JP2011196580A - Absorbing liquid for absorption refrigeration machine - Google Patents
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Abstract
【課題】安価で化学的に安定である新規な吸収冷凍機用吸収液を提供する。
【解決手段】臭化アルカリ土類金属塩と、塩化アルカリ土類金属塩とを有するようにして吸収冷凍機用吸収液を構成する。また、上記吸収冷凍機用吸収液と、冷媒とを有するようにして吸収冷凍機用吸収液を構成する。
【選択図】図１The present invention provides a novel absorption refrigerating liquid that is inexpensive and chemically stable.
An absorption liquid for an absorption refrigerator is configured so as to have an alkaline earth metal bromide salt and an alkaline earth metal chloride salt. Moreover, the absorption liquid for absorption refrigerators is comprised so that it may have the said absorption liquid for absorption refrigerators, and a refrigerant | coolant.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、吸収冷凍機用吸収液に関する。 The present invention relates to an absorption liquid for an absorption refrigerator.
近年の地球温暖化により、省エネ・ＣＯ２削減に関する多くの取り組みが行われている。このような観点から、冷凍機においても、省エネルギー性の高いものが要求されており、このような冷凍機として吸収冷凍機が注目されている。 Due to the recent global warming, many efforts for energy saving and CO 2 reduction are being carried out. From this point of view, refrigerators are also required to have high energy savings, and absorption refrigerators are attracting attention as such refrigerators.
吸収冷凍機は、冷媒が蒸発するときに被冷却物から熱を吸収することを利用して被冷却物を冷却するものである。冷却操作に使用された後の冷媒は、所定の吸収液に吸収させて吸収冷凍機の再生器内に送られ、加熱されて冷媒と吸収液とに分離される。このとき、分離された冷媒は吸収冷凍機内の凝縮器に送られ、冷却水等によって冷却及び凝縮された後、再度蒸発させることによって再度被冷却物の冷却に使用される。一方、吸収液も濃縮されることによって、再度冷媒の吸収に使用されることになる。 The absorption refrigerator cools the object to be cooled by utilizing heat absorbed from the object to be cooled when the refrigerant evaporates. The refrigerant after being used for the cooling operation is absorbed in a predetermined absorbing liquid, sent into the regenerator of the absorption refrigerator, heated, and separated into the refrigerant and the absorbing liquid. At this time, the separated refrigerant is sent to a condenser in the absorption refrigerator, cooled and condensed by cooling water or the like, and then evaporated again to be used for cooling the object to be cooled again. On the other hand, the absorption liquid is also concentrated and used again to absorb the refrigerant.
従来、上記冷媒としては水が用いられ、また、この水に対して高い溶解度を示すとともに、露点を十分低く保持することができるとの観点から、上記吸収液としては、臭化リチウム水溶液が用いられている（例えば、特許文献１及び２参照）。
Conventionally, water is used as the refrigerant, and a lithium bromide aqueous solution is used as the absorbing liquid from the viewpoint of exhibiting high solubility in the water and keeping the dew point sufficiently low. (For example, see
しかしながら、リチウムは希少金属であって高価であり、吸収液自体が高価になってしまう等の理由により吸収冷凍機に使用し得る臭化リチウムに代わる新規な吸収液の開発が求められていた。 However, since lithium is a rare metal and expensive, and the absorption liquid itself becomes expensive, development of a new absorption liquid that can replace lithium bromide that can be used in an absorption refrigerator has been demanded.
本発明は、安価で化学的に安定である新規な吸収冷凍機用吸収液を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a novel absorption liquid for absorption refrigerators that is inexpensive and chemically stable.
上記目的を達成すべく、本発明は、臭化アルカリ土類金属塩と、塩化アルカリ土類金属塩とを有することを特徴とする、吸収冷凍機用吸収液に関する。 In order to achieve the above object, the present invention relates to an absorption liquid for an absorption refrigerator characterized by having an alkaline earth metal bromide salt and an alkaline earth metal chloride salt.
