JP2994639B1 - 吸収式ヒ―トポンプの作動媒体、及びこれを用いる吸収式ヒ―トポンプ - Google Patents
吸収式ヒ―トポンプの作動媒体、及びこれを用いる吸収式ヒ―トポンプInfo
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Abstract
【要約】
【課題】 吸収式ヒートポンプサイクルの成績係数を高
めることができ、また、地球温暖化係数が小さいので地
球環境への負荷の少ない吸収式ヒートポンプの作動媒
体、及びこれを用いる吸収式ヒートポンプを提供する。 【解決手段】 蒸発器４、吸収器５、再生器１及び凝縮
器３を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作動媒体とする
吸収式ヒートポンプの作動媒体において、冷媒として化
学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ物質を使用し、
Ｒ1、Ｒ2は独立に炭素数が１もしくは２のアルキル基で
ある。
めることができ、また、地球温暖化係数が小さいので地
球環境への負荷の少ない吸収式ヒートポンプの作動媒
体、及びこれを用いる吸収式ヒートポンプを提供する。 【解決手段】 蒸発器４、吸収器５、再生器１及び凝縮
器３を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作動媒体とする
吸収式ヒートポンプの作動媒体において、冷媒として化
学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ物質を使用し、
Ｒ1、Ｒ2は独立に炭素数が１もしくは２のアルキル基で
ある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸収式ヒートポン
プの作動媒体、及びこれを用いる吸収式ヒートポンプに
関する。
プの作動媒体、及びこれを用いる吸収式ヒートポンプに
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、エアコンの普及による夏場の電力
使用量の増加に加え、オフィスビルのＯＡ化による冷房
需要が増大し、夏場の電力需給の逼迫は深刻な問題とな
っている。特に夏季の電力使用量のピーク時は、電力使
用量の約４０％が冷房によるものであり、この割合は、
今後全電気使用量が増大しても変わらないと予想され
る。これを解決するためには、家庭用エアコンや事務所
用エアコンとして、電力消費量の少ない吸収式ヒートポ
ンプを使用する冷房システムが有効であると考えられて
いる。また、工業廃熱の有効利用、エネルギ機器のハイ
ブリッド化によるコジェネレーション化という点から
も、廃熱で駆動可能な吸収式ヒートポンプが有効であ
る。
使用量の増加に加え、オフィスビルのＯＡ化による冷房
需要が増大し、夏場の電力需給の逼迫は深刻な問題とな
っている。特に夏季の電力使用量のピーク時は、電力使
用量の約４０％が冷房によるものであり、この割合は、
今後全電気使用量が増大しても変わらないと予想され
る。これを解決するためには、家庭用エアコンや事務所
用エアコンとして、電力消費量の少ない吸収式ヒートポ
ンプを使用する冷房システムが有効であると考えられて
いる。また、工業廃熱の有効利用、エネルギ機器のハイ
ブリッド化によるコジェネレーション化という点から
も、廃熱で駆動可能な吸収式ヒートポンプが有効であ
る。
【０００３】これらの観点から、現在、作動媒体の吸収
溶液として臭化リチウム水溶液、冷媒として水を用いる
吸収式ヒートポンプが開発され、市場に多く投入されて
いる。また、アンモニア−水を作動媒媒とする吸収式ヒ
−トポンプも提唱されている。さらに、特開平９−２９
６９６６号公報に開示されるように、冷媒に炭化水素も
しくはフッ化炭素水素系冷媒（ＨＦＣ）を用い、吸収剤
にビニルエーテル化合物を使用して吸収式ヒートポンプ
を作動させるもの、また、特開平９−１０４８６２号公
報に開示されるように、冷媒にフッ化アルコールのトリ
フロロエタノール（ＴＦＥ：ＨＦＣの水素を水酸基ＯＨ
と置換した物質で、現在、圧縮式ヒートポンプの冷媒と
して使用されている）、吸収剤に高沸点の極性溶媒のジ
メチルイミダゾリドン（ＤＭＩ）を使用して吸収式ヒー
トポンプを作動するものなどが提唱されている。
溶液として臭化リチウム水溶液、冷媒として水を用いる
吸収式ヒートポンプが開発され、市場に多く投入されて
いる。また、アンモニア−水を作動媒媒とする吸収式ヒ
−トポンプも提唱されている。さらに、特開平９−２９
６９６６号公報に開示されるように、冷媒に炭化水素も
しくはフッ化炭素水素系冷媒（ＨＦＣ）を用い、吸収剤
にビニルエーテル化合物を使用して吸収式ヒートポンプ
を作動させるもの、また、特開平９−１０４８６２号公
報に開示されるように、冷媒にフッ化アルコールのトリ
フロロエタノール（ＴＦＥ：ＨＦＣの水素を水酸基ＯＨ
と置換した物質で、現在、圧縮式ヒートポンプの冷媒と
して使用されている）、吸収剤に高沸点の極性溶媒のジ
メチルイミダゾリドン（ＤＭＩ）を使用して吸収式ヒー
トポンプを作動するものなどが提唱されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】吸収剤に臭化リチウム
水溶液、冷媒に水を用いる吸収式ヒートポンプにおいて
は、水は作動温度ではその蒸気圧力が数ｍｍＨｇと低い
ため不凝縮ガスの排除が困難であること、臭化リチウム
水溶液に腐食性があること、定期的なメンテナンスが必
