JP2005029591A - 潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法、低減された潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システム - Google Patents
潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法、低減された潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005029591A JP2005029591A JP2003192870A JP2003192870A JP2005029591A JP 2005029591 A JP2005029591 A JP 2005029591A JP 2003192870 A JP2003192870 A JP 2003192870A JP 2003192870 A JP2003192870 A JP 2003192870A JP 2005029591 A JP2005029591 A JP 2005029591A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrate slurry
- slurry
- reducing agent
- hydrate
- added
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D17/00—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces
- F25D17/02—Arrangements for circulating cooling fluids; Arrangements for circulating gas, e.g. air, within refrigerated spaces for circulating liquids, e.g. brine
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2315/00—Sorption refrigeration cycles or details thereof
- F25B2315/003—Hydrates for sorption cycles
Abstract
【課題】潜熱をもち熱密度が水に比べて高い水和物を混濁させた水和物スラリーを熱媒体として用いるとともに、水和物スラリーの欠点である流動抵抗を大幅に低減することにより、空調に必要な流量を削減し、搬送動力を軽減でき、また空調設備を簡略化・小型化できる冷暖房システムを提供する。
【解決手段】冷房用サイクルと暖房用サイクルとを別系統にした冷暖房システム１であって、冷房用サイクルの冷熱媒体として、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加した包接型水和物スラリーを使用し、暖房用サイクルの熱媒体として、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加した無機水和物スラリーを使用している。
【選択図】 図１
【解決手段】冷房用サイクルと暖房用サイクルとを別系統にした冷暖房システム１であって、冷房用サイクルの冷熱媒体として、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加した包接型水和物スラリーを使用し、暖房用サイクルの熱媒体として、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加した無機水和物スラリーを使用している。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として空調設備や温調装置や加温装置の冷熱媒体として極め有効な潜熱輸送用水和物スラリー（潜熱輸送スラリーともいう）の流動抵抗低減方法と、流動抵抗低減効果を有する潜熱輸送用水和物スラリーと、同潜熱輸送用水和物スラリーを用いた冷暖房システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
快適な生活をすごすためには、空調設備による室内などの冷暖房が欠かせなくなっているが、冷暖房は一般にその消費エネルギー量が非常に大きく、地球温暖化やエネルギー資源の枯渇といった問題の一因になっている。冷暖房によるエネルギー消費を抑える方法として考えられるのが地域冷暖房やビル空調といった大型空調である。
【０００３】
たとえば地域冷暖房は一箇所の施設（設備）で地域全体の冷温熱を作り出し、それを各施設の熱交換器に供給するものであり、加熱源に大型で高効率な装置を用いることやコージェネレーションシステムを用いて省エネルギー化を行うことができる。こうして作った冷温熱は、冷暖房を使用する施設や場所まで導管内に熱媒体を流すことで輸送される。現在、主に熱媒体として使われているのは水である。しかし、水の顕熱を利用する方法では大量の水を循環させなければならず、この際にかなりの搬送動力を必要とし、その結果多くのエネルギーを消費してしまうことになり、これが地域冷暖房全体としてのエネルギー消費量を増大させている。そのため、地域冷暖房をより高効率化するにはこの搬送動力を削減しなくてはならない。
【０００４】
搬送動力削減の一つの方法として考えられたのが水の流動抵抗を減少させて、搬送動力を削減する方法である。水にある種の界面活性剤を添加すると、乱流時の抵抗が減少する乱流抵抗低減効果が起こることがわかっていて、主にカチオン系界面活性剤と対イオンの組み合わせを用いたものが用いられている。この方法で流動抵抗は減少するが、顕熱が４．２ｋＪ／ｋｇと小さい水で熱輸送を行うことになるので、搬送動力削減には限界がある。
【０００５】
そこで、より高効率な方法として冷熱媒体中に相変化を生じる物質を懸濁させて、その潜熱を利用し、熱密度を大きくする方法が考えられる。物質によっては３００ｋＪ／ｋｇ以上と水の顕熱の７０〜８０倍もの潜熱を持つものもあり、これを利用すれば冷熱媒体の熱密度を飛躍的に高くすることができる。
【０００６】
潜熱物質を懸濁させたスラリーとして現在最も研究されているのが氷水スラリーである。氷水スラリーは氷の潜熱を利用して潜熱輸送を行うため、基本的に水のみが熱媒であるために低コストである。また氷は潜熱が非常に大きい。既に深夜電力を用いた氷蓄熱などに用いられている実績もある。一方で凝集性が非常に大きく管内で閉塞する等の問題がある。しかも、氷を用いた場合には蓄熱温度が０℃にしか設定できないので、製氷する過程の効率が非常に悪くなってしまい、系としての効率を下げてしまう。また、当然冷熱輸送にしか用いることができない。この問題を解決するためには単純な氷水スラリーではなく、より高温な融点を有する他の物質を混合させることが必要となってくる。
【０００７】
その他の先行技術に、潜熱輸送として水和物を利用する発明がある。たとえば、包接水和物生成物質を含む水溶液を冷熱源との熱交換により冷却し、冷熱輸送媒体として機能する水和物スラリーを生成させ、この水和物のスラリーとの熱交換により冷却する冷熱輸送システムで、水和物に水和化温度の異なる２種類又は３種類の水和物を用いることを特徴とするもの（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、潜熱蓄熱マイクロカプセルの分散液に、抵抗低減効果を有する界面活性剤および棒状ミセル形成化合物を添加した熱搬送材が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−６０７３９（段落番号００１４〜００１６）
【特許文献２】
特開２００２−２７５４５６（段落番号０００７〜００１０）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の技術（上記特許文献１・２に記載の技術を含む）では、つぎのような点で解決すべき課題が残されている。
【００１１】
１） 上記したとおり、氷スラリーは温度域が低温に限られており、温水の熱輸送に用いることができない。また、冷房に使用するとしても蓄熱温度が０℃と過剰に低温であるため、着霜や氷結の問題がある。
【００１２】
２） 特許文献１は包接水和物スラリーを冷熱輸送媒体に使用するものであり、水和化温度が１０℃前後と低温域に属するために冷房にしか利用できない。また、水和物の粘度がかなり大きいため、冷熱源から配管を通して冷却先に供給するのに流動抵抗が大きく、駆動力の大きい大型のポンプや口径の大きい配管を要し、設備面はもとよりランニングコストも高くて経済性を欠くなど、高効率の熱輸送ができない。
【００１３】
３） 特許文献２はマイクロカプセルに潜熱蓄熱剤を収容して水に分散させるために熱媒体の製造コストが高く、しかも流動抵抗が大きいので、特許文献１の場合と同様に駆動力の大きい大型のポンプや口径の大きい配管を要し、設備面はもとよりランニングコストも高くて経済性を欠くなど、高効率の熱輸送ができない。
【００１４】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、潜熱をもち熱密度が水に比べて高い水和物を混濁させた水和物スラリーを熱媒体として用いるとともに、水和物スラリーの欠点である流動抵抗を大幅に低減することにより、空調に必要な流量を削減し、搬送動力を軽減でき、また空調設備を簡略化・小型化することで低コスト化が可能な、潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法、低減された潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システムを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明（請求項１）に係る潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法は、包接型水和物スラリー又は無機水和物スラリーからなる潜熱輸送用水和物スラリーに対して、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤を添加するとともに、同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加することを特徴としている。
【００１６】
本発明は、熱媒体中に相変化を生じる物質を懸濁させてその潜熱を利用することによって熱密度を大きくすることを前提としており、懸濁物質には、氷の他にパラフィン、マイクロカプセル、ハイドレートがある。これらの各懸濁物質の代表例の比較を下記の表１に示す。
【００１７】
【表１】
表１に示される懸濁物質の中から、本発明では、冷水で用いる低温度域（５〜４０℃）に融点をもつ包接型水和物スラリーを、また温水で用いる高温度域（４０〜８０℃）に融点をもつ無機水和物スラリーを選択した。
【００１８】
いずれの水和物スラリーも水和化温度の領域において水溶液内に水和物粒子が存在しており、その粒子の存在により流動抵抗が水にくらべて非常に大きくなり、単位流量当たりの搬送動力は大きくなる。そのために、潜熱輸送によって流量削減されたことによる搬送動力の削減効果が相殺されるおそれがある。
【００１９】
しかし、上記の構成を有する本発明の流動抵抗低減方法によれば、包接型水和物スラリー又は無機水和物スラリーからなる潜熱輸送用水和物スラリーに対し、流動抵抗削減のために、水において有効とされている界面活性剤等による乱流抵抗低減の手法を水和物スラリーの抵抗低減に適用できるかどうかを実験し、この結果、特定の界面活性剤を添加するともに、界面活性剤は単体では抵抗低減効果を持たないので特定の対イオンを添加することで棒状ミセル構造をもつことができ、抵抗低減効果を発揮する。これにより、水を用いる場合と比べて潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗を小さくすることが可能になった。また、潜熱輸送用水和物スラリーは上記表１から明らかなように、水に比べて数十倍の熱エネルギーを保有できるので、主に冷暖房設備の熱媒体に使用した場合に、水に比べて必要な流量を削減でき、ポンプ等の搬送動力を大幅に削減できる。
【００２０】
請求項２に記載のように、前記包接型水和物スラリーがトリメチロールエタンクラスレートハイドレート（以下、ＴＭＥともいう）を溶解混濁させた水溶液であり、前記無機水和物スラリーが酢酸ナトリウム三水和物（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）を溶解混濁させた水溶液であり、前記カチオン系抵抗低減剤として、アルキル又はアルキレントリメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンヒドロキシエチルジメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレントリヒドロキシエチルアンモニウムの塩化物又は臭化物であり、アルキル基またはアルキレン基の炭素数が１１〜２２個の範囲のものを用いるとともに、前記対イオンに、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸、ｍ−クロロ安息香酸ナトリウム、ｍ−クロロ安息香酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸ナトリウムまたは３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸を用いることができる。
【００２１】
請求項２記載の潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法によれば、上記表１に示される懸濁物質の中から包接型水和物スラリーにＴＭＥ水和物スラリーを選択したのは冷水で用いる低温度域内において融点（具体的には５〜１５℃）をもち、冷房用熱媒体として最適であり、また無機水和物スラリーに酢酸ナトリウム三水和物スラリーを選択したのは、温水で用いる高温度域内において融点（具体的には５０〜６０℃）をもち従来から蓄熱剤に用いられており、暖房用熱媒体として最適であるからである。さらにＴＭＥ水和物スラリーおよび酢酸ナトリウム三水和物スラリーには、上記カチオン系界面活性剤が従来の水に対する抵抗低減手法として有効であり、またカチオン系界面活性剤単独では抵抗低減効果を発現しないが、対イオンのサリチル酸ナトリウムを同時に添加することで、棒状ミセル構造をもち抵抗低減効果を発揮するからである。
