JP4748290B2 - 冷温水用腐食抑制性流れ促進剤 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体用流れ促進作用を有すると共に腐食抑制作用を有する冷温水用添加剤、すなわち、冷温水用腐食抑制性流れ促進剤及び腐食抑制性冷温水用熱媒に関する。
特には、本発明は、棒状ミセルを形成する界面活性剤を添加すると共にそれに悪影響を及ばさない防錆剤を添加した冷温水を冷熱媒移送管及び放熱器内に流通せしめることを特徴とする省エネルギー型で、実機上使用可能であり、防食機能をもった冷温水用腐食抑制性流れ促進剤及び腐食抑制性冷温水用熱媒を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
パイプなどの管内を流れる流体には、流体相互や該流体と管の壁面との境界のところで生ずる摩擦抵抗や、その抵抗に伴う乱流などが生ずることが知られ、それにより該流体の管内での流れに抗する力が働くこと、そしてそうした流体の中に僅かな量の特定の物質を添加することにより、該流体の管内での流れがよりスムーズになるあるいは該流体の管内での流れに抗する力を低下せしめることができることが知られている。こうした作用効果を持つ物質は、当該分野では、配管内流体用、「流れ促進剤」、「抗力減少剤」、「摩擦抵抗低減剤」、「ＤＲ剤」などと呼ばれている。
オフィスビル、工場、病院、デパート、ホテル、公共施設等では空調設備が欠かせない。そうした空調などには、冷暖房用熱媒移送システムが使用される。こうした熱媒移送システム等においては、普通、配管の長さは長距離にわたり、配管内を流れる流体にかかる管内抵抗なども大きなものとなり、流体搬送動力も大きなものが必要となり、配管設備コストも膨大なものになる。さらにはランニングコストも増大する。
【０００３】
設備コストを削減し、流体搬送動力を低減させる有利な方法として、配管内を流れる水などの流体の配管抵抗を低減させる「流れ促進剤」を使用することが提案されてきている。こうしたものの例としては、例えば、特開昭５６−２８２６２号公報、特開昭６０−９９１９９号公報、特開昭６０−１５２４４８号公報、特開平８−２３１９４１号公報、特公平４−６２３１号公報、特公平５−４７５３４号公報、米国特許第３，９６１，６３９号明細書、特開平８−３１１４３１号公報、特開平９−８７６１０号公報、特開平９−３０２３２４号公報、特開平９−３０２３７５号公報、特開平１０−１８３０９９号公報、特開平１０−１８３１００号公報、特開平１０−１８３１０１号公報、特開平１０−１９５４７６号公報、特開平１１−２９７５８号公報、特開平１１−６１０９３号公報、特開平１１−１９３３７３号公報、特開平１１−２４１０５９号公報、特開平１１−３４４２９５号公報、特開２０００−７３０８６号公報等に記載のものが挙げられる。
【０００４】
ところで、空調設備等の冷温水配管は、防錆剤等を使用して水管理をしないと、管内に錆等を生じさせ、配管内部を閉塞させたり、配管自体を破損させて、トラブルを生じさせる恐れがあることから、従来より、様々な防錆、管理手段が取られている。特に大規模な空調施設（例えば、地域冷暖房、高層ビル空調など）、半導体工場での空調設備では、配管の延命が重要視されており、そうした目的で腐食抑制剤が多く利用されているのも事実である。密閉冷温水経路内に防錆として−般的に多く利用されている防錆剤としては、亜硝酸塩系の防錆剤が多いと言われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したように、近年、棒状ミセルを形成する界面活性剤を添加した冷温水を冷熱媒移送管及び放熱器内に流通せしめ、省エネルギーを図る手段が注目を浴び、その利用の一層の促進が求められているが、そういった流れ促進剤は、陽イオン界面活性剤が主成分であるため、通常、空調システムに適用した場合、腐食抑制の効果は十分には期待できない。つまり、従来知られた流れ促進剤では、防錆機能は低く、実用的には、防錆対策が課題とされていた。
そして、流れ促進剤を単独で使用した場合では、パイプ内の腐食は不可避であると予想され、錆等の発生により、パイプ壁面が凹凸となる恐れがある。パイブの内壁に生じた凹凸で流れが乱されることとなり、パイプ内を流れる流体と管壁との間の摩擦抵抗が増大し、流量が低下することが考えられる。
【０００６】
また、パイプ内を流れる流体の流動抵抗低減には、熱媒に添加される流れ促進剤が、棒状ミセルを形成することがひとつの鍵であると考えられるが、こうした配管内の汚れ、錆などは、流動抵抗低減に対しそれを阻害する大きな要因の一つとなる。
加えて、古い施設等では、配管内部に錆が発生している。そうした錆びている配管内部を、単純に陽イオン界面活性剤及び対イオン剤からなる流れ促進剤を使用して熱媒を通ずると、配管内部が錆びることによりその内側の表面積が増大しているので、より多くの流れ促進剤が配管内部に吸着することになり、十分な濃度を確保できなくなり、結果として、流れ促進剤としての効果が持続しないこととなる。
【０００７】
この流れ促進剤に対して、単純に、如何なる腐食抑制剤もそれを選んで併用することにより流れ促進機能が図れるものではない。
また、空調設備の配管内部の状況は、非常に様々であり、古い施設では上記したような問題もあり、単純に流れ促進剤に腐食抑制剤を併用しただけで、流れ促進機能を持続することは、実機の空調システムでは、難しく、その効果を発揮しにくい。すなわち、古い施設等での流れ促進剤の吸着対策等が施され、流れ促進剤の濃度低下（流れ促進機能の低下）対策が施されていないと、陽イオン界面活性剤と対イオン（サリチル酸塩等）による単なる流れ促進機能だけでは、腐食抑制機能としては、不十分であり、長期に渡り閉鎖系で使用し、冷温水式の空調システムにおける熱媒である冷温水の抗力を減少させたまま維持することは困難である。こうした中で、省エネルギーが図られ、かつ、システム及び環境への配慮にした技術の開発が強く求められている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、冷暖房を扱うことができる冷温水式の空調システムにおける熱媒である冷温水の抗力を減少ささせ、長期に渡り閉鎖系で使用しうる方法を開発すべく種々検討を重ね、流体用流れ促進剤、特に好ましくは、Ｎ，Ｎ−ビス（末端ヒドロキシ置換アルキレン）−高級アルキル又は高級アルケニル置換アンモニウム塩とそれと対イオンとなるサリチル酸塩と共に、モリブデン酸ナトリウム等のモリブデン酸塩又は亜硝酸ナトリウム等の亜硝酸塩を、冷温水に添加すると移送管内の冷温水の抗力を顕著に減少するのに加えて、腐食抑制効果を奏することができ、省エネ効果と共に装置の耐久性の向上を同時に図れることを見出し、本発明を完成した。
また、空調システムの配管に銅を使用している場合にも対応しうるよう、銅の防錆力を強化するためにベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）系化合物を微量添加させ、鉄、銅に対して同時に腐食抑制を図ると共に流れ促進せしめることにも成功した。
【０００９】
本発明のその他の目的、特徴、優秀性及びその有する観点は、以下の記載より当業者にとっては明白であろう。しかしながら、以下の記載及び具体的な実施例等の記載を含めた本件明細書の記載は本発明の好ましい態様を示すものであり、説明のためにのみ示されているものであることを理解されたい。本明細書に開示した本発明の意図及び範囲内で、種々の変化及び／又は改変（あるいは修飾）をなすことは、以下の記載及び本明細書のその他の部分からの知識により、当業者には容易に明らかであろう。本明細書で引用されている全ての特許文献及び参考文献は、説明の目的で引用されているもので、それらは本明細書の一部としてその内容はここに含めて解釈されるべきものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明により、冷温水式の空調システムにおいて、流体用流れ促進剤とモリブデン酸塩又は亜硝酸塩を含有する防錆剤とを配合してある腐食抑制性流れ促進剤を添加した冷温水、特に棒状ミセルを形成する界面活性剤とモリブデン酸塩又は亜硝酸塩とを添加した冷温水を、冷熱媒移送管及び放熱器内に流通せしめることを特徴とする省エネルギー型の冷温水式冷暖房方法及びそのための装置が提供される。
