(57)【要約】【課題】本発明の目的は、吸収式冷温水機の冷媒側で腐食に起因して生じる性能低下を防止して性能の経年劣化を防止できる冷媒浄化装置及び冷媒浄化装置を備えた吸収式冷温水機を提供することにある。【解決手段】本発明は、濾材により構成された円筒状カートリッジフィルターの外周部に自然電位が銅よりも卑な金属を設け、該金属側より冷媒を供給し、前記円筒状カートリッジフィルターの中心部より前記冷媒を排出する構造を有することを特徴とする吸収式冷温水機用冷媒浄化装置にある。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
濾材により構成された筒状カートリッジフィルターの外周部に自然電位が銅よりも卑な金属を設け、該金属側より冷媒を供給し、前記筒状カートリッジフィルターの中心部より前記冷媒を排出する構造を有することを特徴とする吸収式冷温水機用冷媒浄化装置。
【請求項２】
請求項１において、前記卑な金属は、亜鉛、アルミニウム、鉄、マグネシウム、マンガン、アンチモン、カドミウム、タリウム、バナジウム、ビスマス、レニウム、ニッケル、カーボン、コバルト及び鉛の少なくとも一種又はこれらの少なくとも一種の金属を主とする合金からなることを特徴とする吸収式冷温水機用冷媒浄化装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記卑な金属は、網又は繊維集合体であることを特徴とする吸収式冷温水機用冷媒浄化装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかにおいて、前記濾材は、セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、グラスファイバー、ポリテトラフルオロエチレン及びポリビニリデンの少なくとも一種からなることを特徴とする吸収式冷温水機用冷媒浄化装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、前記濾材は、孔径１μｍ以下の多孔体からなることを特徴とする吸収式冷温水機。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかにおいて、前記濾材は、親水化処理されていることを特徴とする吸収式冷温水機用冷媒浄化装置。
【請求項７】
水を冷媒とし、ハロゲン化合物水溶液を吸収液に用いる吸収式冷温水機において、前記冷媒の循環経路に請求項１〜６のいずれかに記載の冷媒浄化装置を付帯したことを特徴とする吸収式冷温水機。
【請求項８】
ハロゲン化合物水溶液を吸収液に用い該吸収液を加熱し水蒸気を発生させて高濃度ハロゲン化合物水溶液を形成する高温再生器、前記水蒸気を冷却する低温再生器、該低温再生器にて冷却された前記水蒸気を凝縮させる凝縮器、該凝縮器により生成された水を蒸発させ冷水を発生させる蒸発器、該蒸発器により生成された水蒸気を前記高濃度ハロゲン化合物水溶液に吸収させる吸収器と、該吸収器により生成された低濃度ハロゲン化合物水溶液を前記高温再生器に戻すと共に前記低温再生器により生成された前記高濃度ハロゲン化合物水溶液と前記吸収器により生成された前記低濃度ハロゲン化合物水溶液とを熱交換させる熱交換器と、該熱交換器内の前記高濃度ハロゲン化合物水溶液を前記低温再生器に供給する経路とを備えた吸収式冷凍機において、前記蒸発器内の前記水を循環させる循環経路に請求項１〜６のいずれかに記載の冷媒浄化装置を付帯したことを特徴とする吸収式冷温水機。
【請求項９】
請求項７又は８において、前記吸収液が、臭化リチウム水溶液であることを特徴とする吸収式冷温水機。
【請求項１０】
請求項８又は９において、前記蒸発器は、冷媒タンクと、前記冷媒を前記冷媒タンクに噴霧するスプレーノズルを有する冷媒供給経路とを備え、該冷媒供給経路に前記冷媒浄化装置を付帯したことを特徴とする吸収式冷温水機。
【請求項１１】
