JP2016524120A - エネルギ節約方法 - Google Patents

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Abstract

加熱を必要とする第一の工業プロセスを、冷却を必要とする第二の工業プロセスに結合する装置であって、第一の工業プロセスからエネルギ回収用の第一の回路（１）が、第二の工業プロセスの冷気を作る第二の回路（２）へ熱を伝達し、エネルギ回収用の第一の回路（１）においてエネルギキャリヤが二相でありしかもエネルギ回収用の第一の回路（１）のエネルギキャリヤの圧力及び温度を増加しかつ二相流体を圧縮するのに特に適しているコンプレッサ（７）によって圧縮される。【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギ節約装置及びかかる装置を工業プロセスに適用する方法に関するものである。
特に、本発明は、加熱を必要とする工業プロセスと冷却を必要とする工業プロセスとを結合することによってエネルギを回収しようとするものである。
多くの工業プロセスにおいては加熱が必要であることは知られている。一例としてフレンチフライドポテトを、例えば直物性油を用いて１８０℃で揚げるプロセスがある。
また、多くの工業プロセスにおいては冷却が必要であることも知られている。一例として予め揚げたフレンチフライドポテトを、−３３℃の温度で冷凍するプロセスがある。
伝統的には、加熱を必要とする工業プロセスにおいては冷却や大気への熱の放出のために多くのエネルギが失われている。例えばフレンチフライドポテトやポテトチップスをとしてポテトを揚げるプロセスにおいては、揚げる際に、ポテト中に存在する水分は蒸発し、そして生成された水蒸気や油蒸気は空気中で冷却され、そこに含まれている熱エネルギは大気へ放出される。
この熱エネルギを全体的に或いは部分的に利用するために、これらの蒸気の熱を別の媒体と交換して、蒸気中の水分及び油を凝縮することが知られている、また別の媒体が水である場合には、熱湯を生成できることも知られている。
そして圧縮した二元媒体は、なお加熱すべき料理用油すなわちフライ調理器具からの冷えた料理用油及び調理用油の消耗を補う新しい調理用油のための加熱設備として作用する熱交換器を通って案内され、それにより圧縮した二元媒体からの熱の対応した量が冷えた又は新しい調理用油へ放出されて、この二元媒体が全体として又は部分的に凝縮するようにされる。
そして、全体として又は部分的に凝縮した二元媒体は、膨張装置において膨張され、それにより電気エネルギが発生される。膨張装置を離れていく流体の流れは、二相（液体と蒸気）から成る流れであり、すなわち伝統的には蒸気を液体に凝縮する凝縮装置へフィードバックされ、それによりエネルギ回収回路が閉じられる。
また、深冷凍結温度（ほぼ−３０℃）に冷凍することが要求される工業プロセスにおいては、冷凍を得るのに供給されなければならないエネルギの部分は、電気を発生する膨張装置によって回収されないが、ジュール−トムソン効果に従って冷却を行うために圧力を低減する減圧弁によって回収される。凝縮装置を用いることにより、圧縮装置によって生成した熱エネルギは、加熱し圧縮した冷媒ガスを冷却する熱交換器において大気へ放出される。
冷凍は適当な冷媒ガス、一般的にはアンモニアを圧縮することで得られ、その後、圧縮し凝縮した冷媒ガスは減圧弁において膨張され、それにより冷媒ガスの温度は急に降下し、そして気相をコールド液相（ほぼ−３０℃）から分離する相分離装置に案内され、かかるコールド液相は冷凍ライン、凍結貯蔵区域やその他のコールド貯蔵場所のようなあらゆる種類の冷凍設備に対して用いられ得る。
冷凍の後に結果として生じる加熱した冷媒ガスは、膨張装置において圧縮した冷媒ガスとして膨張させるために、一部電気の発生を伴って再び圧縮され得、それにより冷媒ガス回路は閉じられる。
熱の供給された最初の工業プロセスから冷却を生じなければならない別の工業プロセスへ熱を伝達することによって格別のエネルギの節約が可能である。これは、最初の工業プロセスの低い値の残留熱を、冷却を必要とする第二の工業プロセスの高い値のコールドに変換することによって可能である。
上述の例では、ポテトを揚げてフレンチフライドポテトを作るプロセスは、これらのフレンチフライドポテトを冷凍して冷凍製品として市場へ供給するプロセスに結合され、それにより格別のエネルギの節約となる。
工業エネルギ節約プロセスの効率を測定するために、エネルギの回収のために供給しなければならないエネルギに対して回収エネルギの割合を反映している性能のエネルギ係数（ＣＯＰ）がしばしば用いられる。このＣＯＰが２．５より大きい場合のみ、ＫＷｅとＫＷｔｈとの価格比に関して回収プロセスは経済的に価値がある。
熱を必要とするプロセスから熱を回収する多くのシステムが既に知られている。
ＷＯ２００９／０４５１９６及びＥＰ２５１４９３１には、コンプレッサによって圧縮されない有機エネルギキャリヤによるカスケーデッドランキンサイクルによって熱源から熱を回収することについて記載されている。
また、ＷＯ２０１３／０３５８２２には、コンプレッサなしで各々エネルギキャリヤとして純粋な物質によるカスケーデッドランキンサイクルによって熱を回収することについて記載されている。
ＣＮ２０２５６２１３２には、熱を必要とするプロセス（スイミングプール）を冷却を必要とするプロセス（アイスリンク）に結合することについて記載されており、ガス状エネルギキャリヤのためにコンプレッサを用いている。
ＵＳ４５７３３２１には、高い揮発性をもつ成分と低い揮発性をもつ成分とから成る冷媒によって熱源から熱を回収することについて記載されている。この方法ではコンプレッサは用いていなく、向流熱交換器が用いられている。
ＷＯ２０１１／０８１６６６には、エネルギキャリヤとしてアンモニアを用い、ＣＯ２ガスを圧縮するコンプレッサを用いて熱交換器においてＣＯ２とアンモニアとの間で熱交換させるランキンサイクルにより熱を回収することについて記載されている。
