JP2748789B2

JP2748789B2 - 吸収式冷凍機用吸収溶液

Info

Publication number: JP2748789B2
Application number: JP24494992A
Authority: JP
Inventors: 賢二安田; 孝寿瀧川; 敬士藤井
Original assignee: Daikin Kogyo Co Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 1992-09-14
Filing date: 1992-09-14
Publication date: 1998-05-13
Anticipated expiration: 2013-05-13
Also published as: JPH0694320A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、吸収式冷凍機、詳しく
は直焚き発生器を備えた吸収式冷凍機に用いる吸収式冷
凍機用吸収溶液に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に直焚き発生器を備えた吸収式冷凍
機は、図３に示したものが知られている。図３に示した
吸収式冷凍機は、直焚き式の高温発生器１、低温発生器
２、凝縮器３、蒸発器４、吸収器５、ポンプ６等の機器
を備えており、吸収溶液としては、冷媒に水、吸収剤に
臭化リチウムを用いた臭化リチウム溶液が一般に使用さ
れている。

【０００３】しかして、図３に示した吸収式冷凍機は、
高温発生器１で稀溶液を加熱し冷媒蒸気を発生させ、そ
して発生した高温の冷媒蒸気により、高温発生器１から
低温発生器２に送られる中間溶液を加熱し、更に冷媒蒸
気を発生させるのであり、また、高温発生器１及び低温
発生器２で発生した蒸気は凝縮器３で凝縮され、凝縮さ
れた液冷媒は減圧された蒸発器４で蒸発し、このときの
蒸発熱により該蒸発器４を通過する冷水を冷却して、室
内の冷房の熱源とする一方、低温発生器２からの濃溶液
は、吸収器５において前記蒸発器４で蒸発した冷媒蒸気
を吸収し稀溶液となり、この稀溶液はポンプ６により高
温発生器１に戻されるのである。

【０００４】ところで、一般に、冷房を行うには前記蒸
発器４から出る冷水の温度を７℃に設定しており、この
ため、前記蒸発器４における冷媒の蒸発温度が５℃にな
るように、吸収器５に入る濃溶液の状態を、濃度６５．
４％で、溶液温度を５７℃より低くして、５℃で水を蒸
発させる蒸気圧以下になるようにしている。

【０００５】即ち、吸収式冷凍機において、吸収器及び
発生器を小形化するためには、冷媒（水）の蒸発温度５
℃に相当する飽和蒸気圧での溶液温度を高くすることが
要求されるが、溶液温度（吸収器入口）を高くすると溶
液濃度が上がり、晶析点に近づくことになるのであり、
このため臭化リチウム溶液を用いる吸収式冷凍機におい
ては、溶液濃度６５．４％、溶液温度を５７℃が限度
で、それ以上にすることができないのである。

【０００６】従って、この吸収式冷凍機では、以上のこ
とから溶液濃度を上げられないから、成績係数の向上
や、小形化にも限界があった。

【０００７】そこで、以上の問題に鑑み、水の飽和蒸発
温度５℃に相当する蒸気圧下で溶液温度を上げられる吸
収溶液が、特開昭６２−４１５６４号公報に記載されて
いるように提案された。この吸収溶液は、水から成る冷
媒に吸収剤として臭化リチウム及び夭化リチウムを溶解
させると共にエチレングリコールを添加したものであ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、以上の吸収
溶液では、エチレングリコールの添加により晶析点を上
げられ、それだけ吸収式冷凍機の成績係数を向上させら
れると共に、小形化も可能になるのであるが、前記エチ
レングリコールを用いた場合、バーナーを用いて直接濃
縮する直焚き式発生器を用いる吸収式冷凍機では次のよ
うな問題が生ずることが判明した。

【０００９】即ち、直焚き発生器での発生温度は一般に
２００℃より低い温度であるが、バーナーなどの熱源温
度は２００℃より高温となっており、このため熱源に接
する溶液温度は局部的に２００℃を越えることになる。

