特開 2023-177464 圧縮機ユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023177464

(43)【公開日】2023-12-14

(54)【発明の名称】圧縮機ユニット

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/00 20060101AFI20231207BHJP

【ＦＩ】

F17C13/00 302A

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022090152

(22)【出願日】2022-06-02

(71)【出願人】

【識別番号】000001199

【氏名又は名称】株式会社神戸製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100137143

【弁理士】

【氏名又は名称】玉串 幸久

(72)【発明者】

【氏名】名倉 見治

(72)【発明者】

【氏名】久保 賢司

【テーマコード（参考）】

3E172

【Ｆターム（参考）】

3E172AA03

3E172AA06

3E172AB01

3E172BA06

3E172BD02

3E172BD05

3E172DA90

3E172HA05

3E172HA08

3E172HA14

3E172JA09

3E172KA03

3E172KA19

3E172KA22

3E172KA23

(57)【要約】

【課題】圧縮部に吸入されるボイルオフガスである水素ガスの温度を適切に管理する。
【解決手段】圧縮機ユニット１０は、水素ガスを圧縮するレシプロ式の圧縮機構によって構成された圧縮部１２と、クーラ１４と、プレヒータ１６と、スピルバック部３３と、調整手段３１と、制御部３９ａと、を備える。吸込流路２１は、プレヒータ１６を経由する第１経路部２９ａ及びプレヒータ１６を経由しない第２経路部２９ｃを有する。調整手段３１は、第１経路部２９ａを流通する水素ガスの流量を調整するとともに第２経路部２９ｃを流通する水素ガスの流量を調整する。制御部３９ａは、圧縮部１２の吸込温度が予め定められた温度範囲内になるように調整手段３１を制御する。前記予め定められた温度範囲は、空気の液化温度に基づく基準温度よりも高い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体水素貯槽からボイルオフガスである水素ガスを回収し、その少なくとも一部をエンジン、発電設備又はボイラの少なくとも一つを含む需要先に供給する圧縮機ユニットであって、
吸込流路を流れた前記水素ガスを圧縮するとともに圧縮されたガスを吐出流路に吐出するレシプロ式の圧縮機構によって構成された圧縮部と、
前記吐出流路に吐出された水素ガスを冷却する水冷式又は空冷式のクーラと、
前記圧縮部に吸入される前の水素ガスと、前記圧縮部から吐出された後の水素ガスであって前記クーラに向かって流れる水素ガスとを熱交換可能なプレヒータと、
前記圧縮部から吐出された後の水素ガスを前記吸込流路における前記プレヒータよりも下流側又は上流側の部分に戻すスピルバック流路を含むスピルバック部と、
前記吸込流路において、前記スピルバック流路の接続部と前記圧縮部との間に配置される温度センサと、を備え、
前記吐出流路または前記吸込流路が、水素ガスの流れ方向に沿って二股に分かれた後互いに合流する第１経路部及び第２経路部を有し、前記第１経路部が前記プレヒータを経由する一方で、前記第２経路部が前記プレヒータを経由しておらず、
前記圧縮機ユニットはさらに、
前記第１経路部を流通する水素ガスの流量を調整するとともに前記第２経路部を流通する水素ガスの流量を調整する調整手段と、
前記温度センサによって取得された吸込温度を参照し、前記吸込温度が予め定められた温度範囲内になるように、前記調整手段を制御する制御部と、
を備え、
前記予め定められた温度範囲は空気の液化温度に基づく基準温度よりも高い、圧縮機ユニット。

【請求項2】

液体水素貯槽から０℃未満の可燃性のボイルオフガスである水素ガスを回収し、その少なくとも一部をエンジン、発電設備又はボイラの少なくとも一つを含む需要先に供給する圧縮機ユニットであって、
吸込流路を流れた前記水素ガスを圧縮するとともに圧縮されたガスを吐出流路に吐出するレシプロ式の圧縮機構によって構成された圧縮部と、
前記吐出流路に吐出された水素ガスを冷却する水冷式又は空冷式のクーラと、
前記圧縮部に吸入される前の水素ガスと、前記圧縮部から吐出された後の水素ガスであって前記クーラに向かって流れる水素ガスとを熱交換可能なプレヒータと、
前記吐出流路において、前記プレヒータと前記圧縮部との間に配置される温度センサと、
前記圧縮部から吐出された後の水素ガスを前記吸込流路における前記プレヒータよりも下流側又は上流側の部分に戻すスピルバック部と、を備え、
前記吐出流路または前記吸込流路が、水素ガスの流れ方向に沿って二股に分かれ後互いに合流する第１経路部及び第２経路部を有し、前記第１経路部が前記プレヒータを経由する一方で、前記第２経路部が前記プレヒータを経由しておらず、
前記圧縮機ユニットはさらに、
前記第１経路部を流通する水素ガスの流量を調整するとともに、前記第２経路部を流通する水素ガスの流量を調整する調整手段と、
前記温度センサによって取得された吐出温度に基づき、前記圧縮部の吸込温度を推定する計算部と、
前記推定された吸込温度が予め定められた温度範囲内になるように前記調整手段を制御する制御部と、
を備え、
前記予め定められた温度範囲は空気の液化温度に基づく基準温度よりも高い、圧縮機ユニット。

【請求項3】

前記調整手段が、前記第１経路部と前記第２経路部との分岐点上に設けられた三方弁によって構成されている、請求項１または２に記載の圧縮機ユニット。

【請求項4】

前記調整手段が、前記第１経路部に設けられた開度調整が可能な弁と、前記第２経路部に設けられた開度調整が可能な弁と、によって構成されている、請求項１または２に記載の圧縮機ユニット。

【請求項5】

前記調整手段が、前記第１経路部に設けられた開度調整可能な弁と、前記第２経路部に設けられ、水素ガスの流量を抑制するための絞り部と、によって構成される、請求項１または２に記載の圧縮機ユニット。

【請求項6】

前記制御部は、前記吸込温度を参照し、前記吸込温度が予め定められた上限温度以上のときに前記第１経路部での水素ガスの流通を停止するように前記調整手段を制御するとともに、前記吸込温度が前記上限温度未満のときに前記吸込温度が予め定められた前記温度範囲内になるように、前記調整手段を制御する、請求項１または２に記載の圧縮機ユニット。