本発明の目的は、熱を必要とする第一の工業プロセスから冷却を必要とする第二の工業プロセスへ熱を伝達する際に格別なエネルギ節約を可能にして、第一の工業プロセスにリンク結合したエネルギ回収用の第一の回路において、エネルギキャリヤが二相でありしかもエネルギ回収用の第一の回路のエネルギキャリヤの圧力及び温度を増加するコンプレッサによって圧縮され、それによりコンプレッサが二相流体を圧縮するのに特に適していて、結合したプロセスの性能すなわちＣＯＰの総エネルギ係数が結合していないプロセスの総ＣＯＰに対して増加するようにすることにある。
二相流体のために適したかかるコンプレッサを使用する利点は、もっぱら気体状の流体をある一定の温度及び圧力まで圧縮するよりは二相流体をかかるある一定の温度及び圧力まで圧縮するのに消費するエネルギが少ないことにある。二相流体では、液相の全て又は一部は、過熱が起こらないようにしかも僅かの動作エネルギしか供給されないように圧縮の結果として蒸発する。
好ましくは、第一の工業プロセスからのエネルギ回収用の回路は、第二の工業プロセスの冷却生成用の回路へ熱を伝達し、それにより、電気発生のために膨張装置においてエネルギキャリヤを膨張した後に残っている第一の回路におけるエネルギキャリヤの熱は、エネルギ回収用の第一の回路と電気及び冷却発生用の第二の回路の膨張装置で膨張させる前の第二の工業プロセスのエネルギキャリヤを付加的に加熱する冷却発生用の第二の回路との間の熱交換器によって第二の回路のエネルギキャリヤを加熱するのに付加的に利用される。
二つの回路をこのように結合する利点は、結合した回路の総エネルギ節約が、二つの回路を結合しない場合に各回路のエネルギ回収の総和より大きいことにある。
好ましくは、エネルギを節約するための第一及び第二の回路のエネルギキャリヤは互いに異なっている。例えば、エネルギを節約するための第二の回路のエネルギキャリヤの沸点は、エネルギを節約するための第一の回路のエネルギキャリヤの沸点より低くでき、それで冷凍設備に使用するのに適している。
電気を発生するため第一の膨張装置においてエネルギキャリヤを膨張させた後に残っている熱の部分は第二の膨張装置における電気エネルギとしてかかる結合によって回収される。
好ましくは、エネルギを回収するための第一の回路のエネルギキャリヤにおいてコンプレッサで発生される熱の部分は、第一の工業プロセスにおける液体又は気体の形態のプロセス流体を加熱するのに用いられ、そしてこれは、エネルギを回収するための第一の回路と、第一の工業プロセスのプロセス容器へプロセス流体を供給するパイプとの間の熱交換器によって行われ、第一の工業プロセスにおける生産段階に対して所望の温度にされる。
第一の工業プロセスにおける生産段階で使用するために回収した熱を利用する利点は、外部からエネルギを供給する必要がなく、このことが第一の工業プロセスにおけるエネルギの節約になることにある。
エネルギを節約するための第一の回路のエネルギキャリヤは二相流体であり、すなわち液相と蒸気又は気相との混合物から成る。
かかるエネルギキャリヤの利点は、圧力及び温度を制御することにより所望のように液体状態又は気体状態にできることにある。
好ましくは、エネルギを回収するための第一の回路のコンプレッサは、リショルムロータを備えた或いはベーン又はこの目的で開発した変形体を備えたコンプレッサのような、二相流体を圧縮するのに特に適したコンプレッサである。
このようなコンプレッサを使用する利点は、一部液相及び一部蒸気すなわち気相とから成る流体を圧縮するのに適していることにある。
冷気を発生するための第二の回路のエネルギキャリヤは、二元組成をもち、水とアンモニアとから成り、それにより気相と液相との全体又は部分相遷移が起こり、コンプレッサによって高い圧力にされる。
大気圧ではアンモニアの沸点は−３３℃であり、エネルギキャリヤの膨張によって低い温度を得ることができる。
エネルギキャリヤとしてのアンモニアの利点は、沸点が低いことにより食料品やその他の物質を冷凍するような工業冷凍プロセスのために液体形態でエネルギキャリヤを利用できることにある。
好ましくは冷気を作るための第二の回路は、冷気を作るための第二の回路のエネルギキャリヤを、冷気を作るための第二の回路の膨張装置で膨張させる前に高い圧力にする電気ポンプを備えている。
この電気ポンプの利点は、エネルギキャリヤを高い圧力にして、膨張装置での膨張によってより多くのエネルギが解放でき、また結合したプロセスの一つ又は両方の膨張装置から生じる回収した電気によって部分的に駆動できることにある。
好ましくは、冷気を作るための第二の回路は、エネルギキャリヤを膨張させる膨張装置とエネルギキャリヤを圧縮するコンプレッサとの間に設けられ、エネルギキャリヤにおける気相から液相を分離する分離装置を備え、その後に、冷却のため液相を利用する第二の工業プロセスにおいて一つ以上の生産段階のための一つ以上の冷凍設備が続いている。
この分離装置の利点は、エネルギキャリヤの液相を冷却される工業冷凍設備に案内でき、一方気相をコンプレッサへ案内して気相の圧力を高めることができることにある。
好ましくは、冷気を作るための第二の回路のエネルギキャリヤは、周囲冷却のために再び液相となる圧力までコンプレッサで圧縮した後、さらに熱交換器へ案内され、任意選択事項であるか、過剰の熱がエネルギキャリヤから、結合した生産プロセスにおいて用いられる別のプロセス液体、この場合蒸気に変換される脱イオン水へ伝達できる。
この熱交換器の利点は、過剰の熱を工業プロセスにおいて直接利用でき、それで要求された温度に到達させるのに外部エネルギを供給する必要がないことにある。
好ましくは、エネルギキャリヤの過剰熱のための熱交換器は、タップを介して分離装置に接続され、飽和蒸気及び飽和脱イオン水は、４００ｋＰａの圧力で互いに分離される。
この分離装置の利点は、工業プロセスにおいて利用するための蒸気を発生できることにある。
好ましくは、分離装置の凝縮した部分は、消費した蒸気からの凝縮と共にこの熱交換器の供給流れにフィードバックされる。
別の分離装置から出てきた水は、第一の製造プロセスから出てきた水蒸気、この場にはフライプロセスによりポテトから蒸発する水と共に回収され、ろ過の後第一の工業プロセスで利用でき、第一の工業生産プロセスにおける飲料水の必要性を低減する。
冷却用の第二の回路のエネルギキャリヤはさらに気体の形態で凝縮器へ案内され、気体は液体に凝縮され、そしてさらにエネルギを回収するための第一の回路と冷気を作るための第二の回路との間の熱交換器へエネルギキャリヤを駆動するポンプへ案内され、その後冷気を作るための第二の回路のエネルギキャリヤは後続のサイクルにおいて再使用される。
