JPS6114282A

JPS6114282A - 吸収冷凍機用媒体

Info

Publication number: JPS6114282A
Application number: JP59134951A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Kawada; 章広川田; Junji Ogata; 緒方　潤司; Masaki Minemoto; 雅樹峯元; Yoshinori Oki; 大木　良典
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1984-06-29
Filing date: 1984-06-29
Publication date: 1986-01-22

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〕本発明は吸収冷凍機に用いられる媒体の改良に関する。

〔従来の技術〕

第１図に水音冷媒とし、臭化リチウムを吸収剤とする吸
収冷凍機の系統図を、第２図に赦収冷凍機のＰ−Ｔ−Ｘ
線図をそれぞれ示す。第１図において、１は蒸発器、２
Ｊｄ吸収器、３は凝縮器、４は再生器、５は熱交換器、
６は希液管、７は濃液管、８は冷媒液管、９は冷媒蒸気
管、１０は被冷却液体（例えば冷水）、１１は冷却流体
、１２は熱源流体である。また、第２図において１３は
冷媒ライン、１４は結晶ラインを示す。

再生器４（温度Ｔ、　）　において、希液管６から送ら
れる吸収剤濃度ＸＡの冷浴液位熱源流体によって加熱濃
縮され、冷媒蒸気を発生し、吸収剤濃度Ｘ０の濃溶液と
なる。濃溶液は濃液管７から熱交換器５、膨張弁を経て
吸収器２へ送られる。

吸収器２において、濃溶液社蒸発器１で発生した冷媒蒸
気を吸収し、冷却流体ＪＪＫより冷却され濃度ＸＡの希
溶液となる。希溶液は希液管６からポンプ、熱交換器５
を経て再生器４へ循環される。一方、再生器４で発生し
た冷媒蒸気は冷媒蒸気管９から凝縮器３へ送られ、冷却
流体１１により冷却されて液化（温度Ｔｃ）する。冷媒
液は冷媒液管８から膨張弁を経て気液混合状態となって
蒸発器１へ送られる。蒸発器１にお具、？？［；［、Ｊ
？ｉＣｍ［ｒ８．いつ１つヶ１０を所定温度まで冷却す
る。冷媒蒸気は冷媒蒸気管９から吸収器２へ送られる。

上記吸収冷凍機において、水（冷媒）／臭化リチウム（
吸収剤）系の媒体を用いた場合、水の蒸発潜熱が大きい
ため成績係数は大きくなるが、以下のような欠点がある
。

１）低圧で溶液濃度が高くなると臭化リチウムが結晶（
晶析）するので、Ｔｏが固定され、しかも空冷式のよう
に冷却流体１ノの温度Ｔｃが高い場合には運転できない
。例えば、Ｔ、＝５℃のとき、Ｔ、（ＴＡ）≦４５°が
限界である口２）冷媒（水）の凝固点が０℃であるため
、Ｔｖとして氷点下を必要とする冷凍には使用できない
Ｏまた、第３図に上記した水／臭化リチウム系の媒体を用
いた吸収式ヒートポンプの系統図を、第４図に吸収式ヒ
ートポンプのＰ−Ｔ−Ｘ線図をそれぞれ示す。なお、第
３図において２ｏは冷媒・液戻シ管、２１は被加熱流体
でお夛、第１図と同一の機能を有するものには第１図と
同一番号を付する。

再生器４（温度Ｔ、　）において、希液管６から送られ
る吸収剤ＸＡの希溶液は熱源流体によって加熱濃縮され
、冷媒蒸気を発生し、吸収剤濃度ｘｏの濃溶液となる。

濃溶液は濃液管７からポンプ、熱交換器５′ｔ−経て吸
収器２へ送られる。吸収器２において、濃溶液は蒸発器
１で発生した冷媒蒸気を吸収し、吸収剤濃度ＸＡの希溶
液となるとともに被加熱流体２１を所定温度まで加熱す
る。希溶液は希液管６ふら熱交換器５、膨張弁を経て再
生器４へ循環される。一方、再生器４で発生した冷媒蒸
気は冷媒蒸気管９から凝縮器３へ送られ、冷却流体１１
によル冷却されて液化（温度Ｔｃ）する。冷媒液は冷媒
液戻シ管２０からポンプを経て蒸発器１へ送られる。蒸
発器１において、冷媒は蒸発（温度ＴＩ、）シ、冷媒蒸
気は冷媒蒸気管９必ら吸収器２へ送られ、冷媒液は冷媒
液管８から膨張弁を経て凝縮器３へ循環される。第４図
のＰ−Ｔ−Ｘ線図上でのサイクルは第２図のものと逆方
向に進む。　　　　　　　、上記吸収式ヒートポンプに
おいて、水／臭化リチウム系の媒体を用いた場合、以下
のような欠点がある。

