JP2002277189A - 伝熱管及び熱搬送システム - Google Patents
伝熱管及び熱搬送システムInfo
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- JP2002277189A JP2002277189A JP2001084372A JP2001084372A JP2002277189A JP 2002277189 A JP2002277189 A JP 2002277189A JP 2001084372 A JP2001084372 A JP 2001084372A JP 2001084372 A JP2001084372 A JP 2001084372A JP 2002277189 A JP2002277189 A JP 2002277189A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】粘弾性界面活性剤水溶液を熱搬送媒体として使
用した時に、熱交換器部の伝熱部分の面積を従来の水系
熱搬送媒体を用いるシステムと同じにしながら、従来の
水系熱搬送媒体を用いる場合に比べて熱交換器部におけ
る伝熱特性が低下しない伝熱管およびそれを用いた熱搬
送システムを提供する。 【解決手段】界面活性剤水溶液を熱搬送媒体として用い
る熱交換器の伝熱管であって、前記熱搬送媒体が流動す
る管内部の中心軸に沿って、管内面に密着する円筒状の
充填物を伝熱管の上流部の一部に挿入した伝熱管。
用した時に、熱交換器部の伝熱部分の面積を従来の水系
熱搬送媒体を用いるシステムと同じにしながら、従来の
水系熱搬送媒体を用いる場合に比べて熱交換器部におけ
る伝熱特性が低下しない伝熱管およびそれを用いた熱搬
送システムを提供する。 【解決手段】界面活性剤水溶液を熱搬送媒体として用い
る熱交換器の伝熱管であって、前記熱搬送媒体が流動す
る管内部の中心軸に沿って、管内面に密着する円筒状の
充填物を伝熱管の上流部の一部に挿入した伝熱管。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷熱および温熱を
水の顕熱により搬送するシステムにおいて、界面活性剤
を水に添加することにより流動摩擦を低減させる方法に
際し、熱交換器内で摩擦低減と同時に発現する伝熱性能
低下を防止する熱交換器用伝熱管およびそれを用いた熱
搬送システムに関する。
水の顕熱により搬送するシステムにおいて、界面活性剤
を水に添加することにより流動摩擦を低減させる方法に
際し、熱交換器内で摩擦低減と同時に発現する伝熱性能
低下を防止する熱交換器用伝熱管およびそれを用いた熱
搬送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、地域冷暖房システムにおいて、
熱供給側プラントから熱利用側のビルまで熱搬送媒体で
ある水を循環させるための配管の長さは数ｋｍ以上にな
り、その水搬送動力はかなり大きく、地域冷暖房システ
ムのランニングコストの約６０％〜７０％であるとも言
われている。
熱供給側プラントから熱利用側のビルまで熱搬送媒体で
ある水を循環させるための配管の長さは数ｋｍ以上にな
り、その水搬送動力はかなり大きく、地域冷暖房システ
ムのランニングコストの約６０％〜７０％であるとも言
われている。
【０００３】最近、この水搬送動力を低減させる有効な
方法として、粘弾性を示す界面活性剤水溶液を熱搬送媒
体として用い、流動摩擦抵抗を著しく低減させる方法が
提案されている。
方法として、粘弾性を示す界面活性剤水溶液を熱搬送媒
体として用い、流動摩擦抵抗を著しく低減させる方法が
提案されている。
【０００４】これは、配管内を流動する水に特定の陽イ
オン性界面活性剤とサリチル酸ナトリウムをそれぞれ数
１０〜数１０００ｐｐｍ溶解させると、界面活性剤が水
中で、疎水基部を中心に親水基部を外周部に配置してミ
セル（会合体）を形成し、そのミセルが棒状の形態をな
して高次に絡まって粘弾性を示すことに起因するといわ
れている。
オン性界面活性剤とサリチル酸ナトリウムをそれぞれ数
１０〜数１０００ｐｐｍ溶解させると、界面活性剤が水
中で、疎水基部を中心に親水基部を外周部に配置してミ
セル（会合体）を形成し、そのミセルが棒状の形態をな
して高次に絡まって粘弾性を示すことに起因するといわ
れている。
【０００５】このような特性を示す界面活性剤および水
搬送配管内の摩擦抵抗低減方法として、例えば特公平３
