JPH0914705A

JPH0914705A - 流体移送装置

Info

Publication number: JPH0914705A
Application number: JP7163360A
Authority: JP
Inventors: Masao Imanari; 正雄今成; Michio Yanatori; 美智雄梁取; Masayoshi Hiramatsu; 正義平松; Tomoko Kasuga; 智子春日
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Hitachi Ltd
Priority date: 1995-06-29
Filing date: 1995-06-29
Publication date: 1997-01-17

Abstract

(57)【要約】【目的】混合液体移送における移送抵抗の低減状態を
安定した状態に維持し、消費動力の軽減を安定に継続さ
せる。【構成】水にポリマーあるいは界面活性剤とミセル形
成用添加剤を加えて撹拌することによりミセルを形成し
た搬送液４を生成する。この搬送液４にカプセル２を混
合して混合液７とし、この混合液７をポンプ８ａで加圧
してパイプライン９により目的位置に移送する。ミセル
を形成した搬送液４は混合液７の移送抵抗を軽減する。
回収した搬送液４は、再度撹拌してミセルを安定に維持
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、伝熱媒体，固液二相
流，粒子−液体スラリー等の流体の移送装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】流体を利用した物体移送において、移送
用ポンプの動力は流体移送に消費されるエネルギーのな
かでも大きなウエイトを占めている。特にカプセルや破
砕物が混じった固液二相流や粉体と液体とがスラリー状
となったものは管内移送時の圧力損失によるポンプの消
費動力が大きい。

【０００３】この管内の圧力損失を低減する方法として
米国特許4,534,875号明細書及び図面，特開昭61-85485
号公報，特開昭61-243881号公報などに記載されている
方法がある。これは液体に界面活性剤を添加して、液体
の雰囲気をミセルを形成し得る状態に保つことによりト
ムズ効果、即ち乱流を層流化する効果を利用して抗力減
少効果を得ることに関するものである。この現象の利用
に関しては、石油のパイプライン輸送，潤滑油の摩擦抵
抗低減，地域冷暖房の伝熱媒体の輸送などの分野が、未
だ一般的に提案されているに過ぎない（文献１：第31回
日本伝熱シンポジウム講演論文集 P1063-1065 1994年5
月，文献２：第27回化学工学秋季大会講演論文集 L101
P206 1994年9月）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した各刊行物に
は、実施するための具体的な構成手段及び実使用時の問
題点とその解決方法が開示されていない。また、前述し
た応用面以外のものについては、全く明らかになってい
ない。

【０００５】従って、本発明の目的は、伝熱媒体，固液
二相流，粒子−液体スラリー等の流体移送において、移
送時のポンプの消費動力量を低減して多量の流体を容易
に移送できるようにすると共にこの流体移送を安定に継
続することができる流体移送装置及び新規な応用システ
ムを提供することにある。

【０００６】新規な応用システムとしては、蓄熱式ビル
空調装置、吸収式冷凍装置、融雪装置、熱機関の冷却装
置、海洋温度差発電装置等を提案し、実施上の問題点と
解決手段を提案する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、被搬送物を混
入する流体中にポリマーあるいは界面活性剤とミセル形
成用添加剤を混入させ、撹拌操作等により、形成された
ミセルを維持して抗力減少効果を安定に継続させるよう
にしたことにある。

【０００８】液体中にポリマーあるいは界面活性剤とミ
セル形成用添加剤を混入し、撹拌した搬送液を循環させ
て使用する搬送装置においては、移送先で搬送液と被搬
送固体とを分離し、回収した搬送液の界面活性剤と添加
剤の濃度を調整し、更に撹拌してミセルを安定に維持す
るようにした。

【０００９】また、粉粒体を搬送液に混入して移送する
スラリー輸送においては、粉粒体等が移送管内に著しく
偏在するのを防止するために、粉粒体と搬送液の混合比
を調整する手段を設けた。

【００１０】また、搬送液に蓄熱粒子を混入した混合液
を伝熱媒体として使用することにより高密度に熱輸送す
る流体移送装置を提案する。

【００１１】

【作用】熱媒体，固液二相流，粒子−液体スラリーにお
ける流体中にポリマーあるいは界面活性剤とミセル形成
用添加剤を混入することにより、流体移送時の管摩擦抵
抗を減少させて、少ない消費動力で移送を可能にする。
また、撹拌手段は、搬送液に剪断力を作用させてミセル
を安定に維持し、抗力減少効果を安定に継続させる。濃
度の調整操作も抗力減少効果を安定に継続させるのに役
立つ。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。

【００１３】図１は、本発明の一実施例を示すカプセル
搬送装置の系統図である。この搬送装置は、穀物や薬品
などをカプセルに密閉状態に封入して搬送液と混合して
遠隔地へ移送する装置である。基本的には、カプセルを
混入して移送する流体中にポリマーあるいは界面活性剤
とミセル形成用添加剤を加え、この流体に剪断力を作用
させる撹拌手段を設けたことを特徴とし、カプセルを前
記流体に混入するカプセル混入手段と、該カプセルを該
流体から分離して取り出すカプセル分離手段が設けられ
る。

【００１４】ホッパ１内のカプセル２は混合タンク５に
供給され、搬送液タンク３から供給される搬送液４と該
混合タンク５内で撹拌器６ａによって十分に撹拌混合さ
れて混合液７となり、ポンプ８ａに駆動されてパイプラ
イン９を通して目的地へ運ばれる。前記搬送液４は、水
に界面活性剤（例えば、塩化セチルトリメチルアンモニ
ウムなど）とミセルの形成を助ける添加剤（例えば、サ
リチル酸ナトリウムなど）を混入して撹拌した液体であ
る。

