KR102098574B1 - 냉각 수소 공급 스테이션 및 수소 냉각 장치 - Google Patents

냉각 수소 공급 스테이션 및 수소 냉각 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 제1 냉매로의 일부에 대해서 마련되고, 공냉 팬을 구동하는 것으로 제1의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 공냉식 응축기와, 제1 냉매로의 다른 일부와 제2 냉매로의 일부와의 사이에서 제1의 냉매에 의해서 제2의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 제1 열교환기와, 제2 냉매로의 다른 일부와 수소 유로의 일부의 사이에서 제2의 냉매에 의해서 수소의 냉각을 가능하게 하는 제2 열교환기를 구비한 수소 냉각 장치이다. 공냉식 응축기로부터 제1 열교환기에 이르기까지의 제1의 냉매의 압력이 1.5MPa ~ 1.7MPa의 범위로 유지되도록, 공냉 팬의 구동 회전수가 인버터 제어된다.

Description

냉각 수소 공급 스테이션 및 수소 냉각 장치
본 발명은, 냉각 수소를 연료 전지차 등에 공급하기 위한 냉각 수소 공급 스테이션, 및, 상기 냉각 수소 공급 스테이션에 이용되는 수소 냉각 장치에 관한 것이다.
수소를 연료로 하는 연료 전지차는, 배기 가스를 배출하지 않기 때문에, 환경면에 있어서 우수하다. 따라서, 이러한 연료 전지차를 널리 보급시키기 위해서, 최근, 여러 가지의 개발이 진행되고 있다. 연료 전지차의 보급에는, 차량 자체의 개발도 중요하지만, 수소를 연료 전지차에 공급하기 위한 수소 공급 스테이션의 개발도 또한 중요하다.
수소 공급 스테이션에 관해서, 본건 출원인은, 이미 특허를 취득하고 있다(일본 특허공보 제5632065호 참조). 상기 특허의 냉각 수소 공급 스테이션은, 충분히 고효율인 냉각을, 고정밀도로 실현하는 것이 가능하다.
일본 특허 제5632065호 공보의 발명에 있어서는, 제1의 냉매의 냉각을 위해서, 수냉식 냉동기 유닛이 채용되고 있다.
본건 발명자는, 이것을, 공냉 팬을 구동하는 것으로 냉각 작용을 얻는 공냉식 응축기로 치환하는 것에 대하여, 예의 검토를 거듭해 왔다. 또한, 본건 발명자는, 공냉 팬의 구동 제어에 대해서, 인버터 제어를 채용하여 에너지 절약 효과를 얻는 것에 대해서도, 예의 검토를 거듭해 왔다.
본 발명은, 이상의 발견에 기초하여 창안된 것이다. 본 발명의 목적은, 인버터 제어에 의해서 공냉 팬을 구동하는 공냉식 응축기를 채용하고, 또한, 수소에 대한 충분히 고효율인 냉각을, 바람직하게는 고정밀도로 실현할 수 있는 냉각 수소 공급 스테이션, 및, 상기 냉각 수소 공급 스테이션에 이용되는 수소 냉각 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 제1의 냉매가 순환되는 제1 냉매로와, 상기 제1 냉매로의 일부에 대해서 마련되고, 공냉 팬을 구동하는 것으로 상기 제1의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 공냉식 응축기와, 제2의 냉매가 통류되는 제2 냉매로와, 상기 제1 냉매로의 다른 일부와 상기 제2 냉매로의 일부의 사이에서 상기 제1의 냉매에 의해서 상기 제2의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 제1 열교환기와, 상기 공냉식 응축기로부터 상기 제1 열교환기에 이르기까지 사이의 제1의 냉매의 압력을 검출하는 압력 검출 센서와, 상기 압력 검출 센서에 의해 검출되는 압력에 기초하여, 상기 압력이 1.5MPa ~ 1.7MPa의 범위로 유지되도록, 상기 공냉 팬의 구동 회전수를 인버터 제어하는 인버터식 제어기와, 수소가 저장된 수소 저장부와, 상기 수소 저장부에 저장된 수소가 반송되는 수소 유로와, 상기 제2 냉매로의 다른 일부와 상기 수소 유로의 일부의 사이에서 상기 제2의 냉매에 의해서 상기 수소의 냉각을 가능하게 하는 제2 열교환기를 구비하고, 상기 인버터식 제어기는, 상기 압력 검출 센서에 의해 검출되는 압력이 상승하고 있거나 고 레벨에 있는 동안은, 상기 공냉 팬의 구동 회전수를 상승시키거나 고 레벨로 유지하고, 상기 압력 검출 센서에 의해 검출되는 압력이 하강하고 있거나 저 레벨에 있는 동안은, 상기 공냉 팬의 구동 회전수를 하강시키거나 저 레벨로 유지하게 되어 있고, 상기 제1의 냉매는, 프레온이며, 상기 제2의 냉매는, 포름산 칼륨 수용액이며, 상기 제2 냉매로에 있어서의 상기 제2의 냉매의 통류량은, 0.3MPa의 통류 압력에서 135L/min 내지 165L/min이며, 상기 수소는, 상기 제2 열교환기에 의해서, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내에까지 냉각되게 되어 있고, 상기 수소는, 상기 제2 열교환기에 의해서, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내의 설정 온도에 대해서 +2℃ 내지 -3℃의 오차 범위 내로 냉각되게 되어 있고, 수소 냉각 능력은, 수소를 -40℃로 냉각할 경우에 13.5kW 내지 16.5kW이며, 상기 수소 유로에는, 상기 제2 열교환기에 의해서 냉각된 후의 수소를 배출하는 배출구가 마련되어 있고, 상기 배출구로부터 배출되는 수소의 양은, 4.5kg/3min 내지 5.5kg/3min인 것을 특징으로 하는 냉각 수소 공급 스테이션이다.
본건 발명자에 의해 개발된 상기 냉각 수소 공급 스테이션에 의하면, 수소 냉각 능력으로서 수소를 -40℃로 냉각할 경우에 13.5kW 내지 16.5kW인 것(13.5kW @-40℃ 내지 16.5kW @-40℃)을 실현할 수 있었던 것에 의해, 수소의 냉각을 고효율로, 즉, 극히 에너지를 절약하면서 실현될 수 있다.
또한, 상기 수소는, 상기 제2 열교환기에 의해서, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내의 설정 온도에 대해서 +2℃ 내지 -3℃의 오차 범위 내로 냉각되게 되어 있다. 즉, 본건 발명자에 의해 개발된 상기 냉각 수소 공급 스테이션에 의하면, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내의 설정 온도에 대해서 +2℃ 내지 -3℃의 오차 범위 내에서의 냉각 정밀도를 실현할 수 있었던 것에 의해, 수소에 대한 충분히 고효율인 냉각을, 고정밀도로 실현할 수 있다.
