JPS61208490A - 混合流体を放熱剤として用いる、熱い流体から冷たい流体への伝熱方法およびその装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、熱い流体（八）から冷たい流体（８）への伝
熱を可能にすること、より詳しくは、再加熱の必要があ
る冷たい流体に熱い流体から得られる熱を伝達するため
にこの熱の回収を可能にする伝熱方法に関する。

従来技術およびその問題点 多くの場合、このような熱交換は、満足すべき条件下で
は、熱い流体と冷たい流体とを熱交換器内で、直接交換
の関係にさせて実施することはできない。これは特に、
これら２つの流体が互いに遠い導管内を流通する場合で
ある。これらの流体を熱交換器内で接触させるという事
実が、大型でかつ高価な装置の使用を余儀なくさせるか
、あるいはさらには承認できない圧力減少を生じること
もあろう。これは特に、比較的低い圧力下で流通するガ
ス間における熱交換の場合に起こりうる。

このような場合、放熱剤例えば水、グリコール水さらに
はまた高沸ＩＩ！ＩＩの液体有機流体のような、熱交換
のサイクルを循環する放熱剤を用いることが知られてい
る。放熱剤は、第１熱交換帯域で熱い流体によって加熱
され、第１熱交換帯域とは異なる第２熱交換帯域内で冷
たい流体を加熱する。

このような装置は、循環ポンプの永久的運転を要する。

このため、長期にわたって信頼しうる運転を可能にする
ための維持が必要である。

他方使用される流体のどれもが完全に満足すべきもので
あるとは言えない。不凍液無しで使用される水は、大部
分の適用の場合冬期には使用できない。この不都合を避
けるグリコール水は、伝熱には有害な高い粘度という特
徴を有し、腐食の危険も誘発する。結局重質有機流体は
高価で、高粘度をも示す。

他方、伝熱が水または有機流体のような流体の蒸発およ
び凝縮によって行なわれうろことは知られている。しか
しながら、このような技術は、温度が熱交換中に変化す
るような流体間での熱交換には適さず、特に熱い流体と
冷たい流体が推移する温度範囲が一部分互いに重なり合
うならば使用されえない。

１つの環を形成するサイクルを循環する放熱流体による
伝熱装置は、米国特許第４，３１４゜６０１号に記載さ
れている。

この装置は、環を形成するサイクルによって互いに結び
ついている蒸発器、凝縮器および中央コレクタを備える
（この米国特許の第２図参照）。この装置において、蒸
発器を出る流体が、中央コレクタ内で、凝縮器を出る流
体と混合される。このために蒸発器を出た流体の温度が
下げられる一方、凝縮器から出る流体の温度が上げられ
、従って蒸発器および凝縮器の入口温度が、各々凝縮器
および蒸発器の出口温度より高くおよび低い。流体が凝
縮器より出る時と、蒸発器に入る時の間の流体のエンタ
ルピーの増加が、外部流体の冷却効率を制限することに
なり、同様に凝縮器内に入る流体のエンタルピーの減少
が外部流体の再加熱効率を全体的に比較的制限する口と
になる。従って熱い流体と冷たい流体の間のこの装置の
全体的な伝熱効率は比較的小さい。その他に流体の混合
物の使用と組合わされた、この装置の使用によって、凝
縮器内と蒸発器内の各流体の革なる濃度を得ることにな
る。これは、異なる温度範囲に対応する。従ってこのよ
うな場合に、熱い流体と冷たい流体の温度推移の範囲の
部分的重複を伴って操作を行なうのは困難であろう。

米国特許第４．２１６，９０３号は、放熱流体として例
えばハロゲン化炭化水素またはハロゲン化炭化水素の混
合物を用いる、熱交換サイクルを含む熱交換器について
記載している。水を再加熱しうる、循環器のレベルでの
外部流体との熱交換は、全体として向流で行なわれるが
、他方空気を再加熱しうる、凝縮器のレベルでの熱交換
は、全体として十字流で行なわれ、蒸発器のレベルでの
外部流体との熱交換は、全体として並流で行なわれる。

この装置は、凝縮器の出口と蒸発器の入口の間に位置し
た放熱流体の液体タンクおよびＵ型の少なくとも１つの
管を有する。この管の最も高い部分は、蒸発器の最も低
いレベルと蒸発器の最も高いレベルとの間のレベルに位
置する。これによって放熱流体の循環方向を強制するこ
とができる。

上記装置において、非共沸混合物、例えば欧州特許第５
７，１２０号に記載されているようなものを使用すると
、この装置では、外部流体の入口温度の変化および／ま
たはこれらの流体の流ｌの変化に正確に対応することは
できない。

本発明の目的の１つは、機械的エネルギーの消費無しに
高い熱回収率を可能にし、かつ低温においてさえも、適
当な放熱流体を選びさえ、すれば、凝固のリスク無しに
実施できる方法を提供することである。特に本発明は、
熱い流体と冷たい流体との温度推移の範囲の一部重複を
伴って、従って、より良い熱回収率を伴って操作を行な
うことを可能にし、並びに熱いおよび／または冷たい流
体の入口温度あるいは前記流体の流量の比較的大きな変
化を伴って操作を行なうことを可能にする、熱い流体か
ら冷たい流体への伝熱方法を提供することを目的とする
。

問題点の解決手段 本発明による方法は、比較的熱い流体から比較的冷たい
流体への伝熱方法であつ°て、実質的に等圧の環状サイ
クルを形成しかつ少なくとも２つの異なる熱交換帯域（
Ｉ）（ＩＩ）を直列に備えた連続導管内に放熱流体を維
持し、前記放熱流体は、蒸発しつるかつ非共沸混合物に
凝縮しうる少なくとも２つの成分を含み、前記放熱流体
の気化は、少なくとも一部比較的熱い流体の温度以下に
ある温度範囲で少なくとも一部行なわれ、前記放熱流体
の凝縮は、少なくとも一部比較的熱たい流体の温度以上
にある温度範囲で少なくとも一部行なわれる方法におい
て、（ａ）熱交換帯域（Ｉ）において、比較的熱い流体
（Ａ）と全体的に向流で液層の放°熱流体を流通させて
、前記放熱流体を少なくとも一部気化させるようにする
工程と、 （ｂ）工程（ａ）において得られた、少なくとも一部気
化された前記放熱流体を、１つの環を形成する前記連続
導管上に配置された集液帯域において、全部または一部
気化した前記流体が出る側の熱交換帯域（Ｉ）の出口に
送る工程と、 （ｃ）工程（ｂ）から出る前記放熱流体の蒸気相を、こ
れに圧縮も減圧も加えずに熱交換帯１４（ＩＩ＞へ送る
工程と、 （ｄ）熱交換帯域（ＩＩ）において、比較的冷たい流体
と全体として向流で蒸気相の放熱流体を流通させて、前
記放熱流体を少なくとも一部凝縮するようにする工程と
、 （ｅ）工程（ｄ）で得られだ液相の放熱流体を、これに
圧縮も減圧も加えずに、工程（ａ）へ再循環し、熱交換
帯域（Ｉ）（ＩＩ）の配置は、帯域（ｎ）における凝縮
によって形成された連続液相の界面のレベルが、帯域（
１）内の前記連続液相の気化開始のレベルの上に位置し
ているようなものである工程と を含むことを特徴とする方法である。

流体（Ａ）によって供給された熱の効果によって、放熱
剤は少なくとも一部蒸発し、気体状態で熱交換帯域（Ｉ
）から最も熱いその端部（流体（Ａ）の１つまたは複数
の入口点に最も近い端部）を経て出て、集積帯域内に入
り、熱交換帯域（ｎ）内で、流体（Ｂ）の１つまたは複
数の出口点に最も近い端部に達する。帯域（Ｉ［）にお
いては、気体放熱流体は、その凝縮熱を流体（Ｂ）に与
えながら全部または一部次第に凝縮する。

凝縮された放熱流体は、流体（Ｂ）の１つまたは複数の
入口点に最も近い帯１４！（ＩＩ）の端部を経て、液体
状態で再び出て、重力で帯域（Ｉ＞へ再降下し、この帯
域で、この流体は、流体（Ａ）の１つまたは複数の出口
点に最も近い端部から入る。従って熱交換は全体として
向流である。

このサイクルは、圧縮帯域も減圧帯域も含まないので、
実質的に等圧と言われる。サイクルの種々の点で見られ
るわずかな圧力差は、主としてす、イクル内の圧力減少
から生じる。