要であること、小型化が困難であること及び空冷化が困
難であること、などの点で解決すべき課題が多くある。
また、冷媒として純水を使用した場合には純水が凍結す
るため、冬期にはヒートポンプを運転できず、このため
暖房運転効率が悪い。
水溶液、冷媒に水を用いる吸収式ヒートポンプにおいて
は、水は作動温度ではその蒸気圧力が数ｍｍＨｇと低い
ため不凝縮ガスの排除が困難であること、臭化リチウム
水溶液に腐食性があること、定期的なメンテナンスが必
要であること、小型化が困難であること及び空冷化が困
難であること、などの点で解決すべき課題が多くある。
また、冷媒として純水を使用した場合には純水が凍結す
るため、冬期にはヒートポンプを運転できず、このため
暖房運転効率が悪い。
【０００５】また、吸収剤に水、冷媒にアンモニアを用
いる吸収式ヒートポンプも提唱されているが、アンモニ
アの毒性が強いこと、腐食回避のための適切なインヒビ
タがないこと及び作動圧力が高いこと、などの理由から
二重効用化は難しく、効率のよい吸収式ヒートポンプを
得ることが困難である。
いる吸収式ヒートポンプも提唱されているが、アンモニ
アの毒性が強いこと、腐食回避のための適切なインヒビ
タがないこと及び作動圧力が高いこと、などの理由から
二重効用化は難しく、効率のよい吸収式ヒートポンプを
得ることが困難である。
【０００６】さらにまた、ＨＦＣ、ＴＦＥなどを冷媒に
用いる場合、これら物質の地球温暖化係数が大きいこ
と、ビニルエーテル化合物、ＤＭＩなどを吸収剤に用い
る場合、高温部での腐食、毒性の問題が懸念される点で
課題が残っている。
用いる場合、これら物質の地球温暖化係数が大きいこ
と、ビニルエーテル化合物、ＤＭＩなどを吸収剤に用い
る場合、高温部での腐食、毒性の問題が懸念される点で
課題が残っている。
【０００７】さらにまた、圧縮式ヒートポンプに関して
も歴史的にはＲ１１、Ｒ１２、Ｒ２２（ＣＦＣ１１、Ｃ
ＦＣ１２、ＨＣＦＣ２２）等のフロン冷媒が開発され
て、その化学的な安定性、人体に対しての無害性から、
これらの物質が吸収式ヒートポンプ用冷媒の主流となっ
た時代もあるが、近年、特定フロン（ＣＦＣ１１、ＣＦ
Ｃ１２、ＣＦＣ１１３）が、オゾン層保護のために規制
され、またその他のフロン冷媒（ＨＣＦＣ２２、ＨＣＦ
Ｃ１２３）なども地球温暖化の観点から規制されること
により、地球環境保護の観点から、環境負荷の少ない作
動媒体を選定、利用していく必要が生じている。
も歴史的にはＲ１１、Ｒ１２、Ｒ２２（ＣＦＣ１１、Ｃ
ＦＣ１２、ＨＣＦＣ２２）等のフロン冷媒が開発され
て、その化学的な安定性、人体に対しての無害性から、
これらの物質が吸収式ヒートポンプ用冷媒の主流となっ
た時代もあるが、近年、特定フロン（ＣＦＣ１１、ＣＦ
Ｃ１２、ＣＦＣ１１３）が、オゾン層保護のために規制
され、またその他のフロン冷媒（ＨＣＦＣ２２、ＨＣＦ
Ｃ１２３）なども地球温暖化の観点から規制されること
により、地球環境保護の観点から、環境負荷の少ない作
動媒体を選定、利用していく必要が生じている。
【０００８】本発明の目的は、吸収式ヒートポンプサイ
クルの成績係数を高めることができ、また、地球温暖化
係数が小さく地球環境への負荷の少ない吸収式ヒートポ
ンプの作動媒体、及びこれを用いる吸収式ヒートポンプ
を提供することにある。
クルの成績係数を高めることができ、また、地球温暖化
係数が小さく地球環境への負荷の少ない吸収式ヒートポ
ンプの作動媒体、及びこれを用いる吸収式ヒートポンプ
を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的は、蒸発器、吸
収器、再生器及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合
物を作動媒体とする吸収式ヒートポンプの作動媒体にお
いて、冷媒として化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ
物質を使用し、Ｒ1、Ｒ2は独立に炭素数が１もしくは２
のアルキル基である、ことによって達成される。
収器、再生器及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合
物を作動媒体とする吸収式ヒートポンプの作動媒体にお
いて、冷媒として化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ
物質を使用し、Ｒ1、Ｒ2は独立に炭素数が１もしくは２
のアルキル基である、ことによって達成される。
【００１０】また上記目的は、蒸発器、吸収器、再生器
及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作動媒体
とする吸収式ヒートポンプの作動媒体において、冷媒と
してＲ1、Ｒ2が独立に炭素数が１もしくは２のアルキル
基またはアルケン基である化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構
造を持つ物質を使用し、吸収剤として酸素の二重結合の
ある物質を使用する、ことによって達成される。
及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作動媒体
とする吸収式ヒートポンプの作動媒体において、冷媒と
してＲ1、Ｒ2が独立に炭素数が１もしくは２のアルキル
基またはアルケン基である化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構