【請求項7】

前記吸込流路が、外気からの入熱を抑制するための断熱材を備える、請求項１または２に記載の圧縮機ユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧縮機ユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、液化天然ガス（ＬＮＧ）、液体水素（ＬＨ２）などの低温のボイルオフガス（ＢＯＧ）を圧縮機によって回収してエンジン等の需要先に供給することが行われている。特にＬＨ２から発生したボイルオフガスは非常に低温である。このため、圧縮機がそのままボイルオフガスを吸入する構成を採用すると、極低温に適した材料を選択する必要があったり、熱変形量を考慮した設計条件を採用したり、厳重な断熱処理を実施したりする必要がある等の制約がかかる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１７２８７０号公報

【特許文献2】特開２００１－６５７９５号公報

【特許文献3】特開平３－９２７００号公報

【特許文献4】特開２０１９－２７５９０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、特許文献１では次のような問題が指摘されている。「近年、新たなエネルギ源として、水素が注目されている。エネルギ源として水素を利用する場合にも、天然ガスのように、貯蔵及び輸送時には、液化した状態とすることが想定されている。しかし、水素は、液化温度が空気の液化温度よりも低いという特性を有する。そのため、天然ガス等を対象とした往復動圧縮機といった設備をそのまま水素に適用すると、極低温の液体水素に起因する不具合が生じる可能性がある。例えば、液体水素が供給される装置の周辺に液化空気を生じさせてしまう。」

【0005】

すなわち特許文献１では、極低温の液体水素に起因する不具合を防止するという課題が検討されている。また、極低温の流体が供給される装置には、配管など高性能な断熱が施工しやすいもの（例えば真空領域を設けたもの）もあるが、運転中の振動を伴う動機械や、点検開口部を通して定期的なメンテナンスを必要とする設備（例えば往復動圧縮機など）等のように、高性能な断熱が非常に難しいものもあるという課題もある。

【0006】

下記特許文献２～４に開示されているように、圧縮機に吸入される前のボイルオフガスを加熱可能な熱交換器を設けることが知られている。一方、過度に吸込ガスを加熱すると、ガス体積の膨張により、圧縮動力が大きくなるとともに動力（エネルギー）のロスとなるため、適切な範囲で吸込み温度をコントロールすることが求められている。

【0007】

特許文献２に開示された圧縮機ユニットでは、図１２に示すように、圧縮部１０２から吐出されたボイルオフガスによって圧縮部１０２に吸入される前のボイルオフガスを加熱する熱交換器１０４が設けられている。この圧縮機ユニットでは、ガス処理量に応じて熱交換器１０４を流れる流量を変えることは可能である。しかしながら、タンク１００から導出されたボイルオフガスの全量が熱交換器１０４に流入する構成となっているので、ガス処理量に応じて流量を変えることができるだけであり、圧縮部１０２に吸入されるガス温度が所定温度になるように、熱交換器１０４を流れる流量を調整することはできない。

【0008】

これに対し、特許文献３に開示された圧縮機ユニットでは、図１３に示すように、熱交換器１１２をバイパスするバイパス管１１４が設けられている。このバイパス管１１４に弁１１４ａが設けられ、バイパス管１１４の弁１１４ａの開閉制御を行うことにより、熱交換器１１２を通過するガス量を調整することが可能となっている。このため、弁１１４ａの開閉制御により、圧縮部１１６に吸入されるボイルオフガスの温度を調整できるかもしれない。しかしながら、特許文献３の圧縮機ユニットでは、たとえ弁１１４ａが全開にある状態でも、弁１１４ａ自体の圧損によって熱交換器１１２にもボイルオフガスが流入してしまうことがある。このため、圧縮部１１６に吸入されるガス温度を適正範囲に収まるように制御することは困難である。

【0009】

なお特許文献４にも、図１４に示すように、圧縮部１２１に吸入される前のボイルオフガスと圧縮部１２１から吐出された後のボイルオフガスとを熱交換させる熱交換器１２３が示されている。しかし、この熱交換器１２３は圧縮部１２１で圧縮された後のボイルオフガスを再液化するためのものであるため、圧縮部１２１の下流に配置されたクーラ１２５によって冷却されたボイルオフガスが熱交換器１２３に導入される。したがって、引用文献３では、圧縮部１２１に吸入される蒸発ガスを十分に加温するという観点では不利である。しかも、特許文献４では、特許文献３のように、圧縮部１２１に吸入されるガスの温度が高くなり過ぎることが起こり難いため、圧縮部１２１に吸入されるボイルオフガスの温度を調整することを考慮していない。

【0010】

そこで、本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧縮機ユニットにおいてレシプロ式の圧縮部に吸入されるボイルオフガスである水素ガスの温度を適切に管理することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一局面に係る圧縮機ユニットは、液体水素貯槽からボイルオフガスである水素ガスを回収し、その少なくとも一部をエンジン、発電設備又はボイラの少なくとも一つを含む需要先に供給する圧縮機ユニットであって、吸込流路を流れた前記水素ガスを圧縮するとともに圧縮されたガスを吐出流路に吐出するレシプロ式の圧縮機構によって構成された圧縮部と、前記吐出流路に吐出された水素ガスを冷却する水冷式又は空冷式のクーラと、前記圧縮部に吸入される前の水素ガスと前記圧縮部から吐出された後の水素ガスであって前記クーラに向かって流れる水素ガスとを熱交換可能なプレヒータと、前記圧縮部から吐出された後の水素ガスを前記吸込流路における前記プレヒータよりも下流側又は上流側の部分に戻すスピルバック流路を含むスピルバック部と、前記吸込流路において、前記スピルバック流路の接続部と前記圧縮部との間に配置される温度センサと、を備える。前記吐出流路または前記吸込流路は、水素ガスの流れ方向に沿って二股に分かれた後互いに合流する第１経路部及び第２経路部を有し、前記第１経路部が前記プレヒータを経由する一方で、前記第２経路部が前記プレヒータを経由していない。前記圧縮機ユニットはさらに、前記第１経路部を流通する水素ガスの流量を調整するとともに前記第２経路部を流通する水素ガスの流量を調整する調整手段と、前記温度センサによって取得された吸込温度を参照し、前記吸込温度が予め定められた温度範囲内になるように、前記調整手段を制御する制御部と、を備える。前記予め定められた温度範囲は空気の液化温度に基づく基準温度よりも高い。

【0012】

この圧縮機ユニットでは、調整手段によって、プレヒータを経由する水素ガスの流量とプレヒータを経由しない水素ガスの流量とを調整する。さらに、圧縮部に吸入される水素ガスの温度が所定温度範囲に収まるように調整手段が制御される。したがって、圧縮部の吸込温度を適切に管理することができる。加えて、クーラに流入する前の水素ガス（吐出ガス）の熱を利用することにより、吸込温度を適切に加温することができる。さらに、吸込流路に対するスピルバック流路の接続部が温度センサよりも上流に位置するため、スピルバック部によって吸込流路に戻された水素ガスにより温度センサの検出ガス温度が変化した場合においても、圧縮部に吸入される水素ガスの温度を適切な範囲に収めることができる。しかも、圧縮部に吸入される水素ガスの温度範囲を所定の基準温度よりも高くすることができるため、支燃性ガスである酸素の液化が発生することを回避できる。

