JPS58131130A - 吸収型熱ポンプ用の作業媒体およびこの吸収型熱ポンプでの使用およびこの媒体を使用して吸収型熱ポンプにおける熱を搬送するための方法 - 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】 庫発明６・−１、ジフルオールクロルメタンを含み、吸
収型の熱ポンプ内で冷気或いは熱気を発生させるのに使
用される作業媒質およびこの媒体対を吸収熱ポンプに使
用すること、およびこの媒体λ・１を使用して吸収熱ポ
ンプにおいて熱を送る方法に関する。

冷房および暖房の目的に熱ポンプを使用することは久し
い以前から公知である。当初は冷気を発生させるのに電
気的に駆動される圧縮機の使用が主流であったが、最近
では、エネルギーを節約できる暖房熱ポンプに関心が集
中している１、この場合、原理上は圧縮型熱ポンプも吸
収型熱ポンプも使用できる。しかし、吸収型熱ポンプは
電気的に作動される圧縮型熱ポンプに比して、機械的に
作動する部分が殆んど存在しないので、本質的に騒音が
少く、摩耗も少く、管理手間も僅かで済み、設備費も僅
かで済み、特にしかも−・次エネルギー消費が僅かであ
ると云う利点がある。１１Ｌ気的に作動される圧縮型熱
ポンプにあっては、例えば媒体流が得られる尊でに一次
エネルギーの約％が失われる。

吸収型熱ポンプのだめの、溶剤と液状の溶解される物質
から成る物質対は既に知られている。

このような物質対（水／アンモア；臭化リチウム／水）
は差当り大規模工業の冷凍機における使用を意図して開
発されたものである。もちろん、私的な家庭用には、ア
ンモニアの使用は毒性学的上および安全技術上の理由か
ら限界がある。臭化リチウムとの組合せは封隙の点で著
しい費用を必要とする。なぜなら、装置は高度の真空中
で働くからである３、 更に、熱源が低温の際の結晶化限界をも考ｂＷし々けれ
ばならない。

より小型のシステムでの使用、特に私的な家庭用として
の使用の目的で、弗化塩化炭化水素を揮発相として含有
しているシステムが提案されている。なぜなら、これら
の物質群は不燃であシ、比較的毒性も少く、才だ腐食を
発生させることも少ないからである。

溶剤がアルキル基或いはフェニル基を有する燐酸アミド
であり、揮発外相がフルオールクルアルカンである吸収
型熱ポンプのための作業物質対は、西ドイツ特許出願公
開公報第２９４４１８９号が関する発明である。専門雑
誌には、ＦＫＷ　２２　（ジフルオールクロルメタン）
とテトラエチレングリコール−ジメチルエーテルとの組
合せが、現今の溶剤を含む弗化塩化炭素の系と姑なされ
ている（　Ｂ、　Ｋｉｓｅｎｍａｎｎ　著”Ａｂｓｏｒ
ｐ−Ｈ，ｏｎ　ｒｏｆｒｊｇｅｒａｔｉｏｎ　　（吸収
冷凍）′″、Ａｌ９ＨＲＡＥＪ０１１ｒｎａ１．１９５
９年１２月、４５〜５０頁；ＦＪ、　Ｍａｓｔ、ｒａｎ
ｇｅｌｏ　、　＠Ｃ！ｈｌｏｒｏｆｌｕｏｒｏｈｙｄｒ
ｏｃａｒｏｂｏｎｓｉｎ　ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｅｎ　
ｇ：Ｌｙｃｏ　ｄｊｍｅｔｈｙｌｅｔｈｅｒ　　（テト
ラエチレングリコシメチルエーテル中の塩化弗化炭化水
素）”、ＡＳＨＲＡＫ　Ｊｏｕｒｎａｌ　、　　１９５
９年１０月、６４〜６７頁；　Ｋ、　！９ｔｅｐｈａｎ
およびり。

５ｅｈｅｒ著−Ａｒｂｅｉｔ−Ｇｅｍｉｓｓｃｈｅ　ｆ
ｕｒ　５ｏｒｐｔｉｏｎｓ　−Ｖ／Ｍｒｍｅｐｕｍｐθ
ｎ（吸収型−熱ポンプのだめの作業混合物ビ　Ｋｌｉｍ
ａ−ににｌｔｅ−Ｈｅｉｚｕｎｇ、　　１９８０年１月
８７４−８７５頁参照）。

