JP3006692B2 - 混合冷媒を用いる冷却方法及び冷却設備 - Google Patents

混合冷媒を用いる冷却方法及び冷却設備

Info

Publication number
JP3006692B2
JP3006692B2 JP2263964A JP26396490A JP3006692B2 JP 3006692 B2 JP3006692 B2 JP 3006692B2 JP 2263964 A JP2263964 A JP 2263964A JP 26396490 A JP26396490 A JP 26396490A JP 3006692 B2 JP3006692 B2 JP 3006692B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
cooling
condenser
mixture
compressor
cycle
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2263964A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH03134437A (ja
Inventor
ピエール・ゴーチエ
Original Assignee
ル・エール・リクイツド・ソシエテ・アノニム・プール・ル・エチユド・エ・ル・エクスプルワテシヨン・デ・プロセデ・ジエオルジエ・クロード
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 ル・エール・リクイツド・ソシエテ・アノニム・プール・ル・エチユド・エ・ル・エクスプルワテシヨン・デ・プロセデ・ジエオルジエ・クロード filed Critical ル・エール・リクイツド・ソシエテ・アノニム・プール・ル・エチユド・エ・ル・エクスプルワテシヨン・デ・プロセデ・ジエオルジエ・クロード
Publication of JPH03134437A publication Critical patent/JPH03134437A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3006692B2 publication Critical patent/JP3006692B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

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
    • F25B1/00—Compression machines, plants or systems with non-reversible 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
    • 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
    • F25B9/006—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the refrigerant the refrigerant containing more than one component