請求項１０において、前記冷媒タンクと前記冷媒供給経路とをバイパスして結ぶ再循環配管に前記冷媒浄化装置を付帯したことを特徴とする吸収式冷温水機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、構成材料の腐食に起因する冷凍性能の経時劣化防止を可能とする新規な冷媒浄化装置及び冷媒浄化装置を備えた吸収式冷温水機に関する。
【背景技術】
【０００２】
水を冷媒とし、濃厚ＬｉＢｒ水溶液を吸収媒体とする吸収式冷温水機は、特許文献１等で知られているように、多様な熱源に対応し、オゾン層破壊に繋がるフロンを使用せず、更に低騒音などの特徴から大中空調設備の主流として採用されている。
【０００３】
吸収媒体に使用されるＬｉＢｒ水溶液は蒸気圧が低く、水蒸気吸収特性が優れている反面、金属に対する強い腐食性を有する。加えて吸収式冷温水機は、熱効率向上の点から吸収媒体の濃度及び温度が高くなる傾向にあり、構成材料の腐食に付随する性能、寿命への影響が懸念されている。
【０００４】
このため従来から構成材料の腐食を防止するための各種インヒビターが開発され、その一部が実用されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平９-１５９３２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１においては、前述したように腐食性の強いＬｉＢｒ溶液と接触する側、いわゆる溶液側には腐食防止について表面に酸化皮膜を形成することが示されている。しかし冷媒側は、冷媒自体が水であるため腐食環境が弱いため腐食に関連する事項については十分な配慮はされていない。
【０００７】
すなわち、冷媒中には溶液に添加したインヒビターは本質的に存在しないが、高温再生器で発生した溶液ミストのごく僅かな混入は完全には阻止できない。溶液ミストにより冷媒中に持ち込まれる臭素イオンによる微量の銅の溶出、高温部から溶出した微量の銅イオン及び冷媒循環系統からの鉄の腐食生成物による性能への影響である。すなわち冷媒中に存在する銅イオン及び鉄の腐食生成物は、冷媒スプレーノズルなどを閉塞して性能低下の要因となっている。
【０００８】
本発明の目的は、吸収式冷温水機の冷媒側で腐食に起因して生じる性能低下を防止して性能の経年劣化を防止できる冷媒浄化装置及び冷媒浄化装置を備えた吸収式冷温水機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記した課題を解決するため、冷媒循環経路に冷媒中の微量銅イオン及び鉄の腐食生成物を除去する冷媒浄化装置を設置することにより吸収式冷温水機の運転中において冷媒の連続浄化を行うものである。
【００１０】
具体的には、本発明は、濾材により構成された円筒状カートリッジフィルターの外周部に自然電位が銅よりも卑な金属を設け、該金属側より冷媒を供給し、前記円筒状カートリッジフィルターの中心部より前記冷媒を排出する構造を有することを特徴とする吸収式冷温水機用冷媒浄化装置にある。
【００１１】
すなわち、微量銅イオンの除去手段として電気化学的な置換反応を利用し、又、鉄腐食生成物の除去手段として物理的なフィルター捕集を利用した複合浄化装置である。
【００１２】
冷媒中において、その冷媒浄化装置を吸収式冷温水機の冷媒循環経路あるいは冷媒タンクに再循環配管を設け、該再循環配管に冷媒浄化装置を設置して冷媒の一部を連続循環させる。
【００１３】
銅イオンの除去方法としては、ある種の薬剤を加えて溶解度の小さな化合物として沈殿させて分離する方法、冷媒をアルカリ性にして水酸化銅として沈殿分離する方法、冷媒中に電極を設置して直流を印加してカソード極に銅を電解析出させる方法等がある。前二者は真空密閉系の吸収式冷温水機内に連続的に薬注しなければならず実用的とは言えない。さらに銅化合物の沈殿物が冷媒循環系に放出されることからも、本来の目的を達し得ない。
【００１４】
一方、電解方式はアノード電極に不溶性電極、電解用電源及び電解制御装置などが必要であり装置が大掛かりになりコスト面からも実用的とは言えない。さらに機内にガス発生を抑制する観点からも冷媒の条件に連続的にリンクする高度な電解条件の制御が必要となり、この点からも実用的とは言い難い。
【００１５】