本発明による方法の本質的な特徴は、機械的な装置は全
く必要ではないという事実にある。

熱交換帯域（Ｉ）と（Ｉ）の間の混合物の移動は、帯域
（Ｉ）　　（Ｉ［＞内での伝熱作用だけによって、かつ
放熱流体の蒸気相と液相間の密度の差の作用のみによっ
て、それ自体自然に行なわれる。この特徴によって、混
合物がもれるという危険もなく、固く閉じたサイクルを
容易に実現し、かつ維持の問題も、圧縮機またはポンプ
の使用に関連した信頼性の問題も避けることができる。

別な言い方をすれば、本発明による方法は、比較的熱い
流体（Ａ）から比較内冷たい流体ＣＢ）への伝熱方法で
あって、少なくとも２つの異なる熱交換帯域（Ｉ）　　
（Ｉ［）を直列に有する密閉サイクル内に、互いに共沸
物を形成せずに蒸発しうる少なくとも２つの成分を含む
放熱流体を維持する方法であって、下記工程を含む：（
ａ）液相の混合物が、前記混合物の気化開始温度より高
い温度で導入され、第１熱交換帯域（Ｉ）において混合
物に熱を与える第１外部流体と、全体的に向流での熱交
換によって混合物の温度の上昇を伴って少なくとも一部
次第に気化する工程。

（ｂ）工程（ａ）において得られた、少なくとも一部気
化された前記放熱流体を、１つの環を形成する前記連続
導管上に配置された集液帯域において、全部または一部
気化した前記流体が出る側の熱交換帯域（Ｉ）の出口に
送る工程。

前記集積帯域によって、この装置は、前記連続導管内を
循環する前記放熱流体の組成を変えることによって、伝
達された力の変化によりよく対応することができる。

（ｂ）工程（ａ）の間に得られ、工程（ｂ）から出る蒸
気相を、圧縮も減圧も受けずに第２熱交換帯域（ＩＩ）
へ送る工程。

（ｄ）蒸気相の混合物は、前記混合物の凝縮開始温度よ
り低い温度で導入されかつ第２熱交換帯域（ＩＩ）で熱
を受取る第２外部流体との全体として向流での熱交換に
よって混合物の温度の低下を伴って次第に凝縮される工
程。

（８）工程（ｄ）の間に得られだ液相を、圧縮も減圧も
加えずに、第１熱交換帯域へ再循環する工程。工程（ｂ
Ｈｃ）（ｅ）は、好ましくは外部との著しい熱交換無し
に実施され、熱交換帯域（ｎ）の平均レベルは、交換帯
域（Ｉ）の平均レベルより高い。

本発明の実施方法および装置を第１〜１１図によって示
す。

第１図は本発明の第１の実施態様を示す。第２図は、熱
交換帯域（Ｉ）（ＩＩ）が水平線に対して全体として傾
斜した熱交換器から成る発明の実施態様を示す。この実
施方法によって、本方法の始動がより容易にされる。

第３図および第４図は、第１図および第２図に似た実施
態様を示し、これらの実施態様は、放熱流体に流通方向
を強制的に特定し、場合によっては液相の流れを限定す
ることおよび／または調整することを可能にする逆流防
止装置（１１）を含む。

第５図および第６図は、放熱流体の流通方向を強制的に
特定するため、場合によっては液相の流れを限定するお
よび／または調整するために使用され得る逆流防止袋＠
（１１）うちの１つを示す。

第７図は、部屋例えば情報管理至の空気調節への本発明
の方法の適用を示す。図式を単純化するために、貯蔵タ
ンク（Ｒ）はこの図に示されていない。

第８〜１１図は本発明の方法の実施装置を示す。

本発明の方法の第１の実施例を第１図に示す。

第１図に示した環状サイクルを成す連続した専管内を流
通する非共沸混合物は、液体状態で、導管（１）を経て
、所謂「蒸発器」の熱交換帯域、（■）の端部（７）に
到着する。この蒸発器内で、混合物は第１外部流体との
全体的に向流の間接接触によって熱交換の関係にされる
。この第１外部流体は、導管（２）を経て、前記非共沸
混合物の気化開始温度より高い温度でこの帯域（Ｉ＞に
到着し、導管（３）から再び出る。熱交換帯域（Ｉ＞か
らその端部（８）を経て出る前記非共沸混合物は、蒸発
器の出口に配されだ液相の貯蔵タンク（Ｒ）に入り、貯
蔵タンク（Ｒ）と、熱交換帯域（ｎ）の端部（９）とを
結ぶ導管（４）に入る。

熱交換帯域（１）の端部（８）で得られた非共Ｆｉｃ混
合物の蒸気相は貯蔵タンク（Ｉｔ）に入り、導管（４）
を経て、熱交換帯１ｉｉ１（（Ｉ［）の端部（９）へ到
着する。この熱交換帯域（Ｉ［＞で、前記混合物は、第
２外部流体と全体的に向流の間接接触による熱交換の関
係にされる。この第２外部流体は、導管（５）を経て、
前記非共沸混合物の凝縮開始温度より低い温度でこの帯
域（Ｕ）に到着し、導管（６）から再び出る。前記非共
沸混合物は、熱交換帯域（ｎ）から、熱交換帯域（ＩＩ
）の端部（１０）と熱交換帯域（Ｉ）の端部（７）とを
結ぶ導管（１）内へ、その端部（１０）を経て出る。

本発明の方法の第２の実茄例を第２図に図式化する。本
方法の作動は第１図について上記したものと全体的に似
ている。熱交換帯域（Ｉ）（Ｉ［）は、全体として水平
線に対して傾斜している。非共沸混合物が液体状態で入
る熱交換帯域（１）の端部（７）は、この帯域（Ｉ）の
端部（８）のレベルより実質的に低いレベルにある。

前記帯域（Ｉ）から、少なくとも一部気化した前記非共
沸混合物が出る。好ましい配置によれば、熱交換帯域（
Ｉ＞の端部（７）に入る前記非共沸混合物は、端部（８
）のレベルまで全体的に連続して上昇する。この熱交換
帯域（Ｉ）の傾きは、全体として一定であってもよい。

非共沸混合物の蒸気相が入る熱交換帯域（Ｉ［）の端部
（９）は、この帯域＜ＩＩ）の端部（１０）のレベルよ
り実質的に高いレベルにある。この帯域（ＩＩ）から、
少なくとも一部凝縮された前記非共沸混合物が出る。好
ましい配置によれば、熱交換帯域（ＩＩ）内の端部（９
）へ入る非共沸混合物の蒸気相は、端部（１０）のレベ
ルまで、全体的に連続して下がる。この熱交換帯域（Ｉ
Ｉ）の傾きは、全体として一定であってもよい。前記傾
き（熱交換帯域の軸と水平面との成す角のタンゼント）
は、有利には約０．０１〜約１．７５．好ましくは約０
．１〜１である。

蒸発器の出口に配置された貯蔵タンク（Ｒ）に含まれる
液相は、導管（４）から出る蒸気相および導管（１）か
ら再び来る液相よりも、最も重質な成分に富み、かつ最
も軽質な成分が少ない。

前記貯蔵タンク（Ｒ）は、外部との著しい熱交換が無い
ようなものである。貯蔵タンク（Ｒ）の温度は、蒸発器
の端部（８）に到着する放熱流体の出口温度と同じであ
る。貯蔵タンク（Ｒ）は、本発明による方法において、
２重の役割を果たす。

すなわち （１）出口温度が放熱流体の全体が完全に気化されるの
に充分でない場合、蒸発器の出口導管を取除くことがで
きること。従って不完全な気化の場合、貯蔵タンク（Ｒ
）によって蒸発器の出口に到着する液／気均衡浪合物の
循環がより容易になる。

（２）蒸発器内を流通する外部流体によって強制される
温度範囲の厳密な調整が可能になること。出口温度が放
熱流体を完全に気化するのに不十分である時、最も重質
な成分に富む液体が貯蔵タンク（Ｒ）に蓄積される。最
も軽質な成分に富みかつついで凝縮器から戻る液体は完
全に気化されるであろう。

したがって例えば、もし熱交換帯域（Ｉ）（蒸発器）を
通る外部流体（Ａ）の温度変化（外部流体（Ａ）の入口
温度と出口温度との差）が減少するならば、非共沸混合
物の気化は不完全になり、最も重質な成分に最も富みか
つ気化されない部分が貯蔵タンク（Ｒ）に蓄積し、気化
された混合物が最も軽質な成分に富むことになる。

