210, the power recovery unit 212, the condenser 214, and the pump 222 are provided on the second base plate 230, thereby constituting a system for recovering thermal energy from the compressed gas. It is possible.
  • the first valve member 82 and the second valve member 84 may be formed by a single switching valve.
  • a driving device other than the generator may be used as the power recovery unit.
  • the technique for reducing the pressure loss of the compressed gas may be applied to a compression device having only one compressor, or may be applied to a compression device having three or more compressors.
  • a compression device includes a compressor that compresses a gas, and a thermal energy recovery unit that recovers thermal energy of the compressed gas discharged from the compressor, and the thermal energy recovery unit includes: A heat exchanger that has an inlet for allowing compressed gas to flow in and heats the working medium by the heat of the compressed gas, an expander that expands the working medium that has flowed out of the heat exchanger, and power connected to the expander A recovery unit; a condenser that condenses the working medium that has flowed out of the expander; and a pump that sends the working medium that has flowed out of the condenser to the heat exchanger, wherein the heat exchanger includes the expander It is arrange
  • the heat exchanger is disposed closer to the compressor than the expander, so the distance from the compressor to the heat exchanger is shortened. And since the inflow port of the compressed gas of a heat exchanger has faced the compressor side, the bending of piping which connects a compressor and a heat exchanger is also suppressed. Therefore, it is possible to achieve both effective recovery of the thermal energy of the compressed gas by the thermal energy recovery unit and reduction of the pressure loss generated in the compressed gas.
  • the expander among the first base plate on which the compressor is disposed and the thermal energy recovery unit, at least the expander, the power recovery unit, the condenser, and the second unit on which the pump is disposed. It is preferable to further comprise a plate.
  • the heat exchanger is close to the compressor in order to suppress the pressure loss of the compressed gas.
  • various members are densely packed around the compressor, when trying to bring the heat exchanger closer to the compressor, various members of the thermal energy recovery unit and members around the compressor are assembled when the compressor is assembled. May interfere with each other. Therefore, in this aspect, the thermal energy recovery unit is assembled on the second base plate with the relative positions of the members determined. That is, the thermal energy recovery unit is unitized. As a result, at the time of assembling the compressor, the heat exchanger can be brought closer to the compressor while avoiding interference between members of the thermal energy recovery section and members around the compressor.
  • the second base plate has a substantially rectangular shape, and the expander is disposed at a corner of the second base plate.
  • the compression apparatus further includes a mounting table on which the expander is mounted on the second base plate.
  • the expander Since the expander is placed on the mounting table, the height of the expander is secured, and various operations such as maintenance of the expander and attachment to the thermal energy recovery unit are facilitated. Moreover, it becomes easy to lift an expander with a crane, and the work of carrying in and carrying out the expander into the thermal energy recovery unit is facilitated.
  • the compression apparatus further includes a base plate fixing member that fixes a relative position between the second base plate and the first base plate.
  • the thermal energy recovery unit further includes an oil supply passage for supplying oil to the pump
  • the pump has an oil supply port connected to the oil supply passage
  • the oil supply port is arranged in such a posture that it is spaced upward from the second base plate and the oil supply port faces downward, and the oil supply passage is connected to the oil supply port in a state of being arranged below the pump. It is preferable.
  • the horizontal size of the thermal energy recovery unit can be suppressed.
  • a first cover that covers the compressor, a second cover that covers the thermal energy recovery unit, a cover fixing member that fixes a relative position between the second cover and the first cover, It is preferable to further comprise.
  • the cover fixing member when the thermal energy recovery unit is attached to the compressor used alone, it is easy to attach the first and second covers to the compressor and the thermal energy recovery unit. .
  • a pipe for connecting the inlet of the heat exchanger and the outlet of the compressor is further provided, and the pipe includes a flexible hose having flexibility.
  • the inlet and the outlet can be connected while absorbing the displacement between the inlet of the heat exchanger and the outlet of the compressor.
  • the thermal energy recovery unit further includes a receiver that stores the working medium that has flowed out of the condenser, and the receiver has an outlet for flowing out the working medium, and the pump Has a suction port for sucking the working medium, and the outlet of the receiver is arranged at the same height as the suction port of the pump or above the suction port in the direction of gravity. Is preferred.
  • the pump suction port is filled with the liquid working medium, the inflow of gas to the pump is suppressed.
  • the portion of the receiver located below the suction port of the pump (the portion where it is difficult to suck the working medium by the pump) is reduced, the total amount of working medium stored in the receiver can be reduced.
  • the receiver has an inlet for allowing the working medium to flow in
  • the condenser has an outlet for allowing the working medium to flow out
  • the inlet of the receiver includes the inlet It is preferable to be located below in the direction of gravity from the outlet of the condenser.
  • the working medium flowing out from the condenser can be efficiently stored in the receiver.
  • the receiver has two cylindrical portions arranged in a horizontal plane and having a shape communicating with each other, and one cylindrical portion of the two cylindrical portions is connected to the cylindrical portion.
  • a liquid level sensor for detecting the liquid level of the working medium may be provided on the other cylinder of the two cylinders, the inlet for allowing the working medium flowing out of the condenser to flow in; Good.
  • the position where the liquid level sensor is provided is separated from the position of the inlet of the working medium, it occurs when the working medium that has flowed into the one cylinder through the inlet collides with the liquid level in the one cylinder. Variation in the detected value of the liquid level sensor due to the fluctuation of the liquid level is suppressed.
  • the receiver includes two cylindrical portions that are arranged so as to be spaced apart from each other in the vertical direction and communicate with each other, and the cylindrical portion positioned above the two cylindrical portions is the cylindrical portion
  • the cylinder part which has an inflow port for making the working medium which flowed out from the condenser flowed into, and is located below among the two cylinder parts may have the outflow port.
  • the liquid working medium is stored in the cylindrical portion located below, and the outflow port is provided in the cylindrical portion, so that the outflow of gas from the outflow port is suppressed.
  • the said compressor has the rotating shaft which drives a compression body, and the opening direction of the inflow port of the said heat exchanger becomes substantially parallel to the axial direction of the said rotating shaft. It is preferable that they are arranged in a posture.
  • the flow path through which the compressed gas flows includes a bypass flow path that bypasses the heat exchanger, and the flow of the compressed gas toward the heat exchanger is detected when the thermal energy recovery unit is abnormal. While limiting, it is preferable to flow the said compressed gas downstream from the said heat exchanger through the said bypass flow path.
  • the drive of the power recovery unit can be stopped quickly, and the compressor can be inspected. Further, the compressor can be continuously driven even when the thermal energy recovery unit is stopped.
  • this compression apparatus it is a compressor different from the said compressor, Comprising: The other compressor which further compresses the said compressed gas which flowed out from the said heat exchanger, The compressed gas discharged from the said other compressor And another heat exchanger that heats the working medium by the heat of the compressed gas, and the other heat exchanger has the other compression than the expander. It is preferable that the other inflow port is arranged in a position close to the machine and facing the other compressor side.