１）冷却流体の温度Ｔ、が低い場合には、結晶ラインの
存在により熱源流体の温度Ｔつに限界が生じるため、被
加熱流体の温度ＴＡの最高値が抑えられる。例えば％Ｔ
ｃ＝１０℃のとき、Ｔ、は、約６５℃以下の範囲でしか
利用できず、このときＴＡ≦１２０℃である。

２）空冷式の場合のようにＴｃが氷点下となる可能性が
あるとき援は使用することができない。

また、氷点下での運転を行なうために上述したと同様な
吸収冷凍機あるいは吸収式ヒートポンプ媒体として、ア
ンモニア（冷媒）／水（吸収剤）系の媒体を用いる場合
もあるが、この場合には以下のような欠点がある。

１）アンモニアに強い毒性がある。

２）ヒートポンプ用媒体として用いる場合、アンモニア
の飽和蒸気圧は５０℃で約２０　Ｋ＃／ｃｍ”＆ｂ８．
となるとと必ら極めて高圧を必要とし、装置がコスト高
となる。

３）アンモニアと水の沸点が近いため、再生器の下流に
精留塔を付設する必要がある。

更に、氷点下での運転を行なうために冷媒としてフロン
系、例えばＲ２２あるいはトリフルオロアルコールなど
のフロロアルコール単体ヲ、吸収剤としてエーテル系な
どの化合物を用いた媒体が用いられる場合もあるが、こ
の場合は以下のような欠点がある。

すなわち、上記したような冷媒は蒸発潜熱が水の約１７
１０〜１１５と極めて小さい。このため、吸収冷凍機の
成績係数（ｃｏｐ　）や吸収式ヒートポンプの熱量比を
悪化させる。また、溶液あるいは冷媒の流量が大きいた
め、循環ポンプ動力が過大となる。更に、熱交換器も大
きくなる。

〔発明の解決すべき問題点〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので−ｂル、氷点
下での運転が可能であり、空冷式の吸収冷凍機で冷却流
体の温度が高い場合、あるいは空冷式の吸収式ヒートポ
ンプで冷却流体の温度が低い場合や被加熱流体を高温圧
する必要がある場合にも使用でき、シ必も装置の効率が
高い吸収冷凍機用おるいは吸収式ヒートポンプ用の媒体
を提供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の吸収冷凍機用媒体は、冷媒として水とトリフル
オロエタノールとの共沸混合物を、吸収剤としてエーテ
ル系、アミド系又はアルカノールアミン系の化合物をそ
れぞれ用いたことを特徴とするものである。

〔作用〕

上記媒体の系では、冷媒の凝固点が０℃より低いので氷
点下でも吸収冷凍機あるいは吸収式ヒートポンプの運転
を行なうことができる。また、エーテル系、アミド系、
アルカノールアミン系の吸収剤は晶析しないので、装置
の使用条件の余裕が大きい。更に、冷媒の蒸発潜熱が比
較的大きいので、吸収冷凍機の成績係数を向上し、吸収
式ヒートポンプの冷媒ポンプ動力を低減できる等装置の
効率を高めることができる。

〔実施例〕

第５図に本発明の媒体を構成する水／トリフルオロエタ
ノール系の冷媒のトリフルオロエタノールの重量係と蒸
発潜熱との関係を、また第６図に同冷媒のトリフルオロ
エタノールの重量係と凝固点との関係を示す。

第５図から明らかなようにトリフルオロエタノールの重
量％が減少するにつれ蒸発潜熱が増加し、効率向上にと
りて望ましい。また、第６図から明らかなようにトリフ
ルオロエタノールの重量係が低下するにつれ凝固点が降
下し、低温冷凍にも使用できるようになる。

なお、氷点下運転を可能にするためには冷媒中のトリフ
ルオロエタノールの重量係が約２５チ以上であることが
望ましい。このとき冷媒の凝固点は一６℃、蒸発潜熱は
水の約３／４　、　）　ＩＪフルオロエタノール単体の
約６倍となる。また、効率向上の観点から冷媒中のトリ
フルオロエタノールの重量％が約９７チ以下であること
が望ましい。このとき冷媒の蒸発潜熱はトリフルオ　　
　　　へトロエタノールの約１．３倍となる。

