JP2000313872A - 水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配管内摩擦抵抗低減効果が優れており、又低
毒性である事から廃棄に際して環境負荷が少ない界面活
性剤を開発する事により、実用性が有りまた流量増加や
ポンプ動力を低減させる事が出来る水系熱搬送媒体の配
管内摩擦抵抗の低減方法を得る。 【解決手段】 ある特定の炭素数を持つ両性界面活性剤
単独または２種以上の組合せ９５〜５部に、特定のアニ
オン界面活性剤、カチオン界面活性剤、非イオン界面活
性剤の単独または２種以上の組合せを５〜９５部加えた
水溶液が、特に０．０５〜１．０重量％の濃度の水溶液
中でミセルを形成し、優れた配管内摩擦抵抗低減効果を
示す事を見出した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発電所、下水処理
場、ゴミ処理場、工場等の排熱発生地域と都市間のエネ
ルギーネットワークシステムにおける省エネルギー熱輸
送の確立に資するものである。地域冷暖房設備におけ
る、水又は氷水スラリーの高密度熱輸送及び石油精製工
場、石油化学工場の冷却水循環システム、消火放出水な
ど、水の大量移送システムにおいて、配管内の摩擦抵抗
を低減し、搬送動力の低減、熱損失の低減、搬送水量の
増加（搬送エネルギーの増加）、配管径の縮小等、省エ
ネルギー搬送技術に貢献する高密度熱輸送用界面活性剤
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱エネルギーの効率的な管内輸送手段と
して、乱流域にある温冷水の搬送において、ある種の鎖
状高分子を添加すると配管内摩擦抵抗が著しく減少する
現象（トムズ効果）が５０年前に発見されている。トム
ズ効果は数ｐｐｍ〜数千ｐｐｍ程度の鎖状高分子を水に
添加する事により配管内摩擦抵抗低減効果を意味し、管
内輸送において摩擦損失の減少による流量増加やポンプ
動力の減少が期待出来る。このトムズ効果のメカニズム
は、添加した鎖状高分子が糸巻き状（ランダムコイル
状）となって流体中に混合し、そのランダムコイルが乱
流渦の発生や発達を抑止することとされている。しか
し、高分子はポンプの剪断力により壊され、配管内摩擦
抵抗低減機能が失われるため循環系配管には不向きであ
る。一方、約１０年前にカチオン系界面活性剤であるセ
チルトリメチルアンモニウムブロマイド（ＣＴＡＢ）等
の第四級アンモニウム塩は、その添加量を増大すると棒
状のミセル構造を形成し、鎖状高分子のランダムコイル
と同様に配管内摩擦抵抗低減効果がありポンプの剪断力
を受けてもその機能を回復する事が発見され、その適用
研究等が国内外で行われている。しかし、カチオン系界
面活性剤単独では強い殺菌作用があることから廃棄に際
して環境に対する負荷が大きく、又化合物中の塩素・臭
素等のハロゲン元素は毒性及び腐食性が強く配管による
熱輸送用界面活性剤として使用するのには問題があり、
その実用化の阻害因子となっている。又、特許出願公開
昭６０−９９１９９（審査請求末請求）記載の化合物
は、化１５において示されるアミンオキシド化合物を加
えることを特徴とする、流動する水性媒体の摩擦抵抗の
減少方法である。しかし、これらのアミンオキシドの水
溶液から形成したミセルは、サイズが小さい等適切な形
状でないため配管内摩擦抵抗低減効果は弱い。

【化１５】 （１）Ｒ_１が特定の炭素数を持ったアルキルアリール又
はアリールアルキル、又はエチレンオキシド（ＥＯ）を
０〜５モル付加した特定の炭素数を持ったアルキル又は
アルケニルであり、Ｒ_２及びＲ_３が炭素数１〜４のアル
キル又は炭素数１〜４のヒドロキシアルキルであるアミ
ンオキシド化合物、（２）Ｒ_１が特定の炭素数を持った
アルキル又はアルケニルであり、Ｒ_２及びＲ_３がジメチ
ル又はジヒドロキシエチルである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従って望ましい界面活
性剤としては、鎖状高分子化合物のようにポンプの剪断
力により壊されて配管内摩擦抵抗低減機能が失われる事
のない化合物であり、さらに化合物は毒性及び腐食性が
弱く廃棄に際して環境に対する負荷が少ない界面活性剤
の開発が必要である。 また開発する界面活性剤は、そ
の水溶液から形成したミセルは適切な形状である事か
ら、優れた配管内摩擦抵抗低減効果を示し、搬送動力の
低減、熱損失の低減、搬送水量の増加、配管径の縮小
等、省エネルギー搬送技術に貢献する高密度熱輸送用界
面活性剤である。