−７６３６０号公報、特公平４−６２３１号公報、特公
平５−４７５３４号公報、特開平８−３１１４３１公報
等に記載された方法がある。
搬送配管内の摩擦抵抗低減方法として、例えば特公平３
−７６３６０号公報、特公平４−６２３１号公報、特公
平５−４７５３４号公報、特開平８−３１１４３１公報
等に記載された方法がある。
【０００６】しかしながら、これらの水溶液の特性とし
て、流動摩擦抵抗の減少と同時に伝熱特性も低下するこ
とが知られている。つまり、これらの水溶液を地域冷暖
房やビル空調等の熱搬送システムに利用することを考え
た場合、確かに流動摩擦抵抗は減少し、それにともなっ
て搬送動力も削減され、省エネルギー型熱搬送システム
が構築されると考えられるが、その一方で、熱供給側プ
ラントと熱利用側空調機内にそれぞれ設置されている熱
交換器における伝熱性能が低下してしまうことになる。
従って、従来の水または配管等機器材料の腐食を防止す
る添加物を溶解した水溶液を熱搬送媒体として用いたシ
ステムと比較して、熱供給側プラントおよび熱利用側熱
交換器の伝熱部分の面積を大きくする必要が生じること
になる。
て、流動摩擦抵抗の減少と同時に伝熱特性も低下するこ
とが知られている。つまり、これらの水溶液を地域冷暖
房やビル空調等の熱搬送システムに利用することを考え
た場合、確かに流動摩擦抵抗は減少し、それにともなっ
て搬送動力も削減され、省エネルギー型熱搬送システム
が構築されると考えられるが、その一方で、熱供給側プ
ラントと熱利用側空調機内にそれぞれ設置されている熱
交換器における伝熱性能が低下してしまうことになる。
従って、従来の水または配管等機器材料の腐食を防止す
る添加物を溶解した水溶液を熱搬送媒体として用いたシ
ステムと比較して、熱供給側プラントおよび熱利用側熱
交換器の伝熱部分の面積を大きくする必要が生じること
になる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、粘弾
性界面活性剤水溶液を熱搬送媒体として使用した時に、
熱交換器部の伝熱部分の面積を従来の水系熱搬送媒体を
用いるシステムと同じにしながら、従来の水系熱搬送媒
体を用いる場合に比べて熱交換器部における伝熱特性が
低下しない伝熱管およびそれを用いた熱搬送システムを
提供することにある。
性界面活性剤水溶液を熱搬送媒体として使用した時に、
熱交換器部の伝熱部分の面積を従来の水系熱搬送媒体を
用いるシステムと同じにしながら、従来の水系熱搬送媒
体を用いる場合に比べて熱交換器部における伝熱特性が
低下しない伝熱管およびそれを用いた熱搬送システムを
提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、粘弾性界
面活性剤水溶液を熱搬送媒体として用いる搬送動力削減
型熱搬送システムにおいて、熱供給側プラント内で熱搬
送媒体に熱を伝達させる（熱搬送媒体を加熱または冷却
する）熱交換器と、熱利用側プラント内で熱搬送媒体か
ら熱を伝達させる（熱搬送媒体を加熱または冷却する）
熱交換器に関し、それらの熱交換器で使用されている伝
熱管に、熱搬送媒体が流動する管内部の中心軸に沿っ
て、管内面に密着する円筒状の充填物を伝熱管の上流部
の一部に挿入することにより、上記目的が達成されるこ
とを見出した。
面活性剤水溶液を熱搬送媒体として用いる搬送動力削減
型熱搬送システムにおいて、熱供給側プラント内で熱搬
送媒体に熱を伝達させる（熱搬送媒体を加熱または冷却
する）熱交換器と、熱利用側プラント内で熱搬送媒体か
ら熱を伝達させる（熱搬送媒体を加熱または冷却する）
熱交換器に関し、それらの熱交換器で使用されている伝
熱管に、熱搬送媒体が流動する管内部の中心軸に沿っ
て、管内面に密着する円筒状の充填物を伝熱管の上流部
の一部に挿入することにより、上記目的が達成されるこ
とを見出した。
【０００９】すなわち、本発明は、下記に示すとおりの
伝熱管およびそれを用いた熱搬送システムを提供するも
のである。 項１．界面活性剤水溶液を熱搬送媒体として用いる熱交
換器の伝熱管であって、前記熱搬送媒体が流動する管内
部の中心軸に沿って、管内面に密着する円筒状の充填物
を伝熱管の上流部の一部に挿入した伝熱管。 項２．界面活性剤水溶液を熱搬送媒体として用いる熱搬
送システムであって、前記熱搬送媒体に熱を供給する熱
供給側プラントと、前記熱搬送媒体の熱を利用する熱利
用側プラントと、前記熱供給側プラントと前記熱利用側
プラントとの問で前記熱搬送媒体を循環させる配管とを
