TW202122724A - 氫冷卻裝置、氫供給系統及冷凍機 - Google Patents

氫冷卻裝置、氫供給系統及冷凍機 Download PDF

Info

Publication number
TW202122724A
TW202122724A TW109134759A TW109134759A TW202122724A TW 202122724 A TW202122724 A TW 202122724A TW 109134759 A TW109134759 A TW 109134759A TW 109134759 A TW109134759 A TW 109134759A TW 202122724 A TW202122724 A TW 202122724A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
temperature side
low
high temperature
valve
refrigerant
Prior art date
Application number
TW109134759A
Other languages
English (en)
Inventor
內田実
守屋亮
三賓耶
青木繁雄
樋熊俊紀
Original Assignee
日商伸和控制工業股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商伸和控制工業股份有限公司 filed Critical 日商伸和控制工業股份有限公司
Publication of TW202122724A publication Critical patent/TW202122724A/zh

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B7/00—Compression machines, plants or systems, with cascade operation, i.e. with two or more circuits, the heat from the condenser of one circuit being absorbed by the evaporator of the next circuit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/002—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C5/00—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures
    • F17C5/06—Methods or apparatus for filling containers with liquefied, solidified, or compressed gases under pressures for filling with compressed gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C13/00—Details of vessels or of the filling or discharging of vessels
    • F17C13/02—Special adaptations of indicating, measuring, or monitoring equipment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B25/00—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00
    • F25B25/005—Machines, plants or systems, using a combination of modes of operation covered by two or more of the groups F25B1/00 - F25B23/00 using primary and secondary systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/20—Disposition of valves, e.g. of on-off valves or flow control valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B41/00—Fluid-circulation arrangements
    • F25B41/40—Fluid line arrangements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
    • F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/10—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point with several cooling stages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2221/00—Handled fluid, in particular type of fluid
    • F17C2221/01—Pure fluids
    • F17C2221/012—Hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2227/00—Transfer of fluids, i.e. method or means for transferring the fluid; Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/03—Heat exchange with the fluid
    • F17C2227/0337—Heat exchange with the fluid by cooling
    • F17C2227/0341—Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid
    • F17C2227/0355—Heat exchange with the fluid by cooling using another fluid in a closed loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2270/00—Applications
    • F17C2270/01—Applications for fluid transport or storage
    • F17C2270/0134—Applications for fluid transport or storage placed above the ground
    • F17C2270/0139—Fuel stations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0403—Refrigeration circuit bypassing means for the condenser
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2400/00—General features or devices for refrigeration machines, plants or systems, combined heating and refrigeration systems or heat-pump systems, i.e. not limited to a particular subgroup of F25B
    • F25B2400/04—Refrigeration circuit bypassing means
    • F25B2400/0411—Refrigeration circuit bypassing means for the expansion valve or capillary tube
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2500/00—Problems to be solved
    • F25B2500/07—Exceeding a certain pressure value in a refrigeration component or cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2501—Bypass valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00—Control issues
    • F25B2600/25—Control of valves
    • F25B2600/2515—Flow valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/193—Pressures of the compressor
    • F25B2700/1931—Discharge pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/193—Pressures of the compressor
    • F25B2700/1933—Suction pressures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2700/00—Sensing or detecting of parameters; Sensors therefor
    • F25B2700/19—Pressures
    • F25B2700/195—Pressures of the condenser
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/32—Hydrogen storage
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02P90/45—Hydrogen technologies in production processes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Fuel Cell (AREA)

Abstract

實施形態的氫冷卻裝置係具備：具有高溫側冷凍機(100)及低溫側冷凍機(200)的二元冷凍單元(1)、以及氫冷卻用流體循環單元(2)。二元冷凍單元(1)，是利用低溫側冷凍機(200)的低溫側蒸發器(204)將藉由氫冷卻用流體循環單元(2)循環之氫冷卻用流體冷卻。高溫側冷凍機(100)具有高溫側冷凍回路(105)及高溫側旁通回路(110)，高溫側旁通回路(110)具有高溫側旁通流路(111)及設置在高溫側旁通流路(111)上之高溫側開閉閥(112)，高溫側旁通流路(111)是從高溫側冷凍回路(105)中之高溫側壓縮機的下游側且高溫側冷凝器的上游側的部分延伸到高溫側冷凍回路(105)中之高溫側膨脹閥的下游側且高溫側蒸發器的上游側的部分，當高溫側冷媒的壓力發生異常時，將高溫側開閉閥(112)開啟。

