JP2000319646A - 吸収冷凍機用吸収液および吸収冷凍機 - Google Patents

吸収冷凍機用吸収液および吸収冷凍機

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JP2000319646A
JP2000319646A JP11125848A JP12584899A JP2000319646A JP 2000319646 A JP2000319646 A JP 2000319646A JP 11125848 A JP11125848 A JP 11125848A JP 12584899 A JP12584899 A JP 12584899A JP 2000319646 A JP2000319646 A JP 2000319646A
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JP
Japan
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lithium
absorption
refrigerant
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temperature
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JP11125848A
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Jun Kuroda
純 黒田
Tsutomu Kagohashi
努 篭橋
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Yazaki Corp
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Yazaki Corp
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸収液の利用濃度幅を従来の吸収液よりも広
げることである。 【解決手段】 冷媒およびこの冷媒の蒸気を吸収する吸
収剤を含む吸収冷凍機用吸収液において、吸収剤は、臭
化リチウム、塩化リチウムおよび硝酸リチウムを含み冷
媒に溶解され、重量比で臭化リチウム1に対して、塩化
リチウムは0.375ないし0.425、硝酸リチウム
は0.225ないし0.275の割合で混合され、吸収
冷凍機の空冷化を可能とする吸収液とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷媒および該冷媒
の蒸気を吸収する吸収剤を含む吸収冷凍機用吸収液およ
びこれを使用する吸収冷凍機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】吸収冷凍機においては、蒸発作用によっ
て冷熱源として機能する冷媒を吸収するための溶液、す
なわち吸収液としてハロゲン化リチウムの水溶液、特に
臭化リチウム水溶液が使用されることが多い。
【0003】図4は、従来技術に係る臭化リチウム吸収
液のデューリング線図である。このデューリング線図
は、リチウム塩濃度と水をパラメータとして、温度と蒸
気圧との関係を示し、吸収液のサイクル運転の状態をサ
イクルABCDで表わしている。一例として直線ADは
濃度62.5重量%、直線BCは濃度63.5重量%の
パラメータを示す。吸収液は点A(濃度62.5重量
%)から点B(濃度63.5重量%)に濃縮される。こ
の高濃度吸収液は点Bから冷却されて吸収器において点
Cの状態になる。
【0004】ここで、吸収液が晶析しないようにするた
めには、高濃度吸収液の状態Cが晶析線X−X'と重な
らないようにする。そのためには状態Cの濃度を63.
5重量%に抑え、濃度差(ΔC)を1重量%以下にしな
ければならない。点Cの高濃度吸収液は、蒸発器からの
点Fの温度5℃、蒸気圧6.5mmHgの蒸気冷媒を吸
収し希釈されて点D(濃度62.5重量%)の低濃度吸
収液になる。希釈された低濃度吸収液は熱交換器で高濃
度吸収液と熱交換して、高温発生器に戻され、点Dから
点Aに加熱されリサイクルされる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図4に示した従来の吸
収液において、濃度差(ΔC)が1重量%以下の場合に
は吸収液の循環量を多くしなければならない。吸収液の
循環量を多くすることは、成績係数(蒸発器での吸熱量
E/発生器での加熱量QG)の低下をもたらし、冷凍効
率を低下させる。またこの濃度では吸収冷凍機の運転を
停止した場合、その吸収液が外気温度まで低下するの
で、晶析発生のおそれがある。そのためにこの条件で冷
凍サイクルを作動させることは極めて危険である。
【0006】また、従来、高濃度吸収液は吸収器におい
て水冷方式で冷却されることが多い。水冷方式は冷却水
供給設備が必要になり、設備費用、設置場所に制約を受
ける。さらに冷却水の費用がかかり、水の節約も必要に
なる。このようなことから、吸収器における高濃度吸収
液の冷却方式として空冷化が望まれている。しかし、晶
析が発生しないように吸収液を低濃度にして蒸気冷媒を
低温度で吸収し、低温度の吸収液を空冷しょうとする
と、吸収液と外気(35℃)との温度差が小さくなり、
吸収液を冷却する冷却効果が低下するか、または空冷が
困難になる。このような観点から、吸収冷凍機の空冷化
を目指し多くの吸収液が開発されている。
【0007】これらの中で、臭化リチウムを主成分とす
る吸収冷凍機用吸収液に、塩化リチウムおよび硝酸リチ
ウムを混合し、冷媒である水に溶解した水溶液が知られ
ている(特開平1−85280号公報)。
【0008】上記公報の水溶液によると、晶析温度が低
く、冷凍機の運転サイクル中に水溶液中のハロゲン化リ
チウムおよび硝酸リチウムが晶析することなく、従来実
用化が困難であった空冷の吸収冷凍機を非常に安全に運
転できるとしているが、この吸収液の利用濃度幅は、先
の臭化リチウム単独の場合と同じ条件で2.5重量%で
ある。しかし、空冷の吸収冷凍機を確実に安定的に運転
するためには、吸収液と外気(35℃)との温度差をよ
り大きくなるようにさらに利用可能な濃度幅を広げる必
要がある。
【0009】本発明の課題は、吸収液の利用可能な濃度
幅を広げることである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
本発明の吸収冷凍機用吸収液は、冷媒およびこの冷媒の
蒸気を吸収する吸収剤を含み、さらに、吸収剤は、臭化
リチウム、塩化リチウムおよび硝酸リチウムを含み、冷
媒に溶解される。塩化リチウムは、重量比で臭化リチウ
ム1に対して0.3を超え、かつ硝酸リチウムより多く
含まれる。
【0011】上記吸収冷凍機用吸収液は、臭化リチウ
ム、塩化リチウムおよび硝酸リチウムの3成分混合の水
溶液であり、従来の臭化リチウムを主成分とする吸収冷
凍機用吸収液に、塩化リチウムと硝酸リチウムを上記の
ように含ませるものである。
【0012】塩化リチウムは、重量比で臭化リチウム1
に対して0.3を超えて含むことにより、低温度におい
ても晶析が生じることなく、長時間の耐熱性、耐久性を
有する。すなわち吸収冷凍機において空冷による冷房運
転を可能にするものである。また、塩化リチウムを硝酸
リチウムより多く含ませることにより、結晶限界を一層
確実に緩和する。
【0013】さらに、上記3成分混合系吸収液におい
て、重量比で臭化リチウム1に対して塩化リチウムを
0.375ないし0.425、硝酸リチウムを0.22
5ないし0.275の割合で混合させると良い。この範
囲から外れるといずれも同じ蒸気圧を示す溶液の晶析温
度は上昇し、吸収液として適さなくなる。
【0014】また、発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器お
よび溶液熱交換器などの機器を冷媒系接続路および溶液
系接続路で接続し、冷媒およびこの冷媒の蒸気を吸収す
る吸収剤を含む吸収液を溶液ポンプなどの溶液循環手段
により循環させる吸収冷凍機において、上記いずれかの
吸収冷凍機用吸収液を使用することにより、その結晶限
界を大幅に緩和し、吸収冷凍機の空冷化のみならず、吸
収液の利用濃度幅を広げることができる。それにより溶
液の循環量を減少させることができ、溶液ポンプの小型
化、省電力化などが図られる。また、吸収器においては
吸収液の温度を高くできるので吸収器の小型化を図るこ
とができる。
【0015】本発明の吸収冷凍機用吸収液は、従来の水
−臭化リチウム系を使用する吸収冷凍機にも使用でき、
その場合には従来の吸収液よりも晶析温度が低いために
非常に安全な運転が可能となり、外気温度と吸収器温度
