JPH01263466A - 吸収冷暖房機用吸収剤組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気調和などの目的に使用される吸収冷暖房
機用の吸収剤組成物に関するものである。

〔従来の技術〕

吸収冷暖房機、たとえば吸収冷凍機は減圧密閉容器内に
おい゛ζ冷媒を蕉発させることにより、その時に奪われ
る蒸発潜熱を冷熱源として冷水などを供給するものであ
る。吸収冷凍機は冷水などの供給を連続的に実施するた
め、吸収液として冷媒と冷媒を吸収する吸収剤の混合ン
８液が使用され、通常、再生器、凝縮器、吸収器、蒸発
器の４つの機器によって構成されている。再生器では外
部熱源によって吸収液は加熱され、冷媒は仄発し吸収液
は濃縮される。凝縮器では再生器にて発生した蒸気が適
当な温度に保たれた外部冷却用流体との熱交換によって
凝縮される。凝縮された冷媒は蒸発器の中へ送られ、再
生器で濃縮された溶液は吸収器に移送され、蒸発器中の
冷媒蒸気を吸収し希薄溶液となる。蒸発器では蒸発潜熱
によって冷熱が発生し、通常、冷水として外部に取り出
される。

吸収器内では温度の比較的高い吸収液が導入され、また
吸収によって熱が生じるので、外部冷却用流体によって
冷却され適切な温度に保持される。吸収器から出た希薄
吸収液は、再生器へ移送され再び濃縮される。密閉容器
での−」−記現象の繰返しにより連続的に冷熱が発生す
る。

さて吸収冷凍機の性能は吸収液の？ｍ度範囲に大きく依
存する。再生器で発生ずる？店縮液と吸収器で生ずる希
薄溶液との濃度差が大きい程、吸収冷練機の性能は向上
する。すなわち使用する吸収液の特性により、吸収液の
低濃度（吸収器内の液・希液）側の濃度限界は、吸収器
温度と蒸発器温度との関係で決まり、一方、高濃度（再
生液、濃液）側の濃度限界は、吸収液の結晶化温度で決
まる。

すなわち吸収器の保持温度は水冷方式では通常４０°Ｃ
であり、また茎発器冷媒蒸発温度は１〜２゛Ｃとすると
、吸収液の４０°Ｃでの痰気圧ＧＪ、蒸発器（１〜２°
Ｃ）での冷媒蒸気圧より小さくなり、たとえばＬｉＢｒ
水溶液では、希液限界２８度は約５９ｗｔ％である。ま
た濃液のｔｌｌａｌｌ塵界吸収器に入る温度を４５°Ｃ
とずれば６５５呵％である。したがって現在使用されて
いる吸収液、１、ｉＢｒ水溶フィシでは最大範囲５９〜
６５５４％でしかザイクルが成立しないため、機器の性
能を著しく制限しζいる。これを解決するためには、す
なわち作動し得る温度範囲を拡大するためには、（１）
低濃度限をＦげるために吸収液の茶気圧降下の度合を大
きくする。（２）高濃度限を上げるために結晶化温度を
下げる。の２つか必要である。

本発明の目的は、上記の欠点を有する現状の吸収冷凍機
の吸収液を改善することによって、水冷却方式の吸収冷
凍機の能力を拡大し、または従来の冷凍機の晶出問題を
なくし、かつ従来、実現しなかった空冷方式の吸収冷凍
機を可能ならしめることにある。

第１図は吸収冷凍機の基本冷凍ザイクルを示す概略図で
ある。吸収液として最も一般的なＬ　ｉ　Ｉｆ　ｒ水溶
液を用いる系について述べれば、ｌｌｆ生器生白１内い
て、加熱流体供給管２により供給される加熱流体で１．
ｉＲｒ水溶液の中に含まれる冷媒である水が蒸発する。

２ａは加熱流体取出管である。蕉発しの た水茎気は凝縮器３の伝凱管４″′表面で凝縮し、水と
なって蒸発器５内へ導入される。蒸発器５内に溜った水
は冷媒ポンプムで蒸発器５の伝熱性７の十に散布され、
伝熱管７表面で原発潜熱を奪いなから茅発する。水が蒸
発するために必要な蒸発潜熱Ｌ；ｌ冷水供給管８を通っ
て供給される。逆に伝り丸管７を通る冷水は冷媒である
水が蒸発する時の奈発潜熱によって冷やされ、冷水取出
管８ａから冷水として系外に取り出され冷執源となる。