Description

氫冷卻裝置、氫供給系統及冷凍機
本發明係關於用於將氫冷卻之氫冷卻裝置、供給冷卻氫之氫供給系統、以及可適當地運用於該等裝置或系統之冷凍機。
燃料電池，基於發電時產生的環境汙染物質極少等的理由，是作為下一代的能源而受到矚目，且正在普及。
例如搭載有燃料電池之燃料電池車輛，近年逐漸普及，但為了燃料電池車輛之進一步的普及，氫供給站的普及是必要的。
氫供給站，通常係具有：將氫氣壓縮並貯藏之貯藏槽、與貯藏槽連接之供給配管，貯藏槽內的氫是透過供給配管供應給燃料電池側的槽。
在這樣的氫供給站，通過供給配管中之氫的溫度可能基於焦耳-湯姆森效應而上升，這樣的溫度上升會導致例如燃料電池側的槽之溫度上升，因此要求予以抑制。於是，有在氫供給站具備用於冷卻供給配管之預冷卻裝置的情形。本案申請人也在JPB5632065及JP2017- 129259A提出具備這樣的預冷卻裝置之氫供給裝置。
[發明所欲解決之問題]
氫供給站等的氫供給系統也能想像被設置於高溫環境、低溫環境，確保各種環境下的動作可靠性在普及時變得非常重要。在此，設置於氫供給系統之預冷卻裝置，一般是利用冷凍機，冷凍機會有起因於環境溫度而在冷凝器、壓縮機發生損傷的情況。
本發明是有鑑於上述問題點而開發完成的，其目的是為了提供一種利用冷凍機之氫冷卻裝置，藉由避免起因於環境溫度之冷凍機的構成零件之損傷，而使長期運轉的可靠性提高，並提供氫供給系統及冷凍機。 [解決問題之技術手段]
本發明的氫冷卻裝置，係具備冷凍機及流體循環單元，前述冷凍機具有冷凍回路及旁通回路，前述冷凍回路，是將壓縮機、冷凝器、膨脹閥及蒸發器以讓冷媒依序循環的方式連接而成；前述旁通回路具有旁通流路及開閉閥，前述旁通流路，是從前述冷凍回路中之前述壓縮機的下游側且前述冷凝器的上游側之部分延伸到前述冷凍回路中之前述膨脹閥的下游側且前述蒸發器的上游側之部分；前述開閉閥設置在前述旁通流路上；前述流體循環單元具有循環路，前述循環路，是與前述蒸發器連接而讓在前述蒸發器藉由前述冷媒冷卻之後從前述蒸發器流出之氫冷卻用流體透過熱交換器循環到前述蒸發器；前述流體循環單元是在前述熱交換器讓前述氫冷卻用流體和氫進行熱交換；前述冷凍機，當在第1壓力偵測位置之前述冷媒的壓力超過第1既定值時，將前述開閉閥開啟，當在前述第1壓力偵測位置之前述冷媒的壓力變得小於比前述第1既定值更小的第2既定值時，將前述開閉閥關閉；前述第1壓力偵測位置，設定在前述冷凍回路中之前述壓縮機的下游側且前述冷凝器的上游側的部分之與前述旁通流路的連接位置之下游側。
依據此構成，例如隨著氫冷卻裝置之周邊成為極高溫環境，在冷凝器被冷凝之冷媒的冷凝壓力變高，結果，當從壓縮機流出的冷媒之壓力可能高達會對冷凝器帶來不良影響的程度的情況，以視為會帶來不良影響的程度之冷媒壓力所設定之第1既定值為基準，能讓從壓縮機流出之冷媒旁通到冷凝器的下游側。如此，可避免在冷凝器過度地讓高壓冷媒流入所造成的不良影響。因此，可避免起因於環境溫度之冷凍機的構成零件之損傷，而能讓長期運轉的可靠性提高。
亦可構成為，前述冷凍機，當在第2壓力偵測位置之前述冷媒的壓力變得小於第3既定值時，將前述開閉閥開啟，當在前述第2壓力偵測位置之前述冷媒的壓力超過比前述第3既定值更大的第4既定值時，將前述開閉閥關閉；前述第2壓力偵測位置是在前述冷凍回路中之前述蒸發器的下游側且前述壓縮機的上游側。
依據此構成，例如隨著氫冷卻裝置的周邊成為極低溫環境，在冷凝器被冷凝之冷媒的冷凝壓力變低，結果，當蒸發器之冷媒的蒸發壓力可能低達會對壓縮機帶來不良影響的程度的情況，以視為會帶來不良影響的程度之冷媒壓力所設定之第3既定值為基準，能讓從壓縮機流出之冷媒旁通到膨脹閥的下游側。如此，可讓冷媒的蒸發壓力上升，而避免過度低壓的冷媒所造成之不良影響。因此，可避免起因於環境溫度之冷凍機的構成零件之損傷，而能讓長期運轉的可靠性提高。
亦可構成為，前述旁通回路進一步具有：將前述旁通流路中之前述開閉閥之上游側的部分和下游側的部分連接之通常流路、以及設置在前述通常流路上的流量調節閥，前述冷凍機，當前述開閉閥為關閉狀態時，以使前述第2壓力偵測位置之前述冷媒的壓力維持於既定目標值的方式調整前述流量調節閥的開度，當前述開閉閥為開啟狀態時，將前述流量調節閥關閉。
依據此構成，當氫冷卻裝置的周邊為通常的溫度環境時，可將返回壓縮機之冷媒的壓力穩定地維持於所期望狀態，因此可進行穩定的冷卻。
亦可構成為，前述流體循環單元進一步具有：將前述氫冷卻用流體隔熱地貯留之蓄熱槽。
依據此構成，隨著氫冷卻裝置的周邊成為極高溫環境或極低溫環境而使冷凍機的冷凍能力降低的情況，在蓄熱槽貯留的氫冷卻用流體可抑制熱交換器之冷凍能力的急劇降低，可在一定程度的期間維持能將氫適當冷卻的狀態。特別是在將開閉閥開啟時，會使蒸發器的冷凍能力降低，而能夠有效抑制這種狀況下之流體循環單元之冷凍能力的降低。又能夠抑制氫冷卻用流體之急劇的膨脹、將開閉閥關閉後恢復正常運轉所花費的時間
本發明的氫冷卻裝置，係具備高溫側冷凍機、低溫側冷凍機及流體循環單元，前述高溫側冷凍機具有高溫側冷凍回路及高溫側旁通回路，前述高溫側冷凍回路，是將高溫側壓縮機、高溫側冷凝器、高溫側膨脹閥及高溫側蒸發器以讓高溫側冷媒依序循環的方式連接而成；前述高溫側旁通回路具有高溫側旁通流路及高溫側開閉閥，前述高溫側旁通流路是從前述高溫側冷凍回路中之前述高溫側壓縮機的下游側且前述高溫側冷凝器的上游側的部分延伸到前述高溫側冷凍回路中之前述高溫側膨脹閥的下游側且前述高溫側蒸發器的上游側的部分；前述高溫側開閉閥設置在前述高溫側旁通流路上；前述低溫側冷凍機具有低溫側冷凍回路及低溫側旁通回路，前述低溫側冷凍回路，是將低溫側壓縮機、低溫側冷凝器、低溫側膨脹閥及低溫側蒸發器以讓低溫側冷媒依序循環的方式連接而成；前述低溫側旁通回路具有低溫側旁通流路及低溫側開閉閥，前述低溫側旁通流路是從前述低溫側冷凍回路中之前述低溫側壓縮機的下游側且前述低溫側冷凝器的上游側的部分延伸到前述低溫側冷凍回路中之前述低溫側膨脹閥的下游側且前述低溫側蒸發器的上游側的部分；前述低溫側開閉閥設置在前述低溫側旁通流路上；前述流體循環單元具有循環路，前述循環路是與前述低溫側蒸發器連接而讓在前述低溫側蒸發器藉由前述低溫側冷媒冷卻之後從前述低溫側蒸發器流出之氫冷卻用流體透過熱交換器循環到前述低溫側蒸發器；前述流體循環單元是在前述熱交換器讓前述氫冷卻用流體和氫進行熱交換；前述高溫側冷凍回路之前述高溫側蒸發器和前述低溫側冷凍回路之低溫側冷凝器構成級聯冷凝器(cascade condenser)；前述高溫側冷凍機，當在壓力偵測位置之前述高溫側冷媒的壓力超過高溫側第1既定值時，將前述高溫側開閉閥開啟，當在前述高溫側第1壓力偵測位置之前述高溫側冷媒的壓力變得小於比前述高溫側第1既定值更小之高溫側第2既定值時，將前述高溫側開閉閥關閉；前述高溫側第1壓力偵測位置，設定在前述高溫側冷凍回路中之前述高溫側壓縮機的下游側且前述高溫側冷凝器之上游側的部分之與前述高溫側旁通流路的連接位置之下游側。