従って非共沸混合物と貯蔵タンクの使用によって泡立ち
温度と露点との差を、外部条件に適応させることができ
るが、潜熱による熱交換を確保するという利点は完全に
保持しうる。すべての蒸発は蒸発器で行なわれる。

外部流体（Ａ）の条件が変る時、かつもしこの後者の入
口温度が増すならば、熱交換器から出て、貯蔵タンク（
Ｒ）に入る放熱流体の温度も増し、従って気化部分は重
質流体に冨み、次に凝縮用熱交換帯１（Ｉ［）から戻り
かつ再び蒸発用熱交換帯域（Ｉ＞に到着する放熱流体の
組成はより重質流体に富んだままであり、流体（Ａ）の
入口と出口温度の新しい差に、よりよく適している。こ
のことによって、潜熱による熱交換が再び確保される。

この場合とは逆に、流体（Ａ）の温度が再び増加する時
、純粋物質の使用では、潜熱による新しい熱交換を確保
することはできなかったであろう。純粋物質の場合には
、顕熱のエンタルピー増加しかなされない。顕熱による
熱交換は、いくつかの不都合を示す。

−流体・壁熱交換係数が１０〜４０倍も低いので、　同
じ熱交換力を確保するためには１０〜４０　倍も大きい
熱交換面積が必要である。

−顕熱による熱移動は、液体の気化潜熱に対するガスの
比熱の比によって、はるかに大きい質量流量を必要とす
る。

例えばハロゲン化作動流体Ｒ１１（ｃＣ１３Ｆ）および
Ｒ１２（ｃＣ１２Ｆ２　）の場合、ガスの各々の比熱は
、３０℃において、Ｒ１１の場合５６５Ｊ／ｈ−にであ
り、Ｒ１２の場合６０７Ｊ／に０・Ｋである。液体の気
化潜熱は３０℃において、Ｒ１１の場合１７７９７０Ｊ
／Ｋ（１であり、Ｒ１２の場合１３５０２０Ｊ／に０で
ある。すなわち１０℃の温度差の場合、熱移動の質量容
量が顕熱により２２〜３１．５倍低い。

循環流量が、伝達される力の増加に応えて増加する場合
、導管（１）内の液体のレベルが上昇し、貯蔵タンク（
Ｒ）内の液体のレベルが下がる。

その結果、循環する非共沸混合物の重質成分含量が増加
する。この組成の変化は、もし重質成分が小部分である
場合は、気化および凝縮範囲の拡大となって表れ、もし
重質成分が大部分であるならば、気化および凝縮範囲の
減少となって表れる。もしも伝達された力の増加が外部
流体の流ｍの増加からではなく、前記外部流体の入口温
度間の差の増加に由来するならば、従って第１〜４図に
図示した装置の使用によって非常に単純に混合物の組成
を調整しうる。これら第１〜４図では、使用される混合
物は、重質成分の小さな割合を含む。

第３図および第４図に示した特に有利な本発明の方法の
実施態様としては、熱交換帯域（Ｉ＞と熱交換帯域（Ｉ
［）の間、好ましくは、熱交換帯域（ｎ）の端部（１０
）と液相の流通導管（１）上の熱交換帯域（Ｉ）の端部
（７）との間に非共沸混合物の逆方向への循環を妨げる
逆流防止装置（１１）を入れる。第３図および第４図に
図示した方法の作動は、全体として第１図および第２図
との関連において上記したものと同一である。

逆流防止装置（１１）を除いて、第３図および第４図の
その他の素子および配列は、第１図および第２図の素子
および配列に、各々対応している。

この装置（１１）は、例えば第５図または第６図に図示
されたような装置から成る弁あるいは非共沸混合物の逆
方向への回流を妨げる緩衝液を作り出す液体貯蔵タンク
と結びつきかつ圧力減少を生じる細管型ダイヤフラムで
あってもよい。

第５図または第６図に示された逆流防止装置（１１）は
弁座（１５）上にある浮き（１２）を含む。この浮き（
１２）は熱交換帯域（ＩＩ）から出た凝縮物より低い密
度を有する。前記凝縮物は、導管（１）を経て流れる。

前記凝縮物は、もしも液体のレベル（１４）が低すぎて
、前記浮き（１２）を上昇させるに充分な浮力を浮きに
与えることができないならば、導管（１）の閉鎖を引き
起こす弁座（１５）上への前記浮きの接触によって弁の
下を流れることはできない（これは第５図に示した場合
である）。凝縮物が弁座（１５）上に蓄積する時、液体
のレベル（１４）が上昇し、浮き（１２）に与えられる
浮力が前記浮きを上昇させるに十分であるような高さに
達する。この浮きは、もはやその弁座（１５）上にはな
く、導管（１）内の凝縮物を熱交換帯域（１）の方へ通
過させる（これは第６図に示された場合である）。熱交
換帯域（ＩＩ）から出た凝縮物の流出が導管（１）内の
熱交換帯域（Ｉ）方向への流れの流量より大きいならば
、液体のレベル（１４）は上がり、浮き（１２）もまた
止め（１３）まで上昇する。この止め（１３）は、前記
浮き（１２）がその上昇を続けるのを妨げるが、液体の
レベル（１４）が導管（１）内でのその上昇を続けるこ
とを可能にするようにして配置される。

熱交換帯域（ＩＩ）から出る凝縮物の流量は。

導管（１）内での熱交換帯域（Ｉ）への流れの流量より
小さく、液体のレベル（１４）が下がり、浮き（１２）
もまた下がって弁座（１５）上に置かれるようになり、
このようにして導管（１）の閉鎖を引き起こし、このこ
とによって、その弁座（１５）上への浮き（１２）の接
触帯域上に存続する緩衝液が導管（１）内で熱交換帯域
（Ｉ＞の方へ流れる口とを妨げる。

浮き（１２）の質量は、例えば、逆流防止装置（１１）
内の緩衝液無しで、熱交換帯域（ＩＩ）の非共沸混合物
の熱交換帯域＜Ｉ＞への通過を妨げるに充分な値かそれ
以上であろう。弁座（１５）上の浮き（１２）の範囲に
対応するレベルと、浮き（１２）の持上がり開始に対応
する最低の液体レベル（１４）とを分ける高さは、これ
ら２つのレベル間に含まれる凝縮物の塔の静水圧が、熱
交換帯域（Ｉ）の非共沸混合物の熱交換帯域（Ｉ＞への
通過を妨げるに十分であるようなものであろう。

浮き（１２）の質量とその他の特徴の選択は、特に非共
沸混合物の選択時にその密度に依る。

第５図および第６図に示したような逆流防止装置（１１
）の使用は、比較的熱い流体（Ａ）と比較的冷たい流体
（Ｂ）間の伝熱が、１回またはそれ以上の一時的定常運
転を含む場合に特によく適応する。前記装置（１１）は
、この場合、さらに、放熱流体の循環の確実な調整を保
証する。

逆流防止装置（１１）は、本方法の作動前に静止中の存
在する液体塔の静水圧および／または浮き（１２）の質
量が始動時に、熱交換帯域（Ｉ＞の非共沸混合物が、熱
交換帯域（ＩＩ）へ、導管（１）を介して通過するのを
妨げる（第３図または第４図参照）、すなわち放熱流体
の循環方向を強制するのに十分なものであるようなレベ
ルに、位置する必要がある。

上記装置（１１）の運転の際、非共沸混合物は、導管（
１）を経て液体状態で到着し、熱交換帯域（■）内にそ
の端部（７）を経て入る。

混合物は、熱交換帯域（１）の端部（７）と端部（８）
間を進むにつれて、少なくとも一部次第に気化される。

その時温度上昇を伴い、これは前記混合物の気化範囲に
少なくとも一部対応する。このようにして非共沸混合物
の温度は、熱交換帯域（Ｉ）の入口（２）と出口（３）
との間で冷却される外部流体の温度推移に対応する温度
曲線に従って推移するだろう。このような熱交換条件を
実現するためには、気化範囲が外部流体の温度変化の範
囲に可能な限り近いように、非共沸混合物を選ぶのが望
ましく、かつ向流熱交換に可能な限り近い条件で熱交換
を実施することが重要である。放熱流体を成す混合物は
、有利には前記放熱流体の気化温度範囲（６丁）の、熱
交換帯域（Ｉ）内を流通する比較的熱い流体（＾）の気
化温度範囲（ΔＴ”）に対する比ΔＴ／ΔＴ′が０．６
：１〜１．５：１、好ましくは０．８：１〜１．２：１
であるようにして選ばれるものとする。熱交換が空気ま
たは気体を用いて行なわれるような場合、熱交換器は、
好ましくは向流／十字流混合熱交換方法を可能にするよ
うに制作されているものとする。

