JP2013155971A - Laminated type heat exchanger and heat exchange system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact heat exchanger having a high pressure resistance and a heat exchange system.SOLUTION: In a laminated type heat exchanger 2a, a plurality of heat exchange units U1-U4 are laminated that exchange heat of fluids sent out from a plurality of compressors C1-C4. The heat exchange units U1-U4 have a structure in which a plurality of flow path plates P1-P4 and plates CP1 for cooling are laminated. A concave groove is formed as a flow path of a fluid on surfaces of the flow path plates P1-P4 and plates CP1 for cooling. The flow path plates P1-P4 and plates CP1 for cooling are made of metal and the flow path is formed by chemical etching. The laminated flow path plates P1 to P4 and plates CP1 for cooling made of metal are bonded with each other by diffusion. The heat exchange units U1-U4 are associated with compressors C1-C4 on one-to-one basis.

Description

本発明は、流路板を積層して形成された積層型熱交換器及びこの積層型熱交換器を用いた熱交換システムに関するものである。   The present invention relates to a laminated heat exchanger formed by laminating flow path plates and a heat exchange system using the laminated heat exchanger.

加圧及び圧縮によって気体(ガス)を高圧ガス又は液化ガスに変化させて、タンクやボンベなどに充填するシステムは、ガスの製造プラントや供給ステーションなどで広く採用されている。近年では、例えば水素ガスの需要拡大が続いており、水素ガスの製造プラントや供給ステーションにおいて、効率よく水素ガスを充填するシステムの開発が望まれている。   A system that changes a gas (gas) into a high-pressure gas or a liquefied gas by pressurization and compression and fills the tank, a cylinder, or the like is widely used in gas production plants, supply stations, and the like. In recent years, for example, the demand for hydrogen gas has continued to expand, and it is desired to develop a system for efficiently filling hydrogen gas in hydrogen gas production plants and supply stations.

ガス供給ステーションなどでガスを充填する場合には、当該ガスをコンプレッサで高圧に圧縮してその体積を小さくし、タンクやボンベに充填する。しかし、ガスは高圧に圧縮されると発熱するので、圧縮されたガスを充填する前に冷却する必要がある。そこで、ガスの供給ステーションなどでは、コンプレッサで圧縮されて高温になったガスを熱交換器へ導いて冷却し、冷却された高圧ガスをタンクやボンベに充填している。   When filling a gas at a gas supply station or the like, the gas is compressed to a high pressure by a compressor to reduce its volume, and filled into a tank or a cylinder. However, since the gas generates heat when compressed to a high pressure, it must be cooled before filling with the compressed gas. Therefore, in a gas supply station or the like, the gas that has been compressed by the compressor and heated to the heat exchanger is led to a heat exchanger to be cooled, and the cooled high-pressure gas is filled in a tank or a cylinder.

このとき用いられる熱交換器には、フィン型やプレート型と呼ばれる熱交換器があり、例えば、特許文献1に開示されている。
特許文献1に開示のプレート型熱交換器は、隔壁により内部を複数のユニットに区分された一体構造を有するプレート式熱交換器において、前記区分された複数のユニットには、少なくとも一つのユニットが複数の流体の入口又は出口を有すると共に、該複数のユニットは、前記入口と出口に接続する少なくとも一方が複数の異なった加熱流路又は被加熱流路を形成することを特徴とするものである。
The heat exchanger used at this time includes a heat exchanger called a fin type or a plate type, which is disclosed in Patent Document 1, for example.
The plate-type heat exchanger disclosed in Patent Document 1 is a plate-type heat exchanger having an integrated structure in which a partition is divided into a plurality of units by a partition wall. The plurality of divided units include at least one unit. The plurality of units have a plurality of fluid inlets or outlets, and at least one of the units connected to the inlets and outlets forms a plurality of different heating channels or heated channels. .

特許文献1は、このプレート式熱交換器によって、配管が容易となって小型軽量化が可能になるとしている。   Patent Document 1 states that this plate heat exchanger facilitates piping and enables reduction in size and weight.

特開2000−283668号公報JP 2000-283668 A

上述したように、コンプレッサで高圧に圧縮されて温度が上昇したガスは、タンクやボンベへ充填する前に熱交換器で冷却される。しかし、ガスの圧縮は、1台のコンプレッサで1度だけ圧縮されるという、いわゆる一段式の圧縮だけに限らず、ガスを複数台のコンプレッサに順に通過させることで、コンプレッサで一旦圧縮されたガスを次段のコンプレッサでさらに圧縮する多段式の圧縮が行われることがある。   As described above, the gas whose temperature has been increased by being compressed to a high pressure by the compressor is cooled by the heat exchanger before being filled into the tank or the cylinder. However, the compression of the gas is not limited to the so-called single-stage compression in which the compressor is compressed only once, but the gas once compressed by the compressor by sequentially passing the gas through a plurality of compressors. There are cases where multi-stage compression is performed in which the compressor is further compressed by the next-stage compressor.

多段式の圧縮の場合、コンプレッサで圧縮するたびにガスの温度が上昇するので、圧縮されたガスは、次段のコンプレッサに供給される前に熱交換器に通されて冷却される。つまり、コンプレッサの台数と同じ台数の熱交換器を用意して、複数台のコンプレッサと同じく複数台の熱交換器とを交互に直列に接続した多段式の圧縮システムを構築する必要がある。   In the case of multistage compression, the temperature of the gas rises every time it is compressed by the compressor, so the compressed gas is passed through a heat exchanger and cooled before being supplied to the next stage compressor. That is, it is necessary to prepare a heat exchanger having the same number as the number of compressors and to construct a multistage compression system in which a plurality of heat exchangers are connected in series alternately as well as a plurality of compressors.

特許文献1に開示されるような従来の熱交換器をこのような多段式の圧縮システムに用いた場合、複数台のコンプレッサと熱交換器を配置するために広大な設置面積が必要になるという問題や、コンプレッサ及び熱交換器の台数が増えれば配管が複雑になってさらに広大な設置面積が必要になるという問題が生じる。
さらに、従来の熱交換器は耐圧性が低いので、多段式の圧縮によって非常に高圧となったガスを扱うには不向きであり、耐圧性の高い熱交換器の開発も重要な課題である。
When a conventional heat exchanger as disclosed in Patent Document 1 is used in such a multistage compression system, a large installation area is required to arrange a plurality of compressors and heat exchangers. If the number of problems and the number of compressors and heat exchangers increase, the piping becomes complicated and a larger installation area is required.
Furthermore, since the conventional heat exchanger has low pressure resistance, it is not suitable for handling a gas that has become very high pressure due to multistage compression, and the development of a heat exchanger with high pressure resistance is also an important issue.

そこで、本発明は、上述した問題及び課題に鑑み、耐圧性が高くコンパクトな積層型熱交換器、及びその積層型熱交換器を用いた熱交換システムを提供することを目的とする。   Then, in view of the problems and problems described above, an object of the present invention is to provide a compact heat exchanger having high pressure resistance and a heat exchange system using the heat exchanger.

上述の目的を達成するため、本発明においては以下の技術的手段を講じた。
本発明に係る積層型熱交換器は、複数の機械から送出された流体の熱交換を行う複数の熱交換ユニットが積層されてなる積層型熱交換器であって、前記熱交換ユニットは、複数の流路板が積層された構造を有し、前記流路板は、表面に形成された凹状の溝を前記流体の流路として有していることを特徴とする。
In order to achieve the above-described object, the present invention takes the following technical means.
The laminated heat exchanger according to the present invention is a laminated heat exchanger in which a plurality of heat exchange units that perform heat exchange of fluids sent from a plurality of machines are laminated, and the heat exchange units include a plurality of heat exchange units. The flow path plate has a structure in which the flow path plates are laminated, and the flow path plate has a concave groove formed on the surface as the flow path of the fluid.

ここで、前記複数の熱交換ユニットの各々が前記複数の機械の各々と対になっているとよい。言い換えれば、前記複数の熱交換ユニットの各々が前記複数の機械の各々と一対一に対応しているとよい。
さらに、前記複数の熱交換ユニットのそれぞれには、熱交換ユニットに流体を供給する供給孔と、前記供給された流体を排出する排出孔とが設けられており、各熱交換ユニットに設けられた供給孔及び排出孔は、熱交換ユニットの積層方向に沿って直接外部に連通する長さに形成されていて、平面視での配置位置が互いに重ならないように形成されていると好ましい。
Here, each of the plurality of heat exchange units may be paired with each of the plurality of machines. In other words, each of the plurality of heat exchange units may correspond one-to-one with each of the plurality of machines.
Further, each of the plurality of heat exchange units is provided with a supply hole for supplying a fluid to the heat exchange unit and a discharge hole for discharging the supplied fluid, and is provided in each heat exchange unit. It is preferable that the supply hole and the discharge hole are formed to have a length that directly communicates with the outside along the stacking direction of the heat exchange units, and are arranged so that the arrangement positions in plan view do not overlap each other.

加えて、前記流路板は、金属製であって、前記流路板の流路は、ケミカルエッチングによって形成されていてもよい。
また、前記積層された金属製の流路板が、互いに拡散接合によって接合されていると好ましい。
ここで、本発明に係る熱交換システムは、流体に対して熱量の変化を起こさせる複数の機械と、前記複数の機械によって熱量が変化した流体の熱交換を行う熱交換ユニットが積層されてなる積層型熱交換器と、を有する熱交換システムにおいて、
前記積層型熱交換器が、上述の積層型熱交換器であることを特徴とする。
In addition, the flow path plate may be made of metal, and the flow path of the flow path plate may be formed by chemical etching.
Moreover, it is preferable that the laminated metal channel plates are joined to each other by diffusion bonding.
Here, the heat exchange system according to the present invention is formed by stacking a plurality of machines that cause a change in the amount of heat with respect to the fluid and a heat exchange unit that performs heat exchange of the fluid whose amount of heat has changed by the plurality of machines. A heat exchange system having a stacked heat exchanger;
The stacked heat exchanger is the above-described stacked heat exchanger.

本発明によれば、耐圧性が高くコンパクトな熱交換器及び熱交換システムを得ることができる。   According to the present invention, a compact heat exchanger and heat exchange system having high pressure resistance can be obtained.

多段式の熱交換システムの構成を示す概念図であり、(a)は従来の熱交換システムの構成を示す概念図、(b)は本発明の第1実施形態による熱交換システムの構成を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the structure of a multistage heat exchange system, (a) is a conceptual diagram which shows the structure of the conventional heat exchange system, (b) shows the structure of the heat exchange system by 1st Embodiment of this invention. It is a conceptual diagram. 第1実施形態による積層型熱交換器の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the laminated heat exchanger by 1st Embodiment. 第1実施形態による積層型熱交換器の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the laminated heat exchanger by 1st Embodiment. 第1実施形態による積層型熱交換器を構成する全てのプレートの構成を示す平面概念図である。It is a plane conceptual diagram which shows the structure of all the plates which comprise the laminated heat exchanger by 1st Embodiment. 第1実施形態による積層型熱交換器を構成するプレートの構成を示す平面図であり、(a)は流路プレートの構成を示す平面図、(b)は冷却用プレートの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the plate which comprises the laminated heat exchanger by 1st Embodiment, (a) is a top view which shows the structure of a flow-path plate, (b) is a top view which shows the structure of the plate for cooling. It is. 第1実施形態による積層型熱交換器の各熱交換ユニットに供給される流体の差圧について説明する図である。It is a figure explaining the differential pressure | voltage of the fluid supplied to each heat exchange unit of the laminated heat exchanger by 1st Embodiment. 本発明の第2実施形態による積層型熱交換器で用いられる冷却用プレートの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the plate for cooling used with the laminated heat exchanger by 2nd Embodiment of this invention. 第2実施形態による積層型熱交換器の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the laminated heat exchanger by 2nd Embodiment. 第2実施形態による積層型熱交換器の断面構造を示す図である。It is a figure which shows the cross-section of the laminated heat exchanger by 2nd Embodiment.

以下、本発明の各実施形態を、図面に基づいて説明する。
[第1実施形態]
(熱交換システムの概略)
図を参照しながら、本発明の第1実施形態による熱交換システムを説明する。
図1は、複数台の機械であるコンプレッサと複数台の熱交換器を用いた多段式の熱交換システムの構成を示す概念図である。図1(a)は、従来の熱交換器を用いた熱交換システムの構成を示す概念図であり、図1(b)は、本実施形態による積層型熱交換器2aを用いた熱交換システム1aの構成を示す概念図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
(Outline of heat exchange system)
A heat exchange system according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a multistage heat exchange system using a plurality of machines, which are compressors, and a plurality of heat exchangers. Fig.1 (a) is a conceptual diagram which shows the structure of the heat exchange system using the conventional heat exchanger, and FIG.1 (b) is the heat exchange system using the laminated heat exchanger 2a by this embodiment. It is a conceptual diagram which shows the structure of 1a.