備え、前記熱供給側プラント及び前記熱利用側プラント
の少なくとも一方は、項1に記載の伝熱管を有する熱交
換器を備えた熱搬送システム。 項３．項２記載の界面活性剤がオレイルトリヒドロキシ
エチルアンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物であるこ
とを特徴とする項２の熱搬送システム。
伝熱管およびそれを用いた熱搬送システムを提供するも
のである。 項１．界面活性剤水溶液を熱搬送媒体として用いる熱交
換器の伝熱管であって、前記熱搬送媒体が流動する管内
部の中心軸に沿って、管内面に密着する円筒状の充填物
を伝熱管の上流部の一部に挿入した伝熱管。 項２．界面活性剤水溶液を熱搬送媒体として用いる熱搬
送システムであって、前記熱搬送媒体に熱を供給する熱
供給側プラントと、前記熱搬送媒体の熱を利用する熱利
用側プラントと、前記熱供給側プラントと前記熱利用側
プラントとの問で前記熱搬送媒体を循環させる配管とを
備え、前記熱供給側プラント及び前記熱利用側プラント
の少なくとも一方は、項1に記載の伝熱管を有する熱交
換器を備えた熱搬送システム。 項３．項２記載の界面活性剤がオレイルトリヒドロキシ
エチルアンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物であるこ
とを特徴とする項２の熱搬送システム。
【００１０】
【発明の実施の形態】粘弾性界面活性剤水溶液の伝熱性
能は、伝熱管内部の加工形状により大きく変化する。そ
して、粘弾性界面活性剤水溶液が流動する伝熱管内部の
中心軸に沿って、管内面に密着する円筒状の充填物を伝
熱管の上流部の一部に挿入した場合には、例えば地域冷
暖房システムの熱供給側プラントで実際に使用されてい
る冷凍機の伝熱管のような、配管口径（内径）１０〜２
０ｍｍの範囲内で、実際に使用される流速範囲域である
１〜２ｍ／ｓで、従来型の水搬送時と同じ伝熱性能（熱
伝達率）を提供することができる。
能は、伝熱管内部の加工形状により大きく変化する。そ
して、粘弾性界面活性剤水溶液が流動する伝熱管内部の
中心軸に沿って、管内面に密着する円筒状の充填物を伝
熱管の上流部の一部に挿入した場合には、例えば地域冷
暖房システムの熱供給側プラントで実際に使用されてい
る冷凍機の伝熱管のような、配管口径（内径）１０〜２
０ｍｍの範囲内で、実際に使用される流速範囲域である
１〜２ｍ／ｓで、従来型の水搬送時と同じ伝熱性能（熱
伝達率）を提供することができる。
【００１１】このように、伝熱管内部の中心軸に沿って
管内面に密着する円筒状の充填物を伝熱管の上流部の一
部に挿入した場合には、粘弾性界面活性剤水溶液を熱搬
送媒体として用いても伝熱性能が低下しないのは、円筒
状充填物の空洞部に界面活性剤水溶液が流入する時、界
面活性剤水溶液の流路が急激に縮小され、次に円筒状充
填物の空洞部から界面活性剤が流出する時、界面活性剤
水溶液の流路は急激に拡大されることになるため、界面
活性剤水溶液は縮小および拡大流れの強い損失エネルギ
ーを受けて棒状ミセルの高次構造が乱され、円筒充填物
通過時および通過後しばらくは粘弾性が消失するためで
あると考えられる。
管内面に密着する円筒状の充填物を伝熱管の上流部の一
部に挿入した場合には、粘弾性界面活性剤水溶液を熱搬
送媒体として用いても伝熱性能が低下しないのは、円筒
状充填物の空洞部に界面活性剤水溶液が流入する時、界
面活性剤水溶液の流路が急激に縮小され、次に円筒状充
填物の空洞部から界面活性剤が流出する時、界面活性剤
水溶液の流路は急激に拡大されることになるため、界面
活性剤水溶液は縮小および拡大流れの強い損失エネルギ
ーを受けて棒状ミセルの高次構造が乱され、円筒充填物
通過時および通過後しばらくは粘弾性が消失するためで
あると考えられる。
【００１２】本発明の伝熱管における円筒状充填物の内
面空洞部の断面形状は、特に限定されるものではない
が、例えば円形、四角形、三角形、半円形等が挙げられ
る。好ましくは、円形等である。
面空洞部の断面形状は、特に限定されるものではない
が、例えば円形、四角形、三角形、半円形等が挙げられ
る。好ましくは、円形等である。
【００１３】また、円筒状充填物の内面空洞部の断面積
についても特に限定されるものではないが、大きいと界
面活性剤水溶液に与える縮小・拡大流れの損失エネルギ
ーが小さくなるため効果がなく、逆に小さいとそれ自身
が流れの妨げとなってしまうため良くない。よって伝熱
管内部の断面積の１０〜９０％であるのが好ましく、１