【００２２】
請求項３に記載のように、前記包接型水和物スラリーにおけるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートの固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）であり、前記無機水和物スラリーにおける酢酸ナトリウム三水和物の固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）とし、前記トリメチロールエタンクラスレートハイドレートには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を、前記酢酸ナトリウム三水和物には塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムをそれぞれ０．１〜０．２重量％添加するとともに、前記対イオンであるサリチル酸ナトリウムを前記カチオン系抵抗低減剤に対しモル比で１：１以上〜１：１０以下の濃度、好ましくはモル比で１：１．５の濃度になるように添加することが好ましい。
【００２３】
請求項３記載の潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法によれば、上記請求項２に記載したカチオン系界面活性剤のうちから、ＴＭＥ水和物スラリーには低温域で抵抗低減効果を示す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（商品名Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２）を選択し、酢酸ナトリウム三水和物には高温域で抵抗低減効果を示す塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム（商品名Ａｒｑｕａｄ２２／８０）を選択した。ＴＭＥ水和物スラリーの水和物粒子濃度および酢酸ナトリウム三水和物スラリーの水和物粒子濃度は実験結果より特定したもので、ＴＭＥ水和物スラリーの水和物粒子濃度が２０重量％を超えると、粒子と界面活性分子が形成するミセル構造が干渉し，破砕されるので，有効な抵抗低減が生じないからであり、同様に酢酸ナトリウム三水和物スラリーの水和物粒子濃度が２０重量％を超えると、粒子と界面活性分子が形成するミセル構造が干渉し，破砕されるので，有効な抵抗低減が生じないからである。
【００２４】
さらに、Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２およびＡｒｑｕａｄ２２／８０の添加量を０．１〜０．２重量％とし、対イオンのサリチル酸ナトリウムを各カチオン系界面活性剤に対してモル比で１：１．５の濃度になるように添加するのが好ましいとしたのは、従来、水等に添加する場合に最も良いとされている添加割合であり、実験データからも確認できたからである。なお、Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２やＡｒｑｕａｄ２２／８０などの界面活性剤の濃度（添加量）に関しては、言うまでもなく経済性からは濃度が低い方が有利であり、濃度が高いと粘度が上がるので、抵抗低減効果が生じない低速域での圧力損失が上がる。しかしながら、水和物粒子が発生した水溶液スラリーにおいては、界面活性剤が粒子に吸着したり、水和物粒子が界面活性剤分子によって形成されるミセル構造を破壊したりするので、界面活性剤の濃度を上げることによって、より高濃度な水和物スラリーに対して有利となる。したがって、界面活性剤が低濃度で抵抗低減効果が生じる場合には低濃度にする一方、低濃度では抵抗低減効果が生じにくい場合には、濃度を上げて対応するのが望ましい。
【００２５】
本発明の潜熱輸送用水和物スラリー（請求項４）は、包接型水和物スラリー又は無機水和物スラリーに、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加したことを特徴としている。
【００２６】
請求項４記載の潜熱輸送用水和物スラリーは、上記請求項１に関する共通の作用によって流動抵抗が低減される。
【００２７】
請求項５に記載のように、前記包接型水和物スラリーがトリメチロールエタンクラスレートハイドレートを溶解混濁させた水溶液で、前記無機水和物スラリーが酢酸ナトリウム三水和物を溶解混濁させた水溶液であり、前記カチオン系抵抗低減剤として、アルキル又はアルキレントリメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンヒドロキシエチルジメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレントリヒドロキシエチルアンモニウムの塩化物又は臭化物であり、アルキル基またはアルキレン基の炭素数が１１〜２２個の範囲のものを用いるとともに、前記対イオンとして、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸、ｍ−クロロ安息香酸ナトリウム、ｍ−クロロ安息香酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸ナトリウムまたは３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸を用いることができる。
【００２８】
請求項５記載の潜熱輸送用水和物スラリーによる作用は、上記請求項２に関する作用と共通する。
【００２９】
請求項６に記載のように、前記包接型水和物スラリーにおけるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートの固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）であり、前記無機水和物スラリーにおける酢酸ナトリウム三水和物の固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）とし、前記トリメチロールエタンクラスレートハイドレートにはカチオン系抵抗低減剤である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を、前記酢酸ナトリウム三水和物には塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムをそれぞれ０．１〜０．２重量％添加するとともに、前記対イオンであるサリチル酸ナトリウムを前記カチオン系抵抗低減剤に対しモル比で１：１以上〜１：１０以下の濃度、好ましくはモル比で１：１．５の濃度になるように添加することが望ましい。
【００３０】
請求項６記載の潜熱輸送用水和物スラリーによる作用は、上記請求項３に関する作用と共通する。
【００３１】
本発明の冷暖房システム（請求項７）は、冷房用サイクルと暖房用サイクルとを別系統にした冷暖房システムであって、前記冷房用サイクルの冷熱媒体（又は低温媒体）として、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加した包接型水和物スラリーを使用し、前記暖房用サイクルの熱媒体（又は高温媒体）として、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加した無機水和物スラリーを使用したことを特徴としている。
【００３２】
上記の構成を有する請求項７記載の冷暖房システムによれば、冷房用と暖房用とに系統を分けてシステムを構成したことにより、冷房用熱媒体に低温域に融点を有する包接型水和物スラリーを用いるとともに、暖房用熱媒体に高温域に融点を有する無機水和物スラリーを用い、それらの水和物スラリーを界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および対イオンと組み合わせて添加することで、搬送動力を削減して経済的な冷暖房が可能になる。
【００３３】
請求項８に記載のように、前記冷房用サイクルの冷熱媒体（又は低温媒体）として、カチオン系抵抗低減剤である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および対イオンであるサリチル酸ナトリウムをそれぞれ添加した包接型水和物スラリーであるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートを溶解混濁させた水溶液を使用し、前記暖房用サイクルの熱媒体（又は高温媒体）として、カチオン系抵抗低減剤である塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムおよび対イオンであるサリチル酸ナトリウムをそれぞれ添加した無機水和物スラリーである酢酸ナトリウム三水和物を溶解混濁させた水溶液を使用することができる。
【００３４】
請求項８記載の冷暖房システムによる作用は、上記請求項２に関する作用と共通する。
【００３５】
請求項９に記載のように、前記包接型水和物スラリーにおけるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートの固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）であり、前記無機水和物スラリーにおける酢酸ナトリウム三水和物の固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）とし、前記トリメチロールエタンクラスレートハイドレートにはカチオン系抵抗低減剤である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を、前記酢酸ナトリウム三水和物には塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムをそれぞれ０．１〜０．２重量％添加するとともに、前記対イオンであるサリチル酸ナトリウムを前記カチオン系抵抗低減剤に対しモル比で１：１以上〜１：１０以下の濃度、好ましくはモル比で１：１．５の濃度になるように添加することが望ましい。
【００３６】
請求項９記載の冷暖房システムによれば、冷房においては、水和物粒子の潜熱によって単位流量あたり冷熱量が増大するので、流量を減少させることができ、また界面活性剤を添加したので、管内の圧力損失が減少したことによって、水を用いた場合の３０％前後の搬送動力で冷房でき、また暖房においても、水和物粒子の潜熱によって単位流量あたり熱量が増大するので、流量を減少させることができ、界面活性剤を添加したので、管内の圧力損失がやや減少したことにより、水を用いた場合のほぼ半分の搬送動力で暖房でき、冷暖房ともに大幅に効率がアップし、経済的である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システムの実施の形態について詳しく説明し、併せて潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法についても説明する。
【００３８】
図１は本発明の実施例に係る冷暖房システムの概略を示す全体構成図で一部を省略して表している。
【００３９】
図１に示すように、冷暖房システム１は冷房系と暖房系との２系統に分離されており、複数のポンプ９を用いて地下から各階に揚水する構成からなる。ビルＢの各階には、冷暖房共通の空調器（内部の熱交換器は冷房用１１と暖房用１２の２系統に分離されている）２が設置されている。地下には、冷房用熱媒体を貯留するタンク５と暖房用熱媒体を貯留するタンク６とが設置され、また冷熱源としての冷房用の冷凍機３と暖房用のボイラー４が各タンク５・６に隣接して設置されている。さらに冷房用タンク５は内部の熱媒体を冷凍機３により冷却できるようにブライン水の循環路７で接続され、暖房用タンク６は内部の熱媒体をボイラー４で加熱できるようにボイラー水の循環路８で接続されている。
【００４０】
冷房用タンク５から各空調器２の冷房用熱交換器１１に熱媒体を供給し、熱交換後に冷房用タンク５に戻せるように、タンク５と熱交換器１１が供給用配管１３と戻し用配管１４を介して接続されている。また、暖房用タンク６から各空調器２の暖房用熱交換器１２に熱媒体を供給し、熱交換後に暖房用タンク６に戻せるように、タンク６と熱交換器１２が供給用配管１５と戻し用配管１６を介して接続されている。さらに、各供給用配管１３・１５にはポンプ９が介設されている。
【００４１】
本実施例における配管径および管長は下記の表２に示している。各階の空調器２で冷風又は温風を作り、これらの冷風又は温風の一方を選択することで空調を行うようにしている。また、本実施例では冷房の場合は熱交換器１１の入口温度を６℃、出口温度を１３℃に設定し、暖房の場合は熱交換器１２の入口温度を６０℃、出口温度を５３℃に設定している。
【００４２】
上記の冷房用熱媒体および暖房用熱媒体には、本実施例では下記の水和物スラリーを採用した。すなわち、
まず、冷房用熱媒体には、冷水で用いられる低温度域（本例では５〜１５℃）で様々な融点をもつ包接型水和物スラリー（クラスレートハイドレートともいう）としてトリメチロールエタンクラスレートハイドレート（以下、単にＴＭＥともいう〉を選択した。ＴＭＥ自体は粘性が高く、流動抵抗が非常に大きいことから、抵抗低減剤として、カチオン系界面活性剤で低温域（６〜６０℃）で抵抗低減効果を示す、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（商品名Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２）を選択した。また、上記のカチオン系界面活性剤は単体では抵抗低減効果を持たないので、添加することで棒状ミセル構造を持つことができ、抵抗低減効果を示すところの、対イオンとしてサリチル酸ナトリウムを選択した。
【００４３】
そして、イオン交換水にＴＭＥを２５重量％（ｗｔ％）溶解させ、この水溶液にＥｔｈｏｑｕｒｄ０／１２を２０００ｐｐｍ添加し、さらにサリチル酸ナトリウムを、界面活性剤に対しモル比で１：１．５の濃度で、すなわち１２００ｐｐｍほど添加した。