本実施形態で説明する熱交換システム1aは、複数台のコンプレッサを直列に接続する
ことで気体(ガス)を順次加圧及び圧縮して高圧ガスに変化させる多段式の圧縮工程において、各コンプレッサの後段に熱交換器を備えたものである。
(従来の熱交換システム)
図1(a)に示す熱交換システムは、従来の熱交換器を用いた場合の構成を示している。図1(a)の熱交換システムは、1st-comp〜4th-compとして示される第1コンプレッサ〜第4コンプレッサの4台のコンプレッサと、1st-ex〜4th-exとして示される第1熱交換器〜第4熱交換器の4台の熱交換器とによって構成されている。
The heat exchange system 1a described in the present embodiment includes a plurality of compressors connected in series, and in a multistage compression process in which gas (gas) is sequentially pressurized and compressed to change to high pressure gas. A heat exchanger is provided in the subsequent stage.
(Conventional heat exchange system)
The heat exchange system shown in FIG. 1A shows a configuration in the case where a conventional heat exchanger is used. The heat exchange system in FIG. 1A includes four compressors, a first compressor to a fourth compressor shown as 1st-comp to 4th-comp, and a first heat exchanger shown as 1st-ex to 4th-ex. To four heat exchangers of the fourth heat exchanger.

この各4台ずつのコンプレッサ及び熱交換器において、まず第1コンプレッサの吐出口と第1熱交換器の吸込口がパイプで接続され、第1熱交換器の吐出口と第2コンプレッサの吸込口がパイプで接続される。このように、従来の熱交換システムは、コンプレッサの吐出口と熱交換器の吸込口を接続しつつ、図1(a)に示すように構成されている。
(本願の熱交換システム)
これに対し、図1(b)に示す熱交換システム1aは、1st-comp〜4th-compとして示される第1コンプレッサC1〜第4コンプレッサC4の4台の機械であるコンプレッサと、1st-unit〜4th-unitとして示される第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4の4つの熱交換ユニットが積層されて一体化された積層型熱交換器2aとによって構成されている。
In each of the four compressors and heat exchangers, first, the discharge port of the first compressor and the suction port of the first heat exchanger are connected by a pipe, and the discharge port of the first heat exchanger and the suction port of the second compressor are connected. Are connected by a pipe. Thus, the conventional heat exchange system is configured as shown in FIG. 1A while connecting the discharge port of the compressor and the suction port of the heat exchanger.
(The heat exchange system of this application)
On the other hand, the heat exchange system 1a shown in FIG. 1 (b) includes a compressor, which is four machines, a first compressor C1 to a fourth compressor C4 shown as 1st-comp to 4th-comp, and 1st-unit to It is configured by a laminated heat exchanger 2a in which four heat exchange units of a first heat exchange unit U1 to a fourth heat exchange unit U4 shown as 4th-unit are laminated and integrated.

図1(b)に示す積層型熱交換器2aの第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4は、図1(a)に示す従来の第1熱交換器〜第4熱交換器に対応した働きをなすものであって、第1熱交換ユニットU1は第1コンプレッサC1から吐出されて高温となった流体の熱交換(冷却)を行い、第2熱交換ユニットU2は第2コンプレッサC2から吐出されて高温となった流体の熱交換(冷却)を行う。第3熱交換ユニットU3は第3コンプレッサC3から吐出されて高温となった流体の熱交換を(冷却)を行い、第4熱交換ユニットU4は第4コンプレッサC4から吐出されて高温となった流体の熱交換(冷却)を行う。   The first heat exchange unit U1 to the fourth heat exchange unit U4 of the stacked heat exchanger 2a shown in FIG. 1B are replaced with the conventional first heat exchanger to fourth heat exchanger shown in FIG. The first heat exchange unit U1 performs heat exchange (cooling) of the fluid discharged from the first compressor C1 and becomes a high temperature, and the second heat exchange unit U2 performs the second compressor C2. Heat exchange (cooling) of the fluid that has been discharged from the tank and has reached a high temperature is performed. The third heat exchange unit U3 performs (cooling) heat exchange of the fluid discharged from the third compressor C3 and becomes high temperature, and the fourth heat exchange unit U4 is discharged from the fourth compressor C4 and becomes high temperature. Heat exchange (cooling).

このように本実施形態による熱交換システム1aは、流体(例えば、水素ガス)に対して熱量の変化を起こさせる複数の機械(例えば、第1コンプレッサC1〜第4コンプレッサC4)と、これら複数の機械によって熱量が変化した流体の熱交換を行う熱交換ユニット(例えば、第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4)が積層されてなる積層型熱交換器2aと、を有するものである。   Thus, the heat exchange system 1a according to the present embodiment includes a plurality of machines (for example, the first compressor C1 to the fourth compressor C4) that cause a change in the amount of heat with respect to the fluid (for example, hydrogen gas), and the plurality of these machines. A stacked heat exchanger 2a in which heat exchange units (for example, the first heat exchange unit U1 to the fourth heat exchange unit U4) that perform heat exchange of a fluid whose amount of heat has been changed by a machine are stacked. .

本実施形態では、流体に熱量の変化を生じさせる複数の機械が直列に接続されていて1本の流路を形成している状態を、複数の機械が多段に接続されている状態と呼ぶ。本実施形態のように、複数のコンプレッサC1〜C4が多段に接続されていれば、流体である水素ガスは、この多段のコンプレッサC1〜C4によって形成された1本の流路を、第1コンプレッサC1、第2コンプレッサC2、第3コンプレッサC3、第4コンプレッサC4の順に流れる。しかし、水素ガスは、コンプレッサC1〜C4を通過するたびに熱量が変化して温度が上昇するので、第1コンプレッサC1〜第4コンプレッサC4から吐出された水素ガスは、コンプレッサC1〜C4を通過するたびに対応する第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4に流入して熱交換が行われ、次段のコンプレッサに吸入される。   In the present embodiment, a state in which a plurality of machines that cause a change in the amount of heat in the fluid are connected in series to form a single flow path is referred to as a state in which the plurality of machines are connected in multiple stages. If a plurality of compressors C1 to C4 are connected in multiple stages as in the present embodiment, the hydrogen gas as a fluid passes through one flow path formed by the multistage compressors C1 to C4 to the first compressor. It flows in the order of C1, second compressor C2, third compressor C3, and fourth compressor C4. However, as the hydrogen gas passes through the compressors C1 to C4, the amount of heat changes and the temperature rises. Therefore, the hydrogen gas discharged from the first compressor C1 to the fourth compressor C4 passes through the compressors C1 to C4. Each time it flows into the corresponding first heat exchange unit U1 to fourth heat exchange unit U4, heat exchange is performed and sucked into the next stage compressor.

つまり、第1コンプレッサC1で圧縮(加圧)されて高温となった水素ガスは、積層型熱交換器2aの第1熱交換ユニットU1に流入して冷却され、次段の第2コンプレッサC2に吸入される。吸入された水素ガスは、第2コンプレッサC2でさらに圧縮されて高温となり、積層型熱交換器2aに戻されて第2熱交換ユニットU2に流入し冷却される。このような循環を、水素ガスが第4コンプレッサC4〜第4熱交換ユニットU4を通過するまで繰り返すことで、水素ガスは非常に高圧なガスとなる。   That is, the hydrogen gas compressed (pressurized) by the first compressor C1 and having a high temperature flows into the first heat exchange unit U1 of the stacked heat exchanger 2a, is cooled, and is supplied to the second compressor C2 at the next stage. Inhaled. The sucked hydrogen gas is further compressed by the second compressor C2 and becomes high temperature, returned to the stacked heat exchanger 2a, and flows into the second heat exchange unit U2 to be cooled. By repeating such circulation until the hydrogen gas passes through the fourth compressor C4 to the fourth heat exchange unit U4, the hydrogen gas becomes a very high pressure gas.

このように、第1コンプレッサC1から吐出された流体は第1熱交換ユニットU1に流入し、第2コンプレッサC2から吐出された流体は第2熱交換ユニットU2に流入しているので、第1コンプレッサC1と第1熱交換ユニットU1とは、互いに対になっており、第2コンプレッサC2と第2熱交換ユニットU2とも、互いに対になっているといえる。
同様に、第3コンプレッサC3は第3熱交換ユニットU3と対に、第4コンプレッサC4は第4熱交換ユニットU4と対になっているといえる。
このとき、冷却水は、積層方法によって各ユニットごとに流量管理し冷却することや、全ユニットを一括し冷却することも可能である。
Thus, since the fluid discharged from the first compressor C1 flows into the first heat exchange unit U1, and the fluid discharged from the second compressor C2 flows into the second heat exchange unit U2, the first compressor C1 and the first heat exchange unit U1 are paired with each other, and it can be said that the second compressor C2 and the second heat exchange unit U2 are also paired with each other.
Similarly, it can be said that the third compressor C3 is paired with the third heat exchange unit U3, and the fourth compressor C4 is paired with the fourth heat exchange unit U4.
At this time, the cooling water can be controlled and cooled for each unit by a stacking method, or all units can be cooled together.

本実施形態による積層型熱交換器2aは、従来の熱交換システムにおける複数の熱交換器の機能を、一体化された流路構造体によって実現するものである。本実施形態による積層型熱交換器2aは、従来の熱交換器よりも小型にすることができるとともに、コンプレッサとの配管を簡素かつ容易にすることができる。さらに、コンプレッサも含んだ熱交換システムの設置に必要な設置場所の面積を減らすことができる。   The laminated heat exchanger 2a according to the present embodiment realizes the functions of a plurality of heat exchangers in a conventional heat exchange system by an integrated channel structure. The laminated heat exchanger 2a according to the present embodiment can be made smaller than a conventional heat exchanger, and piping with a compressor can be made simple and easy. Furthermore, it is possible to reduce the area of the installation location necessary for installing the heat exchange system including the compressor.

(積層型熱交換器の構成)
図2及び図3を参照して、本実施形態による積層型熱交換器2aの構成を説明する。
図2は、積層型熱交換器2aの構造を示す図であって、積層型熱交換器2aのAA断面とCC断面を示している。図3は、積層型熱交換器2aのBB断面を示す図である。
積層型熱交換器2aは、1st〜4thで示される第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4を積層し、その積層体の上面に上面板(上エンドプレート)3を積層し、下面に下面板(下エンドプレート)4を積層することで構成されたものである。第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4のそれぞれは、流体である水素ガスの流路が形成された平板状の流路板(流路プレート)と冷却用の媒体である冷却水の流路が形成された平板状の流路板(冷却用プレート)を交互に複数枚積層して構成されたものである。
(Configuration of stacked heat exchanger)
With reference to FIG.2 and FIG.3, the structure of the laminated heat exchanger 2a by this embodiment is demonstrated.
FIG. 2 is a diagram showing the structure of the laminated heat exchanger 2a, and shows an AA section and a CC section of the laminated heat exchanger 2a. FIG. 3 is a view showing a BB cross section of the laminated heat exchanger 2a.
The stacked heat exchanger 2a includes a first heat exchange unit U1 to a fourth heat exchange unit U4 indicated by 1st to 4th, and an upper surface plate (upper end plate) 3 is stacked on the upper surface of the stacked body. The lower surface plate (lower end plate) 4 is laminated on the substrate. Each of the first heat exchanging unit U1 to the fourth heat exchanging unit U4 includes a flat channel plate (channel plate) in which a channel of hydrogen gas as a fluid is formed and cooling water as a cooling medium. A plurality of flat channel plates (cooling plates) in which channels are formed are alternately stacked.

このとき、求められる熱交換器性能によっては、水素側の流路プレートの両面側を冷却用プレートで挟むように配置して積層しても良い。
従って、第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4のそれぞれの外観は、平板状の流体用プレートと冷却用プレートを積層した直方体形状となる。このような直方体形状の第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4を積層するので、積層型熱交換器2aは、第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4の積層方向に高い直方体形状となる。
At this time, depending on the required heat exchanger performance, the both sides of the hydrogen-side flow path plate may be arranged and stacked so as to be sandwiched between the cooling plates.
Accordingly, each of the first heat exchange unit U1 to the fourth heat exchange unit U4 has a rectangular parallelepiped shape in which a flat plate for fluid and a cooling plate are stacked. Since the first heat exchange unit U1 to the fourth heat exchange unit U4 having such a rectangular parallelepiped shape are stacked, the stacked heat exchanger 2a is high in the stacking direction of the first heat exchange unit U1 to the fourth heat exchange unit U4. It becomes a rectangular parallelepiped shape.

図4及び図5を参照しながら、積層型熱交換器2a内における流体及び冷却水の流れを説明する前に、第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4に用いられる第1流路プレートP1〜第4流路プレートP4と、冷却用プレートCP1の構成を説明し、積層型熱交換器2aの構成を詳細に説明する。
図4は、積層型熱交換器2aを構成する全てのプレートを示す図である。図4の上段左には第1熱交換ユニットU1を構成する第1流路プレート(1st用プレート)P1が示されており、右に向かって順に、第3流路プレート(3rd用プレート)P3、第4流路プレート(4th用プレート)P4、第2流路プレート(2nd用プレート)P2が示されている。流路プレートP1〜P4を、左から順に1st用、3rd用、4th用、2nd用の順序で図示しているのは、図2及び図3において、第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4が、上から順に第1、第3、第4、第2の順で積層されていることに基づいている。
Before explaining the flow of the fluid and the cooling water in the stacked heat exchanger 2a with reference to FIGS. 4 and 5, the first flow path used for the first heat exchange unit U1 to the fourth heat exchange unit U4. The configurations of the plate P1 to the fourth flow path plate P4 and the cooling plate CP1 will be described, and the configuration of the stacked heat exchanger 2a will be described in detail.
FIG. 4 is a diagram showing all the plates constituting the stacked heat exchanger 2a. The first channel plate (1st plate) P1 constituting the first heat exchange unit U1 is shown on the upper left side of FIG. 4, and in order toward the right, the third channel plate (3rd plate) P3. A fourth flow path plate (4th plate) P4 and a second flow path plate (2nd plate) P2 are shown. The flow path plates P1 to P4 are illustrated in the order of 1st, 3rd, 4th, and 2nd from left to right in FIG. 2 and FIG. 3, in the first heat exchange unit U1 to fourth heat exchange. The unit U4 is based on being stacked in the first, third, fourth, and second order in order from the top.

