(57)【要約】【課題】設備コストや運用コストの低減を図ると共に、ヒドラジンの投入量または投入頻度を抑制することができる水蓄熱システムの腐食防止方法を提案する。【解決手段】蓄熱槽Ｔ１を有する水蓄熱システムＳの腐食防止方法であって、蓄熱槽Ｔ１に貯留された蓄熱水Ｗを水面被覆体Ｆで覆うと共に、蓄熱水Ｗにヒドラジンを投入して、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度を抑制する。蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度は、１ｍｇ／Ｌ以下に維持される。ヒドラジンの濃度は、蓄熱水Ｗのヒドラジン投入直前の溶存酸素濃度から１ｍｇ／Ｌを減算した濃度以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱槽を有する水蓄熱システムの腐食防止方法であって、
蓄熱槽に貯留された蓄熱水を水面被覆体で覆うと共に、前記蓄熱水にヒドラジンを投入して、前記蓄熱水の溶存酸素濃度を抑制することを特徴とする水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項２】
前記蓄熱水の溶存酸素濃度は、１ｍｇ／Ｌ以下に維持されることを特徴とする請求項１に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項３】
前記ヒドラジンの濃度は、前記蓄熱水のヒドラジン投入直前の溶存酸素濃度から１ｍｇ／Ｌを減算した濃度以上であることを特徴とする請求項２に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項４】
前記水面被覆体は、前記蓄熱水を５０％以上の被覆率で覆うことを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項５】
前記蓄熱槽は、竪型蓄熱槽または平型蓄熱槽であることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項６】
前記蓄熱槽は、温水蓄熱槽または冷水蓄熱槽であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項７】
前記蓄熱槽を含む蓄熱側と空調機を含む負荷側が直接連結されて、前記蓄熱水が前記空調機に供給されることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項８】
前記蓄熱槽を含む蓄熱側と空調機を含む負荷側が熱交換機を介して連結されて、前記蓄熱水との間で熱交換した流体が前記空調機に供給されることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水蓄熱システムの腐食防止方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水蓄熱システムでは、蓄熱槽に貯留した水（蓄熱水）を循環させて、空調を行う。この蓄熱水は、溶存酸素濃度が高い場合には、蓄熱槽や蓄熱槽に連結される配管等の金属（鉄鋼や銅）を腐食させてしまう。
このため、蓄熱槽の水面にファインボール（登録商標）等と呼ばれる水面被覆体（酸素溶解遮蔽体）を多数浮かべて水面を覆うことにより、大気（空気）中の酸素が水中に溶解することを防ぐ方法が用いられている（特許文献１参照）。
また、蓄熱槽の大気部分を窒素ガスで封入して酸素の溶解を防ぐことで、金属の腐食を抑制する方法が用いられている。
【０００３】
さらに、蓄熱水の溶存酸素濃度を低減する脱酸素装置を設ける方法（特許文献２参照）や、ヒドラジン系脱酸素剤を用いて蓄熱水の溶存酸素濃度を低減する方法も知られている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３８５４００９号公報
【特許文献２】特開２００８−２４１０７４号公報
【特許文献３】特開昭６１−０３７９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の技術では、以下の問題がある。
水面被覆体を用いる方法では、蓄熱槽の水面が波打つと、蓄熱水が大気中の酸素に触れるため、蓄熱水の溶存酸素濃度が上昇するという問題がある。特に、平型蓄熱槽は、竪型蓄熱槽に比べて、水面が波打ちやすいため、蓄熱水の溶存酸素濃度を抑えることが困難である。
蓄熱槽に窒素ガスで封入する方法では、窒素発生装置が停止したり、工事等で蓄熱槽のマンホールを開けたりすると、窒素封入が不完全となるため、蓄熱水の溶存酸素濃度が上昇するという問題がある。
【０００６】
蓄熱槽の水面を水面被覆体で覆う方法や蓄熱槽に窒素ガスで封入する方法では、蓄熱槽に水道水（溶存酸素濃度が約８ｍｇ／Ｌの水）を補給した場合には、蓄熱水の溶存酸素濃度の上昇を回避できない。
また、蓄熱槽やポンプ等に連結される配管にピンポールがあったり、パッキン類が劣化したりした場合には、大気が配管内に進入するため、蓄熱水の溶存酸素濃度の上昇を回避できない。