【０００４】

【問題を解決するための手段】発明者らは研究の結果、
乱流域にある水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗を低減さ
せる方法として、水系熱搬送媒体に界面活性剤として化
１６〜２０で表される両性界面活性剤単独または２種以
上の組合せ５〜９５部に、特定のアニオン界面活性剤、
カチオン界面活性剤、非イオン界面活性剤の単独または
２種以上の組合せを９５〜５部の割合で混合することに
より熱輸送用界面活性剤として適切なミセルの形状が形
成され、優れた摩擦抵抗低減効果が得られる事を見出し
た。

【０００５】

【化１６】

【０００６】

【化１７】

【０００７】

【化１８】

【０００８】

【化１９】

【０００９】

【化２０】 両性界面活性剤としては、化１６〜化２０に示される両
性界面活性剤である。

【００１０】特定のアニオン性界面活性剤、カチオン界
面活性剤及び非イオン界面活性剤は下記に示すような物
がある。

【００１１】

【化２１】

【００１２】特定のアニオン界面活性剤、カチオン界面
活性剤及び非イオン界面活性剤が化２１の一般式Ａで示
されるカルボン酸塩型アニオン界面活性剤の例えば脂肪
酸塩、ロジンを含む樹脂酸塩、エーテルカルボン酸塩、
アルケニルコハク酸塩、Ｎ−アシルサルコシン塩、Ｎ−
アシルグルタミン酸塩、ナフテン酸塩、アミノ酸塩等の
各種カルボン酸塩のいずれかを示し、脂肪酸、アルキル
及びアルケニルの炭素数は１〜３６であり、飽和または
不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれかを示
し、ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａなどの金属、ＮＨ_４、アミン、
アルカノールアミン等の無機又は有機のアルカリ塩を示
す。

【００１３】

【化２２】

【００１４】特定のアニオン界面活性剤、カチオン界面
活性剤及び非イオン界面活性剤が化２２の一般式Ｂで示
される硫酸エステル型アニオン界面活性剤の例えば硫酸
第二アルキル又はアルケニル塩、硫酸アルキル又はアル
ケニルポリオキシアルキレン塩、硫酸アルキル又はアル
ケニルフェニルポリオキシアルキレン塩、硫酸モノアシ
ルグリセリン塩、アシルアミノ硫酸エステル塩、硫酸化
油、硫酸化脂肪酸アルキル又はアルケニルエステル、ポ
リオキシアルキレンアルキル又はアルケニルエーテル硫
酸塩、スルホコハク酸塩、タウリン誘導体、ポリオキシ
アルキレン脂肪酸アミド硫酸塩等の硫酸エステル型のい
ずれかを示し、アルキル及びアルケニルの炭素数は１〜
３６であり、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化
水素基のいずれかを示し、ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａなどの金
属、ＮＨ_４、アミン、アルカノールアミン等の無機又は
有機のアルカリ塩を示す。

【００１５】

【化２３】

【００１６】特定のアニオン界面活性剤、カチオン界面
活性剤及び非イオン界面活性剤が化２３の一般式Ｃで示
されるスルホン酸型アニオン界面活性剤例えばα−オレ
フィンスルホン酸塩、第二アルカンスルホン酸塩、α−
スルホ脂肪酸塩、アシルイセチオン酸塩、Ｎ−アシル−
Ｎ−メチルタウリン酸塩、ジアルキル又はアルケニルス
ルホコハク酸塩、アルキル又はアルケニルナフタレンス
ルホン酸塩、アルキル又はアルケニルジフェニルエーテ
ルジスルホン酸塩、石油スルホン酸塩、リグニンスルホ
ン酸塩等のスルホン酸型のいずれかを示し、アルキル及
びアルケニルの炭素数は１〜３６であり、飽和または不
飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれかを示し、
ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａなどの金属、ＮＨ_４、アミン、アル
カノールアミン等の無機又は有機のアルカリ塩を示す。

【００１７】

【化２４】 あるいは

【化２５】

【００１８】特定のアニオン界面活性剤、カチオン界面
活性剤及び非イオン界面活性剤が化２４の一般式Ｄある
いは化２５の一般式Ｅで示されるリン酸エステル型アニ
オン界面活性剤例えばリン酸アルキル又はアルケニル
塩、リン酸アルキル又はアルケニルポリオキシアルキレ
ン塩、リン酸アルキル又はアルケニルフェニルポリオキ
シアルキレン塩等のリン酸エステル型のいずれかを示
し、アルキル及びアルケニルの炭素数は１〜３６であ
り、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基の
いずれかを示し、ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａなどの金属、ＮＨ
_４、アミン、アルカノールアミン等の無機又は有機のア
ルカリ塩を示す。

【００１９】特定のアニオン界面活性剤、カチオン界面
活性剤及び非イオン界面活性剤がアルキル又はアルケニ
ルアミン塩カチオン界面活性剤、アシルアミン塩カチオ
ン界面活性剤のいずれかであり、アルキル及びアルケニ
ルの炭素数は１〜３６であり、飽和または不飽和、直鎖
または分岐鎖炭化水素基のいずれかを示し、酸は塩酸、
臭化水素酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸、乳酸等の無機酸又
は有機酸の塩を示す。

