０６-水蒸気圧縮の壁-３　吸収式冷凍機

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　　　現在、水を冷媒として唯一商業ベースで実用化されているのが、　　　　　　　　　　　　「吸収式冷凍機」と呼ばれる冷凍サイクルです。

　　　　今回は、この吸収式冷凍機の仕組みと問題点について考えたいと思います。

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　図１
[[attached(1,center)]]

　　原理は、臭化リチウムなどの「水蒸気の吸着性の強い化学薬品」を使って密閉容器内　　　　の水蒸気を吸着させ大気圧以下の真空に近い状態を保つことにより、連続して水蒸気　　　　を蒸発させて、冷凍作用を行います。図は臭化リチウムを使った冷凍サイクルです。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　アンモニアを使った吸収式冷凍機は「水にアンモニアを吸収させる」ので「水の蒸発熱」　　　を利用しているわけではありません。

　　　この吸収式の仕組みは「吸収式冷凍機」とＷＥＢ検索すると、私の下手な　　　　説明よりも解り易くて詳しい説明がたくさんあるので、それを参考にして　　　　　　ください。（手抜きか？笑)

　この吸収式冷凍機の歴史は古く２００年近く前から多くの研究者や技術者によって開発　　　が進められてきました。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　初期の「製氷」はアンモニアを使うのが主流でしたが、アンモニアは毒性、爆発性、異臭、　　腐食など多くの問題点を含み、それゆえ近年は「臭化リチウム系」が多用されています。　　その性能を高めるための「添加剤」の配合比は、企業の「最高機密｣になっているほどで、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　一般にはあまり知られていませんが、重工業系の大企業では、この吸収式冷凍機を　　　　ラインナップ、シリーズ化し工業用の大型冷凍機も販売しています。

　このことからも解るように「水冷媒で冷却出来る」と言うのは専門家や工業的には「常識」　　であり、この冷凍サイクルの構造も技術的にはやり尽くした感があります。　加えて機械　　　圧縮方式の冷凍機に比べ、「利便性｣や「効率」が劣り普及も今ひとつという状況です。

　この吸収式冷凍機には大きな利点があります。それは工場、例えば製鉄所とか製紙関係　　とか多くの排熱を出す所では、その廃熱を利用できると言う点です。

　しかし図の様に、構造が非常に複雑で、機構が複雑なことが「頻繁なメンテナンス」「故障　　の発生｣｢コスト高」などの要因となり、大型でないと効率が悪く、特に図の「再生器」の所　　に電気ヒーターやガス燃料を使うとよほどの大型で無いと不効率になってしまいます。　　　　（私の場合、お客さんに「使いたい」と言われましたが「燃料代がかかるから止めた方が　　　　いい」と言ってしまいました。。。。。。。。。。。メーカーさんごめんなさい。(^_^；)

　　　　　　　　　　　　　私もこの方式で数々の実験をしてみました。　　　　　　　　　　　　　　　　問題点は「再生器」で臭化リチウム溶液に溶け込んだ水蒸気（水）をどうやって効率よく　　　分離させるかですが、超音波を使ったり電磁波を使ったり高圧空気を吹き込んだり、　　　　　考えれる限りの方法を試してみましたが、「吸着力が強い」と言うことは「分離もしにくい」　　と言うことであり、８０℃以上で「沸騰」させないと水蒸気を分離することが出来ません　　　　でした。要するに「火」であぶるのが一番効率がいい！（笑）

　　　　　　　　　ところが！この吸収式冷凍機の構造の中に、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　「水蒸気を圧縮する」重要な要素が隠されているのです！

　この図の「蒸発器｣と｢吸収器｣、「再生器」と「凝縮器｣の間は・・・・・・・・ただのパイプで　　　つながっているだけなのです！。。。。。。。。ただのパイプでつながっているだけ・・・・・・・

　　機械式の場合はこの部分に高圧を発生する圧縮機が挿入される位置になります。　　　　　　　　吸着と凝縮作用が行われているので「水蒸気が移動して当然」なのですが、　　　　　　　　別の視点から　見るとこの各容器間の「静圧」は同じなので（水蒸気分子の飛行　　　　　　　速度は５００ｍ/ｓ以上あります）、「圧縮」と呼べないほどの「圧力差」なのです！

　　　　　　これは一体どういうことやねん！！！(笑)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　ひょっとして溶液の表面に水蒸気を吸着して、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　「水蒸気分子の密度を高めて」凝縮させているのでは？

　　　溶液に分子が「吸着」して「負圧」を作り出しているわけではなく、水蒸気分子の　　　　　　　密度を高めて「凝縮」による「体積変化」によって負圧を作り出しているのです。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　機械式のターボインペラでこの状態を実現するにはどうすればよいのか？　　　　　　　　　　　　その答えは・・・・・・このブログの記事のどこかにあります。(*^_^*)

　　　　　水蒸気を圧縮するのに多段の高圧縮にしなければいけない。。。。。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　意味の無いことですね。。。。。。。

　　分子運動をＣＧで表現する基本概念は　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　【「分子運動ＣＧ図」に関してのお願い。】を、ご覧下さい。

画面左上のメニュー欄で、　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　このブログのコンセプトは・・・・・・・・・・・・・・・【水エアコン？？】書庫に、　　　　　　　　最新の投稿記事は・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・【今が旬(^o^)】書庫に、　　　　　　　「水エアコン」の詳しい解説は・・・・・・・・・・・・【水エアコン解説】書庫に、　　　　　　　　このブログ全体の構成を知りたい場合は・・・・【ご案内＿＿＿_】書庫　をご覧下さい。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　以上、宜しくお願いします。

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転載元: 【自然冷媒「水」のエアコンを創る】

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