JPS59501750A - 吸収サイクルヒ−トポンプ用水性吸収剤 - 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】 吸収サイクルヒートポンプ用水性吸収剤炎ｌｉｅ艷 この発明は、高沸点上昇下で水蒸気の有用量を吸収および放出するものであって 、ヒートポンプのような吸収サイクル装置において有用な、溶液組成物に関する ものである。この溶液およびそれを用いる吸収サイクル類は、高温例えば２６０ ℃まで、およびさらに高い温度で特に利益をもたらす。

背景技術 冷凍機を含めたヒートポンプにおける主要な（幾能は、熱供給温度の上昇である 。吸収サイクルヒートポンプでは、これは別の熱温だけの温度低下を起さぜる。

温度上昇すべき熱はボイラー（または蒸発器）に適用され、それによりＨ２Ｏの ような作業媒体を蒸発させる。

上記は′、次いで実質的に沸点上昇した吸収剤溶液に吸収され、これが高温にお ける熱の解放を起す。吸収剤溶液は、次いで温度低下されるべき然の作用により 、直ちに再使用可能な、元の濃度にもどる。その熱は発生器に供給され、実質的 に沸点上昇しＣいる溶液からの作泉媒体の煮沸放出を起し、最後に上記はその沸 点で凝縮し、より低温で発生器に入力された熱を解放する。吸収器と蒸発器は同 じ圧力で操作され、発生器と凝縮器もほぼ同じ圧力で操作されるが、その圧力は 吸収Ｈ／′蒸発器の圧力と実質的に異なっている。発生器／′凝縮器の圧力が吸 収器・′蒸発器の圧力より高い場合、そのサイクルは冷凍機および空気調節器に 見られる慣用サイクルであり、ここでは前進（ｆｏｒｗａｒｄ　）サイクルと称 するっ熱は２つの温度末端で入力され、中点温度でｗｌ、敢される。逆に、圧力 が逆転した場合、得られるサイクルはここでは逆進（ｒｅｖｅｒｓｅ　）サイク ルと称する。熱は中間温度で入力され、最高サイクル温度および最低サイクル温 度の双方で吐出される。両サイクルとも、先行技術において知られている。例え ば米国特許４３５０５７１号および４４０２７９５号参照。

それ故、ヒートポンプによって供給され、その温度上昇とも呼ばれる温度の増加 は、吸収剤溶液の沸点上昇によって定まると考えられる。実現する正味の上昇は 、沸点上昇マイナス熱交換差温である。したがって、実用される機械は３０℃の オーダーまたはそれ以上の８点上昇を必要とする。原理的には、はとんどあらゆ る材料がほとんど任意の沸点上昇をもたらし得るが、吸収剤溶液が作業媒体を吸 収器から発生器へ運ぶことの必要性から生ずる実際上の限界がある。すなわち、 吸収剤溶液は、高い沸点上昇条件下で充分大きな作業媒体運搬能力をもたなけれ ばならない。その理由は、もしそうでなければ高すぎる溶液循環速麿（およびそ れに伴なって高い溶液熱交換器熱損失）が見ら札ることになるからであるっ運！ 能力は沸点上昇に関連した溶液濃度の変化率に比例し、これは高沸点上昇下で充 分大きくなければならない量である。

高い沸点上昇および充分な運搬能力に加えて、吸収剤溶液は、普通の椙成材料が 使用できる程葭の温度の非腐蝕性でなければならず、高い使用温度で熱劣化また は熱分解してはならず、通常遭遇する使用条件で凍結または晶出してはならず、 ポンプで送るとき低粘度で発泡性が低く沸騰容易等の満足な液体性をもたなけれ ばならず、比較的低毒性の非爆発性で不燃性でなければならず、入手が充分可能 でなければならず、ＮＨ３〜Ｈ２０系のように精留の必要がないように低蒸気圧 でなければならない。

下記組成物は、これらすべての基準を満足する。高温吸収ヒートポンプでは、水 が作業媒体として明らかに好適である。従来多数の吸収剤が提案され、水に使用 されたが、これらは何れも高）易吸収サイクルで使用したとき不利益をもたらし た。はとんどの先行研究はこのようなサイクルの冷凍機または空気調節装置への 応用に集中しているが、高温に関するものではない。