또한, 상기 냉각 수소 공급 스테이션은, 상기 수소 유로에, 상기 제2 열교환기에 의해서 냉각된 후의 수소를 배출하는 배출구가 마련되어 있고, 상기 배출구로부터 배출되는 수소의 양이, 4.5kg/3min 내지 5.5kg/3min이다. 이러한 수소 공급량으로 하는 것으로써, 적어도 1대분의 연료 전지차에의 수소 공급을 3분으로 실시할 수 있다(현재의 통상의 연료 전지차의 수소 용량은 5kg이다).
상기 냉각 수소 공급 스테이션에서는, 상기 제1의 냉매가 프레온이며, 상기 제2의 냉매가 포름산 칼륨 수용액, 구체적으로는 쇼와가부시키가이샤(Showa Industries Co., Ltd.)제의 콜드브라인인 것으로, 상술의 각 성능을 실현할 수 있는 것을, 본건 발명자는 확인하고 있다.
그리고, 일본 특허공보 제5632065호의 발명과 달리, 수냉식 냉동기 유닛 대신에 공냉식 응축기를 채용한 것에 의해, 냉각수용 설비(cooling-water utility equipment)가 불필요하다. 이것에 의해, 설치 장소의 자유도가 현저하게 향상되고 있다. 또한, 공냉 팬의 제어에, 공냉식 응축기로부터 제1 열교환기에 이르기까지의 제1의 냉매의 압력에 기초하는 인버터 제어를 채용한 것에 의해, 에너지 절약 효과 및 고정밀도 운전을 얻을 수 있다.
구체적으로는, 예를 들면, 압력 검출 센서에 의해 검출되는 압력이 상승하고 있거나 고 레벨에 있는 동안(이른바 고 부하시, 예를 들면 초기 가동시의 제1의 냉매의 강온(降溫) 중이나 제2 열교환기에 의한 수소 냉각 중), 공냉 팬의 구동 회전수를 57.5Hz로 하는 한편으로, 압력 검출 센서에 의해 검출되는 압력이 하강하고 있거나 저 레벨에 있는 동안(이른바 저 부하시, 예를 들면 아이들링 중), 공냉 팬의 구동 회전수를 32.9Hz로 두는 것으로, 효과적인 에너지 절약 효과를 얻을 수 있는 한편, 제1의 냉매의 응축 압력도 1.5MPa ~ 1.7MPa의 범위 내에서 안정되기 때문에, 제1의 냉매를 항상 안정된 상태로 이용할 수 있다(도 3 참조).
또한, 공냉 팬은, 외기에 노출된 상태로 배치될 필요가 있기 때문에, 수소에 대한 방폭 구조로부터 되어 있을 필요가 있다. 수소에 대한 방폭 구조의 예로서는, 수소가 존재하는 위험 구역에서 사용할 수 있는 방폭 전기 설비 기기 규격으로서 안전 증대 방폭(安全增防爆)을 들 수 있다.
더 구체적으로, 예를 들면, 상기 냉각 수소 공급 스테이션은, 상기 공냉식 응축기를 통과하는 상기 제1의 냉매의 순환량을 제어하는 밸브와, 상기 제2 냉매로 내의 상기 제1 열교환기 통과 직후의 상기 제2의 냉매의 온도를 검출하는 온도 센서와, 상기 온도 센서의 검출 결과에 기초하여 상기 밸브를 제어하는 온도 피드백 제어부를 더 구비한다. 이 경우, 간단하고 쉬운 온도 피드백 제어에 의해서, 제2의 냉매를 소망의 온도로 고정밀도로 제어할 수 있다.
보다 구체적으로는, 상기 제2의 냉매의 온도가 -40℃보다 높을 때에는, 상기 밸브의 개방도는 40% 이상, 예를 들면 50%를 상한으로서 운전될 수 있고, 상기 제2의 냉매의 온도가 -40℃ 이하일 때에는, 상기 밸브의 개방도는 10%를 하한으로서, 예를 들면 20 ~ 30%로 운전될 수 있다. 상기 밸브는, 예를 들면, 전자 팽창 밸브이다.
상기 제1의 냉매가 컴프레서의 구동에 의해서 상기 제1 냉매로 내를 순환하게 되어 있는 경우에는, 상기 제2의 냉매의 온도가 -40℃ 이하일 때, 상기 컴프레서의 출력도 60 ~ 80%로 저감되는 것이 더 바람직하다. 예를 들면, 이 때, 상기 컴프레서의 출력은 70%로 저감될 수 있고, 상기 밸브의 개방도는 12.8%까지 저감될 수 있다. 이 경우, 제1 냉매로에 있어서 공냉식 응축기를 바이패스하는 핫 가스 바이패스로와 상기 핫 가스 바이패스로 내의 제1의 냉매의 순환량을 제어하는 제2 밸브로가 더 마련되고, 상기 제2 밸브의 개방도가 100%로 되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 냉각 수소 공급 스테이션은, 제1 운전 모드와 제2 운전 모드의 어느 하나가 선택되어서 운전되게 되어 있고, 제1 운전 모드에 있어서는, 상기 수소가 -20℃로 냉각되고, 제2 운전 모드에 있어서는, 상기 수소가 -40℃로 냉각되는 것이 바람직하다.
예를 들면, 수소 공급의 필요성에 대응하여, 필요성이 낮은 경우에는 아이들 운전 상태에 대응하는 제1 운전 모드가 선택되고, 필요성이 높은 경우에는 스탠바이 상태에 대응하는 제2 운전 모드가 선택되는 것으로써, 냉각에 관한 에너지 소비를 효과적으로 억제할 수 있다.
예를 들면, 상기 제1 운전 모드 또는 상기 제2 운전 모드의 선택은, 시간대에 대응하여 자동적으로 행해지게 되어 있어도 좋다. 이 경우, 예를 들면, 수소 공급의 필요성이 낮은 야간의 시간대(예를 들면 영업 시간 외)에서는 제1 운전 모드가 선택되고, 수소 공급의 필요성이 높은 낮 중의 시간대(예를 들면 영업 시간 내)에서는 제2 운전 모드가 선택되는 것으로써, 수소 공급의 필요성이 낮은 야간의 시간대에 있어서 냉각에 관한 에너지 소비를 효과적으로 억제할 수 있다.
또한, 상기 냉각 수소 공급 스테이션에서는, 상기 제2 냉매로는, 탱크부를 더 가지고 있고, 상기 탱크부에는, 상기 탱크부 내에 있어서의 상기 제2의 냉매의 액면을 소정 범위로 유지하기 위한 냉매량 조정 기구가 접속되어 있어도 좋다.