との温度差を大きくとれるために熱交換面積を小さくで
き、小型化できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る吸収冷凍機用
吸収液およびこれを使用する吸収冷凍機の実施の形態を
表および図面に基づいて詳細に説明する。
【0017】本発明の吸収冷凍機用吸収液は、臭化リチ
ウム、塩化リチウムおよび硝酸リチウムの3成分混合物
の水溶液であり、晶析温度が臭化リチウム単独水溶液よ
りも低いものである。
【0018】図1は、本発明実施形態の臭化リチウム−
塩化リチウム−硝酸リチウム3成分混合系吸収液と臭化
リチウム単独の吸収液について、吸収液の溶液温度50
℃における水溶液の晶析温度と蒸気圧との相関曲線図で
ある。曲線1は、本発明の臭化リチウム、塩化リチウム
および硝酸リチウム(この順に1:0.4:0.25)
の混合系水溶液、曲線2は、従来の臭化リチウム単独の
水溶液を示す。冷媒の水の蒸発温度5℃における蒸気圧
6.5mmHgでの水溶液の晶析温度は、本発明水溶液
は曲線1の点A、臭化リチウム単独の水溶液は曲線2の
点Bに相当し、それぞれ晶析温度は12℃および33℃
である。すなわち本実施形態の水溶液を用いることによ
り、臭化リチウム単独の水溶液と比較して晶析温度を2
1℃下げることが可能になる。
【0019】上述の如く臭化リチウム単独の水溶液では
晶析温度が高く、溶解度に限界がある。したがって、こ
の臭化リチウム単独の水溶液を用いる場合、低濃度の臭
化リチウム水溶液を用いて吸収温度を低くする必要があ
り、そのために吸収温度と外気温度との差が小さくな
り、吸収液を空冷することが困難である。
【0020】表1は、本発明実施例1〜3の臭化リチウ
ム、塩化リチウムおよび硝酸リチウムの3成分混合系水
溶液と、比較例1として臭化リチウム単独の水溶液、お
よび比較例2として本発明の重量比から外れる割合の臭
化リチウム、塩化リチウムおよび硝酸リチウムの3成分
混合系水溶液(1:0.25:0.125)の溶液特性
を示す。
【0021】表1に示すように、実施例1〜3の水溶液
は、濃度61ないし64wt%、晶析温度4ないし22
℃、蒸気圧7.9ないし5.9mmHg at50℃で
ある。これに対して、比較例1の臭化リチウム単独の水
溶液は、濃度62.5wt%、晶析温度33.2℃、蒸
気圧6.5mmHg at50℃、比較例2の臭化リチ
ウム、塩化リチウムおよび硝酸リチウムの3成分混合系
水溶液は、濃度61ないし61.7wt%、晶析温度
9.5ないし17.3℃、蒸気圧6.9ないし6.1m
mHg at50℃である。これから実施例1〜3の水
溶液は、比較例1、2の水溶液よりも濃度に対して晶析
温度が明らかに低い。
【0022】
【表1】
【0023】図2は、本発明に係る吸収冷凍機用3成分
混合の水溶液を使用する吸収冷凍機の一実施形態を示す
概略図である。先ず、この吸収冷凍機の動作について簡
単に説明する。蒸気冷媒を吸収した低濃度吸収液は高温
発生器21で加熱源20で加熱され、分離器22に送ら
れ、冷媒は蒸発し吸収液は濃縮されて高濃度吸収液にな
る。高濃度吸収液は熱交換器23に送られ、低温度の吸
収器24からくる低濃度吸収液と熱交換し、冷却され
て、吸収器24に導入される。吸収器24において低温
度の高濃度吸収液は散布され、かつ冷却管25により冷
却され、蒸発器26からの蒸気冷媒を吸収して低濃度吸
収液になる。さらに、この低濃度吸収液は、循環ポンプ
27により熱交換器23を経て高温発生器21に送ら
れ、リサイクルされる。
【0024】一方、分離器22から蒸発した高温の蒸気
冷媒は凝縮器28に導入され、冷却管25により冷却さ
れ、凝縮して液体冷媒にされる。この液体冷媒は蒸発器
26に供給されて蒸発され、低温度にされて蒸発し、そ
の蒸発潜熱により冷水管29を通る水を冷却して冷水に
する。この蒸気冷媒は吸収器24で高濃度吸収液に吸収
される。また冷水は室内の冷房等に使用される。
【0025】上記吸収冷凍機は、従来の吸収液よりも晶
析温度が低い吸収液を使用するので、非常に安全な運転
が可能となり、冷却水温度と吸収器温度との温度差を大
きくとれるために熱交換面積を小さくできるメリットが
ある。
【0026】図3は、上記表1の本発明実施例2の臭化
リチウム−塩化リチウム−硝酸リチウム(1:0.4:
0.25)3成分混合系吸収液を上記図2に示した吸収
