JPS58219938A - 吸収式ヒ−トポンプ用吸収剤 - 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】 本発明は吸収式冷凍機用の吸収剤の改良に関するもので
ある。

近年、省エネルギー、低温熱源の有効利用という立場か
ら、冷凍機の形式の１つである吸収式冷凍機をヒートポ
ンプとして応用している例が増加している。

吸収式冷凍機は溶媒による冷媒の吸収、蒸発過程を利用
した冷凍機であるが、冷媒として水、吸収溶媒としてＬ
　ｉ　、Ｂ　ｒ水溶液を用いて冷凍を行う場合の概略を
第１図のフローシートで説明する。

蒸発器１で蒸発した水分（水蒸気）９を吸収器２にノズ
ル１２よシ散布されているＬｉＢｒ水溶液８にて吸収す
ることにより、蒸発器１の圧力を５〜７＋ａＨｇ程度に
維持し、水分９が５〜１０℃程度で蒸発するようになっ
ている。一方、吸収器２で水分（水蒸気）９を吸収し希
薄になったＬｉＢｒ水溶液８は吸収液ポンプ５を経て熱
交換器７に入り、再生器５からの高温の高濃度ＬｉＢｒ
水溶液と熱交換して昇温して再生器３に入る。ここで熱
エネルギー（蒸気、温水その他）を加え、希ＬｉＢｒ水
溶液を加熱濃縮し、濃縮されたＬｉＢｒ水溶液は熱交換
器７を通り再びノズル１２より吸収−２に散布される。

この吸収器２では、水分（水蒸□気）９を吸収すること
により発生する吸収熱を除去するため（ＬｉＢｒ水溶液
８の温度が上昇し吸収能力が低下するのを防止するため
）所定本数の伝熱管１０を配置し、伝熱管１０内部に冷
却水を流し、伝熱管１０外表面［ＬｉＢｒ水溶液を散布
するよう罠なっている。

一方、再生器３ではＬｉＢｒ水溶液の加熱濃縮により冷
媒（水）蒸気を発生させ、この冷媒蒸気を凝縮器４へ導
いて冷却水９と熱交換させて凝縮液化し、これを蒸発器
１へ供給する。蒸発器１へ入った冷媒は伝熱管１１内を
流れる冷水から熱を奪って蒸発して吸収器２に入り、吸
収器２で冷却水の流れる伝熱管１０上に散布される高濃
度のＬｉＢｒ水溶液に吸収される。

このサイクルが、基本的な一重効用吸収冷凍機の冷凍サ
イクルで、吸収冷凍機をヒートポンプとして用いる場合
、蒸発器の伝熱管へ蒸気、温水等の熱源を流すものであ
る。

一般にＬｉＢｒ水溶液は伝熱管表面での濡れ性が悪く、
伝熱量が少ない。これを防止する目的でＬｉＢｒ水溶液
に所定量のアルコールあるいはエーテル（一般には、１
　・オクタツール、２φエチルヘキサノールなど）を添
加して液の表面張力を低下させ、伝熱管表面の濡れ性を
良くしている。

一方、吸収式ヒートポンプは、ＬｉＢｒ水溶液が水分を
吸収する際に発生する吸収熱を利用し、低温熱源を高温
熱源として回収するものである。

吸収式冷凍機をヒートポンプとして用いる場合は、熱源
となる温水あるいは蒸気が蒸発器１の伝熱管１１に導か
れ、この熱によって蒸発器１の伝熱管１１外表面を流れ
る水分９を蒸発させる。この時の蒸発器１と吸収器２の
圧力は熱源の温度により決定される。ここで蒸発した水
分（水蒸気）９は吸収器２に散布されているＬｉＢｒ水
溶液８に吸収され蒸発器１と吸収器２の圧力を一定に維
持する。吸収器２にて水分（水蒸気）９が吸収される際
に発生する吸収熱を吸収器２内の伝熱管１０内を流れて
いる熱媒体（例えば水）に伝え、高温熱源として回収す
る。そのため吸収器２内のＬｉＢｒ水溶液８の温度は、
１００℃〜１６０℃程度にまで上昇する。一方、水分（
水蒸気）９を吸収して希薄になつｆｃ１ＬｉＢｒ水溶液
８は冷凍の場合と同様吸収液ポンプ５〜熱交換器７を通
シ、再生器３にて加熱、減圧により濃縮され再び吸収器
２に散布される。

