(57)【要約】【課題】摩擦低減剤を用いる冷暖房熱搬送方法において、摩擦低減剤水溶液を選定して、冷房時および暖房時とも、摩擦低減効果を発揮する摩擦低減方法およびそれを利用した冷暖房用熱搬送システムを提供することにある。【解決手段】熱供給側システム、熱利用側システム及び循環流路からなる冷暖房用熱搬送システムにおいて、温度Ｔが５℃、濃度Ｃが５００〜５０００ｐｐｍの条件で、臨界流速が３．５ｍ／ｓ以上となる循環流路内に用いる摩擦低減剤水溶液を用いることを特徴とする摩擦低減方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱供給側システム、熱利用側システム及び循環流路からなる冷暖房用熱搬送システムにおいて、温度Ｔが５℃、濃度Ｃが５００〜５０００ｐｐｍの条件で、臨界流速が３．５ｍ／ｓ以上となる循環流路内に用いる摩擦低減剤水溶液を用いることを特徴とする摩擦低減方法。
【請求項２】
熱供給側システム、熱利用側システム及び循環流路からなる冷暖房用熱搬送システムにおいて、温度Ｔが５℃、濃度Ｃが５００〜２０００ｐｐｍの条件で、臨界流速が３．５ｍ／ｓ以上となる循環流路内に用いる摩擦低減剤水溶液を用いることを特徴とする摩擦低減方法。
【請求項３】
熱供給側システム、熱利用側システム及び循環流路からなる冷暖房用熱搬送システムにおいて、温度Ｔが５℃、濃度Ｃが１０００〜５０００ｐｐｍの条件で、臨界流速が３．５ｍ／ｓ以上となる循環流路内に用いる摩擦低減剤水溶液を用いることを特徴とする摩擦低減方法。
【請求項４】
摩擦低減剤が、
アルキル又はアルケニル基を有する、アルキルトリメチルアンモニウム塩又はアルケニルトリメチルアンモニウム塩、
アルキルヒドロキシエチルジメチルアンモニウム塩又はアルケニルヒドロキシエチルジメチルアンモニウム塩、
アルキルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム塩又はアルケニルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム塩、及び
アルキルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウム塩又はアルケニルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウム塩
から選ばれた少なくとも一種類又は二種類の界面活性剤と；有機酸塩と；を含む混合物であることを特徴とする請求項１〜３に記載の摩擦低減方法。
【請求項５】
摩擦低減剤が、
アミンオキシド化合物であることを特徴とする請求項１〜３に記載の摩擦低減方法。
【請求項６】
摩擦低減剤が、
アルキル又はアルケニル基を有する、アルキルトリメチルアンモニウム塩又はアルケニルトリメチルアンモニウム塩、
アルキルヒドロキシエチルジメチルアンモニウム塩又はアルケニルヒドロキシエチルジメチルアンモニウム塩、
アルキルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム塩又はアルケニルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム塩、及び
アルキルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウム塩又はアルケニルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウム塩
から選ばれた少なくとも一種類又は二種類の界面活性剤と；有機酸塩と；を含む混合物であることを特徴とする摩擦低減剤。
【請求項７】
摩擦低減剤が、
アミンオキシド化合物であることを特徴とする摩擦低減剤。
【請求項８】