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
  • Compressor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、混合冷媒を用いる冷却方法及び冷却設備に
関する。本発明はまず、高圧への圧縮、高圧での冷却に
よる凝縮、低圧への膨張及び低圧での蒸発の各段階を含
むサイクルを混合ガスに受けさせる種類の冷却方法に関
する。
（従来技術） 純粋物質を冷却流体として用いる従来の冷却サイクル
は、この流体を低温T1と高温T2との間及び低圧P1と高圧
P2との間に変化させる。このサイクルが経済的で信頼で
きるためには、大気圧以下のP1を選ばずに、またP2は純
粋物質の臨界圧力PCより低い最高圧力によってその上限
を制限される。実際、この最高圧力以上では、熱力学的
サイクルの不可逆性は著しく増加する。一方、高温T2
は、水冷又は空冷凝縮器を使用できるように通常は大気
温である。
さらに低い低温を達成するために、純粋物質をそれぞ
れ用いる一連の冷却サイクルを使用する古典的カスケー
ドと呼ばれる技術が提案された。この解決法は効果的で
あるが、多数の圧縮機を使用するので、費用がかかる
し、信頼性も高くない。
単一の圧縮機を保ちつずけるには、いわゆる“混合カ
スケード”（incorporated cascade）技術による上記の
種類の方法が提案された。この解決法は、使用するのに
複雑であることがわかり、大規模設備用にしか実証でき
なかった。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、単一の循環圧縮機を備えた簡単に低温まで
温度を下げることのできる比較的小型設備に適用可能な
方法及びそのような方法を用いる設備を供給することを
目的としている。
（課題を解決するための手段） このために本発明は、上に述べた種類の方法におい
て、 −１種類の重い成分と少くとも１種類の軽い成分とを有
する混合物を用い、 −圧縮段階と冷却による凝縮段階との間で、前記軽い成
分を透過によって重い成分から大部分分離し、 −透過の残部にのみ、冷却による凝縮段階と膨張段階と
を受けさせ、 −前記の膨張された残部に透過物を加え、 −混合物全体に蒸発段階を受けさせる ことを特徴としている。
またこのような方法を用いる設備は、圧縮機、膨張手
段、及び間接熱交換器の蒸発通路とを直列に有するサイ
クルを備え、熱交換器がさらに冷却すべき流体用通路を
有し、このサイクルを圧縮機の吸入側でガス状である混
合物が循環する種類の設備において、 −ガス状混合物が、１種類の重い成分と少くとも１種類
の軽い成分とを有し、 −サイクルが、圧縮機と凝縮器との間に、前記重い成分
より明らかに透過しやすい前記軽い成分を透過し、高圧
側が凝縮器に、低圧側が膨張手段の出口に接続される透
過器を有する ことを特徴としている。
本発明による冷却設備のフローシートである添付の図
を参照して、以下に本発明を用いた実施例を説明する。
（実施例） 図に示された設備は、管路１内を流れる流体を冷却す
るためのものである。この設備は、単一の循環圧縮機
２、透過器３、凝縮器４、間接熱交換器５及び膨張弁６
を有している。
冷却サイクルは、１種類の重い成分と透過によって前
記重い成分から容易に分離できる少くとも１種類の軽い
成分とからなる混合冷媒を用い、典型的混合冷媒はプロ
パンと水素及び／又はヘリウムとの混合物である。プロ
パンと水素との混合物は、管路７を経て、大気圧とほぼ
等しい低圧P1で圧縮機２にガス状態で到達し、圧力P2に
圧縮される。圧縮された混合物は、管路８を経て、選択
透過によって水素を大部分分離する透過器３の高圧空間
3Aに入る。したがって水素は透過器３の低圧空間3Bに入
る。
主としてプロパンからなる透過残部は、管路９を経て
空間3Aから排出される。この残部は、水冷凝縮器４を通
り、その結果、プロパンは、圧力P2、大気温度付近の高
温T2の液体状態で出てくる。
次いで液体プロパンは、熱交換器５の第１冷却通路10
を通りそこでサイクルの低温T1に過冷却され、次いで好
ましくは大気圧付近の低圧P1まで膨張弁６において膨張
される。
透過物、すなわち水素は、同様に熱交換器５の第２冷
却通路11において温度T1に冷却され、次いで管路12で、
膨張されたプロパンに合流する。
こうして二相状態で再形成された混合物は、熱交換器
５の蒸発・加熱通路14内を、通路10、11内の流れ方向及
び冷却すべき流体が流れる同じ熱交換器５の通路14内の
流れ方向と向流で流れる。通路13内では、プロパンは水
素の存在で蒸発する。
与えられた圧力P1及び温度T2は、経済的理由からそれ
ぞれ大気圧及び大気温度と等しいことが見られ、 −水の循環によって凝縮を得るに必要な圧力P2は、水素
が凝縮器４の上流で除かれているので、冷媒流体が純プ
ロパンであるのと等しい。したがってこの圧力P2は、透
過器が存在しない場合に必要な圧力より明らかに低い。
−温度T1は、大気圧下で水素の存在の下にプロパンが蒸
発を開始する温度である。この温度は、プロパンのみで
到達できる温度より明らかに低い。
換言すれば、軽い成分は、それが不利な影響を与える
ときに（凝縮段階の前に）混合物から分離され、好まし
い影響を与えるときに（蒸発段階の前に）混合物に再導
入されるのである。
透過器３は、そこに導入される混合物の他の成分か
ら、例えば選択透過膜によって構成された中空繊維束に
よって水素を分離するのに適している。この利用に適し
た膜の例は、米国再発行特許第3,899,309号によってデ
ュポン社（DU PONT DENEMOURS）が開発した芳香族ポリ
アミド技術に基いている。他の例は、米国特許第4,180,
553号及び同第4,230,463号に記載されている。透過のパ
ラメータは、低圧空間3Bが、該例ではほぼ大気圧付近の
低圧P1であるように調整されている。
数値例として、P1＝１バール（絶対圧）、P2＝11バー
ル（絶対圧）及びT2＝＋30℃をもった古典的プロパンサ
イクルは、１バールでのプロパン蒸発温度である−42℃
の寒冷を得ることができる。透過器３及びプロパン50
％、水素50％の混合物によって、蒸発は約−57℃で終了
する。
図で一点鎖線で示したように、変形として透過がP2よ
り低い圧力ｐで行えるならば、透過を受ける前に透過物
をこの圧力ｐまでしか圧縮せず、次いで透過の残部のみ
を凝縮器４の上流で、第２圧縮機2Aにより圧力P2に圧縮
するという利点がある。第２圧縮機2Aは、単一の循環圧
縮機の最終段を構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
図は、本発明による冷却設備のフローシートである。 １……冷却すべき流体の管路、2,2A……圧縮機、 ３……透過器、４……凝縮器、５……熱交換器、 ６……膨張弁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F25B 1/00