依據此構成，因為利用二元冷凍，縱使在極高溫環境下也容易確保所期望的冷凍能力，且相較於一元冷凍的情況，可減少到達所期望的冷凍能力之時間。又例如隨著氫冷卻裝置的周邊成為極高溫環境，在高溫側冷凝器被冷凝的高溫側冷媒之冷凝壓力變高，結果，當從高溫側壓縮機流出之高溫側冷媒的壓力可能高達會對高溫側冷凝器帶來不良影響的程度的情況，以視為會帶來不良影響的程度之高溫側冷媒壓力所設定之高溫側第1既定值為基準，能讓從高溫側壓縮機流出之高溫側冷媒旁通到高溫側冷凝器的下游側。如此，可避免在高溫側冷凝器過度地讓高壓的高溫側冷媒流入所造成的不良影響。因此，可避免起因於環境溫度之高溫側冷凍機的構成零件之損傷，能夠讓長期運轉的可靠性提高。
又亦可構成為，前述低溫側冷凍機，當在低溫側第1壓力偵測位置之前述低溫側冷媒的壓力超過低溫側第1既定值時，將前述低溫側開閉閥開啟，當在前述低溫側第1壓力偵測位置之前述低溫側冷媒的壓力變得小於比前述低溫側第1既定值更小的低溫側第2既定值時，將前述低溫側開閉閥關閉；前述低溫側第1壓力偵測位置，設定在前述低溫側冷凍回路中之前述低溫側壓縮機的下游側且前述低溫側冷凝器的上游側的部分之與前述低溫側旁通流路的連接位置之下游側。
依據此構成，例如隨著氫冷卻裝置的周邊成為極高溫環境，在低溫側冷凝器被冷凝的低溫側冷媒之冷凝壓力也變高，結果，當從低溫側壓縮機流出之低溫側冷媒的壓力也高達會對低溫側冷凝器帶來不良影響的程度的情況，以視為會帶來不良影響的程度之低溫側冷媒壓力所設定之低溫側第1既定值為基準，能讓從低溫側壓縮機流出之低溫側冷媒旁通到低溫側冷凝器的下游側。如此，可避免在低溫側冷凝器過度地讓高壓的低溫側冷媒流入所造成的不良影響。因此，可避免起因於環境溫度之低溫側冷凍機的構成零件之損傷，能夠讓長期運轉的可靠性提高。
又本發明的氫供給系統，係具備：前述氫冷卻裝置、貯藏有氫之氫貯藏部、及讓在前述氫貯藏部所貯藏的氫通過之氫流路，將通過前述氫流路之氫藉由前述氫冷卻裝置進行冷卻。
依據該氫供給系統，可將氫穩定地冷卻。
又本發明的冷凍機，係具有冷凍回路及旁通回路，前述冷凍回路，是將壓縮機、冷凝器、膨脹閥及蒸發器以讓冷媒依序循環的方式連接而成；前述旁通回路具有旁通流路及開閉閥，前述旁通流路，是從前述冷凍回路中之前述壓縮機的下游側且前述冷凝器的上游側之部分延伸到前述冷凍回路中之前述膨脹閥的下游側且前述蒸發器的上游側之部分；前述開閉閥設置在前述旁通流路上；當在壓力偵測位置之前述冷媒的壓力超過第1既定值時，將前述開閉閥開啟，當在前述壓力偵測位置之前述冷媒的壓力變得小於比前述第1既定值更小的第2既定值時，將前述開閉閥關閉；前述壓力偵測位置設定在前述冷凍回路中之前述壓縮機的下游側且前述冷凝器的上游側的部分之與前述旁通流路的連接位置之下游側。
依據該冷凍機，可避免起因於環境溫度之冷凍機的構成零件之損傷，能夠讓長期運轉的可靠性提高。
依據本發明，可避免起因於環境溫度之冷凍機的構成零件之損傷，能夠讓長期運轉的可靠性提高。
以下說明本發明的一實施形態。
圖1係顯示本發明的一實施形態之氫供給系統S的概略構成。本實施形態的氫供給系統S係具備：二元冷凍單元1、氫冷卻用流體循環單元2、氫貯藏部3、氫流路4、控制裝置5。其中的二元冷凍單元1、氫冷卻用流體循環單元2及控制裝置5，是構成本發明的氫冷卻裝置。在氫貯藏部3貯藏氫；氫流路4是在將氫往外部供給時，讓來自氫貯藏部3的氫朝向外部流動。氫供給系統S，是將藉由氫冷卻用流體循環單元2循環之氫冷卻用流體藉由二元冷凍單元1冷卻，利用冷卻後的氫冷卻用流體將氫流路4冷卻，藉此將氫流路4內的氫冷卻。以下，針對氫供給系統S的各構成做說明。
＜二元冷凍單元＞ 二元冷凍單元1係具備高溫側冷凍機100及低溫側冷凍機200，且以由高溫側冷凍機100和低溫側冷凍機200構成級聯冷凝器CC的方式將高溫側冷凍機100和低溫側冷凍機200連接。在級聯冷凝器CC，讓藉由高溫側冷凍機100循環的高溫側冷媒和藉由低溫側冷凍機200循環的低溫側冷媒進行熱交換，使低溫側冷媒被冷凝。作為高溫側冷媒可使用例如R410A，作為低溫側冷媒可使用例如R23，這些冷媒的組合沒有特別的限定。
(高溫側冷凍機) 高溫側冷凍機100具有高溫側冷凍回路105及高溫側旁通回路110，高溫側冷凍回路105是將高溫側壓縮機101、高溫側冷凝器102、高溫側膨脹閥103及高溫側蒸發器104以讓高溫側冷媒依序循環的方式藉由配管連接而成。之後會有詳細的說明，高溫側旁通回路110是用於讓從高溫側壓縮機101流出之高溫高壓的冷媒流入高溫側膨脹閥103和高溫側蒸發器104之間的部分。
在高溫側冷凍回路105，藉由高溫側壓縮機101壓縮後之高溫側冷媒流入高溫側冷凝器102，流入高溫側冷凝器102後的冷媒是藉由氣冷或液冷(在本例是氣冷)而被冷凝。之後，高溫側冷媒藉由高溫側膨脹閥103減壓而成為低溫的氣液混合狀態，流入高溫側蒸發器104。高溫側蒸發器104是構成上述級聯冷凝器CC，在級聯冷凝器CC中讓高溫側冷媒和藉由低溫側冷凍機200循環之低溫側冷媒進行熱交換之後，流入高溫側壓縮機101。然後，高溫側冷媒是藉由高溫側壓縮機101再度壓縮。
高溫側旁通回路110具有高溫側旁通流路111及高溫側開閉閥112，高溫側旁通流路111是從高溫側冷凍回路105中之高溫側壓縮機101的下游側且高溫側冷凝器102的上游側的部分延伸到高溫側冷凍回路105中之高溫側膨脹閥103的下游側且高溫側蒸發器104的上游側的部分；高溫側開閉閥112設置在高溫側旁通流路111上。又本實施形態的高溫側旁通回路110進一步具有：將高溫側旁通流路111中之高溫側開閉閥112的上游側的部分和下游側的部分連接之高溫側通常流路113、及設置在高溫側通常流路113上之高溫側流量調節閥114。