【００２０】又は、特定のアニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤及び非イオン界面活性剤が第四級アンモニ
ウム塩カチオン界面活性剤、アミド結合を含むアンモニ
ウム塩カチオン界面活性剤のいずれかであり、アルキル
及びアルケニルの炭素数は１〜３６であり、飽和または
不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれかを示
し、酸は塩酸、臭化水素酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸、サ
リチル酸、乳酸等の無機酸又は有機酸の塩を示す。

【００２１】又は、特定のアニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤及び非イオン界面活性剤がエステル結合、
エーテル結合を有するアンモニウム塩アミド結合を含む
アンモニウム塩カチオン界面活性剤のいずれかであり、
アルキル及びアルケニルの炭素数は１〜３６であり、飽
和または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれ
かを示し、酸は塩酸、臭化水素酸、酢酸、ギ酸、シュウ
酸、サリチル酸、乳酸等の無機酸又は有機酸の塩を示
す。

【００２２】又は、特定のアニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤及び非イオン界面活性剤がイミダゾリン、
イミダゾリウム塩カチオン界面活性剤のいずれかであ
り、アルキル及びアルケニルの炭素数は１〜３６であ
り、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基の
いずれかを示し、酸は塩酸、臭化水素酸、酢酸、ギ酸、
シュウ酸、乳酸等の無機酸又は有機酸の塩を示す。

【００２３】又は、特定のアニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤及び非イオン界面活性剤がアルキル又はア
ルケニルポリオキシアルキレンアミン、Ｎ−アルキル又
はアルケニルアミノプロピルアミン、Ｎ−アルキル又は
アルケニルポリアルキレンポリアミン、Ｎ−アシルポリ
アルキレンポリアミン、脂肪酸トリエタノールアミンエ
ステル、カチオン化セルロースのいずれかであり、アル
キル及びアルケニルの炭素数は１〜３６であり、飽和ま
たは不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれかを
示す。

【００２４】

【化２６】

【００２５】又は、特定のアニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤及び非イオン界面活性剤が化２６の一般式
Ｆで示されるトリ（ポリオキシアルキレン）アルキルま
たはアルケニルアンモニウム塩型カチオン界面活性剤の
いずれかであり、Ｒ_１は炭素数１〜３６のアルキル基又
はアルケニル基であり、飽和または不飽和、直鎖または
分岐鎖炭化水素基のいずれかを、Ｒ_１４、Ｒ_１５、Ｒ
_１６はオキシアルキレン基のアルキレンを、ｍ、ｎ、ｑ
は１〜１００の正数を、Ｘは塩素、臭素等のハロゲンを
それぞれ示す。

【００２６】又は、特定のアニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤及び非イオン界面活性剤が非イオン界面活
性剤のアルキル又はアルケニルポリオキシアルキレンエ
ーテル、ポリオキシアルキレンアルキル又はアルケニル
フェニルエーテル型、脂肪酸ポリオキシアルキレンエス
テル、アルキロールアマイド型、脂肪酸ポリオキシアル
キレンソルビタンエステル、脂肪酸ポリオキシアルキレ
ンソルビトールエステル、ポリオキシアルキレンひまし
油、アルキル又はアルケニルポリオキシアルキレンアミ
ン、アルキル又はアルケニルポリオキシアルキレンアミ
ド、又は脂肪酸ソルビタンエステル、脂肪酸ポリグリセ
リンエステル、脂肪酸ショ糖エステル等の多価アルコー
ル型及びアルキロールアミド型、ポリエーテル変性シリ
コーン型界面活性剤、ポリオキシアルキレングリコール
型、アルキレングリコール脂肪酸エステル型、ポリアル
キレングリコール脂肪酸エステル型、ポリオキシアルキ
レンソルビット脂肪酸エステル型、グリセリン脂肪酸エ
ステル型又はモノグリセリド有機酸エステル、ポリグリ
セリンエステル等の誘導体、ポリオキシアルキレングリ
セリン脂肪酸エステル型、ショ糖脂肪酸エステル型又は
その誘導体、ポリオキシアルキレンショ糖脂肪酸エステ
ル型、アミノ酸型、ステロイド型のいずれかであり、ア
ルキル及びアルケニルの炭素数は１〜３６であり、飽和
または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれか
を示す。

【００２７】

【化２７】

【００２８】以上の中で望ましい界面活性剤は、特定の
アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤及び非イオン
界面活性剤が化２７の一般式Ｇで示されるＮ−アシル−
Ｎ−メチルタウリン酸塩型アニオン界面活性剤であり、
Ｒは炭素数１〜３６のアルキル基又はアルケニル基であ
り、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基の
いずれかを示す。ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａなどの金属、ＮＨ
_４、アミン、アルカノールアミン等の無機又は有機のア
ルカリ塩を示す。