本発明の目的は、冷温水発生地点から放熱地点までの熱媒移送区間（熱媒輸送セクション）で、低いポンプ動力で移送でき、このためポンプなど所要動力を大幅に削減したり、広い地域を対象としてシステム装置の効率化を図り、さらに長期間の使用にあたってもより問題がなく、またメインテナンスを大幅に軽減することにある。
【００１１】
本明細書中、「流体用流れ促進剤」とは、流体の管内での流れがよりスムーズになるあるいは該流体の管内での流れに抗する力を低下せしめることができる機能を有する物質あるいは組成物を指し、公知のもののうちから選ばれることができるが、好ましくは界面活性剤を成分として含有するものが挙げられ、より好ましくは少なくとも界面活性剤と対イオン剤とを含有するものが挙げられる。
該界面活性剤としては、陽イオン界面活性剤として当業者に知られたもののうちから選ばれることができ、特に好ましくは流体中で棒状ミセルを形成する界面活性剤が挙げられ、例えば、次式：
【００１２】
【化３】
【００１３】
（式中、Ｒ１ は炭素数１２〜２６個のアルキル基又は炭素数１２〜２６個のアルケニル基で、Ｒ２ は炭素数１〜４個のアルキル基又はヒドロキシ基で置換された炭素数１〜４個のアルキル基で、Ｘは１〜４の整数で、Ｙは１〜４の整数で、Ａは陰イオンを表わす。）の化合物である。より好ましいものとしては、次式：
【００１４】
【化４】
【００１５】
（式中、Ｒ１ はオレイル基で、Ｒ２ はメチル基で、Ｘは２の整数で、Ｙは２の整数で、Ａは塩素又は臭素を表わす。）の化合物である。
該対イオン剤としては、好ましくはサリチル酸塩が挙げられ、特に好ましくはサリチル酸ナトリウム塩あるいはサリチル酸カリウム塩である。
かくして、好ましい流体用流れ促進剤としては、
【００１６】
【化５】
【００１７】
（式中、Ｒ１ は炭素数１２〜２６個のアルキル基又は炭素数１２〜２６個のアルケニル基で、Ｒ２ は炭素数１〜４個のアルキル基又はヒドロキシ基で置換された炭素数１〜４個のアルキル基で、Ｘは１〜４の整数で、Ｙは１〜４の整数で、Ａはハロゲン、例えば塩素、臭素などの陰イオンを表し、Ｂはサリチル酸塩、例えばサリチル酸アルカリ金属塩を表す。ただしアンモニウム塩成分とサリチル酸塩成分は任意の割合であってよい。）を含有する。さらに好ましい流体用流れ促進剤は、
【００１８】
【化６】
【００１９】
（式中、Ｒ１ は炭素数１６〜２０個のアルケニル基で、Ｒ２ は炭素数１〜２個のアルキル基で、Ｘは１〜２の整数で、Ｙは１〜２の整数で、Ａはハロゲン、例えば塩素、臭素などを表し、Ｂはサリチル酸アルカリ金属塩、例えばサリチル酸ナトリウム塩、サリチル酸カリウム塩などを表す。ただしアンモニウム塩成分とサリチル酸塩成分は任意の割合であってよい。）を含有する。特に好ましくは流体用流れ促進剤は、
【００２０】
【化７】
（式中、Ｒ１はオレイル基で、Ｒ２はメチル基で、Ｘは２の整数で、Ｙは２の整数で、Ａはハロゲン、例えば塩素、臭素などを表し、Ｂはサリチル酸ナトリウム塩あるいはサリチル酸カリウム塩などを表す。ただしアンモニウム塩成分とサリチル酸塩成分は任意の割合であってよい。）を含有する。
【００２１】
流体用流れ促進剤は、例えば、（１）サリチル酸ナトリウムあるいはサリチル酸カリウムと、（２）オレイルビスヒドロキシエチルメチルアンモニウムクロライドとを少なくとも含有するものである。上記式中、Ｂは対イオン成分で、それ以外の部分は界面活性剤成分である。上記流体用流れ促進剤のうち界面活性剤成分としては、例えばオレイルビスヒドロキシエチルメチルアンモニウムクロライド（「エソカード（Ｅｔｈ．Ｏ／１２」、帯電防止剤として市販されている）などが挙げられ、対イオン成分としては、例えばサリチル酸ナトリウム塩などが挙げられる。流体用流れ促進剤には、消泡剤などを配合することもできる。
消泡剤としては、例えば市販のものを用いることができるが、これらに限定されない。
【００２２】
本発明の代表的な冷温水式の空調システムでは、熱源地点と放熱地点との間の直径約５〜１０００ｍｍ、好ましくは約１０〜５００ｍｍの熱媒移送管内に、液温約１〜９０℃、好ましくは約２〜７０℃であり、流体用流れ促進剤を約５０〜３０００ｐｐｍ、好ましくは約１００〜１２００ｐｐｍ、すなわち該アンモニウムイオン成分とサリチル酸塩成分それぞれ約５０〜３０００ｐｐｍ、好ましくは約１００〜１２００ｐｐｍ含有し、さらにモリブデン酸塩又は亜硝酸塩を含有する防錆剤を含有している冷温水を壁面せん断速度約４５０〜４０，０００γ（１／ｓ）、好ましくは約５００〜３５，０００γ（１／ｓ）で流通せしめることを特徴としている。
【００２３】
熱媒としての冷温水の移送管の直径は、好ましくは約５〜１０００ｍｍ、さらに好ましくは約１０〜５００ｍｍであり、この範囲より小さい場合は熱媒の送水能力に不足を生じ十分な熱媒の供給が困難となり、さらにこの範囲を越えると配管コストが高くなりすぎるという問題が生じる。本発明の流体用流れ促進剤である該アンモニウムイオン成分（界面活性剤成分）は、約５０〜３０００ｐｐｍ、好ましくは約１００〜１２００ｐｐｍ含有せしめることができ、この範囲より少ないと、抗力減少効果が不満足となり、またこの範囲を越えても抗力減少効果の割りにはそれの使用量の増大によるコスト上昇が問題となる。移送管における熱媒としての冷温水の流通は、壁面せん断速度約４５０〜４０，０００γ（１／ｓ）、好ましくは約５００〜３５，０００γ（１／ｓ）で行なうのがよいが、そうすることにより熱媒の抗力減少効果が良好となるばかりでなく、熱媒の熱エネルギー・ロスが防止できる。この範囲よりも低いと、効果は低くなり、移送途中における熱媒の熱エネルギー・ロスの問題を生じる。またこの範囲を越えると、熱媒の熱エネルギー・ロスが急激に増大する。
一方熱媒温水から放熱を行ないたい場合、放熱地点（例えば一般家庭のヒーター部など）で配管径が５〜２０ｍｍの場合、１，０００γ（１／ｓ）未満の壁面せん断速度又は４０，０００γ（１／ｓ）を越える壁面せん断速度で通過させると、熱媒の熱エネルギー・ロスが増大し、結果として放熱効果が増大しヒーターとしては優れたものとなることには留意する必要がある。
【００２４】
モリブデン酸塩としては、防錆剤として使用することが知られたものや市販のものの中から選んで使用することができるが、好ましくは例えばモリブデン酸ナトリウム塩、モリブデン酸カリウム塩、モリブデン酸リチウム塩、モリブデン酸カルシウム塩、モリブデン酸アンモニウム塩などが挙げられ、特に好適にはモリブデン酸ナトリウムあるいはモリブデン酸リチウムである。
また、亜硝酸塩としては、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸リチウムなどが挙げられる。
本発明の腐食抑制性流れ促進剤には、さらにベンゾトリアゾール系腐食抑制剤を含有せしめることができる。該ベンゾトリアゾール系腐食抑制剤としては、おもに銅の腐食を抑制するために使用することが知られたものや市販のものの中から選んで使用することができ、例えばベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾール、ベンゾトリアゾールカルボン酸及びそのメチル、ブチル、オクチルなどを含めたアルキルエステル、５、５−ビスベンゾトリアゾール、５−ニトロベンゾトリアゾール、フェナジノトリアゾール、５−ヘキシルベンゾトリアゾール、５−クロロベンゾトリアゾール、１−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ベンゾトリアゾール、１−（２、３−ジカルボキシプロピル）ベンゾトリアゾール、［１，２，３−ベンゾトリアゾリル−１−メチル］［１，２，４−トリアゾール−１−メチル］［２−エチルヘキシル］アミン、ビス［（１−ベンゾトリアゾリル） メチル］ホスホン酸、３−アミノ−１、２、４−トリアゾール、Ｎ−（シクロヘキシル）−Ｎ，Ｎ−ジエタノールアミン、それらのナトリウム塩、カリウム塩などの塩などが挙げられる。
【００２５】
モリブデン酸塩は、通常の腐食抑制剤として一般的に利用されてはいるが、高価であり、また単独での使用だと高い添加量を必要とするため、従来は、何種類かの腐食抑制剤と併用することによってそのモリブデン酸塩の腐食抑制活性を利用してきたに止まる。
モリブデン酸塩を流れ促進剤と併用しての腐食抑制の原理としては、モリブデン酸塩がパイプ管内に酸化皮膜を形成せしめて、腐食抑制を行い、かつ、界面活性剤の吸着の相乗効果により、腐食機能をもたらしていると思われる。流体用流れ促進剤をモリブデン酸塩と併用することにより、常に腐食抑制されることになりパイプ内部の腐食進行がなくなり、長期的に流れ促進機能を維持できる。
流れ促進剤に対し、熱媒中の濃度がモリブデン酸塩１０〜３０００ｐｐｍ程度、より好ましくは２０〜１５００ｐｐｍ程度、さらに好ましくは２５〜１０００ｐｐｍ程度、特に好ましくは３０〜７００ｐｐｍ程度となるように投入すれば、十分な腐食抑制機能を発揮し、かつ、流れ促進機能を長期的に保持できる。
また、熱媒中に亜硝酸塩を防錆剤として添加する場合は、熱媒の液温（使用温度）が２〜３０℃（冷水）のものに対しては、５０〜３０００ｐｐｍ程度、より好ましくは８０〜１５００ｐｐｍ程度、さらに好ましくは１００〜１０００ｐｐｍ程度であり、また、熱媒の液温（使用温度）が３０〜７０℃（温水）のものに対しては、８０〜５０００ｐｐｍ程度、より好ましくは１００〜３０００ｐｐｍ程度、さらに好ましくは１００〜２０００ｐｐｍ程度である。
ベンゾトリアゾール系腐食抑制剤は流れ促進剤に熱媒中の濃度が０．５〜１００ｐｐｍ程度、より好ましくは０．５〜５０ｐｐｍ程度、さらに好ましくは１〜３０ｐｐｍ程度となるように投入すれば、銅に対しても十分な腐食抑制機能を発揮し、かつ、流れ促進機能を長期的に保持できる。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例を掲げ、本発明を具体的に説明するが、この実施例は単に本発明の説明のため、その具体的な態様の参考のために提供されているものである。これらの例示は本発明の特定の具体的な態様を説明するためのものであるが、本願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。本発明では、本明細書の思想に基づく様々な実施形態が可能であることは理解されるべきである。
全ての実施例は、他に詳細に記載するもの以外は、標準的な技術を用いて実施したもの、又は実施することのできるものであり、これは当業者にとり周知で慣用的なものである。
【００２７】
実施例１：
図１に示す冷温水式の空調システムを用いた。図１中、冷温水発生機（ヒートポンプ）１と高架タンク２とを熱媒移送配管３で結んで、熱媒（冷温水）の抗力減少化効果及び腐食性向についてテストした。
図１に示された装置には、電磁流量計４及び差圧計測器（Ｕ字管マノメーター）５が設けられ、それぞれ各流量の測定及びタップ間直管部区間Ｌの圧力損失を測定できる。循環ポンプ６をインバータ７で周波数変化させて、各流量、各温度及び添加された流体用流れ促進剤とモリブデン酸塩又は亜硝酸塩を含有する防錆剤の影響を調べた。図中、８は調温装置、Ｔ．Ｃは温度計である。
冷温水発生機（熱源）１としては、吸収式冷温水発生機（ヒートポンプ）を使用した。循環ポンプ６は、Ｓ型片吸込渦巻きポンプ１．５ｋｗを使用し、熱媒移送配管３のパイプ径は２０ｍｍのものを使用した。熱媒移送配管３のパイプの総延長は２２０ｍであった。該空調システム中の保有水量はおおよそ１．５４立方メートルである。インバーター７は汎用インバーター２．２ｋｗのものを使用し、冷温水の温度範囲は冷水７〜１０℃とし、温水５０℃とした。
【００２８】
水道水に、流体用流れ促進剤と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クロライド（「エソカード（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）」、商品名：ライオン（株）社製の帯電防止剤）を５００ｐｐｍ、そして対イオン成分としてサリチル酸ナトリウム塩を５００ｐｐｍの同量添加した。得られたＥｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウム溶液に、防錆剤としてモリブデン酸ナトリウムを添加し、抗力低減効果（ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：ＤＲ）に及ぼす影響を調べた。
実験は、先ず最初に水道水を使用し、実際に稼働している状態として運転し、インバーターによるモーターの回転数制御を行い、各周波数毎のポンプのモーターの回転数制御を行い、ポンプの各回転数毎のポンプの吐出圧力、熱媒（冷温水）の温度、流速（ｕ[ｍ／ｓ］）を測定した。
次に流体用流れ促進剤を添加した水道水、流体用流れ促進剤とモリブデン酸ナトリウムを添加しもので同様に測定した。またインバーターを用いて周波数を下げて行き、流速が水道水の時と同じになるように設定し、その時の電流値を比較し、節減量を求めた。
【００２９】
得られた結果を、図２〜３に示す。
図２及び図３より、本発明の腐食抑制性流れ促進剤、すなわち、防錆剤としてモリブデン酸ナトリウムを添加した場合、モリブデン酸ナトリウムの添加量が増加するに従い、ＤＲ効果（ＤＲ％）が大きくなっていることがわかる。特に、４５０ｐｐｍ以上添加すると、７〜５０℃の広範囲の温度領域において非常に高いＤＲ効果が発揮されることが明らかである。
【００３０】
実施例２：
実施例１と同様に図１に示す冷温水式の空調システムを用いた。
循環ポンプ６をインバータ７で周波数変化させて、各流量、各温度及び添加された流体用流れ促進剤と亜硝酸塩を含有する防錆剤の影響を調べた。
冷温水の温度範囲は冷水９℃とし、温水５０℃とした。
【００３１】
水道水に、流体用流れ促進剤と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クロライド（「エソカード（Ｅｔｈ．）Ｏ／１２」、商品名：ライオン（株）社製の帯電防止剤）を５００ｐｐｍ、そして対イオン成分としてサリチル酸ナトリウム塩を５００ｐｐｍの同量添加した。得られたＥｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウム溶液に、防錆剤として亜硝酸ナトリウムを添加し、抗力低減効果（ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：ＤＲ）に及ぼす影響を調べた。
実験は、先ず最初に水道水を使用し、実際に稼働している状態として運転し、インバーターによるモーターの回転数制御を行い、各周波数毎のポンプのモーターの回転数制御を行い、ポンプの各回転数毎のポンプの吐出圧力、熱媒（冷温水）の温度、流速（ｕ[ｍ／ｓ］）を測定した。
次に流体用流れ促進剤を添加した水道水、流体用流れ促進剤と亜硝酸ナトリウムを添加しもので同様に測定した。またインバーターを用いて周波数を下げて行き、流速が水道水の時と同じになるように設定し、その時の電流値を比較し、節減量を求めた。
【００３２】
得られた結果を、図４〜５に示す。
図４及び図５より、本発明の腐食抑制性流れ促進剤、すなわち、防錆剤が亜硝酸ナトリウムの場合も、添加量が増加するに従い、特に平均流速が１〜１．５ｍ／ｓ前後でＤＲ効果が大きくなっていることが判る。