この熱交換器の利点は、エネルギ回収用の第一の回路と冷気を作るための第二の回路との間で熱を伝達でき、それで両工業プロセスが互いに接続されることにある。
本発明の特徴をより良く示すようにするため、本発明によるエネルギ節約装置の好ましい実施形態について、添付図面を参照していかなる限定の意味もなしに例として以下説明する。
本発明による互いに接続した２つの工業プロセスを概略的に示すフロー線図。 図１の熱交換器５を通る熱の流れを温度の関数として示す図。 図１の熱交換器９を通る熱の流れを温度の関数として示す図。 図１の熱交換器１３を通る熱の流れを温度の関数として示す図。 図１の熱交換器３３を通る熱の流れを温度の関数として示す図。 アンモニアの圧力−エンタルピー線図。
図１には、第一の工業生産プロセスの熱回収用回路１を、第二の生産プロセスの冷気発生用の第二の回路２に結合したフロー線図が示されている。第一の工業生産プロセス３はパイプ４を通って熱回収用の第一の回路１の一部を成す熱交換器５へホット気体又は蒸気を供給し、この第一の回路のエネルギキャリヤすなわち水とアンモニアとの二元混合物は加熱され、そしてパイプ６を通って二相混合物を圧縮するのに適したコンプレッサ７へ案内され、圧縮されたエネルギキャリヤはパイプ８を通って蒸気生成用の第二の熱交換器９へ案内され、さらにパイプ１０を通って膨張装置１１へ案内され、エネルギキャリヤは膨張装置１１において膨張され、そしてパイプ１２を通って第二の工業プロセス２において冷気を作るため回路に熱を伝達する第三の熱交換器１３へ案内され、さらにパイプ１４を通ってポンプ１５へ案内される。ポンプ１５は、パイプ１６を通って第一の回路のエネルギキャリヤを第一の熱交換器５へ送り、再びエネルギ回収のために第一の回路１へ送り再度加熱させる。
冷気を作るための第二の回路２におけるポンプ１７は、パイプ１８を通って熱交換器１３へ冷気を作るための第二の回路のエネルギキャリヤすなわちアンモニアを供給し、熱交換器１３においてエネルギキャリヤは、エネルギ回収用の第一の回路１から熱を吸収し、そしてエネルギキャリヤを膨張させる膨張装置２０へ案内され、さらにパイプ２１を通ってエネルギキャリヤの気相と液相とを分離する分離装置２２へ案内され、分離装置２２からエネルギキャリヤの液相は、パイプ２３を通って工業冷凍装置、この場合フリーザトンネル２４、冷凍貯蔵領域２５、注文を集めるためのチルド領域２６へ案内され、そして冷却の必要な第二の工業生産プロセスの一部をすべて形成するその他の冷凍設備２７、２８へ案内される。
冷凍装置から蒸発したエネルギキャリヤはパイプ２９を介して分離装置２２からの気相と組合わされ、そしてさらにパイプ３０を通ってコンプレッサ３１へ案内され、コンプレッサ３１からの圧縮した気体はパイプ３２を通って熱交換器３３へ案内され、熱交換器３３からは過剰な熱が脱イオン水３４の流れへ放出され、パイプ３５を通ってタップ３６の開いている時に蒸気発生装置３７へ流れることができる。冷気を作る第二の回路のエネルギキャリヤは、熱交換器３３からパイプ３８を介して熱交換器３９へ案内され、エネルギキャリヤは空気の流れによって凝縮され、その後、パイプ４０を通ってポンプ１７へ案内され、ポンプ１７からエネルギキャリヤはさらにパイプ１８を介して案内され、そして冷気を作る第二の回路２の続くサイクルにおいて再使用される。冷気を作る第二の回路２におけるエネルギキャリヤの付加的な補充はパイプ４１を介して分離装置２２における液相に加えることができる。パイプ４２を介して第一の生産プロセス３から供給されるホット気体は、温水の発生装置４３において水を加熱するために用いられる。
図２〜図５には、エネルギキャリヤの温度℃と後続の熱変換器５（図２）９（図３）、１３（図４）及び３３（図５）を介しての熱の流れＫＪ／ｓとの間の関係を示すグラフが示され、熱交換器における加熱される流れ（ＯＵＴ）及び冷却される流れ（ＩＮ）の温度が各場合において示されている。
図６には、冷気を作る第二の回路の好ましいエネルギキャリヤであるアンモニアのモリエ線図が示され、エンタルピー（ｋＪ／ｋｇ）は横軸に沿って示され、圧力（ＭＰａ）は縦軸に沿って示されている。
曲線は全ての圧力及びエンタルピー点を表し、液相（下側の曲線）は気相（上側の曲線）と平衡している。
装置１の動作は非常に単純であり、次のとおりである。
加熱を必要とする第一の生産プロセスは、例えばフレンチフライドポテト用の工業フライ設備であり得、かかるフライドポテトは予め揚げられ、或いは第一の生産プロセスは、ポテトチップを揚げる設備であり得る。
加熱を必要とする第一の生産プロセス３は、エネルギを回収するため第一の回路１を備え、第一の生産プロセス３から生じるホット蒸気に存在するエネルギは、熱交換器５におけるホット気体の熱を、この第一の回路１に存在する水とアンモニアとの混合物であるエネルギキャリヤへ伝達し、そして膨張装置１１においてエネルギキャリヤを膨張させることによって部分的に回収され、これによりプロセスで再び用いることのできる電気エネルギが発生される。
ホット蒸気中に存在するエネルギの別の部分は、パイプ４２を通って熱湯発生装置４３へこの別の部分を案内することによって温水を作るのに利用される。
ホット気体中に存在するエネルギの別の部分は、熱交換器１３を介してエネルギ回収用の第一の回路１におけるエネルギキャリヤから冷気を作る第二の回路２におけるエネルギキャリヤすなわちアンモニアへ伝達され、それにより伝達した熱を利用して冷気を作る第二の回路２のエネルギキャリヤを加熱した後、膨張装置２０において膨張され、プロセスにおいて再び用いることのできる電気エネルギが発生される。
第二の回路２の冷却したエネルギキャリヤは分離装置２２へ案内され、分離装置２２は気相からエネルギキャリヤの液相を分離し、その後、液相（−３３℃）は、冷却を必要とする第二の工業プロセスにおいて利用され、そこから冷凍設備にパイプ２３を介して第二のエネルギキャリヤの液相が供給され、それでフリーザトンネル２４、冷凍貯蔵領域２５、冷凍商品用の収納区域２６及びその他の冷凍設備２７、２８のような適用にオいて冷却できる。冷気を必要とする第二の工業プロセスは、例えば食料品の冷凍及び冷蔵貯蔵であり得る。
二つの結合した工業プロセスに対して最大のエネルギ回収のために、エネルギ回収用の第一の回路及び冷気を作る第二の回路においてエネルギキャリヤが異なるのが有利である。所与例では、第一の回路のエネルギキャリヤはアンモニアの一部を含んだ水であり、一方、第二の回路におけるエネルギキャリヤはアンモニアである。
膨張装置１１における膨張の後、第一のエネルギキャリヤは、すでに冷却した二相流であるが、沸点（−３３℃）の非常に低くしかも熱交換器１３で熱を吸収する第二のエネルギキャリヤすなわち純粋なアンモニアへより多くの熱エネルギが放出され得る。この付加的な熱は、冷気を作る第二の回路の膨張装置２０において利用され、下膨張装置２０において第二の回路のエネルギキャリヤは膨張される。
熱交換器１３において加熱した冷気を作る第二の回路のアンモニアは、膨張装置２０において膨張され、それによりエネルギキャリヤは二相（液相及び気相）となり、それによりこれらの二相は分離装置２２において互いに分離される。液相すなわち液体アンモニアは−３３℃の温度をもち、接続した工業冷凍設備に対して用いることができる。
図６の圧力−エンタルピー線図は、二相系に対して液相におけるアンモニアの圧力を下げることによってどのくらいのエネルギ（仕事）が回収できるかを示しており、このエネルギは膨張装置から電気として取り出される。
以下の表においては、加熱を必要とするプロセス対冷却を必要とするプロセスの二つの例について性能のエネルギ係数すなわちＣＯＰが計算される。
表１は、冷凍設備に結合したフレンチフライドポテト用の設備におけるエネルギ量を示している。エネルギ回収欄は全ての節約エネルギの和であり、一方、エネルギ供給欄は回収するために供給したエネルギの和である。回収エネルギと供給エネルギとの比すなわちＣＯＰはこの場合には３．９５であり、エネルギ回収用の回路と冷気を作る回路とを結合していない場合の総プロセスのＣＯＰより高い。
Figure 2016524120
表Ｉ：冷凍設備に結合したフレンチフライドポテト製造のためのエネルギ量
表ＩＩは第二の工業プロセスに接続せずにポテトチップ製造のためのエネルギ量を示す。
エネルギ回収欄は全節約エネルギの和を示し、エネルギ供給欄は回収できるように供給されたエネルギの和を示す。回収エネルギと供給エネルギとの比すなわちＣＯＰはこの場合には４．９５である。
Figure 2016524120
表ＩＩ：ポテトチップ製造のためのエネルギ量
言うまでもなく本発明はあらゆる工業プロセスを結合するのに適用でき、一方のプロセスは加熱を必要とし、他方のプロセスは冷却を必要とする。
本発明はまた、熱回収用の第一の回路に対して二相であり得る限り、例で述べたものと異なるエネルギキャリヤ及び異なる温度範囲で応用することもできる。
本発明は、例として記載し図面に示した実施形態に限定されるものではなく、本発明によるエネルギ節約用の装置は、特許請求の範囲に記載したように本発明の範囲から逸脱することなしに、全ての種類の形態及び寸法で実現できる。
１ 第一の工業生産プロセスの熱回収用回路
２ 第二の生産プロセスの冷気発生用の第二の回路
３ 第一の工業生産プロセス
４ パイプ
５ 熱交換器
６ パイプ
７ コンプレッサ
８ パイプ
９ 第二の熱交換器
１０ パイプ
１１ 膨張装置
１２ パイプ
１３ 第三の熱交換器
１４ パイプ
１５ ポンプ
１６ パイプ
１７ ポンプ
１８ パイプ
２０ 膨張装置
２１ パイプ
２２ 分離装置
２３ パイプ
２４ フリーザトンネル
２５ 冷凍貯蔵領域
２６ チルド領域
２７ 冷凍設備
２８ 冷凍設備
２９ パイプ
３０ パイプ
３１ コンプレッサ
３２ パイプ
３３ 熱交換器
３４ 脱イオン水
３５ パイプ
３６ タップ
３７ 蒸気発生装置
３８ パイプ
３９ 熱交換器
４０ パイプ
４１ パイプ
４２ パイプ
４３ 温水の発生装置
本発明は、工業プロセスに適用する方法に関するものである。
特に、本発明は、加熱を必要とする工業プロセスと冷却を必要とする工業プロセスとを結合することによってエネルギを回収しようとするものである。
多くの工業プロセスにおいては加熱が必要であることは知られている。一例としてフレンチフライドポテトを、例えば直物性油を用いて１８０℃で揚げるプロセスがある。
また、多くの工業プロセスにおいては冷却が必要であることも知られている。一例として予め揚げたフレンチフライドポテトを、−３３℃の温度で冷凍するプロセスがある。
伝統的には、加熱を必要とする工業プロセスにおいては冷却や大気への熱の放出のために多くのエネルギが失われている。例えばフレンチフライドポテトやポテトチップスとしてポテトを揚げるプロセスにおいては、揚げる際に、ポテト中に存在する水分は蒸発し、そして生成された水蒸気や油蒸気は空気中で冷却され、そこに含まれている熱エネルギは大気へ放出される。
この熱エネルギを全体的に或いは部分的に利用するために、これらの蒸気の熱を別の媒体と交換して、蒸気中の水分及び油を凝縮することが知られている、また別の媒体が水である場合には、熱湯を生成できることも知られている。別の媒体が水とアンモニアとから成る二元組成物である場合には、完全な又は部分的な相遷移が起こり、コンプレッサによって比較的高い圧力にされる。
そして圧縮した二元媒体は、なお加熱すべき料理用油すなわちフライ調理器具からの冷えた料理用油及び調理用油の消耗を補う新しい調理用油のための加熱設備として作用する熱交換器を通って案内され、それにより圧縮した二元媒体からの熱の対応した量が冷えた又は新しい調理用油へ放出されて、この二元媒体が全体として又は部分的に凝縮するようにされる。
そして、全体として又は部分的に凝縮した二元媒体は、膨張装置において膨張され、それにより電気エネルギが発生される。膨張装置を離れていく流体の流れは、二相（液体と蒸気）から成る流れであり、すなわち伝統的には蒸気を液体に凝縮する凝縮装置へフィードバックされ、それによりエネルギ回収回路が閉じられる。
また、深冷凍結温度（ほぼ−３０℃）に冷凍することが要求される工業プロセスにおいては、冷凍を得るのに供給されなければならないエネルギの部分は、電気を発生する膨張装置によって回収されないが、ジュール−トムソン効果に従って冷却を行うために圧力を低減する減圧弁によって回収される。凝縮装置を用いることにより、圧縮装置によって生成した熱エネルギは、加熱し圧縮した冷媒ガスを冷却する熱交換器において大気へ放出される。