本発明になる置換方式は装置が簡便で小型化ができ、しかもメンテナンス性に優れた実用的な方法である。すなわち冷媒中で、その自然電位が銅よりも卑な金属をフィルターの外周面に設け冷媒中の微量の溶存銅イオンを卑な金属によって置換析出させて、それをフィルターで除去するとともに冷媒中に浮遊する鉄の腐食生成物をフィルターで分離除去するものである。
【００１６】
すなわち、冷媒中にアルミニウムのような銅に対して卑な電位を有する金属をフィルターの外周面に設けた複合フィルターを用いる。本発明に用いることのできる自然電位が銅より卑な金属としては、アルミニウムの他に、亜鉛、マンガン、マグネシウム、レニウム、タリウム、バナジウム、カドミウム、アンチモン、鉄、ビスマス等の金属又はこれらの金属を主にした合金がある。しかし価格や毒性及び入手性などの実用性を考慮すれば、アルミニウム、亜鉛、鉄、マンガン、マグネシウム、又は、これらの金属を主にした合金などが好ましい。
【００１７】
このうち亜鉛は自身が溶解して銅を置換析出させる際の電位が水素ガス発生電位よりも低いことから使用に際しては鉄などの金属と接触させる等して水素発生電位よりも貴に、銅の析出電位よりも卑に制御することが肝要である。
【００１８】
置換反応で効率良く銅イオンを金属銅として析出させるためには、用いる金属の形状が重要である。すなわち表面積を大きくすることが肝要である。しかし表面積を大きくするため複合フィルターが大きくならないような形状が必要である。ハニカム状、細線、繊維状、微粒子状、網などが良い。微粒子状の物を用いるには容器に充填して用いる。金網としては１００メッシュ以上の細かい網目を有するものが良い。
【００１９】
濾材は、セルロース、ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン、グラスファイバー、ポリテトラフルオロエチレン及びポリビニリデンの少なくとも一種からなること、又、親水化処理されていることが好ましい。
【００２０】
一方、鉄腐食生成物を捕集するためには一般的な繊維状、中空子状のカートリッジフィルターで良い。肝要なのは、孔径と銅捕集用金属を大きな表面積で内臓できる構造であり、孔径は小さい方が望ましいが、目詰まりによる差圧が大きくなることから実用的にはμｍオーダで十分である。
【００２１】
本発明は、水を冷媒とし、ハロゲン化合物水溶液を吸収液に用いる吸収式冷温水機において、前記冷媒の循環経路に前述の冷媒浄化装置を付帯したことを特徴とする吸収式冷温水機にある。
【００２２】
より具体的には、ハロゲン化合物水溶液を吸収液に用い該吸収液を加熱し水蒸気を発生させて高濃度ハロゲン化合物水溶液を形成する高温再生器、前記水蒸気を冷却する低温再生器、該低温再生器にて冷却された前記水蒸気を凝縮させる凝縮器、該凝縮器により生成された水を蒸発させ冷水を発生させる蒸発器、該蒸発器により生成された水蒸気を前記高濃度ハロゲン化合物水溶液に吸収させる吸収器と、該吸収器により生成された低濃度ハロゲン化合物水溶液を前記高温再生器に戻すと共に前記低温再生器により生成された前記高濃度ハロゲン化合物水溶液と前記吸収器により生成された前記低濃度ハロゲン化合物水溶液とを熱交換させる熱交換器と、該熱交換器内の前記高濃度ハロゲン化合物水溶液を前記低温再生器に供給する経路とを備えた吸収式冷凍機において、前記蒸発器内の前記水を循環させる循環経路に前述の冷媒浄化装置を付帯したことを特徴とする吸収式冷温水機にある。
【００２３】
本発明になる冷媒浄化装置は、吸収液が臭化リチウム水溶液であること、又、冷温水機の冷媒タンク及び冷媒タンクと冷媒スプレーノズル間の冷媒供給管に設置するのが好ましい。これらに直接設置しても良いが流量が大きく、大きな差圧が発生することから実用的にはバイパス管を設け、その間に冷媒浄化装置を設置し、連続的にある量を循環させながら冷媒中の銅イオン及び鉄腐食生成物を除去する、いわゆる再循環方式が好ましい。
【００２４】