造を持つ物質を使用し、吸収剤として酸素の二重結合の
ある物質を使用する、ことによって達成される。
【００１１】さらにまた上記目的は、蒸発器、吸収器、
再生器及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作
動媒体とする吸収式ヒートポンプの作動媒体において、
冷媒としてＲ1、Ｒ2が独立に炭素数が１もしくは２のア
ルキル基またはアルケン基である化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の
分子構造を持つ物質を使用し、吸収剤として化学式Ｒ5
−ＯＨの分子構造を持つ物質を使用し、Ｒ5は炭素数が
８個以下の芳香族である、ことによって達成される。
再生器及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作
動媒体とする吸収式ヒートポンプの作動媒体において、
冷媒としてＲ1、Ｒ2が独立に炭素数が１もしくは２のア
ルキル基またはアルケン基である化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の
分子構造を持つ物質を使用し、吸収剤として化学式Ｒ5
−ＯＨの分子構造を持つ物質を使用し、Ｒ5は炭素数が
８個以下の芳香族である、ことによって達成される。
【００１２】さらにまた上記目的は、蒸発器、吸収器、
再生器及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作
動媒体とする吸収式ヒートポンプの作動媒体において、
冷媒としてメチルエーテル、メチルエチルエーテルもし
くはジエチルエーテルを使用し、吸収剤として化学式Ｒ
3−ＣＯＯ−Ｒ4の分子構造を持つ物質を使用し、Ｒ3、
Ｒ4は独立に炭素数が１から６のアルキル基またはアル
ケン基であるエステル化合物である、ことによって達成
される。
再生器及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作
動媒体とする吸収式ヒートポンプの作動媒体において、
冷媒としてメチルエーテル、メチルエチルエーテルもし
くはジエチルエーテルを使用し、吸収剤として化学式Ｒ
3−ＣＯＯ−Ｒ4の分子構造を持つ物質を使用し、Ｒ3、
Ｒ4は独立に炭素数が１から６のアルキル基またはアル
ケン基であるエステル化合物である、ことによって達成
される。
【００１３】さらにまた上記目的は、蒸発器、吸収器、
再生器及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作
動媒体とする吸収式ヒートポンプにおいて、冷媒として
化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ物質を使用し、Ｒ
1、Ｒ2は独立に炭素数が１もしくは２のアルキル基であ
る、ことによって達成される。
再生器及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作
動媒体とする吸収式ヒートポンプにおいて、冷媒として
化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ物質を使用し、Ｒ
1、Ｒ2は独立に炭素数が１もしくは２のアルキル基であ
る、ことによって達成される。
【００１４】さらにまた上記目的は、蒸発器、吸収器、
再生器及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作
動媒体とする吸収式ヒートポンプにおいて、冷媒として
化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ物質を使用し、Ｒ
1、Ｒ2は独立に炭素数が１もしくは２のアルキル基であ
る、ことによって達成される。
再生器及び凝縮器を備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作
動媒体とする吸収式ヒートポンプにおいて、冷媒として
化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ物質を使用し、Ｒ
1、Ｒ2は独立に炭素数が１もしくは２のアルキル基であ
る、ことによって達成される。
【００１５】さらにまた上記目的は、水素原子の１ない
し３個をフッ素で置換する、ことによって達成される。
し３個をフッ素で置換する、ことによって達成される。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、吸収式ヒートポンプの実
施例のフロー図である。吸収式ヒートポンプは、再生器
１、精留器２、凝縮器３、蒸発器４、吸収器５、ボイラ
６、膨張弁７、吸収溶液循環ポンプ８及びそれらをつな
ぐ配管９、１０、１１、１２及び１３と、散布装置１
４、１５及び１６と、伝熱管１７、１８、１９、２０、
２１及び２２とによって構成されている。
に基づいて説明する。図１は、吸収式ヒートポンプの実
施例のフロー図である。吸収式ヒートポンプは、再生器
１、精留器２、凝縮器３、蒸発器４、吸収器５、ボイラ
６、膨張弁７、吸収溶液循環ポンプ８及びそれらをつな
ぐ配管９、１０、１１、１２及び１３と、散布装置１
４、１５及び１６と、伝熱管１７、１８、１９、２０、
２１及び２２とによって構成されている。
【００１７】上記構成において、再生器１より発生した
冷媒蒸気は、上方の精留器２で吸収器５より戻ってきた
より温度の低い吸収溶液（吸収剤）と伝熱管１９を介し
て熱交換する。熱交換して乾いた冷媒蒸気は、配管１２