이 경우, 탱크부 내에 있어서의 제2의 냉매의 액면이 소정 범위로 유지되는 것에 의해서, 제2의 냉매에 부식성이 높은 액화 냉매가 이용되고, 상기 제2의 냉매가 온도 변화에 수반하여 팽창 수축되었다고 해도, 상기 제2의 냉매의 액면의 승강에 기인하는 탱크부 내벽의 부식의 발생 및 석출물의 부착을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 수소 유로 내에서 반송되는 수소를 냉각하는 수소 냉각 장치로서, 제1의 냉매가 순환되는 제1 냉매로와, 상기 제1 냉매로의 일부에 대해서 마련되고, 공냉 팬을 구동하는 것으로 상기 제1의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 공냉식 응축기와, 제2의 냉매가 통류되는 제2 냉매로와, 상기 제1 냉매로의 다른 일부와 상기 제2 냉매로의 일부의 사이에서 상기 제1의 냉매에 의해서 상기 제2의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 제1 열교환기와, 상기 공냉식 응축기로부터 상기 제1 열교환기에 이르기까지 사이의 제1의 냉매의 압력을 검출하는 압력 검출 센서와, 상기 압력 검출 센서에 의해 검출되는 압력에 기초하여, 상기 압력이 1.5MPa ~ 1.7MPa의 범위로 유지되도록, 상기 공냉 팬의 구동 회전수를 인버터 제어하는 인버터식 제어기와, 상기 제2 냉매로의 다른 일부와 상기 수소 유로의 일부의 사이에서 상기 제2의 냉매에 의해서 상기 수소의 냉각을 가능하게 하는 제2 열교환기를 구비하고, 상기 제1의 냉매는, 프레온이며, 상기 제2의 냉매는, 포름산 칼륨 수용액이며, 상기 제2 냉매로에 있어서의 상기 제2의 냉매의 통류량은, 0.3MPa의 통류 압력에서 135L/min 내지 165L/min이며, 상기 수소는, 상기 제2 열교환기에 의해서, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내에까지 냉각되게 되어 있고, 상기 수소는, 상기 제2 열교환기에 의해서, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내의 설정 온도에 대해서 +2℃ 내지 -3℃의 오차 범위 내로 냉각되게 되어 있고, 수소 냉각 능력은, 수소를 -40℃로 냉각할 경우에 13.5kW 내지 16.5kW이며, 상기 수소 유로에는, 상기 제2 열교환기에 의해서 냉각된 후의 수소를 배출하는 배출구가 마련되어 있고, 상기 배출구로부터 배출되는 수소의 양은, 4.5kg/3min 내지 5.5kg/3min인 것을 특징으로 하는 수소 냉각 장치이다.
본 발명에 의하면, 수소 냉각 능력으로서 수소를 -40℃로 냉각할 경우에 13.5kW 내지 16.5kW인 것을 실현할 수 있었던 것에 의해, 수소의 냉각을 고효율로, 즉, 극히 에너지를 절약하면서 실현될 수 있다.
또한, 상기 수소는, 상기 제2 열교환기에 의해서, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내의 설정 온도에 대해서 +2℃ 내지 -3℃의 오차 범위 내로 냉각되게 되어 있다. 즉, 본건 발명자에 의해 개발된 상기 냉각 수소 공급 스테이션에 의하면, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내의 설정 온도에 대해서 +2℃ 내지 -3℃의 오차 범위 내에서의 냉각 정밀도를 실현할 수 있었던 것에 의해, 수소에 대한 충분히 고효율인 냉각을, 고정밀도로 실현할 수 있다.
또한, 상기 냉각 수소 공급 스테이션은, 상기 수소 유로에, 상기 제2 열교환기에 의해서 냉각된 후의 수소를 배출하는 배출구가 마련되어 있고, 상기 배출구로부터 배출되는 수소의 양이, 4.5kg/3min 내지 5.5kg/3min이다. 이러한 수소 공급량으로 하는 것으로써, 적어도 1대분의 연료 전지차에의 수소 공급을 3분으로 실시할 수 있다(현재의 통상의 연료 전지차의 수소 용량은 5kg이다).
또한, 상기 냉각 수소 공급 스테이션에서는, 상기 제1의 냉매가 프레온이며, 상기 제2의 냉매가 포름산 칼륨 수용액, 구체적으로는 쇼와가부시키가이샤제의 콜드브라인인 것으로, 상술의 각 성능을 실현할 수 있는 것을, 본건 발명자는 확인하고 있다.
그리고, 일본 특허공보 제5632065호의 발명과 달리, 수냉식 냉동기 유닛 대신에 공냉식 응축기를 채용한 것에 의해, 냉각수용 설비가 불필요하다. 이것에 의해, 설치 장소의 자유도가 현저하게 향상되고 있다. 또한, 공냉 팬의 제어에, 공냉식 응축기로부터 제1 열교환기에 이르기까지의 제1의 냉매의 압력에 기초하는 인버터 제어를 채용한 것에 의해, 에너지 절약 효과 및 고정밀도 운전을 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 냉각 수소 공급 스테이션의 계통도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 의한 냉각 수소 공급 스테이션에 있어서의 수소 냉각 장치의 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 의한 냉각 수소 공급 스테이션에 있어서, 제1의 냉매의 응축 압력과 공냉 팬의 구동 주파수와의 대응예를 나타내는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 일 실시형태에 의한 냉각 수소 공급 스테이션에 있어서, 제2의 냉매의 온도와 전자 팽창 밸브의 개방도와의 대응예를 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시형태에 의한 냉각 수소 공급 스테이션에 있어서의 운전 상태의 일례를 나타내는 표이다.
도 6은 본 발명의 일 실시형태에 의한 냉각 수소 공급 스테이션에 있어서의 운전 상태의 다른예를 나타내는 표이다.
이하에, 첨부의 도면을 참조하여, 본 발명의 실시형태를 상세하게 설명한다. 도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 냉각 수소 공급 스테이션(1)의 계통도이며, 도 2는, 상기 냉각 수소 공급 스테이션(1)에 있어서의 수소 냉각 장치(20)의 개략 사시도이다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 냉각 수소 공급 스테이션(1)은, 수소가 저장된 수소 저장부(11)와, 상기 수소 저장부(11)에 저장된 수소가 반송되는 수소 유로(12)를 가지고 있다. 수소 유로(12)의 하류측 단부가 배출구(13)(일반적으로는, 충전 노즐)로 되어 있고, 상기 배출구(13)로부터 수소가 연료 전지차의 연료 공급구에 공급되게 되어 있다. 수소 공급시에는, 배출구(13)와 연료 전지차의 연료 공급구는, 기밀하게 접속되게 되어 있다.