冷凍は適当な冷媒ガス、一般的にはアンモニアを圧縮することで得られ、その後、圧縮し凝縮した冷媒ガスは減圧弁において膨張され、それにより冷媒ガスの温度は急に降下し、そして気相をコールド液相（ほぼ−３０℃）から分離する相分離装置に案内され、かかるコールド液相は冷凍ライン、凍結貯蔵区域やその他のコールド貯蔵場所のようなあらゆる種類の冷凍設備に対して用いられ得る。
冷凍の後に結果として生じる加熱した冷媒ガスは、膨張装置において圧縮した冷媒ガスとして膨張させるために、一部電気の発生を伴って再び圧縮され得、それにより冷媒ガス回路は閉じられる。
熱の供給された最初の工業プロセスから冷却を生じなければならない別の工業プロセスへ熱を伝達することによって格別のエネルギの節約が可能である。これは、最初の工業プロセスの低い値の残留熱を、冷却を必要とする第二の工業プロセスの高い値のコールドに変換することによって可能である。
上述の例では、ポテトを揚げてフレンチフライドポテトを作るプロセスは、これらのフレンチフライドポテトを冷凍して冷凍製品として市場へ供給するプロセスに結合され、それにより格別のエネルギの節約となる。
工業エネルギ節約プロセスの効率を測定するために、エネルギの回収のために供給しなければならないエネルギに対して回収エネルギの割合を反映している性能のエネルギ係数（ＣＯＰ）がしばしば用いられる。このＣＯＰが２．５より大きい場合のみ、ＫＷｅとＫＷｔｈとの価格比に関して回収プロセスは経済的に価値がある。
熱を必要とするプロセスから熱を回収する多くのシステムが既に知られている。
ＷＯ２００９／０４５１９６及びＥＰ２５１４９３１には、コンプレッサによって圧縮されない有機エネルギキャリヤによるカスケーデッドランキンサイクルによって熱源から熱を回収することについて記載されている。
また、ＷＯ２０１３／０３５８２２には、コンプレッサなしで各々エネルギキャリヤとして純粋な物質によるカスケーデッドランキンサイクルによって熱を回収することについて記載されている。
ＣＮ２０２５６２１３２には、熱を必要とするプロセス（スイミングプール）を冷却を必要とするプロセス（アイスリンク）に結合することについて記載されており、ガス状エネルギキャリヤのためにコンプレッサを用いている。
ＵＳ４５７３３２１には、高い揮発性をもつ成分と低い揮発性をもつ成分とから成る冷媒によって熱源から熱を回収することについて記載されている。この方法ではコンプレッサは用いていなく、向流熱交換器が用いられている。
ＷＯ２０１１／０８１６６６には、エネルギキャリヤとしてアンモニアを用い、ＣＯ２ガスを圧縮するコンプレッサを用いて熱交換器においてＣＯ２とアンモニアとの間で熱交換させるランキンサイクルにより熱を回収することについて記載されている。
ＥＰ１．５５３．２６４Ａ２には、蒸気パワープラントのための改良したランキンのサイクルについて記載されている。蒸気は直接噴射され、そして結果としての二相流は多相ポンプによって加圧される。図３及び図４から明らかなように、ランキンのサイクルは臨界超過状態を避けることができないが、タービンを駆動するのに用いられる過熱蒸気の生じる領域において重要なスパイクを示す。エネルギキャリヤは二元流体ではない。
ＧＢ２．０３４．０１２Ａには、螺旋スクリューコンプレッサの入口に水と蒸気との二相混合物を送り込みそして混合物の水成分を蒸発させることによってプロセス蒸気を発生する方法が記載されている。図２から明らかなようにこのシステムでは過熱蒸気の臨界超過状態は避けられず、また使用した流体は二元流体ではない。
本発明の目的は、熱を必要とする第一の工業プロセスを、冷却を必要とする第二の工業プロセスに結合する方法を提供することによって格別なエネルギ節約を可能にすることにある。
本発明による方法においては、熱を必要とする第一の工業プロセスからエネルギ回収用の第一の回路が、冷却を必要とする第二の工業プロセスの冷気を作る第二の回路へ熱を伝達し、エネルギ回収用の第一の回路において、エネルギキャリヤが二相でありしかもコンプレッサによって圧縮される水とアンモニアとの二元混合物であり、コンプレッサが、リショルムロータを備えた或いはベーン若しくはこの目的にために開発されたものを備えたコンプレッサのような、二相流体を圧縮するのに特に適したコンプレッサであり、それにより液相の全て又は一部が、過熱の生じないに圧縮の結果として蒸発し、また結合したプロセスの性能すなわちＣＯＰの総エネルギ係数が結合していないプロセスの総ＣＯＰに対して増加するようにされる。
二相流体のために適したかかるコンプレッサを使用する利点は、もっぱら気体状の流体をある一定の温度及び圧力まで圧縮するよりは二相流体をかかるある一定の温度及び圧力まで圧縮するのに消費するエネルギが少ないことにある。二相流体では、液相の全て又は一部は、過熱が起こらないようにしかも僅かの動作エネルギしか供給されないように圧縮の結果として蒸発する。
好ましくは、本方法により第一の工業プロセスからエネルギ回収用の回路は、第二の工業プロセスの冷却を作る回路に結合され、それにより、電気発生のために膨張装置においてエネルギキャリヤを膨張した後に残っている第一の回路におけるエネルギキャリヤの熱は、エネルギ回収用の第一の回路と電気及び冷却発生用の第二の回路の膨張装置で膨張させる前の第二の工業プロセスのエネルギキャリヤを付加的に加熱する冷却発生用の第二の回路との間の熱交換器によって第二の回路のエネルギキャリヤを加熱するのに付加的に利用される。
二つの回路をこのように結合する利点は、結合した回路の総エネルギ節約が、二つの回路を結合しない場合に各回路のエネルギ回収の総和より大きいことにある。
好ましくは、エネルギを節約するための第一及び第二の回路のエネルギキャリヤは互いに異なっている。例えば、エネルギを節約するための第二の回路のエネルギキャリヤの沸点は、エネルギを節約するための第一の回路のエネルギキャリヤの沸点より低くでき、それで冷凍設備に使用するのに適している。
電気を発生するため第一の膨張装置においてエネルギキャリヤを膨張させた後に残っている熱の部分は第二の膨張装置における電気エネルギとしてかかる結合によって回収される。
好ましくは、エネルギを回収するための本方法においては、エネルギを回収するための第一の回路のエネルギキャリヤにおいてコンプレッサで発生される熱の部分は、第一の工業プロセスにおける液体又は気体の形態のプロセス流体を加熱するのに用いられ、そしてこれは、エネルギを回収するための第一の回路と、第一の工業プロセスのプロセス容器へプロセス流体を供給するパイプとの間の熱交換器によって行われ、第一の工業プロセスにおける生産段階に対して所望の温度にされる。
第一の工業プロセスにおける生産段階で使用するために回収した熱を利用する利点は、外部からエネルギを供給する必要がなく、このことが第一の工業プロセスにおけるエネルギの節約になることにある。
エネルギを節約するための第一の回路のエネルギキャリヤは二相流体であり、すなわち液相と蒸気又は気相との混合物から成る。
かかるエネルギキャリヤの利点は、圧力及び温度を制御することにより所望のように液体状態又は気体状態にできることにある。
冷気を発生するための第二の回路のエネルギキャリヤは、エネルギを回収するための本方法においては、アンモニアから成り、それにより気相と液相との全体又は部分相遷移が起こり、コンプレッサによって高い圧力にされる。
大気圧ではアンモニアの沸点は−３３℃であり、エネルギキャリヤの膨張によって低い温度を得ることができる。
エネルギキャリヤとしてのアンモニアの利点は、沸点が低いことにより食料品やその他の物質を冷凍するような工業冷凍プロセスのために液体形態でエネルギキャリヤを利用できることにある。
好ましくは冷気を作るための第二の回路は、冷気を作るための第二の回路のエネルギキャリヤを、冷気を作るための第二の回路の膨張装置で膨張させる前に高い圧力にする電気ポンプを備えている。
この電気ポンプの利点は、エネルギキャリヤを高い圧力にして、膨張装置での膨張によってより多くのエネルギが解放でき、また結合したプロセスの一つ又は両方の膨張装置から生じる回収した電気によって部分的に駆動できることにある。
好ましくは、冷気を作るための第二の回路は、エネルギキャリヤを膨張させる膨張装置とエネルギキャリヤを圧縮するコンプレッサとの間に設けられ、エネルギキャリヤにおける気相から液相を分離する分離装置を備え、その後に、冷却のため液相を利用する第二の工業プロセスにおいて一つ以上の生産段階のための一つ以上の冷凍設備が続いている。
この分離装置の利点は、エネルギキャリヤの液相を冷却される工業冷凍設備に案内でき、一方気相をコンプレッサへ案内して気相の圧力を高めることができることにある。
好ましくは、冷気を作るための第二の回路のエネルギキャリヤは、周囲冷却のために再び液相となる圧力までコンプレッサで圧縮した後、さらに熱交換器へ案内され、任意選択事項であるか、過剰の熱がエネルギキャリヤから、結合した生産プロセスにおいて用いられる別のプロセス液体、この場合蒸気に変換される脱イオン水へ伝達できる。
この熱交換器の利点は、過剰の熱を工業プロセスにおいて直接利用でき、それで要求された温度に到達させるのに外部エネルギを供給する必要がないことにある。
好ましくは、エネルギキャリヤの過剰熱のための熱交換器は、タップを介して分離装置に接続され、飽和蒸気及び飽和脱イオン水は、４００ｋＰａの圧力で互いに分離される。
この分離装置の利点は、工業上の使用において利用するための蒸気を発生できることにある。
好ましくは、分離装置の凝縮した部分は、消費した蒸気からの凝縮と共にこの熱交換器の供給流れにフィードバックされる。
別の分離装置から出てきた水は、第一の製造プロセスから出てきた水蒸気、この場にはフライプロセスによりポテトから蒸発する水と共に回収され、ろ過の後第一の工業上の使用において利用でき、第一の工業生産プロセスにおける飲料水の必要性を低減する。
冷却用の第二の回路のエネルギキャリヤはさらに気体の形態で凝縮器へ案内され、気体は液体に凝縮され、そしてさらにエネルギを回収するための第一の回路と冷気を作るための第二の回路との間の熱交換器へエネルギキャリヤを駆動するポンプへ案内され、その後冷気を作るための第二の回路のエネルギキャリヤは後続のサイクルにおいて再使用される。
この熱交換器の利点は、エネルギ回収用の第一の回路と冷気を作るための第二の回路との間で熱を伝達でき、それで両工業プロセスが互いに接続されることにある。
本発明の特徴をより良く示すようにするため、本発明によるエネルギ節約装置の好ましい実施形態について、添付図面を参照していかなる限定の意味もなしに例として以下説明する。
本発明による互いに接続した２つの工業プロセスを概略的に示すフロー線図。 図１の熱交換器５を通る熱の流れを温度の関数として示す図。 図１の熱交換器９を通る熱の流れを温度の関数として示す図。 図１の熱交換器１３を通る熱の流れを温度の関数として示す図。 図１の熱交換器３３を通る熱の流れを温度の関数として示す図。 アンモニアの圧力−エンタルピー線図。
図１には、第一の工業生産プロセスの熱回収用回路１を、第二の生産プロセスの冷気発生用の第二の回路２に結合したフロー線図が示されている。第一の工業生産プロセス３はパイプ４を通って熱回収用の第一の回路１の一部を成す熱交換器５へホット気体又は蒸気を供給し、この第一の回路のエネルギキャリヤすなわち水とアンモニアとの二元混合物は加熱され、そしてパイプ６を通って二相混合物を圧縮するのに適したコンプレッサ７へ案内され、圧縮されたエネルギキャリヤはパイプ８を通って蒸気生成用の第二の熱交換器９へ案内され、さらにパイプ１０を通って膨張装置１１へ案内され、エネルギキャリヤは膨張装置１１において膨張され、そしてパイプ１２を通って第二の工業プロセス２において冷気を作るため回路に熱を伝達する第三の熱交換器１３へ案内され、さらにパイプ１４を通ってポンプ１５へ案内される。ポンプ１５は、パイプ１６を通って第一の回路のエネルギキャリヤを第一の熱交換器５へ送り、再びエネルギ回収のために第一の回路１へ送り再度加熱させる。
冷気を作るための第二の回路２におけるポンプ１７は、パイプ１８を通って熱交換器１３へ冷気を作るための第二の回路のエネルギキャリヤすなわちアンモニアを供給し、熱交換器１３においてエネルギキャリヤは、エネルギ回収用の第一の回路１から熱を吸収し、そしてエネルギキャリヤを膨張させる膨張装置２０へ案内され、さらにパイプ２１を通ってエネルギキャリヤの気相と液相とを分離する分離装置２２へ案内され、分離装置２２からエネルギキャリヤの液相は、パイプ２３を通って工業冷凍装置、この場合フリーザトンネル２４、冷凍貯蔵領域２５、注文を集めるためのチルド領域２６へ案内され、そして冷却の必要な第二の工業生産プロセスの一部をすべて形成するその他の冷凍設備２７、２８へ案内される。
冷凍装置から蒸発したエネルギキャリヤはパイプ２９を介して分離装置２２からの気相と組合わされ、そしてさらにパイプ３０を通ってコンプレッサ３１へ案内され、コンプレッサ３１からの圧縮した気体はパイプ３２を通って熱交換器３３へ案内され、熱交換器３３からは過剰な熱が脱イオン水３４の流れへ放出され、パイプ３５を通ってタップ３６の開いている時に蒸気発生装置３７へ流れることができる。冷気を作る第二の回路のエネルギキャリヤは、熱交換器３３からパイプ３８を介して熱交換器３９へ案内され、エネルギキャリヤは空気の流れによって凝縮され、その後、パイプ４０を通ってポンプ１７へ案内され、ポンプ１７からエネルギキャリヤはさらにパイプ１８を介して案内され、そして冷気を作る第二の回路２の続くサイクルにおいて再使用される。冷気を作る第二の回路２におけるエネルギキャリヤの付加的な補充はパイプ４１を介して分離装置２２における液相に加えることができる。パイプ４２を介して第一の生産プロセス３から供給されるホット気体は、ホットウォータの発生装置４３において水を加熱するために用いられる。
図２〜図５には、エネルギキャリヤの温度℃と後続の熱変換器５（図２）９（図３）、１３（図４）及び３３（図５）を介しての熱の流れＫＪ／ｓとの間の関係を示すグラフが示され、熱交換器における加熱される流れ（ＯＵＴ）及び冷却される流れ（ＩＮ）の温度が各場合において示されている。
図６には、冷気を作る第二の回路の好ましいエネルギキャリヤであるアンモニアのモリエ線図が示され、エンタルピー（ｋＪ／ｋｇ）は横軸に沿って示され、圧力（ＭＰａ）は縦軸に沿って示されている。
曲線は全ての圧力及びエンタルピー点を表し、液相（下側の曲線）は気相（上側の曲線）と平衡している。
装置１の動作は非常に単純であり、次のとおりである。
加熱を必要とする第一の生産プロセスは、例えばフレンチフライドポテト用の工業フライ設備であり得、かかるフライドポテトは予め揚げられ、或いは第一の生産プロセスは、ポテトチップを揚げる設備であり得る。
加熱を必要とする第一の生産プロセス３は、エネルギを回収するため第一の回路１を備え、第一の生産プロセス３から生じるホット蒸気に存在するエネルギは、熱交換器５におけるホット気体の熱を、この第一の回路１に存在する水とアンモニアとの混合物であるエネルギキャリヤへ伝達し、そして膨張装置１１においてエネルギキャリヤを膨張させることによって部分的に回収され、これによりプロセスで再び用いることのできる電気エネルギが発生される。
ホット蒸気中に存在するエネルギの別の部分は、パイプ４２を通って熱湯発生装置４３へこの別の部分を案内することによってホットウォータを作るのに利用される。
ホット気体中に存在するエネルギの別の部分は、熱交換器１３を介してエネルギ回収用の第一の回路１におけるエネルギキャリヤから冷気を作る第二の回路２におけるエネルギキャリヤすなわちアンモニアへ伝達され、それにより伝達した熱を利用して冷気を作る第二の回路２のエネルギキャリヤを加熱した後、膨張装置２０において膨張され、プロセスにおいて再び用いることのできる電気エネルギが発生される。
第二の回路２の冷却したエネルギキャリヤは分離装置２２へ案内され、分離装置２２は気相からエネルギキャリヤの液相を分離し、その後、液相（−３３℃）は、冷却を必要とする第二の工業プロセスにおいて利用され、そこから冷凍設備にパイプ２３を介して第二のエネルギキャリヤの液相が供給され、それでフリーザトンネル２４、冷凍貯蔵領域２５、冷凍商品用の収納区域２６及びその他の冷凍設備２７、２８のような適用にオいて冷却できる。冷気を必要とする第二の工業プロセスは、例えば食料品の冷凍及び冷蔵貯蔵であり得る。
二つの結合した工業プロセスに対して最大のエネルギ回収のために、エネルギ回収用の第一の回路及び冷気を作る第二の回路においてエネルギキャリヤが異なるのが有利である。所与例では、第一の回路のエネルギキャリヤはアンモニアの一部を含んだ水であり、一方、第二の回路におけるエネルギキャリヤはアンモニアである。
膨張装置１１における膨張の後、第一のエネルギキャリヤは、すでに冷却した二相流であるが、沸点（−３３℃）の非常に低くしかも熱交換器１３で熱を吸収する第二のエネルギキャリヤすなわち純粋なアンモニアへより多くの熱エネルギが放出され得る。この付加的な熱は、冷気を作る第二の回路の膨張装置２０において利用され、下膨張装置２０において第二の回路のエネルギキャリヤは膨張される。
熱交換器１３において加熱した冷気を作る第二の回路のアンモニアは、膨張装置２０において膨張され、それによりエネルギキャリヤは二相（液相及び気相）となり、それによりこれらの二相は分離装置２２において互いに分離される。液相すなわち液体アンモニアは−３３℃の温度をもち、接続した工業冷凍設備に対して用いることができる。
図６の圧力−エンタルピー線図は、二相系に対して液相におけるアンモニアの圧力を下げることによってどのくらいのエネルギ（仕事）が回収できるかを示しており、このエネルギは膨張装置から電気として取り出される。
以下の表においては、加熱を必要とするプロセス対冷却を必要とするプロセスの二つの例について性能のエネルギ係数すなわちＣＯＰが計算される。
表１は、冷凍設備に結合したフレンチフライドポテト用の設備におけるエネルギ量を示している。エネルギ回収欄は全ての節約エネルギの和であり、一方、エネルギ供給欄は回収するために供給したエネルギの和である。回収エネルギと供給エネルギとの比すなわちＣＯＰはこの場合には３．９５であり、エネルギ回収用の回路と冷気を作る回路とを結合していない場合の総プロセスのＣＯＰより高い。
Figure 2016524120
表Ｉ：冷凍設備に結合したフレンチフライドポテト製造のためのエネルギ量
表ＩＩは第二の工業プロセスに接続せずにポテトチップ製造のためのエネルギ量を示す。
エネルギ回収欄は全節約エネルギの和を示し、エネルギ供給欄は回収できるように供給されたエネルギの和を示す。回収エネルギと供給エネルギとの比すなわちＣＯＰはこの場合には４．９５である。
Figure 2016524120
表ＩＩ：ポテトチップ製造のためのエネルギ量
言うまでもなく本発明はあらゆる工業プロセスを結合するのに適用でき、一方のプロセスは加熱を必要とし、他方のプロセスは冷却を必要とする。