を経て凝縮器３へ流入し、配管１３内を流れる冷却水と
伝熱管２２を介して熱交換して凝縮し液冷媒となる。凝
縮して液化した冷媒は膨張弁７により断熱膨張をして温
度を低下し、蒸発器４に流入して散布装置１４により伝
熱管１７上に散布される。この冷媒の散布によって伝熱
管１７内を流れる冷水は熱を奪われてより温度の低い冷
水となり、散布された冷媒は伝熱管１７内を流れる冷水
から熱を奪うことによって蒸発し、蒸気の状態で吸収器
５へ流入する。
冷媒蒸気は、上方の精留器２で吸収器５より戻ってきた
より温度の低い吸収溶液（吸収剤）と伝熱管１９を介し
て熱交換する。熱交換して乾いた冷媒蒸気は、配管１２
を経て凝縮器３へ流入し、配管１３内を流れる冷却水と
伝熱管２２を介して熱交換して凝縮し液冷媒となる。凝
縮して液化した冷媒は膨張弁７により断熱膨張をして温
度を低下し、蒸発器４に流入して散布装置１４により伝
熱管１７上に散布される。この冷媒の散布によって伝熱
管１７内を流れる冷水は熱を奪われてより温度の低い冷
水となり、散布された冷媒は伝熱管１７内を流れる冷水
から熱を奪うことによって蒸発し、蒸気の状態で吸収器
５へ流入する。
【００１８】他方、再生器１においてボイラ６により加
熱され濃縮されて濃度の濃くなった吸収溶液（濃吸収
液）は、配管９を経て吸収器５に流入する際に、冷媒蒸
気を吸収して濃度のうすくなった吸収器５から戻ってく
る吸収溶液（希吸収液）と伝熱管２０を介して熱交換す
る。この熱交換により冷却されて温度の低下した濃度の
濃い吸収溶液は、吸収器５の上部にある散布装置１５か
ら伝熱管１８上に散布される。この散布された濃度の濃
い吸収溶液は、吸収溶液ポンプ８により配管１１内を流
れる濃度がうすい吸収溶液と伝熱管１８を介して熱交換
する。この熱交換により、より低温になった濃度の濃い
吸収溶液は、配管１０を経て蒸発器４から流入してくる
冷媒蒸気を吸収し、濃度のうすい吸収溶液となる。
熱され濃縮されて濃度の濃くなった吸収溶液（濃吸収
液）は、配管９を経て吸収器５に流入する際に、冷媒蒸
気を吸収して濃度のうすくなった吸収器５から戻ってく
る吸収溶液（希吸収液）と伝熱管２０を介して熱交換す
る。この熱交換により冷却されて温度の低下した濃度の
濃い吸収溶液は、吸収器５の上部にある散布装置１５か
ら伝熱管１８上に散布される。この散布された濃度の濃
い吸収溶液は、吸収溶液ポンプ８により配管１１内を流
れる濃度がうすい吸収溶液と伝熱管１８を介して熱交換
する。この熱交換により、より低温になった濃度の濃い
吸収溶液は、配管１０を経て蒸発器４から流入してくる
冷媒蒸気を吸収し、濃度のうすい吸収溶液となる。
【００１９】冷媒蒸気を吸収して濃度のうすくなった吸
収溶液は、配管１３内を流れる冷却水と伝熱管２１を介
して熱交換をすることによって冷却され、さらに冷媒蒸
気を吸収しながら流下して吸収器５の底部に達する。こ
の冷媒蒸気を吸収し濃度のうすくなった吸収溶液は、吸
収溶液循環ポンプ８により伝熱管１８及び１９において
２段階で加熱され、散布装置１６によって再生器１の上
部から伝熱管２０上に散布される。散布された吸収溶液
はボイラ６によって加熱され、冷媒蒸気を分離し自らは
濃度の濃い吸収溶液に再生される。
収溶液は、配管１３内を流れる冷却水と伝熱管２１を介
して熱交換をすることによって冷却され、さらに冷媒蒸
気を吸収しながら流下して吸収器５の底部に達する。こ
の冷媒蒸気を吸収し濃度のうすくなった吸収溶液は、吸
収溶液循環ポンプ８により伝熱管１８及び１９において
２段階で加熱され、散布装置１６によって再生器１の上
部から伝熱管２０上に散布される。散布された吸収溶液
はボイラ６によって加熱され、冷媒蒸気を分離し自らは
濃度の濃い吸収溶液に再生される。
【００２０】吸収式ヒートポンプは以上の吸収サイクル
を繰り返す。
を繰り返す。
【００２１】本実施例においては、上記構成の吸収式ヒ
ートポンプを作動させるための冷媒として、メチルエー
テル〔化１〕、メチルエチルエーテル〔化２〕、ジエチ
ルエーテル〔化３〕あるいは〔化４〕に示す比較的沸点
の低いエーテル系の自然冷媒を使用する。
ートポンプを作動させるための冷媒として、メチルエー
テル〔化１〕、メチルエチルエーテル〔化２〕、ジエチ
ルエーテル〔化３〕あるいは〔化４〕に示す比較的沸点
の低いエーテル系の自然冷媒を使用する。
【００２２】さらに、吸収剤として、酢酸基（Ｒ1−Ｃ
ＯＯＨ）〔化５〕、アルデヒド基（Ｒ1−ＣＨＯ）〔化
６〕、カルボニル基（Ｒ1−ＣＯ−Ｒ2）〔化７〕、エス
テル基（Ｒ1−ＣＯＯ−Ｒ2）〔化８〕などの酸素（Ｏ）
の二重結合のある物質を使用する。あるいは、吸収剤と
して、ベンゼン等の炭素数８個以下の芳香族に水酸基−
ＯＨのついた物質〔化９〕を使用する。また、冷媒とし
て〔化１０〕に示すように、〔化１〕ないし〔化３〕に
示す物質において水素原子をフッ素で置換している物質
を使用する。
ＯＯＨ）〔化５〕、アルデヒド基（Ｒ1−ＣＨＯ）〔化
６〕、カルボニル基（Ｒ1−ＣＯ−Ｒ2）〔化７〕、エス
テル基（Ｒ1−ＣＯＯ−Ｒ2）〔化８〕などの酸素（Ｏ）
の二重結合のある物質を使用する。あるいは、吸収剤と
して、ベンゼン等の炭素数８個以下の芳香族に水酸基−
ＯＨのついた物質〔化９〕を使用する。また、冷媒とし
て〔化１０〕に示すように、〔化１〕ないし〔化３〕に
示す物質において水素原子をフッ素で置換している物質
を使用する。
【００２３】化学式中、Ｒ1、Ｒ2は独立に炭素数１もし
くは２のアルキル基またはアルケン基、Ｒ3、Ｒ4は独立
に水素原子が１個もしくは炭素数が１ないし６のアルキ