以上の本発明になる冷媒浄化装置は、吸収式冷温水機の経年劣化に伴う性能低下要因であるスプレーノズル閉塞に影響する冷媒中の銅イオン及び鉄腐食生成物を自然電位が銅よりも卑な金属と濾材からなる複合フィルターにより効果的に除去して冷媒を連続的に浄化するものであり、これにより経年劣化に伴う吸収式冷温水機の性能低下を防止することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば吸収式冷温水機の腐食による経年劣化すなわち冷媒のスプレー効率に影響する銅イオン及び鉄腐食生成物を効果的に除去でき、経年稼動による性能低下を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１は、本発明の冷媒浄化装置の断面である。図１に示すように、本実施例の冷媒浄化装置は、円筒状のフィルター１の外周面の全面が多孔質の自然電位が銅よりも卑な金属によって覆われた円筒体であり、この円筒体を中間アダプター５及びエンドアダプター４を介してボルト３によって２段に形成したものである。円筒体は、円筒のハウジング６内にフランジ１０に結合され、入口のプラグ９より冷媒が供給され、その冷媒は円筒状のフィルター１の外周面の全面を覆われた金属と接触して冷媒中の銅イオン等をその金属によって固形物とし、その固形物はフィルター１によって捕獲される。固形物が除去された冷媒は出口のプラグ９より排出される。ハウジング６内は、架台７に設置される。
【００２７】
ハウジング６の底部にはプラグ９を有し、冷媒を供給する際にはハウジング６内の空気を真空にして排除した後、不活性ガスによって満たした後に冷媒を供給する。これによって、自然電位が銅よりも卑な金属の冷媒による酸化を防ぐことができる。
【００２８】
フィルター１は、グラスファイバーを使用した外径７０ｍｍ、長さ３００ｍｍ、孔径１μｍのフィルターカートリッジを使用し、カートリッジの外周に直径０．１ｍｍアルミニウム繊維をその表面積が１ｍ２になるように巻回し、アルミニウム線で固定したこの円筒体をＳＵＳ３０４ステンレス製ハウジング６に装着した。アルミニウム繊維に代えて直径０．１ｍｍの炭素鋼線の金網をカートリッジの外周に複数回（３回）に巻回し、その上から直径０．５ｍｍの炭素鋼線にて固定したものを製作した。更に、濾材は、親水化処理されているものを用いることができる。
【００２９】
図２は、本発明の冷媒浄化装置を付帯した二重効用吸収式冷温水機の系統図である。本試験に用いた吸収式冷温水機は冷凍容量１２５ＲＴのガス焚き二重効用機である。本実施例の二重効用吸収式冷温水機は、冷媒に水を用い、吸収液として臭化リチウムＢｒＬｉの濃厚水溶液を用いている。この冷温水機は、高温再生器１１、低温再生器１２、凝縮器１３、蒸発器１４、吸収器１９及びこれらの間に吸収液および冷媒を循環させるポンプ類と、熱交換器２１から構成きれ、各部分は各々次のように作動する。
【００３０】
高温再生器１１は、図中の蒸気入口から供給される蒸気によって冷媒を加熱蒸発させるもので、容器と内部の熱交換器は炭素鋼及び銅パイプによって構成される。
【００３１】
蒸発器１４の蒸発器管束の管内には冷水が通じており、その管の外周面には冷媒が散布され、その蒸発の潜熱によって冷水から熱を奪う。
【００３２】
吸収器１９の臭化リチウム水溶液は同じ温度の水よりも蒸気圧が著しく低く、かなり低い温度において発生する水蒸気を吸収できる。吸収器１９は蒸発器１４で蒸発した冷媒が吸収器の管束の外周面に散布された吸収液の臭化リチウム水溶液に吸収され、この時発生する吸収熱は管内を通る冷却水により冷却され、自身が暖められるので、冬場に温水として用いられる。
【００３３】
吸収器１９で冷媒を吸収した希溶液は濃度が低下し、吸収力が弱くなる。そこで溶液ポンプ２０により、一部は高温再生器１１に送られ、高温蒸気等によって加熱され、冷媒蒸気が蒸発分離し、溶液は濃縮され濃溶液は吸収器１９に戻る。吸収器１９から出た希溶液の一部は溶液ポンプ２０により低温再生器１２に送られ、高温再生器１１で発生した冷媒蒸気により加熱濃縮され、濃溶液は吸収器１９に戻る。高温再生器１１で分離された冷媒蒸気は凝縮器１３で管内を流れる冷却水によって冷却され、凝縮液化し、蒸発器１４に戻る。
【００３４】
