KR101458098B1 - 수소 액화 장치용 프리쿨러 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 내부에 액상의 냉각 매체가 수용되는 제1 챔버와 상기 제1 챔버와 분리된 제2 챔버를 구비하는 본체; 상기 제1 챔버 내에 설치되며, 일단이 제1 챔버 외부의 수소 이송관과 연결되어 유입된 수소가 타단을 향해 이동하면서 상기 제1 챔버 내에 수용된 액상의 냉각 매체와의 열교환을 통해 냉각되도록 하는 수소 예냉관; 상기 수소 예냉관의 타단과 연결되고 출구가 상기 제2 챔버로 연결되어, 상기 수소 예냉관을 거치면서 예냉된 수소를 단열 팽창시켜 추가적인 냉각이 이루어지도록 하는 팽창 밸브; 및 상기 제2 챔버 내의 빈 공간에 서로 이격되어 설치되어 상기 팽창 밸브 출구를 통해 상기 제2 챔버 내로 유입된 수소가 접촉 이동하면서 ortho-para 변환된 후 수소 배출구를 통해 배출되게 하는 복수의 판형 ortho-para 변환 촉매를 포함하는 수소 액화 장치용 프리쿨러에 대해 개시하고 있다.
Description
본 발명은 수소 액화 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수소 액화 장치에 사용되는 수소 액화 장치용 프리쿨러에 관한 것이다.
화석 연료의 과다한 사용으로 인한 대기오염과 지구 온난화의 문제를 해결하기 위한 방안으로 최근 국내외에서는 탄화수소계가 아닌 연료를 사용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이와 같은 문제 해결을 위해 제안된 여러 가지 방법 중에서 가장 효율적이며 대표적인 방법이 바로 수소 에너지의 사용이다.
수소 에너지는 탄화수소계 에너지와 달리, 연소시 이산화탄소의 배출 없이 오로지 물만 발생시키고 물로부터 다시 수소를 얻을 수 있으므로 재생가능한 에너지원으로 분류할 수 있다.
수소를 에너지원으로 사용하기 위해서는 이송의 간편성과 저장의 용이성이 보장되어야 하는 데, 이를 위해서는 고밀화도를 통해 부피를 축소시키는 것이 필요하다. 공지된 수소를 저장하는 방법 중 저장에너지가 가장 큰 것 중 하나가 바로 수소를 액화시켜 액체수소 형태로 저장하는 방법이다.
기체수소를 액화시키는 방법으로 Linde-Hampson 사이클, Claude 사이클 등이 공지되어 있다. 이러한 수소 액화 사이클은 액화 효율은 우수하나 대형 수소 액화 시스템을 필요로 한다.
그런데, 수소 에너지의 용도를 다양화하고 운송에 의한 에너지 손실을 줄이기 위해서는 지역적으로 액화가 가능한 소형 액화 장치가 필요하므로 공지의 대형 수소 액화 시스템으로는 수소 에너지의 활용성을 증대시키는 데 한계가 있다.
이러한 단점을 해결하기 위해, 근래에는 극저온 냉동기를 이용한 소형 수소 액화 장치에 관한 연구가 활발히 수행되고 있다. 극저온 냉동기를 이용한 소형 수소 액화 장치는 액체 수소보다 낮은 온도로 유지되는 극저온 냉동기와 수소를 직접 접촉시켜 수소를 액화 온도인 20K이하로 냉각하여 액화시킨다. 그런데 극저온 냉동기를 이용한 이러한 직접 액화 방식에서 극저온 냉동기가 수소를 상온으로부터 액화 온도까지 냉각하는 경우 온도차에 의한 열역학적 비가역성이 너무 커서 효율적인 냉각이 이루어지기 어렵다. 따라서 프리쿨러(pre-cooler)를 이용하여 수소를 예냉하는 공정이 필수적으로 포함되어야 한다.