高溫側開閉閥112構成為可在開啟狀態和關閉狀態這2個位置進行切換，例如可由電磁閥等所構成。高溫側流量調節閥114構成為可調節開度，例如可由電動閥(motor valve)等所構成。高溫側開閉閥112及高溫側流量調節閥114是與控制裝置5電氣連接，而藉由控制裝置5來控制動作。
高溫側開閉閥112，是在高溫側冷媒的壓力發生異常時，用於讓大量的高溫側冷媒流入高溫側膨脹閥103之下游側；高溫側流量調節閥114，是在通常運轉時，用於讓返回高溫側壓縮機101之高溫側冷媒的壓力維持一定。
又圖1中的符號116表示用於偵測在高溫側第1壓力偵測位置HP1之高溫側冷媒的壓力之高溫側第1壓力感測器，高溫側第1壓力偵測位置HP1設定在高溫側冷凍回路105中之高溫側壓縮機101的下游側且高溫側冷凝器102的上游側的部分之與高溫側旁通流路111的連接位置之下游側。又符號117表示用於偵測在高溫側第2壓力偵測位置HP2之高溫側冷媒的壓力之高溫側第2壓力感測器，高溫側第2壓力偵測位置HP2設定在高溫側冷凍回路105中之高溫側蒸發器104的下游側且高溫側壓縮機101的上游側。
高溫側第1壓力感測器116及高溫側第2壓力感測器117是與控制裝置5電氣連接，而將所偵測的資訊送往控制裝置5。控制裝置5根據來自高溫側第1壓力感測器116及高溫側第2壓力感測器117的資訊來控制高溫側開閉閥112及高溫側流量調節閥114的動作。
(低溫側冷凍機) 低溫側冷凍機200具有低溫側冷凍回路205及低溫側旁通回路210，低溫側冷凍回路205是將低溫側壓縮機201、低溫側冷凝器202、低溫側膨脹閥203及低溫側蒸發器204以讓低溫側冷媒依序循環的方式藉由配管連接而成。低溫側旁通回路210，是用於讓從低溫側壓縮機201流出之高溫高壓的冷媒流入低溫側膨脹閥203和低溫側蒸發器204之間的部分。
在低溫側冷凍回路205，藉由低溫側壓縮機201壓縮後的低溫側冷媒流入低溫側冷凝器202。在此，低溫側冷凝器202是構成上述級聯冷凝器CC，在級聯冷凝器CC中，低溫側冷媒是藉由高溫側冷媒而被冷凝。然後，低溫側冷媒藉由低溫側膨脹閥203減壓而成為低溫的氣液混合狀態，流入低溫側蒸發器204。在此，流入低溫側蒸發器204之低溫側冷媒，是與藉由氫冷卻用流體循環單元2循環之氫冷卻用流體進行熱交換，而將該氫冷卻用流體冷卻。然後，低溫側冷媒流入低溫側壓縮機201之後，藉由低溫側壓縮機201再度壓縮。
低溫側旁通回路210具有低溫側旁通流路211及低溫側開閉閥212，低溫側旁通流路211是從低溫側冷凍回路205中之低溫側壓縮機201的下游側且低溫側冷凝器202的上游側的部分延伸到低溫側冷凍回路205中之低溫側膨脹閥203的下游側且低溫側蒸發器204的上游側的部分；低溫側開閉閥212設置在低溫側旁通流路211上。又本實施形態的低溫側旁通回路210進一步具有：將低溫側旁通流路211中之低溫側開閉閥212的上游側的部分和下游側的部分連接之低溫側通常流路213、及設置在低溫側通常流路213上之低溫側流量調節閥214。
與上述高溫側開閉閥112同樣的，低溫側開閉閥212構成為可在開啟狀態和關閉狀態這2個位置進行切換，例如可由電磁閥等構成。又低溫側流量調節閥214構成為可調節開度，例如可由電動閥等構成。低溫側開閉閥212及低溫側流量調節閥214是與控制裝置5電氣連接，而藉由控制裝置5來控制動作。
在低溫側冷凍機200也是，低溫側開閉閥212是在低溫側冷媒的壓力發生異常時，用於讓大量的低溫側冷媒流入低溫側膨脹閥203的下游側；低溫側流量調節閥214是在通常的運轉時，用於讓返回低溫側壓縮機201之低溫側冷媒的壓力維持一定。
又圖1中的符號216表示用於偵測在低溫側第1壓力偵測位置LP1之低溫側冷媒的壓力之低溫側第1壓力感測器，低溫側第1壓力偵測位置LP1設定在低溫側冷凍回路205中之低溫側壓縮機201的下游側且低溫側冷凝器202的上游側的部分之與低溫側旁通流路211的連接位置之下游側。又符號217表示用於偵測在低溫側第2壓力偵測位置LP2之低溫側冷媒的壓力之低溫側第2壓力感測器，低溫側第2壓力偵測位置LP2設定在低溫側冷凍回路205中之低溫側蒸發器204的下游側且低溫側壓縮機201的上游側。
低溫側第1壓力感測器216及低溫側第2壓力感測器217是與控制裝置5電氣連接，而將所偵測的資訊送往控制裝置5。控制裝置5根據來自低溫側第1壓力感測器216及低溫側第2壓力感測器217的資訊來控制低溫側開閉閥212及低溫側流量調節閥214的動作。
＜氫冷卻用流體循環單元＞ 氫冷卻用流體循環單元2具有循環路20，循環路20是與低溫側蒸發器204連接而讓在低溫側蒸發器204中藉由低溫側冷媒冷卻後從低溫側蒸發器204流出之氫冷卻用流體透過熱交換器21循環到低溫側蒸發器204。熱交換器21，藉由讓氫冷卻用流體和氫進行熱交換而將氫冷卻。又作為氫冷卻用流體是使用防凍劑(Brine)，但沒有特別的限定。
本實施形態的氫冷卻用流體循環單元2在循環路20上進一步具有：讓氫冷卻用流體循環之液體輸送泵22、及貯留剩餘的氫冷卻用流體之槽單元23。槽單元23包含複數個蓄熱槽23A~23C(第1蓄熱槽23A、第2蓄熱槽23B、第3蓄熱槽23C)、補充用槽23D。
第1蓄熱槽23A、第2蓄熱槽23B及第3蓄熱槽23C分別藉由例如隔熱材覆蓋，藉此將氫冷卻用流體隔熱地貯留。第1蓄熱槽23A、第2蓄熱槽23B及第3蓄熱槽23C是藉由配管串列狀地連接，在氫冷卻用流體循環時，氫冷卻用流體是依序流過第1蓄熱槽23A、第2蓄熱槽23B及第3蓄熱槽23C。
第1蓄熱槽23A、第2蓄熱槽23B及第3蓄熱槽23C，是在二元冷凍單元1之冷凍能力異常降低的情況，為了抑制熱交換器21中之對氫的冷凍能力急劇降低而設置的。第1蓄熱槽23A、第2蓄熱槽23B及第3蓄熱槽23C中所貯留之氫冷卻用流體的合計體積V1，宜為循環路20中之槽單元23除外的流路部分(從點UE繞逆時針方向到點DE的部分)之體積V2的20倍以上，較佳為26~30倍。另一方面，補充用槽23D構成為可開閉，是以可補充或排出氫冷卻用流體的方式貯留氫冷卻用流體。
＜氫貯藏部及氫流路＞ 氫貯藏部3是用於貯藏例如被壓縮的氫；氫流路4，是在將氫往燃料電池、燃料電池車輛等的外部供給時，讓來自氫貯藏部3的氫朝向外部流動。在氫流路4之與氫貯藏部3側的相反側之端部設置供給噴嘴4A，供給噴嘴4A是讓氫往外部流出。氫流路4是與氫冷卻用流體循環單元2之熱交換器21連接，熱交換器21，是利用藉由低溫側冷媒冷卻後之氫冷卻用流體將氫流路4冷卻，藉此將氫流路4內的氫冷卻。