【００２９】

【化２８】

【００３０】又は、特定のアニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤及び非イオン界面活性剤が化２８の一般式
Ｊで示されるＮ−サルコシン酸塩型アニオン界面活性剤
であり、Ｒは炭素数１〜３６のアルキル基又はアルケニ
ル基であり、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化
水素基のいずれかを示す。ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａなどの金
属、ＮＨ_４、アミン、アルカノールアミン等の無機又は
有機のアルカリ塩を示す。

【００３１】

【化２９】

【００３２】又は、特定のアニオン界面活性剤、カチオ
ン界面活性剤及び非イオン界面活性剤が化２９の一般式
Ｋで示されるアマイドエーテルサルフェート型アニオン
界面活性剤でありＲは炭素数１〜３６のアルキル基又は
アルケニル基であり、飽和または不飽和、直鎖または分
岐鎖炭化水素基のいずれかを示す。ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａ
などの金属、ＮＨ_４、アミン、アルカノールアミン等の
無機又は有機のアルカリ塩を示す。

【００３３】上記記載のオキシアルキレン基におけるア
ルキレンはエチレン、プロピレン、ブチレンを意味し、
ポリオキシアルキレンはアルキレンの１種類が１モル以
上付加反応して生成したブロック、又はアルキレンの２
種類以上が２モル以上付加反応して生成したブロック、
又はミックス、又はブロック／ミックスの混合を意味す
る。

【００３４】温度範囲は、冷房時の低温域から暖房時の
１〜１２０℃位、特に５℃〜８０℃で適用するのが好ま
しい。

【００３５】

【発明の実施の形態】次の方法によりラウリルジメチル
アミノ酢酸ベタインの合成を行う。市販のラウリルジメ
チルアミン１．１２ｋｇに対してクロロ酢酸ナトリウム
を０．６６ｋｇ加え８０〜８５℃にて反応させた後、４
８％水酸化ナトリウムを添加し中和し固形分３０％のラ
ウリルジメチルアミノ酢酸ベタインを得た。又、前述し
たような特定のアニオン界面活性剤、カチオン界面活性
剤及び非イオン界面活性剤は各々公知の方法で合成し
た。上記両性界面活性剤と上記特定のアニオン界面活性
剤、カチオン界面活性剤及び非イオン界面活性剤の混合
物は、水系熱搬送媒体の配管内の摩擦抵抗を低減させる
為に０．０００５〜１０重量％、特に０．０５〜１．０
重量％の濃度で水に添加する。温度範囲は冷房時の低温
域から暖房時の１２０℃位、特に５℃〜８０℃で適用す
る。

【００３６】上記両性界面活性剤の摩擦抵抗低減効果の
評価試験は、直径Ｄ（ｍ）を有する配管を搬送する際の
配管の長さＬ（ｍ）における圧力損失△Ｐをいろいろな
流速υ（ｍ／ｓ）について測定する事によって行う。
これらの値から摩擦損失Ｆ及びレイノルズ数Ｒｅを計算
する。 △ｐ＝ρ×Ｆ（ｋｇｗ／ｍ^２） ｇ：重力加速度＝９．８（ｍ／ｓ^２） ρ：流体の密度（ｋｇ／ｍ^３） Ｒｅ＝Ｄυρ／η η：動粘度（ｋｇ／ｍ・ｓ） υ：平均流速（ｍ／ｓ） Ｆ ＝２ｆυ^２Ｌ／ｇＤ（ｋｇｗ・ｍ／ｋｇ） ｆ ：粗管の摩擦係数 また、これらの値を用いて薬剤の添加効果を次式から算
出する。ＤＲ（Ｄｒａｇ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）効果：
配管内摩擦損失が水に対して低減した割合

【００３７】

【実施例】実施例１ Ａ地点を出た液がＢ地点で冷暖房に使用されて温度が変
化し、またＡ地点に戻る事を想定して実験を行なった。
図１に本実施例で実験に用いたプロセスのフローを示し
た。温度調節装置で一定温度にコントロールされた液
をポンプで流量計を通して流し、Ａ点の圧力計と
Ｂ点の圧力計の数値を記録する。戻った液は膨張タン
クのついた配管内でまた温度コントロールされて循環
する。（１）条件

【００３８】（２）結果 水の場合

【表１】

【００３９】界面活性剤添加の場合 ２−オレイル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシ
エチル イミダゾリニウムベタイン（１０００ｐｐｍ） ヤシ油脂肪酸メチルタウリンナトリウム（５００ｐｐ
ｍ）の混合水溶液