一方、再生器１で水の一部を茄発分離したＬｉＢｒ水溶
液は、？届縮されて熱交換器９を通って温度を下げなが
ら吸収器１０に入る。吸収器１０に入った濃度の高いＬ
　ｉ　ｌ（ｒ水溶液は、冷却水管（伝熱管）１２の表面
で、蒸発器５で蕉発した水を吸収する。水を吸収してう
ずくなった吸収液は吸収液ポンプ１１によって熱交換器
９を経て再生器１に戻され再生される。吸収器１０内に
おいて、水を吸収した時に発生する吸収熱は冷却水管１
２を通って流れる冷却水によって冷却され、一定温度に
保たれる。この冷却水は冷却水供給管１３から供給され
、凝縮器３内を通った後、凝縮器の伝軌管４を経て冷却
水排出管１３ａから排出される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ざてより少ない冷水啜で大容量の空調を可能ならしめる
ためには、発生ずる冷水の温度は低い方がよい。ただし
水は０℃で氷結するため、３〜５℃の冷水を発生ずるよ
うに一般の冷凍機は設計されている。冷水出口温度が３
〜５℃とするためには、蒸発器５内で蕉発する冷媒（水
）の温度は１〜２°Ｃとなる。この１〜２°Ｃの水の蒸
気圧は約５ｍｍ１１ｇであるので、真空中に封しられた
吸収冷凍機内で水が蕉発し続りるためには、蒸発する水
衆気を吸収し得る吸収器１０内の吸収液の蒸気圧シＪ５
粛１１８以下でなければならない。一方、吸収液は高温
で水を蒸発分離することで濃縮再生されるために、再生
された吸収液温度は高く、そのままでは高い蒸気圧を呈
するので、蒸発器５で蒸発する水蒸気を吸収することは
できない。そのため再生されたＬｉｌ１ｒ水溶液（以下
、濃液と記す）Ｇｊ熱交換器９と冷却水とによって冷や
されるが、その温度は通常、吸収器］０内で約４０°Ｃ
である。さて４（＋’ｃて５＋ｕＨｇの蒸気圧を呈する
１、ｉＢｒ水溶液の濃度は約５９ｗｔ％である。ただし
吸収器１０の吸収液は水を吸収することによって希釈さ
れ、そのままでは仄気圧が高くなるので、連続的に蒸発
器５の水蒸気を吸収し続けるためには、吸収器１０に入
る濃液濃度は５９ｗｔ％よりも高くなりればならない。

今、漆液の温度を４５°Ｃとすれば、その濃度は最大６
５．５　ｗ　ｔ％であり、それ以１−であれば晶結して
しまう。吸収器１し］に入るａ液の濃度と吸収器１０か
ら出る吸収液（以下、希？Ｉｌと記す）の濃度との差は
、冷媒（水）１ｋｇを再生器１で発生ずるのに要する希
１１ジ循環量（循環比、、Ｉ）に反比例する。濃液濃度
をξ１、希液濃度をξ２とすると、循環比ａ−ξ１／（
ξ１−ξ２）で表わされる。したがってξ１とξ２との
差が大きい稈、希液循環量は少なくて済め、吸収液量、
ポンプ動力が少なくなるとともなる。第１表は、現在使
用されているＬｉＢｒ水溶液について、膿／＆濃度ξ１
、希液濃度ξ２、循環比ａ、濃液結晶化温度の関係を示
している。

第　　　　　１　　　　　表 第１表に示すように、濃液濃度が６０．０ｗｔ％であれ
ば、結晶化温度は１４℃と比較的低くなり、夏１υ１の
場合では、突発的な運転停止によって湯液ラインが晶出
することもなく、または運転終了時、停止後の希釈運転
の必要もなくなる。ただし循環比ａは６０．０ｋｇ／ｋ
ｇ・水と大きな値となり非常に効率の悪い冷凍機となる
。現状の１月Ｂｒ水溶液を水冷方式で運転する；際には
、もっと小さい循環比で効率よく稼動させ得る吸収液が
望ましい。一方、このＬｉ１ｌｒ水溶液を用いて第１図
に示す冷却水供給管１３、冷却水管１２、冷却水排水管
１３ａに流す冷却水の代りに、空気を流して冷却するこ
とができれば、ジスラームを簡略化し２てコストを一ト
げることができる。しかし空冷で得られる吸収液温度６
３！夏１す１の場合５０〜５５°Ｃであり、たとえば５
０℃とすると１〜２　’ｃで冷水を茎発させるためには
、１．１ｌｌｒ水溶液濃度ば６５ｗｔ％以上となり、濃
液ン農度番、１それより旨くなり結晶化温度が著り、＜
高くなるため、空冷化は不可能である。たとえ冷水発生
温度を少し−にげて、それによって希液７農度を少し下
げたとじても、晶出や空冷温度の」−昇などを考慮すれ
ば実用性の乏しいシステムである。