また、本発明は、上記吸収冷凍機用吸収液と、冷媒とを有することを特徴とする、吸収冷凍機用吸収剤に関する。 Moreover, this invention relates to the absorber for absorption refrigerators characterized by having the said absorption liquid for absorption refrigerators, and a refrigerant | coolant.
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討を実施した。その結果、従来の臭化リチウムに代えて、臭化アルカリ土類金属塩と、塩化アルカリ土類金属塩とから吸収冷凍機用吸収液を構成することによって、従来の臭化リチウムと同様に、代表的な冷媒である水に対して高い溶解度を示すとともに、露点を十分低く保持することができることを見出した。 The inventors of the present invention have intensively studied to achieve the above object. As a result, instead of conventional lithium bromide, by constituting an absorption liquid for an absorption refrigerator from an alkaline earth metal bromide salt and an alkaline earth metal chloride salt, similarly to conventional lithium bromide, It has been found that it exhibits high solubility in water, which is a typical refrigerant, and can maintain a sufficiently low dew point.
さらに、本発明の吸収液は、アルカリ金属塩に比して安価なアルカリ土類金属塩を含むため、吸収液のコストを低減することができる。 Furthermore, since the absorption liquid of the present invention contains an alkaline earth metal salt that is less expensive than the alkali metal salt, the cost of the absorption liquid can be reduced.
また、所定の露点を得、同様な冷却作用を奏する際に使用する臭化アルカリ土類金属塩及び塩化アルカリ土類金属塩の合計量におけるハロゲン量を、従来の臭化リチウムにおけるハロゲン量よりも低減することができる。したがって、本発明の吸収液は、従来の臭化リチウムに比して、吸収冷凍機に対する腐食等の問題を低減することができる。 Also, the halogen content in the total amount of alkaline earth metal bromide and alkaline earth metal bromide used to obtain a predetermined dew point and exhibit the same cooling action is more than the halogen content in conventional lithium bromide. Can be reduced. Therefore, the absorption liquid of the present invention can reduce problems such as corrosion on the absorption refrigerator as compared with the conventional lithium bromide.
以上説明したように、本発明によれば、安価で化学的に安定である新規な吸収冷凍機用吸収液を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a novel absorption refrigerating machine absorption liquid that is inexpensive and chemically stable.
以下、本発明の詳細、並びにその他の特徴及び利点について、実施の形態に基づいて説明する。 Hereinafter, details of the present invention and other features and advantages will be described based on embodiments.
（吸収冷凍機用吸収液）
本発明の吸収冷凍機用吸収液は、臭化アルカリ土類金属塩、及び塩化アルカリ土類金属塩を含む。臭化アルカリ土類金属塩としては、臭化マグネシウム（ＭｇＢｒ２）、臭化カルシウム（ＣａＢｒ２）、臭化ストロンチウム（ＳｒＢｒ２）、臭化バリウム（ＢａＢｒ２）を挙げることができるが、安価であって、入手が容易であることから臭化カルシウムを用いることが好ましい。同様に塩化アルカリ土類金属塩としては、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）、塩化ストロンチウム（ＳｒＣｌ２）、塩化バリウム（ＢａＣｌ２）を挙げることができるが、安価であって、入手が容易であることから塩化カルシウムを用いることが好ましい。
(Absorbing liquid for absorption refrigerator)
The absorption liquid for absorption refrigerators of the present invention contains an alkaline earth metal bromide salt and an alkaline earth metal chloride salt. The bromide alkaline earth metal salts, magnesium bromide (MgBr 2), calcium bromide (CaBr 2), strontium bromide (SrBr 2), there may be mentioned barium bromide (BaBr 2), inexpensive Thus, it is preferable to use calcium bromide because it is easily available. Similarly, examples of the alkaline earth metal chloride include magnesium chloride (MgCl 2 ), calcium chloride (CaCl 2 ), strontium chloride (SrCl 2 ), and barium chloride (BaCl 2 ). It is preferable to use calcium chloride because it is easily available.