【表２】

【００４０】 経済効果の試算 ポンプ効率＝９０％、電力変換効率＝３５％、稼働率＝３０％ 電力量料金＝１５円／ＫｗＨ、界面活性剤の価格＝６００円／ｋｇ 管長（Ｌ）５ｋｍ，管径（Ｄ）０．５ｍとした場合 電気料金（千円／年） 水の場合 １１，６６４ １２，５７１ 界面活性剤添加 ２，９１６ ３，２６８ 界面活性剤の使用コスト（千円／ｋｇ・年） １，１７８ 年間１６，８７３千円のコストダウンになる。

【００４１】実施例２ 条件は実施例１と同
じ。 界面活性剤添加の場合 ラウリルジメチルアミノ酢酸ベタイン（６００ｐｐｍ） オレイルトリメチルアンモニウムクロライド（６００ｐ
ｐｍ）の混合水溶液

【表３】

【００４２】実施例３ 条件は実施例１と同
じ。 界面活性剤添加の場合 ２−オレイル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシ
エチルイミダゾリニウムベタイン（６００ｐｐｍ） ヤシ油脂肪酸ジエタノールアミド（６００ｐｐｍ）の混
合水溶液

【表４】

【００４３】実施例４ 条件は実施例１と同
じ。 界面活性剤添加の場合 ２−オレイル−Ｎ−カルボキシメチル−Ｎ−ヒドロキシ
エチルイミダゾリニウムベタイン（６００ｐｐｍ） ヤシ油脂肪酸サルコシンナトリウム（１０００ｐｐｍ）
の混合水溶液

【表５】

【００４４】実施例５ 条件は実施例１と同
じ。 界面活性剤添加の場合 １−アミノ−４−グアニドバレリックアシドナトリウム
（アルギニン）（１０００ｐｐｍ） オレイルリン酸（５００ｐｐｍ）の混合水溶液

【表６】

【００４５】実施例６ 条件は実施例１と同
じ。 界面活性剤添加の場合 ヤシ油脂肪酸アミドプロピルベタイン（１０００ｐｐ
ｍ） ポリオキシエチレン（２モル）オレイン酸モノエタノー
ルアミド硫酸 ナトリウウム（１０００ｐｐｍ）の混合水溶液

【表７】

【００４６】実施例７ 条件は実施例１と同
じ。 界面活性剤添加の場合 ポリオクチルポリアミノエチルグリシン（１０００ｐｐ
ｍ） スルホコハク酸オレイルニナトリウム（５００ｐｐｍ）
の混合水溶液

【００４７】

【表８】 実施例８ 条件は実施例１と同じ。 界面活性剤添加の場合 オレイルジメチルアミンオキシド（１５００ｐｐｍ） ラウリン酸ジエチルアミノエチルアミド（５００ｐｐ
ｍ）の混合水溶液

【表９】

【００４８】

【発明の効果】本発明は、発電所、下水処理場、ゴミ処
理場、工場等の排熱発生地域と都市間のエネルギーネッ
トワークシステムにおける省エネルギー熱輸送の確立に
資するものである。地域冷暖房設備における水又は氷水
スラリーの高密度熱輸送及び石油精製工場、石油化学工
場の冷却水循環システム、消火放出水など、水の大量移
送システムにおいて、配管内の摩擦抵抗を低減し、搬送
動力の低減、熱損失の低減、搬送水量の増加、配管径の
縮小等、省エネルギー搬送技術に貢献する高密度熱輸送
用界面活性剤に関するものである。本発明品は、従来技
術の第四級アンモニウム塩及び特定のアミンオキシド化
合物と比較して、より優れた配管内摩擦抵抗低減効果を
示し、流量増加やポンプ動力を低減させる事が出来、又
腐食性電解質を含有していない事から廃棄に際して環境
負荷が少ない事を見出した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係わる実験装置のフロー図で
ある。

【符号の説明】 温度調節装置 ポンプ 流量計 圧力計 圧力計 膨張タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中田 達 神奈川県横須賀市浦郷町５丁目2931番 東 邦化学工業株式会社追浜研究所内 (72)発明者 佐藤 健次 神奈川県横須賀市浦郷町５丁目2931番 東 邦化学工業株式会社追浜研究所内 (72)発明者 冨山 澄子 神奈川県横須賀市浦郷町５丁目2931番 東 邦化学工業株式会社追浜研究所内

