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公開番号2025086631
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-09
出願番号2023200736
出願日2023-11-28
発明の名称吸着冷却装置、冷却システムおよび吸着冷却方法
出願人三菱重工業株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類F25B 17/08 20060101AFI20250602BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】吸着材によるガスの吸着と吸着したガスの放出とを利用した新たな吸着冷却装置、冷却システムおよび吸着冷却方法を提供する。
【解決手段】発熱を伴って吸着用ガスを吸着するとともに、吸熱を伴って吸着している吸着用ガスを放出する吸着材と、吸着材に吸着用ガスを供給する吸着用ガス供給部と、液化ガスを供給する液化ガス供給部と、吸着材を液化ガスと熱交換させる熱交換部と、を備え、吸着材は、液化ガスにより冷却された状態で吸着用ガスを吸着し、吸着用ガスを放出する際の吸熱により冷却対象物を冷却するように設けられている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
発熱を伴って吸着用ガスを吸着するとともに、吸熱を伴って吸着している前記吸着用ガスを放出する吸着材と、
前記吸着材に前記吸着用ガスを供給する吸着用ガス供給部と、
液化ガスを供給する液化ガス供給部と、
前記吸着材を前記液化ガスと熱交換させる熱交換部と、を備え、
前記吸着材は、
前記液化ガスにより冷却された状態で前記吸着用ガスを吸着し、
前記吸着用ガスを放出する際の吸熱により冷却対象物を冷却するように設けられている、
吸着冷却装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記液化ガス供給部は、第１断熱層と前記第１断熱層の外側の第２断熱層とに囲まれた多層構造を有し、前記第１断熱層に囲まれた空間内に前記液化ガスを貯留する液化ガスタンクであり、
前記吸着材は、前記第１断熱層に熱的に結合された状態で前記第１断熱層と前記第２断熱層との間に配置され、前記第１断熱層を前記冷却対象物として冷却する、
請求項１に記載の吸着冷却装置。
【請求項３】
前記液化ガス供給部は、
前記液化ガスを貯留する液化ガスタンクと、
前記液化ガスタンク内のボイルオフガスを冷却して再液化する再液化装置と、
前記液化ガスタンクと前記熱交換部とを接続する流路と、を含み、
前記吸着材は、前記再液化装置の排熱部と熱的に結合され、前記冷却対象物として冷却する、
請求項１に記載の吸着冷却装置。
【請求項４】
前記液化ガスタンクは、第１液化ガスを貯留する第１タンクと、前記第１液化ガスよりも低温の第２液化ガスを貯留する第２タンクと、を含み、
前記熱交換部は、前記第２タンクと前記流路を介して接続され、
前記吸着材は、前記第１タンクの前記再液化装置の前記排熱部と熱的に結合され、前記冷却対象物として冷却する、
請求項３に記載の吸着冷却装置。
【請求項５】
前記液化ガス供給部は、
輻射熱を遮蔽する輻射シールドを有し、前記液化ガスを貯留する液化ガスタンクと、
前記液化ガスタンクと前記熱交換部とを接続する流路と、を含み、
前記吸着材は、前記輻射シールドと熱的に結合され、前記冷却対象物として冷却する、
請求項１に記載の吸着冷却装置。
【請求項６】
前記液化ガスタンクは、第１液化ガスを貯留する第１タンクと、前記第１液化ガスよりも低温の第２液化ガスを貯留する第２タンクと、を含み、
前記熱交換部は、前記第２タンクと前記流路を介して接続され、
前記吸着材は、前記第１タンクの前記輻射シールドと熱的に結合され、前記冷却対象物として冷却する、
請求項５に記載の吸着冷却装置。
【請求項７】
第１流体を流通させる第１流路と、
前記第１流体を冷却する第２流体を流通させる第２流路と、
前記第１流路および前記第２流路と接続された熱交換器と、
吸着冷却装置と、を備え、
前記吸着冷却装置は、
前記第１流路と熱的に結合され、発熱を伴って吸着用ガスを吸着するとともに、吸熱を伴って吸着している前記吸着用ガスを放出する吸着材と、
前記吸着材に前記吸着用ガスを供給する吸着用ガス供給部と、
前記第２流路と接続され、前記吸着材を前記第２流体と熱交換させる熱交換部と、を備え、
前記吸着材は、
前記第２流体により冷却された状態で前記吸着用ガスを吸着し、
前記吸着用ガスを放出する際の吸熱により前記第１流体を冷却する、
冷却システム。
【請求項８】
前記吸着冷却装置は、
前記吸着材と、前記吸着用ガス供給部と、前記熱交換部とを含む冷却部を複数備え、
