[发明专利]一种四丁基溴化铵水溶液

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓄热材料，尤其涉及一种四丁基溴化铵水溶液，即TBAB水溶液。

背景技术

一直以来所使用的蓄热式空调系统，具有能够在蓄冷运转和冷热利用制冷运转之间进行切换的制冷剂回路。其中蓄冷运转是指在夜间利用夜间电力向蓄热材料蓄存冷热能的运转，冷热利用制冷运转是指将蓄存在这些蓄热材料中的冷热能用于白天制冷的运转。在这种蓄热式空调系统中，具有压缩机和热源侧热交换器的热源单元与具有利用侧热交换器的利用单元，经由蓄热装置相连。蓄热装置具有用于装填蓄热材料的蓄热槽、以及使蓄热槽内的蓄热材料与制冷剂进行热交换的蓄热式热交换器。

作为这种蓄热式空调系统，具有水蓄热空调系统和冰蓄热空调系统等形式，其使用水或冰作为蓄热材料，利用夜间电力储存冷水或冰，再通过这些冷水、冰实现白天时段的制冷等。

但是，采用水蓄热空调系统时，由于水的显热密度较低，只有4.2kJ/kg·K，为获得规定的蓄热量，必须增大蓄热装置的容量以加大蓄热材料的循环量。

另一方面，采用冰蓄热空调系统时，由于可利用冰－水的潜热，同利用水的显热的水蓄热情形相比，能够减小蓄热装置的容量。但在冰蓄热系统中，为了制冰需将运行温度设定得较低，会导致系统整体的功率下降。而且，由于固体的冰不能在系统内进行输送，其冷热能最终只能转化为低温冷水的显热方能加以利用。

因此，使用能够在高于冰的温度下生成、蓄热密度较高的四丁基溴化铵(TBAB)水溶液作为蓄热材料的蓄热装置应运而生。例如，日本专利第3641362号公报中，公开了利用TBAB水溶液的蓄冷系统。

发明内容

如上述专利第3641362号公报所披露，推荐在蓄冷系统中使用将浓度设定成低于提供成分融点(12℃)的水溶液浓度(常温下为40wt％)的水溶液。作为其优点，可以列举蓄存低温冷热、可实现热交换器的小型化、降低水溶液的成本、容易输送包含浆的水溶液等。因此，上述的专利第3641262号中，列举了常温下水溶液浓度为27.2wt％的TBAB水溶液，并说明了上述优点。

但是，本发明的发明者发现，通过其他制冷剂的蒸发热冷却TBAB水溶液时，如果采用如上所述的通常的想法，冷却TBAB水溶液所需的冷热源的效率降低。

本发明的目的在于，在使用TBAB水溶液进行蓄冷的系统中，提供一种能够提高冷热源效率的TBAB水溶液，其中，所述冷热源包含用于冷却TBAB水溶液的制冷剂的蒸发器。

第1技术方案涉及的TBAB水溶液是，包含能够生成水合物浆的四丁基溴化铵的TBAB水溶液。该TBAB水溶液通过热交换器与制冷剂进行热交换。当制冷剂从热交换器的流入口流向流出口时，TBAB水溶液被该制冷剂的蒸发热冷却，从而生成水合物浆。而且，TBAB水溶液被调整在临近成分融点浓度的范围内。成分融点浓度是提供成分融点的浓度。温度达到成分融点时，水合物浆中的四丁基溴化铵的浓度与TBAB水溶液中的四丁基溴化铵的浓度变成相同。

该TBAB水溶液中，由于所含有的四丁基溴化铵保持在提供成分融点(12℃)的成分融点浓度，即使持续冷却且生成水合物浆，四丁基溴化铵的浓度几乎不下降。

与此相比，TBAB水溶液的浓度被设定成一直以来被推荐的那样低于成分融点浓度的TBAB水溶液时，一旦持续冷却且生成水合物浆，则浓度下降，温度也降低。

因此，采用现有技术中的TBAB水溶液时，有必要在进行冷却的蒸发器中降低蒸发温度，以使其追随TBAB水溶液浓度及温度的下降。通常，一旦蒸发温度降低，则冷却源的效率也会降低。但是，采用本发明的TBAB水溶液时，即使持续冷却且生成水合物浆，TBAB水溶液浓度也几乎不下降，其温度也几乎不降低。因此，本发明的情形下，在冷却TBAB水溶液的热交换器中几乎不需要降低制冷剂的蒸发器温度，可有效地冷却TBAB水溶液。

第2技术方案所涉及的TBAB水溶液，为根据第1技术方案的TBAB水溶液中，四丁基溴化铵的浓度被调整在临近提供成分融点的成分融点浓度，即大约40wt％附近的33wt％～50wt％的范围内。如果四丁基溴化铵的浓度处于该范围，即使持续冷却，且TBAB水溶液中的水合物浆增加，TBAB水溶液的浓度及温度几乎不会下降，并可有效地冷却TBAB水溶液。具体而言，即使是水合物浆所占全重量的比例增加至40％时，能够将温度变化抑制在1.0℃之内。