【００１５】目的地では、この混合液７を分離器１０に
よって界面活性剤と添加剤が混入された搬送液４とカプ
セル２とに分離し、カプセル２をカプセル回収タンク１
１に回収する。

【００１６】界面活性剤と添加剤が混入した搬送液４
は、再利用するために、一度これを液回収タンク１２に
貯めて撹拌器６ｂにより撹拌しながら濃度測定器１３で
界面活性剤と添加剤の濃度を測定する。そして、界面活
性剤と添加剤が所定の濃度範囲となるように補給弁１４
を制御して濃厚な界面活性剤及び添加剤を混合した補充
液１５を補給タンク１６から液回収タンク１２内に補給
する。ここで、液回収タンク１２内の搬送液４の濃度を
測定する濃度測定器１３は、例えば濃度と動粘度の相関
関係を利用した動粘度測定器などがよい。

【００１７】この液回収タンク１２で濃度調整された搬
送液４は、ポンプ８ｂによってバッファタンク１７に運
び、ここでも撹拌器６ｃによって撹拌して均一に安定し
たものに整える。その後、ポンプ８ｃによって搬送液タ
ンク３に戻して撹拌器６ｄにより更に撹拌しながら次の
利用に備える。撹拌器６ｂ〜６ｄは、界面活性剤と添加
剤を加えた搬送液４の抗力減少効果を実用的に安定に維
持するために、該搬送液４を随所で撹拌して該搬送液４
に剪断力を与える。

【００１８】実験によれば、移送管径に対してカプセル
の大きさが十分に小さいときは、界面活性剤とミセル形
成用添加剤を混入した搬送液は、混入しない搬送液に対
して、カプセル混入率が約１２％（体積比率）におい
て、ポンプ消費動力を最大で約５０％も低減することが
できる結果が得られた。

【００１９】図２は、前記分離器１０の一例を具体的に
示している。この分離器１０は、液受けタンク１０ａに
網目円筒１０ｂを螺旋状に設置して貫通させた構成であ
る。網目円筒１０ｂは、カプセル２の漏出を阻止しつつ
搬送液４の漏出を許容する大きさの網目となっている。
そして、この網目円筒１０ｂは、パイプライン９から供
給された混合液７を通過させる間に搬送液４を網目から
漏出させて液受けタンク１０ａの底に落下させ、カプセ
ル２は該網目円筒１０ｂ内を通過させてカプセル回収タ
ンク１１内に回収する。

【００２０】図３は、大きさが異なる大小２種類のカプ
セル２ａ，２ｂを混在させて同時に搬送するカプセル搬
送に前記カプセル搬送装置を使用するために、前記分離
器１０で搬送液４から分離した２種類のカプセル２ａ，
２ｂを分別するために付加するカプセル分級器２０を示
している。このカプセル分級器２０は、小カプセル受け
２０ａ内に緩やかな螺旋状に設置して貫通させた網目半
円筒２０ｂを備える。網目半円筒２０ｂは、大カプセル
２ｂの漏出を阻止しつつ小カプセル２ａの漏出を許容す
る大きさの網目となっている。そして、この網目半円筒
２０ｂは、前記分離器１０から運ばれてきたカプセル２
ａ，２ｂを通過させる間に小カプセル２ａを網目から漏
出させて小カプセル受け２０ａによって小カプセル回収
タンク１１ａに回収させ、また、網目から漏出しない大
カプセル２ｂを大カプセル回収タンク１１ｂに導く。

【００２１】図４は、図１の実施例における分離器１０
の変形例である。この分離器は、比較的小さいカプセル
２を高密度に搬送するときに効果的なカプセル回収方法
の一例を示している。貯め皿２５は、パイプライン９の
終端に設けられて該パイプライン９内を移送されてきた
混合液７を一時的に蓄える。この貯め皿２５は、パイプ
ライン９の中心軸と軸を同じくして周期的に回転し、貯
め皿２５を転倒させて内部の混合液７を落下させる。貯
め皿２５の下方には、回転軸２６から突出させた支持腕
２７で支持したカプセル回収容器２８が該支持軸２６の
回転によって周期的に移動して落下する前記混合液７を
受け入れるように位置するように設けられる。このカプ
セル回収容器２８は、その内部に網目容器２９を備え、
貯め皿２５から落下した混合液７からカプセル２を分離
して受け止め、搬送液４は網目を通過させて落下させ
る。また、回転軸３０から突出させた支持腕３１で支持
した搬送液回収容器３２は、前記支持軸３０の回転によ
って前記カプセル回収容器２８の網目容器２９を通過し
て落下する搬送液４を受け止める位置に移動する。

【００２２】前記カプセル回収容器２８は、カプセル回
収タンク１１の頭上位置に移動したときに支持腕２７の
軸周りで反転してカプセル２を該カプセル回収タンク１
１に落下させ、搬送液回収容器３２は、搬送液回収タン
ク１２の頭上位置に移動したときに弁３３を開いて搬送
液４を該搬送液回収タンク１２に流下させる。また、搬
送液回収容器３２は、その内部に偏心円板３５を備え、
前記カプセル回収容器２８の下側に重合して網目容器２
９から落下する搬送液４を受け止める状態のときに、前
記網目容器２９の底を叩いて該搬送液４をカプセル２か
ら分離し易くする。