複数の前記冷却部の少なくとも１つを前記第２流路と接続し、他の少なくとも１つの前記冷却部を前記第１流路と接続するように、複数の前記冷却部と前記第１流路および前記第２流路との接続切り替えを行う流路切替部を、さらに備える、
請求項７に記載の冷却システム。
【請求項９】
吸着材に吸着させた吸着用ガスを放出する際の吸熱により冷却対象物を冷却する吸着冷却方法であって、
液化ガスによって前記吸着材を冷却した状態で前記吸着材に前記吸着用ガスを吸着させる工程と、
前記吸着用ガスを吸着した状態の前記吸着材に吸熱させることにより前記吸着用ガスを放出する工程と、を備え、
前記吸着用ガスを放出する際の前記吸着材の吸熱により前記冷却対象物を冷却する、
吸着冷却方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、吸着冷却装置、冷却システムおよび吸着冷却方法に関するものである。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
活性炭などの吸着材によりガスを吸着する技術が知られており、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。特許文献１では、液化ガスを収容する断熱容器の内壁に、吸着材層を配置し、液化ガスから発生するボイルオフガスを吸着材層により吸着回収することが開示されている。吸着材は、温度が低いほど吸着能力が向上し、ガスを吸着した状態で昇温される（すなわち、吸着材が吸熱する）ことで、吸着したガスが吸着材から離脱する。低温の液化ガスの断熱容器に吸着材層を配置することで、吸着材層は別途冷却手段を設けることなく冷却され、液化ガスから生じたボイルオフガスを吸着する。ガス吸着により、ボイルオフガスによる断熱容器の圧力上昇が抑制される。
【０００３】
特許文献１では、断熱容器中の液化ガスを搬出した後、断熱容器を断熱から解放して、外部入熱やヒーター等の加熱手段により吸着材層を昇温することで、吸着材層に吸着されたボイルオフガスを離脱させ、離脱させたボイルオフガスを昇圧して搬出する。これにより、離脱したボイルオフガスの分だけガス輸送に伴う損失が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００６－２４２３５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の通り、特許文献１は、吸着材によるガス吸着およびガス放出を利用して、液化ガスの輸送・保管に伴うボイルオフガスによる容器内の圧力上昇抑制や損失低減を提案するものである。
【０００６】
これに対して、本願発明者は、鋭意検討した結果、吸着材は、ガスを吸着する際に発熱するが、ガスを放出すると温度が低下する（吸熱する）性質があり、この吸熱する性質を利用して冷却を行うことに想到した。
【０００７】
本開示は、吸着材によるガスの吸着と吸着したガスの放出とを利用した新たな吸着冷却装置、冷却システムおよび吸着冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本開示の吸着冷却装置は、発熱を伴って吸着用ガスを吸着するとともに、吸熱を伴って吸着している前記吸着用ガスを放出する吸着材と、前記吸着材に前記吸着用ガスを供給する吸着用ガス供給部と、液化ガスを供給する液化ガス供給部と、前記吸着材を前記液化ガスと熱交換させる熱交換部と、を備え、前記吸着材は、前記液化ガスにより冷却された状態で前記吸着用ガスを吸着し、前記吸着用ガスを放出する際の吸熱により冷却対象物を冷却するように設けられている。
【０００９】
また、本開示の冷却システムは、第１流体を流通させる第１流路と、前記第１流体を冷却する第２流体を流通させる第２流路と、前記第１流路および前記第２流路と接続された熱交換器と、吸着冷却装置と、を備え、前記吸着冷却装置は、前記第１流路と熱的に結合され、発熱を伴って吸着用ガスを吸着するとともに、吸熱を伴って吸着している前記吸着用ガスを放出する吸着材と、前記吸着材に前記吸着用ガスを供給する吸着用ガス供給部と、前記第２流路と接続され、前記吸着材を前記第２流体と熱交換させる熱交換部と、を備え、前記吸着材は、前記第２流体により冷却された状態で前記吸着用ガスを吸着し、前記吸着用ガスを放出する際の吸熱により前記第１流体を冷却する。
【００１０】
また、本開示の冷却方法は、吸着材に吸着させた吸着用ガスを放出する際の吸熱により冷却対象物を冷却する吸着冷却方法であって、液化ガスによって前記吸着材を冷却した状態で前記吸着材に前記吸着用ガスを吸着させる工程と、前記吸着用ガスを吸着した状態の前記吸着材に吸熱させることにより前記吸着用ガスを放出する工程と、を備え、前記吸着用ガスを放出する際の前記吸着材の吸熱により前記冷却対象物を冷却する。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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