【０００７】
脱酸素装置を用いる（併用する）方法では、脱酸素装置は、設備コストや運用コスト（ランニングコスト）がかさむという問題がある。また、蓄熱水の溶存酸素濃度を低減させるために要する時間が長いという問題がある。
【０００８】
蓄熱水にヒドラジン系脱酸素剤を投入する方法では、蓄熱水の溶存酸素濃度が一時的に低下するものの、蓄熱水の水面から徐々に酸素が吸収されて、溶存酸素濃度が徐々に上昇する。そして、最終的には、溶存酸素濃度が投入前の濃度（例えば８ｍｇ／Ｌ）に戻ってしまう。このため、ヒドラジン系脱酸素剤の投入量や投入頻度を増やして、蓄熱水に溶解したヒドラジン（ヒドラジン水溶液）の濃度を上げる対策が採られる。
ところが、ヒドラジンは毒性があるため、ヒドラジン系脱酸素剤を投与する際には、手袋やメガネ、マスクを着用して手や顔にかからないようにする必要がある。このため、ヒドラジン系脱酸素剤の投入量や投入頻度を減らすことが要請されている。
したがって、蓄熱水にヒドラジン系脱酸素剤を投入する方法は、このような要請に反するという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、設備コストや運用コストの低減を図ると共に、ヒドラジン（ヒドラジン系脱酸素剤）の投入量または投入頻度を抑制することができる水蓄熱システムの腐食防止方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の手段を採用した。
本発明の第一実施態様は、蓄熱槽を有する水蓄熱システムの腐食防止方法であって、蓄熱槽に貯留された蓄熱水を水面被覆体で覆うと共に、前記蓄熱水にヒドラジンを投入して、前記蓄熱水の溶存酸素濃度を抑制することを特徴とする。
【００１１】
本発明の第二実施態様は、第一実施態様において、前記蓄熱水の溶存酸素濃度は、１ｍｇ／Ｌ以下に維持されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第三実施態様は、第二実施態様において、前記ヒドラジンの濃度は、前記蓄熱水のヒドラジン投入直前の溶存酸素濃度から１ｍｇ／Ｌを減算した濃度以上であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第四実施態様は、第一から第三実施態様のいずれかにおいて、前記水面被覆体は、前記蓄熱水を５０％以上の被覆率で覆うことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第五実施態様は、第一から第四実施態様のいずれかにおいて、前記蓄熱槽は、竪型蓄熱槽または平型蓄熱槽であることを特徴とする。
【００１５】
本発明の第六実施態様は、第一から第五実施態様のいずれかにおいて、前記蓄熱槽は、温水蓄熱槽または冷水蓄熱槽であることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第七実施態様は、第一から第六実施態様のいずれかにおいて、前記蓄熱槽を含む蓄熱側と空調機を含む負荷側が直接連結されて、前記蓄熱水が前記空調機に供給されることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第八実施態様は、第一から第六実施態様のいずれかにおいて、前記蓄熱槽を含む蓄熱側と空調機を含む負荷側が熱交換機を介して連結されて、前記蓄熱水との間で熱交換した流体が前記空調機に供給されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の水蓄熱システムの腐食防止方法によれは、設備コストや運用コストの低減を図りつつ、蓄熱槽や蓄熱槽に接続される配管等の金属の腐食を抑制することができる。また、ヒドラジン（ヒドラジン系脱酸素剤）の投入量または投入頻度を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る水蓄熱システムＳを示す概略構成図である。
【図２】平型の蓄熱槽Ｔ２を用いた水蓄熱システムＳを示す概略構成図である。
【図３】水の溶存酸素濃度と炭素鋼の腐蝕速度の関係を示す図である。
【図４】分離方式の水蓄熱システムＳを示す概略構成図である。
【図５】本発明の腐食防止方法の効果を示す図である（実施例１）。
【図６】本発明の腐食防止方法の効果を示す図である（実施例２）。
【図７】本発明の腐食防止方法の効果を示す図である（実施例３）。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態に係る水蓄熱システムＳについて、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る水蓄熱システムＳを示す概略構成図である。
【００２１】
水蓄熱システムＳは、割安な夜間電力で熱源機Ｃを運転して蓄熱槽Ｔ１に貯留した水（蓄熱水Ｗ）に熱を蓄え、電力消費量が増大する昼間に蓄えた熱を放出して空調を行うシステムである。