熱交換帯域（Ｉ）の端部（８）において得られる非共沸
混合物の蒸気相は、比較的低い密度によって、下から上
へ移動する傾向にある。この蒸気相は貯蔵タンク（Ｒ）
を通過して、導管（４）内に入り、熱交換帯域（ｎ）の
端部（９）に達する。この熱交換帯域内で非共沸混合物
は、熱交換帯域（ｎ）の端部（９）と端部（１０）間を
進むにつれて、少なくとも一部次第に凝縮される。この
時温度低下を伴うが、これは少なくとも一部前記混合物
の凝縮範囲に対応する。

サイクル全体は実質的に等圧であり、圧力変化は、非共
沸混合物の循環によるものでありかつ貯蔵タンク（Ｒ）
によって誘発された、および／または逆流防止装置（１
１）の存在によって誘発された圧力減少をもたらすだけ
である。これらの条件下において、凝縮範囲は気化範囲
と同じであり、凝縮工程の問罪共沸混合物は、逆方向に
（温度上昇ではなく低下）、気化工程の間に従う温度推
移に実質的に等しい推移に従う。前記凝縮工程の間、混
合物は冷却され、一方外部流体は再加熱される。向流熱
交換にできるだけ近い条件下でこの熱交換を実施するこ
ともまた有利である。

得られた液相は、その比較的高い密度によって導管（１
）を経て、熱交換帯域（Ｉ）の方へ、圧縮も減圧も受け
ずに、自然に再降下する。

使用される非共沸混合物は、互いに共沸物を形成しない
少なくとも２つの成分を含んでいなければならず、少な
くとも１５℃（作業圧力下）、好ましくは少なくとも３
０℃異なる沸Ｉｌｌ温度を特徴とする。前記成分の各々
は、少なくとも５モル％、好ましくは少なくとも１０モ
ル％の割合で存在する（例えば２つの成分の場合５％〜
９５％と９５％〜５％）。

使用される非共沸混合物は、２つか３つ（またはそれ以
上）の成分（異なる化合物）の混合物であってもよい。

混合物の成分の少なくとも１つは、例えば３〜８個の炭
素原子を含む分子を有する炭化水素例えばプロパン、正
ブタン、イソブタン、正ペンタン、イソペンタン、ネオ
ペンタン、正ヘキサン、イソヘキサン、正へブタン、イ
ソへブタン、正オクタンおよびイソオクタン、並びに芳
香族炭化水素例えばベンゼンおよびトルエン、または環
式炭化水素例えばシクロペンタンおよびシクロヘキサン
であってもよい。

使用される非共沸混合物は、「フレオン」型のハロゲン
化流体（ｃＦＣ）を含んでいてもよく、「フレオン」型
のハロゲン化流体（ｃＦＣ）の混合物から成っていても
よい。これらの流体としては、トリフルオロメタンＣＨ
Ｆ５（Ｒ２３）、クロロトリフルオロメタンＣＣＩＦａ
（Ｒ１３）、ｔ−リフルオロブロモメタンＣＦ３Ｂｒ（
Ｒ１３Ｂ１）、クロロジフルオロメタンＣＨＣｌＦ２　
　（Ｒ２２）、クロロペンタフルオロエタンＣＣｌＦ２
　１８Ｆ３　　（Ｒ１１５）、ジクロロジフルオロメタ
ンＣＣｌ２　Ｆ２　　（Ｒ１２＞、ジフルオロエタンＣ
Ｈ３ＣＨＦ２　　（Ｒ１５２ａ）、クロロジフルオロエ
タンＣＨ３０ＣＩＦ２　　（Ｒ１４２ｂ）、ジクロロテ
トラフルオロエタンＣＣｌＦ２　　０ＣＩＦ２　　（Ｒ
１１４）、ジクロロフルオロメタンＣＨＣＬ　Ｆ　（Ｒ
２１）、トリクロロフルオロメタンＣＧ１３Ｆ（Ｒ１１
）、トリクロロトリフルオロエタンＣＣ１２ＦＣＧＩＦ
２　　（Ｒ１１３）、ジクロロへキサフルオロプロパン
（Ｒ２１６）を挙げることができる。

混合物の成分の少なくとも１つは、クロロフルオロカー
ボン化合物の共沸物であってもよい。

これは純粋流体として挙動する特性を有する物質である
。使用しうる主要共沸物として、次のものを挙げること
ができるニ ーＲ５００：Ｒ１２／Ｒ１５２ａ共沸物（７３，８重量
％／２６．２重句％） −Ｒ５０１：Ｒ２２／Ｒ１２共沸物 （７５重量％／２５重量％） −Ｒ５０２：Ｒ２２／Ｒ１１５共沸物 （４８，８重量％１５１．２重量％） −Ｒ５０３：Ｒ２３／Ｒ１３共沸物 （４０，１重量％１５９．９重量％） −Ｒ５０４：Ｒ３２／Ｒ１１５共沸物 （４８，２重量％１５１．８重量％） −Ｒ５０５：　Ｒ１２／Ｒ３１共沸物 （７８，０重量％／２２．０重量％） −Ｒ５０６：Ｒ３１／Ｒ１１４共沸物 （５５，１重量％／４４．９重量％） その他の型の混合物は、水と水に混和しうる少なくとも
１つの第２成分とを含む混合物、例えば水とアンモニア
から成る混合物、水とアミン例えばメチルアミンまたは
エチルアミンから成る混合物、水とケトン例えばアセト
ンとの混合物である。

気化／凝縮の範囲が外部流体に対する温度範囲に従って
調節されるようにして、特別な組成の非共沸混合物を選
ぶことが一般的に有利である。これらの組成の選択の結
果生じる利点は、前記非共沸混合物が全体として向流の
熱交換法の使用される場合しか有効ではない。

第１〜４図によって示されている本発明の方法によれば
、熱い流体が通過する熱交換帯域（Ｉ）は、冷たい流体
が通過する熱交換帯域（ＩＩ）の下にある。これらの条
件下において、熱交換帯域（ｎ）の出口で凝縮される液
相は、重力によって熱交換帯域（Ｉ）の方へ流れる。

非共沸混合物の重要な選択基準は、導管（１）内の液相
の密度であろう。

熱交換帯域（Ｉ＞（Ｉ）は、一般に熱交換が全体として
向流で行なわれる従来型の熱交換器から成る。

いくつかの適用において、特に熱交換が空気を用いて行
なわれる時、純粋に向流の熱交換法の実施は難しい。こ
れらの場合、十字流／向流混合熱交換を可能にする、第
８〜１１図に示されたような熱交換器の使用が特に有利
である。

本発明による方法の実施のための熱交換器、特に２つの
気体流すなわち熱交換帯域（Ｉ＞内の比較的熱いものと
、熱交換帯域（ＩＩ）内の比較的冷たいものとの熱交換
に関する熱交換器は、それら帯域の各々に、全体として
向流の熱交換を実施しうる少なくとも１つの熱交換素子
を備える。１つまたは複数の前記熱交換素子は、有利に
はフィンを備えた少なくとも１つの空洞または管状素子
から成っている。作動流体を成す非共沸混合物は、少な
くとも前記空洞または管状素子から成る、好ましくは空
洞または管状素子全体から成る前記熱交換帯域（Ｉ）内
で、少なくとも一部気化される。前記作動流体は、少な
くとも前記空洞または管状素子から成る前記熱交換帯域
（ＩＩ）内で凝縮され、前記熱交換帯域（ＩＩ）内で前
記凝縮工程の間に得られた液相は、少なくとも１つの導
管または前記熱交換帯域（Ｉ）と（ｎ）を結ぶ接続管を
経て、重力によって前記熱交換帯域（Ｉ）へ戻り、前記
帯域（Ｉ＞内で形成された蒸気は、少なくとも１つの第
２導管または接続管を経て貯蔵゛タンク（Ｒ）を通過し
た後に元に戻る。前記第２導管または接続管は、前記第
１導管または接続管とは異なる。

