JPH11142012A - 吸収式冷凍機および吸収式冷凍機用吸収液 - Google Patents

吸収式冷凍機および吸収式冷凍機用吸収液

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JPH11142012A
JPH11142012A JP9303948A JP30394897A JPH11142012A JP H11142012 A JPH11142012 A JP H11142012A JP 9303948 A JP9303948 A JP 9303948A JP 30394897 A JP30394897 A JP 30394897A JP H11142012 A JPH11142012 A JP H11142012A
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JP
Japan
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temperature regenerator
absorption refrigerator
high temperature
lithium
corrosion
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JP9303948A
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English (en)
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Tomoko Kikuchi
智子 菊池
Katsumi Mabuchi
勝美 馬渕
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

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Abstract

(57)【要約】 【課題】従来のインヒビターは吸収液の温度がより高温
になった場合には鉄系材料の表面に局部腐食が生じるた
め耐食性が問題となる。 【解決手段】水を冷媒としハロゲン化リチウム(例:L
iBrを65重量%)水溶液を吸収液とする吸収式冷凍
機において、ハロゲン化リチウムを主成分とし若干量の
アルカリ金属水酸化物(例:LiOH)と硝酸アルミニ
ウムを含む水溶液を吸収液とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸収式冷凍機の主
要構成である鋼材を吸収液中に含まれる腐食抑制剤(イ
ンヒビター)によって防食することにより、耐食性が優
れた吸収式冷凍機、およびその吸収式冷凍機の組成に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に吸収式冷凍機は吸収媒体として臭
化リチウムおよび冷媒として水が使用される。臭化リチ
ウムは腐食性が高いので、構成金属材料の腐食を抑制す
るために吸収液中には適正なインヒビターを添加する必
要がある。
【0003】従来、多く用いられているインヒビターは
オキソ酸塩の酸化剤である。一般的な酸化剤としてはク
ロム酸塩,硝酸塩,モリブデン酸塩,タングステン酸
塩,ほう酸塩および燐酸塩等が知られており、吸収式冷
凍機ではこれらのリチウム塩が使用されていることが多
い。これらの酸化剤はpH調整剤であるアルカリ金属の
水酸化物と併用され、その酸化作用により材料表面に酸
化皮膜を形成し構成材の腐食を防止する。
【0004】そこで、防食性を高めるために酸化力の強
い酸化剤をインヒビターとして使用したところ、局部腐
食が問題となった。また、酸化力の弱いモリブデン酸塩
を使用したところ、吸収液に対する溶解度が小さいため
必要な濃度の確保が難しく皮膜形成力が不十分だった。
【0005】これらの酸化剤の欠点を補うため特開平1
−92386号では、硝酸塩とモリブデン酸塩を併用した吸
収液が挙げられている。この複合インヒビターによっ
て、Moを含有する鉄酸化物の皮膜が形成でき防食効果
を高めることができた。しかし、吸収液の温度が220