ル基またはアルケン基、Ｒ5はベンゼン等の炭素数８個
以下の芳香族を示している。
くは２のアルキル基またはアルケン基、Ｒ3、Ｒ4は独立
に水素原子が１個もしくは炭素数が１ないし６のアルキ
ル基またはアルケン基、Ｒ5はベンゼン等の炭素数８個
以下の芳香族を示している。
【００２４】
【化１】
【００２５】
【化２】
【００２６】
【化３】
【００２７】
【化４】
【００２８】
【化５】
【００２９】
【化６】
【００３０】
【化７】
【００３１】
【化８】
【００３２】
【化９】
【００３３】
【化１０】
【００３４】吸収式ヒートポンプの作動冷媒として、上
記メチルエーテル〔化１〕、メチルエチルエーテル〔化
２〕、ジエチルエーテル〔化３〕あるいは〔化４〕に示
す比較的沸点の低いエーテル系の自然冷媒を使用する場
合に、吸収剤として、酢酸基（Ｒ1−ＣＯＯＨ）〔化
５〕、アルデヒド基（Ｒ1−ＣＨＯ）〔化６〕、カルボ
ニル基（Ｒ1−ＣＯ−Ｒ2）〔化７〕、エステル基（Ｒ1
−ＣＯＯ−Ｒ2）〔化８〕などの酸素（Ｏ）の二重結合
のある物質を使用する。あるいは、吸収剤として、ベン
ゼン等の炭素数８個以下の芳香族に水酸基−ＯＨのつい
た物質〔化９〕を使用するが、その効果を、下記にメチ
ルエーテル〔化１〕の場合を例にとって説明する。
記メチルエーテル〔化１〕、メチルエチルエーテル〔化
２〕、ジエチルエーテル〔化３〕あるいは〔化４〕に示
す比較的沸点の低いエーテル系の自然冷媒を使用する場
合に、吸収剤として、酢酸基（Ｒ1−ＣＯＯＨ）〔化
５〕、アルデヒド基（Ｒ1−ＣＨＯ）〔化６〕、カルボ
ニル基（Ｒ1−ＣＯ−Ｒ2）〔化７〕、エステル基（Ｒ1
−ＣＯＯ−Ｒ2）〔化８〕などの酸素（Ｏ）の二重結合
のある物質を使用する。あるいは、吸収剤として、ベン
ゼン等の炭素数８個以下の芳香族に水酸基−ＯＨのつい
た物質〔化９〕を使用するが、その効果を、下記にメチ
ルエーテル〔化１〕の場合を例にとって説明する。
【００３５】まず、吸収剤の評価方法について説明す
る。通常、吸収サイクルの評価は、成績係数ＣＯＰ（発
生冷房能力／吸収剤の再生に必要な熱量）で比較する必
要があるが、これを求めるためには、再生器１、吸収器
５、蒸発器４、凝縮器３及び伝熱管などの仕様を決定
し、サイクル全体の計算を行わなければならない。ま
た、サイクルの構成によって、各冷媒と吸収剤との組み
合わせのＣＯＰの優劣が変わってくる。
る。通常、吸収サイクルの評価は、成績係数ＣＯＰ（発
生冷房能力／吸収剤の再生に必要な熱量）で比較する必
要があるが、これを求めるためには、再生器１、吸収器
５、蒸発器４、凝縮器３及び伝熱管などの仕様を決定
し、サイクル全体の計算を行わなければならない。ま
た、サイクルの構成によって、各冷媒と吸収剤との組み
合わせのＣＯＰの優劣が変わってくる。
【００３６】そこで、吸収式ヒ−トポンプの吸収サイク
ルを図２に示すように、簡易的に考えて評価関数ＱＥの
計算を行う。まず、吸収液を再生器１の温度まで加熱す
るのに必要な熱量Ｑ１と、再生器１をでて吸収器５まで
戻すために冷却するのに必要な熱量Ｑ２を計算する。吸
収液を加熱するのに必要な熱量Ｑ１のうち、通常使用さ
れる単相の伝熱管の温度効率は０．８５程度である。し
たがって、吸収液を冷却するための熱量Ｑ２の８５％を
単相の熱交換器により回収できるとして、この差を吸収
液側のサイクルを維持するために必要な熱量と考えてこ
れをＱＥとする。冷媒側の状態は吸収剤が変わっても冷
媒流量ＤＣを一定とすれば、ほぼ同様であると考えられ
るので、ＤＣ＝１ｋｇ／ｓとして、各々のＱＥについて
計算する。ここで、吸収液の流量をＧＣ、冷媒の流量を
ＤＣとすると、熱量ＱＥを物性計算によって与えられた
エンタルピーｈを使用して、以下の式、〔式１〕ないし
〔式５〕によって求めることができる。
ルを図２に示すように、簡易的に考えて評価関数ＱＥの
計算を行う。まず、吸収液を再生器１の温度まで加熱す
るのに必要な熱量Ｑ１と、再生器１をでて吸収器５まで
戻すために冷却するのに必要な熱量Ｑ２を計算する。吸
収液を加熱するのに必要な熱量Ｑ１のうち、通常使用さ
れる単相の伝熱管の温度効率は０．８５程度である。し
たがって、吸収液を冷却するための熱量Ｑ２の８５％を
単相の熱交換器により回収できるとして、この差を吸収
液側のサイクルを維持するために必要な熱量と考えてこ
れをＱＥとする。冷媒側の状態は吸収剤が変わっても冷
媒流量ＤＣを一定とすれば、ほぼ同様であると考えられ
るので、ＤＣ＝１ｋｇ／ｓとして、各々のＱＥについて
計算する。ここで、吸収液の流量をＧＣ、冷媒の流量を
ＤＣとすると、熱量ＱＥを物性計算によって与えられた
エンタルピーｈを使用して、以下の式、〔式１〕ないし
〔式５〕によって求めることができる。
【００３７】
【数１】
【００３８】
【数２】
【００３９】
【数３】
【００４０】
【数４】
【００４１】
【数５】
【００４２】ここに、各記号の意味は次のとおりであ
る。
る。
【００４３】ＤＣ:冷媒質量流量（ｋｇ／ｓ） ＧＣ:吸収液質量流量（ｋｇ／ｓ） h:エンタルピ（ｋＪ／ｋｇ） ＱＥ:交換熱量（ｋＷ） ＸＡ:吸収器での吸収液質量濃度（Ｗｔ％） ＸＧ:再生器での吸収液質量濃度（Ｗｔ％） 熱量ＱＥが小さい場合は、再生器１で加熱する熱量がそ
の分小さくなるのでＣＯＰが高くなる。したがって、こ
の熱量ＱＥを評価関数として考えることができる。評価
サイクルは各冷媒の５℃の蒸発圧力を蒸発器の圧力条件
とし、同様に冷媒の４０℃の蒸発圧力を再生器の圧力条
件とした。
の分小さくなるのでＣＯＰが高くなる。したがって、こ
