JP2002052332A - 氷水スラリー用分散剤 - Google Patents
氷水スラリー用分散剤Info
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Abstract
とも1種の界面活性剤を含むことを特徴とする氷水スラ
リー用分散剤。 (A)所定のアミノ酢酸型ベタイン系界面活性剤 (B)オレイン酸塩を主成分とする界面活性剤 (C)所定の脂肪族アミンのポリアルコキシレート (D)所定の脂肪族アミドのポリアルコキシレート 【効果】 本発明によれば、安定な微細な氷結晶粒子ス
ラリーを生成するために好適な氷水スラリー用分散剤が
得られ、DR効果をも有するので極めて効率がよく、よ
り低温まで冷却可能な潜熱輸送を応用した空調システム
を得ることができる。
Description
結晶粒子水スラリーを生成することができる氷水スラリ
ー用分散剤に関し、特に潜熱輸送を応用した空調システ
ムに好適に用いることができる氷水スラリー用分散剤に
関する。
エコアイスと称される氷蓄熱空調システムが開発されつ
つある。このシステムは安価な夜間電力を利用して氷を
製造し、これを備蓄しておいて、昼間にこの氷を溶かし
た冷水を循環させて空調を行うものであるが、循環によ
り輸送される熱量は、水の顕熱のみであり輸送すべき水
の量が多くなってしまうという欠点があった。
を用いて微小の氷結晶を生成し、これを安定に分散させ
た氷水スラリーを調製して直接輸送する方法が考えられ
つつある。この方法によれば、氷水の潜熱を直接輸送す
ることができるので、冷水輸送に比べてより低温まで冷
却可能となり、かつ更に効率的な潜熱輸送空調システム
が得られることが期待される。
ついての報告は、未だ非常に少なく、例えばシランカッ
プリング剤〔斉藤ら、日本機械学会論文集(B編)、6
5,463(1999)〕、ソルビタン系界面活性剤
〔秋谷ら、化学工学会講演要旨集、496(199
8)〕、アンチフローズプロテイン〔Grandum
ら、J.Thermophsics and Heat
Transfer、11、461(1997)〕など
が僅かに提案されているにすぎず、未だ充分な性能を有
する添加剤は開発されていないのが現状である。
ポンプ所要エネルギーの低下をもたらすことができる添
加剤についても検討されており、特殊な界面活性剤を水
に添加して棒状ミセルを形成することにより、水の輸送
時のポンプ所要エネルギーの低下をもたらすことができ
る方法が提案されている。
添加剤は、ポンプ所要エネルギーの低下効果をもたらす
配管摩擦抵抗低減効果(以下、DR効果と略記する)は
有するものの、氷水スラリー用に要求される安定かつ微
細な氷結晶粒子スラリーを調製することは困難であり、
十分な効果を上げるには至っていない。
で、安定かつ微細な氷結晶粒子水スラリーを生成するこ
とができると共に、DR効果をも兼ね備えた、極めて効
率が良く、より低温まで冷却可能な潜熱輸送空調システ
ムを得ることができる氷水スラリー用分散剤を提供する
ことを目的とする。
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた結
果、下記(A)〜(D)から選ばれる少なくとも1種の
界面活性剤を含む氷水スラリー用分散剤が、安定かつ微
細な氷結晶粒子水スラリーを生成することができると共
に、DR効果をも兼ね備えており、極めて効率が良く、
より低温まで冷却可能な潜熱輸送空調システムを達成で
きることを見出し、本発明をなすに至った。
酢酸型ベタイン系界面活性剤
ニル基、R2、R3は炭素数1〜5のアルキル基又は(A
O)nH基(但し、AOは炭素数2〜4のオキシアルキ
レン基を示し、nは1〜5の実数である。)を示す。〕 (B)オレイン酸塩を主成分とする界面活性剤 (C)下記一般式(2)で示される脂肪族アミンのポリ
アルコキシレート
ニル基、AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基を示
し、p,qはp≧1、q≧1、p+q=2〜100を満
たす実数である。) (D)下記一般式(3)で示される脂肪族アミドのポリ
アルコキシレート
ニル基、AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基を示
し、AO及びp,qは上記と同じ意味である。)
と、本発明の氷水スラリー用分散剤は、下記(A)〜