본 실시형태의 수소 저장부(11)에는, 압축 상태의 수소가 저장되어 있다. 따라서, 수소 유로(12) 내에는, 압축 상태의 수소가 공급되게 되어 있다. 본 실시형태에서는, 배출구(13)로부터 배출되는(연료 전지차에 공급되는) 수소의 양이 4.5kg/3min 내지 5.5kg/3min, 특히 5.0kg/3min가 되는, 압축 상태가 채용되고 있다.
또한, 냉각 수소 공급 스테이션(1)은, 도 1에 나타내는 바와 같이, 제1의 냉매가 순환되는 제1 냉매로(21)와, 제1 냉매로(21)의 일부에 대해서 마련되고, 공냉 팬(22f)을 구동하는 것으로, 제1의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 공냉식 응축기(22)와, 제2의 냉매가 통류되는 제2 냉매로(23)와, 제1 냉매로(21)의 다른 일부(공냉식 응축기(22)에 의해서 냉각되는 부분과는 다른 부분)와 제2 냉매로(23)의 일부의 사이에서 제1의 냉매에 의해서 제2의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 제1 열교환기(24)를 구비하고 있다.
제1 냉매로(21)에 있어서의 제1의 냉매의 순환의 방향은, 도 1의 화살표로 나타내고 있다. 즉, 공냉식 응축기(22)에 의해서 냉각되고, 그 후에 제1 열교환기(24)를 통과하고, 다시 공냉식 응축기(22)로 돌아오게 되어 있다. 이러한 방향으로 제1의 냉매를 순환시키기 위해서, 제1 열교환기(24)로부터 공냉식 응축기(22)에 이르는 제1 냉매로(21)의 부분에, 컴프레서(25)가 마련되어 있다.
또한, 공냉식 응축기(22)로부터 제1 열교환기(24)에 이르기까지 사이의 제1의 냉매의 압력(응축 압력)을 검출할 수 있도록, 압력 검출 센서(26)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 압력 검출 센서(26)에 의해 검출되는 압력에 기초하여, 상기 압력이 (1.6MPa를 목표로 하여) 1.5MPa ~ 1.7MPa의 범위로 유지되도록, 공냉 팬(22f)의 구동 회전수를 인버터 제어하는 인버터식 제어기(27)가 마련되어 있다. 구체적으로는, 본 실시형태의 인버터식 제어기(27)는, 도 3 및 도 5에 나타내는 바와 같이, 압력 검출 센서(26)에 의해 검출되는 압력이 상승하고 있거나 고 레벨에 있는 동안(초기 가동시의 제1의 냉매의 강온 중, 및, 제2 열교환기에 의한 수소 냉각 중(수소 충전 중)), 공냉 팬의 구동 회전수를 57.5Hz로 하는 한편, 압력 검출 센서(26)에 의해 검출되는 압력이 하강하고 있거나 저 레벨에 있는 동안(아이들링 중), 공냉 팬의 구동 회전수를 32.9Hz로 두게 되어 있다.
또한, 공냉식 응축기(22)를 통과하는 제1의 냉매의 순환량을 제어하는 밸브로서의 전자 팽창 밸브(28)가, 압력 검출 센서(26)와 제1 열교환기(24)의 사이에 마련되어 있다. 한편, 제2 냉매로(23) 내의 제1 열교환기 통과 직후의 제2의 냉매의 온도를 검출할 수 있도록, 온도 센서(29)가 마련되어 있고, 상기 온도 센서(29)의 검출 결과에 기초하여 전자 팽창 밸브(28)를 제어하는 온도 피드백 제어부(30)가 마련되어 있다.
그 외, 제1 냉매로(21)에 있어서 공냉식 응축기(22)를 바이패스하는 핫 가스 바이패스로(31)와, 상기 핫 가스 바이패스로(31) 내의 제1의 냉매의 순환량을 제어하는 제2 밸브(32)가 더 마련되어 있다.
한편, 제2 냉매로(23)의 다른 일부(제1 열교환기(24)에 의해서 냉각되는 부분과는 다른 부분)와 수소 유로(12)의 일부의 사이에, 제2의 냉매에 의해서 수소의 냉각을 가능하게 하는 제2 열교환기(40)가 마련되어 있다. 상기 제2 열교환기(40)는, 수소 유로(12) 내에 있어서 배출구(13)에 이르기 전의 수소를 냉각하게 되어 있다.
본 실시형태에서는, 제2 냉매로(23)가, 제1 열교환기(24)에 의해서 제1 냉매로(21)의 상기 다른 일부와의 사이에서 열교환을 하는 제2 냉매로(23)의 일부를 포함하는 전반 통류로와, 제2 열교환기(40)에 의해서 수소 유로(12)의 일부의 사이에서 열교환을 하는 제2 냉매로(23)의 상기 다른 일부를 포함하는 후반 통류로와, 후반 통류로를 전반 통류로에 접속하는 탱크부(23T)를 가지고 있다.
그리고, 탱크부(23T)에는 제2의 냉매가 대략 가득찬 상태로 저장되어 있고, 전반 통류로에 마련된 펌프(23p)에 의해서, 도 1의 화살표로 나타내는 바와 같이, 탱크부(23T)로부터 전반 통류로에 공급된 제2의 냉매는, 제1 열교환기(24)를 통과하여 제1의 냉매에 의해서 냉각된 후에 후반 통류로에 공급되고, 상기 후반 통류로에 공급된 제2의 냉매는, 제2의 열교환기(40)를 통과하여 수소를 냉각한 후에(제2의 냉매에 있어서는 승온된 후에) 탱크부(23T)로 돌아오게 되어 있다. 본 실시형태에서는, 제2의 냉매의 통류량이, 135L/min @0.3MPa 내지 165L/min @0.3MPa(즉, 0.3MPa의 통류 압력에서 135L/min 내지 165L/min), 특히, 150L/min @0.3MPa(즉, 0.3MPa의 통류 압력에서 150L/min)가 되도록, 상기 펌프(23p)의 운전이 제어되게 되어 있다. 구체적으로는, 상기 펌프(23p)의 운전이, 적절히 설치된 유량 센서(미도시)에 의해서 검출된 유량치(검출 결과)에 기초하여, 피드백 제어되게 되어 있다.
그리고, 제2 열교환기(40)를 통류하는 제2의 냉매의 온도가 전자 팽창 밸브(28)의 제어 등에 의해서 조정되는 것에 의해서, 제2 열교환기(40)를 통하여, 수소 유로(12) 내의 수소가 -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내에 있어서 설정되는 설정 온도로 조정되게 되어 있다. 구체적으로는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제2의 냉매의 온도가 -40℃보다 높을 때에는, 전자 팽창 밸브(28)의 개방도는 40% 이상, 예를 들면 50%를 상한으로서 운전되고, 제2의 냉매의 온도가 -40℃ 이하일 때에는, 전자 팽창 밸브(28)의 개방도는 10%를 하한으로서, 예를 들면 20 ~ 30%로 운전되도록, 온도 센서(29)에 의해서 검출된 제2의 냉매의 온도치(검출치)에 기초하여 피드백 제어되게 되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제1 냉매로(21) 내를 순환하는 제1의 냉매로서 프레온이 이용되고 있고, 구체적으로는, 미츠이·듀폰플로오로케미칼가부시키가이샤(Du Pont-Mitsui Fluorochemicals Co., Ltd.)제의 HFC계 혼합 냉매 R-404A가 이용되고 있다. 또한, 제2 냉매로(23) 내를 통류하는 제2의 냉매로서 쇼와가부시키가이샤제의 콜드브라인 FP-40(포름산 칼륨 수용액)이 이용되고 있다.
제2의 냉매인 콜드브라인 FP-40은 액화 냉매이며, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위에 있어서 유동성을 유지할 수 있다. 또한, 제2의 냉매인 콜드브라인 FP-40은, 그 온도에 대응하여 팽창 수축될 수 있다. 본 실시형태에서는, 이러한 팽창 수축이 생겨도, 탱크부(23T)에 있어서의 제2의 냉매의 액면이 승강하여 부식을 발생시키지 않도록, 탱크부(23T)에 상기 탱크부(23T) 내에 있어서의 제2의 냉매의 액면을 소정 범위(바람직하게는 일정한 액면 높이)로 유지하기 위한 냉매량 조정 기구(33)가 접속되어 있다. 냉매량 조정 기구(33)는, 탱크부(23T)에 접속되는 조정용 탱크(33A)와 체크(逆止) 밸브(미도시)를 가지고 있다. 냉매량 조정 기구(33)는, 제2의 냉매가 냉각되어서 압축되었을 경우에, 조정용 탱크(33A)로부터 제2의 냉매를 탱크부(23T) 내에 보충하는 것으로, 제2의 냉매의 액면을 소정 범위로 유지하게 되어 있다. 한편, 냉매량 조정 기구(33)는, 제2의 냉매가 승온하여 팽창되었을 경우에, 탱크부(23T)로부터 체크 밸브를 통하여 제2의 냉매를 외부로 배출시키는 것으로, 제2의 냉매의 액면을 소정 범위로 유지하게 되어 있다.
여기서, 도 1에 있어서, 수소 저장부(11) 및 제2 열교환기(40)를 통과하는 수소 유로(12)가, 냉각 수소 공급 스테이션(1)에 있어서의 수소 공급 디스펜서(10)를 구성하고 있다. 한편, 냉각 수소 공급 스테이션(1)에 있어서의 수소 저장부(11) 및 수소 유로(12)를 제외한 부분은, 수소 냉각 장치(20)로서 이해할 수 있다. 냉각 수소 공급 스테이션(1)은, 수소 공급 디스펜서(10)와 수소 냉각 장치(20)를 제2 열교환기(40)를 통하여 결합하는 것으로 구성되어 있다고 말할 수 있다.
또한, 공냉 팬(22f)은, 도 2에 나타내는 바와 같이, 외기에 노출된 상태로 배치될 필요가 있다. 이 때문에, 공냉 팬(22f)은, 수소에 대한 방폭(防爆) 구조로 되어 있을 필요가 있고, 수소에 대한 방폭 구조의 예로서는, 수소가 존재하는 위험 구역에서 사용할 수 있는 방폭 전기 설비 기기 규격으로서 안전 증가 방폭을 들 수 있다.
이상에 설명한 냉각 수소 공급 스테이션(1)에 있어서는, 공냉식 응축기(22)를 채용하고, 복수의 냉매로 및 이것들을 순환하는 냉매의 선정 등에 의해서, 수소 냉각 능력으로서 수소를 -40℃로 냉각할 경우에 13.5kW 내지 16.5kW인 것(13.5kW @-40℃ 내지 16.5kW @-40℃)을 실현하고 있다. 즉, 수소를 -40℃로 유지하는 냉각 능력으로서 13.5kW 내지 16.5kW를 실현하고 있다. 또한, 수소의 냉각 정밀도로서-43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내의 설정 온도에 대해서, +2℃ 내지 -3℃의 오차 범위 내에서의 냉각을 실현하고 있다.
또한, 본 실시형태에 의한 냉각 수소 공급 스테이션(1)은, 제1 운전 모드와 제2 운전 모드의 어느 하나가 선택되어서 운전되게 되어 있고, 제1 운전 모드에 있어서는, 수소가 -20℃로 냉각되고, 제2 운전 모드에 있어서는, 수소가 -40℃로 냉각되게 되어 있다. 제1 운전 모드 또는 제2 운전 모드의 선택은, 시간대에 대응하여 자동적으로 행해지게 되어 있고, 일례로서 본 실시형태에서는, 오후 5시부터 오전 9시까지의 사이는, 제1 운전 모드가 되도록 설정되고, 오후 5시부터 오전 9시 이외의 시간대는, 제2 운전 모드가 되도록 설정되어 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 제1 운전 모드가 선택되는 시간대 및 제2 운전 모드가 선택되는 시간대의 설정을, 수동으로 변경할 수 있게 되어 있다. 구체적으로는, 도 2에 나타내는 수소 냉각 장치(20)의 케이스(20C) 상에 터치 패널(미도시) 등이 마련될 수 있고, 상기 터치 패널에 대해서 작업자가 수동 조작을 행할 수 있게 되어 있다.
또한, 상기 터치 패널 등에 있어서, 제1 운전 모드와 제2 운전 모드와의 선택 자체를 수동으로 행할 수 있게 되어 있어도 좋다. 또한, 제1 운전 모드 또는 제2 운전 모드의 선택은, 외기 온도에 대응하여 자동적으로 행해지게 되어 있어도 좋다.
다음에, 본 실시형태에 의한 수소 공급 스테이션(1)의 작용에 대해서 설명한다.
본 실시형태에 의한 수소 공급 스테이션(1)은, 수소가 -20℃로 냉각되는 제1 운전 모드 또는 수소가 -40℃로 냉각되는 제2 운전 모드가 선택되어서 운전되게 되어 있다.
우선, 제1 운전 모드에 있어서의 수소 공급 스테이션(1)의 동작에 대해서 설명한다. 제1 운전 모드에서의 운전이 개시되면, 제1 냉매로(21)의 컴프레서(25)가 구동되고, 제1 냉매로(21)에서의 제1의 냉매의 도 1의 화살표 방향으로의 순환이 개시된다. 또한, 제2 냉매로(23)에 있어서의 펌프(23p)가 구동되고, 제2 냉매의 도 1의 화살표 방향으로의 순환이 개시된다. 이것에 의해, 제1 냉매로(21)를 순환하는 제1의 냉매가 제1 열교환기(24)를 통과함과 함께, 제2 냉매로(23)를 순환하는 제2의 냉매도 제1 열교환기(24)를 통과한다. 이 때, 제2의 냉매가, 제1 열교환기(24)를 통하여 제1의 냉매에 의해서 냉각된다. 제2의 냉매는, 그 후, 제2 냉매로(23)의 후반 통류로에 있어서의 제2 열교환기(40)를 통과하여 탱크부(23T)로 돌아온다.
제1 열교환기(24)를 통과한 제2의 냉매의 온도는, 온도 센서(29)에 의해서 검출된다. 그리고, 온도 피드백 제어부(30)는, 온도 센서(29)에 의해서 검출된 제2의 냉매의 온도와 -20℃와의 차분에 대응하여, 필요에 대응하여 제1의 냉매로(21)의 전자 팽창 밸브(28)를 제어한다. 이상에 의해, 제2의 냉매의 온도가 -20℃로 제어된다.
다음에, 제2 운전 모드에 있어서의 수소 공급 스테이션(1)의 동작에 대해서 설명한다. 제2 운전 모드에서의 운전에 있어서도, 제1 냉매로(21)의 컴프레서(25)가 구동되고, 제1 냉매로(21)에서의 제1의 냉매의 도 1의 화살표 방향으로의 순환이 개시되고, 한편, 제2 냉매로(23)의 펌프(23p)가 구동되고, 제2 냉매의 도 1의 화살표 방향으로의 순환이 개시된다. 이것에 의해, 제1 냉매로(21)를 순환하는 제1의 냉매가 제1 열교환기(24)를 통과함과 함께, 제2 냉매로(23)를 순환하는 제2의 냉매도 제1 열교환기(24)를 통과한다. 이 때, 제2의 냉매가, 제1 열교환기(24)를 통하여 제1의 냉매에 의해서 냉각된다. 제2의 냉매는, 그 후, 제2 냉매로(23)의 후반 통류로에 있어서의 제2 열교환기(40)를 통과하여 탱크부(23T)로 돌아온다.
제1 열교환기(24)를 통과한 제2의 냉매의 온도는, 온도 센서(29)에 의해서 검출된다. 그리고, 온도 피드백 제어부(30)는, 온도 센서(29)에 의해서 검출된 제2의 냉매의 온도와 -40℃와의 차이 분량에 대응하여, 필요에 따라 제1의 냉매로(21)의 전자 팽창 밸브(28)를 제어한다(도 4 참조). 이상에 의해, 제2의 냉매의 온도가 -40℃로 제어된다.
이 상태에서, 수소 충전 작업이 개시된다. 즉, 압축 상태의 수소가, 수소 저장부(11)로부터 수소 유로(12)를 통하여 배출구(13)로(연료 전지차로) 공급된다. 이 때, 수소 유로(12) 내를 통하는 수소는, 제2 열교환기(40)를 통하여 제2의 냉매에 의해서 -40℃까지 고정밀도로 냉각된다. 이 때, 제2의 냉매의 통류량은, 135L/min @0.3MPa 내지 165L/min @0.3MPa, 특히, 150L/min @0.3MPa로 되어 있다.
제2 열교환기(40)를 통과한 제2의 냉매는, 승온된 상태가 되고, 탱크부(23T)로 돌아온다. 그러나, 상기 제2의 냉매의 온도는 온도 센서(29)에 의해서 검출되고, 상기 온도에 기초하여 온도 피드백 제어부(30)에 의해서 전자 팽창 밸브(28)의 개방도가 제어되기 때문에(도 4 참조), 후반 통류로를 순환하는 제2 냉매의 온도는, -40℃로 안정적으로 유지될 수 있다.
실제로, 본건 발명자에 의해 개발된 상기 냉각 수소 공급 스테이션(1)에 의하면, +2℃ 내지 -3℃의 오차 범위 내에 제2의 냉매의 온도를 고정밀도로 냉각할 수 있다. 이것에 의해, 상기 제2의 냉매에 의해서 냉각되는 수소에 대해서도, +2℃ 내지 -3℃의 오차 범위 내에 고정밀도로 냉각할 수 있다.
본 실시형태의 제2 운전 모드에 의하면, 예를 들면 외부 온도 +40℃의 상태로부터 단번에 제2의 냉매를 -40℃로 냉각할 때까지는, 120min이다. 또한, 제1 운전 모드에 의해서 -20℃로 냉각되어 있던 상태로부터 제2의 냉매를 -40℃로 냉각할 때까지는, 불과 30min이다.
본 실시형태에 의한 냉각 수소 공급 스테이션(1)은, 이상과 같이 고정밀도로 냉각된 수소를, 4.5kg/3min 내지 5.5kg/3min, 특히 5.0kg/3min라고 하는 유량으로 연료 전지차에 공급할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 의한 냉각 수소 공급 스테이션(1)에 의하면, 1대의 연료 전지차에 4.5kg/3min 내지 5.5kg/3min, 특히 5.0kg/3min로 수소를 공급한 다음은, 7min의 인터벌을 두면, 다시 다음의 1대의 연료 전지차에 4.5kg/3min 내지 5.5kg/3min, 특히 5.0kg/3min로 수소를 공급할 수 있다.
또한, -40℃로 냉각된 제2의 냉매를, 상기 -40℃로 안정적으로 유지해 두는 경우의 냉각 능력은, 13.5kW @-40℃ 내지 16.5kW @-40℃, 특히, 15.0kW @-40℃이다.
또한, 제1 운전 모드로부터 제2 운전 모드로 전환될 때에는, 제1 냉매로(21)의 컴프레서(25) 및 제2 냉매로(23)에 있어서의 펌프(23P)는, 제1 운전 모드로부터 계속해서 구동되어도 좋다. 마찬가지로, 제2 운전 모드로부터 제1 운전 모드로 전환될 때에는, 제1 냉매로(21)의 컴프레서(25) 및 제2 냉매로(23)에 있어서의 펌프(23P)는, 제2 운전 모드로부터 계속해서 구동되어도 좋다.