한편, 수소 액화와 관련하여 수소의 ortho-para 변환이 고려되어야 한다. 수소 분자는 ortho 수소와 para 수소의 두 가지 분자구조로 존재하는 데, ortho 수소와 para 수소의 평형 조성은 온도에 따라 달라진다. 상온에서는 25% para 수소와 75% ortho 수소가 평형을 이루며, 액화 온도인 20K에서는 99.9% para 수소 상태로 변화한다. 그런데, ortho 수소에서 para 수소로의 변환은 발열 반응이고, 수십 시간 내지 수일에 걸쳐 매우 천천히 이루어진다. 따라서 ortho-para 변환 없이 수소의 온도를 강하시켜 액화시키는 경우, 액화 상태에서 ortho-para 변환이 일어나면서 ortho-para 변환시의 발열에 의해 액화 수소가 다시 기화될 가능성이 있으므로 저장 안정성이 낮다. 따라서 수소 액화 공정에서는 ortho-para 변환 촉매를 이용하여 온도 강하에 맞추어 ortho-para 변환이 이루어지도록 함으로써 액화 후의 ortho-para 변환 후의 발열량을 제어하고 있다.
수소 액화 공정에서 ortho-para 변환 촉매를 이용한 ortho-para 변환은 프리쿨러에서 수행된다. 프리쿨러의 수소 이송관 내에 ortho-para 변환 촉매를 설치하여 프리쿨러에 의한 수소 냉각 온도에 맞추어 ortho-para 변환이 이루어지도록 한다.
그러나 이러한 공지의 ortho-para 변환 촉매를 구비한 프리쿨러의 경우 수소가 ortho-para 변환 촉매를 거치면서 급격한 압력 강하가 일어나는 단점이 있다. 즉, ortho-para 변환 촉매가 수소의 이송 경로 상에서 수소의 유동 저항으로 작용하여 프리쿨러를 통과한 수소의 압력을 강하시킨다. 따라서 장치에 따라 예냉된 수소를 액화부로 이송시키기 위하여 프리쿨러와 액화부 사이에 이송 펌프가 설치되며 이로 인해 추가적인 동력 소비가 발생하여 이로 인해 효율 저하가 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 수소의 예냉에 이용되는 액상의 냉각 매체보다 더 낮은 온도로 냉각이 이루어지며, 냉각 매체의 온도에 대응되는 ortho-para 평형 조성 보다 para 수소 비율이 높은 수소를 생산하는 것이 가능한, 수소 액화 장치용 프리쿨러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 수소가 ortho-para 변환 촉매를 지나면서 이루어지는 압력 강하를 최소화하는 것이 가능한 수소 액화 장치용 프리쿨러를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해, 내부에 액상의 냉각 매체가 수용되는 제1 챔버와 상기 제1 챔버와 분리된 제2 챔버를 구비하는 본체; 상기 제1 챔버 내에 설치되며, 일단이 제1 챔버 외부의 수소 이송관과 연결되어 유입된 수소가 타단을 향해 이동하면서 상기 제1 챔버 내에 수용된 액상의 냉각 매체와의 열교환을 통해 냉각되도록 하는 수소 예냉관; 상기 수소 예냉관의 타단과 연결되고 출구가 상기 제2 챔버로 연결되어, 상기 수소 예냉관을 거치면서 예냉된 수소를 단열 팽창시켜 추가적인 냉각이 이루어지도록 하는 팽창 밸브; 및 상기 제2 챔버 내의 빈 공간에 서로 이격되어 설치되어 상기 팽창 밸브 출구를 통해 상기 제2 챔버 내로 유입된 수소가 접촉 이동하면서 ortho-para 변환된 후 수소 배출구를 통해 배출되게 하는 복수의 판형 ortho-para 변환 촉매를 포함하는 수소 액화 장치용 프리쿨러를 제공한다.
본 발명에 의하면, 상기 판형 orhto-para 변환 촉매는 행 배열 또는 열 배열로 복수개가 서로 이격되어 설치된다.
본 발명에 의하면, 상기 팽창밸브는 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 분리하는 분리벽에 설치된다.
본 발명에 의하면, 상기 팽창 밸브는 복수개가 구비되고, 상기 수소 예냉관의 타단과 상기 복수개의 팽창 밸브 각각은 복수의 분기관을 갖는 매니폴드를 통해 연결된다.
본 발명에 의하면, 상기 제2 챔버는 원통 형상으로 형성되고 상기 제1 챔버 내에서 위치하여 상기 제1 챔버가 상기 제2 챔버를 에워싸는 형태로 지니며, 상기 수소 예냉관은 상기 제2 챔버를 주변을 둘러싸는 코일 형태로 연장된다.