第１図は吸収型−熱ポンプ−循環工程を著しく簡略化し
て示しだものである。系内への熱の流入および系からの
熱の流出は符号Ｑで示しかつ矢印で示した。

この熱ポンプの作動態様は以下の通りである。

蒸発器６内で比較的低い温度（例えば０℃）にあって熱
吸収により冷媒（例えばｒｘｗ　２２　）が蒸発する。

冷媒蒸気は導管７を経て吸収器８内に達し、そこで溶剤
内で溶解する。この場合、熱が発生し、この熱は例えば
加熱されるべき水循環系に与えられる。冷媒で富化され
た溶剤（富化溶液）は導管１０と１１を経てポンプ１２
により駆出器１内に圧送される。駆田器１は（例えば１
３０℃で）加熱される。これによって冷媒は溶液から放
出され、導管２を経て、液化装置３に達する。この液化
装置３内で冷媒蒸気は高温、例えば５０℃で液化される
。この際発生する蒸発熱は例えば加熱されるべき水循環
系に与えられる。熱ポンプを、液化装置と吸収器の熱放
出が同じ温度（例えば５０°　）で行われるように作動
させるのが有利である。

液化装置３から液状冷媒は導管４と膨張弁５とを経て再
び蒸発器６に達する。

駆出器１内で冷媒の放出によって冷媒が貧化された溶液
（貧化溶液）は導管９と絞り弁１３を経て吸収器８内に
戻され、そこで再び冷媒蒸気が蒸発器６から放出される
。

熱ポンプ−循ポ工程は二つの圧力水準間で行われる。低
圧側（膨張弁、蒸発器、吸収器から溶液ポンプまで）の
圧力は蒸発温度における冷媒の飽和蒸気圧によって得ら
れる。例えばＦＫＷ２２は０℃は５バールの飽和蒸気圧
を持つ。高圧側（溶液ポンプ−出口、駆出器、液化装置
から膨張弁捷での）の圧力は液化温度における冷媒の飽
和蒸気圧力から得られる。例えばＦＫＷ　２２は５０℃
で１９バールの飽和蒸気圧を有している。

１Ｋｇの溶剤当り装置内で熱の搬送が多量であればある
ほど、吸収器と駆出器内の冷媒の溶解度の差が一土す捷
す大きくなる３、溶剤１句当りの１匂の冷媒中のこの溶
解度の差は気体放出幅と称される。気体放出幅を冷媒の
蒸発熱（ＦＫＷ２２は５０℃で１陽当り１５４キロジユ
ールの蒸発熱を有している）を加算すると溶剤Ｉ　Ｋｇ
当りの搬送可能な熱量が得られる。

文献に記載されている系ＦＫＷ　２２　／テ）・ラエチ
レングリコールジメチルエーテルに関して、本出願人の
試験により、ＦＫＷの溶剤ｊ　Ｋｐ当り気体放出幅は１
１９　Ｋ９である。測定は以下の条件で行った。

蒸発器／吸収器一部分：　ＦＫＷ　２２の５バール蒸気
圧と５０℃の溶解温度。駆出器−／１凝縮器一部分：　
Ｆ’ＫＷ　２２の１９バール蒸気圧と１３０℃の溶解温
度。

従って搬送可能な熱量は２９３キロジユール／　Ｋｙ溶
剤である。

本発明の根底を々す課題は、溶剤の重量単位当シ著しく
高い熱量の搬送を可能にし、しかもこのような糸のだめ
の他の諸要件すべてを満す作業物質対を造ることである
。例えばこの系は作業領域内にあって低い粘度を有し、
腐食作用を持たない。この系は一２０℃で周囲から熱を
奪去ることが可能で々ければならない。揮発性の化合物
が９０°〜１８０℃の温度で溶剤から駆１１Ｊｌ可能で
々ければならない。

これらの諸要件を物質対ニジフルオールクロルメタン（
ＦＫＷ　２２　）　／　）リエチレングリコールージメ
チルエーテル（ＴＡａ　）が満すことが見出された。１
この系の気体放出幅は系ＦＫＷ　２２　／テトラエチレ
ングリコールージメチルエーテルにおけるよりも約５０
チだけ大きい。したがって溶剤１縁当りの搬送され得る
熱量は本、頚の場合約４６．２キロジユール／　Ｋｙ溶
剤である３、更に利点々のは、この溶剤Ｔ＾Ｇが２０℃
で僅か３．Ｏｍパスカル秒の粘度を有して（へるが、テ
トラエチレングリコール−ジメチルエーテルは５．１　
ｍパスカル秒の粘度を有していることである。