水蓄熱システムＳは、蓄熱槽Ｔ１に貯留した蓄熱水Ｗを熱源機Ｃにより冷却する蓄熱ユニットＣＵと、冷却された蓄熱水Ｗを用いて空調機Ｒにより室内を冷房する放熱ユニットＲＵと、から構成される。
【００２２】
蓄熱ユニット（蓄熱側）ＣＵは、蓄熱水Ｗを貯留する蓄熱槽Ｔ１、蓄熱水Ｗを冷却する熱源機Ｃおよび蓄熱水Ｗを循環させる循環ポンプＰ１等を備える。
蓄熱槽Ｔ１、熱源機Ｃおよび循環ポンプＰ１は、水回路ＷＣ１を形成する配管により接続される。
水回路ＷＣ１は、蓄熱槽Ｔ１に貯留された蓄熱水Ｗが循環ポンプＰ１を介して熱源機Ｃに供給され、熱源機Ｃから再び蓄熱槽Ｔ１に戻る循環路を形成する（蓄熱時）。
【００２３】
蓄熱槽Ｔ１は、竪型の冷水蓄熱槽である。蓄熱槽Ｔ１は、コンクリートや鋼板等により形成される。
蓄熱槽Ｔ１は、温度成層型蓄熱槽でもある。すなわち、蓄熱槽Ｔ１の上下方向に流体の密度差による温度成層が形成され、混合損失が少ない蓄熱方式である。つまり、蓄熱槽Ｔ１の上部に高温の蓄熱水Ｗが貯留し（高温側）、下部に低温の蓄熱水Ｗが貯留する（低温側）。蓄熱槽Ｔ１は、低温側に氷を含む（水と氷が共存する）場合であってもよい。
【００２４】
放熱ユニット（負荷側）ＲＵは、冷却された蓄熱水Ｗにより室内を冷却する空調機Ｒおよび蓄熱水Ｗを循環させる循環ポンプＰ２等を備える。
空調機Ｒおよび循環ポンプＰ２は、水回路ＷＣ２を形成する配管により接続される。
水回路ＷＣ２は、水回路ＷＣ１から分流した蓄熱水Ｗが循環ポンプＰ２を介して空調機Ｒに供給され、空調機Ｒから再び水回路ＷＣ１に戻る循環路を形成する（放熱時）。
【００２５】
蓄熱ユニットＣＵの水回路ＷＣ１と放熱ユニットＲＵの水回路ＷＣ２の分岐部分には、サプライヘッダーＳＨとリターンヘッダーＲＨが配置される。
サプライヘッダーＳＨには、蓄熱槽Ｔ１の低温側に連結する配管Ｈ１が接続される。また、サプライヘッダーＳＨには、熱源機Ｃや循環ポンプＰ２に連結する配管Ｈ３，Ｈ５が接続される。
リターンヘッダーＲＨには、蓄熱槽Ｔ１の高温側に連結する配管Ｈ２が接続される。また、リターンヘッダーＲＨは、循環ポンプＰ１や空調機Ｒに連結する配管Ｈ４，Ｈ６が接続される。
【００２６】
（蓄熱時：ＰＭ１１時〜ＡＭ７時）
水蓄熱システムＳは、室内の冷房が不要となる夜間に、蓄熱ユニットＣＵを運転する。すなわち、循環ポンプＰ１を運転して、蓄熱槽Ｔ１に貯留された蓄熱水Ｗを水回路ＷＣ１で循環させる。そして、冷熱源である熱源機Ｃを安価な夜間電力で運転する。
具体的には、蓄熱槽Ｔ１に貯留された蓄熱水Ｗは、高温側の配管Ｈ２からリターンヘッダーＲＨと配管Ｈ４を経由して、熱源機Ｃに供給される。熱源機Ｃは、例えば１７℃の蓄熱水Ｗを７℃に冷却する。
そして、熱源機Ｃで冷却された蓄熱水Ｗは、配管Ｈ３とサプライヘッダーＳＨを経由して、低温側の配管Ｈ１を介して蓄熱槽Ｔ１に戻される。
これにより、蓄熱槽Ｔ１に貯留された蓄熱水Ｗが冷却されて、徐々に低温になる。つまり、蓄熱槽Ｔ１に貯留された蓄熱水Ｗにより冷熱を蓄熱（蓄冷）する。
【００２７】
一方、水蓄熱システムＳは、蓄熱時には、放熱ユニットＲＵを休止させる。つまり、空調機Ｒおよび循環ポンプＰ２を休止させる。
【００２８】
（放熱時：ＡＭ７時〜ＰＭ１１時）
水蓄熱システムＳは、室内の冷房が必要となる昼間に、放熱ユニットＲＵを運転する。つまり、循環ポンプＰ２を運転して、蓄熱槽Ｔ１に貯留された蓄熱水Ｗを水回路ＷＣ２で循環させる。そして、熱交換器である空調機Ｒを運転する。
具体的には、蓄熱槽Ｔ１に貯留された蓄熱水Ｗは、低温側の配管Ｈ１からサプライヘッダーＳＨと配管Ｈ５を経由して、空調機Ｒに供給される。空調機Ｒは、水回路ＷＣ２を循環する蓄熱水Ｗの冷熱を放出させて、室内を冷却（冷房）する。言い換えれば、空調機Ｒは、室内から熱を奪い室内を例えば２６℃に冷房するとともに、奪った熱で蓄熱水Ｗを１７℃に上昇させる。つまり、空調機Ｒは、例えば７℃の蓄熱水Ｗを１７℃に上昇させる。
そして、空調機Ｒで放冷した蓄熱水Ｗは、配管Ｈ６とリターンヘッダーＲＨを経由して、高温側の配管Ｈ２を介して蓄熱槽Ｔ１に戻される。
これにより、蓄熱槽Ｔ１に貯留された蓄熱水Ｗが加熱されて、徐々に高温になる。つまり、蓄熱槽Ｔ１に貯留された蓄熱水Ｗに蓄熱（蓄冷）した冷熱が放出される。
【００２９】
一方、水蓄熱システムＳは、放熱時には、蓄熱ユニットＣＵの一部または全部を運転させる。つまり、熱源機Ｃおよび循環ポンプＰ１を休止または補助的に運転させる。
【００３０】
（放熱時：ピークカット冷房運転）
水蓄熱システムＳは、７月頃から９月頃には、以下に示すピークカット冷房運転を行うことができる。
【００３１】
７時から１３時までは、蓄熱槽Ｔ１に貯留した蓄熱水Ｗの蓄冷熱をできるだけ消費しないで冷房を行うために、熱源機Ｃを主導にして冷房運転する。
すなわち、熱源機Ｃ、循環ポンプＰ１、空調機Ｒ、循環ポンプＰ２を運転する。これにより、熱源機Ｃで冷却された蓄熱水Ｗが空調機Ｒに供給されて、室内を冷房する。
冷房負荷が熱源機Ｃの容量を上回る場合には、蓄熱槽Ｔ１で蓄冷された蓄熱水Ｗも空調機Ｒに供給する。つまり、熱源機Ｃで冷却された蓄熱水Ｗと蓄熱槽Ｔ１で蓄冷された蓄熱水Ｗが混合して、空調機Ｒに供給される。