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】高圧への圧縮、高圧での冷却による凝縮、
    低圧への膨張及び低圧での蒸発の各段階を含むサイクル
    を混合ガスに受けさせる種類の冷却方法において、 −１種類の重い成分と少くとも１種類の軽い成分とを有
    する混合物を用い、 −圧縮段階（２）と冷却による凝縮段階（４）との間
    で、前記軽い成分を透過（３）によって重い成分から大
    部分分離し、 −透過による残部にのみ、冷却による凝縮段階（４）と
    膨張段階（６）とを受けさせ、 −前記の膨張された残部に透過物を加え、 −混合物全体に蒸発段階を受けさせる ことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】サイクルが、単一の圧縮段階（２）を有し
    ていることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】透過の残部が、冷却による凝縮段階（４）
    を受ける前に第２圧縮段階（2A）を受けることを特徴と
    する請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】凝縮された前記残部が、膨張段階（６）の
    前に過冷却されることを特徴とする請求項１ないし３の
    いずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】透過物が、膨張された残部に添加される前
    に冷却されることを特徴とする請求項１ないし４のいず
    れか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】前記軽い成分が、水素及び／又はヘリウム
    であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１
    項に記載の方法。
  7. 【請求項７】圧縮機（２）、凝縮器（４）、膨張手段
    （６）及び間接熱交換器（５）の蒸発通路（13）を直列
    に有したサイクルを備え、熱交換器（５）がさらに冷却
    すべき流体用通路（14）を有し、前記サイクルを圧縮機
    の吸入側でガス状である混合物が循環する種類の混合冷
    媒による冷却設備において、 −ガス混合物が、１種類の重い成分と少くとも１種類の
    軽い成分とを有し、 −サイクルが、圧縮機（２）と凝縮器（４）との間に、
    前記重い成分より明らかに透過しやすい前記軽い成分を
    透過し、高圧側（3A）が凝縮器（４）に、低圧側（3B）
    が膨張手段（６）の出口に接続される透過器（３）を有
    する ことを特徴とする設備。
  8. 【請求項８】透過器（３）の高圧側（3A）が、凝縮器
    （４）に直接接続されている請求項７記載の設備。
  9. 【請求項９】透過器（３）の高圧側（3A）が、第２圧縮
    機（2A）を介して凝縮器（４）に接続されることを特徴
    とする請求項７記載の設備。
  10. 【請求項１０】熱交換器（５）が、凝縮器（４）と膨張
    手段（６）の間をつなぐ過冷却通路（10）を有すること
    を特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の
    設備。
  11. 【請求項１１】熱交換器（５）が、透過器（３）の低圧
    側（3B）と膨張手段（６）の出口との間をつなぐ冷却通
    路（11）を有することを特徴とする請求項７ないし10の
    いずれか１項に記載の設備。
  12. 【請求項１２】前記軽い成分が、水素及び／又はヘリウ
    ムであることを特徴とする請求項７ないし11のいずれか
    １項に記載の設備。
JP2263964A 1989-10-09 1990-10-03 混合冷媒を用いる冷却方法及び冷却設備 Expired - Fee Related JP3006692B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR8913158A FR2652884B1 (fr) 1989-10-09 1989-10-09 Procede et installation de refrigeration utilisant un melange refrigerant.
FR8913158 1989-10-09

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH03134437A JPH03134437A (ja) 1991-06-07
JP3006692B2 true JP3006692B2 (ja) 2000-02-07

Family

ID=9386208

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2263964A Expired - Fee Related JP3006692B2 (ja) 1989-10-09 1990-10-03 混合冷媒を用いる冷却方法及び冷却設備

Country Status (8)