＜控制裝置＞ 控制裝置5係如上述般控制高溫側開閉閥112、高溫側流量調節閥114、低溫側開閉閥212及低溫側流量調節閥214的動作。又控制裝置5可由具備CPU,ROM,RAM等之電腦所構成，在此情況，可根據所儲存的程式來控制各部的動作。控制裝置5的處理，詳如下述。
(高溫側冷凍機之控制) 控制裝置5，首先，當判斷在高溫側冷凍回路105循環之高溫側冷媒的壓力正常的情況，使高溫側開閉閥112成為關閉狀態，根據高溫側第2壓力感測器117的偵測值來控制高溫側流量調節閥114的開度。具體而言，控制裝置5是以使高溫側第2壓力感測器117所偵測之在高溫側第2壓力偵測位置HP2之高溫側冷媒的壓力維持於既定目標值的方式調整高溫側流量調節閥114的開度。
另一方面，控制裝置5，當高溫側第1壓力感測器116所偵測之在高溫側第1壓力偵測位置HP1之高溫側冷媒的壓力超過高溫側第1既定值時，判斷高溫側冷媒的壓力發生異常，又當高溫側第2壓力感測器117所偵測之在高溫側第2壓力偵測位置HP2之高溫側冷媒的壓力變得小於高溫側第3既定值時，判斷高溫側冷媒的壓力發生異常。
而且，當高溫側冷媒的壓力超過高溫側第1既定值時，控制裝置5將高溫側開閉閥112開啟，使高溫側流量調節閥114成為關閉狀態。而且，控制裝置5，在將高溫側開閉閥112開啟之後，當在高溫側第1壓力偵測位置HP1之高溫側冷媒的壓力變得小於比高溫側第1既定值更小的高溫側第2既定值時，將高溫側開閉閥112關閉。
此外，當高溫側冷媒的壓力變得小於高溫側第3既定值時也是，控制裝置5將高溫側開閉閥112開啟，使高溫側流量調節閥114成為關閉狀態。而且，控制裝置5在將高溫側開閉閥112開啟之後，當在高溫側第2壓力偵測位置HP2之高溫側冷媒的壓力超過比高溫側第3既定值更大之高溫側第4既定值時，將高溫側開閉閥112關閉。
(低溫側冷凍機之控制) 另一方面，低溫側冷凍機200之控制是如下所述。亦即，控制裝置5首先，當判斷在低溫側冷凍回路205循環之低溫側冷媒的壓力正常的情況，使低溫側開閉閥212成為關閉狀態，根據低溫側第2壓力感測器217的偵測值來控制低溫側流量調節閥214的開度。具體而言，控制裝置5是以使低溫側第2壓力感測器217所偵測之在低溫側第2壓力偵測位置LP2之低溫側冷媒的壓力維持於既定目標值的方式調整低溫側流量調節閥214的開度。
又控制裝置5，當低溫側第1壓力感測器216所偵測之在低溫第1壓力偵測位置LP1之低溫側冷媒的壓力超過低溫側第1既定值時，判斷低溫側冷媒的壓力發生異常，又當低溫側第2壓力感測器217所偵測之在低溫第2壓力偵測位置LP2之低溫側冷媒的壓力變得小於低溫側第3既定值時，判斷低溫側冷媒的壓力發生異常。
而且，當低溫側冷媒的壓力超過低溫側第1既定值時，控制裝置5將低溫側開閉閥212開啟，使低溫側流量調節閥214成為關閉狀態。而且，控制裝置5在將低溫側開閉閥212開啟之後，當在低溫側第1壓力偵測位置LP1之低溫側冷媒的壓力變得小於比低溫側第1既定值更小之低溫側第2既定值時，將低溫側開閉閥212關閉。
此外，在低溫側冷媒的壓力變得小於低溫側第3既定值時也是，控制裝置5將低溫側開閉閥212開啟，使低溫側流量調節閥214成為關閉狀態。而且，控制裝置5在將低溫側開閉閥212開啟之後，當在低溫側第2壓力偵測位置LP2之低溫側冷媒的壓力超過比低溫側第3既定值更大之低溫側第4既定值時，將低溫側開閉閥212關閉。
＜動作＞ 接下來說明氫冷卻系統S的動作。在讓氫冷卻系統S動作時，首先驅動高溫側壓縮機101、低溫側壓縮機201及液體輸送泵22。這時，在高溫側冷凍機100，高溫側開閉閥112被關閉，高溫側流量調節閥114成為開度可調節的狀態。同樣的，在低溫側冷凍機200，高溫側開閉閥112被關閉，低溫側流量調節閥214成為開度可調節的狀態。如此般啟動後，流過低溫側冷凍機200的低溫側冷凝器202之低溫側冷媒，是藉由流過高溫側冷凍機100之高溫側蒸發器104的高溫側冷媒進行冷卻。而且，藉由氫冷卻用流體循環單元2循環之氫冷卻用流體，是藉由流過低溫側冷凍機200的低溫側蒸發器204之低溫側冷媒進行冷卻。而且，利用被冷卻的氫冷卻用流體將氫流路4冷卻，藉此將氫流路4內的氫冷卻。
在如此般運轉時，高溫側冷凍機100是依圖2所示的流程圖進行動作。又以下的動作，是藉由控制裝置5控制高溫側冷凍機100來進行。
如圖2所示般，高溫側冷凍機100首先在步驟S21，判斷高溫側第1壓力感測器116所偵測之在高溫側第1壓力偵測位置HP1之高溫側冷媒的壓力是否超過高溫側第1既定值。在此，當高溫側冷媒的壓力未超過高溫側第1既定值的情況(高溫側第1既定值以下的情況)，處理轉移到步驟S22，當超過的情況，處理轉移到步驟S24。
在高溫側第1壓力偵測位置HP1之高溫側冷媒的壓力未超過高溫側第1既定值的情況下之步驟S22，控制裝置5判斷高溫側第2壓力感測器117所偵測之在高溫側第2壓力偵測位置HP2之高溫側冷媒的壓力是否小於高溫側第3既定值。在此，當高溫側冷媒的壓力為高溫側第3既定值以上的情況，處理轉移到步驟S23，當小於高溫側第3既定值的情況，處理轉移到步驟S27。
步驟S23是判斷高溫側冷媒的壓力是正常的狀態，在此情況，控制裝置5以使高溫側第2壓力感測器117所偵測之在高溫側第2壓力偵測位置HP2之高溫側冷媒的壓力維持於既定目標值的方式調整高溫側流量調節閥114的開度。然後，處理返回步驟S21。
另一方面，步驟S24是判斷高溫側冷媒的壓力發生異常的狀態，在此情況，控制裝置5將高溫側開閉閥112開啟，使高溫側流量調節閥114成為關閉狀態。接著，控制裝置5是在步驟S25判定在高溫側第1壓力偵測位置HP1之高溫側冷媒的壓力是否小於比高溫側第1既定值更小的高溫側第2既定值。而且，當高溫側冷媒的壓力變得比高溫側第2既定值更小時，在步驟S26高溫側開閉閥112被關閉，處理返回步驟S21。另一方面，當高溫側冷媒的壓力沒有變得比高溫側第2既定值更小的情況，高溫側開閉閥112的開啟狀態被維持。
又在步驟S27也是判斷高溫側冷媒的壓力發生異常的狀態，在此情況，控制裝置5將高溫側開閉閥112開啟，使高溫側流量調節閥114成為關閉狀態。接著，控制裝置5是在步驟S28判定在高溫側第2壓力偵測位置HP2之高溫側冷媒的壓力是否超過比高溫側第3既定值更大的高溫側第4既定值。而且，當高溫側冷媒的壓力超過高溫側第4既定值時，在步驟S29高溫側開閉閥112被關閉，處理返回步驟S21。另一方面，當高溫側冷媒的壓力未超過高溫側第4既定值的情況，高溫側開閉閥112的開啟狀態被維持。