熱交換器２１では、吸収器１９から高温再生器１１に向う低温の希薄溶液を高温再生器１１から吸収器１９に向う高温の濃溶液によって予熱し、高温再生器１１の加熱量を減少させる。溶液ポンプ２０は濃溶液、希薄溶液及び冷媒を循環させる。低温再生器１２内の濃溶液は熱交換器２１に戻され、溶液ポンプ２０’によって吸収気１９に噴霧される。
【００３５】
吸収器１９、高温再生器１１及び溶液ポンプ２０が圧縮式冷凍機の圧縮機と同じ機能をする。吸収液は冷凍機運転中に熱交換器２１を介して高温再生器１１と吸収器１９の間を循環する。吸収液の濃度が高いほど、一般に冷凍効率も高まる故、吸収液を濃縮するために、高温再生器１１はより高温に保持する必要がある。
【００３６】
本実施例において、図示されていないが、冷却塔を設けられる。冷却塔は凝縮器１３から出た冷却水を外部の冷媒によって冷やすもので、モータでファンを回転させるとともに、冷却水が噴霧される。
【００３７】
本実施例においては、冷媒スプレーポンプ１６によって冷媒タンク１５内の冷媒を冷媒供給管１７を通してスプレーダクト１８に設置された複数のスプレーノズル２５より噴霧される。
【００３８】
本実施例においては、吸収式冷温水機の配管が銅パイプによって構成されているので、冷媒中に銅イオンが溶出するので、この銅イオンを固形物に変えてフィルターによって除去するものである。そのため、蒸発器１４内の水を循環させる循環経路に図１に示す冷媒浄化装置を付帯したものであり、蒸発器１４は、冷媒タンク１５と、水を冷媒タンク１５に噴霧するスプレーノズル２５を有する冷媒供給経路とを備え、冷媒タンク１５と冷媒供給経路とを結ぶバイパスとなる再循環配管２７を設け、これに図１の冷媒浄化装置を付帯したものである。
【００３９】
本試験機において、再循環配管２７を通して冷媒タンク１５と図１に示した冷媒浄化装置２６との循環を、冷媒スプレーポンプ１６により３０ｌ／ｍｉｎの流量で冷媒を連続循環した。又、自然電位が銅よりも卑な金属としてアルミニウム繊維を用いたものである。
【００４０】
試験は同型の試験機２台を使用し、一方には冷媒浄化装置を設置、他方には設置しない状態で連続５００時間運転した。なお、試験は機内の構成材料の腐食を加速させるため、通常ではあり得ない条件として、空気を０．５ｍｌ／ｍｉｎの流量で連続的に機内に漏洩させながら運転した。
【００４１】
表１は冷媒中の銅イオン及び全鉄濃度の結果を示すものである。表１に示すように、冷媒中の銅イオン及び鉄腐食生成物の濃度は、冷媒浄化装置を設置しない比較例のものが各々３０６ｐｐｍと、５３５ｐｐｍと著しく高いのに対して本発明の冷媒浄化装置を設置した実施例のものは、いずれも０．１ｐｐｍ以下と著しく低いものであり、これらを効果的に除去できることが明らかである。
【００４２】
【表１】
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本実施例によれば、吸収式冷温水機の腐食による経年劣化、すなわち冷媒のスプレー効率に影響する銅イオン及び鉄腐食生成物を効果的に除去でき、経年稼動による性能低下を防止できる。
冷媒のスプレーノズルの閉塞要因である経年的に冷媒中に存在する銅イオン及び鉄腐食生成物を効果的に連続除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の冷媒浄化装置の断面図である。
【図２】本発明の冷媒浄化装置を設置した二重効用吸収式冷温水機の系統図である。
【符号の説明】
【００４４】
１…フィルター、２…自然電位が銅よりも卑な金属、３…ボルト、４…エンドアダプター、５…中間アダプター、６…ハウジング、８…ナット、９…プラグ、１０…フランジ、１１…高温再生器、１２…低温再生器、１３…凝縮器、１４…蒸発器、１５…冷媒タンク、１６…冷媒スプレーポンプ、１７…冷媒供給管、１８…スプレーダクト、１９…吸収器、２０、２０’…溶液ポンプ、２１…熱交換器、２５…スプレーノズル、２６…冷媒浄化装置、２７…再循環配管。
【図１】
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【図２】
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