JP3274165B2 - 吸収液 - Google Patents

吸収液

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JP3274165B2
JP3274165B2 JP00825392A JP825392A JP3274165B2 JP 3274165 B2 JP3274165 B2 JP 3274165B2 JP 00825392 A JP00825392 A JP 00825392A JP 825392 A JP825392 A JP 825392A JP 3274165 B2 JP3274165 B2 JP 3274165B2
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明夫 近沢
啓充 森
義雄 改田
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    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

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  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水を冷媒として使用す
る吸収式冷凍機に使用される吸収液に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の水を冷媒とする吸収機冷
凍機の吸収液としては、臭化リチウム(LiBr)水溶
液が主として採用されて、現在に至っている。さらに、
臭化リチウム(LiBr)の特性を改善するため、更に
は経済性等を考慮して、吸収液として種々の物質が提案
されている。こういった吸収液の内の一つとして、臭化
リチウムと塩化リチウムの混合水溶液がある。この混合
水溶液については、LiBr/LiClの比を2/1
(モル比)とすることが提案されてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術について述べると、一般に用いられるLiBr溶
液(水−LiBr)の場合は、その溶解限度が低いた
め、高濃度で使用すると晶析が生じ、濃度を高くするこ
とが出来ないという欠点がある。従って、適当な動作濃
度を選択した場合においても、通常状態の運転である冷
房運転を停止した後に、晶析防止のため低濃度まで冷媒
の水で吸収液を希釈する希釈運転を、比較的長時間必要
とする。さらに運転停止時には希釈された吸収液の状態
が保持されるため、始動時に比較的長い始動運転が必要
になる(濃度を所定の濃度まで上昇させるため)という
欠点があった。一方、前に説明した臭化リチウムと塩化
リチウムの混合水溶液について述べると、LiBr/L
iCl=2/1(LiBrのモル分率で0.67)の溶
液は、60wt%以下の濃度においてはLiBr溶液に
比べ晶析に対して有利であるものの、一般的な運転濃度
である62.5wt%では晶析状況の改善を認めること
は難しい(図1に於ける62.5wt%の吸収液の晶析
点データ参照)。さらに、LiBr/LiCl混合液を
採用する場合は、LiClの吸収液への添加に伴い、L
iBr溶液より粘度が高くなるという新たな問題が生じ
る(図3の混合比を変化させた場合の粘度変化に関する
データ参照)。ここで、粘度が高くなると吸収器におけ
る熱移動及び物質移動が悪くなり、吸収器が大きくな
る。また溶液熱交換器においても熱移動が悪くなるた
め、伝熱面積が増大するという大きな問題を生じる。
【0004】そこで本発明の目的は、LiBr水溶液を
主成分とする吸収液に対して、晶析・動作濃度・粘度等
の面で有利もしくは同等で、動作許容範囲の広い吸収式
冷凍機に使用可能な吸収液を得ることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
の本発明による吸収液の特徴構成は、この吸収液が、臭