【００２３】図５は、本発明の他の実施例を示す鉱物搬
送装置の系統図である。この鉱物搬送装置は、鉱山で採
掘した鉱物（鉄鉱石，銅鉱石，石灰石，硫黄など）を粉
砕し、これを搬送液と混合してスラリー状にしてスラリ
ー運搬船まで搬送する搬送装置である。基本的には、粉
砕した鉱物を混入して移送する流体中にポリマーあるい
は界面活性剤とミセル形成用添加剤を加え、この流体に
剪断力を作用させる撹拌手段を設けたことを特徴とし、
粉砕した鉱物を前記流体に混入する鉱物混入手段を備え
る。

【００２４】ホッパ１は、採掘して投入された鉱物３５
を蓄えて粗砕機３６に供給する。分級器３７は、粗砕機
３６から排出された鉱物３５から所定の大きさ以下のも
のを分離して鉱物タンク３８に送り、それ以上に大きい
鉱物を微砕機３９に送る。微砕機３９は、送られてきた
鉱物を細かく粉砕して前記鉱物タンク１０に送る。搬送
液タンク３は、水に界面活性剤と添加剤を混入した搬送
液４を蓄え、ポンプ８ｄによって循環して撹拌する。

【００２５】混合タンク５は、鉱物タンク３８から供給
される鉱物３５と搬送液タンク３から供給される搬送液
４を混合し、撹拌器６ａで撹拌して混合液７を生成す
る。ポンプ２ａは、この混合液７を加圧してパイプライ
ン９に送り出し、該パイプライン９中を移送して目的地
であるスラリー運搬船４０あるいは港湾の貯蔵タンクま
で搬送する。

【００２６】図６は、本発明の更に他の実施例を示す火
力あるいは原子力発電装置の系統図である。蒸気タービ
ンを動力源とする発電装置では、蒸気タービンから排出
される蒸気をを液体に戻す復水器が設けられ、この復水
器には冷却媒体が循環する。この実施例は、この冷却媒
体を効率よく循環させるための冷却媒体循環装置に特徴
がある。基本的には、発電装置の復水器を循環する冷却
液中にポリマーあるいは界面活性剤とミセル形成用添加
剤を加えたことを特徴とする。このとき、界面活性剤と
ミセル形成用添加剤を加えた液体を撹拌することにより
一層良好な結果が得られる。ここで、前記冷却液には、
輸送熱量を増やすために、冷却液中に蓄熱粒子を混入し
た液体を適用しても良い。また、前記蓄熱粒子は、蓄熱
容量の観点から潜熱蓄熱型粒子が好ましい。

【００２７】ボイラ４２は、火力あるいは原子力発熱を
利用して液体を加熱して発生した蒸気をタ−ビン４３に
供給し、該タービン４３は該蒸気を動力源として回転し
て発電機４４を駆動する。復水器４５は、タービン４３
から排出された蒸気を液体に戻し、ポンプ８ｅで加圧し
てボイラ４２に戻す。

【００２８】復水器４５内で蒸気を冷却する冷却媒体４
６は、水に界面活性剤と添加剤を混入した搬送液４を用
いる。輸送熱量を大きくする必要がある場合は蓄熱粒子
（この実施例では、潜熱蓄熱型粒子を使用）４７を混入
した混合液４６でも良い。このような搬送液４または混
合液４６は、循環パイプ４８を介して接続された復水器
４５と蓄熱槽４９をポンプ８ｆに駆動されて循環する。
蓄熱槽４９は、内部に蓄積された搬送液４または混合液
４６を撹拌する撹拌器６ｅと、搬送液４または混合液４
６と熱交換する熱交換器５０と、混合液４６を用いる場
合においては、搬送液４と蓄熱粒子４７を分別して該蓄
熱槽４９の底部に純搬送液領域を形成する網目仕切り板
５１を備え、前記熱交換器５０には循環パイプ５２とポ
ンプ８ｇによって海水などの２次冷却水５５が循環され
る。

【００２９】このように、冷却媒体内に界面活性剤とミ
セル形成用添加剤を混入した搬送液を用い、必要に応じ
て撹拌して剪断力を与えることによって、配管内を移送
するときの管摩擦抵抗を安定に約７０％も低減させるこ
とができる。

【００３０】蓄熱粒子（潜熱蓄熱型粒子）４７は、例え
ば、パラフィン粒子あるいはパラフィン粒子にゼラチン
膜を被せたマイクロカプセルであり、熱輸送量を大きく
する必要があるときに搬送液４内に混入される。

【００３１】冷却媒体として蓄熱粒子を混ぜた混合液４
６を用いる場合には、冷却媒体循環装置内に粒子濃度検
出装置５３及び３方弁５４を設けると良い。粒子濃度検
出装置５３は、ポンプ８ｇから送り出される混合液４６
の粒子濃度を監視する。この粒子濃度検出装置５３は、
循環パイプ４８の一部に透明な部分を設け、該透明部分
を挟んで対向するように発光部と受光部を設置したもの
で、発光部から受光部に到達する光量が管内を循環する
混合液４６に含まれる蓄熱粒子４７の量（濃度）に反比
例するように変化する現象を利用するものである。

【００３２】３方弁５４は、蓄熱槽４９とポンプ８ｆの
間に設置される。混合液４６内の蓄熱粒子４７が偏在
し、復水器４５への循環流路が閉塞されると該発電装置
が運転不能に陥る。前記３方弁５４は、復水器４５に循
環する混合液４６内の粒子濃度が過大にならないように
循環する搬送液４の量を調整する。具体的には、粒子濃
度検出装置５３が濃度の上昇を検出すると、蓄熱槽４９
の底部に形成した純搬送液領域の搬送液４がポンプ８ｆ
に多く吸い込まれるように３方弁５４の流路を制御して
濃度が過大になるのを防止する。