本発明の実施の種々の装置を、以下に第８〜１１図を参
照して記載する。

図面を単純化するために、貯蔵タンク（Ｒ）は、これら
の図面に示さなかった。

第８図に示した本発明による方法の実施例の装置におい
て、蒸発器に対応する熱交換帯域（Ｉ）は、凝縮器に対
応する熱交換帯域（ＩＩ）の下に位置する。非共沸混合
物の循環は、帯域（Ｉ）において全体として下から上へ
、帯域（ｎ）において上から下へ行なわれる。一方、帯
域（Ｉ）において混合物が熱交換の関係にされる熱い気
体の流通が上から下へ行なわれ、帯域（ＩＩ）において
混合物が熱交換の関係にされる冷たい気体の流通が下か
ら上へ行なわれ、従って非共沸混合物とこれら気体とが
、２つの熱交換帯域で全体として向流で流通する。第８
図の装置は、好ましくは概ね同じ長さのフィンを有する
管から成っていて、帯域の各々に対応する管の各全体に
ついて、それらの縦軸が概ね平行であり、概ね同じ垂直
面内に位置するように、かつ一方で帯域（Ｉ）のこれら
の熱交換素子（２０）（２１）（２２）および他方で帯
域（ＩＩ）の（２３）（２４）（２５）が、概ね垂直な
接続管または導管、例えば帯域（Ｉ）の熱交換素子につ
いては接続管（２６）（２７）および帯域（ＩＩ）の熱
交換素子については接続管（２８）　（２９）によって
、液流的に「直列」に結びつけられるように互いの下に
配置されている熱交換素子全体を含む。帯域（１）の最
も低いレベルに位置する熱交換素子の自由端部は、帯域
（ＩＩ）の最も低いレベルに位置する熱交換素子の自由
端部に接続管（３１）または導管素子によって結ばれ、
帯域（Ｉ）の最も高いレベルに位置する熱交換素子の自
由端部は、帯域（ＩＦ）の最も高いレベルに位置する熱
交換素子の自由端部に、接続管（３０）または導管素子
により結ばれている。

運転の際、熱交換帯域（Ｉ）と（ＩＩ）とを連絡させる
接続管（３０）（３１）の中に含まれる非共沸混合物の
密度の差は、熱りイフォン効果を誘発し、これは第８図
の矢印によって示した方向に従って、熱交換器内の混合
物の循環を引き起こす。

当業者は、実施される特別な伝達条件との関係で、最適
の運転を可能にするこの装置の種々の変更を考えうる。

特に熱交換素子の数、好ましくはフィン付き管の数は、
大きな範囲で変えることができる。

第８図と似ている装置を第９図に示す。第９図にある参
照番号は、第８図と同じ素子を示す。

フィン付き管を含む第９図の好ましい装置は、互いに対
して傾斜し、かつ水平線に対して傾斜していて、帯域（
Ｉ）の全体とし最も低いレベルに位置したフィン付き管
の自由端部が、前記管のもう一方の端部のレベルより低
くて、かつ帯域（Ｉ［）の全体として最も低いレベルに
位置する管の自由端部が、前記管のもう一方の端部のレ
ベルより低いレベルにあるようになっている縦軸を有し
ている。これら２つの素子（２０）（２３）の自由端部
は、接続管（３１）によって互いに結ばれている。

帯域（Ｉ）の全体として最も高いレベルに位置する管の
自由端部は、前記管のもう一方の端部のレベルより高い
レベルにあり、帯域（ｎ）の全体として最も高いレベル
に位置する管の自由端部は、前記管のもう一方の端一の
レベルより高いレベルにある。これら２つの素子（２２
）（２５）の自由端部は、接続管（３０）によって互い
に結ばれている。

本発明による方法の実施の装置のもう１つの例を第１０
図と第１１図に示す。熱交換器は、熱交換帯域（Ｉ）に
対応する１セツトと熱交換帯域（ＩＩ）に対応する１セ
ツトとを形成する層全体の間で、垂直方向へのずれを伴
って、第１０図の場合のように１層ずつ対応している層
から成るセットである。前記層の各々は、第１゜図に示
した層（４０）のように例えば第１０図に図したような
単一の曲管から成ってもよいので、曲管（４３）と（４
４）の間に配置された前記管のフィン（５０）付き直管
部（４１）および末端の直管部（４２）（５６）は、概
ね平行であり、前記直管部（４２）（５６）は、曲管Ｃ
４３）によって直管部（４１）に結びついており、前記
直管部は概ね同じ長さであり、それらの縦軸は、はぼ同
じ水平面に位置する。帯域（Ｉ）（Ｉ）の各々に配置さ
れた層の各々に対応する概ね水平な面は好ましくは実質
的に等距離で、帯域（Ｉ）の各層は、帯域（Ｉ）の前記
層の実質的に水平な面のレベルより全体的に高いレベル
にありかつ実質的に水平な面上に位置する帯域（ｎ）の
対応する層に結びついている。

帯域（１）の層を成す管と、帯域（［）の対応する層を
成す管との連絡は、２つの対応する層の各々の端部に位
置する直管部を連通させることによりなされ、対応する
２つの層の各々の端部に配置された前記直管部の縦軸は
、好ましくは同じ垂直面において２つずつ置かれている
。

この連通は、例えば前記層を成す同じ管または導管によ
って連続的に行なわれる。第１０図に図示された配置に
よれば、帯域（ＩＦ）の層（４０）は、管（４６０４７
）の部分を介して、帯域（Ｉ）の層（４５）と通じてい
る。層全体がケース（４８）に入れてあり、帯域（Ｉ）
の層は、帯１ｉＪ（ＩＩ）の層から壁（４９）によって
分離され、対応する層のペアを連通させる管（層（４０
）と層（４５）を結ぶ連結管（４６）（４７）のような
管）の一部分がこの壁を通過する。

２つの気体間例えば家屋から取った空気と、そこに導入
された新鮮な空気との間の伝熱を確保することが問題で
ある時に、好ましくは第１０図に図示したような層を成
す管は、好ましくはＡ−Ａ軸に沿う断面図（第１０Ａ図
）に図示したように、好ましくは外フィン（５０）を備
えていて、気体と熱交換素子の各々の壁との間の熱交換
面を大きくするようにする。ケース（４８）の壁は、有
利には層の周りの自由空間ができるだけ最小限になるよ
うに配置され、この壁は層を成す管の直管部に平行ない
しは垂直であって、帯域（Ｉ）内の熱いガスと、帯域（
°■）内の冷たいガスの水平な通過を可能にする開口部
を有する。帯域（Ｉ）　　（Ｉ［＞内の前記ガスの進行
は、全体として同じ直線上であるが、反対方向に向いて
いる。

一方で帯域（Ｉ）の熱いガスの入口面（５１）およびこ
のガスの出口面（５２）と、他方で帯域（ＩＩ）の冷た
いガスの入口面（５３）とこのガスの出口面（５４）と
の間の温度差は、帯域（Ｉ［）と（１）の層（４０）と
層（４５）の連結管（４６）（４７）のレベルでの非共
沸混合物の密度の差を誘発する。このため、熱サイフオ
ン現象によって、第１０図上の矢印で示された方向へ、
混合物を流通させることになる。

帯域（Ｉ）および帯域（ＩＦ）内の層の本発明による特
に有利で好ましい配置は、１つの層の最も熱い管すなわ
ち熱い空気の入口と、冷たい空気の出口近くにある管の
直管部（４２）（５５）が、各々熱い空気の出口と冷た
い空気の入口近くに位置する対応する層（４０）（４５
）の最も冷たい管の直管部（５６）（５７）より高いレ
ベルに位置するように、傾斜した層を作ることから成る
。

蒸発器および凝縮器を成す熱交換器の配置のもう１つの
方法を第１１図に図示する。熱交換帯域（ＩＩ）内に配
置された凝縮器は、第１０図と関連して記載された層と
似ているかまたは同一の、全体として水平な層（６０）
（６１）（６２）を含む。

冷たい空気の出口付近に位置する、これの末端直管部（
６３）（６５１６７）は、垂直コレクタ（６９）に通じ
ており、このコレクタは例えば熱交換器の管の直径に対
して十分に大きな直径の管であってもよい。冷たい空気
の入口の近くに位置した末端の直管部（６４）　（６６
）　（６８）は垂直コレクタ（７０）と連通しており、
この］レレフはまた例えばコレクタ（６９）を成す管と
例えば同一のものであってもよい。コレクタ（６９）（
７０）が管であるような場合、これらの管の直径は、有
利には熱交換器を制作するために使用された管の直径の
２倍またはそれ以上、好ましくは少なくとも３倍である
。