図4の下段左には積層型熱交換器の上面に積層される上面板(上エンドプレート)3が示されており、右に向かって順に、各流路プレート間に積層される冷却用プレートCP1、積層型熱交換器の下面に積層される下面板(下エンドプレート)4が示されている。
図4に示す各プレートは、積層型熱交換器2aを上面側から見た、つまり上エンドプレート3の上方から下エンドプレート4に向かう方向に沿って見たときの構成を示している。
The upper left plate (upper end plate) 3 stacked on the upper surface of the stacked heat exchanger is shown on the lower left side of FIG. 4. The cooling plates are stacked between the flow path plates in order toward the right. CP1 shows a lower surface plate (lower end plate) 4 laminated on the lower surface of the laminated heat exchanger.
Each plate shown in FIG. 4 shows a configuration when the stacked heat exchanger 2a is viewed from the upper surface side, that is, when viewed from the upper end plate 3 along the direction from the upper end plate 3 toward the lower end plate 4.

(第1熱交換ユニット)
まず、積層型熱交換器2aにおける第1熱交換ユニット(1st熱交換ユニット)U1は、第1流路プレート(1st用プレート)P1と冷却用プレートCP1を交互に積層することで構成されている。
(第1流路プレート)
図4に示すように、第1流路プレートP1は、例えばステンレスやアルミなどの金属からなる厚さ数ミリメートルの長方形の平板である。図4に示す第1流路プレートP1の長
手方向の両端部において、図面に向かって上端部の左側には、第1コンプレッサC1から供給された水素ガスが第1流路プレートP1に流れ込むための流体供給孔1INが穿たれて貫通孔が形成されている。また、下端部の右側には、水素ガスが第1流路プレートP1から流れ出すための流体排出孔1OUTが穿たれて貫通孔が形成されている。つまり、流体供給孔1INと流体排出孔1OUTは、第1流路プレートP1の対角方向に形成されている。
(First heat exchange unit)
First, the first heat exchange unit (1st heat exchange unit) U1 in the laminated heat exchanger 2a is configured by alternately laminating first flow path plates (1st plates) P1 and cooling plates CP1. .
(First flow path plate)
As shown in FIG. 4, the first flow path plate P1 is a rectangular flat plate having a thickness of several millimeters made of a metal such as stainless steel or aluminum. At both ends in the longitudinal direction of the first flow path plate P1 shown in FIG. 4, hydrogen gas supplied from the first compressor C1 flows into the first flow path plate P1 on the left side of the upper end portion in the drawing. A fluid supply hole 1IN is formed to form a through hole. Further, on the right side of the lower end portion, a fluid discharge hole 1OUT for allowing hydrogen gas to flow out from the first flow path plate P1 is formed to form a through hole. That is, the fluid supply hole 1IN and the fluid discharge hole 1OUT are formed in the diagonal direction of the first flow path plate P1.

流体供給孔1INと流体排出孔1OUTが形成された第1流路プレートP1の一方の面であって図4に描かれる上面には、水素ガスの流路が、流体供給孔1INと流体排出孔1OUTをつなぐように形成されている。この流路によって、流体供給孔1INから流入した水素ガスは、形成された流路に沿って流れ、流体排出孔1OUTから第1流路プレート外へ流出する。   On one surface of the first flow path plate P1 in which the fluid supply hole 1IN and the fluid discharge hole 1OUT are formed, and on the upper surface depicted in FIG. 4, a hydrogen gas flow path is formed between the fluid supply hole 1IN and the fluid discharge hole. It is formed to connect 1OUT. By this flow path, the hydrogen gas flowing in from the fluid supply hole 1IN flows along the formed flow path, and flows out of the first flow path plate from the fluid discharge hole 1OUT.

図5(a)は、図4に示した第1流路プレートP1の構成を詳細に示した図である。第1流路プレートP1に形成された流路は、第1流路プレートP1の幅方向に蛇行するように複数本形成されて、流体供給孔1INと流体排出孔1OUTをつないでいる。この複数本の流路は、互いにほぼ平行となるように形成されており、互いに交わることはない。従って、流体供給孔1INから流入した水素ガスは、流入した1本の流路だけを通って流体排出孔1OUTに達する。   FIG. 5A is a diagram showing in detail the configuration of the first flow path plate P1 shown in FIG. A plurality of flow paths formed in the first flow path plate P1 are formed so as to meander in the width direction of the first flow path plate P1, and connect the fluid supply hole 1IN and the fluid discharge hole 1OUT. The plurality of flow paths are formed so as to be substantially parallel to each other and do not cross each other. Accordingly, the hydrogen gas flowing in from the fluid supply hole 1IN reaches the fluid discharge hole 1OUT only through the one flow-in channel.

第1流路プレートP1の流路が第1流路プレートP1の幅方向に蛇行しているのは、第1流路プレートP1の限られた面積内で可能な限り流路を長くとるためであり、その目的のためには、流路は、図4及び図5に示した蛇行以外の軌跡を辿っても構わない。
このような流路は、本発明の技術分野においてマイクロチャネルと呼ばれるものであり、幅1ミリ前後の細い流路である。このマイクロチャネルと呼ばれる流路は、例えばケミカルエッチングなどのエッチング技術を用いて形成されるものである。エッチングは等方加工であるため流路の深さは流路幅の0.5倍に近づくが、本実施形態では、その深さを、流路幅の0.4〜0.6倍程度とする。
The reason why the flow path of the first flow path plate P1 meanders in the width direction of the first flow path plate P1 is to make the flow path as long as possible within the limited area of the first flow path plate P1. Yes, for that purpose, the flow path may follow a trajectory other than the meandering shown in FIGS.
Such a channel is called a microchannel in the technical field of the present invention, and is a narrow channel having a width of about 1 mm. The flow path called the microchannel is formed by using an etching technique such as chemical etching. Since the etching is an isotropic process, the depth of the channel approaches 0.5 times the channel width, but in this embodiment, the depth is about 0.4 to 0.6 times the channel width. To do.

加えて、第1流路プレートP1の長手方向の両端部において、図面に向かって上端部の右側には、第3コンプレッサC3から供給された水素ガスが後述する第3流路プレートP3に流れ込むための貫通孔である流体供給孔3INが穿たれている。また、下端部の左側には、水素ガスが第3流路プレートP3から流れ出すための貫通孔である流体排出孔3OUTが穿たれている。これら流体供給孔3INと流体排出孔3OUTは、第1流路プレートP1の流路にはつながっていない。   In addition, hydrogen gas supplied from the third compressor C3 flows into the third flow path plate P3, which will be described later, at both ends of the first flow path plate P1 in the longitudinal direction on the right side of the upper end portion in the drawing. A fluid supply hole 3IN that is a through hole is formed. Further, on the left side of the lower end portion, a fluid discharge hole 3OUT which is a through hole for allowing hydrogen gas to flow out from the third flow path plate P3 is formed. The fluid supply hole 3IN and the fluid discharge hole 3OUT are not connected to the flow path of the first flow path plate P1.

また、流体排出孔1OUTと流体排出孔3OUTに通じる貫通孔との間には、後述する冷却用プレートCP1に冷却水が流れ込むための貫通孔である冷却水INが穿たれ、流体供給孔1INと流体供給孔3INに通じる貫通孔との間には、後述する冷却用プレートCP1から冷却水が流れ出すための貫通孔である冷却水OUTが穿たれている。これら流体供給孔3INと流体排出孔3OUTは、第1流路プレートP1の流路にはつながっていない。   Further, between the fluid discharge hole 1OUT and the through hole communicating with the fluid discharge hole 3OUT, cooling water IN which is a through hole for allowing cooling water to flow into a cooling plate CP1 described later is formed, and the fluid supply hole 1IN and Between the through hole communicating with the fluid supply hole 3IN, a cooling water OUT, which is a through hole for allowing the cooling water to flow out from the cooling plate CP1 described later, is formed. The fluid supply hole 3IN and the fluid discharge hole 3OUT are not connected to the flow path of the first flow path plate P1.

このような第1流路プレートP1の他方の面、つまり流路が形成されておらず図面に示されていない下面は、平滑な面となっている。
(冷却用プレート)
冷却用プレートCP1は、第1流路プレートP1とほぼ同様の構成を有しており、第1流路プレートP1と同じ材質で、長手方向の両端部において、上端部には、第1流路プレートP1と同じ位置に、流体供給孔1IN、冷却水OUT,流体供給孔3INが形成されており、下端部には、同じく第1流路プレートP1と同じ位置に、流体排出孔1OUT、冷却水IN,流体排出孔3OUTが形成されている。
The other surface of the first flow path plate P1, that is, the lower surface where no flow path is formed and not shown in the drawing is a smooth surface.
(Cooling plate)
The cooling plate CP1 has substantially the same configuration as the first flow path plate P1, is made of the same material as the first flow path plate P1, and has a first flow path at the upper end at both ends in the longitudinal direction. The fluid supply hole 1IN, the cooling water OUT, and the fluid supply hole 3IN are formed at the same position as the plate P1, and the fluid discharge hole 1OUT and the cooling water are formed at the same position as the first flow path plate P1 at the lower end. IN and a fluid discharge hole 3OUT are formed.

図5(b)は、図4に示した冷却用プレートCP1の構成を詳細に示した図である。冷却用プレートCP1に形成された流路も、第1流路プレートP1と同様に幅方向に蛇行するように複数本形成されて冷却水INと冷却水OUTをつないでいる。この複数の流路も、第1流路プレートP1と同様に互いにほぼ平行となるように形成されており、互いに交わることはない。従って、冷却水INから流入した冷却水は、流入した1本の流路だけを通って冷却水OUTに達する。   FIG. 5B is a diagram showing in detail the configuration of the cooling plate CP1 shown in FIG. Similarly to the first flow path plate P1, a plurality of flow paths formed in the cooling plate CP1 are formed so as to meander in the width direction and connect the cooling water IN and the cooling water OUT. The plurality of channels are also formed so as to be substantially parallel to each other like the first channel plate P1, and do not cross each other. Accordingly, the cooling water that has flowed in from the cooling water IN reaches the cooling water OUT through only one flow channel that has flowed in.

このような冷却用プレートCP1の他方の面、つまり流路が形成されておらず図面に示されていない下面は、平滑な面となっている。
第1熱交換ユニットU1は、以上に説明した第1流路プレートP1と冷却用プレートCP1を交互に積層することで構成される。まず、第1熱交換ユニットU1の最下層として冷却用プレートCP1を用い、その上に第1流路プレートP1を積層して、さらにその上に冷却用プレートCP1を積層するというように、最下層の冷却用プレートCP1の上に、第1流路プレートP1と冷却用プレートCP1を交互に何層にも積層し最上層を冷却プレートCP1とする。
The other surface of the cooling plate CP1, that is, the lower surface not formed with a flow path and not shown in the drawing, is a smooth surface.
The first heat exchange unit U1 is configured by alternately stacking the first flow path plate P1 and the cooling plate CP1 described above. First, the cooling plate CP1 is used as the lowermost layer of the first heat exchange unit U1, the first flow path plate P1 is stacked thereon, and the cooling plate CP1 is further stacked thereon. The first flow path plate P1 and the cooling plate CP1 are alternately stacked in layers on the cooling plate CP1, and the uppermost layer is used as the cooling plate CP1.

ここで、積層する第1流路プレートP1の枚数は任意であるが、第1流路プレートP1の枚数を変更することによって、第1熱交換ユニットU1の容量を変更することができる。このことは、後述する第2熱交換ユニットU2〜第4熱交換ユニットU4にもあてはまるが、本実施形態では、第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4の各容量が同じとなるように構成される。   Here, the number of first flow path plates P1 to be stacked is arbitrary, but the capacity of the first heat exchange unit U1 can be changed by changing the number of first flow path plates P1. This also applies to the second heat exchange unit U2 to the fourth heat exchange unit U4 described later, but in the present embodiment, the capacities of the first heat exchange unit U1 to the fourth heat exchange unit U4 are the same. Configured.