【0013】

本発明の他の一局面に係る圧縮機ユニットは、液体水素貯槽から０℃未満の可燃性のボイルオフガスである水素ガスを回収し、その少なくとも一部をエンジン、発電設備又はボイラの少なくとも一つを含む需要先に供給する圧縮機ユニットであって、吸込流路を流れた前記水素ガスを圧縮するとともに圧縮されたガスを吐出流路に吐出するレシプロ式の圧縮機構によって構成された圧縮部と、前記吐出流路に吐出された水素ガスを冷却する水冷式又は空冷式のクーラと、前記圧縮部に吸入される前の水素ガスと前記圧縮部から吐出された後の水素ガスであって前記クーラに向かって流れる水素ガスとを熱交換可能なプレヒータと、前記吐出流路において、前記プレヒータと前記圧縮部との間に配置される温度センサと、前記圧縮部から吐出された後の水素ガスを前記吸込流路における前記プレヒータよりも下流側又は上流側の部分に戻すスピルバック部と、を備える。前記吐出流路または前記吸込流路は、水素ガスの流れ方向に沿って二股に分かれ後互いに合流する第１経路部及び第２経路部を有し、前記第１経路部が前記プレヒータを経由する一方で、前記第２経路部が前記プレヒータを経由していない。前記圧縮機ユニットはさらに、前記第１経路部を流通する水素ガスの流量を調整するとともに、前記第２経路部を流通する水素ガスの流量を調整する調整手段と、前記温度センサによって取得された吐出温度に基づき、前記圧縮部の吸込温度を推定する計算部と、前記推定された吸込温度が予め定められた温度範囲内になるように前記調整手段を制御する制御部と、を備える。前記予め定められた温度範囲は空気の液化温度に基づく基準温度よりも高い。

【0014】

この圧縮機ユニットでは、調整手段によって、プレヒータを経由する水素ガスの流量とプレヒータを経由しない水素ガスの流量とを調整する。さらに、圧縮部に吸入される水素ガスの温度が所定温度範囲に収まるように調整手段が制御される。したがって、圧縮部の吸込温度を適切に管理することができる。加えて、クーラに流入する前の水素ガス（吐出ガス）の熱を利用することにより、吸込温度を適切に加温することができる。しかも、圧縮部に吸入される水素ガスの温度範囲を所定の基準温度よりも高くすることができるため、支燃性ガスである酸素の液化が発生することを回避できる。

【0015】

前記調整手段は、前記第１経路部と前記第２経路部との分岐点上に設けられた三方弁によって構成されていてもよい。この態様では、１つの弁でプレヒータに向かう水素ガスの流量とプレヒータを経由しない水素ガスの流量をそれぞれ調整することができ、構成の簡素化に資する。

【0016】

前記調整手段は、前記第１経路部に設けられた開度調整が可能な弁と、前記第２経路部に設けられた開度調整が可能な弁と、によって構成されていてもよい。

【0017】

前記調整手段は、前記第１経路部に設けられた開度調整可能な弁と、前記第２経路部に設けられ、水素ガスの流量を抑制するための絞り部と、によって構成されていてもよい。

【0018】

前記制御部は、前記吸込温度を参照し、前記吸込温度が予め定められた上限温度以上のときに前記第１経路部での水素ガスの流通を停止するように前記調整手段を制御するとともに、前記吸込温度が前記上限温度未満のときに前記吸込温度が予め定められた前記温度範囲内になるように、前記調整手段を制御してもよい。この態様では、吸込温度が予め定められた上限温度以上のときにプレヒータでの水素ガスの流通を停止するため、圧縮部に吸入される水素ガスの温度が高くなり過ぎないようにすることができる。

【0019】

前記吸込流路は、外気からの入熱を抑制するための断熱材を備えてもよい。この態様では、吸込流路において意図しない入熱を抑制することにより、吸込温度制御をより適切にすることができる。

【発明の効果】

【0020】

以上説明したように、本発明によれば、圧縮機ユニットにおいてレシプロ式の圧縮部に吸入されるボイルオフガスである水素ガスの温度を適切に管理することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態に係る圧縮機ユニットの構成を概略的に示す図である。

【図2】第１実施形態に係る圧縮機ユニットの構成を概略的に示す図である。

【図3】第１実施形態の変形例に係る圧縮機ユニットの構成を概略的に示す図である。

【図4】第１実施形態に係る圧縮機ユニットにおける制御部の制御動作を説明するための図である。

【図5】第１実施形態の変形例に係る圧縮機ユニットの構成を概略的に示す図である。

【図6】第１実施形態の変形例に係る圧縮機ユニットにおける制御部の制御動作を説明するための図である。

【図7】第１実施形態の変形例に係る圧縮機ユニットの構成を概略的に示す図である。

【図8】第２実施形態に係る圧縮機ユニットの構成を概略的に示す図である。

【図9】第３実施形態に係る圧縮機ユニットの構成を概略的に示す図である。

【図10】第４実施形態に係る圧縮機ユニットの構成を概略的に示す図である。

【図11】第５実施形態に係る圧縮機ユニットの構成を概略的に示す図である。

【図12】従来の圧縮機ユニットを概略的に示す図である。

【図13】従来の圧縮機ユニットを概略的に示す図である。

【図14】従来の圧縮機ユニットを概略的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

（第１実施形態）
本実施形態に係る圧縮機ユニットは、液体水素貯槽からボイルオフガスである水素ガスを回収し、回収した水素ガスを圧縮して需要先に供給するように構成されている。水素ガスであるボイルオフガスは約－２５０℃である。需要先としては発電設備、ボイラ、船舶等のエンジン等が挙げられる。

【0024】

図１に示すように、圧縮機ユニット１０は、水素ガスを圧縮するための圧縮部１２と、圧縮部１２で圧縮された水素ガスを冷却するクーラ１４と、圧縮部１２に吸入される前の水素ガスを加熱するプレヒータ１６と、を備えている。

