[发明专利]用于吸收式制冷装置的工作介质

说明书

本发明涉及显示出更小摩擦的用于吸收式制冷机的工作介质。

传统制冷机是基于这样的回路，在该回路中制冷剂被汽化并通过由所述制冷剂吸收的汽化热而实现冷却。然后通过压缩机使汽化的制冷剂具有更高的压力，并在比汽化发生的温度更高的温度下冷凝所述汽化的制冷剂，再次释放汽化热。随后，使液化的制冷剂再次减压至汽化器的压力。

传统制冷机具有消耗大量机械能用于压缩气态制冷剂的缺点。相反，吸收式制冷机对机械能的要求降低。除了传统制冷机的制冷剂、汽化器和冷凝器之外，吸收式制冷机还具有吸收剂、吸收器和解吸器。汽化的制冷剂在汽化压力下被吸收到吸收器中的吸收剂中，随后通过供热在更高的冷凝压力下从解吸器中的吸收剂中被再次解吸。与传统制冷机中制冷剂蒸汽的压缩相比，由制冷剂和吸收剂组成的液体工作介质的压缩需要更少机械能；机械能的消耗被用于解吸制冷剂的热能代替。

工业上使用的吸收式制冷机的主要部分采用了含有水作为制冷剂和溴化锂作为吸收剂的工作介质。然而，这种工作介质具有妨碍吸收式制冷机广泛使用的一系列缺点。为了实现了高效率，最大部分的制冷剂必须从解吸器中的工作介质中解吸。然而，对于由水和溴化锂组成的工作介质，由于溴化锂的结晶，水的浓度不能低于35-40重量%，否则会发生工作介质的凝固。由水和溴化锂组成的工作介质对许多材料也有腐蚀作用，并导致高的摩擦，从而加速在吸收器和解吸器之间输送工作介质所需的泵的活动部件上的磨损。

WO 2006/134015在实施例VII a）中描述了使用离子液体1-乙基-3-甲基咪唑鎓甲基磺酸盐、1-乙基-3-甲基咪唑鎓乙酸盐和1-乙基-3-甲基咪唑鎓氢氧化物作为用于由溴化锂和水组成的工作介质的添加剂，以降低吸收剂的结晶温度。然而，该文献未披露水、溴化锂和离子液体应以什么比例存在于所述工作介质中。

在Korean J.Chem.Eng.,23(2006)113-116中，K.-S.Kim等人提出了由水、溴化锂和离子液体1-丁基-3-甲基咪唑鎓溴盐组成的工作介质，其中所述溴化锂和所述离子液体以4:1至7:1的重量比存在。在这些工作介质中，所述离子液体作为提高溴化锂的溶解度并降低结晶温度的抗结晶添加剂。

然而，与由水和溴化锂组成的工作介质相比，由Kim等人提出的工作介质显示出增加的摩擦系数，从而使高摩擦问题不能得到解决。

现在，令人惊讶地发现，当在合适的范围内选择含水量和离子液体与溴化锂的重量比时，可以制备包含水、溴化锂和离子液体的工作介质，该工作介质与由水和溴化锂组成的工作介质相比摩擦系数明显降低。

因此，本发明提供了用于吸收式制冷机的工作介质，其包含5重量%至30重量%的水和65重量%至95重量%的由溴化锂和至少一种离子液体组成的吸收剂，其中所述吸收剂含有重量比为0.5:1至5:1的离子液体和溴化锂。

本发明还提供了包括吸收器、解吸器、汽化器、冷凝器、循环泵和工作介质的吸收式制冷机，通过所述循环泵经由吸收器和解吸器在回路中输送所述工作介质，其中供应至所述解吸器的所述工作介质具有根据本发明的组成。

本发明的工作介质包含5重量%至30重量%的水和65重量%至95重量%的由溴化锂和至少一种离子液体组成的吸收剂。优选地，本发明的工作介质包含10重量%至30重量%的水。优选地，水和吸收剂一起构成大于90重量%的所述工作介质，特别优选大于95重量%。

本发明的工作介质的吸收剂包含溴化锂和至少一种离子液体。这里，术语“离子液体”是指阴离子和阳离子的盐或盐的混合物，所述盐或所述盐的混合物的熔点小于100°C。术语“离子液体”在这里是指没有非离子材料或添加剂的盐或盐的混合物。优选地，所述离子液体由有机阳离子和有机或无机阴离子的一种或多种盐组成。特别优选具有不同有机阳离子和相同阴离子的多种盐的混合物。

特别是，合适的有机阳离子是通式（I）至（V）的阳离子：

R¹R²R³R⁴N⁺    （I）

R¹R²N⁺=CR³R⁴  （II）

R¹R²R³R⁴P⁺    （III）