본 발명의 실시예에 의한 수소 액화 장치용 프리쿨러는 액상의 냉각 매체를 이용한 예냉 이후에 단열 팽창에 의한 추가적인 냉각이 이루어지므로 추가적인 동력 사용 없이 액상의 냉각 매체 온도 이하로 수소의 온도를 강화시키는 것이 가능하다. 따라서 수소의 예냉 효과가 향상된다.
또한, ortho-para 촉매를 이용한 수소의 ortho-para 변환이 액상의 냉각 매체를 이용한 예냉에 추가하여 단열 팽창에 의한 냉각 후에 이루어지므로, 액상의 냉각 매체를 이용한 예냉 경로 상에 ortho-para 촉매가 설치된 구조와 대비하여 para 수소 비율 더 높은 수소를 생산하는 것을 가능하게 한다.
또한, 수소가 제2 챔버 내에서 확산되면서 복수의 판형 ortho-para 변환 촉매를 순차적으로 만나 ortho-para 변환이 이루어지므로 ortho-para 촉매에 의해 변환 효율이 향상되며, 제2 챔버 내의 빈 공간에서 확산되면서 ortho-para 변환 촉매를 통과하기 때문에 제2 챔버 내에서의 압력 강하가 최소화된다.
더욱이 본 발명에서는 제2 챔버 내에 복수의 판형 ortho-para 변환 촉매를 설치하는 구조이므로, 수소 액화 장치의 액화 용량에 맞추어 판형 ortho-para 변환 촉매를 개수를 선택하는 것이 가능하며, 촉매의 성능 저하시 손쉽게 탈착하여 재생하는 것이 가능하게 된다.
도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러에 대해 상세하게 설명한다.
첨부된 도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러를 개략적으로 도시한 도면이며, 도 3 은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러는 내부에 서로 분리된 2개의 챔버를 구비한 본체(10)와, 수소 예냉관(20), 팽창 밸브(30) 및 판형 ortho-para 변환 촉매(40)를 포함한다.
도 1 를 참조하면, 본 발명에 따른 프리 쿨러 내부에 2개의 챔버를 포함한다. 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16)는 분리벽(15)을 통해 측면으로 서로 배치되어 분리된다.
제1 챔버(12)는 내부에 액상의 냉각 매체(L)가 충진되어 수소를 냉각 매체의 온도로 예냉하는 기능을 한다. 제1 챔버(12) 내부에 충진되는 액상의 냉각 매체(L)로는 액체 질소가 사용될 수 있다. 질소는 대기압 하에서 77K 온도에서 액화되므로 액상의 냉각 매체로서 액체 질소가 사용되는 경우 수소의 온도를 77K로 강하시키는 것이 가능하다. 액체 질소는 제1 챔버(12) 일측으로 형성된 인입구(13)와 연결된 공급관을 통해 액체 질소 탱크(2)로부터 액체 질소가 공급되어 충진된다. 제1 챔버(12) 내부의 액체 질소는 제1 챔버(12)에 형성된 배출구(14)를 통해 배출될 수 있다.
수소 예냉관(20)은 제1 챔버(12) 내부에 설치된다. 수소 예냉관(10)은 일단이 제1 챔버(12) 외부의 수소 이송관(6)과 연결되어 가스 수소 탱크(5)로부터 수소를 공급받으며, 타단이 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16) 사이의 분리벽(15)에 설치된 팽창 밸브(30)에 연결된다.
제1 챔버(12) 내부에 설치되는 수소 예냉관(20)은 다수의 환형부를 가진 코일 형태로 연장된다. 수소 예냉관(20)은, 수소 예냉관(20)을 지나는 가스 상의 수소가 수소 예냉관(20) 외부의 액체 질소와의 열교환을 통해 냉각되도록 하는 데, 수소 예냉관(20)이 코일 형태로 연장되므로 한정된 제1 챔버(12)의 공간 내에서 그 길이를 최대로 하면서 연장되는 것이 가능하고 이로 인해 수소 예냉관(12)을 따라 이동하는 수소와 액체 질소 간의 충분한 열교환이 이루어지도록 한다.
따라서 제1 챔버(12)의 상부에서 수소 이송관(6)을 통해 수소 예냉관(20)의 일단으로 유입된 수소는 수소 예냉관(20)을 따라 회전 유동으로 하강 이동하면서 액화 질소의 온도 77K 까지 냉각된 후 타단으로 배출된다.