５〜８０％であるのがより好ましく、１８〜７５％であ
るのが特に好ましい。
についても特に限定されるものではないが、大きいと界
面活性剤水溶液に与える縮小・拡大流れの損失エネルギ
ーが小さくなるため効果がなく、逆に小さいとそれ自身
が流れの妨げとなってしまうため良くない。よって伝熱
管内部の断面積の１０〜９０％であるのが好ましく、１
５〜８０％であるのがより好ましく、１８〜７５％であ
るのが特に好ましい。
【００１４】さらに、円筒状充填物の長さについても特
に限定されるものではないが、短いと界面活性剤水溶液
に縮小・拡大流れの損失エネルギーを与える時間が短く
なるため効果がなく、逆に長いとコスト的に無駄であ
る。伝熱管の上流側に伝熱管の全長の０．１〜１０％の
長さで挿入されているのが好ましく、より好ましくは
０．５〜５％の長さであり、特に好ましくは０．７〜２
％の長さである。
に限定されるものではないが、短いと界面活性剤水溶液
に縮小・拡大流れの損失エネルギーを与える時間が短く
なるため効果がなく、逆に長いとコスト的に無駄であ
る。伝熱管の上流側に伝熱管の全長の０．１〜１０％の
長さで挿入されているのが好ましく、より好ましくは
０．５〜５％の長さであり、特に好ましくは０．７〜２
％の長さである。
【００１５】円筒状充填物の材質は、特に限定されない
が、合成樹脂または金属が好ましい。合成樹脂として
は、アクリル樹脂、ポリ塩化ピニル、メラミン樹脂、ポ
リエチレン等が挙げられ、アクリル樹脂、ポリエチレン
等が好ましい。金属としては、鉄、銅、金、銀、ステン
レス、真ちゅう等が挙げられ、コストの面から鉄、銅、
ステンレス等が好ましい。
が、合成樹脂または金属が好ましい。合成樹脂として
は、アクリル樹脂、ポリ塩化ピニル、メラミン樹脂、ポ
リエチレン等が挙げられ、アクリル樹脂、ポリエチレン
等が好ましい。金属としては、鉄、銅、金、銀、ステン
レス、真ちゅう等が挙げられ、コストの面から鉄、銅、
ステンレス等が好ましい。
【００１６】円筒状充填物は、伝熱管の内部に挿入され
た状態で固定されている。その固定手段は特に限定され
ないが、例えば、円筒状充填物の外部と伝熱管の内面を
接着剤で密着して固定させればよい。
た状態で固定されている。その固定手段は特に限定され
ないが、例えば、円筒状充填物の外部と伝熱管の内面を
接着剤で密着して固定させればよい。
【００１７】熱搬送媒体として用いる界面活性剤水溶液
に含まれる界面活性剤は特に限定されず、従来用いられ
ているものでよいが、例えば、オレイルヒドロキシエチ
ルジメチルアンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物、オ
レイルビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム塩とサ
リチル酸塩の混合物、オレイルトリヒドロキシエチルア
ンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物、セチルトリメチ
ルアンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物、ステアリル
トリメチルアンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物等が
挙げられる。好ましくは、オレイルトリヒドロキシエチ
ルアンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物である。尚、
これらの混合物は系内で塩交換を行って、相当する第四
級アンモニウムカチオンのサリチル酸塩を生成するもの
と推測される。
に含まれる界面活性剤は特に限定されず、従来用いられ
ているものでよいが、例えば、オレイルヒドロキシエチ
ルジメチルアンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物、オ
レイルビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム塩とサ
リチル酸塩の混合物、オレイルトリヒドロキシエチルア
ンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物、セチルトリメチ
ルアンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物、ステアリル
トリメチルアンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物等が
挙げられる。好ましくは、オレイルトリヒドロキシエチ
ルアンモニウム塩とサリチル酸塩の混合物である。尚、
これらの混合物は系内で塩交換を行って、相当する第四
級アンモニウムカチオンのサリチル酸塩を生成するもの
と推測される。
【００１８】界面活性剤水溶液中の界面活性剤の濃度も
特に限定されない。前記第四級アンモニウム塩の濃度は
５０〜５００００ｐｐｍが好ましく、１００〜３０００
０ｐｐｍがより好ましく、２００〜１００００ｐｐｍが
特に好ましい。サリチル酸塩の濃度は、同時に使用され
る第四級アンモニウム塩のモル量の０．１〜５倍モル量
が好ましく、０．３〜３倍モル量がより好ましく、０．
５〜２倍モル量が特に好ましい。
特に限定されない。前記第四級アンモニウム塩の濃度は
５０〜５００００ｐｐｍが好ましく、１００〜３０００
０ｐｐｍがより好ましく、２００〜１００００ｐｐｍが
特に好ましい。サリチル酸塩の濃度は、同時に使用され
る第四級アンモニウム塩のモル量の０．１〜５倍モル量
が好ましく、０．３〜３倍モル量がより好ましく、０．
５〜２倍モル量が特に好ましい。
【００１９】本発明の伝熱管を、地域冷暖房システムや
ビル空調システムの熱搬送、ゴミ焼却場や工場の排熱の
搬送、または、河川水、海水、下水処理水等の温度差エ
ネルギーの搬送に利用した場合には、粘弾性界面活性剤
水溶液の流動摩擦抵抗低減により、水搬送動力が削減さ
れるだけでなく、熱供給側プラントおよび熱利用側プラ
ントにおいて、それぞれ、熱搬送媒体に熱を伝達する熱
交換器を大型化したり、改良したりする必要がなくな
り、従来の水用のもので対応可能となる。
ビル空調システムの熱搬送、ゴミ焼却場や工場の排熱の
搬送、または、河川水、海水、下水処理水等の温度差エ
ネルギーの搬送に利用した場合には、粘弾性界面活性剤
水溶液の流動摩擦抵抗低減により、水搬送動力が削減さ
れるだけでなく、熱供給側プラントおよび熱利用側プラ
ントにおいて、それぞれ、熱搬送媒体に熱を伝達する熱
交換器を大型化したり、改良したりする必要がなくな
り、従来の水用のもので対応可能となる。
【００２０】
【実施例】先ず、熱搬送システムに使用される熱交換器
の一例として、地域冷暖房システムの熱供給プラント内
における冷凍機の構造について説明する。
の一例として、地域冷暖房システムの熱供給プラント内
における冷凍機の構造について説明する。
【００２１】冷凍機内で発生する冷熱を熱搬送媒体に伝
達する部分は一般に蒸発器と呼ばれ、図１に示すような
シェルアンドチューブ型熱交換器で構成されている。図
１に示すように、熱交換器１０は、シェル１１、伝熱管
１２を備える。シェル内は減圧下に保持され、多数の伝
熱管（チューブ）１２が一定方向に平行して設置されて
いる。それぞれの伝熱管１２の内部に熱搬送媒体が連続
的に流動する一方で、シェル１１内では、吸収式冷凍機
の場合は水が、電動式ターボ冷凍機の場合はフロン液
が、それぞれ連続的に噴出され、その液が伝熱管１２の
外側をたれ落ちながら蒸発（気化）する。その時の気化
熱によって、伝熱管１２内の熱搬送媒体は冷却される。
冷却された熱搬送媒体は、ポンプにより配管を通じて、
熱利用側に供給され、冷房の冷熱として利用される。
達する部分は一般に蒸発器と呼ばれ、図１に示すような
シェルアンドチューブ型熱交換器で構成されている。図
１に示すように、熱交換器１０は、シェル１１、伝熱管
１２を備える。シェル内は減圧下に保持され、多数の伝
熱管（チューブ）１２が一定方向に平行して設置されて
いる。それぞれの伝熱管１２の内部に熱搬送媒体が連続
的に流動する一方で、シェル１１内では、吸収式冷凍機
の場合は水が、電動式ターボ冷凍機の場合はフロン液
が、それぞれ連続的に噴出され、その液が伝熱管１２の
外側をたれ落ちながら蒸発（気化）する。その時の気化
熱によって、伝熱管１２内の熱搬送媒体は冷却される。
冷却された熱搬送媒体は、ポンプにより配管を通じて、
熱利用側に供給され、冷房の冷熱として利用される。
【００２２】図２は、熱搬送媒体の伝熱特性を評価する
ための評価装置の構成を示す図である。図２に示すよう
に、１０℃に調整した熱搬送媒体を媒体タンク２１に充
填し、ポンプ２２により媒体タンク２１内の熱搬送媒体
を配管２３〜２５を介して伝熱特性計測部２６に導入す
る。伝熱特性計測部２６は、伝熱管１２と、伝熱管１２
の周りを覆う円管２７とを備え、円管２７は、ステンレ
