JPH04113174A - 低温空気の製造方法 - 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 この発明は、任意の温度の低温空気を工業的に大量、安
価に製造する方法に関する。

従来の技術 鋳物の冷却や大型鋼類試験における冷却、あるイハアル
ミニウム、銅等の押出成形機のダイス等の冷却等、大量
の低温空気や低温不活性ガスを吹付けて急速に冷却する
場合、大量の低温空気や不活性低温ガスが使用される。

しかし、低温空気のうち常温〜−３０℃までの低温空気
の製造方法としては、冷凍機と熱交換器を組合せた技術
的が経済的に確立されている。

例えば、冷凍機により冷却された低温液フロン等の冷媒
と冷却ガスを、熱交換器内において熱交換せしめ、冷凍
機膨張弁の制御により予め設定された設定温度に調整す
る装置（実開平１−１３５１１２号公報）等が提案゛さ
れている。

また、−１９０℃での冷凍については、液体窒素を利用
する方法が公知である。

一方、空気をその液化点付近で精製分離する方法が、今
日でも酸素、窒素およびアルゴン製造用の主流として用
いられている。

この液化分離装置は、原料空気圧縮工程、不純物除去工
程、冷熱回収および冷熱発生工程（熱交換器、膨張機）
、精留工程、製品貯蔵圧送工程に大別できる。不純物除
去は、主として水分と炭酸ガスを対象とするもので、中
小容量の場合、合成ゼオライトによる吸着器が広く使用
され、大容量の場合は蓄冷器または再生式熱交換器が一
般に用いられる。

熱交換器としては、アルミプレートフィン式が、また、
冷熱発生用膨張機としては、半径流反動式膨張タービン
が多く用いられる。

しかし、任意の温度の低温空気を工業的に大量、安価に
製造する技術は、いまだに確立されていない。

発明が解決しようとする課題 前記の冷凍機と熱交換機を組合せる方法は、０〜−３０
℃程度の低温空気しか製造できず、また、設備そのもの
が大型化し、経済的に有利な方法ではない。

この発明の目的は、工業的規模で、大量、安価に任意温
度の低温空気を製造する方法を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、上記目的を達成すべく種々検討の結果、
圧縮した原料空気と加圧した液体窒素、液体空気あるい
は液体アルゴンのうちの１種または２種以上を混合すれ
ば、液体窒素、液体空気あるいは液体アルゴンの蒸発潜
熱と顕然によって圧縮空気が冷却されると共に、ガス化
した窒素、空気あるいはアルゴンの混入した低温空気が
得られること、また、液体窒素、液体空気あるいは液体
アルゴンの混合割合を制御することによって、０〜−１
８０℃の間の任意温度の低温空気を調整できることを究
明し、この発明に到達した。

すなわちこの発明は、圧縮機で圧縮した原料圧縮空気と
、加圧された液体窒素、液体空気あるいは液体アルゴン
のうちの１種または２種以上をそれぞれ流量調整弁を介
して混合器に供給し、液体窒素、液体空気あるいは液体
アルゴンの蒸発潜熱と顕然により圧縮空気を冷却すると
共に、ガス化した窒素、空気あるいはアルゴンと混合す
るのである。

また、加圧された液体窒素、液体空気あるいは液体アル
ゴンの供給量を制御して低温空気の温度を調整するので
ある。

作　　　　用 この発明においては、圧縮機で圧縮した原料圧縮空気と
、加圧された液体窒素、液体空気あるいは液体アルゴン
の１種または２種以上をそれぞれ流量調整弁を介して混
合器に供給して混合し、液体窒素、液体空気あるいは液
体アルゴンの蒸発潜熱と顕然により圧縮空気を冷却する
と共に、ガス化した窒素、空気あるいはアルゴンと混合
するので、液体窒素、液体空気あるいは液体アルゴンの
潜熱と顕然の両方が有効利用できると共に、ガス化した
窒素、空気あるいはアルゴンは、低温空気として利用す
るから、経済的に有利である。

また、加圧された液体窒素、液体空気あるいは液体アル
ゴンの供給量を制御して低温空気の温度を調整するので
、０〜−１８０℃の間の任意の温度の低温空気を安定し
て製造することができる。

なお、圧縮空気の冷却に加圧した液体窒素、液体空気あ
るいは液体アルゴンを用いたのは、０〜１８０℃の低温
空気を得るためには、−２００℃程度の沸点を有してい
る冷媒が必要である。しかし液体窒素、液体空気あるい
は液体アルゴンを使用すれば、蒸発潜熱ならびに顕然の
双方を利用できるばかりでなく、ガス化した窒素、空気
あるいはアルゴンは、低温空気として使用できるという
利点を有する。