【００４４】
上記のＴＭＥ水溶液で生成されるクラスレートハイドレートの量はＴＭＥの濃度と水溶液の温度に依存しており、また、クラスレートハイドレートの生成される温度は濃度に依存しており、上記の２５ｗｔ％のＴＭＥ水溶液では１１℃付近でクラスレートが生成される。
【００４５】
一方、暖房用熱媒体には、温水で用いられる高温度域（本例では５０〜６０℃）に融点を持つ物質として蓄熱剤に用いられている無機水和物スラリーとして酢酸ナトリウム三水和物（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）を選択した。また、酢酸ナトリウム三水和物スラリーには、カチオン系界面活性剤で高温域（４０〜８０℃）で抵抗低減効果を示す、塩化べヘニルトリメチルアンモニウム（商品名Ａｒｑｕａｄ２２／８０）を選択し、対イオンにはサリチル酸ナトリウムを選択した。
【００４６】
そして、イオン交換水に酢酸ナトリウム三水和物を４４．４ｗｔ％溶解させ、この水溶液にＡｒｑｕａｄ２２／８０を１０００ｐｐｍ添加し、さらにサリチル酸ナトリウムを各界面活性剤に対しモル比で１：１．５の濃度で、すなわち６００ｐｐｍほど添加した。
【００４７】
上記の酢酸ナトリウム三水和物水溶液で生成される水和物粒子の量は酢酸ナトリウム三水和物の濃度と水溶液の温度に依存しており、また、水和物粒子の生成される温度は濃度に依存しており、上記の４４．４ｗｔ％の酢酸ナトリウム三水和物水溶液では５４℃付近まで温度が低下することによって水和物粒子が生成される。
【００４８】
上記のようにして本実施例の冷暖房システムが構成されるが、本例の冷暖房システムによる冷暖房態様等について説明する。
【００４９】
まず、冷房に関して、タンク５内に貯留されているＴＭＥ水溶液を冷凍機３を介して、たとえば５℃まで冷却することによって水和化され、クラスレートハイドレートが生成される。つまり、本例ではタンク５が水和物粒子（クラスレート）の発生器の機能をもつことになる。このとき、ＴＭＥ水溶液スラリーには相変化により多量の冷却エネルギー（水の数倍）が蓄えられる。ＴＭＥ水溶液スラリーはポンプ９により供給用配管１３を通って各階の空調器２の熱交換器１１へ輸送される。輸送時のＴＭＥ水溶液スラリーの流動抵抗は、抵抗低減剤（および対イオン）によって水より小さく低減されている。ＴＭＥ水溶液スラリーは各空調器２の熱交換器１１で外気と熱交換され、各部屋を冷却することで熱を吸収し、温度が１３℃付近まで上昇することでクラスレートハイドレートが消失する。この結果、流動抵抗はさらに低減され、この状態で戻し配管１４を通ってタンク５へ戻される。このようにＴＭＥ水溶液スラリーが循環されることによって、ビルＢ内が冷却される。
【００５０】
また、暖房に関しては、タンク６内に貯留されている酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーは融点（５８℃）以下に温度が下がっているために水和化されているが、これがボイラー４を介して、たとえば６１℃まで加熱することによって水和物粒子が消失する。このとき、酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーには相変化により多量の熱エネルギー（水の数倍）が蓄えられる。酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーはポンプ９により供給用配管１５を通って各階の空調器２の熱交換器１２へ輸送される。輸送時の酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーの流動抵抗は、水和物粒子が存在せずしかも抵抗低減剤（および対イオン）によって水よりかなり小さく低減されている。酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーは各空調器２の熱交換器１２で外気と熱交換され、各部屋を加温することで熱を放出し、温度が融点（５８℃）以下、本例では５３℃付近まで低下することで水和化され、水和物粒子が生成される。つまり、本例では、熱交換器１２が水和物粒子の発生器として機能することになる。この結果、流動抵抗は増加するが、抵抗低減剤（および対イオン）による低減効果によって水よりは小さくなっており、戻し配管１６を通ってタンク６へ戻される。このようにして酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーが循環されることによって、ビルＢ内が暖房される。
【００５１】
ここで、上記の冷暖房システム１について、これを大型空調設備に実際に適用した場合に、従来の水に比べてどの程度の搬送動力削減（省エネルギーともいう）効果があるかをＦｅａｓｉｂｉ１ｉｔｙＳｔｕｄｙに基づき試算した。
【００５２】
後述する圧力損失測定で求めた水和物スラリーの実験データを用いて、どの程度の搬送動力削減効果があるのかを推算し、その有効性を確認するために、上記ビルＢの暖冷房システム１のモデルを用いて試算した。従来の水を用いた場合の搬送動力と上記の各水和物スラリーを用いた場合の搬送動力をピーク時の動力で各一ヶ月間分計算してどの程度の差があるのかを計算し、併せて水和物スラリーの有効性についても確認した。
【００５３】
［圧力損失測定］
水和物スラリーの圧力損失を測定し、流動抵抗の増大の程度について確認する。さらに、抵抗低減効果の有無も界面活性剤を添加した溶液を用いて圧力損失を測定することで判断できる。圧力損失が測定できれば上記のモデルビルＢについて熱輸送効率なども計算することができるため、まず圧力損失を測定する。
【００５４】
［実験方法］
まず、水和物スラリーの流動抵抗の大きさ、抵抗低減効果の有無を測定するために、図２に示す圧送式抵抗低減効果測定装置を用いて、流量と圧力損失を測定する。
【００５５】
この装置２０は、図２のようにタンク２１内に試料としての水和物スラリーを注入し、タンク２１の周囲に設けた恒温槽（図示せず）に温度調節された熱媒を通すことにより水和物スラリーの温度が一定に保持される。この状態で、エアコンプレッサー２２にてタンク２１内の試料を加圧し、一分間撹拌した後に一旦停止させ、１０秒以内にバルブを開いて、配管２３を通して大気圧下に放出させることで流量を変化させる。このとき、電磁流量計２４を用いて流量を、差圧トランスデューサー２５を用いて圧力損失をそれぞれ同時に測定することによりそれらの経時変化が記録される。 配管１５の口径（内径）は５ｍｍ、圧力損失の測定区間は５００ｍｍ、助走区間は８８０ｍｍに設定した。
【００５６】
［水和物スラリーおよび界面活性剤］
最初に、冷房用熱媒体について説明する。水和物スラリーにＴＭＥ水溶液スラリーを用いた場合において、流動抵抗低減剤を添加することによる効果を確認した。
【００５７】
図３は界面活性剤および対イオンを添加しない場合の水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。ＴＭＥ水溶液スラリーはＴＭＥを２５ｗｔ％溶解した水溶液と３０ｗｔ％溶解した水溶液とを準備したが、それらの温度が２０℃のときには水和物粒子は存在せず、液状であった。一方、１０℃まで冷却したときには、両水溶液とも水和物粒子が存在し、スラリー状になった。２５ｗｔ％ＴＭＥ水溶液の水和物粒子濃度Ｈｆは７．３％、３０ｗｔ％ＴＭＥ水溶液の水和物粒子濃度Ｈｆは１０．９％であった。なお、レイノルズ数（Ｒｅ［−］）は水粘度基準で求めている。摩擦係数（ｆ［−］）は水の場合、層流ではｆ＝１６／Ｒｅ、乱流ではｆ＝０．０７９１Ｒｅ−０．２５の式で表されるが、グラフ中の線は各式を表している。
【００５８】
図３からＲｅ＞８０００の領域では水和物スラリーのｆは水のｆを大きく上回っており、流動抵抗が大幅に増加していることが分かる。また、Ｒｅ＞６０００の領域では水和物粒子が存在する場合と存在しない場合とではｆに大きな差が見られないことから、流動抵抗に差がないことが分かる。ＴＭＥ水溶液スラリーのＴＭＥ溶解濃度が２５ｗｔ％から３０ｗｔ％に増加した場合でもＲｅ＜８０００の領域では流動抵抗が増大しないことから、水和物粒子が存在しない場合ではほとんど差がないことが分かった。
【００５９】
図４は界面活性剤および対イオンを添加した場合の水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。いずれの場合もＲｅ＞６０００の領域で界面活性剤および対イオンを添加しない場合に比べてｆが減少している。また、Ｒｅ＞１００００の領域において摩擦係数（ｆ［−］）が水の値を下回っていることから、抵抗低減効果が生じていることが分かる。さらに、ＴＭＥ溶解濃度が２５ｗｔ％の水和物スラリーにおいて、２０℃の場合より１０℃の場合の方が流動抵抗低減効果が大きいことが分かる。これは、水中に存在するＴＭＥが流動抵抗低減効果の発現の要因である、界面活性剤の高次構造の形成に影響を与えて抵抗低減効果を阻害している可能性があり、ＴＭＥが包接格子内に取り込まれることによって水溶液中の濃度が減少し、高次構造の形成が可能になったためであると推察される。また、ＴＭＥ溶解濃度が３０ｗｔ％の水和物スラリーにおいても２５ｗｔ％溶液に比べるとやや小さいものの、流動抵抗低減効果が生じており、その効果が期待できる。
【００６０】
なお、図１０にＴＭＥ水溶物スラリーの５ｍｍ管の場合と４００ｍｍ管の場合の摩擦係数を示している。
【００６１】
つぎに、暖房用熱媒体について説明する。水和物スラリーに酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーを用いた場合において、流動抵抗低減剤を添加することによる効果を確認した。
【００６２】
図５は界面活性剤および対イオンを添加しない場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。図５から酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーは水に比べて摩擦抵抗が増大していることが分かる。これは水和物の固体粒子が含まれている上に、溶液の粘度が増大しているためである。また、この結果より水和物粒子の割合が増加すると、圧力損失がさらに大きくなることが分かる。
【００６３】
図６は界面活性剤（Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２）および対イオンを添加した場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。これより、Ｒｅ＞８０００の領域でｆが大きく減少しており、少なくとも測定したＲｅ＝４００００程度の領域までは水よりも摩擦係数ｆが減少しているのが分かる。これより、水に酢酸ナトリウム三水和物４４．４ｗｔ％を溶解した酢酸ナトリウム三水和物スラリーには、Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２を１０００ｐｐｍ（２０℃・４０℃）、対イオンとしてのサリチル酸ナトリウムを６００ｐｐｍ添加しており、２０℃から４０℃の温度範囲において抵抗低減効果が発現していることが分かる。
【００６４】
図７は界面活性剤（Ａｒｑｕａｄ２２／８０）および対イオンを添加した場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。これより、Ａｒｑｕａｄ２２／８０および対イオンを同重量割合ほど添加した場合もＲｅ＞８，０００の領域で同様にｆが水よりも減少しているのが確認でき、抵抗低減効果を生じていることが分かる。上記のＥｔｈｏｑｕｒｄ０／１２に比較して潜熱輸送を行う際の温度域（５０℃・６０℃）で抵抗低減効果を示しているので、実用上においてはＡｒｑｕａｄ２２／８０を用いる方が有利であり、上記したようにこれを選択した。
【００６５】
なお、図１１に酢酸ナトリウム三水和物スラリーの５ｍｍ管の場合と４００ｍｍ管の場合の摩擦係数を示している。
【００６６】
ところで、上記したカチオン系界面活性剤の他にも、たとえばＣ１６ベタインをＴＭＥ水和物スラリーに使用したが、抵抗低減効果が弱く、またＲｅ＝１００００程度までしかその効果を示さずなかった。また、氷水スラリーに抵抗低減効果があったＣ１６ベタイン十オレイン酸ナトリウムの組み合わせも、酢酸ナトリウム三水和物スラリーでは抵抗低減効果を示さなかった。
【００６７】
［計算方法］
熱媒体として選択した上記の各水和物スラリー、水、界面活性剤および対イオンを添加混合した水和物スラリーの各流動実験から得られた流速と圧力損失の管径をモデル化し、これをビル冷暖房（空調）モデルに適用して計算した。水和物スラリーに関し、冷房用熱媒体はＴＭＥ２５ｗｔ％水溶液スラリーの流動実験結果をモデル化して、また暖房用熱媒体は酢酸ナトリウム三水和物スラリー４４．４ｗｔ％水溶液スラリーの流動実験結果をモデル化してそれぞれ用いた。
【００６８】
ビル冷暖房モデルは図１に示したもので、地上３０階、地下２階、延べ床面積８５０００ｍ３、建物高さ１３０ｍ、冷暖房ピーク負荷１０５ｋｗとし、配管径および管長は下記の表２に示す。上記したとおり、冷房の場合の入口温度は６℃、出口温度は１３℃とし、暖房の場合の入口温度は６０℃、出口温度は５３℃とした。
【００６９】
【表２】
［計算結果］
図８は冷房におけるビル空調モデルの各流体（冷水、界面活性剤非添加・添加水和物スラリー）の実験結果を適用し、そこから計算された所要動力の結果を示すグラフで、図９は暖房におけるビル空調モデルの各流体（冷水、界面活性剤非添加・添加水和物スラリー）の実験結果を適用し、そこから計算された所要動力の結果を示すグラフである。
【００７０】
まず、冷房において、水を用いた場合、必要流量は１０９３ｍ３／ｈであり、所要動力は５４．４３ｋＷであった。一方、水和物スラリーを用いた場合、水和物粒子の潜熱によって単位流量あたり冷熱量が増大するので、流量を減少させることができ、必要流量は６５３ｍ３／ｈとなった。これにより、水和物スラリーのみの場合、所要動力は２３．５ｋＷに削減された。さらに、界面活性剤を添加した水和物スラリーの場合には、管内の圧力損失が減少したことによって所要動力は１７．０５ｋＷとなり、水を用いた場合の３１．２％の搬送動力で冷房できることが確認された。これらの結果は図８に表されている。このとき、水和物スラリーにはＴＭＥ２５ｗｔ％水溶液に抵抗低減剤としてＥｔｈｏｑｕｒｄ０／１２を２０００ｐｐｍ添加し、対イオンとしてサリチル酸ナトリウムを１２００ｐｐｍ添加した水和物スラリーを使用した。水和物粒子濃度Ｈｆは７．３ｗｔ％であった。