この場合でも冷凍の場合と同様、吸収器２の伝熱管１０
表面での濡れ性が悪くなり、伝熱量が低下するのを防止
するため、アルコール、エーテル等を添加することが考
えられるが、前述の１オクタツール、２エチルヘキサノ
ールなどのアルコールは沸点が低いため１００〜１５０
℃の温度では吸収器２の空間部に一部気体として存在す
る。トオクタノール・及び２・エチルヘキサノールの蒸
気圧と温度の関係は第１表の通りである（「溶剤ポケッ
トブック」有機合成化学協会編）。

第　　１　　表 例えば吸収器２内を流れるＬｉＢｒ水溶液８の温度が平
均１１０℃で、吸収器圧力が６００■Ｈｇの場合、１オ
クタツールで５０　ｍＨｇ、　２エチルヘキサノールで
３０ｗＨｇのガス圧力となり、これをガス濃度表示する
と各々ａ３％、５チとなる。ＬｉＢｒ水溶液により水分
（水蒸気）を吸収する場合には、気相部に水蒸気以外の
不凝縮性カス（上記アルコールあるいは空気、水素など
）が存在すると吸収性能力が極端に低下する。

その影響の度合いを、水蒸気凝縮伝熱の伝熱係数Ｆに及
ぼす空気混入の影響について示したのが第２図であり（
Ｏｔｈｍｅｒ：工、に、Ｏｏ、　２１５７６（１９２９
）、水平管（ＤＯ＝０．０８９ｍ）、−空気温度１１０
℃、−ｍ−空気温度１００℃〕、吸収器・蒸発器シェル
中の窒素ガス濃度と冷凍容量の関係を示したのが第５図
である。添加剤がトオクタノール、２エチルヘキサノー
ルの場合の吸収性能に及ぼす影響の度合は第２図、第３
図の場合と同様の傾向にあり、上記条件でヒートポンプ
を運転し、添加剤としてトオクタノール及び２エチルヘ
キサノールを使用すると各々、伝熱係数で１０チ及び２
０％程度、また能力で５０％及び７０チ程度に低下する
と予想され、これらの添加剤は吸収冷凍機をヒートポン
プとして使用する場合には、使えないことになる。

このように従来の添加剤では、濡れ性向上分よりガス化
による効率低下分が大きいため、吸収式ヒートポンプの
吸収剤に添加剤は用いられていないのが現状である。

本発明は前記事情に鑑み、吸収式ヒートポンプが作動す
る高温下でも蒸気圧が低く、かつＬｉＢｒ水溶液の吸収
器内伝熱管表面での濡れ性を向上させる添加剤を提供す
ることを目的とするものである。

一般にＬｉＢｒ水溶液に添加剤としてアルコールあるい
はエーテルが伝熱管表面の濡れ性を良くするため使用さ
れることは先に述べた通シで：１ ある。いま前述の第６図によると、吸収器内の不凝縮性
ガスが冷凍能力（あるいはヒートポンプとしての能力）
低下に及ぼす影響を例えば５−以下とするためには、不
凝縮性ガスの濃度を１−以下にする必要がある。例えば
ヒートポンプとして吸収器の条件を６０　Ｏｎ＋ｍＨｇ
、　　１１０℃とすると不凝縮性ガス（アルコールある
いはエーテルの蒸気）濃度を上記以下とするためにはア
ルコール・あるいはエーテルの分圧を１１０℃で６ｍｍ
Ｈｇ以下にする必要がある。１１０℃で６ｍｍＨｇの蒸
気圧を持つ物質の沸点は下記のＡｎｔｏｎｉｅＯ式から
推算すると概略２４０℃となる。