なお、液体窒素、液体空気あるいは液体アルゴンのいず
れも使用できるが、液体窒素を使用するのが経済的に有
利である。

実施例 第１図は、この液体窒素を用いて本発明方法を実施する
試験装置の一例を示す系統図である。

第１図において、空気（１）は圧縮機（２）により２〜
５ｋｇ／ｃｍ”程度まで圧ｗ３されたのち、脱湿器（３
）で水分が除去され、流量調節弁（４）、流量計（５）
を介して混合器（６）に供給される。

一方、液体窒素（７）は、低温容器等（８）から７〜１
０ｋｇ／　ｃｍ”程度に加圧された状態で流量調節弁（
９）を介して混合器（６）に供給される。

混合器（６）に供給された圧縮空気（１）と液体窒素（
７）は、混合器（６）で混合され、圧縮空気（１）は液
体窒素（７）の蒸発潜熱と顕然により冷却されて低温空
気となり、ガス化した窒素ガスは、低温空気の一部とな
って混合機（６）の出口から排出される。

混合機（６）から排出された低温空気は、配管（１０）
により冷却目的物まで導かれ、吹付けられる。低温空気
の温度は、冷却目的物に応じて流量調整弁（９）の開度
を調整して液体窒素（７）量を制御し、所定の温度に調
節される。

なお、混合器（６）としては、噴霧式、邪魔板式、旋回
羽根式あるいは充填物式等を使用することができる。

実施例Ｉ 第１図に示す試験装置を使用し、３ｋｇ／ｃｍ”　に圧
縮した３０℃の圧縮空気を　１．７Ｎｍ３／　ｍｉｎで
噴霧式混合器（６）に供給し、他方７ｋｇ／　ｃｍ’　
に加圧した液体窒素を　１．５１７ｍ１ｎで噴霧供給し
、低温空気を製造した。

そして混合器（６）出口からの低温空気温度と送入開始
からの経過時間ならびに低温空気流量を測定した。その
結果を第２図に示す。

第２図に示すとおり、１０分経過後から一７５℃の低温
空気が安定して得られており、安定して低温空気を供給
できることを示している。

実施例２ 実施例１で使用した試験装置を用い、温度３０℃の圧縮
乾燥空気の供給量をＩＮｍ’／ｈｒとし、液体窒素また
は液体アルゴンの供給量を　０．３〜２．４１／ｈｒの
間で変化せしめ、液体窒素または液体アルゴンの供給量
と出口空気温度の関係を測定した。

その結果を第３図に示す。

第３図に示すとおり、液体窒素または液体アルゴンの供
給量を調節することにより、出口空気温度を０〜−１８
０℃の範囲で自在にコントロールすることができる。

発明の効果 以上述べたとおり、この発明方法によれば、液体窒素、
液体空気あるいは液体アルゴンの潜熱と顕然の双方を有
効利用できると共に、ガス化した窒素、空気あるいはア
ルゴンを低温空気の一部として使用できるから、きわめ
て経済的である。しかも、液体窒素、液体空気あるいは
液体アルゴンの供給量を制御することにより、任意の温
度の低温空気を安定して製造することができるから、被
冷却対象物に応じて最適温度の低温空気を安定供給する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明方法を実施する装置の一例を示す系統
図、第２図は実施例１における低温空気温度と送入開始
からの経過時間ならびに低温空気流量との関係を示すグ
ラフ、第３図は実施例２における液体窒素および液体ア
ルゴンの供給量と低温空気温度との関係を示すグラフで
ある。 ７・液体窒素、 １０・配管、 ８　低温容器等、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　圧縮機で圧縮した圧縮空気と、加圧された液体窒素
   、液体空気あるいは液体アルゴンのうちの１種または２
   種以上をそれぞれ流量調整弁を介して混合器に供給し、
   液体窒素、液体空気あるいは液体アルゴンの蒸発潜熱と
   顕然により圧縮空気を冷却すると共に、ガス化した窒素
   、空気あるいはアルゴンと混合することを特徴とする低
   温空気の製造方法。 ２　加圧された液体窒素、液体空気あるいは液体アルゴ
   ンの供給量を制御して低温空気の温度を調整することを
   特徴とする請求項１記載の低温空気の製造方法。