このように何層にも積層した第1流路プレートP1と冷却用プレートCP1を所定温度下で加圧して、第1流路プレートP1と冷却用プレートCP1の接合面を互いに拡散接合させると、複数のプレートが一体となった第1熱交換ユニットU1が得られる。つまり、冷却用プレートCP1の上に拡散接合された第1流路プレートP1の平滑な下面は、冷却用プレートCP1の流路の蓋となり、第1流路プレートP1の上に拡散接合された冷却用プレートCP1の平滑な下面は、第1流路プレートP1の流路の蓋となる。   When the first flow path plate P1 and the cooling plate CP1 stacked in this way are pressurized under a predetermined temperature and the joining surfaces of the first flow path plate P1 and the cooling plate CP1 are diffusion-bonded to each other, A first heat exchange unit U1 in which a plurality of plates are integrated is obtained. That is, the smooth lower surface of the first flow path plate P1 diffusion-bonded on the cooling plate CP1 serves as a cover for the flow path of the cooling plate CP1, and the cooling diffusion-bonded on the first flow path plate P1. The smooth lower surface of the plate CP1 serves as a lid for the flow path of the first flow path plate P1.

この拡散接合によって第1流路プレートP1と冷却用プレートCP1は強固に接合されるので、第1熱交換ユニットU1は、供給される流体に対して非常に高い耐圧性を備えることとなる。
直上層の下面が蓋となるように拡散接合された第1熱交換ユニットU1において、流体供給孔1INから水素ガスが供給されると、流体供給孔1INは、第1流路プレートP1の流路につながっているので水素ガスが流入するが、冷却用プレートCP1の流路とは冷却用プレートの上面と第1流路プレートの下面との接合によって隔絶されるので、水素ガスが冷却用プレートCP1の流路に流入することはない。
Since the first flow path plate P1 and the cooling plate CP1 are firmly joined by this diffusion joining, the first heat exchange unit U1 has a very high pressure resistance against the supplied fluid.
When hydrogen gas is supplied from the fluid supply hole 1IN in the first heat exchange unit U1 that is diffusion-bonded so that the lower surface of the immediately upper layer serves as a lid, the fluid supply hole 1IN becomes the flow path of the first flow path plate P1. However, since the flow path of the cooling plate CP1 is isolated from the upper surface of the cooling plate and the lower surface of the first flow path plate, the hydrogen gas flows into the cooling plate CP1. It does not flow into the flow path.

同じく冷却水INから冷却水が供給されると、冷却水INは、冷却用プレートCP1の流路につながっているので冷却水が流入するが、第1流路プレートP1の流路とは第1流路プレートP1の上面と冷却用プレートCP1の下面との接合によって隔絶されるので、冷却水が第1流路プレートP1の流路に流入することはない。
(第3熱交換ユニット)
第3熱交換ユニットU3は、第1熱交換ユニットU1の直下に配置される熱交換ユニットである。第3熱交換ユニットU3に用いられる第3流路プレートP3は、第1流路プレートP1とほぼ同じ材質で大きさの部材であって、第1流路プレートP1と同様の流路が形成されている。
Similarly, when the cooling water is supplied from the cooling water IN, the cooling water IN is connected to the flow path of the cooling plate CP1, and thus the cooling water flows in. However, the flow path of the first flow path plate P1 is the first flow path. Since the upper surface of the flow path plate P1 and the lower surface of the cooling plate CP1 are separated from each other, the cooling water does not flow into the flow path of the first flow path plate P1.
(Third heat exchange unit)
The third heat exchange unit U3 is a heat exchange unit disposed immediately below the first heat exchange unit U1. The third flow path plate P3 used in the third heat exchange unit U3 is a member that is substantially the same material and size as the first flow path plate P1, and has the same flow path as the first flow path plate P1. ing.

(第3流路プレート)
第3流路プレートP3では、第1流路プレートP1に形成されていた流体供給孔1INと流体排出孔1OUTがなく、流体供給孔3INと流体排出孔3OUT、及び冷却水INと冷却水OUTが形成されている。第3流路プレートP3の一方の面であって図4に描かれる上面にはマイクロチャネルである流路が形成されており、この流路によって流体供給孔3INと流体排出孔3OUTがつながれる。
(3rd flow path plate)
The third flow path plate P3 does not have the fluid supply hole 1IN and the fluid discharge hole 1OUT formed in the first flow path plate P1, but the fluid supply hole 3IN, the fluid discharge hole 3OUT, and the cooling water IN and the cooling water OUT. Is formed. A flow path that is a microchannel is formed on one surface of the third flow path plate P3 and the upper surface depicted in FIG. 4, and the fluid supply hole 3IN and the fluid discharge hole 3OUT are connected by this flow path.

この第3流路プレートP3と冷却用プレートCP1を、第1熱交換ユニットU1と同様に積層して各プレート間を拡散接合すると、第3熱交換ユニットU3が得られる。第3熱交換ユニットU3において、流体供給孔3INから水素ガスが供給されると、流体供給孔3INは、第3流路プレートP3の流路につながっているので水素ガスが流入するが、冷却用プレートCP1の流路とは冷却用プレートCP1の上面と第3流路プレートP3の下面との接合によって隔絶されるので、水素ガスが冷却用プレートCP1の流路に流入することはない。   When the third flow path plate P3 and the cooling plate CP1 are stacked in the same manner as the first heat exchange unit U1 and diffusion-bonded between the plates, a third heat exchange unit U3 is obtained. In the third heat exchange unit U3, when hydrogen gas is supplied from the fluid supply hole 3IN, the fluid supply hole 3IN is connected to the flow path of the third flow path plate P3, so that hydrogen gas flows in, but for cooling Since the flow path of the plate CP1 is isolated by joining the upper surface of the cooling plate CP1 and the lower surface of the third flow path plate P3, hydrogen gas does not flow into the flow path of the cooling plate CP1.

同じく冷却水INから冷却水が供給されると、冷却水INは、冷却用プレートCP1の流路につながっているので冷却水が流入するが、第3流路プレートP3の流路とは第3流路プレートP3の上面と冷却用プレートCP1の下面との接合によって隔絶されるので、冷却水が第3流路プレートP3の流路に流入することはない。
(第4熱交換ユニット)
第4熱交換ユニットU4は、第3熱交換ユニットU2の直下に配置される熱交換ユニットである。第4熱交換ユニットU4に用いられる第4流路プレートP4は、第1流路プレートP1及び第3流路プレートP3とほぼ同じ材質で大きさの部材であって、第1流路プレートP1及び第3流路プレートP3と同様の流路が形成されている。
Similarly, when the cooling water is supplied from the cooling water IN, the cooling water IN flows into the cooling plate CP1 because it is connected to the flow path of the cooling plate CP1, but the third flow path plate P3 has a third flow path. Since the upper surface of the flow path plate P3 and the lower surface of the cooling plate CP1 are separated from each other, the cooling water does not flow into the flow path of the third flow path plate P3.
(4th heat exchange unit)
The fourth heat exchange unit U4 is a heat exchange unit disposed immediately below the third heat exchange unit U2. The fourth flow path plate P4 used in the fourth heat exchange unit U4 is a member that is substantially the same material and size as the first flow path plate P1 and the third flow path plate P3, and the first flow path plate P1 and A flow path similar to the third flow path plate P3 is formed.

(第4流路プレート)
図4に示すように、第4流路プレートP4は、第3流路プレートP4の構成を左右反転させた構成を有しており、対角線上に形成された貫通孔は流体供給孔4INと流体排出孔4OUTである。第4流路プレートP4には、冷却水INと冷却水OUTも形成されている。第4流路プレートP4の一方の面であって図4に描かれる上面にはマイクロチャネルである流路が形成されており、この流路によって、流体供給孔4INと流体排出孔4OUTがつながれる。
(4th flow path plate)
As shown in FIG. 4, the fourth flow path plate P4 has a configuration in which the configuration of the third flow path plate P4 is reversed left and right, and the through-hole formed on the diagonal line is connected to the fluid supply hole 4IN and the fluid. This is the discharge hole 4OUT. The fourth flow path plate P4 is also formed with cooling water IN and cooling water OUT. A flow path which is a microchannel is formed on one surface of the fourth flow path plate P4 and the upper surface depicted in FIG. 4, and the fluid supply hole 4IN and the fluid discharge hole 4OUT are connected by this flow path. .

この第4流路プレートP4と冷却用プレートCP1を、第1熱交換ユニットU1及び第3熱交換ユニットU3と同様に積層して各プレート間を拡散接合すると、第4熱交換ユニットU4が得られる。第4熱交換ユニットU4において、流体供給孔4INから水素ガスが供給されると、流体供給孔4INは、第4流路プレートP4の流路につながっているので水素ガスが流入するが、冷却用プレートCP1の流路とは冷却用プレートCP1の上面と第4流路プレートP4の下面との接合によって隔絶されるので、水素ガスが冷却用プレートCP1の流路に流入することはない。   When the fourth flow path plate P4 and the cooling plate CP1 are laminated in the same manner as the first heat exchange unit U1 and the third heat exchange unit U3 and diffusion-bonded between the plates, a fourth heat exchange unit U4 is obtained. . In the fourth heat exchange unit U4, when hydrogen gas is supplied from the fluid supply hole 4IN, the fluid supply hole 4IN is connected to the flow path of the fourth flow path plate P4, so that hydrogen gas flows in, but for cooling Since the flow path of the plate CP1 is isolated by joining the upper surface of the cooling plate CP1 and the lower surface of the fourth flow path plate P4, hydrogen gas does not flow into the flow path of the cooling plate CP1.

同じく冷却水INから冷却水が供給されると、第1熱交換ユニットU1及び第3熱交換ユニットU3と同様の理由によって、冷却水が第4流路プレートP4の流路に流入することはない。
(第2熱交換ユニット)
第2熱交換ユニットU2は、第4熱交換ユニットU4の直下に配置される熱交換ユニットである。第2熱交換ユニットU2に用いられる第2流路プレートP2は、第1流路プレートP1、第3流路プレートP3、及び第4流路プレートP4とほぼ同じ材質で大きさの部材であって、それら流路プレートと同様の流路が形成されている。
Similarly, when the cooling water is supplied from the cooling water IN, the cooling water does not flow into the flow path of the fourth flow path plate P4 for the same reason as the first heat exchange unit U1 and the third heat exchange unit U3. .
(Second heat exchange unit)
The second heat exchange unit U2 is a heat exchange unit disposed immediately below the fourth heat exchange unit U4. The second flow path plate P2 used in the second heat exchange unit U2 is a member that is substantially the same material and size as the first flow path plate P1, the third flow path plate P3, and the fourth flow path plate P4. A flow path similar to the flow path plates is formed.

(第2流路プレート)
図4に示すように、第2流路プレートP2は、第1流路プレートP1の構成を左右反転させた構成を有しており、流体供給孔4INと流体排出孔4OUTを結ぶ対角線とは別のもう一方の対角線上に形成された貫通孔は、流体供給孔2INと流体排出孔2OUTである。第2流路プレートP2には、冷却水INと冷却水OUTも形成されている。第2流路プレートP2の一方の面であって図4に描かれる上面にはマイクロチャネルである流路が形成されており、この流路によって流体供給孔2INと流体排出孔2OUTがつながれる。
(Second channel plate)
As shown in FIG. 4, the second flow path plate P2 has a configuration in which the configuration of the first flow path plate P1 is reversed left and right, and is different from the diagonal line connecting the fluid supply hole 4IN and the fluid discharge hole 4OUT. The through holes formed on the other diagonal line are a fluid supply hole 2IN and a fluid discharge hole 2OUT. Cooling water IN and cooling water OUT are also formed in the second flow path plate P2. A flow path that is a microchannel is formed on one surface of the second flow path plate P2 in FIG. 4, and the fluid supply hole 2IN and the fluid discharge hole 2OUT are connected by this flow path.

この第2流路プレートP2と冷却用プレートCP1を、第1熱交換ユニットU1、第3熱交換ユニットU3、及び第4熱交換ユニットU4と同様に積層して各プレート間を拡散接合すると、第2熱交換ユニットU2が得られる。第2熱交換ユニットU2において、流体供給孔2INから水素ガスが供給されると、流体供給孔2INは、第2流路プレートP2の流路につながっているので水素ガスが流入するが、冷却用プレートCP1の流路とは冷却用プレートCP1の上面と第2流路プレートP2の下面との接合によって隔絶されるので、水素ガスが冷却用プレートCP1の流路に流入することはない。   When the second flow path plate P2 and the cooling plate CP1 are laminated in the same manner as the first heat exchange unit U1, the third heat exchange unit U3, and the fourth heat exchange unit U4 and each plate is diffusion-bonded, Two heat exchange units U2 are obtained. In the second heat exchange unit U2, when hydrogen gas is supplied from the fluid supply hole 2IN, the fluid supply hole 2IN is connected to the flow path of the second flow path plate P2, so that hydrogen gas flows in. Since the flow path of the plate CP1 is isolated from the upper surface of the cooling plate CP1 and the lower surface of the second flow path plate P2, hydrogen gas does not flow into the flow path of the cooling plate CP1.