リチウムハライド、Ｈ２Ｓ０ａ、およびＮａ　ＯＨは、何れも約１８０°Ｃ以上 で普通の構成材料に対して腐蝕性がつよすぎる。グリコールのような種々の有機 吸収剤は、熱劣化を受Ｇノ、蒸気圧が高すぎ、運搬能力が低すぎる。

吸収サイクル用吸収剤組成物を記載した先行技術特許としては、米国特許２８０ ２３４４号、４００５５８４号、４０１８６９４号、４１７２０４３号、４２５ １３８２号、４２７２３８９号、２９８６５２５号および４３１１０２４号があ る。

発明の開示 少なくとも３５モル％の１−ｉＮＯ３および少なくとも３５モル％の亜硝酸アル カリからなる組成物により、希望通りに、そして予期しない程、有利な吸収剤溶 液の性質が得られる。この組成物は、通常２ないし５０重量％Ｎ２０を含むｍ度 で水溶液に使用される。高い１ｉ含量は、高い沸点上昇下で高い運搬能力をもた らし、他方はぼ同量の硝酸および亜硝酸含量は無水および水溶液両者の融点を低 下させる。こ、の組成物【よ、特に、例えば２６０℃までまたはそれ以上の高温 で操業する吸収サイクルに有用であり、あらゆるサイクルの変化、前進または逆 進サイクル、多重効用発生器または吸収器等に適用できる。

発明の実施に最良の態様 実施例１ Ｌｉ　Ｎ０３５０重量％、Ｎａ　Ｎ０２３０重量％、およびＫＮＯ２２０重量％ からなる組成物について、沸点上昇および運搬能力を試験した。各モルパーセン トは、それぞれほぼ５２％、３１％、および１７％である。溶液濃庶くすなわち 、非水成分重量％、残りはＮ２０）の関数として下記結果が得られた。

圧ｈ　濃度　沸点　・沸点上昇 １９０　８１．８　１１０　２８ （１′″４　ＡＴＡ　）　８６．１　１１９　３７８９．６　１２９．５　４７ ．５ ９２．４　１３９，６　５７．６ ０　６５．８　０ ９５　８９．２　１１０　４４．２ （１・’８ＡＴＡ＞　９２．４　１１９　５３．２９４．６　１２９．５　６３ ，７ ９６、１　１３９，６　７３．８ 」−記から明らかなように、この溶液は満足な運搬能力（例えば、適度な稀薄さ ）を、少なくとも５０または６０℃の沸点上昇と共にもたらす。また、どの圧力 でも、類似のａＫｉは類似の沸点上昇をもたらす。

無水状態の上記組成物は、約１０６℃で極めて粘稠になり凍結し始めるが、水溶 液の状態で体さらに低温でも液体である。

実施例２ ＬｉＮ０３５０モル％、Ｌｉ　Ｎ０２２５モル％、およびＮａＮＯ２２５モル％ （何れもプラス・マイナス１０％）の組成物は、類似の沸点上昇で実施例１の混 合物より大きな運搬能力（すなわち大きな希釈度の溶液）をもたらす。しかし、 それは２つの欠点をもつ。

すなわち、それは高い融点をもち、したがって、特に冷却および停止中凍結し易 い。これは、停止中溶液に加えられ、操業開始時に留出されて別に凝縮され貯蔵 される、希釈水の容器を付設することにより解決できる。特大の凝縮器でも、調 節可能な液体排出弁を付設することによりこれを達成できる。この技術は、他の 組成物、例えば実施例１の組成物にも間係に適用できる。

亜硝酸アルカリ、特にｌ−１ＮＯ２は、ＣＯ２による炭酸化を受け易い。したが って、溶液と全吸収サイクルは、１ｉ３ｒ使用部品で一般に実施されているよう に、気密シールする必要がある。

上記組成物に他の成分を加えるのが有利なこともある。リチウムハライド（例え ばｌ−ｉ　Ｂｒまたは１−ｉＣりを加えると運搬能力が向上する。ある種の有機 添加物、例えばグリコールまたはアルコールは融点を下げる。他の添加物は、沸 騰を促進し、起泡性を減少”　８ すること等がある。一般に、所望の使用温度から児て不可能でない限り、３０％ までの添加が許容される。