  • the thermal energy of the compressed gas can be further recovered by the thermal energy recovery unit while effectively reducing the pressure loss generated in the compressed gas.

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Abstract

 圧縮装置であって、圧縮機(102)と、圧縮ガスの熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収部(200)と、を備える。熱エネルギー回収部(200)は、流入口(202a)を有するとともに圧縮ガスの熱により作動媒体を加熱する熱交換器(202)と、膨張機(210)と、動力回収部(212)と、凝縮器(214)と、ポンプ(222)と、を備える。熱交換器(202)は、膨張機(210)よりも圧縮機(102)に近い位置でかつ流入口(202a)が圧縮機(102)側を向く姿勢で配置されている。

Description

圧縮装置
 本発明は、圧縮装置に関するものである。
 近年、圧縮機から吐出された圧縮ガスが有する熱エネルギーを回収するシステムが提案されている。例えば、特許文献1には、圧縮機と、圧縮機から吐出された圧縮ガスと液相作動媒体とを熱交換させる蒸発器と、蒸発器から流出したガスを冷却する冷却器と、蒸発器から流出した気相作動媒体が流入するタービンと、タービンに接続された交流発電機と、タービンから流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した液相作動媒体を蒸発器へ圧送する循環ポンプと、を備える圧縮機のエネルギー回収システムが開示されている。このシステムでは、圧縮ガスが有するエネルギーが蒸発器で回収され、そのエネルギーによって交流発電機での発電が行われている。
 上記特許文献1に開示されるシステムでは、圧縮機から吐出される圧縮ガスの圧力を所望の値とするために圧力損失をできるだけ小さくすることが望まれる。しかしながら、蒸発器が設けられることにより圧縮ガスの流路上の圧力損失が増大することから、圧縮ガスの圧力を確保するために圧縮機の動力を大きくしなければならない。その結果、エネルギー回収システムにて有効に回収される熱エネルギーが低減してしまう。なお、特許文献1では、圧力損失を低減する手段について何ら言及されていない。
特開2013-057256号公報
 本発明の目的は、圧縮ガスの有する熱エネルギーの有効回収と圧縮ガスの圧力損失の低減との双方を達成可能な圧縮装置を提供することである。
 本発明の一局面に従う圧縮装置は、ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された圧縮ガスの熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収部と、を備え、前記熱エネルギー回収部が、前記圧縮ガスを流入させる流入口を有するとともに当該圧縮ガスの熱により作動媒体を加熱する熱交換器と、前記熱交換器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収部と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記熱交換器へと送るポンプと、を備え、前記熱交換器は、前記膨張機よりも前記圧縮機に近い位置でかつ前記流入口が前記圧縮機側を向く姿勢で配置されている。
本発明の一実施形態の圧縮装置の平面図である。 熱エネルギー回収部及び第2台板の正面図である。 図1に示す圧縮装置の側面図である。 圧縮装置の他の例を示す平面図である。 圧縮装置のさらに他の例を示す平面図である。 圧縮装置のさらに他の例を示す平面図である。 熱エネルギー回収部の他の例を示す平面図である。 レシーバの他の例を示す側面図である。 レシーバの他の例を示す側面図である。 第1台板及び第2台板の変形例を示す斜視図である。
 本発明の一実施形態の圧縮装置について、図1~図3を参照しながら説明する。
 図1に示されるように、圧縮装置は、圧縮装置本体100と、熱エネルギー回収部200とを備えている。
 圧縮装置本体100は、ガス(例えば、空気)を圧縮する第1圧縮機102と、第1冷却器104と、第1冷却器104から流出した圧縮ガスをさらに圧縮する第2圧縮機106と、第2冷却器108と、を備えている。
 第1圧縮機102は、スクリュ圧縮機である。具体的に、第1圧縮機102は、圧縮機本体部と、モータ部と、モータ部の動力を圧縮機本体に伝達する動力伝達部とを備える。圧縮機本体は、スクリュロータと、スクリュロータを収容するハウジングと、圧縮されたガスを吐出する吐出部とを備える。スクリュロータは、回転軸であるロータ軸と、ロータ軸とともに回転するスクリュ(圧縮体)と、により形成される。第1圧縮機102は、ロータ軸が水平となる姿勢で配置されている。なお、第1圧縮機102は、スクリュ圧縮機に限らず、圧縮体を駆動する回転軸を有するもの、すなわち、ターボ圧縮機やスクロール圧縮機であってもよい。
 第2圧縮機106は、スクリュ圧縮機である。第2圧縮機106の構造は、第1圧縮機102のそれと同じであり、圧縮機本体部と、モータ部と、モータ部の動力を圧縮機本体に伝達する動力伝達部とを備える。なお、第1圧縮機102と第2圧縮機106との間で1つのモータ部及び動力伝達部が共用されてもよい。第2圧縮機106は、スクリュロータのロータ軸が水平となり、かつ第1圧縮機102のロータ軸と平行となる姿勢で配置されている。なお、第2圧縮機106も、スクリュ圧縮機に限らず、ターボ圧縮機やスクロール圧縮機であってもよい。
 第1冷却器104は、第1圧縮機102から吐出されて後述の第1熱交換器202を通過した後であって、第2圧縮機106に流入する前の圧縮ガスを冷却する。第2冷却器108は、第2圧縮機106から吐出されて後述の第2熱交換器204を通過した後であって、外部に供給される前の圧縮ガスを冷却する。図1では、第1冷却器104と第2圧縮機106との間の圧縮ガスの流路の図示、及び、第2冷却器108と外部との間の圧縮ガスの流路の図示が省略されている。以下の図4及び図6においても同様である。これら冷却器104,108はそれぞれ、第1圧縮機102及び第2圧縮機106の下方に配置されている。
 本実施形態では、図1に示されるように、圧縮装置本体100は、略矩形の第1台板130上に配置されている。具体的に、第1冷却器104及び第2冷却器108は、第1台板130の上面に直接載置され、第1圧縮機102及び第2圧縮機106は、両冷却器104,108の上方、すなわち第1台板130の上面から上方に離間した位置に配置されている。本明細書では、各機器が第1台板130の上面に直接的に載置される態様以外に、第1台板130の上面から上方に離間した態様も含めて第1台板130上に「配置する」と表現する。後述の第2台板230についても同様である。