同じく冷却水INから冷却水が供給されると、第1熱交換ユニットU1、第3熱交換ユニットU3、及び第4熱交換ユニットU4と同様の理由によって、冷却水が第2流路プレートP2に流入することはない。
上述のように得られた熱交換ユニットU1〜U4を、上から順に第1熱交換ユニットU
1、第3熱交換ユニットU3、第4熱交換ユニットU4、第2熱交換ユニットU2の順となるように積層し、さらに、第1熱交換ユニットU1の上面に上エンドプレート3を重ね、第2熱交換ユニットU2の下面に下エンドプレート4を重ねて、熱交換ユニットU1〜U4及び上下エンドプレート3,4を拡散接合によって接合する。
Similarly, when cooling water is supplied from the cooling water IN, the cooling water is supplied to the second flow path plate P2 for the same reason as the first heat exchange unit U1, the third heat exchange unit U3, and the fourth heat exchange unit U4. There is no inflow.
The heat exchange units U1 to U4 obtained as described above are arranged in order from the top to the first heat exchange unit U.
1, the third heat exchange unit U3, the fourth heat exchange unit U4, and the second heat exchange unit U2 are stacked in this order, and the upper end plate 3 is stacked on the upper surface of the first heat exchange unit U1, 2 The lower end plate 4 is overlapped on the lower surface of the heat exchange unit U2, and the heat exchange units U1 to U4 and the upper and lower end plates 3 and 4 are joined by diffusion bonding.

これによって、本実施形態による積層型熱交換器2aが形成される。上エンドプレート3には第1流路プレートP1と同じく、流体供給孔1INと流体排出孔1OUT、流体供給孔3INと流体排出孔3OUT、及び冷却水INと冷却水OUTが開口している。下エンドプレート4には、流体供給孔2INと流体排出孔2OUT、及び流体供給孔4INと流体排出孔4OUTが開口している。   Thereby, the stacked heat exchanger 2a according to the present embodiment is formed. Similar to the first flow path plate P1, the upper end plate 3 has a fluid supply hole 1IN and a fluid discharge hole 1OUT, a fluid supply hole 3IN and a fluid discharge hole 3OUT, and a cooling water IN and a cooling water OUT. The lower end plate 4 has a fluid supply hole 2IN and a fluid discharge hole 2OUT, and a fluid supply hole 4IN and a fluid discharge hole 4OUT.

ここで、図2に戻って、積層型熱交換器2aのAA断面及びCC断面を参照する。
AA断面は、上エンドプレート3における流体供給孔1IN及び流体排出孔3OUTと、下エンドプレート4における流体供給孔4IN及び流体排出孔2OUTとを含む面で、積層型熱交換器2aを積層方向に切断したときの断面図である。
また、CC断面は、上エンドプレート3における流体供給孔3IN及び流体排出孔1OUTと、下エンドプレート4における流体供給孔2IN及び流体排出孔4OUTとを含む面で、積層型熱交換器2aを積層方向に切断したときの断面図である。
Here, returning to FIG. 2, the AA cross section and CC cross section of the stacked heat exchanger 2a will be referred to.
The AA cross section is a surface including the fluid supply hole 1IN and the fluid discharge hole 3OUT in the upper end plate 3 and the fluid supply hole 4IN and the fluid discharge hole 2OUT in the lower end plate 4, and the stacked heat exchanger 2a in the stacking direction. It is sectional drawing when cut | disconnecting.
The CC cross section is a surface including the fluid supply hole 3IN and the fluid discharge hole 1OUT in the upper end plate 3 and the fluid supply hole 2IN and the fluid discharge hole 4OUT in the lower end plate 4, and the stacked heat exchanger 2a is stacked. It is sectional drawing when cut | disconnected in a direction.

上エンドプレート3において、流体供給孔1IN及び流体排出孔1OUTは一方の対角線上に形成されており、流体供給孔3IN及び流体排出孔3OUTは他方の対角線上に形成されている。したがって、AA断面で示された流体供給孔1IN、及び流体供給孔1INに対応するCC断面で示された流体排出孔1OUTは、各断面において第1熱交換ユニットU1内を各熱交換ユニットの積層方向に沿って直接外部に連通させるように形成される。また、CC断面で示された流体供給孔3IN、及び流体供給孔3INに対応するAA断面で示された流体排出孔3OUTは、各断面において第1熱交換ユニットU1を貫いて第3熱交換ユニットU3内を各熱交換ユニットの積層方向に沿って直接外部に連通させるように形成される。   In the upper end plate 3, the fluid supply hole 1IN and the fluid discharge hole 1OUT are formed on one diagonal line, and the fluid supply hole 3IN and the fluid discharge hole 3OUT are formed on the other diagonal line. Accordingly, the fluid supply hole 1IN shown in the AA section and the fluid discharge hole 1OUT shown in the CC section corresponding to the fluid supply hole 1IN are stacked in the first heat exchange unit U1 in each section. It is formed so as to communicate with the outside directly along the direction. The fluid supply hole 3IN shown in the CC cross section and the fluid discharge hole 3OUT shown in the AA cross section corresponding to the fluid supply hole 3IN penetrate the first heat exchange unit U1 in each cross section and pass through the third heat exchange unit. U3 is formed so as to communicate with the outside directly along the stacking direction of the heat exchange units.

また、下エンドプレート4において、流体供給孔4INと流体排出孔4OUTとは一方の対角線上に形成されており、流体供給孔2INと流体排出孔2OUTとは他方の対角線上に形成されている。したがって、AA断面で示された流体供給孔4IN、及び流体供給孔4INに対応するCC断面で示された流体排出孔4OUTは、各断面において第2熱交換ユニットU2を貫いて第4熱交換ユニットU4内を各熱交換ユニットの積層方向に沿って直接外部に連通させるように形成される。さらに、CC断面で示された流体供給孔2IN、及び流体供給孔2INに対応するAA断面で示された流体排出孔2OUTは、各断面において第2熱交換ユニットU2内を各熱交換ユニットの積層方向に沿って直接外部に連通させるように形成される。   In the lower end plate 4, the fluid supply hole 4IN and the fluid discharge hole 4OUT are formed on one diagonal line, and the fluid supply hole 2IN and the fluid discharge hole 2OUT are formed on the other diagonal line. Therefore, the fluid supply hole 4IN shown in the AA cross section and the fluid discharge hole 4OUT shown in the CC cross section corresponding to the fluid supply hole 4IN penetrate the second heat exchange unit U2 in each cross section and pass through the fourth heat exchange unit. U4 is formed so as to communicate with the outside directly along the stacking direction of each heat exchange unit. Furthermore, the fluid supply hole 2IN shown in the CC cross section and the fluid discharge hole 2OUT shown in the AA cross section corresponding to the fluid supply hole 2IN are stacked in the second heat exchange unit U2 in each cross section. It is formed so as to communicate with the outside directly along the direction.

ここで、図3に示す、積層型熱交換器2aのBB断面を参照する。BB断面は、上エンドプレート3における冷却水INと冷却水OUTとを含む面で、積層型熱交換器2aを積層方向に切断したときの断面図である。上エンドプレート3において冷却水INと冷却水OUTとは、上エンドプレート3の長手方向に沿ったBB線上に形成されている。したがって、冷却水INと冷却水OUTとは、ともにBB断面において積層型熱交換器2aの全ての熱交換ユニットU1〜U4内に形成されるように現れる。   Here, the BB cross section of the laminated heat exchanger 2a shown in FIG. 3 is referred to. The BB cross section is a cross-sectional view of the upper end plate 3 including the cooling water IN and the cooling water OUT when the stacked heat exchanger 2a is cut in the stacking direction. In the upper end plate 3, the cooling water IN and the cooling water OUT are formed on the BB line along the longitudinal direction of the upper end plate 3. Accordingly, both the cooling water IN and the cooling water OUT appear to be formed in all the heat exchange units U1 to U4 of the stacked heat exchanger 2a in the BB cross section.

このように、本実施形態による積層型熱交換器2aでは、複数の熱交換ユニットU1〜U4のそれぞれには、各熱交換ユニットに流体を供給する流体供給孔(供給孔)と、供給された流体を排出する流体排出孔(排出孔)とが設けられている。各熱交換ユニットに設けられた供給孔及び排出孔は、熱交換ユニットU1〜U4の積層方向に沿って直接外部に連通する長さに形成されていて、上エンドプレート3及び下エンドプレート4から見た平面視での配置位置が互いに重ならないように形成されているといえる。このような構造を採用することによって、各熱交換器ユニット間で圧力を保持するための隔壁などは必要としない。   As described above, in the stacked heat exchanger 2a according to the present embodiment, each of the plurality of heat exchange units U1 to U4 is supplied with a fluid supply hole (supply hole) that supplies a fluid to each heat exchange unit. A fluid discharge hole (discharge hole) for discharging the fluid is provided. The supply hole and the discharge hole provided in each heat exchange unit are formed in a length that communicates directly with the outside along the stacking direction of the heat exchange units U1 to U4, and from the upper end plate 3 and the lower end plate 4 It can be said that the arrangement positions in the plan view as seen do not overlap each other. By adopting such a structure, there is no need for a partition or the like for maintaining pressure between the heat exchanger units.

(熱交換システムの動作)
次に、図2及び図3を参照しながら、このように流体供給孔及び流体排出孔が形成され
た積層型熱交換器2aの熱交換ユニットU1〜U4のそれぞれに対して、一対一に対応する各コンプレッサを接続する。つまり、第1コンプレッサC1の吐出口を上エンドプレート3の流体供給孔1INに接続し、上エンドプレート3の流体供給孔1OUTを第2コンプレッサC2の吸入口に接続する。次に、第2コンプレッサC2の吐出口を下エンドプレート4の流体供給孔2INに接続し、下エンドプレート4の流体供給孔2OUTを第3コンプレッサC3の吸入口に接続する。続いて、第3コンプレッサC3の吐出口を上エンドプレート3の流体供給孔3INに接続し、上エンドプレート3の流体供給孔3OUTを第4コンプレッサC4の吸入口に接続する。最後に、第4コンプレッサC4の吐出口を下エンドプレート4の流体供給孔4INに接続し、下エンドプレート4の流体供給孔4OUTをタンク又はボンベの充填口に接続する。
(Operation of heat exchange system)
Next, referring to FIG. 2 and FIG. 3, one-to-one correspondence is provided for each of the heat exchange units U1 to U4 of the stacked heat exchanger 2a in which the fluid supply holes and the fluid discharge holes are formed as described above. Connect each compressor. That is, the discharge port of the first compressor C1 is connected to the fluid supply hole 1IN of the upper end plate 3, and the fluid supply hole 1OUT of the upper end plate 3 is connected to the suction port of the second compressor C2. Next, the discharge port of the second compressor C2 is connected to the fluid supply hole 2IN of the lower end plate 4, and the fluid supply hole 2OUT of the lower end plate 4 is connected to the suction port of the third compressor C3. Subsequently, the discharge port of the third compressor C3 is connected to the fluid supply hole 3IN of the upper end plate 3, and the fluid supply hole 3OUT of the upper end plate 3 is connected to the suction port of the fourth compressor C4. Finally, the discharge port of the fourth compressor C4 is connected to the fluid supply hole 4IN of the lower end plate 4, and the fluid supply hole 4OUT of the lower end plate 4 is connected to the filling port of the tank or cylinder.

さらに、冷却水供給ポンプの冷却水吐出口を、上エンドプレート3の冷却水INに接続し、冷却水OUTに排水管を接続する。この接続によって、第1コンプレッサC1の吸入口からタンク又はボンベの充填口まで、水素ガスを多段に圧縮しつつ圧縮された水素ガスの熱交換を行う熱交換システム1aが構成される。
図3に示すように、まず、冷却水供給ポンプを作動させて積層型熱交換器2aの上エンドプレート3の冷却水INから冷却水を連続的に供給する。供給された冷却水は、最上層の第1熱交換ユニットU1から最下層の第2熱交換ユニットU2まで貫通する冷却水INから、各熱交換ユニットの冷却プレートの流路に流れ込み、流路を満たしつつ最上層の第1熱交換ユニットU1から最下層の第2熱交換ユニットU2まで貫通する冷却水OUTに排出される。冷却水供給ポンプによって冷却水が次々と供給されるので、冷却プレートCP1の流路を流れて冷却水OUTに排出された冷却水は、上エンドプレート3の冷却水OUTから出て排水管へと排出される。こうして、熱交換ユニットU1〜U4の全ての冷却プレートCP1における冷却水の流れが確保される。
Further, the cooling water discharge port of the cooling water supply pump is connected to the cooling water IN of the upper end plate 3, and the drain pipe is connected to the cooling water OUT. By this connection, a heat exchange system 1a is configured that performs heat exchange of the compressed hydrogen gas while compressing the hydrogen gas in multiple stages from the suction port of the first compressor C1 to the filling port of the tank or cylinder.
As shown in FIG. 3, first, the cooling water supply pump is operated to continuously supply cooling water from the cooling water IN of the upper end plate 3 of the stacked heat exchanger 2a. The supplied cooling water flows from the cooling water IN penetrating from the uppermost first heat exchange unit U1 to the lowermost second heat exchange unit U2 into the flow path of the cooling plate of each heat exchange unit. While being filled, it is discharged to the cooling water OUT penetrating from the uppermost first heat exchange unit U1 to the lowermost second heat exchange unit U2. Since the cooling water is supplied one after another by the cooling water supply pump, the cooling water flowing through the flow path of the cooling plate CP1 and discharged to the cooling water OUT exits from the cooling water OUT of the upper end plate 3 to the drain pipe. Discharged. In this way, the flow of the cooling water in all the cooling plates CP1 of the heat exchange units U1 to U4 is ensured.