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水系熱搬送媒体に界面活性剤として化１
   〜５で表される両性界面活性剤単独または２種以上の組
   合せ５〜９５部に、特定のアニオン界面活性剤、カチオ
   ン界面活性剤、非イオン界面活性剤の単独または２種以
   上の組合せを９５〜５部の割合で混合することを特徴と
   する、水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法。 【化１】 式中Ｒ_１は炭素原子が１〜３６のアルキル、又は炭素原
   子が２〜３６のアルケニル、又は二重結合を２個以上有
   する炭素原子が３〜３６のジオレフィン系炭化水素（ア
   レン系炭化水素、共役ジエン系炭化水素、孤立ジエン系
   炭化水素）、ポリオレフィン系炭化水素（クムレン系炭
   化水素、共役ポリオレフィン系炭化水素、孤立ポリオレ
   フィン系炭化水素）、又は炭素原子が２〜３６のアセチ
   レン系炭化水素（アセチレン炭化水素、共役ポリアセチ
   レン系炭化水素、孤立ジアセチレン系炭化水素、エンイ
   ン系炭化水素）を意味する。又、式中Ｒ_２及びＲ_３は、
   炭素原子が１〜３６のアルキル、又は炭素原子が２〜３
   ６のアルケニル、二重結合を２個以上有する炭素原子が
   ３〜３６のジオレフィン系炭化水素、ポリオレフィン系
   炭化水素、又は炭素原子が２〜３６のアセチレン系炭化
   水素、又は Ｈ−（ＯＣ_２Ｈ_４）_ｍ−（ＯＣｎＨ_２ｎ）
   _ｑ− 、又はＨ−（−ＯＣ_ｓＨ_２ｓ−）_ｍ−で表される
   アルキルエーテルである。 これら二式において ｎは
   ３か４又はそのミックスを意味する。 ｓは２〜４であ
   り、その２つ以上のミックス、又は各々が２モル以上付
   加反応した生成物としてのブロックが２つ以上ランダム
   につながっている。ｍ及びｑはおのおの１〜１００，０
   ００の数である。Ｘは有機酸又は有機酸陰イオン又は有
   機酸のアルカリ金属、アルカリ土類金属塩を示す。 【化２】 式中Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３及びＸは化１で表される基、Ｙは
   Ｏ、または、ＣＯＮＨまたはＣＯＯで表される基を示
   す。 【化３】 式中Ｒ_１、Ｘは化１で表される基を示す。 【化４】 式中Ｒ_１、Ｘは化１で表される基を示す。 【化５】 式中Ｒ_１、Ｒ_２、Ｒ_３は化１で表される基を示す。
2. 【請求項２】 請求項１記載の界面活性剤の混合物を水
   系熱搬送媒体に０．０００５〜１０重量％の範囲で添加
   することを特徴とする、水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵
   抗の低減方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の界面活性剤の混合物が含
   有する水系熱搬送媒体に防錆剤、スケール防止剤、スラ
   イム処理薬剤、分散剤、防腐剤、消泡剤等の添加剤を必
   要に応じて所定量添加する事を特徴とする水系熱搬送媒
   体の配管内摩擦抵抗の低減方法。
4. 【請求項４】 界面活性剤が化１〜５で示される両性界
   面活性剤である請求項１記載の水系熱搬送媒体の配管内
   摩擦抵抗の低減方法。
5. 【請求項５】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン界
   面活性剤及び非イオン界面活性剤が化６の一般式Ａで示
   されるカルボン酸塩型アニオン界面活性剤である請求項
   １記載の水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法。 【化６】 但し、一般式Ａは脂肪酸塩、ロジンを含む樹脂酸塩、エ
   ーテルカルボン酸塩、アルケニルコハク酸塩、Ｎ−アシ
   ルサルコシン塩、Ｎ−アシルグルタミン酸塩、ナフテン
   酸塩、アミノ酸塩等の各種カルボン酸塩のいずれかを示
   し、脂肪酸、アルキル及びアルケニルの炭素数は１〜３
   ６であり、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水
   素基のいずれかを示し、ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａなどの金
   属、ＮＨ_４、アミン、アルカノールアミン等の無機又は
   有機のアルカリ塩を示す。
6. 【請求項６】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン界
   面活性剤及び非イオン界面活性剤が化７の一般式Ｂで示
   される硫酸エステル型アニオン界面活性剤である請求項
   １記載の水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法。 【化７】 但し、一般式Ｂは硫酸第二アルキル又はアルケニル塩、
   硫酸アルキル又はアルケニルポリオキシアルキレン塩、
   硫酸アルキル又はアルケニルフェニルポリオキシアルキ
   レン塩、硫酸モノアシルグリセリン塩、アシルアミノ硫
   酸エステル塩、硫酸化油、硫酸化脂肪酸アルキル又はア
   ルケニルエステル、ポリオキシアルキレンアルキル又は
   アルケニルエーテル硫酸塩、スルホコハク酸塩、タウリ
   ン誘導体、ポリオキシアルキレン脂肪酸アミド硫酸塩等
   の硫酸エステル型のいずれかを示し、アルキル及びアル
   ケニルの炭素数は１〜３６であり、飽和または不飽和、
   直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれかを示し、ＭはＮ
   ａ、Ｋ、Ｃａなどの金属、ＮＨ_４、アミン、アルカノー
   ルアミン等の無機又は有機のアルカリ塩を示す。
7. 【請求項７】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン界
   面活性剤及び非イオン界面活性剤が化８の一般式Ｃで示
   されるスルホン酸型アニオン界面活性剤である請求項１