 圧縮装置本体100は、第1台板130上に配置された状態において第1カバー140により覆われている。なお、図1では、第1カバー140の一部を破断した状態で示している。
 次に、図1及び図2を参照しながら、熱エネルギー回収部200について説明する。熱エネルギー回収部200は、有機ランキンサイクルを利用したいわゆるバイナリシステムであり、第1熱交換器202と、第2熱交換器204と、油分離器206と、緊急遮断弁208と、膨張機210と、膨張機210に接続された動力回収部212である発電機212と、凝縮器214と、レシーバ216と、ポンプ222と、循環流路224と、を備えている。
 循環流路224は、第1熱交換器202及び第2熱交換器204、油分離器206、緊急遮断弁208、膨張機210、凝縮器214、レシーバ216並びにポンプ222をこの順に接続する。循環流路224内を作動媒体(R245fa等の水よりも低沸点の有機流体)が循環する。
 循環流路224は分岐流路226を有する。分岐流路226は、循環流路224のうちポンプ222と第1熱交換器202との間の部位から分岐し、第2熱交換器204に接続される。循環流路224では、第1熱交換器202と第2熱交換器204とが互いに並列に配置される。
 第1熱交換器202は、第1圧縮機102で圧縮された圧縮ガスを流入させる流入口202aを有している。この流入口202aから流入した圧縮ガスの熱により作動媒体が加熱される、換言すれば、作動媒体により圧縮ガスが冷却される。第1熱交換器202は、いわゆるフィンチューブ式の熱交換器である。なお、第1熱交換器202としてプレート式熱交換器が利用されてもよい。第2熱交換器204においても同様である。
 第2熱交換器204は、第2圧縮機106で圧縮された圧縮ガスを流入させる流入口204aを有している。この流入口204aから流入した圧縮ガスの熱により作動媒体が加熱される、換言すれば、作動媒体により圧縮ガスが冷却される。
 油分離器206は、第1熱交換器202及び第2熱交換器204の下流側に設けられており、両熱交換器202,204から流出した作動媒体に含まれる油を分離する。本実施形態において、当該油は膨張機210やポンプ222の各種部品の潤滑等に利用される。
 膨張機210は、油分離器206の下流側に設けられている。本実施形態では、膨張機210として容積式のスクリュ膨張機が用いられている。この膨張機210は、内部にロータ室が形成されたケーシングと、ロータ室内に回転自在に支持された雌雄一対のスクリュロータとを有している。ロータ室に流入した気相の作動媒体が膨張することにより前記スクリュロータが回転する。なお、膨張機210としてはスクリュ膨張機に限らず、遠心式のものやスクロールタイプのものが用いられてもよい。
 発電機212は膨張機210に接続されている。この発電機212は、膨張機210の一対のスクリュロータのうちの少なくとも一方に接続された回転軸を有している。発電機212は、前記回転軸が前記スクリュロータの回転に伴って回転することにより電力を発生させる。
 凝縮器214は、膨張機210の下流側に設けられており、作動媒体を外部から供給される冷却流体(冷却水等)で冷却することにより当該作動媒体を凝縮(液化)させる。
 レシーバ216は、凝縮器214の下流側に設けられており、凝縮器214から流出した液相の作動媒体を貯留する。図1及び図2に示されるように、レシーバ216は、平面視において略H字状である。具体的に、レシーバ216は、水平面内に配置された第1筒部218及び第2筒部220と、第1筒部218と第2筒部220とを互いに連通させる連通筒部219と、を有している。なお、レシーバ216は、連通筒部219が両筒部218,220の軸方向の端部同士に接続されることにより、平面視において略U字状とされてもよい。第1筒部218には、凝縮器214から流出した液相の作動媒体を当該第1筒部218へ流入させるための流入口216aが設けられている。第1筒部218には、当該第1筒部218から液相の作動媒体を流出させるための流出口216bが設けられている。第2筒部220には、作動媒体の液面を検出する液面センサ221が設けられている。液面センサ221と作動媒体の流入口216aとが連通筒部219を介して離間しているため、流入口216aを通じて第1筒部218内に流入した作動媒体が当該第1筒部218内の液面に衝突したときに生じる当該液面の揺れに起因する液面センサ221の検出値の変動が抑制される。
 ポンプ222は、レシーバ216の下流側(循環流路224のうちレシーバ216の下流側でかつ当該循環流路224と分岐流路226との接続部よりも上流側の部位)に設けられている。ポンプ222は、液相の作動媒体を所定の圧力まで加圧して第1熱交換器202及び第2熱交換器204へと送り出す。ポンプ222は、液相の作動媒体を流入させるための吸込口222aと、油を流入させるための油供給口222bと、を有する。油供給口222bには、油分離器206で作動媒体から分離された油をポンプ222に供給するための給油流路223(図2を参照)が接続されている。ポンプ222としては、インペラをロータとして備える遠心ポンプや、ロータが一対のギアからなるギアポンプ、スクリュポンプ、トロコイドポンプ等が用いられる。
 本実施形態では、図1及び図2に示されるように、熱エネルギー回収部200は、矩形状の第2台板230上に配置されている。なお、図1では、第1台板130と第2台板230とが互いに離間した状態が示されているが、図3に示されるように、これらは実際には互いに当接している。
 次に、第2台板230上における熱エネルギー回収部200の配置について説明する。
 第1熱交換器202は、第2台板230のうち第1台板130と対向する部位に位置する2つの対向角部のうちの一方(図1の右上の角部)に配置されている。平面視において、第1熱交換器202は、その流入口202aが第1圧縮機102の圧縮ガスの吐出口102aを向く姿勢で配置されている。ここで、第1圧縮機102の吐出口102aとは、スクリュ(圧縮体)を収容する圧縮空間から下流側に延びる流路部の先端に位置する開口である。第2圧縮機106の吐出口106aにおいても同様である。
 また、第1熱交換器202の流入口202aの開口方向(開口を含む面に垂直な方向)は、第1圧縮機102のロータ軸の延びる方向と略平行である。第1熱交換器202は、図示略の載置台により第2台板230の上面から上方に離間した位置に配置されている。
 第2熱交換器204は、第2台板230の前記2つの対向角部のうちの他方(図1の右下の角部)に配置されている。平面視において、第2熱交換器204は、その流入口204aが第2圧縮機106の圧縮ガスの吐出口106aを向く姿勢で配置されている。第2熱交換器204の流入口204aの開口方向(開口を含む面に垂直な方向)は第2圧縮機106のロータ軸の延びる方向と略平行である。図2に示されるように、第2熱交換器204は、載置台205により第2台板230の上面から上方に離間した位置に配置されている。