請求項１〜５のいずれかに記載の摩擦抵減方法を用いる冷暖房用熱搬送システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、摩擦低減剤水溶液を熱搬送媒体として用いて流動摩擦を低減させる熱搬送方法において、摩擦低減剤水溶液を循環流路内に用いた摩擦低減方法および冷暖房用熱搬送システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、冷暖房用熱搬送システムが地域冷暖房システムにおいては、熱供給側システム（熱供給側プラント）と熱利用側システム（熱を利用するビル等。本願明細書では、冷暖房システムをいう。）との間に循環流路（送給側流路および戻り側流路）が設けられ、熱搬送媒体は、熱供給側システムと熱利用側システムの間を、循環流路を通して循環される。循環流路（送給側流路および戻り側流路）は配管から構成され、熱搬送媒体は例えば水から構成されるが、冷暖房用熱搬送システム（地域冷暖房システム）では、循環流路（送給側流路および戻り側流路）は数ｋｍ以上になることもある。このように循環流路（送給側流路および戻り側流路）が長くなると、熱搬送媒体である水の搬送動力がかなり大きくなり、この搬送動力が冷暖房用熱搬送システム（地域冷暖房システム）のランニングコストの約６０％〜７０％になるとも言われている。そこで、この水の搬送動力を低減させる有効な方法として、粘弾性を示す摩擦低減剤水溶液を熱搬送媒体として用いることにより、流動摩擦抵抗を著しく低減させることができる。
摩擦低減剤として特定の第四級アンモニウム塩から成る界面活性剤と有機酸塩の混合物からなるものを用い、このような摩擦低減剤を循環流路内を流動する水又は水溶液に溶解させると、この摩擦低減剤中の界面活性剤が水中で、疎水基部を中心に親水基部を外周部に配置したミセルを形成し、そのミセルが棒状の形態をなして高次に絡まって粘弾性を示すことに起因するといわれている。
このような特性を示す摩擦低減剤および水搬送配管内の摩擦抵抗低減方法として、例えば特公平３−７６３６０号公報、特公平４−６２３１号公報、特公平５−４７５３４号公報、特開平８−３１１４３１号公報等がある。
一方で、このような効果を示す摩擦低減剤を熱搬送媒体に用いる場合、熱搬送媒体の使用条件を上手く設定しなければ充分な摩擦低減効果が発現できない。従って、常に摩擦低減効果を得るためには、循環流路内の摩擦低減剤水溶液の条件をどのように設定し、全体の冷暖房用熱搬送システムをどのように設計すればよいかが問題となってくる。万が一、摩擦低減効果を発現する摩擦低減剤の使用条件が望ましい範囲から外れると、界面活性剤水溶液を搬送するポンプ動力が一定であると、摩擦低減効果の減少により圧力損失が増大し、その結果、循環流路内を流れる摩擦低減剤水溶液の流量が減少することにもなる。かかる場合、熱利用側システムでの供給熱量が不足するので、ポンプ動力を増加しなければならないという問題が生ずる。
【特許文献１】特公平３−７６３６０号公報
【特許文献２】特公平４−６２３１号公報
【特許文献３】特公平５−４７５３４号公報
【特許文献４】特開平８−３１１４３１号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
発明が解決しようとする課題は、摩擦低減剤を用いる冷暖房熱搬送方法において、摩擦低減剤水溶液を選定して、冷房時および暖房時とも、摩擦低減効果を発揮する摩擦低減方法およびそれを利用した冷暖房用熱搬送システムを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、摩擦低減効果を有する摩擦低減剤水溶液を熱搬送媒体に使用する場合に、摩擦低減効果を安定に発現させる温度、濃度及び流速の条件を見出した。
すなわち、本発明は、冷房時において所定の条件を具備する摩擦低減剤水溶液を選定することにより、冷房時及び暖房時とも、摩擦低減効果を発揮する摩擦低減方法およびそれを利用した冷暖房用熱搬送システムを提供することが可能となることに気付き、本発明を想到した。本発明は、具体的には、特許請求の範囲の各請求項記載の発明である。本願発明の権利解釈上の疑義を事前に解消すべく、本願明細書に用いる用語を以下に説明する。
＜用語の説明＞
・冷暖房用熱搬送システムは、熱供給側システム（熱源側システム）、熱利用側システム（冷暖房システム）および循環流路からなる。例えば、ごみ焼却炉等の熱源がある場合であって、熱源側システムから冷暖房用の熱を循環流路を通じて搬送するシステムが例示される。
・熱供給側システムとは、ごみ焼却炉などの熱源側の熱を循環流路を通じて、熱利用側システムに供給するシステムをいう。