【００３３】このように混合液４６を用いた冷却媒体循
環装置において、搬送液４に適量に混入された蓄熱粒子
４７は、復水器４２側の熱交換器を通る間に熱を受けて
融解し、蓄熱槽４９内に戻ってきたときに２次冷却水が
循環する熱交換器５０によって冷却されて凝固し、潜熱
を移出する。このように潜熱を利用する冷却媒体循環装
置は、細いパイプによって大量の熱輸送が行なえる。し
かも、界面活性剤と添加剤を加えて撹拌することによっ
て抗力減少効果を実用的に維持した搬送液４は、蓄熱粒
子４７を少ない消費動力で循環させることができる。

【００３４】図７は、本発明の他の実施例を示す融雪装
置の系統図である。この融雪装置は、工業用ボイラや溶
鉱炉からの高温排熱や下水熱などの低温未利用熱を豪雪
地方の路面の融雪に用いる装置である。基本的には、融
雪装置の熱源側熱交換器と放熱側熱交換器間を循環する
熱交換液媒体中にポリマーあるいは界面活性剤とミセル
形成用添加剤を加えたことを特徴とする。このとき界面
活性剤とミセル形成用添加剤を加えた液体を撹拌すると
更に良好な効果が得られる。ここで、輸送熱量を増すた
めに、熱交換液中に蓄熱粒子を混入した液体を使用する
と一層の効果がある。また、前記蓄熱粒子は、蓄熱容量
の観点から、潜熱蓄熱型粒子が好ましい。

【００３５】水に界面活性剤と添加剤を混入した搬送液
に蓄熱粒子（潜熱蓄熱型粒子）４７を混合して生成した
混合液４６は、バッファタンク５６内で撹拌器６ｆによ
って撹拌することにより抗力減少効果を実用的に維持す
る。循環パイプ５７は、工場排熱用煙路５８に設置した
受熱側熱交換器５９と一般道路６０に埋設した放熱側熱
交換器６１を結ぶ循環流路を構成する。ポンプ６ｆは、
前記搬送液または混合液４６を加圧して前記循環流路内
を循環させて熱輸送を実現する。なお、両熱交換器５
９，６１は、その伝熱面と一般道路６０の埋設面との接
触面積を大きくして熱交換特性を高めるように、蛇行さ
せることが望ましい。

【００３６】図８は、図７に示した実施例を変形した融
雪装置の系統図である。この融雪装置は、搬送液４に蓄
熱粒子４７を混合した混合液４６を用い、受熱と放熱に
大きな時間差をもたせることを可能にした装置である。
そして、混合液内の蓄熱粒子（潜熱蓄積型粒子）が沈殿
して偏在することによる管内閉塞を防止するために図６
に示した実施例と同様な濃度制御装置が付加されてい
る。

【００３７】蓄熱槽４９内は、仕切り板６３によって高
温側蓄熱部４９ａと低温側蓄熱部４９ｂに２分割され、
両蓄熱部４９ａ，４９ｂには混合液４６を撹拌する撹拌
器６ｇ，６ｈが設置され、更に両蓄熱部４９ａ，４９ｂ
の底部に純搬送液領域を形成する網目仕切り板６４ａ，
６４ｂが設置されている。

【００３８】ポンプ８ｊは、３方弁５４ａを介して前記
低温蓄熱部４９ｂから混合液４６及び搬送液４を吸い込
んでパイプ６５ａを介して受熱側熱交換器５９に供給す
る。そして、この受熱側熱交換器５９から排出される混
合液４６はパイプ６５ｂによって高温側蓄熱部４９ａに
供給される。粒子濃度検出装置５３ａは、前述した実施
例と同様に、ポンプ８ｊから吐出される混合液４６の粒
子濃度を検出し、該粒子濃度が所定の範囲内となるよう
に混合液４６と搬送液４の吸い込み割合を変える前記３
方弁５４ａを制御する。

【００３９】ポンプ８ｋは、３方弁５４ｂを介して前記
低温蓄熱部４９ａから混合液４６及び搬送液４を吸い込
んでパイプ６５ｃを介して放熱側熱交換器６１に供給す
る。そして、この放熱側熱交換器６１から排出される混
合液４６はパイプ６５ｄによって低温側蓄熱部４９ｂに
供給される。粒子濃度検出装置５３ｂは、ポンプ８ｋか
ら吐出される混合液４６の粒子濃度を検出し、該粒子濃
度が所定の範囲内となるように混合液４６と搬送液４の
吸い込み割合を変える前記３方弁５４ｂを制御する。

【００４０】この融雪装置では、蓄熱槽４９が仕切り板
６３によって高温側と低温側に分割されていて、受熱側
と放熱側の混合液４６を独立に循環させることができる
ため、放熱側熱交換器６１で放熱した混合液４６は速や
かに受熱側の熱交換器５９へと送り出されていき、反対
に、受熱側の熱交換器５９で受熱した混合液４６は速や
かに放熱側の熱交換器５９へと送り出されていくことに
よって、受熱と放熱を効率良く行うことができる。

【００４１】図９は図８に示した実施例における熱交換
器に用いる熱交換用パイプ５９（６１）の一例を示して
いる。配管部分の断面は円形にしているが、熱交換を行
う熱交換部分５９ａ（６１ａ）の断面を矩形にすること
により熱交換表面積を多くした。また、矩形に形成した
熱交換部分５９ａ（６１ａ）には熱交換表面と直角方向
に多数の伝熱ピン５９ｂ（６１ｂ）を設け、この伝熱ピ
ン５９ｂ（６１ｂ）の両端を管の上下の壁に接触させる
ようにした。このようにすると、ポリマーあるいは界面
活性剤を添加した伝熱媒体は、パイプ５９（６１）内で
は層流状態であったものが、熱交換部分６９ａ（６１
ａ）に入ると、伝熱ピン５９ｂ（６１ｂ）によって乱流
化されて熱伝達率が著しく大きくなる。また、蓄熱粒子
を伝熱媒体中に入れた混合液の場合には、蓄熱粒子４７
がこの伝熱ピン５９ｂ（６１ｂ）に多数回接触すること
により熱伝達が促進され、この伝熱ピン５９ｂ（６１
ｂ）を介しての受熱及び放熱が良好となる。

【００４２】図１０は、本発明の更に他の実施例を示す
ビル空調装置の系統図である。このビル空調装置は、ビ
ルの地下に冷房用蓄熱槽と暖房用蓄熱槽を備え、温熱蓄
熱用混合液と冷熱蓄熱用混合液を使用してビル内の冷暖
房を行う空調装置である。なお、温熱蓄熱用混合液と冷
熱蓄熱用混合液は、何れも、前述したものと同様に水に
界面活性剤と添加剤を混入した搬送液に蓄熱粒子（潜熱
蓄熱型粒子）を混合して生成した混合物である。基本的
には、ビル空調装置の蓄熱槽とヒートポンプ用熱交換器
間あるいは蓄熱槽と空調用熱交換器間を循環する熱交換
器媒体液中に蓄熱粒子を混入すると共にポリマーあるい
は界面活性剤とミセル形成用添加剤を加えて撹拌するよ
うにしたことを特徴とし、前記蓄熱粒子として潜熱蓄熱
型粒子を使用する構成である。

【００４３】ビル６７の地下に形成された冷房用蓄熱槽
６８及び暖房用蓄熱槽６９は、それぞれ、網目仕切り板
７０，７１でその一部に純搬送液領域を形成する。

【００４４】ヒートポンプ装置１００は、安価な深夜電
力を用いて冷熱および温熱を生成する。電動圧縮機７２
は冷媒ガスを圧縮して得た高温ガスを放熱側熱交換器７
３に供給し、膨張弁７４は減圧して得た低温ガスを吸熱
側熱交換器７５に供給する。放熱側熱交換器７３は、ポ
ンプ８ｍによって暖房用蓄熱槽６９から循環される温熱
蓄熱用混合液４６ｂと熱交換して該温熱蓄熱用混合液４
６ｂに蓄熱（加熱）する。粒子濃度検出装置５３ｃは、
ポンプ８ｍから吐出される温熱蓄熱用混合液４６ｂの粒
子濃度を検出し、該粒子濃度が所定の範囲内となるよう
に温熱蓄熱用混合液４６ｂと搬送液４の吸い込み割合を
変える３方弁５４ｃを制御する。

【００４５】吸熱側熱交換器７５は、ポンプ８ｎによっ
て冷房用蓄熱槽６８から循環される冷熱蓄熱用混合液４
６ａと熱交換して該冷熱蓄熱用混合液４６ａに蓄熱（冷
却）する。粒子濃度検出装置５３ｄは、ポンプ８ｎから
吐出される冷熱蓄熱用混合液４６ａの粒子濃度を検出
し、該粒子濃度が所定の範囲内となるように冷熱蓄熱用
混合液４６ａと搬送液４の吸い込み割合を変える３方弁
５４ｄを制御する。

【００４６】冷房用蓄熱槽６８と暖房用蓄熱槽６９に
は、それぞれ、撹拌器６ｊ，６ｋが設けられ、蓄熱粒子
を均一な混合状態にすると共に抗力減少効果を安定に維
持するために各混合液４６ａ，４６ｂを撹拌する。

【００４７】このようにして冷熱と温熱を蓄えた混合液
４６ａ，４６ｂはビル内の部屋に循環して冷暖房の熱源
として利用される。ポンプ８ｐは、３方弁５４ｅを介し
て前記冷房用蓄熱槽６８から混合液４６ａ及び搬送液４
を吸い込んでパイプ７６を介して実験室やコンピュータ
室等の冷房用ファンコイルユニット７７ａ，７７ｂに循
環する。粒子濃度検出装置５３ｅは、ポンプ８ｐから吐
出される混合液４６ａの粒子濃度を検出し、該粒子濃度
が所定の範囲内となるように混合液４６ａと搬送液４の
吸い込み割合を変える前記３方弁５４ｅを制御する。そ
して、ポンプ８ｑは、３方弁５４ｆを介して前記暖房用
蓄熱槽６９から混合液４６ｂ及び搬送液４を吸い込んで
パイプ７８を介して事務室などの暖房用ファンコイルユ
ニット７９ａに循環する。粒子濃度検出装置５３ｆは、
ポンプ８ｑから吐出される混合液４６ｂの粒子濃度を検
出し、該粒子濃度が所定の範囲内となるように混合液４
６ｂと搬送液４の吸い込み割合を変える前記３方弁５４
ｆを制御する。

【００４８】上述した実施例は、ファンコイルユニット
を冷房用と暖房用に分けて説明したが、冷暖房両用のフ
ァンコイルユニットを使用するときには、冷熱蓄熱用混
合液４６ａと温熱蓄熱用混合液４６を並列に循環させて
選択的に使用するようにすれば良い。

【００４９】このようなビル空調装置によれば、冷暖房
用の熱源を構成する蓄熱粒子を少ない消費動力で安定に
循環させることができるので、設備を小規模化すること
ができる。