１０ｇＰ＝Ａ−ｔ＋。

Ｐ：圧力（鴎Ｈｇ） ｔ：温度（℃） Ａ：定数 Ｂ：定数 Ｃ：定数 いま−例として、ラウリルアルコール（沸点２５９℃）
を添加剤として使用した場合、吸収器の伝熱係数の増加
率□の測定結果を第４図に示す。これによるとラウリル
ア・アルコールを添加すると総括伝熱係数は増加してい
くが、添加量０゜０１〜０．０２重量％以上ではほぼ一
定である。

この時の伝熱係数は添加しない時に比べて約１゜５倍と
なる。（但し、実機に添加する場合はその損失分を考慮
して０．０５〜１ｗｔ％添加する必要がある。）他のア
ルコール、あるいはエーテルも同様の傾向を示すもので
ある。上記の点から考えると、添加物はＬｉＢｒ水溶液
に０．０１重量％程度以上溶解する必要がある。又、添
加剤として使用するためには装置停止時を考えると、常
温で固化しないことが望ましい。

以上の点を整理すると、ＬｉＢｒ水溶液の添加剤として
必要な性質は下記の通りである。

■沸点が２４０℃以上、 ■常温で固化しない（融点３０℃以下程度）、■ＬｉＢ
ｒ水溶液にα０１重量％以上溶解する。

本発明はこれらの知見に基き完成され水もので、’Ｌｉ
Ｂｒ水溶液に、沸点２４０℃以上、常温で両化せず、Ｌ
ｉＢｒ水溶液への溶解度が０．０１重量％以上でちるア
ルコールまたはエーテルからなる添加剤を０．０１重量
％以上加えた、吸収式冷凍機及び吸収式ヒートポンプ用
吸収剤に関するものである。

上記■〜■の物性を満足するアルコールおよびエーテル
の例としては、ラウリルアルコール、ヘプタデカノール
、エチレングリコールモノフェニルエーテルアセテート
、エチレングリコールベンジンアルコール、ジエチレン
グリコール、ジエチレンクリコールモツプチルエーテル
アセテート、ジエチレングリコールジブチルエーテル、
ジエチレングリコールアセテート、トリエチレンクリコ
ール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、ト
リエチレングリコールモノエチルエーテル、テトラエチ
レングリコール、ポリエチレングリコール、トリプロピ
レングリコールモノメチルエーテル、１・５ペンタジオ
ール、オクチレングリコール、グリセリン、グリセリル
ジアセテート、グリセリルトリアセテート、グリセリル
モノブチレート、テトラエチレンクリコールジメチルエ
ーテル、ヘキサエチレングリコール、ジメチルエーテル
等が挙げられる。

これらの添加剤を、実機ではその損失分を考慮してＬｉ
Ｂｒ水溶液に０．０５〜１重量％添加することによシ、
吸収器の伝熱係数を１．５倍程度に増大させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第一図は吸収冷凍機の概略フローを示す図であり、第２
図、第３図は吸収器・蒸発器の気相部における水蒸気以
外の不凝縮性ガスの存在による影響を示すグラフであり
、第４図はラウリルアルコールをＬｉＢｒ吸収液に添加
した場合の添加量と伝熱係数との関係を示すグラフであ
る。 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩□原　亮　− 馬２図 遜屓矛（ｔｏ　−ｔχ）（’Ｃ） 帛３図 窒素ガス濃簾偶） 馬４図 つウリルアルコール添加率（ｗｔ％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ＬｉＢｒ水溶液に、沸点２４０　’Ｃ，以上、常温で固
   化せず、ＬｉＢｒ水溶液への溶解度が０．０１重量％以
   上であるアルコールまたはエーテルからなる添加剤をα
   ０１重量−以上加え丸、吸収式冷凍機及び吸収式ヒート
   ポンプ用吸収剤。