の熱量ＱＥを評価関数として考えることができる。評価
サイクルは各冷媒の５℃の蒸発圧力を蒸発器の圧力条件
とし、同様に冷媒の４０℃の蒸発圧力を再生器の圧力条
件とした。
【００４４】冷媒と吸収剤との混合時のすべての組み合
わせについての物性デ−タは、明瞭でないので、その評
価には気液平衡物性推算法を利用した。
わせについての物性デ−タは、明瞭でないので、その評
価には気液平衡物性推算法を利用した。
【００４５】気液平衡物性推算法には大別して２つの方
法があり、１つは、仮定した濃度の混合液の活量係数γ
ｉから液相側のフガシティーを求め、気相側のフガシテ
ィーψと比較して平衡状態を求めるという方法であり、
もう一つは、状態方程式を利用する方法である。活量係
数γｉを用いて気液平衡状態を推測する方法は、通常、
標準沸点が室温以上の物質からなる系に使われ、圧力は
数気圧以下で使われる。その理由は気相のフガシティー
係数を決定するのに理想気体と仮定するか、もしくは第
二ビリアル係数を用いることが多いため、高圧になると
精度が悪くなるからである。
法があり、１つは、仮定した濃度の混合液の活量係数γ
ｉから液相側のフガシティーを求め、気相側のフガシテ
ィーψと比較して平衡状態を求めるという方法であり、
もう一つは、状態方程式を利用する方法である。活量係
数γｉを用いて気液平衡状態を推測する方法は、通常、
標準沸点が室温以上の物質からなる系に使われ、圧力は
数気圧以下で使われる。その理由は気相のフガシティー
係数を決定するのに理想気体と仮定するか、もしくは第
二ビリアル係数を用いることが多いため、高圧になると
精度が悪くなるからである。
【００４６】上記理由により、一般的には高温、高圧で
臨界点に近づくと、適用が難しいといわれている。本評
価では臨界点に近い状態での気液平衡を論ずる必要があ
るため、J. Gmehlingらの提唱する（J. Gmehling, ‘Fr
om UNIFAC to Modified UNIFAC to PSRK with the help
of DDB’, Fluid Phase Equilibria, 107, pp1-29 (19
95)）状態方程式を使用するものを利用した。
臨界点に近づくと、適用が難しいといわれている。本評
価では臨界点に近い状態での気液平衡を論ずる必要があ
るため、J. Gmehlingらの提唱する（J. Gmehling, ‘Fr
om UNIFAC to Modified UNIFAC to PSRK with the help
of DDB’, Fluid Phase Equilibria, 107, pp1-29 (19
95)）状態方程式を使用するものを利用した。
【００４７】図３は、この気液平衡推算法に基づいて計
算した混合物の低沸点成分の質量濃度（ｗｔ％）と沸点
温度（℃）との関係を示すグラフである。低沸点成分５
℃の蒸気圧での蒸発器条件（実線）、及び破線低沸点成
分４０℃の蒸気圧での凝縮器条件（破線）の場合につい
て示す。
算した混合物の低沸点成分の質量濃度（ｗｔ％）と沸点
温度（℃）との関係を示すグラフである。低沸点成分５
℃の蒸気圧での蒸発器条件（実線）、及び破線低沸点成
分４０℃の蒸気圧での凝縮器条件（破線）の場合につい
て示す。
【００４８】このグラフから、実線矢印で示すように、
蒸発器条件では、吸収液の温度が冷却可能な４０℃の
時、吸収剤質量濃度ＸＡ（ｗｔ％）まで希釈可能である
ことが分かる。また、同様に破線矢印で示すように、凝
縮条件では、吸収液の温度が再生器で加熱可能な１００
℃の時、吸収剤質量濃度ＸＧ（ｗｔ％）まで濃縮可能で
あることが分かる。
蒸発器条件では、吸収液の温度が冷却可能な４０℃の
時、吸収剤質量濃度ＸＡ（ｗｔ％）まで希釈可能である
ことが分かる。また、同様に破線矢印で示すように、凝
縮条件では、吸収液の温度が再生器で加熱可能な１００
℃の時、吸収剤質量濃度ＸＧ（ｗｔ％）まで濃縮可能で
あることが分かる。
【００４９】〔表１〕ないし〔表４〕は、メチルエーテ
ルを冷媒とした場合に吸収剤の候補として挙げた各物質
の各条件での平衡濃度と評価関数熱量ＱＥとを示すもの
である。評価関数熱量ＱＥが小さいほど吸収剤として有
望であることを示している。表中、上位の物質には酢酸
基（−ＣＯＯＨ）、アルデヒド基（−ＣＨＯ）、カルボ
ニルキ基（Ｒ−ＣＯ−Ｒ’）、エステル基（Ｒ−ＣＯＯ
−Ｒ’）などの酸素の二重結合（＝Ｏ）のあるものが多
いことが分かる。
ルを冷媒とした場合に吸収剤の候補として挙げた各物質
の各条件での平衡濃度と評価関数熱量ＱＥとを示すもの
である。評価関数熱量ＱＥが小さいほど吸収剤として有
望であることを示している。表中、上位の物質には酢酸
基（−ＣＯＯＨ）、アルデヒド基（−ＣＨＯ）、カルボ
ニルキ基（Ｒ−ＣＯ−Ｒ’）、エステル基（Ｒ−ＣＯＯ
−Ｒ’）などの酸素の二重結合（＝Ｏ）のあるものが多
いことが分かる。
【００５０】表中の上位の物質の分子は、分子内で酸素
の二重結合側に電子が集まり、またそれと結合した炭素
側がプラスに帯電して分極が起こり、このプラスに帯電
した炭素と分極により若干マイナスに帯電したエーテル
の酸素とが互いにイオン力で引き合っており、冷媒及び
吸収剤の混合物が特に通常の分子以上に引き合っている
ものと考えられる。また、ベンゼン等の炭素数８個以下
の芳香族に水酸基−ＯＨがついた物質（たとえばフェノ
ール）も分子内での分極が大きく、同様な理由で吸収剤
として使用した場合に効果がある。
の二重結合側に電子が集まり、またそれと結合した炭素
側がプラスに帯電して分極が起こり、このプラスに帯電