℃以上になった場合、局部腐食の問題が生じた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は強い
酸化剤と弱い酸化剤を特定範囲の濃度で複合すること
で、インヒビターとしての酸化力と皮膜形成能力を制御
した。それにより、冷凍機の主要構成材料である鉄系材
料の表面上にモリブデン酸化物と鉄酸化物からなる安定
した防食皮膜を生成させることができた。したがって、
この安定した防食皮膜により局部的な皮膜破壊による腐
食を抑制することができ、冷凍機の耐食信頼性は向上し
た。しかし、この複合インヒビターは吸収液が220℃
以上になると急激に酸化力が増し、防食皮膜の局部的破
壊が起きる。
【0007】このため、吸収液の温度がより高温になっ
た場合には鉄系材料の耐食性に問題が生じる。
【0008】本発明の目的は、使用する吸収液によって
構造材料表面に防食皮膜を形成し、その形成後はインヒ
ビターの濃度管理の必要性のない耐食性に優れ、信頼性
の高い吸収式冷凍機およびその吸収式冷凍機を提供する
ことにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、水を冷媒と
しハロゲン化リチウム水溶液を吸収液とする吸収式冷凍
機において、ハロゲン化リチウムを主成分とし若干量の
アルカリ金属水酸化物と硝酸アルミニウムを含む水溶液
を吸収液として封入することで達成される。
【0010】吸収液は吸収媒体としてハロゲン化リチウ
ム(臭化リチウムLiBr単体、あるいは臭化リチウム
を主成分とし、塩化リチウムLiClまたはヨウ化リチ
ウムLiIの少なくとも一つ以上を含む)を使用し、ア
ルカリ金属水酸化物0.1 〜1.0重量%硝酸アルミニ
ウムAl(NO3)30.005〜1.0重量%(好ましく
は0.05〜0.2重量%)を含み、残部が水からなるも
のが好ましい。さらに、前記アルカリ金属水酸化物はリ
チウム化合物LiOHであることが好ましい。
【0011】すなわち、硝酸アルミニウムを含む吸収液
によって鉄系材料の表面上にアルミニウムを含むリチウ
ム塩と鉄酸化物の二層皮膜を形成させることにより冷凍
機の耐食性への信頼度を著しく向上させる。
【0012】さらに、上記目的は鉄鋼材料を主要材料と
する再生器,凝縮器,蒸発器、および熱交換器を主構成
要素とする密閉循環系で、該循環系内に封入された吸収
液の濃縮,冷媒希釈および熱交換の繰り返しによって寒
冷を得る吸収式冷凍機において、少なくとも吸収液に接
する前記機器の構成部表面にリチウム等を含むアルミニ
ウム化合物と鉄酸化物の二層皮膜が形成されていること
によっても達成できる。
【0013】すなわち、ハロゲン化リチウムを主体とす
る吸収液に硝酸アルミニウムをインヒビターとして添加
すること、および吸収式冷凍機に該吸収液を封入し、あ
らかじめ吸収液に接する構成部材表面にリチウムを含む
アルミニウム化合物と鉄酸化物の二層皮膜を形成させる
ことにより、冷凍機の耐食性を著しく向上させる。
【0014】このリチウムを含むアルミニウム化合物と
鉄酸化物の二層皮膜はあらかじめ、冷凍機の予備運転に
より形成させるか、あるいは、上記二層皮膜を表面にあ
らかじめ形成させた材料を使用して冷凍機を構成するこ
とで効果的に達成される。上記硝酸アルミニウムを含む
吸収液による通常運転においても目的を達成することが
できる。
【0015】次に、上記のリチウムを含むアルミニウム
化合物と鉄酸化物の二層皮膜の形成過程およびその防食
性能について述べる。
【0016】吸収式冷凍機用の吸収液はハロゲン化リチ
ウムが主成分であるため、その水溶液は弱酸性でありハ
ロゲン化物イオンにより金属材料は激しく腐食する。ハ
ロゲン化リチウムの濃度は45〜70重量%、最も濃度
の高い再生器で60〜65重量%の水溶液が用いられ
る。
【0017】上記水溶液に添加するアルカリは、吸収液
のpHを弱酸性からアルカリ性にかえる作用を有してお
り、これにより吸収液の腐食性を低下させる働きがあ
る。すなわち、アルカリ濃度を制御することにより鉄系
材料の表面電位が高くなり、不動態化現象が強くなるた
め鉄系材料の腐食速度が減少する。このアルカリ濃度の
調整にはアルカリ金属水酸化物が用いられる。添加量は
0.1〜1.0重量%であり、特に0.1〜0.3重量%が