(D)から選ばれる少なくとも1種の界面活性剤を含む
ものである。
酢酸型ベタイン系界面活性剤
しくは14〜20のアルキル基又はアルケニル基であ
る。なお、R1は植物性及び動物性の天然脂肪酸残基で
ある混合アルキル基、混合アルケニル基であっても構わ
ない。
(AO)nH基(但し、AOは炭素数2〜4のオキシア
ルキレン基を示し、nは1〜5の実数である。)を示
し、好ましくはメチル基、エチル基、ヒドロキシエチル
基である。
系界面活性剤としては、具体的には、オクチルジメチル
アミノ酢酸ベタイン、ドデシルジメチルアミノ酢酸ベタ
イン、ミリスチルジメチルアミノ酢酸ベタイン、パルミ
チルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルジメチル
アミノ酢酸ベタイン、オレイルジメチルアミノ酢酸ベタ
イン、ヤシアルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、牛脂
アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ミリスチルジヒ
ドロキシエチルアミノ酢酸ベタイン、パルミチルジヒド
ロキシエチルアミノ酢酸ベタイン、ステアリルジヒドロ
キシエチルアミノ酢酸ベタイン、オレイルジヒドロキシ
エチルアミノ酢酸べタインなどが挙げられ、これらの1
種を単独で又は2種以上を組合せて用いることができ
る。これらの中でも、ミリスチルジメチルアミノ酢酸ベ
タイン、パルミチルジメチルアミノ酢酸ベタイン、ステ
アリルジメチルアミノ酢酸ベタイン、オレイルジメチル
アミノ酢酸ベタインが好ましい。
性剤 このオレイン酸塩を主成分とする界面活性剤としては、
オレイン酸のNa,K等のアルカリ金属塩、Mg,Ca
等のアルカリ土類金属塩、アミン塩、アンモニウム塩等
のオレイン酸塩;オレイン酸を主成分とする植物性及び
動物性の天然脂肪酸(例えば牛脂脂肪酸、パーム油脂肪
酸等)のアルカリ金属塩、アルカリ土類金属塩、アミン
塩、アンモニウム塩などが挙げられ、これらの中でも、
オレイン酸Na、牛脂脂肪酸Naが好ましい。
アミンのポリアルコキシレート
しくは12〜20のアルキル基又はアルケニル基であ
る。なお、R4は植物性及び動物性の天然脂肪酸残基で
ある混合アルキル基、混合アルケニル基であっても構わ
ない。
レン基、好ましくはオキシエチレン基を示し、p,qは
p≧1、q≧1、p+q=2〜100、好ましくは2〜
50を満たす実数である。
ルコキシレートとしては、具体的には、ポリオキシエチ
レンオクチルアミン、ポリオキシエチレンドデシルアミ
ン、ポリオキシエチレンパルミチルアミン、ポリオキシ
エチレンステアリルアミン、ポリオキシエチレンオレイ
ルアミン、ポリオキシエチレンヤシアミン、ポリオキシ
エチレン牛脂アミン、ポリオキシエチレン硬化牛脂アミ
ンなどが挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上
を組合せて用いることができる。中でも、ポリオキシエ
チレンオレイルアミン、ポリオキシエチレンヤシアミ
ン、ポリオキシエチレン牛脂アミン、ポリオキシエチレ
ン硬化牛脂アミンが好ましい。
アミドのポリアルコキシレート
しくは11〜19のアルキル基又はアルケニル基であ
る。なお、R5は植物性及び動物性の天然脂肪酸残基で
ある混合アルキル基、混合アルケニル基であっても構わ
ない。
レン基、好ましくはオキシエチレン基を示し、p,qは
p≧1、q≧1、p+q=2〜100、好ましくは2〜
50である。
ルコキシレートとしては、具体的には、ポリオキシエチ
レンオクチルアミド、ポリオキシエチレンドデシルアミ
ド、ポリオキシエチレンパルミチルアミド、ポリオキシ
エチレンステアリルアミド、ポリオキシエチレンオレイ
ルアミド、ポリオキシエチレンヤシアミド、ポリオキシ
エチレン牛脂アミド、ポリオキシエチレン硬化牛脂アミ
ドなどが挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上
を組合せて用いることができる。中でも、ポリオキシエ
チレンオレイルアミド、ポリオキシエチレンヤシアミ
ド、ポリオキシエチレン牛脂アミド、ポリオキシエチレ
ン硬化牛脂アミドが好ましい。
れも本発明の氷水スラリー用分散剤として極めて有効な
ものであるが、本発明においてはこれら界面活性剤を2