熱交換帯域（Ｉ＞に位置する蒸発器は、第１０図に関連
して記載された層と同じ形状を有するが、これらを形成
する管のその縦軸が全体として垂直な面に従って配置さ
れる層（７１）（７２）（７３）を含む。３つの層（７
１）（７２）（７３）は液流的に「直列に」つながれ、
比較的熱い空気の出口付近に位置した層（７３）の最も
高い直管部は、層（７２）の最も低い直管部と連通して
いる。前記層（７２）は、最も高いその直管部によって
、熱い空気の入口付近近くに位置した層（７１）の最も
低い直管部と連絡している。帯域（Ｉ＞の末端の層（１
１）（７３）は、各々コレクタ（６９）（７０）と結び
ついており、層（７１）の最も高い直管部（７８）は、
コレクタ（６９）の最も高い端部（７７）に通じており
、層（７３）の最も低い直管部がコレクタ（１０）の最
も低い端部（７４）に通じており、前記低い端部（７４
）は、帯域（ｎ）の最も低い層（６２）の中間水平面か
ら十分に下のレベルにあって、帯域（ＩＩ）の層から出
た凝縮物から成る液体の上部レベルが、好ましくは運転
の間ずっと、層（６２）とコレクタ（７Ｏ）との接続管
（７５）のレベルに達しないものであり、帯域（１）の
層（７３）の最も低い直管部（７６）は、層（６２）の
平面の中間レベルより低くかつ接続管（７５）のレベル
より低いレベルにある。運転の時、各々少なくとも一部
蒸気および液体形態下にあって、コレクタ（６９）（７
０）に含まれる非共沸混合物の密度の差は、熱サイフオ
ン効果を引き起こし、これは第１１図上の矢印で示した
方向に従って、熱交換器内での混合物の循環を引き起こ
す。第１１Ａ図は、第１１図に示した装゛　　置の軸Ａ
−Ａに沿う断面図であって、帯域（Ｉ［）の層の管が外
フィン（８０）を備えている場合を示す。

第８図〜第１１図に示したような、本発明による方法の
実施のための装置において、熱交換器の製作に用いられ
る部品は、有利には直径４〜５Ｑｎ＋ｎ＋以下、好まし
くは６〜３Ｑｍｍの管であり、層のほぼ平行な平面内の
距離は、好ましくは２０〜３ｏＯｍｒＱであり、フィン
（５０）（８０）ハトんな形であってもよく、例えば円
形、正方形または長方形であってもよく、隣り合う２つ
のフィンの平面間の距離は、有利には１，８〜２５ＩＩ
１ｍである。フィンはまたらせん形であってもよい。均
一または様々ならせんのピッチは好ましくは１．８〜２
５ｍｍである。熱交換器の製作に用いられる素子はまた
、作動流体の循環および外部流体との効果的な熱交換を
可能にする、正方形、長方形または何らかの断面の穴あ
き素子であってもよい。また平板式熱交換器を用いるこ
ともできる。熱交換器を製作するために使用される１つ
または複数の物質は、一般に銅、鋼、アルミニウムまた
は金属合金である。しかしまたプラスチック材料の使用
も考えることができる。当業者は、装置の良好な運転に
必要なあらゆる手段（図面には示されていない）、例え
ばパージ手段および排水手段のようなものを考えること
ができるし、また実施される特別な熱交換条件下におい
て最適な運転を可能にするような上記装置の種々の変更
を考えることもできる。

上記装置はまた熱い流体（Ａ）を流通させる手段および
冷たい流体（Ｂ）を流通させる手段、例えば２つの流体
が気体特に空気である場合、例えばベンチレータをも備
える。

作　　　用 流体（Ａ）によって供給された熱の効果によって、放熱
剤は少なくとも一部蒸発し、気体状態で熱交換帯域（Ｉ
）から最も熱いその端部（流体（Ａ）の１つまたは複数
の入口点に最も近い端部）を経て出て、集積帯域内に入
り、熱交換帯域（ＩＩ）内で、流体（Ｂ）の１つまたは
複数の出口点に最も近い端部に達する。帯域（ＩＩ）に
おいては、気体放熱流体は、その凝縮熱を流体（Ｂ）に
与えながら全部または一部次第に凝縮する。

凝縮された放熱流体は、流体（Ｂ）の１つまたは複数の
入口点に最も近い帯域（ＩＩ＞の端部を経て、液体状態
で再び出て、重力で帯域（Ｉ）へ再降下し、この帯域で
、この流体は、流体（Ａ）の１つまたは複数の出口点に
最も近い端部から入る。従って熱交換は全体として向流
である。

・このサイクルは、圧縮帯域も減圧帯域も含まないので
、実質的に等圧と言われる。サイクルの種々の点で見ら
れるわずかな圧力差は、主としてサイクル内の圧力減少
から生じる。

本発明による方法の本質的な特徴は、機械的な装置は全
く必要ではないという事実にある。

熱交換帯域（Ｉ＞と（Ｉ）の間の混合物の移動は、帯域
（Ｉ）（ＩＦ）内での伝熱作用だけによって、かつ放熱
流体の蒸気相と液相間の密度の差の作用のみによって、
それ自体自然に行なわれる。この特徴によって、混合物
がもれるという危険もなく、固く閉じたサイクルを容易
に実現し、かつ維持の問題も、圧縮機またはポンプの使
用に関連した信頼性の問題も避けることができる。

発明の効果 本発明の方法は、機械的エネルギーの消費無しに高い熱
回収率を可能にし、かつ低温においてさえも、適当な放
熱流体を選びさえすれば、凝固のリスク無しに実施でき
る。また熱い流体と冷たい流体との温度推移の範囲の一
部重複を伴って、従って、より良い熱回収率を伴って操
作を行なうことが可能であり、並びに熱いおよび／また
は冷たい流体の入口温度あるいは前記流体の流量の比較
的大きな変化を伴って操作を行なうことが可能である。

実　　施　　例 下記２つの実施例は、本発明により提案された技術の２
つの特別な適用の場合を記載している。

実施例１ 第１図に対応する水／水の熱交換の１例を考えてみる。

流体（Ａ’ｌは水から成り、水は熱交換帯域（Ｉ＞を通
る。これは導管（２）を経て、当初の温度４０℃で入り
、導管（３）を経て最終温度２５℃で排出される（条件
１）。

放熱流体は、ジクロロジフルオロメタン（Ｒ１２）８０
モル％とトリクロロフルオロメタン（Ｒ１１）２０モル
％とから成る２成分混合物である。当初貯蔵タンク（Ｒ
）に含まれる流体は、各々５２モル％および４８モル％
の濃度のＲ１２およびＲ１１から成る２成分温合物であ
る。

混合物は、熱交換帯域（Ｉ）内において、流体（Ａ）と
の向流熱交換により気化される。この混合物は、熱交換
器内の導管（１）の下部に、温度２０℃、圧力４．８２
バールで戻る。この混合物は完全に気化され、熱交換帯
域（Ｉ）から、温度３５℃、圧力４．７２バールで再び
出て、貯蔵タンク内に、ついで導管（４）内に入る。圧
力減少および導管（４）に沿っての蒸気相の熱損失は無
視する。実施例において示唆されている混合物は、その
時、圧力４．８２バールに対応　　′する泡立ち温度で
ある、３５〜２０℃で凝縮される。混合物の凝縮は、水
から成る冷たい流体（Ｂ）との向流熱交換により確保さ
れる。この水は導管（５）より入り、熱交換帯域（ｎ）
から導管（６）を経て再び出る。水は１０℃〜２５℃に
再加熱されていると考えられる。必要な静水高さは、凝
縮液体の濃度およびサイクル内の流体の圧力減少から考
えて、０．９０ｍである。この実施例のために選ばれた
、非共沸混合物は、流体（Ａ）および（Ｂ）の温度曲線
間の部分的重複を可能にしうろことに留意すべきである
。