【００１０】所が、前記エチレングリコールの分解温度
は２００℃（共立出版株式会社発行の化学大辞典参照）
であるため、２００℃を越えると酸化により分解するこ
とになり、長期にわたって使用すると溶液のＰＨ値が低
下して冷却能力がダウンすることが生じ、７℃の冷水温
度が得られなくなることが判明した。

【００１１】従って、エチレングリコールを用いた従来
の吸収溶液を用いた場合、長期にわたり安定した運転が
行えない問題が生じることになるのである。

【００１２】しかして、本発明は、エチレングリコール
の分解温度が２００℃であるのに対しポリエチレングリ
コールの分解温度が３００℃（共立出版株式会社発行の
化学大辞典参照）であって、エチレングリコールが分解
する２００℃以上になってもポリエチレングリコールは
分解せず、耐熱性がよい点に注目して発明したもので、
その目的は、直焚き式の発生器において吸収溶液が局部
的に過熱されても性能の低下がなく、長期にわたり安定
した運転ができると共に溶液温度を上げて成績係数の向
上ができ、かつ、小形化することもできる吸収溶液を提
供する点にある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成し得る
ため、本発明は、直焚き式発生器１で発生した冷媒蒸気
を凝縮器３で凝縮して冷媒液にし、この冷媒液を蒸発器
４で蒸発させる一方、前記発生器１で冷媒蒸気を分離し
た濃溶液を吸収器５に送り、前記蒸発器４で蒸発した冷
媒蒸気を吸収器５で吸収し、冷媒蒸気を吸収した稀溶液
をポンプ６で前記吸収器５から前記発生器１に戻すよう
にした吸収式冷凍機に用いる吸収溶液であって、水から
成る冷媒と吸収剤との水溶液にポリエチレングリコール
を添加したのである。

【００１４】また、吸収剤は臭化リチウムと塩化カルシ
ウムとから成るのが好ましい。

【００１５】

【作用】直焚式の発生器１において加熱される稀溶液
が、エチレングリコールが分解する２００℃以上に局部
的に過熱されることがあっても、ポリエチレングリコー
ルは分解しないから、吸収溶液のＰＨ値が低下して吸収
溶液の冷却能力が低下するのを防止でき、長期にわたり
安定した運転ができる。しかも、溶液の晶析点を上げる
ポリエチレングリコールを添加しているから、吸収器５
における溶液温度を上げることにより、成績係数の向上
ができるし、また、吸収式冷凍機を小形化することがで
きる。

【００１６】また、吸収剤は臭化リチウムと塩化カルシ
ウムとから成る場合、高価なリチウムの量を節約するこ
とができるから、安価な吸収溶液を用いて吸収式冷凍機
を運転することができる。

【００１７】

【実施例】図３に示した吸収式冷凍機は、二つの発生器
で蒸気を発生させる二重効用型冷凍機であって、ガスバ
ーナー１１をもった直焚式の高温発生器１及び蒸気管２
１を配管した低温発生器２の他に、冷却水管３１を配管
した凝縮器３、冷水管４１と冷媒散布管４２を配管した
蒸発器４、冷却水管５１と溶液散布管５２を配管した吸
収器５及びポンプ６等の機器を備えており、前記ガスバ
ーナー１１の直火による加熱により前記高温発生器１の
稀溶液から蒸気を発生させ、この高温の蒸発を前記蒸発
管２１に送ると共に、稀溶液を中間溶液にして前記低温
発生器２に供給し、この中間溶液を前記蒸気管２１を通
過する高温の蒸気により加熱して更に蒸気を発生させ、
中間溶液を濃溶液になるようにしている。

【００１８】また、前記凝縮器３に設けた冷却水管３１
に高温発生器１及び低温発生器２からの蒸気を接触さ
せ、この蒸気を凝縮して冷媒液とすると共に、この凝縮
熱を前記冷却水管３１を流れる冷却水に与え、外部に棄
てるようにしている。

【００１９】また、前記蒸発器４に設けた前記冷水管４
１に前記凝縮器３からの冷媒液を接触させ、この冷媒液
を５℃で蒸発させることにより、この蒸発熱により１２
℃で前記冷水管４１に流入する冷水を７℃に冷却し、冷
却した冷水を室内の冷房に用いている。