【００７１】
次に暖房において、温水を用いた場合、必要流量は１１０８ｍ３／ｈであり、所要動力は４５．４ｋＷであった。一方、酢酸ナトリウム三水和物スラリーを用いた場合、水和物粒子の潜熱によって単位流量あたり熱量が増大するので、流量を減少させることができ、必要流量は７６２ｍ３／ｈとなった。これにより、水和物スラリーのみの場合、所要動力は２５．３ｋＷに削減され、温水の場合の５５．８％の搬送動力で暖房が可能になった。さらに、界面活性剤を添加した水和物スラリーの場合には、管内の圧力損失が著しく減少したことによって所要動力は１１．５ｋＷとなり、水を用いた場合の２５．３％の搬送動力で暖房できることが確認された。これらの結果は図９に表されている。界面活性剤を添加したが、流速が高すぎるために抵抗低減効果が若干しか現れていない。このとき、水和物スラリーには酢酸ナトリウム三水和物スラリー４４．４ｗｔ％水溶液に抵抗低減剤としてＡｒｑｕａｄ２２／８０を１０００ｐｐｍ添加し、対イオンとしてサリチル酸ナトリウムを６００ｐｐｍ添加した水和物スラリーを使用した。水和物粒子濃度Ｈｆは５．３ｗｔ％であった。
【００７２】
下記の表３は上記冷暖房システムに使用した熱媒体と従来の冷水・温水との比較表である。
【００７３】
【表３】
【００７４】
これらの結果より界面活性剤（および対イオン）による抵抗低減効果を生じる場合でも、流量、管径などの条件を的確に設定しなければ圧力損失を大幅に減少させることができないことが分かる。しかし、的確な設定であれば水和物スラリーによる流量削減に加えて抵抗低減効果による流動抵抗の減少により、大幅な搬送動力の削減ができる可能性があることが分かった。
【００７５】
以上本発明の実施例を示したが、本発明は冷暖房システムだけでなく、所定の温度に加温したり冷却したりする装置にも適用でき、また加温温度および冷却温度に対応して潜熱輸送用水和物スラリーや界面活性剤も適宜選択される。
【００７６】
抱接型水和物スラリーについては、上記実施例に示したＴＭＥのほかに、たとえば臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウムを、また無機水和物スラリーについては、上記実施例に示した酢酸ナトリウム三水和物のほかに、たとえば塩化カルシウム六水和物、硫酸ナトリウム十水和物を使用可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明に係る潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法、この方法により低減された潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システムには、次のような優れた効果がある。
【００７８】
すなわち、本発明によると、潜熱をもち熱密度が水に比べて高い水和物を混濁させた水和物スラリーを空調システムなどの熱媒体として用いるとともに、水和物スラリーの欠点である流動抵抗を大幅に低減することにより、空調に必要な流量を削減し、かつカチオン系界面活性剤と対イオンを添加して流動抵抗低減を図ったので、搬送動力を大幅に軽減でき、また空調設備に適用すれば装置を簡略化・小型化することで低コスト化が可能で経済的な運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る冷暖房（空調）システムの概略を示す全体構成図で一部を省略して表している。
【図２】流量と圧力損失を測定するための圧送式抵抗低減効果測定装置の一例を概略的に示す正面図である。
【図３】界面活性剤および対イオンを添加しない場合のＴＭＥ水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。
【図４】界面活性剤および対イオンを添加した場合のＴＭＥ水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。
【図５】界面活性剤および対イオンを添加しない場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。
【図６】界面活性剤（Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２）および対イオンを添加した場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。
【図７】界面活性剤（Ａｒｑｕａｄ２２／８０）および対イオンを添加した場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。
【図８】本発明の冷房におけるビル空調モデルの各流体（冷水、界面活性剤非添加・添加水和物スラリー）の実験結果を適用し、そこから計算された所要動力の結果を示すグラフである。
【図９】本発明の暖房におけるビル空調モデルの各流体（冷水、界面活性剤非添加・添加水和物スラリー）の実験結果を適用し、そこから計算された所要動力の結果を示すグラフである。
【図１０】ＴＭＥ水溶物スラリーの５ｍｍ管の場合と４００ｍｍ管の場合の摩擦係数を示すグラフである。
【図１１】酢酸ナトリウム三水和物スラリーの５ｍｍ管の場合と４００ｍｍ管の場合の摩擦係数を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 冷暖房（空調）システム
２ 空調器
３ 冷凍機
４ ボイラー
５・６ タンク
７・８ 循環路
９ ポンプ
１１・１２ 熱交換器
１３・１５ 供給用配管
１４・１６ 戻し用配管
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として空調設備や温調装置や加温装置の冷熱媒体として極め有効な潜熱輸送用水和物スラリー（潜熱輸送スラリーともいう）の流動抵抗低減方法と、流動抵抗低減効果を有する潜熱輸送用水和物スラリーと、同潜熱輸送用水和物スラリーを用いた冷暖房システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
快適な生活をすごすためには、空調設備による室内などの冷暖房が欠かせなくなっているが、冷暖房は一般にその消費エネルギー量が非常に大きく、地球温暖化やエネルギー資源の枯渇といった問題の一因になっている。冷暖房によるエネルギー消費を抑える方法として考えられるのが地域冷暖房やビル空調といった大型空調である。
【０００３】
たとえば地域冷暖房は一箇所の施設（設備）で地域全体の冷温熱を作り出し、それを各施設の熱交換器に供給するものであり、加熱源に大型で高効率な装置を用いることやコージェネレーションシステムを用いて省エネルギー化を行うことができる。こうして作った冷温熱は、冷暖房を使用する施設や場所まで導管内に熱媒体を流すことで輸送される。現在、主に熱媒体として使われているのは水である。しかし、水の顕熱を利用する方法では大量の水を循環させなければならず、この際にかなりの搬送動力を必要とし、その結果多くのエネルギーを消費してしまうことになり、これが地域冷暖房全体としてのエネルギー消費量を増大させている。そのため、地域冷暖房をより高効率化するにはこの搬送動力を削減しなくてはならない。
【０００４】
搬送動力削減の一つの方法として考えられたのが水の流動抵抗を減少させて、搬送動力を削減する方法である。水にある種の界面活性剤を添加すると、乱流時の抵抗が減少する乱流抵抗低減効果が起こることがわかっていて、主にカチオン系界面活性剤と対イオンの組み合わせを用いたものが用いられている。この方法で流動抵抗は減少するが、顕熱が４．２ｋＪ／ｋｇと小さい水で熱輸送を行うことになるので、搬送動力削減には限界がある。
【０００５】
そこで、より高効率な方法として冷熱媒体中に相変化を生じる物質を懸濁させて、その潜熱を利用し、熱密度を大きくする方法が考えられる。物質によっては３００ｋＪ／ｋｇ以上と水の顕熱の７０〜８０倍もの潜熱を持つものもあり、これを利用すれば冷熱媒体の熱密度を飛躍的に高くすることができる。
【０００６】
潜熱物質を懸濁させたスラリーとして現在最も研究されているのが氷水スラリーである。氷水スラリーは氷の潜熱を利用して潜熱輸送を行うため、基本的に水のみが熱媒であるために低コストである。また氷は潜熱が非常に大きい。既に深夜電力を用いた氷蓄熱などに用いられている実績もある。一方で凝集性が非常に大きく管内で閉塞する等の問題がある。しかも、氷を用いた場合には蓄熱温度が０℃にしか設定できないので、製氷する過程の効率が非常に悪くなってしまい、系としての効率を下げてしまう。また、当然冷熱輸送にしか用いることができない。この問題を解決するためには単純な氷水スラリーではなく、より高温な融点を有する他の物質を混合させることが必要となってくる。
【０００７】
その他の先行技術に、潜熱輸送として水和物を利用する発明がある。たとえば、包接水和物生成物質を含む水溶液を冷熱源との熱交換により冷却し、冷熱輸送媒体として機能する水和物スラリーを生成させ、この水和物のスラリーとの熱交換により冷却する冷熱輸送システムで、水和物に水和化温度の異なる２種類又は３種類の水和物を用いることを特徴とするもの（たとえば、特許文献１参照）。
【０００８】
また、潜熱蓄熱マイクロカプセルの分散液に、抵抗低減効果を有する界面活性剤および棒状ミセル形成化合物を添加した熱搬送材が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００２−６０７３９（段落番号００１４〜００１６）
【特許文献２】
特開２００２−２７５４５６（段落番号０００７〜００１０）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の技術（上記特許文献１・２に記載の技術を含む）では、つぎのような点で解決すべき課題が残されている。
【００１１】
１） 上記したとおり、氷スラリーは温度域が低温に限られており、温水の熱輸送に用いることができない。また、冷房に使用するとしても蓄熱温度が０℃と過剰に低温であるため、着霜や氷結の問題がある。
【００１２】
２） 特許文献１は包接水和物スラリーを冷熱輸送媒体に使用するものであり、水和化温度が１０℃前後と低温域に属するために冷房にしか利用できない。また、水和物の粘度がかなり大きいため、冷熱源から配管を通して冷却先に供給するのに流動抵抗が大きく、駆動力の大きい大型のポンプや口径の大きい配管を要し、設備面はもとよりランニングコストも高くて経済性を欠くなど、高効率の熱輸送ができない。
【００１３】
３） 特許文献２はマイクロカプセルに潜熱蓄熱剤を収容して水に分散させるために熱媒体の製造コストが高く、しかも流動抵抗が大きいので、特許文献１の場合と同様に駆動力の大きい大型のポンプや口径の大きい配管を要し、設備面はもとよりランニングコストも高くて経済性を欠くなど、高効率の熱輸送ができない。
【００１４】
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、潜熱をもち熱密度が水に比べて高い水和物を混濁させた水和物スラリーを熱媒体として用いるとともに、水和物スラリーの欠点である流動抵抗を大幅に低減することにより、空調に必要な流量を削減し、搬送動力を軽減でき、また空調設備を簡略化・小型化することで低コスト化が可能な、潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法、低減された潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システムを提供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明（請求項１）に係る潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法は、包接型水和物スラリー又は無機水和物スラリーからなる潜熱輸送用水和物スラリーに対して、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤を添加するとともに、同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加することを特徴としている。
【００１６】
本発明は、熱媒体中に相変化を生じる物質を懸濁させてその潜熱を利用することによって熱密度を大きくすることを前提としており、懸濁物質には、氷の他にパラフィン、マイクロカプセル、ハイドレートがある。これらの各懸濁物質の代表例の比較を下記の表１に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】
いずれの水和物スラリーも水和化温度の領域において水溶液内に水和物粒子が存在しており、その粒子の存在により流動抵抗が水にくらべて非常に大きくなり、単位流量当たりの搬送動力は大きくなる。そのために、潜熱輸送によって流量削減されたことによる搬送動力の削減効果が相殺されるおそれがある。
【００１９】
しかし、上記の構成を有する本発明の流動抵抗低減方法によれば、包接型水和物スラリー又は無機水和物スラリーからなる潜熱輸送用水和物スラリーに対し、流動抵抗削減のために、水において有効とされている界面活性剤等による乱流抵抗低減の手法を水和物スラリーの抵抗低減に適用できるかどうかを実験し、この結果、特定の界面活性剤を添加するともに、界面活性剤は単体では抵抗低減効果を持たないので特定の対イオンを添加することで棒状ミセル構造をもつことができ、抵抗低減効果を発揮する。これにより、水を用いる場合と比べて潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗を小さくすることが可能になった。また、潜熱輸送用水和物スラリーは上記表１から明らかなように、水に比べて数十倍の熱エネルギーを保有できるので、主に冷暖房設備の熱媒体に使用した場合に、水に比べて必要な流量を削減でき、ポンプ等の搬送動力を大幅に削減できる。
【００２０】