この組成物の低い融点と高い熱安定性から、他の用途においても同様に有用であ ることか当業者にとって明らかである。

リチウムカチオンと亜硝酸アニオンの実質的部分を含む溶液が、高温で分解して ヒドロキシドアニオンとＮＯｘカスを生ずる傾向があり、後者はざらに窒素と酸 素に分解し得ることが見出された。これは、Ｌｌｏ　Ｈの熱力学的安定性がＬｒ 　ＮＯ２に較ｌ＼て比較的大きなことによると仮定される。したがって、２００ 　’Ｃ以上またはＬス下の温度にさらされ、非水成分が少なくとも３５モル％の 亜５）ＪｉＷリチウムからなる水性吸収剤溶液では、非水成分の残部の大半を硝 酸ナトリウムおよび硝酸カリウムから構成して溶液から亜硝酸アニオンか除かれ るように４ｒるのが好ましいが、例えば起泡を阻止し熱伝導を向上し得る他の有 益な添加剤か少量存在することは斧支えない。例えば；非水成分がほぼＬｉ　Ｎ Ｏ３５５ｍ１０　、　ＫＮＯ３２５ｍｙ’ｏ　、およびＮａ　Ｎ０３２０　ｍ１ ０からなる水溶液は、高）ａでの水蒸気吸収に特に好ましい組成物を構成する。

多数の硝酸および亜硝酸アルカリの排水混合物の物理的性質は、ルシアン・ジャ ーナル・オブ・インオーカニツク・ケミストリーに見られる。例えば、１９６３ 年１２目発行の８巻１２月（英訳）には１．１４３６ないし１４４１頁に融点の テークの記載がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、水が溶液の２ないし５０重量パーセントからなり、非水成分がＬｉＮＯ３少 なくとも３５モルパーセントおよび亜硝酸アルカリ少なくとも３５モルパーセン トからなる、水と排水成分から構成された水性吸収剤溶液。 ２、非水成分力、Ｌｉ　Ｎ０３５０重量パーセント、Ｎａ　Ｎ０２３０重量パー セント、およびＫＮＯ２２０重量バーヒン１−から構成される、請求の範囲第１ 項記載の組成物。 ３、非水成分が、Ｌ！　ＮＯ３４０ないし６０重量パーセント、１−ｉＮｏ２な いし３０重量パーセント、およびＮａＮＯ２２０ないし３０重過パーセントから なる、請求の範囲第１項記載の組成物。 ４、非水成分が、さらに３０重量パーセントまでのリチウムハライド、グリコー ルまたはアルコールからなる、請求の範囲第１項記載の組成物。 ５、水蒸気飽和温度より少なくとも２０℃高い第１温度にある吸収剤溶液に水蒸 気を第１圧力において吸収させ、第２圧力の水蒸気の・飽和温度より少なくとも ２１ ０℃高い第２温度にある吸収剤溶液から第１圧力と異なる第２圧力にある水蒸気 を放出させる方法において、吸収剤溶液として、非水成分がＬｉＮＯ３少なくと も３５モルパーセントおよび亜硝酸アルカリ少なくとも３５モルパーセントから なる水溶液を供給することからなる、改良方法。 ６、さらに放出行程の吸収剤圧力を上げることからなり、それによって前進サイ クルをもたらす、請求の範囲第５項記載の方法。 ７、さらに放出行程の吸収剤圧力を下げることからなり、それによって逆進サイ クルをもたらす、請求の範囲第５項記載の方法。 ８、非水成分がＮａ　Ｎｏ２少なくとも２５モルパーセントからなる、請求の範 囲第５項記載の方法。 ９、非水成分が基本的に１ｉＮＯ３少なくとも３５モルパーセントとから構成さ れ、残りがＮａ　ＮＯ３、ＫＮＯ３およびそれらの組合わせから選ばれたもので ある、水蒸気の水性吸収剤。 １０、さらに非水成分がほぼＬｉＮ０３５５モルパーセント、Ｎａ　ＮＯ３２０ モルパーセント、およびＫＮｏ３２５モルパーセントからなることを特徴とする 特１２ 請求の範囲第９項記載の水性吸収剤。