そのうえで、第一段目の機械である第1コンプレッサC1は水素ガスを圧縮し、圧力が高まるとともに温度も上昇した水素ガスが、第1コンプレッサC1の吐出口から上エンドプレート3の流体供給孔1INへ送出される。
図2のAA断面に示されるように、流体供給孔1INへ供給された水素ガスは、水素ガス流(1)として第1熱交換ユニットU1の第1流路プレートP1の流路に流入する。第1流路プレートP1に流入した高温の水素ガスは、第1流路プレートP1の流路を流れる間に、その上下に積層された冷却用プレートCP1を流れる冷却水と熱交換をして冷却される。
In addition, the first compressor C1, which is the first stage machine, compresses the hydrogen gas, and the hydrogen gas whose pressure increases and the temperature rises from the discharge port of the first compressor C1 to the fluid supply hole 1IN of the upper end plate 3. Is sent to.
As shown in the AA cross section of FIG. 2, the hydrogen gas supplied to the fluid supply hole 1IN flows into the flow path of the first flow path plate P1 of the first heat exchange unit U1 as a hydrogen gas flow (1). The hot hydrogen gas flowing into the first flow path plate P1 is cooled by exchanging heat with the cooling water flowing through the cooling plates CP1 stacked above and below the flow path of the first flow path plate P1. Is done.

図2のCC断面に示されるように、第1熱交換ユニットU1で冷却された水素ガス流(1)は、第1流路プレートP1の流路から流体排出孔1OUTへ排出され、上エンドプレート3の流体排出孔1OUTから、第二段目の機械である第2コンプレッサC2の吸入口に流入する。第2コンプレッサC2は水素ガスを圧縮し、圧力と温度の上昇した水素ガスが、第2コンプレッサC2の吐出口から下エンドプレート4の流体供給孔2INへ送出される。   As shown in the CC cross section of FIG. 2, the hydrogen gas flow (1) cooled by the first heat exchange unit U1 is discharged from the flow path of the first flow path plate P1 to the fluid discharge hole 1OUT, and the upper end plate. 3 flows into the suction port of the second compressor C2, which is the second stage machine. The second compressor C2 compresses the hydrogen gas, and the hydrogen gas whose pressure and temperature have increased is sent from the discharge port of the second compressor C2 to the fluid supply hole 2IN of the lower end plate 4.

図2のCC断面に示されるように、流体供給孔2INへ供給された水素ガスは、水素ガス流(2)として第2熱交換ユニットU2の第2流路プレートP2の流路に流入する。第2流路プレートP2に流入した高温の水素ガスは、第2流路プレートP2の流路を流れる間に、その上下に積層された冷却用プレートCP1を流れる冷却水と熱交換をして冷却される。   As shown in the CC cross section of FIG. 2, the hydrogen gas supplied to the fluid supply hole 2IN flows into the flow path of the second flow path plate P2 of the second heat exchange unit U2 as a hydrogen gas flow (2). The high-temperature hydrogen gas flowing into the second flow path plate P2 is cooled by exchanging heat with the cooling water flowing through the cooling plates CP1 stacked above and below the flow path of the second flow path plate P2. Is done.

図2のAA断面に示されるように、第2熱交換ユニットU2で冷却された水素ガス流(2)は、第2流路プレートP2の流路から流体排出孔2OUTへ排出され、下エンドプレート4の流体排出孔2OUTから、第三段目の機械である第3コンプレッサC3の吸入口に流入する。第3コンプレッサC3は、第1コンプレッサC1及び第2コンプレッサC2で圧縮された水素ガスをさらに圧縮し、圧力と温度の上昇した水素ガスが、第3コンプレッサC3の吐出口から上エンドプレート3の流体供給孔3INへ送出される。   As shown in the AA cross section of FIG. 2, the hydrogen gas flow (2) cooled by the second heat exchange unit U2 is discharged from the flow path of the second flow path plate P2 to the fluid discharge hole 2OUT, and the lower end plate 4 flows into the suction port of the third compressor C3 which is the third stage machine. The third compressor C3 further compresses the hydrogen gas compressed by the first compressor C1 and the second compressor C2, and the hydrogen gas whose pressure and temperature have increased from the discharge port of the third compressor C3 to the fluid of the upper end plate 3 It is sent out to the supply hole 3IN.

図2のCC断面に示されるように、流体供給孔3INへ供給された水素ガスは、水素ガス流(3)として第3熱交換ユニットU3の第3流路プレートP3の流路に流入する。第
3流路プレートP3に流入した高温の水素ガスは、第3流路プレートP3の流路を流れる間に、その上下に積層された冷却用プレートCP1を流れる冷却水と熱交換をして冷却される。
As shown in the CC cross section of FIG. 2, the hydrogen gas supplied to the fluid supply hole 3IN flows into the flow path of the third flow path plate P3 of the third heat exchange unit U3 as a hydrogen gas flow (3). The high-temperature hydrogen gas flowing into the third flow path plate P3 is cooled by exchanging heat with the cooling water flowing through the cooling plates CP1 stacked above and below the flow path of the third flow path plate P3. Is done.

図2のAA断面に示されるように、第3熱交換ユニットU3で冷却された水素ガス流(3)は、第3流路プレートP3の流路から流体排出孔3OUTへ排出され、上エンドプレート3の流体排出孔3OUTから、最終段である第4段目の機械である第4コンプレッサC4の吸入口に流入する。第4コンプレッサC4は、第3コンプレッサC3までで圧縮された水素ガスをさらに目的の圧力にまで圧縮し、圧力と温度の上昇した水素ガスが、第4コンプレッサC4の吐出口から下エンドプレート4の流体供給孔4INへ送出される。   As shown in the AA cross section of FIG. 2, the hydrogen gas flow (3) cooled by the third heat exchange unit U3 is discharged from the flow path of the third flow path plate P3 to the fluid discharge hole 3OUT, and the upper end plate. 3 flows into the suction port of the fourth compressor C4, which is the fourth-stage machine, which is the final stage. The fourth compressor C4 further compresses the hydrogen gas compressed up to the third compressor C3 to a target pressure, and the hydrogen gas whose pressure and temperature have increased from the discharge port of the fourth compressor C4 to the lower end plate 4 It is delivered to the fluid supply hole 4IN.

図2のCC断面に示されるように、流体供給孔4INへ供給された水素ガスは、水素ガス流(4)として第4熱交換ユニットU4の第4流路プレートP4の流路に流入する。第4流路プレートP4に流入した高温の水素ガスは、第4流路プレートP4の流路を流れる間に、その上下に積層された冷却用プレートCP1を流れる冷却水と熱交換をして冷却される。   As shown in the CC cross section of FIG. 2, the hydrogen gas supplied to the fluid supply hole 4IN flows into the flow path of the fourth flow path plate P4 of the fourth heat exchange unit U4 as the hydrogen gas flow (4). The high-temperature hydrogen gas that has flowed into the fourth flow path plate P4 is cooled by exchanging heat with the cooling water flowing through the cooling plates CP1 stacked above and below the flow path of the fourth flow path plate P4. Is done.

図2のAA断面に示されるように、第4熱交換ユニットU4で冷却された水素ガス流(4)は、第4流路プレートP4の流路から流体排出孔4OUTへ排出され、下エンドプレート4の流体排出孔4OUTからタンク又はボンベの充填口に供給されて充填される。
このように、本実施形態による熱交換システム1aは、複数の熱交換ユニットU1〜U4が積層されて一体となった積層型熱交換器2aを用いるものであって、複数のコンプレッサC1〜C4によって多段に圧縮された流体を、各段のコンプレッサで圧縮されるたびに対応する熱交換ユニットにおいて熱交換を行うものである。
As shown in the AA cross section of FIG. 2, the hydrogen gas flow (4) cooled by the fourth heat exchange unit U4 is discharged from the flow path of the fourth flow path plate P4 to the fluid discharge hole 4OUT, and the lower end plate. 4 is supplied from the fluid discharge hole 4OUT to the filling port of the tank or cylinder and filled.
As described above, the heat exchange system 1a according to the present embodiment uses the stacked heat exchanger 2a in which a plurality of heat exchange units U1 to U4 are stacked and integrated, and includes a plurality of compressors C1 to C4. Each time the fluid compressed in multiple stages is compressed by the compressor of each stage, heat is exchanged in the corresponding heat exchange unit.

図6のAA断面図には、本実施形態における、上エンドプレート3と第1熱交換ユニットU1との差圧、隣接する熱交換ユニット間の差圧、第2熱交換ユニットU2と下エンドプレート4との差圧(ΔP)が示されている。上エンドプレート3と第1熱交換ユニットU1との差圧は5MPa、第1熱交換ユニットU1と第3熱交換ユニットU3との差圧は20MPa、第3熱交換ユニットU3と第4熱交換ユニットU4との差圧は30MPa、第4熱交換ユニットU4と第2熱交換ユニットU2との差圧は40MPa、第2熱交換ユニットU2と下エンドプレート4との差圧は10MPaである。   The AA sectional view of FIG. 6 shows the differential pressure between the upper end plate 3 and the first heat exchange unit U1, the differential pressure between adjacent heat exchange units, the second heat exchange unit U2 and the lower end plate in the present embodiment. The differential pressure (ΔP) from 4 is shown. The differential pressure between the upper end plate 3 and the first heat exchange unit U1 is 5 MPa, the differential pressure between the first heat exchange unit U1 and the third heat exchange unit U3 is 20 MPa, and the third heat exchange unit U3 and the fourth heat exchange unit. The differential pressure with U4 is 30 MPa, the differential pressure between the fourth heat exchange unit U4 and the second heat exchange unit U2 is 40 MPa, and the differential pressure between the second heat exchange unit U2 and the lower end plate 4 is 10 MPa.

熱交換システム1aの構成にあたっては、積層型熱交換器2aの運転変動による機器の損傷の予防を目的として、積層型熱交換器2aの各差圧の合計が最小となるように各段のコンプレッサと各熱交換ユニットとの対応関係を決めることが望ましい。本実施形態において、第1熱交換ユニットU1は、第1コンプレッサC1と一対一に対応していたが、第1コンプレッサC1以外の第2コンプレッサC2〜第4コンプレッサC4のいずれかと対応していても構わない。   In the configuration of the heat exchange system 1a, in order to prevent damage to the equipment due to fluctuations in the operation of the stacked heat exchanger 2a, the compressors at each stage are set so that the total differential pressure of the stacked heat exchanger 2a is minimized. It is desirable to determine the correspondence between each and each heat exchange unit. In the present embodiment, the first heat exchange unit U1 has a one-to-one correspondence with the first compressor C1, but may correspond to any one of the second compressor C2 to the fourth compressor C4 other than the first compressor C1. I do not care.

例えば、第1熱交換ユニットU1を第3コンプレッサC3と対応させ、第2熱交換ユニットU2を第1コンプレッサC1と対応させ、第3熱交換ユニットU3を第4コンプレッサC4と対応させ、第4熱交換ユニットU4を第2コンプレッサC2と対応させた場合を考える。その場合、水素ガスは、第1コンプレッサC1、第2熱交換ユニットU2、第2コンプレッサC2、第4熱交換ユニットU4、第3コンプレッサC3、第1熱交換ユニットU1、第4コンプレッサC4、第3熱交換ユニットU3の順で通過してタンク又はボンベの充填口に供給されて充填される。   For example, the first heat exchange unit U1 is associated with the third compressor C3, the second heat exchange unit U2 is associated with the first compressor C1, the third heat exchange unit U3 is associated with the fourth compressor C4, and the fourth heat Consider a case where the exchange unit U4 is associated with the second compressor C2. In this case, the hydrogen gas is supplied from the first compressor C1, the second heat exchange unit U2, the second compressor C2, the fourth heat exchange unit U4, the third compressor C3, the first heat exchange unit U1, the fourth compressor C4, and the third. It passes through the heat exchange unit U3 in this order, and is supplied to the filling port of the tank or cylinder and filled.

[第2実施形態]
図7〜図9を参照しながら、本発明の第2実施形態による熱交換システム1bを説明する。
本実施形態による熱交換システム1bは、6台のコンプレッサC1〜C6と6つの熱交換ユニットU1〜U6を直列に接続した6段の圧縮を行う。つまり、6つの熱交換ユニットU1〜U6を積層した積層型熱交換器2bの構成が、第1実施形態による積層型熱交換器2aの構成とは異なるので、以下に詳しく説明する。
[Second Embodiment]
The heat exchange system 1b according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The heat exchange system 1b according to the present embodiment performs six-stage compression in which six compressors C1 to C6 and six heat exchange units U1 to U6 are connected in series. That is, the configuration of the stacked heat exchanger 2b in which the six heat exchange units U1 to U6 are stacked is different from the configuration of the stacked heat exchanger 2a according to the first embodiment, and will be described in detail below.