【００２０】また、前記低温発生器２で蒸気を分離した
濃溶液を前記吸収器５に供給し、該吸収器５において、
濃溶液を前記溶液散布管５２から前記冷却水管５１上に
散布させて、前記蒸発器４で蒸発した蒸気を吸収させて
稀溶液にすると共に、この稀溶液を前記冷却水管５１に
接触させ、蒸気を吸収するときに発生する吸収熱を、前
記冷却水管５１を流れる冷却水に与え、外部に棄てるよ
うにしている。

【００２１】そして、蒸気を吸収した稀溶液はポンプ６
で前記吸収器５から前記発生器１に戻されるようにして
いる。

【００２２】尚、前記吸収器５の冷却水管５１と前記凝
縮器３の冷却水管３１とは連通しているのであって、前
記吸収器５の冷却水管５１に３２℃で流入する冷却水
は、該吸収器５から前記凝縮器３の冷却水管３１に流入
し、該冷却水管３１から３８℃になって流出し、流出し
た冷却水はクーリングタワー（図示しない）で冷却され
るのである。また、図３において、７は、前記吸収器５
から前記高温発生器１に戻る低温の稀溶液と前記高温発
生器１から前記低温発生器２へ供給される高温の中間溶
液との間で熱交換を行う高温熱交換器、８は、前記吸収
器５から前記高温発生器１に戻る低温の稀溶液と前記低
温発生器２から前記吸収器５へ供給される高温の濃溶液
との間で熱交換を行う低温熱交換器、４３は前記蒸発器
４の下部から前記冷媒散布管４２に液冷媒を戻す冷媒ポ
ンプである。

【００２３】しかして、本発明では、以上のような吸収
式冷凍機において用いる吸収溶液を、水から成る冷媒と
吸収剤との水溶液にポリエチレングリコールを添加して
形成したのである。

【００２４】詳しくは、吸収溶液に無機塩を溶解させる
ことにより吸収溶液の蒸気圧を低下させることから、水
から成る冷媒に吸収剤として臭化リチウムＬｉＢｒと塩
化カルシウムＣａＣｌとを重量比で１：２になるように
溶解した水溶液を形成し、この水溶液にエチレングリコ
ールと同様に溶解度を広げて晶析点を上げるポリエチレ
ングリコールを添加するのであって、臭化リチウムと塩
化カルシウムとの合計とポリエチレングリコールとの重
量比が１：０．０５になるようにポリエチレングリコー
ルを添加し、図１のデューリング線図で示される吸収溶
液を形成するのである。

【００２５】また、臭化リチウムと塩化カルシウムとの
重量比を１：２にした状態で、臭化リチウムと塩化カル
シウムとの合計とポリエチレングリコールとの重量比を
変化させて、Ｈ₂ Ｏ／ＬｉＢｒ・ＣａＣｌ・ポリエチレ
ングリコール溶液の蒸発温度５℃における晶析温度を実
測したところ、図２に示したように、前記重量比を０．
０５にしたとき６４℃の晶析温度が得られたから、前記
したように、臭化リチウムと塩化カルシウムとの合計と
ポリエチレングリコールとの重量比が１：０．０５にな
るようにポリエチレングリコールを添加したのであっ
て、ポリエチレングリコールの量を多くしてこの重量比
を大きくすると晶析温度は漸次低下して点線で示した臭
化リチウム溶液Ｈ₂ Ｏ／ＬｉＢｒの晶析温度５７℃に近
づくのである。

【００２６】尚、Ｈ₂ Ｏ／ＬｉＢｒ・ＣａＣｌ・ポリエ
チレングリコール溶液を形成するとき、臭化リチウムＬ
ｉＢｒとポリエチレングリコールと重量比を１：０．０
１から１：１．５０の範囲にするのが好ましいし、ま
た、塩化カルシウムＣａＣｌとポリエチレングリコール
と重量比を１：０．０１から１：３．００の範囲にする
のが好ましい。