此外，低溫側冷凍機200是依圖3所示的流程圖進行動作。又以下的動作，是藉由控制裝置5控制低溫側冷凍機200來進行。
如圖3所示般，低溫側冷凍機200首先在步驟S31，判斷低溫側第1壓力感測器216所偵測之在低溫側第1壓力偵測位置LP1之低溫側冷媒的壓力是否超過低溫側第1既定值。在此，當低溫側冷媒的壓力未超過低溫側第1既定值的情況(低溫側第1既定值以下的情況)，處理轉移到步驟S32，當超過的情況，處理轉移到步驟S34。
在低溫側第1壓力偵測位置LP1之低溫側冷媒的壓力未超過低溫側第1既定值的情況之步驟S32，控制裝置5是判斷低溫側第2壓力感測器217所偵測之在低溫側第2壓力偵測位置LP2之低溫側冷媒的壓力是否小於低溫側第3既定值。在此，當低溫側冷媒的壓力為低溫側第3既定值以上的情況，處理轉移到步驟S33，當小於低溫側第3既定值的情況，處理轉移到步驟S37。
步驟S33是判斷低溫側冷媒的壓力為正常的狀態，在此情況，控制裝置5以使低溫側第2壓力感測器217所偵測之在低溫側第2壓力偵測位置LP2之低溫側冷媒的壓力維持於既定目標值的方式調整低溫側流量調節閥214之開度。然後，處理返回步驟S31。
另一方面，步驟S34是判斷低溫側冷媒的壓力發生異常的狀態，在此情況，控制裝置5將低溫側開閉閥212開啟，使低溫側流量調節閥214成為關閉狀態。接著，控制裝置5是在步驟S35判定在低溫側第1壓力偵測位置LP1之低溫側冷媒的壓力是否小於比低溫側第1既定值更小的低溫側第2既定值。而且，當低溫側冷媒的壓力變得小於低溫側第2既定值時，在步驟S36低溫側開閉閥212被關閉，處理返回步驟S31。另一方面，當低溫側冷媒的壓力沒有變得小於低溫側第2既定值的情況，低溫側開閉閥212的開啟狀態被維持。
又在步驟S37也是判斷低溫側冷媒的壓力發生異常的狀態，在此情況，控制裝置5將低溫側開閉閥212開啟，使低溫側流量調節閥214成為關閉狀態。接著，控制裝置5是在步驟S38判定在低溫側第2壓力偵測位置LP2之低溫側冷媒的壓力是否超過比低溫側第3既定值更大的低溫側第4既定值。而且，當低溫側冷媒的壓力超過低溫側第4既定值時，在步驟S39低溫側開閉閥212被關閉，處理返回步驟S31。另一方面，當低溫側冷媒的壓力未超過低溫側第4既定值的情況，低溫側開閉閥212的開啟狀態被維持。
在以上所說明之本實施形態，例如隨著周邊成為極高溫環境，例如在高溫側冷凝器102被冷凝之高溫側冷媒的冷凝壓力變高，結果，當從高溫側壓縮機101流出的高溫側冷媒之壓力可能高達會對高溫側冷凝器102帶來不良影響的程度的情況，以視為會帶來不良影響的程度之高溫側冷媒的壓力所設定之高溫側第1既定值為基準，能讓從高溫側壓縮機101流出之高溫側冷媒旁通到高溫側冷凝器102的下游側。如此，可避免在高溫側冷凝器102過度地讓高壓冷媒流入所造成的不良影響。又隨著周邊成為極低溫環境，在高溫側冷凝器102被冷凝之高溫側冷媒的冷凝壓力變低，結果，當高溫側蒸發器104之高溫側冷媒的蒸發壓力可能低達會對高溫側壓縮機101帶來不良影響的程度的情況，以視為會帶來不良影響的程度之高溫側冷媒的壓力所設定之高溫側第3既定值為基準，能讓從高溫側壓縮機101流出之高溫側冷媒旁通到高溫側膨脹閥103的下游側。如此，可讓高溫側冷媒的蒸發壓力上升，而避免過度低壓的高溫側冷媒所造成之不良影響。
因此，依據本實施形態，可避免起因於環境溫度之冷凍機的構成零件之損傷，能夠讓長期運轉的可靠性提高。以上是說明本發明的一實施形態，本發明並不限定於上述實施形態，可對上述的實施形態施加各種變更。
1:二元冷凍單元 2:氫冷卻用流體循環單元 3:氫貯藏部 4:氫流路 4A:供給噴嘴 5:控制裝置 20:循環路 21:熱交換器 22:液體輸送泵 23:槽單元 23A~23C:蓄熱槽 23D:補充用槽 100:高溫側冷凍機 101:高溫側壓縮機 102:高溫側冷凝器 103:高溫側膨脹閥 104:高溫側蒸發器 105:高溫側冷凍回路 110:高溫側旁通回路 111:高溫側旁通流路 112:高溫側開閉閥 113:高溫側通常流路 114:高溫側流量調節閥 116:高溫側第1壓力感測器 117:高溫側第2壓力感測器 200:低溫側冷凍機 201:低溫側壓縮機 202:低溫側冷凝器 203:低溫側膨脹閥 204:低溫側蒸發器 205:低溫側冷凍回路 210:低溫側旁通回路 211:低溫側旁通流路 212:低溫側開閉閥 213:低溫側通常流路 214:低溫側流量調節閥 216:低溫側第1壓力感測器 217:高溫側第2壓力感測器 CC:級聯冷凝器 HP1:高溫側第1壓力偵測位置 HP2:高溫側第2壓力偵測位置 LP1:低溫側第1壓力偵測位置 LP2:低溫側第2壓力偵測位置 S:氫供給系統
[圖1]係顯示本發明的一實施形態之氫供給系統的概略構成。 [圖2]係說明構成圖1所示的氫供給系統之高溫側冷凍機的動作之流程圖。 [圖3]係說明構成圖1所示的氫供給系統之低溫側冷凍機的動作之流程圖。
1:二元冷凍單元
2:氫冷卻用流體循環單元
3:氫貯藏部
4:氫流路
4A:供給噴嘴
5:控制裝置
20:循環路
21:熱交換器
22:液體輸送泵
23:槽單元
23A~23C:蓄熱槽
23D:補充用槽
100:高溫側冷凍機
101:高溫側壓縮機
102:高溫側冷凝器
103:高溫側膨脹閥
104:高溫側蒸發器
105:高溫側冷凍回路
110:高溫側旁通回路
111:高溫側旁通流路
112:高溫側開閉閥
113:高溫側通常流路
114:高溫側流量調節閥
116:高溫側第1壓力感測器
117:高溫側第2壓力感測器
200:低溫側冷凍機
201:低溫側壓縮機
202:低溫側冷凝器
203:低溫側膨脹閥
204:低溫側蒸發器
205:低溫側冷凍回路
210:低溫側旁通回路
211:低溫側旁通流路
212:低溫側開閉閥
213:低溫側通常流路
214:低溫側流量調節閥
216:低溫側第1壓力感測器
217:高溫側第2壓力感測器
CC:級聯冷凝器
HP1:高溫側第1壓力偵測位置
HP2:高溫側第2壓力偵測位置
LP1:低溫側第1壓力偵測位置
LP2:低溫側第2壓力偵測位置
S:氫供給系統