請求項２に記載のように、前記包接型水和物スラリーがトリメチロールエタンクラスレートハイドレート（以下、ＴＭＥともいう）を溶解混濁させた水溶液であり、前記無機水和物スラリーが酢酸ナトリウム三水和物（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）を溶解混濁させた水溶液であり、前記カチオン系抵抗低減剤として、アルキル又はアルキレントリメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンヒドロキシエチルジメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレントリヒドロキシエチルアンモニウムの塩化物又は臭化物であり、アルキル基またはアルキレン基の炭素数が１１〜２２個の範囲のものを用いるとともに、前記対イオンに、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸、ｍ−クロロ安息香酸ナトリウム、ｍ−クロロ安息香酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸ナトリウムまたは３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸を用いることができる。
【００２１】
請求項２記載の潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法によれば、上記表１に示される懸濁物質の中から包接型水和物スラリーにＴＭＥ水和物スラリーを選択したのは冷水で用いる低温度域内において融点（具体的には５〜１５℃）をもち、冷房用熱媒体として最適であり、また無機水和物スラリーに酢酸ナトリウム三水和物スラリーを選択したのは、温水で用いる高温度域内において融点（具体的には５０〜６０℃）をもち従来から蓄熱剤に用いられており、暖房用熱媒体として最適であるからである。さらにＴＭＥ水和物スラリーおよび酢酸ナトリウム三水和物スラリーには、上記カチオン系界面活性剤が従来の水に対する抵抗低減手法として有効であり、またカチオン系界面活性剤単独では抵抗低減効果を発現しないが、対イオンのサリチル酸ナトリウムを同時に添加することで、棒状ミセル構造をもち抵抗低減効果を発揮するからである。
【００２２】
請求項３に記載のように、前記包接型水和物スラリーにおけるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートの固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）であり、前記無機水和物スラリーにおける酢酸ナトリウム三水和物の固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）とし、前記トリメチロールエタンクラスレートハイドレートには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を、前記酢酸ナトリウム三水和物には塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムをそれぞれ０．１〜０．２重量％添加するとともに、前記対イオンであるサリチル酸ナトリウムを前記カチオン系抵抗低減剤に対しモル比で１：１以上〜１：１０以下の濃度、好ましくはモル比で１：１．５の濃度になるように添加することが好ましい。
【００２３】
請求項３記載の潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法によれば、上記請求項２に記載したカチオン系界面活性剤のうちから、ＴＭＥ水和物スラリーには低温域で抵抗低減効果を示す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（商品名Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２）を選択し、酢酸ナトリウム三水和物には高温域で抵抗低減効果を示す塩化ベヘニルトリメチルアンモニウム（商品名Ａｒｑｕａｄ２２／８０）を選択した。ＴＭＥ水和物スラリーの水和物粒子濃度および酢酸ナトリウム三水和物スラリーの水和物粒子濃度は実験結果より特定したもので、ＴＭＥ水和物スラリーの水和物粒子濃度が２０重量％を超えると、粒子と界面活性分子が形成するミセル構造が干渉し，破砕されるので，有効な抵抗低減が生じないからであり、同様に酢酸ナトリウム三水和物スラリーの水和物粒子濃度が２０重量％を超えると、粒子と界面活性分子が形成するミセル構造が干渉し，破砕されるので，有効な抵抗低減が生じないからである。
【００２４】
さらに、Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２およびＡｒｑｕａｄ２２／８０の添加量を０．１〜０．２重量％とし、対イオンのサリチル酸ナトリウムを各カチオン系界面活性剤に対してモル比で１：１．５の濃度になるように添加するのが好ましいとしたのは、従来、水等に添加する場合に最も良いとされている添加割合であり、実験データからも確認できたからである。なお、Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２やＡｒｑｕａｄ２２／８０などの界面活性剤の濃度（添加量）に関しては、言うまでもなく経済性からは濃度が低い方が有利であり、濃度が高いと粘度が上がるので、抵抗低減効果が生じない低速域での圧力損失が上がる。しかしながら、水和物粒子が発生した水溶液スラリーにおいては、界面活性剤が粒子に吸着したり、水和物粒子が界面活性剤分子によって形成されるミセル構造を破壊したりするので、界面活性剤の濃度を上げることによって、より高濃度な水和物スラリーに対して有利となる。したがって、界面活性剤が低濃度で抵抗低減効果が生じる場合には低濃度にする一方、低濃度では抵抗低減効果が生じにくい場合には、濃度を上げて対応するのが望ましい。
【００２５】
本発明の潜熱輸送用水和物スラリー（請求項４）は、包接型水和物スラリー又は無機水和物スラリーに、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加したことを特徴としている。
【００２６】
請求項４記載の潜熱輸送用水和物スラリーは、上記請求項１に関する共通の作用によって流動抵抗が低減される。
【００２７】
請求項５に記載のように、前記包接型水和物スラリーがトリメチロールエタンクラスレートハイドレートを溶解混濁させた水溶液で、前記無機水和物スラリーが酢酸ナトリウム三水和物を溶解混濁させた水溶液であり、前記カチオン系抵抗低減剤として、アルキル又はアルキレントリメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンヒドロキシエチルジメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレントリヒドロキシエチルアンモニウムの塩化物又は臭化物であり、アルキル基またはアルキレン基の炭素数が１１〜２２個の範囲のものを用いるとともに、前記対イオンとして、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸、ｍ−クロロ安息香酸ナトリウム、ｍ−クロロ安息香酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸ナトリウムまたは３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸を用いることができる。
【００２８】
請求項５記載の潜熱輸送用水和物スラリーによる作用は、上記請求項２に関する作用と共通する。
【００２９】
請求項６に記載のように、前記包接型水和物スラリーにおけるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートの固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）であり、前記無機水和物スラリーにおける酢酸ナトリウム三水和物の固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）とし、前記トリメチロールエタンクラスレートハイドレートにはカチオン系抵抗低減剤である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を、前記酢酸ナトリウム三水和物には塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムをそれぞれ０．１〜０．２重量％添加するとともに、前記対イオンであるサリチル酸ナトリウムを前記カチオン系抵抗低減剤に対しモル比で１：１以上〜１：１０以下の濃度、好ましくはモル比で１：１．５の濃度になるように添加することが望ましい。
【００３０】
請求項６記載の潜熱輸送用水和物スラリーによる作用は、上記請求項３に関する作用と共通する。
【００３１】
本発明の冷暖房システム（請求項７）は、冷房用サイクルと暖房用サイクルとを別系統にした冷暖房システムであって、前記冷房用サイクルの冷熱媒体（又は低温媒体）として、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加した包接型水和物スラリーを使用し、前記暖房用サイクルの熱媒体（又は高温媒体）として、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加した無機水和物スラリーを使用したことを特徴としている。
【００３２】
上記の構成を有する請求項７記載の冷暖房システムによれば、冷房用と暖房用とに系統を分けてシステムを構成したことにより、冷房用熱媒体に低温域に融点を有する包接型水和物スラリーを用いるとともに、暖房用熱媒体に高温域に融点を有する無機水和物スラリーを用い、それらの水和物スラリーを界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および対イオンと組み合わせて添加することで、搬送動力を削減して経済的な冷暖房が可能になる。
【００３３】
請求項８に記載のように、前記冷房用サイクルの冷熱媒体（又は低温媒体）として、カチオン系抵抗低減剤である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および対イオンであるサリチル酸ナトリウムをそれぞれ添加した包接型水和物スラリーであるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートを溶解混濁させた水溶液を使用し、前記暖房用サイクルの熱媒体（又は高温媒体）として、カチオン系抵抗低減剤である塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムおよび対イオンであるサリチル酸ナトリウムをそれぞれ添加した無機水和物スラリーである酢酸ナトリウム三水和物を溶解混濁させた水溶液を使用することができる。
【００３４】
請求項８記載の冷暖房システムによる作用は、上記請求項２に関する作用と共通する。
【００３５】
請求項９に記載のように、前記包接型水和物スラリーにおけるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートの固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）であり、前記無機水和物スラリーにおける酢酸ナトリウム三水和物の固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％（好ましくは５〜１５重量％前後）とし、前記トリメチロールエタンクラスレートハイドレートにはカチオン系抵抗低減剤である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を、前記酢酸ナトリウム三水和物には塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムをそれぞれ０．１〜０．２重量％添加するとともに、前記対イオンであるサリチル酸ナトリウムを前記カチオン系抵抗低減剤に対しモル比で１：１以上〜１：１０以下の濃度、好ましくはモル比で１：１．５の濃度になるように添加することが望ましい。
【００３６】
請求項９記載の冷暖房システムによれば、冷房においては、水和物粒子の潜熱によって単位流量あたり冷熱量が増大するので、流量を減少させることができ、また界面活性剤を添加したので、管内の圧力損失が減少したことによって、水を用いた場合の３０％前後の搬送動力で冷房でき、また暖房においても、水和物粒子の潜熱によって単位流量あたり熱量が増大するので、流量を減少させることができ、界面活性剤を添加したので、管内の圧力損失がやや減少したことにより、水を用いた場合のほぼ半分の搬送動力で暖房でき、冷暖房ともに大幅に効率がアップし、経済的である。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システムの実施の形態について詳しく説明し、併せて潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法についても説明する。
【００３８】
図１は本発明の実施例に係る冷暖房システムの概略を示す全体構成図で一部を省略して表している。
【００３９】
図１に示すように、冷暖房システム１は冷房系と暖房系との２系統に分離されており、複数のポンプ９を用いて地下から各階に揚水する構成からなる。ビルＢの各階には、冷暖房共通の空調器（内部の熱交換器は冷房用１１と暖房用１２の２系統に分離されている）２が設置されている。地下には、冷房用熱媒体を貯留するタンク５と暖房用熱媒体を貯留するタンク６とが設置され、また冷熱源としての冷房用の冷凍機３と暖房用のボイラー４が各タンク５・６に隣接して設置されている。さらに冷房用タンク５は内部の熱媒体を冷凍機３により冷却できるようにブライン水の循環路７で接続され、暖房用タンク６は内部の熱媒体をボイラー４で加熱できるようにボイラー水の循環路８で接続されている。
【００４０】
冷房用タンク５から各空調器２の冷房用熱交換器１１に熱媒体を供給し、熱交換後に冷房用タンク５に戻せるように、タンク５と熱交換器１１が供給用配管１３と戻し用配管１４を介して接続されている。また、暖房用タンク６から各空調器２の暖房用熱交換器１２に熱媒体を供給し、熱交換後に暖房用タンク６に戻せるように、タンク６と熱交換器１２が供給用配管１５と戻し用配管１６を介して接続されている。さらに、各供給用配管１３・１５にはポンプ９が介設されている。