【００２７】次に、以上のような吸収溶液、即ち、冷媒
とする水Ｈ₂ Ｏに臭化リチウムＬｉＢｒと塩化カルシウ
ムＣａＣｌとを重量比で１：２になるように溶解した水
溶液に、ポリエチレングリコールを重量比で１：０．０
５になるように添加したＨ₂Ｏ／ＬｉＢｒ・ＣａＣｌ・
ポリエチレングリコール溶液を用いた吸収式冷凍機の運
転において、該吸収溶液が変化するサイクルを、図１に
示したデューリング線図により説明する。

【００２８】前記高温発生器１で吸収剤（臭化リチウム
ＬｉＢｒ＋塩化カルシウムＣａＣｌ）濃度６７％の稀溶
液をガスバーナー１１により加熱し、高温の蒸気を発生
させると、稀溶液はＡ点からＢ点に至り、吸収剤濃度７
１％の中間溶液になる。そして、高温熱交換器７で熱交
換した中間溶液は低温発生器２に入り（Ｂ点からＣ点に
至る）、該低温発生器２において前記蒸気管２１を流れ
る高温の蒸気により加熱され、更に蒸気を発生して、Ｃ
点からＤ点に至り中間溶液が吸収剤濃度７２％の濃溶液
になる。

【００２９】そして、前記高温発生器１及び低温発生器
２で発生した蒸気は凝縮器３で凝縮され、凝縮された液
は減圧された蒸発器４内で前記冷水管４１から熱を奪っ
て蒸発する一方、低温発生器２の吸収剤濃度７２％の濃
溶液は、前記低温熱交換器８で熱交換を行ってＤ点から
Ｅ点に至り、前記吸収器５の溶液散布管５２に入り、前
記冷却水管５１上に散布され、Ｅ点の濃溶液は、蒸発器
４で蒸発した蒸気を吸収してＦ点に至り、吸収剤濃度６
７％の稀溶液となり、前記ポンプ６により前記高温発生
器１に戻るのであって、戻る途中において前記低温熱交
換器８及び高温熱交換器７で加熱されてＦ点からＡ点に
戻り、前記ガスバーナー１１により再度加熱され、Ａ点
からＢ点に至るのである。

【００３０】しかして、図１から明らかなように、前記
吸収器５に入る濃溶液の状態は、Ｅ点で示すように吸収
剤濃度７２％で、かつ、濃溶液の温度は５８℃であっ
て、５℃で水を蒸発させる蒸気圧下での状態を、吸収剤
濃度７５％で、溶液温度を６４℃まで可能にでき、吸収
器５に入る濃溶液の状態を、濃度６５．４％で、溶液温
度を５７℃より低くしている臭化リチウムを吸収剤とし
た吸収溶液に比較して、運転範囲を、高濃度かつ高温側
へ拡大できるのである。

【００３１】従って、前記吸収器５に供給する濃溶液の
温度を高くでき、この濃溶液温度と、前記クーリングタ
ワーにおいて外気で冷却されて前記吸収器５の冷却水管
５１に流入する冷却水の温度との温度差を大きくするこ
とができるから、前記吸収器５における熱交換効率を、
吸収剤として臭化リチウムを用いた吸収溶液に比較して
約２０％程度向上させることができる。この結果、溶液
温度を上げて成績係数を１．０から１．２に向上させる
ことができ、前記吸収器５における熱交換量を一定とす
る場合、濃溶液の温度を高くするだけ前記吸収器５の伝
熱面積を小さくでき、それだけ吸収式冷凍機を小形化で
きるのである。

【００３２】また、前記高温発生器１において前記ガス
バーナー１１の直火により稀溶液を加熱することによ
り、全体として１７０℃程度に加熱される稀溶液が、直
火によりエチレングリコールが分解する２００℃以上に
局部的に過熱されることがあっても、エチレングリコー
ルより耐熱性のよいポリエチレングリコールは分解しな
いから、吸収溶液のＰＨ値の低下を防止することができ
る。従って、吸収溶液の冷却能力が低下するのを防止す
ることができ、長期にわたり安定した運転ができる。