なお、本発明の吸収冷凍機用吸収液を実際に使用するに際しては、これら臭化アルカリ土類金属塩、塩化アルカリ土類金属塩を所定の溶媒中に溶解させた状態で使用する。 When actually using the absorption liquid for an absorption refrigerator of the present invention, these alkaline earth metal bromide salts and alkaline earth metal chloride salts are used in a state of being dissolved in a predetermined solvent.
溶媒としては、１−ブタノール、１−プロパノール、２−プロパノール、エタノール、メタノール等の低級アルコールおよび水などを用いることができる。特に、本発明で用いる代表的な冷媒が水であり、入手や取り扱いが容易であることなどの観点から、上記溶媒としては水を用いることが好ましい。 As the solvent, 1-butanol, 1-propanol, 2-propanol, ethanol, methanol and other lower alcohols and water can be used. In particular, from the viewpoint of the typical refrigerant used in the present invention being water and being easy to obtain and handle, it is preferable to use water as the solvent.
なお、吸収液の吸収性能を向上するために界面活性剤を添加してもよい。界面活性剤としては、１−オクタノール、１−デカノール、２−オクチルアルコール、２−デカノール、炭素数が６〜７で、水酸基数が１であるアルコール系鎖式飽和炭化水素等を使用できる。さらに再生器に使用する鋼材の腐食抑制のために腐食抑制剤を添加しても良い。 A surfactant may be added to improve the absorption performance of the absorbing solution. As the surfactant, 1-octanol, 1-decanol, 2-octyl alcohol, 2-decanol, alcohol chain saturated hydrocarbon having 6 to 7 carbon atoms and 1 hydroxyl group can be used. Further, a corrosion inhibitor may be added to suppress corrosion of the steel material used in the regenerator.
上述した溶媒中に溶解させる臭化アルカリ土類金属塩、及び塩化アルカリ土類金属塩の量は、使用する冷媒を吸収して以下に示すように再生に供することができ、冷媒による冷却操作を繰り返し実施することができれば特に限定されるものではない。 The amount of the alkaline earth metal bromide salt and alkaline earth metal bromide dissolved in the solvent described above can be used for regeneration as shown below by absorbing the refrigerant used, and cooling operation with the refrigerant can be performed. There is no particular limitation as long as it can be repeated.
しかしながら、例えば、冷媒として水を用いる場合、上記臭化アルカリ土類金属及び塩化アルカリ土類金属の溶解量は、５９．２質量％以上とすることが好ましい。この場合、露点が約４℃以下となる条件下で、冷媒である水を吸収することができる。したがって、十分低い温度の冷媒を蒸発させて被冷却物を冷却することができるようになるので、被冷却物に対する冷却効率を増大させることができるようになる。 However, for example, when water is used as the refrigerant, the dissolved amount of the alkaline earth metal bromide and alkaline earth metal chloride is preferably 59.2% by mass or more. In this case, water, which is a refrigerant, can be absorbed under conditions where the dew point is about 4 ° C. or less. Therefore, the object to be cooled can be cooled by evaporating the refrigerant having a sufficiently low temperature, so that the cooling efficiency for the object to be cooled can be increased.
なお、吸収器に送られる濃溶液の濃度は、濃溶液の晶出温度限界を25℃とすれば６３．５重量％であり、それ以下の濃度であればサイクルを形成できる。 The concentration of the concentrated solution sent to the absorber is 63.5% by weight if the crystallization temperature limit of the concentrated solution is 25 ° C., and a cycle can be formed if the concentration is lower than that.
また、臭化アルカリ土類金属塩と塩化アルカリ土類金属塩との配合比も特に限定されるものではないが、特に冷媒として水を用いた場合、塩化アルカリ土類金属塩に対して臭化アルカリ土類金属塩の配合比を多くした方が、露点が十分に低い状態で水を吸収することができる。例えば、臭化アルカリ土類金属塩：塩化アルカリ土類金属塩＝９：１〜５：５とすることができる。 Further, the mixing ratio of the alkaline earth metal bromide metal salt and the alkaline earth metal chloride salt is not particularly limited, but particularly when water is used as a refrigerant, bromide is mixed with the alkaline earth metal chloride salt. Increasing the blending ratio of the alkaline earth metal salt can absorb water with a sufficiently low dew point. For example, the alkaline earth metal bromide salt: alkaline earth metal chloride salt = 9: 1 to 5: 5.