ス製の呼び径４０Ａの円管である。伝熱管１２と円管２
７とから構成される二重管（二重管熱交換器）の内側、
すなわち円管２７と伝熱管１２との間の環状部分には、
伝熱管１２の管壁の温度が８℃になるように、約２〜３
℃の冷水が常時流入される。この冷水により、伝熱管１
２内に流動する１０℃の熱搬送媒体が冷却される。
ための評価装置の構成を示す図である。図２に示すよう
に、１０℃に調整した熱搬送媒体を媒体タンク２１に充
填し、ポンプ２２により媒体タンク２１内の熱搬送媒体
を配管２３〜２５を介して伝熱特性計測部２６に導入す
る。伝熱特性計測部２６は、伝熱管１２と、伝熱管１２
の周りを覆う円管２７とを備え、円管２７は、ステンレ
ス製の呼び径４０Ａの円管である。伝熱管１２と円管２
７とから構成される二重管（二重管熱交換器）の内側、
すなわち円管２７と伝熱管１２との間の環状部分には、
伝熱管１２の管壁の温度が８℃になるように、約２〜３
℃の冷水が常時流入される。この冷水により、伝熱管１
２内に流動する１０℃の熱搬送媒体が冷却される。
【００２３】前記の構成により、本評価装置では、冷却
時の伝熱管１２の内側の伝熱特性として熱伝達率を算出
する。なお、実際の冷凍機内蒸発器と評価装置では伝熱
管内を流動する熱搬送媒体を冷却させる方法が異なる
が、それらはいずれも伝熱管の外側に関することであ
り、この発明で議論する伝熱管の内側を流動する熱搬送
媒体の伝熱特性（熱伝達率）には何ら影響はない。 （比較例１）前述の評価装置の伝熱管として、管内径１
４ｍｍの平滑銅管を使用した。熱搬送媒体として、上水
を用い、この熱伝達率を計測した。 （実施例１）前述の評価装置の伝熱管として、管内径１
４ｍｍの平滑銅管の内部中心軸に沿って、外径１３．９
ｍｍ、内径１０ｍｍのアクリル樹脂製円筒状充填物を管
上流部の１％のみに挿入して固定したものを使用した。
時の伝熱管１２の内側の伝熱特性として熱伝達率を算出
する。なお、実際の冷凍機内蒸発器と評価装置では伝熱
管内を流動する熱搬送媒体を冷却させる方法が異なる
が、それらはいずれも伝熱管の外側に関することであ
り、この発明で議論する伝熱管の内側を流動する熱搬送
媒体の伝熱特性（熱伝達率）には何ら影響はない。 （比較例１）前述の評価装置の伝熱管として、管内径１
４ｍｍの平滑銅管を使用した。熱搬送媒体として、上水
を用い、この熱伝達率を計測した。 （実施例１）前述の評価装置の伝熱管として、管内径１
４ｍｍの平滑銅管の内部中心軸に沿って、外径１３．９
ｍｍ、内径１０ｍｍのアクリル樹脂製円筒状充填物を管
上流部の１％のみに挿入して固定したものを使用した。
【００２４】伝熱管１２の横断面図を図３に示す。ま
た、伝熱管１２の上流部の長手方向の断面図（縦断面
図）を図４に示す。図３および図４において、１３は円
筒状充填物を示す。
た、伝熱管１２の上流部の長手方向の断面図（縦断面
図）を図４に示す。図３および図４において、１３は円
筒状充填物を示す。
【００２５】この伝熱管を装置に設置し、熱搬送媒体と
して、上水に塩化オレイルビスヒドロキシエチルメチル
アンモニウム５００ｐｐｍとサリチル酸ナトリウムを３
００ｐｐｍ添加して、オレイルビスヒドロキシエチルメ
チルアンモニウムのサリチル酸塩からなる界面活性剤水
溶液（ＯＢＨＥと略す。）を用い、この熱伝達率を計測
した。 （比較例２）実施例１において、円筒状充填物を用いな
い以外は全て同じ条件で、熱搬送媒体の熱伝達率を計測
した。 （実施例２）実施例１において、熱搬送媒体として、上
水に塩化オレイルトリヒドロキシエチルアンモニウム５
００ｐｐｍとサリチル酸ナトリウムを２７５ｐｐｍ添加
して、オレイルトリヒドロキシエチルアンモニウムのサ
リチル酸塩（ＯＴＨＥと略す。）からなる界面活性剤水
溶液を用いる以外は全て同じ条件で、熱搬送媒体の熱伝
達率を計測した。 （比較例３）実施例２において、円筒状充填物を用いな
い以外は全て同じ条件で、熱搬送媒体の熱伝達率を計測
した。
して、上水に塩化オレイルビスヒドロキシエチルメチル
アンモニウム５００ｐｐｍとサリチル酸ナトリウムを３
００ｐｐｍ添加して、オレイルビスヒドロキシエチルメ
チルアンモニウムのサリチル酸塩からなる界面活性剤水
溶液（ＯＢＨＥと略す。）を用い、この熱伝達率を計測
した。 （比較例２）実施例１において、円筒状充填物を用いな
い以外は全て同じ条件で、熱搬送媒体の熱伝達率を計測
した。 （実施例２）実施例１において、熱搬送媒体として、上
水に塩化オレイルトリヒドロキシエチルアンモニウム５