運転の間、流体（Ａ）は変化し、その導管（２）よりの
入口温度は３５℃に落着き、導管（３）よりのその出口
温度は２３．２℃に落着く（条件２）。

これらの新しい条件で、貯蔵タンク（Ｒ）の出口すなわ
ち導管（４）における気体混合物の組成は、Ｒ１２８４
，５モル％とＲ１１１５゜５モル％である。貯蔵タンク
（Ｒ１内の混合物の組成は、Ｒ１２４７モル％とＲ１１
５３モル％である。この混合物は、熱交換帯域（Ｉ）に
１８．２℃、圧力４．５５バールで入り、温度３０℃、
圧力４．５０バールで完全に気化されて出る。それから
混合物は、圧力４．５５バールに対応する泡立ち温度３
０℃〜１８．２℃で凝縮される。混合物の凝縮は、水か
ら成る冷たい流体（Ｂ）との向流熱交換で確保される。

この流体は１３．２℃〜２５℃に再加熱されると考えら
れる。必要な静水高さは、この場合００４５ｍである。

このようにして条件（１）から条件（２）に変る時、蒸
発器の出口温度は、流通しているあらゆる混合物を気化
するのには、もはや十分なものではない。重質成分（Ｒ
１１）により富んでいる非気化部分がその時貯蔵タンク
（Ｒ）内にあふれ出る。これの重質成分（Ｒ１１）の濃
度は４８モル％〜５３モル％に増加する。それとは逆に
、気化した混合物は軽質成分（Ｒ１２）に富み、これは
モル割合が８０％〜８４．５％になる。従って混合物と
貯蔵タンクにより、放熱流体の温度差（泡立ち温度と露
点との差）を外部変化に適応させることが可能になった
。従って４０〜２５℃に推移する流体（Ａ）の場合は２
０〜３５℃になり、３５〜２３．２℃に推移する流体（
Ａ）の場合は１８．２〜３０℃になった。

この時潜熱による熱交換を確保するという利点は保持し
ている。すべての気化は、蒸発器内で行なわれる。

実施例２ 情報処理室の空気調節 計算センターは、１８ｍ程度に調整された温度を必要と
する。一般に空気／空気または水／空気クーラーは、調
節する場所から熱間を取って使用される。凝縮器は熱を
テラスに捨てる。

第７図に示した冷却サイクルは、この場合蒸発器（［１
）、圧縮器（Ｋ）、凝縮器（Ｒ２）および減圧器（０）
を含む。蒸発器（［１）は、計算装置（１６ａ）（１６
ｂ）（１６ｃ）を含む計算センター（１７）内に配置さ
れる。

しばしば１年の半ば、さらには大部分の時、外部温度は
空気調節される場所の温度より低い。

このような条件下において、本発明によって記載された
方法は、有利には圧縮器の運転を避けて適用される。第
７図は外部温度測定器（Ｓ）を示す。この測定器は、こ
の温度に従って、各々蒸発器（Ｅｌ）の出口および凝縮
器（Ｒ２）の出口に配置された２つの電気弁（ＥＶｌ　
）　（ＥＶ２）の閉鎖を命令する。外部温度が設定され
た値以下に下がる時、温度測定器に従う電気弁（ＥＶＩ
）（ＥＶ２）は閉鎖され、従って圧縮器（Ｋ）および減
圧器（Ｄ）の回避が、各々導管（１８）および導管（１
９）によって可能にされる。

空気調節される場所の空気は、２０ｏＴｒＬ３／ｈの流
量で常時１８〜８℃に冷却される。蒸発器（Ｅｌ）から
得られた仕事率は７２０Ｗであり、計算器またはコンピ
ュータの運転に伴う熱損失を補う。１年の半ばに、外部
空気は例えば５〜１５℃に再び温められる。液体の非共
沸混合物は１０ｍ程度の蒸発および凝縮範囲を有するよ
うに選ばれる。実施例の条件下においては、この蒸発は
６．５〜１６．５℃で行なわれる。

条件は、例えば下記のように、流体の混合物の適当な選
択によっておよび蒸発器の下流（蒸発器の出口）に配置
された貯蔵タンクによって変化することもある。空気調
節される場所の空気は、常に１８〜６℃に２００ＴｒＬ
３／ｈの流量で冷却される。蒸発器（Ｅｌ）から得られ
た仕事率は８６４Ｗになる。その時外部空気は、例えば
８〜２０℃に再加熱され、混合物は７〜１９℃で蒸発さ
れることになる。

液体の静水高さによって補われる、熱交換器（Ｅｌ）（
Ｒ２）において許容されうる圧力減少は、凝縮器（Ｒ２
）の出口における流体の密度および装置の低部と高部と
の間の高さに依るであろう。

クロロフルオロカーボン化合物の混合物の密度が１．３
程度であって、サイクル内で０．４０バールの圧力減少
を認めるならば、３．２０ｍの液体高さくＩＩＬ）が必
要であろう。使用される混合物は例えば下記の常用の流
体から選ばれるＣＦＣの２成分または３成分のものであ
る：Ｒ２３、Ｒ１３、Ｒ３１、Ｒ３２、Ｒ１１５、Ｒ５
０２、Ｒ２２、Ｒ５０１、Ｒ１２、Ｒ１５２ａ、Ｒ１３
Ｂ１、Ｒ５００１Ｒ１４２’ｂ、Ｒ１３３ａ、Ｒ１１４
、Ｒ１１、Ｒ２１６またはＲ１１３゜より一般的には混
合物は、メタンまたはエタンの少なくとも２つのクロロ
フルオロカーボン誘導体を含むであろう。これの各成分
のモル濃度は少なくとも５％である。

一般的に、ハロゲン化炭化水素は、水の密度より高い密
度を有するという利点を持０．本発明による方法におい
て、液体密度が１以上、好ましくは１．２以上の非共沸
混合物を選んで装置のかさぼりを制限することが奨めら
れる。本発明によって実施される方法において、熱交換
は全体として向流の交換法によって実施される。

しかしながら熱交換が空気を用いて行なわれる時、純粋
の向流熱交換方法の実施は実行が難しい。これらの場合
、十字流／向流混合熱交換を可能にする熱交換器の使用
が好ましい。装置の作動圧は、サイクルに空気が入るの
を避けるため、大気圧より大きいことが好ましい。この
圧力は３ＨＰａ（メガパスカル）より小さく、好ましく
は絶対圧０．１〜１　、５ＨＰａ（絶対圧１〜１５バー
ル）である。

実施例１および２において、本発明の原理が第１図およ
び第７図に示されている。これらの図面では、凝縮帯域
から蒸発帯域への液相の重力による流れは、凝縮器を完
全に蒸発器の上に置いて得られる。

本発明の原理を尊重して、その他の配置も考えろるが、
ある場合には２つの熱交換器は同じレベルに位置してい
てよい。帯域（ＩＩ）から帯域（Ｉ）への液相の流れが
可能になるような絶対的な唯一の条件は、帯域（ＩＩ）
において凝縮により形成された連続的な液相の界面が、
帯域（Ｉ）内での気化開始のレベルより高いレベルに位
置することである。ある場合には、液体界面のこのレベ
ルは、凝縮器の内部に位置することができ、液相はこの
凝縮器から過冷却されて出る。このために、蒸発器と凝
縮器が同じレベルに位置しているのに、凝縮器から蒸発
器への液相の重力による流れを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施態様を示すフローシートで
ある。 第２図は、熱交換帯域（Ｉ）（ＩＩ）が水平線に対して
全体として傾斜した熱交換器から成る発明の実施態様を
示すフローシートである。 第３図および第４図は第１図および第２図に似た実施態
様を示すフローシートである。 第５図および第６図は逆流防止装置を示す垂直断面図で
ある。 第７図は情報管理室の空気調部への本発明の方法の適用
を示す平面図である。 第８、第９図、第１０図および第１１図は本発明の実施
例の装置を示す熱交換器の概略図である。 第１０Ａ図および第１１Ａ図はそれぞれ第１０図および
第１１図の熱交換器の正面図である。 （１）（２）（３）（４）（５）（６）・・・導管、（
７）（８）（９）（１０）・・・端部、（１１）・・・
逆流防止装置、（１２）・・・浮き、（１３）・・・止
め、（１４）・・・レベル、（１５）・・・弁座、（Ｉ
）・・・蒸発用熱交換帯域、（Ｉ［＞・・・凝縮用熱交
換帯域、（Ｒ）・・・貯蔵タンク、（２０）（２１）（
２２）（２３）（２４）（２５）・・・熱交換素子、（
２６）（２７）（２Ｂ）（２９）（３０）（３１）・・
・接続管、（４ｏ）（４５）・・・層、（４１）・・・
直管部、（４２）（４３）（４４）（５５）（５６）（
５７）・・・曲管、（４６）（４７）・・・連結管、（
４８）・・・ケース、（４９）・・・壁、（５Ｇ）・・
・フィン、（５１）（５３）・・・入口面、（５２）（
５４）・・・出口面、（６０）（６１）（６２）（７１
）（７２Ｈ７３）・・・層、（６３）（６４）（６５Ｎ
６６Ｎ６７０６８）（７６０７８）・・・直管部、（６
９）（７０）・・・コレクタ、（７４Ｎ７７＞・・・端
部、（７５）・・・接続管、（８０）・・・フィン、（
１６ａ）（１６ｂ）（１６ｃ）−・・計算装置、（１７
）・・・計算センター、（１８Ｈ１９）・・・導管、（
Ｅｌ）・・・蒸発器、（Ｅ２）・・・凝縮器、（Ｋ）・
・・圧縮機、（Ｄ）・・・減圧器、（ＥＶＩＨＥＶ２）
・・・電気弁、（Ｓ）・・・外部温度測定器。 以　　上 特許出願人　　　アンステイテユ・７ランセ外４名

