JPH03134437A - 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
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- JPH03134437A JPH03134437A JP2263964A JP26396490A JPH03134437A JP H03134437 A JPH03134437 A JP H03134437A JP 2263964 A JP2263964 A JP 2263964A JP 26396490 A JP26396490 A JP 26396490A JP H03134437 A JPH03134437 A JP H03134437A
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Classifications
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- 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
-
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- 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
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- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Compressor (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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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。
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Ｐｌ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。
、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Ｐｌ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。
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。
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、いわゆるパ混合カス
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。
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。
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、
一１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、 一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、 一透過の残部にのみ、冷却による凝縮段階と膨張段階と
を受けさせ、 一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。
する混合物を用い、 一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、 一透過の残部にのみ、冷却による凝縮段階と膨張段階と
を受けさせ、 一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、 一ガス状混合物が、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、 一サイクルが、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。
、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、 一ガス状混合物が、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、 一サイクルが、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。
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４１間接熱交換器５及び膨張弁６を有
している。
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４１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１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３
Ｂに入る。
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１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３
Ｂ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。
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。
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。
通路において温度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１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１
４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。
の蒸発・加熱通路１４内を１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１
４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、 一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。
れぞれ大気圧及び大気温度と等しいことが見られ、 一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。
一温度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。
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。
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。
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３，８９
９，３０９号によってデュポン社（ＤＵ ＰＯＮＴ Ｄ
ＥＮＥＭＯＵＲ５）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。
９，３０９号によってデュポン社（ＤＵ ＰＯＮＴ Ｄ
ＥＮＥＭＯＵＲ５）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
る一４２℃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。
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
る一４２℃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。
図で一点鎖点て示したように、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。
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。
ることもできる。
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。
、３・・・透過器、４・・・凝縮器、５・・・熱交換器
、６・・・膨張弁。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 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、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、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、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、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、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、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（３
Ｂ）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、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、透過器（３）の高圧側（３Ａ）が、第２圧縮機（２
Ａ）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、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、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（１
１）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、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。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8913158 | 1989-10-09 | ||
| FR8913158A FR2652884B1 (fr) | 1989-10-09 | 1989-10-09 | Procede et installation de refrigeration utilisant un melange refrigerant. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03134437A true JPH03134437A (ja) | 1991-06-07 |
| JP3006692B2 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 |
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| 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) |
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| 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 |
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|---|---|---|---|---|
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| 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 |
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1989
- 1989-10-09 FR FR8913158A patent/FR2652884B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1990
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