したがって、空調機Ｒは、熱源機Ｃで冷却された蓄熱水Ｗと蓄熱槽Ｔ１で蓄冷された蓄熱水Ｗの冷熱を放出させて、室内を冷房する。
【００３２】
１３時〜１６時には、熱源機Ｃおよび循環ポンプＰ１を休止して、放熱ユニットＲＵの蓄冷熱だけで冷房運転する。
すなわち、空調機Ｒおよび循環ポンプＰ２を運転する。これにより、蓄熱槽Ｔ１で蓄冷された蓄熱水Ｗが空調機Ｒに供給される。したがって、空調機Ｒは、蓄熱槽Ｔ１で蓄冷された蓄熱水Ｗの冷熱を放出させて、室内を冷房する。
【００３３】
１６時以降は、蓄熱槽Ｔ１に蓄熱（蓄冷）された冷熱を使い切るまで、放熱ユニットＲＵの蓄冷熱だけで冷房運転する。つまり、蓄熱槽Ｔ１で蓄冷された蓄熱水Ｗが空調機Ｒに供給されて、室内を冷房する。
蓄熱槽Ｔ１に蓄熱（蓄冷）された冷熱を使い切った後は、放熱ユニットＲＵのみを運転する。つまり、熱源機Ｃで冷却された蓄熱水Ｗが空調機Ｒに供給されて、室内を冷房する。
【００３４】
このようなピークカット冷房運転を行うことにより、夏の冷房等による電力需要のピークを低く抑えることができる。
なお、年間の冷房運転は、１５０日程度であって、５月後半頃から冷房運転が開始され、７月初旬から８月上旬頃に負荷が最大となり、１０月前半頃に冷房運転が終了する。
【００３５】
図２は、平型の蓄熱槽Ｔ２を用いた水蓄熱システムＳを示す概略構成図である。
水蓄熱システムＳでは、竪型の蓄熱槽Ｔ１に代えて、平型（横型）の蓄熱槽Ｔ２を用いてもよい。
蓄熱槽Ｔ２は、建物の地下ピットを利用する多槽連結型の蓄熱槽（多数連結槽）である。蓄熱槽Ｔ２は、連結完全混合槽型蓄熱槽とも呼ばれる。多槽を連結する方式には、連通管方式や潜りせき方式等がある。
なお、蓄熱槽Ｔ２は、単槽平型蓄熱槽であってもよい。
【００３６】
平型の蓄熱槽Ｔ２を用いた水蓄熱システムＳは、竪型の蓄熱槽Ｔ１と同様に冷房運転を行う。
【００３７】
水蓄熱システムＳでは、蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２や水回路ＷＣ１，ＷＣ２の各配管（配管Ｈ１〜Ｈ６を含む）、熱源機Ｃ、ポンプＰ１，Ｐ２、空調機Ｒ等が、軟鋼やステンレス鋼、銅、銅合金、亜鉛めっき鋼材により形成されている。
このため、蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２に貯留した蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度が高い場合には、これらの金属を腐食させてしまう。
このため、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度を抑制する必要がある。
【００３８】
図３は、水の溶存酸素濃度と炭素鋼の腐蝕速度の関係を示す図である。横軸は溶存酸素濃度ＤＯ（Dissolved Oxygen）〔ｍｇ／Ｌ〕を示し、縦軸は炭素鋼（軟鋼）の腐蝕速度Ｖ〔ｍｄｄ〕を示す。
腐食速度〔ｍｄｄ〕（＝ｍｇ／ｄｍ２／ｄａｙ）は、１００ｃｍ２の金属表面から腐食によってその金属が１日当り何ミリグラム溶出したかを示す値である。
【００３９】
図３は、下記文献に記載されている。
〔佐藤、他５名，「水面被覆体を用いた開放式蓄熱水系の腐食抑制」，腐食防食協会，第５１回材料と環境討論会，Ｂ３０８（２００４）〕
【００４０】
図３に示すように、溶存酸素濃度が１〔ｍｇ／Ｌ〕よりも高い領域では、溶存酸素濃度が小さく（低濃度）なるにしたがって、軟鋼の腐蝕速度Ｖも徐々に小さく（低速度）なる。
これに対して、溶存酸素濃度が１〔ｍｇ／Ｌ〕以下の領域では、溶存酸素濃度が小さくなると、軟鋼の腐蝕速度Ｖが急激に小さくなる。このため、水の溶存酸素濃度を１〔ｍｇ／Ｌ〕以下に維持することにより、軟鋼の腐蝕速度Ｖを低く抑えることができる。特に、水の溶存酸素濃度を０．５〔ｍｇ／Ｌ〕以下に維持すると、軟鋼の腐蝕速度Ｖを確実に低く抑えることができる。
【００４１】
そこで、水蓄熱システムＳでは、以下の方法を用いて、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度を１〔ｍｇ／Ｌ〕以下に抑制して維持する。
まず、蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２に貯留された蓄熱水Ｗを水面被覆体Ｆで覆う（図１、図２参照）。水面被覆体Ｆは、ファインボール（登録商標）またはバリヤーボール等と呼ばれる部材であって、例えば球体形や半球体形等に形成される。水面被覆体Ｆの形状等は、任意に設定することができる。例えば、特許第３８５４００９号公報に記載された水面被覆体を用いることができる。
蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２に貯留された蓄熱水Ｗの水面に、この水面被覆体Ｆを多数浮かべる。これにより、蓄熱水Ｗの水面が覆われて、大気と蓄熱水Ｗの接触を遮断することができる。したがって、大気中の酸素が蓄熱水Ｗに溶解することを防止できる。
【００４２】