本実施形態による積層型熱交換器2bが、第1実施形態による積層型熱交換器2aと異なる点は、冷却プレートCP2の構成が第1実施形態による積層型熱交換器2aの冷却プ
レートCP1とは異なることと、第5熱交換ユニットU5と第6熱交換ユニットU6が加わることとにある。第1流路プレートP1〜第4流路プレートP4、及び上下エンドプレート3,4の構成は、第1実施形態と同様である。
The laminated heat exchanger 2b according to the present embodiment is different from the laminated heat exchanger 2a according to the first embodiment in that the configuration of the cooling plate CP2 is the same as that of the cooling plate CP1 of the laminated heat exchanger 2a according to the first embodiment. Are different from each other and the fifth heat exchange unit U5 and the sixth heat exchange unit U6 are added. The configurations of the first flow path plate P1 to the fourth flow path plate P4 and the upper and lower end plates 3 and 4 are the same as in the first embodiment.

図7は、本実施形態による積層型熱交換器2bで用いる冷却用プレートCP2の構成を示している。図7に示す冷却用プレートCP2は、冷却用プレートCP2の長手方向に沿った一方の長辺側において冷却水INとして流路が開放され、他方の長辺側において冷却水OUTとして流路が開放されたプレートである。冷却水INと冷却水OUTは、冷却プレートCP2の対角方向にほぼ沿った位置に形成されている。冷却プレートCP2に形成された流路は、冷却プレートCP2の幅方向に蛇行するように複数本形成されて冷却水INと冷却水OUTをつないでいる。   FIG. 7 shows the configuration of the cooling plate CP2 used in the stacked heat exchanger 2b according to the present embodiment. In the cooling plate CP2 shown in FIG. 7, the flow path is opened as the cooling water IN on one long side along the longitudinal direction of the cooling plate CP2, and the flow path is opened as the cooling water OUT on the other long side. Plate. The cooling water IN and the cooling water OUT are formed at positions substantially along the diagonal direction of the cooling plate CP2. A plurality of flow paths formed in the cooling plate CP2 are formed so as to meander in the width direction of the cooling plate CP2, and connect the cooling water IN and the cooling water OUT.

冷却用プレートCP2は、長手方向における両端側に、流体供給孔1IN〜4IN、流体排出孔1OUT〜4OUT、後述する流体供給孔5IN,6IN、及び流体5OUT,6OUTに対応可能な貫通孔を有している。
このような冷却プレートCP2を用いて、第1実施形態と同様に第1流路プレートP1を積層して第1熱交換ユニットU1を構成し、第2流路プレートP2を積層して第2熱交換ユニットU2を構成する。さらに、第3流路プレートP3を積層して第3熱交換ユニットU3を構成し、第4流路プレートP4を積層して第4熱交換ユニットU4を構成する。
The cooling plate CP2 has fluid supply holes 1IN to 4IN, fluid discharge holes 1OUT to 4OUT, fluid supply holes 5IN and 6IN, which will be described later, and through holes that can correspond to the fluids 5OUT and 6OUT on both ends in the longitudinal direction. ing.
Using such a cooling plate CP2, similarly to the first embodiment, the first flow path plate P1 is stacked to form the first heat exchange unit U1, and the second flow path plate P2 is stacked to generate the second heat. The exchange unit U2 is configured. Further, the third heat exchange unit U3 is configured by stacking the third flow path plate P3, and the fourth heat exchange unit U4 is configured by stacking the fourth flow path plate P4.

第5流路プレートP5及び第6流路プレートP6は、第1実施形態による冷却用プレートCP1とほぼ同様の構成であり、第1実施形態による冷却用プレートCP1における冷却水OUTは、第5流路プレートP5において5INとして働き、冷却水INは5OUTとして働く。同様に第6流路プレートP6は、貫通孔6INと貫通孔6OUTを備えている。   The fifth flow path plate P5 and the sixth flow path plate P6 have substantially the same configuration as the cooling plate CP1 according to the first embodiment, and the cooling water OUT in the cooling plate CP1 according to the first embodiment In the path plate P5, it functions as 5IN, and the cooling water IN functions as 5OUT. Similarly, the sixth flow path plate P6 includes a through hole 6IN and a through hole 6OUT.

したがって、図8及び図9に示すように、上エンドプレート3において、第6流路プレートP6の6IN,6OUTに対応する位置には、貫通孔6IN,6OUTが形成され、下エンドプレート4において、第5流路プレートP5の5IN,5OUTに対応する位置には、貫通孔5IN,5OUTが形成されている。
第1熱交換ユニットU1〜第4熱交換ユニットU4と同様に、冷却用プレートCP2と第5流路プレートP5を用いて第5熱交換ユニットU5を構成し、冷却用プレートCP2と第6流路プレートP6を用いて第6熱交換ユニットU6を構成する。
Therefore, as shown in FIGS. 8 and 9, in the upper end plate 3, through holes 6IN and 6OUT are formed at positions corresponding to 6IN and 6OUT of the sixth flow path plate P6. Through holes 5IN and 5OUT are formed at positions corresponding to 5IN and 5OUT of the fifth flow path plate P5.
Similarly to the first heat exchange unit U1 to the fourth heat exchange unit U4, the fifth heat exchange unit U5 is configured by using the cooling plate CP2 and the fifth flow path plate P5, and the cooling plate CP2 and the sixth flow path The sixth heat exchange unit U6 is configured using the plate P6.

上述のように得られた熱交換ユニットU1〜U6を、上から順に第1熱交換ユニットU1、第3熱交換ユニットU3、第6熱交換ユニットU6、第4熱交換ユニットU4、第5熱交換ユニットU5、第2熱交換ユニットU2の順となるように積層し、さらに、第1熱交換ユニットU1の上面に上エンドプレート3を重ね、第2熱交換ユニットU2の下面に下エンドプレート4を重ねて、熱交換ユニットU1〜U6及び上下エンドプレート3,4を拡散接合によって接合する。   The heat exchange units U1 to U6 obtained as described above are used in order from the top, the first heat exchange unit U1, the third heat exchange unit U3, the sixth heat exchange unit U6, the fourth heat exchange unit U4, and the fifth heat exchange. The units U5 and the second heat exchange unit U2 are stacked in this order, and the upper end plate 3 is stacked on the upper surface of the first heat exchange unit U1, and the lower end plate 4 is stacked on the lower surface of the second heat exchange unit U2. The heat exchange units U1 to U6 and the upper and lower end plates 3 and 4 are joined by diffusion bonding.

これによって、本実施形態による積層型熱交換器2bが形成される。上エンドプレート3には第1流路プレートP1と同じく、流体供給孔1INと流体排出孔1OUT、流体供給孔3INと流体排出孔3OUT、及び6INと6OUTが開口している。下エンドプレート4には、流体供給孔2INと流体排出孔2OUT、流体供給孔4INと流体排出孔4OUT、及び5INと5OUTが開口している。ここで、第4流路プレートP4において、流体供給孔5IN,6IN、及び流体5OUT,6OUTに対応する貫通孔はなくてもよい。   Thereby, the stacked heat exchanger 2b according to the present embodiment is formed. Similar to the first flow path plate P1, the upper end plate 3 has a fluid supply hole 1IN and a fluid discharge hole 1OUT, a fluid supply hole 3IN and a fluid discharge hole 3OUT, and 6IN and 6OUT. The lower end plate 4 has a fluid supply hole 2IN and a fluid discharge hole 2OUT, a fluid supply hole 4IN and a fluid discharge hole 4OUT, and 5IN and 5OUT. Here, in the fourth flow path plate P4, there may be no fluid supply holes 5IN and 6IN and through holes corresponding to the fluids 5OUT and 6OUT.

第1熱交換ユニットU1〜第6熱交換ユニットU6を積層することで、積層型熱交換器2bの側方に積層型熱交換器2bの上下の高さ方向に沿って冷却用プレートCP2の冷却水INと冷却水OUTが開口するようになる。これら冷却水INと冷却水OUTには、積層型熱交換器2bの上下の高さ方向に沿って冷却水INと冷却水OUTのそれぞれに共通の流路を形成するヘッダ5を取り付ける。従って、冷却水IN側のヘッダ5に供給された冷却水は、積層された各冷却用プレートCP2の冷却水INから流路に流入し、各冷却用プレートCP2の冷却水INから流出した冷却水は、冷却水IN側のヘッダ5を通って排出される。このヘッダ5の取り付けによって、本実施形態による積層型熱交換器2bが完
成する。
By laminating the first heat exchange unit U1 to the sixth heat exchange unit U6, the cooling plate CP2 is cooled along the vertical direction of the laminated heat exchanger 2b on the side of the laminated heat exchanger 2b. Water IN and cooling water OUT are opened. These cooling water IN and cooling water OUT are attached with a header 5 that forms a common flow path for each of the cooling water IN and the cooling water OUT along the vertical direction of the stacked heat exchanger 2b. Therefore, the cooling water supplied to the header 5 on the cooling water IN side flows into the flow path from the cooling water IN of each stacked cooling plate CP2, and flows out from the cooling water IN of each cooling plate CP2. Is discharged through the header 5 on the cooling water IN side. By attaching the header 5, the stacked heat exchanger 2b according to the present embodiment is completed.

本実施形態においても、積層型熱交換器2bの複数の熱交換ユニットU1〜U6のそれぞれには、各熱交換ユニットに流体を供給する流体供給孔(供給孔)と、供給された流体を排出する流体排出孔(排出孔)とが設けられている。各熱交換ユニットに設けられた供給孔及び排出孔は、熱交換ユニットU1〜U6の積層方向に沿って直接外部に連通する長さに形成されていて、上エンドプレート3及び下エンドプレート4から見た平面視での配置位置が互いに重ならないように形成されているといえる。   Also in the present embodiment, each of the plurality of heat exchange units U1 to U6 of the stacked heat exchanger 2b has a fluid supply hole (supply hole) for supplying a fluid to each heat exchange unit, and the supplied fluid is discharged. Fluid discharge holes (discharge holes) are provided. The supply hole and the discharge hole provided in each heat exchange unit are formed in a length that communicates directly with the outside along the stacking direction of the heat exchange units U1 to U6, and from the upper end plate 3 and the lower end plate 4 It can be said that the arrangement positions in the plan view as seen do not overlap each other.

本実施形態では、上述の積層型熱交換器2bと6台のコンプレッサC1〜C6を用いて、水素ガスを6段に圧縮する。第1熱交換ユニットU1と第1コンプレッサC1、第2熱交換ユニットU2と第2コンプレッサC2、・・・、第5熱交換ユニットU5と第5コンプレッサC5、及び第6熱交換ユニットU6と第6コンプレッサC6というように順に対応付け、6台のコンプレッサC1〜C6が積層型熱交換器2bを介して直列に接続された6段の熱交換システム1bを構成する。   In the present embodiment, hydrogen gas is compressed into six stages using the above-described stacked heat exchanger 2b and six compressors C1 to C6. First heat exchange unit U1 and first compressor C1, second heat exchange unit U2 and second compressor C2,..., Fifth heat exchange unit U5 and fifth compressor C5, and sixth heat exchange unit U6 and sixth Corresponding in order as compressor C6, six compressors C1 to C6 constitute a six-stage heat exchange system 1b connected in series via the stacked heat exchanger 2b.

図8及び図9に示すように、水素ガスがこの熱交換システム1bを水素ガス流(1)〜水素ガス流(6)として通過すると、水素ガスは6段に圧縮を受けながら目的の圧力にまで加圧される。そのとき熱交換システム1bは、隣り合う熱交換ユニットの差圧の合計が最も小さくなるように構成されるのが好ましい。
ところで、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。特に、今回開示された実施形態において、明示的に開示されていない事項、例えば、動作条件や測定条件、各種パラメータ、構成物の寸法、重量、体積などは、当業者が通常実施する範囲を逸脱するものではなく、通常の当業者であれば、容易に想定することが可能な値を採用している。
As shown in FIGS. 8 and 9, when the hydrogen gas passes through the heat exchange system 1b as a hydrogen gas flow (1) to a hydrogen gas flow (6), the hydrogen gas is compressed to six stages and is brought to a target pressure. Until pressurized. At that time, the heat exchange system 1b is preferably configured such that the sum of the differential pressures of adjacent heat exchange units is minimized.
By the way, it should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. In particular, in the embodiment disclosed this time, matters that are not explicitly disclosed, such as operating conditions and measurement conditions, various parameters, dimensions, weights, volumes, and the like of a component deviate from a range that is normally implemented by those skilled in the art. Instead, values that can be easily assumed by those skilled in the art are employed.

例えば、第1実施形態では、4台のコンプレッサC1〜C4と4つの熱交換ユニットU1〜U4を直列に接続して構成した4段の圧縮を説明したが、2台のコンプレッサと2つの熱交換ユニットを直列に接続して構成した2段の圧縮を2つ並列に並べた構成としてもよい。いうまでもなく、1段の圧縮と3段の圧縮を並列に並べた構成も可能である。
第2実施形態では、6台のコンプレッサC1〜C6と6つの熱交換ユニットU1〜U6を直列に接続して構成した6段の圧縮を説明したが、1段の圧縮と5段の圧縮を並列に、2段の圧縮と4段の圧縮を並列に、3段の圧縮と3段の圧縮を並列に並べた構成も可能である。
For example, in the first embodiment, four-stage compression is described in which four compressors C1 to C4 and four heat exchange units U1 to U4 are connected in series. However, two compressors and two heat exchanges are described. A configuration in which two two-stage compressions configured by connecting units in series are arranged in parallel may be adopted. Needless to say, a configuration in which one-stage compression and three-stage compression are arranged in parallel is also possible.
In the second embodiment, six-stage compression is described in which six compressors C1 to C6 and six heat exchange units U1 to U6 are connected in series. However, one-stage compression and five-stage compression are performed in parallel. In addition, a configuration in which two-stage compression and four-stage compression are arranged in parallel, and three-stage compression and three-stage compression are arranged in parallel is also possible.