 油分離器206は、第2台板230の前記2つの対向角部の間に配置されている。図2に示されるように、油分離器206は、載置台207により第2台板230の上面から上方に離間した位置に配置されている。
 膨張機210は、第2台板230の4つの角部のうち前記2つの対向角部とは異なる角部(図1の左下の角部)に配置されている。図2に示されるように、膨張機210は、載置台213により第2台板230の上面から上方に離間した位置に配置されている。凝縮器214は、膨張機210に隣接する位置に配置されている。
 レシーバ216は、図2に示されるように、凝縮器214の下方に配置されている。具体的に、レシーバ216の流入口216aは、凝縮器214の流出口214b(液状の作動媒体を流出させるための開口)よりも重力方向における下方に配置されている。これにより、凝縮器214から流出した作動媒体をレシーバ216に効率よく貯留することができる。なお、レシーバ216の流入口216aは、重力方向において凝縮器214の流出口214bの下方に配置されるのであれば、流出口214bと重力方向に重なる位置に配置されてもよく、あるいは、流出口214bの下方に位置するとともに流出口214bと重力方向に重ならないように当該流出口214bから水平方向に離間した位置に配置されてもよい。レシーバ216は、架台217上に載置されることにより第2台板230の上面から上方に離間した位置に配置されている。
 ポンプ222は、レシーバ216の側方に配置されている。図2に示されるように、ポンプ222の吸込口222aは、重力方向において、レシーバ216の流出口216bと同じ高さに配置されている。よって、ポンプ222の吸込口222aが液状の作動媒体で満たされるので、ポンプ222への気体の流入が抑制される。また、レシーバ216のうちポンプ222の吸込口222aよりも重力方向の下方に位置する部分(ポンプ222による作動媒体の吸込が困難な部分)が低減されるので、レシーバ216に貯留される作動媒体の総量を減らすことができる。
 図2に示されるように、ポンプ222は、図示略の載置台により第2台板230から上方に離間する位置で、かつその油供給口222bが下を向く姿勢で配置されており、給油流路223は、ポンプ222の下方に配置された状態で油供給口222bに接続されている。
 熱エネルギー回収部200は、第2台板230に配置された状態において図3に示す第2カバー240により覆われている。なお、図1では、第2カバー240の一部が破断した状態が示されている。
 圧縮装置には、第1台板130及び第2台板230の相対位置を固定する台板固定部材330が設けられる。本実施形態では、台板固定部材330は平板状の固定板と、当該固定板を両台板130,230に締結可能なボルト等の締結具と、を有する。圧縮装置では、熱エネルギー回収部200と各圧縮機102,106とを接続する際に、予め、台板固定部材330により第1台板130と第2台板230とが固定されることにより、各圧縮機102,106の吐出口102a,106aに対する各熱交換器202,204の流入口202a,204aの位置ずれが抑制される。
 第1カバー140及び第2カバー240は、互いの相対位置が確定された状態でカバー固定部材340によって固定される。本実施形態では、カバー固定部材340は、平板状の固定板と、当該固定板を両カバー140,240に締結可能なボルト等の締結具と、を有する。
 図1に示す第1熱交換器202の流入口202aと第1圧縮機102の吐出口102aとの間を接続する配管の少なくとも一部、及び、第1熱交換器202の流出口202bと第1冷却器104の流入口104aとの間を接続する配管の少なくとも一部には、それぞれ可撓性を有するフレキシブルホース300が利用される。フレキシブルホース300は、その長手方向と直交する方向に撓むことが可能である。同様に、第2熱交換器204の流入口204aと第2圧縮機106の吐出口106aとの間を接続する配管の少なくとも一部、及び、第2熱交換器204の流出口204bと第2冷却器108の流入口108aとの間を接続する配管の少なくとも一部にも、それぞれ可撓性を有するフレキシブルホース300が利用される。
 次に、本圧縮装置の動作を説明する。
 まず、第1圧縮機102でガスが圧縮される。このとき、ガスの温度が上昇する。この圧縮ガスは、第1圧縮機102の吐出口102a、フレキシブルホース300及び第1熱交換器202の流入口202aを通じて第1熱交換器202内部へ流入する。そして、前記圧縮ガスは、第1熱交換器202内で作動媒体と熱交換した後(作動媒体を加熱した後)、第1熱交換器202の流出口202b、フレキシブルホース300及び第1冷却器104の流入口104aを通じて第1冷却器104内部へ流入する。
 そして、第1冷却器104で冷却された圧縮ガスは、第2圧縮機106によりさらに圧縮される。第2圧縮機106においても、ガスの温度が上昇する。この圧縮ガスは、第2圧縮機106の吐出口106a、フレキシブルホース300及び第2熱交換器204の流入口204aを通じて第2熱交換器204内部へ流入する。そして、前記圧縮ガスは、第2熱交換器204内で作動媒体と熱交換した後(作動媒体を加熱した後)、第2熱交換器204の流出口204b、フレキシブルホース300及び第2冷却器108の流入口108aを通じて第2冷却器108内部へ流入する。第2冷却器108で冷却された圧縮ガスは、外部に供給される。
 一方、第1熱交換器202及び第2熱交換器204で圧縮ガスと熱交換することによって蒸発した作動媒体は、油分離器206に流入する。油分離器206から流出した作動媒体は膨張機210に流入する。作動媒体が膨張することにより膨張機210が駆動され、発電機212において電力が生成される。生成された電力は、例えば、第1圧縮機102及び第2圧縮機106を駆動するモータ、圧縮装置本体100内のコントローラや電磁弁等の各種制御機器、ギア等に油を供給するためのポンプに供給される。このように、生成された電力は回生電力として圧縮装置内にて消費される。なお、電力の一部を熱エネルギー回収部200自身の機器(ポンプ222や制御機器など)の動力源として利用してもよい。
 膨張機210から流出した作動媒体は、凝縮器214で凝縮し、当該凝縮器214の下方に位置するレシーバ216に流入する。レシーバ216から流出した液相の作動媒体は、ポンプ222に流入し、当該ポンプ222により循環流路224及び分岐流路226を通じて第1熱交換器202及び第2熱交換器204へと送出される。このように、作動媒体が循環流路224及び分岐流路226内を循環することにより、圧縮装置本体100の駆動中、発電機212にて電力の生成が継続される。
 以上説明したように、本実施形態の圧縮装置では、第1熱交換器202が膨張機210よりも第1圧縮機102に近い位置に配置されるので、第1圧縮機102から第1熱交換器202までの距離が短縮される。しかも、第1熱交換器202の流入口202aが第1圧縮機102側を向いているので、第1圧縮機102と第1熱交換器202とを接続する配管を過度に屈曲させることが抑制される。第2熱交換器204側についても同様である。よって、熱エネルギー回収部200による圧縮ガスの有する熱エネルギーの有効回収と各圧縮機102,106から吐出された圧縮ガスに生じる圧力損失の低減との双方を達成することができる。