液温９℃においては、亜硝酸ナトリウム添加量が１００〜１５００ｐｐｍで、可成りのＤＲ効果が認められ、液温５０℃においては、それが１００〜１５００ｐｐｍで非常に高いＤＲ効果が発揮されることが明らかとなった。
【００３３】
実施例３
次に、腐食抑制剤としてベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）を添加し、実施例１と同様にして、ＤＲ効果に及ぼす影響を調べた。ただし、流れ促進剤としては、Ｅｔｈ．Ｏ／１２（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（５００ｐｐｍ）溶液を使用している。
９℃及び５０℃付近での測定結果を、図６〜７に示す。
すなわち、低温（９℃）、高温（５０℃）ともにベンゾトリアゾール腐食抑制剤の添加によってはＤＲ効果には影響を与えていないことが観察された。
【００３４】
実施例４
▲１▼.流れ促進剤（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（３００ｐｐｍ））を含む水溶液、▲２▼.流れ促進剤（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（３００ｐｐｍ）＋モリブデン酸ナトリウム（１５０ｐｐｍ））を含む水溶液、▲３▼．流れ促進剤（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（３００ｐｐｍ）＋モリブデン酸ナトリウム（１００ｐｐｍ）＋ベンゾトリアゾール（５ｐｐｍ））を含む水溶液、▲４▼．流れ促進剤（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（３００ｐｐｍ）＋亜硝酸ナトリウム（７５０ｐｐｍ））を含む水溶液、▲５▼．流れ促進剤（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（３００ｐｐｍ）＋亜硝酸ナトリウム（７５０ｐｐｍ）＋ベンゾトリアゾール（２５ｐｐｍ）を含む水溶液、の各５００ｍｌを各々５００ｍｌ容量のビーカ内に入れ、さらに各々のビーカ中に鉄及び銅のテストピース（各３１ｃｍ２）を投入した後、マグネットスターラを用いて水温６０℃に設定し、ある程度の水の流れを与えながら、９日間浸漬し、水溶液中の鉄と銅の濃度及び鉄と銅の腐食速度（ＭＤＤ）を測定して、各テストピースの腐食性を評価した。その結果を、表１に示した。
【００３５】
【表１】
【００３６】
表１に示す結果から、Ｅｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウムのみでは、鉄、銅ともに腐食する傾向が認められる。
Ｅｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウム＋モリブデン酸ナトリウムでは、鉄に対しての防錆効果はあるが、銅に対しては腐食する傾向がある。
Ｅｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウム＋モリブデン酸ナトリウム＋ＢＴＡは、銅に対しても良好な防錆効果が認められる。
防錆剤の亜硝酸ナトリウムについても、ＢＴＡが添加されたものの方が、鉄、銅に対してともに防錆効果が認められる。
【００３７】
以上の結果より、流体用流れ促進剤、すなわち、Ｅｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウムに、防錆剤として、モリブデン酸塩、特にはモリブデン酸ナトリウム塩を添加して配合すると、低温から５０℃付近までの使用、さらには７０℃を越える領域での使用に於いてＤＲ効果を上昇させるかあるいはＤＲ効果に及ぼす影響は殆どなく、一方で配管に対する腐食抑制効果が期待できる。
また、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）系腐食抑制剤を使用することが可能であるので、銅の腐食抑制を図ることもできる。
【００３８】
【発明の効果】
流体用流れ促進剤をモリブデン酸塩又は亜硝酸塩と共に併用することにより、常に腐食抑制されることになりパイプ内部の腐食進行がなくなり、長期的に流れ促進機能を維持でき、冷温水を扱う冷熱媒移送管の保守管理の改善を図ることができる。
さらに、ベンゾトリアゾール系腐食抑制剤を配合添加することにより、銅を使用した配管でのパイプ内部の腐食進行を抑制することが可能で、長期にわたり流れ促進機能を維持でき、保守管理の改善も図ることができる。
本発明により、長期間安定的に使用でき、低温から高温にわたる広い範囲で摩擦抵抗などを低減できる添加剤が提供できる。オフィスビル、工場、病院、デパート、ホテル、公共施設等では空調設備だけでなく、各種の加熱・冷却系、地域冷暖房システムに利用できる。
本発明は、前述の説明及び実施例に特に記載した以外も、実行できることは明らかである。上述の教示に鑑みて、本発明の多くの改変及び変形が可能であり、従ってそれらも本件添付の請求の範囲の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒートポンプを使用したＤＲ効果評価の為に使用される装置の概説図である。
【図２】７〜１０℃付近でのモリブデン酸ナトリウムのＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
【図３】５０℃付近でのモリブデン酸ナトリウムのＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
【図４】９℃付近での亜硝酸ナトリウムのＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
【図５】５０℃付近での亜硝酸ナトリウムのＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
【図６】９℃付近でのベンゾトリアゾール系防錆剤のＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
【図７】５０℃付近でのベンゾトリアゾール系防錆剤のＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体用流れ促進作用を有すると共に腐食抑制作用を有する冷温水用添加剤、すなわち、冷温水用腐食抑制性流れ促進剤及び腐食抑制性冷温水用熱媒に関する。
特には、本発明は、棒状ミセルを形成する界面活性剤を添加すると共にそれに悪影響を及ばさない防錆剤を添加した冷温水を冷熱媒移送管及び放熱器内に流通せしめることを特徴とする省エネルギー型で、実機上使用可能であり、防食機能をもった冷温水用腐食抑制性流れ促進剤及び腐食抑制性冷温水用熱媒を提供する。
【０００２】
【従来の技術】
パイプなどの管内を流れる流体には、流体相互や該流体と管の壁面との境界のところで生ずる摩擦抵抗や、その抵抗に伴う乱流などが生ずることが知られ、それにより該流体の管内での流れに抗する力が働くこと、そしてそうした流体の中に僅かな量の特定の物質を添加することにより、該流体の管内での流れがよりスムーズになるあるいは該流体の管内での流れに抗する力を低下せしめることができることが知られている。こうした作用効果を持つ物質は、当該分野では、配管内流体用、「流れ促進剤」、「抗力減少剤」、「摩擦抵抗低減剤」、「ＤＲ剤」などと呼ばれている。
オフィスビル、工場、病院、デパート、ホテル、公共施設等では空調設備が欠かせない。そうした空調などには、冷暖房用熱媒移送システムが使用される。こうした熱媒移送システム等においては、普通、配管の長さは長距離にわたり、配管内を流れる流体にかかる管内抵抗なども大きなものとなり、流体搬送動力も大きなものが必要となり、配管設備コストも膨大なものになる。さらにはランニングコストも増大する。
【０００３】
設備コストを削減し、流体搬送動力を低減させる有利な方法として、配管内を流れる水などの流体の配管抵抗を低減させる「流れ促進剤」を使用することが提案されてきている。こうしたものの例としては、例えば、特開昭５６−２８２６２号公報、特開昭６０−９９１９９号公報、特開昭６０−１５２４４８号公報、特開平８−２３１９４１号公報、特公平４−６２３１号公報、特公平５−４７５３４号公報、米国特許第３，９６１，６３９号明細書、特開平８−３１１４３１号公報、特開平９−８７６１０号公報、特開平９−３０２３２４号公報、特開平９−３０２３７５号公報、特開平１０−１８３０９９号公報、特開平１０−１８３１００号公報、特開平１０−１８３１０１号公報、特開平１０−１９５４７６号公報、特開平１１−２９７５８号公報、特開平１１−６１０９３号公報、特開平１１−１９３３７３号公報、特開平１１−２４１０５９号公報、特開平１１−３４４２９５号公報、特開２０００−７３０８６号公報等に記載のものが挙げられる。
【０００４】
ところで、空調設備等の冷温水配管は、防錆剤等を使用して水管理をしないと、管内に錆等を生じさせ、配管内部を閉塞させたり、配管自体を破損させて、トラブルを生じさせる恐れがあることから、従来より、様々な防錆、管理手段が取られている。特に大規模な空調施設（例えば、地域冷暖房、高層ビル空調など）、半導体工場での空調設備では、配管の延命が重要視されており、そうした目的で腐食抑制剤が多く利用されているのも事実である。密閉冷温水経路内に防錆として−般的に多く利用されている防錆剤としては、亜硝酸塩系の防錆剤が多いと言われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したように、近年、棒状ミセルを形成する界面活性剤を添加した冷温水を冷熱媒移送管及び放熱器内に流通せしめ、省エネルギーを図る手段が注目を浴び、その利用の一層の促進が求められているが、そういった流れ促進剤は、陽イオン界面活性剤が主成分であるため、通常、空調システムに適用した場合、腐食抑制の効果は十分には期待できない。つまり、従来知られた流れ促進剤では、防錆機能は低く、実用的には、防錆対策が課題とされていた。
そして、流れ促進剤を単独で使用した場合では、パイプ内の腐食は不可避であると予想され、錆等の発生により、パイプ壁面が凹凸となる恐れがある。パイブの内壁に生じた凹凸で流れが乱されることとなり、パイプ内を流れる流体と管壁との間の摩擦抵抗が増大し、流量が低下することが考えられる。
【０００６】
また、パイプ内を流れる流体の流動抵抗低減には、熱媒に添加される流れ促進剤が、棒状ミセルを形成することがひとつの鍵であると考えられるが、こうした配管内の汚れ、錆などは、流動抵抗低減に対しそれを阻害する大きな要因の一つとなる。
加えて、古い施設等では、配管内部に錆が発生している。そうした錆びている配管内部を、単純に陽イオン界面活性剤及び対イオン剤からなる流れ促進剤を使用して熱媒を通ずると、配管内部が錆びることによりその内側の表面積が増大しているので、より多くの流れ促進剤が配管内部に吸着することになり、十分な濃度を確保できなくなり、結果として、流れ促進剤としての効果が持続しないこととなる。
【０００７】
この流れ促進剤に対して、単純に、如何なる腐食抑制剤もそれを選んで併用することにより流れ促進機能が図れるものではない。
また、空調設備の配管内部の状況は、非常に様々であり、古い施設では上記したような問題もあり、単純に流れ促進剤に腐食抑制剤を併用しただけで、流れ促進機能を持続することは、実機の空調システムでは、難しく、その効果を発揮しにくい。すなわち、古い施設等での流れ促進剤の吸着対策等が施され、流れ促進剤の濃度低下（流れ促進機能の低下）対策が施されていないと、陽イオン界面活性剤と対イオン（サリチル酸塩等）による単なる流れ促進機能だけでは、腐食抑制機能としては、不十分であり、長期に渡り閉鎖系で使用し、冷温水式の空調システムにおける熱媒である冷温水の抗力を減少させたまま維持することは困難である。こうした中で、省エネルギーが図られ、かつ、システム及び環境への配慮にした技術の開発が強く求められている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、冷暖房を扱うことができる冷温水式の空調システムにおける熱媒である冷温水の抗力を減少ささせ、長期に渡り閉鎖系で使用しうる方法を開発すべく種々検討を重ね、流体用流れ促進剤、特に好ましくは、Ｎ，Ｎ−ビス（末端ヒドロキシ置換アルキレン）−高級アルキル又は高級アルケニル置換アンモニウム塩とそれと対イオンとなるサリチル酸塩と共に、モリブデン酸ナトリウム等のモリブデン酸塩又は亜硝酸ナトリウム等の亜硝酸塩を、冷温水に添加すると移送管内の冷温水の抗力を顕著に減少するのに加えて、腐食抑制効果を奏することができ、省エネ効果と共に装置の耐久性の向上を同時に図れることを見出し、本発明を完成した。
また、空調システムの配管に銅を使用している場合にも対応しうるよう、銅の防錆力を強化するためにベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）系化合物を微量添加させ、鉄、銅に対して同時に腐食抑制を図ると共に流れ促進せしめることにも成功した。
【０００９】
本発明のその他の目的、特徴、優秀性及びその有する観点は、以下の記載より当業者にとっては明白であろう。しかしながら、以下の記載及び具体的な実施例等の記載を含めた本件明細書の記載は本発明の好ましい態様を示すものであり、説明のためにのみ示されているものであることを理解されたい。本明細書に開示した本発明の意図及び範囲内で、種々の変化及び／又は改変（あるいは修飾）をなすことは、以下の記載及び本明細書のその他の部分からの知識により、当業者には容易に明らかであろう。本明細書で引用されている全ての特許文献及び参考文献は、説明の目的で引用されているもので、それらは本明細書の一部としてその内容はここに含めて解釈されるべきものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明により、冷温水式の空調システムにおいて、流体用流れ促進剤とモリブデン酸塩又は亜硝酸塩を含有する防錆剤とを配合してある腐食抑制性流れ促進剤を添加した冷温水、特に棒状ミセルを形成する界面活性剤とモリブデン酸塩又は亜硝酸塩とを添加した冷温水を、冷熱媒移送管及び放熱器内に流通せしめることを特徴とする省エネルギー型の冷温水式冷暖房方法及びそのための装置が提供される。
本発明の目的は、冷温水発生地点から放熱地点までの熱媒移送区間（熱媒輸送セクション）で、低いポンプ動力で移送でき、このためポンプなど所要動力を大幅に削減したり、広い地域を対象としてシステム装置の効率化を図り、さらに長期間の使用にあたってもより問題がなく、またメインテナンスを大幅に軽減することにある。
【００１１】
本明細書中、「流体用流れ促進剤」とは、流体の管内での流れがよりスムーズになるあるいは該流体の管内での流れに抗する力を低下せしめることができる機能を有する物質あるいは組成物を指し、公知のもののうちから選ばれることができるが、好ましくは界面活性剤を成分として含有するものが挙げられ、より好ましくは少なくとも界面活性剤と対イオン剤とを含有するものが挙げられる。
該界面活性剤としては、陽イオン界面活性剤として当業者に知られたもののうちから選ばれることができ、特に好ましくは流体中で棒状ミセルを形成する界面活性剤が挙げられ、例えば、次式：
【００１２】
【化３】
（式中、Ｒ１ は炭素数１２〜２６個のアルキル基又は炭素数１２〜２６個のアルケニル基で、Ｒ２ は炭素数１〜４個のアルキル基又はヒドロキシ基で置換された炭素数１〜４個のアルキル基で、Ｘは１〜４の整数で、Ｙは１〜４の整数で、Ａは陰イオンを表わす。）の化合物である。より好ましいものとしては、次式：
【００１４】
【化４】
（式中、Ｒ１ はオレイル基で、Ｒ２ はメチル基で、Ｘは２の整数で、Ｙは２の整数で、Ａは塩素又は臭素を表わす。）の化合物である。
該対イオン剤としては、好ましくはサリチル酸塩が挙げられ、特に好ましくはサリチル酸ナトリウム塩あるいはサリチル酸カリウム塩である。
かくして、好ましい流体用流れ促進剤としては、
【００１６】
【化５】
（式中、Ｒ１ は炭素数１２〜２６個のアルキル基又は炭素数１２〜２６個のアルケニル基で、Ｒ２ は炭素数１〜４個のアルキル基又はヒドロキシ基で置換された炭素数１〜４個のアルキル基で、Ｘは１〜４の整数で、Ｙは１〜４の整数で、Ａはハロゲン、例えば塩素、臭素などの陰イオンを表し、Ｂはサリチル酸塩、例えばサリチル酸アルカリ金属塩を表す。ただしアンモニウム塩成分とサリチル酸塩成分は任意の割合であってよい。）を含有する。さらに好ましい流体用流れ促進剤は、
【００１８】
【化６】
（式中、Ｒ１ は炭素数１６〜２０個のアルケニル基で、Ｒ２ は炭素数１〜２個のアルキル基で、Ｘは１〜２の整数で、Ｙは１〜２の整数で、Ａはハロゲン、例えば塩素、臭素などを表し、Ｂはサリチル酸アルカリ金属塩、例えばサリチル酸ナトリウム塩、サリチル酸カリウム塩などを表す。ただしアンモニウム塩成分とサリチル酸塩成分は任意の割合であってよい。）を含有する。特に好ましくは流体用流れ促進剤は、
【００２０】
【化７】
【００２１】
流体用流れ促進剤は、例えば、（１）サリチル酸ナトリウムあるいはサリチル酸カリウムと、（２）オレイルビスヒドロキシエチルメチルアンモニウムクロライドとを少なくとも含有するものである。上記式中、Ｂは対イオン成分で、それ以外の部分は界面活性剤成分である。上記流体用流れ促進剤のうち界面活性剤成分としては、例えばオレイルビスヒドロキシエチルメチルアンモニウムクロライド（「エソカード（Ｅｔｈ．Ｏ／１２」、帯電防止剤として市販されている）などが挙げられ、対イオン成分としては、例えばサリチル酸ナトリウム塩などが挙げられる。流体用流れ促進剤には、消泡剤などを配合することもできる。
消泡剤としては、例えば市販のものを用いることができるが、これらに限定されない。
【００２２】
本発明の代表的な冷温水式の空調システムでは、熱源地点と放熱地点との間の直径約５〜１０００ｍｍ、好ましくは約１０〜５００ｍｍの熱媒移送管内に、液温約１〜９０℃、好ましくは約２〜７０℃であり、流体用流れ促進剤を約５０〜３０００ｐｐｍ、好ましくは約１００〜１２００ｐｐｍ、すなわち該アンモニウムイオン成分とサリチル酸塩成分それぞれ約５０〜３０００ｐｐｍ、好ましくは約１００〜１２００ｐｐｍ含有し、さらにモリブデン酸塩又は亜硝酸塩を含有する防錆剤を含有している冷温水を壁面せん断速度約４５０〜４０，０００γ（１／ｓ）、好ましくは約５００〜３５，０００γ（１／ｓ）で流通せしめることを特徴としている。
【００２３】
熱媒としての冷温水の移送管の直径は、好ましくは約５〜１０００ｍｍ、さらに好ましくは約１０〜５００ｍｍであり、この範囲より小さい場合は熱媒の送水能力に不足を生じ十分な熱媒の供給が困難となり、さらにこの範囲を越えると配管コストが高くなりすぎるという問題が生じる。本発明の流体用流れ促進剤である該アンモニウムイオン成分（界面活性剤成分）は、約５０〜３０００ｐｐｍ、好ましくは約１００〜１２００ｐｐｍ含有せしめることができ、この範囲より少ないと、抗力減少効果が不満足となり、またこの範囲を越えても抗力減少効果の割りにはそれの使用量の増大によるコスト上昇が問題となる。移送管における熱媒としての冷温水の流通は、壁面せん断速度約４５０〜４０，０００γ（１／ｓ）、好ましくは約５００〜３５，０００γ（１／ｓ）で行なうのがよいが、そうすることにより熱媒の抗力減少効果が良好となるばかりでなく、熱媒の熱エネルギー・ロスが防止できる。この範囲よりも低いと、効果は低くなり、移送途中における熱媒の熱エネルギー・ロスの問題を生じる。またこの範囲を越えると、熱媒の熱エネルギー・ロスが急激に増大する。
一方熱媒温水から放熱を行ないたい場合、放熱地点（例えば一般家庭のヒーター部など）で配管径が５〜２０ｍｍの場合、１，０００γ（１／ｓ）未満の壁面せん断速度又は４０，０００γ（１／ｓ）を越える壁面せん断速度で通過させると、熱媒の熱エネルギー・ロスが増大し、結果として放熱効果が増大しヒーターとしては優れたものとなることには留意する必要がある。
【００２４】
モリブデン酸塩としては、防錆剤として使用することが知られたものや市販のものの中から選んで使用することができるが、好ましくは例えばモリブデン酸ナトリウム塩、モリブデン酸カリウム塩、モリブデン酸リチウム塩、モリブデン酸カルシウム塩、モリブデン酸アンモニウム塩などが挙げられ、特に好適にはモリブデン酸ナトリウムあるいはモリブデン酸リチウムである。
また、亜硝酸塩としては、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸リチウムなどが挙げられる。
本発明の腐食抑制性流れ促進剤には、さらにベンゾトリアゾール系腐食抑制剤を含有せしめることができる。該ベンゾトリアゾール系腐食抑制剤としては、おもに銅の腐食を抑制するために使用することが知られたものや市販のものの中から選んで使用することができ、例えばベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾール、ベンゾトリアゾールカルボン酸及びそのメチル、ブチル、オクチルなどを含めたアルキルエステル、５、５−ビスベンゾトリアゾール、５−ニトロベンゾトリアゾール、フェナジノトリアゾール、５−ヘキシルベンゾトリアゾール、５−クロロベンゾトリアゾール、１−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ベンゾトリアゾール、１−（２、３−ジカルボキシプロピル）ベンゾトリアゾール、［１，２，３−ベンゾトリアゾリル−１−メチル］［１，２，４−トリアゾール−１−メチル］［２−エチルヘキシル］アミン、ビス［（１−ベンゾトリアゾリル） メチル］ホスホン酸、３−アミノ−１、２、４−トリアゾール、Ｎ−（シクロヘキシル）−Ｎ，Ｎ−ジエタノールアミン、それらのナトリウム塩、カリウム塩などの塩などが挙げられる。
【００２５】
モリブデン酸塩は、通常の腐食抑制剤として一般的に利用されてはいるが、高価であり、また単独での使用だと高い添加量を必要とするため、従来は、何種類かの腐食抑制剤と併用することによってそのモリブデン酸塩の腐食抑制活性を利用してきたに止まる。
モリブデン酸塩を流れ促進剤と併用しての腐食抑制の原理としては、モリブデン酸塩がパイプ管内に酸化皮膜を形成せしめて、腐食抑制を行い、かつ、界面活性剤の吸着の相乗効果により、腐食機能をもたらしていると思われる。流体用流れ促進剤をモリブデン酸塩と併用することにより、常に腐食抑制されることになりパイプ内部の腐食進行がなくなり、長期的に流れ促進機能を維持できる。
流れ促進剤に対し、熱媒中の濃度がモリブデン酸塩１０〜３０００ｐｐｍ程度、より好ましくは２０〜１５００ｐｐｍ程度、さらに好ましくは２５〜１０００ｐｐｍ程度、特に好ましくは３０〜７００ｐｐｍ程度となるように投入すれば、十分な腐食抑制機能を発揮し、かつ、流れ促進機能を長期的に保持できる。
また、熱媒中に亜硝酸塩を防錆剤として添加する場合は、熱媒の液温（使用温度）が２〜３０℃（冷水）のものに対しては、５０〜３０００ｐｐｍ程度、より好ましくは８０〜１５００ｐｐｍ程度、さらに好ましくは１００〜１０００ｐｐｍ程度であり、また、熱媒の液温（使用温度）が３０〜７０℃（温水）のものに対しては、８０〜５０００ｐｐｍ程度、より好ましくは１００〜３０００ｐｐｍ程度、さらに好ましくは１００〜２０００ｐｐｍ程度である。
ベンゾトリアゾール系腐食抑制剤は流れ促進剤に熱媒中の濃度が０．５〜１００ｐｐｍ程度、より好ましくは０．５〜５０ｐｐｍ程度、さらに好ましくは１〜３０ｐｐｍ程度となるように投入すれば、銅に対しても十分な腐食抑制機能を発揮し、かつ、流れ促進機能を長期的に保持できる。
【００２６】
【実施例】
以下に実施例を掲げ、本発明を具体的に説明するが、この実施例は単に本発明の説明のため、その具体的な態様の参考のために提供されているものである。これらの例示は本発明の特定の具体的な態様を説明するためのものであるが、本願で開示する発明の範囲を限定したり、あるいは制限することを表すものではない。本発明では、本明細書の思想に基づく様々な実施形態が可能であることは理解されるべきである。
全ての実施例は、他に詳細に記載するもの以外は、標準的な技術を用いて実施したもの、又は実施することのできるものであり、これは当業者にとり周知で慣用的なものである。
【００２７】
実施例１：
図１に示す冷温水式の空調システムを用いた。図１中、冷温水発生機（ヒートポンプ）１と高架タンク２とを熱媒移送配管３で結んで、熱媒（冷温水）の抗力減少化効果及び腐食性向についてテストした。
図１に示された装置には、電磁流量計４及び差圧計測器（Ｕ字管マノメーター）５が設けられ、それぞれ各流量の測定及びタップ間直管部区間Ｌの圧力損失を測定できる。循環ポンプ６をインバータ７で周波数変化させて、各流量、各温度及び添加された流体用流れ促進剤とモリブデン酸塩又は亜硝酸塩を含有する防錆剤の影響を調べた。図中、８は調温装置、Ｔ．Ｃは温度計である。
冷温水発生機（熱源）１としては、吸収式冷温水発生機（ヒートポンプ）を使用した。循環ポンプ６は、Ｓ型片吸込渦巻きポンプ１．５ｋｗを使用し、熱媒移送配管３のパイプ径は２０ｍｍのものを使用した。熱媒移送配管３のパイプの総延長は２２０ｍであった。該空調システム中の保有水量はおおよそ１．５４立方メートルである。インバーター７は汎用インバーター２．２ｋｗのものを使用し、冷温水の温度範囲は冷水７〜１０℃とし、温水５０℃とした。
【００２８】
水道水に、流体用流れ促進剤と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クロライド（「エソカード（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）」、商品名：ライオン（株）社製の帯電防止剤）を５００ｐｐｍ、そして対イオン成分としてサリチル酸ナトリウム塩を５００ｐｐｍの同量添加した。得られたＥｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウム溶液に、防錆剤としてモリブデン酸ナトリウムを添加し、抗力低減効果（ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：ＤＲ）に及ぼす影響を調べた。
実験は、先ず最初に水道水を使用し、実際に稼働している状態として運転し、インバーターによるモーターの回転数制御を行い、各周波数毎のポンプのモーターの回転数制御を行い、ポンプの各回転数毎のポンプの吐出圧力、熱媒（冷温水）の温度、流速（ｕ[ｍ／ｓ］）を測定した。
次に流体用流れ促進剤を添加した水道水、流体用流れ促進剤とモリブデン酸ナトリウムを添加しもので同様に測定した。またインバーターを用いて周波数を下げて行き、流速が水道水の時と同じになるように設定し、その時の電流値を比較し、節減量を求めた。
【００２９】
得られた結果を、図２〜３に示す。
図２及び図３より、本発明の腐食抑制性流れ促進剤、すなわち、防錆剤としてモリブデン酸ナトリウムを添加した場合、モリブデン酸ナトリウムの添加量が増加するに従い、ＤＲ効果（ＤＲ％）が大きくなっていることがわかる。特に、４５０ｐｐｍ以上添加すると、７〜５０℃の広範囲の温度領域において非常に高いＤＲ効果が発揮されることが明らかである。
【００３０】
実施例２：
実施例１と同様に図１に示す冷温水式の空調システムを用いた。
循環ポンプ６をインバータ７で周波数変化させて、各流量、各温度及び添加された流体用流れ促進剤と亜硝酸塩を含有する防錆剤の影響を調べた。
冷温水の温度範囲は冷水９℃とし、温水５０℃とした。
【００３１】
水道水に、流体用流れ促進剤と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クロライド（「エソカード（Ｅｔｈ．）Ｏ／１２」、商品名：ライオン（株）社製の帯電防止剤）を５００ｐｐｍ、そして対イオン成分としてサリチル酸ナトリウム塩を５００ｐｐｍの同量添加した。得られたＥｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウム溶液に、防錆剤として亜硝酸ナトリウムを添加し、抗力低減効果（ｄｒａｇ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：ＤＲ）に及ぼす影響を調べた。
実験は、先ず最初に水道水を使用し、実際に稼働している状態として運転し、インバーターによるモーターの回転数制御を行い、各周波数毎のポンプのモーターの回転数制御を行い、ポンプの各回転数毎のポンプの吐出圧力、熱媒（冷温水）の温度、流速（ｕ[ｍ／ｓ］）を測定した。
次に流体用流れ促進剤を添加した水道水、流体用流れ促進剤と亜硝酸ナトリウムを添加しもので同様に測定した。またインバーターを用いて周波数を下げて行き、流速が水道水の時と同じになるように設定し、その時の電流値を比較し、節減量を求めた。
【００３２】
得られた結果を、図４〜５に示す。
図４及び図５より、本発明の腐食抑制性流れ促進剤、すなわち、防錆剤が亜硝酸ナトリウムの場合も、添加量が増加するに従い、特に平均流速が１〜１．５ｍ／ｓ前後でＤＲ効果が大きくなっていることが判る。
液温９℃においては、亜硝酸ナトリウム添加量が１００〜１５００ｐｐｍで、可成りのＤＲ効果が認められ、液温５０℃においては、それが１００〜１５００ｐｐｍで非常に高いＤＲ効果が発揮されることが明らかとなった。
【００３３】
実施例３
次に、腐食抑制剤としてベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）を添加し、実施例１と同様にして、ＤＲ効果に及ぼす影響を調べた。ただし、流れ促進剤としては、Ｅｔｈ．Ｏ／１２（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（５００ｐｐｍ）溶液を使用している。
９℃及び５０℃付近での測定結果を、図６〜７に示す。
すなわち、低温（９℃）、高温（５０℃）ともにベンゾトリアゾール腐食抑制剤の添加によってはＤＲ効果には影響を与えていないことが観察された。
【００３４】
実施例４
▲１▼.流れ促進剤（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（３００ｐｐｍ））を含む水溶液、▲２▼.流れ促進剤（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（３００ｐｐｍ）＋モリブデン酸ナトリウム（１５０ｐｐｍ））を含む水溶液、▲３▼．流れ促進剤（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（３００ｐｐｍ）＋モリブデン酸ナトリウム（１００ｐｐｍ）＋ベンゾトリアゾール（５ｐｐｍ））を含む水溶液、▲４▼．流れ促進剤（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（３００ｐｐｍ）＋亜硝酸ナトリウム（７５０ｐｐｍ））を含む水溶液、▲５▼．流れ促進剤（Ｅｔｈ．Ｏ／１２）（５００ｐｐｍ）＋サリチル酸ナトリウム（３００ｐｐｍ）＋亜硝酸ナトリウム（７５０ｐｐｍ）＋ベンゾトリアゾール（２５ｐｐｍ）を含む水溶液、の各５００ｍｌを各々５００ｍｌ容量のビーカ内に入れ、さらに各々のビーカ中に鉄及び銅のテストピース（各３１ｃｍ２）を投入した後、マグネットスターラを用いて水温６０℃に設定し、ある程度の水の流れを与えながら、９日間浸漬し、水溶液中の鉄と銅の濃度及び鉄と銅の腐食速度（ＭＤＤ）を測定して、各テストピースの腐食性を評価した。その結果を、表１に示した。
【００３５】
【表１】