   記載の水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法。 【化８】 但し、一般式Ｃはα−オレフィンスルホン酸塩、第二ア
   ルカンスルホン酸塩、α−スルホ脂肪酸塩、アシルイセ
   チオン酸塩、Ｎ−アシル−Ｎ−メチルタウリン酸塩、ジ
   アルキル又はアルケニルスルホコハク酸塩、アルキル又
   はアルケニルナフタレンスルホン酸塩、アルキル又はア
   ルケニルジフェニルエーテルジスルホン酸塩、石油スル
   ホン酸塩、リグニンスルホン酸塩等のスルホン酸型のい
   ずれかを示し、アルキル及びアルケニルの炭素数は１〜
   ３６であり、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化
   水素基のいずれかを示し、ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａなどの金
   属、ＮＨ_４、アミン、アルカノールアミン等の無機又は
   有機のアルカリ塩を示す。
8. 【請求項８】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン界
   面活性剤及び非イオン界面活性剤が化９の一般式Ｄある
   いは化１０の一般式Ｅで示されるリン酸エステル型アニ
   オン界面活性剤である請求項１記載の水系熱搬送媒体の
   配管内摩擦抵抗の低減方法。 【化９】 あるいは 【化１０】 但し、一般式Ｄ、Ｅはリン酸アルキル又はアルケニル
   塩、リン酸アルキル又はアルケニルポリオキシアルキレ
   ン塩、リン酸アルキル又はアルケニルフェニルポリオキ
   シアルキレン塩等のリン酸エステル型のいずれかを示
   し、アルキル及びアルケニルの炭素数は１〜３６であ
   り、飽和または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基の
   いずれかを示し、ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａなどの金属、ＮＨ
   _４、アミン、アルカノールアミン等の無機又は有機のア
   ルカリ塩を示す。
9. 【請求項９】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン界
   面活性剤及び非イオン界面活性剤がアルキル又はアルケ
   ニルアミン塩カチオン界面活性剤、アシルアミン塩カチ
   オン界面活性剤である請求項１記載の水系熱搬送媒体の
   配管内摩擦抵抗の低減方法。但し、アルキル及びアルケ
   ニルの炭素数は１〜３６であり、飽和または不飽和、直
   鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれかを示し、酸は塩
   酸、臭化水素酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸、乳酸等の無機
   酸又は有機酸の塩を示す。
10. 【請求項１０】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン
    界面活性剤及び非イオン界面活性剤が第四級アンモニウ
    ム塩カチオン界面活性剤、アミド結合を含むアンモニウ
    ム塩カチオン界面活性剤である請求項１記載の水系熱搬
    送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法。但し、アルキル及
    びアルケニルの炭素数は１〜３６であり、飽和または不
    飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれかを示し、
    酸は塩酸、臭化水素酸、酢酸、ギ酸、シュウ酸、乳酸等
    の無機酸又は有機酸の塩を示す。
11. 【請求項１１】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン
    界面活性剤及び非イオン界面活性剤が、エステル結合、
    エーテル結合を有するアンモニウム塩アミド結合を含む
    アンモニウム塩カチオン界面活性剤である請求項１記載
    の水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法。但し、
    アルキル及びアルケニルの炭素数は１〜３６であり、飽
    和または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれ
    かを示し、酸は塩酸、臭化水素酸、酢酸、ギ酸、シュウ
    酸、乳酸等の無機酸又は有機酸の塩を示す。
12. 【請求項１２】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン
    界面活性剤及び非イオン界面活性剤がイミダゾリン、イ
    ミダゾリウム塩カチオン界面活性剤である請求項１記載
    の水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法。但し、
    アルキル及びアルケニルの炭素数は１〜３６であり、飽
    和または不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれ
    かを示し、酸は塩酸、臭化水素酸、酢酸、ギ酸、シュウ
    酸、乳酸等の無機酸又は有機酸の塩を示す。
13. 【請求項１３】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン
    界面活性剤及び非イオン界面活性剤がアルキル又はアル
    ケニルポリオキシアルキレンアミン、Ｎ−アルキル又は
    アルケニルアミノプロピルアミン、Ｎ−アルキル又はア
    ルケニルポリアルキレンポリアミン、Ｎ−アシルポリア
    ルキレンポリアミン、脂肪酸トリエタノールアミンエス
    テル、カチオン化セルロースである請求項１記載の水系
    熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法。アルキル及び