 第1熱交換器202の流入口202aの開口方向が第1圧縮機102のロータ軸と略平行となる姿勢で前記対向角部に配置されている。よって、第1圧縮機102と第1熱交換器202とを接続する配管を屈曲させることがより低減されるので、圧縮ガスに生じる圧力損失が一層低減される。第2熱交換器204側についても同様である。
 圧縮装置では、圧縮装置本体及び熱エネルギー回収部のそれぞれの部材が密集することから組立作業が煩雑となる可能性がある。これに対し、本実施形態の圧縮装置では、圧縮装置本体との組み立て前に第2台板230上に熱エネルギー回収部200を組み立てることができる、すなわち、ユニット化することができる。その結果、圧縮装置の組立作業を容易に行うことができる。以下の図4においても同様である。
 熱エネルギー回収部200は、圧縮装置本体100が設けられている台板とは異なる台板上に設けられることから、必ずしも、工場等において圧縮装置本体100及び熱エネルギー回収部200を一体に製造する必要がなくなる。このため、例えば、単独で使用される圧縮装置本体100に対して熱エネルギー回収部200を後付けする作業が容易になる。また、圧縮装置本体100に熱エネルギー回収部200を取り付ける際に、カバー固定部材340を用いて第1カバー140及び第2カバー240を容易に固定することができる。
 膨張機210は第2台板230の角部に配置されているので、例えば、第2カバー240の側面に作業用の扉を設けることにより、第2台板230の外から膨張機210に容易にアクセスすることができる。よって、膨張機210のメンテナンス等の作業を容易に行うことができる。さらに、膨張機210が載置台213に載置されることにより膨張機210の高さを確保することができる。その結果、クレーンにより膨張機210を吊り上げることが容易となり、熱エネルギー回収部200内への膨張機210の搬入や搬出の作業が容易となる。
 ポンプ222は、第2台板230から上方に離間するとともに油供給口222bが下を向く姿勢で配置されており、給油流路223は、ポンプ222の下方に配置された状態で油供給口222bに接続されている。よって、熱エネルギー回収部200の水平方向における大きさを抑えることができる。
 圧縮装置本体100と熱エネルギー回収部200とを接続する配管がフレキシブルホース300を含んでいる。よって、第1及び第2熱交換器202,204の流入口202a,204aと第1及び第2圧縮機102,106の吐出口102a,106aとの位置ずれを吸収しつつこれら流入口202a,204aと吐出口102a,106aとを確実に接続することができる。第1及び第2熱交換器202,204と第1及び第2冷却器104,108との間においても同様である。
 図4は圧縮装置の他の例を示す図である。図4では、第2台板230上から熱交換器202,204が省略される。熱エネルギー回収部200では、循環流路224のうち第1熱交換器202が接続されていた部位が第1冷却器104に接続され、第2熱交換器204が接続されていた部位が第2冷却器108に接続される。第1及び第2冷却器104,108内では、作動媒体が流れる流路、及び、図示省略の冷却流体が流れる流路が形成され、作動媒体及び冷却流体により圧縮ガスが冷却される。このように、圧縮装置では、冷却器104,108が熱エネルギー回収部200の熱交換器202,204の役割を兼ねている。
 重力方向において、第1冷却器104の圧縮ガスの流入口104aが第1圧縮機102の圧縮ガスの吐出口102aを向く姿勢で配置されている。同様に、重力方向において、第2冷却器108の圧縮ガスの流入口108aが第2圧縮機106の圧縮ガスの吐出口106aを向く姿勢で配置されている。圧縮装置の他の構造は図1と同様である。
 図4の場合であっても、冷却器104,108が膨張機210よりも第1圧縮機102及び第2圧縮機106よりも近い位置に配置され、かつ、冷却器104,108の圧縮ガスの流入口104a,108aが第1及び第2圧縮機102,106を向くため圧縮ガスに生じる圧力損失を低減することができる。さらに、作動媒体が冷却器104,108において圧縮ガスと熱交換することにより、すなわち、冷却器104,108が熱エネルギー回収部200の熱交換器202,204の役割を兼ねることにより、圧縮ガスの圧力損失をより低減することができる。
 図5は圧縮装置のさらに他の例を示す図である。熱エネルギー回収部200では、循環流路224上において第1熱交換器202及び第2熱交換器204が直列に配置され、第1熱交換器202から流出した作動媒体は第2熱交換器204に流入する。第1熱交換器202及び第2熱交換器204にて加熱された作動媒体は油分離器206及び緊急遮断弁208を介して膨張機210に流入し、膨張機210及び発電機212が駆動される。圧縮装置の他の構造は図1と同様である。図5に示す圧縮装置では、第1熱交換器202及び第2熱交換器204を同じ量の作動媒体が流れることとなるため、並列構造における第1及び第2熱交換器202,204への作動媒体の分配量調整の作業が不要となる。図4の圧縮装置においても、作動媒体の循環流路224上において冷却器104,108が直列とされてもよい。
 図6は圧縮装置のさらに他の例を示す図である。圧縮装置本体100は、圧縮ガスの流路上に第1バイパス流路81と、第1弁部材82と、第2バイパス流路83と、第2弁部材84とを備える。他の構造は図1と同様である。
 第1バイパス流路81は、第1圧縮機102の吐出口102a及び第1熱交換器202の流入口202aの間の流路部分と、第1熱交換器202の流出口202b及び第1冷却器104の流入口104aの間の流路部分と、を繋ぐ。第1弁部材82は2つの弁82a,82bを備える。弁82aは第1バイパス流路81に設けられる。弁82aはノーマルクローズである。弁82bは、第1圧縮機102の吐出口102a及び第1熱交換器202の流入口202aの間の流路のうち当該流路と第1バイパス流路81との接続部よりも下流の部位に位置する。弁82bはノーマルオープンである。圧縮装置の駆動中、第1弁部材82により圧縮ガスの第1熱交換器202への流れが許容され、第1バイパス流路81への流れが制限されている。
 第2バイパス流路83は、第2圧縮機106の吐出口106a及び第2熱交換器204の流入口204aの間の流路部分と、第2熱交換器204の流出口204b及び第2冷却器108の流入口108aの間の流路部分と、を繋ぐ。第2弁部材84は2つの弁84a,84bを備える。弁84aは第2バイパス流路83に設けられる。弁84aはノーマルクローズである。弁84bは、第2圧縮機106の吐出口106a及び第2熱交換器204の流入口204aの間の流路のうち当該流路と第2バイパス流路83との接続部よりも下流の部位に位置する。弁84bはノーマルオープンである。圧縮装置の駆動中、第2弁部材84により圧縮ガスの第2熱交換器204への流れが許容され、第2バイパス流路83への流れが制限されている。
 圧縮装置では、熱エネルギー回収部200に異常が発生したとき、第1弁部材82が切り替えられることにより、第1圧縮機102から吐出された圧縮ガスの第1熱交換器202への流れが制限され、当該圧縮ガスは第1バイパス流路81を通って第1熱交換器202の下流側に位置する第1冷却器104に流入する。同様に、第2弁部材84も切り替えられ、第2圧縮機106から吐出された圧縮ガスの第2熱交換器204への流れが制限され、当該圧縮ガスは第2バイパス流路83を通って第2熱交換器204の下流側に位置する第2冷却器108に流入する。第1熱交換器202及び第2熱交換器204への圧縮ガスの供給が停止されることにより、発電が停止される。
 ここで、熱エネルギー回収部200に異常が発生したか否かは、膨張機210に流入する作動媒体の圧力もしくは温度、膨張機210もしくは発電機212の回転数、発電機212から出力される電力の周波数、発電機212内の温度の少なくとも1つに基づいて判断される。さらに、レシーバ216内の液面が設定値未満となった場合、発電機212に付帯するインバータやコンバータなどの電子機器の故障を示す信号が圧縮装置の制御部にて検知された場合、及び、操作者により非常停止が指示された場合においても、異常が発生したと判断される。
 図6に示す圧縮装置では、第1及び第2バイパス流路81,83が設けられることにより、熱エネルギー回収部200の異常発生時に、熱エネルギー回収部200を速やかに停止させることができ、圧縮装置の点検等を行うことができる。また、熱エネルギー回収部200の駆動を停止させた状態であっても圧縮装置本体100の駆動を継続することが可能となる。
 なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
 図7は熱エネルギー回収部200の他の例を示す図である。熱エネルギー回収部200では、膨張機210及び発電機212が、第2台板230の幅方向(図7における上下方向)の略中央に配置される。ここで、幅方向とは、水平面内において熱エネルギー回収部200及び図1の圧縮装置本体100が配列される方向と直交する方向である。膨張機210及び発電機212の幅方向における両側には、凝縮器214及びレシーバ216、並びに、ポンプ222が配置される。他の構造は図1と同様である。熱エネルギー回収部200では、図2と同様に、膨張機210が載置台213に載置されることから膨張機210の高さが確保され、クレーンにより膨張機210を吊り上げて熱エネルギー回収部200への搬入及び搬出を容易に行うことができる。
 図8はレシーバ216の他の例を示す図である。図8では、作動媒体の流出口216bが第2筒部220に設けられる。液面センサ221は第2筒部220の流出口216bとは反対側に設けられる。この場合であっても、作動媒体が第1筒部218内に流入することにより生じる液面の揺れに起因する液面センサ221の検出値の変動が抑制される。
 上記実施形態では、レシーバ216の各筒部218,220が互いに水平面と平行となる姿勢で配置された例が示されたが、レシーバ216の姿勢は、これに限られない。図9に示すように、レシーバ216は、水平面と直交する面に沿って第1筒部218及び第2筒部220が上下に並ぶように配置されてもよい。この場合、第1筒部218の上部に流入口216aが設けられ、第2筒部220の下部に流出口216bが設けられる。また、液面センサ221は、第2筒部220内に設けられる。この態様では、液状の作動媒体が下方に位置する第2筒部220に貯留され、しかもその第2筒部220に流出口216bが設けられているので、流出口216bからの気体の流出が抑制される。
 上記実施形態では、第1台板130及び第2台板230が台板固定部材330によって固定される例が示されたが、これらの固定方法はこれに限られない。例えば、図10に示すように、第1台板130のうち当該第1台板130と第2台板230とが互いに対向する部位に凹部130aが設けられ、第2台板230に前記凹部130aと嵌合する形状の凸部230aが設けられてもよい。
 図1に示す実施形態では、平面視において第1熱交換器202の流入口202aが第1圧縮機102の圧縮機本体部を向く、すなわち、流入口202aの開口方向に第1圧縮機102の圧縮機本体部が存在するのであれば、必ずしも、流入口202aが第1圧縮機102の吐出口102aを向く必要はない。この場合であっても、第1圧縮機102と第1熱交換器202とを接続する配管を過度に屈曲させることが抑制され、圧縮ガスに生じる圧力損失が低減される。第2熱交換器204と第2圧縮機106の圧縮機本体部との間においても同様である。
 図4に示す実施形態では、重力方向において第1冷却器104の圧縮ガスの流入口104aが第1圧縮機102を向く、すなわち、流入口104aの開口方向に第1圧縮機102が存在するのであれば、必ずしも、流入口104aが第1圧縮機102の吐出口102aを向く必要はない。第1圧縮機102と第1冷却器104とを接続する配管を過度に屈曲させることが抑制される。第2冷却器108と第2圧縮機106との間においても同様である。
 上記実施形態では、ポンプ222の吸込口222aが重力方向において、レシーバ216の流出口216bよりも下方に配置されてもよい。流出口216bが、重力方向において、ポンプ222の吸込口222aと同じ高さ、または、吸込口222aよりも上方に配置されることにより、ポンプ222への気体の流入が抑制される。
 ポンプ222の周囲にスペースが確保されている場合には、油供給口222bがポンプ222の側方に設けられてもよい。また、ポンプ222の各種部品の潤滑にグリースが利用されてもよく、この場合、給油流路223が省略される。
 圧縮装置本体100及び熱エネルギー回収部200が精度良く位置決めされるのであれば、フレキシブルホース300に代えて可撓性を有しない鋼管により圧縮装置本体100及び熱エネルギー回収部200が接続されてもよい。
 上記実施形態では、凝縮器214内部に液相の作動媒体を貯留する部位が設けられる場合にはレシーバ216は省略されてもよい。膨張機210の各種部品の潤滑等に油を利用しない場合、具体的には、膨張機210がオイルフリータイプとされ、軸受に磁気軸受が利用される場合などには油分離器206は省略されてよい。なお、オイルフリータイプの膨張機であっても軸受等の潤滑に油が利用される場合には、油ポンプ、油タンク及びクーラなどを有するオイル供給システムが別途設けられる。既述のように、第1及び第2冷却器104,108が第1及び第2熱交換器202,204の役割を兼ねる場合には第2台板230上から熱交換器を省略することができる。このように、圧縮装置では、第2台板230上に少なくとも膨張機210、動力回収部212、凝縮器214及びポンプ222が設けられることにより、圧縮ガスからの熱エネルギーを回収するシステムを構成することが可能とされる。
 図6に示す圧縮装置では、第1弁部材82及び第2弁部材84は1つの切替弁にて形成されてもよい。熱エネルギー回収部200では、動力回収部として発電機以外の駆動機器が用いられてもよい。圧縮ガスの圧力損失を低減するための手法は、1つの圧縮機のみを有する圧縮装置に適用されてもよく、3以上の圧縮機を有する圧縮装置に適用されてもよい。
 ここで、上記実施形態について概説する。
 本発明の一局面に従う圧縮装置は、ガスを圧縮する圧縮機と、前記圧縮機から吐出された圧縮ガスの熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収部と、を備え、前記熱エネルギー回収部が、前記圧縮ガスを流入させる流入口を有するとともに当該圧縮ガスの熱により作動媒体を加熱する熱交換器と、前記熱交換器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、前記膨張機に接続された動力回収部と、前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、前記凝縮器から流出した作動媒体を前記熱交換器へと送るポンプと、を備え、前記熱交換器は、前記膨張機よりも前記圧縮機に近い位置でかつ前記流入口が前記圧縮機側を向く姿勢で配置されている。
 本圧縮装置では、熱交換器が膨張機よりも圧縮機に近い位置に配置されるので、圧縮機から熱交換器までの距離が短縮される。しかも、熱交換器の圧縮ガスの流入口が圧縮機側を向いているので、圧縮機と熱交換器とを接続する配管の屈曲も抑制される。よって、熱エネルギー回収部による圧縮ガスの有する熱エネルギーの有効回収と圧縮ガスに生じる圧力損失の低減との双方を達成することができる。
 この場合において、前記圧縮機が配置される第1台板と、前記熱エネルギー回収部のうち、少なくとも前記膨張機、前記動力回収部、前記凝縮器、及び、前記ポンプが配置される第2台板と、をさらに備えることが好ましい。
 圧縮装置では、圧縮ガスの圧力損失を抑制するために熱交換器が圧縮機に近いことが好ましい。しかし、圧縮機の周辺には各種部材が密集していることから、熱交換器を圧縮機に近づけようとすると、圧縮装置の組み立て時に、熱エネルギー回収部の各種部材と圧縮機の周辺の部材とが互いに干渉してしまう虞がある。そこで、この態様では、部材の相対位置が決まった状態で熱エネルギー回収部が第2台板上に組み立てられる。すなわち、熱エネルギー回収部がユニット化される。その結果、圧縮装置の組み立て時に、熱エネルギー回収部の部材と圧縮機の周辺の部材との干渉を避けつつ熱交換器を圧縮機へ近づけることができる。
 具体的に、前記第2台板が略矩形状であり、前記膨張機は、前記第2台板の角部に配置されていることが好ましい。
 このようにすれば、第2台板の外から膨張機にアクセスしやすくなるので、膨張機のメンテナンスが容易となる。
 また、本圧縮装置において、前記第2台板上に前記膨張機が載置される載置台をさらに備えることが好ましい。
 膨張機が載置台に載置されることから、膨張機の高さが確保され、膨張機のメンテナンスや熱エネルギー回収部への取り付けなどの各種作業が容易となる。また、クレーンにより膨張機を吊り上げることが容易となり、熱エネルギー回収部内への膨張機の搬入や搬出の作業が容易となる。
 また、本圧縮装置において、前記第2台板と前記第1台板との相対位置を固定する台板固定部材をさらに備えることが好ましい。
 この態様では、第1台板と第2台板との位置ずれに起因する熱交換器の流入口と圧縮機の吐出口との位置ずれが抑制される。
 また、本圧縮装置において、前記熱エネルギー回収部は、前記ポンプに油を供給する給油流路をさらに備え、前記ポンプは、前記給油流路に接続される油供給口を有し、前記ポンプは、前記第2台板から上方に離間するとともに前記油供給口が下を向く姿勢で配置されており、前記給油流路は、前記ポンプの下方に配置された状態で前記油供給口に接続されていることが好ましい。
 この態様では、熱エネルギー回収部の水平方向における大きさを抑えることができる。
 また、本圧縮装置において、前記圧縮機を覆う第1カバーと、前記熱エネルギー回収部を覆う第2カバーと、前記第2カバーと前記第1カバーとの相対位置を固定するカバー固定部材と、をさらに備えることが好ましい。
 カバー固定部材が設けられることにより、単独で使用される圧縮機に熱エネルギー回収部を後付けにて取り付ける際に、圧縮機及び熱エネルギー回収部への第1及び第2カバーの取り付けが容易となる。
 また、本圧縮装置において、前記熱交換器の流入口と前記圧縮機の吐出口とを接続する配管をさらに備え、この配管が可撓性を有するフレキシブルホースを含むことが好ましい。
 この態様では、熱交換器の流入口と圧縮機の吐出口との位置ずれを吸収しつつ流入口と吐出口とを接続することができる。
 また、本圧縮装置において、前記熱エネルギー回収部は、前記凝縮器から流出した作動媒体を貯留するレシーバをさらに備え、前記レシーバは、前記作動媒体を流出させるための流出口を有し、前記ポンプは、前記作動媒体を吸い込む吸込口を有し、前記レシーバの前記流出口は、重力方向において、前記ポンプの前記吸込口と同じ高さ、または、前記吸込口よりも上方に配置されていることが好ましい。
 この態様では、ポンプの吸込口が液状の作動媒体で満たされるので、ポンプへの気体の流入が抑制される。また、レシーバのうちポンプの吸込口よりも下方に位置する部分(ポンプによる作動媒体の吸込が困難な部分)が低減されるので、レシーバに貯留される作動媒体の総量を減らすことができる。
 この場合において、前記レシーバは、前記作動媒体を流入させるための流入口を有し、前記凝縮器は、前記作動媒体を流出させるための流出口を有し、前記レシーバの前記流入口は、前記凝縮器の前記流出口よりも重力方向における下方に位置していることが好ましい。
 この態様では、凝縮器から流出した作動媒体をレシーバに効率よく貯留することができる。
 また、本圧縮装置において、前記レシーバが、水平面内に配置されるとともに互いに連通する形状を有する2つの筒部を有し、前記2つの筒部のうち一方の筒部は、当該筒部へ前記凝縮器から流出した前記作動媒体を流入させるための流入口を有し、前記2つの筒部のうち他方の筒部には、前記作動媒体の液面を検出する液面センサが設けられてもよい。
 この態様では、液面センサの設けられる位置が作動媒体の流入口の位置から離れるため、流入口を通じて一方の筒部内に流入した作動媒体が当該一方の筒部内の液面に衝突したときに生じる当該液面の揺れに起因する液面センサの検出値の変動が抑制される。
 あるいは、前記レシーバが、上下方向に互いに離間するように配置されるとともに互いに連通する形状を有する2つの筒部を有し、前記2つの筒部のうち上方に位置する筒部は、当該筒部へ前記凝縮器から流出した前記作動媒体を流入させるための流入口を有し、前記2つの筒部のうち下方に位置する筒部は、前記流出口を有してもよい。
 この態様では、液状の作動媒体が下方に位置する筒部に貯留され、しかもその筒部に流出口が設けられているので、流出口からの気体の流出が抑制される。
 また、本圧縮装置において、前記圧縮機が圧縮体を駆動する回転軸を有し、前記熱交換器は、当該熱交換器の流入口の開口方向が前記回転軸の軸方向と略平行となる姿勢で配置されていることが好ましい。