【００４１】
本実施例における配管径および管長は下記の表２に示している。各階の空調器２で冷風又は温風を作り、これらの冷風又は温風の一方を選択することで空調を行うようにしている。また、本実施例では冷房の場合は熱交換器１１の入口温度を６℃、出口温度を１３℃に設定し、暖房の場合は熱交換器１２の入口温度を６０℃、出口温度を５３℃に設定している。
【００４２】
上記の冷房用熱媒体および暖房用熱媒体には、本実施例では下記の水和物スラリーを採用した。すなわち、
まず、冷房用熱媒体には、冷水で用いられる低温度域（本例では５〜１５℃）で様々な融点をもつ包接型水和物スラリー（クラスレートハイドレートともいう）としてトリメチロールエタンクラスレートハイドレート（以下、単にＴＭＥともいう〉を選択した。ＴＭＥ自体は粘性が高く、流動抵抗が非常に大きいことから、抵抗低減剤として、カチオン系界面活性剤で低温域（６〜６０℃）で抵抗低減効果を示す、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（商品名Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２）を選択した。また、上記のカチオン系界面活性剤は単体では抵抗低減効果を持たないので、添加することで棒状ミセル構造を持つことができ、抵抗低減効果を示すところの、対イオンとしてサリチル酸ナトリウムを選択した。
【００４３】
そして、イオン交換水にＴＭＥを２５重量％（ｗｔ％）溶解させ、この水溶液にＥｔｈｏｑｕｒｄ０／１２を２０００ｐｐｍ添加し、さらにサリチル酸ナトリウムを、界面活性剤に対しモル比で１：１．５の濃度で、すなわち１２００ｐｐｍほど添加した。
【００４４】
上記のＴＭＥ水溶液で生成されるクラスレートハイドレートの量はＴＭＥの濃度と水溶液の温度に依存しており、また、クラスレートハイドレートの生成される温度は濃度に依存しており、上記の２５ｗｔ％のＴＭＥ水溶液では１１℃付近でクラスレートが生成される。
【００４５】
一方、暖房用熱媒体には、温水で用いられる高温度域（本例では５０〜６０℃）に融点を持つ物質として蓄熱剤に用いられている無機水和物スラリーとして酢酸ナトリウム三水和物（ＣＨ３ＣＯＯＮａ・３Ｈ２Ｏ）を選択した。また、酢酸ナトリウム三水和物スラリーには、カチオン系界面活性剤で高温域（４０〜８０℃）で抵抗低減効果を示す、塩化べヘニルトリメチルアンモニウム（商品名Ａｒｑｕａｄ２２／８０）を選択し、対イオンにはサリチル酸ナトリウムを選択した。
【００４６】
そして、イオン交換水に酢酸ナトリウム三水和物を４４．４ｗｔ％溶解させ、この水溶液にＡｒｑｕａｄ２２／８０を１０００ｐｐｍ添加し、さらにサリチル酸ナトリウムを各界面活性剤に対しモル比で１：１．５の濃度で、すなわち６００ｐｐｍほど添加した。
【００４７】
上記の酢酸ナトリウム三水和物水溶液で生成される水和物粒子の量は酢酸ナトリウム三水和物の濃度と水溶液の温度に依存しており、また、水和物粒子の生成される温度は濃度に依存しており、上記の４４．４ｗｔ％の酢酸ナトリウム三水和物水溶液では５４℃付近まで温度が低下することによって水和物粒子が生成される。
【００４８】
上記のようにして本実施例の冷暖房システムが構成されるが、本例の冷暖房システムによる冷暖房態様等について説明する。
【００４９】
まず、冷房に関して、タンク５内に貯留されているＴＭＥ水溶液を冷凍機３を介して、たとえば５℃まで冷却することによって水和化され、クラスレートハイドレートが生成される。つまり、本例ではタンク５が水和物粒子（クラスレート）の発生器の機能をもつことになる。このとき、ＴＭＥ水溶液スラリーには相変化により多量の冷却エネルギー（水の数倍）が蓄えられる。ＴＭＥ水溶液スラリーはポンプ９により供給用配管１３を通って各階の空調器２の熱交換器１１へ輸送される。輸送時のＴＭＥ水溶液スラリーの流動抵抗は、抵抗低減剤（および対イオン）によって水より小さく低減されている。ＴＭＥ水溶液スラリーは各空調器２の熱交換器１１で外気と熱交換され、各部屋を冷却することで熱を吸収し、温度が１３℃付近まで上昇することでクラスレートハイドレートが消失する。この結果、流動抵抗はさらに低減され、この状態で戻し配管１４を通ってタンク５へ戻される。このようにＴＭＥ水溶液スラリーが循環されることによって、ビルＢ内が冷却される。
【００５０】
また、暖房に関しては、タンク６内に貯留されている酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーは融点（５８℃）以下に温度が下がっているために水和化されているが、これがボイラー４を介して、たとえば６１℃まで加熱することによって水和物粒子が消失する。このとき、酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーには相変化により多量の熱エネルギー（水の数倍）が蓄えられる。酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーはポンプ９により供給用配管１５を通って各階の空調器２の熱交換器１２へ輸送される。輸送時の酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーの流動抵抗は、水和物粒子が存在せずしかも抵抗低減剤（および対イオン）によって水よりかなり小さく低減されている。酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーは各空調器２の熱交換器１２で外気と熱交換され、各部屋を加温することで熱を放出し、温度が融点（５８℃）以下、本例では５３℃付近まで低下することで水和化され、水和物粒子が生成される。つまり、本例では、熱交換器１２が水和物粒子の発生器として機能することになる。この結果、流動抵抗は増加するが、抵抗低減剤（および対イオン）による低減効果によって水よりは小さくなっており、戻し配管１６を通ってタンク６へ戻される。このようにして酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーが循環されることによって、ビルＢ内が暖房される。
【００５１】
ここで、上記の冷暖房システム１について、これを大型空調設備に実際に適用した場合に、従来の水に比べてどの程度の搬送動力削減（省エネルギーともいう）効果があるかをＦｅａｓｉｂｉ１ｉｔｙＳｔｕｄｙに基づき試算した。
【００５２】
後述する圧力損失測定で求めた水和物スラリーの実験データを用いて、どの程度の搬送動力削減効果があるのかを推算し、その有効性を確認するために、上記ビルＢの暖冷房システム１のモデルを用いて試算した。従来の水を用いた場合の搬送動力と上記の各水和物スラリーを用いた場合の搬送動力をピーク時の動力で各一ヶ月間分計算してどの程度の差があるのかを計算し、併せて水和物スラリーの有効性についても確認した。
【００５３】
［圧力損失測定］
水和物スラリーの圧力損失を測定し、流動抵抗の増大の程度について確認する。さらに、抵抗低減効果の有無も界面活性剤を添加した溶液を用いて圧力損失を測定することで判断できる。圧力損失が測定できれば上記のモデルビルＢについて熱輸送効率なども計算することができるため、まず圧力損失を測定する。
【００５４】
［実験方法］
まず、水和物スラリーの流動抵抗の大きさ、抵抗低減効果の有無を測定するために、図２に示す圧送式抵抗低減効果測定装置を用いて、流量と圧力損失を測定する。
【００５５】
この装置２０は、図２のようにタンク２１内に試料としての水和物スラリーを注入し、タンク２１の周囲に設けた恒温槽（図示せず）に温度調節された熱媒を通すことにより水和物スラリーの温度が一定に保持される。この状態で、エアコンプレッサー２２にてタンク２１内の試料を加圧し、一分間撹拌した後に一旦停止させ、１０秒以内にバルブを開いて、配管２３を通して大気圧下に放出させることで流量を変化させる。このとき、電磁流量計２４を用いて流量を、差圧トランスデューサー２５を用いて圧力損失をそれぞれ同時に測定することによりそれらの経時変化が記録される。 配管１５の口径（内径）は５ｍｍ、圧力損失の測定区間は５００ｍｍ、助走区間は８８０ｍｍに設定した。
【００５６】
［水和物スラリーおよび界面活性剤］
最初に、冷房用熱媒体について説明する。水和物スラリーにＴＭＥ水溶液スラリーを用いた場合において、流動抵抗低減剤を添加することによる効果を確認した。
【００５７】
図３は界面活性剤および対イオンを添加しない場合の水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。ＴＭＥ水溶液スラリーはＴＭＥを２５ｗｔ％溶解した水溶液と３０ｗｔ％溶解した水溶液とを準備したが、それらの温度が２０℃のときには水和物粒子は存在せず、液状であった。一方、１０℃まで冷却したときには、両水溶液とも水和物粒子が存在し、スラリー状になった。２５ｗｔ％ＴＭＥ水溶液の水和物粒子濃度Ｈｆは７．３％、３０ｗｔ％ＴＭＥ水溶液の水和物粒子濃度Ｈｆは１０．９％であった。なお、レイノルズ数（Ｒｅ［−］）は水粘度基準で求めている。摩擦係数（ｆ［−］）は水の場合、層流ではｆ＝１６／Ｒｅ、乱流ではｆ＝０．０７９１Ｒｅ−０．２５の式で表されるが、グラフ中の線は各式を表している。
【００５８】
図３からＲｅ＞８０００の領域では水和物スラリーのｆは水のｆを大きく上回っており、流動抵抗が大幅に増加していることが分かる。また、Ｒｅ＞６０００の領域では水和物粒子が存在する場合と存在しない場合とではｆに大きな差が見られないことから、流動抵抗に差がないことが分かる。ＴＭＥ水溶液スラリーのＴＭＥ溶解濃度が２５ｗｔ％から３０ｗｔ％に増加した場合でもＲｅ＜８０００の領域では流動抵抗が増大しないことから、水和物粒子が存在しない場合ではほとんど差がないことが分かった。
【００５９】
図４は界面活性剤および対イオンを添加した場合の水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。いずれの場合もＲｅ＞６０００の領域で界面活性剤および対イオンを添加しない場合に比べてｆが減少している。また、Ｒｅ＞１００００の領域において摩擦係数（ｆ［−］）が水の値を下回っていることから、抵抗低減効果が生じていることが分かる。さらに、ＴＭＥ溶解濃度が２５ｗｔ％の水和物スラリーにおいて、２０℃の場合より１０℃の場合の方が流動抵抗低減効果が大きいことが分かる。これは、水中に存在するＴＭＥが流動抵抗低減効果の発現の要因である、界面活性剤の高次構造の形成に影響を与えて抵抗低減効果を阻害している可能性があり、ＴＭＥが包接格子内に取り込まれることによって水溶液中の濃度が減少し、高次構造の形成が可能になったためであると推察される。また、ＴＭＥ溶解濃度が３０ｗｔ％の水和物スラリーにおいても２５ｗｔ％溶液に比べるとやや小さいものの、流動抵抗低減効果が生じており、その効果が期待できる。
【００６０】
なお、図１０にＴＭＥ水溶物スラリーの５ｍｍ管の場合と４００ｍｍ管の場合の摩擦係数を示している。
【００６１】
つぎに、暖房用熱媒体について説明する。水和物スラリーに酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーを用いた場合において、流動抵抗低減剤を添加することによる効果を確認した。
【００６２】
図５は界面活性剤および対イオンを添加しない場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。図５から酢酸ナトリウム三水和物水溶液スラリーは水に比べて摩擦抵抗が増大していることが分かる。これは水和物の固体粒子が含まれている上に、溶液の粘度が増大しているためである。また、この結果より水和物粒子の割合が増加すると、圧力損失がさらに大きくなることが分かる。
【００６３】
図６は界面活性剤（Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２）および対イオンを添加した場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。これより、Ｒｅ＞８０００の領域でｆが大きく減少しており、少なくとも測定したＲｅ＝４００００程度の領域までは水よりも摩擦係数ｆが減少しているのが分かる。これより、水に酢酸ナトリウム三水和物４４．４ｗｔ％を溶解した酢酸ナトリウム三水和物スラリーには、Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２を１０００ｐｐｍ（２０℃・４０℃）、対イオンとしてのサリチル酸ナトリウムを６００ｐｐｍ添加しており、２０℃から４０℃の温度範囲において抵抗低減効果が発現していることが分かる。
【００６４】
図７は界面活性剤（Ａｒｑｕａｄ２２／８０）および対イオンを添加した場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。これより、Ａｒｑｕａｄ２２／８０および対イオンを同重量割合ほど添加した場合もＲｅ＞８，０００の領域で同様にｆが水よりも減少しているのが確認でき、抵抗低減効果を生じていることが分かる。上記のＥｔｈｏｑｕｒｄ０／１２に比較して潜熱輸送を行う際の温度域（５０℃・６０℃）で抵抗低減効果を示しているので、実用上においてはＡｒｑｕａｄ２２／８０を用いる方が有利であり、上記したようにこれを選択した。
【００６５】
なお、図１１に酢酸ナトリウム三水和物スラリーの５ｍｍ管の場合と４００ｍｍ管の場合の摩擦係数を示している。
【００６６】
ところで、上記したカチオン系界面活性剤の他にも、たとえばＣ１６ベタインをＴＭＥ水和物スラリーに使用したが、抵抗低減効果が弱く、またＲｅ＝１００００程度までしかその効果を示さずなかった。また、氷水スラリーに抵抗低減効果があったＣ１６ベタイン十オレイン酸ナトリウムの組み合わせも、酢酸ナトリウム三水和物スラリーでは抵抗低減効果を示さなかった。
【００６７】
［計算方法］
熱媒体として選択した上記の各水和物スラリー、水、界面活性剤および対イオンを添加混合した水和物スラリーの各流動実験から得られた流速と圧力損失の管径をモデル化し、これをビル冷暖房（空調）モデルに適用して計算した。水和物スラリーに関し、冷房用熱媒体はＴＭＥ２５ｗｔ％水溶液スラリーの流動実験結果をモデル化して、また暖房用熱媒体は酢酸ナトリウム三水和物スラリー４４．４ｗｔ％水溶液スラリーの流動実験結果をモデル化してそれぞれ用いた。