Claims (8)

  1. 一種氫冷卻裝置，係具備冷凍機及流體循環單元， 前述冷凍機具有冷凍回路及旁通回路，前述冷凍回路，是將壓縮機、冷凝器、膨脹閥及蒸發器以讓冷媒依序循環的方式連接而成；前述旁通回路具有旁通流路及開閉閥，前述旁通流路，是從前述冷凍回路中之前述壓縮機的下游側且前述冷凝器的上游側之部分延伸到前述冷凍回路中之前述膨脹閥的下游側且前述蒸發器的上游側之部分；前述開閉閥設置在前述旁通流路上； 前述流體循環單元具有循環路，前述循環路，是與前述蒸發器連接而讓在前述蒸發器藉由前述冷媒冷卻之後從前述蒸發器流出之氫冷卻用流體透過熱交換器循環到前述蒸發器；前述流體循環單元是在前述熱交換器讓前述氫冷卻用流體和氫進行熱交換； 前述冷凍機，當在第1壓力偵測位置之前述冷媒的壓力超過第1既定值時，將前述開閉閥開啟，當在前述第1壓力偵測位置之前述冷媒的壓力變得小於比前述第1既定值更小的第2既定值時，將前述開閉閥關閉；前述第1壓力偵測位置設定在前述冷凍回路中之前述壓縮機的下游側且前述冷凝器的上游側的部分之與前述旁通流路的連接位置之下游側。
  2. 如請求項1所述之氫冷卻裝置，其中， 前述冷凍機，當在第2壓力偵測位置之前述冷媒的壓力變得小於第3既定值時，將前述開閉閥開啟，當在前述第2壓力偵測位置之前述冷媒的壓力超過比前述第3既定值更大的第4既定值時，將前述開閉閥關閉；前述第2壓力偵測位置是在前述冷凍回路中之前述蒸發器的下游側且前述壓縮機的上游側。
  3. 如請求項1或2所述之氫冷卻裝置，其中， 前述旁通回路進一步具有：將前述旁通流路中之前述開閉閥之上游側的部分和下游側的部分連接之通常流路、以及設置在前述通常流路上的流量調節閥， 前述冷凍機，當前述開閉閥為關閉狀態時，以使在第2壓力偵測位置之前述冷媒的壓力維持於既定目標值的方式調整前述流量調節閥的開度，當前述開閉閥為開啟狀態時，將前述流量調節閥關閉，前述第2壓力偵測位置是在前述冷凍回路中之前述蒸發器的下游側且前述壓縮機的上游側。
  4. 如請求項1至3之任一項所述之氫冷卻裝置，其中， 前述流體循環單元進一步具有：將前述氫冷卻用流體隔熱地貯留之蓄熱槽。
  5. 一種氫冷卻裝置，係具備高溫側冷凍機、低溫側冷凍機及流體循環單元， 前述高溫側冷凍機具有高溫側冷凍回路及高溫側旁通回路，前述高溫側冷凍回路，是將高溫側壓縮機、高溫側冷凝器、高溫側膨脹閥及高溫側蒸發器以讓高溫側冷媒依序循環的方式連接而成；前述高溫側旁通回路具有高溫側旁通流路及高溫側開閉閥，前述高溫側旁通流路是從前述高溫側冷凍回路中之前述高溫側壓縮機的下游側且前述高溫側冷凝器的上游側的部分延伸到前述高溫側冷凍回路中之前述高溫側膨脹閥的下游側且前述高溫側蒸發器的上游側的部分；前述高溫側開閉閥設置在前述高溫側旁通流路上； 前述低溫側冷凍機具有低溫側冷凍回路及低溫側旁通回路，前述低溫側冷凍回路，是將低溫側壓縮機、低溫側冷凝器、低溫側膨脹閥及低溫側蒸發器以讓低溫側冷媒依序循環的方式連接而成；前述低溫側旁通回路具有低溫側旁通流路及低溫側開閉閥，前述低溫側旁通流路是從前述低溫側冷凍回路中之前述低溫側壓縮機的下游側且前述低溫側冷凝器的上游側的部分延伸到前述低溫側冷凍回路中之前述低溫側膨脹閥的下游側且前述低溫側蒸發器的上游側的部分；前述低溫側開閉閥設置在前述低溫側旁通流路上； 前述流體循環單元具有循環路，前述循環路是與前述低溫側蒸發器連接而讓在前述低溫側蒸發器藉由前述低溫側冷媒冷卻之後從前述低溫側蒸發器流出之氫冷卻用流體透過熱交換器循環到前述低溫側蒸發器；前述流體循環單元是在前述熱交換器讓前述氫冷卻用流體和氫進行熱交換； 前述高溫側冷凍回路之前述高溫側蒸發器和前述低溫側冷凍回路之低溫側冷凝器構成級聯冷凝器； 前述高溫側冷凍機，當在高溫側第1壓力偵測位置之前述高溫側冷媒的壓力超過高溫側第1既定值時，將前述高溫側開閉閥開啟，當在前述高溫側第1壓力偵測位置之前述高溫側冷媒的壓力變得小於比前述高溫側第1既定值更小之高溫側第2既定值時，將前述高溫側開閉閥關閉；前述高溫側第1壓力偵測位置，設定在前述高溫側冷凍回路中之前述高溫側壓縮機的下游側且前述高溫側冷凝器之上游側的部分之與前述高溫側旁通流路的連接位置之下游側。
  6. 如請求項5所述之氫冷卻裝置，其中， 前述低溫側冷凍機，當在低溫側第1壓力偵測位置之前述低溫側冷媒的壓力超過低溫側第1既定值時，將前述低溫側開閉閥開啟，當在前述低溫側第1壓力偵測位置之前述低溫側冷媒的壓力變得小於比前述低溫側第1既定值更小的低溫側第2既定值時，將前述低溫側開閉閥關閉；前述低溫側第1壓力偵測位置，設定在前述低溫側冷凍回路中之前述低溫側壓縮機的下游側且前述低溫側冷凝器的上游側的部分之與前述低溫側旁通流路的連接位置之下游側。
  7. 一種氫供給系統，係具備： 如請求項1至6之任一項所述之氫冷卻裝置、 貯藏有氫之氫貯藏部、及 讓在前述氫貯藏部所貯藏的氫通過之氫流路， 將通過前述氫流路之氫藉由前述氫冷卻裝置進行冷卻。
  8. 一種冷凍機，係具有冷凍回路及旁通回路， 前述冷凍回路，是將壓縮機、冷凝器、膨脹閥及蒸發器以讓冷媒依序循環的方式連接而成； 前述旁通回路具有旁通流路及開閉閥，前述旁通流路，是從前述冷凍回路中之前述壓縮機的下游側且前述冷凝器的上游側之部分延伸到前述冷凍回路中之前述膨脹閥的下游側且前述蒸發器的上游側之部分；前述開閉閥設置在前述旁通流路上； 當在壓力偵測位置之前述冷媒的壓力超過第1既定值時，將前述開閉閥開啟，當在前述壓力偵測位置之前述冷媒的壓力變得小於比前述第1既定值更小的第2既定值時，將前述開閉閥關閉；前述壓力偵測位置，設定在前述冷凍回路中之前述壓縮機的下游側且前述冷凝器的上游側的部分之與前述旁通流路的連接位置之下游側。
TW109134759A 2019-10-07 2020-10-07 氫冷卻裝置、氫供給系統及冷凍機 TW202122724A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019184580A JP7357915B2 (ja) 2019-10-07 2019-10-07 水素冷却装置、水素供給システム及び冷凍機
JP2019-184580 2019-10-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202122724A true TW202122724A (zh) 2021-06-16