このように、本発明の吸収液は、アルカリ金属に比して安価なアルカリ土類金属を含むため、吸収液のコストを低減することができる。 Thus, since the absorption liquid of the present invention contains an alkaline earth metal that is less expensive than an alkali metal, the cost of the absorption liquid can be reduced.
本発明の吸収冷凍機用吸収剤は、上述したハロゲン化アルカリ土類金属塩を含む吸収液と冷媒とからなる。冷媒は、蒸発によって被冷却物を冷却する必要があることから、使用条件の温度下において液体であることが必要である。但し、入手や取り扱いが容易であることなどの観点から、水を最も好ましく用いることができる。 The absorbent for absorption refrigerators of the present invention comprises an absorption liquid containing the above-described alkaline earth metal halide salt and a refrigerant. Since it is necessary to cool an object to be cooled by evaporation, the refrigerant needs to be a liquid under the temperature of use conditions. However, water can be most preferably used from the viewpoint of easy acquisition and handling.
（吸収冷凍機及びその運転方法）
次に、本発明の吸収液を用いた吸収冷凍機及びその運転方法の一例について説明する。
(Absorption chiller and its operation method)
Next, an example of an absorption refrigerator using the absorption liquid of the present invention and an operation method thereof will be described.
図１は、単効用吸収冷凍機の一例における概略構成図である。図１に示す吸収冷凍機１は、冷媒Ｌを蒸発させ、蒸発時の潜熱により冷水を冷却する蒸発器Ｅと、吸収液Ｓを冷却しながら蒸発器Ｅで蒸発した冷媒Ｌを吸収する吸収器Ａと、吸収器Ａで冷媒Ｌを吸収した吸収液Ｓを加熱して、冷媒Ｌを蒸発させる再生器Ｇと、再生器Ｇで蒸発した冷媒Ｌを冷却して、凝縮する凝縮器Ｃとを含む。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an example of a single-effect absorption refrigerator. The
また、吸収冷凍機１は、吸収器Ａから再生器Ｇへ至る配管２０と、再生器Ｇから吸収器Ａへ至る配管３０と、凝縮器Ｃから蒸発器Ｅに至る配管４０とを含む。また、配管２０上には、冷媒Ｌを吸収した吸収液Ｓを圧送する溶液ポンプ５０を含み、更に、配管２０を流れる冷媒Ｌを吸収した吸収液Ｓと、配管３０を流れる吸収液Ｓとの熱交換を行う熱交換器６０とを備える。
The
蒸発器Ｅでは、冷媒散布装置７１から、冷却する対象である冷水が流れる蒸発器チューブ１０上に散布される冷媒Ｌを、蒸発器チューブ１０で熱交換することにより蒸発させる。すなわち、冷媒Ｌが蒸発する際の気化熱により蒸発器チューブ１０を流れる冷水Ｗ０から熱を奪う。この熱が奪われることにより、冷水Ｗ０が冷却される。
In the evaporator E, the refrigerant | coolant L sprayed on the
吸収器Ａでは、溶液散布装置７２から吸収器チューブ１１上に散布される吸収液Ｓを、吸収器チューブ１１を流れる冷却水Ｗ１で冷却しながら、蒸発器Ｅで蒸発した冷媒Ｌを吸収液Ｓ中に吸収する。冷媒Ｌを吸収した吸収液Ｓは、吸収器Ａの下部に接続された配管２０から流出する。吸収器Ａから流出した、冷媒Ｌを吸収した吸収液Ｓは、配管２０の途中に配置された溶液ポンプ５０で圧送され、熱交換器６０で昇温される。
In the absorber A, the cooling liquid W sprayed on the
再生器Ｇでは、溶液散布装置７３から再生器チューブ１３に散布される、冷媒Ｌを吸収した吸収液Ｓを、再生器チューブ１３で加熱し、冷媒Ｌを蒸発させる。冷媒Ｌが蒸発することにより、冷媒Ｌが除去された吸収液Ｓは、再生器Ｇの下部に接続された配管３０から流出する。配管３０から流出した吸収液Ｓは、熱交換器６０で、冷媒Ｌを吸収した吸収液Ｓを昇温することにより、温度が低下し、その後に、吸収器Ａにおいて溶液散布装置７２から散布される。再生器チューブ１３に供給される外部熱源Ｗ２として例えば、温水、蒸気を使用できる。
In the regenerator G, the absorbent S that has absorbed the refrigerant L, which is sprayed from the