冷凍機に使用して冷凍運転を行った場合のデューリング
線図である。吸収液が蒸気冷媒(水蒸気)を吸収する条
件は、蒸気冷媒温度5℃、吸収液温度50℃、蒸気冷媒
吸収の前後における吸収液の濃度差(ΔC)を3.5重
量%にし、前述の臭化リチウム単独の場合と同様に操作
する。以下、図2に示す吸収冷凍機の各部符号を用いて
図3のデューリング線図を説明する。
【0027】高温発生器21において、低濃度吸収液は
点Gから点Hに加熱され、水が蒸発して高濃度吸収液に
なる。次に、吸収器24において高濃度吸収液は、点I
に冷却され、蒸発した水(点L、5℃、蒸気圧6.5m
mHg)を吸収し、点Jに示される50℃の低濃度吸収
液に希釈される。さらに、低濃度吸収液は点Jから点G
に加熱され、リサイクルされる。なお、このとき蒸発器
26において低温度の蒸気冷媒により、冷水管29内の
水を冷水に冷却し、冷房などに利用する。
【0028】本実施例1〜3の3成分混合系吸収液の吸
収器内での温度は点I、Jに示されるように晶析線Y−
Y'に重ならず、吸収液温度が晶析温度よりも高く、水
溶液中の臭化リチウム、塩化リチウムおよび硝酸リチウ
ムが析出することがなく吸収液は完全に水溶液状態であ
る。本吸収液を用いることにより、同じ条件で濃度幅
3.5重量%にとることができ、空冷条件で吸収冷凍機
を全く支障なく運転できる。
【0029】
【発明の効果】本発明の吸収冷凍機用吸収液によれば、
吸収液の利用可能な濃度幅を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】臭化リチウム−塩化リチウム−硝酸リチウム3
成分混合系吸収液と臭化リチウム吸収液について、吸収
液の50℃における水溶液の晶析温度と蒸気圧との相関
曲線図である。
【図2】本発明に係る吸収冷凍機用吸収液を使用する吸
収冷凍機の一実施形態を示す概略図である。
【図3】本発明に係る吸収冷凍機用吸収液の一実施形態
を示し、臭化リチウム−塩化リチウム−硝酸リチウム3
成分混合系吸収液のデューリング線図である。
【図4】従来技術に係る臭化リチウム吸収液のデューリ
ング線図である。
【符号の説明】
20 加熱源 21 高温発生器 22 分離器 23 熱交換器 24 吸収器 25 冷却管 26 蒸発器 27 循環ポンプ 28 凝縮器 29 冷水管

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 冷媒および該冷媒の蒸気を吸収する吸収
    剤を含む吸収冷凍機用吸収液において、前記吸収剤は、
    臭化リチウム、塩化リチウムおよび硝酸リチウムを含み
    前記冷媒に溶解され、重量比で臭化リチウム1に対して
    塩化リチウムが0.3を超え、かつ硝酸リチウムより多
    く含まれてなる吸収冷凍機用吸収液。
  2. 【請求項2】 請求項1において、重量比で臭化リチウ
    ム1に対して、前記塩化リチウムは0.375ないし
    0.425、前記硝酸リチウムは0.225ないし0.
    275の割合で混合されてなる吸収冷凍機用吸収液。
  3. 【請求項3】 発生器、凝縮器、蒸発器、吸収器および
    溶液熱交換器を備え、これら機器を冷媒系接続路および
    溶液系接続路で接続し、冷媒および該冷媒の蒸気を吸収
    する吸収剤を含む吸収液を溶液循環手段により循環させ
    る吸収冷凍機において、請求項1または2に記載の吸収
    冷凍機用吸収液を使用してなる吸収冷凍機。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010117836A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Ionic compounds in lithium bromide/water absorption cycle systems
WO2010117831A1 (en) * 2009-03-31 2010-10-14 E. I. Du Pont De Nemours And Company Temperature adjustment device
CN103666377A (zh) * 2013-11-21 2014-03-26 清华大学 一种用于吸收式蓄能循环的工质对

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