種以上組合わせたものも氷水スラリー用分散剤として好
適に用いることができる。この場合特に、(A)の界面
活性剤と(B)の界面活性剤とを組合せたもの、(A)
の界面活性剤と(D)の界面活性剤とを組合せたものな
どが著効を示し、好ましい。
の脂肪族第4級アンモニウム塩或いは(B)の界面活性
剤とを併用すると、優れた安定かつ微細な氷結晶粒子水
スラリーを生成することができると共に、DR効果も期
待できるので一層好ましい。
第4級アンモニウム塩
ニル基、R7、R8、R9はいずれも炭素数1〜5のアル
キル基又は(AO)sH基(但し、AOは炭素数2〜4
のオキシアルキレン基を示し、sは1〜5の実数であ
る)であって、R7、R8、R9のうちの少なくとも一つ
は(AO)sH基である。X-は対アニオンを示す。〕
しくは12〜20のアルキル基又はアルケニル基であ
る。なお、R6は植物性及び動物性の天然脂肪酸残基で
ある混合アルキル基、混合アルケニル基であっても構わ
ない。
レン基、好ましくはオキシエチレン基を示し、sは1〜
5、好ましくは1〜2である。
えばハロゲンイオン、酢酸アニオン残基、メトサルフェ
ートアニオンなどである。
ウム塩としては、具体的には、オクチルジメチルモノ
(ヒドロキシエチル)アンモニウムクロライド、ドデシ
ルジメチルモノ(ヒドロキシエチル)アンモニウムクロ
ライド、ステアリルジメチルモノ(ヒドロキシエチル)
アンモニウムクロライド、オレイルジメチルモノ(ヒド
ロキシエチル)アンモニウムクロライド、オクチルメチ
ルジ(ヒドロキシエチル)アンモニウムクロライド、ド
デシルメチルジ(ヒドロキシエチル)アンモニウムクロ
ライド、ステアリルメチルジ(ヒドロキシエチル)アン
モニウムクロライド、オレイルメチルジ(ヒドロキシエ
チル)アンモニウムクロライド、牛脂メチルジ(ヒドロ
キシエチル)アンモニウムクロライド、ステアリルトリ
(ヒドロキシエチル)アンモニウムクロライド、オレイ
ルトリ(ヒドロキシエチル)アンモニウムクロライドな
どが挙げられ、これらの1種を単独で又は2種以上を組
合せて用いることができる。中でも、ステアリルメチル
ジ(ヒドロキシエチル)アンモニウムクロライド、オレ
イルメチルジ(ヒドロキシエチル)アンモニウムクロラ
イド、オレイルトリ(ヒドロキシエチル)アンモニウム
クロライドが好ましい。
活性剤(例えば(B)の界面活性剤、(E)の界面活性
剤など)との配合比率は、質量比で、(A)の界面活性
剤:他の界面活性剤=1:9〜9:1、好ましくは3:
7〜7:3である。
た公知のソルビタン系界面活性剤であるtween80
を(E)の脂肪族第4級アンモニウム塩と併用したもの
も氷水スラリー用分散剤として優れた性能を有するもの
である。
(A)〜(D)の界面活性剤は、氷水スラリー全体に対
して合計量で好ましくは0.001〜5質量%、より好
ましくは0.003〜0.3質量%配合することが好ま
しい。界面活性剤が少なすぎるとは安定かつ微細な氷を
生成できなくなる場合がある。一方、多すぎると氷水に
不溶性となったり、発泡して好ましくない場合がある。
用方法は、所定の濃度の本発明の界面活性剤水溶液を調
製し、これを徐々に水の氷点以下に冷却する。この際、
無攪拌でもよいが、ゆるやかに攪拌しつつ冷却すること
が好ましい。このように冷却していくと、全体が細かな
0.01mm〜数mmの微細な氷の結晶が生成してく
る。これに対し、本発明の界面活性剤を添加しない場合
は、結晶粒子が巨大化してくると共に、容器及び配管の
壁面にはりついて氷の結晶が成長するという不都合が生
じるが、本発明の界面活性剤水溶液は、このような不都
合が生じることがない。
固体質量割合)が5〜50質量%、好ましくは10〜4
0質量%の0.01mm〜数mmの微細結晶の氷を安定
に保持した氷水スラリーを得ることができる。
微細な結晶の氷からなる氷水スラリーを調製することが
でき、潜熱輸送空調システムに適用して氷水スラリーを
直接輸送する場合において、配管等での詰まりを起こし
て、輸送不能になることがなく、また、微小の氷の結晶
であるため、伝熱効率にも優れているものである。
粒子スラリーを生成することができると共に、DR効果
をも有する極めて効率が良く、より低温まで冷却可能な
潜熱輸送を応用した空調システムを得ることができる。
体的に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるも
のではない。
氷性状の評価 1リットルビーカーに、表1に示した各種界面活性剤を
1000ppm溶解させた水500mLを添加し、クー
ルスターラー上でゆるく攪拌下、氷点まで冷却し、生成
する氷の性状を目視及び手で攪拌して下記評価基準で判
定した。結果を表1に示す。なお、比較として界面活性
剤を無添加の場合についても同様に判定した。
士の融合も全くなく、微細な氷が均一に分散している。 ○:氷のビーカー壁面への付着が殆どなく、氷の結晶同
士の融合も殆どなく、微細な氷がほぼ均一に分散してい
る。 △:氷のビーカー壁面への付着と氷の結晶同士の融合が
少し見られる。 ×:氷のビーカー壁面への付着が著しく、氷の結晶同士
が融合して氷の結晶が大きく成長している。
の中、表1の試料No.13,15,16について、室
温での見かけ粘度を、回転円筒粘度計(Rheomet
ric Scientific社製 SR−5型)を用
いて測定したところ、いずれの試料も粘度上昇が認めら
れた。
は、棒状ミセルの存在が予想され、これら界面活性剤に
はDR効果が期待できるものである。
Claims (1)
- 【請求項1】 下記(A)〜(D)から選ばれる少なく
とも1種の界面活性剤を含むことを特徴とする氷水スラ
リー用分散剤。(A)下記一般式(1)で示されるアミ
ノ酢酸型ベタイン系界面活性剤 【化1】 〔式中、R1は炭素数8〜22のアルキル基又はアルケ
ニル基、R2、R3は炭素数1〜5のアルキル基又は(A
O)nH基(但し、AOは炭素数2〜4のオキシアルキ
レン基を示し、nは1〜5の実数である。)を示す。〕 (B)オレイン酸塩を主成分とする界面活性剤 (C)下記一般式(2)で示される脂肪族アミンのポリ
アルコキシレート 【化2】 (式中、R4は炭素数8〜22のアルキル基又はアルケ
ニル基、AOは炭素数2〜4のオキシアルキレン基を示
し、p,qはp≧1、q≧1、p+q=2〜100を満
たす実数である。) (D)下記一般式(3)で示される脂肪族アミドのポリ
アルコキシレート 【化3】 (式中、R5は炭素数7〜21のアルキル基又はアルケ
ニル基を示し、AO及びp,qは上記と同じ意味であ
る。)
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JP2000242028A JP4689802B2 (ja) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | 氷水スラリー用分散剤 |
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JP4689802B2 JP4689802B2 (ja) | 2011-05-25 |
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000178546A (ja) * | 1998-12-16 | 2000-06-27 | Toho Chem Ind Co Ltd | 高密度冷熱蓄熱輸送用組成物 |
JP2000265152A (ja) * | 1999-03-11 | 2000-09-26 | Toho Chem Ind Co Ltd | 水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法 |
JP2000313872A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-14 | Toho Chem Ind Co Ltd | 水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法 |
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2000
- 2000-08-10 JP JP2000242028A patent/JP4689802B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2000313872A (ja) * | 1999-04-27 | 2000-11-14 | Toho Chem Ind Co Ltd | 水系熱搬送媒体の配管内摩擦抵抗の低減方法 |
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