望ましい。さらにアルカリ水溶液中では鉄酸化物の溶解
度が減少して、鉄表面の不動態皮膜が溶けにくくなるた
め素地鉄の保護作用が保たれ腐食量が減少する。
【0018】硝酸アルミニウムはハロゲン化リチウム水
溶液中では次のように解離していると考えられる。
【0019】
【化1】 Al(NO3)3→Al3++NO3- …(化1) 鉄系材料の表面では次の二段階の反応によって腐食が進
行していると考えられる。
【0020】
【化2】 Fe+2H2O→Fe(OH)2+H2 …(化2)
【0021】
【化3】 Fe(OH)2→Fe34+2H2O …(化3) 吸収液中に含まれるアルミニウムイオンは鉄表面に生成
する鉄水酸化物に吸着する。このアルミニウムイオンは
触媒の作用をしFe34が生成する化3の反応を促進さ
せるため、Fe34の密着性の優れた緻密な酸化皮膜を
形成し、防食効果を高める。また、鉄水酸化物に吸着し
ているアルミニウムイオン自身も周囲に存在するリチウ
ムイオンや水酸化物イオン等と複合塩を形成するため、
二層構造となる。
【0022】
【発明の実施の形態】(実施例1)LiBr65重量
%,LiOH0.1〜1.0重量%,Al(NO3)30.0
05〜1.0 重量%の範囲で含有する吸収液を用いて1
80℃,200時間腐食試験を行った。そのときの炭素
鋼の平均腐食速度と腐食形態を比較例とともに表1に示
す。
【0023】
【表1】
【0024】本発明の最も値の低い腐食速度は56mg/
dm2 と比較例よりも約2分の1小さく、腐食形態も全面
腐食であり、硝酸アルミニウムのインヒビター効果は明
らかである。また、そのときの炭素鋼表面をオージェ分
光分析およびX線解析により測定した結果を図1および
図2に示す。これらの測定結果から、炭素鋼表面には鉄
の酸化物とアルミニウム化合物の二層構造の皮膜が存在
することがわかる。
【0025】(実施例2)本発明の腐食速度は高温にお
いても150mg/dm2以下と比較例のLi2MoO4を添加
した場合とほぼ同じ値を示すが、Li2MoO4およびL
iNO3 を添加している比較例の腐食形態が局部腐食で
あることに比べ、本発明は好ましい全面腐食であり、硝
酸アルミニウムのインヒビターとしての効果が明らかで
ある。
【0026】(実施例3)図3は本発明の一実施例であ
る吸収式冷凍機の系統図を示したものである。実施例1
および2で用いた本発明に係わる吸収液として特に防食
効果の高いNo.2を用いた。
【0027】吸収液6は高温再生器1aで加熱濃縮され
て、水蒸気14を分離する。水蒸気14は、低温再生器
1bの熱交換器を通って希薄溶液6bを加熱濃縮して凝
縮器2に入り、ここで冷却水15により冷却されて水と
なる。この水が冷媒11となる。冷媒11は冷媒ポンプ
8bにより蒸発器3に圧送され蒸発管9に散布される。
散布された冷媒11は、蒸発器内が数mmHgの減圧状態
に保持されているため蒸発して再び水蒸気になる。この
ときの蒸発潜熱により蒸発管9の内部を通る冷水10は
冷却されて、これが冷房に用いられる。
【0028】蒸発した冷媒11の水蒸気は吸収器4に入
り、ここで高温再生器1aで濃縮された濃厚溶液6aが
散布されてこのなかに吸収される。濃厚溶液6aは水蒸
気を吸収する際に発熱するが、これは冷却管12内を通
る冷却13により冷却され、希薄溶液6bとなる。希薄
溶液6bはポンプ8aにより送られ、熱交換器5を通っ
て高温再生器1aおよび低温再生器1bに戻る。高温再
生器の再循環配管16は、冷凍運転時にはバルブ17b
が閉じられて使用されない。
【0029】高温再生器1aを単独で運転して内壁に防
食皮膜を形成する場合には、バルブ17a,17cを閉
じ、バルブ17eを開放し、高温再生器1a内がからに
なっているのを確認してから、バルブ17eから皮膜形
成液を一定量導入し、バルブ17eを閉じ、次いでバル
ブ17bを開けて、高温再生器を運転加熱し皮膜形成液
を再循環配管16を用いて循環させる。このとき発生し
た水蒸気14は凝縮器2で水に戻して冷媒11とする。
この冷媒11を冷媒供給配管18を使い、バルブ17d
を開けて、高温再生器1a内に供給する。
【0030】これにより高温再生器1a内の皮膜形成濃
度を一定に保ち、高温再生器および配管内面にアルミニ