凝縮器Ｃでは、再生器Ｇで蒸発した冷媒Ｌが凝縮器チューブ１２を流れる冷却水Ｗ１にて冷却されて凝縮する。凝縮した冷媒Ｌは、凝縮器Ｃの下部に接続された配管４０を通って、蒸発器Ｅで冷媒散布装置７１から散布される。
In the condenser C, the refrigerant L evaporated in the regenerator G is cooled by the cooling water W1 flowing through the
なお、吸収器チューブ１１を流れる冷却水と、凝縮器チューブ１２を流れる冷却水とは、同じ冷却水Ｗ１でもよい。
The cooling water flowing through the
以上のような工程を経ることによって、上記吸収液を用い、冷却する対象である蒸発器チューブ１０内を流れる冷水を繰り返し冷却することができる。
By passing through the above process, the cold water which flows through the
（実施例）
臭化カルシウム：塩化カルシウム＝７：３（質量比）とし、臭化カルシウム及び塩化カルシウム合計量が55質量％〜62質量％の水溶液を調整し、これを吸収液とした。また、冷媒として水を用い、この冷媒を前記吸収液に対して吸収させた。
(Example)
Calcium bromide: calcium chloride = 7: 3 (mass ratio) was prepared, and an aqueous solution having a total amount of calcium bromide and calcium chloride of 55% by mass to 62% by mass was prepared and used as an absorbing solution. Moreover, water was used as the refrigerant, and the refrigerant was absorbed into the absorption liquid.
このときの、水溶液中における臭化カルシウム及び塩化カルシウム混合塩の濃度（質量％）と露点との関係を図２に示し、吸収液である臭化カルシウム及び塩化カルシウム混合塩水溶液の溶解度を図３に示した。 The relationship between the concentration (mass%) of the calcium bromide and calcium chloride mixed salt in the aqueous solution and the dew point is shown in FIG. 2, and the solubility of the calcium bromide and calcium chloride mixed salt aqueous solution as the absorbing solution is shown in FIG. It was shown to.
（比較例）
上述した臭化カルシウム及び塩化カルシウムに代えて、臭化リチウムを用い、52質量％〜60質量％の水溶液を調整し、これを吸収液とした。また、冷媒として水を用い、この冷媒を前記吸収液に対して吸収させた。
(Comparative example)
Instead of the above-described calcium bromide and calcium chloride, lithium bromide was used to prepare a 52 mass% to 60 mass% aqueous solution, which was used as an absorbing solution. Moreover, water was used as the refrigerant, and the refrigerant was absorbed into the absorption liquid.
このときの、水溶液中における臭化リチウムの濃度（質量％）と露点との関係を図２に示した。 The relationship between the concentration (mass%) of lithium bromide in the aqueous solution and the dew point is shown in FIG.
図２から明らかなように、比較例である臭化リチウム水溶液の吸収剤に対し、実施例である臭化カルシウム及び塩化カルシウム水溶液の吸収剤は、全体として約1〜2重量％程度高くなるものの、同一の露点を示している。 As is clear from FIG. 2, the absorbents of the calcium bromide and calcium chloride aqueous solutions as examples are higher by about 1 to 2% by weight than the absorbent of lithium bromide aqueous solution as a comparative example. , Showing the same dew point.