・熱利用側システムとは、熱供給側システムから循環流路を通して受熱して熱を利用する側のシステムをいい、本願明細書では、冷暖房システムともいう。
・循環流路（配管路ともいう。）とは、熱供給側システムと熱利用側システムを接続する往復２本の配管路をいう（図１参照）。
・摩擦低減率ＤＲ（％）は、以下の式で与えられる。
【０００５】
摩擦低減率ＤＲ（％）＝（水のみを用いた管内摩擦力−摩擦低減剤水溶液を用いた管内摩擦力）／（水のみを用いた管内摩擦力）×１００・・・・（１）
・摩擦低減剤とは、界面活性剤と有機酸塩とが、モル比で１：１〜２０で混合されたものをいう。
・摩擦低減剤水溶液とは、界面活性剤と有機酸塩をモル比１：１〜２０の混合比で水に溶かした水溶液をいう。ここに、界面活性剤と有機酸塩を溶質ともいい、水を溶媒ともいう。
【０００６】
ここで有機酸塩は界面活性剤が前記棒状ミセルを形成させるに必要となるものである。界面活性剤に対する有機酸塩の比率が上記範囲より小さいと、界面活性剤によって形成される棒状ミセルの量が少なくなり、それ故摩擦低減効果が発揮されないので良くない。また、逆に上記範囲より大きいと棒状ミセルは充分に形成され、摩擦低減効果は発揮されるが、その効果は上記範囲で添加した系と同じ程度であるので、経済的に無駄である。
・濃度とは、摩擦低減剤水溶液の摩擦低減剤の濃度をいう。
【０００７】
図２から明らかなように、摩擦低減剤の濃度Ｃ（ｐｐｍ）を一定とした場合、流速を上げていくと、摩擦低減率ＤＲ（％）が急激に低下する非線形現象が現れる。このＤＲ（％）が急激に低下し始める時の流速を臨界流速Ｖｃｒということにする。この現象の理由は、はっきりとは分からないが、現象の存在自体は図２によってデータ的に明確化された。そして、発明者は、図２を纏めていて、摩擦低減剤水溶液の温度Ｔ（℃）が一定の場合、臨界流速Ｖｃｒと摩擦低減剤水溶液の濃度Ｃ（ｐｐｍ）の間には一定の関係があるのではないかと想到した。そこで、実験によって纏めたグラフが、図３である。奇しくも、摩擦低減剤水溶液の濃度Ｃ（ｐｐｍ）が増加すると、臨界流速Ｖｃｒも上昇するが、急激に飽和する非線形現象が存在する。かかる現象は、発明者がデータを纏める段階で発見したもので、上記非線形傾向は当業者容易に予測できるものではなく、実験的データを纏めて初めて判明したものである。特に摩擦低減剤水溶液の温度Ｔが５℃の場合において、摩擦低減剤の濃度Ｃが５００ｐｐｍ以上を満足すれば、臨界流速Ｖｃｒが腐食限界流速（３．５ｍ／ｓ）を超える（図３）。すなわち、摩擦低減剤水溶液の濃度Ｃが５００ｐｐｍ以上の場合において、循環流路の流速が腐食限界流速（３．５ｍ／ｓ）未満では、摩擦低減率ＤＲ（％）は、一定値（図２を参照）を維持し、急激に落ち込むことはない（言い換えれば、循環流路摩擦が急激に増加する現象は現れないことを示す。）このことは、冷暖房用熱搬送システムの設計上非常に有利となる。
・流速Ｖとは、循環流路内の摩擦低減剤水溶液の流速（ｍ／ｓ）をいう。流速Ｖの特殊な場合として、臨界流速Ｖｃｒ、腐食限界流速（すなわち、３．５ｍ／ｓ）がある。
・臨界流速Ｖｃｒとは、摩擦低減剤水溶液の濃度Ｃ（ｐｐｍ）を一定とした場合、流速を上げていくと、ある流速Ｖｃｒの時、摩擦低減率ＤＲ（％）が急激に低下し始める非線形現象が現れる。この時の流速を臨界流速Ｖｃｒという。そして、更に、摩擦低減剤水溶液の濃度Ｃ（ｐｐｍ）を増加させると、限界流速Ｖｃｒも増加する関係が成立することが図３で明確化する。
【０００８】
限界流速Ｖｃｒを腐食限界流速（３．５ｍ／ｓ）以上になるようにすれば、一定の摩擦低減率ＤＲ（％）（図２では約８０％）が保証されることを図２と図３は示している。
・腐食限界流速とは、冷暖房用熱搬送システムの設計において、循環流路内の流速Ｖが大きくなると、この流速による管路の腐食が問題となってくるが、この腐食が問題となってくる流速を腐食限界流速という。循環流路の径の如何を問わず、鉄および銅などの配管では経験的に３．５ｍ／ｓを超えると腐食が起こりやすくなると考えられている。本願明細書では、かかる事情から３．５ｍ／ｓを腐食限界流速としている。