【0025】

圧縮部１２は、吸込流路２１を介して液体水素貯槽２３に接続される。したがって、液体水素貯槽２３内で発生した液化ガスのボイルオフガスは吸込流路２１を通して圧縮部１２に吸入される。圧縮部１２は、レシプロ式の圧縮機構によって構成されている。すなわち、図２に示すように、圧縮部１２は、シリンダ部２１１と、ピストン２１２と、ピストンロッド２１３と、一対の吸込弁２１４と、一対の吐出弁２１５とを有している。ピストン２１２及びピストンロッド２１３は図略のクランク機構に接続される。シリンダ部２１１内でピストン２１２が往復移動することにより、圧縮室内で水素ガスが圧縮される。図２では、ダブルアクティング構造の圧縮部１２を示しているが、圧縮部１２は、シングルアクティング構造が採用されてもよい。

【0026】

なお、図１では便宜上圧縮部１２を１つの台形で示しているが、圧縮部１２は必ずしも１段式である必要はなく、複数の圧縮段により構成されていてもよい。すなわち、圧縮部１２は、直列に接続された複数のシリンダ部２１１内においてそれぞれピストン２１２により水素ガスが順次圧縮されて昇圧される構成とされてもよい。他の実施形態においても同様である。

【0027】

吸込流路２１は、外気からの入熱を抑制するための断熱材２６を備えている。なお、断熱材２６を省略してもよい。また、吐出流路２５にも断熱材（図示省略）が設けられていてもよい。

【0028】

クーラ１４は吐出流路２５に配置されている。クーラ１４は、水冷式であってもよく、空冷式であってもよい。クーラ１４によって冷却された水素ガスは需要先２８に送られる。

【0029】

プレヒータ１６は、圧縮部１２に吸入される前の水素ガスと、圧縮部１２から吐出された後の水素ガスとを熱交換させて、圧縮部１２に吸入される前の水素ガスを加熱するように構成されている。プレヒータ１６は、吐出流路２５おけるクーラ１４よりも上流側の部位に接続されている。プレヒータ１６では、クーラ１４に向かって流れる水素ガスによって、圧縮部１２に向かって吸込流路２１を流れる水素ガスが加熱されるため、クーラ１４で冷却された後の水素ガスで加熱する構成と異なり、水素ガスを効果的に加熱できる。

【0030】

プレヒータ１６は、吐出流路２５における第１経路部２９ａに接続されている。すなわち、吐出流路２５は、上流経路部２９ｂと、上流経路部２９ｂから二股に分かれた後、互いに合流する第１経路部２９ａ及び第２経路部２９ｃと、第１経路部２９ａ及び第２経路部２９ｃから合流した水素ガスが流れる下流経路部２９ｄと、を有する。上流経路部２９ｂは圧縮部１２に接続されている。下流経路部２９ｄは需要先２８まで延びている。

【0031】

第１経路部２９ａは、プレヒータ１６を経由しているため、圧縮部１２から吐出された水素ガスのうちの少なくとも一部がプレヒータ１６に流入可能となっている。プレヒータ１６は、吸込流路２１にも接続されているため、第１経路部２９ａを流れる水素ガスによって、吸込流路２１を流れる水素ガスを加熱可能となっている。一方、第２経路部２９ｃは、プレヒータ１６を経由していない。

【0032】

下流経路部２９ｄにはクーラ１４が接続されている。すなわち、吐出流路２５において、クーラ１４はプレヒータ１６よりも下流側に配置されている。このため、プレヒータ１６は、クーラ１４で冷却される前の水素ガスで、吸込流路２１を流れる水素ガスを加熱する。

【0033】

吐出流路２５には、第１経路部２９ａを流通する水素ガスの流量を調整するとともに第２経路部２９ｃを流通する水素ガスの流量を調整する調整手段３１が設けられている。図１に示す例では、調整手段３１は、第１経路部２９ａと第２経路部２９ｃとの分岐点上に設けられた三方弁３１ａによって構成されている。三方弁３１ａは、上流経路部２９ｂを流れる水素ガスを、第１経路部２９ａと第２経路部２９ｃとに振り分けるように構成されている。このため、三方弁３１ａの弁体（図示省略）の向き又は位置を変えることにより、三方弁３１ａは、上流経路部２９ｂを流れる流量の全量が第１経路部２９ａに流れる状態（第２経路部２９ｃ側を閉弁）から、上流経路部２９ｂを流れる流量の全量が第２経路部２９ｃに流れる状態（第１経路部２９ａ側及びプレヒータ１６側を閉弁）まで、第１経路部２９ａ及び第２経路部２９ｃへの振り分け割合を変更可能に構成されている。

【0034】

なお、図１の構成では、三方弁３１ａは、上流経路部２９ｂと第１経路部２９ａと第２経路部２９ｃとが接続する部位に配置されているが、これに代え、三方弁３１ａは、第１経路部２９ａと第２経路部２９ｃと下流経路部２９ｄとが接続する部位に配置されてもよい。

【0035】

圧縮機ユニット１０には、圧縮部１２から吐出された後の水素ガスを吸込流路２１に戻すためのスピルバック部３３が設けられている。スピルバック部３３は、スピルバック流路３３ａと、スピルバック流路３３ａに配置された開度調整可能な弁からなるスピルバック弁３３ｂと、を有する。スピルバック流路３３ａの一端部は、吐出流路２５におけるクーラ１４よりも下流側の部分に接続され、他端部は、吸込流路２１におけるプレヒータ１６よりも下流側の部分に接続されている。つまり、スピルバック流路３３ａを流れた水素ガスは、吸込流路２１におけるプレヒータ１６と圧縮部１２との間において、プレヒータ１６を通過した水素ガスと合流する。スピルバック流路３３ａにおけるスピルバック弁３３ｂよりも下流側の部分は、外気からの入熱を抑制するための断熱材３４を備えている。ただし、この断熱材３４は省略可能である。なお、図３に示すように、スピルバック流路３３ａの他端部は、吸込流路２１におけるプレヒータ１６よりも上流側の部分に接続されてもよい。

【0036】

吐出流路２５には、吐出流路２５を流れる水素ガスの圧力を検出する圧力センサ３６が設けられている。圧力センサ３６は、吐出流路２５におけるスピルバック流路３３ａの接続部よりも下流に位置している。

【0037】

吸込流路２１には、吸込流路２１を流れる水素ガスの温度を検出する温度センサ３７が設けられている。温度センサ３７は、吸込流路２１において、スピルバック流路３３ａの接続部と圧縮部１２との間に配置されている。したがって、温度センサ３７は、プレヒータ１６で加熱された後の水素ガス（スピルバック流路３３ａを水素ガスが流れるときは、さらに、スピルバック流路３３ａから水素ガスが合流した後の水素ガス）の温度を取得することができる。