【００５０】また、蓄熱式ビル空調装置の他の実施例と
して、冷房用蓄熱槽と暖房用蓄熱槽に対してそれらの中
にそれぞれ冷房用，暖房用潜熱蓄熱材を封入したカプセ
ルを充填したカプセル充填型蓄熱槽を用いたビル空調装
置にも前記搬送液を適用することができる。この場合
は、搬送液にポリマーあるいは界面活性剤とミセル形成
用添加剤を添加した液を用い、必要に応じてミセルを安
定に維持するために撹拌する構成とする。充填した蓄熱
カプセルり間隙の大きさとその間を流れる搬送液の流速
によって層流状態になる場合と乱流状態になる場合があ
るが、前者は消費動力の低減に効果があり、後者は熱伝
達率の向上に効果がある。

【００５１】図１１は、本発明の更に他の実施例を示す
冷房装置における冷却塔の系統図である。この冷却塔
は、水に界面活性剤と添加剤を混入した搬送液４を冷却
するものである。前記冷却液は、ポリマーあるいは界面
活性剤とミセル形成用添加剤を加えたことを特徴とす
る。このとき、界面活性剤とミセル形成用添加剤を加え
た液体を撹拌すると更に良好な結果が得られる。更に、
輸送熱量を増やすために、その液体中に蓄熱粒子を混入
した液体も適用できる。また、前記蓄熱粒子は、蓄熱容
量の観点から、潜熱蓄熱型粒子が好ましい。以下の説明
は、冷却液中に蓄熱粒子を混入した混合液を使用する例
を用いて行う。

【００５２】冷房装置の受熱側の熱交換器において受熱
した搬送液４または蓄熱粒子を混入した混合液４６は上
部に位置する熱交換器８１に導かれ、上から降り注ぐ冷
却液８２がこの熱交換器８１の表面において蒸発するこ
とにより冷却される。冷却された搬送液４または混合液
４６は下部にあるバッファタンク８３に蓄えられる。こ
のバッファタンク８３は外筒８４の底部に蓄えられた冷
却液８２に浸された状態となっているので、搬送液４ま
たは混合液４６はここでも冷却される。外筒８４の上端
に設置したファン８５は、外筒８４の下部に形成したル
ーバ８４ａから流入した空気を熱交換器８１を通して吸
い上げて排気するので、熱交換器８１には空気冷却も作
用する。

【００５３】ポンプ８ｒは、外筒８４の底部に溜った冷
却液８２を組み上げて熱交換器８１に降り注ぐ。

【００５４】また、バッファタンク８３は、搬送液中に
蓄熱粒子を混入した混合液４６の場合には、その底部に
純搬送液領域を形成する網目仕切り板８６を備え、更
に、混合液４６を撹拌する撹拌器６ｍ，６ｎが設置され
る。

【００５５】ポンプ８ｓは、３方弁５４ｇを介して前記
バッファタンク８３から混合液４６及び搬送液４を吸い
込んで加圧し、パイプ８７を介して冷房装置の受熱側の
熱交換器に供給する。粒子濃度検出装置５３ｇは、前述
した実施例と同様に、ポンプ８ｓから吐出される混合液
４６の粒子濃度を検出し、該粒子濃度が所定の範囲内と
なるように混合液４６と搬送液４の吸い込み割合を変え
る前記３方弁５４ｇを制御する。

【００５６】図１２は、図１１に示した冷却塔に使用す
る前記熱交換器８１の一例を示している。この熱交換器
８１は、界面活性剤と添加剤を混入した搬送液４または
これに蓄熱粒子４７を混ぜた混合液４６が左端上部から
流入し、右端下部から流出する経路となっている。折り
返された熱交換パイプの上側の配管列と下側の配管列
は、直接重ならないよう管断面において千鳥配列状態と
なっている。また、熱交換パイプ壁には管外側から管壁
を通って管内部に貫かれた多数の伝熱ピンフィン８１ａ
を設けている。この伝熱ピンフィン８１ａは、パイプ内
側から外側への熱伝達を向上させる。即ち、界面活性剤
とミセル形成用添加剤を加えた搬送液の場合には層流を
乱流化し、それに蓄熱粒子が入っている混合液の場合に
は伝熱ピンフィン８１ａへの粒子の衝突が熱伝達を良く
する。

【００５７】図１３は、本発明の更に他の実施例を示す
吸収式冷凍機の系統図である。この吸収式冷凍機は、凝
縮器８９及び吸収器９０における冷媒１２１の液または
ガスの冷却に界面活性剤と添加剤を混入した液体または
その液体中に蓄熱粒子（潜熱蓄熱型粒子）を混合した混
合液４６を用い、更にこの混合液４６を図１１を参照し
て説明した構成の冷却塔９１，９２を使用して冷却する
ようにしたものである。なお、８ｕ，８ｖ，８ｗはポン
プ、９３は熱交換器、９４は加熱器、９５ａ，９５ｂは
膨張弁である。

【００５８】図１４は、本発明の更に他の実施例を示す
熱機関（内燃機関）の冷却装置の系統図である。この冷
却装置は、水に界面活性剤と添加剤を混入した搬送液ま
たはこの搬送液中に更に蓄熱粒子（潜熱蓄熱型粒子）を
混合して生成した混合液（伝熱媒体）４６を熱機関９８
の冷却水として使用する冷却装置である。