Country Link
US (1) US5086623A (ja)
EP (1) EP0422973B1 (ja)
JP (1) JP3006692B2 (ja)
KR (1) KR910008351A (ja)
AU (1) AU6327690A (ja)
CA (1) CA2027066A1 (ja)
DE (1) DE69000766T2 (ja)
FR (1) FR2652884B1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5352272A (en) * 1991-01-30 1994-10-04 The Dow Chemical Company Gas separations utilizing glassy polymer membranes at sub-ambient temperatures
US5837032A (en) * 1991-01-30 1998-11-17 The Cynara Company Gas separations utilizing glassy polymer membranes at sub-ambient temperatures
US5234471A (en) * 1992-02-04 1993-08-10 E. I. Du Pont De Nemours And Company Polyimide gas separation membranes for carbon dioxide enrichment
US5769927A (en) * 1997-01-24 1998-06-23 Membrane Technology And Research, Inc. Monomer recovery process
US5785739A (en) * 1997-01-24 1998-07-28 Membrane Technology And Research, Inc. Steam cracker gas separation process
CN113340020A (zh) 2021-05-27 2021-09-03 五邑大学 应用于冰箱的制冷设备

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1866526A (en) * 1928-02-07 1932-07-12 Chicago Pneumatic Tool Co Refrigerating apparatus
US4062197A (en) * 1976-07-09 1977-12-13 Hester Jarrett C Absorption heating-cooling system
FR2400173A1 (fr) * 1977-08-12 1979-03-09 Electricite De France Perfectionnements aux pompes a chaleur
DE3143534A1 (de) * 1981-11-03 1983-06-01 Joachim 2930 Varel Rieder Kontinuierlich arbeitende absorptionskaelteanlage ohne kaeltemittel - destillationsprozess
FR2529651A1 (fr) * 1982-07-05 1984-01-06 Inst Francais Du Petrole Production de froid et/ou de chaleur par utilisation de reactions electrochimiques
KR930000852B1 (ko) * 1987-07-31 1993-02-06 마쓰시다덴기산교 가부시기가이샤 히이트 펌프장치

Also Published As

Publication number Publication date
FR2652884A1 (fr) 1991-04-12
US5086623A (en) 1992-02-11
FR2652884B1 (fr) 1992-10-16
AU6327690A (en) 1991-04-11
DE69000766T2 (de) 1993-04-29
KR910008351A (ko) 1991-05-31
EP0422973B1 (fr) 1993-01-13
JPH03134437A (ja) 1991-06-07
DE69000766D1 (de) 1993-02-25
CA2027066A1 (fr) 1991-04-10
EP0422973A1 (fr) 1991-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6347531B1 (en) Single mixed refrigerant gas liquefaction process
US3092976A (en) Refrigeration of one fluid by heat exchange with another
US5873260A (en) Refrigeration apparatus and method
US4539028A (en) Method and apparatus for cooling and liquefying at least one gas with a low boiling point, such as for example natural gas
US6370910B1 (en) Liquefying a stream enriched in methane
US2712738A (en) Method for fractionating air by liquefaction and rectification
US3889485A (en) Process and apparatus for low temperature refrigeration
US3214925A (en) System for gas separation by rectification at low temperatures
US4169361A (en) Method of and apparatus for the generation of cold
US20020050149A1 (en) Multistage compression refrigerating machine for supplying refrigerant from intercooler to cool rotating machine and lubricating oil
US20080127672A1 (en) Vapour compression device and method of performing an associated transcritical cycle
US6595009B1 (en) Method for providing refrigeration using two circuits with differing multicomponent refrigerants
GB1590891A (en) Refrigeration method and apparatus
JP2000065471A (ja) ガス液化プロセス
US4028079A (en) Cascade refrigeration system
JP3006692B2 (ja) 混合冷媒を用いる冷却方法及び冷却設備
JPH06159927A (ja) 低沸点ガスの液化方法及び装置並びに空気分離方法及び装置
US4850199A (en) Cryo-refrigeration system
JPH07324857A (ja) ガスの液化のための方法およびプラント
JPS63129290A (ja) ガス液化方法
US4951474A (en) Cryo-refrigeration system
KR20080012638A (ko) 냉동시스템
US2552560A (en) Process of producing oxygen
JP3303101B2 (ja) 超臨界ガスの液化方法及び装置
US3914949A (en) Method and apparatus for liquefying gases

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees