ハンプソン・リンデサイクル

ハンプソン・リンデサイクルは、ガスの液化、特に空気の分離のためのプロセスです。ウィリアム・ハンプソンとカール・フォン・リンデは、1895年に独立してこのサイクルの特許を申請しました。ハンプソンは1895年5月23日、リンデは1895年6月5日です。^{[1] [2] [3 ] [4]}

ハンプソン・リンデサイクルは、再生冷却、つまり正帰還冷却システムを導入した。^[5]熱交換器の配置により、絶対温度差（例えば0.27 °C/atm J-T 冷却（空気の場合）により、単一段階の冷却を超えて、「固定」ガスを液化するために必要な低温に到達できます。

ハンプソン・リンデサイクルは膨張段階においてのみシーメンスサイクルと異なります。シーメンスサイクルではガスに外部作業を行わせて温度を下げますが、ハンプソン・リンデサイクルはジュール・トムソン効果のみに依存しています。このため、冷却装置の低温側に可動部品が不要であるという利点があります。^[1]

冷却サイクルはいくつかのステップで進行します。

1. ガスは圧縮され、外部エネルギーがガスに加えられ、サイクルの実行に必要なエネルギーが与えられます。リンデの米国特許には、低圧側圧力が 25 標準気圧 (370 psi、25 bar)、高圧側圧力が 75 標準気圧 (1,100 psi、76 bar) の例が示されています。
2. 次に、高圧ガスをより低温の環境に浸すことで冷却します。ガスはエネルギー (熱) の一部を失います。Linde の特許例では、10°C の塩水の例が示されています。
3. 高圧ガスは向流熱交換器でさらに冷却され、最終段階から出た冷たいガスが最終段階へ向かうガスを冷却します。
4. ガスはジュール・トムソンオリフィス（膨張弁）を通過することでさらに冷却され、低圧になります。

   低圧ガスは、現在のサイクルの中で最も冷たい状態にあります。

   ガスの一部は凝縮して出力製品になります。

5. 低圧ガスは逆流熱交換器に戻され、より温かい高圧の流入ガスを冷却します。
6. 逆流熱交換器を出た後のガスは、最も冷たかったときよりも温かくなりますが、ステップ 1 の開始時よりも冷たくなります。
7. ガスはコンプレッサーに戻され、入ってくる温かい補給ガスと混合され（凝縮された生成物を補充するため）、コンプレッサーに戻されてサイクルをもう一度繰り返します（そしてさらに冷たくなります）。

各サイクルにおける純冷却量は、サイクル開始時に追加された熱量より大きくなります。ガスがサイクルを繰り返すにつれて温度が下がり、膨張弁でより低い温度に到達することがより困難になります。

• ティマーハウス、クラウス D.、リード、リチャード パーマー (2007)。極低温工学: 50 年間の進歩。シュプリンガー。p. 8。ISBN 978-0-387-46896-9。
• アルムクヴィスト、エベ（2003）。産業ガスの歴史。シュプリンガーサイエンス＆ビジネスメディア。p.160。ISBN 978-0-306-47277-0。
• Maytal, B. -Z. (2006). 「Linde-Hampson マシンの生産率の最大化」. Cryogenics . 46 (1): 49– 85. Bibcode :2006Cryo...46...49M. doi :10.1016/j.cryogenics.2005.11.004.