수소 예냉관(20)은 코일 형태 외에 지그재그 형태로 연장되어 수소와 액체 질소와의 충분한 열교환이 이루어지도록 할 수 있는 데, 코일 형태의 경우 수소 예냉관 내부의 수소가 수소 예냉관의 형상에 따른 유동 저항 즉, 꺽임부 등에서 발생하는 유동 저항이 최소화되므로 압력 강하의 최소화 측면에서 유리하다.
팽창 밸브(30)는 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16) 사이의 분리벽(15)에 설치되며, 수소 예냉관(20)의 타단이 연결된다. 팽창 밸브(30)는 수소 예냉관(20)을 거치면서 액체 질소의 온도로 냉각된 수소를 단열 팽창을 통해 추가로 냉각시키는 기능을 한다.
팽창 밸브(30)의 출구(31)는 제2 챔버(30)의 일측 방향으로 위치한다. 따라서 팽창 밸브(30)를 거치면서 추가로 냉각된 수소는 팽창 밸브(30)의 출구(31)를 통해 제2 챔버(16)의 일측 방향으로 유입된다.
제2 챔버(16)는 내부가 빈 공간으로 형성되며 복수의 판형 ortho-para 변환 챔버(40)가 서로 이격되어 설치된다. 제2 챔버(16)는 내부로 도입된 수소의 ortho-para 변환이 일어나는 공간이다. 판형 ortho-para 변환 촉매(40)는 다공성의 판상 구조물로 성형되거나 망상 구조의 프레임 내에 ortho-para 촉매가 과립 또는 덩어리 형태로 충진되어 형성할 수 있다. ortho-para 변환 촉매로는 자철석(Fe2O3), 산화크롬 등이 공지되어 있다.
판형 ortho-para 변환 촉매는 제2 챔버 내에서 탈착 가능하게 설치된다. 그리고 제2 챔버 내의 판형 ortho-para 변환 촉매 교환이 가능하도록 제2 챔버 일측으로 도어(미도시)가 설치된다. 촉매의 성능 저하시 판형 ortho-para 변환 촉매를 손쉽게 탈착하여 재생할 수 있다.
도 1 에는 복수의 판형 ortho-para 촉매(40)가 열 배열을 이루면서 각각이 수직 방향으로 설치된 형태로 도시되어 있으나, 행 배열을 이루면서 각각이 수평 방향으로 설치될 수 있다.
팽창 밸브(30)를 거쳐 제2 챔버(16)의 일측으로 유입된 수소는 제2 챔버(16) 내부의 빈 공간에서 확산되면서 복수의 판형 ortho-para 변환 촉매(40)를 순차적으로 거치면서 ortho-para 변환된 후, 제2 챔버(16)의 타측 방향에 형성된 수소 배출구(18)를 통해 배출되어 극저온 냉동기와 같은 액화부(8)로 이동한다.
이러한 구조의 프리쿨러에 의하면, 수소는 냉각 매체에 의한 냉각 후 단열 팽창을 통해 추가적으로 냉각되므로, 냉각 매체 예컨대 액화 질소의 온도 77K 보다 낮은 온도 상태에서 ortho-para 변환 촉매를 만나 ortho-para 변환이 이루어진다. ortho 수소와 para 수소의 평형 조성은 온도에 의해 결정되는데, 본 발명에 의하면 수소는 ortho-para 변환 촉매에 의해 ortho-para 변환이 이루어지기 전에 냉각 매체에 의한 냉각 온도보다 낮은 온도 상태가 되므로 제2 챔버(16)를 통해 배출되는 수소는 냉각 매체 보다 낮은 온도 상태와 para 비율이 높은 수소 상태가 된다.
또한, 수소가 제2 챔버(16) 내에서 확산되면서 복수의 판형 ortho-para 변환 촉매(40)를 순차적으로 만나 ortho-para 변환이 이루어지므로 ortho-para 촉매에 의해 변환 효율이 향상된다. 그리고 제2 챔버(16) 내의 빈 공간에서 확산되면서 ortho-para 변환 촉매를 통과하기 때문에 제2 챔버(16) 내에서의 압력 강하가 최소화된다. 실험에 의하면, 본 발명과 같이 제2 챔버(16) 내에서 수소를 확산시키면서 복수의 ortho-para 변환 촉매를 순차적으로 지나도록 하는 경우 압력 강하가 2bar 이하가 되도록 설계할 수 있다.