表１に示す結果から、Ｅｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウムのみでは、鉄、銅ともに腐食する傾向が認められる。
Ｅｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウム＋モリブデン酸ナトリウムでは、鉄に対しての防錆効果はあるが、銅に対しては腐食する傾向がある。
Ｅｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウム＋モリブデン酸ナトリウム＋ＢＴＡは、銅に対しても良好な防錆効果が認められる。
防錆剤の亜硝酸ナトリウムについても、ＢＴＡが添加されたものの方が、鉄、銅に対してともに防錆効果が認められる。
【００３７】
以上の結果より、流体用流れ促進剤、すなわち、Ｅｔｈ．Ｏ／１２＋サリチル酸ナトリウムに、防錆剤として、モリブデン酸塩、特にはモリブデン酸ナトリウム塩を添加して配合すると、低温から５０℃付近までの使用、さらには７０℃を越える領域での使用に於いてＤＲ効果を上昇させるかあるいはＤＲ効果に及ぼす影響は殆どなく、一方で配管に対する腐食抑制効果が期待できる。
また、ベンゾトリアゾール（ＢＴＡ）系腐食抑制剤を使用することが可能であるので、銅の腐食抑制を図ることもできる。
【００３８】
【発明の効果】
流体用流れ促進剤をモリブデン酸塩又は亜硝酸塩と共に併用することにより、常に腐食抑制されることになりパイプ内部の腐食進行がなくなり、長期的に流れ促進機能を維持でき、冷温水を扱う冷熱媒移送管の保守管理の改善を図ることができる。
さらに、ベンゾトリアゾール系腐食抑制剤を配合添加することにより、銅を使用した配管でのパイプ内部の腐食進行を抑制することが可能で、長期にわたり流れ促進機能を維持でき、保守管理の改善も図ることができる。
本発明により、長期間安定的に使用でき、低温から高温にわたる広い範囲で摩擦抵抗などを低減できる添加剤が提供できる。オフィスビル、工場、病院、デパート、ホテル、公共施設等では空調設備だけでなく、各種の加熱・冷却系、地域冷暖房システムに利用できる。
本発明は、前述の説明及び実施例に特に記載した以外も、実行できることは明らかである。上述の教示に鑑みて、本発明の多くの改変及び変形が可能であり、従ってそれらも本件添付の請求の範囲の範囲内のものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒートポンプを使用したＤＲ効果評価の為に使用される装置の概説図である。
【図２】７〜１０℃付近でのモリブデン酸ナトリウムのＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
【図３】５０℃付近でのモリブデン酸ナトリウムのＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
【図４】９℃付近での亜硝酸ナトリウムのＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
【図５】５０℃付近での亜硝酸ナトリウムのＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
【図６】９℃付近でのベンゾトリアゾール系防錆剤のＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
【図７】５０℃付近でのベンゾトリアゾール系防錆剤のＤＲ効果に及ぼす影響を表すグラフ図である。
Claims (14)
- 流体用流れ促進剤にモリブデン酸塩又は亜硝酸塩を含有する防錆剤を添加混合してなる冷温水用腐食抑制性流れ促進剤であり、かつ前記流体用流れ促進剤が界面活性剤と対イオン剤とからなり、そして前記界面活性剤が、次式の成分
- 流体用流れ促進剤の界面活性剤が、次式の成分
- 対イオン剤が、サリチル酸塩であることを特徴とする請求項１又は２に記載の冷温水用腐食抑制性流れ促進剤。
- 対イオン剤が、サリチル酸ナトリウム塩あるいはサリチル酸カリウム塩を含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の冷温水用腐食抑制性流れ促進剤。
- モリブデン酸塩が、モリブデン酸ナトリウム塩あるいはモリブデン酸リチウム塩であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷温水用腐食抑制性流れ促進剤。
- 亜硝酸塩が、亜硝酸ナトリウム塩、亜硝酸カリウム及び亜硝酸リチウム塩から成る群から選ばれたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の冷温水用腐食抑制性流れ促進剤。
- ベンゾトリアゾール系腐食抑制剤を含有してなり、かつ同ベンゾトリアゾール系腐食抑制剤が、ベンゾトリアゾール、トリルトリアゾール、ナフトトリアゾール、ベンゾトリアゾールカルボン酸及びそのメチル、ブチル、オクチルを含めたアルキルエステル、５、５−ビスベンゾトリアゾール、５−ニトロベンゾトリアゾール、フェナジノトリアゾール、５−ヘキシルベンゾトリアゾール、５−クロロベンゾトリアゾール、１−（２，３−ジヒドロキシプロピル）ベンゾトリアゾール、１−（２、３−ジカルボキシプロピル）ベンゾトリアゾール、［１，２，３−ベンゾトリアゾリル−１−メチル］［１，２，４−トリアゾール−１−メチル］［２−エチルヘキシル］アミン、ビス［（１−ベンゾトリアゾリル）メチル］ホスホン酸、３−アミノ−１、２、４−トリアゾール、Ｎ−（シクロヘキシル）−Ｎ，Ｎ−ジエタノールアミン及びそれらの塩から成る群から選ばれたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の冷温水用腐食抑制性流れ促進剤。
- 流れ促進剤を含有する熱媒が、請求項１又は２記載の界面活性剤を１００〜１２００ｐｐｍ、とサリチル酸塩成分を１００〜１２００ｐｐｍ含有し、さらにモリブデン酸塩を２０〜１５００ｐｐｍ含有することを特徴とする腐食抑制性冷温水用熱媒。
- 流れ促進剤を含有する熱媒が、請求項１又は２記載の界面活性剤を１００〜１２００ｐｐｍ、とサリチル酸塩成分を１００〜１２００ｐｐｍ含有し、さらにモリブデン酸塩を３０〜７００ｐｐｍ含有することを特徴とする腐食抑制性冷温水用熱媒。
- 流れ促進剤を含有する熱媒が、請求項１又は２記載の界面活性剤を１００〜１２００ｐｐｍ、とサリチル酸塩成分を１００〜１２００ｐｐｍ含有し、かつ熱媒の液温が２〜３０℃であり、さらに亜硝酸塩を１００〜１５００ｐｐｍ含有することを特徴とする腐食抑制性冷温水用熱媒。
- 流れ促進剤を含有する熱媒が、請求項１又は２記載の界面活性剤を１００〜１２００ｐｐｍ、とサリチル酸塩成分を１００〜１２００ｐｐｍ含有し、かつ熱媒の液温が２〜３０℃であり、さらに亜硝酸塩を１００〜１０００ｐｐｍ含有することを特徴とする腐食抑制性冷温水用熱媒。
- 流れ促進剤を含有する熱媒が、請求項１又は２記載の界面活性剤を１００〜１２００ｐｐｍ、とサリチル酸塩成分を１００〜１２００ｐｐｍ含有し、かつ熱媒の液温が３０〜７０℃であり、さらに亜硝酸塩を１００〜３０００ｐｐｍ含有することを特徴とする腐食抑制性冷温水用熱媒。
- 流れ促進剤を含有する熱媒が、請求項１又は２記載の界面活性剤を１００〜１２００ｐｐｍ、とサリチル酸塩成分を１００〜１２００ｐｐｍ含有し、かつ熱媒の液温が３０〜７０℃であり、さらに亜硝酸塩を５００〜２０００ｐｐｍ含有することを特徴とする腐食抑制性冷温水用熱媒。
- 流れ促進剤を含有する熱媒が、請求項１又は２記載の界面活性剤を１００〜１２００ｐｐｍ、とサリチル酸塩成分を１００〜１２００ｐｐｍ含有し、さらにベンゾトリアゾール１〜３０ｐｐｍを含有することを特徴とする腐食抑制性冷温水用熱媒。
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