１以上、現在のＬｉＢｒ水溶液を用いる吸収冷凍方式の
現状と問題点について記したが、これを改善するためＧ
こは吸収液を改良する必要があることは明らかである。

すなわち濃度に比例して蒸気圧降下率が大きく、かつ冷
凍ザイクルを設計する上で溶解限度がその障害となり難
い吸収液が必要となっている。

本発明は上記の諸点に鑑の、従来のＬ　ｉ　Ｂ　ｒ水溶
液の限界を解決し、現状の吸収冷暖房機用吸収液を改善
することを目的として、蒸気圧の測定、および結晶化温
度の測定を実施した結果、水を冷媒とし、で用い、１．
１ｆｌｒとＬ　ｉ　Ｎ　Ｏｌの混合比がＬｉ１ｌｒ／Ｌ
ｉＮ（ｈ　−７０／３０〜９９／ｌ　（重量比）の範囲
内のリチウム塩を主成分とする吸収剤を吸収液として用
いることによって、またＬｉａｒとＺｎ　（ＮＯ３）　
２の混合比がＬｉＢｒ／Ｚｎ（Ｎｏ、、）　、　−６５
／３５〜９９／＋　（重量比）の範囲内の塩を主成分と
する吸収剤を吸収液として用いることによって、吸収冷
凍勺イクルにきわめて好適な特異点を見い出した。

本発明は−に記の知見に栽づきなされたもので、水冷式
の場合の循環比を小さくすることができ、かつ濃液ライ
ンの晶出、閉塞を避けることができる吸収冷暖房機用吸
収剤組成物を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するだめの手段および作用〕」１記の目
的を達成するために、本発明の吸収冷暖房機用吸収剤組
成物は、臭化リチウム７０〜９９重量％と、硝酸リチウ
ム３０〜１重用％とからなる塩を吸収剤とするものであ
る。

また本発明の吸収冷暖房機用吸収剤組成物は、臭化リチ
ウム６５〜９９重量％と、硝酸亜鉛３５〜１重里％とか
らなる塩を吸収剤とするものである。

本発明の吸収剤組成物を用いた吸収液は、従来０月、　
ｉ　Ｂ　ｒ水溶液に比べて蒸気圧膝下がきわめて大きく
、かつ結晶化温度が低く、この吸収液の使用によって吸
収冷暖房機の性能向−ヒおよび吸収液の固化などの不只
合の発生を抑制することが可能となる。

つぎに本発明による吸収液の具体的な特徴を挙げる。第
２図は、ＬｉＢｒ、　　ＬｉＮ０Ｊ混合水溶液の場合に
おける吸収液の吸収剤濃度と結晶化温度との関係を示す
実測データである。こ、二でＬ　ｉ　Ｂ　ｒ、１ｉＮｃ
ｈ混合水溶液の吸収剤濃度は３０〜８０゛Ｃの温度範囲
てＬ　ｉ　Ｂ　ｒ、ＬｉＮ］＋混合水溶液と同一の蒸気
圧力を有する１、ｉＢｒ水溶液の吸収剤ｌ農度に換算し
て表示した。

吸収液中の吸収剤濃度と蒸気圧力との間には、吸収剤濃
度が高くなれば蒸気圧力は低くなるという相互関係にあ
るので、第２図の横軸は吸収液の汰気圧力相当と見なし
ても差し支えない。ただし２澗度が高くなれば、蒸気圧
力＋１低くなるといろ関係にある。

この場合、ＬｉＮＯ３添加量は、ＬｉＢｒ７Ｏ−９９重
重量Ｇこ幻しＬｉＮＯ３水溶液重量％であり、望ましく
はＬｉＢｒ８０〜８５重量％に対しＬｉＮＯ３２０〜１
５重贋％である。

［、ｉＢｒが７０重量％未満の場合は、Ｌ　ｉ　Ｂ　ｒ
　、　　Ｌ　ｉ　Ｎ　［］　ｙ混合水溶ン＆の結晶化温
度が、ＬｉＢｒ水溶液と同程度もしくはり、　ｉ　Ｂ　
ｒ水７容液より高いという不都合点がある。

また第３図は、ＬｉＢｒ、　Ｚｎ（ＮＯＪ）２？に含水
溶液の場合におりる吸収液の吸収剤濃度と結晶化温＋０
１との関係を示す実測データである。、二ごでＬｉ叶、
Ｚｎ（ＮＯＪ）　２混合水７ｂｌ夜の吸収剤濃度は３０
〜８０°Ｃの温度範囲で１ｉＢｒ、　Ｚｎ（ＮＯ＋＋）
ｚｉ’ｔｕ台水溶液台間溶液茂気用力を有するｌ　ｉ　
ｌ（ｒ水溶液の吸収剤４度に換Ｌ１ニジて表示し、た。

吸収液中の吸収剤濃度と蒸気圧力との間に（、ｊ、吸収
剤ン農度が高くなれは蒸気圧力は低くなるという相互関
係にあるので、第３図の横軸は吸収液の茂気圧力相当と
見なしても差（−７支えない。ただし濃度が高くなれば
、茎シ（圧力はイ［（くなるという関　　　　□係にあ
る。

この場合、Ｚｎ（Ｎｏ：＋）ｚ振力１１　計は、ＬｉＢ
ｒ７Ｏ−９９車量％に対しＺｎ　（Ｎｏ：＋）　２３５
へ１重量％であり、望ましくはＬｉ１１ｒ７０〜８６市
量％に対しＺｎ（Ｎ（１：＋）２３０−’１４重量％で
ある。

Ｌ　ｉ　Ｂ　ｒが６５重量％未満の場合番。！、ｌ、ｉ
Ｂｒ、、Ｚｎ（Ｎｏ：＋）７混合水溶ン多の結晶化温度
が、］、ｉ［ｌｒ水１８液と同程ｊ度もしくはＬｉＢｒ
水？８水上８液いという不都合点かある。

〔実施例〕

つぎに実施例によって本発明の詳細な説明する。

実施例１ 冷媒とじ−ζ水を使用し、吸収剤としてＬｉＢｒ／Ｌｉ
Ｎ０３（重量比）　＝８５／１５の混合塩を使用した吸
収液の特性を次に示す。第４図はＬｉＢｒ水溶液と本発
明の代表的な混合比のＬｉ１ｌｒ　−ＬｉＮＯ３水溶液
の蔑気圧特性および結晶化温度を示す実測データである
。

第４図において、−点鎖線で示す仄気圧、および晶出線
はＬｉＢｒ／ＬｉＮ０：＋　（重量比）　＝８５／１５
の混合塩を吸収剤とし、水を冷媒とした吸収液の特性で
ある。この液の場合、１〜２°Ｃの冷媒（水）の蒸気を
吸収し得る希液の濃度は４０℃で約６０．５ｗｔ％であ
る。一方、濃液の晶出限界濃度は４５゛Ｃとして６９５
呵％である。第２表は、Ｌｉ１ｌｒ／ＬｉＮ０３（重量
比）−いる。

（以下余白） 第　　　　　２　　　　　表 第２表に示すように、濡液濃度ξ１を６４呵％とすれば
、循環比ａは１８．３ｋｇ／ｋｇ・水となって小さい値
を示し、かつ濃液結晶化温度１４゛Ｃと低く夏期の突発
的運転停止の晶出もなく、また運転終了時の希釈運転も
不要となる。一方、空冷ザイクルを考えた場合も、１〜
２℃の冷媒（水）を蒸発し水蒸気を吸収し得る吸収液濃
度は、吸収液温度を５０°Ｃとすれば約６５呵％であり
、３０゛Ｃ品出の６７．５ｗｔ％の濃液を考えれば循環
比ａは２７　ｋｇ　／　ｋｇ・水と化較的小さく勺イク
ルとして可能な系となる。