【００６８】
ビル冷暖房モデルは図１に示したもので、地上３０階、地下２階、延べ床面積８５０００ｍ３、建物高さ１３０ｍ、冷暖房ピーク負荷１０５ｋｗとし、配管径および管長は下記の表２に示す。上記したとおり、冷房の場合の入口温度は６℃、出口温度は１３℃とし、暖房の場合の入口温度は６０℃、出口温度は５３℃とした。
【００６９】
【表２】
図８は冷房におけるビル空調モデルの各流体（冷水、界面活性剤非添加・添加水和物スラリー）の実験結果を適用し、そこから計算された所要動力の結果を示すグラフで、図９は暖房におけるビル空調モデルの各流体（冷水、界面活性剤非添加・添加水和物スラリー）の実験結果を適用し、そこから計算された所要動力の結果を示すグラフである。
【００７０】
まず、冷房において、水を用いた場合、必要流量は１０９３ｍ３／ｈであり、所要動力は５４．４３ｋＷであった。一方、水和物スラリーを用いた場合、水和物粒子の潜熱によって単位流量あたり冷熱量が増大するので、流量を減少させることができ、必要流量は６５３ｍ３／ｈとなった。これにより、水和物スラリーのみの場合、所要動力は２３．５ｋＷに削減された。さらに、界面活性剤を添加した水和物スラリーの場合には、管内の圧力損失が減少したことによって所要動力は１７．０５ｋＷとなり、水を用いた場合の３１．２％の搬送動力で冷房できることが確認された。これらの結果は図８に表されている。このとき、水和物スラリーにはＴＭＥ２５ｗｔ％水溶液に抵抗低減剤としてＥｔｈｏｑｕｒｄ０／１２を２０００ｐｐｍ添加し、対イオンとしてサリチル酸ナトリウムを１２００ｐｐｍ添加した水和物スラリーを使用した。水和物粒子濃度Ｈｆは７．３ｗｔ％であった。
【００７１】
次に暖房において、温水を用いた場合、必要流量は１１０８ｍ３／ｈであり、所要動力は４５．４ｋＷであった。一方、酢酸ナトリウム三水和物スラリーを用いた場合、水和物粒子の潜熱によって単位流量あたり熱量が増大するので、流量を減少させることができ、必要流量は７６２ｍ３／ｈとなった。これにより、水和物スラリーのみの場合、所要動力は２５．３ｋＷに削減され、温水の場合の５５．８％の搬送動力で暖房が可能になった。さらに、界面活性剤を添加した水和物スラリーの場合には、管内の圧力損失が著しく減少したことによって所要動力は１１．５ｋＷとなり、水を用いた場合の２５．３％の搬送動力で暖房できることが確認された。これらの結果は図９に表されている。界面活性剤を添加したが、流速が高すぎるために抵抗低減効果が若干しか現れていない。このとき、水和物スラリーには酢酸ナトリウム三水和物スラリー４４．４ｗｔ％水溶液に抵抗低減剤としてＡｒｑｕａｄ２２／８０を１０００ｐｐｍ添加し、対イオンとしてサリチル酸ナトリウムを６００ｐｐｍ添加した水和物スラリーを使用した。水和物粒子濃度Ｈｆは５．３ｗｔ％であった。
【００７２】
下記の表３は上記冷暖房システムに使用した熱媒体と従来の冷水・温水との比較表である。
【００７３】
【表３】
これらの結果より界面活性剤（および対イオン）による抵抗低減効果を生じる場合でも、流量、管径などの条件を的確に設定しなければ圧力損失を大幅に減少させることができないことが分かる。しかし、的確な設定であれば水和物スラリーによる流量削減に加えて抵抗低減効果による流動抵抗の減少により、大幅な搬送動力の削減ができる可能性があることが分かった。
【００７５】
以上本発明の実施例を示したが、本発明は冷暖房システムだけでなく、所定の温度に加温したり冷却したりする装置にも適用でき、また加温温度および冷却温度に対応して潜熱輸送用水和物スラリーや界面活性剤も適宜選択される。
【００７６】
抱接型水和物スラリーについては、上記実施例に示したＴＭＥのほかに、たとえば臭化テトラｎ−ブチルアンモニウム、フッ化テトラブチルアンモニウムを、また無機水和物スラリーについては、上記実施例に示した酢酸ナトリウム三水和物のほかに、たとえば塩化カルシウム六水和物、硫酸ナトリウム十水和物を使用可能である。
【００７７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明に係る潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法、この方法により低減された潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システムには、次のような優れた効果がある。
【００７８】
すなわち、本発明によると、潜熱をもち熱密度が水に比べて高い水和物を混濁させた水和物スラリーを空調システムなどの熱媒体として用いるとともに、水和物スラリーの欠点である流動抵抗を大幅に低減することにより、空調に必要な流量を削減し、かつカチオン系界面活性剤と対イオンを添加して流動抵抗低減を図ったので、搬送動力を大幅に軽減でき、また空調設備に適用すれば装置を簡略化・小型化することで低コスト化が可能で経済的な運転ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る冷暖房（空調）システムの概略を示す全体構成図で一部を省略して表している。
【図２】流量と圧力損失を測定するための圧送式抵抗低減効果測定装置の一例を概略的に示す正面図である。
【図３】界面活性剤および対イオンを添加しない場合のＴＭＥ水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。
【図４】界面活性剤および対イオンを添加した場合のＴＭＥ水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。
【図５】界面活性剤および対イオンを添加しない場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。
【図６】界面活性剤（Ｅｔｈｏｑｕｒｄ０／１２）および対イオンを添加した場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。
【図７】界面活性剤（Ａｒｑｕａｄ２２／８０）および対イオンを添加した場合の酢酸ナトリウム三水和物スラリーと水との流動抵抗についての実験結果を摩擦係数（ｆ［−］）とレイノルズ数（Ｒｅ［−］）の関係で表したグラフである。
【図８】本発明の冷房におけるビル空調モデルの各流体（冷水、界面活性剤非添加・添加水和物スラリー）の実験結果を適用し、そこから計算された所要動力の結果を示すグラフである。
【図９】本発明の暖房におけるビル空調モデルの各流体（冷水、界面活性剤非添加・添加水和物スラリー）の実験結果を適用し、そこから計算された所要動力の結果を示すグラフである。
【図１０】ＴＭＥ水溶物スラリーの５ｍｍ管の場合と４００ｍｍ管の場合の摩擦係数を示すグラフである。
【図１１】酢酸ナトリウム三水和物スラリーの５ｍｍ管の場合と４００ｍｍ管の場合の摩擦係数を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 冷暖房（空調）システム
２ 空調器
３ 冷凍機
４ ボイラー
５・６ タンク
７・８ 循環路
９ ポンプ
１１・１２ 熱交換器
１３・１５ 供給用配管
１４・１６ 戻し用配管
Claims (9)
- 包接型水和物スラリー又は無機水和物スラリーからなる潜熱輸送用水和物スラリーに対して、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤を添加するとともに、同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加すること
を特徴とする潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法。 - 前記包接型水和物スラリーがトリメチロールエタンクラスレートハイドレートを溶解混濁させた水溶液であり、前記無機水和物スラリーが酢酸ナトリウム三水和物を溶解混濁させた水溶液であり、
前記カチオン系抵抗低減剤として、アルキル又はアルキレントリメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンヒドロキシエチルジメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレントリヒドロキシエチルアンモニウムの塩化物又は臭化物であり、アルキル基またはアルキレン基の炭素数が１１〜２２個の範囲のものを用いるとともに、
前記対イオンに、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸、ｍ−クロロ安息香酸ナトリウム、ｍ−クロロ安息香酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸ナトリウムまたは３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸を用いる
請求項１記載の潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法。 - 前記包接型水和物スラリーにおけるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートの固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％、好ましくは５〜１５％前後であり、前記無機水和物スラリーにおける酢酸ナトリウム三水和物の固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％、好ましくは５〜１５％前後であり、
前記トリメチロールエタンクラスレートハイドレートには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を、前記酢酸ナトリウム三水和物には塩化べへニルトリメチルアンモニウムをそれぞれ０．１〜０．２重量％添加するとともに、
前記対イオンであるサリチル酸ナトリウム、サリチル酸、ｍ−クロロ安息香酸ナトリウム、ｍ−クロロ安息香酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸ナトリウムまたは３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸を前記カチオン系抵抗低減剤に対しモル比で１：１以上〜１：１０以下の濃度、好ましくはモル比で１：１．５の濃度となるように添加する
請求項２記載の潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法。 - 包接型水和物スラリー又は無機水和物スラリーに、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加したこと
を特徴とする流動抵抗が低減された潜熱輸送用水和物スラリー。 - 前記包接型水和物スラリーがトリメチロールエタンクラスレートハイドレートを溶解混濁させた水溶液で、前記無機水和物スラリーが酢酸ナトリウム三水和物を溶解混濁させた水溶液であり、
前記カチオン系抵抗低減剤として、アルキル又はアルキレントリメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンヒドロキシエチルジメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレンビスヒドロキシエチルメチルアンモニウム、アルキル又はアルキレントリヒドロキシエチルアンモニウムの塩化物又は臭化物であり、アルキル基またはアルキレン基の炭素数が１１〜２２個の範囲のものを用いるとともに、
前記対イオンとして、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸、ｍ−クロロ安息香酸ナトリウム、ｍ−クロロ安息香酸、３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸ナトリウムまたは３−ヒドロキシ−２−ナフトエ酸を用いる
請求項４記載の流動抵抗が低減された潜熱輸送用水和物スラリー。 - 前記包接型水和物スラリーにおけるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートの固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％、好ましくは５〜１５％前後であり、前記無機水和物スラリーにおける酢酸ナトリウム三水和物の固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％、好ましくは５〜１５％前後であり、
前記トリメチロールエタンクラスレートハイドレートにはカチオン系抵抗低減剤である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を、前記酢酸ナトリウム三水和物には塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムをそれぞれ０．１〜０．２重量％添加するとともに、
前記対イオンであるサリチル酸ナトリウムを前記カチオン系抵抗低減剤に対しモル比で１：１以上〜１：１０以下の濃度、好ましくはモル比で１：１．５の濃度になるように添加した
請求項５記載の流動抵抗が低減された潜熱輸送用水和物スラリー。 - 冷房用サイクルと暖房用サイクルとを別系統にした冷暖房システムであって、
前記冷房用サイクルの冷熱媒体（又は低温媒体）として、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加した包接型水和物スラリーを使用し、
前記暖房用サイクルの熱媒体（又は高温媒体）として、界面活性剤であるカチオン系抵抗低減剤および同カチオン系抵抗低減剤の対イオンを添加した無機水和物スラリーを使用したこと
を特徴とする冷暖房システム。 - 前記冷房用サイクルの冷熱媒体（又は低温媒体）として、カチオン系抵抗低減剤である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および対イオンであるサリチル酸ナトリウムをそれぞれ添加した包接型水和物スラリーであるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートを溶解混濁させた水溶液を使用し、