した炭素と分極により若干マイナスに帯電したエーテル
の酸素とが互いにイオン力で引き合っており、冷媒及び
吸収剤の混合物が特に通常の分子以上に引き合っている
ものと考えられる。また、ベンゼン等の炭素数８個以下
の芳香族に水酸基−ＯＨがついた物質（たとえばフェノ
ール）も分子内での分極が大きく、同様な理由で吸収剤
として使用した場合に効果がある。
【００５１】
【表１】
【００５２】
【表２】
【００５３】
【表３】
【００５４】
【表４】
【００５５】
【発明の効果】吸収式ヒートポンプの作動冷媒として、
メチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジエチルエー
テル等の比較的沸点の低いエーテル系の自然冷媒を使用
する場合に、吸収剤として、酢酸基（−ＣＯＯＨ）、ア
ルデヒト基（−ＣＨＯ）、カルボニル基（Ｒ−ＣＯ−
Ｒ’）、エステル基（Ｒ−ＣＯＯ−Ｒ’）などの酸素の
二重結合（＝Ｏ）があるもの、あるいはベンゼン等の炭
素数８個以下の芳香族に水酸基−ＯＨがついた物質を使
用することによって、吸収式ヒートポンプサイクルの成
績係数を高めることができる。また、作動冷媒として使
用するメチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジエチ
ルエーテル等はエーテル系の自然冷媒であるので、地球
温暖化係数が小さく、このため地球環境への負荷が少な
い。
メチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジエチルエー
テル等の比較的沸点の低いエーテル系の自然冷媒を使用
する場合に、吸収剤として、酢酸基（−ＣＯＯＨ）、ア
ルデヒト基（−ＣＨＯ）、カルボニル基（Ｒ−ＣＯ−
Ｒ’）、エステル基（Ｒ−ＣＯＯ−Ｒ’）などの酸素の
二重結合（＝Ｏ）があるもの、あるいはベンゼン等の炭
素数８個以下の芳香族に水酸基−ＯＨがついた物質を使
用することによって、吸収式ヒートポンプサイクルの成
績係数を高めることができる。また、作動冷媒として使
用するメチルエーテル、メチルエチルエーテル、ジエチ
ルエーテル等はエーテル系の自然冷媒であるので、地球
温暖化係数が小さく、このため地球環境への負荷が少な
い。
【図１】本発明に係るの吸収ヒートポンプのフロー図で
ある。
ある。
【図２】吸収サイクルと各状態量とを簡易的に示す図で
ある。
ある。
【図３】混合液の沸点温度と吸収剤質量濃度との関係を
示す図である。
示す図である。
１：再生器、２：精留器、３：凝縮器、４：蒸発器、
５：吸収器、６：ボイラ、７：膨張弁、８：吸収溶液循
環ポンプ、９、１０、１１、１２、１３：配管 １４、１５、１６：散布装置、１７、１８、１９、２
０、２１、２２：伝熱管。
５：吸収器、６：ボイラ、７：膨張弁、８：吸収溶液循
環ポンプ、９、１０、１１、１２、１３：配管 １４、１５、１６：散布装置、１７、１８、１９、２
０、２１、２２：伝熱管。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−296966（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−63269（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−115949（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−67763（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−67536（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 15/00 C09K 5/04
Claims (11)
- 【請求項１】 蒸発器、吸収器、再生器及び凝縮器を備
え、冷媒及び吸収剤の混合物を作動媒体とする吸収式ヒ
ートポンプの作動媒体において、 冷媒として化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ物質を
使用し、 Ｒ1、Ｒ2は独立に炭素数が１もしくは２のアルキル基で
あることを特徴とする吸収式ヒートポンプの作動媒体。 - 【請求項２】 蒸発器、吸収器、再生器及び凝縮器を備
え、冷媒及び吸収剤の混合物を作動媒体とする吸収式ヒ
ートポンプの作動媒体において、 冷媒としてＲ1、Ｒ2が独立に炭素数が１もしくは２のア
ルキル基またはアルケン基である化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の
分子構造を持つ物質を使用し、 吸収剤として酸素の二重結合のある物質を使用すること
を特徴とする吸収式ヒートポンプの作動媒体。 - 【請求項３】 前記吸収剤として化学式Ｒ3−ＣＯＯ−
Ｒ4の分子構造を持つ物質を使用し、Ｒ3、Ｒ4は独立に
水素原子が１個もしくは炭素数が１ないし６のアルキル
基またはアルケン基であることを特徴とする請求項２記
載の吸収式ヒートポンプの作動媒体。 - 【請求項４】 前記吸収剤として化学式Ｒ3−ＣＯ−Ｒ4
の分子構造を持つ物質を使用し、Ｒ3、Ｒ4は独立に水素
原子が１個もしくは炭素数が１ないし６のアルキル基ま
たはアルケン基であることを特徴とする請求項２記載の
吸収式ヒートポンプの作動媒体。 - 【請求項５】 水素原子の１ないし３個をフッ素で置換
することを特徴とする請求項２記載の吸収式ヒートポン
プの作動媒体。 - 【請求項６】 水素原子の１ないし３個をフッ素で置換