또한, 제1 운전 모드에 있어서도 제2 운전 모드에 있어서도, 제2의 냉매인 콜드브라인 FP-40은, 그 온도에 대응하여 팽창 수축될 수 있다. 본 실시형태에서는, 이러한 팽창 수축이 생겨도, 탱크부(23T)에 있어서의 제2의 냉매의 액면이 승강하여 부식 등을 발생시키지 않도록, 탱크부(23T)에 상기 탱크부(23T) 내에 있어서의 제2의 냉매의 액면을 소정 범위(바람직하게는 일정한 액면 높이)로 유지하도록 냉매량 조정 기구(33)가 작동한다. 냉매량 조정 기구(33)는, 제2의 냉매가 냉각되어서 압축되었을 경우에, 조정용 탱크(33A)로부터 제2의 냉매를 탱크부(23T) 내에 보충하는 것으로, 제2의 냉매의 액면을 소정 범위로 유지한다. 한편, 냉매량 조정 기구(33)는, 제2의 냉매가 승온하여 팽창했을 경우에, 탱크부(23T)로부터 체크 밸브를 통하여 제2의 냉매를 외부로 배출시키는 것으로, 제2의 냉매의 액면을 소정 범위로 유지한다.
이상과 같이 본 실시형태의 냉각 수소 공급 스테이션(1)에 의하면, 수소 냉각 능력으로서 13.5kW @-40℃ 내지 16.5kW @-40℃를 실현할 수 있었던 것에 의해, 수소의 냉각을 고효율로, 즉, 극히 에너지를 절약하면서 실현될 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내의 설정 온도에 대해서 +2℃ 내지 -3℃의 오차 범위 내에서의 냉각 정밀도를 실현할 수 있었던 것에 의해, 수소에 대한 충분히 고효율인 냉각을, 고정밀도로 실현할 수 있다.
그리고, 일본 특허 제5632065호의 발명과 달리, 수냉식 냉동기 유닛 대신에 공냉식 응축기(22)를 채용한 것에 의해, 냉각수용 설비가 불필요하다. 이것에 의해, 설치 장소의 자유도가 현저하게 향상되고 있다. 또한, 공냉 팬(22f)의 제어에, 공냉식 응축기(22)로부터 제1 열교환기(24)에 이르기까지 사이의 제1의 냉매의 압력에 기초하는 인버터 제어를 채용한 것에 의해, 에너지 절약 효과 및 고정밀도 운전을 얻을 수 있다.
구체적으로는, 압력 검출 센서(26)에 의해 검출되는 압력이 상승하고 있거나 고 레벨에 있는 동안(초기 가동시의 제1의 냉매의 강온 중 내지 제2 열교환기(40)에 의한 수소 냉각 중), 공냉 팬(22f)의 구동 회전수를 57.5Hz로 하는 한편, 압력 검출 센서(26)에 의해 검출되는 압력이 하강하고 있거나 저 레벨에 있는 동안(아이들링 중), 공냉 팬(22f)의 구동 회전수를 32.9Hz로 두는 것으로, 효과적인 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다. 그리고, 이러한 제어는, 제1의 냉매의 응축 압력을 1.5MPa ~ 1.7MPa의 범위 내로 안정시키기 위해, 제1의 냉매를 항상 안정된 상태로 이용할 수 있다고 하는 효과도 있다(도 3 참조).
또한, 본 실시형태에서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 제2의 냉매의 온도가 -40℃보다 높을 때, 전자 팽창 밸브(28)의 개방도는 40% 이상, 예를 들면 50%를 상한으로서 운전되고, 제2의 냉매의 온도가 -40℃ 이하일 때에는, 전자 팽창 밸브(28)의 개방도는 10%를 하한으로서, 예를 들면 20 ~ 30%로 운전되게 되어 있다. 이것에 의해서, 효과적인 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다. 이 경우, 핫 가스 바이패스로(31) 내의 제1의 냉매의 순환량을 제어하는 제2 밸브(32)는, 압력 검출 센서(41)의 압력이 -46kPa 이상을 유지하도록, 검출된 제1의 냉매의 압력치(검출치)에 기초하여 피드백 제어되고, 개방되게 되어 있다. 이러한 운전 상태를, 도 5에 정리하여 나타낸다.
또한, 본 실시형태의 냉각 수소 공급 스테이션(1)에 의하면, 제1 운전 모드와 제2 운전 모드의 어느 하나가 선택되어서 운전되게 되어 있고, 제1 운전 모드에 있어서는, 수소가 -20℃로 냉각되고, 제2 운전 모드에 있어서는, 수소가 -40℃로 냉각된다. 이것에 의해, 수소 공급의 필요성에 대응하여, 필요성이 낮은 경우에는 아이들 운전 상태에 대응하는 제1 운전 모드가 선택되고, 필요성이 높은 경우에는 스탠바이 상태에 대응하는 제2 운전 모드가 선택되는 것으로써, 냉각에 관한 에너지 소비를 효과적으로 억제할 수 있다.
구체적으로, 본 실시형태에서는, 제1 운전 모드 또는 제2 운전 모드의 선택이, 시간대에 대응하여 자동적으로 행해지게 되어 있다. 그리고, 수소 공급의 필요성이 낮은 야간의 시간대(예를 들면 영업 시간 외)에서는 제1 운전 모드가 선택되고, 수소 공급의 필요성이 높은 낮 중의 시간대(예를 들면 영업 시간 내)에서는 제2 운전 모드가 선택되는 것으로써, 수소 공급의 필요성이 낮은 야간의 시간대에 있어서 냉각에 관한 에너지 소비를 효과적으로 억제할 수 있다.
다음에, 도 5에 나타낸 운전 상태의 변형예를, 도 6에 나타낸다. 도 6의 예에서는, 제2의 냉매의 온도가 -40℃ 이하일 때, 컴프레서(25)의 출력이 70%로 저감 되고, 전자 팽창 밸브의 개방도는 12.8%로 저감되고, 제2 밸브(32)의 개방도는 100%로 된다. 이러한 운전 상태에 의해서, 효과적인 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.