Family

ID=75381312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109134759A TW202122724A (zh) 2019-10-07 2020-10-07 氫冷卻裝置、氫供給系統及冷凍機

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220381485A1 (zh)
EP (1) EP4043779A4 (zh)
JP (1) JP7357915B2 (zh)
KR (1) KR20220075268A (zh)
CN (1) CN113518887A (zh)
TW (1) TW202122724A (zh)
WO (1) WO2021070806A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3183998A1 (en) * 2020-06-23 2021-12-30 Jeffrey E. Newel Cooling system with a distribution system and a cooling unit
CN115654800A (zh) * 2022-11-29 2023-01-31 长春吉电氢能有限公司 一种加氢机循环冷却系统

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0641067Y2 (ja) * 1989-02-17 1994-10-26 三洋電機株式会社 冷凍機の制御装置
JPH04222355A (ja) * 1990-12-25 1992-08-12 Daikin Ind Ltd ブライン冷却用２元冷凍装置
JP3240811B2 (ja) * 1994-03-09 2001-12-25 ダイキン工業株式会社 二元冷却装置
JP3502155B2 (ja) * 1994-07-08 2004-03-02 東京電力株式会社 蓄熱式空気調和機
FR2742701B1 (fr) * 1995-12-21 1998-02-13 Valeo Climatisation Dispositif de chauffage d'appoint pour vehicule utilisant le circuit de climatisation
JPH09318166A (ja) * 1996-05-30 1997-12-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 冷凍装置
JP3303689B2 (ja) * 1996-10-14 2002-07-22 ダイキン工業株式会社 二元冷凍装置
EP0894651B1 (en) * 1997-07-31 2003-09-10 Denso Corporation Refrigeration cycle apparatus
JP5575192B2 (ja) * 2012-08-06 2014-08-20 三菱電機株式会社 二元冷凍装置
JP5632065B1 (ja) 2013-12-27 2014-11-26 伸和コントロールズ株式会社 冷却水素供給ステーション及び水素冷却装置
JP5699310B1 (ja) 2014-09-04 2015-04-08 オリオン機械株式会社 水素ガス冷却装置
JP6053907B1 (ja) * 2015-12-21 2016-12-27 伸和コントロールズ株式会社 チラー装置
JP6643105B2 (ja) 2016-01-22 2020-02-12 伸和コントロールズ株式会社 冷却水素供給ステーション及び水素冷却装置
JP6537986B2 (ja) * 2016-01-26 2019-07-03 伸和コントロールズ株式会社 温度制御システム
JP2017146068A (ja) * 2016-02-19 2017-08-24 三菱重工業株式会社 冷凍機およびその制御方法
US10655895B2 (en) * 2017-05-04 2020-05-19 Weiss Technik North America, Inc. Climatic test chamber with stable cascading direct expansion refrigeration system

Also Published As

Publication number Publication date
CN113518887A (zh) 2021-10-19
US20220381485A1 (en) 2022-12-01
JP2021060154A (ja) 2021-04-15
JP7357915B2 (ja) 2023-10-10
WO2021070806A1 (ja) 2021-04-15
EP4043779A4 (en) 2023-11-01
EP4043779A1 (en) 2022-08-17
KR20220075268A (ko) 2022-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2397782B1 (en) Hot water supply device associated with heat pump
US9217574B2 (en) Hot water supply apparatus associated with heat pump
KR20180048391A (ko) 시험 챔버
JP6420686B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP5854751B2 (ja) 冷却装置
TW202122724A (zh) 氫冷卻裝置、氫供給系統及冷凍機
JP2017161115A (ja) 空調給湯システム
CN110926046B (zh) 一种制冷装置
JP4983330B2 (ja) 冷凍サイクル装置
WO2015037057A1 (ja) 冷凍装置
JP5901775B2 (ja) 冷凍装置
JP5881379B2 (ja) 漁船用冷凍装置
CN113631876B (zh) 除霜系统
CN113108390A (zh) 除霜系统、制冷设备及冷风机
JP5068340B2 (ja) 冷凍冷蔵庫
JP2017161164A (ja) 空調給湯システム
JP5412073B2 (ja) 熱源システムおよびその制御方法
JP4188461B2 (ja) 複合型冷媒回路設備
JP2004225928A (ja) 冷凍装置
CN215175630U (zh) 除霜系统、制冷设备及冷风机
JP2004132606A (ja) ヒートポンプ給湯機
JP2009192187A (ja) 氷蓄熱式冷凍装置
JP5084933B2 (ja) 二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置
JP7179445B2 (ja) 冷凍サイクル装置
JP5482689B2 (ja) 二酸化炭素循環・冷却システムにおけるデフロスト装置