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）比較的熱い流体から比較的冷たい流体への伝熱方
   法であって、実質的に等圧の環状サイクルを形成しかつ
   少なくとも２つの異なる熱交換帯域（ I ）（II）を直
   列に備えた連続導管内に放熱流体を維持し、前記放熱流
   体は、蒸発しうるかつ非共沸混合物に凝縮しうる少なく
   とも２つの成分を含み、前記放熱流体の気化は、少なく
   とも一部比較的熱い流体の温度以下にある温度範囲で少
   なくとも一部行なわれ、前記放熱流体の凝縮は、少なく
   とも一部比較的冷たい流体の温度以上にある温度範囲で
   少なくとも一部行なわれる方法において、 （ａ）熱交換帯域（ I ）において、比較的熱い流体（
   Ａ）と全体的に向流で液層の放熱流体を流通させて、前
   記放熱流体を少なくとも一部気化させるようにする工程
   と、 （ｂ）工程（ａ）において得られた、少なくとも一部気
   化された前記放熱流体を、１つの環を形成する前記連続
   導管上に配置された集液帯域において、全部または一部
   気化した 前記流体が出る側の熱交換帯域（ I ）の出口に送る工
   程と、 （ｃ）工程（ｂ）から出る前記放熱流体の蒸気相を、こ
   れに圧縮も減圧も加えずに熱交換帯域（II）へ送る工程
   と、 （ｄ）熱交換帯域（II）において、比較的冷たい流体と
   全体として向流で蒸気相の放熱流体を流通させて、前記
   放熱流体を少なくとも一部凝縮するようにする工程と、 （ｅ）工程（ｄ）で得られた液相の放熱流体を、これに
   圧縮も減圧も加えずに、工程（ａ）へ再循環し、熱交換
   帯域（ I ）（II）の配置は、帯域（II）における凝縮
   によって形成された連続液相の界面のレベルが、帯域（
   I ）内の前記連続液相の気化開始のレベルの上に位置
   しているようなものである工程とを含むことを特徴とす
   る方法。 （２）熱交換帯域（ I ）（II）が、各々水平線に対し
   て０．０１〜１．７５の傾きで全体的に傾斜した少なく
   とも１つの熱交換素子から成り、液相の放熱流体は、前
   記熱交換帯域（ I ）内において、前記放熱流体が前記
   熱交換帯域（ I ）から少なくとも一部気化して再び出
   る点のレベルより低いレベルに位置する点に入り、かつ
   蒸気相の放熱流体は、前記熱交換帯域（II）において、
   前記放熱流体が前記交換帯域（II）から少なくとも一部
   凝縮されて再び出る点のレベルより高いレベルに位置す
   る点に入る、特許請求の範囲第１項記載の方法。 （３）放熱流体の緩衝液を作りうる装置が、１つの環を
   形成する連続導管上において、完全にまたは一部分凝縮
   された放熱流体が出る側の熱交換帯域（II）の出口と、
   前記放熱流体が少なくとも一部液相でここから戻る側の
   熱交換帯域（ I ）の入口との間に置かれ、前記装置が
   、始動時に緩衝液の静水圧が前記放熱流体の循環方向を
   強制するのに十分なものであるようなレベルに位置する
   、特許請求の範囲第１または２項記載の方法。 （４）放熱流体が、操作圧において少なくとも１５℃異
   なる沸点の２つの異種化合物から成っており、２つの成
   分のモル割合が各々５〜９５％および９５〜５％である
   、特許請求の範囲第１〜３項のうちいずれか１項記載の
   方法。 （５）放熱流体の最も高い沸点の成分が、前記流体内で
   小さい割合にある、特許請求の範囲第４項記載の方法。 （６）放熱流体は、熱交換帯域（ I ）内を流通する比
   較的熱い流体の温度変化の範囲に対する前記流体の気化
   範囲の比△Ｔ／△Ｔ′が０．６：１〜１．５：１である
   ようにして選ばれる、特許請求の範囲第１〜５項のうち
   いずれか１項記載の方法。 （７）ａ）熱交換帯域（ I ）において少なくとも１つ
   の比較的熱い流体と、および熱交換帯域（II）において
   少なくとも１つの比較的冷たい流体と、全体的に向流の
   熱交換方法に従って熱交換を実施可能にする少なくとも
   １つの熱交換素子を各々含む少なくとも２つの異なる熱
   交換帯域（ I ）（II）を直列で含む環状サイクルを成
   す連続導管であって、熱交換帯域（II）内で形成される
   放熱流体の液相が重力で熱交換帯域（ I ）まで戻り、
   かつ１つの環を形成する前記連続導管上に、全部または
   一部気化された放熱流体が出る側の熱交換帯域（ I ）
   の出口に配置された集液帯域を備える導管と、 ｂ）前記の比較的熱い流体と比較的冷たい流体を、各々
   熱交換帯域（ I ）および熱交換帯域（II）内を流通さ
   せるための手段とを含むことを特徴とする装置。 （８）熱交換帯域（ I ）または（II）のうちの１つの
   少なくとも１つの熱交換素子が、フィンを備えた少なく
   とも１本の管から成る、特許請求の範囲第７項記載の装
   置。 （９）熱交換帯域（ I ）および（II）の各々が直列に
   結ばれた熱交換索子全体（第８図または第９図参照）を
   備え、熱交換帯域（II）の全体として最も低いレベルに
   位置する熱交換素子（２３）の最も低い端部が、接続素
   子（３１）によって、熱交換帯域（ I ）の全体として
   最も低いレベルに位置する熱交換素子（２０）の最も低
   い端部に直接つながれ、熱交換帯域（ I ）の全体とし
   て最も高いレベルに位置する熱交換素子（２２）の最も
   高い端部が、接続素子（３０）によって、熱交換帯域（
   II）の全体として最も高いレベルに位置する熱交換素子
   （２５）の最も高い端部に直接つながれる、特許請求の
   範囲第７項または８項記載の装置。 （１１）熱交換帯域（ I ）および（II）の各々は層全
   体を含む１セットであり（第１０図参照）、熱交換帯域
   （ I ）の各層は熱交換帯域（II）の対応層と連通して
   おり、熱交換帯域（ I ）の各層は、これが連通してい
   る熱交換帯域（II）の対応層に対して垂直方向のずれを
   示す、特許請求の範囲第７項または８項記載の装置。 （１１）（第１１図参照）熱交換帯域（II）が、第１コ
   レクタ（６９）と連通する末端の直管部（６３）（６５
   ）（６７）および第２コレクタ（７０）と連通する末端
   の直管部（６４）（６６）（６８）を有する全体として
   水平な一連の層（６０）（６１）（６２）を備え、熱交
   換帯域（ I ）が互いに液流的に直列に結ばれた、全体
   として垂直な一連の層（７１）（７２）（７３）を備え
   、比較的熱い流体の入口近くに位置する層（７１）の最
   も高い直管部（７８）が、前記第１コレクタ（６９）の
   最も高い端部（７７）と連通しており、比較的熱い流体
   の出口近くに位置する層（７３）の最も低い直管部（７
   ６）が、前記第２コレクタ（７０）の最も低い端部（７
   ４）と連通しており、前記直管部（７６）が熱交換帯域
   （II）の全体として最も低いレベルに位置した層（６２
   ）の面の中位のレベルより低いレベルにあり、かつ前記
   層（６２）の前記第２コレクタ（７０）との接続管（７
   ５）のレベルより低いレベルにある、特許請求の範囲第
   ７項または８項記載の装置。