【0038】

圧力センサ３６は検出圧力を示す信号を出力し、温度センサ３７は取得温度（吸込温度）を示す信号を出力する。圧力センサ３６からの信号及び温度センサ３７からの信号は、コントローラ３９に入力される。コントローラ３９は、圧縮機ユニット１０の各種動作を制御するコンピュータであり、このコンピュータにより実行されるコントローラ３９の機能には、制御部３９ａと、スピルバック制御部３９ｂと、が含まれる。制御部３９ａは、温度センサ３７によって取得された吸込温度を参照しつつ調整手段３１を制御するように構成された機能部である。スピルバック制御部３９ｂは、圧力センサ３６の検出圧力に基づいてスピルバック弁３３ｂを制御するように構成された機能部である。

【0039】

ここで、制御部３９ａによる制御動作を図４を参照しつつ説明する。制御部３９ａは、吸込温度（温度Ｔ）が予め定められた目標温度Ｔ１以下かどうかを判定する（ステップＳＴ１３）。なお、目標温度Ｔ１は後述の基準温度よりも高い温度に設定される。

【0040】

吸込温度（温度Ｔ）が目標温度Ｔ１以下の場合には、制御部３９ａは、プレヒータ１６を迂回する流量が減り且つプレヒータ１６に流れる流量が増えるように調整手段３１を制御する（ステップＳＴ１４）。すなわち、調整手段３１としての三方弁３１ａは、第２経路部２９ｃ側の開度が小さくなり且つ第１経路部２９ａ側の開度が大きくなるように制御される。これにより、プレヒータ１６において、吸込流路２１を流れる水素ガスの加熱量が増大するため、吸込温度（温度Ｔ）が高くなる。

【0041】

一方、吸込温度（温度Ｔ）が目標温度Ｔ１よりも高い場合には、制御部３９ａは、プレヒータ１６を迂回する流量が増え且つプレヒータ１６に流れる流量が減るように調整手段３１を制御する（ステップＳＴ１５）。すなわち、調整手段３１としての三方弁３１ａは、第２経路部２９ｃ側の開度が大きくなり且つ第１経路部２９ａ側の開度が小さくなるように制御される。これにより、プレヒータ１６において、吸込流路２１を流れる水素ガスの加熱量が低減するため、吸込温度（温度Ｔ）が低くなる。すなわち、制御部３９ａは、吸込温度が予め定められた温度範囲内になるように調整手段３１を制御する。当該温度範囲は所定の基準温度よりも高い。

【0042】

この基準温度は空気の液化温度に基づき設定される。具体的には、基準温度は空気の液化温度であることが好ましい。ただし、圧縮部１２において外気に触れる部材（シリンダ部２１１等）の外表面が空気の液化温度よりも高くなるのであれば、基準温度を空気の液化温度未満とすることもできる。また、吸込流路２１の配管や計装品の外表面の温度が空気の液化温度よりも高くなるように基準温度が設定されてもよい。これにより、水素ガスの冷熱により圧縮部１２や吸込流路２１の周囲の空気が冷却されても、空気が液化してしまうことが防止される。

【0043】

スピルバック制御部３９ｂは、圧力センサ３６による検出圧力が予め定められた設定圧力になるように、スピルバック弁３３ｂを制御する。すなわち、圧力センサ３６による検出圧力が設定圧力よりも高い場合には、スピルバック弁３３ｂの開度を大きくするようにスピルバック弁３３ｂを制御する。これにより、クーラ１４を通過した水素ガスのうち吸込流路２１に戻される水素ガスの流量が増えるため、需要先２８に供給される水素ガスの圧力が低減する。一方、検出圧力が設定圧力未満の場合には、スピルバック弁３３ｂの開度を小さくするようにスピルバック弁３３ｂを制御する。これにより、クーラ１４を通過した水素ガスのうち吸込流路２１に戻される水素ガスの流量が減るため、需要先２８に供給される水素ガスの圧力が上昇する。また、検出圧力が設定圧力に一致する場合には、スピルバック弁３３ｂの開度は変更されない。

【0044】

以上説明したように、本実施形態では、調整手段３１によって、プレヒータ１６を経由する水素ガスの流量を調整するとともに、プレヒータ１６を経由しない水素ガスの流量をも調整する。さらに、圧縮部１２に吸入される水素ガスの温度が所定温度範囲に収まるように調整手段３１が制御される。したがって、圧縮部１２の吸込温度を適切に管理することができる。加えて、クーラ１４に流入する前の水素ガス（吐出ガス）の熱を利用することにより、吸込温度を適切に加温することができる。さらに、吸込流路２１に対するスピルバック流路３３ａの接続部が温度センサ３７よりも上流に位置するため、スピルバック部３３によって吸込流路２１に戻された水素ガスにより温度センサ３７の検出ガス温度が変化した場合においても、圧縮部１２に吸入される水素ガスの温度を適切な範囲に収めることができる。しかも、圧縮部１２に吸入される水素ガスの温度を上述の基準温度よりも高くすることができるため、支燃性ガスである酸素の液化が発生することを回避できる。

【0045】

また本実施形態では、調整手段３１が三方弁３１ａによって構成されている。このため、１つの弁でプレヒータ１６に向かう水素ガスの流量とプレヒータ１６を経由しない水素ガスの流量をそれぞれ調整することができ、構成の簡素化に資する。

【0046】

また本実施形態では、吸込流路２１が断熱材２６を備えるため、吸込流路２１において意図しない入熱を抑制することができ、それにより吸込温度制御をより適切にすることができる。

【0047】

図１では、調整手段３１が三方弁３１ａによって構成された例を示しているが、これに限られない。図５に示すように、調整手段３１は、第１経路部２９ａに設けられた開度調整が可能な第１弁３１ｂと、第２経路部２９ｃに設けられた開度調整が可能な第２弁３１ｃとによって構成されてもよい。

【0048】

ここで、図５に示す変形例における制御部３９ａによる制御動作を図６を参照しつつ説明する。なお、スピルバック制御部３９ｂの動作は第１実施形態と同様であり、詳細は割愛する。制御部３９ａは、温度センサ３７によって取得された吸込温度（温度Ｔ）が予め定められた上限温度Ｔ２以上であるかどうか判定する（ステップＳＴ１１）。吸込温度（温度Ｔ）が上限温度Ｔ２以上の場合には、制御部３９ａは、第１経路部２９ａでの水素ガスの流通を停止するように調整手段３１を制御する（ステップＳＴ１２）。この場合、第１弁３１ｂが閉じられ、第２弁３１ｃが全開される。これにより、圧縮部１２から吐出された水素ガスのプレヒータ１６への流入は停止される。したがって、吸込流路２１を流れる水素ガスは、プレヒータ１６で加熱されることなく圧縮部１２に吸入される。このため、圧縮部１２に吸入される水素ガスの温度（吸込温度）が過剰に高くなることを抑制できる。

【0049】

一方、吸込温度（温度Ｔ）が上限温度Ｔ２未満の場合には、図４と同様に、制御部３９ａは、吸込温度（温度Ｔ）が予め定められた目標温度Ｔ１以下かどうかを判定する（ステップＳＴ１３）。このとき調整手段３１は、少なくとも第１経路部２９ａ側に開放されているため、圧縮部１２から吐出された水素ガスの少なくとも一部はプレヒータ１６に導入される。なお、目標温度Ｔ１は上限温度Ｔ２よりも低い温度である。

【0050】

吸込温度（温度Ｔ）が目標温度Ｔ１以下の場合には、制御部３９ａは、プレヒータ１６を迂回する流量が減り且つプレヒータ１６に流れる流量が増えるように調整手段３１を制御する（ステップＳＴ１４）。すなわち、第２弁３１ｃの開度が小さくなるように第２弁３１ｃが制御されるとともに第１弁３１ｂの開度が大きくなるように第１弁３１ｂが制御される。これにより、吐出ガスのうちプレヒータ１６を通過するガス流量が増えるととともにプレヒータ１６を迂回するガス流量が減る。

【0051】

一方、吸込温度（温度Ｔ）が目標温度Ｔ１よりも高い場合には、制御部３９ａは、プレヒータ１６を迂回する流量が増え且つプレヒータ１６に流れる流量が減るように調整手段３１を制御する（ステップＳＴ１５）。すなわち、第２弁３１ｃの開度が大きくなるように第２弁３１ｃが制御されるとともに第１弁３１ｂの開度が小さくなるように第１弁３１ｂが制御される。これにより、吐出ガスのうちプレヒータ１６を通過するガス流量が減るととともにプレヒータ１６を迂回するガス流量が増える。すなわち、吸込温度が予め定められた温度範囲内になるように、圧縮部１２から吐出された水素ガスのプレヒータ１６への流入が調整される。

【0052】

なお、図５に示す構成では、制御部３９ａによる制御動作が図４に基づき行われてもよい（すなわち、図６からステップＳＴ１１，１２が省略されてもよい）。また、図１の構成において、上述のステップＳＴ１１及びＳＴ１２を実行するようにしてもよい。

【0053】

調整手段３１は、図７に示すように、第１経路部２９ａに設けられた開度調整可能な弁３１ｄと、第２経路部２９ｃに設けられた絞り部３１ｅと、によって構成されてもよい。絞り部３１ｅは、第２経路部２９ｃを流れる水素ガスの流量を抑制する。このため、弁３１ｄが全開された場合には、圧縮部１２から吐出された水素ガスのほぼ全量は第１経路部２９ａを流れる。一方で、弁３１ｄが閉じられた場合には、圧縮部１２から吐出された水素ガスの全量は第２経路部２９ｃを流れる。

【0054】

この構成の場合、制御部３９ａは図６と同様の制御動作をする。図６のステップＳＴ１２においては、第１経路部２９ａの弁３１ｄが閉じられる。これにより、圧縮部１２から吐出された水素ガスのプレヒータ１６への流入は停止される。また、ステップＳＴ１４においては、弁３１ｄの開度が大きくなるように弁３１ｄが制御される。これにより、プレヒータ１６を通過するガス流量が増えるととともに絞り部３１ｅを通過するガス流量が減る。またステップＳＴ１５においては、弁３１ｄの開度が小さくなるように弁３１ｄが制御される。これにより、プレヒータ１６を通過するガス流量が減るととともに絞り部３１ｅを通過するガス流量が増える。すなわち、吸込温度が予め定められた温度範囲内になるように、圧縮部１２から吐出された水素ガスのプレヒータ１６への流入が調整される。なお、図７に示す構成では、制御部３９ａが図４と同様の制御動作を行ってもよい。

【0055】

（第２実施形態）
図８は本発明の第２実施形態を示す。尚、ここでは第１実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0056】

第１実施形態では、吐出流路２５が第１経路部２９ａと第２経路部２９ｃを有するのに対し、第２実施形態では、吸込流路２１が第１経路部２９ａと第２経路部２９ｃとを有する。すなわち、吸込流路２１は、上流経路部２９ｂと、上流経路部２９ｂから二股に分かれた後、互いに合流する第１経路部２９ａ及び第２経路部２９ｃと、第１経路部２９ａ及び第２経路部２９ｃから合流した水素ガスが流れる下流経路部２９ｄと、を有する。

【0057】

上流経路部２９ｂは液体水素貯槽２３に接続される。下流経路部２９ｄは圧縮部１２に接続されている。第１経路部２９ａはプレヒータ１６を経由し、第２経路部２９ｃはプレヒータ１６を迂回している。

【0058】

スピルバック流路３３ａは、一端部が吐出流路２５におけるクーラ１４よりも下流側の部分に接続され、他端部は、吸込流路２１におけるプレヒータ１６よりも下流側の部分に接続されている。すなわち、スピルバック流路３３ａの他端部は吸込流路２１における下流経路部２９ｄに接続されている。

【0059】

調整手段３１は、第１経路部２９ａに設けられた開度調整が可能な第１弁３１ｂと、第２経路部２９ｃに設けられた開度調整が可能な第２弁３１ｃとによって構成されている。この場合、吸込温度（温度Ｔ）が上限温度Ｔ２以上の場合の図６のステップＳＴ１２においては、第１弁３１ｂが閉じられ、第２弁３１ｃが全開される。これにより、液体水素貯槽２３から圧縮部１２に向かう水素ガスがプレヒータ１６に流入することはなくなる。したがって、水素ガスが圧縮部１２に流入する前にプレヒータ１６で加熱されることはない。

【0060】

また、吸込温度（温度Ｔ）が目標温度Ｔ１以下の場合の図６のステップＳＴ１４においては、第２弁３１ｃの開度が小さくなるように第２弁３１ｃが制御されるとともに第１弁３１ｂの開度が大きくなるように第１弁３１ｂが制御される。これにより、プレヒータ１６を通過するガス流量が増えるととともにプレヒータ１６を迂回するガス流量が減る。また、吸込温度（温度Ｔ）が目標温度Ｔ１よりも高い場合のステップＳＴ１５においては、第２弁３１ｃの開度が大きくなるように第２弁３１ｃが制御されるとともに第１弁３１ｂの開度が小さくなるように第１弁３１ｂが制御される。これにより、プレヒータ１６を通過するガス流量が減るととともにプレヒータ１６を迂回するガス流量が増える。すなわち、吸込温度が予め定められた温度範囲内になるように、水素ガスのプレヒータ１６への流入が調整される。

【0061】

なお、図８では、調整手段３１が第１弁３１ｂと第２弁３１ｃとによって構成された例を示すが、調整手段３１は、第１経路部２９ａと第２経路部２９ｃとの分岐点上に設けられた三方弁によって構成されてもよい。また、調整手段３１は、第１経路部２９ａに配置された弁と、第２経路部２９ｃに配置された絞り部とによって構成されてもよい。

【0062】

その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが、前記第１実施形態の説明を第２実施形態に援用することができる。

【0063】

（第３実施形態）
図９は本発明の第３実施形態を示す。尚、ここでは第１及び第２実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0064】

第３実施形態では、クーラ１４で冷却された後の水素ガスを圧縮する第２圧縮部４２と、第２圧縮部４２によって圧縮された水素ガスを冷却する第２クーラ４４と、をさらに備えている。

【0065】

クーラ１４、第２圧縮部４２及び第２クーラ４４は吐出流路２５に設けられている。第２圧縮部４２は、レシプロ式の圧縮機構によって構成されている。すなわち、第２圧縮部４２は、圧縮部１２と同様にシリンダ部と、ピストンと、ピストンロッドと、一対の吸込弁と、一対の吐出弁とを有している。なお、図９では便宜上第２圧縮部４２を１つの台形で示しているが、第２圧縮部４２は必ずしも１段式である必要はなく、複数の圧縮段により構成されていてもよい。

【0066】

第２圧縮部４２は圧縮部１２と共通のクランク機構により駆動される。換言すれば、第２圧縮部４２は圧縮部１２と共に、単一の複数段式レシプロ圧縮機を構成する。なお、第２圧縮部４２は圧縮部１２とは独立したレシプロ圧縮機として構成されてもよい。

【0067】

クーラ１４は、第２圧縮部４２に吸入される水素ガスを冷却するインタークーラとして機能し、第２クーラ４４は、第２圧縮部４２から吐出された水素ガスを冷却するアフタークーラとして機能する。第２クーラ４４もクーラ１４と同様に、水冷式であってもよく、空冷式であってもよい。第２クーラ４４によって冷却された水素ガスは需要先２８に送られる。

【0068】

スピルバック部３３は、第１スピルバック部４５と第２スピルバック部４６とを含む。なお、スピルバック部３３は、第２スピルバック部４６のみを含む構成であってもよい。つまり、中間段スピルバック部である第１スピルバック部４５は省略可能である。

【0069】

第１スピルバック部４５は、第１スピルバック流路４５ａと、第１スピルバック流路４５ａに配置された開度調整可能な弁からなる第１スピルバック弁４５ｂと、を有する。第１スピルバック流路４５ａの一端部は、吐出流路２５におけるクーラ１４と第２圧縮部４２との間の部分に接続され、他端部は、吸込流路２１におけるプレヒータ１６よりも下流側の部分に接続されている。第１スピルバック流路４５ａにおける第１スピルバック弁４５ｂよりも下流側の部位は、外気からの入熱を抑制するための断熱材４８を備えている。ただし、この断熱材４８は省略可能である。なお、第１スピルバック流路４５ａの他端部は、吸込流路２１におけるプレヒータ１６よりも上流側の部分に接続されてもよい。

【0070】

第２スピルバック部４６は、第２スピルバック流路４６ａと、第２スピルバック流路４６ａに配置された開度調整可能な弁からなる第２スピルバック弁４６ｂと、を有する。第２スピルバック流路４６ａの一端部は、吐出流路２５における第２クーラ４４よりも下流側の部分に接続され、他端部は、吸込流路２１におけるプレヒータ１６よりも下流側の部分に接続されている。第２スピルバック流路４６ａにおける第２スピルバック弁４６ｂよりも下流側の部位は、外気からの入熱を抑制するための断熱材４９を備えている。ただし、この断熱材４９は省略可能である。なお、第２スピルバック流路４６ａの他端部は、吸込流路２１におけるプレヒータ１６よりも上流側の部分に接続されてもよい。

【0071】

吐出流路２５には、第２クーラ４４を通過した水素ガスの圧力を検出する第２圧力センサ５１が設けられている。第２圧力センサ５１は、吐出流路２５における第２スピルバック流路４６ａの接続部よりも下流に位置している。

【0072】

スピルバック制御部３９ｂは、圧力センサ３６の検出圧力に基づいて第１スピルバック弁４５ｂを制御するとともに、第２圧力センサ５１の検出圧力に基づいて第２スピルバック弁４６ｂを制御する。

【0073】

なお、図９には、調整手段３１が三方弁３１ａによって構成された例が示されているが、調整手段３１は、図５に示す場合と同様に、第１経路部２９ａに設けられた開度調整が可能な第１弁と、第２経路部２９ｃに設けられた開度調整が可能な第２弁と、によって構成されてもよい。また、調整手段３１は、図７に示す場合と同様に、第１経路部２９ａに設けられた開度調整可能な弁と、第２経路部２９ｃに設けられた絞り部と、によって構成されてもよい。

【0074】

図９では、吐出流路２５が第１経路部２９ａと第２経路部２９ｃを有する例が示されているが、これに代え、図８に示す場合と同様に、吸込流路２１が第１経路部２９ａと第２経路部２９ｃとを有してもよい。

【0075】

その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが、第１及び第２実施形態の説明を第３実施形態に援用することができる。

【0076】

（第４実施形態）
図１０は本発明の第４実施形態を示す。尚、ここでは第１及び第２実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0077】

第４実施形態では、圧縮部１２で圧縮される前の水素ガスを圧縮する前段圧縮部５５と、前段圧縮部５５によって圧縮された水素ガスを冷却する中間段クーラ５７と、中間段スピルバック部５９と、をさらに備えている。

【0078】

前段圧縮部５５及び中間段クーラ５７は吸込流路２１に設けられている。前段圧縮部５５は、レシプロ式の圧縮機構によって構成されている。すなわち、前段圧縮部５５は、圧縮部１２と同様にシリンダ部と、ピストンと、ピストンロッドと、一対の吸込弁と、一対の吐出弁とを有している。なお、図１０では便宜上前段圧縮部５５を１つの台形で示しているが、前段圧縮部５５は必ずしも１段式である必要はなく、複数の圧縮段により構成されていてもよい。

【0079】

前段圧縮部５５は圧縮部１２と共通のクランク機構により駆動される。換言すれば、前段圧縮部５５は圧縮部１２と共に、単一の複数段式レシプロ圧縮機を構成する。なお、前段圧縮部５５は圧縮部１２とは独立したレシプロ圧縮機として構成されてもよい。