実施例２ 冷媒として水を使用し、吸収剤としてＬｉａｒ／Ｚｎ（
ＮＯ３）２　（重量比’）　＝８６／１４の混合塩を使
用した吸収？（ｌの特性を次乙ご示す。第５図はＬ　ｉ
　ＩＩ　ｒ水溶液と本発明の代表的な混合比の１ｉＢｒ
−４ｎ（ＮＯ＋＋）ｚ水溶／Ｑの仄気圧特性および結晶
化温度を示す実測データである。第５図において、−点
ｔｙ（綿で示ず著気圧、および晶出線はＬｉＲｒ／７．
ｎ　（Ｎ（］：＋）　２　（重舅比）　＝８６／１．１
の混合塩を吸収剤とし、水を冷媒とした吸収液の特性で
ある。この液の場合、１〜２゛Ｃの冷媒（水）の痰気を
吸収し、得る希液の濃度は４０°Ｃで約６３呵％である
。一方、ａ液の晶出１ｔＩＪ界濃度ＬＳＩ：　４５　ｃ
とし５て７２ｗｔ％である。第３表は、Ｌｉ１ｌｒ／Ｚ
ｎ（ＮＯＪ）　２　　（重示している。

第　　　　　３　　　　　表 第３表に示すように、濃液濃度ξ１を６８５４％とすれ
ば、循環比ａは１２．５ｋｇ／ｋｇ　　水となって小さ
い値を示し、かつａ／ｇ！晶出温度１４°Ｃと低く夏期
の突発的運転停止の晶出もなく、また運転終了時　゛の
希釈運転も不要となる。−・方、空冷り°イクルを考え
た場合も、１〜２°Ｃの冷媒（水）を蕉発し水茎気を吸
収し得る吸収液濃度は、吸収液温度を５０°Ｃとすれば
約６７．５ｗｔ％であり、３０℃品出の７０．５ｗｔ％
のａ？（（ｉを考えれば循環比ａは２３．５ｋｇ／ｋｇ
・水と比較的小さくり゛イクルとして可能な系どなる。

〔発明の効果〕

以」−説明したように、本発明の吸収剤組成物の水溶？
Ｆｊを吸収冷凍機の吸収液として用いるごとによって、
水冷式の場合の循環比を小さくし装置形状、ポンプ動力
、製作コスＩ−を下げることができる。また冷凍運転時
の突発的停止による濃液ラインの晶出、閉塞を避のるこ
とができ、運転終了時に行う希釈運転をなくすことがで
きる。さらにＩ、１１庁水溶液では不可能であった空冷
運転が可能となり、その場合、冷却水用の冷却塔、冷却
水、冷却水ポンプ、配雀が不要となり大幅にコスｉ〜を
下げるごとができる。また一方、ＬｉＮ（＋＋＋　、Ｚ
ｎ（ＮＯＪ）ｚの混合比は１．ｉＢｒに比べて少ないた
め、現在稼動中のＬ　ｉ　［＋　ｒ水溶液を用いる冷凍
機にＬｉＮ（１：＋　、Ｚｎ（ＮＯＪ）ｚを添加剤とし
て投入することによって、その性能を添加量に応して向
−ヒさせることが可能となる。

なお第１図は一重効用の吸収冷凍機を示しているが、二
重効用の吸収冷凍機に本発明の吸収剤組成物を用いるこ
とも勿論可能である。また第１図において、管＋３ａか
ら温水を取り出すようにしてヒー］・ポンプとして作動
させることにより、吸収暖房機用の吸収剤組成物として
用いることもできる。

以−１−のように、本発明の吸収剤組成物は、空気調和
などの目的に使用される吸収冷暖房機の性能向上、小型
化Ｇこ大きく貢献することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸収冷凍機の基本冷凍サイクルを示す概略説明
図、第２図はｌ　ｉ　ＩＩ　ｒ、　Ｌ　ｉ　Ｎ　Ｏ−を
混合水溶液の場合におりる吸収液の吸収剤濃度と結晶化
温度との関係を示す線図、第３図はＩ、１ｌｌｒ、　Ｚ
ｎ（ＮＯ３）ｚ混合水溶液の場合における吸収液の吸収
剤濃度と結晶化温度との関係を示す線図、第４図は１．
１ｆ（ｒ水溶液示す線図、第５図は１、ｉＲｒ水溶液お
よび本発明による。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　臭化リチウム７０〜９９重量％と、硝酸リチウム３
   ０〜１重量％とからなる塩を吸収剤とすることを特徴と
   する吸収冷暖房機用吸収剤組成物。 ２　臭化リチウム６５〜９９重量％と、硝酸亜鉛３５〜
   １重量％とからなる塩を吸収剤とすることを特徴とする
   吸収冷暖房機用吸収剤組成物。