JP6368396B2 - 水素ガスの冷却方法及び水素ガスの冷却システム - Google Patents
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Description
10 熱交換器
26 積層体
32 第1流路
34 第2流路
34a 第2導入口(入口)
34b 第2排出口(出口)
38 第1基板(第1層)
40 第2基板(第2層)
50 第1導入口(入口)
52 第1排出口(出口)
Claims (6)
- 非蒸発性の不凍液であるブラインを用いて水素ガスを冷却する方法であって、
微細流路である複数の第1流路が配列された第1層と微細流路である複数の第2流路が配列された第2層とが積層された積層体を備える熱交換器であって、前記複数の第2流路が、前記第2層の幅方向の中心から一方側に配置された一方の群の第2流路と、前記第2層の幅方向の中心から他方側に配置された他方の群の第2流路とを含み、前記一方の群の第2流路は、前記第2層の幅方向の中心側から前記第2層の幅方向の前記一方側の端縁側へ直線的に延びる部分と、当該部分から折り返されて前記第2層の幅方向の中心側へ直線的に延びる部分とが繰り返し設けられた蛇行した形状を有し、前記他方の群の第2流路は、前記第2層の幅方向の中心側から前記第2層の幅方向の前記他方側の端縁側へ直線的に延びる部分と、当該部分から折り返されて前記第2層の幅方向の中心側へ直線的に延びる部分とが繰り返し設けられた蛇行した形状を有し、前記複数の第1流路が、前記第2層の幅方向と同方向である前記第1層の幅方向の一方側から他方側へ前記一方の群の第2流路が配置された領域と前記他方の群の第2流路が配置された領域とに跨るように直線的に延びる部分と、当該部分から折り返されて前記第1層の幅方向の前記他方側から前記一方側へ前記他方の群の第2流路が配置された領域と前記一方の群の第2流路が配置された領域とに跨るように直線的に延びる部分とが繰り返し設けられた蛇行した形状を有するものを用意する工程と、
前記各第1流路に水素ガスを流通させるとともに前記各第2流路に水素ガスよりも低温のブラインを流通させて前記第1流路を流れる水素ガスと前記第2流路を流れるブラインとの間で熱交換させることにより水素ガスを冷却する冷却工程とを備え、
前記冷却工程では、前記各第1流路を流れる水素ガスが前記第1層及び前記第2層の積層方向に直交する特定方向において一方側から他方側へ向かうとともに前記各第2流路を流れるブラインが前記特定方向において前記他方側から前記一方側へ向かうように前記各第1流路に水素ガスを導入するとともに前記各第2流路にブラインを導入して、水素ガスを前記各第1流路の蛇行した形状に沿ってその第1流路に流通させるとともにブラインを前記各第2流路の蛇行した形状に沿ってその第2流路に流通させ、前記第2流路の出口でのブラインの温度が前記第1流路の出口での水素ガスの温度よりも高くなるように前記各第2流路に導入するブラインの温度及び流量を制御する、水素ガスの冷却方法。 - 前記冷却工程では、前記第2流路の出口でのブラインの温度がその第2流路の入口でのブラインの温度よりも10℃以上高くなるように前記各第2流路に導入するブラインの流量を制御する、請求項1に記載の水素ガスの冷却方法。
- 前記冷却工程では、前記第2流路の入口でのブラインの温度が−40℃になるように前記各第2流路に導入するブラインの温度を制御する、請求項1又は2に記載の水素ガスの冷却方法。
- 非蒸発性の不凍液であるブラインを用いて水素ガスを冷却する冷却システムであって、
ブラインを冷却する冷凍機と、
前記冷凍機との間でブラインが循環するように前記冷凍機に接続され、水素ガスを前記冷凍機から供給されたブラインとの間で熱交換させることにより冷却する熱交換器と、
前記冷凍機で冷却されたブラインを前記熱交換器へ送出するポンプとを備え、
前記熱交換器は、水素ガスが導入されて流れる微細流路である複数の第1流路が配列された第1層とブラインが導入されて流れる微細流路である複数の第2流路が配列された第2層とが積層された積層体を有していて、前記第1流路を流れる水素ガスと前記第2流路を流れるブラインとの間で熱交換させ、
前記複数の第2流路は、前記第2層の幅方向の中心から一方側に配置された一方の群の第2流路と、前記第2層の幅方向の中心から他方側に配置された他方の群の第2流路とを含み、
前記一方の群の第2流路は、前記第2層の幅方向の中心側から前記第2層の幅方向の前記一方側の端縁側へ直線的に延びる部分と、当該部分から折り返されて前記第2層の幅方向の中心側へ直線的に延びる部分とが繰り返し設けられた蛇行した形状を有し、
前記他方の群の第2流路は、前記第2層の幅方向の中心側から前記第2層の幅方向の前記他方側の端縁側へ直線的に延びる部分と、当該部分から折り返されて前記第2層の幅方向の中心側へ直線的に延びる部分とが繰り返し設けられた蛇行した形状を有し、
前記複数の第1流路は、前記第2層の幅方向と同方向である前記第1層の幅方向の一方側から他方側へ前記一方の群の第2流路が配置された領域と前記他方の群の第2流路が配置された領域とに跨るように直線的に延びる部分と、当該部分から折り返されて前記第1層の幅方向の前記他方側から前記一方側へ前記他方の群の第2流路が配置された領域と前記一方の群の第2流路が配置された領域とに跨るように直線的に延びる部分とが繰り返し設けられた蛇行した形状を有し、
前記各第1流路の水素ガスの入口及び出口は、その入口から導入されて当該第1流路を流れる水素ガスが前記第1層及び前記第2層の積層方向に直交する特定方向において一方側から他方側へ向かうように配置され、
前記各第2流路のブラインの入口及び出口は、その入口から導入されて当該第2流路を流れるブラインが前記特定方向において前記他方側から前記一方側へ向かうように配置され、
前記第2流路の出口でのブラインの温度が前記第1流路の出口での水素ガスの温度よりも高くなるように、前記冷凍機が前記各第2流路へ供給するブラインの温度を制御するとともに前記ポンプが前記各第2流路へ送出するブラインの流量を制御する、水素ガスの冷却システム。 - 前記ポンプは、前記第2流路の出口でのブラインの温度がその第2流路の入口でのブラインの温度よりも10℃以上高くなる流量でブラインが前記各第2流路を流れるようにブラインを送出する、請求項4に記載の水素ガスの冷却システム。
- 前記冷凍機は、前記第2流路の入口でのブラインの温度が−40℃になるように前記各第2流路へ供給するブラインの温度を制御する、請求項4又は5に記載の水素ガスの冷却システム。
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