    アルケニルの炭素数は１〜３６であり、飽和または不飽
    和、直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれかを示す。
14. 【請求項１４】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン
    界面活性剤及び非イオン界面活性剤が化１１の一般式Ｆ
    で示されるトリ（ポリオキシアルキレン）アルキルまた
    はアルケニルアンモニウム塩型カチオン界面活性剤であ
    る請求項１記載の水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低
    減方法。 【化１１】 但し、一般式ＦのＲ_１は炭素数１〜３６のアルキル基又
    はアルケニル基であり、飽和または不飽和、直鎖または
    分岐鎖炭化水素基のいずれかを、Ｒ_１４、Ｒ_{１５、Ｒ
    １６}はオキシアルキレン基のアルキレンを、ｍ、ｎ、ｑ
    は１〜１００の正数を、Ｘは塩素、臭素等のハログンを
    それぞれ示す。
15. 【請求項１５】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン
    界面活性剤及び非イオン界面活性剤が非イオン界面活性
    剤のアルキル又はアルケニルポリオキシアルキレンエー
    テル、ポリオキシアルキレンアルキル又はアルケニルフ
    ェニルエーテル型、脂肪酸ポリオキシアルキレンエステ
    ル、アルキロールアマイド型、脂肪酸ポリオキシアルキ
    レンソルビタンエステル、脂肪酸ポリオキシアルキレン
    ソルビトールエステル、ポリオキシアルキレンひまし
    油、アルキル又はアルケニルポリオキシアルキレンアミ
    ン、アルキル又はアルケニルポリオキシアルキレンアミ
    ド、又は脂肪酸ソルビタンエステル、脂肪酸ポリグリセ
    リンエステル、脂肪酸ショ糖エステル等の多価アルコー
    ル型及びアルキロールアミド型、ポリエーテル変性シリ
    コーン型界面活性剤、ポリオキシアルキレングリコール
    型、アルキレングリコール脂肪酸エステル型、ポリアル
    キレングリコール脂肪酸エステル型、ポリオキシアルキ
    レンソルビット脂肪酸エステル型、グリセリン脂肪酸エ
    ステル型又はモノグリセリド有機酸エステル、ポリグリ
    セリンエステル等の誘導体、ポリオキシアルキレングリ
    セリン脂肪酸エステル型、ショ糖脂肪酸エステル型又は
    その誘導体、ポリオキシアルキレンショ糖脂肪酸エステ
    ル型、アミノ酸型、ステロイド型である請求項１記載の
    水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法。アルキル
    及びアルケニルの炭素数は１〜３６であり、飽和または
    不飽和、直鎖または分岐鎖炭化水素基のいずれかを示
    す。
16. 【請求項１６】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン
    界面活性剤及び非イオン界面活性剤が化１２の一般式Ｇ
    で示されるＮ−アシル−Ｎ−メチルタウリン酸塩型アニ
    オン界面活性剤である請求項１記載の水系熱搬送媒体の
    配管内摩擦抵抗の低減方法。 【化１２】 但し、一般式ＧのＲは炭素数１〜３６のアルキル基又は
    アルケニル基であり、飽和または不飽和、直鎖または分
    岐鎖炭化水素基のいずれかを示す。ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａ
    などの金属、ＮＨ_４、アミン、アルカノールアミン等の
    無機又は有機のアルカリ塩を示す。
17. 【請求項１７】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン
    界面活性剤及び非イオン界面活性剤が化１３の一般式Ｊ
    で示されるＮ−サルコシン酸塩型アニオン界面活性剤で
    ある請求項１記載の水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の
    低減方法。 【化１３】 但し、一般式ＪのＲは炭素数１〜３６のアルキル基又は
    アルケニル基であり、飽和または不飽和、直鎖または分
    岐鎖炭化水素基のいずれかを示す。ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａ
    などの金属、ＮＨ_４、アミン、アルカノールアミン等の
    無機又は有機のアルカリ塩を示す。
18. 【請求項１８】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン
    界面活性剤及び非イオン界面活性剤が化１４の一般式Ｋ
    で示されるアマイドエーテルサルフェート型アニオン界
    面活性剤である請求項１記載の水系熱搬送媒体の配管内
    摩擦抵抗の低減方法。 【化１４】 但し、一般式ＫのＲは炭素数１〜３６のアルキル基又は
    アルケニル基であり、飽和または不飽和、直鎖または分
    岐鎖炭化水素基のいずれかを示す。ｎは０〜１０であ
    り、ＭはＮａ、Ｋ、Ｃａなどの金属、ＮＨ_４、アミン、
    アルカノールアミン等の無機又は有機のアルカリ塩を示
    す。
19. 【請求項１９】 特定のアニオン界面活性剤、カチオン
    界面活性剤及び非イオン界面活性剤が請求項５〜１６記
    載のオキシアルキレン基におけるアルキレンはエチレ
    ン、プロピレン、ブチレンを意味し、ポリオキシアルキ
    レンはアルキレンの１種類が１モル以上付加反応して生
    成したブロック、又はアルキレンの２種類以上が２モル
    以上付加反応して生成したブロック、又はミックス、又
    はブロック／ミックスの混合を意味する請求項１記載の
    水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法。