００ｐｐｍとサリチル酸ナトリウムを２７５ｐｐｍ添加
して、オレイルトリヒドロキシエチルアンモニウムのサ
リチル酸塩（ＯＴＨＥと略す。）からなる界面活性剤水
溶液を用いる以外は全て同じ条件で、熱搬送媒体の熱伝
達率を計測した。 （比較例３）実施例２において、円筒状充填物を用いな
い以外は全て同じ条件で、熱搬送媒体の熱伝達率を計測
した。
【００２６】このようにして得られた各伝熱管における
上水および界面活性剤水溶液についての熱伝達率を図５
に示した。
上水および界面活性剤水溶液についての熱伝達率を図５
に示した。
【００２７】図５から分かるように、実機での使用流速
範囲１〜２m／sで、円筒状充填物を挿入していない伝熱
管では、同一の流速において界面活性剤水溶液の熱伝達
率は上水のそれより低減している。しかし、円筒状充填
物を挿入した伝熱管では、界面活性剤水溶液の熱伝達率
は円筒状充填物を挿入していない伝熱管を用いて計測し
た上水のそれとほぼ同じである。つまり、界面活性剤水
溶液を使用しても、この棒状充填物挿入伝熱管内では、
上水に対して、伝熱特性の低下を防止できることがわか
った。
範囲１〜２m／sで、円筒状充填物を挿入していない伝熱
管では、同一の流速において界面活性剤水溶液の熱伝達
率は上水のそれより低減している。しかし、円筒状充填
物を挿入した伝熱管では、界面活性剤水溶液の熱伝達率
は円筒状充填物を挿入していない伝熱管を用いて計測し
た上水のそれとほぼ同じである。つまり、界面活性剤水
溶液を使用しても、この棒状充填物挿入伝熱管内では、
上水に対して、伝熱特性の低下を防止できることがわか
った。
【００２８】
【発明の効果】本発明の伝熱管によれば、粘弾性界面活
性剤水溶液を熱搬送媒体として使用した時に、熱交換器
部の伝熱部分の面積を従来型と同じにしながら、従来の
水系熱搬送媒体を用いる場合に比べて熱交換器部におけ
る伝熱特性が低下しない。
性剤水溶液を熱搬送媒体として使用した時に、熱交換器
部の伝熱部分の面積を従来型と同じにしながら、従来の
水系熱搬送媒体を用いる場合に比べて熱交換器部におけ
る伝熱特性が低下しない。
【図1】シェルアンドチューブ型熱交換器の一例を示す
槻略図である。
槻略図である。
【図2】伝熱管の伝熱特性を評価するための評価装置の
構成を示す図である。
構成を示す図である。
【図3】本発明の伝熱管の一例を示す横断面図である。
【図4】本発明の伝熱管の一例を示す長手方向の断面図
（縦断面図）である。
（縦断面図）である。
【図5】実施例および比較例における熱伝達率を示すグ
ラフである。
ラフである。
１０・・・熱交換器 １１・・・シェル １２・・・伝熱管 １３・・・円筒状充填物 ２１・・・媒体タンク ２２・・・ポンプ ２３、２４、２５・・・配管 ２６・・・伝熱特性計測部 ２７・・・円管
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ２８Ｆ 13/12 Ｃ０９Ｋ 5/00 Ｅ (72)発明者 嘉数 隆敬 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 徳満 勝久 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 岸本 章 大阪府大阪市中央区平野町四丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 薄井 洋基 兵庫県神戸市中央区中山手通２番24号 中 山手合同宿舎112号 (72)発明者 菅原 均 東京都墨田区本所１丁目３番７号 ライオ ン株式会社内 (72)発明者 山内 誠 東京都墨田区本所１丁目３番７号 ライオ ン株式会社内 (72)発明者 五町 善雄 大阪府大阪市中央区北浜東４番33号 株式 会社大林組内 (72)発明者 小野島 一 大阪府大阪市中央区北浜東４番33号 株式 会社大林組内 Ｆターム(参考） 3H111 AA01 BA01 BA15 CB03 CB08 CB11 CB14 CC12 CC18 CC19 DA26 DB02 DB09 DB22
Claims (3)
- 【請求項１】 界面活性剤水溶液を熱搬送媒体として用
いる熱交換器の伝熱管であって、前記熱搬送媒体が流動
する管内部の中心軸に沿って、管内面に密着する円筒状
の充填物を伝熱管の上流部の一部に挿入した伝熱管。 - 【請求項２】 界面活性剤水溶液を熱搬送媒体として用
いる熱搬送システムであって、前記熱搬送媒体に熱を供