また、熱交換システム1a,1bの流体として水素ガスを例示したが、流体として、水素ガスに限らず他の気体や液体を採用することができる。その場合、冷却用プレートCP1,CP2に供給される冷却媒体は、供給される流体の種類に応じて適宜変更可能である。また、本発明は熱交換システムでもあるので、加熱媒体を流すことで冷却用プレートを加熱用プレートとして用いて、流体を加熱してもよい。   Moreover, although hydrogen gas was illustrated as a fluid of heat exchange system 1a, 1b, other gas and liquid can be employ | adopted not only as hydrogen gas but as a fluid. In this case, the cooling medium supplied to the cooling plates CP1 and CP2 can be appropriately changed according to the type of fluid supplied. Moreover, since this invention is also a heat exchange system, you may heat a fluid using the cooling plate as a heating plate by flowing a heating medium.

1a,1b 熱交換システム
2a,2b 積層型熱交換器
3 上エンドプレート
4 下エンドプレート
5 ヘッダ
C1〜C6 第1コンプレッサ〜第6コンプレッサ
P1〜P6 第1流路プレート〜第6流路プレート
U1〜U6 第1熱交換ユニット〜第6熱交換ユニット
CP1,CP2 冷却用プレート
1a, 1b Heat exchange system 2a, 2b Laminated heat exchanger 3 Upper end plate 4 Lower end plate 5 Header C1 to C6 First compressor to sixth compressor P1 to P6 First flow path plate to sixth flow path plate U1 U6 1st heat exchange unit-6th heat exchange unit CP1, CP2 Cooling plate

Claims (6)

複数の機械から送出された流体の熱交換を行う複数の熱交換ユニットが積層されてなる積層型熱交換器であって、
前記熱交換ユニットは、複数の流路板が積層された構造を有し、
前記流路板は、表面に形成された凹状の溝を前記流体の流路として有していることを特徴とする積層型熱交換器。
A stacked heat exchanger in which a plurality of heat exchange units that perform heat exchange of fluids sent from a plurality of machines are stacked,
The heat exchange unit has a structure in which a plurality of flow path plates are laminated,
The flow path plate has a concave groove formed on a surface thereof as a flow path for the fluid.
前記複数の熱交換ユニットの各々が前記複数の機械の各々と対になっていることを特徴とする請求項1に記載の積層型熱交換器。   The stacked heat exchanger according to claim 1, wherein each of the plurality of heat exchange units is paired with each of the plurality of machines. 前記複数の熱交換ユニットのそれぞれには、熱交換ユニットに流体を供給する供給孔と、前記供給された流体を排出する排出孔とが設けられており、
各熱交換ユニットに設けられた供給孔及び排出孔は、熱交換ユニットの積層方向に沿って直接外部に連通する長さに形成されていて、平面視での配置位置が互いに重ならないように形成されていることを特徴とする請求項2に記載の積層型熱交換器。
Each of the plurality of heat exchange units is provided with a supply hole for supplying fluid to the heat exchange unit and a discharge hole for discharging the supplied fluid,
The supply hole and the discharge hole provided in each heat exchange unit are formed to have a length that communicates directly with the outside along the stacking direction of the heat exchange units so that the arrangement positions in plan view do not overlap each other. The stacked heat exchanger according to claim 2, wherein the stacked heat exchanger is provided.
前記流路板は、金属製であって、
前記流路板の流路は、ケミカルエッチングによって形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の積層型熱交換器。
The flow path plate is made of metal,
The laminated heat exchanger according to any one of claims 1 to 3, wherein the flow path of the flow path plate is formed by chemical etching.
前記積層された金属製の流路板が、互いに拡散接合によって接合されていることを特徴とする請求項4に記載の積層型熱交換器。   The laminated heat exchanger according to claim 4, wherein the laminated metal flow path plates are joined to each other by diffusion bonding. 流体に対して熱量の変化を起こさせる複数の機械と、前記複数の機械によって熱量が変化した流体の熱交換を行う熱交換ユニットが積層されてなる積層型熱交換器と、を有する熱交換システムにおいて、
前記積層型熱交換器が、請求項1〜5のいずれかに記載された積層型熱交換器であることを特徴とする熱交換システム。
A heat exchange system comprising: a plurality of machines that cause a change in the amount of heat with respect to the fluid; and a stacked heat exchanger in which heat exchange units that perform heat exchange of the fluid whose amount of heat has been changed by the plurality of machines are stacked. In
The heat exchanger system according to claim 1, wherein the heat exchanger is a heat exchanger according to claim 1.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016503483A (en) * 2012-11-22 2016-02-04 アルファ・ラヴァル・コアヘクス・リミテッド 3D channel gas heat exchanger
WO2017115723A1 (en) * 2015-12-28 2017-07-06 株式会社神戸製鋼所 Intermediate medium carburetor
JP2017120125A (en) * 2015-12-28 2017-07-06 株式会社神戸製鋼所 Intermediate medium type carburetor
WO2017170091A1 (en) 2016-03-31 2017-10-05 住友精密工業株式会社 Diffusion bonding-type heat exchanger
WO2019043802A1 (en) 2017-08-29 2019-03-07 株式会社Welcon Heat exchanger
JP2020012584A (en) * 2018-07-18 2020-01-23 オリオン機械株式会社 Plate-type heat exchanger
JP7364822B1 (en) 2022-09-27 2023-10-18 日本碍子株式会社 Wafer mounting table

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
USD736361S1 (en) * 2013-02-22 2015-08-11 The Abell Foundation, Inc. Evaporator heat exchanger plate
USD735842S1 (en) * 2013-02-22 2015-08-04 The Abell Foundation, Inc. Condenser heat exchanger plate
JP2015045251A (en) * 2013-08-28 2015-03-12 株式会社神戸製鋼所 Compression device
KR102561533B1 (en) 2018-09-28 2023-07-31 엘지이노텍 주식회사 Camera device
KR102140781B1 (en) * 2019-06-04 2020-08-03 두산중공업 주식회사 Heat exchanging apparatus and turbine comprising the same
CN112935507B (en) * 2021-01-29 2022-06-21 中国石油大学(华东) Diffusion welding process for core body of printed circuit board type heat exchanger

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000171177A (en) * 1998-12-08 2000-06-23 Osaka Gas Co Ltd Plate-type heat exchanger for three fluids and its manufacture
JP2005241049A (en) * 2004-02-24 2005-09-08 Calsonic Kansei Corp Heat exchanger
JP2006322692A (en) * 2005-05-20 2006-11-30 Ebara Corp Steam generator and exhaust heat power generating device
JP2007506928A (en) * 2003-06-25 2007-03-22 ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー Multi-stage heat exchange device and method for manufacturing such a device
JP2009030872A (en) * 2007-07-26 2009-02-12 Toyota Central R&D Labs Inc Manufacturing method of stack-type flow channel element, and stack-type flow channel element
WO2011139425A2 (en) * 2010-04-29 2011-11-10 Carrier Corporation Refrigerant vapor compression system with intercooler

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2875986A (en) * 1957-04-12 1959-03-03 Ferrotherm Company Heat exchanger
US3255817A (en) * 1962-10-16 1966-06-14 Desalination Plants Plate type heat exchanger
US3334399A (en) * 1962-12-31 1967-08-08 Stewart Warner Corp Brazed laminated construction and method of fabrication thereof
US4347896A (en) * 1979-10-01 1982-09-07 Rockwell International Corporation Internally manifolded unibody plate for a plate/fin-type heat exchanger
AU568940B2 (en) * 1984-07-25 1988-01-14 University Of Sydney, The Plate type heat exchanger
US5392849A (en) * 1990-09-28 1995-02-28 Matsushita Refrigeration Company Layer-built heat exchanger
US5137558A (en) * 1991-04-26 1992-08-11 Air Products And Chemicals, Inc. Liquefied natural gas refrigeration transfer to a cryogenics air separation unit using high presure nitrogen stream
US5141543A (en) * 1991-04-26 1992-08-25 Air Products And Chemicals, Inc. Use of liquefied natural gas (LNG) coupled with a cold expander to produce liquid nitrogen
US5462113A (en) * 1994-06-20 1995-10-31 Flatplate, Inc. Three-circuit stacked plate heat exchanger
SE9700614D0 (en) * 1997-02-21 1997-02-21 Alfa Laval Ab Flat heat exchanger for three heat exchanging fluids
JP3858484B2 (en) * 1998-11-24 2006-12-13 松下電器産業株式会社 Laminate heat exchanger
JP4030219B2 (en) * 1999-03-30 2008-01-09 荏原冷熱システム株式会社 Plate heat exchanger and solution heat exchanger using the same
US6357396B1 (en) * 2000-06-15 2002-03-19 Aqua-Chem, Inc. Plate type heat exchanger for exhaust gas heat recovery
JP4082029B2 (en) * 2001-12-28 2008-04-30 ダイキン工業株式会社 Plate heat exchanger
US6866955B2 (en) * 2002-05-22 2005-03-15 General Motors Corporation Cooling system for a fuel cell stack
US6948559B2 (en) * 2003-02-19 2005-09-27 Modine Manufacturing Company Three-fluid evaporative heat exchanger
AU2003902200A0 (en) * 2003-05-06 2003-05-22 Meggitt (Uk) Ltd Heat exchanger core
JP2006125767A (en) * 2004-10-29 2006-05-18 Tokyo Institute Of Technology Heat exchanger
SE528886C2 (en) * 2005-08-26 2007-03-06 Swep Int Ab End plate
US8191615B2 (en) * 2006-11-24 2012-06-05 Dana Canada Corporation Linked heat exchangers having three fluids
US20080156466A1 (en) * 2007-01-03 2008-07-03 Alfa Laval Corporate Ab Plate Heat Exchanger With Auxiliary Fluid Circuit
DE102009050482B4 (en) * 2009-10-23 2011-09-01 Voith Patent Gmbh Heat exchanger plate and evaporator with such
US8544294B2 (en) * 2011-07-11 2013-10-01 Palo Alto Research Center Incorporated Plate-based adsorption chiller subassembly

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000171177A (en) * 1998-12-08 2000-06-23 Osaka Gas Co Ltd Plate-type heat exchanger for three fluids and its manufacture
JP2007506928A (en) * 2003-06-25 2007-03-22 ベール ゲーエムベーハー ウント コー カーゲー Multi-stage heat exchange device and method for manufacturing such a device
JP2005241049A (en) * 2004-02-24 2005-09-08 Calsonic Kansei Corp Heat exchanger
JP2006322692A (en) * 2005-05-20 2006-11-30 Ebara Corp Steam generator and exhaust heat power generating device
JP2009030872A (en) * 2007-07-26 2009-02-12 Toyota Central R&D Labs Inc Manufacturing method of stack-type flow channel element, and stack-type flow channel element
WO2011139425A2 (en) * 2010-04-29 2011-11-10 Carrier Corporation Refrigerant vapor compression system with intercooler

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10365045B2 (en) 2012-11-22 2019-07-30 Alfa Laval Corhex Ltd. 3-D channel gas heat exchanger
US11391518B2 (en) 2012-11-22 2022-07-19 Alfa Laval Corhex Ltd. Method of operating a heat exchanger
JP2016503483A (en) * 2012-11-22 2016-02-04 アルファ・ラヴァル・コアヘクス・リミテッド 3D channel gas heat exchanger
WO2017115723A1 (en) * 2015-12-28 2017-07-06 株式会社神戸製鋼所 Intermediate medium carburetor
JP2017120125A (en) * 2015-12-28 2017-07-06 株式会社神戸製鋼所 Intermediate medium type carburetor
EP3438591A4 (en) * 2016-03-31 2019-11-27 Sumitomo Precision Products Co., Ltd. Diffusion bonding-type heat exchanger
WO2017170091A1 (en) 2016-03-31 2017-10-05 住友精密工業株式会社 Diffusion bonding-type heat exchanger
WO2019043802A1 (en) 2017-08-29 2019-03-07 株式会社Welcon Heat exchanger
JPWO2019043802A1 (en) * 2017-08-29 2020-09-24 株式会社Welcon Heat exchanger
US11384992B2 (en) 2017-08-29 2022-07-12 Welcon Inc. Heat exchanger
JP2020012584A (en) * 2018-07-18 2020-01-23 オリオン機械株式会社 Plate-type heat exchanger
JP7364822B1 (en) 2022-09-27 2023-10-18 日本碍子株式会社 Wafer mounting table
WO2024069742A1 (en) * 2022-09-27 2024-04-04 日本碍子株式会社 Wafer placement table

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