したがって、本発明の臭化カルシウム及び塩化カルシウムを含む吸収液は、冷媒である水に対して、従来の臭化リチウムの場合と同等の溶解度を示すことが分かる。 Therefore, it can be seen that the absorption liquid containing calcium bromide and calcium chloride of the present invention shows the same solubility as water in the case of conventional lithium bromide in water as a refrigerant.
また、図２から、露点が約４℃の場合の、本発明の吸収液における臭化カルシウム及び塩化カルシウム吸収剤の濃度（合計質量％）は約５９．２質量％であり、従来の吸収液である臭化リチウムの濃度（質量％）は約５８質量％である。 From FIG. 2, the concentration (total mass%) of the calcium bromide and calcium chloride absorbent in the absorption liquid of the present invention when the dew point is about 4 ° C. is about 59.2 mass%. The concentration (% by mass) of lithium bromide is about 58% by mass.
したがって、上記吸収液が１０００ｋｇであるとすると、本発明の吸収液中には、臭素（Ｂｒ）が３３１ｋｇ含まれ、塩素（Ｃｌ）が１１３ｋｇ含まれて、合計４４４ｋｇのハロゲン元素が含まれることになる。一方、臭化リチウムの場合は、５３３ｋｇの臭素が含まれることになる。この結果、本発明の吸収剤は、従来の臭化リチウムと比較して、同じ量の冷媒である水を吸収するために要求される重量において、ハロゲン元素の占める割合が約１７％減少していることが分かる。 Therefore, assuming that the absorption liquid is 1000 kg, the absorption liquid of the present invention contains 331 kg of bromine (Br) and 113 kg of chlorine (Cl), and contains a total of 444 kg of halogen elements. Become. On the other hand, in the case of lithium bromide, 533 kg of bromine is contained. As a result, in the absorbent according to the present invention, the proportion of halogen elements is reduced by about 17% in the weight required to absorb the same amount of coolant, water, as compared with conventional lithium bromide. I understand that.
このため、本発明の吸収液は、従来の臭化リチウム吸収液に比して、同じ量の冷媒である水を吸収するのに必要な量に占めるハロゲン元素の割合が大きく減少する。したがって、本発明の吸収液は、従来の臭化リチウムに比して、吸収冷凍機に対する腐食等の問題を低減することができる。 For this reason, the absorption liquid of the present invention greatly reduces the proportion of the halogen element in the amount necessary to absorb the same amount of refrigerant, water, as compared with the conventional lithium bromide absorption liquid. Therefore, the absorption liquid of the present invention can reduce problems such as corrosion on the absorption refrigerator as compared with the conventional lithium bromide.
以上、本発明を上記具体例に基づいて詳細に説明したが、本発明は上記具体例に限定されるものではなく、本発明の範疇を逸脱しない限りにおいてあらゆる変形や変更が可能である。 While the present invention has been described in detail based on the above specific examples, the present invention is not limited to the above specific examples, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、上記具体例では、臭化アルカリ土類金属塩及び塩化アルカリ土類金属塩として、臭化カルシウム及び塩化カルシウムの場合を中心に説明したが、特に明示はしないものの、その他の臭化アルカリ土類金属塩、及び塩化アルカリ土類金属塩についても同様の結果を得た。 For example, in the above specific examples, description has been made mainly on the case of calcium bromide and calcium chloride as the alkaline earth metal bromide metal salt and the alkaline earth metal chloride salt. Similar results were obtained for the alkali metal salts and the alkaline earth metal chloride salts.
１ 吸収冷凍機
１０ 蒸発器チューブ
１１ 吸収器チューブ
１２ 凝縮器チューブ
１３ 再生器チューブ
２０，３０，４０ 配管
５０ 溶液ポンプ
６０ 熱交換器
７１ 冷媒散布装置
７２，７３ 溶液散布装置
Ａ 吸収器
Ｃ 凝縮器
Ｅ 蒸発器
Ｇ 再生器
Ｌ 冷媒
Ｓ 吸収剤
Ｗ０ 冷水
Ｗ１ 冷却水
Ｗ２ 外部熱源
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