することを特徴とする請求項３記載の吸収式ヒートポン
プの作動媒体。 - 【請求項７】 蒸発器、吸収器、再生器及び凝縮器を備
え、冷媒及び吸収剤の混合物を作動媒体とする吸収式ヒ
ートポンプの作動媒体において、冷媒としてＲ1、Ｒ2が
独立に炭素数が１もしくは２のアルキル基またはアルケ
ン基である化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ物質を
使用し、 吸収剤として化学式Ｒ5−ＯＨの分子構造を持つ物質を
使用し、Ｒ5は炭素数が８個以下の芳香族であることを
特徴とする吸収式ヒートポンプの作動媒体。 - 【請求項８】 蒸発器、吸収器、再生器及び凝縮器を備
え、冷媒及び吸収剤の混合物を作動媒体とする吸収式ヒ
ートポンプの作動媒体において、 冷媒としてメチルエーテル、メチルエチルエーテルもし
くはジエチルエーテルを使用し、 吸収剤として化学式Ｒ3−ＣＯＯ−Ｒ4の分子構造を持つ
物質を使用し、Ｒ3、Ｒ4は独立に炭素数が１から６のア
ルキル基またはアルケン基であることを特徴とする吸収
式ヒートポンプの作動媒体。 - 【請求項９】 冷媒としてメチルエーテル、メチルエチ
ルエーテルもしくはジエチルエーテルを使用し、吸収剤
としてフェノールを使用することを特徴とする請求項８
記載の吸収式ヒートポンプの作動媒体。 - 【請求項１０】 蒸発器、吸収器、再生器及び凝縮器を
備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作動媒体とする吸収式
ヒートポンプにおいて、 冷媒として化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ物質を
使用し、 Ｒ1、Ｒ2は独立に炭素数が１もしくは２のアルキル基で
あること特徴とする吸収式ヒートポンプ。 - 【請求項１１】 蒸発器、吸収器、再生器及び凝縮器を
備え、冷媒及び吸収剤の混合物を作動媒体とする吸収式
ヒートポンプにおいて、 冷媒として化学式Ｒ1−Ｏ−Ｒ2の分子構造を持つ物質を
使用し、 Ｒ1、Ｒ2は独立に炭素数が１もしくは２のアルキル基で
あること特徴とする吸収式ヒートポンプ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11039459A JP2994639B1 (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | 吸収式ヒ―トポンプの作動媒体、及びこれを用いる吸収式ヒ―トポンプ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11039459A JP2994639B1 (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | 吸収式ヒ―トポンプの作動媒体、及びこれを用いる吸収式ヒ―トポンプ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2994639B1 true JP2994639B1 (ja) | 1999-12-27 |
| JP2000241038A JP2000241038A (ja) | 2000-09-08 |
Family
ID=12553639
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11039459A Expired - Fee Related JP2994639B1 (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | 吸収式ヒ―トポンプの作動媒体、及びこれを用いる吸収式ヒ―トポンプ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2994639B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110567189A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-12-13 | 华北电力大学 | 一种蒸汽压缩型吸收式热泵 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7207264B2 (ja) * | 2019-11-01 | 2023-01-18 | トヨタ自動車株式会社 | 冷却液組成物及び冷却システム |
| JP7092397B2 (ja) * | 2020-10-13 | 2022-06-28 | 株式会社モナテック | 平板状ヒートパイプ用冷媒及び平板状ヒートパイプ |
-
1999
- 1999-02-18 JP JP11039459A patent/JP2994639B1/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110567189A (zh) * | 2019-09-10 | 2019-12-13 | 华北电力大学 | 一种蒸汽压缩型吸收式热泵 |
| CN110567189B (zh) * | 2019-09-10 | 2024-01-19 | 华北电力大学 | 一种蒸汽压缩型吸收式热泵 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000241038A (ja) | 2000-09-08 |
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