・「循環流路内に用いる摩擦低減剤水溶液を、温度Ｔが５℃の条件で、濃度Ｃが５００〜５０００ｐｐｍ、好ましくは５００〜２０００ｐｐｍ、更に好ましくは１０００〜２０００ｐｐｍの条件で、臨界流速が３．５ｍ／ｓ以上とすること」とは、循環流路内に用いる摩擦低減剤水溶液の選定試験条件を示したものである。温度Ｔが５℃とは、冷房時の熱供給側システム側の循環流路内の摩擦低減剤水溶液の最低温度５℃であることに基づいている。供給側流路は放熱によって最低温度５℃より上昇し、戻り側流路は熱利用側の熱利用によって更に温度は上昇する。本発明は、冷暖房用熱搬送システムであるので、温度Ｔが５℃とするのは当を得ている。そして温度Ｔが５℃の条件で、臨界流速Ｖｃｒが腐食限界流速（３．５ｍ／ｓ）以上となるように、濃度範囲が所定の範囲（５００〜５０００ｐｐｍ）に入るような摩擦低減剤水溶液を選んで本冷暖房用熱搬送システムを用いる。このようにして選ばれた摩擦低減剤水溶液は、暖房時においても所望される熱搬送性能を発揮するので、温度Ｔが５℃の条件のみで選定試験条件をクリアすれば、他の温度の条件で選定試験条件を明示して試験をすることがないので摩擦低減剤水溶液の選定が煩雑さから開放されるという顕著な効果を発揮する。
〔請求項１〕熱供給側システム、熱利用側システム及び循環流路からなる冷暖房用熱搬送システムにおいて、温度Ｔが５℃、濃度Ｃが５００〜５０００ｐｐｍの条件で、臨界流速が３．５ｍ／ｓ以上となる循環流路内に用いる摩擦低減剤水溶液用いることを特徴とする摩擦低減方法。
【０００９】
請求項１記載の発明によれば、循環流路内に用いる摩擦低減剤水溶液を特定条件に設定すれば、冷房時と暖房時ともに摩擦低減効果が高く維持される。摩擦低減剤水溶液を選定するために、温度条件を５℃に設定したのは、温度が上昇すれば、臨界流速Ｖｃｒは増加し、冷暖房用熱搬送システムの設計上は有利な方向にシフトする。一方、ビル等の熱利用側システムの熱負荷は、一般的に暖房負荷１に対して冷房負荷１．６と冷房負荷の方が大きい。したがって、温度Ｔが５℃の条件で、臨界流速Ｖｃｒが腐食限界流速３．５ｍ／ｓ以上となるように、濃度Ｃが５００〜５０００ｐｐｍの摩擦低減剤水溶液を選定することが本発明の特徴的構成要件である。請求項２では、摩擦低減剤水溶液の好ましい濃度Ｃの条件が、請求項３では、摩擦低減剤水溶液の更に好ましい濃度Ｃの条件が、それぞれ定められている。濃度Ｃの上限は、主として摩擦低減剤のコスト面から決定される。濃度Ｃを濃度下限界である５００ｐｐｍぎりぎりの設定できれば、摩擦低減性能およびコストの両方を満足するので非常に好ましい。ただし、濃度Ｃを濃度下限界である５００ｐｐｍぎりぎりに設定せずに、システム設計上の誤差、運転誤差等に対してもフレキシビリティを持たせる必要がある。したがって、コストとシステム設計上の誤差、運転誤差等の要因等を考慮して、総合的な設計判断によって濃度範囲の上限を少し大きめに決定することになる。
〔請求項４〕摩擦低減剤が、
アルキル又はアルケニル基を有する、アルキルトリメチルアンモニウム塩又はアルケニルトリメチルアンモニウム塩、
アルキルヒドロキシエチルジメチルアンモニウム塩又はアルケニルヒドロキシエチルジメチルアンモニウム塩、
アルキルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム塩又はアルケニルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム塩、及び
アルキルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウム塩又はアルケニルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウム塩
から選ばれた少なくとも一種類又は二種類の界面活性剤と；有機酸塩と；を含む混合物であることを特徴とする請求項１〜３に記載の摩擦低減方法。
〔請求項５〕摩擦低減剤が、
アミンオキシド化合物であることを特徴とする請求項１〜３に記載の摩擦低減方法。
〔請求項６〕摩擦低減剤が、
アルキル又はアルケニル基を有する、アルキルトリメチルアンモニウム塩又はアルケニルトリメチルアンモニウム塩、
アルキルヒドロキシエチルジメチルアンモニウム塩又はアルケニルヒドロキシエチルジメチルアンモニウム塩、
アルキルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム塩又はアルケニルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム塩、及び
アルキルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウム塩又はアルケニルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウム塩
から選ばれた少なくとも一種類又は二種類の界面活性剤と；有機酸塩と；を含む混合物であることを特徴とする摩擦低減剤。
〔請求項７〕摩擦低減剤が、
アミンオキシド化合物であることを特徴とする摩擦低減剤。
【００１０】
請求項４〜７記載の発明は、請求項１〜３記載発明をより具体化すべく摩擦低減剤を具体的に限定例示したものである。
〔請求項８〕請求項１〜５のいずれかに記載の摩擦抵減方法を用いる冷暖房用熱搬送システム。
本発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の特徴的部分である摩擦低減剤は、共通とするもので、請求項１〜５記載発明の内、いずれかに特許性があれば、本請求項８記載の発明も特許性を有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図１を参照しつつ説明する。図１は、本発明の方法を実施するための装置の一例を示す概略図である。熱搬送装置は、例えば、熱搬送媒体に熱を供給する熱供給側システム１３と、熱搬送媒体の熱を利用する熱利用側システム１４と、前記熱供給側システム１３と前記熱利用側システム１４との間で熱搬送媒体を循環させる配管１２と循環流路内の熱搬送媒体を循環させるためのポンプ１１と熱搬送媒体の流量を計測する電磁流量計１５を備えているが、本発明の摩擦低減方法は、この循環流路内を循環する熱搬送媒体を用いる冷暖房用熱搬送システムに対して使用される。
摩擦低減剤として、
アルキル又はアルケニル基を有する、アルキルトリメチルアンモニウム塩又はアルケニルトリメチルアンモニウム塩
及び、
アルキルヒドロキシエチルジメチルアンモニウム塩又はアルケニルヒドロキシエチルジメチルアンモニウム塩
及び、
アルキルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム塩又はアルケニルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウム塩
及びは、
アルキルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウム塩又はアルケニルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウム塩
から選ばれた少なくとも一種類又は二種類の界面活性剤と、有機酸塩の化合物の混合物等であれば特に制限されるものではない。前記の界面活性剤として例えば、ステアリルヒドロキシエチルジメチルアンモニウムサルフェート、オレイルヒドロキシエチルジメチルアンモニウムサルフェート、セチルヒドロキシエチルジメチルアンモニウムサルフェート、ステアリルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムサルフェート、オレイルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムサルフェート、セチルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムサルフェート、ステアリルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムサルフェート、オレイルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムサルフェート、セチルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムサルフェート、ステアリルヒドロキシエチルジメチルアンモニウムクロライド、オレイル（ヒドロキエチル）ジメチルアンモニウムクロライド、セチル（ヒドロキシエチル）ジメチルアンモニウムクロライド、ステアリルジ（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムクロライド、オレイルジ（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムクロライド、セチルジ（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムクロライド、ステアリルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、オレイルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、セチルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムクロライド、ステアリル（ヒドロキシエチル）ジメチルアンモニウムサリチレート、オレイル（ヒドロキシエチル）ジメチルアンモニウムサリチレート、セチル（ヒドロキシエチル）ジメチルアンモニウムサリチレート、ステアリルジ（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムサリチレート、オレイルジ（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムサリチレート、セチルジ（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムサリチレート、ステアリルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムサリチレート、オレイルトリ（ヒドロキシエチル）アンモニウムサリチレートがある。前記の有機酸として例えば、サリチル酸ナトリウム、サリチル酸リチウム、サリチル酸カリウム、サリチル酸バリウム、サリチル酸カルシュウム、ヒドロキシナフトエ酸ナトリウム、ヒドロキシナフトエ酸リチウム、ヒドロキシナフトエ酸カリウム、ヒドロキシナフトエ酸バリウム、ヒドロキシナフトエ酸カルシュウム等がある。
界面活性剤と有機酸塩の比率については、界面活性剤濃度に対する有機酸塩の濃度が低いと、前記棒状ミセルの形成量が少なくなるため良くなく、界面活性剤濃度に対する有機酸塩の濃度が高いと、前記棒状ミセル濃度の形成量は充分であるが、経済的に無駄であるので好ましくない。界面活性剤のモル量に対する有機酸塩のモル量の比が、０．５〜５が好ましい。
また、溶媒についても水系液体であれば特に制限はない。例えば、水にエチレングリコールやプロピレングリコール等のグリコールやメタノール系の不凍剤や、亜硝酸塩またはモリブデン酸塩の防錆剤を含む水溶液でも差し支えない。
【００１２】
【実施例】
模擬循環ラインを用い、流動試験を行った。模擬循環ラインは、配管サイズ５０Ａ、最大直管長さ１３ｍの炭素鋼鋼管と片渦巻式ポンプ（イワキ社製）、電磁流量計（日立製作所社製）で構成される密閉系ループラインである。ここに、５０Ａとやや小さめの径の配管を実施例で使用したのは、５０Ａよりも大きい配管の場合（実際上、５０Ａ以上の配管が用いられる。）は、５０Ａよりも臨界流速Ｖｃｒは大きいので有利な方向にシフトするからである。摩擦低減剤としては、水道水に界面活性剤としてのオレイルビス（ヒドロキシエチル）メチルアンモニウムクロライド（ライオンアクゾ社製、商品名：エソカードＯ／１２）と有機酸塩としてのサリチル酸ナトリウム（和光純薬社製、一級試薬）をモル比１：１．５で溶解させた水溶液（以下、摩擦低減剤水溶液ともいう）を用いた。摩擦低減剤水溶液の温度Ｔは、模擬循環ラインに接続したチラー（第一科学社製）により、５℃に冷却した。摩擦低減剤水溶液の流量は、ポンプに接続したインバータ（三菱電機社製）の制御を行うことによりポンプの出力を調整することで行った。摩擦低減剤水溶液の摩擦低減効果は、配管の直管部の２ｍ区間での圧力損失を差圧計（長野計器社製）で計測し、摩擦低減剤が添加されていない水道水で同流量流通した際に計測した圧力損失値に対する低減比率をパーセント表示したもの（摩擦低減率ＤＲ（％）という。）で示した。この値が大きいほど、摩擦低減効果が高いことを意味する。以下、実施条件を＜実施例１＞＜実施例２＞＜実施例３＞＜比較例１＞と変えて本発明を実施した。