前記暖房用サイクルの熱媒体（又は高温媒体）として、カチオン系抵抗低減剤である塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムおよび対イオンであるサリチル酸ナトリウムをそれぞれ添加した無機水和物スラリーである酢酸ナトリウム三水和物を溶解混濁させた水溶液を使用した請求項７記載の冷暖房システム。 - 前記包接型水和物スラリーにおけるトリメチロールエタンクラスレートハイドレートの固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％、好ましくは５〜１５％前後であり、前記無機水和物スラリーにおける酢酸ナトリウム三水和物の固体粒子濃度の重量割合が最大で２０％、好ましくは５〜１５％前後であり、
前記トリメチロールエタンクラスレートハイドレートにはカチオン系抵抗低減剤である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を、前記酢酸ナトリウム三水和物には塩化ベヘニルトリメチルアンモニウムをそれぞれ０．１〜０．２重量％添加するとともに、
前記対イオンであるサリチル酸ナトリウムを前記カチオン系抵抗低減剤に対しモル比で１：１以上〜１：１０以下の濃度、好ましくはモル比で１：１．５の濃度になるように添加する請求項８記載の冷暖房システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003192870A JP2005029591A (ja) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | 潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法、低減された潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003192870A JP2005029591A (ja) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | 潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法、低減された潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005029591A true JP2005029591A (ja) | 2005-02-03 |
Family
ID=34204539
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003192870A Pending JP2005029591A (ja) | 2003-07-07 | 2003-07-07 | 潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法、低減された潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2005029591A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006083247A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Yamaguchi Univ | 冷温水用腐食抑制性流れ促進剤および冷温水熱媒における腐食抑制流れ促進方法 |
| JP2007101168A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-04-19 | New Industry Research Organization | 熱交換装置 |
| JP2007112865A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | New Industry Research Organization | 潜熱輸送用スラリー |
| JP2007239697A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Kobe Univ | 潜熱輸送無機水和物スラリーを用いた高温域冷却装置 |
| JP2008215655A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Jfe Engineering Kk | 蓄熱装置及びその運転方法 |
| JP2008215654A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Jfe Engineering Kk | 包接化合物の生成方法、熱エネルギーの蓄積と取り出しを行う方法並びに、蓄熱装置及びその運転方法 |
| JP2019167495A (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 東邦瓦斯株式会社 | 無機塩水和物系潜熱輸送スラリー |
| WO2022071414A1 (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | ダイキン工業株式会社 | 熱搬送方法 |
| JP7399692B2 (ja) | 2019-11-28 | 2023-12-18 | 慶應義塾 | 冷却装置、および、冷却方法 |
-
2003
- 2003-07-07 JP JP2003192870A patent/JP2005029591A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4719873B2 (ja) * | 2004-09-15 | 2011-07-06 | 国立大学法人山口大学 | 冷温水用腐食抑制性流れ促進剤および冷温水熱媒における腐食抑制流れ促進方法 |
| JP2006083247A (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-30 | Yamaguchi Univ | 冷温水用腐食抑制性流れ促進剤および冷温水熱媒における腐食抑制流れ促進方法 |
| JP2007101168A (ja) * | 2005-09-06 | 2007-04-19 | New Industry Research Organization | 熱交換装置 |
| JP2007112865A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-05-10 | New Industry Research Organization | 潜熱輸送用スラリー |
| JP2007239697A (ja) * | 2006-03-10 | 2007-09-20 | Kobe Univ | 潜熱輸送無機水和物スラリーを用いた高温域冷却装置 |
| JP2008215654A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Jfe Engineering Kk | 包接化合物の生成方法、熱エネルギーの蓄積と取り出しを行う方法並びに、蓄熱装置及びその運転方法 |
| JP2008215655A (ja) * | 2007-02-28 | 2008-09-18 | Jfe Engineering Kk | 蓄熱装置及びその運転方法 |
| JP2019167495A (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 東邦瓦斯株式会社 | 無機塩水和物系潜熱輸送スラリー |
| JP7399692B2 (ja) | 2019-11-28 | 2023-12-18 | 慶應義塾 | 冷却装置、および、冷却方法 |
| WO2022071414A1 (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-07 | ダイキン工業株式会社 | 熱搬送方法 |
| JP2022057218A (ja) * | 2020-09-30 | 2022-04-11 | ダイキン工業株式会社 | 熱搬送方法 |
| JP7064156B2 (ja) | 2020-09-30 | 2022-05-10 | ダイキン工業株式会社 | 熱搬送方法 |
| EP4224089A4 (en) * | 2020-09-30 | 2024-03-27 | Daikin Ind Ltd | HEAT TRANSFER PROCESS |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhang et al. | An overview of fundamental studies and applications of phase change material slurries to secondary loop refrigeration and air conditioning systems | |
| Bellas et al. | Heat transfer and pressure drop of ice slurries in plate heat exchangers | |
| CN101171318B (zh) | 蓄热性物质、蓄热剂、蓄热材料、传热介质、保冷剂、保冷材料、蓄热剂用熔点调节剂、蓄热剂用过冷却防止剂、以及蓄热剂、传热介质和保冷剂中任意一种的主剂的制造方法 | |
| Ho et al. | Contribution of hybrid Al2O3-water nanofluid and PCM suspension to augment thermal performance of coolant in a minichannel heat sink | |
| Zhang et al. | Experimental study on the heat recovery characteristics of a new-type flat micro-heat pipe array heat exchanger using nanofluid | |
| JP2007107773A (ja) | 蓄熱装置、ヒートポンプシステムおよびソーラーシステム | |
| JP2005029591A (ja) | 潜熱輸送用水和物スラリーの流動抵抗低減方法、低減された潜熱輸送用水和物スラリーおよび同スラリーを用いた冷暖房システム | |
| Ma et al. | Pressure drops and loss coefficients of a phase change material slurry in pipe fittings | |
| Liu et al. | Evaluation of the energy storage performance of PCM nano-emulsion in a small tubular heat exchanger | |
| JP4853851B2 (ja) | 潜熱輸送無機水和物スラリーを用いた高温域冷却装置 | |
| Yan et al. | Study on the performance enhancement of ice storage and melting processes in an ice-on-coil thermal energy storage system | |
| CN205027017U (zh) | 直接蒸发式冰浆循环动态制冰装置 | |
| Kalaiselvam et al. | Numerical investigation of heat transfer and pressure drop characteristics of tube–fin heat exchangers in ice slurry HVAC system | |
| JP4151775B2 (ja) | 抵抗低減効果を有する氷・水スラリーの生成方法、その輸送方法及びその輸送システム | |
| JP4888521B2 (ja) | 水和物スラリの製造装置 | |
| JP3972734B2 (ja) | 水和物スラリ製造装置及びその運転方法 | |
| JP3897330B2 (ja) | 熱搬送媒体 | |
| JPH09194817A (ja) | 熱媒体と熱媒体循環システム | |
| JP4307091B2 (ja) | 熱搬送媒体及びこれを用いた熱搬送システム | |
| Suzuki et al. | Flow and heat transfer characteristics of ammonium alum hydrate slurry treated with surfactants | |
| JP2002263470A (ja) | 水和物スラリ製造装置 | |
| JP5706728B2 (ja) | 熱搬送媒体及びこれを用いた熱搬送システム | |
| JP2005016896A (ja) | 熱搬送媒体及びこれを用いた熱搬送システム | |
| JP2006316117A (ja) | 熱搬送媒体 | |
| JP3671450B2 (ja) | 流体用流れ促進剤及びそれを用いる熱エネルギー移送方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Effective date: 20060522 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20080904 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20080924 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081125 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Effective date: 20090324 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20090721 |