【００５９】この冷却装置において、搬送液または混合
液４６は、冷却ポンプ８ｔで加圧されて吐出口から熱機
関９８内に圧送され、内部を冷却して蓄熱した後にラジ
エーター９９を通過する間に外気に放熱して前記冷却ポ
ンプ８ｔの吸入口に戻る。また、界面活性剤とミセル形
成用添加剤を加えた液体を撹拌すると良好な結果が得ら
れるために撹拌ボックス１００にて撹拌する。具体的に
は、撹拌ボックス１００は循環中の搬送液または混合液
４６に剪断力を作用させ、形成したミセルを持続させる
ように機能する。

【００６０】なお、１０１はサーモスタット、１０２は
自動水温調節弁、１０３はオイルクーラー、１０４は冷
却ファンである。

【００６１】図１５は、この実施例における撹拌ボック
ス１００の一例を示している。この撹拌ボックス１００
は、搬送液または混合液４６が円周方向から流入し、上
部から流出する経路となっている。この撹拌ボックス１
００の内部には、円周方向から流入する混合液４６によ
って付勢されて回転する回転翼１０５が軸１０６によっ
て回転自在に支持されている。この回転翼１０５の回転
が搬送液または混合液４６に剪断力を与えてミセルの持
続に寄与する。

【００６２】図１６は、本発明の更に他の実施例を示す
海洋温度差発電装置の系統図である。この海洋温度差発
電装置は、凝縮器１０８と蒸発器１０９における熱交換
媒体として、水に界面活性剤と添加剤を添加した液体ま
たはこの液体に更に蓄熱粒子（潜熱蓄熱型粒子）を混入
した混合液４６を用いた装置である。この装置は、循環
経路の一部が海水中に浸漬しているので、なるべく可動
部分などのない簡便な構成が望ましい。このため、界面
活性剤と添加剤を加えた液体を良好な状態に保つための
撹拌手段を構成するバッファタンク１１０ａ，１１０ｂ
は、搬送液または混合液４６の流れによって自ら撹拌さ
れるような構造（サイクロン方式など）であることが好
ましい。なお、８ｘ，８ｙ，８ｚはポンプ、１１１ａは
海水１１２の上層の温暖な部分で熱交換を行う熱交換
器、１１１ｂは海水１１２の下層の冷寒な部分で熱交換
を行う熱交換器、１１３はタービン、１１４は発電機で
ある。次に、この実施例の効果を確認するための実験
例について述べる。図１７は、内径が２０ｍｍφ，循環
パイプ総長が２０ｍ（エルボ４個所あり）の熱交換媒体
実験装置において、各種熱交換媒体の流量圧力損失の関
係について求めた結果から、横軸に流量，縦軸に圧力損
失をとってグラフにしたものである。

【００６３】図中、○印は熱交換媒体として水を使用し
た場合、△印は水に界面活性剤として塩化セチルトリメ
チルアンモニウムを５００ｐｐｍと対イオン剤としてサ
リチル酸ナトリウムを５００ｐｐｍ添加した液を用いた
場合、更に、●印は前記界面活性剤と前記対イオン剤を
５００ｐｍ添加した液に流径０．５ｍｍφのパラフィン
粒子を体積流量混合比で１２％混入した混合液を用いた
場合の結果である。界面活性剤を添加した液は、水のみ
の場合に比較して最大で約７０％の消費動力低減効果が
得られた。そして、これにパラフィン粒子を混入した混
合液の場合でも最大で約５０％の消費動力低減効果が得
られることが分かった。

【００６４】従って、このような混合液４６を熱交換媒
体として使用した海洋温度差発電装置は、熱交換媒体を
循環させるための消費動力を低減することができ、ま
た、循環パイプを細くすることができる。

【００６５】以上の各実施例において、搬送液４または
混合液４６の基体として水を使用したが、水の他にエチ
レングリエールや塩化カルシウムあるいは塩化マグネシ
ウムを水に混入した不凍液あるいはシリコン油やタービ
ン油等を用いても同様の効果を得ることができる。ま
た、これら液体に混合する界面活性剤と添加剤は、同様
の効果を発揮するポリマー（ケブラーミクロフイブリ
ル，ポリα−オレフィンなど）に置き換えてもよい。

【００６６】

【発明の効果】本発明は、伝熱媒体，固液二相流，粒子
−液体スラリー等の流体の移送において、搬送液にポリ
マーあるいは界面活性剤とミセル形成用添加剤を加えて
撹拌することにより剪断力を作用させて形成したミセル
を維持するようにしたので、移送用ポンプの消費動力を
低減することができ、且つこの状態を安定に維持した連
続移送を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すカプセル搬送装置の系
統図である。

【図２】図１に示したカプセル搬送装置に使用する分離
器の一実施例を示す斜視図である。

【図３】図１に示したカプセル搬送装置に付加する分級
器の一実施例を示す斜視図である。

【図４】図１に示したカプセル搬送装置に使用する分離
器の他の実施例を示す斜視図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す鉱物搬送装置の系統
図である。