化リチウム(LiBr)および塩化リチウム(LiC
l)の2成分と水とを含む2成分系混合水溶液におい
、前記臭化リチウム(LiBr)と前記塩化リチウム
(LiCl)との合計量に対する前記臭化リチウム(L
iBr)の混合割合が、モル分率で0.77〜0.83
に選択されていることにあり、その作用・効果は次の通
りである。
【0006】
【作用】このような吸収液を採用する場合は、一般的に
LiBrを吸収液に用いる場合、運転中の濃度は水冷機
で62〜58wt%程度、空冷機で63〜59wt%程
度で使用されるのであるが、溶液の蒸気圧、晶析、粘度
等に関して以下に説明するような状況となる。 A 蒸気圧関係 図2にLiBr/LiCl混合液に於ける塩濃度(〔L
iBr〕+〔LiCl〕/〔LiBr〕+〔LiCl〕
+〔H2O〕のwt%)と45℃における蒸気圧(mm
Hg)の関係が示されている。同図において、LiBr
/LiClの混合比(〔LiBr〕/〔LiBr〕+
〔LiCl〕のモル分率)としては、モル比3対1(L
iBrのモル分率0.75 ○印で示す)、モル比4対
1(LiBrのモル分率0.80 □印で示す)、モル
比5対1(LiBrのモル分率0.83 △印で示
す)、モル比1対0(LiBrのモル分率1.00 ◇
印で示す)のものが示されている。 結果 図に示すように、塩濃度の上昇と共に、ほぼ線形に蒸気
圧が低下する。さらに、LiBrのモル分率の減少に伴
って(LiClの混合比率の増加に伴って)、蒸気圧が
低下する。ここで、LiBrのモル分率で0.77〜
0.83の範囲は、同一塩濃度においてほぼ最小の蒸気
圧を示している。従って、この吸収液を使用する場合
は、吸収液をLiBr単独の場合に比較して低濃度域で
使用することが可能となる。 B 晶析関係、 図1にLiBr/LiCl混合液に於けるLiBr/L
iClの混合比(〔LiBr〕/〔LiBr〕+〔Li
Cl〕のモル分率)と晶析点(℃)の関係を示す。同図
には溶液濃度(〔LiBr〕+〔LiCl〕/〔LiB
r〕+〔LiCl〕+〔H2O〕のwt%)としては、
62.5wt%と60wt%のものが示されている。こ
こで、横軸上LiBrのモル分率が1.0のものは、L
iBrのみのものを示し、モル分率が0.77〜0.8
3の範囲にあるもの、さらにはモル分率が0.67(重
量比で2対1)のものが、矢印で示されている。図上L
iBrのモル分率が1.0で、黒印のものは同一サイク
ル上に於ける、同一蒸気圧下のLiBrの濃度(62.
5wt%に対しては63.7wt%、60wt%に対し
ては61.2wt%)の吸収液の晶析点を示す。 結 果 図に示すように、同一サイクル上での比較に付いて述べ
ると、60wt%以下の濃度においてはLiBr溶液に
比べ、LiClの添加により晶析に対して有利とはなっ
ている。しかしながら、62.5wt%のものについて
は、特定混合濃度範囲において、晶析点が極小となる範
囲(0.77〜0.83)が存在する(0.77以下及
び0.83以上の範囲においては、むしろ悪化する)。
従ってLiBrのモル分率で0.77〜0.83の範囲
で使用するのが最も晶析点に対して良好な状態が得られ
る。
【0007】以上説明したように、吸収液として低濃度
のものが採用可能である点、晶析点自体が低い点等から
晶析に対して良好な状況が得られる。
【0008】C 粘度関係 図3に吸収液中の塩濃度(〔LiBr〕+〔LiCl〕
/〔LiBr〕+〔LiCl〕+〔H2O〕のwt%)
と粘度(mPa・s)の関係が示されている。同図にお
いて、LiBr/LiClの混合比(〔LiBr〕/
〔LiBr〕+〔LiCl〕のモル分率)としては、モ
ル分率1.00(○印で示す)、0.80(□印で示
す)、モル分率0.67(△印で示す)のものが示され
ている。 結 果 図に示すように、吸収液中の塩濃度の上昇と共に粘度が
上昇するとともに、吸収液におけるLiBrのモル分率
の低下(LiClの混合比率の増加)に伴って粘度が上
昇している。しかしながら、上に説明した蒸気圧との関
係から、図上太線の範囲で混合液(図は、モル分率0.