일반적으로 가스 수소 탱크(5)에는 100 bar 정도의 압력으로 수소가 저장되는데, 프리쿨러에 배출되는 수소는 3bar 정도인 경우 자연 흐름으로 액화부(8)로 이송될 수 있도록 수소 액화 장치가 설계되는 경우, 본 발명에서는 팽창 밸브(30)를 통과한 수소의 압력이 5bar 이상인 경우 프리 쿨러와 액화부 사이에서 추가의 이송 펌프 설치 없이도 수소가 자연 흐름으로 액화부로 유동시키는 것이 가능하다. 그러나 종래와 같이 예냉관 내에 ortho-para 변환 촉매를 충진하는 구조의 경우 압력 강화가 6bar 이상 발생하므로 프리쿨러와 액화부 사이에 추가의 이송 펌프를 필요로 한다. 즉 본 발명은 수소를 ortho-para 변환시키면서도 추가적인 동력 소모 없이 수소를 액화부로 이동시키는 것이 가능하다.
또한, 수소의 ortho-para 변환 전에 단열 팽창에 의하여 수소의 온도를 추가적으로 강화시키는 데, 이러한 온도 강화는 추가적인 동력 소모 없이 가스 수소 탱크(5) 자체의 고압을 이용하는 것이므로, 추가적인 동력 소모 없이 수소의 추가 냉각 및 para 비율이 높은 수소를 생산하는 것을 가능하게 한다.
도 2 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러를 개략적으로 도시하고 있다. 이하의 설명에서는 도 1 에 도시된 실시예와 실질적으로 같은 기능을 갖는 구성요소를 동일 또는 유사한 도면부호로 표시하고 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 수소 액화 장치용 프리쿨러는 도 1 에 도시된 실시예의 프리쿨러와 대비할 때, 복수의 매니폴드(25)를 추가적으로 갖는 점이 다르다.
도 2를 참조하면, 제1 챔버(12)와 제2 챔버(16) 사이의 분리벽(15)에는 복수개의 팽창 밸브(30a, 30b, 30c, 30d)가 설치되고, 각각의 팽창 밸브(30a, 30b, 30c, 30d)는 매니폴드(25)를 매개로 수소 예냉관(20)의 타단과 연결된다.
따라서, 제1 챔버(12) 내의 수소 예냉관(20)의 타단으로 유동한 수소는 매니폴드(25)의 각 분기관을 통해 분배되어 팽창밸브들(30a, 30b, 30c, 30d)로 유입되고, 각 팽창밸브(30a, 30b, 30c, 30d)에서 단열 팽창한 후 각 팽창밸브 출구(31a, 31b, 31c, 31d)를 통해 제2 챔버(16) 내로 유입된다. 본 실시예에 의하면 제2 챔버(16) 내로 유입되는 수소의 흐름을 더욱 균일하게 하는 것이 가능하므로 ortho-para 변환 촉매와의 접촉 효율 향상 및 이에 따른 ortho-para 변환 효율이 더욱 향상된다.
도 3 는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 수소 액화 장치용 프리쿨러를 개략적으로 도시하고 있다. 이하의 설명에서는 도 1 에 도시된 실시예와 실질적으로 같은 기능을 갖는 구성요소를 동일 또는 유사한 도면부호로 표시하고 그 설명을 생략한다.
본 실시예의 수소 액화 장치용 프리쿨러는 도 1 에 도시된 실시예의 프리쿨러와 대비할 때, 제2 챔버(16)가 제1 챔버(12)에 의해 에워싸인 형태로 설치되는 점이 다르다.
도 3을 참조하면, 제2 챔버(16)는 제1 챔버(12) 내에 수직으로 연장된 원통 형상으로 형성되어 상기 제1 챔버(12)가 상기 제2 챔버(16)를 에워싸는 형태로 배치된다. 그리고 수소 예냉관(20)은 제2 챔버(16)의 주변을 둘러싸는 코일 형태로 연장 형성된다. 따라서 프리쿨러의 상단에서 수소 예냉관(20)의 일단으로 유입된 수소는 제2 챔버(16) 주변을 둘러싼 수소 예냉관(20)을 따라 회전 유동으로 하강 이동하면서 액화 질소의 온도 77K 까지 냉각된다.