第７図に本発明の媒体を構成する冷媒の温度と飽和圧力
との関係をトリフルオロエタノールのモＡｌ’！ｉ−２
千２メータとして示す。なお、同図にはアンモニアの温
度と飽和圧力との関係も示すＯ第７図よシ明らかなように、冷媒の飽和圧力は水よシ高
いが、アンモニアと比較すると極めて低い。例えば、通
常のヒートポンプの熱源最高温度であ′る１００〜１２
０℃でも５Ｋｇ／−１前後の値となる。

第８図に冷媒として水５０モルチ、トリフルオロエタノ
ール５０モル係の共沸混合物、吸収剤としてテトラエチ
レングリコールジメチルエーテル（Ｃ１０”２２０５　
＃沸点２７５℃、以下Ｅ１８１と略称する）を用いた媒
体の気液平衡関係データよシ求めたＰ−Ｔ−Ｘ線図を示
す。

第８図）５ｘら明らかなように蒸気圧降下が著しく１．
マたＥ１８１の晶析がないので水／臭化リチウム系より
広い温度域です、イクール形成ができる。

吸収式冷凍機の成績係数ｃｏｐは概略以下のように表わ
される。

ここでＯ□：蒸発器熱量ｅ　Ｑｏ：再生器熱量。

Ｌ：蒸発潜熱、Ｈ：希釈熱である。

また、吸収式ヒートポンプの単位発生熱量当力の冷媒ポ
ンプ動力Ｎは概略以下のように表わされる。

−ＰＮ＝−Ｌ−一至　・・・・・・・・・・・・・・・■０
式及び０式より蒸発潜熱りが大きいほど、吸収冷凍機の
ｃｏｐ　’６向上でき、吸収式ヒートポンプの冷媒ポン
プ動力を低減することができる。

本発明に係る媒体と、従来の水／臭化リチウーム系、ア
ンモニア／水系、フロン２２／ｇ１８１系。

トリフ／Ｉ／オロエタノール／Ｅ１８１系の各媒体を用
いた場合の吸収冷凍機、吸収式ヒートポンプの運転性能
を下記表に示す。なお、下記表中成績係数（、ｃｏｐ）
とポンプ動力は本発明の媒体を使用した場合を１として
計算した値である。

上記表から明らかなように水／臭化リチウム系の媒体で
は氷点下運転ができないのに対し、本発明の媒体では氷
点下運転が可能である。また、アンモニア／水系の媒体
と比較すると、Ｉンノ動力を極めて低くすることができ
る。更に、冷媒としてフロン系又位フロロアルコール単
体を用いた媒体と比較して成績係数が向上している。

なお、上記実施例では吸収剤としてエーテル系のテトラ
エチレングリコールジメチルエーテルを用いた場合につ
いて説明したが、これに限らず吸収剤としてジメチルホ
ルムアミドなどのアミド系あるいはエタノールアミン、
プロパツールアミンなどのアルカノールアミン系の化合
物を用いても同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明の吸収冷凍機用媒体によれば、
氷点下での運転が可能であシ、作動　　　　へ条件の範
囲が広く、シかも装置の効率を向上できる等顕著な効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は吸収冷凍機の系統図、第２図は吸収冷凍機のＰ
−Ｔ−Ｘ線図、第３図は吸収式ヒートＩンノの系統図、
第４図は吸収式ヒート？ンゾのＰ−Ｔ−Ｘ線図、第５図
は本発明に係る媒゛体を構成する冷媒のトリフルオロエ
タノールの重量係と蒸発潜熱との関係を示す特性図、第
６図は同冷媒のトリフルオロエタノールの重量％と凝固
点との関係を示す特性図、第７図は同冷媒の温度と飽和
圧力との関係を示す特性図、第８図は本発明の実施例に
おける媒体を用いた場合のＰ−Ｔ−Ｘ線図である。１・・・蒸発器、２・・・吸収器、３・・・凝縮器、４
・・・再生券、５・・・熱交換器、６・・・希液管、７
・・・濃液管、８・・・冷媒液管、９・・・冷媒蒸気管
、１０・・−被冷却流体、１１・・・冷却流体、１２・
・・熱源流体、１３・・・冷媒ライン、１４・・・結晶
ライン、２０・・・冷媒液戻ル管、２１・・・被加熱流
体。出願人復代理人　弁理士　鈴　江　武　彦ｊＩ　１　図第２　閃第３図第４　図ＴＣＩＥ　　ＩＡ　　ｄ躍 σＧ）第５図第６図トリフルオロエタノ−７１／の重量”／・第７図ＪＩ８図

Claims

【特許請求の範囲】

冷媒として水とトリフルオロエタノールとの共沸混合物
を、吸収剤としてエーテル系、アミド系又はアルカノー
ルアミン系の化合物をそれぞれ用いたことを特徴とする
吸収冷凍機用媒体。