蓄熱水Ｗの水面を水面被覆体Ｆにより５０％以上の被覆率で覆うことが好ましい。つまり、蓄熱水Ｗの水面の面積の半分以上を水面被覆体Ｆで覆う。特に、水面被覆体Ｆにより蓄熱水Ｗの水面を８０％以上の被覆率で覆うことが好ましい。
これにより、蓄熱水Ｗが空気に触れる面積が小さくなるので、大気中の酸素が蓄熱水Ｗに溶解しづらくなる。
なお、蓄熱水Ｗの水面を水面被覆体Ｆで完全に覆うことは不可能である。例えば、水面被覆体Ｆが球体形や半球体形の場合には、被覆率は最大で約９２％程度になる。
【００４３】
次に、蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２に貯留された蓄熱水Ｗにヒドラジン系脱酸素剤を投入して、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度を１〔ｍｇ／Ｌ〕以下に低下させる。
ヒドラジン系脱酸素剤に含有するヒドラジンは、蓄熱水Ｗに投与すると溶存酸素と反応して、最終的に水と窒素に分解される。このため、蓄熱水Ｗを外部に排出するような場合であっても、排水基準に抵触しない。
熱源機Ｃや空調機Ｒに使用される銅管では、腐食生成物である緑青（塩基性炭酸銅や塩基性硫酸銅等）が生成し、その下部で孔食を生じることがある。ヒドラジンは、銅管の腐食生成物である緑青を還元し、亜酸化銅に改質する作用がある。その結果、孔食の発生や成長を抑制し、銅管の寿命を延命する効果がある。
【００４４】
なお、ヒドラジン以外の脱酸素剤として、亜硫酸ソーダやアスコルビン酸ソーダ、糖類等が知られている。
しかし、亜硫酸ソーダは、脱酸素後には硫酸ソーダに変化し、蓄熱槽に残留蓄積する。
硫酸イオンは、腐食性イオンであり、水の更新がない蓄熱槽への亜硫酸ソーダの適用は好ましくない。
アスコルビン酸ソーダや糖類等は、脱酸素後の反応性生物は有機物であり蓄熱槽に残存蓄積する。これら有機物は微生物の栄養源となる。その結果、熱源機銅管や配管に微生物由来のスライムが付着し、伝熱阻害や流動阻害あるいは微生物腐食の原因となる。
このため、ヒドラジン以外の脱酸素剤は、蓄熱水Ｗに投入する脱酸素剤には適さない。
【００４５】
蓄熱水Ｗにヒドラジン系脱酸素剤を投入する際には、蓄熱水Ｗに溶解したヒドラジン（ヒドラジン水溶液）の濃度が、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度から１〔ｍｇ／Ｌ〕を減算した濃度以上になるようにする。
具体的には、ヒドラジン系脱酸素剤を投入する直前に、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度を溶存酸素濃度計により測定する。次いで、蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２に貯留された蓄熱水Ｗにヒドラジン系脱酸素剤を投入する。そして、ヒドラジン水溶液の濃度を、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度から１〔ｍｇ／Ｌ〕を減算した濃度以上にする。例えば、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度が３〔ｍｇ／Ｌ〕であった場合には、ヒドラジン水溶液の濃度が、３〔ｍｇ／Ｌ〕から１〔ｍｇ／Ｌ〕を減算した２〔ｍｇ／Ｌ〕以上になるようにする。
【００４６】
酸素（Ｏ２）とヒドラジン（Ｎ２Ｈ４）の分子量（モル質量）は、ともに３２〔ｇ／ｍｏｌ〕である。このため、ヒドラジン系脱酸素剤を蓄熱水Ｗに投入すると、ヒドラジン系脱酸素剤と溶存酸素が一対一の割合で反応する。
そうすると、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度が３〔ｍｇ／Ｌ〕の場合に、ヒドラジン水溶液の濃度を２〔ｍｇ／Ｌ〕にすると、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度が１〔ｍｇ／Ｌ〕に低下する。
したがって、上述したように、蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２に投入したヒドラジン（ヒドラジン水溶液）の濃度を、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度から１〔ｍｇ／Ｌ〕を減算した濃度以上にすることにより、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度を１〔ｍｇ／Ｌ〕に低下させることができる。
【００４７】
このように、水蓄熱システムＳでは、蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２に貯留された蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度を１〔ｍｇ／Ｌ〕に低下させた状態で、蓄熱水Ｗを多数の水面被覆体Ｆで覆う。これにより、長時間に亘って、蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度を１〔ｍｇ／Ｌ〕以下に抑制しつつ、この状態を維持できる。
