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公開番号2025105033
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023223300
出願日2023-12-28
発明の名称冷却装置及び冷却方法
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F25J 1/02 20060101AFI20250703BHJP(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】原料ガスの冷却のための圧縮動力を低減することが可能な冷却装置および冷却方法を提供する。
【解決手段】冷却装置は、原料ガス供給源から、圧縮された原料ガスを受け入れるガス導入部と、原料ガスの第1部分を膨張させる第1膨張部と、原料ガスの第2部分を、膨張により温度低下した第1部分により冷却する第1熱交換部と、熱交換により温度上昇した第1部分を圧縮して、ガス導入部から受け入れた原料ガスに合流させる圧縮部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
原料ガス供給源から、圧縮された原料ガスを受け入れるガス導入部と、
前記原料ガスの第１部分を膨張させる第１膨張部と、
前記原料ガスの第２部分を、膨張により温度低下した前記第１部分により冷却する第１熱交換部と、
熱交換により温度上昇した前記第１部分を圧縮して、前記ガス導入部から受け入れた前記原料ガスに合流させる圧縮部と、を備える、
冷却装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１膨張部の前段に設けられる第２膨張部をさらに備え、
前記第１膨張部は、前記第２膨張部による膨張後の前記原料ガスの前記第１部分をさらに膨張させ、
前記第１熱交換部は、前記第２膨張部による膨張後の前記原料ガスの前記第２部分を、前記第１部分により冷却する、
請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記第２膨張部による膨張前の前記原料ガスを、前記第２膨張部による膨張後の原料ガスの前記第２部分により冷却する第２熱交換部をさらに備え、
前記第１熱交換部は、前記第２熱交換部を通過した前記第２部分を、前記第１膨張部により膨張させた前記第１部分により冷却する、
請求項２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記第１熱交換部により冷却された前記第２部分を膨張させて、前記第２部分の少なくとも一部を液化する膨張弁をさらに備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項５】
前記原料ガスを冷媒により冷却する第３熱交換部をさらに備える、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記原料ガス供給源として、原料液から前記原料ガスを生成し、生成した前記原料ガスを前記ガス導入部へ供給する原料ガス生成装置をさらに備え、
前記原料ガス生成装置は、原料ガス生成部と、前記原料ガス生成部に前記原料液を加圧供給することによって前記原料ガスを圧縮する加圧部とを有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の冷却装置。
【請求項７】
原料ガス供給源から、圧縮された原料ガスを受け入れるステップと、
前記原料ガスの第１部分を膨張させるステップと、
前記原料ガスの第２部分を、膨張により温度低下した前記第１部分により冷却するステップと、
温度上昇した前記第１部分を圧縮して、前記原料ガス供給源から受け入れた前記原料ガスに合流させるステップと、を備える、
冷却方法。
【請求項８】
原料ガス供給源から、圧縮された原料ガスを受け入れるガス導入部と、
圧縮部及び膨張部を有し、冷媒を循環させる冷凍サイクルと、
前記原料ガスを、前記冷凍サイクルの前記冷媒により冷却する熱交換部と、
前記原料ガスを膨張させることにより前記冷凍サイクルの前記圧縮部の圧縮動力をアシストする補助膨張部と、を備える、
冷却装置。
【請求項９】
前記補助膨張部は、前記ガス導入部から前記熱交換部を通過して冷却された前記原料ガスを膨張させることにより、前記圧縮部の圧縮動力をアシストするとともに、前記原料ガスを温度低下させることにより少なくとも一部を液化させる、
請求項８に記載の冷却装置。
【請求項１０】
前記補助膨張部は、前記ガス導入部から受け入れた前記原料ガスを膨張させることにより、前記圧縮部の圧縮動力をアシストするとともに、前記原料ガスを温度低下させて前記熱交換部へ送出する、
請求項８に記載の冷却装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、冷却装置及び冷却方法に関するものである。
続きを表示（約 1,400 文字）【背景技術】
【０００２】
原料ガスを冷却する技術が知られている。例えば、特許文献１には、水タンクに貯留された水を水電解装置によって電気分解して得られた水素ガスを、冷凍サイクルを循環する冷媒との熱交換により冷却することで、水素ガスを液化する装置が開示されている。冷凍サイクルは、冷媒ガスとしてヘリウムガスを使用し、ヘリウムガスを圧縮する圧縮機、圧縮時の熱を除去する放熱器、及び高圧ヘリウムガスを断熱膨張させて水素液化温度以下のヘリウムガスを発生する膨張タービンを備えた、ブレイトンサイクルからなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特許第２６３４２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような冷却装置では、原料ガスの冷却のための動力として圧縮機の圧縮動力が大きいという課題がある。
【０００５】
本開示は、原料ガスの冷却のための圧縮動力を低減することが可能な冷却装置および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】
【０００６】
上記の目的を達成するための本開示の冷却装置は、原料ガス供給源から、圧縮された原料ガスを受け入れるガス導入部と、前記原料ガスの第１部分を膨張させる第１膨張部と、前記原料ガスの第２部分を、膨張により温度低下した前記第１部分により冷却する第１熱交換部と、熱交換により温度上昇した前記第１部分を圧縮して、前記ガス導入部から受け入れた前記原料ガスに合流させる圧縮部と、を備える。
【０００７】
また、本開示の冷却方法は、原料ガス供給源から、圧縮された原料ガスを受け入れるステップと、前記原料ガスの第１部分を膨張させるステップと、前記原料ガスの第２部分を、膨張により温度低下した前記第１部分により冷却するステップと、温度上昇した前記第１部分を圧縮して、前記原料ガス供給源から受け入れた前記原料ガスに合流させるステップと、を備える。
【０００８】
また、本開示の冷却装置は、原料ガス供給源から、圧縮された原料ガスを受け入れるガス導入部と、圧縮部及び膨張部を有し、冷媒を循環させる冷凍サイクルと、前記原料ガスを、前記冷凍サイクルの前記冷媒により冷却する熱交換部と、前記原料ガスを膨張させることにより前記冷凍サイクルの前記圧縮部の圧縮動力をアシストする補助膨張部と、を備える。
【０００９】
また、本開示の冷却方法は、原料ガス供給源から、圧縮された原料ガスを受け入れるステップと、圧縮部及び膨張部を有し冷媒を循環させる冷凍サイクルの前記冷媒により、前記原料ガスを冷却するステップと、前記原料ガスを膨張させることにより、前記冷凍サイクルの前記圧縮部の圧縮動力をアシストするステップと、を備える。
【００１０】
また、本開示の冷却装置は、原料ガス供給源から原料ガスを受け入れるガス導入部と、前記原料ガスを圧縮する圧縮部と、圧縮された前記原料ガスを膨張させる膨張部とを有する冷凍サイクルと、前記原料ガスの第１部分の膨張エネルギーにより、前記原料ガスの第２部分を圧縮し、膨張した前記第１部分を前記圧縮部へ送る増圧弁と、前記増圧弁により圧縮された前記第２部分を、前記冷凍サイクルを流通する前記原料ガスにより冷却する熱交換部と、を備える。
（【００１１】以降は省略されています）

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