本発明はまた、熱回収用の第一の回路に対して二相であり得る限り、例で述べたものと異なるエネルギキャリヤ及び異なる温度範囲で応用することもできる。
本発明は、例として記載し図面に示した実施形態に限定されるものではなく、本発明によるエネルギ節約用の装置は、特許請求の範囲に記載したように本発明の範囲から逸脱することなしに、全ての種類の形態及び寸法で実現できる。
１ 第一の工業生産プロセスの熱回収用回路
２ 第二の生産プロセスの冷気発生用の第二の回路
３ 第一の工業生産プロセス
４ パイプ
５ 熱交換器
６ パイプ
７ コンプレッサ
８ パイプ
９ 第二の熱交換器
１０ パイプ
１１ 膨張装置
１２ パイプ
１３ 第三の熱交換器
１４ パイプ
１５ ポンプ
１６ パイプ
１７ ポンプ
１８ パイプ
２０ 膨張装置
２１ パイプ
２２ 分離装置
２３ パイプ
２４ フリーザトンネル
２５ 冷凍貯蔵領域
２６ チルド領域
２７ 冷凍設備
２８ 冷凍設備
２９ パイプ
３０ パイプ
３１ コンプレッサ
３２ パイプ
３３ 熱交換器
３４ 脱イオン水
３５ パイプ
３６ タップ
３７ 蒸気発生装置
３８ パイプ
３９ 熱交換器
４０ パイプ
４１ パイプ
４２ パイプ
４３ ホットウォータの発生装置

Claims (14)

  1. 加熱を必要とする第一の工業プロセスを、冷却を必要とする第二の工業プロセスに結合する装置であって、第一の工業プロセスからエネルギ回収用の第一の回路（１）が、第二の工業プロセスの冷気を作る第二の回路（２）へ熱を伝達する装置において、
    エネルギ回収用の第一の回路（１）でエネルギキャリヤが二相でありしかもエネルギ回収用の第一の回路（１）のエネルギキャリヤの圧力及び温度を増加しかつ二相流体を圧縮するのに特に適しているコンプレッサ（７）によって圧縮されること
    を特徴とする装置。
  2. 第一の工業プロセスのエネルギ回収用の第一の回路（１）が、第二の工業プロセスの冷気を作る第二の回路（２）に結合され、
    電気発生のために膨張装置（１１）におけるエネルギキャリヤの膨張の後残っているエネルギ回収用の第一の回路（１）におけるエネルギキャリヤの熱が、エネルギ回収用の第一の回路（１）と第二の工業プロセスの冷気を作る第二の回路（２）との間の熱交換器（１３）によって第二の工業プロセスのエネルギキャリヤを加熱するのに付加的に利用され、第二の工業プロセスのエネルギキャリヤを加熱した後、冷気を作る第二の回路（２）の冷気及び電気を発生するために膨張装置（２０）において膨張するように構成したこと
    を特徴とする請求項１記載の装置。
  3. エネルギ回収用の第一の回路（１）及び冷気を作る第二の回路（２）のエネルギキャリヤが互いに異なっていること
    を特徴とする請求項１記載の装置。
  4. 冷気を作る第二の回路（２）のエネルギキャリヤの沸点がエネルギ回収用の第一の回路（１）のエネルギキャリヤの沸点より低いこと
    を特徴とする請求項１記載の装置。
  5. エネルギ回収用の第一の回路（１）のエネルギキャリヤにおいて、コンプレッサ（７）によって発生される熱の部分が、エネルギ回収用の第一の回路（１）とプロセス流体を第一の工業プロセス（３）のプロセス容器にプロセス流体を供給するパイプとの間の熱交換器（９）によって第一の工業プロセス（３）における液体又は気体の形態のプロセス流体を加熱するのに利用され、第一の工業プロセスにおける製造段階に対する所望の温度にされること
    を特徴とする請求項２記載の装置。
  6. エネルギ回収用の第一の回路（１）のコンプレッサ（７）が、リショルムロータを備えた或いはベーンを備えたコンプレッサのような、二相流体を圧縮するのに特に適したコンプレッサであること
    を特徴とする請求項１記載の装置。
  7. 冷気を作る第二の回路（２）のエネルギキャリヤがアンモニアであること
    を特徴とする請求項２記載の装置。
  8. 冷気を作る第二の回路（２）が電気ポンプ（１７）を備え、電気ポンプ（１７）によって冷気を作る第二の回路（２）のエネルギキャリヤが高い圧力にされ、その後冷気を作る第二の回路（２）の膨張装置（２０）において膨張されること
    を特徴とする請求項２記載の装置。
  9. 冷気を作る第二の回路（２）が、エネルギキャリヤを膨張させる膨張装置（２０）とエネルギキャリヤを圧縮するコンプレッサ（３１）との間に設けられてエネルギキャリヤにおける気相から液相を分離する分離装置（２２）を有し、分離装置（２２）の後に、第二の工業プロセスにおける一つ以上の製造段階のために一つ以上の冷凍設備（２４、２５、２６、２７、２８）が設けられること
    を特徴とする請求項２記載の装置。
  10. 冷気を作る第二の回路（２）のエネルギキャリヤが、再び液体となる圧力にコンプレッサ（３１）で圧縮した後、熱交換器（３３）に案内され、エネルギキャリヤからの過剰な熱が、任意ではあるが、結合した製造プロセスにおいて用いられる別のプロセス液体に伝達できること
    を特徴とする請求項９記載の装置。
  11. エネルギキャリヤの過剰な熱のための熱交換器（３３）が、タップ（３６）によって分離装置（３７）に接続され、飽和蒸気及び飽和脱イオン水が４００ｋＰａの圧力で互いに分離されること
    を特徴とする請求項９記載の装置。
  12. 分離装置（３７）における非凝縮部分が工場で使用する温水を加熱するのに利用されること
    を特徴とする請求項１１記載の装置。
  13. 水が別の分離装置（４３）から生じ、第一の製造プロセス（３）からの水蒸気が回収され、そして濾過した後工場で利用できること
    を特徴とする請求項１２記載の装置。
  14. 冷気を作る第二の回路（２）のエネルギキャリヤが、エネルギキャリヤを液体にする凝縮装置（３９）からポンプ（１７）へ気体の形態で案内され、ポンプ（１７）が、エネルギ回収用の第一の回路（１）と冷気を作る第二の回路（２）との間の熱交換器（１３）へエネルギキャリヤを送り、その後冷気を作る第二の回路（２）のエネルギキャリヤが後続のサイクルにおいて再使用されること
    を特徴とする請求項２記載の装置。
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