したがって、水蓄熱システムＳの腐食防止方法によれは、設備コストや運用コストの低減を図りつつ、水回路ＷＣ１，ＷＣ２の各配管等の金属の腐食を、長期間に亘って確実に防止できる。
【００４８】
また、従来に比べて、ヒドラジンの投入量または投入頻度を低減することもできる。蓄熱水Ｗの溶存酸素濃度を長期間に亘って１〔ｍｇ／Ｌ〕以下に抑制して維持できるので、蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２に投入されるヒドラジン（ヒドラジン系脱酸素剤）の量を必要最小限に抑えることができる。または、蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２にヒドラジン（ヒドラジン系脱酸素剤）を投入する頻度を大幅に減らすことができる。
この場合においても、水回路ＷＣ１，ＷＣ２の各配管等の金属の腐食を、長期間に亘って確実に防止できる。
【００４９】
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００５０】
例えば、蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２は、冷水蓄熱槽に限らず、温水蓄熱槽であってもよい。つまり、水蓄熱システムＳは、冷房のみならず、暖房に用いる場合であってもよい。冷房と暖房を切り替える場合であってもよい。
【００５１】
水面被覆体Ｆは、蓄熱水Ｗの水面に浮かぶ固体物に限らない。
例えば、蓄熱水Ｗよりも比重が軽い液体（例えば油液）で蓄熱水Ｗの水面を覆う場合であってもよい。また、蓄熱槽Ｔ１，Ｔ２の上部空間に窒素ガスなどを封入して、蓄熱水Ｗの水面が大気（酸素）に触れないようしてもよい。
このように、水面被覆体Ｆとして、液体や気体を用いてもよい。
【００５２】
図４は、分離方式の水蓄熱システムＳを示す概略構成図である。
前述した水蓄熱システムＳでは、蓄熱ユニットＣＵで冷却された蓄熱水Ｗが放熱ユニットＲＵ（空調機Ｒ）に供給される直送方式について説明した。
これに対して、搬送動力低減や腐食防止等の観点から、図４に示すように、蓄熱ユニットＣＵと放熱ユニットＲＵが熱交換器ＨＥを介して分離（縁切り）する分離方式を用いてもよい。放熱ユニットＲＵの水回路ＷＣ３では、溶存酸素濃度が極めて低い水やブライン（brine）等の流体Ｗ２が循環ポンプＰ３を介して循環する。そして、熱交換器ＨＥにおいて、蓄熱ユニットＣＵの水回路ＷＣ１，ＷＣ２を循環する蓄熱水Ｗと放熱ユニットＲＵの水回路ＷＣ３を流れる流体Ｗ２との間で熱の受け渡しが行われる。
【００５３】
その他、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において、前述の実施形態、変形例および尚書き等で説明した各構成（構成要素）を組み合わせてもよく、また、構成の付加、省略、置換、その他の変更が可能である。また本発明は、前述した実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
【００５４】
以下では、本発明の腐食防止方法を実際に適用した水蓄熱システムＳ１〜Ｓ４について説明する。
【実施例１】
【００５５】
図５は、本発明の腐食防止方法の効果を示す図である（実施例１）。
水蓄熱システムＳ１，Ｓ２は、本発明の腐食防止方法を実際に適用したものであり、それぞれ竪型の冷水蓄熱槽を有している。水蓄熱システムＳ１，Ｓ２では、それぞれの蓄熱槽に水道水（補給水）が供給されるため、溶存酸素濃度が高くなりやすい。
水蓄熱システムＳ１，Ｓ２において、蓄熱槽の水面を水面被覆体で覆うと共に、蓄熱水にヒドラジン系脱酸素剤を投入した。
【００５６】
水蓄熱システムＡ，Ｂは、従来の腐食防止方法を適用したものであり、それぞれ竪型の冷水蓄熱槽を有している。
水蓄熱システムＡは、蓄熱槽の水面を水面被覆体で覆うのみである。
水蓄熱システムＢは、蓄熱槽の水面を水面被覆体で覆うと共に、脱酸素装置を設置した。
水蓄熱システムＡ，Ｂには、従来の腐食防止方法を適用した実施例は、下記文献に記載されている。
〔腐食防食協会  第４７回材料と環境討論会講演集，Ｂ−２０５（２０００）〕
【００５７】
図５に示すように、水蓄熱システムＡでは、３０日を経過しても、蓄熱水の溶存酸素濃度は１〔ｍｇ／Ｌ〕以下にならなかった。
水蓄熱システムＢでは、蓄熱水の溶存酸素濃度は１〔ｍｇ／Ｌ〕以下になるものの、約１０日程度の日数を要した。そして、約２０日で０〔ｍｇ／Ｌ〕になった。その後は、蓄熱水の溶存酸素濃度が０〔ｍｇ／Ｌ〕の状態を維持するが、これには脱酸素装置を稼働し続ける必要がある。
【００５８】
これに対して、本発明の腐食防止方法を適用した水蓄熱システムＳ１，Ｓ２では、いずれも蓄熱水の溶存酸素濃度は約１日程度で１〔ｍｇ／Ｌ〕以下になり、約２日で０〔ｍｇ／Ｌ〕になった。その後は、特段の作業等を行うことなく放置したままで、蓄熱水の溶存酸素濃度が０〔ｍｇ／Ｌ〕の状態を６０日以上維持しつづけることができた。