그 후 제2 챔버(16)의 하단에 인접하여 분리벽(15)에 설치된 팽창 밸브(30)에 유입된다.
팽창 밸브(30)에서 수소는 단열 팽창하면서 추가로 냉각되고, 팽창 밸브 출구(31)를 통해 제2 챔버(16)의 하부로 유입된다. 수소는 제2 챔버(16) 내에서 상승하면서 제2 챔버(16) 내에 행 배열로 설치된 서로 이격된 복수의 ortho-para 변환 촉매(40)를 순차적으로 만나면서 ortho-para 변환된 후 제2 챔버(16) 상단에 형성된 수소 배출구(18)를 통해 배출된다.
본 실시예는 제1 챔버(12) 내에 제2 챔버(16)가 위치하는 구조로서 본체의 크기를 더욱 소형화하는 것을 가능하게 한다.
이상에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였다. 그러나 본 발명의 보호범위는 상술한 실시 예들에 의해 한정되지 않는다.
2: 액체 질소 탱크 5: 가스 수소 탱크
6: 수소 이송관 8: 액화부
10: 본체 12: 제1 챔버
15: 분리벽 16: 제2 챔버
20: 수소 예냉관 25: 매니폴드
30, 30a, 30b, 30c, 30d: 팽창 밸브
40: ortho-para 변환 촉매
6: 수소 이송관 8: 액화부
10: 본체 12: 제1 챔버
15: 분리벽 16: 제2 챔버
20: 수소 예냉관 25: 매니폴드
30, 30a, 30b, 30c, 30d: 팽창 밸브
40: ortho-para 변환 촉매
Claims (6)
- 내부에 액상의 냉각 매체가 수용되는 제1 챔버와 상기 제1 챔버와 분리된 제2 챔버를 구비하는 본체;
상기 제1 챔버 내에 설치되며, 일단이 제1 챔버 외부의 수소 이송관과 연결되어 유입된 수소가 타단을 향해 이동하면서 상기 제1 챔버 내에 수용된 액상의 냉각 매체와의 열교환을 통해 냉각되도록 하는 수소 예냉관;
상기 수소 예냉관의 타단과 연결되고 출구가 상기 제2 챔버로 연결되어, 상기 수소 예냉관을 거치면서 예냉된 수소를 단열 팽창시켜 추가적인 냉각이 이루어지도록 하는 팽창 밸브; 및
상기 제2 챔버 내의 빈 공간에 서로 이격되어 설치되어 상기 팽창 밸브 출구를 통해 상기 제2 챔버 내로 유입된 수소가 접촉 이동하면서 ortho-para 변환된 후 수소 배출구를 통해 배출되게 하는 복수의 판형 ortho-para 변환 촉매를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소 액화 장치용 프리쿨러.
- 제1 항에 있어서,
상기 판형 orhto-para 변환 촉매는 행 배열 또는 열 배열로 복수개가 서로 이격되어 설치된 것을 특징으로 하는 수소 액화 장치용 프리쿨러.
- 제 2 항에 있어서,
상기 판형 orhto-para 변환 촉매는 상기 제2 챔버 내에서 탈착이 가능한 것을 특징으로 하는 수소 액화장치용 프리쿨러.
- 제 1 항에 있어서,
상기 팽창밸브는 상기 제1 챔버와 상기 제2 챔버를 분리하는 분리벽에 설치된 것을 특징으로 하는 수소 액화 장치용 프리쿨러,
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 팽창 밸브는 복수개가 구비되고,
상기 수소 예냉관의 타단과 상기 복수개의 팽창 밸브 각각은 복수의 분기관을 갖는 매니폴드를 통해 연결되는 것을 특징으로 수소 액화 장치용 프리쿨러.
- 제 1 항에 있어서,
상기 제2 챔버는 원통 형상으로 형성되고 상기 제1 챔버 내에서 위치하여 상기 제1 챔버가 상기 제2 챔버를 에워싸는 형태로 지니며,
상기 수소 예냉관은 상기 제2 챔버를 주변을 둘러싸는 코일 형태로 연장되는 것을 특징으로 하는 수소 액화장치용 프리쿨러.
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