1: 냉각 수소 공급 스테이션
10: 수소 공급 장치
11: 수소 저장부
12: 수소 유로
13: 배출구
20: 수소 냉각 장치
21: 제1 냉매로
22: 공냉식 응축기
22f: 공냉 팬
23: 제2 냉매로
23T: 탱크부
24: 제1 열교환기
25: 컴프레서
26: 압력 검출 센서
27: 인버터식 제어기
28: 전자 팽창 밸브
29: 온도 센서
30: 온도 피드백 제어부
31: 핫 가스 바이패스로
32: 제2 밸브
33: 냉매량 조정 기구
33A: 냉매량 조정 탱크
40: 제2 열교환기
41: 압력 검출 센서

Claims (9)

  1. 제1의 냉매가 순환되는 제1 냉매로와,
    상기 제1 냉매로의 일부에 대해서 마련되고, 공냉 팬을 구동하는 것으로 상기 제1의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 공냉식 응축기와,
    제2의 냉매가 통류되는 제2 냉매로와,
    상기 제1 냉매로의 다른 일부와 상기 제2 냉매로의 일부의 사이에서 상기 제1의 냉매에 의해서 상기 제2의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 제1 열교환기와,
    상기 공냉식 응축기로부터 상기 제1 열교환기에 이르기까지 사이의 제1의 냉매의 압력을 검출하는 압력 검출 센서와,
    상기 압력 검출 센서에 의해 검출되는 압력에 기초하여, 상기 압력이 1.5MPa ~ 1.7MPa의 범위로 유지되도록, 상기 공냉 팬의 구동 회전수를 인버터 제어하는 인버터식 제어기와,
    수소가 저장된 수소 저장부와,
    상기 수소 저장부에 저장된 수소가 반송되는 수소 유로와,
    상기 제2 냉매로의 다른 일부와 상기 수소 유로의 일부의 사이에서 상기 제2의 냉매에 의해서 상기 수소의 냉각을 가능하게 하는 제2 열교환기를 구비하고,
    상기 인버터식 제어기는, 상기 압력 검출 센서에 의해 검출되는 압력이 상승하고 있거나 고 레벨에 있는 동안은, 상기 공냉 팬의 구동 회전수를 상승시키거나 고 레벨로 유지하고, 상기 압력 검출 센서에 의해 검출되는 압력이 하강하고 있거나 저 레벨에 있는 동안은, 상기 공냉 팬의 구동 회전수를 하강시키거나 저 레벨로 유지하게 되어 있고,
    상기 제1의 냉매는, 프레온이며,
    상기 제2의 냉매는, 포름산 칼륨 수용액이며,
    상기 제2 냉매로에 있어서의 상기 제2의 냉매의 통류량은, 0.3MPa의 통류 압력에서 135L/min 내지 165L/min이며,
    상기 수소는, 상기 제2 열교환기에 의해서, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내에까지 냉각되게 되어 있고, 상기 -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내에서 설정된 온도의 오차 범위는 +2℃ 내지 -3℃ 이며,
    수소 냉각 능력은, 수소를 -40℃로 냉각할 경우에 13.5kW 내지 16.5kW이며,
    상기 수소 유로에는, 상기 제2 열교환기에 의해서 냉각된 후의 수소를 배출하는 배출구가 마련되어 있고,
    상기 배출구로부터 배출되는 수소의 양은, 4.5kg/3min 내지 5.5kg/3min인 것을 특징으로 하는 냉각 수소 공급 스테이션.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공냉 팬은, 수소에 대한 방폭(防爆) 구조로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 냉각 수소 공급 스테이션.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공냉식 응축기를 통과하는 상기 제1의 냉매의 순환량을 제어하는 밸브와,
    상기 제2 냉매로 내의 상기 제1 열교환기 통과 직후의 상기 제2의 냉매의 온도를 검출하는 온도 센서와,
    상기 온도 센서의 검출 결과에 기초하여 상기 밸브를 제어하는 온도 피드백 제어부를 더 구비한 것을 특징으로 하는 냉각 수소 공급 스테이션.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제2의 냉매의 온도가 -40℃보다 높을 때에는, 상기 밸브의 개방도는 40% ~ 50%이며,
    상기 제2의 냉매의 온도가 -40℃ 이하일 때에는, 상기 밸브의 개방도는 10% ~ 30%인 것을 특징으로 하는 냉각 수소 공급 스테이션.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1의 냉매는, 컴프레서에 의해서 상기 제1 냉매로 내를 순환하게 되어 있고,
    상기 제2의 냉매의 온도가 -40℃ 이하일 때에는, 상기 컴프레서의 출력도 60 ~ 80%로 저감되는 것을 특징으로 하는 냉각 수소 공급 스테이션.
  6. 제 1 항에 있어서,
    제1 운전 모드와 제2 운전 모드의 어느 하나가 선택되어서 운전되게 되어 있고,
    제1 운전 모드에 있어서는, 상기 수소가 -20℃로 냉각되고,
    제2 운전 모드에 있어서는, 상기 수소가 -40℃로 냉각되는 것을 특징으로 하는 냉각 수소 공급 스테이션.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제1 운전 모드 또는 상기 제2 운전 모드의 선택은, 시간대에 대응하여 자동적으로 행해지게 되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 수소 공급 스테이션.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 냉매로는, 탱크부를 더 가지고 있고,
    상기 탱크부에는, 상기 탱크부 내에 있어서의 상기 제2의 냉매의 액면을 소정 범위로 유지하기 위한 냉매량 조정 기구가 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 냉각 수소 공급 스테이션.
  9. 수소 유로 내에서 반송되는 수소를 냉각하는 수소 냉각 장치로서,
    제1의 냉매가 순환되는 제1 냉매로와,
    상기 제1 냉매로의 일부에 대해서 마련되고, 공냉 팬을 구동하는 것으로 상기 제1의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 공냉식 응축기와,
    제2의 냉매가 통류되는 제2 냉매로와,
    상기 제1 냉매로의 다른 일부와 상기 제2 냉매로의 일부의 사이에서 상기 제1의 냉매에 의해서 상기 제2의 냉매의 냉각을 가능하게 하는 제1 열교환기와,
    상기 공냉식 응축기로부터 상기 제1 열교환기에 이르기까지 사이의 제1의 냉매의 압력을 검출하는 압력 검출 센서와,
    상기 압력 검출 센서에 의해 검출되는 압력에 기초하여, 상기 압력이 1.5MPa ~ 1.7MPa의 범위로 유지되도록, 상기 공냉 팬의 구동 회전수를 인버터 제어하는 인버터식 제어기와,
    상기 제2 냉매로의 다른 일부와 상기 수소 유로의 일부의 사이에서 상기 제2의 냉매에 의해서 상기 수소의 냉각을 가능하게 하는 제2 열교환기를 구비하고,
    상기 제1의 냉매는, 프레온이며,
    상기 제2의 냉매는, 포름산 칼륨 수용액이며,
    상기 제2 냉매로에 있어서의 상기 제2의 냉매의 통류량은, 0.3MPa의 통류 압력에서 135L/min 내지 165L/min이며,
    상기 수소는, 상기 제2 열교환기에 의해서, -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내에까지 냉각되게 되어 있고, 상기 -43℃ 내지 -20℃의 온도 범위 내에서 설정된 온도의 오차 범위는 +2℃ 내지 -3℃ 이며,
    수소 냉각 능력은, 수소를 -40℃로 냉각할 경우에 13.5kW 내지 16.5kW이며,
    상기 수소 유로에는, 상기 제2 열교환기에 의해서 냉각된 후의 수소를 배출하는 배출구가 마련되어 있고,
    상기 배출구로부터 배출되는 수소의 양은, 4.5kg/3min 내지 5.5kg/3min인 것을 특징으로 하는 수소 냉각 장치.
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