【0080】

吸込流路２１における液体水素貯槽２３から前段圧縮部５５の部分には、外気からの入熱を抑制するための断熱材２６が設けられている。

【0081】

中間段クーラ５７は、圧縮部１２に吸入される前の水素ガスを冷却するインタークーラとして機能し、クーラ１４は、圧縮部１２から吐出された水素ガスを冷却するアフタークーラとして機能する。中間段クーラ５７もクーラ１４と同様に、水冷式であってもよく、空冷式であってもよい。クーラ１４によって冷却された水素ガスは需要先２８に送られる。

【0082】

中間段スピルバック部５９は、中間段スピルバック流路５９ａと、中間段スピルバック流路５９ａに配置された開度調整可能な弁からなる中間段スピルバック弁５９ｂと、を有する。中間段スピルバック流路５９ａの一端部は、吸込流路２１における中間段クーラ５７と圧縮部１２との間の部位に接続され、他端部は、吸込流路２１におけるプレヒータ１６と前段圧縮部５５との間の部分に接続されている。中間段スピルバック流路５９ａにおける中間段スピルバック弁５９ｂよりも下流側の部位は、外気からの入熱を抑制するための断熱材４８を備えている。

【0083】

吸込流路２１には、中間段クーラ５７を通過した水素ガスの圧力を検出する中間段圧力センサ６１が設けられている。中間段圧力センサ６１は、吸込流路２１における中間段スピルバック流路５９ａの接続部よりも下流に位置している。したがって、中間段圧力センサ６１は、圧縮部１２に吸入される水素ガスの圧力を検出できる。

【0084】

スピルバック制御部３９ｂは、中間段圧力センサ６１の検出圧力に基づいて中間段スピルバック弁５９ｂを制御するとともに、圧力センサ３６の検出圧力に基づいてスピルバック弁３３ｂを制御する。

【0085】

なお、その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが、第１～第３実施形態の説明を第４実施形態に援用することができる。

【0086】

（第５実施形態）
図１１は本発明の第５実施形態を示す。尚、ここでは第１～第４実施形態と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【0087】

第１実施形態では、温度センサ３７が吸込流路２１に位置して吸込温度を直接検出する。これに対し、第５実施形態では、温度センサ３７が吐出流路２５に位置して吐出温度を検出するように構成されている。温度センサ３７は、吐出流路２５における上流経路部２９ｂに配置されている。すなわち、温度センサ３７は、吐出流路２５においてプレヒータ１６と圧縮部１２との間に配置される。

【0088】

コントローラ３９の機能には、温度センサ３７によって取得された吐出温度に基づき、圧縮部１２の吸込温度を推定する計算部３９ｃが含まれる。計算部３９ｃは、コントローラ３９に記憶された、吐出温度と吸込温度とを関連付ける関係式、マップ等を用いて、吐出温度から吸込温度を導出するように構成されている。関係式は、例えば、圧縮部１２において水素ガスが断熱圧縮されると仮定した関係式であって、吸込圧力、吸込温度、吐出圧力及び吐出温度の間の関係を規定した関係式であってもよい。マップは、予備的な試験によって得られたデータのマップであって、吸込温度と吐出温度とを関連付けるように構成されたマップであってもよい。

【0089】

図４に示すフローにおいて、ステップＳＴ１３が実行される前に、計算部３９ｃによって吐出温度に基づいて吸込温度が推定され、ステップＳＴ１３においては、計算部３９ｃによって推定された吸込温度が用いられる。これ以外の制御フローは、図４のフローと同じである。

【0090】

したがって、本実施形態では、調整手段３１によって、プレヒータ１６を経由する水素ガスの流量を調整するとともに、プレヒータ１６を経由しない水素ガスの流量をも調整する。さらに、圧縮部１２に吸入される水素ガスの温度が所定温度範囲に収まるように調整手段３１が制御される。したがって、圧縮部１２の吸込温度を適切に管理することができる。加えて、クーラ１４に流入する前の水素ガス（吐出ガス）の熱を利用することにより、吸込温度を適切に加温することができる。

【0091】

なお、図１１には、調整手段３１が三方弁３１ａによって構成された例が示されているが、調整手段３１は、図５に示す場合と同様に、第１経路部２９ａに設けられた開度調整が可能な第１弁３１ｂと、第２経路部２９ｃに設けられた開度調整が可能な第２弁３１ｃと、によって構成されてもよい。また、調整手段３１は、図７に示す場合と同様に、第１経路部２９ａに設けられた開度調整可能な弁３１ｄと、第２経路部２９ｃに設けられた絞り部３１ｅと、によって構成されてもよい。

【0092】

図１１では、吐出流路２５が第１経路部２９ａと第２経路部２９ｃを有する例が示されているが、これに代え、図８に示す場合と同様に吸込流路２１が第１経路部２９ａと第２経路部２９ｃとを有してもよい。また、図９に示す場合と同様に第２圧縮部及び第２クーラをさらに備えていてもよい。この場合、スピルバック部３３は第１スピルバック部と第２スピルバック部とを有してもよい。また、図１０に示す構成と同様、前段圧縮部５５と中間段クーラ５７と中間段スピルバック部５９とを備えた構成としてもよい。また、図１１の構成において、図６に示す制御動作が行われてもよい。

【0093】

その他の構成、作用及び効果はその説明を省略するが、第１～第４実施形態の説明を第５実施形態に援用することができる。

【0094】

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【0095】

図１に示す圧縮機ユニット１０では、吸込流路２１に設けられた圧力センサの検出値に基づきスピルバック弁３３ｂが制御されてもよい。また、圧力センサ３６及び吸込流路２１に設けられた圧力センサの両方に基づいてスピルバック弁３３ｂが制御されてもよい。さらに、圧力センサ３６に代えて流量センサに基づきスピルバック弁３３ｂが制御されてもよい。他の実施形態におけるスピルバック弁についても同様である。

【符号の説明】

【0096】

１０ ：圧縮機ユニット
１２ ：圧縮部
１４ ：クーラ
１６ ：プレヒータ
２１ ：吸込流路
２３ ：液体水素貯槽
２５ ：吐出流路
２６ ：断熱材
２８ ：需要先
２９ａ ：第１経路部
２９ｃ ：第２経路部
３１ ：調整手段
３１ａ ：三方弁
３１ｂ ：第１弁
３１ｃ ：第２弁
３１ｄ ：弁
３１ｅ ：絞り部
３３ ：スピルバック部
３３ａ ：スピルバック流路
３３ｂ ：スピルバック弁
３７ ：温度センサ
３９ａ ：制御部
３９ｃ ：計算部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】