 このようにすれば、圧縮機と熱交換器とを接続する配管の屈曲がより低減されるので、圧縮ガスに生じる圧力損失が一層低減される。
 また、本圧縮装置において、前記圧縮ガスが流れる流路が、前記熱交換器をバイパスするバイパス流路を備え、前記熱エネルギー回収部の異常時に、前記熱交換器へ向かう前記圧縮ガスの流れを制限するとともに、前記圧縮ガスを前記バイパス流路を通って前記熱交換器よりも下流へと流すことが好ましい。
 熱エネルギー回収部の異常時に動力回収部の駆動を速やかに停止させることができ、圧縮装置の点検等を行うことができる。また、熱エネルギー回収部が停止した状態であっても圧縮機の駆動を継続することが可能となる。
 また、本圧縮装置において、前記圧縮機とは別の圧縮機であって前記熱交換器から流出した前記圧縮ガスをさらに圧縮する他の圧縮機と、前記他の圧縮機から吐出された圧縮ガスを流入させる他の流入口を有するとともに当該圧縮ガスの熱により前記作動媒体を加熱する他の熱交換器と、をさらに備え、前記他の熱交換器は、前記膨張機よりも前記他の圧縮機に近い位置でかつ前記他の流入口が前記他の圧縮機側を向く姿勢で配置されていることが好ましい。
 この態様では、圧縮ガスに生じる圧力損失を有効に低減しつつ、熱エネルギー回収部によって圧縮ガスの有する熱エネルギーをより一層回収することができる。
 

Claims (15)

  1.  ガスを圧縮する圧縮機と、
     前記圧縮機から吐出された圧縮ガスの熱エネルギーを回収する熱エネルギー回収部と、
    を備え、
     前記熱エネルギー回収部が、
     前記圧縮ガスを流入させる流入口を有するとともに当該圧縮ガスの熱により作動媒体を加熱する熱交換器と、
     前記熱交換器から流出した作動媒体を膨張させる膨張機と、
     前記膨張機に接続された動力回収部と、
     前記膨張機から流出した作動媒体を凝縮させる凝縮器と、
     前記凝縮器から流出した作動媒体を前記熱交換器へと送るポンプと、
    を備え、
     前記熱交換器は、前記膨張機よりも前記圧縮機に近い位置でかつ前記流入口が前記圧縮機側を向く姿勢で配置されている、圧縮装置。
  2.  請求項1に記載の圧縮装置において、
     前記圧縮機が配置される第1台板と、
     前記熱エネルギー回収部のうち、少なくとも前記膨張機、前記動力回収部、前記凝縮器、及び、前記ポンプが配置される第2台板と、
    をさらに備える、圧縮装置。
  3.  請求項2に記載の圧縮装置において、
     前記第2台板が略矩形状であり、
     前記膨張機は、前記第2台板の角部に配置されている、圧縮装置。
  4.  請求項2または3に記載の圧縮装置において、
     前記第2台板上に前記膨張機が載置される載置台をさらに備える、圧縮装置。
  5.  請求項2または3に記載の圧縮装置において、
     前記第2台板と前記第1台板との相対位置を固定する台板固定部材をさらに備える、圧縮装置。
  6.  請求項2または3に記載の圧縮装置において、
     前記熱エネルギー回収部は、前記ポンプに油を供給する給油流路をさらに備え、
     前記ポンプは、前記給油流路に接続される油供給口を有し、
     前記ポンプは、前記第2台板から上方に離間するとともに前記油供給口が下を向く姿勢で配置されており、
     前記給油流路は、前記ポンプの下方に配置された状態で前記油供給口に接続されている、圧縮装置。
  7.  請求項2または3に記載の圧縮装置において、
     前記圧縮機を覆う第1カバーと、
     前記熱エネルギー回収部を覆う第2カバーと、
     前記第2カバーと前記第1カバーとの相対位置を固定するカバー固定部材と、
    をさらに備える、圧縮装置。
  8.  請求項1に記載の圧縮装置において、
     前記熱交換器の流入口と前記圧縮機の吐出口とを接続する配管をさらに備え、この配管が可撓性を有するフレキシブルホースを含む、圧縮装置。
  9.  請求項1に記載の圧縮装置において、
     前記熱エネルギー回収部は、前記凝縮器から流出した作動媒体を貯留するレシーバをさらに備え、
     前記レシーバは、前記作動媒体を流出させるための流出口を有し、
     前記ポンプは、前記作動媒体を吸い込む吸込口を有し、
     前記レシーバの前記流出口は、重力方向において、前記ポンプの前記吸込口と同じ高さ、または、前記吸込口よりも上方に配置されている、圧縮装置。
  10.  請求項9に記載の圧縮装置において、
     前記レシーバは、前記作動媒体を流入させるための流入口を有し、
     前記凝縮器は、前記作動媒体を流出させるための流出口を有し、
     前記レシーバの前記流入口は、前記凝縮器の前記流出口よりも重力方向における下方に位置している、圧縮装置。
  11.  請求項9又は10に記載の圧縮装置において、
     前記レシーバが、水平面内に配置されるとともに互いに連通する形状を有する2つの筒部を有し、
     前記2つの筒部のうち一方の筒部は、当該筒部へ前記凝縮器から流出した前記作動媒体を流入させるための流入口を有し、
     前記2つの筒部のうち他方の筒部には、前記作動媒体の液面を検出する液面センサが設けられる、圧縮装置。
  12.  請求項9又は10に記載の圧縮装置において、
     前記レシーバが、上下方向に互いに離間するように配置されるとともに互いに連通する形状を有する2つの筒部を有し、
     前記2つの筒部のうち上方に位置する筒部は、当該筒部へ前記凝縮器から流出した前記作動媒体を流入させるための流入口を有し、
     前記2つの筒部のうち下方に位置する筒部は、前記流出口を有する、圧縮装置。
  13.  請求項1に記載の圧縮装置において、
     前記圧縮機が圧縮体を駆動する回転軸を有し、
     前記熱交換器は、当該熱交換器の流入口の開口方向が前記回転軸の軸方向と略平行となる姿勢で配置されている、圧縮装置。
  14.  請求項1に記載の圧縮装置において、
     前記圧縮ガスが流れる流路が、前記熱交換器をバイパスするバイパス流路を備え、
     前記熱エネルギー回収部の異常時に、前記熱交換器へ向かう前記圧縮ガスの流れを制限するとともに、前記圧縮ガスを前記バイパス流路を通って前記熱交換器よりも下流へと流す、圧縮装置。
  15.  請求項1に記載の圧縮装置において、
     前記圧縮機とは別の圧縮機であって前記熱交換器から流出した前記圧縮ガスをさらに圧縮する他の圧縮機と、
     前記他の圧縮機から吐出された圧縮ガスを流入させる他の流入口を有するとともに当該圧縮ガスの熱により前記作動媒体を加熱する他の熱交換器と、
    をさらに備え、
     前記他の熱交換器は、前記膨張機よりも前記他の圧縮機に近い位置でかつ前記他の流入口が前記他の圧縮機側を向く姿勢で配置されている、圧縮装置。
     
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