ウム化合物と鉄酸化物との二層構造皮膜からなる防食保
護皮膜を形成する。これにより、吸収式冷凍機内で最も
腐食の激しい高温再生器内壁に防食効果の極めて優れた
皮膜を形成できる。
【0031】
【発明の効果】本発明によって、吸収式冷凍機における
腐食トラブルの原因である局部腐食を防止し、さらに構
成材料の腐食速度の抑制ができるため、極めて高い耐食
性を持つ吸収式冷凍機ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を添加した吸収液中での180℃,20
0時間浸漬後に炭素鋼表面のオージェ分光分析を測定し
た結果を示す特性図である。
【図2】本発明を添加した吸収液中での180℃,20
0時間浸漬後に炭素鋼表面のX線解析を測定した結果を
示す特性図である。
【図3】本発明の一実施例の吸収式冷凍機の系統図であ
る。
【符号の説明】
1a…高温再生器、1b…低温再生器、2…凝縮器、3
…蒸発器、4…吸収器、5…熱交換器、16…皮膜形成
液再循環配管、17a,17b,17c,17d,17e
…バルブ、18…冷媒供給配管。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ハロゲン化リチウムを主成分とし、アルカ
    リ金属水酸化物および硝酸アルミニウムを含有する水溶
    液を吸収液として用いたことを特徴とする吸収式冷凍
    機。
  2. 【請求項2】アルカリ金属の水酸化物が水酸化リチウム
    であることを特徴とする請求項1記載の吸収式冷凍機。
  3. 【請求項3】アルカリ金属の水酸化物の濃度が0.1〜
    1.0重量%であり、硝酸アルミニウムの濃度が0.00
    5〜1.0重量%であることを特徴とする請求項1およ
    び2記載の吸収式冷凍機。
  4. 【請求項4】ハロゲン化リチウム65重量%を有する吸
    収液を用いる吸収式冷凍機において、前記吸収液は炭素
    鋼の180℃,200時間浸漬による腐食速度が100
    mg/dm2 以下であることを特徴とする吸収式冷凍機。
  5. 【請求項5】ハロゲン化リチウムを主成分とし、アルカ
    リ金属の水酸化物および硝酸アルミニウムを少量含むこ
    とを特徴とする吸収式冷凍機用吸収液。
  6. 【請求項6】吸収式冷凍機用構成部材表面にアルミニウ
    ム化合物と鉄酸化物の二層皮膜が形成されている部材を
    使用することを特徴とする吸収式冷凍機。
  7. 【請求項7】構成部材表面にアルミニウム化合物と鉄酸
    化物の二層皮膜が形成されていることを特徴とする吸収
    式冷凍機。
JP9303948A 1997-11-06 1997-11-06 吸収式冷凍機および吸収式冷凍機用吸収液 Pending JPH11142012A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008261618A (ja) * 2007-03-16 2008-10-30 Osaka Gas Co Ltd 吸収溶液組成物および吸収式冷温水機の運転方法
JP2011196580A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Tokyo Metropolitan Univ 吸収冷凍機用吸収液
EP2703201A1 (en) 2012-08-28 2014-03-05 Tofas Turk Otomobil Fabrikasi Anonim Sirketi A heating and cooling system

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008261618A (ja) * 2007-03-16 2008-10-30 Osaka Gas Co Ltd 吸収溶液組成物および吸収式冷温水機の運転方法
JP2011196580A (ja) * 2010-03-17 2011-10-06 Tokyo Metropolitan Univ 吸収冷凍機用吸収液
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