【図６】本発明の他の実施例を示す発電装置の系統図で
ある。

【図７】本発明の他の実施例を示す融雪装置の系統図で
ある。

【図８】本発明の他の実施例を示す融雪装置のブロック
図である。

【図９】図８に示した融雪装置で使用する熱交換器にお
ける熱交換器用パイプの一実施例を示す一部切断斜視図
である。

【図１０】本発明の他の実施例を示すビル空調装置の系
統図である。

【図１１】本発明の他の実施例を示す冷却塔の系統図で
ある。

【図１２】図１１に示した冷却塔で使用する熱交換器の
一実施例を示す斜視図である。

【図１３】本発明の他の実施例を示す吸収式冷凍機の系
統図である。

【図１４】本発明の他の実施例を示す熱機関冷却装置の
系統図である。

【図１５】図１４に示した熱機関冷却装置で使用する撹
拌ボックスの一部切断斜視図である。

【図１６】本発明の他の実施例を示す海洋温度差発電装
置の系統図である。

【図１７】熱交換媒体実験装置における各種熱交換媒体
の流量と圧力損失の関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１…ホッパ、２…カプセル、３…搬送液タンク、４…搬
送液、５…混合タンク、６ａ〜６ｃ…撹拌器、７…混合
液、８ａ〜８ｃ…ポンプ、９…パイプライン、１０…分
離器、１１…回収タンク、１２…液回収タンク、１３…
濃度測定器、１４…補給弁、１５…補充液、１６…補給
タンク、１７…バッファタンク。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平松正義愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者春日智子愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１中部電力株式会社電力技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被搬送物を流体中に混入して該流体と共に
移送する流体移送装置において、前記流体中にポリマーあるいは界面活性剤とミセル形成
用添加剤を加えたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項２】被搬送物を流体中に混入して該流体と共に
移送する流体移送装置において、前記流体中にポリマーあるいは界面活性剤とミセル形成
用添加剤を加え、この流体に剪断力を作用させる撹拌手
段を設けたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記流体は熱
交換器を流れて熱交換する熱輸送のための熱媒体であっ
て、前記熱交換器は配管内に複数のピンを備えて該配管
内を流れる前記流体を乱流化させることを特徴とする流
体移送装置。
【請求項４】請求項１〜３の１項において、界面活性剤
とミセル形成用添加剤を加えた流体の一部を抽出してそ
の動粘度を測定することにより該動粘度と濃度の関係か
ら該流体中の界面活性剤及びミセル形成用添加剤の濃度
を測定する界面活性剤濃度測定器を備えたことを特徴と
する流体移送装置。
【請求項５】請求項１または２において、粉砕した鉱物
を被搬送物として前記流体に混入する鉱物混入手段を設
けたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項６】請求項１または２において、カプセルを被
搬送物として前記流体に混入するカプセル混入手段と、
該カプセルを該流体から分離して取り出すカプセル分離
手段を設けたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項７】発電装置の復水器の冷却液を循環させる流
体移送装置において、前記冷却液中にポリマーあるいは界面活性剤とミセル形
成用添加剤を加えたもの、あるいはそれに蓄熱粒子を入
れたものを用いたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項８】請求項７において、前記蓄熱粒子を潜熱蓄
熱型粒子としたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項９】融雪装置の熱源側熱交換器と放熱側熱交換
器間に熱交換液媒体を循環させる流体移送装置におい
て、前記熱交換媒体液中にポリマーあるいは界面活性剤とミ
セル形成用添加剤を加えたもの、あるいはそれに蓄熱粒
子を入れたものを用いたことを特徴とする流体移送装
置。
【請求項１０】請求項９において、前記蓄熱粒子を潜熱
蓄熱型粒子としたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項１１】ビル空調装置の蓄熱槽とヒートポンプ用
熱交換器間あるいは蓄熱槽と空調用熱交換器間に熱交換
液媒体を循環させる流体移送装置において、前記熱交換媒体液中にポリマーあるいは界面活性剤とミ
セル形成用添加剤を加えたもの、あるいはそれに蓄熱粒
子を入れたものを用いたことを特徴とする流体移送装
置。
【請求項１２】請求項１０において、前記蓄熱粒子を潜
熱蓄熱型粒子としたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項１３】潜熱蓄熱材を封入したカプセルを充填し
た潜熱蓄熱槽を備えたビル空調装置における熱輸送のた
めの流体移送装置において、前記潜熱蓄熱槽とヒートポンプ用熱交換器の間あるいは
潜熱蓄熱槽と空調用熱交換器の間を循環させる熱交換液
媒体中にポリマーあるいは界面活性剤とミセル形成用添
加材を加え、必要に応じて撹拌するようにしたことを特
徴とする流体移送装置。
【請求項１４】吸収式冷凍機の凝縮器と冷却塔間あるい
は吸収器と冷却塔間の循環パイプ内に冷却液を循環させ
る流体移送装置において、前記冷却液中にポリマーあるいは界面活性剤とミセル形
成用添加剤を加えたもの、あるいはそれに蓄熱粒子を入
れたものを用いたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項１５】請求項１４において、前記蓄熱粒子を潜
熱蓄熱型粒子としたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項１６】熱機関の冷却液を循環させる流体移送装
置において、前記冷却液中にポリマーあるいは界面活性剤とミセル形
成用添加剤を加えたもの、あるいはそれに蓄熱粒子を入
れたものを用いたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項１７】請求項１６において、前記蓄熱粒子を潜
熱蓄熱型粒子としたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項１８】海洋温度差発電装置の凝縮器と蒸発器間
を循環する熱交換液媒体を移送する流体移送装置におい
て、前記熱交換液媒体中にポリマーあるいは界面活性剤とミ
セル形成用添加剤を加えたもの、あるいはそれに蓄熱粒
子を入れたものを用いたことを特徴とする流体移送装
置。
【請求項１９】請求項１８において、前記蓄熱粒子を潜
熱蓄熱型粒子としたことを特徴とする流体移送装置。
【請求項２０】請求項１または２において、前記流体は
熱交換器を流れて熱交換する熱輸送のための熱媒体であ
って、前記熱交換器は、その配管に管壁を貫いて管内と
管外の両側に突き出たピンフィンを備え、管内外間の伝
熱性を向上させたことを特徴とする流体移送装置。