このように、水蓄熱システムＳ１，Ｓ２では、本発明の腐食防止方法を適用したので、設備コストや運用コストの低減を図りつつ、各配管等の金属の腐食を、長期間に亘って確実に防止できた。
【実施例２】
【００５９】
水蓄熱システムＳ３は、平型の温水蓄熱槽を有している。水蓄熱システムＳ３では、蓄熱槽の水面が頻繁に波打つ。このため、蓄熱槽の水面を水面被覆体で覆ったとしても、大気中の酸素が蓄熱水に溶存して、蓄熱水の溶存酸素濃度が高くなりやすい。
水蓄熱システムＳ３では、最初に従来の腐食防止方法（水面被覆体のみ）を適用し、その後に本発明の腐食防止方法を適用した。
【００６０】
まず、水蓄熱システムＳ３に従来の腐食防止方法を適用した。すなわち、蓄熱槽の水面を水面被覆体で覆って、その後２０日間の蓄熱水の溶存酸素濃度の推移を測定した。また蓄熱槽に軟鋼と銅の腐食試験片を浸漬して腐食速度を測定した。
【００６１】
水蓄熱システムＳ３に従来の腐食防止方法を適用した場合の結果は、以下の通りである。
（２０１２年前半）
蓄熱水の溶存酸素濃度：３．９〜４．２〔ｍｇ／Ｌ〕
軟鋼の腐食速度：４７．７〔ｍｄｄ〕
銅の腐食速度：０．７〔ｍｄｄ〕
（２０１２年後半）
蓄熱水の溶存酸素濃度：３．０〜４．１〔ｍｇ／Ｌ〕
軟鋼の腐食速度：２５〔ｍｄｄ〕
銅の腐食速度：０．２〔ｍｄｄ〕
【００６２】
次に、水蓄熱システムＳ３に本発明の腐食防止方法を適用した。すなわち、蓄熱槽の水面を水面被覆体で覆いつつ、蓄熱水にヒドラジン系脱酸素剤を投入した。蓄熱水に溶解したヒドラジン（ヒドラジン水溶液）の濃度は、蓄熱水の溶存酸素濃度の２倍の濃度になった。その後、２８日間の蓄熱水の溶存酸素濃度の推移を測定した。また蓄熱槽に軟鋼と銅の腐食試験片を浸漬して腐食速度を測定した。
【００６３】
水蓄熱システムＳ３に本発明の腐食防止方法を適用した場合の結果は、以下の通りである。
蓄熱水の溶存酸素濃度：０〜０．３１〔ｍｇ／Ｌ〕
軟鋼の腐食速度：２．５〔ｍｄｄ〕
銅の腐食速度：０．０７〔ｍｄｄ〕
【００６４】
水蓄熱システムＳ３では、従来の腐食防止方法を適用した場合には、蓄熱槽の溶存酸素濃度は高い状態で推移した。このため、軟鋼と銅の腐食速度も高くなった。
これに対して、本発明の腐食防止方法を適用した場合には、蓄熱槽の溶存酸素濃度は１〔ｍｇ／Ｌ〕以下で推移した。このため、軟鋼と銅の腐食速度は低くなった。
このように、水蓄熱システムＳ３では、本発明の腐食防止方法を適用したので、設備コストや運用コストの低減を図りつつ、各配管等の金属の腐食を、長期間に亘って確実に防止できた。
【００６５】
図６は、本発明の腐食防止方法の効果を示す図である（実施例２）。
図６（ａ）はヒドラジン系脱酸素剤の投入を繰り返した場合を示し、図６（ｂ）は蓄熱水にヒドラジン系脱酸素剤を投入して放置した場合を示す。
【００６６】
図６（ａ）に示すように、水蓄熱システムＳ３において、ヒドラジン系脱酸素剤の投入を繰り返すことにより、長期間に亘って蓄熱槽の溶存酸素濃度を１〔ｍｇ／Ｌ〕以下に維持することができた。
このように、水蓄熱システムＳ３では、本発明の腐食防止方法を適用したので、脱酸素装置を設置する従来技術と比較して、設備コストや運用コストの大幅な低減を図りつつ、各配管等の金属の腐食を長期間に亘って確実に防止できた。
【００６７】
図６（ｂ）に示すように、水蓄熱システムＳ３において、蓄熱水にヒドラジン（ヒドラジン系脱酸素剤）を投入して放置すると、蓄熱槽の溶存酸素濃度は０〔ｍｇ／Ｌ〕から徐々に高くなり、約１か月間で１〔ｍｇ／Ｌ〕前後となった。その後も、蓄熱槽の溶存酸素濃度は徐々に上昇した。
このように、水蓄熱システムＳ３では、本発明の腐食防止方法を適用したので、蓄熱槽の溶存酸素濃度の上昇速度を抑えることができた。このため、ヒドラジン系脱酸素剤を投入するのみである従来技術と比較して、ヒドラジン系脱酸素剤の投入頻度や投入量を抑えることができる。
【実施例３】
【００６８】
図７は、本発明の腐食防止方法の効果を示す図である（実施例３）。
水蓄熱システムＳ４は、本発明の腐食防止方法を実際に適用したものであり、竪型の冷水蓄熱槽（温度成層型蓄熱槽）を有している。水蓄熱システムＳ４では、蓄熱槽に水道水（補給水）が供給されるため、溶存酸素濃度が高くなりやすい。
水蓄熱システムＳ４では、最初に従来の腐食防止方法（水面被覆体のみ）を適用し、その後に本発明の腐食防止方法を適用した。
【００６９】
まず、水蓄熱システムＳ４に従来の腐食防止方法を適用した。すなわち、蓄熱槽の水面を水面被覆体で覆って、その後の蓄熱水の溶存酸素濃度の推移を測定した。
その後に、水蓄熱システムＳ３に本発明の腐食防止方法を適用した。すなわち、蓄熱槽の水面を水面被覆体で覆いつつ、蓄熱水にヒドラジン系脱酸素剤を投入した。蓄熱水に溶解したヒドラジン（ヒドラジン水溶液）の濃度は、蓄熱水の溶存酸素濃度の８倍程度になった。
【００７０】
図７に示すように、従来の腐食防止方法を適用した場合（グラフの左側）には、水蓄熱システムＳ４の蓄熱水の溶存酸素濃度は１〔ｍｇ／Ｌ〕以下にならなかった。