給する熱供給側プラントと、前記熱搬送媒体の熱を利用
する熱利用側プラントと、前記熱供給側プラントと前記
熱利用側プラントとの間で前記熱搬送媒体を循環させる
配管とを備え、前記熱供給側プラント及び前記熱利用側
プラントの少なくとも一方は、請求項1に記載の伝熱管
を有する熱交換器を備えた熱搬送システム。 - 【請求項３】 請求項２記載の界面活性剤がオレイルト
リヒドロキシエチルアンモニウム塩とサリチル酸塩の混
合物であることを特徴とする請求項２の熱搬送システ
ム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001084372A JP4508450B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 伝熱管及び熱搬送システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001084372A JP4508450B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 伝熱管及び熱搬送システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002277189A true JP2002277189A (ja) | 2002-09-25 |
| JP4508450B2 JP4508450B2 (ja) | 2010-07-21 |
Family
ID=18940051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001084372A Expired - Fee Related JP4508450B2 (ja) | 2001-03-23 | 2001-03-23 | 伝熱管及び熱搬送システム |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4508450B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005263961A (ja) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Osaka Gas Co Ltd | 熱搬送媒体及びこれを用いた熱搬送システム |
| JP2007101168A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-04-19 | New Industry Research Organization | 熱交換装置 |
| JP2011195650A (ja) * | 2010-03-18 | 2011-10-06 | Osaka Gas Co Ltd | 熱搬送媒体及びこれを用いた熱搬送システム |
| WO2014128826A1 (ja) * | 2013-02-19 | 2014-08-28 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器、及び、それを用いた冷凍サイクル装置 |
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| JPS59191893A (ja) * | 1983-02-01 | 1984-10-31 | トランセレクトロ マジヤ−ル ビラモサギ クルケルスケデルミ バララト | 熱交換器のパイプ内の粘性液流の伝熱係数を改善するための構造体 |
| JPH11344295A (ja) * | 1998-06-03 | 1999-12-14 | Lion Corp | 水性媒体用摩擦抵抗低減剤を使用した配管システム |
| JP2000121284A (ja) * | 1998-10-13 | 2000-04-28 | Osaka Gas Co Ltd | 伝熱管及び熱搬送システム |
-
2001
- 2001-03-23 JP JP2001084372A patent/JP4508450B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP6067094B2 (ja) * | 2013-02-19 | 2017-01-25 | 三菱電機株式会社 | 熱交換器、及び、それを用いた冷凍サイクル装置 |
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