本発明による物質対が満された吸収型−熱ポンプは冷凍
機として或いは暖房熱ポンプとしても働くことができる
。

本発明による物質対の使用は一定の温度範囲で可能であ
る。色々な装置部分のだめの温度範囲は以下の通シであ
る。

１、　蒸発器 蒸発は一２０°〜」−４０℃の範囲で、有利なのは一１
０℃〜＋２０℃、特に−５℃〜＋１０℃で行われる。

２、　凝縮器 凝縮は２０°〜８０℃、有利なのは６５゜〜６５℃で行
われる。

五　吸収器 吸収は２０〜８０℃、有利なのは３５℃〜６５℃で行わ
れる。

４　駆出器 ＦＫＷ　２２の溶液からの、駆出は９００〜１８０°、
特に１１０°〜１５０°で行われる。

第１図に図示した座標系に関して装置部分（駆出器）１
、（液化装置）３、（蒸発器）６および（吸収器）８は
同時に本発明による作業媒体を使用した熱ポンプのだめ
の優れた作業条件を図示している５、 蒸発器／吸収器一部分および駆出器／凝出器一部分内の
既に上に述べた条件下でＦＫＷ　２２はＴＡＧ内に、比
較してテトラエチレングリコールジメチルエーテル内で
以下の溶解度を有している。

蒸発器／吸収一部分　　０６１　Ｋｙ／ＫｑＯ，５３ｙ
、ｇ７ｒ、り気体散出幅　　　　　　０５　　初／Ｋｑ
　　　　　ｏｌｑ　Ｋ９／匂Ｔ′ＡＧを含む本発明によ
る系はテトラエチレングリコールジメチルエーテルをベ
ースとした類似の系に較べて利点を備えていることは意
想外のことである。米国特許明細書第２０４０９０１号
から、両エーテルがＦＫＷ　２１にとって良好な溶剤で
あることが知られている。しかし、この文献には、メタ
ンの一定の・・ロゲン化誘導体の溶解特性から他の・・
ロゲン化誘導体の溶解性に関して何等結論が得られない
ことが述べられている。吸収器内の温度が低くければ低
くいほど、ＴｉａのＦ’ＫＷ　２２による負荷はますま
す強くなる。

吸収器内の温度が高ければ高いほど、ます１す残余負荷
が僅かになる。即ち、ＴＡＧ　／　ＦＫＷの混合比は作
業条件に依存している。大抵の場合、重量割合いはＦＫ
Ｗ　２２で１０〜７５チ、特に２０〜４０％である。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明による作業媒体とその適用および方法を実
施するための装置の一実施例を、作業条件座標と共に示
した図。 図中符号は １・・・蒸発器 ２・・・凝縮器 ５・・・吸収器 ４・・・駆出器 代理人　　江　崎　光　好 代理人　　江　崎　光　史

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　吸収剤がトリエチレングリコールジエーテルである
   こ・と全特徴とする、冷媒ジフルオルクロルメタン（Ｆ
   ＫＷ　２２　）　　と吸収剤から成る吸収型熱ポンプに
   おいて使用するだめの作業媒体。 ２、　冷凍機としても暖房熱ポンプとしても働く吸収型
   熱ポンプへの特許請求の範囲第１項に記載の作業媒体に
   よる物質対の使用。 五　蒸発器、吸収器、駆出器および液化装置とを備えた
   吸収型熱ポンプにおいて蒸発器内で一２０′〜＋４０℃
   の温度で熱吸収の下でジフルオルクロルメタンが蒸発し
   、発生する蒸気が吸収器内で案内され、そこで２０℃〜
   ８０℃で有機溶剤中で溶解され、この溶解行程で生じる
   熱が吸収器から少くとも部分的に導出され、生じるジフ
   ルオルクロルメタン／溶剤混合物が駆出器内に圧送され
   、そこで９０゜〜８０℃に加熱され、したがってジフル
   オルクロルメタンが溶剤から少くとも部分的に駆出され
   、駆出されたガス状のジフルオルクロルメタンが液化装
   置内に導入され、そこで吸収器内におけると同様に２０
   °〜８０℃の温度、しかも蒸発器内の温度以上の温度で
   液化され、この除虫じる蒸発熱が放出され、液状のジフ
   ルオルクロルメタンが再び蒸発器内に戻され、駆出器内
   で駆出によってジフルオルクロルメタンから生じるジフ
   ルオルクロルメタンの含有量が貧化された溶液が再び吸
   収ｚ：；に戻される様式の、吸収型熱ポンプにより熱を
   搬送するだめの方法において、有機溶剤としてトリエチ
   レングリコールジメチルエーテルを使用する上記方法。