蓄熱槽に水道水（補給水）が供給される場合には、蓄熱水の溶存酸素濃度は、平均１．９〔ｍｇ／Ｌ〕で推移した（不図示）。その後に、補給水の混入を停止した。この結果、蓄熱水の溶存酸素濃度は、平均１．２〔ｍｇ／Ｌ〕で推移した（図７参照）。
【００７１】
これに対して、本発明の腐食防止方法を適用した場合（グラフの中央から右側）には、水蓄熱システムＳ４の蓄熱水の溶存酸素濃度は１〔ｍｇ／Ｌ〕以下になった。そして、その後は、特段の作業等を行くことなく放置したままであっても、蓄熱水の溶存酸素濃度が０〔ｍｇ／Ｌ〕の状態を４ヶ月以上維持しつづけることができた。
このように、水蓄熱システムＳ４では、本発明の腐食防止方法を適用したので、設備コストや運用コストの低減を図りつつ、各配管等の金属の腐食を、長期間に亘って確実に防止できた。
【符号の説明】
【００７２】
Ｓ，Ｓ１〜Ｓ４  水蓄熱システム  
ＣＵ  蓄熱ユニット（蓄熱側）  
ＲＵ  放熱ユニット（負荷側）  
Ｔ１，Ｔ２  蓄熱槽  
Ｃ  熱源機  
Ｒ  空調機  
ＨＲ  熱交換器  
Ｗ  蓄熱水  
Ｆ  水面被覆体  
【図１】
2015038415.tif 000003
【図２】
2015038415.tif 000004
【図３】
2015038415.tif 000005
【図４】
2015038415.tif 000006
【図５】
2015038415.tif 000007
【図６】
2015038415.tif 000008
【図７】
2015038415.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月27日(2014.8.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄熱槽を有する水蓄熱システムの腐食防止方法であって、
蓄熱槽に貯留された蓄熱水を球体形や半球体形の水面被覆体を複数用いた最大の被覆率で覆うと共に、前記蓄熱水にヒドラジンを投入して前記蓄熱水の溶存酸素濃度を抑制することを特徴とする水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項２】
前記最大の被覆率は、９２％であることを特徴とする請求項１に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項３】
前記蓄熱水の溶存酸素濃度は、１ｍｇ／Ｌ以下に維持されることを特徴とする請求項１または２に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項４】
前記ヒドラジンの濃度は、前記蓄熱水のヒドラジン投入直前の溶存酸素濃度から１ｍｇ／Ｌを減算した濃度以上であることを特徴とする請求項３に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項５】
前記蓄熱槽は、竪型蓄熱槽または平型蓄熱槽であることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項６】
前記蓄熱槽は、温水蓄熱槽または冷水蓄熱槽であることを特徴とする請求項１から５のうちいずれか一項に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項７】
前記蓄熱槽を含む蓄熱側と空調機を含む負荷側が直接連結されて、前記蓄熱水が前記空調機に供給されることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【請求項８】
前記蓄熱槽を含む蓄熱側と空調機を含む負荷側が熱交換機を介して連結されて、前記蓄熱水との間で熱交換した流体が前記空調機に供給されることを特徴とする請求項１から６のうちいずれか一項に記載の水蓄熱システムの腐食防止方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明は、上述した課題を解決するために、以下の手段を採用した。
本発明の第一実施態様は、蓄熱槽を有する水蓄熱システムの腐食防止方法であって、蓄熱槽に貯留された蓄熱水を球体形や半球体形の水面被覆体を複数用いた最大の被覆率で覆うと共に、前記蓄熱水にヒドラジンを投入して前記蓄熱水の溶存酸素濃度を抑制することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の第二実施態様は、第一実施態様において、前記最大の被覆率は、９２％であることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明の第三実施態様は、第二実施態様において、前記蓄熱水の溶存酸素濃度は、１ｍｇ／Ｌ以下に維持されることを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第四実施態様は、第三実施態様において、前記ヒドラジンの濃度は、前記蓄熱水のヒドラジン投入直前の溶存酸素濃度から１ｍｇ／Ｌを減算した濃度以上であることを特徴とする。