8のもの)を使用することが可能となり、粘度の上昇も
おさえることが可能となる。
【0009】
【発明の効果】従って、吸収液としてLiBrとLiC
lの水溶液であり、LiBrのモル分率が0.77〜
0.83の範囲にあるものを採用すると、以下のような
効果を得ることができる。 A 蒸気圧降下と晶析点の面から対応、使用濃度域で晶
析点が低下し、晶析によるトラブルの確率を低くするこ
とが可能となる。 B 低濃度側で晶析点が下がり、停止時の希釈が僅かで
すみ、次の立上り時間が大幅に短縮される。 C 停電等による停止時の晶析に対する安全性が増す。 D 冷凍不要の場合負荷コントロール時の再生器入力ゼ
ロの時間が長くとれるようになり負荷コントロールが容
易となる。 E 粘度がLiBr/LiCl=2/1の液に比べ低下
し、吸収器や溶液熱交換器を小型化するのが可能とな
る。 LiBr溶液に比べると、本溶液は1.2wt%程度低
い濃度で同一温度のサイクルとなるため、ほぼ同粘度で
動作できる。
【0010】
【実施例】以下に本願の実施例を説明する。 吸収液(吸収式冷凍機に使用) 組成 臭化リチウム(LiBr)と塩化リチウム(LiCl)
との混合水溶液溶液濃度 〔LiBr〕+〔LiCl〕/〔LiBr〕+〔LiC
l〕+〔H2O〕のwt% 55〜64wt%程度 LiBr/LiClの混合比 〔LiBr〕/〔LiBr〕+〔LiCl〕のモル分率 0.77〜0.83モル% 以下、この吸収液に関する作動状態の一例を、晶析状
況、粘度等との関係において、従来のLiBr水溶液と
比較して説明する(LiBrのモル分率を0.8とした
場合) 動作可能濃度 濃溶液塩濃度 LiBr/LiClの混合水溶液60.8wt%(粘度
6.8mPa・s) LiBr水溶液 62 wt%(粘度
5.4mPa・s) 希溶液塩濃度 LiBr/LiClの混合水溶液56.8wt%(粘度
3.8mPa・s) LiBr水溶液 58 wt%(粘度
3.9mPa・s) この動作可能濃度は、前述の蒸気圧の降下分を考慮して
同一蒸気圧で動作可能なサイクルを想定している。粘度
に関して、LiBr/LiClの混合水溶液において
は、LiBrのモル分率が0.67(LiBrとLiC
lとの重量比2対1)のものより低下するとともに、L
iBr水溶液と比較してもほぼ同程度となっている。
【0011】以下に図4に基づいてサイクルと晶析線と
の関係について説明する。図4は、LiBr/LiCl
の混合水溶液及びLiBr水溶液のデューリング線図で
あり、吸収側の状況(デューリング線図の下端部域)を
示している。ここで、実線はLiBr/LiClの混合
水溶液の状態を、破線がLiBr水溶液の状態を示して
いる。さらに太線によりサイクルが示されている。ま
た、LiBr/LiClの混合水溶液の晶析線(LiB
rのモル分率を0.8とした場合)が、一点鎖線で、L
iBr水溶液の晶析線が二点鎖線で示されている。図か
らも判明するように、晶析点は両吸収液間で最も差の小
さい場合でも7℃程度下がっており、この分晶析が発生
しにくくなっている。
【0012】このような状況から、図5に示すように、
冷凍動作不要の場合に於ける負荷コントロール時の再生
器入力ゼロの時間が長くとれるようになった。図5は上
部側に溶液温度(実線で示す)の低下状況と両水溶液の
晶析温度との関係を、下部側に、上記溶液温度の低下に
状態に於けるバーナの始動、停止、始動再開の状況が示
されている。実線がLiBr/LiClの混合水溶液に
関するものであり、破線がLiBr水溶液に関するもの
である。
【0013】さらに、希釈運転の状況について説明す
る。希釈運転においては冷凍機内の冷媒全量が吸収液と
混合するため、冬期の気温が低い時でも晶析が発生しな
い濃度まで希釈される。 上記実施例 濃溶液塩濃度 LiBr/LiClの混合水溶液 60.8wt% LiBr水溶液 62 wt% において最低必要となる希釈濃度(晶析点−5℃の濃
度) LiBr/LiClの混合水溶液58.0wt% 希釈
濃度差2.8wt% LiBr水溶液 57.5wt% 希釈
濃度差4.5wt% 従って、希釈化、濃縮化に必要な時間が60%程度に短
縮される。
【0014】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【図1】LiBrとLiclとの混合比と晶析点の関係
を示す図
【図2】塩濃度と蒸気圧の関係を示す図
【図3】混合比を変化させた場合の塩濃度と粘度の関係
を示す図
【図4】LiBr溶液及びLiBr/Licl溶液の冷
凍機サイクルに於ける低温部のデューリング線図
【図5】負荷コントロール時の作動説明図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤野 利弘 大阪府大阪市中央区平野町四丁目1番2 号 大阪瓦斯株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−85278(JP,A) 特開 昭64−85280(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 15/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水を冷媒として使用する吸収式冷凍機に
    使用される吸収液であって、 臭化リチウム(LiBr)および塩化リチウム(LiC
    l)の2成分と水とを含む2成分系混合水溶液におい
    、前記臭化リチウム(LiBr)と前記塩化リチウム
    (LiCl)との合計量に対する前記臭化リチウム(L
    iBr)の混合割合が、モル分率で0.77〜0.83
    に選択されている吸収液。
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