＜実施例１＞
実施例１として、摩擦低減材の濃度を５００ｐｐｍとし、その時の流速と摩擦低減率ＤＲ（％）の関係を実測により求めた。実施例１の結果は図２の白丸印で示す通りであった。
＜実施例２＞
実施例２として、摩擦低減材の濃度を１５００ｐｐｍとし、その時の流速と摩擦低減率ＤＲ（％）の関係を実測により求めた。実施例２の結果は図２の白四角印で示す通りであった。
＜実施例３＞
実施例３として、摩擦低減材の濃度を３０００ｐｐｍとし、その時の流速と摩擦低減率の関係を実測により求めた。実施例３の結果は図２の白三角印で示す通りであった。
＜比較例１＞
比較例１として、摩擦低減材の濃度を３００ｐｐｍとし、その時の流速と摩擦低減率の関係を実測により求めた。比較例１の結果は図２の黒丸印で示す通りであった。
図２に示すように、摩擦低減剤による摩擦低減効果ＤＲ（％）は、濃度Ｃと流速Ｖにより、大きく変化することが分かった。実施例１〜３では、摩擦低減効果が広い流速域において発現しているが、比較例１では、低流速域でのみ摩擦低減効果が発現するにとどまっている。よって、摩擦低減効果を発現し得る摩擦低減剤の濃度Ｃと流速Ｖの関係が明らかになった。摩擦低減剤水溶液の臨界流速Ｖｃｒは腐食限界流速３．５ｍ／ｓ以下でなければならない。このことは、摩擦低減剤水溶液の流速Ｖが腐食限界流速３．５ｍ／ｓ以下であれば、腐食の問題はクリアすると共に、摩擦低減率ＤＲ（％）が一定値（図２の場合は、約８０％程度）を維持する。摩擦低減剤水溶液の実際の流速Ｖが腐食限界流速３．５ｍ／ｓ以下とするのは、腐食限界流速３．５ｍ／ｓを超える場合、水溶液の流速に起因する腐食が発生するからである。冷暖房用熱搬送システムの設計では、摩擦低減剤水溶液の実際の流速Ｖが腐食限界流速３．５ｍ／ｓ以下とすることが上記の理由から業界の通例となっている。
図２は、摩擦低減剤水溶液の流速Ｖを上げていけば、ある臨界値（臨界流速Ｖｃｒ）に達することを示している。そして、発明者は、図２を纏めていて、濃度Ｃによって臨界流速Ｖｃｒが変わること、すなわち臨界流速Ｖｃｒと濃度Ｃとは一定の関係にあること（Ｖｃｒ＝Ｆ（Ｃ））を着想した。そこで、更に、発明者は、Ｖｃｒ＝Ｆ（Ｃ）の関係を求めるべく、実験を行い、その結果を図３に纏めた。温度Ｔによって、Ｖｃｒ＝Ｆ（Ｃ）のカーブは異なり、温度Ｔが高いほど、臨界流速Ｖｃｒは高くなるので、冷暖房用熱搬送システム設計上有利な傾向にある。したがって、冷房時の設計条件である摩擦低減剤水溶液の温度Ｔを５℃の条件で、臨界流速Ｖｃｒが３．５ｍ／ｓ以上となる濃度範囲を決定して、かかる条件を満足する摩擦低減剤水溶液を選定すれば、自動的に暖房時の暖房性能と摩擦低減効果は保証されるので摩擦低減剤水溶液の選定方法は非常に簡便となる。一方、濃度Ｃの如何によらず、臨界流速Ｖｃｒ以下では、摩擦低減率ＤＲ（％）は一定値（図２の場合は、約８０％）となることを示している。なお、摩擦低減率ＤＲ（％）が約８０％とは、水のみの場合に比較して、摩擦は約１／５に減少することを示している。このことにより、非常に省エネルギー効果を発揮することができる。
【００１３】
【発明の効果】
本発明によれば、摩擦低減剤水溶液の流速、濃度の条件を定めることにより、摩擦低減効果を確実に発現させること、また摩擦低減剤による省エネルギー型の冷暖房用熱搬送システムの構築が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の方法を実施するための装置の一例を示す槻略図である。
【図２】は、流速Ｖと摩擦低減率ＤＲとの関係を示す図である。
【図３】は、濃度Ｃと臨界流速Ｖｃｒの関係を示す図である。
【符号の説明】
１１・・・ポンプ
１２・・・循環流路（配管）
１３・・・熱供給側システム
１４・・・熱利用側システム
１５・・・電磁流量計
１６・・・供給側流路
１７・・・戻り側流路
【図１】
2004002674.tif 000003
【図２】
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【図３】
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