【００３３】更に、臭化リチウムＬｉＢｒと塩化カルシ
ウムＣａＣｌとを用いているから、吸収剤として臭化リ
チウムＬｉＢｒのみを用いる場合に比較して塩化カルシ
ウムＣａＣｌを溶解させただけ、高価なリチウムの量を
節約することができ、安価な吸収溶液を用いることがで
きる。

【００３４】尚、図１に示した実施例では、臭化リチウ
ムと塩化カルシウムとの合計とポリエチレングリコール
との重量比が１：０．０５になるようにしたが、図２か
ら判るようにこの重量比を、１：０．０５〜０．１にし
てもよい。また、水から成る冷媒に臭化リチウムＬｉＢ
ｒと塩化カルシウムＣａＣｌとを重量比で１：２になる
ように溶解したが、この重量比に限定するものでない。

【００３５】また、以上説明した実施例では、本発明の
吸収溶液を、高温発生器１と低温発生器２とで蒸気を発
生させる二重効用の吸収式冷凍機に用いた運転について
説明したが、本発明の吸収溶液は、直焚き式の高温発生
器のみで蒸気を発生させる単効用の吸収式冷凍機に用い
ることができるのは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、直焚き
式発生器１で発生した冷媒蒸気を凝縮器３で凝縮して冷
媒液にし、この冷媒液を蒸発器４で蒸発させる一方、前
記発生器１で冷媒蒸気を分離した濃溶液を吸収器５に送
り、前記蒸発器４で蒸発した冷媒蒸気を吸収器５で吸収
し、冷媒蒸気を吸収した稀溶液をポンプ６で前記吸収器
５から前記発生器１に戻すようにした吸収式冷凍機に用
いる吸収溶液であって、水から成る冷媒と吸収剤との水
溶液にポリエチレングリコールを添加したから、直焚式
の発生器１において加熱される稀溶液が、エチレングリ
コールが分解する２００℃以上に局部的に過熱されるこ
とがあっても、ポリエチレングリコールは分解しないか
ら、吸収溶液のＰＨが低下して吸収溶液の冷却能力が低
下するのを防止でき、長期にわたり安定した運転ができ
る。しかも、溶液の晶析点を上げるポリエチレングリコ
ールを添加しているから、吸収器５における溶液温度を
上げることにより成績係数の向上ができるし、また、吸
収式冷凍機を小形化することができる。

【００３７】また、吸収剤は臭化リチウムと塩化カルシ
ウムとから成ることにより、高価なリチウムの量を節約
することができるから、安価な吸収溶液を用いて吸収式
冷凍機を運転することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる吸収溶液の一例が示すデューリ
ング線図である。

【図２】臭化リチウムと塩化カルシウムとの合計とポリ
エチレングリコールとの重量比に対する蒸発温度５℃に
おける吸収溶液の晶析温度の変化を示すグラフである。

【図３】吸収式冷凍機の配管図である。

【符号の説明】

１（直焚式の高温）発生器３凝縮器４蒸発器５吸収器６ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭62−41564（ＪＰ，Ａ) 特開平２−38481（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】直焚き式発生器１で発生した冷媒蒸気を
凝縮器３で凝縮して冷媒液にし、この冷媒液を蒸発器４
で蒸発させる一方、前記発生器１で冷媒蒸気を分離した
濃溶液を吸収器５に送り、前記蒸発器４で蒸発した冷媒
蒸気を吸収器５で吸収し、冷媒蒸気を吸収した稀溶液を
ポンプ６で前記吸収器５から前記発生器１に戻すように
した吸収式冷凍機に用いる吸収溶液であって、水から成
る冷媒と吸収剤との水溶液にポリエチレングリコールを
添加したことを特徴とする吸収式冷凍機用吸収溶液。
【請求項２】吸収剤は臭化リチウムと塩化カルシウム
とから成る請求項１記載の吸収式冷凍機用吸収溶液。